JPH04320101A - 平面アンテナの放射装置 - Google Patents

平面アンテナの放射装置

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JPH04320101A
JPH04320101A JP4016891A JP1689192A JPH04320101A JP H04320101 A JPH04320101 A JP H04320101A JP 4016891 A JP4016891 A JP 4016891A JP 1689192 A JP1689192 A JP 1689192A JP H04320101 A JPH04320101 A JP H04320101A
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JP
Japan
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slit
line
mass
conductive
radiation
Prior art date
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Pending
Application number
JP4016891A
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English (en)
Inventor
Olivier Remondiere
オリビエ・ルモンデイエール
Jean-Francois David
ジヤン−フランソワ・タビツド
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Thales Alenia Space France SAS
Original Assignee
Alcatel Thomson Espace SA
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Filing date
Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10Resonant slot antennas
    • H01Q13/18Resonant slot antennas the slot being backed by, or formed in boundary wall of, a resonant cavity ; Open cavity antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/064Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0464Annular ring patch

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

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、平面アンテナ、特にア
レイ状アンテナ(antenne  reseau)の
放射装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】アレイ
状アンテナは、多数の放射エレメントによって形成され
た開口を有するという特徴をもつ。このアンテナの放射
線は、各放射エレメントの放射線を総合したものである
。この種のアンテナは最近開発され、現在のところ飛行
の制御、衛星受信(テレビジョン、メッセージ伝送、移
動体との通信)、宇宙アンテナ、例えば大地の遠隔探査
及び観察(レーダ)、データリレー、通信用アンテナと
いった様々な分野で使用されている。
【0003】カバーされる周波数はUHF波及びVHF
波からミリメートル波までである。放射エレメントの振
幅及び/又は位相が個々に制御される場合は、能動アン
テナと言う。実際、例えば、大きく異なるカバレージゾ
ーン(狭いビーム、広いビームもしくは混成ビーム)を
選択するか又は電子走査を実施するために、このアンテ
ナの放射パターンの形状を選択することができる。
【0004】アンテナを構成する放射エレメントは、そ
の固有電波放射性能、アレイ化適性及びテクノロジーに
よって、アンテナの最終的性能、技術的特徴(質量、環
境に対する耐性、信頼性)及び価格を左右する。
【0005】アンテナはこれらの放射エレメントを数十
〜数千用いて形成されるため、これらのエレメントの単
価はアンテナの総合的価格を決定する要因である。質量
のような別のパラメータにもこれと同様の論理があては
まる。テクノロジーの選択は、アンテナを環境に適応さ
せる条件の簡略化につながるため、重要である。例えば
、宇宙で静止軌道で使用する場合には、システムのエネ
ルギ収支に悪影響を与える輻射熱を用いることなく、簡
単な手段(熱カバー、塗料)によってアンテナを熱的に
制御できるということが重要である。このような条件で
は、表面の熱光特性に鑑みて、−150°C〜+120
°Cの広い温度範囲を得ることができる。この種のアン
