JP3167342B2 - 送受共用円偏波アンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、同時に送信と受信がで
きる送受共用円偏波アンテナに関する。

【０００３】

【従来の技術】衛星移動通信に用いられる移動体搭載用
のアンテナは、小型・薄型かつ軽量に構成でき、送信と
受信が同時に行えると共に、円偏波で動作することが要
求される。そして、従来このようなアンテナの構成とし
て、図９に示すような送信と受信の入出力ポートが共通
である送受共用形アンテナと、図１０に示すような送信
と受信の入出力ポートが別個に設けられる送受分離形ア
ンテナが存在している。

【０００４】図９に示すアンテナ素子としては、送信と
受信の周波数帯域をおおうことのできるような広帯域の
送受共用アンテナ９１が必要であり、この場合は放射素
子の上に非励振放射素子を設けるなどの方法を用いて平
面アンテナの広帯域化は可能である。しかし、図９の方
式では送信と受信の電波を分離するために分波器９２が
重要となる。特に、非常に出力が大きな送信電力が受信
機側に洩れていかないようにするために、送受で高い分
離度を実現する必要が生じ、分波器９２を構成する帯域
通過フィルタが大きく複雑なものになってしまう。この
ため、アンテナ全体としても大きく複雑な構成となって
しまう。一方、図１０の方式は、アンテナを送信アンテ
ナ１００と受信アンテナ１０１で別個に構成することに
よりアンテナにおいてある程度の送受間分離度をもた
せ、送受分離のための帯域通過フィルタ１０２，１０３
を小さくかつ容易に実現できることが特徴である。図１
０のアンテナとしては、送受分離ということを主眼にす
るならば送信アンテナ１００と受信アンテナ１０１を全
く別々の場所に設ければよい。しかし、別々のアンテナ
を二つ設けることはアンテナシステムを大きくものとし
てしまうことになる。自動車などの移動体に載せること
を考えた場合にはアンテナを設置できる場所が限られて
しまうので、アンテナを全く別々にして構成することに
は形状、重量、コストなどの面から不都合が多い。

【０００５】以上のことから、移動通信用のアンテナと
しては、送受のアンテナは一つにまとまって構成されて
いるが送受の入出力ポートは別々に存在し、ある程度の
送受間分離度が達成されているものが要求される。この
ようなアンテナとしては、送信と受信で逆偏波となるも
のに対しては種々の方式が提案されているが、素子単体
で円偏波かつ送受で同偏波というものについてはその数
は少ない。その少ない例の一つとして、受信アンテナと
して円環アンテナを用いた送受共用アンテナを図１１に
示す。ここで、図１１（ａ）は送受共用アンテナの上面
図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ´における断
面図を示す。

【０００６】受信アンテナである円環アンテナは、地導
体１１０とリング状導体１１１により構成される。受信
アンテナの上部にある送信アンテナは円形のパッチアン
テナであり、円形導体１１２が放射器となり、前記リン
グ状導体１１１を地導体とみなして動作する構成であ
る。円形導体１１２は、中心点Ｏにおいて地導体１１０
と導体１１３により接続され、送信アンテナに不要の高
次モードの発生が抑えられている。円偏波をつくるため
に、送信アンテナは点ｆ１と点ｆ２で、受信アンテナは
点Ｆ１と点Ｆ２で各々給電される。送信と受信の２つの
給電点では、同振幅で互いに９０度の相対的位相差をも
たせて給電される。また、送信アンテナの給電が受信ア
ンテナへ影響を与えないように、リング状導体１１１と
地導体１１０の間を円柱面状の導体１１４を用いて接続
している。この送受共用アンテナは、送受で優れた円偏
波特性を実現し、給電点にハイブリッド結合器などを用
いることにより大きな送受間分離度を達成することがで
きる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の送受共用円偏波アンテナは、次に示すような問
題点がある。第１に、円環アンテナは円形パッチアンテ
ナに比較して大きくなり、アンテナ全体が大きくなって
しまい、製作が困難でアレー化に適さない。特に、アレ
ー化した場合にグレーティングローブを発生しないよう
な素子間隔で配列することが難しくなる。高誘電率の誘
電体をもちいてアンテナ素子の大きさを小さくすること
はできるが、この場合誘電体による電力損失が問題にな
ってくる。第２に、リング状導体１１１と地導体１１０
の間を円柱面状の導体１１４を用いて接続する必要があ
るために、導体膜のエッチングを行った誘電体基板を重
ねるだけでは構成することができない。第３に、同軸線
路の中心導体を直接接続して給電する方式であり、アン
テナの整合をとることが難しい。第４に、電力分配器や
ハイブリッド結合器などの給電回路をアンテナと一体化
に平面回路で構成することが難しい。

