JP2774116B2 - マイクロストリップ形アンテナ - Google Patents

マイクロストリップ形アンテナ

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ギュンター、ヘルウィヒ
オスワルド、ベンダー
チン‐リン、チャン
ウェルナー、シェーバー
ヨアヒム、ボウカンプ
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ドルニエ、ジステム、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H01Q13/18—Resonant slot antennas the slot being backed by, or formed in boundary wall of, a resonant cavity ; Open cavity antennas

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に飛行機および宇宙機に対して設けられ
るマイクロストリップ形アンテナに関する。
〔従来の技術〕
マイクロストリップ形アンテナは次のような有利な特
性を有している。即ち構造が平坦であり、リトグラフィ
で放射要素形状を安価に精確に製作でき、同じ電気絶縁
材の上にグループアンテナ用の給電ネットワークを実現
できるという特性を有しており、これらの特性は、この
アンテナ形状をグループアンテナおよび特に能動グルー
プアンテナに対して魅力的にさせる。他方では通常の構
造形状において放射体と導電性基板との間の小さな間隔
は、放射効率および許容寸法誤差および材料定数誤差に
悪い影響を与える。
厚肉の電気絶縁材を使用することによるその間隔の増
大は、重量が増加するという欠点を有する。表面波を導
く出力成分は電気絶縁材の厚さの増加に伴って大きくな
り、このことは効率を低下し、放射性能に悪影響を与え
る。
空気ないし真空又は例えば発泡材料あるいはハニカム
材料のような小さな密度の材料を使用して小さな密度の
厚い電気絶縁材あるいは多層の厚い電気絶縁材が利用さ
れるとき、表面波成分は小さくなる。しかし同時に給電
線によって増加した望ましくない放射が生ずる。電力の
供給は放射平面と電気絶縁材との間の大きな間隔を通し
て行われ、一層望ましくない放射を生ずる。放射平面と
導電性基板との間の間隔の精確な維持は、特に空気ない
し真空を使用して構成された電気絶縁材の場合に支持構
造物を必要とする。更に能動アンテナ特に宇宙機用アン
テナに対して、導電性基板上に配置された送受・受信モ
ジュールからアンテナ前面への良好な熱伝導性が必要と
される。これは小さな密度の電気絶縁材の場合、特にこ
れが真空範囲を有しているときには得られない。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第2816362号公報にお
いて、共振効果を得るために多数の小さな中空室共振器
から成っているマイクロストリップ形アンテナが知られ
ている。その中空室は、放射体が導電性基板からある間
隔を有していることによって形成されている。この場合
効率・重量・放熱について問題がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的、効率が高く、重量が非常に軽く、機械
的に強く、散乱放射が少なく（ストリップ導体損失が小
さく）、且つアンテナ面に対して垂直に良好な熱伝導性
を有するような飛行機および宇宙機に対するマイクロス
トリップ形アンテナを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕 本発明によればこの目的は、特許請求の範囲第１項お
よび第２項に記載したマイクロストリップ形アンテナに
よって達成される。
〔発明の効果〕
本発明はマイクロストリップ形放射体の効率および帯
域幅並びに許容不感帯を大きくする。その場合給電系統
は導電性基板との大きな容量連結によりほとんど放射を
生じない。表面波の励振は増大されない。アンテナの重
量は小さくなる。アンテナは放射要素の下側を除いて非
常に薄く形成されるので、アンテナ表面に対して垂直に
十分な熱伝導性が得られる。
本発明の要旨は、放射体と導電性基板との間隔が放射
体の下側の範囲だけにおいて電気絶縁材の厚さよりも大
きいことである。この間隔の増大は導電性基板の成形
（船形構造）あるいは電気絶縁材の成形（メサ構造）に
よって得られる。電気絶縁材と導電性基板との間に生じ
