JP2008199113A - マイクロストリップアンテナおよびマイクロストリップアンテナ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】１つのマイクロストリップアンテナであっても広帯域のアンテナとして機能を発揮することができると共に、これらのマイクロストリップアンテナを複数並設し、より性能および実用性を向上したマイクロストリップアンテナ組立体を得ること。
【解決手段】マイクロストリップアンテナ１０は、有底筒状に形成された箱型導体板１１と、この箱型導体板１１の底面１１ａから所要間隔ｄをとって、底面１１ａとほぼ平行に設けられる放射導体板１３と、この放射導体板１３の相対向する２辺に導電的に接続され、箱型導体板１１の底面１１ａに向かって延出して設けられる一対の給電導体板１４ａと、この一対の給電導体板１４ａに導電的に接続され、１８０°の位相の異なる給電ができる給電ピン１５とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、アレーアンテナを構成する素子アンテナとして使用する広帯域な特性を有するマイクロストリップアンテナおよびマイクロストリップアンテナ組立体に関する。

従来、この種のマイクロストリップアンテナは、アレーアンテナとして用いられ、その構成の特徴から狭帯域のものにしか対応できなかったが、種々改良を重ね広帯域にも対応可能なマイクロストリップアンテナが出現してきている。

例えば、従来のこの種のマイクロストリップアンテナとして、給電点から放射導体板に給電され、励振させるにあたっての基本モードであるＴＭ１１０モードで共振した場合には、図９で示すように、Ｚ方向で最大となる放射電界が得られるようにしたものがある。（特許文献１参照）。

図９は、従来のマイクロストリップアンテナ（特許文献１）の概要を示す斜視図である。

従来のマイクロストリップアンテナ１は、導体板２側に設けられる給電点である図示しない同軸ケーブルの内導体３から放射導体板４に給電されるようになっている。このマイクロストリップアンテナ１は、ＴＭ１１０モードで共振した場合には、導体板２の両側から立ち上がる壁面２ａを設ける一方、導体板２の下方からこの導体板２を貫通して、同軸ケーブルの内導体３を接続する構成になっている。

そして、例えば図５の点線ｂで示すように、縦軸にリターンロスとして０〜−２０（ｄＢ）、横軸に周波数として２．０〜５．０（ＧＨｚ）をとった場合、４ＧＨｚ近辺でのみ良好な特性が得られる狭帯域な特性となる。また、広帯域特性を有するパッチアンテナ素子として、（非特許文献１）があるが、この非特許文献１によれば、一部で図４の点線ａに示すように、angle-30〜＋30の範囲では良好であるが、ビーム幅が狭くなるため、応角特性は良好ではなかった。
特開平３−１５７００５号公報 Naftali Herscovici,"A Wide-Band Single-Layer Patch Antenna"IEEE,TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION,VOL.46,NO.4,APRIL 1998

従来のマイクロストリップアンテナ１によれば、広帯域での使用をある程度可能にしたものであったが、より性能および実用性の向上が求められていた。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、マイクロストリップアンテナ単体でも広帯域のアンテナとして機能を発揮することができると共に、これらのマイクロストリップアンテナを複数並設して、より性能および実用性を向上させたマイクロストリップアンテナ組立体を得ることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、有底筒状に形成された箱型導体板と、この箱型導体板の底面から所要間隔をとって、前記底面とほぼ平行に設けられる放射導体板と、前記放射導体板に導電的に接続され、１８０°の位相の異なる給電ができる給電ピンを具備したことを特徴とするマイクロストリップアンテナを提供する。

上記目的を達成するために、本発明によれば、有底筒状に形成された箱型導体板と、この箱型導体板の底面から所要間隔をとって、前記底面とほぼ平行に設けられる放射導体板と、この放射導体板の相対向する２辺に導電的に接続され、前記放射導体板の底面に向かって延出して設けられる一対の給電導体板と、前記一対の給電導体板に導電的に接続され、１８０°の位相の異なる給電ができる給電ピンを具備したことを特徴とするマイクロストリップアンテナを提供する。

上記目的を達成するために、本発明によれば、複数のマイクロストリップアンテナと、これらの複数のマイクロストリップアンテナを碁盤目状に並べて支持するマイクロストリップアンテナ支持基板とを具備し、前記複数のマイクロストリップアンテナは、平面部と、この平面部からほぼ直角に立ち上がって設けられる壁面を有する導体板と、この導体板の底面から所要間隔をとって、前記底面とほぼ平行に設けられる放射導体板と、この放射導体板の相対向する２辺に導電的に接続され、前記箱型導体板の底面に向かって延出して設けられる一対の給電導体板と、前記一対の給電導体板に導電的に接続され、１８０°の位相の異なる給電ができる一対の給電ピンとを備え、前記マイクロストリップアンテナ支持基板に前記複数のマイクロストリップアンテナを碁盤目状に配置した際に、前記それぞれのマイクロストリップアンテナの壁面の一部が、他のマイクロストリップアンテナの壁面に共用できるように配置されたことを特徴とするマイクロストリップアンテナ組立体を提供する。

