WO2014203672A1 - 給電路 - Google Patents

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WO2014203672A1
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line
triplate
feed
feed path
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啓一 夏原
石田　克義
和明 吉田
貴容美 大川
伊藤　博史
武志 大賀
一文 五十嵐
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日本無線株式会社
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices
    • H01P5/107—Hollow-waveguide/strip-line transitions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks

Definitions

  • the present invention relates to a feed path formed as a triplate line from a waveguide-triplate line converter coupled to a radio to a plurality of patch antennas in a tin shape.
  • planar antennas consisting of an array of many patch antennas are often adopted, and power supply to these patch antennas
  • the path is formed as a triplate line which is simple in structure and can realize parallel feeding at low cost and with high accuracy, and yet can ensure high gain and efficiency.
  • the conventional tri-plate feed type planar antenna is composed of a stacked ground plate 41, a foam sheet 42-1, a flexible substrate 43, a foam sheet 42-2, and a slot plate 44.
  • the elements stacked in this manner are configured as follows.
  • the foam sheets 42-1 and 42-2 are configured as a cushioning material, a heat insulating material and a dielectric that sandwich the flexible substrate 43 from both sides thereof.
  • a feed path 43F for realizing tournament feeding to these patch antennas is used as a circuit pattern It is formed.
  • lattice-like slot openings 44S 1, 1 to 44Sm , n are formed in portions corresponding to the patch antenna individually, and a plain ground pattern is formed on the entire surface except these portions. Is formed.
  • the feed system of such a triplate feed type planar antenna is configured as follows.
  • a waveguide-triplate line converter (hereinafter, simply referred to as a "converter”) 43C is disposed on a predetermined portion of the flexible substrate 43 surrounded by the patch antennas 43A1 , 1 to 43Am , n. .
  • the generatrix of the feed line 43F one end probe 43CP inserted into the tube from the side wall of the waveguide 43C WC constituting the transducer 43C is contiguous, and to realize the above-described tournament power supply
  • the other end is connected to 43FM, and a main line 43B having the same width as that of the bus bar 43FM is formed.
  • a transformer 43T whose width is set to be smaller than the width of the bus bar 43FM is formed as a circuit pattern in the vicinity of a connection point with the main line 43B on the bus bar 43FM.
  • the waveguide 43C WC paired with the above-described probe 43CP as shown in FIG.
  • a short plate 43Cs constructed on the top including the opening of the annular member 43Cr and having a hole through which a screw 43S-1 to 43S-5 described later pass.
  • the ground plate 41 and the annular member are formed between the waveguide flange 43CF and the short plate 43Cs by screwing into the screw holes formed in the waveguide flange 43CF corresponding to the holes.
  • Screws 43S-1 to 43S-5 are inserted through the ground plate 41, the annular member 43CR, the slot plate 44 and the annular member 43Cr, and the dimensions for stably contacting the side walls of the screws 43S-1 to 43S-5.
  • a hole (not shown) having an inner wall of and shaped is pre-formed.
  • waveguide 43C WC is between the aforementioned waveguide flange 43CF and short plates 43Cs, sandwiched by screw 43S-1 ⁇ 43S-5, and It is formed by the ground plate 41, the annular member 43CR, the slot plate 44 and the inner wall of the annular member 43Cr electrically connected by the screws 43S-1 to 43S-5.
  • the probe 43CP is output by a transmitter (not shown), and the transmitted wave delivered as an electromagnetic field of a fundamental mode propagating in the waveguide 43C WC tube is referred to as "electroplate of triplate line". Convert.
  • the "electromagnetic field of the triplate line” is handed over to the bus bar 43FM via the main line 43B and the transformer 43T described above, and further to the patch antennas 43A1 , 1 to 43Am , n. Tournament powered.
  • the transformer 43T is set to be narrower than the bus bar 43FM, thereby achieving impedance matching between the bus bar 43FM and the main line 43B which are formed to have the same width.
  • tournament feeding to the patch antennas 43A1 , 1 to 43Am , n is realized inexpensively without losing the advantage of the triplate line of high gain and possibility of efficiency.
