【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
［産業上の利用分野］
本発明は衛星通信等に用いられる広帯域スロット形スパ
イラルアンテナに関する。
［従来の技術］
従来、この種のアンテナとして線状アルキメデス形スパ
イラルアンテナ、板状等角スパイラルアンテナ、平面状
対数周期形アンテナ、多線式スパイラルスロットアンテ
ナ又は単線式スパイラルスロットアンテナ等が用いられ
ている。
［発明が解決しようとする課題〕
衛星通信等に従来のアンテナを放射素子として用いよう
とする場合、放射目的方向が単一方向に設定されるため
、その素子の指向性は単一方向であることが望まれる。
しかし、従来用いられている線状アルキメデス形スバイ
ラルアンテナ，板状等角スパイラルアンテナ，平面状対
数周期形アンテナ，多線式スパイラルスロットアンテナ
又は単線式スパイラルスロットアンテナ等はいずれもそ
のアンテナ面に対してほぼ直角な双方向に放射するため
、単一指向性にはならない。
これらの特性を単一指向性となるようにするためにはア
ンテナ面に平行な反射板を設けることが有効であるが、
その間隔は約λ／４（λ：自由空間波長）となり、物理
的にも大きく、低姿勢の薄形アンテナを製作する上で問
題となる。
また、従来の線状アルキメデス形スパイラルアンテナ及
び板状等角スパイラルアンテナは給電系部分が平衡一不
平衡変換素子を含む同軸線路よりなるため、製作が困難
である。
平面状対数周期形アンテナにおいては、円偏波の放射を
行わせるためには適当な広帯域ハイブリッド素子等を必
要とするため、製作が困難となる。
多線式スバイラルスロットアンテナは、２個所以上の給
電点を必要とするため、給電が複雑となり、円偏波の励
振が困難である。
単線式スパイラルスロットアンテナは、アンテナ形状が
スバイラル中心に関して対称でないため、放射方向の中
心軸に対称な指向性を得ることができない。
本発明の目的は前記課題を解決したスロット形双スパイ
ラルアンテナを提供することにある。
〔課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るスロット形双ス
パイラルアンテナは、低誘電率の誘電体の表裏両面に平
行な一対の導体板を敷設するとともに、前記誘電体内に
給電線路を形成することによりトリプレートラインを構
成し、前記一対の導体板の一方に、前記給電線路に電磁
結合する相互に連通したスパイラル状スロット部の対を
有するものである。[Industrial Application Field] The present invention relates to a wideband slot-type spiral antenna used for satellite communications and the like. [Prior Art] Conventionally, as this type of antenna, a linear Archimedean spiral antenna, a plate conformal spiral antenna, a planar logarithmically periodic antenna, a multi-wire spiral slot antenna, a single-wire spiral slot antenna, etc. have been used. There is. [Problem to be solved by the invention] When a conventional antenna is used as a radiating element for satellite communication, etc., the radiation target direction is set to a single direction, so the directivity of the element is unidirectional. It is hoped that However, conventionally used linear Archimedean spiral antennas, plate-like equiangular spiral antennas, planar log-periodic antennas, multi-wire spiral slot antennas, and single-wire spiral slot antennas all have Because it radiates in both directions at almost right angles, it is not unidirectional. In order to make these characteristics unidirectional, it is effective to provide a reflector parallel to the antenna surface.
The spacing is approximately λ/4 (λ: free space wavelength), which is physically large and poses a problem in manufacturing a thin antenna with a low profile. In addition, the conventional linear Archimedean spiral antenna and plate-shaped conformal spiral antenna are difficult to manufacture because the feeding system portion consists of a coaxial line including a balanced-unbalanced conversion element. Planar log-periodic antennas are difficult to manufacture because they require a suitable broadband hybrid element or the like in order to radiate circularly polarized waves. Multi-wire spiral slot antennas require two or more feeding points, which makes feeding complicated and makes it difficult to excite circularly polarized waves. Since the antenna shape of the single-wire spiral slot antenna is not symmetrical about the spiral center, it is not possible to obtain directivity that is symmetrical about the central axis in the radiation direction. An object of the present invention is to provide a slot-type twin spiral antenna that solves the above problems. [Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the slot type twin spiral antenna according to the present invention has a pair of parallel conductor plates laid on both the front and back surfaces of a dielectric material with a low dielectric constant, and A triplate line is constructed by forming a power supply line within the body, and one of the pair of conductor plates has a pair of mutually communicating spiral slot portions that are electromagnetically coupled to the power supply line.
