JP3585115B2 - 平面アンテナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板等を使用した平面アンテナに関し、特に該平面アンテナの支持及びサイドローブ抑圧技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平面アレーアンテナは、誘電体基板あるいはプリント基板上に、複数の放射素子を配列した構成となっており、アンテナ放射素子としては、パッチアンテナ、スロットアンテナ、マイクロストリップアンテナ、あるいは誘電体チップアンテナ等が用いられている（特開昭６３−２５８１０２号公報、実開平４−５９６０８公報、特開２０００−１６５１３８号公報等参照）。
【０００３】
この平面アレーアンテナにおいて、低仰角のサイドローブによる横方向からの電磁波を抑圧する手段として、従来は、基板上の適宜の位置に電波吸収体等を貼り付けることにより横方向からの電磁波を吸収する方法が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記電波吸収体をアンテナ基板上の適宜の位置に貼り付けることにより、平面アレーアンテナの低仰角のサイドローブによる横方向からの電磁波を抑圧できるが、電波吸収体は耐用年数が短く、また、電波吸収体の貼り付けには接着剤での固着が主でビス止めなどが出来ないため、取り扱いが難しいという欠点があった。
【０００５】
また、平面アレーアンテナの放射平面は、通常適当な距離を隔ててレドームにより覆われるが、このレドームは風圧等によるたわみに対抗するためにその厚みを厚くしたり、リブ等を入れて強化したり、あるいは堅いＦＲＰなどの材料を用いなければならないので、高価になるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、平面アレーアンテナにおける低仰角のサイドローブによる横方向からの電磁波を抑圧する新規な手段を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、平面アレーアンテナの放射平面を覆うレドームとして、従来よりも強度の低いレドームの使用を可能にする手段を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、放射平面上に複数の放射素子が配列されたアンテナ基板と、該アンテナ基板を支持するベース基板を有する平面アンテナにおいて、前記アンテナ基板のエッジ部および放射平面上のアンテナ放射素子が構成されていない位置に、一定の高さを有し低仰角サイドローブに対してシールド機能を有するフレアーおよびサポートを配置したことを特徴とする。
【０００９】
本発明によるフレアーおよびサポートは、アンテナ放射平面上のアンテナ放射素子が構成されていない位置に一定の高さで配置されるため、サイドローブを抑制し、横方向からの電磁波を抑圧することができる。
【００１０】
また、本発明の平面アンテナにレドームを設けた場合、本発明のフレアーおよびサポートがアンテナ放射平面とレドームの内面との間に介在しているので、風圧等によりレドームが撓んだ場合に、レドームの内面が上記フレアーおよびサポートと当接してレドームのたわみに対するクッションの役割を果たし、レドームのたわみを抑制するので、結果としてレドームの耐風速強度を向上することが出来る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態を示す斜視図である。また図２は、図１の実施形態に対してレドームを装着した状態の断面図を示している。
【００１２】
図１〜図２において、アンテナ基板を構成するプリント基板（以下、ＰＷＢ）３は、３層のプリント基板からなり、第１層には放射素子パッチ４が構成され、第２層目はグランド、第３層はフィードで構成されている。そして、ＰＷＢ３上のパッチ４が構成されない部分にサポート６を設置し、ＰＷＢ３のエッジ部にＬ型のフレアー５を設置する。
【００１３】
ＰＷＢ３のベース板１への取り付けは、サポート２を介して空中に浮かした状態で取り付けられている。これは第３層のフィードがベース板１に接触してショートしないようにするためである。フレアー５はビス５１でサポート２に固定され、サポート６もＰＷＢ３を挟み別のサポート２にビスで固定される。
【００１４】
この平面アレーアンテナに凹型のレドーム１０を装着することにより、図２に断面図で示す平面アンテナが構成される。
【００１５】
フレアー５、サポート６の上面とレドーム１０の内面との間には、フレアー５あるいはサポート６がレドーム１０の内面と頻繁に接触することによりレドーム１０内面に傷が付くことを防止するため一定のクリアランスを設けている。しかし、フレアー５及びサポート６としてレドーム１０内面に傷が付きにくい形状あるいは材質のものが用いられている場合には、フレアー５、サポート６の上面とレドーム１０の内面とを常時接触した状態となるように構成してもよい。
【００１６】
本実施の形態では、ＰＷＢ３上のパッチ４が構成されない部分にサポート６、エッジにＬ型のフレアー５が設置されているので、このサポート６、及びフレアー５が横方向からの電磁波をシールドする事になり、低仰角のビームを抑制でき、サイドローブを抑制することが出来る。
【００１７】
また、直接波だけでなく横方向からの電磁波により、レドーム１０に表面波が生じる場合があるが、その抑制にも有効な手段となる。フレアー５及びサポート６の高さを適宜に設定することにより、５〜１０ｄＢ程度の抑制効果を得ることができる。
【００１８】
さらに、サポート６及びフレアー５は、レドーム１０の内面近傍まで延在しているので、レドーム１０の耐風速の向上にも有効である。
