JP4089043B2

JP4089043B2 - ビームスキャン用平面アンテナ

Info

Publication number: JP4089043B2
Application number: JP29767298A
Authority: JP
Inventors: 岳央道坂; 雅彦太田; 久良水柿; 喜一金丸
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd; Resonac Corp
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1998-10-20
Filing date: 1998-10-20
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2018-10-20
Also published as: JP2000124727A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波やミリ波帯の送受信に用いられるビームスキャン用平面アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射方向の角度を時間と共に変化させ、一定の範囲にくまなく電波を放射するビームスキャンアンテナには、システムからの信号をスキャンする電波に変換するレンズとして、ロトマンレンズがよく使用されており、このロトマンレンズの構成は、図３（ａ）に示すように、システムとの接続線路１０及び給電線路４を形成した給電基板６と、その裏面に形成された地導体３とからなるマイクロストリップ構造であり、給電線路４にコネクタなどを介して、同軸線路１５によって放射素子５に接続されている。
また、部品点線を減らし、あるいは形状を小型化するために、図３（ｂ）に示すように、給電線路４と放射素子５とを電磁的に接続する構造とすることもできる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような図３（ａ）に示すようなアンテナは、放射素子５の数により同軸線路１５の数が増えるうえに、放射素子５と同軸線路１５の接続にはんだ付が必要となり組立工程が多く、立体構造のため薄型化することも困難である。
また、図３（ｂ）に示すようなアンテナは、ロトマンレンズパターン８から続く接続線路１６と放射素子５との接続に電磁結合を用いているが、ロトマンレンズパターン８と放射素子５との距離が近づいてしまうと放射指向性を低下させることがあり、これを避けるためにこの距離を離すと、接続線路１６が長くなり給電基板６の小型化が困難になる上に、線路損失が増大するという課題がある。
【０００４】
本発明は、アンテナの薄型化、組立工程の簡略化に優れ、アンテナを小型化できるビームスキャン用平面アンテナを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のビームスキャン用平面アンテナは、システムとの接続部１０４とロトマンレンズ部１０３とビームスキャンアンテナ部１０２とをこの順に積層した平面アンテナであって、ビームスキャンアンテナ部１０２には、放射素子５０とそれに接続された給電線路４０とロトマンレンズ部１０３に電磁接続した第１の接続部５１を組とするアンテナ群を複数形成した給電基板６１と、放射素子５０の位置に相当する箇所に第１のスロット２を有する第１の地導体１１と、給電基板６１と地導体１１との間に第１の誘電体３１と、第１の接続部５１の位置に相当する箇所に第２のスロット７１を有する第２の地導体１２と、給電基板６１と第２の地導体１２との間に第２の誘電体３２を備え、ロトマンレンズ部１０３には、ロトマンレンズパターン８と、ロトマンレンズパターン８に接続されロトマンレンズパターン８と前記第１の接続部５１とを接続するための第２の接続部５２と、ロトマンレンズパターン８に接続されロトマンレンズパターン８とシステムとの接続部１０４とを電磁的に接続するための第３の接続部９２とを有するロトマンレンズ基板６２と、前記第２の地導体１２とロトマンレンズ基板６２との間に第３の誘電体３３と、前記第３の接続部９２に相当する箇所に第３のスロット７２を有する第３の地導体１３と、ロトマンレンズ基板６２と第３の地導体１３との間に第４の誘電体３４を備え、第３の地導体１３、第４の誘電体３４、ロトマンレンズ基板６２、第３の誘電体３３、第２の地導体１２、第２の誘電体３２、給電基板６１、第１の誘電体３１、第１の地導体１１の順に積層して構成されたことを特徴とする。
【０００６】
このようなアンテナにおいて、システムとの接続部１０４が、ロトマンレンズ基板６２の第３の接続部９２の位置に相当する箇所に第４の接続部９１と、少なくともその第４の接続部９１とシステムとの接続線路１０１とを形成した接続基板６３と、第３の地導体１３と接続基板６３との間に第５の誘電体３５と、少なくとも前記第４の接続部９１の位置に相当する箇所に第４の地導体１４と、前記接続基板６３と第４の地導体１４との間に第６の誘電体３６とを有し、第４の地導体１４、第６の誘電体３６、接続基板６３、第５の誘電体３５、第３の地導体１３の順に積層されて構成されたものであることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の、給電基板６１には、ポリイミドフィルムを基材とし、その上に銅箔を貼り合わせた銅張り積層フィルムの不要な銅箔をエッチング除去して、放射素子５０とそれに接続された給電線路４０とロトマンレンズ部１０３に電磁接続した第１の接続部５１を組とするアンテナ群を複数形成することができ、ポリエチレンテレフタレートフィルムにアルミ箔を貼り合わせたフレキシブル基板でも構成できる。
