(57)【要約】【課題】マイクロストリップアレーアンテナの指向性制御範囲を広くすること。【解決手段】列数が少ないマイクロストリップアレーアンテナの指向性制御のための自由度が小さいという問題を解決するために、給電用の主線路を中心に交互配列するマイクロストリップアレーアンテナ１００について、給電ストリップ線路４１に接続されたアンテナ素子列６及び７に異なる放射量を与え、給電ストリップ線路４２に接続されたアンテナ素子列８及び９に異なる放射量を与えることにより、実現可能な指向性の自由度を広げ、従来は困難であったアンテナの低サイドローブ化、主放射方向の制御を実現した。給電ストリップ線路４１に接続されたアンテナ素子列６及び７に異なる位相を与え、給電ストリップ線路４２に接続されたアンテナ素子列８及び９に異なる位相を与えることで、平面アンテナの法線方向から傾いたビームを形成する場合にも低サイドローブ化を実現できる。【選択図】図１
2006109425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面に導体の接地板が形成された誘電体基板と、その誘電体基板上に形成されたストリップ導体とから形成されたマイクロストリップアレーアンテナにおいて、
前記ストリップ導体は、
線状に配設された給電ストリップ線路と、前記給電ストリップ線路の両側辺に沿って所定間隔で、それらの側辺から接続配列された複数の短冊形状の放射アンテナ素子とから成る、複数個のサブアレーと、
当該複数個のサブアレーに１個の給電点から給電するための分岐線路とを有し、
前記各サブアレーの給電ストリップ線路の長手方向は互いに平行であって、
全ての前記放射アンテナ素子の放射する電界方向が平行であり、
少なくとも外周に位置する２つのサブアレーは、前記給電ストリップ線路の一方の側辺に接続された前記放射アンテナ素子の放射量又は放射位相と、前記給電ストリップ線路の他方の側辺に接続された前記放射アンテナ素子の放射量又は放射位相とが異なる非対称放射サブアレーであること
を特徴とするマイクロストリップアレーアンテナ。
【請求項２】
マイクロストリップアレーアンテナの中央線上に前記給電ストリップ線路が位置しない全てのサブアレーが非対称放射サブアレーであり、
その放射量分布が、アレーアンテナの中心線で大きくアレーアンテナの外周に向かって順次小さくなるように、
前記給電ストリップ線路の両側に接続されたアンテナ素子列の放射量の大小関係、および分岐線路による分配比が決定されていること
を特徴とする請求項１に記載のマイクロストリップアレーアンテナ。
【請求項３】
前記非対称放射サブアレーは、
前記給電ストリップ線路の一方の側辺からマイクロストリップアレーアンテナの中心から見て外側を向いて接続された前記放射アンテナ素子の各々の放射量が、他方の側辺に接続された近隣の放射アンテナ素子の放射量よりも小さいこと
を特徴とする請求項１に記載のマイクロストリップアレーアンテナ。
【請求項４】
前記非対称放射サブアレーは、
前記給電ストリップ線路の一方の側辺からマイクロストリップアレーアンテナの中心から見て外側を向いて接続された前記放射アンテナ素子の個数が、他方の側辺に接続された前記放射アンテナ素子の個数よりも２個以上少ないこと
を特徴とする請求項１に記載のマイクロストリップアレーアンテナ。
【請求項５】
各アンテナ素子列の放射位相分布が、前記給電ストリップ線路の長手方向の直交方向に対して線形となるように、各サブアレーにおいて前記給電ストリップ線路の両側の前記放射アンテナ素子の放射位相差が設計され、且つ給電点から各サブアレーの直近の前記放射アンテナ素子への放射位相差が決定さるよう分岐線路が設計されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のマイクロストリップアレーアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車搭載用レーダをはじめとする各種電波センサの送信および受信アンテナに用いることができる誘電体基板を用いた平面アレーアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量高速通信や自動車レーダなどに用いられるミリ波アンテナの開発が進められている。各種ミリ波アンテナのうちマイクロストリップアレーアンテナ（以下、「ＭＳＡＡ」と略記することがある）は、低コスト、薄型化に有利である。
【０００３】
従来、主線路（給電ストリップ線路）に対し左右交互配列のＭＳＡＡは、右側アンテナ素子列と左側アンテナ素子列とで、同じ放射量、同じ放射位相で構成されていたため、アンテナの列数が少ないときには、放射量分布の自由度が少なく、指向性制御が困難であった。
【０００４】
それでも指向性を制御するためには、放射量分布の自由度を大きくするために、アンテナの列数を増やすしかなく、アンテナが大型化されてしまうという欠点があった。
