(57)【要約】【課題】トリプレート型平面アンテナでは、給電線路からの放射を抑圧するため、給電線路はスロット開口間の導体の下側で引き回す必要があるが、配列基準方向に対して偏波を回転する必要がある場合、一般には放射素子を回転する方法が用いられているため、給電線路を引き回す隙間が狭くなり、給電線路どうしが近接して線路間結合が大きくなってしまう。【解決手段】第１の誘電体上に、放射素子と給電線路を形成したアンテナ回路基板を設置し、第２の誘電体上に、電波放射を目的とするスロット開口を有するスロット板を設置し、第２の誘電体の下方に前記アンテナ回路基板を重ねる際に、スロット開口が放射素子の真上になるように配置するものであって、第３の誘電体上に、放射素子及びスロット開口の配列の基準方向に対して、角度θだけ傾斜した偏波グリッドを形成した偏波グリッド基板を設置し、スロット板の上部に前記第３の誘電体を配置することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリプレート型平面アンテナにおいて、
第１の誘電体上に、放射素子と給電線路を形成したアンテナ回路基板を設置し、
第２の誘電体上に、電波放射を目的とするスロット開口を有するスロット板を設置し、
前記第２の誘電体の下方に前記アンテナ回路基板を重ねる際に、前記スロット開口が前記放射素子の真上になるように配置するものであって、
第３の誘電体上に、前記放射素子及び前記スロット開口の配列の基準方向に対して、角度θだけ傾斜した偏波グリッドを形成した偏波グリッド基板を設置し、前記スロット板の上部に前記第３の誘電体を配置することを特徴とするトリプレート型平面アンテナ。
【請求項２】
請求項１に示すトリプレート型平面アンテナにおいて、
第４の誘電体上に、無給電素子を形成した無給電基板を設置し、
前記第４の誘電体の下方に前記スロット板を重ねる際に、前記無給電素子が前記放射素子及び前記スロット開口の真上になるように配置するものであって、
前記第３の誘電体上に、前記放射素子及びスロット開口の配列の基準方向に対して、角度θだけ傾斜した偏波グリッドを形成した偏波グリッド基板を設置し、前記無給電基板の上部に前記第３の誘電体を配置することを特徴とするトリプレート型平面アンテナ。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれか一項に示す角度θは、０度より大きく、かつ、４５度以下であることを特徴とするトリプレート型平面アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波帯・ミリ波帯の送受信に用いられるトリプレート型平面アンテナの偏波面制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、マイクロ波帯・ミリ波帯の衛星通信や、衛星放送受信において、衛星側の偏波は、ある不特定の角度の傾きを持った直線偏波である場合が多いが、その場合、地球局側のアンテナの偏波も、その衛星の偏波に合わせて傾ける必要がある。
【０００３】
地球局側アンテナとして平面アンテナを使用する場合、この偏波面制御は、アンテナ全体を衛星方向に直交する面内で回転するのが最も簡単な手段ではあるが、自動車等の移動体に搭載する衛星追尾用平面アンテナでは、アンテナ全体を保護するレドームの高さをできる限り低くする必要があることから、アンテナ全体を回転する方法を使うことはできない。
【０００４】
そのため、従来から衛星追尾用平面アンテナの偏波面制御は、図５に示されるように、アンテナの放射素子５それぞれを回転する方法が採られてきた（非特許文献１あるいは非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】”ディジタルSNG平面アンテナの放射特性”，電子情報通信学会技術報告，A.P.93-22
【非特許文献２】”AntennaSystem for Mobile Video Transmission Via Satellite”，Proc.of ISAP’96
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図４、図５に示すようなトリプレート型平面アンテナの場合、給電線路６からの放射を抑圧するため、給電線路６はスロット開口７間の隙間の下側で引き回す必要があるが、図５のように放射素子５が回転していると、引き回す隙間が狭くなり、給電線路６どうしが近接して、線路間結合が大きくなってしまう。
【０００７】
そのため、各放射素子５への励振分布が所望値から大きくずれて、図６に示すような正面以外の方向に大きなビームが出てしまうという、いわゆるグレーティングローブが発生し、指向性の規定レベルをオーバするという問題点があった。
【０００８】
また、所望の偏波面が変更になるごとに、給電線路６の設計を変更する必要があり、容易に偏波面制御ができないという問題点もあった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、指向性のサイドローブレベルの上昇や、利得の低下といったアンテナ性能の低下なしに、配列の基準方向に対する偏波面の角度を容易に所望値に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は、
