JP2502417B2 - 平面アンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、衛星放送電波等の受信
を行なう再に使用される平面アンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、平面アンテナは、外周部が短絡
された円形上部金属板と円形下部金属板とを備え、各金
属板相互間を導波路とする空間の中央部に給電部を配置
すると共に、上部円形金属板の表面にヘリカルアンテナ
やパッチアンテナからなる多数の円偏波放射素子を、そ
れぞれ１波長以下の間隔で同心円状に絶縁配置して構成
される。

【０００３】この場合、個々の円偏波放射素子は、上部
金属板に同心円状に形成した多数の開孔に挿通されたプ
ローブに対して接続されるもので、ここで、各円偏波放
射素子は、平面アンテナ自体の放射角度を上部金属板面
に対して例えば垂直な方向に設定するために、その個々
の放射素子の回転方向設置角度を全て異ならせて配置さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の平面アンテナでは、上部金属板に対して配置される
多数の放射素子それぞれを、１素子毎に別々の放射方向
に設定して同心円状に組込みしなければならないため、
この平面アンテナの製造工程の自動化を図った際に、放
射素子組込み装置の制御要素が多くなり、組込み時間が
長く生産性が悪い欠点がある。

【０００５】本発明は上記課題に鑑みなされたもので、
多数の放射素子を１素子毎に異なる放射方向に設定する
場合でも、組込み時間が長くなることなく、生産性を向
上することが可能になる平面アンテナを提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係わ
る平面アンテナは、円形状の下部金属板と、この下部金
属板の上方に１波長未満の間隔で平行にして対向配置さ
れ該下部金属板に対応する形状の上部金属板と、この上
部金属板と上記下部金属板それぞれの外周縁部を短絡す
る短絡板と、上記下部金属板の中央に設けられ上下金属
板相互間からなる導波路に対し高周波結合を図る給電部
と、上記上部金属板に対しその中心から延びるスパイラ
ル状の曲線に沿って１波長以下の間隔で形成された複数
の小孔と、この複数の小孔に対しそれぞれその回転方向
角度を上部金属板の半径方向に一定にして挿入され上記
導波路に対し高周波結合される複数の円偏波放射素子
と、この複数の円偏波放射素子と上記小孔との間に介在
される絶縁スペーサとを備えて構成するものである。

【０００７】

【作用】つまり、上部金属板を回転させれば複数の円偏
波放射素子を何れも同一の方向にして組込むことがで
き、各放射素子に対してそれぞれ異なる組込み角度を設
定する必要なく、単に上部金属板の回転運動と、放射素
子挿入部の金属板半径方向移動及び上下運動のみで放射
素子の組込みが行なえるようになる。

【０００８】

【実施例】以下図面により本発明の一実施例について説
明する。

【０００９】図１は平面アンテナの構成を示すもので、
同図（Ａ）はその平面図、同図（Ｂ）はそのＡ−Ａ線断
面図である。

【００１０】図１において、１１は円盤形状の下部金属
板、１２は下部金属板１１と同一の直径を有する円盤形
状の上部金属板であり、この下部金属板１１と上部金属
板１２とは、１波長未満の間隔を持って平行に対向配置
され、外周縁部には短絡板１３を設けて短絡される。

【００１１】上記下部金属板１１の中央には、上部金属
板１２との空間からなる導波路１４に対し給電プローブ
を挿入した給電部１５が設けられる。なお、導波路１４
は、発泡誘電体を充填して構成してもよい。

【００１２】一方、上部金属板１２には、多数の小孔１
６，…がその中心に対しスパイラル状にして形成される
もので、この多数の小孔１６，…に対しては、それぞれ
ヘリカルアンテナ１７，…のプローブ１７ａ，…が絶縁
スペーサ１８，…を介して挿入され、導波路１４に対し
等電力分岐して結合される。

【００１３】この場合、上記スパイラル曲線は、アルキ
メデスの曲線に対応するもので、このスパイラル曲線に
沿った小孔１６，…のスパイラル方向間隔ｘ及び半径方
向間隔ｙは、何れも１波長以下の間隔（０．７〜０．８
波長）に設定される。

【００１４】ここで、上記ヘリカルアンテナ１７，…
は、何れもこの平面アンテナの半径方向に対応させて巻
始め部１７ｂ，…を位置させるもので、これにより、平
面アンテナの放射方向が上部金属板１２に対し垂直な方
向に設定される。

【００１５】図２は上記平面アンテナにおけるヘリカル
アンテナ１７の導波路結合部の構成を示すもので、同図
（Ａ）はその平面図、同図（Ｂ）はその０°方向断面図
である。

【００１６】ヘリカルアンテナ１７としては、円周約１
波長，巻数約２巻，巻ピッチ７°，ヘリカル直径約０．
３波長，線径０．０１〜０．０５波長のものを使用し、
上部金属板１２に形成された直径０．２〜０．１波長の
小孔１６に対しそのプローブ１７ａを絶縁スペーサ１８
を介して挿入して固定するもので、導波路１４が発泡誘
電体を充填してなる場合には、温度変化による該導波路
１４の結露が防止される。

