(57)【要約】【課題】  円形分極アレイアンテナの提供。【解決手段】  円形分極信号を受信並びに出力する円形分極アレイアンテナにおいて、回転位相差のメカニズムを具えた円形分極信号を受信する複数の円形分極アンテナユニット、各パワー接続線の長さが同じでなくそれぞれそのうち一つの円形分極アンテナユニットに接続された複数のパワー接続線、電気的にパワー接続線に接続されて円形分極アンテナの出力する円形分極信号を受信し、それを出力するパワー分配器を具え、各円形分極アンテナが複数のアンテナユニットを具え、各アンテナユニットがマイクロ域アンテナ及びスロット結合装置を具えている。【選択図】        図４
2006180444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形分極信号を受信並びに出力する円形分極アレイアンテナであって、
回転位相差のメカニズムを具えて該円形分極信号を受信する複数の円形分極アンテナと、
各パワー接続線の長さが同じでなく、並びにそれぞれそのうち一つの該円形分極アンテナと電気的に接続された複数のパワー接続線と、
これらパワー接続線に電気的に接続されてこれら円形分極アンテナの出力する円形分極信号を受信し、並びにそれを出力するパワー分配器と、
を具え、
そのうち、各円形分極アンテナが複数のアンテナユニットを具え、各アンテナユニットがマイクロ波帯アンテナとスロット結合装置を具えたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナ。
【請求項２】
請求項１記載の円形分極アレイアンテナにおいて、円形分極アンテナのアンテナユニットがパワー接続線に組み合わされて回転位相差のメカニズムを提供することを特徴とする、円形分極アレイアンテナ。
【請求項３】
請求項１記載の円形分極アレイアンテナにおいて、円形分極アレイアンテナが右旋或いは左旋分極アレイアンテナとされたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナ。
【請求項４】
請求項１記載の円形分極アレイアンテナにおいて、スロット結合装置が基板とスロットアンテナを具え、該基板の中心部分に開口が設けられて長方形スロットを形成し、該スロットアンテナの上表面に十字パターンが置かれ且つ下表面に金属伝送線が設けられたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナ。
【請求項５】
請求項４記載の円形分極アレイアンテナにおいて、金属伝導線が十字パターンと投影の交錯を発生することを特徴とする、円形分極アレイアンテナ。
【請求項６】
請求項４記載の円形分極アレイアンテナにおいて、金属伝導線が十字パターンの四つの角部と投影の交錯を発生することを特徴とする、円形分極アレイアンテナ。
【請求項７】
請求項４記載の円形分極アレイアンテナにおいて、長方形スロットが空気を収容することを特徴とする、円形分極アレイアンテナ。
【請求項８】
請求項４記載の円形分極アレイアンテナにおいて、長方形スロットが誘電材料を収容することによりアンテナの作業周波数の微調整が行なわれることを特徴とする、円形分極アレイアンテナ。
【請求項９】
請求項４記載の円形分極アレイアンテナにおいて、基板がＦＲ４のマイクロ波基板とされたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナ。
【請求項１０】
請求項４記載の円形分極アレイアンテナにおいて、スロットアンテナの基板がｄｕｒｏｉｄ  ５８７０、５８８０、或いは６０１０のマイクロ波基板とされたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナ。
【請求項１１】
請求項１記載の円形分極アレイアンテナにおいて、各アンテナユニットが更に保護膜を具え、該保護膜がマイクロ波帯アンテナの上表面に結合されたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナ。
【請求項１２】
請求項１記載の円形分極アレイアンテナにおいて、マイクロ波帯アンテナが誘電体薄膜及びパッチを具え、該パッチが該誘電体薄膜の上表面に接着されたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナ。
【請求項１３】
請求項１２記載の円形分極アレイアンテナにおいて、誘電体薄膜がプリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）薄膜とされたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナ。
