JPH0720008B2 - 平面アンテナ - Google Patents

平面アンテナ

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JPH0720008B2
JPH0720008B2 JP61040907A JP4090786A JPH0720008B2 JP H0720008 B2 JPH0720008 B2 JP H0720008B2 JP 61040907 A JP61040907 A JP 61040907A JP 4090786 A JP4090786 A JP 4090786A JP H0720008 B2 JPH0720008 B2 JP H0720008B2
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康弘 藤井
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義弘 橘田
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    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • H01Q9/0457—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means electromagnetically coupled to the feed line

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、たとえばマイクロ波を受信する際に好適に用
いられる平面アンテナに関する。
背景技術 従来、いわゆるトリプレート構造の平面アンテナは、誘
電体を介在して、導体、給電回路、放射回路が複合され
ていた。しかしながらこの様な構成では誘電体損失、導
体損失が大きく、アンテナの利得の低下を誘発した。さ
らにこれらの間に空隙を形成するいわゆるサスペンド構
成も試みられたが、給電回路、放射回路を形成する金属
の腐食が激しく、長期信頼性に極めて劣るアンテナとな
つていた。さらにサスペンド構成は全体的に強度不足
で、屋外アンテナとしては不適であつた。
目的 本発明は、高利得で屋外の長期信頼性にすぐれた平面ア
ンテナを提供することを目的とする。
発明の構成 本発明は、第１合成樹脂材料体で一表面を被覆された導
電性材料から成る地導体と、 第２合成樹脂材料体で厚み方向両表面が被覆された導電
性材料から成る給電回路と、 第３合成樹脂材料体で厚み方向両表面が被覆された導電
性材料から成る放射回路とが積層され、 前記地導体を被覆した第１合成樹脂材料体と給電回路の
地導体に臨む側を被覆した第２合成樹脂材料体との間に
第１空隙が形成され、 前記放射回路の給電回路に臨む側に形成された第３合成
樹脂材料体と給電回路の放射回路に臨む側に形成された
第２合成樹脂材料体との間に第２空隙が形成され、 前記第１および第２空隙の厚み方向間隔は、ほぼ同一の
値であつて、0.5mm以上であることを特徴とする平面ア
ンテナである。
また本発明は、前記平面アンテナの放射回路上に電波透
過性に優れたレドーム材料を形成したことを特徴とす
る。
また本発明は、前記第１〜第３の各合成樹脂材料体は、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、アクリ
ル、ポリカーボネート、ABS樹脂、PVC樹脂の各単独材料
であつて、かつ厚み方向両表面の合成樹脂材料体が前記
単独材料の同種材料または異種材料から成り、それぞれ
の厚みが200μｍ以下であることを特徴とする。
また本発明は、前記レドーム材料は、厚み2mm以上で発
泡倍率５倍以上の発泡性合成樹脂材料であることを特徴
とする。
また本発明は、前記レドーム材料は、厚み1mm以下の合
成樹脂材料体と上記特許請求の範囲第４項記載の発泡合
成樹脂材料との複合材料から形成したことを特徴とす
る。
また本発明は、前記発泡合成樹脂材料は、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリスチレン、PV
C樹脂の単独材料および／またはそれらの共重合体であ
ることを特徴とする。
また本発明は、前記地導体、給電回路および放射回路を
形成する導電材料は、銅、アルミニウム、銀、アスタチ
ン、鉄および金のいずれか１つから成ることを特徴とす
る。
また本発明のレドーム材料の合成樹脂材料体はポリエチ
レン、ポリプロピレン、テフロン、アクリル、ポリカー
ボネート、ポリエステル、ABS樹脂、PVC樹脂の単独材
