JP2001185946A

JP2001185946A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2001185946A
Application number: JP2000309276A
Authority: JP
Inventors: Masaru Ogawa; 勝小川; Kazuo Sato; 和夫佐藤
Original assignee: Denso Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Denso Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2001-07-06
Also published as: US20020118140A1; US6972730B2

Abstract

(57)【要約】【課題】車載用衛星追尾アンテナ装置などに用いるア
ンテナ装置の薄型化、小型化、及び円偏波送受信への対
応を行う。【解決手段】グランド板４の上面（反射面）に、給電
プローブ１を突出配置し、給電プローブ１と共に一次放
射器を構成する半円筒形状の副反射鏡２、副反射鏡２と
給電プローブ１を挟んでその鏡面が対向するよう主反射
鏡３が配置されている。主反射鏡３の鏡面には直線偏波
と円偏波とを変換する変換器５００が形成され、該鏡３
は、水平方向断面が放物線形状で、所定の焦点又は焦線
に給電プローブ１が位置し、かつアンテナの仰角が電波
到来又は放射方向に向くよう所定の取り付け角度θでグ
ランド板４に取り付けられている。変換器５００は、鏡
３の鏡面にグランド板法線に対し４５゜に延びる複数の
溝５１０及び溝間の畝５１２により構成され、溝底部で
溝に直交する電波成分を反射し、畝表面で溝に平行な電
波成分を反射し、溝高さＨに応じた位相差を鏡３での反
射時に発生させ直線−円偏波の変換を行う。

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、アンテナ装置、
特に、マイクロ波帯の信号、例えば衛星放送を受信する
ための低姿勢なアンテナ装置構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２３は、例えば特開昭６１−１５７１
０５号公報に示された従来のアンテナ装置の構成を示し
ている。このアンテナ装置は、衛星放送信号などの受信
用アンテナ装置であり、水平面内では放物線、垂直面内
では直線となる帯状の放物柱面を備え、垂直方向に直線
状の焦線を有する主反射鏡１２と、該鏡１２の放物線の
焦線上に配置され、マイクロストリップ線路によって形
成された一次放射器１４を備え、支持腕２６によって主
反射鏡１２と一次放射器１４が接続されている。このア
ンテナ装置では、図２４及び図２５に示すように、衛星
から送られてくる電波を主反射鏡１２で反射し、焦線上
に配置された一次放射器１４で受信し、受信した電気信
号を一次放射器１４に直結された高周波回路２４で処理
する。このアンテナ装置は、屋外に設置した際に着雪を
防ぐために、図２３及び図２５に示すように主反射鏡１
２の柱面が鉛直方向に立つように設置される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
アンテナ装置を車載用の衛星通信装置において用いる場
合には、美観を損ねず、防犯、走行中の風の影響を減ら
す等の理由から薄型であることが望ましい。しかし、図
２３のようなアンテナ装置では、衛星の仰角が高くなる
ほど、アンテナ装置の超薄型化が困難になるという問題
がある。つまり、このアンテナ装置は、主反射鏡１２と
一次放射器１４を配置する高さを相対的に変化させるこ
とで仰角面内の指向性を衛星方向に向ける構成であるた
め、衛星の仰角が高くなるほど支持腕２６を高くしなけ
ればならず、アンテナ装置の全体高さ（主反射鏡１２の
高さに支持腕２６の高さを加えた高さ）もそれにつれて
高くなってしまう。

【０００４】上記課題を解決するために、本発明は、薄
型化、即ち、装置高さの減少を可能としたアンテナ装置
を提供することを目的とする。

【０００５】また、本発明の他の目的は、追尾アンテナ
装置などに用いられる場合において、性能の低下なく、
より簡易で安価かつ薄型のアンテナ装置を提供すること
である。

【０００６】更に、本発明では、円偏波の送受信が可能
なアンテナ装置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、以下のような特徴を有する。

【０００８】まず、本発明では、アンテナ装置におい
て、グランド板と、前記グランド板の上面に突設された
一次放射器と、所定の焦点又は焦線を有し、該焦点又は
焦線が前記一次放射器の設置位置にほぼ一致するように
前記グランド板の上面に立設された主反射鏡と、照射さ
れた電波を直線偏波から円偏波に又は円偏波から直線偏
波に変換する偏波変換器と、を有することを特徴とす
る。

【０００９】また本発明において、上記偏波変換器は、
前記主反射鏡の鏡面上または前記主反射鏡と前記一次放
射器との間に設けられていることを特徴とする。

【００１０】或いは、上記偏波変換器は、アンテナの電
波放射対象又は電波放射体と前記主反射鏡の鏡面との間
に設ける構成でも良い。

【００１１】以上のような構成において、グランド板上
に配置される部材をそれぞれ適切な大きさ又は長さと
し、また適切な位置に配置することで、一次放射器によ
り、主反射鏡のみに対し効率的に電波を放射でき、或い
は、主反射鏡が受けた電波を一次放射器に照射でき、高
効率のアンテナ装置を実現できる。また、本発明におい
て、偏波変換器を有するため、例えば直線偏波を送受信
する一次放射器と主反射鏡とをグランド板上に設けた構
成でも、衛星などの電波放射対象又は電波放射体との間
に円偏波の電波でやり取りすることが可能である。更
に、本発明では、グランド板が鏡像効果を発現するた
め、アンテナの高さを約半分に抑えることができる。な
お、本発明のグランド板は、少なくとも上記鏡像効果を
発現するに足る領域のみ、その表面が導電性材料で構成
されていればよい。例えばグランド板をポリカーボネー
ト等のプラスチック板で構成し、その上記上面に導電性
薄膜を形成したものを採用することもできる。

【００１２】本発明の更に別の特徴は、アンテナ装置に
おいて、グランド板と、前記グランド板の上面に突設さ
れた一次放射器と、所定の焦点又は焦線を有し、該焦点
又は焦線が前記一次放射器の設置位置にほぼ一致するよ
うに前記グランド板の上面に立設された主反射鏡と、を
有し、前記主反射鏡の前記一次放射器と向き合う鏡面に
は、前記グランド板の法線に対し約４５゜方向に延びる
複数の溝が所定間隔で並んだ偏波変換器が形成され、該
偏波変換器により電波の互いに直交する２成分の相対位
相を変化させ直線偏波と円偏波との間の変換が行われる
ことである。

【００１３】また本発明の他の特徴は、上記アンテナ装
置において、前記主反射鏡に形成された前記溝の幅Ｄ
は、使用電波波長λ0の２分の１より短く、かつ、前記
溝の深さＨは、前記使用電波波長λ0の８分の１の奇数
倍であることである。

【００１４】本発明では、主反射鏡にこのような条件を
満たす溝を形成するだけで、薄型で小型なアンテナ装置
において、更に円偏波の送受信が可能となる。また、溝
は、その形状の条件を満たすように計算することが容易
であり、例えば直線偏波アンテナを円偏波アンテナ用に
設計し直す場合等にも迅速にかつ簡単に設計できる。ま
た、溝は、例えば予め作成した主反射鏡をエッチングす
る方法や、専用の型を作成し、この型を用いて主反射鏡
を製造すれば容易に得ることができる。

【００１５】上記条件を満たす溝は、その溝底部におい
て一次放射器から放射される電波のうち、溝と直交する
方向の電波成分が反射され、溝間に構成される畝表面で
溝と平行な方向の電波成分が反射されることで、２つの
成分に溝深さＨに応じた位相差２Ｈが発生する。この深
さＨを所望の値、特に２Ｈがアンテナ使用電波波長λ0
の１／４となるように設定することで、直線偏波と円偏
波との間の変換が行われる。

【００１６】更に本発明の他の特徴は、上記アンテナ装
置において、前記主反射鏡に形成された前記溝の幅Ｄ
は、使用電波波長λ0の１／２より長く、かつ、前記溝
の幅Ｄと前記溝の深さＨとは、次式（１）

【数２】の関係を満たすことである。

【００１７】この式（１）のような条件を満たす溝によ
っても直線偏波と円偏波とを変換することができ、薄型
で小型なアンテナ装置において、更に円偏波の送受信が
可能となる。また、溝幅が比較的広いため、１つの主反
射鏡に形成する溝密度が低く溝の製造が容易である。

【００１８】また、上記（１）式を満たす溝により、主
反射鏡に到来する電波の溝と平行な方向の成分は、溝間
の畝表面から溝底部の間においてその波長が伸張してい
る。一方、溝と直交する方向の成分の波長は変化しない
ため、両成分に位相差が発生する。そこで、鏡面での反
射によって溝を往復する間の位相差が使用波長λ0の１
／４となるように設定することにより、直線偏波と円偏
波との間の変換を行うことが可能となる。

