JPS6346807A - スロツトアンテナ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、例えば極超短波（ＵＨＦ）帯以上の帯域にお
ける衛星通信用送受信アンテナ、即ち、ｆｉ星に搭載さ
れる送受信アンテナ及び地上の移動局に設けられる送受
信アンテナ又はアレイ形アンテナの基本放射素子等に好
適なスロットアンテナに関するものである。

従来の技術 」二記のようなアンテナ又はアンテナの基本放射素子と
して、従来はマイクロストリップアンテナ又は空胴付ク
ロススロットアンテナ等が用いられ、就中、後者は構成
が簡単で、広角放射が可能な小形アンテナとして広く知
られている。

この空胴付クロススロットアンテナは、基本的に空１→
付スロットアンテナを２個組合せ、互いに直交すると共
にほぼ９０°の位相差を有する２つの電界成分を発生せ
しめることによって円偏波放射を可能ならしめたもので
、一般に各スロットの長さをほぼ入／２（入は自由空間
波長）に選ぶと共に、全体を薄形構造に形成するために
給電線路として同軸線路又はマイクロストリップ線路を
用いている。

発明が解決しようとする問題点 中純な直線状のスロットを有する空胴付スロットアンテ
ナに在っては、スロットの中心を給電点に選ぶとスロッ
トにおける磁流分布がスロットの中心において最大とな
ってインピーダンスが高くなり、給電線路との整合が困
難となるため、スロットの中心から長手方向に適宜ずれ
た個所において給電を行うオフセット給電を採用してイ
ンピーダンスを低下せしめている。

第１４図は、このオフセット給゛逝を採用した従来の空
１詞付クロススロットアンテナを示す図で、１０は空胴
共振器の外壁面に設けた絶縁体、１１はクロススロット
、１２１及び１２２は給電点、１３１及び１３ノは給電
線路、１３３は共通給′７ｆＬ線路、１４は入力接栓で
、給？ｌ！線路１３１　と１３２の長さく以下、電気回
路の長さは全て電気長の意である）を互いに入／４だけ
異ならしめである。

このような２点オフセット給電においては、スロットの
長さに対して幅が比較的大なる場合、スロットの直交点
を境にして給電点１２＋及び１２２　を設けた側のスロ
ットと、給電点を設けていない側のスロットにおいて磁
流ベクトルに差を生ずるが、これはスロットが中心にお
いて直交することに起因するもので、磁流ベクトルに差
を生ずる結果、有限の金属体より成る空胴共振器の壁面
の中、スロットを穿設した壁面の周縁部における散乱指
向特性が不均一となり、広角放射指向特性が放射中心軸
に対して非対称となる。

スロットの幅を狭くすることによって、広角放射指向特
性を放射中心軸に対して対称となし得るが、広帯域性が
損なわれる欠点を免れることが出来ない。

これらの欠点を除くために、第１５図に示すように、ク
ロススロッ）１１の中心に対称な４個所に給電点１２１
１．１２１２．１２２１及び１２２？を設けたものが提
案実施されているが、このアンテナにおいては、・　給
電点１２１１及び１２１２に共通の給電線路１３１１を
、給電点１２２１及び１２２２に共通の給電線路１３２
１を、給電線路１ｈ　＋及び１３２１に共通の給電線路
１３３１及び１３３２を、それぞれ備えると共に、給電
線路１３１１と１３３１の接続点Ａ、！：給電線路１３
３１と１３３２の接続点８間の長さと、給電線路１３２
１と１３３１の接続点Ｃと接続点８間の長さが互いに入
／４だけ異なるように形成しである。

このアンテナにおいては、第１４図に示したアンテナに
比較して給電系が複雑なばかりでなく、給電線路の全長
が長いため給電線路における伝送損失が大となるを免れ
ることが出来ない。

尚、第１５図における他の符号及び構成は、第１４図と
同様である。

問題点を解決するための手段 本発明は、導体板にＬ字形スロットを４個又は３個適宜
間隔を隔てて穿設して、クロススロットと等価のスロッ
トを形成し、この等価クロススロットの２個所の外端部
に同一周波数で互いにほぼ９０°又は９０°位相の異な
る電力を加えるように構成することにより、上記従来の
アンテナにおける諸欠点を除き得るスロットアンテナを
実現することを目的とする。

