JPH0656928B2 - 開口面アンテナ - Google Patents
開口面アンテナInfo
- Publication number
- JPH0656928B2 JPH0656928B2 JP1296642A JP29664289A JPH0656928B2 JP H0656928 B2 JPH0656928 B2 JP H0656928B2 JP 1296642 A JP1296642 A JP 1296642A JP 29664289 A JP29664289 A JP 29664289A JP H0656928 B2 JPH0656928 B2 JP H0656928B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- radiating element
- primary radiator
- wavelength used
- reflector
- aperture
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Description
【発明の詳細な説明】 a.産業上の利用分野 本発明は、極超短波以上の高い周波数を利用する無線通
信機器の開口面アンテナに関する。
信機器の開口面アンテナに関する。
b.従来の技術及び発明が解決しようとする課題 従来、マイクロ波の開口面アンテナの一次放射器として
は、電磁ホーンとかマイクロストリップによるパッチア
ンテナなどが使用されており、円偏波通信に対応するに
は、移相器、またはコイル状に巻いたヘリックスなどが
必要とされている。しかしながら、これらのものは比較
的容積も大きく、取り扱いも不便であり、かつ電気的特
性も広帯域にわたり、良好なものとはいえなかった。
は、電磁ホーンとかマイクロストリップによるパッチア
ンテナなどが使用されており、円偏波通信に対応するに
は、移相器、またはコイル状に巻いたヘリックスなどが
必要とされている。しかしながら、これらのものは比較
的容積も大きく、取り扱いも不便であり、かつ電気的特
性も広帯域にわたり、良好なものとはいえなかった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は
前記問題点を解消し、小形で取り扱い易く、必要により
左旋円偏波、右旋円偏波、直線偏波のいずれかの通信に
も対応でき、かつ周波数特性についても広帯域で良好な
開口面アンテナを提供することにある。
前記問題点を解消し、小形で取り扱い易く、必要により
左旋円偏波、右旋円偏波、直線偏波のいずれかの通信に
も対応でき、かつ周波数特性についても広帯域で良好な
開口面アンテナを提供することにある。
c.課題を解決するための手段 前記目的を達成するための本発明の構成は、下記の
(1),(2)および(3)のとおりである。
(1),(2)および(3)のとおりである。
(1) 一次放射器と反射鏡とから成る開口面アンテナに
おいて、 該一次放射器は、放射素子と反射板とからなり、 該放射素子は、ほぼ平面に配設された一対の導体線条、
またはマイクロストリップ導体からなる多回うず巻を形
成して、その中心から給電される構造であり、それぞれ
のうず巻の一半径方向における相隣る巻間隔が対数周期
的関係にあり、該うず巻の最も外側における一周長が使
用最長波長にほぼ等しく、かつ最も内側における一周長
が使用最短波長にほぼ等しく形成され、 前記反射板は、該放射素子の後側で前記使用最短波長の
1/4 以下の間隔を置いて配設されており、 前記反射鏡が単数である ことを特徴とする。
おいて、 該一次放射器は、放射素子と反射板とからなり、 該放射素子は、ほぼ平面に配設された一対の導体線条、
またはマイクロストリップ導体からなる多回うず巻を形
成して、その中心から給電される構造であり、それぞれ
のうず巻の一半径方向における相隣る巻間隔が対数周期
的関係にあり、該うず巻の最も外側における一周長が使
用最長波長にほぼ等しく、かつ最も内側における一周長
が使用最短波長にほぼ等しく形成され、 前記反射板は、該放射素子の後側で前記使用最短波長の
1/4 以下の間隔を置いて配設されており、 前記反射鏡が単数である ことを特徴とする。
(2) 前記(1)について、前記一次放射器の後側近くに周
波数変換器を配設すると共に、該変換器を通して前記放
