JP2590149B2 - 円偏波アンテナ - Google Patents

円偏波アンテナ

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JP2590149B2 JP62298842A JP29884287A JP2590149B2 JP 2590149 B2 JP2590149 B2 JP 2590149B2 JP 62298842 A JP62298842 A JP 62298842A JP 29884287 A JP29884287 A JP 29884287A JP 2590149 B2 JP2590149 B2 JP 2590149B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半球状の有効範囲を有する２帯域円偏波アン
テナに関する。
従来の技術及び問題点 特に航空機を始めとする様々な分野で小形で背の低い
アンテナが必要とされている。かかるアンテナはその支
持面と同一面ないしほぼ同一面をなすのが好ましい。
マイクロストリップアンテナ構造が公知である。ジェ
ー・アール・ジェームス他は「マイクロストリップアン
テナの理論を設計」、ピーター ペレグリナス リミナ
ッド,1981年（James,J.R.,“Microstrip Antenna Theor
y ＆ Design",Peter Peregrinus Ltd,.1981）中におい
て短絡マイクロストリップパッチを使ったアンテナ構造
の形成を記載している。すなわち、典型的には銅よりな
るパッチ（当て板）が誘電体スペーサーの一の例に形成
され、誘電体の他の側に接地面を形成する導体が設けら
れる。パッチは一の端部が導体「壁」によってあるいは
一連の導体ピンによって接地面に対して短絡される。パ
ッチへの給電は同軸ケーブルにより接地面を貫通して行
なわれる。
多くの用途で円偏波アンテナが要求されている。かか
る要求を満足するアンテナ構造の一がキャビティバック
ド直交スロットアンテナであり、半球上の有効範囲を有
する円偏波を形成することができる（理想的にはスロッ
ト面な垂直な方向に5dBicの利得を、またスロットの面
方向に−1dBicの利得を有する）。このアンテナでは２
つの直交するスロットが互いに直角位相で給電される。
すなわち、一の方法ではスロットが０゜及び90゜の位相
の対称的な振幅の信号により励起される。別の方法では
90゜ずつ位相角のずれた信号、すなわち位相角が０゜,9
0゜180゜及び270゜の信号が給電される。かかる信号を
混合して給電信号を形成する方法はH.E.キング他により
「240〜400MHz周波数帯域用の浅いリッジ付き空洞直交
スロットアンテナ」,IEEEトランザクションズ，エーピ
ー23,687−689頁,1975年９月（King,H.E.et al.“A Sha
llow ridges cavity crossed slot antenna for the 24
0 to 400MHz Frequncy range",IEEE Transactions,AP−
23,PP687−689,Septembr1975）に開示されている。
また、短絡端からの長さが各々λm/4の４つの矩形マ
イクロストリップパッチより構成される別の直交スロッ
トアンテナが公知である。このアンテナではこれらのパ
ッチはそれぞれ０゜,90゜,180゜及び270゜の位相を有す
る信号を給電される。このアンテナはλm/4の波長で狭
帯域の放射を行なう。ただし、λｍは誘電体中における
波長である。
さらに、上記ジェー．アール．ジェームス他及びエイ
チ．エス．ジョーンズにより「コンフォーマルアンテナ
の新らしい設計技術」プロシーディングス オブ IEE
インターナショナル コンファレンス オン アンテ
ナズ アンド プロパゲーションズ，ロンドン,448−45
2頁,1978年（James,J.R.and Jones,H.S.,“Some novel
design techniques for conformal antennas,“Proc,IE
E Int.Cont.on Ant.and Prop.".London,pp448−425,197
8）よりいわゆる「ピギーバック」構造を使用した２帯
域マイクロアンテナの概念が公知である。このアンテナ
では接地面上に担持されたλm(2)/2の長さの開放パッチ
