JPH10270935A

JPH10270935A - 格子状平面アンテナ

Info

Publication number: JPH10270935A
Application number: JP8748997A
Authority: JP
Inventors: Hisamatsu Nakano; 久松中野; Nobutaka Misawa; 宣貴三沢
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-03-21
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】給電プローブがアンテナエレメントと同一面
内で一体構造をなして、円形導波管に結合する構造とし
て、給電構造の簡素化、部品点数の削減、組立作業性の
改善を図る。【解決手段】格子構造を持つアンテナエレメント４
１，４２を有するアンテナユニットと、該アンテナユニ
ットに対して近接配置されたグランド平板７と、アンテ
ナエレメント４１，４２の法線方向に配置された円形導
波管５を持つ給電回路とを備え、格子構造の最小単位の
格子セルよりも外径の大きな円形導波管５の近傍の格子
セルを間引き、アンテナエレメント４１，４２における
格子セルの配列を一部分変形させることにより、円形導
波管５に垂直な面内で当該円形導波管の管内に配置され
る給電プローブ４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂをアン
テナエレメント４１，４２と同一面内の一体的構造とし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水平偏波と垂直偏
波あるいは右旋円偏波と左旋円偏波等の２種類の偏波を
送受信可能で、特に衛星放送並びに衛星通信等に適した
格子状平面アンテナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の格子状平面アンテナとし
ては、特開平８−２６５０４２号で本出願人が提案して
いるものがある。この場合の構造例を図２６に示し、図
中、７は金属等の導体板である共通グランド平板であ
り、この共通グランド平板７の片側に水平偏波用グリッ
ドアレイ・アンテナエレメント１１及び垂直偏波用グリ
ッドアレイ・アンテナエレメント１２が共通グランド平
板７に対し平行でかつ異なる高さで相互に直角をなすよ
うに交差配置されている。すなわち、共通グランド平板
７に平行で近接した第１の平面上に水平偏波用グリッド
アレイ・アンテナエレメント１１が配置され、この第１
の平面に平行で近接した第２の平面上に前記水平偏波用
グリッドアレイ・アンテナエレメント１１に直交状態で
重ねられた垂直偏波用グリッドアレイ・アンテナエレメ
ント１２が設けられている。ここで、水平偏波用グリッ
ドアレイ・アンテナエレメント１１の共通グランド平板
７からの高さは水平偏波用及び垂直偏波用グリッドアレ
イ・アンテナエレメント１１，１２の平均高さＨ₀より
もＰ／２だけ低い高さＨ₁（Ｈ₁＝Ｈ₀−Ｐ／２）となっ
ており、垂直偏波用グリッドアレイ・アンテナエレメン
ト１２の共通グランド平板７からの高さはＨ₀よりもＰ
／２だけ高い高さＨ₂（Ｈ₂＝Ｈ₀＋Ｐ／２）となってい
る。水平偏波用及び垂直偏波用グリッドアレイ・アンテ
ナエレメント１１，１２の高さの差はＰとなる。

【０００３】また、それぞれの水平偏波用及び垂直偏波
用グリッドアレイ・アンテナエレメント１１，１２の構
成自体は短辺Ｓで長辺Ｌの格子セル（グリッドセル）１
０を複数個組み合わせた規則性のある格子構造であり、
各エレメント１１，１２の配置面積よりも大きい面積が
必要な共通グランド平板７の面積が少なくて済むよう
に、水平偏波用及び垂直偏波用グリッドアレイ・アンテ
ナエレメント１１，１２の中心位置（格子セル１０の長
辺方向の配置及び短辺方向の配置がそれぞれ対称となる
位置）が相互に略一致するように重ねられており、水平
偏波用グリッドアレイ・アンテナエレメント１１の中心
付近には給電点Ｆ₁が、垂直偏波用グリッドアレイ・ア
ンテナエレメント１２の中心付近には給電点Ｆ₂が設け
られている。

【０００４】ところで、グリッドアレーアンテナ等の格
子状平面アンテナで導波管給電方式を採用する場合、図
２７乃至図３２に示すように、その給電プローブ３Ａ，
３Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、棒状の金属
材料で構成されている場合が多い。この場合、アンテナ
エレメントの給電部から円形導波管へ信号を送るために
は別部品の線路が必要である。

【０００５】例えば、図２７乃至図２９の１個のグリッ
ドアレイ・アンテナエレメント１に対する給電の場合に
は、２本の同軸ケーブル２Ａ，２Ｂを用いてグランド平
板７を貫通させ、該同軸ケーブル２Ａ，２Ｂの心線の一
端をグリッドアレイ・アンテナエレメント１の給電点に
それぞれ接続するとともに、同軸ケーブル２Ａ，２Ｂの
心線の他端を、別体の棒状給電プローブ３Ａ，３Ｂに接
続するか、又は給電プローブ３Ａ，３Ｂとして円形導波
管５内に突出させる必要がある。その他、同軸ケーブル
２Ａ，２Ｂの外導体とグランド平板７との接続、前記外
導体と円形導波管５との接続も必要となる。

