JP2010093563A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二次元的にビーム方向を変化させることが可能であり且つ小型のアンテナ装置を提供する。
【解決手段】３×３の格子状に配置された９個のアンテナ素子Ａ_ij（ｉ，ｊ＝０，１，２）にそれぞれ接続される９個のアンテナポート、及びそれぞれが互いに異なったビーム方向に対応付けられた９個のビームポートを有するロトマンレンズを、次の特性を有するように構成する。即ち、アンテナ素子Ａ₀₀の位相φ₀₀を基準（φ₀₀＝０）として、他のアンテナ素子Ａ_ijの位相φ_ij（ｉ≠０，ｊ≠０）が次式で表され、しかも、どのビームポートを使用した場合でも、その位相関係が保持される。

【選択図】図２

Description

本発明は、複数のアンテナ素子を有し、ロトマンレンズによってビーム形成を行うアンテナ装置に関する。

従来より、水平方向走査用のロトマンレンズ（水平レンズ）と、垂直方向走査用のロトマンレンズとを組み合わせて二次元走査を実現するアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特表２００２−５２３９５１号公報

この従来のアンテナ装置では、水平方向走査用のロトマンレンズを、垂直方向のビームスキャン時に実現すべきビーム方向の数だけ用意すると共に、垂直方向走査用のロトマンレンズを、水平方向のビームスキャン時に実現すべきビーム方向の数だけ用意する必要がある。

つまり、従来のアンテナ装置では、多くのロトマンレンズを用いて構成する必要があるため装置構成が大型化し、しかも、検出可能な方位分解能を向上させるためにビーム方向の数を増加させると、単にロトマンレンズの数が増大するだけでなく、個々のロトマンレンズの規模も大型化するため、方位分解能を向上させるほど、装置規模が急激に大型化してしまうという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するために、二次元的にビーム方向を変化させることが可能であり且つ小型のアンテナ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明のアンテナ装置は、電波が入出力されるアンテナ面に二次元的に配列される複数のアンテナ素子からなるアンテナ部と、それぞれが前記アンテナ素子のいずれかに接続される複数のアンテナポート、及びそれぞれが異なった指向性を有するビームに対応付けられた複数のビームポートを有し、前記ビームポートのいずれかを使用した場合に、該ビームポートに対応付けられたビームが形成されるように、前記ビームポート又は前記アンテナポートからの入力信号を分配，合成して、前記ビームポートからの入力信号を前記アンテナポートに、又は前記アンテナポートからの入力信号を前記ビームポートに供給するロトマンレンズと、前記ロトマンレンズのビームポートへの給電を制御する給電制御部とを備えている。

ここで、アンテナ面を介して送受信する電波の波長をλとし、図７（ａ）に示すように、識別子ｋで特定されるアンテナ素子をＡ_k 、アンテナ面上に設定された第１基準軸からアンテナ素子Ａ_k までの距離をＶ_k 、アンテナ面上に第１基準軸と直交するように設定された第２基準軸から前記アンテナ素子Ａ_k までの距離をＨ_k 、第１基準軸に沿った方向の単位距離をＨ_F （但し、０＜Ｈ_F ＜λ）、第２基準軸に沿った方向の単位距離をＶ_F （但し、０＜Ｖ_F ＜λ）とする。

更に、図７（ｂ）に示すように、アンテナ面の法線方向に対して第１基準軸方向にθ_H （但し、−ｓｉｎ^-1（λ／２Ｈ_F ）＜θ_H ＜ｓｉｎ^-1（λ／２Ｈ_F ））だけ傾いた方向から到来する電波を、第１基準軸に沿って前記単位距離Ｈ_F だけ離れた前記アンテナ面上の２地点で受信した場合の位相差を第１基準位相差α、同様に、アンテナ面の法線方向に対して第２基準軸方向にθ_V （−ｓｉｎ^-1（λ／２Ｖ_F ）＜θ_V ＜ｓｉｎ^-1（λ／２Ｖ_F ））だけ傾いた方向から到来する電波を、第２基準軸に沿って前記単位距離Ｖ_F だけ離れたアンテナ面上の２地点で受信した場合の位相差を第２基準位相差βとする。

