JPH0518110U - マイクロ波用アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 同一アンテナで通信衛星からの偏波面の異な
る２種類以上の電波を受信することができ、かつ、雑音
指数のよい受信信号を得ることができるマイクロ波用ア
ンテナを得る。 【構成】 誘電体基板１上に受信しようとする電波にそ
れぞれが対応する複数のマイクロストリップパッチ素子
２ａ，２ｂを形成し、これらを切換えスイッチ３ａ，３
ｂで切換えられる構成としたマイクロストリップアンテ
ナを一次放射器とした。また、誘電体基板上に１つのマ
イクロストリップパッチ素子を形成し、スイッチの切換
えによって１つのパッチ素子で２種類以上の電波を受信
できる構成としたマイクロストリップアンテナを一次放
射器とした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、通信衛星からの電波の受信に使用するマイクロ波用アンテナに関す る。

【０００２】

【従来の技術】

従来、通信衛星からの電波を受信するマイクロ波用アンテナとして、電磁ホー ンアンテナを一次放射器とするパラボラアンテナが知られている。その構成は、 放物面形状の反射鏡と、その焦点位置に取り付けられた放物面の開口角が主たる 放射角度である電磁ホーンアンテナとからなっている。また、同様の目的をもつ アンテナとして、マイクロストリップアンテナを同一平面上に多数並べ、各アン テナ素子で受信した電波を合成する構成の平面アンテナも知られている。

【０００３】 電磁ホーンアンテナを一次放射器とするパラボラアンテナでは、一次放射器の 形状が大きくなり、また、電磁ホーンからマイクロストリップに変換する部分を 必要とするという問題があり、平面アンテナでは、マイクロストリップラインの 損失が大きく、雑音指数が大きくなり、それをカバーするために、パラボラアン テナよりも大きな面積をもたせる必要があるという問題があった。上記の問題に 鑑みて、従来、マイクロストリップアンテナを一次放射器とするパラボラアンテ ナが提供されている。

【０００４】 通信衛星から送信される電波には、垂直偏波、水平偏波、右廻り円偏波、左廻 り円偏波の電波が存在する。通常のアンテナは、これら偏波の中の１種類の電波 しか受信できない構成となっている。２種類の偏波の電波を同じアンテナで受信 する方法として、コンバータを２種類用意して、その都度取り換える方法、サス ペンデッドライン給電形平面アンテナの給電点を容易に取り換えられる構造とす る方法（特開昭６４−６１１０５）等が知られていた。さらに、パラボラアンテ ナの一次放射器に２種類のマイクロストリップアンテナを設け、各アンテナから の信号をコンバイナで合成する構造のアンテナ（特開昭６３−１３１６０４）も 知られている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

２種類の偏波を同じアンテナで受信する場合、従来採られてきたコンバータを 取り換える方法は、異なった偏波の電波を受信しようとするたびに、アンテナの 設置場所まで人が出向いて取り換えねばならず、多大の労力を要する。また、２ 種類のマイクロストリップアンテナからの信号をコンバイナで合成する方法は、 コンバイナの性質上、合成する各信号間の振幅比、位相差が既知でなければ、合 成効率は悪くなり（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ Ｔｅｃｈ．ｖｏｌ ＭＴＴ−２７，Ｐ．４７２．Ｍａｙ１９７９）、損失が大 きく、雑音指数の悪いアンテナとなる。例えば、垂直偏波、水平偏波の２種類の 偏波を受信する場合、各偏波に対応するマイクロストリップアンテナを設けるが 、受信電波が垂直偏波であれば、垂直偏波用マイクロストリップアンテナのみか ら受信信号が出力され、水平偏波用からは出力されない。この場合、垂直偏波と 水平偏波の振幅比は１：０である。コンバイナを上記比率で設計すると、次に水 平偏波を受信した時には、コンバイナからの合成信号は０になってしまう。これ を防止するために、コンバイナを振幅比１：１で設計すると、垂直偏波のみの受 信時は合成信号は受信信号の１／２になり、水平偏波のみの受信時も同様に１／ ２になってしまう。本考案は上記の問題を解決することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案のアンテナは、誘電体基板上に受信しようとする偏波面の異なる電波に 対応する複数のマイクロストリップパッチ素子を形成し、該誘電体基板に上記複 数のマイクロストリップパッチ素子のそれぞれと出力端との間の接続の切換えを 行う切換スイッチを設け、上記切換えスイッチの切換えにより上記複数のマイク ロストリップパッチ素子に対応する電波から受信電波を選択できる構成としたマ イクロストリップアンテナ、及び、誘電体基板上に２つの給電点を備え１つの素 子で垂直偏波と水平偏波の電波に対応するマイクロストリップパッチ素子を形成 し、単極双投スイッチ、ハイブリッド回路、単極４投スイッチを用いて、スイッ チの切換えにより１つのパッチ素子で４種類の偏波の電波を受信できる構成とし たマイクロストリップアンテナを一次放射器としたものである。

