JP3010208B2 - 偏波可変フェーズドアレーアンテナ - Google Patents
偏波可変フェーズドアレーアンテナInfo
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- JP3010208B2 JP3010208B2 JP10046193A JP4619398A JP3010208B2 JP 3010208 B2 JP3010208 B2 JP 3010208B2 JP 10046193 A JP10046193 A JP 10046193A JP 4619398 A JP4619398 A JP 4619398A JP 3010208 B2 JP3010208 B2 JP 3010208B2
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- handed
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は左右両円偏波を送受
信でき、例えば左旋円偏波区域と右旋円偏波区域の間を
移動しても両偏波に対応できるフェーズドアレーアンテ
ナに関するものである。
信でき、例えば左旋円偏波区域と右旋円偏波区域の間を
移動しても両偏波に対応できるフェーズドアレーアンテ
ナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】左右両円偏波による周波数再利用システ
ムで、左旋円偏波区域と右旋円偏波区域の間を移動した
場合、両偏波に対応する２組のフェーズドアレーを必要
とする。例えば、マルチビーム衛星による移動体通信シ
ステムで、左右両円偏波による周波数再利用が図られた
システムにおいて、左右両円偏波に対応したフェーズド
アレーを移動体局に使用することでどのビーム領域にお
いても通信可能となる。
ムで、左旋円偏波区域と右旋円偏波区域の間を移動した
場合、両偏波に対応する２組のフェーズドアレーを必要
とする。例えば、マルチビーム衛星による移動体通信シ
ステムで、左右両円偏波による周波数再利用が図られた
システムにおいて、左右両円偏波に対応したフェーズド
アレーを移動体局に使用することでどのビーム領域にお
いても通信可能となる。
【０００３】現に、日本と韓国の衛星放送は同じ周波数
を使用しているが、アイソレーションを取るためにアン
テナビームによる空間分割とともに逆旋円偏波が用いら
れている。日本と韓国の間を行き来する移動体局（船舶
や航空機）で左右両円偏波に対応したフェーズドアレー
を使用することにより、両国の衛星放送の受信が可能と
なる。
を使用しているが、アイソレーションを取るためにアン
テナビームによる空間分割とともに逆旋円偏波が用いら
れている。日本と韓国の間を行き来する移動体局（船舶
や航空機）で左右両円偏波に対応したフェーズドアレー
を使用することにより、両国の衛星放送の受信が可能と
なる。
【０００４】また、リモートセンシング用のレーダで、
左右両偏波を利用するポーラメトリックレーダがある
が、左旋円偏波用と右旋円偏波用のアンテナは別々のア
ンテナを用いている。
左右両偏波を利用するポーラメトリックレーダがある
が、左旋円偏波用と右旋円偏波用のアンテナは別々のア
ンテナを用いている。
【０００５】ミリ波構内通信システムでは親局から子局
に直接到達した電波を使用するが、親局と子局の間に人
などが入り込んで直接波が遮断されたときに、壁などで
反射された電波を使用することも考えられる。
に直接到達した電波を使用するが、親局と子局の間に人
などが入り込んで直接波が遮断されたときに、壁などで
反射された電波を使用することも考えられる。
【０００６】しかしながら、円偏波が壁などにぶつかっ
て反射された場合、一般に逆旋の楕円偏波となり、楕円
偏波率は壁の材質や電波の入射角に依存する。そして、
壁などで反射された電波を利用しようとすると楕円偏波
に適合するアンテナが必要になるが従来のアンテナでは
これを容易に受信することができなかった。
て反射された場合、一般に逆旋の楕円偏波となり、楕円
偏波率は壁の材質や電波の入射角に依存する。そして、
壁などで反射された電波を利用しようとすると楕円偏波
に適合するアンテナが必要になるが従来のアンテナでは
これを容易に受信することができなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、右旋円偏波
の素子アンテナからなるフェーズドアレーと左旋円偏波