なお、単位距離Ｈ_F ，到来角度θ_H と、電波の経路差ｄ_H ，第１基準位相差αとの関係、及び単位距離Ｖ_F ，到来角度θ_V と、電波の経路差ｄ_V ，第１基準位相差βとの関係は（１）（２）式で表される。

そして、本発明において、ロトマンレンズは、第１及び第２基準線が交差する基準点で観測される電波の位相φ₀ を基準（φ₀ ＝０）として、アンテナ素子Ａ_k で観測される電波の位相φ_k が、次式（（３）式）で表され、且つビームポートのいずれか一つを使用して給電した場合、位相φ_k から特定されるアンテナ素子間の位相関係が、どのビームポートを使用しても保持されると共に、使用するビームポート毎に第１及び第２基準位相差α，βの値のうち少なくとも一方が互いに異なるように構成されている。

このように構成された本発明のアンテナ装置では、単一のロトマンレンズによって、第１基準軸方向、及び第２基準軸方向のいずれにもビーム方向を変化させることができるため、装置規模を抑えつつ二次元走査を実現することができる。

ところで、アンテナ素子は、請求項２に記載のように、第１基準軸及び第２基準軸に沿って、格子状に配列されていることが望ましい。
この場合、図８（ａ）に示すように、アンテナ素子をＡ_ij（ｉ＝０，１，２…，ｍ−１、ｊ＝０，１，２…，ｎ−１）で表し、第１基準軸からアンテナ素子Ａ_ijまでの距離をＨ_i 、第２基準軸からアンテナ素子Ａ_ijまでの距離をＶ_j として、基準点で観測される電波の位相を基準として、アンテナ素子Ａ_ijで観測される電波の位相φ_ijは、（４）式で表される。

なお、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示したアンテナ素子Ａ_ijの位置と、位相φ_ijとの対応関係を示した説明図である。

また、第１及び第２基準軸に沿ったアンテナ素子の配置間隔は、請求項３に記載のように、いずれも等間隔であることが望ましい。
この場合、特に、第１及び第２基準軸での配置間隔を、それぞれ単位距離Ｈ_F ，Ｖ_F とし、アンテナ素子Ａ₀₀を基準位置に配置すれば、Ｈ_i ／Ｈ_F ＝ｉ，Ｖ_j ／Ｖ_F ＝ｊとなるため、（４）式は（５）式に簡略化される。

そして、図９は、（ａ）がα＝０とした場合、（ｂ）がβ＝０とした場合の各アンテナ素子Ａ_ijの位相φ_ij値を示すことによって、アンテナ素子Ａ_ij間の位相関係を示したものである。つまり、α＝０とした場合は、第１基準軸方向については正面方向に、第２基準軸方向については第２基準位相差βに対応する角度方向にビームが形成されることがわかる。また、β＝０とした場合は、第１基準軸方向については第１基準位相差αに対応する角度方向に、第２基準軸方向については正面方向にビームが形成されることがわかる。

次に、請求項４に記載のアンテナ装置では、ビームポートは、ｍ×ｎ（ｍ，ｎは２以上の整数）個用意され、それぞれがｍ個のビームポートで構成されたｎ個の部分ポート群Ｇ₁ 〜Ｇ_n からなる。

そして、ロトマンレンズは、各部分ポート群を構成するｍ個のビームポート間では、第１基準位相差αの設定が互いに異なり、且つ第２基準位相差βの設定が互いに一致し、部分ポート群間では、第２基準位相差βの設定が互いに異なり、且つ第１基準位相差αの設定がいずれも一致するように構成されている。つまり、α₁ ，α₂ ，α₃ はそれぞれ異なった第１基準位相差αを表し、β₁ ，β₂ ，β₃ はそれぞれ異なった第２基準位相差βを表すものとして、図１０に示す通りの対応付けが行われている。

