JPH02270406A - コプレーナ・ライン・アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ、産業上の利用分野 本発明は、平面回路にあって、アパーチャをいくつか有
する同一平面金属シートと電磁気的なカップリングぼよ
り協同する導波給電ラインど、該アパーチャへと並置さ
れた末端を有する給電ラインど、該同一平面回路とシー
トとに平行に置かれた下部反射幕平面板とからなるいく
つかの素子を有してなる平面アレイ・アンテナに関する
。

ｂ、従来の技術 アンテナ技術の目標の一つは、給電回路網とともに、高
性能の平面式アレイ・アンテナを、薄い誘電体の層の上
にプリント回路技術により作成することである。この目
標に対する最初の試みは、プリントされたマイクロスト
リップ・パッチ・アンテナ　（ｐｒｉｎｔｅｄ　ｍａｃ
ｒｏｓｔｒｉｐ　ｐａｔｃｈ　ａｎｎｔｅｎａ）であっ
た。

しかし、プリント回路技術で作成されたパッチ・アレイ
・アンテナの性能は、基板の厚さに課せられた妥協点に
より制限されてきた。つまり、帯域幅と送信効率を改善
するために厚手の基板が要求されるが、他方、よりよい
インピーダンス制御とスプリアスな放射電波の低減と給
電配線における損失の低減とのためには、薄手の基板が
必要であった。

この問題を避けるために、送信マイクロストリップ素子
からの給電用の配線の分離からなる、いくつかの解決策
が提案されてきた。

例えば、パッチや双極子の電磁気的なカップリングが提
案されているが、その場合には、誘電体の基板の片面に
すべてをプリントすることは、正確な配列が必要である
こととより大きな処理コストとのために、可能でなかっ
た。

１、　　Ｊ、　　バールとＰ、バーティアの著書である
３９８０年に発行された「マイクロストリップ・パッチ
・アンテナＪ　（”Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ　Ｐａｔｃｈ
　Ａｎｎｔｅｎａ”ｂｙ　１．Ｊ、Ｂａｈｌ　ａｎｄ　
Ｐ、Ｂａｒｔｉａ　ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ　ｉｎ　ＡＲＴ
ＥＣＨ１９８０）には、パッチ送信アンテナ（ｐａｔｃ
ｈ　ｒａｄｉａ−ｔｏｒ　）より帯域幅が広いプリント
されたスロット送信アンテナ（ｐｒｉｎｔｅｄ　５ｌｏ
ｔ　ｒａｄｉｔｏｒ）が記載されている。しかし、給電
用の配線（給電ライン）は、誘電体の同一面にプリント
されておらず、誘電体が二層必要である。

また、ストリップラインの給電インピーダンスは、スロ
ット効率と帯域幅とともに各基平面（ｇｒｏｕｎｄｐｌ
ａｎｅ）間の間隔に依存しており、ある妥協がやはり必
要であった。

上記の機能的な制限に加え、従来技術のプリント・パッ
チ・アンテナ及びスロット・アンテナの大きな欠点は、
低損失で高性能の誘電体を使用する必要にあった。その
ような誘電体は高価である。テレビ受信専用アンテナ（
ＴＶ　ｒｅｃｅｉｖｅ　ｏｎｌｙ　（”ＴＶＲＯ”）ａ
ｎｎｔｅｎａ　）とイッたダイレクトな衛星放送（”Ｄ
ＢＳ”。

Ｄｉｒｅｃｔ　Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ　ｂｙ　５ａ
ｔｅｌｌｉｔｅ）に応用されるためには、高価な誘電体
の使用の必要性は受は入れ難い。消費者市場においては
、低価格は本質的な重要性をもつ。このことが、なぜ平
面板アンテナがＴＶＲＯ分野で利用されていないかの理
由となっている。

しかしながら、この問題に対してはいくつかの解決策が
提案されている。第一の解決策は、１ｐ８３年４月２２
日のフランス特許出願第８３０６６５０号に記載された
懸架帯状線方式の同軸伝送線のアレイからなるものであ
る。この提案においては、伝送線は、薄手の低品質の誘
電体の上にプリントされ、導波アパーチャ送信アンテナ
を形成する二つのプレートの間に吊される。しかし、こ
れらの金属プレートの厚さは１２ＧＨｚで約１ｃｍであ
り、製造が困難で高価である。金属化して成型されたプ
ラスチック・プレートを利用することも提案されている
が、これによりコストは低くなるが、問題は解決されな
い。

