JPH0479503A - 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関するものである。

［従来の技術］ 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に亘る放送帯域全体において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
な改善も困難てあった。

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Ｉ・リブ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１’ｌｆｓ
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。

し課題を解決するための手段］ 上述の目的を達成するために、請求項］記載の発明は地
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、左、右が対称で且つ上、下も対称な形に左、
右が対称で且つ」二、下も対称な別の形を互いの中心を
共通として直交するように重ねて一方の形の両側部より
他方の形の両端部を外方へ突出させた外周形状からなる
アパーチャを多数個放射回路板に形成し、放射回路板の
下方に位置する給電回路板の給電線とアパーチャとを電
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、請求項１記載の発明において、
大きさの異なる２つの長方形を用いて形成した外周形状
をアパーチャの形状としたものである。

請求項３記載の発明は、請求項１の発明において、地導
体板と給電回路板、給電回路板と放射回路板との間に空
間層又は空間層に近い誘電率、誘電正接を有するスペー
サを介在させたものである。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、
上記スペーサとして発泡プラスチックシートを用いたも
のである。

請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、
上記スペーサとして極薄のプラスチックフィルムの間に
部分的に空気を閉じ込めて形成したシートを用いたもの
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をアパー
チャで形成しているため、製作が容易で且つ製什費が安
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、従来のエツチングプロセスに比べて大幅なコスト
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、結果地導体板、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
ナ性催のばらつきを極小化できる。

更に放射回路板の凹凸の改善が可能で、損失の低減が図
れ、極めて高効率なアンテナが得られる。

またアパーチャによる放射素子であるなめ、Ｑ値が小さ
くなり、帯域の拡大にも効果的である。

更に左、右が対称で且つ上、下も対称な形に左、右が対
称で且つ上、下も対称な別の形を互いの中心を共通とし
て直交するように重ねて一方の形の両側部より他方の形
の両端部を外方へ突出させた外周形状からなるアパーチ
ャを多数個放射回路板に形成しているから、給電線路と
アパーチャとの電磁的カップリングだけでも良好な円偏
波特性が得られた。

尚大きさの異なる２つの長方形を用いて形成した」二足
外周形状をアパーチャの形状とすれば、最も円偏波特性
が良好なアンテナが得られた。

更に地導体板と給電回路板、給電回路板と放射回路板と
の間に空間層又は空間層に近い誘電率、誘電正接を有す
るスペーサを介在させることにより、誘電体損失の少な
いアンテナが実現でき、特に上記スペーサとして発泡プ
ラスチックシートを用いた場合はコストも安価で扱いも
容易であるという効果があり、更に上記スペーサとして
極薄のプラスチックフィルムの間に部分的に空気を閉じ
込めて形成したシートを用いた場合、更に安価でしかも
誘電体損失も少ないアンテナが実現できる。

し実施例］ 以下本発明を実施例により説明する。

夾旌彊」 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、この実施例は例えば０，４１厚のアルミニウムの
ような金属板に円偏波型の放射素子たるアパーチャ２を
複慰個、縦横に等間隔に打ち抜いて形成した放射回路板
１と、この放射回路板１の下方に一定間隔離して配置さ
れ、各アパーチャ２に電磁的にカップリングが可能な給
電回路の給電線路をエツチングにより形成せる給電回路
板４と、この給電回路板４の下方に一定間隔離して配置
される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とで構成されている。第２図はその断面構成を
示し、地導体板５と給電回路板４との間、給電回路板４
と放射回路板１との間には発泡プラスチックシートから
なるスペーサ６を介在させている。

放射回路板１に形成したアパーチャ２は短辺９ｍｍ、長
辺１７．５ｍｍの長方形と、短辺９ｍｍ、長辺１３ｍｍ
の長方形を中心を共通にして直交させて重ね合わせた際
にてきる外周形状と同形の孔からなり、放射回路板１に
は実施例では２０ｍｍ間隔で１６行１６列に打ち抜かれ
る。

給電回路板４はプリント基板を用いてエツチング加工に
より回路パターンを形成したもので、放射回路板１の下
方に配置した場合に、アパーチャ２に対応する給電回路
のカップリング部分３と、アパーチャ２とが第３図に示
すように電磁気結合される。ここでカップリング部分３
の先端はアパーチャ２の中心より突出した位置までくる
ようにしておくのが望ましい。

地導体板５は例えば２ｍｍ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。

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
テナは、１１．５〜１．２．２ＧＨｚの広い帯域（７０
０ＭＨｚ）に亙り、６５％以上の効率と２０ｄＢ以上の
交差偏波特性が得られた。

更にプリント基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べて、打ち抜き加工
を行う本実施例は製作コストが約３０％安価になった。

また更にこのアンテナを約２年問屋外で使用した場合と
同等となるように加速した耐候実験でも性能の劣化はお
こらないということが確認できた。

火見■ユ 上記実施例１でのアパーチャ２の形状は長方形同士の組
み合わせによってできる外周形状と同形であったが、第
４図に示すように正方形と長方形との組み合わせによっ
てできる外周形状と同じ形でもよく、本実施例２では一
辺が１２ｍｍの正方形と、長辺が１．８ｍｍ、短辺が１
０ｍｍの長方形とを中心を共通に互い直交させた場合の
外周形状と同形のアパーチャ２を実施例１と同様な配置
構成で複数個金属板に打ち抜き、放射回路板１を形成し
たものであり、実施例１と同様なアンテナの性能が得ら
れた。

