JPH0349302A - フイルムシート式回折リング型アンテナ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、衛星放送受信用アンテナに関し、特に設置を
容易としたフィルムシート式回折リング型アンテナに関
する。

〔従来の技術〕

従来、衛星放送受信用のアンテナには、パラボラアンテ
ナあるいはマイクロストリップアレイアンテナ等が用い
られている。パラボラアンテナは第１Ｔ図に示すように
、回転放物面反射鏡１１と一次放射器１２とをそなえ、
−次放射器１２は回転放物面反射鏡１！の焦点に位置す
るように設けられている。

・このように構成されたパラボラアンテナでは、衛星か
ら送信された電波が回転放物面反射鏡）１で反射され一
次放射器１２に入力される。なお、第１７図中の符号１
３はＢＳコンバーターを示す。

一方、マイクロストリップアレイアンテナは、第１８図
（斜視図）および第１９図（要部拡大図）に示すように
、層状構造を有する平面アンテナであり、共振導体がス
トリップアレイＨに組まれてマイクロストリップ基板１
６上に分岐回路と整合回路とが構成されたものである。

第１８図中の符号＋５は誘電体を示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述のような従来の衛星放送受信用アンテナ
では、取付は時に基礎工事が必要であるばかりかアンテ
ナの仰角や方位角の調整が必要であり、設置に時間と手
数を要するという問題点がある。特に、衛星放送受信用
パラボラアンテナは、構造上風圧加重が大きいため風の
影響をうけやすく、風圧によりアンテナの仰角・方位角
がずれて受信レベルが極端に低下する。さらに、パラボ
ラアンテナの一次放射器の開口部や反射鏡への積雪など
により受信レベルが低下する等アンテナの特性が気象条
件の影響を受けやすいという問題点がある。

また、衛星放送受信用マイクロストリップアレイアンテ
ナは、薄い平面構造であるため、風圧あるいは雪害には
強いが、波長に比較して非常に薄い誘電体をはさんだグ
ランド板とストリップの長い線路を通して各放射素子に
電力が給電されるという構成であるため、導体損失・誘
電体損失が大きいという問題点がある。

さらに、従来の衛星放送受信用アンテナは三次元的構造
を有するため、屋外に設置する場合、屋内に設置する場
合ともに設置空間として大きな空間を要するという問題
点がある。

本発明は、これらの問題点を解決しようとするもので、
回折リングとその焦点位置に配設される受信用ピックア
ップ部とでアンテナを構成するとともに、上記回折リン
グを裏面に接着剤層を形成されたフィルムの表面に取付
けて、アンテナ設置の容易化と設置空間の縮小化をはか
るとともに、気象条件の影響を受けにくいフィルムシー
ト式回折リング型アンテナを提供することを目的とする
。

〔課題を解決するｔ；めの手段〕

ここで、回折リングについて説明すると、一般に、送・
受信点の電波伝搬路においては、同心円状のフレネルゾ
ーンを形成しており、隣接のものは伝搬路長差が半波長
ずつ異なっていて、互いに逆位相でこれが干渉しあって
受信点の電界を弱めている。したがって、１つおきに７
レネルゾーンを遮蔽し、逆位相電界を除去すれば、受信
点の電界を上昇させることができる。これが回折リング
理論と呼ばれるものである。

その具体例を示せば、第１図において、受信アンテナＡ
の前方の適切な位置に環状の導体板Ｂ（回折リング）を
設置して受信アンテナ付近の電界強度を上昇させ、その
受信入力を増加させようとするものである。なお、第Ｉ
図中の矢印Ｃは電波の送信方向を示している。

いま、第１６図に示すように、Ｘ２面に直角に進行して
くる平面波の点Ｐ（ｘ、ｙ、０）における電界をＥｏと
すれば、この電界によって点Ｑ（０，０，ｄ）に生ずる
電界ｄＥは、 である。

ここでｄｓは微小面積であり、これをｘＺ面全体にわた
って積分すれば点Ｑにおける電界Ｅが算出され、すなわ
ち、 となる。

また、第１５図および第１６図に示すように、回折リン
グＢを配置してその内半径をＲ１、外半径をＲ１とした
とき、 石１．”＋ｄ”−ｄ謬λ （λは電波の波長） を満足するように選べば、点Ｑの電界Ｅ、は、・　　２
π Ｅ＠−３Ｅｏｅ　−’　　Ａ　　’ となり、点Ｑの受信電界かもとの３倍、すなわち１０ｄ
Ｂ上昇することがわかる。

