JPH0456502A - Pianar antenna - Google Patents

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は平面アンテナに関するものである。[Detailed description of the invention] [Industrial application fields] The present invention relates to a planar antenna.

［従来の技術］ 従来の平面アンテナはストリップ線路をクランク状に折
り曲げて構成したものや、複数のパッチ素子で構成する
ものが提案されてきた。[Prior Art] Conventional planar antennas have been proposed in which one is constructed by bending a strip line into a crank shape, and the other is constructed by a plurality of patch elements.

ところが、これらは−船釣に狭帯域で３００〜４００Ｍ
Ｈｚに亘る放送帯域全体で充分な性能を持つことが困難
であった。However, these are narrow band for boat fishing of 300 to 400M.
It has been difficult to provide sufficient performance over the entire broadcast band spanning Hz.

更には、給電線からの損失も大きく効率的な改善も困難
であった。Furthermore, the loss from the power supply line is large, making it difficult to improve efficiency.

そこで高効率、広帯域化の為に地導体板、給電回路板、
放射回路板から成るトリプレート型平面アンテナが開発
され、パラボラアンテナと同程度の受信性能を有するに
至った。Therefore, in order to achieve high efficiency and wideband, ground conductor board, power supply circuit board,
A triplate planar antenna consisting of a radiating circuit board has been developed and has achieved reception performance comparable to that of a parabolic antenna.

［発明が解決しようとする課ＷＩ］ ところが、上記アンテナは放送衛星のようなＥＩＲＰの
比教的大きな場合には、性能的にはパラボラと同等以上
の性能が確認されていたが、通信衛星のようなＥＩＲＰ
の小さい場合、（パラボラアンテナでは直径１ｍ以上が
必要な場合）その給電線損失のためパラボラアンテナよ
りも受信効率の低下が認められた。[Issue to be solved by the invention WI] However, it has been confirmed that the above-mentioned antenna has performance equivalent to or better than that of a parabola in the case of a large EIRP such as a broadcasting satellite, but it is not suitable for a communication satellite. Like EIRP
In the case of a small antenna (parabolic antenna requires a diameter of 1 m or more), reception efficiency was found to be lower than that of a parabolic antenna due to the feed line loss.

本発明は、上記の欠点を鑑みて為されたもので、その目
的とするところは給電線損失が極小で、通信衛星受信に
適した平面アンテナ構成を提供するにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and its purpose is to provide a planar antenna configuration that has minimal power feed line loss and is suitable for receiving communication satellites.

［課題を解決するための手段］ 本発明は、地導体、給電回路、放射回路からなる平面ア
ンテナにおいて、放射回路の放射素子と電磁気的にカッ
プリングする給電回路のカップリング部分近傍に位置す
る給電線路の線幅を、その他の給電線路の線幅より細く
したものである。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a planar antenna consisting of a ground conductor, a feeding circuit, and a radiating circuit, in which the feeding circuit is located near a coupling portion of the feeding circuit that electromagnetically couples with a radiating element of the radiating circuit. The line width of the line is narrower than that of other power supply lines.

［作用］ 本発明は、上述のように給電線路において、放射素子と
のカップリング部分の近傍、つまり放射素子を取り巻く
ように存在する部分の給電線路の線幅をその他の給電線
路、つまりマイクロ波の伝送として機能する部分の給電
線路の線幅より細くすることにより、不要な相互結合を
極小化し、かつ伝送損失も改善できた。[Function] As described above, in the feed line, the line width of the feed line in the vicinity of the coupling part with the radiating element, that is, the part that surrounds the radiating element, is reduced to that of the other feed line, that is, the microwave By making the line width thinner than that of the feeder line in the portion that functions as transmission, we were able to minimize unnecessary mutual coupling and improve transmission loss.

［発明の詳細な説明］ 以下本発明を実施例により説明する。[Detailed description of the invention] The present invention will be explained below with reference to Examples.

Ｘ舅■ユ 第１図は実施例１の一部を省略した分解斜視図を示して
おり、この実施例では例えば０，４■厚のアルミニウム
のような金属板に円偏波型の放射素子たるアパーチャ２
を複数個、縦横に等間隔に打ち抜いて形成した放射回路
板１と、この放射回路板１の下方に一定間隔離して配置
され、各アパーチャ２に電磁的にカップリングが可能な
給電回路の給電線路をエツチングにより形成せる給電回
路板４と、この給電回路板４の下方に一定間隔離して配
置される市販のアルミニウム板のような金属板からなる
地導体板５とで構成されており、第２図はその断面構成
を示し、図中６は誘電体層である。FIG. 1 shows an exploded perspective view of Embodiment 1 with some parts omitted. In this embodiment, a circularly polarized radiating element is mounted on a metal plate such as aluminum with a thickness of 0.4 mm. barrel aperture 2
A radiation circuit board 1 is formed by punching out a plurality of radiating circuit boards 1 at equal intervals vertically and horizontally, and a power supply circuit that is placed below the radiation circuit board 1 at a certain interval and can be electromagnetically coupled to each aperture 2. It is composed of a feeder circuit board 4 on which a line is formed by etching, and a ground conductor plate 5 made of a metal plate such as a commercially available aluminum plate and placed below the feeder circuit board 4 at a certain distance. Figure 2 shows its cross-sectional configuration, and 6 in the figure is a dielectric layer.

