JP2000101328A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の大型化や制御部の複雑化等を来すこと
なく、簡易な構成で垂直面チルト角及びビーム幅を同時
に可変とすると共に、垂直面の複数のアンテナ素子から
なるアンテナにも対応することができるアンテナ装置を
提供する。 【解決手段】 直列に配置されたアンテナ素子１−１〜
１−Ｎをそれぞれスイッチ回路２−１〜２−Ｎを介して
給電線路３と接続し、制御回路５から供給する電圧レベ
ルによって各スイッチ回路の動作電圧レベルを設定す
る。そして、入出力端子４から高周波信号とこれに重畳
したスイッチ制御信号を入力し、スイッチ制御信号が動
作電圧レベル以上となるスイッチ回路のみを動作させ
る。これにより、ＯＮ状態となったスイッチ回路におい
て電力分配と次段側の給電線路との接続がなされ、ＯＮ
状態のスイッチ回路と接続されたアンテナ素子のみから
高周波信号が放射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信システム
において使用するアンテナ装置に係り、特に、必要に応
じたビーム幅及びチルト角を簡易な制御回路により制御
可能とするアンテナ装置の発明に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アンテナ装置においては、垂
直面ビームを制御するアンテナ構成を有するものとし
て、各アンテナ素子にそれぞれ移相器を設けてフェーズ
ドアレーアンテナ構成とすることによって垂直面チルト
角を制御するものが知られており、一般的に用いられて
いる。又、特開平６−１９６９２７号公報においては、
複数のアンテナを選択使用することで垂直面チルト角を
可変としたアンテナ装置が紹介されている。

【０００３】図４は、同公報にて紹介されている垂直面
チルト角切替アンテナ装置の構成を示す図である。この
図において、２０はアンテナ素子、２２は移相器、２３
は入出力端子、２４は電力分配器、２５は主ビーム、２
６はアレーアンテナ、２７はブロックアレーであり、２
８はハイブリッド回路を示している。このアンテナ装置
では、図中に符号Ａ、Ｂで示す主ビーム２５の垂直面チ
ルト角θt1、θt2のように、異なる垂直面チルト角を有
するアンテナが各ブロックアレー２７によって形成され
ており、かかる異なる垂直面チルト角を有するアンテナ
を複数配置し、それらのいずれかを選択使用することに
よって異なる垂直面チルト角を得ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したフ
ェーズドアレーアンテナ構成のアンテナ装置において
は、全てのアンテナ素子にそれぞれ移相器を設ける必要
がある。このため、アンテナ全体が大型化してしまう上
に、制御形態如何によっては非常に複雑な制御回路が必
要になるという問題点があった。又、同アンテナ装置で
行われるのは基本的に垂直面チルト角のみの制御のみで
あり、ビーム幅を可変とすることが困難であるという問
題もあった。

【０００５】一方、上記公報のアンテナ装置において
は、使用するアンテナを切り替えることによって異なる
垂直面チルト角を得ることとしているので、必要な垂直
面チルト角の数に応じてアンテナを用意しなければなら
ない。このため、このアンテナ装置には、必要な垂直面
チルト角の数が多ければ多いほどアンテナ形状が大型化
するという問題点がある。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、装置の大型化や制御部の複雑化等を来すことな
く、簡易な構成で垂直面チルト角及びビーム幅を同時に
可変とすることを可能とすると共に、垂直面の複数のア
ンテナ素子からなるアンテナにも対応することができる
アンテナ装置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】請求項１記載の発明は、
それぞれ少なくとも１つ以上のアンテナ素子からなる複
数のアンテナと、前記複数のアンテナ間を順次直列に接
続し、外部から入力された信号を伝達する給電線路と、
前記給電線路の接続ないし切り離しを行う接続制御手段
と、前記複数のアンテナそれぞれに対応して設けられ、
前記給電線路を介して供給された高周波信号の電力を分
配して対応するアンテナへの給電を行う電力分配手段と
を有し、前記接続制御手段を制御して同時に給電するア
ンテナの数を変化させることを特徴としている。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載のア
ンテナ装置において、前記接続制御手段は、前記複数の
アンテナ間の給電線路にそれぞれ設けられ、それぞれが
少なくとも２値以上の異なる制御信号のいずれかを供給
されたときに接続を行い、前記給電線路に対し、前記制
御信号を高周波信号に重畳して供給することを特徴とし
ている。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載のアンテナ装置において、前記複数のアンテナ間の給
電線路における遅延量がそれぞれ異なることを特徴とし
ている。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれかの項記載のアンテナ装置において、前記複数のア
ンテナ間の給電線路のうち、同時に給電するアンテナ間
の給電線路における遅延量を、後段のアンテナ間となる
に従って小さくしたことを特徴としている。

