JPH02214308A - ２重ら線式スロット配列円形アンテナ - 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】 〔産業上の利用分厨〕 本発明は、通信用アンテナや放送用アンテナ等に用いら
れて好適のスロット付き円形アンテナに関し、特にその
スロットのパターンのを２ｆｆｔにしたアンテナの指向
性効率の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来のら線状配列式スロット付き円形アンテナは、第６
ａ図（縦断面図）に示すように、円形放射板４と、これ
とほぼ同じ直径をもつ円形底板３と、これら放射板およ
び底板の各周縁部を相互に結合する側５！［５とからな
り、内部に円形導波空間が形成されるとともに、円形底
板３の中央部における給電用間口３ａに給電部たる中心
導体１と外部導体２とが配設されて構成されている。

また、第６ｂ図（縦断面［２１）に示したような、円形
導波空間を中間板７で上下の２層に分割した、ら線状配
列式スロット付き円形アンテナも、はぼ同じ構成となっ
ている。なお、図中の符号６は整合体、８は電波吸収体
をそれぞれ示している。

そして、上述のいずれのアンテナにあっても、円形放射
板４には、円偏波を発生ずるスロットが次に述べるパタ
ーンのもとに形成されている。

すなわち第７図において、円形放射板４の中心をＸ−Ｙ
座標の原点とするとともに、上記導波空間の任意の径方
向軸とＸ軸とのなす角をθ、（ラジアン表記・θは≦θ
≦２πにとどまらない）、アンテナの給電部から上記円
形導波空間の径方向へ同じ強さで一様に拡がる伝搬波モ
ードの波長をλｇ、δを任意数としたとき、上記原点と
の距離ｒが ｒ＝δ＋（±θ／２π）×λｇ で表わされるら線Ｒ上に、長さが約λ／２で互いにほぼ
９０°の角度を持って対をなすスロット１０゜１０′が
、半径「方向に約λｇ／４の間隔をあけて設けられてい
る。なお、この対状のスロット１０．１０’の多数組が
上記らｔｌＲ上に設けられていることはいうまでもない
。

〔発明が解決しようとする課題〕

−ｍに、円形スロットアンテナでは、閉口効率を上げる
にはスロットの密度を高めればよいとされている。

ところで、上述のような従来のスロットパターンをもつ
円形スロットアンテナでは、円形導波線路内部の遅波率
を高めない限り、スロットの密度を高めることはできな
い。

しかし、遅波率を高めることは円形導波線路内のｉｕ：
体損が増加し、逆にアンテナ全体の効率を下げることに
なり、また、径方向軸ｒ方向に人ビ／４の間隔で配設さ
れているスロット対における各々のスロットの効果を互
いに乱したり、物理的にスロットが交差してしまうため
、従来のスロットパターンでは、スロット密度を上げ閉
口効率を上げるには限界があるという問題点がある。

本発明は、このようなｆｍｌｌ１点の解決をはかろうと
するもので、従来のスロット（第１のスロット）に対し
て逆相となるとされていた１７２波艮の位置に第２のス
ロットを配列するとともに、同第２のスロットを第１の
スロットとけ反対側に約４５＠傾けることにより、円形
スロットアンテナの閉口効率を向上しながら、スロット
の効果を互いに乱すことなく、無理なくスロットを配列
し、両スロットの合成によって円偏波を発生できるよう
にした２重ら線式スロット配列円形アンテナを提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明の２重ら線式スロッ
ト配列円形アンテナは、円形放射板と、円形放射板とほ
ぼ同じ直径を有する円形底板からなり、内部に円形導波
空間を形成された円形アンテナにおいて、上記底板の中
央部における給電用閉口に接続された給電部をそなえ、
同給電部から上記円形導波空間の径方向へほぼ軸対称に
一様に拡がる伝搬モードの波長をλビ、自由空間での波
長をλＣ１上記放射板の中心をＸ−Ｙ座標の原点とする
とともに、上記導波空間の任意の径方向軸とＸｌ１ｌｌ
とのなす角をθ、（ラジアン表記・θはＯ≦θ≦２πに
とどまらない）、δを任意数としたとき、上記原点との
距ｌ１ｉｉ肋（ ｒ＝δ＋（±θ／２π）×λｇ・・・・・・・・・・川
・・・・・■で表わされる第１のら線上に、スロット長
がほぼλｅ／２である第１のスロットが径方向に対し約
４５°傾くように上記放射板に配列されるとともに、上
記原点との距離ｒが 「＝δ＋λｇ／　２　＋（±θ／２π）Ｘλｇ・・・・
・・■（ただし、０式と０式は複合同順であり、双方の
ら線は重なることがない） で表わされる第２のら線上に、スロット長がほぼλｅ／
２である第２のスロットが径方向に対し上記第１のスロ
ットとは反対側に約４５°傾くように上記放射板に配列
されていることを特徴としている。

