JP2011503996A

JP2011503996A - 改善された円偏波受信用導波管スロット配列アンテナ

Info

Publication number: JP2011503996A
Application number: JP2010532981A
Authority: JP
Inventors: チャングパク
Original assignee: Wiworld Co Ltd
Current assignee: Wiworld Co Ltd
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2011-01-27
Also published as: WO2009061015A1; KR20090047015A; CN101919118A

Abstract

円偏波受信用スロット配列アンテナの上層導体板と偏波器との間に一定の誘電率及び厚さを有する誘電体板を追加的に結合することによって、インピーダンスマッチング、軸比及び軸比帯域幅を向上させ、結果として、高効率の円偏波衛星信号を受信できるようにする改善された円偏波受信用スロット配列アンテナを提供する。本発明は、本発明に係る改善された円偏波受信用導波管スロット配列アンテナは、互いに結合され、内側に衛星周波数信号が伝送される導波管及び給電路が形成される下層導体板及び中層導体板と、前記中層導体板の上部に結合され、導波管と連通される複数のキャビティ及びスロットが形成されることによって、衛星周波数信号を送受信する上層導体板と、を備えた導波管スロット配列アンテナにおいて、前記上層導体板２００の上部には、直線偏波を円偏波に変換する複数のストリップ導体１１０及びマッチングスタブ１２０が形成された偏波器１００が積層され、前記上層導体板２００と偏波器１００との間には、空間インピーダンスとのインピーダンスマッチングを行う誘電体板５００が挿入されて積層されることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、円偏波受信用導波管スロット配列アンテナに関するもので、より詳細には、内側に導波管が形成される導体板と最上層の偏波器との間に誘電体板を追加的に形成し、インピーダンスマッチング、軸比及び軸比帯域幅を向上できるようにする改善された円偏波受信用導波管スロット配列アンテナに関するものである。

衛星アンテナのうち、導波管スロット配列アンテナは、衛星信号が伝送される給電ラインを導波管として形成することによって、従来のマイクロストリップパッチアレイアンテナなどで信号の伝送過程で発生する給電損失を最小化する。

導波管スロット配列アンテナは、通常、内側に給電路及び導波管が形成される下層導体板、中層導体板及び上層導体板が積層されてなるが、このような多重構造を有する導波管スロット配列アンテナは、導波管を介して衛星信号が伝送されることによって抵抗損失及び放射損失が少ないという効果を有する。

このような下層導体板、中層導体板及び上層導体板からなるアンテナは、通常、直線偏波を受信するための導波管スロット配列アンテナであるので、直線偏波でない円偏波を受信する場合、受信効率が低下するという問題が発生する。

したがって、円偏波を受信するために、直線偏波を円偏波に変えるためのストリップ導体が形成された偏波器を上層導体板の上部に位置させるが、この偏波器を上層導体板の上部に位置させる場合にも、インピーダンスマッチング、軸比及び軸比帯域幅が良好でないので、受信効率が低下するという問題が依然として残っていた。

このような問題を解決するために、本出願人は、直線偏波を円偏波に変換する偏波器にストリップ導体及びマッチングスタブを形成することによって円偏波の軸比及び軸比帯域幅を向上させるとともに、上層導体板のスロットの上端にグルーブを形成することによってアンテナインピーダンスマッチング、円偏波軸比及び軸比帯域幅を向上させ、結果として、高効率の円偏波を受信できるようにする、“円偏波受信用衛星導波管スロット配列アンテナ”と題された大韓民国特許第６８６６０６号を提案した。

しかしながら、上記特許技術においては、偏波器が上層導体板の上端に直接積層されるので、衛星信号及び通信周波数帯域の移動時に発生するインピーダンスミスマッチングによってアンテナ利得が減少し、軸比周波数の変動時に軸比特性が悪化したり、軸比帯域幅が減少したりするという問題が頻繁に発生した。

本発明は、上記の問題を解決するために提案されたもので、その目的は、円偏波受信用スロット配列アンテナの上層導体板と偏波器との間に一定の誘電率及び厚さを有する誘電体板を追加的に結合することによって、インピーダンスマッチング、軸比及び軸比帯域幅を向上させ、結果として、高効率の円偏波衛星信号を受信できるようにする改善された円偏波受信用スロット配列アンテナを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る改善された円偏波受信用スロット配列アンテナは、互いに結合され、内側に衛星周波数信号が伝送される導波管及び給電路が形成される下層導体板及び中層導体板と、上記中層導体板の上部に結合され、導波管と連通される複数のキャビティ及びスロットが形成されることによって、衛星周波数信号を送受信する上層導体板と、を備えた導波管スロット配列アンテナにおいて、上記上層導体板の上部には、直線偏波を円偏波に変換する複数のストリップ導体及びマッチングスタブが形成された偏波器が積層され、上記上層導体板と偏波器との間には、空間インピーダンスとのインピーダンスマッチングを行う誘電体板が挿入されて積層される。

