JPS63120502A

JPS63120502A - 広帯域マイクロストリツプアンテナ

Info

Publication number: JPS63120502A
Application number: JP61265445A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Hori; 俊和堀; Yasuo Suzuki; 康夫鈴木
Original assignee: Toshiba Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1986-11-10
Filing date: 1986-11-10
Publication date: 1988-05-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は広い周波数帯域にわたって良好な放射指向性が
得られる広帯域マイクロストリップアンテナに関する。

（従来の技術）マイクロストリップアンテナは、小型軽量でありまた広
帯域にわたって動作し得ることから移動体搭載用アンテ
ナ等各種アンテナに利用が可能である。マイクロストリ
ップアンテナは、第５図に示すように地導体（５１）上
に誘電体基板（５２）を介して放射素子導体（５３）が
配置され、この放射素子導体（５３）に同軸線路（５４
）やマイクロストリップ線路等により給電が行われる。

このようなマイクロストリップアンテナでは、誘電体基
板（５２）として比誘電率が小さくかつ厚み（１）が大
きいものを用いることにより、その結果アンテナのＱを
下げることができ広帯域化がはかられる。

しかしながら、実際には、この広帯域化に伴い所望モー
ド以外の不要モードが発生し、この不要モードがマイク
ロストリップアンテナの放射指向性に悪影響を及ぼすた
め広帯域にわたって所望の特性を得ることが困難である
。

そこで、第６図に示すような給電方法により不要モード
を抑圧することが行われる。

すなわち、第６図（ａ）は直線偏波を励振する場合であ
り、中心（０）について距離ｒの互いに対象な位置に給
電点（Ａ＞、（Ｂ）を設け、互いに逆位相関係で給電す
るようにしたものでおる。

また、第６図（ｂ）は円偏波を励振する場合であり、中
心（０）について距離ｒの互いに対象な位置に給電点（
Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）を設け、中心（０）につ
いて対象な位置にある給電点（Ｃ）と（Ｄ）、（Ｅ）と
（Ｆ）の給電位相条件をそれぞれ逆相としたものでおる
。ただし、円偏波を励振することから中心（０）に対し
て互いに直角な位置関係におる給電点についてみればそ
れぞれ９０”の位相差を有する。

この第６図に示すような給電方法により、給電点ペア（
Ａ＞と（Ｂ）、（Ｃ）と（Ｄ＞、（Ｅ）と（Ｆ）による
それぞれの励振電界が所望モード（この場合はＴＭ１１
０モード）に関しては同相で合成され、不要モード（こ
の場合はＴＭ２１０モード）に関しては逆相で合成され
る結果、不要モードを抑圧することが可能となる。

しかしながら、第５図に示すマイクロストリップアンテ
ナでは、上記したように基本的にアンテナのＱを下げる
ことにより広帯域化をはかっていることから、所望モー
ドだけではなく不要モードに対するＱも低くなってしま
う。

したがって、第７図に示すように所望モード（１Ｍ１１
ｏモード）の共振周波数ｆｏにおいて、Ｑが高い場合は
不要モード（ＴＭ２１ｏモード）の発生成分はごくわず
かであるが、Ｑが低くなるとその発生成分（Ｓ）が増大
し、このため、たとえ第６図に示す給電方法を用いても
必ずしも十分に不要モードを抑圧することができない場
合があった。

また、第５図に示すように地導体（５１）側から同軸線
路（５４）等にて給電する場合では、誘電体基板（５２
）の厚み（１）を増すとそれだけ誘電体基板（５２）内
に挿入される同軸線路（５４）の中心導体（５５）が長
くなり、これに伴いリアクタンス成分も増大するためイ
ンピーダンス整合がとり難いという問題がめった。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来のマイクロストリップアンテナでは、そ
の広帯域化に際し、必ずしも十分に不要モードを抑圧す
ることができないとともに、同軸線路等で給電する場合
にはインピーダンス整合がとり難いという問題点があっ
た。