  • Patent Document 1 describes a triplate configuration in which a strip line formed on a substrate is surrounded by a ground substrate with an air gap of about 2 mm from both sides, and a radiation element is formed on one of the ground substrates.
  • a stripline of a final feeding point of about 1.7 mm in width is inserted from both sides of a 19.05 ⁇ 9.525 mm-sized waveguide, and these two
  • a stripline-waveguide converter in which the distance between the striplines is about 0.5 to 1.0 mm and the phase difference between the powers input from both striplines to the waveguide is 180 °. It is disclosed a planar antenna characterized in that it is possible to feed by a waveguide capable of achieving efficient power synthesis (branching).
  • main line 43B is sandwiched by the foam sheets 42-1 and 42-2 having high thermal insulation properties and is further sandwiched by the ground plate 41 and the slot plate 44, it is heated to about 150 ° C. Ru.
  • the transformer 43T is narrower than the main line 43B and the bus bar 43FM as described above, the transformer 43T is heated to, for example, about 115 ° C.
  • the foamed sheets 42-1 and 42-2 have a heat resistant temperature as low as 90.degree. C. to 130.degree. C., so that the portions in contact with the main line 43B and the transformer 43T melt. In such a state, transmission of a desired high-power transmission wave is blocked because characteristics such as a characteristic impedance suitable as a triplate line deteriorate.
  • An object of the present invention is to provide a feeding path that can be inexpensively adapted to high power without changing the basic configuration and increasing the physical size.
  • a feed path formed as a triplate line extending from a waveguide-triplate line converter coupled to a wireless device to a plurality of patch antennas in a tinge, wherein
  • the width and length of the section sandwiched between the waveguide-triplate line converter and the waveguide-triplate line converter on the road, the impedance of the section is the branch It is directly matched to the parallel value of the impedance of the branch which is ahead of the point, and the loss of the section is set to a value which can be suppressed below the predetermined upper limit value.
  • the width and the length of the section from the waveguide-triplate line converter to the branch point on the feed path are set to values at which impedance mismatch and unnecessary loss do not occur.
  • the width and the length may be: under the power supplied via the waveguide-triplate line converter, the feed path
  • the temperature of the feed line and / or the heat generation amount of the feed line in the environment to which the lamp is exposed may be set to a value that can be suppressed within a predetermined limit.
  • the width and length of the section from the waveguide-triplate line converter to the branch point on the feed path is such that the temperature and the amount of heat generated due to the impedance mismatch and unnecessary loss are within predetermined limits. It is set to the value
  • the waveguide-triplate line converter is formed as a triplate line for realizing tournament feeding to the plurality of patch antennas. It may be done.
  • the feed path according to the present invention it is possible to feed these patch antennas without causing a large difference in the width of any path from the waveguide-triplate line converter to the plurality of patch antennas individually.
  • the level and phase of the radio signal to be transmitted are accurately set to desired values.
  • the feed line according to the present invention By forming the feed line according to the present invention as a triplate line, the heat radiation efficiency is mechanically low, and the power supplied from the radio via the waveguide-triplate line converter is large. Even if it is, the heating and the deterioration of the characteristics due to the heating are avoided.
  • the feed path according to the present invention by being formed as a triplate line, the heat radiation efficiency is mechanically low, and the power supplied from the wireless device via the waveguide-triplate line converter is large. Even in this case, the calorific value due to heating and its heating can be suppressed to the extent that the characteristics do not deteriorate.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the temperature distribution of the electric power feeding system in this embodiment. It is a figure which shows the external appearance of the tri-plate feed type
  • FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 elements having the same functions as those shown in FIGS. 4 and 5 are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted here.
  • the configuration on the flexible substrate 43 differs from the conventional example shown in FIG. 4 and FIG. 5 in the following points.
  • Converter 43C is arranged at a close point of bus 43FM.
  • the width of the main line 43B is set to a value of about 2.5 times that of the conventional example (the impedance is halved).
  • the main line 43B is formed as a circuit pattern directly connected to the bus bar 43FM, and as shown by a dotted line frame in FIG. 1, the transformer 43T is not formed at the connection point of both.
