JPH02101802A - 平面アンテナ及び平面アンテナの製造方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、不安放射を軽減させ量産性に適し九マイクロ
ストリシブ回路構成のス５ット形平面アンテナ及び平面
アンテナの製造方法に関する。

（従来の技術） 最近、静止衛星（赤道上空３６．０００Ｋｍ）によるＳ
ＨＦ帯（１２ＧＨｚ帯）を用い九衛星放送、多目的通信
衛星による衛星通信等が実用化されている。

衛星を利用して伝送される電波（マイクロ波）を受信す
るには１ｍ根や壁に容易暑こ施行できる平面アンテナが
注目されている。

このような平面アンテナとしては、放射素子又は、これ
らを多数配列してなるアレーアンテナを誘電体基板又は
誘電体フィルムに給電源と共に設けｔいわゆるマイクロ
ストリシブ形の弔面アンテナが広く世の中で使用されて
いる。

このアレーアンテナの放射素子は、ダイポール、矩形パ
ッチ、円形パッチアンテナ等スロットアンテナと呼ばれ
る矩形及び円形スロットが用いられ。

いずれも優ｒｔｅ放射素子である。このうち一般的には
、スロット形の放射素子を用いている。

スロｖト形平面アンテナの構造は、給電線路の方式によ
りて異なるが、伝送損失の少ないトリプレート方式が、
平面アンテナに適し九給電構億として利用されている。

第４図に、トリプレート方式を用いた平面アンテナの断
面図が示されている。これは、平面アンテナの一放射素
子分だけを示しｔものである。

同図に示し九様に、第１の基板３２１こは、スロット３
０と下面に導体３３が形成されている。第２の基板３５
には、放射素子３１とこれに給電する九めの給電線３４
とが形成されている。まｔ、第３の基板３７の上面には
、導体３６が形成されでいる。この第２の基板３５を中
心にして第１の基板３２と第３の基板３７とでサイドイ
ッチ状にはさみ込んだ構成となりている。送信時を考え
てみると、このトリプレート方式の平面アンテナでは、
電界分布が同図のＢに示し定領域に表われていると８つ
、給電線３４＃こ電力が給電されｔら。

互いに逆向きの電気力線３８．３９が生じて、両者でバ
ランスがとれｔ状態となる。

従りて、Ｂの領域内では給電ｆｓ３４からの放射はない
。次にＡの領域について即ち、放射素子３１暑こ電磁的
に結付さａ＊スロｙ　）３０から電波が放射される時に
ついて考える。

電気力線は同じように、第３０基板３７方面からは生じ
る。一方、第１の基板３２方面からの電気力線は、スロ
ット３００部分が切りとられている之めに、発生しなく
なる。このＩｉ＠により、放射素子３１からスロット３
０を介して電波が放射されることになる。しかし、この
部分で、ｔ５？−分布は不平衡な状心となる。このスロ
ット３０付近は、必ずしも電気力線の全てが電波となり
て外部Ｉこ放射されるものではなく、電界分布が不弔衡
であるから複雑なモードが発生している。特に同図に示
し九ごとく、給電線３４＃こ沿りて横方向に伝搬する波
４０が存在しｔ横付、これが不要放射となり隣接する放
射素子や給電線の励振分布を乱す原因となる。

この不要放射を防止する方法として、従来、第５図に示
しｔように、スロットや放射素子が形成されている周囲
ｉこ針のよう醗こ細ぐ煩い導体棒を数本立てる方法を利
用してい友。同図（ａ）＃こは、平面アンテナの一放射
素子分の全体図が示されており。

同図（ｂ）１こは、同図（ａ）のＡ−８間断面図が示さ
れているようすこ、＠１の基板４１と第２の基板４２と
第３の：ＩＳ仮４３によりて、第４１辺に示しｔ様な平
面アンテナが構成されている。更に、放射素子４４の周
囲を取り囲む様に、導体棒４５，４６，４７，４８゜４
９．５０．５１ｅ設置シテイル。各導体ｎ４５　、４６
　。