【０００６】また、図３０乃至図３２に示すように、水
平偏波用及び垂直偏波用グリッドアレイ・アンテナエレ
メント１１，１２に対する給電の場合には、４本の同軸
ケーブル２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂを用いてグラ
ンド平板７を貫通させ、同軸ケーブル２１Ａ，２１Ｂの
心線の一端を水平偏波用グリッドアレイ・アンテナエレ
メント１１の給電点に、同軸ケーブル２２Ａ，２２Ｂの
心線の一端を垂直偏波用グリッドアレイ・アンテナエレ
メント１２の給電点にそれぞれ接続するとともに、同軸
ケーブル２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂの心線の他端
を、別体の棒状給電プローブ３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，
３２Ｂに接続するか、又は円形導波管５内に給電プロー
ブ３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂとして突出させる必
要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の様な構造におい
ては、図２７乃至図２９に示すように、一組の給電プロ
ーブ３Ａ，３Ｂがアンテナエレメント１とは別部品にな
っているために、部品点数の増加や、給電プローブ３
Ａ，３Ｂとアンテナエレメント１との接続による製造上
の問題点が多かった。さらに、接続部の特性上の問題点
も多かった。特に、２つの直交偏波を送受信可能にする
本発明対象の平面アンテナの場合、図３０乃至図３２に
示すように、第１のアンテナエレメント１１と第２のア
ンテナエレメント１２が必要になり、それらのための給
電プローブは２組、計４本が円形導波管５の内部に挿入
されることになり、この問題点はさらに大きい。

【０００８】本発明は、上記の点に鑑み、給電プローブ
がアンテナエレメントと同一面内で一体構造をなして、
円形導波管に結合する構造とすることにより、給電構造
の簡素化、部品点数の削減、組立作業性の改善を図り得
る格子状平面アンテナを提供することを目的とする。

【０００９】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、規則性のある格子構造を持つ金属導体の
アンテナエレメントを有するアンテナユニットと、該ア
ンテナユニットに対して平行で近接した位置に配置され
た金属導体のグランド平板と、前記アンテナエレメント
の中心付近を通る法線方向に配置された導波管を持つ給
電回路とを備えた格子状平面アンテナにおいて、前記給
電回路は、前記グランド平板を少なくとも貫通した円形
導波管と、該円形導波管に垂直な面内で当該円形導波管
の管内又は管端に配置される給電プローブとを具備し、
かつ前記給電プローブが、前記アンテナエレメントと同
一面内の一体的構造をなしており、前記格子構造の最小
単位のセルである格子セルよりも外径の大きな前記円形
導波管の近傍の格子セルを間引き、前記アンテナエレメ
ントにおける格子セルの配列を一部分変形させた構成と
している。なお、格子セルを間引くことによりアンテナ
エレメントの格子総数は間引いた分だけ減少するが、利
得への影響は無視できるレベルである。

【００１１】上記格子状平面アンテナにおいて、前記ア
ンテナユニットは、金属板を打ち抜き形成してなる第１
のアンテナエレメント及び第２のアンテナエレメント
と、前記第１及び第２のアンテナエレメントの間に介在
するシート状絶縁体とを有し、前記第１及び第２のアン
テナエレメントが、前記円形導波管を中心にして互いに
９０度ずれている状態で配置され、前記第１及び第２の
アンテナエレメントの２組の給電プローブが前記円形導
波管の管内又は管端に直交状態で配置された構成として
もよい。

【００１２】或いは、前記アンテナユニットは、第１の
アンテナエレメント部分及び第２のアンテナエレメント
部分を前記円形導波管を中心にして互いに９０度ずれた
状態となるように１枚の金属板で打ち抜き形成してなる
複合アンテナエレメントを有し、前記第１及び第２のア
ンテナエレメント部分の２組の給電プローブが前記円形
導波管の管内又は管端に直交状態で配置された構成とし
てもよい。

【００１３】前記アンテナユニットは、第１のアンテナ
エレメント及び第２のアンテナエレメントをシート状絶
縁体の表裏にそれぞれ金属導体パターンで形成しかつ前
記円形導波管を中心にして互いに９０度ずれた配置とし
たものであり、前記第１及び第２のアンテナエレメント
の２組の給電プローブが前記円形導波管の管内又は管端
に直交状態で配置された構成としてもよい。

【００１４】前記アンテナユニットは、第１のアンテナ
エレメント及び第２のアンテナエレメントをそれぞれ第
１及び第２のシート状絶縁体の片面に金属導体パターン
で形成したものであり、前記第１及び第２のアンテナエ
レメントが、前記円形導波管を中心にして互いに９０度
ずれている状態で配置され、前記第１及び第２のアンテ
ナエレメントの２組の給電プローブが前記円形導波管の
管内又は管端に直交状態で配置された構成としてもよ
い。

