JPH0365805A - 導波管アンテナ - 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、マイクロ波帯の電波を受信するアンテナに関
し、より詳しくは、スロット形状を精度よく加工した導
波管を用いて、高効率、高チルト角を得ることのできる
導波管アンテナに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、導波管にスロットをアレイ化して形成するアンテ
ナは既に高性能を必要とする分野で実用化されているが
、一般にそれらは導波管を機械加工して製作しており、
高い加工精度が必要とされ、コストも、高いものであっ
た。

従来型の導波管アンテナは、第４図に示したように、Ｗ
ＲＪ−１４０の規格の導波管（２４）にスロット（２５
）を機械加工してつけたものである。構造的には放射部
（２３）に電波を供給する給電部（２２）と、電波を放
射する放射部（２３）より構成されている。

導波管アンテナの特徴は、導波管の伝送損失（−０、３
ｄ　Ｂ　／　ｍ以下）が小さくアンテナ効率が高い点に
ある。また、スロットから放射される放射波（２７）が
放射部（２３）に対してなす放射角度ｅは、自由空間波
長をλ。、導波管管内波長をλ、として、７２１６％　
　Ｆを使うとｅ−３ＩＮ−’（λ。／λ、）で表わされ
、ＷＲＪ−１４０の導波管を用いたとき周波数１２ＧＨ
ｚでは約３８＃である。放射角度ｅはチルト角と呼ばれ
、衛星放送等を受信する場合、通常のパラボラアンテナ
であると衛星に対する仰角が３８°前後（関東地方）で
あるのに対して、導波管アンテナではすでにチルト角を
持っているためアンテナ本体を大きく傾ける必要がない
特徴がある。

しかしながら、従来の方法では導波管を切削、打 發抜等の機械加工で行っていたため加工精度を上げるの
が難しく、加工時間も多くかかる等の問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来の導波管アンテナのこのような問題点に
鑑み、その構成と加工方法に工夫を加えることによって
、複雑な形状のスロットも設計が容易で、且つ容易に加
工でき、設計寸法からの加工誤差が小さく、また高効率
で高チルト角の導波管アンテナを提供することを目的と
したものであ（課題を解決するための手段〕 即ち本発明は、導波管となる平行な複数本の溝を設けた
導体よりなる底部と、複数個のスロットを設けた導体よ
りなる蓋とを組立ててなる放射部、および、分配゛導波
路となる溝を設けた導体よりなる底部と、導体よりなる
蓋とを組立ててなる給電部から基本的に構成され、前記
放射部の蓋は金属薄板、もしくは金属薄板と有機基材と
の積層体に化学的エツチング法によりスロットを形成し
たものであることを特徴とする導波管アンテナである。

以下、図面により本発明の導波管アンテナを詳細に説明
する。

第１図は、本発明による導波管アンテナの放射部の一実
施例を説明するための図である。放射部は、導波路とな
る平行な複数本の溝（４）を設けた導体ブロック（３）
よりなる底部と、プリント回路用積値のスロット（１）
を設けた蓋（２）とを機械的、電気的に接続して組立て
られている。

ここで用いられる導体ブロック（３）の材質は、金属板
を板金加工したもの、あるいは射出成型、シートの熟成
型等の方法で溝を形成させたプラスチック成型部材の表
面にメツキ等の導電処理したものでもよい、ここで金属
板を板金加工する場合に用いられる金属の種類は導電率
の高い金属、例えば銅、アルミニウム等が好ましい、ま
た、プラスチック成型部材の表面に導電処理をする場合
には、無電解めっき法、金属溶射法、導電塗装法等が通
用出来るが、導電層の厚みはマイクロ波の浸透厚を考え
て１０ｕｍ程度が好ましい、無電解めっき法で行う場合
には、めっきがしやすいプラスチック、例えばＡＢＳ樹
脂等を用いるのが良い。

