JPH02154506A - 平面アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、衛星放送、衛星通信の受信等に用いられるマ
イクロ波帯の平面アンテナに関するものである。

〈従来の技術〉 近年、情報化社会の発達とともに衛星放送、衛星通信等
が盛んになってきた。一般に、衛星放送では、１２ＧＨ
ｚ帯の円偏波が使用され、衛星通信では、送信に１４Ｇ
Ｈｚ帯の直線偏波が使用され、受信に１２ＧＨｚ帯の直
線偏波が使用される。

これらのアンテナとしては、利得３０〜４０ｄＢ程度の
パラボラアンテナ、平面アンテナ等が実用化され、特に
平面アンテナは薄型で設置が容易であることから脚光を
浴びている。従来の平面アンテナとしては特開昭６３−
１３５００３号公報等に開示されているようなスロット
を励振するアンテナをアレイ化したアンテナ、或はマイ
クロストリップアンテナをアレイ化したアンテナが知ら
れている。

従来の平面アンテナの例を第５図（ａ）乃至（ｃ）に示
す。第５図（ａ）は、スロット型アンテナの１素子のア
ンテナの斜視図であり、同図（ｂ）はその断面図であり
、第５図（ａ）及び（ｂ）中、１６は第１の地導体板を
、１７は第２の地導体板を、１８は第１の誘電体基板を
、１９は第２の誘電体基板を、２０はスロットを、２１
は給電線路を、２２は摂動セグメントを、２３は第１の
誘電体スベサを、２４は第２の誘電体スペーサを、２５
はスロワ［・２０を設けるための導体パターンを示して
いる。摂動セグメント２２は、円偏波を発生させるため
に導体パターン２５に設けられた切り欠は部を示す。給
電線路２１はトリプレート線路を構成し、給電線路２１
により導かれたマイクロ波は、スロット２０と電磁的に
結合してスロット２０を励振し、外部にマイクロ波を放
射しアンテナとして動作する。この時、摂動セグメント
２２が設けられていることにより、スロット２０は直交
する２つの電界でかつ位相かπ／２ずれた電波を放射し
、円偏波アンテナとして動作する。

第５図（Ｃ）は、従来のマイクロストリップアンテナの
１素子のアンテナを示す斜視図で、第５図（Ｃ）中、２
６はパッチを、２７は給電線路を、波を放射させる方式
は、軸比の周波数特性が狭帯域になる。又、２点から給
電して円偏波を発生させる方式も、摂動セグメントを設
ける方式に比べると帯域が広くなるが、未だ十分に広帯
域であるとはいえず、又給電点が２つあるために一方の
給電点から励振した電界が、もう一方の給電点の影響を
受けて交差偏波成分を発生するという問題点があった。

又マイクロストリップアンテナでは、給電線路からの放
射損失があるという問題点もある。

本発明は、上記の点に鑑みて創案されたものであり、上
記従来の問題点を除去した、広帯域にわたって良好な円
偏波が得られる平面アンテナを提供することを目的とし
ている。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するため、本発明の平面アンテナは、
第１及び第２の地導体と、給電線路と、アンテナ素子と
、上記の給電線路及びアンテナ素子を上記第１及び第２
の地導体の間に保持するスペーサ手段とを備え、上記の
第１の地導体に放射２８は誘電体基板を、２９は地導体
を、３０は′Ｆ型分配器を、３１は第１の給電点を、３
２は第２の給電点を示している。パッチ２６は誘電体基
板２８、地導体２９とともに不平衡平面回路共振器を構
成する。又給電線路２７、Ｔ型付配器３０は、誘電体基
板２８、地導体板２９とともにマイクロストリップ線路
を構成する。第１の給電点３１と第２の給電点３２の位
置関係は、パッチの中心に対して直交した位置に設けら
れる。給電線路２７により導かれたマイクロ波はＴ型付
配器３０により２つの線路により分配され、第１の給電
点３１、第２の給電点３２に導かれる。この時、各給電
点でのマイクロ波の位相は互いにπ／２ずれた位相とな
るように導かれる。第１の給電点３１と第２の給電点３
２の双方からパッチ２６を励振した場合、互いに直交す
る２つの直線偏波をπ／２の位相をもって励振するので
、円偏波が放射される。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、これらのアンテナにおける円偏波発生の
ために摂動セグメント２２を設けて円側孔を設け、上記
のアンテナ素子と放射孔を設けた第１の地導体板との間
で、複数の共振スロットを形成すると共に、上記の放射
孔を設けない第２の地導体との間でマイクロストリップ
共振器を形成するように構成している。