【００１９】本発明の更に別の特徴は、アンテナ装置に
おいて、グランド板と、前記グランド板の上面に突設さ
れた一次放射器と、所定の焦点又は焦線を有し、該焦点
又は焦線が前記一次放射器の設置位置にほぼ一致するよ
うに前記グランド板の上面に立設された主反射鏡と、を
有し、前記主反射鏡の前記一次放射器と向き合う鏡面の
前には、前記グランド板の法線に対し約４５゜方向に延
びる複数の線状導体が一定間隔で配置された線状導体素
子が配置され、前記線状導体素子の表面と、前記主反射
鏡の鏡面とで、電波の互いに直交する２成分の相対位相
を変化させ直線偏波と円偏波との間の変換を行うことで
ある。

【００２０】また、上記アンテナ装置において、前記線
状導体素子は、前記線状導体の互いの離間距離Ｄが、使
用電波波長λ0の２分の１より短く、かつ、前記線状導
体素子の表面と、前記主反射鏡の鏡面との距離Ｈが前記
使用電波波長λ0の８分の１の奇数倍となるように前記
主反射鏡の前に配置されていることを特徴とする。

【００２１】このような線状導体素子を設けることによ
り、例えば、到来する電波の成分の内、線状導体素子の
表面で導体の延びる方向に平行な成分が反射される。一
方、該線状導体と直交する方向の成分は線状導体では反
射されず、主反射鏡の鏡面にて反射させることができ
る。このため電波の２つの成分には線状導体素子の表面
と主反射鏡の鏡面との距離Ｈに応じた２Ｈの位相差が発
生し、この位相差が使用電波波長λ0の１／４となるよ
うに設定することで、直線偏波と円偏波との変換を行う
ことができる。線状導体素子は、主反射鏡と別体で形成
することができ、例えば、直線偏波用のアンテナ装置に
おいて、主反射鏡の前にこの線状導体素子を配置するだ
けで、円偏波用アンテナ装置が得られる。

【００２２】本発明の他の特徴は、アンテナ装置におい
て、グランド板と、前記グランド板の上面に突設された
一次放射器と、所定の焦点又は焦線を有し、該焦点又は
焦線が前記一次放射器の設置位置にほぼ一致するように
前記グランド板の上面に立設された主反射鏡と、を有
し、前記主反射鏡と前記一次放射器との間、又は前記主
反射鏡と電波放射対象又は電波放射体との間に、メアン
ダ形状の線状導体により構成された直線偏波と円偏波と
の間の変換を行う偏波変換器が配置されていることであ
る。

【００２３】このような偏波変換器を配置することによ
っても直線偏波と円偏波とを変換することができ、直線
偏波を送受信する一次放射器を用いて薄型で小型な円偏
波アンテナ装置を得ることができる。

【００２４】本発明は、また、上記のいずれかに記載の
アンテナ装置において、前記一次放射器は、前記グラン
ド板の上面に突出するように配置された給電プローブ
と、前記グランド板の上面の前記給電プローブ付近に立
設され、前記給電プローブを挟んで前記主反射鏡と向き
合う副反射鏡と、を備えることを特徴とする。

【００２５】以上のような構成において、副反射鏡を適
切な大きさ又は長さとし、また適切な位置に配置するこ
とで、主反射鏡のみに対し効率的に電波を放射でき、或
いは、主反射鏡が受けた電波を一次放射器に照射でき、
広い周波数帯域でインピーダンスの整合をとることが容
易となり、高効率のアンテナ装置を実現できる。

【００２６】また、本発明では、上記アンテナ装置にお
いて、前記給電プローブは、同軸線路の開放端において
外導体のスリーブがほぼ４分の１波長分折り返され、前
記同軸線路の中心導体から線状導体が前記開放端よりほ
ぼ４分の１波長の長さ延びて構成されたスリーブダイポ
ールアンテナ素子によって構成することが可能である。

【００２７】このようにグランド板とスリーブダイポー
ルアンテナ素子とを組合せ、アンテナ素子の給電点の位
置をグランド板の上面位置から上方に離すことにより、
グランド板の鏡像効果によって一次放射器として２素子
のリニアアレーを用いた場合と同等の特性が得られアン
テナの水平方向への指向性を高めることが可能となる。
このため、（特に主反射鏡の高さが低い場合には）主反
射鏡上方へ放射される余分な電波を減らすことができ、
アンテナ装置の効率を向上させることができる。

【００２８】また、本発明の他の特徴は、グランド板
と、前記グランド板の上面に突設された一次放射器と、
所定の焦点又は焦線を有し、該焦点又は焦線が前記一次
放射器の設置位置にほぼ一致するように前記グランド板
の上面に立設された主反射鏡と、を有し、前記一次放射
器は、前記グランド板の上面に突出するように配置され
た給電プローブと、前記給電プローブの周囲を覆うよう
にグランド板上に設置され、該グランド板と電気的に接
続された給電プローブ外導体と、前記給電プローブ外導
体の前記主反射鏡との対向部に形成された給電用スロッ
トと、前記給電用スロット近傍に配置され、前記給電プ
ローブと電磁結合するアンテナ素子と、を備えることで
ある。

【００２９】例えば、このアンテナ素子として円偏波放
射素子を用いれば、別途偏波変換器を設けることなく、
円偏波の送受信の可能なアンテナ装置を実現することが
できる。

【００３０】更に、グランド板と、上記一次放射器を構
成する給電プローブ、給電プローブ外導体、給電用スロ
ット及びアンテナ素子とを組合わせ、給電プローブの給
電点の位置をグランド板の上面位置から上方に離すこと
によっても、グランド板の鏡像効果により、一次放射器
として２素子のリニアアレーを用いた場合と同等の特性
が得られ、アンテナの水平方向への指向性が高まり主反
射鏡上方へ放射される余分な電波を減らし、アンテナ装
置の効率を向上させることができる。

【００３１】本発明の更に別の特徴は、上記アンテナ装
置において、前記グランド板は、基台上に配置され、前
記給電プローブを中心軸として、該給電プローブと非接
触で前記基台に対して回転可能であることである。

【００３２】このように、給電プローブがグランド板と
非接触であり、例えばグランド板を給電プローブを中心
軸として方位角方向に回転させる場合でも、該給電プロ
ーブに電力を供給するための配線を回転させる必要が無
く、配線を回転運動に対応させるためのロータリジョイ
ント等の部材が不要となり、アンテナ装置のコストダウ
ンに寄与する。また、グランド板に高周波回路を取りつ
ける必要がなく、グランド板を回転駆動する機構を簡易
かつ小型とできる。また、主反射鏡の取り付け角度θを
所望の角度とし、アンテナ部の仰角方向の指向性を設定
することにより、仰角調整用の特別な機構を省略できア
ンテナ装置の薄型化に有利である。

【００３３】更に、本発明において、前記グランド板の
開口部には、その周縁に沿って、前記グランド板の放射
面から裏面に向かってほぼ４分の１波長の高さを有する
円環状導体部材が設けられ、該円環状導体部材の中空部
に前記給電プローブを挿入した構成も採用可能である。
このように開口部内表面を導電性にしたり、円環状導体
部材を採用することより、グランド板と給電プローブと
が非接触の状態でも電波がグランド板の裏面側に漏れる
ことを防止できる。そのため、アンテナ装置の効率向上
を図ることも可能となる。

【００３４】更に、本発明では、上記いずれかのアンテ
ナ装置において、前記主反射鏡が電波到来方向又は電波
放射方向の仰角に応じた取り付け角度で前記グランド板
上に立設されていることを特徴とする。このような構成
とすることで、主反射鏡のグランド板に対する取り付け
角度θを所望の角度とすることにより、アンテナの仰角
方向の指向性を調整でき、主反射鏡の高さによって規定
されるアンテナ装置の厚さを薄くでき、より薄型のアン
テナ装置の実現が可能となる。また、仰角の調整のため
にアンテナ装置全体の姿勢を変える必要がなく、装置の
薄型化を図ることが可能である。また、主反射鏡の高さ
を低く設定して仰角方向において指向性ビームの幅を広
くすれば、アンテナ装置の仰角方向への追尾を不要とす
ることも容易である。逆に、上記主反射鏡として、給電
プローブの位置に焦点を持つ帯状のオフセットパラボラ
形状のものを用いた場合には、仰角面内における指向性
ビームの幅を狭め、より高いピーク利得を得ることが可
能である。

【００３５】また本発明の他の特徴は、アンテナ装置に
おいて、グランド板と、前記グランド板の上面に突設さ
れた一次放射器と、所定の焦点又は焦線を有し、該焦点
又は焦線が前記一次放射器の設置位置にほぼ一致する位
置に、電波到来方向又は電波放射方向の仰角に応じた角
度で前記グランド板の上面に立設された主反射鏡と、を
備え、前記主反射鏡は、前記グランド板に対して互いに
異なる傾斜角度をなす複数の反射鏡領域を備えることで
ある。

