JP3212789B2

JP3212789B2 - ビーム走査アンテナ

Info

Publication number: JP3212789B2
Application number: JP35348493A
Authority: JP
Inventors: 裕樹庄木; 一彰川端
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 2001-09-25
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: JPH07202548A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車などの移動体に搭
載され、衛星通信や衛星放送受信などを行うビーム走査
アンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】衛星通信や衛星放送の普及に伴って、自
動車、列車、航空機などの移動体にアンテナを搭載し、
衛星通信や衛星放送受信を行いたいという要求が高まっ
ている。移動体で衛星通信や衛星放送の電波の送受信
を行う場合の最大の問題は、アンテナのビームの方向を
常に衛星の方向へ向けなければならないことである。特
に、移動体が移動している場合には移動体の位置、方向
が刻々と変化しているので、この変化に応じてビーム方
向も変化（追尾）させる必要がある。アンテナの追尾す
る方向としては、水平面（アジマス面）内と仰角面（エ
レベーション面）内の２つの面内において各々考える必
要がある。

【０００３】ビームを追尾するための最も簡単な構成と
しては、機械的にアンテナを駆動してビーム方向を変化
させる方法がある。しかし、この方法では、アンテナを
上下左右に動かすことになるのでアンテナの占有体積が
大きくなり、アンテナを駆動する機械系が大きなものに
なってしまう等の欠点がある。このような大きな装置を
移動体に搭載することは、美観を損ない、重量が増し、
また装置の搭載により人や荷物を載せるスペースが減
り、さらに高速で移動する移動体において空気抵抗が大
きくなる等の問題が発生する。

【０００４】電気的にビーム方向を変化させる方法とし
ては、図２５に示すようなフェーズドアレーが一般的に
考えられる。この例では、アンテナ素子７０１Ａにより
受信された電波を電気信号に変換し、変換された電気信
号を各アンテナ素子毎に設けたＬＮＡ（低雑音増幅器）
７０３Ａ、可変移相器７０５Ａで信号処理して合成器７
０７に入力するようにし、同様に各アンテナ素子７０１
Ｂ〜Ｄからの電気信号も信号処理して合成器７０７に入
力し、合成器７０７で合成して出力する。

【０００５】ここで各アンテナ素子からの電気信号が同
相になるように可変移相器７０５Ａ〜Ｄの位相量を設定
すれば、利得の高い合成出力が得られる。このとき、結
果的にアレーの合成したアンテナビームが衛星の方向に
向いていることになる。

【０００６】フェーズドアレーによる電子追尾アンテナ
はアンテナ全体を薄型に構成できるので、移動体の美観
を損なうことがなく、高速の移動体にも搭載できるので
都合が良い。しかし、ここで用いられている可変移相器
７０５Ａ〜Ｄは現在の技術レベルではまだ非常に高価で
あり、アンテナ素子数が多い場合にはアンテナ装置全体
が非常に高価になってしまうといった問題点がある。

【０００７】この他のビーム走査アンテナとして、図２
６及び図２７に示すような周波数走査アンテナがある。
図２６では、アンテナ素子７１１Ａ〜Ｄで送受信する電
波の位相をアンテナ素子７１１Ａ〜Ｄ毎に異なる遅延線
路７１３Ａ〜Ｄを接続することにより設定する方式であ
り、合成器（このアンテナを送信側に使用する場合は分
配器）７１５によって入出力される電波はある方向にア
ンテナビームを偏位させることができる。

【０００８】図２７は、図２６の給電方法をトーナメン
ト方式からシリーズ方式に変えたものであり、アンテナ
素子７２１Ａ〜Ｄに与える位相は遅延線路７２２Ｂ〜Ｄ
により設定される。このような周波数走査アンテナの特
徴は、遅延線路７２２Ｂ〜Ｄが周波数特性を持っている
ために、送受信する電波の方向は周波数により違ってく
ることである。従って、任意の方向へビーム走査するよ
うなアンテナには利用できない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、移動
体搭載用としてビーム走査を行うアンテナとして、機械
駆動によるアンテナ走査方式の場合にはアンテナが大き
くなり、重たいものとなり、また、移相器方式の場合に
はコストの非常に高いものになると言った問題点があっ
た。

【００１０】本発明では、以上の問題点を解決し、簡単
な構成によりアンテナビームを傾けることができ、その
走査範囲が広く、しかも比較的低コストで構成できるビ
ーム走査アンテナを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、配列される複数のアンテナ素子によって構成
されるアレーアンテナであって、搬送波を発生し出力す
る局部発振器と、前記複数のアンテナ素子のそれぞれに
対して設けられ前記局部発振器から出力される搬送波に
固定の若しくは可変の位相差を与える複数の位相差付与
手段と、前記アンテナ素子と給電回路との間にそれぞれ
設けられ前記位相差付与手段の出力を乗算するミクサと
を有することを要旨とする。

【００１２】このとき、局部発振器で発生される搬送波
はその周波数が固定でも可変であっても良く、アンテナ
のビーム方向の状態によって適宜選択される。また位相
差付与手段は、フィルタ或いは遅延素子等で構成され、
また複数のアンテナ素子の全てに設けられる必要はな
く、また局部発振器とアンテナ素子との間に設けられ
る。

【００１３】好ましくは、複数のアンテナ素子が配列さ
れたアレーアンテナであって、搬送波を発生させる局部
発振器と、この局部発振器で発生させた搬送波に位相差
を生じさせる複数のフィルタと、前記アンテナ素子の各
々の給電回路に接続され、このアンテナ素子の各々によ
って受信された電波、又は送信信号と前記各フィルタか
らの搬送波とを乗算する各ミクサとからなり、前記局部
発振器で発生させる搬送波の周波数は制御信号により可
変可能とし、この局部発振器から前記各ミクサに同一の
周波数の搬送波を供給することを特徴とする。

【００１４】また、好ましくは、受信時に、前記各ミク
サからの信号を合成する合成器を設けて、前記アンテナ
素子によって受信された電波の周波数と、前記局部発振
器から入力された搬送波の周波数との差に対応する周波
数成分を前記各ミクサから取り出し、前記合成器により
合成して信号を受信すると良い。

【００１５】また、好ましくは、送信時に、前記各ミク
サへの信号入力回路に分配器を設けて、この分配器によ
り送信信号を分配して前記各ミクサに入力し、この各ミ
クサで前記局部発振器から入力される搬送波の周波数
と、前記送信信号の周波数との差に対応する周波数成分
を出力し、前記アンテナ素子の各々の給電回路に給電し
て信号を送信すると良い。

【００１６】また、好ましくは、前記合成器の出力回路
に接続された第２のミクサと、この第２のミクサに搬送
波信号を入力する、制御信号により発生させる搬送波の
周波数を可変可能とした第２の局部発振器とを設けて、
この第２のミクサで前記合成器からの出力信号と前記第
２の局部発振器からの搬送波信号とを乗算して周波数を
変換して受信すると良い。

【００１７】また、好ましくは、前記分配器の入力回路
に接続された第２のミクサと、この第２のミクサに搬送
波信号を入力する、制御信号により発生させる搬送波の
周波数を可変可能とした第２の局部発振器とを設けて、
この第２のミクサで送信信号と前記第２の局部発振器か
らの搬送波信号とを乗算して周波数を変換し前記分配器
に入力して信号を送信すると良い。

【００１８】また、さらに好ましくは、前記第２の局部
発振器と、第１の発明における局部発振器とを共用して
設けると良い。

【００１９】また、好ましくは、複数のアンテナ素子が
配列されたアレーアンテナであって、搬送波を発生させ
る局部発振器と、この局部発振器で発生させた搬送波に
位相差を生じさせる複数のフィルタと、この各フィルタ
を介して入力される搬送波に位相同期した搬送波を出力
する複数の位相同期回路と、前記アンテナ素子の各々の
給電回路に接続され、前記アンテナ素子の各々によって
受信された電波、又は送信信号と前記各位相同期回路か
らの信号とを乗算する各ミクサとからなり、前記局部発
振器で発生させる搬送波の周波数は制御信号により可変
可能とし、この局部発振器から前記フィルタ及び前記位
相同期回路の各々を介して前記各ミクサに同一の周波数
の搬送波を供給すると良い。

【００２０】また、好ましくは、複数のアンテナ素子が
方形に配列されたアレーアンテナであって、搬送波を発
生させる第１の局部発振器と、この第１の局部発振器で
発生させた搬送波に位相差を生じさせる複数の第１のフ
ィルタと、前記アンテナ素子の各々の給電回路に接続さ
れ、前記アンテナ素子の各々によって受信された電波と
前記各第１のフィルタからの搬送波とを乗算する複数の
第１のミクサと、縦もしくは横に配列された前記アンテ
ナ素子毎に前記各第１のミクサからの出力信号を合成す
る複数の合成器と、搬送波を発生させる第２の局部発振
器と、この第２の局部発振器で発生させた搬送波に位相
差を生じさせる複数の第２のフィルタと、前記合成器の
各々に接続され、各合成器からの出力と前記各第２のフ
ィルタからの搬送波とを乗算する複数の第２のミクサと
からなり、前記第１及び第２の局部発振器で発生させる
搬送波の周波数は各々制御信号により可変可能とし、前
記第１の局部発振器より前記第１のミクサの各々に同一
の周波数の搬送波を供給すると良い。

【００２１】また、好ましくは、複数のアンテナ素子が
方形に配列されたアレーアンテナであって、搬送波を発
生させる第１の局部発振器と、この第１の局部発振器で
発生させた搬送波に位相差を生じさせる複数の第１のフ
ィルタと、前記アンテナ素子の各々の給電回路に接続さ
れ、送信信号と前記各第１のフィルタからの搬送波とを
乗算する複数の第１のミクサと、縦もしくは横に配列さ
れた前記アンテナ素子毎に前記各第１のミクサに送信信
号を分配する分配器と、搬送波を発生させる第２の局部
発振器と、この第２の局部発振器で発生させた搬送波に
位相差を生じさせる複数の第２のフィルタと、送信信号
と前記各第２のフィルタからの搬送波とを乗算して前記
分配器の各々に信号を入力する複数の第２のミクサとか
らなり、前記第１及び第２の局部発振器で発生させる搬
送波の周波数は各々制御信号により可変可能とし、前記
第１の局部発振器より前記第１のミクサの各々に同一の
周波数の搬送波を供給すると良い。

【００２２】また、好ましくは、複数のアンテナ素子が
配列されたアレーアンテナであって、アンテナ素子毎に
接続された、送信信号と受信信号とを分離する分波器
と、前記分波器の各々に接続された、複数の送信信号用
のミクサと複数の受信信号用のミクサと、搬送波を発生
させる局部発振器と、この局部発振器で発生させた搬送
波の位相を遅延させる複数の遅延線路とからなり、前記
送信信号用のミクサの各々であって、送信信号と前記遅
延線路を介して入力される所定の位相遅延量とした搬送
波を乗算して前記各分波器に入力するようにし、前記受
信信号用のミクサの各々であって、前記各分波器で分離
された受信信号と前記遅延線路を介して入力される所定
の位相遅延量とした搬送波を乗算して出力するように
し、前記局部発振器で発生させる搬送波の周波数は制御
信号により可変可能とし、この局部発振器から前記各ミ
クサに同一の周波数の搬送波を供給すると良い。

【００２３】また、さらに好ましくは、前記遅延線路が
フィルタを追加した遅延線路、あるいは前記遅延線路の
代わりにフィルタを設けると良い。

【００２４】また、好ましくは、複数のアンテナ素子が
配列されたアレーアンテナであって、アンテナ素子毎に
接続された各ミクサと、搬送波を発生させ前記各ミクサ
に搬送波を入力する局部発振器と、前記各ミクサに接続
された、信号を遅延させる遅延線路とからなり、受信時
においては、前記各ミクサで受信された電波と前記搬送
波を乗算して信号を出力し、前記遅延線路を介してシリ
ーズ方式の合成器で合成して信号を受信するようにし、
送信時において、送信信号をシリーズ方式の分配器より
前記遅延線路を介して前記各ミクサに入力し、この各ミ
クサで送信信号と前記搬送波を乗算して信号を出力し、
前記各アンテナ素子に給電して信号を送信するように
し、前記局部発振器で発生させる搬送波の周波数は制御
信号により可変可能とし、前記局部発振器から前記各ミ
クサに同一の周波数の搬送波を供給すると良い。

