JP3360118B2 - 水平偏波アンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は端末局と無線通信を
行うための基地局アンテナ及びビーム追尾をせずに基地
局と無線通信を行うための移動局アンテナに好適な水平
偏波アンテナに関し，特に水平偏波同軸円筒スロットア
レーアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】任意のアンテナパターンを成形する（ビ
ーム成形する）方法として，複数の素子アンテナを並
べ，各素子アンテナに給電する電磁波の振幅と位相を制
御するアレーアンテナの技術がある。

【０００３】一つの基地局アンテナで広い部屋全体を満
遍なく照らすことができるようにしたり，移動局アンテ
ナでビーム追尾を必要としないでも通信を確保するには
水平面内で無指向性であることが望まれ，これを解決す
るため，本発明の発明者等は特許第１２８２４５０５号
公報に記載されたスロットアレーアンテナを提案してお
り，その提案されたスロットアレーアンテナ（同軸円筒
スロットアレーアンテナとも呼ばれる）を図１８に示
す。

【０００４】図１８において，一つの円形状外面とその
外面に連なる外周面とを備え，且つ有端筒状の銅等で構
成された内部導体１と，その内部導体１の一つの円形状
外面及び外周面と各々誘電体２ａ，２ｂを介して対峙す
る円盤部３ａ及び円筒部３ｂを備えた外部導体３とから
なり，外部導体３の円筒部３ｂに複数のスロット４を開
設すると共に外部導体３の円盤部３ａの中心と内部導体
１の円形状外面の中心から給電するようにしている。内
部導体１の円形状外面と外部導体３の円盤部３ａの各中
心から給電することにより，各スロット４からの放射電
波による電界及び磁界の強度分布が周方向にほぼ均等と
なる。

【０００５】このように構成したスロットアレーアンテ
ナでは，誘電体の円盤部の中心から給電された電磁波が
誘電体の円盤部を径方向の外側に向かって進むことで，
ラジアル導波路が形成され，このラジアル導波路を経て
電磁波が周面部に到達すると，円筒部をもう一方の端面
に向かって進むことで，同軸導波路が形成される。電磁
波が同軸導波路を伝搬する過程で，外部導体に開設した
スロットから外部へ電磁波が放射されると共に，これら
のスロットは周方向に所定間隔で複数配置してあるの
で，各スロットからの放射電波による電界及び磁界の強
度分布は周方向にほぼ均等となる。なお，アンテナの送
受の可逆性により，外部導体のスロットが電磁波を受け
た場合は，逆のプロセスで受信することができる。

【０００６】なお，スロットを略ハの字形ペアにするこ
とにより円偏波を送受できる。ハの字形スロットペアを
図１９に示す。ハの字形スロットペア４は給電により誘
電体の内部を伝搬する電波の波長λｇの４分の１の長さ
だけ伝搬方向に離して配置され，傾きがその電波の伝搬
方向（給電方向）に対して−４５度と４５度となる第１
スロット４１，第２スロット４２で構成されている。第
１スロット４１と第２スロット４２は，円偏波を得るた
め，直交させ，管内波長λｇの１／４だけ離してペアに
してある。

【０００７】図１８のアンテナは右旋円偏波または左旋
円偏波のどちらか一方を送受信するように固定され，偏
波の回転方向を変える自由度が制限されていた。

【０００８】本発明者等はこれを改良するために偏波の
異なる略ハの字形のスロットペアを分割して配列したス
ロットアレーアンテナを先に提案した（特願２０００−
１１９１５８号）。

【０００９】図２０にハの字形スロットペアの種類を示
す。図に示すように，スロット４１とスロット４２の組
合せは(1) のペアＡ，(2) のペアＢ，(3) のペアＣ，
(4) のペアＤの４種類存在し，給電波か導波路内をｚ
（軸方向）の負の方向（下側）から伝搬すると，図２０
に示すペアＡとペアＢは右旋円偏波，ペアＣとペアＤは
左旋円偏波を発生する。導波路内からみると軸方向のス
ロット間隔はすべてλｇ／４であるから，反射波はうち
消され，放射電力も等しい。従って，これらのペアをア
レー素子として組合せても，導波路内の軸対称モードは
維持され，右旋円偏波を発生するスロットペアと左旋円
偏波を発生するスロットペアとを組合せて，偏波や指向
性を軸線周りの方向によって変化させることができる。

