JPH037406A - 導波管アンテナ - 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、加工が容易で、効率の優れたプラスチック製
導波管アンテナに関するものである。

〔従来の技術〕

近年、衛星放送、衛星通信などにみられるように、マイ
クロ波帯の周波数を利用した通信技術の開発が盛んに行
なわれている。

一方、一般に周波数が大きくなるにつれて信号の伝達ロ
スも大きくなるため、このような帯域での通信には信号
伝達ロスの小さい線路構造が求められている。このよう
な観点で、従来、金属導波管を用い、これを組合せてア
ンテナ部および給電部を構成したアンテナが実用に供さ
れている。第４図はこのような金属導波管の基本的な構
造を示す断面図である。また、第５図はこの導波管（９
）を組合せて構成したアンテナの１例を示したものであ
り、電波を受信するためのスロット群（８）が設けられ
た導波管（９）を複数個組合わせることによってアレイ
化され、各々の導波管（９）内を伝播した信号は給電部
（１０）に集められ、コンバーター（１１）に入力され
るようになっている。

一般には、導波管の断面寸法は使用する周波数によって
決定され、例えばＸバンド帯では、使用周波数として通
したＷＲＪ−１０、ＷＲＪ−１２０あるいはＷＲＪ−１
４０などが主に使われている。金属導波管では、管内の
線路損失が０．３５　ｄＢ／ｍ以下と極めて小さいため
伝達ロスが小さく、アンテナとしての総合効率も高いレ
ベルのものが実現できるのであるが、この反面、加工、
組立てなどの作業性に劣るばかりでなく、重量もかさむ
などの難点があり、これらの欠点を克服した方式が望ま
れていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来の導波管アンテナのこのような欠点に鑑
みて種々検討を行なった結果得られたものであり、その
目的とするところは、高効率でありながら加工・組立て
などの作業性に優れ、かつ軽量な導波管アンテナを提供
するにある。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、電波を受信するアンテナ部および
受信した電波信号をコンバーターまで導く給電部を基本
構造部とし、該アンテナ部および給電部は導波管で構成
されてなる導波管アンテナに於いて、該導波管はプラス
チックよりなり、その内表面に少なくとも使用周波数帯
域に於ける表皮厚さ以上の導電層を設けて導波路を形成
したことを特徴とする導波管アンテナであり、表面が導
電化されたプラスチックを組合せて内壁面を導波路とす
ることによって、従来の金属導波管と遜色ない線路損失
値を維持しながら、線路の加工の自由度の向上や軽量化
を図ることができることを見い出したのである。

以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）ないしくｆ）は、本発明のアンテナに用い
る導波管の断面の一例を示す図である。

導波路（１）は基本的には底材（２）とフタ材（３）で
構成される。底材（２）は内寸が使用する周波数に合っ
た金属導波管の内寸と同一であり、プラスチックの成形
、加工方法は特に限定するものではないが、その内壁に
は後に述べる方法で導電層（４）が形成されている。

第１図（ａ）に示した導波管は、底材（２）にフタ材（
３）として同じように表面が導電化されたプラスチック
平板を、その導電Ｎ（４）を底材（２）に向けて貼合わ
せた例である。また、第１図（ｂ）は（ａ）の場合と同
様な構造であるが、フタ材（３）として金属箔を貼合せ
た通常の印刷回路用基板を、その導電層（４）を底材（
２）に向けて貼合せた例を示している。

このように、本発明に於ける導電化の方法としては、真
空蒸着法、スパッタリング法などいわゆる真空環境下で
の金属分子、原子あるいはイオンの積層法や、無電解メ
ツキないし無電解メツキと電解メツキを組合せたいわゆ
るメツキ法でもかまわないし、前記図（ｂ）の例のよう
に金属箔を貼合せる方法であってもよい。電極の材質は
導電率の大きいものが好ましく、金、銀、銅、アルミニ
ウムなどが好適である。いずれの材質に於いても、導電
層の厚さは使用する周波数での表皮厚さ以上に形成する
ことが必要であり、例えば導電層として銅を選んだ場合
、その厚さはＸバンドでは０゜６〜１μｍ、Ｋｕバンド
では０．５〜０．８．ｕｎ、にバンドでは０．４〜０．
７μｍである。導電層の厚みはこれ以上であれば良く、
その上限は技術的には特に限定されるものではなく、実
験的には少くとも５〜２０μｍの厚みでも全く同等の結
果を与える。

