JP2002190707A - Plane antenna - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、追尾型あるいは固
定型として用いられる平面アンテナに係り、特に、多数
のパッチ電極を配列したパッチアレー方式の平面アンテ
ナに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a planar antenna used as a tracking type or a fixed type, and more particularly to a patch array type planar antenna in which a number of patch electrodes are arranged.
【0002】[0002]
【従来の技術】図7はかかるパッチアレー方式の平面ア
ンテナの従来例を説明するものであり、同図(a)は平
面図、同図(b)は断面図を示している。ただし、図7
(a),(b)は基本構成を模式的に示すもので、パッ
チ電極の数や形状等は簡略化して描いてある。2. Description of the Related Art FIGS. 7A and 7B illustrate a conventional example of such a patch array type planar antenna. FIG. 7A is a plan view and FIG. 7B is a sectional view. However, FIG.
(A) and (b) schematically show the basic configuration, in which the number and shape of the patch electrodes are drawn in a simplified manner.
【0003】図7に示す従来の平面アンテナ20は、ポ
リテトラフルオロエチレン(商品名:テフロン)等の比
誘電率が小さい誘電材料からなる誘電体基板21と、こ
の誘電体基板21の表面に形成された多数のパッチ電極
22と、誘電体基板21の裏面全体に形成されたアース
電極23と、各パッチ電極22の給電点から誘電体基板
21を貫通して下方へ延出する給電ピン24とで構成さ
れており、各パッチ電極22とアース電極23は誘電体
基板21の両面に設けられた銅箔をエッチングすること
により所望形状にパターニングされている。この平面ア
ンテナ20はラジアル導波管25に固定され、各給電ピ
ン24はラジアル導波管25内に挿入されている。ラジ
アル導波管25の底面中央にプローブ26が取付けられ
ており、プローブ26は同軸ケーブル27を介して図示
せぬLNBに接続されている。A conventional planar antenna 20 shown in FIG. 7 includes a dielectric substrate 21 made of a dielectric material having a small relative dielectric constant such as polytetrafluoroethylene (trade name: Teflon) and a dielectric substrate 21 formed on the surface of the dielectric substrate 21. A plurality of patch electrodes 22, a ground electrode 23 formed on the entire back surface of the dielectric substrate 21, and a feed pin 24 extending downward from the feed point of each patch electrode 22 through the dielectric substrate 21. Each of the patch electrodes 22 and the ground electrode 23 is patterned into a desired shape by etching a copper foil provided on both surfaces of the dielectric substrate 21. This planar antenna 20 is fixed to a radial waveguide 25, and each feed pin 24 is inserted into the radial waveguide 25. A probe 26 is attached to the center of the bottom surface of the radial waveguide 25, and the probe 26 is connected to an LNB (not shown) via a coaxial cable 27.
【0004】図8(a)はパッチ電極22の1つを詳細
に示す平面図、図8(b)は同図(a)のA−A線に沿
う断面図である。パッチ電極22の外形形状は円形であ
り、その中心点から離れた給電点に給電ピン24が半田
付けされている。パッチ電極22の外周縁には一対の切
欠き22aが形成されており、両切欠き22aはパッチ
電極22の中心点を通る直線上で対向している。これら
切欠き22aは縮退分離素子と称せられるもので、共振
する直交モードを分離する作用があり、二つの共振モー
ドに対する周波数は各々異なる周波数に変化する。その
とき、これら二つの周波数のほぼ中間の周波数におい
て、励振位相に90°の位相差を生じて円偏波が発生す
る。前述したように、このようなパッチ電極22は誘電
体基板21の表面に多数配列されているが、その際、誘
電体基板21上に複数の同心円を設定し、これら同心円
の円周上に各パッチ電極22が等間隔に並ぶように配列
されている。ただし、各々のパッチ電極22の設置方向
(切欠き22aの向き)は受信対象である衛星の方向に応
じて最適な角度に設定されており、以下、パッチ電極2
2の設置方向に応じて放射ビーム方向が傾くビームチル
トの原理を、図9を用いて説明する。FIG. 8A is a plan view showing one of the patch electrodes 22 in detail, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. The external shape of the patch electrode 22 is circular, and a power supply pin 24 is soldered to a power supply point remote from the center point. A pair of cutouts 22 a are formed on the outer peripheral edge of the patch electrode 22, and the cutouts 22 a face each other on a straight line passing through the center point of the patch electrode 22. These notches 22a are called degenerate separation elements, and have the function of separating the orthogonal modes that resonate, and the frequencies for the two resonance modes change to different frequencies. At that time, at a frequency substantially intermediate between these two frequencies, a 90 ° phase difference is generated in the excitation phase, and a circularly polarized wave is generated. As described above, a large number of such patch electrodes 22 are arranged on the surface of the dielectric substrate 21. In this case, a plurality of concentric circles are set on the dielectric substrate 21 and each concentric circle is set on the circumference of these concentric circles. The patch electrodes 22 are arranged so as to be arranged at equal intervals. However, the installation direction of each patch electrode 22
(The direction of the notch 22a) is set to an optimal angle according to the direction of the satellite to be received.
The principle of beam tilt in which the direction of the radiation beam is inclined according to the installation direction of 2 will be described with reference to FIG.
