JPH0744380B2 - 平面アンテナ - Google Patents

平面アンテナ

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JPH0744380B2
JPH0744380B2 JP3329237A JP32923791A JPH0744380B2 JP H0744380 B2 JPH0744380 B2 JP H0744380B2 JP 3329237 A JP3329237 A JP 3329237A JP 32923791 A JP32923791 A JP 32923791A JP H0744380 B2 JPH0744380 B2 JP H0744380B2
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/24—Polarising devices; Polarisation filters 
    • H01Q15/242—Polarisation converters
    • H01Q15/244—Polarisation converters converting a linear polarised wave into a circular polarised wave
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/064—Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放送衛星受信用に対応
する平面アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の平面アンテナはストリップ線路を
クランク状に折り曲げて構成したものや、複数のパッチ
素子で構成するものが提案されてきた。ところが、これ
らは一般的に狭帯域のために３００〜４００ＭＨｚに亘
る放送帯域で充分な性能を持つことが困難であった。更
には給電線路からの損失も大きく効率的な改善も困難で
あった。
【０００３】そこで高効率、広帯域化の為に地導体板、
給電回路板、放射回路板からなるトリプレート型平面ア
ンテナが開発され、パラボラアンテナと同程度の受信性
能を有するに至った。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、円偏波
平面アンテナを構成する場合、放射素子で対応していた
が、この場合給電プローブと放射素子とのカップリング
により平行平板モードが発生して電力が周囲に漏れ、効
率の低下を招いていた。更にその漏洩電波が他の放射素
子と相互結合を起こし、交差偏波特性の劣化を引き起こ
す場合があった。
【０００５】従ってパラボラアンテナに勝る高効率化
と、広帯域に亘る交差偏波特性の確保 には問題があっ
た。本発明は、上述の問題点に鑑みて為されたもので、
その目的とするところは円偏波平面アンテナでの高効率
化が実現できた平面アンテナを提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明は、地導体と、給電回路と、放射
回路とを夫々別の層で構成し、放射回路の放射素子を直
線偏波を発生する形状で形成するとともに、給電回路か
ら導かれた給電プローブと電磁気的に結合させた平面ア
ンテナにおいて、上記放射回路の上部に直線偏波から円
偏波に変換可能な偏波器を設置したものである。
【０００７】請求項２記載の発明では、放射回路の放射
素子と給電プローブの電磁気的結合の結果生じる平行平
板モードの電波の位相が各放射素子間で、約１波長の整
数倍となるように各放射素子を配置したものである。請
求項３記載の発明では、放射回路の放射素子は金属板に
形成したアパーチャから成るものである。
【０００８】請求項４記載の発明では、放射回路の放射
素子は金属板に形成した一対のスロットから成るもので
ある。請求項５記載の発明では、偏波器は発泡材或いは
空間部分を有するシート材と偏波変換機能を有するよう
にプリント基板パターンを形成したプリント基板とから
成るものである。
【０００９】請求項６記載の発明では、偏波器は発泡材
或いは空間部分を有するシート材に偏波変換機能を有す
るパターンを印刷形成したものである。請求項７記載の
発明では、偏波器の偏波変換機能を有するパターンとし
てメアンダーラインを用いている。請求項８記載の発明
では、偏波器の偏波変換機能を有するパターンとして格
子状ラインを用いている。
【００１０】
【作用】而して本発明は、地導体と、給電回路と、放射
回路とを夫々別の層で構成し、放射回路の放射素子を直
線偏波を発生する形状で形成するとともに、給電回路か
ら導かれた給電プローブと電磁気的に結合させた平面ア
ンテナにおいて、上記放射回路の上部に直線偏波から円
偏波に変換可能な偏波器を設置したものであるから、こ
の場合放射素子としては直線偏波用の素子を用いること