【００１１】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれかの項記載のアンテナ装置において、前記電力分配
手段は、電力の分配点において吸収抵抗を有することを
特徴としている。

【００１２】請求項６記載の発明は、請求項１記載のア
ンテナ装置において、それぞれの前記電力分配手段は、
入力端子及び出力端子をそれぞれ少なくとも２以上有
し、第１の入力端子が前記給電線路と接続され、第２の
入力端子が使用周波数においてほぼ無反射となる第１の
終端と接続され、第１の出力端子が前記対応するアンテ
ナと接続され、第２の出力端子が使用周波数においてほ
ぼ無反射となる第２の終端と接続され、隣り合うもの同
士間での高周波信号の伝達が遮断された方向性結合器で
あり、前記接続制御手段は、前記第１の終端と、次段の
アンテナに対応する前記方向性結合器の前記第１の入力
端子が接続された次段給電線路との間に設けられ、それ
ぞれの前記次段給電線路を前記第１の出力端子と直流的
に接続すると共に、それぞれの前記第１の終端へ直流電
圧信号を供給して前記接続制御手段を制御することを特
徴としている。

【００１３】請求項７記載の発明は、請求項１〜６のい
ずれかの項記載のアンテナ装置において、前記アンテナ
はマイクロストリップアンテナであり、前記給電線路、
接続制御手段及び電力分配手段を平面構造で構成し、ア
ンテナ放射部及び給電回路を平面パターンで構成したこ
とを特徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】＜第１実施形態＞以下、図面を参
照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、
本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置の構成を示
す概略図である。

【００１５】図１において、１−１、１−２、…、１−
Ｎは、それぞれスイッチ回路２−１、２−２、…、２−
Ｎを介して供給される電力により励振される直列に配置
されたアンテナ素子であり、これらのアンテナ素子によ
って本アンテナ装置におけるアレーアンテナが構成され
る。

【００１６】スイッチ回路２−１、２−２、…、２−Ｎ
は、給電線路３中に順次縦続接続されたスイッチ回路で
あり、それぞれ、ＯＮ状態の時に入出力端子４から給電
線路３を介して供給される高周波信号の電力を分配し、
同電力の一部をそれぞれが接続されたアンテナ素子へ供
給すると共に、前段の給電線路３を次段のスイッチ回路
側の給電線路３と接続して当該一部以外の電力を同スイ
ッチ回路側へ供給する。これらスイッチ回路２−１〜２
−ＮのＯＮ／ＯＦＦ動作は、制御回路５から出力される
電圧レベルによってＯＦＦ状態からＯＮ状態へ切り替わ
る動作電圧レベルがそれぞれ個別に決定され、給電線路
３に供給される電圧信号のレベルに応じて制御される
（この制御動作の詳細は後述）。尚、ＯＦＦ状態となっ
ている時のスイッチ回路２−１、２−２、…、２−Ｎは
アンテナ素子への電力供給を行わず、給電線路３の接続
も行わずにこれを切り離した状態のままとする。

【００１７】給電線路３は、上記各スイッチ回路を介し
て各アンテナ素子間を接続する線路であり、入出力端子
４へ入力された信号ないし同端子へ出力される信号を伝
達する。

【００１８】入出力端子４は、図示せぬ所定の信号生成
装置や信号処理装置等と接続される端子であり、送信時
には信号が入力され、受信時には受信された信号が出力
される。ここで、送信時に入出力端子４へ入力する信号
は、アンテナ素子１−１〜１−Ｎによって空中に放射す
る高周波信号にスイッチ回路２−１〜２−ＮのＯＮ／Ｏ
ＦＦ動作を制御するための電圧信号（以下、この電圧信
号を「スイッチ制御信号」という。）を重畳したものと
なるようにする。この信号の供給形態については後述の
動作説明で具体例等を挙げて明らかにする。

