JPH1032426A

JPH1032426A - アンテナ装置

Info

Publication number: JPH1032426A
Application number: JP10041697A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Aoki; 克比古青木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-04-17
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 1998-02-03
Anticipated expiration: 2015-08-14
Also published as: JP3076000B2

Abstract

(57)【要約】【課題】パッチアンテナと送信器もしくは受信器の接
続の不安定性を解消し、かつ膜形の平面化アレイアンテ
ナを実現し、しかも熱特性の良好なパッチアンテナを用
いたアンテナ装置を提供することを課題とする。【解決手段】パッチアンテナ及びこれに給電する送受
信器をモジュール化した複数個のアンテナ素子１１と、
これらのアンテナ素子１１の送受信器に電気的に接続さ
れる分配・合成回路を有する分配・合成回路基板１６
と、この分配・合成回路基板にアレイ状に設けられ上記
分配・合成回路１６に接続された、複数個の接続端子１
５とを備え、これらの接続端子１５に上記分配・合成回
路基板１６の外側において上記複数のアンテナ素子１１
をそれぞれ実装した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はアンテナ装置に関
し，例えば衛星通信用地球局等に使用されるパッチアン
テナを配列したアレイアンテナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】第６図(a),(b) は例えばアンテナ工学ハ
ンドブック、７．６レーダ用アンテナの７．６．５
〔１〕（ｂ）アクティブフェイズドアレイレーダのアン
テナｐ．３５６に示されたマイクロストリップ形アンテ
ナの平面図及び断面図であり、この図において、１は一
般にパッチアンテナと呼ばれる放射素子、２は誘電体な
どからなるパッチアンテナ１の支持体、３はパッチアン
テナ１を励振する同軸端子、４は地板である。また、第
７図はパッチアンテナ１を素子アンテナとして支持体２
上に平面配列したアレイアンテナを示しており、第８図
は第７図の断面構造を示したものである。素子アンテナ
１にはそれぞれ第８図に示すように送信もしくは受信器
５が接続されている。なお、３ａはコネクタ、１０は出
力端子である。

【０００３】また、第９図，及び第１０図はそれぞれ第
８図に示した送信もしくは受信器５の回路の概略図及び
そのブロック図であり、例えば受信器の一例を示す。即
ち、パッチアンテナ１で受信した電波は同軸端子３を介
してバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦと称す）６を通
過後、ＦＥＴ（Field Effect Trasistor）からなる増幅
器であるＡＭＰＩ８ａで増幅され、以後、必要なレベル
までＡＭＰII８ｂ以後でさらに増幅され、出力端子１０
から出力される。

【０００４】ここで、ＡＭＰＩ８ａにはバイアス電源端
子９からバイアス（直流電圧）が印加されており、ＡＭ
ＰＩ８ａとＡＭＰII８ｂの段間にはバイアス電圧による
ＤＣを段間で阻止するためのＤＣカットと呼ばれるコン
デンサ７が挿入されている。ここでは受信時について説
明したが、送信時でも同様の動作となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のパッチアンテナ
を用いたアレイアンテナでは、以上のように多数のパッ
チアンテナをアレイ化したマイクロストリップアンテナ
板（第７図）の裏面に送信器もしくは受信器５をモジュ
ール化して、同軸端子３を介して実装していた。そのた
め、アンテナ１に送信器もしくは受信器５を接続する場
合、第８図に示すようにその接続個所が送信器もしくは
受信器５の陰になり、多数の送信器もしくは受信器を並
べる場合、接続の作業性が悪く、又接続状態によりアン
テナ特性が変化し、アンテナ性能が不安定になるという
問題点があった。また送信器もしくは受信器の軸方向の
長さがＢＰＦの軸方向の寸法により制約され、折角の平
面化されたアンテナの厚みを十分減らせないという欠点
があった。さらにはパッチアンテナ１を上面にしたとき
送信器もしくは受信器５からの発熱が支持体２で上方へ
の拡散がさえぎられ、特に送信器の場合、強制空冷など
の放熱手段を講ずる必要があり経済性に欠けるという欠
点があった。