【００１０】図２１は提案されたスロットアレーアンテ
ナにおいて周方向にスロットペアを配置した説明図，図
２２は提案されたスロットアレーアンテナ１の外観図，
図２３は提案されたスロットアレーアンテナ２の外観図
である。

【００１１】図２１の(a) は互いに異なる回転方向を持
つ円偏波を発生するハの字形のスロットペア4 を周方向
に複数（この例では２）に分割して形成した領域の配置
を示す。円偏波の回転方向が異なるスロットペア４の組
合せは上記図２０に示すように４種類ある。図２１の
(a) に示す同軸円筒スロットアレーアンテナの下端の同
軸線路８から給電することで，方位角に応じて送信され
る円偏波の回転方向が替わる。また，同一の組合せで
も，２つの境界線が存在し，左旋円偏波のペアが一方の
境界で右に並ぶと，もう一方の境界で左に並ぶ。(b) に
示す例では境界線１２がφ＝０度とし，境界線１３がφ
＝１８０度とする。

【００１２】図２２に示すスロットアレーアンテナ１の
構成では，全面に渡って同じスロットペアＡを配列し，
上端及び下端の両方に送受信ポート（同軸線路）８，９
を設けた。このアンテナに方位角方向に無関係に入力し
た右旋円偏波信号Ｓ１は，スロットペア４がペアＡのた
め同軸線路８側に出力する。しかし，左旋円偏波はスロ
ットペア４がペアＡのため同軸線路８側には出力しな
い。一方，同軸線路９とペアＡとの関係では，ポートの
位置が１８０度逆転するため左旋円偏波とペアＤとの関
係と同様になり，方位角方向に無関係に左旋円偏波信号
Ｓ２は同軸線路９に出力する。すなわち，到来波が円偏
波でありその回転方向が分かっている場合には，その回
転方向によって受信ポートを切替えることができる。

【００１３】更に図２３に示すスロットアレーアンテナ
２は，上記図２１と図２２を組合せたもので，スロット
ペアの配列を周方向に分割し，且つ上端及び下端にも送
受信ポートを設けた。これにより，一方のポートから給
電すると，方位角に応じて異なる回転方向の円偏波が出
力され，且つ受信した円偏波の回転方向に応じた出力ポ
ートが変わるアンテナとなる。

【００１４】図２４はハの字形のスロットペアを持つス
ロットアレーアンテナの断面図である。このアレーアン
テナには，使用する周波数（１５ＧＨｚ）の波長より長
い円周長を備える中実な円柱型の外形（寸法２４ｍｍ）
を有し，円形状外面１ａとこれに連なる外周面１ｂとを
備えた内部導体１の外側に，円筒部分の厚さが使用する
周波数の管内波長の半分より薄く一定であるテフロン等
の誘電体２が配設される。また，この誘電体２を介して
内部導体１と対峙するように，円筒状で円盤部３ａと円
筒部３ｂを備えた外部導体３が設けられている。また，
給電は下端の同軸線路８か，上端の同軸線路９から行
う。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記図１８〜図２４に
示す同軸円筒スロットアレーアンテナは全て，円偏波ア
ンテナであり，円偏波は軸方向に対して４５度と−４５
度の傾きを持つハの字形スロットペアにより実現できる
が，このスロットでは直線偏波を実現することができな
いため適用範囲が狭いという問題があった。

【００１６】同軸導波路の伝搬波はＴＥＭモードである
ため，原理的に外部導体に設けた軸に垂直なスロットは
励振されるが，平行なスロットは励振されない。従って
軸を垂直にして用いた場合，水平スロットによって垂直
偏波が送受信されるが，垂直スロットによって水平偏波
は送受信されないという問題がある。また，斜めに設け
たスロットは，水平方向成分を持つため励振され，水平
偏波を送受信できるが，同時に垂直偏波が送受信され
る。この両偏波成分を有効に利用したのが，提案したハ
の字形スロットペアによる円偏波である。しかし，水平
偏波化のためには垂直偏波成分の相殺が必要となるが，
この相殺条件を全仰角方向に対して満たすことはできな
いという問題がある。