【００１５】前記アンテナユニットは、第１のアンテナ
エレメント部分及び第２のアンテナエレメント部分を前
記円形導波管を中心にして互いに９０度ずれた状態とな
るように１枚のシート状絶縁体の片面に金属導体パター
ンで形成してなる複合アンテナエレメントを有し、前記
第１及び第２のアンテナエレメント部分の２組の給電プ
ローブが前記円形導波管の管内又は管端に直交状態で配
置された構成としてもよい。

【００１６】また、前記円形導波管に前記給電プローブ
を挿通させる貫通穴が設けられていてもよい。

【００１７】あるいは、前記グランド平板を貫通した前
記円形導波管の開口端面に対して一定ギャップで対向さ
せて、当該円形導波管と同径乃至若干大きい直径を持つ
終端金属導体円板を配置し、前記ギャップ間に前記給電
プローブを配置してもよい。

【００１８】さらに、前記円形導波管が前記給電プロー
ブ配置位置で分割されており、当該円形導波管の少なく
とも一方の分割端面に前記給電プローブが通過する溝部
を形成した構造とすることもできる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る格子状平面ア
ンテナの実施の形態を図面に従って説明する。

【００２０】まず、個々の実施の形態の説明に入る前
に、図３３を用いて、給電プローブがアンテナエレメン
トと同一面内で一体的構造をなしている場合、円形導波
管に直接結合させる上での問題点について述べる。

【００２１】このような構成を可能にするために解決し
なければならない問題は、図３３に示した規則性のある
格子構造を持つアンテナエレメント１１及び１２におけ
る格子構造の最小単位セルである格子セル１０と、給電
に用いる円形導波管５の物理的なサイズである。本発明
が対象している格子状平面アンテナでは、その格子セル
１０の形状は長方形のループアンテナが最少単位になっ
ており、その短辺Ｓは略２分の１波長になっている。そ
の長方形のループアンテナである格子セル１０がレンガ
状配列をなして平面状のアレーアンテナを構成してい
る。

【００２２】従って、このようなアンテナエレメント１
１及び１２の格子セル１０の配列のままでは、図３３に
示す如く、円形導波管５の遮断周波数の関係から格子セ
ル１０の短辺Ｓよりも円形導波管５の直径（外径）のほ
うが大きいために、各アンテナエレメント中心に円形導
波管５を配置することができない。

【００２３】そこで、本発明では、円形導波管５を配置
するアンテナエレメント中心近傍の格子セル１０を円形
導波管５を配置できるスペース分だけ除去し、給電プロ
ーブのみを円形導波管５の管内に挿入できる長さに延
長、変形させることにより、この問題を解決することが
できた。

【００２４】図１及び図２は本発明の基本的な構成を示
す第１の実施の形態である。これらの図において、４０
はアンテナユニットであり、規則性のある格子構造を持
つ金属導体の水平偏波用グリッドアレイ・アンテナエレ
メント４１と、同様の格子構造を持つ垂直偏波用グリッ
ドアレイ・アンテナエレメント４２とを有し、金属導体
の共通グランド平板７に対し平行に近接して、かつ異な
る高さで相互に直角をなすように交差配置されている
（給電用の円形導波管５を中心にして互いに９０度ずれ
ている状態で配置されている）。但し、給電用の円形導
波管５は、各アンテナエレメントの格子セル１０（短辺
Ｓ、長辺Ｌ）よりも外径が大きなものとなるため、水平
偏波用グリッドアレイ・アンテナエレメント４１と垂直
偏波用グリッドアレイ・アンテナエレメント４２の円形
導波管５を配置する中心近傍の格子セル１０を円形導波
管５を配置できるスペース分だけ除去し、かつ円形導波
管５と組み合わされて給電回路を構成する給電プローブ
４１Ａ，４１Ｂ（アンテナエレメント４１用），給電プ
ローブ４２Ａ，４２Ｂ（アンテナエレメント４２用）の
みをそれぞれアンテナエレメントと同一面内で円形導波
管５内に挿入できる長さに延長、変形させている。

【００２５】図２に示すように、グリッドアレイ・アン
テナエレメント１１，１２の中心付近を通る法線方向に
配置された円形導波管５は共通グランド平板７の背後か
ら共通グランド平板７及び各アンテナエレメント１１，
１２を貫通し、終端部６は閉じているが、給電プローブ
４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂを管内に挿通させるた
めの（差し込むための）貫通穴５ａを有している。円形
導波管５に対して直角面内に配置された給電プローブ４
１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂは各貫通穴５ａから円形
導波管５内に挿入されて結合するようになっている。こ
こで、対をなす給電プローブ４１Ａ，４１Ｂは円形導波
管５の径方向の１直線上にあり、これと直交する径方向
の直線上に他方の対をなす給電プローブ４２Ａ，４２Ｂ
が配置されている。前記円形導波管５外周と共通グラン
ド平板７とは電気的に接続されており、円形導波管５は
グランド平板７を貫通してその背後側に引出されてい
る。

