(57)【要約】【課題】  携帯性に優れ小型かつ高利得であり、放射パターンや放射指向性を制御できるマイクロストリップアンテナとその制御方法を提供すること。【解決手段】  同一の基板上に、対称性を有する配置で並列された複数の略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子と、そのマイクロストリップアンテナ素子に給電を行う給電手段と、給電する素子と給電の様式を司る給電制御手段とを設ける。所望の放射パターンに近い放射指向性を呈するように給電様式を定め、次いで、金属側壁の高さまたは設置角度を変えることで、基板の誘電率とは独立に、放射ビームの角度または幅を調整してもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の基板上に、対称性を有する配置で並列された複数の略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子と、
そのマイクロストリップアンテナ素子に給電を行う給電手段と、
給電する素子と給電の様式を司る給電制御手段と
を備え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】
略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子が４個以上備わり、それらが同一の円弧上に配置された
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】
給電手段がピン給電方式であり、その給電点が約３０％オフセットした位置に設定され、マイクロストリップアンテナ素子と給電系との整合がとられる
請求項１または２に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項４】
略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子が略長方形であり、その長短辺の寸法比が約１：２である
請求項１ないし３に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項５】
複数の略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子の配置された基板の周縁部に、高さまたは設置角度の調整可能な金属性の側壁が立設された
請求項１ないし４に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項６】
金属側壁の高さが、伝搬波長λに応じた値である約１／４λである
請求項５に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項７】
金属側壁の取り付け角度が約９０°である
請求項５または６に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項８】
略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子のパッチ部分が、導電性テープを介して金属導体と一体化された
請求項１ないし７に記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項９】
同一の基板上に、対称性を有する配置で並列された複数の略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子と、
そのマイクロストリップアンテナ素子に給電を行う給電手段と、
給電する素子と給電の様式を司る給電制御手段とを備えたマイクロストリップアンテナを用いて、
同時に給電する素子を選択することで、放射パターンを調整する
ことを特徴とするマイクロストリップアンテナの制御方法。
【請求項１０】
複数の略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子の配置された基板の周縁部に、高さまたは設置角度の調整可能な金属性の側壁が立設し、
その金属側壁の高さまたは設置角度を変えることで、放射ビームの角度または幅を調整する
請求項９に記載のマイクロストリップアンテナの制御方法。
【請求項１１】
所望の放射パターンに近い放射指向性を呈するように給電様式を定め、次いで、金属側壁の高さまたは設置角度を変えることで、基板の誘電率とは独立に、放射ビームの角度または幅を調整する
請求項９または１０に記載のマイクロストリップアンテナの制御方法。
【請求項１２】
対称性を有するビームを供するか、細かいビーム切替を行う場合には、対向して配置された２個の略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子に、同相で給電を行う
請求項９ないし１１に記載のマイクロストリップアンテナの制御方法。
【請求項１３】
１方向に強いビームを供する場合には、１個の略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子に給電を行う
請求項９ないし１１に記載のマイクロストリップアンテナの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、携帯性を有するマイクロストリップアンテナ、並びに、そのマイクロストリップアンテナの放射制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、コンピュータネットワークを利用したマルチディア通信に大きな関心がもたれており、公衆通信網においても高速データ通信の利用が促進されている。携帯電話に代表される移動通信の急激な普及が進む中、移動体衛星通信に関してもマルチメディア利用が求められており、マルチメディア通信に対応した通信システムの高速・大容量化が求められている。【０００３】  例えば、現在、Ｓバンド（２．６／２．５ＧＨｚ）の周波数を使用して、携帯端末による音声・データ通信が可能な静止衛星を用いた移動体衛星通信システムや、ＣＤ並みの高品質な音声や画像の伝送を可能とする移動体向けの衛星デジタルマルチメディア放送システムなどについての検討がなされている。また、間もなく打ち上げられる技術試験衛星ＶＩＩＩ型（ＥＴＳ−ＶＩＩＩ）の計画の中では、これらのシステム実現に必要な技術開発及び実証実験を行うことが計画されている。【０００４】  ＥＴＳ−ＶＩＩＩは、Ｓバンドのサービスリンク及びＫａバンドのフィーダリンクを持ち、サイズが１９ｍ×１７ｍの高利得Ｓバンドアンテナを使用し、携帯端末を対象とした音声・データ通信サービス及び車載受信機に対する高品質音声放送等に寄与するものである。本発明者らは、このＥＴＳ−ＶＩＩＩに高速データ交換中継機を搭載し、車載または可搬型地球局を対象とした高速データ通信の実験を行う。【０００５】  自動車に搭載される衛星通信装置は、大きさ、重量、消費電力等の制約をうけるために、品質の良い音声通信や高速データ通信等を行うには、利得の高いアンテナを用いて十分なシステムの性能を得ることが必要となっている。