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JPH07122930A - 円偏波平面アンテナ - Google Patents

円偏波平面アンテナ

Info

Publication number
JPH07122930A
JPH07122930A JP28884293A JP28884293A JPH07122930A JP H07122930 A JPH07122930 A JP H07122930A JP 28884293 A JP28884293 A JP 28884293A JP 28884293 A JP28884293 A JP 28884293A JP H07122930 A JPH07122930 A JP H07122930A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circularly polarized
dielectric plate
power feeding
circular polarization
curved surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28884293A
Other languages
English (en)
Inventor
Futoshi Deguchi
太志 出口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP28884293A priority Critical patent/JPH07122930A/ja
Publication of JPH07122930A publication Critical patent/JPH07122930A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円偏波平面アンテナにおける円偏波特性(軸
比)の周波数広帯域化及び円偏波特性(軸比)の広角化
を図る。 【構成】 誘電体板3の形状を立体曲面とし、4個の放
射マイクロストリップパッチ素子1a,1b,1c,1
dを該立体曲面の頂点を中心に90゜間隔で対称に回転
配置し、それら各放射マイクロストリップパッチ素子に
対する給電位相を90゜づつ遅らせるように給電用マイ
クロストリップ線路4a,4b,4c,4d,5a,5
bの長さを設定したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、円偏波特性(軸比)を
広角化すると共に、円偏波特性(軸比)の周波数帯域幅
を広帯域化した円偏波平面アンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】図4の(a)は、特開昭63−3390
5号公報において提案された円偏波平面アンテナ(マイ
クロストリップアンテナ)(以下、第1の従来例とい
う)の平面図であり、図4の(b)はその断面図であ
る。また図5の(a)は、特開平3−80703公報に
おいて開示された円偏波マイクロストリップアンテナ
(以下、第2の従来例という)の平面図であり、図5の
(b)はその断面図を示す。
【0003】これら第1の従来例及び第2の従来例は、
それぞれ回転曲面状に形成した誘電体板8及び12の凸
面上に放射導体7及び11を配して指向特性の広角化を
意図したものである。
【0004】又、図6の(a)は、平坦な誘電体板16
上に4個の“直線”偏波放射素子15a,15b,15
c,15dを方形に配置し、各放射素子に対し、それぞ
れ90゜の位相差で高周波電流を順次供給するよう給電
用マイクロストリップ線路を接続することにより、円偏
波の電波を放射するよう構成したマイクロストリップア
ンテナ(以下第3の従来例という)の平面図であり、図
6の(b)はその断面図を示す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上挙げた第1及び第
2の従来例は、その何れも指向特性の広角化を図ったも
のであって、以下で述べるように、円偏波特性(軸比)
に対する周波数帯域幅が狭く、第3の従来例は円偏波特
性(軸比)に対する周波数帯域幅が狭い上、円偏波特性
(軸比)を保持しうる範囲が狭角であるという問題があ
った。