【0005】図9(a)は互いに設置方向の異なる2つ
の右旋円偏波用パッチ電極の平面図、図9(b)は同図
(a)のB−B線に沿う断面図である。ここで、右旋円
偏波を放射するパッチ電極22A,22Bは、x軸上に
間隔dで配置されている。電波の最大放射方向(主ビー
ム方向)をz軸に対して角度θにするためには、パッチ
電極22Aおよび22Bの放射する電波の位相がθ方向
において同位相になるように、パッチ電極22Aおよび
22Bに給電すればよい。パッチ電極22Aおよび22
Bが同位相で給電され、各々の放射電波がθ方向の十分
遠方において観測された場合、図9(b)に示す距離の
差Sに相当する位相差が生じる。つまり、パッチ電極2
2Aを基準とすると、パッチ電極22Bから放射された
電波の位相は距離の差Sに相当する位相差だけ進んでい
ることになる。したがって、パッチ電極22Bが放射す
る電波を、距離の差Sに相当する位相差だけ遅らせるよ
うに給電すれば、パッチ電極22Bの放射する電波の位
相がパッチ電極22Aの放射する電波の位相とθ方向に
おいて一致するため、θ方向において最大放射ビームが
得られる。つまり、主ビームがθ方向を向くことにな
る。ここで、距離の差Sに相当する位相差をβとする
と、βは次式のβ=−360・S/λ=−360・d・
sinθ/λ(度)で与えられる(ただし、λは放射電
波の波長)。この距離の差Sに相当する位相差βは、移
相器を用いることによっても実現できるが、電波の偏波
が円偏波の場合、パッチ電極を給電点を中心に回転させ
ることにより容易にビームチルトが可能となる。図9に
おいて、パッチ電極22Bは、パッチ電極22Aに対し
て位相差βに相当する角度だけ回転させた状態を示して
いる。この状態において、パッチ電極22Bが放射する
電波の位相は、パッチ電極22Aが放射する電波の位相
と等しい。したがって、パッチ電極22Aおよび22B
が各々放射する電波を合成すると、θ方向において最大
放射が得られる。FIG. 9A is a plan view of two right-handed circularly polarized patch electrodes having different installation directions, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 9A. . Here, the patch electrodes 22A and 22B that emit right-hand circularly polarized waves are arranged at intervals d on the x-axis. In order to set the maximum radiation direction (main beam direction) of the radio wave to the angle θ with respect to the z-axis, the patch electrodes 22A and 22B and the patch electrodes 22A and 22B have the same phase in the θ direction. Power may be supplied to 22B. Patch electrodes 22A and 22
When B is fed in phase and each radiated radio wave is observed at a sufficiently long distance in the θ direction, a phase difference corresponding to the distance difference S shown in FIG. 9B occurs. That is, the patch electrode 2
With reference to 2A, the phase of the radio wave radiated from the patch electrode 22B is advanced by a phase difference corresponding to the distance difference S. Therefore, if power is supplied so as to delay the radio wave radiated by the patch electrode 22B by a phase difference corresponding to the distance difference S, the phase of the radio wave radiated by the patch electrode 22B becomes equal to the phase of the radio wave radiated by the patch electrode 22A and the θ direction. , A maximum radiation beam is obtained in the θ direction. That is, the main beam is directed in the θ direction. Here, assuming that a phase difference corresponding to the distance difference S is β, β is β = −360 · S / λ = −360 · d ·
It is given by sin θ / λ (degrees) (where λ is the wavelength of the radiated radio wave). The phase difference β corresponding to the distance difference S can be realized by using a phase shifter. However, when the radio wave is circularly polarized, the patch electrode can be easily rotated by rotating the patch electrode around the feeding point. Beam tilt becomes possible. FIG. 9 shows a state in which the patch electrode 22B is rotated by an angle corresponding to the phase difference β with respect to the patch electrode 22A. In this state, the phase of the radio wave emitted by the patch electrode 22B is equal to the phase of the radio wave emitted by the patch electrode 22A. Therefore, the patch electrodes 22A and 22B
Combine the radio waves radiated from each other to obtain the maximum radiation in the θ direction.
【0006】このように構成された平面アンテナ20を
例えば自動車等の移動体に略水平にした状態で搭載し、
衛星からの電波を受信する追尾型の平面アンテナとして
用いた場合、平面アンテナ20の主ビームのアンテナ面
に対する傾き角を衛星の仰角に概略一致させておくこと
により、平面アンテナ20を方位角方向にのみ回転する
だけで衛星を追尾することができる。すなわち、衛星か
らの電波を平面アンテナ20の各パッチ電極22で受信
し、各々給電ピン24からラジアル導波管25内に導入
してプローブ26に結合させた後、同軸ケーブル27を
介して図示せぬLNBで周波数変換して受信機に入力す
れば、平面アンテナ20を方位角方向にのみ回転するだ
けで衛星を追尾することができる。ここで、プローブ2
6を中心として同一列上にある各パッチ電極22におい
ては、各々の給電ピン24から放射される電波は同位相
であるが、異なる二列の各々のパッチ電極22において
は、各々の給電ピン24から放射される電波は異なる。
つまり、外側の列のパッチ電極22の給電ピン24おい
て放射される電波の位相ほど遅れることになる。したが
って、所定方向にビームチルトされた平面アンテナ20
を構成するにあたり、各々のパッチ電極22で受信され
る電波を同位相にするためには、各々の給電ピン24か
ら放射される電波の位相を補正するように、各パッチ電
極22の設置方向を設計すればよい。[0006] The planar antenna 20 constructed as described above is mounted on a moving body such as an automobile in a substantially horizontal state.