このように、回折リングの作用によっである受信点にお
ける受信電界を上昇させることができる。

本発明は、この回折リングを用いて衛星放送受信アンテ
ナに適した回折リング型アンテナを得ようとするもので
あり、特許請求の範囲の第１項に記載のフィルムシート
式回折リング型アンテナは、金属製あるいは誘電体製の
回折リングが表面またはサンドイッチ状に設けられると
ともに、一面に接着剤層が形成されたフィルムと、上記
回折リングのほぼ焦点位置に配設される受信用ピックア
ップ部とからｌｌ成されたことを特徴とし、また同第２
項に記載のフィルムシート式回折リング型アンテナは、
金属製あるいは誘電体の回折リングが表面またはサンド
イッチ状に設けられるとともに、一面に接着剤層が形成
されたフィルムと、同フィルムの表面上で上記回折リン
グの中心部に基端部を取付けられた上記回折リングの焦
点距離に相当する長さを持つ糸と、上記回折リングのほ
ぼ焦点位置に配設される受信用ピックアップ部とから構
成されたことを特徴としている。

〔作　　　用〕

上述の本発明のフィルムシート式回折リング型アンテナ
では、フィルムシート面に取付けられた金属製あるいは
誘電体製の回折リングの作用で、同回折リング焦点に配
設される受信用ピックアップ部の電界強度が上昇すると
ともに、上記フィルムシートは、窓ガラスなどに装着で
きるので、アンテナの取付けが容易でアンテナのスペー
スが不要となるほか、容易に回折リングアンテナの焦点
を見出すことができる。

〔実　施　例〕

以下、図面により本発明の実施例としてフィルムシート
式回折リング型アンテナについて説明する。

第１〜９図は、本発明の第１実施例を示すもので、第１
図はその概略図、第２図は回折リングが取付けられたフ
ィルムシートの正面図、第３図は第２図の他の例の回折
リングが取付けられたフィルムシートの正面図、第４図
は第２図のＩＶ−ＩＶ矢視断面図、第５図は第３図のＶ
−Ｖ矢視断面図、第６．７．９図はいずれも、回折リン
グのパターンを導く数式の説明図、第８図は第２囚と異
なったパターンの回折リングが取付けられたフィルムシ
ートの正面図である。

この実施例の回折リング１１は金属製であって、フィル
ムシート２上にあらかじめ回折リング状に形状を構成し
た金属箔をラミネートあるいは蒸着によって貼着する方
法、あるいは、フィルムシート２上に貼着した金属箔に
回折リング状にエツチング加工を施す方法によって形成
される。また、第３図および第５図に示すように、この
実施例の回折リング１１は、フィルムシート２と回折リ
ングｌｉを同じ大きさに形成したり、あるいは、回折リ
ング１１をフィルムシート２で両面から挟着しサンドイ
ッチ状の構成とすることも可能である。

送・受信点の電波伝搬路に形成された同心円上の７レネ
ルゾーンにおいて、隣接ゾーンは伝搬路長差が半波長ず
つ異なっているため互いに逆位相であり、これが干渉し
あって受信点の電界強度を弱めているが、この実施例の
回折リング１１は、隣接するフレネルゾーンを遮蔽する
ことにより逆位相電界を除去して受信点の電界を上昇さ
せるごとく設計されている。

回折リング１１は使用条件に応じてその形状が設計され
るものであり、第２図は、衛星７の位置をガラス窓８に
配設された回折リング１１の焦点Ｆからの仰角が約３８
度であり、かつ回折リング１１と同リング１！の焦点Ｆ
を結ぶ直線の延長上に仮定した場合における回折リング
１轟を１／１８のスケールで描いたものである。また、
第８図は、衛星７の位置を窓ガラス８に配設された回折
リング１１の焦点Ｆからの仰角が約３８度であり、回折
リング１１と同リング１！の焦点Ｆとを結ぶ直線に対す
る角度（方位角）が４５度と仮定した場合における回折
リング１１を１／１１のスケールで描いｔ：ものである
。

なお、これらの回折リング１１のパターンは、次のよう
にして得られる。

すなわち、第９図において、回折リングはＺ軸に垂直な
平面にあり、衛星７は回折リングから角度−の位置にあ
るものとする。

そこで、第９図に示すような、衛星からの電波の伝播方
向に垂直な平面Ｓを考える。

そして、この平面Ｓから回折リングが設置されるガラス
上のある点Ｐまでの距離と、その点Ｐから焦点０までの
距離を足したものが、平面Ｓから焦点Ｏまでの距離にλ
。／２を足した距離以下になるという、回折リングの条
件を満たす点Ｐの軌跡を求める。

まず、点Ｑ　（Ｘ、、Ｙ、、Ｚ、）を含む平面Ｓの式を
求める。

ここで、Ｉ　ＯＱ　Ｉ　−（ｘ、”＋ｙ−＋ｚ、リーＬ
１Ｌ″−Ｌ／ｃｏｓθ、衛星の仰角をθ、回折リングか
らの衛星の角度を−、とすると、 点Ａ、Ｂ、Ｃの座標は、それぞれ 点Ａ　　（Ｌ’／ｃｏｓ１１．　０．　　Ｏ）　　＝　
　（Ｌ’／ｃｏｓメ・ｃｏｓｌ。

