DE68910728T2

DE68910728T2 - Stripline array antenna.

Info

Publication number: DE68910728T2
Application number: DE68910728T
Authority: DE
Inventors: Naoya Hirohara; Atsushi Kaise; Yoichi Kaneko; Hiroshi Kasahara; Iichi Wakou
Original assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Current assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Priority date: 1988-05-13
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1994-06-23
Anticipated expiration: 2009-04-28
Also published as: DE68910728D1; CN1037803A; EP0345454B1; KR920002227B1; KR890017824A; EP0345454A1; CN1011168B

Description

Die Erfindung betrifft eine flache Mikrostreifen-Array-Antenne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a flat microstrip array antenna according to the preamble of claim 1.

Herkömmlicherweise ist eine Parabolantenne verwendet worden, um elektromagnetische Wellen, die von einem Fernmeldesatelliten gesendet werden, zu empfangen. Sie wird derart auf einem Dach oder Balkon eines Gebäudes angebracht, daß sie auf den Satelliten ausgerichtet ist. Die Parabolantenne umfaßt einen Reflektor, ein Strahlerelement und einen Konverter, wobei sich die beiden letzteren im Brennpunkt des Reflektors befinden. Eine Antenne dieses Typs hat deshalb einen komplizierten Aufbau und ist groß und schwer. Bei starken Stürmen wie einem Taifun kann es daher durchaus sein, daß die Antenne bricht. In Gegenden, in denen es viel schneit, kann sich ferner Schnee auf der Antenne sammeln, in dem die elektromagnetischen Wellen absorbiert werden. Das Aufstellen einer Parabolantenne beeinträchtigt außerdem das äußere Aussehen des Gebäudes.Traditionally, a parabolic antenna has been used to receive electromagnetic waves transmitted from a communications satellite. It is installed on a roof or balcony of a building so that it is directed towards the satellite. The parabolic antenna comprises a reflector, a radiating element and a converter, the latter two being located at the focal point of the reflector. An antenna of this type therefore has a complicated structure and is large and heavy. In strong storms such as a typhoon, the antenna may therefore break. In areas where it snows a lot, snow may also collect on the antenna, absorbing the electromagnetic waves. Installing a parabolic antenna also affects the external appearance of the building.

Außer der oben beschriebenen Parabolantenne ist eine flache Mikrostreifen-Antennenmatrix geeignet, elektroniagnetische Wellen in einem Frequenzbereich, der für Fernmeldesatelliten verfügbar ist z. B. einem Bereich von ungefähr 12 GHz zu empfangen. Da diese flache Antenne an der Wand oder dergleichen eines Gebäudes angebracht werden kann, wird sie weniger durch starke Stürme beeinflußt und beeinträchtigt weniger das äußere Erscheinungsbild des Gebäudes.In addition to the parabolic antenna described above, a flat microstrip antenna array is capable of receiving electromagnetic waves in a frequency range available for communication satellites, e.g., a range of about 12 GHz. Since this flat antenna can be mounted on the wall or the like of a building, it is less affected by strong storms and less detrimental to the external appearance of the building.

Die Richtung eines von der herkömmlichen flachen Mikrostreifen-Array-Antenne ausgesandten Strahls ist jedoch senkrecht zu der Flächenausrichtung der Antenne. Wie in Fig. 1 gezeigt ist die flache Antenne daher geneigt, wenn sie auf den Rundfunksatelliten ausgerichtet ist. Dementsprechend wird die Antenne empfindlich gegenüber starken Stürmen, und Schnee kann sich auf ihr ansammeln, was zu einer Abschwächung der von dem Rundfunksatelliten kommenden elektromagnetischen Wellen führt. Wenn die flache Antenne in dieser Weise schräg angebracht ist, stört sie außerdem das äußere Erscheinungsbild des Gebäudes 2.However, the direction of a beam emitted from the conventional flat microstrip array antenna is perpendicular to the face orientation of the antenna. Therefore, as shown in Fig. 1, the flat antenna is inclined when it is aimed at the broadcasting satellite. Accordingly, the antenna becomes sensitive to strong storms and snow may accumulate on it, resulting in attenuation of the electromagnetic waves coming from the broadcasting satellite. In addition, when the flat antenna is inclined in this way, it disturbs the external appearance of the building 2.

Um diese mißliebige Situation zu vermeiden, wird die Antenne vorzugsweise mit einer Strahlneigung oder mit einer solchen Charakteristik versehen, daß ein von der Antenne ausgesandter Strahl von einer zur Ebene der Antenne senkrechten Richtung abgelenkt wird. In bestimmten Breiten in Japan kann eine flache Antenne 1 im wesentlichen senkrecht an der Wand eines Gebäudes 2 angebracht werden, wie Fig. 2 zeigt, wobei der Antenne eine nach oben gerichtete Strahlneigung von z. B. 23º gegeben wird. Indem die Antenne in dieser Weise angeordnet wird, kann der Einfluß starker Stürme verringert werden, es kann verhindert werden, daß sich Schnee auf der Antenne ansammelt und die Wirkung auf das Aussehen des Gebäudes 2 kann vermindert werden.To avoid this undesirable situation, the antenna is preferably provided with a beam tilt or with such a characteristic that a beam emitted by the antenna is deflected from a direction perpendicular to the plane of the antenna. In certain latitudes in Japan, a flat antenna 1 in the substantially vertically on the wall of a building 2, as shown in Fig. 2, giving the antenna an upward beam inclination of, for example, 23º. By arranging the antenna in this way, the influence of strong storms can be reduced, snow can be prevented from accumulating on the antenna and the effect on the appearance of the building 2 can be reduced.

Die vorstehend erwähnte Strahlneigung kann dadurch realisiert werden, daß Phasendifferenzen auf eine Mehrzahl von Strahlerelementen gegeben werden, die ein Array darstellen. Die Fig. 3 und 4 zeigen einen Teil einer herkömmlichen flachen Mikrostreifen-Array-Antenne für zirkular polarisierte Wellen, die wie folgt konstruiert ist. Fig. 3 ist eine Draufsicht auf einen Teil der Antenne, und Fig. 4 ist ein Querschnitt entlang der Linie 4 - 4 der Fig. 3. Die Antenne wird dadurch gebildet, daß erste und zweite gedruckte Schaltungen 7 und 8 übereinander auf einer geerdeten Platte 5 angeordnet sind, wobei sich dielektrische Schichten 6 zwischen ihnen befinden. Eine Stromzuleitung 9 mit einem vorgegebenen Muster ist auf der ersten gedruckten Leiterplatte 7 angebracht, während eine leitende Schicht auf die zweite gedruckte Leiterplatte 8 aufgebracht ist.The above-mentioned beam tilt can be realized by giving phase differences to a plurality of radiator elements constituting an array. Figs. 3 and 4 show a part of a conventional flat microstrip array antenna for circularly polarized waves, which is constructed as follows. Fig. 3 is a plan view of a part of the antenna, and Fig. 4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of Fig. 3. The antenna is formed by arranging first and second printed circuits 7 and 8 one above the other on a grounded board 5 with dielectric layers 6 between them. A power supply line 9 having a predetermined pattern is provided on the first printed circuit board 7, while a conductive layer is provided on the second printed circuit board 8.

