JPH04134909A - 回折リング型アンテナ - 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、衛星放送および衛星通信等の衛星送受信用ア
ンテナに関する。

〔従来の技術〕

従来、衛星放送受信用のアンテナには、パラボラアンテ
ナあるいはマイクロストリップアレイアンテナ等が用い
られている。

パラボラアンテナは第１１図に示すように、回転放物面
反射鏡１１と一次放射器Ｉ２とをそなえ、−次放射器１
２は回転放物面反射鏡１１の焦点に位置するように設け
られている。このように構成されたパラボラアンテナで
は、衛星から送信された電波が回転放物面反射鏡１１で
反射され一次放射器１２に入力される。なお、第１＋図
中の符号１３はＢＳコンバータを示す。

一方、マイクロストリップアレイアンテナは、第１２！
図（斜視図）および第１２ｂ図（要部拡大図）に示すよ
うに、層状構造を有する平面アンテナであり、共振導体
がストリップアレイ１４に組まれてマイクロストリップ
基板１６上に分岐回路と整合回路とが構成されたもので
ある。第１２ａ図中の符号１５は誘電体を示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述のような従来の衛星放送受信用アンテナ
では、構成部材数が多いため材料コストが高く、加えて
、構成部材数に応じて部材の組み立てに時間および手数
を要するので製造コストが高くなるという問題があった
。特に、パラボラアンテナでは、その性能が回転放物面
反射鏡の曲面精度に支配され、回転放物面反射鏡の大き
な曲面を正しく形成するには精密な機械工作を必要とす
るので製造が困難であり問題であった。

まｌ；、アンテナの取付は方法としては、屋根取付は型
、壁取付は型、ベランダ取付は型、地上設置型なと数種
の方法があるが、いずれも基礎工事が必要であり、設置
に時間と手数を要するという問題があった。

さらにパラボラアンテナおよびマイクロストリップアレ
イアンテナは共に使用時には三次元的構造を有するので
、構造上風圧加重が大きくなり風の影響を受けやすく（
特にパラボラアンテナ）、風圧によりアンテナの仰角・
方位角がずれて受信レベルが低下するばかりか、三次元
的構造を有するため設置空間として大きな空間が必要で
あるとともに、建物の壁などの平面には取付は不可能で
あるという問題点があった。

本発明はこれらの問題点を解決しようとするもので、透
明導電性を有する回折リングとその焦点位置に配設され
る受信用ピックアップアンテナ部とでアンテナを構成す
るとともに、上記回折リングを建物の窓ガラス等の平面
に装着可能とすることで、アンテナ設置の容易化と設置
空間の縮小化がはかられ、しかも安価な回折リング型ア
ンテナを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

このため、本発明の回折リング型アンテナは透明導電性
を有する回折リングと、同回折リングのほぼ焦点位置に
配設される受信用ピックアップアンテナ部とから構成さ
れたことを特徴としている。

また本発明の回折リング型アンテナは、透明導電性を有
する回折リングと、同回折リングが表面に設けられた絶
縁板と、上記回折リングのほぼ焦点位置に配設される受
信用ピックアップアンテナ部とから構成されるとともに
、上記の回折リングと絶縁板との一体構造体の一面に接
着層が形成されたことを特徴としている。

さらに、本発明の回折リング型アンテナは、透明導電性
を有する回折リングと、同回折リングを両面から挾むよ
うに配設された絶縁板と、上記回折リングのほぼ焦点位
置に配設される受信用ピックアップアンテナ部とから構
成されるとともに、上記の回折リングと絶縁板との一体
構造体の一面に接着層が形成されたことを特徴としてい
る。

〔作　　用〕

上述の本発明の回折リング型アンテナでは、回折リング
が電磁波集中および電界強度上昇手段として作用し、回
折リングは建物の窓ガラスなどの平面に装着可能である
ので、アンテナの取付けが容易でアンテナの設置空間が
縮小する。

〔実　施　例〕

以下、図面により本発明の回折リング型アンテナについ
て説明する。

第１〜５図は、本発明の第１実施例を示すもので、第１
．２図はその実際の構成例を示す概略図、第３図はその
回折リングの正面図、第４．５ｍは回折リングのパター
ンを導く数式の説明図である。

送・受信点間の電波伝搬路に形成された同心円状の７し
ネルゾーンにおいて、隣接ゾーンは伝搬路長差が半波長
ずつ異なっているため互いに逆位相であり、これが干渉
しあって受信点の電界強度を弱めているが、この実施例
の回折リングｌは、隣接するフレネルゾーンを遮蔽する
ことにより逆位相電界を除去して受信点の電界を上昇さ
せるごとく設計されている。

