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JP6948014B2 - Microstrip antenna and array antenna - Google Patents
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Description

本発明は、マイクロストリップアンテナに関する。また、そのマイクロストリップアンテナを複数配列したアレーアンテナに関する。 The present invention relates to a microstrip antenna. Further, the present invention relates to an array antenna in which a plurality of microstrip antennas are arranged.

従来の指向性制御アレーアンテナでは、複数のアンテナ素子の前段に移相器を接続し、各アンテナ素子の励振位相を変化させることで、所望の指向性のビームを形成する(非特許文献1の4群−2編−7章)。このようにアンテナと移相器とを個別に設計する構成が現在主流となっている。 In the conventional directional control array antenna, a phase shifter is connected in front of a plurality of antenna elements and the excitation phase of each antenna element is changed to form a beam having a desired directivity (Non-Patent Document 1). 4 groups-2 volumes-7 chapters). In this way, the configuration in which the antenna and the phase shifter are individually designed is currently the mainstream.

また、円偏波を放射するマイクロストリップアンテナとして、方形または円形の放射素子に縮退分離素子を設けた構成が知られている(非特許文献1の4群−2編−5章)。縮退分離素子は、直交する2つの電流経路の長さに差を持たせるものであり、放射素子に設けられた突起や切り込みである。縮退分離素子を設ける位置は、放射素子に接続する給電線路の延伸方向に対して45°を成す位置である。 Further, as a microstrip antenna that radiates circularly polarized waves, a configuration in which a degenerate separation element is provided on a square or circular radiating element is known (Non-Patent Document 1, Group 4, Volume 2, Chapter 5). The degenerate separation element has a difference in the lengths of two orthogonal current paths, and is a protrusion or a notch provided in the radiation element. The position where the contraction separation element is provided is a position formed at 45 ° with respect to the extension direction of the power feeding line connected to the radiation element.

また、特許文献1には、放射素子を円環状とし、円環の内部中心に給電点を設け、給電点と放射素子とを接続する給電線路を設けたマイクロストリップアンテナが示されている。給電線路は放射状に2本の線路とし、その2本の線路の成す角度を調整することにより、別途整合手段を用いることなく入力インピーダンスの調整が可能であることが記載されている。また、2本の線路の成す角を2分する線を基準線として、その基準線に対して45°を成す位置に縮退分離素子を設けることで、円偏波用のアンテナとすることが記載されている。 Further, Patent Document 1 discloses a microstrip antenna in which the radiating element has an annular shape, a feeding point is provided at the inner center of the ring, and a feeding line for connecting the feeding point and the radiating element is provided. It is described that the feeding line is formed into two lines in a radial pattern, and the input impedance can be adjusted by adjusting the angle formed by the two lines without using a separate matching means. Further, it is described that a line that divides the angle formed by the two lines into two is used as a reference line, and a degenerate separation element is provided at a position forming 45 ° with respect to the reference line to make an antenna for circularly polarized waves. Has been done.

特開平8−265038号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-265038

電子情報通信学会『知識の森』4群(モバイル・無線)−2編(アンテナ・伝搬)−5章(平面アンテナ)および7章(アレーアンテナ)、http://www.ieice-hbkb.orgInstitute of Electronics, Information and Communication Engineers "Knowledge Forest" Group 4 (Mobile / Wireless)-2 (Antenna / Propagation)-5 (Plane Antenna) and 7 (Array Antenna), http://www.ieice-hbkb.org

しかし、従来の指向性制御アレーアンテナは、アンテナ素子単独では位相を変化させることができず、アンテナ素子の前段に移相器を接続する必要があった。従来の移相器は所定長さの線路や遅延線によって移相するため、移相量が大きいほど移相器での損失が大きくアンテナ装置の損失が増大し、また装置が大型化するという問題があった。 However, in the conventional directional control array antenna, the phase cannot be changed by the antenna element alone, and it is necessary to connect a phase shifter in front of the antenna element. Since the conventional phase shifter shifts the phase by a line or a delay line of a predetermined length, the problem is that the larger the phase shift amount, the larger the loss in the phase shifter, the larger the loss of the antenna device, and the larger the device. was there.

そこで本発明の目的は、位相を変化させることができるマイクロストリップアンテナを実現することである。また、そのマイクロストリップアンテナを複数有したアレーアンテナを実現することである。 Therefore, an object of the present invention is to realize a microstrip antenna capable of changing the phase. Another object is to realize an array antenna having a plurality of microstrip antennas.

本発明は、誘電体からなる基板と、基板の裏面に設けられた接地導体と、基板の表面に設けられた環状の放射導体と、基板の表面であって、放射導体の内周に囲われた内部領域の中央に設けられた給電点と、放射導体の内周のうち一部領域であって給電点から給電される領域である励振部を選択し、給電点と励振部とを接続する選択部と、給電点から励振部に向かう方向に対して45°を成す方向であって放射導体の外周に設けられた縮退分離素子と、放射導体と縮退分離素子との導通をオンオフ制御する第1のスイッチと、制御回路と、を有し、選択部は、給電点を中心として放射状に延伸し、放射導体の内周に接続された複数の給電線路と、給電線路の導通をオンオフ制御する第2のスイッチと、を有し、制御回路は、第2のスイッチによって、所定の給電線路を選択し、第1のスイッチによって、選択された給電線路の方向に対して45°を成す方向に位置する縮退分離素子と放射導体との導通をオンにすることで円偏波の送受を可能とし、ある給電線路の方向を基準線として、その基準線に対する選択された給電線路の方向の成す角度によって、円偏波の位相量を離散的に制御する、ことを特徴とするマイクロストリップアンテナである。 The present invention is a substrate made of a dielectric, a ground conductor provided on the back surface of the substrate, an annular radiation conductor provided on the surface of the substrate, and a surface of the substrate surrounded by an inner circumference of the radiation conductor. Select the feeding point provided in the center of the internal region and the exciting part, which is a part of the inner circumference of the radiation conductor and is the area to be fed from the feeding point, and connect the feeding point and the exciting part. A third that controls the on / off conduction between the selection unit and the reduction separation element provided on the outer periphery of the radiation conductor in a direction forming 45 ° with respect to the direction from the feeding point to the excitation unit, and the radiation conductor and the reduction separation element. It has 1 switch and a control circuit, and the selection unit extends radially around the feeding point and controls the conduction between a plurality of feeding lines connected to the inner circumference of the radiation conductor and the conduction of the feeding line on and off. It has a second switch, and the control circuit selects a predetermined power supply line by the second switch, and is formed by the first switch in a direction forming 45 ° with respect to the direction of the selected power supply line. By turning on the conduction between the positioned degenerate separation element and the radiating conductor, it is possible to send and receive circularly polarized waves, and the angle formed by the direction of the selected power supply line with respect to the reference line with the direction of a certain power supply line as the reference line. It is a microstrip antenna characterized in that the phase amount of circularly polarized waves is controlled discretely.

