JPH0373601A - 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、導波管アンテナの給電部の構造に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、高周波領域に於ける情報通信や放送用のアンテナ
としては、特に高性能な特性が要求される分野に於いて
は導波管が用いられている。その理由は、高周波信号の
線路として導波管を用いれば導体損が極めて少なく、か
つ誘電損や輻射損などもないため、極めて低損失かつ高
効率なアンテナを実現することができるためである。

第３図および第４図は従来の導波管アンテナの例であり
、電波を受信するためのスロットａＯが形成されたアン
テナ部導波管０つの中を伝播した信号は、結合用スロッ
）（１２１により給電部導波管（ロ）へと伝達され、コ
ンバーターまで導びかれる。このように従来の導波管ア
ンテナは、複数のアンテナ部導波管（１ツを１本の給電
部導波管Ｑ４に結合しているために、おのおののアンテ
ナ部導波管α＄は結合用スロットａ″！Ｊにより、直列
に励振される。

一方、アンテナの効率を最大限に貰めるには、おのおの
のアンテナ部導波管０３）は同相かつ等振幅に励振され
ることが必要であるが、従来の方式では結合用スロット
■のピッチを導波管の管内波長に等しくすることによっ
て同相に励振することは可能であるものの、等振幅に励
振することは極めて難しい。

すなわち、たかだかＩＯないし２０個程度の結合用スロ
ット個数では、可能な限り等振幅になるように結合用ス
ロットの形状を設計しても、給電用導波管の終端部に残
存してしまうエネルギーをなくすことはできず、逆に残
存するエネルギーを可能な限り零に近づけるように結合
用スロットを設計すると、等振幅条件から大きくずれる
。いずれにしてもこのような方式では信号を１００％有
効にコンバーターまで伝達することは不可能であり、線
路損失が小さいにもかかわらず、結果としてアンテナと
しての効率はあまり高められなかった。

〔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かかる欠点に鑑みて
種々検討した結果得られたものであり、その目的とする
ところは、製造が容易でかつ低損失な導波管アンテナの
給電部を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、電波を受信するアンテナ部と、該
アンテナ部が受信した電波をコンバーターまで導く給電
部とを基本構造として組上げられ、かつ該アンテナ部と
給電部は導波管より構成されるアンテナに於いて、該給
電部の導波路は、その内側に溝が形成され、かつ政情の
内壁を含んでその表面が導電化された２つのプラスチッ
ク成形体の組合せにより構成されたものであり、かつ２
つのプラスチック成形体は導波路中のＴＥ、モードのＨ
面中央で貼合せられ、分岐はＥ面で分割されたものであ
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詳細な説明する。

第１図は、第２図（ｂ）に示すような本発明による給電
用導波管の部分の断面図である。溝付きのプラスチック
形成体（１）および（２）は、その溝（３）および（４
）の形状が同一であり、かつその溝（３）、（４）の内
壁を含む表面には導電層（５）および（６）が形成され
ている。

２つのプラスチック成形体（１）、（２）が、その溝（
３）、（４）が互いに向きあうように組立てられること
によりあらたに形成される導波路（７）の寸法、形状は
、使用する周波数領域に適合した導波管内寸形状に等し
くなるように設計すればよい０例えば、８〜１２．４Ｃ
Ｉ（ｚ帯のｘバンドではＷＲＪ−１０ないしＷＲＪ−１
２、あるいはＷＲＪ−１４０などがこの帯域に特性が適
合する導波管であるので、かりにＷＪＲ−１４０の導波
管を構成しようとすれば、プラスチック成形体（１）、
（２）の溝（３）、（４）の形状は、溝の深さ７．９閣
、溝幅７．９閣に、加工しておけばよく、組立て後の導
波路の寸法は、長寸×短寸が１５．８鴫Ｘ　７．９　ｍ
となる。また、１８〜２６．５ＧＨｚ帯のＫｕバンドで
はＷＲＪ−２４の導波管が好適であるので、溝（３）、
（４）の形状は、溝の深さ５．３５ｍ、溝幅４．３園に
加工しておけばよく、組立て後の導波路の寸法は、長寸
×短寸が１０．７０閣Ｘ４．３０箇となる。

第１図で（８）はＴＥ１０モードの信号の電場の振幅分
布を示しているのであるが、本発明ではプラスチック成
形体（１）、（２）を、信号のＨ面中央で貼合せするこ
とが第１の要件である。このようにすることによって貼
合せ部の導電層の非連続部は溝の内壁を流れる電流（９
）およびＱ［ｌｌを何ら阻害することがなく、金属の引
抜き導波管と遜色ない低損失性を維持することができる
。

