(57)【要約】【目的】所望の指向性を実現するために、放射量の大きいアンテナの放射素子や、放射量の小さいアンテナの放射素子を実現する際、太すぎて交差偏波レベルが上昇したり、細すぎて製造上困難とる点を克服するマイクロストリップアレーアンテナを提供する。【構成】線状に配設された給電線路と、それと概90度となるように接続された放射アンテナ素子から構成されたマイクロストリップアレーアンテナにおいて、少なくとも2種類以上の給電ストリップ線路幅を有することを特徴とする。【選択図】        図１
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【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のうち少なくとも一方の側辺に沿って所定間隔で、その側辺から接続配列された複数の矩形状の放射アンテナ素子とから成り、前記各放射アンテナ素子は、長さと幅とが異なる矩形形状であり、その長手方向が給電ストリップ線路と概９０度となるように接続され、1本の給電ストリップ線路上に、少なくとも1つ以上の線路幅変換構造により、２つ以上の異なる幅の給電ストリップ線路を有す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】
請求項１の異なる幅の給電ストリップ線路での異なる線路幅は、互いに、給電点に近い側の線路幅が、終端に近い側の線路幅よりも太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３】
請求項１の放射アンテナ素子の寸法が、少なくとも２種類以上の異なる寸法を有する放射アンテナ素子からなることを特徴とする請求項１又は請求項２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、各種電波センサや通信用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マイクロストリップアレーアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車、道路インフラや住宅用等に、事故防止安全装置や防犯セキュリティ装置としてのK帯（24GHz帯）を用いた電波センサが必要とされており、これに用いるためのアンテナの開発が進められている。各種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」という）は、低コスト、薄型化に有利である。
【０００３】
その一方でマイクロストリップ線路は、高い周波数において伝送損失が大きいため、一般的なMSAAを高い周波数帯に適用する場合、給電損失が大きくなり、高利得なアンテナの実現が困難になるという問題があった。そこで、設計が容易なため一般に広く用いられる並列給電に対し、設計は難しいが性能が高い、直列給電方式のマイクロストリップコムラインアレーアンテナが提案されている。
【０００４】
直列給電方式のアンテナを用いて要求される指向性を実現するためには、進行波励振であるので各素子からの放射量が1素子ごとに異なる構造となり、１素子ずつ独立に設計する必要がある。マイクロストリップコムラインアレーアンテナの場合には、アンテナの放射素子幅を変化させることで放射量を制御することができる。
【０００５】
ところが、アンテナの放射素子幅だけで放射量を制御する場合、大きい放射を実現するために太い素子を形成すると、交差偏波の放射レベルが上昇してしまうという問題があった。また、小さい放射を実現するために細い素子を形成する場合、細すぎて製造上困難になるという問題があった。
【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】
【０００６】
解決しようとする問題点は、所望の指向性を実現するために、放射量の大きいアンテナの放射素子や、放射量の小さいアンテナの放射素子を実現する際、太すぎて交差偏波レベルが上昇したり、細すぎて製造上困難となったりする点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明のマイクロストリップアレーアンテナは、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のうち少なくとも一方の側辺に沿って所定間隔で、その側辺から接続配列された複数の矩形状の放射アンテナ素子とから成り、前記各放射アンテナ素子は、長さと幅とが異なる矩形形状であり、その長手方向が給電ストリップ線路と概９０度となるように接続され、1本の給電ストリップ線路上に、少なくとも1つ以上の線路幅変換構造により、２つ以上の異なる幅の給電ストリップ線路を有することを特徴とする
第２発明のマイクロストリップアレーアンテナについては、第１発明における異なる幅の給電ストリップ線路での異なる線路幅は、互いに、給電点に近い側の線路幅が、終端に近い側の線路幅よりも太いことを特徴とする。
第３発明のマイクロストリップアレーアンテナは、第１発明の放射アンテナ素子の寸法が、少なくとも２種類以上の異なる寸法を有する放射アンテナ素子からなることを特徴とする第１発明又は第２発明のマイクロストリップアレーアンテナである。
【発明の効果】
【０００８】
所望の指向性となるように、アンテナの放射素子からの放射量を各素子に適切に割り振っても、放射素子の太さが太すぎて交差偏波レベルが上昇したり、細すぎて製造できなくなったりする問題を避けることができる。
小さい放射量が必要な給電点付近では太い給電ストリップ線路を、大きい放射量が必要な終端付近では細い給電ストリップ線路を用いることにより、アレー全体にわたって均一な放射を実現することができる。
