JPH0259642B2

JPH0259642B2 -

Info

Publication number: JPH0259642B2
Application number: JP57072602A
Authority: JP
Inventors: Kurisuchan Do Rondo Furansowa
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1981-05-04
Filing date: 1982-05-01
Publication date: 1990-12-13
Also published as: DE3272279D1; US4486758A; AU8320582A; CA1186405A; FR2505097B1; EP0064313B1; FR2505097A1; JPS5893007U; DE8212076U1; EP0064313A1; JPS57185704A; DK195882A; AU549062B2

Description

【発明の詳細な説明】本発明は誘電体基板上にプリント回路技術によ
つてプレーナ構造に実現された円偏波高周波信号
用受信素子及びこの種の受信素子網を具えるプレ
ーナアンテナに関するものである。アンテナの互
換性から明らかなように、受信素子（又は受信素
子網から成るアンテナ）はその特性を変更するこ
となくそのまま放射素子（放射アンテナ）として
機能し得ること勿論であり、このことは以下の記
載において例外なく適用され“受信”は常に“放
射”と読み替えることができるものと理解された
い。

また、“アンテナ素子”は受信素子と放射素子
の両方を意味するものと理解されたい。

米国特許第4054874号明細書には円偏波信号を
送信又は受信し得る素子から成る高周波アンテナ
の種々の例が開示されており、この発明では各素
子を１対のダイポールで構成し、これらダイポー
ルをそれらの中央部で十字形に接合して対応する
伝送線路の端に結合された単一装置を構成してい
る。伝送線路の長さは送信又は受信信号の周波数
の波長の四分の一だけ相違させてこれら有用信号
が90゜の位相関係になるようにしている。

斯る構造はあいにく下記の欠点を有する。第１
に、その電気的非対称（主として（一端におけ
る）非対称励振による）によつて電流値が最大と
なる十字の中心に臨界的な導電結合を生じる。第
２に、上記既知のアンテナは左回り円偏波信号か
或いは右回り円偏波信号のみしか受信できず（こ
れら２つの可能性の一方が存在するときは他方の
可能性は除外される）、この偏波方向は長い方の
ダイポールに結合された伝送線路の偏波方向によ
り固定される。

本発明の目的は、高周波信号をそれが左回り円
偏波であるか右回り円偏波であるかを問わずに受
信し得る新規な構造の受信素子並びに斯る素子か
ら成るアンテナを提供せんとするにある。

この目的のために、本発明による誘電体基板上
にプリント回路技術によつてプレーナ構造に実現
された円偏波高周波信号用のアンテナ素子は次の
対称構造： (A) 重ね合わせた２個のプレーナ誘電体層の各層
の外表面上に一般に接地面と称されている面を
構成する導電面を具えると共に、各導電面には
関連する誘電体層を露出すると共に互に対向し
て位置する開口即ち非導電空胴を具え、かつ (B) 両誘電体層間の中央面に、高周波伝送用の２
個の別々のストリツプラインを具え、各ストリ
ツプラインの第１端は前記２個の空胴と対向配
置してこれら空胴と、受信すでき高周波信号を
伝送できるよう結合すると共に、これら第１端
は交点が前記空胴の中心に略々一致する２つの
略々直交する軸に沿つて配置してあり、前記各
ストリツプラインの第２端は受信装置の電子回
路に接続するための接続端とした構造を有する
ことを特徴とする。

本発明のアンテナ素子は、更に、前記中央面
に、受信すべき信号の半波長に略々等しい長さを
有する導電ストリツプから成るものであつて前記
直交軸に沿つて配置されて対応するストリツプラ
インと有効に結合された少くとも２個の導電スト
リツプダイポールを設け、これらダイポール間に
は絶縁シートを介挿してこれらダイポールをそれ
らの少くとも対向する部分で互に電気的に分離
し、かつこのダイポール対を前記空胴に対向配置
したことを特徴とする。

上述した構造のアンテナ素子は、左回り円偏波
信号及び右回りの円偏波信号の双方を受信できる
こと及びダイポールの中心に容量性の結合がある
だけであり、しかもこの点では電界が零又は極め
て弱いために、これら２種類の受信信号に対応す
る回路間に殆んど結合がないという利点を有す
る。