本発明によれば、マイクロストリップアンテナ単体でも広帯域のアンテナとして機能を発揮することができるマイクロストリップアンテナを提供することができる。

また、複数のマイクロストリップアンテナを組み合わせて用い、その１つまたは複数個が故障したり、破損しても実用上差し支えなく、更には製作性の良いマイクロストリップアンテナ組立体を提供することができる。

［第１の実施形態］
本発明に係るマイクロストリップアンテナの実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明のマイクロストリップアンテナの実施形態の概要を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図で、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

図１に示すマイクロストリップアンテナ１０は、有底筒状に形成された箱型導体板１１と、この箱型導体板１１の底面１１ａから所要間隔ｄをとって、支持棒１２により底面１１ａと平行に支持される放射導体板１３と、この放射導体板１３の相対向する２辺に導電的に接続され、箱型導体板１１の底面１１ａに向かって延出して設けられる一対の給電導体板１４ａと、一対の給電導体板１４ａに導電的に接続され、１８０°の位相の異なる給電ができる給電ピン１５とから構成される。

箱型導体板１１は、方形状を有し、その底面１１ａの４方周縁部からほぼ直角に立ち上がり、壁面１１ｂ１〜１１ｂ４を設けている。この壁面１１ｂ１〜１１ｂ４は、底面１１ａにて別ピースの枠状のものを接合させるか、底面１１ａを折り曲げてもよい。また、この壁面１１ｂ１〜１１ｂ４の角部は切除してもよい。

支持棒１２は、放射導体板１３の中心部を機械的に支持するもので、絶縁性の棒状または板状のものであってよい。

放射導体板１３は、例えば金属箔により形成された方形状のもので、相対向して設けられた壁面１１ｂ１〜１１ｂ４との間を図２に示すように、所望寸法ｃの間隔を持って設けられる。この所望寸法ｃは、放射導体板１３側から放出される所定の開口電界を得るために、アンテナ特性に応じて適宜設定される。

一対の給電導体板１４ａは、放射導体板１３に対して電流を供給する導体板で、箱型導体板１１の底面１１ａに向かって斜め下方へ傾斜させて設けられている。一対の給電ピン１５は、箱型導体板１１の底面１１ａ側から導入され、その中心導体線１５ａが一対の給電導体板１４ａに導電的に接続されている。

なお、放射導体板１３に給電するにあたって給電ピン１５を用いたが、必ずしも放射導体板１３を介する必要はなく、直接導電するようにしてもよい。また、給電ピン１５に代わるケーブルあるいはリード線等により接続してもよい。

次に、マイクロストリップアンテナ１０の作用について説明する。

中心導体線１５ａから一対の給電導体板１４ａに給電すると、放射導体板１３側から所定の開口電界が箱型導体板１１の底面１１ａに向かって放出される。この放出される開口電界は、壁面１１ｂ１〜１１ｂ４との間を所望寸法ｃの空間距離が選定できるため所要の強電界が得られる。

従って、例えば図４の実線ｅで示すように、Ａｎｇｌｅ［ｄｅｇ］が、−４５〜＋４５の範囲において、高ゲインで送受信可能となる。また、例えば図５の実線ｆで示すように、Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ［ＧＨｚ］が、２．５〜５．０の範囲で低リターロスの特性ず得られる。

さらに、マイクロストリップアンテナ１０Ａとして、図６に示すような形状にすることができる。このマイクロストリップアンテナ１０Ａは、異なる方向の他の一対の給電導体板１４ｂを設けることもできる。

このような構成のマイクロストリップアンテナを採用した場合には、マイクロストリップアンテナ１０Ａにより送受信する電波の偏波面が異なる場合、例えば、電波の偏波面が
直交する場合にでも対応することができる。

なお、箱型導体板１１の壁面１１ｂ１〜１１ｂ４の繋ぎ目部は、切除するか、不要とすることで、この部分の設置寸法精度管理が容易となる。すなわち、壁面１１ｂ１〜１１ｂ４全体が一体的に結合して形成された場合に対して、全体の寸法精度が得られ易い構成にすることができる。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態としてマイクロストリップアンテナ１０Ｂを複数使用したマイクロストリップアンテナ組立体２０について、図１〜図６と同一部分に同一符号を附した図７および図８を参照して説明する。

図７は、本発明のマイクロストリップアンテナ組立体２０の実施形態の概要を示す斜視図である。図８は、図７のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

図７および図８に示すマイクロストリップアンテナ組立体２０は、方形状誘電体の支持基板２１の基板面２１ａ上に複数のマイクロストリップアンテナ１０Ｂが、例えば縦４列、横４列に碁盤目状に並べられた構成である。

