JP2000022426A - アレーアンテナ装置および無線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相走査方式のような半導体素子を用いるこ
となく、またアンテナ装置の全体を回転させることもな
く、指向性合成によるビーム走査を容易に行えるように
したアレーアンテナ装置およびそれを用いた無線装置を
提供する。 【解決手段】 固定部側に導体板３１と誘電体ストリッ
プ２１による誘電体線路を構成し、可動部側に導体板３
２と誘電体ストリップ２２による誘電体線路を構成し、
両者間で方向性結合器を構成する。アレーアンテナ部の
誘電体板１３には複数の直線アレーアンテナを形成する
とともに、給電部としてのマイクロストリップ線路３に
接続する。そして可動部の変位によって給電部３に対す
る給電点を変えて、各直線アレーアンテナに対する給電
位相および各素子アンテナに対する給電電力を変化さ
せ、これによってビームの方向を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ビームの放射方
向を変えられるようにしたアレーアンテナ装置およびそ
れを用いた無線装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複数の放射素子を配列してなるアレーア
ンテナは、その指向性合成が容易であるという利点を生
かして、高い機能性の要求される分野で用いられてい
る。

【０００３】アレーアンテナの特徴の１つは、高速なビ
ーム走査が可能なことである。従来、このようなアレー
アンテナにおけるビーム走査は機械走査方式と電子走査
方式とに大別され、このうち電子走査方式としては、 (1) 位相走査方式 (2) 周波数走査方式 (3) 給電点切替走査方式 が挙げられる。

【０００４】(1) の位相走査方式は、図１６に示すよう
に、各素子アンテナの給電位相を移相器で制御し、指向
性合成を行うものである。

【０００５】(2) の周波数走査方式は、給電線の周波数
特性を利用して、各素子アンテナの励振位相を変化させ
て指向性合成を行うものである。

【０００６】(3) の給電点切替走査方式は、いくつかの
マルチビームを発生し得る多端子のアレーアンテナに対
する入力ポートを選択切り替えすることによって、ビー
ムを切り替えるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記周波数走査方式で
は、アンテナ自体は比較的簡単に構成できる反面、広い
周波数帯域が必要なために送受信機系統が複雑となる。
また、位相走査方式では、移相器の制御次第で高い自由
度を持った走査が可能であるが、移相器およびその制御
回路部分に、超高周波用の高価な半導体素子や電子スイ
ッチが必要であるため、全体に低コストに実現できない
という問題があった。また、給電点切替走査方式ではハ
イブリッド回路や移相器を用い、入力ポートの切り替え
によってビームの方向を切り替えるものであるため、ビ
ーム走査が段階的となり、より微細な走査を行う場合
や、連続的に走査を行うには適していなかった。

【０００８】なお、機械走査方式では、図１７に示すよ
うに、平面アンテナ全体をモータなどで回転（揺動）さ
せることによって走査することになるが、アンテナ全体
を変位させるものであるため、全体に大型で重くなると
いう問題があった。

【０００９】この発明の目的は上述した従来の問題を解
消して、指向性合成によるビーム走査を容易に行えるよ
うにしたアレーアンテナ装置およびそれを用いた無線装
置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数の素子
アンテナ間をつなぎ、且つ前記複数の素子アンテナに対
して共用する線状給電部を有するアレーアンテナと、送
信信号または受信信号を伝送する第１の線路と、この第
１の線路と前記給電部とにそれぞれ電磁気的に結合し
て、第１の線路と前記給電部との間で信号の伝送を行う
第２の線路とから構成し、第１の線路および給電部に対
して第２の線路を相対変位自在に設ける。この第２の線
路の相対変位によって、第１の線路および給電部に対す
る第２の線路の結合位置が変化する。給電部に対する第
２の線路の結合位置が変化することにより、給電部に接
続されている複数の素子アンテナに対する給電位相およ
び給電電力が変化して、これらによって定まるビームの
指向性が変化する。

