JP4081228B2 - 偏波共用平面アンテナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロ波帯の衛星放送、衛星通信や地上通信に用いる偏波共用アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スロットアンテナはパッチアンテナ等に比べて広い周波数帯域幅が得られ、またスロットアンテナを誘電体基板の接地面に形成することができるため、アンテナと給電線路の間で良好なアイソレーションが得られることが知られている。このスロットアンテナを偏波共用アンテナに用いた従来例として、例えば図３に示す特開平８−８４０２１に記載されている偏波共用アンテナが挙げられる。
【０００３】
図３に示すように、この従来例は誘電体基板上の同一導体面上１９に直交する偏波の送受信を行うスロットアンテナ素子１７、１８を配置し、基板裏側のマイクロストリップ線路２０、２１で給電している。このように同一基板上に直交する偏波に対応するアンテナ素子を配置することで一つのアンテナで二つの偏波を同時に受信あるいは送信することが可能となり、直交偏波を利用した周波数共用無線通信に使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例における構成とした場合、アンテナ素子間、及び給電線路間の相互結合により、直交する偏波間のアイソレーションが十分にとれない。特に、給電線に能動素子を接続したアクティブアンテナを構成した場合、増幅素子の入力側に他方の偏波の信号が結合すると偏波間のアイソレーションが更に劣化することになる。
【０００５】
また、スロットアンテナは比較的広い周波数帯域が得られるものの、例えば１２ＧＨｚ帯のＢＳ（放送衛星）及びＣＳ（通信衛星）による放送を同一のアンテナで受信する場合１１．７〜１２．７５ＧＨｚの周波数帯域が必要となり、上記の構成ではこのような広い周波数帯域に対応できないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためなされたものであり、直交偏波間のアイソレーションの劣化を防ぎ、また、広い周波数帯域に対応することができる偏波共用平面アンテナを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は次のように構成することができる。
【０００８】
請求項１に記載の発明による偏波共用平面アンテナは、第１のスロットアンテナ素子を有する第１の平面アンテナと、第２のスロットアンテナ素子を有する第２の平面アンテナとを、第１の平面アンテナを上層とし第２の平面アンテナを下層として各平面アンテナの偏波面が互いに直交するように積層し、第１のスロットアンテナ素子が設けられた導体面に第２のスロットアンテナ素子から放射される電磁波を通過させる無給電スロットを設けた偏波共用平面アンテナであって、前記第１のスロットアンテナ素子及び前記第２のスロットアンテナ素子はそれぞれ自己共振周波数が異なる２つのスロットアンテナ素子を有し、前記偏波共用平面アンテナは、前記第１のスロットアンテナ素子及び前記第２のスロットアンテナ素子のそれぞれにおいて、２つのスロットアンテナ素子を同位相で給電するように構成されている。
【０００９】
本発明によれば、上層の平面アンテナに下層の平面アンテナの偏波を放射するための無給電スロットを配置して上層と下層の平面アンテナを積層したので、直交する偏波に対応するスロットアンテナ素子及び給電線を構成する各基板を分離でき、直交偏波間のアイソレーションの劣化を防ぐことが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施例における偏波共用平面アンテナの分解斜視図であり、図２は同偏波共用平面アンテナの平面図である。
【００１２】
図１に示すように、本発明の実施例における偏波共用平面アンテナは、その前面から順に、平行に配置した自己共振周波数が異なる２つのスロットアンテナ素子２、２’及び平行に配置した２つの無給電スロット１、１’を含む導体板３、誘電体４、給電線路５を形成した給電基板６、誘電体７、自己共振周波数が異なる２つのスロットアンテナ素子８、８’を含む導体板９、誘電体１０、給電線路１１を形成した給電基板１２、誘電体１６、地導体１３が積層した構成をとる。
また、図２に示すように、上記の無給電スロット１、１’はスロットアンテナ素子８、８’の上部に配置される。
【００１３】
このように、本発明の実施例における偏波共用平面アンテナは、トリプレート線路で給電するスロットアンテナを２段積層した構造になっている。
【００１４】
上記の構成において、給電線路５、１１の長さは、自己共振周波数が異なる２つのスロットアンテナ素子２、２’及び、自己共振周波数が異なる２つのスロットアンテナ素子８、８’がそれぞれ同位相で励振されるように設定される。
【００１５】
また、上記の構成において、スロットアンテナ素子２、２’はトリプレート構造の給電線路５と電磁界結合される。スロットアンテナ素子２、２’から放射される電磁波は、地導体９が反射板として動作するため、アンテナの前方のみに放射される。また、給電線路１１と結合しているスロットアンテナ素子８、８’から放射される電磁波は、地導体１３が反射板として動作し、かつ無給電スロット１を励振することで地導体３を通過して前方に放射される。このように放射される電磁波はスロットアンテナ素子２、２’とスロットアンテナ素子８、８’が直角に配置されていることにより互いに直交する。
【００１６】
上記の構成としたことにより、給電線路５と給電線路１１は地導体９を挟んで分離されるため、給電線路間の相互結合による直交偏波間のアイソレーションの劣化を抑えることができる。また、それぞれの偏波に対して自己共振周波数の異なる２つのスロットアンテナ素子を同位相で給電することで、周波数帯域を広げることが可能となる。