【特許文献１】特開２００１−４４７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１その他のマイクロストリップアレーアンテナにおいては、アレーアンテナの列数が少ないとき、各列に与える放射量および放射位相の自由度が小さいので、実現可能な指向性パターン形状に制限が生じてしまうという問題がある。即ち、各アンテナ素子列を構成する放射アンテナ素子の数を多くすれば、給電ストリップ線路方向のビーム幅を容易に絞ることができ、アンテナ素子列の列数を多くすれば、給電ストリップ線路と垂直方向のビーム幅を容易に絞ることができる。すると、アンテナ素子列の列数が２又は３の場合は、給電ストリップ線路と垂直方向のビーム幅が広いマイクロストリップアレーアンテナ（平面アンテナ）となる。
【０００６】
上記の問題点は具体的には次の通りである。特許文献１の図１の構成をサブアレーとし、たとえば、給電点から２分岐された２つのサブアレーから成るＭＳＡＡについて考える。
【０００７】
第１の問題点として、各々のサブアレーが、給電ストリップ線路の両側に接続されたアンテナ素子列のいずれもが実質的に対称な放射電界を持つ、即ち対称サブアレーであるとすると、給電ストリップ線路の長手方向と直交する面内（給電ストリップ線路を鉛直に配置した場合、水平面内）の指向性パターンにおけるサイドローブレベルが大きい（たとえば−１１ｄＢ程度）といった問題があった。
【０００８】
この問題点が発生する技術的理由としては、給電ストリップ線路を中心としてその両側に配置されたアンテナ素子列の放射振幅レベルが等しいことを前提としてサブアレーを設計することが通常であるためである。このため、給電ストリップ線路の長手方向と直交する面内の振幅分布は２つのサブアレーの合計４つのアンテナ素子列により「一様」の振幅分布が形成され、サイドローブを低減するのに効果がある、中央で高く外側で低い「テーパー様」の振幅分布を実現できなかったためである。
【０００９】
第２の問題点として、２つのサブアレーから成るマイクロストリップアレーアンテナにおいて、給電ストリップ線路の長手方向と直交する面内の指向性パターンにおける主ビームの方向を、平面アンテナの法線方向から上記面内で傾けようとした場合、正面ビームの場合に存在していたサイドローブレベル（たとえば−１１ｄＢ）が著しく増大する（例えば−２〜−３ｄＢとなる）問題があった。
【００１０】
その問題点が発生する技術的理由も、給電ストリップ線路を中心としてその両側に配置されたアンテナ素子列の放射位相が等しいことを前提としてサブアレーを設計することが通常であるためである。このため、給電ストリップ線路が２本の場合、分岐点の位置による２つの給電ストリップ線路間の位相差（正確には、２つのサブアレーの各々最も分岐点に近い放射アンテナ素子と、分岐点までの伝送距離）のみで制御され、水平方向の位相分布は一部階段状となり「一定勾配分布」を実現できなかったためである。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、マイクロストリップアレーアンテナにおいて、給電ストリップ線路の長手方向の垂直方向に対するサイドローブを、簡易な構成で低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る手段によれば、背面に導体の接地板が形成された誘電体基板と、その誘電体基板上に形成されたストリップ導体とから形成されたマイクロストリップアレーアンテナにおいて、ストリップ導体は、線状に配設された給電ストリップ線路と、給電ストリップ線路の両側辺に沿って所定間隔で、それらの側辺から接続配列された複数の短冊形状の放射アンテナ素子とから成る、複数個のサブアレーと、当該複数個のサブアレーに１個の給電点から給電するための分岐線路とを有し、各サブアレーの給電ストリップ線路の長手方向は互いに平行であって、全ての放射アンテナ素子の放射する電界方向が平行であり、少なくとも外周に位置する２つのサブアレーは、給電ストリップ線路の一方の側辺に接続された放射アンテナ素子の放射量又は放射位相と、給電ストリップ線路の他方の側辺に接続された放射アンテナ素子の放射量又は放射位相とが異なる非対称放射サブアレーであることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に係る手段によれば、マイクロストリップアレーアンテナの中央線上に給電ストリップ線路が位置しない全てのサブアレーが非対称放射サブアレーであり、その放射量分布が、アレーアンテナの中心線で大きくアレーアンテナの外周に向かって順次小さくなるように、給電ストリップ線路の両側に接続されたアンテナ素子列の放射量の大小関係、および分岐線路による分配比が決定されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に係る手段によれば、非対称放射サブアレーは、給電ストリップ線路の一方の側辺からマイクロストリップアレーアンテナの中心から見て外側を向いて接続された放射アンテナ素子の各々の放射量が、他方の側辺に接続された近隣の放射アンテナ素子の放射量よりも小さいことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