JP3341292B2 - 偏波共用ラジアルラインスロットアンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

【０００１】この発明は、平面アンテナに関し、特に、
衛星放送や、衛星通信などの準ミリ波帯に用いて好適な
ラジアルラインスロットアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、衛星放送の実用化に伴って各種の
平面アンテナが開発されており、これらの内には、一層
式及び二層式のラジアル導波路を利用したラジアルライ
ンスロットアンテナが知られている。例えば、二層式の
ラジアル導波路を利用したラジアルラインスロットアン
テナを図１１に示す。

【０００３】この図において、１は方形導波管部、２は
伝送波の電界方向に挿入されて方形導波管のＴＥ₁₀波を
ピックアップするプローブであり、同軸線路３の中心導
体と共通に形成されている。ここで、伝送波は軸対称形
のＴＥＭ波に変換され、整合素子４を介して下部ラジア
ル導波管５の中心から周辺部へ放射状に供給される。そ
して、これら方形導波管部１、プローブ２、同軸線路３
および整合素子４で給電部が構成されている。

【０００４】次に、下部ラジアル導波管５は、金属円板
のフレーム６および中板７と、これらの間に充填される
高発泡誘電体(誘電率は空気とほぼ等しい)とから構成さ
れている。一方、この中板７およびスロット板８と、こ
れらの間に充填される低発泡誘電体とで上部ラジアル導
波管９が構成されている。ここで、この低発泡誘電体の
誘電率をεとすると、上部ラジアル導波管９における伝
送波の管内波長は、1/√εだけ短縮されるため、この上
部ラジアル導波管９は遅波回路と呼ばれる。

【０００５】スロット板８には、金属円板にエッチング
加工等によって形成されたスロットアレイが配列されて
いる。１０は下部ラジアル導波管５からラジアル方向へ
放射される伝送波を屈曲させて上部ラジアル導波管９へ
導入するためのダブルコーナである。このダブルコーナ
１０は、フレーム６の周縁を折り曲げて形成されてい
る。１１は円筒形導体１２に裏打ちされた電波吸収体で
ある。この電波吸収体１１は、円筒形導体１２の表面に
流れる電流により発生する磁界を吸収減衰させる。１３
はアンテナ前面を覆いつつ、フレーム６と共に、このア
ンテナを密閉構造とするレドームである。レドーム１３
とスロット板８との間には、高発泡誘電体の上部スペー
サ１４が充填されており、これにより中板７およびスロ
ット板８をそれぞれ各誘電体に密着させ、これらの電気
的性能を安定化させている。１５は周辺保護用ゴムリン
グである。

【０００６】上記構造によれば、方形導波管部１に入力
された伝送波のＴＥ₁₀波がプローブ２によって同軸線路
３に導かれ、軸対称波形のＴＥＭ波に変換される。そし
て、同軸線路３に進行した伝送波は、整合素子４を介し
て滑らかに下部ラジアル導波管５へ進行し、中心より周
辺部へと放射状に伝送する。次に、下部ラジアル導波管
５の伝送波は、周縁のダブルコーナ１０で屈曲されて上
部ラジアル導波管９に進行する。このダブルコーナ１０
で屈曲された伝送波の大部分は、スロット板８に配設さ
れたスロットアレイから空間へ放射され、その残りは上
部ラジアル導波管９の中心に向って進行し、電波吸収体
１１で吸収減衰される。

【０００７】次に、図１２に１層式のラジアルラインス
ロットアンテナ１００（以下、アンテナ１００と略す）
において、１０２は該アンテナ１００の背面側を構成す
るフレームである。このフレーム１０２は、金属導体に
より形成されたものであって、正面視円形を呈し、上部
が広く開口された偏平容器形状を成している。１０３は
多数のスロット（図示略）が配設されるスロット板であ
る。１０５は発泡プラスチックシートで形成される低発
泡誘電体であり、上記フレーム１０２とスロット板１０
３との間に介挿されてなる。このスロット板１０３の直
径は、フレーム１０２の開口内径より若干小径に形成さ
れており、また、低発泡誘電体１０５の直径も同様にこ
のスロット板１０３と略同径に形成されている。

【０００８】このスロット板１０３とフレーム１０２と
は、低発泡誘電体１０５が充填された形のラジアル導波
路１０６を構成している。ここで、この低発泡誘電体１
０５の誘電率をεとすると、ラジアル導波路１０６にお
ける伝送波の管内波長は、空間波長に対して１／√εだ
け短縮される。このため、この低発泡誘電体１０５は遅
波回路と呼ばれる。

