JPH1051227A - 平面アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電体基板を用いたマイクロストリップライ
ンにより空間的に給電する平面アンテナにおいて、アン
テナ全体の強度を向上し、アンテナ特性の安定化を計る
と共に組立の簡易化を計ること。 【解決手段】 筐体８と、筐体８の内側底面上に配置さ
れたパッチアンテナ３と、筐体８上に配置され、パッチ
アンテナ３との間に間隙が生じるようにパッチアンテナ
３を覆うレドーム１と、レドーム１の内側天井面に配置
され、パッチアンテナ３との間に空間を介在させて対向
する無給電素子２とを含む平面アンテナにおいて、筐体
８とレドーム１とで構成される空間内に、パッチアンテ
ナ３と無給電素子２との間の間隔を保つための支え９，
１０が設けられていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衛星通信用のアン
テナに関し、特に平面状のアンテナに属する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術の平面アンテナについて図面
を用いて説明する。図４は、従来の平面アンテナの断面
図を示している。従来の平面アンテナは、誘電体で構成
される略深皿状のレドーム４１の内側の天井面に無給電
素子４２が配置され、さらにその下方に空間を介在させ
てパッチアンテナ４３が配置されている。パッチアンテ
ナ４３は、誘電体基板４４上に形成され、同軸ケーブル
４５により給電される（例えば、特開平３−７４９０８
号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の平面アンテナの
第１の問題点は、アンテナ全体の強度が弱いということ
である。一般にアンテナを保護するレドーム４１は、ア
ンテナから放射される電波の損失をなるべく小さくする
ために、薄く、且つ誘電正接の小さな材料を使用する。
誘電正接の小さな材料は、一般に比誘電率が小さく柔ら
かい材料となる。このことは、誘電体基板４４にも同様
にあてはまり、従来のアンテナの構造では特に、上下方
向の力に対して非常に弱く、無給電素子４２とパッチア
ンテナ４３の距離が容易に変わってしまい、アンテナの
利得や放射パターン等の特性が変化してしまう。また、
このことは、上下方向の力に限らず、ねじれ、折り曲げ
に対しても弱く、且つ温度変化による材料の変形時にも
顕著にあらわれ、耐環境性についても弱いということが
いえる。

【０００４】それ故に、本発明の課題は、特性・性能向
上、信頼性の向上、及び生産性向上にある。

【０００５】より具体的には、平面アンテナの折り曲げ
強度、圧縮強度等の機械的強度を改善すると共に、耐環
境性の改善をし、また、組立に際して、接着剤やビスを
極力使わず、簡単な組立にし、安価な平面アンテナを提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明によ
れば、筐体と、該筐体の内側底面上に配置されたパッチ
アンテナと、前記筐体上に配置され、前記パッチアンテ
ナとの間に間隙が生じるように該パッチアンテナを覆う
レドームと、該レドームの内側天井面に配置され、前記
パッチアンテナとの間に空間を介在させて対向する無給
電素子とを含む平面アンテナにおいて、前記筐体と前記
レドームとで構成される空間内に、前記パッチアンテナ
と前記無給電素子との間の間隔を保つための支えが設け
られていることを特徴とする平面アンテナが得られる。

【０００７】請求項２記載の発明によれば、前記支えが
略棒状であることを特徴とする請求項１記載の平面アン
テナが得られる。

【０００８】請求項３記載の発明によれば、前記支え
が、前記筐体の内側底面に形成され前記無給電素子の方
へ突出する第１の突起部と、前記レドームの内側天井面
に形成され前記パッチアンテナの方へ突出し前記第１の
突起部と組み合わされる第２の突起部とで構成され、前
記パッチアンテナに前記第１の突起部を挿通するための
穴が形成され、前記無給電素子に前記第２の突起部を挿
通するための穴が形成されていることを特徴とする請求
項２記載の平面アンテナが得られる。

【０００９】請求項４記載の発明によれば、前記パッチ
アンテナが、前記第１の突起部に装着され且つ係止され
る第１の誘電体により前記筐体の内側底面上に固定さ
れ、前記無給電素子が、前記第２の突起部に装着され且
つ係止される第２の誘電体により前記レドームの内側天
井面上に固定されていることを特徴とする請求項３記載
の平面アンテナが得られる。