Ein Teil der leitenden Schicht ist ertfernt, so daß mehrere Strahlungsschlitze 10 gebildet werden, von denen jeder in der Mitte einen Teil der übrigen leitenden Schicht aufweist, wobei eine Versorgungsstelle 11 gebildet wird. Die Schlitze 10 und die Stellen 11 bilden eine Mehrzahl von Strahlerelementen 13a bis 13d. Die Versorgungsleitung 9 ist elektromagnetisch mit den Versorgungsstellen 11 der Strahlerelemente verbunden. Phasenverschiebungsabschnitte 12 sind in der Mitte der Versorgungsleitung vorgesehen, wodurch eine Phasenverschiebung zwischen zwei benachbarten Strahlerelementen verursacht wird. Diese Phasenverschiebung ist zum Beispiel auf ein Viertel der Wellenlänge λg der auszubreitenden elektromagnetischen Wellen eingestellt. Bei dieser Anordnung kann die Strahlneigung der Antenne 23º betragen.A part of the conductive layer is removed so that a plurality of radiation slots 10 are formed, each of which has a part of the remaining conductive layer in the middle, forming a feed point 11. The slots 10 and the points 11 form a plurality of radiating elements 13a to 13d. The feed line 9 is electromagnetically connected to the feed points 11 of the radiating elements. Phase shifting sections 12 are provided in the middle of the feed line, causing a phase shift between two adjacent radiating elements. This phase shift is set, for example, to a quarter of the wavelength λg of the electromagnetic waves to be propagated. With this arrangement, the beam inclination of the antenna can be 23°.

Um die Leistung der so gebauten flachen Mikrostreifen-Antennenmatrix zu maximieren, wird die Entfernung zwischen jeweils zwei benachbarten Strahlerelementen auf-80 bis 90 % der Wellenlänge λg der elektromagnetischen Wellen im freien Raum festgesetzt. Bei der Array-Antenne mit der oben erwähnten Strahlneigung enstehen unvermeidbar erhebliche elektromagnetische Strahlungen oder Gitter-Strahlungskeulen in unerwünschte Richtungen. Um diese Gitter-Strahlungskeulen zu verhindern, wird der Abstand d zwischen den Strahlerelementen in jedem Paar, das eine Phasenverschiebung erhalten soll, auf zum Beispiel 0,64 λo oder weniger festgesetzt. Wenn die Array-Antenne so ausgestaltet ist, daß sie für das 12-GHz-Band am besten geeignet ist, welches das Frequenzband für die Rundfunkübertragung per Satellit ist, beträgt der Außendurchmesser des Strahlerschlitzes 10 eines jeden Strahlerelements ungefähr 14 mm und der Abstand d etwa 16 mm. Dementsprechend beträgt zum Beispiel im Hinblick auf diese Erfordernisse die Lücke zwischen den äußeren Rändern der jeweiligen Strahlerschlitze eines jeden Paars von Strahlerelementen, die eine Phasenverschiebung erhalten sollen, ungefähr 2 mm, was ein nicht sehr breiter Raum ist. Da die Phasenverschiebungsabschnitte 12 in der Mitte der Anschlußabschnitte der Versorgungsleitung 9 vorgesehen sind, ist der Aufbau der Versorgungsleitung kompliziert.In order to maximize the performance of the flat microstrip antenna array constructed in this way, the distance between any two adjacent radiator elements is set to -80 to 90% of the wavelength λg of the electromagnetic waves in free space. The array antenna with the beam inclination mentioned above creates inevitably generate significant electromagnetic radiations or grating lobes in undesirable directions. To prevent these grating lobes, the spacing d between the radiating elements in each pair to be phase-shifted is set to, for example, 0.64 λo or less. When the array antenna is designed to be most suitable for the 12 GHz band, which is the frequency band for satellite broadcasting, the outer diameter of the radiating slot 10 of each radiating element is about 14 mm and the spacing d is about 16 mm. Accordingly, in view of these requirements, for example, the gap between the outer edges of the respective radiating slots of each pair of radiating elements to be phase-shifted is about 2 mm, which is not a very wide space. Since the phase shift sections 12 are provided in the middle of the connection sections of the supply line 9, the structure of the supply line is complicated.

In solchen Bereichen, wie sie durch die Symbole A, B und C in Fig. 3 angegeben sind, ist die Versorgungsleitung daher so nahe an den abstrahlenden Elementen vorgesehen, daß unerwünschte elektromagnetische Kopplungen zwischen ihnen verursacht werden, wodurch der Antennengewinn herabgesetzt wird. Wenn die Breite der Versorgungsleitung verringert wird, um den Abstand zwischen der Versorgungsleitung und den Strahlerelementen zu vergrößern und damit diese unerwünschte elektromagnetische Kopplung zu vermeiden, entsteht dadurch ein großer Verlust in der Versorgungsleitung und der Antennengewinn wird verringert.In such areas as indicated by symbols A, B and C in Fig. 3, the supply line is therefore provided so close to the radiating elements that undesirable electromagnetic coupling is caused between them, thereby reducing the antenna gain. If the width of the supply line is reduced in order to increase the distance between the supply line and the radiating elements and thus avoid this undesirable electromagnetic coupling, a large loss is created in the supply line and the antenna gain is reduced.

Wie oben beschrieben, erzeugt die herkömmliche flache Array-Antenne mit einer Strahlneigung eine verringerte Leistung. Wenn der Aufbau der Versorgungsleitung auf diese Weise verkompliziert wird, ist darüber hinaus die Phase an den sich aufteilenden und den gebogenen Bereichen asymmetrisch. Dementsprechend ist die Impedanzanpassung schwierig, und wiederum wird die Leistung verringert.As described above, the conventional flat array antenna with a beam tilt produces reduced performance. Moreover, when the structure of the feed line is complicated in this way, the phase is asymmetrical at the splitting and bending portions. Accordingly, the impedance matching is difficult, and in turn, the performance is reduced.

