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JPH061849B2 - Small microstrip antenna loaded with metal rod - Google Patents
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JPH061849B2 - Small microstrip antenna loaded with metal rod - Google Patents

Small microstrip antenna loaded with metal rod

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Publication number
JPH061849B2
JPH061849B2 JP60207463A JP20746385A JPH061849B2 JP H061849 B2 JPH061849 B2 JP H061849B2 JP 60207463 A JP60207463 A JP 60207463A JP 20746385 A JP20746385 A JP 20746385A JP H061849 B2 JPH061849 B2 JP H061849B2
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JP
Japan
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conductor
metal rod
microstrip antenna
center conductor
antenna
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JP60207463A
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生治 横田
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、円板型中心導体を有する小型マイクロストリ
ップアンテナの構造に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a structure of a small microstrip antenna having a disk-shaped center conductor.

本発明は、超高周波以上の周波数帯域で用いるアレイア
ンテナの構成素子アンテナあるいは反射鏡付きアンテナ
の給電素子に利用される。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used for a feed element of a component antenna of an array antenna or an antenna with a reflector, which is used in a frequency band higher than a super high frequency.

〔概要〕〔Overview〕

本発明は互いに平行に配置された平板状の地導体と円板
型の中央導体とからなるマイクロストリップアンテナに
おいて、 この地導体と中心導体との間に、これら二つの導体のい
ずれかに電気的に接続された1または複数の金属棒を配
置することによって、 単体として使用する場合には、小型でしかも一定の電圧
定在波比のもとで使用周波数帯域が広く、素子として使
用する場合には必要面積の小さいアレイアンテナが構成
できるものである。
The present invention provides a microstrip antenna comprising a flat ground conductor and a disk-shaped center conductor arranged in parallel with each other, and an electrical connection to either of these two conductors is made between the ground conductor and the center conductor. By arranging one or more metal rods connected to, when used as a single unit, it is small and has a wide operating frequency band under a constant voltage standing wave ratio. Is an array antenna with a small required area.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のこの種のアンテナとしては、例えば第8図に示す
米国特許第3,921,177号(1975年11月18日)「マイクロ
ストリップアンテナの構造とアレイ」のように、地導体
1と誘電体2および中心導体板3′より構成され中心導
体板3′の一辺の長さは誘電体2の比誘電率をε
し使用波長をλとすると、 とする必要があった。
A conventional antenna of this type is, for example, a ground conductor 1, a dielectric 2 and a center as shown in U.S. Pat. No. 3,921,177 (November 18, 1975) "Structure and Array of Microstrip Antenna" shown in FIG. If the relative permittivity of the dielectric body 2 is ε r and the wavelength used is λ, the length of one side of the central conductor plate 3 ′ that is composed of the conductor plate 3 ′ is I needed to.

また、第9図は従来の他のマイクロスイリップアンテナ
の縦断面図を示したもので、本図のものは中心導体3が
円板型であることおよび給電線4が地導体1の下側の小
孔を通り中心導体3へ接続されているものである。この
場合中心導体3の直径は第8図のとほぼ同程度とする
必要があった。
FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of another conventional micro-slip antenna, in which the center conductor 3 is a disk type and the feed line 4 is the lower side of the ground conductor 1. And is connected to the central conductor 3 through the small hole. In this case, the diameter of the central conductor 3 had to be about the same as that shown in FIG.

一方反射鏡を付加し、上記のマイクロストリップアンテ
ナを複数個給電素子として用いた反射鏡付きアンテナに
おいてマルチビームを生成しかつ各ビーム間隔を任意の
値としたいとき、ビーム間隔の大小に応じ、給電素子間
隔もそれぞれ大または小とする必要がある。
On the other hand, when a multi-beam is generated in an antenna with a reflector using the above-mentioned microstrip antenna as a feed element and a multi-beam is to be set to an arbitrary value for each beam interval, the power is fed according to the size of the beam interval. It is necessary to make the element spacing large or small, respectively.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし給電素子としてのマイクロストリップアンテナに
は上記の式のように使用波長により寸法が制限を受
け、逆に誘導体の比誘電率ε大きくすると放射効率が
低下するためビーム間隔をある値以下に挟めることがで
きない欠点があった。
However, the size of the microstrip antenna as a feeding element is limited by the wavelength used as in the above equation, and conversely, if the relative permittivity ε r of the dielectric is increased, the radiation efficiency decreases, so the beam spacing can be sandwiched below a certain value. There was a drawback that could not be done.

