JPS5895407A - 円錐ビ−ムアレ−アンテナ - Google Patents
円錐ビ−ムアレ−アンテナInfo
- Publication number
- JPS5895407A JPS5895407A JP19297681A JP19297681A JPS5895407A JP S5895407 A JPS5895407 A JP S5895407A JP 19297681 A JP19297681 A JP 19297681A JP 19297681 A JP19297681 A JP 19297681A JP S5895407 A JPS5895407 A JP S5895407A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- center
- phase
- antenna
- conical beam
- array antenna
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
- H01Q21/065—Patch antenna array
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、簡易で薄形な構造にして円錐ビームを放射す
るアンテナに関するものである。
るアンテナに関するものである。
第１図は、円錐ビームアンテナの用途を示すための図で
ある。
ある。
１は船舶、２はアンテナ、３はアンテナの円錐ビームの
電界強度の等しい点を結んだ線、４は静止衛星、５は鉛
直軸、６は主ビーム方向を示す線である。
電界強度の等しい点を結んだ線、４は静止衛星、５は鉛
直軸、６は主ビーム方向を示す線である。
船舶と衛星の間で通信を行なう待合、船舶の移動や向き
にかかわらず、無追尾の状態で通信を可能にするには、
アンテナのビームパターンは、その主ビームが第１図に
示すように、鉛直軸５に対し、アンテナから衛星を臨む
方向の線を母線とする円錐形に近い形をしていればよい
。
にかかわらず、無追尾の状態で通信を可能にするには、
アンテナのビームパターンは、その主ビームが第１図に
示すように、鉛直軸５に対し、アンテナから衛星を臨む
方向の線を母線とする円錐形に近い形をしていればよい
。
これを円錐ビームと呼んでいる。
従来、とあ円錐ビームを有する円偏波アンテナとしては
、第２図に示すよ°うなりロスダイば−ルアレーデンテ
ナがあった０ ３はアンテナの円錐ビームの電界強度の等しい点を結ん
だ線、５は鉛直軸、６は主ビーム方向を示す線、７はク
ロスダイポール、８は給電線である。しかし、構造が立
体的になり、アンテナ高が大きくなるとともに、給電の
ための同軸線路長が異なることから、給電が複雑となる
欠点があつ、た。
、第２図に示すよ°うなりロスダイば−ルアレーデンテ
ナがあった０ ３はアンテナの円錐ビームの電界強度の等しい点を結ん
だ線、５は鉛直軸、６は主ビーム方向を示す線、７はク
ロスダイポール、８は給電線である。しかし、構造が立
体的になり、アンテナ高が大きくなるとともに、給電の
ための同軸線路長が異なることから、給電が複雑となる
欠点があつ、た。
本発明は、これらの欠点を除去するために、マイクロス
トリップアンテナを用いて、円錐ビームを有するアレー
アンテナを構成することによシ、平面的なアンテナとし
、かつマイクロストリップ線路を用いた給電回路との整
合性を良くしたもので、以下図面について詳細に説明す
る０ 第３−は本発明の一実施例であシ、７素子の２点給電円
形マイクロストリップを用いた場合を示している。９は
放射素子を構成する円形金−属板、１０は誘電体、１１
は金属基板、１２は中心ピン、１３および１３′は給電
ピンである０本アンテナは、第３図に示した各素子への
給電のための電力分配回路を同時に有している。
トリップアンテナを用いて、円錐ビームを有するアレー
アンテナを構成することによシ、平面的なアンテナとし
、かつマイクロストリップ線路を用いた給電回路との整
合性を良くしたもので、以下図面について詳細に説明す
る０ 第３−は本発明の一実施例であシ、７素子の２点給電円
形マイクロストリップを用いた場合を示している。９は
放射素子を構成する円形金−属板、１０は誘電体、１１
は金属基板、１２は中心ピン、１３および１３′は給電
ピンである０本アンテナは、第３図に示した各素子への
給電のための電力分配回路を同時に有している。
電力分配回路には、通常、放射素子との整合性がよいと
いう理由からマイクロストリップ線路が用いられる。こ
の電力分配回路によって、中心の円形金属板と他の６素
子の金属版名々への給電の振幅比を６対１にし、また中
心と周囲の素子間の位相関係を逆相として給電する。
いう理由からマイクロストリップ線路が用いられる。こ
の電力分配回路によって、中心の円形金属板と他の６素
子の金属版名々への給電の振幅比を６対１にし、また中
心と周囲の素子間の位相関係を逆相として給電する。