このため、車載用の高利得アンテナは、陸上移動衛星通信システムの構築において最も重要な要素技術の一つになっており、世界各国の各機関において研究開発が進められている。【０００６】  ＥＴＳ−ＶＩＩＩの通信システムにおけるＳバンド車載用移動衛星通信では、東京での衛星方向である仰角４８°から走行中の車の振動による誤差を考慮に入れた仰角±１０°の範囲内で、全方位において６ｄＢｉ以上のアンテナ利得が必要とされる。このような要求を満たすためにはコニカル（円錐）ビームが有効であり、現在コニカルビームに関しては様々な研究が行われているが、一般にカバー範囲が狭い。【０００７】  近年、電子機器の動向は、小型化、軽量化、薄型化にある。このような動向を反映し、薄型でコンパクトに構成可能な平面アンテナに関する研究が盛んに行われている。そのような車載等の携帯性に適した小型平面アンテナの代表例としては、マイクロストリップアンテナが挙げられる。
しかし、従来技術におけるマイクロストリップアンテナでは、十分高い利得を得ることが困難であった。また、多様な要望に応じた放射パターンやビームの方向及び幅を適宜制御することはできなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  そこで、本発明は、携帯性に優れ小型かつ高利得であり、放射パターンや放射指向性を制御できるマイクロストリップアンテナ、並びに、そのマイクロストリップアンテナの制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上記課題を解決する本発明のマイクロストリップアンテナは次の構成を備える。
すなわち、同一の基板上に、対称性を有する配置で並列された複数の略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子と、そのマイクロストリップアンテナ素子に給電を行う給電手段と、給電する素子と給電の様式を司る給電制御手段とを備えることを特徴とする。【００１０】  ここで、略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子を４個以上設け、それらを同一の円弧上に配置してもよい。【００１１】  また、給電をピン給電方式で行ない、その給電点を約３０％オフセットした位置に設定し、マイクロストリップアンテナ素子と給電系との整合をとってもよい。【００１２】  略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子の形状を略長方形とし、その長短辺の寸法比を約１：２としてもよい。【００１３】  複数の略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子の配置された基板の周縁部に、高さまたは設置角度の調整可能な金属性の側壁を立設してもよい。【００１４】  金属側壁の高さを、伝搬波長λに応じた値である約１／４λとしてもよい。【００１５】  金属側壁の取り付け角度を約９０°としてもよい。【００１６】  略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子のパッチ部分を、導電性テープを介して金属導体と一体化させてもよい。【００１７】  本発明のマイクロストリップアンテナの制御方法は、同一の基板上に、対称性を有する配置で並列された複数の略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子と、そのマイクロストリップアンテナ素子に給電を行う給電手段と、給電する素子と給電の様式を司る給電制御手段とを備えたマイクロストリップアンテナを用いて、同時に給電する素子を選択することで、放射パターンを調整することを特徴とする。【００１８】  ここで、複数の略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子の配置された基板の周縁部に、高さまたは設置角度の調整可能な金属性の側壁を立設し、その金属側壁の高さまたは設置角度を変えることで、放射ビームの角度または幅を調整するようにしてもよい。【００１９】  所望の放射パターンに近い放射指向性を呈するように給電様式を定め、次いで、金属側壁の高さまたは設置角度を変えることで、基板の誘電率とは独立に、放射ビームの角度または幅を調整してもよい。【００２０】  対称性を有するビームを供するか、または細かいビーム切替を行う場合には、対向して配置された２個の略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子に、同相で給電を行うことが好ましい。【００２１】  １方向に強いビームを供する場合には、１個の略λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子に給電を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】  本発明によると、小型・薄型であり、製作が容易で安価であり、素子としての素性が明暸であり、周波数帯域が狭いマイクロストリップアンテナを利用して、携帯性に優れ小型かつ高利得であると共に、放射パターンや放射指向性を自在に制御できるマイクロストリップアンテナ、並びに、そのマイクロストリップアンテナの制御方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】  本実施例では、λ／４短絡形マイクロストリップアンテナを組み合わせて構成されるビームトラッキング用マイクロストリップアンテナを例示するが、他の類似形態のマイクロストリップアンテナにも適用可能であり、従来公知の技術を利用して適宜設計変更可能である。【００２４】  マイクロストリップアンテナの基本構成は、薄い銅箔付プリント基板等の誘電体基板上に、円形や方形の平面回路用共振素子をエッチング等により構成し放射器として用いるものである。マイクロストリップアンテナの素子寸法は、通常は半波長程度の大きさで構成され、供試励振モードとしては基本モード（ＴＭ１００モード）が供される。【００２５】  マイクロストリップアンテナは、以下の特徴を有している。
