JPH04121110U - 平面アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】開口面積を大きくすることなくサイドローブの
抑圧を行い、かつ同時に主ローブ方向の利得が向上して
開口効率を向上させる。 【構成】四周囲に金属製の断面が逆Ｌ型のフレ−ム１０
で広角方向のサイドローブから放射する電波を反射させ
る。さらに、フレ−ム１０の壁状垂直部は、横方向に伝
搬する電波を抑圧する。フレ−ム１０の水平部の縁端が
アレイ化した最外側の放射素子１５の外側縁端から水平
距離で約λ／２の所に位置させて、広角方向へ放射する
電波を最も効率良く反射させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、放射素子をアレイ化した平面アンテナに関し、特に広角方向のサイ ドローブの抑圧とともに主ローブ方向の利得が向上する平面アンテナ関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ＵＨＦ帯衛星放送受信用等の平面アンテナは、図８に示すパッチＰを配 置した示すマイクロストリップパッチ型、また図９に示す複数の屈曲部Ｍを放射 素子としたマイクロストリップクランク型あるいはスロット型アンテナがある。

【０００３】 図１０ａは上記のマイクロストリップパッチ型アンテナを詳細に示している。 また、図１０ｂはＡーＡ線断面である。

【０００４】 この例は平板状の地導体３上に絶縁層４として厚さ約１ｍｍの発砲ポリエチレ ンの誘電体を積層し、その上に銅箔を積層した銅張積層板をエッチングすること により、放射素子５および給電線路６を構成するマイクロストリップパッチアン テナである。また、このアンテナは４行×４列にアレイ化した構成であり直線偏 波で電波を放射する。

【０００５】 図１１は、このマイクロストリップパッチ型アンテナの電波の放射状態を示し ている。

【０００６】 放射素子５から放射される電波は主ローブＡと、サイドローブＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ 、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ…の各方向に放射される。

【０００７】 なお、各放射素子５間のピッチは、約０．８λであり、この放射素子５は１３ ＧＨｚ帯に共振点がある。

【０００８】 図１２は、この時の１３ＧＨｚ帯での放射パターンの特性を示している。

【０００９】 このようなアンテナは、主ローブの利得が最大となるような指向性であればサ イドローブレベルが高くても支障はない。

【００１０】 しかしながら、雑音や反射波、妨害波などの不要波が種々の角度、所謂、マル チパスで入射してくるため、これらの不要波に対する指向性の利得を低くする必 要がある。これを実現するには、主ローブに対するサイドローブレベルを低くす る。その方法としては、各放射素子への給電電力をチェビシェフ分布に従い分配 して、主ローブ方向に比べサイドローブ方向の指向性を低くする方法がある。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、このようなアンテナは、同じ開口面積で主ローブの利得を最大にす る場合、その開口面の放射電力分布を均一にする必要がある。ここで、サイドロ ーブを抑圧するためにチェビシェフ分布に従い、各放射素子への給電電力を分配 した場合、開口面の放射電力分布は不均一になり、その結果、サイドローブは抑 圧されるが同時に主ローブの利得が低下する。すなわち、主ローブ方向の感度低 下を招く。ここで主ローブ方向の感度を所望の値にするためには、アンテナの開 口面積を大きくする必要がある。この場合、アンテナが大型化すると同時に開口 効率も低下するという欠点がある。

【００１２】 本考案は上記の課題に鑑みてなされ、開口面積を大きくすることなくサイドロ ーブの抑圧を行い、かつ同時に主ローブ方向の利得を向上させて、開口効率が向 上する平面アンテナ提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案はこの目的を達成するために、平板状の地導体の上に、一定厚さの誘電 体を形成した基板に導体で形成された放射素子をアレイ化した平面アンテナにお いて、基板上に直角に折れ曲がり断面が逆Ｌ型で、かつ直線状に伸びる金属のフ レ−ムを逆Ｌ型の水平部を上にして、アレイ化した放射素子の四周を囲む形で設 置し、かつフレ−ムの水平部の縁端がアレイ化した最外側の放射素子の外側縁端 から水平距離で約λ／２離れた所で、かつ全周に渡り等しく位置するように設け たことを特徴とするものである。

