JP3288174B2 - Array antenna capable of controlling linear polarization plane and satellite communication earth station having the same - Google Patents
Array antenna capable of controlling linear polarization plane and satellite communication earth station having the sameInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、アレーアンテナに関
し、特に、直線偏波を用いた通信における偏波面制御が
可能なアレーアンテナに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an array antenna, and more particularly to an array antenna capable of controlling a polarization plane in communication using linearly polarized waves.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来技術における赤道上空の通信衛星と
の通信方法を図２および図３を用いて説明する。図２
は、放物面の主反射鏡を有するパラボラアンテナ２００
の外観図を示している。図２において、パラボラアンテ
ナ２００は、主反射鏡１９、電波を放射しまたは電波を
受信する給電ホーン２２、副反射鏡２０、および、副反
射鏡を固定するための支持部材２１を備える。図２にお
いては、主反射鏡１９に放物面、副反射鏡２０に双曲面
を用いている。図２に示すようなパラボラアンテナ２０
０を用いて赤道上空の通信衛星と通信を行う場合、使用
する電波の偏波面に合わせて給電ホーン２２を回転さ
せ、その偏波と直交する偏波の電波を受信する場合は、
このパラボラアンテナ２００の裏側に備える偏波切り替
え器により、受信可能な電波の偏波面を切り替えてい
る。従って、このようなパラボラアンテナを用いた場
合、受信可能な直線偏波の偏波面を給電ホーン２２の回
転と、偏波切り替え器によって偏波面を選択することに
より、外観上は形状が変化することなくあらゆる直線偏
波を受信することが可能である。2. Description of the Related Art A conventional communication method with a communication satellite above the equator will be described with reference to FIGS. FIG.
Is a parabolic antenna 200 having a parabolic main reflector.
FIG. In FIG. 2, the parabolic antenna 200 includes a main reflecting mirror 19, a power feeding horn 22 for emitting or receiving radio waves, a sub-reflecting mirror 20, and a support member 21 for fixing the sub-reflecting mirror. In FIG. 2, a parabolic surface is used for the main reflecting mirror 19 and a hyperboloid is used for the sub-reflecting mirror 20. Parabolic antenna 20 as shown in FIG.
When performing communication with a communication satellite above the equator using 0, the feed horn 22 is rotated in accordance with the polarization plane of the radio wave to be used, and when receiving a radio wave of a polarization orthogonal to the polarization,
The polarization plane of the receivable radio wave is switched by a polarization switch provided on the back side of the parabolic antenna 200. Therefore, when such a parabolic antenna is used, the shape can be changed in appearance due to the rotation of the feed horn 22 and the selection of the polarization plane by the polarization switch, with the polarization plane of the receivable linear polarization. Without any linear polarization.
【０００３】一方、図３は、方形のアンテナ面を持つ平
面アンテナが赤道上空の通信衛星と通信を行う場合の構
成図を示している。図３において、２は給電線路、５は
受信機もしくは送受信機、１４はアンテナ面、１５は赤
道上空の通信衛星、１６は、アンテナであり、赤道上空
の通信衛星１５に搭載され、地球上の地上局と通信を行
う。また、１７は直線偏波の電波の偏波面、１８は、１
７と異なる他の直線偏波の電波の偏波面を示す。地球上
の地球局が通信を行うことができる、赤道上の通信衛星
１５は複数存在し、それぞれの通信衛星との通信に用い
る電波の偏波面１７または１８は異なっている。また、
地球上に設置されている地球局は、単一の通信衛星１５
を用いたとしても、地球局の設置されている場所によっ
て、やはり、通信衛星１５の用いている電波の偏波面１
７または１８は少しずつずれてくる。従って、本形式の
平面アンテナを備えている地球上に設置されている地球
局が、赤道上の通信衛星と通信を行う場合、様々な偏波
面を有する電波を受信するために、そのアンテナ面１４
自体を偏波面１７または１８に合わせて回転させてい
る。On the other hand, FIG. 3 shows a configuration diagram when a planar antenna having a rectangular antenna surface communicates with a communication satellite above the equator. In FIG. 3, 2 is a feed line, 5 is a receiver or transceiver, 14 is an antenna surface, 15 is a communication satellite above the equator, and 16 is an antenna, which is mounted on a communication satellite 15 above the equator and Communicates with the ground station. 17 is a plane of polarization of a linearly polarized radio wave, and 18 is 1
7 shows the plane of polarization of another linearly polarized radio wave different from FIG. There are a plurality of equatorial communication satellites 15 with which earth stations on the earth can communicate, and the polarization planes 17 or 18 of radio waves used for communication with each communication satellite are different. Also,
The earth station installed on the earth is a single communication satellite 15
Is used, the polarization plane 1 of the radio wave used by the communication satellite 15 also depends on the location of the earth station.
7 or 18 shifts little by little. Therefore, when an earth station provided on the earth having the planar antenna of this type communicates with a communication satellite on the equator, the antenna surface 14 has to receive radio waves having various polarization planes.