本発明のマイクロストリップアンテナを複数配列することで、指向性を制御可能なアレーアンテナを構成することができる。 By arranging a plurality of microstrip antennas of the present invention, an array antenna whose directivity can be controlled can be configured.

また、縮退分離素子は、給電点から励振部に向かう方向に対して時計回りに45°を成す方向と、反時計回りに45°を成す方向のそれぞれに設けられ、第1のスイッチは、給電点から励振部に向かう方向に対して時計回りに45°を成す方向に位置する縮退分離素子と、反時計回りに45°を成す方向に位置する縮退分離素子のうち、一方の縮退分離素子と放射導体との導通をオンにし、他方はオフに制御すれば、右旋円偏波の送受信と左旋円偏波の送受信の切り替えを可能とできる。 Further, the shrinkage separation element is provided in each of the direction forming 45 ° clockwise and the direction forming 45 ° counterclockwise with respect to the direction from the feeding point toward the excitation portion, and the first switch feeds. One of the decompression separation elements located in the direction forming 45 ° clockwise with respect to the direction from the point toward the excitation part and the decompression separation element located in the direction forming 45 ° counterclockwise. By turning on the conduction with the radiation conductor and controlling the other to off, it is possible to switch between transmission and reception of right-handed circular polarization and transmission and reception of left-handed circular polarization.

選択部は、給電点を中心として放射状に延伸し、放射導体の内周に接続された配置された複数の給電線路と、給電線路の導通をオンオフ制御する第2のスイッチと、を有する構造とすることができる。これにより、簡易な構造で移相機能を実現できる。 The selection unit has a structure having a plurality of power supply lines arranged radially extending around the power supply point and connected to the inner circumference of the radiation conductor, and a second switch for on / off control of the continuity of the power supply line. can do. As a result, the phase shift function can be realized with a simple structure.

本発明のマイクロストリップアンテナは、移相機能が内蔵されている。そのため、別途移相器を設けて移相量を制御する場合に比べて損失を低減することができる。また、別途移相器を設ける必要がないので小型化、低コスト化、薄型化を図ることができる。 The microstrip antenna of the present invention has a built-in phase shift function. Therefore, the loss can be reduced as compared with the case where a phase shifter is separately provided to control the phase shift amount. In addition, since it is not necessary to separately provide a phase shifter, it is possible to reduce the size, cost, and thickness.

また、本発明のマイクロストリップアンテナを用いてアレーアンテナを構成することで、指向性制御可能なアンテナ装置の小型化、低コスト化、薄型化を図ることができる。 Further, by configuring the array antenna using the microstrip antenna of the present invention, it is possible to reduce the size, cost, and thickness of the antenna device capable of directivity control.

実施例1のマイクロストリップアンテナの構成を示した平面図。The plan view which showed the structure of the microstrip antenna of Example 1. FIG. 実施例1のマイクロストリップアンテナの構成を示した断面図。The cross-sectional view which showed the structure of the microstrip antenna of Example 1. FIG. 60°の移相量とした場合を示した図。The figure which showed the case where the phase shift amount was 60 °. 変形例のマイクロストリップアンテナの構成を示した図。The figure which showed the structure of the microstrip antenna of the modification. 変形例のマイクロストリップアンテナの構成を示した図。The figure which showed the structure of the microstrip antenna of the modification. 縮退分離素子15の変形例を示した図。The figure which showed the modification of the degenerate separation element 15. 給電線路13の変形例を示した図。The figure which showed the modification of the feeding line 13. 給電線路13の変形例を示した図。The figure which showed the modification of the feeding line 13. 実施例2のアレーアンテナの構成を示した図。The figure which showed the structure of the array antenna of Example 2. FIG. 各マイクロストリップアンテナの移相量を示した表。A table showing the amount of phase shift for each microstrip antenna. 実施例2のアレーアンテナの指向性を示したグラフ。The graph which showed the directivity of the array antenna of Example 2.

以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the examples.

図1は、実施例1のマイクロストリップアンテナの構成を示した平面図であり、図2は図1におけるA−Aでの断面図である。図1、2のように、実施例1のマイクロストリップアンテナは、基板10と、基板10の一方の表面に設けられた接地導体11と、放射導体12と、給電線路13と、給電点14と、縮退分離素子15と、第1スイッチ17と、第2スイッチ16と、を有している。給電線路13および第2スイッチ16は、本発明の選択部に相当している。 FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the microstrip antenna of the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the microstrip antenna of the first embodiment includes a substrate 10, a ground conductor 11 provided on one surface of the substrate 10, a radiation conductor 12, a feeding line 13, and a feeding point 14. It has a shrinking separation element 15, a first switch 17, and a second switch 16. The power supply line 13 and the second switch 16 correspond to the selection unit of the present invention.

基板10は、誘電体からなる正方形の板状である。基板10の一方の主面(以下、裏面とする)には、その裏面に接して全面に接地導体11が設けられている。接地導体11は金属膜であり、たとえば銅箔である。 The substrate 10 has a square plate shape made of a dielectric material. A ground conductor 11 is provided on one main surface (hereinafter referred to as a back surface) of the substrate 10 in contact with the back surface thereof. The ground conductor 11 is a metal film, for example, a copper foil.

放射導体12は、基板10の他方の主面(以下、表面とする)に接して設けられた金属膜であり、たとえば銅箔である。放射導体12の平面パターンは、図1に示すように、円環状である。つまり、円板状のパターンの放射導体12の中心部を、その円板の外周と同心にくり抜いた形状である。放射導体12の外周および内周の直径は、実施例1のマイクロストリップアンテナの設計周波数fなどに応じて設定される。 The radiation conductor 12 is a metal film provided in contact with the other main surface (hereinafter referred to as a surface) of the substrate 10, and is, for example, a copper foil. As shown in FIG. 1, the planar pattern of the radiating conductor 12 is annular. That is, the central portion of the radiating conductor 12 having a disk-shaped pattern is hollowed out concentrically with the outer circumference of the disk. The outer and inner diameters of the radiation conductor 12 are set according to the design frequency f of the microstrip antenna of the first embodiment.

なお、実施例1では放射導体12を円環状としているが、正方形、正六角形、正八角形などの正多角形の環状や他の環状でもよい。また、内周の形状と外周の形状を合わせる必要はなく、内周と外周の一方を円、他方を正多角形とする環状であってもよい。ただし、実施例1のように円環状とすることが望ましい。対称性の高いパターンの方がアンテナの特性も向上し、設計も容易なためである。 In the first embodiment, the radiating conductor 12 has an annular shape, but it may be a regular polygonal ring such as a square, a regular hexagon, or a regular octagon, or another ring. Further, it is not necessary to match the shape of the inner circumference with the shape of the outer circumference, and it may be an annular shape in which one of the inner circumference and the outer circumference is a circle and the other is a regular polygon. However, it is desirable to make it circular as in Example 1. This is because a pattern with high symmetry improves the characteristics of the antenna and is easy to design.