【0006】すなわち、第1及び第2の従来例の場合、
低仰角(例えば、水平方向を仰角=0度とした場合)1
5度におけるアンテナの周波数−円偏波特性(軸比)
は、図3に示すように正確な円偏波が発生するのは、受
信周波数がアンテナの共振周波数f0の場合に限られ、
受信周波数がf0から外れると次第に楕円偏波が合成さ
れるようになる。
【0007】例えば、このアンテナを用いて低軌道を周
回する通信衛星からの電波を受信する場合、衛星からの
電波の周波数がアンテナの共振周波数f0から外れるほ
ど円偏波特性(軸比)が悪化するため、衛星からの直接
波(主偏波)の代わりに、建物等の障害物から反射した
反射波(交差偏波)を受信してしまうと言う問題があっ
た。これは円偏波特性(軸比)の悪化による交差偏波識
別度の低下によるものである。
【0008】又、上記第3の従来例においては、2つの
直線偏波の放射素子15a及び15bを物理的に直交す
るよう配置し、これら2つの素子間に与えられる給電位
相差が90゜となるよう給電することにより、円偏波の
電波を発生させるよう構成したものである。即ち、2つ
の直線偏波の放射素子をペアー(第1のペアーとよぶ)
とすることにより円偏波を得るようにした。
【0009】直線偏波の放射素子15c,15dからな
る第2のペアーも、第1のペアーと同様にして円偏波を
発生させ、これらの2つのペアーの円偏波を合成する事
により正確な円偏波を合成するようにした。しかし、こ
の場合も、第1及び第2の従来例と同じように、給電位
相差がそれぞれ90゜となるような4分の1波長間隔の
マイクロストリップ線路(線路長l=λg/4)の周波
数f0(共振周波数) f0=(3*10^8)*η/λg ここで、λg=線路波長,η=波長短縮率 の時に正確な円偏波が発生し、周波数がf0から外れる
と次第に楕円偏波が合成されるようになる。
【0010】従って、この場合も、第1及び第2の従来
例と同様に、円偏波特性(軸比)の周波数帯域幅が狭帯
域になるという問題があった。又、図6(b)の断面図
に示すように、平板状の誘電体板上に放射素子を設けて
いるため、図の水平方向における円偏波特性(軸比)が
悪化するという問題、すなわち円偏波特性を保持しうる
角度の範囲が狭角であるという問題があった。
【0011】以上説明したように、従来の円偏波平面ア
ンテナは円偏波特性(軸比)に対する周波数帯域幅が狭
帯域であり、且つ円偏波特性を保持しうる角度の範囲が
狭角であるという欠点を持つという問題があった。
【0012】従って、本発明は、上記従来技術における
問題に鑑みてなされたもので、アンテナの円偏波特性
(軸比)の周波数特性を広帯域化すると共に、円偏波特
性(軸比)を維持しうる角度を広角化するようにした円
偏波平面アンテナを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明による円偏波平面
アンテナは、上記の目的を達成するため、誘電体板を挟
み、一方の面には4個の円偏波放射マイクロストリップ
パッチ素子を配し、対向する他方の面には接地導体板を
設けた円偏波平面アンテナであって、前記誘電体板は立
体曲面形状とし、前記4個の円偏波放射マイクロストリ
ップパッチ素子は前記立体曲面の中心から放射状に0
度、90度、180度、270度なる間隔で、且つそれ
ぞれの給電位相差が0度、90度、180度、270度
なる如く構成したことを特徴とするものである。
【0014】更に、本発明による円偏波平面アンテナ
は、上記の目的を達成するため、前記立体曲面の中心が
その頂点であり、前記4個の円偏波放射マイクロストリ
ップパッチ素子は前記頂点を中心に対称配置するように
したことを特徴とするものである。
【0015】本発明による円偏波平面アンテナは、更に
詳細には、上記の目的を達成するため、誘電体板の形状
を立体曲面とし、その誘電体板の両面に金、銀、銅、又
はアルミ等の導体板(または導体層)を熱圧着又は接着
剤等で積層し、更に、その表面には、エッチング手段等
により、前記曲面の頂点を中心に4個の円偏波放射マイ
クロストリップパッチ素子を90゜づつ点対象に回転し
た位置に配置し、裏面全面には接地導体板を設ける。
又、円偏波放射マイクロストリップパッチ素子と同一面
上には、各円偏波放射マイクロストリップパッチ素子に
対する給電用マイクロストリップ線路を設け、それぞれ