Eine flache Array-Antenne ist ebenfalls bekannt, die einen stationären Empfang ermöglicht, der von einer Vorrichtung herrührt, die den Antennenstrom sowohl nach Betrag als auch Phase steuert, und die auch Mehrkeulenempfang oder elektronische Richtkeulenschwenkung ermöglicht (W. Tippe: Flache Array-Antennen, eine Alternative zur Parabolantenne für den stationären und mobilen DBS-Empfang?, RTM- Rundfunktechnische Mitteilungen 32, 1988, März/April, Nr. 2, S. 83 - 92). Diese Array-Antenne weist eine zunehmende Phasenverschiebung zwischen den Antennenelementen auf als auch einen Abtastwinkel des phasengesteuerten Antennenstrahls. Diese Antenne offenbart jedoch keine zirkular polarisierte Wellen abstrahlenden Elemente, die in einer Mehrzahl von Paaren angeordnet sind, wobei ein Strahlerelement eines jeden Paars in einem Drehwinkel zu dem anderen Strahlerelement ausgerichtet ist.A flat array antenna is also known which enables stationary reception resulting from a device which controls the antenna current both in magnitude and phase and which also enables multi-lobe reception or electronic directional lobe steering (W. Tip: Flat array antennas, an alternative to parabolic antennas for stationary and mobile DBS reception?, RTM- Rundfunktechnische Mitteilungen 32, 1988, March/April, No. 2, pp. 83 - 92). This array antenna has an increasing phase shift between the antenna elements as well as a scanning angle of the phased antenna beam. However, this antenna does not disclose circularly polarized wave radiating elements arranged in a plurality of pairs, with one radiating element of each pair being aligned at a rotation angle to the other radiating element.

Weiterhin wurde eine Array-Antenne in gedruckter Schaltung, die eine lineare Sendepolarisation aufweist, vorgeschlagen, die ferner mehrere Versorgungsleitungen besitzt, die an einem Ende breiter als am anderen Ende sind und die außerdem mehrere Versorgungselemente besitzt, die jeweils, ohne sich zu berühren, mit wenigstens einer entsprechenden aus der Mehrzahl der Versorgungsleitungen an deren breiterem Ende gekoppelt sind (EP-A-0 271 458). Diese Antenne betrifft jedoch keine Strahlneigungsprobleme, wie sie oben beschrieben sind.Furthermore, a printed circuit array antenna having linear transmit polarization has been proposed, which further comprises a plurality of feed lines which are wider at one end than the other and which further comprises a plurality of feed elements each coupled, without contact, to at least one corresponding one of the plurality of feed lines at its wider end (EP-A-0 271 458). However, this antenna does not concern beam tilt problems as described above.

Schließlich ist eine Antenne mit zirkularer Polarisation bekannt, die ein Array umfaßt, das aus einer Mehrzahl von zirkular polarisierte Wellen abstrahlenden Elementen gebildet ist, welche in einer Mehrzahl von Paaren angeordnet sind, wobei die Winkelausrichtung der einzelnen Elemente in einem Intervall von π/4 rad bezüglich der Ausrichtung des anderen Elements verschoben ist (US-A-4 543 579). Diese Strahlerelemente sind elektromagnetisch mit einer Versorgungsleitung verbunden. Diese Antenne soll jedoch die Charakteristik einer breitbandigen Zirkularpolarisation erzielen und offenbart keine Lehren, eine Strahlneigung zu erhalten.Finally, an antenna with circular polarization is known which comprises an array formed from a plurality of elements radiating circularly polarized waves, which are arranged in a plurality of pairs, the angular orientation of each element being shifted by an interval of π/4 rad with respect to the orientation of the other element (US-A-4 543 579). These radiating elements are electromagnetically connected to a supply line. However, this antenna is intended to achieve the characteristics of broadband circular polarization and does not disclose any teachings for obtaining a beam tilt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einer flachen Mikrostreifen-Array-Antenne eine Strahlneigung zu geben und zu verhindern, daß der Wirkungsgrad und die Eigenschaften der Antenne herabgesetzt werden.The present invention is therefore based on the object of giving a flat microstrip array antenna a beam inclination and preventing the efficiency and properties of the antenna from being reduced.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des beigefügten Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of the appended claim 1.

Erfindungsgemäß ist jedes Paar von Strahlerelementen für zirkular polarisierte Wellen in der Ebene einer flachen Antenne in einem vorgegebenen Drehwinkel zu einander angeordnet. Versorgungsleitungsabschnitte einer Versorgungsleitung, die jeweils zu den paarigen Strahlerelementen korrespondieren, sind so ausgebildet, daß ihre elektrischen Längen, gemessen von ihren Abzweigungsbereichen, gleich sind. Mit dieser Anordnung werden Phasenverschiebungen zwischen den paarigen Strahlerelementen erzeugt, wodurch eine gewünschte Strahlneigung ermöglicht wird. Erfindungsgemäß brauchen Phasenverschiebungsbereiche nicht in der Mitte der Versorgungsleitungsanschlußabschnitte der Versorgungsleitung, die den Strahlerelementen entsprechen, vorgesehen zu sein, so daß der allgemeine Aufbau der Versorgungsleitung einfach ist. Folglich kann die Lücke zwischen der Versorgungsleitung und den Strahlerelementen breit genug gemacht werden, um die unerwünschte elektromagnetische Kopplung zwischen der Versorgungsleitung und den Elementen zu verhindern, wodurch eine Verbesserung in der Leistung und den Strahlungseigenschaften der Antenne gewährleistet ist.According to the invention, each pair of radiator elements for circularly polarized waves is arranged in the plane of a flat antenna at a predetermined angle of rotation to each other. Supply line sections of a supply line, which correspond to the paired radiator elements, are designed such that their electrical lengths measured from their branching portions are equal. With this arrangement, phase shifts are produced between the paired radiating elements, thereby enabling a desired beam inclination. According to the invention, phase shift portions need not be provided at the center of the supply line terminal portions of the supply line corresponding to the radiating elements, so that the general structure of the supply line is simple. Consequently, the gap between the supply line and the radiating elements can be made wide enough to prevent the undesirable electromagnetic coupling between the supply line and the elements, thereby ensuring an improvement in the performance and radiation characteristics of the antenna.

