JP2964613B2 - スロット板付平面アンテナ - Google Patents
スロット板付平面アンテナInfo
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Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は衛星放送受信用などに用いられるストリップ
給電線路とパッチ構成される平面アンテナに関するもの
である。
給電線路とパッチ構成される平面アンテナに関するもの
である。
平面アンテナは衛星放送受信用アンテナとして、パラ
ボラアンテナに代わるものとして研究が進められ、実用
化されつつある。平面アンテナで、スロット板付トリプ
レート給電方式のアンテナは開口効率が程々に高く、安
価に構成できるため、すでに実用化されている。
ボラアンテナに代わるものとして研究が進められ、実用
化されつつある。平面アンテナで、スロット板付トリプ
レート給電方式のアンテナは開口効率が程々に高く、安
価に構成できるため、すでに実用化されている。
しかし、ストリップ線路を用いたアンテナは、給電線
路による損失が大きく、効率60％程度が限度といわれて
いる。
路による損失が大きく、効率60％程度が限度といわれて
いる。
その対策として、第４図に示すような、１個のパッチ
に複数のスロットを結合させるとパッチ１個当りの利得
が向上することを利用して、パッチの数を少なく（スロ
ット密度を小さく）したアンテナが提案されている。こ
のアンテナは全てのスロットにパッチが対応したアンテ
ナに比べて給電線路長が短く、線路の分岐や曲りなど不
連続部分の数が少なくなるため、開口効率が高いアンテ
ナが得られる。
に複数のスロットを結合させるとパッチ１個当りの利得
が向上することを利用して、パッチの数を少なく（スロ
ット密度を小さく）したアンテナが提案されている。こ
のアンテナは全てのスロットにパッチが対応したアンテ
ナに比べて給電線路長が短く、線路の分岐や曲りなど不
連続部分の数が少なくなるため、開口効率が高いアンテ
ナが得られる。
第４図において、１は誘電体、２は地導体、３はパッ
チ、４は給電線路、５はスペーサ、６はスロット板、
７、７′はスロットである。第４図（ａ）は第４図
（ｂ）のＡ−Ａ′の断面を示す断面図である。
チ、４は給電線路、５はスペーサ、６はスロット板、
７、７′はスロットである。第４図（ａ）は第４図
（ｂ）のＡ−Ａ′の断面を示す断面図である。
しかしながら、本方式のアンテナにおいては以下の課
題がある。
題がある。
（１）給電線路損失を小さくするために、スペーサ５の
部分を薄くして、対称型トリプレート構造とした時、１
パッチ当りの利得上昇値が小さい。
部分を薄くして、対称型トリプレート構造とした時、１
パッチ当りの利得上昇値が小さい。
（２）軸比をよくすることが難しい。特に、パッチと対
応しないスロットの軸比をよくすることが難しい。
応しないスロットの軸比をよくすることが難しい。
前記（１）に関して、本発明者らは検討した結果、第
５図に示すように２個のスロット７、７′のうちの１個
７の直下にパッチ３を置き、スロット間隔ｄを変えたと
きの相対利得変化の測定結果を示す。利得はスロット間
隔ｄが波長の0.6〜0.9倍の時極大となり、1.1〜1.3倍の
時、パッチとスロットの１対のみの場合より低下し、極
小となる。
５図に示すように２個のスロット７、７′のうちの１個
７の直下にパッチ３を置き、スロット間隔ｄを変えたと
きの相対利得変化の測定結果を示す。利得はスロット間
隔ｄが波長の0.6〜0.9倍の時極大となり、1.1〜1.3倍の
時、パッチとスロットの１対のみの場合より低下し、極
小となる。
この原因はパッチ直上のスロット７からのみ放射する
のではなく、パラレルプレートモードで、地導体２とス
ロット板６との間を伝搬した電波がパッチのないスロッ
ト７′からも放射するため、スロット７と７′から放射
される電波が同位相であれば強め合い、逆位相であれば
弱め合うために生じる。
のではなく、パラレルプレートモードで、地導体２とス
ロット板６との間を伝搬した電波がパッチのないスロッ
ト７′からも放射するため、スロット７と７′から放射
される電波が同位相であれば強め合い、逆位相であれば
弱め合うために生じる。
４図のような正方配列した場合、例えば上下左右のス
ロット間隔ｄを最良の条件である波長の0.8倍に選んだ
場合、斜め方向のスロット間隔は波長の1.12倍となり、
最悪の条件になる。すなわち、正方配列は利得低下に要
因を備えていることになる。
ロット間隔ｄを最良の条件である波長の0.8倍に選んだ
