KR100963398B1 - 평면 안테나 소자 및 송신 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형화 하면서 경량화 할 수 있고, 방사 특성을 개선할 수 있으며, 또한, 이상 발생이나 고장의 원인을 특정하기 쉬움과 함께, 안테나 소자로부터의 반사 전력에 대해 내부 회로를 보호하기 위한 것으로서, 이를 위한 수단으로서, 평면 안테나 소자의 안테나부를 어스 판체와, 그 어스 판체상에 마련한 볼록 형상 어스 벽체와, 개략 정사각형 판 형상의 방사 소자와, 직사각형 판 형상의 무급전 소자로 구성한다. 자동 레벨 제어 회로(108)의 CPU(130)에, 설정한 전압 범위, 온도 범위와 계측되는 데이터를 비교 판단하고, 이상 발생이라고 판단하면, 그 데이터를 플래시 메모리(142)에 기록시키는 상태 모니터 기능에 더하여, VSWR 이상 판정 기능을 갖게 하고, VSWR 이상이라고 판단하면 증폭 회로(101)의 입력부를 개방함과 함께 접속되어 있던 신호 전송로를 종단시키고, 가변 감쇠기(102)의 감쇠량을 최대로 함과 함께 전원 스위치(137)를 동작시켜서 증폭 회로의 전원을 오프 시켰다.

평면 안테나 소자, 어스 판체, 내측 어스 벽체, 외측 어스 벽체

Description

평면 안테나 소자 및 송신 안테나{Plane antena element and transmission antena}

도 1은 본 발명에 관한 제 1 실시 형태의 평면 안테나 소자를 도시하고, (a)는 정면도, (b)는 A-A선 주요부 단면도.

도 2는 도 1의 평면 안테나 소자의 지향성 특성도.

도 3은 도 1의 평면 안테나 소자의 변경예를 도시한 주요부 단면도.

도 4는 본 발명에 관한 제 2 실시 형태의 평면 안테나 소자를 도시하고, (a)는 정면도, (b)는 B-B선 주요부 단면도.

도 5는 도 1의 평면 안테나 소자의 변경예를 도시한 주요부 단면도.

도 6은 도 1의 평면 안테나 소자의 변경예를 도시한 주요부 단면도.

도 7은 종래의 평면 안테나 소자의 지향성 특성도.

도 8은 본 발명에 관한 평면 안테나 소자의 변경예를 도시한 정면도.

도 9는 본 발명에 관한 평면 안테나 소자의 변경예를 도시한 정면도.

도 10은 본 발명에 관한 송신 안테나의 한 예를 도시한 블록도.

도 11은 도 10의 송신 안테나를 구비한 갭 필러 장치의 블록도.

도 12는 도 10의 송신 안테나의 ALC 회로의 블록도.

도 13은 상태 모니터 기능부의 모니터 동작의 흐름을 도시한 플로우 차트.

도 14는 도 13의 상태 모니터 기능부의 모니터 동작의 흐름을 도시한 플로우 차트의 계속.

도 15는 ALC 회로 CPU의 회로 보호 동작의 흐름을 도시한 플로우 차트.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h : 평면 안테나 소자

11 : 어스 판체 12 : 어스 벽체

12a : 내측 어스 벽체 12b : 외측 어스 벽체

13 : 방사 소자 15a : 제 1 유전체층

15b : 제 2 유전체층 19 : 무급전 소자

101 : 증폭 회로 102 : 가변 감쇠기

104 : 진행파 전력 검출 회로 105 : 반사파 검출 회로

106 : 스위치 수단으로서의 고주파 스위치

107 : 제어부 108 : 자동 레벨 제어 회로

112 : 증폭 회로 전원 라인 118 : 종단 저항

119 : 신호 전송로 121 : 송신 안테나

127 : 물리량 측정 수단으로서의 전압 센서

128 : 물리량 측정 수단으로서의 온도센서

130 : 연산 수단으로서의 CPU 131 : 물리량 신호 입력부

134 : 게인 컨트롤 신호 출력부

142 : 플래시 메모리(불휘발성 메모리)

136 : 회로 보호 신호 출력부 137 : 전원 스위치

137a : 증폭 회로 제어 출력부 139 : 통보 수단으로서의 LED

141 : 통보 수단으로서의 시리얼 통신 포트

본 발명은 평면 형상의 안테나 소자 및 송신 안테나에 관한 것으로, 상세하게는, 이상이 발생된 때에 이상 발생 원인의 특정을 행하기 쉽게 하는 기술과 VSWR이 열화된 경우에 송신 안테나에 접속되어 있는 기기를 보호하는 기술에 관한 것이다.

(종래의 기술)

근래, 무선 LAN 시스템이나 위성 방송 시스템 등에는, 이들의 2.4GHz대, 2.6GHz대(S밴드)나 12GHz대(Ku밴드)라는 높은 사용 주파수대의 전파에 대응하여, 소위 패치 형상 등의 박형의 방사 소자를 이용하여 이루어지는 평면 안테나 소자가 널리 사용되고 있다. 예를 들면, 이와 같은 평면 안테나 소자로서는, 방사 소자를 레이돔과 배면 케이스로 이루어지는 안테나 케이스에 수납한 것(종래예 1)이나, 안테나 케이스의 배면부를 알루미늄 합금 등의 금속재료에 의해 형성하고, 이 배면부를 방사 소자에 대한 어스판으로서 공용하고, 평면 안테나 소자와 안테나 케이스를 일체적으로 구성한 것(종래예 2)이 알려져 있다.

이들의 평면 안테나 소자에 의하면, 어스판에 유전체층을 사이에 두고 패치 형상의 방사 소자를 평행하게 배치하여 이루어지는 소위 마이크로 스트립 안테나 소자의 구조상, 안테나 전체를 보다 박형화 할 수 있다. 특히, 종래예 2의 평면 안테나 소자에서는, 어스판을 케이스 배면부로서 공용하였기 때문에, 안테나의 구성을 간소화 할 수 있다.

또한 무선 LAN 시스템이나 위성 방송 시스템 등에서 사용되는 높은 주파수대의 전파는, 직진성이 강하고, 빌딩 그늘, 터널 등의 영역에서는 전파가 극단적으로 약해지는 성질을 갖고 있다. 종래, 이와 같은 전파 차폐 영역의 이용자는 서비스의 제공을 받을 수 없었다. 그래서, 이 전파 차폐 영역의 이용자에 대해서는, 국소적으로 전파를 재방사하는 갭 필러 장치를 마련함으로써 대응시켜서 위성 방송 시스템을 적용 가능하게 하는 기술이 있다. 이 갭 필러 장치는, 위성 수신 안테나와 위성 수신 안테나에서 수신한 신호를 증폭하여 국소적으로 재방사하는 송신 안테나로 구성되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