Ferner ist gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung die äußere Gestalt eines jeden Strahlerelements, das in der Nähe der Versorgungsleitung liegt, teilweise modifiziert, so daß die Lücke zwischen dem Element und der Leitung verbreitert wird. Obwohl die Strahlungseigenschaften der Strahlerelemente selbst verschlechtert werden, wird bei diesem Ausführungsbeispiel das unerwünschte elektromagnetische Koppeln zwischen den Elementen und der Versorgungsleitung verringert, so daß der Antennengewinn und die Strahlungseigenschaften der Antenne im ganzen verbessert werden.Furthermore, according to another aspect of the invention, the external shape of each radiating element located near the power line is partially modified so that the gap between the element and the line is widened. Although the radiation characteristics of the radiating elements themselves are deteriorated, in this embodiment, the undesirable electromagnetic coupling between the elements and the power line is reduced so that the antenna gain and the radiation characteristics of the antenna as a whole are improved.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand der näheren Beschreibung der Ausführungsbeispiele erläutert, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen ist.The present invention is explained below with reference to the detailed description of the embodiments, which should be read in conjunction with the accompanying drawings.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, welche den Zustand zeigt, daß eine flache Antenne ohne eine Strahlneigung an einem Gebäude angebracht ist;Fig. 1 is a schematic view showing the state that a flat antenna without a beam inclination is mounted on a building;

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, welche den Zustand zeigt, daß eine flache Antenne mit einer Strahlneigung an einem Gebäude angebracht ist;Fig. 2 is a schematic view showing the state that a flat antenna with a beam inclination is mounted on a building;

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf einen Teil einer herkömmlichen Mikrostreifen-Array- Antenne mit einer Strahlungsneigung;Fig. 3 is a plan view of a portion of a conventional microstrip array antenna with a radiation tilt;

Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 3;Fig. 4 is a section along line 4-4 of Fig. 3;

Fig. 5 ist eine perspektische Ansicht, die den Umriß einer flachen Mikrostreifen-Array-Antenne gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;Fig. 5 is a perspective view showing the outline of a flat microstrip array antenna according to a first embodiment of the present invention;

Fig. 6 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Antenne nach Fig. 5;Fig. 6 is an exploded perspective view of an antenna according to Fig. 5;

Fig. 7 ist eine Draufsicht auf einen Teil einer gedruckten Versorgungsleiterplatte;Fig. 7 is a plan view of a portion of a printed circuit board for power supplies;

Fig. 8 ist eine Draufsicht auf einen Teil einer gedruckten Strahlerleiterplatte;Fig. 8 is a plan view of a portion of a radiator printed circuit board;

Fig. 9 ist eine Draufsicht, die die Positionsverhältnisse zwischen übereinandergelagerten Strahlerelementen und einer Versorgungsleitung zeigt;Fig. 9 is a plan view showing the positional relationships between superimposed radiator elements and a supply line;

Fig. 10 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 10-10 der Fig. 9;Fig. 10 is a sectional view taken along line 10-10 of Fig. 9;

Fig. 11 ist eine Draufsicht auf einen Teil einer Antenne nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;Fig. 11 is a plan view of a portion of an antenna according to a second embodiment of the invention;

Fig. 12 zeigt eine Kennlinie der Antenne nach dem ersten Ausführungsbeispiel;Fig. 12 shows a characteristic curve of the antenna according to the first embodiment;

Fig. 13 zeigt eine Kennlinie der Antenne nach dem zweiten Ausführungsbeispiel;Fig. 13 shows a characteristic curve of the antenna according to the second embodiment;

Fig. 14 ist eine Draufsicht, die die Lageverhältnisse zwischen Strahlerelementen und einer Versorgungsleitung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.Fig. 14 is a plan view showing the positional relationships between radiator elements and a supply line according to a third embodiment of the present invention.

Die Fig. 5 bis 10 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Antenne 30 dieses Ausführungsbeispiels ist eine flache Mikrostreifen-Array- Antenne für zirkular polarisierte Wellen. Fig. 5 zeigt eine Kontur der Antenne 30, und Fig. 6 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Antenne. Die Antenne 30 weist einen metallischen Körper 31 in der Form einer flachen Schale auf, der auch als Erderplatte dient. Eine erste dielektrische Scheibe 32, eine gedruckte Versorgungsleiterplatte 33, eine zweite dielektrische Scheibe 34, eine gedruckte Strahlerleiterplatte 35, eine Schutzplatte 36 und eine Abdeckung 37 werden nacheinander vor der Vorderseite des Körpers 31 in Schichten aufeinandergelegt. Die jeweiligen Randbereiche der Abdeckung 37 und des Körpers 31 werden durch Rahmenelemente 38, 39 und 40 miteinander verbunden, wobei die vorgenannten Einzelelemente zusammengesetzt werden. Erste und zweite dielektrische Scheiben 32 und 34 bestehen aus dielektrischem Material, z. B. geschäumtem Polyethylen. Die Abdeckung 37 besteht aus Kunststoff oder einem faserverstärkten Plastikmaterial. Vorzugsweise ist die Oberfläche der Abdeckung 37 mit einem Film beschichtet, wie einem Kunstharzfilm auf Fluorbasis oder "TEDLER"-Film (Warenzeichen, hergestellt von Du Pont de Nemours & Co., USA), der sehr wetterbeständig ist, gegen Wasser schützt und nicht leicht durch Schnee, Eis oder Schmutz verschmutzt werden kann. Die Abdeckplatte 36 ist relativ dick aus einem sehr wärmeundurchlässigen Material, wie geschäumtem Polystyrol, ausgebildet. Die Platte 35 dient zum Schutz der gedruckten Strahlerleiterplatte 35 und dergleichen vor einem Temperaturanstieg, der durch Sonnenlicht verursacht wird, und um sie vor mechanischer Beschädigung zu schützen, wenn ein harter Gegenstand gegen die Abdeckplatte 37 stößt.5 to 10 show a first embodiment of the present invention. The antenna 30 of this embodiment is a flat microstrip array antenna for circularly polarized waves. Fig. 5 shows an outline of the antenna 30, and Fig. 6 is an exploded perspective view of the antenna. The antenna 30 has a metallic body 31 in the form of a flat dish, which also serves as a ground plate. A first dielectric disk 32, a power printed circuit board 33, a second dielectric disk 34, a radiator printed circuit board 35, a protection plate 36 and a cover 37 are successively layered in front of the front of the body 31. The respective edge portions of the cover 37 and the body 31 are connected to each other by frame members 38, 39 and 40, whereby the aforementioned individual elements are assembled. First and second dielectric disks 32 and 34 are made of dielectric material such as expanded polyethylene. The cover 37 is made of plastic or a fiber-reinforced plastic material. Preferably, the surface of the cover 37 is coated with a film such as a fluorine-based synthetic resin film or "TEDLER" film (trademark, manufactured by Du Pont de Nemours & Co., USA) which is highly weather-resistant, water-proof and not easily contaminated by snow, ice or dirt. The cover plate 36 is relatively thickly formed of a highly heat-impermeable material such as expanded polystyrene. The plate 35 serves to protect the radiator printed circuit board 35 and the like from a temperature rise caused by sunlight and to protect them from mechanical damage when a hard object collides with the cover plate 37.

