JP3024197B2 - トリプレート型平面アンテナ - Google Patents

トリプレート型平面アンテナ

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JP3024197B2
JP3024197B2 JP2279945A JP27994590A JP3024197B2 JP 3024197 B2 JP3024197 B2 JP 3024197B2 JP 2279945 A JP2279945 A JP 2279945A JP 27994590 A JP27994590 A JP 27994590A JP 3024197 B2 JP3024197 B2 JP 3024197B2
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雅彦 太田
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Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明はトリプレート型平面アンテナに係り、特にマ
イクロ波帯の送受信に用いられるトリプレート型平面ア
ンテナに関する。
《従来の技術》 平面アンテナのアンテナ効率を高める手段として、例
えば昭和63年電子情報通信学会全国大会予稿B−39「ト
リプレート線路で給電した窓付きマイクロストリップア
ンテナ」に、トリプレート線路を用いて給電線路の低温
損失化を図ったトリプレート型平面アンテナが開示され
ている。
この種のアンテナの基本構成は第6図(a)に示すよ
うに地導体1とスロット3が形成された地導体1′との
間に、誘電体1,1′を介して放射素子4と給電線路5と
が形成されており、同図(b)に示すようにスロット3
が放射素子4より大きく形成されている。
《本発明が解決しようとする課題》 しかし、上記のように構成された平面アンテナでは給
電線路5の放射損を抑制することは可能であるが、放射
素子4から放射された電力は第7図に示すようにその上
方のスロット3から直接放射されるのみならず地導体1,
1′間を伝播して、そのスロット3と隣接するスロット
3や基板周囲から放射され不要放射を招いていた。
このため、第8図に示すように指向性に乱れを生じ、
相対利得(利得効率)が低下するという問題点があっ
た。
また、この種のアンテナをアレー化するには第9図に
示すように正方配列とするのが一般的であるが、x,y方
向のスロットの配設間隔(以下、スロット間隔という)
dに対して、±45度斜め方向のスロット間隔d′が となるので、x,y方向のスロット間隔dと、±45度斜め
方向のスロット間隔d′との双方が利得としてプラスに
寄与するために、次表に示すようにx,y方向のスロット
間隔dを0.6〜0.7λoと狭くしなければならなかった。
さらに、その配設間隔dを狭くすることにより配線ス
ペースが制約され、トリプレート給電線路の放射損抑制
効果が小さくなるので、高効率化が達成できなくなり、
スロット寸法によってはアレー化が困難となることもあ
った。
そこで、本発明は以上のような問題点に鑑みなされた
もので、不要放射による利得低下がなく、またスロット
間隔が制限を受けることのない高効率なトリプレート型
平面アンテナを提供することを目的とする。
《課題を解決するための手段》 上記課題を解決するため、本発明は第1図(a),
(b)に示すように地導体1上に誘電体2を介して複数
の放射素子4を直行する2方向に設置し、その上に複数
のスロット3が形成された地導体1′をそのスロット3
が上記放射素子4上に位置するように誘電体2′を介し
て設置したトリブレート型平面アンテナにおいて、 隣接する上記スロット3の内、スロット間隔が上記放
射素子4から放射される電力の波長を超える斜め方向の
スロットについて、その下方の放射素子と隣接する放射
素子の中心線上であって一方の放射素子4の中心から上
記波長の0.6〜1.0倍の位置で且つ上記2つの地導体1,
1′間に電力反射用の金属導体6を設けたことを特徴と
するものである。
《作用》 本発明では第1図(a),(b)に示すように隣接す
るスロット3の内、スロット間隔が放射素子4から放射
される電力の波長を超えるものについて、電力反射用の
金属導体6を放射素子4から放射される電力の波長の0.
