(57)【要約】【課題】ＶＳＷＲが良好となる周波数帯域を広くすることができ、広帯域用途への使用が可能なグリッドアレーアンテナを提供する。【解決手段】導体からなる接地板２上に比誘電率εｒ＝２．６、高さｈ＝０．０６７λの絶縁層３を設け、この絶縁層３上に半径ρ＝０．００２９λの線状導体４により、長さＬ＝０．７３３λの長辺部１０と、長さＳ＝０．３６７λの短辺部１１を持つ複数の格子７を構成する。そして、線状導体４により構成した格子の長辺部１０の幅２ρ＝０．００５８λに対して、短辺部１１の導体幅Ｗｘを例えば０．１７０λと広く形成する。更に、上記短辺部１１の真下の絶縁層３に例えば高さｈ’＝０．０１７λ、幅Ｗｘ＝０．１７０λ、長さＳ＝０．３６７λの大きさ絶縁層３を設ける。また、接地板２の同軸給電点Ｆから給電ピン５を線状導体４の接続点Ｆ’に接続して給電部を構成し、同軸線６により給電する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体からなる接地板と、前記接地板上に設けられる絶縁層と、前記絶縁層上において線状導体により構成される長辺部と短辺部からなる複数の格子と、短辺部の真下に設けられる空気層と、前記線状導体に給電する給電手段とを具備し、前記格子を構成する短辺部の導体幅を長辺部より広く形成したことを特徴とするグリッドアレーアンテナ。
【請求項２】
前記線状導体の短辺部を金属板で形成し、長辺部を金属棒あるいは金属線で形成して前記短辺部の金属板に接続したことを特徴とする請求項１に記載のグリッドアレーアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＶＨＦ帯〜ＥＨＦ帯で使用されるグリッドアレーアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＶＨＦ帯〜ＥＨＦ帯で使用されるアンテナにおいて、線状導体を使用して格子状に形成してなるグリッドアレーアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
従来のグリッドアレーアンテナは、図７に示すように導体からなる接地板２上に絶縁層３を設け、この絶縁層３上に同一線径の線状導体４により、概ね１波長の長辺部１０と概ね半波長の短辺部１１により複数の格子（グリッド）を構している。そして、上記接地板２の同軸給電点Ｆから給電ピン５を線状導体４の接続点Ｆ’に接続して給電部を構成する。上記同軸給電点Ｆは、同軸線６により給電される。
【０００４】
上記のように構成された従来のグリッドアレーアンテナ１Ａは、概ね半波長の短辺部１１からの電磁波放射により、短辺部１１の位置に半波長ダイポールアンテナを配置したアレーアンテナ指向性に近似したペンシルビームアンテナを実現することができる。
【０００５】
半波長ダイポールアレーアンテナにおいては各半波長ダイポールアンテナへの給電線路が必要となるが、グリッドアレーアンテナにおいては複数の格子（グリッド）を構成する線状導体４を配置する簡易な構成でペンシルビームアンテナを実現することができる。
【特許文献１】特開２００３−２５８５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようにグリッドアレーアンテナはペンシルビームアンテナを簡易な構成で実現できるが、ＶＳＷＲが良好となる周波数帯域が狭く、周波数変化による最大利得からの低下量も大きいため狭帯域用途への使用に限られるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ＶＳＷＲが良好となる周波数帯域を広くすることにより、広帯域用途への使用が可能なグリッドアレーアンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るグリッドアレーアンテナは、導体からなる接地板と、前記接地板上に設けられる絶縁層と、前記絶縁層上において線状導体により構成される長辺部と短辺部からなる複数の格子と、短辺部の真下に設けられる空気層と、前記線状導体に給電する給電手段とを具備し、前記格子を構成する短辺部の導体幅を長辺部より広く形成したことを特徴とする。  
