JP3151535B2 - 伝送導波管及びアンテナ装置 - Google Patents

伝送導波管及びアンテナ装置

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JP3151535B2
JP3151535B2 JP27851491A JP27851491A JP3151535B2 JP 3151535 B2 JP3151535 B2 JP 3151535B2 JP 27851491 A JP27851491 A JP 27851491A JP 27851491 A JP27851491 A JP 27851491A JP 3151535 B2 JP3151535 B2 JP 3151535B2
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正吾 中村
久松 中野
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久松 中野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アンテナからの放射ビ
ームを所望の方向に指向させる(ビームチルト)に最適
な伝送導波管及び該伝送導波管を用いたアンテナ装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、図8〔(a)は斜視図、(b)は
(a)のC−C′線断面図〕に示すような伝送導波管が
ある。このものは、対をなす金属板1a,1bを平行に
配列し、対をなす金属板1a,1bの外周縁間を外周壁
1cで閉塞している。そして、対をなす金属板1a,1
bと外周壁1cとで形成された伝送空間1dが形成され
ている。4は電力入出力部である。
【0003】この種の伝送導波管を用いてアンテナ装置
を構築するにあたっては、一方の金属板1aに電力放射
が極めて小さな小孔3が設けられ、小孔3を利用してア
ンテナ素子20が取付けてある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図8におい
て、アンテナ素子20が取付けられる金属板1a上の反
射面1eは、平坦面である。
【0005】そのため、アンテナからの放射ビームを或
る仰角方向に指向させることが困難であった。また、ア
ンテナ素子を、その軸まわりに回転することによって給
電位相を変えて仰角方向にビームを指向させた場合、電
力利得が低下するという欠点があった。
【0006】本発明の目的は、ビームチルトが容易な伝
送導波管及び該伝送導波管を用いたアンテナ装置を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る伝送導波管においては、少なくとも伝
送空間と、反射面と、電力入出力部とを有する伝送導波
管であって、前記伝送空間は、互いに向き合わせて配置
された金属板の対と、該金属板の外周縁間を閉塞する外
周壁とで形成されたものであり、前記反射面は、アンテ
ナ素子が取付けられる面であって、ビームチルトに必要
な任意の傾斜角をもって前記対をなす一方の金属板に1
以上設けられたものであり、前記電力入出力部は、前記
対をなす他方の金属板に設けられ、前記伝送空間へ送信
時に電力を供給する機能と、受信時に前記伝送空間内の
電力を収集する機能とを有するものである。
【0008】また、本発明に係るアンテナ装置において
は、伝送導波管とアンテナ素子とを組み合わせてなるア
ンテナ装置であって、前記伝送導波管は、互いに向き合
わせて配置された金属板の対と、該金属板の外周縁間を
閉塞する外周壁とで形成された伝送空間を有しており、
さらに前記伝送導波管は、前記対をなす一方の金属板に
ビームチルトに必要な任意の傾斜角をもつ1以上の反射
面を有し、かつ前記対をなす他方の金属板に、送信時に
は前記伝送空間内に電力を供給する機能と、受信時には
前記伝送空間内の電力を収集する機能とをもつ電力入出
力部を有しており、前記アンテナ素子は、前記反射面に
設けられた小孔に誘電体を介して支持された同軸結合部
と、該同軸結合部と一体をなし前記伝送空間内に挿入さ
れた同軸結合端子と、該同軸結合部と一体をなし前記反
射面より前方に突き出て設けられた電力放射部とを有す
るものである。
【0009】また、本発明に係るアンテナ装置において
は、前記アンテナ素子に代えて、前記反射面に設けた小
孔を電力放射に使用するために、必要な開口面積をもつ
開口状(スロット状)アンテナ素子を用いたものであ
る。
【0010】
【作用】本発明では、反射面を予め任意の傾斜角をもっ
て形成し、アンテナからの放射ビームを所望の方向に指
向(ビームチルト)するようにしたものである。
【0011】
【実施例】以下、本発明について説明する。
【0012】図1(a)は、本発明に係るアンテナ装置
を示す斜視図、図1(b)は、平面図、図2(a)は、
図1(b)のA−A′線断面図、図2(b)は、図2
(a)の主要拡大図である。
【0013】図1(a),(b)、図2(a)におい
て、本実施例に係るアンテナ装置は、伝送導波管1とア
