JPH06237119A - 偏波共用平面アンテナ - Google Patents

偏波共用平面アンテナ

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JPH06237119A
JPH06237119A JP2243193A JP2243193A JPH06237119A JP H06237119 A JPH06237119 A JP H06237119A JP 2243193 A JP2243193 A JP 2243193A JP 2243193 A JP2243193 A JP 2243193A JP H06237119 A JPH06237119 A JP H06237119A
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JP
Japan
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layer
ground conductor
conductor plate
radiation
polarized wave
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JP2243193A
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Inventor
Yoshiyuki Chatani
嘉之 茶谷
Tetsuo Haruyama
鉄男 春山
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 設計が容易で、偏波間アイソレーション特性
の良好な偏波共用平面アンテナを得る。 【構成】 中層地導体４に設けた放射孔を第一の偏波と
直交する方向のグリッド状とするとともに、上層放射回
路５内の放射素子を第一の偏波と直交する方向のグリッ
ド状放射素子として構成する。 【効果】 下層と上層の放射素子間の相互干渉を低減
し、設計が容易でかつ偏波間アイソレーション特性の良
好な偏波共用平面アンテナを実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、衛星通信用として直
交する２つの偏波を送信または受信可能な偏波共用の平
面アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来この種平面アンテナとしては、衛星
放送受信用、衛星通信受信用として多くが実用化されて
いるが、これらはいずれも単一円偏波、単一直線偏波用
であり、いわゆる偏波共用アンテナはさかんに研究され
ているものの実用化には至っていない。偏波共用平面ア
ンテナの例としては、図６に示すものがある。図６は、
太田他，「偏波共用トリプレート給電型平面アンテナの
放射特性」、１９９２年電子情報通信学会春季全国大
会、Ｂ−６２に示されるもので、図中１は下層地導体
板、２は発泡誘電体からなる支持板、３は下層放射回路
板、４は中層地導体板、５は上層放射回路板、６は上層
地導体板、７は放射素子、９は放射孔、１１は給電回路
を示す。
【０００３】次に動作について説明する。このアンテナ
において、下層地導体板１の一方の面の側に、下層放射
回路板３、中層地導体板４、上層放射回路板５、上層地
導体板６が順番にそれぞれ発泡誘電体からなる支持板２
を介して積層されている。ここで、下層放射回路板３お
よび上層放射回路板５はフィルム基板等に印刷形成さ
れ、放射素子７はパッチアンテナとして、また給電回路
１１は上下を地導体に挟まれたトリプレート線路として
動作する。ここで放射素子の励振方向を、下層放射回路
板３と上層放射回路板５で互いに直交する方向とするこ
とにより、このアンテナは偏波共用アンテナとして動作
する。また、下層の放射素子と上層の放射素子は中層地
導体板４に形成される放射孔９を介して電磁的に結合し
ており、互いの素子が無給電素子のごとく動作する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の偏波共用平面ア
ンテナは以上のように構成されているため、上層の放射
素子と下層の放射素子が互いに電気的に干渉し、それぞ
れが単独に存在した場合の性能が保持されない。従っ
て、放射素子の寸法、放射孔の寸法等のパラメータ設定
が難しく、良好な性能のアンテナを得るために膨大な組
合せのパラメータに対するデータを取得し、最適な組合
せを決定する必要があった。
【０００５】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、２つの偏波間の干渉が小さく、従
って設計が容易で、かつ偏波間アイソレーション特性の
良好な偏波共用平面アンテナを得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる偏波共
用平面アンテナは、中層地導体板に設けた放射孔を第一
の偏波と直交する方向のグリッド状放射孔とするととも
に、上層放射回路内の放射素子を第一の偏波と直交する
方向のグリッド状放射素子として構成したものである。
【０００７】この発明に係わる他の偏波共用平面アンテ
ナは、中層地導体板に設けた放射孔を第一の偏波と直交
する方向のグリッド状放射孔とするとともに、上層放射
回路内の放射素子を第一の偏波と直交する方向のグリッ
ド状放射素子とし、さらに下層放射回路内の放射素子を
第一の偏波と平行な方向のグリッド状放射素子として構
成したものである。
【０００８】この発明に係わる他の偏波共用平面アンテ
ナは、上記偏波共用平面アンテナにおいて、グリッドの
ピッチを１０分の１波長以下とし、グリッドの金属部分
と空隙部分の比を１：１として構成したものである。
【０００９】この発明に係わる他の偏波共用平面アンテ
ナは、下層および上層放射回路を複数のサブアレーに分
割し、かつサブアレー毎に低雑音増幅器を内蔵して構成
したものである。
【００１０】この発明に係わる他の偏波共用平面アンテ
ナは、下層および上層放射回路の出力を９０゜ハイブリ
ッドおよび移相器から構成される偏波面調整回路に接続
して構成したものである。
【００１１】この発明に係わる他の偏波共用平面アンテ
ナは、下層および上層放射回路の一方を送信周波数、他
方を受信周波数で動作するように構成したものである。
【００１２】
【作用】この発明における偏波共用アンテナでは、中層
の放射孔および上層の放射素子が第一の偏波と直交する
方向のグリッドで構成されるため、これらは下層の放射
素子の放射特性に影響を与えない。また、上層の放射素
子に対しては、中層の放射孔が平行な方向のグリッドで
構成されているため、下層の放射素子および中層の放射
孔の影響は現れない。従って、上下層の放射回路はそれ
ぞれ単独の場合とほぼ同等の特性が保存され、設計が容
易となり、かつ良好な偏波間アイソレーション特性が得
られる。
【００１３】また、下層の放射素子を偏波方向に平行な
グリッドで構成したので、交差偏波の発生が抑制され、
さらに偏波特性の良好なアンテナが得られる。
【００１４】また、グリッドのピッチを１０分の１波長
以下とし、かつグリッドの金属部分と空隙部分の比を１
対１としたので、反射損失および透過損失を小さくでき
る。
【００１５】また、上層および下層放射回路を複数のサ
ブアレーに分割し、各サブアレーに低雑音増幅器を内蔵
したため、開口寸法の大きな高利得なアンテナに対して
も、給電損失の増加によるアンテナ効率の低下を抑制で
き、良好な受信性能が得られる。
【００１６】また、上層および下層放射回路の出力を９
０゜ハイブリッドと移相器で構成される偏波面調整器に
接続して構成するため、アンテナ全体を回転することな
く容易に偏波面の調整が可能となる。
【００１７】また、上層および下層放射回路の一方を送
信周波数、他方を受信周波数で動作するように構成した
ため、例えば衛星通信におけるＶＳＡＴ等の送受共用ア
ンテナに適用できる。
【００１８】
【実施例】
実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例における偏波共用平面
アンテナの構成図であり、図において１は下層地導体
板、２は発泡誘電体からなる支持板、３は下層放射回路
板、４は中層地導体板、５は、上層放射回路板６は上層
地導体板、７は放射素子、８はグリッド状放射素子、９
は放射孔、１０はグリッド状放射孔、１１は給電回路を
表わす。
【００１９】次に動作について説明する。このアンテナ
において、下層地導体板１の一方の面の側に、下層放射
回路板３、中層地導体板４、上層放射回路板５、上層地
導体板６が順番にそれぞれ発泡誘電体からなる支持板２
を介して積層されている。ここで、下層放射回路板３の
偏波方向と中層地導体４に設けたグリッド状放射孔１０
のグリッド方向は互いに直交しているから、下層放射回
路３内の放射素子７から放射された電波は、グリッド状
放射孔１０を効率よく透過する。さらに、上層放射回路
５内のグリッド状放射素子８も同様に効率よく透過し、
上層地導体板６に設けた放射孔９から外部に放射され
る。すなわち、グリッド状放射孔１０やグリッド状放射
素子８は下層放射回路板３の特性に大きな影響を与えな
い。一方上層放射回路板５に対しては、中層地導体板４
に設けたグリッド状放射孔１０は偏波方向に平行なグリ
ッドで構成されているから、中層地導体板４は全面が地
導体面のごとく動作し、下層放射回路板３の影響は及ば
ない。すなわち、下層放射回路板３と上層放射回路板５
の相互干渉を極めて小さくできるため良好な偏波間アイ
ソレーション特性が得られるとともに、それぞれが単独
に存在した場合の放射特性がほぼ保持されるから設計の
容易な偏波共用平面アンテナが得られる。
【００２０】実施例２．図２はこの発明の他の実施例に
おける偏波共用平面アンテナの構成図であり、図におけ
る符号は図１と同様である。この実施例においては、下
層の放射素子をグリッド状放射素子としているから、下
層の放射素子からの交差偏波の発生を抑制でき、さらに
交差偏波特性の良好な偏波共用平面アンテナが得られ
る。
【００２１】実施例３．上記実施例において、グリッド
のピッチを１０分の１波長以下とし、かつグリッドの金
属部分と空隙部分の比を１対１とすることによって、透
過する偏波に対する透過損失および反射する偏波に対す
る反射損失をいずれも小さく抑えることができ、損失の
少ない良好な性能のアンテナが得られる。
【００２２】実施例４．図３はこの発明の他の実施例に
おける偏波共用平面アンテナの構成図であり、図中１２
はサブアレー、１３は低雑音増幅器を示す。この種の平
面アンテナにおいて、高い受信性能を得るために開口寸
法を大きくした場合、給電損失が増大しアンテナ効率が
低下するため、結果的に良好な性能が得られない。本発
明においては、放射回路３，５を複数のサブアレーに分
割し、各サブアレー毎に低雑音増幅器を内蔵しているか
ら、アンテナの効率はサブアレー内の給電損失によって
決まり、アンテナ開口寸法が大きい場合でも等価的に高
効率な偏波共用平面アンテナを実現できる。
【００２３】実施例５．図４は、本発明の他の実施例を
示す構成ブロック図であり、図において１４は第一の偏
波を受信するアンテナ、１５は第二の偏波を受信するア
ンテナで下層または上層のアンテナに対応する。１６は
９０゜ハイブリッド、１７は移相器、１８ａ，ｂは出力
端子、１９は偏波面調整器を示す。
【００２４】この種のアンテナにおいては、一般に高い
交差偏波識別度が要求されるから、到来電波の偏波面と
アンテナの偏波面を正確に一致させる必要がある。通常
はアンテナ全体をビーム軸まわりに回転させることによ
って偏波面調整を行うが、アンテナ開口寸法が大きい場
合や、主ビーム方向をアンテナ正面方向からチルトさせ
た、いわゆるビームチルトタイプにおいては機械的に偏
波面を調整することは困難となる。しかるに、上記実施
例においては上層および下層のアンテナの出力を９０゜
ハイブリッドと移相器から構成される偏波面調整器に接
続して構成しているから、移相器の位相を変えるだけで
アンテナ本体を回転させることなく、容易に偏波面を調
整することが可能となる。具体的には、第一の偏波をＶ
偏波、第二の偏波をＨ偏波とし、偏波面調整器への入力
をそれぞれＶ，Ｈとすれば、偏波面調整器の出力は”数
１”で与えられる値となる。
【００２５】
【数１】
【００２６】従って、偏波面調整器の出力信号に対応す
る偏波面は図５の２１に示される方向となり、移相器の
位相を変化するだけで任意の方向の直交２偏波に合わせ
ることが可能である。
【００２７】実施例６．また、この発明の他の実施例に
おいては、２つの偏波の一方を送信周波数、他方を受信
周波数において動作するように構成しているから、例え
ば衛星通信のＶＳＡＴ局のように送信と受信で互いに直
交する偏波を用いているような通信形態においては、偏
波共用と同時に送受共用アンテナとして使用することが
可能となる。
【００２８】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、中層導
体板に設けた放射孔を第一の偏波と直交する方向のグリ
ッド状放射孔とするとともに、上層放射回路板内の放射
素子を第一の偏波と直交する方向のグリッド状放射素子
とすることにより、上層と下層の放射素子間の相互干渉
を低減し、設計の容易な、かつ偏波間アイソレーション
の良好な偏波共用平面アンテナが得られるという効果が
