JP2002515662A - アンテナ構造を製作する方法と前記方法に従って製作されたアンテナ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電磁マイクロ波信号の送信および処理用のアンテナ構造は、機械的または化学的工程により多数の導電板（１−７）内に孔をあけて、導電端面を持つ貫通孔（８−１４）の形のカットアウトを作ることにより製作する。これらは板毎に各板の主平面内に所定の位置と長さを有し、また各板の片側から他の側まで或る長さを有する。孔をあけた板を所定の相対位置に積み重ねて、少なくとも形成された端面の回りに板の両側を互いに固着させることにより、多数の孔（９、１１、１３）は、前記端面と孔に面する周囲板（１、３、５、７）の側面部とで導電限界面を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、電磁マイクロ波信号の送信および処理用のアンテナ構造を製作する
方法に関する。

【０００２】 また本発明は、電磁マイクロ波信号の送信および処理用の分配網を備えるアン
テナ構造に関する。このアンテナ構造はカットアウトを含む板で製作する。少な
くとも１枚の中間導電板を備え、各中間板の各側に周囲導電板を取り付ける。か
かる周囲板の各側は各中間板の片側または他の側に接触する。

【０００３】 （従来の技術） 最もよく用いられているマイクロ波信号用のアンテナ構造は、通常は放物線状
の三次元の湾曲した反射板を持つ反射板アンテナで、フィーダはその焦点にある
。しかしこの形のアンテナは、特に高さに対する深さが大きいので、大きな設置
場所が必要である。 無線情報送信（例えば、無線リンク通信）では、周囲に適合させやすい薄板構
造の需要がますます増えている。

【０００４】 マイクロストリップ技術を用いた平型導体アンテナがすでに製作されている。
これは平型であるが損失が大きく、特に高周波では解決が厄介である。

【０００５】 ＵＳ−Ａ−３，９２５，８８３は、金属板を曲げて他の板に固着させた導波管
装置を開示している。導波管装置の構成要素は孔をあけた多数の板を重ねた板構
造で製作されて、マイクロ波フランジを形成する。しかし板の中の孔の外形がほ
ぼ同じなので中間板内の孔は周囲板によって余り限定されず、板の主平面内に導
波管構造を形成することはできない。この波導体装置はアンテナ構造ではない。

【０００６】 板構造で製作された導波管装置がＳＥ−Ｃ２−５０５ ５０４に示されている
。この装置の台板は、波導体と波導体構成要素がカットアウトされている。この
装置では、唯一の周囲板により１つのそして同じ孔の限界面を形成する。この導
波管装置もアンテナ構造ではない。

【０００７】 （発明の概要） 本発明の目的は、複雑な構造であっても、簡単な製作方法によりアンテナ構造
を製作することである。

【０００８】 この目的は、本発明に係る方法とアンテナ構造により達成される。この方法は
、機械的または化学的工程により少なくとも３枚の導電板内に孔をあけて、導電
端面を持つ貫通孔の形のカットアウトを作ることを含む。これらは各板の主平面
上に所定の位置と長さを有し、また各板の片側から他の側まで或る長さを有する
。またこの方法は、所定の相対位置に孔をあけた板を積み重ねて、少なくとも形
成された端面の回りに板の側面を互いに導電的に固着させることを含む。これに
より多数の孔は前記端面と孔に面する周囲板の側面の部分とで導電限界面を形成
する。アンテナ構造内のカットアウトは導電端面を持つ貫通孔で形成し、これら
の端面は各孔の中で第１の限界面を形成する。これらは各板の主平面内を板毎に
所定の位置と長さで延び、また各板の片側から他の側に延びる。少なくとも２枚
の周囲板が、中間板内の孔に面する側面の部分と共に、少なくとも１枚の中間板
内の前記孔の第２の限界面を形成する。

【０００９】 また本発明に係る方法とアンテナ構造により、複雑な構造を非常に合理的に低
コストで製作することができる。これにより各板は貫通孔を持ち、またいくつか
の周囲板面は中間板の限界面を形成する。