【００１４】 さらに、フレ−ムの水平部が基板の表面に設けられた放射素子面から約λ／４ 〜λ間の、特定の距離でかつ全周に渡り一定の位置に設置されるように、基板表 面から立ち上がるフレ−ムの壁状垂直部の長さを設定したものである。

【００１５】 また、放射素子をアレイ化した平面アンテナにおいて、アレイ化する放射素子 が４行４列で各放射放射素子間のピッチが約０．８λで配置したものである。

【００１６】

【作用】

本考案は上記のような構成により、四周囲に金属でできた断面が逆Ｌ型のフレ −ムで広角方向のサイドローブから放射する電波を反射させる。さらに、フレ− ムの壁状垂直部は、横方向に伝搬する電波を抑圧する。さらにフレ−ムの水平部 の縁端がアレイ化した最外側の放射素子の外側縁端から水平距離で約λ／２の所 に位置させて、広角方向へ放射する電波を最も効率良く反射させる。

【００１７】 これにより、開口面積を大きくすることなくサイドローブの抑圧を行い、かつ 同時に主ローブ方向の利得を向上させて、開口効率が向上する。

【００１８】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

【００１９】 図１は実施例のマイクロストリップパッチ型の平面アンテナの構成を示してい る。

【００２０】 この平面アンテナは、周囲に断面形状が逆Ｌ型の金属のフレーム１０を設け、 このフレーム１０内には、平板状の地導体１３上に絶縁層１４として厚さ約１ｍ ｍの発砲ポリエチレンの誘電体を積層して配置している。

【００２１】 この絶縁層１４上に銅箔を積層した銅張積層板をエッチングすることにより、 放射素子１５および給電線路１６を配置している。

【００２２】 この平面アンテナは４行×４列にアレイ化したもので、直線偏波用である。

【００２３】 なお、各放射素子１５間のピッチは、約０．８λであり、１３ＧＨｚ帯に共振 点がある。

【００２４】 図２は図１におけるＢーＢ線断面を示している。

【００２５】 逆Ｌ型のフレ−ム１０でアレイ化した放射素子１５の四周を囲み、かつ水平部 を上にして、基板の誘電体１４上に設けている。この際、フレ−ム１０の水平部 の縁端部１１は、アレイ化した最外側の放射素子１５の外側縁端部１２から約λ ／２で、かつ全周に渡り均一な位置になるように、フレ−ム１０を設置すると同 時に水平部の長さ１７を定める。また、フレ−ム１０の垂直部の長さ１８は約λ ／４とする。

【００２６】 以下、上記構成の作用について説明する。

【００２７】 図３は上記構成における電波の放射状態を示している。 アンテナの周囲に断面形状が逆Ｌ型の金属フレーム１０を設けており、放射素 子１５から広角方向に放射する電波はフレーム１０で反射する。

【００２８】 ここで、例えば、主ローブａに対して反射したサイドローブＡｃ、Ａｄ、Ａｅ は、サイドローブＡｂと干渉し、また、反射したサイドローブＢｃ、Ｂｄ、Ｂｅ は、サイドローブＢｂと干渉する。その合成波は見掛け上レベルが低くなる。ま たフレーム１０は、アンテナの四周を囲む形で配置されている。

【００２９】 したがって、上記のような干渉現象が同様に四周面で発生する。このようにし て、広角方向のサイドロープが抑圧されることになる。

【００３０】 ここで、この抑圧されたエネルギーが横方向へ伝播しようとした場合、四周に は垂直に立った金属の壁があるため、そこから先、横方向へ伝播することができ ない。

【００３１】 したがって、サイドローブが抑圧された分のエネルギーは中央に収束されて主 ローブａの利得が上がる。

【００３２】 ここでフレーム１０の水平部の縁端をアレイ化した最外側の放射素子１５の外 側縁端部１２から水平距離で約１／２λの所に配置すると、放射させる物体が存 在するため反射効率が最も高くなる。

【００３３】 従って、上記のようにサイドローブのエネルギーが最も中央に収束され主ロー ブａの利得が最も高くなる。また、このことにより開口効率が向上する。

【００３４】 図４は、この構成で電波を放射したときの放射パターンを示している。

【００３５】 この放射パターンを従来の図１２と比較すると、主ローブ方向に対し、８０° 以降の広角方向のサイドローブが抑圧され、かつ利得が約０．８ｄＢ向上してい る。