【００２６】なお、前記円形導波管５に貫通穴を形成す
る代わりに、円形導波管５を給電プローブ４１Ａ，４１
Ｂ，４２Ａ，４２Ｂの配置位置で分割し、当該円形導波
管の少なくとも一方の分割端面に給電プローブ４１Ａ，
４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂが非接触で通過する溝部を形成
してもよい。前記貫通穴又は溝部の形成位置は、円形導
波管５の終端部６から略４分の１波長手前位置である。

【００２７】この第１の実施の形態によれば、水平及び
垂直偏波用グリッドアレイ・アンテナエレメント４１，
４２の円形導波管５を配置する中心近傍の格子セル１０
を円形導波管５を配置できるスペース分だけ除去したの
で、各アンテナエレメントの格子セル１０よりも外径が
大きな円形導波管５を配置可能となる。これに対応させ
て、水平偏波用グリッドアレイ・アンテナエレメント４
１に給電プローブ４１Ａ，４１Ｂをそれと同一面内の一
体構造をなすように形成するとともに、垂直偏波用グリ
ッドアレイ・アンテナエレメント４２に給電プローブ４
２Ａ，４２Ｂをそれと同一面内の一体構造をなすように
形成することで、円形導波管５に各アンテナエレメント
４１，４２から同一面内で一体に延長した給電プローブ
４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂが結合するという簡素
な給電回路が構成できる。特に本実施の形態のような異
なる２種類の偏波を送受信するために、２組、計４本の
給電プローブが必要な平面アンテナにおいて、製造上の
メリットは大きい。

【００２８】なお、第１の実施の形態において、格子状
平面アンテナとしての基本的な動作原理は図２６の従来
例と同様である。また、アンテナエレメントや給電回路
の具体的な構造については第２の実施の形態以降の説明
で詳述する。

【００２９】図３乃至図６は本発明の第２の実施の形態
を示し、図３はアンテナユニットを、図４は全体的概略
構成を、図５及び図６は給電回路をそれぞれ示してい
る。この第２の実施の形態において、アンテナユニット
５０は、金属板をプレス等の方法により打ち抜いて形成
した同一形状の格子構造を持つ第１及び第２の金属導体
のアンテナエレメント５１，５２を有し、それら２枚の
第１及び第２アンテナエレメント５１，５２の間に１枚
のシート状絶縁体としての絶縁フィルム５３を挟み、前
記２枚のアンテナエレメント５１，５２が、互いに円形
導波管５を中心に９０度ずれている状態で積層配置し、
相互に一体化したものである。そして、前記２枚のアン
テナエレメント５１，５２の２組の給電プローブ５１
Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂが円形導波管５の管内に直
交状態で配置可能な形状になっている。

【００３０】図５及び図６に示すように、円形導波管５
は給電プローブ５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂの配置
位置で分割されており、円形導波管５の本体側部分５−
１と終端側部分５−２の分割端面に給電プローブ５１
Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂが非接触で通過する溝部５
ｂが形成されている。

【００３１】従って、共通グランド平板７を垂直に貫通
するように設けられた分割状態の円形導波管５の分割位
置に図５の如くアンテナユニット５０を配置し、その後
円形導波管５の本体側部分５−１と終端側部分５−２と
を図６のように溝部５ｂ以外の部分で接続一体化するこ
とで、給電回路を簡単に構成できる。なお、円形導波管
５の終端側部分５−２の内部の長さは略４分の１波長で
あり、その終端面６は閉じた金属導体面となっている。

【００３２】なお、この第２の実施の形態で説明を省略
した部分の構成は前述した第１の実施の形態と同様であ
る。

【００３３】この第２の実施の形態の場合、アンテナユ
ニット５０は、金属板をプレス等の方法により打ち抜い
て形成した同一形状の格子構造を持つ第１及び第２の金
属導体のアンテナエレメント５１，５２を組み合わせる
ことで容易に構成できる。また、給電回路は、円形導波
管５をアンテナユニット５０を配置する位置で分割する
ことで、容易に各アンテナエレメントと同一面内で一体
の給電プローブ５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂを容易
に円形導波管５に突出させた構造とすることができる。