【００１０】 （好ましい実施の形態） 図１の実施の形態に示すように、本発明に係るアンテナ構造は板構造である。
簡単のために、これを組立分解透視図で示す。板構造は多数の板１−７から成り
、各板は図２に示すように相互に積み重ねる。各板は、貫通孔すなわち空隙の形
の１つ以上のカットアウト８−１４を有する。１枚以上の板は９、１１、１３の
ような導波管の形の孔を備え、１枚以上の他の板１、３、５、７は第１の板１の
中の孔８などの放射アパーチャ、または板３、５、７の中の空隙１０、１２、１
４などの接続アパーチャ、の形の孔を有する。放射アパーチャはアンテナ要素と
して作用し、接続アパーチャは他の層すなわち板との間で電力を接続する。

【００１１】 導波管９、１１、１３を含む板２、４、６などのいくつかの板の厚さすなわち
高さは、導波管を通して送信する電磁マイクロ波信号に良い条件を与えるような
寸法にする。このように、板２、４、６の高さは導波管の高さを決定する。板の
高さは、この例に示すように導波管の高さと同じでもよいし、または等しい空隙
（すなわち、同じ形で同じ位置にある空隙）を持つ２枚以上の板を合わせて導波
管空隙を形成してもよい。例えばスリットの形の接続アパーチャを持つ板３や５
の厚さはかなり薄くてよい。

【００１２】 板は、金属、導電性非金属材料、導電性外層を持つ非導電性コアの形、などで
製作してよい。空隙８−１４は低コストの機械的または化学的工程、例えば打抜
き、レーザ切抜き、油圧切抜き、フライス削りなどの切抜き工程や、エッチング
（化学的）などで製作する。これらの工程により、空隙毎に第１の型の限界面を
各板内に形成する。限界面は空隙８−１４の回りに延びる端面１６の形で各板の
主平面１５に対して横方向に延びる。空隙８−１４は板１−７の片側１７、１９
から反対側１８に、図に示す例ではこれらの側に対して直角に、延びる。図に示
す例では、板は長方形の（より正確には直角の）の平行六面体であって、幅およ
び長さに対して厚さすなわち高さが小さい。しかし、板は別の寸法または別の形
（例えば、丸形）でもよい。

【００１３】 各板の側面１７、１８、１９は互いに平行で、主として平らである。ほとんど
の板の端面１６（したがって空隙８−１４）は、特定の位置と長さ（すなわち外
形）を有する。アンテナ構造は、並列フィードおよび直列フィードの放射要素の
組合せとの間でフィードするフィード網すなわち分配網を備え、これにより全て
の空隙は互いに直接または間接に連結する。アンテナ構造は相反的である。すな
わち、マイクロ波の送信と受信の両方に用いることができる。

【００１４】 板１−７をアルミニウムやポリマーなどの材料で製作するとき、にかわ、はん
だなどの固着剤を接着させるために、少なくとも互いに固着させる側面１８、１
９を例えば銀で表面処理するとよい。

【００１５】 本発明では板１−７を互いに固着させて、隣接する板の間の接合部２３の導電
性を良くする。この接合部を形成するには、板を重ねる前に、予定した空隙のま
わりに例えばはんだを付け、板の側面を互いに接触させて互いに積み重ねた後、
組み立てた板構造をはんだ付け炉に入れて板の中の金属にはんだを接着させる。
互いに固着させるには、他の方法で導電接合部を形成してもよい。例えば金属含
有量の高い接着膜や、板の間に溶け込む融剤を用いない薄い金属層などで形成し
てもよい。

【００１６】 板を組み立てると、特定の位置と長さ（すなわち、空隙８−１４の外形）によ
り空隙の最終限界が決まる。図２に詳しく示すように、中間板を囲む板（例えば
、板２を囲む板１と３）の隣接する側面１８と１９は、中間板２内の孔９のもう
１つの型の限界面を形成する。このように、端面１６と周囲板の側面部により孔
９を限定する。板の相互の位置は、例えば孔２１内のガイドピンなどのガイドに
より、製作工程中に確定する。 上の例に示す主として同じ大きさの板の他に、完成された装置内の他の構成要
素（マイクロ波送信機または受信機など）と連結するための接続片２２がある。

