JPS60251707A - マイクロストリツプアレイ形反射板 - 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】 〔技術分野〕 本発明は無線通信における反射板に関し、特に反射波の
等位相面が入射波の等位相面と異なる様な反射板に関す
るものである。

〔従来技術〕

従来、電波の反射板としては金属平板を用いる方法が一
般的であるが１反射面が平面である為。

反射波の等位相面は入射波の等位相面と単に方向が変換
されただけで同一であり、又反射波の放射ビームの形状
は入射波′のビーム形状から変えて成形する事は出来ず
、従って入射波と反射波の等位相面を変更するには一般
に曲面反射鏡が用いられてきた。

しかしながら曲面反射鏡の場合、電波は曲面で反射され
る為に、入射波の一部は不要な交差偏波。

すなわち所望の電界方向と直交した偏波成分に分解され
ることとなシ、この為エネルギーの損失となるばかりで
なく、交差偏波識別度を劣化させる欠点があった。この
交差偏波識別度の劣化は通信の対象が１つでなくある領
域に散在する複数の場合で、ある領域内の交差偏波識別
度を良好にする必要がある場合には特に大きく２通信回
線に重大な支障をきたす場合が多かった。さらに１曲面
反射鏡を用いないで入射波と反射波の等位相面を変換す
る方法として、いわゆる空間給電されたアレイアンテナ
の応用が提案されている。

第１図は上記のようなアレイアンテナ方式の構造を示す
図であって、１次放射器１から放射された球面波はアレ
イの各素子２で受信され、先端短絡された伝送線路３で
反射され、再び素子２から放射される。この時伝送線路
３に設けられた移相器４によシ各素子毎に位相が調整さ
れ、各素子２から破線で示すように再放射されて合成さ
れた電波の等位相面を入射波のそれとは異なるようにす
るととが出来る。しかしながらこのような構成の反射器
においては、各素子を１゛つ１つ相対位置関係を正確に
保ちながら空間に配列する必要があシ。

しかも各素子に接続される伝送線路と移相器も１つ１つ
組み立てる必要がある為、その支持構造が複雑になるば
かぢでなく、製造及び調整工程に時間がかかり高価なも
゛のになる上量産にも向かず。

而も全体寸法が大きくかつ重量的にも重くなる等の欠点
があった。しかも電気的性能上は伝送線路に設ける移相
器を周波数特性の良好なものとしようとすると寸法が太
きくなシ、物理的に各素子の配置間隔を制限し、ひいて
は各素子から再放射された電波の等位相面の合成が所望
のものに合成しにくい等の欠点があった。

〔発明の目的〕

従って本発明の目的は２曲面反射鏡を用いることなく、
コン・ぐクトであり、且つ安価な構成で入射波と反射波
の等位相面を変換し得る反射板を得ようとするものであ
る。

〔発明の構成〕

本発明は上記の目的を達成するプｊめにプレイ形反射器
としてマイクロス斗リソゾ形アレーを用い。

かつ伝送線路も該マイクロストリッゾアレイの配置面と
同一平面上に設けるようにしたものである。

すなわち本発明によれば、地導体と、この地導体の一方
の側に設けられ、複数の放射体素子用金属ストリップと
この金属スｌ”）　ｙゾに直接又は間隙を介して個々に
結合する複数のマイクロストリップ線路用金属ストリッ
プとを誘電体基板の前記地導体とは反対側にシリンド化
して形成したプリント誘電体基板と、前記マイクロスト
リップ線路用金属ス）・リップの両端部を前記地導体に
前記誘電体基板を通して接地する短絡手段とを備え、前
記一方の側からの入射電波を反射して同じ側に放射電波
を送出する反射板であって、而して前記放射電波の等位
相面の形状を、前記マイクロストリップ線路用金属スト
リップの線路長、放射体素子用金属ス）　ＩＪツブの寸
法、同じく形状、および両金属ストリップ間距離（零を
含む）のうちの少々くとも１つを調整することにより前
記入射電波の等位相面と異らぜるようにしたマイクロス
トリップアレイ形反射板が得られる。なおこのプリント
誘ｌｉ体基板は複数層から成っていてもよいものである
。

第２図は本発明の一実施例であるマイクロストリッゾア
レイ形反射板の正面図（、）及びそのｈ−Ｎで切断した
水平断面図（ｂ）を示している。但しくｂ）において外
観の示されている素子は（ａ）における最」一段 〆の２つであシ、他は示していない。第２図において、
１０は地導体、１１は地力体の上に形成された誘電体基
板、１２と１．２ｆｄ、１対でアレイの１放射導体素子
となる金属ストリップ 素子に間隙を介して電気的に結合する為の伝送線路用金
属ストリップである。各金属ストリッツ。