１９８６年６月５日のフランス特許第８６０８１０６号
ならびにそれに関する二件の追加特許である１９８７年
１月９日の第８７００１８１号及び１９８７年１１月１
３日の第８７１５７４２号に「低損失のプリント給電用
導体からなり、広帯域スーパーインポーズド・レディニ
ージョン・スロットを一体化した平面アレイ・アンテナ
」と題された、もう一つの改良された安価な解決策が提
案されている。この提案においては、デュアル・スロッ
ト送信アンテナ（ｄｕａｌ　５ｌｏｔ　ｒａｄｉａｔｏ
ｒ）は、二枚の圧断された金属基平面板間に小さい許容
誤差で吊された誘電体の支持板の上にプリントされた中
央の導体を有する幾つかの懸架帯状線により励磁される
。この給電回路網は、低品質の安価な誘電体にプリント
することができる。

このアレイ・アンテナの性能は、大変優れているが、こ
のアンテナの全コストの大部分は、やはり圧断された金
属基平面板の製造にある。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、総体的な低コストを実現するため、構
造と製造が簡略なタイプの平面アレイ・アンテナを提供
することにある。

ｄ１問題点を解決するための手段 本発明は、アパーチャとマイクロ波カップリングして協
同する同一平面導波ラインど、該同一平面導波ラインは
チャネルにある中央の導体を有し、該チャネルはアパー
チャ内へと入り、該中央導体はプローブを形成するため
にアパーチャを貫きアパーチャ内で終わっており、アン
テナが稼動する波長の約４分の１の距離にある同一平面
状の導波ラインとアパーチャとを有する平面回路に平行
な導体材料の下部基平面板とからなっており、直線また
は円偏光をもつ電磁波を発信および受信するために適し
ており、その中にアパーチャとチャネルを有する導体の
層を保持する誘電体からそれぞれなるいくつかの多重平
面回路を含む同一平面ライン・アンテナ（ｃｏｐｌａｎ
ａｒｌｉｎｅ　ａｎｎｔｅｎａ）を提供する。

本発明の好適な具体例において、その金属基板が反射板
を形成する開いたハウジング内にアレイがある。

本発明の好適な特徴によれば、アパーチャは、円偏光を
得るように、二つの直交する方向に９０度の位相差をも
って励磁される。

好ましくは、プリント回路板と反射幕平面板との間の空
間は、合成素材の発泡（ｆｏａｍ）で満たされる。

ｅ、実施例 第１図及び第２図は、本発明の原理を利用した具体例を
示すものである。薄い誘電体層１の上に、円形スロット
２及び給電導体３によって形成されるアパーチャが単面
プリント回路技術により作られる。

基平面板は誘電体層５の上の金属被覆４により形成され
る。そこに、スロット２及び給電導体３がプリント回路
技術により作成される。基平面板４に作られたチャネル
５を有する導体３は、平面導波形式のラインを形成する
。この他の形状、例えば正方形、長方形、楕円形等のア
パーチャを利用することもできる。励磁プローブ６はこ
のアパーチャの中心または中心を外れた位置を通り得る
。従って、この素子全体は、単面プリント回路板をなし
、すべてのパー・人　すなわち基平面板４、スロット２
及び同軸導体３は、同一平面上にある。導体３は、層４
から金属を取り除くことにより、スロット２内に突出す
る端部６を有する平面導波部を形成するよう、チャネル
５内に作られる。端部６は励磁プローブを形成する。

この素子全体は、単向性の放射を生み出すため、プリン
ト回路８に平行な反射幕平面板７から約４分の１波長の
距離をもって置かれる。

理論的な研究が、このような同一平面上の導波部により
励磁されるスロット・アンテナについてなされており、
第４図は、この構成のインピーダンスと損失を第３図に
示されたある変数の関数として示している。第３図にお
いて、Ｗは同−平面導波部の中央導体の幅であり、Ｇは
中央導体３と基平面板との間の間隙であり、ＨＬはプリ
ント回路と配置可能な外部基平面板との間隙を示す。そ
して最後に、Ｈはプリント回路の誘電体の層の厚さを示
し、Ｈｕはプリント回路とその他の配置可能な基平面板
、例えば、反対側に置かれたハウジングのカバーとの間
隙を示す。

第４図のグラフには、インピーダンスをオームで、損６
失をｄ　Ｂ　／　ｍで、それぞれ中央導体３の輻Ｗ（単
位はｍｍ）の関数として示す。

計算は、ｒＳｕｐｅｒ　Ｃｏｍｐａｃｔ」と呼ばれるコ
ンピュータ・エイデイラド・デザインの標準的なプログ
ラムを用いて、１２．１ＧＨｚで、本実施例のいくつか
の変数に次の値を与えてなされた。