マイクロストリップアンテナは、極めて薄い低誘電率の基板（通常、数ｍｍ程度）上に構成される平面回路用共振素子を放射器として用いるため、小型で薄型のアンテナを製作することができる。【００２６】  また、マイクロストリップ素子は通常、フォトエッチング技術により構成される。そのため、ＣＡＤ等によりアンテナ素子の原図を行えば、大量のマイクロストリップアンテナ素子を、同一の原図より複製することができ大量生産に適するる。更に、最近では極めて低コストのフィルム基板や発泡フォーム基板が開発されているので、ＳＨＦ帯等の高周波領域においても低コストな平面アンテナを実現することができる。【００２７】  更に、マイクロストリップアンテナは、アンテナとして最も重要な特性、すなわち放射効率η、入力インピーダンスＺｉｎ、放射パターン指向性利得等の特性を、通常の解析手法により解析することができ、しかもそれらの解析結果は設計上有意な範囲で実測値とよく一致する。【００２８】  通常の通信においては、一つのアンテナが送受両用として使われる。そのため、アンテナとして送受両周波数において十分な電気特性をもたなければならない。一般に中心周波数の４〜１０％程度の帯域が必要とされるが、マイクロストリップアンテナの帯域は通常、中心周波数の１％以下であり、これについては広帯域化のための種々の研究が行われている。【００２９】  マイクロストリップアンテナの縁に漏れ電界が形成されると、それから電波が放射される。例えばアンテナの平面に対向する真正面方向への放射に寄与するのは、アンテナ素子平面の左右方向にできる漏れ電界であり、上下方向の漏れ電界は互いに打ち消す向きなので放射に寄与しない。【００３０】  ここで、基板の厚さｔが伝搬波長λに対して充分に小さければ、ＴＭｍｎ０モードが励振される。このＴＭｍｎ０モードの電磁界は、次の波動方程式より求めることができる。【００３１】
【数１】
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【００３２】
【数２】
2005278127.tif 000004
【００３３】
【数３】
2005278127.tif 000005
【００３４】  ここで、ベクトルｎは開放境界における単位法線ベクトルである。また、ｋは平面波波数であり、次式で与えられる。【００３５】
【数４】
2005278127.tif 000006
【００３６】  式１を境界条件式２を考慮に入れて解くと、ＴＭｍｎ０モードのＥｚ成分は次式のように求まる。【００３７】
【数５】
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【００３８】  ここで、Ｅ０は任意定数、ｍとｎは整数であり、Ｖ０はマイクロストリップアンテナ端部のピーク電圧であり、Ｖ０＝ｔＥ０と表現することができる。このＥｚをマクスウェルの方程式に代入し、ＴＭ波の条件（Ｈｚ＝０）に着目して、他の電磁界成分を求めると次式を得る。【００３９】
【数６】
2005278127.tif 000008
【００４０】
【数７】
2005278127.tif 000009
【００４１】
【数８】
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【００４２】
【数９】
2005278127.tif 000011
【００４３】  以上より、基本モードでありＴＭ１００モードの内部電磁界を示すと、次式のように表示される。【００４４】
【数１０】
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【００４５】
【数１１】
2005278127.tif 000013
【００４６】
【数１２】
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【００４７】また、共振周波数は式４より求めることができ、以下の式１３〜１５で近似できる。【００４８】
【数１３】
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【００４９】
【数１４】
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【００５０】
【数１５】
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（ただし、Ｃ；光速、ａｅｆｆ；実効パッチ幅、ａ；パッチ幅、ｔ；基板の厚さ、εｅｆｆ；基板の実効比誘電率、εｒ；基板の比誘電率）【００５１】  マイクロストリップアンテナの給電方法は、代表的な次の３通りのものなどが利用できる。
第１の給電方法は、ピン給電方式である。これは、同軸線路の心線を延長した給電ピンを、地板導体側から誘電体基板を貫いてパッチに接着して給電するものである。
第２の給電方法は、マイクロストリップ給電方式である。これは、マイクロストリップアンテナ素子とストリップ路線などによる給電系を、同一平面上に一体として構成するものである。この方式では、マイクロ波半導体素子やＭＭＩＣ（モノリシック・マイクロ波集積回路）素子を、マイクロストリップアンテナ素子と一体化することができ、その給電系の多機能化が容易となる。
第３の給電方法は、電磁結合型給電方式である。これは、パッチの背面に別の基板に構成されたストリップ線路などによる給電系の地導体を密着装荷し、その接平面にスリットなどによる電磁結合用の開口部を設け、この開口部よりマイクロストリップアンテナ素子を励振するものである。
これらの各種給電方式により励振されたマイクロストリップアンテナのパターンは、給電系からの不要放射の影響を除けば、ほぼ等価な特性を示す。【００５２】  一般に、主モードで励振されたマイクロストリップアンテナの入力インピーダンスＺｉｎは、給電点の設定位置Ｆによって異なる。共振点及びその近傍の周波数領域におけるＺｉｎはＦに比例し、中心部から開放境界にかけて数百Ωまで増加する。従って、開放境界（Ｆ＝ａ）より給電すると、共振時のＺｉｎは通常３００〜５００Ωの高インピーダンス特性を示すので、特性インピーダンス５０Ω程度の給電系との整合が必要となる。【００５３】  ピン給電方式においては、給電点の設定位置Ｆをオフセットすることにより整合をとることができる。通常は、３０％程度オフセットした位置（Ｆ／ａ＝０．３）に給電点を設定して整合をとる場合が多い。
そこで、本実施例では、ピン給電方式を採用した。【００５４】  陸上移動体通信におけるアンテナ追尾は、航空機や船舶における追尾に比べ、次のような理由により難しい。
すなわち、樹木や建物などによって、シャドーイングやブロッキングが発生する。移動体の動きが機敏であり、右左折が頻繁に起こる。人工構造物による磁気的外乱が発生する。【００５５】  これらの問題点に対して、種々のアンテナ追尾制御方式が研究、報告されている。そのうち代表的なものとしては、衛星から送信される信号の受信レベルなどを用いるクローズドループ方式と、移動体に方位測定センサ等の追尾センサを搭載し、それらから得られる方位角情報から衛星方向を求めるオープンループ方式があるが、車載用アンテナを考えた場合、衛星からの信号を用いないオープンループ方式が適している。【００５６】  オープンループ方式で用いられる方位測定センサには、磁気方位計やジャイロなどがある。機械部分を持たない振動ジャイロや光ファイバジャイロ（ＦＯＧ）を利用してもよい。【００５７】  人工衛星の運動を表す座標系には、赤道座標系を用いる。赤道座標系とは、地球の中心を座標原点として地球の自転軸（赤道面の法線方向）にｚ軸を、赤道と太陽の運動を表す黄道の交点である春分点方向にｘ軸をとった右手系の直交座標系である。すなわち、この座標系は赤道面からの角度を表す地心距離ｒ、仰角φ（Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  Ａｎｇｌｅ）及び方位角σ（Ａｚｉｍｕｔｈ  Ａｎｇｌｅ）で表現される。
