(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の渦巻状導体から構成されその渦巻状導体の中心部に給電点を有する複数のスパイラルエレメントが誘電体基板上に形成されたスパイラルアンテナにおいて、
隣接するスパイラルエレメントの間の誘電体基板上のスペースに、無給電導体ループが形成され、該無給電導体ループの上に電波吸収体が設けられていることを特徴とするスパイラルアンテナ。
【請求項２】
前記無給電導体ループは、複数のスパイラルエレメントの配置構造の中心点に対して、対称的に配置されることを特徴とする請求項１記載のスパイラルアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体基板上に複数のスパイラルエレメントを有するスパイラルアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来技術である２アームスパイラルアンテナの概念的斜視図である。２アームスパイラルエレメント１は、平面円板状の誘電体基板７の上に形成された２本の渦巻状導体１ａ，１ｂからなり、中心部に給電点５ａ，５ｂを有している。この種のスパイラル放射素子が形成された誘電体基板７は、円筒状のバックキャビティ９の円形開口面上に装着されることが多く、バックキャビティ９の内部には電波吸収体が充填され、該電波吸収体がスパイラル放射素子からキャビティ内部に放射された電波を吸収するようになっている。
【０００３】
図８は、円筒状のバックキャビティ９の円形開口面上に装着された誘電体基板７上に、２つのスパイラルエレメント１，２が形成されたデュアルスパイラルアンテナの概念的斜視図である。同図に示すデュアルスパイラルアンテナの第１のスパイラルエレメント１は、平面円板上の誘電体基板７の上に形成された２本の渦巻状導体１ａ，１ｂと、渦巻状導体１ａ，１ｂの中心部に給電点５ａ，５ｂを有しており、同時に製作される第２のスパイラルエレメント２は、２本の渦巻状導体２ａ，２ｂと、渦巻状導体２ａ，２ｂ中心部に給電点６ａ，６ｂを有している。バックキャビティ９の内部には電波吸収体が充填され、スパイラル放射素子からキャビティ内部に放射された電波を吸収するようになっている。
【０００４】
図８において、スパイラルエレメント１，２は各々の中心付近では円に沿った渦巻形状であるが、外周に行くに従ってバックキャビティ９の円形開口を２つに分割した半円に沿った渦巻形状に徐々に変化する。このように１つの円の中に複数のスパイラルエレメント１，２を持つことにより、複数のアンテナを持ったことと同様の効果が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の複数のスパイラルエレメントを持つスパイラルアンテナにあっては、一方のスパイラルエレメントに給電したとき、隣接するスパイラルエレメント間との相互結合により、他方のスパイラルエレメント上に電流が誘起され、これが他方のスパイラルエレメントから輻射されることによって、ビームパターンに乱れが発生する、という課題がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、アンテナエレメント間の相互結合を抑制することができるスパイラルアンテナを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、複数の渦巻状導体から構成されその渦巻状導体の中心部に給電点を有する複数のスパイラルエレメントが誘電体基板上に形成されたスパイラルアンテナにおいて、
隣接するスパイラルエレメントの間の誘電体基板上のスペースに、無給電導体ループが形成され、該無給電導体ループの上に電波吸収体が設けられることを特徴とする。
【０００８】
アンテナは送受可逆素子であるので、送信の場合についてのみ以下説明するが、受信の場合も同様である。あるスパイラルエレメントの中心部の給電点に電力が供給された場合、スパイラルエレメントを構成する渦巻状導体に沿つて中心から外周に向かって流れる電流が発生する。広帯域アンテナであるスパイラルアンテナの動作周波数のうち低周波数帯では、輻射領域が渦巻状導体の外周付近であるため、外周付近まで電流振幅は大きく、その結果、近接する他方のスパイラルエレメントに電流を誘起しやすい。他方のスパイラルに誘起された電流は、逆旋成分と不平衡成分を多く含むため、輻射することによりビームパターンに乱れが発生する。しかしながら、誘電体基板上の、隣接するスパイラルエレメントの間のスペースに適切な寸法の無給電導体ループを形成し、さらに無給電導体ループ上に電波吸収体を設けた場合、該隣接するスパイラルエレメント間は無給電導体ループによってシールドされるため、他方のスパイラルエレメントには、結合により誘起される電流は発生しない。またスパイラルエレメントとの結合により無給電導体ループに誘起された電流は、電波吸収体によって吸収される。その結果、相互結合によって発生する電流の輻射は存在せず、中心部の給電点から電力を供給されたスパイラルエレメントのみが電波を輻射するため良好なビームパターンが得られる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、無給電導体ループは、複数のスパイラルエレメントの配置構造の中心点に対して、対称的に配置することを特徴とする。これによって、ビームパターンの対称性を維持させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１は本発明に係るスパイラルアンテナをデュアルスパイラルアンテナとして実施したときの実施形態の概念的斜視図、図２は図１のスパイラルアンテナの、誘電体基板上に製作されたスパイラルエレメントパターンの概念的平面図である。