【００１９】制御回路５は、制御端子６から供給される
信号に応じてスイッチ回路２−１、２−２、…、２−Ｎ
のそれぞれに対する電圧信号を出力し、それらの電圧信
号のレベルによって各スイッチ回路の上記動作電圧レベ
ルを設定する。

【００２０】制御端子６は、各スイッチ回路の動作電圧
レベルを指示する信号が供給される端子である。この制
御端子６に供給する指示信号は、スイッチ回路２−１〜
２−Ｎの動作電圧レベルを少なくとも２種以上の異なる
電圧値とするように指示するものとする。例えば、スイ
ッチ回路２−１の動作電圧レベルをｖ、スイッチ回路２
−２の動作電圧レベルを２ｖとする指示信号を供給し、
これにより制御回路５がスイッチ回路２−１に対しては
電圧値ｖの電圧信号を出力し、スイッチ回路２−２に対
しては電圧値２ｖの電圧信号を出力するようにする。こ
のようにして少なくとも２種以上の異なる電圧値のいず
れかが各スイッチ回路の動作電圧レベルとして設定され
るようにする。

【００２１】７−２、７−３、…、７−Ｎは、給電線路
３中に介挿接続された移相器であり、それぞれ２段目以
降のスイッチ回路２−２、２−３、…、２−Ｎへの信号
入力側に設けられている。これらの移相器により各スイ
ッチ回路間の給電線路３を伝達する信号の遅延量が制御
される。

【００２２】次に、上記構成による動作について説明す
る。まず、入出力端子４に信号を入力する。ここで入力
する信号は、送信する高周波信号に各スイッチ回路を制
御するためのスイッチ制御信号を重畳したものとする。

【００２３】すると、入力された信号はまず初めにスイ
ッチ回路２−１へ入力され、これに重畳されたスイッチ
制御信号がスイッチ回路２−１の動作電圧レベル以上で
あればスイッチ回路２−１が動作する。これにより、高
周波信号は、電力分配されて一部がアンテナ素子１−１
へ供給されると同時に、スイッチ回路２−２側の給電線
路３との接続がなされて次段へと供給される。

【００２４】次いで、スイッチ回路２−２へ信号が入力
され、重畳されたスイッチ制御信号がスイッチ回路２−
２の動作電圧レベル以上であれば上記同様にスイッチ回
路２−２が動作し、アンテナ素子１−２への高周波信号
の電力分配とスイッチ回路２−３側の給電線路３との接
続及び電力供給がなされる。

【００２５】以後、スイッチ回路２−３、２−４、…、
２−Ｎまでの各スイッチ回路についても同様に、入力信
号に重畳されたスイッチ制御信号に応じて動作が制御さ
れる。これにより、スイッチ制御信号が動作電圧レベル
以上のレベルに相当することとなるスイッチ回路に接続
されたアンテナ素子のみから高周波信号が放射される。

【００２６】ここで、本アンテナ装置においては、上述
したように制御回路５から出力された電圧信号レベルに
より各スイッチ回路の動作電圧レベルを個別に決定する
こととしている。そして、それぞれのスイッチ回路が動
作電圧レベルを少なくとも２種以上の電圧値のうちのい
ずれかとして動作するものとし、それらを組み合わせて
用いることにしている。

【００２７】そこで、例えば、スイッチ制御信号に相当
する直流電圧を給電線路３に印加しておき、その状態で
入出力端子４から高周波信号を入力する構成とする。こ
のとき、上述した例のようにスイッチ回路２−１の動作
電圧レベルをｖ、スイッチ回路２−２の動作電圧レベル
を２ｖとしたとすると、給電線路３にスイッチ制御信号
として直流電圧ｖを加えた場合にはスイッチ回路２−１
に接続されたアンテナ素子１−１のみが動作する。一
方、給電線路３にスイッチ制御信号として直流電圧２ｖ
を加えた場合にはスイッチ回路２−１に接続されたアン
テナ素子１−１以外にスイッチ回路２−２に接続された
アンテナ素子１−２も動作する。

【００２８】これにより、１つのアンテナ素子１−１の
み動作させた場合と２つのアンテナ素子１−１及び１−
２を動作させた場合とでアンテナの垂直面ビーム幅を変
化させることができる。又、１つのアンテナ素子１−１
のみを動作させた場合に対し、スイッチ回路２−１と２
−２との間の給電線路３や移相器７−２での遅延量によ
り、２つのアンテナ素子１−１及び１−２を動作させた
場合の垂直面チルト角を変化させることもできる。

