JP2002124822A

JP2002124822A - レンズアンテナ装置及び無線装置

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Publication number: JP2002124822A
Application number: JP2000315657A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Tanabe; 浩介田邊
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2002-04-26
Anticipated expiration: 2020-10-16
Also published as: JP3525884B2

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で実装密度が高い無線装置用として適切な
レンズアンテナ装置及びこのレンズアンテナ装置を用い
た無線装置を提供する。【解決手段】レンズアンテナ装置は、円錐の拡大側開口
部の端面２１を斜めに切断したコニカルホーン２とホー
ン２からの電波の放射方向７をホーン２の最短側面部２
ａに平行に屈折させる誘電体のレンズ１とを備える。こ
の構成の結果、コニカルホーン２の収束側の開口した端
面２２は、装置筐体５の上面近傍に変移でき、装置筐体
５の下部に送受信器４用の空間を形成できる。端面２１
は接続導波管３によって送受信器４の高周波数信号端用
導波管と接続されている。コニカルホーン２，接続導波
管３及び送受信器４は、一般には金属製の装置筐体５及
びレンズ１内に全体を一体化されて収容され、全体が無
線装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ波やミリメ
ートル波等の高周波数帯で電波を放射又は入射するレン
ズアンテナ装置，及びこのレンズアンテナ装置と接続さ
れる送受信器を含む無線装置に関し、特に屋外設置に適
するレンズアンテナ装置及び無線装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のレンズアンテナ装置及び
無線装置について、図７に示した無線装置を参照して説
明する。図７に示した無線装置の一部であるレンズアン
テナ装置は、コニカル形状（円錐型）のホーンアンテナ
であるホーン２Ｃの拡大側開口部の端面（拡大側開口端
ともいう）２１をポリカーボネート，テフロン及びガラ
スなどの誘電体をレンズ素子とするレンズ１Ｅ（の内面
側）で覆っている。レンズ１Ｅは、ネジ６等を用いてホ
ーン２Ｃの拡大側開口部の端面２１近傍に設けられたフ
ランジ２３に固定される。なお、図７ではホーン２Ｃと
して円錐型のコニカルホーンを使用しているが、楕円錘
型のコニカルホーンや四角錐等の角錐ホーンが使われる
こともある。レンズ１Ｅの焦点は軸対称のレンズ１Ｅの
中心軸上に位置し、ホーン２Ｃもレンズ１Ｅに対応して
軸対称に構成される。ここで、ホーン２Ｃは放射電磁界
７が球面波を生じる特性を持つ。そこで、レンズ１Ｅは
球面波の波面を誘電体の効果によって揃え、平面波の放
射電磁界７を放射させる。この結果、このレンズアンテ
ナ装置は、電波放射の中心方向がホーン２Ｃの中心軸方
向に揃い、ホーン２Ｃだけの場合より鋭い指向性を持つ
ことになる。

【０００３】無線装置は、上記レンズアンテナ装置と送
受信器４Ｃと上記レンズアンテナ装置及び送受信器４Ｃ
を収容する装置筐体５Ｃとを含む。装置筐体５Ｃは、図
示するように、ホーン２Ｃの中心軸より上部をホーン２
Ｃの形状に合わせて円筒形とし，下部を直方体の箱状と
し，レンズ１Ｅの部分を開口している。ホーン２Ｃの収
束側開口部の端面（収束側開口端ともいう）２２は、レ
ンズ１Ｅとホーン２Ｃとからなるレンズアンテナ装置か
ら放射又は入射する高周波数信号を信号処理する高周波
数信号処理装置である送受信器４Ｃの高周波数信号端用
導波管に接続される。このため、送受信器４Ｃは、図示
されるように、ホーン２Ｃの後方に配置されることにな
る。これは、コニカル型のホーン２Ｃの周辺部の空間
が、ドーナッツ形状をしており、送受信器４Ｃの形状を
ホーン２Ｃに合わせて高密度に実装するには困難な空間
であるためである。従って、ホーン２Ｃの周辺部には送
受信器４Ｂ等を実装することができず、結果として、レ
ンズアンテナ装置と送受信器４Ｂを収容する無線装置は
大きな容積を要するという欠点を有していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したとおり、従来
技術によるレンズアンテナ装置は、小型・高密度実装の
無線装置用としては不適切な形状をしており、このレン
ズアンテナ装置と送受信器とを収容する無線装置は大き
な容積を要するという欠点を有していた。