【０００９】１０４は上述したラジアル導波路１０６の
中心に給電するよう配設された給電部としての同軸線路
である。この同軸線路１０４の中心導体は、ラジアル導
波路１０６内まで伸長してプローブ１０４ａを形成して
おり、該同軸線路１０４から供給される電力である伝送
波をラジアル導波路１０６の中心から周辺に向う放射状
に伝搬させる。１０７はこのアンテナ１００の前面を覆
いつつ、フレーム１０２と共に、このアンテナを密閉構
造とするレドームである。レドーム１０７は、フレーム
１０２に対し外嵌された状態で設けられており、その嵌
合部におけるレドーム１０７内面とフレーム１０２外面
との間には、シール機能および接着作用を有したシーリ
ング剤１０９が介在されている。これにより、フレーム
１０２とレドーム１０７とが密閉空間を形成する。すな
わち、このレドーム１０７は、フレーム１０２と相まっ
てアンテナ１００の内部を密閉構造としている。

【００１０】このレドーム１０７とスロット板１０３と
の間には、誘電率が空気と同等の高発泡材のスペーサ１
０８が充填されており、これによりスロット板１０３を
低発泡誘電体１０５に密着させ、かつ、フレームとの距
離を一定に保持してこれらの電気的性能を安定化させて
いる。１１０はフレーム１０２とレドーム１０７との接
合部を覆うように設けられた外周保護用ゴムリングであ
る。この外周保護用ゴムリング１１０は、このアンテナ
１００の運搬あるいは施工時等において、該アンテナ１
００を衝撃などから保護すると共に、デザイン上から周
縁部にアクセントを与えるものとなっている。

【００１１】上記構造によるラジアルラインスロットア
ンテナ１００によれば、同軸線路１０４から供給される
電力である伝送波（ＴＥＭ波）が、プローブ１０４ａを
介してラジアル導波路１０６へ進行し、当該導波路１０
６の中心から周辺部へと放射状に軸対称外向きの円筒波
となって伝搬する。そして、その大部分はスロット板１
０３に配設されたスロットアレイを励振して空間へ放射
される。

【００１２】上述した従来の二層式および一層式のラジ
アルラインスロットアンテナにおいては、スロット板
８、１０３に配設される各スロットアレイの形状及びそ
の配置に応じて偏波が決る。例えば、所定のスパイラル
線上に互いに位相が９０゜異なるように”ハの字”状の
スロット対を順次配設させた場合には、左旋又は右旋の
単一偏波用のアンテナとなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、衛星通信に
あっては、垂直偏波と水平偏波とを同時に使用する偏波
共用方式が採られ、また、衛星放送においても右旋円偏
波もしくは左旋円偏波が用いられている。このため、こ
れらに上述した従来の１層式あるいは２層式構造のラジ
アルラインスロットアンテナを適用させるには、このア
ンテナおよび給電部を垂直／水平偏波共用、あるいは右
旋／左旋円偏波共用のものにする必要がある。

【００１４】しかしながら、上述した１層式あるいは２
層式構造によるラジアルラインスロットアンテナにおい
ては、例えば、垂直または水平偏波の伝送波を給電して
も、同軸線路３，１０４を介することにより軸対称のＴ
ＥＭ波に変換されてしまう。この結果、単一の偏波、す
なわち、スロット板８，１０３に配設されるスロット形
状に依存した偏波面だけが放射されるので、偏波共用に
することができないという問題があった。加えて、偏波
共用にする際には、アンテナの開口能率を低下させない
ようにする必要もある。この発明は上述した事情に鑑み
てなされたもので、開口能率を低下させることなく偏波
共用としたラジアルラインスロットアンテナを提供する
ことを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、等間隔に対向配置された上部導体板と下部導体
板から構成され、その管内波長がλｇとするラジアル導
波路を具備してなるラジアルラインスロットアンテナに
おいて、前記ラジアル導波路内へ偏波共用が可能な円形
導波管のＴＥ₁₁波、或いは方形導波管のＴＥ₁₀波の基本
姿態波を供給する給電手段と、前記上部導体板に、径方
向間隔がλｇとなる複数の同心円上に、円周方向間隔が
同一円周上で等間隔として順次配設される十字スロット
とを有し、共用される２つの偏波にそれぞれ共鳴し、前
記十字スロットを構成する２つのスロットは、それぞれ
同一方向に並んでいることを特徴としている。