【００１７】本発明は同軸円筒スロットアレーアンテナ
による水平偏波の送受信を実現することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の原理構成の素子
である第１の構成を図１のＡ．に示す。この素子は，垂
直方向のスロットの上下の端部に，そのスロットに対し
て同じ側に短い水平スロットを接続したスロットであ
り，この第１の構成の素子を多数配設したものである。
このような形状のスロットを，以下の説明では大括弧形
スロットという。なお，大括弧形の名称は，このスロッ
トの形状が大括弧を表す記号の“［”または“］”の形
状をしているからである。

【００１９】この端部の水平スロットは励振を促す機能
を備える。垂直方向のスロット長Ｌは，共振が起こりや
すいように管内波長λｇの約半分の長さにする。これに
より，端部の水平スロットに生じる励振は逆相になる。
従って，垂直偏波は放射されない。また，この大括弧形
スロットでは，２つの水平スロットが垂直スロットに対
して同じ向きの磁流を発生し，効率的に水平偏波が放射
される。

【００２０】図１のＢ．はインテグラル形スロットであ
り，大括弧形スロットと対比するための参考例として示
したものである。このインテグラル形は，同軸円筒の外
部導体に垂直方向のスロットの上下の端部に，そのスロ
ットに対して互いに反対の側に短い水平スロットを接続
したスロットであり，請求項２の構成はこのスロット
を，多数配設したものである。このような形状のスロッ
トが数学で使用するインテグラル（積分を表す）に似て
いるので，以下の説明ではインテグラル形スロットとい
う。

【００２１】この参考例のスロットでは，垂直スロット
に対して反対の側に水平スロットを接続しているため逆
向きの磁流を発生しようとして，効率的ではない。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の原理構成を示し，
図１のＡ．は本発明の大括弧形スロットである。図１の
Ａ．中，４は大括弧形スロット，４ａは垂直スロット，
４ｂ，４ｃは水平スロットを表し，垂直スロットの長さ
Ｌは管内波長の１／２である。また，図１のＢ．は本発
明の参考例のインテグラル形スロットであり，図中，５
はインテグラル形スロット，５ａは垂直スロット，５
ｂ，５ｃはそれぞれ垂直スロット５ａの上・下の各端部
から垂直スロットに対し直角の互いに反対方向の平行の
短い水平スロットを表す。

【００２３】本発明の大括弧形スロット４を配設する同
軸円筒スロットアレーアンテナの具体的構成例を説明す
ると，同軸円筒スロットアレーアンテナの断面の構成は
上記図２４に示す構成と同様であり，周波数は１５ＧＨ
ｚでアンテナ寸法は外径を２４ｍｍとし，誘電体の比誘
電率εは２．２である。

【００２４】図２に大括弧形スロットを配設したスロッ
ト配列パターンの一部を示す。本発明の大括弧形スロッ
トを同軸円筒の外部導体の円筒部に配設して，円筒部を
平面に展開して示したパターンの一部である。このパタ
ーンの各列（図２の横方向）は同軸円筒の周囲の各方位
方向（φ）に対応し，この方位方向のスロット数ｎφは
４０であり，パターンの行方向（図２の縦方向）は同軸
円筒の仰角（θ）に対応し，スロット数ｎｚは２０であ
るが，図２ではその一部だけ示す。また，この構成例で
は，図１に示すスロットを構成する各部のサイズは，ス
ロットの幅Ｗは０．６ｍｍ，スロット中心線の垂直の長
さＬは管内波長の半分の６．７８８ｍｍ，水平の長さｓ
は２ｍｍとした。

【００２５】大括弧形スロットアレーアンテナの効果を
確認するために上記構成例で述べた仕様（アンテナのサ
イズ，スロット数，スロットサイズ等）の同軸円筒スロ
ットアレーアンテナを試作して垂直面内指向性を測定し
た。

【００２６】図３，図４は大括弧形スロットのアンテナ
の特性の実験値と理論値を表し，各部において横軸は垂
直面内の各角度（正面を０度とする），縦軸は利得（Ａ
ｍｐで表し，単位はｄＢ）を表す。図３では，垂直偏波
（Ｅｖ）の実験値を細線で表し，水平偏波（Ｅｈ）の実
験値を太線で表す。図４は理論曲線であり，スロットの
放射の割合を表す結合率γを０．１６，等価的な管内波
長λｇ’を１４．１４ｍｍとして計算した。また，これ
らの値は実験により得られた開口面分布から求めた。

