JP3772577B2

JP3772577B2 - マイクロストリップスパイラルアンテナ及びモード変換器

Info

Publication number: JP3772577B2
Application number: JP05397399A
Authority: JP
Inventors: 新樹大野; 央任小島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2019-03-02
Also published as: JP2000252738A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、広帯域な特性を有するマイクロストリップスパイラルアンテナ及びモード変換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来のマイクロストリップスパイラルアンテナの構成図であり、１はアンテナ放射素子、２は上記アンテナ放射素子１上に形成されたスパイラル導体、３は上記アンテナ放射素子１に接続される平行二線線路、４は上記平行二線線路３に接続されるマイクロストリップテーパーバラン、５は上記マイクロストリップテーパーバラン４をアンテナ外部と接続する同軸コネクタ、６は上記マイクロストリップテーパーバラン４のマイクロストリップ線路に接続される同軸コネクタ内導体、７は上記マイクロストリップテーパーバラン４の地導体に接続される同軸コネクタ外導体、８は上記アンテナ放射素子１の背面に放射されるマイクロ波を吸収する板状電波吸収体、９はキャビティ、１１は上記アンテナ放射素子１及び同軸コネクタ５を保持する構造体である。
【０００３】
図６は従来の構成のマイクロストリップテーパーバランにおける逆相モード給電時の伝送態様図であり、１５はマイクロストリップ線路、１６は地導体である。また、図７は従来の構成のマイクロストリップテーパーバランにおける同相モード給電時の伝送態様図である。
【０００４】
次に作用について説明する。従来の構成では同軸コネクタ５に給電されたマイクロ波は、上記同軸コネクタ５に接続されたマイクロストリップテーパーバラン４を経て上記マイクロストリップテーパーバラン４に接続された平行二線線路３に伝送される際に同軸モードから平行二線モードに変換され、上記平行二線線路３に接続された２本のスパイラル導体２に逆相で給電されアンテナ放射素子１においてスパイラル導体の周径が波長λとなる周波数においてアンテナ放射素子１の両側に放射され、キャビティ９側に放射された不要なマイクロ波は板状電波吸収体８により吸収される。アンテナ放射素子において同軸コネクタに給電されるマイクロ波の波長がスパイラル導体の最小の周径から最大の周径となる周波数においてマイクロ波を放射するため、広帯域なアンテナ装置となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構成では、同軸コネクタ５に給電されたマイクロ波が前記同軸コネクタ５に接続されたマイクロストリップテーパーバラン４に伝送される場合、同軸コネクタの内導体６に接続されたマイクロストリップテーパーバラン４のマイクロストリップ線路１５と同軸コネクタの外導体７に接続されたマイクロストリップテーパーバランの地導体１６に図６に示すような逆相モードで伝送される。また、同軸コネクタの外導体７は構造体１１に接続されるため、キャビティ９底部の開口部にもマイクロストリップテーパーバラン４の地導体と同じマイクロ波が２本中心導体を有する同軸線路のごとく、図７に示すような同相モードで伝送する。マイクロ波は平行二線線路へ上記２つのモードで伝送され、２つのモードで給電されたアンテナ放射素子におけるアンテナ放射パターンはそれぞれのモードでの放射パターンを合成したようなパターンとなり、アンテナ正面方向において非対称となる。また、不要放射成分である交差偏波が増大し、軸比が劣化するという問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、マイクロストリップスパイラルアンテナの広帯域化、特性劣化防止することを目的としている。
また、同軸コネクタと平行二線線路の間をマイクロストリップテーパバランを介して接続する場合に、同軸コネクタに給電されたマイクロ波のマイクロストリップ線路を内導体とし構造体の空洞内壁面を外導体とする同軸線路モードとしての伝播をマイクロストリップ線路と空洞内壁面の経路長差により抑圧するモード変換器を得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明によるマイクロストリップスパイラルアンテナは、表面に２本のスパイラル状導体を形成したアンテナ放射素子と、前記アンテナ放射素子の背面へ放射されるマイクロ波を吸収する電波吸収体と、前記アンテナ放射素子及び電波吸収体とを保持し周囲への電波漏れを防ぐ為のキャビティと、前記スパイラル導体に接続された平行二線線路と、前記平行二線線路に接続され前記電波吸収体とキャビティを貫通して設けられたマイクロストリップテーパーバランと、前記キャビティの底部に設けられたマイクロストリップテーパーバランをアンテナ外部と接続する為の同軸コネクタとから構成されるマイクロストリップスパイラルアンテナにおいて、前記マイクロストリップテーパーバランが貫通するキャビティ底部の開口部の周囲に電波吸収体を設けたものである。
【０００８】
また、第２の発明によるマイクロストリップスパイラルアンテナは、マイクロストリップテーパーバランが貫通するキャビティ底部に蛇腹状の開口を形成したものである。
【０００９】
また、第３の発明によるマイクロストリップスパイラルアンテナは、マイクロストリップテーパーバランが貫通するキャビティ底部に雌ネジ状の螺旋溝を形成したものである。
【００１０】
また、第４の発明によるモード変換器は、マイクロストリップテーパーバランが貫通する前記構造体の開口部の内周面に蛇腹状の開口面もしくは螺旋溝を形成したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示すマイクロストリップスパイラルアンテナの構成図であり、１，２，３，４，５，６，７，８，９，１１は従来のマイクロストリップスパイラルアンテナと全く同一のものである。
【００１２】
図１において、１はアンテナ放射素子、２はスパイラル導体、３は平行二線線路、４はマイクロストリップテーパーバラン、５は同軸コネクタ、６は同軸コネクタ内導体、７は同軸コネクタ外導体、８は板状電波吸収体、９はキャビティ、１０はキャビティ底部開口部側面に塗布された電波吸収体、１１は構造体である。
【００１３】
次に作用について説明する。同軸コネクタ５に給電されたマイクロ波は、同軸コネクタ内導体６をマイクロストリップ線路に、同軸コネクタ外導体７を地導体に接続されたマイクロストリップテーパーバラン４へ伝送される。前記マイクロストリップテーパーバラン４においてマイクロストリップ線路から平行二線線路３に変換され、上記マイクロストリップテーパーバランに接続された２本のスパイラル導体２に逆相で給電される。前記アンテナ放射素子１においてアンテナ放射素子１上に形成されたスパイラル導体２の周径が波長λとなる周波数においてマイクロ波が放射される。
【００１４】
この構成において、同軸コネクタ５に給電されたマイクロ波がマイクロストリップテーパーバラン４に伝送される際マイクロストリップ線路地導体を伝送するマイクロ波が構造体１１のキャビティ底部開口部側面へも伝播する。前記マイクロ波は空洞内壁面に塗布された液状電波吸収体１０により吸収され、マイクロストリップ線路を内導体に、構造体の空洞内壁面を外導体にする同軸線路モードとしての伝播が抑圧される。前記マイクロストリップテーパーバラン４に伝送されたマイクロ波は逆相モードで平行二線線路３に伝播され、前記アンテナ放射素子１に逆相に給電されることによりスパイラル導体２の周径が波長λとなる周波数においてアンテナ正面方向において対称となるマイクロ波が放射される効果が得られる。また、不要放射成分である交差偏波を抑圧し、軸比の劣化を防止する効果も得られる。
【００１５】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２を示す構成図であり、表面に２本のスパイラル導体２を形成したアンテナ放射素子１と、前記アンテナ放射素子１の背面へ放射されるマイクロ波を吸収する板状電波吸収体８と、前記アンテナ放射素子１及び板状電波吸収体８とを保持し周囲への電波漏れを防ぐ為のキャビティ９と、前記スパイラル導体２に接続された平行二線線路３と、前記平行二線線路３に接続され前記板状電波吸収体８とキャビティ９を貫通して設けられたマイクロストリップテーパーバラン４と、キャビティの底部にもうけられマイクロストリップテーパーバランをアンテナ外部と接続する為の同軸コネクタ５から構成されるマイクロストリップスパイラルアンテナにおいて、マイクロストリップテーパーバランが貫通するキャビティ底部に蛇腹状に開口１２を有する構成とした場合について説明する。
【００１６】
この場合、同軸コネクタ５に給電されたマイクロ波がマイクロストリップテーパーバラン４に伝送される際マイクロストリップ線路の地導体を伝送するマイクロ波は構造体１１の蛇腹状のキャビティ底部開口部１２へも伝送する。前記キャビティ底部開口部１２へ伝送したマイクロ波は、マイクロストリップ線路の伝送長よりも長い距離を伝送するためマイクロストリップ線路を内導体に、構造体の空洞内壁面を外導体にする同軸線路モードとしての伝播が抑圧される。前記マイクロストリップテーパーバラン４に伝送されたマイクロ波は逆相モードで平行二線線路に伝播され、前記アンテナ放射素子１に逆相に給電されることによりスパイラル導体の周径が波長λとなる周波数においてアンテナ正面方向において対称となるマイクロ波が放射される効果が得られる。また、不要放射成分である交差偏波を抑圧し、軸比の劣化を防止する効果も得られる。また、構造体の加工方法による製造のみの簡単な構成となる効果も得られる。
【００１７】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３を示す構成図であり、表面に２本のスパイラル導体２を形成したアンテナ放射素子１と、前記アンテナ放射素子１の背面へ放射されるマイクロ波を吸収する板状電波吸収体８と、前記アンテナ放射素子１及び板状電波吸収体８とを保持し周囲への電波漏れを防ぐ為のキャビティ９と、前記スパイラル導体２に接続された平行二線線路３と、前記平行二線線路３に接続され前記板状電波吸収体８とキャビティ９を貫通して設けられたマイクロストリップテーパーバラン４と、キャビティの底部にもうけられマイクロストリップテーパーバランをアンテナ外部と接続する為の同軸コネクタ５から構成されるマイクロストリップスパイラルアンテナにおいて、マイクロストリップテーパーバラン４が貫通するキャビティ底部に雌ネジ状の螺旋溝１３を有する構成とした場合について説明する。
【００１８】
この場合、同軸コネクタ５に給電されたマイクロ波がマイクロストリップテーパーバラン４に伝送される際マイクロストリップ線路の地導体を伝送するマイクロ波は構造体１１の雌ネジ状の螺旋溝を有するキャビティ底部開口部１３へも伝送する。前記キャビティ底部開口部１３へ伝送したマイクロ波は、マイクロストリップ線路の伝送長よりも長い距離を伝送するためマイクロストリップ線路を内導体に、構造体の空洞内壁面を外導体にする同軸線路モードとしての伝播が抑圧される。前記マイクロストリップテーパーバラン４に伝送されたマイクロ波は逆相モードで平行二線線路３に伝播され、前記アンテナ放射素子１に逆相に給電されることによりスパイラル導体の周径が波長λとなる周波数においてアンテナ正面方向において対称となるマイクロ波が放射される効果が得られる。また、不要放射成分である交差偏波を抑圧し、軸比の劣化を防止する効果も得られる。また、数値制御加工機によるキャビティ底部の雌ネジ溝の加工が可能となり製造時間の短縮となる効果も得られる。
【００１９】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４を示す構成図であり、表面に２本のスパイラル導体２を形成したアンテナ放射素子１と、前記アンテナ放射素子１の背面へ放射されるマイクロ波を吸収する板状電波吸収体８と、前記アンテナ放射素子１及び電波吸収体８とを保持し周囲への電波漏れを防ぐ為のキャビティ９と、前記スパイラル導体２に接続された平行二線線路３と、前記平行二線線路３に接続され前記電波吸収体８とキャビティ９を貫通して設けられたマイクロストリップテーパーバラン４と、キャビティの底部にもうけられマイクロストリップテーパーバラン４をアンテナ外部と接続する為の同軸コネクタ５から構成されるマイクロストリップスパイラルアンテナにおいて、マイクロストリップテーパーバラン４が貫通するキャビティ底部に半円筒の開口１４を有する構成とした場合について説明する。