【００３４】図７及び図８は本発明の第３の実施の形態
を示し、図７はアンテナユニットを、図８は全体的概略
構成を示している。この第３の実施の形態では、アンテ
ナユニット５５は、前述した第２の実施の形態では別々
の部品になっている第１及び第２の金属導体のアンテナ
エレメントが、互いに円形導波管５を中心に９０度ずれ
ている状態で一体に形成された１枚の複合アンテナエレ
メント５６を有している。つまり、複合アンテナエレメ
ント５６は、互いに同一形状の格子構造（格子構造の短
辺Ｓ、長辺Ｌ）を持つ第１のアンテナエレメント部分６
１及び第２のアンテナエレメント部分６２を前記円形導
波管を中心にして互いに９０度ずれた状態となるように
プレス加工等の方法で１枚の金属板で打ち抜き形成した
ものである。そして、第１及び第２のアンテナエレメン
ト部分６１，６２の２組の給電プローブ６１Ａ，６１
Ｂ，６２Ａ，６２Ｂが円形導波管５の管内に直交状態で
配置可能な形状として同一面内に形成されている。

【００３５】なお、この第３の実施の形態で説明を省略
した部分の構成は前述した第１又は第２の実施の形態と
同様である。

【００３６】この第３の実施の形態の場合、アンテナユ
ニット５５は、同一形状の格子構造の第１及び第２のア
ンテナエレメント部分６１，６２を直角に交差させて組
み合わせた形状の複合アンテナエレメント５６を、１枚
の金属板をプレス等の方法により打ち抜いて形成したも
のであり、極めて簡単な構造となる。また、アンテナエ
レメントが１つで済むことに加え、給電プローブ６１
Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂが完全に同一面上に位置す
るため製造上のメリットはさらに大きくなる。

【００３７】図９乃至図１４は本発明の第４の実施の形
態を示し、図９はアンテナユニットを、図１０は全体的
概略構成を、図１１乃至図１４は給電回路のための構造
をそれぞれ示している。この第４の実施の形態におい
て、アンテナユニット７０は、シート状絶縁体としての
１枚の絶縁フィルム７３の裏と表にそれぞれ別々に印刷
等の方法で金属導体パターンを被着、形成した第１及び
第２のアンテナエレメント７１，７２を有しており、第
１及び第２のアンテナエレメント７１，７２が、互いに
円形導波管５を中心に９０度ずれている状態で形成、配
置されている。そして、２つのアンテナエレメント７
１，７２の２組の給電プローブ７１Ａ，７１Ｂ，７２
Ａ，７２Ｂが円形導波管５の管内に直交状態で配置可能
な形状として各アンテナエレメント７１，７２に一体に
形成されている。

【００３８】図１１乃至図１２に示すように、アンテナ
ユニット７０の中心部には円形導波管５の配置スペース
に対応した切欠部７４が形成されており、これにより、
各給電プローブ７１Ａ，７１Ｂ，７２Ａ，７２Ｂが棒状
に残されたフィルム７３上に位置するようになってい
る。つまり、各給電プローブ７１Ａ，７１Ｂ，７２Ａ，
７２Ｂが直交状態で円形導波管５の中心に向けてそれぞ
れ延長した状態となるように残され、各アンテナエレメ
ント７１，７２と同一面内で一体構造となした各給電プ
ローブ７１Ａ，７１Ｂ，７２Ａ，７２Ｂが得られる。こ
の場合、円形導波管５は閉じた終端部６内面から略４分
の１波長手前位置に各給電プローブ７１Ａ，７１Ｂ，７
２Ａ，７２Ｂを挿通させるための貫通穴５ａを形成した
ものであればよく、フィルム７３の可撓性を利用して図
１４の如く各給電プローブ７１Ａ，７１Ｂ，７２Ａ，７
２Ｂを円形導波管５内に差し込む構造である。

【００３９】なお、この第４の実施の形態で説明を省略
した部分の構成は前述した第１の実施の形態と同様であ
る。

【００４０】この第４の実施の形態の場合、アンテナユ
ニット７０は、互いに同一形状の格子構造を持つ第１の
アンテナエレメント７１及び第２のアンテナエレメント
７２を絶縁フィルム７３の表裏にそれぞれ金属導体パタ
ーンで形成すればよく、構造が極めて簡単である。

【００４１】図１５乃至図１７は本発明の第５の実施の
形態における給電回路の構造を示す。アンテナユニット
は第４の実施の形態に示したアンテナユニット７０を用
いる（但し中心部の切欠部７４は不要）。この第５の実
施の形態では、円形導波管５はアンテナユニット７０の
配置位置で分割されており、円形導波管５の本体側部分
５−１と終端側部分５−２の分割端面にアンテナユニッ
ト７０の各給電プローブ７１Ａ，７１Ｂ，７２Ａ，７２
Ｂとの接触を回避するための間隙部５ｃ（溝部５ｂと実
質同じ）が形成されている。