テナは更に、絶縁ゾーンもしくはアースへの接続状態の
悪いゾーンに対し、蓄積された際に材料を劣化させたり
静電放電を誘起させたりすることを防がねばならない帯
電粒子束の影響下におかれる。
【0006】アンテナはまた、打上げに起因する大きな
機械的応力を受けた後でも電波特性を保持しなければな
らない。
【0007】これらの特性の一部、例えば受動相互変調
歪を極めて低いレベルでしか発生させないという特徴は
、使用するテクノロジー(エレメントの種々の材料、幾
何学的条件の組合わせ)と操作環境(特に温度)に耐え
るための方法とに著しく関係している。
【0008】本発明の目的は、前述の種々の問題を解決
することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、平面ア
ンテナの放射装置であって、第1及び第2のマス平面と
、第1のマス平面に設けられており給電ラインから電磁
結合によって給電されるスリット(細隙)とを有してお
り、互いに組合わせられた複数の薄い導電部材の集合体
を含んでおり、放射スリットの中央部が、支柱により中
央部で支持された導電部材であることを特徴とする平面
アンテナの放射装置を提案する。
【0010】好ましい実施例ではこの装置が、種々の機
能、即ち放射スリットの中央部及び給電ライン用の下方
マス平面としての機能、装置全体の機械的構造体として
の機能、放射スリット全体に関する担持構造体を有する
インタフェースとしての機能、並びに給電ラインと前記
スリットとの間の電気的インタフェースに関する支持体
としての機能を果たす加工された金属部材である空胴形
成基体を含んでいる。この装置は、前記ラインでの伝搬
を許可する上方マス平面を形成するために前記基体に取
り付けられた導電蓋を有する。前記線は誘電性スペーサ
によってマス平面の間に保持されている導電路である。 この装置は更に、前記ラインの給電を行う同軸ケーブル
であって、コアが前記線にろう付けもしくは溶接されて
おり且つ外部導体が前記基体に直接溶接もしくはろう付
けされている同軸ケーブルも備えている。
【0011】実施例の1つとして、この装置は、4つの
同じ放射エレメントを含む単一の機械的アセンブリ状に
構成されたサブアレイの形状を有するように形成し得る
。その場合は、4つの環状スリットへの給電を行う伝送
線が放射エレメントの間に1/4分割部分を含む。
【0012】有利なことに、この種の放射装置は質量が
小さく、価格が低く、且つ優れた電波放射性能を示す。 この装置はまた、独立して使用できるのみならず、アレ
イ状アンテナとしても使用できる。この装置は、特に宇
宙空間での用途に適した技術的及び経済的特性を有する
が、簡単な手直しをすれば他の分野でも問題なく使用し
得る。
【0013】
【実施例】本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づく
以下の非限定的実施例の説明で明らかにされよう。
【0014】図1に示すような放射エレメントは一般的
に環状スリットと呼ばれている。この種のエレメントは
、M.Haneishi、Y.Hakura、S.Sa
ito及びT.Hasegawa著“a  new  
circularlypolarised  plan
ar  antenna  fed  by  ele
ctromagnetical  coupling 
 and  its  subarray(電磁結合に
よって給電される新規な円偏波平面アンテナ及びそのサ
ブアレイ)”に開示されている(“18th  Eur
opean  microwave  confere
nce  proceeding(第18回欧州マイク
ロ波会議議事録)”1988年9月12日〜15日;ス
トックホルム)。この種の放射エレメントでは、スリッ
ト10が第1のマス平面11に設けられている。このス
リットは、第1のマス平面11と第2のマス平面13と
の間で下方レベルに位置するトリプレート(tripl
aque)型の給電ライン12から電磁結合によって給
電される。前記ライン12は誘電性エレメント14によ
って定位置に保持されている。
【0015】本発明の放射装置は図2及び図3に示され
ている。この装置は、空胴24を形成する基体16と、
この基体と中央ディスク(又は「パッチ」)15との間
に設けられた環状放射スリット25と、給電ライン17
とを含んでいる。基体16は、好ましくは単一ブロック
状に加工された例えば金属製の導電部材であり、種々の
機能、即ち「パッチ」15及び給電ライン17用の下方
マス平面としての機能、装置全体の機械的構造体として
の機能、放射スリット25全体に関する担持構造を有す
るインタフェースとしての機能、並びに前記給電ライン
とスリット25との間の電気的インタフェースに関する
支持体としての機能を果たす。「パッチ」15は支柱1
8によって支持された例えば円形の導電部材で構成され
ている。基体16には、ライン17での伝搬を可能にす
る上方マス平面を形成するために、導電蓋19が取り付
けられている。前記ライン17は、誘電性スペーサ20
によってマス平面16及び19の間に維持されているモ
