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JP3038205B1 - 導波管給電型平面アンテナ - Google Patents

導波管給電型平面アンテナ

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JP3038205B1
JP3038205B1 JP11061466A JP6146699A JP3038205B1 JP 3038205 B1 JP3038205 B1 JP 3038205B1 JP 11061466 A JP11061466 A JP 11061466A JP 6146699 A JP6146699 A JP 6146699A JP 3038205 B1 JP3038205 B1 JP 3038205B1
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JP
Japan
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waveguide
feeding
planar antenna
waveguides
antenna
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功治 坂内
雋 佐藤
博文 樋口
幹浩 松浦
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Yagi Antenna Co Ltd
Original Assignee
Yagi Antenna Co Ltd
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Abstract

【要約】 【課題】簡単な構成で高効率な2周波数共用の導波管給
電型平面アンテナを提供することを目的とする。 【解決手段】矩形導波管を用いた給電導波管1の短辺を
並列に配列し、各給電導波管1の上面に複数の放射素子
2を設ける。各放射素子2の下側には、T字型プローブ
6を設け、給電導波管1内に挿入する。この場合、プロ
ーブ6は、給電導波管1の上面に、導波管軸方向に対し
て直角に設けたスリット11より給電導波管1内に挿入
する。そして、比較的離れた周波数f1とf2の給電を
1枚の構成で行なう場合、f1用給電導波管4とf2用
給電導波管5を1本おきに配列して給電を行なう。この
場合、f1用放射素子はf2用給電導波管5の外部表面
を地板とし、f2用放射素子はf1用給電導波管4の外
部表面を地板とすることで、2周波数共用の平面アンテ
ナを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば衛星放送や
通信等に使用される導波管給電型平面アンテナに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、平面アンテナを構成する場合の多
くは、パッチアンテナやヘリカルアンテナなどの放射素
子を多数配列してアンテナを構成している。図7は矩形
導波管の長辺を並列に配列して給電を行なう導波管給電
型平面アンテナの構成例を示したものである。図8は、
同平面アンテナの断面図である。図7において、1は矩
形導波管を用いた給電導波管で、この給電導波管1の長
辺を並列に配列している。上記各給電導波管1の上面に
は、それぞれ所定の間隔で複数の放射素子2が設けられ
る。また、上記各放射素子2の下側には、図8に示すよ
うに直線プローブ3が設けられ、給電導波管1内に挿入
される。
【0003】上記図7に示した導波管給電型平面アンテ
ナにおいて、比較的離れた周波数f1とf2の給電を1
枚の構成で行なう場合、図8に示すようにf1用給電導
波管4とf2用給電導波管5を1本おきに配列して給電
を行なう。この場合、f1用素子はf2用給電導波管5
の外部表面を地板とし、f2用素子はf1用給電導波管
4の外部表面を地板とすることで、原理的には2周波数
共用の比較的高効率な平面アンテナを構成することがで
きる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、多数の素子を
配列した平面アンテナは、平面アンテナの文献、例えば
「最新平面アンテナ技術」羽石 他 著によれば、その素
子間隔が約1波長(λ)より大きくなるとグレーティン
グローブなる不要放射が発生し、アンテナ効率を極端に
低下させる。通常の矩形導波管(規格サイズ)の長辺
は、図8に示すように約0.9波長であるが、f1及び
f2の2周波数共用アンテナの素子間隔は、給電導波管
が1本おきに配列している関係から2倍の約1.8波長
となり、この結果、前述のグレーティングローブが発生
し、高効率な平面アンテナを実現することができない。
【0005】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、簡単な構成で高効率な2周波数共用の導波
管給電型平面アンテナを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、導波管給
電型平面アンテナにおいて、矩形導波管からなる複数の
給電導波管の短辺方向を並列に配列する手段と、上記各
給電導波管の上側短辺面に所定の間隔で設けられる複数
の放射素子と、上記各給電導波管の上側短辺面に上記各
放射素子に対応すると共に導波管軸方向に対して直角に
設けられるスリットと、上記各放射素子に一端が接続さ