場合、斜め方向のスロット間隔は波長の1.12倍となり、
最悪の条件になる。すなわち、正方配列は利得低下に要
因を備えていることになる。
前記（２）に関しては、１個のスロットと結合する最
も近いパッチの数が少ないため、遠方のパッチの影響を
受けるため、到来電波の対称性が悪くなるため、軸比が
悪化するという知見を得た。
も近いパッチの数が少ないため、遠方のパッチの影響を
受けるため、到来電波の対称性が悪くなるため、軸比が
悪化するという知見を得た。
本発明では、これらの知見に基づいて従来の問題を解
決し、高効率アンテナを実現することを目的とする。
決し、高効率アンテナを実現することを目的とする。
本発明は地導体平面の上方に一定厚さの誘電体または
スペーサを介して、導体で形成されたパッチおよびこれ
と同じ面に形成された上記パッチへの給電回路の層と、
さらにその上方に一定厚さの誘電体またはスペーサを介
して、スロットを有する金属層からなるスロット板付平
面アンテナにおいて、上記パッチをハネカム状に配列
し、上記スロットを上記パッチの直上及び上記ハネカム
の一環を形成する６個のパッチの中心に位置する部分に
設けた。
スペーサを介して、導体で形成されたパッチおよびこれ
と同じ面に形成された上記パッチへの給電回路の層と、
さらにその上方に一定厚さの誘電体またはスペーサを介
して、スロットを有する金属層からなるスロット板付平
面アンテナにおいて、上記パッチをハネカム状に配列
し、上記スロットを上記パッチの直上及び上記ハネカム
の一環を形成する６個のパッチの中心に位置する部分に
設けた。
本発明の構成で、スロット１個を考えた場合、その周
囲のスロット６個との距離は全てほぼ同じで、波長の0.
6〜1.0倍である。そのため、隣接する各スロットからの
放射は強め合うように作用し、第４図の場合に比べ、１
スロット当りの利得が高くなる。
囲のスロット６個との距離は全てほぼ同じで、波長の0.
6〜1.0倍である。そのため、隣接する各スロットからの
放射は強め合うように作用し、第４図の場合に比べ、１
スロット当りの利得が高くなる。
また、パッチの対応していないスロットは、端部を除
き６個のパッチ付きスロットに囲まれているので、到来
電波の対称性に優れている。パッチの対応している各ス
ロットについても周囲スロットの対称性が保たれてお
り、このことから、図４の構成に比べて、軸比の小さい
優れたアンテナを実現できる。
き６個のパッチ付きスロットに囲まれているので、到来
電波の対称性に優れている。パッチの対応している各ス
ロットについても周囲スロットの対称性が保たれてお
り、このことから、図４の構成に比べて、軸比の小さい
優れたアンテナを実現できる。
また、本発明においては、全スロットにパッチが対応
しているときに比べて、パッチ数は2/3となるので、給
電線路長が短く分岐数が少なくなり、給電損失が小さい
という本方式の特徴を生かすことができる。
しているときに比べて、パッチ数は2/3となるので、給
電線路長が短く分岐数が少なくなり、給電損失が小さい
という本方式の特徴を生かすことができる。
本発明の実施例を第１図に示す。第１図と構成が同じ
部分は同じ番号をつけてある。第４図との違いはスロッ
トとパッチの配置である。パッチ３はハネカム状に６個
の環状構成を連ねた形とし、その直上にスペーサ５を介
して、スロット７を配置している。さらに、ハネカム構
造基本構成である環状に配置された６個のスロットの中
央部分にも１個スロットを配置した。
部分は同じ番号をつけてある。第４図との違いはスロッ
トとパッチの配置である。パッチ３はハネカム状に６個
の環状構成を連ねた形とし、その直上にスペーサ５を介
して、スロット７を配置している。さらに、ハネカム構
造基本構成である環状に配置された６個のスロットの中
央部分にも１個スロットを配置した。
正方形の各パッチ３は円偏波を励振するために２点給
電方式とし、全パッチはコンバータが接続される中央給
電部（図示していない）から等距離の給電線路４で接続
されている。
電方式とし、全パッチはコンバータが接続される中央給
電部（図示していない）から等距離の給電線路４で接続
されている。
誘電体またはスペーサ１及び５はポリエチレンやテフ
ロンなどマイクロ波帯で低誘電正接材料や発泡材、フォ
ーム材など低損失材料が用いられ、１及び５は同じ材質
でも違った材質でも良い。
ロンなどマイクロ波帯で低誘電正接材料や発泡材、フォ
ーム材など低損失材料が用いられ、１及び５は同じ材質
でも違った材質でも良い。
12GHz帯の衛星放送受信用の場合、パッチ３は６〜10m