一方、アンテナにおいて通常用いられる座標系は極座標（Ｒ，θ，φ）である。ここで、θは、垂直面内で垂直方向からの傾斜角を示す。
両座標系の関係は以下の通りになるが、本実施例では、アンテナ特性について極座標系を用いて説述する。【００５８】
【数１６】
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【００５９】  極座標系の原点に置かれた任意のアンテナによって放射された十分遠方（Ｒ，θ，φ）における電磁界は、次式で表せる。【００６０】
【数１７】
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（ただし、λは自由空間波長、ｋは平面波波数２π／λ）【００６１】  Ｕ（θ，φ）は指向性関数と呼ばれ、アンテナから距離に無関係でθとφ、つまり方向のみによって定まるもので、指向性に関する全ての性質を含む。
また、指向性Ｕ（θ，φ）をある平面でカットして測定したものをアンテナパターンと呼ぶ。
更に、励振した直線偏波の電界ベクトルを含む面内で測定したパターンをＥ面指向性、それと直角で磁界を含む面で測定したものをＨ面指向性と呼び、カットした平面をカット面と呼ぶ。【００６２】  アンテナの利得は、そのアンテナから任意方向に単位立方角あたりに放射される電力と、それと同一電力を供給されている等方性アンテナから単位立体角あたりに放射される電力の比と定義される。ここでの等方性アンテナとは無損失で、あらゆる方向に均一の強さの電磁界を放射する仮想的な無指向性アンテナをいい、アンテナの利得の基準として用いられる。【００６３】  あるアンテナの（θ，φ）方向に対する電力強度をＦ（θ，φ）とすれば、利得Ｇ（θ，φ）は、下式で与えられる。ただし、Ｐ０は供給電力である。
また、下式の利得は、アンテナでの損失を含んでおり、電力利得とも呼ばれる。【００６４】
【数１８】
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【００６５】  伝送線路（回路部）に線路の特性インピーダンスと異なる負荷（アンテナ部）を接続すると、電磁波の反射が生じ、その結果として伝送損失が生じる。この反射の大きさを評価するために、リターンロスが下式で定義される。ただし、Ｓ１１は反射係数を表し、ネットワークアナライザーで測定可能なパラメータである。【００６６】
【数１９】
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【００６７】  共振周波数では、回路部とアンテナ部の間で整合がとれるためにＳ１１が小さくなり、リターンロスも小さくなる。このことを利用して、リターンロスの最も小さくなる周波数を共振周波数と判定することができる。【００６８】  次にアンテナでの損失には関係なく、相対的な指向性の形だけにより定まる利得として指向性利得を定義すると「特定方向への電力強度と全放射電力を単位立体角あたりに平均した値との比」と記載できる。アンテナから全空間に放射される電力をＰｔとすると、下式で表せる。ただし、ωは立体角を表す。【００６９】
【数２０】
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【００７０】  単位立体角あたりの電力に平均すると、Ｐｔ／４πであるから、指向性利得Ｄ（θ，φ）は、下式で表せる。【００７１】
【数２１】
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【００７２】  ここで、Ｐ０とＰｔの関係については、アンテナは一般に損失があるので、下式で表せる。ただし、Ｐ１はアンテナの内部損失電力である。また、ηは放射効率と呼ばれ、アンテナに供給した電力がどれだけの割合で空間に放射されるかを表す。【００７３】
【数２２】
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【００７４】  式１８と２２から、アンテナの利得（電力利得）と指向性利得の比は、下式で表せる。【００７５】
【数２３】
2005278127.tif 000025
【００７６】  一般に、最大放射方向（θ０，φ０）における式１８の値Ｇ（θ，φ）を絶対利得とよび、デシベル値ｄＢｉで表す。【００７７】  以上を基本として、後述のλ／４短絡形マイクロストリップアンテナ（以下、λ／４ＳＭＳＡ）の特徴に着目し、ビームトラッキング用λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ（以下、ＢＴ用λ／４ＳＭＳＡ）について検討した。
図１は、ＢＴ用λ／４ＳＭＳＡの基本構成を示す斜視説明図である。
まず、アンテナ部は、金属導体（１１）の上に誘電体基板（１２）を設置し、更にその上面にλ／４ＳＭＳＡ素子（２０）を円環状に等間隔で装荷した構造となっている。これについては、例えば、非特許文献１に開示がある。
【非特許文献１】中條、手代木：広角に渡って軸比の良いλ／４短絡形円偏波マイクロストリップアンテナ，信学論（Ｂ），Ｊ７１−Ｂ，Ｎｏ．７，ｐｐ．１４２０−１４２４，Ｊｕｌ．１９９９
【００７８】  λ／４ＳＭＳＡ素子は、中心に向かう面が誘電体基板（１２）を通って金属導体（１１）に短絡されている。なお、ここでは、同軸線路とアンテナを整合させるため特性インピーダンスは５０Ωとした。【００７９】  マイクロストリップアンテナは、一般的に動作モード数が高次になるほど利得は低くなる傾向にある。しかし、本アンテナはマイクロストリップアンテナの基本モードであるＴＭ１００波で動作しているため、一般にビームトラッキング用として用いられているＴＭ２１０モードマイクロストリップアンテナに比べ高い利得が期待できる。【００８０】  ＴＭ２１０モードマイクロストリップアンテナの共振周波数は次式より導出される。【００８１】
【数２４】
2005278127.tif 000026
【００８２】  ただし、ｃは光速、ａｅはパッチの効果半径、εｒは基板の比誘電率であり、Ｘｎｍはベッセル関数の導関数を表し、ＴＭ２１０モードの場合Ｘ２１０＝３．０５４２となる。
この式より、ＴＭ２１０モードでは２．５ＧＨｚで動作させる場合、直径約７８ｍｍのパッチが必要となり、基板の大きさは直径２００ｍｍ程度である。【００８３】  一方、ＢＴ用λ／４ＳＭＳＡは後述のように、１つの素子について方形マイクロストリップアンテナの共振周波数の式から導出した大きさを１／４程度にまでできるという特徴をもっている。本実施例において最大の大きさとした６素子ＢＴ用λ／４ＳＭＳＡで、素子部直径１３０ｍｍ、基板の大きさ直径２００ｍｍとなり、ＴＭ２１０モードで励振したマイクロストリップアンテナとほぼ同程度の大きさで構成できる。【００８４】  本アンテナは、給電について種々の給電バリエーションが考えられ、スイッチと合わせて使用することで様々なビームパターンを生成できるという利点をもっている。本実施例では特に１給電と２給電の場合についてのみ記載するが、他の給電様式も適宜利用できる。【００８５】  本実施例のビームトラッキング用λ／４ＳＭＳＡの基礎となる、λ／４ＳＭＳＡについては、非特許文献２に開示がある。
