JP2001517882A - マイクロ波平面アンテナ - Google Patents
マイクロ波平面アンテナInfo
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
- H01Q21/065—Patch antenna array
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- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
- H01Q21/245—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction provided with means for varying the polarisation
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- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Description
された個別アンテナ素子を有し、前記個別アンテナ素子は、地導体板アース平面
の上方に配されているマイクロ波アンテナに関する。
ナであって、所定の長さの線路を介して相互に結合された個別アンテナ素子を有
し、前記個別アンテナ素子は、地導体板アース平面の上方に配されており、ここ
で、そこにて個別アンテナ素子の配されている平面に隣接して、1つの移動可能
な平面(調整平面)が配されており、この移動可能な平面(調整平面)は、線路
導体により導かれる個別信号へ移相、位相シフトを生じさせる作用を及ぼすため
の手段を有している当該の平面アンテナに関する。上位概念のアンテナは、送信
及び受信アンテナであり得る。
例えばマーク、ブラウプンクト(Blaupunkt)の平面アンテナA60−
Fとして公知である。そのような平面アンテナは、就中最近何年かの中に著しく
ポピュラーになった所謂“衛星ボール鉢体”にとって代わることが図られている
のである。その場合、その外側の外観の出現イメージは屡々、批判の対象となる
ものである。それというのは、建造物とか風景の外観イメージに対して審美的に
差し障りのあるようなものであるからである。公知の平面アンテナは、アンテナ
信号の受容可能なS/N比を提供するのは、既述のパラボナアンテナのように、
2つの自由度に関してそれぞれの受信すべき衛星に配向整合しなければならない
。2つの自由度は、通常“仰角エレベーション”及び“方位角”と称され、ここ
で、“仰角エレベーション”は、アンテナ平面の主ローブ方向との間に成す角度
θに相応し、方位角φは、垂直軸の周りの配置構成全体の回転を表す。表示座標
系の位置に応じて、他の角度表示を選定してもよい。
対して垂直の入射方向においてのみ受信し得る。従って、機械的配向整合が同様
に必要である。
主ローブ方向を調整し得る。本発明が基礎とする当該の従来技術では少なくとも
1つの調整平面が設けられ、この調整平面上では、個別アンテナ素子に基づくそ
れぞれの導体を所定の位相遅れを以て作動するためウエッジ状に形成された手段
が設けられている。そのようにして、主ローブ方向と平面アンテナの規定平面と
の間でなすθが90°とは異なったものとなり得る。
ンテナではただ主ローブ方向を1つの平面内で旋回することしか可能でなく、こ
こで旧来の平面アンテナにて主ローブ方向と平面アンテナの規定平面との間90
°になっていろ角度が鋭角又は鈍角に変え得るが、主ローブ方向は、垂直軸と、
個別信号の上昇ないし下降する位相ずれの方向とにより張られる平面内に位置す
る。
向整合を可能にするため従来技術ではEP0456579A1のサブクレーム5
項に記載されている手段によれば、相互に直角に設けられる調整平面を設けるも
のであり、それにより、相互に垂直の2つの方向での個別信号の位相ずれを可能
にする。
他方の平坦な面に、例えば、住居等に取付得るアンテナを創出するという課題、
問題が解決され、ここで、アンテナの調整可能な指向特性により、受信がアンテ
ナの基底面の任意の位置ないし配向で可能であるようにするものである。
実際の適用を制限する幾つかの欠点を有する。一方では個別導体へ移相、位相シ
フトの作用をする手段が、導体に直角に延びており、ここで当該公開公報内に開
示された移相,位相シフト作用をするエレメントのウエッジ状の構成が調整平面