  • the probe 43CP converts the transmission wave output by the transmitter and delivered as an electromagnetic field of the fundamental mode propagating in the waveguide 43C WC into a "triplate electromagnetic field" as in the conventional example.
  • the "electromagnetic field of the triplate line" is handed over to the bus bar 43FM via the main line 43B described above.
  • the transmission wave output by the transmitter in this manner is handed over to the bus 43FM and is tournament fed to the patch antennas 43A1 , 1 to 43Am , n in the same manner as in the conventional example.
  • the transformer 43T Even if there is no interposition, it is performed without the impedance mismatching caused by the bus bar 43FM bifurcating from the main line 43B.
  • the main line 43B is set to be considerably shorter in length than the conventional example.
  • the electrical resistance of the main line 43B interposed between the probe 43CP and the bus bar 43FM is significantly lower than that of the conventional example.
  • the ratio of the power converted to heat by the main line 43B is significantly greater than that of the conventional example. It becomes a small value.
  • the temperature of each portion is suppressed to a value smaller than the heat resistant temperature (90 ° C. to 130 ° C.) of the foam sheets 42-1 and 42-2.
  • the temperature of the main line 43B is about 60.degree.
  • the temperature of the bus 43FM is 80 ° C. or less.
  • the overall gain of the patch antennas 43A1 , 1 to 43Am , n is reduced , for example, as the length of the main line 43B is shortened from 76 mm to 19 mm, so the loss converted to the heat is reduced. By about 0.1 dB improvement.
  • the characteristics and reliability of the antenna system can be stably ensured even when the transmission power is large or can be widely varied.
  • the foam sheets 42-1 and 42-2 are not limited to plate-like foam materials, and any material can be used as long as it functions as an appropriate dielectric at a desired frequency. Good.
  • the material of the flexible substrate 43 may be any material as long as the desired characteristics can be obtained.
  • the wavelength is adjusted to balance the frequency and the physical size.
  • it may be a ceramic or the like in which the effective Q and relative dielectric constant values are suitable.
  • the bus bar 43FM branches in two directions at the connection point with the main line 43B, impedance matching between the main line 43B and the bus 43FM is achieved, and both occur.
  • the bus bar 43FM may branch in three or more directions if the amount of heat is suppressed to less than a desired threshold value.
  • the present invention is applied only to the connection point between the main track 43B and the bus bar 43FM.
  • connection point is not limited to only such a connection point, and is equally applicable to, for example, a subsequent branch point connected to the bus bar 43FM and formed for tournament feeding.
  • the present invention is not limited to the KU band (13.75 GHz to 14.5 GHz), but if it is a frequency band (mainly 10 GHz to 80 GHz) in which a triplate feed type planar antenna can be configured, It is applicable.
  • the present invention is applicable to any antenna in which a feed line including a bus 43FM, a main line 43B, and patch antennas 43A1 , 1 to 43Am , n are formed as a pattern on a circuit board.
  • the present invention is not limited to a polarization-only planar antenna that forms a wireless transmission path with a common polarization for uplink and downlink, but, for example, as shown in FIG.
  • the present invention is similarly applicable to a polarization sharing planar antenna which forms a wireless transmission path with polarizations orthogonal to each other.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, but various configurations of the embodiment are possible within the scope of the present invention, and any improvement may be applied to all or part of the components.
  • the present invention can be widely applied to a feed path formed as a triplate line from a waveguide-triplate line converter coupled to a radio to a plurality of patch antennas in a tin shape.
  • the feed line according to the present invention By forming the feed line according to the present invention as a triplate line, the heat radiation efficiency is mechanically low, and the power supplied from the radio via the waveguide-triplate line converter is large. Even if it is, the heating and the deterioration of the characteristics due to the heating are avoided.
