JPS59103406A - 直交偏向高周波信号用送受信素子及び該素子の並置アレイを具えるプレ−ナアンテナ - 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】 本発明は、端部が励振プローブを形成する第１高周波伝
送線路の両側に誘電体層を具える直交偏向高周波信号用
の受信素子、又はアンテナの可逆原理に従う放射素子に
関するものである。

特に本発明はかかる種類の素子を並置したアレイを具え
、人工衛星により伝送された１　２　ＧＨ２のテレビジ
ョン信号を受信する場合に特に用いられるブレーナアン
テナに関するものである。

アンテナの可逆原理に従って、受信素子（又は受信素子
のアレイにより構成されるアンテナ）が特性を何等変更
することなく放射素子（放射アンテナ）として作用し得
ることは明らかである。従って以下の記載中、受信、受
信する、及び受信機は、送信、送信する及び放射と置換
し得ることは勿論である。

かかる受信又は放射素子を具えるブレーナアンテナはべ
りオデイカルエレクトロニクスレターズ第１８巻第６号
、１９８２年８月１８日発行の第２５２及び２５８頁に
イー・ラモスが発表した論文［１２ＧＨ２人工衛星テレ
ビジョン用の広帯域高利得ストリップラインブレーナア
レイにューワイドパンド　ハイ−ゲイン　ストリップ−
ライン　ブレーナ　アレイ　フォー　１２　ＧＨｚサテ
ライトＴＶ）Ｊに記載されている。このアンテナは、特
性が助長される代りに効率は完全に満足するものとはな
らない。

本発明の目的は効率を改善し得る受信又は放射素子及び
これら素子のアレイより成るアンテナを提供せんとする
にある。

本発明は端部が励振プローブを形成する第１高周波伝送
線路の両側に誘電体層を具える直交偏向高周波信号用の
受信又は放射素子において、第２伝送線路及び第８誘電
体層を具え、これら伝送線路及び誘電体層を適宜配列し
て受信又は放射素子が、第１空所の形成される第１誘電
体層の両側に２つの直交軸に従って配置された第１及び
第２高周波伝送線路を夫々有するようにし、且つ１方の
伝送線路の他側に前記第１空所に対向する第２空所を有
する第２誘電体層を位置させると共に他方の伝送線路の
他側に前記第１及び第２空所に対向する第８空所を有す
る第３誘電体層を位置させ、該第８空所がその厚さより
も短い前記能の伝送線路からの距離の位置で短絡されて
反射面を形成するようにし、前記第１及び第２伝送線路
は隣接する誘電体層に対称に形成されたスロットと導電
細条とで構成すると共にこれら伝送線路の２等分面に設
け、その端部を前記直交軸に沿って前記空所内に突出さ
せて伝搬媒体と相俟って高周波信号の受信又は放射を行
う結合機能を呈する励振プローブを形成し得るようにし
、励振プローブを形成するこれら端部の長さを相違させ
ると共しこ適宜選定して前記第１誘電体層の任意の所定
厚さに対し１対の値即ちプローブの端部の長さ／プロー
ブの単一反射面までの距離が、これらプローブの各々と
前記空所内に含まれる伝搬媒体との間の実験的最大値又
はほぼ最大値と一致するようにしたことを特徴とする。

かように構成することにより、懸垂基板伝送線路を用い
、かかる使用により主として生ずる励振プローブ間の距
離に応じてその長さを種々に選定することにより励振プ
ローブを整合し、これによって放射特性を著しく向上さ
せることができる。

又、かように構成することにより、機械的な組立てを極
めて簡単とすることができ、しかも２個の励振プローブ
が位置する面間のスペースを充分広くして、導体と相俟
って伝送線路を形成するスロットを誘電体層に設けるこ
とができ、これに・より空気中に案内され、損失を大き
くすることなく、高周波特性に関する一次特性の誘電体
を用いることができる。

又、本発明はかかる素子の全体のアレイから組立てられ
、同様の特性を有する高周波プレーナアンテナに関する
ものである。

図面につき本発明の詳細な説明する。

第１図に示す本発明受信素子は次に示すように構成する
。即ち内側表面が金属鍍金された第１空所１１（本例で
は円形空所）を有する第１層１０の両側に第１伝送線路
２０及び第２伝送線路８０を設け、これら伝送線路をス
ロット２２及び８２の二等分面に配置された導電細条２
１及び８１と、これら細条を機械的に支持する薄い誘電
体シート２８及び３８とによって夫々構成する。これら
高周波懸垂ス）　ＩＪツブ伝送線路の中心導体の端部２
４及び８４は２つの直交軸に沿って空所内に突出させて
２個の励振プローブを構成し、これらプローブは伝搬媒
体と相俟って高周波信号を受信する結合部を形成する。