本発明は上述のアンテナ素子の素子網を具える
アンテナにも関するものであり、本発明アンテナ
は、次の対称構造： (A) 中央面に、各々略々直交する２軸に沿つて配
置された第１及び第２ダイポールを有する（ｍ
×ｎ）対のダイポールのアレーを具え、これら
ダイポール対の第１ダイポールは互に平行に配
置されていると共に第２ダイポールは互に平行
に配置されており、かつ (B) 同一中央面に、一連の受信信号の結合段から
成る２個の別々のプレーナ高周波ストリツプラ
イン網を具え、一方のストリツプライン網の
（ｍ×ｎ）個の端は（ｍ×ｎ）個の第１ダイポ
ールの一端に、他方のストリツプライン網の
（ｍ×ｎ）個の端は（ｍ×ｎ）個の第２ダイポ
ールの一端に対向配置して各ストリツプライン
網を関連する（ｍ×ｎ）個のダイポールと容量
結合して受信すべき高周波信号を伝送し得をよ
うにすると共に、各ストリツプライン網の他端
は受信装置の電気回路に接続するための接続端
として構成され、かつ (C) 同一中央面の両側に２個のプレーナ誘電体層
を具え、各誘電体層はその外部表面上に一般に
接地面と称されている面を構成する導電面を具
えると共に各導電面には関連する誘電体層を露
出すると共に（ｍ×ｎ）対のダイポールと対向
して位置する（ｍ×ｎ）個の非導電空胴を具え
た構造を有することを特徴とする。

ストリツプラインアンテナは米国特許第
4170013号明細書に開示されているが、これに開
示されたアンテナは、上述の本発明アンテナと異
なり、左回り及び右回り円偏波を同時に受けた高
周波信号を受信することができない。更に、前記
特許明細書に開示されているアンテナの受信素子
は誘電体ダイポール素子の代りに磁気ダイポール
素子を組み合わせて作られている。

図面につき本発明を説明する。

第１ａ及び１ｂ図は本発明受信素子の一例を示
し、この素子は誘電体基板上にプリント回路技術
によつて製造され、下記の面対称構造を有する。
即ち、対称面を形成する第１面１０（一般に中央
面と称されている）に２個の完全に別々のダイポ
ール１及び２を具える。各ダイポールは受信前の
高周波信号の半波長に略々等しい長さの導電スト
リツプから成る。これら導電ストリツプダイポー
ル１及び２は２つの直交軸に沿つて電気的に対称
な十字を形成するように配置されると共に薄い絶
縁シート１１で電気的に分離される（この絶縁シ
ートの寸法は、必要に応じ、両ダイポールが実際
に互に対向する部分を絶縁するのに必要な寸法に
制限することができる）。

この中央面１０は更にこれらダイポールで受信
された信号を受信装置（図示せず）に伝送するた
めの２個のストリツプライン３及び４も具える。
これらストリツプライン３および４はそれらの間
に何の電気接続も与えず、互に無関係にすること
ができる。ライン３はその第１端３ａがダイポー
ル１の空胴と対向すると共にこれと整列してこの
ダイポールと容量結合するよう配置する。同様に
ライン４も第１端４ａがダイポール２と対向する
と共にこれと整列してこれと容量結合するよう配
置する。ライン３及び４の第２端３ｂ及び４ｂに
はそれぞれコネクタ５及び６を設け、電気受信回
路（図示せず）に接するための接続端とする。

この受信素子は、最后に二等分面１０の両側に
２個の誘電体プレーナ層１２及び１３を設けて完
成する。各誘電体プレーナ層はその外表面上に導
電面１４及び１５を具え、それぞれ接地面を形成
する。これら導電面にはそれぞれ開口即ち非導電
空胴７及び８が設けられており、空胴７は表面１
４において誘電体層１２を露出し、空胴８は導電
面１５において誘電体層１３を露出する。これら
空胴は円形であり、各ダイポールの長さより幾分
大きい直径を有すると共に、これらダイポールと
対向配置されてこれらダイポールがこれら空胴の
輪郭で決まる円柱内に完全に含まれるようにして
ある。

このような構造の受信素子はいくつかの点に特
徴がある。即ち、 (a) 伝送ストリツプラインからの寄生放射を阻止
する接地面の存在及びダイポールとのみ受信を
行なう空胴の存在のために線路−ダイポール及
び空中−ダイポールの結合を同時に強くするこ
とができる。

(b) 上述の構造は２つの可能性（左回り及び右回
り円偏波信号の受信の可能性）の何れも許否し
ないで左回り円偏波信号でも右回り円偏波信号
でも受信でき、一方の可能性が許否されること
はない。