It is itself rotated according to the polarization plane 17 or 18.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このように、赤道上空
の複数の通信衛星のそれぞれとの通信における直線偏波
の電波の偏波面がそれぞれ異なり、また、単一の通信衛
星を用いた場合でも、地球上の地球局の設置されている
場所により偏波面の角度がずれてくる。従って、図３に
示すような構成の平面アンテナを用いて赤道上空の通信
衛星と通信を行う場合、場所によりまたは通信を行う通
信衛星により、使用する直線偏波の電波の偏波面を合わ
せるために、アンテナ面を回転させるという方法が考え
られる。この場合には、アンテナ面が地面に対して斜め
に傾き、美観上の問題点がある。As described above, the planes of polarization of linearly polarized radio waves in communication with a plurality of communication satellites above the equator are different from each other, and even when a single communication satellite is used. The angle of the polarization plane is shifted depending on the location of the earth station on the earth. Therefore, when communicating with a communication satellite over the equator using a planar antenna having a configuration as shown in FIG. 3, it is necessary to match the plane of polarization of the linearly polarized radio wave to be used depending on the location or by the communicating communication satellite. Alternatively, a method of rotating the antenna surface can be considered. In this case, the antenna surface is obliquely inclined with respect to the ground, and there is an aesthetic problem.
【０００５】また、使用する直線偏波の電波の偏波面を
合わせる他の方法として、方形のアンテナ面を持つ平面
アンテナのアンテナ面が地面に並行になるように、異な
る偏波面を持つ数種類のアンテナを用意する方法が考え
られるが、多品種少量生産となりコストが増大する。Another method of matching the planes of polarization of a linearly polarized radio wave to be used is to use several types of antennas having different planes of polarization such that the plane of the plane antenna having a rectangular plane is parallel to the ground. Can be considered, but the production will be multi-product small-lot and the cost will increase.
【０００６】本発明は、この問題点を解決するために、
アンテナ面を回転させることなく偏波面を回転すること
のできるアンテナを提供することを目的とする。The present invention has been made to solve this problem.
An object of the present invention is to provide an antenna that can rotate a plane of polarization without rotating an antenna surface.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、直線偏波を用いて通信を行ない、直線
偏波面を制御することが可能なアレーアンテナであっ
て、各々に、第１および第２の給電点を備える複数のア
ンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の各々の前記第
１および第２の給電点に給電をおこなう給電部と、前記
給電部による前記第１の給電点と第２の給電点とに給電
する電力の振幅比を制御する制御部とを有する。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides an array antenna capable of performing communication using linearly polarized waves and controlling the plane of linearly polarized waves. , A plurality of antenna elements having first and second feeding points, a feeding section for feeding power to the first and second feeding points of each of the plurality of antenna elements, and a first feeding section for feeding the first and second feeding points. A control unit that controls an amplitude ratio of power supplied to the power supply point and the second power supply point.
【０００８】また、直線偏波を用いて通信を行ない、複
数のアンテナ素子を備えるアレーアンテナを備え、直線
偏波面を制御することが可能な衛星通信地球局であっ
て、前記複数のアンテナ素子の各々の複数の給電点に各
々接続され、給電をおこなうための複数の給電線路と、
前記複数の給電線路に接続され、前記複数のアンテナ素
子の各々からの受信信号を検出する受信部と、前記複数
の給電線路により前記複数の給電点にそれぞれ給電する
電力の振幅比を制御する制御部とを有する。A satellite communication earth station which performs communication using linearly polarized waves, includes an array antenna having a plurality of antenna elements, and is capable of controlling the plane of linearly polarized light. A plurality of power supply lines respectively connected to each of the plurality of power supply points, for performing power supply,
A receiving unit that is connected to the plurality of feed lines and detects a reception signal from each of the plurality of antenna elements; and a control that controls an amplitude ratio of power supplied to each of the plurality of feed points by the plurality of feed lines. And a part.
【０００９】[0009]
【作用】本発明は、上記したように構成するが、このよ
うな場合の作用を図５、図６（ａ）および図６（ｂ）を
用いて以下に説明する。図５に、単一のアンテナの場合
の地球局の構成図を示す。図５において、２は給電線、
４は、可変電力分配器であり、給電線２に分配する電力
を変化させることができる。５は、受信機もしくは送受
信機であり、給電線２に接続され、アンテナ素子からの
受信信号を検出する。６は円形パッチアンテナ素子、７
は円形パッチアンテナの中心点、８１および８２は、円
形パッチアンテナ素子６に対する２つの給電点、９は、
受信機５から可変電力分配器への入力点、１０は可変電
力分配器の出力点、２３は、電力分配比を変えるための
制御線を示す。また、図６（ａ）および（ｂ）に、給電
振幅のベクトルの説明図を示す。図６（ａ）および
（ｂ）において、１１は、円形パッチアンテナ素子６の
給電点８２に給電される給電振幅ベクトル、１２は、円
形パッチアンテナ素子６の他の給電点８１に給電される
給電振幅ベクトル、１３は、パッチアンテナ素子６上に
２つの給電点８から給電される給電振幅の合成値ベクト
ルを示す。The present invention is configured as described above. The operation in such a case will be described below with reference to FIGS. 5, 6A and 6B. FIG. 5 shows a configuration diagram of an earth station in the case of a single antenna. In FIG. 5, 2 is a power supply line,
Reference numeral 4 denotes a variable power distributor, which can change the power distributed to the power supply line 2. Reference numeral 5 denotes a receiver or a transceiver, which is connected to the feed line 2 and detects a reception signal from the antenna element. 6 is a circular patch antenna element, 7
Is the center point of the circular patch antenna, 81 and 82 are the two feeding points for the circular patch antenna element 6, 9 is
An input point from the receiver 5 to the variable power divider is an output point of the variable power divider, and 23 is a control line for changing the power distribution ratio. FIGS. 6A and 6B are explanatory diagrams of the vector of the power supply amplitude. 6A and 6B, reference numeral 11 denotes a power supply amplitude vector supplied to a power supply point 82 of the circular patch antenna element 6, and reference numeral 12 denotes a power supply supplied to another power supply point 81 of the circular patch antenna element 6. The amplitude vector 13 indicates a composite value vector of the feeding amplitude fed from the two feeding points 8 onto the patch antenna element 6.