作用 本発明においては、２個所の外端部の中の一方の外端部
、即ち、第１のオフセット給電点から給電される一組の
Ｌ字形スロットの中、互いに平行なスロット部分におけ
る電界ベクトルは互いに逆向きで放射を打ち消すように
作用し、スロットの屈曲部においては放射を打ち消す電
界ベクトル成分が減少し、Ｌ字形スロットの中、互いに
一直線をなすスロット部分における電界ベクトルは、全
て同じ向きで中心に対称となる。

２個所の外端部の中の他方の外端部、即ち、第２のオフ
セット給電点から１給電される一組のＬ字形スロットに
おいても電界ベクトルの分布は上記と同様となる。

電界ベクトルが全て同じ向きで、中心に対称に分布する
スロット部分は、直接的には直交しないが実質的には直
交と等価であるから第１及び第２のオフセット給電点に
同一周波数で、はぼ９０°の位相差を有する電力を加え
ることにより、放射中心軸に対称な広角放射指向特性を
呈せしあることが出来る。

実施例 ｆ５１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図はそ
の側面図で、両図において、１はプリント基板、２は導
体板、３は導体枠で、プリント基板１の下面に銅等の導
体板又は導体膜１′を被着せしめ、導体板２及び導体枠
３と共に空胴共振器４を形成せしめである。５１乃至５
４はＬ字形スロットで、プリント基板１の下面に被着せ
しめられて空１１４共振器４の土壁を形成する導体板又
は膜１″の一部をＬ字形に除去して形成しである。６１
乃至６５はＬ字形スロット部分及び５２の給電系を形成
するストリップ導体で、プリント基板ｌの上面に銅等の
導体膜を被着せしめて形成し、プリント基板１及びその
下面に被着せしめた導体板又は膜１′と共にマイクロス
トリップ線路を構成せしめである。７１乃至７５はＬ字
形スロット５２及び５３の給電系を形成するストリップ
導体で、ストリップ導体６１乃至６５と同様にマイクロ
ストリップ線路を形成する。８は入力接栓である。

而してＬ字形スロッ）５＋乃至５４は各全長をほぼ入／
２に形成し、ストリップ導体６１及び７１の各長さを入
／４に選んで入／４変成器を形成し、入力接栓８にＪｌ
ｉ続される外部給電線路とストリップ導体８２間及び外
部給電線路とストリップ導体７２間の各インピーダンス
整合を行わしめ、ストリップ導体Ｂ２及び７２の各長さ
の間にλ／４の差をもたせ、インピーダンス整合用スト
リップ導体６３及び７３の各先端部に分岐接続されるス
トリップ導体６４．８５．７４及び７５をそれぞれ先端
開放形入／４線路に形成しである。

入力接栓８を介して所要周波数の電力をストリップ導体
８Ｉ及び７１に加えると、ストリップ導体６２及び６３
を介して先端開放形入／４線路６４及び６５に加えられ
る電力と、ストリップ導体７２及び７３を介して先端開
放形入／４線路７４及び７５に加えられる電力との間に
ほぼ９０°又は９０°の位相差を生じ、先端開放形入／
４線路６４及び６５からの給電によってＬ字形スロット
５１及び５２に生ずる電界ベクトルは５例えば第３図に
示すようになり、Ｌ字形スロット５１及び５２の中、第
３図における水平方向のスロット部分に生ずる電界ベク
トルは互いに打ち消し合い、垂直方向のスロット部分に
生ずる電界ベクトルが主として放射に寄与することとな
る。

先端開放形入／４線路７４及び７５を介して給電された
Ｌ字形スロット５２及び５３における電界ベクトルの分
布は、例えば第４図示のようになり、第４図における水
平方向のスロット部分に生ずる電界ベクトルが主として
放射に寄与することとなる。

Ｌ字形スロット５１及び５２における電界ベクトルの中
、放射に寄与する電界ベクトルと、Ｌ字形スロット５２
及び５３における電界ベクトルの中、放射に寄与する電
界ベクトルとは互いにほぼ３０°又は９０６の位相差を
有するから円偏波電磁波が放射されることとなる。

第３図及びｉ４図示のように、主として放射に寄与する
電界ベクトルの分布は、Ｌ字形スロット５１及び５２に
おける垂直方向のスロット部分の中心に対して上下に対
称であると共に、Ｌ字形スロット５２及び５３における
水平方向のスロット部分の中心に対して左右に対称であ
るから、有限の金属体より成る空胴共振器４における上
壁の周縁部における散乱指向特性が一様となり、広角円
偏波放射指向特性は放射中心軸に対して対称となる。