【０００８】本発明は、上述した従来の課題を解決する
ためになされたものであり、送信、受信の各々の帯域で
良好な円偏波特性を有し、送受間で高い分離度を実現す
る送受共用アンテナを、給電回路まで一体化でき、それ
により小型・薄型に構成でき、比較的簡単に製作でき容
易にアレー化することが可能な送受共用円偏波アンテナ
を提供することを目的とする。

【０００９】［発明の構成］

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る送受共用円偏波アンテナは、２つの給
電点に相対的に９０度の位相差をもって給電され、かつ
円偏波を受信する平面型受信アンテナと、前記平面型受
信アンテナの上部に位置し、１つの給電点において給電
され、かつ該平面型アンテナが受信する円偏波と同一回
転方向の円偏波を送信する平面型送信アンテナと、前記
平面型受信アンテナの前記２つの給電点に接続され、導
体からなる線路の一部に接続された抵抗体を有する電力
分配器とを具備することを特徴とする。

【００１１】また、請求項２の送受共用円偏波アンテナ
は、前記平面型受信アンテナと前記平面型送信アンテナ
からなる送受共用アンテナを素子としてアレーアンテナ
を構成し、隣り合う前記素子どうしを、水平面内である
角度だけ回転し、平行移動した位置関係に配列したこと
を特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によれば、送信アンテナ、受信アンテナ
とも平面型のパッチアンテナで構成でき、一体化して小
型・薄型になる。送信アンテナは送信周波数帯域におい
て良好な円偏波特性を実現できる。受信アンテナは受信
周波数帯域において良好な円偏波特性を実現できる。こ
こで、３ｄＢのハイブリッド結合器もしくは同分配比の
ウィルキンソン型電力分配器をもちいて２点給電してい
るため、受信アンテナは送信周波数帯域まで含めた広い
帯域にわたって円偏波特性をもち、送信アンテナからの
電波の洩れを阻止することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明による送受共用円偏波アンテナの一
実施例を示す斜視図である。本送受共用円偏波アンテナ
は、地導体１、誘電体膜２，４を平行に重ねて構成され
る。地導体１と誘電体膜２の間、誘電体膜２と誘電体膜
４の間には、各々空気、誘電体基板、ペーパーハニカム
等の空気もしくは誘電体と等価と考えられる材料の中の
何れかを介在させる。誘電体膜２の表面には導電性の膜
で形成される受信用パッチ３が、同じく誘電体膜４の表
面には導電性の膜で形成される送信用パッチ５が、各々
形成される。受信用パッチ３と送信用５はエッチング技
術により容易に形成できる。また、パッチの下に誘電体
基板を用いる場合には、誘電体基板表面に直接エッチン
グしたパッチを用いることができる。

【００１４】送信用パッチ５は、正方形の一対の対角の
部分に切り込みを入れた形状であり、給電点である点Ｐ
において同軸線路７の中心導体６とハンダづけなどの方
法により接続される。同軸線路７の外導体は受信用パッ
チ３と接続される。このような構成により、送信用パッ
チ５は受信用パッチ３を地導体とみなすようなパッチア
ンテナとして動作する。このとき、送信用パッチ５の形
状により、縮退モードが分離され、円偏波が発生する。
送信用パッチ５が受信アンテナに影響を及ぼさないよう
にするために送信用パッチ５は受信用パッチ３よりも小
さくする必要がある。これは、送信周波数と受信周波数
が比較的離れていて、送信周波数のほうが受信周波数よ
りも高いときに比較的容易に実現できる。送信周波数と
受信周波数が接近している場合や送信周波数が受信周波
数よりも低い場合などでも、送信用パッチ５と受信用パ
ッチ３の間に受信アンテナで使われているよりも高い誘
電率の誘電体基板を用いることにより、送信用パッチ５
を小さくすることは可能である。なお、送信アンテナの
動作周波数、軸比の調整は、送信用パッチ５の大きさや
切り込みの大きさを変えることにより容易に行える。ま
た、インピーダンス整合は給電点Ｐの位置を変えること
で行える。