【００２５】また、さらに好ましくは、前記遅延線路が
フィルタを追加した遅延線路、あるいは前記遅延線路の
代わりにフィルタを設けると良い。

【００２６】また、さらに好ましくは、前記局部発振器
からの前記搬送波の伝送線路の途中に遅延線路を設けて
前記各ミクサに位相差を設けて搬送波を入力すると良
い。

【００２７】また、好ましくは、複数のアンテナ素子が
配列されたアレーアンテナであって、前記アンテナ素子
毎に接続された各ミクサと、第１の搬送波を発生させる
第１の局部発振器と、第２の搬送波を発生させる第２の
局部発振器と、前記第１の搬送波と第２の搬送波とを乗
算して第３の搬送波を出力する、前記各ミクサ毎に設け
られた乗算手段とからなり、受信時において、前記各ミ
クサで受信された電波と前記第３の搬送波とを乗算して
出力し、この出力に基づき信号を受信するようにし、送
信時において、前記各ミクサで送信信号と前記第３の搬
送波とを乗算して前記アンテナ素子の各々に給電して送
信するようにし、前記第１の局部発振器及び第２の局部
発振器で発生させる搬送波の周波数は制御信号により可
変可能とすると良い。

【００２８】また、さらに好ましくは、前記第１の局部
発振器からの第１の搬送波の伝送線路と、前記第２の局
部発振器からの第２の搬送波の伝送線路に各々遅延線路
を設けて、この遅延線路を介して前記乗算手段の各々に
第１及び第２の搬送波を入力すると良い。

【００２９】また、さらに好ましくは、前記遅延線路が
フィルタを追加した遅延線路、あるいは前記遅延線路の
代わりにフィルタを設けると良い。

【００３０】また、好ましくは、複数のアンテナ素子が
配列されたアレーアンテナであって、前記アンテナ素子
毎に接続されたミクサと、搬送波を発生させる局部発振
器と、この局部発振器で発生させた搬送波の位相を変化
させる複数の位相可変手段とからなり、受信時におい
て、前記各ミクサで受信された電波と前記位相可変手段
からの搬送波とを乗算して出力し、この出力に基づき信
号を受信するようにし、送信時において、前記各ミクサ
で送信信号と前記位相可変手段からの搬送波とを乗算し
て前記アンテナ素子の各々に給電して送信すると良い。

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【作用】局部発振器から各ミクサまでの電気長を変えれ
ば、その長さに応じて搬送波の位相は変化し、これを送
信もしくは受信の信号に乗算することにより、これらの
信号の各アンテナ素子間の位相差を搬送波の位相差と一
致させることができる。

【００３４】結果的に、アンテナ素子に適当な位相差を
つけて励振することができるので、ある方向にビームを
偏位させることができる。そのビーム偏位角は搬送波の
周波数によって調整できる。搬送波の伝搬経路の途中に
フィルタを挿入しているので、その電気長が大きくで
き、局部発振器の周波数に対するアンテナ素子間の位相
差の変化を大きくでき、アンテナビームを広角に走査す
ることが可能となる。

【００３５】本発明に係るビーム走査アンテナは、局部
発振器で発生させた搬送波の伝搬経路の途中にフィルタ
を設け、このフィルタで搬送波に位相差を付けて各ミク
サでアンテナ素子の各々によって受信された電波、又は
送信信号と搬送波とを乗算するようにしており、搬送波
の周波数を変化させることによりアンテナビームを広角
に走査することが可能となる。

【００３６】また、アンテナ素子によって受信された電
波の周波数と、局部発振器から入力された搬送波の周波
数との差に対応する周波数成分を各ミクサから取り出
し、合成器により合成して出力するようにしてあり、こ
の出力に基づき信号を受信することが可能となる。

【００３７】また、分配器により送信信号を分配して各
ミクサに入力し、この各ミクサで局部発振器から入力さ
れる搬送波の周波数と、送信信号の周波数との差に対応
する周波数成分を出力し、各アンテナ素子の給電回路に
給電するようにしており、送信信号を送信することが可
能となる。

【００３８】また、合成器からの受信信号を第２のミク
サで入力された搬送波信号と乗算することにより、受信
信号を中間周波信号に変換することができ、この中間周
波信号を受信機に入力することにより、信号を受信する
ことが可能となる。

【００３９】また、分配器の入力回路に第２のミクサを
設け、この第２のミクサで送信機からの送信信号と搬送
波信号とを乗算して所定の周波数の送信信号に変換して
前記分配器に入力し、この入力に基づきアンテナ素子の
給電回路に送信信号を入力することで、信号を送信する
ことが可能となる。

【００４０】また、第２の局部発振器を第１の発明にお
ける局部発振器と共用にすることで、構造を簡単にしコ
ストを低減させることができる。

【００４１】また、局部発振器で発生させた搬送波の伝
搬経路の途中にフィルタを設け、このフィルタで搬送波
に位相差を付けて各ミクサに備えられた位相同期回路に
入力し、位相同期回路で搬送波を再発生させ、各ミクサ
でアンテナ素子の各々によって受信された電波、又は送
信信号と再発生させた搬送波とを乗算するようにしてお
り、乗算後の信号のＳ／Ｎ比の劣化を防ぐことができ、
また、搬送波の周波数を変化させることによりアンテナ
ビームを広角に走査することが可能となる。

【００４２】また、複数のアンテナ素子が方形に配列さ
れており、第１の局部発振器で発生させた搬送波に第１
のフィルタで位相差を与え、例えば横方向に配列された
アンテナ素子の各々に接続された第１のミクサに入力
し、この第１のミクサで受信された電波と搬送波とを乗
算し、複数の合成器で各々横方向に配列されたもの同士
を合成し、第２の局部発振器で発生させた搬送波に第２
のフィルタで位相差を与え、前記複数の合成器に接続さ
れた各第２のミクサに入力し、この各第２のミクサで各
々の合成器からの受信された電波と搬送波とを乗算する
ようにしており、第１の局部発振器で発生させる搬送波
の周波数を制御することにより、アンテナビームを横方
向に走査することができ、第２の局部発振器で発生させ
る搬送波の周波数を制御することにより、アンテナビー
ムを縦方向に走査することができ、従って、２次元的に
自由にアンテナビームを走査することが可能となる。

【００４３】また、複数のアンテナ素子が方形に配列さ
れており、第１の局部発振器で発生させた搬送波に第１
のフィルタで位相差を与え、例えば横方向に配列された
アンテナ素子の各々に接続された第１のミクサに入力
し、この第１のミクサの各々で送信信号と搬送波とを乗
算し、各アンテナ素子の給電回路に入力し、横方向に配
列されたアンテナ素子の各々に接続された第１のミクサ
に送信信号を分配する複数の分配器に各々接続された第
２のミクサに、第２の局部発振器で発生させた搬送波に
第２のフィルタで位相差を与えて入力し、この第２のミ
クサの各々で送信信号と搬送波とを乗算するようにして
おり、第１の局部発振器で発生させる搬送波の周波数を
制御することにより、アンテナビームを横方向に走査す
ることができ、第２の局部発振器で発生させる搬送波の
周波数を制御することにより、アンテナビームを縦方向
に走査することができ、従って、２次元的に自由にアン
テナビームを走査して送信することが可能となる。

【００４４】また、配列された複数のアンテナ素子毎に
分波器が接続されており、この分波器の各々には送信信
号用のミクサと受信信号用のミクサが接続されており、
局部発振器で発生させた搬送波の位相を遅延線路で遅延
させて、送信信号用のミクサと受信信号用のミクサに入
力しており、送信信号用の各ミクサにおいては、送信信
号と前記遅延線路を介して入力される所定の位相遅延量
とした搬送波を乗算して前記分波器の各々に入力するよ
うにし、前記受信信号用の各ミクサにおいては、受信信
号と前記遅延線路を介して入力される所定の位相遅延量
とした搬送波を乗算して出力するようにしており、局部
発振器で発生させる搬送波の周波数を制御することによ
り、アンテナビームを走査することが可能となる。

【００４５】また、前記遅延線路がフィルタを追加した
遅延線路、あるいは前記遅延線路の代わりにフィルタを
設けるようにしており、搬送波の周波数の変化に対して
位相差を大きくして各ミクサに搬送波を入力することが
でき、ビームの走査を広角にすることが可能となる。

【００４６】また、配列された複数のアンテナ素子毎に
ミクサが接続されており、各ミクサには信号を遅延させ
る遅延線路が接続されており、局部発振器で発生させた
搬送波を各ミクサに入力し、受信時においては、前記各
ミクサで受信された電波と前記搬送波を乗算して信号を
出力し、前記遅延線路を介してシリーズ方式の合成器で
合成して信号を受信するようにし、送信時において、送
信信号をシリーズ方式の分配器より前記遅延線路を介し
て前記各ミクサに入力し、この各ミクサで送信信号と前
記搬送波を乗算して信号を出力し、前記各アンテナ素子
に給電して信号を送信するようにしており、前記遅延線
路により信号に位相差を与えることができ、アンテナビ
ームを走査することが可能となる。

【００４７】また、前記遅延線路がフィルタを追加した
遅延線路、あるいは前記遅延線路の代わりにフィルタを
設けるようにしており、信号の周波数の変化に対して位
相差を大きくすることができ、ビームの走査を広角にす
ることが可能となる。

【００４８】また、局部発振器からの搬送波の伝搬線路
の途中に遅延線路を設けて各ミクサに給電し、各ミクサ
毎に位相差を設けて搬送波を入力するようにしており、
アンテナ素子間の位相差は搬送波による位相差と合成器
（又は分配器）による位相差の合成として設定できるの
で、アンテナ素子間の位相差を大きくしてビームの走査
を広角にすることが可能となる。

【００４９】また、配列された複数のアンテナ素子毎に
ミクサが接続されており、第１の局部発振器で発生させ
た第１の搬送波と、第２の局部発振器で発生させたぢ２
の搬送波とを、乗算手段で乗算して第３の搬送波を出力
し、受信時において、前記各ミクサで受信された電波と
前記第３の搬送波とを乗算して出力し、この出力に基づ
き信号を受信するようにし、送信時において、前記各ミ
クサで送信信号と前記第３の搬送波とを乗算して前記ア
ンテナ素子の各々に給電して送信するようにしており、
第３の搬送波の位相は第１の搬送波の位相成分と第２の
搬送波の位相成分を合成したものとなり、さらに、前記
第１の局部発振器からの第１の搬送波の伝送線路と、前
記第２の局部発振器からの第２の搬送波の伝送線路に各
々遅延線路を設けて、この遅延線路を介して前記乗算手
段の各々に入力するようにしており、第１及び第２の局
部発振器の周波数を変化させることにより、各遅延線路
のもつ周波数特性によって位相差を変化させることがで
きるため、アンテナビームを走査することが可能とな
る。

【００５０】また、遅延線路がフィルタを追加した遅延
線路、あるいは前記遅延線路の代わりにフィルタを設け
るようにしており、搬送波の周波数の変化に対して位相
差を大きくして各ミクサに搬送波を入力することがで
き、ビームの走査を広角にすることが可能となる。

【００５１】

【００５２】

【００５３】

【００５４】

【実施例】以下、本発明に係る一実施例について、図面
を参照して説明する。図１は、本発明に係る第１の実施
例を示す、ビーム走査アンテナの構成図である。本発明
は送信及び受信のどちらの場合にも適用することができ
るが、一例として図１では、受信側に適用した場合につ
いての構成を示す。

【００５５】アンテナ素子１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、……、１
Ｘ、は直線配列されており、各アンテナ素子にはＬＮＡ
（低雑音増幅器）３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、……、３Ｘが各々
接続されている。各ＬＮＡにより受信信号が低雑音特性
を維持した状態で増幅される。

【００５６】ＬＮＡの直後にはフィルタ５Ａ、５Ｂ、５
Ｃ、……、５Ｘが各々接続されており、さらにフィルタ
の直後にはミクサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、……、７Ｘが各々
接続されている。ここでフィルタ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、…
…、５Ｘにおいては、雑音成分が除去され、受信信号成
分のみが取り出される。ミクサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、…
…、７Ｘでは、各々のアンテナ素子で受信した信号とＶ
ＣＯ（電圧制御発振器）９からの搬送波（ＣＷ）が乗算
される。ここでＶＣＯ９としては、他の手段（制御方
法）により周波数が変換できる発振器であれば、他の方
式の発振器を用いても良い。

【００５７】ＶＣＯ９から各ミクサに至る伝搬線路の途
中にはフィルタ１１Ｂ、１１Ｃ、……、１１Ｘを設け
て、搬送波の分配はシリーズ方式で行っている。このよ
うな構成により、各ミクサ迄に至る線路の等価的な電気
長を変えることができ、フィルタを挿入したことにより
隣接するミクサ間における搬送波の電気長の差を大きく
とることができる。例えば、ミクサ７Ａ、７Ｂ間におい
ては、フィルタ１１Ｂにより、またミクサ７Ｂ、７Ｃ間
においては、フィルタ１１Ｃにより搬送波の電気長の差
を大きくすることができる。

