JPH0797729B2

JPH0797729B2 - 平面アンテナ

Info

Publication number: JPH0797729B2
Application number: JP27106587A
Authority: JP
Inventors: 康弘藤井; 幹生小松; 秀嗣布谷
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1987-10-27
Filing date: 1987-10-27
Publication date: 1995-10-18
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: JPH01114105A

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は、衛星放送を受信する平面アンテナに関するも
のである。

［背景技術］一般に、衛星放送を受信する受信システムは、第４図に
示すように、平面アンテナ本体１およびダウンコンバー
タ２よりなる平面アンテナ３と、チユーナ４と、テレビ
ジョン受像機５とで構成されている。ここに、テレビジ
ョン受像機５で再生される受信画像の状態は、チューナ
４に入力される入力信号レベル対雑音比（C/N）によっ
て大きな影響を受け、第５図に示すように、入力信号レ
ベル対雑音比（C/N）が9dB（スレッショルドレベル）以
下になると総合SN比が急激に劣化して画像が極端に悪く
なる。この関係は、 C/N＝G/T＋EIRP−51.5［dB］で導かれる。ここに、EIRP
は、放送衛星の送信電力と、受信点方向への送信アンテ
ナの利得との積で表される数値（受信電界強度）であ
り、アンテナ性能指数G/Tは、の関係式で表され、Ｇは平面アンテナ本体１の利得、Ta
/lはアンテナ自身のもつアンテナ雑音、（１−1/l）290
は給電線から出る給電線雑音、（NF−１）×290はダウ
ンコンバータ２の発生するコンバータ雑音である。

以上の関係式から明らかなように、チューナ４に入力さ
れる入力信号レベル対雑音比（C/N）を高くしようとす
れば、アンテナ利得Ｇを大きくするか、各雑音（アンテ
ナ雑音、給電線雑音、コンバータ雑音）を小さくすれば
良いことが分かる。ところが、アンテナ雑音（Ta/l）
は、アンテナの種類（パラボラ型、アレー型など）によ
ってほぼ決定され、給電線雑音（（１−1/l）×290）は
使用材料によって決定されるので、満足できる受信画像
を得るためには、アンテナの受信面積を広くしてアンテ
ナ利得Ｇを大きくするか、ダウンコンバータ２の雑音指
数NFを小さくしてコンバータ雑音を少なくするしかな
い。

例えば、満足できる受信画像を得るために入力信号レベ
ル対雑音比C/N＝14dBが必要である場合には、雑音指数N
F、アンテナ利得Ｇのいずれかが決定されれば、他方も
決まることになる。ここに、アンテナ利得Ｇは、第６図
（但し、パラボラアンテナの直径Ｄとアンテナ利得Ｇの
関係）に示すように、アンテナの直径Ｄが大きくなる
（平面アンテナの場合はアレー数を多くして受信面積を
広くする）にしたがって高くなるが、アンテナの受信面
積が広くなると、アンテナ本体が大形化して重量が大き
くなってアンテナの設置工事が面倒になり、一般家庭で
の使用に不都合が生じる。したがって、アンテナの受信
面積はできるだけ小さいものが望まれ、その分だけダウ
ンコンバータ２の雑音指数NFを低くすることが要求され
る。

ところで、ダウンコンバータ２は複数の能動回路によっ
て構成されるが、第７図に示すようにｎ個の能動回路C
₁₉C₂……Cnが直列接続されている場合には、その装置全
体の雑音指数NFは NF＝F₁＋（F₂−１）／G₁＋（F₃−１）／G₁G₂＋……（Fn
−１）／G₁G₂…Gn となり、装置全体のNFは初段の能動回路（フロントエン
ドのローノイズアンプ）C₁のNFによって大きく左右さ
れ、初段の能動回路C₁までの損失が小さい方が装置全体
のNFが小さくなる。したがって、受信面積の小さい平面
アンテナ本体１を用いて同じ入力信号レベル対雑音比C/
Nを得るためには、雑音指数NFの小さい初段の能動回路C
₁を損失の少ない状態で使用するのが望ましいことが分
かる。しかしながら、従来例にあっては、第８図に示す
ように、平面アンテナ本体１と、ダウンコンバータ２と
をコネクタ2aを介して接続しており、しかも、ダウンコ
ンバータ２の初段の能動回路であるローノイズアンプの
増幅デバイス（例えば、GaAsFET、HEMTなど）が最小の
雑音指数NFで動作するような使用状態が実現されていな
かったので、受信面積の小さい平面アンテナ本体１を用
いた場合には、満足できる受信画像を得るための受信性
能が得られないという問題があった。