回折リングは使用条件に応じてその形状が設計されるも
のであり、第３図は衛星の仰角を３１”と仮定した場合
の設計例の一例である。

なお、これらの回折リング１のパターンは、次のように
して得られる。

すなわち、第４．５図において、回折リングｌはＸＹ平
面上にあり、衛星６はＺ軸上にあるものとする。

そして、回折リング１の焦点Ｆの座標をＦ　（０，０，
Ｆ）とし、回折リングｌの中心Ｃの座標をＣ（０，Ｆｔ
ｉｎａ　。

０）とする。さらに、ＸＹ平面上（２・０）の点Ｐの座
標を（ｘ、ｙ、０）とする。

衛星６から送信された電磁波は回折リングｌで逆位相成
分を反射され、同位相成分は回折リングｌの焦点Ｆへ集
中される。

一般的に回折リング１は、Ｐ点と送信点（この場合は衛
星６）、Ｐ点と受信点（この場合は回折リングの焦点Ｆ
）との距離の和が、送受信点間距離よりλ。７／２の整
数倍だけ大きくなるようなＰ点の集合であるので、 Ｆ　Ｐ（Ｆ　Ｃ＋δ十ｎλ。／２・・・・・・・・・・
・・（１）（ここでｎは整数である） を満たす円内を通過する電磁波は、焦点Ｆにおいて同位
相て合成される。ここで、δは衛星６から到達する電磁
波のＰ点と０点との間の位相差である。

以上から、円の軌跡は次の式で表される。

ｘ２＋ａ　ｙ”　−ｂ　ｙ　２＋ｃ　＝　０−＝＝−−
−−−（２）ａ＝ｃＯ５ｔ１ １）＝２（Ｆｃｏｓα＋ｎλ、／２）ｓｉｎσｃ−Ｆ”
−（Ｆｃｏｓａ＋ｎλ０／２）”ここで、Ｆ：焦点距離 ａ：焦点Ｆからの衛星の仰角 λ０＝自由空間における波長 第３図は条件を、電波の周波数を１２ＧＩｌ！、衛星６
の仰角を３８°、焦点距離を１ｍとして、上述の方法で
設計された回折リング１を１／１２の縮尺で描いたもの
であり、リングの縦方向の最大径は約Ｉｊｍ、横方向の
最大径は約１ｍである。また、回折リンクｌの大きさは
リング数を増減させることによって調節することができ
る。

このような回折リング１は、その条件から、ｎ〈ｌの円
内は同相、１≦ｎ　（２の円内は逆相、２≦ｎ　（３の
円内は同相・・・となり、送信された電磁波の逆位相成
分を反射し、同位相成分は通過させ焦点Ｆへ収束させる
。

上記の方法で設計された本実施例の回折リングｌは、透
明導電性を有する素材で構成されている。

透明導電性とは光は透過し電磁波は反射するという性質
のことである。

そして具体例としては、透明な薄膜の片面に金属あるい
は金属酸化物を薄膜形成させた透明導電性薄膜に、回折
リング型形状に打ち出し加工あるいは打ち抜き加工を施
して回折リング１を形成する方法、透明なガラス板ある
いはプラスチック板の片面に回折リング型形状に金属あ
るいは金属酸化物を蒸着させ、ガラス表面上に直接に薄
膜状の回折リング１を形状する方法等がある。

そして、第１．２図に示すように、回折リング１の焦点
Ｆには、この回折リング１によって、集中および電界強
度が上昇された電磁波を受信する受信用ピックアップア
ンテナ部２が配設されてアンテナが構成される。

この受信用ピックアップアンテナ部２は、放射器３およ
びコンバータ４で構成されており、一般的には放射器３
はコンバータ４と一体になっている。第１．２図におい
て放射器３はホーンの構造を示しているが、スパイラル
、ダイポーノペストリップ線路、スロット等のアレーで
構成してもよい。

第１図および第２図に本発明の回折リング型アンテナの
実際の構成例を示すが、第１図、第２図はともに、回折
リング１が窓ガラス７！に装着されている。上述の例の
ように、回折リング１を薄膜状に形成した場合には、回
折リング１を窓ガラス７ａに接着剤等で接着することで
、また、回折リング１をガラス板あるいはプラスチック
板上に形成した場合には、そのガラス板を窓ガラスとし
て利用することで、回折リングｌを窓ガラス７！に装着
することか可能となる。そして、第１図に示す例では、
受信用ピックアップアンテナ部２は室内に配設されて、
角度および高さの調節可能なスタンド５によって支持さ
れている。また、第２図に示す例では、第１図に示す例
と同様Ｉこ、受信用ピックアップアンテナ部２は室内に
配設されているが、支持アーム８で回折リング１の焦点
位置に配設されるように支持されている。支持アーム８
は窓ガラスのフレーム７ｂあるいは図中に示されていな
いが宕の桟等に取付けられている。