線路の長さを4分の1波長ずつ長くすることにより90
゜づつ位相差を設けるようにして合成し、合成した出力
を接地導体板側より同軸線路を介して取り出すよう構成
したことを特徴とするものである。
【0016】
【作用】本発明による円偏波平面アンテナは、上記のよ
うに構成したことにより、4個の円偏波放射マイクロス
トリップパッチ素子(以下、放射素子と略称する)の受
信周波数がアンテナの共振周波数f0から外れて各放射
素子が楕円偏波を放射するようになった場合、次に述べ
るように作用する。すなわち、第1の放射素子1aから
発生した楕円偏波と第2の放射素子1bから発生した楕
円偏波とは、物理的に90度反時計回りに回転した位置
から発生し、又、第2の放射素子1bの給電位相が第1
の放射素子1aの給電位相に対し90度遅れるように、
給電用マイクロストリップ線路の長さを4分の1波長
〔(b〜e)−(a〜e)=λg/4〕ずらして構成し
たので、これら2つの楕円偏波を合成すると完全な円偏
波が発生する。
【0017】又、第1の放射素子1aの物理的配置を0
度、第2の放射素子1bを第1の放射素子1aに対し9
0度、第3の放射素子1cを第1の放射素子1aに対し
180度、第4の放射素子1dを第1の放射素子1aに
対し270度となるよう配置にしているため、第2の放
射素子1bから発生した楕円偏波と第3の放射素子1c
から発生した楕円偏波とは、物理的に90度反時計回り
に回転した位置にあり、第3の放射素子1cの給電位相
は第2の放射素子1bの給電位相に対し90度遅れとな
る。そのため、これら第2及び第3、2つの楕円偏波の
合成により完全な円偏波が発生する。
【0018】同様に、第3及び第4、2つの楕円偏波の
合成により完全な円偏波が発生し、第4及び第1、2つ
の楕円偏波の合成によっても完全な円偏波が発生する。
その結果、給電用マイクロストリップ線路の出力点Pで
は、これら方向を異にする楕円偏波の合成により、完全
な円偏波が生じる。従って、円偏波の受信が可能な周波
数帯域幅が大幅に拡大される。
【0019】その上、立体曲面形状の誘電体板上に放射
マイクロストリップパッチ素子を設けたことにより、放
射マイクロストリップパッチ素子の側面方向に対する視
野面積が向上したため、水平方向に対する円偏波特性
(軸比)が広角化され、広い角度範囲で円偏波特性(軸
比)の周波数帯域幅の広帯域化が達成される。
【0020】
【実施例】以下、添付図面に基づき本発明の一実施例を
詳細に説明する。図1の(a)は、本発明の一実施例に
よる円偏波平面アンテナ(マイクロストリップアンテ
ナ)の平面図、図1の(b)は、その側面図を示す。
又、図2はその断面図である。図1において、1a,1
b,1c,1dは円偏波放射のための放射マイクロスト
リップパッチ素子、2は接地導体板、3は誘電体板であ
る。4a,4b,4c,4d,5a,5bは給電用マイ
クロストリップ線路、6は給電用同軸線路である。
【0021】本実施例においては、誘電体板3は、図2
の断面図に示すように、その断面が楕円の長軸A−Bに
平行な直線A’−B’より上部の部分からなるように構
成され、この誘電体板3の頂点Dを中心に、誘電体板の
上面の曲率にそい、4個の放射マイクロストリップパッ
チ素子1a,1b,1c,1dがそれぞれ90゜づつ回
転配置して設けられる。接地導体板2は誘電体板3の下
面の曲率にそって設けられ、放射素子1a,1b,1
c,1dと同一面上に給電用マイクロストリップ線路4
a,4b,4c,4d,5a,5bが設けられ、給電用
合成点である給電点Pから接地導体板2の側に設けられ
た出力用の給電用同軸線路6を介して給電される。
【0022】このような構成において、4個の放射マイ
クロストリップパッチ素子の4つの給電点a,b,c,
d,を結ぶ各給電用マイクロストリップ線路4a,4
b,4c,4d,5a,5bの線路長はそれぞれ以下の
ように設定される。
【0023】 4a=(a〜e) 4b=(b〜e)=4a+(λg/4) 4c=(c〜f)=(a〜e) 4d=(d〜f)=4c+(λg/4) 5a=(e〜p)=5b−(λg/2) 5b=(f〜p) 但し(λ
g=線路波長)
【0024】給電ポイントa,b,c,dは、曲面の頂
点Dを中心に点対象に反時計回りに90゜ずつ回転した