【非特許文献２】羽石、松井、斎藤：マイクロストリップアンテナの小型化に関する一考察，信学誌，Ｊ７１−Ｂ，ｐｐ．１３７８−１３８０，Ｎｏｖ．１９８８
【００８６】  λ／４ＳＭＳＡの基本構成は、普通のマイクロストリップアンテナの構成と同じであるが、パッチの一方の端部を金属導体に短絡させた構成となっている。このアンテナは、マイクロストリップアンテナの基本モードであるＴＭ１００波で励振された方形マイクロストリップアンテナの零電位面を短絡することにより、式１３から導出されたパッチ幅より同一の共振周波数において半分以下の大きさで共振するという特徴がある。【００８７】  λ／４ＳＭＳＡをプローブで給電するとき、電流の経路には、逆相モードと同相モードが考えられる。給電プローブからの電流は、給電プローブ近傍に短絡板があるため、プローブから短絡板に流れる。
逆相モードの経路の電流は互いに打ち消しあい、アンテナの共振に寄与しない。これに対して、プロープから板の下側を通り、端部で折り返して上面を流れてくる同相モードの経路の電流は、その長さがλ／２となり、プローブ上の電流と向きが逆で位相がπ遅れ、結果として同相となる。
このようにλ／４ＳＭＳＡでは、短絡板とプローブに同相の電流が流れるので、パッチの上面の電流を見れば、短絡板からアンテナの端部に向かって電流が流れているように見える。このとき、電流の経路長がλ／２となって共振が生じる。【００８８】  このとき、アンテナの共振周波数ｆｒは、下式から求まる。【００８９】
【数２５】
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【００９０】  ここで、Ｌ１とＬ２はそれぞれパッチの縦幅と横幅を表し、ｆ１及びｆ２はそれぞれＬ１方向及びＬ２方向に励振するモードの共振周波数である。
また、下式が成り立つ。【００９１】
【数２６】
2005278127.tif 000028
【００９２】
【数２７】
2005278127.tif 000029
【００９３】  式２５より、短絡面の幅ｓを全断面短絡させると（ｓ＝Ｌ２）、短絡面−開放面方向が支配的になるため、アンテナの幅Ｌ２を変化させても共振周波数への影響は小さくなる。これを利用してＬ１方向を短くすれば一層の小型化が可能である。
更に、このアンテナは、短絡面の幅ｓを減少させると、等価的にインダクタンスが装荷された状態になり、共振周波数の低下が起こるので共振周波数も容易に制御できる。【００９４】  λ／４ＳＭＳＡのパラメータは、次の通りである。
誘電体基板；
比誘電率      εｒ＝２．１７
基板厚さ      ｔ＝１．５２４ｍｍ
基板大きさ    ｄ＝６０×６０ｍｍ
パッチ；
パッチ縦幅    Ｌ１＝１９．１５ｍｍ
パッチ横幅    Ｌ２＝１９．１５ｍｍ
ショート面幅  ｓ＝１９．１５ｍｍ【００９５】  なお、λ／４ＳＭＳＡについて、リターンロス特性と、垂直面指向性を求めた結果、リターンロスと指向性利得は大きく劣化しているものの、λ／４ＳＭＳＡが２／λマイクロストリップアンテナパッチとほぼ変わらない周波数で共振していることがわかった。【００９６】  ＢＴ用λ／４ＳＭＳＡにおいて、対向する２つのパッチに同相で給電する方式について検討を行った。
図１には、対向する２つのパッチ（２０）に同相で給電するλ／４短絡形マイクロストリップアンテナの構成を示してある。
回路部は、衛星追尾のためのセンサー部と、複数の電力分配器及びそれらを切り替えるスイッチ回路によって構成される。【００９７】  給電方法としては、まず、パッチ素子（２０）をＰ１−Ｐ５、Ｐ２−Ｐ６、Ｐ３−Ｐ７、Ｐ４−Ｐ８というように対向するパッチ素子（２０）（２０）をペアとし、これをスイッチによって切り替える。電源からの電力は電力分配器によって２つに分配され、対向するパッチ（２０）（２０）にピン給電方式によって給電される。【００９８】  ペアのパッチ素子（２０）（２０）に同相で給電することにより、素子対向方向に強い、Ｍ型のビームを生成し、その直交方向に弱いビームが生成される。
図では、例としてＰ３とＰ７のパッチ（２０）（２０）に給電した場合のビーム方向を示しており、この場合ではＰ３とＰ７のパッチ（２０）（２０）が対向するＹＺ平面において、天頂方向（θ＝０°）は弱く、θ＝±４５°方向が強く放射するＭ型のビームが生成され、ＹＺ平面に直角なＸＺ面には弱いビームが生成される。【００９９】  このＭ型ビーム発生の原理としては、非特許文献３に開示のあるダイポールアンテナの原理を用いており、パッチ素子一つ一つは基本モードであるＴＭ１００波で励振し、対向するパッチに同位相で給電することによりアンテナ中心部で電波はお互いに弱め合うためにＭ型のビームが形成される。
【非特許文献３】虫明康人偏：アンテナ工学ハンドブック，オーム社，１９８０
【０１００】  図２は、２素子対向給電式λ／４短絡形マイクロストリップアンテナの基本構成を示す説明図である。
図示のように、同一基板上に片側を短絡したパッチ（２０）を、間隔ｃを隔てて短絡面が向かい合うように対向させて構成する。
このアンテナの特性について、有限要素法によって電磁界解析を行うＨＦＳＳ（Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  Ｓｏｆｔ）を用いてシミュレーションを行った。なお、設計周波数は２．５ＧＨｚ（λ＝１２０ｍｍ）であり、パラメータは以下のとおりに設定した。
誘電体基板；
εｒ＝２．１７（ｔａｎδ＝０．０００８５）
ｔ＝１．５２４ｍｍ
ｄ＝６０×６０ｍｍ（１／２λ）
パッチ；
Ｌ１＝１９．１５ｍｍ
Ｌ２＝３８．３ｍｍ【０１０１】  ここで、素子間隔ｃについて検討した。本アンテナはダイポールアンテナの原理を利用しており、ダイポールアンテナの場合と同じく素子間隔ｃを含めたアンテナの全長（Ｌ１＋ｃ＋Ｌ１）は放射特性に大きく影響を及ぼす。全長が１波長程度まではアンテナを含む電界面内では８の字型となるが、全長が１波長をこえると、サイドローブ特性が大きくなったりビームが割れたりする。
以上のことから、本供試アンテナの全長は１波長以下に選んだ。
また、シミュレーションによる素子間隔特性より素子間隔ｃ＝１５ｍｍとし、給電点Ｆは短絡面から中心線上に７ｍｍの地点とした。【０１０２】  このアンテナのリターンロス特性と、カット面φ＝０°、４５°、９０°、１３５°における垂直面内指向性と、カット面θ＝４２°の水平面内指向性を表示したら、リターンロスは共振周波数で−１１ｄＢと高く、指向性についてはθ＝３２°、φ＝−９０°及び９０°付近ではわずかに６ｄＢをこえているがその他の範囲では全くこえていないことがわかった。【０１０３】  これを改善するために、素子を４個に増やしたものについてシミュレーションを行った。