[특허 문헌 1] 특개2001-230718호 공보

그러나, 종래예 1, 2의 평면 안테나 소자에 의하면, 실용 가능한 방사 특성을 얻기 위해 필요한 FB비(지향성 특성에 있어서의 전후비, 이하 동일)를, 어스판의 면적을 크게 넓힘으로써 확보하고 있기 때문에, 안테나 소자 전체가 대형화 하는 문제점이 있다. 또한, 옥외 환경에서의 사용에 견디는 부착 강도를 확보하기 위해, 안테나 지주나 부착 금구 등도 대형화 하여 설치 코스트가 상승하는 문제점이 있다. 또한, 예를 들면 무선 LAN용(중심 주파수 f0 = 2.45GHz)에 종래예 2의 평면 안테나 소자를 사용한 경우, 도 7에 도시한 바와 같이, 수직 편파 수직면에 있어서의 FB비는 13dB로 된다. 이 FB비로는, 안테나 소자 뒤쪽의 금속체 등의 영향을 받기 쉽기 때문에, 방사 특성을 안정하게 유지하기 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 종래예 2의 평면 안테나 소자에 있어서는, 실내 환경하에 있어서, 필요한 방사 특성을 얻을 수 있는 판두께로 배면 케이스를 형성한 경우, 옥외 환경하에 있어서, 그 판두께로는 케이스로서의 구조 강도가 부족하여 휘어짐이나 균열이 생기고 있다. 그 때문에, 필요한 방사 특성을 얻는데 필요 충분한 판두께 이상의 두께로 배면 케이스를 형성하여 케이스로서의 구조 강도를 확보하지 않으면 안되어, 비교적 중량이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 특허 문헌 1의 갭 필러 장치에서 사용되는 송신 안테나는, 전파 차폐 영역을 커버하는 전파 강도가 필요한데, 주위의 전파 시설에 영향을 미치는 일이 없도록 필요 이상으로 강도를 올릴 수가 없다. 그 때문에, 내부에 증폭 회로에 더하여 이득 조정 회로 등이 내장되고, 항상 출력이 소정의 전력으로 일정하게 되도록 컨트롤 가능하게 복잡한 구조를 갖고 있다. 그 때문에, 예를 들면 출력 이상 등이 발생하거나 고장난 경우, 원인의 특정이 어려웠다.

더하여, 안테나 소자 등에 이상이 생겨서 VSWR이 열화된 때에 내부 기기가 고장나 버리는 문제가 있다. 그 대책으로서, 증폭 회로와 안테나 소자의 사이에 아이설레이터(isolator)를 구비하고, VSWR이 열화된 때에 증대하는 반사 전력으로부터 회로 기기를 보호하는 형태가 생각되지만, 송신 안테나는 소형인 것이 바람직하 고, 비교적 큰 용적을 필요로 하는 아이설레이터는 갭 필러 장치의 송신 안테나에는 적합하지 않았다.

그래서, 본 발명은 상기 문제점을 감안하여, 소형화 하면서 경량화 할 수 있고, 방사 특성을 개선할 수 있는 평면 안테나 소자의 실현을 과제로 하고, 또한, 이상 발생이나 고장의 원인을 특정하기 쉽게 함과 함께, 아이설레이터를 구비하지 않더라도 안테나 소자로부터의 반사 전력에 대해 내부 회로를 보호하는 기능을 구비한 송신 안테나를 제공하는 것을 과제로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

제 1항의 발명에 의한 평면 안테나 소자는, 어스 판체와, 그 어스 판체에 유전체층을 사이에 두고 평행하게 배치한 패치 형상의 방사 소자와, 상기 어스 판체의 방사 소자 배치면측에 설치한 볼록 형상 어스 벽체를 가지며, 상기 어스 벽체는, 상기 방사 소자를 둘러싸도록 적어도 1기 설치되어 구성된다.

제 2항의 발명에 의한 평면 안테나 소자는, 방사 소자의 방사면에, 유전체층을 사이에 두고 패치 형상의 무급전 소자를 평행하게 배치하여 이루어지고, 또한 제 3항의 발명에 의한 평면 안테나 소자는, 어스 벽체를, 방사 소자의 거의 전둘레를 둘러싸도록 설치한 내측 어스 벽체와, 내측 어스 벽체의 바깥쪽에 동심 형상으로 설치한 외측 어스 벽체로 구성하여 이루어진다.

제 4항의 발명에 의한 평면 안테나 소자는, 내측 어스 벽체를 방사 소자의 주단연(周端緣)으로부터 사용 파장의 적어도 0.125배의 간격을 두고 설치하고, 외측 어스 벽체를 내측 어스 벽체로부터 외측으로 사용 파장의 0.02 내지 0.1배의 간격을 두고 설치하여 구성되고, 제 5항의 발명에 의한 평면 안테나 소자는, 내측 어스 벽체 및 외측 어스 벽체의 어스 판체로부터의 높이를 사용 파장의 0.05 내지 0.1배로 형성하여 구성된다.

제 6항의 발명에 의한 송신 안테나는, 예를 들면 평면 안테나 소자 등의 안테나 소자로부터 방사하는 신호를 증폭하는 증폭 회로와, CPU를 구비한 자동 레벨 제어 회로를 갖는 송신 안테나로서, 상기 증폭 회로의 동작 상태를 나타내는 물리량을 측정하는 물리량 측정 수단과, 해당 물리량 측정 수단이 측정한 데이터를 기억하는 데이터 기억 수단을 구비하고, 상기 CPU가, 상기 물리량 측정 수단의 측정 데이터와 미리 설정 기억한 값을 비교하여 상기 측정 데이터가 이상치인지의 여부를 판단하고, 이상치이면 해당 측정 데이터를 상기 데이터 기억 수단에 기억시키도록 구성된다.

제 7항의 발명에 의한 송신 안테나는, 데이터 기억 수단이 불휘발성 메모리이고, 제 8항의 발명에 의한 송신 안테나는, CPU에 의한 이상치의 판단을, 소정의 시간을 설정하고, 최초에 이상치를 검출하고 나서 상기 소정 시간 경과하여도 이상치의 검출이 계속되면 비로서 이상이라고 판단하고, 데이터 기억 수단에 데이터를 기억시키도록 구성된다.

제 9항의 발명에 의한 송신 안테나는, 안테나 소자로부터 방사하는 신호를 증폭하는 증폭 회로를 구비한 송신 안테나로서, 진행파 전력 검출 수단 및 반사파 전력 검출 수단과, 검출한 진행파 전력 및 반사파 전력을 기초로 VSWR을 연산함과 함께 미리 설정한 임계치와 상기 VSWR 연산치를 비교하여 VSWR 이상을 판정하는 연산 수단과, 상기 증폭 회로의 입력부를 해제하는 스위치 수단을 가지며, 상기 연산 수단이 VSWR 이상 발생이라고 판정하면, 상기 스위치 수단을 동작시켜서 상기 증폭 회로의 입력부를 해제하는 회로 보호 기능을 구비하여 구성된다.

제 10항의 발명에 의한 송신 안테나는, 연산 수단이, VSWR 이상 발생이라고 판단하면, 증폭 회로의 전원을 차단하도록 구성된다. 제 11항의 발명에 의한 송신 안테나는, 스위치 수단이 종단 저항을 구비하고, 증폭 회로의 입력부를 해제하는 동시에 증폭 회로에 신호를 보내는 신호 전송로를 상기 종단 저항에 접속하도록 구성된다.

