JPH05129828A

JPH05129828A - ラジアルラインスロツトアンテナ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05129828A
Application number: JP28848491A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Okazaki; 康弘岡崎; Masanori Suzuki; 正則鈴木; Hisashi Yoshimoto; 尚志吉本; Yuji Numano; 雄司沼野
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1991-11-05
Filing date: 1991-11-05
Publication date: 1993-05-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】低コストで軽量なラジアルラインスロットアン
テナを提供することを目的とする。【構成】上部が開口されたフレーム１と、このフレーム
１の前面を覆うレドーム７とで外殻を形成し、内部に多
数のスロットを有するスロット板２１と、このスロット
板２１に対向する導体とでラジアル導波路を構成し、こ
のラジアル導波路と前記レドーム７間にスペーサ８を充
填してなるラジアルラインスロットアンテナにおいて、
前記スロット板２１は前記スペーサ８上に導電性インキ
にて形成されており、また、このスロット板２１を印刷
によって形成することにより、従来の金属板からなるス
ロット板を用いずにラジアルラインスロットアンテナを
構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、衛星放送、衛星通信
等の準ミリ波帯に用いて良好なラジアル導波路を用いた
ラジアルラインスロットアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、近年では各種の平面アン
テナが実用化されている。このような平面アンテナに
は、伝送損失の少ないラジアル導波路を利用したラジア
ルラインスロットアンテナがある。図４はこのラジアル
ラインスロットアンテナの一例を示す斜視断面図であ
る。この図において、１はアンテナの背面を構成するフ
レームである。このフレーム１は、導体である金属板に
より形成され正面視円形を呈し、上部が広く開口された
偏平容器形状を成している。２はスロット板であり多数
のスロットが所定位置に形成されたスロットアレイが配
設される。３は上記フレーム１とスロット板２との間に
充填される低発泡材からなる誘電体である。そして、前
記スロット板２とフレーム１とでラジアル導波路が構成
されている。すなわち、このラジアルラインスロットア
ンテナでは、外枠主体を形成するフレームがラジアル導
波路を形成する導体板を兼ねた構成となっている。

【０００３】ここで、このラジアル導波路に介在する誘
電体３の誘電率をε₁とすると、ラジアル導波路におけ
る伝送波の管内波長λg₁は、空間波長λを１／√ε₁だ
け短縮される。このため、この誘電体３は遅波回路と呼
ばれ、サイドローブを押さえるために挿入されている。
４は前記フレーム１の中央部に設けられた給電部であ
る。この給電部４は同軸線路からなり、中心導体は、前
記ラジアル導波路内まで伸長してプローブが形成され、
先端にはトップローディング５が形成されている。

【０００４】７はアンテナの正面を覆いつつ、フレーム
１の周縁との接合部を接着剤でシーリングし、このアン
テナを密閉構造とするレドームである。このレドーム７
は耐久性のある合成樹脂材料からなり偏平容器形状に成
形されてなるものである。このレドーム７とスロット板
２との間には空気と等しい誘電率をもつ高発泡材からな
るスペーサ８が充填されており、これによりスロット板
２を誘電体３に密着させ、かつフレーム１との距離を一
定に保持して電気的性能を安定化させている。９はフレ
ーム１とレドーム７との接合部を覆うように設けられた
外周保護用ゴムリングである。この外周保護用ゴムリン
グ９は運搬あるいは施工時等において、アンテナを衝撃
等から保護するためのものである。

【０００５】このような構造において、この給電部４か
ら供給される軸対称形のＴＥＭ波の伝送波は、トップロ
ーディング５を介してラジアル導波路へ進行し、この導
波路の中心から周辺部へ放射状に軸対称外向きの円筒波
となって伝搬する。そして、その大部分はスロット板２
に配設されたスロットアレイを励振し空間へ放射され
る。ここで、スロットアレイから放射しきれない残留波
は、周縁部に設けられたギャップ６によって滑らかに前
面へ放射される。