【０００５】従って本発明の第一の目的は、上述した従
来技術による欠点を解消し、小型で実装密度が高い無線
装置用として適切なレンズアンテナ装置，及び上記レン
ズアンテナ装置を用いた屋外用あるいは小型の実装密度
が高い無線装置を提供することにある。

【０００６】また、本発明の第二の目的は、レンズアン
テナ装置と送受信器とを一体化した無線装置を提供する
ことにある。

【０００７】さらに、本発明の第三の目的は、設置工事
が容易なレンズアンテナ装置付きの無線装置を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるレンズアン
テナ装置は、拡大側開口部の端面を斜めに切断したコニ
カルホーンと、前記コニカルホーンの拡大側開口部の端
面の全面を覆うように結合され，前記コニカルホーンか
らの電波放射角を前記コニカルホーンの最短側面部に平
行に屈折させる誘電体レンズとを備える備えることを特
徴とする。

【０００９】前記レンズアンテナ装置の第一は、前記コ
ニカルホーンが、円錐形状又は楕円錘形状をしている構
成をとることができる。

【００１０】前記レンズアンテナ装置の第二は、前記誘
電体レンズが、前記コニカルホーンの拡大側開口端を覆
う内面側を平面形状にしてあり，外面側を軸対称な曲面
の一部を円形に切り出した形状にしていると共にその最
も薄い部分を前記コニカルホーンの最長側面部に結合さ
せている構成をとることができる。

【００１１】前記レンズアンテナ装置の第三は、前記誘
電体レンズが、前記コニカルホーンの拡大側開口端の内
面側において前記最短側面部側ほど深いゾーニングを施
している構成をとることができる。

【００１２】前記レンズアンテナ装置の第四は、前記誘
電体レンズが、前記コニカルホーンの拡大側開口端を覆
う内面側を平面形状，外面側を凸曲面にした第一のレン
ズと、一方の面が前記第一のレンズの内面側に接面する
と共に，前記コニカルホーンの最短側面部側に近いほど
他方の面のレンズ厚を厚くした第二のレンズとを含む構
成をとることができる。

【００１３】前記レンズアンテナ装置の第五は、前記誘
電体レンズが、前記コニカルホーンの拡大側開口端側を
平面形状，前記拡大側開口端を覆う外面側の部分を凸曲
面にした第一のレンズと、前記第一のレンズの拡大側開
口端側に所定の間隔で一辺を接面させると共に，他の一
辺を前記コニカルホーンの最長側面部側の拡大側開口端
内面に接面させた複数の三角形金属板とを含む構成をと
ることができる。

【００１４】前記レンズアンテナ装置の第六は、前記誘
電体レンズが、前記コニカルホーンの拡大側開口端側を
覆う内面側を平面形状，外面側を凸曲面にした第一のレ
ンズと、前記第一のレンズの内面側に所定の間隔で一辺
を接面させると共に，他の一辺を前記コニカルホーンの
最長側面部側の拡大側開口端内面に接面させた複数の三
角形金属板とを含む構成をとることができる。

【００１５】前記レンズアンテナ装置の第七は、前記コ
ニカルホーンが、拡大側開口端の最短側面部とされる一
辺から最長側面部とされる対向辺に向かって斜めに切断
した四角錐ホーンに代えられている構成をとることがで
きる。

【００１６】該レンズアンテナ装置は、前記四角錐ホー
ンの最短側面部とされる一辺が、このレンズアンテナ装
置を収容する装置筐体の筐体面の一部を兼ねている構成
とすることができる。

【００１７】本発明による無線装置の一つは、前記第一
乃至第六のレンズアンテナ装置のいずれかと、前記レン
ズアンテナ装置から放射又は入射する高周波数信号を信
号処理する高周波数信号処理装置と、前記レンズアンテ
ナ装置の収束側開口端と前記高周波数信号処理装置の高
周波数信号端用導波管とを接続する接続導波管と、前記
レンズアンテナ装置，前記高周波数信号処理装置及び前
記接続導波管を収容する装置筐体とを備え、前記レンズ
アンテナの最短側面部の外面を前記装置筐体の所定の内
面にほぼ平行，且つ近接して配置することを特徴とす
る。

【００１８】本発明による無線装置の別の一つは、前記
第七のレンズアンテナ装置と、前記レンズアンテナ装置
から放射又は入射する高周波数信号を信号処理する高周
波数信号処理装置と、前記レンズアンテナ装置の収束側
開口端と前記高周波数信号処理装置の高周波数信号端用
導波管とを直接接続する接続手段とを備え、前記レンズ
アンテナ装置の一部を除く前記構成要素が装置筐体に収
容されている構成をとることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。