【００１０】

【作用】パッチアンテナの上面を保護するレドームの突
起部と、パッチアンテナの下面を保護する筐体の突起部
が組み合わせられ、密着されることにより、パッチアン
テナの上面を保護するレドームと、パッチアンテナの下
面を保護する筐体の位置がしっかり固定され、平面アン
テナ全体の強度が向上する。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１に、本発明を実
施するための最良の形態の断面図を示す。図１を参照す
ると、本発明の最良の形態は、パッチアンテナ３の上面
を保護する略箱状で、その内側の天井面に下方に向けて
突出する棒状の突起部９を有し、且つ誘電体板より構成
されるレドーム１と、中心部に小さな穴を有する薄い円
形導体板より構成され、レドーム１の内側天井面に配置
された無給電素子２と、中心部に小さな穴を有した誘電
体基板４上に構成されるパッチアンテナ３と、パッチア
ンテナ３の構成要素である誘電体基板４、及び誘電体基
板４の下面に配置される導体より構成されるグランド板
５と、パッチアンテナ３を給電するためにパッチアンテ
ナ３に接続された給電線６と、パッチアンテナ３及び無
給電素子２を固定するための中心部に小さな穴を有する
２枚の円形の誘電体板７と、パッチアンテナ３の下面を
保護する略箱状で、その内側の底面に上方に向けて突出
する棒状の突起部１０を有し、且つ誘電体または導体よ
りなる筐体８とより構成され、無給電素子２を、レドー
ム１の棒状突起部９に下側より嵌め込み、さらに円形の
誘電体板７をその下側より嵌め込んで無給電素子２をレ
ドーム１に固定し、同様に、パッチアンテナ３を、筐体
８の棒状突起部１０に上側より嵌め込み、さらに円形の
誘電体板７をその上側より嵌め込んでパッチアンテナ３
を筐体８に固定し、最後に、レドーム１と筐体８とを閉
じるように組み合わせ、レドーム１の棒状の突起部９
と、筐体８の棒状の突起部１０が密着した構造となって
いる。

【００１２】次に、本実施形態の平面アンテナの動作に
ついて図面を参照して説明する。図１において、レドー
ム１の棒状の突起部９と、筐体８の棒状の突起部１０が
組み合わせられ、密着されることにより、レドーム１と
筐体８の位置がしっかり固定され、平面アンテナ全体の
強度が向上する。また、電気的には、給電線６により給
電されたパッチアンテナ３は、無給電素子２を空間的に
励振し、上側方向へ最大電界を放射するアンテナとして
動作する。

【００１３】

【実施例】本発明の平面アンテナの一実施例の断面図を
図１に、また、図１の突起部９および突起部１０の詳細
図を図２に、さらに、図１に示す平面アンテナのレドー
ム１、筐体８、突起部９及び１０を除いた斜視図を図３
に示す。

【００１４】図１において、レドーム１は比誘電率が
２．０〜６．０、平坦部分の厚さ約２ｍｍの誘電体より
構成される。無給電素子２は、レドーム１の突起部９に
下側より嵌め込まれ、さらに、誘電体板７が突起部９に
同様に嵌め込まれ、無給電素子２を固定する。このと
き、無給電素子２及び誘電体板７の中心部の穴の直径
は、突起部９の直径とほぼ同等か少し大きい程度に設定
される。同様に、筐体８も、比誘電率が２．０〜６．
０、平坦部分の厚さ約２ｍｍまたはそれ以上の厚さの誘
電体または金属等の導体より構成される。筐体８の突起
部１０に上側から、上部にパッチアンテナ３及び給電線
６を、また、下部にグランド板５を配置した誘電体基板
４を嵌め込み、さらに、誘電体板７が突起部１０に同様
に嵌め込まれ、誘電体基板４を固定する。そして、この
レドーム１と筐体８は、突起部９と１０が丁度密着して
嵌め込まれるように組み合わせられる構造となってい
る。

【００１５】図２に、突起部９及び１０の斜視図を
（ａ），（ｂ）に、断面図を（ｃ），（ｄ）にそれぞれ
示す。突起部９及び１０は、（ａ）〜（ｄ）に示すよう
に、お互いに嵌め込み構造になっており、突起部９に突
起部１０の挿入部２２が嵌め込まれるとき、突起部９の
切り込み２１が開かれ、挿入部２２が嵌め込まれると、
切り込み２１が閉じ、抜けなくなる構造となっている。
また、突起部９に、無給電素子２、誘電体板７を、ま
た、突起部１０に、誘電体基板４、誘電体板７をそれぞ
れ嵌め込むと、突起部９及び１０に形成されたスカート
２３の端に誘電体板７が引っ掛かって無給電素子２、パ
ッチアンテナ３等が固定されるような構造になってい
る。