なお貼合せ位置は、Ｈ面の厳密な中央である必要はなく
、中央部から±０．５ないし１．０閣程度ずれても実用
的には支障ない。

本発明に於いて貼合せの方法は、接着剤あるいは導電接
着剤による固定、ネジ止め、あるいはプラスチック成形
体（１）と（２）の嵌合なとその方法は特に限定しない
、またネジ止めや嵌合などの方法で固定する場合、一般
には信号の反射や不要モード発生を防ぐため、使用する
周波数での管内波長の１／４のピッチ以下で行なうのが
好ましいのであるが、本発明に於いてはプラスチック成
形体（１）と（２）の貼合せは、貼合せ面があたかも溝
の内壁の導電層と電気的に連続であるかの如く接触をは
かる必要はなく、機械的に一応の密着がはかれていれば
充分で、特にネジピッチにこだわる必要はない。

本発明に於ける導電化の方法は、真空蒸着、スパッタリ
ングなどの乾式導電化方法でもかまわないし、無電解メ
ツキや電解メツキなどの湿式導電化方法、あるいはこれ
らの併用でもよい、また、金属の種類は抵抗値の小さい
ものが好ましく、金、銀、銅、アルミニウムなどが適し
ている。これらの導電層の厚さは、使用する周波数での
表皮厚さ以上に形成することが必要である。導電層の厚
さがこれ以下だと、電流（９）、０■は導電層のないプ
ラスチック成形体の内部にまで入りこむことになり、大
幅な線路損失を招くので是非避けるべきである。

例えば、導電層として銅薄膜を形成し、使用周波数がＸ
バンドであれば、表皮厚さは０．６　ｔｔ　ｍないし０
．８　ａ　ｍであるから、銅の厚さはこれ以上の厚さで
形成すべきである。導電層の厚さは厚い分には特性に何
ら支障をきたさず、特に限定しない。

上述の条件の場合、ＩＯμｍないし１２μｍの厚さで導
電層（５）、（６）を形成しても何ら問題はなかった。

また、導電層はプラスチック成形体（１）および（２）
の溝側の表面だけでなく、プラスチック成形体の全体に
形成してもさしつかえない。さらに、水分、湿度などに
ともなう表面状態の経時変化を抑止するため、導電層の
表面に薄く保護層をつけてもかまわない、保護層は耐水
、耐湿性塗布剤をスプレーないしディッピングによりコ
ートしてもよいし、Ｎｉ、Ｏｒなどの金属被膜を乾式あ
るいは湿式法で薄く形成してもかまわないが、低損失性
を維持するためには導電層に比較して薄く形成すること
が必要であり、通常は数１００〜数１００ＯＡ、導電層
が１０μｍと厚い場合でも１μｍ程度の厚さに抑えてお
くことが望ましい。

本発明に用いるプラスチック成形体の材質としては、底
形・加工の容易なもので、表面の導電化が容易なものか
ら選ばれ特に限定はしないが、導電化の方法として例え
ばメツキ法をとった場合、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネー
ト、ＰＰＳ樹脂、あるいはこれらのアロイなどが好適で
ある。

このように、表面を導電化したプラスチック成形体を用
いるのが本発明の第２の要件であり、これによって従来
の導波管ではできない複雑な給電部の形状も容易に作製
でき、全体の重量も従来の導波管に比較して大幅に軽量
化することが可能となる。第２図（ａ）は本発明の給電
部、導波管を構成するプラスチック成形体（１）上の溝
形状の一例であり、ａ３）図はこのようなプラスチック
成形体を溝を向かい合うようにして貼合せた全体図であ
る。

第２図（ａ）は１枚のプラスチック平板に分岐を有する
溝（３）を形成したものであり、溝形状は前述のとおり
使用周波数帯に適合する導波管の内寸法をもとに設計す
ればよい、このようにしてＥ面で分割した分岐とするこ
とが本発明の第３の要件であり、これによって溝の分岐
前後でカットオフ周波数やインピーダンスの変化がない
ため、マツチングが極めてとりやすいという設計上の利
点がある。

またこの他にも、溝の分岐の前後における信号の波形も
かわらないので、管内に不要のモードなどが一切生じず
低損失給電線路を実現できるという特性上の利点もあり
、従来の導波管と遜色ない低損失性を維持しながら、複
雑な給電線路を容易に構成することができる。

以下、本発明の実施例および比較例を述べる。

（実施例１） 厚さ１０ｍ１長さ５３０ｍのＡＢＳ樹脂の平板に、幅７
．９■、深さ７．９園の溝を平板の長さ方向に直線状に
切削加工し、溝の端から５閣の位置に左 ピッチ５０１１１でφ３．２ｍの大台、溝に沿って溝の
両側に対称にあけた。ついでこの平板を無電解メツキで
銅被膜を１０μｍの厚さに形成した。