本発明はこの欠点を解決し、アレイアンテナの素子アン
テナとして使用してアレイアンテナを小型化でき、さら
に反射鏡付きアンテナに素子アンテナとして使用して任
意のビーム間隔のとれるマルチビームアンテナを構成で
きる金属棒装荷小型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。
The present invention solves this drawback, and can be used as an element antenna of an array antenna to miniaturize the array antenna, and further can be used as an element antenna for an antenna with a reflector to form a multi-beam antenna with an arbitrary beam interval. An object is to provide a rod-loaded small microstrip antenna.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明による金属棒装荷小型マイクロストリップアンテ
ナは地導体、円板型の中心導体、金属棒および同軸型給
電部とを有し、上記金属棒により地導体と円板型中心導
体との間にリアクタンス分を装荷する手段を有すること
を特徴とする。
The metal rod-loaded small-sized microstrip antenna according to the present invention has a ground conductor, a disc-shaped center conductor, a metal rod, and a coaxial feed portion, and the metal rod reacts between the ground conductor and the disc-shaped center conductor. It is characterized by having a means for loading a minute.

すなわち本発明は、平板状の地導体と、円板型の中心導
体とがそれぞれ平行に配置され、この中心導体が給電線
に接続されたマイクロストリップアンテナにおいて、 1または複数の金属棒が上記地導体と上記中心導体との
間隙であって円板の中心点と給電点とを結ぶ線上に配置
され、上記金属棒はそれぞれ上記地導体または中心導体
のいずれかに電気的に接続されたことを特徴とする。
That is, the present invention provides a microstrip antenna in which a plate-shaped ground conductor and a disk-shaped center conductor are arranged in parallel, and the center conductor is connected to a feed line. It is arranged on the line connecting the center point of the disk and the feeding point in the gap between the conductor and the center conductor, and the metal rod is electrically connected to either the ground conductor or the center conductor. Characterize.

〔作用〕[Action]

マイクロストリップアンテナの使用波長を一定とすれ
ば、中心導体の寸法は中心導体と地導体との間の誘電体
の比誘電率の平方根に逆比例するが、中心導体を小型化
するため比誘電率を増大させるとアンテナの放射効率が
低下する。そこで中心導体と地導体の間隙に金属棒を配
置してリアクタンス分を与えることによって、中心導体
を小型化することができる。
If the wavelength used for the microstrip antenna is fixed, the size of the center conductor is inversely proportional to the square root of the relative permittivity of the dielectric between the center conductor and the ground conductor, but the relative permittivity is reduced to reduce the size of the center conductor. However, the radiation efficiency of the antenna decreases with increasing. Therefore, by disposing a metal rod in the gap between the central conductor and the ground conductor to give a reactance component, the central conductor can be downsized.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例を図面を参照して説明する。第1図
は本発明の第一実施例の縦断面図であり、第2図はその
上面図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical sectional view of a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a top view thereof.

両図において地導体1は誘電体2を介して円板型の中心
導体3と平行に配置され、一端が中心導体3に接続され
ている線状導体4で図外の同軸線路の中心導体に接続さ
れる。
In both figures, the ground conductor 1 is arranged in parallel with the disk-shaped center conductor 3 through the dielectric 2, and the linear conductor 4 whose one end is connected to the center conductor 3 serves as the center conductor of the coaxial line (not shown). Connected.

ここに本発明の特徴とするところは、一方の端面が地導
体1に接続されている1または複数の金属棒5が誘電体
2の中に配置されたことにある。
The feature of the present invention resides in that one or a plurality of metal rods 5, one end surface of which is connected to the ground conductor 1, are arranged in the dielectric 2.

図には一例として4本の金属棒5が配置された場合を示
してある。
As an example, the figure shows a case where four metal rods 5 are arranged.