トリプレート型平面アンテナにおいて、
第１の誘電体上に、放射素子と給電線路を形成したアンテナ回路基板を設置し、
第２の誘電体上に、電波放射を目的とするスロット開口を有するスロット板を設置し、
前記第２の誘電体の下方に前記アンテナ回路基板を重ねる際に、前記スロット開口が前記放射素子の真上になるように配置するものであって、
第３の誘電体上に、前記放射素子及び前記スロット開口の配列の基準方向に対して、角度θだけ傾斜した偏波グリッドを形成した偏波グリッド基板を設置し、前記スロット板の上部に前記第３の誘電体を配置することを特徴とするトリプレート型平面アンテナである。
【００１１】
また、本発明は、
トリプレート型平面アンテナにおいて、
第４の誘電体上に、無給電素子を形成した無給電基板を設置し、
前記第４の誘電体の下方に前記スロット板を重ねる際に、前記無給電素子が前記放射素子及び前記スロット開口の真上になるように配置するものであって、
前記第３の誘電体上に、前記放射素子及びスロット開口の配列の基準方向に対して、角度θだけ傾斜した偏波グリッドを形成した偏波グリッド基板を設置し、前記無給電基板の上部に配置することを特徴とするトリプレート型平面アンテナである。
【００１２】
また、本発明は、前記角度θは、０度より大きく、かつ、４５度以下であることを特徴とするトリプレート型平面アンテナである。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明のトリプレート型平面アンテナによれば、アンテナの性能をほとんど低下させること無く、容易に、偏波面制御を行うことができる。特に、交差偏波識別度特性は、偏波面制御しない場合（偏波グリッド９なしで、配列の基準方向と偏波方向が同じ場合）より、向上することができる。即ち、配列の基準方向に対して、任意の偏波面角度をもつトリプレート型平面アンテナを、従来よりも容易に、しかも、より高性能に、実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のトリプレート型平面アンテナの実施例1の斜視分解図
【図２】本発明のトリプレート型平面アンテナの実施例1の上面図
【図３】本発明の無給電素子付きトリプレート型平面アンテナの実施例2の斜視分解図
【図４】従来の偏波面制御しない場合のトリプレート型平面アンテナの上面図
【図５】従来の偏波面制御した場合のトリプレート型平面アンテナの上面図
【図６】従来の課題を説明するための指向性を示す線図
【図７】偏波グリッドの動作を説明するための上面図
【図８】偏波グリッドの平行偏波成分の打ち消しを説明するための断面図
【図９】偏波グリッドあり、なしの正面利得比較図
【図１０】偏波グリッドあり、なしの指向性比較図
【図１１】偏波グリッドあり、なしの交差偏波識別度比較図
【図１２】偏波グリッドあり、なしのＶＳＷＲ比較図
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１５】
本発明の好適な実施例について、図を参照して説明する。
【００１６】
高効率な多素子アレーの実現手段として、一般にトリプレート型平面アンテナが提案されているが、本発明にかかるトリプレート型平面アンテナは、図１、図２、図３に実施例として示す構造になっている。
【００１７】
つまり、スロット板４あるいは無給電基板１０の面上に、図２に示すように、配列の基準方向に対して所定の角度θ(0＜θ≦45度)だけ傾斜した偏波グリッド９を形成した偏波グリッド基板８を、誘電体２ｃを介して設け、アンテナの偏波面を所望の角度θだけ、回転するようにしたものである。
【００１８】
本発明の第１の特徴は、トリプレート型平面アンテナにおいて、給電線路６、及び、放射素子５を、図２のように配列の基準方向と同じ方向に引き回すことができるため、給電線路間の結合によるサイドローブレベルの上昇がほとんどない。
【００１９】
また、第２の特徴は、偏波面角度θの制御は、偏波グリッド９を変更するのみでよく、アンテナ回路基板３、スロット板４、及び、無給電基板１０は全く変更する必要がないので、非常に容易に偏波面制御できる。さらに、偏波グリッド９を設けた場合でも、アンテナの正面利得は、偏波グリッド９がない場合とほとんど同じになる。
【００２０】
これは、図７に示すように、放射素子５から放射された電波は、偏波グリッド９に垂直な偏波と平行な偏波の２つの偏波成分に、分けることができるが、その垂直な偏波成分は、偏波グリッド９に影響されずそのまま偏波グリッド９を通過し放射されるが、偏波グリッド９に平行な偏波成分は、図８に示すように、直接、偏波グリッド９を通過する直接通過波と、一旦、偏波グリッド９で反射した後、再度、スロット板４等で反射して偏波グリッド９を通過する反射波が、丁度、同振幅逆位相となり、打ち消しあうため、放射されないからである。