給電点14は、基板10表面であって、放射導体12の円環の内周領域(円環の内周によって囲われた領域)の中心に設けられている。 The feeding point 14 is provided on the surface of the substrate 10 at the center of the inner peripheral region of the annulus of the radiation conductor 12 (the region surrounded by the inner circumference of the annulus).

給電線路13は、図1のように、基板10表面であって放射導体12の内周領域に給電点14を中心として、放射導体12の円環の直径方向に延伸された線状の金属膜からなり、たとえば銅箔である。また、給電線路13は、放射状に等角度に6本設けられている。給電線路13の放射導体12側の一端は、放射導体12に接続されている。また、給電線路13の給電点14側の一端は、給電点14から離間しており、その一端と給電点14との間には第2スイッチ16が設けられている。 As shown in FIG. 1, the power feeding line 13 is a linear metal film extending in the diameter direction of the annulus of the radiation conductor 12 with the feeding point 14 as the center on the inner peripheral region of the radiation conductor 12 on the surface of the substrate 10. It consists of, for example, copper foil. Further, six power feeding lines 13 are provided radially at equal angles. One end of the power feeding line 13 on the radiation conductor 12 side is connected to the radiation conductor 12. Further, one end of the feeding line 13 on the feeding point 14 side is separated from the feeding point 14, and a second switch 16 is provided between the one end and the feeding point 14.

なお、実施例1では給電線路13の本数を6本としているが、これに限るものではない。給電線路13の本数は、制御したい移相量に応じて設定することができ、2本以上であれば任意である。各給電線路13を等角度に設ける場合、給電線路13の本数をn(2以上の自然数)として、(360/n)°単位での移相を実現できる。実施例1では、60°単位での移相を実現するために6本の給電線路13を等角度に設けている。 In the first embodiment, the number of power supply lines 13 is 6, but the number is not limited to this. The number of power feeding lines 13 can be set according to the amount of phase shift to be controlled, and is arbitrary as long as it is two or more. When the feeding lines 13 are provided at equal angles, the number of feeding lines 13 is n (natural number of 2 or more), and the phase shift in (360 / n) ° units can be realized. In the first embodiment, six feeding lines 13 are provided at equal angles in order to realize phase shift in units of 60 °.

また、実施例1では、各給電線路13の成す角度を等角度とし、60°単位での移相量制御となるようにしているが、必要な移相量が決まっているような場合には、各給電線路13を等角度に設ける必要はない。たとえば、60°と90°の移相量のみが必要であれば、基準となる給電線路13と、それに対して60°、90°を成す2つの給電線路13の3本の給電線路13のみを設けるようにしてよい。ただし、実施例1のマイクロストリップアンテナをアレーアンテナに用いて指向性を可変とする場合、各マイクロストリップアンテナに必要な移相量に偏りは生じないため、実施例1のように給電線路13は等角度に設けることが望ましい。 Further, in the first embodiment, the angles formed by the feeding lines 13 are made equal to each other so that the phase shift amount is controlled in units of 60 °. However, when the required phase shift amount is determined, the phase shift amount is controlled. , It is not necessary to provide each power supply line 13 at an equal angle. For example, if only the phase shift amounts of 60 ° and 90 ° are required, only the three feed lines 13 of the reference feed line 13 and the two feed lines 13 forming 60 ° and 90 ° are used. It may be provided. However, when the microstrip antenna of Example 1 is used as the array antenna and the directivity is variable, the amount of phase shift required for each microstrip antenna is not biased. It is desirable to provide them at equal angles.

縮退分離素子15は、基板10表面であって放射導体12の外周近傍に設けられた長方形状の金属膜であり、たとえば銅箔である。また、縮退分離素子15は、図1のように、放射状に等角度に6個設けられていて、各給電線路13の線路方向に対して、時計回りに45°を成す位置に設けられている。また、各縮退分離素子15の長方形の長辺と放射導体12の外周の径方向とが直交するように配置されている。 The degenerate separation element 15 is a rectangular metal film provided on the surface of the substrate 10 and near the outer periphery of the radiation conductor 12, and is, for example, a copper foil. Further, as shown in FIG. 1, six degenerate separation elements 15 are provided radially at equal angles, and are provided at positions forming 45 ° clockwise with respect to the line direction of each feeding line 13. .. Further, the long side of the rectangle of each degenerate separation element 15 and the radial direction of the outer circumference of the radiation conductor 12 are arranged so as to be orthogonal to each other.

なお、縮退分離素子15の平面パターンは必ずしも長方形である必要はなく、三角形、半円などであってもよい。 The plane pattern of the degenerate separation element 15 does not necessarily have to be rectangular, and may be a triangle, a semicircle, or the like.

第2スイッチ16は、給電点14と、各給電線路13の給電点14側の一端との間にそれぞれ設けられている。また、第2スイッチ16は、制御回路によってオンオフ制御され、第2スイッチ16がオンのときには、給電点14と給電線路13とが接続され、給電点14と放射導体12との間が導通する。一方、第2スイッチ16がオフのときには、給電点14と給電線路13とが切断され、給電点14と給電線路13との間は導通しない。 The second switch 16 is provided between the feeding point 14 and one end of each feeding line 13 on the feeding point 14 side. Further, the second switch 16 is controlled on and off by a control circuit, and when the second switch 16 is on, the feeding point 14 and the feeding line 13 are connected, and the feeding point 14 and the radiation conductor 12 are electrically connected to each other. On the other hand, when the second switch 16 is off, the feeding point 14 and the feeding line 13 are disconnected, and the feeding point 14 and the feeding line 13 do not conduct electricity.

このように、給電線路13と第2スイッチ16によって、放射導体12の励振部(放射導体12の内周のうち給電される領域)の選択が可能となっている。 In this way, the feeding line 13 and the second switch 16 make it possible to select the exciting portion of the radiating conductor 12 (the region of the inner circumference of the radiating conductor 12 to be fed).

なお、実施例1では、給電線路13の給電点14側の一端と給電点14との間に設けているが、給電線路13を介して給電点14と放射導体12間の導通をオンオフできるのであれば、第2スイッチ16の位置は任意である。たとえば、給電線路13の放射導体12側の一端と放射導体12内周との間に第2スイッチ16を設けるようにしてもよい。また、給電線路13の途中に第2スイッチ16を設けてもよい。 In the first embodiment, the feeding line 13 is provided between one end of the feeding line 13 on the feeding point 14 side and the feeding point 14, but the conduction between the feeding point 14 and the radiation conductor 12 can be turned on and off via the feeding line 13. If so, the position of the second switch 16 is arbitrary. For example, the second switch 16 may be provided between one end of the power feeding line 13 on the radiation conductor 12 side and the inner circumference of the radiation conductor 12. Further, the second switch 16 may be provided in the middle of the power feeding line 13.