【００１５】受信用パッチ３は正方形であり、パッチの
中心に対して互いに９０度回転した位置関係にある点Ｑ
１，Ｑ２において、各々同軸線路１０，１１の中心導体
８，９と接続される。同軸線路１０，１１の外導体はど
ちらも地導体１に接続される。このような構成により、
受信用パッチ３はパッチアンテナとして動作する。ここ
で、点Ｑ１と点Ｑ２により受信される電波は互いに偏波
が直交した成分となり、この二つの出力を互いに９０度
の位相差をもって同振幅で合成することにより円偏波と
して受信することになる。９０度の位相差をもって同振
幅で合成する手段として、３ｄＢの９０度ハイブリッド
結合器もしくはウィルキンソン型電力分配器（実際には
電力合成器とすべきであるが、送信と受信で構成・動作
が同じであるので、以後送信・受信にかかわらずこのよ
うに記す）と９０度移相器を用いる。なお、受信アンテ
ナの動作周波数は受信用パッチ３の大きさを変えること
により調整でき、インピーダンス整合は給電点Ｑ１とＱ
２の位置を変えることで行える。受信アンテナの一部を
同軸線路７が垂直に貫くことになるが、同軸線路７はた
だ１本だけであり、非常に細いものであり、受信アンテ
ナに対する影響は小さい。このとき、同軸線路７を受信
用パッチ３の中心を垂直に通すことにより、受信アンテ
ナがアンテナとして動作するための基本モードの発生に
全く影響を無くすることができる。さらに、この場合に
同軸線路７の外導体を地導体１と接続することにより、
アンテナの放射指向性などに悪影響を及ぼす不要な高次
モードの発生を抑圧できる利点がある。

【００１６】以上のような構成により、送信と受信で良
好な円偏波特性を有するアンテナを実現することがで
き、アンテナを小型でかつ薄型に製作することができ
る。このとき、送信用パッチ５を受信用パッチ３より十
分小さくつくることで送信と受信アンテナは互いに特性
を影響し合うことが無くなり、送信と受信アンテナの設
計をほとんど独立に行うことができて製作上都合がよ
い。また、導体パターンをエッチングした誘導体基板等
をただ重ねるだけで簡単に構成でき、上下の基板の間で
の電気的接続も給電線だけであるという簡単な構成とな
る。

【００１７】次に送信ポートと受信ポートの間の分離度
について説明する。図１に示した構成において、送信ア
ンテナでは一点（Ｐ）給電により円偏波を発生させてい
るため円偏波の帯域は比較的狭いものとなる。送信アン
テナでは二点（Ｑ１，Ｑ２）給電により円偏波を発生さ
せており、９０度ハイブリッド結合器やウィルキンソン
型電力分配器を用いることで円偏波の帯域は送信アンテ
ナに比較して広くなる。この様子を表したのが図２であ
る。図３はその場合の送受間結合量の例について示した
ものである。これからわかるように、二つのアンテナは
受信周波数帯では大きく結合しているが、送信周波数帯
では結合量は小さくなっている。