【００２９】このように、本アンテナ装置においては、
給電線路３に供給するスイッチ制御信号によって同時に
励振するアンテナ素子の数を変化させることができ、こ
れにより垂直面ビーム幅を可変とすることができる。
又、励振条件を変化させることも可能となり、垂直面チ
ルト角を可変とすることができる。

【００３０】＜第２実施形態＞次に、本発明の第２の実
施形態によるアンテナ装置について説明する。本実施形
態によるアンテナ装置は、上述した図１のアンテナ装置
において、移相器７−２〜７−Ｎの移相値をそれぞれ異
なる値としたアンテナ装置である。

【００３１】同時励振される複数のアンテナ素子によっ
て構成される一つのアレーアンテナで用いる複数の移相
器の移相値をそれぞれ異なる値とし、各アンテナ素子間
を接続する給電線路３における遅延量を異なるものとす
る。これにより、上述したように同時励振アンテナ素子
数を変化させることができる上に、一つのアレーアンテ
ナにおける垂直面ビーム幅及び走査角を変化させること
ができるアンテナ装置を実現することができる。

【００３２】＜第３実施形態＞次に、本発明の第３の実
施形態によるアンテナ装置について説明する。本実施形
態によるアンテナ装置は、上述した第１実施形態又は第
２実施形態のアンテナ装置において、同時に励振するア
ンテナ素子間を接続する給電線路の線路長を基本的に使
用する予定の信号周波数の１波長の整数倍に相当する長
さとし、かつ、それらの線路長を後段のアンテナ素子間
となるに従って短くしていくことによって構成する。

【００３３】これは、同時励振する複数のアンテナ素子
間の遅延量を後段のアンテナ素子間へいくにつれて短く
する構成に相当するものである。従って、この構成は、
具体的には給電線路中に設けた移相器で各アンテナ素子
間の遅延量を制御することによって実現することができ
る。すなわち、図１中の移相器７−２、７−３、…で設
定する移相値を後段の移相器となるに従って小さくする
ことにより本実施形態のアンテナ装置を構成する。

【００３４】そして、動作時には、何段目までのアンテ
ナ素子を同時励振するかによってスイッチ制御信号を変
化させ、同時励振しようとするアンテナ素子が接続され
た各スイッチ回路の動作電圧レベル以上のスイッチ制御
信号を給電線路３に供給することとした上で、それに重
ねて高周波信号を供給する。

【００３５】このような構成によれば、同時励振アンテ
ナ素子数が少ない場合には垂直面ビーム幅が大きく、同
時に垂直面チルト角は大きい。しかし、同時励振アンテ
ナ素子数が多くなるとアンテナの開口面積が増加するた
め、垂直面ビーム幅は狭くなり、同時に垂直面チルト角
は小さくなる。これにより、本実施形態のアンテナ装置
を高所に設置した基地局アンテナに用いた場合には、近
距離用に垂直面ビーム幅が大きくかつ垂直面チルト角が
大きいビームを用い、遠距離用に垂直面ビーム幅をしぼ
った垂直面チルト角の小さなビームを用いる等、スイッ
チ制御信号の電圧制御のみで使い分け可能な異なるアン
テナを実現することができる。

【００３６】＜第４実施形態＞次に、本発明の第４の実
施形態によるアンテナ装置について説明する。図２は、
同アンテナ装置の構成を示す概略図である。このアンテ
ナ装置は、スイッチ回路の設計性を改善するために吸収
抵抗器付きの電力分配器を使用したものとなっている。
尚、図中、上述した図１における構成要素と同様の構成
要素については同一符号を付して説明を省略する。又、
以下の各実施形態においては、少なくとも一つ以上のア
ンテナ素子を動作させることを前提として１段目のスイ
ッチ回路（上記スイッチ回路２−１に相当するもの）を
省略することとする。

【００３７】本アンテナ装置の構成が上述した各アンテ
ナ装置と異なっている部分は、上記スイッチ回路２−２
〜２−Ｎに代えてスイッチ回路２′−２〜２′−Ｎを設
けると共に、それら各スイッチ回路の前段側にそれぞれ
電力分配器８−１〜８−Ｎを設けることとしたところで
ある。その他の部分は上記図１の構成と同様となってい
る。

