JPH0697728A - アレイ化アンテナ及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 合成するための構造が単純であり、かつ合成
時の損失の抑制に優れたアレイ化アンテナと、その製造
法を提供すること。 【構成】 地導体８と誘電体１０と放射素子４をこの順
に重ねたストリップ放射素子を同一平面に複数個組み合
わせたアンテナユニット２を複数個、それぞれのアンテ
ナユニット２の放射面が同一の平面上にならないように
組み合わせて構成されるアンテナであって、前記複数の
アンテナユニット２を合成する合成部６と、前記複数の
アンテナユニット２にそれぞれ給電するための給電部５
とを一体化したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば衛星放送の受信
や衛星通信の送受信等に用いられるマイクロ波帯のアレ
イ化アンテナとその製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記の平面アンテナでは、図３に
示すように、所望の利得に見合った複数の放射素子４を
同一平面に配列したものが一般的である。このような平
面アンテナによって衛星放送を良好に受信するには、放
送衛星から到来する電波の方向に平面アンテナの主ビー
ムの軸を合わせる必要がある。この為、平面アンテナを
壁等に取付けた場合には、図４（ｄ）のように平面アン
テナ１が大幅に壁面から突出する為、積雪やほこり、ご
みによる電波障害や風の影響などを受けやすく、さらに
列車やバス等に搭載される移動体用衛星放送受信装置で
は、図４（ｂ）のように装置の高さｈが平面アンテナ１
の寸法に制約され装置の薄型化が困難である等の課題が
あった。これらの課題を改善する方法として、図５
（ａ）、（ｂ）のように複数の小型平面アンテナ２を、
合成することにより所望の性能を確保する方法が考えら
れ、実用化されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような平面アンテ
ナの合成は、アダプティブアレイアンテナによる電子追
尾等を行わない機械追尾や壁等への固定型の場合には、
ＲＦ(radio freguency)帯で行うのが構成やコンバータ
等の電子部品点数の面で経済的である。ＲＦ帯での合成
方法としては、図６（ａ）に示すように、導波管１４を
用いる方法や、図６（ｂ）に示すように、コネクタ１５
とセミリジットケーブル１６を用いる方法が考えられ
る。しかし、導波管１４を用いる場合、導波管１４自体
は低損失な伝送特性を有するものの、アンテナ２と導波
管１４の接続部の構成が複雑になると共に、接続信頼性
に対する十分な配慮も必要とされる。また、コネクタ１
５とセミリジットケーブル１６を用いる場合、合成時の
損失が比較的大きくアンテナ効率が低下してしまうと共
に、コネクタ１５、セミリジットケーブル１６、合成器
１７等のコストも高いなどの課題があった。

【０００４】本発明は、合成するための構造が単純であ
り、かつ合成時の損失の抑制に優れたアレイ化アンテナ
と、その製造法を提供することを目的とするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のアレイ化アンテ
ナは、図１（ａ）に示すように、地導体８と誘電体１０
と放射素子４をこの順に重ねたストリップ放射素子を同
一平面に複数個組み合わせたアンテナユニット２を複数
個、それぞれのアンテナユニット２の放射面が同一の平
面上にならないように組み合わせて構成されるアンテナ
であって、前記複数のアンテナユニット２を合成する合
成部６と、前記複数のアンテナユニット２にそれぞれ給
電するための給電部５とを一体化したことを特徴とす
る。

【０００６】また、図１（ｂ）に示すように、第１の地
導体８と第１の誘電体１０と放射素子４と第２の誘電体
１０’と前記放射素子４に対応する箇所にスロット１１
を有する第２の地導体８’とをこの順に重ねたストリッ
プ放射素子を同一平面に複数個組み合わせたアンテナユ
ニット２を複数個、それぞれのアンテナユニット２の放
射面が同一の平面上にならないように組み合わせて構成
されるアンテナであって、前記複数のアンテナユニット
２を合成する合成部６と、前記複数のアンテナユニット
２にそれぞれ給電するための給電部５とを一体化するこ
ともできる。

【０００７】このアンテナユニット２の給電部５と、合
成部６とを、地導体と誘電体と導体をこの順に重ねたス
トリップ線路で構成することもできる。

【０００８】さらにこのアンテナユニット２の給電部５
と、合成部６とを、第１の地導体と第１の誘電体と導体
と第２の誘電体と第２の地導体とをこの順に重ねたスト
リップ線路とすることにより、不要放射を抑制すること
ができ、好ましい。