上記誘電体板は、両面テープを通して上部の偏波器及び下部の上層導体板と結合されるが、上記両面テープには、下部の上層導体板に形成されたスロットに対応するように上下を貫通した貫通孔が形成されることが望ましい。

本発明に係る改善された円偏波受信用スロット配列アンテナの結合斜視図である。本発明に係る改善された円偏波受信用スロット配列アンテナの分解斜視図である。本発明に係る改善された円偏波受信用スロット配列アンテナの結合断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

図１は、本発明の実施例に係る改善された円偏波受信用スロット配列アンテナの結合斜視図で、図２は、改善された円偏波受信用スロット配列アンテナの分解斜視図で、図３は、円偏波受信用スロット配列アンテナの結合断面図である。

図１〜図３に示すように、本発明に係る改善された円偏波受信用スロット配列アンテナは、下層導体板４００、中層導体板３００、上層導体板２００、誘電体板５００及び偏波器１００が積層されてなるが、下層導体板４００、中層導体板３００及び上層導体板２００には、ねじなどの締結手段を介して相互結合するための締結孔４０１、３０１、２０１が対応する位置にそれぞれ形成される。

上記下層導体板４００と中層導体板３００には、衛星信号を伝送するための導波管４２０、３２０及び信号を分配するための分配器４２１、４２２、４２３が形成される。

一方、上記下層導体板４００には、衛星信号を受信し、受信される衛星信号を方向変更後に導波管４２０に伝送する放射管４３０及びバルジ４４０が形成され、導波管４２０の末端には、衛星信号を外部に出力する給電路４１０が形成される。また、上記中層導体板３００には、分配器を通して分配される導波管３２０の最終端で上部外側と連通される放射溝３１０が形成される。

上記上層導体板２００には、上下部を貫通する複数のスロット２１０が形成され、上記スロット２１０の上部周囲には、スロット２１０を中心にして所定の深さで上部が開放されたグルーブ２３０及び上記各グルーブ２３０間の境界を形成する上面２４０が形成される。また、上層導体板２００の下部には、下側が開放され、上側がスロット２１０と連通されるキャビティ２２０が形成されるが、このキャビティ２２０は、隣接する４個のスロットと連通される大きさでそれぞれ形成される。

上記スロット２１０は、衛星信号を受信する役割をし、上記グルーブ２３０及び上面２４０は、複数のスロット２１０にそれぞれ受信される衛星信号間の干渉を最小化する役割をし、上記キャビティ２２０は、アンテナのインピーダンス帯域幅を拡張しながら各スロット２１０を介して受信される衛星信号を中層導体板３００の放射溝３１０に伝達する役割をする。上記グルーブ２３０は、直線偏波を任意の角度で回転させるためにスロット２１０の長さと同一又は類似した直径を有する円柱形状で形成される。上記複数のグルーブ２３０間の境界を形成する上面２４０は、各スロット２１０に印加される衛星信号の漏れによって発生する相互干渉現象を防止する役割をする。

上記偏波器１００は、フィルムタイプからなり、上記上層導体板２００の上部には、直線偏波を円偏波に変換するストリップ導体１１０と、上記ストリップ導体１１０の両側に突出形成され、インピーダンスを変化させるマッチングスタブ１２０とが形成される。上記ストリップ導体１１０は、スロット２１０との放射干渉によって直線偏波を円偏波に変える役割をするが、このストリップ導体１１０は、スロット２１０から放射される周波数信号が適切に放射されながらストリップ導体１１０に影響を与えるようにするために、上記スロット２１０と約４５°の角度をなして形成される。上記マッチングスタブ１２０は、ストリップ導体１１０を通して変換する円偏波の軸比及び軸比帯域幅を向上させる役割をする。このマッチングスタブ１２０は、インダクタンス又はキャパシタンスとして作用することによってストリップ導体１１０と結合され、アンテナのインピーダンスを変化させるようになる。その結果、マッチングスタブ１２０は、アンテナの共振周波数を移動させたり、帯域幅をより広く拡散し、軸比帯域幅を向上させる役割をする。また、このマッチングスタブ１２０は、ストリップ導体１１０によって円偏波に変換される周波数信号の位相を変更させることによって、軸比が向上した円偏波を生成できるようにする。

上記誘電体板５００は、一定の誘電率及び厚さを有する板であって、偏波器１００と上層導体板２００との間に積層されるが、この誘電体板５００は、低い挿入損失及び低い誘電率を有するように形成されることによって、表面波を防止し、周波数帯域幅を増加させる役割をする。上記誘電体板５００は、偏波器１００と上層導体板２００との間に挿入される空気層と同一の役割をするように空気の誘電率と類似した誘電率を有して形成されるが、本発明の実施例において、上記誘電体板５００は１〜２の誘電率を有するように形成される。

上記誘電体板５００は、偏波器１００と上層導体板２００が誘電体板５００の誘電率で誘電体板５００の厚さだけ離隔して維持されるように、偏波器１００と上層導体板２００を支持する役割をする。