【００１１】図１は本願発明のアレーアンテナ装置の構
成例を示している。（Ａ）に示す例では、第２の線路が
第１の線路と給電部にそれぞれ電磁気的に結合したま
ま、図における左右方向に相対変位する。この第２の線
路の変位によって、第２の線路による給電部に対する給
電点が変化する。この給電点と２つの素子アンテナとの
線路長が変化するため、２つの素子アンテナに対する給
電位相および給電電力が変化する。このことによって２
つの素子アンテナによる合成ビームの指向性が変化す
る。

【００１２】図２は上記給電点の変位に対するビームの
中心軸の偏角（チルト角）の関係を示す図である。給電
点が図１の（Ａ）における右方向に変位する程、左側の
素子アンテナに比べて右側の素子アンテナに対する給電
位相が進み、また給電電力が大きくなるため、ビームの
中心軸は左方向へチルトする。

【００１３】このことは、素子アンテナが３つ以上の場
合についても同様であり、例えば図１の（Ｂ）に示す例
では、複数の素子アンテナを直線上に配置して直線アレ
ーアンテナを構成し、給電部に対する給電点の変位によ
って各素子アンテナに対する給電位相と給電電力が変化
する。

【００１４】また、図１の（Ｃ）に示す例では、複数の
素子アンテナを直線上に配置した直線アレーナンテナを
平行に配置するとともに、これらを給電部に接続するこ
とによって平面アレーアンテナを構成している。（Ｄ）
の場合も同様である。

【００１５】また、この発明は、複数の素子アンテナの
複数の直線アレーアンテナを略平行に配置するとともに
給電部に接続し、各素子アンテナの励振振幅分布を等振
幅分布にする給電回路を設ける。

【００１６】たとえば図１４の（Ａ）に示すように、ｙ
方向に配列した８つの素子アンテナによる直線アレーア
ンテナを構成し、各素子アンテナの励振振幅が略等しく
なるように構成する。

【００１７】図１４の（Ｂ）はその場合の、ｙ方向の各
素子アンテナにおける励振振幅の分布を示している。こ
こでグレー部分が放射に寄与する電圧または電流の励振
振幅、白部分が放射に寄与していない部分である。
（Ｃ）は各素子アンテナにおける励振振幅のみの分布を
示している。これに対して、直線アレーアンテナの素子
アンテナをすべて同一とした場合は、図１４の（Ｄ）お
よび（Ｅ）に示すように、各素子アンテナにおける励振
振幅の分布は給電部から遠ざかる程、指数関数的に減少
する分布となる。

【００１８】この発明では、各素子アンテナの励振振幅
分布が等振幅分布となるので、開口面効率が高くなり利
得が向上する。また、ビームの方向は図１５に示すよう
に直線アレーアンテナに対して垂直となり、前記直線ア
レーアンテナの配列方向に直交する面内で、すなわちア
レーアンテナの形成面に垂直な面内で、ビームを走査す
ることができるため、機器への組み込み性が向上する。

【００１９】また、この発明は、第１と第２の線路を誘
電体線路で構成し、給電部をマイクロストリップ線路で
構成する。この構造により、第１と第２の線路で相対変
位可能な誘電体線路による方向性結合器を容易に構成す
ることができ、且つ給電部を構成する基板にマイクロス
トリップによるパッチアンテナを容易に構成することが
できる。そのため、全体に小型化のアレーアンテナ装置
が得られる。

【００２０】また、この発明は、前記アレーアンテナ装
置を用い、第２の線路を第１の線路および給電部に対し
て相対変位させる駆動手段を設け、第１の線路に送信回
路または受信回路を接続することによって無線装置を構
成する。これにより、駆動手段の駆動と送信回路または
受信回路の動作によって、所定方向にビームを向けて送
信または受信を容易に行えるようになる。上記駆動手段
は、前記第２の線路部分のみを変位させればよいので、
小型のモータなどによって駆動できる。そのため小型化
および低コスト化が図れる。しかもビームの方向を微細
な間隔で、または連続的に制御できるようになる。

