JPH0420102A

JPH0420102A - アンテナ装置

Info

Publication number: JPH0420102A
Application number: JP12319690A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Kaneko; 洋一金子
Original assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 1990-05-15
Filing date: 1990-05-15
Publication date: 1992-01-23

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、給電線路としてストリッツ線路を用い、円偏
波を発生させる放射素子を多数平面上に配列して構成し
たアンテナ装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、衛星放送受信用の平面アンテナは、高利得が要
求され、面積を大きくして多数の放射素子を平面上に配
置し、各放射素子を給電線路に結合させた構成となって
いる。

従来、平面アンテナの給電線路としては、軽量小型化に
適したストリツｆ線路が使用されている。

また、ストリッｆ＠路としては、接地導体と帯状導体か
らなるマイクロストリップ線路や、線路からの電磁波の
放射損失を抑えるために、上下接地導体の間に帯状導体
を配した３層導体層からなるト１，１７’レ−）ストリ
ップ線路が使用されている。

一般に、給電線路としてトリプレートストリニブ線路給
電の場合は、放射素子としては、上部も地導体に設けた
。２分の１波長のスロットアンテナまたはこれを変形し
たスロットアンテナ形式ｃものが用いられ、スロットア
ンテナと給電線路２は電磁結合されることが多い。

〔発明が解決しようとする課題〕

スロットアンテナで、円偏波を発生させるにね９０度回
転対称なスロットの直交モート９を、２滞の給電線によ
り振幅が等しく’９０度の位相差で原振したり、スロッ
トの形状を変化させて、前記直交モードの共振周波数を
変え、１本の結電からの電磁結合で励振させたときの振
幅及び位相差を庖望のものにすることで、円偏波を発生
することができる。

しかしながら、前者の場合、放射素子周辺の限られたス
イースに２本の給電線を配置した場合、給ｔａ相互間或
いは、給電線と放射素子相互間に電磁波信号の不要結合
が生じ、放射素子の励振を不均一にして、アンテナ効率
を低下させる欠点があった・寸た、後者の１本の給ＷＬ１ｗＩで励振する場合は、直
交モードの位相差が周波数によって変化するため、円偏
波アンテナとしての動作が狭帯域になるという問題があ
った。

さらに、多数の放射素子と２分岐回路ならびに給電線路
で構成した、並列給電方式の平面アンテナでは、放射素
子に対する個別給電線路と幹線系の給電線路との不要結
合によって、大面積の平面アンテナはど、給！線路損失
のほか、放射素子の励振が不均一性が悪化し、アンテナ
効率が低下するという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、その
目的は給電線の配置を簡素化し、広帯域にわたり１円偏
波の発生できる高性能なアンテナ装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するだめの手段及び作用〕本発明は、励振
用のストリップ線路を、一周の長さが約１波長の円周上
に１ターンまたはそれ以上の長さにして配置し、放射素
子として、前記線路に沿って回転配置された一連のスロ
ットからなるスロット放射素子を備え、前記励振ストリ
ップ線路を伝搬する進行波により、分布電磁結合によっ
てスロット放射素子を励振させ、高帯域にゎたり円偏波
を発生させるようにしたものである。

本発明は、さらに前記円偏波放射素子２個隣接させた放
射素子対へ給電方式として、位相を反転させた２分岐回
路からの信号をそれぞれの素子へ給電することにより、
個別給電線路の長さを短縮簡素化させ、幹線系給電線路
との相互干渉を軽減してアンテナ効率を改善出来るよう
にしたものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

（第１実施例）第１図は本発明の第１実施例に係るアンテナ装置の構成
図であり、−スロット放射素子と並列給電方式のトリプ
レート型ストリップ線路給電線を用いた平面アンテナに
実施した場合を示している。