すなわち、コネクタ2aの特性インピーダンスは一般に50
Ωとなっているので、平面アンテナ本体１の出力インピ
ーダンスおよびダウンコンバータ２の入力インピーダン
スを共に50Ωとしてコネクタ接続部での反射損失が生じ
ないようにしているが、ダウンコンバータ２のローノイ
ズアンプに用いる増幅デバイス（GaAsFET）の雑音指数
特性（NF特性）は第９図に示すようになっており、最良
点（NF＝1.2dB）は50Ω付近（中央部）ではなく、かな
りずれた位置（ほぼ20＋j20Ω）になっている。したが
って、従来例にあっては、ダウンコンバータ２のフロン
トエンドの信号入力部にインピーダンス整合を行うイン
ピーダンス整合回路を付加していたが、コネクタ2aによ
る損失に加えてインピーダンス整合回路による損失が発
生して雑音指数（NF）の劣化を招き、受信性能が悪くな
ってしまうという問題があった。例えば、12GHz付近で
雑音指数NFが1.2dB程度の低雑音の増幅デバイスを用い
た場合にあっても、実質的にダウンコンバータ２の雑音
指数NFは1.6dB以上に悪化してしまい、ハイビジョンな
どの高画質の受信画像を得ようとした場合には、十分な
受信性能が得られないので、平面アンテナ本体１の受信
面積を大きくしてアンテナ利得Ｇを高くしなければなら
なくなってしまうという問題があった。

［発明の目的］本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、ローノイズアンプの増幅デバイスを
雑音指数が最小の状態で動作させることができ、平面ア
ンテナ本体の受信面積を小さくした場合にあっても十分
な受信性能を得ることができるとともに、構成が簡単で
コストが安い平面アンテナを提供することにある。

［発明の開示］（構成）本発明は、接地導体板と、給電回路パターンが形成され
た給電回路板と、放射回路パターンが形成された放射回
路板とを適宜間隔をもって積層してサスペンデッドトリ
プレート型の平面アンテナ本体を形成し、接地導体板と
給電回路板との間の間隙に両板と平行にローノイズアン
プ回路が給電回路板がわに実装された基板を介装し、ロ
ーノイズアンプの増幅デバイスの信号入力端子を給電回
路の給電点に接続するとともに、増幅デバイスの接地端
子を基板に設けられたスルーホールを介して接地導体板
に接続することにより、ローノイズアンプの増幅デバイ
スを雑音指数が最小の状態で動作させることができ、平
面アンテナ本体の受信面積を小さくした場合にあっても
十分な受信性能を得ることができるとともに、構成が簡
単でコストが安い平面アンテナを提供するものである。

（実施例）第１図乃至第３図は本発明一実施例を示すもので、平面
アンテナ本体１と、アンテナ出力を増幅して低周波数に
変換するダウンコンバータ２のフロントエンドを構成す
るローノイズアンプを一体化したものであり、平面アン
テナ本体１は、第１図に示すように、接地導体板10と、
給電回路パターンが形成された給電回路板11と、放射回
路パターンが形成された放射回路板12とを適宜間隔13a,
13bをもって積層してサスペンデッドトリプレート型と
なっている。また、給電回路板11および放射回路板12
は、それぞれ回路パターンの導体11a,12aを絶縁基板11
b,12b上に形成するとともに、導体11a,12a上に絶縁シー
ト11c,12cを覆着して形成されている。また、接地導体
板10と給電回路板11との間の間隙13aには、両板10,11と
平行にローノイズアンプ回路が実装された基板16が介装
されており、ローノイズアンプの増幅デバイス（例え
ば、GaAsFET）15が所定の誘電体基板16aおよび厚さ調整
用の絶縁板16bよりなる基板16の給電回路板11がわに設
けられている。この増幅デバイス15のゲート端子15gは
給電回路の給電点に接続され、増幅デバイス15の接地端
子であるソース端子15sは基板16に設けられたスルーホ
ール18を介して接地導体板10に接続されている。ここ
に、実施例では、給電回路の給電点に接続される増幅デ
バイス15のゲート端子15gは、カップリング導体17を介
して給電回路の給電点の導体11aに静電誘導結合されて
いる。なお、給電回路板11の給電点部分の絶縁シート11
cを剥離して露出された導体11aにゲート端子15gを半田
付けにて接続しても良い。また、増幅デバイス15のゲー
ト端子15gにはゲートバイアス供給線路19aを介して負の
バイアス電圧が印加され、ドレイン端子15dにはドレイ
ンバイアス供給線路19bを介して正のバイアス電圧が印
加されるようになっており、両バイアス電圧は増幅デバ
イス15が雑音指数NFの最も低い値で動作するように設定
される。さらにまた、GaAsFETよりなる増幅デバイス15
の雑音指数NFが最低で動作する点の入力インピーダンス
は、（20＋j20）Ω付近になっているため、給電回路の
給電点の出力インピーダンスを予め上記入力インピーダ
ンスになるように給電回路パターンを設計（必要に応じ
てインピーダンス変換パターンを形成）してインピーダ
ンス整合を行っている。なお、出力線路19cは、出力コ
ネクタに接続され、出力コネクタにダウンコンバータ２
が接続される。この場合、ダウンコンバータ２のフロン
トエンドのローノイズアンプが省略できることは言うま
でもない。