【００２０】図１は本発明によるレンズアンテナ装置及
び無線装置の実施の形態の第一を示す図であり、（ａ）
は正面図、（ｂ）は断面図を示している。また、図２は
図１に示したコニカルホーン２の諸元を説明するための
図である。

【００２１】本実施の形態による無線装置は、レンズア
ンテナ装置と上記レンズアンテナ装置から放射又は入射
する高周波数信号を信号処理する信号処理装置である送
受信器４とを含んでいる。レンズアンテナ装置はレンズ
１及びコニカルホーン２を含んでいる。コニカルホーン
２の収束側の開口した端面２２は、接続導波管３によっ
て送受信器４の高周波数信号端用導波管と接続されてい
る。コニカルホーン２，接続導波管３及び送受信器４
は、一般には金属製の装置筐体５内に全体を一体化させ
て収容され、レンズ１（の内面側，つまり端面２２側）
はコニカルホーン２の拡大側の開口した端面２１を覆っ
て装置筐体５と同様の無線装置収容部も兼ねている。

【００２２】コニカルホーン２は、図７を参照して説明
したコニカルホーン２Ｃと同様の円錐形状をしたホーン
アンテナであり、円錐の拡大側の端面２１を斜めに切断
している。そして、コニカルホーン２の斜めに切断され
た円錐の最短側面部２ａを上部が円形形状の装置筐体５
の上面と平行，且つできるだけ近接するように配置して
いる。また、コニカルホーン２の拡大側開口部の端面２
１は装置筐体５の上・下面に垂直になるように切断され
ている。端面２１の正面形状は、装置筐体５の開口部
（図１（ｂ）における左端部）に平行な平面で切り出し
た円形を有し、また、端面２１はコニカルホーン２の円
錐の中心軸に対して斜めの角度に開口している。つま
り、拡大側開口部の端面２１が中心軸に対して斜めに切
断されたコニカルホーン２は、中心軸が傾きを持った円
錐形状のホーンアンテナである。

【００２３】コニカルホーン２は、収束側開口部の端面
２２には接続導波管３に接続するためのフランジ２４を
有しており、もう一方の拡大側開口部の端面２１にはレ
ンズ１を固定するためのフランジ２３を有している。な
お、コニカルホーン２の材質としてはアルミニウムなど
の金属，あるいはプラスチック樹脂の表面に金属めっき
を施し導電性を持たせたものが適している。

【００２４】ここで、図２を参照してコニカルホーン２
の各部の寸法について詳しく説明しておく。

【００２５】コニカルホーン２の最短側面部２ａの長さ
をＬ１とするとき、拡大側開口部の端面２１は最短側面
部２ａの面と直角でなければならない。いま、コニカル
ホーン２の開口角をφ，コニカルホーン２の最長側面部
２ｂの長さをＬ２とすると、図からわかるように、Ｌ１
＝Ｌ２・ｃｏｓφである。つまり、設計する無線装置に
おいて、コニカルホーン２の最短側面部２ａの長さをＬ
１にする必要がある場合には、拡大側の端面２１を斜め
に切り落とす前のコニカルホーン２の最長側面部２ｂの
長さＬ２は、Ｌ１／ｃｏｓφでなければならない。この
場合のコニカルホーン２の実効的な（円形の）開口直径
Ｄ０は、Ｄ０＝２Ｌ１・ｓｉｎ（φ／２）である。ま
た、レンズ１の実効的な開口直径となる拡大側開口部の
端面２１の直径又は長径Ｄ１は、Ｄ１＝Ｌ２・ｓｉｎφ
となる。ここで、コニカルホーン２が円錐形状である場
合には、端面２１の形状，つまり、レンズ１の端面２１
に接する形状（周辺形状）は、楕円形となる。レンズ１
は製作の容易さから周辺形状が円形であることが望まし
く、このためには、コニカルホーン２の形状をレンズ１
の周辺形状を円形にすることができる楕円錘形状にする
ことが望ましい。