【００１０】図５で示すように、円形パッチアンテナ素
子６に対する給電の給電点８１と８２とを円形パッチア
ンテア素子の中心点に対して互いに９０度の位置に設け
た場合、給電点８１と８２とからパッチアンテナ素子に
給電される給電振幅のベクトルは、図６（ａ）および
（ｂ）における１１と１２のベクトルで示されるように
直交する。従って、図５におけるパッチアンテナ素子６
に対して２つの給電点８１と８２とから供給される給電
振幅の合成値ベクトルは図６（ａ）および（ｂ）におけ
る合成値ベクトル１３で示されるようになる。As shown in FIG. 5, when the feeding points 81 and 82 for feeding the circular patch antenna element 6 are provided at positions 90 degrees from each other with respect to the center point of the circular patch antenna element, the feeding points 81 and 82 are provided. The vectors of the feeding amplitude fed from the above to the patch antenna element are orthogonal as shown by vectors 11 and 12 in FIGS. 6 (a) and 6 (b). Therefore, the patch antenna element 6 in FIG.
6A and 6B, the composite value vector of the power supply amplitude supplied from the two power supply points 81 and 82 is as shown by the composite value vector 13 in FIGS.
【００１１】一方、直線偏波の電波の電界ベクトルの向
きが、図５におけるパッチアンテナ６上に励起される電
流成分と並行になれば完全に受信することが可能になる
ので、図６（ａ）および図６（ｂ）で示される給電振幅
の合成ベクトル１３を回転することができれば、あらゆ
る偏波面の電波を完全に受信することができる。On the other hand, if the direction of the electric field vector of the linearly polarized radio wave becomes parallel to the current component excited on the patch antenna 6 in FIG. ) And FIG. 6 (b), if the combined vector 13 of the power supply amplitudes can be rotated, radio waves on all polarization planes can be completely received.
【００１２】図５に示す円形パッチアンテナ素子６の給
電点８１に対する給電電圧Ｖ1（もしくは給電電流の振
幅値と考えてもよい）と給電点８２に対する給電電圧Ｖ
2を以下の数１および数２で示すようにする。The feed voltage V 1 (or the amplitude of the feed current) to the feed point 81 of the circular patch antenna element 6 shown in FIG.
2 is represented by the following equations (1) and (2).
【００１３】[0013]
【数１】Ｖ1＝Ｖｃｏｓφ ・・・（１）V 1 = Vcosφ (1)
【００１４】[0014]
【数２】Ｖ2＝Ｖｓｉｎφ ・・・（２） ここで、Ｖは、図５における送受信機５からの出力電圧
であって、合成値ベクトル１３の絶対値に等しくなる。
φは、図５におけるパッチアンテナ素子上で励起される
電流の向きを表す。V 2 = Vsinφ (2) where V is the output voltage from the transceiver 5 in FIG. 5 and is equal to the absolute value of the composite value vector 13.
φ represents the direction of the current excited on the patch antenna element in FIG.
【００１５】上記数１および数２の大きさで、図５で示
す円形パッチアンテナ６の２つの給電点８１および８２
にそれぞれ給電を行う。このとき、Ｖ1とＶ2との電圧比
を変えることにより、図６（ａ）および（ｂ）に示すよ
うに、アンテナ面に励起される給電電流の向きφを変え
ることができる。数１および数２からφをＶ1とＶ2で表
すと数３に示すようになる。The two feeding points 81 and 82 of the circular patch antenna 6 shown in FIG.
Are supplied with power. At this time, by changing the voltage ratio between V 1 and V 2 , the direction φ of the feed current excited on the antenna surface can be changed as shown in FIGS. When φ is represented by V 1 and V 2 from Expressions 1 and 2 , Expression 3 is obtained.
【００１６】[0016]
【数３】 (Equation 3)
【００１７】例えば、図６（ａ）に示すように、Ｖ1と
Ｖ2との電圧を等しくすればφを４５度に制御すること
ができる。また、図６（ｂ）に示すように、Ｖ1とＶ2と
の電圧比を変えればφを変えることができる。さらに、
Ｖ1とＶ2とのマイナス方向の電圧を考慮すれば、アンテ
ナ面に励起される給電電流の向きφは、３６０度回転さ
せることが可能となる。この場合、合成値ベクトル１３
の振幅値は一定で、あらゆる偏波面を持つ直線偏波の受
信が可能となる。すなわち、給電点８１と給電点８２と
に給電する給電電力の比を制御部により制御することに
より、直線偏波面を制御することが可能となる。制御部
による制御についての指示を外部から受け付ける指示部
をさらに有する場合には、外部から直線偏波面を制御す
ることができる。例えば、給電部として可変電力分配器
を備える場合には、指示部は可変電力分配器における分
配比を指示することができる。For example, as shown in FIG. 6A, φ can be controlled to 45 degrees by equalizing the voltages of V 1 and V 2 . Also, as shown in FIG. 6B, φ can be changed by changing the voltage ratio between V 1 and V 2 . further,
Considering the voltages in the minus direction of V 1 and V 2 , the direction φ of the feed current excited on the antenna surface can be rotated by 360 degrees. In this case, the composite value vector 13
Has a constant amplitude value, and linearly polarized waves having all polarization planes can be received. That is, the linear polarization plane can be controlled by controlling the ratio of the power supplied to the power supply point 81 to the power supply point 82 by the control unit. When the control unit further includes an instruction unit that receives an instruction for control from the outside, the linear polarization plane can be controlled from the outside. For example, when a variable power distributor is provided as the power supply unit, the instruction unit can instruct the distribution ratio in the variable power distributor.