Ｌ字形スロット５１乃至５４相互間の各結合がそれぞれ
疎なる場合には、−先端開放形入／４線路６４及び６５
からの給電によってＬ字形スロット部分及び５Ｉｌに生
ずる電界ベクトルは極めて小となるから、Ｌ字形スロッ
ト５４を省いてもＬ字形スロッ）５＋及び５２の垂直方
向のスロット部分に生ずる電界ベクトルの対称性を崩す
おそれなく、先端開放形入７４線路７４及び７５からの
給電によってＬ字形スロット５１及び５４に生ずる電界
ベクトルも亦倣小となるから、Ｌ字形スロット５４を省
いてもＬ字形スロット５２及び５３の水平方向のスロッ
ト部分に生ずる電界ベクトルの対称性を崩すおそれはな
い。

したがって、Ｌ字形スロット相互間の各結合が疎なる場
合には、第５図に要部のモ面概略図を示すように、Ｌ字
形スロット５４を省いて、５１乃至５３を以てクロスス
ロットを構成しても良好な広角円偏波放射指向特性を得
ることが出来る。

尚、第３図乃至第５図において、６４５は先端開放形入
７４線路６１１及び６５による給電点を、７４５は先端
開放形入７４線路７４及び７５による給電点をそれぞれ
纏めて示したもので、第３図乃至第５図における他の符
号及び構成は第１図及び第２図示のものと同様である。

ストリップ導体６３．７３、先端開放形入７４線路８４
．６５．７４及び７５の各幅を適当に形成して、ストリ
ップ導体８ン及び７２の各先端部に先端開放形入７４線
路８４．６５及び７４．７５を直接分岐接続せしめた場
合に、接続点においてインピーダンスの急変を生ずるお
それがなければ、インピーダンス整合用ストリップ導体
６３及び７３を省いてもよい。

第１図には、Ｌ字形スロット５Ｉ、５２及び５ハ５３′
と給電系との結合を、ストリップ導体６３及び７３の各
先端に丁字形に分岐接続した先端開放形λ／４線路６４
．６５及び７４．７５によって行うように構成した場合
を例示しであるが、第６図に要部の平面概略図を示すよ
うに、ストリップ導体８３及び７３の各先端部に、１木
の先端開放形入７４線路６６及び７６を接続し、先端開
放形入７４線路６６によってＬ字形スロット５１及び５
２に給電し、先端開放形入７４線路７６によってＬ字形
スロット５２及び５３に給電するように構成してもよい
。

以」―、何れの実施例においても、Ｌ字形スロットと給
電系の結合に当って先端開放形入７４線路とＬ字形スロ
ットとを空間を介して容量結合せしめた場合を例示した
が、第７図に要部の平面概略図を示すように、ストリッ
プ導体６３の先端部をＬ字形スロッ）・５＋及び５２の
対向間隙間にまで延長し、ストリップ導体８３の先端部
とプリント基板１の下面に設けた導体板又は膜１′とを
スルーホール等より成る導体９１を以て直結せしめ、同
様に、ストリップ導体７３の先端部をＬ字形スロット５
２及び５〕の対向間隙間にまで延長し、ストリップ導体
７Ｊの先端部とプリント基板１の下面に設けた導体板又
は膜ｌ゛とを導体３２によって直結せしめることにより
、給電系とＬ字形スロットとを直接結合せしめるように
構成しても本発明を実施することが出来る。

ストリップ導体６３及び７３の各先端部をＬ字形スロッ
ト５１及び５２の対向間隙開披にＬ字形スロット５２及
び５３の対向間隙間に延長する代りに、第８図に示すす
ように、ストリップ導体６３の先端部にＬ字形のス）・
リー、ブ導体６７及び６３を分岐接続し、Ｌ字形ストリ
ップ導体６７及び６８の各折曲先端部をＬ字形スロット
５１及び５２の各外側に位置せしめ、各折曲先端部とプ
リント基板ｌの下面に設けた導体板又は膜１′とを導体
９１１及び９１２　を以て直結せしめ、ストリップ導体
７３の先端部にも同様のＬ字形ストリップ導体７Ｉ及び
７日を分岐接続し、各折曲先端部とプリント基板１の下
面における導体板又は膜１′とを導体９２１及び８２２
　を以て直結仕しめてもよい。

