JP2009521149A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

アンテナ装置において、アンテナ素子（１）が設けられており、このアンテナ素子は導体面（２）に前置されている。アンテナ放射特性を調整するために、アンテナ素子（１）と導体面（２）との間にあるスペーサ（３）の形状パラメータの少なくとも１つと、導体面（２）の形状パラメータの少なくとも１つが考慮される。

Description

従来技術
とりわけSDARSまたはGPSのような衛星サービスを受信するためには、簡単でコンパクトに製作できるアンテナが有利である。付加的に、放射特性すなわちアンテナパターンは、種々異なるサービスの必要条件に対して調整可能でなければならない。通常は現在パッチアンテナが使用される。このパッチアンテナはコンパクトに低コストで製作でき、かつ衛星サービスに必要な偏波（右旋円／左旋円）を提供することができる。しかしこのアンテナでは、アンテナパターン（仰角や方位角に依存した利得）は限定的にしか調節できない。

WO 02/431183 A1からパッチアンテナ素子を備えるアンテナ装置が公知であり、このパッチアンテナ素子は、導体面から間隔をおいて配置されている。ここではパッチアンテナを導体面に対して正確かつ再現可能に固定するための手段が設けられている。

EP 0716470 B1は、導体面に対して間隔をおいて配置されたパッチアンテナを備える類似の構造を開示している。逆方向への放射成分を抑圧するために、導体面に誘電性要素が埋め込まれている。

パッチアンテナ素子および間隔をおいて配置された導体面を備えたEP 901185 A1には、偏波回転を抑圧するための手段が示されている。

発明の開示
請求項１記載の手段は、アンテナ放射特性を調節するために、アンテナ素子と導体面との間にあるスペーサの形状パラメータの少なくとも１つと、導体面の形状パラメータの少なくとも１つを考慮することであり、この手段によれば、所要のアンテナ放射特性を、導体面のスリット構造、誘電材料の埋め込みなどといった特別に費用のかかる付加手段を用いることなく簡単に調整することができる。

アンテナ素子にいずれにしろ必要であるスペーサの形状を、導体面の形状および大きさに関連して調整するだけで、場合により偏波が必要である種々異なるサービスのために、種々異なる放射特性を調節することができる。放射特性のプロフィールは、スペーサの高さ、および／または導体面の広がりによって、ないしは導体面が円形状の場合はその半径によってだけで調整することができる。このようにして例えば、これらの２つの形状パラメータに依存してアンテナ素子の中心部の外側の利得を調整することができ、円偏波を受信する他に、垂直偏波も、とりわけ仰角が小さいときに、適度な信号強度を以て受信することができる。アンテナ放射特性を調節するためのスペーサの別の形状パラメータ／自由度は、枠部の高さ、枠部によって互いに分離された開口部の大きさ、または、開口部の高さおよび／または幅を減少させる縁部の大きさである。

前述の刊行物によるアンテナ装置には、導体面の形状パラメータおよび、導体面に対するアンテナ素子のスペーサの形状パラメータに基づいてアンテナ放射特性を調整することを目的とする手段は示されていない。

本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のアンテナ装置の構造を示す図である。
図２は、スペーサの寸法が一定であるときの、円形状導体面の半径とアンテナ利得の関係を示す図である。
図３は、円形状導体面の半径が一定であり、かつスペーサの高さ以外の寸法が一定であるときの、スペーサの高さとアンテナ利得の関係を示す図である。

発明の詳細な説明
本発明は、例えばパッチアンテナ素子などの既存のアンテナ素子は、支持体９と金属被覆部１０と誘電体１１とを結合して構成されており、周辺条件を変化させることで、つまり固定部などの形状パラメータおよび平面パラメータを変化させることによって、アンテナ放射特性を広範囲にわたって調整できるという認識に基づいている。図１には、このコンセプトが概略的に示されている。調整手段は、導体面２の形状パラメータの少なくとも１つを、この導体面２とアンテナ素子１との間にあるスペーサ３の形状パラメータと組み合わせることである。スペーサ３は、図１では、開口部７と、開口部７に属する縁部８と、枠部４とを備える平行六面体の形状で示されているが、種々異なる形状で構成することができる。本発明は、開口部７、枠部４、縁部８、ならびに導体面２の形状や大きさを寸法設定することによって、アンテナ放射特性を調整することができるという認識に基づく。