When used as a tracking-type planar antenna that receives radio waves from a satellite, the inclination angle of the main beam of the planar antenna 20 with respect to the antenna surface is made to substantially match the elevation angle of the satellite, so that the planar antenna 20 can be moved in the azimuth direction. The satellite can be tracked only by rotating. That is, a radio wave from a satellite is received by each patch electrode 22 of the planar antenna 20, introduced into a radial waveguide 25 from a feed pin 24 and coupled to a probe 26, and then shown via a coaxial cable 27. If the frequency is converted by the LNB and input to the receiver, the satellite can be tracked only by rotating the planar antenna 20 only in the azimuth direction. Here, probe 2
The radio waves radiated from each feed pin 24 are in the same phase in each of the patch electrodes 22 on the same row with the center 6, but in each of the patch electrodes 22 in two different rows, each of the feed pins 24 is different. The radio waves radiated from are different.
That is, the phase of the radio wave radiated at the power supply pins 24 of the patch electrodes 22 in the outer row is delayed more. Therefore, the planar antenna 20 beam tilted in a predetermined direction
In order to make the radio waves received by each patch electrode 22 the same phase, the installation direction of each patch electrode 22 is adjusted so that the phase of the radio wave radiated from each feed pin 24 is corrected. Just design.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、衛星の仰角
はこれを受信する地域によって大きく異なり、例えば日
本国内においても東日本と西日本とでは衛星の仰角が約
12度異なるが、この種のパッチアレー方式の平面アン
テナにおいて、主ビームの仰角方向のビーム幅は約6度
であるため、対象となる衛星の仰角に応じて各パッチ電
極の設置方向を予め最適角度に設定する必要がある。The elevation angle of a satellite varies greatly depending on the area where the satellite is received. For example, even in Japan, the elevation angle of the satellite differs by about 12 degrees between East Japan and West Japan. In the planar antenna described above, the beam width of the main beam in the elevation angle direction is about 6 degrees, so that the installation direction of each patch electrode needs to be set to an optimum angle in advance in accordance with the elevation angle of the target satellite.
【0008】しかしながら、前述した従来の平面アンテ
ナ20においては、誘電体基板21の表面全体に設けら
れた銅箔をエッチングすることにより、多数のパッチ電
極22が誘電体基板21の表面に所望の設置方向にパタ
ーン形成されているため、原版となるマスク形状によっ
て各パッチ電極22の設置方向が決定されることにな
る。したがって、主ビームの仰角方向が異なる数種類の
平面アンテナ20を製造する場合、その都度、原版とな
るマスクを交換して各パッチ電極22の設置方向を最適
角度に設定しなければならず、汎用性に欠けて製造コス
トが高騰するという問題があった。なお、このような問
題は追尾型として用いられる平面アンテナに限らず、家
庭用の固定型として用いられる平面アンテナにおいても
同様に生じる。However, in the conventional planar antenna 20 described above, a large number of patch electrodes 22 are formed on the surface of the dielectric substrate 21 by etching the copper foil provided on the entire surface of the dielectric substrate 21. Since the pattern is formed in the direction, the installation direction of each patch electrode 22 is determined by the mask shape serving as the original. Therefore, in the case of manufacturing several types of planar antennas 20 having different elevation angles of the main beam, each time the mask serving as an original must be replaced, the installation direction of each patch electrode 22 must be set to the optimum angle. However, there is a problem that the production cost rises due to the lack of the device. Note that such a problem is not limited to a planar antenna used as a tracking type, but also occurs in a planar antenna used as a fixed type for home use.
【0009】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、主ビームの方向を簡
単に変更することができる汎用性の高い平面アンテナを
提供することにある。The present invention has been made in view of such a situation of the prior art, and an object of the present invention is to provide a highly versatile planar antenna capable of easily changing the direction of a main beam. .
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の平面アンテナは、給電ピンに関して対称形
状な誘電体基板の表面にパッチ電極を形成してなる同一
形状の多数のパッチユニットと、前記各給電ピンが挿通
される多数の貫通孔を有するグランドプレートとを備
え、前記各パッチユニットを前記グランドプレート上に
搭載した。In order to achieve the above object, a planar antenna according to the present invention comprises a plurality of patch units of the same shape formed by forming patch electrodes on the surface of a dielectric substrate symmetrical with respect to a feed pin. And a ground plate having a large number of through holes into which the power supply pins are inserted, and the patch units are mounted on the ground plate.
【0011】このように構成された平面アンテナでは、
パッチユニットをその給電ピンを中心としてグランドプ
レート上で回転することにより、各パッチユニットの表
面に形成されたパッチ電極を要求される主ビームの方向
に応じて最適角度に設置できるため、同一形状のパッチ
ユニットを多数準備するだけで、主ビームの方向を簡単
に変更することができる。また、グランドプレート上に
多数のパッチユニットが所定間隔を存して搭載されてい
るため、1枚の誘電体基板の表面に多数のパッチ電極を
形成した場合に比べると誘電体基板の使用率が大幅に少
なくなり、その分、コストの低減化を図ることができ、
しかも、グランドプレートは各パッチユニットに対して
共通のアース電極として機能するため、個々のパッチユ
ニット自体の構成を簡略化することができ、この点から
もコストの低減化が図れる。In the planar antenna configured as described above,
By rotating the patch unit on the ground plate around its feeding pin, the patch electrodes formed on the surface of each patch unit can be installed at the optimum angle according to the required main beam direction. The direction of the main beam can be easily changed only by preparing a large number of patch units. Also, since a large number of patch units are mounted on the ground plate at predetermined intervals, the usage rate of the dielectric substrate is lower than when a large number of patch electrodes are formed on the surface of one dielectric substrate. Greatly reduced, and the cost can be reduced accordingly.