【００１８】この理由を説明する前に、送信アンテナと
受信アンテナがどちらも全ての帯域で完全な円偏波（つ
まり軸比が０ｄＢとなる）である場合の送受アンテナ間
の結合について説明する。送信アンテナから放射方向
（図１では上の方向）へ、例えば右旋円偏波で電波が放
射されているとする。このとき、送信アンテナの後ろ
（図１で下の方向）へは逆向きの偏波である左旋円偏波
として電波が洩れていくことになる。ここで送信アンテ
ナの後ろに受信アンテナがあり、受信アンテナが右旋円
偏波だけで動作していれば、送信アンテナから洩れてく
る左旋偏波の電波が受信機側へ伝わることはない。この
理由は、受信アンテナに入ってくる左旋偏波の電波が、
ハイブリッド結合器を用いて給電している場合にはアイ
ソレーションポートにある終端抵抗に入力して電力が消
費され、ウィルキンソン型電力分配器を用いる場合には
分配器内にある抵抗に入力して電力が消費されることに
なるためである。

【００１９】したがって、送受とも同じ向きの完全な円
偏波で動作し、逆偏波成分をどこかで吸収するような機
構をもつ給電回路を備えていれば、送受間結合はない。
この場合、完全な円偏波でなくとも、送信と受信の周波
数帯を含む広い帯域にわたってある程度の円偏波特性を
もっていれば送受間の結合は少なくなる。図１１に示し
た従来例の構成では、送受とも二点給電によりハイブリ
ッド結合器もしくはウィルキンソン型電力分配器を用い
て円偏波を発生させるために送受のアンテナとも比較的
広い帯域にわたって軸比が良く、送受間結合を小さくす
ることができる。これに対して、図１に示した本発明の
一実施例では、送信周波数帯域では送信と受信のどちら
のアンテナもある程度の円偏波となっており、受信アン
テナ側に逆偏波成分を吸収する機構があるため送受間結
合は小さくなる。一方、受信周波数帯域では、受信アン
テナは円偏波として動作しているが、送信アンテナはこ
の周波数ではほとんど直線偏波のアンテナとしか動作し
ないため、右旋と左旋の円偏波成分が同じだけあるとみ
なされて大きく結合してしまう。しかし、実際には、送
信アンテナからの電波の洩れを阻止すればよいわけであ
り、送信周波数帯においてのみ高い送受間分離が実現さ
れていればよい。すなわち、本発明においても、実用上
全く問題なく送信の電波の洩れを抑圧できることにな
る。本発明においては、送信アンテナが一点（Ｐ）給電
において行われハイブリッド結合器やウィルキンソン型
電力分配器を設ける必要がないので、従来例に比較して
格段に簡単な構成となり利点が多い。

【００２０】また、受信アンテナに用いるハイブリッド
結合器もしくはウィルキンソン型電力分配器は平面回路
を用いて構成することができる。図４にマイクロストリ
ップ線路を用いてハイブリッド結合器を構成した送受共
用円偏波アンテナの他の実施例を示す。図４（ａ）の断
面図に示す如く、本送受共用円偏波アンテナは、地導体
１８と、受信用パッチ１４を形成した誘電体基板１２、
及び送信用パッチ１３を形成した誘電体基板１７を重ね
て構成されている。図４（ｂ）は誘電体基板１７を上か
ら見た上面図、（ｃ）は誘電体基板１２を上から見た上
面図である。図４（ｃ）に示すように、受信用パッチ１
４とハイブリッド結合器１５は誘電体基板１２上の同一
平面に形成され、受信出力は点Ｒにおいて接続される同
軸線路により取り出される。ハイブリッド結合器１５の
もう一方の出力端にはチップ抵抗１６が接続され、点Ｓ
において地導体１８と接続される。

【００２１】図４のような構成により、送受共用アンテ
ナが給電回路を含めて小型・薄型に形成され、非常にコ
ンパクトかつ軽量になる。この例では受信用パッチ１４
と平面回路型のハイブリッド結合器１５を同一面に形成
したが、同軸線路やスルーホールなどの手段を用いて上
下の層の電気的接続を行い、平面回路型ハイブリッド結
合器１５を受信用パッチ１４とは別の面、例えば地導体
１８の裏側に形成することも可能である。この場合、マ
イクロストリップ線路からの不要放射がアンテナの放射
指向性に影響を与えることを防ぐことができる。なお、
この説明においてマイクロストリップ線路を用いた実施
例を示したが、この線路のかわりにトリプレート線路、
サンペンデット線路などを用いた他の平面回路を構成し
ても同様の効果が得られる。