【０００６】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、パッチアンテナと送信器もしく
は受信器の接続の不安定性を解消し、かつ膜形の平面化
アレイアンテナを実現し、しかも熱特性の良好なパッチ
アンテナを用いたアンテナ装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るアンテナ
装置は、パッチアンテナを有し、このパッチアンテナに
給電する送受信器をモジュール化した複数個のアンテナ
素子と、これらのアンテナ素子の送受信器に電気的に接
続される分配・合成回路を有する分配・合成回路基板
と、この分配・合成回路基板にアレイ状に設けられ、上
記分配・合成回路に接続された複数個の接続端子とを備
え、これらの接続端子に上記アンテナ素子をそれぞれ実
装し、上記分配・合成回路基板の外側において上記複数
のアンテナ素子のパッチアンテナを同一平面上に配列し
てアレイアンテナを構成したものである。

【０００８】そして、この発明においては、パッチアン
テナ及びこのパッチアンテナに給電する送受信器を有
し、モジュール化してなる複数個のアンテナ素子を、分
配・合成回路を有する分配・合成回路基板の接続端子に
それぞれ実装してアレイアンテナを構成するようにした
から、パッチアンテナと送受信器との接続の不安定性を
解消することができ、さらに、アレイとして多数のアン
テナ素子を実装する場合に、実装が容易になるととも
に、熱特性の改善が図れる。

【０００９】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図につ
いて説明する。第１図は本発明の実施の形態１によるモ
ジュール化したアンテナ素子の概略構造を示す図であ
り、第２図は第１図の円形パッチアンテナ部の裏面を示
す図、第３図は第１図のアンテナ素子の断面構造を示す
図である。図において、１は円形パッチアンテナ、２は
誘電体、３は同軸導体、６はＢＰＦ、４１，４２は地
板、８はアンプ、１３はＢＰＦ６の入力端子、１４はＢ
ＰＦ６の出力端子である。また、１１はアンテナ素子
で、このアンテナ素子１１を独立に並べることにより、
アレイアンテナとすることができる。

【００１０】次にアンテナ素子１１の構造について説明
する。第２図に示すように、円形パッチアンテナ１の裏
面に、パッチアンテナ１の地板４１を共通地板とするパ
ラレル結合型のマイクロストリップ構造のＢＰＦ６を円
環状に設け、これにより、従来、軸方向に配列されてい
た部分を空間的に配置している。また、パッチアンテナ
１，及びＢＰＦ６の地板４１と直角に地板４２を立て、
その地板４２上にＡＭＰＩ，ＡＭＰIIを搭載する。この
ときのパッチアンテナ１とＢＰＦ６との接続は第３図に
示すように、同軸の内導体３によりハンダ付けで行う。
これは、同軸の内導体３をピン形状とし、両面からハン
ダ付けにすれば作業性がよくなる。また、ＢＰＦ６のマ
イクロストリップ線路とアンプ８が形成された基板のマ
イクロストリップ線路の中心導体同士はワイヤボンディ
ング１２で接続する。このアンプ８が形成された基板の
端には出力端子として同軸端子３が設けられている。

【００１１】このような上記実施の形態１においては、
円型のパッチアンテナ１を１個単位に独立させ、その裏
面に地板を共通にしたパラレル結合型のマイクロストリ
ップＢＰＦ６を円環状に設けるとともに、パッチアンテ
ナの基板と垂直に地板を設け、その地板上にマイクロス
トリップ線路を用いた送信器５，受信器５を実装し、モ
ジュール化するようにしたので、パッチアンテナ１と送
信器もしくは受信器の接続の不安定性を解消することで
き、また、パッチアンテナ１の裏面にはパラレル結合型
のマイクロストリップ構造のＢＰＦ６を円環状に設けた
ので、本来軸方向に配列されている部分を空間的に配置
できるとともに軸長を短くすることができ、アンテナ素
子の小型化，軽量化を図ることができる。

【００１２】なお、上記実施の形態１では地板４２の一
面のみにマイクロストリップ回路からなる送信器５，受
信器５を配置したが、これは地板４２の両面に配置する
ようにしてもよく、例えば上面に送信器を、下面に受信
器を配置させることにより、実装密度の高いモジュール
化されたパッチアンテナを実現することができる。

