JP2006191515A

JP2006191515A - Ｕ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナ

Info

Publication number: JP2006191515A
Application number: JP2005071277A
Authority: JP
Inventors: The-Nan Chang; 知難張; Yu-Lin Liau; 御霖廖
Original assignee: Tatung Co Ltd
Current assignee: Tatung Co Ltd
Priority date: 2004-12-30
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2006-07-20
Also published as: TW200623527A; US7161539B2; TWI241741B; US20060145937A1

Abstract

【課題】Ｕ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナの提供。
【解決手段】高周波信号を反射する反射ディスクを具え、そのうち、複数の方形シールが第１基板の上表面に置かれ、複数のＵ形溝孔シールが第２基板の上表面に置かれ、第１基板の下表面が第２基板の上表面に積み重ねられて反射ディスクが形成され、複数の反射ディスクと複数のＵ形溝孔シールが一つずつ対応して複数のアレイユニットを形成し、ホーンアンテナが反射ディスクの反射した高周波信号を受信し並びに出力し、サポートフレームがホーンアンテナを反射ディスクの上方に固定する。
【選択図】図４

Description

本発明は一種のマイクロ波帯反射アレイアンテナに係り、特にＵ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナに関する。

反射アレイアンテナ（ｒｅｆｌｅｃｔａｒｒａｙａｎｔｅｎｎａ）は製造が容易でありまた高周波信号を集中反射できる長所を有するため、高周波信号の受信及び伝送アンテナとして多用されている。図１は特許文献１に記載の伝統的な反射アレイアンテナ１０であり、それは伝統的な円形ディスク１２とホーンアンテナ１６を具え、円形ディスク１２の複数のアレイユニット１４が遠方からの高周波信号を反射可能で、並びに高周波信号を集中してホーンアンテナ１６に反射し、ホーンアンテナ１６が高周波信号を受信する。こうして、良好な信号ゲインと比較的広い通信周波数幅が得られる。図２に示されるように、複数のアレイユニット１４は印刷回路行程により基板１８の上表面に形成され、基板１８の下表面には接地層１９（好ましくは金属層とされる）がある。伝統的な円形ディスク１２とホーンアンテナ１６の間にはサポートフレームが存在し、ホーンアンテナ１６が該サポートフレームにより円形ディスク１２の上方に固定される。高周波信号を集中反射する目的を達成するため、複数のアレイユニット１４は特殊設計され、それにより高周波信号がホーンアンテナ１６の位置に反射され、ゆえにホーンアンテナ１６と伝統的な円形ディスク１２の相対位置は固定され、任意に変更はできない。当然、伝統的な反射アレイアンテナ１０が高周波信号を伝送する時は、ホーンアンテナ１６により高周波信号を伝送し、並びに円形ディスク１２により高周波信号を遠方に反射する。

高周波信号集中反射の目的を達成するため、複数のアレイユニット１４のパターンは同じでないものとされる。図３に示されるように、アレイユニット１４１、アレイユニット１４２、アレイユニット１４４はそれぞれ１本の長さの異なる遅延線（ｄｅｌａｙｌｉｎｅ）を具え、アレイユニット１４３は遅延線を具備せず、遅延線の機能は高周波信号の位相調整を行ないアレイユニット１４が反射する主要な光束の方向（ｍａｉｎｂｅａｍｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を決定し、アレイユニット１４が反射する高周波信号をホーンアンテナ１６に集中させることにある。

しかし、伝統的な反射アレイアンテナ１０は以下のような欠点を有している。即ち、信号ゲインが有限で通信周波数幅が狭いことである。これにより本発明では伝統的な反射アレイアンテナ１０の欠点に対して、それを改良したマイクロ波帯反射アレイアンテナを提供するものである。

米国特許第６，１９５，０４７／Ｂ１号明細書

伝統的な反射アレイアンテナの欠点を防止するため、本発明はＵ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナを提供する。それは高周波信号の受信と出力に用いられ、反射ディスクを具えている。該反射ディスクは高周波信号の反射に用いられる。そのうち、複数の方形シールが第１基板の上表面に置かれ、複数のＵ形溝孔シールが第２基板の上表面に置かれ、第１基板の下表面が第２基板の上表面に積み重ねられて反射ディスクが形成され、複数の反射ディスクと複数のＵ形溝孔シールが一つずつ対応して複数のアレイユニットを形成し、ホーンアンテナが反射ディスクの反射した高周波信号を受信し並びに出力し、サポートフレームがホーンアンテナを反射ディスクの上方に固定する。