射素子に給電することを特徴とする。
波数変換器を配設すると共に、該変換器を通して前記放
射素子に給電することを特徴とする。
(3) 前記(1)について、前記反射鏡の焦点、またはその
近くに、複数の前記一次放射器を配設することを特徴と
する。
近くに、複数の前記一次放射器を配設することを特徴と
する。
d.作 用 前記のように構成された開口面アンテナは、その一次放
射器の放射素子としての一対の線条からなる多回うず巻
について、それぞれのうず巻の一半径方向における相隣
る巻間隔が対数周期的関係にあり、該うず巻の最も外側
における一周長が使用最長波長にほぼ等しく、かつ最も
内側における一周長が使用最短波長にほぼ等しく形成さ
れているので、必要とする周波数帯域における周波数特
性が確保されると共に、該放射素子の後側で前記使用最
短波長の1/4 以下の間隔を置いて反射板が配設されてい
るので、本アンテナは広帯域高利得特性を有する。
射器の放射素子としての一対の線条からなる多回うず巻
について、それぞれのうず巻の一半径方向における相隣
る巻間隔が対数周期的関係にあり、該うず巻の最も外側
における一周長が使用最長波長にほぼ等しく、かつ最も
内側における一周長が使用最短波長にほぼ等しく形成さ
れているので、必要とする周波数帯域における周波数特
性が確保されると共に、該放射素子の後側で前記使用最
短波長の1/4 以下の間隔を置いて反射板が配設されてい
るので、本アンテナは広帯域高利得特性を有する。
e.実施例 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。
詳しく説明する。
第1図および第2図は本発明の開口面アンテナの一実施
例を示し、第1図はオフセットパラボラアンテナANT の
正面図、第2図はその断面図である。同図において、1
は一次放射器、2は周波数変換用コンバータ、3は反射
鏡、4は前記一次放射器1およびコンバータ2を、反射
鏡3に対向して支持する支持部材、5は同軸ケーブルで
あり、第2図は円偏波受信アンテナとして使用するとき
の到来電波6の集捉状況を示し、前記一次放射器1は反
射鏡3のほぼ焦点位置に配設されている。
例を示し、第1図はオフセットパラボラアンテナANT の
正面図、第2図はその断面図である。同図において、1
は一次放射器、2は周波数変換用コンバータ、3は反射
鏡、4は前記一次放射器1およびコンバータ2を、反射
鏡3に対向して支持する支持部材、5は同軸ケーブルで
あり、第2図は円偏波受信アンテナとして使用するとき
の到来電波6の集捉状況を示し、前記一次放射器1は反
射鏡3のほぼ焦点位置に配設されている。
第3図は拡大した一次放射器1の、第4図におけるIII
−III線矢視による断面図、第4図は拡大した一次放射
器1およびコンバータ2の縦断面図である。同図は左旋
円偏波用の一次放射器1とコンバータ2を示しており、
7は一対のうず巻形状の導体線条またはマイクロストリ
ップ導体7a,7bからなる放射素子、8は終端抵抗器、9
はマイクロストリップ基板、10はコンバータケース、11
は同軸ケーブル5の接続用同軸接栓、12は放射素子7の
保護カバーであり、電気特性のよい絶縁部材である。13
a,13bは放射素子7への給電端で、うず巻形素子のほぼ
中心部分にあり平行給電線14にそれぞれ接続される。15
はマイクロストリップなどで構成される周波数コンバー
タ本体であり、高周波給電電力は該コンバータ本体15お
よび平行給電線14を通して、前記放射素子7へ給電され
る。
−III線矢視による断面図、第4図は拡大した一次放射
器1およびコンバータ2の縦断面図である。同図は左旋
円偏波用の一次放射器1とコンバータ2を示しており、
7は一対のうず巻形状の導体線条またはマイクロストリ
ップ導体7a,7bからなる放射素子、8は終端抵抗器、9
はマイクロストリップ基板、10はコンバータケース、11
は同軸ケーブル5の接続用同軸接栓、12は放射素子7の
保護カバーであり、電気特性のよい絶縁部材である。13
a,13bは放射素子7への給電端で、うず巻形素子のほぼ
中心部分にあり平行給電線14にそれぞれ接続される。15
はマイクロストリップなどで構成される周波数コンバー
タ本体であり、高周波給電電力は該コンバータ本体15お
よび平行給電線14を通して、前記放射素子7へ給電され
