JPH08316728A - 平面アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造工程の合理化とともに、アンテナ全体の
薄型化、構造の簡素化が図れる平面アンテナを提供す
る。 【構成】 ラジアル導波路１７と給電部材１８とを有し
ており、ラジアル導波路１７は、スロット板１９と導体
板２１とこれらの間に介在する誘電体板２０が、スロッ
ト板１９と誘電体板２０間および導体板２１と誘電体板
２０間にそれぞれ装入された両面テープ３１ａ、３１ｂ
とともにプレス処理により一体化された積層板２２によ
って構成されている。また、スロット板１９と導体板２
１の各板面に平行な熱応力が互いに等しくなるように設
計されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＳＨＦ、ＥＨＦ帯にお
いて用いられるラジアル導波路等の導波空間を利用した
平面アンテナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、衛星通信等の分野において
は、一般に椀型形状をしたパラボラアンテナが用いられ
てきたが、近年、高性能パラボラアンテナと同等の性能
を有する平面アンテナが提供されてきている。

【０００３】この種の平面アンテナとしては例えば図３
に示すようなアンテナがある。この平面アンテナ１は、
いわゆるラジアルラインスロットアンテナと称するもの
であり、アンテナ前面に渦巻状に配置された多数のスロ
ットペアから電波が放射または入射するものである。図
中符号２は平面アンテナ１の後面側を構成する導体フレ
ーム、３は前面側を構成するスロット板である。この場
合、導体フレーム２は正面視円形であり上部が広く開口
した偏平容器形状をなしている。

【０００４】この導体フレーム２の内部には、多数のス
ロットペア（図示せず）を有する円形のスロット板３
が、誘電体板５を介することで導体フレーム２と離間し
た状態で導体フレーム２と対面するように設けられてい
る。また、誘電体板５の軸心近傍には空隙部５ａが形成
されている。そして、スロット板３と導体フレーム２と
これらの間に介在する誘電体板５によって円形偏平状の
ラジアル導波路６が構成されている。

【０００５】また、レドーム７がラジアル導波路６の前
面側にあたる導体フレーム２の開口側に装着され、この
レドーム７と前記スロット板３との間にはスペーサ８が
設けられている。このレドーム７はアンテナを屋外に設
置した際に雨、雪等の悪影響を避けるため、平面アンテ
ナ１の前面に設けられた覆いであり、導体フレーム２に
嵌合するようになっている。

【０００６】さらに、導体フレーム２の中央下部には開
口部９が形成されている。そして、この開口部９の周囲
には筒状の同軸線路１０がスロット板３と軸線を一致さ
せた状態で設けられ、これによりラジアル導波路６と同
軸線路１０とは連通した構造になっている。また、同軸
線路１０の下部には導波管１１が同軸線路１０と連通し
て設けられ、導波管１１の一側にはコンバータ１２が設
けられている。また、同軸線路１０の内部には、中空円
筒状の誘電体１３に嵌入された中心導体１４が、スロッ
ト板３と軸線を一致させ、上端部がラジアル導波路６の
内部に位置し、かつ下端部が導波管１１の内部に位置し
た状態で固定されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
平面アンテナを製造する際には、ラジアル導波路の構成
部材である導体フレーム、誘電体層、スロット板を固定
する場合に、例えば口径３００ｍｍ以上もの導波路に対
してその数個所に従来一般の両面テープ等を貼付して固
定していた。ところが、接着材を貼付する位置によって
は電波の進行に悪影響が生じるため、従来の製造工程に
おいては両面テープの貼付位置を確認しながら手作業に
よってラジアル導波路の組立を行なっており、平面アン
テナの製造工程が極めて非能率的なものであった。