제 12항의 발명에 의한 송신 안테나는, 증폭 회로의 입력단에 가변 감쇠기를 구비하고, 해당 가변 감쇠기를 CPU를 구비한 자동 레벨 제어 회로가 제어하여 증폭 회로의 출력을 일정하게 유지하는 송신 안테나에 있어서는, VSWR 이상을 판정하는 연산 수단이 상기 CPU이도록 구성된다.

제 13항의 발명에 의한 송신 안테나는, VSWR 이상이 발생하면, CPU가 가변 감쇠기의 감쇠량을 조작하여 감쇠량을 최대로 하고, 제 14항의 발명에 의한 송신 안테나는, 스위치 수단이 해제 동작하면, 증폭 회로가 동작 정지한 것을 통보하는 통보 수단을 갖도록, 또한 제 15항의 발명에 의한 송신 안테나는, 연산 수단이, VSWR 이상 발생의 판단 후, 미리 정한 소정의 시간 경과 후에 복귀 신호를 발하고, 해당 복귀 신호에 의해 스위치 수단, 증폭 회로는 복귀 동작하도록 구성된다.

이하에, 본 발명의 실시 형태를 도면에 의거하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 평면 안테나 소자의 제 1 실시 형태를 도시한다. 도 1(a)는 본 평면 안테나 소자의 정면도, 도 1(b)는 A-A선 주요부 단면도이다. 본 평면 안테나 소자(1a)는, 예를 들면 2.46GHz대를 사용 주파수대로 하는 무선 LAN 시스템의 구내 송신 안테나의 한 요소로서, 또한, S밴드나 Ku밴드를 사용 주파수대로 하는 위성 방송 시스템에 있어서 위성 수신 안테나에서 수신한 신호를 증폭하여 전파 차폐 영역 등에 국소적으로 재방사하는 갭 필러 장치의 송신 안테나의 한 요소로서 알맞게 사용된다.

본 평면 안테나 소자(1a)는, 사용 주파수 2.46GHz대에서 직선 편파를 재방사 가능하게 형성된 안테나부(10)와, 그 안테나부(10)의 방사면측 전체를 덮도록 형성한 합성 수지제의 레이돔(20)으로 구성되어 있다.

안테나부(10)는, 개략 정사각형 형상으로 형성한 어스 판체(11)와, 그 어스 판체(11)상의 표면에 마련한 볼록 형상 어스 벽체(12)와, 사용 파장의 약 0.5배의 길이(L1)의 정사각형 판 형상으로 형성한 방사 소자(13)와, 직사각형 판 형상으로 형성한 무급전 소자(19)로 구성되어 있다. 어스 판체(11)는, 예를 들면 다이캐스트용 알루미늄 합금 등의 도전재에 의해 형성되어 있다. 어스 판체(11)의 편면에는, 그 중앙부로부터 돌출한 길이 L2의 스페이서(14a)를 사이에 두고, 예를 들면, 아연 도금 등으로 표면 처리된 철 등의 도전재로 이루어지는 방사 소자(13)가 배치되어 있다. 스페이서(14a)는, 어스 판체(11)와 방사 소자(13)를 평행하게 배치함과 함께, 어스 판체(11)와 방사 소자(13)와의 사이에 층 폭 L2의 공기를 유전체로 하는 제 1 유전체층(15a)을 형성하고 있다. 또한, 스페이서(14a)는, 어스 판체(11)와 방사 소자(13)의 각 변이 평행하게 되도록, 방사 소자(13)를 중앙부에서 고정장착하고 있다.

방사 소자(13)의 방사면에는, 무급전 소자(19)가, 그 방사면의 중앙부에서 돌출한 길이 L6의 스페이서(14b)를 사이에 두고 배치되어 있다. 무급전 소자(19)의 형상 치수는, 단변이 사용 파장(λ)의 약 0.4배의 길이(L7), 긴변이 사용 파장(λ) 의 약 0.5배의 길이(L8)로 설정되어 있다. 또한 무급전 소자(19)는, 방사 소자(13)와 마찬가지로, 예를 들면 아연 도금 등으로 표면 처리된 철 등의 도전재로 형성되어 있다. 스페이서(14b)는, 방사 소자(13)와 무급전 소자(19)를 평행하게 배치함과 함께, 방사 소자(13)와 무급전 소자(19)와의 사이에 층 폭 L6의 공기를 유전체로 하는 제 2 유전체층(15b)를 형성하고 있다. 또한, 스페이서(14b)는, 방사 소자(13)에 가로가 긴 무급전 소자(19)를 각 변이 평행하게 되도록, 무급전 소자(19)의 중앙부를 나사(17)에 의해 고정장착하고 있다.

또한 어스 판체(11)상에는, 그 방사 소자 배치면에 방사 소자(13)의 주단연으로부터 측방으로 전둘레에 걸쳐서 방사 소자(13)를 둘러싸도록 판 형상의 어스 벽체(12)가 볼록하게 마련되어 있다. 어스 벽체(12)는, 예를 들면 다이캐스트용 알루미늄 합금 등의 도전재에 의해 형성되고, 금형에 의한 성형 등의 접속 수단에 의해, 어스 판체(11)에 일체적으로 접속되어 있다. 어스 벽체(12)는, 내측 어스 벽체(12a)와 외측 어스 벽체(12b)의 2기로 구성되어 있다. 내측 어스 벽체(12a)는, 방사 소자(13)의 주단연으로부터 거리 L3의 간격을 두고 방사 소자(13)와 동심 형상으로 설치되어 있다. 외측 어스 벽체(12b)는, 내측 어스 벽체(12a)로부터 외측으로 거리 L4의 간격을 두고 내측 어스 벽체(12a)와 동심 형상으로 설치됨과 함께 어스 판체(11)의 주단변(周端邊)에 따라 설치되어 있다. 또한 내측 어스 벽체(12a) 및 외측 어스 벽체(12b)는, 양 벽체 함께 어스 판체(11)로부터 높이 H1으로 볼록하게 마련되어 있다.

또한, 어스 판체(11)의 반대면에는, 안테나 지주 등과 본 평면 안테나 소자(1a)를 고정하기 위한 부착 금구(25)가 마련되어 있다. 그 부착 금구(25)의 아래쪽에는, 급전 선로로서 예를 들면 동축 케이블(도시 생략)이 접속되는 F형의 동축 케이블 접전(接栓)(26)이 돌출되어 있다. 동축 케이블 접전(26)의 외부 도체(26b)는, 어스 판체(11)에 금형에 의한 일체 성형이나 나사에 의한 나선장착 등의 접속 수단에 의해 접속되어 있다. 또한 동축 케이블 접전(26)의 중심 도체(26a)는, 외부 도체(26b) 및 내부 절연체(26c)와 동축 위치에 설치된 어스 판체(11)의 관통구멍(27)을 관통하고, 그 관통한 중심 도체(26a)의 단부가 방사 소자(13)의 소정의 급전점(21)의 위치에 납땜 등의 접속 수단에 의해 접속되어 있다.