る。
前記アンテナANT の入力インピーダンスの周波数特性な
どは、一般に一次放射器1に左右される。今、本実施例
のアンテナANT における一次放射器1の構成、寸法およ
び動作について、以下に述べる。
どは、一般に一次放射器1に左右される。今、本実施例
のアンテナANT における一次放射器1の構成、寸法およ
び動作について、以下に述べる。
第5図(A) は前記一次放射器1の放射素子の設計寸法を
決定するための設計方法説明図、第5図(B) は第5図
(A) の中心部拡大図である。図において、放射素子7の
ひとつのうず巻導体7bの中心20より、一の半径方向に線
21を引き、該中心20から前記うず巻導体7bとの最初の交
点までの間隔をD1とし、その交点から次の交点、すな
わち最初の交点からうず巻導体7bが一周して、次に交差
する交点までの間隔をD2とする。同様に、同半径方向
の線21における各間隔を、順次D3,D4とし、前記うず
巻導体7bを、これらの相隣る間隔が対数周期的関係にあ
るうず巻形状とする。
決定するための設計方法説明図、第5図(B) は第5図
(A) の中心部拡大図である。図において、放射素子7の
ひとつのうず巻導体7bの中心20より、一の半径方向に線
21を引き、該中心20から前記うず巻導体7bとの最初の交
点までの間隔をD1とし、その交点から次の交点、すな
わち最初の交点からうず巻導体7bが一周して、次に交差
する交点までの間隔をD2とする。同様に、同半径方向
の線21における各間隔を、順次D3,D4とし、前記うず
巻導体7bを、これらの相隣る間隔が対数周期的関係にあ
るうず巻形状とする。
他方、前記うず巻導体7bの中心20から他の半径方向に線
22を引き、該うず巻導体7bの最も外側の交点までの半径
をRL、最も内側の交点までの半径をRHとし、該うず巻
導体7bの最も外側の一周長lLを、使用最低周波数fL
の波長λLにほぼ等しく、かつ該うず巻導体7bの最も内
側の一周長lHを、使用最高周波数fHの波長λHにほ
ぼ等しくするとき、 RH/λH≒RL/λL の関係になるように、前記うず巻導体7bの形状および寸
法を決定する。この場合、該うず巻導体7bの形状として
アルキメデスうず巻としてもよい。
22を引き、該うず巻導体7bの最も外側の交点までの半径
をRL、最も内側の交点までの半径をRHとし、該うず巻
導体7bの最も外側の一周長lLを、使用最低周波数fL
の波長λLにほぼ等しく、かつ該うず巻導体7bの最も内
側の一周長lHを、使用最高周波数fHの波長λHにほ
ぼ等しくするとき、 RH/λH≒RL/λL の関係になるように、前記うず巻導体7bの形状および寸
法を決定する。この場合、該うず巻導体7bの形状として
アルキメデスうず巻としてもよい。
次に、放射素子7の背後側に配置する金属反射板16は、
第4図のdに示すように放射素子7との間隔dをd≦λ
H/4とする。この間隔dは使用波長の1/4 が理想的で
あるが、前記の寸法でも電気的特性上、大きな差異はな
い。もし、これらの差異について配慮すれば、第6図に
示すように放射素子7の中心部と周辺部では、金属反射
板16と放射素子7との間隔をそれぞれdH≒λH/4、
dL≒λL/4になるように、少しテーパをつけて配置
すればよい。終端抵抗器8はその値を約600 Ωとし、他
端を前記金属反射板16に接続して接地する。
第4図のdに示すように放射素子7との間隔dをd≦λ
H/4とする。この間隔dは使用波長の1/4 が理想的で
あるが、前記の寸法でも電気的特性上、大きな差異はな
い。もし、これらの差異について配慮すれば、第6図に
示すように放射素子7の中心部と周辺部では、金属反射
板16と放射素子7との間隔をそれぞれdH≒λH/4、
dL≒λL/4になるように、少しテーパをつけて配置
すればよい。終端抵抗器8はその値を約600 Ωとし、他
端を前記金属反射板16に接続して接地する。
第7図は前記放射素子7の動作原理説明図を示す。今、
送信の場合を例として説明すると、給電端A1から給電
された高周波電流のうち、A2,A3間の導体長が使用波
長の1/2 にあたるとき、その周波数の電流の向きは矢印
のように上方に向く。給電端B1から給電された同周波
数の電流は逆相であるため、1/2 波長にあたるB2,B3
間の導体には、矢印のような上向きの電流が流れること