同様にして、ロトマンレンズ基板６２、接続基板６３を作製することができる。
【０００８】
第１の地導体１１には、どのような金属板あるいはプラスチックにめっきした板でも用いることができるが、特にアルミニウム板を用いれば、軽量で安価に製造でき好ましい。
第２の地導体１２，第３の地導体１３、第４の地導体１４も同様にして作製することができる。
【０００９】
第１の誘電体３１，第２の誘電体３２，第３の誘電体３３，第４の誘電体３４，第５の誘電体３５、及び第６の誘電体３６には、空気、比誘電率の低い発泡体などを用いるのが好ましい。
【００１０】
【実施例】
図１に示すように、ビームスキャンアンテナ部１０２には、給電基板６１として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを基材とし、その上に厚さ３５μｍの銅箔を貼り合わせた銅張り積層フィルムの不要な銅箔をエッチング除去して、放射素子５０とそれに接続された給電線路４０とロトマンレンズ部１０３に電磁接続した第１の接続部５１を組とするアンテナ群を複数形成し、第１の地導体１１として、厚さ０．６ｍｍのアルミニウム板を用い、放射素子５０の位置に相当する箇所に、第１のスロット２を一辺を自由空間波長λ₀の０．５９倍の正方形の形状で、配列間隔は自由空間波長λ₀の０．９０倍とし、給電基板６１と第１の地導体１１との間の第１の誘電体３１と給電基板６１と第２の地導体１２との間の第２の誘電体３２に、厚さ０．３ｍｍ、比誘電率１．１の発泡体を用い、第２の地導体１２として、厚さ０．６ｍｍのアルミニウム板を用い、第１の接続部５１の位置に相当する箇所に第２のスロット７１を設けた。
ロトマンレンズ部１０３には、ロトマンレンズ基板６２として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを基材とし、その上に厚さ３５μｍの銅箔を貼り合わせた銅張り積層フィルムの不要な銅箔をエッチング除去して、ロトマンレンズパターン８と、ロトマンレンズパターン８に接続されロトマンレンズパターン８と前記第１の接続部５１とを接続するための第２の接続部５２と、ロトマンレンズパターン８に接続されロトマンレンズパターン８とシステムとの接続部１０４とを電磁的に接続するための第３の接続部９２とを形成し、前記第２の地導体１２とロトマンレンズ基板６２との間の第３の誘電体３３とロトマンレンズ基板６２と第３の地導体１３との間の第４の誘電体３４に、厚さ０．３ｍｍ比誘電率１．１の発泡体を用い、第３の地導体１３に厚さ３ｍｍのアルミニウム板を用い、前記第３の接続部９２に相当する箇所に第３のスロット７２を形成した。
システムとの接続部１０４に、接続基板６３として、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを基材とし、その上に厚さ３５μｍの銅箔を貼り合わせた銅張り積層フィルムの不要な銅箔をエッチング除去して、ロトマンレンズ基板６２の第３の接続部９２の位置に相当する箇所に第４の接続部９１と、少なくともその第４の接続部９１とシステムとの接続線路１０１とを形成し、第３の地導体１３と接続基板６３との間の第５の誘電体３５と前記接続基板６３と第４の地導体１４との間の第６の誘電体３６に、厚さ０．３ｍｍ比誘電率１．１の発泡体を用い、少なくとも前記第４の接続部９１の位置に相当する箇所に、第４の地導体１４として、厚さ１ｍｍのアルミニウム板を用いた。
このようにして形成した、システムとの接続部１０４とロトマンレンズ部１３とビームスキャンアンテナ部１０２とを、第４の地導体１４、第６の誘電体３６、接続基板６３、第５の誘電体３５、第３の地導体１３、第４の誘電体３４、ロトマンレンズ基板６２、第３の誘電体３３、第２の地導体１２、第２の誘電体３２、給電基板６１、第１の誘電体３１、第１の地導体１１の順に積層して構成した。
このようにして、図２に示す指向性をもつアンテナが構成できた。図２（ａ）はビーム方向が真正面のときの指向特性であり、図２（ｂ）は、真正面から２°ビーム方向を傾けたときの指向特性であり、図２（ｃ）は真正面からビーム方向を４°傾けたときの指向特性である。
【００１１】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明によって、アンテナの薄型化、組立工程の簡略化に優れ、アンテナを小型化できるビームスキャン用平面アンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明の効果を説明するためのビーム方向が真正面のときの指向特性を示す線図であり、（ｂ）は、真正面から２°ビーム方向を傾けたときの指向特性を示す線図であり、（ｃ）は真正面からビーム方向を４°傾けたときの指向特性を示す線図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は、共に、従来例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１．地導体１１．第１の地導体
１２．第２の地導体１３．第３の地導体
１４．第４の地導体
２．第１のスロット
３．地導体
３１．第１の誘電体３２．第２の誘電体
３３．第３の誘電体３４．第４の誘電体
３５．第５の誘電体３６．第６の誘電体
４．給電線路４０．給電線路
５．放射素子５０．放射素子
５１．第１の接続部５２．第２の接続部
６、給電基板
６１．給電基板６２．ロトマンレンズ基板
６３．接続基板
７１、第２のスロット７２．第３のスロット
８．ロトマンレンズパターン
９１．第４の接続部９２．第３の接続部
１０．システムとの接続線路１０１．システムとの接続線路
１０２．ビームスキャンアンテナ部
１０３．ロトマンレンズ部
１０４．システムとの接続部
１５．同軸線路
１６．接続線路