【００２７】図３と図４を比較すれば分かるように，実
験結果は理論値と極めて近似していることが分かる。そ
して，主ビーム方向の交差偏波識別度は約３０ｄＢであ
ることから，大括弧形のスロットは効率的に励振されて
いることが確認できる。

【００２８】図５は図１のＢ．の参考例のインテグラル
形スロットのアンテナの特性の実験値を示す図である。

【００２９】このインテグラル形スロットについても，
上記図２と同様に同軸円筒の外部導体３の円筒部３ｂに
配設し，列方向のスロット数ｎφ，行方向のスロット数
ｎｚ，スロットを構成する各部（スロット幅Ｗ，垂直線
長さＬ，水平の長さｓ）のサイズも上記大括弧形スロッ
トの構成例と同様とする。図５においても垂直偏波（Ｅ
ｖ）の実験値を細線で表し，水平偏波（Ｅｈ）の実験値
を太線で表している。なお，このインテグラル形スロッ
トのアンテナについては，理論的には放射が起こらない
ので理論値の表示はない。

【００３０】図５に示すインテグラル形スロットのアン
テナの実験値を上記図３に示す大括弧形スロットのアン
テナの実験値と比べると，主ビーム方向の交差偏波識別
度が，約１３ｄＢであり，大括弧形スロットが約３０Ｂ
にあるのに比べて低く，効率が悪いことが分かる。ただ
し，単なる垂直スロットのアレーでは，電波が殆ど放射
されないという実験結果が得られており，このインテグ
ラル形スロットでも水平スロット接続により励振が促進
されるという効果が認められる。

【００３１】大括弧形スロットの組合せ配列による本発
明の第２の構成，及び本発明の第３の構成を説明する。

【００３２】図６は本発明の第２の構成を示す図であ
り，図６のＡ．は第２の構成の基本構成であり，Ｂ．は
第２の構成の応用例である。第２の構成では，水平スロ
ットが垂直スロットの上下端の右側に着いた大括弧形
（大括弧開くとも呼ばれる）と左側に着いた大括弧形
（大括弧閉じるも呼ばれる）を組合せたもので，Ａ．の
基本構成では，大括弧開くと大括弧閉じるをｚ軸方向に
１個分ずらせた配列である。この配列により，上記図１
に示す第１の構成のスロット配列パターンに比べて，軸
方向の素子間隔が半分になる。このようなｚ軸方向に関
して交互に半管内波長ずらした第２の構成のアレーは，
大括弧開くと閉じるの励振位相が同相となるため，正面
方向に強め合うと考えられる。この配列法は，上記図２
に示す第１の構成に比べ軸方向の素子間隔を半分にでき
るため，グレーティングローブの発生を抑制する効果を
有する。グレーティングローブは通常のサイドローブと
異なり，メインローブと同じ程度の望ましくない出力で
ある。また，図６のＢ．はスロット長をＡ．に示すスロ
ットより少し短くし，大括弧開くのスロットと大括弧閉
じるのスロットを重ならないように縦方向（軸方向）に
交互に配列したものである。この場合，各列の周方向の
占有面積がＡ．に比べて小さくなるので，素子数を密に
配列でき，多くの素子を配列することが可能となる。

【００３３】図７は第２の構成によるアレーアンテナの
スロット配列パターンの一部を示す。このパターンは，
本発明の第２の構成のスロットを同軸円筒の外部導体の
円筒部に配設して，円筒部を平面に展開して示したパタ
ーンの一部である。このパターンの横方向のスロット数
ｎφを４０，パターンの縦方向のスロット数ｎｚを２０
として試作して，作製した第２の構成のアレーアンテナ
による垂直面内指向性の実験値を図８に示し，理論値を
図９に示す。図８によれば，正面方向の交差偏波識別度
は約３０ｄＢであり，上記第１の構成の実験値（図３参
照）と同等の良好な特性が得られた。また，指向性も大
括弧の向きによって磁流の励振向きが反転するという仮
定のもとで計算した理論値を示す図９とよく一致してい
る。このことから，上記の仮定が正しいことが確認され
た。