  • the feed path according to the present invention by being formed as a triplate line, the heat radiation efficiency is mechanically low, and the power supplied from the wireless device via the waveguide-triplate line converter is large. Even in this case, the calorific value due to heating and its heating can be suppressed to the extent that the characteristics do not deteriorate.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

　無線機に結合する導波管－トリプレート線路変換器からすずなり状に複数のパッチアンテナに至るトリプレート線路として形成された給電路であって、前記給電路上で、前記導波管－トリプレート線路変換器に最寄りの分岐点と、前記導波管－トリプレート線路変換器とで挟まれた区間の幅および長さは、前記区間のインピーダンスが前記分岐点の先にある支路のインピーダンスの並列値に直接整合し、かつ前記区間の損失が既定の上限値以下に抑えられる値に設定される。

Description

給電路
　本発明は、無線機に結合する導波管－トリプレート線路変換器からすずなり状に複数のパッチアンテナに至るトリプレート線路として形成された給電路に関する。
　本願は、２０１３年６月１８日に、日本に出願された特願２０１３－１２７０６８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　１０ＧＨｚ帯以上のマイクロ波帯やミリ波帯において無線伝送が行われる衛星通信系およびＦＷＡ(FixedWireless Access System)では、多数のパッチアンテナのアレイからなる平面アンテナが多く採用され、これらのパッチアンテナに対する給電路は、構造が単純であって低コストで精度よく並列給電の実現が可能であり、しかも、利得および効率が高く確保可能なトリプレート線路として形成される。
　従来のトリプレート給電型平面アンテナは、例えば、図４に示すように、積層されたグランド板４１、発泡シート４２-1、フレキシブル基板４３、発泡シート４２-2およびスロット板４４から構成される。
　また、このようにして積層される要素は、以下の通りに構成される。
　(1) グランド板４１には、その上面にプレーンアースに相当するパターンが形成される。
　(2) 発泡シート４２-1、４２-2は、フレキシブル基板４３をその両面から挟むクッション材、断熱材および誘電体として構成される。
　(3) フレキシブル基板４３には、格子状に配置された矩形のパッチアンテナ４３Ａ１，１～４３Ａｍ，ｎのアレイに併せて、これらのパッチアンテナに対するトーナメント給電を実現する給電路４３Ｆが回路パターンとして形成される。
　(4) スロット板４４の頂面の内、上記パッチアンテナに個別に対応する部位には格子状のスロット開口４４Ｓ１，１～４４Ｓｍ，ｎが形成され、これらの部位以外の全面にプレーンアースパターンが形成される。
　このようなトリプレート給電型平面アンテナの給電系は、例えば、図５に示すように、以下の通りに構成される。
　フレキシブル基板４３上において上記パッチアンテナ４３Ａ１，１～４３Ａｍ，ｎで囲まれた所定の部位に、導波管－トリプレート線路変換器（以下、単に「変換器」という。）４３Ｃが配置される。
　さらに、フレキシブル基板４３上には、上記変換器４３Ｃを構成する導波管４３ＣＷＣの側壁から管内に挿入されたプローブ４３ＣＰに一端が連なり、かつ既述のトーナメント給電を実現する給電路４３Ｆの母線４３ＦＭに他端が連なると共に、幅がその母線４３ＦＭの幅と同じである幹線路４３Ｂが形成される。