本発明に於いて導波管を構成するプラスチックの材質と
しては、特に底材（２）では、成形・加工の容易なもの
から選ばれるが、導電化の方法として例えばメツキ法を
選んだ場合、ＡＢＳ樹脂、ボリカーボネ〜ト、ＰＰＳ樹
脂あるいはこれらのアロイポリマーなどが好適である。

さらに、底材（２）とフタ材（３）との接合方法として
、後に述べる高温硬化型導電接着剤を選んだ場合、耐熱
性が接着剤の硬化温度より高く、線膨脹のできるだけ小
さい耐熱グレードのプラスチックを選択することが好ま
しい、−例として挙げれば、接着剤の硬化温度が１００
　’Ｃであれば、ＡＢＳ樹脂とポリカポネートのアロイ
ポリマー（例えば、三菱レーヨン■　製のダイヤアロイ
ＴＣ−Ａ耐熱温度１２０〜１３０℃）などが好適材料で
ある。

第１図（ｃ）ないしくｆ）は、底材（２）とフタ材（３
）の接合方法の例を示したものである。

第１図ＣＣ）は底材（２）とフタ材（３）を底材（２）
の溝の上部でネジ（５）で締めた例で、この場合のネジ
止めのピッチは、使用する周波数域に於ける管内波長の
１ノ４以下であることが望ましい、ネジ止めのピッチが
これより大きいと、管内信号に高次モードが発生するの
で好ましくない。

第１図（ｄ）は、底材（２）とフタ材（３）とを導電性
接着剤（６）で固定した例である。この場合、接合部の
導電率が小さいと信号電流に対する抵抗が太き（、導波
路の線路損失が大きくなるので好ましくないため、本発
明に於いては、導電接着剤の導電率は体積固有抵抗率が
５．０Ｘ１０−’（Ω−１）以下であることが望ましい
。

第１図（ｅ）は、底材（２）とフタ材（３）を嵌合固定
させた例である。嵌合部（７）は、底材（２）の溝の全
周辺で形成されていることが最も好ましいが、間隔をあ
けて嵌合した場合は、前述の理由によって管内波長の１
八以下のピッチで嵌合させることが望ましい。

また、本発明に於いては、第１図（ａ）あるいは（ｂ）
の例で示したように、底材（２）とフタ材（３）の接合
だけを限定するものでなく、第１図（ｆ）に例として挙
げたように、底材（２）と同形状の底材（２′）を組合
せてもかまわない。

この場合、接合後の底材（２）および（２′）の凹部で
つくられた溝が、使用する周波数に於いて通常使用され
る金属導波管の内寸と同じであるよう設計すればよい、
なお、底材（２）および（２′）の接合方法は、ネジ止
め、導電性接着剤による貼合せ、あるいは嵌合等のいず
れであってもよい。

さらに本発明においては、予め表面を導電化した底材（
２）とフタ材（３）を接合することのみに限定する訳で
なく、底材（２）とフタ材（３）を接合したあと、溝の
内壁面をメツキないし蒸着により導電化しても何ら差つ
かえない。

また本発明にもとづいて形成された導波路は、その導電
層の表面を防錆処理し、水分や湿気に対する保護を施こ
してもかまわない、しかし、このような保護層はできる
だけ薄い方がよく、好ましくは数１０００人の厚さで効
果を発揮できるものが望ましい、保護層の厚さがこれ以
上になると、信号に対する導波路の表面抵抗が大きくな
り、線路損失が大きくなるので好°ましくない。

第２図は、本発明にもとづく導波路のフタ材（３）に電
波の受入口となるスロット群（８）を形成した例の模式
図であり、このような導波路を複数並べたものは、電波
を受信するアンテナ部として使用することができる。ス
ロットの形状、ピッチ、個数などは、どのような目的の
アンテナを得るかによって最適設計すればよく、その設
計法は本発明でなんら限定するものではない。

第３図（ａ）および（ｂ）は本発明にもとづく導波路を
アンテナの給電部に使用する場合の溝つき底材（２）の
平面図で、導波路となる溝（１２）はこのような複雑な
形状も可能で、従来の金属導波管では不可能であった複
雑な形状も容易に実現することができる。