これら端部は上述したよう（７） に空所内に異る長さに亘って突出させるようにする。各
伝送線路の他端は受信を行う際出力端子を構成する。

伝送線路２０の他側には第２層４０を設け、この第２層
にも内側表面が金属鍍金され且つ前記第１空所１１と対
向する第２空所４１を設け、同様に伝送線路８０の他側
に第８層５０を設け、この第８層（こけ内側表面が金属
鍍金され且つ第１及び第２空所と対向する第８空所５１
を設ける。この第８空所５１はこれら層の表面に平行な
面で第８層５０の幅よりも短い伝送線路８０からの距離
の個所で短絡して受信した高周波信号の単一反射面を形
成し得るようにする。かかる素子は導波管の軸線が伝送
線路の面と直交する導波管対懸垂基板伝送線路の遷移部
として用いる。

第１、第２及び第８層１０．４０及び５０は金属鍍金す
るか又はこれら層を貫通する空所１１゜４１及び５１の
壁部が金属鍍金された誘電体材料の形態とする。又、空
所の直径は高周波信号の周波数に関連する波長に対して
充分短かくして不断（８） 望な高次のモードが発生するのを防止するか又はかかる
モードが伝搬するのを減衰し得るようにする必要がある
と共に関連する通過帯域で主モードが伝搬し得るに充分
な大きさとする必要がある。

第２空所４１はポリウレタンスクリーンで被覆された切
頭円錐形状の拡開部６１で終端させると共にこれら配置
によって利得を増大し且つ放射特性を改善し得るように
する。

上述した構体を有する受信素子に対し実験を行い、得ら
れた結果から、整列された空所１１゜４１．５１ＧＣ有
効に対向して位置する伝送線路２０及び８０の端部の長
さの影響を考察した。これらの実験的な測定は、伝送線
路２０及び８０のこれら端部間の結合及び伝搬媒体即ち
整列空所の組立体により構成される空所に主として関連
し、この測定によって前記２つの端部即ち励振プローブ
の長さが異る場合かかる結合が最適となることを確かめ
た。一方の励振プローブを所定の長さとした場合に更に
正確な測定を行って、このプローブの第８層５０の底部
により形成する単一反射面までの距離が関連する周波数
帯域（本例ではほぼ１１．７〜１２．５　ＧＨｚ　）で
満足となり、最大整合を呈することを確かめた。第２図
は長さが異る２個のプローブの配置の例を示す。

これがため、最良の整合を行うプローブの長さ及び反射
器までの距離間の一致を示す表を得ることができる。そ
の後、プローブ間の距離を電気機械的な必要性Ｇこより
選定された第１層１０の厚さに固定する。即ち層１０及
び４０内及び層１０及び５０内に伝送線路２０及び８０
のスロットを形成し、この層の機械的な形成等の電気機
械的な必要性、従って単一反射面までの距離の関連する
値が層ｌＯの厚さの値だけ互に相違する長さに関する２
つの値を上記表から見出すことができる。

頂部を丸めた正方形受信素子に対して行った実験のフレ
ームワーク内で中央媒体の端部が励振プローブを構成す
る伝送線路の端部において次に示す状態で０．２５　ｄ
Ｂ以下の伝送損失Ｇこ相当する１、６以下の定在波比を
得ることができる。

○正方形の１辺が０．８１λシ、即ち、本例では（１１
） １５酩（この波長入りは受信素子の案内部分の波長であ
る）とし、丸め頂部の曲率半径を３關とする。

○伝送線路２０のプローブと反射面との間の距離を０゜
２７入りとする。

○伝送線路８０のプローブと反射面との間の距離を０．
１７入りとする。

Ｏ空所内（こ突出する伝送線路２０のプローブ端の長さ
を０．１２λ）とする。

○空所内に突出する伝送線路８０のプローブ端の長さを
０．ｌＯλＱとする。

Ｏこれら２個のプローブ間の垂直方向距離を０．１０λ
ノとする（即ち、１２　ＧＨ２”Ｃ”　５　＋＋ｕａと
し、この値は伝送線路２０及び８０を機械加工により形
成する（こ充分な値である）。

上述したように頂部を丸めた方形素子の例に相当するこ
れらの値によって約７００の線路インピーダンスに対し
２．５　Ｘ　１　、ｆ３　ｗ＋ｘのスロット内の中央導
体の幅を’１．４ｔｍ４こすることができる。