【００３８】図２において、スイッチ回路２′−２、
２′−３、…、２′−Ｎは、それぞれ、前段の電力分配
器を介して供給される信号を次段の電力分配器へ供給す
るかどうかを制御するスイッチ回路であり、上記実施形
態におけるスイッチ回路の次段との接続機能のみを有
し、電力分配機能を有しないものに相当する。これらス
イッチ回路２′−２〜２′−ＮのＯＮ／ＯＦＦ動作も制
御回路５から出力される電圧レベルによって動作電圧レ
ベルがそれぞれ個別に決定され、給電線路３に供給され
るスイッチ制御信号に応じて制御される。

【００３９】電力分配器８−１、８−２、…、８−Ｎ
は、Wilkinsonデバイダ等の吸収抵抗器付きの無反射分
配器であり、給電線路３を介して供給される高周波信号
の電力を分配して同電力の一部をそれぞれが接続された
アンテナ素子へ供給し、当該一部以外の電力を次段へ供
給する。

【００４０】この構成において、高周波信号にスイッチ
制御信号を重畳した信号を入出力端子４へ入力すると、
上記同様にスイッチ制御信号が動作電圧レベル以上のレ
ベルに相当することとなるスイッチ回路に接続されたア
ンテナ素子のみから高周波信号が放射される。

【００４１】ここで、本アンテナ装置では、スイッチ回
路２′−ｉ（ｉ＝２、３、…、Ｎ）のＯＮ／ＯＦＦで次
段への信号供給を制御する前に、あらかじめ前段の電力
分配器８−ｊ（ｊ＝ｉ−１）で信号の電力を分配してい
る。このため、電力損失は大きいが、アンテナの放射特
性としてはビーム幅を絞ることで余分な電波を放射ない
し受信しなくてすむようにすることができるという利点
がある。

【００４２】又、本アンテナ装置では、スイッチ回路
２′−ｉをＯＦＦ状態とした場合、前段の電力分配器８
−ｊから供給される信号によりスイッチ回路２′−ｉに
おいて反射波が生じる。そこで、電力分配器として上述
したようなWilkinsonデバイダ等の吸収抵抗器付きの無
反射分配器を用いることにより反射波を全て抵抗器で熱
吸収し、反射波による影響を除去することとしている。

【００４３】このように、本実施形態のアンテナ装置
は、吸収抵抗器付きの電力分配器を使用することでスイ
ッチ回路の設計性を改善し、かつ、その電力分配器を無
反射のものとしてあらかじめ無反射分配器により電力を
分配した後に切り替えスイッチ回路により使用するアン
テナ素子数を制御するものである。この構成を採用する
ことにより、アンテナへの給電回路が容易に設計可能と
なる。

【００４４】＜第５実施形態＞次に、本発明の第５の実
施形態によるアンテナ装置について説明する。図３は、
同アンテナ装置の構成を示す概略図である。このアンテ
ナ装置は、平面基板のみで構成でき、量産に適したもの
となっている。尚、図中、上述した図１における構成要
素と同様の構成要素については同一符号を付して説明を
省略する。

【００４５】図３において、９−２、９−３、…、９−
Ｎは、シリーズに接続されたダイオードスイッチであ
り、それぞれＯＮ状態のときに方向性結合器１０−１、
１０−２、…、１０−（Ｎ−１）を介して供給された信
号を次段へ伝達する（但し、ダイオードスイッチ９−
Ｎ、方向性結合器１０−（Ｎ−１）は図示略。以下、Ｎ
段目付近の他の構成要素についても同様に図示は省略す
る。）。

【００４６】方向性結合器１０−１、１０−２、…、１
０−（Ｎ−１）は、後段との結合を担うカップラであ
り、それぞれ給電線路３を介して供給される高周波信号
の電力を分配して同電力の一部をアンテナ素子へ供給
し、当該一部以外の電力を次段へ供給する。これらの方
向性結合器は、それぞれ入力端子と出力端子を２つずつ
有しており、それらの各入出力端子が次のように接続さ
れている。すなわち、高周波信号が伝達供給される給電
線路３に第１の入力端子が接続され、第２の入力端子は
使用周波数においてほぼ無反射線路となる線路若しくは
終端器に接続されている。又、第１の出力端子はアンテ
ナ素子に接続され、第２の出力端子は使用周波数におい
てほぼ無反射線路となる線路若しくは終端器に接続され
ている。