【００１７】ここで、導波路１４に使用される発泡誘電
体の誘電率をεとすると、導波路１４内の電波は「ルー
ト・ε」に反比例して伝播されるので、各ヘリカルアン
テナ１７，…の設置間隔が広い場合には、誘電率の低い
高倍率発泡誘電体が用いられ、狭い場合には、誘電率の
高い低倍率発泡誘電体が用いられる。

【００１８】つまり、例えばブロードサイドタイプにお
いて、ヘリカルアンテナ１７，…の半径方向間隔ｙを１
波長とすると、誘電率εは約１．０となるので、導波路
１４には発泡誘電体が必要ないかあるいは非常に高発泡
の誘電体が必要になる。また、ヘリカルアンテナ１７，
…の半径方向間隔ｙを０．７波長とすると、誘電率εが
約２．０の発泡誘電体が必要になる。さらに、ヘリカル
アンテナ１７，…の半径方向間隔ｙを０．９波長とする
と、誘電率εが約１．２の発泡誘電体が必要になる。

【００１９】すなわち、ヘリカルアンテナ１７，…の半
径方向間隔ｙを１．０波長以下とし、その間隔ｙが広い
場合には、誘電率εの低い高倍率発泡誘電体を充填し、
また間隔ｙが狭い場合には、誘電率εの高い低倍率発泡
誘電体を充填すればよい。

【００２０】図３は上記平面アンテナにおけるヘリカル
アンテナ１７，…の自動組込み装置の構成を示すもの
で、同図において、２１はヘリカルアンテナ供給部、２
２はアーム、２３はヘリカル挿入部、２４は回転台であ
る。

【００２１】ヘリカルアンテナ供給部２１は、その内部
に与えられた導線よりヘリカルアンテナ１７を自動的に
作り出し、そのプローブ１７ａに予め絶縁スペーサ１８
を差込みアーム２２を通してヘリカル挿入部２３に送り
込むもので、アーム２２が矢印ａで示す方向に、また上
部金属板１２を載置した回転台２４が矢印ｂで示す方向
に回転することで、ヘリカルアンテナ１７の挿入位置が
自在に定められ、ヘリカル挿入部２３が矢印ｃで示す方
向に可動することで、上部金属板１２の小孔１６に対す
るヘリカルアンテナ１７の組込みが行なわれる。

【００２２】すなわち、回転台２４による上部金属板１
２の回転駆動に同期して、アーム２２を次第に短くなる
方向に可動させることで、ヘリカル挿入部２３は上部金
属板にスパイラル状に多数配置形成した小孔１６，…に
沿って移動できるもので、各小孔１６，…の対応位置に
おいてヘリカル挿入部２３を下降制御することで、ヘリ
カルアンテナ１７，…が一体化された絶縁スペーサ１
８，…が順次上部金属板１２に対して組込まれる。

【００２３】ここで、ヘリカル挿入部２３により順次組
込まれる多数のヘリカルアンテナ１７，…それぞれの回
転方向角度は、常にその巻始め部１７ｂを上部金属板１
２の半径方向に対応させた同一の角度に設定されるもの
で、この場合、ヘリカルアンテナ１７，…は、回転台２
４により回転される上部金属板１２にスパイラル状に形
成した多数の小孔１６，…に対し順次組込まれるので、
上部金属板１２上における各ヘリカルアンテナ１７，…
それぞれの回転角度は何れも異なることになり、この平
面アンテナとしての放射方向は、上部金属板１２に対し
垂直な方向に設定される。

【００２４】したがって、上記構成の平面アンテナによ
れば、円板状の上部金属板１２に対して、その中心から
スパイラル状の曲線に沿って１波長以下の間隔で多数の
小孔１６，…を形成し、ヘリカルアンテナ１７，…を何
れもその巻始め部１７ｂを上部金属板１２の半径方向に
対応させて上記各小孔１６，…に対して挿入する構成と
したので、上部金属板１２を回転させながらヘリカル挿
入部２３をその半径方向に移動させて行けば、ヘリカル
アンテナ１７，…の回転方向角度を常に一定の同じ角度
に設定して組込むことができ、多数のヘリカルアンテナ
１７，…に対してそれぞれ異なる組込み角度を設定する
必要なく、単に上部金属板１２の回転運動と、ヘリカル
挿入部２３の金属板半径方向移動及び上下運動のみでヘ
リカルアンテナ１７，…の組込みが行なえるので、自動
化製造装置の制御要素が少なくなり、組込み時間を短縮
して生産性を向上することができる。

【００２５】図４はパッチアンテナを用いた平面アンテ
ナの構成を示すもので、同図（Ａ）はその平面図、同図
（Ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。