Der Konverter 45 ist mit der hinteren Seite des Körpers 31 verbunden. Er ist elektromagnetisch durch einen Versorgungshohlleiter 46 mit der gedruckten Versorgungsleiterplatte 33 verbunden. Der Hohlleiter ist in einem Winkel von 90º gebogen, so daß der Konverter 45 parallel zu der hinteren Seite des Körpers 31 angeordnet ist. Mit dieser Anordnung kann die Tiefe der gesamten Antennenstruktur verringert werden.The converter 45 is connected to the rear side of the body 31. It is electromagnetically connected to the printed supply board 33 through a supply waveguide 46. The waveguide is bent at an angle of 90º so that the converter 45 is arranged parallel to the rear side of the body 31. With this arrangement, the depth of the entire antenna structure can be reduced.

Die Fig. 7 und 8 zeigen die Anordnung der gedruckten Versorgungsleiterplatte 33 bzw. der gedruckten Strahlerleiterplatte 35. Bei der Versorgungsleiterplatte 33 ist die Versorgungsleitung 51, die aus einer leitenden Schicht mit einem Muster, wie in Fig. 7 gezeigt besteht, auf einem dielektrischen Schichtsubstrat 50 aufgebracht. Wie andererseits in Fig. 8 gezeigt, sind mehrere Paare von zirkular polarisierte Wellen abstrahlenden Elementen 62a bis 65a und 62b bis 65b auf der Strahlerleiterplatte 35 angebracht. Jedes dieser Strahlerelemente besteht aus einem ringförmigen Strahlerschlitz 66 und einem im wesentlichen kreisförmigen Einspeisungsort 67. Der Schlitz 66 wird dadurch gebildet, daß ein ringförmiger Teil der leitenden Schicht auf der dielektrischen Schicht 60 entfernt wird, so daß der Ort 67 der leitenden Schicht in der Mitte übrigbleibt. Ein Paar Einkerbungen 68 sind an den äußeren Randbereichen des Orts 67 vorgesehen, die sich diametral gegenüberliegen. Weiterhin sind mehrere Paare von Versorgungsleitungsanschlußabschnitten 52a bis 55a und 52b bis 55b an der Versorgungsleitung 51 der Versorgungsleiterplatte 33 vorgesehen, die jeweils den Strahlerelementen entsprechen. Wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist, liegt zwischen den gedruckten Leiterplatten 33 und 35 die zweite dielektrische Scheibe 34. Die Versorgungsleitungsabschnitte sind elektromagnetisch mit ihren entsprechenden Strahlerelementen verbunden so daß sie den unteren Bereichen der jeweiligen Einspeisungsorte der Elemente entsprechen. Im einzelnen sind die ersten Paare 52 der Versorgungsleitungsanschlußabschnitte 52a und 52b jeweils mit den ersten Paaren der Strahlerelemente 62a und 62b verbunden; die zweiten Paare 53 der Abschnitte 53a und 53b mit den zweiten Paaren 63 der Elemente 63a und 63b, die dritten Paare 54 der Abschnitte 54a und 54b mit den dritten Paaren 64 der Elemente 64a und 64b, und die vierten Paare 55 der Abschnitte 55a und 55b mit den vierten Paaren 65 der Elemente 65a und 65b. Jedes Paar von Versorgungsleitungsanschlußabschnitten ist durch einen ersten Abzweigungsbereich 56 verbunden, und jede zwei benachbarten Paare sind durch ihre jeweiligen zweiten Abzweigungsbereiche 57 verbunden. Die ersten und zweiten Paare 52 und 53 und dritte und vierte Paare 54 und 55 sind durch ihre entsprechenden Abzweigungsbereiche 58 verbunden. Jedes Paar von Strahlerelementen ist in einem Drehwinkel von 90º zu jedem anderen in der Ebene der Antenne angeordnet. Im einzelnen sind die Elemente 62b, 63b, 64b bzw. 65b der ersten, zweiten, dritten und vierten Paare 62, 63, 64 und 65 in einem Winkel von 90º zu den Elementen 62a, 63a, 64a bzw. 65a ausgerichtet. Auch die Versorgungsleitungsanschlußabschnitte sind entsprechend der Anordnung der Strahlerelemente ausgerichtet. Im einzelnen sind die Abschnitte 52b, 53b, 54b bzw. 55b der ersten, zweiten, dritten und vierten Paare 52, 53, 54 und 55 in einem Winkel von 90º zu den Abschnitten 52a, 53a, 54a bzw. 55a ausgerichtet. Die Einkerbungen 68 eines jeden Strahlerelements sind in einem Winkel von 45ºzu der Verlaufsrichtung eines jeden Versorgungsleitungsanschlußabschnitts angeordnet. Strahlen elektromagnetischer Wellen von rechtsdrehend zirkular polarisierten Wellen werden von den Strahlerelementen ausgesandt.7 and 8 show the arrangement of the power printed circuit board 33 and the radiator printed circuit board 35, respectively. In the power printed circuit board 33, the power line 51 consisting of a conductive layer having a pattern as shown in Fig. 7 is deposited on a dielectric layer substrate 50. On the other hand, as shown in Fig. 8, a plurality of pairs of circularly polarized wave radiating elements 62a to 65a and 62b to 65b are mounted on the radiator circuit board 35. Each of these radiating elements consists of an annular radiator slot 66 and a substantially circular feed location 67. The slot 66 is formed by removing an annular part of the conductive layer on the dielectric layer 60 so that the conductive layer location 67 remains in the center. A pair of notches 68 are provided at the outer peripheral portions of the location 67 which are diametrically opposed to each other. Further, a plurality of pairs of supply line connecting portions 52a to 55a and 52b to 55b are provided on the supply line 51 of the supply printed circuit board 33, which correspond to the radiator elements, respectively. As shown in Figs. 9 and 10, the second dielectric disk 34 is interposed between the printed circuit boards 33 and 35. The supply line portions are electromagnetically connected to their corresponding radiator elements so as to correspond to the lower portions of the respective element feeding locations. More specifically, the first pairs 52 of the supply line connecting portions 52a and 52b are connected to the first pairs of the radiator elements 62a and 62b, respectively; the second pairs 53 of the sections 53a and 53b with the second pairs 63 of the elements 63a and 63b, the third pairs 54 of the sections 54a and 54b with the third pairs 64 of the elements 64a and 64b, and the fourth pairs 55 of the sections 55a and 55b with the fourth pairs 65 of the elements 65a and 65b. Each pair of supply line connection sections is connected by a first branch region 56, and every two adjacent pairs are connected by their respective second branch regions 57. The first and second pairs 52 and 53 and third and fourth pairs 54 and 55 are connected by their respective branch regions 58. Each pair of radiating elements is arranged at a rotation angle of 90º to each other in the plane of the antenna. In particular, elements 62b, 63b, 64b and 65b of the first, second, third and fourth pairs 62, 63, 64 and 65 are aligned at an angle of 90º to elements 62a, 63a, 64a and 65a, respectively. The supply line connection sections are also aligned according to the arrangement of the radiating elements. In particular, sections 52b, 53b, 54b and 55b of the first, second, third and fourth pairs 52, 53, 54 and 55 are aligned at an angle of 90º to sections 52a, 53a, 54a and 55a, respectively. The notches 68 of each radiating element are arranged at an angle of 45° to the direction of travel of each supply line connecting section. Beams of electromagnetic waves of right-handed circularly polarized waves are emitted from the radiating elements.

