JPH0129082B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマイクロストリツプアンテナに関し、
特にアレイ化されかつ広帯域にわたつて円偏波動
作する際に、所望のモードと共に励振される不要
モードに対してこの励振を抑制するマイクロスト
リツプアンテナに関する。

一般にマイクロストリツプアンテナの帯域幅は
きわめて狭い。

このため従来は、基板の厚みを増したり、誘電
体の誘電率を低くしたりするなどして該マイクロ
ストリツプアンテナの広帯域化をはかつていた。

ところでマイクロストリツプアンテナを広帯域
化していつた場合、ドミナントモードもしくは所
望の高次モードに加えてこれらドミナントモード
もしくは所望の高次モードの固有共振周波数付近
に固有共振周波数を有する不要モードも共に励振
されてしまい、発生する円偏波の特性が劣化する
というような不都合が生じる。このことはアレイ
化されたマイクロストリツプアンテナについても
同様である。

しかるに従来は、上記不要モードの追従励振に
対する対策はほとんど講じられなかつた。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであ
り、アレイ化されかつ広帯域にわたつて円偏波動
作する際に、有害となる不要モードを抑制し、安
定化した円偏波を得るマイクロストリツプアンテ
ナを提供することを目的とする。

本発明によれば、広帯域化したパツチ型のマイ
クロストリツプアンテナのアレイ化に際し、円偏
波を放射する第１の素子アンテナに対し、それぞ
れ円偏波を放射する複数の第２の素子アンテナを
同じ方向に90度回転して配設するとともに、第
１、第２の両素子アンテナの組み合わせにより、
第１の方向に回転する円偏波成分どうしが所望方
向で同相で、かつ、第１の方向とは逆の第２の方
向に回転する円偏波成分どうしが所望方向で逆相
になるように給電することにより上記不要モード
を抑制する。

以下、本発明に係るマイクロストリツプアンテ
ナについて添附図面の実施例を参照し、詳細に説
明する。

はじめに第１図および第２図を参照して本発明
に係るマイクロストリツプアンテナの原理を説明
する。

いま、第１図ａに示すマイクロストリツプアン
テナの給電点Ｐ１およびＰ２にそれぞれ90゜の位
相差を有する等振幅電力を供給してこのマイクロ
ストリツプアンテナから円偏波を得るものとす
る。ただしはアンテナ中心点であり、給電点Ｐ
１はＡ線上の任意の位置に配設され、給電点Ｐ
２はＢ線上の上記給電点Ｐ１と対応する位置
（Ｐ１＝Ｐ２となる位置）に配設される。な
お、上記Ａ線とＢ線とは直交する。

例えば最低次モード（第１モード）を所望モー
ドとし、該最低次モードで上記給電点Ｐ１を励振
した場合、このマイクロストリツプアンテナの表
面電流分布は第１図ｂに示す態様となる。また上
記最低次モードで励振した場合、最も影響力の大
きい不要モード、すなわち上記最低次モードの固
有共振周波数に最も近い固有共振周波数を有する
不要モードは第２次高次モードであり、マイクロ
ストリツプアンテナは広帯域化にともないこの第
２高次モードによつても励振を受ける。この第２
次高次モードに基づく表面電流分布は第１図ｃに
示す態様となる。さらにマイクロストリツプアン
テナは上記不要高次モード（この例では第２次高
次モード）によつて励振されることによりＢ線
上の点Ｒ１に２次的に逆起電力を誘起し、該誘起
した逆起電力によつて第１図ｄに示すような表面
電流分布を発生する。

次に、上述した最低次モードで給電点Ｐ２を励
振した場合（ただし、給電点Ｐ１の励振条件に対
して＋90゜の位相差を持たせる）、このマイクロス
トリツプアンテナの表面電流分布は第１図ｅに示
す態様となる。以下、第１図ｆおよび第１図ｇは
該給電点Ｐ２の励振に基づいてそれぞれこのマイ
クロストリツプアンテナに生じる第２次高次モー
ドの表面電流分布および該第２次高次モードによ
つて誘起（２次励振）された最低次モードの表面
電流分布を示すものであり、上述した第１図ｃお
よび第１図ｄにそれぞれ対応する。

さて、上記給電点Ｐ１およびＰ２に対して上述
した励振を同時に施すことによりこのマイクロス
トリツプアンテナは原理的には円偏波を発生す
る。

ただし、上述した各表面電流分布の方向性に着
目した場合、第１図ｂ〜ｇによつて明らかなよう
に所望モード（最低次モード）の表面電流分布
（第１図ｂおよびｅ参照）に基づく偏波の回転方
向と不要モード（第２次高次モード）によつて誘
起された所望モード（最低次モード）の表面電流
分布（第１図ｄおよびｇ参照）に基づく偏波の回
転方向とは逆方向になることがわかる。すなわち
この逆方向に回転している偏波成分が交差偏波で
あり、この交差偏波が上記得られる正円偏波成分
に障害を及ぼす。