【００５８】これは、フィルタを電波が通過した際に長
い線路を通過したときと同様の特性を持つことを利用し
ている。この場合、フィルタを多段にすればするほど電
気長が長くなったようにすることができる。ここでフィ
ルタ１１Ｂ、１１Ｃ、……、１１Ｘが、周波数の変化幅
を考慮して、搬送波の周波数だけが通過するような特性
を持たせ、ミクサからの不要な反射波、特に高調波成分
を抑圧するように構成することが可能であり、実用上都
合が良い。このような状況の中で、各ミクサに分配され
る搬送波は、その周波数によって位相が変化していくこ
とになる。隣接するミクサ間に分配される搬送波の位相
差は、周波数が高くなるに従って、大きくなることにな
る。

【００５９】図２は搬送波の周波数変化により生ずる搬
送波の位相差の説明図である。例えば、いまアンテナ素
子１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、……、１Ｘが等間隔に直線配列さ
れているものとし、搬送波の伝搬線路に挿入された１１
Ｂ、１１Ｃ、……、１１Ｘが全て同じもので、伝搬線路
とフィルタによる隣接ミクサ間に供給される搬送波の伝
搬経路の電気長の差が周波数ｆ₀の波長のちょうどｍ倍
（ｍは自然数）であったとする。この場合、周波数を変
化させていくと、隣接するミクサ間に供給される搬送波
の位相差（ＶＣＯ９に近い方の搬送波の位相を基準にし
て）は例えば図２のようになる。

【００６０】ｍ＝５であれば、周波数ｆ₀から±１０％
変化させれば、位相差は±１８０度まで変化することに
なる。このように位相差を設定した搬送波と受信信号を
各ミクサにより乗算した後の出力は、搬送波の周波数ｆ
_cと受信信号の周波数ｆ_ｓsの和と差に対応する成分
（ｆ_s±ｆ_c）となる。この出力信号には、搬送波の位
相が受信信号にそのまま加算される形になるので、この
出力信号を合成器１３により合成することにより、所定
の方向から到来する電波に対して同相合成することがで
きる。ここで各ミクサから合成器１３に至る線路の電気
長は全て同じであるとする。

【００６１】以上のような構成において、アンテナビー
ムを傾ける方向は、搬送波の周波数を変化させることに
より調整することができる。いま例えば、搬送波が周波
数ｆ₀の場合に全てのミクサ出力が同相であったとする
と、このときにはボアサイト（正面）方向にアンテナビ
ームが向き、搬送波の周波数をｆ₀から増やすか、減ら
すかするとアンテナビームはボアサイトから傾いてく
る。ビームの傾く方向は、各ミクサの出力の周波数成分
（ｆ_s±ｆ_c）の中のどちらを選択するかによって変化
する。

【００６２】例えば、移動体による衛星通信や衛星放送
受信を考え、半波長の素子間隔でアンテナ素子を配列
し、±６０度のビーム走査を行う場合、アンテナ素子間
の励振位相差は±１５０度程度にする必要があるが、本
発明の構成ではこれが容易に実現できる。合成器１３か
らの出力信号の中の所望の周波数成分（（ｆ_s±ｆ_c）
の中のどちらか）をフィルタ１５によって取り出す。こ
の信号をミクサ１７において、ＶＣＯ１９からの搬送波
と乗算を行い、フィルタ２１により所望の周波数成分、
例えばＩＦ（中間周波数）成分を取り出し受信機２３に
入力する。

【００６３】本発明に係る第１の実施例では、以下のよ
うな効果が期待できる。

【００６４】ＶＣＯ９の周波数の変化に対して、各アン
テナ素子に与える位相差を大きくできる。従って、ビー
ム走査角の範囲が大きくでき、衛星通信や衛星放送受信
において実用上非常に都合が良い。従来方法では、ビー
ムの走査範囲が狭かったが、本発明では素子間が狭いに
もかかわらずこのような問題はない。

【００６５】移相器を必要としないので非常に低コスト
でビーム走査アンテナを実現でき、またビーム方向の制
御がＶＣＯ９の電圧だけで行えるので、制御回路も簡単
に構成でき、民生用などの低価格なビーム走査アンテナ
を製作する上でメリットは大きい。

【００６６】ＶＣＯ９からの搬送波の伝搬線路の途中に
設けたフィルタを搬送波の周波数だけを通過させるよう
な特性にすることにより、ミクサから発生する不要反射
波、特に高調波成分を抑圧できる。ミクサから発生する
高調波成分が他のミクサに入力した場合に、たまたま受
信信号と同じ周波数成分となり出力され、受信信号に影
響を与えることが考えられる。搬送波電力は微弱な受信
信号に対して非常に大きく、搬送波の高調波が受信信号
を妨害することが十分考えられる。本発明の構成におい
て、このような問題が発生することなく、ＶＣＯ９から
の搬送波の周波数を自由に設定でき、設計上の自由度が
非常に高くなり、実用上有効である。

【００６７】ＶＣＯ９を制御する電圧とＶＣＯ１９を制
御する電圧Ｖは同じにできる。これは受信機に入力する
周波数を一定にする場合、ＶＣＯ９の周波数変化とＶＣ
Ｏ１９の周波数変化が同一になるためである。２つのＶ
ＣＯを同一の電圧（制御信号）で制御できるので、構成
が簡単になり都合が良い。また、ここで示したように最
終的にある一定の周波数になるようにすることは、受信
機の設計、製造を簡単化する上で都合が良い。例えば、
衛星放送の受信を考える場合、アンテナ、チューナ、受
像機が各々独立に構成されている場合が多い。このよう
に分離することにより、例えば固定受信用の衛星放送受
信セットを持っているユーザーにとっては、固定受信用
のアンテナをビーム走査アンテナに買い替えるだけで移
動体に搭載して使用できることになる。既存のシステム
を効率良く利用する上で非常に効果的である。

【００６８】２つのＶＣＯの周波数及び合成器において
動作する周波数は自由に設定できる。これらの周波数を
アンテナ素子で受信する信号の周波数よりも低く設定す
ることが可能であり、この場合、搬送波や信号の伝搬時
の電力損失の低減、合成時の振幅及び位相誤差の低減が
行える。また、合成器によって受信信号を合成する時
に、その周波数はＶＣＯの変化に応じて変化するが、こ
の合成のために必要な構成、例えば伝搬線路、合成器を
広帯域に動作させることは容易にできる。

【００６９】図１の構成を具体的に実現する例を以下に
示す。

【００７０】図３は、本発明に係る第１の実施例におけ
るビーム走査アンテナの断面図である。このアンテナは
４枚の誘電体基板３１、３３、３５及び３７を積層して
構成される。一番上の誘電体基板３１はレドームとして
用いており、アンテナを水分、熱、腐蝕、傷などの外部
環境による影響から保護するものである。第２層の誘電
体基板３３の上面にはアンテナ素子３９Ａ〜Ｘを設け
る。第３及び第４の誘電体基板３５及び３７によりトリ
プレート線路４３を形成し、ここにビーム走査アンテナ
の給電回路を形成する。第３の誘電体基板３５の上面及
び第４の誘電体基板３７の下面には地導体４１及び４５
を形成する。各誘電体基板における放射素子、地導体、
線路などは導体膜で形成され、これは写真エッチングな
どの技術等により容易に実現できる。

【００７１】図４は、本発明に係る第１の実施例におけ
るビーム走査アンテナを構成する誘電体基板３３の上面
図である。

【００７２】放射素子として円形のマイクロストリップ
アンテナを用いた例を示しており、各アンテナ素子３９
Ａ〜Ｘは２点給電型の円偏波アンテナである。各アンテ
ナ素子３９Ａ〜Ｘの給電点５１Ａ〜Ｘ及び５３Ａ〜Ｘは
同軸線路もしくはその他の線路により下部にある給電回
路に接続される。

【００７３】図５は、本発明に係る第１の実施例におけ
るビーム走査アンテナを構成する誘電体基板３７の上面
に形成された給電回路パターン図である。

【００７４】図４に示す給電点５１Ａ〜Ｘ及び５３Ａ〜
Ｘは、入力点６１Ａ〜Ｘ及び６３Ａ〜Ｘに各々接続され
ている。各アンテナ放射素子を円偏波励振するために、
入力点からの信号に線路長差により９０度の位相差を与
えて各々合成器６５Ａ〜Ｘにより合成される。ここで合
成器として、整合用の１／４波長変成器を含むＴ分岐を
用いた例を示しているが、ウィルキンソン型の合成器や
ハイブリッド結合器など他の方式の合成器（分配器）を
利用しても良い。合成後の円偏波出力信号は、モジュー
ル６７Ａ〜Ｘに入力される。

【００７５】このモジュール６７Ａ〜ＸにはＬＮＡが形
成され、信号の増幅が行われる。各ＬＮＡからの出力信
号は、線路により各々ミクサモジュール６９Ａ〜Ｘに入
力する。このミクサモジュール６９Ａ〜Ｘには、所望信
号以外を抑圧するフィルタとミクサ、場合によっては中
間周波数帯での増幅器を内蔵する。

【００７６】ＶＣＯ７１からの搬送波信号が、各ミクサ
モジュール６９Ａ〜Ｘへのもう１つの入力となる。搬送
波信号は線路を伝送され、分配器によりシリーズ給電さ
れていく。この線路の途中に、ＢＰＦ（バンドパスフィ
ルタ）７３Ａ〜Ｗを設ける。

【００７７】このＢＰＦ（バンドパスフィルタ）７３Ａ
〜Ｗは、搬送波の周波数変化分を考慮して、搬送波の周
波数成分だけ通過させる特性を有する。各ミクサモジュ
ール６９Ａ〜Ｘにおいて、受信信号と搬送波の乗算の結
果得られた出力信号は、合成器７５により合成される。
合成器７５はＴ分岐と整合線路で合成されているが、他
の方式でもかまわない。ここで、各ミクサモジュール６
９Ａ〜Ｘの出力点から合成器７５の最終的な出力までの
線路長（電気長）はすべて同じであるとする。

【００７８】受信信号を合成した出力はミクサモジュー
ル７７に入力され、ＶＣＯ８１からの搬送波信号と乗算
され、所定の周波数に変換される。ミクサモジュール７
７には、所定の周波数成分の信号だけを取り出すための
フィルタとミクサ、場合によっては増幅器を内蔵する。
最終的な出力信号は、出力点７９より図３に示す外部コ
ネクタ４７に接続され、このコネクタ４７を通して、受
信機やチューナ等に接続される。ＬＮＡやミクサ、ＶＣ
Ｏを動作させるための電力を供給するＤＣ線路８３、８
５、８７、８９及び９３が設けられており、各々外部端
子に接続され、電源に接続される。また、ＶＣＯ７１及
び８１の制御用の電圧となる信号は、共通の信号線９１
を通して外部端子に接続される。

【００７９】以上のような構成により、本発明に係る第
１の実施例のビーム走査アンテナを実現することができ
る。ここで、アンテナとして平面アンテナ、線路として
はマイクロストリップ線路やトリプレート線路などの平
面線路を用い、ミクサやＬＮＡなどをＭＭＩＣモジュー
ル化することにより、給電回路を含めたアンテナ全体を
小型かつ薄型に構成できる。移動体に搭載する上で非常
に効果があると言える。

【００８０】本発明に係る第１の実施例では、以下のよ
うな変更を行っても、同様な効果が期待できる。

【００８１】アンテナ、線路、給電回路、フィルタなど
の方式は実施例に示した方式に限定されるものではな
い。他の別の方式を用いても本発明の効果は同様であ
る。

【００８２】実施例では円偏波の場合についての構成例
を示したが、本発明は偏波に係わらず利用できる。周波
数帯についても制限なく利用できる。

【００８３】実施例では受信側に使用する例を説明した
が、送信側に用いても良い。送信側に使用する場合に
は、ＬＮＡの代わりにＨＰＡ（高出力増幅器）を用い、
合成器の代わりに分配器を用いる。この他に、各ミクサ
の入出力の信号の流れが逆になり、ミクサの乗算出力は
アンテナ素子の方向に向かって流れることになる。以上
の違い以外は、全く同じ構成により送信用のビーム走査
アンテナとして利用できる。

【００８４】各ミクサにおいて周波数変換された後に、
信号の減衰を補償するために中間周波数帯の増幅器を設
けても本発明の効果は同様である。また、搬送波につい
て、各ミクサへ入力する前に増幅器で増幅する場合につ
いても同様である。図１の構成の場合には、１つのＶＣ
Ｏから全てのアンテナ素子に対して搬送波が供給される
ので、その信号強度が減衰してしまう懸念があるが、こ
のような状況を避ける場合に増幅器を付加することは非
常に有効である。