【００２１】

【発明の実施の形態】第１の実施形態に係るアレーアン
テナ装置の構成を図３を参照して説明する。図３におい
て（Ａ）はアレーアンテナ装置の上面図、（Ｂ）は
（Ａ）におけるＡ−Ａ部分の断面図である。図３におい
て１１は固定部側の誘電体板であり、下面の略全面に接
地電極を形成し、上面に第１の線路としてのマイクロス
トリップ線路を形成している。１２は可動部側の誘電体
板であり、下面の略全面に接地電極を形成し、上面に第
２の線路としてのマイクロストリップ線路を形成してい
る。１３はアレーアンテナ部の誘電体板であり、その上
面に４ａ〜４ｄ，５ａ〜５ｄ，６ａ〜６ｄ，７ａ〜７ｄ
で示すパッチアンテナを形成するとともに、それらを図
に示すように給電線路で直列に接続している。これによ
って４つの直線アレーアンテナ１４，１５，１６，１７
を構成している。そして、これらの直線アレーアンテナ
を給電部３に接続している。すなわち給電部３から分岐
させている。

【００２２】図３の（Ｂ）に示すように、誘電体線路１
２に設けた第２の線路２の端部はアレーアンテナ部の誘
電体板１３に設けた給電部３に近接させていて、この部
分で電磁界結合させている。一方、マイクロストリップ
線路１とマイクロストリップ線路２とは平行に近接配置
させていて、方向性結合器を構成している。この例で
は、設計上入力電力の全てを出力側に伝搬させる方向性
結合器（以下「０ｄＢカプラ」という。）を構成してい
て、マイクロストリップ線路１からの送信電力の殆どを
マイクロストリップ線路２へ伝搬させる。逆に、受信電
力の殆どをマイクロストリップ線路２からマイクロスト
リップ線路１へ伝搬させる。

【００２３】図３の（Ａ）に示した各直線アレーアンテ
ナ１４〜１７のパッチ間の間隔は、線路上の波長で１波
長またはその整数倍の関係となるように定めている。図
３の（Ａ）に示す例では、マイクロストリップ線路２に
よる給電部３への給電点はＰで示す位置にあるが、可動
部である誘電体板１２を図における左右方向に変位させ
ることによって、給電点はＰ１４からＰ１７まで変化す
る。給電点がＰ１５とＰ１６のちょうど中間点にある
時、４ａ〜４ｄの直線アレーアンテナ１４と１７には同
位相で給電され、同様に直線アレーアンテナ１５と１６
にも同位相で給電される。従って、この場合、各パッチ
アンテナへの給電位相および給電電力が給電点を中心と
して左右対称関係となり、ビームの中心軸はアレーアン
テナ部の誘電体板１３に垂直で且つ直線アレーアンテナ
１４〜１７に平行な面内を向くことになる。

【００２４】可動部の誘電体板１２が上述した状態から
右方向に変位して、図３の（Ａ）に示すように中央から
右へずれれば、直線アレーアンテナ１６，１７に対する
給電位相は直線アレーアンテナ１４，１５に対する給電
位相より進むことになる。またＰ点から直線アレーアン
テナ１６，１７側を見たインピーダンスと、Ｐ点から直
線アレーアンテナ１５，１４側を見たインピーダンスと
に差が生じ、直線アレーアンテナ１６，１７の各パッチ
アンテナに対する給電電力は直線アレーアンテナ１４，
１５の各パッチアンテナに対する給電電力より大きくな
る。従って、ビームの中心軸は図における左方向へ傾く
ことになる。

【００２５】但し、給電点が１波長を超えてさらに移動
するような場合には、給電点の移動にともなう給電位相
は周期的に変動する。従って、可動部の変位による給電
点の移動とビームのチルト角の変化との関係は線形では
ない。