【請求項１４】
請求項１２記載の円形分極アレイアンテナにおいて、パッチが矩形銅箔とされたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は円形分極アレイアンテナに係り、特に、複数の円形分極アンテナを具えた円形分極アレイアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波通信領域（例えば人工衛星通信）において、信号は電離層を通るため、一般には円形分極アレイアンテナを円形分極信号受信の媒体として使用する。このほか、同一周波数に二つの直交する分極信号が出現し得て、各分極信号はいずれもデータ搬送に用いることができるため、隣接地区で相互に垂直な分極信号（例えば右及び左旋）を使用できる。
【０００３】
図１に示される特許文献１に記載の伝統的な円形分極アレイアンテナは、入出力端５及び伝統的なアンテナ装置１−１から１−７を具えている。伝統的なアンテナ装置１−１から１−７はそれぞれフィード線３−１から３−７により入出力端５に電気的に接続されている。伝統的なアンテナ装置１−１から１−７それぞれ二つのアンテナユニットが一組とされて分極信号を受信し、並びに分極信号を入出力端５に出力し、更に入出力端５より分極信号を増幅器と復調器（図示せず）に入力し、これにより、伝統的な円形分極アレイアンテナは分極信号の伝送／受信の媒体とされる。しかし、伝統的な円形分極アレイアンテナの機能には改善の余地があり、且つ伝統的なアンテナ装置１−１から１−７の製造プロセスは比較的複雑である。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４，５４３，５７９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は伝統的な円形分極アレイアンテナの欠点を解決するため一種の円形分極アレイアンテナを提供することを目的とし、それは円形分極信号を受信並びに出力するのに用いられ、複数の回転位相差のメカニズムを具えた円形分極信号を受信する複数の円形分極アンテナユニット、各パワー接続線の長さが同じでなくそれぞれそのうち一つの円形分極アンテナユニットに接続された複数のパワー接続線、電気的にパワー接続線に接続されて円形分極アンテナの出力する円形分極信号を受信し、それを出力するパワー分配器を具え、各円形分極アンテナが複数のアンテナユニットを具え、各アンテナユニットがマイクロ波帯アンテナ及びスロット結合装置を具えている。該スロット結合装置は基板、十字スロット、及び金属伝導線を具え、該基板の中心部分の開口が長方形スロットを形成し、このほか十字スロット及び金属伝導線により形成されたパワー分配回路がそれぞれ基板の正面及び反面に位置している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、円形分極信号を受信並びに出力する円形分極アレイアンテナであって、
回転位相差のメカニズムを具えて該円形分極信号を受信する複数の円形分極アンテナと、
各パワー接続線の長さが同じでなく、並びにそれぞれそのうち一つの該円形分極アンテナと電気的に接続された複数のパワー接続線と、
これらパワー接続線に電気的に接続されてこれら円形分極アンテナの出力する円形分極信号を受信し、並びにそれを出力するパワー分配器と、
を具え、
そのうち、各円形分極アンテナが複数のアンテナユニットを具え、各アンテナユニットがマイクロ波帯アンテナとスロット結合装置を具えたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナとしている。
請求項２の発明は、請求項１記載の円形分極アレイアンテナにおいて、円形分極アンテナのアンテナユニットがパワー接続線に組み合わされて回転位相差のメカニズムを提供することを特徴とする、円形分極アレイアンテナとしている。
請求項３の発明は、請求項１記載の円形分極アレイアンテナにおいて、円形分極アレイアンテナが右旋或いは左旋分極アレイアンテナとされたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナとしている。
請求項４の発明は、請求項１記載の円形分極アレイアンテナにおいて、スロット結合装置が基板とスロットアンテナを具え、該基板の中心部分に開口が設けられて長方形スロットを形成し、該スロットアンテナの上表面に十字パターンが置かれ且つ下表面に金属伝送線が設けられたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナとしている。