ある。
【００２９】また、下層の放射素子をグリッド状放射素
子とすることにより、交差偏波の発生を抑制でき、さら
に偏波間アイソレーションの良好な偏波共用平面アンテ
ナが得られるという効果がある。
【００３０】さらに、上記グリッド寸法を、グリッドの
ピッチが１０分の１波長以下、グリッドの金属部分と空
隙部分の比が１対１となるように設定したので、反射損
失および透過損失を小さくできるという効果がある。
【００３１】また、下層および上層放射回路を複数のサ
ブアレーに分割し、各サブアレー毎に低雑音増幅器を内
蔵して構成したことで、大きな開口寸法に対しても等価
的に高効率なアンテナが実現できるという効果がある。
【００３２】また、下層および上層放射回路の出力を９
０゜ハイブリッドおよび移相器から構成される偏波面調
整回路に接続して構成したことで、移相器の位相量を変
えるだけで容易に偏波面の調整が可能となるという効果
がある。
【００３３】また、上層および下層の一方を送信周波
数、他方を受信周波数で動作するようにしたことで、送
受共用アンテナを構成することができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１による偏波共用平面アンテ
ナの構成図である。
【図２】この発明の実施例２による偏波共用平面アンテ
ナの構成図である。
【図３】この発明の実施例４による偏波共用平面アンテ
ナの構成図である。
【図４】この発明の実施例５による偏波共用平面アンテ
ナの構成ブロック図である。
【図５】この発明の実施例５による偏波面の関係を示す
図である。
【図６】従来の偏波共用平面アンテナの構成図である。
【符号の説明】
１ 下層地導体 ２ 支持板 ３ 下層放射回路板 ４ 中層地導体 ５ 上層放射回路板 ６ 上層地導体 ７ 放射素子 ８ グリッド状放射素子 ９ 放射孔 １０ グリッド状放射孔 １１ 給電回路 １２ サブアレー １３ 低雑音増幅器 １４ 第一の偏波を受信するアンテナ １５ 第二の偏波を受信するアンテナ １６ ９０゜ハイブリッド １７ 移相器 １８ 出力端子 １９ 偏波面調整器 ２０ 入力偏波を示すベクトル ２１ 出力偏波を示すベクトル

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下層地導体板、この下層地導体板の一方
    の面側に位置し、複数の放射素子および給電回路より構
    成され、かつ第一の直線偏波を放射または受信する下層
    放射回路板、この下層放射回路板の下層地導体板とは反
    対面側に位置し、複数の放射孔を有する中層地導体板、
    この中層地導体板の下層放射回路板とは反対面側に位置
    し、複数の放射素子および給電回路より構成され、かつ
    第二の直線偏波を放射または受信する上層放射回路板、
    この上層放射回路板の中層地導体板とは反対面側に位置
    し、かつ複数の放射孔を有する上層地導体板を、それぞ
    れ発泡誘電体からなる支持板を介して積層構成するとと
    もに、第一の偏波と第二の偏波を互いに直交する直線偏
    波とし、かつ中層地導体板に形成される放射孔を第一の
    偏波と直交する方向のグリッド状放射孔とし、上層放射
    回路内の放射素子を第一の偏波と直交する方向のグリッ
    ド状放射素子としたことを特徴とする偏波共用平面アン
    テナ。
  2. 【請求項２】 下層地導体板、この下層地導体板の一方
    の面側に位置し、複数の放射素子および給電回路より構
    成され、かつ第一の直線偏波を放射または受信する下層
    放射回路板、この下層放射回路板の下層地導体板とは反
    対面側に位置し、複数の放射孔を有する中層地導体板、
    この中層地導体板の下層放射回路板とは反対面側に位置
    し、複数の放射素子および給電回路より構成され、かつ
    第二の直線偏波を放射または受信する上層放射回路板、
    この上層放射回路板の中層地導体板とは反対面側に位置
    し、かつ複数の放射孔を有する上層地導体板を、それぞ
    れ発泡誘電体からなる支持板を介して積層構成するとと
    もに、第一の偏波と第二の偏波を互いに直交する直線偏
    波とし、かつ中層地導体板に形成される放射孔を第一の
    偏波と直交する方向のグリッド状放射孔とし、下層放射
    回路内の放射素子を第一の偏波と平行な方向のグリッド
