JPH11251831A

JPH11251831A - 開口形アンテナおよびアレイアンテナ

Info

Publication number: JPH11251831A
Application number: JP5162998A
Authority: JP
Inventors: Hisamatsu Nakano; 久松中野; Tomohiro Unno; 智洋海野; Toru Matsuoka; 徹松岡
Original assignee: Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Current assignee: Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 1999-09-17
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: JP3846663B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成でパラレルプレートモードを抑圧
し、効率が良く、交差偏波放射の少ない放射を実現する
ことが可能な開口形アンテナを提供する。【解決手段】放射開口（１AP）用の開口を有し、所定
の間隔を保って配置される一対の導電体（１，４）と、
一対の導電体を接地導体とし放射開口を励振するトリプ
レート線路（２）から成る給電手段と、一対の導電体の
一方の導電体（４）と所定の間隔を保って配置される反
射板（６）と、一対の導電体の一方の導電体と反射板と
に接続される導電体から成る一対の電磁壁（５１，５
２）とを有する開口形アンテナであって、一対の電磁壁
は、放射開口を挟んで放射開口から放射される電波の磁
界面と略平行に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、開口形アンテナお
よびアレイアンテナに係わり、特に、平面形状で高効率
特性が要求される、固定通信用または移動通信用基地局
アンテナや、通信・放送衛星からの電波を受信するため
の開口形アンテナおよびアレイアンテナに適用して有効
な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来から使用されているトリプ
レート給電開口形アンテナを示す図であり、図８（ａ）
は、トリプレート給電開口形アンテナの正面図、図８
（ｂ）は、図８（ａ）に示すＡ−Ａ’線で切断した断面
を示す断面図である。図８において、１１は開口導電
体、１１APは開口部分、１２はトリプレート線路、１３
は絶縁体、１４はキャビティー板、１４ｃはキャビティ
ー穴である。開口部を形成するための開口導電体１１
は、矩形または円形からなる開口部分１１APの導電体を
適宜取り除くことにより形成され、この開口導電体１１
とキャビティー板１４との間には、絶縁体１３を介して
トリプレート線路１２が設けられる。パラレルプレート
モードを抑制させるためのキャビティー板１４には、開
口部分１１APに対応した部分に矩形または円形からな
り、その深さがλｏ／４（λｏは、使用中心周波数に対
する自由空間波長）程度のキャビティー穴１４ｃが形成
される。

【０００３】このキャビティー穴１４ｃを形成せずに、
トリプレート線路１２だけで開口部分１１APを励振させ
ようとすると、開口部分１１APおよびトリプレート線路
１２の端部等の不連続部分でＴＥＭモード以外の伝送モ
ードであるパラレルプレートモードが励振されてしま
い、伝送損失の劣化や、放射電磁界に交差偏波成分を含
む要因となる他、このように構成されたアンテナを多数
並べるアレイアンテナでは、励振電流に影響を与え、所
望の指向性や利得が得られない。キャビティー穴１４ｃ
は、トリプレート線路１２によって導波管モードからな
る電磁界分布をその内部に形成するため、問題となるよ
うなＴＥＭモード以外の伝送モードであるパラレルプレ
ートモードが励振されないため、効率良く電波を放射さ
せることができる他、アレイアンテナのアンテナ素子と
しても有用である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した如く、図８に
示すトリプレート給電開口形アンテナは、効率良く電波
を放射させることができる他、アレイアンテナのアンテ
ナ素子としても有用である。しかしながら、キャビティ
ー穴１４ｃを形成したキャビティー板１４を設ける必要
があり、構造が複雑な上、質量が増大し、さらにコスト
が上昇するという問題点があった。本発明は、前記従来
技術の問題点を解決するためになされたものであり、本
発明の目的は、開口形アンテナにおいて、簡単な構成で
パラレルプレートモードを抑圧し、効率が良く、交差偏
波放射の少ない放射を実現することが可能となる技術を
提供することにある。

【０００５】また、本発明の他の目的は、アレイアンテ
ナにおいて、簡単な構成でパラレルプレートモードを抑
圧し、効率が良く、交差偏波放射の少ない放射を実現す
ることが可能となる技術を提供することにある。本発明
の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書
の記述及び添付図面によって明らかにする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。即ち、本発明は、放射開口用の開口
を有し、所定の間隔を保って配置される一対の導電体
と、前記一対の導電体を接地導体とし前記放射開口を励
振するトリプレート線路から成る給電手段と、前記一対
の導電体の一方の導電体と所定の間隔を保って配置され
る反射板と、前記一対の導電体の一方の導電体と前記反
射板とに接続される導電体から成る一対の電磁壁とを有
する開口形アンテナであって、前記一対の電磁壁は、前
記放射開口を挟んで前記放射開口から放射される電波の
磁界面と略平行に配置されることを特徴とする。

