(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板の表面に形成された二等辺三角形形状を有する第１の導体と、
前記二等辺三角形の等しい辺がなす頂点の前記等しい辺以外の二等辺三角形の底辺と反対方向に前記二等辺三角形の底辺と平行をなす第１の軸線を仮定し、前記第１の軸線に対して軸対称となるように前記二等辺三角形と対称な空隙をもって前記誘電体基板の表面に形成された二等辺三角形形状を有する第２の導体と、
上記第１の導体と第２の導体のそれぞれの前記二等辺三角形の等しい辺がなす頂点に設けた給電点からなるボウタイアンテナにおいて、
上記第１の導体と第２の導体が形成された前記誘電体基板の表面に前記第１の軸線に直交し且つ第１の導体と第２の導体の前記二等辺三角形の等しい辺がなす頂点をそれぞれ通る第２の軸線を仮定し、第２の軸線に対して軸対称な形状を有し使用周波数帯域の下限周波数で１波長となる長さを有した線状ループ導体を第１の導体と第２の導体に重ならないように囲んで形成したことを特徴とするボウタイアンテナ。
【請求項２】
請求項１記載のボウタイアンテナとして、線状ループ導体に幅広な平板ループ導体を使用したことを特徴とするボウタイアンテナ。
【請求項３】
請求項１記載のボウタイアンテナとして、線状ループ導体を前記誘電体基板の裏面に形成したことを特徴とするボウタイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、広帯域な特性を有するボウタイアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来のボウタイアンテナの構成図であり、１は第１の導体、２は第２の導体、３は給電点、４は第１の導体と第２の導体の寸法である。
図７における従来の構成では、第１の導体１と第２の導体２のそれぞれの頂点に設けられた給電点３にマイクロ波を入力する。
【０００３】
前記給電点３から入力されたマイクロ波は、給電点３から第１の導体１と第２の導体２を伝搬し、伝搬するマイクロ波のうち、第１の導体と第２の導体の寸法４が概ね２分の１波長となる周波数より高い周波数帯のマイクロ波はアンテナが自己補対構造のため、周波数に依存することなく空間と整合が取れ、放射される。一方、第１の導体と第２の導体の寸法４が概ね２分の１波長となる周波数より低い周波数のマイクロ波はアンテナの電気長が足りないために放射抵抗が急激に低下し放射されない。よって、ボウタイアンテナは、第１の導体と第２の導体の寸法４が概ね２分の１波長となる周波数より高い周波帯域で放射する広帯域なアンテナ装置となる。
【０００４】
図７の従来の構成における第１の導体と第２の導体の寸法４は、使用帯域の下限周波数をｆ１とした場合、数１に示す寸法が必要となる。なお、数１におけるL１は第１の導体と第２の導体の寸法４、ｆ１は使用帯域の下限周波数、ｃは自由空間における光速である。
【０００５】
【数１】
0003775270.tif 000002
【０００６】
一方、このボウタイアンテナを広帯域なアレーアンテナの放射素子として用いた場合には、ボウタイアンテナが重ならないよう配列するために第１の導体と第２の導体の寸法４より広い素子間隔が必要となり、その結果、グレーテイングローブの発生によるビーム走査角とビーム走査可能な周波数帯域に制限が生じる等の問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のボウタイアンテナの寸法では、アレーアンテナとして配列した場合にグレーテイングローブの発生によるビーム走査角とビーム走査可能な周波数帯域に制限が生じる課題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、ボウタイアンテナの寸法を小さくすることを目的としている．
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明によるボウタイアンテナは、誘電体基板の表面に形成された二等辺三角形形状を有する第１の導体と、前記二等辺三角形の等しい辺がなす頂点の前記等しい辺以外の二等辺三角形の底辺と反対方向に前記二等辺三角形の底辺と平行をなす第１の軸線を仮定し、前記第１の軸線に対して軸対称となるように前記二等辺三角形と対称な空隙をもって前記誘電体基板の表面に形成された二等辺三角形形状を有する第２の導体と、上記第１の導体と第２の導体のそれぞれの二等辺三角形がなす頂点に設けた給電点からなるボウタイアンテナにおいて、上記第１の導体と第２の導体が形成された前記誘電体基板の表面に前記第１の軸線に直交し且つ第１の導体と第２の導体の二等辺三角形がなす頂点を通る第２の軸線を仮定し、第２の軸線に対して軸対称な形状を有する線状ループ導体を第１の導体と第２の導体に重ならないように囲んで形成したものである。
【０００９】
第２の発明によるボウタイアンテナは、第１の発明によるボウタイアンテナにおいて、線状ループ導体を幅広な平板ループ導体にしたものである。