の相当の厚さを要し、作製上の問題を惹起する。
アンテナが高価なものとなる。
技術を基礎とした上位概念の特別なアンテナを次のように改善する、即ち、移相
,位相シフト作用をするエレメントが調整平面上で一層簡単に作製され得、機械
的に障害の起こり難いように当該の改良を行うことにある。
る、即ち、線路導体は、それぞれ中断され、不連続になっており、各中断、不連
続個所には、移動可能な平面上に配された実質的にU字状の1つの導体セクショ
ンが配属されており、前記の1つの導体セクションのアクティブ長が調整平面の
移動により可変であるのである。
個所に配属された実質的にU字状の導体セクションが恰も可変の延伸、引き出し
導体のように作用し、それにより、信号の伝搬走行時間、ひいてはそれの位相関
係が影響を受ける。本発明により、調整平面上にて設けられる移相器/伝搬遅延
エレメントを調整平面上にて種々の作製技術ないし導体技術で配置構成し得る。
それに所属するものとしては、マイクロストリップ導体、線路トリプレート線路
又はストリップ導体、サスペンデイトサブストレート導体、スロット線路、コプ
レーナ線路コプレーナストリップ線路がある。
の間に配されているのである。U字状の導体セクションは、直流的に又は混合的
に誘導的/容量的に結合され得る。
移動によって調整可能であり、ここで有利には、調整平面は、シートの形態で構
成されており、このシートの縁には、引張、牽引手段が、係合、リンク結合する
のである。前記引張、牽引手段は、例えば、相対向するねじであり得、前記の相
対向するねじにより、調整平面は、箔シートの形態でそれぞれ1つの方向に動か
し得る。
1つの調整平面が設けられる。空間内で主ローブ方向とアンテナ平面との間の所
定の角度θのもとで主ローブ方向を配向整合し得るため、本発明の平面アンテナ
の発展形態によれば、アンテナ平面は、回転可能に支承されているのであり、而
して、亦垂直軸のまわりの角度φは調整可能である。
化された構成が達成される。移相,位相シフト作用をするエレメントの特別な構
成の故に一層より安価に、且つノイズの影響を受けない簡単化された構成が達成
される。
点によれば、従来技術による平面アンテナは、偏波型式左旋円偏波(LHCP)
及び右旋円偏波(LHCP)しか適しない。
ンテナを提供することにある。
シェル外殻は、個別アンテナ素子を含む少なくとも1つの平面及び1つの調整平
面を有し、第1シェル外殻の個別アンテナ素子の特定方向は第2シェル外殻の個
別アンテナ素子の特定方向に対して直角方向に延びているのである。
ぞれ加算された信号が2つの出力結合コンタクトのうちの各1つへ導かれ、前記
の出力結合コンタクトは、相互にπ/2の角度だけずらして円形の切り欠き部内
に配されており、この円形の切り欠き部内に調整可能に支承された円形横断面を
有する導波体が、相互にπ/2だけずらされて配された2つの相応する出力結合
コンタクトを有するのである。
ロ波アンテナに対して好適であり、前記マイクロ波アンテナでは、移相,位相シ
フト作用をするエレメントとして実質的にU字状導体セクションを有するまさに
1つの移動可能な平面が、1つの回転可能な主平面上に配され、その結果主ロー
ブ方向をわずかなコストで調整できる。2つの手段の組合せにより、例えば衛星
受信及び−通信に適するアンテナが創出され、ここでアンテナは、目立たないよ
うに任意の面に、家の壁、屋根切妻壁等に取り付けられ得、そして、アンテナ信
号の良好なS/N比を任意の偏波型式のもとで可能である。本発明の更なる実施
形態がサブクレームに詳述されている。
略図である。
の斜視図である。
は、第1の位置で示されている。
を示す図5の構成の平面図である。
トリー構造ないし樹状構造及び配置構成を示す図である。
フト作用をするエレメントの配置構成及び樹状構造を示す図である。
い与えられる自由度を略示する。本発明の平面アンテナは、例えば10X10個
別アンテナ素子を有し、これらの10X10個別アンテナ素子は、図1中それぞ
れ1つの円10で示してある。アンテナ面の縁は、―図1に示すように−矩形状
、即ち、10X10の個別アンテナ素子のマトリクスに従って構成されており、
又は垂直軸―Z軸を中心としての所定の特定回転を可能にするため円形状の縁で
あってもよい。
すべての個別アンテナ素子に所定の位相ずれシフトが、3角形14でシンボリッ
クに示すように与えられるようにするものである。そのようにして達成され得る
ことは、垂直軸線から角度θだけ異なる入射角にも拘わらず、個別アンテナ素子
