JPS6223209A

JPS6223209A - 円偏波平面アレイアンテナ

Info

Publication number: JPS6223209A
Application number: JP60162650A
Authority: JP
Inventors: Keiji Fukuzawa; 福沢　恵司; Fumihiro Ito; 伊藤　文寛
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1985-07-23
Filing date: 1985-07-23
Publication date: 1987-01-31

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〕この発明は、例えば衛星放送を受信する場合等に用いて
好適な円偏波平面アレイアンテナに関する。

〔発明の１既要〕この発明は、サスペンデッドライン給電形平面アンテナ
において、放射素子の一部を形成する多数の穴に夫々対
応して互いに直交する一対の励振プローブを共通の平面
上に形成し、一対の励振プローブへの給電信号をサスペ
ンデッドライン内で位相合成することにより、簡単な構
成で安価な高利得の平面プレイアンテナを得るようにし
たものである。

〔従来の技術〕

高周波平面アンテナは、従来から種々検討されており、
特に１２ＧＨｚ帯の直接衛星放送受信用或いはそれと同
種の目的のものに限って見ると構成としては、■マイク
ロストリップライン給電アレイアンテナ（進行波、パン
チ、スロット）、■ラジアルラインスロットアレイアン
テナ、■導波管スロットアレイアンテナ、■サスペンデ
ッドライン給電開口面アレイアンテナ等が提案されてい
る。

■のマイクロストリップライン給電構造は、基板のエツ
チングのみで作成できる利点を有するが、テフロン等の
低損失基板を使用しても誘電体損失及び給電線途中での
放射損失があり、高効率アンテナの実現はかなり難しく
、また低損失基板もがなり高価である。■、■の給電方
法は、給電部分での損失はほとんどなくなり、■での欠
点は解決できるが、構造が複雑になり製造上の問題があ
ったり、また■のパッチ、スロット、■、■のスロット
は共振構造であるため、広帯域（例えば３００〜５００
ＭＩＩｚ帯域）で利得やその他の良好な特性を得るのが
難しい。またスロット間の結合により設計が複雑になり
、設計性能を得るのが難しい。

■のサスペンデッドライン給電法は、これ等の欠点を成
る程度解決できる構造で、しかも安価な基板で広帯域な
特性が得られる構造である。■の構成に関しては、既に
発表されており、例えば特開昭５９−１０３４０６号、
特開昭５９−２０７７０６号及びＭＳＮ（Ｍｉｃｒｏｗ
ａｖｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｎｅｗｓ　）　Ｍａｒｃｈ　１
９８４　ＰＰ１１０〜１２６がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕ところが、特開昭５９−１０３４０６号に記載されてい
るものは、誘電体シート　（基板）の両面に直交する銅
箔を形成して２個の励振プローブを構成するもので、構
造が基板の両面にわたっているので配線処理が複雑で構
造が大型になる等の欠点がある。

また、特開昭５９−２０７７０６号に記載されているも
のは、２枚の誘電体シート（基板）上に銅箔を形成して
励振プローブを構成するもので、位置決めが難しくまた
構成も複雑になる等の欠点がある。更に、ＭＳＮに記載
されているものは、複数の穴に夫々１つの励振プローブ
を形成して直線偏波を受信しようとするもので、ごのま
＼で円偏波を受信すると利得が悪く、また円偏波を発生
しようとすると２枚の基板が必要になる等の欠点がある
。

この発明は斯る点に鑑みてなされたもので、一枚の基板
の共通の平面上に一対の励振プローブを形成して円偏波
を送受信することができる構成簡単にして安価なしかも
特性のすぐれた円偏波平面アレイアンテナを提供するも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明による円偏波平面アレイアンテナは、放射素子
の一部を形成する多数の穴（４１，（５）を有する金属
又はメタライズドプラスチック（１１，（２１で基板（
３）を挟み込むサスペンデッドライン給電形平面アンテ
ナにおいて、上記多数の穴に夫々対応して互いに直交す
る一対の励振プローブ（８１，１９１を共通の平面上に
形成し、上記一対の励振プローブへの給電信号をサスペ
ンデッドライン内で位相合成するように構成している。