の素子アンテナからなるフェーズドアレーの２つのフェ
ーズドアレーを用いる方法では、フェーズドアレーが２
台必要であることから、１台のフェーズドアレーによる
場合に比べてコスト、重量、容積が約２倍になり、非効
率である。
の素子アンテナからなるフェーズドアレーと左旋円偏波
の素子アンテナからなるフェーズドアレーの２つのフェ
ーズドアレーを用いる方法では、フェーズドアレーが２
台必要であることから、１台のフェーズドアレーによる
場合に比べてコスト、重量、容積が約２倍になり、非効
率である。
【０００８】また、左右両円偏波の素子アンテナを用い
る場合、例えば、図１０（ａ）に示すようなマイクロス
トリップアンテナでは、給電点１で給電すると右旋円偏
波が、給電点２で給電すると左旋円偏波が得られる。ま
た、図１０（ｂ）に示すようなマイクロストリップアン
テナでは、給電点３で給電すると右旋円偏波が、給電点
４で給電すると左旋円偏波が得られる。すなわち、図１
０（ａ）及び図１０（ｂ）のアンテナは、２つの給電点
に対応して左右両円偏波の放射が可能である。
る場合、例えば、図１０（ａ）に示すようなマイクロス
トリップアンテナでは、給電点１で給電すると右旋円偏
波が、給電点２で給電すると左旋円偏波が得られる。ま
た、図１０（ｂ）に示すようなマイクロストリップアン
テナでは、給電点３で給電すると右旋円偏波が、給電点
４で給電すると左旋円偏波が得られる。すなわち、図１
０（ａ）及び図１０（ｂ）のアンテナは、２つの給電点
に対応して左右両円偏波の放射が可能である。
【０００９】これら図１０（ａ）及び図１０（ｂ）のア
ンテナをアレーの素子アンテナとして使用してフェーズ
ドアレーを構成しようとすると、通常は図１１のように
移相器のセットを１つ用意して、スイッチで給電点を切
り替えることにより、左右両円偏波のビームを走査可能
である。また、図１０（ｂ）の素子アンテナについては
図１１の構成以外に、図１２に示すようにスイッチで給
電点を切り替える代わりに移相器のセットを右旋円偏波
用と左旋円偏波用の２セット用意することにより左右両
円偏波のビームを走査可能である。
ンテナをアレーの素子アンテナとして使用してフェーズ
ドアレーを構成しようとすると、通常は図１１のように
移相器のセットを１つ用意して、スイッチで給電点を切
り替えることにより、左右両円偏波のビームを走査可能
である。また、図１０（ｂ）の素子アンテナについては
図１１の構成以外に、図１２に示すようにスイッチで給
電点を切り替える代わりに移相器のセットを右旋円偏波
用と左旋円偏波用の２セット用意することにより左右両
円偏波のビームを走査可能である。
【００１０】ただし、図１１の構成のフェーズドアレー
ではスイッチおよびスイッチ制御回路が必要となり、コ
ストが高くなる問題がある。また、図１２の構成では移
相器のセットが２つ必要であり、コスト、重量、容量の
面で問題があった。
ではスイッチおよびスイッチ制御回路が必要となり、コ
ストが高くなる問題がある。また、図１２の構成では移
相器のセットが２つ必要であり、コスト、重量、容量の
面で問題があった。
【００１１】また、楕円偏波ビームを走査しようとした
場合のフェーズアレーアンテナとしては、図１３に示す
２点給電のマイクロストリップアンテナを用いて構成さ
れる図１４のようなフェーズドアレーアンテナが考えら
れる。このフェーズドアレーでは、ビーム走査用の移相
器以外に素子アンテナの偏波を変化させるための移相器
が各素子アンテナに取り付けてあり、これにより素子ア
ンテナ自体の偏波を可変させることができ、楕円偏波の
ビームを走査可能である。
場合のフェーズアレーアンテナとしては、図１３に示す
２点給電のマイクロストリップアンテナを用いて構成さ
れる図１４のようなフェーズドアレーアンテナが考えら
れる。このフェーズドアレーでは、ビーム走査用の移相
器以外に素子アンテナの偏波を変化させるための移相器
が各素子アンテナに取り付けてあり、これにより素子ア
ンテナ自体の偏波を可変させることができ、楕円偏波の
ビームを走査可能である。
【００１２】ただし、図１４の構成のフェーズドアレー
ではビーム走査用の移相器以外に素子アンテナ用移相器
が必要であり、また、２点給電マイクロストリップアン
テナであることから２電力分配器が各素子アンテナに必
要となり、コストが高くなる問題がある。
ではビーム走査用の移相器以外に素子アンテナ用移相器
が必要であり、また、２点給電マイクロストリップアン
テナであることから２電力分配器が各素子アンテナに必