に係る手段によれば、非対称放射サブアレーは、給電ストリップ線路の一方の側辺からマイクロストリップアレーアンテナの中心から見て外側を向いて接続された放射アンテナ素子の個数が、他方の側辺に接続された放射アンテナ素子の個数よりも２個以上少ないことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５に係る手段によれば、各アンテナ素子列の放射位相分布が、給電ストリップ線路の長手方向の直交方向に対して線形となるように、各サブアレーにおいて給電ストリップ線路の両側の放射アンテナ素子の放射位相差が設計され、且つ給電点から各サブアレーの直近の放射アンテナ素子への放射位相差が決定さるよう分岐線路が設計されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の構成は、背面に導体の接地板が形成された誘電体基板と、その誘電体基板上に形成されたストリップ導体からなり、前記ストリップ導体が少なくとも１本以上の給電用の主線路（給電ストリップ線路）と、前記主線路を中心として左右交互にアンテナ素子を配置されたマイクロストリップアレーアンテナにおいて、右側に配列されたアンテナ素子群と、左側に配列されたアンテナ素子群で、放射量または放射位相を異なるようにアレーアンテナを構成するものである。
【００１８】
或いは、主線路の長手方向に配列されたアンテナ素子を、主線路の長手方向と垂直方向に、１素子置きに分布させ、奇数番目の素子から構成される第１列の素子群と、偶数番目の素子から構成される第２列の素子群の、放射量または放射位相を異なるように構成するとも言える。
【００１９】
マイクロストリップアレーアンテナが、２列や３列など、少ない列数でも、指向性制御が可能となり、実現可能な指向性パターン形状の種類が格段に増加する。詳しく述べれば次の通りである。
【００２０】
給電ストリップ線路の長手方向に垂直な面内の指向性パターン分布において、主ビームの両側に発生する望まれないローブ（サイドローブ）を低減する理論として、アンテナの横方向の放射振幅分布の与え方を「中央で強く、外側に向かって徐々に弱くする（テーパー分布にする）」と良いことが広く知られている。これを実現する際に、給電線路毎の電力分配比のみで従来は制御してきた。たとえば、給電線路が２本の場合は、横方向の分布を作ることができなかった。しかし、本発明によれば、各給電ストリップ線路の両側のアンテナ素子列で独立に放射強度を変えるため、４つのアンテナ素子列のうち、中央の２列と外側の２列とで振幅の大小を与えることが可能となる。これにより、たとえば給電線路が２本の場合でも放射量についてテーパー分布を与えることができ、給電線路が３本以上の場合は、よりなめらかなテーパー分布を与えることができるために、従来に比べサイドローブが低減できる。
【００２１】
同様に、放射位相については、主ビームを平面アンテナの法線方向から水平方向に傾けたい場合、各アンテナ素子列の位相分布は一定勾配で傾けるべきところを、従来法ではたとえば給電線路が２本の場合、一定勾配は作ることができなかった。そのため、ビームの中心は傾いたとしても、その周辺の角度のサイドローブが抑制できなかった。本発明においては、位相を一定勾配で傾けることが実現でき、ビーム幅を維持しながら主ビームを傾けることが可能である。
【００２２】
従来は、水平方向の振幅分布あるいは位相分布の与え方の自由度は、給電線路の本数で制限されたため、サイドローブが大きいといった問題があった。本発明により、給電線路の本数の２倍まで自由度が拡張され、従来に比べてサイドローブが低減できる。その効果は、ビームの横幅が比較的広い、近距離用レーダに応用する場合に極めて顕著な差として現れる。また、水平方向に主ビームを傾けたい場合に、本発明によれば、従来に比べて理想的な形状のビーム形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の具体例について説明する。尚、各図は本発明の特徴部分の概略を示しているに留まり、接続点の位置、各放射アンテナ素子の幅等は適宜周知の設計事例に基づいて設計されるべきものである。
【実施例１】
【００２４】
図１に、主線路（給電ストリップ線路）が２本の場合の構造を示し、放射アンテナ素子１つ分の拡大図を図２に示す。各素子への入力電力に対する放射電力の比を結合量と呼び、主線路（給電ストリップ線路）の長手方向の素子番号に対する結合量分布を図５に示す。
【００２５】
図３．Ａは本発明の具体的な実施例に係るマイクロストリップアレーアンテナ１００の構成を示す平面図である。また、図３．Ｂはその側面図である。一方図４．Ａは従来構造のマイクロストリップアレーアンテナ９００の構成を示す平面図であり、図４．Ｂはその側面図である。図１は、図３と図４の共通部分の概略を示した斜視図である。
【００２６】
