JP2508596B2 - アレイアンテナ - Google Patents
アレイアンテナInfo
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- JP2508596B2 JP2508596B2 JP5183177A JP18317793A JP2508596B2 JP 2508596 B2 JP2508596 B2 JP 2508596B2 JP 5183177 A JP5183177 A JP 5183177A JP 18317793 A JP18317793 A JP 18317793A JP 2508596 B2 JP2508596 B2 JP 2508596B2
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- Japan
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- antenna
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- elevation angle
- antennas
- array antenna
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は移動体衛星通信等で用い
られるアンテナに関し、特に仰角方向のビーム走査の自
由度を高め、かつ利得を向上したアレイアンテナに関す
る。
られるアンテナに関し、特に仰角方向のビーム走査の自
由度を高め、かつ利得を向上したアレイアンテナに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般にアレイアンテナは移動体衛星通信
用のアンテナとして利用されており、例えば一平面上に
バッチアレイを配設したものがある。この構成のアレイ
アンテナはパッチアレイへの給電を制御することでビー
ムを大きく走査することが可能であるが、低仰角では効
率が落ちるという問題がある。そこで、近年では円錐面
にパッチアレイを配設したものが提案されている。この
構成では、円錐面が予め所定の仰角に向けられているた
め、その仰角を適切に設定することによって低仰角での
効率を改善することができる。
用のアンテナとして利用されており、例えば一平面上に
バッチアレイを配設したものがある。この構成のアレイ
アンテナはパッチアレイへの給電を制御することでビー
ムを大きく走査することが可能であるが、低仰角では効
率が落ちるという問題がある。そこで、近年では円錐面
にパッチアレイを配設したものが提案されている。この
構成では、円錐面が予め所定の仰角に向けられているた
め、その仰角を適切に設定することによって低仰角での
効率を改善することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この円
錐面構成のアレイアンテナは、パッチアレイが円錐面に
沿って円周方向に配列されたものであるため、仰角方向
にビーム走査することができないという問題がある。本
発明の目的は、高仰角から低仰角にわたってビーム走査
を可能とし、かつそれぞれの仰角における利得を向上し
たアレイアンテナを提供することにある。
錐面構成のアレイアンテナは、パッチアレイが円錐面に
沿って円周方向に配列されたものであるため、仰角方向
にビーム走査することができないという問題がある。本
発明の目的は、高仰角から低仰角にわたってビーム走査
を可能とし、かつそれぞれの仰角における利得を向上し
たアレイアンテナを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のアレイアンテナ
は、円錐ビームを有する第１のアンテナと、この第１の
アンテナを中心としてその周囲に配置され、第１のアン
テナとは所要の仰角をなす単峰ビームを有する複数の第
２のアンテナと、前記第１のアンテナに接続されてその
給電位相を変化させるための移相器と、前記第２のアン
テナのそれぞれに接続され、任意の１つを選択して給電
する切替スイッチと、前記移相器を介した第１のアンテ
と前記切替スイッチで選択された第２のアンテナとにそ
れぞれ合成または分売して給電を行う合成分配器とを備
え、第１及び第２のアンテナの各ビームを合成して任意
のビーム仰角に設定可能とする。ここで、第１のアンテ
ナのビームピークは高仰角位置に向けられ、第２のアン
テナのビームピークは低仰角位置に向けられ、高仰角か
ら低仰角にわたってビーム仰角を走査可能とする。ま