6〜1.0倍の位置で且つ上記2つの地導体1,1′間に設け
たので、その金属体6により反射され隣接するスロット
3から放射される電力の位相は放射素子4上部のスロッ
ト3から直接放射される電力の位相とほぼ同相となり、
利得としてプラスに寄与する。
これは、第2図に示すように互いに隣接するスロット
3においてはその影響が配設間隔dによって変化し、そ
のスロット間隔dを自由空間における波長λoで正規化
したd/λoの値が0.6〜1.0の時には、放射素子4上部の
スロット3から直接放射される電力の位相と、そのスロ
ット3と隣接するスロット3から放射される電力の位相
とがほぼ同相となり、その隣接するスロットから放射さ
れる電力がプラスに寄与するからである。
これに対し、上記d/λoの値が1.1〜1.5の時は放射素
子4上部のスロット3から直接放射される電力の位相
と、そのスロット3と隣接するスロット3から放射され
る電力の位相とがほぼ逆相となり、その隣接するスロッ
トから放射される電力がマイナスに作用する。
《実施例》 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第3図は本実施例のトリプレート型平面アンテナの構
造を示す分解平面図で、地導体1に誘電体2を介してア
ンテナ回路板7が設置されており、そのアンテナ回路板
7には放射素子4が16個正方配列で配列されると共に、
その放射素子4を接続する給電線路5が形成されてい
る。そして、そのアンテナ回路板7上に複数のスロット
3が形成された地導体1′をそのスロット3が上記放射
素子4上に位置するように誘電体2′を介して設置して
トリプレート型平面アンテナが構成される。
本実施例のトリプレート型平面アンテナでは、スロッ
ト3は正方形状で、且つスロット間隔dで地導体1′に
正方配列されてアレー化されている。そして、本実施例
ではスロット間隔dの違いによる比較実験を行うため、
x,y方向のスロット間隔dをd=15(0.6λo),17.5
(0.7λo),20(0.8λo),22.5(0.9λo),25(1.0
λo)mmとし、それぞれについてアンテナ回路板7を構
成しておく。
また、本実施例のトリプレート型平面アンテナでは、
x,y方向のスロット間隔dに対し、±45度斜め方向に隣
接するスロット間隔d′は となるので、x,y方向に隣接するスロット3から放射さ
れる電力と、同方向に対し±45度斜め方向に隣接するス
ロット3から放射される電力との双方が利得としてプラ
スに寄与するように、地導体1,1′のそれぞれに各放射
素子4の中心からx,y方向に対し±45度斜め方向で、且
つ放射素子4から放射される電力の波長λoの0.6〜1.0
倍の位置に導線挿入穴8,8′を形成し、その導線挿入穴
8,8′に電力反射用の金属導体として銅線6を挿入す
る。
また、放射素子4への給電は給電線路5の端部に特性
インピーダンス50Ωのコネクタの芯線を接触させ、地導
体1,1′とそのコネクタの外導体とを導電性のテープで
電気的に接続して行うものとする。
なお、上記地導体1,1′として厚さ1mmのアルミ板を使
用し、地導体1のスロット3を13×13mmの正方形とし、
誘電体2,2′として比誘電率がほぼ1に近い発泡ポリエ
チレンで厚さが2mmのものを使用する。また、アンテナ
回路板7には厚さ35mmのポリイミドフィルムに厚さ35μ
mの銅箔をラミネートしたものを使用し、エッチングに
より放射素子4と給電線路5を形成する一方、銅線6に
は直径0.5mmのものを使用し、放射素子4には10×10mm
の方形とし、一点給電で直線偏波アンテナを構成する。
次に、以上のように構成されたトリプレート型平面ア
ンテナ回路板において、放射素子4に使用周波数11.85G
Hzの電力を供給して試験を行う。
すると、放射素子4は電力を放射し、その電力はその
上方のスロット3から放射されるのみならず、地導体1,
1′間を伝播して、そのスロット3とx,y方向あるいは同
方向に対し±45度斜め方向に隣接するスロット3から放
射される。
その際、x,y方向に隣接するスロット3では同方向の
スロット間隔dが放射素子から放射される電力の波長λ
oの0.6〜1.0倍なので、x,y方向に隣接するスロット3
から放射される電力の位相は放射素子4上部のスロット
3から直接放射される電力の位相とほぼ同相となり、第
2図に示すようにその電力に利得としてプラスに寄与す
る。
一方、x,y方向に対し±45度斜め方向に隣接するスロ
ット3では、x,y方向のスロット間隔dが0.7λoを超え
ると、その±45度斜め方向のスロット間隔d′がほぼ つまり波長λoを超えることになる。
しかし、本実施例では±45度斜め方向に隣接するスロ
ット3間には上記波長λoの0.6〜1.0倍の位置に金属導
体6が設けられているので、地導体1,1′間をこのx,y方