のすべての個別信号が加算点にて同位相で到来することである。
面をたんに設けるだけである。Z軸及びX′軸により張られる平面内だけでなく
、主ローブの方向を角θだけ旋回させ得るためアンテナ装置全体が、垂直軸を中
心として、即ち、Z軸を中心として旋回可能にするものである。それにより、X
′軸を、X軸に対して角度φだけ旋回せしめられ得る。アンテナ平面の相応の配
向整合を行うと、角度φを例えば方位角とし得る。
能になり、この安価なアンテナは、建造物外壁に任意の位置に、殊に建造物に並
行に配され得、ここでそれでも主ローブの方向を空間中で自由に配向整合し得る
。
す層構成を分解鳥瞰図で示す。
調整し得るための2シェル外殻構成を示す。図2の構成では、上方シェル外殻に
所属する各層には、20代の参照番号を付してあり、これに対して、下方シェル
外殻に所属する各層には30代の参照番号を付してある。
トレート”(“Superstrat”)と称される−上に被着された金属層2
0が示されている。図3から明らかなように、金属層20が示されている。図3
から明らかなように金属層20は、2X2セクション21を有する。各円形セク
ションは、1つの個別アンテナ素子の一部である。個別アンテナ素子の2X2間
tの図示構成を選定した訳は、分かり易く示すため、実際の本発明の実施形態で
は、個別アンテナ素子のマトリクスは遙かに多数が選定されるべきものであり、
それにより、殊に衛星受信の場合、十分強力な総合信号を得るものである。
箔は図3の矢印の方向に移動可能である。シート箔24上には、実質的にU字状
の導体セクション25a,25bが配されており、それの機能は、次の層のサブ
ストレート26を考察すれば明らかである。サブストレートは、個別アンテナ素
子27を有するネットワーク構造を有し、個別アンテナ素子27は、全体的に相
互に並行な方向に配向整合されている。個別アンテナ素子27―これらは、金属
層20にて相応の円切欠部1と共働する−からは、導体が曲がりだしており、こ
の導体は、2つの個所28a,28bにて、中断され、不連続になっており、な
いし、途絶、中断されている。当該の中断、不連続箇所ないし途絶、中断個所は
、U字状の導体部片5a,25bで橋絡されており、ここで、シート箔24の位
置により、U字状の“延長ひき出し導体”25a,25bの有効長を変化させ得
る。図3に示すシート箔24を例えば、図の上縁の方に向かって移動させると、
バイパス導体25aの有効長は増大され、これに反し、導体25bの有効長は小
さくなる。同様にして、位相差角が調整される、それというのは、図3中左方に
位置する個別アンテナ素子に由来する信号が、同図中右方に示す個別アンテナ素
子に由来する信号より長い走行距離をたどるべきこととなるからである。
口33を有し、サブストレート26上に配された出力結合コンタクト29へのア
クセスを可能にするものである。
するネットワーク構造と異なって、個別アンテナ素子37―これらはそれぞれ金
属層30における切欠部31と共働する−は、最初に述べた個別アンテナ素子2
7に対して直交方向に延びる方向に配向整合されている。
して延びている。
導波体は、基底平面40に対して回転、回動可能であり、両シェル外殻の相互に
π/2だけずれて設けられた出力結合コンタクト29,39と共働する。
斜視略図で示してある。明らかなように、相対向する個別アンテナ素子が、相互
に直角方向に位置する偏波方向に配されている。亦明らかなように、上方及び下
方シェル外殻の出力結合コンタクト29,39の投影、射影が相互にπ/2の角
度を成して配されている;更に、回転可能に配された円形導波体42が示されて
おり、この円形導波体により、加算された総合信号が出力結合される。
即ちZ軸に平行に延びている。従って、第1,第2シェル外殻の空間内で相互に
間隔のおかれている平面が図5の平面図では相互に重なり合う。更に、図5には
、更なる円形導波体42上に配された2つの出力結合コンタクトが示されており
、それらの2つの出力結合49は、上方シェル外殻の出力結合コンタクト29及
び下方シェル外殻の出力結合コンタクト39と同様に相互にπ/2だけ間隔をお
かれている。図5に示す位置では、垂直方向に示す出力結合コンタクトにて、(
図平面で見て)垂直方向に偏波された波動成分の信号が出力結合される。それに
相応して、他方の出力結合コンタクトからは水平方向偏波された波動成分の信号
が出力結合される。