Ｈ＝０．０２５ｍｍ、　　　ＨＬ＝５ｍｍＨｕは無限大
である（上部外部基平面はない）。

幅Ａは２０ｍｍである。

基板の誘電率は２．２である。

誘電体の損失正接は０．０２である。

インピーダンスと損失のこのグラフは、間隙Ｇが０．３
　ｍｍと０．４ｍｍの二つの場合について調べられてい
る。

第５図には、第４図での場合と同様の単位を用いてイン
ピーダンスと損失の値を、導体の幅Ｗが１ｍｍ、間隙Ｇ
が０．４ｍｍであるほが、他の変数の値は同じままで、
ｍｍの単位で表わされる間隙ＨＬの関数として示す。こ
の計算の場合、間隙ＨＬは、その値が約０．３ｍｍ以上
であるならば、もはやインピーダンスにも損失にも影響
を与えないことが看取されよう。この最小限の間隙は、
同一平面ラインのその他の大きさと稼動周波数には明ら
かに依存している。１２ＧＨｚの場合、計算の誤差を考
慮して、間隙が１から２ｍｍであるなら、金属板の影響
は無視できる程度である。各々の場合について、このこ
とは、実験的にチエツクされなければならない。損失の
値は小さく、このことが同−半面導波部のＧとＷの値の
その他の組合せにより確認されている点には、注意を要
する。

第６Ａ乃至第６Ｃ図には、丁字形電力分配器”（Ｔｐｏ
ｗｅｒ　５ｐｌｉｔｔｅｒ）の３つの具体例を示す。第
６Ａ図の第一番目の具体例においては、マツチングのた
めに必要なインピーダンスの変化量は、４分の１波長の
２倍に対応する長さにわたる中央導体の幅のＷｌからＷ
２への減少により得られる。第６Ｂ図の具体例において
は、このインピーダンスの変化は、チャネルを広げるこ
とにより、すなわち間隙をＧからＧ”に広げることによ
り達成される。Ｉ＆後に、第６Ｃ図の具体例においては
、第６Ａ図及び第６Ｂ図の特徴の両方が合わせられてい
る。

第７図には、損失の変化を、ｄ　Ｂ　／　ｍの単位で、
損失角の正接の関数として、上に示したようなものと等
しい変数値、幅Ｗが１．２　ｍｍ、間隙Ｇが０．４ｍｍ
、に対して示す。たとえ周波数が１２ＧＨｚであっても
、損失性能の悪い（損失正接が０．０２）薄手の誘電体
層が、許容できるレベルの損失を示すのが看取される。

第７Ｂ図には、インピーダンスと損失を、ｍｍで表わさ
れた間隙Ｇの関数として示す。この間隙は比較的小さな
影響をインピーダンスに及ぼしていることが看取できよ
う。

上記のことから、同−平面導波部のこの大きさにことが
できる。誘電体の厚さ０．０２５ｍｍ、損失正接０．０
０２及び誘電率２．２について、導波損失は約４　ｄ　
Ｂ　／　ｍである。また、グラスファイバーで補強した
架橋結合したポリスチレンを利用することも可能である
。このとき、厚さは０．２５ｍｍ、損失角正接が０．０
０１および誘電率が２．６について、損失は３．５５ｄ
Ｂ／ｍである。

上述の数値等の選択は、限定的なものでは勿論ない。

外部反射板を送信スロットに用い得ることは、約λ／４
であるこの距離が１ｍｍより大きいと仮定して（＾／４
が６．２５ｍｍである１２ＧＨｚの場合はこれに該当す
る）、プリント回路からのその距離が同一平面給電ライ
ンの大きさとは独立して最適化され得るので、有益であ
る。もし、ある選ばれた構造について、この条件が満た
されないならば、ラインの計算は基平面板の存在を考慮
にいれなければならない。ただ、このことは本発明の応
用を限定するものではない。

同−平面導波部の中央導体は、送信スロットをプローブ
として、直線偏光に励磁する。送信アンテナ（ｒａｄｉ
ａｔｏｒ　）の導波インピーダンスとのマツチングは、
この素子の構造、すなわち主に、端部６により形成され
るプローブの長さやこの端部の幅や形状、さらにスロッ
トの直径及び反射幕平面板からの間隙を、最適に選ぶこ
とにより得ることができる。

