JPH03166803A

JPH03166803A - 二周波分離給電円偏波用マイクロストリップアンテナ

Info

Publication number: JPH03166803A
Application number: JP30725889A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Takeuchi; 和則竹内; Masayuki Yasunaga; 安永　正幸; Takayasu Shiokawa; 塩川　孝泰
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1989-11-27
Filing date: 1989-11-27
Publication date: 1991-07-18
Also published as: CA2030886A1; CA2030886C; GB2238665A; GB2238665B; GB9025672D0

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】（産業上の利用分野）本発明は、各種無線通信に用いられる、二周波分離給電
円偏波川マイクロストリップアンテナに関するものであ
る。

（従来技術）マイクロストリップアンテナは、使用される波長に比べ
て十分に薄い平面構造であり、かつ軽量であることから
各種通信用アンテナとして用途が広い。また、これを複
数個用いたフェーズドアレイアンテナの形をとることで
、各素子に接続された位相器の位相量を制御して電気的
に電波のビームを変えることができるようになる。この
ようにして製作されたフェーズドアレイアンテナは、薄
形、小型、軽量の特徴があり移動体通信用等に適用が３
１Ｊ］待されている。

このような、マイクロストリップアンテナはよく知られ
ているように狭帯域である。たとえば、アンテナとして
実用に供せられると考えられる基準である電圧定在波比
を２以下とすると、それを満足するマイクロストリンブ
アンテナの帯域幅は、誘電体板の特性にもよるが、中心
周波数に対して高々数％である。従って、送信周波数及
び受信周波数がこの帯域幅を超えている通信には、通常
のマイクロストリップアンテナは使用できないこととな
る。これを解決するため、種々の構成のマイクロストリ
ップアンテナが提案されている。

第５図は広帯域化を図った従来のマイクロストリップア
ンテナの構成例であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ
）は同図（ａ）のＢ−Ｂ　’における側面図をそれぞれ
示す。図において、５】は放射導体、５２は無給電の放
射導体、５３及び５３′は給電点、５４は接地導体、５
５は誘電体、５６は給電線である。給電点５３は接地導
体５４に設けられたコネクタを用いて給電され給電線５
６へ接続されている。この構成例では、放射導体５１及
び無給電の放射導体５２の大きさを調整することにより
送信周波数帯又は受信周波数帯で共振するアンテナが得
られる。

第８図は、第５図に示したマイクロストリップアンテナ
を用いた従来のフェーズドアレイアンテナの構戒図であ
る。図において、８１は各アンテナ素子、８２は円偏波
合威用の方向性結合器、８３は位相制′４ｌＵ器、８４
は電力分配器、８５はグイブレクサ、８６は送信装置、
８７は受信装置、８８は擬似負荷である。位相制御器８
３で位相を各アンテナ素子８１ごとに変化させることに
より、ビームの方向を電気的に制御することができる。

また、第６図は従来の送受信同時使用可能な別の構成例
であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図であ
る。図において、６１は円環マイクロストリップアンテ
ナ（受信用放射導体）、６２は円形のマイクロストリッ
プアンテナ（送信用放射導体）であり、両アンテナは背
面より各々独立に給電される。この構成では円環マイク
ロストリップアンテナ６１とマイクロストリップアンテ
ナ６２が受信および送信周波数帯域でそれぞれ共振する
こととなる。

一方、移動体通信において通常用いられる円偏波アンテ
ナは上述した第５図や第６図のように２点で給電するこ
とで実現することができるが、第７図に示すような１つ
の給電点で円偏波を発生する一点給電円偏波アンテナも
従来から良く知られている。第７図において、放射導体
７１の上に凸部７２を付加することにより、ただ１つの
給電点７３のみで円偏波のアンテナとして機能する。

（発明が解決しようとする課題）上記従来技術を用いてフェーズドアレイアンテナを構成
しようとする場合、まず、第５図に示した、広帯域化マ
イクロストリップアンテナや二共振型マイクロストリッ
プアンテナは設計や構造が複雑であるという問題点があ
った。

