JPH0417403A - 平面アンテナ - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、衛星放送を家庭で個別受信するための平面ア
ンテナに係り、特にラジアルライン給電型マイクロスト
リップアレーの改良に関する。

［従来の技術］ 衛星放送を受信する平面アンテナ−は、その開発経緯か
ら見ると ■　マイクロストリップアレータイプ、■　トリプレー
トライン供給スロットアレータイプ、 ■　ラジアルライン給電のスロットアレーヘリカルアレ
ー　マイクロストリップアレの３種に大別できる。

給電ラインの伝送損失は、マイクロストリップライン〉
トリプレートライン〉ラジアルラインという順になって
おり、小型、軽量、高能率の平面アンテナ実現のために
は、ラジアルラインを給電系として用いたアンテナが優
っている。

第４図は、従来のラジアルライン給電型マイクロストリ
ップアレーの構成例を示すもので、同図（ａ）は平面図
、同図（ｂ）は断面図である。第４図において、１は同
心円状に配置されるマイクロストリップ円形パッチ素子
、２は各パッチ素子１毎に設けられる給電プローブ、３
はラジアルライン、４は電波吸収層、５はラジアルライ
ン３への給電プローブ、６は給電コネクタである。

［発明か解決しようとする課題］ 上記ラジアルライン給電型マイクロストリップアレーは
、ラジアルライン３と各放射素子（パッチ素子１）との
結合に同軸モードの給電プローブ（結合プローブ）２を
用いるため、各素子１の機械的回転角により、任意に位
相調整ができ、比較的設計は容易である。しかし、上記
のように各放射素子に対応して給電プローブ２を設ける
ものでは、衛星放送を受信するためのアンテナサイズで
は１４０〜数百の各素子に同軸モード電界結合型のプロ
ーブを設けなければならず、生産性か極めて悪いという
問題かあった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、給電プロー
ブの数を著しく減少でき、生産性を向上し得る平面アン
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］ 本発明は、ラジアルラインの一方の壁面中央の給電点位
置に電界結合型の給電プローブを設けると共に、他方の
壁面上に複数のマイクロストリップ放射素子及び１個の
給電プローブを備えた複数のサブユニットを設け、これ
らの複数のサブユニットを隣接するサブユニットか正三
角形の関係になるように配置すると共に、各サブユニッ
トの給電プローブを上記ラジアルライン内に挿入し、上
記給電点に位置する給電プローブに電界結合させて平面
アンテナを構成したものである。

また、上記サブユニットは、給電プローブに接続された
１個のスパイラル放射素子を中心としてその周囲に円偏
波発生のための縮退分離部を有する６個の円形パッチ素
子を正六角形状に配置し、上記６個のパッチ素子への給
電は、上記中心のスパイラル放射素子から放射状に展張
した６本の直線状のストリップラインを介して行なうよ
うに構成したものである。

［作用］ 上記のように放射素子を複数単位でサブユニットに分割
し、各サブユニットに１個の給電プローブを設けて各放
射素子への給電を行なうことにより、給電プローブの数
を著しく減少することができる。

また、サブユニットは、各パッチ素子への給電を中心の
スパイラル放射素子から放射状に展張した６本の直線状
のストリップラインを介して行なう二とにより、各スト
リップラインか直線状で最短となる。通常、ストリップ
ラインからの不要放射は、屈曲部、Ｔ分岐部からの放射
が大きいが、本発明では各パッチ素子への給電が直線状
のストリップラインを介して行なわれるので、ストリッ
プラインからの不要放射を最低限に押さえ、効率の低下
を防止することができる◇ 〔実施例コ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、円形平面アンテナに実施した場合の構成例を
示すもので、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はａ−ａ
’矢視断面図である。第１図において１１は例えば直径
が３００ｍｍ程度のラジアルラインで、有底円筒状の接
地板１２に対し例えば発泡スチロール製のスペーサ１３
を介して円板状の接地板１４が一定間隔を保って対向配
置される。上記接地板１２．１４との間は、周縁部にお
いて電気的に接続されると共に、その周縁部内側に電波
吸収層１５が介在される。上記接地板１２の中心部（給
電点）には、先端がラジアルライン１１内に挿入される
ように給電プローブ１６が装着され、この給電プローブ
１６に給電コネクタ１７が接続される。