【００２２】以上の説明において受信用アンテナの給電
回路に９０度ハイブリッド結合器もしくはウィルキンソ
ン型電力分配器を用いた例について示したが、この給電
回路でなくとも受信電力を９０度の位相差で合成でき、
逆偏波成分を抵抗により消費できるものであればよい。
例えば、他にラットレース回路などを用いても全く同様
の効果が得られる。

【００２３】ここまでの説明の中で放射素子として方形
のパッチアンテナについて例をあげて説明したが、円形
や他の形のパッチアンテナを利用してもよい。また、送
信用のアンテナとして、パッチアンテナの他に、クロス
ダイポールやクロススロット、スパイラルなど他の一点
給電の円偏波平面アンテナを用いても同様な効果が得ら
れる。さらに、パッチアンテナへの給電方法として、こ
こまでの実施例の中で示した方法以外にスロット結合給
電方式に代表されるような電磁界結合給電方式や他の線
路による給電方法を用いても同様な効果が得られる。

【００２４】次に、本発明のアンテナをアレー化した場
合の実施例について示す。図５に、アレーアンテナを構
成した場合の上面図を示す。ここで、簡単のため図には
送信パッチ５、受信パッチ３と各々の給電点のみを示
し、素子アンテナの構成は図１に示した実施例と同じで
あるとする。この実施例では、隣り合う素子アンテナど
うしは、互いに水平面内である角度だけ回転し、平行移
動した位置関係となっており、いわゆるシーケンシャル
配列がとられている。このような構成を用いて偏波面を
各素子アンテナで回転させてその偏波面に対応した位相
で各素子を励振することにより、アレーアンテナとして
合成される円偏波特性を改善することができる。特に、
送信アンテナについては、素子アンテナ単体として比較
的狭い帯域だけしか軸比が良くないが、これをアレー化
することにより広い帯域で軸比を良くすることができ
る。これは、送信周波数の帯域として広い帯域が要求さ
れる場合に都合が良い。

【００２５】また、図５の実施例において、各素子に任
意の励振振幅、励振位相を設定することにより、ビーム
を特定の方向に偏位させたり、低サイドロープ化をはか
ったり、ビームの形を変えたりすることが行える。この
場合に、本発明のアンテナ素子を用いることで利得の低
下や円偏波特性の劣化がなく、アレーアンテナとして送
受間分離度も高いアレーアンテナを実現することができ
る。

【００２６】なお、上述した例において、受信アンテナ
に良い特性の給電回路を用いていれば、シーケンシャル
配列をしても受信アンテナにおいて円偏波特性の大きな
改善はそれほどない。この場合、アレーアンテナの給電
回路を受信系に関して簡単化するために、受信アンテナ
に関してはシーケンシャル配列を行わず、送信アンテナ
だけに関してシーケンシャル配列を行う構成も考えられ
る。

【００２７】さらに、図５のような構成のアレーアンテ
ナにおいて、アンテナ素子を以下のように設定すること
により理論的には送受間結合を無くすることができる。
図１の例では、当然のことながら、受信アンテナの円偏
波特性が受信周波数帯で最適となるように給電回路の設
計を行った場合を示した。これに対して、図５のような
構成のアレーアンテナの素子アンテナとしては、構成は
図１と同様にするが、受信アンテナの円偏波特性が送信
周波数帯で最適となるように給電回路を設計する。この
場合の素子アンテナの円偏波特性は図６に示すようにな
る。素子アンテナとしては、軸比が受信周波数帯域で劣
化するシーケンシャル配列を行うことでアレーアンテナ
として合成される円偏波特性は良好になる。素子アンテ
ナは受信帯域である程度の軸比はあるので、ビーム走査
などを行っても利得が低下することはない。また、この
場合の最大の利点として、送信周波数帯では送信、受信
ともほぼ完全な円偏波となっているので先に説明したと
おり送受間の結合量は全く微弱な量でしかなくなる。つ
まり、図５のようにアレーアンテナを形成し、素子アン
テナにおいて送信、受信の両方のアンテナとも送信周波
数で最適の円偏波特性をもつように設計することによ
り、送受間の分離度が非常に高い送受共用アンテナが実
現できる。なお、図５の実施例において、アレーアンテ
ナの素子数、配列の仕方については他の設定を行っても
同様な効果が得られる。