【０００９】このような図１（ａ）に示すアレイ化アン
テナを製造する方法としては、図１（ｃ）に示すよう
に、地導体８の表面に、誘電体１０と、該誘電体１０に
支持される複数のストリップ放射素子４とそれらの放射
素子４へ給電するための給電線路５を組み合わせたアン
テナユニット２を複数形成すると共に、該複数のアンテ
ナユニット２の給電線路５間を接続合成する合成部６
を、同一の平面に形成した後、前記合成部６の一部を折
り曲げることによって、それぞれのアンテナユニットの
放射面が同一の平面上にならないように組み合わせるこ
とができる。

【００１０】また、図１（ｄ）に示すように、あらじめ
折り曲げ成形された地導体８の面上に、その折り曲げ形
状に沿うように誘電体１０を形成し、その面に複数の放
射素子４や給電線路５のアンテナ回路と合成のための線
路６を同一面に形成したフィルム基板を設置することに
よっても製造できる。

【００１１】図１（ｂ）に示すアレイ化アンテナを製造
する方法としては、第１の地導体８の表面に、第１の誘
電体１０と、該第１の誘電体１０に支持される複数のス
トリップ放射素子４とそれらの放射素子４へ給電するた
めの給電線路５を組み合わせたアンテナユニット２を複
数形成すると共に、該複数のアンテナユニット２の給電
線路５間を接続合成する合成部６を、同一の平面に形成
した後、前記合成部６の一部を折り曲げることによっ
て、それぞれのアンテナユニット２の放射面が同一の平
面上にならないように組み合わせ、さらに、その放射面
に第２の誘電体１０’を形成すると共に、あらかじめ前
記折り曲げの形状に沿うように形成され、かつ前記放射
素子４に対応する箇所に対応する数だけ設けたスロット
１１を有する第２の地導体８’を重ねることによって製
造することができる。

【００１２】また、あらじめ折り曲げ成形された第１の
地導体８の面上に、その折り曲げ形状に沿うように第１
の誘電体１０を形成し、その面に複数の放射素子４や給
電線路５のアンテナ回路と合成のための線路６を同一面
に形成したフィルム基板を設置し、その面上に第２の誘
電体１０’と、あらかじめ折り曲げ成形された前記放射
素子４に対応するスロット１１を有する第２の地導体
８’を、そのスロット１１がそれぞれ対応する前記放射
素子４の真上にくるように設置することもできる。

【００１３】

【作用】本発明のアレイ化アンテナは、図１に示したよ
うに、複数の小型平面アンテナ２を単純な構造で合成す
ることが可能となり、多数のコネクタを使用せず、コネ
クタ接続による損失が少ない上、接続の信頼性を高める
ことができる。また、ユニットアンテナ２の給電構造と
合成部３の構造をトリプレート線路構造とすることによ
り、線路の放射損失が抑制でき極めて低損失な合成が可
能となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図２は、
本発明による平面アンテナの一実施例であり、放射面が
垂直方向に距離Ｈ異った、縦２素子、横８素子の２つの
小型平面アンテナ２を合成した例である。まず、２つの
小型平面アンテナ２の垂直距離Ｈが４λ₀（λ₀は使用す
る電波の自由空間波長）となるように、厚さ１mmのアル
ミ板を折り曲げ地導体８を製作した。次に、その面上に
沿うように、厚さ２mmの比誘電率εｒが約１．１のポリ
エチレンフォームからなる誘電体９をスペーサとして、
２つの小型平面アンテナ２の放射素子４及び給電線路１
０と、これらを合成する給電線路１０′をエッチングに
より形成したフィルム基板１２を設置した。さらに、そ
の面上に誘電体９′をスペーサとして、厚さ０．５mmの
アルミ板にスロット１１を開け折り曲げ加工を行った地
導体８′を、スロット１１が放射素子４の真上にくるよ
うに設置し、平面アンテナを構成した。また、給電は給
電線路１０′の一部にトリプレート線路−導波管変換部
１３を設けて行った。上記の平面アンテナについて、衛
星放送受信周波数（１１．７〜１２ＧＨｚ）で試作評価
を行った結果、４素子（２素子＋２素子）の面の指向性
のサイドローブレベルが若干乱れたものの、メインビー
ムによる利得は２２．８〜２３．０ｄＢと、開口効率で
６０％前後の良好な特性が得られた。

【００１５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によっ
て、給電部と合成部の構造が単純であり、かつ合成時の
損失も小さいアレイ化アンテナを実現することが可能で
あり、移動体用衛星放送受信装置をはじめ、小型、薄
型、軽量、低価格なシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例を示す概略斜視図、
（ｂ）は本発明の他の実施例を示す概略斜視図、（ｃ）
は本発明の一実施例の製造法を説明するための上面図、
（ｄ）は本発明の一実施例の製造法を説明するための概
略斜視図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す斜視図である。