要となり、コストが高くなる問題がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み提案されたもので、フェーズドアレーは通常、素
子アンテナと移相器と合成器から構成されているが、こ
れ以外にスイッチ等の能動デバイスやもう１セットの移
相器・合成器を付加することなく、左旋円偏波と右旋円
偏波の両方のビームを走査できるフェーズドアレーアン
テナを提供するものである。
に鑑み提案されたもので、フェーズドアレーは通常、素
子アンテナと移相器と合成器から構成されているが、こ
れ以外にスイッチ等の能動デバイスやもう１セットの移
相器・合成器を付加することなく、左旋円偏波と右旋円
偏波の両方のビームを走査できるフェーズドアレーアン
テナを提供するものである。
【００１４】また、このフェーズドアレーアンテナは左
旋円偏波に対するＮｕｌｌ（放射電界がゼロになるとこ
ろ）、右旋円偏波に対するＮｕｌｌも走査できる。さら
に、所望の楕円偏波率や楕円の傾き角に設定でき、設定
した楕円偏波ビームを走査可能であるものを提供するも
のである。
旋円偏波に対するＮｕｌｌ（放射電界がゼロになるとこ
ろ）、右旋円偏波に対するＮｕｌｌも走査できる。さら
に、所望の楕円偏波率や楕円の傾き角に設定でき、設定
した楕円偏波ビームを走査可能であるものを提供するも
のである。
【００１５】具体的には、複数の直線偏波の素子アンテ
ナからなるアレーアンテナであって、上記各素子アンテ
ナをボアサイト軸の周りにｐ（ｎ−１）π／Ｎラジアン
の回転（Ｎは全素子数，ｎは素子番号，Ｐは１≦Ｐ≦Ｎ
−１の整数）を与えて配置し、更に上記各素子アンテナ
はそれぞれ移相器を介して電力分配器と結合すると共
に、給電位相を変えるだけで右旋円偏波と左旋円偏波の
ビーム走査可能なこと、および給電位相を変えるだけで
右旋円偏波に対するＮｕｌｌ（放射電界がゼロになると
ころ）と左旋円偏波に対するＮｕｌｌをビーム走査可能
なことを特徴とする偏波可変フェーズドアレーアンテナ
を提供する。
ナからなるアレーアンテナであって、上記各素子アンテ
ナをボアサイト軸の周りにｐ（ｎ−１）π／Ｎラジアン
の回転（Ｎは全素子数，ｎは素子番号，Ｐは１≦Ｐ≦Ｎ
−１の整数）を与えて配置し、更に上記各素子アンテナ
はそれぞれ移相器を介して電力分配器と結合すると共
に、給電位相を変えるだけで右旋円偏波と左旋円偏波の
ビーム走査可能なこと、および給電位相を変えるだけで
右旋円偏波に対するＮｕｌｌ（放射電界がゼロになると
ころ）と左旋円偏波に対するＮｕｌｌをビーム走査可能
なことを特徴とする偏波可変フェーズドアレーアンテナ
を提供する。
【００１６】また、複数の直線偏波の素子アンテナから
なるアレーアンテナであって、上記各素子アンテナをボ
アサイト軸の周りにｐ（ｎ−１）π／Ｎラジアンの回転
（Ｎは全素子数，ｎは素子番号，Ｐは１≦Ｐ≦Ｎ−１の
整数）を与えて配置し、更に上記各素子アンテナはそれ
ぞれ移相器を介して電力分配器と結合すると共に、給電
位相を変えるだけで所望の楕円偏波のビームを走査可能
なことを特徴とする偏波可変フェーズドアレーアンテナ
を提供する。
なるアレーアンテナであって、上記各素子アンテナをボ
アサイト軸の周りにｐ（ｎ−１）π／Ｎラジアンの回転
（Ｎは全素子数，ｎは素子番号，Ｐは１≦Ｐ≦Ｎ−１の
整数）を与えて配置し、更に上記各素子アンテナはそれ
ぞれ移相器を介して電力分配器と結合すると共に、給電
位相を変えるだけで所望の楕円偏波のビームを走査可能
なことを特徴とする偏波可変フェーズドアレーアンテナ
を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１に示すように、直線偏波の素子
アンテナを用いたアレーアンテナで各素子アンテナをボ
アサイト軸の回りにｐ（ｎ−１）π／Ｎラジアンの回転
（Ｎは全素子数、ｎは素子番号、ｐは１≦ｐ≦Ｎ−１の
整数）を与えて配置し、各素子アンテナに移相器を取り
付けたフェーズドアレーが本発明の実施形態における基
本構成である。なお、直線偏波の素子アンテナとしては
図２のマイクロストリップパッチアンテナ等がある。
基づいて説明する。図１に示すように、直線偏波の素子
アンテナを用いたアレーアンテナで各素子アンテナをボ
アサイト軸の回りにｐ（ｎ−１）π／Ｎラジアンの回転
（Ｎは全素子数、ｎは素子番号、ｐは１≦ｐ≦Ｎ−１の
整数）を与えて配置し、各素子アンテナに移相器を取り
付けたフェーズドアレーが本発明の実施形態における基