図３は、４素子対向２給電式λ／４短絡形マイクロストリップアンテナの基本構成を示す説明図である。
このようにパッチ（２０）を対向する面に短絡面が位置するように基板真中から等距離に、９０°間隔で略円環形に４個配置した構成となっている。４素子対向２給電式λ／４ＳＭＳＡでは、Ｐ１とＰ３のパッチ（２０）（２０）がペア、Ｐ２とＰ４がペアとなり、回路部のスイッチによってＰ１−Ｐ３とＰ２−Ｐ４を切り替える。２素子の場合と同じくＰ１とＰ３を同相で給電するが、このときＰ２とＰ４には給電は行わない。
その結果として、この２つの素子は無給電素子として作用する。【０１０４】  なお、この方式ではスイッチが２個、切替が４回必要となる。また、素子間隔ｃは素子間隔をそれ以上狭めることができない点、すなわち隣り合う素子間の端と端が接触する点を０点としている。【０１０５】  このアンテナのパッチ幅について検討した。いま、素子寸法比Ａｓを図４に示すように、Ｌ１＝Ｌ２＝１９．１５ｍｍ寸法のパッチをＡｓ＝１．０と定義し、Ａｓ＝２．０、Ａｓ＝１．０、Ａｓ＝０．５としたときのそれぞれについて、素子間隔ｃを変化させたときの特性を調べた。なお、給電点Ｆは短絡面から中心線上に３ｍｍの点とし、その他のパラメータは２素子の場合と同じとした。【０１０６】  以上のそれぞれについて比較した結果を、素子間隔ｃとリターンロスとの関係を図５（ａ）に、ｃと垂直面内ビーム方向との関係を同図（ｂ）に、ｃと垂直面内最大指向性利得の関係を同図（ｃ）に、ｃと６ｄＢをこえる範囲との関係を同図（ｄ）に示す。
また、素子寸法比Ａｓ＝２．０、Ａｓ＝１．０、Ａｓ＝０．５のそれぞれのカット面φ＝０°、４５°、９０°、１３５°の垂直面内指向性について図６（ａ）から（ｃ）に示す。なお、図６については図５においてそれぞれ一番特性の良かった素子間隔ｃを採用している。【０１０７】  これらのグラフより、まず素子間隔ｃを変化させることにより、ビーム方向はほとんど変わらないものの、最大指向性利得と６ｄＢをこえる範囲には、良好な特性を示す位置範囲があることがわかった。
これは素子間隔ｃが近すぎれば、電磁界が乱されることにより特性が劣化し、また遠すぎれば対向するパッチの作用が小さくなるため、ビーム幅が狭くなることに起因していると考えられる。【０１０８】  また、素子寸法比Ａｓに関しては、Ａｓを小さくするほどリターンロスは劣化するものの、Ａｓ＝１．０とした場合では、Ａｓ＝２．０とした場合に比べ放射特性に大きな劣化は見られず、むしろビームが低仰角に向き、不要方向への放射であるカット面φ＝９０°方向のビームが抑制されることによって結果として６ｄＢをこえる範囲が増加していることがわかった。また、Ａｓ＝０．５とした場合には最大利得が下がり、カバー範囲が狭くなっている。【０１０９】  ただし、ここで気を付けなければならないのが放射効率ηである。ηは比誘電率εｒ＝２．１７、基板厚さｔ＝１．５２４ｍｍの場合、Ａｓ＝２．０では約９０％、Ａｓ＝１．０では約８０％、Ａｓ＝０．５では約６０％と素子が小さいほど低下する。【０１１０】  以上の結果より、素子寸法比はＡｓ＝１．０を採用した。図７に、このアンテナの水平面内指向性を示す。このグラフより、前記の２素子の場合に比べ、カバー範囲が大幅に広がったことがわかる。【０１１１】  アンテナ側部から、不要放射を生じることがある。これを減らすためには、アンテナ側部に金属側壁（３０）を取り付けて立設する。
金属側壁（３０）は放射正面方向が吹き抜けとなるように配置されており、これを取り付けることによって誘電体基板（１２）の側面からアンテナ後方へ漏れていた不要放射を抑制することが可能である。【０１１２】  図８（ａ）は、金属側壁（３０）を取り付けた状態（波線）と取り付けていない状態（実線）についてのリターンロス特性の比較を示すグラフである。
金属側壁（３０）の高さｌは３０ｍｍとし、その他のパラメータは前記実施例と同一である。このグラフより、金属側壁（３０）を設けることによって、リターンロスが１０ｄＢ以上も改善されていることがわかる。【０１１３】  カット面φ＝０°における垂直面内指向性の比較を、図８（ｂ）に示した。この結果より、最大利得とビーム幅が共に改善されており、金属側壁（３０）の取り付けの効果が現れていることがわかった。【０１１４】  金属側壁（３０）の高さｌについて検討した。
高さｌを１０ｍｍから４０ｍｍまで変化させたときの諸特性について、図９（ａ）にリターンロス特性、（ｂ）に垂直面内指向性、（ｃ）から（ｅ）に水平面内指向性を示す。
図９（ｂ）より、最大利得ではｌ＝４０ｍｍ（１／３λ）が一番高くなるものの、θ＝４２°±１０°における６ｄＢカバー範囲という観点から見ると、図（ｅ）よりｌ＝３０ｍｍ（１／４λ）が最もよい特性を示している。よって、ｌは３０ｍｍを採用した。【０１１５】  金属側壁（３０）の取り付け角度ζを変化させることによって、ビーム方向を制御する検討を行った。
ここで、角度ζはアンテナ平面から天頂方向へ向かう角度とし、金属側壁（３０）の高さｌは一定のまま、ζを−３０°から１２０°まで変化させ、Ｐ１とＰ３に給電したときの放射指向性について調べた。【０１１６】  図１０（ａ）に、ζを−３０°から１２０°まで変化させたときのカット面φ＝０°の垂直面指向性、また、カット面θ＝３２°、４２°、５２°のそれぞれについての水平面指向性の比較を図１０（ｂ）〜（ｄ）に示す。
図１０（ａ）より、ζ＝−３０°から＋３０°の範囲では、ζを天頂方向に傾けることによりビームが天頂方向に傾き、利得が上がりビーム幅は狭くなる。また、ζ＝±３０°より上に傾けるとビームは水平方向に向き、利得が下がり、ビーム幅が広がっている。
これは、放射面から直進する電波と、金属側壁にて反射する電波の焦点がζ＝＋３０°から＋６０°の間に位置しているためであると考えられる。【０１１７】  また、図１０（ｃ）（ｄ）においては、特に低仰角であるカット面θ＝４２°、５２°において金属面取り付け効果がよく出ており、ターゲットとする仰角、ピーク利得、ビーム幅に合わせて適当な角度に金属側壁を取り付ければよいことが確認できた。
これより、金属側壁の取り付け角度を変えることによってアンテナからの放射を所望のビーム角度、ビーム幅に一定範囲で調整できることが示された。【０１１８】  以上の結果より、本実施例では垂直面内でθ＝４２°から±１０°の範囲で高利得を得ることが望まれるので、金属側壁（３０）の取り付け角度をζ＝９０°とした。【０１１９】  図１１に、このアンテナにおいて、Ｐ１−Ｐ３とＰ２−Ｐ４でスイッチを切り替えたときの水平面内指向性を、カット面θ＝３２°（ａ）、４２°（ｂ）、５２°（ｃ）の各場合について示す。
この図１１と図６を比べると、θ＝３２°、４２°、５２°のいずれかのカット面においても大きく改善されていることがわかる。しかしながら、φ＝±４５°、±１３５°付近、つまりスイッチングが行われる角度付近においてはいずれのカット面も６ｄＢを満たしていない。その差はθ＝５２°において最も大きく最大３ｄＢ低い。【０１２０】  更に素子数を増やすことで、全方位をカバーすることを検討した。