さらに、給電ストリップ線路幅の変化と放射アンテナ素子の寸法の変化を組み合わせることにより、幅広くかつよりいっそうきめの細かい精密な放射量制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、線状に配設された給電線路と、それと概90度となるように接続された放射アンテナ素子から構成されたマイクロストリップアレーアンテナにおいて、少なくとも2種類以上の給電ストリップ線路幅を有することで、素子からの放射量の制御範囲を広げ、指向性形成のための自由度を高めている。
本発明のマイクロストリップアレーアンテナは、図１に示すように、背面に導体の接地板5が形成された誘電体基板１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は、線状に配設された給電ストリップ線路2と、前記給電ストリップ線路2の両側辺のうち少なくとも一方の側辺に沿って所定間隔で、その側辺から接続配列された複数の矩形状の放射アンテナ素子3とからなり、前記各放射アンテナ素子3は、長さと幅とが異なる矩形形状であり、その長手方向が給電ストリップ線路2と概90度となるように接続され、1本の給電ストリップ線路上で、少なくとも1箇所以上の線路幅変換構造6を有することにより、2種類以上の給電ストリップ線路幅を有することを特徴とする。残留電力をすべて放射させるため、終端には整合素子4を接続している。
【実施例１】
【００１０】
図1に、マイクロストリップアレーアンテナの構造を示し、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放射量と呼び、主線路の長手方向の素子番号に対する放射量分布を図3に示す。給電点に近い側では給電ストリップ線路を伝わる電力が大きいため、素子番号の若い素子には小さい放射量を割り当てる必要がある一方、終端に近づくに従い、放射によって給電ストリップ線路を伝わる電力が小さくなるため、素子番号の大きい素子には大きい放射量を割り当てる必要が生じ、アレーを実現する上で、幅広い放射量制御範囲が要求される。
従来方式により、放射アンテナ素子の幅のみによって、素子からの放射量を制御する場合、非常に細い素子から非常に太い素子まで必要になる。素子幅が細すぎると、基板エッチングで製造できなくなる問題が生じ、素子幅が太すぎて素子の長さと同程度になってしまうと、素子上を流れる電流の方向が、素子の長手方向だけに定まらなくなり、その結果、交差偏波レベルが上昇し、偏波損失が増加してしまうという問題がある。
容易にエッチング可能な線幅である0.5mmから、交差偏波レベルが許容範囲となるように素子幅が素子長以下となる範囲に限定すると、給電ストリップ線路幅を0.9mmと設定した場合、0.6%から30％までに制限され、図3に示す第3素子から第22素子までしか、要求される放射量を実現できなくなってしまう。
そこで、放射量が放射アンテナ素子幅と給電ストリップ線路幅の比によって決まることに着目し、給電ストリップ線路幅をアンテナの途中で変化させる。
図4に、設計した放射アンテナ素子の寸法パラメータを示す。第1素子から第2素子までの給電ストリップ線路の線路幅は1.2mm、第3素子から第10素子までは0.9mm、残りは0.5mmと3段階に給電ストリップ線路幅を変化させている。その結果、放射量の制御範囲が拡大し、図3に示すすべての要求される放射量0.4%から52%までを実現できた。
設計したアンテナの指向性の計算値と測定値を図5に示す。放射量の制御範囲が広がった結果、サイドローブレベル-24.3dBという非常に低いサイドローブのアンテナを実現できた。
【実施例２】
【００１１】
前記線路幅変換構造６は、図１に示すように、異なる２つの放射アンテナ素子の間に形成されても良いし、図４の下の図にあるように、給電ストリップ線路の途中に段差が生じないように、給電ストリップ線路上の放射アンテナ素子の接続部と一体で形成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
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】
【００１３】
【図１】図１は、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１実施例である。
【図２】図２は、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である。
【図３】図３は、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放射量分布を表す図である。
【図４】図４は、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放射アンテナ素子の寸法パラメータを示す図である。
【図５】図５は、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指向性の計算結果と測定結果を表す図である。
【符号の説明】
【００１４】
１    誘電体基板
２    給電ストリップ線路
３    放射アンテナ素子
４    整合素子
５    接地板
６    線路幅変換構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007053656.tif 000006
【図５】
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