０．０） 点Ｂ　（０，Ｏ，Ｌ／５ｉｏｌ　・ｃｏｓｄ）点Ｃ（０
，Ｌ／ｓｉｎθ、０）となる。

また、求める平面Ｓの式をａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＝１とする
と、平面Ｓは点Ａ、Ｂ、Ｃを含むので、ａ０Ｌ／ｃｏｓ
メ”Ｃ＠Ｓθ−１・−ａ−ｃｏｓｌＩｌｃｏｓθ／Ｌｂ
−Ｌ／ｃｏｓθ−１、’、ｂ＝ｓｉａθ／ＬＣ−Ｌ／５
ｉＨｊ　４ｃｏｓθｌ１１　　・’−ｃ−ｓｉａＩ＊ｃ
ｏｓθ／Ｌパ・　平面Ｓは ｃｏｓｄ　・ｃｏｓｄ・ｘ＋ｓｉｎθ・ｙ　＋ｃｏｓＩ
参ｓｉｎθ・ｚ＝Ｌ と表すことができる。

次に回折リングのある面をＺ−Ｆのｘｙ平面とすると、
平面Ｓから求めようとしている軌跡の点Ｐ　（ｘ、ｙ、
Ｆ）までの距離Ｄ１は、焦点Ｆ　（０，０，０）から軌
跡上の点Ｐ　（ｘ　、ｙ　＋Ｆ）までの距離り、は、 Ｄ＊−（ｘ”＋ｙ”十Ｆ”） となる。

回折リングの条件から Ｌ十に×λ。／２）Ｄ、＋Ｄ。

、°、　ｋｘ　（λｏ／　２　＋ｃｏｓ　ｙｌ　＃ｃｏ
ｓθ−ｘ＋５ｉａｏＱｙ十ｓｉａ　ｄ　・ｃｏｓｄ・Ｆ
）！〉ｘ２＋ｙ２十Ｆ２（ここでｋは整数である） ７レネルリングの条件から ｋ＜１　　　のだ円内は同相、 ｌ≦ｋ（２のだ円内は逆相、 ２≦ｋ＜３のだ円内は同相 となる。

この計算式にθ−３１’、ｄ−９０’を代入して得られ
たリング１＆を１／１８のスケールで示したものが第２
図であり、また、この計算式に、θ−３８°、１−４５
”を代入して得られたりングｌ！を、１／１８のスケー
ルで示したものが第８図である。

なお、いずれの場合もλ。−２，Ｓｃ＋＊である。

フィルムシート２の一方の面には接着剤が塗布されてお
り、これで窓ガラス等に接着しフィルムシート２と一体
化した金属製回折リング１１をガラス窓８等に装着させ
ることができる。そして、回折リング１１の焦点位［Ｆ
には、この回折りフグ１直によって集中、および電界強
度が上昇された電波をピックアップすべく、受信用ピッ
クアップ部３が配設されてアンテナが構成される。

この受信用ピックアップ部３は、放射器４およびコンバ
ータ５で構成されており、−船釣には放射器４はコンバ
ータ５と一体になっている。受信用ピックアップ部３は
、角度および高さの調節可能なスタンド６によって支持
されている。第１図において放射器４はホーンの構造を
示しているが、スパイラル、ダイポール、ストリップ線
路、スロット等のアレーで構成してもよい。

上述のとおり、フィルムシート型回折リングアンテナは
、金属製清面の回折リングが電波を透過する薄いフィル
ムに設けられ、このフィルムシートが窓ガラス等に容易
に装着されるとともに、このフィルムシートに取付けら
れた回折リングの焦点位置に受信用ピックアップ部を配
設するように構成されているので、アンテナの設置が容
易であり、また設置空間を減少し、さらにアンテナ特性
の気象条件による影響をなくするとともに、構成部材の
減少および製造の容易化により製造コストを大幅に低減
して安価な衛星受信用アンテナの供給が可能となる。

次に、本発明の第２実施例としてのフイルムシ−ト式回
折リング型アンテナについて説明する。

第１０図はその正面図、第１１図は第８図の■−■矢視
縦断面図、第１２図は変形例の場合における第１１図と
同様の断面図である。

この実施例の回折リングが上述の第１実施例のものと異
なる点は、回折リングｌｂを誘電体で形成した点である
。なお回折リング１ｂを、第１２図に示したように、誘
電体の基板１１に突設形成することにより形成してもよ
い。