４７．４８，４９，５０．５１は、第１の基板４１と第
３の基板４３とが導通されるよう第１の基板４１から喚
３の基板４３まで貫通させている。この導体棒によりて
、放射素子の周囲に強制的に電気的な管を設けている。

ま友、各導体棒４５，４６，４７゜４８．４９，５０．
５１夫々の間隔は、同図（ｂ）蚤こ示し上様に、不要放
射波５２を伝搬させない九めにも、力ｖトオフ波長の手
分以下の長さ番こしなければならないつ 以上の構成により不要放射波の影響にほとんどなくなる
、このことは嘉６図に示しｔ放射特性の測定匝から明ら
かである。１同図（ａ）には、導体棒を設置しｔ横付の
結果が示されている。同図（ｂ）には、導体棒を設置し
ていない時り結果が示されている。

この導体棒は、全体の放射指向性の乱れが少なく特に横
方向や放射方向の反対側へ洩れる放射が著しく改善され
る。しかし、導体棒の数はこの実験によれば５−放射素
子に対して６本以上必愛であることがわかりている。こ
の様な針のように、細く短い導体１１！を数百、数千の
放射素子からなる平面アンテナの基板と一基板との間に
設けることは、困難であり、何らかの圧力により折れる
可能性もあ朱色 る。４呵４４．導体俸が通るように３枚の基板に共通し
ｔ数千、枚方の穴をあけなければならないので、製庸工
慢が複雑になり、量ｍ　ｔｔｈ　ｇこも乏しかり九。

（色町が解決しようとする味題） 以上述べてき上様に、トリグレート講義のスロット形乎
面アンテナにおいて、給電７噸が上下にある導体にはさ
まれているトリグレート講義の部分では、電気力線のバ
ランスがとれているもののスロｒト部と放射素子との間
では電気力線のバランスがくずれるので、こｎから生じ
る不便放射が隣接ｒる放射素子や給４線に影響を与えて
いｔｏこｎを解決するｔめに導体１１１を各放射素子の
周囲を喉り囲むように設置して隣接する放射素子及び給
電線に不要放射の影響を与えないようにする方法が従来
とられていｔ、しかし、この方法では、多数のアンテナ
素子を備え九平面アンテナにおいて。

各放射素子の周囲を取り囲むように細かく短かい導体棒
を設置するには、各基板夫々共４ｔこ各放射素子の間り
に導体棒を通ｔｔめの穴を形成さげなければならず、精
密さを要し、製置が複雑ｉｎなり。

１１産性に乏しかりた。ま九、何らかの圧力により導体
棒が折れる可能性がありｔ。

そこで１本発明は、これらの点憂こ鑑みてなされｔもの
で、基板と基板との間に放射素子の周囲を取り囲むよう
に少なくとも表面が導体でできでいる複数の球状体を接
着させるだけで精密な工程もいらないｔめ製造が聞手で
かつ、陸産性に富んでいて不快放射の影響を＠減させる
ことができる子面アンテナ及び平面アンテナの製造方法
の提供を目的とするものである。

〔伯明の構成〕

（８１！題を解決するｔめ０手反） 上記目的を達成するために本箔明においては、第１の基
板に複数のスロットと片面全体に導体を形成させており
、第２の基板には、この複数のスロットと′￥ｔｉ的−
こ結付される位置に複数の放射素子及びこの放射素子に
給電する給電線が形成され、第３の基板暑こは、片面全
体に導体を形成させている。これらの基板を１１ｒ１次
積鳴しｔトリグレート講義の平面アンテナである。

この平面アンテナにεいて、複数の放射素子夫々の周囲
を取り囲むように第１の基板と第２の基板との間に複数
の球状体を設置する。この球状体は少なくとも表面が導
体で形成されているもので夫々はぼ同じ大きさＤもので
ある。まｔ、第２の基板と第３０基板との間に前述し上
体状体を設置している位置に相対する位置にも同様に球
状体を設置している。この様な構成にすることを特徴と
するものである。

