JP2751303B2 - アンテナの給電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、背面給電形に好適な、アンテナの給電装置
に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、アンテナの背面に、導電性基板を介して、
給電回路を取り付け、この給電回路の出力端子とアンテ
ナの給電点とを導電性基板を貫通して接続することによ
り、アンテナと給電回路との機械的・電気的結合を容易
かつ確実に行なうことができるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来、静止人工衛星を介して、基地局と多数の移動局
との間の無線通信系が構成され、または提案されてい
る。

このような無線通信系は、例えば第３図に示すよう
に、衛星STdを介して、基地局CSから多数の移動局Ｍへ
の下り回線が構成されると共に、各移動局から基地局CS
への上り回線が衛星STuを介して構成される。上り回線
及び下り回線の使用周波数は、例えばそれぞれ1.6GHz及
び4.2GHzとされる。例えば運輸会社のような利用者HQと
基地局CSとが別の通信回線Ｌで接続される。

上述のような無線通信系において、移動局側のアンテ
ナとしては、構成が簡単であり、形状が小さく低プロフ
ィルであること、互いにかけ離れた送信周波数帯及び受
信周波数帯において、静止衛星の仰角に適応した所望の
指向性を有すること等の諸条件を満足するものが好適で
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のような指向性と形状・構造の条件を満足するも
のとして、本出願人は、特願昭63−331494号（昭和63年
12月29日付出願）において、接地導体上にそれぞれ誘電
体層を介して直径の大きい順に複数の円板導体を積層
し、最小径の円板導体には、その中心に給電すると共
に、他の円板導体にはオフセット給電することにより、
最小径の円板導体が最高周波数帯の放射素子となり、他
の円板導体は隣接する小径円板導体に対する接地導体と
なると共に、順次低くなる周波数帯の放射素子ともなっ
て、複数の周波数帯において、垂直面で主放射ビームが
所要の仰角範囲をカバーすると共に、水平面無指向性と
した背面給電型のマイクロストリップアンテナを既に提
案している。

まず、第４図及び第５図を参照しながら、既提案のマ
イクロストリップアンテナについて説明する。

第４図及び第５図において、（10）は既提案のマイク
ロストリップアンテナであって、いずれも円形の接地導
体（11）上に、ふっ素樹脂のような低損失の誘電体層
（12）を介して、中径の円板導体（13）が同心に積層配
設され、この円板導体（13）上に、小径の誘電体層（1
4）を介して、小径の円板導体（15）が同心に積層配設
されて構成される。各導体（11），（13），（15）の半
径、誘電体層（12），（14）の誘電率及び厚さは、例え
ば次のように設定される。

r₁₁＝90mm, r₁₃＝55mm r₁₅＝26.5mm, ε_ｒ＝2.6 t₁₂＝t₁₄＝3.2mm 中径の円板導体（13）には、その中心から等しくr_fだ
けオフセットされ、角間隔θの２ケ所に給電点（13f₁）
及び（13f₂）が設けられ、小径の円板導体（15）の中心
に給電点（15）が設けられる。給電点（13f₁）及び（13
f₂）のオフセット距離及び角間隔は例えば次のように設
定される。

r_f＝33mm, θ＝135゜ 中径円板導体（13）の両給電点（13f₁）及び（13f₂）
には、それぞれ同軸給電線（21）及び（22）が接続され
る。この場合、両給電線（21）及び（22）の外部導体は
接地導体（11）に接続される。

また、小径円板導体（15）の給電点（15f）には同軸
給電線（25）の内部導体（26）が接続され、給電線（2
5）の外部導体（27）は接地導体（11）に接続される。

なお、中径円板導体（13）は、その中心において、ス
ルーホール加工により接地導体（11）と電気的に接続さ
れており、従って、同軸給電線（25）の外部導体（27）
は中径円板導体（13）の中央部に接続されることにな
る。

既提案例の動作は次の通りである。

小径円板導体（15）は中心給電であり、その半径はr
₁₅＝26.5mmであって、TM₀₁モードで4.2GHzに共振して、
垂直偏波の放射素子となる。このとき、中径円板導体
（13）は小径円板導体（15）に対する接地導体として機
能し、主ビームが所望の仰角範囲となるほぼ円錐状の垂
直指向性が得られる。

一方、中径円板導体（13）は、インピーダンスがそれ
ぞれ50Ωの、第１の給電点（13f₁）が基準位相（０
゜）、第２の給電点（13f₂）が−90゜位相の1.6GHzの信
号でTM₂₁モードで励振されて、円偏波の放射素子とな
り、ほぼ円錐状の所望の垂直指向性が得られる。