そこで、本発明はこのような問題点を解決するためにな
されたもので不要モードを十分抑圧して広帯域化がはか
れるとともに、同軸線路等で給電する場合でもインピー
ダンス整合が容易にとれる広帯域マイクロストリップア
ンテナを提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明による広帯域マイクロストリップアンテナは、放
射素子導体の中心について互いに対象な位置に互いに逆
位相で給電される給電点を設け、かつこの放射素子導体
の放射面側に、半径Ｒ２がＲｔ　＜Ｒ２≦１．３Ｒ，（
ただし、Ｒ１は放射素−二　　　　　　〇子導体の半径）の範囲にある導体を配置するよう構成さ
れる。

（作　用）本発明による広帯域マイクロストリップアンテナでは、
放射素子導体と放射面側に配置された導体との寸法差に
基づき、複共振が生じる。また、放射素子導体の中心に
ついて互いに対象な位置に設けられた給電点の給電条件
を逆位相とすることにより広帯域化に伴い生じる不要モ
ード成分が抑圧される。この場合、複共振を利用して広
帯域化がはかられるため、Ｑを下げた場合に比べて不要
モードの発生量は比較的少なく、これを十分抑圧するこ
とができる。

（実施例）以下、本発明による広帯域マイクロストリップアンテナ
の一実施例を第１図乃至第４図を参照して説明する。第
１図は直線偏波を励振する例であり、第２図は円偏波を
励振する例を示している。

第１図及び第２図において、地導体（１１）上に半径Ｒ
７の比較的Ｑの高い放射素子導体（１２）が設けられ、
放射素子導体（１２）上には径Ｒ２で非励振の導体（１
３）が配置される。地導体（１１）と放射素子導体（１
２）との間、放射素子導体（１２）と導体（１３）との
間には、図示しないがそれぞれ誘電体層または空気層が
設けられる。空気層の場合には放射素子導体（１２）ま
たは導体（１３）を支持するポストが必要となるが、放
射素子導体（１２）については給電用の中心導体（１８
）　、　　（１７）　。

（２２）〜（２５）でポストを兼ねることもできる。

第１図で放射素子導体（１２）の給電点（Ａ）。

（Ｂ）は中心（０）について対象な位置にあり、それぞ
れ例えば同軸線路（１４）　、　　（１５）の中心導体
（１Ｂ＞、　　（１７）により逆位相で給電される。

また、第２図では、放射素子導体（１２）の給電点（Ｃ
）と（Ｄ＞、（Ｅ）と（Ｆ）は、それぞれ中心（０）に
ついて対象な位置にあり、例えば同軸線路（１８）と（
１９）、　　（２０）と（２１）により互いに逆位相で
給電される。ただし、第２図のものでは、基本モードで
円偏波を励振するため円周方向で互いに隣り合う給電点
は中心（０）について直角の位置関係にあり、かつ互い
に９０’の給電位相差を有する。

第１図及び第２図において非励振の導体（１３）は放射
素子導体（１２）よりも若干大きいものが用いられるの
で、放射素子導体（１２）を励振するとその大きさの違
いに基づき複共振が生じる。すなわち、放射電力対周波
数の特性は、第３図に示すように周波数ｆ、、ｆ２でピ
ークを有したものとなる。ただし、周波数ｆ２は放射素
子導体（１２）の共振周波数２周波数ｆ１は導体（１３
）の共振周波数である。この第３図では第７図と比較し
て明らかなように、低電力領域での周波数幅をそれ程広
げずに高電力領域での周波数幅を拡げることができる。

したがって周波数ｆｔ　、Ｌが所望帯域の中心周波数ｆ
０の両側に位置するように設定すれば、Ｑ特性のすそ野
をそれほど広げずに広帯域化ができる。つまり、非励振
の導体（１３）を放射素子導体（１２）上に装荷する方
法では、不要高次モードの影響を比較的低く押えた上で
広帯域化をはかることが可能であり、第３図に示すよう
に所望帯域内に生じる不要モード（この場合はＴＭ２１
０モード）成分は第７図のＱが低い場合と比較してわず
かである。そして、このわずかでも生じる不要モード成
分は、放射素子導体（１２）の中心について対象な位置
に設けられた給電点の給電位相差を互いに１８０°とす
ることにより十分抑圧することが可能となり、したがっ
て広帯域にわたって良好な放射指向特性及び軸比特性が
得られる。