m□、スロットは10〜17mm□で、良い値を選ぶ。スペー
サ１及び５の厚さは0.5〜3mmで同じ厚さのトリプレート
構成にすれば、低給電損失設計のアンテナの実現が可能
である。また、５として７〜12mm程度のフォーム材を用
い、１に0.5〜2mmの高周波誘電体基板を用いるように厚
みを変えた構成にすれば、一パッチ当りの利得の高いア
ンテナの実現が可能である。
m□、スロットは10〜17mm□で、良い値を選ぶ。スペー
サ１及び５の厚さは0.5〜3mmで同じ厚さのトリプレート
構成にすれば、低給電損失設計のアンテナの実現が可能
である。また、５として７〜12mm程度のフォーム材を用
い、１に0.5〜2mmの高周波誘電体基板を用いるように厚
みを変えた構成にすれば、一パッチ当りの利得の高いア
ンテナの実現が可能である。
地導体２、誘電体１、パッチ３及び給電線路４は接着
一体化されたものでも、ばらばらに分離したものを積み
重ねたものでも良い。後者の構成ではパッチ３と給電線
路４はポリイミドやポリエチレンなどの10〜100μｍ程
度のフィルムに形成しても良い。
一体化されたものでも、ばらばらに分離したものを積み
重ねたものでも良い。後者の構成ではパッチ３と給電線
路４はポリイミドやポリエチレンなどの10〜100μｍ程
度のフィルムに形成しても良い。
第２図は、本発明のスロット形状を変化した例で一環
のみを示した。パッチの対応するスロット71はクロスス
ロット、パッチの対応しないスロット71′は円形スロッ
トである。この場合、全てをクロススロットまたは、円
形スロットとしても良い。本アンテナはパラレルプレー
モードの伝搬を利用するので、クロススロットのように
開口の小さなスロットでも良い。
のみを示した。パッチの対応するスロット71はクロスス
ロット、パッチの対応しないスロット71′は円形スロッ
トである。この場合、全てをクロススロットまたは、円
形スロットとしても良い。本アンテナはパラレルプレー
モードの伝搬を利用するので、クロススロットのように
開口の小さなスロットでも良い。
第３図は本発明の他の実施例である。スロットは方形
とクロススロットを用いたが、本実施例の要点は、パッ
チ３として１点給電型円偏波パッチを用いたことであ
る。この様に、パッチ３として円偏波用のパッチであれ
ば、１点給電、２点給電の別無く、また、形状は円形、
多角形などどのようなもので良い。
とクロススロットを用いたが、本実施例の要点は、パッ
チ３として１点給電型円偏波パッチを用いたことであ
る。この様に、パッチ３として円偏波用のパッチであれ
ば、１点給電、２点給電の別無く、また、形状は円形、
多角形などどのようなもので良い。
以上述べたように本発明においては、パッチをンハネ
カム状に配列し、スロットを上記パッチの直上及び上記
ハネカムを形成する６個のパッチの中心に位置する部分
に設けたので、隣接する各スロットからの放射は強め合
うように作用し、１スロット当りの利得が高くなる。ま
た、パッチの対応していないスロットは、端部を除き６
個のパッチ付きスロットに囲まれているので、到来電波
の対称性に優れている。パッチの対応している各スロッ
トについても周囲スロットの対称性が保たれており、こ
のことから第４図の構成に比べて軸比の小さい優れたア
ンテナを実現できる。
カム状に配列し、スロットを上記パッチの直上及び上記
ハネカムを形成する６個のパッチの中心に位置する部分
に設けたので、隣接する各スロットからの放射は強め合
うように作用し、１スロット当りの利得が高くなる。ま
た、パッチの対応していないスロットは、端部を除き６
個のパッチ付きスロットに囲まれているので、到来電波
の対称性に優れている。パッチの対応している各スロッ
トについても周囲スロットの対称性が保たれており、こ
のことから第４図の構成に比べて軸比の小さい優れたア
ンテナを実現できる。
さらに、本発明においては、全スロットにパッチが対
応している時に比べて、パッチ数は2/3となるので、給
電線路長が短く分岐数が少なくなり、給電損失が小さい
という本方式の特徴を生かすことができる。
応している時に比べて、パッチ数は2/3となるので、給
電線路長が短く分岐数が少なくなり、給電損失が小さい
という本方式の特徴を生かすことができる。
第１図（ｂ）は本発明の一実施例を示す上面図、第１図
（ａ）は第１図（ｂ）の断面図、第２図及び第３図は本
発明の他の実施例を示す上面図、第４図（ｂ）は従来例
を示す上面図、第４図（ａ）は第４図（ｂ）の断面図、
第５図（ａ）は本発明の原理を説明するための上面図、
第５図（ｂ）は第５図（ａ）の断面図、第５図（ｃ）は
本発明の原理を説明するための第５図（ａ）による放射
