JP4388415B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

この発明は、レーダなどに用いられるアンテナ装置に関し、特にアレーアンテナ用の素子アンテナに適用され得るアンテナ装置に関するものである。

従来のアンテナ装置は、テーパスロットアンテナ（Ｔａｐｅｒｅｄ Ｓｌｏｔ Ａｎｔｅｎｎａ）に平行平板を装荷した構造を持つ（例えば、非特許文献１参照）。

山口聡他、"超広帯域平行平板装荷テーパスロットアンテナ"、信学技報、Ａ・Ｐ，Ｖｏｌ．１０２，Ｎｏ．２３２，Ｊｕｌｙ，２００２、ｐｐ．６７

従来のアンテナ装置は、テーパスロットアンテナに同軸線路を直付けしているため、アンテナの反射特性がテーパスロットアンテナの形状のみで決まるという制限があった。また、同軸線路の芯線とテーパスロットアンテナの導体板を短絡するためには、手作業で半田付けを行う必要があるため、高い工作精度が要求されるとともに、加工によるばらつきが生じるという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、アンテナの広帯域化を図ることができるとともに、テーパスロットアンテナの給電点の加工のばらつきを抑えことができるアンテナ装置を得るものである。

この発明に係るアンテナ装置は、誘電体基板の一面に形成された第１及び第２の導体板から構成されるテーパスロットアンテナに、２枚の導体平板と、前記テーパスロットアンテナに接触しない位置で前記２枚の導体平板を短絡するように前記２枚の導体平板に挿入した、円筒形くりぬき穴を複数有する導体ブロックとから構成される平行平板を装荷した構造を有するアンテナ装置であって、前記誘電体基板の他面に形成された線状導体と、前記誘電体基板の一面に前記第２の導体板を伸張して形成された地導体とから構成されるマイクロストリップ線路を備え、前記誘電体基板の一面に形成された前記第１の導体板と前記誘電体基板の他面に形成された前記線状導体がスルーホールにより短絡されているものである。

この発明に係るアンテナ装置は、アンテナの広帯域化を図ることができるとともに、テーパスロットアンテナの給電点の加工のばらつきを抑えことができるという効果を奏する。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置について図１から図３までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。また、図２は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置のテーパスロットアンテナを示す正面図である。さらに、図３は、図１のＡ−Ｂ線におけるアンテナ装置後方側の断面図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図１〜図３において、この実施の形態１に係るアンテナ装置は、誘電体基板２ｃ上に形成されたテーパスロットアンテナ２に、第１及び第２の導体平板１ａ、１ｂと複数の導体短絡板５から構成される平行平板１を装荷した構造を有するアンテナ装置において、テーパスロットアンテナ２を構成する第２の導体板２ｂを伸張し、これを地導体６ｂとし、且つ誘電体基板２ｃに対し地導体６ｂの裏側に線状導体６ａを備え、地導体６ｂと線状導体６ａがマイクロストリップ線路６を形成し、線状導体６ａはスルーホール７を介してテーパスロットアンテナ２を構成する第１の導体板２ａと短絡され、テーパスロットアンテナ２はマイクロストリップ線路６によって互いに逆相で給電されるように配置されている。

平行平板１は、金属等の第１の導体平板１ａと、金属等の第２の導体平板１ｂから構成されている。

テーパスロットアンテナ２は、誘電体基板２ｃ上に形成された金属等の第１の導体板２ａと、同じく誘電体基板２ｃ上に形成された金属等の第２の導体板２ｂによって構成されている。各導体板２ａ、２ｂは、給電点側から前方（図１中の右側）に向けてテーパ上に開口されており、先端部がアンテナ開口部となっている。なお、誘電体基板２ｃの長さは、平行平板１の幅（図１の左右方向）と同じである。

コネクタ４は、同軸線路（図示せず）が接続されており、マイクロストリップ線路６の線状導体６ａが芯線に電気的接続され、地導体６ｂが外被に電気的接続されている。

金属等の導体短絡板５は、平行平板１を構成する第１及び第２の導体平板１ａ、１ｂを短絡するためのものであり、テーパスロットアンテナ２の給電点側方向で、且つテーパスロットアンテナ２に接触しない位置で、テーパスロットアンテナ２を構成する平面に対して平行に複数枚配列されている。各導体短絡板５を使用周波数の半波長よりも短い間隔となるように配列すれば、帯域内の電波は平行平板１と各導体短絡板５から成る矩形導波管開口でカットオフとなる。その結果、テーパスロットアンテナ２の後方側へ放射された電波は、各導体短絡板５の開口で反射され、アンテナ正面方向へ再放射される。

マイクロストリップ線路６は、誘電体基板２ｃの一方の面上に形成された金属等の線状導体６ａと、誘電体基板２ｃの他方の面上に形成された金属等の地導体６ｂによって構成されている。誘電体基板２ｃに形成されたスルーホール７は、第１の導体板２ａと線状導体６ａを短絡する。