そして、上記ラジアルライン１１の上側にプリント基板
（又はフィルム基板と絶縁物との積層構造物）１８が装
着される。このプリント基板１８上に例えば１８個（＃
１〜＃１８）のサブユニット１つが設けられる。この場
合、サブユニット１９は、隣接ユニットが正三角形の関
係になるように配置される。上記サブユニット１９は、
詳細を後述するようにそれぞれ複数個の放射素子例えば
６個の放射素子と１個の給電プローブ２０により構成さ
れるもので、各給電プローブ２０はプリント基板１８の
下側よりラジアルライン１１内に突出して設けられ、上
記給電点の給電プローブ１６に電界結合される。すなわ
ち、給電プローブ１６と各給電プローブ２０とが電界結
合され、給電プローブ１６より各サブユニット１９への
給電が行なわれるようになっている。

第２図は、上記サブユニット１９の詳細を示すもので、
同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図である。サブ
ユニット１９は、中央部にスパイラル放射素子（円偏波
ストリップ素子）２１を設け、その周囲正六角形の位置
に６個の放射素子例えば円偏波発生のための縮退分離型
円形パッチ素子２２を各素子間隔が０．７〜Ｏ１９ス（
空間波長）となるように配置する。上記スパイラル放射
素子２１の始端部は、サブユニット１９の中心部に設け
た１個の給電プローブ２０に接続している。

上記パッチ素子２２には、縮退分離部２４が設けられて
いる。そして、上記パッチ素子２２とスパイラル放射素
子２１との間を６本の放射状ストリップライン２３によ
り接続する。すなわち、中心部に配置した給電プローブ
２０よりスパイラル放射素子２１及び放射状ストリップ
ライン２３を介して６個のパッチ素子２２に給電される
構成としている。

上記の構成とすることにより、各パッチ素子２２への給
電位相は６０″毎となるが、６個のパッチ素子２２の給
電点の向きが６０″毎に異なっているため、その回転方
向を右旋又は左旋の円偏波の回転方向と合致させるよう
に決めると、サブユニット１９は全体として６個の円偏
波同相給電のアレーとなる。

更にスパイラル放射素子２１とパッチ素子２２との間隔
、ストリップライン２３の波長短縮率を考慮して、パッ
チ素子２２へ給電しているストリップライン２３の長さ
を調整することにより、中央のスパイラル放射素子２１
からの放射波もパッチ素子２２と同相とすることかでき
る。この結果、各サブユニット１９は、円偏波同相給電
７スタツクアレーとなる。

上記サブユニット１９の構成は、高周波用のプリント基
板のエツチングで構成しても良いし、また、発泡材ンー
トとフィルム基板のエツチングとの積層構造で構成して
も良い。

そして、上記の構成を持つサブユニット１９を第１図に
示したように、各隣接するサブユニットが正三角形の関
係となるように配置することにより、アレー全体として
各素子の配列間隔か一様分布となり、面積効率が高くな
る。また、サブユニット１９は、６本のストリップライ
ン２３が直線状で最短となっているため、ストリップラ
イン２３からの不要放射が最低限に押さえられ、効率の
低下が防止される。

更に、上記のようにサブユニット１９を個々に構成して
全体を組み込む方法は、設計当初の段階で各サブユニッ
ト１９の向きを適当に回転して位相調整かできるという
利点があり、従って、位相調整の最適化か終了した後に
、全体アレーを一括のプリンと基板またはフィルム基板
で構成すると、生産性に適した構成となる。

なお、第１図において、中央の位置にサブユニットを設
けていないか、この位置はラジアルライン１４への給電
プローブ１５の真上に位置するため、サブユニット１つ
を設けると結合か強過ぎて振幅分布か中央のみ高くなる
ので、これを防止するために省略したものである。この
中央位置におけるサブユニットを省略しても、アレー全
体の性能には殆ん影響を与えない。

上記実施例では、サブユニット１９を円状に配置して円
形平面アンテナを構成した場合について説明したか、そ
の他、第３図（ａ）、（ｂ）に示すように各サブユニッ
ト１９を隣接するサブユニットか正三角形の関係となる
条件を保持して矩形状に配置して矩形平面アンテナを構
成するようにしてもよい。第３図は、２２個（＃１〜＃
２２）のサブユニット１９を用いて矩形平面アンテナを
構成した場合の例を示したもので、その大きさは例えば
２７０Ｘ３００ｍｍ程度に設定される。