ただし、第2スイッチ16の位置を、給電線路13の放射導体12側の一端と放射導体12内周との間とする場合、給電点14には複数の放射導体12が連続する形となり、インピーダンスや指向性などアンテナの特性に影響を及ぼすおそれがある。給電線路13の途中に第2スイッチ16を設ける場合も同様である。 However, when the position of the second switch 16 is between one end of the feeding line 13 on the radiation conductor 12 side and the inner circumference of the radiation conductor 12, a plurality of radiation conductors 12 are continuous at the feeding point 14, and the impedance And may affect the characteristics of the antenna such as directivity. The same applies to the case where the second switch 16 is provided in the middle of the power supply line 13.

一方、実施例1のように、第2スイッチ16の位置を、給電線路13の給電点14側の一端と給電点14との間に設けた場合は、放射導体12内周に複数の放射導体12が連続された形となるが、インピーダンスや指向性などアンテナの特性への影響は小さい。放射導体12はTM11モードで励振され、円環の内周近傍の領域は電流密度が非常に少なくなり、その内周に連続する放射導体12の影響も非常に小さくなる。したがって、第2スイッチ16の位置は、実施例1のように、給電線路13の給電点14側の一端と給電点14との間とすることが好ましい。 On the other hand, when the position of the second switch 16 is provided between one end of the feeding line 13 on the feeding point 14 side and the feeding point 14, as in the first embodiment, a plurality of radiating conductors are provided on the inner circumference of the radiating conductor 12. 12 is a continuous shape, but the influence on the characteristics of the antenna such as impedance and directivity is small. The radiating conductor 12 is excited in the TM11 mode, the current density is very low in the region near the inner circumference of the annulus, and the influence of the radiating conductor 12 continuous on the inner circumference is also very small. Therefore, it is preferable that the position of the second switch 16 is between one end of the feeding line 13 on the feeding point 14 side and the feeding point 14, as in the first embodiment.

第1スイッチ17は、放射導体12の外周と、各縮退分離素子15との間にそれぞれ設けられている。また、第1スイッチ17は、制御回路によってオンオフ制御され、第1スイッチ17がオンのときには、放射導体12の外周と縮退分離素子15とが接続され、放射導体12と縮退分離素子15との間が導通する。一方、第1スイッチ17がオフのときには、放射導体12の外周と縮退分離素子15とが切断され、放射導体12と縮退分離素子15との間は導通しない。 The first switch 17 is provided between the outer circumference of the radiation conductor 12 and each degenerate separation element 15. Further, the first switch 17 is controlled on and off by a control circuit, and when the first switch 17 is on, the outer periphery of the radiation conductor 12 and the degenerate separation element 15 are connected, and between the radiation conductor 12 and the degeneracy separation element 15. Conducts. On the other hand, when the first switch 17 is off, the outer circumference of the radiation conductor 12 and the degenerate separation element 15 are cut off, and the radiation conductor 12 and the degeneracy separation element 15 do not conduct electricity.

なお、第1スイッチ17および第2スイッチ16のオンオフ制御のための制御回路は、直流回路である。そのため、第2スイッチ16と給電点14および給電線路13の間、および第1スイッチ17と放射導体12および縮退分離素子15の間にキャパシタを挿入し、直流は遮断するとよい。 The control circuit for on / off control of the first switch 17 and the second switch 16 is a DC circuit. Therefore, it is preferable to insert a capacitor between the second switch 16 and the feeding point 14 and the feeding line 13, and between the first switch 17 and the radiation conductor 12 and the degenerate separation element 15 to cut off the direct current.

第1スイッチ17および第2スイッチ16には、ダイオードスイッチ、FETスイッチ、MEMSスイッチなどを用いることができる。 A diode switch, an FET switch, a MEMS switch, or the like can be used for the first switch 17 and the second switch 16.

次に、実施例1のマイクロストリップアンテナの動作について説明する。実施例1のマイクロストリップアンテナは、円偏波を送受信するアンテナであり、第1スイッチ17および第2スイッチ16の制御によって、そのアンテナの姿勢を物理的に回転させるのと同様の状態を作り出すことにより、円偏波の移相量を制御可能としたものである。 Next, the operation of the microstrip antenna of the first embodiment will be described. The microstrip antenna of the first embodiment is an antenna that transmits and receives circularly polarized waves, and controls the first switch 17 and the second switch 16 to create a state similar to physically rotating the attitude of the antenna. This makes it possible to control the amount of phase shift of circularly polarized waves.

より具体的な制御方法を説明する。実施例1のマイクロストリップアンテナでは、円偏波を送受信するために、次のように第1スイッチ17および第2スイッチ16のオンオフを制御する。 A more specific control method will be described. In the microstrip antenna of the first embodiment, the on / off of the first switch 17 and the second switch 16 is controlled as follows in order to transmit and receive circularly polarized waves.

第2スイッチ16については、所定の1つの給電線路13の導通をオンにし、それ以外の給電線路13については全て導通をオフとするように制御する。図1において、第2スイッチ16のうちオンとなっているものを黒色で示し、オフとなっているものを白抜きで示している。 The second switch 16 is controlled so that the continuity of one predetermined power supply line 13 is turned on, and the continuity of all other power supply lines 13 is turned off. In FIG. 1, among the second switches 16, those that are on are shown in black, and those that are off are shown in white.

第1スイッチ17については、導通をオンにした給電線路13に対応する縮退分離素子15と放射導体12との接続をオンにし、他の縮退分離素子15と放射導体12との接続はオフにするように制御する。つまり、導通をオンにした給電線路13の線路方向(図1中のR1方向)に対して時計回りに45°を成す方向(図1中のR2方向)に位置する縮退分離素子15と放射導体12との接続をオンにし、他の縮退分離素子15と放射導体12との接続はオフにするように制御する。図1において、第1スイッチ17のうちオンとなっているものを黒色で示し、オフとなっているものを白抜きで示している。以下、他の図においても同様に表現する。なお、45°を成す方向(R2方向)とは正反対の方向に位置する縮退分離素子15についても、放射導体12との導通をオンにしてもよい。対称性がより向上するため、円偏波を送受信するアンテナとしての特性もより向上する。 Regarding the first switch 17, the connection between the degenerate separation element 15 and the radiation conductor 12 corresponding to the power feeding line 13 in which conduction is turned on is turned on, and the connection between the other degeneration separation element 15 and the radiation conductor 12 is turned off. To control. That is, the degenerate separation element 15 and the radiation conductor located in the direction (R2 direction in FIG. 1) clockwise at 45 ° with respect to the line direction (R1 direction in FIG. 1) of the power supply line 13 in which conduction is turned on. The connection with 12 is turned on, and the connection between the other degenerate separation element 15 and the radiation conductor 12 is controlled to be turned off. In FIG. 1, among the first switches 17, those that are on are shown in black, and those that are off are shown in white. Hereinafter, it will be expressed in the same manner in other figures. The degenerate separation element 15 located in the direction opposite to the direction forming 45 ° (R2 direction) may also be turned on for continuity with the radiation conductor 12. Since the symmetry is further improved, the characteristics as an antenna for transmitting and receiving circularly polarized waves are also further improved.