た中間室は真空あるいは空気で充填されるか、機械的に
強化するために誘電体例えば発泡材料あるいはハニカム
材料で充填される。
本発明は、一方では放射要素の高い効率と大きな帯域
（即ち小さな誘電率において放射体と導電性基板との間
の大きな間隔）に対する要件、および他方では放射自由
（小さなストリップ導体損失）と給電線の電力供給装置
への簡単な連結（即ち中位から高い誘電率における電気
絶縁材の小さな厚さ）に対する要件、即ち矛盾した二つ
の要件を一つの電気絶縁材上で満足できる。同時に重量
が軽くなり、導電性基板から放射平面への熱伝導が保証
される。アンテナは隆起部あるいは窪みによって軽くな
り、しかも機械的に安定する。
造波抵抗のマッチングは、表面側導体と導電性基板と
の間隔が変化されている場所（即ち移行範囲ｅ）で有利
に行われる。マッチング配線および給電ネットワークが
有利な実施態様において電気絶縁材表面に配置されるこ
とによって、一回の作業工程で製造できるという利点が
得られる。移行部が不要であることによって、導線の製
造の精度および再現性が放射体（ｃ）の製造と同様に大
きくなる。
一実施例において、電気絶縁材表面は、熱の放射を改
善するためあるいは太陽又はアルベドによる熱吸収を最
小にするために、サーマルラッカーを備えている。
導電性基板の材料について、表面が電気的に良好な伝
導性を有するか、（金属）被覆層によって良導電性に作
られている限りにおいて、基本的には制限はない。炭素
繊維補強合成樹脂は、それが非常に小さな熱膨張係数を
有しているので、良好に適用できる。導電性基板は、良
伝導性、抵抗性および良好な粘着性の層が敷かれた合成
樹脂（例えば登録商標のようなフッ化炭化水素合成樹
脂）でも作れる。例えばクロム（Cr）、銅（Cu）、チタ
ン（Ti）、パラジウム（Pd）および金（Ag）が対象とな
る。
銅は、その良好な粘着性、良伝導性および良好な電気
メッキ補強方法により、導体層として特に適している。
腐食抵抗を高めるために、これは金で被覆される。製造
工程は公知のように次のように行われる。即ち、 −テフロンを機械的および湿式化学的に浄化する。
−テフロンを真空プラズマ内でスパッタエッチングす
る。
−銅を約300nmの厚さにスパッタリングする。
−銅をメッキで補強する。
−金を蒸着する。
最近のカセット形スパッタ設備は大きな面積の電気絶
縁材（＞1m2）を被覆できる。かかる設備において例え
ば従来の自動車ガラスおよび窓ガラスが最適な層にスパ
ッタリングされている。
電気絶縁材ｂに対する材料として、多層の誘電体のほ
かに、補強あるいは非補強形の合成樹脂特に熱可塑性樹
脂が適している。この材料は十分小さな誘電損失を有し
ている。そのために例えば高価なルードームを製造する
ため並びにマイクロウェーブ工業の導体プレートを製造
するための材料すべてが適用できる。電気的な観点か
ら、PTFE,FEP,PFAのようなフッ化炭素並びにポリエチレ
ンを基礎とした補強および非補強の材料が適用される。
電気絶縁材に対して特に適した材料は、ポリエチレン繊
維補強ポリエチレンである。この材料の場合、非常に小
さな熱膨張係数が実現できる。更にこの材料は誘電体と
しての機能のほかに支持機能をも満足する。一実施例に
おいて、電気絶縁材ｂが厚さ1mmのポリウレタン繊維補
強ポリエチレン製プレートから成り、導電性基板が炭素
繊維補強エポキシ樹脂から成るような構造が実現され
る。
隆起部あるいは窪みの製造はプレートの熱機械的成形
によって行われる。一実施例において、例えば1.5mmの
厚さのガラスマイクロ繊維補強PTFE（商品名RT/uDroid
5780）が350℃の温度において組織面をした金属ポンチ
の間で深絞りされる。別の実施例において電気絶縁材ｂ
あるいは導電性基板ａの形状は機械加工（例えばフライ
ス切削）で作られる。
電気絶縁材の被覆は、導電性基板ａを被覆するために
上述したような方法で行われる。金属層の組織化はエッ
チング法あるいはリフト・オフ法で行われる。エッチン
グ抵抗あるいはリフト・オフ層として感光性のラッカー
およびフィルムが採用されるが、（機械的に）組織化し
たポリマーおよび金属フィルムも使用できる。
次の方法が適している。
−感光フィルムがマイクロストリップ形アンテナのテ
フロン電気絶縁材の上に載せられる。
−金属層が上述したように、あるいは蒸着又はスパッ
タリングされる。
−最後の被覆過程の後でフィルムが望ましくない被覆
層と共に除去される（ネガティブ方法）。
光学的に組織化したフィルムは、テフロン電気絶縁材
の成形の前あるいは後に設けられる。テフロン電気絶縁