まず、図１を用いて、図３に示した本発明に係るマイクロストリップアレーアンテナ１００と図４に示した従来構造のマイクロストリップアレーアンテナ９００の共通部分を説明する。誘電体基板１の表面に、ストリップ導体２（又は２９）が形成され、裏面に導体から成る接地板３が形成されている。ストリップ導体２（又は２９）は、給電点２０を有する分岐線路４０、分岐線路４０に接続された給電ストリップ線路４１及び４２、合計２８個の放射アンテナ素子５から成る。合計２８個の放射アンテナ素子５は、給電ストリップ線路４１及び４２の、右側辺及び左側辺にそれぞれ接続されており、各々７個の放射アンテナ素子５から構成されるアンテナ素子列６、７、８及び９から成る。２８個の放射アンテナ素子５は短冊状（矩形状）であって、給電ストリップ線路４１及び４２に直接接続されている。アンテナ素子列６及び９はアンテナ素子列７及び８よりも平面アンテナの外周側に位置する。
【００２７】
次に、本発明に係るマイクロストリップアレーアンテナ１００の構成の詳細を図３により説明する。線状に配設された給電ストリップ線路４１の、給電点２０に近い側から遠い側に向かって、右側に接続された放射アンテナ素子５−６１乃至６７が図１のアンテナ素子列６を構成し、左側に接続された放射アンテナ素子５−７１乃至７７が図１のアンテナ素子列７を構成している。給電ストリップ線路４１と放射アンテナ素子５−６１乃至６７並びに５−７１乃至７７がサブアレーＳＡ１を構成している。
【００２８】
同様に、給電ストリップ線路４２の、給電点２０に近い側から遠い側に向かって、右側に接続された放射アンテナ素子５−８１乃至８７が図１のアンテナ素子列８を構成し、左側に接続された放射アンテナ素子５−９１乃至９７が図１のアンテナ素子列９を構成している。給電ストリップ線路４２と放射アンテナ素子５−８１乃至８７並びに５−９１乃至９７がサブアレーＳＡ２を構成している。
【００２９】
図３のマイクロストリップアレーアンテナ１００においては、給電ストリップ線路４１及び４２の長手方向が平行であり、当該方向と、各々が短冊形状（矩形形状）の放射アンテナ素子５−６１乃至６７、５−７１乃至７７、５−８１乃至８７並びに５−９１乃至９７の長手方向（放射される電界の方向）とが垂直である。尚、放射アンテナ素子５−６１乃至６７、５−７１乃至７７、５−８１乃至８７並びに５−９１乃至９７の長手方向（放射される電界の方向）が全て平行であれば、それらと給電ストリップ線路４１及び４２の長手方向との成す角に関係なく、本発明は適用できる。
【００３０】
図３のマイクロストリップアレーアンテナ１００の２８個の放射アンテナ素子５は、より放射量の多い放射アンテナ素子５−７１乃至７７並びに５−８１乃至８７と、より放射量の少ない放射アンテナ素子５−６１乃至６７並びに５−９１乃至９７とから成る。これらは図２に示す結合量が、各短冊形状の幅として設計され得ることは周知のことである。図３では、「概略を説明するため」、例えばアンテナ素子列６を形成する放射アンテナ素子５−６１乃至６７が、本来当該幅の異なる短冊形状とすべき所、単に「同一幅」で示している。即ち、図３は、放射アンテナ素子列６と放射アンテナ素子列９から放射される電界よりも、放射アンテナ素子列７と放射アンテナ素子列８から放射される電界の方が大きいことを示しているに留める。
【００３１】
尚、図３のマイクロストリップアレーアンテナ１００においては、給電点２０から、それに最も近いアンテナ素子列６の放射アンテナ素子５−６１までの伝送距離と、給電点２０から、それに最も近いアンテナ素子列８の放射アンテナ素子５−８１までの伝送距離とを等しく置いた。また、給電点２０からそれに最も近いアンテナ素子列７の放射アンテナ素子５−７１までの伝送距離と、給電点２０からそれに最も近いアンテナ素子列９の放射アンテナ素子５−９１までの伝送距離とは、給電点２０から放射アンテナ素子５−６１までの伝送距離に、用いる高周波のストリップ導体内の管内波長λの１／２倍を加えたものとした。以下、各アンテナ列ｉ（ｉ＝６〜９）における隣り合う放射アンテナ素子５−ｉｊ（ｊ＝１〜６）及び放射アンテナ素子５−ｉ（ｊ＋１）は、給電点２０からの伝送距離が管内波長λずつ異なるようにした。尚分岐線路４０により、高周波はサブアレーＳＡ１とサブアレーＳＡ２とに等分配される。放射される電界は、全ての放射アンテナ素子について同相であり、放射量は、アンテナ素子列６及び９が同量で小さく、アンテナ素子列７及び８が同量で大きい。よって、サブアレーＳＡ１は放射量の異なるアンテナ素子列６及び７を有するので、非対称放射サブアレーである。同様にサブアレーＳＡ２も放射量の異なるアンテナ素子列８及び９を有するので、非対称放射サブアレーである。本実施例は２つの非対称サブアレーＳＡ１及びＳＡ２と分岐線路４０のみから構成されており、アンテナ素子列の数の面からは、請求項１乃至３に係る発明の最も簡単な構成である。
【００３２】
図４の従来のマイクロストリップアレーアンテナ９００は比較のために示されるものであり、次のような構成である。即ち、図３の本発明のマイクロストリップアレーアンテナ１００の２８個のアンテナ素子５を、全て放射量が等しいものとした。即ち、図４に示す通り、各々が短冊形状（矩形形状）の放射アンテナ素子９５−６１乃至６７、９５−７１乃至７７、９５−８１乃至８７並びに９５−９１乃至９７からの個々の放射量は全て等しい。