上記のように第2スイッチ16および第1スイッチ17を制御すると、導通をオンにした給電線路13の線路方向(R1方向)に対して時計回りに45°を成す方向(R2方向)では、放射導体12が縮退分離素子15と導通しているため、反時計回りに45°を成す方向(図1中のR3方向)に比べて電流経路が長くなる。よって、R2方向とR3方向とではわずかに共振周波数が異なる。ここで、縮退分離素子15の面積などをうまく設定すれば、その2つの共振周波数の間の周波数において、R2方向のモードとR3方向のモード間の位相差をπ/2とすることができる。その結果、R2方向のモードとR3方向のモードとが合成されて円偏波となる。 When the second switch 16 and the first switch 17 are controlled as described above, radiation is emitted in a direction (R2 direction) that forms 45 ° clockwise with respect to the line direction (R1 direction) of the power feeding line 13 in which continuity is turned on. Since the conductor 12 is conducting with the shrinkage separation element 15, the current path is longer than the direction forming 45 ° counterclockwise (R3 direction in FIG. 1). Therefore, the resonance frequency is slightly different between the R2 direction and the R3 direction. Here, if the area of the degenerate separation element 15 and the like are set properly, the phase difference between the mode in the R2 direction and the mode in the R3 direction can be set to π / 2 at the frequency between the two resonance frequencies. As a result, the mode in the R2 direction and the mode in the R3 direction are combined to form circularly polarized waves.

以上のようにして、放射導体12は設計周波数fにおいてTM11モードで共振させることができ、基板10の主面に垂直であって接地導体11側から放射導体12側に向かって概ね半球状の単一指向性で左旋円偏波を放射するアンテナとして動作する。 As described above, the radiating conductor 12 can be resonated in the TM11 mode at the design frequency f, is perpendicular to the main surface of the substrate 10, and is substantially hemispherical from the grounding conductor 11 side toward the radiating conductor 12 side. It operates as an antenna that radiates left-handed circularly polarized waves in one direction.

次に、円偏波の位相を制御する方法について説明する。円偏波の位相は、第2スイッチ16および第1スイッチ17の制御によってオンオフ位置を制御することにより、アンテナの姿勢を物理的に回転させたのと同様の状態を作り出すことで、変化させることが可能となる。具体的には、導通をオンにする給電線路13を変更し、放射導体12と導通させる縮退分離素子15を、その給電線路13に対応する縮退分離素子15に変更すればよい。この場合、基準となる給電線路13の線路方向に対する、導通をオンにした給電線路13の線路方向の成す角度がそのまま移相量となる。実施例1では、給電線路13は60°の等角度に設けられているため、0〜360°の範囲において位相は60°単位で制御することができる。すなわち、実施例1のマイクロストリップアンテナでは、0°、60°、120°、180°、240°、300°の移相量制御が可能である。 Next, a method of controlling the phase of circularly polarized waves will be described. The phase of circularly polarized light is changed by controlling the on / off position by controlling the second switch 16 and the first switch 17 to create a state similar to the physical rotation of the attitude of the antenna. Is possible. Specifically, the feed line 13 for turning on the conduction may be changed, and the degenerate separation element 15 for conducting the conduction with the radiation conductor 12 may be changed to the degenerate separation element 15 corresponding to the feed line 13. In this case, the angle formed by the line direction of the power supply line 13 with conduction turned on with respect to the line direction of the reference power supply line 13 is the phase shift amount as it is. In the first embodiment, since the feeding lines 13 are provided at equal angles of 60 °, the phase can be controlled in units of 60 ° in the range of 0 to 360 °. That is, in the microstrip antenna of Example 1, the phase shift amount can be controlled at 0 °, 60 °, 120 °, 180 °, 240 °, and 300 °.

より具体的な例として、60°の移相をする場合について図1、3を参照に説明する。基準となる位相は、図1の場合に送受信される円偏波の位相とする。図1、3のように、基準となる給電線路13の線路方向(R1方向)に対して反時計回りに60°の位置(R4方向の位置)の給電線路13の導通を第2スイッチ16によりオンにし、他の給電線路13の導通はオフにする。また、導通をオンにした給電線路13に対応する縮退分離素子15(図3中R5方向の縮退分離素子15)と放射導体12との接続をオンにし、他の縮退分離素子15についてはオフにする。このように第2スイッチ16および第1スイッチ17のオンオフを変更すると、アンテナの姿勢は、中心軸の回りに反時計回りに60°の回転をしたのと同様の状態となる(図1と図3を比較参照)。この結果、インピーダンスや指向性などの特性には変化はないが、送受信の位相は60°遅れることになる。このようにして、基準となる位相に対して60°の移相量を実現することができる。 As a more specific example, the case of shifting the phase at 60 ° will be described with reference to FIGS. 1 and 3. The reference phase is the phase of circularly polarized waves transmitted and received in the case of FIG. As shown in FIGS. 1 and 3, the continuity of the power supply line 13 at a position 60 ° counterclockwise (position in the R4 direction) with respect to the line direction (R1 direction) of the reference power supply line 13 is transmitted by the second switch 16. Turn it on and turn off the continuity of the other power supply lines 13. Further, the connection between the degenerate separation element 15 (the degenerate separation element 15 in the R5 direction in FIG. 3) corresponding to the power feeding line 13 in which the continuity is turned on and the radiation conductor 12 is turned on, and the other degenerate separation elements 15 are turned off. do. When the on / off of the second switch 16 and the first switch 17 is changed in this way, the attitude of the antenna becomes the same as that of rotating 60 ° counterclockwise around the central axis (FIGS. 1 and 1). See 3 for comparison). As a result, the characteristics such as impedance and directivity do not change, but the transmission / reception phase is delayed by 60 °. In this way, a phase shift amount of 60 ° with respect to the reference phase can be realized.

以上、実施例1のマイクロストリップアンテナによれば、移相器が内蔵された円偏波アンテナを実現することができる。そのため、別途移相器を設けて移相量を制御する従来の場合に比べて損失を低減することができる。また、別途移相器を設ける必要がないので小型化、低コスト化、薄型化を図ることができる。 As described above, according to the microstrip antenna of the first embodiment, it is possible to realize a circularly polarized antenna having a built-in phase shifter. Therefore, the loss can be reduced as compared with the conventional case in which a phase shifter is separately provided to control the phase shift amount. In addition, since it is not necessary to separately provide a phase shifter, it is possible to reduce the size, cost, and thickness.

