JPH03139903A

JPH03139903A - 誘電体装荷アレイアンテナ

Info

Publication number: JPH03139903A
Application number: JP27940689A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Deguchi; 太志出口
Original assignee: DX Antenna Co Ltd
Current assignee: DX Antenna Co Ltd
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1989-10-25
Publication date: 1991-06-14
Anticipated expiration: 2009-10-12
Also published as: JPH0680975B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、波源と反射板と誘電体とを有する誘電体装荷
アンテナに関し、特にこのような誘電体装荷アンテナを
アレイ配置したものに関する。

（従来の技術）従来、上記のような誘電体装荷アンテナには。

例えば特開昭６４−１９８０２号公報に開示されている
ようなものかある。その−例を第１１図及び第１２図に
示す。この例では、波源に開放導波管１を用い、その開
口の周囲に反射板２を設け、この反射板２と対向するよ
うに誘電体３を設けたものである。

上記公報には、他の例として第１３図及び第１４図に示
すものも開示されている。この例は、波源として誘電体
板４上に設けたパッチアンテナ１ａを用い、反射板２４
をＦＡｉｌｔ体板４のパッチアンテナ１＃とは反対側の
面に設け、パッチアンテナ１１を挟んで反射板ハと対向
するように誘電体３ａを設けたものである。

このような誘電体装荷アンテナでは、反射板２．２ｊと
誘電体３．３ａとの間で多重反射を行ない、また誘電体
３．３１内で反射波及び回折波か生しる。ここてＦＪ’
を体３．３８の各部の寸法ｔ、Ｄ及び反射板２，２ｓと
の距＃ｈを適当に選択することによって高利得、高効率
の誘電体装荷アンテナを得られる。例えばＤ　＝　１．
５人。（入。は自由空間波長）　、　　ｔ　＝　１．８
７４　人。、ｈ＝入。１８のとき、最大効率２２５ｚを
得たと上記公報には記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような誘電体装荷アンテナでは、より高
利得のアンテナとするために、このような誘電体装荷ア
ンテナを２″　（ｎは正の整数）個配列して、アレイア
ンテナとすることがある。

このようなアレイアンテナの例を第１５図及び第１６図
に示す。この例では、各誘電体装荷アンテナには、第１
３図及び第１４図に示した波源にバッチアンテナ１１を
用い、これら誘電体装荷アンテナを方形行夕嗜状に配列
ピッチＬ１で配列しである。なお、両図において、５は
、各バッチアンテナに給電するだめの給電線である。ま
た、この例では誘電体に円柱状のもの３ｂを用いている
。

第１７図は、上記のような誘電体装荷アレイアンテナに
おいて、誘電体装荷アンテナの素子数と利得との関係を
実線で、上記のような誘電体装荷アレイアンテナにおい
て、誘電体を装荷していないものの素子数と利得との関
係を二点鎖線で示したものである。また、第１８図は上
記のような誘電体装荷アレイアンテナにおいて、誘電体
装荷アンテナの素子数と開口効率との関係を実線で、−
１−記のような誘電体装荷アレイアンテナにおいて、誘
電体を装荷していないものの素子数と開口効率との関係
を二点鎖線で示したものである。第１８図において、二
点ｊＯＭの＃ｆＭがＸ軸と平行であることにより、素子
数を増加させたことに伴なう給電線５による損失はほと
んど無視することができることか分かる。しかし実線で
示す誘電体装荷アレイアンテナにおいては、２素子から
４素子に素子数を増加させると、急激に開口効率が低下
していることが分かる。これは隣接する素子間の相互結
合が強すぎ、素子数４で各素子の開口範囲が重なりあい
、互いに影テしあって開口効率の低下が生じているもの
と考えられる。なお、第１７図及び第１８図は、第１５
図及び第１６図のし、を約１，３人。とじて測定したも
のである。

本発明は、利得を高めるために誘電体装荷アンテナ素子
によって誘電体装荷アンテナを構成しても、開口効率の
低下が急激てないようにすることを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するために、本発明は、波源と、この
波源の近傍に配置された反射板と、波源に関して反射板
と反対側に反射板と平行に設けた：Ａ重体とを、具備す
る誘電体装荷アンテナ素子を、これらが平行四辺形の各
頂点にほぼ位置する状態に配列し、各波源間の間隔を約
１．５人。（入。