    状放射素子とし、さらに上層放射回路内の放射素子を第
    一の偏波と直交する方向のグリッド状放射素子としたこ
    とを特徴とする偏波共用平面アンテナ。
  3. 【請求項３】 放射孔および放射素子のグリッドのピッ
    チを波長の１０分の１以下とし、かつグリッドの金属部
    分と空隙部分の比を１：１としたことを特徴とする請求
    項１、または請求項２記載の偏波共用平面アンテナ。
  4. 【請求項４】 下層地導体板、この下層地導体板の一方
    の面側に位置し、複数の放射素子および給電回路より構
    成され、かつ第一の直線偏波を放射または受信する下層
    放射回路板、この下層放射回路板の下層地導体板とは反
    対面側に位置し、複数の放射孔を有する中層地導体板、
    この中層地導体板の下層放射回路板とは反対面側に位置
    し、複数の放射素子および給電回路より構成され、かつ
    第二の直線偏波を放射または受信する上層放射回路板、
    この上層放射回路板の中層地導体板とは反対面側に位置
    し、かつ複数の放射孔を有する上層地導体板を、それぞ
    れ発泡誘電体からなる支持板を介して積層構成するとと
    もに、第一の偏波と第二の偏波を互いに直交する直線偏
    波とし、かつ中層地導体板に形成される放射孔を第一の
    偏波と直交する方向のグリッド状放射孔とし、上層放射
    回路内の放射素子を第一の偏波と直交する方向のグリッ
    ド状放射素子とし、さらに下層放射回路と上層放射回路
    を複数のサブアレーに分割し、各サブアレー毎に低雑音
    増幅器を内蔵したことを特徴とする偏波共用平面アンテ
    ナ。
  5. 【請求項５】 下層地導体板、この下層地導体板の一方
    の面側に位置し、複数の放射素子および給電回路より構
    成され、かつ第一の直線偏波を放射または受信する下層
    放射回路板、この下層放射回路板の下層地導体板とは反
    対面側に位置し、かつ複数の放射孔を有する中層地導体
    板、この中層地導体板の下層放射回路板とは反対面側に
    位置し、複数の放射素子および給電回路より構成され、
    かつ第二の直線偏波を放射または受信する上層放射回路
    板、この上層放射回路板の中層地導体板とは反対面側に
    位置し、かつ複数の放射孔を有する上層地導体板を、そ
    れぞれ発泡誘電体からなる支持板を介して積層構成する
    とともに、第一の偏波と第二の偏波を互いに直交する直
    線偏波とし、かつ中層地導体板に形成される放射孔を第
    一の偏波と直交する方向のグリッド状放射孔とし、上層
    放射回路内の放射素子を第一の偏波と直交する方向のグ
    リッド状放射素子とし、さらに下層放射回路と上層放射
    回路の出力を９０゜ハイブリッドと移相器から構成され
    る交差偏波補償回路に接続したことを特徴とする偏波共
    用平面アンテナ。
  6. 【請求項６】 下層地導体板、この下層地導体板の一方
    の面側に位置し、複数の放射素子および給電回路より構
    成され、かつ第一の直線偏波を放射または受信する下層
    放射回路板、この下層放射回路板の下層地導体板とは反
    対面側に位置し、かつ複数の放射孔を有する中層地導体
    板、この中層地導体板の下層放射回路板とは反対面側に
    位置し、複数の放射素子および給電回路より構成され、
    かつ第二の直線偏波を放射または受信する上層放射回路
    板、この上層放射回路板の中層地導体板とは反対面側に
    位置し、かつ複数の放射孔を有する上層地導体板を、そ
    れぞれ発泡誘電体からなる支持板を介して積層構成する
    とともに、第一の偏波と第二の偏波を互いに直交する直
    線偏波とし、かつ中層地導体板に形成される放射孔を第
    一の偏波と直交する方向のグリッド状放射孔とし、上層
    放射回路内の放射素子を第一の偏波と直交する方向のグ
    リッド状放射素子とし、さらに一方の放射回路を送信周
    波数、他方の放射回路を受信周波数において動作するよ
    うに構成したことを特徴とする偏波共用平面アンテナ。
JP2243193A 1993-02-10 1993-02-10 偏波共用平面アンテナ Pending JPH06237119A (ja)

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