【０００８】それに加えて、上記のような固定方法では
ラジアル導波路の全面にわたって各構成部材が均等に密
着せず、場所によってスロット板の浮きが生じたり、ス
ロット板、導体フレーム間の寸法のばらつきが生じてい
た。すると、これらがアンテナの性能低下の要因となる
ため、スロット板をスペーサで導体フレーム側に押し付
けるようにしてレドームを取り付けることにより各構成
部材を確実に密着させるようにしていた。すなわち、レ
ドームおよびスペーサは単なるアンテナの覆いとしての
役目のみならず、ラジアル導波路の構成部材を確実に密
着させてアンテナの性能を確保する役目を果たすため、
従来の平面アンテナにとって必須の構成要素であるが、
その一方、平面アンテナの薄型化、構造の簡素化にとっ
てはこれらレドームやスペーサの存在が障害となってい
た。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、製造工程の合理化とともに、アン
テナ全体の薄型化、構造の簡素化が図れる平面アンテナ
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の平面アンテナは、互いに離間して対面す
るスロット板と導体板とこれらの間に介在する誘電体板
が、前記スロット板と前記誘電体板間および前記導体板
と前記誘電体板間にそれぞれ装入され該誘電体板と同じ
誘電率を有する接着材とともに熱間プレス処理により一
体化した積層板によってラジアル導波路が構成され、前
記積層板に温度変化が生じた際の前記スロット板と前記
導体板における板面に平行な熱応力が互いに等しくなる
ように設定されたことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】本発明の平面アンテナにおいては、接着材が誘
電体板と同じ誘電率を有しているため、誘電体板とその
両面に密着する接着材により均一な誘電体層が構成され
る。そして、互いに離間して対面するスロット板と導体
板とこれらの間に介在する誘電体板がプレス処理により
一体化した積層板により、スロット板等の浮きがなく、
スロット板、導体板間の寸法ばらつきが極めて小さいラ
ジアル導波路が構成される。そして、誘電体板の両面に
密着したスロット板と導体板における板面に平行な熱応
力が互いに等しいので、熱間プレス処理を行なった後、
積層板が冷却されるといった温度変化を経ても積層板の
反りが発生することがない。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２を
参照して説明する。本実施例の平面アンテナ１６は、例
えば衛星放送受信用アンテナとして用いられるものであ
り、図１に示すように、ラジアル導波路１７と給電部材
１８の２つの部材から構成されている。なお、図中符号
１９はスロット板、２０は誘電体板、２１は導体板であ
る。

【００１３】図１に示すように、スロット板１９と誘電
体板２０と導体板２１が一体化した円板状の積層板２２
によりラジアル導波路１７が形成されている。すなわ
ち、ポリプロピレン樹脂等の誘電体材料からなる誘電体
板２０の表面側に銅、アルミニウム等の材料からなるス
ロット板１９が密着し、誘電体板２０の裏面側にスロッ
ト板１９と同様、銅、アルミニウム等の材料からなる導
体板２１が密着している。そして、スロット板１９の表
面には励振を生じさせるための多数のスロットペア２
３、２３、…が同心円状に形成されており、この平面ア
ンテナ１６はいわゆるラジアルラインスロットアンテナ
を構成している。

【００１４】そして、積層板２２に温度変化が生じた際
のスロット板１９と導体板２１における板面に平行な熱
応力が互いに等しくなるように、スロット板１９と導体
板２１が設計されている。ここで、スロット板１９には
多数のスロットペア２３（溝）が形成され、導体板２１
は平坦な板材であるため、板厚で比べると必然的に導体
板２１よりスロット板１９の方が厚くなる。一例とし
て、スロット板１９と導体板２１をともに銅またはアル
ミニウムで形成し、長さ１０ｍｍ、幅１ｍｍのスロット
が３００個程度、形成されたスロット板１９の厚さが
０．３ｍｍ、導体板２１の厚さが０．１ｍｍという具合
になる。また、スロット板と導体板を必ずしも共通の材
料で形成しなくても、各材料の線膨張率、ヤング率等の
パラメータで決まる温度変化時の熱応力が互いに等しく
なるように設定しさえすればよい。