また、Ｑを低くするために放射素子導体（１２）と地導
体（１１）との間の誘電体層を厚くする必要もないので
、第５図に示す如く同軸線路（５４）等で給電する場合
でもその中心導体（５５）が長くなってリアクタンス成
分が増大するようなことはなく中心導体（５５）の影響
も小さくインピーダンス整合も比較的容易にとることが
できる。

第４図は非励振の導体（１３）が装荷されたマイクロス
トリップアンテナに複共振が生じる原理を説明する図で
ある。すなわち、放射素子導体（１２）は励振されると
そのエツジ（１２１）から漏れ電界（Ｐ）が生じる。一
方、放射素子導体（１２）の放射面側には非励振の導体
（１３）が装荷されているので、この導体（１３）のエ
ツジ（１３１）が漏れ電界（Ｐ）の強い領域内にあると
カップリングが起こり複共振が生じるようになる。導体
（１３）が放射素子導体（１２）に比し小さくてもまた
大きすぎてもこのカップリングは起こらず複共振は生じ
ない。

いま、第４図において、放射素子導体（１２）の半径を
Ｒ１，放射素子導体（１２）と地導体（１１）間の誘電
体層の比誘導率をεｒ、その厚みをｄとすると、漏れ電
界（Ｐ）によって仮定される等価的な放射素子導体の半
径Ｒ１はと近似することができる。この半径Ｒ４′は全く漏れ電
界がないと仮定したときの放射素子導体の半径であり、
このような放射素子導体が実際の漏れ電界を有するマイ
クロストリップアンテナと電気的に等価となるために必
要な半径を意味する。

従って、言いかえれば、その半径がＲ１よりも大きい非
励振導体を放射素子導体の上に載せたのでは、十分な結
合が得られず、所望の複共振を得ることができない。も
ちろん放射素子導体よりも小ざい非励振導体でも十分な
結合が得られないことは第４図からも明らかである。

このように使用する非励振導体（１３）の半径Ｒ２には
おのずと条件が必り、厳密には式（１）からもわかるよ
うに使用する基板の厚ざｄ、比誘電率εｒ、及び放射素
子導体（１２）の半径Ｒ１に依存するが、一般にはＲ＋
　＜Ｒ２＜１．３Ｒ＋の範囲にあることが必要である。

したがって、非励振の導体（１３）の大きざについてそ
の半径Ｒ２がＲ８≦Ｒ２≦１．３Ｒ＋の範囲にあるよう
にすれば良好な周波数特性が得られる。

なお、放射素子導体（１２）　、導体（１３）の形状は
円形に限らず他の形状でもよい。

また、給電方法も同軸線路に限らずマイクロストリップ
線路による給電等地の方法でもよい。

［発明の効果コ以上説明したように本発明による広帯域マイクロストリ
ップアンテナによれば、不要モードを十分抑圧して広帯
域化をはかれるとともに、インピーダンス整合も容易に
とることが可能で実用上の効果は大である。

【図面の簡単な説明】第１図及び第２図はそれぞれ直線偏波を励振する場合、
円偏波を励振する場合の本発明による広帯域マイクロス
トリップアンテナの一実施例を説明する構成図、第３図
は本発明による広帯域マイクロストリップアンテナの一
実施例における周波数特性を表す図、第４図は非励振の
導体を装荷することにより生じる複共振を説明する図、
第５図乃至第７図は従来の広帯域マイクロストリップア
ンテナを説明する図である。（１１）・・・地導体、　　（１２）・・・放射素子導
体。（１３）・・・導体。（＾）、　（Ｂ）、　（Ｃ）、　（Ｄ）、　（Ｅ）、　
（Ｆ）・・・給電点。

Claims

【特許請求の範囲】

中心について互いに対象な位置に互いに逆相で給電され
る複数の給電点を有し、かつ半径がＲ＿１の放射素子導
体と、この放射素子導体について給電側とは反対側に配
置されかつ半径Ｒ＿２がＲ＿１≦Ｒ＿２≦１．３Ｒ＿１
の範囲にある導体とを具備する広帯域マイクロストリッ
プアンテナ。