いる。それにより、図平面に対して斜め方向の入射平面に関して、水平及び垂直
偏波された波動成分の信号が得られる。
面を調整し得る。
本発明の平面アンテナにより、円偏波された信号をも処理できる。それというの
は、円偏波波動は、任意の直線波動成分から合成され得るからである。出力結合
コンタクトが円形導波体に円偏波を生じるように接続すればアンテナの主平面に
対する角度ないし回転は大したことはなくなる。
ナを創出し得るものであり、当該のアンテナは、任意の位置で、即ち、実質的に
満足のゆくように配置され、受信すべき衛星のほうに配向整合し、簡単な手段で
種々の偏波形態に切換得るものである。
ト“引き出し線路”の例を示す。図に示す配置構成では、個別アンテナ素子は、
円12でシンボリックにしめされ、一方、第1シェル外殻の移相,位相シフト作
用をするエレメント25及び移相,位相シフト作用をするエレメント35は、相
応のU字状の部片で示されている。更に図7は、アンテナ平面の円形状の画定形
態の様子を示し、これは、図7中図平面に対して垂直方向に延びる垂直軸の周り
の回転には有利なものである。
子に対する可能なマトリクスないし2進ツリー構造ないし樹状構造を類似のよう
にシンボリックに示す。アンテナマトリクスの大きさは、任意に選定でき、ここ
で、方形の配置構成が好適である。
略図。
の斜視各図。
を示す図5の構成の平面図。
トリー構造及び配置構成を示す図である。
フト作用をするエレメント。
Claims (21)
- 【請求項1】 マイクロ波アンテナ(10)であって、所定の長さの線路を
介して相互に結合された個別アンテナ素子(12)を有し、前記個別アンテナ素
子(12)は、地導体板アース平面(40)の上方に配されており、ここで、そ
こにて個別アンテナ素子(12)の配されている平面(26,36)に隣接して
、1つの移動可能な平面(調整平面)(24,34)が配されており、この移動
可能な平面(調整平面)(24,34)は、線路導体により導かれる個別信号へ
移相、位相シフトを生じさせる作用を及ぼすための手段を有している当該の平面
アンテナにおいて、 線路導体は、それぞれ中断され、不連続になっており(28a,b;38a,
b)、 各中断、不連続個所(28a,b;38a,b)には、移動可能な平面(24
,34)上に配された実質的にU字状の1つの導体セクション(25a,b:3
5a,b)が配属されており、前記の1つの導体セクション(25a,b:35
a,b)のアクティブ長が調整平面の移動により可変であることを特徴とするマ
イクロ波平面アンテナ。 - 【請求項2】 調整平面は、個別アンテナ素子の平面と地導体板アース平面
との間に配されていることを特徴とする請求項1記載のアンテナ。 - 【請求項3】 各中断、不連続個所(28a,b;38a,b)の端部が、
調整平面上のそれぞれ所属のU字状の導体セクション(25a,b;35a,b
)と導電的に結合されていることを特徴とする請求項1又は2記載のアンテナ。 - 【請求項4】 各中断、不連続個所(28a,b;38a,b)の端部が、
調整平面上のそれぞれ所属のU字状の導体セクション(25a,b;35a,b
)と誘電的/容量的に結合されていることを特徴とする請求項1又は2記載のア
ンテナ。 - 【請求項5】 主ローブ方向とアンテナ平面(10)との間の角度(θ)が
調整平面(24,34)の移動によって調整可能であることを特徴とする請求項
1から4までのうちいずれか1項記載のアンテナ。 - 【請求項6】 調整平面(24,34)は、シートの形態で構成されており
、このシートは、縁にリンク結合された引張、牽引手段によって調整可能である
ことを特徴とする請求項5記載のアンテナ。 - 【請求項7】 アンテナは、空間内で主ローブ方向とアンテナ平面との間の
所定の角度(θ)のもとで主ローブ方向を配向整合する(φ)ための機械的手段
を有することを特徴とする請求項5記載のアンテナ。 - 【請求項8】 アンテナ平面(8)は、回転可能に支承されていることを特
徴とする請求項7記載のアンテナ。 - 【請求項9】 円形の縁が設けられていることを特徴とする請求項1から8
までのうちいずれか1項記載のアンテナ。 - 【請求項10】 2シェル外殻構成(20代、30代参照番号)を有し、各
シェル外殻は、個別アンテナ素子を含む少なくとも1つの平面(26,36)及
び1つの調整平面(24,34)を有し、第1シェル外殻の個別アンテナ素子(