Claims

システムとの接続部（１０４）とロトマンレンズ部（１０３）とビームスキャンアンテナ部（１０２）とをこの順に積層した平面アンテナであって、
ビームスキャンアンテナ部（１０２）には、放射素子（５０）とそれに接続された給電線路（４０）とロトマンレンズ部（１０３）に電磁接続した第１の接続部（５１）を組とするアンテナ群を複数形成した給電基板（６１）と、放射素子（５０）の位置に相当する箇所に第１のスロット（２）を有する第１の地導体（１１）と、給電基板（６１）と地導体（１１）との間に第１の誘電体（３１）と、第１の接続部（５１）の位置に相当する箇所に第２のスロット（７１）を有する第２の地導体（１２）と、給電基板（６１）と第２の地導体（１２）との間に第２の誘電体（３２）を備え、
ロトマンレンズ部（１０３）には、ロトマンレンズパターン（８）と、ロトマンレンズパターン（８）に接続されロトマンレンズパターン（８）と前記第１の接続部（５１）とを接続するための第２の接続部（５２）と、ロトマンレンズパターン（８）に接続されロトマンレンズパターン（８）とシステムとの接続部（１０４）とを電磁的に接続するための第３の接続部（９２）とを有するロトマンレンズ基板（６２）と、前記第２の地導体（１２）とロトマンレンズ基板（６２）との間に第３の誘電体（３３）と、前記第３の接続部（９２）に相当する箇所に第３のスロット（７２）を有する第３の地導体（１３）と、ロトマンレンズ基板（６２）と第３の地導体（１３）との間に第４の誘電体（３４）を備え、
第３の地導体（１３）、第４の誘電体（３４）、ロトマンレンズ基板（６２）、第３の誘電体（３３）、第２の地導体（１２）、第２の誘電体（３２）、給電基板（６１）、第１の誘電体（３１）、第１の地導体（１１）の順に積層して構成されたことを特徴とするビームスキャン用平面アンテナ。
システムとの接続部（１０４）が、ロトマンレンズ基板（６２）の第３の接続部（９２）の位置に相当する箇所に第４の接続部（９１）と、少なくともその第４の接続部（９１）とシステムとの接続線路（１０１）とを形成した接続基板（６３）と、第３の地導体（１３）と接続基板（６３）との間に第５の誘電体（３５）と、少なくとも前記第４の接続部（９１）の位置に相当する箇所に第４の地導体（１４）と、前記接続基板（６３）と第４の地導体（１４）との間に第６の誘電体（３６）とを有し、第４の地導体（１４）、第６の誘電体（３６）、接続基板（６３）、第５の誘電体（３５）、第３の地導体（１３）の順に積層されて構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のビームスキャン用平面アンテナ。