【００１８】また、複数のアンテナ素子の各々の給電点
８１に対する給電電圧Ｖ1はすべて等しくし、複数のア
ンテナ素子の各々の給電点８２に対する給電電圧Ｖ2は
すべて等しくすることで、指向特性のメインビームを鋭
くすることができる。この場合、電圧を制御するのに、
可変電力分配器では、分配する電力を変化させてもよい
し、位相をずらすことにより電力を変化させてもよい。Further, the feed voltage V 1 to each feed point 81 of each of the plurality of antenna elements is all equal, and the feed voltage V 2 to each feed point 82 of each of the plurality of antenna elements is all equal, so that the directivity characteristic is improved. The main beam can be sharpened. In this case, to control the voltage,
In the variable power distributor, the power to be distributed may be changed, or the power may be changed by shifting the phase.
【００１９】また、図５に示すように、給電点８１と、
給電点８２との位置は、円形のパッチアンテナ素子の中
心点７と給電点８１とを結ぶ線と、中心点７と給電点８
２とを結ぶ線とが直交する位置とすることにより、図６
に示すように、給電振幅のベクトルが直交するような関
係になるので制御がしやすくなる。Further, as shown in FIG.
The position of the feeding point 82 is determined by the line connecting the center point 7 of the circular patch antenna element and the feeding point 81, the center point 7 and the feeding point 8
6 by making the position orthogonal to the line connecting
As shown in (2), the relationship is such that the vectors of the power supply amplitudes are orthogonal to each other, so that the control becomes easy.
【００２０】さらに、円形のパッチアンテナ素子の中心
点７と給電点８１とを結ぶ線と、中心点７と給電点８２
とを結ぶ線とが直交する位置以外に、給電点８１と給電
点８２との位置を決定しておいてもよい。例えば、図９
および図１０に示すように、円形のパッチアンテナ素子
の中心点７と給電点８１とを結ぶ線と、中心点７と給電
点８２とを結ぶ線とがなす角度をθとしたときに、合成
値ベクトルＶとφとを、円形パッチアンテナ素子６の給
電点８１に対する給電電圧Ｖ1（もしくは給電電流の振
幅値と考えてもよい）と給電点８２に対する給電電圧Ｖ
2とで表すと数４に示すように表せる。Further, a line connecting the center point 7 and the feeding point 81 of the circular patch antenna element, the center point 7 and the feeding point 82
The positions of the feeding point 81 and the feeding point 82 may be determined in addition to the position where the line connecting. For example, FIG.
10, as shown in FIG. 10, when the angle formed by the line connecting the center point 7 and the feeding point 81 of the circular patch antenna element and the line connecting the center point 7 and the feeding point 82 is θ, The value vectors V and φ are defined as a feed voltage V 1 (or may be considered as an amplitude value of the feed current) to the feed point 81 of the circular patch antenna element 6 and a feed voltage V to the feed point 82.
When expressed as 2 , it can be expressed as shown in Equation 4.
【００２１】[0021]
【数４】 (Equation 4)
【００２２】このように、給電点の位置を、角度θをな
すように配置した場合にも、Ｖ1とＶ2との電圧比を変え
ることにより偏波面に合わせる合成値ベクトルの向きを
回転させることができる。As described above, even when the position of the feeding point is arranged so as to form an angle θ, the direction of the composite value vector adjusted to the polarization plane is rotated by changing the voltage ratio between V 1 and V 2 . be able to.
【００２３】また、上記した例では、給電点を２点とし
ているが、給電点を２点より多くとってもよい。例え
ば、給電点を３点とした場合の構成を図１１に示す。こ
の場合においても、入力する電圧ベクトルをＶ1、Ｖ2、
Ｖ3として合成値ベクトルＶの向きφを偏波面に合わせ
るように調整して電力分配を行なえばよい。In the example described above, the number of power supply points is two, but more than two power supply points may be provided. For example, FIG. 11 shows a configuration in a case where three feeding points are provided. Also in this case, the input voltage vectors are V 1 , V 2 ,
It may perform power distribution adjusted to to match the V 3 the orientation φ of the composite value vector V to polarization.
【００２４】[0024]
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００２５】図１に、第１の実施例におけるアレーアン
テナの構成図を示す。第１の実施例においては、各アン
テナ素子に設けられた２つの給電点から給電する電力比
を制御するために、アンテナ素子のそれぞれに等電力で
給電を行なう等電力分配回路を２つ設け、さらに、この
２つの等電力分配回路に対して電力を分配し、分配比を
変化させることができる可変電力分配器を設ける。FIG. 1 shows a configuration diagram of an array antenna according to the first embodiment. In the first embodiment, in order to control the power ratio supplied from two power supply points provided in each antenna element, two equal power distribution circuits for supplying power with equal power to each of the antenna elements are provided. Further, a variable power distributor capable of distributing power to the two equal power distribution circuits and changing a distribution ratio is provided.
【００２６】図１において、１は、アンテナ素子であ
り、例えばパッチアンテナやヘリカルアンテナを利用す
ることができる。２は、給電線路、３は、等電力分配回
路であり、アンテナ素子のそれぞれに等電力で給電を行
なう。４は、可変電力分配器であり、等電力分配回路に
対して電力を分配し、分配比を変化させることができ
る。この分配比は、制御線２３を介して指示部２３０か
ら指示される。指示部２３０では、電力分配比を変える
ための指示を受け付けることができる。５は、受信機で
あり、複数のアンテナ素子の各々からの受信信号を検出
する。受信機５は、さらに送信部を備えた送受信機でも
よい。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an antenna element, for example, a patch antenna or a helical antenna can be used. Reference numeral 2 denotes a feed line, and reference numeral 3 denotes an equal power distribution circuit, which supplies power to each of the antenna elements with equal power. Reference numeral 4 denotes a variable power distributor, which can distribute power to the equal power distribution circuit and change the distribution ratio. This distribution ratio is instructed from the instruction unit 230 via the control line 23. Instructing section 230 can accept an instruction to change the power distribution ratio. Reference numeral 5 denotes a receiver, which detects a reception signal from each of the plurality of antenna elements. The receiver 5 may be a transceiver further including a transmission unit.
【００２７】図１において、アンテナ素子１は図５に示
すように２つの給電点を持ち、それぞれの給電点に、上
述した数１および数２で示すＶ1とＶ2との給電振幅で給
電線２を介して給電する。そのため、図１における可変
電力分配器４は、受信機５からの給電電力をＶ1とＶ2と
に分割する。分配する電力比は、指示部２３０より制御
線２３を介して指示される。分割されたそれぞれの給電
振幅を持つ給電電力は、それぞれ等電力分配回路３には
いり、アンテナ素子１の数だけ分配されて、それぞれの
等電力分配回路３からの出力を一対として、同相でアン
テナ素子１に給電される。In FIG. 1, the antenna element 1 has two feed points as shown in FIG. 5, and feeds the respective feed points with the feed amplitudes of V 1 and V 2 shown in the above equations (1) and (2). Power is supplied via the electric wire 2. Therefore, the variable power distributor 4 in FIG. 1 divides the power supplied from the receiver 5 into V 1 and V 2 . The power ratio to be distributed is instructed by the instruction unit 230 via the control line 23. The divided feed powers having the respective feed amplitudes enter the equal power distribution circuit 3 and are distributed by the number of the antenna elements 1, and the outputs from the respective equal power distribution circuits 3 are paired, and the antenna elements are in phase with each other. 1 is fed.
【００２８】つぎに、可変電力分配器の構成について説
明する。可変電力分配器としては、ウィルキンソン型な
どのＹ型電力分配器や、ハイブリッド回路（３ｄＢ方向
性結合器）などを利用すればよい。ハイブリッド回路と
しては、ブランチライン型、１／４波長分布結合型、ラ
ットレース型、位相反転型などがある。これらは、分配
する電圧比をそれぞれ設定できるようになっているので
給電線路内での損失を考慮して設定する。可変電力分配
器は、異なる電圧比で分配する複数の固定の電力分配器
とこれらのうち一つの固定電力分配器を選択するスイッ
チとを備えておき、選択指示を指示部２３０から設定
し、これらのうち一つの固定電力分配器をスイッチによ
り選択するようにしてもよい。Next, the configuration of the variable power distributor will be described. As the variable power splitter, a Y-type power splitter such as a Wilkinson type, a hybrid circuit (3 dB directional coupler), or the like may be used. The hybrid circuit includes a branch line type, a 1/4 wavelength distribution coupling type, a rat race type, a phase inversion type, and the like. These are set in consideration of the loss in the power supply line because the voltage ratio to be distributed can be set. The variable power splitter includes a plurality of fixed power splitters for distributing at different voltage ratios and a switch for selecting one fixed power splitter among them, and sets a selection instruction from the instruction unit 230, and One of the fixed power distributors may be selected by a switch.
【００２９】また、図７および図８に他の可変電力分配
器の構成例を示す。図７および図８において、２４、２
５および２６の各々は、信号線であり、ストリップライ
ン等の平面回路で構成されており、信号線２４は信号入
力線であり、信号線２５および２６は信号出力線であ
る。２７は、容量を変化させることができるバリキャッ
プやバラクタダイオードなどの可変容量素子である。２
８は、サーキュレータ、２９はハイブリッド回路、３０
は終端器をそれぞれ示している。図７および図８におい
ては、指示部２３０から可変容量素子２７に容量の大き
さの指示を与え、信号入力線２４からの電力の反射量を
変えて信号出力線２５に出力する電力量を変えている。FIGS. 7 and 8 show examples of the configuration of another variable power distributor. 7 and 8, 24, 2
Each of 5 and 26 is a signal line, which is formed of a planar circuit such as a strip line, the signal line 24 is a signal input line, and the signal lines 25 and 26 are signal output lines. Reference numeral 27 denotes a variable capacitance element such as a varicap or a varactor diode that can change the capacitance. 2
8 is a circulator, 29 is a hybrid circuit, 30
Denotes terminators. 7 and 8, the instruction unit 230 gives an instruction of the magnitude of the capacitance to the variable capacitance element 27, and changes the amount of power reflected from the signal input line 24 to change the amount of power output to the signal output line 25. ing.