【００２６】しかし、直線アレーアンテナ１４〜１７の
給電部３に対する接続点の間隔と給電点から、各直線ア
レーアンテナの各素子アンテナへの給電位相および給電
電力は予め計算可能であり、給電部３への給電点の変化
に対するビームの指向性パターンおよびビームの中心軸
の変化は予めシミュレーションできる。また実測も可能
である。したがって所定の指向性およびビームの方向を
得るために必要な点に給電されるように、誘電体板１２
の位置を決定すればよい。

【００２７】次に第２の実施形態に係るアレーアンテナ
装置の構成を図４を参照して説明する。この例では、誘
電体線路を用いる。図４の（Ａ）は上部の導体板を取り
除いた状態での上面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ
部分の断面図である。３１は固定部側の誘電体線路の下
部の導体板であり、上部の導体板３８との間に誘電体ス
トリップ２１を挟み込む構造によって誘電体線路を構成
している。３２は可動部の誘電体線路を構成する下部の
導体板であり、上部の導体板３９との間に誘電体ストリ
ップ２２を挟み込むことによって誘電体線路を構成して
いる。３３はアレーアンテナ部の誘電体線路の下部の導
体板であり、上部の導体板４０との間に誘電体ストリッ
プ２３〜２７を挟み込む構造によって誘電体線路を構成
している。このうち誘電体ストリップ２３は給電部を構
成し、誘電体ストリップ２４〜２７を給電部２３の所定
位置から分岐させている。

【００２８】上部の導体板４０の誘電体ストリップ２４
〜２７に沿った位置には、Ｓで示す複数のスロットを設
けている。このスロット部分で誘電体線路を伝搬する電
磁波が外部へ放射されるようにしている。この誘電体ス
トリップ２４〜２７とスロットによって、直線アレーア
ンテナ３４〜３７を構成している。

【００２９】誘電体ストリップ２１による固定部側の誘
電体線路と誘電体ストリップ２２による可動部側の誘電
体線路とは０ｄＢカプラとしての方向性結合器を構成し
ている。また、誘電体ストリップ２３による給電部の誘
電体線路と誘電体ストリップ２２による可動部側の誘電
体線路とも０ｄＢカプラとしての方向性結合器を構成し
ている。従って、可動部の位置に係わらず、送信電力の
殆どが可動部の誘電体線路を介して給電部へ伝送され、
受信電力の殆どが可動部の誘電体線路を介して固定部側
の誘電体線路へ伝送される。

【００３０】一方、可動部が図における左右方向に変位
すれば、給電部２３に対する給電点が移動する。この可
動部の変位に対する直線アレーアンテナへの給電位相お
よび各素子アンテナ（スロットアンテナ）の振幅の関係
は第１の実施形態の場合と同様である。次に、第３の実
施形態に係るアレーアンテナ装置の構成を図５および図
６を参照して説明する。このアレーアンテナ装置は誘電
体線路とマイクロストリップ線路とを用いたものであ
り、図５の（Ａ）は誘電体線路部分の上部の導体板を取
り除いた状態での上面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−
Ａ部分の断面図である。また図６は図５（Ｂ）の部分拡
大図である。これらの図において、３１は固定部側の誘
電体線路の下部の導体板であり、上部の導体板３８との
間に誘電体ストリップ２１を挟み込む構造によって誘電
体線路を構成している。３２は可動部の誘電体線路を構
成する下部の導体板であり、上部の導体板３９との間に
誘電体ストリップ２２を挟み込むことによって誘電体線
路を構成している。１３はアレーアンテナ部の誘電体板
であり、その上面に複数のパッチアンテナを形成すると
ともに、それらを図に示すように給電線路で接続してい
る。これによって４つの直線アレーアンテナを構成して
いる。そして、これらの直線アレーアンテナを給電部３
に接続している。