【００３４】一方，円偏波アンテナと異なり，水平偏波
発生素子だけでは方位角方向によって偏波を切り替える
ことはできない。しかし，大括弧開く（水平スロットが
垂直スロットの上下端の右側に接続した大括弧形）と大
括弧閉じる（水平スロットが垂直スロットの上下端の左
側に接続した大括弧形）のスロットの結合率は等しく，
励振される磁流の向きが逆であることを利用して，軸の
周りに無指向性でない指向性を形成できる。そこで，上
記した同軸円筒スロットアレーアンテナの構造（図２４
参照）に同じ寸法の大括弧開くと大括弧閉じるを軸の周
りに半々に配列したアレーアンテナを設けた。これを本
発明の第３の構成とする。

【００３５】図１０は第３の構成によるアレーアンテナ
のスロット配列パターンの一部である。このパターンは
同軸円筒の外部導体３の円筒部３ｂに配設され，円筒部
を平面に展開して示したもので，図１０の中央の位置
（方位角０度の位置）で大括弧形の向きが反転してい
る。この第３の構成によるスロット配列パターンを備え
たアレーアンテナの水平面内指向性の実験値と理論値を
図１１に示す。図１１において，上側が利得（目盛りは
左側に示す），下側が位相パターン（目盛りは右側に示
す）を表し，実線が水平偏波（Ｅｈ），破線が垂直偏波
（Ｅｖ），太線が実験値，細線が理論値を表す。スロッ
トの括弧の向きが切り変わる方向以外では，約３０ｄＢ
の交差偏波識別度が維持されたまま，理論通り水平偏波
の位相が方位角によって切り替わり，その切り替わる方
向では利得が落ち込みヌルが形成されている。このヌル
点の存在を利用することで，特定方位だけに放射しない
ようにする目的，または特定方位の電波だけ受信させな
いという目的に効果を発する。

【００３６】また，ヌル点が形成される以外も利得に６
個の山が形成されているが，理論パターンにもこの利得
の山が表れている。なお，±３０度付近に対しては±１
５０度付近の利得が低くなっているのは，水平スロット
部が重ならないように水平スロット部を軸の周りに均一
に配列したため，垂直スロットの間隔が±１８０度で広
く，０度で狭くなっているためである。

【００３７】図１２は本発明の第４の構成を示し，ｚ軸
方向に管内波長の４分の１だけずらせた配列であり，図
１３は第４の構成によるスロットを配置した同軸円筒ス
ロットアレーアンテナの外観図である。

【００３８】図１２に示すように，大括弧形スロットを
ｚ軸方向に４分の１管内波長ずらすことにより，隣合う
スロットからの反射波の位相差が１８０度となり，反射
波が相殺され，給電整合が良くなるという効果がある。

【００３９】この第４の構成のアレーアンテナによる垂
直面内指向性の実験値を図１４に示し，理論値を図１５
に示す。図１４によれば，交差偏波識別度に関しては上
記第１の構成と同様に約３０ｄＢの良好な特性が維持さ
れている。指向性に関しては±１８０度区間に比べ０度
方向の振幅が高くなっているが，これは図１５に示す理
論パターンにも表れており，４分の１管内波長のずれに
起因した励振位相差によるアレーファクタが表れている
ものである。リターンロス特性に関しては，上記第１の
構成の約１０ｄＢから約８ｄＢに劣化するという実験結
果であった。第４の配列ではスロットの放射量（結合率
γ）が第１の構成に比べて小さいという別の作用による
ためと考えられる。

【００４０】本発明の第１から第４までの各構成及びイ
ンテグラル形の各アレーアンテナの結合率γ，等価的管
内波長λｇ’，及びリターンロス（Ｓ₁₁で表示）の測定
値を図１６にまとめて示す。ｚ軸方向のずれがなく，同
相に励振される第１の構成の結合率γが特別大きいこと
が分かる。同様に横に並んだ配列でも第４の結合率も大
きくなっている。また，効率よくスロットが励振されな
いインテグラルの結合率が大きく，これも垂直スロット
が横に並んでいるためと考えられる。一方，共に垂直ス
ロットの励振位相がそろっていない第２の構成と第４の
構成を比較すると，端部の短い水平スロットがそろって
いる第２の構成より，縦方向の一部が並んでいる第４の
構成の結合率γがわずかに大きい傾向が表れている。