【００３０】このように構成することにより、電力分配
比を変えるための指示部２３０を用いて可変電力分配器
４の電力分配比を変化させることにより、アンテナ面を
回転させることなく任意の偏波面を持つ電波の受信また
は送受信が可能となる。このようなアレーアンテナを衛
星通信地球局で備えることにより、直線偏波面を制御す
ることが可能となる。With this configuration, by changing the power distribution ratio of the variable power distributor 4 using the instruction unit 230 for changing the power distribution ratio, an arbitrary polarization plane can be obtained without rotating the antenna plane. Or transmission / reception of radio waves having By providing such an array antenna in a satellite communication earth station, it is possible to control the linear polarization plane.
【００３１】つぎに、第２の実施例を説明する。第１の
実施例では、可変電力分配器４を一つだけ用いた場合の
構成を示したが、第２の実施例においては、可変電力分
配器を複数備える場合の構成のアレーアンテナについて
図４を参照して説明する。Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment, the configuration in which only one variable power distributor 4 is used is shown. In the second embodiment, however, an array antenna having a configuration in which a plurality of variable power distributors are provided is shown in FIG. This will be described with reference to
【００３２】本実施例においては、図４に示すように、
可変電力分配器４をアンテナ素子１の数だけ用意し、各
々の可変電力分配器４から対応するアンテナ素子の２つ
の給電点に給電線２を介して給電を行なう。各可変電力
分配器４は、直列または並列に電力分配比を変えるため
に、制御線２３を介して指示部２３０に接続されてお
り、分配比は、制御線２３を介して指示部２３０から指
示される。指示部２３０では、電力分配比を変えるため
の指示を受け付けることができる。また、等分配回路部
３は、受信機５からの給電電力をアンテナ素子１の数だ
け等分配し、各可変電力分配器４に電力を分配する。In this embodiment, as shown in FIG.
Variable power distributors 4 are prepared by the number of antenna elements 1, and power is supplied from each variable power distributor 4 to two feed points of the corresponding antenna element via feeder line 2. Each variable power distributor 4 is connected to the instruction unit 230 via the control line 23 to change the power distribution ratio in series or in parallel, and the distribution ratio is indicated by the instruction unit 230 via the control line 23. Is done. Instructing section 230 can accept an instruction to change the power distribution ratio. Further, the equal distribution circuit unit 3 equally distributes the power supplied from the receiver 5 by the number of the antenna elements 1 and distributes the power to each variable power distributor 4.
【００３３】このような構成とすることにより、電力分
配比を変えるための指示部２３０を用いて可変電力分配
器４の電力分配比を変化させ、それぞれの分配比で分配
された給電電力がアンテナ素子１に２つの給電線２で給
電されることにより、所望の偏波面を有する電波を受信
することが可能となる。また、本実施例における構成に
よれば、第１の実施例の可変電力分配器４に比べて、小
電力用の電力分配器を用いることが可能となる。With such a configuration, the power distribution ratio of the variable power distributor 4 is changed by using the instruction unit 230 for changing the power distribution ratio, and the feed power distributed at each distribution ratio is changed by the antenna. By supplying power to the element 1 through the two power supply lines 2, it is possible to receive a radio wave having a desired polarization plane. Further, according to the configuration of the present embodiment, it becomes possible to use a power distributor for small power as compared with the variable power distributor 4 of the first embodiment.
【００３４】また、上述した第１および第２の実施例で
は、アンテナ素子として円形パッチアンテナ素子を例と
しているが、方形のアンテナ素子などの、２つの給電点
を備えることができればどのようなアンテナ素子を用い
てもよい。In the above-described first and second embodiments, a circular patch antenna element is used as an example of an antenna element. However, if two feeding points such as a rectangular antenna element can be provided, any antenna can be used. An element may be used.
【００３５】上述した第１および第２の実施例によれ
ば、アンテナ面を回転させることなく、任意の偏波面を
持つ直線偏波の電波を受信、または、送受信することが
可能となり、偏波面ごとにアンテナ面を製造する必要が
無くなり、大量生産によってコストの削減につながる。
また、アンテナ面を回転させる必要が無くなり、方形の
アンテナ面を持つ地球局の場合は、美観の向上になる。According to the first and second embodiments, it is possible to receive or transmit and receive a linearly polarized radio wave having an arbitrary polarization plane without rotating the antenna plane. There is no need to manufacture an antenna surface each time, and mass production leads to cost reduction.
Further, it is not necessary to rotate the antenna surface, and in the case of an earth station having a rectangular antenna surface, the appearance is improved.
【００３６】[0036]
【発明の効果】任意の偏波面を持つ直線偏波の電波を受
信することが可能となり、アンテナ面を回転させる必要
が無くなり、そのための機構部分をなくすことができ
る。また、提供するアンテナの種類を減らすことがで
き、大幅なコストダウンが可能となる。According to the present invention, it is possible to receive a linearly polarized radio wave having an arbitrary polarization plane, so that it is not necessary to rotate the antenna plane, and a mechanism for this purpose can be eliminated. Further, the types of antennas to be provided can be reduced, and the cost can be significantly reduced.
【図１】第１の実施例における平面アレーアンテナを備
えた地球局の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of an earth station including a planar array antenna according to a first embodiment.
【図２】従来、通信衛星と通信を行うために用いられて
いる放物面の主反射鏡を有するパラボラアンテナの外観
図。FIG. 2 is an external view of a parabolic antenna having a parabolic main reflector conventionally used for communicating with a communication satellite.