방사 소자(13)에 규정되는 급전점(21)의 위치는, 본 평면 안테나 소자(1a)가 수직 편파를 방사 가능한 위치로 규정되어 있다. 즉, 평면 안테나 소자(1a)의 방사 소자 배치면을 수평 방향으로 향한 상태에 있어서, 안테나 주위의 4변은 각각 수평 방향 및 수직 방향을 향하여 배치되고, 급전점(21)은 방사 소자(13)의 수직 방향의 중심선상이면서 방사 소자(13)의 중앙보다도 아래쪽의 위치로 규정되어 있다.

상기 구성의 평면 안테나 소자(1a)는, 어스 판체(11)의 방사 소자 배치면측 전체를 어스 벽체(12)와 방사 소자(13)와 무급전 소자(19)를 포함하여 레이돔(20)으로 덮어서 이루어지고, 어스 판체(11)의 타면측 전체를 노출한 상태로 구성된다. 레이돔(20)은, 외측 어스 벽체(12b)의 외주면과 밀착하여 어스 판체(11)에 장착된다. 평면 안테나 소자(1a)의 설치 형태로서는, 방사 소자 배치면을 상대방의 송신 또는 수신 안테나로 향한 상태에서, 옥외 또는 옥내 환경하에서의 안테나 지주 등의 지지 부재에 부착 금구(25)를 부착함으로써 설치된다. 본 평면 안테나 소자(1a)를 옥외에 설치하는 경우, 외측 어스 벽체(12b)는, 어스 판체(11)와 레이돔(20)과의 합쳐진 부분으로부터의 빗물 등의 침수를 막는 방수벽으로서의 기능도 다한다. 내측 어스 벽체(12a) 및 외측 어스 벽체(12b)는, 어스 판체(11)상에 전둘레에 걸쳐서 도중에 잘리는 일 없이 설치되는 것이 가장 바람직하지만, 만일 침수된 때에, 외부로의 배수로가 되도록, 내측 어스 벽체(12a) 및 외측 어스 벽체(12b)의 하변부 중앙에 물기 제거 홈(18a, 18b)를 마련하여도 좋다.

도 2는, 예를 들면 모바일 방송 시스템용(중심 주파수 f0 = 2.45GHz)에 상술한 평면 안테나 소자(1a)를 사용한 경우의 수직 편파 수직면에 있어서의 지향성 특성도이다. 이 특성도로부터, 종래의 평면 안테나 소자의 FB비(지향성 특성에 있어서의 전후 비, 이하 동일)가 13dB인 것에 대해, 본 평면 안테나 소자(1a)의 FB비는 16dB로 되어, FB비를 약 3dB 개선할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 종래의 평면 안 테나 소자가, FB비를 16dB까지 개선하기 위해서는, 현재의 상태의 어스 판체의 면적을 적어도 약 2.1배의 면적까지 넓힐 필요가 있는 것이 확인되어 있다.

또한, 사용 파장을 λ로 하고, 스페이서(14a)의 길이, 즉 유전체층의 층 폭(L2)은 약 0.06λ, 방사 소자(13)와 내측 어스 벽체(12a)와의 간격(L3)은 약 0.125λ 이상, 내측 어스 벽체(12a)와 외측 어스 벽체(12b)와의 간격(L4)은 0.02λ 내지 0.1λ, 어스 벽체(12)의 어스 판체(11)으로부터의 높이, 즉 내측 어스 벽체(12a)와 외측 어스 벽체(12b)의 높이(H1)는 0.05λ 내지 0.1λ의 각 설정 치수의 범위 내에서 평면 안테나 소자(1a)를 구성하여도 좋다.

이와 같이, 제 1 실시 형태의 평면 안테나 소자(1a)는, 어스 판체(11)상에 방사 소자(13)의 주단연으로부터 측방으로 방사 소자(13)를 둘러싸도록 판 형상의 내측 어스 벽체(12a) 및 외측 어스 벽체(12b)를 볼록하게 마련하였기 때문에, 어스 판체(11)의 방사 소자 배치면측의 표면적을, 필요한 방사 특성을 얻기 위한 알맞은 면적으로 증가할 수 있다. 따라서, 어스 판체(11)의 외형 치수를 크게 하는 일 없이 방사 특성으로서의 FB비를 개선할 수 있고, 종래와 같은 정도의 방사 특성을 구비한 평면 안테나 소자는 소형으로 할 수 있다. 또한, 내측 어스 벽체(12a) 및 외측 어스 벽체(12b)는, 어스 판체(11)의 구조 강도를 향상시키는 보강재로서의 기능을 다하기 때문에, 어스 판체(11)를 얇게 형성할 수 있고, 평면 안테나 소자(1a)를 경량화 할 수 있다. 또한, 방사 소자(13)의 방사면에 크기가 다른 직사각형 형상의 무급전 소자(19)를 유전체층(15b)를 사이에 두고 평행하게 배치하였기 때문에, 비 대역폭을 넓힐 수 있다.

도 3은, 상기 제 1 실시 형태의 변경예를 도시한 주요부 단면도이다. 도 3의 평면 안테나 소자(1b)에 있어서는, 외측 어스 벽체(12b)가 제거되고, 내측 어스 벽체(12a)의 돌단부(突端部) 전둘레로부터 어스 판체(11)와 평행하게 외측을 향하여, 폭 L의 평행 어스 벽체(12c)가 볼록하게 마련되어 있다.

이 평면 안테나 소자(1b)에 의해서도, 도 1의 평면 안테나 소자와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 평행 어스 벽체(12c)의 폭(L5)은, 평면 안테나 소자에 있어서의 내측 어스 벽체(12a)와 외측 어스 벽체(12b)와의 간격(L4)과 같게 형성되고, 0.02λ 내지 0.1λ(사용 파장 λ)의 범위 내에서 설정 가능하다.

도 4는 본 발명에 관한 평면 안테나 소자의 제 2 실시 형태를 도시한다. 본 평면 안테나 소자(1c)는, 제 1 실시 형태로서 기재한 평면 안테나 소자(1a)로부터, 무급전 소자(19)를 제거하여 구성되어 있다. 그 밖의 구성은 평면 안테나 소자(1a)와 같다. 이 평면 안테나 소자(1c)에 의하면, 제 1 실시 형태의 평면 안테나 소자(1a)와 마찬가지로, 어스 판체(11)상에 어스 벽체(12)를 설치하였기 때문에, 어스 판체(11)의 방사 소자 배치면측의 표면적을 늘릴 수 있고, 방사 특성을 개선함과 함께, 평면 안테나 소자 전체를 소형화, 경량화 할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 이하 (1) 내지 (8)에 예시하는 바와 같이, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 각 부분의 형상 및 구성을 적절하게 변경하여 실시하는 것도 가능하다.

(1) 본 발명에 관한 평면 안테나 소자를, IMT2000 등의 다른 시스템 사용 주파수에 대응한 형상 치수로 구성하는 것.

(2) 도 5의 평면 안테나 소자(1d)에 도시한 바와 같이, 어스 벽체(12)를, 단면 개략 정사각형의 봉체(12d)를 가로로 설치하여 구성하는 것. 이 구성에 의해서도, 어스 판체(11)의 방사 소자 배치면측의 표면적을 증가할 수 있고, 방사 특성으로서의 FB비를 향상할 수 있다.

