JPH0611085B2 - 円偏波アレ−アンテナ - Google Patents
円偏波アレ−アンテナInfo
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- JPH0611085B2 JPH0611085B2 JP3937787A JP3937787A JPH0611085B2 JP H0611085 B2 JPH0611085 B2 JP H0611085B2 JP 3937787 A JP3937787 A JP 3937787A JP 3937787 A JP3937787 A JP 3937787A JP H0611085 B2 JPH0611085 B2 JP H0611085B2
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- Japan
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- array antenna
- meander line
- line type
- electric field
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば人工衛星に搭載し、衛星通信用とし
て用いる円偏波アレーアンテナに関するものである。
て用いる円偏波アレーアンテナに関するものである。
第４図は例えば昭和61年電子通信学会総合全国大会第64
7号に示された従来の円偏波アンテナの構成を示す斜視
図であって、第５図は第４図に対応する側面図である。
これらの図において、(1)は直線偏波の電波を放射する
開口径Ｄ１×Ｄ２のマイクロストリップアレーアンテナ
でこのアレーアンテナ(1)の指向特性はマイクロ波の波
長とアンテナの開口径との関係から定められる。(2)は
このアレーアンテナ(1)から放射される放射電界Ｅγを
示すベクトル、(3)は誘電体基板、(4)はこの誘電体基板
(3)上に、放射電界Ｅγ(2)と45゜の角度方向で等間隔の
クランク形導体線路をエッチング加工することにより構
成したメアンダライン（meanderine），（5a），（5
b），（5c）は誘電体基板(3)上のメアンダライン(4)に
より構成されたメアンダライン型偏波変換器であり、こ
れらメアンダライン型偏波変換器（5a），（5b），（5
c）はアレーアンテナ(1)と同一の開口径Ｄ１×Ｄ２を持
ち、（5a）と(1)との距離はａ，（5a），（5b），（5
c）間の相互距離はそれぞれｂに設定されている。
7号に示された従来の円偏波アンテナの構成を示す斜視
図であって、第５図は第４図に対応する側面図である。
これらの図において、(1)は直線偏波の電波を放射する
開口径Ｄ１×Ｄ２のマイクロストリップアレーアンテナ
でこのアレーアンテナ(1)の指向特性はマイクロ波の波
長とアンテナの開口径との関係から定められる。(2)は
このアレーアンテナ(1)から放射される放射電界Ｅγを
示すベクトル、(3)は誘電体基板、(4)はこの誘電体基板
(3)上に、放射電界Ｅγ(2)と45゜の角度方向で等間隔の
クランク形導体線路をエッチング加工することにより構
成したメアンダライン（meanderine），（5a），（5
b），（5c）は誘電体基板(3)上のメアンダライン(4)に
より構成されたメアンダライン型偏波変換器であり、こ
れらメアンダライン型偏波変換器（5a），（5b），（5
c）はアレーアンテナ(1)と同一の開口径Ｄ１×Ｄ２を持
ち、（5a）と(1)との距離はａ，（5a），（5b），（5
c）間の相互距離はそれぞれｂに設定されている。
(6)はメアンダラインの長さの方向に平行な成分の電界 を示すベクトル、(7)は電界 (6)に直角な方向の電界Ｅ⊥を示すベクトルである。
第６図はメアンダライン型偏波変換器（5a），（5b），
（5c）の詳細を示す斜視図であり、(3)，(4)，(6)，(7)
は第４図の同一符号と同一部分を示し、メアンダライン
(4)の相互間隔はＡ，クランク部分の長さＢ，クランク
のピッチＣ，導体幅Ｄ，Ｅとなるように構成される。
（5c）の詳細を示す斜視図であり、(3)，(4)，(6)，(7)
は第４図の同一符号と同一部分を示し、メアンダライン
(4)の相互間隔はＡ，クランク部分の長さＢ，クランク
のピッチＣ，導体幅Ｄ，Ｅとなるように構成される。
電界Ｅγは電界 に対してもＥ⊥に対しても45゜の角度をなしているので
電界 と電界Ｅ⊥(7)の振幅は互に等しくなる。電界 (6)と電界Ｅ⊥(7)によってメアンダライン(4)に電流が
流れるが、メアンダライン(4)は電界 (6)に対応して流れる電流に対してはインダクタンス、
電界Ｅ⊥(7)に対応して流れる電流に対してはキャパシ
タンスを呈するので、メアンダライン型偏波変換器（5
a)を透過した電界、すなわちメアンダライン(4)に流れ