〔作　用〕

上述の本発明の２重ら線式スロット配列円形アンテナで
は、円形放射板上に形成された第２のスロットが、第１
のスロットの逆相の位置に設けられたことにより、円形
放射板上にスロットをほぼ均等に分布することができて
、円形放射板のほぼ全面を有効に利用することができる
ほかに、第１のスロットと第２のスロットとは互いに径
方向に約４５°傾けて形成されているので、スロット効
果を互いに乱すことなく無理なく配列することができ自
然な形で円偏波を発生させることができる。

〔実　施　例〕

以下、図面により本発明の一実施例としての２重ら線式
スロット配列円形アンテナについて説明すると、第１図
はその斜視図、第２図は正面図、第３ａ〜３ｄ図はスロ
ット対の電界ベクトルの変化を示した図、第４ａ〜４ｅ
図はそれぞれのスロット対の合成ベクトルをアンテナ全
体について示した図、第５＆〜５ｃ図は第１．２図の場
合異なったスロットパターンをそなえた円形スロットア
ンテナの正面図である。

この実施例の２重ら線式スロット配列円形アンテナも、
第６ａ図に示した従来のものと同様に、円形放射板４と
同円形放射板４とほぼ同じ直径を有する円形底板とこれ
ら放射板および底板の各周縁部を相互に結合する側壁板
５とからなり、内部に円形導波空間が形成されるととも
に、底板の中央部に給電部をそなえて構成されている。

そして、円形放射円板４には、スロットが次に述べるパ
ターンのもとに形成されている。

すなわち、第２図に示すごとく、円形放射円板４の中心
をＸ−Ｙ座圧の原点とし、円形導波空間の任意の径方向
軸とＸ軸とのなす角をθ（ラジアン表記・θはＯ≦ｌ）
５２ｇにとどまらない）、δを任意数、上記給電部から
上記円形導波空間の径方向へ軸対称に一様に拡がる伝搬
モードの波長をλｇ、自由空間での波長をλｅとしたと
き、上記原点との距離ｒ１が、 「Ｉ；δ＋（±θ／２π）Ｘλｇ で表わされる第１のらａＲ１上に、スロット長がほぼλ
ｃ／２の第１のスロット１ｍ、２ａ、３ａ・・・・・・
ｎａが、径方向に対して４５°傾けて配列されている。

さらに、上記原点との距離ｒ、が ｒ、−δトλ［１／　２　＋　（±θ／２π）×λｇで
表わされる第２のらＬｉ、　ｎ　を上に、スロット長が
ほぼλｅ／２の第２のスロットｌｂ、２ｂ、３ｂ・・・
・・・ｎｂが、径方向に対して上記第１のスロットとは
反対側に約４５°に傾けて配列されている。

次に、本発明の円形アンテナの中心から周壁に向けて電
力を供給する場ｂ、上記のスロワ）−１ａとスロット３
１＋とを一対としたときのスロット対の時間経過に対す
る電界ベクトル変化を示した第３ａ〜３ｄ図によりその
作動を説明すると、第３ａ図は、ある時刻しにおけるス
ロット１ａおよびスロワ）３ａによって合成される電界
ベクトルを示している。このとき、スロット１ａと３ｂ
はλ６／２離れているため、それぞれのスロットの位置
における電流の向きＤｌａおよびＤｓｂは互いに逆の方
向である。したがってスロット１ａによるスロット１ａ
と垂直の電界ベクトルｅ１ａが発生し、またスロワ）３
ｂにより電界ベクトルｃ３ａが発生して、この２つの電
界ベクトルを加え合わせた合成電界ベクトルＥ　ｌが発
生する。

第３ａ図の瞬間からＴ／４（Ｔは伝搬電波の周期）経過
時には、合成電界ベクトルは、第３１＋図に示すごとく
、ＩＩ（ベクトル量は０）となり、さらに、これよりＴ
／４経過時（第３ａ図からすればＴ／２経過した時点）
には、合成ベクトルは第３ｃ図に示すごとく、Ｅｌとは
逆向きのＥ、となり、さらに、Ｔ／４経過時（第３ａ図
からすれば３７４Ｔ経過した時点）には、第３ｄ図に示
すごとく合成ベクトルはＥ４（ベクトル及はＯ）となる
。

第３ａ〜３ｄ図に示したごとく、対状のスロットによる
合成電界ベクトルは、Ｅｌ−＋Ｅ、→Ｅ、→Ｅ。

と変化するので、スロット３ｂがスロット１ａからλｇ
／２はなれた位置、すなわち逆相の位置に設けられたに
も拘わらず、このスロット対は径方向に対して直角の偏
波面をもつ直線偏波を発生する。

上述のことは、他のスロット対である２ａと４ｂ、ある
いは１ｈと３１＋、２Ｌ＋と４ａなど、径方向にとなり
あうあらゆるスロット対についても同様であるから、そ
れぞれのスロット対の合成電界ベクトルをアンテナ仝木
として考えたとき、第４１１〜４ｄ図〔なお、第４ａ〜
４ｄ図に示されたスロットパターンは、第２図に示され
たスロットパターンと同じであり、また第４ａ図は第３
ａ図に、また第４１＋図は第３ｂ図に、（以下同様）そ
れぞれに対応する〕に示すように、合成？４界が周７Ｕ
ＩＴで回転して、第４ｃ図に示すごとく、円偏波（右偏
波）を発生することができる。