(3) 어스 벽체(12)를, 내측 어스 벽체(12a)와 외측 어스 벽체(12b)의 2기로 구성할 뿐만 아니라, 1기로 구성하거나, 3기 또는 4기 등의 복수기로 구성하고, 어스 판체(11)상에 방사 소자(13)와 동심 형상으로 설치하는 것. 예를 들면, 도 6의 평면 안테나 소자(1e)는, 어스 벽체(12)가 3기의 어스 벽체(12e, 12f, 12g)로 구성되어 있다.

(4) 제 1 실시 형태에 있어서, 스페이서(14a, 14b)에 의해 형성한 공기로 이루어지는 제 1 유전체층 및 제 2 유전체층 대신에, 적어도 한쪽의 유전체층을 프린트 기판으로 구성하는 것. 예를 들면, 제 2 유전체층으로서 프린트 기판을 이용한 경우, 프린트 기판의 양면에, 방사 소자와 무급전 소자를 각각 인쇄 형성하고, 그 프린트 기판을 스페이서(14a)를 사이에 두고 어스 판체(11)에 평행하게 방사 소자를 배치하여 평면 안테나 소자를 구성하여도 좋다.

(5) 제 2 실시 형태에 있어서, 스페이서(14a)에 의해 형성한 공기로 이루어지는 유전체층 대신에, 프린트 기판으로 이루어지는 유전체층을 사이에 두고 어스 판체에 방사 소자를 평행하게 배치하는 것. 이 경우, 방사 소자는 프린트 기판에 인쇄 형성하여도 좋다.

(6) 예를 들면, 도 8(a), (b)의 평면 안테나 소자(1f, 1g)와 같이, 정사각형 판 형상의 방사 소자(13)의 대각부에 한 쌍의 노치부(30) 또는 한 쌍의 돌출편부(31)를 마련함으로써, 우선원(右旋圓) 편파를 방사 가능하게 안테나부를 구성하는 것. 또한, 다른쪽의 대각부에 노치부(30) 및 돌출편부(31)을 마련하여 좌선원 편파를 방사 가능하게 안테나부를 구성하는 것.

(7) 어스 판체(11)와 방사 소자(13)와 어스 벽체(12)를 각각 원형 형상으로 형성하고, 어스 판체(11)에 환형 레이돔(20)을 장착하고, 도 9의 환형의 평면 안테나 소자(1h)를 구성하는 것.

(8) 본 평면 안테나 소자(1a 내지 1h)는, 송신 안테나의 안테나 소자에 한하지 않고, 수신 안테나의 안테나 소자로서, 예를 들면 무선 LAN 시스템 등의 수신 안테나나, 갭 필러 장치의 송신 안테나로부터 송신된 신호를 수신하는 수신 안테나에 이용하여도 좋다.

다음에, 도 10은, 본 발명에 관한 송신 안테나의 한 실시 형태를 도시한 블록도이다. 도 10에 있어서, 부호 101은 신호를 증폭하는 증폭 회로, 부호 102는 증폭 회로(101)의 입력 신호의 크기를 제어하는 가변 감쇠기, 부호 103은 밴드 패스 필터, 104는 진행파 전력 검출 회로, 부호 105는 반사파 전력 검출 회로, 부호 106은 증폭 회로(101)의 입력부를 개방하는 스위치 수단으로서의 고주파 스위치, 부호 107은 송신 안테나의 제어부이고, 이 제어부(107)는 자동 레벨 제어 회로(108)(이하, ALC 회로라고 칭한다.)(도 12에 도시)를 구비하고, 이 ALC 회로(108)에는 전원 전압이나 온도가 이상치를 나타낸 때에 그 데이터를 메모리에 기록하는 상태 모니터 기능과, 후술하는 회로 보호 기능이 구비되어 있다.

또한, 부호 1a는 예를 들면 도 1에 도시한 평면 안테나 소자이고, 부호 117은 직류 전원과 신호를 분리하는 저역 통과 필터, 부호 111은 제어부(107)에 전원을 공급하는 제어부 전원 라인, 부호 112는 증폭 회로(101)에 전력을 공급하는 증폭 회로 전원 라인, 부호 113, 부호 114는 감쇠기, 115a는 가변 감쇠기(102)의 제어선, 부호 115b는 고주파 스위치(106)의 제어선을 나타내고, 진행파 전력 검출 회로(104)와 반사파 전력 검출 회로(105)는 각각 감쇠기(113, 114)를 통하여 접속되어 커플러(116)를 형성하고, 출력측 신호선에 접속되어 있다.

또한, 부호 118은 예를 들면, 50Ω의 종단 저항이고, 고주파 스위치(106)가 동작하여 증폭 회로(101)의 입력부를 개방한 때에, 접속되어 있던 신호 전송로(119)를 종단시켜서 전단(前段) 회로의 특성을 유지시키기 위해 마련되어 있다. 또한, 부호 104a, 부호 105a는 각각 진행파 전력 검출 회로(104) 및 반사파 전력 검출 회로(105)의 출력선으로, 어느 것이나 ALC 회로(108)에 입력된다.

그리고, 도 11은 이 송신 안테나를 구비한 갭 필러 장치의 블록도를 도시하고, 부호 121이 상기 송신 안테나이다. 송신 안테나(121)는, 입력 단자(122)에 분배기(123)가 접속되고, 분배기(123) 및 신호 처리기(124)를 통하여 위성 수신 안테나(125)에 접속되어 있다. 여기서는, 1대의 위성 수신 안테나(125)에 대해 3대의 송신 안테나(121)를 접속 가능한 갭 필러 장치를 나타내고 있다. 또한, 부호 126은 통신 수단이고, 분배기(123), 신호 처리기(124), 송신 안테나(121) 등의 동작 상태를 원격지에 있는 감시 센터에 통보하기 위한 것이다.

다음에, ALC 회로(108)에 관해 설명한다. 제어부(107)에 마련된 ALC 회로(108)는, 도 12의 블록도에 도시된 바와 같이 구성되어 있다. 도 12에 있어서, 부호 130은 CPU, 부호 131은 제어 데이터 입력부(물리량 신호 입력부)이고, 부호 132는 A/D 변환 회로(ADC), 부호 133은 멀티플렉서이고, 멀티플렉서(133)에는, 진행파 전력 검출 회로(104), 반사파 전력 검출 회로(105)의 출력선(104a, 105a), 제어부(107)의 증폭 회로 전원 전압을 검출하는 전압 센서(127), CPU(124)의 온도를 검출하는 온도 센서(128) 등이 접속되어 있다. 멀티플렉서(133)는, 그들의 출력 신호를 차례로 선택하여 검출치를 ADC(132)에 보내고, ADC(132)가 A/D 변환하여 CPU(130)에 데이터 입력하고 있다.

그리고, 부호 134는 가변 감쇠기(102)를 컨트롤하는 게인 컨트롤 신호 출력부이고, D/A 변환 회로(DAC)(135)를 통하여 제어선(115a)에 출력되어 가변 감쇠기(102)를 제어하고 있다. 또한, 부호 136은 회로 보호 신호 출력부로서, 제어선(115b)이 접속되고 고주파 스위치(106)을 제어하고, 부호 137a는 증폭 회로 제어 출력부로서 증폭 회로(101)의 전원 스위치(137)을 제어한다.