【００３１】アレーアンテナ部の誘電体板１３の構成は
第１の実施形態として図３に示したものと同様である。
誘電体ストリップ２２とその上下の導体板とによる可動
部の誘電体線路とアレーアンテナ部のマイクロストリッ
プ線路からなる給電部３とは図６に示すように直交させ
ている。これにより可動部の誘電体線路を伝搬するＬＳ
Ｍ０１モードの信号とマイクロストリップ線路とが磁界
結合する。

【００３２】誘電体ストリップ２１による固定部側の誘
電体線路と誘電体ストリップ２２による可動部側の誘電
体線路とは０ｄＢカプラとしての方向性結合器を構成し
ている。可動部が図における左右方向に変位すれば、給
電部３に対する給電点が移動する。この可動部の変位に
対する直線アレーアンテナへの給電位相および各パッチ
アンテナへの給電電力の関係は第１の実施形態の場合と
同様である。次に、第４の実施形態に係るアレーアンテ
ナ装置の構成を図７〜図９を参照して説明する。

【００３３】図７の（Ａ）は全体の斜視図、（Ｂ）はそ
の水平横断面図である。図において４１は固定部側の導
波管、４２は可動部側の導波管、４３はアレーアンテナ
部の導波管である。導波管４２は導波管４１と４３の間
で、図に示す矢印方向に変位する。図７の（Ｂ）に示す
ように、導波管４１の導波管４２に対向する側面にはス
リット５１を形成していて、導波管４２の導波管４１に
対向する側面には開口部５２ａを形成している。同様に
導波管４３の導波管４２に対向する側面にはスリット５
３を形成していて、導波管４２の導波管４３に対向する
側面には開口部５２ｂを形成している。この構造によ
り、導波管４１と４３との間は、導波管４２を介して結
合する。

【００３４】導波管４３は、この例では４３ａ〜４３ｅ
で示す５つの導波管部分で構成していて、各導波管部分
の端部は、スリット５３として開口していて、且つ隣接
部分にも開口部を形成している。従ってスリット５３に
対する開口部５２ｂの対向位置によって各導波管４３ａ
〜４３ｅとの結合量が変わる。各導波管４３ａ〜４３ｅ
の上面には、後述するようにそれぞれ複数の素子アンテ
ナを設けていて、直線アレーアンテナ４４〜４８を構成
している。

【００３５】図８は図７に示した各導波管部分４３ａ〜
４３ｅに設ける直線アレーアンテナの構成を示す図であ
り、（Ａ）は１つの導波管部分の構成を示す斜視図、
（Ｂ）はその断面図である。また、図９は他の直線アレ
ーアンテナを構成す斜視図である。

【００３６】図８に示す例では、導波管４３（４３ａ〜
４３ｅのいずれか）の上面には誘電体板５６を配置して
いる。誘電体板５６の上面には５４ａ〜５４ｄで示すパ
ッチアンテナを形成している。導波管４３の上面には各
パッチアンテナ５４ａ〜５４ｄの下部に相当する位置に
開口部を形成していて、各パッチアンテナから導波管内
部へ結合ピン５５ａ〜５５ｄを突出させている。この例
では、図８の（Ａ）における左手前の面が可動部の導波
管に設けたスリット５３を形成する面であり、給電部と
なる。この給電部に近い程、結合ピン５５の長さを短く
し、給電部から離れる程長くしている。これにより各パ
ッチアンテナにおける励振振幅の分布が等振幅分布とな
るようにしている。

【００３７】図９に示す例では、導波管４３の上面に５
７ａ〜５７ｄで示すスロットを形成して、スロットアン
テナによる直線アレーアンテナを構成している。この場
合も図における左手前が給電部であり、給電部から離れ
る程、スロットの位置を導波管の中央寄りにして、各ス
ロットにおける励振振幅の分布が等振幅分布となるよう
にしている。