【００３６】さらに、本発明の他の特徴は、上記のよう
な主反射鏡を上述の各アンテナ装置に適用することであ
る。

【００３７】このような主反射鏡の採用により、傾斜角
度の異なる複数の反射鏡領域の各指向性の相互干渉によ
り、アンテナの仰角面内での合成指向性が得られて広い
指向性が得られ、アンテナ装置に、所望の利得をもつ広
角な指向性を与えることが可能となる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の好
適な実施の形態（以下実施形態という）について説明す
る。

【００３９】［実施形態１］図１は、本発明の実施形態
１に係る円偏波用アンテナ装置の概略構成を示し、図２
はアンテナ装置の平面図、図３及び図４は、このアンテ
ナ装置の中心部の断面を示している。このアンテナ装置
は、例えば、車載用衛星追尾アンテナで、送信用、受信
用アンテナのどちらとしても動作するが、説明を容易と
するため、送信アンテナを例に挙げて説明する。

【００４０】図示するように、アンテナ装置は、上面が
反射面として機能するグランド板４を備え、このグラン
ド板４の上面に、一次放射器と主反射鏡３が配置されて
いる。一次放射器は、自由空間に電波の放射（送受信）
をすることが可能で、給電プローブ１と副反射鏡２とに
より構成されている。また、グランド板の反射面は、給
電プローブとともに一次放射器の一部を構成している。
更に本実施形態では、一次放射器が放射する直線偏波を
円偏波に変換する偏波変換器５００を備え、この変換器
５００は主反射鏡３の反射面に形成されている。

【００４１】円盤状のグランド板４には、その裏側（下
側）から線状の給電プローブ１が挿入され、グランド板
４の反射面（上面）側に突出している。副反射鏡２と主
反射鏡３は、グランド板４の反射面上において、この給
電プローブ１を挟んで向き合うように配置されている。
主反射鏡３は、水平断面が放物線、垂直断面が直線を描
き、所定の焦線を有する帯状の放物柱面であり、その焦
線上に給電プローブ１が位置するように給電プローブか
ら距離Ｄ２だけ離間して配置されている。副反射鏡２は
円筒形状（半円筒形状）であり、上記主反射鏡３と給電
プローブ１を挟んでその鏡面が向き合うように給電プロ
ーブ１の近くに配置（プローブ１と距離Ｄ１だけ離間し
て配置）されている。

【００４２】本実施形態では、線状の給電プローブ１を
グランド板４の裏側から挿入することでモノポールアン
テナが構成され、このモノポールアンテナの指向性は水
平面内無指向性となっている。このため、給電プローブ
１の横、つまり主反射鏡３に対し給電プローブ１を挟ん
で対向するよう副反射鏡２を配置し、副反射鏡２の水平
面内方向での幅Ｗ１（図２参照）と、垂直方向の高さＨ
１（図３）を最適化することにより、給電プローブ１か
ら副反射鏡２に到達する電波をこの副反射鏡２で反射さ
せて主反射鏡３に対して効率的に照射することが可能と
なっている。なお、図３では、グランド板４の上面を反
射面とすることによる鏡像効果を表している。

【００４３】更に、本実施形態１の一次放射器では、給
電プローブ１の長さを、共振長となるおおよそ１／４波
長とし、給電プローブ１と副反射鏡２との距離Ｄ１を調
整することで、広帯域にインピーダンスの整合をとって
いる。

【００４４】次に、偏波変換器５００について説明す
る。上述のように線状の給電プローブ１から主反射鏡３
に向けて直接又は間接的に放射されるのは直線偏波であ
る。本実施形態１では、このような直線偏波放射器を利
用して円偏波用アンテナ装置を得るため、グランド板
４、一次放射器及び主反射鏡３に加え、直線偏波と円偏
波との間で変換を行う偏波変換器５００を有している
（送信時は直線偏波から円偏波へ変換し、受信時は円偏
波から直線偏波へと変換する）。

【００４５】本実施形態において、この偏波変換器５０
０は、電波の互いに直交する２成分の相対位相を変化さ
せることで直線偏波と円偏波との間の変換を行ってお
り、主反射鏡３の鏡面にストライプ状に設けられた複数
の溝５１０とこの溝間に形成された畝５１２とによって
構成されている。各溝５１０は、グランド板４の法線に
対して約４５゜の角度で延び、各溝５１０の深さＨは、
使用電波波長（使用周波数における自由空間伝搬波長）
をλ0とした場合に、λ0の１／８の奇数倍、各溝５１０
の幅Ｄは、λ0の１／２より短い。また溝間の畝（凸
部）５１２の幅Ｗは特に限定しないができるだけ狭い方
が望ましく、例えば０．１λ0に設定されている。

【００４６】次に、図４を参照して、このアンテナ装置
における直線偏波−円偏波変換および電波放射動作を説
明する。送信の場合を例に挙げると、給電プローブ１か
ら放射された直線偏波の電波は主反射鏡３で電波送信方
向に向けて放射される。グランド板４の法線方向に設置
された給電プローブ１から放射された電波は、主反射鏡
３で反射されてもグランド板に鉛直な方向の電界成分し
か持たず、このままでは直線偏波しか送信できないこと
になる。本実施形態では、グランド板４の法線に対して
約４５゜の溝５１０が主反射鏡３の反射面に形成されて
いて、溝５１０の延びる方向と、これと直交する方向の
２成分から構成される直線偏波が主反射鏡３の反射面に
入射されると、溝５１０に平行な成分は主反射鏡３の畝
上部で反射され、溝５１０と直交する成分は溝底部で反
射される。この結果、２つの直交する電界成分の間に
は、溝５１０の深さＨに応じた経路差２Ｈが生じ、伝搬
する位相が相対的にずれることとなる。

【００４７】本実施形態では、経路差２Ｈが使用波長λ
0の１／４波長、すなわち９０゜となるように溝５１０
の深さＨが決定されており、主反射鏡３で一次放射器か
らの電波を反射する際に、自動的に直線偏波を円偏波に
変換している。なお、直線偏波から円偏波に変換する場
合、溝５１０の深さＨは、上述のように使用波長λ0の
約１／８波長の奇数倍とする必要がある。また、主反射
鏡３へ入射する電波のうち溝５１０に平行な電界成分
が、溝内部に入射しないようするために、溝５１０の幅
Ｄは、上述のように使用波長λ0の１／２以下にする必
要がある。

【００４８】受信の場合は、到来する電波が円偏波であ
れば、主反射鏡３で一次放射器に向けて反射する際に、
上記と反対の動作により円偏波の直交する２成分の相対
位相をずらすことができるため、円偏波を直線偏波に変
換することができる。よって、グランド板の法線方向
（鉛直方向）の電界成分しか受信できない給電プローブ
を用いていても、効率よく送受信を行うことができる。
また、本実施形態１では、主反射鏡に上記の溝を形成す
るいう簡単な構成で、アンテナ装置が円偏波を送受信す
ることが可能となっている。

【００４９】また、本実施形態１のアンテナ装置では、
波長λ0に比べて十分大きなグランド板を用いて、グラ
ンド板上に主反射鏡を取り付けているため、グランド板
４のエッジによる電波の散乱の影響がなく、一次放射器
の指向性ビームの打ち上げ角（仰角）を抑えている。そ
の結果、主反射鏡３の上方への電波の無駄な放射が減少
しており、主反射鏡の高さを減じてアンテナ装置を薄型
にしてもアンテナの効率が低下することを防ぐことが可
能となっている。

【００５０】なお、本実施形態１において、図２に点線
で示すように、少なくとも副反射鏡２の鏡面とこれに対
向する主反射鏡３の鏡面として囲まれるグランド板４の
上面領域において、グランド板４の上面が反射面として
機能すれば十分である。ただし、エッジによる電波の散
乱を防ぐという観点からは、図２において副反射鏡２と
主反射鏡３の端部間を結ぶ点線の外側までグランド板４
の上面が反射面として機能し、鏡像効果を発現すること
が好ましい。さらに、グランド板を導電性プラスチック
により構成してもよい。この場合は、グランド板の上面
に特に導電性薄膜を設けなくても鏡像効果が得られる。

【００５１】主反射鏡３は、グランド板４の法線に対
し、任意の取り付け角度θで設置でき、アンテナの姿勢
を高くしなくても、この取り付け角度θを衛星の仰角
（電波到来方向又は電波放射方向の仰角）に応じて設定
することで、容易に指向性ビームを衛星方向に向けるこ
とができる。本実施形態１のアンテナ装置では、アンテ
ナ装置の全体の高さが主反射鏡３の高さにほぼ等しい。
従来の図２３に示すごときアンテナ装置では、指向性ビ
ームの仰角が高くなると、それに応じてアンテナ高さの
増大が避けられなかったが、本実施形態１のアンテナ装
置により、指向性ビームの仰角が高くなっても、この主
反射鏡３の取り付け角度θを調整するだけで対応できる
ため、アンテナの高さが増すことがない。またθ＝０の
場合にはグランド板の鏡像の効果によりアンテナの高さ
を図２３に示される装置の約半分としても同等の指向性
が得られる。従って、極めて薄型のアンテナ装置の実現
を図ることができる。