【００２６】再び、図１を参照すると、レンズ１は、ポ
リカーボネイト，テフロンなどのプラスチックスやガラ
スなどの誘電体で構成され、コニカルホーン２の拡大側
開口部の端面２１の全面を覆うように結合される。レン
ズ１の外面側の正面形状は円形をしており（（ａ）参
照）、断面は偏肉の形状をしている（（ｂ）参照）。そ
の断面形状は、軸対称な曲面の一部を円形に切り出した
形状である。そして、レンズ１の曲面の最も薄い部分を
コニカルホーン２の最長側面部２ｂに結合させている。
一方、レンズ１の拡大側開口部の端面２１側（内面側）
は平面形状である。レンズ１の周縁部にはコニカルホー
ン２に固定するためのフランジを設け、レンズ１はネジ
６等によりコニカルホーン２のフランジ２３に固定され
る。

【００２７】上述したとおり、コニカルホーン２の収束
側開口部の端面２２は、レンズ１の中心軸から装置筐体
５の上面（図１（ｂ）の上方）よりに変移している。送
受信器４は、コニカルホーン２の収束側開口部の端面２
２を変移させることによりできた装置筐体５の下部空間
に配置される。コニカルホーン２の収束側開口部の端面
２２と送受信器４の高周波数信号端用導波管とは、接続
導波管３により接続される。なお、通常の高周波数信号
端用導波管はＴＥ１０モードのみを通す矩形導波管であ
り、コニカルホーン２の収束側開口部はＴＥ１１モード
を主モードとする円形導波管である。従って、接続導波
管３のＴＥ１０モードとＴＥ１１モードとのモード変換
部は、コニカルホーン２の間近に構成される。ここで、
重量が比較的大きい送受信器４が装置筐体５の下部空間
に配置されることにより、レンズアンテナ装置を含むこ
の無線装置は、重心が低くなり、屋外設置設計及び設置
工事が容易になるという効果がある。

【００２８】次に、図１の実施の形態におけるアンテナ
装置について、送信の場合の動作の説明を行う。

【００２９】図１のレンズアンテナ装置において、マイ
クロ波信号（高周波数信号）の伝播する経路と方向を矢
印で示す。レンズアンテナ装置からマイクロ波信号が放
射されると、この矢印は放射方向７と名を変える。送受
信器４から送信されたマイクロ波信号は、接続導波管３
を伝わり、コニカルホーンへ２に送られる。コニカルホ
ーン２の収束側開口部の端面２２から入力されたマイク
ロ波信号はコニカルホーン２の拡大側開口部の端面２１
に向かって行く。このとき、マイクロ波信号の波面（位
相が同じ面）はほぼ球面となっている。上記マイクロ波
信号は、レンズ１のコニカルホーン２側の平面に入射
し、所定の屈折率（屈折率はレンズ１の誘電率の平方
根）で屈折してレンズ１の内部を通過し、レンズ１の外
面（反対側の面，）に入射し、所定の屈折率で屈折して
放射方向７の方向に放射されていく。このときマイクロ
波信号の波面は平面波（波面がほぼ平面）となる。つま
り、マイクロ波信号はレンズ１の正面の遠方にまで伝搬
して行く。なお、コニカルホーン２の最長側面部２ｂに
近いほどコニカルホーン２内の電磁波経路が長くなるの
で、レンズ２は最長側面部２ｂに近いほど薄くする必要
がある。

【００３０】別の説明をすると、レンズ１は、厚さの異
なる誘電体の効果によってコニカルホーン２内を伝送さ
れる電磁波の経路長を補正し、レンズ１から放射される
電磁波７の波面がコニカルホーン２の最短側面部２ａに
平行に揃うように電磁波を屈折させる。この結果、この
レンズアンテナ装置は、放射される電波の放射方向７が
ホーン２だけの場合より鋭い指向性を持つことになる。

【００３１】以上の説明はマイクロ波信号がレンズアン
テナ装置から放射される場合の動作であるが、マイクロ
波信号の受信の場合にはレンズアンテナ装置に入射され
たマイクロ波信号はこれと逆の経路をたどってコニカル
ホーン２の収束側開口部の端面２２の方向に収束され
る。マイクロ波信号は、さらに接続導波管３を伝わって
送受信器４に伝送される。以上の説明は、図１の実施の
形態を用いた説明であるが、本発明の他の実施の形態に
よるレンズアンテナ装置及び無線装置についても同様な
説明ができる。

【００３２】以上説明したように図１の実施の形態によ
る無線装置は、レンズアンテナ装置における電磁波の中
心軸をコニカルホーン２の収束側開口部と拡大側開口部
とで変移させることにより、コニカルホーン２の収容容
積，つまりレンズアンテナ装置の収容容積を少なくでき
るので、送受信器４とを一体化した実装密度が高い無線
装置を提供することができる。