第1図において、誘電体の比誘電率がほぼ1である誘電
体を用い金属棒5のない場合で円板型の中心導体3の直
角を10cmとし、地導体1と中心導体3の間隔を7mmと
したときの最適放射可能な周波数は実験によれば、1.
57GHzであった。
In FIG. 1, a dielectric having a relative dielectric constant of about 1 is used, and in the case where there is no metal rod 5, the disc-shaped center conductor 3 has a right angle of 10 cm, and the distance between the ground conductor 1 and the center conductor 3 is set to 10 cm. According to the experiment, the optimum radiable frequency when 7 mm is 1.
It was 57 GHz.

つぎに中心導体3の直径を8cmとし、4本の金属棒5を
均1/16λの間隔に配置した場合、中心導体3とこれ
に近い金属棒5の間にリアクタンス成分が装荷されるた
め放射可能最適周波数が1.60GHzとなることが実験
により確認された。
Next, when the diameter of the central conductor 3 is set to 8 cm and the four metal rods 5 are arranged at an equal interval of 1 / 16λ, the reactance component is loaded between the central conductor 3 and the metal rods 5 close to the central conductor 3, so that radiation occurs. It was confirmed by experiments that the possible optimum frequency is 1.60 GHz.

すなわち、希望使用周波数に対して金属棒5を装荷する
ことにより約20%直径の小さい中心導体を用いて送受
信することが実現可能となる。
That is, by loading the metal rod 5 to the desired frequency of use, it becomes possible to perform transmission / reception using the center conductor having a small diameter of about 20%.

また、一定の電圧定在波比に対する周波数帯域幅広に関
してはおよそ20%程度広帯域になることも同様に実験
により確認された。
It was also confirmed by experiments that the frequency bandwidth for a constant voltage standing wave ratio is about 20% wide.

第3図は本発明の第二の実施例の縦断面図であり、第4
図はその上面図である。第1図の実施例とは金属棒5の
一端が中心導体3に接続されている点が異なるが、第1
図と同様にリアクタンス成分を装荷することにより、中
心導体の直径を縮小すると共に広帯域化を図ることがで
きる。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the second embodiment of the present invention.
The figure is a top view thereof. It differs from the embodiment of FIG. 1 in that one end of the metal rod 5 is connected to the central conductor 3, but
By loading the reactance component in the same manner as in the figure, the diameter of the central conductor can be reduced and the band can be widened.

第5図は本発明の第三の実施例の縦断面図であり、第6
図はその上面図である。第5図は第1図における中心導
体3を支持する導体棒6を中心導体3の中心軸上に沿つ
て地導体1と接続したもので、この位置は高周波電界の
節の部分にあたるため電気的にはほとんど悪影響はな
い。また、第7図は金属棒5を90°間隔で配置したその
他の実施例の円偏波アンテナの上面図であり、金属棒5
と線状導体4の位置関係により他のタイプの円偏波アン
テナを構成することもできる。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the third embodiment of the present invention.
The figure is a top view thereof. FIG. 5 shows a structure in which the conductor rod 6 supporting the central conductor 3 in FIG. 1 is connected to the ground conductor 1 along the central axis of the central conductor 3, and this position corresponds to the node part of the high frequency electric field, so that it is electrically connected. Has little adverse effect on. FIG. 7 is a top view of a circularly polarized antenna of another embodiment in which the metal rods 5 are arranged at 90 ° intervals.
Other types of circularly polarized antennas can be configured depending on the positional relationship between the linear conductor 4 and the linear conductor 4.

さらに第1図に示す第一実施例と第3図に示す第二実施
例とにおいては、複数の金属棒は地導体または中心導体
のいずれかに電気的に接続しているが、この複数の金属
棒の一部を地導体に、残りの金属棒は中心導体に接続す
る形態をとることもできる。
Further, in the first embodiment shown in FIG. 1 and the second embodiment shown in FIG. 3, the plurality of metal rods are electrically connected to either the ground conductor or the center conductor. A part of the metal rod may be connected to the ground conductor and the remaining metal rod may be connected to the center conductor.