【００１０】
第３の発明によるボウタイアンテナは、第１の発明によるボウタイアンテナにおいて、線状ループ導体を前記誘電体基板の裏面に形成したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示すボウタイアンテナの構成図である．
図１において、１は第１の導体、２は第２の導体、３は給電点、４は第１の導体と第２の導体の寸法、５は線状ループ導体である。
【００１２】
図１の構成では第１の導体１と第２の導体２のそれぞれの頂点に設けられた給電点３にマイクロ波を入力する。
上記給電点３から入力されたマイクロ波のうち、第１の導体と第２の導体の寸法４が概ね２分の１波長となる周波数から高い周波数において従来のボウタイアンテナと同じ動作でマイクロ波を放射する。
【００１３】
また、第１の導体と第２の導体の寸法４が概ね２分の１波長となる周波数より低い周波数のうち、線状ループ導体５の周囲の長さが１波長となる周波数より高い周波数のマイクロ波は第１の導体および第２の導体から線状ループ導体５に結合して放射する。
【００１４】
例えば、線状ループ導体５が使用帯域の下限周波数ｆ１で１波長となる円形状のループ導体で構成された場合について説明する。
線状ループ導体の共振周波数は導体周囲が概ね１波長となる周波数であるため、使用帯域の下限周波数ｆ１のマイクロ波が放射する線状ループ導体５の直径は数２に示すような寸法となる。なお、数２のＬ２は線状ループ導体５の直径、ｃは自由空間における光速、πは円周率である。
【００１５】
【数２】
0003775270.tif 000003
【００１６】
数２より、下限周波数ｆ１から高い周波数を放射する図１のボウタイアンテナの寸法は数２で示した線状ループ導体５の直径Ｌ２となる。
次に、図７の従来のボウタイアンテナと図１の第１の発明におけるボウタイアンテナの寸法比を算出する。
【００１７】
図７の従来の第１の導体と第２の導体の寸法４に対する図１の線状ループ導体５の直径の比は数３のようになる。なお、Ｌ１は図１の従来のボウタイアンテナの第１の導体と第２の導体の寸法４、L２は線状ループ導体５の直径である。
【００１８】
【数３】
0003775270.tif 000004
【００１９】
数３の結果、図７の従来ボウタイアンテナと比較した場合、図１の第１の発明によるボウタイアンテナは０．６４倍に小さくできる。
上記は、線状ループ導体５を使用帯域の下限周波数ｆ１で１波長となる円形状のループ導体で構成した場合について説明したが、例えば、正方形のループ導体等の任意形状においても同様に寸法を小さくできる。
【００２０】
なお、スパイラル等の導体周囲の長さで使用周波数帯が決定される広帯域アンテナに線状ループ素子を適用しても、導体周囲で使用周波数が決定される原理が同一のため、アンテナを小さくする効果は得られない。
【００２１】
以上によれば、ボウタイアンテナは第１の導体と第２の導体が形成された誘電体基板の表面に前記第１の軸線に直交し且つ第１の導体と第２の導体の二等辺三角形がなす頂点を通る第２の軸線を仮定し、第２の軸線に対して軸対称な形状を有する線状ループ導体を第１の導体と第２の導体に重ならないように囲んで形成した構成としたため、アンテナ寸法が小さくなる効果が得られる。
【００２２】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２を示す構成図で、６は平板状ループ導体であり、１、２、３、４は図１と同一のものである。
実施の形態２の動作については実施の形態１と同じである。
【００２３】
一方、線状ループ導体を平板状ループ導体６にすることにより、平板状ループ導体６のアンテナＱが下がるため、例えば、アレーアンテナとしてボウタイアンテナを並べた場合、隣接素子から平板状ループ導体６に結合する結合度を軽減できる。
【００２４】
以上によれば、ボウタイアンテナは線状ループ導体を幅広な平板ループ導体にした構成としたため、アレーアンテナとしてボウタイアンテナを並べた場合、隣接素子からループ導体に結合を抑圧し、結合量を軽減できる効果が得られる。
【００２５】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３を示す表面の構成態様図であり、また図４はこの発明の実施の形態３を示す裏面の構成態様図であり、また図５はこの発明の実施の形態３を示す構成透視図である。
図３〜図５において、７は誘電体基板であり、１〜５は実施の形態１と同一のものである。
実施の形態３の動作については実施の形態１と同じである。
【００２６】
一方、線状ループ導体５を誘電体基板の裏面に形成することにより、第１の導体１および第２の導体２と線状ループ導体５が電気的に短絡しないため、第１の導体１および第２の導体２を線状ループ導体５の直径と同じ大きさまで第１の導体と第２の導体の寸法４を拡大することができる。その結果、第１の導体１と第２の導体２で放射されるマイクロ波の下限周波数が低周波数にシフトするため、線状ループ導体５の反射特性と第１の導体１と第２の導体２の反射特性の不連続性が緩和され、広帯域において平滑な反射特性を得ることができる。