【００３６】 また、平面アンテナは、一般的にケースに収納され、かつ放射素子１５面を保 護するレドームを設けて使用する。

【００３７】 図５に前記アンテナをケースに収納した例を示す。

【００３８】 図１に示す放射素子１５をアレイ化した平面アンテナを図５に示すようなプラ スチック製のケース１９に収納し、放射素子１５面の上に発砲スチロールででき た厚さ約λ／４のスペーサ２０を介して、放射素子１５面を保護するポリカーボ ネート、ＡＢＳ、ＡＡＳ等のプラスチックでできた約１ｍｍのレドーム２１を設 ける。この状態で上記と同様にフレ−ム１０をレドーム２１の上から設置する。

【００３９】 この場合、フレ−ム１０でケース１９とレドーム２１間を固定する押さえ金具 としても兼用することができるため、構成および工数が低減し、コスト低下がも たらされる。 図６は、このフレ−ム１０を取り付ける前の放射パターンを示している。

【００４０】 図７はフレ−ム１０を取り付けた後の放射パターンを示している。この図７か ら容易に理解されるように、図４と従来例で示した図１２と同様の効果があるこ とがわかる。

【００４１】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案によればアレイ化した放射素子の四周を断面形 状が逆Ｌ型のフレーム囲み、かつ前記フレ−ムの水平部の縁端と、アレイ化した 放射素子の縁端部の距離を水平距離で約λ／２になるように設置しているため、 開口面積を大きくすることなく、広角方向のサイドローブレベルを抑圧し、その 分主ローブの利得が向上して開口効率が効率が向上するという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の平面アンテナの一実施例の構成を示す
斜視図。

【図２】図１におけるＢーＢ線断面図。

【図３】実施例の電波の放射状態を示す説明図。

【図４】実施例の測定結果を示す放射特性図。

【図５】実施例をケースとレドームに収納した構成を示
す断面図。

【図６】実施例の測定結果を示す放射特性図。

【図７】実施例の測定結果を示す放射特性図。

【図８】従来のマイクロストリップパッチ型アンテナを
示す概略構成図。

【図９】従来の複数の屈曲部を放射素子としたマイクロ
ストリップクランク型アンテナを示す概略構成図。

【図１０】（ａ）（ｂ）は従来のマイクロストリップパ
ッチ型アンテナを示す構成図。

【図１１】図１０に示す従来のマイクロストリップパッ
チ型アンテナの電波の放射状態を示す図。

【図１２】図１１に示す従来のマイクロストリップパッ
チ型アンテナの放射特性の測定結果を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１０ フレーム １３ 地導体 １４ 絶縁層 １５ 放射素子 １６ 給電線路 ａ 主ローブ Ａｂ、Ｂｂ サイドローブ Ａｃ、Ａｄ、Ａｅ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅ 反射サイドロー
ブ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状の地導体の上に、一定厚さの誘電
   体を形成した基板に導体で形成された放射素子をアレイ
   化した平面アンテナにおいて、前記基板上に直角に折れ
   曲がり断面が逆Ｌ型で、かつ直線状に伸びる金属のフレ
   −ムを逆Ｌ型の水平部を上にして、上記アレイ化した放
   射素子の四周を囲む形で設置し、かつフレ−ムの水平部
   の縁端が上記アレイ化した最外側の放射素子の外側縁端
   から水平距離で約λ／２離れた所で、かつ全周に渡り等
   しく位置するように設けたことを特徴とする平面アンテ
   ナ。
2. 【請求項２】 上記フレ−ムの水平部が上記基板の表面
   に設けられた放射素子面から約λ／４〜λ間の、特定の
   距離でかつ全周に渡り一定の位置に設置されるように、
   基板表面から立ち上がる上記フレ−ムの壁状垂直部の長
   さを設定したことを特徴とする請求項１記載の平面アン
   テナ。
3. 【請求項３】 上記放射素子をアレイ化した平面アンテ
   ナにおいて、アレイ化する放射素子が４行４列で各放射
   放射素子間のピッチが約０．８λで配置したことを特徴
   とする請求項１記載の平面アンテナ。