【００１５】そして、円板状のラジアル導波路１７の中
心には、導体板２１側に開口し、かつ底面がスロット板
１９に到達しない深さの有底穴２４が形成されている。
また、ラジアル導波路１７には給電部材１８が取り付け
られるようになっている。給電部材１８は、共振部２５
とコンバータ部２６を有しており、共振部２５には円筒
状の壁部２７によって空洞２８が形成され、空洞２８内
には同軸ケーブル２９と位相調整ピン３０が設置されて
いる。同軸ケーブル２９は、空洞２８内で共振した電波
を受信するためのもの、位相調整ピン３０は、空洞２８
内で共振する電波の位相を周方向角度に応じて変化させ
るためのものである。また、コンバータ部２６は、電波
の周波数を変換するためのものである。そして、給電部
材１８の前記壁部２７をラジアル導波路１７の有底穴２
４に嵌合させることによりラジアル導波路１７に給電部
材１８が取り付けられるようになっている。

【００１６】つぎに、上記構成の平面アンテナ１６を製
造する手順について図２を参照して説明する。まず、そ
れぞれ同一の直径を有する円板状のスロット板１９、誘
電体板２０、導体板２１、および厚さの薄い両面テープ
３１ａ、３１ｂ（接着材）を準備する。ここで用いる誘
電体板２０は、前述したようにポリプロピレン樹脂等か
らなるものであり、比較的剛性の高いものである。ま
た、両面テープ３１ａ、３１ｂは、誘電体板２０とほぼ
同一の誘電率を有するものである。なお、予めスロット
板１９には打抜き加工によりスロットペア２３、２３、
…を形成するとともに、誘電体板２０には有底穴２０ａ
を、また、導体板２１および両面テープ３１ｂには誘電
体板２０の有底穴２０ａの位置に対応する孔３１ｃ、２
１ａをそれぞれ形成しておく。

【００１７】そして、スロット板１９、両面テープ３１
ａ、誘電体板２０、両面テープ３１ｂ、導体板２１を順
次重ね合わせた後、この積層板２２に一例として１４０
℃、６０秒の条件で熱間プレス処理を施し、上記各板全
てを貼り合わせてこれらが一体化した積層板２２を形成
する。ここまでの工程でラジアル導波路１７の作製が完
了する。

【００１８】その後、上記ラジアル導波路１７に対して
別途作製した給電部材１８を取り付け、ビス止め等の任
意の手段によりこれらを固定すると、本実施例の平面ア
ンテナ１６が完成する。なお、スロット板１９の表面が
露出したままの状態でもよいが、スロット板１９の表面
に、電波を支障なく透過しスロット板１９を保護するた
めの、例えばフォトレジスト等の保護膜を設けてもよ
い。そのようにすると、雨や雪、種々の汚染等からスロ
ット板１９の表面をより確実に保護することができる。

【００１９】本実施例の平面アンテナ１６においては、
スロット板１９、誘電体板２０、導体板２１が熱間プレ
ス処理により一体化した積層板２２によりラジアル導波
路１７が構成されている。また、両面テープ３１ａ、３
１ｂが誘電体板２０と同じ誘電率を有しているため、誘
電体板２０とその両面に密着する両面テープ３１ａ、３
１ｂが均一な誘電体層となる。すなわち、誘電体層の両
面にスロット板１９と導体板２１が堅固に密着し一体化
した積層板２２でラジアル導波路１７が構成されるた
め、スロット板等の浮きや、スロット板、導体板間の寸
法ばらつきのないラジアル導波路が形成される。したが
って、従来の平面アンテナにおいてラジアル導波路の構
成部材を密着させるために用いていたスペーサやレドー
ムが本実施例の平面アンテナ１６では不要となるため、
平面アンテナの薄型化、構造の簡素化を図ることができ
る。

【００２０】ところで、ラジアル導波路の設計を行なう
際にスロット板や導体板等、各構成部材の熱応力につい
て何も考慮しなかったとすると、製造過程で熱間プレス
処理を経た後、冷却されるときに誘電体板の両側に位置
するスロット板と導体板の各々で板面に平行な熱応力の
大きさが一般に異なるため、積層板の反りが発生するこ
とになる。しかしながら、本実施例の平面アンテナ１６
においては、スロット板１９と導体板２１のそれぞれの
板面に平行な熱応力が等しくなるようにこれらを設計し
ているので、熱間プレス処理後に積層板２２が冷却され
ても積層板２２の反りが生じることがなく、性能的に安
定した平面アンテナを実現することができる。