また、実施例では、スルーホール18を介して増幅デバイ
ス15のソース端子15sと接地導体板10とを接続する接続
導体20を接地導体板10を絞り込み加工することによって
突設し、接続導体20の先端にソース端子15sを半田付け
にて接続している。この接続導体20の先端は基板の上面
と略面一に形成され、ソース端子15sを接続し易くして
いる。なお、接続導体20として接地導体板10にタップピ
ンあるいはねじを立設しても良い。図中、21はバイアス
電圧供給用の貫通コンデンサである。

いま、実施例にあっては、アンテナ出力を増幅するロー
ノイズアンプの増幅デバイス15の信号入力端子であるゲ
ート端子15gを給電回路の給電点にコネクタを使用せず
に直接接続しているので、コネクタ接続している従来例
に比べて損失が少なくなり、しかも、コネクタの特性イ
ンピーダンスに合わせるためのインピーダンス整合回路
が不要になるので、ローノイズアンプの増幅デバイス15
を雑音指数NFが最小の状態で動作させることができるよ
うになっている。したがって、平面アンテナ本体１の受
信面積を小さくした場合にあっても良好な受信画像を得
ることができ、受信性能の向上を図ることができるよう
になっている。また、ローノイズアンプ回路が実装され
た基板16を接地導体板10と給電回路板11との間に介装し
ており、この基板16および補助接地導体17がスペーサと
して機能させることができるので、接地導体板10と給電
回路板11との間隙13aを一定に保持するために配設され
るスペーサを省略できることになり、構成が簡単になっ
てコストを安くすることができる。

また、実施例では、増幅デバイス15のゲート端子15gと
給電回路パターンの給電点の導体11aとの接続を非接触
で静電誘導結合によって行っているので、半田付け作業
が不要になって組み立てが容易にでき、しかも、給電回
路板11の給電回路パターンを形成する導体11aとして、
銅よりも安価で腐食に対して弱いアルミニウムを用いた
場合における接続が容易に行えるとともに、絶縁基板11
bおよび絶縁シート11eとして耐熱性合成樹脂を使用しな
くても良いことになる。さらにまた、実施例では、スル
ーホール18を介して増幅デバイス15のソース端子15sと
接地導体板10とを接続する接続導体20を接地導体板10に
突設し、接続導体20の先端にソース端子15sを接続して
いるので、スルーホール加工が容易に行えることにな
る。一方、この接続導体20は、基板16を装着する際の位
置決め突起として機能するので、組み立て作業も容易に
行えることになる。

［発明の効果］本発明は上述のように、接地導体板と、給電回路パター
ンが形成された給電回路板と、放射回路パターンが形成
された放射回路板とを適宜間隔をもって積層してサスペ
ンデッドトリプレート型の平面アンテナ本体を形成し、
接地導体板と給電回路板との間の間隙に両板と平行にロ
ーノイズアンプ回路が給電回路板がわに実装された基板
を介装し、ローノイズアンプの増幅デバイスの信号入力
端子を給電回路の給電点に接続するとともに、増幅デバ
イスの接地端子を基盤に設けられたスルーホールを介し
て接地導体板に接続したものであり、ローノイズアンプ
の増幅デバイスを雑音指数が最小の状態で動作させるこ
とができ、平面アンテナ本体の受信面積を小さくした場
合にあっても十分な受信性能を得ることができるととも
に、構成が簡単でコストが安い平面アンテナを提供する
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の要部分解斜視図、第２図
（ａ）は同上の要部断面図、第２図（ｂ）は同上の要部
拡大断面図、第３図は要部上面図、第４図は衛星放送受
信システムの概略構成図、第５図乃至第７図は同上の動
作説明図、第８図は従来例の概略構成図、第９図は同上
の動作説明図である。１は平面アンテナ本体、２はダウンコンバータ、３は平
面アンテナ、10は接地導体板、11は給電回路板、12は放
射回路板、13a,13bは間隙、15は増幅デバイス、15sは接
地端子（ソース端子）、15gは信号入力端子（ゲート端
子）、16は基板、18はスルーホール、20は接続導体であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接地導体板と、給電回路パターンが形成さ
れた給電回路板と、放射回路パターンが形成された放射
回路板とを適宜間隔をもって積層してサスペンデッドト
リプレート型の平面アンテナ本体を形成し、接地導体板
と給電回路板との間の間隙に両板と平行にローノイズア
ンプ回路が給電回路板がわに実装された基板を介装し、
ローノイズアンプの増幅デバイスの信号入力端子を給電
回路の給電点に接続するとともに、増幅デバイスの接地
端子を基板に設けられたスルーホールを介して接地導体
板に接続したことを特徴とする平面アンテナ。
【請求項２】絶縁基板上に給電回路パターンの導体を配
して給電回路板を形成するとともに、増幅デバイスの信
号入力端子を給電回路パターンの給電点の導体に絶縁基
板を介して対向させて静電誘導結合せしめたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の平面アンテナ。
【請求項３】スルーホールを介して増幅デバイスの接地
端子と接地導体板とを接続する接続導体を接地導体板に
突設し、接続導体の先端に接地端子を接続したことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の平面アンテナ。