JP2005536935A - ２つの直交直線偏光を有するｒｌｓａアンテナ - Google Patents

Abstract

ラジアル導波管（３）の形のＲＬＳＡタイプのネットワークアンテナは、２つの直交直線偏光でのアンテナの同時励起を可能にするフィード構造を有する。アンテナの後方に原則的に配置されるフィード構造は、ラジアル導波管の中心に配置され、第１の直線偏光でのアンテナの励起のために、２つの円形スロット（７、８）によりラジアル導波管に結合される円形導波管（６）と、円形導波管を囲み、ラジアルスロット（１２）によりラジアル導波管に結合される同軸導波管（１０）を含み、同軸導波管は、同軸導波管の外周上に同軸状に配置されるリング型導波管（９）により励起され、リング型導波管は、第１の直線偏光に直交する第２の直線偏光でのアンテナの励起のために、リングの内周面に分配されるスロット（１１）により同軸導波管に結合される。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、ＲＬＳＡ（ラジアルラインスロットアンテナ）として知られ、衛星通信システムに特により使用されることを意図する直線スロットを有するラジアル導波管型のネットワークアンテナに係る。このような衛星通信システムにおいて、衛星への送信及び衛星からの受信は、送信及び受信周波数帯域は一般的に異なるが、２つの直交（回転又は直線）偏光に沿ってそれぞれ行われる。この通信システムのアップリンク及びダウンリンクである２つのリンク間の分離は、ネットワークアンテナにおける２つの直交偏光間の分離が良好であるほど向上する。この２つの直交偏光という同一のアプローチは、４０ＧＨｚのミリメートル帯で動作するＬＭＤＳ（Local Multipoint Distribution Systems:超高周波域無線サービス）として知られるワイヤレス地上通信システムに使用される。

２つの直交直線偏光でアンテナが励起されることを可能にするフィード構造を有するＲＬＳＡタイプのネットワークアンテナは、F. J. Boebels及びK. C. Kellyによる「Arbitrary Polarization From Annular Slot Planar Antennas」なる名称の文書（１９６１年７月にIRE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATIONに発表、頁３４２−３４９）から公知である。このアンテナのフィード構造は、２つのラジアルキャビティからなり、１つは、アンテナの上方に、もう１つは、アンテナの内側に配置され、各キャビティは、アンテナの２つの面のうちの１つの面の中心に配置された円形導波管により励起される。従って、フィード構造の２つのポートは、アンテナの両側に配置され、これは、アンテナの前部に遮蔽及び不安定領域を形成し、従って、アンテナの放射特性を劣化してしまう。

本発明は、この欠点を改善することを目的とし、このために本発明のラジアル導波管の形のＲＬＳＡタイプのネットワークアンテナは、アンテナの後方に原則的に配置されるフィード構造は、ラジアル導波管の中心に配置され、第１の直線偏光でのアンテナの励起のために、２つの円形スロットによりラジアル導波管に結合される円形導波管と、円形導波管を囲み、ラジアルスロットによりラジアル導波管に結合される同軸導波管とを含み、同軸導波管は、同軸導波管の外周上に同軸状に配置されるリング型導波管により励起され、リング型導波管は、第１の直線偏光に直交する第２の直線偏光でのアンテナの励起のために、リングの内周面に分配されるスロットにより同軸導波管に結合されることを特徴とする。

本発明のネットワークアンテナの特徴によると、
−第１の直線偏光は、円形導波管内において、アンテナの軸方向に沿って方向付けられたＴＥ_０１基本モードを伝搬する第１の矩形入力導波管により励起され、
−第２の直線偏光は、リング型導波管内において、アンテナの軸方向に対し垂直な方向に方向付けられたＴＥ_０１基本モードを伝搬する第２の矩形入力導波管により励起され、
−第１の矩形入力導波管及び第２の矩形入力導波管は、互いに並行となるよう配置され、
−第１の矩形入力導波管及び第２の矩形入力導波管は、一方が片方の下に配置される。

アンテナのためのフィード構造のこのような構成では、第１の矩形導波管は、第２の矩形導波管の上でも下でもよく、マイクロ波信号の送信／受信のための電子カードの配置のために様々なトポロジーが考えられる。更に、かわら合わせに重ねた導波管に基づいたフィード構造の構成は、製造するのが比較的簡単である。

本発明のＲＬＳＡネットワークアンテナの１つの実施例を以下に説明し、且つ、図面に示す。

図１において、ＲＬＳＡ型ネットワークアンテナは、ラジアル導波管３を形成するために誘電体により互いから離され得る２つの同軸円形導電プレート１、２を含む。図２は、同心円状に配置される離散的な放射スロットＦのアレイを有するアンテナの前面１を示す。当業者には、放射スロットは異なるように配置され得ることは明らかである。

ネットワークアンテナ３のフィード構造は、原則的に、アンテナの前面が、アンテナの放射パターンを乱す素子によって遮蔽されないようアンテナの後面２に隣接して配置される。

フィード構造は、アンテナの後方に配置され、また、図示する実施例では、アンテナの中心軸Ａに対し垂直に延在する一対の矩形入力導波管４、５によって、送信及び／又は受信時に、２つのモードＥ_１１及びＨ_１１を同時に励起するよう設計される。これらの２つの入力導波管４、５は、互いに並行となるよう配置され、また、２つの独立した励起ポートを構成するよう一方が片方の下に配置され得る。しかし、他の構成も、本発明の範囲から逸脱することなく採用してもよい。

第１のモードＥ_１１を励起するために、第１の入力導波管４は、アンテナの後面２の中心に配置される円形導波管６を介してラジアル導波管３に結合される。入力導波管４は、そのＴＥ_０１基本モードで給電され、図１において矢印により示すこの基本モードの電界は、方向Ａと並行である。円形導波管６は、ＴＭ_０１モードを、ラジアル導波管３内において軸Ａに沿ってＴＭ_０１モードで案内される波の半波長分間隔が置かれた２つの円形結合スロット７、８を介してラジアル導波管３内に伝搬する。

第２のモードＨ_１１を励起するために、第２の入力導波管５は、リング型導波管９を介してラジアル導波管３に結合される。リング型導波管９自体は、円形導波管６を囲む同軸導波管１０に結合され、この同軸導波管が、ラジアル導波管３に結合される。リング型導波管９は、同軸導波管１０の外周上に同軸状に配置される。入力導波管５は、そのＴＥ_０１基本モードで給電され、図１において矢印（図平面に対し垂直）により示すこの基本モードの電界は、方向Ａに垂直である。ＴＥ_０１モードは、リング型導波管９により、リングの内周面に分配される直線結合スロット１１を介して同軸導波管１０内に伝搬され、同時に、同軸導波管１０は、円形導波管６の周りでアンテナの後面２から扇形に広がるラジアル結合スロット１２を介してラジアル導波管３に結合される。リング型導波管９の平均円周は、ＴＥ_０１モードで案内される波の波長の倍数である。図示する実施例では、同軸キャビティ１０は、１２のラジアルストップ１２を介してラジアル導波管３に結合され、導波管９の平均内周は、ＴＥ_０１モードで案内される波の波長の１２倍に等しい。

当然ながら、結合スロット１１、１２のサイズ及びその配置も、帯域幅、効率、及び整合に関してアンテナの所望のパフォーマンスを得るために調整すべきである。

従って、このフィード構造は、アンテナの前部に遮蔽及び不安定領域があることを回避しながら、アンテナの後面から、２つの直交直線偏光でアンテナを励起することを可能にする。

本発明によるフィード構造を有するネットワークアンテナを示す軸方向断面図である。 軸方向に断面にされたアンテナを示す部分斜視図である。

Claims (5)

1. ２つの直交直線偏光でのネットワークアンテナの同時励起を可能にするフィード構造を有し、ラジアル導波管の形のＲＬＳＡタイプのネットワークアンテナであって、
   前記アンテナの後方に原則的に配置される前記フィード構造は、
   前記ラジアル導波管の中心に配置され、第１の直線偏光での前記アンテナの励起のために、２つの円形スロットにより前記ラジアル導波管に結合される円形導波管と、
   前記円形導波管を囲み、ラジアルスロットにより前記ラジアル導波管に結合される同軸導波管と、
   を含み、
   前記同軸導波管は、前記同軸導波管の外周上に同軸状に配置されるリング型導波管により励起され、
   前記リング型導波管は、前記第１の直線偏光に直交する第２の直線偏光での前記アンテナの励起のために、前記リングの内周面に分配されるスロットにより前記同軸導波管に結合されることを特徴とするアンテナ。
2. 前記第１の直線偏光は、前記円形導波管内において、前記アンテナの軸方向に沿って方向付けられたＴＥ_０１基本モードを伝搬する第１の矩形入力導波管により励起される請求項１記載のアンテナ。
3. 前記第２の直線偏光は、前記リング型導波管内において、前記アンテナの軸方向に対し垂直な方向に方向付けられたＴＥ_０１基本モードを伝搬する第２の矩形入力導波管により励起される請求項１記載のアンテナ。
4. 前記第１の矩形入力導波管及び前記第２の矩形入力導波管は、互いに並行となるよう配置される請求項２及び３記載のアンテナ。
5. 前記第１の矩形入力導波管及び前記第２の矩形入力導波管は、一方が片方の下に配置される請求項４記載のアンテナ。

Images