【００８５】図６は本発明に係る第１の実施例を示すビ
ーム走査アンテナの他の実施例を示す構成図である。

【００８６】図１に示した本発明に係る第１の実施例で
は、ＶＣＯ９からの搬送波を分配するにあたりシリーズ
方式の分配方法を用いていた。この代わりに図６に示す
ように、パラレル方式の分配方法を用いても効果は同じ
である。ここでは、ＶＣＯ９からの搬送波を分配器９７
により分配し、各出力にフィルタ９９Ａ〜Ｗを通過させ
てから各ミクサに入力する。ここで搬送波が各ミクサに
至るまでの電気長をアンテナ素子間隔、ビーム走査幅な
どを考慮して、所定の値になるようにする。

【００８７】図７は本発明に係る第１の実施例を示すビ
ーム走査アンテナの他の実施例を示す構成図である。

【００８８】図１に示した本発明に係る第１の実施例で
は、２つのＶＣＯ９及び１９を用いていた。この代わり
に図７に示すように、ミクサ１７に入力する搬送波をＶ
ＣＯ９から共通に供給する方式を用いることができる。
この場合、フィルタ１５で取り出される周波数成分が
（ｆ_s−ｆ_c）であれば、ミクサ１７で乗算後の信号は
ｆ_sもしくは（ｆ_s−２ｆ_c）となり、フィルタ１５で
取り出される周波数成分が（ｆ_s＋ｆ_c）であれば、ミ
クサ１７で乗算後の信号はｆ_sもしくは（ｆ_s＋２
ｆ_c）となる。

【００８９】従って、フィルタ２１により、常に受信信
号と同じ周波数ｆ_sだけを取り出すことができる。ｆ_c
がどのように変化しても、フィルタ２１からの出力は精
度良くｆ_sに一致する。この出力を発振周波数が固定の
局部発振器１０１、ミクサ１０３とフィルタ１０５によ
り構成された周波数変換器により、所定の周波数帯に変
換し、受信機２３へ入力することができる。このような
構成にすることにより、ＶＣＯ９がただ１つだけとなる
ので、給電回路の構成を簡単化し、低コスト化の上でも
都合が良い。以上は受信側に使用する例を説明したが、
送信側に用いる場合についても前述したように信号の流
れる方向が変わり、合成器が分配器に変わる以外は全く
同じ構成で、同様の効果を持つビーム走査アンテナが実
現できる。

【００９０】図８は、本発明に係る第１の実施例を示す
ビーム走査アンテナの他の実施例を示す要部構成図であ
る。図１に示した本発明に係る第１の実施例では、ＶＣ
Ｏ９からの搬送波信号を直接各アンテナ素子に接続され
ているミクサに入力していたが、この代わりにＰＬＬ回
路（位相同期ループ回路）などにより搬送波信号を再発
生させて、ミクサに入力するようにしても良い。図８に
この場合の要部構成例を示す。ここでは、図１に示した
１アンテナ素子分、例えばアンテナ素子１Ｂを取り出し
て詳細に示している。図１の構成との違いは、ＶＣＯ１
０９から各アンテナ素子へ位相差をつけて分配された搬
送波の伝達線路の中にＰＬＬ回路１１５を挿入したこと
である。アンテナ素子１Ｂで受信した信号はＬＮＡ３Ｂ
に入力して増幅され、フィルタ５Ｂにより所望の周波数
成分が取り出される。この出力はアンテナ素子毎に設け
られたミクサ７Ｂに入力する。

【００９１】一方、ＶＣＯ１０９からの搬送波は線路の
途中にフィルタ１１１、１１３を設けたシリーズ方式の
分配系により、各ＰＬＬ回路へ所定の位相差を与えて入
力される。この位相差がＶＣＯ１０９の周波数によって
変化することは前述した原理と同様である。ＰＬＬ回路
１１５は、ＶＣＯ１１７、位相比較器１２１、ループフ
ィルタ１１９により構成されるループ系であり、ＶＣＯ
１１７の周波数及び位相がＰＬＬ回路に入力する回路の
周波数、位相と一致するように動作する。結果的にＶＣ
Ｏ１１７から発生する搬送波は、ＰＬＬ回路１１５に入
力される搬送波の周波数及び位相と一致して、ミクサ７
Ｂに入力される。従って、全く図１の構成での説明と同
様に、ＶＣＯ１０９の電圧を制御することでビーム方向
を変化させることができる。

【００９２】図８に示したような構成にすることによ
り、次のような効果がさらに期待できる。ＰＬＬ回路１
１５で搬送波を再発生させることにより、分配された搬
送波を利用するよりはＳ／Ｎ比の高い良好な信号をミク
サ７Ｂに入力することができる。

【００９３】従って、受信信号との乗算後の信号のＳ／
Ｎ比の劣化を極力防ぐことができる。これは受信に必要
なＳ／Ｎ比を得るために必要なアンテナ開口面積を小さ
くする上で重要であり、小型化ができるため移動体搭載
用アンテナとして非常に有効である。

【００９４】図９は、本発明に係る第２の実施例におけ
るビーム走査アンテナを構成する誘電体基板の上面図で
ある。同図において、水平方向をｙ方向とし、垂直方向
をｘ方向とし、紙面に対して垂直方向をｚ方向とする。

【００９５】本発明に係る第１の実施例では、直線配列
のアレーアンテナの場合について説明したが、これを２
次元に配列した場合にも本発明の構成は容易に適用でき
る。本発明に係る第２の実施例として、図９のように９
素子のアンテナを３×３の方形配列した場合の適用例に
ついて以下に説明する。ここでアンテナ素子１２７Ａ〜
Ｉは規則正しく（縦横にアンテナ素子が一直線上に並
ぶ、いわゆるマトリクス状に）配列されているものとす
る。

【００９６】図１０は、本発明に係る第２の実施例を示
す、ビーム走査アンテナの構成図であり、受信側に用い
た場合を例にして説明する。各アンテナ素子１２７Ａ〜
Ｉは各々ＬＮＡ１２９Ａ〜Ｉ、フィルタ１３１Ａ〜Ｉに
順次接続され、増幅され所望の周波数帯域の成分のみ取
り出された受信信号は各々ミクサ１３３Ａ〜Ｉに入力さ
れる。各ミクサにはＶＣＯ１３５からの搬送波信号が入
力され、各アンテナ素子に対応する受信信号と乗算され
る。ここで、搬送波は図９に示すように横（ｙ方向）に
配列された素子単位毎に分配され、各ミクサに対してシ
リーズ方式で分配される。

【００９７】この伝送線路の途中にフィルタ１３７Ｂ、
Ｃ、１３７Ｅ、Ｆ及び１３７Ｈ、Ｉが各々直列に接続さ
れている。このような構成で伝達される搬送波を受信信
号に乗算することにより、横に配列されたアンテナ素子
の受信信号の間に位相差を与え、それらを横に配列した
アンテナ素子毎に合成器１３９、１４１及び１４３で各
々合成することにより、図９のｙ−ｚ平面内でビームを
走査させる合成出力が得られる。その走査角はＶＣＯ１
３５で発生する周波数によって変化し、その周波数は電
圧Ｖ₁によって制御できる。

【００９８】以上、動作原理は第１の実施例で示したも
のと全く同様である。各合成器１３９、１４１及び１４
３の出力の中で所望の周波数成分を各々フィルタ１４
５、１４７及び１４９で取り出し、これを各々ミクサ１
５１、１５３及び１５５に入力する。ミクサ１５１、１
５３及び１５５では、ＶＣＯ１５７からの搬送波がシリ
ーズ方式で分配され入力される。

【００９９】ここでＶＣＯ１５７からの搬送波の伝送線
路の途中にフィルタ１５９及び１６１を挿入することに
より、縦（ｘ方向）のアンテナ素子間の励振位相を変化
させることができる。ミクサ１５１、１５３及び１５５
は合成器１６３により所定の位相差で合成される。従っ
て、ｘ−ｚ面内でビーム走査が行え、その走査角はＶＣ
Ｏ１５７を制御する電圧Ｖ₂によって決まる。合成器１
６３からの出力の中で所定の周波数成分をフィルタ１６
５により取り出し、ミクサ１６９においてＶＣＯ１６７
からの搬送波と乗算し、フィルタ１７１により所望の周
波数の合成受信信号出力が得られ、受信機１７３に入力
される。受信機１７３への入力の周波数を一定とするた
めには、ＶＣＯ１６７の制御電圧Ｖ₃を変化させる必要
があるが、この値はＶ₁、Ｖ₂が決まれば一意的に決定
される値である。

【０１００】以上のような構成により、方形配列アレー
アンテナにおいて、２次元的に自由にビームを走査する
ことが可能となる。フィルタを挿入することにより、搬
送波の隣接素子間における位相差を大きくできるので、
ビーム走査角度範囲も広くできる。また、ビーム方向の
制御が２つの電圧Ｖ₁、Ｖ₂だけで容易に行える。この
他、本発明に係る第２の実施例は、第１の実施例と同様
な効果があり、衛星通信や衛星放送受信を行う移動体搭
載アンテナとして、非常に有効である。また、第１の実
施例で説明した変更は、第２の実施例においても同様に
適用できる。

【０１０１】第２の実施例の具体的な実現例を以下に示
す。図１１は、本発明に係る第２の実施例におけるビー
ム走査アンテナの断面図である。ビーム走査アンテナは
６枚の誘電体基板１７５、１７７、１７９、１８１、１
８３、１８５を積層して構成する。誘電体基板１７５は
レドームである。誘電体基板１７７の上にはアンテナ素
子１２７Ａ〜Ｉを構成する。誘電体基板１７９と１８１
の間、及び誘電体基板１８３と１８５の間にトリプレー
ト線路を形成し、給電回路を作る。トリプレート線路を
構成するために地導体１８７、１８９及び１９１を各誘
電体基板の面に形成する。

【０１０２】各層の上下間の線路の接続は、同軸線路、
スルーホールなどを用いて接続される。先に示した図９
は、誘電体基板１７７の上面図である。アンテナ素子は
２点給電の円偏波アンテナである。

【０１０３】図１２は、本発明に係る第２の実施例にお
けるビーム走査アンテナを構成する誘電体基板１８１の
上面に形成された給電回路パターン図であり、図１３
は、本発明に係る第２の実施例におけるビーム走査アン
テナを構成する誘電体基板１８５の上面に形成された給
電回路パターン図である。図１２の給電回路はビームを
ｙ−ｚ面内で傾ける動作、図１３の給電回路はビームを
ｘ−ｚ面内で傾ける動作を主に行うと考えて良い。図１
２において、モジュール１９５Ａ〜Ｉには、図１０に示
したＬＮＡ１２９Ａ〜Ｉが各々構成されており、アンテ
ナ素子で受信した円偏波信号が増幅される。ミクサモジ
ュール１９７Ａ〜Ｉには、図１０に示したフィルタ１３
１Ａ〜Ｉ及びミクサ１３３Ａ〜Ｉが内蔵されている。こ
の各ミクサモジュールにおいて、受信信号とＶＣＯ１３
５からの搬送波が乗算されている。

【０１０４】ＶＣＯ１３５からの搬送波は分配器１９９
により横に配列されたアンテナ素子単位に分配され、そ
の後シリーズ方式で分配され各ミクサモジュールに入力
される。この線路の途中に、フィルタ１３７Ｂ、Ｃ、
Ｅ、Ｆ、Ｈ及びＩが形成されている。横に配列されたア
ンテナ素子毎に合成された出力信号は、各々ポート２０
１、２０３及び２０５から図１３の給電回路のポート２
０７、２０９及び２１１に各々接続される。

【０１０５】この各ポートからの信号は各々ミクサモジ
ュール２１５、２１７及び２１９に入力し、ＶＣＯ１５
７からの搬送波信号と乗算される。各ミクサモジュール
２１５、２１７及び２１９には、図１０に示したフィル
タ１４５、１４７及び１４９並びにミクサ１５１、１５
３、及び１５５が内蔵されている。ＶＣＯ１５７からの
搬送波信号は、伝送線路の途中に設けられたフィルタ１
５９、１６１により、所定の位相差が与えられる。

【０１０６】ミクサモジュール２１５、２１７及び２１
９からの出力信号はミクサモジュール２２１に入力し、
ＶＣＯ１６７の搬送波により周波数変換される。ミクサ
モジュール２２１には、図１０に示したフィルタ１６
５、１７１及びミクサ１６９が内蔵されている。ミクサ
モジュール２２１の出力は出力ポート２１３から図１１
に示す外部コネクタ１９３を通して受信機１７３と接続
される。