第１図において、１は下部接地導体で、この接地導体１
の上側に絶縁体２を介して導体層が配置され、更にその
上に絶縁体２ノを介して上部接地導体２０が積層される
。

上記絶縁体２上の導体層には、ス）　ＩＪツブ線路（給
を線）３が形成され、このストリップ線路３を介して給
電が行なわれる。このストリップ線路３Ｆｉ、開放端４
から４分の１波長離れた高周波電流最大点位置の線路幅
を細くし、その両側にストリップ線路の結合ループ６．
７を近接配置して分岐回路５を構成する。分岐回路５は
、ストリップ線路３の結合位置では線路の高周波電圧が
最少になるため、電磁結合は前記高周波電流によって主
として磁界結合によシ生じる。左右の結合ループ６．２
には、磁界が交差することによって反抗起電力ができ、
銹導電流を個別給電線路８．９．１４．１５に４分岐さ
せ、それぞれの励振線路１１．１３．１７．１９に信号
を供給する。この場合、個別給電線路８と９，１４と１
５には、それぞれ位相が１８０度異なる信号が供給され
るので５分岐回路５は位相反転４分岐回路として動作す
る。ストリッ７’、ｌｉｌ路３に対するインピーダンス
整合は主として結合ループ６．７の結合部処近いループ
の面積を適当に選定することによって達成される。また
、比較的／ＪＳさいループ面積で結合を十分にとるには
、結合ルー！から負荷側を見たインピーダンスを低くし
たり、図では省略しであるが、ストリップ線路３側に線
路幅を変えた４分の１波長トランスなどのインピーダン
ス整合器を挿入すれば良い。

次に、励振線路１１．１３．１７．１９の構成と動作に
ついて説明する。これら励振線路１１゜１３．１７．１
９は、上部接地導体２ｏ上に設けられた４個のクロス型
のスロット放射素子２２．２７．３２．３３の直下に相
当する位置に設けられており、局長が約１波長の円周上
に、開放端の線路幅が細くされたス）　ＩＪッグ線路が
１ターンまたはそれ以上の長さにスパイラル状に巻かれ
ており、それぞれの給電端にはインピーダンス整合用の
スタブ１０，１２．１６．１８が付加されている。

高周波信号が、励振線路１１．１３，１７．１９をそれ
ぞれの線路の開放端に向かって進むとき、下部接地導体
１と上部接地導体２１７Ｋｔｉ、それぞれのストリップ
線路に対向した導体表面に。

ストリップ線路に沿う方向Ｋｔ流が誘起される。

各放射素子２２，２７．３２．３３Ｆｉ、上部接地導体
２０に流れる電流を横切る形に、一端が短絡他端が中央
部に向かって開放端となったスロット２３．２４．２５
．２６が配置されており、これらのスロットの呈するイ
ンピーダンスによって、それぞれのスロットに高周波電
圧が誘起される。

したがって、各々のスロット２３〜２６は励振線路１１
．１３，１７．１９を進む進行波の位相に対応して、一
周で３６０度で励振され、円偏波を発生させる。励振線
路１１，１３．１７．１９は、線路幅を場所によって適
当に変えたり、開放端からスロットまでの長さを調節し
たりすることで、スロットとの結合度を最適化し、各々
スロットの励振の振幅ができるだけ等しくなるようにす
る。

また、整合スタブ１０，１２．１６．１８は、励振線路
１１，１３．１７．１９の給電点に呈するサセプタンス
を消去し、インピーダンス整合を助けるもので、線路長
によっては省略することができる。

（第２実施例）第２図は、本発明の第２実施例を示すアンテナ装置の構
造図である。、この第２図に示す平面アンテナは、第１
図の実施例とは励振線路の配置と放射素子の形状が少し
異なっている。

励振線路３４．３６．３８．４０はスパイラルの代わり
に円形をしておシ、線路の端部には、半径方向に折り曲
げられた整合用スタブ３５．３７．３９．４ノを備えて
おり、形状はやや簡単であるが、動作は第１図の場合と
殆ど同じである。

次に、上部接地導体４２には、放射状（花弁状）に形成
された４個のスロット放射素子４４．５０゜５１．５２
が配置されている。スロット放射素子４４．５θ、５１
．５２は１周辺の一端を短絡させ、中央に向かう他端が
開放端の６個のスロット４５．４６．４７．４８．４９
．５０が回転対称に配置されて中心部で一つの開口に連
結されている。

この場合、スロット放射素子４４．５０，５１．５２の
各々スロット４５〜５０と励振線路との結合は、励振線
路に沿って４分の１波長毎に結合させる代わりに、更に
短いピッチで細かく分布電磁結合させているので、進行
波励振が円滑にでき、より広帯域な円偏波放射特性を実
現することができる。