になる。従って、導体A2,A3間の電流ベクトルと、導
体B2,B3間の電流ベクトルが合成されて、大きな上向
きの合成電流ベクトルが得られる。
送信の場合を例として説明すると、給電端A1から給電
された高周波電流のうち、A2,A3間の導体長が使用波
長の1/2 にあたるとき、その周波数の電流の向きは矢印
のように上方に向く。給電端B1から給電された同周波
数の電流は逆相であるため、1/2 波長にあたるB2,B3
間の導体には、矢印のような上向きの電流が流れること
になる。従って、導体A2,A3間の電流ベクトルと、導
体B2,B3間の電流ベクトルが合成されて、大きな上向
きの合成電流ベクトルが得られる。
また、前記放射素子7の背後側に使用波長の約1/4 の間
隔を置いて配置された金属反射板16には、前記電流ベク
トルのイメージが作られるため、放射素子7の前面に電
磁波が放射されることになる。
隔を置いて配置された金属反射板16には、前記電流ベク
トルのイメージが作られるため、放射素子7の前面に電
磁波が放射されることになる。
以上の例は、ある一周波数の一瞬時におけるもので、実
際は時時刻刻、給電端A1,B1から給電される電流が組
になって、電磁波を放射するので、ある周波数帯域にわ
たって電界が回転する円偏波の電磁波を放射することに
なる。
際は時時刻刻、給電端A1,B1から給電される電流が組
になって、電磁波を放射するので、ある周波数帯域にわ
たって電界が回転する円偏波の電磁波を放射することに
なる。
前記放射素子7のうず巻き方向によって右旋円偏波にし
たり、左旋円偏波にすることができる。円偏波はいった
ん反射物によって反射されると、その反射波は逆旋円偏
波となるため、第3図の一例は、主反射鏡3と組み合わ
せて開口面アンテナとした場合は、左旋円偏波用アンテ
ナとなる。
たり、左旋円偏波にすることができる。円偏波はいった
ん反射物によって反射されると、その反射波は逆旋円偏
波となるため、第3図の一例は、主反射鏡3と組み合わ
せて開口面アンテナとした場合は、左旋円偏波用アンテ
ナとなる。
第8図は本実施例における一次放射器1の放射パターン
の試験結果における代表的な一例を示す指向性図であ
り、一般的な開口角を有するパラボラ主反射鏡を照射す
るのに好都合な放射パターンである。また、アンテナ入
力インピーアンス周波数特性もよく、最大1オクターブ
程度の周波数範囲をカバーできる結果が得られている。
の試験結果における代表的な一例を示す指向性図であ
り、一般的な開口角を有するパラボラ主反射鏡を照射す
るのに好都合な放射パターンである。また、アンテナ入
力インピーアンス周波数特性もよく、最大1オクターブ
程度の周波数範囲をカバーできる結果が得られている。
以上のように、本実施例の開口面アンテナは、反射鏡3
が単数の場合を説明したが、該反射鏡3を複数とし、か
つそれらの反射鏡3がひとつの焦点を共有するよう構成
してもよい。
が単数の場合を説明したが、該反射鏡3を複数とし、か
つそれらの反射鏡3がひとつの焦点を共有するよう構成
してもよい。
また、開口面アンテナの他の実施例として、前記反射鏡
3を単数または複数とし、かつ複数の反射鏡3の場合、
それらがひとつの焦点を共有するようにすると共に、前
記単数の反射鏡3または前記複数の反射鏡3のそれぞれ
の焦点、または焦点位置付近に、前記一次放射器1およ
び周波数変換用コンバータ2を複数配置せしめてもよ
い。
3を単数または複数とし、かつ複数の反射鏡3の場合、
それらがひとつの焦点を共有するようにすると共に、前
記単数の反射鏡3または前記複数の反射鏡3のそれぞれ
の焦点、または焦点位置付近に、前記一次放射器1およ
び周波数変換用コンバータ2を複数配置せしめてもよ
い。
なお、本発明の技術は前記実施例における技術に限定さ
れるものではなく、同様な機能を果たす他の態様の手段
(例えば、放射素子の形状が方形アルキメデスうず巻な
ど)によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範
囲内において種々の変更、付加が可能である。
れるものではなく、同様な機能を果たす他の態様の手段
(例えば、放射素子の形状が方形アルキメデスうず巻な
ど)によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範