【００３３】また、この無線装置は、重量が比較的大き
い送受信器４が装置筐体５の下部空間に配置されること
により、レンズアンテナ装置を含むこの無線装置は、重
心が低くなり、屋外設置設計及び設置工事が容易になる
という効果がある。

【００３４】図３は本発明によるレンズアンテナ装置及
び無線装置の実施の形態の第二を示す図であり、（ａ）
は正面図、（ｂ）は断面図を示している。

【００３５】図３の実施の形態は、図１の実施の形態に
おけるレンズ１をレンズ１Ａに代えている。そして、コ
ニカルホーン２をレンズ１Ａによく適合するコニカルホ
ーン２Ａに代えている。これに伴って、図１における送
受信器４及び装置筐体５の外形をそれぞれ変更した送受
信器４Ａ及び装置筐体５Ａに代えている。他の構成要素
には設計的事項を越える変更はない。

【００３６】図３の実施の形態において、レンズ１Ａは
コニカルホーン２Ａ側にゾーニング技術を用いている。
つまり、レンズ１Ａは、コニカルホーン１Ａの拡大側開
口部の端面２１側に第一の段差ｄ１及びそれより段差を
深くする第二のｄ２を設け、この部分のレンズ厚を薄く
している。図３の実施の形態でのコニカルホーン２Ａ
は、小型化のために、ホーン２Ａの長さをコニカルホー
ン２よりずっと短縮している。従って、コニカルホーン
２Ａの最短側面部２ａ近傍を通る電磁波の経路長は、最
長側面部２ｂ近傍を通る電磁波の経路長よりずっと短く
なる。この経路長を補正するためには、レンズ１Ａの最
短側面部２ａ側の厚さを、図２に示すとおり、図１の場
合より厚くする必要がある。しかし、レンズ１Ａの厚さ
を厚くすると、製造上の困難を来すばかりでなく，重量
も増加するという欠点がある。

【００３７】そこで、この実施の形態では、ゾーニング
によってこれらの問題を解決している。段差ｄ１及びｄ
２の深さはｄ１＝ｄ２＝λ／（ｎ−１）とされる。ここ
で、λは自由空間の使用波長，ｎはレンズ１Ａに用いた
誘電体の屈折率（誘電率の平方根）を表す。段差ｄ１及
びｄ２はそれぞれ電磁波の１波長分に相当し、段差ｄ１
及びｄ２を通る電磁波は、誘電体中の電磁波と２πの整
数倍の位相差を持つので、レンズ１Ａの開口面におい
て、レンズ１Ａの誘電体中を通る電磁波と同じ波面を形
成する。なお、コニカルホーン２Ａの最長側面部２ａ側
ほどレンズ１Ａの厚さが厚くなるので、レンズ１Ａのゾ
ーニングはコニカルホーン２Ａの最短側面部２ａ側ほど
深いゾーニングとすることができる。

【００３８】上述の通り、図３の実施の形態によるレン
ズアンテナ装置は、ゾーニング技術を用いることによ
り、コニカルホーン１Ａの長さを短縮することが可能と
なり、従って、レンズアンテナ装置の長さも短縮するこ
とができる。なお、図２において段差の数は２段となっ
ているが、段差の数はこれに限定されない。段差は、１
段以上であれば、レンズアンテナ装置の長さをを短縮す
ることができるのは勿論である。

【００３９】図４は本発明によるレンズアンテナ装置及
び無線装置の実施の形態の第三を示す図であり、（ａ）
は正面図、（ｂ）は断面図を示している。

【００４０】図４の実施の形態は、図１の実施の形態に
おけるレンズ１をレンズ１Ｂａ及び１Ｂｂという２枚組
のレンズ１Ｂに代えている。他の構成要素には設計的事
項を越える変更はない。

【００４１】レンズアンテナ装置におけるレンズ１Ｂａ
は、前述したレンズ１Ｅと同様のレンズである。つまり
レンズ１Ｂａは、コニカルホーン２を覆う拡大側開口部
の端面２１側（内面側）が平面形状であり、外面側が凸
曲面状であり、軸対称な形状を有している。一方、レン
ズ１Ｂｂは、コニカルホーン２の拡大側開口部の内面側
に配置され、平面状の面（一辺）がレンズ１Ｂａの平面
側に密着して接面され、対向する一辺である他方の平面
がコニカルホーン２の最短側面部２ａに近いほどレンズ
厚を厚くされている。また、レンズ１Ｂｂは、コニカル
ホーン２の最短側面部２ａと最長側面部２ｂとをみた断
面（図４（ｂ）参照）では三角形をしている。つまり、
レンズ１Ｂｂの電磁波の入出力面は両方とも平面であ
る。