このように構成された回折リング型アンテナでは、衛星
６から送信された電磁波は回折リング１で逆位相成分を
反射され、同位相成分は回折リングｌの焦点Ｆに集中さ
れ、焦点Ｆ位置に配設された受信用ピックアップアンテ
ナ部２Ｉこ受信される。

上述の通り、回折リング型アンテナは、回折リングｌが
窓ガラス７！等の平面に容易に装着できるとともに、回
折リングｌの焦点位置に受信用ピックアップアンテナ部
２を配設するように構成されているのて、アンテナの設
置が容易であり、また設置空間を減少できるとともに、
構成部材の減少および製造の容易化により製造コストを
大幅に低減して、安価な衛星送受信用アンテナの供給が
可能となる。

また、回折リングが透明度の高い透明導電性素材で形成
されていて光を透過するので、窓ガラス等に装着されて
も太陽光を遮る恐れや外観的違和感かなく、実用的な衛
星送受信用アンテナの供給が可能となる。

さらに、回折リングは窓ガラス等に装着されて取付けら
れているため、風の影響を受けにくく、気象条件でアン
テナの性能が左右されにくい衛星送受信用アンテナの供
給が可能となる。

次に本発明の第２実施例としての回折リング型アンテナ
について、第６．７図および第８図により説明する。

この実施例のものが第１実施例と異なる点は、第８図に
示すように、透明導電性薄膜に形成された回折リングｌ
を透明絶縁板９上に設けた点である。第６図は絶縁板９
を方形形状に形成した場合であり、第７図は円形形状に
形成した場合であるが、これらの回折リング１が配設さ
れた絶縁板９の形成方法としては、絶縁板９上にあらか
じめ切り出し加工あるいは打ち抜き加工によって回折リ
ング型形状に構成された透明導電性薄膜を貼着して形成
する方法、あるいは絶縁板９に透明導電性薄膜を貼着し
た後に、透明導電性薄膜に回折リング型形状にエツチン
グ加工を施して形成する方法等がある。

このような回折リングｌと絶縁板９との一体構造体の一
面には接着剤が塗布されており、これで窓ガラス７！等
に接着し、回折リング１を窓ガラス７龜等に簡単に装着
させることが可能となる。一般には接着層が形成された
面は、シリコン樹脂処理を施された紙シートでカバーさ
れており、使用時に紙シートを剥がすことによって接着
面を現わす構造になっている。

このような構成の回折リング型アンテナでは、上述の第
１実施例とほぼ同様の作用・効果が得られるほかに、窓
ガラス等に回折リングを装着するには、回折リングと絶
縁板との一体構造体を装着すればよいので、回折リング
を構成するリングを１枚１枚装着する必要がなくなり、
さらにアンテナの設置か容易に行なえる。

次に本発明の第３実施例を示す回折リング型アンテナに
ついて第９図により説明する。

この実施例が上述の第１および第２実施例と異なる点は
、第９図に示すように、回折リングｌがその両面から絶
縁板で挟着されサンドイッチ状構造として構成された点
である。

このような構成の回折リング型アンテナでは、上述の第
１．２実施例とほぼ同様の作用・効果が得られるほかに
、回折リングが絶縁板で覆われる形状で保護されている
のでアンテナの耐候性が向上する。

次に本発明の第４実施例を示す回折リング型アンテナに
ついて第１０図により説明する。

この実施例が上述の＄１．２．３の各実施例と異なる点
は、回折リング１を装着する窓ガラス７１の反射を減少
させるように、絶縁板９の厚さをその絶縁体中を通過す
る電磁波の約１／４波長に構成したことである。

すなわち第１０図に示すように、回折リングｌは両面を
透明絶縁板９で挾まれて、その絶縁板９を介して窓ガラ
ス７！に装着されており、接着層が形成されている絶縁
板９は薄膜に、また他方の絶縁板９はその厚さを約１／
４波長に構成されている。