【０１０７】以上のような構成により、２次元的に自由
にビームを走査するアンテナが、小型かつ薄型に実現で
きる。なお、この実現例において、各モジュールやＶＣ
Ｏなどに電源を供給するＤＣ線路やＶＣＯの制御電圧を
与えるＤＣ線路、また、その外部入出力端子は図を簡単
にするため省略してある。

【０１０８】次に本発明に係る第３の実施例について説
明する。本発明に係る第３の実施例は、ビーム走査アン
テナの送受共用に関する。従来の移相器を用いたアレー
アンテナにおいては、送受共用を行うとする場合に以下
の２つの方法が考えられる。第１には、移相器を含めた
給電系を送信、受信とも共用して給電回路の根元におい
て分波器で送信と受信を分離するものであり、第２に
は、アンテナ素子のみ送受共用にして、移相器を含めた
給電回路を送信と受信とで分離するものである。

【０１０９】この第１の方法では、移相器を送受共用と
しており、送信と受信の周波数に差があるために送信と
受信とでアンテナのビーム方向が少し違ってしまうとい
う問題がある。特に利得が高く、ビームが鋭い場合には
重大な問題となる。

【０１１０】第２の方法では、給電回路を分離している
ので送信と受信とで最適なビーム走査が行えるが、移相
器が倍の数だけ必要になってしまいコスト上の問題が発
生し、また、移相器の制御も独立に行わなければならな
いといった複雑さもある。

【０１１１】本発明に係る第３の実施例では以上のよう
な問題点を解決することを目的とする。図１４は、本発
明に係る第３の実施例を示す、ビーム走査アンテナの構
成図である。ここでアンテナ素子２２３Ａ〜Ｄは直線配
列されているものとする。各アンテナ素子２２３Ａ〜Ｄ
の直後に分波器２２５Ａ〜Ｄが接続され、送信と受信の
信号が分離される。この分波器は、Ｔ分岐やサーキュレ
ータとバンドパスフィルタなどを組み合わせることによ
り構成される。分波器を設けたことにより、送信と受信
の給電回路が分離して構成される。

【０１１２】最初に、受信系の給電回路について説明す
る。受信系の給電回路は図１の構成とほぼ同じである。
分波器２２５Ａ〜Ｄから取り出した受信信号は、各々Ｌ
ＮＡ２２７Ａ〜Ｄに各々接続され、受信信号が低雑音特
性を維持した状態で増幅される。ＬＮＡの直後には、フ
ィルタ２３１Ａ〜Ｄ及びミクサ２３５Ａ〜Ｄが各々接続
される。ここでフィルタ２３１Ａ〜Ｄにおいては、受信
信号成分のみ取り出され各々ミクサ２３５Ａ〜Ｄに入力
する。ミクサ２３５Ａ〜Ｄでは各々のアンテナ素子で受
信した信号とＶＣＯ２４３からの搬送波（ＣＷ）が乗算
される。

【０１１３】ＶＣＯ２４３からの搬送波信号は受信用と
送信用に分配され、受信用のミクサ２３５Ｂ〜Ｄに至る
伝送線路の途中に遅延線路２３９Ｂ〜Ｄを設ける。搬送
波の分配はシリーズ方式である。このような構成によ
り、各ミクサ２３５Ａ〜Ｄまでに至る線路の電気長を変
えることができ、各ミクサに分配される搬送波はその周
波数によって位相を各々異なる値に設定できる。隣接す
るミクサ間に分配される搬送波の位相差は、遅延線路の
持つ周波数特性により周波数が高くなるにしたがって大
きくなることになる。搬送波の位相は、受信信号にその
まま加算される形になるので、各ミクサの受信出力信号
の中で所望の周波数成分をフィルタ２４７Ａ〜Ｄで取り
出し、これを合成器２５１により合成することにより、
所定の方向から到来する電波に対して同相合成すること
が可能になる。

【０１１４】ここで各ミクサから合成器に至る線路の電
気長は全て同じであるとする。以上のような構成によっ
て、受信周波数帯においてビームを傾ける方向は、搬送
波の周波数を変化させることにより制御することがで
き、実際にはＶＣＯ２４３の制御電圧Ｖを調整すること
により行われる。合成器２５１からの受信出力信号をミ
クサ２５５において、ＶＣＯ２４５からの搬送波と乗算
を行い、フィルタ２５９により所望の周波数成分、例え
ばＩＦ（中間周波数）成分を取り出し、受信機２６３に
入力する。

【０１１５】次に、送信系の給電回路について電波の伝
達される方向に従って説明する。送信器２６５からの送
信信号の所望の周波数成分をフィルタ２６１で取り出
し、ミクサ２５７に入力し、ＶＣＯ２４５からの搬送波
と乗算を行う。このミクサにより周波数変換された送信
出力は分配器２５３により分配され、各送信出力信号の
所望の周波数成分がフィルタ２４９Ａ〜Ｄにより取り出
された後に各々ミクサ２３７Ａ〜Ｄに入力される。ミク
サ２３７Ａ〜ＤにおいてＶＣＯ２４３からの搬送波が乗
算され、所望の周波数成分の乗算出力が各々フィルタ２
３３Ａ〜Ｄで取り出される。

【０１１６】ここでＶＣＯ２４３からの搬送波信号は受
信用と送信用に分配され、受信の場合と同様、送信用の
各ミクサに至る伝送線路の途中に遅延線路２４１Ｂ〜Ｄ
が設けられている。このような構成により、ミクサ２３
７Ｂ〜Ｄまでに至る線路の電気長を変えることができ、
各ミクサ２３７Ａ〜Ｄに分配される搬送波はその周波数
によって位相を各々異なる値に設定できる。隣接するミ
クサ間に分配される搬送波の位相差は、遅延線路の持つ
周波数特性により周波数が高くなるにしたがって大きく
なることになる。

【０１１７】搬送波の位相は送信信号にそのまま加算さ
れるかたちになるので、各アンテナ素子から放射される
送信信号の位相分布は搬送波の位相と同じになる。各ア
ンテナ素子から放射される前に、ＨＰＡ２２９Ａ〜Ｄに
より送信信号は増幅される。

【０１１８】以上にような構成により、送信周波数にお
いてビーム走査を行うことができる。その傾き角は、Ｖ
ＣＯ２４３の制御電圧Ｖにより調整することができる。
本発明に係る第３の実施例では、第１の実施例で示した
効果の他に以下のような効果が期待できる。

【０１１９】送信と受信で独立の給電回路により最適の
位相分布を各アンテナ素子に設定できるので、送信と受
信のビーム走査角を完全に一致させることができる。こ
れは、送信と受信で別個に設けられている遅延線路のＶ
ＣＯに対する位相の変化が、送信と受信の周波数に対し
て同じ方向にビームを向ける各々の位相分布になるよう
に設定するだけで実現できる。送受のビーム方向がずれ
ることがないので、高利得が要求され、ビーム幅が狭く
なる衛星通信用のアンテナなどに利用する上で非常に都
合が良い。

【０１２０】ビーム走査のために移相器などが必要な
く、給電回路は非常に簡単であり、低コスト化に有効で
ある。ただ１つのＶＣＯ２４３の周波数を変化させるだ
けで送受のビーム方向を同時に制御でき、ビーム走査の
ための制御系が非常に簡単になる。従来の移相器を送受
別個に設けた場合などは、送受の移相器を別々に制御す
る煩わしさがあったので、本発明に係る第３の実施例の
構成は効果が大きい。

【０１２１】なお、以下のような変更を行っても本発明
の効果は同様である。フィルタの位置などは、図１４に
示す例の限りではない。また、ミクサの前後に増幅器を
付加して、ミクサによる電力損失を補償するような構成
も考えられる。

【０１２２】遅延線路２３９Ｂ〜Ｄ、２４１Ｂ〜Ｄの代
わりにフィルタを利用するか、遅延線路にフィルタを付
加するような構成にしても良い。フィルタを挿入したこ
とにより隣接するミクサ間に供給される搬送波の電気長
の差を大きくとることができるので、その位相差も大き
くできる。従って、ＶＣＯ２４３の周波数の変化幅が小
さくてもビーム走査角を大きくとることもできる。ま
た、ここでフィルタが周波数の変化幅を考慮して、搬送
波の周波数だけが通過するような特性を持たせることに
より、各ミクサからの不要な反射波、特に高調波成分を
抑圧するように構成することが可能であり、他のアンテ
ナ素子の送信、受信信号への悪影響を防ぐことができ、
実用上都合が良い。

【０１２３】次に本発明に係る第４の実施例について以
下に説明する。受信を例にとって説明するが、前述の実
施例と同様に、送信の場合にも基本的に同じ構成で本発
明は実施できる。図１５は、本発明に係る第４の実施例
を示す、ビーム走査アンテナの構成図である。ここでア
ンテナ素子２７１Ａ〜Ｘは直線上に配列されており、各
アンテナ素子はＬＮＡ２７３Ａ〜Ｘに各々接続されてい
る。ＬＮＡにより、受信信号が低雑音特性を維持した状
態で増幅される。各々のＬＮＡの直後に、フィルタ２７
５Ａ〜Ｘ及びミクサ２７７Ａ〜Ｘを各々接続する。フィ
ルタ２７５Ａ〜Ｘにおいて、受信信号成分のみが取り出
される。ミクサ２７７Ａ〜Ｘでは、各々のアンテナ素子
で受信した信号とＶＣＯ（電圧制御発振器）２７９から
の搬送波（ＣＷ）が乗算される。

【０１２４】ここでＶＣＯ２７９は、他の手段（制御方
法）により周波数が変換できる発振器であれば他の方式
の発振器を用いても良い。ＶＣＯ２７９から、各ミクサ
に至る伝送線路の長さは同じ（電気長が同じ）であり、
各ミクサ２７７Ａ〜Ｘに搬送波が同相で供給される。こ
のミクサにより周波数変換された受信信号（変換される
周波数はＶＣＯ２７９の周波数により変化する）は、遅
延線路２８３Ｂ〜Ｘを直列に接続した、シリーズ方式の
合成器により合成される。

【０１２５】ここで、遅延線路により各アンテナ素子で
受信した信号は各々の位相差で合成されることになる。
結果的に、アンテナ全体がその位相分布に応じてビーム
方向を傾けることになる。そのビームの傾き角は遅延線
路を通過する周波数により変化することになり、ビーム
走査角はＶＣＯ２７９の周波数を変化させることにより
制御できる。

【０１２６】合成された受信信号は、その所望周波数成
分をフィルタ２８５で取り出し、ミクサ２８７において
ＶＣＯ２８１からの搬送波と乗算を行い、所望の周波数
成分をフィルタ２８９で取り出すことにより、所望の周
波数の中間周波数に変換された合成出力が得られる。こ
れを受信機２９１に入力することにより、受信が行われ
る。以上のような構成により、ＶＣＯ２７９の周波数を
電圧Ｖで変化させるだけの簡単な手段により、ビームを
走査するアンテナを実現できる。

【０１２７】また、ここで受信機２９１へ入力する合成
出力の周波数を一定にするために必要なＶＣＯ２８１の
周波数はＶＣＯ２７９の周波数により一意的に決定され
るので、２つのＶＣＯは同一の電圧Ｖで制御させること
ができ、制御系の構成を簡単にできる。効果として、以
上のようなものの他、第１の実施例で示したような効果
も期待できる。

【０１２８】また、本発明に係る第４の実施例におい
て、遅延線路を２８３Ｂ〜Ｘにフィルタを付加するか、
もしくは遅延線路の代わりにフィルタを用いることによ
り、周波数の変化に対して各アンテナ素子に励振される
位相差を大きくすることができるので、ＶＣＯ２７９の
簡単化、広角のビーム走査に対して有効である。これは
移動体搭載用のアンテナとして高機能化、低コスト化に
つながるので、効果的である。

【０１２９】また、ここで付加したフィルタを、ミクサ
により周波数の変動を考慮して、所望の周波数成分のみ
を通過させるような特性に設定することにより、不要な
反射波、高調波などを抑圧できるので都合が良い。この
場合、ミクサ２８７の前に接続されるフィルタ２８５を
取り除いたり、簡単化することができ、全体の構成を簡
単にすることができる。

【０１３０】さらに、搬送波を各ミクサ２７７Ａ〜Ｘに
同相で供給するのではなく、第１の実施例で示したよう
に搬送波の伝搬線路の途中に遅延線路もしくはフィルタ
を設けてシリーズ給電し、搬送波を各ミクサにある位相
差を付けて供給する方法をとっても良い。この場合、ア
ンテナ素子間の位相差は、搬送波による位相差と分配器
（合成器）による位相差の合成として設定できるので、
アンテナ素子間の位相差を大きくすることができる。こ
れは、ビームを大きく傾ける上で都合が良い。また、Ｖ
ＣＯ２７９の周波数の制御幅を小さくできるので、精度
の良い周波数制御やＶＣＯの低コスト化に都合が良い。
さらに、アンテナ素子間の位相差の設定は、搬送波と信
号の２つの独立な位相差により決められるので、設計の
自由度が増し有効である。