【００２８】次に本発明の送受共用平面アンテナの他の
実施例について説明する。図７は本発明の送受共用平面
アンテナの他の実施例を示す図である。ここで、図７
（ａ）はアンテナの断面図を示し、アンテナは６枚の両
面もしくは片面に導体パターンをエッチングにより形成
した誘電体基板５１〜５６を重ねることにより構成され
る。また、図７（ｂ）は誘電体基板５１を上から見た上
面図、図７（ｃ）は誘電体基板５２，５３を上から見た
上面図、図７（ｄ）には誘電体基板５４を上から見た上
面図、図７（ｅ）は誘電体基板５５，５６を上から見た
上面図を各々示す。図７（ｂ）に示す如く、誘電体基板
５１の上に導体膜により円形パッチ５７を形成してい
る。また、図７（ｃ）に示す如く、誘電体基板５２の上
に導体膜により円形の導体板５８を形成し、この中にス
ロット６６，６７を形成している。また、誘電体基板５
３の上には導体膜からなる線路５９を形成し、この線路
５９がスロット６６と交差するが、スロット６７とは交
差しないように設定する。図７（ｄ）に示すように、誘
電体基板５４の上には導体膜からなる円形パッチ６０を
形成している。また、図７（ｅ）に示すように、誘電体
基板５５の上には導体板６１が形成されており、この中
にスロット６８，６９を形成している。また、誘電体基
板５６の上には導体膜によりなる線路６２があり、この
線路６２はスロット６８，６９と交差する。また、線路
６２にはウィルキンソン型電力分配器７０が接続され
る。ここで７１は抵抗であり、膜状の抵抗もしくはチッ
プ抵抗を用いている。そして、誘電体基板５６の下には
地導体６３を形成している。

【００２９】上記の如く構成される図７の実施例のアン
テナの動作について以下に説明する。このアンテナは、
上部の３層が送信アンテナ、下部の３層が受信アンテナ
となる送受共用平面アンテナである。

【００３０】送信アンテナにおいて、同軸線路６４が点
Ｘにおいて線路５９に接続され、トリプレート線路とし
て電波を伝える。この線路がスロット６６を直接給電
し、非励振のスロット６７と間接的に結合することによ
り、送信用のパッチ５７に円偏波を発生させる。このた
め、送信アンテナは円偏波アンテナとして動作し、その
動作周波数と軸比の調整はパッチ５７の大きさや二つの
スロット６６，６７の長さなどを変えるだけで容易に行
える。また、このような方式のアンテナを用いる利点と
して、トリプレート線路の中に１／４波長変成器とオー
プンスタブを設けることによりインピーダンス整合が容
易にとれることがあげられる。また、スロット結合給電
型のマイクロストリップアンテナを用いているので、ア
ンテナの大きさも一般的な直接給電方式に比較して小さ
くなり、アレー化する上でも有利である。

【００３１】受信アンテナにおいて、円形パッチ６０で
受信した円偏波の電波はその下にあるスロット６８，６
９に電磁的に結合し、この電磁界が線路６２に伝わって
いく。ここで、所望の偏波成分の円偏波が合成できるよ
うに、線路の長さを調節して２つのスロットの間に相対
的に９０度の位相差が生じるようにしている。２つの線
路からの電波を合成するためにウィルキンソン型電力分
配器７０を設けている。ここで、合成時に不平衡成分
（逆偏波成分）を吸収するために抵抗７１を設けてい
る。抵抗７１は、フィルム状抵抗やチップ抵抗など小型
で薄いものを使う。なお、ここでウィルキンソン型電力
分配器のかわりに９０度ハイブリッドを用いてもよい。
送信アンテナに給電するための線路６４は、パッチ６０
の中心を垂直に通す。このようにすることで受信アンテ
ナへの影響を無くするとともに、受信アンテナに不要な
高次モードの発生を抑えることができる。