従って、作られた送信素子は、最適な間隙ををもって反
射板の上方にあるスロレトである。このスロットは、「
同軸」ラインの中央導体により励磁される。このような
アンテナの性能は、とてもよいことが知られている。

また、９０度の位相差をもって励磁された二つの直交す
るプローブを用いることにより、スロットを円偏光に励
磁することができる。　これは、励磁ラインを３ｄＢの
ハイブリッド分配器に接続することによってなされうる
。第８図に示した別の方法によれば、丁字形分配器が使
われ、その給電ブランチの一つは、他のものより４分の
１波長分だけ長く、９０度の位相差を作り出すようにな
っている。

上述のような１字励磁の送信素子の対称と軸方向の比（
ａｘｉａｌ　ｒａｔｉｏ）は、この帯域のすべての周波
数で良いわけではない。

パターンの軸方向の比を改善するために、第９図から第
１１図に示す連続回転方法が利用できる。

第９図において、４つの送信アンテナ部をもつ副アレイ
は、右回りの円偏光モードに励磁される。すなわち、各
々の送信アンテナ部は、二つの直交するプローブにより
９０度の位相差をもって励磁されるのである。この異な
る送信アンテナ部は、互いに９０度回転した位置にある
。この回転は、円偏光した信号の９０度の位相差に等し
く、給電部の対応する長さにより補正されている。送信
アンテナ部はこのようにそれぞれ０．９０．１８０．２
７０度の位相で励磁される。

第１０図は第９図に対応するが、ここでは副アレイが左
回りの円偏光を発生するように配置されている。

第１１図に対応する、第９図のある平面についての対称
な配置が反対向き（左回り）の円偏光を生み出すことは
興味深い。

第１２図には、本発明によるアレイ・アンテナの実際的
な具体例を示す。この具体例の反射幕平面板は、その基
部１２自体が基平面板を構成する開放された金属ハウジ
ング１１を有する。プリント回路１３の誘電基板は、上
述の素材の一つであり、例えば商品名ｒＭｙｌａｒ」ま
たはｒＫａｐｔｏｎ」として入手できるものである。そ
の厚さは、０．０２５ｍｍである。プリント回路１３と
反射幕平面板１２との間の間隙は、例えば発泡したかた
ちの、低密度の誘電物質で満たされる。この誘電物質に
は、発泡したポリスチレンまたは同様な物質を使用でき
る。

第１２図に示したように、発泡層１４の上面は、給電導
体と並置された広い溝１５を有しても良い。

しかし、このような溝は必ずしも必要ではない。この溝
の深さは約１ｍｍ以上であり、発泡との干渉之追加の誘
電損失が最小限になるようにしである。Ｈの形状はとく
に重要ではなく、そのエツジは給電ラインに正確に従う
ものでなくても良い。給電ライユの幅より広い幅があれ
ば十分である。スロットと害平面との間の間隙も、発泡
層の厚さとともに、さほど重要ではない。さらに、発泡
は伝送ラインの一卵をなすものではないので、損失の原
因となること生なく、発泡させたポリスチレンといった
安価な素りを使用することができる。

第１２Ａ図には直線偏光スロットのアレイを示１が、全
く同じ製造技術が、円偏光スロットのアレイにも応用で
きることが理解できよう。

第１２Ａ図には、第１２図に関連して示した横通を有す
乞１６個の送信アンテナ部をもつアレイ・アン乎すの上
面図を示す。この図において、すべて９給電素子は、同
−平面導波部であるが、図を明瞭にするために、実線で
示してあり、送信アンテナは示してない。給電ライン１
６のすべては、導波出力１７によって電力供給されてい
る。

第１３図には、二重円偏光のスロット・アレイ・ケ　　
アンテナの具体例を示す。このスロット・プレイ・アン
テナは、第９図に示したパターンに対応するパターンを
有している右回りの円偏光を作り出す第１“　　プリン
ト回路２１ど、その両面に例えば第１２図の巳　　溝に
相当する溝を有して厚さが１がら２ｍｍであるく　　発
泡スペーサー層２２ど、第１０図のパターンに対、　゛
　応して左回りの円偏光を生み出す第２プリント回路ト
　　２３ど、第１２図の発泡層１４に対応する発泡層２
４ど、その他の構成部品をすべて収容するハウジン′　
　グ２５とを有する。このようにして、二つの独立した
円偏光と二重スロットを有するアレイ・アンテナを得る
ことができる。