【００４７】これを例えば図中１段目の方向性結合器１
０−１についてみると、第１の入力端子Ｈ1i1が給電線
路３と接続され、第２の入力端子Ｈ1i2と第２の出力端
子Ｈ1o2がオープンスタブ１１−１と接続され、第１の
出力端子Ｈ1o1がアンテナ素子１−１と接続され、これ
により上記接続形態が形成されていることが示されてい
る。ここで、オープンスタブ１１−１は使用周波数にお
いてほぼ無反射となる線路を形成するものであり、他の
段に設けられた１１−２、１１−３、…、１１−（Ｎ−
１）も同様のオープンスタブでそれぞれの方向性結合器
の第２の入力端子と第２の出力端子の接続部に無反射線
路を形成している。

【００４８】尚、上記ダイオードスイッチ９−２〜９−
Ｎは、これらのうちの第２の入力端子側に形成された無
反射線路の端部に一端（順方向入力側）が接続され、他
端（順方向出力側）が次段の方向性結合器の第１の入力
端子と接続されており、ＯＮ状態の時に前段の方向性結
合器から分配出力された電力を後段の方向性結合器へ入
力するようになっている。

【００４９】１２はダイオードスイッチ９−２〜９−Ｎ
のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御電圧を印加する制御端子
である。本アンテナ装置においては、上述した各アンテ
ナ装置のように各スイッチ回路の動作電圧レベルを設定
しておいてスイッチ制御信号により給電線路の接続状態
を決定するのではなく、制御端子１２に印加する制御電
圧によりダイオードスイッチ９−２〜９−ＮをＯＮ／Ｏ
ＦＦして給電線路の接続状態を直接制御する。

【００５０】１３は高周波遮断用のチョークコイルであ
り、制御端子１２をダイオードスイッチ９−２〜９−Ｎ
と直流的に接続するものである。１４−１、１４−２、
…、１４−Ｎも高周波遮断用のチョークコイルであり、
各アンテナ素子と他の段との高周波信号伝達を遮断する
ものである。ここで、チョークコイル１４−１は接地さ
れ、チョークコイル１４−２〜１４−Ｎは次段の給電線
路３と接続されている。又、３段目以降のチョークコイ
ル１４−３、１４−４、…、１４−Ｎには、それぞれダ
イオードスイッチ９−３、９−４、…、９−Ｎが動作す
る制御電圧のレベルを決定する所定の抵抗値を有する抵
抗器１５−３、１５−４、…、１５−Ｎが直列に接続さ
れ、アンテナ素子と給電線路との間にローパスフィルタ
を形成している。

【００５１】これにより、各アンテナ素子間は、交流的
には方向性結合器、ダイオードスイッチ、移相器及び給
電線路を介する信号伝達経路のみによって接続されるこ
とになる。又、直流的には、それぞれのダイオードスイ
ッチの一端が制御端子１２と接続され、それらダイオー
ドスイッチの他端の電圧が徐々に増大していくことにな
り、制御端子１２へ印加する直流電圧（制御電圧）の大
きさによって何段目のアンテナ素子までを接続するか制
御できるようになっている。

【００５２】この構成において、入出力端子４へ高周波
信号を入力すると共に制御端子１２へ制御電圧を印加す
ると、制御電圧の大きさに応じた段数までのダイオード
スイッチがＯＮ状態となり、それらＯＮ状態となったダ
イオードスイッチと移相器及び給電線路を介して接続さ
れたアンテナ素子のみから高周波信号が放射される。

【００５３】例えば、１個のダイオードスイッチがＯＮ
状態となる電圧レベルをｖとし、制御端子１２に加える
電圧レベルを２ｖとすると、ダイオードスイッチ９−２
と９−３までがＯＮ状態となる。これにより、アンテナ
素子は３段目までが接続され、アンテナ素子１−１〜１
−３から高周波信号が放射されることになる。

【００５４】このように、本実施形態のアンテナ装置
は、後段へとつながるアンテナ素子への電力供給をカッ
プラにより実現し、より後段の線路に行くに従いダイオ
ードスイッチがシリーズに接続されているものである。
この構成は平面基板のみで実現することができ、量産に
むいた構成となっている。又、電力分配器に方向性結合
器を用いることにより、任意の電力分配を設定すること
が可能となり、不等電力アレーアンテナを容易に実現す
ることが可能となる。