また、スロット（１）を形成した蓋（２）の素材として
プリント回路用積層板やフレキシブルプリント回路用基
板を用いた場合、その誘導率による影響でスロット（１
）の寸法を補正しなければならないが、スロット部分に
は基材が残っているため、導波管の内部が外気から遮断
され、湿気、水、有害なガス等に対して内部の金属が保
護されるので好都合である。また、必要に応じて導波管
内部に窒素等の不活性ガスを封入して耐候性を上げるこ
とも可能である。

蓋（２）の素材として使用するプリント回路用積層板や
フレキシブルプリント回路用基板は、特にその基材の電
気的特性が低誘電率、低誘電正接であることが好ましく
、例えば、マイクロ波帯のＫｕバンドにおける比誘電率
が４．０以下、誘電正接が２．０Ｘ１０””以下である
のが好ましい。

上記の条件を満たすものであれば材質は特に限定しない
、比誘電率が４．０以上になってくると基材中での多重
反射が多くなり、また誘電正接が大きくなると損失が大
きくなるため、上記の数値以゛下の特性が必要となる。

また、ｍｌ（２）の素材として用いられる金属の薄板あ
るいは箔は、厚みが１１００ａ以下が好ましい。

厚みが１００μｍを超えてくると、厚みの増加分だけス
ロットのインピーダンスが変化し、アンテナとしての放
射特性に対する影響が大きくなってくるので好ましくな
い。

放射部の導体ブロック（３）を形成する金属板、及びＭ
（２）のスロット（１）を形成させるための金属の薄板
あるいは箔等の導体の直流導電率は、４．０×１０’　
　（Ｓ／ｍ）以上でかつＪＩＳ　　ＢＯ６０１で規定す
る中心線平均粗さＲａが１μｍ以下であることが望まし
い、直流導電率が４．０Ｘ１０’以下であると導体損が
大きくなり、Ｒａが１μｍ以上であると高周波での導体
損が増加するため、上記の特性を持つ材料が好ましく、
逆に、上記の特性を満足していれば材料はどんな金属で
も使用可能である。上記の特性を持つ積層板、基板、あ
るいは金属の薄板または箔上に、レジスト等を用いて所
望のスロットのパターンを形成し、これを化学的エツチ
ングにより加工する。スロットのパターンのレジストを
形成する方法は、スクリーン印刷法、フォトレジストを
用いた写真感光法等があるがいずれの方法であってもよ
い。

放射部の底部となる導体ブロック（３）と、プリント回
路用積層板等にスロット（１）を設けた蓋（２）とを接
合するのには、次のいずれの方法でもよい。

（１）　　導電性接着剤（６）で接着する方法〔第１図
（ｂ）〕ここで用いられる導電性接着剤（６）は、体積
抵抗率５．０Ｘ１０−’（Ω、ＣＩ）以下であることが
好ましい、それ以上では損失が増えて効率が低下する。

（２）ネジ（７）もしくは、熱かしめによる圧着（第１
図（Ｃ）〕 この場合、接合部は十分圧力をかけて接触させる。この
時接触抵抗は５．　ＯＸ　１０す（Ω、ＣＩ）以下にな
るように調整するのが好ましい、また、ネジ（７）や熱
かしめのピッチ間隔は、形成される導波管の管内波長を
λ、とすると、１／４λ、ピッチにするとネジ（７）や
熱かしめのピッチ間隔による不連続部での反射を防ぐこ
とができるため好ましい。

次に、本発明における導波管アンテナの給電部ａ刺よ、
第２図（ｂ）に示すように導体ブロック（８）に導波路
となる溝（９）を設けた底部と、導体よりなる蓋０Φと
を組立てて槽底され、第２図（Ｃ）に示すように放射部
θ０と接続してアンテナを構成する。溝（９）の形状は
、−例として、Ｙ分岐の形状のものを第２図（ａ）のよ
うに７個組み合わせて、８分配の分配器を槽底したもの
を挙げることが出来る。