即ち、本発明では、アンテナ素子としてのパッチを２枚
の地導体板の間に配置し、放射側の地導体板に放射孔を
設け、パッチと放射孔との間に共振スロットを形成する
と同時に、非放射側の地導体板との間に不平衡平面回路
構成の共振回路を形成し、この２つの共振回路の励振を
パッチの２点から給電することにより行うように構成し
ている。

く作用〉 不平衡平面回路共振器からの放射電波は、他方の給電点
の影響を受け、交差偏波成分を発生する。

摂動セグメントを設けた共振スロットからの放射電波に
よって交差偏波成分を打ち消して広帯域にわたって良好
な軸比の円偏波を得る。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を具体的に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す斜視図である。第１
図では、１素子のアンテナを示したが、衛星放送受信ア
ンテナに応用する際には、第１図のアンテナを平面状に
配列してアレイとして実用化される。又第２図は、本発
明の実施例の断面図を、第３図は平面図を示し、同一部
分には同一符号を用いている。第１図中、ｌは第１の地
導体、２は第１の誘電体スペーサ、３は第２の誘電体ス
ペーサ、４は第２の地導体、５はアンテナ素子としての
正方形バッチ、６は第１の給電線路、７はＴ取分配器、
８は第２の給電線路、９は第３の給電線路、１０は第１
の給電点、１１は第２の給電点、１２は摂動セグメント
、１３は放射孔、１４はλ１／４インピーダンス変換器
、１５は誘電体基板をそれぞれ示している。正方形パッ
チ５、給電線路６、Ｔ量分配器７、第２の給電線路８、
第３の給電線路９等は導体パターンで、厚さ２５〜１５
０μｍのフレキシブルな誘電体基板１５上に形成された
銅箔にエツチング加工等を行うことにより形成される。

放射孔１３は、第１の地導体１にプレス加工第１の給電
線路６によって導かれたマイクロ波は、λ６／４インピ
ーダンス変換器１４に導かれ、Ｔ取分配器に導かれる。

Ｔ量分配器７ではマイクロ波か２分配され、それぞれ第
２の給電線路８、第３の給電線路９に導かれる。第２の
給電線路８に導かれたマイクロ波は給電点ＩＯに達する
。第３の給電線路９に導かれたマイクロ波は給電点１１
に達する。給電点１０，１１でのマイクロ波の位相は、
給電線路８．９の長さがλ、／４異なっているため、π
／２　だけずれる。本実施例の以下の説明では、第３の
給電線路９の長さが第２の給電線路８長さよりもλ、／
４長い場合について説明する。この時、給電点１０での
マイクロ波の位相を基準にとると、給電点１１でのマイ
クロ波の位相は、−π／２となる。各給電点ｌ０１１１
に達したマイクロ波は、正方形パッチ５を励振する。パ
ッチ５の励振電界は、第４図矢印に示すようになる。

パッチ５と、第２の地導体４との間にマイクロストリッ
プアンテナと同様の電界が発生するとともに、パッチ５
、第１の地導体ｌとの間に形成され等を行うことにより
形成される。又誘電体スペザ２．３等は例えば厚さ１ｍ
ｍ〜２ｍｍ程度のポリオレフィン系フオーム、或はペー
パーノ飄二カム等カ使用される。第１の給電線路６、Ｔ
量分配器７、第２の給電線路８の一部、及び第３の給電
線路９の部は、誘電体スペーサ２．３、誘電体基板１５
、地導体Ｌ４とでトリプレート線路を構成する。

又第２の給電線路８、第３の給電線路９の長さは、一方
の長さが他方の長さよりも　λ、／４　（λ６：設計中
心周波数の実効波長）の長さだけ長くなっている。第２
の給電線路８、第３の給電線路９は、パッチの入力イン
ピーダンスにマツチングをとるためのλ１／４インピー
ダンス変換器のようなマツチング線路を含む構成であっ
ても良い。又摂動セグメント１２は地導体ｌと一体で形
成されている。

上記のような構成により、正方形パッチ５と放射孔１３
との間に摂動セグメント１２の存在によって複数個（２
個）の共振スロットが形成されると共に、正方形パッチ
５と第２の地導体４との間でマイクロストリップ型の共
振器が形成されている。