このような表面が導電化された平板２枚を、溝が互いに
向き合うようにしてφ３．２ｍの穴を利用して３Ｍネジ
で固定して導波路を作製した。この導波管の１１．７〜
１２．０ＧＨｚに於ける特性を測定したところ、線路損
失は０．２０　ｄ　Ｂであった。

（実施例２） 長さ４３６ｍ＋＊、幅３２４閤のＡＢＳ樹脂の平板に深
さ７．９　ｔｍの溝を次のような順序で加工した。

■　ＡＢＳ樹脂平板の短辺のうち１辺の中央から幅７．
９　ｍｍ、長さ１０．６ｍｍ？切削する。

■　平板の長さ方向に対し±２０°の角度で分岐するよ
うに溝を切削する０分岐した溝の長さは２０Ｌｎで、幅
は３．９５ｇａｉから７．９　ｍまで広がるようにテー
パをつける。

■　平板の長さ方向に幅７．９　ｍ、長さｉｏ、６ｍで
切削する。

■　平板の長さ方向に対し±１７°の角度で分岐するよ
うに溝を切削する。分岐した溝の長さは１１６ｍｍで、
幅は３．９５ｍから７．９　ａｓまで広がるようにテー
パをつける。

■　平板の長さ方向に幅７．９鵬、長さ１０．６　ｓ。

で切削する。

■　平板の長さ方向に対し±１０＠の角度で分岐するよ
うに溝を切削する。分岐した長さは９５ｍで、幅は３．
９５閣から７．９　ｔｍまで広がるようにテーパをつけ
る。

■　平板の長さ方向に幅７．９閣、長さ１０．６　ｒｍ
で切削する。

このようにして第２図（ａ）のように計８個の溝が次第
に結合し、最後は１個の溝となる形状を得た。

次に、溝のふちから１０ｍｍの位置にピッチ５０ｍでφ
３．２　ｍの穴を溝に沿ってあけた。ついで実施例１と
同様にして、ＬＯｕｍ厚さの銅被膜を無電解メツキで形
成した。

このような加工１ｆｆ＋２枚を、溝が互いに向き合うよ
うにしてφ３．２　ｍの穴を利用して３ｍｍのネジで固
定して導波路を得た。この給電部導波管の１１．７〜１
２．０ＧＨｚに於ける特性を測定したところ、反射−２
０ｄＢ以下、挿入損０．５　ｄ　Ｂ以下と小さく、８つ
の導波路の分配比は±０．５　ｄ　Ｂ以内であった。

（比較例１） 実施例１の場合と同じ導波路寸法（７，９ｍｍＸ１５．
８ｍｍ）をもつ丹銅のＷＲＪ−１４０の引抜き導波管を
、実施例１と同じ長さの５３０閣に切断したものについ
て、■１．７〜１２．０ＧＨｚでの特性を測定したとこ
ろ、線路損失は０．１８　ｄ　Ｂであった。

（比較例２） ２枚の平板を貼合せる方法として、硬化後の体積抵抗率
が５Ｘ１０−’Ω−ロである導電性接着剤を溝のエツジ
にすきまなく塗布して貼合せ、５０℃で２時間硬化接着
させたこと以外は実施例１と同じ導波路について、１１
．７〜１２．０　ＧＨｚに於ける特性を測定したところ
、線路損失は０．２０　ｄＢであった。

（比較例３） 溝幅１５．８ｍ、深さ３．９５　ｗａであり、２枚のプ
ラスチック板の貼合せ位置が８面中央であること以外は
実施例１と同じ導波路について、１１．７５〜１２．０
ＧＨｚに於ける特性を測定したところ、線路損失は１．
１　ｄ　Ｂであった。

〔発明の効果〕

以上のことから明らかなように、本発明に従うと従来の
金属導波管では極めて困難であった複雑な形状の給電部
を容易に加工できるだけでなく、軽量でしかも低損失な
給電線路を実現でき、例えば衛星放送受信用アンテナの
給電部に応用すれば、その低損失性から効率のすぐれた
平面アンテナを得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明による給電部導波挽回であ
る。また、第３図および第４図は従来の導波管アンテナ
の一例を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電波を受信するアンテナ部と、該アンテナ部が受
   信した電波をコンバーターまで導く給電部とを基本構造
   として組上げられ、かつ該アンテナ部と給電部は導波管
   により構成されるアンテナに於いて、該給電部の導波路
   は、その内側に溝が形成され、かつ該溝の内壁を含んで
   その表面が導電化された２つのプラスチック成形体の組
   合せにより構成されたものであり、かつ２つのプラスチ
   ック成形体は導波路中のＴＥ＿１＿０モードのＨ面中央
   で貼合せられ、分岐はＥ面で分割されたものであること
   を特徴とする導波管アンテナ。