また、本発明は、前記線状導体の短辺部を金属板で形成し、長辺部を金属棒あるいは金属線で形成して前記短辺部の金属板に接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、導体からなる接地板上に絶縁層を設け、この絶縁層上に、線状導体により長辺部と短辺部からなる複数の格子を構成し、前記線状導体に給電するようにしたグリッドアレーアンテナにおいて、前記格子を構成する短辺部の導体幅を長辺部より広く形成し、更にこの短辺部の真下に空気層を設けることにより、ＶＳＷＲが良好となる周波数帯域を広くし、広帯域用途への使用可能なグリッドアレーアンテナを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
（第１実施形態）
図１の（ａ）は本発明の第１実施形態に係わるグリッドアレーアンテナ１の斜視図、（ｂ）は同正面図、図２は同側面図である。また、この実施形態は、試験周波数を２６．１２５ＧＨｚ（波長λ２６．１２５≒約１１．５ｍｍ）で行なった場合について示している。
【００１１】
本実施形態に係わるグリッドアレーアンテナ１は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように導体からなる接地板２上に比誘電率εｒが例えば２．６で、高さｈの絶縁層３を設ける。また、接地板２及び絶縁層３は、ｙ方向の長さがＧｙ、ｘ方向の長さがＧｘに設定される。
【００１２】
上記絶縁層３上に例えば半径ρ＝０．００２９λ２６．１２５の線状導体４により、長さＬの長辺部１０と、長さＳの短辺部１１を持つ複数の格子（グリッド）７を構成する。この場合、格子（グリッド）７は、長辺部１０の幅２ρ＝０．００５８λ２６．１２５に対して、短辺部１１の導体幅Ｗｘを例えば０．１７λ２６．１２５と広く形成している。
【００１３】
また、上記格子（グリッド）７と絶縁層３のｘ、ｙ方向の各外側縁との間隔をＳｘ、Ｓｙに設定する。  
そして、上記短辺部１１の真下の絶縁層３に空気層１２を設ける。この空気層１２は、例えば直方体の形状に形成し、高さをｈ’、幅を短辺部１１と同じＷｘ、長さをＳに設定する。
【００１４】
また、図７に示した従来例の場合と同様に、接地板２の同軸給電点Ｆから給電ピンを線状導体４の接続点Ｆ’に接続して給電部を構成し、上記同軸給電点Ｆに同軸線により給電する。
【００１５】
上記各部の寸法は、例えば次のように設定する。  
ρ    ＝０．００２９λ２６．１２５
Ｌ    ＝０．７３３λ２６．１２５
Ｓ    ＝０．３６７λ２６．１２５
Ｗｘ  ＝０．１７０λ２６．１２５
Ｇｘ  ＝２．５３３λ２６．１２５
Ｇｙ  ＝２．８３３λ２６．１２５
ｈ    ＝０．０６７λ２６．１２５
Ｓｘ＝Ｓｙ＝０．５λ２６．１２５
ｈ’  ＝０．０１７λ２６．１２５
図３は上記本発明の第１実施形態に係わるグリッドアレーアンテナ１及び従来のグリッドアレーアンテナ１ＡのＶＳＷＲ−周波数特性図である。実線ａは本発明による空気層１２を設けた場合のＶＳＷＲ−周波数特性であり、破線ｂは空気層１２が無い場合のＶＳＷＲ−周波数特性である。ＶＳＷＲが良好となる周波数帯域は、明らかに本発明による空気層１２を設けた場合の方が従来例より広くなっており、ＶＳＷＲが２以下の帯域幅は約１３％である。
【００１６】
図４は本発明の第１実施形態に係わるグリッドアレーアンテナ１の放射特性を示したもので、ペンシルビームアンテナとして動作していることがわかる。また、直交偏波成分はきわめて低く、−３０ｄＢ以下である。また、図４には表れない主ビームの半値幅は、主要断面で約２６°であった。
【００１７】
図５は本発明の第１実施形態に係わるグリッドアレーアンテナ１の利得（Gain）−周波数特性図であり、最大利得１６．５ｄＢｉが得られている。図５において、実線ａは本発明による空気層１２を設けた場合の利得−周波数特性であり、破線ｂは空気層１２が無い場合の利得−周波数特性である。