〔作用〕

多数の穴（４）、　（５１に夫々対応して互いに直交す
る一対の励振プローブ（８）、　＋９）を共通の平面上
に形成する。そして、一対の励振プローブへの給電信号
をサスペンデッドライン内で位相合成する。これにより
、一枚の基板で円偏波受信を出来る回路構成に出来るた
め、従来に比し薄形化できると共に機械的構成も簡略化
でき、しがも安価で一般的に入手出来る基板を高周波用
に使用しても高価なマイクロストリップライン用基板を
用いたものと同等以上のアンテナ利得が得られる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図〜第８図に基づいて
詳しく説明する。

第１図は本発明による円偏波放射素子の構成を示すもの
で、第１図Ａはその上面図、第１図Ｂは第１図Ａにおけ
る線１−１で切断して示す断面図である。第１図におい
て、（１）は第１の金属板（又はメタライズドプラスチ
ック板）　、（２１は第２の金属板（又はメタライズド
プラスチック＆）　、＋３１は第１及び第２の金属板（
１１，（２＋で挟持される薄膜の基板（フィルム状のフ
レキシブル基板）である。

第１の金属板（１）は凹部状の穴（４）を有し、第２の
金属板（２）は穴（４）と同じ径で上下に貫通し、且つ
上側が円錐状とされた穴（５）を有する。第１及び第２
の金属板＋１１．　（２１で基板（３）を挟持するとき
に穴（４）と（５）が一致するように位置決めされる。

また、第１及び第２の金属板ｆｉｌ、　（２）で基板（
３）を挟持した際に穴（４１，（５１に連通する空洞部
（６）が形成されるようになされる。

（７）は基板（３）に被着された導体箔であって、この
導体箔（７）は空洞部（６）を介して連結され、サスペ
ンデッドラインを構成する。また、この導体箔（７）は
基板（３）の共通の平面上で、穴＋４１．　＋５１の中
心方向に直交するように所定長突出され、一対の励振プ
ローブ（８）、　＋９１を構成する。斯る構成により、
円偏波は互いに直交する直線偏波を位相をπ／２ずらし
て合成したものであるから、夫々の直線偏波成分に対応
する励振プローブが配されたことになる。

第２図は平面アレイを給電するサスペンデッドラインの
構成を示すもので、第１図Ｂにおいて線■−■で切断し
た状態を示している。こ−では例えば２５〜１００μｎ
ｔ程度のプリント基板（３）をエツチングして形成され
た導体箔（７）が第１及び第２の金属板（１１，（２）
で囲まれ、中空同軸線路を構成している。この場合、基
板（３）は薄く支持部材としてのみ働くので、低損失基
板でなくても伝送損失の少ない給電線路となる。例えば
テフロングラス基板を用いたオープンストリップライン
の伝送損失は１２Ｇ）Ｉｚで４〜６　ｄＢ／　ｍである
が、サスヘンデッドラインの場合、２５μｍフィルム基
板で約２．５〜３ｄＢ／ｍとなる。フィルム状のフレキ
シブル基板はテフロングラス基板を比べて安価であるの
で、構成面（特性）も含めて利点がある。

第３図は円偏波を合成する具体回路を示すもので、一対
の励振プローブ（８１，（９１は基板（３）の同一平面
上でサスペンテッドラインである導体箔（７）で結合さ
れるが、その際にπ／２の位相に相当するλｇ／４　（
λｇ：中心周波数における線路波長）の線路（１０）が
進相している片側に挿入されて合成部（１１）で同相に
なるようにしている。このようにλｇ／４の線路（１０
）を挿入する方向を変えることにより、右旋又は左旋の
円偏波に対応することができる。因みに第３図は、右旋
円偏波を受信する場合で、電波が図面上表より裏に向っ
ているものとすると、電界は時計方向に回転しながら進
むので、先ず励振プローブ（９）が受信し、π／２（９
０”）遅れて励振プローブ（８）が受信することになり
、結果として合成部（１１）では同相となることがわか
る。