【００４２】レンズ１Ｂにおいて、レンズ１Ｂｂは通過
する電磁波（マイクロ波）の方向を変える働きをしてお
り、レンズ１Ｂａの焦点をコニカルホーン２の最短側面
部２ａに平行な軸上に変移させている。つまり、軸対称
なレンズ１Ｂａにレンズ１Ｂｂをコニカルホーン２内に
追加することにより、レンズ１Ｂの焦点を，例えば装置
筐体５の上面側に，容易に変移させることができる。す
なわち、変移した焦点に対応したコニカルホーン２を使
用して装置筐体５の内部に広くスペースを取ることがで
き、送受信器４等をこれに収容し、全体としてコンパク
トな無線装置を提供することができる。

【００４３】図５は本発明によるレンズアンテナ装置及
び無線装置の実施の形態の第四を示す図であり、（ａ）
は正面図、（ｂ）は断面図を示している。

【００４４】図５の実施の形態は、図４の実施の形態に
おけるレンズ１Ｂをレンズ１Ｃａ及び１Ｃｂという２枚
組のレンズ１Ｃに代えている。他の構成要素は図４の実
施の形態と同じである。また、レンズ１Ｃａもレンズ１
Ｂａと同じものである。従って、図５の実施の形態は、
レンズ１Ｃｂだけが図４の実施の形態と異なる。

【００４５】レンズアンテナ装置のレンズ１Ｃｂは、レ
ンズ１Ｃａの拡大側開口部側の平面に所定の間隔で一辺
を接面させると共に，隣接する他の一辺をコニカルホー
ン２の最長側面部２ｂの拡大側開口部内面に接面させた
複数の三角形金属板である。複数の三角形金属板をマイ
クロ波電界に垂直になるようにコニカルホーン２内に所
定の間隔で配置すると、これら金属板は１より小さい
（０＜ε＜１：εは等価比誘電率）誘電率を生じる動作
をする。従って、レンズ１Ｃｂはコニカルホーン２の最
長側面部２ｂ側ほど位相速度が速くなり、コニカルホー
ン２の収束側開口部の端面２２から進行してきた電磁波
は、拡大側開口部の端面２１において波面が揃うことに
なる。こうして、レンズ１Ｃｂはレンズ１Ｃａの焦点を
端面２１の軸上に変移させている。従って、図５の実施
の形態による無線装置も、図４の実施の形態と同様に、
レンズアンテナ装置のレンズ１Ｃａの焦点を変移させる
ことにより、装置筐体５内部の空間を広く取り、送受信
器４等を収容し、全体としてコンパクトな無線装置を提
供することができる。

【００４６】図６は本発明によるレンズアンテナ装置及
び無線装置の実施の形態の第五を示す図であり、（ａ）
は正面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は送受信器４Ｂの導
波管開口８を示している。

【００４７】図６の実施の形態によるレンズアンテナ装
置は、角錐状のホーンアンテナであるホーン２Ｂと、ホ
ーン２Ｂの拡大側開口部の端面６１の内側に配置したレ
ンズ１Ｄとを含む。ホーン２Ｂの最短側面部２Ｂａは、
無線装置の装置筐体５Ｂの上面を兼ねている。つまり、
最短側面部２Ｂａは、本発明の特徴の一つである「装置
筐体５の上面と平行，且つできるだけ近接するように配
置している」という条件を自動的に満たしている。ホー
ン２Ｂの他の三面（三辺）は、装置筐体５ではない同様
の部材で構成されている。このホーン２Ｂは、コニカル
ホーン２及び２Ａと同様に、拡大側開口端６１の最短側
面部とされる一辺２Ｂａから最長側面部２Ｂｂとされる
対向辺に向かって斜めに切断した形状である。同様に、
ホーン２Ｂの拡大側開口部の端面６１は、装置筐体５の
上面及び下面に対して垂直な開口面で切り出されてい
る。また、ホーン２Ｂの最長側面部２Ｂｂの拡大側開口
部の端面６１は、装置筐体５の開口部下面に接している
（図６（ｂ）の左端部参照）。なお、ホーン２Ｂは、装
置筐体５の開口面に沿って切り出した形状が長方形の角
錐形状をしている。ホーン２Ｂの材質としてはアルミ等
の金属またはプラスチック樹脂に金属めっきを施したも
のが適している。