【００４２】従って、図１７の如く分割状態の円形導波
管５の分割位置にアンテナユニット７０を配置し、その
後円形導波管５の本体側部分５−１と終端側部分５−２
とでアンテナユニット７０を挟むことで、給電回路を簡
単に構成できる。なお、円形導波管５の終端側部分５−
２の内側の長さは略４分の１波長であり、その終端面６
は閉じた金属導体面となっている。また、アンテナユニ
ット７０の中心部に切欠部を設けない場合には、円形導
波管５の本体側部分５−１と終端側部分５−２との間に
絶縁フィルム７３が介在するため、両者の電気接続は取
れないが、本実施の形態では特性面での問題はない。

【００４３】なお、この第５の実施の形態で説明を省略
した部分の構成は前述した第１又は第４の実施の形態と
同様である。

【００４４】図１８及び図１９は本発明の第６の実施の
形態を示し、図１８はアンテナユニットを、図１９は全
体的概略構成を示す。この第６の実施の形態では、アン
テナユニット８０は、片面（表側）に印刷等の方法によ
り金属導体パターンで１つアンテナエレメントを被着、
形成したシート状絶縁体としての絶縁フィルム８３を２
枚用意し、互いに円形導波管５を中心に９０度ずれてい
る状態で配置したものであり、同一形状の第１及び第２
のアンテナエレメント８１，８２の２組の給電プローブ
８１Ａ，８１Ｂ，８２Ａ，８２Ｂが円形導波管５の管内
に直交状態で配置可能な形状として形成されている。

【００４５】なお、この第６の実施の形態で説明を省略
した部分の構成は前述した第１又は第４の実施の形態と
同様である。

【００４６】この第６の実施の形態によれば、全く同一
のフィルム８３を２枚交差配置すればよく、アンテナエ
レメントを有するフィルム８３の製造が簡単である。

【００４７】図２０乃至図２１は本発明の第７の実施の
形態を示し、図２０はアンテナユニットを、図２１は全
体的概略構成を示す。この第７の実施の形態のアンテナ
ユニット８５は、前述した第４及び第６の実施の形態で
別々の印刷等による金属導体パターンになっている第１
及び第２のアンテナエレメントが、互いに円形導波管を
中心に９０度ずれている状態で一体とされた１つの金属
導体パターンの複合アンテナエレメント８６となってい
る。つまり、複合アンテナエレメント８６は、互いに同
一形状の格子構造を持つ第１のアンテナエレメント部分
９１及び第２のアンテナエレメント部分９２を前記円形
導波管を中心にして互いに９０度ずれた状態となるよう
に印刷等の方法で１枚のシート状絶縁体としての絶縁フ
ィルム９３の片面に１個の金属導体パターンとして形成
したものである。そして、第１及び第２のアンテナエレ
メント部分９１，９２の２組の給電プローブ９１Ａ，９
１Ｂ，９２Ａ，９２Ｂが円形導波管５の管内に直交状態
で配置可能な形状として各アンテナエレメント部分と一
体に形成されている。

【００４８】なお、この第７の実施の形態で説明を省略
した部分の構成は前述した第１又は第４の実施の形態と
同様である。

【００４９】この第７の実施の形態によれば、アンテナ
ユニット８５が１枚の絶縁フィルム９３上の１個の金属
導体パターンからなる複合アンテナエレメント８６で構
成でき、構造が極めて簡素となる。また、アンテナエレ
メントが１つで済むことに加え、給電プローブ９１Ａ，
９１Ｂ，９２Ａ，９２Ｂが完全に同一面上に位置するた
め製造上のメリットはさらに大きくなる。

【００５０】図２２乃至図２５は本発明の第８の実施の
形態を示し、図２２は全体的概略構成を、図２３乃至図
２５は給電回路の構造を示す。この第８の実施の形態に
おいて、図２２のように円形導波管５は背面側よりグラ
ンド平板７を法線方向に貫通している。但し図２２
（Ａ）はグランド平板７を円形導波管５が貫通し開口し
ているが突出していない場合、同図（Ｂ）はグランド平
板７を貫通しさらに突出して開口している場合である。
円形導波管５の先端面は開口しているが、図２４の如く
その開口端面に対し一定ギャップＧで終端としての機能
を持つ終端金属導体円板９５が対向配置されている。該
金属導体円板９５は円形導波管と同径乃至若干大きい直
径を持つものである。そして、例えば第７の実施の形態
に示したアンテナユニット８５を用いた場合、図２３乃
至図２５の如くその２組の給電プローブ９１Ａ，９１
Ｂ，９２Ａ，９２Ｂが円形導波管５と金属導体円板９５
間のギャップＧ内に直交状態で配置される。換言すれ
ば、各給電プローブ９１Ａ，９１Ｂ，９２Ａ，９２Ｂは
ギャップＧを通して円形導波管５の管端に配置され、円
形導波管５に垂直な面内において当該円形導波管５の内
周側中心に向かって延在している。