　また、母線４３ＦＭ上における上記幹線路４３Ｂとの接続点の近傍には、幅が母線４３ＦＭの幅より細く設定されてなるトランスフォーマ４３Ｔが回路パターンとして形成される。
　変換器４３Ｃの構成要素の内、既述のプローブ４３ＣＰと対をなす導波管４３ＣＷＣは、図６に示すように、以下の要素から構成される。
　(1) 図示されない無線機に接続された矩形導波管の一端に該当し（連結され）、その矩形導波管の管内に連なる矩形の開口部を有すると共に、この開口部がグランド板４１の該当する部位に接触する状態で配置される導波管フランジ４３ＣＦ
　(2) 積層された発泡シート４２-1、フレキシブル基板４３および発泡シート４２-2に形成され、かつ上記開口部の仮想的な延長部に相当する貫通孔に挿嵌され、かつ既述のプローブ４３ＣＰが貫通する貫通孔を有する導電性の筒体として形成された環状部材４３ＣＲ
　(3) 上記環状部材４３ＣＲにスロット板４４を介して積み重ねられ、かつ導波管フランジ４３ＣＦの管内を環状部材４３ＣＲと共に、スロット板４４の外部に延長する環状部材４３Ｃｒ
　(4) 環状部材４３Ｃｒの開口部を含む頂部に架設され、かつ後述する螺子４３Ｓ-1～４３Ｓ-5が貫通する孔が頂部に形成されたショート板４３Ｃｓ
　(5) これらの孔に対応して上記導波管フランジ４３ＣＦに形成された螺子孔に螺合することにより、その導波管フランジ４３ＣＦとショート板４３Ｃｓとの間に、グランド板４１、環状部材４３ＣＲ、スロット板４４および環状部材４３Ｃｒを挟持する螺子４３Ｓ-1～４３Ｓ-5
　なお、グランド板４１、環状部材４３ＣＲ、スロット板４４および環状部材４３Ｃｒには、螺子４３Ｓ-1～４３Ｓ-5が挿通し、これらの螺子４３Ｓ-1～４３Ｓ-5の側壁に安定に接触する寸法および形状の内壁を有する孔（図示されない。）が予め形成される。
　このような構成のトリプレート給電型平面アンテナでは、導波管４３ＣＷＣは、既述の導波管フランジ４３ＣＦとショート板４３Ｃｓとの間に、螺子４３Ｓ-1～４３Ｓ-5によって挟持され、かつこれらの螺子４３Ｓ-1～４３Ｓ-5によって電気的に接続されたグランド板４１、環状部材４３ＣＲ、スロット板４４および環状部材４３Ｃｒの内壁によって形成される。
　さらに、図５において、プローブ４３ＣＰは、図示されない送信機によって出力され、かつ導波管４３ＣＷＣの管内を伝搬する基本モードの電磁界として引き渡された送信波を「トリプレート線路の電磁界」に変換する。
　フレキシブル基板４３上では、この「トリプレート線路の電磁界」は、既述の幹線路４３Ｂおよびトランスフォーマ４３Ｔを介して母線４３ＦＭに引き渡され、さらに、パッチアンテナ４３Ａ１，１～４３Ａｍ，ｎに対してトーナメント給電される。
　このような給電の過程では、トランスフォーマ４３Ｔは、幅が母線４３ＦＭより狭く設定されることによって、同じ幅で形成されたその母線４３ＦＭと幹線路４３Ｂとの間におけるインピーダンス整合を図る。
　したがって、パッチアンテナ４３Ａ１，１～４３Ａｍ，ｎに対するトーナメント給電が、高い利得や効率の可能性というトリプレート線路の利点が損なわれることなく安価に実現される。
　なお、本発明に関連性がある先行技術としては、以下に示す特許文献１がある。
　特許文献１は、「基板に形成したストリップラインを両側より約2mmの空隙をおいて接地基板で挾んだトリプレート構成であって、上記接地基板の一方に放射素子を形成し、各放射素子へストリップラインの給電線により給電するようにした平面アンテナにおいて、19.05×9.525mmサイズの導波管の両側面から、幅が約1.7mmの最終の給電点のストリップラインを挿入し、この２つのストリップラインの間隔を0.5～1.0mm程度とし、且つ両ストリップラインから導波管に入力される電力の位相差を180°としたストリップライン－導波管変換器を形成する」ことによって、「良好な電力合成（分岐）を図ることができる導波管による給電を可能にした」点に特徴がある平面アンテナを開示している。
日本国特公平７－５２８０３号公報
　ところで、上述したトリプレート給電型平面アンテナでは、送信波の電力が従来の２５ワットより大幅に大きな５０ワット程度となると、幹線路４３Ｂで熱に変換される損失が大きくなる。