【００１８】
上記線状導体４は、例えば金属板あるい金属箔を打ち抜くことによっても形成可能であり、更に、形成した線状導体をＰＥＴ等によりラミネートし、形状保持するための補強をしても良い。
【００１９】
上記絶縁層３は比誘電率１以上の誘電体でも良く、例えば銅張り基板等をエッチングし、マイクロストリップ線路として線状導体及び接地板を形成することができる。あるいは、プラスチックやセラミックに導電ペーストの等を塗布することによっても線状導体及び接地板を形成することができる。この時、格子（グリッド）７の長辺部１０及び短辺部１１の長さは絶縁層３の比誘電率に応じた割合で比誘電率１の場合より短くなる。
【００２０】
なお、本発明によるグリッドアレーアンテナ１は、格子（グリッド）７を構成する長辺部１０の線状導体厚と短辺部１１の線状導体厚は特に同じである必要はなく、例えば長辺部１０を薄く、短辺部１１を厚くしても良く、あるいは長辺部１０を厚く、短辺部１１を薄くしても良い。また、絶縁層３は、線状導体４を保持可能な手段があれば絶縁物を配置しなくても良い。
【００２１】
（第２実施形態）
図６は本発明の第２実施形態に係わるグリッドアレーアンテナ１の構成例を示したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は同側面図である。周波数の低いＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯等ではグリッドアレーアンテナ１の面積が広く、更に絶縁層３の厚さも厚くなるため基板等では高価格となり、重くもなる。
【００２２】
図６に示す第２実施形態では、上記第１実施形態における短辺部１１を金属板４１で製作し、金属板４１と別体の金属棒あるいは金属線４２を長辺部１０として半田付けやネジ止め等により金属板４１に接続し、線状導体を構成するようにしたものである。
【００２３】
このように構成とすることにより、低い周波数帯でも比較的安価にグリッドアレーアンテナを実現することができる。また、線状導体全体の支持も、各短辺部１１を短辺程度の大きさの中空の絶縁物３１にて支持することにより軽量化を図ることができる。
【００２４】
なお、上記実施形態では、空気層１２の形状を直方体に形成した場合について説明したが、その他、例えば円柱、三角柱等の形状でも良い。また、空気層１２を製作し易くするために絶縁層３を空気層１２の厚さｈ’までの部分と、それ以外に分けることにより、空気層１２部分は穴だけで、それ以外の部分は銅張り基板で製作し、接着剤等で張り付ても良い。
【００２５】
給電形態としては同軸給電以外にも、グリッド中央からスロットにより結合するスロット結合給電型（例えば「グリッドアレーアンテナの数値解析IX）」１９９６電子情報通信学会ソサエティ大会，Ｂ−１０５）でも良い。
【００２６】
また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係わるグリッドアレーアンテナの斜視図、（ｂ）は同正面図。
【図２】同実施形態に係わるグリッドアレーアンテナの側面図。
【図３】同実施形態に係わるグリッドアレーアンテナ及び従来のグリッドアレーアンテナのＶＳＷＲ−周波数特性図。
【図４】同実施形態に係わるグリッドアレーアンテナの放射特性図。
【図５】同実施形態に係わるグリッドアレーアンテナ利得−周波数特性図。
【図６】（ａ）は本発明の第２実施形態に係わるグリッドアレーアンテナの正面図、（ｂ）は同側面図。
【図７】（ａ）は従来のグリッドアレーアンテナの正面図、（ｂ）は同側面図。
【符号の説明】
【００２８】
１…グリッドアレーアンテナ、２…接地板、３…絶縁層、４…線状導体、５…給電ピン、６…同軸線、７…格子（グリッド）、１０…長辺部、１１…短辺部、１２…空気層、３１…絶縁物、４１…導体板、４２…導体線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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