た、第１のアンテナがヘリカルアンテナであり、第２の
アンテナが円錐面パッチアレイアンテナである。
は、円錐ビームを有する第１のアンテナと、この第１の
アンテナを中心としてその周囲に配置され、第１のアン
テナとは所要の仰角をなす単峰ビームを有する複数の第
２のアンテナと、前記第１のアンテナに接続されてその
給電位相を変化させるための移相器と、前記第２のアン
テナのそれぞれに接続され、任意の１つを選択して給電
する切替スイッチと、前記移相器を介した第１のアンテ
と前記切替スイッチで選択された第２のアンテナとにそ
れぞれ合成または分売して給電を行う合成分配器とを備
え、第１及び第２のアンテナの各ビームを合成して任意
のビーム仰角に設定可能とする。ここで、第１のアンテ
ナのビームピークは高仰角位置に向けられ、第２のアン
テナのビームピークは低仰角位置に向けられ、高仰角か
ら低仰角にわたってビーム仰角を走査可能とする。ま
た、第１のアンテナがヘリカルアンテナであり、第２の
アンテナが円錐面パッチアレイアンテナである。
【０００５】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例の外観斜視図であり、ここ
では円錐ビームを有するアンテナとしてヘリカルアンテ
ナを用い、単峰ビームを有するアンテナとしてパッチア
レイアンテナを用いた例を示している。ヘリカルアンテ
ナ１０はその螺旋の軸線を垂直に向けており、コニカル
ビームを形成する。コニカルビームは天頂Ｚ軸方向の放
射レベルが非常に低く、仰角θ１の方向にビームピーク
があり、かつ方位方向に全方位均一な放射するビームで
ある。また、その仰角θ１は螺旋ピッチと螺旋長を調整
することで調整することができる。また、パッチアレイ
アンテナ２０は、その頂角が前記角度θ１よりも大きい
頂角の円錐面、換言すれば仰角方向の面角度θ２が仰角
θ１よりも小さい円錐面に方位方向に等しく配列した複
数のパッチアンテナ２１〜２４で構成される。ここで
は、４つのパッチアンテナ２１〜２４を方位方向に等し
く配列した例を示している。このパッチアレイアンテナ
２０は、各パッチアンテナ２１〜２４のそれぞれの垂直
面方向にビームピークを有する単峰ビームである。
る。図１は本発明の一実施例の外観斜視図であり、ここ
では円錐ビームを有するアンテナとしてヘリカルアンテ
ナを用い、単峰ビームを有するアンテナとしてパッチア
レイアンテナを用いた例を示している。ヘリカルアンテ
ナ１０はその螺旋の軸線を垂直に向けており、コニカル
ビームを形成する。コニカルビームは天頂Ｚ軸方向の放
射レベルが非常に低く、仰角θ１の方向にビームピーク
があり、かつ方位方向に全方位均一な放射するビームで
ある。また、その仰角θ１は螺旋ピッチと螺旋長を調整
することで調整することができる。また、パッチアレイ
アンテナ２０は、その頂角が前記角度θ１よりも大きい
頂角の円錐面、換言すれば仰角方向の面角度θ２が仰角
θ１よりも小さい円錐面に方位方向に等しく配列した複
数のパッチアンテナ２１〜２４で構成される。ここで
は、４つのパッチアンテナ２１〜２４を方位方向に等し
く配列した例を示している。このパッチアレイアンテナ
２０は、各パッチアンテナ２１〜２４のそれぞれの垂直
面方向にビームピークを有する単峰ビームである。
【０００６】そして、図２に概略構成を示すように、前
記４つのパッチアンテナ２１〜２４を４ビーム切替スイ
ッチ３０を介して合成分配器４０に接続するように構成
し、各パッチアンテナ２１〜２４に選択的に給電を行う
ように構成する。また、前記ヘリカルアンテナ１０には
移相器５０を介して前記合成分配器４０に接続し、この
移相器５０を調整することで前記パッチアレイアンテナ
２０に対して任意の位相差での給電を行うように構成す
る。
記４つのパッチアンテナ２１〜２４を４ビーム切替スイ
ッチ３０を介して合成分配器４０に接続するように構成
し、各パッチアンテナ２１〜２４に選択的に給電を行う
ように構成する。また、前記ヘリカルアンテナ１０には
移相器５０を介して前記合成分配器４０に接続し、この
移相器５０を調整することで前記パッチアレイアンテナ
２０に対して任意の位相差での給電を行うように構成す
る。
【０００７】この構成によれば、合成分配器４０を通し
てヘリカルアンテナ１０に給電し、これと同時に切替ス
イッチ３０を介して選択されたパッチアンテナ２１〜２
４に給電する。これにより、図３に示すように、ヘリカ
ルアンテナ１０により形成される仰角θ１で全方位方向
のビームＢ１と、選択されたパッチアンテナにより形成
される仰角θ２で所定の方位のビームＢ２とが合成さ