【００１２】
まず構成を説明すると、スパイラルエレメント１が、円形状の誘電体基板７上にフォトエッチング等で形成された２本の渦巻状導体１ａ、１ｂから構成されており、この渦巻状導体１ａ、１ｂの中心部に給電点５ａ，５ｂを有している。同様にスパイラルエレメント２が、誘電体基板７上にスパイラルエレメント１と同時にフォトエッチング等で形成された２本の渦巻状導体２ａ，２ｂから構成されており、この渦巻状導体２ａ，２ｂの中心部に給電点６ａ，６ｂを有している。スパイラルエレメント１と２は、それぞれ同方向に巻かれている。
【００１３】
２つのスパイラルエレメント１，２間には、さらに、無給電導体ループ３，３が形成されている。この無給電導体ループ３，３は、誘電体基板７の上にスパイラルエレメント１，２と同時に形成することができ、可能な限り各スパイラルエレメント１，２の渦巻状導体１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂに接近するようにこれらの導体１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂに外周付近に沿う部分を持つループとなっている。２つの無給電導体ループ３，３は、円形平面の誘電体基板７の中心に対して、言いかえれば、２つのスパイラルエレメント１，２の配置構造の中心点に対して、対称に配置される。そして、これらの無給電導体ループ３、３上には、熱硬化型の電波吸収体８が塗布されている。電波吸収体８は、２つのスパイラルエレメント１、２の外縁部の上にも塗布されているとよい。
【００１４】
誘電体基板７は、円筒状のバックキャビティ９によって、物理的に支えられている。バックキャビティ９の内部は空洞構造または電波吸収体が充填されており、スパイラルエレメント１、２からの後方への輻射を防ぐようになっている。
【００１５】
次に、この実施形態の作用を説明する。
【００１６】
アンテナは送受可逆素子であるので、ここでは送信の場合について説明するが、受信の場合も同様である。スパイラルエレメント１の中心部５ａ，５ｂの給電点に電力が供給された場合、スパイラルエレメント１を構成する渦巻状導体１ａ，１ｂには中心から外周に向かって流れる電流が発生する。広帯域アンテナであるスパイラルアンテナの動作周波数のうち低周波数帯では、輻射領域が渦巻状導体の外周付近であり、外周付近まで電流振幅は大きい。そのため従来の構成のように、無給電導体ループ３，３がない場合には、他方の近接するスパイラルエレメント２ａ，２ｂに電流が誘起され、誘起された電流が輻射することによりビームパターンに乱れが発生する。しかしながら、本実施形態では、無給電導体ループ３，３が形成されているため、スパイラルエレメント１，２間は無給電導体ループ３，３によってシールドされ、スパイラルエレメント２には電流は誘起されない。またスパイラルエレメント１との結合により無給電導体ループ３，３に誘起された電流は、無給電導体ループ３，３上に塗布された電波吸収体８によって吸収される。その結果、相互結合によってスパイラルエレメント２に発生する電流の輻射は存在せず、中心部の給電点５ａ，５ｂから電力を供給されたスパイラルエレメント１のみが電波を輻射するため良好なビームパターンが得られる。
【００１７】
図３及び図４は、本実施形態によるデュアルスパイラルアンテナと、無給電導体ループが無い従来のデュアルスパイラルアンテナにおいて、それぞれ、一方のスパイラルエレメントに給電したときの、ビームスキントの比較である。図４では、低周波数帯において、ビームスキントが大きく、ビームパターンに乱れが生じていることがわかる。一方、図３では、広帯域にわたって、ビームスキントが小さくなっており、ビームパターンの乱れが低減されることがわかる。
【００１８】
図５は、互いに逆方向に巻かれたスパイラルエレメントを有する第２の実施形態の概念的平面図である。
【００１９】
この実施形態では、スパイラルエレメント１１が、誘電体基板７上にフォトエッチング等で形成された２本の渦巻状導体１１ａ、１１ｂから構成されており、この渦巻状導体１１ａ、１１ｂの中心部に給電点１５ａ，１５ｂを有している。同様にスパイラルエレメント１２が、誘電体基板７上にスパイラルエレメント１１と同時にフォトエッチング等で形成された２本の渦巻状導体１２ａ，１２ｂから構成されており、この渦巻状導体１２ａ，１２ｂの中心部に給電点１６ａ，１６ｂを有している。この実施形態のスパイラルエレメント１１，１２は、互いに逆方向に巻かれたものとなっている。
【００２０】
２つのスパイラルエレメント１１，１２間には、さらに、無給電導体ループ３，３が形成されている。この無給電導体ループ３，３は、誘電体基板７の上にスパイラルエレメント１１、１２と同時に形成される。無給電導体ループ３，３は、それぞれ、各スパイラルエレメント１１，１２の渦巻状導体１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂの外周付近に沿う部分を持つようにして、ループを形成している。この無給電導体ループ３，３の上には、熱硬化型の電波吸収体８が塗布される。第１実施形態と同様に、２つの無給電導体ループ３，３は、円形平面の誘電体基板７の中心に対して、言いかえれば、２つのスパイラルエレメント１１，１２の配置構造の中心点に対して、対称に配置され、この無給電導体ループ３，３の上には、熱硬化型の電波吸収体８が塗布される。また、電波吸収体８は、２つのスパイラルエレメント１１、１２の外縁部の上にも塗布されているとよい。