【０００６】また、他の構成のラジアルラインスロット
アンテナとして、図５に示すものが知られている。この
図において、前述の図４に示すラジアルラインスロット
アンテナと異なる点は、ラジアル導波路内に導体である
金属板からなる中板１０が挿入され、下部ラジアル導波
路１１と上部ラジアル導波路１２の二層となっている点
である。そして、フレーム１と前記中板１０で構成され
る下部ラジアル導波路１１には、高発泡材からなる誘電
体が充填され、前記中板１０およびスロット板２とで構
成される上部ラジアル導波路１２には、遅波回路と呼ば
れる低発泡材からなる誘電体が充填されている。ここ
で、この誘電体の誘電率をε₂とすると上部ラジアル導
波路１２における伝送波の管内波長λg₂は、空間波長λ
を１／√ε ₂だけ短縮されたものになる。

【０００７】さらに、１３は下部ラジアル導波路１１か
らラジアル方向へ放射される伝送波を屈曲させて上部ラ
ジアル導波路１２へ導入するためのダブルコーナーであ
る。このダブルコーナー１３は、フレーム１の周縁を折
り曲げて形成されている。１４は円筒形導体１５に裏打
ちされた電波吸収体である。この電波吸収体１４は、円
筒形導体１５の表面に流れる電流により発生する磁界を
吸収消滅させる。７はレドーム、８は高発泡誘電体（誘
電率は空気とほぼ等しい）である。このレドーム７、高
発泡誘電体８によって中板１０およびスロット板２をそ
れぞれ各誘電体に密着させ、これらの電気的性能を安定
化させている。９は外周保護用ゴムリングである。ま
た、給電部４は同軸線路、整合素子１６から構成されて
いる。

【０００８】このような構造によれば、給電部４から供
給される軸対称形のＴＥＭ波の伝送波は、整合素子１６
を介して下部ラジアル導波路１１へ進行し、この導波路
１１の中心から周辺部へ放射状に軸対称外向きの円筒波
となって伝搬する。そして、下部ラジアル導波路１１の
伝送波は周縁のダブルコーナー１３で屈曲されて上部ラ
ジアル導波路１２に進行する。このダブルコーナー１３
で屈曲された伝送波の大部分は、周辺から中心部へ向か
う軸対称内向きの円筒波となって伝搬し、スロット板２
に配設されたスロットアレイを励振し空間へ放射され
る。ここで、スロットアレイから放射しきれない残留波
は、電波吸収体１４で吸収減衰される。

【０００９】このように構成されたラジアルラインスロ
ットアンテナにおいては、いずれもスロット板２に配設
されるアンテナ素子であるスロットの形状及びその配置
に応じて偏波が決まる。例えば、図６に示すように所定
のスパイラル線上に互いに位相が９０°異なり、スロッ
トの長手方向が直交するような、”ハの字”状のスロッ
ト対６１を順次配設させたときは、右旋の単一円偏波と
なる。また、図７に示すように、ラジアル導波路内の管
内波長λg の１／２間隔で直交するペアスロット７１、
７２をλg 間隔の同心円上に、各スロットと中心Ｏを通
る直線とのなす角がＹ軸（又はＸ軸）を対称軸として等
角度となるように配置することにより各々垂直（又は水
平）の直線偏波となる。

【００１０】さらに、図８に示すように、所定の同心円
上に垂直偏波、水平偏波のそれぞれに共鳴するように、
水平方向スロット８１、垂直方向スロット８２を同一位
置に形成した十字形スロット８０を多数配設させたとき
は、垂直偏波、水平偏波共用のアンテナとなる。このと
き、給電部は垂直偏波、水平偏波の両偏波をそれぞれ独
立して同時に伝送可能な給電方法を用いることが必要と
なる。次に、このような給電部について説明する。

【００１１】図９に示すように、垂直偏波、水平偏波の
両偏波をそれぞれ独立して同時に伝送可能な線路である
円形導波管９１と、この円形導波管９１の基本姿態であ
るＴＥ₁₁波を拡散させるコニカルホーン９２から構成さ
れている。９３は円形の導体で形成される頂点整合板で
ある。この頂点整合板９３は円形導波管９１の管軸を中
心として前記コニカルホーン９２の開口面に対向する位
置に配設される。この頂点整合板９３の上面には、これ
と同軸をなす導体円柱と、この円柱の先端に配設された
導体小円筒とから構成される整合ポスト９４が設けられ
ている。