【００３３】
このような図３のマイクロストリップアレーアンテナ１００と図４のマイクロストリップアレーアンテナ９００について、各放射アンテナ素子における結合量の観点から示したものが図５である。図５では図３のマイクロストリップアレーアンテナ１００のアンテナ素子列６及び７の放射アンテナ素子の「結合量曲線」を点線で、図４のマイクロストリップアレーアンテナ９００の放射アンテナ素子の「結合量曲線」を実線で示した。尚図５では左右で「１９個」の放射アンテナ素子が給電ストリップ線路に接続されたものを示している。従来構造では、右側素子群と左側素子群の放射量が同じになる設計であったため、滑らかなカーブとなるが、提案構造では、右側素子群と左側素子群の放射量が異なるように設計しているため、主線路の長手方向の素子番号の、奇数番である右側素子群と、偶数番である左側素子群は、交互に大小を繰り返し、結合量分布はジグザグ分布となる。
【００３４】
図６及び図７に図５を分解した図を示す。尚、図６及び図７では、左右で「１４個」の放射アンテナ素子が給電ストリップ線路に接続されたもの（図４と図３に対応）を示している。図６は図４の従来のマイクロストリップアレーアンテナ９００について示したものであり、各放射アンテナ素子の位置（伝送距離）と、結合量の関係を示している。図６では黒三角が放射アンテナ素子９５−６１乃至６７の位置（伝送距離）と結合量を示し、黒丸が放射アンテナ素子９５−７１乃至７７の位置（伝送距離）と結合量を示している。図６では代表させて放射アンテナ素子９５−７１と９５−６２の位置を矢印で明示した。このように、図４の従来のマイクロストリップアレーアンテナ９００は、給電ストリップ線路を共有する両側に接続された放射アンテナ素子について、同一の「結合量曲線」に基づいて設計することで、全ての放射アンテナ素子からの放射量を等しくするものである。
【００３５】
一方、本発明においては、図７が採用される。点線で示したものは図６の「結合量曲線」であり、同じ位置でも図６よりも結合量が大きい第１の「結合量曲線」と、同じ位置でも図６よりも結合量が小さい第２「結合量曲線」とが採用される。図３の本発明のマイクロストリップアレーアンテナ１００においては、アンテナ素子列７及び８の放射アンテナ素子５−７１乃至７７並びに５−８１乃至８７については図７の結合量が大きい第１の「結合量曲線」に基づいて設計される。実際、図７のように、放射アンテナ素子５−７１は、結合量が１０％程度である。一方、アンテナ素子列６及び９の放射アンテナ素子５−６１乃至６７並びに５−９１乃至９７については図７の結合量が小さい第２の「結合量曲線」に基づいて設計される。実際、図７のように、放射アンテナ素子５−６２は、結合量が３％程度である。図５は、図７の黒三角と黒丸をジグザクにつなぎ、点線と実線とを入れ換え、横軸を対応する「素子番号」としたものである。
【００３６】
給電ストリップ線路４２を共有するアンテナ素子列８及び９についても、伝送距離と２つの「結合量曲線」とから容易に設計される。尚、給電ストリップ線路の幅を一定とすれば、放射素子の素子幅を広くするほど結合度が上げられる。また、放射アンテナ素子の素子幅を一定とすれば、給電線路の結合部分における線路幅を狭くするほど結合度が上げられる関係にある。図３及び図４ではこの点については厳密な記載とはなっていないことは繰り返し述べている。給電点から見て近い側の放射アンテナ素子から順に給電ストリップ線路から入力された電力の一部が前記方法で定められた結合度にしたがって放射され、余剰電力は透過しさらに下流の放射素子へと入力される。
【００３７】
図７のような「結合量曲線」に基づき設計された放射アンテナ素子を有する本発明に係る図３のマイクロストリップアレーアンテナ１００と、図６のような「結合量曲線」に基づき設計された放射アンテナ素子を有する図４の従来構造のマイクロストリップアレーアンテナ９００の、給電ストリップ線路４１及び４２の長手方向と直交する面内の放射分布を図８及び図９に示す。従来構造では一様分布しかできない一方で、提案構造では、中央の第１列左側素子から成るアンテナ素子列７と第２列右側素子から成るアンテナ素子列８の放射レベルは高く、両端の第１列右側素子から成るアンテナ素子列６と第２列左側素子から成るアンテナ素子列９の放射レベルは低い。また、放射端を１．７ｍｍ間隔とした。
【００３８】
図８及び図９において、アンテナ素子列７とアンテナ素子列８の放射電界強度を１とした場合に、アンテナ素子列６とアンテナ素子列９の放射電界強度を０．５とした場合の給電ストリップ線路の長手方向と直交する面内の指向性パターンを図１０に示す。平面アンテナであるマイクロストリップアレーアンテナの法線方向を０ｄｅｇとして、当該０ｄｅｇ方向の主ビームに対し、±６０ｄｅｇ付近に各々ピークを有する２つのサイドローブが存在する。従来構造のマイクロストリップアレーアンテナ９００のサイドローブレベルは−１１．３ｄＢであるのに対し、提案構造のマイクロストリップアレーアンテナ１００では、サイドローブレベルが−２３．９ｄＢまで低減できていることがわかる。即ち、図３のマイクロストリップアレーアンテナ１００は図４のマイクロストリップアレーアンテナ９００に比較して、給電ストリップ線路の長手方向に垂直な面内の指向性パターンについて、サイドローブを１２ｄＢ以上低減できる。