特性を示す線図である。 符号の説明 1;誘電体またはスペーサ 2;地導体 3;パッチ 4;給電線路 5;誘電体またはスペーサ 6;スロット板 ７、７′、71、71′、72、72′；スロット
（ａ）は第１図（ｂ）の断面図、第２図及び第３図は本
発明の他の実施例を示す上面図、第４図（ｂ）は従来例
を示す上面図、第４図（ａ）は第４図（ｂ）の断面図、
第５図（ａ）は本発明の原理を説明するための上面図、
第５図（ｂ）は第５図（ａ）の断面図、第５図（ｃ）は
本発明の原理を説明するための第５図（ａ）による放射
特性を示す線図である。 符号の説明 1;誘電体またはスペーサ 2;地導体 3;パッチ 4;給電線路 5;誘電体またはスペーサ 6;スロット板 ７、７′、71、71′、72、72′；スロット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01Q 21/06 H01Q 13/08 H01Q 13/16
Claims (3)
- 【請求項１】地導体平面の上方に一定厚さの誘電体また
はスペーサの層を介して、導体で形成されたパッチおよ
びこれと同じ面に形成された上記パッチへの給電回路の
層と、さらにその上方に一定厚さの誘電体またはスペー
サの層を介して、スロットを有する金属層を配置してな
るスロット板付平面アンテナにおいて、上記パッチをハ
ネカム状に配列し、上記スロットを上記パッチの直上及
び上記ハネカムの一環を形成する６個のパッチの中心に
位置する部分に設けたことを特徴とするスロット板付平
面アンテナ。 - 【請求項２】前記スロットの形状及び／又は寸法が上記
パッチに対応するスロットとしないスロットとで異なる
ことを特徴とする請求項１に記載のスロット板付平面ア
ンテナ。 - 【請求項３】前記ハネカム状に配置されたパッチの素子
間隔を空間波長の0.6〜1.0倍としたことを特徴とする請
求項１又は２のうちいずれかに記載のスロット板付平面
アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28277290A JP2964613B2 (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | スロット板付平面アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28277290A JP2964613B2 (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | スロット板付平面アンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04156702A JPH04156702A (ja) | 1992-05-29 |
| JP2964613B2 true JP2964613B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=17656877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28277290A Expired - Fee Related JP2964613B2 (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | スロット板付平面アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2964613B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006180444A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Tatung Co | 円形分極アレイアンテナ |
-
1990
- 1990-10-19 JP JP28277290A patent/JP2964613B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006180444A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Tatung Co | 円形分極アレイアンテナ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04156702A (ja) | 1992-05-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |