JP2023048163A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ビーム方向を短時間で調整することができるアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ装置は、電磁波を放射又は受信する複数のアンテナ素子を備える一次放射器と、前記電磁波を反射する反射鏡と、を備える反射鏡アンテナと、前記複数のアンテナ素子が配列される配列方向と直交する回転軸を中心として前記反射鏡アンテナを回転させる回転機構と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、アンテナ装置に関する。

特許文献１は、アンテナ装置を開示する。当該アンテナ装置においては、一次放射器が固定配置され、複数の反射鏡が一次放射器を中心とした外周の位置に配置されて回転駆動装置により回転させられる。また、一次放射器が複数の反射鏡に電波を照射し、複数の反射鏡が照射された電波を反射する。これにより、回転する複数の鋭いビームが形成される（段落００１９－００２１）。

特許第４６２２８９８号公報

特許文献１に開示されるアンテナ装置においては、回転する複数の鋭いビームが形成される。このため、回転駆動装置により反射鏡を回転する際に、反射鏡の回転速度を速くすることができない。このため、アンテナ装置のビーム方向を短時間で調整することができない。この問題は、顧客宅内設備（ＣＰＥ）、ホームルータ等の半固定された装置にアンテナ装置が組み込まれた場合に、常に変化する室内の電波環境に迅速に対応することができない等の問題を引き起こす。

本開示の一態様は、この問題に鑑みてなされた。本開示の一態様は、例えば、ビーム方向を短時間で調整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。

本開示の一態様のアンテナ装置は、電磁波を放射又は受信する複数のアンテナ素子を備える一次放射器と、前記電磁波を反射する反射鏡と、を備える反射鏡アンテナと、前記複数のアンテナ素子が配列される配列方向と直交する回転軸を中心として前記反射鏡アンテナを回転させる回転機構と、を備える。

第１実施形態のアンテナ装置を模式的に図示する斜視図である。 第１実施形態のアンテナ装置に備えられる反射鏡アンテナ及び回転機構を模式的に図示する上面図である。 第１実施形態のアンテナ装置に備えられる一次放射器を模式的に図示する斜視図である。 第１実施形態のアンテナ装置に備えられるアレイアンテナモジュールを模式的に図示する斜視図である。 第１実施形態のアンテナ装置に備えられる信号系を模式的に図示するブロック図である。 第１実施形態のアンテナ装置の水平面内のビームパターンを示す指向性図である。 第２実施形態のアンテナ装置を模式的に図示する斜視図である。 第２実施形態のアンテナ装置を模式的に図示する側面図である。 第２実施形態の変形例のアンテナ装置を模式的に図示する斜視図である。 第２実施形態の変形例のアンテナ装置を模式的に図示する側面図である。 第２実施形態の変形例のアンテナ装置を模式的に図示する上面図である。 第４実施形態のアンテナ装置に備えられる一次放射器を模式的に図示する平面図である。 第４実施形態の変形例のアンテナ装置に備えられる一次放射器を模式的に図示する平面図である。 第５実施形態のアンテナ装置により行われるアンテナ装置のビーム方向の調整の流れを示すフローチャートである。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

１ 第１実施形態
１．１ アンテナ装置の概略
図１は、第１実施形態のアンテナ装置を模式的に図示する斜視図である。図２は、第１実施形態のアンテナ装置に備えられる反射鏡アンテナ及び回転機構を模式的に図示する上面図である。

図１に図示される第１実施形態のアンテナ装置１は、電磁波を放射又は受信する。また、アンテナ装置１は、機械的ビームスキャン及び電子的ビームスキャンにより、アンテナ装置１のビーム方向を水平面内で調整することができる。

図１及び図２に図示されるように、アンテナ装置１は、反射鏡アンテナ１１及び回転機構１２を備える。

反射鏡アンテナ１１は、電磁波を放射又は受信する。反射鏡アンテナ１１のビーム方向は、水平方向である。反射鏡アンテナ１１は、パラボラアンテナである。反射鏡アンテナ１１が、パラボラアンテナ以外の反射鏡アンテナであってもよい。例えば、反射鏡アンテナ１１が、シリンドリカルアンテナであってもよい。

回転機構１２は、回転軸ＲＡを中心として反射鏡アンテナ１１を回転させる。回転軸ＲＡは、鉛直方向に伸びる。これにより、アンテナ装置１のビーム方向は、水平面内において回転する。

図１及び図２に図示されるように、反射鏡アンテナ１１は、一次放射器２１及び反射鏡２２を備える。

反射鏡アンテナ１１が電磁波を放射する際には、一次放射器２１が、電磁波を放射する。また、反射鏡２２が、放射された電磁波を反射する。

反射鏡アンテナ１１が電磁波を受信する際には、反射鏡２２が、電磁波を反射する。また、一次放射器２１が、反射された電磁波を受信する。

上述したように、反射鏡アンテナ１１は、パラボラアンテナである。このため、反射鏡２２は、ディッシュ型の反射鏡であり、電磁波を反射する放物面２２Ｓを有する。一次放射器２１は、放物面２２Ｓの焦点に配置される。これにより、反射鏡アンテナ１１により放射又は受信される電磁波は、概ね、反射鏡２２の中心軸ＣＡが伸びる方向に伝搬する。したがって、反射鏡アンテナ１１のビーム方向は、反射鏡２２の中心軸ＣＡが伸びる方向である。

図１及び図２に図示されるように、回転機構１２は、回転台３１を備える。アンテナ装置１は、支柱１３を備える。

回転台３１の上面３１Ｓは、水平面である。回転台３１は、水平面内において回転する。反射鏡２２は、回転台３１の上面３１Ｓに直接的に又は図示されない支持体を介して結合される。一次放射器２１は、回転台３１の上面３１Ｓに支柱１３を介して結合される。これにより、反射鏡アンテナ１１は、回転台３１とともに回転軸ＲＡを中心として回転する。

図１に図示されるように、アンテナ装置１は、回路基板１４及びフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１５を備える。

回路基板１４は、回転台３１の上面３１Ｓ上に配置される。ＦＰＣ１５は、支柱１３の外周面１３Ｓ及び回転台３１の上面３１Ｓに沿わされる。

ＦＰＣ１５の一端は、回路基板１４に接続される。ＦＰＣ１５の他端は、一次放射器２１に接続される。これにより、ＦＰＣ１５は、回路基板１４と一次放射器２１とを互いに電気的に接続する。これにより、ＦＰＣ１５は、回路基板１４から一次放射器２１まで及び一次放射器２１から回路基板１４まで信号を伝送することができる。ＦＰＣ１５の全部又は一部が、他の種類の伝送線路に置き換えられてもよい。例えば、ＦＰＣ１５の全部又は一部が、同軸ケーブル、同軸管、導波管等に置き換えられてもよい。

回路基板１４は、制御信号を出力する。ＦＰＣ１５は、出力された制御信号を回路基板１４から一次放射器２１まで伝送する。一次放射器２１は、伝送されてきた制御信号にしたがって動作する。これにより、回路基板１４は、一次放射器２１を制御する。

反射鏡アンテナ１１が電磁波を放射する際には、回路基板１４が、中間周波数（ＩＦ）信号を出力する。また、ＦＰＣ１５が、出力されたＩＦ信号を回路基板１４から一次放射器２１まで伝送する。また、一次放射器２１が、伝送されてきたＩＦ信号を無線周波数（ＲＦ）信号に周波数変換し、ＲＦ信号に対して信号処理を行い、信号処理を行ったＲＦ信号を電磁波に変換し、電磁波を放射する。

反射鏡アンテナ１１が電磁波を受信する際には、一次放射器２１が、電磁波を受信し、受信した電磁波をＲＦ信号に変換し、ＲＦ信号に対して信号処理を行い、信号処理を行ったＲＦ信号をＩＦ信号に周波数変換し、ＩＦ信号を出力する。また、ＦＰＣ１５が、出力されたＩＦ信号を一次放射器２１から回路基板１４まで伝送する。回路基板１４には、伝送されてきたＩＦ信号が入力される。

反射鏡アンテナ１１、回路基板１４及びＦＰＣ１５は、回転機構１２上に配置され、一体的に回転させられる。このため、反射鏡アンテナ１１が回転させられる際に、反射鏡アンテナ１１、回路基板１４及びＦＰＣ１５の相対的な位置関係は変化しない。これにより、反射鏡アンテナ１１が回転させられた際でも回路基板１４と一次放射器２１とが互いに電気的に接続された状態を維持するための複雑な機構が不要になる。

図１に図示されるように、アンテナ装置１は、外装カバー１６を備える。外装カバー１６は、反射鏡アンテナ１１、回転機構１２、支柱１３、回路基板１４及びＦＰＣ１５を覆う。

１．２ 一次放射器
図３は、第１実施形態のアンテナ装置に備えられる一次放射器を模式的に図示する斜視図である。

図３に図示されるように、一次放射器２１は、アレイアンテナモジュール４１及び反射／放熱板４２を備える。

アレイアンテナモジュール４１は、ＦＰＣ１５により伝送されてきたＩＦ信号をＲＦ信号に周波数変換し、ＲＦ信号に対して信号処理を行い、信号処理を行ったＲＦ信号を電磁波に変換し、電磁波を放射する。

また、アレイアンテナモジュール４１は、電磁波を受信し、受信した電磁波をＲＦ信号に変換し、ＲＦ信号に対して信号処理を行い、信号処理を行ったＲＦ信号をＦＰＣ１５により伝送されるＩＦ信号に周波数変換する。

反射／放熱板４２は、アレイアンテナモジュール４１により放射又は受信される電磁波を反射する。これにより、一次放射器２１のビーム方向は、反射鏡２２がある方向となる。

また、反射／放熱板４２は、アレイアンテナモジュール４１により発せられる熱を放熱する。

１．３ アレイアンテナモジュール
図４は、第１実施形態のアンテナ装置に備えられるアレイアンテナモジュールを模式的に図示する斜視図である。

図３及び図４に図示されるように、アレイアンテナモジュール４１は、基板５１及びシールド５２を備える。また、アレイアンテナモジュール４１は、図示されないＲＦ集積回路（ＲＦＩＣ）及びコネクタを備える。

シールド５２、ＲＦＩＣ及びコネクタは、基板５１の裏面に取り付けられる。アレイアンテナモジュール４１は、基板５１の表面が反射鏡２２がある方向を向き、基板５１の裏面が反射／放熱板４２がある方向を向くように、反射／放熱板４２の主面４２Ｓに取り付けられる。これにより、一次放射器２１のビーム方向は、反射鏡２２がある方向となる。

シールド５２は、ＲＦＩＣを覆う。これにより、ＲＦＩＣから不要な電磁波が放射されることを抑制することができ、ＲＦＩＣにより不要な電磁波が受信されることを抑制することができる。

コネクタは、ＲＦＩＣ及びシールド５２が配置されないコネクタ位置６１に取り付けられる。コネクタには、ＦＰＣ１５の他端が接続される。

ＲＦＩＣは、ＦＰＣ１５により伝送されてきたＩＦ信号をＲＦ信号に周波数変換し、ＲＦ信号に対して信号処理を行い、信号処理を行ったＲＦ信号を出力する。また、基板５１は、出力されたＲＦ信号を電磁波に変換し、電磁波を放射する。

また、基板５１は、電磁波を受信し、受信した電磁波をＲＦ信号に変換し、ＲＦ信号を出力する。また、ＲＦＩＣは、出力されたＲＦ信号に対して信号処理を行い、信号処理を行ったＲＦ信号をＦＰＣ１５により伝送されるＩＦ信号に周波数変換する。

図３及び図４に図示されるように、基板５１は、アンテナ部７１及び誘電体部７２を備える。また、基板５１は、図示されない配線部を備える。

アンテナ部７１は、アンテナ導体を備える。アンテナ部７１及び誘電体部７２は、複数のアンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅを構成する。アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅは、パッチアンテナである。アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅは、５個のアンテナ素子である。アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅが、４個以下又は６個以上のアンテナ素子に置き換えられてもよい。アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅは、電磁波を放射又は受信する。アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅの各々は、直交する二つの偏波の両方の電磁波を放射又は受信することができる。これにより、アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅにより多入力・多出力（ＭＩＭＯ）通信を行うことができる。また、直交する二つの偏波の電磁波から得られるＩＦ信号を合成することができ、アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅの利得を高くすることができる。直交する二つの偏波の一方は、水平偏波であり、直交する二つの偏波の他方は、垂直偏波である。ただし、直交する二つの偏波の一方が、水平偏波以外の偏波であってもよく、直交する二つの偏波の他方が、垂直偏波以外の偏波であってもよい。例えば、直交する二つの偏波の一方が、水平方向から＋４５°傾斜した偏波であってもよく、直交する二つの偏波の他方が、水平方向から－４５°傾斜した偏波であってもよい。

配線部は、ＲＦＩＣとアンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅの各々とを互いに電気的に接続する配線を備える。当該配線は、ＲＦＩＣとアンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅの各々の水平偏波用の給電点とを互いに電気的に接続する配線と、ＲＦＩＣとアンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅの各々の垂直偏波用の給電点とを互いに電気的に接続する配線と、を含む。

アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅは、直線的に配列される。回転軸ＲＡは、アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅが配列される配列方向ＡＤと直交する。配列方向ＡＤは、水平方向である。これにより、アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅのうちの使用されるアンテナ素子が変化した場合は、反射鏡アンテナ１１のビーム方向が水平面内において回転する。アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅのうちの中央のアンテナ素子７１Ｃは、放物面２２Ｓの焦点Ｆに配置される。

ＲＦＩＣは、ＦＰＣ１５により伝送されてきた制御信号にしたがって、アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅから使用されるアンテナ素子を選択する。選択されるアンテナ素子は、１個のアンテナ素子である。選択されるアンテナ素子が、２個以上のアンテナ素子の組み合わせであってもよい。

また、ＲＦＩＣは、ＦＰＣ１５により伝送されてきた制御信号にしたがって、アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅの各々により放射又は受信される電磁波を、水平偏波の電磁波又は垂直偏波の電磁波にする。

１．４ 信号系
図５は、第１実施形態のアンテナ装置に備えられる信号系を模式的に図示するブロック図である。

図５に図示されるように、アンテナ装置１は、回路基板１４、ＲＦＩＣ８１、回転機構１２、ＦＰＣ１５及びＦＰＣ８２を備える。

ＦＰＣ１５は、回路基板１４とＲＦＩＣ８１とを互いに電気的に接続する。これにより、ＦＰＣ１５は、回路基板１４からＲＦＩＣ８１まで及びＲＦＩＣ８１から回路基板１４まで信号を伝送することができる。

ＦＰＣ８２は、回路基板１４と回転機構１２とを互いに電気的に接続する。これにより、ＦＰＣ８２は、回路基板１４から回転機構１２まで及び回転機構１２から回路基板１４まで信号を伝送することができる。

回路基板１４は、回転機構制御回路９１、ベースバンド回路９２及びＲＦ制御回路９３を備える。ＲＦＩＣ８１は、制御回路１０１を備える。

回転機構制御回路９１は、制御信号を出力する。ＦＰＣ８２は、出力された制御信号を回転機構制御回路９１から回転機構１２まで伝送する。回転機構１２は、伝送されてきた制御信号にしたがって動作する。これにより、回路基板１４は、回転機構１２を制御することができる。

ＲＦ制御回路９３は、制御信号を出力する。ＦＰＣ１５は、出力された制御信号をＲＦ制御回路９３から制御回路１０１まで伝送する。制御回路１０１は、伝送されてきた制御信号にしたがって動作する。これにより、回路基板１４は、制御回路１０１を制御することができる。

ベースバンド回路９２は、ベースバンド信号を出力する。ＲＦ制御回路９３は、出力されたベースバンド信号から、ＦＰＣ１５により伝送されるＩＦ信号を生成する。

また、ＲＦ制御回路９３は、ＦＰＣ１５により伝送されてきたＩＦ信号からベースバンド信号を生成し、生成したベースバンド信号を出力する。ベースバンド回路９２には、出力されたベースバンド信号が入力される。

図５に図示されるように、制御回路１０１は、周波数変換回路１１１Ｖ、スイッチ１１２Ｖ、信号処理回路１１３ＶＡ，１１３ＶＢ，１１３ＶＣ，１１３ＶＤ及び１１３ＶＥ、信号処理回路１１４ＶＡ，１１４ＶＢ，１１４ＶＣ，１１４ＶＤ及び１１４ＶＥ、並びにスイッチ１１５ＶＡ，１１５ＶＢ，１１５ＶＣ，１１５ＶＤ及び１１５ＶＥを備える。

アンテナ装置１が垂直偏波の電磁波を放射する際には、スイッチ１１２Ｖが、周波数変換回路１１１Ｖを信号処理回路１１３ＶＡ，１１３ＶＢ，１１３ＶＣ，１１３ＶＤ及び１１３ＶＥに電気的に接続する。また、スイッチ１１５ＶＡ，１１５ＶＢ，１１５ＶＣ，１１５ＶＤ及び１１５ＶＥが、それぞれ、信号処理回路１１３ＶＡ，１１３ＶＢ，１１３ＶＣ，１１３ＶＤ及び１１３ＶＥをアンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅの垂直偏波用の給電点に電気的に接続する。そして、周波数変換回路１１１Ｖが、ＦＰＣ１５により伝送されてきたＩＦ信号をＲＦ信号に周波数変換し、ＲＦ信号を出力する。また、信号処理回路１１３ＶＡ，１１３ＶＢ，１１３ＶＣ，１１３ＶＤ及び１１３ＶＥが、出力されたＲＦ信号に対して信号処理を行い、信号処理が行われたＲＦ信号を出力する。また、アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅが、それぞれ、信号処理回路１１３ＶＡ，１１３ＶＢ，１１３ＶＣ，１１３ＶＤ及び１１３ＶＥにより出力されたＲＦ信号を垂直偏波の電磁波に変換し、垂直偏波の電磁波を放射する。

アンテナ装置１が垂直偏波の電磁波を受信する際には、スイッチ１１５ＶＡ，１１５ＶＢ，１１５ＶＣ，１１５ＶＤ及び１１５ＶＥが、それぞれ、アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅの垂直偏波用の給電点を信号処理回路１１４ＶＡ，１１４ＶＢ，１１４ＶＣ，１１４ＶＤ及び１１４ＶＥに電気的に接続する。また、スイッチ１１２Ｖが、信号処理回路１１４ＶＡ，１１４ＶＢ，１１４ＶＣ，１１４ＶＤ及び１１４ＶＥを周波数変換回路１１１Ｖに電気的に接続する。そして、アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅが、水平偏波の電磁波を受信し、受信した水平偏波の電磁波をＲＦ信号に変換し、ＲＦ信号を出力する。また、信号処理回路１１４ＶＡ，１１４ＶＢ，１１４ＶＣ，１１４ＶＤ及び１１４ＶＥが、それぞれ、アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅにより出力されたＲＦ信号に対して信号処理を行い、信号処理が行われたＲＦ信号を出力する。また、周波数変換回路１１１Ｖが、信号処理が行われたＲＦ信号を、ＩＦ信号に周波数変換し、ＦＰＣ１５により伝送されるＩＦ信号を出力する。

また、図５に図示されるように、制御回路１０１は、周波数変換回路１１１Ｈ、スイッチ１１２Ｈ、信号処理回路１１３ＨＡ，１１３ＨＢ，１１３ＨＣ，１１３ＨＤ及び１１３ＨＥ、信号処理回路１１４ＨＡ，１１４ＨＢ，１１４ＨＣ，１１４ＨＤ及び１１４ＨＥ、並びにスイッチ１１５ＨＡ，１１５ＨＢ，１１５ＨＣ，１１５ＨＤ及び１１５ＨＥを備える。

アンテナ装置１が水平偏波の電磁波を放射する際には、スイッチ１１２Ｈが、周波数変換回路１１１Ｈを信号処理回路１１３ＨＡ，１１３ＨＢ，１１３ＨＣ，１１３ＨＤ及び１１３ＨＥに電気的に接続する。また、スイッチ１１５ＨＡ，１１５ＨＢ，１１５ＨＣ，１１５ＨＤ及び１１５ＨＥが、それぞれ、信号処理回路１１３ＨＡ，１１３ＨＢ，１１３ＨＣ，１１３ＨＤ及び１１３ＨＥをアンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅの水平偏波用の給電点に電気的に接続する。そして、周波数変換回路１１１Ｈが、ＦＰＣ１５により伝送されてきたＩＦ信号をＲＦ信号に周波数変換し、ＲＦ信号を出力する。また、信号処理回路１１３ＨＡ，１１３ＨＢ，１１３ＨＣ，１１３ＨＤ及び１１３ＨＥが、出力されたＲＦ信号に対して信号処理を行い、信号処理が行われたＲＦ信号を出力する。また、アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅが、それぞれ、信号処理回路１１３ＨＡ，１１３ＨＢ，１１３ＨＣ，１１３ＨＤ及び１１３ＨＥにより出力されたＲＦ信号を水平偏波の電磁波に変換し、水平偏波の電磁波を放射する。

アンテナ装置１が水平偏波の電磁波を受信する際には、スイッチ１１５ＨＡ，１１５ＨＢ，１１５ＨＣ，１１５ＨＤ及び１１５ＨＥが、それぞれ、アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅの水平偏波用の給電点を信号処理回路１１４ＨＡ，１１４ＨＢ，１１４ＨＣ，１１４ＨＤ及び１１４ＨＥに電気的に接続する。また、スイッチ１１２Ｈが、信号処理回路１１４ＨＡ，１１４ＨＢ，１１４ＨＣ，１１４ＨＤ及び１１４ＨＥを周波数変換回路１１１Ｈに電気的に接続する。そして、アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅが、水平偏波の電磁波をＲＦ信号に変換し、ＲＦ信号を出力する。また、信号処理回路１１４ＨＡ，１１４ＨＢ，１１４ＨＣ，１１４ＨＤ及び１１４ＨＥが、それぞれ、アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅにより出力されたＲＦ信号に対して信号処理を行い、信号処理が行われたＲＦ信号を出力する。また、周波数変換回路１１１Ｈが、信号処理が行われたＲＦ信号をＩＦ信号に周波数変換し、ＦＰＣ１５により伝送されるＩＦ信号を出力する。

信号処理回路１１３ＶＡ，１１３ＶＢ，１１３ＶＣ，１１３ＶＤ及び１１３ＶＥ、信号処理回路１１４ＶＡ，１１４ＶＢ，１１４ＶＣ，１１４ＶＤ及び１１４ＶＥ、信号処理回路１１３ＨＡ，１１３ＨＢ，１１３ＨＣ，１１３ＨＤ及び１１３ＨＥ、並びに信号処理回路１１４ＨＡ，１１４ＨＢ，１１４ＨＣ，１１４ＨＤ及び１１４ＨＥにより行われる信号処理は、増幅、フェーズシフト等である。

また、図５に図示されるように、制御回路１０１は、ロジック回路１１６を備える。

ロジック回路１１６は、ＦＰＣ１５により伝送されてきた制御信号にしたがって、周波数変換回路１１１Ｖ、スイッチ１１２Ｖ、信号処理回路１１３ＶＡ，１１３ＶＢ，１１３ＶＣ，１１３ＶＤ及び１１３ＶＥ、信号処理回路１１４ＶＡ，１１４ＶＢ，１１４ＶＣ，１１４ＶＤ及び１１４ＶＥ、スイッチ１１５ＶＡ，１１５ＶＢ，１１５ＶＣ，１１５ＶＤ及び１１５ＶＥ、周波数変換回路１１１Ｈ、スイッチ１１２Ｈ、信号処理回路１１３ＨＡ，１１３ＨＢ，１１３ＨＣ，１１３ＨＤ及び１１３ＨＥ、信号処理回路１１４ＨＡ，１１４ＨＢ，１１４ＨＣ，１１４ＨＤ及び１１４ＨＥ、並びにスイッチ１１５ＨＡ，１１５ＨＢ，１１５ＨＣ，１１５ＨＤ及び１１５ＨＥを制御する。これにより、制御回路１０１は、電磁波の放射又は受信に使用されるアンテナ素子を複数のアンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅから可変に選択することができ、使用されるアンテナ素子を変化させることができる。

１．５ 水平面内のビームパターン
図６は、第１実施形態のアンテナ装置の水平面内のビームパターンを示す指向性図である。図６の周方向は、方位角（°）を示す。図６の径方向は、利得（ｄＢ）を示す。

図６に示されるビームパターンＡ０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０及びＥ０は、反射鏡アンテナ１１が方位角０°の方向を向く場合のビームパターンであり、それぞれ、使用されるアンテナ素子がアンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅである場合のビームパターンである。

図６に示されるビームパターンＡ４５，Ｂ４５，Ｃ４５，Ｄ４５及びＥ４５は、反射鏡アンテナ１１が方位角４５°の方向を向く場合のビームパターンであり、それぞれ、使用されるアンテナ素子がアンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅである場合のビームパターンである。

図６に示されるビームパターンＡ９０，Ｂ９０，Ｃ９０，Ｄ９０及びＥ９０は、反射鏡アンテナ１１が方位角９０°の方向を向く場合のビームパターンであり、それぞれ、使用されるアンテナ素子がアンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅである場合のビームパターンである。

図６に示されるビームパターンＡ１３５，Ｂ１３５，Ｃ１３５，Ｄ１３５及びＥ１３５は、反射鏡アンテナ１１が方位角１３５°の方向を向く場合のビームパターンであり、それぞれ、使用されるアンテナ素子がアンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅである場合のビームパターンである。

回転機構１２が反射鏡アンテナ１１を回転させることによりアンテナ装置１のビーム方向を水平面内において回転させる機械的ビームスキャンによれば、アンテナ装置１のビーム方向を、水平面内において３６０°回転させることができ、任意の方向に調整することができる。例えば、図６に示されるビームパターンＡ０，Ａ４５，Ａ９０，Ａ１３５，・・・のように、アンテナ装置１のビーム方向を、方位角０°，４５°，９０°，１３５°，・・・の方向に調整することができる。

一方、アンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅのうちの使用されるアンテナ素子を変化させることにより、アンテナ装置１のビーム方向を水平面内において回転させる電子的ビームスキャンを実施できる。電子的ビームスキャンのみでは、アンテナ装置１のビーム方向を、水平面内において３６０°回転させることができず、任意の方向に調整することができない。例えば、図６に示されるビームパターンＡ０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０及びＥ０のように、アンテナ装置１のビーム方向を、方位角－１０°，－５°，０°，５°及び１０°の方向に調整することができるにとどまる。しかし、電子的ビームスキャンによれば、アンテナ装置１のビーム方向を短時間で調整することができる。

アンテナ装置１は、機械的ビームスキャンと電子的ビームスキャンとを併用することができる。これにより、アンテナ装置１は、アンテナ装置１のビーム方向を水平面内において任意の方向に短時間で調整することができる。このため、アンテナ装置１は、常に変化する室内の電波環境に迅速に対応することができる。このため、アンテナ装置１は、顧客宅内設備（ＣＰＥ）、ホームルータ等の半固定された装置に組み込まれた場合に、最適な通信環境を提供することができる。

２ 第２実施形態
以下では、第２実施形態が第１実施形態と異なる点が説明される。説明されない点については、第１実施形態において採用される構成が第２実施形態においても採用される。

図７は、第２実施形態のアンテナ装置を模式的に図示する斜視図である。図８は、第２実施形態のアンテナ装置を模式的に図示する側面図である。

図７及び図８に図示される第２実施形態のアンテナ装置２Ａにおいては、反射鏡アンテナ１１が、オフセットパラボラアンテナである。オフセット方向は、鉛直方向である。このため、一次放射器２１は、反射鏡２２の中心軸Ｃ上から回転軸ＲＡが伸びる方向にオフセットされ、反射鏡２２の中心軸Ｃ上から回転機構１２の側にオフセットされる。これにより、反射鏡２２により反射される電磁波が一次放射器２１により遮蔽されることを抑制することができ、一次放射器２１によるブロッキングロスを抑制することができる。また、アレイアンテナモジュール４１から回転機構１２上の回路基板１４まで信号を伝送するＦＰＣ１５の配線長が短くなり、ＦＰＣ１５による損失を減らすことができる。

図９は、第２実施形態の変形例のアンテナ装置を模式的に図示する斜視図である。図１０は、第２実施形態の変形例のアンテナ装置を模式的に図示する側面図である。図１１は、第２実施形態の変形例のアンテナ装置を模式的に図示する上面図である。

図９、図１０及び図１１に図示される第２実施形態の変形例のアンテナ装置２Ｂにおいては、反射鏡アンテナ１１が、オフセットパラボラアンテナである。オフセット方向は、水平方向である。これにより、反射鏡２２により反射される電磁波が一次放射器２１により遮蔽されることを抑制することができ、一次放射器２１によるブロッキングロスを抑制することができる。

３ 第３実施形態
以下では、第３実施形態が第１実施形態と異なる点が説明される。説明されない点については、第１実施形態において採用される構成が第３実施形態においても採用される。

第３実施形態においては、電子的ビームフォーミングが行われる際にアンテナ素子７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ及び７１Ｅから選択されて使用されるアンテナ素子が、２個のアンテナ素子の組み合わせである。２個のアンテナ素子の組み合わせは、例えば、隣接するアンテナ素子７１Ａ及び７１Ｂの組み合わせ、隣接するアンテナ素子７１Ｂ及び７１Ｃの組み合わせ、隣接するアンテナ素子７１Ｃ及び７１Ｄの組み合わせ、隣接するアンテナ素子７１Ｄ及び７１Ｅの組み合わせ等である。

４ 第４実施形態
以下では、第４実施形態が第１実施形態と異なる点が説明される。説明されない点については、第１実施形態において採用された構成と同様の構成が第４実施形態においても採用される。

図１２は、第４実施形態のアンテナ装置に備えられる一次放射器を模式的に図示する平面図である。

図１２に図示される、第４実施形態のアンテナ装置に備えられる一次放射器２１は、第１のアレイアンテナモジュール４１Ｐ及び第２のアレイアンテナモジュール４１Ｑを備える。第１のアレイアンテナモジュール４１Ｐは、第１の複数のアンテナ素子７１ＰＡ，７１ＰＢ，７１ＰＣ，７１ＰＤ及び７１ＰＥを備える。第２のアレイアンテナモジュール４１Ｑは、第２の複数のアンテナ素子７１ＱＡ，７１ＱＢ，７１ＱＣ，７１ＱＤ及び７１ＱＥを備える。

アンテナ素子７１ＰＡ，７１ＰＢ，７１ＰＣ，７１ＰＤ及び７１ＰＥは、配列方向ＡＤに配列ピッチＰで配列される。アンテナ素子７１ＱＡ，７１ＱＢ，７１ＱＣ，７１ＱＤ及び７１ＱＥも、配列方向ＡＤに配列ピッチＰで配列される。

配列方向ＡＤについて、アンテナ素子７１ＱＡ，７１ＱＢ，７１ＱＣ，７１ＱＤ及び７１ＱＥは、それぞれ、アンテナ素子７１ＰＡ，７１ＰＢ，７１ＰＣ，７１ＰＤ及び７１ＰＥが配置された位置から配列ピッチＰの半分ずれた位置に配置される。また、配列方向ＡＤと垂直をなす方向について、アンテナ素子７１ＱＡ，７１ＱＢ，７１ＱＣ，７１ＱＤ及び７１ＱＥは、アンテナ素子７１ＰＡ，７１ＰＢ，７１ＰＣ，７１ＰＤ及び７１ＰＥが配置された位置からずれた位置に配置される。これにより、アンテナ素子７１ＰＡ，７１ＰＢ，７１ＰＣ，７１ＰＤ及び７１ＰＥ並びにアンテナ素子７１ＱＡ，７１ＱＢ，７１ＱＣ，７１ＱＤ及び７１ＱＥは、千鳥配列される。これにより、アンテナ素子７１ＰＡ，７１ＰＢ，７１ＰＣ，７１ＰＤ及び７１ＰＥ並びにアンテナ素子７１ＱＡ，７１ＱＢ，７１ＱＣ，７１ＱＤ及び７１ＱＥからなる１０個のアンテナ素子が、配列方向ＡＤに配列ピッチＰ／２で配列される。これにより、電子的ビームスキャンが行われる際のアンテナ装置１のビーム方向の分解能を高くすることができる。

第１のアレイアンテナモジュールＰ４１及び第２のアレイアンテナモジュール４１Ｑは、第１のアレイアンテナモジュールＰ４１と第２のアレイアンテナモジュール４１Ｑとの間隙の中心が放物面２２Ｓの焦点Ｆに位置するように配列される。

図１３は、第４実施形態の変形例のアンテナ装置に備えられる一次放射器を模式的に図示する平面図である。

図１３に図示される、第４実施形態の変形例のアンテナ装置に備えられる一次放射器２１は、第１のアレイアンテナモジュール４１Ｐ及び第２のアレイアンテナモジュール４１Ｑを備える。第１のアレイアンテナモジュール４１Ｐは、第１の複数のアンテナ素子７１ＰＡ，７１ＰＢ，７１ＰＣ，７１ＰＤ及び７１ＰＥを備える。第２のアレイアンテナモジュール４１Ｑは、第２の複数のアンテナ素子７１ＱＡ，７１ＱＢ，７１ＱＣ，７１ＱＤ及び７１ＱＥを備える。

アンテナ素子７１ＰＡ，７１ＰＢ，７１ＰＣ，７１ＰＤ及び７１ＰＥは、配列方向ＡＤに配列される。アンテナ素子７１ＱＡ，７１ＱＢ，７１ＱＣ，７１ＱＤ及び７１ＱＥも、配列方向ＡＤに配列される。また、アンテナ素子７１ＰＡ，７１ＰＢ，７１ＰＣ，７１ＰＤ及び７１ＰＥからなるアンテナ素子アレイ並びにアンテナ素子７１ＱＡ，７１ＱＢ，７１ＱＣ，７１ＱＤ及び７１ＱＥからなるアンテナ素子アレイも、配列方向ＡＤに配列される。これにより、アンテナ素子７１ＰＡ，７１ＰＢ，７１ＰＣ，７１ＰＤ及び７１ＰＥ並びにアンテナ素子７１ＱＡ，７１ＱＢ，７１ＱＣ，７１ＱＤ及び７１ＱＥからなる１０個のアンテナ素子が、配列方向ＡＤに広い範囲に渡って配列される。これにより、電子的ビームスキャンが行われる際のアンテナ装置１のビーム方向の範囲を広げることができる。

一次放射器２１が、３個以上のアレイアンテナモジュールを備えてもよい。また、一次放射器２１が２個以上のアレイアンテナモジュールを備える場合は、アンテナ素子が千鳥配列されるように２個以上のアレイアンテナモジュールが配列されてもよいし、アンテナ素子が配列方向ＡＤに配列されるように２個以上のアレイアンテナモジュールが配列されてもよいし、アンテナ素子が格子配列されるように２個以上のアレイアンテナモジュールが配列されてもよいし、アンテナ素子がこれらを混合した配列態様で配列されるように２個以上のアレイアンテナモジュールが配列されてもよい。

５ 第５実施形態
以下では、第５実施形態が第１実施形態と相違する点が説明される。説明されない点については、第１実施形態において採用される構成と同様の構成が第５実施形態においても採用される。

第５実施形態のアンテナ装置に備えられるＲＦ制御回路９３及び回転台制御回路１０１は、下述するアンテナ装置１のビーム方向の調整を行う制御部１５１（図５参照）に含まれる。アンテナ装置１のビーム方向の調整において、制御部１５１は、制御回路１０１に使用されるアンテナ素子を変化させながら複数の電磁波の強度を取得し、取得した複数の電磁波の強度に含まれる最大の強度を特定する。また、制御部１５１は、特定した最大の強度に基づいて、回転機構１２に反射鏡アンテナ１１を回転させ、制御回路１０１に使用されるアンテナ素子を変化させる。これにより、短時間で行うことができる電子的ビームスキャンを利用してアンテナ装置１のビーム方向を調整することができ、アンテナ装置１のビーム方向を短時間で調整することができる。

図１４は、第５実施形態のアンテナ装置により行われるアンテナ装置のビーム方向の調整の流れを示すフローチャートである。

アンテナ装置１のビーム方向の調整が行われる際には、図１４に示されるＳ１１～Ｓ１７が実行される。

ステップＳ１１においては、ＲＦ制御回路９３が、電子的ビームスキャンによりアンテナ装置１のビーム方向を変化させながら、すなわち、制御回路１０１に使用されるアンテナ素子を変化させながら、制御部１５１が、複数の電磁波の強度を取得する。回転台制御回路１０１は、電子的ビームスキャンによりアンテナ装置１のビーム方向が変化させられている間、機械的ビームスキャンによりアンテナ装置１のビーム方向を変化させない、すなわち、回転機構１２に反射鏡アンテナ１１を回転させない。

続くステップS１２においては、制御部１５１が、取得した複数の電磁波の強度に含まれる最大の強度を特定する。

続くステップＳ１３においては、制御部１５１が、反射鏡アンテナ１１が１周したか否かを判定する。反射鏡アンテナ１１が１周したと判定された場合は、ステップＳ１５からＳ１７までが実行される。反射鏡アンテナ１１が１周していないと判定された場合は、ステップＳ１４が実行された後にステップＳ１１が再び実行される。

