JPH0371808B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ａ 産業上の利用分野 本発明はアンテナ給電線、特に多素子スパイラ
ルアンテナに適したアンテナ給電線に関する。

ｂ 従来の技術 スパイラルアンテナの中に含まれる多素子スパ
イラルアンテナを一例として従来技術を説明す
る。

多素子スパイラルアンテナは、アンテナ電極を
多数本（通常４本以上）有し、その電極は平面又
は円錐面又は角錐面上に形成されることが多い。
また電極配置を自己補対型とすることができる。

第１０図は、平面形４素子自己補対型スパイラ
ルアンテナの概念的斜視図である。

第１０図において、電極１は４本のスパイラル
巻線で形成され、単方向指向特性がキヤビテイ２
で与えられ、給電線３は電極１に給電点４で接続
され、巻線１は誘電体板５で支持されている。な
お巻線１自体に十分な強度がある時には、誘電体
板５は使用されないことがある。

第１１図は、従来技術によるアンテナ給電線を
有する平面型４素子自己補対型スパイラルアンテ
ナの断面図である。

この種のアンテナにおいては、給電部分で４本
の伝送線路が並行に走ることになり、相互結合が
発生するとアンテナの性能に悪影響を与えるた
め、結合の生じない線路とする必要がある。この
ため、従来の構成では、給電線３として同軸ケー
ブルを用いていた。

給電点４は給電線と巻線との接続部分である
が、この部分では巻線の形状が望ましい形状から
乱れてしまうことがさけられない。したがつてそ
の乱れが特性に影響しないように、この部分を使
用最短波長に比べて十分に小さくする必要があ
り、同軸ケーブルもそれに見合つた直径のものを
選択する必要がある。

給電線同軸ケーブルの特性インピーダンスは、
巻線入力インピーダンスと等しくする必要があ
る。他方、巻線インピーダンスは100Ω以上と高
く、この結果、中心導体は細いものとなる。

アンテナ素子端子３１に接続される給電回路内
で使用される部品のインピーダンスは50Ω程度の
値であるので、端子３１と給電回路の中間にはイ
ンピーダンス変換回路を介在させるのが一般的で
ある。

ｃ 発明が解決しようとする問題点 しかしながらこのような従来のアンテナ給電線
にあつては、非常に高い周波数で使用する場合に
は細い同軸ケーブルを必要とし、しかも所要のイ
ンピーダンスが100Ω前後と高いので同軸ケーブ
ルの中心導体は極めて細いものが必要となつてい
た。この結果、機械的な強度の確保が困難とな
り、また細い同軸ケーブルでは損失が大きくなる
ため利得も低下するという問題点があり、さらに
同軸ケーブルの加工が容易ではないので寸法精度
が悪くなり、励振位相誤差を発生し易いという問
題点（欠点）があつた。こうした問題は例示した
４素子スパイラルアンテナに限らず、多素子自己
補対型アンテナにとつて共通の問題である。

ｄ 問題点を解決するための手段 本発明は、給電線として同一の断面積で比べる
と同軸ケーブルより高いインピーダンスを形成し
易いマイクロストリツプ線路を採用し、さらに好
ましくはアンテナ外部に置かれていたインピーダ
ンス変換器の機能をもマイクロストリツプ線に与
えることにより、上記問題点を解決した。

ｅ 作用 複数のマイクロストリツプ線路が互いに地導体
をはさんで隣近する構造となつているので、線路
相互間の結合は問題にならない程度に十分に抑制
できる。

機械的強度の面から見るとマイクロストリツプ
線路は、同軸線路に比べて、同じ断面積で同じイ
ンピーダンスを実現する場合に太い中心導体を用
いることが可能である。多素子自己補対型アンテ
ナの構造的な弱点である中心部での接続に太い導
体を用いることができるので、従来の構造に比べ
て強度が増す。この結果非常に高い周波数での使
用も可能となる。

マイクロストリツプ線路の形状を調節すること
によりインピーダンス変換器としての機能を与え
ることができる。例えばマイクロストリツプ線路
をテーパー形状として、アンテナ電極と給電回路
のインピーダンス整合を実現でき、従来の方法に
比べて給電回路内でのインピーダンス変換装置を
省略できることになる。このためアンテナシステ
ム全体から見た場合に寸法を小型化し、損失を低
下することができる。

巻線支持誘電体板とマイクロストリツプ線路支
持体を接着によつて機械的に固定することが可能
な構造となつているので、巻線支持誘電体板に垂
直な力（例えば振動等）に対する強度が飛躍的に
増大する。

ｆ 実施例 第１図は本発明に係るアンテナ給電線の好まし
い実施例を用いたスパイラルアンテナの給電点近
傍の正面図、第２図は第１図のアンテナの給電線
近傍の立面断面図である。