このように、複数金属板の円形状配列の中心にもう１個
の金属板を置くか或いは、この１個の金属板の代わシに
、もう１組の円形状配列の複数金属板を同心円状に配ｔ
（第５図の例）し、上記の如き振幅位相関係で給電する
と、１組の。
の金属板を置くか或いは、この１個の金属板の代わシに
、もう１組の円形状配列の複数金属板を同心円状に配ｔ
（第５図の例）し、上記の如き振幅位相関係で給電する
と、１組の。
円形状配列の金属板の場合のみに較べて、ビームパター
ン成形の自由度が大きくなる。
ン成形の自由度が大きくなる。
また、金属板が円形の円形マイクロストリップは、１点
給電の時は直線偏波を放射するが、９０゜離れた点にも
１点の給電ピン１３ を設けて、この２点の給電位相
差を９０としてやれば円偏波を放射する。
給電の時は直線偏波を放射するが、９０゜離れた点にも
１点の給電ピン１３ を設けて、この２点の給電位相
差を９０としてやれば円偏波を放射する。
マイクロストリップ放射素子を基本モードで励振すると
素子の面に垂直な方向（ブロードサイド方向）に主ビー
ムを形成する。従って第３図の例において、各放射素子
に先に定められた振幅と位相の関係で給電すると、中心
の放射素子に基づく主ビームに対しそ周囲の６個の放射
素子は、それぞれ６分の１の電界強度で、しかも逆相の
ビームを形成する。
素子の面に垂直な方向（ブロードサイド方向）に主ビー
ムを形成する。従って第３図の例において、各放射素子
に先に定められた振幅と位相の関係で給電すると、中心
の放射素子に基づく主ビームに対しそ周囲の６個の放射
素子は、それぞれ６分の１の電界強度で、しかも逆相の
ビームを形成する。
結局、周囲の６個の放射素子全体で形成されるビームは
、その強度において、中心の放射素子によるビームと同
じであり、しかも位相角が丁度逆相になっていることに
なる。このため、結果としては、ブロードサイド方向の
電磁界は中心の放射素子に基づく電磁界と周囲の６個の
放射素子によって形成される電磁界とが相殺されて、理
論的には零になる。しかし、ブロードサイドからはずれ
ると放射強度の差が生じて相殺されなくなシ、円錐ビー
ムが得られる。
、その強度において、中心の放射素子によるビームと同
じであり、しかも位相角が丁度逆相になっていることに
なる。このため、結果としては、ブロードサイド方向の
電磁界は中心の放射素子に基づく電磁界と周囲の６個の
放射素子によって形成される電磁界とが相殺されて、理
論的には零になる。しかし、ブロードサイドからはずれ
ると放射強度の差が生じて相殺されなくなシ、円錐ビー
ムが得られる。
第３図においては、円偏波マイクロストリップ素子とし
て、２点給電円形マイクロストリップを用いた例を示し
たが、楕円形マイクロストリップ等の１点給電円偏波マ
イクロストリップを用いても同様に構成でき、この場合
は、９０゜位相差を与える給電回路が省略できるという
利点がある。
て、２点給電円形マイクロストリップを用いた例を示し
たが、楕円形マイクロストリップ等の１点給電円偏波マ
イクロストリップを用いても同様に構成でき、この場合
は、９０゜位相差を与える給電回路が省略できるという
利点がある。
第４図は金属板放射素子の他の例を示す。（ａ）図は金
属板１個の部分とその周ｖ！Ｕ１部の平面図であシ、（
ｂ）図は（ａ）図のＡ −Ａ’断面を示す図である。
属板１個の部分とその周ｖ！Ｕ１部の平面図であシ、（
ｂ）図は（ａ）図のＡ −Ａ’断面を示す図である。
放射素子を構成する金属板として、第４図に示すような
二重構造のものにすると、金属板９の共振周波数と金属
板９′の共振周波数を異なった周波数に選定することが
できるので、比較的近接した２周波数を選定することに
よシ、単一周波数のみの場合に比べ周波数帯域を広帯域
。
二重構造のものにすると、金属板９の共振周波数と金属
板９′の共振周波数を異なった周波数に選定することが
できるので、比較的近接した２周波数を選定することに
よシ、単一周波数のみの場合に比べ周波数帯域を広帯域
。
化することができ、また、成る程度離隔した２周波数を
選定することにより、いずれの周波数でも使用できる２
周波数共用化が図れ、衛星通信における実際の使用帯域
に関する条件を満たすことができる。
選定することにより、いずれの周波数でも使用できる２
周波数共用化が図れ、衛星通信における実際の使用帯域
に関する条件を満たすことができる。
第５図は本発明の他の実施例であシ、１２素子の円形マ
イクロストリップを用いた場合を示している。本アンテ
ナは、第３図に示した実施例の中心金属板を、中心を同
じくする円形状配列の６個の金属板で置き替えた場合で
あシ、ここでは内側６素子、外ｆｉｌｌ ６素子である
。
イクロストリップを用いた場合を示している。本アンテ
ナは、第３図に示した実施例の中心金属板を、中心を同
じくする円形状配列の６個の金属板で置き替えた場合で
あシ、ここでは内側６素子、外ｆｉｌｌ ６素子である
。
各素子への給電は、内側素子線てへの給電振幅の和と、