Eine Phasenverschiebung von 90º wird zwischen jedem Paar von Strahlerelementen vorgenommen, d. h. zwischen den Elementen 62a und 62b, zwischen den Elementen 63a und 63b, zwischen den Elementen 64a und 64b und zwischen den Elemeten 65a und 65b. Die einzelnen Versorgungsleitungsanschlußabschnitte der Versorgungsleitung haben dieselbe elektrische Länge, und der elektrische Abstand zwischen den ersten und den zweiten Abzweigungsbereichen 56 und 57 ist gleich. Die Phasenverschiebungsabschnitte 59 sind jeweils zwischen den ersten und dritten Abzweigungsbereichen 57 und 58 eines jeden Paars 53 und zwischen den zweiten und dritten Abzweigungsbereichen 57 und 58 eines jeden vierten Paars 55 vorgesehen. Die Abschnitte 59 bewirken eine Phasenverzögerung von jeweils 180º. Dementsprechend erhalten die Strahlerelemente 62b, 63a und 63b Phasenverzögerungen um 90º, 180º bzw. 270º und hinken hinter jedem entsprechenden Strahlerelement 62a her. Ebenso erhalten die Elemente 64b, 65a und 65b in bezug auf jedes entsprechende Element 64a eine nacheilende Phasenverschiebung um 90º, 180º bzw. 270º. Die Elemente 62a und 64a sind in derselben Phase, d. h. die erstere hinkt der letzteren um eine Phasenverschiebung von 360º nach. Da das Element 63b gegenüber dem Element 62a eine nacheilende Phasenverschiebung von 270º erhält, entsteht eine Phasenverzögerung von 90º zwischen den Elementen 63b und 64a. Auf diese Weise besteht eine Phasenverzögerung von 90º zwischen jeden zwei benachbarten Strahlerelementen. Eine Strahlneigung wird durch die Phasenverschiebungen zwischen diesen benachbarten Strahlerelementen geschaffen. Wenn die Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen in einem freien Raum, der Drehwinkel zwischen jeden zwei benachbarten Strahlerelementen bzw. der Abstand zwischen jeden zwei benachbarten Strahlerelementen gleich λo, αº bzw. d ist, bestimmt sich der Strahlneigungswinkel θº nach der GleichungA phase shift of 90° is made between each pair of radiating elements, ie between elements 62a and 62b, between elements 63a and 63b, between elements 64a and 64b and between elements 65a and 65b. The individual supply line connection sections of the supply line have the same electrical length and the electrical distance between the first and second branch sections 56 and 57 is the same. The phase shift sections 59 are provided between the first and third branch sections 57 and 58 of each pair 53 and between the second and third branch sections 57 and 58 of each fourth pair 55. The sections 59 provide a phase delay of 180° each. Accordingly, radiating elements 62b, 63a and 63b receive phase delays of 90º, 180º and 270º respectively and lag behind each corresponding radiating element 62a. Likewise, elements 64b, 65a and 65b receive a lagging phase shift of 90º, 180º and 270º respectively with respect to each corresponding element 64a. Elements 62a and 64a are in phase, that is, the former lags the latter by a phase shift of 360º. Since element 63b receives a lagging phase shift of 270º with respect to element 62a, a phase delay of 90º arises between elements 63b and 64a. Thus, a phase delay of 90º exists between any two adjacent radiating elements. A beam tilt is created by the phase shifts between these adjacent radiator elements. If the wavelength of the electromagnetic Waves in a free space, the angle of rotation between every two adjacent radiator elements or the distance between every two adjacent radiator elements is equal to λo, αº or d, the beam inclination angle θº is determined according to the equation

θ = sin&supmin;¹ (α λo/2πd).θ; = sin⊃min;¹ (α λo/2πd).

In dem oben beschriebenen Ansführungsbeispiel sind α = 90º und d = 0,64 λo gegeben. In diesem Fall beträgt der Strahlneigungswinkel θ etwa 23º.In the embodiment described above, α = 90º and d = 0.64 λo are given. In this case, the beam inclination angle θ is approximately 23º.

Die Fig. 7 und 8 zeigen nur teilweise eine gedruckte Versorgungsleiterplatte 33 und eine gedruckte Strahlerleiterplatte 35. Die anderen nicht gezeigten Teile, die Versorgungsleitung und die Strahlerelemente sind in gleicher Weise angeordnet, wie oben beschrieben.Fig. 7 and 8 only partially show a printed supply circuit board 33 and a printed radiator circuit board 35. The other parts not shown, the supply line and the radiator elements are arranged in the same way as described above.

Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel der Abstand zwischen jeden zwei benachbarten Strahlerelementen mit einer Phasenverschiebung (z. B. zwischen 62a und 62b oder zwischen 62b und 63a) auf etwa 0,64 λo festgesetzt, und der Abstand zwischen jeden zwei benachbarten Strahlerelementen in derselben Phase (z. B. zwischen 62a und 62a oder zwischen 65b und 65b) ist auf ungefähr 0,8 λo festgesetzt. Durch die Festlegung dieser Abstände in dieser Weise kann der Wirkungsgrad der Antenne maximiert werden, während das Entstehen unerwünschter Gitter-Strahlungskeulen minimiert werden kann. Weiterhin ist in diesem Ausführungsbeispiel die Impedanz der Versorgungsleitung 51 auf 100 Ohm festgesetzt. Die Breite der Leitung 51 variiert von Punkt zu Punkt, wobei die Impedanz eines jeden Strahlerelements an die Leitungsimpedanz angepaßt ist.Furthermore, in this embodiment, the distance between any two adjacent radiating elements with a phase shift (e.g., between 62a and 62b or between 62b and 63a) is set to about 0.64 λo, and the distance between any two adjacent radiating elements in the same phase (e.g., between 62a and 62a or between 65b and 65b) is set to about 0.8 λo. By setting these distances in this way, the efficiency of the antenna can be maximized while the generation of unwanted grating lobes can be minimized. Furthermore, in this embodiment, the impedance of the power line 51 is set to 100 ohms. The width of the line 51 varies from point to point, with the impedance of each radiating element being matched to the line impedance.