は自由空間波長）としたことを特徴とするものである。

また反射板と誘電体との間隔を約２１５λ。とじ、誘電
体の反射板と対向する面の断面積を釣人。′とし、誘電
体における反射板と平行な面と直角な方向寸法を釣人。

とじ、誘電体に、比誘：ＴＪ、率か２乃至２．５　、　
？Ａ電体損失係数が１乃至５　Ｘ　Ｉｎ−’であるもの
を用いることもできる。

〔作用〕

本発明によれば、誘電体装荷アンテナ素子をモ行四辺形
の各頂点に位置する状態に配置し、これら１誘電体装荷
アンテナ素子の波源間の距離を約１．５λ。とじている
ので、素子相互間の相互結合を低下させることができ、
開口効率の大幅な低下を阻止することかできる。

また、誘電体の各部の＼１法や誘電体と反射板との間隔
を上述したように設定すると、開「１効率及び利得を向
」二させることかできた。

（実施例）この実施例は、第２図に示すように、誘電体板■の一方
の面に波源となるバッチアンテナ１２を有している。こ
れらバッチアンテナ１２は、第１図に示すように４つを
１組として合計１６個が設けられ°Ｃいる。各組におけ
るバッチアンテナ１２は、２つの１１：三角形を併せて
形成した平行四辺形（各辺の長さ及び１つの対角線の長
さが等しい平行四辺形）の各頂点に位置するように誘電
体板ｌＯ上に形成されている。従って、第１図に示すよ
うに１組における各バッチアンブナ１２間の距ｇｌ　Ｌ
ｚは等しく、この実施例では約１．５人。（入。は受信
または送信しようとする電波の自由空間波長）に選択さ
れている。そして、これら各組のバッチアンテナ１２は
各組ごとに給電線１４によって結合され、最終的にはや
はり給電線１４によって給電点１６に結合されている。

誘７ヒ体板１０におけるバッチアンテナ１２を設けた面
とは反対側の面の全域に亙って反射板１８か形成されて
いる。

また、各バッチアンテナ１２とそれぞれ対向するように
、各バッチアンテナ１２か設けられている面側に円柱状
の誘電体２０か設けられている。これら誘電体２０は、
その断面ＪＡＳかほぼ入。′てあり、その厚さ寸法ｔが
釣人。であり、反射板１８と誘電体２０との距ｇＩｈは
、約２７５人。に選択されている。

なお、誘電体ＺＯには、比誘電率ε、か２乃至２．１、
誘電体損失係数ｔａｎδ＝２　Ｘ　１０−’のポリプロ
ピレンを用いた６誘電体２０としては、この他に同等の
電気特性を有するポリエチレン、ポリスチレン、ポリ四
フッ化エチレン樹脂等を用いることもてきる。この場合
、比誘電率＠、は２乃至２゜５、誘電体損失係数ｔａｎ
δは１乃至５　ｘ　１０−’となる。

結局、この実施例は、バッチアンテナ１２と、誘電体２
０と、反射板１８とによって、合計１６個の誘電体装荷
アンテナか形成され、これらか４個ずつｌ−述した平行
四辺形の各頂点にそれぞれ位置するように配置されたも
のとなる。

第３図に、この実施例において誘電体装荷アンテナ素子
の数を１．２．４．８．１６と増加させていった場合の
利得の変化を実線て示し、誘電体装荷アンテナ素子にお
いて誘電体２０を装荷していないものの数を同じくｌ、
２．４．８．１６と増加させていった場合の利得の変化
を二点鎖線で示す。

第４図はこの実施例において誘電体装荷アンテナｔ＋の
数を１．２．４．８．１６と増加させていつた場合の開
口効率の変化を実線で示し、誘電体装荷アンテナ素子に
おいて誘電体２０を装荷していないものの数を同しくｌ
、２．４．８．１６と増加させていった場合の開口効率
の変化を二点鎖線で示したものである。第４図と第１８
図との比較から明らかなように、この実施例によれば、
誘電体装荷アンテナ素子の数を２素子から４素子に増加
させても、大きな開口効率の低下が生じない。これは、
各誘電体装荷アンテナ素子を正三角形の各頂点に位置し
、併せて平行四辺形を形成する形状に配ｌしたことによ
り、素子相互間の相互結合を大幅に低減することができ
たからである。なお、第４図によれば、誘電体装荷アン
テナ素子の数を増加させていくと、その増加につれて開
口効率は徐々に低下しているが、これは給電線１４によ
る損失によるものと思われる。

第５図は、この実施例において、誘電体２０の厚さを変
化させたときの利得の変化を示したもので、これから誘
電体２０の厚さｔを釣人。とした場合に、利得が最大に
なることか分かる。

