JPS62220002A

JPS62220002A - 円偏波平面アレイアンテナ

Info

Publication number: JPS62220002A
Application number: JP61063177A
Authority: JP
Inventors: Fumihiro Ito; 伊藤　文寛; Keiji Fukuzawa; 福沢　恵司
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1986-03-20
Filing date: 1986-03-20
Publication date: 1987-09-28
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: JPH0682971B2

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、例えば衛星放送を受信する場合等に用いて
好適な円偏波平面アレイアンテナに関する。

〔発明の概要〕

この発明は、サスペンデッドライン給電形平面アンテナ
において、放射素子の一部を形成する多数の穴に夫々対
応して互いに直交する一対の励振プローブを共通の平面
上に形成し、一対の励振プローブへの給電信号をサスペ
ンデッドライン内で位相合成するようになすと共に一対
の励振プローブに対向した位置に夫々整合１ＪＩｆ用の
金属片を設けることにより、整合がとりやず（、イメー
ジ抑圧度の改善された簡単な構成で安価な高利得の平面
アレイアンテナを得るようにしたものである。

〔従来の技術〕

放射素子の一部を形成する多数の穴を有する金属又はメ
タライズドプラスチックで基板を挟み込むサスペンデッ
ドライン給電形平面アンテナにおいて、多数の穴に夫々
対応して互いに直交する一対の励振プローブを共通の平
面上に形成し、一対の励振プローブへの給電信号をサス
ペンデッドライン内で位相合成するようにした円偏波平
而アレイアンテナが先に本出願人より提案された（特願
昭６０−１６２６５０号）。

ごのアレイアンテナによれば、薄形化が可能となり、機
械的構成も簡略化でき、また、安価で一般的に入手出来
る基板を高周波用に使用しても高価なマイクロストリッ
プライン用基板を用いたものと同等以上のアンテナ利得
が得られる。

そのために具体的には明記されてないが、放射素子間隔
を０．９〜０．９５λ０　（λ０：自由空間波長、２２
．５〜２３　、６＋＋＋ｎ＋）にとり、サスペンデッド
ラインのライン幅すなわち空洞部の幅を１．７５ａ＋ｍ
、放射素子の径すなわち第１及び第２の金属板に形成さ
れる穴の径を１６．３５＋ａ＋φとしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そごで、更にサスペンデッドラインの伝送損失を小さく
することが考えられるが、そのためには動作周波数（衛
星放送の場合１１．７〜１２．７ＧＩｌｚで、割当て帯
域は国により異なる）近傍の１２Ｇｌｌｚ用を考慮する
とライン幅を２ＩＩ＋−以上にする必要がある。

すると放射素子部の径を小さくする必要があり、１６．
３５ｍｍφから例えば１５．６ｍｍφ程度にする必要が
ある。

ところがこの放射素子部の径を１５．６ｍｍφ程度と小
さくすると、この径の導波管主モード（ＴＨｕモード）
のカットオフ周波数は約１１　、２６３Ｍｌ１ｚとなる
ため動作周波数が近い場合、励振素子（空洞部）と励振
プローブの整合がとりにくくなり、しかも狭帯域となる
。この結果反射損失の特性が第５図に破線ａで示すよう
に変化し、動作周波数（１１，７〜１２．７Ｇｌｌｚ）
付近の反射損失が劣化してしまう。この発明は斯る点に
鑑みてなされたもので、整合がとり易く、調整が不要で
しかもイメージ抑圧度の改善された円偏波平面アレイア
ンテナを提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によ円偏波平面アレイアンテナは、放射素子の
一部を形成する多数の穴（４）　、　（５１を有する金
属又はメタライズドプラスチック＋１１　、　（２）で
基板を挟み込むサスペンデッドライン給電形平面アンテ
ナにおいて、上記多数の穴に夫々対応して互いに直交す
る一対の励振プローブ（８）、　（９）を共通の平面上
に形成し、上記一対の励振プローブへの給電信号をサス
ペンデッドライン内で位相合成するようになすと共に上
記一対の励振プローブに対向した位置に夫々整合調整用
の金属片（２０）　、　　（２１）を設けるように構成
している。

