(57)【要約】【課題】  ラジアルラインアンテナの軽量化を目的として、それに必要とされるラジアル導波路を電磁界の伝送量を低下させることなく、軽量化する。【解決手段】  地導体面上に、給電点を中心として所要数の直線導体を直立させることで、電磁界が直線導体に誘導され地導体に沿って伝搬するようにすることで、伝送効率を損なうことなく、ラジアル導波路を軽量化する。【選択図】図１
2006287374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体平面の一点から給電されるラジアル導波路であって、給電点を中心に所要数の直線導体が導体平面に垂直に配設されて、電磁界の伝送領域が形成されていることを特徴とするラジアル導波路。
【請求項２】
給電点の位置および直線導体の配設位置は、隣接する位置の間の間隔が全て等しく設定されていることを特徴とする請求項１に記載のラジアル導波路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のラジアル導波路と、ラジアル導波路の電磁界伝送領域上に配設された放射素子群とを備えていることを特徴とするラジアルラインアンテナ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のラジアル導波路と、ラジアル導波路の電磁界伝送領域上に、ラジアルラインアンテナを構成する放射素子群が、複数配列されていることを特徴とするアレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁界を導くラジアル導波路とそれを使ったアンテナ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ラジアル導波路を利用したアンテナとして、ラジアルラインアンテナが知られている。これらのラジアルラインアンテナは、２枚の導体板を対向させ、または誘電体に導体をメッキや塗布するなどの方法によって構成されている。（特許文献１、２）
【０００３】
軽量化の求められるアンテナには、アルミニウムなどの金属に代わって、導電性を付加した繊維材料が用いられる。（特許文献３）
【特許文献１】特開昭57-87603号公報
【特許文献２】特許第3470184号公報
【特許文献３】特開2002-076755号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ラジアル導波路およびラジアル導波路を利用したアンテナの軽量化を図ることが目的である。
【０００５】
例えば、人工衛星に搭載されるアンテナとしては極限までの軽量化が求められるが、特許文献１のラジアルラインアンテナでは、２枚の導体板が必要であり軽量化に限界がある。また、特許文献２のラジアルラインアンテナでは、誘電体を必要とする点で軽量化には不利である。
【０００６】
近年の衛星搭載アンテナは大型化しておりその軽量化のために繊維素材が多用され、金属細線や金属メッキした繊維を編織技術によって膜構造にする事で軽量化を図っている。
【０００７】
膜構造でラジアルラインアンテナを構成するには、地導体面とする膜面と放射素子を配設する膜面を対向させ、両膜面との間隔を一定に保つことで実現できる。それぞれの膜面は、特許文献３で使われているような高強度繊維を使った三軸織物など、強度特性に優れる基布で支持膜面を構成し、金属箔などの導体を支持膜面に貼付け一体化、あるいは支持膜面自体を金属めっきすることなどの方法で導電性を付加し、地導体面と放射素子面とを構成する。
【０００８】
膜構造でラジアルラインアンテナを構成する場合、特許文献１に示すラジアルラインスロットアンテナよりも、特許文献２に示す誘電体を使ったラジアルラインアンテナの方が、放射素子の構成に必要な導体量が少ないので、放射素子面の軽量化については特許文献２のラジアルラインアンテナが適している。
特許文献２で誘電体は、給電点から給電された電磁界を半径方向に導く作用をしており、軽量化のためには誘電体を使わず電磁界を導く作用をする構造体を、地導体面と放射素子面との間の空間に構成する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、地導体面と放射素子面との間を所要数の直線導体によって繋ぎ、その直線導体が連続して電磁界を導く構造のラジアル導波路と、そのラジアル導波路を利用したラジアルラインアンテナを提示する。
【００１０】
すなわち（１）、導体平面の一点から給電されるラジアル導波路であって、給電点を中心に所要数の直線導体が導体平面に垂直に配設されて、電磁界の伝送領域が形成されていることを特徴とするラジアル導波路にある。
【００１１】
そして（２）、給電点の位置および直線導体の配設位置は、隣接する位置の間の間隔が全て等しく設定されていることを特徴とする上記（１）に記載のラジアル導波路にある。
【００１２】
そして（３）、上記（１）又は（２）に記載のラジアル導波路と、ラジアル導波路の電磁界伝送領域上に配設された放射素子群とを備えていることを特徴とするラジアルラインアンテナにある。
【００１３】
そして（４）、上記（１）又は（２）に記載のラジアル導波路と、ラジアル導波路の電磁界伝送領域上に、ラジアルラインアンテナを構成する放射素子群が、複数配列されていることを特徴とするアレイアンテナにある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のラジアル導波路では、地導体上に直立した多数の直線導体によって電磁界が地導体に沿って導かれるので、特許文献２で使われている誘電体をなくすことが可能になり、軽量化されたラジアルラインアンテナを実現できる。
また軽量化とともに、特に膜構造大型アンテナにおいては、直線導体で地導体面と放射素子面を繋ぐことで、地導体面と放射素子面との距離を一定に保つ効果があり、構造の精度向上を図るためにも本発明は有効である。
【００１５】
地導体上で、給電点と直線導体の配設点の位置関係が全て等間隔になっていることは、電磁界の伝送状態に大きな不連続点を生じさせることがなく、電磁界の伝送損失を減少させるために有効である。
【００１６】
