JP3379969B2 - 垂直・水平偏波共用平面アンテナ - Google Patents
垂直・水平偏波共用平面アンテナInfo
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- JP3379969B2 JP3379969B2 JP31625091A JP31625091A JP3379969B2 JP 3379969 B2 JP3379969 B2 JP 3379969B2 JP 31625091 A JP31625091 A JP 31625091A JP 31625091 A JP31625091 A JP 31625091A JP 3379969 B2 JP3379969 B2 JP 3379969B2
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- Japan
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- dielectric
- radiating element
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- Waveguide Aerials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波帯の衛星通
信や無線通信等に用いられる偏波共用平面アンテナに関
する。 【０００２】 【従来の技術】マイクロ波帯の衛星通信では、受信チャ
ンネルごとに垂直・水平偏波の切替が必要であり、また
無線通信等においても送受信を偏波の切替で対応したり
するため、１つのアンテナで偏波を共用できるアンテナ
が開発されるようになってきた。本発明者らはすでに、
この種の平面アンテナとして図２に示すような構成で、
放射素子３と放射素子７を電磁結合させ、かつ、給電線
路４による放射素子３の励振方向と給電線路８による放
射素子７の励振方向が直交されるようにし、垂直・水平
偏波の共用を可能としたアンテナを提案している。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】図２に示すような構成
のアンテナを設計する際、一般的には図４（ａ）に示す
ように放射素子３の励振方向寸法ｘと非励振方向寸法ｙ
及び放射素子７の励振方向寸法ｘ’と非励振方向寸法
ｙ’がそれぞれ同一寸法である方形あるいは円形の放射
素子を用いる。しかしこの場合、図４（ｂ）及び（ｃ）
から分るように放射素子３の寸法（ｘ，ｙ）を大きくす
ると放射素子７の放射インピーダンスが上昇し整合が取
りにくくなり、逆に放射素子３の寸法（ｘ，ｙ）を小さ
くすると放射素子３のリアクタンス成分が上昇し整合が
取りにくくなる。例えば、放射素子３の寸法を小さめに
とると図４（ｄ）のように放射素子７の素子利得に対し
放射素子３の素子利得が低下してしまい、逆に放射素子
３の寸法を大きめにとると図４（ｅ）のように放射素子
３の素子利得に対し放射素子７の素子利得が低下してし
まい、仮にその中間をとったとしても両方の適正条件か
らは外れた条件となってしまう。このため各偏波方向の
利得差を生じない利得安定性と高効率特性の両立が困難
であるという問題点があった。本発明は、各偏波方向の
利得差を生じない利得安定性と高効率特性を有する垂直
・水平偏波共用平面アンテナを提供するものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明の垂直・水平偏波
共用平面アンテナは、図２に示す構成で放射素子３と放
射素子７を電磁結合させ、かつ、給電線路４による放射
素子３の励振方向と給電線路８による放射素子７の励振
方向が直交されるようにした垂直・水平偏波共用平面ア
ンテナにおいて、放射素子３の励振方向寸法ｘと非励振
方向寸法ｙを異なった大きさとするか、または放射素子
７の励振方向寸法ｘ’と非励振方向寸法ｙ’を異なった
大きさとするか、またはｘとｙ及びｘ’とｙ’の双方を
異なった大きさとすることにより、放射素子３及７の素
子寸法を各偏波に応じて独立して設定したことを特徴と
する。本発明の放射素子３及び７としては、方形のみな
らず円形であっても良い。 【０００５】 【作用】本発明の垂直・水平偏波共用平面アンテナは、
図１（ａ）に示すように、放射素子３のｘ寸法とｙ寸法
を変えるか、放射素子７のｘ’寸法とｙ’寸法を変える
か、ｘ寸法とｙ寸法及びｘ’寸法とｙ’寸法の双方を変
えることにより、ｘ寸法とｙ’寸法を受信偏波（１）を
受信する放射素子３の特性が最適になるように、ｙ寸法
とｘ’寸法を受信偏波（２）を受信する放射素子７の特
性が最適になるように、それぞれ独立して設定されるた
め、図１（ｂ）に示すように放射素子３及び７の差もな
く、それぞれ最適に近い特性が得られる。 【０００６】 【実施例】図２に示すように、地導体１及び１５として
厚さ０．５ｍｍ、地導体１１として厚さ１ｍｍで大きさ
は各々８６ｍｍ×８６ｍｍのアルミニウム板を用い、誘
電体２、６、１０及び１３として厚さ２ｍｍで比誘電率
約１．１のポリエチレンフォームを用い、また給電基板
５及び９として厚さ２５μｍとＰＥＴフィルムに厚さ３
５μｍの銅箔を貼り合わせた基板を用いた。給電基板５
