JP2646857B2 - パッチアンテナアレイ - Google Patents

パッチアンテナアレイ

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JP2646857B2
JP2646857B2 JP3009525A JP952591A JP2646857B2 JP 2646857 B2 JP2646857 B2 JP 2646857B2 JP 3009525 A JP3009525 A JP 3009525A JP 952591 A JP952591 A JP 952591A JP 2646857 B2 JP2646857 B2 JP 2646857B2
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patch antenna
antenna
patch
antenna array
diode
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信博 遠藤
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はパッチアンテナアレイに
関し、特にアンテナビーム幅が簡易に変化できるパッチ
アンテナアレイに関する。
【0002】
【従来の技術】可搬型のアンテナ、または簡易設置型ア
ンテナは、その設置の際に人工衛星あるいは対向するア
ンテナに短時間で指向させる必要がある。
【0003】従来、このための第1の方法として、対向
アンテナが目視可能な場合には、反射鏡に穴を明けてア
ンテナ後方より対向アンテナに対する指向を確定する方
法があった。
【0004】また、第2の方法として、まずアンテナの
ビーム幅を広いビーム幅に変化させて大まかに指向する
範囲を限定し、次の段階で正常な狭いビーム幅に直し、
指向精度を上げて行く方法が考えられる。この方法をと
る場合には、機械的方法によって反射鏡の一次放射器を
動かし、アンテナの焦点位置を正常な位置からずらして
ビーム幅を広げていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した第1の方法で
ある目視の方法は、人工衛星搭載アンテナのように対向
するアンテナが見えない場合は使用不可能である。ま
た、第2の方法であるアンテナの焦点位置をずらす方法
は、精度よく設定する上に困難さがあり、更に大口径ア
ンテナの場合には作業に困難が伴うという欠点があっ
た。
【0006】本発明の目的は、ビーム幅の変更作業なら
びに設定精度がよく、ビーム幅の設定が容易なアンテナ
を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によるパッチアン
テナアレイは、誘電体基板上に形成されたパッチアンテ
ナアレイにおいて、給電部から高周波を給電される第1
パッチアンテナと、ストリップ線路によって前記第1パ
ッチアンテナに縦続に接続された複数の第2パッチアン
テナと、前記第1パッチアンテナと前記第2パッチアン
テナとの間に配置され,そのオン・オフによって前記第
2パッチアンテナの一部または全部への前記高周波の断
接が可能なダイオードと、前記ダイオードをオン・オ
るダイオード制御手段とを有している。
【0008】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【0009】図1(a)は本発明による第1の実施例の
正面図、図1(b)はその側面図である。また、図2
は、第1の実施例の特性説明図である。
【0010】このパッチアンテナアレイは、裏面に接地
導体5が配置された誘電体基板3上に複数(この実施例
では5個を例にとっている)のパッチアンテナ1(1a
〜1e)を有している。このアンテナアレイにおいて、
高周波はパッチアンテナ1aの1点に設けられた給電部
8から給電される。他のパッチアンテナ1b〜1eは、
パッチアンテナ1aからストリップライン2,ストリッ
プラインで構成される偏波整合のための偏波整合調整部
7を介して縦続に接続されている。またパッチアンテナ
1aとパッチアンテナ1b,1cの間,パッチアンテナ
1aとパッチアンテナ1d,1eの間に、それぞれPI
Nダイオード4(4aおよび4b)が配置されている。
PINダイオード4のカソード側がパッチアンテナ1a