In addition, since the ground plate functions as a common ground electrode for each patch unit, the configuration of each patch unit itself can be simplified, and the cost can be reduced from this point as well.
【0012】上記の構成において、グランドプレート上
に多数のガイド孔を有するガイドプレートを固定し、こ
れらガイド孔によってパッチユニットを給電ピンを中心
として回転方向へ案内するように構成することが好まし
く、このようなガイドプレートを用いると、パッチユニ
ットを簡単かつ確実に所望の回転方向へ設置することが
できる。In the above configuration, it is preferable that a guide plate having a large number of guide holes is fixed on the ground plate, and the patch holes guide the patch unit in the direction of rotation about the power supply pin. When such a guide plate is used, the patch unit can be easily and reliably installed in a desired rotation direction.
【0013】この場合、パッチユニットにおける誘電体
基板の外形形状は給電ピンに関して対称形状であれば何
でもよいが、特に、外形形状が円形の誘電体基板を同じ
く円形のガイド孔によって案内することが好ましく、こ
のようにするとパッチユニットをより確実に回転するこ
とができると共に、グランドプレート上におけるパッチ
ユニットの実装密度を高めることができる。その際、誘
電体基板のパッチ電極を除く部位に回転用の係合部を形
成すると、自動機等の治具を係合部に係合させてパッチ
ユニットを回転させることができて好ましい。In this case, the external shape of the dielectric substrate in the patch unit may be any shape as long as it is symmetrical with respect to the power supply pin. In particular, it is preferable that the dielectric substrate having the circular external shape is guided by the circular guide hole. By doing so, the patch unit can be more reliably rotated, and the mounting density of the patch unit on the ground plate can be increased. At this time, it is preferable to form a rotation engaging portion on a portion of the dielectric substrate other than the patch electrode, because a jig such as an automatic machine can be engaged with the engaging portion to rotate the patch unit.
【0014】また、上記の構成において、パッチユニッ
トの誘電体基板とガイドプレートのいずれか一方に円周
方向に沿って目盛を設けると共に、いずれか他方に目盛
と協働してパッチユニットの回転角を示す指針を設ける
と、パッチユニットの設置方向を視覚的に確認すること
ができて好ましい。In the above configuration, one of the dielectric substrate and the guide plate of the patch unit is provided with a scale along the circumferential direction, and the other is cooperated with the scale to provide a rotation angle of the patch unit. It is preferable to provide a pointer indicating that the installation direction of the patch unit can be visually confirmed.
【0015】また、上記の構成において、ガイドプレー
トと各パッチユニットの表面に保護シートを接着するこ
とが好ましく、このような保護シートを用いると、保護
シートの接着面がパッチユニットの回転方向のずれを押
さえ込むのと同時に、ガイドプレートに接着されてパッ
チユニットをグランドプレート方向に押さえ込むことが
できる。Further, in the above configuration, it is preferable that a protective sheet is adhered to the guide plate and the surface of each patch unit. If such a protective sheet is used, the adhesive surface of the protective sheet shifts in the rotation direction of the patch unit. At the same time, the patch unit is adhered to the guide plate and the patch unit can be pressed in the direction of the ground plate.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態について
図面を参照して説明すると、図1は本発明の実施形態例
に係る平面アンテナの断面図、図2は該平面アンテナに
備えられるアンテナベースの斜視図、図3は該アンテナ
ベースの断面図、図4は該平面アンテナに備えられるパ
ッチユニットの平面図、図5は該パッチユニットの断面
図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of a planar antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an antenna provided in the planar antenna. FIG. 3 is a perspective view of a base, FIG. 3 is a sectional view of the antenna base, FIG. 4 is a plan view of a patch unit provided in the planar antenna, and FIG. 5 is a sectional view of the patch unit.
【0017】図1に示すように、本実施形態例に係る平
面アンテナ1は、ラジアル導波管2に固定されたグラン
ドプレート3と、このグランドプレート3上に固定され
たガイドプレート4と、このガイドプレート4によって
位置決めされた多数のパッチユニット5と、これらガイ
ドプレート4およびパッチユニット5群を覆う保護シー
ト6とで構成されており、図示省略してあるが、ラジア
ル導波管2の底面中央には前述した従来技術と同様にプ
ローブが取付けられ、このプローブは同軸ケーブルを介
してLNBに接続されている。As shown in FIG. 1, a planar antenna 1 according to this embodiment includes a ground plate 3 fixed to a radial waveguide 2, a guide plate 4 fixed on the ground plate 3, It is composed of a number of patch units 5 positioned by the guide plate 4 and a protective sheet 6 covering the guide plate 4 and a group of patch units 5. Although not shown, the center of the bottom surface of the radial waveguide 2 is not shown. , A probe is attached in the same manner as in the prior art described above, and this probe is connected to the LNB via a coaxial cable.
