(57)【要約】【課題】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。【解決手段】マイクロストリップアンテナは、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、基板の表面であって、給電点と放射導体の内周とを接続する複数の線状の給電線路と、各給電線路の線路方向に対して４５°を成す方向であって放射導体の外周に、各給電線路に対応してそれぞれ設けられた縮退分離素子と、各給電線路を介した給電点と放射導体間の導通をオンオフ制御する第１スイッチと、放射導体と各縮退分離素子との導通をオンオフ制御する第２スイッチと、を有する。【選択図】図１
2020072383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
を有し、
前記選択部によって、前記給電点から前記励振部に向かう方向を制御し、前記第１のスイッチによって、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制御することによって、円偏波の移相量を制御する、
ことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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配置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、を有することを特徴とする請求項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。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２６５０３８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】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.org
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、を有し、選択部によって、給電点から励振部に向かう方向を制御し、第１のスイッチによって、給電点から励振部に向かう方向に対して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制御することによって、円偏波の移相量を制御する、ことを特徴とするマイクロストリップアンテナである。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】６０°の移相量とした場合を示した図。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】縮退分離素子１５の変形例を示した図。
【図７】給電線路１３の変形例を示した図。
【図８】給電線路１３の変形例を示した図。
【図９】実施例２のアレーアンテナの構成を示した図。
【図１０】各マイクロストリップアンテナの移相量を示した表。
【図１１】実施例２のアレーアンテナの指向性を示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【実施例１】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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）。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【実施例２】
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
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。
【符号の説明】
【００６０】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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