JP2593738B2 - 円偏波用平面アンテナ - Google Patents

円偏波用平面アンテナ

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JP2593738B2
JP2593738B2 JP24525190A JP24525190A JP2593738B2 JP 2593738 B2 JP2593738 B2 JP 2593738B2 JP 24525190 A JP24525190 A JP 24525190A JP 24525190 A JP24525190 A JP 24525190A JP 2593738 B2 JP2593738 B2 JP 2593738B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、円偏波用平面アンテナに関するものであ
り、特に、アンテナの軸比の改良に関するものである。
[従来の技術] 近年、衛星放送が盛んに行なわれるようになってき
た。衛星放送では、放送電波として12GHz帯の円偏波が
使用される。この電波を送受信するアンテナとして、パ
ラボラアンテナや平面アンテナが実用化されている。
第3図は、従来の円偏波用平面アンテナの分解斜視図
である。円偏波用平面アンテナ1は、第1導体板3、第
1誘電体板7、フレキシブル基材シート9、第2誘電体
板19、第2導体板21を積層し、ビス25で固定したもので
ある。
フレキシブル基材シート9の表面には、多数の第3導
体板11、第1給電線13、第2給電線15、第3給電線17が
形成されている。第1給電線13の一方の端部および第2
給電線15の一方の端部は、第3導体板11に電気的に接続
されている。第1給電線13の他方の端部および第2給電
線15の他方の端部は、第3給電線17に電気的に接続され
ている。第3導体板11、第1給電線13、第2給電線15、
第3給電線17は、エッチングによって、フレキシブル基
材シート9の表面に形成される。
フレキシブル基材シート9は、第1誘電体板7と第2
誘電体板19とによって挾まれている。第1誘電体板7、
第2誘電体板19は、誘電率の低い発泡材からできてい
る。第1誘電体板7は、第1導体板3とフレキシブル基
材シート9との間隔を一定に保持する働きをする。第2
誘電体板19は、第2導体板21とフレキシブル基材シート
9との間隔を一定に保持する働きをする。
第1誘電体板7の表面上には、第1導体板3がある。
第1導体板3には、多数の貫通孔5が設けられている。
第4図は、第3導体板11の平面図である。第3給電線
17は、分岐部23で、第1給電線13と第2給電線15とに枝
分れする。分岐部23は、電力分配器の役割をする。第1
給電線13の幅と第2給電線15の幅とは同じなので、この
電力分配器は、第3給電線17からの電力を1:1に分配す
る。
第5図は、第4図を矢印V方向から切断した状態の断
面図である。第2導体板21の上に、順に、第2誘電体板
19、フレキシブル基材シート9、第1誘電体板7、第1
導体板3が積層している。
第2導体板21と第3導体板11とでマイクロストリップ
共振器を構成する。円偏波用平面アンテナが受信機とし
て動作するときは、到来円偏波は貫通孔5を通過し、マ
イクロストリップ共振器で受信される。また、円偏波用
平面アンテナが送信機として動作するときは、マイクロ
ストリップ共振器から放射された円偏波は、貫通孔5を
通過し、外界に放射される。
第2導体板21と第4図に示す第1給電線13とで、マイ
クロストリップ線路を構成している。また、第2導体板
21と第4図に示す第2給電線15とで、マイクロストリッ
プ線路を構成している。第1導体板3、第3給電線17お
よび第2導体板21で、トリプレート線路を構成してい
る。
トリプレート線路を用いて、マイクロストリップ共振
器に電力を供給しているのは、トリプレート線路はマイ
クロストリップ線路に比べて、電力の損失を抑えること
ができるからである。
ところで、できるだけ円偏波に近い方が電波として好
ましい。楕円偏波がどれだけ円偏波に近いかを示すもの
として、軸比というものがある。軸比とは、楕円偏波の
長軸の電界と短軸の電界との比のことである。軸比がゼ
ロに近いほど、その楕円偏波は円偏波に近いことを示
す。
[発明が解決しようとする課題] しかし、トリプレート線路とマイクロストリップ線路
との接続部(第4図中のAで示す部分。すなわち、貫通
孔5と第1導体板3との境界部。)は、インピーダンス
が不整合なため、接続部から不要な電波の放射(第5図
中にBで示す。)が生じ、アンテナの正面方向の軸比を
劣化させる原因になっていた。
この発明はこのような従来の問題点を解決するために
なされたものである。この発明の目的は、軸比特性の優
れた円偏波用平面アンテナを提供することである。
[課題を解決するための手段] 円偏波用平面アンテナは、第1導体板、第2導体板、
第3導体板、第1誘電体板、第2誘電体板、第1給電
線、第2給電線および第3給電線を備えている。
第1導体板は、貫通孔を有する。
第1誘電体板は、第1導体板の下に位置している。
第3導体板は、貫通孔の下であって、かつ、第1誘電
体板の下に位置している。