(c) 左回り及び右回り円偏波信号を受信する２つ
の可能性の共存は（前記米国特許第4054874号
明細書に開示されているものと相違して）両ダ
イポール１及び２間が完全に分離されているた
めに対応する回路間の電気的絶縁が良好である
ことにより達成される。

この受信素子にはその片側にその中央面１０と
平行に金属反射面１６（第１ｂ図参照）を設ける
ことができる。この手段により反射面１６に到来
する受信波をダイポールに伝搬して受信効率を向
上させることができる。この受信効率の向上を最
適にするためには反射面１６と中央面１０との距
離を受信すべき有用信号の波長の四分の一波長に
等しくするか、或は略々等しくする必要がある。
（ここで“等しい”とは、信号が反射面１６と中
央面との間にある空気層と誘電体層１３を通るこ
とを考慮に入れて、“電気的に等価”を意味する
ものと理解されたい）。

必要に応じ、以下の特性を得ることもできる。

(a) ダイポールを形成するストリツプを異なる長
さにすれば、各ダイポールにより異なる周波数
の信号を受信することができる。

(b) ストリツプの端部の幅をそれらの中心部の幅
より大きくすれば、各ダイポールにより各ダイ
ポールの幅が一定のままである場合と比較して
幾分小さい寸法で同じ周波数の信号を受信する
ことができ、またダイポールの幅が一定のまま
の場合と同一寸法のときはその場合より低い周
波数の信号を受信することができる。

(c) 最后に、ダイポール間の結合の略々完全な除
去を、 (1) これらダイポールを２つの直交軸に沿つて
それらの交点が各ダイポールの最小電界点と
一致するよう配置することにより、又は (2) 各ダイポールの表面にこれら２軸の交点に
一致する点を中心とする小さな非導電空胴２
０を設けることにより（第２図参照）、又は (3) これら手段の組み合わせにより更に改善す
ることができる。しかし、前述したようにダ
イポール１及び２間を絶縁シート１１で電気
的に分離するだけでもこのアンテナは略々満
足に機能し、右回り及び左回りの円偏波を
略々満足に受信することができるので、これ
らの手段は不可欠のものではない。尚、小空
胴２０を設ける場合、これら空胴はダイポー
ル間の残留結合を低減するため絶縁層１１を
更に薄くすることができる（このシートの厚
さが大きすぎる場合受信素子の構造の対称性
が妨害され、その利点が低下する）。

上述の本発明受信素子は高周波プレーナアンテ
ナを実現するのに用いることができ、斯るアンテ
ナは同一のプリント回路技術によつて誘電体基板
上に形成された上述の受信素子網から成り、その
構造を第３ａ及び３ｂ図につき説明する。

第１中央面１００には（ｍ×ｎ）対のダイポー
ル１_n,o及び２_n,oのアレーが設けられている
（個々のダイポールは前記ダイポールの符号１及
び２に脚符ｍ，ｎを付して識別してあり、本例で
はｍ及びｎは25であるが、これらの値は他の値に
してもよいこと勿論である）。各対において、ダ
イポール１_n,o及び２_n,oは前述と同様に２つの直
交軸に沿つて電気的に対称な十字として配置さ
れ、且つ絶縁シートの形態の電気絶縁手段で互に
完全に絶縁されている（この絶縁はアンテナと同
一の表面積を有する単一の絶縁シート又はダイポ
ール部分にのみ設けた絶縁シート片により行なう
ことができ、これら絶縁シート片はダイポールの
互に対向する部分を有効に絶縁するに丁度充分な
寸法に制限することができる）。

２（ｍ×ｎ）個のダイポール（１_n,o），（２_n,o）
の各々は受信すべき高周波信号の波長の半波長に
略々等しい電気長を有する導電ストリツプから成
る。これらダイポールの配列の説明を簡単とする
ため、これらダイポールを（ｍ×ｎ）個の第１ダ
イポール１_n,oと、（ｍ×ｎ）個の第２ダイポール
２_n,oに群別する。各対の第１ダイポールは全て
互に平行であり、且つ各対の第２ダイポールも全
て互に平行である。