これにより、部分ポート群を選択することで第２基準軸に沿ったビーム方向（方位角度）を、また、部分ポート群の中のビームポートを選択することで第１基準軸に沿ったビーム方向（方位角度）を指定することができる。つまり、第１基準軸に沿った方向を主走査方向、第２基準軸に沿った方向を副走査方向とする２次元走査を好適に行うことができる。

この場合、給電制御手段は、例えば、請求項５に記載のように、部分ポート群毎に設けられ、該部分ポート群を構成するビームポートのいずれか一つを介して信号が入出力されるように切り替えるｎ個の第１切替スイッチと、第１切替スイッチのいずれか一つを介して信号が入出力されるように切り替える第２切替スイッチとで構成されていてもよい。

また、給電制御手段は、請求項６に記載のように、ビームポートのそれぞれに設けられ且つ個別に調整可能な可変増幅器又は移相器によって構成されていてもよい。
この場合、複数のアンテナに同時に信号を供給すると共に、各ビームポートでの増幅率又は移相量を個別に調整することによって、単一のビームポートを使用した場合に対応するビーム方向の中間のビーム方向を実現することができ、方位分解能をより向上させることができる。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明が適用されたレーダ装置１の構成を示すブロック図である。する各部の接続関係を示すブロック図である。

＜全体構成＞
図１に示すように、レーダ装置１は、９個のアンテナ素子からなるアンテナ部２と、各アンテナ素子への給電状態を制御する給電制御部３と、給電制御部３を介してアンテナ部２に供給する送信信号の生成、アンテナ部２から給電制御部３を介して供給される受信信号の処理を行う送受信回路４と、アンテナ部２のビームの指向性を制御するための水平切替信号ＳＨ及び垂直切替信号ＳＶを給電制御部３に対して出力すると共に、送受信回路４を介して取得した受信信号に基づいて、レーダ波を反射した物体に関する情報を生成する信号処理部５とを備えている。

ここで図２は、本発明のアンテナ装置に相当するアンテナ部２及び給電制御部３の外観図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。
図２に示すように、アンテナ部２及び給電制御部３は、いずれも外観が矩形の板状に形成され、両者は一体に積層された構造を有している。

＜アンテナ部＞
そして、アンテナ部２を構成する９個のアンテナ素子は、互いに直交する第１基準軸及び第２基準軸に沿って等間隔（単位距離Ｈ_F ，Ｖ_F ）に３個ずつ配置され、即ち、３×３の格子状に配列されている。

なお、アンテナ部２は、第１基準軸を水平方向に、第２基準軸を垂直方向に一致させた状態にして使用される。
以下、第１基準軸に沿って並んだアンテナ素子を識別するための識別子をｉ、第２基準軸に沿って並んだアンテナ素子を識別するための識別子をｊとして、アンテナ素子をＡ_ij（ｉ，ｊ＝０，１，２）で表すものとする。

＜給電制御部＞
図１に戻り、給電制御部３は、それぞれがアンテナ素子Ａ_ijに接続された９個のアンテナポート、及びそれぞれが互いに異なったビーム方向に対応付けられた９個のビームポートを有するロトマンレンズ３１と、ロトマンレンズ３１のビームポートのいずれか一つを選択して給電する給電選択部３３とからなる。

＜ロトマンレンズ＞
このうちロトマンレンズ３１は、次の特性を有するように構成されている。
即ち、アンテナ素子Ａ₀₀の位相φ₀₀を基準（φ₀₀＝０）として、他のアンテナ素子Ａ_ijの位相φ_ij（ｉ≠０，ｊ≠０）が上述の（４）式で表され、しかも、どのビームポートを使用した場合でも、その式で示された位相関係が保持される。

ここで、図３（ａ）は、図２のアンテナ素子Ａ_ijの配置に対応させて、各アンテナ素子Ａ_ijでの位相φ_ijを示したものである。但し、式中の基準位相差α，βは、使用するビームポートによって異なった値となる。

そして、各アンテナ素子Ａ_ijの位相関係は、α＝０である場合は図３（ｂ）で示され、また、β＝０とした場合には図３（ｃ）で示される。図３（ｂ）に示す位相関係は、アンテナ部２のビームが、上述の（２）式を変形した（６）式を用いて基準位相差βから規定される角度（以下、垂直方位角度という）θ_V だけ垂直方向に傾いたものとなることを意味し、同様に、図３（ｃ）に示す位相関係は、アンテナ部２のビームが、上述の（１）式を変形した（７）式を用いて基準位相差αから規定される角度（以下、水平方位角度という）θ_H だけ水平方向に傾いたものとなることを意味する。

また、９個のビームポートは、３個ずつの３グループ（部分ポート群という）に分けられている。以下では、各部分ポート群をＧ_q （ｑ＝０，１，２）で表し、部分ポート群Ｇ_q に属する各ビームポートをＢ_1q，Ｂ_2q，Ｂ_3qで表すものとする。

そして、図３（ｄ）に示すように、部分ポート群Ｇ_q 毎に第２基準位相差βの値（β₁ ，β₂ ，β₃ ）が異なり、且つ、どの部分ポート群Ｇ_q でも、そこに属する各ビームポートＢ_0q，Ｂ_1q，Ｂ_2qは、それぞれ３種類の第１基準位相差αの値（α₁ ，α₂ ，α₃ ）のいずれかとなるように設定されている。

つまり、同じ部分ポート群Ｇ_q 内では、どのビームポートを選択しても、形成されるビームの垂直方位角度θ_V は同じであり、どの部分ポート群Ｇ_q でも、そこに属する３個ビームポートによって、同じ３種類の水平方位角度θ_H に切替えることができるように構成されている。つまり、３種類の水平方位角度θ_H と３種類の垂直方位角度θ_V の組合せによって、互いに指向性の異なる９種類のビームの形成が可能なように構成されている。

例えば、図３（ｅ）に示すように、α₂ ＝β₂ ＝０、−α₁ ＝α₃ ＝Ａ、−β₁ ＝β₃ ＝Ｂとなるように構成すれば、水平方向には（正面，右，左）、垂直方向には（正面，上，下）にビームの向きを制御することができる。

＜給電選択部＞
給電選択部３３は、部分ポート群Ｇ_q 毎に設けられ、水平切替信号ＳＨに従って、その部分ポート群Ｇ_q に属する３個のビームポートＢ_1q，Ｂ_2q，Ｂ_3qのうちいずれか一つを選択して給電する水平用切替スイッチ３３１，３３２，３３３と、垂直切替信号ＳＶに従って、３個の水平用切替スイッチ３３１，３３２，３３３のうちいずれか一つを選択して給電する垂直用切替スイッチ３３４とからなる。

＜送受信回路＞
送受信回路４は、送信信号を発生させるための発振器、受信信号からビート信号を生成するためのミキサ、信号を増幅する増幅器、不要な信号成分を除去するフィルタ等で構成された周知のものであり、ＦＭＣＷレーダ、ＣＷレーダ、パルスレーダ等、送受信するレーダ波の種類に応じたものが用いられる。

＜信号処理部＞
信号処理部５は、水平切替信号ＳＨ、垂直切替信号ＳＶを生成して、水平方向を主走査方向、垂直方向を副走査方向とする２次元走査を行うための走査制御処理と、その走査によって得られた情報に基づいて、レーダ波を反射した物体に関する情報を求める物体検出処理とを実行する。なお、物体検出処理は、送受信回路４が処理するレーダ波の種類に応じた周知の処理を実行するものである。

＜効果＞
以上説明したように、レーダ装置１によれば、単一のロトマンレンズ３１によって、水平（第１基準軸）方向、及び垂直（第２基準軸）方向のいずれにもビーム方向を変化させることができるため、装置規模を抑えつつ二次元走査を実現することができる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。

＜全体構成＞
図４（ａ）は、本実施形態のレーダ装置１１の構成を示すブロック図である。
レーダ装置１１は、第１実施形態のレーダ装置１とは、アンテナ部６及び給電制御部７の構成、及び信号処理部８での処理の一部が異なるだけであるため、同一の構成については、同一符号を付して説明を省略し、相違点を中心に説明する。