本構成である。なお、直線偏波の素子アンテナとしては
図２のマイクロストリップパッチアンテナ等がある。
【００１８】左旋・右旋円偏波切替ビーム走査および左
旋・右旋円偏波に対するＮｕｌｌの走査においては、上
記したフェーズドアレーの各素子アンテナを図３のＸＹ
平面上に配置し、左旋・右旋円偏波を切り替えて
（θ0 ，φ0 ）方向にビーム走査するには、各素子アン
テナに与える位相Ｕn （θ0 ，φ0 ）を下記の数式１と
する。
旋・右旋円偏波に対するＮｕｌｌの走査においては、上
記したフェーズドアレーの各素子アンテナを図３のＸＹ
平面上に配置し、左旋・右旋円偏波を切り替えて
（θ0 ，φ0 ）方向にビーム走査するには、各素子アン
テナに与える位相Ｕn （θ0 ，φ0 ）を下記の数式１と
する。
【００１９】
【数１】
【００２０】なお、数式１において、変数は下記のよう
に定義される。 ｎ ：素子番号 ｄn ：素子アンテナの位置を示す位置ベクトル ｒ（θ0 ，φ0 ）：ビーム走査方向（θ0 ，φ0 ）の単
位ベクトル ｋ0 ：自由空間中の波数 この数式１の第１項はビーム走査用の位相である。第２
項は円偏波用の位相であり、数式２で表される。
に定義される。 ｎ ：素子番号 ｄn ：素子アンテナの位置を示す位置ベクトル ｒ（θ0 ，φ0 ）：ビーム走査方向（θ0 ，φ0 ）の単
位ベクトル ｋ0 ：自由空間中の波数 この数式１の第１項はビーム走査用の位相である。第２
項は円偏波用の位相であり、数式２で表される。
【００２１】
【数２】
【００２２】なお、数式２において、変数は下記のよう
に定義される。 ｐ：１≦ｐ≦Ｎ−１の整数 Ｎ：アレー素子数 ｎ：素子アンテナの番号 数式２の位相と素子アンテナのボアサイト軸回りの回転
角ｐ（ｎ−１）π／Ｎラジアンにより、円偏波が得られ
る。ここでｍは円偏波の回転方向を決める係数であり、
ｍ＝０のとき左旋円偏波、ｍ＝１のとき右旋円偏波とな
る。
に定義される。 ｐ：１≦ｐ≦Ｎ−１の整数 Ｎ：アレー素子数 ｎ：素子アンテナの番号 数式２の位相と素子アンテナのボアサイト軸回りの回転
角ｐ（ｎ−１）π／Ｎラジアンにより、円偏波が得られ
る。ここでｍは円偏波の回転方向を決める係数であり、
ｍ＝０のとき左旋円偏波、ｍ＝１のとき右旋円偏波とな
る。
【００２３】フェーズドアレーでは、数式１で表される
位相は移相器により与えられることから、ｍの制御は容
易に可能であり、このことから、右旋、左旋の両方の円
偏波のビームを走査できる。また、逆に考えると左旋・
右旋円偏波に対するＮｕｌｌを走査できるということに
なる。
位相は移相器により与えられることから、ｍの制御は容
易に可能であり、このことから、右旋、左旋の両方の円
偏波のビームを走査できる。また、逆に考えると左旋・
右旋円偏波に対するＮｕｌｌを走査できるということに
なる。
【００２４】偏波可変ビーム走査においては、図３の平
面フェーズドアレーを偏波状態が可変なフェーズドアレ
ーとして動作をさせるために各素子アンテナへ与えるの
位相Ｖn （θ0 ，φ0 ）は数式３で表される。
面フェーズドアレーを偏波状態が可変なフェーズドアレ
ーとして動作をさせるために各素子アンテナへ与えるの
位相Ｖn （θ0 ，φ0 ）は数式３で表される。
【００２５】
【数３】
【００２６】なお、数式３においてｎは素子番号をあら
わす。この数式３の第１項はビーム走査用の位相であ
る。第２項は数式２で表される円偏波用の位相である。
また、第３項のΔΨn は合成電界を楕円偏波にするため
の位相であり、ΔΨn の与えかたにより楕円偏波率と楕
円の傾き角（ｔｉｌｔａｎｇｌｅ）が決まる。数式３で
表される位相Ｖn （θ0 ，φ0 ）は各素子アンテナに接
続されている移相器により実現可能である。
わす。この数式３の第１項はビーム走査用の位相であ
る。第２項は数式２で表される円偏波用の位相である。
また、第３項のΔΨn は合成電界を楕円偏波にするため
の位相であり、ΔΨn の与えかたにより楕円偏波率と楕
円の傾き角（ｔｉｌｔａｎｇｌｅ）が決まる。数式３で
表される位相Ｖn （θ0 ，φ0 ）は各素子アンテナに接
続されている移相器により実現可能である。
【００２７】
【実施例】本発明の第１実施例を以下に示す。左旋・右
旋円偏波切替ビーム走査および左旋・右旋円偏波に対す
るＮｕｌｌの走査の動作原理を図４に示す４素子アレー
の場合で説明する。
旋円偏波切替ビーム走査および左旋・右旋円偏波に対す
るＮｕｌｌの走査の動作原理を図４に示す４素子アレー
の場合で説明する。
