JPH0445002B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマイクロストリツプに関するものであ
り、更に詳しくいえば空間デユープレツクス送信
アンテナおよび受信アンテナを有するマイクロス
トリツプアンテナ構造に関するものである。

〔従来の技術〕

空間デユープレツクスアンテナは、送信機ノイ
ズからの受信機の分離を大きくすることにより、
低価格のRF部品を使用できるようになつている
ことが見出されている。大電力送信機に低ノイズ
増幅器を使用して、静かな水面上の高高度におい
て航空機を飛行させることができる。従来の空間
デユープレツクスアンテナは横に並べて装置され
るから、単一アンテナのスペース、重量および価
格のそれぞれ２倍のスペース、重量および価格を
必要とする。横に並べられたアンテナの寸法を２
分の１にすると、１つの向きにおける利得および
ビーム幅も同様に２分の１になる。

本発明者は一平面内で交互に入り交つて配置さ
れて単一アンテナの占有スペースとほぼ同じスペ
ースを占める２つの別々のマイクロストリツプア
ンテナを利用する従来の構造のアンテナを開発し
た。入り交つて配置された各アンテナは自身の給
電線を有し、各アンテナの開口面はそれぞれ２
本、合わせて４本のビームを発生する。このアン
テナは非空間デユープレツクスアンテナ・ドツプ
ラー装置に応用できる。本発明は入り交つて配置
するという技術的思想を空間デユープレツクス装
置に拡張するものである。

〔発明の概要〕

本発明は入り交つて独立した４ビーム空間デユ
ープレツクスマイクロスリトツプアンテナの単一
パネルで構成される。送信ポートがアンテナの１
つに直接給電し、受信ポートはフイードスルーパ
ツドを介して逆に給電される。それぞれ４本のビ
ームで動作する独立した送信アンテナと受信アン
テナを利用することにより、特定の空間に対して
最高の利得を得ることができる。アンテナのアレ
イを適切に隔てることにより、満足できるレベル
の分離を達成できる。更に、本発明のアンテナを
高高度を飛行している航空機に大電力レベルで組
込むことができるように、高いＳ／Ｎ比を達成で
きる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を詳しく説明す
る。

第１図に示されている前述の種類の従来の典型
的なマイクロストリツプアンテナにおいては、複
数の放射パツチアレイ２に１つの給電線１がとり
つけられる。放射パツチは半波長放射器であつ
て、パツチの縁部から電力を放射する。ビーム
幅、ビームの形および副ロープのレベルを制御す
るために、各々パツチにより放射される電力を設
定せねばならない。放射される電力はパツチの導
電度に比例し、パツチの導電度は波長と、線のイ
ンピーダンスと、パツチの幅とに比例する。それ
らのパツチは位相リンク３により接続される。位
相リンクはアレイの軸に対するビーム角度を決定
する。

パツチおよび位相リンクにより形成されるアレ
イは２段トランス４を介して給電線に接続され
る。そのトランス４は給電線１からとり出されて
アレイへ与えられる電力の量を調整する。給電線
は一連の等しい長さの位相リンク５で構成され
る。その位相リンクはアレイに垂直な平面内にお
けるビーム角度を制御する。与えられた任意の点
において利用できる電力は、全入力電力から先行
する全てのアレイによりとり出された電力を差し
引いたものに等しい。この構造のアンテナは広帯
域であつて、帯域幅は伝送媒質および放射器の帯
域幅のみにより制限される。この場合には、パツ
チ放射器の高いＱがアンテナの帯域幅を動作周波
数の数％にまで制限する。

次に、第２Ａ図、第２Ｂ図を参照する。参照番
号６は本発明の入り交つた空間デユープレツクス
アンテナをエツチングするためのプリント回路を
示す。図からわかるように、奇数位置にあるアレ
イは給電線１０，１４に接続され、それによりそ
れらの給電線の両端は本発明の送信アンテナを構
成する。給電線８，１２が、後述するフイードス
ルー端子により、偶数位置にあるアレイに接続さ
れ、それにより独立した受信アンテナを構成す
る。送信アンテナと受信アンテナは、プリント回
路で定められた領域内で空間デユープレツクスさ
れる。