【００１６】また、請求項２に記載の発明によれば、前
記十字スロットは、水平偏波に共鳴する第１のスロット
と、垂直偏波に共鳴する第２のスロットとが同一位置に
設けられてなることを特徴としている。

【００１７】また、請求項３に記載の発明によれば、前
記十字スロットは、前記ラジアル導波路に供給される基
本姿態波の電界方向を＋４５゜に回転させた第１のスロ
ットと、−４５゜に回転させた第２のスロットとが同一
位置に設けられてなることを特徴としている。

【００１８】また、請求項４に記載の発明によれば、前
記円周方向間隔が略λｇ／２であることを特徴としてい
る。さらに、請求項５に記載の発明によれば、前記径方
向間隔は、中心から円周方向に向うにつれて減少するλ
ｇと一致するように減少されてなり、前記径方向間隔を
隔てて隣り合う該十字スロット同士が重なり合わない位
置に設けられてなることを特徴としている。

【００１９】

【作用】請求項１記載の発明によれば、ラジアル導波路
内に供給された偏波共用が可能な円形導波管のＴＥ
₁₁波、あるいは方形導波管のＴＥ₁₀波の基本姿態が上部
円形導波板に配設された十字スロットアレイに共鳴する
ので、偏波共用となり、かつ、アンテナ全面で同位相、
同振幅となる。

【００２０】請求項２記載の発明によれば、前記十字ス
ロットは、水平偏波に共鳴する第１のスロットと、垂直
偏波に共鳴する第２のスロットとが同一位置に設けられ
てなるので、水平及び垂直偏波となる。

【００２１】また、請求項３記載の発明によれば、前記
十字スロットは、前記ラジアル導波路に供給される基本
姿態波の電界方向を＋４５゜に回転させた第１のスロッ
トと、−４５゜に回転させた第２のスロットとが同一位
置に設けられてなるので、左旋及び右旋の円偏波共用と
なる。

【００２２】さらに、請求項４記載の発明によれば、前
記円周方向間隔が略λｇ／２であるので、さらに高性能
となる。

【００２３】さらに、請求項５記載の発明によれば、前
記径方向間隔が、中心から円周方向に向うにつれて減少
するλｇと一致するように減少されてなり、かつ、径方
向間隔に隣接する十字スロット同士が重なり合わない位
置に配設されているので、アンテナ全面で同位相とな
り、開口率を低下させることがない。

【００２４】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。 Ａ．第１実施例 図１はこの発明の第１実施例による２層式のラジアルラ
インスロットアンテナの構造を示す斜視断面図である。
この図において、図１１の各部に共通する部分には同一
の番号を付け、その説明を省略する。この図が図１１に
示したものと異なる点は、前述した給電部が偏波供用が
可能な円形導波管２０とコニカルホーン２１とによって
構成された点と、後述するスロットアレイパターンがス
ロット板８に配列された点にある。

【００２５】図１において、円形導波管２０は、垂直お
よび水平の両偏波をそれぞれ独立して同時に伝送可能と
する線路であり、コニカルホーン２１は、この円形導波
管２０の基本姿態であるＴＥ₁₁波を拡散させるようにな
っている。このコニカルホーンの開口面は、使用周波数
の波長をλとすると、その直径は１.２λ程度とする小
形ホーンとするのが一般的である。

【００２６】このような構成によれば、円形導波管２０
に進行した垂直および水平偏波は、コニカルホーン２１
を介して拡散され、下部ラジアル導波管５へ伝搬され
る。そして、これが終端のダブルコーナ１０で折り返さ
れて上部ラジアル導波管９に導入される。この結果、上
部ラジアル導波管９には垂直および水平の両偏波の伝送
波が独立して同時に存在することになる。

【００２７】水平／垂直両偏波を独立して同時に伝送で
きる今一つの導波管に正方形導波管がある。この場合
は、前記のコニカルホーン２１をピラミダルホーンに、
円形導波管２０を正方形導波管に、伝送姿態波を正方形
導波管のＴＥ₁₀波と置き換えれば、円形導波管給電と全
く同等に取扱える。