또한, 부호 142는 이상 판정시의 데이터 및 각종 패러미터를 격납하는 불휘발성 메모리인 플래시 메모리, 부호 143은 CPU 프로그램을 격납하는 프로그램용의 플래시 메모리, 부호 144는 프로그램 실행중에 사용되는 SRAM을 나타내고 있다. 또한, 부호 139는 이상이 발생한 때의 이상치의 종류나 송신 안테나(121)의 상태를 등을 표시하는 표시용의 LED, 부호 140은 출력 레벨 설정이나 플래시 메모리 초기화 등의 조작을 하는 조작부, 부호 141은 퍼스널 컴퓨터를 접속하고, 이상 판정 기준치, 프로그램의 기록을 행하거나 감시 정보의 표시에 사용하는 시리얼 통신 포트 이다.

이와 같이 구성된 ALC 회로(108)는, 진행파 전력 검출 회로(104)에 의해 검출된 데이터로부터, 진행파 전력 즉 평면 안테나 소자(1a)로부터의 방사 전파가 소정의 범위가 되도록 가변 감쇠기(102)의 감쇠량을 제어함과 함께, 전압 센서(127)와 온도 센서(128)에 의해 전압 및 온도를 감시하고, 이상이 발생한 때에 기록하도록 도 13, 14에 도시한 플로우 차트에 따라 상태 모니터 동작하고, 도 15에 도시한 플로우 차트에 따라 회로 보호 동작을 한다.

우선, CPU(130)의 상태 모니터 동작을 도 13, 도 14의 플로우 차트를 기초로 설명한다. 최초에 스텝1(S1-1)에서 초기화 처리를 하고, 여기서 감시 물리 데이터인 전원 전압 및 CPU 온도를 정상이라고 하는 범위 등의 각종 판정 기준치를 설정한다. 예를 들면, 전압의 정상치 범위를 11.0 내지 13.0V, 온도의 정상치 범위를 -20 내지 80℃로 설정한다. 초기화 처리 후, S1-2에서 센서(127, 128)로부터 전압 데이터, 온도 데이터를 취득하고, S1-3에서 감시 데이터의 정상/이상의 판정을 한다. 정상의 판정이면 S1-4에서 플래그를 클리어하고 S1-6으로 진행하고, 이상의 판정이면 S1-5에서 플래그를 세트하고 S1-8로 진행한다.

S1-6에서는, 정상 상태 계속 시간 계측 카운터의 동작을 시작 또는 계속시키고, S1-7에서 카운터 값이 규정치에 도달하였는지 판단하고, 도달하였으면 S1-8로 진행하고, 도달하지 않았으면 S1-19로 진행한다. 그리고, S1-8에서는 전압을 감시하고, 정상이면 S1-9에서 전압의 이상 계속 시간 계측 카운터 및 전압의 이상 데이터 기록 완료 플래그를 클리어하고 S1-10으로 진행하고, 이상치를 나타내고 있으면 S1-10으로 진행한다. S1-10에서는 온도를 감시하고, 정상이면 S1-11에서 온도의 이상 계속 시간 계측 카운터 및 온도의 이상 데이터 기록 완료 플래그를 클리어하고 S1-12로 진행하고, 이상치를 나타내고 있으면 S1-11을 실행하지 않고 S1-12로 진행한다.

그리고, S1-12에서 재차 전압을 감시하고, 이상이면 S1-13으로 진행하고, 정상이면 S1-18로 진행한다. S1-13에서는 전압의 이상 계속 시간 계측 카운터를 진행하고, S1-14에서 카운터 값이 초기화시에 설정한 규정치에 도달하였는지를 판단하고, 도달하지 않으면 S1-18로 진행하고, 도달하였으면 S1-15로 진핸한다. S1-15에서, 이상치를 불휘발성 메모리에 기록하고, S1-16에서 시리얼 통신 포트(36) 경유로 그 이상 데이터를 표시 동작시킨다. 그리고, S1-17로 진행하고, 전압의 이상 데이터 기록 완료 플래그를 세트하고, 정상 상태 계속 시간 계측 카운터를 클리어하고 S1-18로 진행한다.

S1-18에서는, 온도를 감시하고, 전압과 마찬가지로 상기 S1-12 내지 S1-17의 스텝을 반복하고, 온도의 감시 스텝이 종료되면 S1-19로 진행하고, 플래그를 기초로 LED(139)를 점등 동작시킨다. 또한, LED(139)는 이상 상태가 예를 들면 전압 이상인지 온도 이상인지를 표시하기 위한 것으로, 플래그를 기초로 점등 동작한다.

그 후, S1-20에서 예를 들면 증폭 회로의 입력에 마련된 가변 감쇠기(102)의 감쇠량을 최대로 하는 등의 보호 조작하고, S1-21에서 기기의 상태를 알 수 있도록 문자 정보를 시리얼 통신 포트(141)에 출력하고, S1-2로 되돌아와서 상태 모니터 동작을 계속한다.

이와 같이, 증폭 회로 전압이나 CPU 온도 등의 물리량을 측정하고, 그 이상치를 검출하면, 데이터 기억 수단에 그 이상치를 기억하는 상태 모니터 기능을 구비하였기 때문에, 송신 안테나의 동작 이상이나 고장의 원인을 특정할 때에 도움이 되고, 고정밀한 해석이 가능해진다. 또한, 자동 레벨 제어 회로의 CPU에 이상 검출 동작을 시키기 때문에, 별도 검지 수단을 마련할 필요가 없고, 염가로 상태 모니터 기능을 갖게 할 수 있다.

또한, 데이터 기억 수단이 불휘발성 메모리이기 때문에, 메모리의 전원이 없어지더라도 기억 데이터가 소멸하는 일이 없고, 송신 안테나를 일단 분리하더라도 기억 데이터를 꺼내서 조사할 수 있다. 그 때문에, 보수 담당자는 기기를 교환하는 것만의 대응이면 좋고, 보수 담당자의 부담을 경감할 수 있다.

또한, 이상치를 검출하고 나서 특정 시간 그 이상치가 계속되면 비로서 이상이라고 판단시키기 때문에, 노이즈 등에 의한 오동작을 막을 수 있고, 확실하게 이상 발생 또는 고장시의 데이터만 기억시킬 수 있다. 특히, 이렇게 함으로써 기록이나 재기록 동작이 빈번하게 발생하는 일이 없어지고, 기억 장소가 불휘발성 메모리라 하더라도 메모리의 장수화를 도모할 수 있다.

또한, 상기 실시의 형태는, 물리량으로서 증폭 회로의 전압과 CPU 온도를 측정하고 감시하고 있지만, 전압의 감시뿐이라도 좋고, 다른 부위의 전압 또는 온도를 감시하여도 좋다. 또는, 회로 전류도 아울러 감시하거나, 발생시간 정보나 이상 발생 회수도 아울러 기억시키면 더욱 정밀도 좋게 이상 발생의 판단을 하는 것이 가능하다.