中央面１００は、（ｍ×ｎ）対のダイポールに
加えて、２つの高周波伝送ストリツプライン網
（図を簡単とするため図示してない）も具えてい
る。前述のライン３及び４のようなこれらのスト
リツプライン網は互に電気的に独立しており、ダ
イポールで受信された信号を受信装置（図示せ
ず）に伝送するためのものであり、この目的のた
めに各ストリツプライン網は一連の受信信号結合
段で形成される。斯るストリツプライン網には非
常に多くの例がある（例えばフランス国特許第
7011449号明細書の第１図に示されたストリツプ
ライン網参照）。一方のストリツプライン網の
（ｍ×ｎ）個の第１端は（ｍ×ｎ）個のダイポー
ル１_n,oの一端とそれぞれ対向すると共に整列す
るように配置してこれらダイポールを当該ライン
網に容量結合し、同様に他方のストリツプライン
網の（ｍ×ｎ）個の第１端は（ｍ×ｎ）個のダイ
ポール２_n,oの一端とそれぞれ対向すると共に整
列するよう配置してこれらダイポールを当該ライ
ン網に容量結合する。第１ストリツプライン網の
他端、即ち第２端は当該ライン網を構成する全て
の伝送ラインが集合する点であつて、この端には
第１コネクタが設けられ、受信装置の電気回路に
接続するための接続端を構成する。第２ライン網
の第２端も同様であつて、この端には第２コネク
タが設けられる。

このアンテナは最后に中央面１００の両側に、
外表面上に接地面を構成する導電面１１４及び１
１５をそれぞれ具える２個のプレーナ誘電体層１
１２及び１１３を設けて完成する。各導電面１１
４，１１５は関連する誘電体層１１２，１１３を
露出する（ｍ×ｎ）個の非導電空胴のアレーを具
える。これら空胴１０７_n,o及び１０８_n,oは円形
であつてダイポールの長さより幾分大きな直径を
有し、これらダイポールに対し各対のダイポール
が対応する空胴の輪郭で決まる円柱内に完全に含
まれるように配置する。

このように構成されたアンテナは前述の単一受
信素子と同一の利点（結合特性が良い、不所望な
結合が殆んどない、左回り及び右回り円偏波信号
を同時に受信できる、ダイポールの特性を種々に
変えることができる等）を有する。

本発明は上述した例にのみ限定されるものでな
く、種々の変更を加えることができること勿論で
ある。

特に、上述の受信素子及びアンテナはダイポー
ルを具えているが、ダイポールを具えず上述と同
一の利点を有するもの（他の構成は殆んどそのま
ま）を得ることができるが、これは本発明の範囲
に含まれない。この場合には、空胴の寸法をこれ
ら空胴が受信すべき信号の周波数に対する共振器
となるようにする。この場合、これら共振器とス
トリツプラインとの結合強度はこれらストリツプ
ラインがこれら空胴の輪郭で決まる円柱内に侵入
する度合と関連する。

ダイポール対を配置する際、それらの配置角度
はダイポール対間で同一のままにするが、種々に
選択することができ、最も興味ある配置角度の一
例は各行の直交ダイポール対のダイポールが行方
向に対し45゜傾いた角度であり、この場合第１及
び第２ストリツプライン網を対称にすることがで
きる。

本発明の受信素子又はアンテナに金属反射面
（第１ｂ図の素子１６参照）を設ける場合には、
特に隣接受信素子間の結合を回避するために、こ
の反射面を空胴の直径より僅かに大きい横方向金
属隔壁で制限することができる。この隔壁は反射
面に垂直に配置すると共に（反射面が底面隔壁を
構成する）、対応する誘電体層の接地面上に配置
する（斯る隔壁１７を具える受信素子を示す第４
図参照）。或は又、受信素子又はアンテナには、
一受信素子から他の受信素子への水平方向放射を
回避するために、隔壁１７の直径に等しい直径を
有する金属環１８を設け、これを他方の誘電体層
の接地面上に配置することができる。