【００２６】図４において、前記図１の平面アンテナと
同様の構成部分については同一の符号を付してその説明
を省略する。

【００２７】すなわち、この平面アンテナは、上部金属
板１２にスパイラル状の曲線に沿って多数形成した小孔
１６，…に対し、それぞれパッチアンテナ３１，…のプ
ローブ３１ａを絶縁スペーサ１８、…を介し挿入固定し
て構成されるもので、この場合にも、各パッチアンテナ
３１の回転方向角度は、そのそれぞれを対比して異なる
一方、上部金属板１２の半径方向に対しては一定であ
り、上部金属板１２の回転運動と、パッチ挿入部の金属
板半径方向移動及び上下運動のみで容易にパッチアンテ
ナ３１，…の組込みが行なえることになる。

【００２８】図５はスパイラルアンテナを用いた平面ア
ンテナにおけるスパイラルアンテナの導波路結合部の構
成を示すもので、同図（Ａ）はその平面図、同図（Ｂ）
はその断面図である。

【００２９】図５において、前記図２の平面アンテナと
同様の構成部分については同一の符号を付してその説明
を省略する。

【００３０】すなわち、この平面アンテナは、上部金属
板１２にスパイラル状の曲線に沿って多数形成した小孔
１６，…に対し、それぞれスパイラルアンテナ４１，…
のプローブ４１ａを絶縁スペーサ１８、…を介し挿入固
定して構成されるもので、この場合にも、各スパイラル
アンテナ４１の回転方向角度は、そのそれぞれを対比し
て異なる一方、上部金属板１２の半径方向に対しては一
定であり、上部金属板１２の回転運動と、スパイラル挿
入部の金属板半径方向移動及び上下運動のみで容易にス
パイラルアンテナ４１，…の組込みが行なえることにな
る。

【００３１】尚、上記各実施例では、絶縁スペーサ１８
を、アンテナプローブに予め差込んだ状態で上部金属板
１２の小孔１６，…に対し挿入する構成としたが、上記
絶縁スペーサ１８は、上部金属板１２の小孔１６，…に
対し予め差込んでおき、これに対しアンテナプローブを
挿入する構成としてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、円形状の
下部金属板と、この下部金属板の上方に１波長未満の間
隔で平行にして対向配置され該下部金属板に対応する形
状の上部金属板と、この上部金属板と上記下部金属板そ
れぞれの外周縁部を短絡する短絡板と、上記下部金属板
の中央に設けられ上下金属板相互間からなる導波路に対
し高周波結合を図る給電部と、上記上部金属板に対しそ
の中心から延びるスパイラル状の曲線に沿って１波長以
下の間隔で形成された複数の小孔と、この複数の小孔に
対しそれぞれその回転方向角度を上部金属板の半径方向
に一定にして挿入され上記導波路に対し高周波結合され
る複数の円偏波放射素子と、この複数の円偏波放射素子
と上記小孔との間に介在される絶縁スペーサとを備えて
構成するので、上部金属板を回転させれば複数の円偏波
放射素子を何れも同一の方向にして組込むことができ、
多数の放射素子を１素子毎に異なる放射方向に設定する
場合でも、組込み時間が長くなることなく、生産性を向
上することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わるヘリカルアンテナを
用いた平面アンテナの構成を示す図。

【図２】上記平面アンテナにおけるヘリカルアンテナの
導波路結合部の構成を示す図。

【図３】上記平面アンテナにおけるヘリカルアンテナの
自動組込み装置の構成を示す図。

【図４】パッチアンテナを用いた平面アンテナの構成を
示す図。

【図５】スパイラルアンテナを用いた平面アンテナにお
けるスパイラルアンテナの導波路結合部の構成を示す
図。

【符号の説明】

１１…下部金属板、１２…上部金属板、１３…短絡板、
１４…導波路、１５…給電部、１６…小孔、１７…ヘリ
カルアンテナ、１７ａ…プローブ、１７ｂ…巻始め部、
１８…絶縁スペーサ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形状の下部金属板と、 この下部金属板の上方に１波長未満の間隔で平行にして
   対向配置され該下部金属板に対応する形状の上部金属板
   と、 この上部金属板と上記下部金属板それぞれの外周縁部を
   短絡する短絡板と、上記上下金属板相互間からなる導波路に充填された発泡
   誘電体と、 上記下部金属板の中央に設けられ上下金属板相互間から
   なる導波路に対し高周波結合を図る給電部と、 上記上部金属板に対しその中心から延びるスパイラル状
   の曲線に沿って１波長以下の間隔で形成された複数の小
   孔と、 この複数の小孔に対しそれぞれその回転方向角度を上部
   金属板の半径方向に一定にして挿入され上記導波路に対
   し高周波結合される複数の円偏波放射素子と、 この複数の円偏波放射素子と上記小孔との間に介在され
   る絶縁スペーサと、 を具備したことを特徴とする平面アンテナ。