誘電体または金属導体で形成された２枚のマイ
クロストリツプ線路支持部材１１が、十字型に組
合わされ、該支持部材１１によつて仕切られた４
つの空間の中にそれぞれ１枚づつマイクロストリ
ツプ線路が付設された板部材が配設されている。
上記板部材は、マイクロストリツプ線路１２と、
誘電体基板１３と、誘電体基板の裏面を被覆する
地導体１４からなる。

上記板部材は誘電体板基板１３のマイクロスト
リツプ線路が形成されている面と反対側の面がマ
イクロストリツプ線路支持部材１１に対向するよ
うに、かつマイクロストリツプ線路が形成されて
いる面が全ての板部材において２枚のマイクロス
トリツプ線路支持部材の交線のまわりで右まわり
または左まわりに配向するように配置されてい
る。なお上記マイクロストリツプ線路支持部材１
１が金属である場合には、該支持部材１１を地導
体として機能させることができるので、地導体で
誘電体基板を被覆することを省略することができ
る。

各マイクロストリツプ線路１２の終端部は、ス
パイラルアンテナの誘電体板５上の電極１に、金
属導体１５で接続されている。

上記板部材の給電回路側には入出力端子３１が
設けられ、マイクロストリツプ線路１２の一端が
それに結合されている。この実施例では上記端子
３１は同軸コネクターである。

マイクロストリツプ線路１２の入力側は、出力
側より幅が広くなるようにテーパー状に形成され
ている。これによりインピーダンスが変換され、
インピーダンス整合が得られる。

第３図は本発明の他の好ましい実施例であるア
ンテナ給電線を用いたスパイラルアンテナの給電
点近傍の正面図、第４図は第３図のアンテナの立
面断面図である。

この実施例は、支持部材１１を電極支持誘電体
基板５表面よりさらに突出させた例である。こう
した構造とすることによつて、給電線３と電極１
との接続部を接着剤２１で充填して機械的に結合
させる場合に接着面積が広くとれるので有利であ
る。また図中に示したように、マイクロストリツ
プ線路の先端部に面積の広い部分（ランド）を設
けることも可能であり、接続用導体１５の固定を
容易とすることができる。

第５図は、第３図および第４図に図示した実施
例の変形例の立面断面図である。

この変形例は、さらに支持部材１１に電極支持
誘電体板５をはさみ込む切り込み構造２２を附加
した例である。この切り込み構造によつて、マイ
クロストリツプ線路支持部材１１と誘電体基板５
の固定が確実となり、厳しい環境条件下での使用
も可能となる。

第６図は第３図および第５図に図示した実施例
の変形例であるアンテナ給電線を用いたスパイラ
ルアンテナの給電点近傍の正面図、第７図は第６
図のアンテナの立面断面図である。

この実施例では、支持部材１１の周囲が金属導
体２３で覆われている。この構造により給電線３
相互間の結合を完全に遮断でき、しかも金属導体
２３によつて巻線支持誘電体板５を支持できるの
で、さらに機械的に堅ろうな構造となる。

第７図では、マイクロストリツプ線路と巻線の
接続手段として第５図の手段を示したが、第２
図、第４図の手段を用いることも可能である。ま
た第６図では、金属導体２３を円筒形とした例を
示したが、各柱、円錐、角錐形とすることも可能
である。

実施例として平面４素子スパイラルアンテナを
例示したが、４素子以上の電極を有し電極形状が
スパイラル形状ではない多素子自己補対型アンテ
ナについても本発明を応用可能であることは明ら
かである。また平面上に電極が構成された多素子
自己補対型アンテナ以外に、円錐、角錐面上に電
極が構造された多素子自補対型アンテナも考案さ
れているが、本発明はこうしたアンテナにも適用
可能である。

第８図に、円錐形状の８素子スパイラルアンテ
ナに応用した例の給電点近傍の正面図、第９図は
第８図の立面断面図を示す。

ｇ 発明の効果 (i) 従来の方法に比べ、小さな寸法で、十分な強
度を得ることができる。

(ii) マイクロストリツプ線路の形成法として、極
めて高い寸法精度の得られるエツチング法を採
用することができるようになり、多数の給電線
線路長を極めて小さなバラツキ内に維持するこ
とが可能である。従来の同軸ケーブルを用いた
場合では、同軸ケーブル自身が柔かい構造を持
つため加工工程中の変形により、寸法精度を維
持することが困難であつた。多素子自己補対型
アンテナでは、励振位相が所望の値に対し誤差
を発生すると、輻射パターンの歪み等の悪影響
が発生するため、給電線路長を同一とする必要
があるが、本発明によつて極めて励振位相誤差
の小さい給電線を提供できるようになる。

(iii) 給電線間相互結合を十分小さく維持できる。
相互結合抑制効果は、支持部材１１に金属を用
いることで増大することができる。また、支持
部材１１の周囲を金属導体で覆うことによつて
完全な抑制効果を得ることができ、給電線間相
互結合は十分抑制される。