【０００７】

【実施例】

図１は本考案のマイクロ波用アンテナの垂直偏波と水平偏波の電波を受信する マイクロストリップアンテナの一例を示す。１は誘電体基板、２ａは垂直偏波用 マイクロストリップパッチ素子、２ｂは水平偏波用マイクロストリップパッチ素 子、３ａ，３ｂはＰＩＮダイオード、４ａ，４ｂはコンデンサ、５は出力端、６ ａ，６ｂは切換スイッチ電源供給点である。ＰＩＮダイオード２ａ，２ｂはスル ーホールを介して基板裏面のアースに並列に取り付けられていて、これらＰＩＮ ダイオード２ａ，２ｂが切換えスイッチになっている。

【０００８】 水平偏波の電波を受信する場合は、ＰＩＮダイオード２ａをバイアスし、ＰＩ Ｎダイオード２ｂはバイアスしない状態で使用する。水平偏波用マイクロストリ ップパッチ素子２ｂで受信したマイクロ波は、ＰＩＮダイオード３ａがバイアス されてショート状態になっているためにすべて出力端５に導かれる。垂直偏波の 電波を受信する場合は、ＰＩＮダイオード３ｂをバイアスし、ＰＩＮダイオード ３ａはバイアスしない状態で使用する。

【０００９】 図２は本考案のマイクロ波用アンテナの右廻り円偏波と左廻り円偏波の電波を 受信するマイクロストリップアンテナの一例を示す。１は図１の同一符号と同一 または相当するものを示し、２ｃは右廻り円偏波用マイクロストリップパッチ素 子、２ｄは左廻り円偏波用マイクロストリップパッチ素子、１２ｃ，１２ｄはそ れぞれ給電点である。図示してないが、誘電体基板１の裏面にＰＩＮダイオード の切換えスイッチが設けられていて、受信する電波を切換えることができる構成 になっている。

【００１０】 図３は本考案のマイクロ波用アンテナの偏波面の異なる４種類の電波を受信す るマイクロストリップアンテナの一例を示す。図（ａ）は表面、図（ｂ）は裏面 を示し、図１、図２の符号と同一符号は同一又は相当するものを示し、３ｅ，３ ｆはＰＩＮダイオード、７ａ，７ｂ，７ｃはトランジスタ、８はミキサー回路、 ９はＩＦ出力端、１２ａ，１２ｂは給電点である。

【００１１】 例えば右廻り円偏波の電波を受信する場合、ＰＩＮダイオード３ａ，３ｂ，３ ｄ，３ｅをバイアスしてショート状態にし、ＰＩＮダイオード３ｃ，３ｆをオー プン状態にする。ＰＩＮダイオードはすべてマイクロストリップラインと並列に 挿入してあるので、ＰＩＮダイオードがオープン状態の部分のみマイクロ波が通 過し、右廻り円偏波用マイクロストリップパッチ素子２ｃで受信したマイクロ波 は、ＰＩＮダイオード３ｃを通過し、トランジスタ７ｂで増幅され、ＰＩＮダイ オード３ｆを通過し、トランジスタ７ｃで増幅され、ミキサー回路８で中間周波 に変換され、ＩＦ出力端９から取り出される。

【００１２】 左廻り円偏波の電波を受信する場合、ＰＩＮダイオード３ａ，３ｂ，３ｃ，３ ｅをバイアスしてショート状態にし、ＰＩＮダイオード３ｄ，３ｆをオープン状 態にする。垂直偏波の場合は、ＰＩＮダイオード３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｆをショ ート状態、ＰＩＮダイオード３ａ，３ｅをオープン状態にし、水平偏波の場合は 、ＰＩＮダイオード３ａ，３ｃ，３ｄ，３ｆをショート状態、ＰＩＮダイオード ３ｂ，３ｅをオープン状態にする。

【００１３】 図４は本考案のマイクロ波用アンテナの１つのマイクロストリップパッチ素子 で偏波面の異なる４種類の電波を受信するマイクロストリップアンテナの一例を 示し、図（ａ）は表面、図（ｂ）は裏面を示す。図５は図４のマイクロストリッ プアンテナにおける切換えに関する回路構成を示す。１は誘電体基板、２はマイ クロストリップパッチ素子、１２ｅ，１２ｍは給電点、２１ａ，２１ｂは導通、 非導通スイッチ、２２ａ，２２ｂは単極双投スイッチ、２３はハイブリッド回路 、２４は単極４投スイッチ、２５は出力端、２６ａ，２６ｂは貫通端、２７ａ， ２７ｂ，２７ｃはトランジスタである。