다음에, 도 15를 기초로 회로 보호 동작의 흐름을 설명한다. 우선, S2-1에서 초기화 처리를 하고, 시리얼 통신, ADC(132), DAC(135) 등의 각종 레지스터의 설정이나 메모리의 클리어 등을 행함과 함께, 가변 감쇠기(102)의 감쇠량이나 고주파 스위치(106)을 평면 안테나 소자(1a)로부터 전파를 송신하는 표준 상태로 설정한다. 그리고, S2-2로 진행하고, 진행파, 반사파의 전력 데이터 등의 감시 데이터를 취득하고, S2-3에서 취득한 감시 데이터로부터 VSWR을 연산함과 함께, 미리 설정한 임계치와 연산치를 비교한다. 예를 들면, 임계치가 6으로 설정되어 있으면, 6 미만이면 정상, 6 이상이면 이상치라고 판단하고, 정상이면 S2-12로 진행하고, 이상치를 나타내고 있으면 S2-4로 진행한다.

S2-12에서는, VSWR 이상 검출 회수 카운터를 초기 설정치로 하고 S2-13에서 안테나 이상 계속 시간 계측 카운터를 리셋한다. 그리고, S2-14에서 시리얼 통신 포트(141)에 이상 없음 등의 정보를 출력하고, S2-2로 되돌아와서 VSWR 이상 검출 동작을 계속한다.

또한, S2-4에서는 이상 계속 시간 계측 카운트를 스타트 또는 계속하고, S2-5에서 계속 시간이 규정치에 도달하였는지 판단한다. 규정치에 도달하였으면 S2-6로 진행하고, 도달하지 않았으면 S2-14로 진행하여 시리얼 통신 포트(141)에 이상 발생중의 정보 등을 출력하고, S2-2로 되돌아와서 감시를 계속한다.

또한, VSWR 이상 검출 회수 카운터는, VSWR 이상이 발생하더라도, 설정한 회수까지 증폭 회로를 자동으로 재기동시키기 위한 카운터로서, VSWR 이상 판정 임계치 등과 함께 미리 설정하여 둔다.

그리고, S2-6에서는, 회로 보호 신호 출력부(136)로부터 신호를 출력하고, 고주파 스위치(106)을 온 시켜서 증폭 회로(101)의 입력을 개방함과 함께 신호 전송로(119)를 종단한다. 또한, 게인 컨트롤 신호 출력부(134)로부터 신호를 송출하고, 가변 감쇠기(102)의 감쇠량을 최대로, 즉 감쇠량을 최대로 한다. 계속해서, S2-7에서 증폭 회로(101)의 전원을 오프 하고, S2-8에서 시리얼 통신 포트(141)에 증폭 회로 오프의 정보를 출력한다.

다음에, S2-9에서 VSWR 이상 검출 회수 카운터를 디크리먼트한다. 예를 들면 회수 카운터가 초기 설정의 4라면 3으로 하고 S2-10으로 진행한다. S2-10에서는, 그 회수 카운터 값을 판단하고, 카운터 값이 0이 아니면 S2-15로 진행하고, 10초 대기한 후 S2-1로 되돌아와서 초기화 처리를 행하고, 증폭 회로의 재기동 조작을 행한다. 0이면 S2-11로 진행하고, LED(139)를 점멸 등 시켜서 VSWR 이상 발생의 통보 동작을 시키고, 증폭 회로(101)의 복귀 동작을 하지 않고 VSWR 이상 검출 동작을 종료한다.

이와 같이, VSWR 이상이 발생하면, 스위치 수단인 고주파 스위치의 동작에 의해 증폭 회로의 입력부가 해제되기 때문에, 증폭 회로 등의 내부 회로 및 그것의 전단에 접속된 분배기 등의 기기를 안테나의 VSWR 이상으로부터 보호할 수 있고, 송신 안테나의 신뢰성이 향상한다. 또한, 동시에 증폭 회로의 전원이 끊기기 때문에, 소비 전력을 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 스위치 수단은, 증폭 회로의 입력부를 개방 조작한 때에 개방된 신호 전송로를 종단하기 때문에, 증폭 회로 전단에 접속된 기기의 특성을 열화시키는 일 이 없다.

또한, 상기 실시의 형태는, 자동 레벨 제어 회로가 VSWR을 판정하는 연산 수단을 겸용하고 있다. 이와 같이, 자동 레벨 제어 회로를 구비한 송신 안테나라면 별도 연산 수단을 마련할 필요가 없고, VSWR 이상이 발생한 때에, 증폭 회로 입력부의 감쇠량을 최대로 하면, 가령 스위치 수단의 해제 동작이 불충분하거나, 스위치 수단의 아이설레이션이 불충분하여도, 확실하게 증폭 회로를 보호할 수 있다.

또한, 통보 수단으로서 LED를 마련함으로써, 한눈에 이상 발생이나 동작 정지의 원인이 VSWR 이상인 것을 알 수 있고, 시리얼 통신 포트로부터 정보가 출력되기 때문에, 그 정보에 의해 송신 안테나의 동작 정지의 원인을 용이하게 알 수 있고, 장치의 복구 조작 등에 도움이 된다.

그리고, VSWR 이상에 의해 송신이 정지하여도, 일정 시간 후(여기에서는 10초 후) 복귀 동작하기 때문에, VSWR 이상이 예를 들면 유지 보수 작업에 의한 일시적인 것이면, 송신 안테나는 자동으로 송신 동작을 시작할 수 있고, 이용자에 대한 피해를 최소한으로 할 수 있다. 또한, 본 발명의 송신 안테나를 갖는 갭 필러 장치를 상술한 바와 같이 통신 수단을 마련하여 구성하면, VSWR 이상의 발생을 원격지에 있는 감시 센터에 통보할 수 있고, 직접 송신 안테나를 조사하는 일 없이 원격지에서 송신 안테나를 관리할 수 있다.

또한, 상기 실시의 형태는 VSWR 이상 발생 후, 10초 경과하면 복귀 동작시키고 있지만, 송신 안테나의 사용 환경에 따라 설정하면 좋다. 또한, 이상 발생 회수를 카운트하고, 4회 이상 판정을 하면 복귀 동작하지 않도록 설정하고 있지만, 이 설정은 해제하여도 좋다.

또한, 자동 레벨 제어 회로를 갖는 갭 필러 장치에 사용하는 송신 안테나에 관해 설명하였지만, 갭 필러 장치로 한정하는 것이 아니고, 증폭 회로를 구비한 송신 안테나에 대해 널리 적용할 수 있다. 또한 자동 레벨 제어 회로는 없더라도 연산 수단으로서 예를 들면 전용의 마이크로컴퓨터를 마련함으로써 본 발명은 실시할 수 있다.

또한, 송신 안테나(121)는, 평면 안테나 소자(1a)에 한하지 않고 다른 평면 안테나 소자(1b 내지 1h)로 구성하여도 좋고, 또한, 평면 안테나 소자(1a 내지 1h)에 한하지 않고 다른 형상으로 사용 주파수의 방사 전파를 출력 가능하게 구성한 것, 예를 들면 모노폴 안테나 소자, 다이폴 안테나 소자 또는 루프 안테나 소자 등으로 구성하여도 좋다.