約１フイ波長の厚さに構成される絶縁板９は、プラスチ
ングあるいはガラス等で形成されている。

このとき、窓ガラス７＆の反射を減少するには、回折リ
ング１が配設された絶縁板９の厚さをその絶縁体中を通
過する電磁波の約１／４波長と仮定し、窓ガラス７ａの
インピーダンスを２１、絶縁板９のインピーダンスをｚ
ｂ１空間のインピーダンスをＺｃとするとき、Ｚａ−Ｚ
ｃ＝Ｚｂ”の関係を満足させれば良い。

このような構成の回折リング型アンテナでは、上述の第
１．２実施例とほぼ同様の作用・効果が得られるほかに
、回折リング１で装着された窓ガラス７ａの反射か減少
し、反射による損失が少なくなるので、アンテナの効率
が向上する。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の回折リング型アンテナに
よれば次のような効果ないし利点が得られる。

本発明の回折リング型アンテナは、回折リングが窓ガラ
ス等の平面に容易に装着できるとともに、回折リングの
焦点位置に受信用ピックアップアンテナ部か配設される
構成になっているので、アンテナの設置が容易であり、
また設置空間を縮小できるとともに、構成部材の減少お
よび製造の容易化により製造コストを大幅に低減して安
価な衛星送受信用アンテナの供給が可能となる。

また、回折リングが透明度の高い透明導電性薄膜で形成
されていて光を透過するので、窓ガラス等に装着されて
も太陽光を遮る恐れや外観的違和感がなく、実用的な衛
星送受信用アンテナの供給が可能となる。

さらに、回折リングは窓ガラス等に装着されて取付けら
れているため、風の影響を受けにくく、気象条件でアン
テナの性能が左右されにくい衛星送受信用アンテナの供
給が可能となるほか、回折リングを絶縁板でサンドイン
チ状構造に挟む場合には、回折リングが保護されて耐候
性が向上する。

さらに、回折リングを装着する窓ガラスの反射を減少さ
せるように絶縁板の厚さを１／４波長に構成した場合ｔ
＝は、窓ガラスの反射による損失が小さくなるため、ア
ンテナの効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は、本発明の第１実施例を示すもので、第１
．２図はその実際の構成例を示す概略図、第３図はその
回折リングの正面図、第４，５図は回折リングのパター
ンを導く数式の説明図であり、第６〜８図は、本発明の
第２実施例を示すもので、第６．７図はその回折リング
が配設された絶縁板の正面図であり、ＭＢ図は第６，７
図に示す絶縁板の中央縦断面図であり、第９図は、本発
明の第３実施例を示すもので、回折リングの両面から挟
むようにサンドイッチ状構造に配設された絶縁板および
回折リングの中央縦断面図であり、第１Ｏ図は本発明の
第４実施例を示すもので、窓ガラスに装着された回折リ
ングの中央縦断面図であり、第１１図、第１２ａ図およ
び＠１２ｂ図は従来の衛星受信用アンテナを示すもので
、算１１図はパラボラアンテナ、第１２ａ図および第１
２ｂ図はそれぞれマイクロストリップアレイアンテナの
斜視図および要部拡大図である。 ｌ・・・回折リング、２・・・受信用ピックアップアン
テナ部、３・・・放射器、４・・・コンバータ、５・・
・スタンド、６・・・衛星、７ａ・・・窓ガラス、７ｂ
・・・窓ガラスのフレーム、８・・・支持アーム、９・
・・絶縁板、Ｆ・・・回折リングの焦点。 代理人　弁理士　飯　沼　義　彦 同　　　　安　　達　　功 第 ■ ！ 第 図 第 図 第 図 Ｆ（０，Ｏ，Ｆ） 第 図 ０（０，Ｏ，Ｏ） 第 図 ／ 第 図 第１０ 図 第１２ａ図 第１１ 図 第１２ｂ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）透明導電性を有する回折リングと、同回折リング
   のほぼ焦点位置に配設される受信用ピックアップアンテ
   ナ部とから構成されたことを特徴とする、回折リング型
   アンテナ。（２）透明導電性を有する回折リングと、同
   回折リングが表面に設けられた絶縁板と、上記回折リン
   グのほぼ焦点位置に配設される受信用ピックアップアン
   テナ部とから構成されるとともに、上記の回折リングと
   絶縁板との一体構造体の一面に接着層が形成されたこと
   を特徴とする、回折リング型アンテナ。 （３）透明導電性を有する回折リングと、同回折リング
   を両面から挟むように配設された絶縁板と、上記回折リ
   ングのほぼ焦点位置に配設される受信用ピックアップア
   ンテナ部とから構成されるとともに、上記の回折リング
   と絶縁板との一体構造体の一面に接着層が形成されたこ
   とを特徴とする、回折リング型アンテナ。