天线及阵列天线的制作方法

本发明涉及一种天线及阵列天线。

背景技术：

已知有一种小型微波天线，通过从1点供电元件向平面型内导体供电来发射和接收圆极化波。

现有的圆极化波用天线为带状线(stripline)型，其利用由呈矩形或圆形的平面型内导体组成的谐振器构成。在矩形的内导体板的俯视状态下的对角处设置有缺口。此外，在圆形的内导体板的俯视状态下的中心附近或边缘处设置有矩形的缺口。通过这些缺口，平面型内导体分别在x轴及y轴方向作为长度不同的2个谐振器动作。平面型内导体在2个谐振频率间的中心频率附近的频带发射圆极化波。

如图6的(a)及图6的(b)所示，在具有上述结构的圆极化波用天线中，中心频率10ghz的附近出现了很多乱真(spurious)谐振模式。意即，在现有的圆极化波用天线中，不能在整个宽带发射圆极化波。

因此，需要有一种能够减少乱真的产生并在整个宽带发射圆极化波的天线。

非专利文献1中公开了一种回馈式1点供电圆板圆极化天线，其中，通过在圆板元件的中央或周边部设置卡槽进行缩退分离，并从天线基板的背面利用1点进行供电，从而作为圆极化天线动作。此外，非专利文献1中公开了一种在边缘具有矩形缺口的圆形内导体板。

非专利文献2中公开了一种利用共面波导(coplanarwaveguide)来激励方形微带天线的天线系的结构方法和辐射特性。

专利文献1中公开了一种圆极化贴片天线，其将切掉了四角形的对角的2个顶点而成的六角形供电元件和四角形无供电元件配置于同轴上。但是，各专利文献均未公开能够减少乱真的产生并在整个宽带产生圆极化波的结构。

现有技术文献

专利文献：

非专利文献1：羽石操等、《基于回馈式1点供电的微带圆极化波用天线》，电子通信学会杂志，vol.j63－b，no.6，pp.559－565，1980年。

非专利文献2：羽石操等、《由共面波导激励的宽带微带天线》，电子信息通信学会论文杂志，vol.j84－b，no.7，pp.1358－1364，2001年。

专利文献1：日本专利特表2003－503724号

技术实现要素：

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种能减少乱真的产生并在整个宽带产生圆极化波的天线。

用于解决问题的方案

本发明的天线具备接地导体板、内导体板、电抗导体板及供电用导体，接地导体板、内导体板及电抗导体板分别在电介质基板上以同心的方式形成为层状，切除了内导体板的圆形的外周的对跖部分，供电用导体与内导体板电气连接。

发明的效果

根据本发明，可以提供一种能够减少乱真的产生并在整个宽带产生圆极化波的天线。

附图说明

图1为示出本发明的天线的实施方式的俯视图。

图2为上述天线的局部剖视图。

图3为上述天线具有的内导体板的俯视图。

图4为示出上述天线的轴比特性的座标图。所谓轴比，是指用来以对数表示圆极化波的x轴和y轴的电场的振幅比的概念。完全圆极化波中，轴比为1，以对数表示则为0db。圆极化波歪曲为楕圆极化波时的轴比3db是容许规格的基准。

图5为示出将多个由内导体板及电抗导体板组成的天线排列于多层电介质基板上，在共同的接地导体板上形成阵列天线的情形的俯视图。

图6的(a)为示出具备具有缺口的俯视呈矩形的内导体的相关技术的天线的轴比特性的座标图，图6的(b)为示出具备具有缺口的俯视呈圆形的内导体的其他相关技术的天线的轴比特性的座标图。

附图标记说明

1：天线

114：接地导体板

124：内导体板

134：电抗导体板

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的天线的实施方式进行说明。

●天线的概要

图1中，天线1通过从供电点向平面型内导体供电来发射和接收圆极化波。

●天线的结构

如图1及图2所示，天线1具备：接地导体板114、内导体板124、电抗导体板134、供电线14。接地导体板114、内导体板124及电抗导体板134分别隔着电介质基板113、123、133，以上述顺序层叠而彼此固定。

接地导体板114形成于电介质基板113上。与内导体板124及电抗导体板134的尺寸相比，接地导体板114的尺寸足够大。

电介质基板113及接地导体板114具有第1贯通孔119，该第1贯通孔119使供电线14从接地导体板114的图2中下侧向内导体板124侧插通。

如图2及图3所示，内导体板124为导电性的平板，构成2个谐振器。内导体板124的形状为，圆板状的原料在圆周的对跖位置被沿互相平行的2条直线切除，2个圆弧部121、122与2个直线部125、126交错连接。意即，圆弧部121、直线部125、圆弧部122及直线部126按照此顺序连接构成内导体板124的外周。圆弧部121及122、以及直线部125及126垂直于内导体板124的平面。