本発明のラジアル導波路を利用したラジアルラインアンテナは、超軽量アンテナとなるので、直径数十ｍ級以上の超大型アンテナを宇宙空間に形成することが可能になる。また、そのようなアンテナの指向性を制御するためには、ラジアルラインアンテナを構成する放射素子群を複数配列した、フェーズドアレイアンテナとすることが有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を図面を参照して説明する。図１は本発明のラジアル導波路の概念図であり、地導体とした膜面1上の給電のための導体3を中心に所要数の直線導体2が垂直に配設されていることにより、各々の直線導体がモノポールアンテナのように作用し、電磁界を連続して導くことで、地導体に沿って電磁界が伝送されるラジアル導波路を形成している。
【００１８】
このラジアル導波路の上面に、図４のように放射素子7を配設した膜面6を置くことで、軽量ラジアルラインアンテナを得ることができる。
【００１９】
直線導体2の長さと間隔は、アンテナを動作させる電磁界の波長との関係での決定される。図２は地導体面1上で線状導体2を直立させた点を表示しており、給電点5と線状導体2を直立して配設した点4とのすべての点が、互いに正三角形の頂点をなす関係になっている。この配置により、隣接する直線導体の距離が全て等しくなり、電磁界の伝送状態に大きな不連続点が生じることなく、良好に伝送する。
【００２０】
真鍮製の円板を地導体として、直径1mm、長さ23.5mmの直線導体の隣接間隔を12.6mmにし、直径300mmの図２の配置を採った、本発明のラジアル導波路の電磁界伝送特性を測定した実施例を、図３のグラフでは点で示す。給電点から入力した電磁界を、給電点から半径方向に125mmの距離の点で観測している。比較のために、線状導体2を配設せずに、地導体面1の上方にアルミ板を配設し、地導体面1とアルミ板の間の空間を電磁界が伝搬するようにした、基本的なラジアル導波路の伝送特性を図３のグラフでは実線で示す。なお、特許文献１のラジアルラインスロットアンテナは、この基本的なラジアル導波路を利用している。
【００２１】
図３のグラフでは、本発明のラジアル導波路は周波数が低い時には伝送せず、８ＧＨｚ付近で急激に伝送量が増加し、アルミ板を使った基本的なラジアル導波路とほぼ等しい伝送量が得られている。また、本発明のラジアル導波路は、９ＧＨｚ以上の周波数では伝送量が減少し、フィルタ特性を持つことがわかる。このフィルタ特性は、地導体上に配設された直線導体の長さと隣接間隔との関係で決まる。
【００２２】
図３の実施例からわかるように、８ＧＨｚ付近の伝送量が大きくなるので、図４に示すような放射素子7を８ＧＨｚ付近に合わせて設計することで、ラジアルラインアンテナを得ることができる。
【００２３】
図５は、電磁界がラジアル導波路外の上方に漏洩することを防止し、伝送量をさらに増すために、長さの異なる２種類の直線導体2を使ったラジアル導波路の別の実施例である。また、電磁界を導く２種類の長さの直線導体が混在することにより、２つの周波数の電磁界を伝送させることもできる。このとき、直線導体2が自立しない材料の時には、電磁界に影響を与えない絶縁性基布で構成した短形直線導体支持膜面8を用いて、縫製技術によって接続する。
【００２４】
図６は、電磁界結合によって給電したラジアル導波路の別の実施例である。大型アンテナの場合には、図５に示すコネクタコネクタ9を用いた方式よりも、図６に示す電磁界結合による給電方式が、ケーブルが不要になり軽量化に有利である。
このような軽量化に適した給電方法として、地導体面1の給電点に開口部を設け、ラジアル導波路の電磁界が伝搬する空間と地導体面1をはさんで反対側に、回路面10上に給電回路12を配設することで、電磁界結合によって給電する方法が採られる。
【００２５】
図６の回路面10と地導体面1を繋ぐ回路面支持線状柱11は、直線導体2で兼用することも可能である。一般の電子回路では、地導体面と回路面を導体で電気的に接続した、スルーホール回路パターンが一般的であり、図６でも直線導体2で回路面10と地導体面1を電気的に接続した給電回路とすることができる。
【００２６】
図７は、本発明のラジアル導波路を使ったラジアルラインアンテナによるアレイアンテナの実施例で、地導体面1と放射素子面6を共通とし、一つのラジアル導波路を使って、ラジアルラインアンテナの放射素子パターン13を所用数配列する事により、アレイアンテナとすることができる。このとき、それぞれ一つの放射素子パターン13には、一つの給電点が地導体面1上に対応して配設される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に関する斜視図である。
【図２】地導体面上における直線導体の配列状態を示す図である。
【図３】本発明の実施例における伝送特性の測定結果を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例を用いたラジアルラインアンテナの斜視図である。
【図５】本発明の別の実施例に関する断面図である。
【図６】本発明のさらに別の実施例に関する断面図である。
【図７】本発明の実施例を用いたアレイアンテナに関する斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  …  地導体面     
２  …  直線導体
３  …  給電のための導体
４  …  地導体面上の線状導体を配設した点
５  …  給電点
６  …  放射素子面
７  …  放射素子
８  …  短形直線導体支持膜面
９  …  コネクタ
10  …  回路面
11  …  回路面支持線状柱
12  …  給電回路
13  …  放射素子パターン
14  …  電磁界結合による給電のための開口部
【図１】
2006287374.tif 000003
【図２】
2006287374.tif 000004
【図３】
2006287374.tif 000005
【図４】
2006287374.tif 000006
【図５】
2006287374.tif 000007
【図６】
2006287374.tif 000008
【図７】
2006287374.tif 000009