JPH0435508A - 平面アンテナ - 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］ 本発明は平面アンテナに間するものである。

［従来の技＃ｉ］ 従来の平面アンテナはストリップ線路をクランク状に折
り曲げて構成したものや、複数のパッチ素子で構成する
ものが提案されてきた。

ところがこれらは−船釣に狭帯域で３００〜４００ＭＨ
ｚに■る放送帯域全体で充分な性能を持つことが困難で
あった。更には給電線からの損失も大きく効率的な改善
も困難であった。

そこで高効率、広帯域化の為に地導体板、給電回路板、
放射回路板からなるトリプレート型平面アンテナが開発
され、パラボラアンテナと同程度の受信性能を有するも
に至った。

［発明が解決しようとする課題］ ところが環状スロット型の放射素子からなる上記平面ア
ンテナは性能的にはパラボラアンテナと同程度でも、エ
ツチングプロセスのコスト高によりコスト的な問題があ
った。また広帯域に亘る交差偏波特性の確保が困難であ
った。

本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、その目
的とするところは高効率で且つ広帯域に亘る交差偏波特
性の確保が容易で、しかも安価に製造可能な平面アンテ
ナを提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上述の目的を達成するために、地導体板、給電
回路板、放射回路板からなる平面アンテナにおいて、上
記放射回路板に円偏波用形状のアパーチャを穿設すると
ともに、上記給電回路板の給電線路に円偏波用形状の放
射素子を付加形、成し、この放射素子を上記アパーチャ
に電磁気的にカップリングしたものである。

請求項２記載の発明は、アパーチャを、円形若しくは正
多角形の孔で形成するとともに、中心を通る横軸に対し
て４５度傾いた軸と交わる上記孔の縁に該孔外方へ連通
突出させた切欠を設けて形成したものである。

請求項３記載の発明は、正方形と、この正方形の中心を
通る横軸に対して４５度の傾きを持たせた長方形とを中
心を共通にして重さね合わせて形成される外周形状と同
形の孔によりアパーチャを構成し、上記長方形の長辺の
寸法を上記正方形の一辺の寸法の約乃倍とし、上記長方
形の短辺を上記正方形の一辺の寸法の約１７乃倍とした
ものである。

請求項４記載の発明は円と、この円の中心を通る横軸に
対して４５度の傾きを持ち、短辺の寸法が円の孔の直径
より短く、長辺の寸法が上記円の孔の直径より長い長方
形とを中心を共通にして重ね合わせて形成される外周形
状と同形の孔でアパーチャを構成したものである６ 請求項５記載の発明は給電線路に付加した放射素子を縮
退分醍型のパッチ素子で形成したものである。

請求項６記載の発明は給電線路に付加した放射素子をヘ
リカル素子で形成したものである。

［作用］ 而して本発明によれば、放射回路板の放射素子がアパー
チャの放射素子であるなめ、製作が容易で且つ製作費が
安価な金属板の打ち抜き加工を放射回路板の製作に採用
できて、コストの低減が図ることが可能となり、更に金
属板の打ち抜きにより放射回路板を製作することにより
、剛性に優れた放射回路板が得られ、結果地導体、給電
回路板、放射回路板の間隔の精度を向上させることがで
きて、アンテナ性能のばらつきを極小化できる。

また給電線路とアパーチャとの電磁気的カップリングだ
けでも良好な平面アンテナとして動作するが、本発明で
は給電線路のアパーチャとのカップリング部分にパッチ
素子、ヘリカル素子等の放射素子を付加することにより
２種類の放射素子の共振が発生し、その結果ゲイン、帯
域が極めて改善できる。特に従来から問題となっていた
交差偏波性能の広帯域化は可能となる。

そしてアパーチャサイズとして、請求項３記載の発明の
ような寸法関係を持たせることにより、円偏波性能に優
れたアンテナが実現でき、また請求項４記載の発明にお
ける放射回路板のアパーチャ形状でも優れた円偏波性能
が得られる。