【００５１】なお、この第８の実施の形態で説明を省略
した部分の構成は前述した第１の実施の形態と同様であ
る。

【００５２】この第８の実施の形態によれば、円形導波
管５の分割、その端部の加工、さらにはアンテナユニッ
ト側の中心部分の加工が全て不要であり、給電回路の構
造の簡素化をいっそう図ることができる。

【００５３】なお、図３及び図４に図示のアンテナユニ
ット、図７及び図８に図示のアンテナユニット、図９及
び図１０に図示のアンテナユニット、図１８及び図１９
に図示のアンテナユニット、図２０及び図２１に図示の
アンテナユニットにおいても、第５又は第８の実施の形
態に示した給電回路の構成を採用可能であり、各実施の
形態に例示したアンテナユニットと給電回路との組み合
わせは適宜変更可能である。

【００５４】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る格子
状平面アンテナによれば、規則性のある格子構造を持つ
金属導体のアンテナエレメントを有するアンテナユニッ
トと、該アンテナユニットに対して平行で近接した位置
に配置された金属導体のグランド平板と、前記アンテナ
エレメントの中心付近を通る法線方向に配置された導波
管を持つ給電回路とを備えた構成において、前記格子構
造の最小単位のセルである格子セルよりも外径の大きな
円形導波管の近傍の格子セルを間引き、前記アンテナエ
レメントにおける格子セルの配列を一部分変形させ、か
つ前記アンテナエレメントと同一面内でそれと一体的に
延長する給電プローブを設けることで、円形導波管とこ
れに結合する給電プローブからなる給電回路の構造が単
純になる。とくに、異なる２種類の偏波を送受信するた
めに、２組、計４本の給電プローブが必要な平面アンテ
ナにおいては、構造が単純になり、製造、組立上のメリ
ットがさらに大きくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る格子状平面アンテナの基本構成を
示す第１の実施の形態の平面図である。

【図２】同概略側面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態であってアンテナユ
ニット部分の分解斜視図である。

【図４】同じく第２の実施の形態の概略側面図である。

【図５】同じく第２の実施の形態の給電回路部分の分解
斜視図である。

【図６】同斜視図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態であってアンテナユ
ニット部分の斜視図である。