このような構造により、二つの直線偏光も同様に作り出
すことができる。

第１４図乃至第１６図には、１９８７年１月１９日のフ
ランス特許第８７００１８１号と１９８７年１１月１３
日の同第８７１５７４２号とに記載されたように、送信
素子の後ろに空洞がある３つの具体例を示す。約１２Ｇ
Ｈｚで稼動するようにスロットの直径は約１６ｍｍであ
る。スロット後方の空洞の直径は、１６ｍｍから２３ｍ
ｍの範囲でありうる。

第１４図から第１６図に示された具体例において、各々
の送信素子は、１または２の偏光のために、それぞれ１
または２のスロットとその後方の空洞ど、もし必要なら
ば前部にある開放された空洞とからなっている。第１４
図の具体例においては、円筒形の部品３１が発泡内に作
られており、スロット３２の後方の空洞を形成し、スロ
ットに並置されている。

これらの円筒形の金属部品の上端部には、同一平面給電
ラインと並置された、窪み３３がいくつかある。

これらの窪みの深さは、上述のように給電ラインとの干
渉を避けるため、少なくとも１から２ｍｍである。（１
つの空洞に対して４つの窪みがあるのが、対称と製造上
の簡略さのために望ましい。）第１５図に示した具体例
においては、円筒形の空洞４２は発泡層４１に挿入され
ており、空洞はプリント回路４３と接触する直前で止め
られていて、空洞４２の上部のプリント回路からの間隔
は、給電ラインとの干渉を避けるために少なくとも１か
ら２ｍｍとなっている。１２ＧＨｚの周波数については
、この間隔は１から２ｍｍであることが有利であること
が理解されよう。

第１６図の具体例においては、十字交差の仕切り５２が
ハウジング５１の中に置かれ、格子を形作っている。こ
れらの仕切りは、プリント回路との干渉を避けるため、
誘電体の発泡層によって、その上部がプリント回路から
、常に少なくとも１がら２ｍｍの間隔をもって置かれて
いる薄手の金属シートにより作られている。

アンテナの性能を向上するために、スロットの前方に１
組の開放された空洞を設けることもできる（１９８７年
１月９日ノフランス特許第８７００１８１号と１９８７
年１１月１３日の同第８７１５７４２号に記載されてい
る）。

第１７図と第１ｉ図の具体例においては、示されたアン
テナの構造は、開いた前部空洞と閉じた後部空洞とによ
り、二つの直交する線または円偏光を有する。開いた前
部空洞６１は、１から２ｍｍの厚さの第１発泡層６２に
よって第１プリント回路２１がら距離を置かれており、
この第１プリント回路は第２プリント回路２３から厚さ
１から２ｍｍの第２発泡層６３により分離されている。

この第２プリント回路２３は、発泡層６４により後部の
閉じた空洞６５から分離している。この空洞６５は、金
属ハウジング６６の面またはそれ自体の基部により閉じ
られている。後部空洞６５は発泡物質で満たすこともで
きるし、空洞のままにすることもできる。単個光アンテ
ナにっては、回路２１または２３の一つを、発泡層６３
とともに除去する。

第１９図から２３図には、代わりとなるその他の具体例
の分解図を示す。第１９図の具体例においては、給電ラ
インと送信アンテナ部とをなすプリントされた導体をも
つ薄い（例えば、数ミクロンの）プリント誘電体層７１
が、より厚手の２つの発泡層７３と７４の間にはさまれ
ている。このうち下部発泡層７４は、約４分の１波長の
厚さを有している。この二つの厚手の誘電体層は、同一
のものであっても良い。

これらの各層が、基平面板の導体層７５とともに、一つ
に接着される。上部の厚手の誘電層７３を、レードーム
（ｒａｄｏｍｅ　）として使用することもできる。

第２０図には、第１９図の具体例において下部の厚手の
誘電層がないものを示す。この場合も、上部層７３をレ
ードームとして利用することができる。

第２１図の別の具体例においては、プリント層７１と基
平面板７５との間のスペーサとなる下部誘電体層のみが
ある。

この場合、プリントされた導体７２はこの誘電体層に向
き合っている。

第２２図と第２３図の具体例は、導体８２が厚手の誘電
体層の一つに直接プリントされているほかは、第１９図
から第１図の具体例に対応する。第２２図の具体例にお
いて、上部層８’ｌはレードームとして使用でき、導体
８２は下部の厚手の誘電体層８３に直接プリントされて
いる。基平面板の導体層８４もまた、約４分の１波長の
厚さを有する誘電体のスペーサ層に直接プリントされる
ことができる。