【００２８】また、前記給電部とラジアル導波路との接
合部である下部ラジアル導波路の中心部に、後述する第
２実施例のごとく整合ポストを設けても良い。

【００２９】次に、図２はスロット板８に設けられるス
ロットアレイパターンを示す平面図である。この図にお
いて、３０，…，３０はそれぞれ垂直偏波に共鳴するよ
うｘ軸方向に配設される垂直偏波スロット、３１，…，
３１はそれぞれ水平偏波に共鳴するようｙ軸方向に配設
される水平偏波スロットである。これらスロットは同一
位置上に形成され、全体として十字形の基本スロット４
０，４０，…を構成する。

【００３０】これら基本スロット４０は、上述した上部
ラジアル導波管９に存在する伝送姿態波の電界方向と一
致させるため、当該スロット板８上において軸対称形と
なるように複数の同心円上に配設されている。なお、こ
の基本スロット４０が配設された各同心円上の円周方向
間隔は、同一円周上で隣り合う十字スロットが重ならな
い程度に等間隔として配置する。ここで、グレーティン
グローブを抑制するためには、スロット間隔を空間波長
λ₀よりも小さくすることが必要である。さらに、高性
能とするためには、略λｇ／２とすることが好ましい。
また、このスロット板８に配設される各基本スロット４
０が常に同位相として作用するには、隣合う基本スロッ
ト４０の配設間隔、すなわち、半径方向の間隔をλｇに
設定する。このように、上部ラジアル導波管９に対して
軸対称形に基本スロット４０を配設すると、この上部ラ
ジアル導波管９内に進行してきた垂直および水平の両偏
波が全て同じ位相で放射される。この結果、偏波共用と
しつつ、しかも高開口能率のアンテナとなる。

【００３１】次に、図３はこの発明の変形例によるスロ
ット板８のストッロアレイパターンを示す図である。こ
のようなスロットパターンを設けることにより、放送衛
星において使用される右旋円偏波と左旋円偏波との両者
に対応可能なラジアルラインスロットアンテナになる。
以下、この理由について説明する。

【００３２】円偏波は等量の水平／垂直偏波の合成であ
り、その合成ベクトルは直線偏波に対して、π／４の位
相ずれとなる。したがって、右旋／左旋円偏波共用とす
るには、図３に示すように前述の垂直偏波スロット３０
および水平偏波スロット３１をそれぞれπ／４（４５
度）回転させたスロット３２，３３から形成されるＸ字
状基本スロット５０を配設すれば良い。この場合、半径
方向に隣合うＸ字状基本スロット５０との間隔はλｇと
なり、円周方向の間隔は略λｇ／２かそれより小さく
し、このような関係で軸対称形となるように複数の同心
円上に配設すれば良い。

【００３３】上記構造によるスロット板８を具備したラ
ジアルラインスロットアンテナにおいて、給電部の導波
管内に円偏波発生器を装荷すれば、その入力端に供給さ
れる垂直および水平両偏波に対応して右旋円偏波、もし
くは左旋円偏波が発生する。これら円偏波は、上部ラジ
アル導波管９内をそれぞれ独立共存して伝送され、これ
が上述したＸ字状スロットアレイから同位相で放射され
る。この結果、高開口能率の右旋／左旋円偏波共用のア
ンテナとして作用させることができる。このような円偏
波共用アンテナを用いると、例えば、相互干渉・妨害を
回避するため、隣接国が互いに異なる円偏波が割り当て
られるヨーロッパ、アフリカ地域では、隣接国に居住し
ていても、同時に自国の衛星放送を視聴できるようにな
る。

【００３４】なお、実用において、前述した各スロット
３０〜３３の長さと幅は、使用周波数に応じて最適な値
がとられる。さらに、前述の十字形の基本スロット４０
およびＸ字状スロット５０の円周方向の配設間隔は、ア
ンテナの総合利得や指向性に対して最適な値がとられ
る。また、このラジアルラインスロットアンテナに供給
される励振波は、給電部のホーン部でビーム成形され、
等ビーム幅にされ高効率化されることは言うまでもな
い。

