JPH03158005A - 開口面アンテナ - Google Patents

開口面アンテナ

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JPH03158005A
JPH03158005A JP29664289A JP29664289A JPH03158005A JP H03158005 A JPH03158005 A JP H03158005A JP 29664289 A JP29664289 A JP 29664289A JP 29664289 A JP29664289 A JP 29664289A JP H03158005 A JPH03158005 A JP H03158005A
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JP
Japan
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radiating element
spiral
circumferential length
approximately equal
primary radiator
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Kotaro Nakamura
幸太郎 中村
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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】 a、産業上の利用分野 本発明は、極超短波以上の高い周波数を利用する無線通
信機器の開口面アンテナに関する。
b、従来の技術及び発明が解決しようとする課題従来、
マイクロ波の開口面アンテナの一次放射器としでは、電
磁ホーンとかマイクロストリップによるパッチアンテナ
などが使用されており、円偏波通信に対応するには、移
相器、またはコイル状に巻いたヘリックスなどが必要と
されている。しかしながら、これらのものは比較的容積
も大きく、取り扱いも不便であり、かつ電気的特性も広
帯域にわたり、良好なものとはいえなかった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は
前記問題点を解消し、小形で取り扱い易く、必要により
左旋円偏波、右旋円偏波、直線偏波のいずれかの通信に
も対応でき、かつ周波数特性についても広帯域で良好な
開口面アンテナを提供することにある。
C0課題を解決するための手段 前記目的を達成するための本発明の構成は、下記の(1
)、(2)および(3)のとおりである。
(1)  一次放射器と反射鏡とから成る開口面アンテ
ナにおいて、 該一次放射器は、放射素子と反射板とからなり、該放射
素子は、ほぼ平面に配設された一対の導体線条、または
マイクロストリップ導体からなる多回うず巻を形成して
、その中心から給電される構造であり、それぞれのうず
巻の一半径方向における相隣る巻間隔が対数周期的関係
にあり、該うず巻の最も外側における一周長が使用最長
波長にほぼ等しく、かつ最も内側における一周長が使用
最短波長にほぼ等しく形成され、 前記反射板は、該放射素子の後側で前記使用最短波長の
1/4以下の間隔を置いて配設されており、前記反射鏡
が単数または複数である ことを特徴とする。
(2)前記(1)について、前記一次放射器の後側近く
に周波数変換器を配設すると共に、該変換器を通して前
記放射素子に給電することを特徴とする。
(3)前記(1)について、前記反射鏡の焦点、または
その近(に、複数の前記一次放射器を配設することを特
徴とする。
60作用 前記のように構成された開口面アンテナは、その一次放
射器の放射素子としての一対の線条からなる多回うず巻
について、それぞれのうず巻の一半径方向における相隣
る巻間隔が対数周期的関係にあり、該うず巻の最も外側
における一周長が使用最長波長にほぼ等しく、かつ最も
内側における一周長が使用最短波長にほぼ等しく形成さ
れているので、必要とする周波数帯域における周波数特
性が確保されると共に、該放射素子の後側で前記使用最
短波長の174以下の間隔を置いて反射板が配設されて
いるので、本アンテナは広帯域高利得特性を有する。
e、実施例 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。
第1図および第2図は本発明の開口面アンテナの一実施
例を示し、第1図はオフセットパラボラアンテナ八NT
の正面図、第2図はその断面図である。同図において、
lは一次放射器、2は周波数変換用コンバータ、3は反
射鏡、4は前記一次放射器lおよびコンバータ2を、反
射鏡3に対向して支持する支持部材、5は同軸ケーブル
であり、第2図は円偏波受信アンテナとして使用すると
きの到来電波6の集捉状況を示し、前記一次放射器1は
反射鏡3のほぼ焦点位置に配設されている。
第3図は拡大した一次放射器1の、第4図におけるII
I−III線矢視による断面図、第4図は拡大した一次
放射器1およびコンバータ2の縦断面図である。
同図は左旋円偏波用の一次放射器lとコンバータ2を示