請求項１の発明は、高周波信号を受信並びに出力するのに用いられるＵ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナであり、
高周波信号を反射するための反射ディスクであり、複数の方形シールが第１基板の上表面に置かれ、複数のＵ形溝孔シールが第２基板の上表面に置かれ、該第１基板の下表面が第２基板の上表面に積み重ねられて該反射ディスクが形成され、これら反射ディスクとＵ形溝孔シールが一つずつ対応して複数のアレイユニットを形成する、上記反射ディスクと、
該反射ディスクが反射した高周波信号を受信並びに出力するホーンアンテナと、
を具えたことを特徴とする、Ｕ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナとしている。
請求項２の発明は、請求項１記載のＵ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナにおいて、第１基板或いは第２基板は材質が材料名称がＦＲ４であるマイクロ波基板とされたことを特徴とする、Ｕ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナとしている。
請求項３の発明は、請求項１記載のＵ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナにおいて、第１基板或いは第２基板は材質が材料名称がＤｕｒｏｉｄであるマイクロ波基板とされたことを特徴とする、Ｕ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナとしている。
請求項４の発明は、請求項１記載のＵ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナにおいて、第１基板或いは第２基板の外形が、円形、方形、六角形、或いは八角形とされたことを特徴とする、Ｕ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナとしている。
請求項５の発明は、請求項１記載のＵ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナにおいて、第２基板の下表面に接地層が設けられたことを特徴とする、Ｕ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナとしている。
請求項６の発明は、請求項５記載のＵ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナにおいて、接地層が金属層とされたことを特徴とする、Ｕ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナとしている。
請求項７の発明は、請求項１記載のＵ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナにおいて、Ｕ形溝孔シールが遅延線に電気的に接続されたことを特徴とする、Ｕ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナとしている。

本発明によると、方形シールが高周波信号を受信する時、方形シーールは第１基板及び第２基板上に置かれているため、総合後の基板厚さが比較的厚くなり、ゆえに高周波信号の周波数幅が有効に増される。このほか、方形シールは高周波信号をＵ形溝孔シールに電磁結合させ、この時、Ｕ形溝孔シールが多重共振（ｍｕｌｔｉｐｌｅｒｅｓｏｎａｎｃｅ）の効果を提供し、更に高周波信号の周波数幅を増し、上述の厚さの増加と多重共振の二種類の現象が結合されることにより、アレイユニットの受信する高周波信号の周波数幅が有効に増され、伝統的な反射アレイアンテナの欠点が克服される。

本発明のマイクロ波帯反射アレイアンテナの構造と伝統的な反射アレイアンテナ１０の構造は似ているが、その異なるところは、本発明のマイクロ波帯反射アレイアンテナのアレイユニットはＵ形溝孔シールを採用し、並びにＵ形溝孔シールの遅延線によりアレイユニットが反射する高周波信号の位相を調整することにあり、ゆえにその構造と伝統的な反射アレイアンテナ１０のアレイユニットは異なる。図４に示されるように、本発明のマイクロ波帯反射アレイアンテナ２０は以下の部品を具えている。

本発明の反射ディスク２２は好ましくは方形ディスクとされ、それはまた伝統的な円形、六角形、八角形等類似形状のディスクとされうる。それは遠方の高周波信号を反射し、並びに高周波信号をホーンアンテナ１６に集中反射するか、或いはホーンアンテナ１６からの高周波信号を遠方に反射する。

ホーンアンテナ１６は、本発明の反射ディスク２２の反射した高周波信号を受信するか、或いは高周波信号を本発明の反射ディスク２２に発射する。

サポートフレームは、ホーンアンテナ１６を本発明の反射ディスク２２の上方に固定する。ホーンアンテナ１６及びサポートフレームは周知の部品であるため説明を省略する。

図５に示されるように、本発明の反射ディスク２２は第１基板２６及び第２基板２８で組成されている。第１基板２６の下表面は、接着、圧着、ネジ止め、噛み合い、嵌め合い等の手段により第２基板２８の上表面に堆積される。第２基板２８の下表面には接地層（好ましくは金属層とされる）２０がある。このほか、第１基板２６と第２基板２８の材質は材料名称がＤｕｒｏｉｄ或いはＦＲ４とされるマイクロ波基板とされ、好ましい電気特性を提供するものとされるが、これに限定されるものではない。本発明の反射ディスク２２は更に複数のアレイユニット２４を具え、各アレイユニット２４は方形シール３０及びそれが対応するＵ形溝孔シール３２で組成され、方形シール３０は印刷回路行程により第１基板２６の上表面に形成される。図６も参照されたい。方形シール３０のサイズは好ましくは５．９ｍｍ×６．１２ｍｍとされ、並びに使用者の実際の必要により調整され、これに限定されるものではない。Ｕ形溝孔シール３２もまた印刷回路行程により第２基板２８の上表面に形成され、且つ方形シール３０は好ましくはＵ形溝孔シール３２のちょうど上方に置かれる。Ｕ形溝孔シール３２のサイズは好ましくは５．９ｍｍ×６．４２ｍｍとされ、その中心部分にＵ形溝孔を具え、Ｕ形溝孔シール３２及びＵ形溝孔のサイズは使用者の実際の必要により調整され、並びにこれに限定されるものではない。このほか、Ｕ形溝孔シール３２は更に遅延線３４を具え、遅延線３４の長さ及びパターンを調整することにより、各アレイユニット２４の受信及び反射する高周波信号の位相を調整できる。このほか、使用者は遅延線３４の調整によりアレイユニット２４の受信及び反射する高周波信号の位相を調整する以外に、Ｕ形溝孔シール３２を回転させることにより、類似の効果を達成できる。方形シール３０が高周波信号を受信する時、方形シール３０は第１基板２６及び第２基板２８上に置かれ、ゆえに総合後の基板厚さは基板１８より厚く、ゆえに方形シール３０は広い周波数幅の高周波信号の受信及び反射能力を提供できる。このほか、方形シール３０は高周波信号をＵ形溝孔シール３２に電磁結合させ、この時、Ｕ形溝孔シール３２が多重共振の効果を提供する。上述の二種類の現象の結合により、アレイユニット２４が受信する高周波信号のゲインが有効に高められる。