【００２８】まず、はじめに、アレーのボアサイト方向
での動作を考える。各素子アンテナをボアサイト軸の回
りに（ｎ−１）π／４ラジアンの回転（ｎは素子番号、
ｐ＝１）を与えて配置された後の各素子アンテナの偏波
は、図５（１）のようになる。各素子アンテナは直線偏
波である。直線偏波は、図５（２）のように右旋円偏波
成分と左旋円偏波成分に分解できる。アレーのボアサイ
ト方向に右旋円偏波のビームを走査するには、各素子ア
ンテナに数式４の位相をあたえる。
での動作を考える。各素子アンテナをボアサイト軸の回
りに（ｎ−１）π／４ラジアンの回転（ｎは素子番号、
ｐ＝１）を与えて配置された後の各素子アンテナの偏波
は、図５（１）のようになる。各素子アンテナは直線偏
波である。直線偏波は、図５（２）のように右旋円偏波
成分と左旋円偏波成分に分解できる。アレーのボアサイ
ト方向に右旋円偏波のビームを走査するには、各素子ア
ンテナに数式４の位相をあたえる。
【００２９】
【数４】
【００３０】この数式４は数式２でｍ＝１の場合であ
る。なお、数式４でｎは素子番号を表す。この場合、図
６のように、右旋円偏波成分に対しては各素子アンテナ
の電界ベクトルが同位相で合成されるが、左旋円偏波成
分に対しては各素子アンテナの電界ベクトルが合成され
ると零になるようにはたらく。したがって、アレー全体
としては右旋円偏波が得られ、左旋円偏波成分は零とな
る。逆に、アレーのボアサイト方向に左旋円偏波のビー
ムを走査するには、各素子アンテナに数式５の位相をあ
たえる。
る。なお、数式４でｎは素子番号を表す。この場合、図
６のように、右旋円偏波成分に対しては各素子アンテナ
の電界ベクトルが同位相で合成されるが、左旋円偏波成
分に対しては各素子アンテナの電界ベクトルが合成され
ると零になるようにはたらく。したがって、アレー全体
としては右旋円偏波が得られ、左旋円偏波成分は零とな
る。逆に、アレーのボアサイト方向に左旋円偏波のビー
ムを走査するには、各素子アンテナに数式５の位相をあ
たえる。
【００３１】
【数５】
【００３２】この数式５は数式２でｍ＝０の場合であ
る。なお、数式５でｎは素子番号をあらわす。この場
合、図７のように、左旋成分は同位相で合成されるが、
右旋成分は零となる。フェーズドアレーにおいては、位
相の制御は移相器でおこなえることから、右旋円偏波用
の給電位相と左旋円偏波用の給電位相の切り替えは容易
である。
る。なお、数式５でｎは素子番号をあらわす。この場
合、図７のように、左旋成分は同位相で合成されるが、
右旋成分は零となる。フェーズドアレーにおいては、位
相の制御は移相器でおこなえることから、右旋円偏波用
の給電位相と左旋円偏波用の給電位相の切り替えは容易
である。
【００３３】次に、ビームをある方向に走査した場合を
考える。フェーズドアレーでビームを走査した方向（θ
0 ，φ0 ）での第ｎ番目の素子アンテナの電界は数式６
で表される。
考える。フェーズドアレーでビームを走査した方向（θ
0 ，φ0 ）での第ｎ番目の素子アンテナの電界は数式６
で表される。
【００３４】
【数６】
【００３５】ここで、Ｅe （θ0 ）、Ｅh （θ0 ）はそ
れぞれθ＝θ0 方向でのＥ面電界およびＨ面電界、ｅ
θ、ｅφはそれぞれθ方向、φ方向の単位ベクトル、ｊ
は虚数単位である。数式６の第１項は左旋楕円偏波、第
２項は右旋楕円偏波を表している。アレーのボアサイト
方向すなわちθ0 ＝０方向ではＥe （０）＝Ｅh （０）
となることから数式６の第１項は左旋円偏波、第２項は
右旋円偏波となり、直線偏波が左旋円偏波と右旋円偏波
に分解できる。
れぞれθ＝θ0 方向でのＥ面電界およびＨ面電界、ｅ
θ、ｅφはそれぞれθ方向、φ方向の単位ベクトル、ｊ
は虚数単位である。数式６の第１項は左旋楕円偏波、第
２項は右旋楕円偏波を表している。アレーのボアサイト
方向すなわちθ0 ＝０方向ではＥe （０）＝Ｅh （０）
となることから数式６の第１項は左旋円偏波、第２項は
右旋円偏波となり、直線偏波が左旋円偏波と右旋円偏波
に分解できる。
【００３６】一般にθがボアサイト方向から離れるとＥ
e （θ0 ）とＥh （θ0 ）は一致しなくなるが、よく用
いられるマイクロストリップ円形パッチアンテナ等では
かなり広い範囲までほぼ一致するとみなせる。このた
め、ビームをある方向に走査したときの動作は、上記で
検討したアレーのボアサイト方向での動作とほとんど同
じことになり、左旋・右旋円偏波を切替てビーム走査で
きることになる。また、左旋・右旋円偏波に対するＮｕ