【図３】従来、方形の平面アンテナを用いて通信衛星と
通信を行う場合の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram in the case of performing communication with a communication satellite using a conventional rectangular planar antenna.
【図４】第２の実施例における平面アレーアンテナを備
えた地球局の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of an earth station including a planar array antenna according to a second embodiment.
【図５】本発明における単一のアンテナの場合の地球局
の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of an earth station in the case of a single antenna according to the present invention.
【図６】本発明における給電振幅のベクトルの説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of a power supply amplitude vector according to the present invention.
【図７】実施例における可変電力分配器の構成図。FIG. 7 is a configuration diagram of a variable power distributor in the embodiment.
【図８】実施例における可変電力分配器の他の構成図。FIG. 8 is another configuration diagram of the variable power distributor in the embodiment.
【図９】本発明における単一のアンテナの場合の地球局
の他の構成図。FIG. 9 is another configuration diagram of the earth station in the case of a single antenna according to the present invention.
【図１０】本発明における給電振幅のベクトルの説明
図。FIG. 10 is an explanatory diagram of a power supply amplitude vector according to the present invention.
【図１１】本発明における単一のアンテナの場合の地球
局の他の構成図。FIG. 11 is another configuration diagram of the earth station in the case of a single antenna according to the present invention.
１…アンテナ素子、２…給電線、３…等電力分配回路、
４…可変電力分配回路、５…受信機または送受信機、６
…円形パッチアンテナ素子、７…円形パッチアンテナ素
子の中心点、８１および８２…円形パッチアンテナ素子
の給電点、９…可変電力分配器の入力点、１０…可変電
力分配器の出力点、１１…可変電力分配器からの出力電
圧または出力電流が給電点８２に給電されたときのベク
トル、１２…可変電力分配器からの出力電圧または出力
電流が給電点８１に給電されたときのベクトル、１３…
アンテナ素子に給電された２つの給電電力の合成ベクト
ル、１４…平面アンテナのアンテナ面、１５…赤道上空
の通信衛星、１６…赤道上空の通信衛星に搭載されてい
る地球局との通信で用いられるアンテナ、１７…通信衛
星と地球局との通信で用いられている直線偏波の電波の
偏波面、１８…通信衛星と地球局との通信で用いられて
いる直線偏波の電波の１７とは異なる偏波面、１９…放
物面を有する主反射鏡、２０…給電ホーンからの電波を
主反射鏡に反射するための副反射鏡、２１…副反射鏡２
０を支持するための支持部材、２２…給電ホーン、２３
…可変電力分配器の電力分配比を変えるための制御線、
２４…信号入力線、２５…信号出力線、２６…信号出力
線、２７…キャパシタンスを変化させることの可能な素
子、２８…サーキュレータ、２９…ハイブリッド、３０
…終端器。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Antenna element, 2 ... Feeding line, 3 ... Equal power distribution circuit,
4: Variable power distribution circuit, 5: Receiver or transceiver, 6
... Circular patch antenna element, 7 ... Central point of circular patch antenna element, 81 and 82 ... Feeding point of circular patch antenna element, 9 ... Input point of variable power distributor, 10 ... Output point of variable power distributor, 11 ... A vector when the output voltage or output current from the variable power distributor is supplied to the feeding point 82, 12... A vector when the output voltage or output current from the variable power distributor is supplied to the feeding point 81, 13.
Combined vector of two powers supplied to the antenna element, 14: antenna surface of a planar antenna, 15: communication satellite above the equator, 16: used for communication with an earth station mounted on a communication satellite above the equator Antenna, 17 ... Polarization plane of linearly polarized radio wave used in communication between communication satellite and earth station, 18 ... Linear polarized wave 17 used in communication between communication satellite and earth station 19: a main reflecting mirror having a parabolic surface, 20: a sub-reflecting mirror for reflecting radio waves from the feeding horn to the main reflecting mirror, 21: a sub-reflecting mirror 2
0, a support member for supporting 0, a power feeding horn, 23
… A control line for changing the power distribution ratio of the variable power distributor,
24: signal input line, 25: signal output line, 26: signal output line, 27: element capable of changing capacitance, 28: circulator, 29: hybrid, 30
... Terminator.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−274004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−1102（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−279604（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−249777（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−188104（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 13/08 H01Q 21/00 - 21/30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-274004 (JP, A) JP-A-61-1102 (JP, A) JP-A-1-279604 (JP, A) JP-A-4- 249777 (JP, A) JP-A-57-188104 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01Q 13/08 H01Q 21/00-21/30
Claims (6)
を制御することが可能なアレーアンテナにおいて、 各々に、第１および第２の給電点を備える複数のアンテ
ナ素子と、 前記複数のアンテナ素子の各々の前記第１および第２の
給電点に給電を行う給電部と、 前記給電部による前記第１の給電点と第２の給電点とに
給電する電力の振幅比を制御する制御部と、 前記制御部による制御についての指示を外部から受け付
ける指示部と、を有し、 前記給電部は、 前記複数のアンテナ素子の各々の前記第１の給電点に等
電力で給電を行なう第１の等電力分配回路と、 前記複数のアンテナ素子の各々の前記第２の給電点に等
電力で給電を行なう第２の等電力分配回路と、 前記第１および第２の等電力分配回路に対して前記制御
部による前記電力の振幅比に従って電力を分配する可変
電力分配器と、を備えることを特徴とするアレーアンテ
ナ。 The communication is performed using linearly polarized light, and the linearly polarized
A plurality of antennas each having a first and a second feed point.