【００２０】
この場合、同軸コネクタ５に給電されたマイクロ波がマイクロストリップテーパーバラン４に伝送される際、製造体１１の半円筒の開口を有するキャビティ底部１３とマイクロストリップテーパーバランの地導体を接触させることにより、マイクロストリップ線路の地導体へのみ伝送し、マイクロストリップ線路を内導体にし構造体の空洞内壁面を外導体にする同軸線路モードの発生が抑圧される。前記マイクロストリップテーパーバラン４に伝送されたマイクロ波は逆相モードで平行二線線路３に伝播され、前記アンテナ放射素子１に逆相に給電されることによりスパイラル導体の周径が波長λとなる周波数においてアンテナ正面方向において対称となるマイクロ波が放射される効果が得られる。また、不要放射成分である交差偏波を抑圧し、軸比の劣化を防止する効果も得られる。
【００２１】
また、マイクロストリップテーパーバラン接続部の半円筒形状の空洞部の弦とマイクロストリップテーパーバランの地導体とを接触固定することによりマイクロストリップテーパーバランが吸収体と接触をしマイクロ波の伝播特性劣化を防止する効果も得られる。
【００２２】
【発明の効果】
第１の発明によれば、マイクロストリップテーパーバランが貫通するキャビティ底部の開口部の周囲に電波吸収体を施すことにより、同軸コネクタに給電されたマイクロ波のマイクロストリップ線路を内導体とし構造体の空洞内壁面を外導体とする同軸線路モードとしての伝播を空洞内に施した当該電波吸収体により抑圧し、アンテナ正面方向で交差偏波を低減した対称なパターンを放射する効果が得られる。
【００２３】
また、第２の発明によれば、マイクロストリップテーパーバランが貫通するキャビティ底部の蛇腹状の開口を形成することにより、同軸コネクタに給電されたマイクロ波のマイクロストリップ線路を内導体とし構造体の空洞内壁面を外導体とする同軸線路モードとしての伝播をマイクロストリップ線路と空洞内壁面の経路長差により抑圧し、アンテナ正面方向で交差偏波を低減した対称なパターンを放射する効果が得られる。また、構造体の加工方法による製造のみの簡単な構成となる効果も得られる。
【００２４】
また、第３の発明によれば、マイクロストリップテーパーバランが貫通するキャビティ底部に雌ネジ状の螺旋溝を形成することにより、同軸コネクタに給電されたマイクロ波のマイクロストリップ線路を内導体とし構造体の空洞内壁面を外導体とする同軸線路モードとしての伝播をマイクロストリップ線路と空洞内壁面の経路長差により抑圧し、アンテナ正面方向で交差偏波を低減した対称なパターンを放射する効果が得られる。また、構造体を数値制御加工機による雌ネジ溝の加工とすることにより加工時間の短縮となる効果も得られる。
【００２５】
また、第４の発明によれば、マイクロストリップテーパーバランが貫通するキャビティ底部に蛇腹状もしくは螺旋溝の開口を形成することにより、同軸コネクタに給電されたマイクロ波のマイクロストリップ線路を内導体とし構造体の空洞内壁面を外導体とする同軸線路モードとしての伝播をマイクロストリップ線路と空洞内壁面の経路長差により抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示すアンテナ装置の構成断面図である。
【図２】この発明の実施の形態２を示すアンテナ装置の構成断面図である。
【図３】この発明の実施の形態３を示すアンテナ装置の構成断面図である。
【図４】この発明の実施の形態４を示すアンテナ装置の構成断面図である。
【図５】従来のアンテナ装置の構成断面図である。
【図６】従来のアンテナ装置における逆相モード伝送態様図である。
【図７】従来のアンテナ装置における同相モード伝送態様図である。
【符号の説明】