【００３９】
明白なことであるが、給電ストリップ線路を共有する２つのアンテナ素子列を構成する放射アンテナ素子の個数は同数とする必要はない。例えば一方が他方よりも１個多くても良い。重要なことは、給電ストリップ線路４１（又は４２）の一方の側辺からマイクロストリップアレーアンテナの外側を向いて接続された放射アンテナ素子５−６１乃至５−６７（５−９１乃至９７）の各々の放射量が、他方の側辺に接続された近隣の放射アンテナ素子５−７１乃至７７（５−８１乃至８７）の放射量よりも小さいことである。「近隣」とは、両隣が存在する、例えば放射アンテナ素子５−６２に対して放射アンテナ素子５−７１及び７２が存在する場合と、放射アンテナ素子５−６１に対して放射アンテナ素子５−７１のみが存在する場合とを合わせた表現である。
【００４０】
本実施例は、給電ストリップ線路が少ない、特に２本の場合に顕著となる。
【実施例２】
【００４１】
給電ストリップ線路を共有する２つのアンテナ素子列を構成する放射アンテナ素子の個数が、一方が他方よりも２個以上異なれば、各放射アンテナ素子の放射量が全て等しくても、非対称放射サブアレーを構成できる。これを図１１に示す。
【００４２】
図１１のマイクロストリップアレーアンテナ２００は、給電点２０を有する分岐線路４０と、給電ストリップ線路４２１及び４２２と、４個のアンテナ素子５２−６３乃至６６から成るアンテナ素子列６、８個のアンテナ素子５２−７１乃至７８から成るアンテナ素子列７、８個のアンテナ素子５２−８１乃至８８から成るアンテナ素子列８、４個のアンテナ素子５２−９３乃至９６から成るアンテナ素子列９を有する。これらがストリップ導体２２を構成する。図１１のマイクロストリップアレーアンテナ２００は、言わば図４のマイクロストリップアレーアンテナ９００から放射アンテナ素子９５−６１、６２及び６７、９５−９１、９２及び９７を削除し、放射アンテナ素子５２−７８及び８８を付加したものである。図１１のマイクロストリップアレーアンテナ２００の２４個の放射アンテナ素子５は全て同相、同振幅の電界を放射する。ここにおいて、給電ストリップ線路４２１、アンテナ素子列６及びアンテナ素子列７から成るサブアレーＳＡ２１は、４個の放射アンテナ素子５２−６３乃至６６の放射量の合計と８個の放射アンテナ素子５２−７１乃至７８の放射量の合計とが異なるので、非対称放射サブアレーである。同様に、給電ストリップ線路４２２、アンテナ素子列８及びアンテナ素子列９から成るサブアレーＳＡ２２は、８個の放射アンテナ素子５２−８１乃至８８の放射量の合計と４個の放射アンテナ素子５２−９３乃至９６の放射量の合計とが異なるので非対称放射サブアレーである。図１１のマイクロストリップアレーアンテナ２００の給電ストリップ線路の長手方向と直交する面内の放射分布を図８と同一図に示す。従来構造では一様分布であった一方で、アンテナ素子の個数をアンテナ素子列７に対しアンテナ素子列６を半分とし、同様にアンテナ素子列８に対してアンテナ素子列９を半分とすることで、アンテナ素子列７とアンテナ素子列８の放射電界強度を１とした場合に、アンテナ素子列６とアンテナ素子列９の放射電界強度を０．５に設定している。
【００４３】
図８と同一図の相対放射電界強度を設定した場合の、図１１のマイクロストリップアレーアンテナ２００の給電ストリップ線路の長手方向と直交する面内の指向性パターンを図１０と同様に図４のマイクロストリップアレーアンテナ９００の指向性パターンと共に図１２に示す。放射端は１．７ｍｍ間隔とした。図１１のマイクロストリップアレーアンテナ２００の指向性パターンは、図３のマイクロストリップアレーアンテナ１００の指向性パターンとほぼ同等であった。即ち、図１１のマイクロストリップアレーアンテナ２００は図４のマイクロストリップアレーアンテナ９００に比較して、給電ストリップ線路の長手方向に垂直な方向の指向性パターンについて、サイドローブを１２ｄＢ以上低減できる。
【００４４】
尚、繰り返し述べている通り図１１及び図４の構成は「概略」を示しているものであり、図４の構成から放射アンテナ素子を増減したことで、各放射アンテナ素子の厳密な位置等は若干の修正が必要となることは周知のとおりである。これは各放射アンテナ素子の有無により位相差が生じることに基づく。
【実施例３】
【００４５】
