JPH02189008A

JPH02189008A - 円偏波アンテナ装置

Info

Publication number: JPH02189008A
Application number: JP783089A
Authority: JP
Inventors: Hisamatsu Nakano; 久松中野; Takeshi Ishino; 石野　健
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1989-01-18
Filing date: 1989-01-18
Publication date: 1990-07-25
Also published as: DE3927141C2; CA1331055C; DE3927141A1; FR2641904A1; GB2227369B; FR2641904B1; GB2227369A; GB8918771D0

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、円偏波を利用するレーダや衛星通信用等の円
偏波アンテナ装置に関する。

（発明の概要）本発明は、レーダや衛星通信用等の円偏波アンテナ装置
であって、電波の波長に比べて間隔の狭い平行金属平板
の一方の面に１個もしくは複数個の円偏波素子アンテナ
を設け、装置の奥行き寸法の低減を図り、小形で高感度
の装置を実現したものである。

（従来の技術）レーダアンテナ装置や衛星通信用アンテナ装置では、高
い感度（電力利得）が要求され、しかも設置場所に余裕
の無い場合には小形のものが望まれる。

第１０図乃至第１２図は円偏波アンテナ装置の従来例を
それぞれ示すものである。ここで、第１０図の第１従来
例は、電波が給電される方形導波管１の前面に複数個の
ヘリカルアンテナ２を導波管内部に結合するように配列
した導波管配列ヘリカルアンテナアレイである。また、
第１１図の第２従米例は、第１０図の導波管配列ヘリカ
ルアンテナアレイ３を多段式に配列した円偏波アンテナ
装置であり、各導波管配列ヘリカルアンテナアレイ３に
はそれぞれ減衰器４及び移相器５を介して電波を給電す
る構成となっている。第１２図の第３従来例は、反射１
１６の焦点に一次放射器７を配置したパラボラ形アンテ
ナ装置である。いずれの従来例も円偏波の電波を送信及
び受信できるものである。

（発明が解決しようとする課題）ところで、第１０図の第１従来例においては利得が少な
く、利得を上げるために第１１図のように多段式に導波
管配列ヘリカルアンテナアレイ３を配列すると構造が大
形となり、給電が複雑となる欠点が生じる。また、第１
２図の第３従米例においては、−次放射器７が反射鏡６
より突出して占有空間を増加させる欠点がある。

本発明の目的は、設計が簡易で、奥行きが小さく、補遺
が小形にして高感度の円偏波アンテナ装置を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するためｔこ、本発明は、電波の波長に
比べて間隔の狭い平行金属平板の第１の平板の中央より
給電された電力が、第２の平板にあけられた１個以上の
小さな穴を通して分岐され、この分岐電力が１個以上の
円偏波素子アンテナを励振する構成としている。

（作用）本発明の円偏波アンテナ装置においては、１個以上の小
さな穴を形成した平行金属平板が、当該穴に給電用挿入
部が挿通された円偏波素子アンテナに対して電波を分岐
する手段として働き、減衰器や移相器等の手段は不要で
あり、設計が容易で構造も簡単となる。また、平行金属
平板の厚みは小さく、素子アンテナの突出も小さくでき
、平面的な構造であるから、奥行き寸法が小さく、占有
空間を小さくできる。

（実施例）以下、本発明に係る円偏波アンテナ装置の実施例を図面
に従って説明する。

第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示す。

これらの図において、１０はｆｊＳｌの円形金属平板、
１１は１２の円形金属平板であり、これらにより送受（
ａ電波の波長に比べて間隔の狭い平行金属平板が構成さ
れる。そして、平板１０．１１の外周縁を短絡、密閉す
る如く円形金属リング１２が取り付けられ、これらによ
り内部空間を有する偏平な円筒体が構成されることにな
る。

第１の円形金属平板１０の中央には中央給電用穴１３が
形成され、第２の円形金属平板１１には多数の小さな穴
１４が形成されている。また、第２の平板１１の内面中
央には金属テーパー錐状整合素子１５（横断面が円形で
、好ましくはテーパーが末広がりになっているもの）が
接続、固定されており、中央給電用穴１３に端部が嵌め
られた給電用同軸線路１６の芯［１７の延長部分が晟金
属テーパー錐状整合索子１５の頂点に接続されている。

同軸線路１６の外側導体１８はｆ５１の平板Ｌｏｔ：接
続されている。

円偏波素子テンテナとしては第３図に示すヘリカルアン
テナ２０が使用され、ヘリカル（螺旋形状）を構成する
導線の末端部に形成された直線状の給電用挿入部２１を
、前記小さな穴１４に嵌合した誘電体２２に挿通するこ
とによって支持される。

