JPS59111406A - アレ−アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、比較的狭い範囲（±１０°程度）のビーム
方向を制御するフェーズドアレーアンテナまたはマルチ
ビームアレーアンテナに用いる素子アンテナに関するも
のである。比較的狭い範囲のビーム方向を、アレー素子
の位相を変えて制御するには、グレーティングローブが
発生しても、それが規定された角度範囲外であれは問題
とならない。このようなシステムにおいては、アンテナ
素子への給電位相を変える移相器数の低減およびシステ
ムの簡略化のために、アンテナ素子に比較的高い利得の
素子を用い、素子間隔も１波長よシ大きくして素子数の
低減を図っている。このようなシステムには静止衛星を
用いて、船、航空機または低軌道衛星を追尾し通信を行
なうフェーズドアレーアンテナまたはマルチビームアレ
ーアンテナがある。

一例として、このシステムのアンテナは素子間隔が約２
−２波長、素子利得が１５ｄＢｉ程度要求され。

従来は素子としてヘリカルアンテナまたはショートバツ
クファイアアンテナが用いられていた。しかしながら、
ヘリカルアンテナは、全長が４波長程度、ショートバツ
クファイアアンテナでも全長が１／２波長程度必要であ
シ、これらアンテナは寸法２重量が大きく２人工衛星搭
載用の場合は。

他の機器の搭載に制限を与えるため非常に好ましくない
。

この発明は、上記欠点を除くために、アレーアンテナの
アンテナ素子を６個のマイクロストリップアンテナによ
るサブアレーで構成し、サブアレ−の素子をアレーアン
テナのアンテナ素子の専有する円形開口の直径の１／３
の長さを一辺とする正六角形の頂点に位置するように配
列したアレーアンテナに関するもので、以下図によって
説明する。

第１図は、アレーアンテナの一配列方法である三角配列
であシ２円円形口を有する１Ｂ素子を密着配列しれ例で
ある。図において２円（１）は、アレーアンテナ素子の
専有する仮想的な円の最外形を示すもので、この円形の
中に入る素子であれば。

どのようなアンテナでもアレーアンテナは構成でき、従
来は素子としてヘリカルアンテナまたはショートパック
ファイアアンテナが用いられていた。

第２図は、この発明によるサブアレー素子によるアレー
アンテナの部分拡大図である。図において円（１）は、
第１図と同様２円形ア・レー素子の仮想的最外形であフ
、その直径をＤとするこの３個の円は、正三角（３）の
頂点に配置され、互いに接して込る。円（２）はサブア
レー素子であり、この場合は円形マイクロストリップ素
子である。各サブアレーは、−辺の長さをｄとする正六
角形（４）の頂点にｄ＝Ｄ／３となる関係で配置されて
いる。ここで正六角形の２つの頂点と中心を結んででき
る三角形は正三角形であるため、正六角形の頂点と円（
１）の最外周の距離はｄ／２である。従って近接する２
つの円（１１の近接する２つのサブアレー素子（（２ｂ
）　、（２ｋ）　）　、　Ｃ（２ｃ）　、　（２ｒ）　
）および［：　（２ｊ）　、（２ｍ）　）間の距離もｄ
となる。従ってサブアレー素子（２１））。

（２（り　、　（２ｒ）　ｌ　（２ｍ）　、　（２ｊ）
　ｖ　（２ｋ）の中心を結ぶと正六角形（４）と同じ正
六角形ができる。

以上のような配列において、サブアレー素子（２）は、
アンテナ素子（１）内で、構造的に対称であるばかりで
なく、近接するアンテナ素子内のサブアレー素子とも構
造的に対称となるため、サブアレー素子間の結合量はす
べて同一である。

従って、サブアレー素子の能動インピーダンスはほとん
ど等しくな凱　（ただし、アンテナ全体を考えた場合、
中央付近と外周部では若干具なる）一般的に整合回路は
同−設計となり給電回路は非常に簡略化される。また、
このアンテナ素子の設計例として、アレー素子の直径Ｄ
＝４２波長の円を考えた場合、この円の開口利得Ｇは Ｇ　＝　１０Ｊｏｇ（πＤ）２＝　１６．８ｄＢｉであ
る。一方すプアレー素子として２円形マイクロストリッ
プアンテナを比誘電率１．１４　の基板上に共振条件で
配列したときの放射パターンを積分によシ計算すると１
６、５　ｔｌＢｉとな）、サブアレーの開口利得に近い
理想的な利得が得られる。しかも開口利得よりわずかに
低いためアレーアンテナとして給電した場合でも、この
素子利得はほとんど変化しない。また。

サブアレーの素子給電回路の損失を１ｄＢとすれば。

素子利得として１５．５　ｃｌＢｉが得られ、先に述べ
た素子利得の要求値である１５（ＩＢｉが得られ、先に
述べた素子利得の要求値である１５ｄＢｉを満足する。

またサブアレーとしてマイクロストリップ素子を用いて
いるためその厚みは厚くても０．１波長程度であり、小
型軽量化を要求される人工衛星用アンテナには最適であ
る。

以上のように、この発明によるアンテナ素子は。

−辺が円形開口直径の１／３の正六角形の頂点に。

マイクロストリップアンテナを配置したサブアレーとす
ることによシ、サブアレー素子の配列の対称性を有する
ばかシでなく、その指向性利得と円形開口の開口利得は
ほぼ同一となり理想的な、小型軽量アンテナが実現でき
る。

また、サブアレーを構成する素子として２円形素子につ
いて説明したが、正方形マイクロストリップアンテナで
も素子利得が、はぼ同じであるため同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。

更に、アンテナ素子の配列は、ここでは三角配列で説明
したが第３図に示す、リング配列にしても、アレー素子
間は２波長程度離れているため。

アレー素子間の結合はほとんど無視でき三角配列同様、
高利得のアレーアンテナが実現出来ることは言うまでも
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は三角配列による１９素子アレーの例を示す図、
第２図は第１図の部分拡大図であシ、アレー素子を６素
子の円形マイクロストリップアンテナで構成した例を示
す図、第３図はリング配列による１９素子アレーの例を
示す図であ１１図中。 （１）はアレー素子、（２）はサブアレー素子、（３）
は近接する３個のアレー素子の中心を結んだ正三角形。 （４）は各サブアレー素子の中心を結んだ正六角形であ
る。 なお２図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示しである。 代理人　葛野信− 第１図 第２図 第３図 ｈ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円形開口を有するアンテナ素子を数波長の素子間隔で密
   着して配列したアレーアンテナにおいて。 アンテナ素子を、−辺が上記円形開口直径の１／３とな
   る正六角形の頂点に配置した６個の円形または正方形マ
   イクロストリップサブアレーアンテナで構成したことを
   特徴とするアレーアンテナ。