【００３８】次に、第５の実施形態に係るアレーアンテ
ナ装置の部分斜視図および断面図を図１０に示す。図４
に示した例では、誘電体ストリップに沿って誘電体線路
の上部導体板にスロットを設けることによって、スロッ
トアンテナによる直線アレーアンテナを構成したが、こ
の第５の実施形態は誘電体線路により給電回路を構成す
るとともに、パッチアンテナを設けたものである。

【００３９】図１０の（Ａ）は部分斜視図、（Ｂ）はそ
の部分断面図である。図１０において５９は素子アンテ
ナとしてのパッチアンテナであり、誘電体板５８の表面
の所定箇所に配置している。誘電体線路の上部導体板４
０には誘電体ストリップの位置に沿って開口部を形成し
ていて、これらの開口部上にパッチアンテナ５９が配置
されるような位置関係としている。これにより誘電体ス
トリップ２４をパッチアンテナ５９に電磁界結合させて
給電を行う。

【００４０】次に、各素子アンテナにおける励振振幅の
分布が等振幅分布となるようにした他の例を図１１に示
す。同図においてｐはそれぞれ誘電体板上に形成しパッ
チアンテナであり、１４〜１７は直線アレーアンテナを
構成している。（Ａ）に示すように、各直線アレーアン
テナに対しては、マイクロストリップ線路の２分岐を繰
り返してトーナメント形状の給電回路を構成している。
そして各直線アレーアンテナに対する給電回路を、給電
部であるマイクロストリップ線路３に接続している。こ
の構造により、１つの直線アレーアンテナ上の各パッチ
アンテナにおける励振振幅の分布が等振幅分布となる。

【００４１】また図１１の（Ｂ）に示す例では、パッチ
アンテナを直列に接続するとともに各直線アレーアンテ
ナのパッチアンテナｐを給電部３から離れる程、幅ｗａ
〜ｗｄを順次広くしている。パッチアンテナ間の間隔Ｌ
および各パッチアンテナの高さ寸法ｈはこの例では同一
としている。このような構造とすれば、給電部であるマ
イクロストリップ線路３からの距離が離れる程、給電電
力が低くなるが、パッチアンテナの大きさによって、そ
の低下が補正され、１つの直線アレーアンテナ上の各パ
ッチアンテナにおける励振振幅の分布が等振幅分布とな
る。

【００４２】このようにして、各素子アンテナにおける
励振振幅の分布を等振幅分布にすることにより、開口面
効率が高くなり利得が向上する。また、前記直線アレー
アンテナの配列方向に直交する面内で、すなわちアレー
アンテナの形成面に垂直な面内で、ビームを走査するこ
とができる。ビームの軸が１平面内で扇形を描くように
走査させる場合には、一般に、機器の或る平面に垂直な
面内でビームを走査させるが、上記の作用により、機器
の平面に平行にアレーアンテナを配置すればよく、機器
への組み込み性が向上する。因みに、複数のパッチアン
テナを直列に接続して成る直線アレーアンテナを給電部
３に接続した構造で、各パッチアンテナを同一形状にし
た場合、給電部に近いパッチアンテナである程、励振振
幅が大きくなるので、ビームの軸は、給電部側（図１１
に示した例では紙面の頭部方向）へ傾いてしまう。

【００４３】なお、図１１では、マイクロストリップ線
路によって給電回路を構成したが、図１１の（Ａ）に示
したトーナメント構造の給電回路を誘電体線路で構成し
てもよい。その場合、２分岐部分を、電力を２等分する
３ｄＢ方向性結合器で構成すればよい。

【００４４】次に、上記各種アレーアンテナ装置を用い
た無線装置の構成を図１２に示す。この例ではアレーア
ンテナ装置を受信アンテナとして用いている。２段の低
雑音増幅回路ＬＮＡは受信信号を増幅し、帯域通過フィ
ルタＢＰＦは所定周波数帯域成分のみ選択する。オシレ
ータＯＳＣはローカル信号を発振し、ミキサＭＩＸはＢ
ＰＦの出力信号とローカル信号とをミキシングして中間
周波信号を生成する。中間周波増幅回路ＩＦａｍｐはこ
の信号を増幅して受信回路部へ与える。