つぎに、この実施の形態１に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図２において、マイクロストリップ線路６によって、テーパスロットアンテナ２を構成する各導体板２ａ、２ｂが互いに逆相で励振されることにより、テーパスロットアンテナ２はアンテナ開口部方向へ電波を伝搬する。

マイクロストリップ線路６の幅と長さを調節することにより、マイクロストリップ線路６をインピーダンス整合器として動作させることができる。その結果、アンテナ装置の反射特性を改善し、アンテナ装置の広帯域化が図れる。

さらに、マイクロストリップ線路６と、スルーホール７は、エッチングなどの機械加工によって製作されるため、加工によるばらつきを抑えることができる。

以上説明したように、本実施の形態１により、アンテナ装置の広帯域化が図れ、また、テーパスロットアンテナ２の給電点部分の加工のばらつきを抑えたアンテナ装置が得られるという効果がある。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置について図４から図６までを参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。また、図５は、この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置のテーパスロットアンテナを示す正面図である。さらに、図６は、図４のＡ−Ｂ線におけるアンテナ装置後方側の断面図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図４〜図６において、上記の実施の形態１と同様のものについては、同一符号を付して説明を省略する。地導体６ｂが平行平板１を短絡するように配置されている。

つぎに、この実施の形態２に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

上記の実施の形態１で示した図３において、地導体６ｂが導体短絡板５の間でリッジを形成することにより、平行平板１と導体短絡板５が作る矩形導波管のカットオフ周波数が下がり、そのため、アンテナ装置後方側への不要放射の増大、アンテナ装置利得の低下などの問題が生じてしまう。

図４〜図６に示すように、地導体６ｂを拡張して平行平板１と短絡させることにより、地導体６ｂが平行平板１と矩形導波管を構成し、且つ図３よりも幅の狭い矩形導波管を構成することになり、矩形導波管のカットオフ周波数を上げることができる。したがって、帯域内の電波は矩形導波管開口で反射され、アンテナ装置後方への不要放射を抑制することができる。

以上説明したように、本実施の形態２により、アンテナ装置後方への不要放射を低減できるといった効果が得られる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置について図７を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す断面図である。この図７は、図３及び図６と同じ位置におけるアンテナ装置後方側の断面図である。

図３及び図６と同様のものについては、同一符号を付して説明を省略する。

図７において、金属等の直方体の導体ブロック８は、円筒形くりぬき穴を複数備え、平行平板１の間であって、且つテーパスロットアンテナ２に接触しない位置で給電点側の位置に、平行平板１を短絡するように挿入されている。

この導体ブロック８は、複数の導体短絡板５に代るもので、幅が導体短絡板５の幅（図１で左右方向）と同じで、円筒形くりぬき穴が平行平板１と各導体短絡板５から成る矩形導波管と同数である。また、中央の円筒形くりぬき穴の内側の上下に、テーパスロットアンテナ２が挿入できる溝が設けられている。

つぎに、この実施の形態３に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

上記の実施の形態１及び２では、複数の導体短絡板５を配列し、平行平板１と矩形導波管構造を構成したが、この実施の形態３では、平行平板１の間に円筒形くりぬき穴を複数備えた導体ブロック８を挿入し、テーパスロットアンテナ２の後方に円筒形くりぬき穴により円形導波管を構成したものである。円筒形くりぬき穴は、ドリル加工により容易に製作されるので、導体短絡板５を複数配列するよりも手間が省け、コストを低減できる。

以上説明したように、本実施の形態３により、アンテナ装置後方への不要放射を防ぐ構造を容易に、且つ低コストで実現できるといった効果が得られる。

この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置のテーパスロットアンテナを示す正面図である。 図１のＡ−Ｂ線におけるアンテナ装置後方側の断面図である。 この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置のテーパスロットアンテナを示す正面図である。 図４のＡ−Ｂ線におけるアンテナ装置後方側の断面図である。 この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 平行平板、１ａ 第１の導体平板、１ｂ 第２の導体平板、２ テーパスロットアンテナ、２ａ 第１の導体板、２ｂ 第２の導体板、２ｃ 誘電体基板、４ コネクタ、５ 導体短絡板、６ マイクロストリップ線路、６ａ 線状導体、６ｂ 地導体、７ スルーホール、８ 円筒形くりぬき付き導体ブロック。

Claims (1)

1. 誘電体基板の一面に形成された第１及び第２の導体板から構成されるテーパスロットアンテナに、２枚の導体平板と、前記テーパスロットアンテナに接触しない位置で前記２枚の導体平板を短絡するように前記２枚の導体平板に挿入した、円筒形くりぬき穴を複数有する導体ブロックとから構成される平行平板を装荷した構造を有するアンテナ装置であって、
   前記誘電体基板の他面に形成された線状導体と、前記誘電体基板の一面に前記第２の導体板を伸張して形成された地導体とから構成されるマイクロストリップ線路を備え、
   前記誘電体基板の一面に形成された前記第１の導体板と前記誘電体基板の他面に形成された前記線状導体がスルーホールにより短絡されている
   ことを特徴とするアンテナ装置。

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