１アンテナ放射素子、２スパイラル導体、３平行二線線路、４マイクロストリップテーパーバラン、５同軸コネクタ、６同軸コネクタ内導体、７同軸コネクタ外導体、８板状電波吸収体、９キャビティ、１０液状電波吸収体、１１構造体、１２蛇腹状空洞、１３雌ネジ状螺旋溝、１４半円筒形状空洞、１５マイクロストリップ線路、１６地導体。

Claims

表面に２本のスパイラル状導体を形成したアンテナ放射素子と、前記アンテナ放射素子を保持する構造体と、前記アンテナ放射素子の背面へ放射されるマイクロ波を吸収する電波吸収体と、前記電波吸収体を保持し周囲への電波漏れを防ぐ為の前記構造体内部に設けられたキャビティと、前記スパイラル導体に接続され前記キャビティ内部に収容された平行二線線路と、一端部が前記平行二線線路に接続され他端部が前記キャビティの底部に設けられた前記構造体の開口部を貫通するとともに前記電波吸収体とキャビティを貫通して設けられたマイクロストリップテーパーバランと、外導体が前記構造体に接続され内導体が前記マイクロストリップテーパーバランの他端部に接続されて、前記マイクロストリップテーパーバランをアンテナ外部と接続する為の同軸コネクタとから構成されるマイクロストリップスパイラルアンテナにおいて、
前記マイクロストリップテーパーバランの他端部が貫通する前記構造体の開口部の周囲に電波吸収体を設けたことを特徴とするマイクロストリップスパイラルアンテナ。
表面に２本のスパイラル状導体を形成したアンテナ放射素子と、前記アンテナ放射素子を保持する構造体と、前記アンテナ放射素子の背面へ放射されるマイクロ波を吸収する電波吸収体と、前記アンテナ放射素子及び電波吸収体とを保持し周囲への電波漏れを防ぐ為の前記構造体内部に設けられたキャビティと、前記スパイラル導体に接続された平行二線線路と、一端部が前記平行二線線路に接続され他端部が前記キャビティの底部に設けられた前記構造体の開口部を貫通するとともに前記電波吸収体とキャビティを貫通して設けられたマイクロストリップテーパーバランと、外導体が前記構造体に接続され内導体が前記マイクロストリップテーパーバランの他端部に接続されて、前記マイクロストリップテーパーバランをアンテナ外部と接続する為の同軸コネクタとから構成されるマイクロストリップスパイラルアンテナにおいて、
前記マイクロストリップテーパーバランの他端部が貫通する前記構造体の開口部に、蛇腹状の開口面を形成したことを特徴とするマイクロストリップスパイラルアンテナ。
表面に２本のスパイラル状導体を形成したアンテナ放射素子と、前記アンテナ放射素子を保持する構造体と、前記アンテナ放射素子の背面へ放射されるマイクロ波を吸収する電波吸収体と、前記アンテナ放射素子及び電波吸収体とを保持し周囲への電波漏れを防ぐ為の前記構造体内部に設けられたキャビティと、前記スパイラル導体に接続された平行二線線路と、一端部が前記平行二線線路に接続され他端部が前記キャビティの底部に設けられた前記構造体の開口部を貫通するとともに前記電波吸収体とキャビティを貫通して設けられたマイクロストリップテーパーバランと、外導体が前記構造体に接続され内導体が前記マイクロストリップテーパーバランの他端部に接続されて、前記マイクロストリップテーパーバランをアンテナ外部と接続する為の同軸コネクタとから構成されるマイクロストリップスパイラルアンテナにおいて、
前記マイクロストリップテーパーバランの他端部が貫通する前記構造体の開口部に、雌ネジ状の螺旋溝を形成したことを特徴とするマイクロストリップスパイラルアンテナ。
構造体と、前記構造体内部に設けられたキャビティと、前記キャビティ内部に収容された平行二線線路と、前記平行二線線路に接続され前記キャビティの底部に設けられた前記構造体の開口部を貫通するマイクロストリップテーパーバランと、外導体が前記構造体に接続され内導体が前記マイクロストリップテーパーバランに接続されて、前記マイクロストリップテーパーバランをアンテナ外部と接続する為の同軸コネクタとから構成され、同軸モードから平行二線モードに変換するモード変換器において、
前記マイクロストリップテーパーバランが貫通する前記構造体の開口部の内周面に蛇腹状の開口面もしくは螺旋溝を形成したことを特徴とするモード変換器。