請求項５の発明は、請求項４記載の円形分極アレイアンテナにおいて、金属伝導線が十字パターンと投影の交錯を発生することを特徴とする、円形分極アレイアンテナとしている。
請求項６の発明は、請求項４記載の円形分極アレイアンテナにおいて、金属伝導線が十字パターンの四つの角部と投影の交錯を発生することを特徴とする、円形分極アレイアンテナとしている。
請求項７の発明は、請求項４記載の円形分極アレイアンテナにおいて、長方形スロットが空気を収容することを特徴とする、円形分極アレイアンテナとしている。
請求項８の発明は、請求項４記載の円形分極アレイアンテナにおいて、長方形スロットが誘電材料を収容することによりアンテナの作業周波数の微調整が行なわれることを特徴とする、円形分極アレイアンテナとしている。
請求項９の発明は、請求項４記載の円形分極アレイアンテナにおいて、基板がＦＲ４のマイクロ波基板とされたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナとしている。
請求項１０の発明は、請求項４記載の円形分極アレイアンテナにおいて、スロットアンテナの基板がｄｕｒｏｉｄ  ５８７０、５８８０、或いは６０１０のマイクロ波基板とされたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナとしている。
請求項１１の発明は、請求項１記載の円形分極アレイアンテナにおいて、各アンテナユニットが更に保護膜を具え、該保護膜がマイクロ波帯アンテナの上表面に結合されたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナとしている。
請求項１２の発明は、請求項１記載の円形分極アレイアンテナにおいて、マイクロ波帯アンテナが誘電体薄膜及びパッチを具え、該パッチが該誘電体薄膜の上表面に接着されたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナとしている。
請求項１３の発明は、請求項１２記載の円形分極アレイアンテナにおいて、誘電体薄膜がプリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）薄膜とされたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナとしている。
請求項１４の発明は、請求項１２記載の円形分極アレイアンテナにおいて、パッチが矩形銅箔とされたことを特徴とする、円形分極アレイアンテナとしている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、円形分極アンテナが円形分極アレイアンテナのアレイユニットとされ、並びに円形分極アンテナの配列及び調整され、円形分極アンテナユニットが回転位相差のメカニズムを有し、並びに複数のパワー接続線及びパワー分配器が組み合わされて本発明の円形分極アレイアンテナが形成され、それは分極信号を受信し、良好な信号受信能力を具え、更に製造コストが低く且つ製造が容易である特色を有し、伝統的な円形分極アレイアンテナの欠点を防止でき、使用者の分極信号を受信するアンテナに対する要求を満足させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図２に示されるように、本発明の円形分極アンテナ１０は、アンテナユニット１２、１４、１６、１８を具え、各アンテナユニットの構造はいずれも同じであるため、アンテナユニット１２を例として説明する。図３に示されるように、アンテナユニット１２は、保護膜２２、マイクロ波帯アンテナ（支持層２４及び支持層２４の上表面に置かれたパッチ２６を包含する）、中心に長方形スロット３０を具えた基板２８、及び上表面に十字スロット３４を具えた且つ下表面に金属伝導線３６を具えた基板３２を具えている。そのうち、上表面に十字スロット３４を具え且つ下表面に金属伝導線３６を具えた基板３２はまたスロットアンテナとされ得て、並びに中心に長方形スロット３０を具えた基板２８と結合された後にスロット結合装置を形成する。これにより、上述の装置が上から下の配列順序は順に保護膜２２、マイクロ波帯アンテナ、及びスロット結合装置とされ、以下にこれについて順に説明する。
【０００９】
保護膜２２は水気、灰塵の侵入防止の保護メカニズムを提供し、好ましくは支持層２４の上表面に接着される。このほか、保護膜２２は選択的部品であり、使用者が実際の必要によりアンテナユニット１２の上表面に保護膜２２を接着するか否かを決定する。
【００１０】