【００４８】レンズ１Ｄは、装置筐体５Ｂの開口部（図
６（ｂ）の左端部）を覆うように配置されている。レン
ズ１Ｄの外面側形状は平面であり、ホーン２Ｂの内面側
に配置された部分（内面側）の形状は、最短側面部２Ｂ
ａに近いほど厚くなる曲面，つまり、軸対称な曲面の一
部を円形に切り出すと共にその最も薄い部分をホーン２
Ｂの最長側面部２Ｂｂに接合させている形状となってい
る。レンズ１Ｄの周辺形状は、ホーン２Ｂの内面形状に
合わせて長方形に切り出されている。そして、レンズ１
Ｄの焦点は、レンズの中心軸より変移されたところ，つ
まり、装置筐体５の上面近傍の導波管開口８の近傍に位
置している。

【００４９】ホーン２Ｂの拡大側開口部の端面６１の中
心軸と収束側開口部の端面６２の中心軸とは、図示する
とおり、端面６１の中心軸が装置筐体５の下面方向に変
移している。収束側開口部の端面６２は、導波管開口８
が矩形導波管であり（図６（ｃ）参照）、無線装置の一
部である送受信器４Ｂの高周波数信号端用導波管（矩形
導波管である）と接続される。従って、上述のレンズア
ンテナ装置及び無線装置の構造にすると、送受信器４Ｂ
のアンテナ装置への入出力ポートである高周波数信号端
用導波管の位置が送受信器４Ｂの中心付近になくとも、
無線装置の送受信器４Ｂはレンズアンテナ装置と直接接
続することができるという特徴がある。

【００５０】なお、角錐状のホーン２Ｂを用いた場合に
も、図１，図３，図４及び図５の実施の形態において用
いたレンズ１，１Ａ，１Ｂ及び１Ｃの各各を用いること
ができる。これらレンズの外形状は、勿論、ホーン２Ｂ
の端面６１の形に合わせた長方形にする必要がある。逆
に、ホーン２Ｂの拡大側開口部の端面６１近傍の内面に
配置されるレンズ１Ｄも、図１，図３，図４及び図５の
実施の形態において用いたコニカルホーン２及び２Ａに
よる電磁波波面の整形用に用いることができるのは勿論
である。この場合も、上記と同様に、レンズ１Ｄの形状
をコニカルホーン２及び２Ａの端面２１の形に合わせた
形状にする必要がある。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるレンズ
アンテナ装置は、拡大側開口部の端面を斜めに切断した
コニカルホーンと、前記コニカルホーンの拡大側開口部
の端面の全面を覆うように結合され，前記コニカルホー
ンからの電波放射角を前記コニカルホーンの最短側面部
に平行に屈折させる誘電体レンズとを備えるので、電磁
波の中心軸を上記コニカルホーンの収束側開口部と拡大
側開口部とで変移させることにより、コニカルホーン２
の収容容積，つまりレンズアンテナ装置の収容容積を少
なくできるので、送受信器４とを一体化した実装密度が
高い無線装置を提供することができるという効果があ
る。

【００５２】また、本発明による無線装置は、上記レン
ズアンテナ装置と送受信器等を同一の装置筐体にコンパ
クトに一体化できるので、実装密度が高く，且つ小型に
構成できるだけでなく、比較的重い送受信器部を装置筐
体の下部に配置できるので、設置工事が容易になるとい
う効果も生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレンズアンテナ装置及び無線装置
の実施の形態の第一を示す図であり、（ａ）は正面図、
（ｂ）は断面図を示している。

【図２】図１に示したコニカルホーン２の諸元を説明す
るための図である。

【図３】本発明によるレンズアンテナ装置及び無線装置
の実施の形態の第二を示す図であり、（ａ）は正面図、
（ｂ）は断面図を示している。

【図４】本発明によるレンズアンテナ装置及び無線装置
の実施の形態の第三を示す図であり、（ａ）は正面図、
（ｂ）は断面図を示している。

【図５】本発明によるレンズアンテナ装置及び無線装置
の実施の形態の第四を示す図であり、（ａ）は正面図、
（ｂ）は断面図を示している。

【図６】本発明によるレンズアンテナ装置及び無線装置
の実施の形態の第五を示す図であり、（ａ）は正面図、
（ｂ）は断面図、（ｃ）は送受信器４Ｂの導波管開口８
を示している。