＜アンテナ部＞
アンテナ部６は、格子状に配置（正方形の各頂点に相当する箇所に配置）された４個のアンテナ素子Ａ_ij（ｉ，ｊ＝０，１）からなる。

＜給電制御部＞
給電制御部７は、それぞれがアンテナ素子Ａ_ijに接続された４個のアンテナポート、及びそれぞれが互いに異なったビーム方向に対応付けられた４個のビームポートを有するロトマンレンズ７１と、ロトマンレンズ３１のビームポートのいずれか一つを選択して給電する切替スイッチ７３とからなる。

このうちロトマンレンズ７１は、次の特性を有するように構成されている。
即ち、アンテナ素子Ａ₀₀の位相φ₀₀を基準（φ₀₀＝０）として、他のアンテナ素子Ａ_ijの位相φ_ij（ｉ≠０，ｊ≠０）が上述の（４）式で表され、しかも、どのビームポートを使用した場合でも、その式で示された位相関係が保持される。

また、４個のビームポートは、２個ずつ２つの部分ポート群Ｇ_q （ｑ＝０，１）に分けられている。
そして、部分ポート群Ｇ_q 毎に第２基準位相差βの値（β₁ ，β₂ ）が異なり、且つ、どの部分ポート群Ｇ_q でも、そこに属する各ビームポートＢ_0q，Ｂ_1qは、それぞれ２種類の第１基準位相差αの値（α₁ ，α₂ ）のいずれかとなるように設定されている。

つまり、同じ部分ポート群Ｇ_q 内では、どのビームポートを選択しても、形成されるビームの垂直方位角度θ_V は同じであり、どの部分ポート群Ｇ_q でも、そこに属する２個ビームポートによって、同じ２種類の水平方位角度θ_H に切替えることができるように構成されている。つまり、２種類の水平方位角度θ_H と２種類の垂直方位角度θ_V の組合せによって、互いに指向性の異なる４種類のビームの形成が可能なように構成されている。

＜信号処理部＞
信号処理部８では、給電制御部７が単一の切替スイッチ７３でビームポートを切り替えるように構成されていることに伴い、水平切替信号，垂直切替信号の代わりに、単一の切替信号Ｓ_HVを出力するように構成されている。

＜効果＞
このように構成されたレーダ装置１１によれば、走査可能なビーム方向が少なくなる以外は、第１実施形態のレーダ装置１と同様の効果を得ることができる。

また、レーダ装置１１によれば、ビームポートの切替を単一の切替スイッチ７３で行うように構成されているため、装置規模を小さく抑えることができる。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。

＜構成＞
図４（ｂ）は、本実施形態のレーダ装置１３の構成を示すブロック図である。
レーダ装置１３は、第２実施形態におけるアンテナ部６及び給電制御部７が送受信で兼用されているのに対して、送信用のアンテナ部６ａ、給電制御部７ａ（ロトマンレンズ７１ａ，切替スイッチ７３ａ）と、受信用のアンテナ部６ｂ、給電制御部７ｂ（ロトマンレンズ７１ｂ，切替スイッチ７３ｂ）とを備えている。なお、アンテナ部６ａ，６ｂ、給電制御部７ａ，７ｂは、それぞれアンテナ部６、給電制御部７と同様に構成されたものである。

そして、送受信回路４の代わりに、送信回路４ａ，受信回路４ｂを備えている。
＜効果＞
このように構成されたレーダ装置１３では、従来装置と比較して小規模な構成（特にロトマンレンズの数）によって、２次元走査を実現することができる。

＜変形例＞
なお、レーダ装置１３の変形例として、図５（ａ）に示すレーダ装置１５のように、送信側の給電制御部７ａを省略し、送信側のアンテナ部６ｃを単一のアンテナ素子で構成すると共に、送信回路４ｃをアンテナ部６ｃに送信信号を直接供給するように構成することにより、受信側でのみビーム制御を行うようにしてもよい。