【００１７】
上記の偏波共用平面アンテナの給電端子１４、１５から得られる直交する２偏波の信号を適当に合成することで、右旋、左旋の各円偏波及び任意の偏波角の直線偏波の電波の送受信が可能となる。
【００１８】
本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内で種々変更・応用が可能である。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の偏波共用平面アンテナによれば、直交する２つの偏波の給電線路を構成する基板を分離したので良好な偏波間アイソレーション特性を得ることができる。
【００１９】
また、各偏波に対して自己共振周波数の異なる２つのスロットアンテナ素子を同位相で給電するようにしたので広い周波数帯域を得ることができる。
【００２０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における偏波共用平面アンテナの構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施例における偏波共用平面アンテナの平面図である。
【図３】従来技術における偏波共用アンテナの平面図である。
【符号の説明】
１、１’ 無給電スロット
２、２’、８、８’ スロットアンテナ素子
３、９、１３ 地導体
４、７、１０、１６ 誘電体板
５、１１ 給電線路
６、１２ 給電基板
１４、１５ 給電端子
１７、１８ スロットアンテナ素子
１９ 地導体
２０、２１ 給電線路
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロ波帯の衛星放送、衛星通信や地上通信に用いる偏波共用アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スロットアンテナはパッチアンテナ等に比べて広い周波数帯域幅が得られ、またスロットアンテナを誘電体基板の接地面に形成することができるため、アンテナと給電線路の間で良好なアイソレーションが得られることが知られている。このスロットアンテナを偏波共用アンテナに用いた従来例として、例えば図３に示す特開平８−８４０２１に記載されている偏波共用アンテナが挙げられる。
【０００３】
図３に示すように、この従来例は誘電体基板上の同一導体面上１９に直交する偏波の送受信を行うスロットアンテナ素子１７、１８を配置し、基板裏側のマイクロストリップ線路２０、２１で給電している。このように同一基板上に直交する偏波に対応するアンテナ素子を配置することで一つのアンテナで二つの偏波を同時に受信あるいは送信することが可能となり、直交偏波を利用した周波数共用無線通信に使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例における構成とした場合、アンテナ素子間、及び給電線路間の相互結合により、直交する偏波間のアイソレーションが十分にとれない。特に、給電線に能動素子を接続したアクティブアンテナを構成した場合、増幅素子の入力側に他方の偏波の信号が結合すると偏波間のアイソレーションが更に劣化することになる。
【０００５】
また、スロットアンテナは比較的広い周波数帯域が得られるものの、例えば１２ＧＨｚ帯のＢＳ（放送衛星）及びＣＳ（通信衛星）による放送を同一のアンテナで受信する場合１１．７〜１２．７５ＧＨｚの周波数帯域が必要となり、上記の構成ではこのような広い周波数帯域に対応できないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためなされたものであり、直交偏波間のアイソレーションの劣化を防ぎ、また、広い周波数帯域に対応することができる偏波共用平面アンテナを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は次のように構成することができる。
【０００８】
請求項１に記載の発明による偏波共用平面アンテナは、第１のスロットアンテナ素子を有する第１の平面アンテナと、第２のスロットアンテナ素子を有する第２の平面アンテナとを、第１の平面アンテナを上層とし第２の平面アンテナを下層として各平面アンテナの偏波面が互いに直交するように積層し、第１のスロットアンテナ素子が設けられた導体面に第２のスロットアンテナ素子から放射される電磁波を通過させる無給電スロットを設けた偏波共用平面アンテナであって、前記第１のスロットアンテナ素子及び前記第２のスロットアンテナ素子はそれぞれ自己共振周波数が異なる２つのスロットアンテナ素子を有し、前記偏波共用平面アンテナは、前記第１のスロットアンテナ素子及び前記第２のスロットアンテナ素子のそれぞれにおいて、２つのスロットアンテナ素子を同位相で給電するように構成されている。
【０００９】
本発明によれば、上層の平面アンテナに下層の平面アンテナの偏波を放射するための無給電スロットを配置して上層と下層の平面アンテナを積層したので、直交する偏波に対応するスロットアンテナ素子及び給電線を構成する各基板を分離でき、直交偏波間のアイソレーションの劣化を防ぐことが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施例における偏波共用平面アンテナの分解斜視図であり、図２は同偏波共用平面アンテナの平面図である。
【００１２】
図１に示すように、本発明の実施例における偏波共用平面アンテナは、その前面から順に、平行に配置した自己共振周波数が異なる２つのスロットアンテナ素子２、２’及び平行に配置した２つの無給電スロット１、１’を含む導体板３、誘電体４、給電線路５を形成した給電基板６、誘電体７、自己共振周波数が異なる２つのスロットアンテナ素子８、８’を含む導体板９、誘電体１０、給電線路１１を形成した給電基板１２、誘電体１６、地導体１３が積層した構成をとる。