【０００７】また、本発明は、前記一対の電磁壁が、前
記放射開口の前記一対の電磁壁と対向する端部から所定
距離離れて配置されることを特徴とする。また、本発明
は、前記開口形アンテナを、アレイ状に配置したことを
特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一機能を有するものは同一符
号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

【０００９】［実施の形態１］図１は、本発明の実施の
形態１のトリプレート給電開口形アンテナを示す図であ
り、図１（ａ）は、本実施の形態のトリプレート給電開
口形アンテナの正面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示
すＡ−Ａ’線で切断した断面を示す断面図である。図１
において、１は前面開口導電体、１APは開口部分、２は
トリプレート線路、３は絶縁体、４は裏面開口導電体、
５１，５２は電磁壁、６は反射板である。開口部を形成
するための前面開口導電体１は、下記（イ）または
（ロ）等の方法を用いて、矩形または円形からなる開口
部分１APの導電体を適宜取り除くことにより形成され
る。（イ）金属等の導電体からなり、その厚さが、λｏ（λ
ｏは、使用中心周波数に対する自由空間波長）に比べて
充分に薄い板を用意し、所謂プレス手法を用いて開口部
分１APの形状に対応した部分を取り除く。（ロ）λｏに比べて充分に薄いプリント配線板にエッチ
ングを施し、開口部分１APの形状に対応した部分を取り
除く。前面開口導電体１に形成された開口部分１APの大
きさは、開口部分１APの形状を矩形とした場合には、い
ずれかの一辺がλｏ／２以上とすることで、効率良く電
波を放射することができる。

【００１０】トリプレート線路２は、下記（ハ）ないし
（ホ）等の方法により形成される。（ハ）金属等の導電体からなり、その厚さが、λｏに比
べて充分に薄い板をプレス手法により打ち抜いて形成す
る。（ニ）金属箔を貼り付けたフィルム、または、金属膜が
蒸着されたフィルムにエッチングを施して形成する。（ホ）銅・銀・パラジウム等の導電体を印刷手法により
フィルム等に転写して形成する。

【００１１】このトリプレート線路２を面状に維持する
ために、絶縁体３を介在させる。この絶縁体３として、
高周波伝送の損失低減の理由から、発砲プラスチック
（発泡ポリエチレン、発泡テフロン、発泡ウレタン）を
使用すると効率の良いアンテナを実現することができ
る。裏面開口導電体４は、前面開口導電体１と同一形
状、同一材質からなり、この前面開口導電体１と裏面開
口導電体４とは、図１（ｂ）に示すように略平行に配置
される。反射板６は、裏面開口導電体４の下側に、裏面
開口導電体４に略平行になるように配置される。反射板
６と裏面開口導電体４との間隔は、トリプレート線路２
との整合状態が改善されるように調整されるが、一般的
な値としては、λｏ／４を選択して調整する。この反射
板６は、導電性のあるものであればよいが、導電性の良
い金属、または金属体を被着せしめたものであることが
望ましい。電磁壁（５１，５２）は、パラレルプレート
モードを抑制させるために使用され、この電磁壁（５
１，５２）は、トリプレート線路２の開口部分１AP付近
の端部の向きと直交する方向（開口部分１APから放射さ
れる電波の磁界面方向）に配置され、開口部分１APのト
リプレート線路２による励振端およびこれに対向する端
部付近にそれぞれ配置される。

【００１２】図２（ａ）は、本実施の形態のトリプレー
ト給電開口形アンテナにおける、裏面開口導電体４と反
射板６との間に発生するポインチング電力を開口部分１
AP（図２の破線部分）を中心として示す図である。同図
（ａ）に示すように、本実施の形態のトリプレート給電
開口形アンテナでは、ポインチング電力（パラレルプレ
ートモード）は、電磁壁（５１，５２）に挟まれた開口
部分１APに集中しており、トリプレート線路２の延長上
には拡散していない。同図（ｂ）は、本実施の形態のト
リプレート給電開口形アンテナにおいて、電磁壁（５
１，５２）を取り除いた場合に、裏面開口導電体４と反
射板６との間に発生するポインチング電力を開口部分１
AP（図２の破線部分）を中心として示す図である。同図
（ｂ）に示すように、本実施の形態のトリプレート給電
開口形アンテナにおいて、電磁壁（５１，５２）を取り
除いた場合には、ポインチング電力（パラレルプレート
モード）が、トリプレート線路２の周辺と、この延長上
に拡散していることが分かる。