外側素子線てへのそれとの、給電振幅比を約１対１とし
、かつ位相は、内側素子相互に同相、同じく外側素子相
互も同相で、内側と外側とは逆相とする。このとき、先
に示した実施例と同様に、ブロードサイド方向の放射電
界は相殺され円錐ビームが得られる。
外側素子線てへのそれとの、給電振幅比を約１対１とし
、かつ位相は、内側素子相互に同相、同じく外側素子相
互も同相で、内側と外側とは逆相とする。このとき、先
に示した実施例と同様に、ブロードサイド方向の放射電
界は相殺され円錐ビームが得られる。
両者の実施例において、円錐ビームのビーム方向は、中
心の素子或いは内側素子配列と外側素子配列の半径方向
の間隔によって変化するｂ具体的には、前者では、中心
素子のビーム形状とまわシの素子の円形配列によるビー
ム形状で決定され、後者では、内側および外側の円形配
列によるビームの形状で決定される。従って、第３図の
実施例の方が構造は簡易であるが、円錐ビームのビーム
方向を決定する自由度からは第５図に示した実施例の方
が優れている。
心の素子或いは内側素子配列と外側素子配列の半径方向
の間隔によって変化するｂ具体的には、前者では、中心
素子のビーム形状とまわシの素子の円形配列によるビー
ム形状で決定され、後者では、内側および外側の円形配
列によるビームの形状で決定される。従って、第３図の
実施例の方が構造は簡易であるが、円錐ビームのビーム
方向を決定する自由度からは第５図に示した実施例の方
が優れている。
円錐と一入の周方向の一様性は、円形配列素子の素子数
および素子間隔で決定される。
および素子間隔で決定される。
以上、円偏波で用いる場合につい′ＣＭ明したが、放射
素子金属板として、直線偏波を放射する素子、例えば円
形、正方形等のものを用いて１点給電とすれば、容易に
直線偏波の円錐ビームを得ることができる。
素子金属板として、直線偏波を放射する素子、例えば円
形、正方形等のものを用いて１点給電とすれば、容易に
直線偏波の円錐ビームを得ることができる。
以上説明したように、マイクロストリップアンテナを用
い、かつ各放射素子の給電振幅および位相を調整して、
円錐ビームを有するアレーアンテナを構成することによ
シ、平面的でかつコンパクトな円錐ビームアンテナが構
成できる利点がある。
い、かつ各放射素子の給電振幅および位相を調整して、
円錐ビームを有するアレーアンテナを構成することによ
シ、平面的でかつコンパクトな円錐ビームアンテナが構
成できる利点がある。
第１図は円錐ビームアンテナの用途の説明図、第２図は
従来の円錐ビームを有する円偏波アンテナの構成例、第
３図は、本発明の一実施例、第４図は、本発明に用いる
素子の他の例で、（ｂ）図は（ａ）図のＡ−Ａ’断面を
示す一０第５図は、本発明の他の実施例である。 １・・・・・船舶、２・１」・アンテナ、３・・・・・
アンテナの円錐ビームの電界強度の等しい点を結んだ線
、４・・・・・静止衛星、５・・・・・鉛直軸、６す・
・・主ビーム方向を示す線、７・・・・・クロスダイポ
ール、８・・・拳・給電線、９．９′・・・・・放射素
子を構成する円形金属板、１０．１０’・・Φ−・誘電
体、１１・・＠１金属基板、１２・・・・・中心ピン、
−１３，１３’・・・・・給電ピン代理人 弁理士
本 間 崇第 ／ 図 第２図 第 ３ 図 鴨４図 第５図
従来の円錐ビームを有する円偏波アンテナの構成例、第
３図は、本発明の一実施例、第４図は、本発明に用いる
素子の他の例で、（ｂ）図は（ａ）図のＡ−Ａ’断面を
示す一０第５図は、本発明の他の実施例である。 １・・・・・船舶、２・１」・アンテナ、３・・・・・
アンテナの円錐ビームの電界強度の等しい点を結んだ線
、４・・・・・静止衛星、５・・・・・鉛直軸、６す・
・・主ビーム方向を示す線、７・・・・・クロスダイポ
ール、８・・・拳・給電線、９．９′・・・・・放射素
子を構成する円形金属板、１０．１０’・・Φ−・誘電
体、１１・・＠１金属基板、１２・・・・・中心ピン、
−１３，１３’・・・・・給電ピン代理人 弁理士
本 間 崇第 ／ 図 第２図 第 ３ 図 鴨４図 第５図
Claims (2)
- （１）誘電体板と、該誘電体板の一面側に配置された金
属基板と、前記誘電体板の他面側に配置された複数個の
金属板とを餉えたマイクロストリップアレーアンテナに
幹いて、中心怜を養とその周囲に円層状に配列された複
数個 ′の金属板と、円形状配列の各金属板への給電を
、中心の金属板への給電に対して、はぼ逆位相で且つ給
電振幅の総和がほぼ同じになるように給電する電力分配
回路とからなる円錐ビームアレーアンテナ。 - （２）中心の金属板が数個に分割され円形状に配列され
た７金属板から匁シ、該数個の金属板に対しほぼ同振幅
、同位相で給電する電力分配回路を有することを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載の円錐ビームアレー