若在俯视状态下以内导体板124的中心为原点o，以与直线部125平行的轴为y轴，以垂直于y轴的轴为x轴，则内导体板124分别以x轴及y轴为轴呈线对称的形状。

若构成谐振器的导体包含直角或锐角等在空间上有尖锐变化的部分，则会产生电流及电压的空间上的紊乱，以多个无用(乱真)模式进行谐振。根据本发明的内导体板124，外侧面形状光滑，其形状中不含直角或锐角。因此，天线1不会产生乱真，在相对于中心频率足够广阔的附近的频率频带内，同时产生空间上且时间上垂直的、即具有90度相位差的2个谐振模式。因此，天线1能够在宽带产生圆极化波。

图3中，直线部125及126的两端与圆弧部121、122连接成为角部。但是直线部125及126的两端也可以画着小于圆弧部121、122的圆弧，分别与各自相邻的边顺滑地连接。

此外，也可以取代直线部125、126，而将圆弧部121、122的两端由相互对称的圆滑的曲线连接。换言之，内导体板124也可以是圆形的外周的对跖部分被互相对称的圆滑的曲线切除了的形状。

直线部125及126的尺寸、即俯视状态下从原点o到直线部125及126的距离为任意距离，不限于图3所示的情形。

如图2所示，配置于内导体板124与接地导体板114之间的电介质基板123，具有与第1贯通孔119连通的第2贯通孔129。

供电线14为供电用导体的外周被绝缘体覆盖的同轴电缆。供电线14的供电用导体的一端，穿过第1贯通孔119及第2贯通孔129，通过带状线及同轴线与内导体板124上的供电点15连接。供电线14的供电用导体的另一端与省略了图示的外部供电电路连接。从外部供电电路传送过来的电力通过供电线14供给至内导体板124。通过从外部供电电路传送的电力，激励内导体板124。

供电点15的位置为，相距x轴及y轴上的谐振电流为电气等距离的点，但实际的位置取决于实验而非理论。意即，供电点15的位置不限于图3所示的位置。此外，也可以分别从2点向x轴、y轴供电(2点供电法)。2点供电时，供电点15分为2点，它们的位置也通过实验确定。

若利用从供电线14供给的电力激励内导体板124，则会出现与沿内导体板124的x轴及y轴的长度对应的2个谐振模式。这样一来，微波的圆极化波产生于x－y平面内，圆极化波沿着垂直于x－y平面的z轴方向朝纸面近前传播。

电抗导体板134为导电性的大致呈圆形的平板。电抗导体板134隔着俯视状态下呈与电抗导体板134大致相同形状的电介质基板133，与内导体板124电抗式结合。意即，内导体板124及电抗导体板134与构成于内导体板124上的2个谐振电路并行，构成电抗电路。通过电抗导体板134，能在扩大构成于内导体板124上的2个谐振电路各自的频带宽度的同时，提高天线1的定向增益。

电抗导体板134也可以是在圆周的对跖位置沿着互相平行的2条直线切除后的形状。

也可以在内导体板124层叠有多个电抗导体板134。多个电抗导体板134均隔着电介质基板133层叠。若属于层叠有多个电抗导体板134的结构，则会构成与内导体板124上的2个谐振电路并行的多个电抗电路。

而且，电介质基板113、123、133的厚度均为任意厚度。电介质基板113、123、133的厚度可根据天线1应有的特性等来适当确定。

●天线1的轴比特性

如图4所示，根据本发明的天线1，相对于中心频率10ghz，8ghz以上12ghz以下的频带没有伴随乱真。此外，可知天线1对于轴比3db以下的频带宽度，能够在10ghz频率获得7％以上的相对带宽。而且，在省略了图示的5ghz以上8ghz以下、以及12ghz以上15ghz以下的频带，也没有伴随乱真。

如上所述，根据天线1，能够减少乱真的产生并在整个宽带产生圆极化波。天线1也可用于朝被测定物发射电波，接收从被测定物反射的电波，基于所接收的电波测量被测定物的位置的测量装置。尤其是，天线1也可用于需要宽带电波的fmcw式的测量装置。

●阵列天线的结构

如图5所示，阵列天线10具备：4个内导体板124、4个电抗导体板134、1个接地导体板21。各内导体板124和各电抗导体板134与1个接地导体板21一同构成天线，上述4个天线构成中继天线。4个内导体板124及4个电抗导体板134在俯视情况下彼此间隔一定距离地配置于共同的1个接地导体板21的平面上。换言之，4个内导体板124及4个电抗导体板134共同使用接地导体板21。接地导体板21、内导体板124及电抗导体板134，在其彼此之间隔着电介质基板，按照该顺序层叠并固定。

接地导体板21的平面的尺寸与4个内导体板124的平面尺寸之和相比，足够大。

4个内导体板124的原点o以位于正方形的顶点的方式配置。换言之，4个内导体板124的各自的原点o与相邻的其他的内导体板124的原点o之间的距离相等。此外，位于对角的内导体板124的y轴的倾斜度、即俯视情况下的直线部125、126的角度相等。相邻的内导体板124的y轴的倾斜度也可以是线对称。

而且，阵列天线10具备的内导体板124及电抗导体板134的个数为任意数量。

根据阵列天线10，通过在同一平面内配置多个圆极化波用天线，能够进一步提高定向增益及频带宽度。