火見■ユ 上記実施例１は長方形同士の組み合わせによってできる
外周形状を、また実施例２は正方形と長方形との組み合
わせによってできる外周形状を夫々アパーチャ２の形状
としていたが、本実施例３は第５図に示すように大きさ
の異なる六角形を直交させた外周形状と等しい形状のア
パーチャ２を穿設した放射回路板１を用いたものである
。

このような形状のアパーチャ２を用いた本実施例３は６
０％以上の効率で、１５ｄＢ以上の交差偏波識別度が得
られた。

尚アパーチャ２の形状としては第６図（ａ）〜（ｃ）に
示すように六角形と長方形の組み合わせ、或は菱形同士
の組み合わせ、或は長方形と菱形との組み合わせ等２種
類の形の組み合わせでできる外周形状を用いても良く、
また多角形以外の楕円形等を用いた組み合わせによって
できる外周形状でも良い。

夫將孤Ａ 上記各実施例では発泡プラスチックシートからなる誘電
体をスペーサ６として用いたが、本実施例では第７図に
示すように一枚のフィルムシート上に別のフィルムシー
トを重ね、この別のフィルムシートにより空気を閉じた
キャップ６ａを独立的に多数形成した高さが約２ｍｍの
エアキャップシートをスペーサ６として用いたものであ
り、このスペーサ６を放射回路板１と給電回路板１との
間、及び給電回路板４と地導体板５との間に第８図に示
すように介在させている。

この実施例の場合発泡プラスチックシートを使用せる実
施例に比べて安価で、しかも誘電体としてより空間層に
近付くなめ、誘電体損等が改善てきな。

尚また上記各実施例では放射回路板１としてアルミニュ
ウム板のような金属板を用いてアパーチャ２を穿設して
いるなか、市販フレキシブルプリント基板の銀箔部分を
導電板として用いアパーチャ２をエツチング加工により
形成しても、アンテナ特性としては」二足実施例と同様
なアンテナ特性が得られた。勿論この場合打ち抜き加工
に比べてコストがやや高くなる。

［発明の効果］ 請求項１記載の発明は放射回路板の放射素子をアパーチ
ャで形成しているため、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する
ことも可能となり、従来のエツチングプロセスに比べて
大幅なコストの低減を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、結果地導体板、給電
回路板、放射回路板の間隔の精度を向」ニさせることが
できて、アンテナ性幣のばらつきを極小化できる。更に
放射回路板の凹凸の改善が可能で、損失の低減が図れて
極めて高効率なアンテナが得らるという効果がある、ま
たアパーチャによる放射素子であるため、Ｑ値が小さく
なって帯域の拡大にも効果的であり、更に左、右が対称
で且つ」二、下も対称な形に左、右が対称で且つ上、下
も対称な別の形を互いの中心を共通として直交するよう
に重ねて一方の形の両側部より他方の形の両端部を外方
へ突出させた外周形状からなるアパーチャを多数個放射
回路板に形成しているから、給電線路とアパーチャとの
電磁的カップリングだけでも良好な円偏波特性が得られ
るという効果がある。

また請求項２記載の発明は大きさの異なる２つの長方形
を用いて形成しな」二足外周形状をアパーチャの形状と
ずれば、最も円偏波特性が良好なアンテナが得られると
いう効果がある。

更に請求項３記載の発明は地導体板と給電回路板、給電
回路板と放射回路板との間に空間層又は空間層に近い誘
電率、誘電正接を有するスペーサを介在させることによ
り、誘電体損失の少ないアンテナが実現でき、特に請求
項４記載の発明は上記スペーサとして発泡プラスチック
シートを用いるので、コストも扱いも容易であるという
効果があり、更にまた請求項５記載の発明は上記スペー
サとして極薄のプラスチックフィルムの間に部分的に空
気を閉じ込めて形成したシートを用いるから、安価で且
つ誘電体損失も一層少ないアンテナが実現できるという
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の一部省略せる分解斜視図、
第２図は同上の一部省略せる断面図、第３図は同上のア
パーチャと給電線との電磁気的カップリング状態の説明
図、第４図は本発明の実施例２のアパーチャの形状説明
図、第５図は本発明の実施例３のアパーチャの形状説明
図、第６図（ａｌｌ〜（Ｃ）は他のアパーチャの例を示
す形状説明図、第７図は本発明の実施例４に用いるスペ
ーサの縮小断面図、第８図は同一ヒの一部省略せる断面
図である。 １は放射回路板、２はアパーチャ、３はカップリング部
分、４は給電回路板、はカップリング部分、５は地導体
板である。 代理人　弁理士　石　１）長　七

Claims (5)

【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、左、右が対称で且つ上、下も対称な
   形に左、右が対称で且つ上、下も対称な別の形を互いの
   中心を共通として直交するように重ねて一方の形の両側
   部より他方の形の両端部を外方へ突出させた外周形状か
   らなるアパーチャを多数個放射回路板に形成し、放射回
   路板の下方に位置する給電回路板の給電線とアパーチャ
   とを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）大きさの異なる２つの長方形を用いて形成した外
   周形状をアパーチャの形状として成ることを特徴とする
   請求項１記載の平面アンテナ。
3. （３）地導体板と給電回路板、給電回路板と放射回路板
   との間に空間層又は空間層に近い誘電率、誘電正接を有
   するスペーサを介在させて成ることを特徴とする請求項
   １記載の平面アンテナ。
4. （４）上記スペーサとして発泡プラスチックシートを用
   いて成ることを特徴とする請求項３記載の平面アンテナ
   。
5. （５）上記スペーサとして極薄のプラスチックフィルム
   の間に部分的に空気を閉じ込めて形成したシートを用い
   て成ることを特徴とする請求項３記載の平面アンテナ。