料、またはこれらをガラスクロス、ガラスマツト、ガラ
スペーパー、含浸紙と複合した材料から成ることを特徴
とする。
実施例 第１図は本発明の一実施例の平面アンテナ１の構成を示
す断面図である。銅、アルミニウム、銀、アスタチン、
鉄、金などの導電材料から成る地導体２の厚み方向一方
表面に、合成樹脂材料体３が形成される。合成樹脂材料
体３は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステ
ル、アクリル、ポリカーボネート、ABS樹脂、PVC樹脂の
各単独材料から形成される。この合成樹脂材料体３と第
１空隙４を介して、合成樹脂材料体5,6に挟持された給
電回路７が設けられる。この合成樹脂材料体5,6は、前
記合成樹脂材料体３と同一の単独材料であるか、または
これらのいずれかの組合わせから成る異種材料から形成
してもよい。また給電回路７は、地導体２を形成する前
記各種金属材料のいずれかから形成される。
合成樹脂材料体６と第２空隙８を介して、合成樹脂材料
体9,10によつて挟持された放射回路11が設けられる。合
成樹脂材料体9,10は、前記合成樹脂材料体３と同一の単
独材料であるか、またはこれらのいずれかの組合わせか
ら成る異種材料から形成してもよい。
合成樹脂材料体3;5,6;9,10で被覆することにより、後述
されるように各回路7,11の腐食、劣化が大幅に改善され
る。また剛性も向上する。
また合成樹脂材料体は、従来のフレキシブルプリント板
の様なガラスクロスなどでの強化プラスチツクではな
く、樹脂単独のものとする。また損失をより低減するた
め、さらに厚みが200μｍ以下のプラスチック塗料で塗
装し塗膜を形成してもよい。この場合の塗膜厚みも200
μｍ以下とする。
ただしこの場合の合成樹脂材料体の誘電率、誘電正接は
小さい方が好ましい。第１および第２空隙4,8の厚みは
0.5mm以上とし、さらに好ましくは2mm以上とする。空隙
4,8の厚みが厚い程、低損失の平面アンテナ１が可能と
なる。
次に上記の平面アンテナ１の放射回路11の上にレドーム
材料を複合する。この構成を第２図に示す。この場合の
レドーム材料は発泡プラスチツクとし、発泡倍率５倍以
上、厚みは2mm以上とする。さらにこの発泡プラスチツ
ク層12と、厚みが1mm以下の合成樹脂材料体13との複合
体をレドームとしてもかまわない。
この様にレドームと一体化することにより、平面アンテ
ナ１の強度が大きくなり、屋外での長期信頼性が格段に
向上される。さらに、風や雨などの影響により第１およ
び第２空隙4,8の厚みが変化しその結果、アンテナ特性
の劣化を誘発するという心配がほとんどなくなる。発泡
プラスチツクをレドームに使用すると、放射パターンな
どの変更が不要であることが大きな特徴である。
さらに発泡プラスチツクと1mm以下の合成樹脂材料体13
との複合体をレドームとして使用すると、発泡プラスチ
ツクの耐天候劣化が防止され、さらに長期信頼性が向上
する。
さらに第３図に示すように、前述のサスペンデンド構成
の平面アンテナ１を、電波透過部14と電波非透過部15と
を有するケーシング（カバー）16に収納するようにして
もよい。電波透過部14の材料は、厚みが1mm以下の合成
樹脂材料体（ガラス繊維などでの強化合成樹脂材料体を
含む）13と、発泡倍率５倍以上で厚みが2mm以上の発泡
プラスチツク12との複合体としてもよい。電波非透過部
15は、強度的にすぐれたプラスチツク（強化プラスチツ
ク）、金属、木材、無機材料のいずれかで構成されても
よい。
上記の構成の電波透過部14は電波の透過性能にすぐれ、
これと強度的にすぐれた電波非透過部15とを組み合わせ
たケーシング16内に、平面アンテナ１を設置することに
より、電波透過性能を損なうことなく、より耐候性、耐
環境性能にすぐれた平面アンテナとなる。
以下、本発明者らの実験例に基づいて詳述する。
実験例１（第１図参照） 実施手順を以下に示す。
100μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（以下PET
と略称する）のシート体と35μｍ厚の銅箔とを既存の方
法でドライラミネートする。
の銅箔に平面アンテナ１の放射回路11、給電回路
７の回路パターンをエツチングする。
の放射回路11および給電回路７のパターンの上
に、さらに既存の方法で20μｍ厚のポリエチレンシート
をドライラミネートする。
地導体２としての2mm厚のAl板（JIS規格1050H24）
の表面に、同様に20μｍ厚のポリエチレンシートをドラ
イラミネートする。
の地導体２の上に、2mmの高さのポリカーボネー