第２３図の具体例において、プリントされた導体９１は
、反転されたレードームとなる上部の厚手の誘電体層９
２に直接プリントされている。

第２４図から第２９図には、プローブを１つだけ使用し
て円偏光（ＣＰ　）、を生み出す、その他の具体例を示
す。

プリントタイプのアレイにおける１つのプローブのみの
励磁による円偏光の発生は、９０度の位相差をもつ送信
アンテナにおいて二つの直交するモードを発生させるこ
とに基づく。

このことは、そのプローブにより励磁された直線偏光モ
ードが分析できる二つの直交するモードの一つに対しキ
ャパシタンスまたはインダクタンスを「負荷Ｊ　（ｌｏ
ａｄ）するために、ユニークなプローブに関して４５度
の平面内に「摂動Ｊ　（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）を
生み出すことにより達成できる。

第２４図には、励磁プローブに対して４５度傾いている
プリントされたバー１０１を有する、上述のようなＣＰ
送信アンテナを示す。

例として、Ｘバンドの１２ＧＨｚ付近で、直径が約１５
．５ｍｍのスロットと約４．８ｍｍの励磁プローブにつ
いて、ＣＰ発生のためには、４５度のバーの大きさは、
長さａが５から６ｍｍであり、バーの幅すが２から３ｍ
ｍである。

第２５図には、スロット１０５内の全く正反対にある２
つのプリントされたバー１０３と１０４を示す。

第２６図の具体例においては、ＣＰは非対称に切り開か
れた送信アパーチャ１０６により得られる。

第２７図には、後部空洞１１１を有するアレイの場合に
おいて、１つのプローブにより０２円偏光をＩ得る実施
例を示す。この場合、ＣＰは、プリントされたプローブ
１１３に対して４５度の角度で置かれたバー１１２によ
り発生する。このバーは、後部空洞１１１の下部に作ら
れた「隔壁」をなす。このバーの厚さは、Ｘバンドでは
、ｉミリであることが望ましい。

例えば、角を切った長方形の空洞などといった、種々の
非対称形の後部（または前部）空洞をＣＰ発生に利用で
きる。

上記のいずれを選ぶ場合においても、軸方向の比（ａｘ
ｉａｌ　ｒａｔｉｏ）を改善するために連続回転を応用
することができる。

上述した摂動方式を、同じ送信アンテナにおいて２つの
直交したプローブにより励磁された２つの直交する直線
偏光のデカップリングを改善するために、応用すること
ができる。

二重直線偏光運転については、プリントされたバーまた
は隔壁における摂動を利用して、プローブの「典型的な
」約２０ｄＢのデカップリングを、約１０％のバンド帯
域において約３０ｄＢに減少させることができる。

第２８図と第２９図には、等電力分割器の給電回路網を
有する、三角形の格子構造を示す。共同給電（ｃｏｒｐ
ｏｒａｔｅ　ｆｅｅｄｓ　）は、帯域が広く、公差の小
さい回路であることが知られている。

共同給電は、２の累乗（２，４，８，１６等）に等しい
数の送信アンテナ部を有する長方形の格子アレイに応用
することができる。

三角形の格子においても、ｍＸ２”個の送信アンテナ部
をもつアレイに等しく電力を分配できる共同給電を用い
て、以下に「副アレイ化Ｊ　　（ｓｕｂａｒｒａｙ−ｉ
ｎｇ）を説明する。

以下には、ｍ＝３の副アレイ化を例として説明する。

原理は、第２８図に示されている。

３個の送信アンテナ部（ｍ＝　３　）の副アレイは、改
善されたＣＰ発生のために、連続回転を利用して給電さ
れる。（連続回転を用いない構成も明らかに可能である
。） 給電ラインを表わす太い線は、単純化のため、ここでは
、送信スロットに給電している様子で示されている。

この図において、各々の送信アンテナ１２１は、ＣＰの
発生のために、９０度の位相差と等しい電力をもって直
交するプローブ１２２により励磁される。

（一つの枝が４分の１波長だけ長い、等または不等電力
分割器を、このために使用することができる。）各々の
送信アンテナは、他に対して１２０度回転しており、第
２８図に示したような適当なラインの長さにより得られ
る対応する（１２０度または２４０度）の位相差をもっ
て給電される。

ＣＰ運転のための単一プローブ励磁のＣＰ送信アンテナ
、または、ＬＰまたはＣＰ運転のためのＬＰ送信アンテ
ナをも利用することができる。このことは、送信アンテ
ナ部の間の給電ラインのためにより大きなスペースを得
ることができて、有利である。