【０１３１】次に本発明に係る第５の実施例について以
下に説明する。図１６は、本発明に係る第５の実施例を
示す、ビーム走査アンテナの構成図である。本実施例は
送信、受信のどちらにも適用できるが、前実施例と同様
に受信の場合について例をあげて説明する。アンテナ素
子２９５Ａ〜Ｉは図１８に示すように方形配列されてお
り、各アンテナ素子にはＬＮＡ２９７Ａ〜Ｉが各々接続
されている。ＬＮＡにより受信信号は低雑音特性を維持
した状態で増幅される。ＬＮＡの直後には、フィルタ２
９９Ａ〜Ｉ及びミクサ３０１Ａ〜Ｉが各々接続される。
ここでフィルタ２９９Ａ〜Ｉにおいて、受信信号成分の
みが取り出される。

【０１３２】ミクサ３０１Ａ〜Ｉでは、各々のアンテナ
素子で受信した信号と搬送波が乗算されるが、この搬送
波はＶＣＯ３０７からの搬送波とＶＣＯ３１５からの搬
送波を各々ミクサ３０５Ａ〜Ｉで乗算し、所望の成分を
各々フィルタ３０３Ａ〜Ｉで取り出したものである。各
々の搬送波は、遅延線路３０９Ｂ、Ｃ、３１１Ｅ、Ｆ、
３１３Ｈ、Ｉ、３１７、３１９を通過することにより所
定の位相差が与えられ、各ミクサに分配される。各ミク
サ３０５Ａ〜Ｉでの出力信号の位相は、２つの搬送波の
位相成分を合成したもの（２つの位相の和または差とな
る）であり、この位相は各アンテナ素子に対する励振位
相となる。

【０１３３】この実施例では、ＶＣＯ３０７からの搬送
波は、ｘ−ｚ平面内（図１８において、垂直方向のｘ軸
と紙面に垂直な面内）でビームの方向を傾けるために縦
方向に並んだアンテナ素子に対して位相差を与え、ＶＣ
Ｏ３１５からの搬送波はｙ−ｚ平面内（図１８におい
て、水平方向のｙ軸と紙面に垂直な面内）でビームの方
向を傾けるために横方向に並んだアンテナ素子に対して
位相差を与えるものである。各ＶＣＯの周波数を変化さ
せることにより、各遅延線路のもつ周波数特性によって
位相差が変化し、これによりビーム走査を行うことがで
きる。

【０１３４】縦と横に並んだアンテナ素子間の励振位相
は、２つのＶＣＯにより独立に制御できるので、任意の
方向へビームを傾けることが可能となる。ミクサ３０１
Ａ〜Ｉにおいて受信信号と所定の位相差をもった搬送波
を乗算した出力信号の中で、所定の周波数成分（入力の
２つの信号の周波数の和もしくは差に対応する成分）が
フィルタ３２１Ａ〜Ｉにより取り出され、合成器３２３
において合成される。

【０１３５】合成器３２３からの出力信号はミクサ３２
７においてＶＣＯ３２５からの搬送波と乗算され、フィ
ルタ３２９において所望の周波数成分が取り出される。
受信機３３１に入力する信号の周波数を一定にするため
に、ＶＣＯ３０７とＶＣＯ３１５で発生する周波数か
ら、ＶＣＯ３２５の出力する周波数を設定する。ここで
ＶＣＯ３２５の周波数を制御する電圧Ｖ_３は、ＶＣＯ３
０７の周波数を制御する電圧Ｖ_１とＶＣＯ３１５の周波
数を制御する電圧Ｖ_２から容易に決定できる。以上のよ
うな構成により、２次元的にビームを走査することがＶ
ＣＯの電圧を変えるだけの簡単な方法により実現でき
る。

【０１３６】本発明に係る第５の実施例では、以下のよ
うな効果が期待できる。移相器を必要とせず、２次元の
ビーム走査を行うアンテナが非常に低コストに実現でき
る。制御するのはＶＣＯの電圧だけであるので、制御回
路も簡単に構成でき、民生用など低価格なビーム走査ア
ンテナを製作する上でメリットは大きい。

【０１３７】２次元のビーム走査を行うための位相情報
を１つの搬送波に合成して、信号と乗算を行うことによ
り、受信信号自体はただ１つのミクサを通過するだけで
ある。一般的な考え方により、縦方向のビーム走査と横
方向のビーム走査のために各々搬送波と別々に乗算する
ような構成にした場合には、２つのミクサを通過しなけ
ればならなく、その通過時の電力損失が問題になり、時
にはＳ／Ｎ比が劣化することもある。

【０１３８】このような場合には、その損失の影響を小
さくするためにＬＮＡにおける増幅度を大きくしたり、
ＬＮＡを多段にしたりすることが必要である。しかし、
第５の実施例で示した構成の場合には、ただ１つのミク
サを通過させるだけであるから、電力損失も比較的小さ
く、ＬＮＡの構成も簡単で良い。２次元のビーム走査が
可能になるにもかかわらず、受信信号の損失に関しては
一次元のビーム走査を行う場合と同等の特性を維持でき
る利点がある。

【０１３９】この他、前実施例で示したものと同様の効
果が得られる。例えば、遅延線路の代わりにフィルタを
用いたり、遅延線路にフィルタを付加したりすることに
より、ＶＣＯの周波数の変化が小さくてもビーム走査角
が大きくできたり、ミクサで発生する不要な反射高調波
を抑圧できる利点がある。

【０１４０】図１６の構成を具体的に実現する例を以下
に示す。図１７は、本発明に係る第５の実施例における
ビーム走査アンテナの断面図である。このアンテナは６
枚の誘電体基板３３５、３３７、３３９、３４１、３４
３及び３４５を積層して構成される。一番上の誘電体基
板３３５はレドームとして用いており、アンテナを水
分、熱、腐蝕、傷などの外部環境による影響から保護す
るものである。第２層の誘電体基板３３７の上面にはア
ンテナ放射素子を設ける。第３及び第４の誘電体基板３
３９、３４１によりトリプレート線路３４９を形成し、
ここにビーム走査アンテナの給電回路を形成する。第３
の誘電体基板３３９の上面及び第４の誘電体基板３４１
の下面には地導体３４７、３５１を形成する。さらに、
第５及び第６の誘電体基板３４３、３４５によりトリプ
レート線路３５３を形成し、搬送波の分配回路を形成す
る。第５の誘電体基板３４３の上面及び第６の誘電体基
板３４５の下面には地導体３５１、３５５（地導体３５
１は上部トリプレート線路３４９に対応するものとして
共用される）を形成する。各誘電体基板における放射素
子、地導体、線路などは導体膜で形成し、これは写真エ
ッチングなどの技術等により容易に実現することができ
る。

【０１４１】図１８は、本発明に係る第５の実施例にお
けるビーム走査アンテナを構成する誘電体基板３３７の
上面図である。放射素子として円形マイクロストリップ
アンテナの例を示し、各アンテナ素子２９５Ａ〜Ｉは直
線偏波用の円形パッチアンテナである。給電点３６１Ａ
〜Ｉは同軸線路もしくはその他の線路により下部にある
トリプレート線路３４９に接続される。

【０１４２】図１９は、本発明に係る第５の実施例にお
けるビーム走査アンテナを構成する誘電体基板３４１の
上面に形成された給電回路パターン図である。ここで図
１８の給電点３６１Ａ〜Ｉは入力点３６５Ａ〜Ｉに各々
接続されている。各アンテナ素子からの受信信号はモジ
ュール３６９Ａ〜Ｉに入力される。このモジュールには
ＬＮＡが形成され、信号の増幅が行われる。各モジュー
ルからの出力信号は、線路により各々ミクサモジュール
３６７Ａ〜Ｉに入力する。このミクサモジュールには、
所望信号以外を抑圧するフィルタとミクサ、場合によっ
ては中間周波帯での増幅器を内蔵する。このミクサモジ
ュールのもう一方の入力信号は、入力点３７１Ａ〜Ｉか
らの搬送波信号である。この搬送波には所定の位相差が
つけられており、各ミクサモジュールにおいて受信信号
にこの位相差が加えられる。

【０１４３】各ミクサモジュールからの出力信号は電力
合成器（図１９の例では、３電力合成器の出力をさらに
電力合成器で合成している）において合成され、出力点
３７３より図１７に示す同軸線路３５７を介してコネク
タ３５９に出力される。同軸線路３５７はスルホールな
どを用いて構成することもできる。この合成回路におい
て、各ミクサモジュールから出力点３７３までの線路長
（電気長）は全て同一であるものとする。これは、この
合成回路の給電線路を通過する電波の周波数が変化して
も、常に同相合成されるようにするためである。

【０１４４】図２０は、本発明に係る第５の実施例にお
けるビーム走査アンテナを構成する誘電体基板３４５の
上面に形成された搬送波の分配回路パターン図である。
この分配回路では、ＶＣＯ３０７及びＶＣＯ３１５から
の搬送波信号に所定の位相差を与えて、各アンテナ素子
に分配する。ｘ軸方向のアンテナ素子間の位相差はＶＣ
Ｏ３０７からの搬送波により生じさせ、ｙ軸方向のアン
テナ素子間の位相差はＶＣＯ３１５からの搬送波により
生じさせ、この２つの搬送波はミクサモジュール３７７
Ａ〜Ｉに入力され、２つの搬送波が合成される。

【０１４５】このミクサモジュールには、所望信号以外
を抑圧するフィルタとミクサ、場合によっては中間周波
帯での増幅器を内蔵する。各ミクサモジュール３７７Ａ
〜Ｉで出力された信号は入力点３７９Ａ〜Ｉに伝達さ
れ、上層の給電回路（図１９）における入力点３７１Ａ
〜Ｉに同軸線路もしくはスルホールを利用して各々接続
される。各ＶＣＯからの搬送波は、シリーズ方式の分配
器により分配され、その線路の途中にフィルタを設けて
いる。

【０１４６】ＶＣＯ３０７からの搬送波の分配回路にお
いてはフィルタ３０９Ｂ及びＣ、３１１Ｅ及びＦ、３１
３Ｈ及びＩが設けられており、アンテナ素子がｘ軸方向
に等間隔に配列されていれば、これらのフィルタは全く
同じものを用いることができる。同様にＶＣＯ３１５か
らの搬送波の分配回路においてはフィルタ３１７及び３
１９が設けられており、アンテナ素子がｙ軸方向に等間
隔に配列されていれば、これらのフィルタは全く同じも
のを用いることができる。

【０１４７】このような構成により、各ＶＣＯから各ミ
クサモジュールに至るまでの電気長を各アンテナ素子に
対応する所定の設計値に設定することにより、ＶＣＯの
周波数変化によって各アンテナ素子に所定の位相差とし
た搬送波を与えることができる。以上のような構成によ
り、２次元のビーム走査を自由に行うアンテナを実現す
ることができる。

【０１４８】ここでアンテナとして平面アンテナ、線路
としてマイクロストリップ線路やトリプレート線路など
の平面線路を用い、ミクサやＬＮＡなどをＭＭＩＣモジ
ュール化することにより、給電回路を含めたアンテナ全
体を小型かつ薄型に構成できる。従って、移動体に搭載
する上で非常に効果があると言える。なお、この具体的
な実現例において、図１６に示したＶＣＯ３２５及びそ
の乗算のための構成（ミクサ３２７とフィルタ３２９）
以降はこれまでの実施例で説明した内容と同様であり、
説明の簡単化のため省略している。また、各ＶＣＯ、モ
ジュール等における電源、制御信号などのためのＤＣ線
路についても省略している。

【０１４９】本発明に係る第５の実施例では、以下のよ
うな変更を行っても同様な効果が期待できる。

【０１５０】アンテナ、線路、給電回路、フィルタなど
の方式は実施例に示した方式の限りではない。他の別の
方式を用いても本発明の効果は同様である。実施例では
直線偏波の場合についての構成例を示したが、円偏波な
ど他の偏波にも利用できる。周波数帯についても制限な
く利用できる。

【０１５１】実施例では受信を例にとって説明したが、
送信の場合にも利用できる。送信の場合には、ＬＮＡの
代わりにＨＰＡ（高出力増幅器）を用い、合成器を分配
器とする。この他に、各ミクサの入出力の信号の流れが
逆になり、ミクサの乗算出力はアンテナ素子の方向に向
かって流れることになる。以上の違い以外は、全く同じ
構成により送信用のビーム走査アンテナとして利用でき
る。