る電流からの放射による影響を受けた電界 (6)と電界Ｅ⊥(7)の間にはある位相差θaが生じる。こ
のメアンダライン型偏波変換器（5a）から放射し、相互
の位相差θaを持った電界 と電界Ｅ⊥(7)とは、次にメアンダライン型偏波変換器
（5b）に入射する。このメアンダライン型偏波変換器
（5b）においてもメアンダライン型偏波変換器（5a）の
場合と同様に電界 と電界Ｅ⊥(7)との間に位相差θbを与える。メアンダラ
イン型偏波変換器（5b）から放射し、相互の位相差θa
＋θbを持った電界 (6)と電界Ｅ⊥(7)は更にメアンダライン型偏波変換器
（5c）を透過し、位相差θcが加えられる。
電界 と電界Ｅ⊥(7)の振幅は互に等しくなる。電界 (6)と電界Ｅ⊥(7)によってメアンダライン(4)に電流が
流れるが、メアンダライン(4)は電界 (6)に対応して流れる電流に対してはインダクタンス、
電界Ｅ⊥(7)に対応して流れる電流に対してはキャパシ
タンスを呈するので、メアンダライン型偏波変換器（5
a)を透過した電界、すなわちメアンダライン(4)に流れ
る電流からの放射による影響を受けた電界 (6)と電界Ｅ⊥(7)の間にはある位相差θaが生じる。こ
のメアンダライン型偏波変換器（5a）から放射し、相互
の位相差θaを持った電界 と電界Ｅ⊥(7)とは、次にメアンダライン型偏波変換器
（5b）に入射する。このメアンダライン型偏波変換器
（5b）においてもメアンダライン型偏波変換器（5a）の
場合と同様に電界 と電界Ｅ⊥(7)との間に位相差θbを与える。メアンダラ
イン型偏波変換器（5b）から放射し、相互の位相差θa
＋θbを持った電界 (6)と電界Ｅ⊥(7)は更にメアンダライン型偏波変換器
（5c）を透過し、位相差θcが加えられる。
このようにしてメアンダライン型偏波変換器（5c）から
空間に放射される電界 (6)と電界Ｅ⊥(7)の間の位相差はθa＋θb＋θcとな
る。θa+θb+θc＝90゜となるように使用波長に対応し
て第６図のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの寸法を適当に設定する
と、電界 (6)と電界Ｅ⊥(7)の合成電界を円偏波の電界とすること
ができる。
空間に放射される電界 (6)と電界Ｅ⊥(7)の間の位相差はθa＋θb＋θcとな
る。θa+θb+θc＝90゜となるように使用波長に対応し
て第６図のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの寸法を適当に設定する
と、電界 (6)と電界Ｅ⊥(7)の合成電界を円偏波の電界とすること
ができる。
従来の円偏波アレーアンテナでは、メアンダライン型偏
波変換器（5a）〜（5c）の開口径は、第４図および第５
図に示すとおり、アレーアンテナ(1)の開口径Ｄ１×Ｄ
２と同一寸法である。第７図はアレーアンテナ(1)の面
から距離ａの平面上での放射電界Ｅγの強さ(8)の分布
を示す断面図で、Ｅγの分布範囲はＤ３×Ｄ４となり
（第７図の断面ではＤ３だけを示す）Ｄ３＞Ｄ１，Ｄ４
＞Ｄ２である。
波変換器（5a）〜（5c）の開口径は、第４図および第５
図に示すとおり、アレーアンテナ(1)の開口径Ｄ１×Ｄ
２と同一寸法である。第７図はアレーアンテナ(1)の面
から距離ａの平面上での放射電界Ｅγの強さ(8)の分布
を示す断面図で、Ｅγの分布範囲はＤ３×Ｄ４となり
（第７図の断面ではＤ３だけを示す）Ｄ３＞Ｄ１，Ｄ４
＞Ｄ２である。
Ｄ３×Ｄ４の範囲外ではアレーアンテナ(1)の各アンテ
ナ素子からの放射電界のベクトルが互に位相差をもって
重畳され、これらベクトルの合成結果が極めて小さな電
界強度となるので、Ｄ３×Ｄ４の範囲外での放射電界Ｅ
γの強さ(8)は零であると考えて差支えない。
ナ素子からの放射電界のベクトルが互に位相差をもって
重畳され、これらベクトルの合成結果が極めて小さな電
界強度となるので、Ｄ３×Ｄ４の範囲外での放射電界Ｅ
γの強さ(8)は零であると考えて差支えない。
ところで、従来の円偏波アレーアンテナでは、アレーア
ンテナ(1)の面から距離ａの平面内にＤ１×Ｄ２の開口
径のメアンダライン型偏波変換器（5a）が置かれている
ので、アレーアンテナ(1)から放射されメアンダライン
型偏波変換器（5a）の開口外に洩れてそのまま前方に放
射される電界が生じる。この電界は直線偏波のままなの
で、放射電界の総合的な円偏波特性を劣化されるという
問題点があった。
ンテナ(1)の面から距離ａの平面内にＤ１×Ｄ２の開口
径のメアンダライン型偏波変換器（5a）が置かれている
ので、アレーアンテナ(1)から放射されメアンダライン
型偏波変換器（5a）の開口外に洩れてそのまま前方に放
射される電界が生じる。この電界は直線偏波のままなの
で、放射電界の総合的な円偏波特性を劣化されるという
問題点があった。
この発明ではメアンダライン型偏波変換器の開口径を前