以下、本発明の実施例を述べる。

（実施例１） 厚さ２０■の耐熱１２０°ＣのＡＢＳ樹脂板を溝幅１５
．８閣、溝深さ７．９　ｍｍで溝の長さ５００１に切削
加工した。得られた加工物を洗浄し、表面を化学エツチ
ングしたのち、加工物表面上に銅の無電−エポキシ銅張
積層板を準備し、エポキシ系導電接着剤をＡＢＳ樹脂加
工物の溝のふちに薄く塗った上で、銅箔を溝側に向けて
貼り合わせた。これを１００℃で１０分加熱し、両者を
接合した。

なお、この条件での導電接着剤の硬化状態の抵抗値は４
．５Ｘ１０”’（Ω−ＣＩ）であった、溝の両端にフラ
ンジを設け、導波路の線路損失を１２Ｇ七で測定したと
ころ、０．４　ｄＢ／ｍであった。尚、銅の無電解メツ
キ層の厚みが５μｍ、１２μｍ、２０μｍの場合も、は
ぼ同等の結果が得られた。

（実施例２） 実施例１で得られた導波管のガラス−エポキシ銅張積層
板に、溝のふちから３．９５ｍの位置に、溝の長さ方向
に対して４５℃および一４５°Ｃの角度をもち、幅３■
、長さ９．１４　ｖａｎで先端曲率半径１、５　ｍのク
ロススロットをピッチ１２閣で計３３個穴あけした。こ
のようにして得られた導波管を横に１６本並べてアレイ
化し、導波路の片方端面には終端器をつけ、残る一方の
端面ば、１６本の導波管が均一同相励振となるよう給電
した。

こうして得られたアンテナ部に対して標準ホーンを発振
源として直線偏波で受信特性を測定したところ、１１．
９ＧＨｚで２９ｄＢｌ　であった。

（実施例３） 厚さ１５ｍｍのＡＢＳ樹脂板を、溝深さ７，９ｒｍ、溝
幅１５．８　ｍで次に示すように７字形に切削した。

即ち、溝の一端から直線的に２０１閣、この先はこの直
線部の方向に対して９°の角度で左右に２また→形状に
その長さ１０５ａｎで加工する。その後２また溝のそれ
ぞれをはじめの直線方向にもどし、その長さを５３１１
Ｉｌとする。このようにして得られた加工物を、実施例
１と同じ方法で導電化し、さらに実施例１と同じように
導電接着剤とガラス−エポキシ銅張積層板でフタをして
出力２ボートの導波路を形成した。

これをネットワークアナライザーにて１１．８５ＧＨｚ
での伝送特性を評価したところ、１ボートのＳｔ＋は−
３，５ｄＢ、もう一方のボートのＳ□は−３，４ｄＢで
あった。また、入力ボートのＳ、は−１７ｄＢであった
。

（比較例１） 内寸７．９　Ｘ　１５．８腿、肉厚ＩＭの円胴引抜き導
波管を長さ５０Ｃ１１に切断して、両端にフランジをつ
けて線路損失を測定したところ０．３５　ｄＢ／ａであ
った。

（比較例２） 比較例１と同じ導波管を、実施例２と同じようにスロッ
トを形成して組立てたアンテナの受信特性を評価したと
ころ、１１．９ＣＩ（ｚにおいて３１ｄＢｉであった。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明にもとづいて得ら
れる導波管を用いてつ（られたアンテナは、導波路とし
ての線路損失が金属導波管に比較して遜色ないレベルで
あるだけでなく、アンテナとしての受信特性でも問題な
く、加工の自由度も大きく、しかもプラスチック類であ
ることから軽量であり利点は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアンテナに用いる導波管の構造の例を
示す断面図で、第２図は本発明にもとづく導波管を用い
たアンテナ部の概略図、第３図は本発明にもとづく導波
管を用いた給電部の導波路となる溝の形状の一例を示す
図である。また、第４図は従来の導波管の断面図で、第
５図は導波管を用いたアンテナの例を示す概略図である
。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　電波を受信するアンテナ部および受信した電波
   信号をコンバーターまで導く給電部を基本構造部とし、
   該アンテナ部および給電部は導波管で構成されてなる導
   波管アンテナに於いて、該導波管はプラスチックよりな
   り、その内表面に少なくとも使用周波数帯域における表
   皮厚さ以上の導電層を設けて導波路を形成したことを特
   徴とする導波管アンテナ。