れ、他端が上記スリットから給電導波管内に挿入される
T字型あるいはL字型のプローブとを具備し、上記複数
の給電導波管を並列に配列する手段は、異なる周波数に
対応する第1及び第2の給電導波管を交互に配列するこ
を特徴とする。
【0007】
【0008】第2の発明は、上記第1の発明における導
波管給電型平面アンテナにおいて、並列に配列された各
給電導波管の境界に約1/4波長の深さの溝を設けたこ
とを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。
【0010】図1は本発明の一実施形態に係る矩形導波
管長辺並列配列による導波管給電型平面アンテナの斜視
図、図2は同断面図である。図1に示すように、矩形導
波管を用いた給電導波管1の短辺を並列に配列し、各給
電導波管1の上面にそれぞれ所定の間隔で例えばヘリカ
ル型の複数の放射素子2を設ける。また、上記各放射素
子2の下側には、図2及び図3に示すように例えばT字
型のプローブ6を設け、給電導波管1内に挿入する。こ
の場合、図4に示すように給電導波管1の上面(短辺
面)において、各放射素子2に対応する位置で、導波管
軸方向に対して直角にスリット11を設け、上記放射素
子2をスリット11より給電導波管1内に挿入できるよ
うにしている。矩形導波管の短辺面からプローブ6を挿
入する場合、単なるピン型では、導波管内の電界と結合
せず、給電できなくなるので、T字形のプローブ6を使
用する。図3は上記T字形プローブ6の形状を拡大して
示す図、図4は図3における矢印a方向の平面図であ
る。なお、上記プローブ6は、T字型の他、L字型のも
のも使用することができる。また、上記スリット11を
導波管軸方向に対して直角に設けることにより、スリッ
トからの電波の放射を阻止することができる。また、ス
リット11の幅は、プローブ6を挿入できれば良く、使
用する電波の波長に比較して非常に小さい値に設定でき
るので、この点からも電波の放射を効果的に阻止するこ
とができる。
【0011】上記のように給電導波管1の上面にスリッ
ト11を設けることにより、図3及び図4に示すように
プローブ6を外部からスリット11を挿通して給電導波
管1内に挿入できるので、放射素子2とプローブ6とを
予め一体化して形成することが可能となる。
【0012】そして、上記図1に示した導波管給電型平
面アンテナにおいて、比較的離れた周波数f1とf2の
給電を1枚の構成で行なう場合、図2に示すようにf1
用給電導波管4とf2用給電導波管5を1本おきに配列
して給電を行なう。この場合、f1用素子はf2用給電
導波管5の外部表面を地板とし、f2用素子はf1用給
電導波管4の外部表面を地板とすることで、2周波数共
用の平面アンテナを構成する。
【0013】上記の構成とすることにより、グレーティ
ングローブの発生を防止して高効率の導波管給電型平面
アンテナとすることができる。すなわち、図2に示すよ
うに、一般に矩形導波管の短辺は0.45波長程度であ
るため、矩形導波管を用いた給電導波管1の短辺を並列
に配列して放射素子2に給電することで、f1用給電導
波管4とf2用給電導波管5に1本おきに給電する2周
波数帯共用アンテナにおいても素子間隔は0.9波長と
なり、素子間隔を1波長以下に抑えることができるの
で、グレーティングローブは発生しない。
【0014】また、規格サイズの矩形導波管の大きさ
は、広帯域伝送に適するように設定されているので、長
辺対短辺比は2:1となっているが、周波数f1及び周
波数f2の使用帯域に限定してカットオフ周波数を設定
すれば、矩形導波管の長辺は規格サイズより短くでき
る。短辺についても放射素子のインピーダンスとの兼ね
合いにもよるが、導波管のインピーダンスを高くしても
差し支えない場合は、規格サイズ矩形導波管の短辺より
短くできる。
【0015】更に、周波数f1と周波数f2の放射素子
が導波管外部表面(地板)の電流結合が大きく指向性を
乱し、アンテナ効率が低下する場合は、図5に示すよう
に周波数f1とf2の給電導波管の境界、すなわち、f
1用給電導波管4とf2用給電導波管5の境界に約1/
4波長の溝(チョーク)12を設け、互いの電流結合を
抑制する。
【0016】上記のように周波数f1とf2の用給電導
波管4、5の境界に約1/4波長の溝12を設けること
により、互いの電流結合を抑制してアンテナ効率を改善
することができる。
【0017】(実施例)次に本発明の実施例について説
明する。図6は、本発明による導波管給電型平面アンテ
ナの実施例として送信周波数f1=14.0〜14.5
GHzの右旋円偏波と、受信周波数f2=12.25〜
12.75GHzの左旋円偏波による2周波数帯共用の
平面アンテナを構成した場合の例を示したものである。
【0018】図6に示すようにf1用給電導波管4に右
巻きヘリカル素子21が約17mmの間隔で装着され、
また、f2用給電導波管5には、同様にして左巻きヘリ
カル素子22が約19mmの間隔で装着される。これら
のf1用給電導波管4及びf2用給電導波管5は、1本
おきに並列に配列されており、f1用給電導波管4はf
1分岐導波管23にて1系統にまとめられ、f1端子2
4に接続される。また、f2用給電導波管5は、f2分
岐導波管25にて1系統にまとめられ、f2端子26に
接続される。上記f1端子24及びf2端子26は、接
栓等を用いて構成される。また、上記右巻きヘリカル素
子21及び左巻きヘリカル素子22には、上記図3及び
図4に示したようにT字形あるいはL字形のプローブ6