ｌｌビームを走査できることになる。
e （θ0 ）とＥh （θ0 ）は一致しなくなるが、よく用
いられるマイクロストリップ円形パッチアンテナ等では
かなり広い範囲までほぼ一致するとみなせる。このた
め、ビームをある方向に走査したときの動作は、上記で
検討したアレーのボアサイト方向での動作とほとんど同
じことになり、左旋・右旋円偏波を切替てビーム走査で
きることになる。また、左旋・右旋円偏波に対するＮｕ
ｌｌビームを走査できることになる。
【００３７】以下に本発明の第２実施例であるビーム走
査した方向での偏波を所望の楕円偏波に設定できること
を説明する。第１実施例の場合と同じで、素子アンテナ
としてマイクロストリップ円形パッチアンテナ等を用
い、Ｅe （θ0 ）とＥh （θ0）がかなり広い範囲まで
ほぼ一致するとみなせる場合について考える。図１のフ
ェーズドアレーで、（θ0 ，φ0 ）方向にビーム走査す
るように数式３で表される位相で給電したときの
（θ0 ，φ0 ）方向での楕円偏波率（軸比）ＡＲと傾き
角τは数式７、数式８で表され、数式３の中の偏波可変
用位相ΔΨn に依存する。
査した方向での偏波を所望の楕円偏波に設定できること
を説明する。第１実施例の場合と同じで、素子アンテナ
としてマイクロストリップ円形パッチアンテナ等を用
い、Ｅe （θ0 ）とＥh （θ0）がかなり広い範囲まで
ほぼ一致するとみなせる場合について考える。図１のフ
ェーズドアレーで、（θ0 ，φ0 ）方向にビーム走査す
るように数式３で表される位相で給電したときの
（θ0 ，φ0 ）方向での楕円偏波率（軸比）ＡＲと傾き
角τは数式７、数式８で表され、数式３の中の偏波可変
用位相ΔΨn に依存する。
【００３８】
【数７】
【００３９】
【数８】
【００４０】ここで、Θn は数式２で表される円偏波用
の位相であり各素子アンテナ毎に固定である。以上によ
り、各素子アンテナに与える偏波可変用位相ΔΨn を適
当に選ぶことにより、楕円偏波率ＡＲと傾き角τを変え
ることができる。
の位相であり各素子アンテナ毎に固定である。以上によ
り、各素子アンテナに与える偏波可変用位相ΔΨn を適
当に選ぶことにより、楕円偏波率ＡＲと傾き角τを変え
ることができる。
【００４１】ここで、楕円偏波率ＡＲと傾き角τは偏波
可変用位相ΔΨn の関数であることから、偏波可変用位
相ΔΨn に依存して同時に変化するように見え、楕円偏
波率ＡＲと傾き角τを独立に変化させることができない
ように見えるが、実は偏波可変用位相ΔΨn の組み合わ
せの選び方により独立に変化させることが可能である。
例えば、図４に示す４素子アレーにおいて偏波可変用位
相ΔΨn の組み合わせを、次の２つのケースとした場合
の楕円偏波率ＡＲと傾き角τを比べてみる。この場合の
円偏波用位相Θn は数式２でｍ＝１とし、右旋円偏波に
してある。
可変用位相ΔΨn の関数であることから、偏波可変用位
相ΔΨn に依存して同時に変化するように見え、楕円偏
波率ＡＲと傾き角τを独立に変化させることができない
ように見えるが、実は偏波可変用位相ΔΨn の組み合わ
せの選び方により独立に変化させることが可能である。
例えば、図４に示す４素子アレーにおいて偏波可変用位
相ΔΨn の組み合わせを、次の２つのケースとした場合
の楕円偏波率ＡＲと傾き角τを比べてみる。この場合の
円偏波用位相Θn は数式２でｍ＝１とし、右旋円偏波に
してある。
【００４２】ケース１
【００４３】
【数９】
【００４４】ケース２
【００４５】
【数１０】
【００４６】ケース１の場合の偏波状態は図８のように
なる。このときの楕円偏波率ＡＲ１と傾き角τ１は、数
式１１となる。
なる。このときの楕円偏波率ＡＲ１と傾き角τ１は、数
式１１となる。
【００４７】
【数１１】
【００４８】ケース２の場合の偏波状態は図９のように
なる。このときの楕円偏波率ＡＲ２と傾き角τ２は数式
１２となり、ケース１と比べると、楕円偏波率は等しい
が、傾き角が異なる。
なる。このときの楕円偏波率ＡＲ２と傾き角τ２は数式
１２となり、ケース１と比べると、楕円偏波率は等しい
が、傾き角が異なる。
【００４９】
【数１２】
【００５０】したがって、偏波可変用位相ΔΨn の組み
合わせを選ぶことにより、楕円偏波率ＡＲと傾き角τを
独立に変えることができる。
合わせを選ぶことにより、楕円偏波率ＡＲと傾き角τを
独立に変えることができる。
【００５１】以上、本発明を図面に記載された実施形態
に基づいて説明したが、本発明は上記した実施形態だけ