上層導体板２００と偏波器１００が過度に近接している場合、上層導体板２００に誘導された信号が偏波器１００のストリップ導体１１０に励起されるときにインピーダンスミスマッチングが発生し、偏波器１００のストリップ導体１１０に励起された信号の一部のみが空間に放射されるという問題が発生する。また、上層導体板２００と偏波器１００が遠ざかるほどインピーダンス及び軸比帯域幅は増加するが、ストリップ導体１１０とスロット２１０との間に伝達されるエネルギーの強さが小さくなり、インピーダンスマッチングが難しくなる。

したがって、上層導体板２００と偏波器１００のストリップ導体１１０との間の間隔が適切に調節されなければならないが、このような上層導体板２００と偏波器１００のストリップ導体１１０との間の間隔は誘電体板５００の厚さによって調節される。本発明の実施例では、このような上層導体板２００と偏波器１００のストリップ導体１１０とのインピーダンスマッチングを考慮し、上記誘電体板５００を約１ｍｍの厚さで形成した。

このような誘電体板５００は、上層導体板２００と偏波器１００のストリップ導体１１０との間の間隔を適切に調節し、上層導体板２００と偏波器１００との間に一定の誘電率を提供し、アンテナ放射部の相対誘電率を低下させる。その結果、空間インピーダンスとのインピーダンスマッチングを容易にし、衛星信号の受信及び通信周波数帯域の移動時に発生したインピーダンスミスマッチングによるアンテナ損失を減少させ、アンテナの利得を改善できるようにする。さらに、使用帯域の変更による軸比周波数の変動時に表れる軸比特性悪化及び軸比帯域幅減少の問題を解決できるようにする。

上記誘電体板５００の上部は、両面テープ５１０を通して上部の偏波器１００と結合され、下部も両面テープ５１０を通して下部の上層導体板２００と結合される。この両面テープ５１０には、下部の上層導体板２００に形成されたスロット２１０及びグルーブ２３０に対応する位置に貫通孔５１１が形成され、この貫通孔５１１は、上層導体板２００と偏波器１００との間に位置した両面テープ５１０の誘電率による相対誘電率の変化によって発生する若干の損失を減少させる役割をする。この両面テープ５１０は、厚さが薄く、透明な材質からなることが望ましい。

上述したように、本発明に係る改善された円偏波受信用導波管スロット配列アンテナは、偏波器１００と上層導体板２００との間に誘電体板５００が挿入されることによって、空間インピーダンスとのインピーダンスマッチングを容易にし、アンテナの利得を改善させ、円偏波の軸比及び軸比帯域幅を向上させるようになる。

本発明に係る改善された円偏波受信用スロット配列アンテナは、直線偏波を円偏波に変換する偏波器とスロットが形成された上層導体板との間に一定の誘電率及び厚さを有する誘電体板を形成することによって、空間インピーダンスとのインピーダンスマッチングを容易にし、使用周波数の移動時に発生するインピーダンスミスマッチングによるアンテナ損失を減少させることによって、アンテナ利得を改善し、円偏波軸比及び軸比帯域幅を向上できるという効果を有する。

１００偏波器
１１０ストリップ導体
１２０マッチングスタブ
２００上層導体板
２１０スロット
２２０キャビティ
２３０グローブ
２４０上面
３００中層導体板
３１０放射溝
４００下層導体板
４１０給電路
４２０導波管
４３０放射管
４４０バルジ
５００誘電体板
５１０両面テープ
５１１貫通孔

Claims

互いに結合され、衛星周波数信号が伝送される導波管及び給電路を有する下層導体板及び中層導体板と、前記中層導体板の上部に結合され、前記導波管と連通される複数のキャビティ及びスロットが形成されることによって衛星周波数信号を送受信する上層導体板と、を含む円偏波受信用導波管スロット配列アンテナにおいて、
前記上層導体板（２００）の上部に積層され、直線偏波を円偏波に変換する複数のストリップ導体（１１０）及び複数のマッチングスタブ（１２０）が形成された偏波器（１００）と、
前記上層導体板（２００）と偏波器（１００）との間に挿入され、空間インピーダンスとのインピーダンスマッチングを行う誘電体板（５００）と、
を備える導波管スロット配列アンテナ。
前記誘電体板（５００）は、両面テープ（５１０）を通して、前記誘電体板（５００）の上方および下方にそれぞれ配置された、前記偏波器（１００）及び前記上層導体板（２００）に結合される、
請求項１に記載の導波管スロット配列アンテナ。
前記両面テープ（５１０）には、前記両面テープ（５１０）の下方に配置された前記上層導体板（２００）に形成されたスロット（２１０）に対応する位置において貫通孔（５１１）が形成される、
請求項２に記載の導波管スロット配列アンテナ。
前記誘電体板（５００）は、１〜２の誘電率を有するように形成される、
請求項１に記載の導波管スロット配列アンテナ。