ところで実施例では第３図で示すように給電回路板４の
給電線路のアパチャ２に電磁的にカップリングするカッ
プリング部分４ａの近傍（破線の枠で示す）内の給電線
路４ｂの線幅を細く、その他の部分の給電線路４Ｃの線
幅を太くしている。By the way, in the embodiment, as shown in FIG. 3, the line width of the feed line 4b in the vicinity of the coupling portion 4a (indicated by the broken line frame) that electromagnetically couples to the aperture 2 of the feed line of the feed circuit board 4 is The line width of the feed line 4C in other parts is made thicker.

特に給電端から数えて二つ目のＴ分岐に至るまでの部分
を細くすることが望ましい。In particular, it is desirable to make the portion from the feeding end to the second T-branch thinner.

またこの細くした給電線路４ｂに並行する伝送部分の太
い線幅の給電線路４ｃとの間隔は給電線路４ｂの幅以上
としている。Further, the distance between the transmission portion parallel to the thin feed line 4b and the thick feed line 4c is set to be equal to or larger than the width of the feed line 4b.

他方放射回路板１に形成したアパーチャ２は第４図に示
すように一辺が寸法ａ（実施例ではａ−１３ｍｍ＞の正
方形と、その長辺の寸法を約Ｊａとし、また短辺の寸法
を約ａ／、／Ｆとした長方形とを中心を共通として、第
５図に示すように正方形の中心を通る横軸に対して４５
度傾けて重ね合わせた際にできる外周形状と同形の孔か
らなり、放射回路板１には実施例では２０ｍｍ間隔で１
６行１６列に打ち抜かれる。つまり正方形の孔に対して
その一対の対角部位の縁部から外方に切欠を連通形成し
た形でアパーチャ２が打ち抜き加工されるのである。On the other hand, the aperture 2 formed on the radiation circuit board 1 has a square shape with one side having a dimension a (a-13 mm in the example), the long side dimension being approximately Ja, and the short side dimension being approximately Ja as shown in FIG. With the center common to the rectangle with approximately a/, /F, as shown in Figure 5, 45 points with respect to the horizontal axis passing through the center of the square.
It consists of holes with the same shape as the outer periphery formed when they are stacked at an angle.
It is punched out in 6 rows and 16 columns. In other words, the aperture 2 is punched out in the form of a square hole with notches communicating outwardly from the edges of a pair of diagonal portions of the square hole.

そして給電回路板４を放射回路板１の下方に配置した場
合に、アパーチャ２に対応する給電回路のカップリング
部分４ａと、アパーチャ２とが第６図に示すように電磁
結合される。ここでカップリング部分の先端はアパーチ
ャ２の中心より突出した位置までくるようにしておくの
が望ましい。When the feeder circuit board 4 is disposed below the radiation circuit board 1, the coupling portion 4a of the feeder circuit corresponding to the aperture 2 and the aperture 2 are electromagnetically coupled as shown in FIG. Here, it is preferable that the tip of the coupling portion be placed at a position protruding from the center of the aperture 2.

地導体板５は例えば２ｍｍ厚の市販のアルミニウム板の
ような金属板を用いて形成されるものである。The ground conductor plate 5 is formed using a metal plate such as a commercially available aluminum plate having a thickness of 2 mm, for example.

ここで放射回路板１と給電回路板４との間、給電回路板
４と地導体板５との間にはスペーサとしての機能を持た
せた発泡ブラスッチからなる誘電体６を第２図に示すよ
うに介在させる。Here, between the radiation circuit board 1 and the feeder circuit board 4, and between the feeder circuit board 4 and the ground conductor board 5, there is a dielectric material 6 made of foamed brass that functions as a spacer, as shown in FIG. to intervene in such a way.

而して上述のように構成して得られた実施例の平面アン
テナは、同じ線幅で給電線路を形成した給電回路を用い
た従来の平面アンテナに比較して、ゲインが０．５ｄＢ
改善できた結果が得られ、この結果から１１．５〜１２
．０ＧＨｚの帯域に亙り、６９％以上の効率が得られた
ことになった。The planar antenna of the example constructed as described above has a gain of 0.5 dB compared to a conventional planar antenna using a feeding circuit in which a feeding line is formed with the same line width.
An improved result was obtained, and from this result 11.5 to 12
．． An efficiency of 69% or more was obtained over the 0 GHz band.

尚放射回路板１に形成したアパーチャ２の形状としては
第７図＜ａ）に示すような正方形（例えば−辺が１４ｍ
ｍ）や、第７図（ｂ）に示すような円形の直線偏波用ア
パーチャ２を採用しても良く、これらアパーチャ２を採
用した場合も上記のような円偏波用アパーチャ２を用い
た場合と同様な性能の平面アンテナが得られた。The shape of the aperture 2 formed on the radiation circuit board 1 is a square (for example, the - side is 14 m) as shown in FIG.
m) or a circular aperture 2 for linearly polarized waves as shown in FIG. A planar antenna with similar performance was obtained.