【００１３】なお、上記実施の形態１ではパラレル結合
型のマイクロストリップＢＰＦ６として、第２図に示す
ような形状に円環状に配置したものを示したが、これは
第４図に示すような形状で円環状に配置してもよく、こ
の場合においても上記実施の形態と同様の効果を奏す
る。

【００１４】また、上記の構造のモジュール化したパッ
チアンテナを複数個実装してアレイアンテナとする場合
は第５図に示すように、分配・合成回路を形成する端子
１５に同軸コネクタ３を介してアンテナ素子１１を固定
・配置すればよい。

【００１５】このようなアレイアンテナでは、アンテナ
素子１１の送受信器５，５に接続される分配・合成回路
を有する分配・合成回路基板１６にアレイ状に設けら
れ，分配・合成回路に接続された複数個の接続端子１５
に、モジュール化されたアンテナ素子１１をそれぞれ実
装し、分配・合成回路基板１６の外側において複数のア
ンテナ素子１１のパッチアンテナ１を同一平面上に配列
したので、実装は同軸コネクタ３の接続だけでよく、実
装の工程が容易となるともに実装後は開放形の配置とな
り、従来のように熱の放散がパッチアンテナ１をサポー
トする誘電体基板２で阻止されることがなく、熱設計も
極めて容易となる。

【００１６】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、パッチ
アンテナを有し、このパッチアンテナに給電する送受信
器をモジュール化した複数個のアンテナ素子と、これら
のアンテナ素子の送受信器に電気的に接続される分配・
合成回路を有する分配・合成回路基板と、この分配・合
成回路基板にアレイ状に設けられ、上記分配・合成回路
に接続された複数個の接続端子とを備え、これらの接続
端子に上記アンテナ素子をそれぞれ実装し、上記分配・
合成回路基板の外側において上記複数のアンテナ素子の
パッチアンテナを同一平面上に配列してアレイアンテナ
を構成するようにしたから、パッチアンテナと送受信器
との接続の不安定性を解消することができ、さらに、ア
レイとして多数のアンテナ素子を実装する場合に、実装
が容易になるとともに、熱特性の改善が図れる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の
モジュール化したパッチアンテナ素子を示す概略図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の
パッチアンテナの裏面のバントパスフィルタの様子を示
した図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の
構造を示す断面図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の
パッチアンテナの裏面のバンドパスフィルタの変形例を
示す図である。

【図５】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の
素子アンテナをアレイ化した様子を示ず図である。

【図６】従来のマイクロストリップ形アンテナの平面
図（図６(a) ), 及び断面図（図６(b))である。

【図７】従来のアレイアンテナを示す図である。

【図８】従来のアレイアンテナの構造を示す断面図で
ある。

【図９】従来のアレイアンテナの受信器もしくは送信
器の構造を示す図である。

【図１０】従来のアレイアンテナの受信器もしくは送
信器のブロック図である。

【符号の説明】

１パッチアンテナ、２誘電体、３同軸端子、４，
４１，４２地板、５送信器または受信器、６ＢＰ
Ｆ、７ＤＣカットコンデンサ、８アンブ、９バイ
アス電源端子、１０出力端子、１１アンテナ素子、
１２ワイヤボンディング、１３ＢＰＦの入力端子、
１４ＢＰＦの出力端子、１５接続端子、１６分配
・合成回路基板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パッチアンテナを有し、このパッチアン
テナに給電する送受信器をモジュール化した複数個のア
ンテナ素子と、これらのアンテナ素子の送受信器に電気
的に接続される分配・合成回路を有する分配・合成回路
基板と、この分配・合成回路基板にアレイ状に設けら
れ、上記分配・合成回路に接続された複数個の接続端子
とを備え、これらの接続端子に上記アンテナ素子をそれ
ぞれ実装し、上記分配・合成回路基板の外側において上
記複数のアンテナ素子のパッチアンテナを同一平面上に
配列してアレイアンテナを構成したことを特徴とするア
ンテナ装置。