第２図ａは、上記第１図ａに示したマイクロス
トリツプアンテナの給電点Ｐ１およびＰ２に対し
90゜の回転変位を持たせて給電点Ｐ３およびＰ４
を配設したマイクロストリツプアンテナを示すも
のであり、このマイクロストリツプアンテナにお
いても給電点Ｐ３およびＰ４にそれぞれ90゜の位
相差を有する等振幅電力を供給して円偏波を得
る。ただしこの第２図ａに示すマイクロストリツ
プアンテナへ供給する電力の位相は第１図ａに示
したマイクロストリツプアンテナへ供給する電力
の位相よりさらに90゜進めており、給電点Ｐ１
（第１図ａ参照）へ供給する電力の位相と給電点
Ｐ４（第２図ａ参照）へ供給する電力の位相とは
ちようど逆相（位相差180゜）になるものとする。

さて、このマイクロストリツプアンテナの給電
点Ｐ３およびＰ４のそれぞれに対して励振を施し
た場合、該最低次モードの表面電流分布、第２次
高次モードの表面電流分布、およびこの第２次高
次モードによつて誘起（第２次励振）された最低
次モードの表面電流分布はそれぞれ第２図ｂ〜ｄ
および第２図ｅ〜ｇに示す態様となる。ただし、
これら第２図ｂ〜ｇは先に示した第１図ｂ〜ｇに
それぞれ対応するものであり、この詳述は省略す
る。

すなわちこのマイクロストリツプアンテナにお
いても、上記給電点Ｐ３およびＰ４に対して前述
した励振が同時に施されることにより所定の円偏
波を発生するが、不要モード（第２次高次モー
ド）の励振に伴つて該発生した円偏波に有害とな
る交差偏波も同時に発生する。

次に、第１図に示したマイクロストリツプアン
テナと第２図に示したマイクロストリツプアンテ
ナとをペアアレイ素子として同時に励振させると
する。

この場合、第１図ｂ〜ｇおよび第２図ｂ〜ｇに
よつて明らかなよう最低次モードの表面電流分布
（第１図ｂ，ｅおよび第２図ｂ，ｅ参照）による
円偏波成分は同相となつて互いに強め合い、また
第２次高次モードによつて誘起（２次励振）され
た最低次モードの表面電流分布（第１図ｄ，ｇお
よび第２図ｄ，ｇ参照）による交差偏波成分は逆
相となつて互いに打ち消し合うことになる。

このように、広帯域にわたつて円偏波動作する
マイクロストリツプアンテナに90度の回転変位を
持たせたペアアレイ素子を用いて、不要モードに
よつて及ぼされる幣害を抑制することができる。

なお、上述した原理が他の不要モードを抑制す
る場合においても同様に通用するものであること
は勿論である。

また、第１図ａにおいてＡ線上およびＢ線
上に複数の給電点を設けたとしても類似した表面
電流分布を示すものであり、この場合は第２図ａ
に示すマイクロストリツプアンテナにおいても
Ｂ線上およびＣ線上に複数の給電点を設け、こ
れら各給電点に対して上述した給電条件を一括し
て適用すればよい。

なお、上述の説明では便宜上第１図ａおよび第
２図ａに示した各給電点Ｐ１，Ｐ２およびＰ３，
Ｐ４の配設位置をそれぞれの中心点について等
距離としたが、これら各給電点Ｐ１およびＰ２の
配設位置は必ずしもそれぞれの中心点について
等距離でなくてもよい。すなわち、これら各給電
点Ｐ１，Ｐ２およびＰ３，Ｐ４のうち少なくとも
一方の給電点同士が互いに逆方向の偏倚位置にさ
えあれば上記給電条件の適宜な配慮により十分な
効果を得ることができる。このことは上記給電点
を複数とする場合についても同様である。