【０１５２】各ミクサにおいて周波数変換された後に、
信号の減衰を補償するために中間周波帯の増幅器を設け
ても本発明の効果は同様である。また、搬送波につい
て、各ミクサへ入力する前に増幅器で増幅する場合につ
いても同様である。図１６の構成の場合には１つのＶＣ
Ｏから全てのアンテナ素子に対して搬送波が供給される
ので、その信号強度が減衰してしまう懸念があるが、こ
のような状況を避ける場合に、増幅器を付加することは
非常に有効である。

【０１５３】２つの搬送波を乗算した後に所望の周波数
成分を取り出すためのフィルタにおいて、入力の２つの
信号の和または差のどちらを取り出すようなものであっ
ても本発明の効果は同じである。設計の自由度が高いと
言える。

【０１５４】ＶＣＯからの搬送波を分配するにあたりシ
リーズ方式の分配方法を用いているが、この代わりにパ
ラレル方式の分配方法を用いても効果は同じである。

【０１５５】アンテナ素子の配列方法として方形配列の
場合の例を示したが、この他にも三角形配列、円形配列
などで２次元のビーム走査を行う場合についても適用で
きる。また、アンテナ素子は必ずしも平面上に配列して
いる必要はなく、球面上にアンテナ素子を配列したコン
フォーマルアンテナにおいても本発明は適用できる。

【０１５６】次に本発明に係る第６の実施例について説
明する。図２１は、本発明に係る第６の実施例を示す、
ビーム走査アンテナの構成図である。本発明に係る第６
の実施例は受信と送信のどちらの場合にも適用できる
が、図２１の例では受信の場合について説明する。ここ
でアンテナ素子３９５Ａ〜Ｄは空間的に任意に配列され
ており、各アンテナ素子には、ＬＮＡ３９７Ａ〜Ｄ、フ
ィルタ３９９Ａ〜Ｄ及びミクサ４０１Ａ〜Ｄが順次各々
接続されている。ここで、ＬＮＡにおいては受信信号の
増幅を行い、フィルタにおいては所望の受信信号のみを
取り出すように動作する。ミクサにおいては、各受信信
号と局部発振器４０９からの搬送波が乗算される。局部
発振器４０９の周波数は固定であるとする。

【０１５７】局部発振器４０９からの搬送波は分配器４
１１で分配され、各々分配された搬送波は可変移相器４
１３、４１５、４１７及び４１９により所定の位相差が
与えられ、各々のミクサへ入力される。この搬送波の位
相は、受信信号と各ミクサで乗算することにより、受信
信号に加えられる形となる。従って、各アンテナ素子３
９５Ａ〜Ｄに所定の位相量を設定することができ、任意
の方向へビームを向けることが可能となる。ミクサ４０
１Ａ〜Ｄからの出力信号の中で所望の周波数成分をフィ
ルタ４０３Ａ〜Ｄで各々取り出し、合成器４０５により
合成し、Ｓ／Ｎ比の高い受信信号を合成する。この合成
器４０５からの出力信号は受信機４０７に入力される。

【０１５８】以上のような構成により、任意の方向へビ
ーム走査を行うビーム走査アンテナが実現できる。本発
明に係る第６の実施例には、以下のような効果が期待で
きる。

【０１５９】ビーム方向の制御を行う移相器などのコン
ポーネントを一か所に集中的に配置することができる。
従来の移相器によるビーム走査アンテナの場合には、移
相器に受信したＲＦ信号を通過させているために、移相
器だけを一か所に集中することが難しかった。これは、
ＲＦ線路の配線上の問題や線路長を長くしなければなら
ないために生ずる電力損失などのためである。しかし、
本発明の実施例では、可変移相器による設定位相を搬送
波に与えているので、搬送波のＳ／Ｎは一般に非常に大
きくできるため、搬送波の電力損失やＳ／Ｎの劣化は受
信信号に影響を与えず、移相器を一か所に集中的に配置
することが可能である。

【０１６０】移相器などビーム走査の制御系（電源など
も含む）を一か所に集中的に配置することによりこれら
の制御系の構成を簡単にすることができる。例えば、Ｍ
ＭＩＣ化などにより、全ての移相器とその制御回路を１
つのチップにモジュール化でき、製造工程を簡単にした
り、低コスト化する上で都合が良い。また、制御系が集
中的に配置されていることにより、最も故障が発生しや
すいと考えられる制御系の故障時の対応が簡単に行える
利点がある。

【０１６１】搬送波の周波数は固定されている。従っ
て、一気に所望の周波数帯の中間周波数へ受信信号を変
換できる。局部発振器はただ１つのみで構成でき、その
周波数も固定されているので給電系の構成が簡単にな
る。また、ミクサ以降の中間周波数も固定されることに
なるので、所望周波数成分を取り出すためのフィルタを
狭帯域なバンドパスフィルタにできる。これは、受信信
号が不要な他の帯域の信号成分からの妨害を除去する上
で都合が良く、雑音を抑圧する上でも有効である。

【０１６２】本発明に係る第６の実施例では以下のよう
な変更を行っても本発明の効果は同様に期待できる。

【０１６３】実施例では受信を例にとり説明したが、送
信の場合にも同様の構成で実現できる。送信の場合に
は、ＬＮＡの代わりにＨＰＡ、合成器の代わりに分配
器、受信機の代わりに送信機を用いることになる。ま
た、信号の流れる向きが逆になり、例えばミクサにおい
ては、送信機側からの送信信号と搬送波信号が乗算さ
れ、各アンテナ素子から放射されることになる。また、
本発明は送受共用のビーム走査アンテナとしても利用で
きる。

【０１６４】フィルタや増幅器の配置はこの実施例の限
りではない。例えば、Ｓ／Ｎ比の劣化を防ぐなどの理由
により、中間周波帯において増幅器を設けたり、搬送波
信号を増幅するための増幅器を設けるようにしてもかま
わない。

【０１６５】実施例では、搬送波が分配器４１１により
分配されるパラレル方式の給電方法を用いていたが、こ
の代わりにシリーズ方式で給電する方法を用いても良
い。この場合、アンテナ素子が等間隔で直線配列されて
いれば、全く同じ移相器を直列に接続することになる。
移相器が全て同一になり、全て同じように制御すること
になるので、構成、制御が著しく簡単化される。

【０１６６】搬送波の分配を等分配するのではなく、所
定の分配比により分配することができる。これは搬送波
の線路長の違いによる搬送波信号の減衰を補償する上で
都合が良い。

【０１６７】次に本発明に係る第７の実施例について説
明する。

【０１６８】図２２は、本発明に係る第７の実施例を示
す、ビーム走査アンテナの構成図であり、図２３は、本
発明に係る第７及び次の第８の実施例を示す、ビーム走
査アンテナのアンテナ素子の配列を示す配置図である。

【０１６９】本発明に係る第７の実施例は送信、受信の
どちらにも適用できるが、前実施例と同様に受信の場合
について例をあげて説明する。ここでアンテナ素子４３
１Ａ〜Ｄ、４３３Ａ〜Ｄ、４３５Ａ〜Ｄ及び４３７Ａ〜
Ｄは、図２３に示すように方形配列されており、各アン
テナ素子にはＬＮＡ４４７Ａ〜Ｄ、４４９Ａ〜Ｄ、４５
１Ａ〜Ｄ及び４５３Ａ〜Ｄ、並びにミクサ４５７Ａ〜
Ｄ、４５９Ａ〜Ｄ、４６１Ａ〜Ｄ及び４６３Ａ〜Ｄが順
次各々接続されている。

【０１７０】ここでＬＮＡにおいては受信信号の増幅を
行い、ミクサにおいては各受信信号と局部発振器４６７
からの搬送波が乗算される。局部発振器４６７の周波数
は固定であるとする。局部発振器４６７からの搬送波は
分配器４６９で４分配され、各々の分配された搬送波は
可変移相器４３９、４４１、４４３及び４４５により所
定の位相差が与えられる。ここで可変移相器４３９から
出力される搬送波信号はミクサ４５７Ａ〜Ｄに同相で伝
達され、可変移相器４４１から出力される搬送波信号は
ミクサ４５９Ａ〜Ｄに同相で伝達され、可変移相器４４
３から出力される搬送波信号はミクサ４６１Ａ〜Ｄに同
相で伝達され、可変移相器４４５から出力される搬送波
信号はミクサ４６３Ａ〜Ｄに同相で伝達される。

【０１７１】搬送波の位相は、各ミクサで受信信号と乗
算されることにより受信信号にその位相が加えられるこ
とになるので、可変移相器４３９、４４１、４４３及び
４４５により設定される位相は、縦に並んだアンテナ素
子間に励振位相を与えることになる。従って、この段階
でｘ−ｚ平面内（図２３において、垂直方向のｘ軸と紙
面に垂直な面内）でのビーム走査が可能となる。各ミク
サからの乗算出力は縦に配列されたアンテナ素子毎に合
成される。

【０１７２】従って、ミクサ４５７Ａ、４５９Ａ、４６
１Ａ、４６３Ａからの受信出力は合成器４５５Ａによ
り、ミクサ４５７Ｂ、４５９Ｂ、４６１Ｂ、４６３Ｂか
らの受信出力は合成器４５５Ｂにより、ミクサ４５７
Ｃ、４５９Ｃ、４６１Ｃ、４６３Ｃからの受信出力は合
成器４５５Ｃにより、ミクサ４５７Ｄ、４５９Ｄ、４６
１Ｄ、４６３Ｄからの受信出力は合成器４５５Ｄにより
各々合成される。各合成器からの出力信号は可変移相器
４６５Ａ〜Ｄに入力し、所定の位相量が設定される。

【０１７３】この位相量は、横に配列されたアンテナ素
子間に位相差を与えるので、ｙ−ｚ平面内（図２３にお
いて、水平方向のｙ軸と紙面に垂直な面内）でのビーム
走査が可能となる。各可変移相器４６５Ａ〜Ｄからの出
力信号は合成器４７１により合成され、Ｓ／Ｎ比の高い
信号が得られることになる。この合成器４７１からの出
力信号は受信機４７３に入力される。以上のような構成
により、任意の方向へビームを向けることが可能とな
る。

【０１７４】なお、この実施例の説明において、ＬＮＡ
やミクサの前後に所望の周波数成分の信号を取り出すた
めのフィルタが必要になるが、これらのフィルタの配置
は前述した実施例とほぼ同様であるので、説明を簡単に
するため構成図から省略した。

【０１７５】本発明に係る第７の実施例には、第６の実
施例で示した効果の他に以下のような効果が期待でき
る。

【０１７６】従来方法による移相器を用いたビーム走査
アンテナでは、各アンテナ素子毎に移相器が必要であっ
たが、本発明の構成では従来例に比較して移相器数を低
減できるので、アンテナの低コスト化に非常に有効であ
る。例えば、縦ｍ列、横ｎ列の方形配列のアレーアンテ
ナの場合、従来方法ではｍ×ｎ個の移相器が必要であっ
たが、本発明の構成ではｍ＋ｎ個となる。アンテナ素子
数が多ければ多いほど、本発明と従来例の移相器数の差
が大きくなり、本発明に係る第７の実施例はアンテナ素
子数が多いほど効果が大きいと言える。

【０１７７】前実施例と同様、ビーム方向の制御を行う
移相器などのコンポーネントを一か所に集中的に配置す
ることができる。特に、この実施例ではｘ−ｚ面内でビ
ーム走査を行うための制御系と、ｙ−ｚ面内でビーム走
査を行うための制御系を別個に集中的に配置することが
できる。従って、制御系の構成や製造工程を簡単にする
上で非常に有効である。

【０１７８】次に本発明に係る第８の実施例について説
明する。

【０１７９】図２４は、本発明に係る第８の実施例を示
す、ビーム走査アンテナの構成図である。

【０１８０】前実施例と同様に受信の場合について説明
する。ここでアンテナ素子４３１Ａ〜Ｄ、４３３Ａ〜
Ｄ、４３５Ａ〜Ｄ及び４３７Ａ〜Ｄは、図２３に示すよ
うに方形配列されており、各アンテナ素子にはＬＮＡ４
８１Ａ〜Ｄ、４８３Ａ〜Ｄ、４８５Ａ〜Ｄ及び４８７Ａ
〜Ｄ、並びにミクサ４９７Ａ〜Ｄ、４９９Ａ〜Ｄ、５０
１Ａ〜Ｄ及び５０３Ａ〜Ｄが順次各々接続されている。