節で説明したＤ３×Ｄ４の寸法にしてアレーアンテナ
(1)から放射してメアンダライン型偏波変換器の開口内
に入らないで、そのまま前方へ放射される放射電界を充
分に小さくした。なお、この発明の先行技術として特開
昭６０−２３９１０７号公報「アンテナ装置」で開示さ
れた発明（先行発明という）がある。この先行発明は本
願出願人と同一出願人によって出願された発明であるが
寸法的な制約条件がある場合にメアンダライン偏波変換
器を曲線状としレドームを兼ねさせた発明であり、発明
の内容を異にする。
節で説明したＤ３×Ｄ４の寸法にしてアレーアンテナ
(1)から放射してメアンダライン型偏波変換器の開口内
に入らないで、そのまま前方へ放射される放射電界を充
分に小さくした。なお、この発明の先行技術として特開
昭６０−２３９１０７号公報「アンテナ装置」で開示さ
れた発明（先行発明という）がある。この先行発明は本
願出願人と同一出願人によって出願された発明であるが
寸法的な制約条件がある場合にメアンダライン偏波変換
器を曲線状としレドームを兼ねさせた発明であり、発明
の内容を異にする。
この発明によればアレーアンテナから放射される全エネ
ルギーのうち、メアンダライン型偏波変換器の開口内に
入らないで、そのまま前方に放射される電波エネルギー
を充分に小さくしたので、円偏波特性を向上することが
できる。
ルギーのうち、メアンダライン型偏波変換器の開口内に
入らないで、そのまま前方に放射される電波エネルギー
を充分に小さくしたので、円偏波特性を向上することが
できる。
以下この発明の実施例を図面について説明する。第１図
はこの発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第１図に
対応する側面図、第３図は第１図に対応する正面図であ
る。これらの図において第４図、第５図と同一符号は同
一又は相当部分を示し、（5d)は（5a）に、（5e）は（5
b）に、（5f）は（5c）にそれぞれ対応するメアンダラ
イン型偏波変換器であり、ｄ１×ｄ２はメアンダライン
型偏波変換器（5d），（5e），（5f）の開口径である。
はこの発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第１図に
対応する側面図、第３図は第１図に対応する正面図であ
る。これらの図において第４図、第５図と同一符号は同
一又は相当部分を示し、（5d)は（5a）に、（5e）は（5
b）に、（5f）は（5c）にそれぞれ対応するメアンダラ
イン型偏波変換器であり、ｄ１×ｄ２はメアンダライン
型偏波変換器（5d），（5e），（5f）の開口径である。
次に動作について説明する。開口径Ｄ１×Ｄ２のアレー
アンテナ(1)から放射された直線偏波の放射電界Ｅγ(2)
はアレーアンテナ(1)の全面の距離ａの位置に置かれた
開口径ｄ１×ｄ２のメアンダライン型偏波変換器（5d）
に入射する。この位置における放射電界Ｅγの強さ(8)
の分布は第７図に示すとおりであり、ｄ１Ｄ３，ｄ２
Ｄ４に設計してあるので、放射電界Ｅγ(2)のほとん
どすべてがメアンダライン型偏波変換器（5d）の開口内
に入射する。メアンダライン型偏波変換器（5d）の開口
内に入射した放射電界は、先に第４図〜第６図について
説明したとおり、電界 （６）と電界Ｅ⊥(7)とに分解され、かつ電界 (6)と電界Ｅ⊥(7)との間に位相差θaが生する。次に、
メアンダライン型偏波変換器（5d）から出た放射電界は
メアンダライン型偏波変換器（5e）に入射するが、（5
d）と（5e）の距離ｂは電波の波長に比し小さいので、
メアンダライン形偏波変換器（5d）から出た放射電界は
ほとんど全部メアンダライン形波変換器（5e）の開口径
内に入射し、メアンダライン形偏波変換器（5e）におい
ても電界 (6)と電界Ｅ⊥(7)との間に位相差θbが加えられる。同
様にして、メアンダライン形偏波変換器（5e）から出た
放射電界はほとんど全部メアンダライン型偏波変換器
（5f）の開口径内に入射し、比処での電界 (6)と電界Ｅ⊥(7)との間に位相差θcが加えられる。し
たがって、先に第４図〜第６図について説明したよう
に、メアンダライン(4)の各部の寸法Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｅ（第６図参照）を適当に設定することによってθa＋
θb＋θcが90゜になるようにすれば、メアンダライン型
偏波変換器（5f）から前方に放射される電界は円偏波の
電界となる。またアレーアンテナ(1)から放射されたメ
アンダライン型偏波変換器（5d）の開口面内に入らない
でそのまま前方に放射される直線偏波の電界はほとんど
存在しない。
アンテナ(1)から放射された直線偏波の放射電界Ｅγ(2)
はアレーアンテナ(1)の全面の距離ａの位置に置かれた
開口径ｄ１×ｄ２のメアンダライン型偏波変換器（5d）