［実施例］ 以下本発明を実施例により説明する。

Ｋ電■ユ 第１図は実施例１の一部を省略した分解斜視図を示して
おり、この実施例では例えば０．４−厚のアルミニウム
のような金属板に円偏波用形状のアパーチャ２を複数個
、縦横に等間隔に打ち抜いて放射回路板１を形成し、こ
の放射回路板１の各アパーチャ２に電磁的にカップリン
グが可能なような円偏波用のヘリカル素子７を付加した
給電線路をエツチングにより形成せる給電回路板４を第
２図に示すように放射回路板１の下方に一定間隔離して
配置し、更にこの放射回路板１の下方に市販のアルミニ
ウム板のような金属板からなる地導体板５を一定間隔離
して配置しである。放射回路板１に形成したアパーチャ
２は第３図に示すように一辺が寸法ａ（実施例ではａ＝
１２ｍｓ）の正方形と、その長辺の寸法を約Ｊａとし、
また短辺の寸法を約ａ／Ｊとした長方形とを中心を共通
として、第４図に示すように正方形の中心を通る横軸に
対して４５度傾けて重ね合わせた際にできる外周形状と
同形の孔からなり、放射回路板ｌには実施例では２０−
一間隔で１６行１６列に打ち抜かれる。

つまり正方形の孔に対してその一対の対角部位の縁部か
ら外方に切欠を連通形成した形でアパーチャ２が打ち抜
き加工されるのである。

給電回路板４は本実施例ではプリント基板を用いてエツ
チング加工により回路パターンが形成されており、給電
線路の先端には放射素子たるヘリカル素子６を連接形成
している。このヘリカル素子６は一周が２５ｍｍのヘリ
カル素子からなる。

そして給電回路板４を放射回路板１の下方に配置した場
合に、アパーチャ２に対応する給電線４ａ及びヘリカル
素子６は第５図に示すように配置され、アパーチャ２と
電磁結合される。

地導体板５は例えば２ｔｗ厚の市販のアルミニウム板の
ような金属板を用いて形成されるものである。

ここで放射回路板１と給電回路板４との間、給電回路板
４と地導体板５との間には空気層からなる誘電体を介在
させたり、或はスペーサとしての機能を持たせた発泡プ
ラスッチクシートからなる誘電体を介在させる。

而して上述のように構成して得られた実施例の平面アン
テナの入力ＶＳＷＦ、ゲイン、交差偏波特性を測定した
ところ第６図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、イ曲線
で示すような結果が得られ、この結果から分かるように
１１．５〜１２．２ＧＨｚの広帯域（約７００ＭＨｚ）
に亙り６４％以上の効率と、２５ｄＢ以上の交差偏波特
性が得られた。尚第６図（ａ＞、（ｂ）、（ｃ）におい
て示す口曲線はヘリカル素子６を用いなかった場合の特
性を示しており、この特性と比較して本実施例が優れて
いるのが分かる。

更にプリント板をエツチングプロセスで製作していた従
来の環状スロット型アンテナに比較して、打ち抜き加工
を用いて放射回路板１を製作する本実施例では製作コス
トが大幅に安価となった。

え胤■１ 上記実施例１では給電線路に連接形成した放射素子にヘ
リカル素子６を用いたが、本実施例では第７図に示すよ
うに一辺が８ｍｍの正方形の一対の対角を全体の面積の
２％に相当する部分を切り落とした形状のパッチ素子３
を用いる。尚アパーチャ２の形状は実施例１と同じ形状
のものを用いる。

以上のような構成の本実施例にあってもその交差偏波特
性は実施例１と同様な特性が得られた。

火見■１ 本実施例は実施例２と同様にパッチ素子３を用いている
が、第８図に示すように半径が８ｍｍで中心を通る横軸
に対し４５度傾斜した軸が横切る縁部を面積比で２％に
相当する部分を切り取った形状の円形パッチ素子３を用
いたものであり、交差偏波特性は実施例１と同様な特性
が得られた。

Ｋ１珂Ａ 上記実施例１〜３に於けるアパーチャ２の形状は正方形
と長方形の組み合わせによる外周形状と同形のものとし
たが、第９図に示すように円と長方形との組み合わせで
もよく、本実施例では例えば直径が８ｍ−の円と、長辺
が１０−２短辺が５蒙−の長方形とを中心を共通にし且
つ円の中心を通る横軸に対して４５度だけ長方形を傾斜
させて重ね合わせた場合の外周形状ど同形の孔て゛アバ
ーチ・ヤ２を構成し、実施例２と同様な配置構成で複数
個金属板に穿設して放射回路板１を製作したものであり
、結合させる放射素子とｌ、では実施例２と同様なパッ
チ素子３を用いている。勿論実施例１のようなヘリカル
素子６或は実施例３に用いたパッチ素子３でも良い。