上にλm(1)/4の長さの短絡パッチが短絡された状態で担
持される。
問題点を解決するための手段 本発明は２つの異った周波数での動作に適合した寸法
を有する第１及び第２の複数のパッチ状アンテナ構造要
素を含み、各々のアンテナ構造要素は導電性材料よりな
る複数の同様なパッチより形成され、第１のアンテナ構
造要素を形成するパッチは誘電体材料により接地面から
隔てられ、第２のアンテナ構造要素を形成するパッチは
他の誘電体材料により接地面から隔てられ、第２のアン
テナ構造要素を形成するパッチの各々は第１のアンテナ
構造要素を形成する対応するパッチの上に重ねられ、前
記第２のアンテナ構造要素を形成するパッチの各々は前
記第１のアンテナ構造要素を形成する対応するパッチの
寸法λm(1)/4よりも小さい寸法λm(2)/4を有し、各々の
パッチには給電手段が設けられ、第１及び第２のアンテ
ナ構造要素はパッチ平面中に形成され２つのパッチ構造
の放射縁が重畳アンテナ構造を形成すること特徴とする
円偏波アンテナを提供する。
実施例 以下、本発明を図面を参照しながら説明する。
図示した２帯域アンテナは共通の接地面10上に重畳さ
れた２つの直交スロットアンテナよりなる。第１の直交
スロットアンテナは有効長λm(1)/4を有する４枚のパッ
チ11a〜11dの組より形成され、これらのパッチは方位を
回転されながら配置されそれらの放射縁が直交スロット
構造を形成する。従来、パッチ11a〜11dは誘電体材料12
のシートの一の側に担持された銅箔とされており、誘電
体材料12の他面には接地面を形成する銅箔が担持され
る。第１のアンテナ上には４枚の銅箔よりなる第２のパ
ッチの組14a〜14dを担持する第２の誘電体シート13が重
畳される。その際第２のパッチ組の各パッチ14a〜14dは
第１の組のパッチの各々パッチに対して整列させられ
る。パッチ14a〜14dはそれぞれλm(2)/4の有効長を有す
る。ただし、λm(1)はλm(2)よりも大である。第１及び
第２のパッチの組は共に接地面10に短絡ピン15a〜15dに
よって短絡される。第１組のパッチはそれぞれ外側導体
が接地面に接続された同軸給電線16a〜16dによって給電
される。第２組のパッチはそれぞれ同軸給電線17a〜17d
により給電されるが、その際給電線の外側導体は接地面
を通って接地面に接続されると同時に第１組のパッチに
も接続される。積層された各パッチ対の放射縁は上側パ
ッチが下側パッチからの放射を妨げないように形成され
る。
図示の例は周波数f1とf2との差が約30％ありf2がf1よ
りも高い（それぞれ波長λm(2)/及びλm(1)に対応）場
合についてのものであり、図示した金属ピンの列を使う
にせよ連続金属帯を使用するにせよ共通の短絡面が使用
され、各放射縁が相互にまた直交スロットの中心線に対
して正しく配置される。別の周波数間隔が望ましい場合
は短絡面を別々にした方がよいこともある。あるいはマ
イクロストリップ基板の誘電率を変化させて相対的なパ
ッチ長を変化さてもよい。
アンテナの幅方向の寸法はλm(1)（長方の波長）及び
マイクロストリップ基板εｒ（相対的誘電率）により決
まる。
正方形アンテナ構造要素の概略的寸法は である。正確な寸法は選択されたパッチ幅及びスロット
幅（すなわち隣接するパッチ縁のなす間隔）により決ま
る。
アンテナの厚さは２つの周波数帯f1及びf2において必
要な帯域幅に関係する。簡単な給電プローブをパッチに
直接接続した非常に薄い基板（厚さがパッチの寸法より
もはるかに小）では帯域幅は数パーセントである。一
方、より厚い基板では帯域拡大技術を使用すれば５〜10
％あるいはそれ以上の帯域を得ることができる。
以上の説明は直交スロット構造に関するものであった
が、他の複数パッチアンテナ構造要素を重畳構成するこ
とにより円偏波２帯域アンテナを形成することもでき
る。
要約すると、本発明は２つの異った周波数での動作に
適合した寸法を有する第１及び第２の複数のパッチ状ア
ンテナ構造要素を含み、各々のアンテナ構造要素は導電
性材料よりなる複数の同様なパッチより形成され、第１
のアンテナ構造要素を形成するパッチは誘電体材料によ
り接地面から隔てられ、第２のアンテナ構造要素を形成
するパッチは他の誘電体材料により接地面から隔てら
れ、第２のアンテナ構造要素を形成するパッチの各々は
第１のアンテナ構造要素を形成する対応するパッチの上
に重ねられ、前記第２のアンテナ構造要素を形成するパ