ではなく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない
限りどのようにでも実施することができる。
に基づいて説明したが、本発明は上記した実施形態だけ
ではなく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない
限りどのようにでも実施することができる。
【００５２】
【発明の効果】以上要するに、本発明によれば、下記に
示すような多大な効果を奏する。フェーズドアレーにス
イッチ等の能動デバイスやもう１セットの移相器・合成
器を付加することなく、１つのフェーズドアレーで給電
位相量を変えるだけで左旋円偏波と右旋円偏波の両方の
ビームを走査できる。また、給電位相を変えるだけで右
旋円偏波に対するＮｕｌｌと左旋円偏波に対するＮｕｌ
ｌをビーム走査できる。
示すような多大な効果を奏する。フェーズドアレーにス
イッチ等の能動デバイスやもう１セットの移相器・合成
器を付加することなく、１つのフェーズドアレーで給電
位相量を変えるだけで左旋円偏波と右旋円偏波の両方の
ビームを走査できる。また、給電位相を変えるだけで右
旋円偏波に対するＮｕｌｌと左旋円偏波に対するＮｕｌ
ｌをビーム走査できる。
【００５３】フェーズドアレーに能動デバイス等を付加
することなく、給電位相量を変えるだけでビーム走査し
た方向の偏波を所望の楕円偏波にできる。
することなく、給電位相量を変えるだけでビーム走査し
た方向の偏波を所望の楕円偏波にできる。
【図１】偏波切替および偏波可変フェーズドアレーの構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図２】直線偏波の素子アンテナを示す構成図である。
【図３】平面上に配置したフェーズドアレーの各素子ア
ンテナと座標系の関係をしめす概念図である。
ンテナと座標系の関係をしめす概念図である。
【図４】偏波切替および偏波可変４素子フェーズドアレ
ーの構成を示すブロック図である。
ーの構成を示すブロック図である。
【図５】（１），（２）は右旋円偏波成分と左旋円偏波
成分への分解を示す概念図である。
成分への分解を示す概念図である。
【図６】右旋円偏波の生成の状態を示す概念図である。
【図７】左旋円偏波の生成の状態を示す概念図である。
【図８】（１），（２），（３）は４素子アレーにおけ
る偏波可変用位相ΔΨn の組み合わせのケース１を示す
概念図である。
る偏波可変用位相ΔΨn の組み合わせのケース１を示す
概念図である。
【図９】（１），（２），（３）は４素子アレーにおけ
る偏波可変用位相ΔΨn の組み合わせのケース２を示す
概念図である。
る偏波可変用位相ΔΨn の組み合わせのケース２を示す
概念図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は何れも左右両偏波の素子ア
ンテナを示す構成図である。
ンテナを示す構成図である。
【図１１】従来のスイッチによる左右両円偏波ビーム走
査用フェーズドアレーの構成を示すブロック図である。
査用フェーズドアレーの構成を示すブロック図である。
【図１２】従来の２セット移相器による左右両円偏波ビ
ーム走査用フェーズドアレーの構成を示すブロック図で
ある。
ーム走査用フェーズドアレーの構成を示すブロック図で
ある。
【図１３】２点給電による素子アンテナを示す構成図で
ある。
ある。
【図１４】従来の偏波可能な素子アンテナによる楕円偏
波ビーム走査用フェーズドアレーの構成を示すブロック
図である。
波ビーム走査用フェーズドアレーの構成を示すブロック
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−225003（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−162401（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−6502（ＪＰ，Ａ) 電子通信学会技術研究報告（信学技報 Ｖｏｌ．83 Ｎｏ．110），Ａ・Ｐ83− 57，「シーケンシャル円偏波アレーアン テナ」，手代木扶他４名，ｐｐ49−54, 昭和58年８月19日 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 21/24 H01Q 3/30 H01Q 21/06
Claims (2)
- 【請求項１】 複数の直線偏波の素子アンテナからなる