〔作用〕

多数の穴（４１，１５１に夫々対応して互いに直交する
一対の励振プローブ＋８）　、　＋９１を共通の平面上
に形成する。そして、一対の励振プローブへの給電信号
をサスペンデッドライン内で位相合成する。また、一対
の励振プローブ（８１、（９１に対向した位置に夫々整
合ｔＪ８整用の金属片（２０）　、　　（２１）を設け
る。これにより、一枚の基板で円偏波受信を出来る回路
構成に出来るため、従来に比し薄形化できると共に機械
的構成も簡略化でき、しかも安価で一般的に人手出来る
基板を高周波数用に使用しても高価なマイクロストリッ
プライン用基板を用いたものと同等以上のアンテナ利得
が得られる。また、整合調整用の金属片を設けることに
より励振索子と励振プローブの整合が容易となり、等価
的にカットオフ周波数を下げることができ、サスペンデ
ッドラインから導波管モードへの変換（励振）プローブ
における反射損失を良くすることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図〜第６図に基づいて
Ａ”Ｐ　Ｌ　＜説明する。

第１図は本発明による円偏波放射素子の構成を示すもの
で、第１図Ａはその上面図、第１図ＢはｆＩｉ１１図Ａ
における線１−１で切断して不ず断面図である。第１図
において、（１）は第１の金属板（又はメタライズドプ
ラスチック＆）　、（２）は第２の金属板（又はメタラ
イズドプラスチック板）　、＋３１は第１及び第２の金
属板（１１，（２１で挟持される薄膜の基板（フィルム
状のフレキシブル基板）である。

第１の金属板（１１は四部状の穴（４）を有し、第２の
金基板（２）は穴（４）と同じ径で上下に貫通し、且つ
上側が円錐状とされた穴（５）を有する。第１及び第２
の金属板（１１，（２）で基板（３）を挟持するときに
穴（４）と（５）が一致するように位置決めされる。ま
た、第１及び第２の金属板（１）、　（２１で基板〈３
）を挟持した際に穴Ｔ４＋、　（５）に連通ずる空洞部
（６）が形成されるようになされる。

（７）は基板（３）に被着された導体箔であって、この
導体箔（７）は空洞部（６）を介して連結され、サスペ
ンデッドラインを構成する。また、この導体箔（７）は
２１、＆　（３）の共通の平面上で、穴（４１，１５１
の中心方向に直交するように所定長突出され、一対の励
振プローブ＋８）、　（９）を構成する。斯る構成によ
り、円偏波は瓦いに直交する直線偏波を位相をπ／２ず
らして合成したものであるから、夫々の直線偏波成分に
対応する励振プローブが配されたことになる。

また、（，２０）　、　　（２１）は一対の励振プロー
ブ（８）。

（９）に夫々対向して基板（３）上に形成された整合調
整用の金属片であって容量性を有する。また、これ等金
属片の一側は金属板（２）に直流的に接触している。こ
れにより等測的にカットオフ周波数をドげるごとができ
、サスペンデッドラインから導波管モードへの変換（励
１辰）プローブにおける反射損失（ＶＳＷＲ）を良くす
ることができる。勿論この構成ににおいても直交する２
つの励振プローブ（８）。

（９）間のアイソレーションは２０ｄＢ以上とれており
（第５図参照）、円偏波受信（送信）に対して問題はな
い。

第２図は平面アレイを給電するサスペンデッドラインの
構成を示すもので、第１図Ｂにおいて線■−■で切断し
た状態を示している。ここでは例えば２５〜１００μｍ
程度のプリント基板（３）をエツチングして形成された
導体箔（７）が第１及び第２の金属板（１）　、　１２
）で囲まれ、中空同軸線路を構成している。この場合、
基板（３）は薄く支持部材としてのみ働くので、低損失
基板でなくても伝送損失の少ない給電線路となる。例え
ばテフロングラス基板を用いたオープンストリップライ
ンの伝送損失は１２ＧＨｚで４〜６ｄＢ／ａ＋であるが
、サスペンデッドラインの場合、２５μｍ基板で約２；
５〜３ｄＢ／　ｍとなる。フィルム状のフレキシブル基
板はテフロングラス基板と比べて安価であるので、構成
面（特性）も含めて利点がある。

第３図は円偏波を合成する具体回路を示すもので、一対
の励振プローブ（８１、（９）は基板（３）の同一平面
上でサスペンデッドラインである導体箔（７）で結合さ
れるが、その際にπ／２の位相に相当するλｇ／４　（
λｇ：中心周波数における線路波長）の線路（１０）が
進相している片側に挿入されて合成部（１１）で同相に
なるようにしている。このようにλｇ／４の線路（ｌＯ
）を挿入する方向を変えることにより、右旋又は左旋の
円偏波に対応することができる。因に第３図は、右旋円
偏波を受信する場合で、電波が図面上表より裏に向かっ
ているものとすると、電界は時計方向に回転しながら進
むので、先ず励振プローブ（９）が受信し、π／２（９
０°）遅れて励振プローブ（８）が受信することになり
、結果として合成部（１１）では同相となることがわか
る。