Element and the first and second antenna elements of each of the plurality of antenna elements.
A power supply unit for supplying power to a power supply point; and a first power supply point and a second power supply point by the power supply unit.
A control unit for controlling an amplitude ratio of power to be supplied, and an external instruction for control by the control unit.
And an instructing unit, wherein the feeding unit is connected to the first feeding point of each of the plurality of antenna elements.
A first equal power distribution circuit for supplying power with electric power, and the like to the second power supply point of each of the plurality of antenna elements.
A second equal power distribution circuit for supplying power with electric power, and the control for the first and second equal power distribution circuits
Variable to distribute power according to the power amplitude ratio by the unit
And a power distributor.
Na.
を制御することが可能なアレーアンテナにおいて、 各々に、第１および第２の給電点を備える複数のアンテ
ナ素子と、 前記複数のアンテナ素子の各々の前記第１および第２の
給電点に給電を行う給電部と、 前記給電部による前記第１の給電点と第２の給電点とに
給電する電力の振幅比を制御する制御部と、 前記制御部による制御についての指示を外部から受け付
ける指示部と、を有し、 前記給電部は、 前記複数のアンテナ素子の各々に対応して設けられ、各
々のアンテナ素子の前記第１の給電点と第２の給電点と
に前記制御部による前記電力の振幅比に従って電力を分
配する可変電力分配器と、 前記複数のアンテナ素子の各々に対応して設けられる前
記可変電力分配器の各々に対して等電力で給電を行なう
等電力分配回路と、を備えることを特徴とするアレーア
ンテナ。 2. Communication is performed using linear polarization, and a linear polarization plane
A plurality of antennas each having a first and a second feed point.
Element and the first and second antenna elements of each of the plurality of antenna elements.
A power supply unit for supplying power to a power supply point; and a first power supply point and a second power supply point by the power supply unit.
A control unit for controlling an amplitude ratio of power to be supplied, and an external instruction for control by the control unit.
And a feeding unit provided for each of the plurality of antenna elements.
The first feed point and the second feed point of each antenna element
The power is divided according to the amplitude ratio of the power by the control unit.
A variable power distributor to be distributed and before being provided corresponding to each of the plurality of antenna elements.
Power is supplied with equal power to each of the variable power distributors
And an equal power distribution circuit.
Antenna.
アレーアンテナにおいて、 前記給電部は、前記複数のアンテナ素子の各々の前記第
１の給電点に対して同相で給電し、また、前記複数のア
ンテナ素子の各々の前記第２の給電点に対して同相で給
電することを特徴とする直線偏波面を制御することが可
能なアレーアンテナ。 3. The method according to claim 1, wherein
In the array antenna, the feeding unit may be configured so that the plurality of antenna elements include
One power supply point is fed in phase, and the plurality of
In-phase to the second feed point of each of the antenna elements
Control the linear polarization plane
A capable array antenna.
アレーアンテナにおいて、 前記複数のアンテナ素子の各々は、円形のパッチアンテ
ナ素子で構成され、前記第1および第２の給電点は、前
記円形のパッチアンテナ素子のあらかじめ定められた位
置の給電点であることを特徴とする直線偏波面を任意の
角度に制御することが可能なアレーアンテナ。 4. The method according to claim 1, wherein
In an array antenna, each of the plurality of antenna elements is a circular patch antenna.
And the first and second feeding points are
The predetermined position of the circular patch antenna element
The linear polarization plane, which is the feed point of the
An array antenna that can be controlled to an angle.
置として、前記円形のパッチアンテナ素子の中心点と前
記第１の給電点とを結ぶ線と、前記円形のパッチアンテ
ナ素子の中心点と前記第２の給電点とを結ぶ線とが直交
する位置とすることを特徴とする直線偏波面を任意の角
度に制御することが可能なアレーアンテナ。 5. The predetermined position of the first and second feeding points according to claim 4,
The center point of the circular patch antenna element and
A line connecting the first feeding point and the circular patch antenna.
The line connecting the center point of the element and the second feeding point is orthogonal.
The linear polarization plane at an arbitrary angle.
An array antenna that can be controlled at any time.
アレーアンテナを備え、直線偏波面を制御することが可
能な衛星通信地球局であって、 前記複数のアンテナ素子の各々の複数の給電点に各々接
続され、給電をおこなうための複数の給電線路と、 前記複数の給電線路に接続され、前記複数のアンテナ素
子の各々からの受信信号を検出する受信部と、 前記複数の給電線路により前記複数の給電点にそれぞれ
給電する電力の振幅比を制御する制御部と、を有するこ
とを特徴とする衛星通信地球局。 6. The method according to claim 1, wherein
Equipped with an array antenna to control the linear polarization plane
Operable satellite communication earth station, each contacting a plurality of feed points of each of the plurality of antenna elements.
A plurality of feed lines for supplying power, and the plurality of antenna elements connected to the plurality of feed lines.
A receiving unit for detecting a reception signal from each of the slaves; and a plurality of feed points by the plurality of feed lines, respectively.
A control unit for controlling the amplitude ratio of the power to be supplied.
And a satellite communication earth station.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP10115694A JP3288174B2 (en) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | Array antenna capable of controlling linear polarization plane and satellite communication earth station having the same |
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Publications (2)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2004056204A (en) * | 2002-07-16 | 2004-02-19 | Alps Electric Co Ltd | Patch antenna |
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1994
- 1994-05-16 JP JP10115694A patent/JP3288174B2/en not_active Expired - Fee Related
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