【実施例】【Example】
以下、本発明の一実施例を図により説明する。
第ｌ図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は同断
面図、第３図はスバイラル状スロット部を示す平面図で
ある。
図において、低誘電率の誘電体ｌの表裏両面に金属薄膜
等の平行な一対の導体板２ａ， ２ｂを敷設し、誘電体
ｌ内で導体板２ａ， ２ｂ対の中間位置に給電線路３を
形成してトリプレートライン４を構成する。
さらに、一対の導体板２ａ， ２ｂのうち表面側の導体
板２ａに、給電線路３に電磁結合させる一対のスパイラ
ル状スロット部５ａ， ５ｂを開孔してある。スパイラ
ル状スロット部５ａ， ５ｂはその巻方向が同方向とな
るように形成してある。また、給電線路３の端部はスバ
イラル状スロット部５ａ， ’５ｂの結合用スロット部
５ｃと誘電体ｌを介して結合用スロット部５ｃの中央で
直交し電磁結合によって結合用スロット部５ｃを励振し
得るように形成してある。また、給電線路３の端部を結
合用スロット部５ｃとの交差位置から若干延長し、この
延長分３ａの長さを調整することにより、給電線路３と
結合用スロット部５ｃとのインピーダンス整合を図って
いる。
実施例において、トリプレートライン４の給電線路３で
結合用スロット部５ｃを介してスバイラル状スロット部
５ａ， ５ｂを励振すると、各スロットに流入する磁流
によって各スパイラル状スロット部５ａ， ５ｂから円
偏波が放射される。各スバイラル状スロット部５ａ，
５ｂの巻き方向を同方向に設定してあるので、各円偏波
における電界ベクトルの回転方向が同方向となり、合成
された放射界偏波は円偏波となる。実施例ではトリプレ
ートライン４の厚み２ｔを１．８ｍｍ（約λ，，／１４
，λ．＝２５陥）とし、低姿勢のアンテナを実現してい
る。
円偏波を放射している場合の典型的な放射パターンを第
４図，第５図に示す。図により、広角度に渡って円偏波
が放射されていることが確認できる。軸比の周波数特性
を第６図に示す。軸比３ｄＢ以下の円偏波放射が周波数
１ １ ． ３ＧＨｚから１２．４ＧＨｚ（帯域幅９％
）に渡って得られている。
ここで、本発明によれば、給電線路３は導体板２ａ，
２ｂにより遮蔽されているために、給電線路３の放射損
失は無視できる。さらに、低誘電率の誘電体ｌを用いて
いるので、誘電体損失がほとんど無視でき、放射効率を
向上できる。
尚、上記実施例においては、一対のスパイラル状スロッ
ト部５ａ， ５ｂの巻方向を互いに同方向に形成した場
合を例示したが、第７図に示すように、その巻方向を逆
方向に設定した場合、一対のスパイラル状スロット部５
ａ， ５ｂに流入する磁流によって生ずる各円偏波の電
界ベクトルの回転方向が互いに逆方向となるため、給電
線路３に直角な方向の電界ベクトル成分は互いに打ち消
し合い、給電線路３に平行な方向の電界ベクトルは互い
に強め合い、矢印Ｅ方向の電界ベクトルを有する直線偏
波が放射されることとなる。
また、スバイラル状スロット部５ａ， ５ｂをアルキメ
デス形として形成したが、第８図に示すように、角形に
形成してもよい。また、第９図に示すように、２個の一
対のスバイラル状スロット部５ａ， ５ｂの組を一定間
隔を隔てて配列し、トリプレートライン４（第２図参照
）でスバイラル状スロット部５ａ，５ｂを励振すること
により、放射ビームを尖鋭化することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は対をなすスバイラル状ス
ロット部をトリプレートラインで励振するため、低姿勢
のアンテナの実現化と給電線路損失の低減を図ることが
できる。また、対をなすスロット形スパイラルに対する
給電点が１箇所で足りるため、スロット形スバイラルを
配列した場合の給電系を簡易に構成することができる。
また構造製作が容易となり、アンテナ設計の自由度を増
すことができる。さらに、トリプレートラインとスロッ
ト形スパイラルとのインピーダンス整合はトリプレート
ラインの給電線路の端部の長さを調整することにより、
容易に行えるので、整合回路をトリプレートラインに付
加する必要がない。したがって、整合回路の設計、製作
に伴う煩雑さを解消できる効果を有する。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view thereof, and FIG. 3 is a plan view showing a spiral slot portion. In the figure, a pair of parallel conductor plates 2a and 2b made of metal thin films are laid on both the front and back surfaces of a dielectric material l with a low dielectric constant, and a feed line 3 is placed at an intermediate position between the pair of conductor plates 2a and 2b within the dielectric material l. The triplate line 4 is formed by forming the triple plate line 4. Further, a pair of spiral slot portions 5a, 5b for electromagnetic coupling to the feed line 3 are formed in the front surface side conductor plate 2a of the pair of conductor plates 2a, 2b. The spiral slot portions 5a and 5b are formed so that their winding directions are the same. In addition, the ends of the feed line 3 intersect at right angles at the center of the coupling slot part 5c of the spiral slot parts 5a and 5b via the dielectric 1, and excite the coupling slot part 5c by electromagnetic coupling. It is designed so that it can be used. In addition, impedance matching between the feed line 3 and the coupling slot part 5c is achieved by slightly extending the end of the feed line 3 from the intersection point with the coupling slot part 5c and adjusting the length of this extension 3a. I'm trying. In the embodiment, when the spiral slot portions 5a, 5b are excited via the coupling slot portion 5c with the feed line 3 of the triplate line 4, the magnetic current flowing into each slot causes a circular flow from each spiral slot portion 5a, 5b. Polarized waves are emitted. Each spiral slot portion 5a,