主放射方向を制御する場合には、素子間隔を変え、右側素子群と左側素子群の放射位相の調整によって制御すると良い。さらに１列目と２列目の給電位相差を適切に与えると良い。このようにして構成されたマイクロストリップアレーアンテナ３００を図１３に示す。破線は、図４のマイクロストリップアレーアンテナ９００との比較のために記載したものである。図１３のマイクロストリップアレーアンテナ３００は、給電点２０を有する分岐線路４３と、給電ストリップ線路４３１及び４３２と、７個のアンテナ素子５３−６１乃至６７から成るアンテナ素子列６、７個のアンテナ素子５３−７１乃至７７から成るアンテナ素子列７、７個のアンテナ素子５３−８１乃至８７から成るアンテナ素子列８、７個のアンテナ素子５３−９１乃至９７から成るアンテナ素子列９を有する。これらがストリップ導体２３を構成する。図１３のマイクロストリップアレーアンテナ３００は、図４のマイクロストリップアレーアンテナ９００のアンテナ素子列７及び９の配置を変更して、アンテナ素子列６及び８に対して位相を先に進め、更に分岐位置の異なる分岐線路４３を採用してアンテナ素子列８及び９をアンテナ素子列６及び７に対して位相を先に進めたものである。ここにおいて、給電ストリップ線路４３１、アンテナ素子列６及びアンテナ素子列７から成るサブアレーＳＡ３１は、アンテナ素子列６の放射位相とアンテナ素子列７の放射位相が異なるので非対称放射サブアレーである。同様に、給電ストリップ線路４３２、アンテナ素子列８及びアンテナ素子列９から成るサブアレーＳＡ３２は、アンテナ素子列８の放射位相とアンテナ素子列９の放射位相が異なるので非対称放射サブアレーである。
【００４６】
主線路（給電ストリップ線路）の長手方向の素子番号に対する素子間隔の分布を図１４に示す。主放射方向が正面方向の場合には、右側素子群と左側素子群の放射位相が同じであるので素子間隔は一定であるが、提案構造では、右側素子群と左側素子群の放射位相が異なるように設計可能であるので、主線路の長手方向の素子番号の、奇数番である右側素子群と、偶数番である左側素子群は、交互に大小を繰り返し、素子間隔はジグザグ分布となる。
【００４７】
即ち、アンテナ素子列６及び７について、ｊを１〜６として、アンテナ素子５３−６ｊと５３−７ｊとの間隔は短くし、アンテナ素子５３−７ｊと５３−６（ｊ＋１）との間隔は長くしている。図示しないが同様に、アンテナ素子列８及び９について、ｊを１〜６として、アンテナ素子５３−８ｊと５３−９ｊとの間隔は短くし、アンテナ素子５３−８ｊと５３−９（ｊ＋１）との間隔は長くする。
【００４８】
図１５に「相対放射位相」を示す。放射端は１．７ｍｍ間隔とした。白抜き丸は図１３のマイクロストリップアレーアンテナ３００の構成により、主ビームを平面アンテナの法線方向から、給電ストリップ線路の長手方向に垂直な面内で２０度傾けた場合を示す。また、黒三角は図４のマイクロストリップアレーアンテナ９００の分岐線路４０を図１３の分岐線路４３に替えることで、主ビームを平面アンテナの法線方向から、給電ストリップ線路の長手方向に垂直な面内で２０度傾けた場合を示す。図４のマイクロストリップアレーアンテナ９００の分岐線路４０を図１３の分岐線路４３に替えたのでは、図１５の黒三角のように、アンテナ素子列６及び７で相対放射位相が−６７．４度、アンテナ素子列８及び９で相対放射位相が６７．４度と階段状の放射位相が生ずる。一方、図１３のマイクロストリップアレーアンテナ３００によれば、アンテナ素子列６で−８０．１度、アンテナ素子列７で−２６．７度、アンテナ素子列８で２６．７度、アンテナ素子列９で８０．１度と、相対放射位相が線形に変化するように容易に設計できる。
【００４９】
図１５の白抜き丸のように設計された、図１３のマイクロストリップアレーアンテナ３００の指向性パターンを図１６に実線で示す。図１６の破線は、比較のため、図４のマイクロストリップアレーアンテナ９００の分岐線路４０を図１３の分岐線路４３に替えたものであって、図１５の黒三角のように設計されたものの指向性パターンである。尚、図８に相当する各アンテナ素子列の相対放射電界強度は、本実施例に関わるマイクロストリップアレーアンテナ３００及び比較のため示した従来技術によるマイクロストリップアレーアンテナ９００のいずれも一様分布設計とした。いずれもチルト角２０度が達成されているが、本願発明によればサイドローブレベルは−１１．３ｄＢと、単に分岐線路のみで段差状の位相差を形成する場合のサイドローブレベルの−２．４ｄＢよりも８．９ｄＢ低減することが可能となった。
【００５０】
〔放射量と放射位相の組み合わせについて〕
図３のマイクロストリップアレーアンテナ１００の特徴であるアンテナ素子列ごとの放射量と、図１３のマイクロストリップアレーアンテナ３００の特徴であるアンテナ素子列ごとの放射位相とを組み合わせた場合の指向性パターンを図１７に実線で示す。相対放射位相は、図１５の本件発明に示す条件とし、相対放射電界強度は、アンテナ素子列７とアンテナ素子列８の放射電界強度を１とした場合に、アンテナ素子列６とアンテナ素子列９の相対放射電界強度を０．５５とした場合の結果である。チルト角２０度が達成されているが、組み合わせによってサイドローブレベルは−２１．１ｄＢと、単に分岐線路のみで段差状の位相差を形成する場合のサイドローブレベルの−２．４ｄＢよりも１８．７ｄＢ低減することが可能となった。尚、図１０、図１２、図１６、図１７はいわゆるエレメントファクタを除いた、アレーファクタのみによる指向性パターン図である。
【００５１】