また、図２に示すように、上記の無給電スロット１、１’はスロットアンテナ素子８、８’の上部に配置される。
【００１３】
このように、本発明の実施例における偏波共用平面アンテナは、トリプレート線路で給電するスロットアンテナを２段積層した構造になっている。
【００１４】
上記の構成において、給電線路５、１１の長さは、自己共振周波数が異なる２つのスロットアンテナ素子２、２’及び、自己共振周波数が異なる２つのスロットアンテナ素子８、８’がそれぞれ同位相で励振されるように設定される。
【００１５】
また、上記の構成において、スロットアンテナ素子２、２’はトリプレート構造の給電線路５と電磁界結合される。スロットアンテナ素子２、２’から放射される電磁波は、地導体９が反射板として動作するため、アンテナの前方のみに放射される。また、給電線路１１と結合しているスロットアンテナ素子８、８’から放射される電磁波は、地導体１３が反射板として動作し、かつ無給電スロット１を励振することで地導体３を通過して前方に放射される。このように放射される電磁波はスロットアンテナ素子２、２’とスロットアンテナ素子８、８’が直角に配置されていることにより互いに直交する。
【００１６】
上記の構成としたことにより、給電線路５と給電線路１１は地導体９を挟んで分離されるため、給電線路間の相互結合による直交偏波間のアイソレーションの劣化を抑えることができる。また、それぞれの偏波に対して自己共振周波数の異なる２つのスロットアンテナ素子を同位相で給電することで、周波数帯域を広げることが可能となる。
【００１７】
上記の偏波共用平面アンテナの給電端子１４、１５から得られる直交する２偏波の信号を適当に合成することで、右旋、左旋の各円偏波及び任意の偏波角の直線偏波の電波の送受信が可能となる。
【００１８】
本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内で種々変更・応用が可能である。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の偏波共用平面アンテナによれば、直交する２つの偏波の給電線路を構成する基板を分離したので良好な偏波間アイソレーション特性を得ることができる。
【００１９】
また、各偏波に対して自己共振周波数の異なる２つのスロットアンテナ素子を同位相で給電するようにしたので広い周波数帯域を得ることができる。
【００２０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における偏波共用平面アンテナの構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施例における偏波共用平面アンテナの平面図である。
【図３】従来技術における偏波共用アンテナの平面図である。
【符号の説明】
１、１’ 無給電スロット
２、２’、８、８’ スロットアンテナ素子
３、９、１３ 地導体
４、７、１０、１６ 誘電体板
５、１１ 給電線路
６、１２ 給電基板
１４、１５ 給電端子
１７、１８ スロットアンテナ素子
１９ 地導体
２０、２１ 給電線路
Claims (1)
- 第１のスロットアンテナ素子を有する第１の平面アンテナと、第２のスロットアンテナ素子を有する第２の平面アンテナとを、第１の平面アンテナを上層とし第２の平面アンテナを下層として各平面アンテナの偏波面が互いに直交するように積層し、
第１のスロットアンテナ素子が設けられた導体面に第２のスロットアンテナ素子から放射される電磁波を通過させる無給電スロットを設けた偏波共用平面アンテナであって、
前記第１のスロットアンテナ素子及び前記第２のスロットアンテナ素子はそれぞれ自己共振周波数が異なる２つのスロットアンテナ素子を有し、前記偏波共用平面アンテナは、前記第１のスロットアンテナ素子及び前記第２のスロットアンテナ素子のそれぞれにおいて、２つのスロットアンテナ素子を同位相で給電するように構成されていることを特徴とする偏波共用平面アンテナ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000309186A JP4081228B2 (ja) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | 偏波共用平面アンテナ |
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| Publication Number | Publication Date |
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000309186A Expired - Fee Related JP4081228B2 (ja) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | 偏波共用平面アンテナ |
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| JP2020159957A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 東京電力ホールディングス株式会社 | 部分放電計測装置 |
| CN112467339B (zh) * | 2020-11-23 | 2023-12-01 | 维沃移动通信有限公司 | 天线及电子设备 |
-
2000
- 2000-10-10 JP JP2000309186A patent/JP4081228B2/ja not_active Expired - Fee Related
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