　しかも、幹線路４３Ｂは、断熱性が高い発泡シート４２-1、４２-2で挟まれ、さらに、グランド板４１とスロット板４４とによっても挟まれているために、１５０°Ｃ程度まで加熱される。
　また、トランスフォーマ４３Ｔは、既述の通りに幹線路４３Ｂや母線４３ＦＭに比べて幅が狭いために、例えば、１１５°Ｃ程度まで加熱される。
　しかし、発泡シート４２-1、４２-2は、耐熱温度が９０°Ｃないし１３０°Ｃと低いために、幹線路４３Ｂやトランスフォーマ４３Ｔに接触する部位が溶ける。このような状態では、トリプレート線路として好適な特性インピーダンス等の特性が劣化するために、所望の大電力の送信波の送信が阻まれる。
　すなわち、従来例では、送信電力が高くなるほど、給電路を構成するトリプレート線路の放熱性が本来的に低いために、特性の確保や安定性が損なわれ、総合的な性能や信頼性が著しく損なわれる可能性があった。
　本発明は、基本的な構成の変更と、物理的なサイズの増加とを伴うことなく、安価に大電力に適応できる給電路を提供することを目的とする。
　本発明の第１態様によれば、無線機に結合する導波管－トリプレート線路変換器からすずなり状に複数のパッチアンテナに至るトリプレート線路として形成された給電路であって、前記給電路上で、前記導波管－トリプレート線路変換器に最寄りの分岐点と、前記導波管－トリプレート線路変換器とで挟まれた区間の幅および長さは、前記区間のインピーダンスが前記分岐点の先にある支路のインピーダンスの並列値に直接整合し、かつ前記区間の損失が既定の上限値以下に抑えられる値に設定される。
　すなわち、導波管－トリプレート線路変換器から給電路上の分岐点に至る区間の幅および長さは、インピーダンス不整合と、無用に損失が生じることがない値に設定される。
　本発明の第２態様によれば、第１態様に係る給電路において、 前記幅および長さは、　前記導波管－トリプレート線路変換器を介して供給される電力の下で、前記給電路が晒される環境における前記給電路の温度と、前記給電路の発熱量との双方または何れか一方が既定の限度内に抑えられる値に設定されてもよい。
　すなわち、導波管－トリプレート線路変換器から給電路上の分岐点に至る区間の幅および長さは、インピーダンス不整合と、無用な損失とに起因して生じる温度や発熱量が既定の限度内となる値に設定される。
　本発明の第３態様によれば、第１態様または第２態様に係る給電路において、前記導波管－トリプレート線路変換器から前記複数のパッチアンテナに対するトーナメント給電を実現するトリプレート線路として形成されてもよい。
　すなわち、本発明に係る給電路では、導波管－トリプレート線路変換器から複数のパッチアンテナに個別に至る何れの経路の幅にも大きな格差が伴うことなく、これらのパッチアンテナに対して給電される無線信号のレベルおよび位相が所望の値に精度よく設定される。
　本発明に係る給電路は、トリプレート線路として形成されることによって、機構的に放熱効率が低く、かつ無線機から導波管－トリプレート線路変換器を介して供給される電力が大きい場合であっても、加熱と、その加熱に起因する特性の劣化が回避される。
　また、本発明に係る給電路では、トリプレート線路として形成されることによって、機構的に放熱効率が低く、かつ無線機から導波管－トリプレート線路変換器を介して供給される電力が大きい場合であっても、加熱に起因する発熱量およびその加熱は、特性が劣化しない限度内に抑えられる。
　したがって、本発明が適用された空中線系では、個々のパッチアンテナに対する給電が簡便に精度よく所望の形態で実現され、しかも、特性および信頼性が高く維持される。
本発明の一実施形態を示す図である。 本実施形態における給電系の温度分布を示す図である。 本発明が適用された偏波共用形のトリプレート給電形平面アンテナの外観を示す図である。 トリプレート給電型平面アンテナの構成例を示す図である。 従来のトリプレート給電型平面アンテナの給電系の構成を示す図である。 従来の給電系の断面図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