本発明は実施例の各実施例に限定されるものではなく、
例えば円板型の中心導体の外周部に部分的に切欠きを設
けたマイクロストリップアンテナにも適用できることは
明らかである。
The present invention is not limited to each of the embodiments,
For example, it is obvious that the present invention can also be applied to a microstrip antenna in which a notch is partially provided on the outer periphery of a disk-shaped center conductor.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、第発明の金属棒装荷マイクロスト
リップアンテナは金属棒を設けることにより円板型の中
心導体の直径を従来のものにくらべて縮小することがで
きるので、同一地導体上に中心導体を従来のものに比べ
て接近して多数配列することが可能となる。
As described above, the metal rod-loaded microstrip antenna of the present invention can reduce the diameter of the disk-shaped center conductor as compared with the conventional one by providing the metal rod. It becomes possible to arrange a large number of conductors closer to each other as compared with the conventional one.

したがって、本発明のものを複数個給電素子として反射
鏡と組合せたマルチビームアンテナでは、各ビーム間隔
を従来のアンテナに比べて狭くすることがてきる。ま
た、反射鏡を用いず1個の定まった地導体の上に複数の
円板型の中心導体を従来のものより多数個配置できるの
で従来より小型で同一性能を有するアレインアンテナが
構成できる。さらに、一方では一定の電圧定在波比に対
する周波数の広帯域化が図れるため従来狭帯域であるた
めに用いられることのない単体のマイクロストリツプア
ンテナも実際に使用可能となる効果がある。
Therefore, in a multi-beam antenna in which a plurality of the elements of the present invention are used as a feeding element and combined with a reflecting mirror, each beam interval can be made narrower than that of a conventional antenna. Further, since a plurality of disk-shaped center conductors can be arranged on one fixed ground conductor without using a reflecting mirror as compared with the conventional one, it is possible to construct an array antenna having a smaller size than the conventional one and having the same performance. Further, on the other hand, since the frequency band can be widened for a constant voltage standing wave ratio, there is an effect that a single microstrip antenna that is not used because of a narrow band in the related art can be actually used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明第一実施例の縦断面図。 第2図は上記実施例の上面図。 第3図は本発明第二実施例の縦断面図。 第4図は上記実施例の上面図。 第5図は本発明第三実施例の縦断面図。 第6図は上記実施例の上面図。 第7図は本発明の他の実施例の正面図。 第8図は従来例の斜視図。 第9図は他の従来例の縦断面図。 1…地導体、2…誘導体、3…円板型の中心導体、3′
…長方形の中心導体、4…線状導体、5…金属棒、6…
地導体と中心導体とを結ぶ線状導体。
FIG. 1 is a vertical sectional view of the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a top view of the above embodiment. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a top view of the above embodiment. FIG. 5 is a vertical sectional view of the third embodiment of the present invention. FIG. 6 is a top view of the above embodiment. FIG. 7 is a front view of another embodiment of the present invention. FIG. 8 is a perspective view of a conventional example. FIG. 9 is a vertical sectional view of another conventional example. 1 ... Ground conductor, 2 ... Derivative, 3 ... Disc type center conductor, 3 '
... rectangular center conductor, 4 ... linear conductor, 5 ... metal rod, 6 ...
A linear conductor that connects the ground conductor and the center conductor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】平板状の地導体と、 円板型の中心導体と がそれぞれ平行に配置され、 この中心導体が給電線に接続された マイクロストリップアンテナにおいて、 1または複数の金属棒が上記地導体と上記中心導体との
間隙であって円板の中心点と給電点とを結ぶ線上に配置
され、 上記金属棒はそれぞれ上記地導体または中心導体のいず
れかに電気的に接続されたことを特徴とする 金属棒装荷小型マイクロストリップアンテナ。
1. A microstrip antenna in which a plate-shaped ground conductor and a disk-shaped center conductor are arranged in parallel, and the center conductor is connected to a power supply line, wherein one or more metal rods are the above ground. It is arranged on the line connecting the center point of the disc and the feeding point in the gap between the conductor and the center conductor, and the metal rod is electrically connected to either the ground conductor or the center conductor. A characteristic microstrip antenna loaded with a metal rod.
JP60207463A 1985-09-18 1985-09-18 Small microstrip antenna loaded with metal rod Expired - Lifetime JPH061849B2 (en)

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JPS6266704A JPS6266704A (en) 1987-03-26
JPH061849B2 true JPH061849B2 (en) 1994-01-05

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Title
昭和57年電子通信学会総合全国大会648
昭和60年電子通信学会総合全国大会S5−2
電子通信学会論文誌1984年5月号Vol.J67−BNo.5p529−p536

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