【００１２】このような構造によれば、円形導波管９１
に供給される伝送波（ＴＥ₁₁波）は、コニカルホーン９
２によって拡散され、大部分がフレーム１、スロット板
２、誘電体３から構成されるラジアル導波路へ進行す
る。そして、一部の伝送波は、コニカルホーン９２の開
口面に正対する領域からのリアクションによって円形導
波管９１へ反射されるが、これは頂点整合板９３で打消
される。すなわち、コニカルホーン９２が見込む角度範
囲内の領域からのリアクションと、頂点整合板９３から
の反射量とが相等しくなる大きさとし、かつそれら反射
波の位相が互いに逆相となる高さに設定されているた
め、このリアクションが打消される。

【００１３】一方、ラジアル導波路に進行した伝送波
は、この導波路の中心から周辺部へ放射状に伝送する過
程で前記スロット板２のスロットアレーを励振し、空間
に放射される。ここで、スロットアレーから放射しきれ
ない残留波は、このアンテナの周縁部に設けられたギャ
ップ６によって、前方へ放射される。また、ラジアル導
波路の各部で発生する反射波は、頂点整合板９３の中心
に設けられ、先端をローディングした整合ポスト９４に
よって打消される。これにより、整合ポスト９４および
頂点整合板９３は、円形導波管９１における入力端の反
射損失を改善し、円形導波管９１から供給された伝送波
が滑らかにスロット板２の前方に放射される。

【００１４】また、垂直偏波、水平偏波の各偏波をそれ
ぞれ独立して同時に伝送可能な給電方法として、方形導
波管とピラミダルホーンからなる給電部を用いて方形導
波管の基本態勢であるＴＥ₁₀波によって給電することも
可能である。

【００１５】また、このような給電部は、上述した図５
に示すラジアル導波路内に中板が挿入され、上部ラジア
ル導波路と下部ラジアル導波路の二層構造とされたラジ
アルラインスロットアンテナにも適用可能である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したス
ロット板は、金属製の円板、例えば、厚さ約０．３ｍｍ
の銅板を打ち抜き加工、フォトファブリケーション加工
又はエッチング加工することにより製造されていた。す
なわち、スロットの形状をした型刃を圧力でおして打ち
抜いたり、図１０に示すように、金属板ａの表面にレジ
ストを塗布しレジスト膜ｂを形成し，所定のスロットパ
ターンｄが形成されたネガフイルム等のマスクｃを重ね
て光露光した後、これを現像してスロット部分のレジス
トを除去し、さらにこの上面から金属腐食液によりエッ
チングをおこなうことにより所望のスロットが配設され
たスロット板を得ていた。

【００１７】近年、衛星放送、衛星通信用のアンテナは
高性能となり、小型化・軽量化に伴い低コスト化が進ん
でいる。しかしながら、打ち抜き加工では高精度のスロ
ットは得られず、また、フォトアプリケーション加工、
エッチング加工は打ち抜き加工に比べて精度の高いもの
が得られるが、レジスト膜を形成する工程、およびエッ
チングの工程が不可欠なため工程数が多く、高コストに
なってしまう。また、金属板からなるスロット板では軽
量化に寄与できないという問題点があった。そこで、本
発明は高精度かつ低コストで、しかも軽量化に寄与でき
るラジアルラインスロットアンテナ及びその製造方法を
提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上部が開口さ
れた円形のフレームと、このフレームの前面を覆い内部
に円形偏平上の密閉空間を形成するレドームとで外枠主
体を形成し、前記密閉空間内にスロット板とこのスロッ
ト板と対向する導体板とでラジアル導波路を形成し、前
記ラジアル導波路と前記レドームとで形成される空間内
にスペーサを充填してなるラジアルラインスロットアン
テナにおいて、前記スロット板が前記スペーサ上に導電
性インキにより形成されていることを特徴とするもので
ある。

【００１９】また、前記スペーサ上に導電性インキを印
刷することにより、前記スロット板を形成することを特
徴とするものである。

【００２０】

【作用】本発明によるラジアルラインスロットアンテナ
は、前記スロット板が前記スペーサ上に導電性インキに
より形成されているので、重い金属板によるスロット板
を必要としない。

【００２１】また、本発明による製造方法によれば、印
刷という一つの工程だけで高精度なスロットを所望の位
置に配設されたスロット板が形成される。

【００２２】

【実施例】本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１
は、本発明の一実施例の部分を示す断面図である。この
図において、図４又は図９に示すラジアルラインスロッ
トアンテナと同一のものについては同一の番号を付しそ
の説明を省略する。この図において、図４又は図９に示
すものと異なる点は、スロット板２１がスペーサ８上に
導電性インキにより形成されている点である。