　図１は、本発明の一実施形態を示す図である。
　図１において、図４および図５に示すものと機能が同じ要素については、同じ符号を付与し、ここでは、その説明を省略する。
　本実施形態では、フレキシブル基板４３上の構成は、以下の点で図４および図５に示す従来例と異なる。
　(1) 変換器４３Ｃが母線４３ＦＭの至近点に配置される。
　(2) これに伴い、幹線路４３Ｂの長さが短く設定される。
　(3) さらに、幹線路４３Ｂの幅が従来例に比べて約２．５倍の（インピーダンスが１／２倍となる）値に設定される。
　(4) また、幹線路４３Ｂは母線４３ＦＭに直接連なる回路パターンとして形成され、図１に点線枠で示すように、両者の接続点には、トランスフォーマ４３Ｔが形成されない。
　以下、図１を参照して、本実施形態の動作を説明する。
　プローブ４３ＣＰは、送信機によって出力され、かつ導波管４３ＣＷＣの管内を伝搬する基本モードの電磁界として引き渡された送信波を従来例と同様に「トリプレート線路の電磁界」に変換する。
　フレキシブル基板４３上では、この「トリプレート線路の電磁界」は、既述の幹線路４３Ｂを介して母線４３ＦＭに引き渡される。
　このようにして送信機によって出力された送信波は、母線４３ＦＭに引き渡され、かつ従来例と同様にしてパッチアンテナ４３Ａ１，１～４３Ａｍ，ｎにトーナメント給電される。
　また、上記電気信号の母線４３ＦＭに対する引き渡しは、幹線路４３Ｂの太さが従来例に比べて約２．５倍の（インピーダンスが１／２倍となる）値に設定されるため、トランスフォーマ４３Ｔが介在しなくても、母線４３ＦＭが幹線路４３Ｂから２方向に分岐することに起因するインピーダンス不整合を伴うことなく行われる。
　さらに、幹線路４３Ｂは、変換器４３Ｃが母線４３ＦＭの至近点に配置されるため、従来例より大幅に長さが短く設定される。
　すなわち、プローブ４３ＣＰと母線４３ＦＭとの間に介在する幹線路４３Ｂの電気抵抗は、従来例に比べて大幅に低くなる。
　このように本実施形態によれば、送信波の電力が従来例より大幅に大きな５０ワット程度となっても、その電力の内、幹線路４３Ｂで熱に変換される割合が従来例より大幅に小さな値となる。
　したがって、各部の温度は、例えば、図２に示すように、発泡シート４２-1、４２-2の耐熱温度（９０°Ｃないし１３０°Ｃ）より小さな値に抑えられる。
　(1) 幹線路４３Ｂの温度は、約６０°Ｃとなる。
　(2) トランスフォーマ４３Ｔのように幅が狭い部位が介在しないため、発泡シート４２-1、４２-2の耐熱温度を超える箇所が無くなる。
　(3) 母線４３ＦＭの温度は、８０°Ｃ以下となる。
　すなわち、給電路やパッチアンテナ４３Ａ１，１～４３Ａｍ，ｎの形状、寸法、配置の何れもが大幅に変更されることなく、その給電路を構成するトリプレート線路に固有の低い放熱性の下で、大電力の送信電力に対する適応が可能となる。
　さらに、パッチアンテナ４３Ａ１，１～４３Ａｍ，ｎの総合的な利得は、例えば、幹線路４３Ｂの長さが７６ミリメートルから１９ミリメートルに短縮されたので、上記熱に変換される損失が軽減されることにより、約０．１デシベル向上する。
　したがって、本実施形態によれば、送信電力が大きい場合、あるいは広範に変化し得る場合であっても、空中線系の特性や信頼性が安定に確保される。
　なお、本実施形態では、発泡シート４２-1、４２-2は、板状の発泡材に限定されず、所望の周波数において、適切な誘電体として機能するならば、如何なる素材で構成されてもよい。
　また、本実施形態では、フレキシブル基板４３の素材は、所望の特性が得られるならば、如何なるものであってもよく、例えば、周波数と物理的なサイズとの兼ね合いのために波長が調整されるべき場合には、実効的なＱおよび比誘電率の値が好適であるセラミック等であってもよい。
　さらに、本実施形態では、母線４３ＦＭが幹線路４３Ｂとの接続点で２方向に分岐しているが、これらの幹線路４３Ｂと母線４３ＦＭとの間におけるインピーダンス整合が図られ、かつ両者で発生する熱量が所望の閾値未満に抑えられるならば、上記接続点で母線４３ＦＭが３つ以上の方向に分岐してもよい。