ッチの各々は前記第１のアンテナ構造要素を形成する対
応するパッチの寸法λm(1)/4よりも小さい寸法λm(2)/4
を有し、各々のパッチには給電手段が設けられ、第１及
び第２のアンテナ構造要素はパッチ平面中に形成され２
つのパッチ構造の放射縁が重畳アンテナ構造を形成する
ことを特徴とする円偏波アンテナを提供する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による２帯域円偏波アンテナの平面図、
第２図は第１図中線XXに沿う側断面図である。 10……接地面、11a〜11d,14a〜14d……パッチ、12,13…
…誘電体材料シート、15a〜15d……短絡ピン、16a〜16
d,17a〜17d……同軸給電線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−95407（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−7707（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−49711（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−165404（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】２つの異った周波数での動作に適合した寸
    法を有する第１及び第２の複数のパッチ状アンテナ構造
    要素を含み、各々のアンテナ構造要素は導電性材料より
    なる複数の同様な短絡されたパッチより形成され、第１
    のアンテナ構造要素を形成するパッチは誘電体材料によ
    り接地面から隔てられ、第２のアンテナ構造要素を形成
    するパッチは他の誘電体材料により接地面から隔てら
    れ、第２のアンテナ構造要素を形成するパッチの各々は
    第１のアンテナ構造要素を形成する対応するパッチの上
    に重ねられ、前記第２のアンテナ構造要素を形成するパ
    ッチの各々は前記第１のアンテナ構造要素を形成する対
    応するパッチの寸法λｍ（１）/4よりも小さい寸法λｍ
    （２）/4を有し、各々のパッチには給電手段が設けら
    れ、第１及び第２のアンテナ構造要素はパッチ平面中に
    形成され２つのパッチ構造の放射縁が重畳アンテナ構造
    を形成し、複数の異なる周波数で同時に動作可能で半球
    状の範囲をカバーできることを特徴とする円偏波アンテ
    ナ。
  2. 【請求項２】対応するパッチの短絡された縁部は共通な
    一組の短絡ピンによりあるいは縁部をめっきすることに
    より接地に短絡されることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載のアンテナ。
  3. 【請求項３】該第１及び第２のアンテナ構造要素はいず
    れも４枚のパッチよりなる直交スロット構造を形成する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアンテ
    ナ。
  4. 【請求項４】第１のアンテナ構造要素と接地面との間の
    誘電体材料は第１及び第２のアンテナ構造要素を形成す
    るパッチ相互の間の誘電体材料と異った誘電率を有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアンテ
    ナ。
  5. 【請求項５】第１及び第２のアンテナ構造要素の対応す
    る各パッチの短絡縁部は接地面にそれぞれ別の短絡面を
    介して短絡されることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載のアンテナ。
  6. 【請求項６】パッチ及び接地面は固体誘電体材料シート
    の一面又は両面上に担持された銅箔より形成されること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアンテナ。
JP62298842A 1986-11-29 1987-11-26 円偏波アンテナ Expired - Lifetime JP2590149B2 (ja)

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