【００５２】アンテナ装置の利得や、指向性ビーム幅
は、副反射鏡２の幅Ｗ１及び高さＨ１、主反射鏡３の幅
Ｗ２及び高さＨ２を調整することにより所望の値が得ら
れる。主反射鏡３の高さＨ２が低い場合、仰角面内にお
ける指向性ビーム幅が広がり、利得が低下する。そこ
で、本実施形態１のアンテナ装置では、図２に示すよう
に主反射鏡３を水平断面方向において放物線状として水
平面内方向の指向性ビームを絞ることで、アンテナ装置
の薄型化による開口面積の減少に伴う利得低下を抑えて
いる。

【００５３】以上のような構成とすることで、本実施形
態１にかかるアンテナ装置は、薄型化が可能でかつそれ
に伴う利得低下の少ない高性能のアンテナが得られ、車
載用などに適した薄型アンテナを実現することが可能で
ある。そして、主反射鏡に所定の溝を設けるという非常
に簡単な方法により、直線偏波の送受信しかできない一
次放射器を用いているにも関わらず円偏波の送受信を可
能としている。

【００５４】なお、以上のアンテナ装置においては、主
反射鏡３として水平断面が放物線形状、仰角面内におけ
る断面が直線状のものを用いているが、図５に示すよう
に、給電プローブ１の位置に焦点を有し、かつ図中の点
線を回転中心軸とする帯状の回転放物面（オフセットパ
ラボラ）の主反射鏡３を用いても良い。一次放射器の波
源が点波源と見なせる場合、図１のような放物柱状の主
反射鏡３よりも高いピーク利得が得られ感度の向上が図
られる。

【００５５】［実施形態１−１］本実施形態１−１にか
かるアンテナ装置では、給電プローブとして、上記実施
形態１の給電プローブ１に代え、図６に示すようなスリ
ーブダイポールアンテナ素子１１を用いる。図３の給電
プローブ１を構成する同軸線路の開放端において、外導
体１１ｂのスリーブ１１ｄが使用波長λのおよそ４分の
１波長の長さだけ折り返され、中心導体１１ａからは線
状導体が、開放端より４分の１波長だけ伸ばされてい
る。なお、線状導体は、中心導体がそのまま伸ばされて
も、中心導体と別体の導体が接続されていてもよい。こ
の様な構成によっても、グランド板４及び副反射鏡２に
対するスリープダイポールアンテナ素子１１の位置（給
電点）を適切な位置とすることにより、実施形態１と同
様に広い周波数帯域でインピーダンスの整合をとること
ができる。なお、一次放射器以外の主反射鏡及び円偏波
変換器は実施形態１と同様である。

【００５６】実施形態１のようにグランド板４を備えた
モノポールの一次放射器では、比較的指向性ビームの幅
が広いため、主反射鏡３の高さがそれほど高くない場合
には、主反射鏡３の上方にも電波が放射されることを完
全に防ぐことはできず、アンテナの効率が多少低くな
る。単体のスリーブダイポールアンテナは、グランド板
を必要としないで動作し、グランド板付きモノポールア
ンテナと同等の指向性を有する。しかし、図６に示すよ
うにスリーブダイポールアンテナ素子１１とグランド板
４とを組み合わせ、アンテナ素子１１の給電点の位置を
グランド板４より上方へ離す構成とすることにより、グ
ランド板４による鏡像効果によって一次放射器に２素子
のリニアアレーを用いた場合と等しい特性が得られ、水
平方向への指向性がより強められる。なお、スリーブダ
イポールアンテナ素子の給電点は、同軸線路のスリーブ
１１ｄの折り返された位置（１１ｃ）である。

【００５７】本実施形態１−１のようにアンテナ素子１
１とグランド板４とを組み合わせることで、水平方向へ
の指向性を強めることができる。したがって、主反射鏡
の高さＨ２をより低くした場合には、同じ条件下におけ
る実施形態１のアンテナ装置よりも利得を向上させるこ
とができる。よって、薄型の円偏波アンテナ装置として
より優れた装置を実現できる。

【００５８】［実施形態１−２］本実施形態１−２で
は、上述の実施形態１に示すような円偏波アンテナ装置
をアンテナ部として用い、アンテナ部の方位角を回転制
御可能として、小型で省電力、かつ薄型で安価な車載用
衛星追尾アンテナなどの追尾アンテナ装置への適用を可
能としている。

【００５９】図７は、この追尾アンテナ装置を概念的に
示し、図８は、その概略断面構成を示している。図示す
るようにアンテナ部を構成するグランド板３４の上面
（反射面）側には、実施形態１と同様に、副反射鏡２
と、円偏波変換器５００を有する主反射鏡３が設けられ
ている。給電プローブ３１は、基台３６上に固定配置さ
れた高周波回路３９に接続され、更にグランド板３４に
設けられた開口部においてその裏面側から挿入され、グ
ランド板３４と非接触でグランド板３４の反射面側に突
出している。

【００６０】本実施形態において、グランド板３４は、
アンテナ装置を所望の方位角に回転させるためのターン
テーブルを兼ねており、基台３６上にベアリング３７に
よって給電プローブ３１を中心軸として回転可能に取り
付けられている。また、基台３６上には方位角追尾用モ
ータ３５が取り付けられており、円盤状のグランド板３
４の外周部に配置されてグランド板３４の外周部に駆動
力を伝達することで、グランド板３４を回転駆動する。
該モータ３５は、方位角追尾用モータ駆動回路３８によ
って駆動されており、該駆動回路３８は、基台３６上の
グランド板３４との間に設けられている。

【００６１】給電部は、図９に拡大して示すように、同
軸線路よりなる給電プローブ３１の中心導体３１ａがグ
ランド板３４の反射面側に約１／４波長の高さに突出配
置され、給電プローブ３１の外導体３１ｂは、グランド
板３４の反射面の高さで終端している。グランド板３４
に設けられた開口部の外周には、図９に示しているよう
に、給電プローブ３１（特にその外導体）と間隔を保
ち、かつグランド板３４の反射面から裏面側に向かって
１／４波長の高さ（厚さ）を有する円環状導体部材３２
が設けられている。そして、この円環状導体部材３２の
中空部に給電プローブ３１が非接触で挿入されている。
この円環状導体部材３２の存在により、給電プローブ３
１とグランド板３４とが非接触であっても、給電プロー
ブ３１と円環状導体部材３２との間から電波がグランド
板３４の裏面側に漏れることが防止されており、給電プ
ローブ３１とグランド板３４とが接触した状態と同じ電
気的特性を得られている。

【００６２】また、円環状導体部材３２を採用する構成
に限らず、図９に点線で示すように少なくともグランド
板３４に形成された開口部の内表面が、そのグランド板
３４の上面から下面に向かってほぼ１／４波長の長さを
備え、かつ開口部の内表面を導電性とすることによって
も、グランド板３４の下面から電波が洩れることを防止
できる。

【００６３】本実施形態１−２では、グランド板３４と
給電プローブ３１とが接触しない構造であるため、衛星
を方位角方向において追尾するためにグランド板３４を
モータ３５によって回転駆動しても給電プローブ３１は
回転しない。従って、給電プローブ３１と高周波回路３
９との間にロータリジョイントを取り付ける必要が無
い。更に、本実施形態１−２にかかる追尾アンテナ装置
では、衛星を追尾する場合において、アンテナの主反射
鏡３の高さＨ２を比較的低く設定し、衛星方向に向けた
指向性ビームの幅を仰角面内で広げることで、仰角方向
での追尾を不要としている。このため、アンテナを仰角
方向に駆動するためのスペースが不要となる。更に仰角
追尾のためのモータや駆動回路が不要になり、方位角追
尾のためのターンテーブルであるグランド板３４上には
副反射鏡２、主反射鏡３といった金属板で製作可能な軽
量な部品のみを載せればよい。また、円偏波変換器５０
０は、実施形態１において説明したように例えば主反射
鏡３の反射面に形成した溝５１０によって構成でき、偏
波変換機能を有することによる重量の増加はほとんどな
い。従って、グランド板３４を回転させるモータ３５と
して小型のものを用いることができる。また、グランド
板３４上にモータ、モータ駆動回路等の電力を必要とす
る回路等が不要であるため、そのためのスリップリング
も不要である。