【００２１】
そのため、スロット板４と偏波グリッド９の間隔は、約１／４λg（λg=λ/√εr、λ:自由空間波長、εr:誘電体２ｃの比誘電率）に設定し、偏波グリッド９の間隔Ｓgと太さＷgも偏波グリッド９に水平な偏波成分が、通過するものと反射するもので丁度同じくらいの大きさになるように、適切に設定する必要がある。
【００２２】
さらに具体的な実施例として、本発明にかかる、図３のような無給電素子付きトリプレート型平面アンテナの構成で、５００素子のアレーアンテナを試作したので説明する。
【００２３】
本アンテナでは、偏波面を垂直偏波から１０．８度傾けるために、偏波グリッド９を用いた。まず初めに、偏波グリッド９無しの状態で、アンテナ回路基板３、無給電基板１０、スロット板４等の設計をし、それに、スロット板４から、約１／４λg（＝約６ｍｍ）の高さに、誘電体２ｃを介して、偏波グリッド基板８を設けた。
【００２４】
ここで、偏波グリッド９の傾き角θは、１０．８度とし、図７に示したグリッド寸法Ｓｇ、Ｗｇは、実験的に調整して、最適値を求めた。
【００２５】
上記のようなアンテナを用いて、偏波グリッド基板８を取り付けた場合と取り付けない場合の正面利得（図９）、指向性（図１０）、交差偏波識別度（図１１）、ＶＳＷＲ（図１２）を比較した。
【００２６】
正面利得は、偏波グリッド９あり、なしにかかわらず、ほぼ同じである。偏波グリッド９が、交差偏波を抑圧するためだけに働いているとすれば、偏波グリッド９をつけると、ｃｏｓ（１０．８度）＝０．１５５ｄＢ程度、利得が低下するはずであるが、両者がほぼ一致していることから、偏波グリッド９により、偏波面が回転していることがわかる。
【００２７】
また、指向性、ＶＳＷＲは、ほとんど変化がなく、偏波グリッド９をおいても、アンテナ回路基板３、無給電基板１０、スロット板４の変更は、全く必要ないこともわかる。図６のような、グレーティングローブもほとんど出ていない。
【００２８】
さらに、交差偏波識別度に関しては、偏波グリッドを取り付けたことにより、大幅に向上している。図５の従来例のように、素子を回転して偏波を回転するより、大幅に簡単であるにもかかわらず、非常に良好な特性が得られた。
【００２９】
本発明によれば、前記のように、アンテナの性能をほとんど低下させることなく、容易に偏波面の制御を行うことが可能になり、また、交差偏波識別度特性においては、偏波面制御をしない場合よりも向上するのである。
【００３０】
本発明は、図１、図２に示すように、地導体１の面上に、誘電体２ａを介して、放射素子５と給電線路６を形成したアンテナ回路基板３を設置し、さらにその面上に誘電体２ｂを介して、電波放射のためのスロット開口７を有するスロット板４を、各スロット開口７が放射素子５の真上に来るように設置したトリプレート型平面アンテナにおいて、配列基準方向に対して所定の角度θ（０＜θ≦４５度）だけ傾斜した偏波グリッド９を形成した偏波グリッド基板８を、誘電体２ｃを介してスロット板４の面上全体に渡り設けることを特徴としている。
【００３１】
また本発明は、図３に示すように、スロット板４の上部に誘電体２ｄを介して、無給電素子１１を形成した無給電基板１０を、無給電素子１１が放射素子５及びスロット開口７の真上に来るように設置した、無給電素子付きトリプレート型平面アンテナにおいて、配列に対して所定の角度θ（０＜θ≦４５度）だけ傾斜した偏波グリッド９を形成した偏波グリッド基板８を、誘電体２ｃを介して無給電基板１０の面上全体に渡り設けることを特徴としている。
【００３２】
本実施例では偏波グリッド９の傾きの一例として１０．８度としたが、実用に際して様々な傾きを要するものであり、この角度に限定するものではない。
【符号の説明】
【００３３】
１…地導体、
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…誘電体、
３…アンテナ回路基板、
４…スロット板、
５…放射素子、
６…給電線路、
７…スロット開口、
８…偏波グリッド基板、
９…偏波グリッド、
１０…無給電基板、
１１…無給電素子。
【図１】
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【図２】
2011142514.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011142514.tif 000006
【図５】
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【図６】
2011142514.tif 000008
【図７】
2011142514.tif 000009
【図８】
2011142514.tif 000010
【図９】
2011142514.tif 000011
【図１０】
2011142514.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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