(iv) 非常に高い周波数まで実用的な性能が得られ
るアンテナを提供できる。

(v) マイクロストリツプ線路によるインピーダン
ス変換器を用いることにより、給電回路内のイ
ンピーダンス変換器を省略でき、損失が低減さ
れるため、利得の高いアンテナシステムを提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るアンテナ給電線の好まし
い実施例を用いたスパイラルアンテナの給電点近
傍の正面図、第２図は第１図のアンテナの給電線
近傍の立面断面図、第３図は本発明の他の好まし
い実施例であるアンテナ給電線を用いたスパイラ
ルアンテナの給電点近傍の正面図、第４図は第３
図のアンテナの立面断面図、第５図は、第３図お
よび第４図に図示した実施例の変形例の立面断面
図、第６図は第３図および第５図に図示した実施
例の変形例であるアンテナ給電線を用いたスパイ
ラルアンテナの給電点近傍の正面図、第７図は第
６図のアンテナの立面断面図、第８図は円錐形状
の８素子スパイラルアンテナに応用した例の給電
点近傍の正面図、第９図は第８図の立面断面図、
第１０図は平面形４素子自己補対型スパイラルア
ンテナの概念的斜視図、第１１図は、従来技術に
よるアンテナ給電線を有する平面型４素子自己補
対型スパイラルアンテナの断面図である。 １…電極、２…キヤビテイ、３…給電線、４…
給電点、５…誘電体基板、１１…マイクロストリ
ツプ線路支持部材、１２…マイクロストリツプ線
路、１３…誘電体基板、１４…地導体、１５…金
属導体、２２…切り込み構造、２３…金属導体、
３１…アンテナ素子端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の給電点がほぼ一点に集中しているアン
   テナに給電するためのアンテナ給電線であつて、
   上記給電点付近で複数のマイクロストリツプ線を
   支持し１本の交線で互いに交わる複数のマイクロ
   ストリツプ線路支持部材と、マイクロストリツプ
   線路支持部材で区切られる空間の中に各一枚づ
   つ、かつ各マイクロストリツプ線路支持部材に各
   一枚づつ配置されるように、上記マイクロストリ
   ツプ線路支持部材上に配設された板部材からな
   り、上記板部材が誘電体基板と、この誘導体基板
   上に配置され上記各給電点と給電回路出力端子を
   結ぶマイクロストリツプ線と、誘導体基板の裏面
   に位置する地導体を備え、マイクロストリツプ線
   と地導体が上記交線を中心として右まわり、ある
   いは左まわりに交互に配置されるように、上記板
   部材が配置されていることを特徴とするアンテナ
   給電線。 ２ 上記アンテナがスパイラルアンテナであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアン
   テナ給電線。 ３ 上記アンテナが自己補対型アンテナであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアン
   テナ給電線。 ４ 上記アンテナが４本以上のアンテナ電極を有
   する多素子アンテナであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のアンテナ給電線。 ５ 上記アンテナが平面上に形成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアンテ
   ナ給電線。 ６ 上記アンテナが円錐面又は角錐面上に形成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のアンテナ給電線。 ７ 上記交線が直線であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のアンテナ給電線。 ８ 上記交線がアンテナ平面の法線であることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項記載のアンテナ
   給電線。 ９ 上記交線が円錐面または角錐面の中心線の延
   長に一致することを特徴とする特許請求の範囲第
   ６項記載のアンテナ給電線。 １０ 上記板部材が平板形状であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のアンテナ給電
   線。 １１ 上記板部材が上記直線を中心として軸対称
   に配置されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第７項記載のアンテナ給電線。 １２ 上記マイクロストリツプ線路の給電回路側
   にインピーダンス変換回路が形成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアンテ
   ナ給電線。 １３ 上記インピーダンス変換回路が、マイクロ
   ストリツプ線路の導体の給電回路側の部分をテー
   パー状に拡げることにより形成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアンテナ
   給電線。 １４ 上記マイクロストリツプ線路支持部材が、
   金属であり、マイクロストリツプ線路の地導体の
   機能を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のアンテナ給電線。 １５ 上記板部材が、アンテナ電極支持部材表面
   より突出していることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のアンテナ給電線。 １６ 上記板部材がアンテナ電極支持部材と嵌合
   する構造を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のアンテナ給電線。 １７ 上記板部材が、マイクロストリツプ線路電
   極先端部に、電極幅に比べて大きな幅を有する接
   続用電極を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のアンテナ給電線。 １８ 上記板部材がアンテナ電極支持部材と機械
   的に結合されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のアンテナ給電線。 １９ 上記マイクロストリツプ線路支持部材がそ
   の周囲を覆う金属導体を備えるマイクロストリツ
   プ線路支持部材であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のアンテナ給電線。