Fig. 12 zeigt im Vergleich Kennlinien der Antenne gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel und der herkömmlichen Antenne. Die Kurve P in Fig. 12 stellt eine Kennlinie der flachen 16-Element-Mikrostreifen-Array-Antenne für das 12-GHz-Band dar, die den in Fig. 3 gezeigten herkömmlichen Aufbau hat. Die Kurve E stellt eine Kennlinie der 16-Element-Mikrostreifen-Array-Antenne gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar, das in den Fig. 7 bis 10 gezeigt ist. Wie aus Fig. 12 hervorgeht, hat die herkömmliche Antenne einen Wirkungsgrad η von 46 %, während die erfindungsgemäße Antenne einen Wirkungsgrad von 70 % aufweist. Die erfindungsgemäße Antenne hat folglich einen höheren Wirkungsgrad als die herkömmliche Antenne.Fig. 12 shows a comparison of characteristics of the antenna according to the above-described embodiment and the conventional antenna. The curve P in Fig. 12 represents a characteristic of the flat 16-element microstrip array antenna for the 12 GHz band having the conventional structure shown in Fig. 3. The curve E represents a characteristic of the 16-element microstrip array antenna according to the first embodiment of the present invention shown in Figs. 7 to 10. As is clear from Fig. 12, the conventional antenna has an efficiency η of 46%, while the antenna according to the invention has an efficiency of 70%. The antenna according to the invention therefore has a higher Efficiency than the conventional antenna.

Fig. 11 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine Antenne gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Antenne des ersten Ausführungsbeispiels, die in den Fig. 5 bis 10 gezeigt ist. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß die äußere Erscheinungsform der Strahlerelemente 72a, die zwischen anderen Strahlerelementen in der Nähe der Versorgungsleitung 71 angeordnet sind, teilweise modifiziert ist. Im einzelnen hat jedes Element 72 einen geraden Rand 73 auf einer Seite 73, der dadurch gebildet wird, daß ein Teil des äußeren Randbereichs des Elements neben der Leitung 71 abgeschnitten wird. Der Rand 73 dient dazu, eine breite Lücke zwischen jedem Element 72a und der Leitung 71 zu erhalten. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Abstand zwischen den jeweiligen Rändern von jeweils benachbarten Elemente 72a auf z. B. 6 mm festgesetzt. Obwohl die so konstruierten Strahlerelemente 72a einen niedrigeren Strahlungswirkungsgrad aufweisen, werden die unerwünschten elektromagnetischen Kopplungen zwischen den Elementen 72a und der Versorgungsleitung 71 verringert. Auf diese Weise wird der Wirkungsgrad der gesamten Antenne verbessert. Fig. 13 zeigt eine Kennlinie, die die Verbesserung des Wirkungsgrads der Antenne gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel anzeigt. Wie aus Fig. 13 ersichtlich, erhöht sich der Antennengewinn mit dem Arbeitsfrequenzbereich für die Antenne.Fig. 11 shows a second embodiment of the present invention. An antenna according to this second embodiment has substantially the same structure as the antenna of the first embodiment shown in Figs. 5 to 10. The second embodiment differs from the first embodiment in that the external appearance of the radiating elements 72a arranged between other radiating elements in the vicinity of the feed line 71 is partially modified. Specifically, each element 72 has a straight edge 73 on one side 73 formed by cutting off a part of the outer edge region of the element adjacent to the line 71. The edge 73 serves to maintain a wide gap between each element 72a and the line 71. In this embodiment, the distance between the respective edges of each adjacent element 72a is set to, for example, 6 mm. Although the thus constructed radiator elements 72a have a lower radiation efficiency, the undesirable electromagnetic couplings between the elements 72a and the supply line 71 are reduced. In this way, the efficiency of the entire antenna is improved. Fig. 13 shows a characteristic curve indicating the improvement in the efficiency of the antenna according to the second embodiment compared with the first embodiment. As can be seen from Fig. 13, the antenna gain increases with the operating frequency range for the antenna.

Fig. 14 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Anordnung sind die Versorgungsleitung 151 und die zirkular polarisierte Wellen abstrahlenden Elemente 163a und 163b, die jeweils aus einer Strahlerstelle bestehen, auf ein und derselben gedruckten Leiterplatte angebracht. Die Elemente 163a und 163b haben jeweils ein Paar Einkerbungen 168. Die Versorgungsleitungsanschlußabschnitte 153a und 153b der Leitung 151 sind direkt mit den Strahlerelementen 163a bzw. 163b verbunden. Benachbarte Versorgungsleitungsabschnitte 153a und 153b sind in einem Winkel von 90º zueinander angeordnet. In Bezug auf die anderen Vorrichtungen ist das zweite Ausführungsbeispiel ebenso aufgebaut wie das erste Aufführungsbeispiel.Fig. 14 shows a third embodiment of the present invention. In this arrangement, the supply line 151 and the circularly polarized wave radiating elements 163a and 163b, each consisting of a radiator point, are mounted on one and the same printed circuit board. The elements 163a and 163b each have a pair of notches 168. The supply line connecting sections 153a and 153b of the line 151 are directly connected to the radiator elements 163a and 163b, respectively. Adjacent supply line sections 153a and 153b are arranged at an angle of 90° to each other. With respect to the other devices, the second embodiment is constructed in the same way as the first embodiment.