アレーアンテナであって、上記各素子アンテナをボアサ
イト軸の周りにｐ（ｎ−１）π／Ｎラジアンの回転（Ｎ
は全素子数，ｎは素子番号，Ｐは１≦Ｐ≦Ｎ−１の整
数）を与えて配置し、更に上記各素子アンテナはそれぞ
れ移相器を介して電力分配器と結合すると共に、給電位
相を変えるだけで右旋円偏波と左旋円偏波のビーム走査
可能なこと、および給電位相を変えるだけで右旋円偏波
に対するＮｕｌｌ（放射電界がゼロになるところ）と左
旋円偏波に対するＮｕｌｌをビーム走査可能なことを特
徴とする偏波可変フェーズドアレーアンテナ。 - 【請求項２】 複数の直線偏波の素子アンテナからなる
アレーアンテナであって、上記各素子アンテナをボアサ
イト軸の周りにｐ（ｎ−１）π／Ｎラジアンの回転（Ｎ
は全素子数，ｎは素子番号，Ｐは１≦Ｐ≦Ｎ−１の整
数）を与えて配置し、更に上記各素子アンテナはそれぞ
れ移相器を介して電力分配器と結合すると共に、給電位
相を変えるだけで所望の楕円偏波のビームを走査可能な
ことを特徴とする偏波可変フェーズドアレーアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10046193A JP3010208B2 (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | 偏波可変フェーズドアレーアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10046193A JP3010208B2 (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | 偏波可変フェーズドアレーアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11234037A JPH11234037A (ja) | 1999-08-27 |
| JP3010208B2 true JP3010208B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=12740237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10046193A Expired - Lifetime JP3010208B2 (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | 偏波可変フェーズドアレーアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3010208B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101231514B1 (ko) * | 2011-01-06 | 2013-02-07 | 주식회사 에이스테크놀로지 | 안테나로부터 편파들이 개별적으로 발생되도록 상기 안테나로 전력을 전달하는 파워 쉬프터 |
| JP7133532B2 (ja) * | 2019-10-30 | 2022-09-08 | 株式会社東芝 | アンテナ装置及び探索装置 |
| CN112332111B (zh) * | 2020-10-27 | 2023-05-02 | 重庆两江卫星移动通信有限公司 | 一种双圆极化可扩展有源子阵 |
| CN115051152B (zh) * | 2021-08-11 | 2023-02-28 | 成都华芯天微科技有限公司 | 一种低剖面宽频带双圆极化相控阵天线系统的相位补偿方法 |
-
1998
- 1998-02-12 JP JP10046193A patent/JP3010208B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電子通信学会技術研究報告（信学技報Ｖｏｌ．８３ Ｎｏ．１１０），Ａ・Ｐ８３−５７，「シーケンシャル円偏波アレーアンテナ」，手代木扶他４名，ｐｐ４９−５４，昭和５８年８月１９日 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11234037A (ja) | 1999-08-27 |
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Legal Events
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