加えて、第８図に示すように、送信と受信で給電部分を
共用しており、送受の位相を同一の位相制御器８３で制
御するため周波数の違いから送信と受信のビームが一致
しないという問題点や、位相制御器８３と送信装置８６
及び受信装置８７の間に送信と受信の信号を分離するた
めのグイプレクサ８５が不可欠であり、給電部が大型に
なってしまうという問題点があった。

次に、第６図に示した円環マイクロストリップアンテナ
と円形のマイクロストリンプアンテナを上下２層に重ね
合わせたものは、送信給電点６３と受信給電点６７が電
気的に十分に分離されておりダイプレクサないしサーキ
ュレータは必要がない。しかし、２Ｎであるため１層構
造のものに比べ構造は複雑であって重量が増加し、多く
の製作過程と高い工作精度を要するという問題点があっ
た。

また、第７図の一点給電円偏波アンテナは通常のマイク
ロストリップアンテナに比べてもさらに狭帯域であり、
また軸比が周波数に対して依存性をもつことから、広帯
域通信用アンテナとしては不適当である。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために
なされたもので、小型で製作が容易でかつ二周波分離の
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。

（課題を解決するための手段）本発明の特徴は、以上のような問題点を解決するもので
あって、接地導体上に配置された誘電体板上に四個の放
射導体が配置され、該四個の放射導体のおのおのの周縁
の一部が対応する短絡導体により該接地導体に短絡され
るとともに、前記接地導体と該誘電体板とを貫通して前
記放射導体のそれぞれの給電点に給電されるように構成
されるとともに、前記四個の放射導体は、所望の２種の周波数の電波を、
１波を送信用として別の１波を受信用として、同時に使
用できるように調整された２種類の大きさの異なる放射
導体を各々２個ずつ、円偏波を発生できるように配列さ
れた構成を有することを特徴とするものである。

（実施例１）第１図は本発明による第１の実施例である。ここでは一
辺を短絡した長方形のマイクロストリップアンテナを例
として示す。第１図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は（ａ
）図のＡ−Ａ　’を切口とした断面図である。図におい
て、誘電体板１５の上に４枚の放射導体１１１〜１１４
を設け、各放射導体を短絡導体１２１〜１２４で接地導
体１４と短絡する。１３１〜１３４は各放射導体１１１
〜１１４の給電点であり背面から給電される。放射導体
１１１及び１１２は同一の大きさであり共振周波数を送
信周波数に合わせてあり、放射導体１１３及び１１４は
同一の大きさであり共振周波数を受信周波数に合わせて
ある。従って、放射導体１１１及び１１３は相異なる大
きさとなっている。

また、送信について、同相で放射導体１１１及び１１２
に給電された信号は、放射導体１１１及び１１２により
円偏波に合威されるが、一般にこれは使用周波数の半波
長以内で構成しなければならないことが知られている。

受信についてもアンテナの可逆性から同様であり、円偏
波を受信するための放射導体１１３及び１１４から構成
されている。送信用の放射導体１１１．１１２と受信用
の放射導体１１３，１１４とは互いに干渉しないように
配置されている。これらの条件を満足するように、放射
導体１１１，１１２，１１３．１１４が第１図のように
配置されており、個々の放射導体について各給電点を通
るその短絡導体に対する直交面（例えば１１１について
Ａ−Ａ’面）により誘電体５上に矩形又は正方形が形威
される。

なお、送信・受信に必要な帯域幅に放射導体１ｌ１〜１
１４の大きさを制限することにより、送信受信間の結合
は通信に支障がないようにすることができる。給電点１
３１及び１３２は接地導体１４の背面から給電線を経て
方向性結合器を介して送信装置へ接続される。放射導体
１１１及び１１２は各々互いに直交する直線偏波を発生
するので、第４図（ａ）の構成で示すように、方向性結
合器で給電する位相を９０度ずらして給電することによ
り円偏波を合或することができる。右旋、左旋の偏波は
方向性結合器の接続方向により選択する。