が接続されて、スリット11よりf1用給電導波管4あ
るいはf2用給電導波管5内に挿入される。
【0019】上記のように構成された平面アンテナの全
給電導波管面積に対するアンテナ効率は、右巻きヘリカ
ル素子21はf2用給電導波管5の表面も利用し、逆に
左巻きヘリカル素子22はf1用給電導波管4の表面も
利用することから、給電導波管損失を含めても50%以
上の効率が得られる。仮に送信アンテナと受信アンテナ
を別にした場合のアンテナ効率が100%である場合に
おいても、より少ない面積で同等のアンテナ性能が得ら
れ、製品の小型化及びコストダウンを図ることができ
る。
【0020】また、周波数f1とf2の偏波の回転方向
が同じ、つまり、周波数f1、f2ともに右旋円偏波も
しくは左旋円偏波の場合は、周波数f1、f2の右巻き
ヘリカル素子21、左巻きヘリカル素子22からの電磁
界にf1用給電導波管4、f2用給電導波管5の表面に
発生する電流が結合し、アンテナ効率が低下する場合が
あるが、上記図5に示したように給電導波管4、5の境
界に、約1/4波長(5〜7mm程度)の溝12を設け
ることで結合を抑制し、アンテナ効率を改善することが
できる。
【0021】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、導
波管給電型平面アンテナにおいて、矩形導波管からなる
給電導波管の短辺方向を並列配列し、各給電導波管の上
面に所定の間隔で放射素子を装着すると共に、この放射
素子に接続されるT字型あるいはL字型のプローブを給
電導波管内に挿入するようにしているので、周波数f1
及びf2用の給電導波管を交互に配列して2周波数帯共
用の平面アンテナを構成した場合でも、放射素子の間隔
を1波長以下に抑えてグレーティングローブの発生を防
止でき、高効率の平面アンテナを構成することができ
る。
【0022】また、給電導波管の短辺面の導波管軸方向
に対して直角にスリットを設け、このスリット部分より
プローブを挿入できるようにしているので、T字型ある
いはL字型のプローブと放射素子とを一体化することが
でき、T字型あるいはL字型のプローブを用いる場合で
あっても、平面アンテナを容易に製作することができ
る。
【0023】また、矩形導波管の短辺方向を並列配列し
た導波管給電型平面アンテナにおいて、f1用給電導波
管とf2用給電導波管の境界に約1/4波長程度の深さ
の溝を設けることにより、互いの電流結合を抑制してア
ンテナ効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る矩形導波管短辺並列
配列による導波管給電型平面アンテナの斜視図。
【図2】同実施形態における導波管給電型平面アンテナ
の断面図。
【図3】同実施形態におけるプローブを含む要部を拡大
して示す図。
【図4】図3における矢印a方向の平面図。
【図5】本発明の他の実施形態に係る導波管給電型平面
アンテナの断面図。
【図6】本発明に係る導波管給電型平面アンテナの実施
例を示す平面図。
【図7】従来の矩形導波管長辺並列配列による導波管給
電型平面アンテナの斜視図。
【図8】図7に示す導波管給電型平面アンテナの断面
図。
【符号の説明】
1 給電導波管 2 放射素子 3 直線プローブ 4 f1用給電導波管 5 f2用給電導波管 6 T字形プローブ 11 スリット 12 溝(チョーク) 21 右巻きヘリカル素子 22 左巻きヘリカル素子 23 f1分岐導波管 24 f1端子 25 f2分岐導波管 26 f2端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 幹浩 埼玉県大宮市蓮沼1406番地 八木アンテ ナ株式会社大宮工場内 (56)参考文献 特開 平11−308019(JP,A) 特開 平7−154134(JP,A) 特開 昭62−207003(JP,A) 特開 平5−160610(JP,A) 特開 昭52−10656(JP,A) 実開 昭57−28503(JP,U) 1994年電子情報通信学会春季大会 B −50 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 21/00 - 21/30 H01Q 13/08 H01P 5/103 JICSTファイル(JOIS) WPI(DIALOG)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導波管給電型平面アンテナにおいて、矩
    形導波管からなる複数の給電導波管の短辺方向を並列に
    配列する手段と、上記各給電導波管の上側短辺面に所定
    の間隔で設けられる複数の放射素子と、上記各給電導波
    管の上側短辺面に上記各放射素子に対応すると共に導波
    管軸方向に対して直角に設けられるスリットと、上記各
    放射素子に一端が接続され、他端が上記スリットから給
    電導波管内に挿入されるT字型あるいはL字型のプロー
    ブとを具備し、上記複数の給電導波管を並列に配列する
    手段は、異なる周波数に対応する第1及び第2の給電導
    波管を交互に配列することを特徴とする導波管給電型平
    面アンテナ。
  2. 【請求項2】 上記並列に配列された各給電導波管の境
    界に約1/4波長の深さの溝を設けたことを特徴とする
    請求項1記載の導波管給電型平面アンテナ。
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