【００４５】次に、例えば衛星局と地上局との間で通信
を行う無線装置に適用した例を図１３に示す。同図に示
す例では、回転テーブル上にアレーアンテナ部およびそ
のアレーアナテナ部に対する給電位相などを制御する移
相器部を設けている。このアレーアンテナ部と移相器部
は、既に幾つかの実施形態で示したアレーアンテナ装置
のいずれかの構成を採ればよい。

【００４６】コンバータは移相器部から出力される受信
信号を中間周波信号に変換し、受信機へ出力する。また
アンテナ制御回路は受信信号のレベルを監視し、そのレ
ベルが所定値を下回った時、方位角制御回路または仰角
制御回路を起動する。方位角制御回路は回転テーブルを
回転させるモータを駆動する。また仰角制御回路は移相
器部の可動部を変位させる。

【００４７】通信相手である送信局（衛星局）と、この
受信局（地上局）との間の時間的な相対変位の仕方が予
め予測できる場合には、アンテナ制御回路はコンバータ
の出力レベルの低下に応じて方位角制御回路を作動させ
て回転テーブルを所定方向に所定角度だけ回転させ、ま
た仰角制御回路を作動させて、移相器部の可動部を所定
方向に所定量だけ変位させればよい。もし、上記送信局
と受信局との相対変位の仕方が一定でない場合には、方
位角または仰角を微小量だけ変位させて、コンバータの
出力レベルの変化方向を検出し、コンバータの出力が最
大となるように方位角および仰角の制御を行って、アレ
ーアンテナ部の受信ビームが常に送信局側を向くように
制御すればよい。

【００４８】なお、移相器部の可動部の変位は、例えば
可動部にラックギアを設け、これに噛合するピニオンギ
アをモータの回転軸に設けて、モータの回転によって可
動部を直線変位させたり、可動部に螺旋状に切った雌ネ
ジを設け、回転モータによって固定部側に軸支させた雄
ネジを回転させることによって可動部を直線変位させる
ようにしてもよい。また、ウォームギアを用いてもよ
い。さらに可動部と固定部との間に直線状に配列した磁
極を形成して、リニアモータを構成し、可動部を直接直
線変位させるようにしてもよい。

【００４９】

【発明の効果】この発明によれば、固定部側の第１の線
路と給電部にそれぞれ結合する第２の線路の変位によ
り、給電部に対する給電位置が変化し、給電部に接続さ
れている複数の素子アンテナに対する給電位相および給
電電力が変化して、これらによって定まるビームの指向
性が変化するので、アレーアンテナ装置の一部を機械的
に変位させるだけで、指向性合成によるビーム走査を容
易に行えるようになる。そのため、従来の周波数走査方
式のように送受信機系統が複雑となることがなく、位相
走査方式のように超高周波用の高価な半導体素子や電子
スイッチを必要とせず、全体に低コストに実現できる。
しかも従来の給電点切替走査方式のようにビーム走査が
段階的とならずに、より微細な走査や連続的な走査が可
能となる。

【００５０】また、この発明によれば、各素子アンテナ
における振幅が等振幅分布となる給電回路を設けたた
め、開口面効率が高くなり利得が向上する。しかもアレ
ーアンテナの形成面に垂直な面内で、ビームを走査する
ことができるため、機器への組み込み性が向上する。

【００５１】また、この発明によれば、第１と第２の線
路を誘電体線路で構成し、給電部をマイクロストリップ
線路で構成したため、第１と第２の線路で相対変位可能
な誘電体線路による方向性結合器を容易に構成すること
ができ、且つ給電部を構成する基板にマイクロストリッ
プによるパッチアンテナを容易に構成することができ
る。そのため、全体に小型化のアレーアンテナ装置が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のアレーアンテナ装置の構成例を示す
図