一対三等電力分割器（１ｔｏ　３　ｅｑｕａｌ　ｐｏｗ
ｅｒ　ｃｌｉ−ｖｉｄｅｒ）をこの給電回路に使用する
。

種々の求められるライン・インピーダンスは、中央導体
の輻を変えることにより、または、第６図に示された方
法により選ぶことができる。

隣接する副アレイは同様にして給電することができ、そ
の給電ラインは、同じＣＰ位相を得るため、等電力分割
器に１８０度の位相差をもってつながれる。

同一の六素子配置を、等電力分割器を通じて前のものに
接続することができる。

これにより、静止軌道に載せるアース・カバレッジ・ア
レイに適した約２から２．５波長の十二素子副アレイが
得られる。

上述の副アレイ化は、従来の構造で用いられた７から９
個の代わりに、それぞれ０．６から０．９波長の長さの
１２個の送信アンテナを、アース・カバレッジ・副アレ
イに通常水められる２、０から２．５波長のスペースに
、三角形の格子に密に詰めることができるので、有利で
ある。

もちろんこの配置は、パッチ・タイプ等、他のタイプの
送信アンテナにも応用することができる。

上述の副アレイを、例えば１９２素子のアレイといった
より大きなアレイを作るため、典型的な共同給電により
結合することができる。

副アレイから出力まで信号を運ぶラインのインピーダン
スは、このようなラインでの損失を減少させうる（例え
ば５０オーム以下のラインが可能である）という利点を
有する十分なスペースがスロット間にあるので、低くす
ることができる。

導波出力部１４１は、例えば１つの送信アンテナ部を取
り除くことによりアレイにおけるその中心、または、例
えば第１２Ｂ図の場合のようにその側面といったアレイ
内の別の位置に配置することができる。第２９図には、
そのような導波出力部の原理が示されている。この図に
おいて１４２は、送信アンテナ部の給電ラインと導波出
力部とをもつプリント板をさす。約４分の１波長の深さ
をもつ「カップ」１４３が、プリント・板１４２の上に
示されている。

基平面板１４４は、プリント・板１４２に平行に、約４
分の１波長の距離をもって配置される。導波出力部１４
５を、基平面板１４４及び／又はプリント板１４２に固
定することができる。矢印１４６は、送信の方向を示し
、矢印１４７は、出力の方向を示す。

明らかに、当業者にとってはよく知られた、同軸（また
はその他）から同−平面導波への移行（ｔｈｅｃｏａｘ
ｉａｌ　（ｏｒ　ｏｔｈｅｒ）　ｔｏ　ｃｏｐｌａｎａ
ｒ　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ　）
を有利に利用することができる。

ｆ０発明の効果 これらの本発明の具体例は、簡易な構造をもち、製造が
容易なアンテナを提供することが看取されよう。従って
、先行技術によるプリント平面アンテナに比べて、その
コストを相当低減することができる。