【００６４】以上のように本実施形態１−２の追尾円偏
波アンテナ装置は、アンテナ自体の構造を簡易なものと
でき、安価かつ軽量であり、更に薄型の追尾アンテナ装
置とすることができ、車載用衛星追尾アンテナ装置など
に非常に適している。

【００６５】［実施形態１−３］図１０は、本実施形態
１−３にかかる追尾円偏波アンテナ装置の構成を示して
いる。本実施形態１−３は、上記実施形態１−２の追尾
アンテナ装置とは方位角追尾駆動の機構のみが異なって
いる。他の構成については、実施形態１−２と同様であ
り説明を省略する。実施形態１−３では、図８において
示したベアリング３７に代えて、グランド板３４の外周
部に複数個（例えば３個）のガイド４０を配置し、グラ
ンド板３４の端部をガイド４０にはめ込むことで、該グ
ランド板３４を基台３６上に回転可能に支持している。
なお、グランド板３４の方位角方向への回転駆動は実施
形態１−２と同様にモータ３５が行う。

【００６６】図８に示すようなベアリング３７は、高周
波回路３９をその内周に組み込むことを可能とする程度
の大きさが必要であり、比較的大型のベアリング３７を
用いなければならない。このような大型のベアリング３
７は高価であり薄型化も難しい。また、ベアリング３７
により回路基板等を基台３６上に載置するスペースが制
限される。従って、本実施形態１−３のようにベアリン
グを省略した構成とすれば、より安価で、薄型の衛星追
尾円偏波アンテナ装置を実現することができる。

【００６７】［実施形態２］次に、実施形態２にかかる
円偏波アンテナ装置について図１１を参照して説明す
る。上述の実施形態１とは、主反射鏡３の反射面に形成
された偏波変換器５００の変換機能が異なるが、他の構
成については、実施形態１と同様であり説明を省略す
る。

【００６８】偏波変換器５００は、電波の互いに直交す
る２成分の相対位相を変化させることで直線偏波と円偏
波との間の変換を行っており、主反射鏡３の鏡面に形成
された複数の溝５２０によって構成されている。各溝５
２０は実施形態１と同様に、グランド板４の法線方向
（鉛直方向）から約４５゜の方向に延びるように形成さ
れている。実施形態１と異なるのは、この溝５２０の寸
法、および溝の変換機能である。本実施形態２におい
て、溝５２０の深さＨは、使用波長λ0に対し、約（３
／８）λ0、溝の幅Ｄは、０．６７１λ0、溝５２０の間
に形成された畝（凸部）５２２の幅Ｗは、０．１λ0で
ある。

【００６９】このアンテナの動作を図１２に示す。ま
ず、送信の場合を考えてみる。グランド板４に対して鉛
直方向に設置された給電プローブ１から放射された電波
は、平面な反射鏡で反射してもグランド板４に鉛直な方
向の電界成分のみからなる。つまり、グランド板の法線
方向の直線偏波である。

【００７０】このような直線偏波が本実施形態２の偏波
変換器５００に照射されると、主反射鏡に入射した電波
のうち溝５２０に平行な成分は、溝間の畝５２２の上面
（先端）から溝５２０の底までの間を進む際にその波長
が伸張している。一方、溝５２０に直交する成分の波長
は自由空間と同じであり、溝の影響を受けない。従っ
て、溝の間を電波が伝搬する際に溝に平行および直交の
２つの電界成分の間に位相差が生じる。溝の幅Ｄと深さ
Ｈを調整し、この２つの電界成分の位相差を９０゜にす
ることにより、主反射鏡３で反射する際に直線偏波を円
偏波に変換することができる。溝の間隔Ｄと高さＨの組
み合わせは種々考えられるが、その関係は次のように決
められる。

【００７１】溝の中を伝わる溝に平行な成分の波長λp
は、次式（ｉ）で示され、

【数３】一方、溝の中を伝搬する溝と直交する成分の波長は、自
由空間と同じくλ0である。従って、両成分に発生する
位相差をβとすると、次式（ii）

【数４】となる。

【００７２】溝の幅Ｄを０．６７１λ0、溝の深さＨ＝
（３／８）λ0と選ぶと、位相差β=９０゜となり、円偏
波を発生させることができる。ＤとＨは以上の式を満た
せば、その組み合わせは複数個存在する。ただし、溝に
平行な電界成分が溝の内部に入射するためには、溝の幅
Ｄは使用する波長λ0の１／２より長くなければいけな
い。また、溝間の畝５２２の幅Ｗは、畝上面での反射に
よる電波の損失を低減するためにもできるかぎり狭い方
が好ましい。

【００７３】ここで、β＝２７０°、４５０°、…の場
合も円偏波を発生させることができるため、これらを考
慮すると(ｉ)、(ii)式より、次式（１）

【数５】が得られる。このように、溝の幅Ｄおよび深さＨを式
（１）を満たすように設定すれば、主反射鏡４で電波を
反射させる際に、直線偏波を円偏波に変換し衛星に向け
て送信し、また衛星からの円偏波を直線偏波に変換して
一次放射器にてこれを受信することができる。

【００７４】また、本実施形態２において、主反射鏡３
は、図５に示すように放物線状とすることができ、給電
プローブ１は、実施形態１−１において説明した図６に
示すようなスリーブダイポールアンテナ素子１１を利用
することができる。

【００７５】更に、上述の実施形態１−２及び実施形態
１−３に示すように、給電プローブを中心として該プロ
ーブと非接触でグランド板４が副反射鏡２、偏波変換器
５００及び主反射鏡３と共に回転可能な構成とすれば、
薄く小型な追尾アンテナとして利用することができる。

【００７６】［実施形態３］実施形態３に係るアンテナ
装置について図１３を参照して説明する。上述の実施形
態１の本アンテナ装置では、主反射鏡の反射面に形成し
た溝（及び畝）によって偏波変換器を構成しているが、
本実施形態３では、偏波変換器５００の構成が異なって
おり、他の構成（給電プローブ１、副反射鏡２、主反射
鏡３、円板状のグランド板４）は実施形態１と同じであ
る。

【００７７】本実施形態３の偏波変換器５００は、複数
の線状導体５３６が一定の間隔で並べられた線状導体素
子５３０より構成されており、該線状導体素子５３０の
表面と、主反射鏡３の鏡面とで電波の互いに直交する２
成分の相対位相を変化させることで直線偏波と円偏波と
の間の変換を行っている。線状導体素子５３０は、反射
鏡３の鏡面の前に所定距離Ｈだけ隔てて配置され、素子
５３０の各導体５３６は、主反射鏡３の鏡面の前面に、
グランド板４の法線方向から約４５゜傾いて延び、導体
間隔Ｄは、λ0の２分の１より短く、前記距離Ｈがλ0の
８分の１の奇数倍となるように配置されている。より具
体的には、本実施形態３において導体幅Ｗは０．０２λ
0、導体間隔Ｄは０．１λ0となるように形成されてい
る。また、導体５３６の表面と主反射鏡３の鏡面との距
離Ｈが、λ0の８分の１となるように厚さの設定された
支持フォーム５３７に素子５３０が貼り付けられ、この
フォーム５３７が主反射鏡３の鏡面に接着されている。
導体素子５３０の各線状導体５３６は、例えば誘電体フ
ィルム基板をエッチングすることにより製作できる。支
持フォーム５３７は、このような誘電体フィルム基板上
に形成された線状導体素子５３０を支える支持体として
の役割を担っており、このフォーム５３７には低損失の
材料を用いるのが望ましく、発泡フォーム（例えば、発
泡スチロール、発泡ポリエチレン、発泡ウレタン等）か
らなるシートが利用できる。但し、導体素子５３０自体
に剛性があれば支持フォーム５３７は不要である。

【００７８】次に、このアンテナ装置の動作について更
に図１４を参照して説明する。

【００７９】まず、送信の場合を考えてみる。給電プロ
ーブ１から放射された電波は、主反射鏡３で反射され、
電波送信方向に向けて放射される。上述の実施形態と同
様に、グランド板４に対して鉛直方向に設置された給電
プローブ１から放射された電波は、グランド板４に鉛直
な方向の電界成分のみからなる。

【００８０】本実施形態３では、主反射鏡３の鏡面の前
に所定距離離間してグランド板４の法線に対して約４５
゜方向の線状導体５３６が存在しており、主反射鏡３へ
入射する電波のうち線状導体５３６の延びる方向に平行
な電界成分がこの線状導体５３６の表面で反射する。ま
た、線状導体５３６に直交する電界成分は主反射鏡３の
鏡面で反射する。そのため、２つの直交する電界成分に
は、線状導体５３６の表面と主反射鏡３の鏡面との距離
Ｈに応じて経路差２Ｈが生じ、伝搬する位相が相対的に
ずれる。この経路差２Ｈを使用波長λ0の１／４とする
ことで、位相差を９０゜とすることができ、一次放射器
から主反射鏡３に放射される直線偏波が、ここで円偏波
に変換されることとなる。ここで、距離Ｈは、直線編波
と円偏波との間で変換を行う場合、使用波長λ0の約１
／８波長の奇数倍とすることが好適である。なお、この
値は、線状導体５３６の幅Ｗ、配置間隔Ｄ、素子５３０
を支える支持フォーム５３７の材質の電気的特性により
多少異なるため、値に応じて調整することが好適であ
る。また、主反射鏡３へ入射する電波のうち線状導体５
３６に平行な電界成分が、主反射鏡３の鏡面まで到達し
ないようにするために、線状導体５３６の間隔Ｄは使用
波長λ0の１／２以下にする必要がある。