上述のごとく、第２図のスロットｌｂ、２ｂ・・・・・
・ｏｂが第１のスロットｌａ、２ａ・・・・・・ｎａか
らλｇ／２はなれた、逆相の位置に設けられたことによ
り、スロットを円形放射板４上に均等に分布することが
できて、円形スロットアンテナの閉口効率の向上をはか
ることができる。

また、第１のスロッＩ・１ｍ、２ｍ・・・・・・ｎａと
第２のスロツ１−１ｂ、２ｂ・・・・・・ｎｂとは、径
方向に対して互いに反対方向に約４５°傾けて形成され
ているので、上記第２のスロットが逆相の位置に設けら
れているにも拘わらすスロット効果を互いに乱すことな
く円偏波を発生することができる。

次に、第５ａ図に示したものは、第２！！ｌに示したス
ロットの密度を高めて効率を上げ、またグレーティング
ローブを除去するために、スロット１ｍ、２ｍ、３ａ・
・・−・・ｎａおよびスロットｌｂ、２ｂ、３ｂ・・・
・・・ｎｂの相互間隔を小さくして密に配列した例であ
り、また第５ｂ図は、第５ａ図のものの円偏波と偏波の
回転方向が逆の場合の例である。なお、第５Ｃ図は第５
ａ［Ｉにおいて電波吸収体８を省略した例である。この
ように、本発明によれば、従来の、１重ら線上にスロッ
トペアを用いた場合よりスロット密度を信置上にするこ
ともでき、円形放射板の全面にスロットを形成すること
ができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明のら線状配列式スロット付
き円形アンテナによれば、次のような効果ないし利点が
得られる。

（１）スロットを円形放射板上に均等に分布することが
できて、円形放射板のほぼ全面を有効に利用することが
でき、その結果円形導波線路内の遅波率を大きくとらな
くてもアンテナの閉口効率を高めることができる。

（２）スロットの密度がほぼ１００％の円形スロットア
ンテナを得ることが可能となる。

（３）スロットを形成される位置の設定により、上述の
効果が得られるので、従来のものより安価に円形スロッ
トアンテナの性能向上がはかられ、かつ製造上において
も歩留りがよくなる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５Ｃ図は、本発明の実施例としての２重ら線式ス
ロット配列円形アンテナを示すもので、第１図はその斜
視図、第２図は正面図、第３１Ｌ〜３ｄｃ！！Ｉはスロ
ットの作動説明図、第４ａ〜４０図はアンテナの作動説
明図、第５ａ〜５０図は第１図のものと異なるスロット
パターンをもつ２ｆｆｉら線式スロット配列円形アンテ
ナの正面図であり、第６ａ図、第６ｂｌｌｌは従来の２
型式スロット配列円形アンテナの側断面図、第７図は第
６ａ図のものの一部切断正面図である。 １・・中心導体、２・・外部導体、３・・円形底板、４
・・円形放射板、５・・側壁板、ｌａ。 ２ｍ、３ｍ・−−ｈａ　・・スロット、１　ｂ、　２　
ｌＪ、　３　ｂ−＋＋Ｌ＋・・スロット、１０．１０’
　　・・スロット。 代理人　弁理士　飯　沼　義　彦 同　友達　功 同　阿部英幸 第４ｂ 図 日１喫１＝ｔ＋−可丁 第４Ｃ 図 映−１１１１・；七十７丁 第５０ 図 第 ｂ 図 第４ｄ 図 第４８ 図 ４ａ 第 Ｃ 図 第６０ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円形放射板と、円形放射板とほぼ同じ直径を有する円形
   底板からなり、内部に円形導波空間を形成された円形ア
   ンテナにおいて、上記底板の中央部における給電用閉口
   に接続された給電部をそなえ、同給電部から上記円形導
   波空間の径方向へほぼ軸対称に一様に拡がる伝搬モード
   の波長をλｇ、自由空間での波長をλｅ、上記放射板の
   中心をＸ−Ｙ座標の原点とするとともに、上記導波空間
   の任意の径方向軸とＸ軸とのなす角をθ、（ラジアン表
   記・θは０≦θ≦２πにとどまらない）、δを任意数と
   したとき、上記原点との距離ｒがｒ＝δ＋（±θ／２π
   ）×λｇ………………（１）で表わされる第１のら線上
   に、スロット長がほぼλｅ／２である第１のスロットが
   径方向に対し約４５゜傾くように上記放射板に配列され
   るとともに、上記原点との距離ｒが ｒ＝δ＋λｇ／２＋（±θ／２π）×λｇ……（２）（
   ただし、（１）式と（２）式は複合同順であり、双方の
   ら線は重なることがない） で表わされる第２のら線上に、スロット長がほぼλｅ／
   ２である第２のスロットが径方向に対し上記第１のスロ
   ットとは反対側に約４５゜傾くように上記放射板に配列
   されていることを特徴とする、２重ら線式スロット配列
   円形アンテナ。