【００１６】図３は、無給電素子２、誘電体板７、パッ
チアンテナ３、誘電体基板４及びグランド板５の位置関
係を示している。無給電素子２は、厚さ０．５〜２ｍｍ
のアルミニウムなどの導体板で構成され、直径ａは、
０．３〜０．５波長程度に選ばれる。誘電体板７は、比
誘電率が２．０〜６．０程度のプラスチック材料が用い
られ、通常は、厚さ３ｍｍ程度のポリカーボネイトが選
ばれる。このとき、直径ｃは、無給電素子２や誘電体基
板４を固定できる大きさであれば十分であり、０．２〜
０．３波長である。誘電体基板４は、厚さ０．５〜２．
０ｍｍ、比誘電率が２．０〜６．０程度でなるべく誘電
正接の少ない材料が選ばれる。誘電体基板４の上に構成
されるパッチアンテナ３の直径ｄは、０．２５〜０．４
波長で、パッチアンテナ３自体は導体で構成される。な
お、これらの中心部にあいている穴の直径ｂは、突起部
９及び１０を通すものであるが、０．０５波長以下が望
ましい。

【００１７】次に、本実施例の平面アンテナの動作につ
いて説明する。図１において、レドーム１の棒状の突起
部９と、筐体８の棒状の突起部１０が嵌め込まれ、密着
して組み合わせられることにより、レドーム１と筐体８
の位置がしっかり固定される。このため、平面アンテナ
全体の中央部に柱ができた状態となり、強度が向上す
る。構造的には、無給電素子２及び誘電体基板４が、誘
電体板７に固定され、組立時に接着剤やビスを使用せず
簡単に行える利点がある。また、電気的には、図３に示
すように、給電線６により給電されたパッチアンテナ３
は、無給電素子２を空間的に励振し、上側方向へ最大電
界を放射するアンテナとして動作する。

【００１８】本発明のアンテナ素子は、一般的な平面ア
ンテナ、または、特に移動体衛星通信用の平面アンテナ
に使用するアンテナとして用いられる。

【００１９】

【発明の効果】本発明の第１の効果は、アンテナの折り
曲げ強度、圧縮強度等の機械的強度を改善すると共に、
耐環境性の改善をするということである。

【００２０】本発明の第２の効果は、組立が容易になる
ということである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の平面アンテナの断面図。

【図２】本発明の平面アンテナの突起部の詳細図。

【図３】本発明の平面アンテナの無給電素子、誘電体板
及びパッチアンテナの位置関係を示す斜視図。

【図４】従来技術のアンテナの断面図。

【符号の説明】 １ レドーム ２ 無給電素子 ３ パッチアンテナ ４ 誘電体基板 ５ グランド板 ６ 給電線 ７ 誘電体板 ８ 筐体 ９ 突起部 １０ 突起部 ２１ 切り込み ２２ 挿入部 ２３ スカート ４１ レドーム ４２ 無給電素子 ４３ パッチアンテナ ４４ 誘電体基板 ４５ 同軸ケーブル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筐体と、該筐体の内側底面上に配置され
   たパッチアンテナと、前記筐体上に配置され、前記パッ
   チアンテナとの間に間隙が生じるように該パッチアンテ
   ナを覆うレドームと、該レドームの内側天井面に配置さ
   れ、前記パッチアンテナとの間に空間を介在させて対向
   する無給電素子とを含む平面アンテナにおいて、前記筐
   体と前記レドームとで構成される空間内に、前記パッチ
   アンテナと前記無給電素子との間の間隔を保つための支
   えが設けられていることを特徴とする平面アンテナ。
2. 【請求項２】 前記支えが略棒状であることを特徴とす
   る請求項１記載の平面アンテナ。
3. 【請求項３】 前記支えが、前記筐体の内側底面に形成
   され前記無給電素子の方へ突出する第１の突起部と、前
   記レドームの内側天井面に形成され前記パッチアンテナ
   の方へ突出し前記第１の突起部と組み合わされる第２の
   突起部とで構成され、前記パッチアンテナに前記第１の
   突起部を挿通するための穴が形成され、前記無給電素子
   に前記第２の突起部を挿通するための穴が形成されてい
   ることを特徴とする請求項２記載の平面アンテナ。
4. 【請求項４】 前記パッチアンテナが、前記第１の突起
   部に装着され且つ係止される第１の誘電体により前記筐
   体の内側底面上に固定され、前記無給電素子が、前記第
   ２の突起部に装着され且つ係止される第２の誘電体によ
   り前記レドームの内側天井面上に固定されていることを
   特徴とする請求項３記載の平面アンテナ。