これらの調整について、以下に記載する。

１．基面（導体面２）：この基面は、アンテナ放射特性を調整するために使用することができる。有利にはこの基面は円盤として形成される。図２は例として、左旋円偏波LCHPの利得（gain/dBi）と方位角０°のときの仰角との関係を、円形状基面の形状パラメータ半径ｒの変化について示す。基面を非対称にすることもできる。高さｈ１およびｈ２は、パッチアンテナ素子１の金属被覆部１０と導体面２との実際の間隔を考慮している。なぜならスペーサ３の高さｈ＋ｄｈの他に、誘電体１１と支持体９の厚さも重要な役割を果たすからである。

２．図３には、利得（gain/dBi）と方位角０°のときの仰角との関係が、形状パラメータであるスペーサの高さｈ＋ｄｈの変化について、円形状基面が一定であり、かつスペーサ３の高さ以外の寸法が一定である場合で示されている。基面５と天井面６との間に枠部４を備えているスペーサ３の形状パラメータとして、以下の別の形状パラメータを考慮することができる。すなわち、枠部４の高さ、枠部４によって互いに分離された開口部７の大きさ、開口部７の高さおよび／または幅を減少させる縁部８の大きさである。図３において、高さｄｈは、始めの高さｈ＝９，９３ｍｍを基準にして−６ｍｍから＋６ｍｍの間で変化し、他方半径はｒ＝１６０ｍｍで一定である。

図２および３から分かるように、本発明によって形状パラメータを調整することで、アンテナの利得がパッチアンテナ素子１の中心部のよりも、外側の方が大きくなる。これにより広範囲のアンテナ放射特性が達成され、および／または、例えば垂直偏波の形態での、とりわけ仰角が小さいときの別の適用に対するアンテナ放射特性が達成される。

図１は、本発明のアンテナ装置の構造を示す図である。 図２は、スペーサの寸法が一定であるときの、円形状導体面の半径とアンテナ利得の関係を示す図である。 図３は、円形状導体面の半径が一定であり、かつスペーサの高さ以外の寸法が一定であるときの、スペーサの高さとアンテナ利得の関係を示す図である。

Claims (8)

1. アンテナ素子（１）から構成されるアンテナ装置であって、前記アンテナ素子は導体面（２）から間隔を置いて配置されているアンテナ装置において、
   アンテナ放射特性を調節するために、前記アンテナ素子（１）と前記導体面（２）との間にあるスペーサ（３）の形状パラメータの少なくとも１つと、前記導体面（２）の形状パラメータの少なくとも１つが考慮される、
   ことを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１記載のアンテナ装置において、前記導体面（２）の形状パラメータ、例えば円盤の場合は半径が所定であるとき、所定のアンテナ放射特性が調整されるように、前記スペーサ（３）の形状パラメータ、例えばその高さが適合される、ことを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項１記載のアンテナ装置において、前記スペーサ（３）の形状パラメータ、例えばその高さが所定であるとき、所定のアンテナ放射特性が調整されるように、前記導体面（２）の形状パラメータ、例えば円盤の場合は半径が適合される、ことを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項記載のアンテナ装置において、前記スペーサ（３）が基面（５）と天井面（６）の間に枠部（４）を備える場合、以下の寸法の少なくとも１つが、すなわち枠部（４）の高さ、該枠部（４）によって互いに分離された開口部（７）の大きさ、該開口部（７）の高さおよび／または幅を減少させる縁部（８）の大きさが、形状パラメータとして考慮される、ことを特徴とするアンテナ装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項記載のアンテナ装置において、前記アンテナ素子（１）として、パッチアンテナ素子が設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項記載のアンテナ装置を、仰角および／または方位角に依存してアンテナの利得を調節するために使用する、使用方法。
7. 請求項１から５のいずれか一項記載のアンテナ装置を、円偏波が行われる衛星サービスのために使用する、使用方法。
8. 前記アンテナ素子（１）の中心部の外側にあるアンテナの利得が中心部よりも大きくなるように形状パラメータが調整された、請求項１から５のいずれか一項記載のアンテナ装置の使用方法。

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