【００５５】＜第６実施形態＞次に、本発明の第６の実
施形態によるアンテナ装置について説明する。本実施形
態は、上述した図３のアンテナ装置を構成する場合の具
体例である。

【００５６】アンテナ素子１−１〜１−Ｎは、誘電体基
板上に金属をプリントして構成されるマイクロストリッ
プアンテナによって形成することとする。そして、方向
性結合器１０−１〜１０−（Ｎ−１）として９０度ハイ
ブリッド回路を用い、それらをブランチライン型ハイブ
リッド回路、ラットレース回路又は電磁結合型方向性結
合器等の平面構造で構成可能なものによって形成する。

【００５７】このようにしてアンテナ放射部及び給電回
路を平面パターンで構成する。これにより、用いる回路
部品を平面構成の回路、すなわちブランチラインハイブ
リットやマイクロストリップ線路及びマイクロストリッ
プアンテナ等のみとして構成し、フォトリソグラフィの
みで実現できる量産にむいたアンテナ装置を実現するこ
とができる。

【００５８】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は上述した実施形態のアンテナ装置に限られ
るものではない。例えば、上記実施形態では各段のアン
テナを単一のアンテナ素子からなるものとしたが、これ
らはそれぞれ複数のアンテナ素子からなるアレーアンテ
ナによって構成することとしてもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数のアンテナ間を順次直列に接続する給電線路を接続な
いし切り離す接続制御手段を制御しつつ高周波信号の電
力を分配してアンテナへの給電を行う電力分配手段へ信
号を供給し、同時に給電するアンテナの数を変化させる
こととしたので、垂直面チルト角及びビーム幅を同時に
可変とすることが可能となるという効果が得られる。

【００６０】ここで、請求項２記載の発明によれば、前
記接続制御手段をアンテナ間の給電線路それぞれ設け、
それぞれが少なくとも２値以上の異なる制御信号のいず
れかを供給されたときに接続を行うものとし、給電線路
に対して制御信号を高周波信号に重畳して供給すること
としたので、その重畳供給する制御信号によって同時に
励振するアンテナの数を変化させることが可能となる。
これにより、垂直面ビーム幅を可変とすることができ、
簡易な制御回路により通信相手に応じたビーム形成を実
現できる。

【００６１】又、請求項３記載の発明によれば、複数の
アンテナ間の給電線路における遅延量をそれぞれ異なる
ものとしたので、同時励振するアンテナの数を変えると
同時に励振条件を変えることが可能となる。これによ
り、垂直面ビーム幅を変化させると同時に垂直面チルト
角を変化させることが可能となる。よって、用途に応じ
て垂直面チルト角及び垂直面ビーム幅を制御することが
可能となる。

【００６２】更に、請求項４記載の発明によれば、複数
のアンテナ間の給電線路のうち、同時に給電するアンテ
ナ間の給電線路における遅延量を後段のアンテナ間とな
るに従って小さくしたので、基地局等に適した垂直面ビ
ーム幅及び垂直面チルト角を得ることができる。すなわ
ち、基地局から近い端末局に対してはブロードでかつ垂
直面チルト角の大きいビームを形成し、一方、基地局か
ら離れた端末局に対してはシャープでかつ垂直面チルト
角の小さいビームを形成するアンテナを容易に実現する
ことができる。

【００６３】加えて、請求項５記載の発明によれば、電
力分配手段を電力の分配点において吸収抵抗を有するも
のとしたので、線路の不連続部等で生じた反射波成分を
その吸収抵抗によって吸収させることができる。これに
より、線路間に実装等した接続制御手段によるインピー
ダンスの変化を吸収することが可能となり、接続制御手
段や電力分配手段等からなる電力分配部の設計が容易と
なる。

【００６４】一方、請求項６記載の発明によれば、前記
電力分配手段を入力端子及び出力端子が所定の形態で接
続された方向性結合器とし、前記接続制御手段をそれら
の端子のうちの所定の端子が接続された部分に設け、直
流電圧信号と、次段の給電線路と直流的に接続された端
子における電圧とによって制御することとしたので、供
給する直流電圧信号によって垂直面チルト角及びビーム
幅を変化させることができる。そして、方向性結合器に
より電力分配を行っているので、接続制御手段による給
電線路の切り離しに対して特にインピーダンス変換器の
切り換え等をすることなく対応することが可能となる。
これにより、容易にアンテナ素子数の変化に対応可能と
なり、用途に応じて適切なアンテナ構成を設計すること
ができる。