【００２３】すなわち、ラジアルラインスロットアンテ
ナは対向する二枚の導体板からラジアル導波路を構成し
ているが、これら二枚の導体板のうち、一方の金属板か
らなるフレームはラジアルラインスロットアンテナの外
枠を構成しているため、ある程度の剛性を必要とする。
ところが、もう一方の導体板であるスロット板はラジア
ル導波路を形成するならば必ずしも金属板である必要は
ない。

【００２４】しかし、ラジアル導波路を形成するために
は、導電性があり、しかも電波を通さないことが必要と
なる。すなわち、給電部から供給された伝送波は放射状
に径方向にのみ伝送されるようにしなければならない。
よって、導体板であるスロット板が導電性インキによっ
て形成されているのである。

【００２５】さらに、金属板からなるスロット板を使用
ないためスロット板を固定するための手段を必要としな
い。すなわち、ラジアル導波路内にセットされる低発泡
誘電体を用いることなくアンテナを構成することが可能
となる。そこで、フレームである導体板とスペーサ上に
形成されたスロット板を等間隔に対向保持するために、
図１に示すように、スペーサ８の直径をフレーム１の周
縁部Ｓの直径よりも数ｍｍ大きくしてフレーム１の周縁
部Ｓでスペーサ８を支持している。

【００２６】このように、スロット板が導電性インキに
よって形成されているので、重い金属板からなるスロッ
ト板を必要とせず、ラジアルラインスロットアンテナ全
体の軽量化に貢献することができる。

【００２７】次に、本発明にラジアルラインスロットア
ンテナの製造方法について説明する。図２に示すよう
に、１１０は、スロットとなる非画線部１１１、導体板
となる画線部１１２からなるスクリーン印刷用版であ
る。このスクリーン印刷用版１１０は、１００メッシュ
のナイロン紗のものに図６に示す円偏波用スロットアレ
ーが非画線部として形成されている。１１３は高発泡材
からなる誘電体板である。

【００２８】この高発泡誘電体板１１３の上に、導電性
インキ１１４を前記スクリーン印刷用版１１０を用いて
スクリーン印刷を数回行い、所望膜厚の印刷層すなわち
スロット板１１５を形成する。ここで、使用するインキ
は、金属粉末（例えば、金・銀・銅・アルミ・カーボ
ン）、磁性材料粉末（例えば、フェライト粉末）、高誘
電体材料粉末（例えば、セラミック粉末）等をペースト
状としたものとビヒクル等のバインダーとからなる導電
性インキを用いることが好ましい。また、粉末は球状の
ものよりも棒状のものをもちいることが好ましい。

【００２９】さらに、本実施例では印刷方法としてスク
リーン印刷法によって行っているが、ラジアル導波路を
構成するのに必要な膜厚が得られるならば、例えば蒸着
法、スプレー法等を用いることができる。

【００３０】ここで、スペーサ、すなわち高発泡誘電体
板として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リスチロール等の材料からなるものが使用できるが、ポ
リスチロールからなる高発泡誘電体板の場合は表面の平
滑性がよく好適である。

【００３１】また、導電性インキのビヒクル（溶媒）と
して溶剤（油性）タイプのものと水性タイプ（水及びア
ルコール）のものを用いることができるが、いずれも表
面の平滑性を損なわない程度に化学的に反応することに
より、インキの密着性が向上して耐久性のあるスロット
板が形成される。スペーサとしてポリスチロールを用い
る場合は、水性タイプのもの（例えば前述の粉末、合成
樹脂、水、アルコールの４成分からなる）を用いること
が好ましい。溶剤タイプのものを用いると表面が溶けて
平滑性を損なう恐れがあるからである。

【００３２】そして、この上面にスロット板１１５が印
刷により形成された高発泡誘電体板１１３を、所定位置
にセットする。すなわち、所定形状に成形されたフレー
ム内に、低発泡誘電体、上述のごとくスロット板が形成
されたスペーサ、レドーム、およびゴムリングを順に組
立ててラジアルラインスロットアンテナを得た。