【００１９】
即ち、レドーム１０は風を受けたときに内側にたわむが、風速が上がるにつれて風圧が上がりレドーム１０のたわみ量が大きくなり、フレアー５及びサポート６の上面がレドーム１０の内側と接触するようになるが、接触することによりサポート６及びフレアー５がクッションとして働き、レドーム１０のたわむ力を分散させることができ、その結果、レドーム１０の耐風速が向上する。
【００２０】
なお、上記実施の形態では、ＰＷＢ３に３層板を用いた場合について説明したが、ＰＷＢ３として、両面板あるいは３層より多い多層板を用いた場合にも応用できる。両面板の場合、裏面がグランドの場合はベース板１に直付けすることができ、サポート２は不要となる。このときフレアー５はベース板１に直接ネジ止めされる。
【００２１】
また、アンテナの種類も上記実施の形態で説明したパッチアンテナに限定されるものではなく、スロットアンテナ、マイクロストリップラインアンテナ、あるいは誘電体アンテナ等にも応用できる。さらに、ＰＷＢ３の形状も上記実施の形態に示した矩形板に限らず、円形、多角形等適宜の形状のものに対して本発明を適用することができる。
【００２２】
また、上記実施の形態では、サポート６として直方体にものを用いているが、サポート６は直方体でなくてもよい。例えば、図３（ａ）のように円筒形あるいは図３（ｂ）のようにかまぼこ型でも可能であり、さらにＰＷＢ３の形状に応じて適宜その形状を変更可能である。
【００２３】
また、フレアー５もＬ字型に限らず、例えば図４（ａ）のような逆Ｌ型、図４（ｂ）のようなＩ型でもよい。また曲げ角度も９０度でなく例えば図４（ｃ）のような角度でもよい。取り付ける向きに関しても、ＰＷＢ３のエッジに対し平行でなくてもよい。また縦横方向だけでなく斜めでも可能である。
【００２４】
また、上記実施の形態では、サポート６を２カ所、フレアー５を２カ所に設置したが、これらは何カ所設けてもよく、また分割して設けてもよい。材質に関しても、金属だけに限らず、誘電体等を用いてもサイドローブ抑圧効果を得ることができる。レドームも凹型に限らず平板の場合にも応用できる。
【００２５】
また、上記実施の形態では、フレアー５とサポート６を両方設置しているが、必ずしも両方設ける必要はなく、フレアー５あるいはサポート６のいずれか一方のみを設置した場合でも、サイドローブ抑圧効果を奏することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、アンテナ基板上のアンテナ素子が構成されない部分にサポートを設置し、エッジ部にフレアーを設置したので、このサポート及びフレアーがアンテナ放射平面上に位置してサイドローブ抑制用のシールドとして機能し、横方向からの電磁波を抑圧することができる。
【００２７】
また、上記サイドローブの抑圧の影響を受けてメインローブの形状も多少変えることができるので、メインローブの微調整としても有効である。
【００２８】
さらに、本発明のフレアーおよびサポートは、アンテナ放射平面とレドームの内面との間に介在しているので、風圧等によりレドームが撓んだ場合に、レドームの内面が本発明のフレアーおよびサポートと当接してレドームの風圧に対するクッションの役割を果たし、それ以上レドームを撓ませないので、結果としてレドームの耐風速強度を向上することが出来る。
【００２９】
また、本発明によれば、従来よりもその耐風強度の低いレドームの使用が可能となり、レドームを薄くしたり、または特殊な素材を使わなくても良くなるので、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１の横断面図である。
【図３】本発明におけるサポートの他の実施形態を示す構成図である。
【図４】本発明におけるフレアーの他の実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１ ベース板
２、６ サポート
３ ＰＷＢ
４ パッチ
５ フレアー
１０ レドーム
５１ ビス

Claims (6)

1. 放射平面上に複数の放射素子が配列されたアンテナ基板と、該アンテナ基板を支持するベース基板を有する平面アンテナにおいて、
   前記アンテナ基板の放射平面上のアンテナ放射素子が構成されていない位置に、一定の高さを有し低仰角サイドローブを抑圧する機能を有するサポートを配置したことを特徴とする平面アンテナ。
2. 放射平面上に複数の放射素子が配列されたアンテナ基板と、該アンテナ基板を支持するベース基板を有する平面アンテナにおいて、
   前記アンテナ基板のエッジ部および放射平面上のアンテナ放射素子が構成されていない位置に、一定の高さを有し低仰角サイドローブを抑圧する機能を有するフレアーおよびサポートを配置したことを特徴とする平面アンテナ。
3. 前記サポートは、前記放射平面上に複数配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の平面アンテナ。
4. 前記アンテナ基板は、一定の高さを有する第２のサポートを介して前記ベース基板に支持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の平面アンテナ。
5. 前記アンテナ基板の放射平面を覆うレドームを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の平面アンテナ。
6. 前記レドームの内面と前記サポートまたは前記フレアーとの間には、クリアランスが設けられていることを特徴とする請求項５に記載の平面アンテナ。

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