以上の全ての実施例において、各放射アンテナ素子５は、主線路（給電ストリップ線路）の長手方向の垂直方向から傾いていても良い。その場合、特許文献１に記載されたように、各放射アンテナ素子を矩形形状とした上、その１頂点のみで接続する、或いは微小なギャップを設けて電磁的に結合させる構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
自動車用などの近距離センサやデジタル信号処理による指向性パターン形成（DBF）のサブアレー用等、小型のアレーアンテナが必要な用途に要求される様々な放射特性（低サイドローブ、主放射（メインビーム）方向の制御）を有するアンテナを実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の適用可能な種類のマイクロストリップアレーアンテナの構造を示す斜視図。
【図２】図１のアレーアンテナを構成する単位放射素子の構造および放射原理を示す図。
【図３】本発明の具体的な第１の実施例に係るマイクロストリップアレーアンテナ１００の構成を示す平面図（３．Ａ）及び側面図（３．Ｂ）。
【図４】従来構造のマイクロストリップアレーアンテナ９００の構成を示す平面図（４．Ａ）及び側面図（４．Ｂ）。
【図５】図１のアンテナに本発明を適用し、サイドローブレベルの低いアンテナを設計した場合の結合量分布を表す図。
【図６】従来のマイクロストリップアレーアンテナ９００の各放射アンテナ素子の結合位置と結合量を示すグラフ図。
【図７】第１実施例のマイクロストリップアレーアンテナ１００の各放射アンテナ素子の結合位置と結合量を示すグラフ図。
【図８】図１のアンテナに本発明を適用し、サイドローブレベルの低いアンテナを設計した場合の各列の相対放射電界強度を表す図。
【図９】第１実施例のマイクロストリップアレーアンテナ１００の各アンテナ素子列の相対放射電界強度を示すグラフ図。
【図１０】第１実施例のマイクロストリップアレーアンテナ１００の指向性パターンを、マイクロストリップアレーアンテナ９００の指向性パターンと比較して示したグラフ図。
【図１１】本発明の具体的な第２の実施例に係るマイクロストリップアレーアンテナ２００の構成を示す平面図（１１．Ａ）及び側面図（１１．Ｂ）。
【図１２】第２実施例のマイクロストリップアレーアンテナ２００の指向性パターンを、マイクロストリップアレーアンテナ９００の指向性パターンと比較して示したグラフ図。
【図１３】本発明の具体的な第３の実施例に係るマイクロストリップアレーアンテナ３００の構成を示す平面図（１３．Ａ）及び側面図（１３．Ｂ）。
【図１４】図１のアンテナに本発明を適用し、正面から傾いた方向へ主放射方向を持つアンテナを設計した場合の位相分布を表す図。
【図１５】第３実施例のマイクロストリップアレーアンテナ３００の各アンテナ素子列の相対放射位相を示すグラフ図。
【図１６】第３実施例のマイクロストリップアレーアンテナ３００の指向性パターンを、マイクロストリップアレーアンテナ９００の分岐線路４０を分岐線路４３に置き換えた場合の指向性パターンと比較して示したグラフ図。
【図１７】第１実施例のマイクロストリップアレーアンテナ１００の特徴と第３実施例のマイクロストリップアレーアンテナ３００の特徴を組み合わせた場合の指向性パターンを、マイクロストリップアレーアンテナ９００の分岐線路４０を分岐線路４３に置き換えた場合の指向性パターンと比較して示したグラフ図。
【符号の説明】
【００５４】
１：誘電体基板
１００、２００、３００：マイクロストリップアレーアンテナ
２、２２、２３：ストリップ導体
２０：給電点
３：導体から成る接地板
４０、４３：分岐線路
４１、４２、４２１、４２２、４３１、４３２：給電ストリップ線路
５、５−ｉｊ、５２−ｉｊ’、５３−ｉｊ（ｉ＝６〜９、ｊ＝１〜７、ｊ’＝１〜８）：放射アンテナ素子
６、７、８、９：アンテナ素子列
ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ２１、ＳＡ２２、ＳＡ３１、ＳＡ３２：サブアレー
【図１】
2006109425.tif 000003
【図２】
2006109425.tif 000004
【図３】
2006109425.tif 000005
【図４】
2006109425.tif 000006
【図５】
2006109425.tif 000007
【図６】
2006109425.tif 000008
【図７】
2006109425.tif 000009
【図８】
2006109425.tif 000010
【図９】
2006109425.tif 000011
【図１０】
2006109425.tif 000012
【図１１】
2006109425.tif 000013
【図１２】
2006109425.tif 000014
【図１３】
2006109425.tif 000015
【図１４】
2006109425.tif 000016
【図１５】
2006109425.tif 000017
【図１６】
2006109425.tif 000018
【図１７】
2006109425.tif 000019