に入射する。この位置における放射電界Ｅγの強さ(8)
の分布は第７図に示すとおりであり、ｄ１Ｄ３，ｄ２
Ｄ４に設計してあるので、放射電界Ｅγ(2)のほとん
どすべてがメアンダライン型偏波変換器（5d）の開口内
に入射する。メアンダライン型偏波変換器（5d）の開口
内に入射した放射電界は、先に第４図〜第６図について
説明したとおり、電界 （６）と電界Ｅ⊥(7)とに分解され、かつ電界 (6)と電界Ｅ⊥(7)との間に位相差θaが生する。次に、
メアンダライン型偏波変換器（5d）から出た放射電界は
メアンダライン型偏波変換器（5e）に入射するが、（5
d）と（5e）の距離ｂは電波の波長に比し小さいので、
メアンダライン形偏波変換器（5d）から出た放射電界は
ほとんど全部メアンダライン形波変換器（5e）の開口径
内に入射し、メアンダライン形偏波変換器（5e）におい
ても電界 (6)と電界Ｅ⊥(7)との間に位相差θbが加えられる。同
様にして、メアンダライン形偏波変換器（5e）から出た
放射電界はほとんど全部メアンダライン型偏波変換器
（5f）の開口径内に入射し、比処での電界 (6)と電界Ｅ⊥(7)との間に位相差θcが加えられる。し
たがって、先に第４図〜第６図について説明したよう
に、メアンダライン(4)の各部の寸法Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｅ（第６図参照）を適当に設定することによってθa＋
θb＋θcが90゜になるようにすれば、メアンダライン型
偏波変換器（5f）から前方に放射される電界は円偏波の
電界となる。またアレーアンテナ(1)から放射されたメ
アンダライン型偏波変換器（5d）の開口面内に入らない
でそのまま前方に放射される直線偏波の電界はほとんど
存在しない。
なお、第１図に示す実施例ではアレーアンテナ(1)とし
てマイクロストリップアレーアンテナを用いているが、
直線偏波が励振されるアレーアンテナであればよく、た
とえば導波管スロットアレーアンテナであってもよい。
また上記実施例では、メアンダライン型偏波変換器の枚
数を３枚としたが、電界 と電界⊥とに合計90゜の位相差を与えることができるな
らば、枚数は限定されない。
てマイクロストリップアレーアンテナを用いているが、
直線偏波が励振されるアレーアンテナであればよく、た
とえば導波管スロットアレーアンテナであってもよい。
また上記実施例では、メアンダライン型偏波変換器の枚
数を３枚としたが、電界 と電界⊥とに合計90゜の位相差を与えることができるな
らば、枚数は限定されない。
さらに上記実施例ではアレーアンテナ及びメアンダライ
ン型偏波変換器の開口形状を方形としたが、アレーアン
テナから放射した電界のほとんどすべてがメアンダライ
ン型偏波変換器の開口径内に入射されるならば、これら
の開口形状はどのようなものでもよい。
ン型偏波変換器の開口形状を方形としたが、アレーアン
テナから放射した電界のほとんどすべてがメアンダライ
ン型偏波変換器の開口径内に入射されるならば、これら
の開口形状はどのようなものでもよい。
さらにまた、第１図に示す実施例では各メアンダライン
型偏波変換器の寸法を同一としたが、電波の進行方向に
対して公報にあるメアンダライン型偏波変換器から出射
した電波エネルギーのほとんど全部がその前方にあるメ
アンダライン型偏波変換器の開口径内に入射するような
形状寸法であるかぎり、各メアンダライン型偏波変換器
の寸法は互に異なるものであってもよい。
型偏波変換器の寸法を同一としたが、電波の進行方向に
対して公報にあるメアンダライン型偏波変換器から出射
した電波エネルギーのほとんど全部がその前方にあるメ
アンダライン型偏波変換器の開口径内に入射するような
形状寸法であるかぎり、各メアンダライン型偏波変換器
の寸法は互に異なるものであってもよい。
以上のようにしてこの発明によれば、アレーアンテナか
ら放射する電波エネルギーのほとんど総てがメアンダラ
イン型偏波変換器の開口径内に入射されるようにしたの
で、円偏波特性を向上することができる。
ら放射する電波エネルギーのほとんど総てがメアンダラ
イン型偏波変換器の開口径内に入射されるようにしたの
で、円偏波特性を向上することができる。
第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第
１図に対応する側面図、第３図は第１図に対応する正面
図、第４図は従来の装置を示す斜視図、第５図は第４図
に対応する側面図、第６図はメアンダライン型偏波変換
器の詳細を示す斜視図、第７図はアレーアンテナからの
放射電界の強さの分布を示す断面図。 (1)はマイクロストリップアレーアンテナ、(2)は放射電
界Ｅγを示すベクトル、(3)は誘電体基板、(4)はメアン
ダライン、(5)、（5a）〜（5f）はそれぞれメアンダラ