第４図は第１図に示すような円部放射素子を複数個サス
ペンデッドラインで共和給電する回路構成を示すもので
、これによりアレイを構成するごとになる。この際に第
１及び第２の金属ＪＭ（１）　、　＋２１には放射素子
に対応した複数個の穴（４）　、　（５）が夫々設けら
れ、各放射素子の励振プローブ（８１、（９）がサスペ
ンデッドラインを構成する導体箔（７）により給電点（
１２）に対して等距離となるように相互接続されろ、こ
のような構成において、給電位相や電力分配比を線路で
変えることにより各種の指向特性を得ることができる。

つまり、励振プローブ（８）。

（９）に対する給電点（１２）からの距離を変えること
により位相が変化し、また、サスペンデッドラインの分
岐している所で線を細くしたり、或いは太くしたりして
インピーダンスの比率を変えるごとにより振幅が変わり
、これによって指向特性を任意に変えることができる。

なお、実際には一例として１２ＧＨ２のとき縦１６１固
、横１６（Ｗの合計２５６個の放射素子からなるアレイ
とされ、その形状は約４０ＣｓｌＸ　４０ｃｍの正方形
である。

第５図及び第６図はこの発明による円偏波放射素子の特
性を示すもので、第５図において、共通の平面の非対称
構造であるにも拘わらず、１１．７〜１２．７ＧＨｚの
動作周波数で２０ｄｌ１以上のプローブ間のアイソレー
ションがとれており、また実線すで示すように反射損失
も一２０ｄＢ以」−と良好であり、円偏波放射素子とし
て使用可能であることがわかる。

第６図は円偏波の軸比測定例であり、例えば１２Ｇ１１
ｚの周波数で約１ｄＢ位が許容範囲であるが、この発明
による円偏波放射素子はこれを十分に満足していること
がわかる。

なお、上述の実施例では放射素子を主体に説明したが、
アンテナの可逆原理により、放射素子（又は放射素子の
アレイにより構成されるアンテナ）が特性を同等変更す
ることなく受信素子（受信アンテナ）として作用し得る
ことは勿論である。

〔発明の効果〕上述の如くこの発明によれば、多数の穴に夫々対応して
互いに直交する一対の励振プローブを共通の平面上に形
成し、この一対の励振プローブへの給電信号をザスペン
デッドライン内で位相合成するようになすと共に一対の
励振プローブに対向した位置に夫々整合調整用の金属片
を設けるようにしたので、プローブのみで整合がとれな
かったものが、整合調整用の金属片を設けるごとにより
、励１ｋＲ部で等測的にカットオフ周波数を下げたこと
になり、整合がとりやすくなり動作周波数における反射
損失が改善された。また放射素子部の径を１５．６ｍｍ
φとなし、径の小さい導波管が使えるためイメージ抑圧
度が改善された。また励振プローブ及び整合調整用の金
属片を一枚の基扱上で作れるため製造コストを増加する
ことなく達成でき、調整も不要である。また、薄形化が
可能となり、機械的構成も簡略化できる。更に安価で一
般的に入手出来る基板を高周波用に使用し°ζも高価な
マイクロストリップライン用基板を用いたものと同等以
上のアンテナ利得が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す上面図及び断面図、
第２図はこの発明の要部の断面図、第３図はこの発明の
要部の構成図、第４図はこの発明による給電回路の説明
に供するための図、第５図及び第６図はこの発明による
円偏波放射素子の構成図である。（１）は第１の金属板（又はメタライズドプラスチック
板）　、＋２）は第２の金属板（又はメタライズドプラ
スチック板）　、（３１は基板、（（１）、（５）は穴
、（６）は空洞部、（７）は導体箔、（８）、　（９１
は励振プローブ、（２０）　、　　（２１）は整合ｉＩ
Ｉ＋１整用の金属片である。

Claims

【特許請求の範囲】　放射素子の一部を形成する多数の穴を有する金属又は
メタライズドプラスチックで基板を挟み込むサスペンデ
ッドライン給電形平面アンテナにおいて、上記多数の穴に夫々対応して互いに直交する一対の励振
プローブを共通の平面上に形成し、上記一対の励振プロ
ーブへの給電信号をサスペンデッドライン内で位相合成
するようになすと共に上記一対の励振プローブに対向し
た位置に夫々整合調整用の金属片を設けたことを特徴と
する円偏波平面アレイアンテナ。