しており、7は一対のうず巻形状の導体線条またはマイ
クロストリップ導体7a、 7bからなる放射素子、8
は終端抵抗器、9はマイクロストリップ基板、lOはコ
ンバータケース、11は同軸ケーブル5の接続用同軸接
栓、12は放射素子7の保護カバーであり、電気特性の
よい絶縁部材である。 13a、 13bは放射素子7
への給電端で、うず巻形素子のほぼ中心部分にあり平行
給電線14にそれぞれ接続される。15はマイクロスト
リップなどで構成される周波数コンバータ本体であり、
高周波給電電力は該コンバータ本体15および平行給電
線14を通して、前記放射素子7へ給電される。
前記アンテナANTの入力インピーダンスの周波数特性
などは、一般に一次放射器1に左右される。今、本実施
例のアンテナANTにおける一次放射器lの構成、寸法
および動作について、以下に述べる。
第5図(^)は前記一次放射器1の放射素子の設計寸法
を決定するための設計方法説明図、第5図(B)は第5
図(^)の中心部拡大図である0図において、放射素子
7のひとつのうず巻重体7bの中心20より、−の半径
方向に線21を引き、該中心20から前記うず巻重体7
bとの最初の交点までの間隔をD+ とじ、その交点か
ら次の交点、すなわち最初の交点からうず巻重体7bが
一周して、次に交差する交点までの間隔をDzとする。
同様に、同半径方向の線21における各間隔を、順次D
LD4とし、前記うず巻重体7bを、これらの相隣る間
隔が対数周期的関係にあろうず巻形状とする。
他方、前記うず巻重体7bの中心20から他の半径方向
に線22を引き、該うず巻重体7bの最も外側の交点ま
での半径をRL、最も内側の交点までの半径をRMとし
、該うず巻重体7bの最も外側の一周長ILを、使用最
低周波数fLの波長λ、にほぼ等しく、かつ該うず巻重
体7bの最も内側の一周長iつを、使用最高周波数fH
の波長λ、にほぼ等しくするとき、RN/λ□中RL/
λ。
の関係になるように、前記うず巻重体7bの形状および
寸法を決定する。この場合、該うず巻重体7bの形状と
してアルキメデスうず巻としてもよい。
次に、放射素子7の背後側に配置する金属反射板16は
、第4図のdに示すように放射素子7との間隔dをd≦
λ14/4とする。この間隔dは使用波長の1/4が理
想的であるが、前記の寸法でも電気的特性上、大きな差
異はない、もし、これらの差異について配慮すれば、第
6図に示すように放射素子7の中心部と周辺部では、金
属反射板16と放射素子7との間隔をそれぞれdH=j
p−λ工/4、dL+λ、/4になるように、少しテー
パをつけて配置すればよい。
終端抵抗器8はその値を約600Ωとし、他端を前記金
属反射板16に接続して接地する。
第7図は前記放射素子7の動作原理説明図を示す。
今、送信の場合を例として説明すると、給電端AIから
給電された高周波電流のうち、A x 、 A s間の
導体長が使用波長の1/2にあたるとき、その周波数の
電流の向きは矢印のように上方に向く、給電端B。
から給電された同周波数の電流は逆相であるため、17
2波長にあたるBz、Bs間の導体には、矢印のような
上向きの電流が流れることになる。従って、導体At、
As間の電流ベクトルと、導体Bg、Bs間の電流ベク
トルが合成されて、大きな上向きの合成電流ベクトルが
得られる。
また、前記放射素子7の背後側に使用波長の約1/4の
間隔を置いて配置された金属反射板16には、前記電流
ベクトルのイメージが作られるため、放射素子7の前面
に電磁波が放射されることになる。
以上の例は、ある−周波数の一瞬時におけるもので、実
際は時時刻刻、給電端A r 、 B iから給電され
る電流が組になって、電磁波を放射するので、ある周波
数帯域にわたって電界が回転する円偏波の電磁波を放射
することになる。
前記放射素子7のうす巻き方向によって右旋円偏波にし
たり、左旋円偏波にすることができる0円偏波はいった
ん反射物によって反射されると、その反射波は逆旋円偏
波となるため、第3図の一例は、主反射鏡3と組み合わ
せて開口面アンテナとした場合は、左旋円偏波用アンテ
ナとなる。
第8図は本実施例における一次放射器1の放射パターン
の試験結果における代表的な一例を示す指向性図であり
、一般的な開口角を有するパラボラ主反射鏡を照射する
のに好都合な放射パターンである。
また、アンテナ入力インピーダンス周波数特性もよく、
最大1オクタ一ブ程度の周波数範囲をカバーできる結果
が得られている。
以上のように、本実施例の開口面アンテナは、反射鏡3
が単数の場合を説明したが、該反射鏡3を複数とし、か
つそれらの反射鏡3がひとつの焦点を共有するよう構成
してもよい。
また、開口面アンテナの他の実施例として、前記反射鏡
3を単数または複数とし、かつ複数の反射鏡3の場合、
それらがひとつの焦点を共有するようにすると共に、前
記単数の反射鏡3または前記複数の反射鏡3のそれぞれ
の焦点、または焦点位置付近に、前記一次放射器lおよ
び周波数変換用コンバータ2を複数配置せしめてもよい
なお、本発明の技術は前記実施例における技術に限定さ
れるものではなく、同様な機能を果たす他の態様の手段
(例えば、放射素子の形状が方形アルキメデスうず巻な