また、第６図は、この実施例において、誘電体２０と反
射板１８との距＃ｈを変化させたときの利得の変化を示
したもので、これによりｈを約２１５人。とじたときに
利得が最大となることが分かる。

第７図は、この実施例においてＬ２を変化させたときの
利得の変化を示し、第８図は回しくＬ２を変化させたと
きの開口効率の変化を示す。これらよりし２を約１．５
λ。とじた場合に、開１」効率が最大となることが分か
り、利得も最大値に近い値となる。

第９図は、この実施例において誘電体ｚＯの断面積Ｓを
変化させたときの利得の変化を示し、第１０図は誘電体
２０の断面積Ｓを変化させたときの開「】効率の変化を
示す。これらより断面ｙｉＳを入。′とした場合に、利
得及び開口効率か最大となることか分かる。

１−述の実施例ては、誘電体２０に円柱状のものを使用
したか、第１＋図や第１３図に示したような立方体状の
ものを使用することもてきる。また、［―記の実施例で
は、誘電体装荷アンテナを合計１６個設けたものを示し
たが、その数は任意に変化させることがてきる。

（発明の効果）以りのように、本発明によれば、？Ａ誘電体装荷アンテ
ナ素子平行四辺形の各頂点に位置する状態に配置し、こ
れら誘電体装荷アンテナ素子の波源間の距離を約１．５
λ。とじているので、素子組Ｖ間の相互結合を低下させ
ることができ、誘電体装荷アンテナ素子を複数用いて、
誘電体装荷アレイアンテナを構成しても、開口効率の大
幅な低下を阻止することかできた。

また、誘電体の各部の寸法や誘電体と反射板との間隔を
上述したように設定した場合には、誘電体装荷アレイア
ンテナの開口効率及び利得を向上させることかできた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による誘電体装荷アレイアンテナの一実
施例の平面図、第２図は同実施例の部分省略斜視図、第
３図は同実施例における誘電体装荷アンテナ素子の数と
利得との関係を示す図、第４図は同実施例における誘電
体装荷アンテナ、に子数と開口効率との関係を示す図、
第５図は同実施例における誘電体厚さと利得との関係を
示す図、第６図は同実施例における誘電体板と反射板と
の距離と利得との関係を示す図、第７図は同実施例にお
ける各バッチアンテナの間隔と利得との関係を示す図、
第８図は同実施例におけるパウチアン積と開口効率との
関係を示す図、第１１図は従来の誘電体装荷アンテナの
−・例の斜視図、第１２図は従来の誘電体装荷アンテナ
の横断面図、第１３図は従来の誘電体装荷アンテナの他
の例の斜視図、第１４図は従来の誘電体装荷アンテナの
他の例の横断面図、第１５図は第１３図及び第１４図に
示した誘電体装荷アンテナを用いた誘電体装荷アレイア
ンテナの平面図、第１６図は第１３図及び第１４図に示
した？Ａ重体装荷アンテナを用いた誘電体装荷アレイア
ンテナの部分省略斜視図、第１７図は第１５図及び第１
６Ｖ４に示した誘電体装荷アレイアンテナにおける素子
数と利得との関係を示す図、第１８図は第１５図及び第
１６図に示した誘電体装荷アレイアンテナの素子数と開
口効率との関係を示す図である。１２・・・・バッチアンテナ（波源）、１８・・・・反
射板、２０・・・・誘電体。儒１　図兜２　口

Claims

【特許請求の範囲】

（１）波源と、この波源の近傍に配置された反射板と、
上記波源に関して上記反射板と反対側に上記反射板と平
行に設けた誘電体とを、具備する誘電体装荷アンテナ素
子を、これら素子が平行四辺形の各頂点にほぼ位置する
状態に配列し、上記各波源間の間隔を約１．５λ＿ｏ（
λ＿ｏは自由空間波長）としたことを特徴とする誘電体
装荷アレイアンテナ。（２）請求項１記載の誘電体装荷
アレイアンテナにおいて、上記反射板と上記誘電体との
間隔を約２／５λ＿ｏとし、上記誘電体の上記反射板と
対向する面の断面積を約λ＿ｏ＾２とし、上記誘電体に
おける上記反射板と平行な面と直角な方向寸法を約λ＿
ｏとし、上記誘電体に、比誘電率が２乃至２．５、誘電
体損失係数が１乃至５×１０＾−＾４であるものを用い
たことを特徴とする誘電体装荷アレイアンテナ。