【図８】同じく第３の実施の形態の概略側面図である。

【図９】本発明の第４の実施の形態であってアンテナユ
ニット部分の斜視図である。

【図１０】同じく第４の実施の形態の概略側面図であ
る。

【図１１】第４の実施の形態におけるアンテナユニット
中央部の給電回路部分の平面図である。

【図１２】同じく断面図である。

【図１３】同じく給電回路における円形導波管の端部構
造の斜視図である。

【図１４】同じく給電回路部分を示す円形導波管端部の
断面図である。

【図１５】本発明の第５の実施の形態であって給電回路
部分の平面図である。

【図１６】同断面図である。

【図１７】同じく給電回路部分の分解斜視図である。

【図１８】本発明の第６の実施の形態であってアンテナ
ユニット部分の分解斜視図である。

【図１９】同じく第６の実施の形態の概略側面図であ
る。

【図２０】本発明の第７の実施の形態であってアンテナ
ユニット部分の斜視図である。

【図２１】同じく第７の実施の形態の概略側面図であ
る。

【図２２】本発明の第８の実施の形態であって、円形導
波管がグランド平板から突出していない場合と、突出し
ている場合の概略側面図である。

【図２３】同じくアンテナユニット中央部の給電回路部
分の平面図である。

【図２４】同じく円形導波管及びこれに対向している終
端金属導体円板の配置を示す分解斜視図である。

【図２５】同じくアンテナユニット中央部及び円形導波
管の給電回路部分の斜視図である。

【図２６】格子状平面アンテナの従来例を示す斜視図で
ある。

【図２７】従来の格子状平面アンテナの１個のアンテナ
エレメントに対する給電構造を示す斜視図である。

【図２８】同じく正断面図である。

【図２９】同じく円形導波管に対する給電プローブの配
置を示す平断面図である。

【図３０】従来の格子状平面アンテナの２個のアンテナ
エレメントに対する給電構造を示す斜視図である。

【図３１】同じく正断面図である。

【図３２】同じく円形導波管に対する給電プローブの配
置を示す平断面図である。

【図３３】従来例では円形導波管をそのまま配置できな
い理由を示す説明図である。

【符号の説明】

１グリッドアレイ・アンテナエレメント２Ａ，２Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ同軸ケ
ーブル３Ａ，３Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，４１
Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，５１Ａ，５１Ｂ，５２
Ａ，５２Ｂ，６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ，７１
Ａ，７１Ｂ，７２Ａ，７２Ｂ，８１Ａ，８１Ｂ，８２
Ａ，８２Ｂ，９１Ａ，９１Ｂ，９２Ａ，９２Ｂ給電プ
ローブ５円形導波管５ａ貫通穴５ｂ溝部５ｃ間隙部６終端部７グランド平板１０格子セル１１，４１水平偏波用グリッドアレイ・アンテナエレ
メント１２，４２垂直偏波用グリッドアレイ・アンテナエレ
メント４０，５０，５５，７０，８０，８５アンテナユニッ
ト５１，５２，７１，７２，８１，８２アンテナエレメ
ント５３，７３，８３，９３絶縁フィルム５６，８６複合アンテナエレメント６１，６２，９１，９２アンテナエレメント部分９５金属導体円板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】規則性のある格子構造を持つ金属導体の
アンテナエレメントを有するアンテナユニットと、該ア
ンテナユニットに対して平行で近接した位置に配置され
た金属導体のグランド平板と、前記アンテナエレメント
の中心付近を通る法線方向に配置された導波管を持つ給
電回路とを備えた格子状平面アンテナにおいて、前記給電回路は、前記グランド平板を少なくとも貫通し
た円形導波管と、該円形導波管に垂直な面内で当該円形
導波管の管内又は管端に配置される給電プローブとを具
備し、かつ前記給電プローブが、前記アンテナエレメン
トと同一面内の一体的構造をなしており、前記格子構造
の最小単位のセルである格子セルよりも外径の大きな前
記円形導波管の近傍の格子セルを間引き、前記アンテナ
エレメントにおける格子セルの配列を一部分変形させた
ことを特徴とする格子状平面アンテナ。
【請求項２】前記アンテナユニットは、金属板を打ち
抜き形成してなる第１のアンテナエレメント及び第２の
アンテナエレメントと、前記第１及び第２のアンテナエ
レメントの間に介在するシート状絶縁体とを有し、前記
第１及び第２のアンテナエレメントが、前記円形導波管
を中心にして互いに９０度ずれている状態で配置され、
前記第１及び第２のアンテナエレメントの２組の給電プ
ローブが前記円形導波管の管内又は管端に直交状態で配
置されている請求項１記載の格子状平面アンテナ。
【請求項３】前記アンテナユニットは、第１のアンテ
ナエレメント部分及び第２のアンテナエレメント部分を
前記円形導波管を中心にして互いに９０度ずれた状態と
なるように１枚の金属板で打ち抜き形成してなる複合ア
ンテナエレメントを有し、前記第１及び第２のアンテナ
エレメント部分の２組の給電プローブが前記円形導波管
の管内又は管端に直交状態で配置されている請求項１記
載の格子状平面アンテナ。
【請求項４】前記アンテナユニットは、第１のアンテ
ナエレメント及び第２のアンテナエレメントを１枚のシ
ート状絶縁体の表裏にそれぞれ金属導体パターンで形成
しかつ前記円形導波管を中心にして互いに９０度ずれた
配置としたものであり、前記第１及び第２のアンテナエ
レメントの２組の給電プローブが前記円形導波管の管内
又は管端に直交状態で配置されている請求項１記載の格
子状平面アンテナ。
【請求項５】前記アンテナユニットは、第１のアンテ
ナエレメント及び第２のアンテナエレメントをそれぞれ
第１及び第２のシート状絶縁体の片面に金属導体パター
ンで形成したものであり、前記第１及び第２のアンテナ
エレメントが、前記円形導波管を中心にして互いに９０
度ずれている状態で配置され、前記第１及び第２のアン
テナエレメントの２組の給電プローブが前記円形導波管
の管内又は管端に直交状態で配置されている請求項１記
載の格子状平面アンテナ。
【請求項６】前記アンテナユニットは、第１のアンテ
ナエレメント部分及び第２のアンテナエレメント部分を
前記円形導波管を中心にして互いに９０度ずれた状態と
なるように１枚のシート状絶縁体の片面に金属導体パタ
ーンで形成してなる複合アンテナエレメントを有し、前
記第１及び第２のアンテナエレメント部分の２組の給電
プローブが前記円形導波管の管内又は管端に直交状態で
配置されている請求項１記載の格子状平面アンテナ。
【請求項７】前記円形導波管に前記給電プローブを挿
通させる貫通穴が設けられている請求項１，２，３，
４，５又は６記載の格子状平面アンテナ。
【請求項８】前記グランド平板を貫通した前記円形導
波管の開口端面に対して一定ギャップで対向させて、当
該円形導波管と同径乃至若干大きい直径を持つ終端金属
導体円板を配置し、前記ギャップ間に前記給電プローブ
を配置してなる請求項１，２，３，４，５又は６記載の
格子状平面アンテナ。
【請求項９】前記円形導波管が前記給電プローブ配置
位置で分割されており、当該円形導波管の少なくとも一
方の分割端面に前記給電プローブが通過する溝部を形成
してなる請求項１，２，３，４，５又は６記載の格子状
平面アンテナ。