【００１７】 図３は、多数の放射アパーチャ１０８という改善された並列フィードを持つア
ンテナ構造の第２の例を示す。第１の分配導波管１１３を持つ接続片１２２の他
に、３枚の板１０１、１０２、１０３がある。第１の板１０３はフィード・アパ
ーチャ１１０を含み、第２の板１０２はフィード・アパーチャ１１０の数に対応
する多数の分岐分配波導体１０９を含む。この分岐分配波導体１０９は全ての放
射アパーチャ１０１にフィードする。

【００１８】 導波管装置を製作する方法を要約すると次のようになる。多数の板を例えば穿
孔工程により機械的または化学的に処理して、板毎に選択された位置と外形を有
する貫通孔の形のカットアウトを作る。孔をあけた板を所定の相対位置で結合し
て積み重ね、少なくとも板の全てまたは一部の面の上の孔の回りを導電性の固着
剤で固着させ、最終空隙を形成する限界面により孔を最終的に形成する。これに
より、空隙内の全ての面（端面１６も）は導電面になり、各空隙内に連続的なま
たは閉じた導電面を形成する。

【００１９】 図４は、アパーチャ板３０１、３０３、３０５、３０７と導波管板３０２、３
０４、３０６、３０７’を結合した形の、多くのレベルの並列分配網を持つ非常
に複雑なアンテナ構造の例を示す。このアンテナ構造は、非常にコンパクトな構
造を用いて、外側アパーチャ板３０１内でアンテナ要素を形成する多数の放射ア
パーチャ３０８に対してマイクロ波信号を高度に分配することができる。

【００２０】 図５−９は、異なる導波管５１１、６１１、７１１、８１１、９１１と放射ア
パーチャ９０８を製作する種々の例を示す。図５に係る実施の形態では、導波管
５１１は少なくとも断面が同じカットアウトを持つ２枚の導波管板５０４ａ、５
０４ｂと２枚の周囲板５０３、５０５で製作する。同様に導波管６１１は２枚の
導波管板６０４ａ、６０４ｂで製作するが、カットアウトは同じでなく、底の導
波管の幅の方が大きい。図７に係る導波管７１１は、突出部７２５を持ついわゆ
る「リッジ」導波管として製作する。突出部７２５は、紙面に対して横方向に導
波管の長さ全体にまたは部分的に延びる。突出部は、例えば導波管板７０４ｂの
一部を用いて形成してよい。図８の導波管８１１は同様の「リッジ」型導波管で
あるが、突出部８２５は１つの周囲板８０５を部分的に変形して形成する。同様
にして、いくつかの板を部分的に変形することにより、反射調整や波導体の送信
特性に対する別の変更を行うことができる。図９では放射アパーチャ９０８は円
錐形であって、一列に配列されたカットアウトの大きさが段階的に大きくなって
いる多数の導波管板９０２ａ、９０２ｂ、９０２ｃ、９０２ｄによって、アパー
チャの開口をアンテナ構造から外に向かって拡げるように形成する。

【００２１】 図１０は、構造内の外板であるアパーチャ板１００１の中の放射アパーチャ１
００８にバッフル１０２６、１０２７を取り付けたアンテナ構造の例を示す。こ
れは多数の導波管板と中間アパーチャ板から成り、これらは上に述べた任意のア
ンテナと同じ構造でよい。しかし簡単のために、図１０には外板の中の、放射ア
パーチャ１００８以外の孔は示していない。図に示す例では、バッフルは導電材
料の、または少なくともアンテナの放射特性に影響を与える導電面の、角度をつ
けた金属板で製作する。波形などの特殊な形状の部分１０２８を用いたりエッジ
部１０２９を外向きに曲げたりすることにより、望ましくないエッジ現象を打ち
消し、またビームの形を変えることができる。

【００２２】 上に述べた製作方法により、帯域幅を改善したり内蔵するフィード網内のオプ
ションを増やしたりするのに用いられる複雑なアンテナ構造を製作することがで
きる。例えば、スリット導波管アンテナの中のスリットに並列フィードして帯域
幅をかなり改善することができる。改善された直列フィードの代わりに並列フィ
ードを行うことにより異なる励振を選択して、異なるスリットの振幅および／ま
たは位相を変えることができる。これを用いることにより、アンテナの放射特性
を従来より大幅に変えることができる。これを用いて副ビーム・レベルを減らし
、ビームを拡げ、また必要な形をビームに与えることさえできる。更に、この製
作方法により直交偏波を小さくすることができる。