Bei den oben beschriebenen Ansführungsbeispielen ist eine Phasenverschiebung von 90º zwischen jeden zwei benachbarten zirkular polarisierte Wellen abstrahlenden Elementen gegeben. Die Phasenverschiebung dieses Winkels ist die am besten geeignete für Antennen zum Rundfunkempfang über Satellit. Bei einer Phasendifferenz von 90º werden die Phasenwinkel der in jeden zwei benachbarten Paaren enthaltenen vier Strahlerelemente jeweils auf 0º, 90º, 180º und 270º festgesetzt, wobei sie eine Versorgungsleitung bilden, so daß zwischen den benachbarten Paaren eine Phasendifferenz von 180º gegeben ist. In diesem Fall muß die Versorgungsleitung deshalb nur so ausgebildet sein, daß sie zwischen jeden zwei benachbarten Paaren eine Phasenverschiebung von 180º bewirkt. Auf diese Weise wird die Konstruktion der Versorgungsleitung vereinfacht. Die Phasenverschiebung von 90º resultiert in einer Strahlneigung von 23º. In gemäßigten Zonen kann der Installationswinkel der Antenne bezüglich einer vertikalen Linie für den praktischen Gebrauch klein genug gemacht werden, indem der flachen Antenne eine Strahlneigung von 23º gegeben wird. In Sapporo (im wesentlichen 44. nördlicher Breitengrad) zum Beispiel beträgt der Ankunftswinkel (Wellenwinkel) der elektromagnetischen Wellen von einem Rundfunksatelliten in einer geostationären Umlaufbahn 31,2º, so daß die flache Antenne in einem Winkel von 8,2º zu der vertikalen Linie angebracht werden kann. Ferner beträgt der Ankunftswinkel (Wellenwinkel) der elektromagnetischen Wellen von einem Rundfunksatelliten in Tokio (im wesentlichen 36. nördlicher Breitengrad) 38,0º, so daß die flache Antenne in einem Winkel von 15º zur vertikalen Linie angebracht werden kann. In gemäßigten Zonen kann die flache Antenne daher in der Nähe und im wesentlichen entlang der Wand eines Gebäudes oder dergleichen angebracht werden. Auf diese Weise ist die Gefahr, daß die Antenne durch starke Stürme beeinflußt wird, gering; Schnee oder dergleichen kann sich nicht auf der Antenne ansammeln, und die installierte Antenne wird das äußere Erscheinungsbild des Gebäudes weniger stören. Es ist selbstverständlich angebracht, die Strahlneigungswinkel der Antennen für die höheren Breiten kleiner und diejenigen der Antennen für die niedrigeren Breiten größer zu machen. Die Phasendifferenz kann in einem Bereich zwischen 30º und 150º ausgewählt werden, um den Strahlneigungswinkel nach Belieben festzusetzen.In the above described embodiments, a phase shift of 90º between every two adjacent circularly polarized wave radiating elements. The phase shift of this angle is the most suitable for antennas for receiving satellite broadcasts. With a phase difference of 90º, the phase angles of the four radiating elements contained in every two adjacent pairs are set at 0º, 90º, 180º and 270º respectively, forming a feed line so that there is a phase difference of 180º between the adjacent pairs. In this case, therefore, the feed line only has to be designed to cause a phase shift of 180º between every two adjacent pairs. In this way, the design of the feed line is simplified. The phase shift of 90º results in a beam inclination of 23º. In temperate zones, the installation angle of the antenna with respect to a vertical line can be made small enough for practical use by giving the flat antenna a beam inclination of 23º. For example, in Sapporo (substantially 44° north latitude), the arrival angle (wave angle) of electromagnetic waves from a broadcasting satellite in a geostationary orbit is 31.2º, so that the flat antenna can be installed at an angle of 8.2º to the vertical line. Further, in Tokyo (substantially 36° north latitude), the arrival angle (wave angle) of electromagnetic waves from a broadcasting satellite is 38.0º, so that the flat antenna can be installed at an angle of 15º to the vertical line. In temperate zones, therefore, the flat antenna can be installed near and substantially along the wall of a building or the like. In this way, the risk of the antenna being affected by strong storms is small; snow or the like cannot accumulate on the antenna, and the installed antenna will cause less disturbance to the external appearance of the building. It is of course appropriate to make the beam inclination angles of the antennas for the higher latitudes smaller and those of the antennas for the lower latitudes larger. The phase difference can be selected in a range between 30º and 150º to set the beam inclination angle as desired.

Claims

1. Flat microstrip array antenna (30), comprising:

a matrix of several circularly polarized radiator elements (62a, 62b, 63a, 63b . . .),

wherein these elements (62a, 62b, 63a, 63b . . .) are divided into several pairs (62a and 62b, 63a and 63b),

and a supply line (51) connected to the radiator elements (62a, 62b, 63a, 63b . . .),

characterized in that

each of the polarized radiator elements (62a, 62b, 63a 63 . . .) has a circular feed location (67) with a pair of diametrically opposed notches (68);

the matrix is rectangular and that the pairs of wave-emitting elements are arranged in the rows of the matrix and that the columns of the matrix contain wave-emitting elements of the same orientation;

a radiating element of each pair of the plurality of pairs (62a and 62b, 63a and 63b . . .) is aligned with respect to the notches (68) at a rotation angle of α = 90º to the other radiating element of the respective pair in the plane of the flat antenna (30);

the distance d between the wave-emitting elements in a row is set so that it satisfies the equation

Θ = sin⊃min;¹ (α λo/2πd)

is sufficient, where Θ is a desired beam inclination angle and the wavelength of the electromagnetic waves in free space;

the supply line (51) is provided with a plurality of pairs of first supply line sections (52a and 52b, 53a and 53b), each corresponding to a pair of the elements radiating the circularly polarized waves and each diverging at a first branching region (56),

wherein the first supply line sections (52a and 52b, 53a and 53b) have the same electrical length;

wherein the supply line (51) is further provided with second supply line sections connecting the first branching regions (56) of adjacent pairs of radiator elements to a second branching region (57) in a column, wherein the second supply line sections have the same electrical length;

wherein the supply line (51) is further provided with third supply line sections which connect two adjacent second branch areas (57) with a third branch area (58) in a row,

wherein one of the third supply line sections has a phase shift region (59) which causes a phase shift of 180°.

2. Antenna according to claim 1, characterized in that the supply line (51) is applied to a printed supply circuit board (33) and the radiating elements (62a, 62b, 63a, 63b . . .) are applied to a printed radiation circuit board (35).

3. Antenna according to claim 1, characterized in that those radiating elements (62a, 62b, 63a, 63b . . .) which are closest to the supply line (51) of the plurality of circularly polarized wave radiating elements have a partially truncated outer configuration (73), whereby the gap between the circularly polarized wave radiating element and the supply line is increased.

4. Antenna according to claim 3, further characterized by a flat dish-shaped body (31) made of an electrically conductive material; a first dielectric disk (32) made of plastic foam superimposed on the front side of the body, the printed power circuit board (33) superimposed on the front side of the first dielectric disk (32); a second dielectric disk (34) made of plastic foam superimposed on the front side of the printed power circuit board (33), the printed radiation circuit board (35) superimposed on the front side of the second dielectric disk (34); a protective plate (36) made of plastic foam superimposed on the printed radiation circuit board (35); and a cover (37) superimposed on the front side of the protective plate (36), the respective edge regions of the cover (37) and the body (31) being connected to each other.

5. Antenna according to claim 1, characterized in that the supply line (51) and the elements radiating the circularly polarized waves (62a, 62b, 63a, 63b . . .) are mounted on one and the same printed circuit board so that they are directly connected to one another.