になり、直線偏波素子の場合、給電プローブと放射素子
とのカップリングにより発生した平行平板モードの発生
の方向を一致させることが可能となるため、隣接する放
射素子の間隔を適宜調節すれば、発生した平行平板モー
ドの電波が隣接する放射素子から再放射され、見かけ上
漏れは全くなくなり、受信電波を有効利用できるのであ
る。
【００１１】特に請求項２の発明のように放射回路の放
射素子と給電プローブの電磁気的結合の結果生じる平行
平板モードの電波の位相が各放射素子間で、約１波長の
整数倍となるように各放射素子を配置すれば、平行平板
モードの電波が隣接する放射素子から再放射され、見か
け上漏れは全くなくなり、受信電波を有効利用できる。
【００１２】また請求項３又は４のように金属板で放射
回路を製作すれば、剛性に優れることになり、、地導
体、給電回路、放射回路を積層する場合に間隔を精度良
くすることができ、アンテナ性能のばらつきを極小化で
きる効果が顕著である。そして、正方形のアパーチャ或
いは一対のスロットを放射素子に採用すると、給電プロ
ーブとのカップリングにより発生する平行平板モードを
有効利用できる。つまり、極めて高い効率の平面アンテ
ナが実現できる。
【００１３】さらに偏波器の付加により、コスト的な問
題が考えられるが、請求項５〜８のように偏波器のパタ
ーンを発泡材やシート材の表面に印刷形成したり、プリ
ント基板にパターンを形成することにより、安価に達成
できる。
【００１４】
【実施例】以下本発明を実施例により説明する。 （実施例１） 図１は本実施例１の一部を省略した分解斜視図を示して
おり、この実施例では例えば０．４mm厚のアルミニウム
のような金属板に図２に示す一対のスロット４ａ，４ａ
からなる放射素子４を縦横に等間隔に打ち抜いて放射回
路板１を形成し、この放射回路板１の各放射素子４に図
２に示すように電磁気的に結合が可能な給電プローブ５
ａを付加した給電回路５をエッチングにより形成した給
電回路板２を放射回路板１の下方に一定間隔だけ隔離し
て配置し、更にこの給電回路板２の下方に約２mm厚さの
市販のアルミニウム板のような金属板からなる地導体板
３を一定間隔だけ隔離して配置している。
【００１５】上記放射素子４は長辺が１３mm、短辺が２
mmの長方形状のスロット４ａを一対９mm離して並行に設
置して構成される。本実施例の放射回路板３には一対の
スロット４ａ，４ａからなる放射素子４を２０mm間隔で
１６行１６列に打ち抜いてある。そして夫々の回路板は
図３に示すように発泡プラスチックシートからなる誘電
体７を介在させている。
【００１６】放射回路板１の上部には直線偏波を円偏波
に変換する偏波器６を配置しており、この偏波器６は所
謂ミアンダーラインからなる図４に示すパターンをエッ
チング加工により形成した３枚のフレキシブルプリント
基板を２枚の発泡ボードの上、中、下に設置したもので
ある。而して上述のように構成して得られた本実施例の
平面アンテナはＶＳＷＲ、ゲイン、交差偏波特性を測定
したところ１１．５〜１２．５ＧＨｚの広帯域（１ＧＨ
ｚ）に渡り、８０％以上の効率と、略３２ｄＢ以上の交
差偏波特性が得られた。
【００１７】そして、効率の最大点では９６％以上の効
率が実現されていることが確認できた。図５は従来の円
偏波型の放射素子４の特性（イ）と、本実施例の特性
（ロ）とを比較した場合を示している。 （実施例２） 上記実施例では放射回路板１の放射素子４は一対のスロ
ットで構成しているが、本実施例では放射回路板１とし
て実施例１と同様に０．４mm厚のアルミニウムのような
金属板に図６に示すように一辺が１４mmの正方形のアパ
ーチャ４ｂで放射素子４を構成したものを用いている。
尚その他の構成は実施例１に準ずるため詳細な構成につ
いては特に説明はしない。
【００１８】而して本実施例の場合も図５に示すように
実施例１と同様な特性（ハ）が得られた。 （実施例３） 上記実施例１に用いる偏波器６はミアンダーラインを用
いた偏波器であったが、本実施例では図７に示すように
格子状のパターンを発泡シートに導電性インキで印刷し
たフイルム状のものを３枚積層して構成した格子状偏波
器を用いている。尚その他の構成は実施例１に準ずる。
【００１９】而して本実施例の場合も実施例１と同様な
特性が得られた。 （実施例４） 上記実施例１では放射回路板１の基材としてアルミニウ
ム板を用いているが、本実施例では市販のフレキシブル
プリント基板を用い、その銅箔部分をエッチング加工し
てスロット４ａを形成している。その他の部分は実施例
１に準ずる。而して本実施例の場合においても実施例１
と殆ど同様な性能が得られた。
【００２０】勿論放射回路板１の以外の構成を実施例
２、３の構成に準じても良いのは言うまでもない。尚実
施例１のスロット４ａの形状を図８に示すように凹状に
形成しても良く、また実施例２のアパーチャ４ｂの形状
を図９に示すように円形としても良い。また上記各実施