囲内において種々の変更、付加が可能である。
f.発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明の開口面アンテナ
によれば、一次放射器を放射素子と反射板から構成し、
該放射素子をマイクロストリップ化すると共に、ほぼ平
面に配設された一対の線条からなる多回うず巻を形成す
るようにしたので、その形状が薄形で小形軽量になり、
このため取り扱い易く、量産に向きにコストも低減でき
る。また、必要により左旋円偏波、右旋円偏波、直線偏
波のいずれの通信も可能であり、反射鏡と組み合わせて
良好な電気的特性を、所要の周波数帯域にわたって得る
ことができる。
によれば、一次放射器を放射素子と反射板から構成し、
該放射素子をマイクロストリップ化すると共に、ほぼ平
面に配設された一対の線条からなる多回うず巻を形成す
るようにしたので、その形状が薄形で小形軽量になり、
このため取り扱い易く、量産に向きにコストも低減でき
る。また、必要により左旋円偏波、右旋円偏波、直線偏
波のいずれの通信も可能であり、反射鏡と組み合わせて
良好な電気的特性を、所要の周波数帯域にわたって得る
ことができる。
第1図および第2図は本発明の開口面アンテナの一実施
例を示し、第1図はオフセットパラボラアンテナの正面
図、第2図はその断面図、第3図は拡大した一次放射器
の、第4図におけるIII−III線矢視による断面図、第4
図は拡大した一次放射器とコンバータの縦断面図、第5
図(A) は放射素子の設計寸法を決める方法説明図、第5
図(B) はその中心部の拡大図、第6図は放射素子と金属
反射板との相互間隔を示す要部断面図、第7図は放射素
子の動作原理説明図、第8図は本実施例における一次放
射器の放射パターンの試験結果の代表的な一例を示す指
向性図である。 ANT ……開口面アンテナ、 1……一次放射器、 2……周波数変換用コンバータ、 3……反射鏡、7……放射素子、 7a,7b……うず巻導体、 9……マイクロストリップ基板、 16……反射板。
例を示し、第1図はオフセットパラボラアンテナの正面
図、第2図はその断面図、第3図は拡大した一次放射器
の、第4図におけるIII−III線矢視による断面図、第4
図は拡大した一次放射器とコンバータの縦断面図、第5
図(A) は放射素子の設計寸法を決める方法説明図、第5
図(B) はその中心部の拡大図、第6図は放射素子と金属
反射板との相互間隔を示す要部断面図、第7図は放射素
子の動作原理説明図、第8図は本実施例における一次放
射器の放射パターンの試験結果の代表的な一例を示す指
向性図である。 ANT ……開口面アンテナ、 1……一次放射器、 2……周波数変換用コンバータ、 3……反射鏡、7……放射素子、 7a,7b……うず巻導体、 9……マイクロストリップ基板、 16……反射板。
Claims (3)
- 【請求項1】一次放射器と反射鏡とから成る開口面アン
テナにおいて、 該一次放射器は、放射素子と反射板とからなり、 該放射素子は、ほぼ平面に配設された一対の導体線条、
またはマイクロストリップ導体からなる多回うず巻を形
成して、その中心から給電される構造であり、それぞれ
のうず巻の一半径方向における相隣る巻間隔が対数周期
的関係にあり、該うず巻の最も外側における一周長が使
用最長波長にほぼ等しく、かつ最も内側における一周長
が使用最短波長にほぼ等しく形成され、 前記反射板は、該放射素子の後側で前記使用最短波長の
1/4以下の間隔を置いて配設されており、 前記反射鏡が単数であることを特徴とする開口面アンテ
ナ。 - 【請求項2】一次放射器と反射鏡とから成る開口面アン
テナにおいて、 該一次放射器は、放射素子と反射板とからなり、 該放射素子は、ほぼ平面に配設された一対の導体線条、
またはマイクロストリップ導体からなる多回うず巻を形
成して、その中心から給電される構造であり、それぞれ
のうず巻の一半径方向における相隣る巻間隔が対数周期
的関係にあり、該うず巻の最も外側における一周長が使
用最長波長にほぼ等しく、かつ最も内側における一周長
が使用最短波長にほぼ等しく形成され、 前記反射板は、該放射素子の後側で前記使用最短波長の
1/4以下の間隔を置いて配設されており、 前記反射鏡が単数であり、 更に、前記一次放射器の後側近くに周波数変換器を配設