上記各実施例では、サブユニット１９を７素子のアレー
構成としたか、中央のスパイラル放射素子２１と周辺の
６個のパッチ素子２２の位相合わせが困難な場合は、中
央のスパイラル放射素子２１を６０°位相差の６分配回
路として動作させ、サブユニット１つを６素子のアレー
構成としてもよい。例えばサブユニット１９の前面に絶
縁シートを介して接地板を配置し、この接地板の放射素
子対向部分、つまり、６個のパッチ素子２２に対向する
部分にパッチ素子２２よりやや大きい穴を設けて構成す
る。上記の構成とすることにより、スパイラル放射素子
２１と外部空間との間が接地板により遮蔽され、スパイ
ラル放射素子２１は６０°位相差の６分配回路として動
作する。

上記６分配回路は、スパイラル素子を用いたちのたけて
なく、その他の素子構成としても良いことは勿論である
。

なお、上記第１図及び第３図に示した実施例では、ラジ
アルライン１１内の周縁部に電波吸収層１５を設けたか
、これはアンテナ総合特性に応して省略することか可能
である。

［発明の効果コ 以上詳記したように本発明によれば、従来と同程度の開
口径を有する平面アンテナを構成する場合、給電プロー
ブの数は約１／７となり、生産性を著しく向上し得ると
共に、コストの低下を図ることかできる。また、サブユ
ニットは、各パッチ素子への給電を中心のスパイラル放
射素子から放射状に展張した６本の直線状のストリップ
ラインを介して行なうようにしているので、各ストリッ
プラインを直線状で最短にでき、ストリップラインから
の不要放射を最低限に押さえ、効率の低下を防止するこ
とかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は（ａ）は本発明の一実施例を示す円形平面アン
テナの平面図、第１図（ｂ）は同図（ａ）のａ−ａ’線
矢視断面図、第２図は第１図におけるサブユニットの詳
細を示す平面図、第３図は本発明の他の実施例を示す矩
形平面アンテナの平面図、第３図（ｂ）は同図（ａ）の
ａ−ａ’線矢視断面図、第４図（ａ）は従来の平面アン
テナの十面図、第４図（ｂ）は同図（ａ）の断面図であ
る。 １１−ラジアルライン、１２．１４・・接地板、１３・
・・スペーサ、１５・・・電波吸収層、１６．２０・・
・給電プローブ、１７・・給電コネクタ、１８・・・プ
リント基板、１つ・・サブユニット、２０・・・給電プ
ローブ、２］・・・スパイラル放射素子、２２・・・円
形パッチ素子、２３・・・ストリップライン値、２４・
縮退分離部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 （ａ） （ｂ） （ａ） （ｂ） 第 図 （ａ） （ａ） （ｂ） 第 図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ラジアルラインと、このラジアルラインの一方の
   壁面中央の給電点位置に設けられた電界結合型の給電プ
   ローブと、上記ラジアルラインの他方の壁面上に設けら
   れ、複数のマイクロストリップ放射素子及び１個の給電
   プローブを備えた複数のサブユニットと、これらの複数
   のサブユニットを隣接するサブユニットが正三角形の関
   係になるように配置する配置手段と、上記各サブユニッ
   トの給電プローブを上記ラジアルライン内に挿入し、上
   記給電点に位置する給電プローブに電界結合させる結合
   手段とを具備したことを特徴とする平面アンテナ。
2. （２）上記サブユニットは、給電プローブに接続された
   １個のスパイラル放射素子を中心としてその周囲に円偏
   波発生のための縮退分離部を有する６個の円形パッチ素
   子を正六角形状に配置し、上記６個のパッチ素子への給
   電は、上記中心のスパイラル放射素子から放射状に展張
   した６本の直線状のストリップラインを介して行なうよ
   うに構成したことを特徴とする請求項（１）記載の平面
   アンテナ。
3. （３）上記サブユニットの中心に設けられるスパイラル
   放射素子を６０°毎の位相差を有する６分配回路に置き
   換えて構成したことを特徴とする請求項（２）記載の平
   面アンテナ。
4. （４）上記サブユニットの中心に設けられる６分配回路
   は、スパイラル素子で構成し、該サブユニットの前面に
   絶縁シートを介して接地板を配置し、この接地板に６個
   の放射素子の対向部分に穴を設けて構成したことを特徴
   とする請求項（３）記載の平面アンテナ。
5. （５）上記サブユニットは、隣接するサブユニットとの
   関係を正三角形の関係に保持して全体を円状に配置した
   ことを特徴とする請求項（１）又は（２）又は（３）記
   載の平面アンテナ。
6. （６）上記サブユニットは、隣接するサブユニットとの
   関係を正三角形の関係に保持して全体を矩形状に配置し
   たことを特徴とする請求項（１）又は（２）又は（３）
   記載の平面アンテナ。