位置に配置される。この4つの出力を上記のように設定
した線路長の給電用マイクロストリップ線路(4a,4
b,4c,4d,5a,5b)において合成することに
より、それぞれ0゜,90゜,180゜,270゜とそ
の給電に位相差をもたせるようにしている。
【0025】このような構成にする事により、給電用マ
イクロストリップ線路の出力点Pでは、方向を異にする
4つの楕円偏波の合成により、完全な円偏波を発生す
る。従って、円偏波の受信が可能な周波数帯域幅が大幅
に拡大される。
【0026】更に、立体曲面形状の誘電体板上に放射マ
イクロストリップパッチ素子を設けたことにより、放射
マイクロストリップパッチ素子の側面方向に対する視野
面積が拡大したため、円偏波特性(軸比)の広角化がな
され、その広い角度範囲における円偏波特性(軸比)の
周波数帯域幅の広帯域化が達成された。
【0027】図3は、図1に示した本考案によるアンテ
ナの円偏波特性(軸比)−周波数特性(実線)と、図4
に示した従来例のアンテナの円偏波特性(軸比)−周波
数特性(点線)とを示した線図である。例えば、軸比1
dBのレベルで比較すると、、従来例では、±1%弱の
帯域幅しか得られないのに対し、本実施例においては、
±2.5%強の帯域幅を得ることができるということが
わかる。
【0028】
【発明の効果】本発明は、以上の説明から明かなよう
に、誘電体板の形状を立体的な曲面形状とし、その曲面
に沿って4個の円偏波放射用放射マイクロストリップパ
ッチ素子を、放射状にそれぞれ90゜ずつ回転配置し、
4個のアンテナ出力が給電用マイクロストリップ線路に
おいて、その位相差が0゜90゜180゜270゜とな
るように設定してそれらを合成するようにしたことによ
り、アンテナの円偏波特性(軸比)の周波数帯域幅が広
帯域化されると共に、円偏波特性(軸比)の周波数帯域
幅の広帯域化の範囲を広角にして、円偏波平面アンテナ
の性能を大きく向上することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例による円偏波平面ア
ンテナの平面図 (b)は同実施例による円偏波平面アンテナの側面図
【図2】図1に示す実施例による円偏波平面アンテナの
断面図
【図3】アンテナの円偏波特性(軸比)−周波数特性図
【図4】(a)は第1の従来例の平面図 (b)は同従来例の断面図
【図5】(a)は第2の従来例の平面図 (b)は同従来例の断面図
【図6】(a)は第3の従来例の平面図 (b)は同従来例の断面図
【符号の説明】
1a,1b,1c,1d 放射マイクロストリップパッ
チ素子 2 接地導体板 3 誘電体板 4a,4b,4c,4d, 給電用マイクロストリップ
線路 5a,5b 給電用マイクロストリップ線路 6 給電用同軸線路 7,11 放射マイクロストリップパッチ素子 8,12 誘電体板 9,13 接地導体板 10,14 給電用同軸線路 15a,15b,15c,15d 直線偏波放射素子 16 平坦な誘電体板 17 給電用マイクロストリップ線路 18 接地導体板 a,b,c,d 各アンテナの給電点 e,f 分岐点 p 給電点 D 頂点

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘電体板を挟み、一方の面には4個の円偏
    波放射マイクロストリップパッチ素子を配し、対向する
    他方の面には接地導体板を設けた円偏波平面アンテナで
    あって、前記誘電体板は立体曲面形状とし、前記4個の
    円偏波放射マイクロストリップパッチ素子は前記立体曲
    面の中心から放射状に0度、90度、180度、270
    度なる間隔で、且つそれぞれの給電位相差が0度、90
    度、180度、270度なる如く構成したことを特徴と
    する円偏波平面アンテナ。
  2. 【請求項2】前記立体曲面の中心はその頂点であり、前
    記4個の円偏波放射マイクロストリップパッチ素子は前
    記頂点を中心に対称配置することを特徴とする請求項1
    記載の円偏波平面アンテナ。
JP28884293A 1993-10-26 1993-10-26 円偏波平面アンテナ Pending JPH07122930A (ja)

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