【００２３】 本発明に係る製作方法を用いると、垂直偏波アンテナを製作するときに更に利
点がある。すなわち、いわゆるエッジ・スリットの代わりに共用並列スリット（
例えば、縦スリット）を用いて、優れた直交偏波特性を得ることができる。

【００２４】 本発明に係るアンテナ構造は導波管構造を形成する。すなわち、連続的または
閉じた輪郭を持つ断面を有し、連続的または閉じた導電面を形成し、実質的に非
導電空間を形成し、空隙を形成し、導電体は一切含まない。前記空隙は空気また
はその他のガスを含んでよいが、実質的に非導電材料で完全にまたは部分的に満
たしてもよい。

【００２５】 本発明は上に説明しまた図に示した実施の形態に限定されるものではなく、特
許請求の範囲内で変えることができる。例えば、板の数や結合は３枚、４枚、５
枚またはそれ以上でもよい。例えば、板は別の寸法でもよい。また外形と孔の位
置は大幅に異なってよい。

【００２６】 アンテナ構造は、無線リンク・アンテナ、自動目標追跡アンテナ、レーダ・ア
ンテナ、衛星通信用アンテナなど、多くの応用に適している。離散的な形なので
、アンテナを周囲に適合させなければならないという要求がある環境では特に適
している。アパーチャと導波管の形の空隙は種々の異なる形と大きさにすること
ができる。例えば、電気絶縁板はエッジ部の高さが非常に低いアパーチャを持つ
導電層にすることができる。

【図面の簡単な説明】

本発明について、好ましい実施の形態の例を用いて、また添付の図面を参照し
て詳細に説明する。

【図１】 本発明に係る、第１の実施の形態のアンテナ構造の組立分解図を示す。

【図２】 組み立てられたアンテナ構造の断面を示す。

【図３】 本発明に係る、第２の実施の形態のアンテナ構造の組立分解図を示す。

【図４】 本発明に係る、第３の実施の形態のアンテナ構造の組立分解図を示す。

【図５】 本発明に係るアンテナ構造の、異なる組立て法のいくつかの断面を示す。

【図６】 本発明に係るアンテナ構造の、異なる組立て法のいくつかの断面を示す。

【図７】 本発明に係るアンテナ構造の、異なる組立て法のいくつかの断面を示す。

【図８】 本発明に係るアンテナ構造の、異なる組立て法のいくつかの断面を示す。

【図９】 本発明に係るアンテナ構造の、異なる組立て法のいくつかの断面を示す。

【図１０】 バッフルを備えるアンテナ構造の一例の断面を示す。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年７月１２日（２０００．７．１２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ (72)発明者 ヨハンソン、スネ スウェーデン国 バックスヨ、バレンドス ガタン 33 Ｆターム(参考） 5J045 AA21 AB06 DA06 DA10 EA08 FA02 HA02 MA07