ト製の支柱（3mmφ）を5cm程度の間隔で立てる。
の支柱の上にの給電回路パターンを設置し、さ
らにと同様にポリカーボネート製の支柱を立てる。
の支柱の上にの放射回路パターンを設置し、い
わゆるサスペンド構成の平面アンテナ１を得る。
の平面アンテナ１と、従来の様な20μｍ厚さのポリエ
チレンシートとを回路の上にラミネートなしでかつPET
のかわりにガラステフロン基板使用のアンテナとを比較
し、下記の第１表の結果を得た。
従来のものに比べて初期ゲインが高く損失が少ないこと
がわかる。さらに10m/sec程度での風圧下でも、のア
ンテナの利得の低下はないが、従来のアンテナでは本実
施例の第１および第２空隙4,8と同様な空間層の距離が
初期設定値よりも小さくなり、その結果利得が0.7dB低
下した。
したがつての構成で実用可能なサスペンド構成の平面
アンテナとなることが確認できた。
実験例２ 実験例１の手順の100μｍ厚のPETフイルムのかわり
に、50μｍ厚のPETフイルムを使用し、手順の20μｍ
厚のポリエチレンフイルムをかわりに50μｍ厚のPETフ
イルムを使用しても同様の効果が得られた。
実験例３ 実験例１の手順，のポリカーボネート製の支柱のか
わりにポリエチレン樹脂で格子状、またはハニカム状の
成形品（高さ2mm格子間隔5cm）を製造し、これを使用し
ても全く同様の効果が得られた。
実験例４ 実験例１のの平面アンテナ１の上に、発泡倍率30倍、
厚み10mmのポリエチレン−ポリスチレン共重合体の発泡
ボードと、ガラスクロス（200g/m2）で強化したポリエ
ステル樹脂シート（0.5mm厚）とを複合した複合体を、
ポリエステル樹脂で接着した。
上記アンテナはのパターン形状を変えることなく使用
可能で、かつ屋外に約１年間暴露しても性能の変化はな
かつた。
また20m/secの風速時でも空間層の厚みが一定に保た
れ、さらに屋外使用の信頼性が高いことが確認できた。
実験例５ 電波透過部14に相当する部分を、ガラスクロス（200g/m
2）強化ポリエステル樹脂層（厚み0.5mm）とポリエチレ
ン−ポリスチレン共重合体の発泡ボード（発泡倍率30
倍、厚み10mm）との複合材で成形し、電波非透過部15を
ガラスマット（450g/m2）強化ポリエステル樹脂層（厚
み２〜5mm）で成形したケーシング16内に、実験例１の
の平面アンテナ１を設置した。
また同一のケーシング16に実施例１で示した従来のサシ
ペンド構成のアンテナを設置したものとの比較を行なつ
た。従来のものは約６ケ月程度でCu回路の腐食が発生し
たが、今回のものは約２年経過しても腐食はみられなか
った。
さらに実験例１のアンテナと実験例５のカバー付きアン
テナを比較してみると、実験例１のものが約２〜３年程
度でPETの耐候劣化が確認できたのに対し、実験例５の
ものは２〜３年では全く変化しないことが確認できた。
これは実験例４のレドーム一体化アンテナよりも長寿命
であると確認できた。
効果 以上のように本発明に従えば、平面アンテナを構成する
誘電体部分の腐食を防止することができ高利得で屋外の
長期信頼性に優れた平面アンテナを構成することができ
る。
特に本発明によれば、0.5mm以上の第１および第２空隙
を、第１および第２合成樹脂材料体との間、および第２
および第３合成樹脂体との間に形成することによつて、
地導体、給電回路および放射回路から成るいわゆるトリ
プレート形平面アンテナにおける給電ロスの低減を図る
ことができ、アンテナ効率を改善することができる。
従来からのトリプレート形平面アンテナでは、表面波の
発生が著しく、電波の漏れが大きく、その問題を解決す
るために従来では、多数のピンおよび金属製壁などでシ
ールドを施すことが提案されているけれども、本発明で
は、そのような断面構成でのシールド構成を有すること
なく、上述のように給電ロスの低減を図ることができて
アンテナ効率が非常に優れた平面アンテナが実現される
ことになる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の平面アンテナ１の構成を示
す断面図、第２図は本発明の第２の実施例の構成を示す
断面図、第３図は本発明のさらに他の実施例の構成を示
す断面図である。 １……平面アンテナ、２……地導体、3,5,6,9,10,13…
…合成樹脂材料体、４……第１空隙、７……給電回路、
８……第２空隙、11……放射回路、12……発泡プラスチ
ツク層、14……電波透過部、15……電波非透過部、16…
…ケーシング