【００４１】このことから，第１の構成の結合率が大き
くなる主な原因は，水平方向のスロットが直線状に並ぶ
ためではなく，垂直方向のスロットが横方向に並んで同
相で励振されるためと考えられる。以上のことから，本
発明の第１乃至第４の構成では，上記図２２に示すハの
字形スロットペアの場合と異なり，スロットの方向が全
て同一であるため，スロット間の相互作用はその配列に
影響を受けやすく，結合率γもスロットの配列に依存す
ることが分かる。

【００４２】前記第１の構成の配列のスロットアレーに
ついて，寸法を様々に変えたアンテナを作製し，スロッ
トの結合率γ，等価的管内波長λｇ’との関係を測定し
た結果を図１７に示す。図１７は，スロットの結合率，
等価的管内波長のスロット寸法依存性を示す。図中，〇
は結合率γを表し，×は等価的管内波長λｇ’を表す。
そして，スロットの長さを，図１の(a) に示すようにス
ロットの中心線の垂直方向の長さＬと水平方向の長さ
（突起長さという場合もある）ｓで表す。またスロット
の幅はＷとする。図１７から，スロットの幅Ｗを小さく
すると，結合率γがほぼ線形的に減少することが分か
る。これはスロットの放射量が電波の出入り口であるス
ロット面積に比例するためと考えられる。

【００４３】一方，図１７の(b) に示すように，突起長
（水平方向スロット長）ｓが短くなると結合率γが減少
し，且つその減少の割合も大きくなる。これは水平スロ
ット部が垂直スロットの励振の起動の働きをしており，
その働きをするためにはある程度の長さが必要であるた
めと考えられる。また，図１７の(c) に示すように，結
合率γが最大値を示す垂直スロット長Ｌは半管内波長よ
り短いことが分かる。但し，スロット長Ｌの定義がスロ
ット中心線の垂直分割の長さであるため，実際の開口分
を考慮したスロット長Ｌ’（＝Ｌ＋Ｗ）で比較しても，
半管内波長６．７８８ｍｍより短い（Ｌ’＝）５．８ｍ
ｍの場合の結合率γが大きいことが分かる。リターンロ
スの測定結果では，Ｌ’＝５．８ｍｍのときにリターン
ロスが約−１８ｄＢの極小値を示し，スロットがほぼ共
振状態にあることが分かった。また，スロット長Ｌが
６．７８８ｍｍから４．６ｍｍへ短くなると，主ビーム
方向の交差偏波識別度が約３０ｄＢから約１５ｄＢへと
低下する。以上のことから，低い結合率γのスロット
は，スロット幅Ｗで制御するのが良い。

【００４４】本発明の各構成の説明では，主に電磁波の
送信の動作について述べたが，同じ原理で電磁波の受信
ができることは原理上言うまでもない。

【００４５】

【発明の効果】本発明により，同軸円筒スロットアレー
アンテナの軸に平行なスロットは，伝搬波がＴＥＭモー
ドであるため励振されないが，約半波長のスロット端部
で軸に垂直な短いスロットを接続することにより励振さ
せることができるようになった。そして，本発明の第１
の構成によれば，短い水平スロットを同じ側に接続して
大括弧形にすることで水平偏波の励振を促進することが
できる。更に，スロットをインテグラル形にすることで
も水平偏波の励振が可能であるが，効率が悪く利用に適
さな。

【００４６】また，本発明の第２の構成によれば，軸方
向の素子間隔が狭まることによりグレーティングローブ
を抑制するという効果を奏する。

【００４７】本発明の第３の構成によれば，水平偏波の
位相が方向により切り替わり，利得が落ち込むヌル点を
利用することで，特定方位だけに送受信させないように
することができる。また，本発明の第４の構成によれ
ば，ずらせたスロット間からの反射波の位相差が１８０
度となり，反射波が相殺され，給電整合が良くなるとい
う効果を奏する。

【００４８】これらを総合すると，本発明により大括弧
形スロットを用いた同軸円筒スロットアレーアンテナに
より，水平面内無指向性で垂直面内にビーム成形可能な
水平偏波アンテナが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成を示す図で，Ａ．は第１の構
成，Ｂ．はインテグラル形スロットを示す。