第２Ａ図において、接続点１６が送信給電線１
０を第１の奇数（１番上）アレイ１７に接続す
る。アレイ１７は位相リンク２６により導電的に
分離された放射パツチ２２，２４を含む直列に接
続されている放射パツチに給電線１０を接続する
第１段のトランス１８と第２段のトランス２０を
有する。奇数位置に配置されている第１のトラン
ス１７は回路点２９を形成する。その回路点は送
信機の給電線１４に接続される。１番下の送信ア
レイ２７の左端部が送信機の給電線１０の回路点
２８に接続される。そのアレイ２７の他端部は第
２の送信機給電線１４の回路点３０（第２Ｂ図）
へ接続され送信機の電力を送信機の給電線ポート
１Ｔ〜４Ｔへ供給することにより、４本のビーム
が発生される。

受信給電線８，１２が対応する送信給電線１
０，１４に対して平行に隔てられるが、回路板か
ら切り離されて、プリント回路のアレイが設けら
れている面とは反対側の面に物理的に配置され
る。受信給電線と受信アレイの間の接続は、第３
図を参照して後で詳しく説明するフイードスルー
接続を用いて行なわれる。受信給電線８を通る電
力の導通は、第１の給電ストリツプ３５に沿つて
２段トランス３６，３８に直列接続されている回
路点３２のような一定の間隔をおいて配置されて
いるタツプ点で行なわれる。給電ストリツプ３８
はフイードスルーパツド３４で終端する。破線で
示されているように、フイードスルーパツド３４
は、１番上の偶数位置に位置されているアレイの
左端部へ接続される。したがつて、受信されて給
電線８に沿つて進む受信電力は受信アンテナを構
成する偶数番目のアレイへ直接与えられる。それ
ら偶数番目のアレイは送信アンテナの奇数番目の
アレイと入り交つて配置される。送信アンテナ・
アレイ１７の場合にように、位相リンク４６，４
８などが、直列接続されている受信アレイ・パツ
チ４２，４４などを相互に接続する。アレイ９の
右端部が、破線で示されているように、それぞれ
フイードスルーパツド５２，５０により第２の受
信給電線１２へ接続される。

４本の給電線と、それらの給電線のそれぞれの
アレイの間の類似の相互接続が分離されて、受信
アンテナと送信アンテナが４本のビームにそれぞ
れ組合されるようにする。

第３図はフイードスルー構造を詳しく示す図で
ある。一例として、パツド４０と３４の間のフイ
ードスルー接続が示されている。入り交つている
アレイ６の面が上方に向いているものとして示さ
れ、導電性フイードスルー・ストリツプ３５が下
方に向けられ、それらのフイードスルーのそれぞ
れのフイードスルー・パツド４０，３４が間隔を
おいて整列させられる。アンテナ・アレイの基板
「１」とフイードスルー・ストリツプの基板「２」
に開口部５４，５６がそれぞれ形成される。アン
テナ構造体とフイードスルー・ストリツプにそれ
ぞれとりつけられているアルミニウム製基板
「１」、「２」に細長い開口部６０が形成される。
２つのエツチングされたフイードスルー・パツド
４０，３４の間に配置されているピン５８ははん
だづけすることによりフイードスルーが完成され
る。

送信アンテナと受信アンテナを分離することが
主な関心事であるから、隣接するアレイの間の相
互結合を減少させるように注意せねばならない。
アレイの間隔（フイード間隔）が広いほど分離が
良くなることは明らかである。しかし、高次のロ
ーブが発生されないようにするために、フイード
間隔は基板の波長（典型的には約1.5cm（0.59イ
ンチ））を大幅にこえてはならない。分離を最適
にし、望ましくないビームを抑制するためには約
1.6cm（0.61インチ）という典型的な間隔を選択
できる。この間隔において予測されるパターンは
25dB以下の高次ローブを生ずることがある。