には放射素子３及び給電線路４を含むアンテナ回路を、
給電基板９には放射素子７及び給電線路８を含むアンテ
ナ回路を銅箔の不要な箇所をエッチング除去して形成し
た。また、地導体１及び１５の放射素子３及び７にあた
る位置にはスロット１２及び１４をプレス加工して形成
した。上記の構成により図３（ａ）に示すように、放射
素子３及び７並びにスロット１２及び１４の配列数を１
６とし、直交する２方向にそれぞれ等間隔で配列すると
共に、前記２方向の間隔を、利用周波数１２．４５ＧＨ
ｚの自由空間波長λ0 （＝２４ｍｍ）の約０．９倍であ
る２１．５ｍｍとした。更に前記放射素子３の寸法を励
振方向０．３７λ0 、非励振方向０．３１λ0 とし、前
記放射素子７を１辺０．４２λ0 の正方形とし、前記ス
ロット１２及び１４を１辺０．６３λ0の正方形とし
た。このアンテナの受信性能は図３（ｂ）に示されるよ
うに、偏波（１）及び偏波（２）の両方向に対して、わ
が国の衛星通信受信周波数帯域１２．２〜１２．７ＧＨ
ｚにおいて効率７０％前後の安定した特定が得られた。 【０００７】 【発明の効果】以上に説明したように、本発明によって
偏波方向の利得差を生じない利得安定性に優れ、かつ高
効率な垂直・水平偏波共用平面アンテナを提供すること
ができた。
信や無線通信等に用いられる偏波共用平面アンテナに関
する。 【０００２】 【従来の技術】マイクロ波帯の衛星通信では、受信チャ
ンネルごとに垂直・水平偏波の切替が必要であり、また
無線通信等においても送受信を偏波の切替で対応したり
するため、１つのアンテナで偏波を共用できるアンテナ
が開発されるようになってきた。本発明者らはすでに、
この種の平面アンテナとして図２に示すような構成で、
放射素子３と放射素子７を電磁結合させ、かつ、給電線
路４による放射素子３の励振方向と給電線路８による放
射素子７の励振方向が直交されるようにし、垂直・水平
偏波の共用を可能としたアンテナを提案している。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】図２に示すような構成
のアンテナを設計する際、一般的には図４（ａ）に示す
ように放射素子３の励振方向寸法ｘと非励振方向寸法ｙ
及び放射素子７の励振方向寸法ｘ’と非励振方向寸法
ｙ’がそれぞれ同一寸法である方形あるいは円形の放射
素子を用いる。しかしこの場合、図４（ｂ）及び（ｃ）
から分るように放射素子３の寸法（ｘ，ｙ）を大きくす
ると放射素子７の放射インピーダンスが上昇し整合が取
りにくくなり、逆に放射素子３の寸法（ｘ，ｙ）を小さ
くすると放射素子３のリアクタンス成分が上昇し整合が
取りにくくなる。例えば、放射素子３の寸法を小さめに
とると図４（ｄ）のように放射素子７の素子利得に対し
放射素子３の素子利得が低下してしまい、逆に放射素子
３の寸法を大きめにとると図４（ｅ）のように放射素子
３の素子利得に対し放射素子７の素子利得が低下してし
まい、仮にその中間をとったとしても両方の適正条件か
らは外れた条件となってしまう。このため各偏波方向の
利得差を生じない利得安定性と高効率特性の両立が困難
であるという問題点があった。本発明は、各偏波方向の
利得差を生じない利得安定性と高効率特性を有する垂直
・水平偏波共用平面アンテナを提供するものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明の垂直・水平偏波
共用平面アンテナは、図２に示す構成で放射素子３と放
射素子７を電磁結合させ、かつ、給電線路４による放射
素子３の励振方向と給電線路８による放射素子７の励振
方向が直交されるようにした垂直・水平偏波共用平面ア
ンテナにおいて、放射素子３の励振方向寸法ｘと非励振
方向寸法ｙを異なった大きさとするか、または放射素子
７の励振方向寸法ｘ’と非励振方向寸法ｙ’を異なった
大きさとするか、またはｘとｙ及びｘ’とｙ’の双方を
異なった大きさとすることにより、放射素子３及７の素
子寸法を各偏波に応じて独立して設定したことを特徴と
する。本発明の放射素子３及び７としては、方形のみな
らず円形であっても良い。 【０００５】 【作用】本発明の垂直・水平偏波共用平面アンテナは、
図１（ａ）に示すように、放射素子３のｘ寸法とｙ寸法
を変えるか、放射素子７のｘ’寸法とｙ’寸法を変える
か、ｘ寸法とｙ寸法及びｘ’寸法とｙ’寸法の双方を変
えることにより、ｘ寸法とｙ’寸法を受信偏波（１）を
受信する放射素子３の特性が最適になるように、ｙ寸法
とｘ’寸法を受信偏波（２）を受信する放射素子７の特
性が最適になるように、それぞれ独立して設定されるた
め、図１（ｂ）に示すように放射素子３及び７の差もな
く、それぞれ最適に近い特性が得られる。 【０００６】 【実施例】図２に示すように、地導体１及び１５として
厚さ０．５ｍｍ、地導体１１として厚さ１ｍｍで大きさ
は各々８６ｍｍ×８６ｍｍのアルミニウム板を用い、誘
電体２、６、１０及び１３として厚さ２ｍｍで比誘電率
約１．１のポリエチレンフォームを用い、また給電基板
５及び９として厚さ２５μｍとＰＥＴフィルムに厚さ３
５μｍの銅箔を貼り合わせた基板を用いた。給電基板５
には放射素子３及び給電線路４を含むアンテナ回路を、
給電基板９には放射素子７及び給電線路８を含むアンテ
ナ回路を銅箔の不要な箇所をエッチング除去して形成し