【図３】従来例を説明するための斜視図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は共に従来例の課題を説明す
るための概略図である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は共に改良された従来例を説
明するための概略図である。

【図６】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ改良された従来例
の課題を説明するための概略側面図である。

【符号の説明】

１．平面アンテナ ２．小型平面
アンテナ ３．合成部 ４．放射素子 ５．給電線路 ６．合成線路 ７．給電点 ８，８′．地
導体 １０，１０′．誘電体 １１．スロット １２．フィル
ム基板 １３．トリプレート線路−導波管変換部 １４．導波管 １５．コネクタ １６．セミリ
ジットケーブル １７．合成器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須山 正樹 東京都文京区白山五丁目35番２号 クラリ オン株式会社内 (72)発明者 薄衣 規矩男 東京都文京区白山五丁目35番２号 クラリ オン株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地導体と誘電体と放射素子をこの順に重ね
   たストリップ放射素子を同一平面に複数個組み合わせた
   アンテナユニットを複数個、それぞれのアンテナユニッ
   トの放射面が同一の平面上にならないように組み合わせ
   て構成されるアンテナであって、前記複数のアンテナユ
   ニットを合成する合成部と、前記複数のアンテナユニッ
   トにそれぞれ給電するための給電部とを一体化したこと
   を特徴とするアレイ化アンテナ。
2. 【請求項２】第１の地導体と第１の誘電体と放射素子と
   第２の誘電体と前記放射素子に対応する箇所にスロット
   を有する第２の地導体とをこの順に重ねたストリップ放
   射素子を同一平面に複数個組み合わせたアンテナユニッ
   トを複数個、それぞれのアンテナユニットの放射面が同
   一の平面上にならないように組み合わせて構成されるア
   ンテナであって、前記複数のアンテナユニットを合成す
   る合成部と、前記複数のアンテナユニットにそれぞれ給
   電するための給電部とを一体化したことを特徴とするア
   レイ化アンテナ。
3. 【請求項３】アンテナユニットの給電部と、合成部と
   を、地導体と誘電体と導体をこの順に重ねたストリップ
   線路で構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載
   のアレイ化アンテナ。
4. 【請求項４】アンテナユニットの給電部と、合成部と
   を、第１の地導体と第１の誘電体と導体と第２の誘電体
   と第２の地導体とをこの順に重ねたストリップ線路とし
   たことを特徴とする請求項１又は２に記載のアレイ化ア
   ンテナ。
5. 【請求項５】地導体の表面に、誘電体と、該誘電体に支
   持される複数のストリップ放射素子とそれらの放射素子
   へ給電するための給電線路を組み合わせたアンテナユニ
   ットを複数形成すると共に、該複数のアンテナユニット
   の給電線路間を接続合成する合成部を、同一の平面に形
   成した後、前記合成部の一部を折り曲げることによっ
   て、それぞれのアンテナユニットの放射面が同一の平面
   上にならないように組み合わせることを特徴とするアレ
   イ化アンテナの製造法。
6. 【請求項６】第１の地導体の表面に、第１の誘電体と、
   該第１の誘電体に支持される複数のストリップ放射素子
   とそれらの放射素子へ給電するための給電線路を組み合
   わせたアンテナユニットを複数形成すると共に、該複数
   のアンテナユニットの給電線路間を接続合成する合成部
   を、同一の平面に形成した後、前記合成部の一部を折り
   曲げることによって、それぞれのアンテナユニットの放
   射面が同一の平面上にならないように組み合わせ、さら
   に、その放射面に第２の誘電体を形成すると共に、あら
   かじめ前記折り曲げの形状に沿うように形成され、かつ
   前記放射素子に対応する箇所に対応する数だけ設けたス
   ロットを有する第２の地導体を重ねることを特徴とする
   アレイ化アンテナの製造法。
7. 【請求項７】あらじめ折り曲げ成形された地導体の面上
   に、その折り曲げ形状に沿うように誘電体を形成し、そ
   の面に複数の放射素子や給電線路のアンテナ回路と合成
   のための線路を同一面に形成したフィルム基板を設置し
   たことを特徴とするアレイ化アンテナの製造法。
8. 【請求項８】あらじめ折り曲げ成形された第１の地導体
   の面上に、その折り曲げ形状に沿うように第１の誘電体
   を形成し、その面に複数の放射素子や給電線路のアンテ
   ナ回路と合成のための線路を同一面に形成したフィルム
   基板を設置し、その面上に第２の誘電体と、あらかじめ
   折り曲げ成形された前記放射素子に対応するスロットを
   有する第２の地導体を、そのスロットがそれぞれ対応す
   る前記放射素子の真上にくるように設置したことを特徴
   とするアレイ化アンテナの製造法。