さて、円偏波を得るためのアレイ化したマイク
ロストリツプアンテナに上述した原理を適用した
場合の構成例を第３図に示す。

第３図において、１０はアレイ化されたマイク
ロストリツプアンテナであり、ペアアレイ素子と
なる素子（素子アンテナ）１１および１２、基板
１３、およびこれら素子１１，１２と基板１３と
の間に介在する図示しない誘電体によつて構成さ
れる。またこのアレイ化されたマイクロストリツ
プアンテナ１０は、同第３図に示すように互いの
素子１１および１２間で90゜回転変位された給電
点Ｐ１１１，Ｐ１１２および給電点Ｐ１２１，Ｐ
１２２を具えている。なおこのマイクロストリツ
プアンテナ１０は、必要に応じて例えば上記基板
１３の厚みを増したり、上記誘電体の誘電率を低
くしたりするなどの手段が施され、適宜に広帯域
化されている。

また、電力分配器２０は上記給電点Ｐ１１１，
Ｐ１１２，Ｐ１２１およびＰ１２２に対して所定
条件の電力を与えることにより上記アレイ化され
たマイクロストリツプアンテナ１０を励振する装
置であり、ここでは第３図に示す位相条件のもと
に等振幅の４つの電力を同時に供給するものとす
る。すなわち給電点Ｐ１１１に対しては位相0゜の
所定振幅電力を供給し、給電点Ｐ１１２に対して
は位相＋90゜の所定振幅電力を供給し、給電点Ｐ
１２１に対しては同じく位相＋90゜の所定振幅電
力を供給し、給電点Ｐ１２２に対しては位相＋
180゜の所定振幅電力を供給する。

これによりマイクロストリツプアンテナ１０
は、上記給電点Ｐ１１１とＰ１１２とで構成され
る給電点ペアおよび上記給電点Ｐ１２１とＰ１２
２とで構成される給電点ペアによつて先に説明し
た原理に基づく上記所望モードの励振強調を行な
うとともに不要モードによつて及ぼされる幣害
（交差偏波成分の発生）を抑制する。以上の説明
は便宜上左施円偏波の場合について述べたもので
あるが、右施円偏波の場合は位相回転の方向を逆
にすることにより全く同様のことがいえる。

したがつて、このアレイ化されたマイクロスト
リツプアンテナ１０からは安定した円偏波が放射
されることになる。

なお、上述したマイクロストリツプアンテナ１
０をより多素子化する場合においても第３図に示
した素子を基本素子として例えば第４図及び第５
図に示す如くアレイ化すればよい。この場合、上
述した原理により素子１１および１２の構成で不
要モードを抑制して安定な円偏波を得ることがで
きるので、アレイ化した場合にも安定な円偏波が
容易に得られる。

また、この第３図に示した構成は２点給電タイ
プの素子１１および１２について示したものであ
るが１点給電タイプ等のものでもよく円偏波を励
振できるものであればよい。このような素子であ
れば互いに90゜の回転変位をもたせ、第１の方向
に回転する円偏波成分どうしが所望方向で同相
で、かつ第１の方向とは逆の第２の方向に回転す
る円偏波成分どうしが所望方向で逆相になるよう
給電することにより、不要モードを抑制して安定
な円偏波を得ることが可能であり、上述したのと
同様の効果が得られる。また、給電方式も同軸線
路によるもの、マイクロストリツプ線路によるも
の等、給電条件さえ満足できるものであれば種々
の給電方式が採用できる。

さらに、上記素子１１および１２のパターン形
状は振動方向に垂直な軸に対称であればよく、一
実施例として第３図に示した円形に限定されるも
のではない。

なお、本発明に係るマイクロストリツプアンテ
ナにおいて各給電点の数、位置関係および各給電
条件が一義的でないことは先の原理で説明した通
りであり、しかもこのことを応用すれば楕円状の
偏波を得る場合にも有効に適用できる。

以上説明したように本発明に係るマイクロスト
リツプアンテナによれば、広帯域で動作させる
際、不要モードによる悪影響を抑制することがで
き、良好な円偏波を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明に係るマイクロスト
リツプアンテナの原理を示す図、第４図及び第５
図は本発明に係るマイクロストリツプアンテナの
実施例を示す図である。 １０……マイクロストリツプアンテナ、１１，
１２……素子、１３……基板、２０……電力分配
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の素子アンテナで構成され、かつ円偏波
   にて動作するパツチ型のマイクロストリツプアン
   テナにおいて、円偏波を放射する第１の素子アン
   テナに対し、それぞれ円偏波を放射する複数の第
   ２の素子アンテナを同じ方向に90度回転して配設
   するとともに、前記第１、第２の両素子アンテナ
   の組み合せにより、第１の方向に回転する円偏波
   成分どうしが所望方向で同相で、かつ、前記第１
   の方向とは逆の第２の方向に回転する円偏波成分
   どうしが前記所望方向で逆相になるように給電す
   ることを特徴とするマイクロストリツプアンテ
   ナ。