アンテナ。。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19297681A JPS5895407A (ja) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | 円錐ビ−ムアレ−アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19297681A JPS5895407A (ja) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | 円錐ビ−ムアレ−アンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5895407A true JPS5895407A (ja) | 1983-06-07 |
Family
ID=16300161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19297681A Pending JPS5895407A (ja) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | 円錐ビ−ムアレ−アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5895407A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63144606A (ja) * | 1986-11-29 | 1988-06-16 | ノーザン テレコム リミテッド | 円偏波アンテナ |
| US4827271A (en) * | 1986-11-24 | 1989-05-02 | Mcdonnell Douglas Corporation | Dual frequency microstrip patch antenna with improved feed and increased bandwidth |
| US4973972A (en) * | 1989-09-07 | 1990-11-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Adminstration | Stripline feed for a microstrip array of patch elements with teardrop shaped probes |
| US5453752A (en) * | 1991-05-03 | 1995-09-26 | Georgia Tech Research Corporation | Compact broadband microstrip antenna |
| CN110519684A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-29 | 深圳市微能信息科技有限公司 | 用于测量蓝牙载波相位和相位差的天线阵列及定位系统 |
-
1981
- 1981-12-02 JP JP19297681A patent/JPS5895407A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4827271A (en) * | 1986-11-24 | 1989-05-02 | Mcdonnell Douglas Corporation | Dual frequency microstrip patch antenna with improved feed and increased bandwidth |
| JPS63144606A (ja) * | 1986-11-29 | 1988-06-16 | ノーザン テレコム リミテッド | 円偏波アンテナ |
| US4973972A (en) * | 1989-09-07 | 1990-11-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Adminstration | Stripline feed for a microstrip array of patch elements with teardrop shaped probes |
| US5453752A (en) * | 1991-05-03 | 1995-09-26 | Georgia Tech Research Corporation | Compact broadband microstrip antenna |
| CN110519684A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-29 | 深圳市微能信息科技有限公司 | 用于测量蓝牙载波相位和相位差的天线阵列及定位系统 |
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