また、TM₀₁モード以外で放射素子の中点のインピーダ
ンスは基本的に０Ωであるから、前述のように、中径円
板導体（13）の中央部を接地導体（11）に接続して動作
の安定が図られる。

ところで、上述の既提案例では、中径円板導体（13）
の給電点（13f₁）及び（13f₂）には、それぞれ同軸給電
線（21）及び（22）によって、所定位相差の高周波信号
を供給するようにしたが、第６図に示すようなストリッ
プ線路形の位相差給電回路（ハイブリッド回路）（30）
を用いれば、アンテナ系全体を一層コンパクトに構成す
ることができる。

即ち、第６図において、例えば厚さが0.8mmのふっ素
樹脂層（31）を用いた両面銅貼積層板の一方の銅箔（3
3）の図示のように形成する。（34₁）及び（34₂）は出
力端子であって、上述のアンテナ（10）の１対の給電点
（13f₁）及び（13f₂）にそれぞれ対応する。入力端子
（35）から信号を供給すると、Ａ点から左側が上下左右
とも対称となる。BC及びBDが実効波長の略1/4に設定さ
れ、Ａ点の信号電力は両出力端子（34₁）及び（34₂）に
等分されて供給されると共に、出力端子（34₂）の方の
位相が90゜遅れる。（36）は終端抵抗端子である。両出
力端子（34₁）及び（34₂）間の距離を第４図の給電点
（13f₁）及び（13f₂）の直線距離に等しく設定しておけ
ば、このハイブリッド回路（30）を接地導体（11）に背
中合せに接着し、対応する出力端子と給電点とを線状導
体（ピン）（図示せず）で簡単に接続することができ
る。

上述のようなハイブリッド回路（30）を前述のような
アンテナ（10）の背中に接着する場合、両者を機械的及
び電気的に確実に結合するために、ハイブリッド回路
（30）の他方の銅箔（接地導体）をアンテナ（10）の接
地導体（11）に半田付けするのが普通である。

ところが、この場合、半田付けすべき部分が露出して
いないため、通常の方法では、ハイブリッド回路（30）
の周縁部だけしか半田付けできず、作業が困難であると
いう問題があった。

低融点半田を使用して、リフロー処理を行うことによ
り、比較的大面積の接合部の全面にわたる半田付けは可
能であるが、かなりの時間が必要であり、アンテナ（1
0）とハイブリッド回路（30）の相対位置の変動を規制
することが困難である等の問題があった。

一方、本出願人は、特開昭63−33903号（特願昭61−1
78179号）において、独立の接地導体の両面にアンテナ
と給電用の同軸コネクタとを取り付け、結合部材を介し
て着脱自在に接続し得る「アンテナの給電機構」を提案
している。この給電機構は、アンテナの接地導体とコネ
クタのフランジとの半田付けを必要とせず、作業性が改
善される。しかしながら、上述のような問題の解消のた
めに、この機構を適用することはできない。

かかる点に鑑み、本発明の目的は、比較的大面積の接
合部の半田付けを必要とせず、アンテナと給電回路との
機械的・電気的結合を容易かつ確実に行なうことができ
るアンテナの給電装置を提供するところにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために、本発明の給電装置は下
記の手段を備える。即ち、背面給電形の平面アンテナ
と、 該平面アンテナの背面に取り付けた導電性基板と、 該導電性基板の裏面に取り付けられたストリップ線路
形の給電回路と、 上記導電性基板に設けられた貫通孔を通して上記給電
回路の出力端と上記アンテナの給電点を接続する接続導
体と、 上記導電性基板にネジ止めされる同軸ケーブルの保持
金具と、を有し、 上記同軸ケーブルの外導体が上記導電性基板に接続さ
れ、該同軸ケーブルの内導体が上記給電回路の入力端に
接続される。

〔作用〕

かかる構成によれば、アンテナと給電回路とが、機械
的にも電気的にも、容易かつ確実に結合される。

〔実施例〕

以下、第１図及び第２図を参照しながら、本発明によ
るアンテナの給電装置の一実施例について説明する。

本発明の一実施例の構成を第１図及び第２図に示す。
この両図において、前出第４図〜第６図に対応する部分
には同一の符号を付して重複説明を省略する。

第１図及び第２図において、（１）は導電性基板であ
って、例えば厚さが3mmのアルニミウム材が用いられ、
その周縁部に複数のねじ孔（２）が穿設されて、基板
（１）の一面に接地導体（11）を対接させて、アンテナ
（10）がねじSaにより取り付けられる。アンテナ（10）
の中径円板導体（13）の両給電点（13f₁）及び（13f₂）
と、小径円板導体（15）の給電点（15f）とにそれぞれ
対応して、基板（１）に透孔（３）と（５）とが穿設さ
れる。