【００３５】Ｂ．第２実施例 図４は、この発明の第２実施例による１層式のラジアル
ラインスロットアンテナの構造を示す断面図である。こ
の図において、１１１は垂直偏波および水平偏波の各偏
波をそれぞれ独立して同時に伝送可能とする円形導波管
である。１１２はコニカルホーンであり、この円形導波
管１１１の基本姿態であるＴＥ₁₁波を拡散させる。そし
て、前記コニカルホーン１１２および円形導波管１１１
とで、給電部が構成される。１１３は円板状の導体で形
成される頂点整合板である。この頂点整合板１１３は、
円形導波管１１１の管軸を中心として前記コニカルホー
ン１１２の開口面に対向する位置に配設される。この頂
点整合板１１３の上面には、これと同心軸の導体円柱
と、該円柱の先端に配設された導体小円筒とから形成さ
れる整合ポスト１１４が設けられている。

【００３６】１１５は、このアンテナの背面側を構成す
るフレームである。このフレーム１１５は、金属導体に
より形成されたものであって、正面視円形を呈し、上部
が広く開口された偏平容器形状を成している。１１６は
スロット板であり、金属円板にエッチング加工等によっ
て形成されたスロットアレイ（後述する）が配設され
る。１１７は上記フレーム１１５とスロット板１１６と
の間に充填される低発泡誘電体である。１１８はこのス
ロット板１１６とフレーム１１５とから構成されるラジ
アル導波路である。ここで、このラジアル導波路１１８
に介在する低発泡誘電体１１７の誘電率をεとすると、
ラジアル導波路１１８における伝送波の管内波長λg
は、空間波長λの1/√εだけ短縮される。このため、こ
の低発泡誘電体１１７は遅波回路と呼ばれる。

【００３７】１１９はアンテナ正面を覆いつつ、フレー
ム１１５の周縁との接合部をシリコン系樹脂剤でシーリ
ングし、このアンテナを密閉構造とするレドームであ
る。このレドーム１１９とスロット板１１６との間に
は、高発泡材のスペーサ１２０が充填されており、これ
によりスロット板１１６を低発泡誘電体１１７に密着さ
せ、かつ、フレーム１１５との距離を一定に保持して電
気的性能を安定化させている。１２１は、フレーム１１
５とレドーム１１７との接合部を覆うように設けられた
外周保護用ゴムリングである。この外周保護用ゴムリン
グ１２１は、運搬あるいは施工時等において、このアン
テナを衝撃などから保護する。

【００３８】このような構造において、円形導波管１１
１に供給される電力である伝送波（ＴＥ₁₁波）は、コニ
カルホーン１１２によって拡散され、この内の大部分が
ラジアル導波路１１８へ進行する。そして、一部の伝送
波は、コニカルホーン１１２の開口面に正対する領域か
らのリアクションによって円形導波管１１へ反射される
が、これは頂点整合板１１３で打消される。すなわち、
コニカルホーン１１２が見込む角度範囲内の領域からの
リアクションと、頂点整合板１１３からの反射量とが相
等しく、かつ、それら反射波の位相が互いに逆相となる
ため、このリアクションが打ち消される。

【００３９】一方、ラジアル導波路１１８に進行した伝
送波は、該導波路１１８の中心から周辺部へ放射状に伝
搬する過程で上述したスロット板１１６の各スロットア
レイを励振し、前方に放射される。ここで、このスロッ
トアレイから放射しきれない残留波は、このアンテナの
周縁部に設けられたギャップＧを介して反射され、前面
へ放射される。また、ラジアル導波路１１８の各部で発
生する反射波は、頂点整合板１１３の中心に設けられ、
先端をローディングした整合ポスト１１４によって打さ
れる。これにより、整合ポスト１１４および頂点整合板
１１３は、円形導波管１１１における入力端の反射損失
を改善し、円形導波管１１１から供給された伝送波が滑
らかにスロット板１１６の前方正面へ放射される。

【００４０】なお、水平／垂直両偏波を独立して同時に
給電できる今一つの給電部として導波路に正方形導波管
を用いることができる。この正方形導波管を用いる場合
には、上述した構成におけるコニカルホーン１１２をピ
ラミダルホーンに、円形導波管１１１を正方形導波管
に、伝送姿態波を正方形導波管のＴＥ₁₀波とそれぞれ置
き換えることで、円形導波管給電の場合と全く同等に取
扱うことができる。