なお、実施例1のマイクロストリップアンテナは、左旋円偏波を送受信するものであるが、右旋円偏波を送受信するように構成することもできる。実施例1では、給電線路13の線路方向(R1方向)に対して時計回りに45°の位置(R2方向の位置)にそれぞれ縮退分離素子15を設け、これにより左旋円偏波の送受信が可能なアンテナを実現しているが、反時計回りに45°の位置(R3方向の位置)にそれぞれ縮退分離素子15を設ければ、右旋円偏波の送受信が可能なアンテナとすることができる。つまり、図4のように、図1に示した実施例1のマイクロストリップアンテナの構成を左右反転した構成とすれば、右旋円偏波を送受信するものとできる。 Although the microstrip antenna of the first embodiment transmits and receives left-handed circularly polarized waves, it can also be configured to transmit and receive right-handed circularly polarized waves. In the first embodiment, the degenerate separation elements 15 are provided at positions (positions in the R2 direction) of 45 ° clockwise with respect to the line direction (R1 direction) of the power feeding line 13, whereby left-handed circularly polarized light can be transmitted and received. However, if the degenerate separation elements 15 are provided at 45 ° counterclockwise positions (positions in the R3 direction), the antenna can be used to transmit and receive right-handed circularly polarized light. .. That is, as shown in FIG. 4, if the configuration of the microstrip antenna of the first embodiment shown in FIG. 1 is horizontally inverted, right-handed circularly polarized waves can be transmitted and received.

時計回りに45°の位置(R2方向の位置)と反時計回りに45°の位置(R3方向の位置)の両方の位置に縮退分離素子15を設け、第1スイッチ17によってどちらの縮退分離素子15を放射導体12と導通させるかを選択することで、左旋円偏波と右旋円偏波の切り替えが可能なアンテナを実現することもできる(図5参照)。 The degenerate separation element 15 is provided at both the clockwise 45 ° position (R2 direction position) and the counterclockwise 45 ° position (R3 direction position), and either degenerate separation element is provided by the first switch 17. By selecting whether to conduct the 15 with the radiation conductor 12, it is possible to realize an antenna capable of switching between left-handed circularly polarized light and right-handed circularly polarized light (see FIG. 5).

また、実施例1では縮退分離素子15は基板10上に設けられた導体であるが、放射導体12の外周近傍に設けられたスリットとしてもよい。縮退分離素子15をスリットとする場合を図6に示す。図6のように、放射導体12の外周部に矩形のスリット25を設け、そのスリット25の内部に導体22を設ける。そして、放射導体12と導体22との間に第1スイッチ17を設け、第1スイッチ17によって放射導体12と導体22との接続をオンオフ可能とする。このように構成すれば、実施例1の場合と同様に、円偏波の送受信が可能であり、第2スイッチ16および第1スイッチ17の制御によって移相量を60°単位で可変とすることができる。 Further, in the first embodiment, the degenerate separation element 15 is a conductor provided on the substrate 10, but it may be a slit provided near the outer periphery of the radiation conductor 12. FIG. 6 shows a case where the degenerate separation element 15 is a slit. As shown in FIG. 6, a rectangular slit 25 is provided on the outer peripheral portion of the radiation conductor 12, and the conductor 22 is provided inside the slit 25. Then, a first switch 17 is provided between the radiating conductor 12 and the conductor 22, and the connection between the radiating conductor 12 and the conductor 22 can be turned on and off by the first switch 17. With this configuration, circularly polarized waves can be transmitted and received as in the case of the first embodiment, and the phase shift amount can be changed in units of 60 ° by controlling the second switch 16 and the first switch 17. Can be done.

また、実施例1のマイクロストリップアンテナの設計周波数fには特に制限はなく、たとえば1〜100GHzの範囲で設計周波数fを設定することができる。 Further, the design frequency f of the microstrip antenna of the first embodiment is not particularly limited, and the design frequency f can be set in the range of, for example, 1 to 100 GHz.

また、実施例1では、給電線路13と第2スイッチ16により励振部(放射導体12の内周のうち給電される領域)を選択しているが、電気的、機械的に励振部を選択できる構造であれば任意の構成であってよい。そして、縮退分離素子15は、給電点14から励振部へ向かう方向に対して45°を成す方向にそれぞれ設けられていればよい。励振部は、放射導体12の内周全域ではなく、一部であれば任意の領域でよい。また、連続した領域である必要もなく、複数の領域に分けて設けられていてもよい。励振部の幅が広い場合や、励振部が複数の領域に分けられている場合には、給電点14から励振部の重心に向かう方向に対して45°を成す方向にそれぞれ縮退分離素子15が設けられていればよい。 Further, in the first embodiment, the excitation unit (the region to which power is supplied in the inner circumference of the radiation conductor 12) is selected by the power supply line 13 and the second switch 16, but the excitation unit can be selected electrically and mechanically. Any structure may be used as long as it is a structure. The degenerate separation element 15 may be provided in a direction forming 45 ° with respect to the direction from the feeding point 14 to the exciting portion. The exciting portion may be an arbitrary region as long as it is a part of the radiation conductor 12, not the entire inner circumference. Further, it does not have to be a continuous region, and may be divided into a plurality of regions. When the width of the excitation unit is wide, or when the excitation unit is divided into a plurality of regions, the degenerate separation element 15 is provided in a direction forming 45 ° with respect to the direction from the feeding point 14 toward the center of gravity of the excitation unit. It suffices if it is provided.

たとえば、実施例1では給電線路13の形状を線幅一定の直線状線路としているが、これに限るものではない。給電点14と放射導体12の内周とを接続する形状であれば任意の形状の線路であってよい。給電線路13に替えて、給電点14側から放射導体12内周に向かって線路幅が次第に大きくなる扇形の給電線路33であってもよい(図7参照)。給電線路33の形状をこのようなパターンとすれば、給電点14と放射導体12とのインピーダンス整合を容易に行うことができる。 For example, in the first embodiment, the shape of the power feeding line 13 is a straight line having a constant line width, but the present invention is not limited to this. The line may have any shape as long as it has a shape that connects the feeding point 14 and the inner circumference of the radiation conductor 12. Instead of the feeding line 13, a fan-shaped feeding line 33 in which the line width gradually increases from the feeding point 14 side toward the inner circumference of the radiation conductor 12 may be used (see FIG. 7). If the shape of the feeding line 33 is such a pattern, impedance matching between the feeding point 14 and the radiation conductor 12 can be easily performed.

また、たとえば、実施例1では、1つの給電線路13から放射導体12へと給電を行っていたが、2以上の給電線路13から放射導体12へと給電を行ってもよい。このように複数の励振部から放射導体12への給電を行うようにすれば、各励振部の間隔などによって給電点14と放射導体12とのインピーダンス整合を容易に行うことができる。複数の励振部から給電を行う場合、ある対称線に対して線対称となるように複数の励振部が配置されていることが好ましい。インピーダンス整合がより容易となり、アンテナ素子設計もより容易となる。 Further, for example, in the first embodiment, power is supplied from one power supply line 13 to the radiation conductor 12, but power may be supplied from two or more power supply lines 13 to the radiation conductor 12. By feeding power to the radiating conductor 12 from the plurality of exciting portions in this way, impedance matching between the feeding point 14 and the radiating conductor 12 can be easily performed depending on the distance between the excitation portions and the like. When power is supplied from a plurality of excitation units, it is preferable that the plurality of excitation units are arranged so as to be line-symmetric with respect to a certain symmetry line. Impedance matching becomes easier, and antenna element design becomes easier.