【００６５】又、請求項７記載の発明によれば、アンテ
ナをマイクロストリップアンテナとすると共に、給電線
路、接続制御手段及び電力分配手段を平面構造で構成
し、アンテナ放射部及び給電回路を平面パターンで構成
することとしたので、プリント技術のみで本アンテナ装
置を製造することが可能となる。これにより、量産が容
易となり、生産時のコストを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置
の構成を示す概略図である。

【図２】 本発明の第４の実施形態によるアンテナ装置
の構成を示す概略図である。

【図３】 本発明の第５の実施形態によるアンテナ装置
の構成を示す概略図である。

【図４】 従来のアンテナ装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１−１〜１−Ｎ アンテナ素子 ２−１〜２−Ｎ、２′−２〜２′−Ｎ スイッチ回路 ３ 給電線路 ４ 入出力端子 ５ 制御回路 ６、１２ 制御端子 ７−２〜７−Ｎ 移相器 ８−１〜８−Ｎ 電力分配器 ９−２〜９−４ ダイオードスイッチ １０−１〜１０−３ 方向性結合器 １１−１〜１１−３ オープンスタブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 俊和 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5J021 AA11 AB06 DB05 EA04 FA05 FA09 GA04 JA07

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ少なくとも１つ以上のアンテナ
   素子からなる複数のアンテナと、 前記複数のアンテナ間を順次直列に接続し、外部から入
   力された信号を伝達する給電線路と、 前記給電線路の接続ないし切り離しを行う接続制御手段
   と、 前記複数のアンテナそれぞれに対応して設けられ、前記
   給電線路を介して供給された高周波信号の電力を分配し
   て対応するアンテナへの給電を行う電力分配手段とを有
   し、 前記接続制御手段を制御して同時に給電するアンテナの
   数を変化させることを特徴とするアンテナ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のアンテナ装置において、 前記接続制御手段は、前記複数のアンテナ間の給電線路
   にそれぞれ設けられ、それぞれが少なくとも２値以上の
   異なる制御信号のいずれかを供給されたときに接続を行
   い、 前記給電線路に対し、前記制御信号を高周波信号に重畳
   して供給することを特徴とするアンテナ装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のアンテナ装置にお
   いて、 前記複数のアンテナ間の給電線路における遅延量がそれ
   ぞれ異なることを特徴とするアンテナ装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかの項記載のアン
   テナ装置において、 前記複数のアンテナ間の給電線路のうち、同時に給電す
   るアンテナ間の給電線路における遅延量を、後段のアン
   テナ間となるに従って小さくしたことを特徴とするアン
   テナ装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかの項記載のアン
   テナ装置において、 前記電力分配手段は、電力の分配点において吸収抵抗を
   有することを特徴とするアンテナ装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載のアンテナ装置において、 それぞれの前記電力分配手段は、入力端子及び出力端子
   をそれぞれ少なくとも２以上有し、第１の入力端子が前
   記給電線路と接続され、第２の入力端子が使用周波数に
   おいてほぼ無反射となる第１の終端と接続され、第１の
   出力端子が前記対応するアンテナと接続され、第２の出
   力端子が使用周波数においてほぼ無反射となる第２の終
   端と接続され、隣り合うもの同士間での高周波信号の伝
   達が遮断された方向性結合器であり、 前記接続制御手段は、前記第１の終端と、次段のアンテ
   ナに対応する前記方向性結合器の前記第１の入力端子が
   接続された次段給電線路との間に設けられ、 それぞれの前記次段給電線路を前記第１の出力端子と直
   流的に接続すると共に、それぞれの前記第１の終端へ直
   流電圧信号を供給して前記接続制御手段を制御すること
   を特徴とするアンテナ装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかの項記載のアン
   テナ装置において、 前記アンテナはマイクロストリップアンテナであり、 前記給電線路、接続制御手段及び電力分配手段を平面構
   造で構成し、 アンテナ放射部及び給電回路を平面パターンで構成した
   ことを特徴とするアンテナ装置。