ノリシックの又はエッチングされた導電路である。この
ラインは例えば同軸線21によって給電され得る。
【0016】受動相互変調歪(PIMP)の発生を低く
することが望まれるような用途では、同軸線21のコア
22をライン17に溶接もしくはろう付けし、外部導体
23を基体16に直接溶接もしくはろう付けする。
【0017】このようにすれば同軸コネクタ対を使用し
なくてすむ。また、これら種々のエレメントの間に優れ
た接触が得られる。これらのエレメントは同一材料ブロ
ックから形成するか、互いを溶接(レーザ、電子ボンバ
ード、プラズマ等)するか、又はPIMP発生に対して
良好な特性を有することが知られている溶加材を用いて
ろう付けすることができる。
【0018】図2及び図3に示すような本発明の放射装
置は、単独で又はサブアレイ状にまとめて使用すること
が可能であり、このサブアレイを同一トリプレート線レ
ベルで分配する回路を形成できるという有利な可能性を
有する。
【0019】そこで本発明は、特に受動相互変調歪(P
IMP)の損失及び発生という観点から、優れた電波放
射性能を有する、経済的な具体的工業技術的解決法を提
案する。この解決法は更に、熱制御及び放射(「静電気
放電」現象)に対する防護の要求を緩和しながら、環境
に対して大きな安定性を示す。
【0020】本発明の装置では、使用される種々の導電
部材が軽合金か、金属マトリクスを有する複合材料か、
又は金属めっきを行うという条件で他の任意の絶縁性も
しくは導電性の材料で形成される。これらの部材は、P
IMPの発生が低くなるように選択された溶接及び/又
はろう付けによって互いに組立てられる。これらの部材
は極めて薄い壁を有する。必要な補足的剛性又は耐性は
局部的補強材によって与えられる。これに対し、支柱1
8は任意に誘電性材料で形成することができ、スペーサ
20は誘電性材料で形成される。
【0021】図4に示す本発明の第1の実施例は、Lバ
ンド及び単一円偏波の単一放射装置に関するものである
。使用する金属はアルミニウム合金である。基体は、壁
の厚さを約0.6mmの薄さにし且つ宇宙空間への打ち
上げの環境に耐えることができるように局部的補強材を
与えながら、デジタル制御加工によって製造する。 「パッチ」15及び蓋19は薄い(例えば約5/10m
m)アルミニウム合金板から切り抜くことによって得る
。これらのエレメントはレーザ溶接(溶加材なし)によ
って、それぞれ支柱18及び基体16に取り付けられる
。導電路17は銅合金板(厚さ約3/10mm)から切
り抜く。この導電路は、誘電性スペーサ20によってマ
ス平面の間に維持される。導電路17は、外部導体が銀
めっき基体16に金/スズでろう付け23されている一
方でコアが蓋での閉鎖の前にレーザ溶接22により導電
路17に溶接された同軸ケーブル21によって給電され
る。電波放射最適化の後で、所期の電波放射特性を得る
のに2段の「パッチ」15及び15’が必要であること
が判明した。この放射装置を20〜2000Hzで70
gRMS(RMS=二乗平均値)の総合レベルで任意の
振動にかけたところ、劣化は見られなかった。この装置
の特性は下記の通りである: 指向性:9.7dB 損失:<0.3dB TE:<2dB TOS:<−20dB パスバンド:5.5% 寸法:厚さ≦20mm、幅≦12cm、長さ≦18cm
質量:0.1kg 第2の実施例は、Lバンドの単一円形偏波のサブアレイ
型放射装置に関する。この装置は、前述のものと同じ4
つの放射エレメントを含むサブアレイを含んでいる。こ
のサブアレイは単一の機械的アセンブリ状に構成されて
いる。この場合は、円形スリットへの給電を行う伝搬線
が、放射エレメントの間に1/4分割部分25を含む。 この装置の製造方法は総ての点で前述の方法と同じであ
る。  測定した特性は下記の通りである:指向性:1
5dB 損失:<0.3dB TE:<2dB TOS:<−20dB パスバンド:10% 連続出力:>100ワット −110°C〜+110°Cの温度範囲では2x40W
において約7及び9のPIMPレベル:<155dBc
(dBc:伝送出力のピーク値より下のdB)寸法:厚
さ≦7mm、幅≦35cm、長さ≦35cm質量:約0
.4kg。
【0022】本発明の特徴を利用すれば、下記のような
他の放射装置を実現することもできる:単一直線偏波、
Cバンドの単一エレメント。
【0023】単一直線偏波、Kuバンドの単一エレメン
ト及び4アレイ形態エレメント。
【0024】二重直線偏波、Kuバンドの単一エレメン
ト。
【0025】勿論、以上の説明では本発明を好ましい実
施例として非限定的に示したにすぎず、その構成エレメ
ントは本発明の範囲を逸脱せずに他の等価のエレメント
に換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】公知の装置を示す説明図である。
【図2】本発明の装置の断面図である。
【図3】本発明の装置の平面図である。
【図4】本発明の装置の実施例の1つを示す説明図であ
る。
【図5】本発明の装置の別の実施例を示す説明図である
【符号の説明】
15,15’  パッチ 16  空胴形成基体 17  給電ライン 25  放射スリット