すると共に、該変換器を通して前記放射素子に給電する ことを特徴とする開口面アンテナ。 - 【請求項3】一次放射器と反射鏡とから成る開口面アン
テナにおいて、 該一次放射器は、放射素子と反射板とからなり、 該放射素子は、ほぼ平面に配設された一対の導体線条、
またはマイクロストリップ導体からなる多回うず巻を形
成して、その中心から給電される構造であり、それぞれ
のうず巻の一半径方向における相隣る巻間隔が対数周期
的関係にあり、該うず巻の最も外側における一周長が使
用最長波長にほぼ等しく、かつ最も内側における一周長
が使用最短波長にほぼ等しく形成され、 前記反射板は、該放射素子の後側で前記使用最短波長の
1/4以下の間隔を置いて配設されており 前記反射鏡が単数であり、 更に、該反射鏡の焦点、またはその近くに、複数の前記
一次放射器を配設することを特徴とする開口面アンテ
ナ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1296642A JPH0656928B2 (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 開口面アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1296642A JPH0656928B2 (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 開口面アンテナ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03158005A JPH03158005A (ja) | 1991-07-08 |
JPH0656928B2 true JPH0656928B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=17836180
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1296642A Expired - Fee Related JPH0656928B2 (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 開口面アンテナ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0656928B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1070412A (ja) * | 1996-05-17 | 1998-03-10 | Boeing Co:The | 対数うずまき曲線の形を有するフェーズドアレイ |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2506015B2 (ja) * | 1991-11-22 | 1996-06-12 | 日本無線株式会社 | スパイラルアンテナ |
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JPS51113443A (en) * | 1975-03-12 | 1976-10-06 | Harris Corp | Antenna lens |
JPS5671304A (en) * | 1979-11-15 | 1981-06-13 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna for circular polarized wave |
JPS6022009B2 (ja) * | 1973-11-12 | 1985-05-30 | プロダクツ・リサ−チ・アンド・ケミカル・コ−ポレ−シヨン | ゴム状エラストマ−重合体の製造方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1989
- 1989-11-15 JP JP1296642A patent/JPH0656928B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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