【図２】アレーアンテナ装置の給電点に対するチルト角
の変化の例を示す図

【図３】第１の実施形態に係るアレーアンテナ装置の構
成を示す図

【図４】第２の実施形態に係るアレーアンテナ装置の構
成を示す図

【図５】第３の実施形態に係るアレーアンテナ装置の構
成を示す図

【図６】図５の部分拡大断面図

【図７】第４の実施形態に係るアレーアンテナ装置の構
成を示す図

【図８】同アレーアンテナ装置の直線アレーアンテナの
構成を示す図

【図９】同アレーアンテナ装置の他の直線アレーアンテ
ナの構成を示す図

【図１０】誘電体線路により給電回路を構成したアレー
アンテナ装置の構成を示す図

【図１１】等振幅分布をなすアレーアンテナ装置の給電
回路の構成およびパッチアンテナの構成を示す図

【図１２】無線装置の一例を示す回路図

【図１３】他の無線装置の構成を示すブロック図

【図１４】直線アレーアンテナの励振振幅の等振幅分布
と指数分布の例を示す図

【図１５】等振幅分布によるビームの方向を示す図

【図１６】従来の位相走査方式のアレーアンテナの構成
を示す図

【図１７】平面アンテナによるビーム走査の例を示す図

【符号の説明】

１−マイクロストリップ線路（第１の線路） ２−マイクロストリップ線路（第２の線路） ３−マイクロストリップ線路（給電部） ４〜７−パッチアンテナ（素子アンテナ） １１−誘電体板（固定部） １２−誘電体板（可動部） １３−誘電体板（アレーアンテナ部） １４〜１７−直線アレーアンテナ ２１−誘電体ストリップ（第１の線路） ２２−誘電体ストリップ（第２の線路） ２３−誘電体ストリップ（給電部） ２４〜２７−誘電体ストリップ ３１〜３３−下部導体板 ３４〜３７−直線アレーアンテナ ３８〜４０−上部導体板 ４１〜４３−導波管 ４４〜４８−直線アレーアンテナ ５１，５３−スリット ５２−開口部 ５４，５９−パッチアンテナ ５５−結合ピン ５６，５８−誘電体板 ５７−スロット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA09 AA11 AB06 CA02 CA03 DA03 DB02 DB03 EA01 EA03 FA32 GA02 HA01 HA05 HA10 JA07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の素子アンテナ間をつなぎ、且つ前
   記複数の素子アンテナに対して共用する線状の給電部を
   有するアレーアンテナと、送信信号または受信信号を伝
   送する第１の線路と、この第１の線路と前記給電部とに
   それぞれ電磁気的に結合して、第１の線路と前記給電部
   との間で信号の伝送を行う第２の線路とから成り、第１
   の線路および前記給電部に対して第２の線路を相対変位
   自在に設け、該変位によって第１の線路および前記給電
   部に対する第２の線路の結合位置を変化させるようにし
   たアレーアンテナ装置。
2. 【請求項２】 それぞれ複数の素子アンテナを設けた複
   数の直線アレーアンテナを略平行に配置するとともに前
   記給電部に接続し、前記各素子アンテナの励振振幅分布
   を等振幅分布にする給電回路を設けて前記アレーアンテ
   ナを構成した請求項１に記載のアレーアンテナ装置。
3. 【請求項３】 前記第１の線路と前記第２の線路をそれ
   ぞれ誘電体線路とし、前記給電部をマイクロストリップ
   線路とした請求項１または２に記載のアレーアンテナ装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のうちいずれかに記載のア
   レーアンテナ装置を用い、前記第２の線路を前記第１の
   線路および前記給電部に対して相対変位させる駆動手段
   を設け、前記第１の線路に送信回路または受信回路を接
   続して成る無線装置。