【0018】図2と図3に示すように、金属板からなる
グランドプレート3と合成樹脂製のガイドプレート4は
共に円形に形成されており、これらグランドプレート3
とガイドプレート4は接着等によって接合・一体化され
てアンテナベース7を構成している。グランドプレート
3には多数の貫通孔3aが穿設されており、各貫通孔3
aはグランドプレート3上に複数の同心円を設定し、こ
れら同心円の円周上に等間隔に並ぶように配列されてい
る。また、ガイドプレート4には貫通孔3aよりも大径
な多数のガイド孔4aが穿設されており、各ガイド孔4
aは対応する貫通孔3aと中心を同じくしている。これ
ら貫通孔3aとガイド孔4aの個数は平面アンテナ1の
用途によって異なり、本実施形態例に係る平面アンテナ
1の場合、グランドプレート3とガイドプレート4の直
径は30cm、貫通孔3aとガイド孔4aの個数はそれぞ
れ330個、貫通孔3aの直径は1.6φ、ガイド孔4
aの直径は13φである。As shown in FIGS. 2 and 3, the ground plate 3 made of a metal plate and the guide plate 4 made of synthetic resin are both formed in a circular shape.
And the guide plate 4 are joined and integrated by bonding or the like to form the antenna base 7. A large number of through holes 3 a are formed in the ground plate 3.
“a” sets a plurality of concentric circles on the ground plate 3 and is arranged on the circumference of these concentric circles at equal intervals. The guide plate 4 has a large number of guide holes 4a having a diameter larger than that of the through holes 3a.
a has the same center as the corresponding through hole 3a. The numbers of the through holes 3a and the guide holes 4a differ depending on the use of the planar antenna 1. In the case of the planar antenna 1 according to the present embodiment, the diameters of the ground plate 3 and the guide plate 4 are 30 cm, and the through holes 3a and the guide holes 4a. Are 330 in each case, the diameter of the through hole 3a is 1.6φ, and the guide hole 4
The diameter of a is 13φ.
【0019】図4と図5に示すように、パッチユニット
5は、ポリテトラフルオロエチレン(商品名:テフロ
ン)等の比誘電率が小さい誘電材料からなる円形の誘電
体基板8と、この誘電体基板8の表面に形成されたパッ
チ電極9と、このパッチ電極9の給電点に半田付けされ
た給電ピン10とで構成されており、給電ピン10は誘
電体基板8の中心を貫通して下方へ延出している。すな
わち、誘電体基板8の外形は給電ピン10を中心とする
半径rの円であり、この円内の一部にパッチ電極9が形
成されている。誘電体基板8の厚みはガイドプレート4
とほぼ同寸であり、誘電体基板8の直径はガイド孔4a
とほぼ同寸である。また、誘電体基板8のパッチ電極9
を除く部位に回転用係合部としての切込み8aと孔8b
が形成されており、これら切込み8aと孔8bは給電ピ
ン10を介して対向する位置に形成されている。パッチ
電極9の外周縁には一対の切欠き9aが形成されてお
り、両切欠き9aはパッチ電極9の中心点を通る直線上
で対向している。このようなパッチ電極9は誘電体基板
8の片面に設けた銅箔をエッチングすることにより形成
される。前述したガイドプレート4の各ガイド孔4aに
はこのようなパッチユニット5がそれぞれ挿入されてお
り、各々の給電ピン10はグランドプレート3の貫通孔
3aを挿通してラジアル導波管2内に達している。ここ
で、各パッチユニット5の構成は全て同じであるが、平
面アンテナ1に要求される主ビームの仰角方向に合わせ
て、各パッチユニット5は対応するガイド孔4a内で最
適な角度に設定されている。その際、パッチユニット5
は給電ピン10を中心として回転し、誘電体基板8の外
周がガイド孔4aに沿って回転方向へ案内される。As shown in FIGS. 4 and 5, the patch unit 5 includes a circular dielectric substrate 8 made of a dielectric material having a small relative dielectric constant such as polytetrafluoroethylene (trade name: Teflon), It comprises a patch electrode 9 formed on the surface of the substrate 8 and a power supply pin 10 soldered to a power supply point of the patch electrode 9, and the power supply pin 10 passes through the center of the dielectric substrate 8 and extends downward. Extending to That is, the outer shape of the dielectric substrate 8 is a circle having a radius r centered on the power supply pin 10, and the patch electrode 9 is formed in a part of the circle. The thickness of the dielectric substrate 8 is the guide plate 4
And the diameter of the dielectric substrate 8 is equal to that of the guide hole 4a.
It is almost the same size. Also, the patch electrode 9 of the dielectric substrate 8
Notches 8a and holes 8b as rotating engagement portions
The cut 8a and the hole 8b are formed at positions facing each other with the power supply pin 10 interposed therebetween. A pair of cutouts 9 a are formed on the outer peripheral edge of the patch electrode 9, and the cutouts 9 a face each other on a straight line passing through the center point of the patch electrode 9. Such a patch electrode 9 is formed by etching a copper foil provided on one surface of the dielectric substrate 8. Such a patch unit 5 is inserted into each of the guide holes 4 a of the guide plate 4, and each power supply pin 10 passes through the through hole 3 a of the ground plate 3 and reaches the inside of the radial waveguide 2. ing. Here, the configuration of each patch unit 5 is all the same, but each patch unit 5 is set to an optimum angle in the corresponding guide hole 4a in accordance with the elevation direction of the main beam required for the planar antenna 1. ing. At that time, patch unit 5
Rotates around the feed pin 10, and the outer periphery of the dielectric substrate 8 is guided in the rotational direction along the guide hole 4a.