【００８１】本実施形態３のアンテナ装置において、受
信の場合は、到来する電波が円偏波の場合、これを主反
射鏡で反射して直線偏波に変換できる。従って、鉛直方
向の電界成分しか受信できない給電プローブでも、効率
よく円偏波を受信できる。

【００８２】以上本実施形態３によれば、主反射鏡の前
面に所定の間隔を隔てて複数の線状導体からなる素子５
３０を配置するいう簡単な手法により、円偏波の送受信
が可能でかつ薄型のアンテナ装置を得ることができる。
特に、本実施形態３では、上述の実施形態１及び２のよ
うに主反射鏡３自体に溝を形成する必要がなく、直線偏
波アンテナを用いてこれを円偏波として用いる場合に非
常に優れている。

【００８３】また、本実施形態３において、主反射鏡３
は、図５に示すように放物線状とすることができ、給電
プローブ１は、実施形態１−１において説明したスリー
ブダイポールアンテナ素子１１を利用することができ
る。

【００８４】更に、上述の実施形態１−２及び実施形態
１−３に示すように、給電プローブを中心として該プロ
ーブと非接触でグランド板４が副反射鏡２、偏波変換器
５００及び主反射鏡３と共に回転可能な構成とすれば、
追尾型アンテナとして利用することができる。

【００８５】［実施形態４−１］本実施形態４−１で
は、グランド板上の一次放射器と主反射鏡との放射空間
中に偏波変換器を配置している。他の構成については、
上述の実施形態と共通である。以下、本アンテナ装置に
ついて図１５及び図１６を参照して説明する。

【００８６】このアンテナ装置は、給電プローブ１、副
反射鏡２、主反射鏡３、円板状のグランド板４の他、一
次放射器の一部である給電プローブ１と主反射鏡３との
間に偏波変換器５００を備える。偏波変換器５００は複
数のメアンダ形状の導体素子５４０と、この素子５４０
を支えるフォーム５４４から構成される。導体素子５４
０はフォーム５４４に支持され、図１５に示すように、
主反射鏡３と給電プローブ１との間に位置するようにグ
ランド板４上に立設されている。

【００８７】導体素子５４０は、図１６に示すように複
数のメアンダ形状（つづら折り形状）の線状導体５４２
が並んで配置されて構成されている。ここで、例えば、
導体５４２の配置間隔Ｐは０．５λ0、各導体５４２の
つづら折り周期Ｃは０．０５λ0、つづら折りの振幅Ａ
は０．１λ0、各導体５４２の幅は０．０１λ0である。
このようなメアンダ形状の導体素子５４０に直線偏波が
入射されると該偏波は円偏波に変換されて放射され、反
対に円偏波が入射されると直線偏波が放射される。従っ
て、このような導体素子５４０を給電プローブ１と主反
射鏡３との間に設けることで、円偏波を送信し、また衛
星等から到来する円偏波を受信することができる。な
お、このような偏波変換機能を有するメアンダ形状の線
状導体素子５４０は、誘電体フィルム基板をエッチング
することにより容易に製作することができる。また、該
誘電体フィルム基板自体は剛性が高くないので、この基
板を用いた導体素子５４０は、発泡フォーム等のような
低損失のシートからなるフォーム５４４によって支持す
ることが適切である。もちろん線状導体素子５４０自体
が剛性の高い基板上に形成されたものであれば、図示す
るフォーム５４４は不要である。

【００８８】ここで、本実施形態３のメアンダ形状の導
体素子５４０は、電力損失を低減するために、送受信す
る電波の大半の電力が該導体素子５４０を通過するよう
に配置する必要がある。従って、導体素子５４０は、図
１５に示すように、グランド板４の上面である反射面か
ら、副反射鏡２および主反射鏡３のそれぞれの上端を結
ぶ点線Ａまで存在していることが必要である。また、導
体素子５４０が高すぎると、例えば送信時、主反射鏡３
で反射して電波放射対象である衛星に向けて放射した電
波をこの導体素子５４０が遮ることになるため、導体素
子５４０の高さは、必要最小限に留めることが好適であ
る。また、同様の観点から、導体素子５４０は、給電プ
ローブ１の特性に影響を及ぼさない程度の範囲で、給電
プローブ１に近づけて配置することが好適である。給電
プローブ１に近いほど、素子５４０の高さを低くするこ
とが出来るため主反射鏡３で反射した電波を遮る可能性
が低くなるからである。

【００８９】以上、本実施形態４−１では、主反射鏡か
ら所定距離だけ離れて、上記の偏波変換器５００をグラ
ンド板上に配置するという簡単な構成で、円偏波の送受
信の可能なアンテナ装置を得ることができる。

【００９０】また、上記実施形態２及び３と同様に、主
反射鏡３は、図５に示すような放物線状とすることがで
き、給電プローブ１は、実施形態１−１のようなスリー
ブダイポールアンテナ素子を利用することができる。更
に、上述の実施形態１−２及び実施形態１−３に示すよ
うに、給電プローブを中心として該プローブと非接触で
グランド板４が副反射鏡２、偏波変換器５００、主反射
鏡３と共に回転可能な構成とすれば、追尾型アンテナと
して利用することができる。

【００９１】［実施形態４−２］上記実施形態４−１で
は、給電プローブ１と主反射鏡３との間に変換器５００
を配置しているが、本実施形態４−２では、図１７に示
すように変換器５００を主反射鏡３と電波放射対象又は
電波放射体である衛星などとの間、つまり主反射鏡３上
方の電波到来方向（又は放射方向）に配置している。変
換器５００は、上記実施形態４−１と同様に、図１６に
示すようなメアンダ形状の線状導体５４２からなる導体
素子５４０によって構成されている。また、この導体素
子５４０を主反射鏡３の上方にグランド板４の平面方向
と平行に支持するため、副反射鏡２の外方と給電プロー
ブ１と主反射鏡３との間には、支持フォーム５５４が配
置されている（図１８（ａ）参照）。

【００９２】本実施形態４−２において、導体素子５４
０は、主反射鏡３の上端、下端から電波送信方向に向け
て平行に延ばした点線Ｂ、Ｃの範囲を覆うように支持フ
ォーム５５４によって支持されることが必要である。

【００９３】支持フォーム５５４には、電波を損失なく
透過することの可能な発泡フォーム等の低損失のシート
を用いることができる。また、この支持フォーム５５４
は、導体素子５４０を支持できれば、その設置位置は図
１８（ａ）に示す例には限らない。例えば、図１８
（ｂ）のように副反射鏡２及び主反射鏡３の外側に配置
する構成でもよい。このように少なくともグランド板４
上において電波放射経路中に存在しないように支持フォ
ーム５５４を配置すれば、支持フォーム５５４によって
電力損失が発生することがなく、より好適である。ま
た、主反射鏡３に十分な強度があれば、主反射鏡３と、
副反射鏡外側に配置した支持フォーム５５４とによって
導体素子５４０を支持しても良い。

【００９４】［実施形態５］図１９は、実施形態５に係
るアンテナ装置の構成を示している。上述の各実施形態
では、一次放射器は、直線偏波を送受信する放射器であ
ったが、本実施形態５では、一次放射器６００それ自身
が円偏波を送受信する放射器であり、アンテナ装置は、
円盤状のグランド板４上に、一次放射器６００及び主反
射鏡３が設置されて構成されている。

【００９５】本実施形態５において一次放射器６００
は、給電プローブ１、給電プローブ外導体６１１、給電
用スロット６１２、円偏波放射アンテナ素子６１３を備
える。給電プローブ１は、上述の図９と同様に、グラン
ド板４の反射面で同軸線路の外部導体が終端し、該反射
面から中心導体が所定長さ突出した構成を備える。この
給電プローブ１の周囲を覆うように、グランド板４上に
はグランド板４と同電位の給電プローブ外導体６１１が
突設されている。この外導体６１１の主反射鏡３と対向
する位置には、給電用スロット６１２が形成されてお
り、給電用スロット６１２の外側には円偏波アンテナ素
子６１３が取り付けられている。アンテナ素子６１３
は、給電プローブ１と電磁結合することで給電され、送
信時、アンテナ素子６１３は、対向配置されている主反
射鏡３に向けて円偏波を放射し、受信時には主反射鏡３
で反射された到来円偏波を受信し、給電プローブ１にこ
れを伝える。