ンテナ素子2とを組み合わせたものである。
【0014】伝送導波管1は図1(a),図2(a)に
示すように、互いに向き合わせて配置された第1及び第
2の金属板1a,1bの対と、対をなす第1及び第2の
金属板1a,1bの外周縁間を閉塞する外周壁1cとを
含む。
【0015】伝送導波管1は、対をなす金属板1a,1
bと外周壁1cとで形成された伝送空間1dを有してい
る。
【0016】対をなす一方の第1の金属板1aには、図
1(a)、図2(a),(b)に示すように反射面1e
がある。反射面1eは、放射ビームをチルトさせるに必
要な任意の傾斜角θをもって対をなす一方の第1の金属
板1aに1以上設けられている。
【0017】反射面1eには、図2(a),(b)に示
すように電力放射が極めて小さな口径をもつ1以上の小
孔3,3…が設けられている。
【0018】電力入出力部4は図2(a)に示すよう
に、第2の金属板1bに設けられている。図2(a)に
示す電力入出力部4は同軸給電構造のものである。すな
わち、同軸給電線5の外部導体5aが第2の金属板1b
に結合され、内部導体5bが第2の金属板1bに設けた
透孔1fを介して伝送空間1dに差込まれている。
【0019】内部導体5bのうち、伝送空間1d内に挿
入された部分5bbは、逆円錐状に形成されている。こ
こに内部導体5bは、逆円錐状に形成されることによ
り、インピーダンスを整合して広帯域特性を得るように
構成してある。
【0020】電力入出力部4は、送信時に電力を伝送空
間1d内に供給する機能と、受信時に伝送空間1d内の
電力を収集する機能とを有している。
【0021】アンテナ素子2は図2(a),(b)に示
すように、同軸結合部2bと同軸結合端子2aと電力放
射部2cとを有している。
【0022】同軸結合部2bは、第1の金属板1a上の
反射面1eと第1の金属板1aの裏面1aaとの間の長
さL1をもち、かつ小孔3内に誘電体6で支持された部
分として定義する。
【0023】同軸結合端子2aは、同軸結合部2bと一
体をなし、伝送空間1d内に差込まれた部分として定義
する。同軸結合端子2aは円錐状に形成されている。こ
こに、同軸結合端子2aは、円錐状に形成することによ
り、インピーダンスを整合して広帯域特性を得るように
構成してある。
【0024】電力放射部2cは、第1の金属板1aの反
射面1eから前方に突き出た部分として定義する。電力
放射部2cは同軸結合部2bと一体をなしている。
【0025】尚、図1に示す第1の金属板1a,1bは
円形に限らず、多角形としてもよい。或いは任意の形状
にしてもよい。
【0026】図1(a),(b)、図2(a),(b)
に示すアンテナ装置においては、ビームチルト用の反射
面1eを有しているため、反射面1eに対して垂直方向
又は、これに近い方向にビームを指向(チルト)するこ
とができる。
【0027】また、図2(b)に示すように、同軸結合
部2b及び誘電体6並びに金属板1aからなる組合せ部
は同軸構造をなしているため、金属板1aの板厚に相当
する長さL1を適切に選ぶことにより、インピーダンス
整合を図ることが可能となる。
【0028】アンテナ素子2としては、直線偏波アンテ
ナ素子(例えば、モノポール,折曲げアンテナ,ジグザ
グアンテナ,逆F型アンテナ,直線偏波パッチアンテ
ナ、直線偏波リングアンテナ等)、あるいは円偏波アン
テナ素子(例えば、スパイラル,ヘリカル,円偏波パッ
チアンテナ、円偏波リングアンテナ等)の各種のアンテ
ナ素子を用いることができる。
【0029】また、図2(c),(d)に示すように、
図2(b)の小孔3をスロット3′に変形して電力放射
に使用することができる。この場合、スロット3′は電
力放射に必要な開口面積をもつ。
【0030】図3に示す電力入出力部4はマイクロスト
リップ給電構造のものである。マイクロストリップ給電
構造は、第2の金属板1bの裏面に誘電体7を介してマ
イクロストリップライン8を敷設している。マイクロス
トリップライン8の先端と伝送空間1d内の端子9と
は、第2の金属板1bの透孔1fに挿通した直線状素子
9aで結合されている。給電は、第2の金属板1bとマ
イクロストリップライン8との間に行う。
【0031】図4に示す電力入出力部4はトリプレート
給電構造のものである。トリプレート給電構造は、図3
に示すマイクロストリップライン8に誘電体10を介し
て金属板11を裏打ちし、誘電体7と10との間にマイ
クロストリップライン8を設けたものである。給電は、
金属板1b及び金属板11とマイクロストリップライン
8との間に行う。
【0032】向き合わせに配置した金属板1a,1bの
対としては、下部金属板1bの電力入出力部4付近が下
方に突き出た凸型錐状(図5(a))、下部金属板1b
の電力入出力部4付近が上方に突き出た凹型錐状(図5
(b))、さらに図5(a),(b)に示す錐状部を曲
面形の錐状部に置き換えたもの、さらに平面,曲面のも
のを適宜組合せて用いることができる。図5(c)は、
この考え方に基づいて図5(b)の下部金属板1bを曲
面1hにした場合を示す。
【0033】また、図6(a),(b),(c)のよう