前記円偏波発生用のヘリカルアンテナ２０のアンテナ利
得や周波数帯は、ヘリカルピッチ角、ヘリカル円周、ヘ
リカル巻数を適宜選択して自由に設定することができる
。また、多数のヘリカルアンテナ２０の平行金属平板に
対する配置は、例えば給電点に対して同心円上に配置す
る、換言すれば多数の小さな穴１４を前記第２の円形金
属平板１１の同心円上に形成することなどが考えられる
。

なお、用途に応じてスパイラル状、基盤目状等の種々の
配置が採用できる。

なお、第２図のように、前記円形金属リング１２の内側
にはリング状に残留電力吸収のための電波吸収体２３が
配設されている。

以上の第１実施例の構成におい−６同軸線路１６より供
給された給電電力は、平板１０．１１の平行金属平版の
内部空間を半径方向に進行するにつれて逐次ヘリカルア
ンテナ２０の給電用挿入部２１に結合吸収され、小さな
穴１４を通って平板１１の外側に抜は出してヘリカルア
ンテナ２０を励振する。そして、給電電力が平行金属平
板の終端、すなわち外縁部に到達したときは実質的に零
になる。もし残留電力が存在しても電波吸収体２３で吸
収され、給電方向に向かう反射電力は無いようになって
いる。

以上の第１実施例のｖＩ戒によれば、平行＝に属平板内
の給電電力をヘリカルアンテナ２０の給電用挿入部２１
を介して逐次放射電力に変換でき、しかもヘリカルアン
テナを平板１１上に複数個配列したことにより放射ビー
ムを狭くできるのでアンテナ利得を上げることができる
。また、進行波形の電流を素子アンテナとしてのヘリカ
ルアンテナ２０上に分布させて用いているので、周波数
帯域が広帯域である。さらに、給電に際して滅装器や移
相器は不要で構造が簡単である。

なお、平行金属平板の径が充分大きく、外縁部に到達し
たときの残留電力を零にできるのであれば、電波吸収体
は省略可能である。

ｆｊＳ４図は本発明の第２実施例であって、素子アンテ
ナとしてのヘリカルアンテナ２０を平行金属平板に対し
て取り付は支持する構造を工夫している。この場合、第
２の円形金属平板１１に形成された小さな穴１４には７
ランジ付き誘電体２２Ａが嵌合固定され、該誘電体２２
Ａの中心にヘリカルアンテナ２０の給電用挿入部２１が
挿通、支持されている。なお、その他の構造は前述の第
１実施例と同様である。

この第４図の第２実施例によれば、誘電体２２Ａの７ラ
ンジ２５によって、ヘリカルアンテナ２０のヘリカル部
分が平板１１に接触してしまう事故の発生を防止でき、
また各ヘリカルアンテナ２０のヘリカル部分が常に７ラ
ンノ２５の厚みＴだけ平板１１より離間して取り付けら
れることになって、ヘリカルアンテナ２０を多数取り付
ける場合でも取り付は条件を一定にできる利点がある。

第５図及びｔ５６図は本発明のｆｆ１３実施例であって
、素子アンテナとしてスパイラルアンテナ３０を使用し
ている。このスパイラルアンテナ３０は１本の導線をス
パイラル形状（平面の渦巻き状）に形成したものであり
、導線末端部に直線状の給電用挿入部３１を一体的に形
成している。ここで、スパイラルアンテナ３０の第２の
円形金属平板１１に対しての取り付けは、平板１１の小
さな穴１４に代められた誘電体３２に、給電用挿入部３
１を挿通することによって行うが、誘電体３２の平板１
１より外側に突出する部分は金属円筒３３で囲んで同軸
線路と同様の構造にしておく。これは、スパイラル（渦
巻きアンテナパターン）に到達する前に給電用挿入部３
１の途中より電波が放射されるのを防止するためである
。

スパイラルアンテナ３０のスパイラルの外周Ｃは、使用
周波数から計算される波長の１倍以上とし、２倍を越え
ない。また、スパイラルと平板１１の表面までの距離Ｈ
は使用周波数から計算される波長の１／２倍以下とし、
通常１／４倍にとるのが放射ビーム成形の点で良い。

なお、素子アンテナの構成以外は前述の１１実施例と同
様である。

上記第３実施例の場合、素子アンテナがスパイラルアン
テナ３０であるため、装置の奥行き寸法をさらに縮小し
て平面的なアンテナ装置を構成できる利点がある。また
、進行波形の電流を素子アンテナとしてのスパイラルア
ンテナ３０上に分布させて用いているので、周波数帯域
が広帯域である。