表１は伝統的な反射アレイアンテナ１０と本発明のマイクロ波帯反射アレイアンテナ２０の両者の性能比較表である。そのうち、伝統的な反射アレイアンテナ１０と本発明のマイクロ波帯反射アレイアンテナ２０のサイズはいずれも２０ｃｍ×３０ｃｍとされ、並びにそれぞれ３９６個のアレイユニットを具えている。

表１から分かるように、アレイユニット１４３と方形シール３０のサイズが同じ時、本発明のマイクロ波帯反射アレイアンテナ２０の中央周波数（高周波信号の搬送波周波数に対応）は伝統的な反射アレイアンテナ１０よりやや低い。しかし、３ｄＢを通信周波数幅の測定点とすると、本発明のマイクロ波帯反射アレイアンテナ２０は良好な通信周波数幅及び良好な分極信号区分能力を提供する。

以上から分かるように、方形シール３０は第１基板２６及び第２基板２８上に置かれ、合計後の基板厚さが比較的厚くなり、ゆえに高周波信号の周波数幅が有効に増される。このほか、方形シール３０が高周波信号をＵ形溝孔シール３２に電磁結合し、このとき、Ｕ形溝孔シール３２が多重共振の効果を提供し、高周波信号の周波数幅を増加し、上述の厚さの増加及び多重共振の二種類の現象の結合により、アレイユニット２４が受信する高周波信号の周波数幅が有効に増される。総合すると、本発明のマイクロ波帯反射アレイアンテナ２０はＵ形溝孔シール３２の採用により良好な通信周波数幅を提供し、ゆえに伝統的な反射アレイアンテナ１０の欠点を克服する。

伝統的な反射アレイアンテナの表示図である。伝統的な反射アレイアンテナの側面図である。伝統的な反射アレイアンテナのアレイユニットの表示図である。本発明のマイクロ波帯反射アレイアンテナの表示図である。本発明のマイクロ波帯反射アレイアンテナの側面図である。本発明のマイクロ波帯反射アレイアンテナのアレイユニットの表示図である。

符号の説明

１０反射アレイアンテナ１２円形ディスク
１４アレイユニット１６ホーンアンテナ
１８基板１９接地層
２０マイクロ波帯反射アレイアンテナ２２反射ディスク
２４アレイユニット２６第１基板
２８第２基板３０方形シール
３２Ｕ形溝孔シール３４遅延線
１４１アレイユニット１４２アレイユニット
１４３アレイユニット１４４アレイユニット

Claims

高周波信号を受信並びに出力するのに用いられるＵ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナであり、
高周波信号を反射するための反射ディスクであり、複数の方形シールが第１基板の上表面に置かれ、複数のＵ形溝孔シールが第２基板の上表面に置かれ、該第１基板の下表面が第２基板の上表面に積み重ねられて該反射ディスクが形成され、これら反射ディスクとＵ形溝孔シールが一つずつ対応して複数のアレイユニットを形成する、上記反射ディスクと、
該反射ディスクが反射した高周波信号を受信並びに出力するホーンアンテナと、
を具えたことを特徴とする、Ｕ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナ。
請求項１記載のＵ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナにおいて、第１基板或いは第２基板は材質が材料名称がＦＲ４であるマイクロ波基板とされたことを特徴とする、Ｕ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナ。
請求項１記載のＵ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナにおいて、第１基板或いは第２基板は材質が材料名称がＤｕｒｏｉｄであるマイクロ波基板とされたことを特徴とする、Ｕ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナ。
請求項１記載のＵ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナにおいて、第１基板或いは第２基板の外形が、円形、方形、六角形、或いは八角形とされたことを特徴とする、Ｕ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナ。
請求項１記載のＵ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナにおいて、第２基板の下表面に接地層が設けられたことを特徴とする、Ｕ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナ。
請求項５記載のＵ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナにおいて、接地層が金属層とされたことを特徴とする、Ｕ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナ。
請求項１記載のＵ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナにおいて、Ｕ形溝孔シールが遅延線に電気的に接続されたことを特徴とする、Ｕ形溝孔シールを具えたマイクロ波帯反射アレイアンテナ。