이상 상술한 바와 같이, 제 1항의 발명에 의하면, 어스 판체상에 방사 소자를 둘러싸도록 볼록 형상 어스 벽체를 설치하였기 때문에, 어스 판체의 방사 소자 배치면측의 표면적을 증가할 수 있고, 어스 판체의 외형 치수를 크게 하는 일 없이 방사 특성을 개선할 수 있다. 즉 종래와 같은 정도의 방사 특성을 구비한 평면 안테나 소자는 소형으로 할 수 있다. 또한, 어스 벽체는, 어스 판체의 구조 강도를 향상시키는 보강재로서의 기능을 다하기 때문에, 어스 판체를 얇게 형성하여 평면 안테나 소자 전체를 경량화 할 수 있다.

제 2항의 발명에 의하면, 방사 소자의 방사면측에, 유전체층을 사이에 두고 패치 형상의 무급전 소자를 평행하게 배치하였기 때문에, 사용 주파수 대역을 넓게 할 수 있다.

제 3항의 발명에 의하면, 어스 벽체를 내측 어스 벽체와 외측 어스 벽체에 의해 구성하였기 때문에, 필요한 방사 특성을 얻기 위한 알맞은 표면적을 확보할 수 있다.

제 4, 제 5항의 발명에 의하면, 본 평면 안테나 소자의 형상 치수를 규정하였기 때문에, 양호한 FB비를 얻을 수 있다.

제 6항의 발명에 의하면, 증폭 회로의 동작 상태를 나타내는 물리량의 이상치를 검출하면, 데이터 기억 수단에 그 이상치를 기억하는 상태 모니터 기능을 구비하였기 때문에, 송신 안테나의 동작 이상이나 고장의 원인을 특정할 때에 도움이 되고, 고정밀한 해석이 가능해진다. 또한, 자동 레벨 제어 회로의 CPU에 이상 검출 동작을 시키기 때문에, 별도 검지 수단을 마련할 필요가 없고, 염가로 상태 모니터 기능을 갖게 할 수가 있다.

제 7항의 발명에 의하면, 데이터 기억 수단이 불휘발성 메모리이므로, 메모리의 바이어스 전압이 없어지더라도 기억 데이터가 소멸하는 일이 없고, 송신 안테나를 일단 분리하여도 기억 데이터를 꺼내서 조사할 수 있다. 그 때문에, 보수 담당자는 기기를 교환하는 것만의 대응이면 좋으며, 보수 담당자의 부담을 경감할 수 있다.

또한 제 8항의 발명에 의하면, 노이즈 등에 의한 오동작을 막을 수 있고, 확 실하게 이상 발생시 또는 고장시의 데이터만 기억시킬 수 있다. 특히, 재기록 동작이 빈번하게 발생하는 일 없어져서, 불휘발성 메모리라도 메모리의 장수화를 도모할 수 있다.

또한 제 9항의 발명에 의하면, VSWR 이상이 발생하면, 스위치 수단의 동작에 의해 증폭 회로의 입력부가 해제되기 때문에, 증폭 회로 등의 내부 회로 및 그 전단에 접속된 기기를 안테나의 VSWR 이상으로부터 보호할 수 있어서, 송신 안테나의 신뢰성이 향상한다.

제 10항의 발명에 의하면, VSWR 이상 발생시에 증폭 회로의 전원이 끊어지기 때문에, 소비 전력을 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 제 11항의 발명에 의하면, 스위치 수단은, 증폭 회로의 입력부를 개방 조작한 때에 개방된 신호 전송로를 종단하기 때문에, 증폭 회로 전단에 접속된 기기의 특성을 열화시키는 일이 없다.

제 12항의 발명에 의하면, 자동 레벨 제어 회로가 VSWR을 판정하는 연산 수단을 겸용하기 때문에, 자동 레벨 제어 회로를 구비한 송신 안테나에 있어서는 별도 연산 수단을 마련할 필요가 없다.

또한, 제 13항의 발명에 의하면, VSWR 이상이 발생한 때에, 증폭 회로 입력부의 감쇠량이 최대가 되기 때문에, 가령 스위치 수단의 해제 동작이 불충분하여도 증폭 회로를 확실하게 보호할 수 있다.

제 14항의 발명에 의하면, 통보 수단에 의해 한눈에 이상 발생이나 동작 정지의 원인이 VSWR 이상인 것을 알 수 있고, 그 정보에 의해 송신 안테나의 동작 정 지의 원인을 용이하게 알 수 있고, 장치의 복구 조작 등에 도움이 된다.

또한, 제 15항의 발명에 의하면, VSWR 이상에 의해 송신이 정지하여도, 일정 시간 후에 복귀 동작하기 때문에, VSWR 이상이 예를 들면 유지 보수 작업에 의한 일시적인 것이면, 송신 안테나는 자동으로 송신 동작을 시작할 수 있고, 이용자에 대한 피해를 최소한으로 멈출 수 있다.

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9. 안테나 소자로부터 방사하는 신호를 증폭하는 증폭 회로를 구비한 송신 안테나에 있어서,

   진행파 전력 검출 수단 및 반사파 전력 검출 수단과, 검출한 진행파 전력 및 반사파 전력을 기초로 VSWR을 연산함과 함께 미리 설정한 임계치와 상기 VSWR 연산치를 비교하여 VSWR 이상을 판정하는 연산 수단과, 상기 증폭 회로의 입력부를 해제하는 스위치 수단을 가지며,

   상기 연산 수단이 VSWR 이상 발생이라고 판정하면, 상기 스위치 수단을 동작시켜서 상기 증폭 회로의 입력부를 해제하는 회로 보호 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 송신 안테나.
10. 제 9항에 있어서,

    연산 수단은, VSWR 이상 발생이라고 판단하면 증폭 회로의 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 송신 안테나.
11. 제 9항에 있어서,

    스위치 수단은 종단(終端) 저항을 구비하고, 증폭 회로의 입력부를 해제하는 동시에 증폭 회로에 신호를 보내는 신호 전송로를 상기 종단 저항에 접속하는 것을 특징으로 하는 송신 안테나.
12. 제 9항에 있어서,

    증폭 회로의 입력단에 가변 감쇠기를 구비하고, 해당 가변 감쇠기를 CPU를 구비한 자동 레벨 제어 회로가 제어하여 증폭 회로의 출력을 일정하게 유지하는 송신 안테나에 있어서는, VSWR 이상을 판정하는 연산 수단이 상기 CPU인 것을 특징으로 하는 송신 안테나.
13. 제 12항에 있어서,

    VSWR 이상이 발생하면, CPU가 가변 감쇠기의 감쇠량을 조작하여 감쇠량을 최대로 하는 것을 특징으로 하는 송신 안테나.
14. 제 9항에 있어서,

    스위치 수단이 해제 동작하면, 증폭 회로가 동작 정지한 것을 통보하는 통보 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 송신 안테나.
15. 제 9항에 있어서,

    연산 수단은, VSWR 이상 발생의 판단 후, 미리 정한 소정의 시간 경과 후에 복귀 신호를 발하고, 해당 복귀 신호에 의해 스위치 수단, 증폭 회로는 복귀 동작하는 것을 특징으로 하는 송신 안테나.

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