素子数をさらに８素子に増やして、同様にシミュレーションを行った。
８個のパッチ（３０）を４５°ずつずらして円環状に並べた。対向するパッチＰ１−Ｐ５、Ｐ２−Ｐ６、Ｐ３−Ｐ７、Ｐ４−Ｐ８が、それぞれペアとなって給電される。【０１２１】  このアンテナでは、全方位をカバーするためにはスイッチが４個、切替が８回必要となる。また８素子の場合、基板を方形にすると、素子間の対称性が保てなくなるために基板の形は円とした。なお、基板形状はエッジ効果が異なるが、素子から基板エッジまである程度の距離があれば特性に影響はない。また、パラメータは、前記結果を基に、Ｌ１＝Ｌ２＝１９．１５ｍｍ、ｔ＝１．５２４ｍｍ、ｌ＝３０ｍｍ、ζ＝９０°、ｄ＝１５０ｍｍとした。【０１２２】  このアンテナについても、素子間隔ｃを変化させたときの特性について調べた。なお、ここでの特性の良否判断は、リターンロスと、θ＝５２°のときにビーム切替点（ここでは、φ＝±２２．５°、±６７．５°、±１１２．５°、±１５７．５°）においてどれだけ６ｄＢをこえているかを基準とした。
その結果、最も特性の良かったｃ＝５ｍｍのときの垂直面内指向性及び水平面内指向性を図１２（ａ）〜（ｄ）に示す。【０１２３】  これらのグラフより明らかなように、水平面内指向性はθ＝３２°と４２°の水平面内において、ビーム切替点においてもそれぞれ約７．５ｄＢと６ｄＢを大きくこえている。また、θ＝５２°においても６．２７ｄＢとなっており、θ＝４２°±１０°を満たしていた。【０１２４】  次に、素子数の増加による特性の変化について検討を行った。
素子数の増加による特性について、図１３にリターンロス特性を、図１４にφ＝０°における垂直面内指向性を示し、図１５（ａ）〜（ｃ）にθ＝３２°、４２°、５２°における水平面内指向性をそれぞれ示す。なお、これらは全て金属側壁（３０）をつけてない状態での特性である。【０１２５】  図１３から明らかなように、素子数を増やすほど、リターンロスは良好になる傾向にある。また、図１４より、ビームの幅は狭くなり、ビームの向きも天頂（θ＝０°）方向に向かう。また、水平面内においては、ある一定まで素子数を増やすとビームの幅は広がるが、それ以上に増やすとビームが割れてしまうことがわかる。これは、給電が行われていないパッチが無給電パッチの役割を果たしており、その相互作用が素子数の増加と共に増えているためである。【０１２６】  以上では、対向２給電式λ／４ＳＭＳＡについて述べてきたが、ここでは同じアンテナを用いて、給電を１つのパッチ（３０）のみに行い、それをスイッチで切り替える方式について述べる。
この方式では、対向２給電式よりも簡単な回路で構成され、電力分配器は必要なく、ビームはスイッチング（この場合は６回）によって切り替えられる。
この方式でのビームは、給電したパッチと逆方向に強いビームが発生する。【０１２７】  なお、この方式についても２素子、４素子、６素子、８素子についてそれぞれ特性を調べた。その結果、６素子以上で本実施例で要求される仕様を満たすことがわかったので、以下では、６素子の１給電式λ／４ＳＭＳＡについて述べる。【０１２８】  素子間隔ｃを７ｍｍ、パッチ幅Ｌ１＝Ｌ２＝１９．１５ｍｍ、基板厚さｔ＝１．５２４ｍｍ、εｒ＝２．１７（ｔａｎδ＝０．０００８５）、基板幅ｄ＝１５０ｍｍ、給電点Ｆ＝５ｍｍとしたときのリターンロス特性について図１６（ａ）に示し、また、ひとつのパッチ（３０）Ｐ１に給電した場合の垂直面内指向性を図１６（ｂ）に、Ｐ１からＰ６までにそれぞれ給電した場合の水平面内指向性を（ｃ）〜（ｅ）に示す。
このグラフより、本方式ではφ＝３２°の水平面内において最高利得が約１０ｄＢ、φ＝５２°においてビームの切替点においても約７ｄＢを得ており、強いビームが広く得られていることがわかった。【０１２９】  図１７は、対向２給電方式と１給電方式について特性を比較した表である。
図１７の比較表より、本実施例の所望の衛星通信用としては、１給電方式の方が回路系や制御が簡単で、かつ高い指向性利得をもっており、結果として広いカバー範囲をもつことが分かる。
一方、２給電方式は回路系や制御が複雑になるという短所はあるものの、Ｚ軸に対して対称なビームをもつという特徴をもっており、細かいビーム切替が必要とされる場合には有用である。【０１３０】  以上での検討結果を基に、実際にＥＴＳ−ＶＩＩＩに使用する場合に一層適した性能を有する６素子１給電式λ／４ＳＭＳＡを製作した。
パラメータは、シミュレーションでの最適値を基に以下のように設計した。
誘電体基板；
εｒ＝２．１７
ｔ＝１．５２４ｍｍ
ｄ＝１５０ｍｍ
ｔａｎδ＝０．０００８５
パッチ；
Ｌ１＝１９．１５ｍｍ
Ｌ２＝１９．１５ｍｍ
ｓ＝１９．１５ｍｍ
Ｆ＝５ｍｍ
ｃ＝７ｍｍ
金属側壁；
ｌ＝３０ｍｍ
ζ＝９０°【０１３１】  このアンテナのリターンロス特性を図１８に示し、パッチ（３０）Ｐ１に給電したときのφ＝０°での垂直面内指向性を図１９に示す。なお、このグラフにおいて、シミュレーション値は指向性利得［ｄＢ］、実測値は電力利得［ｄＢｉ］である。
これらのグラフでは、共振周波数についてはほぼ設計通りになっているものの、指向性についてはパターンは相似であるが、電力利得がシミュレーションの指向性利得より大きく劣っており、最大利得で５ｄＢもの減衰がみられる。この原因としては、導電性テープと蒸着パッチ部との接続部における電波の漏れ損失であると考えられた。【０１３２】  図２０（ａ）に示すように、本アンテナにおいては蒸着されたパッチ（１４）と導体（１１）とを導通させる際に導電性テープ（１５）を用いていたため、パッチ（１４）−導電性テープ（１５）、導電性テープ（１５）−導体（１４）において、それぞれ接続部において漏れや電流の不要部分への流れが発生している恐れがある。そこで、図２０（ｂ）のように、パッチ部分については蒸着させることなく、導電性テープ（１５）を用いることによって短絡板（１１）との一体化を成し、漏れを防ぐ構造とした。【０１３３】  この構造にて作製したアンテナについて、パッチ（３０）Ｐ１に給電したときのカット面φ＝０°の垂直面内指向性を図２１に示す。このグラフより、放射パターンはシミュレーションとの有意な一致が見られた。利得は大きく改善されており、シミュレーション値の指向性利得に比べ３ｄＢの低下となっており、放射効率ηは、シミュレーション値を基に式２２から約５０％である。【０１３４】  このアンテナよりさらに放射効率をあげるために、Ａｓ＝２．０としたアンテナを作製した。パラメータは以下の通りである。
誘電体基板；
εｒ＝２．１７
ｔ＝１．５２４ｍｍ
ｄ＝２００ｍｍ
ｔａｎδ＝０．０００８５
パッチ；
Ｌ１＝１９．１５ｍｍ
Ｌ２＝３８．３ｍｍ
ｓ＝１９．１５ｍｍ
Ｆ＝５ｍｍ
ｃ＝１５ｍｍ
金属側壁；
ｌ＝３０ｍｍ