フロントページの続き (72)発明者 橘田 義弘 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−221007（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−135243（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−134510（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−134513（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−16401（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−15105（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−166109（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−135504（ＪＰ，Ｕ)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１合成樹脂材料体で一表面を被覆された
    導電性材料から成る地導体と、 第２合成樹脂材料体で厚み方向両表面が被覆された導電
    性材料から成る給電回路と、 第３合成樹脂材料体で厚み方向両表面が被覆された導電
    性材料から成る放射回路とが積層され、 前記地導体を被覆した第１合成樹脂材料体と給電回路の
    地導体に臨む側を被覆した第２合成樹脂材料体との間に
    第１空隙が形成され、 前記放射回路の給電回路に臨む側に形成された第３合成
    樹脂材料体と給電回路の放射回路に臨む側に形成された
    第２合成樹脂材料体との間に第２空隙が形成され、 前記第１および第２空隙の厚み方向間隔は、ほぼ同一の
    値であつて、0.5mm以上であることを特徴とする平面ア
    ンテナ。
  2. 【請求項２】前記平面アンテナの放射回路上に電波透過
    性に優れたレドーム材料を形成したことを特徴とする特
    許請求の範囲第１項記載の平面アンテナ。
  3. 【請求項３】前記第１〜第３の各合成樹脂材料体は、ポ
    リエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、アクリ
    ル、ポリカーボネート、ABS樹脂、PVC樹脂の各単独材料
    であつて、かつ厚み方向両表面の合成樹脂材料体が前記
    単独材料の同種材料または異種材料から成り、それぞれ
    の厚みが200μｍ以下であることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載の平面アンテナ。
  4. 【請求項４】前記レドーム材料は、厚み2mm以上で発泡
    倍率５倍以上の発泡性合成樹脂材料であることを特徴と
    する特許請求の範囲第２項記載の平面アンテナ。
  5. 【請求項５】前記レドーム材料は、厚み1mm以下の合成
    樹脂材料体と上記特許請求の範囲第４項記載の発泡合成
    樹脂材料との複合材料から形成したことを特徴とする特
    許請求の範囲第２項記載の平面アンテナ。
  6. 【請求項６】前記発泡合成樹脂材料は、ポリエチレン、
    ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリスチレン、PVC樹
    脂の単独材料および／またはそれらの共重合体であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の平面アンテ
    ナ。
  7. 【請求項７】前記地導体、給電回路および放射回路を形
    成する導電材料は、銅、アルミニウム、銀、アスタチ
    ン、鉄および金のいずれか１つから成ることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載の平面アンテナ。
  8. 【請求項８】前記特許請求の範囲第５項記載の合成樹脂
    材料体はポリエチレン、ポリプロピレン、テフロン、ア
    クリル、ポリカーボネート、ポリエステル、ABS樹脂、P
    VC樹脂の単独材料、またはこれらをガラスクロス、ガラ
    スマツト、ガラスペーパー、含浸紙と複合した材料から
    成ることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の平面
    アンテナ。
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