【００２１】本実施例の平面アンテナ１６において、積
層板２２の反りを実際に評価してみたところ、積層板の
反りを実用上ほとんど問題のない±０．５ｍｍ程度に抑
えることができた。

【００２２】また、本実施例の平面アンテナ１６の製造
方法においては、スロット板１９、両面テープ３１ａ、
誘電体板２０、両面テープ３１ｂ、導体板２１を重ね合
わせた後、熱間プレス処理を施すのみでラジアル導波路
１７を作製することができるので、従来の製造方法のよ
うに、両面テープの貼付位置を確認しながら手作業によ
ってラジアル導波路の組立を行なう必要がなくなり、製
造工程の合理化を図ることができる。

【００２３】なお、本実施例におけるスロット板１９、
誘電体板２０、導体板２１等の寸法は一例であって、こ
れに限るものではない。また、これら各板等の材料につ
いても、本実施例に挙げたものの他、適宜使用すること
ができる。そして、スロットペア２３を同心円状に配置
したスロット板１９の代わりに、渦巻状に配置したタイ
プのスロット板を用いてもよい。さらに、本実施例の構
成にラジアル導波路１７を収容するケースや支持部材を
適宜追加してもよい。また、本実施例の平面アンテナ１
６の製造方法においては、スロット板１９、誘電体板２
０、導体板２１を貼り合わせるための接着材として両面
テープを用いたが、両面テープの代わりに接着剤を用い
てそれらを貼り合わせるようにしてもよい。そして、本
実施例では平面アンテナ１６を衛星放送受信用アンテナ
として説明したが、本発明を送信用アンテナに適用し得
ることも勿論である。

【００２４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
平面アンテナにおいては、スロット板、誘電体板、導体
板がプレス処理により一体化した積層板によりラジアル
導波路が構成されるため、スロット板等の浮きや、スロ
ット板、導体板間の寸法ばらつきのないラジアル導波路
が形成される。したがって、従来の平面アンテナにおい
てラジアル導波路の構成部材を密着させるために用いて
いたスペーサやレドームが不要となるため、平面アンテ
ナの薄型化、構造の簡素化を図ることができる。また、
積層板の温度変化が生じた際のスロット板と導体板の板
面に平行な熱応力が等しいため、熱間プレス処理後に積
層板が冷却されても積層板の反りが生じることがなく、
性能的に安定した平面アンテナを実現することができ
る。さらに、この平面アンテナを製造するに際しては、
スロット板、接着材、誘電体板、接着材、導体板を重ね
合わせた後、プレス処理を施すのみでラジアル導波路を
作製することができるので、従来の製造方法のように、
接着材の貼付位置を確認しながら手作業によってラジア
ル導波路の組立を行なう必要がなくなり、製造工程の合
理化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である平面アンテナを示す一
部を破断視した斜視図である。

【図２】同、平面アンテナのラジアル導波路を分解した
状態を示す斜視図である。

【図３】従来の平面アンテナの一例を示す側断面図であ
る。

【符号の説明】

１６ 平面アンテナ １７ ラジアル導波路 １９ スロット板 ２０ 誘電体板 ２１ 導体板 ２２ 積層板 ３１ａ、３１ｂ 両面テープ（接着材）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに離間して対面するスロット板と導
   体板とこれらの間に介在する誘電体板が、前記スロット
   板と前記誘電体板間および前記導体板と前記誘電体板間
   にそれぞれ装入され該誘電体板と同じ誘電率を有する接
   着材とともに熱間プレス処理により一体化した積層板に
   よってラジアル導波路が構成され、 前記積層板に温度変化が生じた際の前記スロット板と前
   記導体板における板面に平行な熱応力が互いに等しくな
   るように設定されたことを特徴とする平面アンテナ。