【0020】保護シート6は耐候性が高く電波吸収の少
ない合成樹脂フィルムからなり、この保護シート6はガ
イドプレート4と各パッチユニット5を覆うようにそれ
らの表面に接着されている。各パッチユニット5は、こ
の保護シート6によって回転方向のずれが防止されるの
と同時に、グランドプレート3方向に押さえ込まれてア
ンテナベース7からの脱落が防止されている。The protective sheet 6 is made of a synthetic resin film having high weather resistance and low radio wave absorption. The protective sheet 6 is adhered to the surface of the guide plate 4 and each patch unit 5 so as to cover the patch unit 5. Each of the patch units 5 is prevented from slipping in the direction of rotation by the protective sheet 6 and, at the same time, is pressed down in the direction of the ground plate 3 to prevent the patch unit 5 from falling off from the antenna base 7.
【0021】上記の如く構成された平面アンテナ1を製
造する場合は、まず、グランドプレート3とガイドプレ
ート4を接合・一体化してアンテナベース7を組み立
て、このアンテナベース7の各ガイド孔4aにパッチユ
ニット5をそれぞれ組み込んだ(挿入した)後、各パッ
チユニット5を要求される主ビームの仰角方向に合わせ
てガイド孔4a内で回転させる。この場合、各パッチユ
ニット5の切込み8aと孔8bに図示せぬ治具を係合さ
せ、各パッチユニット5の回転角に関する情報が記憶さ
れた自動機を用いてこの治具を回転させれば、各パッチ
ユニット5を所望の設置方向に簡単に位置合わせするこ
とができる。しかる後、保護シート6をガイドプレート
4と各パッチユニット5の表面に接着すると、この保護
シート6によって各パッチユニット5の回転方向のずれ
が防止されるのと同時に、各パッチユニット5のアンテ
ナベース7からの脱落が防止され、平面アンテナ10の
完成品を得ることができる。When manufacturing the planar antenna 1 configured as described above, first, the ground plate 3 and the guide plate 4 are joined and integrated to assemble the antenna base 7, and a patch is formed in each guide hole 4 a of the antenna base 7. After each of the units 5 is assembled (inserted), each patch unit 5 is rotated in the guide hole 4a in accordance with the required elevation direction of the main beam. In this case, a jig (not shown) is engaged with the notch 8a and the hole 8b of each patch unit 5, and the jig is rotated using an automatic machine in which information on the rotation angle of each patch unit 5 is stored. Each of the patch units 5 can be easily positioned in a desired installation direction. Thereafter, when the protection sheet 6 is adhered to the guide plate 4 and the surface of each patch unit 5, the protection sheet 6 prevents the rotation of each patch unit 5 in the rotation direction, and at the same time, the antenna base of each patch unit 5. 7 is prevented from coming off, and a finished product of the planar antenna 10 can be obtained.
【0022】このように本実施形態例に係る平面アンテ
ナ1によれば、各パッチユニット5をその給電ピン10
を中心としてグランドプレート3上で回転することによ
り、各パッチユニット5の表面に形成されたパッチ電極
9を要求される主ビームの方向に応じて最適角度に設置
できるため、同一形状のパッチユニット5を多数準備す
るだけで、主ビームの方向を簡単に変更することができ
る。したがって、かかる平面アンテナ1を家庭用の固定
型アンテナとして用いる場合や、自動車等の移動体に搭
載して追尾型アンテナとして用いる場合は、平面アンテ
ナ1を使用する受信地域における衛星の仰角に応じて各
パッチユニット5の回転方向を最適位置に合わせるだけ
でよく、汎用性の高い平面アンテナ1を実現することが
できる。As described above, according to the planar antenna 1 of the present embodiment, each patch unit 5 is connected to its feeding pin 10
, The patch electrodes 9 formed on the surface of each patch unit 5 can be installed at an optimum angle in accordance with the required main beam direction. The direction of the main beam can be easily changed only by preparing a large number of. Therefore, when the planar antenna 1 is used as a fixed antenna for home use, or when it is mounted on a mobile object such as an automobile and used as a tracking antenna, it depends on the elevation angle of the satellite in the receiving area where the planar antenna 1 is used. It is only necessary to adjust the rotation direction of each patch unit 5 to the optimum position, and the versatile planar antenna 1 can be realized.
【0023】また、グランドプレート3上に多数のパッ
チユニット5が所定間隔を存して搭載されているため、
1枚の誘電体基板の表面に多数のパッチ電極を形成した
従来例に比べると誘電体基板の使用率が大幅に少なくな
り、その分、コストの低減化を図ることができる。例え
ば、330個のパッチ電極が形成された30cm平面アン
テナの場合、従来例では30cm×30cm=900cm2の
誘電体基板を必要とするのに対し、本実施形態例では
1.3cm×1.3cm×330個=558cm2の誘電体基
板8で済み、誘電体基板の使用率は60%程度となる。
しかも、グランドプレート3は各パッチユニット5に対
して共通のアース電極として機能するため、パッチ電極
9を片面銅箔の誘電体基板8からパターン形成できると
共に、給電ピン10の半田付けも簡単になる等、個々の
パッチユニット5自体の構成を簡略化することができ、
この点からもコストの低減化が図れる。Further, since a large number of patch units 5 are mounted on the ground plate 3 at predetermined intervals,
Compared with the conventional example in which a large number of patch electrodes are formed on the surface of one dielectric substrate, the usage rate of the dielectric substrate is greatly reduced, and the cost can be reduced accordingly. For example, in the case of a 30 cm planar antenna on which 330 patch electrodes are formed, the conventional example requires a dielectric substrate of 30 cm × 30 cm = 900 cm 2 , whereas the present embodiment example requires a dielectric substrate of 1.3 cm × 1.3 cm. * 330 pieces = 558 cm 2 of the dielectric substrate 8 is sufficient, and the usage rate of the dielectric substrate is about 60%.
