JPH0682971B2

JPH0682971B2 - 円偏波平面アレイアンテナ

Info

Publication number: JPH0682971B2
Application number: JP6317786A
Authority: JP
Inventors: 文寛伊藤; 恵司福沢
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1986-03-20
Filing date: 1986-03-20
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: JPS62220002A

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。

〔発明の概要〕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ようになすと共に一対
の励振プローブに対向した位置に夫々整合調整用の金属
片を設けることにより、整合がとりやすく、イメージ抑
圧度の改善された簡単な構成で安価な高利得の平面アレ
イアンテナを得るようにしたものである。

〔従来の技術〕

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、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ようにした円偏波平
面アレイアンテナが先に本出願人より提案された（特願
昭60-162650号）。

このアレイアンテナによれば、薄形化が可能となり、機
械的構成も簡略化でき、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。

そのために具体的には明記されてないが、放射素子間隔
を0.9〜0.95λｏ（λo:自由空間波長、22.5〜23.6mm）
にとり、サスペンデッドラインのライン幅すなわち空胴
部の幅を1.75mm、放射素子の径すなわち第１及び第２の
金属板に形成される穴の径を16.35mmφとしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで、更にサスペンデッドラインの伝送損失を小さく
することが考えられるが、そのためには動作周波数（衛
星放送の場合11.7〜12.7GHzで、割当て帯域は国により
異なる）近傍の12GHz用を考慮するとライン幅を2mm以上
にする必要がある。すると放射素子部の径を小さくする
必要があり、16.35mmφから例えば15.6mmφ程度にする
必要がある。

ところがこの放射素子部の径を15.6mmφ程度と小さくす
ると、この径の導波管主モード（TE₁₁モード）のカット
オフ周波数は約11.263MHzとなるため動作周波数が近い
場合、励振素子（空洞部）と励振プローブの整合がとり
にくくなり、しかも狭帯域となる。この結果反射損失の
特性が第５図に破線ａで示すように変化し、動作周波数
（11.7〜12.7GHz）付近の反射損失が劣化してしまう。
この発明は斯る点に鑑みてなされたもので、整合がとり
易く、調整が不要でしかもイメージ抑圧度の改善された
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（４），（５）を有する金属
又はメタライズドプラスチック（１），（２）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（８），（９）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なすと共に上記一対
の励振プローブに対向した位置に夫々整合調整用の金属
片（20），（21）を設けるように構成している。

〔作用〕

多数の穴（４），（５）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。また、一対の励
振プローブ（８），（９）に対向した位置に夫々整合調
整用の金属片（20），（21）を設ける。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、しかも安価で一般的に入手出来る基板を高周波数用
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。また
整合調整用の金属片を設けることにより励振素子と励振
プローブの整合が容易となり、等価的にカットオフ周波
数を下げることができ、サスペンデッドラインから導波
管モードへの変換（励振）プローブにおける反射損失を
良くすることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図〜第６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Ｉ−Ｉ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）、（２）は第２の金属板（又はメタライズドプ
ラスチック板）、（３）は第１及び第２の金属板
（１），（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（１），（２）
で基板（３）を狭持するときに穴（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（１），（２）で基板（３）を狭持した際に穴
（４），（５）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（４），（５）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），（９）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。

また、（20），（21）は一対の励振プローブ（８），
（９）に夫々対応して基板（３）上に形成された整合調
整用の金属片であって容量性を有する。また、これ等金
属片の一側は金属板（２）に直流的に接触している。こ
れにより等価的にカットオフ周波数を下げることがで
き、サスペンデッドラインから導波管モードへの変換
（励振）プローブにおける反射損失（VSWR）を良くする
ことができる。勿論この構成ににおいても直交する２つ
の励振プローブ（８），（９）間のアイソレーションは
20dB以上とれており（第５図参照）、円偏波受信（送
信）に対して問題はない。

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II−IIで切断し
た状態を示している。ここでは例えば25〜100μｍ程度
のプリント基板（３）をエッ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（１），（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12GHzで４〜6dB/mであるが、サスペンデッド
ラインの場合、25μｍ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と比べ
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（８），（９）は基板（３）の同一平面
上でサスペンデ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か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（90゜）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放射素子を複数個サス
ペンデッドラインで共相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ことになる。この際に
第１及び第２の金属板（１），（２）には放射素子に対
応した複数個の穴（４），（５）が夫々設けられ、各放
射素子の励振プローブ（８），（９）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（８），（９）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。なお、実際には一例として12GHzのと
き縦16個，横16個の合計256個の放射素子からなるアレ
イとされ、その形状は約40cm×40cmの正方形である。

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
構造であるにも拘わらず、11.7〜12.7GHzの動作周波数
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、また実線ｂで示すように反射損失も−20dB以上と良
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12
GHzの周波数で約1dB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。

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）が特性を何等変更す
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、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なすと共に一対の励振
プローブに対向した位置に夫々整合調整用の金属片を設
けるようにしたので、プローブのみで整合がとれなかっ
たものが、整合調整用の金属片を設けることにより、励
振部で等価的にカットオフ周波数を下げたことになり、
整合がとりやすくなり動作周波数における反射損失が改
善された。また放射素子部の径を15.6mmφとなし、径の
小さい導波管が使えるためイメージ抑圧度が改善され
た。また励振プローブ及び整合調整用の金属片を一枚の
基板上で作れるため製造コストを増加することなく達成
でき、調整も不要である。また、薄形化が可能となり、
機械的構成も簡略化できる。更に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
円偏波放射素子の特成図である。（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）、（３）は基板、（４），（５）は穴、
（６）は空洞部、（７）は導体箔、（８），（９）は励
振プローブ、（20），（21）は整合調整用の金属片であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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なすと共に上記一対の励
振プローブに対向した位置に夫々整合調整用の金属片を
設けたことを特徴とする円偏波平面アレイアンテナ。