］、　２　、　１　２′，　１　３はいずれも誘電体基
板１１上に及び金属ストリップ１　２　、　１　２’に
よシいわゆるマイクロストリップダイポールアンテナ素
子を構成し、同じく地導体１０．誘電体基板１１及び金
属ストリップ１３によシ前記アンテナ素子に結合するい
わゆるマイクロストリップ線路を構成し、このマイクロ
ス）　ＩＪッゾ線路はその先端部で金属ストリップ１３
と地導体１０が短絡素子１４にょシ短絡されている。そ
して上記のアンテナ素子と先端短絡されたマイクロスト
リッツ°線路から構成されるアレイ素子を（ａ）に示す
様に地導体１０と誘電体基板１１を共通にして同一平面
上に複数個配列している。

第３図はアレイ素子の正面図の拡大図である。

金属ストリップ１２は、同図に示すように幅Ｗ。

及び長さＬによシ定まるが、一般的には使用周波数の波
長に対しＷは充分小さく、又りは約１／４波長程度に選
定される。マイクロストリッツ線路は金属ストリップ１
２　、１２’と間隙りを介して電気的に結合し、長さ２
Ｌの両端で短絡素子１４により地導体１０に短絡される
。従って、第３図に示すアレイ素子に金属ス）　ＩＪッ
７”１２．１２’の長手方向と平行な電界ベクトルを有
しｌ入射した電波は、１ず金属ストリップ１２を用いた
ダイポール素子で受信され２間隙りを介して金属ストリ
ップ１３を用いたマイクロストリップ線路を伝播しその
先端で反射され、受信した時と逆の順路を経て再びダイ
ポール素子から再放射される。

上記において、再放射される電波の位相は前記した各変
数Ｗ、Ｌ　、Ｄ　、ｔにより調整される。すなわちＷと
Ｌを変化することによシダイポール素子自体の有するイ
ンピーダンスのりアクタンス成分が変化し、Ｄの変化は
結合係数が変化し、又ｔの変化は線路長の変化となって
位相が調整されることになる。従って、入射波の等価位
相面と所望の反射波の等価位相面との関係から各アレイ
素子に必要な位相調整量が定−１：υ、とれを前記した
各手段によシ実現する事によ９部１枚のマイクロストリ
ッツ板を用いるだけで小形軽量なマイクロストリップア
レイ形反射板を実現出来る。この場合、′各アレイ素子
の形状を例えば第３図に示す様々グイポール形の様に適
切に選定することにより、素子自身の発生する交差偏波
成分をほとんどなくす事が出来る。このため曲面反射鏡
で反射させる場合の様な交差偏波成分の発生もなく、又
前記したように素子自身が持つインピーダンスのりアク
タンス成分を有効に利用する事によシ伝送路の長さｔも
小さくおさえる事が出来、極端な場合は零に近い場合で
も実現が可能となる。又１本発明の反射板は前記した様
にエツチング法等を用いる事により、一度原板を作成し
てし寸えばくシ返しの製作が簡便かつ安価に出来、しか
もほとんど調整を必要としない等の利点も有する。

第・１図は本発明の他の実施例の正面図（ａ）とこれを
Ｂ　−Ｂ’で切断した水平断面図（ｂ）とを示したもの
である。この実施例は、第２図の実施例が片側波に対し
て使用されるのに対し、直交した２偏波に対し機能する
反射板を実現した例である。この第４図において、矩形
の金属ストリップ２２．誘電体１１、及び地導体ｌＯに
よシいわゆるマイクロストリップバッチアンテナ素子を
構成し、金属ストリップ２３　、２３’と誘電体１１及
び地導体１０は前記アンテナ素子の直交２偏波を夫々伝
送するマイクロストリップ線路を構成し、夫々の線路は
直接金属ストリツプ２２に接続され、かつ短絡素子２　
、ｉ　、　２４’により先端で地導体に短絡されている
。

本実施列の場合は位相の調整は金属ストリップ２２の形
状とマイクロストリップ線路の線路長を変化して行うこ
とになる。

第５図は本発明の反射板を用いて空間給電アレー形アン
テナを構成した場合の側面図（ａ）及び平面図（ｂ）で
ある。はじめに（ａ）を参照して、１次放射器１から放
射された球面ｅ、は例えば実線３０　、３　］、　。