また、図５（ｂ）に示すレーダ装置１７のように、受信側の給電制御部７ｂを省略し、受信回路４ｄを、各アンテナ素子からの受信信号を個別に処理するように構成することにより、受信側のビーム形成を、信号処理部８での処理によって行うようにしたり、送信側でのみビーム形成を行うようにしてもよい。
［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。

図６は、本実施形態のレーダ装置１９の構成を示すブロック図である。
レーダ装置１９は、第３実施形態のレーダ装置１３とは、給電制御部９ａ，９ｂの構成、及び信号処理部８での処理の一部が異なるだけであるため、同一の構成については、同一符号を付して説明を省略し、相違点を中心に説明する。

＜給電制御部＞
給電制御部９ａ，９ｂには、それぞれ、切替スイッチ７３ａ，７３ｂの代わりに、信号調整部９３ａ，９３ｂが設けられている。

そして、送信側の信号調整部９３ａは、ビームポート毎に設けられた４個の可変増幅器からなり、送信回路４ａから供給される信号を、４分配して各可変増幅器に供給し、信号処理部８からの調整信号に応じた増幅率で増幅した信号をロトマンレンズ７１ａに供給するように構成されている。

受信側の信号調整部９３ｂは、ビームポート毎に設けられた４個の可変増幅器からなり、ロトマンレンズ７１ｂから供給される信号を、それぞれ信号処理部８からの調整信号に応じた増幅率で増幅し、その増幅した信号を合成して、受信回路４ｂに供給するように構成されている。

＜効果＞
このように構成されたレーダ装置１９では、レーダ装置１３と同様の効果が得られるだけでなく、調整信号によって各可変増幅器の増幅率を個別に調整することによって、単一のビームポートを選択した場合に得られる４種類のビーム方向の間の任意の方位角度を設定することができ、二次元走査の方位分解能を向上させることができる。

＜変形例＞
なお、レーダ装置１９において、信号調整部９３ａ，９３ｂは、可変増幅器の代わりに、或いは可変増幅器に加えて移相器を備え、調整信号に応じて位相調整を行うものであってもよい。

また、レーダ装置１９において、送信側を図５（ａ）と同様に構成したり、受信側を図５（ｂ）と同様に構成したりしてもよい。
［他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、２次元走査を行うレーダ装置として構成した例を示したが、水平方向及び垂直方向のうち、一方は走査のため他方はビーム軸の調整のために用いることにより、一次元走査を行うレーダ装置として構成してもよい。また、両方向ともビーム軸の調整のために用いることにより、非走査型のレーダ装置として構成してもよい。

また、上記実施形態では、アンテナ素子が格子状に配置されているが、必ずしも格子状に配置されている必要はなく、その場合は、各アンテナ素子において、上述の（３）式に示した位相関係を満たすように、ロトマンレンズを設計すればよい。

第１実施形態のレーダ装置の全体構成を示すブロック図。 アンテナ部及び給電制御部の外観図。 ロトマンレンズの特性を示す説明図。 第２実施形態及び第３実施形態のレーダ装置の全体構成を示すブロック図。 第３実施形態のレーダ装置の変形例の全体構成を示すブロック図。 第４実施形態のレーダ装置の全体構成を示すブロック図。 本発明の前提となる構成を示す説明図。 本発明の前提となる構成を示す説明図。 本発明におけるロトマンレンズの作用を示す説明図。 ロトマンレンズのビームポートとロトマンレンズによって形成されるビームの方位を規定する基準位相差との対応関係の例を示す説明図。

符号の説明

１，１１，１３，１５，１７，１９…レーダ装置 ２，６，６ａ〜６ｃ…アンテナ部 ３，７，７ａ，７ｂ，９ａ，９ｂ…給電制御部 ４…送受信回路 ４ａ，４ｃ…送信回路 ４ｂ，４ｄ…受信回路 ５，８…信号処理部 ３１，７１，７１ａ，７１ｂ…ロトマンレンズ ３３…給電選択部 ７３，７３ａ，７３ｂ，３３１〜３３４…切替スイッチ ９３ａ，９３ｂ…信号調整部

Claims (6)