支持層２４は紙、セロハン紙、プリプレグの誘電体薄膜、或いはその他の非金属材料で形成された薄膜或いは紙とされ、支持層２４の上表面にパッチ２６が置かれ、該パッチ２６は銅箔とされるのがよく、並びに支持層２４の上表面に接着されるのがよく、そのサイズは１０ｍｍ×１０ｍｍとされうる。パッチ２６のサイズは使用者の実際の必要により決定され、並びにこれに限定されるものではない。支持層２４にパッチ２６が結合されてマイクロ波帯アンテナの機能を提供する。
【００１１】
基板３２は、プラスチック板、好ましくはＦＲ４基板とされうる。基板２８の中心部分には開口があり長方形スロット３０が形成されている。該長方形スロット３０のサイズはほぼパッチ２６のサイズに等しくされるのがよい。長方形スロット３０は収容空間を形成し、これにより使用者は長方形スロット３０中に（好ましくは）空気を充満させるか、長方形スロット３０を真空とするか、或いは低誘電率の材料を挿入し、これにより円形分極信号結合により発生する誘電体損失（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｌｏｓｓ）を減らすことができる。このほか、この低誘電率の材料は本発明の円形分極アンテナ１０の作業周波数を微調整する機能を提供する。
【００１２】
基板３２は材料名称ｄｕｒｏｉｄ  ５８７０、５８８０、或いは６０１０のマイクロ波基板とされ、良好な分極信号受信能力を提供する。基板３２の上表面は一層の銅箔で被覆され、並びに銅箔の中心部分に十字パターンが形成され、これにより基板３２に十字パターンが加えられて十字スロット３４が形成される。その後、プリント回路の製造方法で、基板３２の下表面に金属伝導線３６が形成され、こうして十字スロットと金属伝導線３６を具えた基板３２がスロットアンテナと見なされ、並びに分極信号を受信し並びにパワー接続線１１に出力する。金属伝導線３６は、信号入力線３８、曲線４０、及び信号出力線４２を具えている。曲線４０のパターンは逆Ｕ形とされるのがよく、並びに十字パターンと投影の交錯を発生し、且つ電気的に信号入力線３８及び信号出力線４２に接続される。金属伝導線３６はそれぞれ十字パターンの四つの角度と投影交錯を発生し、その物理メカニズムはこの四つの角部にあって金属伝導線３６により０、９０、１８０及び２７０度の位相が形成され、並びに四つの角部が空間上、０、９０、１８０及び２７０度の相対位置を具備することにより、回転位相の物理メカニズムを形成することにあり、この物理メカニズムが続いて本発明の円形分極アンテナ１０の分配回路部分に応用される。信号入力線３８は分極信号の受信に用いられる。使用者が金属伝導線３６のパターンを設計する時、発射アンテナの角度により関係設計を行なうことで信号入力線３８に出力分極信号を曲線４０に至らせ、更に信号出力線４２より分極信号をパワー接続線１１に出力することができる。
【００１３】
パワー接続線１１、１３、１５、及び１７の一端は電気的にアンテナユニット１２、１４、１６、及び１８の信号出力線４２に接続され、別端はいずれも電気的にパワー分配器２０に接続される。このほか、パワー接続線１５の長さが最短で、且つその長さが本発明の円形分極アンテナ１０の作業周波数の４分の１波長に等しい。パワー接続線１７の長さはパワー接続線１５より更に４分の１波長長いのがよい。パワー接続線１１の長さはパワー接続線１７より更に４分の１波長長いのがよい。パワー接続線１３の長さはパワー接続線１１より更に４分の１波長長いのがよい。１そのうち４ウエーパワー分配器は２ウエーパワー分配器よりもレイアウト上のメリットを有している。
【００１４】
パワー分配器２０は好ましくは４ウエーパワー分配器（４−ｗａｙ  ｐｏｗｅｒ  ｄｉｖｉｄｅｒ）とされ、その一端はそれぞれ電気的にパワー接続線１１、１３、１５、及び１７に接続され、別端は電気的に復調器二節族されている。パワー分配器２０の機能はパワーの分配を行なって、パワー振幅部分を均一に各パワー接続線及びアンテナユニットに分配することにある。本発明の円形分極アンテナ１０の製造方法と一般のプリント回路板の製造方法は類似であり、ゆえに製造方法は簡単で且つ製造コストが低い。
【００１５】
これにより、本発明の円形分極アンテナ１０はマイクロ波帯アンテナにより分極信号を受信し、並びにスロット結合装置によりこの分極信号を受信し、並びにそれを金属伝導線３６に結合し更に金属伝導線３６の信号出力線４２よりこの分極信号を出力する。こうして、使用者はアンテナユニットの位置を調整し、並びに位相を組み合わせることで、円形分極信号を受け取ることができる。例えばアンテナユニット１２、１４、１６、１８の信号入力線３８の相対位置はそれぞれ０、９０、１８０及び２７０度とされ、更にパワー接続線１１、１３、１５、１７の長さが組み合わされ、アンテナユニット１２、１４、１６、１８の時間上の位相差は０、９０、１８０及び２７０度の分極信号とされ、本発明の円形分極アンテナ１０の円形分極信号受信の目的が達成される。このほか、アンテナユニット１２、１４、１６、１８は伝統的なアンテナ装置の改良と見なすことができ、一般の僅かに分配回路を用いる回転メカニズムをアンテナユニット１２、１４、１６、１８に運用して更に高い周波数幅の特色を具備するものとされる。このほか、使用者は金属伝導線３６のフィード順序を調整することにより、右旋或いは左旋分極信号受信の目的を実現できる。