【００１３】図３は、本実施の形態のトリプレート給電
開口形アンテナの一例の最大放射方向における利得の周
波数特性を使用中心周波数に対する比周波数で示すグラ
フである。図３に示す実線（２０）は、本実施の形態の
トリプレート給電開口形アンテナにおいて、開口部分１
APを、一辺が０．５１λｏとなる大きさの正方形とし、
トリプレート線路２の開口部分１APへの突き出しの長さ
を０．２６λｏ、前面開口導電体１と裏面開口導電体４
との間隔を０．０８λｏ、裏面開口導電体４と反射板６
との間隔を０．２５λｏとしたときの、最大放射方向に
おける利得の周波数特性を使用中心周波数に対する比周
波数で示すグラフである。また、図３に示す破線（２
１）は、前記と同様な条件下で、電磁壁（５１，５２）
を取り除いた場合に、最大放射方向における利得の周波
数特性を使用中心周波数に対する比周波数で示すグラフ
である。この図３から分かるように、本実施の形態のト
リプレート給電開口形アンテナでは、電磁壁（５１，５
２）がない場合に比して１．５ｄＢ程度利得が改善され
ている。

【００１４】図４は、本実施の形態のトリプレート給電
開口形アンテナの一例のＸーＺ面（磁界面）の指向特性
を示すグラフであり、図４の実線（２２）はその電界成
分を、図４の破線（２３）は磁界成分を示す。なお、図
４は、前記同様、開口部分１APを、一辺が０．５１λｏ
となる大きさの正方形とし、トリプレート線路２の開口
部分１APへの突き出しの長さを０．２６λｏ、前面開口
導電体１と裏面開口導電体４との間隔を０．０８λｏ、
裏面開口導電体４と反射板６との間隔を０．２５λｏと
したときの、Ｘ−Ｚ面（磁界面）の指向特性を示すグラ
フである。この図４から分かるように、本実施の形態の
トリプレート給電開口形アンテナでは、交差偏波成分の
放射が小さく、不要なモードの発生が抑えられている。
このように、本実施の形態のトリプレート給電開口形ア
ンテナによれば、電磁壁（５１，５２）を設けてパラレ
ルプレートモードを抑圧するようにしたので、簡単な構
成で、効率が良く、交差偏波放射の少ない放射を実現す
ることが可能となる。

【００１５】なお、本実施の形態において、電磁壁（５
１，５２）は、開口部分１APから放射される電波の磁界
面と必ずしも平行に配置する必要はなく、トリプレート
給電開口形アンテナの指向特性、および利得特性が、そ
の設計仕様を満足する場合であれば、電磁壁（５１，５
２）を、開口部分１APから放射される電波の磁界面に対
して傾けて配置することも可能である。また、電磁壁
（５１，５２）で挟まれた部分には、誘電体を充填する
ことも可能である。

【００１６】［実施の形態２］図５は、本発明の実施の
形態２のトリプレート給電開口形アンテナを示す図であ
り、図５（ａ）は、本実施の形態のトリプレート給電開
口形アンテナの正面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示
すＡ−Ａ’線で切断した断面を示す断面図である。本実
施の形態のトリプレート給電開口形アンテナは、電磁壁
（５１，５２）を、開口部分１APの前記一対の電磁壁
（５１，５２）と対向する端部から所定距離離れた位置
に設けるようにした点で、前記実施の形態１のトリプレ
ート給電開口形アンテナと相違する。このように電磁壁
（５１，５２）を開口部分１APから離すことにより、等
化的に裏面開口導電体４と反射板６との間隔を広げる効
果がある。その結果として、本実施の形態のトリプレー
ト給電開口形アンテナでは、アンテナの高さ（図５
（ｂ）に示すｈ）を低くすることができ、低姿勢化を図
ることが可能となる。