に接続されている。そして、PINダイオード4のカソ
ードおよびアノードには、高周波は阻止し直流電流は通
過させるバイアス線6が設けられている。このパッチア
ンテナアレイは、全てのパッチアンテナ1a〜1eが励
振されるときアンテナのビーム幅が狭く、パッチアンテ
ナ1aのみが励振されるときビーム幅が広くなるよう
に、パッチアンテナ1の配置ならびに接続用のストリッ
プライン2の長さ並びに偏波整合調整部7の長さが設定
されている。
【0011】この構成において、PINダイオード4の
カソードが接続されているバイアス線6の端末であるA
点に負の電圧、PINダイオード4のアノードが接続さ
れているバイアス線6の端末であるB点に相対的に正の
電圧を加えると、PINダイオード4は導通し、5個全
てのパッチアンテナ1が電磁的に結合され励振される。
このとき、パッチアンテナアレイのアンテナ開口面積は
広くなり、図2の放射パターンαに示されるようにビー
ム幅w1が狭くなる。一方、B点に負の電圧、A点に相
対的に正の電圧を加えると、PINダイオード4はスト
リップライン2を通る高周波を遮断し、中央にあるパッ
チアンテナ1aのみが励振されることになるため、パッ
チアンテナアレイのアンテナ開口面積が狭くなり、アン
テナビームw2は、図2の放射パターンβに示されるよ
うに広くなる。
【0012】即ち、図1に示されるパッチアンテナアレ
イにおいて、PINダイオードをオン・オフすることに
より、励振されるパッチアンテナの数が変り、アンテナ
開口面積が変わるため、ビーム幅を変えることができ
る。尚、PINダイオード4は、高周波を電気的にオン
・オフする素子であれば他の特徴を持つダイオードであ
ってもよい。
【0013】図3は、本発明の第2の実施例の側面図で
ある。
【0014】この実施例による反射鏡アンテナ9は、反
射鏡10と、一次放射器とされる第1の実施例にて説明
したパッチアンテナアレイ11とを有している。PIN
ダイオード4をオンとすると、前述のようにパッチアン
テナアレイ11のビーム幅が狭くなり、その結果、反射
鏡アンテナ9のビーム幅は広いものとなる。また、PI
Nダイオード4をオフすると、一次放射器のビーム幅は
広がり、反射鏡アンテナ9の有効開口面積が広がるた
め、反射鏡アンテナ9のビーム幅は狭くなる。
【0015】このように反射鏡アンテナ9に前述したパ
ッチアンテナアレイ11を用い、PINダイオード4の
オン・オフにより、一次放射器の位置を動かすことな
く、容易にビーム幅を変えることができる。
【0016】図4は本発明による第3の実施例の平面
図、図5はその特性説明図である。
【0017】このパッチアンテナアレイにおけるパッチ
アンテナ41a〜41iは、第1の実施例と同様に裏面
に接地導体が配置された誘電体基板43上に形成されて
いる。また、第1の実施例と同じ働きをする同一名称の
素子、ストリップライン42,PINダイオード44
(44a〜44d),バイアス線46,偏波整合調整部
47および給電部48を有し、また同様に接続されてい
る。但し、パッチアンテナ41a〜41eはパッチアン
テナアレイのX軸上に配置され、パッチアンテナ41f
〜41iおよび共通に使用されるパッチアンテナ41a
はそれと直交するY軸上に配置されている。また、PI
Nダイオード44aはパッチアンテナ41bおよび41
cを、PINダイオード44bはパッチアンテナ41d
および41eをオン・オフする位置に配置され、PIN
ダイオード44cはパッチアンテナ41fおよび41g
を、PINダイオード44dはパッチアンテナ41hお
よび41iをオン・オフする位置に配置されている。そ
して、端末A1点からの電圧は、バイアス線46を介し
てパッチアンテナ41aに接続されているPINダイオ
ード44a,44bのアノード,PINダイオード44
c,44dのカソードに供給されている。また、端末B
1点からの電圧は、バイアス線46を介してパッチアン
テナ41b,41c並びに41f,41gにそれぞれ接
続されているPINダイオード44aのカソード及び4
4cのアノードに供給されている。更に、端末B2点か
らの電圧は、バイアス線46を介してパッチアンテナ4
1d,41e並びに41h,41iにそれぞれ接続され
ているPINダイオード44aのカソード及び44cの
アノードに供給されている。
【0018】この構成においては、X軸上のパッチアン
テナ41a〜41eに給電・励振するとXZ軸(Z軸は