【００１６】
図４に示されるように、本発明の円形分極アレイアンテナ５０は複数の本発明の円形分極アンテナ１０で構成され、例えば、４、１６、６４個の円形分極アンテナ１０で構成される。これは４つの本発明の円形分極アンテナ１０で構成されたものより好ましいが、これに限定されるものではない。並びにパワー接続線５２、５４、５６、５８によりパワー分配器６０と電気的接続が形成される。本発明の円形分極アレイアンテナ５０の運転原理と本発明の円形分極アンテナ１０は同じであるため説明は省略する。本発明の円形分極アレイアンテナ５０は多くの円形分極アンテナ１０を具備するほど、その分極信号の受信能力は良好となり、図５に示されるように、６４個の円形分極アンテナ１０を具えた円形分極アレイアンテナ５０の分極信号の受信能力は１６個の円形分極アンテナ１０及び４個の円形分極アンテナ１０の本発明の円形分極アレイアンテナ５０より優れている。このほか、本発明の円形分極アレイアンテナ５０は多くの本発明の円形分極アンテナ１０を具備するほど、その折り返し損失のゲイン値は低くなり、即ち本発明の円形分極アレイアンテナ５０の円形分極信号受信がますます容易となる。図６に示されるように、１１ＧＨｚから１２ＧＨの周波数帯域中、６４個の本発明の円形分極アンテナ１０を具えた本発明の円形分極アレイアンテナ５０の折り返し損失に対するゲインは使用者のこの周波数帯域中の折り返し損失のゲイン値に対する要求を満足させる。
【００１７】
本発明の円形分極アンテナと伝統的な円形分極アンテナの異なるところの一つは、一般の分配回路のみを用いる回転メカニズムがアンテナの個別ユニットのアンテナユニット１２、１４、１６、１８に運用され、この回転メカニズムが結合位置がマイクロ波帯線の４分の１波長ごとの不連続部分（十字スロットの四つの角部位置）により形成される。分配回路部分に複数のパワー接続線及びパワー分配器が組み合わされて本発明の円形分極アレイアンテナ５０が形成され、長方形スロットの調整により更に誘電体損失を減らすことができ、本発明の円形分極アレイアンテナ５０が円形分極信号を受信でき、良好な信号受信能力を具備し、更に製造コストが低く、製造が容易な特色を有するものとされ、ゆえに使用者の円形分極信号受信アンテナの要求を満足させることができる。
【００１８】
以上の実施例は本発明の実施範囲を限定するものではなく、以上の実施例及び図面の記載に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】伝統的な円形分極アレイアンテナの表示図である。
【図２】本発明の円形分極アンテナの表示図である。
【図３】本発明の円形分極アンテナのアンテナユニットの表示図である。
【図４】本発明の円形分極アレイアンテナの表示図である。
【図５】本発明の円形分極アレイアンテナのゲイン比較の表示図である。
【図６】本発明の円形分極アレイアンテナの折り返し損失比較の表示図である。
【符号の説明】
【００２０】
１−１から１−７  アンテナ装置        ３−１から３−７  フィード線
５  入出力端                          １０  円形分極アンテナ
１１、１３、１５、１７  パワー接続線
１２、１４、１６、１８  アンテナユニット
２０  パワー分配器                    ２２  保護膜
２４  支持層                          ２６  パッチ
２８  基板                            ３４  十字スロット
３６  金属伝導線                      ３８  信号入力線
４０  曲線                            ４２  信号出力線
５０  円形分極アレイアンテナ
５２、５４、５６、６８  パワー接続線  ６０  パワー分配器
【図１】
2006180444.tif 000003
【図２】
2006180444.tif 000004
【図３】
2006180444.tif 000005
【図４】
2006180444.tif 000006
【図５】
2006180444.tif 000007
【図６】
2006180444.tif 000008