In addition, since the ground plate 3 functions as a common ground electrode for each patch unit 5, the patch electrodes 9 can be formed in a pattern from the dielectric substrate 8 made of a single-sided copper foil, and the soldering of the power supply pins 10 is simplified. For example, the configuration of each patch unit 5 itself can be simplified,
From this point, the cost can be reduced.
【0024】また、グランドプレート3上にガイドプレ
ート4を接合・一体化してアンテナベース7となし、こ
のガイドプレート4に設けた多数のガイド孔4aによっ
て各パッチユニット5を回転方向へ案内するようにした
ため、各パッチユニット5を簡単かつ確実に所望の回転
方向へ設置することができる。その際、ガイドプレート
4のガイド孔4aとパッチユニット5の誘電体基板8が
共に円形であるため、誘電体基板8の外周をガイド孔4
aに沿ってスムーズに回転することができると共に、グ
ランドプレート3上における各パッチユニット5の実装
密度を高めることができる。さらに、パッチユニット5
の誘電体基板8に切込み8aと孔8bが形成されている
ため、これら切込み8aと孔8bに自動機等の治具を係
合することにより、パッチユニット5を簡単に回転させ
ることができる。A guide plate 4 is joined to and integrated with the ground plate 3 to form an antenna base 7, and each of the patch units 5 is guided in a rotational direction by a number of guide holes 4 a provided in the guide plate 4. Thus, each patch unit 5 can be easily and reliably installed in a desired rotation direction. At this time, since the guide hole 4a of the guide plate 4 and the dielectric substrate 8 of the patch unit 5 are both circular, the outer periphery of the dielectric substrate 8 is
a, and the mounting density of each patch unit 5 on the ground plate 3 can be increased. Further, the patch unit 5
Since the cut 8a and the hole 8b are formed in the dielectric substrate 8, the patch unit 5 can be easily rotated by engaging a jig such as an automatic machine with the cut 8a and the hole 8b.
【0025】さらに、ガイドプレート4と各パッチユニ
ット5の表面に保護シート6を接着したため、保護シー
ト6によってガイドプレート4に組み込まれた各パッチ
ユニット5を固定できると共に、アンテナ表面を保護す
ることができる。Further, since the protection sheet 6 is adhered to the surfaces of the guide plate 4 and each patch unit 5, the protection unit 6 can fix each patch unit 5 incorporated in the guide plate 4 and protect the antenna surface. it can.
【0026】図6に示す実施形態例では、各パッチユニ
ット5における誘電体基板8の周縁に円周方向に沿って
目盛11を設け、このパッチユニット5を案内する各ガ
イドプレート4におけるガイド孔4aの近傍に指針12
を設けてある。目盛11と指針12は印刷等の手法で形
成され、指針12は全てのガイド孔4aについて同一位
置に形成されている。このように構成すると、各パッチ
ユニット5の回転角を目盛11と指針12の相対位置に
より視覚的に確認することができ、例えば各パッチユニ
ット5の設置方向を手動で位置合わせすることもでき
る。なお、これとは反対に指針12をパッチユニット5
側に設け、目盛11をガイドプレート4側に設けても同
様の効果がある。In the embodiment shown in FIG. 6, a scale 11 is provided along the circumferential direction on the periphery of the dielectric substrate 8 in each patch unit 5, and a guide hole 4a in each guide plate 4 for guiding the patch unit 5 is provided. Pointer 12 near
Is provided. The scale 11 and the pointer 12 are formed by a method such as printing, and the pointer 12 is formed at the same position for all the guide holes 4a. With this configuration, the rotation angle of each patch unit 5 can be visually confirmed by the relative position of the scale 11 and the pointer 12, and, for example, the installation direction of each patch unit 5 can be manually adjusted. On the contrary, the pointer 12 is attached to the patch unit 5.
The same effect can be obtained by providing the scale 11 on the guide plate 4 side.
【0027】[0027]
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。The present invention is embodied in the form described above, and has the following effects.
【0028】給電ピンに関して対称形状な誘電体基板の
表面にパッチ電極を形成してなる同一形状の多数のパッ
チユニットと、各給電ピンが挿通される多数の貫通孔を
有するグランドプレートとを備え、各パッチユニットを
グランドプレート上に搭載するように構成された平面ア
ンテナによれば、各パッチユニットをその給電ピンを中
心としてグランドプレート上で回転することにより、各
パッチユニットの表面に形成されたパッチ電極を要求さ
れる主ビームの方向に応じて最適角度に設置できるた
め、同一形状のパッチユニットを多数準備するだけで主
ビームの方向を簡単に変更することができ、汎用性の高
い平面アンテナを実現することができる。また、グラン
ドプレート上に多数のパッチユニットが所定間隔を存し
て搭載されているため、1枚の誘電体基板の表面に多数
のパッチ電極を形成した場合に比べると誘電体基板の使
用率が大幅に少なくなり、その分、コストの低減化を図
ることができ、しかも、グランドプレートは各パッチユ
ニットに対して共通のアース電極として機能するため、
個々のパッチユニット自体の構成を簡略化することがで
き、この点からもコストの低減化が図れる。A plurality of patch units having the same shape formed by forming patch electrodes on the surface of a dielectric substrate symmetrical with respect to the power supply pins; and a ground plate having a large number of through holes into which the power supply pins are inserted. According to the planar antenna configured to mount each patch unit on the ground plate, the patch formed on the surface of each patch unit is rotated by rotating each patch unit on the ground plate around its feeding pin. Since the electrodes can be installed at the optimal angle according to the required main beam direction, the main beam direction can be easily changed only by preparing a large number of patch units of the same shape, and a highly versatile planar antenna can be obtained. Can be realized. Also, since a large number of patch units are mounted on the ground plate at predetermined intervals, the usage rate of the dielectric substrate is lower than when a large number of patch electrodes are formed on the surface of one dielectric substrate. Because it is greatly reduced, the cost can be reduced accordingly, and the ground plate functions as a common ground electrode for each patch unit,
The configuration of each patch unit itself can be simplified, and the cost can be reduced from this point as well.
