JPH04216204A - 円偏波アンテナ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円偏波を利用するレー
ダや衛星通信用等の円偏波アンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーダアンテナ装置や衛星通信用アンテ
ナ装置では、高い感度（電力利得）が要求され、しかも
設置場所に余裕の無い場合には小形のものが望まれる。

【０００３】図１６及び図１７は本出願人が先に特開平
２−１８９００８号で提案した円偏波アンテナ装置の基
本的構成を示す。これらの図において、１０は第１の円
形金属平板、１１は第２の円形金属平板であり、これら
により送受信電波の波長に比べて間隔の狭い平行金属平
板が構成される。そして、平板１０，１１の外周縁を短
絡、密閉する如く円形金属リング１２が取り付けられ、
これらにより内部空間を有する偏平な円筒体が構成され
ることになる。

【０００４】第１の円形金属平板１０の中央には中央給
電用穴１３が形成され、第２の円形金属平板１１には多
数の小穴１４が形成されている。また、第２の平板１１
の内面中央には金属円錐形整合素子１５（好ましくはテ
ーパーが末広がりになっているもの）が接続、固定され
ており、中央給電用穴１３に端部が嵌められた給電用同
軸線路１６の芯線１７の延長部分が該金属円錐形整合素
子１５の頂点に接続されている。同軸線路１６の外側導
体１８は第１の平板１０に接続されている。

【０００５】円偏波素子アンテナとしてはヘリカルアン
テナ２０が使用され、ヘリカル（螺旋形状）を構成する
導線の末端部に形成された直線状の給電用挿入部（プロ
ーブとも言う）２１を、前記小穴１４に嵌合した誘電体
２２に挿通することによって支持される。

【０００６】前記円偏波発生用のヘリカルアンテナ２０
のアンテナ利得や周波数帯は、ヘリカルピッチ角、ヘリ
カル円周、ヘリカル巻数を適宜選択して自由に設定する
ことができる。また、多数のヘリカルアンテナ２０の平
行金属平板に対する配置は、例えば給電点に対して同心
円上に配置する、換言すれば多数の小穴１４を前記第２
の円形金属平板１１の同心円上に形成することなどが考
えられる。

【０００７】なお、図１７のように、前記円形金属リン
グ１２の内側にはリング状に残留電力吸収のための電波
吸収体２３が配設されている。この電波吸収体２３は省
略することもできる。

【０００８】以上の円偏波アンテナ装置の基本構成にお
いて（ここでは送信アンテナ装置として説明を行うが受
信アンテナの場合も同じである）、同軸線路１６より供
給された給電電力は、平板１０，１１の平行金属平板の
内部空間を半径方向に進行するにつれて逐次ヘリカルア
ンテナ２０の給電用挿入部２１に結合吸収され、小穴１
４を通って平板１１の外側に抜け出してヘリカルアンテ
ナ２０を励振する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記円偏波
アンテナ装置の基本構成で指向性ビームを鋭くしてアン
テナ利得を上げようとする場合、素子アンテナ個数を増
大しなければならないが、素子アンテナ個数の増加は形
状の大形化を招く嫌いがある。本発明は、上記の点に鑑
み、各円偏波素子アンテナに導波器を付加することによ
り、形状の大形化を招くことなく指向性ビームを先鋭に
してアンテナ利得を向上させた円偏波アンテナ装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電波の波長に比べて間隔の狭い平行導体
平板の第１の平板の中央より給電された電力が、第２の
平板にあけられた複数個の小穴を通して分岐され、この
分岐電力が複数個の円偏波素子アンテナを励振する円偏
波アンテナ装置において、各円偏波素子アンテナの放射
方向側に１個乃至複数個の導波器をそれぞれ設けた構成
としている。

【００１１】また、各円偏波素子アンテナを内側に収容
する如く前記第２の平板の外面を覆うレイドームを設け
た場合、前記導波器を当該レイドームに設けるようにし
ても良い。

【００１２】

【作用】本発明の円偏波アンテナ装置においては、導波
器によって各円偏波素子アンテナの指向性を改善し、ひ
いては装置全体の指向性を鋭くしてアンテナ利得の向上
を図ることができる。また、導波器の取り付けは各素子
アンテナを覆うレイドーム等を利用することによって簡
単に行うことができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る円偏波アンテナ装置の実
施例を図面に従って説明する。