向に対し±45度斜め方向に伝播する電力はこの金属導体
6により反射されて位相が調整され、その位相が放射素
子4上部のスロット3から直接放射される電力の位相と
ほぼ同相となり、その電力に利得としてプラスに寄与す
る。
このため、本実施例によれば第4図に示す実験結果か
らも明らかなように、x,y方向のスロット間隔dが20
(0.8λo)mm、22.5(0.9λo)、25(1.0λo)mm
で、同方向に対し±45度斜め方向のスロット間隔d′が
波長λoを超える時でも、金属導体を設けていない場合
と比較して、その±45度方向へ伝播する電力の不要放射
による悪影響がなくなり、利得低下を生じることなく高
効率なものとなる。
したがって、この種のアンテナをアレー化するため放
射素子4を正方配列とした場合、従来では前述したよう
にx,y方向の隣接スロット間隔dを0.6〜0.7λoとしな
ければならなかったが、本実施例では金属導体6を上記
所定の位置に設けたことにより、x,y方向の隣接するス
ロット間隔dを0.7λoより大きい0.8〜1.0λ0程度ま
で広げても、利得低下を生じないよう±45度斜め方向の
隣接スロットからの不要放射による悪影響をなくすこと
ができる。
その結果、本実施例によれば配設間隔の制約がなく、
また利得低下のない高効率なトリプレート型平面アンテ
ナを実現することができる。
なお、第5図(a),(b)に地の実施例を示すが、
この実施例は地導体1,1′間の上述の所定位置に新たに
金属導体6を取り付ける代わりに、地導体1,1′をアル
ミダイキャスト製とし、第1実施例の金属導体6と同等
の位置にその地導体1,1′と一体成型により断面正方形
の金属導体6を設けたものである。
そして、本実施例によっても上記実施例と同様に、x,
y方向に対し±45度斜め方向に隣接するスロットから放
射される電力が利得としてプラスに寄与し不要放射によ
る利得低下がなくなるので、スロット間隔が制約される
ことない高効率なトリプレート型平面アンテナを実現す
るという効果が得られる。
《発明の効果》 以上説明したように、本発明では隣接するスロットの
内、スロット間隔が放射素子から放射される電力の波長
を超えるものについて、その下方の放射素子の中心から
上記波長の0.6〜1.0倍の位置で且つ2つの地導体間に電
力反射用の金属導体を設けたので、放射素子から放射さ
れる電力の波長を超えるスロット間の地導体間を伝播す
る電力はその金属導体により反射されて、その位相が放
射素子上部のスロットから直接放射される電力の位相と
ほぼ同相となり、隣接するスロットから放射される。
このため、隣接するスロットから放射される電力が利
得としてプラスに寄与し不要放射による利得低下がなく
なるので、スロット間隔が制約されることない高効率な
トリプレート型平面アンテナを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a),(b)は本発明のトリプレート型アンテ
ナを示す平面図および断面図、第2図は本発明による隣
接スロット同士の利得相関図、第3図は本発明の一実施
例を示す分解平面図、第4図は本実施例による16素子直
線偏波の特性を示す特性図、第5図(a),(b)は本
発明の他の実施例を示す平面図および断面図、第6図
(a),(b)は従来のトリプレート型アンテナを示す
断面図および平面図、第7図は同アンテナにおける不具
合を示す断面図、第8図は同アンテナにおける相対利得
を示す特性図、第9図は放射素子をアレー化した場合の
スロットの正方配列を示す平面図である。 1,1′……地導体 2,2′,2″……誘電体 3,3′……スロット 4……放射素子 6……金属導体(銅線)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 13/08 H01Q 21/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地導体上に誘電体を介して複数の放射素子
    をほぼ直行する2方向に設置し、その上に複数のスロッ
    トが形成された地導体をそのスロットが上記放射素子上
    に位置するように誘電体を介して設置したトリプレート
    型平面アンテナにおいて、 隣接する上記スロットの内、スロット間隔が上記放射素
    子から放射される電力の波長を超える斜め方向のスロッ
    トについて、その下方の放射素子と隣接する放射素子の
    中心線上であって一方の放射素子の中心から上記波長の
    0.6〜1.0倍の位置で且つ上記2つの地導体間に電力反射
    用の金属導体を設けたことを特徴とするトリプレート型
    平面アンテナ。
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