【００３３】このようにして得られたラジアルラインス
ロットアンテナと、従来の銅板からなるスロット板をセ
ットしたラジアルラインスロットアンテナとのＣ／Ｎ値
を図３に示す。これは、衛星放送ＢＳ−３ａの３チャン
ネル、および７チャンネルについて測定を行った結果で
ある。いずれも、アンテナの直径は３４ｃｍでスロット
板以外の構成は同一である。この図からわかるように、
印刷により得たスロット板をセットしたラジアルライン
スロットアンテナの方が僅かにＣ／Ｎ値が低いしかし、
国際規格で規定されている受信画像の５段階評価基準に
おいて最も評価の高い５は、１５ｄＢ以上であり十分対
応が可能である。

【００３４】また、スロット板をスペーサ上に印刷によ
り形成することによって、従来ラジアルラインスロット
アンテナのアンテナ素子として採用することができなか
ったダイポールを用いて構成することも可能である。こ
の場合、スロット板の給電部に対向する部分には、この
給電部の開口直径よりもやや大きい円形導体板を形成す
る必要がある。これは、給電部から供給された伝送波が
アンテナ素子であるダイポールを励振せず、そのまま前
方に空間に放射されるのを防ぐためである。

【００３５】また、中板を有する二層構造のラジアルラ
インスロットアンテナにおいても、この中板を下部ラジ
アル導波路内に挿入される高発泡誘電体の上面、または
上部ラジアル導波路内に挿入される誘電体の下面に同様
に印刷によって形成することも可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
ンテナ本体内に挿入されるスペーサ上に導電性インキに
よりスロット板が形成されているので、重量のある金属
板によるスロット板を使用しないため、軽量化に貢献す
ることができる。

【００３７】また、本発明の製造方法によれば、スペー
サ上に導電性インキを印刷することによりスロット板を
形成するので、印刷という一つの工程だけで高精度なス
ロットが所望の位置に配設されたスロット板を得ること
ができるため、低コストのラジアルラインスロットアン
テナを得ることができる。

【００３８】さらに、ラジアル導波路内の低発泡誘電体
がなくてもアンテナを構成することができ、この場合
は、さらに低コストで、かつラジアル導波路内の誘電体
損がなく高性能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるラジアルラインスロットアンテナ
の一実施例の部分を示す断面図である。

【図２】本発明の製造方法による一実施例を示す工程図
である。

【図３】本発明によるラジアルラインスロットアンテナ
と従来のラジアルラインスロットアンテナとのＣ／Ｎ値
を示す図である。

【図４】従来のラジアルラインスロットアンテナの構造
を示す斜視断面図である。

【図５】従来のラジアルラインスロットアンテナの構造
を示す斜視断面図である。

【図６】スロットアレーパターンの一実施例を示す平面
図である。

【図７】スロットアレーパターンの他の実施例を示す平
面図である。

【図８】スロットアレーパターンの他の実施例を示す平
面図である。

【図９】従来のラジアルラインスロットアンテナの構造
を示す斜視断面図である。

【図１０】従来のスロット板の製造方法を示す工程図で
ある。

【符号の説明】

１フレーム２１スロット板７レドーム８スペーサ９外周リングＳフレーム周縁部１１０印刷版１１１非画線部１１２画線部１１３高発泡誘電体１１４導電性インキ１１５スロット板１１６スキージ

フロントページの続き (72)発明者沼野雄司東京都台東区台東一丁目５番１号凸版印刷株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部が開口された円形のフレームと、この
フレームの前面を覆い内部に円形偏平状の密閉空間を形
成するレドームとで外枠主体を形成し、前記密閉空間内
にスロット板とこのスロット板と対向する導体板とでラ
ジアル導波路を形成し、前記ラジアル導波路と前記レド
ームとで形成される空間内にスペーサを充填してなるラ
ジアルラインスロットアンテナにおいて、前記スロット
板は、前記スペーサ上に導電性インキにより形成されて
いることを特徴とするラジアルラインスロットアンテ
ナ。
【請求項２】上部が開口された円形のフレームと、この
フレームの前面を覆い内部に円形偏平状の密閉空間を形
成するレドームとで外枠主体を形成し、前記密閉空間内
にスロット板とこのスロット板と対向する導体板とでラ
ジアル導波路を形成し、前記ラジアル導波路と前記レド
ームとで形成される空間内にスペーサを充填してなるラ
ジアルラインスロットアンテナの製造方法において、前
記スペーサ上に導電性インキを印刷することにより、前
記スロット板を形成することを特徴とするラジアルライ
ンスロットアンテナの製造方法。