【００３２】以上のような構成により受信アンテナは円
偏波アンテナとして動作し、点Ｙにおいて線路６５に接
続されることにより出力される。受信アンテナの動作周
波数と軸比の調整はパッチ６０の大きさや二つのスロッ
ト６８，６９の長さなどを変えるだけで容易に行える。
また、このような方式のアンテナを用いる利点として、
トリプレート線路の中に１／４波長変成器とオープンス
タブを設けることによりインピーダンス整合が容易にと
れることがあげられる。また、給電回路が放射素子とは
分離されて形成できるので給電回路がアンテナの放射に
影響を与えることを防ぐことができ、導体板６１の下に
自由に給電回路を構成することができるので設計、製作
の上で非常に都合が良い。さらに、スロット結合給電型
のマイクロストリップアンテナを用いているので、アン
テナの大きさも従来の直接給電方式に比較して小さくな
り、アレー化する上でも有利である。

【００３３】図７の実施例では送信アンテナと受信アン
テナの両方にスロット結合給電型のマイクロストリップ
アンテナを用いた例を示したが、この場合にどちらか一
方だけにスロット結合給電型マイクロストリップアンテ
ナを用いてもその各々の効果は失われない。特に、スロ
ット結合給電型マイクロストリップアンテナを用いるこ
とで、設計や調整が送受のアンテナで全く独立に行える
ので非常に有効である。また、トリプレート線路やマイ
クロストリップ線路を用いて放射素子とは独立に給電回
路を構成できるので、ＭＭＩＣデバイスによるアンプな
どを給電回路に組み込むことも可能であり、アクティブ
化した送受共用アンテナを一体化して小型・薄型にで
き、非常に有効である。

【００３４】図８は本発明の送受共用平面アンテナのさ
らに他の実施例を示す図である。ここで、図８（ａ）は
アンテナの断面図を示す。本実施例の送受共用平面アン
テナは、４枚の両面もしくは片面に導体パターンをエッ
チングにより形成した誘電体基板８１〜８４を重ねるこ
とにより構成される。また、図８（ｂ）は誘電体基板８
１を上から見た上面図、図８（ｃ）は誘電体基板８２を
上から見た上面図、図８（ｄ）には誘電体基板８３，８
４を上から見た上面図を各々示す。図８（ｂ）に示すよ
うに、誘電体基板８１の上に導体膜によりなる円形パッ
チ８５を形成し、図８（ｃ）に示すように、誘電体基板
８２の上には導体膜からなる円形パッチ８６を形成して
いる。また、図８（ｄ）に示すように、誘電体基板８３
の上には導体板８７が形成されており、この中にスロッ
ト９３，９４を形成している。また、誘電体基板８４の
上には導体膜によりなる線路８８があり、この線路８８
はスロット９３，９４と交差する。また、線路８８には
ハイブリッド結合器９５が接続される。誘電体基板８４
の下には地導体８９を形成している。

【００３５】図８の実施例のアンテナの動作について以
下に説明する。このアンテナは、上部の１層だけが送信
アンテナ、下部の３層が受信アンテナとなる送受共用平
面アンテナである。

【００３６】送信アンテナにおいて、パッチ８５は受信
用のパッチ８６を地導体とみなすマイクロストリップア
ンテナとなる。パッチ８５は同軸線路９２により点Ｔに
おいて給電され、点Ｓにおいて受信用パッチ８６で短絡
されることにより、一般の円形パッチの半分の大きさで
アンテナが共振することになる。また、パッチ８５には
導体膜で構成された縮退分離素子９０，９１により縮退
モードが分離し、円偏波を発生させる。その動作周波数
と軸比の調整はパッチ８５の大きさや縮退分離素子９
０，９１の大きさを変化させることにより行われる。こ
のような構成により送信アンテナが非常に小さくなり、
ただ一層だけでできるので製作も容易である。