ステップＳ１４においては、回転機構制御回路９１が、反射鏡アンテナ１１を設定された角度回転させる。

ステップＳ１１からＳ１４までにより、反射鏡アンテナ１１が１周するまで、設定された角度ごとに最大の強度が検出される。

ステップＳ１５においては、制御部が、取得した複数の最大の強度の最大値を特定する。

続くステップＳ１６においては、回転機構制御回路９１が、特定した最大値を取得した際に反射鏡アンテナ１１が向いていた方向を反射鏡アンテナ１１が向くように、回転機構１２に反射鏡アンテナ１１を回転させる。

続くステップＳ１７においては、ＲＦ制御回路９３が、特定した最大値を取得した際に使用されていたアンテナ素子が使用されるように、制御回路１０１に使用されるアンテナ素子を選択させる。

ステップＳ１６及びＳ１７によれば、アンテナ装置１のビーム方向が、最大値で電磁波を受信することができる方向に設定される。

これらにより、電磁波の強度が最大値となるようにアンテナ装置１のビーム方向が調整される。

上述したアンテナ装置１のビーム方向の調整と異なるアンテナ装置１のビーム方向の調整が行われてもよい。例えば、ステップＳ１７が実行されず、ステップＳ１６が実行される際に、電磁波の強度が最大値となるようにアンテナ装置１のビーム方向が調整されてもよい。また、回転機構１２が反射鏡アンテナ１１を連続的に回転させている間に電子的ビームスキャンが行われてもよい。

１，２Ａ，２Ｂ アンテナ装置、１１ 反射鏡アンテナ、１２ 回転機構、１３ 支柱、１４ 回路基板、１５，８２ フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）、１６ 外装カバー、２１ 一次放射器、２２ 反射鏡、４１ アレイアンテナモジュール、４２ 反射／放熱板、５１ 基板、５２ シールド、６１ コネクタ位置、７１ アンテナ部、７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７１Ｅ アンテナ素子、７２ 誘電体部、８１ 高周波集積回路（ＲＦＩＣ）、９１ 回転機構制御回路、９２ ベースバンド回路、９３ 高周波（ＲＦ）制御回路、１１１Ｖ，１１１Ｈ 周波数変換回路、１１２Ｖ，１１２Ｈ，１１５ＨＡ，１１５ＨＢ，１１５ＨＣ，１１５ＨＤ，１１５ＨＥ，１１５ＶＡ，１１５ＶＢ，１１５ＶＣ，１１５ＶＤ，１１５ＶＥ スイッチ、１１３ＶＡ，１１３ＶＢ，１１３ＶＣ，１１３ＶＤ，１１３ＶＥ，１１４ＶＡ，１１４ＶＢ，１１４ＶＣ，１１４ＶＤ，１１４ＶＥ，１１３ＨＡ，１１３ＨＢ，１１３ＨＣ，１１３ＨＤ及び１１３ＨＥ，１１４ＨＡ，１１４ＨＢ，１１４ＨＣ，１１４ＨＤ，１１４ＨＥ 信号処理回路、ＲＡ 回転軸、ＡＤ 配列方向

Claims (9)

1. 電磁波を放射又は受信する複数のアンテナ素子を備える一次放射器と、前記電磁波を反射する反射鏡と、を備える反射鏡アンテナと、
   前記複数のアンテナ素子が配列される配列方向と直交する回転軸を中心として前記反射鏡アンテナを回転させる回転機構と、
   を備えるアンテナ装置。
2. 前記一次放射器は、使用されるアンテナ素子を変化させる制御回路を備える
   請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記回転機構上に配置され、前記回転機構及び前記制御回路を制御する回路基板を備える
   請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記制御回路に前記使用されるアンテナ素子を変化させながら複数の電磁波の強度を取得し、前記複数の電磁波の強度に含まれる最大の強度を特定し、前記最大の強度に基づいて、前記回転機構に前記反射鏡アンテナを回転させ、前記制御回路に前記使用されるアンテナ素子を変化させる制御部
   を備える請求項２又は３に記載のアンテナ装置。
5. 前記複数のアンテナ素子の各々は、直交する二つの偏波の両方の電磁波を放射又は受信する
   請求項１から４までのいずれかに記載のアンテナ装置。
6. 前記反射鏡アンテナは、オフセットパラボラアンテナである
   請求項１から５までのいずれかに記載のアンテナ装置。
7. 前記一次放射器は、前記反射鏡の中心軸上から前記回転機構の側にオフセットされている
   請求項６に記載のアンテナ装置。
8. 前記複数のアンテナ素子は、第１の複数のアンテナ素子であり、
   前記一次放射器は、前記配列方向に配列される第２の複数のアンテナ素子を備え、
   前記第１の複数のアンテナ素子及び前記第２の複数のアンテナ素子は、千鳥配列される
   請求項１から７までのいずれかに記載のアンテナ装置。
9. 前記複数のアンテナ素子は、第１の複数のアンテナ素子であり、
   前記一次放射器は、前記配列方向に配列される第２の複数のアンテナ素子を備え、
   第１の複数のアンテナ素子からなるアンテナ素子アレイ及び第２の複数のアンテナ素子からなるアンテナ素子アレイは、前記配列方向に配列される
   請求項１から７までのいずれかに記載のアンテナ装置。

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