るスロットにも電界が発生する。マイクロスト１月ンプ
型の不平衡平面回路共振器を形成して生じた電界とスロ
ットに発生した電界を分けて考える。

まず、マイクロストリップ型の共振器で発生した電界に
よって放射孔１３から放射される放射電界について考え
る。

各給電点ｌ０１１１からパッチ５を励振するマイクロ波
は、理想的には互いに直交する直線偏波を放射し、励振
位相がπ／２異なっているために放射される合成電界は
円偏波となる。しかしなから、実際には、第１の給電点
１０からの励振電界は第３図中、Ｘ方向の電界成分を持
つとともに、第２の給電点１１の影響をうけてＸ方向の
電界成分も発生し、周知のように合成放射電界として右
旋の楕円偏波を発生ずる。又第２の給電点１１からの励
振電界は、Ｘ方向の電界成分を持つとともに第１の給電
点ｌＯの影響を受けて、Ｘ方向の電界成分を発生し、合
成放射電界として左旋の楕円偏波を発生する。即ち、各
給電点の位置からツク・ノチ５の中心に対して他の給電
点の位置関係が左右逆になるために、各給電点から励振
した時に放射される偏波の旋回方向は、互いに逆方向と
なる。

次に、スロットの励振電界について考える。地導体ｊに
設けられた放射孔１３の内部に設けられたパンチ５と、
地導体１の間にできるスロットの寸法は、スロットの周
囲長がほぼ２波長の長さとなるように放射孔１３の寸法
か選ばれる。このとき、給電点ＩＯからスロットを励振
した場合、摂動セグメント１２があるために左旋の円偏
波、又は左旋の楕円偏波を放射する。

又、給電点１１からスロットを励振した場合には右旋の
円偏波、又は右旋の楕円偏波を放射する。

従って、給電点ＩＯからパッチ５を励振した場合、マイ
クロストリップ共振器は、右旋の楕円偏波を発生し、ス
ロットでは左旋の楕円偏波を発生する。又、給電点１１
からバッチ５を励振した場合、マイクロストリップ型共
振器は左旋の楕円偏波を発生し、スロットでは右旋の楕
円偏波を発生する。

従って、各給電点１０１　Ｉｆでマイクロストリップ型
共振器の発生する楕円偏波とスロットで発生なお、本発
明は、サスペンデッドライン構造の給電線路等を使用し
たアンテナにも適用できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す斜視図、第２図
は本発明の実施例の断面を示す図、第３図・は本発明の
実施例の平面を示す図、第４図はアンテナの励振電界を
示す図、第５図（ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ従来例を示
す図である。 ■・・第１の地導体 ２・・・第１の誘電体スぺ ３・・・第２の誘電体スベ ４・・・第２の地導体、 ５・・・正方形パッチ、 ６・・・第１の給電線路、 ７・・・Ｔ型分配器 ８・・第２の給電線路、 ９・・・第３の給電線路、 １０・・・第１の給電点、 する楕円偏波とが、逆方向の旋回方向の楕円偏波となる
ために、互いに打ち消しあうために、直線偏波となる。 従って、給電点１０，１１の両方から、π／２の位相差
をもって励振した場合の合成電界は、円偏波となる。又
、マイクロストリップ共振器からの放射電界とスロット
からの放射電界の振幅比は、第１の地導体ｌ、バッチ５
、第２の地導体４の各々の間隔を変えることにより変化
させることができる。又、スロットからの楕円偏波の軸
比は、放射孔１３、摂動セグメンｌ−１２の寸法を変え
ることにより、マイクロスＩ・リップ共振器とは独立に
設定できる。従って、マイクロスＩ・リップ共振器の軸
比の周波数特性に近い周波数特性をもつ逆偏波の軸比の
周波数特性のスロワ１〜の形状にすることにより、広帯
域にわたって良好な軸比をもつ円偏波アンテナが得られ
る。 〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、広帯域にわたっ
て良好な円偏波が得られる平面アンテナができる。 １１・・・第２の給電点、 １２・・・摂動セグメント、 １３・・・放射孔、 １４・・・λ１／４インピーダンス変換器１５・・・誘
電体基板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１及び第２の地導体と、 給電線路と、 アンテナ素子と、 上記給電線路及び上記アンテナ素子を上記第１及び第２
   の地導体の間に保持するスペーサ手段と を備え、 上記第１の地導体に放射孔を設け、 上記アンテナ素子と上記放射孔を設けた上記第１の地導
   体板との間で複数の共振スロットを形成するとともに、 上記放射孔を設けない第２の地導体との間でマイクロス
   トリップ共振器を形成してなることを特徴とする平面ア
   ンテナ。