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1及び第2のマス平面と、第1のマス平
    面に設けられており給電ラインから電磁結合により給電
    されるスリットとを有しており、該放射スリットの中央
    部及び前記給電ライン用の下方マス平面としての機能及
    び装置全体の機械的構造体としての機能を果たし加工さ
    れた導電部材である空胴形成基体を含む複数の薄い導電
    部材の集合体を含んでおり、前記放射スリットの中央部
    が前記空胴内に配置されて支柱により中央部で支持され
    る導電部材であり、前記支柱が前記基体によって支持さ
    れていることを特徴とする平面アンテナの放射装置。
  2. 【請求項2】前記基体が、前記放射スリット全体に関す
    る担持構造を有するインタフェースとしての機能、及び
    前記給電ラインと前記スリットとの間の電気的インタフ
    ェースに関する支持体としての機能を果たすことを特徴
    とする請求項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】前記ラインでの伝搬を許可する上方マス平
    面を形成するために前記基体に取り付けられた導電蓋を
    備えており、前記ラインが誘電性スペーサによってマス
    平面の間に保持されている導電路であることを特徴とす
    る請求項2に記載の装置。
  4. 【請求項4】前記ラインの給電を行い、コアが前記ライ
    ンにろう付けもしくは溶接されており且つ外部導体が前
    記基体に直接溶接もしくはろう付けされている同軸ケー
    ブルを備えていることを特徴とする請求項3に記載の装
    置。
  5. 【請求項5】装置が4つの同じ放射エレメントを含む単
    一の機械的アセンブリ状に構成されたサブアレイを含ん
    でおり、4つの環状スリットへの給電を行う伝送線が放
    射エレメントの間に1/4分割部分を含んでいることを
    特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の装置
  6. 【請求項6】放射スリットの中央部を構成する導電部材
    が、電波特性を変えるための少なくとも1つの別の共振
    装置によって覆われていることを特徴とする請求項1か
    ら5のいずれか一項に記載の装置。
  7. 【請求項7】導電部材が、軽合金か、金属マトリクスを
    有する複合材料か、又は金属めっきを行うという条件で
    他の任意の絶縁性もしくは導電性材料で形成されている
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載
    の装置。
  8. 【請求項8】導電部材が、溶接(レーザ、電子ビーム等
    )か、ろう付けか、又はねじ止め組立てによって互いに
    組立てられていることを特徴とする請求項7に記載の装
    置。
JP4016891A 1991-02-01 1992-01-31 平面アンテナの放射装置 Pending JPH04320101A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9101152A FR2672437B1 (fr) 1991-02-01 1991-02-01 Dispositif rayonnant pour antenne plane.
FR9101152 1991-02-01

Publications (1)

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JPH04320101A true JPH04320101A (ja) 1992-11-10

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ID=9409276

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US (1) US5465100A (ja)
EP (1) EP0497702B1 (ja)
JP (1) JPH04320101A (ja)
DE (1) DE69202160T2 (ja)
ES (1) ES2072717T3 (ja)
FR (1) FR2672437B1 (ja)

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EP0497702B1 (fr) 1995-04-26

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