第４図は第１図に示すような円偏波放射素子を複数個サ
スヘンデッドラインで共和給電する回路構成を示すもの
で、これによりアレイを構成するごとになる。この際に
第１及び第２の金属板（１）。

（２）には放射素子に対応して複数個の穴＋４１．　（
５）が夫々設けられ、各放射素子の励振プローブ＋８１
．　＋９１がサスペンデッドラインを構成する導体箔（
７）により給電点（１２）に対して等距離となるように
相互接続される。このような構成において、給電位相や
電力分配比を線路で変えることにより各種の指向特性を
得ることができる。つまり、励振プローブ＋８１　、　
＋９１に対する給電点（１２）からの距離を変えること
により位相が変化し、また、サスペンデッドラインの分
岐している所で線を細くしたり、或いは太くしたりして
インピーダンスの比率を変えることにより振幅が変わり
、これによって指向特性を任意に変えることができる。

第５図及び第６図はこの発明による円偏波放射素子の特
性を示すもので、第５図において、共通の平面の非対称
構造であるにも拘らず、１２ＧＨｚの周波数で２０ｄＢ
以上のプローブ間のアイソレーションがとれており、ま
た反射損失も一３０ｄＢと良好であり、円偏波放射素子
として使用可能であることがわかる。第６図は円偏波の
軸比測定例であり、例えば１２ＣＩＩｚの周波数で約１
ｄＢ位が許容範囲であるが、この発明による円偏波放射
素子はこれを十分に満足していることがわかる。

第７図は第４図に示したような１６１１＆１の円偏波放
射素子を１つのアレイとする複数個のアレイ群（１３ａ
）〜（１３ｐ）から成る円偏波平面アレイアンテナの全
体の配置を示すもので、この場合２５６個の円偏波放射
素子で構成されており、各素子は給電点（１４）に対し
て等距離に配されている。

８８図は第７図のような構成としたときの指向特性を示
すもので、この場合素子間隔０．９５λ（ｆ：　１２Ｇ
ｌｌｚ　）で、同相同振幅とした場合である。素子間の
相互結合が少ないため整った指向特性を示している。

なお、上述の実施例では放射素子を主体に説明したが、
アンテナの可逆原理により、放射素子（又は放射素子の
アレイにより構成されるアンテナ）が、特性を同等変更
することなく受信素子（受信アンテナ）として作用し得
ることは勿論である。

〔発明の効果〕

上述の如くこの発明によれば、多数の穴に夫々対応して
互いに直交する一対の励振プローブを共通の平面上に形
成し、この一対の励振プローブへの給電信号をサスペン
デッドライン内で位相合成するようにしたので、薄形化
が可能となり、機械的構成も簡略化できる。また、安価
で一般的に入手出来る基板を高周波用に使用しても高価
なマイクロストリップライン用基板を用いたものと同等
以上のアンテナ利得が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す上面図及び断面図、
第２図はこの発明の要部の断面図、第３図はこの発明の
要部の構成図、第４図はこの発明による給電回路の説明
に供するための図、第５図及び第６図はこの発明による
円偏波放射素子の構成図、第７図はこの発明によるアレ
イ全体の配置図、第８図は第７図の構成による指向特性
図である。（１）は第１の金属板（又はメタライズドプラスチック
板）　、（２）は第２の金属板（又はメタライズドプラ
スチック板）、（３１は基板、（４１，（５）は穴、（
６）は空洞部、（７）は導体箔、＋８＋、　＋９１は励
１辰プローブである。褥を第１図第２図第３図給電回路図第４図淘友数（ＧＨｚ　）円ＩＪｉ波放射素子の特維図第５図周濠数＜ＧＨｚ）円偏波放射素子の特穫図

Claims

【特許請求の範囲】放射素子の一部を形成する多数の穴を有する金属又はメ
タライズドプラスチックで基板を挟み込むサスペンデッ
ドライン給電形平面アンテナにおいて、上記多数の穴に夫々対応して互いに直交する一対の励振
プローブを共通の平面上に形成し、上記一対の励振プロ
ーブへの給電信号をサスペンデッドライン内で位相合成
するようにしたことを特徴とする円偏波平面アレイアン
テナ。