【０１８１】ここでＬＮＡにおいては受信信号の増幅を
行い、ミクサにおいては各受信信号と搬送波が乗算され
る。ここで搬送波として、局部発振器４７９からの搬送
波と局部発振器４９１からの搬送波がミクサ５１３Ａ〜
Ｄ、５１５Ａ〜Ｄ、５１７Ａ〜Ｄ及び５１９Ａ〜Ｄにお
いて乗算され、その乗算出力がミクサ４９７Ａ〜Ｄ、４
９９Ａ〜Ｄ、５０１Ａ〜Ｄ及び５０３Ａ〜Ｄへ各々入力
される。各々の搬送波には、各アンテナ素子の配列され
た位置に応じた所定の位相が与えられており、ミクサ４
９７Ａ〜Ｄ、４９９Ａ〜Ｄ、５０１Ａ〜Ｄ及び５０３Ａ
〜Ｄでの乗算により各アンテナ素子で受信された信号に
位相差が設定される。

【０１８２】各アンテナ素子の位置に応じた位相を搬送
波に設定するための構成については以下の通りである。
局部発振器４７９からの搬送波は分配器４８９により分
配され、各々の分配された搬送波信号は可変移相器５０
５、５０７、５０９及び５１１により所定の位相量が設
定される。この位相量は、横に配列されたアンテナ素子
に共通に同相で分配される。

【０１８３】つまり、局部発振器４７９からの搬送波
は、縦に配列されたアンテナ素子間に位相差を与えるも
のであり、可変移相器５０５、５０７、５０９及び５１
１の位相量を変化させることにより、ｘ−ｚ平面内（図
２３において、垂直方向のｘ軸と紙面に垂直な面内）で
のビーム走査が可能となる。

【０１８４】同様に、局部発振器４９１からの搬送波信
号は分配器４９３により分配され、各々の分配された搬
送波信号は可変移相器５２１、５２３、５２５、５２７
により所定の位相量が設定される。この位相量は縦に配
列されたアンテナ素子に共通に同相で分配される。つま
り、局部発振器４９１からの搬送波は、横に配列された
アンテナ素子間に位相差を与え、可変移相器５２１、５
２３、５２５、５２７の位相量を変化させることによ
り、ｙ−ｚ平面内（図２３において、水平方向のｙ軸と
紙面に垂直な面内）でのビーム走査が可能となる。

【０１８５】この２つの搬送波はミクサ５１３Ａ〜Ｄ、
５１５Ａ〜Ｄ、５１７Ａ〜Ｄ及び５１９Ａ〜Ｄで乗算さ
れ、縦横の独立に与えられた位相量が合成された搬送波
信号が生成される。受信信号と搬送波を乗算した後の出
力信号は合成器４９５で合成される。この合成器出力が
受信機５２９へ入力される。以上のような構成により、
任意の方向へ２次元的にビームを向けることが可能にな
る。

【０１８６】なお、この実施例の説明において、ＬＮＡ
やミクサの前後に所望の周波数成分の信号を取り出すた
めのフィルタが必要になるが、これらのフィルタの配置
は前述した実施例とほぼ同様であるので、説明を簡単に
するため構成図から省略した。

【０１８７】本発明に係る第８の実施例には、第６及び
第７の実施例で示した効果の他に以下のような効果が期
待できる。

【０１８８】可変移相器が受信信号を通過させるような
構成とはなっていないので、可変移相器の通過損失によ
り受信信号が減衰することがない。従って、Ｓ／Ｎ比の
劣化を防ぐためにＬＮＡの増幅度を上げたり、ＬＮＡを
多段構成にしたりする必要はなく、増幅器の構成を簡単
にできる。

【０１８９】各アンテナ素子に接続されているＬＮＡ、
ミクサなどは全て同一の構成、形状をしている。これら
をモジュール化することにより、大量生産に適したもの
となり、低コスト化、製造工程の簡単化に対して都合が
良い。

【０１９０】最終の合成器４９５は各アンテナ素子から
の寄与を同相合成するものであり、一般的な給電線路を
用いることもできるが、ラジアル導波路などの低損失な
給電回路を利用することもできる。給電回路の低損失化
など設計を最適化する上で有効である。

【０１９１】第７及び第８の実施例では、方形配列の場
合について説明したが、三角形配列や円形配列にした場
合にも同様に適用することができる。

【０１９２】本発明では、局部発振器の周波数を電圧な
どで制御する簡単な方法で各アンテナ素子において送信
もしくは受信される電波（信号）の位相を容易に調整で
き、任意の方向へビームを向けることが可能である。こ
こで局部発振器の周波数の変化に対して搬送波の位相の
変化を大きくできるので、ビームの走査角度範囲を広く
することができ、衛星通信や衛星放送の受信を自動車な
どの移動体で行う場合に非常に都合が良い。アンテナの
構成は、周波数可変なただ１つの局部発振器と各アンテ
ナ素子に接続されたミクサだけの簡単な構成であり、ま
た、ＭＭＩＣ化、モジュール化による多量生産により向
いており、低コスト化が容易である。さらに、搬送波の
伝送経路にフィルタを挿入しているので、各ミクサで発
生した不要反射波、特にその高調波成分を遮断でき、他
のミクサに対して妨害となるようなことを防ぐことがで
きる効果がある。

【０１９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単な構成によりアンテナビームを傾けることができ、
そのビーム走査範囲が広く、しかも比較的低コストで構
成できるビーム走査アンテナを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例を示す、ビーム走査
アンテナの構成図である。

【図２】搬送波の周波数変化により生ずる搬送波の位相
差の説明図である。

【図３】本発明に係る第１の実施例におけるビーム走査
アンテナの断面図である。

【図４】本発明に係る第１の実施例におけるビーム走査
アンテナを構成する誘電体基板の上面図である。

【図５】本発明に係る第１の実施例におけるビーム走査
アンテナを構成する誘電体基板の上面に形成された給電
回路パターン図である。

【図６】本発明に係る第１の実施例を示すビーム走査ア
ンテナの他の実施例を示す構成図である。

【図７】本発明に係る第１の実施例を示すビーム走査ア
ンテナの他の実施例を示す構成図である。

【図８】本発明に係る第１の実施例を示すビーム走査ア
ンテナの他の実施例を示す要部構成図である。

【図９】本発明に係る第２の実施例におけるビーム走査
アンテナを構成する誘電体基板の上面図である。

【図１０】本発明に係る第２の実施例を示す、ビーム走
査アンテナの構成図である。

【図１１】本発明に係る第２の実施例におけるビーム走
査アンテナの断面図である。

【図１２】本発明に係る第２の実施例におけるビーム走
査アンテナを構成する誘電体基板の上面に形成された給
電回路パターン図である。

【図１３】本発明に係る第２の実施例におけるビーム走
査アンテナを構成する誘電体基板の上面に形成された給
電回路パターン図である。

【図１４】本発明に係る第３の実施例を示す、ビーム走
査アンテナの構成図である。

【図１５】本発明に係る第４の実施例を示す、ビーム走
査アンテナの構成図である。

【図１６】本発明に係る第５の実施例を示す、ビーム走
査アンテナの構成図である。

【図１７】本発明に係る第５の実施例におけるビーム走
査アンテナの断面図である。

【図１８】本発明に係る第５の実施例におけるビーム走
査アンテナを構成する誘電体基板の上面図である。

【図１９】本発明に係る第５の実施例におけるビーム走
査アンテナを構成する誘電体基板の上面に形成された給
電回路パターン図である。

【図２０】本発明に係る第５の実施例におけるビーム走
査アンテナを構成する誘電体基板３４５の上面に形成さ
れた搬送波の分配回路パターン図である。

【図２１】本発明に係る第６の実施例を示す、ビーム走
査アンテナの構成図である。

【図２２】本発明に係る第７の実施例を示す、ビーム走
査アンテナの構成図である。

【図２３】本発明に係る第７及び第８の実施例を示す、
ビーム走査アンテナのアンテナ素子の配列を示す配置図
である。

【図２４】本発明に係る第８の実施例を示す、ビーム走
査アンテナの構成図である。

【図２５】従来例の移相器を用いたビーム走査アンテナ
の構成図である。

【図２６】従来例の周波数走査アンテナの一例を示す構
成図である。

【図２７】従来例の周波数走査アンテナのその他の例を
示す構成図である。

【符号の説明】

１，３９，１２７，２２３，２７１，２９５，３９５，
４３１，４３３，４３５，４３７アンテナ素子３，１２９，２２７，２７３，２９７，３９５，４４
７，４４９，４５１，４５３，４８１，４８３，４８
５，４８７ＬＮＡ５，１１，１５，２１，９９，１０５，１１１，１１
３，１３１，１３７，１４５，１４７，１４９，１５
９，１６１，１６５，１７１，２３１，２３３，２４
７，２４９，２５９，２６１，２８５，２８９，２９
９，３０３，３２１，３２９，３９９，４０３，フィ
ルタ７，１７，１０３，１３３，１５１，１５３，１５５，
１６９，２３５，２３７，２５５，２５７，２７７，２
８７，３０１，３０５，３２７，４０１，４５７，４５
９，４６１，４６３，４９７，４９９，５０１，５０
３，５１３，５１５，５１７，５１９ミクサ９，１９，７１，８１，１０９，１１７，１３５，１５
７，１６７，２４３，２４５，２７９，２８１，３０
７，３１５，３２５ＶＣＯ１３，６５，７５，１３９，１４１，１４３，１６３，
２５１，３２３，４０５，４５５，４７１，４９５合
成器２３，１７３，２６３，２９１，３３１，４０７，４７
３，５２９受信機３１，３３，３５，３７，１７５，１７７，１７９，１
８１，１８３，１８５，３３５，３３７，３３９，３４
１，３４３，３４５，３４７誘電体基板４１，４５，１８７，１８９，１９１，３４７，３５
１，３５５地導体４３，３４９，３５３トリプレート線路４７，１９３，３５９コネクタ５１，５３，３６１給電点６１，６３，３６５，３７１，３７９入力点６７，１９５，３６９モジュール６９，７７，１９７，２１５，２１７，２１９，２２
１，３６７，３７７ミクサモジュール７３ＢＰＦ７９，３７３出力点８３，８５，８７，８９，９３ＤＣ線路９１信号線９７，１９９，２５３，４１１，４６９，４８９，４９
３分配器１０１，４０９，４６７，４７９，４９１局部発振器１１５ＰＬＬ回路１１９ループフィルタ１２１位相比較器２０１，２０３，２０５，２０７，２０９，２１１，２
１３ポート２２５分波器２２９ＨＰＡ２３９，２８３，２４１，３０９，３１１，３１３，３
１７，３１９遅延線路２６５送信機３５７同軸線路４１３，４１５，４１７，４１９，４３９，４４１，４
４３，４４５，４６７，５０５，５０７，５０９，５１
１，５２１，５２３，５２５，５２７可変移相器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−288602（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−126252（ＪＰ，Ａ) 特開平２−95002（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−60855（ＪＰ，Ａ) 実願昭63−91900号（実開平２− 21811号）の願書に添付した明細書及び図面の内容を撮影したマイクロフィルム（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 3/34 - 3/42

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のアンテナ素子によって構成される
ビーム走査アンテナにおいて、搬送波を発生し、この搬送波の周波数を可変することが
可能な局部発振器と、前記複数のアンテナ素子のそれぞ
れに対して設けられ、前記局部発振器から出力される搬
送波に位相差を与え前記複数のアンテナ素子毎に異なる
通過位相となる固定の位相差付与手段と、前記複数のア
ンテナ素子と給電回路との間にそれぞれ設けられ、前記
位相差が与えられた搬送波と送信信号とを乗算する乗算
手段とを具備し、前記位相差付与手段はフィルタ若しくは遅延素子から構
成されることを特徴とするビーム走査アンテナ。
【請求項２】前記複数のアンテナ素子はマトリクス状
に配列されていることを特徴とする請求項１記載のビー
ム走査アンテナ。
【請求項３】複数のアンテナ素子によって構成される
ビーム走査アンテナにおいて、搬送波を発生し、この搬送波の周波数を可変することが
可能な局部発振器と、前記複数のアンテナ素子のそれぞ
れに対して設けられ、前記局部発振器から出力される搬
送波に位相差を与え前記複数のアンテナ素子毎に異なる
通過位相となる位相差付与手段と、前記複数のアンテナ
素子のそれぞれに対して設けられた、送信信号と受信信
号とを分離する分波器と、位相差が与えられた搬送波と
送信信号とを乗算して前記分波器に入力する複数の第一
の乗算手段と、位相差が与えられた搬送波と前記分波器
において分離された受信信号とを乗算して出力する第二
の乗算手段とを具備し、前記位相差付与手段はフィルタ若しくは遅延素子から構
成されることを特徴とするビーム走査アンテナ。
【請求項４】前記複数のアンテナ素子はマトリクス状
に配列されていることを特徴とする請求項２記載のビー
ム走査アンテナ。