【図２】大括弧形スロットを配設したスロット配列パタ
ーンの一部を示す図である。

【図３】大括弧形スロットのアンテナの特性の実験値を
示す図である。

【図４】大括弧形スロットのアンテナの特性の理論値を
示す図である。

【図５】インテグラル形スロットのアンテナの特性の実
験値を示す図である。

【図６】本発明の第２の構成を示す図である。

【図７】第２の構成によるアレーアンテナのスロットの
配列パターンの一部を示す図である。

【図８】第２の構成のアレーアンテナによる垂直面内指
向性の実験値を示す図である。

【図９】第２の構成のアレーアンテナによる垂直面内指
向性の理論値を示す図である。

【図１０】第３の構成によるアレーアンテナのスロット
配列パターンの一部を示す図である。

【図１１】第３の構成によるアレーアンテナの水平面内
指向性の実験値と理論値を示す図である。

【図１２】本発明の第４の構成を示す図である。

【図１３】第４の構成によるスロットを配置した同軸円
筒スロットアレーアンテナの外観図である。

【図１４】第４の構成のアレーアンテナによる垂直面内
指向性の実験値を示す図である。

【図１５】第４の構成のアレーアンテナによる垂直面内
指向性の理論値を示す図である。

【図１６】本発明の各構成によるアレーアンテナの結合
率，等価的管内波長及びリターンロスの測定値を示す図
である。

【図１７】スロットの結合率，等価的管内波長のスロッ
ト寸法依存性を示す図である。

【図１８】提案されたスロットアレーアンテナを示す図
である。

【図１９】ハの字形スロットペアの説明図である。

【図２０】ハの字形スロットペアの種類を示す図であ
る。

【図２１】提案されたスロットアレーアンテナで周方向
に分割してスロットペアを配置した説明図である。

【図２２】提案されたハの字形のスロットペアを持つス
ロットアレーアンテナ１の外観図である。

【図２３】提案されたハの字形のスロットペアを持つス
ロットアレーアンテナ２の外観図である。

【図２４】提案されたハの字形のスロットペアを持つス
ロットアレーアンテナの断面図である。

【符号の説明】

４ 大括弧形スロット ４ａ 垂直スロット ４ｂ 水平スロット ４ｃ 水平スロット ５ インテグラル形スロット ５ａ 垂直スロット ５ｂ 水平スロット ５ｃ 水平スロット

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形状外面と該円形状外面と接続する有
   端筒状の外周面を備えた内部導体と，前記 内部導体の円形状外面及び外周面と各誘電体を介し
   て対峙する円盤部及び円筒部を備えた外部導体と，前記 外部導体の円筒部の上下方向と方位角方向により形
   成するマトリクス状の各位置に開設した複数のスロット
   と，前記 外部導体の円盤部及び内部導体の円形状外面の各中
   心から外部導体と内部導体とにはさまれた誘電体に給電
   する給電部とを備え，前記 複数のスロットは，それぞれ前記外部導体の円筒軸
   に平行な方向を向いた垂直スロットの上・下の各端部に
   前記スロットに対し直角で，同じ側に向いた平行の短い
   水平スロットを接続した大括弧形で構成され， 前記スロットの配列を，前記外部導体の円筒部を方位角
   方向に複数に分割した各領域内で同一とすることを特徴
   とする水平偏波アンテナ。
2. 【請求項２】 請求項１において，前記 複数のスロットは，それぞれ前記垂直のスロットの
   上・下の各端部に前記スロットに対し直角で，互いに反
   対の側に向いた平行の短い水平スロットを接続した形状
   で構成したことを特徴とする水平偏波アンテナ。
3. 【請求項３】 請求項１において， 前記大括弧形スロットとして前記垂直スロットの上下端
   の右側に水平スロットを着けたスロットと，前記垂直ス
   ロットの上下端の左側に水平スロットを着けたスロット
   が互いに１個分ずらせて向き合うように順次配列した組
   合せを前記外部導体の円筒部に多数配置したことを特徴
   とする水平偏波アンテナ。
4. 【請求項４】 請求項１において，前記 外部導体の円筒部の上下方向と方位角方向により形
   成するマトリクス状の各位置に開設する複数のスロット
   は，前記円筒部の中央の位置（方位角０度の位置）で，
   水平スロットが前記垂直スロットの上・下端のそれぞれ
   の右側に接続した大括弧形と，水平スロットが前記垂直
   スロットの上・下端のそれぞれの左側に接続した大括弧
   形が背中合わせとなるよう大括弧形の向きを反転して配
   置したことを特徴とする水平偏波アンテナ。