【００１４】図１乃至図３で本発明の第１実施例を説明
する。これらの図において、３０は底板であり、円板形
状の周縁部に円筒状壁部３１が一体に形成されている。 この底板３０は金属でも良いし、樹脂、ＦＲＰ等の強化
樹脂に導体被膜を形成したものでも良い。この底板３０
は、円形平行導体平板の一方を成す第１の導体平板とし
て機能する。アンテナプレート３５は円形金属板であり
、前記円形平行導体平板の他方を成す第２の導体平板を
構成するものである。このアンテナプレート３５は前記
底板側の円筒状壁部３１上に載置固定される。円偏波素
子アンテナとしてのヘリカルアンテナ２０は、ヘリカル
（螺旋形状）を構成する導線の末端部に直線状の給電用
挿入部（プローブとも言う）２１を形成したもので、該
給電用挿入部２１はフランジ付き誘電体３７を貫通して
これに固定されている。そして、アンテナプレート３５
に複数形成された小穴３８に前記フランジ付き誘電体３
７をそれぞれ嵌着することにより、ヘリカルアンテナ２
０はアンテナプレート３５にそれぞれ固定される。レイ
ドーム４０はテフロン等の耐候性樹脂で成形されたもの
で、各ヘリカルアンテナ２０を内部に収容しかつアンテ
ナプレート３５の外面を覆うようにアンテナプレート３
５の外周上部に嵌合固定される。各ヘリカルアンテナ２
０の先端側（放射方向側）に配置して当該ヘリカルアン
テナの指向性及び利得を改善する導波器３２は、ヘリカ
ルアンテナ先端から所定間隔だけ離間する如く前記レイ
ドーム４０の内面に配置される。ここで、導波器３２は
図２及び図３に示すようにヘリカルアンテナ２０のヘリ
カル外径φ１と同等もしくは大きめもしくは小さめの外
径φ２を持つ円形導体板、導体箔、導体膜等であり、レ
イドーム内面に接着されるか、あるいはめっき、蒸着等
で成膜される。前記底板３０とアンテナプレート３５と
の間に両者の間隔を一定に規制するための樹脂又は金属
製の棒状スペーサ部材４１が配置され、該スペーサ部材
４１はその頭部を熱や加圧により塑性変形させたりする
ことにより底板３０及びアンテナプレート３５に固定さ
れる。前記底板３０の中央部には中央給電用穴４９が形
成され、ここに給電用同軸線路１６の給電端部が嵌合固
定され、この給電用同軸線路１６の芯線１７の延長部分
からなる棒状のプローブ１７Ａが円形平行導体平板の内
側空間、すなわち底板３０とアンテナプレート３５間の
内側空間に突出している。また、同軸線路１６の外側導
体１８は底板３０に接続される。

【００１５】この第１実施例の構成によれば、円偏波素
子アンテナとしての各ヘリカルアンテナ２０の先端側に
指向性を鋭くして利得を上げるための導波器３２をそれ
ぞれ配置したので、素子アンテナ個数を増大させること
なく円偏波アンテナ装置の指向性を先鋭化するとともに
アンテナ利得の向上を図ることができ、この結果、小形
で高性能の装置を実現できる。

【００１６】なお、上記第１実施例の導波器３２は円形
金属板（又は箔、膜）としたが、図４のようにヘリカル
アンテナ２０のヘリカル外径と同等もしくは大きめもし
くは小さめの外径を持つ円環形導体板、導体箔、導体膜
等からなる導波器３２Ａとしても良い。

【００１７】図５及び図６は本発明の第２実施例の要部
構成を示す。この場合、円偏波素子アンテナとしてスパ
イラルアンテナ５０を使用している。このスパイラルア
ンテナ５０は１本の導線をスパイラル形状（平面の渦巻
き状）に形成したものであり、導線末端部に直線状の給
電用挿入部５１を一体的に形成している。ここで、スパ
イラルアンテナ５０のアンテナプレート３５に対しての
取り付けは、アンテナプレート３５の小穴３８に嵌めら
れた誘電体５２に、給電用挿入部５１を挿通することに
よって行うが、誘電体５２のアンテナプレート３５より
外側に突出する部分は金属円筒５３で囲んで同軸線路と
同様の構造にしておく。これは、スパイラル（渦巻きア
ンテナパターン）に到達する前に給電用挿入部５１の途
中より電波が放射されるのを防止するためである。スパ
イラルアンテナ５０のスパイラルの外周径φ３は、使用
周波数から計算される波長の１倍以上とし、２倍を越え
ない。また、スパイラルとアンテナプレート３５の表面
までの距離は使用周波数から計算される波長の約１／２
倍以下とし、通常１／４倍にとるのが放射ビーム成形の
点で良い。そして、導波器５５はスパイラル外周径φ３
と同等もしくは大きめもしくは小さめの外径の円形又は
円環形の金属板、導体箔や導体膜等でレイドーム４０の
内面に配設される。なお、その他の構成は前述の第１実
施例と同様である。

【００１８】図７及び図８は本発明の第３実施例の要部
構成を示す。この場合、円偏波素子アンテナとしてパッ
チ状アンテナ６０を使用している。このパッチ状アンテ
ナ６０は一対の切欠溝６２を形成した円形金属板６１の
切欠溝中心線から約４５°ずれた所で、かつ裏面中心か
ら半径の約１／３離れた点に直線状導線の給電用挿入部
６３を接続一体化したものである。ここで、パッチ状ア
ンテナ６０のアンテナプレート３５への取り付けは、小
穴３８にはめられた誘電体５２に給電用挿入部６３を挿
通、支持することによって行なうが、誘電体５２のアン
テナプレート３５より外側に突出する部分は金属円筒５
３で囲んで同軸線路と同様の構造にしておく。但し、切
欠溝付円形金属板６１とアンテナプレート３５の表面ま
での距離は使用周波数から計算される波長の約１／１０
倍以下とする。そして、導波器６５はパッチ状アンテナ
外周径と同等もしくは大きめもしくは小さめの外径の円
形又は円環形の金属板、導体箔や導体膜等でレイドーム
４０の内面に配設される。なお、その他の構成は前述の
第１実施例と同様である。