【図1】本発明の実施形態例に係る平面アンテナの断面
図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a planar antenna according to an embodiment of the present invention.
【図2】該平面アンテナに備えられるアンテナベースの
斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of an antenna base provided in the planar antenna.
【図3】該アンテナベースの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of the antenna base.
【図4】該平面アンテナに備えられるパッチユニットの
平面図である。FIG. 4 is a plan view of a patch unit provided in the planar antenna.
【図5】該パッチユニットの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the patch unit.
【図6】本発明の他の実施形態例に係る平面アンテナの
要部を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a main part of a planar antenna according to another embodiment of the present invention.
【図7】従来例に係る平面アンテナの説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a planar antenna according to a conventional example.
【図8】該平面アンテナに備えられるパッチ電極の詳細
図である。FIG. 8 is a detailed view of a patch electrode provided in the planar antenna.
【図9】ビームチルトされた2つのパッチ電極を示す説
明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating two patch electrodes that are beam tilted.
1 平面アンテナ 2 ラジアル導波管 3 グランドプレート 3a 貫通孔 4 ガイドプレート 4a ガイド孔 5 パッチユニッ 6 保護シート 7 アンテナベース 8 誘電体基板 8a 切込み 8b 孔 9 パッチ電極 9a 切欠き 10 給電ピン 11 目盛 12 指針 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Planar antenna 2 Radial waveguide 3 Ground plate 3a Through hole 4 Guide plate 4a Guide hole 5 Patch unit 6 Protective sheet 7 Antenna base 8 Dielectric substrate 8a Cut 8b Hole 9 Patch electrode 9a Notch 10 Feeding pin 11 Scale 12 Guideline
Claims (6)
の表面にパッチ電極を形成してなる同一形状の多数のパ
ッチユニットと、前記各給電ピンが挿通される多数の貫
通孔を有するグランドプレートとを備え、前記各パッチ
ユニットを前記グランドプレート上に搭載したことを特
徴とする平面アンテナ。A plurality of patch units having the same shape formed by forming patch electrodes on the surface of a dielectric substrate symmetrical with respect to the power supply pins; a ground plate having a plurality of through holes into which the power supply pins are inserted; Wherein each of the patch units is mounted on the ground plate.
プレート上に多数のガイド孔を有するガイドプレートを
固定し、これらガイド孔によって前記パッチユニットを
前記給電ピンを中心として回転方向へ案内するようにし
たことを特徴とする平面アンテナ。2. The device according to claim 1, wherein a guide plate having a plurality of guide holes is fixed on the ground plate, and the patch unit guides the patch unit in a rotational direction around the power supply pin by the guide holes. A planar antenna characterized in that:
板と前記ガイド孔の外形形状が共に円形であることを特
徴とする平面アンテナ。3. The planar antenna according to claim 2, wherein the outer shapes of the dielectric substrate and the guide hole are both circular.
板の前記パッチ電極を除く部位に回転用の係合部を形成
したことを特徴とする平面アンテナ。4. The planar antenna according to claim 3, wherein a rotation engaging portion is formed on a portion of the dielectric substrate other than the patch electrode.
誘電体基板と前記ガイドプレートのいずれか一方に円周
方向に沿って目盛を設けると共に、いずれか他方に前記
目盛と協働して前記パッチユニットの回転角を示す指針
を設けたことを特徴とする平面アンテナ。5. The scale according to claim 3, wherein a scale is provided on one of the dielectric substrate and the guide plate along a circumferential direction, and the other is cooperated with the scale on the other. A planar antenna having a pointer indicating a rotation angle of a patch unit.
いて、前記ガイドプレートと前記各パッチユニットの表
面に保護シートを接着したことを特徴とする平面アンテ
ナ。6. The planar antenna according to claim 2, wherein a protective sheet is adhered to surfaces of the guide plate and each of the patch units.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000387194A JP2002190707A (en) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | Plane antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000387194A JP2002190707A (en) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | Plane antenna |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002190707A true JP2002190707A (en) | 2002-07-05 |
Family
ID=18854179
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000387194A Withdrawn JP2002190707A (en) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | Plane antenna |
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Country | Link |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005087546A1 (en) * | 2004-03-17 | 2005-09-22 | The Yokohama Rubber Co., Ltd. | Antenna device |
JP2007243375A (en) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Mitsubishi Electric Corp | Array antenna |
WO2018211695A1 (en) * | 2017-05-19 | 2018-11-22 | 三菱電機株式会社 | Array antenna device |
-
2000
- 2000-12-20 JP JP2000387194A patent/JP2002190707A/en not_active Withdrawn
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