【００９６】円偏波アンテナ素子６１３は、例えば、誘
電体基板をエッチングして作成したマイクロストリップ
アンテナ素子によって構成でき、例えば、誘電体基板６
２１上に、一部に切り欠き６２２の形成された放射導体
６２０を有する。本実施形態においては、この切り欠き
６２２の存在により放射導体６２０が、円偏波励振し、
円偏波で動作することとなる。なお、円偏波が励振され
れば放射導体６２０の形状は、必ずしも図１９に示すも
のには限られない。

【００９７】本実施形態５の一次放射器６００を利用し
た場合においても、アンテナ装置は、上述の実施形態１
−２及び１−３のように回転可能な追尾型への適用が簡
単である。以下、回転型とした場合の給電部の構成につ
いて説明する。なお、給電部以外の回転機構は、上述の
実施形態１−２及び１−３に示した機構と同じである。

【００９８】図１９の右下に示すように、給電プローブ
外導体６１１は、給電用スロット６１２及びアンテナ素
子６１３が主反射鏡３と向き合うようにグランド板４に
固定され、給電プローブ１はグランド板４の回転中心に
形成した開口部に裏面側から該グランド板４と非接触で
挿入される。

【００９９】このような構成とすれば、グランド板４が
給電プローブ１を回転中心位置として自由に回転するこ
とができるが、回転しても常にアンテナ素子６１３には
電磁結合によって給電プローブ１から給電できる。ま
た、アンテナ素子６１３と主反射鏡３とは共にグランド
板４に取り付けられて相対位置が変化しない。従って、
本アンテナ装置では、一次放射器６００として、他の実
施形態のように給電プローブ１の後方におかれた副反射
鏡が不要となる。

【０１００】このように実施形態５の構成によっても、
簡単な構成で、円偏波の送受信が可能で薄型かつ回転も
自在なアンテナ装置を得ることができる。

【０１０１】［実施形態６］本実施形態６では、上記実
施形態５と同様の構成の一次放射器を用いて直線偏波用
のアンテナ装置を構成している。図２０は、この実施形
態６に係るアンテナ装置の構成を表している。一次放射
器６００が円偏波を放射する実施形態５との相違点は、
一次放射器７００のアンテナ素子７１３を構成する放射
導体７２０に図１９のような切り欠きが存在しないこと
のみであり、他の構成は同一である。よって、以下で
は、相違点について説明する。

【０１０２】本実施形態６において、一次放射器７００
は、グランド板４の上面（反射面）から同軸線路の中心
導体が突出して構成された給電プローブ１と（同軸線路
の外部導体は放射面で終端）、給電プローブ１と取り囲
むようにグランド板４に取り付けられ、かつ電気的にも
グランド板４に接続された給電プローブ外導体７１１を
有する。更に、給電プローブ外導体７１１の主反射鏡３
と対向する位置には、給電用スロット７１２が形成され
ている。また、直線偏波アンテナ素子７１３がこのスロ
ット７１２を介して給電プローブ１と電磁結合できるよ
うに給電プローブ外導体７１１のスロット７１２付近に
取り付けられている。この直線偏波アンテナ素子７１３
は、誘電体基板７２１上に矩形パターンの放射導体７２
０が形成されており、この放射導体７２０が給電プロー
ブ１と電磁結合して給電され、送信時には、主反射鏡３
に直線偏波を放射する。また、受信時には、到来した直
線偏波の電波が主反射鏡３で反射され、これがアンテナ
素子７１３の放射導体７２０、給電プローブ１を介して
図示しない受信回路に供給される。

【０１０３】以上本実施形態６の構成においても、アン
テナ装置の高さが主反射鏡３の高さで決まり、他の実施
形態のアンテナ装置同様に、非常に低姿勢で薄型で小型
なアンテナが得られる。また、給電プローブ１をグラン
ド板４と非接触とし、更に上述の実施形態１−２又は１
−３のようにグランド板４を回転する機構を採用すれば
衛星追尾アンテナ等を実現できる。

【０１０４】［実施形態７］図２１は、本実施形態７に
係るアンテナ装置の構成、特に主反射鏡３００の概略平
面及び断面構成を示し、図２２はこのような主反射鏡を
用いた場合のアンテナ装置の指向性を示している。上述
の実施形態とは、主反射鏡３００が異なっている。アン
テナ装置の他の構成、例えば一次放射器、グランド板４
及び衛星追尾アンテナとする場合の方位角追尾機構につ
いては、上述の実施形態のいずれかの構成を適用するこ
とができる。

【０１０５】また、本実施形態７の主反射鏡３００は、
上述の実施形態で説明した偏波変換器５００のいずれの
構成とも組み合わせて円偏波用のアンテナ装置を構成す
ることができ、さらに、実施形態６と同様、偏波変換部
を備えない直線偏波用のアンテナ装置にも適用できる。

【０１０６】以下、本実施形態７の主反射鏡３００につ
いて説明する。この主反射鏡３００は、グランド板４の
法線に対し、電波到来方向又は電波放射方向の仰角に応
じた傾斜角θで立設されているが、さらにこの主反射鏡
３００は、グランド板法線に対する傾斜角の異なる複数
領域を備え、図２１に示す例では、その下部には第１反
射鏡部３０２、上部には第２反射鏡部３０４を備える。
第１主反射鏡部３０２のグランド板法線との角度はθ
１、第２主反射鏡部３０４の角度はθ２である。角度θ
１と角度θ２は、互いに等しくなければ、θ１の第１反
射鏡部３０２で得られる仰角面内での指向性と、θ２の
第２反射鏡部３０４で得られる仰角面内での指向性とは
相違する。従って、異なる傾斜角の２つの反射鏡部３０
２と３０４の２領域で１つの主反射鏡３００を構成する
ことで、異なる２つの指向性が相互干渉し、その結果、
主反射鏡３００全体としては、図２２に示すように各反
射鏡部３０２、３０４の各指向性を合成した指向性を得
ることができる。このように、複数の主反射鏡部（３０
２、３０４）を組み合わせて指向性を合成することで、
主反射鏡３００全体で得られる合成指向性（仰角面内指
向性）を、上述の実施形態の各単一鏡面の主反射鏡３を
用いる場合より広くすることが可能となる。

【０１０７】なお、本実施形態７では、図２１から明ら
かなように、各反射鏡部の傾きは、主反射鏡３００の下
部側より上部側の角度が大きく設定されているが（θ１
＜θ２）、傾きの大小は反対の関係（θ１＞θ２）であ
ってもよい。

【０１０８】第１及び第２反射鏡部３０２、３０４は、
それぞれの焦点、焦線が給電プローブ１の突設位置に一
致し、またそれぞれ図１の主反射鏡３と同様の放物柱面
である。第１及び第２反射鏡部３０２、３０４の両方を
このような関係を満たす放物柱面とすることで、２つの
反射鏡部を滑らかに段差なく接続することが可能とな
る。

【０１０９】図２１において、主反射鏡３００の一次放
射器との対向面側には、偏波変換器５００が設けられて
いる。この偏波変換器５００は、上述のように各実施形
態で説明した直線偏波と円偏波とを変換する偏波変換器
５００のいずれの構成でもよいが、ここでは、一例とし
て、図１３及び１４を用いて説明した実施形態３と同様
な構成を示している。即ち、主反射鏡３００の鏡面には
厚さｄのスペーサを兼ねた支持フォーム５３７を設け、
その表面に線状導体素子５３０が貼り付けられている。
なお、図２１のスペーサの厚さｄは、前述した距離Ｈ
（溝深さＨ）と同じである。

【０１１０】ここで、上述の実施形態において説明した
ように主反射鏡３００の高さＨ２は、仰角面内における
指向性ビーム幅に影響を及ぼす。さらに、主反射鏡３０
０を構成する第１及び第２反射鏡部３０２、３０４のそ
れぞれの高さｈ１、ｈ２は、これを変化させると、図２
２に示す各反射鏡部３０２、３０４の指向性ビーム幅を
変化させることができる。そこで、高さｈ１及びｈ２
は、アンテナ装置として目的とする指向ビーム幅、利得
に応じて設定することが好ましい。なお、この高さｈ１
及びｈ２の調整は、傾斜角θ１、θ２のみを変化させる
場合と比較すると、最適な合成指向性ビームを得ること
がより容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係るアンテナ装置の構
成を示す図である。