火凰■ス 本実施例２は上記実施例１の発泡プラスチックからなる
誘電体６をスペーサの代わりに、第７図に示すように一
枚のフィルムシート上に別のフィルムシートを重ね、こ
の別のフィルムシートにより空気を閉じたキャップを独
立的に多数形成した高さが約２ｍｍのエアキャップシー
ト６ａを用いたものであり、このエアキャップシート６
ａを放射回路板１と給電回路板１との間、及び給電回路
板４と地導体板５との間に第９図に示すようにスペーサ
として介在させている。In this second embodiment, the dielectric material 6 made of foamed plastic of the first embodiment is used as a spacer, and one film sheet is stacked on top of another film sheet as shown in FIG. This air cap sheet 6a has a height of approximately 2 mm and is made up of a number of air-closed caps formed independently using a film sheet.
A is interposed as a spacer between the radiation circuit board 1 and the feeder circuit board 1 and between the feeder circuit board 4 and the ground conductor board 5, as shown in FIG.

ここで給電回路板４の構成は実施例〕の構成に準じ、放
射回路板１は第９図に示すようにアパーチャ２として一
辺が１４ｍｍの直線偏波用の正方形の孔を０．４ｍｍの
厚さのアルミニウムのような金属板に打ち抜いたもので
、平面アンテナとしてのゲインの改善は０．７ｄＢであ
って、更に効果的であることが確認された。Here, the configuration of the feeder circuit board 4 is based on the configuration of the embodiment], and the radiation circuit board 1 has a square hole for linearly polarized waves of 14 mm on a side as an aperture 2 with a thickness of 0.4 mm, as shown in FIG. The antenna was punched out of a metal plate such as aluminum, and it was confirmed that the gain as a flat antenna was improved by 0.7 dB, making it even more effective.

上記各実施例では放射回路板１の放射素子をアパーチャ
２により形成しているが、環状スロットによっても形成
して良く、この場合も上記実施例と同様に不要な相互結
合を極小化し、また伝送損失も改善できる。In each of the above embodiments, the radiating element of the radiating circuit board 1 is formed by the aperture 2, but it may also be formed by an annular slot. In this case, as in the above embodiments, unnecessary mutual coupling can be minimized, and Loss can also be improved.

〔発明の効果］ 本発明は地導体、給電回路、放射回路からなる平面アン
テナにおいて、放射回路の放射素子と電磁気的にカップ
リングする給電回路のカップリング部分近傍に位置する
給電線路の線幅を、その他の給電線路の線幅より細くし
たものであるから、不要な相互結合を極小化し、かつ伝
送損失も改善でき、結果放送衛星の受信以外に通信衛星
の受信にも平面アンテナの適応が可能となり、また伝送
損失の改善が図れるため、放送衛星用としては従来に比
してアンテナの小型化、高性能化が図れるという効果が
ある。[Effects of the Invention] In a planar antenna consisting of a ground conductor, a feeding circuit, and a radiation circuit, the present invention improves the line width of the feeding line located near the coupling portion of the feeding circuit that electromagnetically couples with the radiating element of the radiation circuit. Since the line width is thinner than that of other feed lines, unnecessary mutual coupling can be minimized and transmission loss can be improved, and as a result, the flat antenna can be applied not only to reception of broadcasting satellites but also to reception of communication satellites. Furthermore, since transmission loss can be improved, antennas for broadcasting satellites can be made smaller and have higher performance than conventional antennas.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の実施例１の一部省略せる分解斜視図、
第２図は同上の一部省略せる断面図、第３図は同上の給
電回路のパターン説明図、第４図、第５図は同上のアパ
ーチャの形状説明図、第６図は同上のアパーチャと放射
素子の配置関係説明図、第７図（ａ）、（ｂ）はアパー
チャの別の例の説明図、第８図は本発明の実施例２に使
用するエアキャップシートの断面図、第９図は同上の一
部省略せる分解斜視図である。 １は放射回路板、２はアパーチャ、３はパッチ素子、４
は給電回路板、４ａはカップリング部分、４ｂ、４ｃは
給電線路、５は地導体板である。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第２図FIG. 1 is a partially omitted exploded perspective view of Embodiment 1 of the present invention;
Fig. 2 is a partially omitted cross-sectional view of the same as above, Fig. 3 is an explanatory diagram of the pattern of the same as the above power supply circuit, Figs. 7(a) and 7(b) are explanatory diagrams of another example of the aperture, FIG. 8 is a sectional view of an air cap sheet used in Example 2 of the present invention, and FIG. The figure is an exploded perspective view of the same as above, with some parts omitted. 1 is a radiation circuit board, 2 is an aperture, 3 is a patch element, 4
4 is a power supply circuit board, 4a is a coupling portion, 4b and 4c are power supply lines, and 5 is a ground conductor plate. Agent Patent Attorney Ishi 1) Chief Figure 7 2