層ＩＯ及び４０間及び層１０及び５０間に伝送（１２） 線路２０及び３０を位置させるために上述したスロット
を長方形とすることは、例えば１９７１年６　月２．２
日に発行され、ＲＯＡコーポレーションに譲渡された米
国特許第８５８７１１０号明細書の第５図から明らかで
ある。この第５図の原理は本発明の第８図に示すと共に
°′ペリオデイカルマイクロウエーブス”１９７７年５
月第１８８頁及び第１図に記載されている論文゛テアフ
ルＭＩＯデザイン　プリベンツ　ウェーブガイド　モー
ドｌ′にも示されている。又、これら伝送線路２０及び
８０の出力側には右回り円偏向及び左回り円偏向で信号
を再生するために、ハイブリッド８　ｄＢカプラを設け
その２個の入力端子を伝送線路２０及び８０の各出力端
子に接続し、その２個の出力端子から右回り又は左回り
円偏向の信号を発生するようにしている。このハイブリ
ッドカプラの代りに受信素子の前段にデポラライジング
（復偏向）構体を設けることもできる。かかるハイブリ
ッドカブラ及びデボラライジング構体を用いない場合（
こは２つの直交直線偏向の信号が得られるようになる。

本発明は上述した受信又は放射素子に限定されるもので
はなく、要旨を変更しない範囲内で種々の変形を加える
ことができる。特Ｇこ本発明はかかる受信素子のアレイ
全体により構成される高周波ブレーナアンテナに関する
ものであり、この場合には空所の直径に関する上述した
条件のほかに、素子を満足に並置するためにかかる空所
の直径を、高周波信号の周波数に関連する空所の波長に
対し充分に短かくしてこれら素子間の距離が上記波長よ
りも短かくなるようにする条件を追加する必要がある。

実際にこの追加の条件によってアレイロープとして知ら
れている不所望なサイドロープが発生するのを防止する
ことができる。

この放射又は受信アンテナの構成は全ての点で上記放射
又は受信素子の構成と同一とすると共にこれら素子につ
き説明した全ての条件はアンテナ及び伝送線路をこあて
はまるものとする。実際上このアンテナは、受信素子か
ら２個の出力接続部までの２個の伝送線路のほかに高周
波伝送線路の２つのアレイを具え、これらアレイを伝送
線路２０及び８０の場合と同様に電気的に独立させると
共にこれをこよりアンテナの外部電気回路に受信した高
周波信号を伝送し得るようにする。この場合にはこれら
高周波伝送線路アレイの出力側にハイブリッド８　（ｉ
Ｂカブラを配置するか又はこのカプラの代りにアンテナ
構体の前段にデボラライジング構体を設けて右回り又は
左回り円偏向の信号を再生し得るようにする。

これらアレイは順次の組合せ段により通常のようＧこ形
成することができる（特にフランス国特許第７０１１４
４９号明細書の第１図に示されるアレイの構体を参照）
。このアンテナがｎ個の受信素子を具える場合には各ア
レイのｎ個の第１端部は、単一受信素子（こつきずで（
こ説明したように、受信すべき信号の伝搬スペースへの
結合として作用し、２個のアレイの各々の反対端、即ち
全ての伝送線路が順次の組合せ段を経て集中する点をア
ンテナの外部の受信回路に接続し、且つ例えばハイブリ
ッド８　ｄＢカブラの２個の入力端子の双方昏こ先ず最
初接続し、これにより右回り及び左回り円偏向の信号を
再生し得るようにする。

かように構成したアンテナは、受信素子のサブアセンブ
リを形成する単位ブロックを適当数用いてこれらを結合
し良好に定めた寸法、利得及び指向性ダイアダラムを有
するアンテナ、例えば正方形状の対称アンテナ、又は２
つの直交面で異る放射ダイアダラムを有する特に長方形
状の非対称アンテナを形成する低価格モジュラ−構体Ｇ
こ特に好適である。この最後に記載された特性は人工衛
星により伝送された１　２　ＧＨｚのテレビジョン信号
を受信するアンテナに特に有利である。その理由はこの
場合８　ｄＢで２°以下の開口が、赤道面で２個のパリ
モート”人工衛星からの信号をこの面で８゜だけ分離す
るために必要とするだけであるからで１ある（　０．　
Ｏ，１，Ｒリコメンデイションズ、ジュネーブ、１９７
７年参照）０ モジュラ−形の他の例では、デボラライジング構体を保
持しながら直線偏向又は円偏向の何れかの信号以外の高
周波信号を受信又は送信しないよ（１５） うにしたブ【／−ナアンテナを構成する場合には中央層
１０と２つの伝送線路アレイ２０又は３０の一方とを省
略することによって前述したアンテナからかかるアンテ
ナを形成することができる。