第６図乃至第８図には、何れも第１図におけるＬ字形ス
ロット５４を省いた場合を例示したが、Ｌ字形スロント
５．１を設けてもよいこと勿論である。

尚、第６図乃至第８図における他のマ、１号及び構成は
、第１図及び第２図に示した実施例と同様である。

以」−は、空胴付スロットアンテナに未発ＩｙＪを実施
した場合について説明したが、空胴共振器を設けること
なく、適当な板又は膜状導体に４個又は３個のＬ字形ス
ロットをを上述と同様にして穿設すると共に、給電系の
構成も亦前述と同様ならしめて本発明を実施することが
出来る。

発明の効果 本発明は、連続するスロットによってクロススロットを
形成することなく、４個又は３個のＬ字形スロットを適
宜間隔を陥てて配設してクロススロットと等価のスロッ
トを形成することによって２点オフセット給’ｉｌを行
った場合においても、有限金属体より成る空１■→共振
器の−ｈ壁（スロットを設けた筐体壁）の周縁部におけ
る散乱指向特性を一様ならしめて、広角放射指向４−￥
性を放射中心軸に対称ならしめることが出来、スロット
幅を犬ならしめることにより、広帯域にη二って良好な
放射指向特性を呈せしめることが出来る。

又、２点給電であるから給電系の構成を簡潔ならしめ、
給電系における電力伝送損失を小ならしめることが出来
る。

第９図は、第１図に示した実施例の試作品におけるスロ
ットの反射損失特性を示す曲線図で、横軸は周波数ｆ、
ｆｏは測定周波数範囲における中心周波数、縦軸は反射
損失Ｌ　（ｄＢ）で、図から明らかなように、反射損失
特性は極めて良好である。

第１０図乃至第１２図は、前記試作品における放射指向
特性を示す曲線図で、放射中心軸をＺ輛とし、Ｘ及びＹ
軸を第１３図のようにとった空間極座標表示による曲線
図で、第１０図はｘＺ平面における特性、ｆ５１１図は
ＹＺ平面における特性、第１２図は×２平面から反時計
方向に４５°回転せしめた４１面における特性をそれぞ
れ示したもので、各図から明らかなように、本発明スロ
ットアンテナにおける放射指向特性は放射中心軸に対し
てほぼ対称である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示す図、第３図
及び第４図はその作動説明のための図、第５図乃至第８
図は未発ＩＪＩの他の実施例を示す図、第９図乃至第１
２図は本発明アンテナの特性曲線図、第１３図は第１０
図乃至第１２図の各座標表示を説明するための図、第１
４図及び第１５図は従来のスロットアンテナを示す図で
、１ニブリント基板、１′：導体板又は導体膜、２：導
体板、３：導体枠、４：空胴共振器、５１乃至５４：Ｌ
字形スロット、８１乃至６８及び７１乃至７８ニストリ
ップ導体、８：人力接栓、６４５及び７４５：給゛市点
、９１．９２．８１１、９１２　、８２１反び８２２：
直結用導体、１０：絶縁体、１１：クロススロット、＋
２１　、１２２　、１２１１．１２１２、　＋２／１．
　１２２２　　二　１１合７（ｔ　点、　１３＋　　、
　　１３ｐ　　、　　１３Ｊ　　、１３１１．１３２１
．１３３１及び１３３２：給電線路、１４：入力接栓で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）板又は膜状導体に、４個のＬ字形スロットを適宜
   間隔を隔てて穿設してクロススロットと等価のスロット
   を形成し、この等価クロススロットにおける外端部の中
   、隣り合う任意の２個所の外端部を給電点とし、第１の
   給電点に電力を加えると共に、この電力と同一周波数で
   ほぼ９０°の位相差を有する電力を第２の給電点に加え
   るように構成したことを特徴とするスロットアンテナ。
2. （２）第１及び第２のＬ字形スロットを適宜間隔を隔て
   てＴ字形に配設すると共に、前記第１又は第２のＬ字形
   スロットと適宜間隔を隔てて第３のＬ字形スロットをＴ
   字形に配設することにより形成されるクロススロットと
   等価のスロットを板又は膜状導体に穿設し、この等価ク
   ロススロットの外端部の中、隣り合うＬ字形スロットに
   おける直線状スロット部分が平行に配設されて成る２個
   所の外端部を給電点とし、第１の給電点に電力を加える
   と共に、この電力と同一周波数でほぼ９０°の位相差を
   有する電力を第２の給電点に加えるように構成したこと
   を特徴とするスロットアンテナ。