XおよびY軸に垂直な軸)面内のビーム幅が狭くなり、
Y軸上のパッチアンテナ41a,41f〜41iに給電
・励振するとYZ軸面内のビーム幅が狭くなる。
【0019】いま、端末B1とB2を同電位とし、端末
A1に正の電圧を加えると、PINダイオード44aと
44bがオンとなり、X軸上のパッチアンテナ41a〜
41eのみが励振される。すると、第5図のビーム等高
線γに示されるように、XZ面内のビーム幅は狭く、Y
Z面内のビーム幅は広い楕円ビームができる。逆に、端
末Aに負の電圧を加えると、PINダイオード44cと
44dがオンとなり、Y軸上のX軸上のパッチアンテナ
41a,41f〜41iのみが励振される。すると、第
5図のビーム等高線δに示されるように、YZ面内のビ
ーム幅は狭く、XZ面内のビーム幅は広い楕円ビームが
でる。このように、アンテナの直交面(AZ=アジマ
ス,EL=エレベーション)のビーム幅がPINダイオ
ード44のオン・オフによって変化する。
【0020】この第2の実施例に示したパッチアンテナ
アレイを反射鏡アンテナの一次放射器として使用する
と、まず、アンテナのAZ面の位置を決定するために、
AZ面内で狭くEL面内で広い楕円ビームを形成すれ
ば、対向アンテナがEL面でずれていても、アンテナを
AZ面に回転すれば対向アンテナを捜し出すことができ
る。次に、ビームを切り替えてEL面内でのビームを狭
くしてEL面でアンテナを回転させれば、容易に対向ア
ンテナを捜し出すことが可能である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によるパッチ
アンテナアレイは、パッチアンテナをストリップライン
によって縦続接続し、その中間に高周波オン・オフ用の
ダイオードを配置している。そして、ダイオードのオン
・オフを切り替えることにより励振されるパッチアンテ
ナの数を変化させてパッチアンテナアレイのビーム幅を
精度よく容易に変えることができる効果がある。また、
このパッチアンテナアレイを用いれば、可搬型アンテナ
等の設置に際し、対向アンテナを短期間に捜し出し、正
確に指向させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)図は本発明による第1の実施例の正面
図、(b)図は側面図である。
【図2】第1の実施例の特性説明図である。
【図3】本発明の第2の実施例の側面図である。
【図4】本発明による第3の実施例の平面図である。
【図5】第3の実施例の特性説明図である。
【符号の説明】
1(1a〜1e),41(41a〜41i) パッチ
アンテナ 2,42 ストリップライン 3,43 誘電体基板 4(4a,4b),44(44a〜44d) PIN
ダイオード 5 接地導体 6,46 バイアス線 7,47 偏波整合調整部 8,48 給電部 9 反射鏡アンテナ 10 反射鏡 11 パッチアンテナアレイ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体基板上に形成されたパッチアンテ
    ナアレイにおいて、給電部から高周波を給電される第1
    パッチアンテナと、ストリップ線路によって前記第1パ
    ッチアンテナに縦続に接続された複数の第2パッチアン
    テナと、前記第1パッチアンテナと前記第2パッチアン
    テナとの間に配置され,そのオン・オフによって前記第
    2パッチアンテナの一部または全部への前記高周波の断
    接が可能なダイオードと、前記ダイオードをオン・オ
    るダイオード制御手段とを有することを特徴とするパ
    ッチアンテナアレイ。
  2. 【請求項2】 前記第2パッチアンテナが、前記第1パ
    ッチアンテナを含んで互いに直交する列状に配置され、
    前記ダイオード制御手段が、前記ダイオードのオン・オ
    フによって直交する前記第2パッチアンテナの列のうち
    のどちらか一方の列への前記高周波の励振を断接できる
    ことを特徴とする請求項1記載のパッチアンテナアレ
    イ。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2記載のパッチア
    ンテナアレイを一次放射器とする反射鏡アンテナ。
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