ζ＝９０°【０１３５】  このアンテナについて、リターンロス特性を図２２に、パッチ（３０）Ｐ１に給電したときのカット面φ＝０°、スイッチ切替点（φ＝−３０°、φ＝３０°）のそれぞれの垂直面内指向性について、図２３（ａ）〜（ｃ）に示す。
それぞれビーム主軸方向において、実測値とシミュレーション値はよく一致している。φ＝０°面内においては、最大利得はθ＝４５°という低仰角において９．６５ｄＢｉを得ており、放射効率ηは９５．３％とＡｓ＝１．０のアンテナに比べ大きく改善されている。また、θ＝２６°〜６７°までの広い範囲で６ｄＢｉをこえている。ビーム主軸方向外でシミュレーション値と一致していない理由としては、パッチ部を手作業にて製作しているために一つ一つのパッチ形状が微妙に異なり、そのために特にビーム主軸方向外で不一致が起こっていると考えられる。【０１３６】  更に、φ＝−３０°面内においても最大利得はθ＝４１°で６．８０ｄＢｉ、６ｄＢｉをこえる範囲がθ＝３２°〜５２°となり、このアンテナが広い範囲で本実施例の仕様を満たすことが立証された。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】  本発明によると、小型で高利得という特徴をもち衛星等に追尾自在なマイクロストリップアンテナが得られる。
本アンテナは、給電様式を変えることで、衛星通信のみならず、無線ＬＡＮやＩＴＳをはじめとした様々な分野に応用できるので、産業上利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】対向する２つのパッチに同相で給電するλ／４短絡形マイクロストリップアンテナの構成を示す説明図
【図２】２素子対向給電式λ／４短絡形マイクロストリップアンテナの基本構成を示す説明図
【図３】４素子対向２給電式λ／４短絡形マイクロストリップアンテナの基本構成を示す説明図
【図４】４素子対向２給電式λ／４短絡形マイクロストリップアンテナにおいて素子寸法比を示す説明図
【図５】素子間隔ｃとリターンロスとの関係（ａ）、ｃと垂直面内ビーム方向との関係（ｂ）、ｃと垂直面内最大指向性利得の関係（ｃ）、ｃと６ｄＢをこえる範囲との関係（ｄ）を示すグラフ
【図６】素子寸法比Ａｓ＝２．０（ａ）、Ａｓ＝１．０（ｂ）、Ａｓ＝０．５（ｃ）のそれぞれのカット面φ＝０°、４５°、９０°、１３５°の垂直面内指向性を示すグラフ
【図７】素子寸法比Ａｓ＝１．０の場合の水平面内指向性を示すグラフ
【図８】金属側壁を取り付けた状態（波線）と取り付けていない状態（実線）について、リターンロス特性（ａ）と垂直面内指向性（ｂ）を比較したグラフ
【図９】金属側壁の高さを変化させたときについて、（ａ）リターンロス特性、（ｂ）垂直面内指向性、（ｃ）〜（ｅ）水平面内指向性を示すグラフ
【図１０】金属側壁の取り付け角度を変化させたときについて、カット面φ＝０°（ａ）、３２°（ｂ）、４２°（ｃ）、５２°（ｄ）のそれぞれの水平面指向性示すグラフ
【図１１】金属側壁の取り付け角度を９０°としたアンテナにおいて、給電スイッチを切り替えたときの水平面内指向性を、カット面θ＝３２°（ａ）、４２°（ｂ）、５２°（ｃ）の各場合について示すグラフ
【図１２】８素子の場合について、素子間隔５ｍｍのときの垂直面内指向性（ａ）と水平面内指向性θ＝３２°（ｂ）、４２°（ｃ）、５２°（ｄ）を示すグラフ
【図１３】素子数とリターンロス特性との関係を示すグラフ
【図１４】同、φ＝０°における垂直面内指向性を示すグラフ
【図１５】同、θ＝３２°、４２°、５２°における水平面内指向性を示すグラフ
【図１６】６素子１給電式短絡形マイクロストリップアンテナについて、リターンロス特性（ａ）、ひとつのパッチＰ１に給電した場合の垂直面内指向性（ｂ）、Ｐ１からＰ６までにそれぞれ給電した場合のθ＝３２°（ｃ）、４２°（ｄ）、５２°（ｅ）における水平面内指向性を示すグラフ
【図１７】対向２給電方式と１給電方式について特性を比較した表
【図１８】ＥＴＳ−ＶＩＩＩ用６素子１給電式λ／４短絡形マイクロストリップアンテナにおけるリターンロスを示すグラフ
【図１９】同、垂直面内指向性のグラフ
【図２０】蒸着されたパッチと導体とを導通させる際に導電性テープを用いた状態を示す説明図（ａ）、パッチ部分を蒸着させることなく導電性テープで短絡板と一体化した状態を示す説明図（ｂ）
【図２１】図２０（ｂ）の構造によるアンテナについて、パッチＰ１に給電したときのカット面φ＝０°の垂直面内指向性示すグラフ
【図２２】素子寸法比Ａｓ＝２．０とした場合のアンテナのリターンロス特性を示すグラフ
【図２３】同、パッチＰ１に給電したときのカット面φ＝０°（ａ）、スイッチ切替点（φ＝−３０°（ｂ）、φ＝３０°（ｃ））のそれぞれの垂直面内指向性を示すグラフ
【符号の説明】
【０１３９】１１  金属導体
１２  誘電体基板
１３  給電部
１４  蒸着パッチ
１５  導電性テープ
２０  λ／４短絡形マイクロストリップアンテナ素子
２１  短絡部
３０  金属側壁
【図１】
2005278127.tif 000030
【図２】
2005278127.tif 000031
【図３】
2005278127.tif 000032
【図４】
2005278127.tif 000033
【図５】
2005278127.tif 000034
【図６】
2005278127.tif 000035
【図７】
2005278127.tif 000036
【図８】
2005278127.tif 000037
【図９（ａ）】
2005278127.tif 000038
【図９（ｂ）】
2005278127.tif 000039
【図９（ｃ）】
2005278127.tif 000040
【図９（ｄ）】
2005278127.tif 000041
【図９（ｅ）】
2005278127.tif 000042
【図１０】
2005278127.tif 000043
【図１１】
2005278127.tif 000044
【図１２】
2005278127.tif 000045
【図１３】
2005278127.tif 000046
【図１４】
2005278127.tif 000047
【図１５】
2005278127.tif 000048
【図１６（ａ）】
2005278127.tif 000049
【図１６（ｂ）】
2005278127.tif 000050
【図１６（ｃ）】
2005278127.tif 000051
【図１６（ｄ）】
2005278127.tif 000052
【図１６（ｅ）】
2005278127.tif 000053
【図１７】
2005278127.tif 000054
【図１８】
2005278127.tif 000055
【図１９】
2005278127.tif 000056
【図２０】
2005278127.tif 000057
【図２１】
2005278127.tif 000058
【図２２】
2005278127.tif 000059
【図２３】
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