に、下部金属板1bの錐状部のうち電力入出力部4が設
けられる部分に水平部1jを設けてもよい。
【0034】上述した各種直線偏波アンテナ素子の同軸
結合端子2aは円錐形状としたが、図7(a)に示す円
柱形状(又は多角柱形状)2a、図7(b)に示す球形
状2a、図7(c)に示すカール形状2aとしてもよ
い。
【0035】さらには図7(d)のように同軸結合端子
2aに誘電体12を取付けて広帯域特性を得るようにし
てもよい。また、図7(e)に示すように同軸結合部2
bと同軸結合端子2aとを太くして、同軸結合端子2a
を伝送空間1d内に差込むことにより、広帯域特性を得
るようにしてもよい。これ以外の形状のものでもよい。
【0036】また、上述した図7の同軸結合端子2aの
形状は、図2(a)に示す内部導体5bのうち伝送空間
1dに挿入された部分5bb、あるいは図3,図4に示
す直線状素子9aの端子9に適用してもよい。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、伝
送導波管がビームチルト用の傾斜角をもつ反射面を有す
るため、ビームチルトを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の一実施例を示す斜視図、
(b)、は平面図である。
【図2】(a)は、図1(b)のA−A′線断面図、
(b)は、図2(a)の主要拡大図、(c)は、アンテ
ナ素子の他の実施例を示す斜視図、(d)は、(c)の
B−B′線断面図である。
【図3】マイクロストリップ給電構造を示す断面図であ
る。
【図4】トリプレート給電構造を示す断面図である。
【図5】対をなす金属板の構造を示す図である。
【図6】水平部をもった対をなす金属板の構造を示す図
である。
【図7】広帯域特性を得る同軸結合端子の形状を示す図
である。
【図8】(a)は、従来例を示す斜視図、(b)は、
(a)のC−C′線断面図である。
【符号の説明】
1 伝送導波管 1a 第1の金属板 1b 第2の金属板 1c 外周壁 1d 伝送空間 1e 反射面 1f 透孔 2 アンテナ素子 2a アンテナ素子の同軸結合端子 2b アンテナ素子の同軸結合部 2c アンテナ素子の電力放射部 3 小孔 3′ スロット 4 電力入出力部 5 同軸給電線 5a 同軸給電線の外部導体 5b 同軸給電線の内部導体 6 同軸結合部支持用誘電体 7,10 マイクロストリップライン支持用誘電体 8 マイクロストリップライン 9 端子 9a 直線状素子 11 金属板 12 同軸結合端子誘電体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 21/00 - 25/00 H01P 5/12 H01Q 13/22

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも伝送空間と、反射面と、電力
    入出力部とを有する伝送導波管であって、 前記伝送空間は、互いに向き合わせて配置された金属板
    の対と、該金属板の外周縁間を閉塞する外周壁とで形成
    されたものであり、 前記反射面は、アンテナ素子が取付けられる面であっ
    て、ビームチルトに必要な任意の傾斜角をもって前記対
    をなす一方の金属板に1以上設けられたものであり、 前記電力入出力部は、前記対をなす他方の金属板に設け
    られ、前記伝送空間へ送信時に電力を供給する機能と、
    受信時に前記伝送空間内の電力を収集する機能とを有す
    るものであることを特徴とする伝送導波管。
  2. 【請求項2】 伝送導波管とアンテナ素子とを組み合わ
    せてなるアンテナ装置であって、 前記伝送導波管は、互いに向き合わせて配置された金属
    板の対と、該金属板の外周縁間を閉塞する外周壁とで形
    成された伝送空間を有しており、 さらに前記伝送導波管は、前記対をなす一方の金属板に
    ビームチルトに必要な任意の傾斜角をもつ1以上の反射
    面を有し、かつ前記対をなす他方の金属板に、送信時に
    は前記伝送空間内に電力を供給する機能と、受信時には
    前記伝送空間内の電力を収集する機能とをもつ電力入出
    力部を有しており、 前記アンテナ素子は、前記反射面に設けられた小孔に誘
    電体を介して支持された同軸結合部と、該同軸結合部と
    一体をなし前記伝送空間内に挿入された同軸結合端子
    と、該同軸結合部と一体をなし前記反射面より前方に突
    き出て設けられた電力放射部とを有するものであること
    を特徴とするアンテナ装置。
  3. 【請求項3】 前記請求項2に記載のアンテナ素子に代
    えて、 前記反射面に設けた小孔を電力放射に使用するために、
    必要な開口面積をもつ開口状(スロット状)アンテナ素
    子を用いたことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ
    装置。
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