マイクロストリップアンテナ組立体２０は、例えば方形状の支持基板２１の基板面２１ａ外側の４方周囲に枠体２２が設けられる。この枠体２２の内部には支持基板２１の基板面２１ａ上面に合計１６個のマイクロストリップアンテナ１０Ｂが碁盤目状に並べて支持される。この複数のマイクロストリップアンテナ１０Ｂは、それぞれの箱型導体板１１の底面１１ａに、ほぼ直角に立ち上げた隣り合う２つの壁面１１ｂ２，１１ｂ３が設けられる。これらの壁面１１ｂ２，１１ｂ３は、その向きが上方より見て、例えば図７に示すように同じ向きに揃うように並べられる。

そして、マイクロストリップアンテナ支持板に前記複数のマイクロストリップアンテナ１０Ｂを縦・横方向に平面状に並べて支持した際に、それぞれのマイクロストリップアンテナの壁面１１ｂ２，１１ｂ３が、他のマイクロストリップアンテナ１０Ｂの壁面他の壁面として共用することができる。

このような構成を採用したマイクロストリップアンテナ組立体２０は、１６個のマイクロストリップアンテナ１０Ｂの内、その用途により何れか１つまたは複数個が故障したり破損して作動不良になっても他のマイクロストリップアンテナ１０Ｂが正常に作動する。

このように、マイクロストリップアンテナ組立体２０によれば、複数のマイクロストリップアンテナ１０Ｂを碁盤目状に配置することにより、マイクロストリップアンテナ組立体２０として、性能向上および使用条件において、厳しい環境下でも使用可能であり、極めて有用となる。

本発明の第１の実施形態であるマイクロストリップアンテナの概要を示す斜視図。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図。 本発明のマイクロストリップアンテナの方位角特性を従来のアンテナの特性と比較して示すグラフ。 本発明のマイクロストリップアンテナの周波数特性を従来のアンテナの特性と比較して示すグラフ。 本発明のマイクロストリップアンテナの一対の給電導体板に対して異なる方向の他の一対の給電導体板を設けた実施例を示す斜視図。 本発明の第２の実施形態であるマイクロストリップアンテナ組立体の概要を示す斜視図。 図７のＣ−Ｃ線に沿う断面図。 従来のマイクロストリップアンテナの概要を示す斜視図。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ マイクロストリップアンテナ
１１ 箱型導体板
１１ａ 底面
１１ｂ１〜１１ｂ４ 壁面
１２ 支持棒
１３ 放射導体板
１４ａ，１４ｂ 給電導体板
１５ 給電ピン
１５ａ 中心導体線
２０ マイクロストリップアンテナ組立体
２１ 支持基板
２１ａ 基板面
２２ 枠体

Claims (6)

1. 有底筒状に形成された箱型導体板と、
   この箱型導体板の底面から所要間隔をとって、前記底面とほぼ平行に設けられる放射導体板と、
   前記放射導体板に導電的に接続され、１８０°の位相の異なる給電ができる給電ピンを具備したことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
2. 有底筒状に形成された箱型導体板と、
   この箱型導体板の底面から所要間隔をとって、前記底面とほぼ平行に設けられる放射導体板と、
   この放射導体板の相対向する２辺に導電的に接続され、前記放射導体板の底面に向かって延出して設けられる一対の給電導体板と、
   前記一対の給電導体板に導電的に接続され、１８０°の位相の異なる給電ができる給電ピンを具備したことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
3. 前記放射導体板には、相対向する２辺に設けられた一対の給電導体板の他に、他の相対向する２辺に一対の給電導体板を設けたことを特徴とする請求項２記載のマイクロストリップアンテナ。
4. 前記有底筒状に形成された箱型導体板は、多角形状をなし、その角部が切除されて構成されたことを特徴とする請求項２記載のマイクロストリップアンテナ。
5. 複数のマイクロストリップアンテナと、これらの複数のマイクロストリップアンテナを碁盤目状に並べて支持するマイクロストリップアンテナ支持基板とを具備し、
   前記複数のマイクロストリップアンテナは、平面部と、この平面部からほぼ直角に立ち上がって設けられる壁面を有する導体板と、
   この導体板の底面から所要間隔をとって、前記底面とほぼ平行に設けられる放射導体板と、
   この放射導体板の相対向する２辺に導電的に接続され、前記箱型導体板の底面に向かって延出して設けられる一対の給電導体板と、
   前記一対の給電導体板に導電的に接続され、１８０°の位相の異なる給電ができる一対の給電ピンとを備え、
   前記マイクロストリップアンテナ支持基板に前記複数のマイクロストリップアンテナを碁盤目状に配置した際に、前記それぞれのマイクロストリップアンテナの壁面の一部が、他のマイクロストリップアンテナの壁面に共用できるように配置されたことを特徴とするマイクロストリップアンテナ組立体。
6. 前記マイクロストリップアンテナ支持基板は、方形状をなし、複数のマイクロストリップアンテナが碁盤目状に配置可能に設けられたことを特徴とする請求項５記載のマイクロストリップアンテナ組立体。

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