　また、本実施形態では、本発明は、上記幹線路４３Ｂと母線４３ＦＭとの接続点のみに適用されている。
　しかし、本発明は、このような接続点のみに限定されず、例えば、その母線４３ＦＭに連なり、かつトーナメント給電のために形成される後続の分岐点にも、同様に適用可能である。
　さらに、本発明は、ＫＵバンド（１３．７５ギガヘルツ～１４．５ギガヘルツ）だけではなく、トリプレート給電型平面アンテナが構成できる周波数帯（主に、１０ギガヘルツないし８０ギガヘルツ）であれば、同様に適用可能である。
　また、本発明は、回路基板上に母線４３ＦＭを含む給電路、幹線路４３Ｂ、パッチアンテナ４３Ａ１，１～４３Ａｍ，ｎがパターンとして形成されるアンテナであれば、適用可能である。
　さらに、本発明は、上りのリンクと下りのリンクとで共通の偏波で無線伝送路を形成する偏波専用型の平面アンテナだけではなく、例えば、図３に示すように、これらのリンクで互いに直交する偏波で無線伝送路を形成する偏波共用形の平面アンテナにも同様に適用可能である。
　さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。
　本発明は、無線機に結合する導波管－トリプレート線路変換器からすずなり状に複数のパッチアンテナに至るトリプレート線路として形成される給電路に広く適用できる。
　本発明に係る給電路は、トリプレート線路として形成されることによって、機構的に放熱効率が低く、かつ無線機から導波管－トリプレート線路変換器を介して供給される電力が大きい場合であっても、加熱と、その加熱に起因する特性の劣化が回避される。
　また、本発明に係る給電路では、トリプレート線路として形成されることによって、機構的に放熱効率が低く、かつ無線機から導波管－トリプレート線路変換器を介して供給される電力が大きい場合であっても、加熱に起因する発熱量およびその加熱は、特性が劣化しない限度内に抑えられる。
　したがって、本発明が適用された空中線系では、個々のパッチアンテナに対する給電が簡便に精度よく所望の形態で実現され、しかも、特性および信頼性が高く維持される。
　４１　グランド板
　４２　発泡シート
　４３　フレキシブル基板
　４３Ａ　パッチアンテナ
　４３Ｂ　幹線路
　４３Ｃ　導波管－トリプレート線路変換器
　４３ＣＦ　導波管フランジ
　４３ＣＰ　プローブ
　４３ＣＲ　環状部材
　４３Ｃｒ　環状部材
　４３Ｃｓ　ショート板
　４３ＣＷＣ　導波管
　４３Ｆ　給電路
　４３ＦＭ　母線
　４３Ｔ　トランスフォーマ
　４４　スロット板
　４４Ｓ　スロット開口

Claims (3)

  1. 　無線機に結合する導波管－トリプレート線路変換器からすずなり状に複数のパッチアンテナに至るトリプレート線路として形成された給電路であって、
    　前記給電路上で、前記導波管－トリプレート線路変換器に最寄りの分岐点と、前記導波管－トリプレート線路変換器とで挟まれた区間の幅および長さは、
    　前記区間のインピーダンスが前記分岐点の先にある支路のインピーダンスの並列値に直接整合し、かつ前記区間の損失が既定の上限値以下に抑えられる値に設定された
    　ことを特徴とする給電路。
  2. 　請求項１に記載の給電路において、
    　 前記幅および長さは、
    　前記導波管－トリプレート線路変換器を介して供給される電力の下で、前記給電路が晒される環境における前記給電路の温度と、前記給電路の発熱量との双方または何れか一方が既定の限度内に抑えられる値に設定された
    　ことを特徴とする給電路。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の給電路において、
    　前記導波管－トリプレート線路変換器から前記複数のパッチアンテナに対するトーナメント給電を実現するトリプレート線路として形成された
    　ことを特徴とする給電路。
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