【図２】本発明の実施形態１にアンテナ装置の平面構
成を示す図である。

【図３】本発明の実施形態１に係るアンテナ装置の動
作原理を示す図である。

【図４】本発明の実施形態１に係るアンテナ装置の動
作原理を示す図である。

【図５】本発明の実施形態１に係るアンテナ装置の主
反射鏡の他の構成例を示す図である。

【図６】本発明の実施形態１−１に係るアンテナ装置
の給電部の詳細な構成を示す図である。

【図７】本発明の実施形態１−２に係るアンテナ装置
の構成を示す図である。

【図８】図７に示すアンテナ装置の構成を示す図であ
る。

【図９】図７のアンテナ装置の給電部の詳細な構成を
示す図である。

【図１０】本発明の実施形態１−３に係るアンテナ装
置の構成を示す図である。

【図１１】本発明の実施形態２に係るアンテナ装置の
構成を示す図である。

【図１２】本発明の実施形態２に係るアンテナ装置の
動作原理を説明する図である。

【図１３】本発明の実施形態３に係るアンテナ装置の
構成を示す図である。

【図１４】本発明の実施形態３に係るアンテナ装置の
動作原理を説明する図である。

【図１５】本発明の実施形態４−１に係るアンテナ装
置の構成を示す図である。

【図１６】図１５のメアンダ形状の導体素子５４０の
構成を説明する図である。

【図１７】本発明の実施形態４−２に係るアンテナ装
置の構成を示す図である。

【図１８】本発明の実施形態４−２に係るアンテナ装
置における支持フォームの配置場所を示す図である。

【図１９】本発明の実施形態５に係るアンテナ装置の
構成を示す図である。

【図２０】本発明の実施形態６に係るアンテナ装置の
構成を示す図である。

【図２１】本発明の実施形態７に係るアンテナ装置の
構成を示す図である。

【図２２】本発明の実施形態７に係るアンテナ装置の
指向性について説明する図である。

【図２３】従来のアンテナ装置の構成を示す図であ
る。

【図２４】図２３のアンテナ装置の平面図である。

【図２５】図２４のアンテナ装置の側断面図である。

【符号の説明】

１，３１給電プローブ、２副反射鏡、３主反射
鏡、４グランド板、１１スリーブダイポールアンテ
ナ素子、３０配線ケーブル、３２円環状導体部材、
３４グランド板（ターンテーブル）、３５方位角追
尾用モータ、３６基台、３７ベアリング、３８方位
角追尾用モータ駆動回路、３９高周波回路、４０ガ
イド、３００主反射鏡、３０２第１反射鏡部、３０
４第２反射鏡部、５００偏波変換器、５１０，５２
０溝、５１２，５２２畝、５３６線状導体、５３
７，５４４，５５４支持フォーム、５４０メアンダ
形状導体素子、５４２線状導体（メアンダ形状）、６
００一次放射器（円偏波一次放射器）、６１１，７１
１給電プローブ外導体、６１２，７１２給電用スロ
ット、６１３円偏波アンテナ素子、６２０（円偏
波）放射導体、６２１，７２１誘電体基板、６２２
切り欠き、７００一次放射器（直線偏波一次放射
器）、７１３直線偏波アンテナ素子、７２０（直線
偏波）放射導体。

フロントページの続き (72)発明者佐藤和夫愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】グランド板と、前記グランド板の上面に突設された一次放射器と、所定の焦点又は焦線を有し、該焦点又は焦線が前記一次
放射器の設置位置にほぼ一致するように前記グランド板
の上面に立設された主反射鏡と、照射された電波を直線偏波から円偏波に又は円偏波から
直線偏波に変換する偏波変換器と、を有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】請求項１に記載のアンテナ装置におい
て、前記偏波変換器は、前記主反射鏡の鏡面上または前記主
反射鏡と前記一次放射器との間に設けられていることを
特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】請求項１に記載のアンテナ装置におい
て、前記偏波変換器は、アンテナの電波放射対象又は電波放
射体と前記主反射鏡の鏡面との間に設けられていること
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】グランド板と、前記グランド板の上面に突設された一次放射器と、所定の焦点又は焦線を有し、該焦点又は焦線が前記一次
放射器の設置位置にほぼ一致するように前記グランド板
の上面に立設された主反射鏡と、を有し、前記主反射鏡の前記一次放射器と向き合う鏡面には、前
記グランド板の法線に対し約４５゜方向に延びる複数の
溝が所定間隔で並んだ偏波変換器が形成されていること
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】請求項４に記載のアンテナ装置におい
て、前記主反射鏡に形成された前記溝の幅Ｄは、使用電波波
長λ0の２分の１より短く、かつ、前記溝の深さＨは、
前記使用電波波長λ0の８分の１の奇数倍であることを
特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】請求項４に記載のアンテナ装置におい
て、前記主反射鏡に形成された前記溝の幅Ｄは、使用電波波
長λ0の１／２より長く、かつ、前記溝の幅Ｄと前記溝
の深さＨとは、次式（１）【数１】の関係を満たすことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】グランド板と、前記グランド板の上面に突設された一次放射器と、所定の焦点又は焦線を有し、該焦点又は焦線が前記一次
放射器の設置位置にほぼ一致するように前記グランド板
の上面に立設された主反射鏡と、を有し、前記主反射鏡の前記一次放射器と向き合う鏡面の前に
は、前記グランド板の法線に対し約４５゜方向に延びる
複数の線状導体が所定間隔で配置された線状導体素子が
配置されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項８】請求項７に記載のアンテナ装置におい
て、前記線状導体素子は、前記線状導体の互いの離間距離Ｄ
が、使用電波波長λ0の２分の１より短く、かつ、前記
線状導体素子の表面と、前記主反射鏡の鏡面との距離Ｈ
が前記使用電波波長λ0の８分の１の奇数倍となるよう
に前記主反射鏡の前に配置されていることを特徴とする
アンテナ装置。
【請求項９】グランド板と、前記グランド板の上面に突設された一次放射器と、所定の焦点又は焦線を有し、該焦点又は焦線が前記一次
放射器の設置位置にほぼ一致するように前記グランド板
の上面に立設された主反射鏡と、を有し、前記主反射鏡と前記一次放射器との間、又は前記主反射
鏡と電波放射対象又は電波放射体との間に、メアンダ形
状の線状導体により構成された直線偏波と円偏波との間
の変換を行う偏波変換器が配置されていることを特徴と
するアンテナ装置。
【請求項１０】請求項１〜請求項９のいずれか一つに
記載のアンテナ装置において、前記一次放射器は、前記グランド板の上面に突出するように配置された給電
プローブと、前記グランド板の上面の前記給電プローブ付近に立設さ
れ、前記給電プローブを挟んで前記主反射鏡と向き合う
副反射鏡と、を備えるアンテナ装置。
【請求項１１】請求項１０に記載のアンテナ装置にお
いて、前記給電プローブは、同軸線路の開放端において外導体
のスリーブがほぼ４分の１波長分折り返され、前記同軸
線路の中心導体から線状導体が前記開放端よりほぼ４分
の１波長の長さ延びて構成されたスリーブダイポールア
ンテナ素子であることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１２】グランド板と、前記グランド板の上面に突設された一次放射器と、所定の焦点又は焦線を有し、該焦点又は焦線が前記一次
放射器の設置位置にほぼ一致するように前記グランド板
の上面に立設された主反射鏡と、を有し、前記一次放射器は、前記グランド板の上面に突出するように配置された給電
プローブと、前記給電プローブの周囲を覆うようにグランド板上に設
置され、該グランド板と電気的に接続された給電プロー
ブ外導体と、前記給電プローブ外導体の前記主反射鏡との対向部に形
成された給電用スロットと、前記給電用スロット近傍に配置され、前記給電プローブ
と電磁結合するアンテナ素子と、を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１３】請求項１０〜請求項１２のいずれか一
つに記載のアンテナ装置において、前記グランド板は、基台上に配置され、前記給電プロー
ブを中心軸として、該給電プローブと非接触で前記基台
に対して回転可能であることを特徴とするアンテナ装
置。
【請求項１４】請求項１〜請求項１３のいずれか一つ
に記載のアンテナ装置において、前記主反射鏡は、電波到来方向又は電波放射方向の仰角
に応じた角度で前記グランド板の上面に立設されている
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１５】請求項１４に記載のアンテナ装置にお
いて、前記主反射鏡は、前記グランド板に対して互いに異なる
傾斜角度をなす複数の反射鏡領域を備えることを特徴と
するアンテナ装置。
【請求項１６】グランド板と、前記グランド板の上面に突設された一次放射器と、所定の焦点又は焦線を有し、該焦点又は焦線が前記一次
放射器の設置位置にほぼ一致する位置に、電波到来方向
又は電波放射方向の仰角に応じた角度で前記グランド板
の上面に立設された主反射鏡と、を備え、前記主反射鏡は、前記グランド板に対して互いに異なる
傾斜角度をなす複数の反射鏡領域を備えることを特徴と
するアンテナ装置。