上述の受信素子及びアンテナはどの例のものも
衛星テレビジヨンの分野におけるこれらテレビジ
ヨン信号の受信システムの装置に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明による受信素子の一例の上面
図、第１ｂ図は第１ａ図のｂ−ｂ線上の断面図、
第２図は交差部に非導電空胴が設けられた２個の
ダイポールを示す上面図、第３ａ図は本発明によ
る受信素子網を具えるプレーナアンテナの一例の
上面図、第３ｂ図は第３ａ図のｂ−ｂ線上の断面
図、第４図は本発明による受信素子の変形例の断
面図である。１，２……ダイポール、３，４……ストリツプ
ライン、３ａ，４ａ……第１端、３ｂ，４ｂ……
第２端、５，６……コネクタ、７，８……空胴、
１０……中央面、１１……絶縁シート、１２，１
３……誘電体層、１４，１５……接地導体面、１
６……反射面、１７……隔壁、１８……金属環、
２０……空胴、１₁₁，１₁₂，……；２₁₁，２₁₂，
……ダイポール、１００……中央面、１０７₁₁，
１０７₁₂，……；１０８₁₁，１０８₁₂……空胴、
１１２，１１３……誘電体層、１１４，１１５…
…接地導体面。

Claims

【特許請求の範囲】１円偏波を給電線に結合する少なくとも１つの
アンテナ素子を具えた高周波プレーナアンテナに
おいて、前記アンテナ素子は互に重ね合わせた第１及び第２の平面誘電体層
を具え、前記第１及び第２の誘電体層の外表面上に第１
及び第２の導電層を具えると共に、各導電層には
それぞれの誘電体層の一部分を露出すると共に互
に対向して位置しアンテナ素子の誘電体領域を限
界する開口が設けてあり、前記誘電体層の外表面の露出部分内の前記誘電
体層の間に、互いに直交する第１及び第２の導電
ストリツプダイポール具えると共に、これらダイ
ポールは互に電気的に絶縁すると共に各ダイポー
ルは結合すべき波の半波長に略々等しい長さにし
てあり、且つ前記誘電体層の間に、前記第１及び
第２のダイポールと長さ方向に整列して配置され
た第１及び第２の導電ストリツプを具えると共
に、これら導電ストリツプの一端をそれぞれのダ
イポールに結合すると共に他端を給電線に結合し
た構造を有することを特徴とする高周波プレーナ
アンテナ。２特許請求の範囲第１項記載のアンテナにおい
て、前記導電層の少なくとも一方から離間して該
導電層と平行に配置された金属反射器を具えてい
ることを特徴とする高周波プレーナアンテナ。３特許請求の範囲第２項記載のアンテナにおい
て、前記金属反射器と前記ダイポールとの間隔は
前記ダイポールの少なくとも一方により結合すべ
き波の四分の一波長に略々等しくしたことを特徴
とする高周波プレーナアンテナ。４特許請求の範囲第１〜３項の何れかに記載の
アンテナにおいて、前記導電層の開口は前記ダイ
ポールの少なくとも一方により結合すべき波の半
波長に略々等しい直径を有する円形にしたことを
特徴とする高周波プレーナアンテナ。５特許請求の範囲第１〜４項の何れかに記載の
アンテナにおいて、前記導電ストリツプダイポー
ルはそれぞれ異なる長さを有することを特徴とす
る高周波プレーナアンテナ。６特許請求の範囲第１〜４項の何れかに記載の
アンテナにおいて、前記導電ストリツプダイポー
ルはそれらの中心部よりそれらの端部で幅広にし
たことを特徴とする高周波プレーナアンテナ。７特許請求の範囲第１〜４項の何れかに記載の
アンテナにおいて、前記導電ストリツプダイポー
ルの少なくとも一方は他方の導電ストリツプダイ
ポールと交差する部分に開口を有していることを
特徴とする高周波プレーナアンテナ。８特許請求の範囲第１〜４項の何れかに記載の
アンテナにおいて、前記ダイポールが配置される
直交軸の交点を各ダイポールの最小電界点に一致
させたことを特徴とする高周波プレーナアンテ
ナ。９複数のアンテナ素子を具えた特許請求の範囲
第１〜８項の何れかに記載のアンテナにおいて、
全ての第１導電ストリツプダイポールを互に平行
にすると共に全ての第２導電ストリツプダイポー
ルを互に平行にしたことを特徴とする高周波プレ
ーナアンテナ。１０複数のアンテナ素子を具えた特許請求の範
囲第１〜９項の何れかに記載のアンテナにおい
て、前記第１誘電体層の外表面の複数の露出部分
から離間してこれら部分に平行に配置された複数
の金属反射器と、これら部分を露出する前記第１
導電層の開口をそれぞれ取り囲むと共に該導電層
から直立する複数の隔壁と、前記第２導電層の開
口をそれぞれ取り囲むと共に該導電層から直立す
る複数の金属環とを具えていることを特徴とする
高周波プレーナアンテナ。