【００１９】図９は本発明の第４実施例を示す。この場
合、円形又は円環形導波器３２Ｂはレイドーム４０の外
面に配設されている。その他の構成は前述の第１実施例
と同様である。

【００２０】図１０は本発明の第５実施例を示す。この
場合、円形又は円環形導波器３２Ｃはレイドーム４０を
樹脂成形する工程を利用して当該レイドーム内部に配置
されている。その他の構成は前述の第１実施例と同様で
ある。

【００２１】図１１は本発明の第６実施例を示す。この
場合、各円偏波素子アンテナとしての各ヘリカルアンテ
ナ２０の放射方向側に複数個の円形又は円環状の導波器
３２（又は３２Ａ）を配列している。複数個の導波器の
支持はレイドーム等を利用することによって実施できる
。その他の構成は前述の第１実施例と同様で良い。

【００２２】なお、上記各実施例では単純な棒状のプロ
ーブ１７Ａを使用した給電構造を例示したが、図１２に
示す如く先端部を球状に太くしたプローブ１７Ｂや、図
１２の仮想線の如く先端部を円柱状に太くしたプローブ
１７Ｃを使用して整合可能な周波数帯域を広くすること
もできる。さらに、図１３に示す如く棒状プローブ１７
Ａの周囲に低損失誘電体５５を設けたり、図１４に示す
如く棒状プローブ１７Ａに低損失誘電体５５Ａを設け、
該誘電体５５Ａを実線位置から仮想線位置の範囲で動か
すことにより整合のための調節作業を容易にすることも
できる。

【００２３】また、上記第３実施例ではパッチ状アンテ
ナとして一対の切欠溝６２を形成したものを使用したが
、図１５のように一対の突出部６２Ａを形成した円形金
属板６１の突出部中心線から約４５°ずれた所で、かつ
裏面中心から半径の約１／３離れた点に直線状導線の給
電用挿入部６３を接続一体化したパッチ状アンテナ６０
Ａを使用しても良い。

【００２４】さらに、スパイラルアンテナやパッチ状ア
ンテナの場合の導波器もレイドームの外面又は内部に設
けることができ、それらのスパイラルアンテナやパッチ
状アンテナに対して導波器を複数個配列する構成を採用
することもできる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の円偏波ア
ンテナ装置によれば、各円偏波素子アンテナの放射方向
側に導波器をそれぞれ設けて各円偏波素子アンテナの指
向性を改善し、ひいては装置全体の指向性を鋭くしてア
ンテナ利得の向上を図ることができる。また、導波器の
取り付け支持は各素子アンテナを覆うレイドーム等を利
用することによって簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る円偏波アンテナ装置の第１実施例
を示す半断面図である。

【図２】同要部断面図である。

【図３】第１実施例におけるヘリカルアンテナ及び導波
器を示す平面図である。

【図４】導波器の他の具体例を示す平面図である。

【図５】本発明の第２実施例の要部構成を示す断面図で
ある。

【図６】第２実施例におけるスパイラルアンテナ及び導
波器の配置を示す平面図である。

【図７】本発明の第３実施例の要部構成を示す断面図で
ある。

【図８】第３実施例におけるパッチ状アンテナ及び導波
器の配置を示す平面図である。

【図９】本発明の第４実施例を示す半断面図である。

【図１０】本発明の第５実施例の要部構成を示す断面図
である。

【図１１】本発明の第６実施例の要部構成を示す断面図
である。

【図１２】各実施例における給電構造の変形例を示す断
面図である。

【図１３】各実施例における給電構造のもう一つの変形
例を示す断面図である。

【図１４】各実施例における給電構造のさらにもう一つ
の変形例を示す断面図である。

【図１５】第３実施例に示したパッチ状アンテナの変形
例を示す平面図である。

【図１６】本出願人提案の円偏波アンテナ装置の基本構
成を示す平面図である。

【図１７】図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ断面図である。

【符号の説明】

２０　　ヘリカルアンテナ ３０　　底板 ３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，５５，６５導波器３５
　　アンテナプレート ４０　　レイドーム ５０　　スパイラルアンテナ ６０，６０Ａ　　パッチ状アンテナ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電波の波長に比べて間隔の狭い平行導
   体平板の第１の平板の中央より給電された電力が、第２
   の平板にあけられた複数個の小穴を通して分岐され、こ
   の分岐電力が複数個の円偏波素子アンテナを励振する円
   偏波アンテナ装置において、各円偏波素子アンテナの放
   射方向側に１個乃至複数個の導波器をそれぞれ設けたこ
   とを特徴とする円偏波アンテナ装置。
2. 【請求項２】　　各円偏波素子アンテナを内側に収容す
   る如く前記第２の平板の外面を覆うレイドームを設け、
   前記導波器を当該レイドームに設けた請求項１記載の円
   偏波アンテナ装置。