27)の特定方向は第2シェル外殻の個別アンテナ素子(37)の特定方向に対
して直角方向に延びていることを特徴とする請求項1から9までのうちいずれか
1項記載のアンテナ。 - 【請求項11】 第1(20代参照番号)及び第2(30代参照番号)シェ
ル外殻のそれぞれ加算された信号が、2つの出力結合コンタクト(29,39)
のうちの各1つへ導かれ、前記の出力結合コンタクト(29,39)は、相互に
π/2の角度だけずらして円形の切り欠き部(33)内に配されており、この円
形の切り欠き部(33)内に調整可能に支承された円形横断面を有する導波体(
42)が、相互にπ/2の角度だけずらして配された2つの相応する出力結合コ
ンタクト(49)を有することを特徴とする請求項10記載のアンテナ。 - 【請求項12】 マイクロ波アンテナ(10)であって、所定の長さの線路
を介して相互に結合された個別アンテナ素子(12)を有し、前記個別アンテナ
素子(12)は、地導体板アース平面(40)の上方に配されているマイクロ波
アンテナにおいて、 2シェル外殻構成(20代、30代参照番号)を有し、各シェル外殻は、個別
アンテナ素子を含む少なくとも1つの平面(26,36)及び1つの調整平面を
有し、第1シェル外殻(20代、参照番号)の個別アンテナ素子(27)の特定
方向は第2シェル外殻(20代、30代参照番号)の個別アンテナ素子(37)
の特定方向に対して直角方向に延びていることを特徴とするマイクロ波平面アン
テナ。 - 【請求項13】 第1及び第2シェル外殻のそれぞれ加算された信号が2つ
の出力結合コンタクト(29,39)のうちの各1つへ導かれ、前記の出力結合
コンタクト(29,39)は、相互にπ/2の角度だけずらして円形の切り欠き
部(33)内に配されており、この円形の切り欠き部(33)内に調整可能に支
承された円形横断面を有する導波体(42)が、相互にπ/2だけずらされて配
された2つの相応する出力結合コンタクト(49)を有することを特徴とする請
求項12記載のアンテナ。 - 【請求項14】 そこにて個別アンテナ素子(12)の配されている平面(
26,36)に隣接して、1つの移動可能な平面(調整平面)(24,34)が
配されており、この移動可能な平面(調整平面)(24,34)は、線路導体に
より導かれる個別信号へ移相、位相シフトを生じさせる作用を及ぼすための手段
を有しており、 線路導体は、それぞれ中断され、不連続になっており(28a,b;38a,
b)、 各中断、不連続個所(28a,b;38a,b)には、移動可能な平面(24
,34)上に配された実質的にU字状の1つの導体セクション(25a,b:3
5a,b)が配属されており、前記の1つの導体セクション(25a,b:35
a,b)のアクティブ長が調整平面の移動により可変であることを特徴とする請
求項13記載のマイクロ波平面アンテナ。 - 【請求項15】 調整平面は、個別アンテナ素子の平面と地導体板アース平
面との間に配されていることを特徴とする請求項14記載のアンテナ。 - 【請求項16】 各中断、不連続個所(28a,b;38a,b)の端部が
、調整平面上のそれぞれ所属のU字状の導体セクション(25a,b;35a,
b)と導電的に結合されていることを特徴とする請求項13又は14記載のアン
テナ。 - 【請求項17】 各中断、不連続個所(28a,b;38a,b)の端部が
、調整平面上のそれぞれ所属のU字状の導体セクション(25a,b;35a,
b)と誘電的/容量的に結合されていることを特徴とする請求項13又は14記
載のアンテナ。 - 【請求項18】 主ローブ方向とアンテナ平面(10)との間の角度(θ)
が調整平面(24,34)の移動によって調整可能であることを特徴とする請求
項1から17までのうちいずれか1項記載のアンテナ。 - 【請求項19】 調整平面(24,34)は、シートの形態で構成されてお
り、このシートは、縁にリンク結合された引張、牽引手段によって調整可能であ
ることを特徴とする請求項18記載のアンテナ。 - 【請求項20】 アンテナは、空間内で主ローブ方向とアンテナ平面との間
の所定の角度(θ)のもとで主ローブ方向を配向する(φ)ための機械的手段を
有することを特徴とする請求項18記載のアンテナ。 - 【請求項21】 アンテナ平面(8)は、回転可能に支承されていることを
特徴とする請求項19記載のアンテナ。
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