材はフォトラッカーによる浸漬処理に送られれ、その場
合浸漬ラッカーは自由な面をリフト・オフするためにア
セトンにおいて溶解される。
放射要素の連結は、導線が電気絶縁材上に導かれてお
らず、電気絶縁材内においてその都度の放射要素の下側
まで導かれ、電気絶縁材の相対誘電率が導線と放射体と
の間で局所的に増加されることによっても行われる。
〔実施例〕
本発明を二つの図面を参照して説明する。
これらの図面は、導電性基板ａ、電気絶縁材ｂおよび
放射要素ｃを持ったグループアンテナの一部を示してい
る。更に給電線ｄおよびこれを放射要素ｃに電気接続す
る幅広くされた移行範囲ｅも示されている。隆起部ある
いは窪みは例えば0.5〜10mmの高さ（深さ）をしてい
る。
第１図は電気絶縁材ｂがメサ形状の隆起部を持った実
施例を示している。
第２図は導電性基板ａが船形窪みをしている実施例を
示している。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図はそれぞれ本発明に基づくマイクロ
ストリップ形アンテナの異なった実施例の一部断面斜視
図である。 ａ……導電性基板 ｂ……電気絶縁材 ｃ……放射要素 ｄ……給電線 ｅ……移行範囲
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルベルト、ブライヒ ドイツ連邦共和国マルクドルフ、パラセ ルススシュトラーセ、25 (72)発明者 ギュンター、ヘルウィヒ ドイツ連邦共和国ダイセンドルフ、ゼン ティスブリック（番地なし) (72)発明者 オスワルド、ベンダー ドイツ連邦共和国フリードリッヒスハー フェン、24、ホーエル、ウェーク、56 (72)発明者 チン‐リン、チャン ドイツ連邦共和国ベルマティンゲン、ウ ンテレル、ヘーエンウェーク、22 (72)発明者 ウェルナー、シェーバー ドイツ連邦共和国ベルマティンゲン、ウ ンテレル、ヘーエンウェーク、22 (72)発明者 ヨアヒム、ボウカンプ ドイツ連邦共和国マルクドルフ、テオド ール‐ヘウス‐シュトラーセ、１ (56)参考文献 特開 昭63−254806（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−49004（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−83312（ＪＰ，Ｕ) 英国公開2046530（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01Q 13/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】導電性基板（ａ）と、プラスチック材料か
    らなる電気絶縁材（ｂ）と、銅からなる放射要素（ｃ）
    のグループと、給電線（ｄ）とを有するマイクロストリ
    ップ形アンテナにおいて、 前記放射要素（ｃ）は誘電体材料の隆起部上に配置さ
    れ、この隆起部の横方向寸法は前記放射要素（ｃ）の横
    方向寸法より幾分大きくなっており、 前記隆起部は前記放射要素（ｃ）の下方において前記電
    気絶縁材（ｂ）により形成され、各隆起部の下方におい
    て前記電気絶縁材（ｂ）と前記導電性基板（ａ）との間
    に空間が形成され、 前記導電性基板（ａ）は炭素繊維強化樹脂からなり、 前記隆起部の下方の前記空間は発泡材料により充填さ
    れ、 前記放射要素（ｃ）は金により被覆されていることを特
    徴とするマイクロストリップ形アンテナ。
  2. 【請求項２】導電性基板（ａ）と、電気絶縁材（ｂ）
    と、放射要素（ｃ）のグループと、給電線（ｄ）とを有
    するマイクロストリップ形アンテナにおいて、 前記導電性基板（ａ）は、前記電気絶縁材（ｂ）の頂部
    に取り付けられた前記放射要素（ｃ）の下方に窪みを有
    し、この窪みの横方向寸法は前記放射要素（ｃ）の横方
    向寸法より幾分大きくなっており、 前記放射要素（ｃ）の下方の窪みは前記導電性基板
    （ａ）内に形成され、各窪みの内部において前記電気絶
    縁材（ｂ）と導電性基板（ａ）との間に空間が形成さ
    れ、 前記導電性基板（ａ）は炭素繊維強化樹脂からなり、 前記窪みの内部の前記空間は発泡材料により充填され、 前記放射要素（ｃ）は銅からなり、かつ金により被覆さ
    れていることを特徴とするマイクロストリップ形アンテ
    ナ。
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