例に使用する偏波器６の基材に発泡ボードを用いている
が、類似の誘電率の空間部分を有するシート材や発泡シ
ートを使用しても良く、またパターンを直接発泡シート
に印刷形成しても、或いは実施例１と同様にプリント基
板にパターンを形成して発泡ボードの代わりに類似の誘
電率の空間部分を有するシート材を複合した基材を用い
ても勿論良い。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、放射回路の上部に直線偏波か
ら円偏波に変換可能な偏波器を設置したものであるか
ら、平行平板モードの電波を再利用することにより電波
を有効利用できる直線偏波の放射素子を用いることが可
能になり、偏波器により直線偏波から円偏波に切り換え
ることで良好な交差偏波特性の広帯域化と高効率化が図
れるという効果がある。
【００２２】特に請求項２記載の発明は、放射回路の放
射素子と給電プローブの電磁気的結合の結果生じる平行
平板モードの電波の位相が各放射素子間で、約１波長の
整数倍となるように各放射素子を配置するので、平行平
板モードの電波が隣接する放射素子から再放射され、見
かけ上漏れは全くなくなり、受信電波を有効利用できる
という効果がある。
【００２３】更に請求項３記載又は請求項４記載の発明
は、正方形のアパーチャ或いは一対のスロットを放射素
子に採用するので、給電プローブとのカップリングによ
り平行平板モードの電波を再利用することにより電波を
有効利用でき、結果極めて高い効率の平面アンテナが実
現できるという効果がある。また更に偏波器の付加によ
り、コスト的な問題が考えられるが、請求項５乃至８記
載の発明は、偏波器のパターンを発泡材やシート材の表
面に印刷形成したり、プリント基板にエッチングにより
パターンを形成するので、安価に達成できるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の一部省略せる斜視図であ
る。
【図２】本発明の実施例１の放射素子部の一部省略した
拡大上面図である。
【図３】本発明の実施例１の一部省略せる概略側面図で
ある。
【図４】本発明の実施例１の偏波器のパターン説明図で
ある。
【図５】本発明の平面アンテナと従来例の平面アンテナ
の比較説明用特性図である。
【図６】本発明の実施例２の放射素子部の一部省略した
拡大上面図である。
【図７】本発明の実施例３の偏波器のパターン説明図で
ある。
【図８】本発明の他の実施例の放射素子部の一部省略し
た拡大上面図である。
【図９】本発明のその他の実施例の放射素子部の一部省
略した拡大上面図である。
【符号の説明】
１ 放射回路板 ２ 給電回路板 ３ 地導体板 ４ 放射素子 ４ａ スロット ５ 給電回路 ５ａ 給電プローブ ６ 偏波器

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】地導体と、給電回路と、放射回路とを夫々
    別の層で構成し、放射回路の放射素子を直線偏波を発生
    する形状に形成するとともに、給電回路から導かれた給
    電プローブと電磁気的に結合させた平面アンテナにおい
    て、上記放射回路の上部に直線偏波から円偏波に変換可
    能な偏波器を設置したことを特徴とする平面アンテナ。
  2. 【請求項２】放射回路の放射素子と給電プローブの電磁
    気的結合の結果生じる平行平板モードの電波の位相が各
    放射素子間で、約１波長の整数倍となるように各放射素
    子を配置したことを特徴とする請求項１記載の平面アン
    テナ。
  3. 【請求項３】放射回路の放射素子は、金属板に形成した
    アパーチャから成ることを特徴とする請求項１記載の平
    面アンテナ。
  4. 【請求項４】放射回路の放射素子は、金属板に形成した
    一対のスロットから成ることを特徴とする請求項１記載
    の平面アンテナ。
  5. 【請求項５】偏波器は、発泡材或いは空間部分を有する
    シート材と偏波変換機能を有するようにプリント基板パ
    ターンを形成したプリント基板とから成ることを特徴と
    する請求項１記載の平面アンテナ。
  6. 【請求項６】偏波器は、発泡材或いは空間部分を有する
    シート材に偏波変換機能を有するパターンを印刷形成し
    たことを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ。
  7. 【請求項７】偏波器の偏波変換機能を有するパターンと
    してメアンダーラインを用いたことを特徴とする請求項
    ５又は６記載の平面アンテナ。
  8. 【請求項８】偏波器の偏波変換機能を有するパターンと
    して格子状ラインを用いたことを特徴とする請求項５又
    は６記載の平面アンテナ 。
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