なお、上記第１、第２の実施例では、励Ｓ森路をほぼ円
形か円形に近いス・ぞイラルとしたが、励振線路の個別
給電線路に近い側をスロット放射素子のスロット短絡端
に近い周辺＠全通して結合を浅くし、進行波電力を減少
する励振線路の末端に近ずくにつれて中央部りに配置し
て結合を強くする方法を、前記の方法と併用することに
より円周に沿うスロット励振強度をさらに均一にするこ
とかで鎗る。

更に、本発明の進行波励振を用いた構成法によれば、ス
ロット放射素子のスロット数をさらに増加して８個にし
たプ、逆に３個にしたシ、比較的自由な放射菓子形状が
選択できる。

また、本発明は放射素子と励振線路との組み合わせは自
由度が高く、例えば、第１図、第２図の放射素子と励振
線路を組み合わせて構成することが可能である。

なお、第１図、第２図に示す実施例では、給電回路に位
相反転型分岐回路を用いた４放射素子に本発明を実施し
た場合を示したが、信号分岐回路として、従来のＴ分岐
を用いたり、それらを併用したりすれば、更に大規模な
平面アンテナを構成することができる。

また、前記平面アンテナにおいては、基本の給電配置に
余裕があるため、放射素子相互に適当な位相差を設けて
励振する従来の手段を用い、主ビームを面の垂直縁から
ずらせた、いわゆるビームチルトをかけた設計も容易で
ある。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、一連のスロット放
射素子を励振線路の進行波による分布電磁結合で励振す
るようにしたので、非常に簡単な給電線配置で、広帯域
な円偏波を発生す８ことができる。

さらに前記放射素子に位相反転分岐回路の組み合わせで
構成した平面アンテナに於いては、４個の放射素子から
なる単位放射器ユニットの個別給電線の配置が簡素化さ
れ、放射素子間隔の密度を高めて、アンテナ効率を向上
させることができる。

また本構成の放射器ユニットは、個別給を線路が外側に
出っ張らず、放射器ユニットの中央部に集中しているた
め、多数の放射器ユニットを用いて構成した平面アンテ
ナの放射器ユニットの外側を通る幹線系給電線路と個別
給電線路との不要電磁結合がなく、放射素子配列の均一
な励振が可能である。また前記の結果、幹線給電線路の
ストリップ巌路幅を従来より広くして、給電線路損失を
低減させ、アンテナ効率を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すアンテナ装置の構成
図％第２図は本発明の第２実施例のアンテナ装置の構成
図である。１・・・下部接地導体、２・・・絶縁体、３・・・スト
リップ線路、４・・・ス）　ＩＪタッグ路の開放端、５
・・・位相反転型の分岐回路、６、訃・・ストリップ線
路で構成した結合ループ、８，９．１４．１５・・・個
別給電線路、１１，１３．１６．１９・・・スノｆイラ
ル状の励振線路、１０，１２．１６．１８・・・整合ス
タブ、２０・・・上部接地導体、２１・・・絶縁体、２
２．２７．３２．３３・・・スロット放射素子、２３．
２　４　％　　２５．２６　　・・・　ス　ロ　　ッ　
　ト　、　　３　４　、　３６，３８　．４０・・・励
振線路、３５，３７．３９，４ノ・・・整合スタブ、４
２・・・上部接地導体、４３・・・絶縁体、４４．５０
，５１．５２・・・花弁状のスロット放射素子、４５．
４６．４７．４８．４９．５ｏ・・・−端短絡他端開放
のスロット。竺樽図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導体層に設けられたスロット放射素子がストリッ
プ線路給電線から電磁結合で励振されるアンテナ装置に
おいて、上記放射素子の直下に設けられ、一周の長さが約１波長
の少なくとも１ターン以上円形に形成された一端開放の
励振ストリップ線路と、この励振ストリップ線路に沿っ
て回転配置された一連のスロットからなるスロット放射
素子とを具備し、上記励振ストリップ線路を伝搬する進
行波の電磁結合により上記スロット放射素子を励振して
円偏波を発生させることを特徴とするアンテナ装置。
（２）請求項（１）記載のアンテナ装置において、スロ
ット放射素子は、一端が短絡され、他端が中央に向かっ
て開放端となった多数のスロットを放射状に配列してな
ることを特徴とするアンテナ装置。
（３）請求項（１）又は（２）記載のアンテナ装置にお
いて、スロット放射素子は複数個からなり、隣接する一
対の放射素子は、２分岐回路を介して位相反転された信
号により励振することを特徴とするアンテナ装置。