【図７】従来技術によるレンズアンテナ装置及び無線装
置の構造を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断
面図である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅレンズ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃホーン２ａ，２Ｂａ最短側面部２ｂ，２Ｂｂ最長側面部２１，２２，６１，６２端面２３フランジ３接続導波管４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ送受信器５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ装置筐体６ネジ７放射方向８導波管開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】拡大側開口部の端面を斜めに切断したコ
ニカルホーンと、前記コニカルホーンの拡大側開口部の
端面の全面を覆うように結合され，前記コニカルホーン
からの電波放射角を前記コニカルホーンの最短側面部に
平行に屈折させる誘電体レンズとを備えることを特徴と
するレンズアンテナ装置。
【請求項２】前記コニカルホーンが、円錐形状又は楕
円錘形状をしていることを特徴とする請求項１記載のレ
ンズアンテナ装置。
【請求項３】前記誘電体レンズが、前記コニカルホー
ンの拡大側開口端を覆う内面側を平面形状にしてあり，
外面側を軸対称な曲面の一部を円形に切り出した形状に
していると共にその最も薄い部分を前記コニカルホーン
の最長側面部に結合させていることを特徴とする請求項
１又は２記載のレンズアンテナ装置。
【請求項４】前記誘電体レンズが、前記コニカルホー
ンの拡大側開口端の内面側において前記最短側面部側ほ
ど深いゾーニングを施していることを特徴とする請求項
１又は２記載のレンズアンテナ装置。
【請求項５】前記誘電体レンズが、前記コニカルホー
ンの拡大側開口端を覆う内面側を平面形状，外面側を凸
曲面にした第一のレンズと、一方の面が前記第一のレン
ズの内面側に接面すると共に，前記コニカルホーンの最
短側面部側に近いほど他方の面のレンズ厚を厚くした第
二のレンズとを含むことを特徴とする請求項１又は２記
載のレンズアンテナ装置。
【請求項６】前記誘電体レンズが、前記コニカルホー
ンの拡大側開口端側を覆う内面側を平面形状，外面側を
凸曲面にした第一のレンズと、前記第一のレンズの内面
側に所定の間隔で一辺を接面させると共に，他の一辺を
前記コニカルホーンの最長側面部側の拡大側開口端内面
に接面させた複数の三角形金属板とを含むことを特徴と
する請求項１又は２記載のレンズアンテナ装置。
【請求項７】前記誘電体レンズが、前記コニカルホー
ンの拡大側開口端の内面に配置されると共に外面側を平
面形状にしてあり，内面側を軸対称な曲面の一部を円形
に切り出した形状にしていると共にその最も薄い部分を
前記コニカルホーンの最長側面部に接合させていること
を特徴とする請求項１又は２記載のレンズアンテナ装
置。
【請求項８】前記コニカルホーンが、拡大側開口端の
最短側面部とされる一辺から最長側面部とされる対向辺
に向かって斜めに切断した四角錐ホーンに代えられてい
ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載のレ
ンズアンテナ装置。
【請求項９】前記四角錐ホーンの最短側面部とされる
一辺が、このレンズアンテナ装置を収容する装置筐体の
筐体面の一部を兼ねていることを特徴とする請求項８記
載のレンズアンテナ装置。
【請求項１０】請求項１乃至７のいずれか記載のレン
ズアンテナ装置と、前記レンズアンテナ装置から放射又
は入射する高周波数信号を信号処理する高周波数信号処
理装置と、前記レンズアンテナ装置の収束側開口端と前
記高周波数信号処理装置の高周波数信号端用導波管とを
接続する接続導波管と、前記レンズアンテナ装置，前記
高周波数信号処理装置及び前記接続導波管を収容する装
置筐体とを備え、前記レンズアンテナの最短側面部の外
面を前記装置筐体の所定の内面にほぼ平行，且つ近接し
て配置することを特徴とする無線装置。
【請求項１１】請求項８又は９記載のレンズアンテナ
装置と、前記レンズアンテナ装置から放射又は入射する
高周波数信号を信号処理する高周波数信号処理装置と、
前記レンズアンテナ装置の収束側開口端と前記高周波数
信号処理装置の高周波数信号端用導波管とを直接接続す
る接続手段とを備え、前記レンズアンテナ装置の一部を
除く前記構成要素が装置筐体に収容されていることを特
徴とする無線装置。