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁マイクロ波信号の送信および処理用のアンテナ構造を製
   作する方法であって、 ａ） 機械的または化学的工程により少なくとも３枚の導電板（１−７／１０１
   −１０３）に孔をあけて、導電端面（１６）を持つ貫通孔（８−１４／１０８−
   １１０）の形のカットアウトを作り、端面（１６）は板毎に各板の主平面（１５
   ）内に所定の位置と長さを有し、また各板の片側（１８）から他の側（１９）ま
   で或る長さを有し、 ｂ） 所定の相対位置に孔をあけた板を積み重ねて、少なくとも形成された前記
   端面の回りに板の側面を互いに導電的に固着させることにより、多数の孔（９、
   １１、１３）は、前記端面と空隙に面する周囲板（１、３、５、７）の側面（１
   ８、１９）の部分とで導電限界面が与えられる空隙を形成する、 段階を含むことを特徴とする、アンテナ構造を製作する方法。
2. 【請求項２】 前記空隙（８−１４）は、各空隙を形成する連続的な導電面
   を有する導波管を形成することを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ構造を
   製作する方法。
3. 【請求項３】 組み立てる板（１−７／１０１−１０３）の少なくとも側面
   （１８、１９）を表面処理して、いくつかの板（１−７／１０１−１０３）の少
   なくとも１つの側面に固着剤を付けることにより共に固着させる段階を含むこと
   を特徴とする、請求項１に記載のアンテナ構造を製作する方法。
4. 【請求項４】 共に固着させるのを、はんだを付けることにより行うことを
   特徴とする、請求項３に記載のアンテナ構造を製作する方法。
5. 【請求項５】 共に固着させるのを、にかわを付けることにより行うことを
   特徴とする、請求項２に記載のアンテナ構造を製作する方法。
6. 【請求項６】 電磁マイクロ波信号の送信および処理用の分配網を含むアン
   テナ構造であって、カットアウトを設けた板構造で製作し、前記板構造は少なく
   とも１枚の中間導電板を含み、各中間板の各側に周囲導電板（１−７／１０１−
   １０３）があり、前記周囲板の各側は各中間板の片側または他の側と接触してお
   り、その特徴は、前記カットアウトは貫通孔（８−１４／１０８−１１０）から
   成り、各孔内で第１の限界面を形成する導電エッジ面（１６）を持つ空隙を形成
   し、エッジ面（１６）は板毎に所定の位置と長さで各板の主平面（１５）内に延
   び、また各板の片側（１８）から他の側（１９）に延びることと、その側面（１
   ８、１９）の部分が中間板内の空隙（９、１１、１３）に面する少なくとも２枚
   の周囲板が少なくとも１枚の中間板内の前記空隙の第２の限界面を形成すること
   である、アンテナ構造。
7. 【請求項７】 前記空隙（１０８−１１０）は、各空隙を形成する連続的な
   導電面を有する導波管を形成することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記空隙はアパーチャ（８／１０８）と波導体（９／１０９
   ）から成ることを特徴とする、請求項６に記載のアンテナ構造。
9. 【請求項９】 前記板（１−７）の数は５枚以上であることを特徴とする、
   請求項８に記載のアンテナ構造。
10. 【請求項１０】 １枚以上の板（１、３、５、７／１０１、１０３）にアパ
    ーチャ型だけの空隙（８、１０、１２、１４／１０８、１１０）を設け、また他
    の板（２、４、６／１０２）に導波管型だけの空隙（９、１１、１３／１０９）
    を設けることを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ構造。
11. 【請求項１１】 少なくとも外板（１、７）は共にアパーチャ型だけの空隙
    （８、１４）を有することを特徴とする、請求項１０に記載のアンテナ構造。
12. 【請求項１２】 １枚の外板（１）は放射要素の形のアパーチャ（８）を有
    することを特徴とする、請求項１１に記載のアンテナ構造。
13. 【請求項１３】 放射アパーチャ（１００８）は、アンテナ特性に影響を与
    えるよう外板（１００１）に対して或る角度に設けたバッフル（１０２６、１０
    ２７）で囲まれていることを特徴とする、請求項１２に記載のアンテナ構造。
14. 【請求項１４】 前記アンテナ構造は放射アパーチャ（８）にマイクロ波信
    号を並列フィードするための分配網を含むことを特徴とする、請求項１２に記載
    のアンテナ構造。
15. 【請求項１５】 前記アンテナ構造は放射アパーチャ（８）からマイクロ波
    信号を単一偏波放射することを特徴とする、請求項１４に記載のアンテナ構造。
16. 【請求項１６】 １つ以上の導波管（５１１／６１１／７１１）を２枚以上
    の積重ね板（５０４ａ、５０４ｂ／６０４ａ、６０４ｂ／７０４ｂ）の中の空隙
    で形成することを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ構造。
17. 【請求項１７】 少なくとも１つの空隙（７１１／８１１）は前記孔に「リ
    ッジ」導波管の性質を与える突出部（７２５／８２５）を有することを特徴とす
    る、請求項５に記載のアンテナ構造。
18. 【請求項１８】 少なくとも１つの空隙（７１１／８１１）は送信特性を変
    えるための部分突出部を有することを特徴とする、請求項６に記載のアンテナ構
    造。
19. 【請求項１９】 前記放射アパーチャ（９０８）を１つ以上の空隙で形成す
    ることを特徴とする、請求項１２に記載のアンテナ構造。