1. 電波が入出力されるアンテナ面に二次元的に配列される複数のアンテナ素子からなるアンテナ部と、
   それぞれが前記アンテナ素子のいずれかに接続される複数のアンテナポート、及びそれぞれが異なった指向性を有するビームに対応付けられた複数のビームポートを有し、前記ビームポートのいずれかを使用した場合に、該ビームポートに対応付けられたビームが形成されるように、前記ビームポート又は前記アンテナポートからの入力信号を分配，合成して、前記ビームポートからの入力信号を前記アンテナポートに、又は前記アンテナポートからの入力信号を前記ビームポートに供給するロトマンレンズと、
   前記ロトマンレンズのビームポートへの給電を制御する給電制御部と、
   を備えたアンテナ装置において、
   前記アンテナ面を介して送受信する電波の波長をλ、識別子ｋで特定される前記アンテナ素子をＡ_k 、前記アンテナ面上に設定された第１基準軸から前記アンテナ素子Ａ_k までの距離をＶ_k 、前記アンテナ面上に前記第１基準軸と直交するように設定された第２基準軸から前記アンテナ素子Ａ_k までの距離をＨ_k 、前記第１基準軸に沿った方向の単位距離をＨ_F （但し、０＜Ｈ_F ＜λ）、前記第２基準軸に沿った方向の単位距離をＶ_F （但し、０＜Ｖ_F ＜λ）、前記アンテナ面の法線方向に対して前記第１基準軸方向にθ_H （但し、−ｓｉｎ^-1（λ／２Ｈ_F ）＜θ_H ＜ｓｉｎ^-1（λ／２Ｈ_F ））だけ傾いた方向から到来する電波を、前記第１基準軸に沿って前記単位距離Ｈ_F だけ離れた前記アンテナ面上の２地点で受信した場合の位相差を第１基準位相差α、前記アンテナ面の法線方向に対して前記第２基準軸方向にθ_V （−ｓｉｎ^-1（λ／２Ｖ_F ）＜θ_V ＜ｓｉｎ^-1（λ／２Ｖ_F ））だけ傾いた方向から到来する電波を、前記第２基準軸に沿って前記単位距離Ｖ_F だけ離れた前記アンテナ面上の２地点で受信した場合の位相差を第２基準位相差βとして、
   前記ロトマンレンズは、
   前記第１及び第２基準線が交差する基準点で観測される電波の位相を基準として、前記アンテナ素子Ａ_k で観測される電波の位相φ_k が次式で表され、且つ前記ビームポートのいずれか一つを使用して給電した場合、次式で算出された位相φ_k から特定される前記アンテナ素子間の位相関係が、前記ビームポートのいずれを使用しても保持されると共に、使用する前記ビームポート毎に第１及び第２基準位相差α，βのうち少なくとも一方が互いに異なるように構成されていることを特徴とするアンテナ装置。
   

   
2. 前記アンテナ素子は、前記第１基準軸及び第２基準軸に沿って、格子状に配列されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第１及び第２基準軸に沿った前記アンテナ素子の配置間隔はいずれも等間隔であることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記ビームポートは、ｍ×ｎ（ｍ，ｎは２以上の整数）個用意され、それぞれがｍ個のビームポートで構成されたｎ個の部分ポート群からなり、
   前記ロトマンレンズは、前記部分ポート群を構成するｍ個のビームポート間では、前記第１基準位相差αの設定が互いに異なり、且つ前記第２基準位相差βの設定が互いに一致し、前記部分ポート群間では、前記第２基準位相差βの設定が互いに異なり、且つ、前記第１基準位相差αの設定がいずれも一致するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアンテナ装置。
5. 前記給電制御手段は、
   前記部分ポート群毎に設けられ、該部分ポート群を構成するビームポートのいずれか一つを介して信号が入出力されるように切り替えるｎ個の第１切替スイッチと、
   前記第１切替スイッチのいずれか一つを介して信号が入出力されるように切り替える第２切替スイッチと、
   からなることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
6. 前記給電制御手段は、前記ビームポートのそれぞれに設けられ且つ個別に調整可能な可変増幅器又は移相器からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置。

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