このように回折リングｌｂを誘電体製とすることにより
、上述の第１の実施例の場合とほぼ同様の作用・効果が
得られるほかに、誘電体はその性質により遅波作用を有
するので、送・受信点の電波伝搬路に形成されたフレネ
ルゾーンにおいて、互いに逆位相である隣接するフレネ
ルゾーンの位相を、半波長遅波させて同位相とし受信点
の電界を約３ｄＢさらに上昇させることが可能となる。

次に、本発明の第３実施例としてのフィルムシート式回
折リング型アンテナについて説明スる。

第目図はその概略図である。

この実施例のフィルムシート式回折リング型アンテナが
上述の第１，２実施例のものと異なる点は、回折リング
１の中央Ｏに、この回折リング１の中央Ｏと回折りング
１の焦点Ｆ位置を結ぶ長さをもつ糸９が取付けられた点
である。

このような構成のフィルムシート式回折リング型アンテ
ナでは、回折リング１の中央０から延びている糸９によ
って回折リング１の焦点Ｆ位置を知ることができるので
、受信用ピックアップ部３の設置位置かせ容易に決定で
きる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明のフィルムシート式回折リ
ング型アンテナによれば次のような効果ないし利点が得
られる。

（１）フィルムシートを窓ガラス等に接着することによ
り、フィルムシートと一体化した金属製回折リングを窓
ガラス等に装着できるので、アンテナを取り付けるため
の基礎工事や、衛星を望む方向に対しての仰角・方位角
の調整が不必要となり、その設置が容易となる。

（２）受信用ピックアップ部を室内に設置できるので、
風圧および雪害の影響がなく、シｆ：、かって、アンテ
ナ特性の気象条件による影響がない。

（３）金属製の回折リングと受信用ピックアップ部とが
互いに独立して設けられており、回折リングは窓ガラス
等に装着されて使用されるため、受信用ピックアップ部
を配設する空間が必要となるだけとなって、従来の衛星
受信用アンテナのように、設置に大きな空間を必要とせ
ず、したがってアンテナ設置空間を大幅に減少すること
が可能となる。

（４）受信用ピックアップ部の設置位置は、回折リング
の中心から延びている糸によって決定できるので、焦点
の位置が容易に定められる。

（５）従来の衛星受信用アンテナを構成する構成部材に
比較して大幅に部材数が少なく、また、構成部材である
フィルムシートに取付けられた回折リングと受信用ピッ
クアップ部とが互いに独立しているＩ；め製造が容易と
なり、これら製造部材数の減少、製造の容易化は製造コ
ストの低減をはかり安価な衛星受信用アンテナの供給を
可能とする。

なお、フィルムシート式回折リングによって受信された
電波は、受信用ピックアップ部にピックアップされるべ
く自由空間を伝搬するので誘電体損失の考慮は不必要と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１〜９図は本発明の第１実施例としてのフィルムシー
ト式回折リング型アンテナを示すもので、第１図はその
概略図、第２図は回折リングが取付けられたフィルムシ
ートの正面図、第３図は第２図の他の例の回折リングが
取付けられたフィルムシートの正面図、第４図は第２図
のｒＶ−ＩＶ矢視断面図、第５図は第３図のＶ−■矢視
断面図、第６゜７．９図はいずれも回折リングのパター
ンを導く数式の説明図、第８図は第２図と異なったパタ
ーンの回折リングが取付けられたフィルムシートの正面
図であり、第１０．１１．　Ｈ図は本発明の第２実施例
としてのフィルムシート式回折リング型アンテナを示す
もので、第１０図はその正面図、第１１図は第１０図の
■−■矢視縦断面図であり、第１２図は変形例の場合に
おける第１Ｉ図と同様の断面図であり、第１３図は本発
明の第３実施例としてのフィルムシート式回折リングを
アンテナを示す概略図であり、第１４．　Ｉ５．１６図
はいずれも回折リングアンテナの原理説明図であり、第
１７図は従来のパラボラアンテナの斜視図、第１１図は
従来のマイクロストリップアンテナの斜視図２第１９図
は第１Ｓ図のＡ部拡大図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属製あるいは誘電体製の回折リングが表面また
   はサンドイッチ状に設けられるとともに、一面に接着剤
   層が形成されたフィルムと、上記回折リングのほぼ焦点
   位置に配設される受信用ピックアップ部とから構成され
   たことを特徴とする、フィルムシート式回折リング型ア
   ンテナ。
2. （２）金属製あるいは誘電体製の回折リングが表面また
   はサンドイッチ状に設けられるとともに、一面に接着剤
   層が形成されたフィルムと、同フィルムの表面上で上記
   回折リングの中心部に基端部を取付けられた上記回折リ
   ングの焦点距離に相当する長さを持つ糸と、上記回折リ
   ングのほぼ焦点位置に配設される受信用ピックアップ部
   とから構成されたことを特徴とする、フィルムシート式
   回折型リングアンテナ。