【００３７】受信アンテナについては、図７で示した実
施例と動作は同じである。ただし、二つのスロットに９
０度の位相差をつけるためにこの実施例ではハイブリッ
ド結合器９５を用いている。ここで、受信出力は点Ｖに
おいて同軸線路９６に接続され受信機側へ伝えられる。
点Ｗにおいては同軸線路９７と接続され、この線路は無
反射終端が接続される。この無反射終端は逆偏波成分を
吸収するためのものであり、この無反射終端のかわりに
抵抗を平面回路上に設けても同様の動作をする。受信ア
ンテナの動作およびこの方式を用いた利点は図７の場合
と同じである。

【００３８】以上のような構成の送受共用平面アンテナ
は、少ない誘電体基板の重ね合わせにより送受共用アン
テナが実現できるので製作、コスト、小型・薄型化の上
で大変有効である。また、送信アンテナを受信アンテナ
に比較してかなり小さくできるので、送信周波数と受信
周波数が接近しているような場合にも送受間の分離度の
高い送受共用アンテナを実現できる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、送
信と受信で良好な円偏波特性を有するアンテナを実現す
ることができ、アンテナを小型・薄型、簡易かつ安価に
製作することができる。また、送信と受信アンテナの設
計をほとんど独立に行うことができ、製作上都合が良
い。さらに、送信アンテナが一点給電において行われ給
電回路を送信アンテナに設ける必要がなく、従来例に比
較して格段に簡単な構成となる。

【００４０】また、アレー化することにより広い帯域で
軸比を良くしたり、送受間の分離度が非常に高い送受共
用アンテナが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による送受共用円偏波アンテナの一実施
例を示す斜視図である。

【図２】図１に示した本発明の一実施例における円偏波
特性を示す図Ｄある。

【図３】図１に示した本発明の一実施例における送受間
結合特性を示す図である。

【図４】（ａ）は本発明による送受共用円偏波アンテナ
の他の実施例を示す断面図、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞ
れ誘電体基板の上面図である。

【図５】本発明の送受共用円偏波アンテナをアレー化し
た場合の実施例を示す上面図である。

【図６】図５に示す実施例における円偏波特性を示す図
である。

【図７】（ａ）は本発明による送受共用円偏波アンテナ
の他の実施例を示す断面図、（ｂ）〜（ｅ）はそれぞれ
各誘電体基板の上面図である。

【図８】（ａ）は本発明による送受共用円偏波アンテナ
の他の実施例を示す断面図、（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ
各誘電体基板の上面図である。

【図９】従来における送受共用形アンテナの構成を示す
図である。

【図１０】従来における送受分離形アンテナの構成を示
す図である。

【図１１】（ａ）及び（ｂ）は従来の送受共用アンテナ
の例を示す上面図及び断面図である。

【符号の説明】

１………地導体 ２，４…誘電体膜 ３，１４…受信用パッチ ５，１３…送信用パッチ ６，８，９…中心導体 ７，１０，１１…同軸線路 １２，１７…誘電体基板 １５……ハイブリッド結合器 ５１〜５６，８１〜８４…誘電体基板 ５７，６０，８５，８６…円形パッチ ７０…ウィルキンソン型電力分配器 ９５…ハイブリッド結合器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの給電点に相対的に９０度の位相差
   をもって給電され、かつ円偏波を受信する平面型受信ア
   ンテナと、 前記平面型受信アンテナの上部に位置し、１つの給電点
   において給電され、かつ該平面型アンテナが受信する円
   偏波と同一回転方向の円偏波を送信する平面型送信アン
   テナと、 前記平面型受信アンテナの前記２つの給電点に接続さ
   れ、導体からなる線路の一部に接続された抵抗体を有す
   る電力分配器とを具備することを特徴とする送受共用円
   偏波アンテナ。
2. 【請求項２】 前記平面型受信アンテナと前記平面型送
   信アンテナからなる送受共用アンテナを素子としてアレ
   ーアンテナを構成し、 隣り合う前記素子どうしを、水平面内である角度だけ回
   転し、平行移動した位置関係に配列したことを特徴とす
   る請求項１記載の送受共用円偏波アンテナ。