Since the winding direction of the radiation field 5b is set in the same direction, the rotation direction of the electric field vector in each circularly polarized wave is the same direction, and the combined radiation field polarized wave becomes a circularly polarized wave. In the example, the thickness 2t of the triplate line 4 is 1.8 mm (approximately λ,,/14
,λ. = 25 defects), realizing a low-profile antenna. Typical radiation patterns when radiating circularly polarized waves are shown in FIGS. 4 and 5. The figure confirms that circularly polarized waves are radiated over a wide angle. Figure 6 shows the frequency characteristics of the axial ratio. Circularly polarized radiation with an axial ratio of 3 dB or less has a frequency of 1 1 . 3GHz to 12.4GHz (bandwidth 9%
) have been obtained over the years. Here, according to the present invention, the feed line 3 includes the conductor plates 2a,
2b, the radiation loss of the feed line 3 can be ignored. Furthermore, since a dielectric material l having a low dielectric constant is used, dielectric loss can be almost ignored, and radiation efficiency can be improved. In the above embodiment, the pair of spiral slot portions 5a and 5b are wound in the same direction, but as shown in FIG. 7, the winding directions are set in opposite directions. In this case, a pair of spiral slot portions 5
Since the rotating directions of the electric field vectors of the circularly polarized waves generated by the magnetic currents flowing into a and 5b are opposite to each other, the electric field vector components in the direction perpendicular to the feed line 3 cancel each other out, and the electric field vector components in the direction perpendicular to the feed line 3 cancel each other out. The electric field vectors in the directions strengthen each other, and a linearly polarized wave having an electric field vector in the direction of the arrow E is emitted. Further, although the spiral slot portions 5a and 5b are formed in an Archimedean shape, they may be formed in a rectangular shape as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 9, two pairs of spiral slot portions 5a, 5b are arranged at regular intervals, and the spiral slot portions 5a, 5b are arranged in a triple plate line 4 (see FIG. 2). By exciting 5b, the radiation beam can be sharpened. [Effects of the Invention] As described above, the present invention excites the pair of spiral slot portions with a triplate line, so it is possible to realize a low-profile antenna and reduce feed line loss. Furthermore, since only one power feeding point is required for the pair of slotted spirals, the power feeding system when the slotted spirals are arranged can be easily configured. Furthermore, the structure can be manufactured easily, and the degree of freedom in antenna design can be increased. Furthermore, impedance matching between the triplate line and the slot-shaped spiral can be achieved by adjusting the length of the feed line end of the triplate line.
Since it is easy to do, there is no need to add a matching circuit to the triplate line. Therefore, it is possible to eliminate the complexity associated with designing and manufacturing a matching circuit.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は同断
面図、第３図はスパイラル状スロット部を示す平面図、
第４図，第５図は放射パターンを示す図、第６図は周波
数と軸比との関係を示す特性図，第７図，第８図，第９
図は本発明の他の実施例を示す図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view thereof, and FIG. 3 is a plan view showing a spiral slot portion.
Figures 4 and 5 are diagrams showing the radiation pattern, Figure 6 is a characteristic diagram showing the relationship between frequency and axial ratio, Figures 7, 8, and 9.
The figure shows another embodiment of the invention.