ここで用いられる導体ブロック（８）は、プラスチック
を射出成形、切削加工等の方法で成形し、表面に金属溶
射法、無電解めっき法、導電塗装法等の方法で導電層を
形成して得られる。導電層の厚みはマイクロ波の浸透厚
を考えて１０μｍ程度が好ましい、また、導体ブロック
（８）に用いられるプラスチックは、無電解めっき法で
導電処理する場合は、めっきがし易いＡＢＳ樹脂等を用
いるのが好ましい。

以下、本発明に基づく導波管アンテナを実施例、比較例
をもとに具体的に説明する。

〔実施例〕

厚さ７０μｍの電解ｖＡ箔で、第３図（ａ）に示したよ
うに１６本の溝０６）を有する底部０７）を作成し、ま
た、比誘導率２．９　（１２ＧＨｚ）、ｆｆｌ電正接２
．０×１０−コ（１２Ｃ；Ｈｚ）、厚み０．８−の耐熱
性ポリオレフィンと厚み３５μｍの圧延ｍ酸素ｗ４箔と
を積層したプリント回路用積層板を用いてＭａωを作り
、蓋ａ印には写真感光法を用いて、１６本分の溝００の
上部に相当する位置に、溝０ωの長さ方向に３０個、横
方向に１６個のスロットＯｇＪのアレイを化学エツチン
グ法により形成させた。底部０７）と蓋ａωとは体積固
有抵抗５．０Ｘ１０−’（Ω、ＣＩ）の導電性接着剤を
用いて接着し、アンテナの放射部を槽底した。

尚、圧延無酸素銅箔と電解ｗ４′Ｎはいずれも、中−同
相励振させ、放射部の終端は短絡させた。

〔比較例〕

機械加工によりスロットＱＩを形成したＷＲＪ１４０の
導波管（２１）　１６本を、第３図中）のように横方向
に連絡して平面状のアンテナの放射部を槽底した。スロ
ット（至）の形状は実施例と同じ特性を持つように設計
し、各導波管（２１）には均一同相励振させた。

実施例、比較例それぞれのスロットの設計方法と加工寸
法を第１表に示した通りで、本発明に従えば加工寸法の
誤差が小さいことが分かる。尚、寸法は十字形のスロッ
トの長さと幅を示し、設計寸法は誘導体および導波管の
肉厚に対する補正を含む。

また、アンテナとしての放射特性の測定結果は第１表の
通りであった。測定方法は日本電子機械工業会規格ＣＰ
−６０４−０３　ｒ衛星放送受信アンテナ試験方法（電
気的性ＩＩり」により、比較例の導波管アンテナの利得
をＯとして、実施例のアンテナの利得を示した。

第１表

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による導波管アンテナの放射部の一実施
例を説明するための図で、（ａ）は構成を示す斜視図、
（ロ）は横方向の断面図、（Ｃ）は部分上面図である。 第２１は本発明による導波管アンテナの給電部を説明す
る図で、（ａ）は導体ブロックに形成した溝（導波路）
の形状を示す図、（ｂ）は端部の断面図、（Ｃ）は放射
部と給電部とを組立てて構成したアンテナの全体を示す
図である。第３図は本発明の実施例と比較例を示す図で
、（ａ）は本発明による導波管アンテナ放射部の実施例
、（ｂ）は機械加工によりスロットを形成した導波管を
横方向に連結して平面状のアンテナの放射部を構成した
比較例である。また、第４図は従来の導波管アンテナを
説明するための図で、（ａ）は全体の概略図、（ロ）は
導波管１本分上面図、（Ｃ）は（ハ）図のＡ−Ａ’断面
図、（ｄ）は導波管アンテナの放射方向を示す図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）導波路となる平行な複数本の溝を設けた導体より
   なる底部と、複数個のスロットを設けた導体よりなる蓋
   とを組立ててなる放射部、および、分配導波路となる溝
   を設けた導体よりなる底部と、導体よりなる蓋とを組立
   ててなる給電部から基本的に構成され、前記放射部の蓋
   は金属薄板、もしくは金属薄板と有機基材との積層体に
   化学的エッチング法によりスロットを形成したものであ
   ることを特徴とする導波管アンテナ。