具体例として図8を示す。図1では、R1方向に延びる給電線路13の導通をオンにして励振部は1箇所としていたが、図8では、R1方向に対して右回りに60°の方向に延びる給電線路13と、左回りに60°の方向に延びる給電線路13の2つの導通をオンにし、励振部を2箇所としている。そして、給電点14から2箇所の励振部の重心方向(R1方向)に対して右回りに45°方向に位置する縮退分離素子15と放射導体12との接続をオンにしている。図8のように励振部を2箇所とした場合も、図1の場合と同様に左旋円偏波を送受信するものであり、移相量も図1の場合と同様である。 FIG. 8 is shown as a specific example. In FIG. 1, the conduction of the feeding line 13 extending in the R1 direction was turned on and the excitation unit was set to one place, but in FIG. 8, the feeding line 13 extending clockwise in the R1 direction and the left The two conductions of the power feeding line 13 extending in the direction of 60 ° are turned on, and the exciting parts are set in two places. Then, the connection between the degenerate separation element 15 located 45 ° clockwise with respect to the direction of the center of gravity (R1 direction) of the two excitation portions from the feeding point 14 and the radiation conductor 12 is turned on. Even when the excitation unit is provided at two locations as shown in FIG. 8, left-handed circularly polarized waves are transmitted and received as in the case of FIG. 1, and the phase shift amount is also the same as in the case of FIG.

図9は、実施例2のアレーアンテナの構成を示した図である。実施例2のアレーアンテナは、図9のように、8個の実施例1のマイクロストリップアンテナ100#1〜#8を所定間隔で直線状に配列した構成である。この8個のマイクロストリップアンテナ100#1〜#8は、同一の基板10上に形成されていて、接地導体11も共通化していて、他の構成要素についてはそれぞれ分離して形成されている。また、各マイクロストリップアンテナ100#1〜#8の給電点14までは線路をツリー状に等分配させることで、各マイクロストリップアンテナへの電力供給が同相となるようにしている。以下、図9のように、基板10の主面をxy平面とし、その主面内であってマイクロストリップアンテナ100#1〜#8の配列方向をy軸、これと直交する方向をx軸、基板10主面に垂直な方向をz軸とする。また、マイクロストリップアンテナ100#1〜#8は、y軸の正の方向に、#1、#2、・・・の順とする。 FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the array antenna of the second embodiment. As shown in FIG. 9, the array antenna of the second embodiment has a configuration in which eight microstrip antennas 100 # 1 to # 8 of the first embodiment are linearly arranged at predetermined intervals. The eight microstrip antennas 100 # 1 to # 8 are formed on the same substrate 10, the ground conductor 11 is also shared, and the other components are separately formed. Further, the lines are evenly distributed in a tree shape up to the feeding points 14 of the microstrip antennas 100 # 1 to # 8, so that the power supply to the microstrip antennas is in phase. Hereinafter, as shown in FIG. 9, the main surface of the substrate 10 is the xy plane, the arrangement direction of the microstrip antennas 100 # 1 to # 8 in the main surface is the y-axis, and the direction orthogonal to the y-axis is the x-axis. The direction perpendicular to the main surface of the substrate 10 is defined as the z-axis. Further, the microstrip antennas 100 # 1 to # 8 are in the order of # 1, # 2, ... In the positive direction of the y-axis.

各マイクロストリップアンテナ100#1〜#8は、第2スイッチ16および第1スイッチ17の制御によって、所定の移相量となるように設定され、それにより実施例2のアレーアンテナが、yz面内において所定方向の指向性ビームを形成するように設定されている。実施例2では、yz面内においてz軸に対して30°の方向の指向性ビームとなるように、移相量が設定されている。 Each of the microstrip antennas 100 # 1 to # 8 is set to have a predetermined phase shift amount by the control of the second switch 16 and the first switch 17, whereby the array antenna of the second embodiment is in the yz plane. Is set to form a directional beam in a predetermined direction. In the second embodiment, the phase shift amount is set so as to be a directional beam in the direction of 30 ° with respect to the z-axis in the yz plane.

所定の方向に指向性ビームを形成するためには、理論的には、隣接するマイクロストリップアンテナ間の位相差がΔφ=(2πd/λ)×sinθとなるように、移相量が設定されていればよい。ここで、dはマイクロストリップアンテナ100#1〜#8の配列間隔、λは放射波の自由空間波長、θは指向性ビームの方向(実施例2においてはθ=30°)である。しかし、各マイクロストリップアンテナ100#1〜#8の移相量は連続的には制御できず、0°、60°、120°、180°、240°、300°の6段階の離散的な値で制御可能なため、それらの中から理論値に一番近い移相量を選択する。 In order to form a directional beam in a predetermined direction, theoretically, the phase shift amount is set so that the phase difference between adjacent microstrip antennas is Δφ = (2πd / λ) × sinθ. Just do it. Here, d is the arrangement interval of the microstrip antennas 100 # 1 to # 8, λ is the free space wavelength of the radiated wave, and θ is the direction of the directional beam (θ = 30 ° in Example 2). However, the phase shift amount of each microstrip antenna 100 # 1 to # 8 cannot be continuously controlled, and is a discrete value in 6 stages of 0 °, 60 °, 120 °, 180 °, 240 °, and 300 °. Since it can be controlled with, select the phase shift amount closest to the theoretical value from them.

図10は、各マイクロストリップアンテナ100#1〜#8の移相量について、理論値と、各マイクロストリップアンテナ100#1〜#8での実際の移相量との対応を示した表である。 FIG. 10 is a table showing the correspondence between the theoretical value and the actual phase shift amount of each microstrip antenna 100 # 1 to # 8 for the phase shift amount of each microstrip antenna 100 # 1 to # 8. ..

図11は、理論値を取った場合のアレーアンテナのyz面内の指向性パターンを計算した結果と、実施例2のアレーアンテナのyz面内の指向性パターンを計算した結果を示したグラフである。理論値の場合、z軸に対して30°の方向に電力ピークを有しており、30°の指向性ビームが形成されていることがわかる。一方、実施例2のアレーアンテナも、30°の指向性ビームが形成されており、理論値の場合の指向性とおよそ同一の指向性であることがわかる。このように、各マイクロストリップアンテナ100#1〜#8の移相量制御は、連続的な制御ではなく離散的な制御となるが、その場合であっても、理論値に近い指向性ビームを形成できることがわかる。 FIG. 11 is a graph showing the result of calculating the directivity pattern in the yz plane of the array antenna when the theoretical value is taken and the result of calculating the directivity pattern in the yz plane of the array antenna of Example 2. be. In the case of the theoretical value, it can be seen that the power peak is formed in the direction of 30 ° with respect to the z-axis, and a directional beam of 30 ° is formed. On the other hand, the array antenna of the second embodiment also has a directivity beam of 30 ° formed, and it can be seen that the directivity is substantially the same as the directivity in the case of the theoretical value. In this way, the phase shift control of each microstrip antenna 100 # 1 to # 8 is not continuous control but discrete control, but even in that case, a directional beam close to the theoretical value is obtained. It turns out that it can be formed.