相互結合は隣接パツチ整列の関数でもある。送
信アンテナのパツチが受信アンテナのパツチの対
して整列させられた時に、最大の分離が達成され
両方のアンテナに対するアレイ間隔は約1.2cm
（0.485インチ）という典型的な値に選択できる。

水面上誤差修正のために適切なビーム間隔を得
るために、本発明はガンマ−プサイ分離可能振幅
関数を採用する。このアンテナへは四隅から給電
せねばならないから、それらの関数を折り曲げて
ビームの形を対称的にする。それらの振幅関数は
アンテナの最初の半分において入力電力のほとん
どを放射して、折り曲げの影響を最少限に抑える
ように構成される。

以上説明したように、Ｓ／Ｎ比を高くして、固
定領域内での電力取扱い性能を最適にするために
それぞれ４本のビームが組合される独立した受信
アンテナと送信アンテナを含む入り交つたマイク
ロストリツプ空間デプレツクス・アンテナが本発
明により得られることがわかる。受信と送信の各
アンテナをアンテナ構造体の定められた領域に存
在させることにより十分な利得を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアンテナの構造を示す概略断面
図、第２Ａ図は本発明のアンテナ構造の半分を示
す概略断面図、第２Ｂ図は本発明のアンテナ構造
の残りの半分を示す概略断面図、第３図は本発明
において用いられるフイードスルー接続の詳細図
である。 ８，１０，１２，１４……給電線、１７，２
７，３９……アレイ、１８，２０，３６，３８…
…トランス、２２，２４……放射パツチ、３４，
４０，５０，５２……フイードスルー・パツド、
３５……フイードスルー・ストリツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予め選択された領域内に分布され、送信アン
   テナを形成するマイクロストリツプアレイとして
   配置された第１の複数の相互に接続された放射パ
   ツチと、 予め選択された領域内に送信アレイとの間で交
   互に入り交つて分布され、受信アンテナを形成す
   るマイクロストリツプアレイとして配置された第
   ２の複数の相互に接続された放射パツチと、 送信アレイまたは受信アレイに対応する第１の
   アレイセツトの対応する端部に接続するために長
   手方向に沿つて設けられた複数のタツプ点を有す
   る第１の給電線と、 第１のアレイセツトの対応する第２の端部に接
   続するために長手方向に沿つて設けられた複数の
   タツプ点を有する第２の給電線と、 送信アレイまたは受信アレイの残りのセツトの
   対応する第１の端部に接続するために長手方向に
   沿つて設けられた複数のタツプ点を有する第３の
   給電線と、 第２のアレイセツトの対応する第２の端部に接
   続するために長手方向に沿つて設けられた複数の
   タツプ点を有する第４の給電線とを備え、 送信アンテナと受信アンテナは４本の電磁エネ
   ルギー・ビームで動作し、 第２のセツトを構成するアレイの各端部にはフ
   イードスルーパツドが接続され、第３の給電線と
   第４の給電線のタツプ点には、両者の間でフイー
   ドスルー接続を容易にするためのフイードスルー
   パツドに接続され、 第３の給電線と第４の給電線の各フイードスル
   ーパツドは、第２のセツトを構成しているアレイ
   の対応する前記スルーパツドに接続するための接
   続手段を有していることを特徴とする４ビーム空
   間デユープレツクスアンテナ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のアンテナにおい
   て、前記接続手段は、アレイのパツドと給電線と
   の間に接続され、それぞれ両者間の接続を完璧に
   するためのフイードスルーピンであることを特徴
   とする４ビーム空間デユープレツクスアンテナ。 ３ 特許請求の範囲第２項記載のアンテナにおい
   て、一つのアレイの放射パツチは、位相リンクに
   よつて相互に接続されていることを特徴とする４
   ビーム空間デユープレツクスアンテナ。 ４ 特許請求の範囲第３項記載のアンテナにおい
   て、各給電線は、繰返して曲りくねつた分節の導
   電部分で構成されたことを特徴とする４ビーム空
   間デユープレツクスアンテナ。