【００４１】ところで、平面アンテナの効率を最大とす
るには、次の２つの条件を満足させる必要がある。すな
わち、アンテナの開口面から放射される電波の位相を
同じくする（同位相条件）。アンテナの開口面から放
射される電波の振幅をこの開口面全体で均一とする（同
振幅条件）。したがって、開口面を持つラジアルライン
スロットアンテナでは、上記２条件を満たしつつ偏波共
用となるように、スロットアレイを配設しなければなら
ない。

【００４２】次に、図５は、このような条件を満たすよ
うに、スロット板１１６に設けられたスロットアレイパ
ターンを示す平面図である。この図に示すように、基本
となるスロットは、水平偏波に共鳴する第１のスロット
ＳＬ₁と、垂直偏波に共鳴する第２のスロットＳＬ₂とに
より十字形スロットＳＬを構成している。以下、この十
字形スロットＳＬの配設関係について説明する。まず、
この十字形スロットＳＬは、上述したように、各偏波に
関して独立したスロットから構成されているので、図中
Ａに示す部分拡大図で示すように、ある１本の独立した
スロットと半径のなす角度を角度Ｋと定義する。

【００４３】ここで、各偏波毎に独立したスロットのス
ロット長を、共振長λ／２（空間波長の半波長）よりも
短くした時は、該スロットから放射される電波の強さが
このスロット長に比例し、前記角度Ｋが９０°の時に最
大となる。図５および図６に示すように、半径Ｒ₃の円
周上に配設されたスロット（Ｌ₁，Ｌ₂，・・・，Ｌ₁₆）
では、Ｌ₁における角度Ｋが９０°であり、順次この角
度Ｋが小さくなり、半径方向が円周上を１／４周した時
点で角度Ｋが０°となる。その後、さらに、半径方向が
円周上を移動すると、角度Ｋが増加し、Ｌ₁₆で再び角度
Ｋが９０°となる。

【００４４】こうした過程において、スロットＬ₁の中
心角度Ｃ₁と、スロットＬ₈の中心角度Ｃ₈を比較する
と、Ｃ₁＞Ｃ₈となり、スロットの中心角度がスロットか
ら放射される電力に比例することが理解できる。この
時、中心角度の変化に起因するスロットの励振係数の増
減を押さえ、しかも開口面の放射電力をできるだけ均等
にするには、水平軸（図５参照）上のスロット長を基準
とした場合、同一円周上に配設されるスロットが１／４
周するにつれてそのスロット長を増加させれば良い。こ
れは、上述した中心角度が減少することに対応させてい
る。すなわち、偏波共用としつつアンテナ効率を最大と
するためには、各偏波について独立したスロットを、図
６に示す特性に対応したスロット長Ｌにすれば良いこと
が分かる。

【００４５】また、上記構成による１層式のラジアルラ
インスロットアンテナにあっては、外向き円筒波によっ
てスロットアレイが励振されるので、給電点から外周へ
進むにつれて電界振幅が小さくなる。さらに、中心から
周辺に向ってスロット数が急激に増加するため、前記電
界振幅は著しく減少することになる。このため、図５に
示したスロットアレイパターンについて、さらに開口分
布を一様とするためには、スロットアレイの配設密度を
調整することが要求される。すなわち、この場合、前述
した十字形スロットＳＬを次のように形成し、その配設
密度を調整する。

【００４６】まず、スロット板１１６に配設される垂直
偏波に共鳴するスロットおよび水平偏波に共鳴するスロ
ットについて中心から周辺へ径方向に進むに従って、電
波が放射されやすいようにスロット長を順次増加させ
る。このとき、スロット長を変化させることにより、ラ
ジアル導波路１１８内の管内波長λｇが減少することに
なる。よって、前記十字形スロットＳＬが配設される同
心円の間隔をラジアル導波路１１８の管内波長λｇの変
化に一致するように順次狭めれば良い。このような配設
条件に基づくことで、前述の同振幅、同位相条件を満た
し、このアンテナの開口能率をさらに改善することが可
能になる。

【００４７】ところで、上述の配設条件に応じて中心か
ら周辺へ径方向に進むに連れてスロット長を順次増加さ
せる一方、十字形スロットＳＬが配設される同心円の間
隔を管内波長λｇの変化に一致するように順次狭める場
合、管内波長λｇ＞空間波長λの関係から十字形スロッ
トＳＬ同士が干渉して重なり合うことが起こり得る。す
なわち、同一円周上に配設され、隣り合う十字形スロッ
トＳＬの周方向間隔をＳφ、異なる円周上に配設され、
隣り合う十字形スロットの径方向間隔をＳρとすると、
これら周方向間隔Ｓφおよび径方向間隔Ｓρの関係は、
図７に示すものになる。

【００４８】この図７に示す特性は、スロット板１１６
の半径ｒに対するスロット長Ｌ、つまり、中心から周辺
へ径方向に進むに連れて増加するスロット長Ｌの変化を
示している。例えば、この図に示すように、スロット板
１１６の半径ｒが１５０ｍｍ程度である時には、スロッ
ト長が１０ｍｍ程度になることが分る。一方、上述した
径方向間隔Ｓρは、図７に示すように半径ｒの増加に伴
って順次減少することになる。したがって、この図から
明らかなように、スロット板１１６の半径ｒが１１０ｍ
ｍ程度になると、径方向間隔Ｓρがスロット長Ｌより短
くなり、この結果、径方向で隣り合う十字形スロットＳ
Ｌ同士が干渉することになる。

【００４９】すなわち、上述した配設条件に基づき、ア
ンテナ性能を改善しようとすると、十字形スロットＳＬ
同士が干渉し、結果的にアンテナ性能が低下してしま
う。そこで、このような弊害を回避するためには、図６
に示す位置関係で十字形スロットＳＬをすれば良い。す
なわち、十字形スロットＳＬが配設される各円周上にお
いては、周方向間隔Ｓφを等間隔にして該スロットＳＬ
を軸対称配置する。しかも、この場合、周方向間隔Ｓρ
を隔てて隣り合うスロットが重なり合わない本数分の十
字形スロットＳＬを設ければ良い。

【００５０】このようにすることで、前述した図６の特
性および配設条件に基づき十字形スロットＳＬが配設さ
れ、かつ、スロット同士の干渉をも回避できるので、偏
波共用としつつアンテナ性能を向上することが可能にな
る。以上説明した各条件に基づくスロットアレイパター
ンの一例を図８に示す。なお、このスロットアレイパタ
ーンは、図９に示すような円形の開口面にのみ適用する
のではなく、例えば、図１０に示す四角形の開口面の平
面アンテナにも適用可能である。

【００５１】以上、上述した第１実施例、第２実施例
は、いずれもアンテナを送信系と見做した場合について
説明したが、これは“可逆の理"で受信系でも全く同一
のことが成立することは言うまでもない。例えば、水平
および垂直偏波が混在した伝送波から各偏波を分離して
受信する場合には、前述した円形導波管２０に直交偏波
分離用分波器(ＯＭＴ)を接続し、さらに、このＯＭＴの
各偏波出力端にＬＮＢ(ローノイズブロックコンバータ)
を接続する。このようにすると、ＬＮＢによって中間周
波数に変換された垂直または水平偏波の信号を受信機入
力端の切替スイッチにより選択することで希望偏波の信
号を受信することができる。また、円偏波の場合には、
受信された円偏波が円偏波発生器を介することにより、
直線偏波に変換され、これがＬＮＢに供給されるように
なる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、ラジアル導波路内に供給された偏波共用が
可能な円形導波管のＴＥ₁₁波、あるいは方形導波管のＴ
Ｅ₁₀波の基本姿態が上部円形導波板に配設された十字ス
ロットアレイに順次共鳴するので、偏波共用となる。し
かも、各偏波はアンテナ全面で同位相、同振幅となるた
め、高性能なラジアルラインスロットアンテナを得るこ
とができる。また、請求項２記載の発明によれば、前記
十字スロットは、水平偏波に共鳴する第１のスロット
と、垂直偏波に共鳴する第２のスロットとが同一位置に
設けられてなるので、水平及び垂直偏波共用とすること
ができる。また、請求項３記載の発明によれば、前記十
字スロットは、前記ラジアル導波路に供給される基本姿
態波の電界方向を＋４５゜に回転させた第１のスロット
と、−４５゜に回転させた第２のスロットとが同一位置
に設けられてなるので、左旋及び右旋の円偏波共用とす
ることができる。さらに、請求項４記載の発明によれ
ば、前記円周方向間隔が略λｇ／２であるので、グレー
ティングローブを抑制することができ、さらに高性能と
することができる。さらに、請求項５記載の発明によれ
ば、前記径方向間隔が、中心から円周方向に向うにつれ
て減少するλｇと一致するように減少されてなり、か
つ、径方向間隔に隣接する十字スロット同士が重なり合
わない位置に配設されているので、アンテナ全面で同位
相となり、偏波共用としつつ、しかも、開口率を低下さ
せることがない、高開口能率のラジアルラインスロット
アンテナを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例である２層式ラジアルラ
インスロットアンテナの構造を示す斜視断面図。

【図２】同実施例におけるスロット板８に配設されるス
ロットアレイを示す平面図。

【図３】変形例におけるスロット板８に配設されるスロ
ットアレイを示す平面図。

【図４】この発明の第２実施例である１層式ラジアルア
インスロットアンテナの構造を示す斜視断面図。

【図５】同実施例におけるスロットアレイパターンを示
す平面図。

【図６】同実施例におけるスロット長の特性を説明する
ための図。

【図７】同実施例における周方向間隔Ｓφおよび径方向
間隔Ｓρの関係を示す図。

【図８】同実施例における十字形スロットＳＬの配設関
係を示す平面図。

【図９】同実施例を円形の開口面に適用した場合のスロ
ットアレイパターンを示す平面図。

【図１０】同実施例を四角形の開口面に適用した場合の
スロットアレイパターンを示す平面図。

【図１１】従来の２層式ラジアルラインスロットアンテ
ナの構造を示す斜視断面図。

【図１２】従来の１層式ラジアルラインスロットアンテ
ナの構造を示す斜視断面図。

【符号の説明】

２０…円形導波管、 ２１…コニカルホーン、 ３０…垂直偏波スロット、 ３１…水平偏波スロット、 ４０…十字形基本スロット、 ５０…Ｘ字状基本スロット、 １１１…円形導波管、 １１２…コニカルホーン、 １１６…スロット板、 １１８…ラジアル導波路、 ＳＬ…十字形スロット、 ＳＬ₁…第１のスロット、 ＳＬ₂…第２のスロット、 Ｓφ…周方向間隔、 Ｓρ…形方向間隔。

フロントページの続き (72)発明者 岡野 達広 東京都台東区台東一丁目５番１号 凸版 印刷株式会社内 (72)発明者 鈴木 正則 東京都台東区台東一丁目５番１号 凸版 印刷株式会社内 (72)発明者 松田 典隆 東京都台東区台東一丁目５番１号 凸版 印刷株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−46305（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 21/00 - 25/04 H01Q 13/22

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 等間隔に対向配置された上部導体板と下
   部導体板から構成され、その管内波長をλｇとするラジ
   アル導波路を具備してなるラジアルラインスロットアン
   テナにおいて、 前記ラジアル導波路内へ偏波共用が可能な円形導波管の
   ＴＥ₁₁波、或いは方形導波管のＴＥ₁₀波の基本姿態波を
   供給する給電手段と、 前記上部導体板に、径方向間隔がλｇとなる複数の同心
   円上に、円周方向間隔が同一円周上で等間隔として順次
   配設される十字スロットとを有し、 共用される２つの偏波にそれぞれ共鳴し、前記十字スロ
   ットを構成する２つのスロットは、それぞれ同一方向に
   並んでいる ことを特徴とする偏波共用ラジアルラインス
   ロットアンテナ。
2. 【請求項２】 前記十字スロットは、水平偏波に共鳴す
   る第１のスロットと、垂直偏波に共鳴する第２のスロッ
   トとが同一位置に設けられてなることを特徴とする請求
   項１記載の偏波共用ラジアルラインスロットアンテナ。
3. 【請求項３】 前記十字スロットは、前記ラジアル導波
   路に供給される基本姿態波の電界方向を＋４５゜に回転
   させた第１のスロットと、−４５゜に回転させた第２の
   スロットとが同一位置に設けられてなることを特徴とす
   る請求項１記載の偏波共用ラジアルラインスロットアン
   テナ。
4. 【請求項４】 前記円周方向間隔が略λｇ／２であるこ
   とを特徴とする請求項１、２または３記載の偏波共用ラ
   ジアルラインスロットアンテナ。
5. 【請求項５】 前記径方向間隔は、中心から円周方向に
   向うにつれて減少するλｇと一致するように減少されて
   なり、前記径方向間隔を隔てて隣り合う該十字スロット
   同士が重なり合わない位置に設けられてなることを特徴
   とする請求項１、２、３または４記載の偏波共用ラジア
   ルラインスロットアンテナ。