第1および第2給電線は、貫通孔の下であって、か
つ、第1誘電体板の下に位置し、第3導体板と電気的に
接続されている。
第3給電線は、第1導体板の下であって、かつ、第1
誘電体板の下に位置し、第1および第2給電線に電気的
に接続されている。
第2誘電体板は、第1給電線、第2給電線、第3給電
線および第3導体板の下に位置している。第2導体板
は、第2誘電体板の下に位置している。
第1導体板、第2導体板および第3給電線でトリプレ
ート線路を構成している。
第2導体板および第3導体板で、円偏波の送信または
受信のうち、少なくともいずれか一方を行なうマイクロ
ストリップ共振器を構成している。
第2導体板および第1給電線でマイクロストリップ線
路を構成している。
第2導体板および第2給電線でマイクロストリップ線
路を構成している。
この発明に従った円偏波用平面アンテナは、第1給電
線が第3導体板に給電する電力と第2給電線が第3導体
板に給電する電力とを異なせることにより、トリプレー
ト線路からマイクロストリップ線路に変わる部分で生じ
る電波の放射によって生じる不要交差偏波を、打消すこ
とを特徴としている。
[作用] 第1給電線が第3導体板に給電する電力と第2給電線
が第3導体板に給電する電力とを異ならせることによ
り、トリプレート線路からマイクロストリップ線路に変
わる部分で生じる電波の放射によって生じる不要交差偏
波を打消すので、軸比を改善することができる。
[実施例] この発明に従った円偏波用平面アンテナの一実施例を
以下説明する。第1図は、この発明に従った円偏波用平
面アンテナの一実施例に備えられるマイクロストリップ
共振器の平面図である。貫通孔45の真下に、第3導体板
31が配置されている。第3給電線43は、分岐部41で第1
給電線33と第2給電線39とに分かれる。第1給電線33
は、第3導体板31と電気的に接続している。第1給電線
33は、第4給電線35と第5給電線37とからなる。第2給
電線39は、第3導体板31と電気的に接続されている。
第1給電線33の長さは、第1給電線33が第3導体板31
と接続する部分の信号位相と、第2給電線39が第3導体
板31と接続する部分の信号位相との位相差が、大体π/2
ラジアンとなるような長さにした。第5給電線37の長さ
を、使用周波数の伝搬波長の約1/4にした。第4給電線3
5の幅を、第3導体板31の入力インピーダンスに一致さ
せた。第2給電線39の長さを、線路における伝搬波長の
1/4にした。
第1給電線33が第3導体板31に給電する電力と第2給
電線39が第3導体板31に給電する電力とを異ならせるた
めには、どうすればよいかを以下説明する。第4給電線
35、第5給電線37、第2給電線39、第3給電線43の特性
インピーダンスをそれぞれ、Z4、Z5、Z2、Z3とする。第
3給電線43に導かれる電力をP0とする。第4給電線35か
ら第3導体板31に導かれる電力をP1とする。第2給電線
39から第3導体板31に導かれる電力をP2とする。第3導
体板31の入力インピーダンスは、第4給電線35の入力イ
ンピーダンスZ4に等しいから、使用周波数において、次
の式が成り立つ。
、において、Z4、Z3、P0が一定のとき、Z5とZ2
値を変えることにより、P1とP2の値を変えることができ
る。
Z5とZ2をどのようにすれば、軸比を良好にできるかを
以下説明する。第7図は、従来の円偏波用平面アンテナ
に備えられるマイクロストリップ共振器の平面図であ
る。第4図と第7図において、同一符号が示すものは、
同一のものを示している。第7図に示すようなマイクロ
ストリップ共振器を備えた円偏波用平面アンテナの軸比
特性を調べた。周波数は12GHz帯であった。マイクロス
トリップ共振器の数は、16個であった。測定は遠方界で
行なった。
結果を第2図のcで示す曲線で示す。第1給電線13と
第2給電線15には、電力が1対1で分配されるので、あ
る周波数で軸比が0dBに近くなる円偏波が放射されるは
ずである。しかし、トリプレート線路からマイクロスト
リップ線路に変化する部分から、不要な電波の放射がさ
れるため、軸比の最小値は3.7dBとなった。
第9図のように座標をとったとき、平面アンテナの正
面方向での軸比が最小となる周波数における楕円偏波
は、X軸が楕円の長軸となる楕円偏波であった。したが
って、P1をP2より大きくすればよいことがわかる。P1
値を大きくするということは、Z5の値を小さくすること
である。Z5の値を小さくするということは、第5給電線
37の線幅を大きくするということである。したがって、
この発明の一実施例においては、第1図に示すように、
第5給電線37の線幅を第2給電線39の線幅より大きくし
たのである。
P1:P2≒1.5:1にした場合における軸比特性を調べた。
条件は、先ほどの従来例と同じ条件である。結果を第2
図中のaで示す曲線で示す。aで示す曲線を見ればわか
るように、不要偏波成分は打消され、軸比の最小値は、
1dB以下となった。
第6図は、この発明に従った円偏波用平面アンテナの
他の実施例に備えられるマイクロストリップ共振器の平
面図である。貫通孔45の外形線が四角形であるという点
以外は、第1図に示すマイクロストリップ共振器と全く