更着こ、平面アンテナの製造方法としては、＠１の＃成
体基板Ｉこ複数のスロＶトを形成させ、この基板の片面
全体に導体をエツチングする放射板製造工程とこの複数
のスロットと’ｇａ的Ｉこ結曾される複数の放射素子及
びこの放射素子に給電する給電線を第２の誘電体基板に
形成する給電板！！遣工程と、複数の放射素子夫々の周
囲を取り囲むように少なくともｆｉ面が導体で形成され
たほぼ同じ大きさの球状体を第２の誘電体基板の表裏面
の相対する位置壷こ複数接着する球状体接着工程と第３
の誘電体基板の片面全体に導体を形成する地導体板製造
工程と、第１の誘電体基板と第２の誘電体基板と第３の
誘電体基板とを順次積層する基板積１工程とからなるこ
とを特徴とするものである。

（作用） 本平面アンテナは、導体が形成されｔ第１の基板と第３
の基板とで、放射素子やこれ醗こ給電するための給ｔｌ
！ｉＩが形成されている窮２の基板を挟んだトリグレー
ト構造である。第１の基板には、放射素子に電ε的に給
電されるようにスロットが形成されている。

この平面アンテナの第１の基板と′第３の基板との間に
、放射素子の周囲を取り囲むように、球状体を設置し、
かつ、第２の基板と第３の基板との閣の前述し九位置に
設置され電球状体と相対する立（置にも球状体を設置す
ることで不安放射を軽減させている。

まｔ、平面アンテナの製造方法としては、不要放射を＠
減させるｔめに第２の基板の上述しｔ位置ｉこ球状体を
接着させるという簡単な工程で実現でき、スロット及び
放射素子の個数が多い平面ア（実施例） 以下１図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
１図１こは１本発明の一実施例が示されている。まず、
本発明の平面アンテナ製造方法の−ｆｆｊｌについて以
下壷こ説明する。例えば、フ、Ｊ［脂？ガラスクロス、
アルミナ等から成る第１の基板１に形は限定されるもの
ではないが、−例として正方形の穴即ちスロツト２，３
，４，５，６．７を複数、この１台に６つ形成している
。まｔ同じく第１の基板１０片面即ちこの場会下面ξζ
銅等の導体１９を全面にエツチングしている。第１の基
板１と同様の素材からできている第２の基板９には５例
えば、上面−こ、鋼等の導体でてき九放射素子１０．１
１．１２，１３，１４．１５をエツチング等φこより形
成し、この放射素子１０．１１．１２．１３．１４゜１
５に給電するｔめの導体でできｔ給電線８がエツチング
等憂こより形成されている。尚、後述する基板どおしの
納会に際しては、スロット２，３゜４’　、　５　、６
　、７と放射素子１０　、１１　、１２　、１３　。

１４．１５との夫々が１！磁的に結付される様な位置に
これらを形成させなければならない。

導体からなる球状体（以下略して導体球と記載する）１
６を複数例えばｎ１率が１に近い接着剤で放射素子が形
成されている面即ちこの暢曾、第２の基板９の上面に接
着させる。まｔにの第２の基板９の下面にも、上面に導
体球１６を接着させｔ位置と相対する位置に、前述しｔ
と同様の導体球を接着させる。尚、この導体球１６は１
例えばガラス等の素材ででき電球状体１こ、白金等の導
体を蒸着させてつくられている。まｔ、この導体球１６
の導体表面の厚さｔＩ′ｉ、、使用周波数が例えば、１
０ＧＨｚであるならばｈＯ０６μｍあればよい。導体球
は、大きさが数ｍｍ程度のものを用いることにより基板
ど３しを結曾しｔ時にすき間があまりあかないようにし
ている。併せて、導体球を何百個、何千個も接着させｔ
時の′＋平面アンテナ総重縫！′ｉ、比較的怪くなる。