受信も同じ原理で方向性結合器を介すことにより円偏波
を受信する。また、このアンテナを第４図（ｂ）のよう
に複数個並べてフエーズドプレイアンテナとしたものは
、放射特性が広角にわたり、またグイプレクサ、サーキ
ュレークは不要であり、送信受信のビームの不一致も生
じないものとなる。

なお、本発明で用いる一辺短絡マイクロストリップアン
テナに関しては、既に提案されており（昭和５８年度電
子通信学会総合全国大会講演論文集分冊３・昭和５８年
３月５日発行・発行所電子通信学会・羽石他「片側短絡
形マイクロストリップアンテナの放射特性について」７
４３ページ等）、通常のマイクロストリップアンテナに
比べ必要とする放射導体の大きさを約二分の一に縮小で
き、これにより小型化が可能になる。

（実施例２）第２図は本発明の第二の実施例を示す構成図である。長
方形の一辺短絡マイクロストリップ放射導体２１１〜２
１４と接地導体２４の間に、短絡導体２２１〜２２４と
は別に、短絡手段として短絡導体２８１〜２８４を設け
たものである。短絡ピン以外にも短絡板、半田、電解メ
ッキでもよい。

短絡ピンを設けることによりインピーダンス整合のよい
マイクロストリップアンテナを容易に実現することがで
きる。また、相互結合の影響がある場合は軸比の劣化を
招くことがあるが、この短絡ピンを設けることにより位
相の矯正が可能であり、良好な軸比をもつマイクロスト
リップアンテナを得ることができる。

（実施例３）第３図（ａ）は、実施例１の場合の放射導体を円の一部
を切り落とした形状としたものであるが、このような形
状の放射導体に対しても本発明は有効である。

（実施例４）第３図（ｂ）は、実施例３に短絡手段として短絡ピン３
８１〜３８４を設けたものである。このような構成であ
っても、本発明は有効である。

（発明の効果）以上のように、本発明によれば、一辺短絡マイクロスト
リップアンテナの大きさの異なるもの２つずつ計４つを
呵一平面上に並べることにより、小型、軽量かつ製作の
容易な、同時に２つの周波数の円偏波を送信・受信でき
るマイクロストリップアンテナを実現することができる
。

さらに、これをフエーズドアレイアンテナの１素子とし
て用いることにより小型で、放射特性が広角な二周波分
離給電型円偏波用アンテナを、同一平面状に実現するこ
とができる。