３２　、３３で示す電波の通路を通り１本発明によるマ
イクロストリップアレイ形反射板３５に入射し、該反射
板の各プレイ素子で位相調整されて反射後１部は例えば
破線４０と４１に伝播路を示す様に同一方向に進む波と
して放射するようにし１他はし１」えば破線４２′と４
３に伝播路を示す様に夫夫具なった方向に進む波として
放射するようにして、全体としてはこの平面内で実線４
５に示すようないわゆる成形ビームを合成することが出
来る。

一方、（ｂ）においては２例えば１次放射器１がら実線
５０・５１，５２．５３で示す通路を通って反射板３５
に入射した電波は２例えば破線６０゜６１．６２．６３
で示すような通路を通って発散するように放射させて、
全体としてはこの平面内で実線６５で示すようないわゆ
る扇形のビームを合成することが出来る。しかしこのよ
うにビームの形状を特殊な形に成形しても各アレイ素子
による交差偏波の発生を少なくする事が出来る為、交差
偏波のビームは鎖線６６で示すように主偏波のビーム６
５よシレベルを大きく下げる事も可能となる。

第５図の［＋１は成形ビームでも交差偏波識別度を良好
に保って合成出来る事を示したレリであシ、総ての反射
波が同一方向に進行するいわゆるペンシルビールの合成
も可能である事は無論である。さらに等位相面の変換が
球面波と他の波面の変換に限らない事も無論である。

第６図は本発明の更に他の構成例を示す斜視図であり、
地導体１ｏを共通にして誘電体基板１１と金属ストリッ
プ７２　、７２’　、　７３と短絡素子７４で構成され
るマイクロストリップアレー形反射板と、誘電体１１′
と金属ストリップ８２，８２′；８３と短絡素子８４で
構成されるマイクロストリップアレー形反射板とを多層
に構成した例である。

この実施例は、単一の層の反射板ではアレイ各素子での
反射が充分でないとか２反射波の等位相面を充分所望の
ものに近い形に合成する為にはアレイの素子数を１層で
は物理的に配置が不可能な程増したい等の事情から、同
図に示す様に２層構成にした列である。この場合１，２
層で偏波が同一である必要はなく１例えば直交２偏波を
１層づつ構成して２層とする事も可能である。

□□−警 なお２以上の説明ではその都合上、入射波面が球面波の
場合について説明したが、この事は必要条件ではなく７
例えば入射波が平面波で反射波をビーム成形するｊ場合
等その使用方法は限定されるものでない事はいうまでも
ない。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明の反射板を用いることによ
り、小形軽量でしかも安価に製造可能で調整もわずかで
すむ反射板が実現出来、入射波の等位相面の形状と反射
波の等位相面の形状を交差偏波識別度を良好に保ったま
ま変換する事が可能となり、し１１えはビーム成形等の
必要がある場合に用いて大きな効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術よシ考えられるアレー形反射器を用い
たアンテナの構成を示す図、第２図は本発明の一実施例
の構成を示す図、第３図は第２図におけるプレイ素子の
拡大図、第４図は本発明の他の実施例の構成を示す図、
第５図は本発明の反射板を用いたアンテナ６奔の配置を
示す図、第６図は本発明の更に他の構成を示す斜視図で
ある。 記号の説明：１は１次放射器、２はアレイ素子。 ３は伝送路、４は移相器、１０は地導体、１１は誘電体
基板、１２．１２’は放射導体素子用金属ストリップ、
１３はマイクロストリッジ線路用金属素子用金属ストリ
、ノ０の幅と長さ、Ｌはマイクロストリッジ線路用金属
ストリッフ０の長さの半分。 Ｄは間隙の寸法をそれぞれあられしている。 第２図 午３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　地導体と、この地導体の一方の側に設けられ、複数
   の放射体素子用金属ストリッン°とこの金属゛ストリッ
   プに直接又は間隙を介して個々に結合する複数のマイク
   ロストリップ線路用金属ストリップとを誘電体基板の前
   記地導体とは反対側にプリント化して形成したプリント
   誘電体基板と、前記マイクロストリ、プ線路用金属スト
   リップの両端部を前記地導体に前記誘電体基板を通して
   接地する短絡手段とを備え、前記一方の側からの入射電
   波を反射して同じ側に放射電波を送出する反射板であっ
   て、而して前記放射電波の等位相面の形状を、前記マイ
   クロストリップ線路用金属ストリップの線路長、放射体
   素子用金属ストリップの寸法、同じく形状、および両金
   属ストリップ間距離（零を含む）のうちの少々くとも１
   つを調整することによシ前記入射電波の等位相面と異ら
   せるようにしたマイクロストリッゾアレイ形反射板。 ２、′　前記第１項の装置であって、前記プリント誘電
   体基板が複数層から成っていることを特徴とするマイク
   ロストリップアレイ形反射板。