【００１７】［実施の形態３］図６は、本発明の実施の
形態３のアレイアンテナを示す図であり、図６（ａ）
は、本実施の形態のアレイアンテナの正面図、図６
（ｂ）は、図６（ａ）に示すＡ−Ａ’線で切断した断面
を示す断面図である。図６において、１AP1，１AP2，１
AP3，１AP4は開口部分、５１，５２，５３，５４は電磁
壁であり、その他の符号は、図１と同様である。本実施
の形態のアレイアンテナは、アンテナ素子として前記実
施の形態１のトリプレート給電開口形アンテナを使用す
るアレイアンテナである。電磁壁は、各アンテナ素子間
の結合に変化を与えることがないため、図５（ａ）に示
すように、電磁壁（５１〜５４）を２つのアンテナ素子
に対して共通に作用させることができ、構造を簡略化す
ることができる。

【００１８】［実施の形態４］図７は、本発明の実施の
形態４のアレイアンテナを示す図であり、図７（ａ）
は、アレイアンテナの正面図、図７（ｂ）は、図７
（ａ）に示すＡ−Ａ’線で切断した断面を示す断面図で
ある。本実施の形態のアレイアンテナは、アンテナ素子
として前記実施の形態２のトリプレート給電開口形アン
テナを使用し、隣接するトリプレート給電開口形アンテ
ナの間に配置される電磁壁（図６に示す５２、５３）
を、１つの電磁壁（図７に示す５２）で共用したアレイ
アンテナである。本実施の形態のアレイアンテナは、前
記実施の形態３のアレイアンテナに比して電磁壁の数を
少なくすることができ、また、裏面開口導電体４と反射
板６との間隔を狭くすることができるので、アレイアン
テナの低姿勢化を図ることが可能となる。

【００１９】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明
は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは
勿論である。

【００２０】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。（１）本発明によれば、電磁壁を設けてパラレルプレー
トモードを抑圧するようにしたので、構成を簡略化で
き、また、効率を向上させ、交差偏波放射を少なくする
ことが可能となる。（２）本発明によれば、電磁癖を開口部分から所定距離
離れて配置するようにしたので、開口形アンテナの低姿
勢化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のトリプレート給電開口
形アンテナを示す図である。

【図２】本実施の形態１のトリプレート給電開口形アン
テナにおける、裏面開口導電体と反射板との間に発生す
るポインチング電力を開口部分を中心として示す図であ
る。

【図３】本実施の形態１のトリプレート給電開口形アン
テナの一例の最大放射方向における利得の周波数特性を
使用中心周波数に対する比周波数で示すグラフである。

【図４】本実施の形態１のトリプレート給電開口形アン
テナの一例のＸ−Ｚ面（磁界面）の指向特性を示すグラ
フである。

【図５】本発明の実施の形態２のトリプレート給電開口
形アンテナを示す図である。

【図６】本発明の実施の形態３のアレイアンテナを示す
図である。

【図７】本発明の実施の形態４のアレイアンテナを示す
図である。

【図８】従来から使用されているトリプレート給電開口
形アンテナを示す図である。

【符号の説明】

１…前面開口導電体、１AP，１AP1，１AP2，１AP3，１A
P4，１１AP…開口部分、２，１２…トリプレート線路、
３，１３…絶縁体、４…裏面開口導電体、５１，５２，
５３，５４…電磁壁、６…反射板、１１…開口導電体、
１４…キャビティー板、１４ｃ…キャビティー穴。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射開口用の開口を有し、所定の間隔を
保って配置される一対の導電体と、前記一対の導電体を接地導体とし前記放射開口を励振す
るトリプレート線路から成る給電手段と、前記一対の導電体の一方の導電体と所定の間隔を保って
配置される反射板と、前記一対の導電体の一方の導電体
と前記反射板とに接続される導電体から成る一対の電磁
壁とを有する開口形アンテナであって、前記一対の電磁壁は、前記放射開口を挟んで前記放射開
口から放射される電波の磁界面と略平行に配置されるこ
とを特徴とする開口形アンテナ。
【請求項２】前記一対の電磁壁は、前記放射開口の前
記一対の電磁壁と対向する端部から所定距離離れて配置
されることを特徴とする請求項１に記載の開口形アンテ
ナ。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の開口形
アンテナを、アレイ状に配置したことを特徴とするアレ
イアンテナ。
【請求項４】隣接する開口形アンテナの間に配置され
る電磁壁を、１つの電磁壁で共用することを特徴とする
請求項３に記載のアレイアンテナ。