【００２１】
この第２実施形態においても、無給電導体ループ３，３が装着された場合はスパイラルエレメント１１，１２間は無給電導体ループ３，３によってシールドされるためスパイラルエレメント１２には電流は誘起されずスパイラルエレメント１２からの電波の幅射はない。またスパイラルエレメント１１との結合により無給電導体ループ３，３に誘起された電流は、無給電導体ループ３，３上に塗布された電波吸収体８によって吸収され、第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
【００２２】
図６は、４つのスパイラルエレメントを有する第３実施形態の概念的平面図である。
【００２３】
この実施形態では、４つのスパイラルエレメント２１，２２，２３，２４が、それぞれ２本の渦巻状導体から構成され、各渦巻状導体の中心部に給電点を有している。これら渦巻状導体は、誘電体基板７上にフォトエッチング等で同時に形成され、互いの渦巻が互いに９０度ずつその渦巻の位相がずれるように配置されている。
【００２４】
それぞれ隣接する２つのスパイラルエレメント間には、さらに、無給電導体ループ２６が形成されている。この無給電導体ループ２６は、誘電体基板７の上にスパイラルエレメント２１，２２，２３，２４と同時に形成される。無給電導体ループ２６は、それぞれ、各スパイラルアンテナ２１，２２，２３，２４の渦巻状導体の外周付近に沿う部分を持つようにして、ループを形成している。また、４つのスパイラルエレメント２１，２２，２３，２４の中央のスペースにも、無給電導体ループ２８が形成されている。但し、無給電導体ループ２８は、省略することも可能である。これらの無給電導体ループ２６，２８は、円形平面の誘電体基板７の中心に対して、言いかえれば、４つのスパイラルエレメント２１，２２，２３，２４の配置構造の中心点に対して、対称に配置され、これらの無給電導体ループ２６，２８の上には、熱硬化型の電波吸収体８が塗布される。また、電波吸収体８は、すべてのスパイラルエレメント２１，２２，２３，２４の外縁部の上にも塗布されているとよい。
【００２５】
この実施形態においても、前実施形態と同様の効果が得られ、隣接するスパイラルエレメント間の結合を抑制することができる。
【００２６】
尚、以上の実施形態では、２つの渦巻状導体を持つ２アームスパイラルアンテナエレメントを有するスパイラルアンテナについて説明したが、これに限るものではなく、４アームスパイラルアンテナエレメントを複数有するスパイラルアンテナについても同様に適用可能であり、同等の作用・効果が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、隣接するスパイラルエレメントの間の誘電体基板上のスペースに、無給電導体ループを形成し、該無給電導体ループの上に電波吸収体を設けることにより、隣接するスパイラルエレメント間の相互結合によって発生する電流の輻射を抑制し、アンテナの指向特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２つのスパイラルエレメントを持つデュアルスパイラルアンテナの概念的斜視図である。
【図２】図１のスパイラルアンテナの、誘電体基板上に形成されたスパイラルエレメントパターンの概念的平面図である。
【図３】本実施形態によるデュアルスパイラルアンテナにおいて、一方のスパイラルエレメントに給電したときのビームスキントの周波数特性を表すグラフである。
【図４】無給電導体ループが無い従来のデュアルスパイラルアンテナにおいて、一方のスパイラルエレメントに給電したときのビームスキントの周波数特性を表すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態の概念的平面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の概念的平面図である。
【図７】従来のスパイラルアンテナの概念的斜視図である。
【図８】従来のデュアルスパイラルアンテナの概念的斜視図である。
【符号の説明】
１，２，１１，１２，２１，２２，２３，２４  スパイラルエレメント
１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ  渦巻状導体
３，２６，２８  無給電導体ループ
５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ  給電点
７  誘電体基板
８  電波吸収体
【図１】
0004018847.tif 000002
【図２】
0004018847.tif 000003
【図３】
0004018847.tif 000004
【図４】
0004018847.tif 000005
【図５】
0004018847.tif 000006
【図６】
0004018847.tif 000007
【図７】
0004018847.tif 000008
【図８】
0004018847.tif 000009