【００２７】
例えば、線状ループ導体５が使用帯域の下限周波数ｆ１で１波長となる円形状ループ導体で構成された場合について説明する。
使用帯域の下限周波数ｆ１のマイクロ波が放射する線状ループ導体５の直径は数５に記す寸法となる。なお、数４のｆ１は線状ループ導体５の共振周波数、Ｌ３は線状ループ導体５の直径、ｃは自由空間における光速、πは円周率である。
【００２８】
【数４】
0003775270.tif 000005
【００２９】
誘電体基板７の表面に形成された第１の導体と第２の導体の寸法４はＬ３を直径とする線状ループ導体と同じ長さまで延長することが可能であるため、第１の導体と第２の導体の寸法４で共振する下限周波数はＬ３を２分の１波長となる数５に記す周波数ｆ２となる。なお、数５のｆ１は線状ループ導体５の共振周波数、ｆ２は第１の導体と第２の導体の寸法４で２分の１波長となる周波数、Ｌ３は線状ループ導体５の直径、ｃは自由空間における光速、πは円周率である。
【００３０】
【数５】
0003775270.tif 000006
【００３１】
一方、誘電基板上の表面に第１の導体１および第２の導体２と上記算出したＬ３を直径とする線状ループ導体５を形成した場合、例えば、第１の導体１および第２の導体２の二等辺三角形の等しい辺がなす角が９０度のボウタイアンテナにおける第１の導体と第２の導体の寸法４を算出する、第１の導体１および第２の導体２がループが短絡しない条件は、第１の導体１および第２の導体の二等辺三角形の等しい辺の長さを足した長さがＬ２より小さい場合である。よって第１の導体と第２の導体の寸法４は数６で算出される条件を満足する必要がある。なお、数６のＬ３は線状ループ導体５の直径、Ｌ４は第１の導体と第２の導体の寸法４であり、第１の導体１および第２の導体２の二等辺三角形の等しい辺がなす角が９０度のボウタイアンテナについて算出する。
【００３２】
【数６】
0003775270.tif 000007
【００３３】
数６より、第１の導体と第２の導体の寸法４で共振する下限周波数ｆ３を数６より算出する。なお、数７のｆ３は第１の導体と第２の導体の寸法４で共振する下限周波数ｆ３、Ｌ４は第１の導体と第２の導体の寸法、ｃは自由空間における光速である。
【００３４】
【数７】
0003775270.tif 000008
【００３５】
数５と数７の結果から、線状ループ導体５を誘電体基板の裏面に形成した場合と線状ループ導体５を誘電体基板の表面に形成した場合と比較した場合、前記線状ループ導体５を誘電体基板の裏面に形成した場合の方が、第１の導体と第２の導体の寸法４で共振する下限周波数が低いため、図６のように線状ループ導体５の反射特性と第１の導体と第２の導体の寸法４の共振における反射特性との不連続性が緩和され、より広帯域特性において平滑な反射特性を有するボウタイアンテナとなる。
【００３６】
以上によれば、ボウタイアンテナは線状ループ導体を前記誘電基板の裏面に形成した構成としたため、ボウタイアンテナにおける下限周波数が低域にシフトするため、線状ループ導体とボウタイアンテナとの反射特性における不連続性が緩和され、より広帯域な反射特性を得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明のように、本発明によればアンテナ寸法が小さいボウタイアンテナを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１を示すボウタイアンテナの構成態様図である。
【図２】  この発明の実施の形態２を示すボウタイアンテナの構成態様図である。
【図３】  この発明の実施の形態３を示すボウタイアンテナの表面の構成態様図である。
【図４】  この発明の実施の形態３を示すボウタイアンテナの裏面の構成態様図である。
【図５】  この発明の実施の形態３を示すボウタイアンテナの構成透視態様図である。
【図６】  この発明の実施の形態３の効果を示す説明図である。
【図７】  従来のボウタイアンテナを示すアンテナ装置の構成態様図である。
【符号の説明】
１  第１の導体、  ２  第２の導体、  ３  給電点、４  第１の導体と第２の導体の寸法、  ５  線状ループ導体、  ６  平板状ループ導体、  ７  誘電体基板
【図１】
0003775270.tif 000009
【図２】
0003775270.tif 000010
【図３】
0003775270.tif 000011
【図４】
0003775270.tif 000012
【図５】
0003775270.tif 000013
【図６】
0003775270.tif 000014
【図７】
0003775270.tif 000015