【００１４】 給電点１２ｅ，１２ｍは一方が垂直偏波用になると他方が水平偏波用になる。 これは大地に対するアンテナの設置方向によって決定される。以下、１２ｅが垂 直偏波用、１２ｍが水平偏波用として説明する。垂直偏波の電波を受信する場合 は、スイッチ２１ａを導通、スイッチ２１ｂを非導通にし、単極双投スイッチ２ ２ａをＡ側に切換え、単極４投スイッチ２４をＡ側に切換える。上記のように各 スイッチを切換えると、マイクロストリップパッチ素子２で受信された垂直偏波 の電波は出力端２５に出力される。水平偏波の電波を受信する場合は、スイッチ ２１ａを非導通、スイッチ２１ｂを導通にし、単極双投スイッチ２２ｂをＤ側に 切換え、単極４投スイッチ２４をＤ側に切換える。右廻り円偏波、左廻り円偏波 の電波を受信する場合は、スイッチ２１ａ，２１ｂの一方を導通にし、単極双投 スイッチ２２ａ，２２ｂをハイブリッド回路２３側に切換え、単極４投スイッチ ２４をＢ側もしくはＣ側に切換える。

【００１５】 上記には切換スイッチにＰＩＮダイオードを使用した例を示したが、切換スイ ッチに高周波動作の可能な電界効果トランジスタを使用することも可能である。

【００１６】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、通信衛星からの偏波面の異なる電波か ら受信電波を選択するための切換えが容易になるとともに、雑音指数のよい受信 信号が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のマイクロ波用アンテナの垂直偏波と水
平偏波の電波を受信するマイクロストリップアンテナの
一例を示す平面図である。

【図２】本考案のマイクロ波用アンテナの右廻り円偏波
と左廻り円偏波の電波を受信するマイクロストリップア
ンテナの一例を示す平面図である。

【図３】本考案のマイクロ波用アンテナの偏波面の異な
る４種類の電波をを受信するマイクロストリップアンテ
ナの一例を示す平面図である。

【図４】本考案のマイクロ波用アンテナの１つのマイク
ロストリップパッチ素子で偏波面の異なる４種類の電波
を受信するマイクロストリップアンテナの一例を示す平
面図である。

【図５】図４のマイクロストリップアンテナにおける切
換えに関する回路構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 誘電体基板 ２ マイクロストリップパッチ素子 ３ ＰＩＮダイオード ４ コンデンサ ５ 出力端 ６ 切換スイッチ電源供給点 ７ トランジスタ ８ ミキサー回路 ９ ＩＦ出力端 １２ 給電点 ２１ 導通、非導通スイッチ ２２ 単極双投スイッチ ２３ ハイブリッド回路 ２４ 単極４投スイッチ ２５ 出力端 ２６ 貫通端 ２７ トランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｑ 21/24 6959−5Ｊ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 放物面形状の反射鏡と一次放射器とから
   なる通信衛星からの電波を受信するためのマイクロ波用
   アンテナにおいて、 誘電体基板上にそれぞれが通信衛星からの偏波面の異な
   る電波に対応する複数のマイクロストリップパッチ素子
   を形成し、該誘電体基板に上記複数のマイクロストリッ
   プパッチ素子のそれぞれと出力端との間の接続の切換え
   を行う切換スイッチを設け、上記切換スイッチの切換え
   により上記複数のマイクロストリップパッチ素子に対応
   する電波から受信電波を選択できる構成としたマイクロ
   ストリップアンテナを一次放射器としたことを特徴とす
   るマイクロ波用アンテナ。
2. 【請求項２】 放物面形状の反射鏡と一次放射器とから
   なる通信衛星からの電波を受信するためのマイクロ波用
   アンテナにおいて、 誘電体基板上に２つの給電点を備え１つの素子で通信衛
   星からの垂直偏波と水平偏波の電波に対応するマイクロ
   ストリップパッチ素子を形成し、該誘電体基板に上記マ
   イクロストリップパッチ素子のそれぞれの給電点からの
   びるストリップラインの導通、非導通を切換えるスイッ
   チ、これらスイッチからの１つのストリップラインを２
   方向に切換える単極双投スイッチ、これら単極双投スイ
   ッチのそれぞれの一端に接続されたハイブリッド回路、
   上記単極双投スイッチの他端と上記ハイブリッド回路の
   他端に接続された単極４投スイッチを設け、上記各スイ
   ッチの切換えにより垂直偏波、水平偏波、右廻り円偏
   波、左廻り円偏波の電波から受信電波を選択できる構成
   としたマイクロストリップアンテナを一次放射器とした
   ことを特徴とするマイクロ波用アンテナ。