従ってこれらのアンテナは、衛星放送のテレビ信号の直
接受信といった消費者市場に向けての応用に殊に適する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体例によるアレイ・アンテナの一部
分の平面図、第２図は第１図のアンテナの斜視図、第３
図は一般的な平面導波給電ラインの異なるパラメターを
示す第１図のアンテナの一部分の詳細図、第４図は特性
インピーダンスと損失を給電ラインの中央導体の幅の関
数として示すグラフ、第５図は特性インピーダンスと損
失を外部基平面板からの距離ＨＬからの距離の関数とし
て示すグラフ、第６Ａ図から第６Ｃ図は１字型電力分配
器の具体例を３つ示す図、第７図は損失を損失の正接の
関数として示すグラフ、第７Ｂ図は損失と特性インピー
ダンスを距ｇＧの関数として示す図、第８図は円偏光を
生み出す具体例を示す図、第９図から第１１図は４つの
送信素子からなる円偏光アンテナの異なった具体例を示
す図、第１２図は直線偏光の四素子のアンテナの発泡ス
ペーサー板を組み込んだ具体例を示す図、第１２Ａ図は
第１２図の具体例の上面図、第１３図は二つの独立した
円偏光を有する本発明によるアンテナに対応する実際的
な具体例を示す図、第１４図から第１６図は送信素子の
後ろに空洞を有するそれぞれ異なる具体例を示す図、第
１７図から第１８図は閉じた後部空洞と送信素子のため
の開放した前部空洞を有し、直交した直線偏光及び円゛
偏光を発生する２つのプリント回路からなる具体例を示
す図、第１９図から第２３図はその他の具体例を示す図
、第２４図から第２７図は円偏光を生み出すただ一つの
プローブを利用したその他の具体例を示す図、第２８図
から第２９図は三角格子の給電構成を有するその他の具
体例を示す図である。 Ｆ［Ｇ、１ Ｚ。 ＦＩＧ７Ｂ にトンｎ１１１ノ ＦＩＧ、１２ ＦＩＧ、１５ ，６４ ＦＩＧ、１８ ｒＸＩ面の浄書（内容に変更なしン ＦＩＧ、１９ ＦＩＧ、２３ 図面の浄書（内容に変更なし） 図面の浄書（内容に変更なし） 図面のｆ？古（内容に変更なしン ＩＧ−２９ 手続補正書働側 平成１　年１２月１８日 １、　事件の表示 平成１年特許願第２０２・２６８号 ２　発明の名称 平面ライン・アンテナ ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　　アジャンス・スパシアル・ヨーロベアンヌ４、
　代理人　　　　〒１０７ 住所　東京都港区赤坂３丁目２番３号 ５、　補正命令の日付 平成１年１１月１３日 （発送臼　平成　１　年１１月２８日）６、補正の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄 補正の内容 （１）　　明細書第３２頁第１４行の「第７図」を「第
７Ａ図」に訂正する。 （２）　　明細書第３３頁第２行の「第１２Ａ　ＩＫは
第１２図の具体例の上面図、」を削除する。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）アパーチャとマイクロ波カップリングして協同す
   る同一平面導波ラインど、該同一平面導波ラインはチャ
   ネルにある中央導体を有し、該チャネルはアパーチャ内
   へと入り、該中央導体はプローブを形成するためにアパ
   ーチャを貫きアパーチャ内で終わり、アンテナが稼動す
   る波長の約４分の１の距離にある同一平面状の導波ライ
   ンとアパーチャとを有する平面回路に平行な導体材料の
   下部基平面板とを有しており、直線または円偏光をもつ
   電磁波を発信および受信するために適しており、その中
   にアパーチャとチャネルを有する導体層を保持する誘電
   体からそれぞれなるいくつかの多重平面回路を含むこと
   を特徴とする平面ライン・アンテナ。
2. （２）該平面回路が、下部基平面板をなす導体の基部を
   有するハウジング内に納められていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の平面ライン・アンテナ。
3. （３）各々のアパーチャが二つの直交したプローブによ
   り９０度の位相差をもって給電されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の平面ライン・アンテナ。
4. （４）誘電体層がスペーサとして該平面回路と該下部基
   平面板との間に挿入されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の平面ライン・アンテナ。
5. （５）それぞれ右回り及び左回りの円偏光を生み出す２
   個の平面回路を含み、各々の平面回路の該アパーチャが
   垂直に重ねられていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の平面ライン・アンテナ。
6. （６）直交する直線偏光を生み出す２個の平面回路を含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の平面
   ライン・アンテナ。
7. （７）該アパーチャが、２個の直交するプローブにより
   ９０度の位相差をもって給電される４個のアパーチャか
   らなる副アレイに配置されており、各々のアパーチャが
   互いに９０度回転していることを特徴とする特許請求の
   範囲囲第１項に記載の平面ライン・アンテナ。
8. （８）該誘電体層が中央導体に並置された溝を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の平面ライ
   ン・アンテナ。
9. （９）その上部エッジが該平面回路に接触していない該
   誘電体層に、空洞を含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第４項に記載の平面ライン・アンテナ。
10. （１０）発泡層内に置かれた該空洞の上端部に溝があり
    、該溝が中央導体に並置されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第９項に記載の平面ライン・アンテナ。
11. （１１）誘電体層内の該空洞の前方に開いた空洞を有す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の平面
    ライン・アンテナ。
12. （１２）各々のアパーチャが１個のプローブにより給電
    されており、該プローブに対して４５度の角度で置かれ
    ている１個の中央金属バーを有することを特徴とする特
    許請求の範囲第１項に記載の平面ライン・アンテナ。
13. （１３）各々のアパーチャが１個のプローブにより給電
    されており、該プローブに対して４５度の角度で置かれ
    ている互いに正反対の位置に配置された２個の金属バー
    を有すること特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
    平面ライン・アンテナ。
14. （１４）各々のアパーチャが１個のプローブにより給電
    されており、該アパーチャが非対称の形をしていること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の平面ライン
    ・アンテナ。
15. （１５）該空洞が隔壁を有していることを特徴とする特
    許請求の範囲第９項に記載の平面ライン・アンテナ。