ど)によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範
囲内において種々の変更、付加が可能である。
10発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明の開口面アンテナ
によれば、一次放射器を放射素子と反射板から構成し、
該放射素子をマイクロストリップ化すると共に、ほぼ平
面に配設された一対の線条からなる多回うず巻を形成す
るようにしたので、その形状が薄形で小形軽量になり、
このため取り扱い易く、量産に向きにコストも低減でき
る。また、必要により左旋円偏波、右旋円偏波、直線偏
波のいずれの通信も可能であり、反射鏡と組み合わせて
良好な電気的特性を広帯域特に、所要の周波数帯域にわ
たって得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の開口面アンテナの一実施
例を示し、第1図はオフセットパラボラアンテナの正面
図、第2図はその断面図、第3図は拡大した一次放射器
の、第4図におけるIII−m線矢視による断面図、第
4図は拡大した一次放射器とコンバータの縦断面図、第
5図(^)は放射素子の設計寸法を決める方法説明図、
第5図(B)はその中心部の拡大図、第6図は放射素子
と金属反射板との相互間隔を示す要部断面図、第7図は
放射素子の動作原理説明図、第8図は本実施例における
一次放射器の放射パターンの試験結果の代表的な一例を
示す指向性図である。 ANT・・・開口面アンテナ、 l・・・一次放射器、 2・・・周波数変換用コンバータ、 3・・・反射鏡、       7・・・放射素子、7
a+ 7b・・・うず巻導体、 9・・・マイクロストリップ基板、 16・・・反射板。 第1図 第2図 第3図 第4図 (A) (B) 第 図 手 続 争甫 正 平成 書 (自発) 補正の内容 <1)  明細書の発明の詳細な説明の欄で、明細書の
第12頁第17行に、[特性を広帯域特に、所要の−−
−−−−−1とあるをr特性を、所要の−・−」 に訂
正する。 事件の表示 平成1年特許願第296642号 発明の名称 開口面アンテナ 補正をする者 4、代理 住所 人    〒107 東京都港区赤坂3丁目 二ニー赤坂ビルマ階 2番3号

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一次放射器と反射鏡とから成る開口面アンテナに
    おいて、 該一次放射器は、放射素子と反射板とからなり、該放射
    素子は、ほぼ平面に配設された一対の導体線条、または
    マイクロストリップ導体からなる多回うず巻を形成して
    、その中心から給電される構造であり、それぞれのうず
    巻の一半径方向における相隣る巻間隔が対数周期的関係
    にあり、該うず巻の最も外側における一周長が使用最長
    波長にほぼ等しく、かつ最も内側における一周長が使用
    最短波長にほぼ等しく形成され、 前記反射板は、該放射素子の後側で前記使用最短波長の
    1/4以下の間隔を置いて配設されており、前記反射鏡
    が単数または複数であることを特徴とする開口面アンテ
    ナ。
  2. (2)一次放射器と反射鏡とから成る開口面アンテナに
    おいて、 該一次放射器は、放射素子と反射板とからなり、該放射
    素子は、ほぼ平面に配設された一対の導体線条、または
    マイクロストリップ導体からなる多回うず巻を形成して
    、その中心から給電される構造であり、それぞれのうず
    巻の一半径方向における相隣る巻間隔が対数周期的関係
    にあり、該うず巻の最も外側における一周長が使用最長
    波長にほぼ等しく、かつ最も内側における一周長が使用
    最短波長にほぼ等しく形成され、 前記反射板は、該放射素子の後側で前記使用最短波長の
    1/4以下の間隔を置いて配設されており、前記反射鏡
    が単数または複数であり、 更に、前記一次放射器の後側近くに周波数変換器を配設
    すると共に、該変換器を通して前記放射素子に給電する ことを特徴とする開口面アンテナ。
  3. (3)一次放射器と反射鏡とから成る開口面アンテナに
    おいて、 該一次放射器は、放射素子と反射板とからなり、該放射
    素子は、ほぼ平面に配設された一対の導体線条、または
    マイクロストリップ導体からなる多回うず巻を形成して
    、その中心から給電される構造であり、それぞれのうず
    巻の一半径方向における相隣る巻間隔が対数周期的関係
    にあり、該うず巻の最も外側における一周長が使用最長
    波長にほぼ等しく、かつ最も内側における一周長が使用
    最短波長にほぼ等しく形成され、 前記反射板は、該放射素子の後側で前記使用最短波長の
    1/4以下の間隔を置いて配設されており、前記反射鏡
    が単数または複数であり、 更に、該反射鏡の焦点、またはその近くに、複数の前記
    一次放射器を配設する ことを特徴とする開口面アンテナ。
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