以上のように、実施例2のアレーアンテナは、各アンテナ素子として、実施例1のマイクロストリップアンテナ100#1〜#8を用いている。そのため、各マイクロストリップアンテナ100#1〜#8の移相量を第2スイッチ16および第1スイッチ17の制御によって制御することにより、実施例2のアレーアンテナの指向性を容易に制御することができ、所定の方向に指向性ビームを形成することができる。また、実施例2のアレーアンテナは、各アンテナ素子として、実施例1のマイクロストリップアンテナ100#1〜#8を用いているので、低損失化、小型化、低コスト化、薄型化を図ることができる。 As described above, the array antenna of the second embodiment uses the microstrip antennas 100 # 1 to # 8 of the first embodiment as each antenna element. Therefore, the directivity of the array antenna of the second embodiment can be easily controlled by controlling the phase shift amount of each of the microstrip antennas 100 # 1 to # 8 by controlling the second switch 16 and the first switch 17. It is possible to form a directional beam in a predetermined direction. Further, since the array antenna of the second embodiment uses the microstrip antennas 100 # 1 to # 8 of the first embodiment as each antenna element, the loss can be reduced, the size can be reduced, the cost can be reduced, and the thickness can be reduced. Can be done.

なお、実施例2のアレーアンテナは、実施例1のマイクロストリップアンテナ100を直線状に1次元的に配列するものであったが、2次元的に配列するアレーアンテナに対しても本発明は当然に適用することができる。 The array antenna of Example 2 was one in which the microstrip antennas 100 of Example 1 were linearly arranged one-dimensionally, but the present invention naturally applies to the two-dimensionally arranged array antenna. Can be applied to.

本発明は、指向性制御可能なアレーアンテナとして利用することができる。 The present invention can be used as an array antenna whose directivity can be controlled.

10:基板
11:接地導体
12:放射導体
13:給電線路
14:給電点
15:縮退分離素子
16:第2スイッチ
17:第1スイッチ
100#1〜#8:マイクロストリップアンテナ
10: Substrate 11: Ground conductor 12: Radiant conductor 13: Feed line 14: Feed point 15: Degenerate separation element 16: Second switch 17: First switch 100 # 1 to # 8: Microstrip antenna

Claims (3)

誘電体からなる基板と、
前記基板の裏面に設けられた接地導体と、
前記基板の表面に設けられた環状の放射導体と、
前記基板の表面であって、前記放射導体の内周に囲われた内部領域の中央に設けられた給電点と、
前記放射導体の内周のうち一部領域であって前記給電点から給電される領域である励振部を選択し、前記給電点と前記励振部とを接続する選択部と、
前記給電点から前記励振部に向かう方向に対して45°を成す方向であって前記放射導体の外周に設けられた縮退分離素子と、
前記放射導体と前記縮退分離素子との導通をオンオフ制御する第1のスイッチと、
制御回路と、
を有し、
前記選択部は、前記給電点を中心として放射状に延伸し、前記放射導体の内周に接続された複数の給電線路と、前記給電線路の導通をオンオフ制御する第2のスイッチと、を有し、
前記制御回路は、前記第2のスイッチによって所定の前記給電線路を選択し、前記第1のスイッチによって、選択された前記給電線路の方向に対して45°を成す方向に位置する前記縮退分離素子と前記放射導体との導通をオンにすることで円偏波の送受を可能とし、ある前記給電線路の方向を基準線として、その基準線に対する選択された前記給電線路の方向の成す角度によって、円偏波の位相量を離散的に制御する、
ことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
A substrate made of a dielectric and
The ground conductor provided on the back surface of the substrate and
A radiation conductor annular provided on a surface of the substrate,
A feeding point provided in the center of an internal region surrounded by the inner circumference of the radiation conductor on the surface of the substrate.
An excitation unit that is a part of the inner circumference of the radiation conductor and is a region to be fed from the feeding point is selected, and a selection unit that connects the feeding point and the excitation unit is used.
A degenerate separation element provided on the outer periphery of the radiation conductor in a direction forming 45 ° with respect to the direction from the feeding point to the excitation portion.
A first switch that controls on / off of conduction between the radiation conductor and the degenerate separation element, and
Control circuit and
Have,
The selection unit includes a plurality of feeding lines extending radially around the feeding point and connected to the inner circumference of the radiation conductor, and a second switch for on / off control of continuity of the feeding line. ,
The control circuit selects a predetermined power supply line by the second switch, and the regression separation element located in a direction forming 45 ° with respect to the direction of the selected power supply line by the first switch. By turning on the conduction between the and the radiation conductor, it is possible to send and receive circularly polarized light, and the direction of the feeding line is set as the reference line, and the angle formed by the direction of the selected feeding line with respect to the reference line is determined. The phase amount of circularly polarized waves is controlled discretely,
A microstrip antenna that features that.
前記縮退分離素子は、前記給電点から前記励振部に向かう方向に対して時計回りに45°を成す方向と、反時計回りに45°を成す方向のそれぞれに設けられ、
前記第1のスイッチは、前記給電点から前記励振部に向かう方向に対して時計回りに45°を成す方向に位置する前記縮退分離素子と、反時計回りに45°を成す方向に位置する前記縮退分離素子のうち、一方の前記縮退分離素子と前記放射導体との導通をオンにし、他方はオフに制御し、
これにより、右旋円偏波の送受信と左旋円偏波の送受信の切り替えを可能とした、ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロストリップアンテナ。
The degenerate separation element is provided in each of a direction forming 45 ° clockwise and a direction forming 45 ° counterclockwise with respect to the direction from the feeding point toward the exciting portion.
The first switch is located in a direction forming 45 ° clockwise with respect to the direction from the feeding point toward the exciting portion, and the decompression separation element located in a direction forming 45 ° counterclockwise. Of the regression separation elements, one of the reduction separation elements and the radiation conductor is controlled to be turned on and the other is controlled to be off.
The microstrip antenna according to claim 1, wherein the transmission / reception of right-handed circularly polarized waves and the transmission / reception of left-handed circularly polarized waves can be switched by this.
請求項1または請求項2に記載のマイクロストリップアンテナが複数配列され、各前記マイクロストリップアンテナの移相量を制御することにより指向性を制御可能とした、ことを特徴とするアレーアンテナ。 The array antenna according to claim 1 or 2 , wherein a plurality of microstrip antennas are arranged, and the directivity can be controlled by controlling the phase shift amount of each of the microstrip antennas.
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