た。また、地導体１及び１５の放射素子３及び７にあた
る位置にはスロット１２及び１４をプレス加工して形成
した。上記の構成により図３（ａ）に示すように、放射
素子３及び７並びにスロット１２及び１４の配列数を１
６とし、直交する２方向にそれぞれ等間隔で配列すると
共に、前記２方向の間隔を、利用周波数１２．４５ＧＨ
ｚの自由空間波長λ0 （＝２４ｍｍ）の約０．９倍であ
る２１．５ｍｍとした。更に前記放射素子３の寸法を励
振方向０．３７λ0 、非励振方向０．３１λ0 とし、前
記放射素子７を１辺０．４２λ0 の正方形とし、前記ス
ロット１２及び１４を１辺０．６３λ0の正方形とし
た。このアンテナの受信性能は図３（ｂ）に示されるよ
うに、偏波（１）及び偏波（２）の両方向に対して、わ
が国の衛星通信受信周波数帯域１２．２〜１２．７ＧＨ
ｚにおいて効率７０％前後の安定した特定が得られた。 【０００７】 【発明の効果】以上に説明したように、本発明によって
偏波方向の利得差を生じない利得安定性に優れ、かつ高
効率な垂直・水平偏波共用平面アンテナを提供すること
ができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す平面図及び特性図であ
る。 【図２】本発明のアンテナの基本構成を示す斜視図であ
る。 【図３】本発明の他の実施例を示す平面図及び特性図で
ある。 【図４】従来例の課題を説明するための平面図及び特性
図である。 【符号の説明】 １ 地導体 ２ 誘電体 ３ 放射素子 ４ 給電線路 ５ 給電基板 ６ 誘電体 ７ 放射素子 ８ 給電線路 ９ 給電基板 １０ 誘電体 １１ 地導体 １２ スロット １３ 誘電体 １４ スロット １５ 地導体
る。 【図２】本発明のアンテナの基本構成を示す斜視図であ
る。 【図３】本発明の他の実施例を示す平面図及び特性図で
ある。 【図４】従来例の課題を説明するための平面図及び特性
図である。 【符号の説明】 １ 地導体 ２ 誘電体 ３ 放射素子 ４ 給電線路 ５ 給電基板 ６ 誘電体 ７ 放射素子 ８ 給電線路 ９ 給電基板 １０ 誘電体 １１ 地導体 １２ スロット １３ 誘電体 １４ スロット １５ 地導体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−65703（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−39102（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−182102（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−230804（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01Q 13/08
H01Q 21/00 - 21/30
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 複数の第１スロットをマトリクス状に配
列した第１の地導体と、 該第１の地導体の上部に配置された第１誘電体と、 該第１誘電体の上部に配置され、前記複数の第１スロッ
トに対応した位置に配置され、それぞれ励振方向の寸法
ｘと該励振方向に直交する方向の非励振方向の寸法ｙと
を有する矩形形状の複数の第１放射素子と、 該複数の第１放射素子のそれぞれに前記励振方向に長手
方向を向けて金属学的に接続される前記寸法ｙよりも狭
い幅のストライプ状の接続部を備えた第１給電線路と、 該第１給電線路の上部に配置された第２誘電体と、 該第２誘電体の上部に配置され、前記複数の第１放射素
子に対応した位置に複数の第２スロットをマトリクス状
に配列した第２の地導体と、 前記第１の地導体の下部に配置された第３誘電体と、 該第３誘電体の下部に配置され、前記複数の第１スロッ
トに対応した位置に配置され、それぞれ励振方向の寸法
ｘ’と該励振方向に直交する方向の非励振方向の寸法
ｙ’とを有する矩形形状で、且つ前記複数の第１放射素
子のそれぞれと電磁結合した複数の第２放射素子と、 該第２放射素子の励振方向が前記第１放射素子の励振方
向と直交するトポロジーとなるように、前記複数の第２
放射素子のそれぞれに前記第１給電線路の接続部の長手
方向と直交する方向に長手方向を向けて金属学的に接続
され、前記寸法ｙ’よりも狭い幅のストライプ状の接続
部を備えた第２給電線路と、 該第２給電線路の下部に配置された第４誘電体と、 該第４誘電体の下部に配置された第３の地導体とを含
み、前記寸法ｘと前記寸法ｙとを異なる値に、若しくは
前記寸法ｘ’と前記寸法ｙ’とを異なる値に、又は前記
寸法ｘと前記寸法ｙとを異なる値に、且つ前記寸法ｘ’
と前記寸法ｙ’とを異なる値に設定することにより、前
記寸法ｘと前記寸法ｙ’を、垂直偏波に対して利得が大
きくなるように、前記寸法ｙと前記寸法ｘ’とを水平偏
波に対して利得が大きくなるように、且つ、垂直偏波と
水平偏波の利得の差を小さくするように調整したことを
特徴とする垂直・水平偏波共用平面アンテナ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31625091A JP3379969B2 (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | 垂直・水平偏波共用平面アンテナ |
| DE4239597A DE4239597C2 (de) | 1991-11-26 | 1992-11-25 | Ebene Antenne mit dualer Polarisation |
| US08/347,211 US5510803A (en) | 1991-11-26 | 1994-11-21 | Dual-polarization planar antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31625091A JP3379969B2 (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | 垂直・水平偏波共用平面アンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152843A JPH05152843A (ja) | 1993-06-18 |
| JP3379969B2 true JP3379969B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=18075003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31625091A Expired - Lifetime JP3379969B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-29 | 垂直・水平偏波共用平面アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3379969B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102369634A (zh) * | 2009-01-29 | 2012-03-07 | 日立化成工业株式会社 | 多波束天线装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7026993B2 (en) | 2002-05-24 | 2006-04-11 | Hitachi Cable, Ltd. | Planar antenna and array antenna |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS601014U (ja) * | 1983-06-16 | 1985-01-07 | ソニー株式会社 | マイクロストリツプアンテナ |
| JPS6365703A (ja) * | 1986-09-05 | 1988-03-24 | Matsushita Electric Works Ltd | 平面アンテナ |
| JPS6439102A (en) * | 1987-08-03 | 1989-02-09 | Matsushita Electric Works Ltd | Plane antenna |
| US4926189A (en) * | 1988-05-10 | 1990-05-15 | Communications Satellite Corporation | High-gain single- and dual-polarized antennas employing gridded printed-circuit elements |
| JPH07112130B2 (ja) * | 1989-06-02 | 1995-11-29 | 山武ハネウエル株式会社 | 左旋と右旋の２円偏波用アンテナ装置 |
| JPH03182102A (ja) * | 1989-12-11 | 1991-08-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | マイクロストリップアンテナ |
-
1991
- 1991-11-29 JP JP31625091A patent/JP3379969B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102369634A (zh) * | 2009-01-29 | 2012-03-07 | 日立化成工业株式会社 | 多波束天线装置 |
| CN102369634B (zh) * | 2009-01-29 | 2014-02-19 | 日立化成工业株式会社 | 多波束天线装置 |
| US8847841B2 (en) | 2009-01-29 | 2014-09-30 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Multi-beam antenna device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05152843A (ja) | 1993-06-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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