なお、このマイクロストリップアンテナの短絡辺を電解
メッキ等で形或することにより、本発明は従来のプリン
ト基板製造工程の中で容易に製作することができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例を示す平面図及
びＡ−Ａ　′を切口とした断面図、第２図、第３図（ａ
）及び第３図（ｂ）はこの発明の他の実施例を示す平面
図、第４図（ａ）は第ｌ図、第２図、第３図（ａ）もし
くは第３図（ｂ）で示された本発明による二周波分離給
電円偏波用マイクロストリップアンテナに送信装置及び
受信装置を接続した場合の構成図、第４図（ｂ）は第１
図、第２図、第３図（ａ）もしくは第３図（ｂ）で示さ
れた本発明による二周波分離給電円偏波用マイクロスト
リップアンテナを素子としたフエーズドアレイアンテナ
の構造図、第５図（ａ）（ｂ）は従来の広帯域化を図っ
た円偏波用マイクロストリップアンテナを示す平面図及
びＢ−Ｂ　”を切口とした断面図、第６図（ａ）（ｂ）
は従来の二周波分離給電円偏波用マイクロストリップア
ンテナを示す平面図及びｃ−ｃ　’を切口とした断面図
、第７図（ａ）（ｂ）は従来の一点給電円偏波用マイク
ロストリップアンテナの平面図及びＤ−Ｄ　’を切口と
した断面図、第８図は第３図で示された従来の広帯域円
偏波用マイクロストリップアンテナを素子としたフェー
ズドアレイアンテナの構造図である。１１１〜１１４・・・放射導体、　１２１〜１２４・・
・短絡導体、　　１３１〜１３４・・・給電点、１４・
・・接地導体、　　１５・・・誘電体、　　１８１〜１
８４・・・短絡ピン、　２１１〜２１４・・・放射導体
、　２２１〜２２４・・・短絡導体、　２３１〜２３４
・・・給電点、　２４・・・接地導体、　２５・・・誘
電体、　２８１〜２８４・・・短絡導体、３１１〜３１
４・・・放射導体、　３２Ｔ・・・送信側方向性結合器
、　３２Ｒ・・・受信側方向性結合器、３６１〜３６４
・・・給電線、　４１・・・アンテナ素子、　４２・・
・方向性結合器、　４３・・・位相制御器、　４４ａ・
・・電力合或器、　４４ｂ・・・電力分配器、　４６・
・・受信装置、　４７・・・送信装置、４１１〜４１４
・・・放射導体、　４２０・・・受信側方向性結合器、
　４２１・・・送信側方向結合器、４６１〜４６４・・
・給電線、　５１・・・放射導体、５２・・・無給電の
放射導体、　５３．５３’・・・給電点、　５４・・・
接地導体、　５５・・・誘電体、５６・・・給電線、　
６１・・・受信用マイクロストリップアンテナの放射導
体、　６２・・・送信用マイクロストリップアンテナの
放射導体、６３・・・送信給電点、　６４・・・接地導
体、　６５・・・誘電体、６６・・・送信用給電線、　
６７・・・受信用給電点、６８・・・受信用給電線、　
７１・・・放射導体、７２・・・凸部、　７３・・・給
電点、　７４・・・接地導体、　７５・・・誘電体、　
７６・・・給電線、　８１・・・アンテナ素子、　８２
・・・方向性結合器、８３・・・位相制御器、　８４・
・・電力合威分配器、８５・・・ダイプレクサ、　８６
・・・送信装置、８７・・・受信装置、　８８・・・擬
似負荷。蛸１図（Ｑ）蛸２図 ′４４３図（ｂ）菌４図（酌蛸４（２）（ｂ）第５あ（肘で捧冫ｖＩＧ■ ￥１７目（絵業ａ）蛸８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）接地導体上に配置された誘電体板上に四個の放射
導体が配置され、該四個の放射導体のおのおのの周縁の
一部が対応する短絡導体により該接地導体に短絡される
とともに、前記接地導体と該誘電体板とを貫通して前記
放射導体のそれぞれの給電点に給電されるように構成さ
れるとともに、前記四個の放射導体は、所望の２種の周
波数の電波を、１波を送信用として別の１波を受信用と
して、同時に使用できるように調整された２種類の大き
さの異なる放射導体を各々２個ずつ、円偏波を発生でき
るように配列された構成を有することを特徴とする二周
波分離給電円偏波用マイクロストリップアンテナ。
（２）前記四個の放射導体のおのおのは、前記短絡導体
により短絡されている前記放射導体の一部に隣接する他
の一部と前記接地導体とを前記短絡導体とは異なる位置
で短絡する短絡手段を備えたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の二周波分離給電円偏波用マイクロス
トリップアンテナ。
（３）前記短絡手段として一本もしくは複数の短絡ピン
で構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第２
項記載の二周波分離給電円偏波用マイクロストリップア
ンテナ。
（４）前記短絡手段が放射導体と接地導体との間に設け
られた複数の貫通穴に半田もしくは電解めっきを施して
構成されることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
の二周波分離給電円偏波用マイクロストリップアンテナ
。