上述したアンテナは、１２　ＧＨｚのテレビジョン信号
ｔこ対する１個又は数個の受信フロント端への結合につ
いて主として説明したが、本発明は、人工衛星により伝
送された１　２　ＧＨｚのテレビジョン信号を受信する
ことに限定されるものではない（これら受信フロント端
の例は、ベリオデイカル°′ロンド　エレクトリック”
第６２巻第８号、１９８２年８月発行、第８９及び４０
頁参照）。

更に本発明は純粋な高周波伝送子レイにも適用でき、且
つ周波数も１２　ＧＨｚ以外の高周波数帯域の他の周波
数とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明受信素子の１例を示す断面図、第２図は
受信素子により高利得を得ることができる励振プローブ
の配置を示す平面図、第８図は第１図のＡ−Ａ線上を断
面とし、懸垂（１６） 基板として既知の構体による伝送線路の配置を示す断面
図である。 ｌＯ・・・第１層　　　　　１１・・・第１空所２０、
３０・・・伝送線路　　　２１．８１・・・導電細条２
２、　Ｈ・・・スロット　　　２８．８８・・・誘１１
Ｅ体シー）２４、８４・・・高周波懸垂ス）　ＩＪツブ
伝送線路４０・・・第２層　　　　　　４１・・・第２
空所５０・・・第８層　　　　　５１・・・第８空所６
１・・・切頭円錐状拡開部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　端部が励振プローブを形成する第１高周波伝送線路
   の両側に誘電体層を具える直交偏向高周波信号用の受信
   又は放射素子において、第２伝送線路及び第８誘電体層
   を具え、これら伝送線路及び誘電体層を適宜配列して受
   信又は放射素子が、第１空所の形成される第１誘電体層
   の両側に２つの直交軸に従って配置された第１及び第２
   高周波伝送線路を夫々有するようにし、且つ１方の伝送
   線路の他側に前記第１空所に対向する第２空所を有する
   第２誘電体層を位置させると共に他方の伝送線路の他側
   に前記第１及び第２空所に対向する第８空所を有する第
   ８誘電体層を位置させ、該第８空所がその厚さよりも短
   い前記他の伝送線路からの距離の位置で短絡されて反射
   面を形成するようにし、前記第１及び第２伝送線路は隣
   接する誘電体層に対称に形成されたスリットと導電細条
   とで構成すると共にこれら伝送線路の２等分面に設け、
   その端部を前記直交軸に沿って前記空所内に突出させて
   伝搬媒体と相俟って高周波信号の受信又は放射を行う結
   合機能を呈する励振プローブを形成し得るようにし、励
   振プローブを形成するこれら端部の長さを相違させると
   共に適宜選定して前記第１誘電体層の任意の所定厚さに
   対し１対の値即ちプローブの端部の長さ／プロー７’の
   単一反射面までの距離が、これらプローブの各々と前記
   空所内に含まれる伝搬媒体との間の実験的最大値又はほ
   ぼ最大値と一致するようにしたことを特徴とする直交偏
   向高周波信号用の受信又は放射素子。 λ　特許請求の範囲第１項記載の受信又は放射素子の全
   アレイからアンテナを構成し、該素子を並置し且つ適宜
   配列して該アンテナが、第１空所の設けられている第１
   層の両側に高周波伝送線路の第１及び第２アレイを具え
   、これら両アレイは順次の組合せ段によりその各々に対
   し受信又は放射素子と単一出力接続部に関連する素子と
   の間の接続を行い、更に前記アンテナが、一方の伝送線
   路の他側に前記第１空所に対向して第２空所を形成する
   第２層を具えると共に他方の伝送線路の他側に、第１及
   び第２空所に対向し厚さよりも短い前記他方の伝送線路
   回路網からの距離の位置で短絡されて各素子内に反射面
   を形成する第８空所が設けられる第８層を具えるように
   し、前記空所の直径を特に高周波信号の周波数に関連す
   る波長に対し充分短かくして素子間の距離が前記波長よ
   りも短かくなるようにしたことを特徴とする直交偏向高
   周波信号を受信又は送信するブレーナ高周波アンテナ。 ８、　第１、第２及び第８層を誘電体材料で造り空所の
   金属鍍金壁がこれら層を貫通するようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載のブレーナ高周波アン
   テナ。 表　第１、第２及び第８層を金属鍍金したことを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載のブレーナ高周波アンテ
   ナ。 五　受信又は放射素子のサブアセンブリを形成し、且つ
   適宜数のこれらサブアセンブリを結・合して予定寸法、
   利得及び指向性ダイアダラムを有するアンテナを形成す
   る単位ブロックを具え、特にアンテナ構体を非対称にし
   て所望の面に応じ種々の異る放射ダイアグラムを呈する
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第２乃至４
   項の何れかに記載のブレーナ高周波アンテナ。