導電性基板（１）の他面には、ハイブリッド回路（30
A）が、その接地導体（32）を基板（１）に対接させ
て、ねじSbにより取り付けられる。ハイブリッド回路
（30A）の一方の出力端子（34₂）と中径円板導体（13）
の一方の給電点（13f₂）とが、基板（１）の透孔（３）
を貫通するピン（４）の両端にそれぞれ半田付けされ
て、相互に接続される。図示しないが、他方の給電点
（13f₁）及び出力端子（34₁）も同様にして接続され
る。ハイブリッド回路（30A）の入力端子（35）にはセ
ミリジッドの同軸給電線（22C）の内部導体（23）が半
田付けされる。この同軸給電線（22C）は保持金具
（７），ねじSc等によって基板（１）に取り付けられ
る。

なお、小径円板導体（15）の給電点（15f）も基板
（１）の透孔（５）を貫通するピン（６）によって、ス
トリップ線路型の整合回路に接続されるが、簡単のため
に、その図示は省略する。

上述のように構成されるので、本実施例においては、
アンテナ（10）の接地導体（11）と、ハイブリッド回路
（30A）の接地導体（32）とが、導電性基板（１）を介
して確実に接続されると共に、同軸給電線（22C）の外
部導体（24）とハイブリッド回路（30A）の接地導体（3
2）とも同様に確実に接続される。

そして、両接地導体（11）及び（32）の結合は、とも
にねじSa及びSbと基板（１）とによるため、きわめて容
易であり、作業性が向上する。

上述の実施例では、アンテナ（10）及びハイブリッド
回路（30A）がいずれも接地導体（11）及び（32）を備
えるが、前出特開昭63−33903号にも開示したように、
その接地導体（11）及び（32）を省略することも可能で
ある。

また、導電性基板（１）のハイブリッド回路（30A）
が取り付けられる側の面は、このハイブリッド回路（30
A）に対接する部分と周縁のねじ孔（２）の近傍等を除
いて、適宜に肉を削ぎ、軽量とすることができる。アン
テナ（10）が接地導体（11）を備える場合は、基板
（１）のアンテナ（10）側の面も、ハイブリッド回路
（30A）の対向領域内で透孔（３）及び（５）とねじSb
用のねじ孔（図示せず）との各近傍を除いて、同様に肉
を削ぐことができる。

なお、上述の実施例では、ハイブリッド回路（30A）
として、非シールド・ストリップ線路形のものを用いた
が、シールド・ストリップ線路形であってもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述のように、本発明によれば、アンテナの背面
に、導電性基板を介して、給電回路を取り付け、この給
電回路の出力端子とアンテナの給電点とを導電性基板を
貫通して接続するようにしたので、アンテナと給電回路
との機械的・電気的結合を容易かつ確実に行なうことが
できるアンテナの給電装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明によるアンテナの給電装置の
一実施例の構成を示す断面図及び平面図、第３図は本発
明の説明のための概念図、第４図及び第５図は既提案に
よる背面給電形のアンテナの構成例を示す平面図及び断
面図、第６図は本発明の説明のための給電回路の構成例
を示す平面図である。 （10）は背面給電形のマイクロストリップアンテナ、
（11），（32）は接地導体、（12），（14），（31）は
誘電体層、（13），（15）は円板導体、（13f₁），（13
f₂），（15f）は給電点、（22C）は同軸給電線、（3
0），（30A）は位相差給電回路、（34₁），（34₂）は出
力端子、（35）は入力端子である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】背面給電形の平面アンテナと、 該平面アンテナの背面に取り付けた導電性基板と、 該導電性基板の裏面に取り付けられたストリップ線路形
   の給電回路と、 上記導電性基板に設けた貫通孔を通して上記給電回路の
   出力端と上記アンテナの給電点を接続する接続導体と、 上記導電性基板にネジ止めされる同軸ケーブルの保持金
   具と、を有し、 上記同軸ケーブルの外導体が上記導電性基板に接続さ
   れ、該同軸ケーブルの内導体が上記給電回路の入力端に
   接続されたアンテナの給電装置。