れ、結果として仰角θ３で所定の方位の合成ビームＢ３
として設定される。このとき、合成ビームＢ３の仰角θ
３とそのビーム形状は、各ビームＢ１，Ｂ２間の位相差
と給電電力比によって決まるが、給電電力比は合成分配
器４０によって初期設定されるため、移相器５０におけ
る位相量を調整することでヘリカルアンテナ１０の給電
位相をパッチアレイアンテナ２０の給電位相に対して相
対的に変化させ、これにより合成ビームＢ３の仰角θ３
及びビーム形状を任意に変化させることが可能となる。
また、切替スイッチ３０を切り替えて給電するパッチア
ンテナを変更することで、合成ビームＢ３の方位を変化
させることも可能である。
てヘリカルアンテナ１０に給電し、これと同時に切替ス
イッチ３０を介して選択されたパッチアンテナ２１〜２
４に給電する。これにより、図３に示すように、ヘリカ
ルアンテナ１０により形成される仰角θ１で全方位方向
のビームＢ１と、選択されたパッチアンテナにより形成
される仰角θ２で所定の方位のビームＢ２とが合成さ
れ、結果として仰角θ３で所定の方位の合成ビームＢ３
として設定される。このとき、合成ビームＢ３の仰角θ
３とそのビーム形状は、各ビームＢ１，Ｂ２間の位相差
と給電電力比によって決まるが、給電電力比は合成分配
器４０によって初期設定されるため、移相器５０におけ
る位相量を調整することでヘリカルアンテナ１０の給電
位相をパッチアレイアンテナ２０の給電位相に対して相
対的に変化させ、これにより合成ビームＢ３の仰角θ３
及びビーム形状を任意に変化させることが可能となる。
また、切替スイッチ３０を切り替えて給電するパッチア
ンテナを変更することで、合成ビームＢ３の方位を変化
させることも可能である。
【０００８】したがって、ヘリカルアンテナ１０による
ビームＢ１の仰角θ１を天頂に近い角度とし、パッチア
レイアンテナ２０によるビームＢ２の仰角θ２を水平に
近い角度に設定しておけば、合成ビームＢ３の仰角を低
角度から高角度の範囲にわたって走査することが可能と
なる。また、パッチアンテナを選択することで任意の方
位への設定も可能となる。なお、前記構成では説明を簡
略化するためにパッチアレイアンテナを４つのパッチア
ンテナで構成した例を示しているが、更に多数個のパッ
チアンテナで構成してもよく、ビームの方位を更に細か
く設定することができる。また、各パッチアンテナを個
々に選択的に切り替える構成としているが、隣接するパ
ッチアンテナをサブアレイしてこれらを同時に選択して
給電するようにしてもよく、或いは全てのパッチアンテ
ナに同時に給電するようにしてもよい。
ビームＢ１の仰角θ１を天頂に近い角度とし、パッチア
レイアンテナ２０によるビームＢ２の仰角θ２を水平に
近い角度に設定しておけば、合成ビームＢ３の仰角を低
角度から高角度の範囲にわたって走査することが可能と
なる。また、パッチアンテナを選択することで任意の方
位への設定も可能となる。なお、前記構成では説明を簡
略化するためにパッチアレイアンテナを４つのパッチア
ンテナで構成した例を示しているが、更に多数個のパッ
チアンテナで構成してもよく、ビームの方位を更に細か
く設定することができる。また、各パッチアンテナを個
々に選択的に切り替える構成としているが、隣接するパ
ッチアンテナをサブアレイしてこれらを同時に選択して
給電するようにしてもよく、或いは全てのパッチアンテ
ナに同時に給電するようにしてもよい。
【０００９】図４は本発明の他の実施例の外観図であ
る。ここでは、円錐ビームを有するアンテナとして高次
モードを発生しコニカルビームを放射するパッチアンテ
ナ１０Ａを用い、単峰ビームを有するアンテナとしてパ
ッチアレイアンテナ２０Ａを用いた例を示している。即
ち、円錐台面の頂面に単一の円錐ビームパッチアンテナ
１１を配置し、円錐面に複数（ここでは８つ）の単峰ビ
ームパッチアンテナ２１〜２８を配列した構成とする。
そして、図２に示した例と同様に、円錐ビームパッチア
ンテナ１１には前記実施例のヘリカルアンテナと同様に
移相器を通して給電を行い、複数の単峰ビームパッチア
ンテナ２１〜２８には切替スイッチを介して給電を行な
うことにより、両ビームを合成したビームを得ることが
でき、かつ移相器の移相量を調整することでビーム仰角
を任意に設定できる。なお、このビームの合成は図３に
示したと同様であり、合成ビームＢ３を任意のビーム仰
角θ３に設定することが可能である。また、切替スイッ
チを切り替えて給電するパッチを選択することでビーム
方位を任意に設定することも可能である。
る。ここでは、円錐ビームを有するアンテナとして高次
モードを発生しコニカルビームを放射するパッチアンテ
ナ１０Ａを用い、単峰ビームを有するアンテナとしてパ
ッチアレイアンテナ２０Ａを用いた例を示している。即
ち、円錐台面の頂面に単一の円錐ビームパッチアンテナ
１１を配置し、円錐面に複数（ここでは８つ）の単峰ビ
ームパッチアンテナ２１〜２８を配列した構成とする。
そして、図２に示した例と同様に、円錐ビームパッチア
ンテナ１１には前記実施例のヘリカルアンテナと同様に
移相器を通して給電を行い、複数の単峰ビームパッチア
ンテナ２１〜２８には切替スイッチを介して給電を行な
うことにより、両ビームを合成したビームを得ることが
でき、かつ移相器の移相量を調整することでビーム仰角
を任意に設定できる。なお、このビームの合成は図３に
示したと同様であり、合成ビームＢ３を任意のビーム仰
角θ３に設定することが可能である。また、切替スイッ
チを切り替えて給電するパッチを選択することでビーム
方位を任意に設定することも可能である。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、円錐ビー
ムを有する第１のアンテナと、その周囲に配置されて第
１のアンテナとは所要の仰角をなす単峰ビームを有する
複数の第２のアンテナとで構成し、第１のアンテナには
移相器を介して、また第２のアンテナは切替スイッチに
より選択されたいずれか１つにそれぞれ合成分配器によ
り給電を行ない、両アンテナに対する給電位相を任意に
変化させることで、両アンテナのビームを合成して任意
のビーム仰角を得ることができる。特に、第１のアンテ
ナのビームピークを高仰角位置に向け、第２のアンテナ
のビームピークを低仰角位置に向けることで、高仰角か
ら低仰角にわたってビーム仰角を走査することを可能と
し、かつ低仰角での利得を改善することが可能となる。
ムを有する第１のアンテナと、その周囲に配置されて第
１のアンテナとは所要の仰角をなす単峰ビームを有する
複数の第２のアンテナとで構成し、第１のアンテナには
移相器を介して、また第２のアンテナは切替スイッチに
より選択されたいずれか１つにそれぞれ合成分配器によ
り給電を行ない、両アンテナに対する給電位相を任意に
変化させることで、両アンテナのビームを合成して任意
のビーム仰角を得ることができる。特に、第１のアンテ
ナのビームピークを高仰角位置に向け、第２のアンテナ
のビームピークを低仰角位置に向けることで、高仰角か
ら低仰角にわたってビーム仰角を走査することを可能と
し、かつ低仰角での利得を改善することが可能となる。
【図１】本発明の第１実施例の外観斜視図である。
【図２】図１のアンテナの給電回路を示す概略構成図で
ある。
ある。
【図３】ビーム合成とビーム仰角の設定を示す指向性図
である。
である。
【図４】本発明の第２実施例の外観斜視図である。
１０ ヘリカルアンテナ １０Ａ 円錐ビームパッチアンテナ ２０ パッチアレイアンテナ ２０Ａ パッチアレイアンテナ ２１〜２８ パッチアンテナ ３０ ４ビム切替スイッチ ４０ 合成分配器 ５０ 移相器
Claims (3)
- 【請求項１】 円錐ビームを有する第１のアンテナと、
この第１のアンテナを中心としてその周囲に配置され、
第１のアンテナとは所要の仰角をなす単峰ビームを有す
る複数の第２のアンテナと、前記第１のアンテナに接続
されてその給電位相を変化させるための移相器と、前記
第２のアンテナのそれぞれに接続され、任意の１つを選
択して給電する切替スイッチと、前記移相器を介した第
１のアンテと前記切替スイッチで選択された第２のアン
テナとにそれぞれ合成または分売して給電を行う合成分
配器とを備えることを特徴とするアレイアンテナ。 - 【請求項２】 第１のアンテナのビームピークは高仰角
位置に向けられ、第２のアンテナのビームピークは低仰
角位置に向けられてなる請求項１のアレイアンテナ。 - 【請求項３】 第１のアンテナがヘリカルアンテナであ
り、第２のアンテナが円錐面パッチアレイアンテナであ
る請求項１または２のアレイアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5183177A JP2508596B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | アレイアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5183177A JP2508596B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | アレイアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0722829A JPH0722829A (ja) | 1995-01-24 |
| JP2508596B2 true JP2508596B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=16131128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5183177A Expired - Lifetime JP2508596B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | アレイアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508596B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10530033B2 (en) | 2015-08-07 | 2020-01-07 | Nec Corporation | Demultiplexer/multiplexer, antenna device, and fading elimination method |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3297601B2 (ja) * | 1996-04-25 | 2002-07-02 | 京セラ株式会社 | 複合アンテナ |
| US6049305A (en) * | 1998-09-30 | 2000-04-11 | Qualcomm Incorporated | Compact antenna for low and medium earth orbit satellite communication systems |
| JP5904465B2 (ja) * | 2012-03-21 | 2016-04-13 | Kddi株式会社 | アンテナ装置、電波到来方向推定装置、及び電波到来方向推定プログラム |
| CN106654511B (zh) * | 2016-11-17 | 2019-02-19 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种小型化收发共用宽波束覆盖天线 |
| CN107317107B (zh) * | 2017-07-11 | 2023-09-08 | 深圳市鼎耀科技有限公司 | 抗干扰阵列集成天线 |
| CN111952727B (zh) * | 2020-09-22 | 2023-05-16 | 上海无线电设备研究所 | 一种相控阵天线 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02224506A (ja) * | 1989-02-27 | 1990-09-06 | Sony Corp | 複合アンテナ |
| FR2676310B1 (fr) * | 1991-05-06 | 1993-11-05 | Alcatel Espace | Antenne a lobe forme et grand gain. |
| JP2611883B2 (ja) * | 1991-05-15 | 1997-05-21 | 日本電信電話株式会社 | 衛星通信用移動局アンテナ |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP5183177A patent/JP2508596B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10530033B2 (en) | 2015-08-07 | 2020-01-07 | Nec Corporation | Demultiplexer/multiplexer, antenna device, and fading elimination method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0722829A (ja) | 1995-01-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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