同じである。第6図に示すマイクロストリップ共振器を
備えた平面アンテナの軸比特性を調べた。条件は先に述
べた従来例と同じである。結果を第2図中のbで示す曲
線で示す。bで示す曲線を見ればわかるように、軸比の
最小値は、約1dBとなった。
第6図に示すマイクロストリップ共振器の比較とし
て、第8図に示すマイクロストリップ共振器を備えた平
面アンテナについても軸比特性を調べた。第8図に示す
マイクロストリップ共振器は、貫通孔5の外形が四角形
である以外は、第7図に示すマイクロストリップ共振器
と全く同じである。結果を第2図中のdで示す曲線で示
す。dで示す曲線を見ればわかるように、軸比の最小値
は約5dBとなった。
したがって、第1図または第6図に示すマイクロスト
リップ共振器を多数配置することにより、軸比特性が良
好で、かつ、電力の損失が低い平面アンテナを得ること
ができる。
この実施例においては、給電線の幅を変えることによ
りP1とP2との比を変えている。しかしながら、この発明
においてはこれに限定されるわけではなく、分布結合型
方向性結合器を用いてP1とP2との比を変えてもよい。
[効果] この発明に従った円偏波用平面アンテナは、第1給電
線が第3導体板に給電する電力と第2給電線が第3導体
板に給電する電力とを異ならせることにより、トリプレ
ート線路からマイクロストリップ線路に変わる部分で生
じる電波の放射によって生じる不要交差偏波を打消して
いる。このため、軸比特性がよく、かつ、電力の損失を
低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明に従った円偏波用平面アンテナの一
実施例に備えられるマイクロストリップ共振器の平面図
である。 第2図は、軸比特性を示すグラフを表わす図である。 第3図は、従来の円偏波用平面アンテナの分解斜視図で
ある。 第4図は、従来の円偏波用平面アンテナに備えられるマ
イクロストリップ共振器の平面図である。 第5図は、第4図を矢印V方向から切断した状態の断面
図である。 第6図は、この発明に従った円偏波用平面アンテナの他
の実施例に備えられるマイクロストリップ共振器の平面
図である。 第7図は、従来の円偏波用平面アンテナの一例に備えら
れるマイクロストリップ共振器の平面図である。 第8図は、従来の円偏波用平面アンテナの他の例に備え
られるマイクロストリップ共振器の平面図である。 第9図は、X軸とY軸とを示す図である。 図において、31は第3導体板、33は第1給電線、39は第
2給電線、43は第3給電線、45は貫通孔を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 智三 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−154506(JP,A) 特開 昭62−118607(JP,A) 特開 平2−202704(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】貫通孔を有する第1導体板と、 前記第1導体板の下に位置している第1誘電体板と、 前記貫通孔の下であって、かつ、前記第1誘電体板の下
    に位置する第3導体板と、 前記貫通孔の下であって、かつ、前記第1誘電体板の下
    に位置し、前記第3導体板と電気的に接続されている第
    1および第2給電線と、 前記第1導体板の下であって、かつ、前記第1誘電体板
    の下に位置し、前記第1および第2給電線に電気的に接
    続された第3給電線と、 前記第1給電線、前記第2給電線、前記第3給電線およ
    び前記第3導体板の下に位置する第2誘電体板と、 前記第2誘電体板の下に位置する第2導体板と、を備
    え、 前記第1導体板、前記第2導体板および前記第3給電線
    でトリプレート線路を構成し、 前記第2導体板および前記第3導体板で、円偏波の送信
    または受信のうち、少なくともいずれか一方を行なうマ
    イクロストリップ共振器を構成し、 前記第2導体板および前記第1給電線でマイクロストリ
    ップ線路を構成し、 前記第2導体板および前記第2給電線でマイクロストリ
    ップ線路を構成する円偏波用平面アンテナにおいて、 前記第1給電線が前記第3導体板に給電する電力と前記
    第2給電線が前記第3導体板に給電する電力とを異なら
    せることにより、前記トリプレート線路から前記マイク
    ロストリップ線路に変わる部分で生じる電波の放射を、
    打消すことを特徴とする、円偏波用平面アンテナ。
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JP2006311478A (ja) * 2005-03-31 2006-11-09 Furukawa Electric Co Ltd:The 円偏波マイクロストリップアンテナ及び円偏波マイクロストリップアンテナ装置
JP5050021B2 (ja) * 2009-09-11 2012-10-17 東芝テック株式会社 アンテナ装置

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