イン型偏波変換器、(6)は電界 を示すベクトル、(7)は電界Ｅ⊥を示すベクトル。 尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
１図に対応する側面図、第３図は第１図に対応する正面
図、第４図は従来の装置を示す斜視図、第５図は第４図
に対応する側面図、第６図はメアンダライン型偏波変換
器の詳細を示す斜視図、第７図はアレーアンテナからの
放射電界の強さの分布を示す断面図。 (1)はマイクロストリップアレーアンテナ、(2)は放射電
界Ｅγを示すベクトル、(3)は誘電体基板、(4)はメアン
ダライン、(5)、（5a）〜（5f）はそれぞれメアンダラ
イン型偏波変換器、(6)は電界 を示すベクトル、(7)は電界Ｅ⊥を示すベクトル。 尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】複数個の素子アンテナにより構成され所定
の指向特性を以て直線偏波の電波を放射する平面状のア
レーアンテナと、このアレーアンテナの開口にそれぞれ
平行な複数の平面内におかれたメアンダライン型偏波変
換器とから構成された円偏波アレーアンテナにおいて、 上記アレーアンテナの開口面積を偏波方向の開口寸法Ｄ
１、これに直角な方向の開口寸法Ｄ２の積Ｄ１×Ｄ２で
表すとき、上記メアンダライン型偏波変換器の開口面積
を表す開口寸法のうち上記Ｄ１と同一方向の開口寸法ｄ
１と上記Ｄ２と同一方向の開口寸法ｄ２とをそれぞれｄ
１＞Ｄ１，ｄ２＞Ｄ２とし、上記アレーアンテナから放
射される電波の全エネルギーのうち、上記メアンダライ
ン型偏波変換器の開口面積内に入らない電波エネルギー
の上記全エネルギーに対する比が上記アレーアンテナの
指向特性と上記アレーアンテナから上記メアンダライン
型偏波変換器までの距離と上記メアンダライン型偏波変
換器の上記開口面積によって定められるようにして、円
偏波特性を改善したことを特徴とする円偏波アレーアン
テナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3937787A JPH0611085B2 (ja) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | 円偏波アレ−アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3937787A JPH0611085B2 (ja) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | 円偏波アレ−アンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63206007A JPS63206007A (ja) | 1988-08-25 |
| JPH0611085B2 true JPH0611085B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=12551335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3937787A Expired - Fee Related JPH0611085B2 (ja) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | 円偏波アレ−アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0611085B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69115783T2 (de) * | 1990-07-26 | 1996-07-25 | Loral Space Systems Inc | Zweibandantenne mit Mehrfachausnutzung der Frequenzbänder |
| US5467100A (en) * | 1993-08-09 | 1995-11-14 | Trw Inc. | Slot-coupled fed dual circular polarization TEM mode slot array antenna |
| JP7009031B2 (ja) * | 2017-12-05 | 2022-01-25 | 日本無線株式会社 | 円偏波共用平面アンテナ |
-
1987
- 1987-02-23 JP JP3937787A patent/JPH0611085B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63206007A (ja) | 1988-08-25 |
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