第７図は本発明の第４実施例であって、素子アンテナと
してパッチ状アンテナ４０を使用している。このパッチ
状アンテナ４０は一肘の切欠講４２を形成した円形金属
板４１の切欠溝中心線から４５°ずれた所で、かつ裏面
中心から半径の１／３＠れｔこ点に直線状導線の給電用
挿入部４３を接続一体化したものである。ここで、パッ
チ状アンテナ４０のｔｊＩＪ２の円形金属平板１１への
取り付けは、第８図のように平板１１の小さな穴１４に
はめられた誘電体４４に給電用挿入部４３を挿通、支持
することによって行なわれる。但し、切欠溝付円形金属
板４１と平板１１の表面までの距離Ｈは使用周波数から
計算される波長の１／１０倍以下とする。

なお、素子アンテナの構成以外は萌述の第１実施例と同
様である。

上記第４実施例の場合、素子アンテナがパッチ状アンテ
ナ４０であるため、素子アンテナ自体の構造が簡単にな
り、また装置の奥行き寸法を縮小して平面的なアンテナ
装置を構成できる。但し、周波数帯域は狭くなる。

＠９図は本発明の第５実施例であって、素子アンテナと
して絶縁基板５０の片面上に厚膜印刷技術、薄膜技術、
エツチング等の技術によりスパイラル又はパッチ状のア
ンテナ導体パターン５１を形成したものを使用している
。アンテナ導体パターン５１には基板５０を貫通する直
線状導線の給電用挿入部５２が接続一体化され、註給電
用挿入部５２は平板１１の小さな穴１４に嵌められた誘
電体５３に挿通、支持される。但し、誘電体５３の平板
１１より外側に突出する部分は金属円筒５４で囲んで同
Ｍ線路と同様の構造にしておく。これは、スパイラル又
はバッチ状のアンテナ導体パターン５１に到達面に給電
用挿入部５２の途中より電波が放射されるのを防止する
ためである。

この第９図のｆ５５実施例によれば、絶縁基板上にアン
テナ導体パターン５１を形成すれば良く、素子アンテナ
の個数が多い場合にも同一絶縁基板上に必要な数のアン
テナ導体パターンを形成すれば良いから、量産性の向上
を図ることができる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の円偏波アンテナ装置は、
平行金属平板内の電力を円偏波素子アンテナの給電用挿
入部を介して逐次放射電力に変換でき、しかも素子アン
テナを平行金属平板の一面上に複数個配列することによ
り放射ビームを狭くできるのでアンテナ利得を上げるこ
とがで慇るという効果があり、また構造が簡単であるの
で、レーダ、衛星通信用アンテナに好適であると言える
。

【図面の簡単な説明】

＃ＩＪ１図は本発明に係る円偏波アンテナ装置の第１実
施例を示す平面図、第２図はｆｊＳ１図のＩＩ−ＩＩ断
面図、１３図は第１実施例における素子アンテナの取り
付は構造部分を示す断面図、第４図は本発明の第２実施
例を示す断面図、ｔｊＳＳ図は本発明の第３実施例を示
す平面図、第６図は同断面図、第７図は本発明のｌ＠４
実施例を示す平面図、！＠８図は同断面図、第９図は本
発明の第５実施例を示す断面図、第１０図は１従米例の
斜視図、第１１図は第２従米例の斜視図、第１２図はｆ
５３従来例の側面図である。１０・・・第１の円形金属平板、１１・・・第２の円形
金属平板、１２・・・円形金属リング、１３・・・中央
給電用穴、１４・・・小さな穴、１５・・・金属テーパ
ー錐状整合素子、１６・・・同軸線路、２０・・・ヘリ
カルアンテナ、２１，３１，４３．５２・・・給電用挿
入部、２２．２２Ａ、３２．４４．５３・・・誘電体、
２３・・・電波吸収体、３０・・・スパイラルアンテナ
、４０・・・パッチ状アンテナ、５０・・・絶縁基板、
５１・・・アンテナ導体パターン。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電波の波長に比べて間隔の狭い平行金属平板の第
１の平板の中央より給電された電力が、第２の平板にあ
けられた１個以上の小さな穴を通して分岐され、この分
岐電力が１個以上の円偏波素子アンテナを励振すること
を特徴とする円偏波アンテナ装置。
（２）前記平行金属平板の第１の平板及び第２の平板の
外周縁を短絡する如く金属リングが設けられている請求
項１記載の円偏波アンテナ装置。
（３）前記平行金属平板の内部空間の外周部に電波吸収
体が設けられている請求項１又は２記載の円偏波アンテ
ナ装置。
（４）前記平行金属平板の第２の平板の内面中央に金属
テーパー錐状整合素子を接続し、該金属テーパー錐状整
合素子に給電用線路の先端を接続した請求項１記載の円
偏波アンテナ装置。
（５）前記素子アンテナがヘリカルアンテナ、スパイラ
ルアンテナもしくはパッチ状アンテナである請求項１記
載の円偏波アンテナ装置。
（６）前記小さな穴には前記素子アンテナの給電用挿入
部を支える誘電体が設けられている請求項１記載の円偏
波アンテナ装置。