基板結付の際に、導体球が基板どおしでサントイＶテ状
にはさみこまれｔ時、上下基板に直接接触している方が
望ましい。

しかし、導体球と上下基板との間が数μｍ程反帷Ｔ７．
でいても、接着剤等の薄い絶縁体を塗布する等し６て、
これらの間が浮歇結付番こよりて鑞気的擾こ十分結付し
ていると考えられる程度なら差しつかえない。導体球と
導体球との間隔は、すき間がない程度１１０ち、導体球
どおしが接触されるように接着させるのが望ましいが、
少なくともこの放射素子に使用される同波数の波長の半
分以下の間隔にし上方がより不要放射を軽減させる効果
があられれる。次に、前述しｔような素材からなる第３
の基板１７０片面即ち、この壜台上面に、銅等の導体１
８を全面にエツチング形成する。これらの工程を終了し
九基板を順次接着剤等で積層させる。

以上説明しｔ製造方法によって得らｎｔ平面アンテナの
構成を用いることφこより、導体球をはさんだ上下の導
体により、この導体球が接着されｔ部分は、上下の導体
を同電位とさせるｅ？ｆ）、成気的な壁が形成されて不
要放射が発生してもこの不要放射が、他の放射素子の方
向に伝搬することはほとんどなくなる。

従って以上説明してきた製造方法によると、導体球を基
板に接着させるだけの簡準な工程で不要放射を軽減でき
、基板と基板とを談着させ定時の安定性がよく、かつ量
産性憂こ適したものとなる。

次に、第２図に示し定平面アンテナの一放射素子分の構
成図を用いて以下に構成を説明する。同図（ａ）には、
平面アンテナの一放射孝子分の構成図が示されている。

また、同図（ｂ）には、同図（ａ）のＡ−Ｂ間断面図が
示されている。前述しｔ様に、第１の基板１にスロット
２０が形成され、下図に導体１９が形成されている。第
２の基板９には、放射素子２１と、これに給電するｔめ
の給電第２２とがエツチング等で形成されている。ま九
、放射素子の周囲を噛り囲むより憂こ、複数の導体球２
３を接着させている。そして、これは、下面においても
同様番こ、接着されている。第３の基板１７の上面には
、導体１８が全面に形成されている。そして、これらの
基板を順次積層することでこの様な平面アンテナの一放
射素子分が構成される。

第２１ス（ｂ）に示されている様に、第１の基板と第２
の基板９０間は、導体球２３＃こよりてこの直匝分の間
隔がおいている。この間隔は、微妙な長さであり、数ｍ
ｍ程度である。同様に、第２の基板９と４３の基板１７
との間も、導体球の直匝分の間隔がおいている。導体球
６０は、＠１Ｉ７）基板１に形成されている導体１９と
接しており、導体球６１は％第３の基板１７１こ形成さ
れている導体１８と接している。

導体球６０．６１夫々は、第２の基板９と接しているも
のの、′電気的に接していない。しかし。

ｔＸ２の基板９は、薄いもので、誘電体でできているｔ
めに、電磁的に結合されている状態である。

従って、導体１９と導体球６０と第２の基板９と導体球
６１と導体１８とによりて、電気的な壁が形成されｔこ
とになる。他の導体球の部分でも同様の構成となりてい
る。これらの構成によって。

スロット２０及び放射素子２１０部分で成像力線の不平
衡状態が起りても、前述しｔ１気的な吸によりて不要放
射が、他の放射素子や給鑞線に対して影響を与えるよう
なことを軽減できる。

以上説明してきｔ構成でできている下面アンテナの放射
特性が第３図に図示されている。第６図（ａ）に示され
ている導体棒を設置し九平面アンテナの特性図と比較し
てみると、はぼ回じ持・注が得られており、尚、かつ本
平面アンテナでは、放射方向の反対側へ洩れる放射特性
が改善されている。

いずれにしても、従来ににぬ特性が得られ、かつ構成も
ａ漬方法も開学な下面アンテナを実現することができる
。

尚この下面アンテナは、前述してきｔ説明のように、放
射即ち送信を例にして説明してき之が。

受旧においても同様の効果が奏せられるので％送受信共
３こ、使用することが可能である。

〔発明の効果〕

以上詳述してきたように１本発明によれば、放射素子の
周囲＋ｙり囲むよう番こ少なくとも表面が導体でできて
いる球状体を設置することによりて。

スロット近傍で生じる不要放射をほとんど遮断すること
ができる。従りて１本発明の平面アンテナでは、この放
射素子の近傍−こある給ｔＳ及び放射素子に対しての不
便放射波の影響はほとんどなくなり、励振分布の乱れが
防止でき、所望の励振分布を実現し易くなる。

まｔ、不発明では不安放射を防止するｔめ齋こ、基板と
基板との間に放射素子の周囲を取り囲むよう球状体を接
着させるだけで、従来の導体棒より基板結付時の安定性
がよ＜ＷＲ革な製造により実現できる。このことより従
来と同様不要放射が軽減でき製造が簡略比できるので、
を産性に適しｆ′？：、平面アンテナの製造方法を実現
することができる、併せて、不要放射波抑圧に重要な役
目をする球状体の配列方法も接着させる位置によりて制
御でき品質の高い平面アンテナを提供することができる
。

４、　図面の１１１ｇ革な説明 ′＠１図は１本発明の一実施例を示しｔ図、第２図は１
本発明の下面アンテナの一放射素子部分を示しｔ図、篤
３図は、本発明の特性を示しｅ　ｔｑ　。

＠４図％Ｅｌ　５図は、従来例を示しｔ図、第６図は。

従来の特性を示しｔ図である。

１・・・第１の基板、２．３，４，５，６．７・・・ス
ロット、８，２２・・・給を組　９・・・第２の基板、
１０　、　ｌ　１　、　ｌ　２　、１３　、１４　、１
５．２１・・・放射素子、１６，２３．６０．６１・・
・導体球、１７・・・第３の基板、１８．１９・・・導
体。

代理人　弁理士　　則　近　憲　右 同　　　　　　　　松　　山　　光　之第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のスロットを形成させかつ片面全体に導体を
   形成させた第１の基板と、前記複数のスロットと電磁的
   に結合させるための複数の放射素子及びこの放射素子に
   給電する給電線が形成された第２の基板と、片面全体に
   導体を形成させた第３の基板とを順次積層したトリプレ
   ート構造の平面アンテナにおいて、前記第１の基板と前
   記第２の基板との間に少なくとも表面が導体で形成され
   たほぼ同じ大きさの複数個の球状体で前記複数の放射素
   子夫々の周囲を取り囲むように設置しかつ、前記第２の
   基板と前記第３の基板との間にも前記複数の球状体とほ
   ぼ相対する位置に前記球状体を設置してなることを特徴
   とする平面アンテナ。
2. （２）第１の誘電体基板に複数のスロットを形成させ、
   片面全体に導体をエッチングする放射板製造工程と、 第２の誘電体基板に前記複数のスロットと電磁的に結合
   される複数の放射素子及びこの放射素子に給電する給電
   線を形成する給電板製造工程と、前記複数の放射素子夫
   々の周囲を取り囲むように前記第２の誘電体基板の表裏
   面の相対する位置に少なくとも表面が導体で形成された
   ほぼ同じ大きさの球状体を複数接着する球状体接着工程
   と、第３の誘電体基板の片面全体に導体を形成する地導
   体板製造工程と、 前記第１の誘電体基板と前記第２の誘電体基板と前記第
   ３の誘電体基板とを順次積層する基板積層工程とからな
   ることを特徴とする平面アンテナの製造方法。