而して本実施例も実ｍ例１と同様な特性が得られた。

寒１１５ 上記実施例１では放射回路板１をアルミニウム板からな
る金属板にアパーチャ２を打ち抜き加工して形成してい
るが、本実施例は市販のフレキシブルプリント板の銅箔
部分を導電板として用いてアパーチャ２をエツチング加
工により形成したもので、上記実施例１と同様な効果が
得られた。

勿論本実施例においても実施例２，３．４の構成を採用
することがて゛きるのは言うまでもない。

［発明の効果］ 本発明は放射回路板の放射素子がアパーチャの放射素子
であるため、製作が容易で且つ製作費が安価な金属板の
打ち抜き加工を放射回路板の製作に採用できて、コスト
の低減が図れ、しかも給電線路に付加したヘリカル素子
やパッチ素子などの放射素子と、アパーチャとの２種類
の素子の動作を促すため、極めて広帯域にアンテナ特性
の改善が可能となって従来から問題となっていた交差偏
波性能の広帯域化が可能となるという効果があり、更に
金属板の打ち抜きにより放射回路板を製作することによ
り、剛性に優れた放射回路板が得られ、そのため地導体
、給電回路板、放射回路板の間隔の精度を向上させるこ
とができて、アンテナ性能のばらつきを極小化できると
いう効果がある。

そｌ−でアパーチャサイズを請求項３記載の発明のよう
な寸法関係に持たせることにより、円偏波性能に優れた
アンテナが実現でき、また請求項４記載の発明における
放射凹板路のアパーチャ形状でも優れた円偏波性能が得
られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１の一部省略せる斜視図、第２
図は同上の一部省略せる断面図、第３図は同上のアパー
チャの寸法説明図、第４図は同上のアパーチャの形状説
明図、第５図は同上のアパーチャと放射素子の配置関係
説明図、第６図は（ａ）−（ｃ）は同上の特性説明図、
第７図は本発明の実施例２のアパーチャと放射素子との
配置関係説明図、第８図は本発明の実施例３のアパーチ
ャと放射素子との配置関係説明図、第９図は本発明の実
施例４のアパーチャと放射素子との配置関係説明図であ
る。 １は放射回路板、２はアパーチャ、３はパッチ素子、４
は給電回路板、５は地導体板、６はヘリカル素子である
。 代理人　弁理士　石　１）長　七 １は放射回路板 ２はアパーチャ ４は給ｒＬ同銘板 第６図 眉オ杖 洲万軟 周ｌ歓 （ＧＨｚ） （ＧＨｚ） （ＧＨｚ） 第７図 第８図 第９図 １は放射回路板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）地導体板、給電回路板、放射回路板からなる平面
   アンテナにおいて、放射回路板に円偏波用形状のアパー
   チャを穿設するとともに、給電回路板の給電線路に円偏
   波用形状の放射素子を付加形成し、該放射素子を上記ア
   パーチャに電磁気的にカップリングして成ることを特徴
   とする平面アンテナ。
2. （２）アパーチャを、円形若しくは正多角形の孔で形成
   するとともに、中心を通る横軸に対して４５度傾いた軸
   と交わる上記孔の縁に該孔外方へ連通突出させた切欠を
   設けて形成したことを特徴とする平面アンテナ。
3. （３）正方形と、該正方形の中心を通る横軸に対して４
   ５度の傾きを持たせた長方形とを中心を共通にして重さ
   ね合わせて形成される外周形状と同形の孔によりアパー
   チャを構成し、上記長方形の長辺の寸法を上記正方形の
   一辺の寸法の約√２倍とし、上記長方形の短辺を上記正
   方形の一辺の寸法の約１／√２倍としたことを特徴とす
   る請求項２記載の平面アンテナ。
4. （４）円と、この円の中心を通る横軸に対して４５度の
   傾きを持ち、短辺の寸法が円の孔の直径より短く、長辺
   の寸法が上記円の孔の直径より長い長方形とを中心を共
   通にして重ね合わせて形成される外周形状と同形の孔に
   よりアパーチャを構成したことを特徴とする請求項１記
   載の平面アンテナ。
5. （５）給電線路に付加した放射素子を縮退分離型のパッ
   チ素子で形成したこと特徴とする請求項１記載の平面ア
   ンテナ。
6. （６）給電線路に付加した放射素子をヘリカル素子で形
   成したことを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ。