JP3345267B2 - アンテナ装置 - Google Patents
アンテナ装置Info
- Publication number
- JP3345267B2 JP3345267B2 JP13626996A JP13626996A JP3345267B2 JP 3345267 B2 JP3345267 B2 JP 3345267B2 JP 13626996 A JP13626996 A JP 13626996A JP 13626996 A JP13626996 A JP 13626996A JP 3345267 B2 JP3345267 B2 JP 3345267B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- antenna device
- patch
- antennas
- radial waveguide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアンテナ装置、特に
複数の素子アンテナを配列させてなる衛星通信用あるい
は衛星放送用アンテナ装置に関する。
複数の素子アンテナを配列させてなる衛星通信用あるい
は衛星放送用アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、特開平５−１５２８２４号公報
には、基板上に多数の円形パッチアンテナを同心円の円
周上に配列し、各円形パッチアンテナで受信した衛星電
波をアンテナ裏面のラジアル導波管内に放射し、ＢＳコ
ンバータに導く構成の円形アレイアンテナが開示されて
いる。
には、基板上に多数の円形パッチアンテナを同心円の円
周上に配列し、各円形パッチアンテナで受信した衛星電
波をアンテナ裏面のラジアル導波管内に放射し、ＢＳコ
ンバータに導く構成の円形アレイアンテナが開示されて
いる。
【０００３】ここで、放送衛星や通信衛星は静止衛星で
あり、赤道上を一定の高度で地球の自転とともに回転し
ている。このため、同一地点からは衛星は常に同じ仰角
方向にあるが、受信位置の緯度が異なると衛星の仰角も
異なってくる。例えば、放送衛星の東京での仰角は３８
度であるが、青森だと３３度、福岡では４５度である。
従って、車両などの移動体にアンテナを搭載する場合、
任意の地点で感度良く受信あるいは通信するためには、
アンテナの垂直面の指向性を広げる必要がある。もちろ
ん、単にビーム幅を広げるとアンテナ利得が低下するた
め、この点も考慮する必要がある。
あり、赤道上を一定の高度で地球の自転とともに回転し
ている。このため、同一地点からは衛星は常に同じ仰角
方向にあるが、受信位置の緯度が異なると衛星の仰角も
異なってくる。例えば、放送衛星の東京での仰角は３８
度であるが、青森だと３３度、福岡では４５度である。
従って、車両などの移動体にアンテナを搭載する場合、
任意の地点で感度良く受信あるいは通信するためには、
アンテナの垂直面の指向性を広げる必要がある。もちろ
ん、単にビーム幅を広げるとアンテナ利得が低下するた
め、この点も考慮する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アレイ
アンテナの各素子の位相をずらすことにより、垂直面の
ビーム幅を変更することは可能でも、その移相量の設定
が不適切な場合、必要以上の効率低下やビーム形状の凹
凸が生じるという不具合がある。又、前記移相量の設定
を正確に行うのは高精度な作業が要求されることにもな
る。
アンテナの各素子の位相をずらすことにより、垂直面の
ビーム幅を変更することは可能でも、その移相量の設定
が不適切な場合、必要以上の効率低下やビーム形状の凹
凸が生じるという不具合がある。又、前記移相量の設定
を正確に行うのは高精度な作業が要求されることにもな
る。
【０００５】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的は、各素子アンテナの位
相をずらすことなく容易に垂直面内の指向性を拡大させ
ることが可能なアンテナ装置を提供することにある。
なされたものであり、その目的は、各素子アンテナの位
相をずらすことなく容易に垂直面内の指向性を拡大させ
ることが可能なアンテナ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、基板上に配置された複数の素子アンテナ
と、前記素子アンテナに給電あるいは前記素子アンテナ
からの電波を伝播するラジアル導波管を有するアンテナ
装置において、 前記複数の素子アンテナを同焦点楕円
群の周上に配置させ、かつ、前記ラジアル導波管を楕円
形状としてその側面の終端部分を短絡するとともに、最
外周の前記素子アンテナの給電ピンと短絡部により整合
をとることを特徴とする。
に、本発明は、基板上に配置された複数の素子アンテナ
と、前記素子アンテナに給電あるいは前記素子アンテナ
からの電波を伝播するラジアル導波管を有するアンテナ
装置において、 前記複数の素子アンテナを同焦点楕円
群の周上に配置させ、かつ、前記ラジアル導波管を楕円
形状としてその側面の終端部分を短絡するとともに、最
外周の前記素子アンテナの給電ピンと短絡部により整合
をとることを特徴とする。
【０００７】
【０００８】また、前記素子アンテナの励振位相を変え
てビームをチルトさせることを特徴とする。
てビームをチルトさせることを特徴とする。
【０００９】上記のような特徴を有するアンテナ装置に
おいて、「同焦点楕円群」とは、焦点位置が同位置にあ
って長径と短径の比（扁平率）が同じで大きさが異なる
複数の楕円をいい、前記素子アンテナをこれら同焦点楕
円群の周上に配置することにより、長径方向の素子間隔
と短径方向の素子間隔が異なることになる。このような
幾何学的配置により、素子アンテナの位相を調整するこ
となく短径方向の指向性ビーム幅を広げることができ
る。
おいて、「同焦点楕円群」とは、焦点位置が同位置にあ
って長径と短径の比（扁平率）が同じで大きさが異なる
複数の楕円をいい、前記素子アンテナをこれら同焦点楕
円群の周上に配置することにより、長径方向の素子間隔
と短径方向の素子間隔が異なることになる。このような
幾何学的配置により、素子アンテナの位相を調整するこ
となく短径方向の指向性ビーム幅を広げることができ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。
形態について説明する。
【００１１】図１には本実施形態のアンテナ装置の構成
が示されており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）にお
けるＡ−Ａ断面図である。プリント基板１上に素子アン
テナとしてパッチアンテナ２が同焦点楕円群の周上に多
数配置されており、各パッチアンテナ２には基板裏面に
形成されたラジアル導波管３を介して給電されている。
このラジアル導波管３も、パッチアンテナ２が同焦点楕
円群の周上に配置されていることに対応して同焦点の楕
円形状に形成されており、金属または金属メッキを施さ
れた材料４で形成されている。各パッチアンテナ２に接
続された給電ピン５は、プリント基板１の誘電体層８を
貫通して楕円ラジアル導波管内３に挿入されている。ま
た、楕円ラジアル導波管３の側面の終端部分６が短絡さ
れており、同焦点楕円群の最外周のパッチアンテナ２の
給電ピン５と短絡部６とによりインピーダンス整合をと
っている。各給電ピン５に給電する給電部７は楕円ラジ
アル導波管中央部に設けられている。
が示されており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）にお
けるＡ−Ａ断面図である。プリント基板１上に素子アン
テナとしてパッチアンテナ２が同焦点楕円群の周上に多
数配置されており、各パッチアンテナ２には基板裏面に
形成されたラジアル導波管３を介して給電されている。
このラジアル導波管３も、パッチアンテナ２が同焦点楕
円群の周上に配置されていることに対応して同焦点の楕
円形状に形成されており、金属または金属メッキを施さ
れた材料４で形成されている。各パッチアンテナ２に接
続された給電ピン５は、プリント基板１の誘電体層８を
貫通して楕円ラジアル導波管内３に挿入されている。ま
た、楕円ラジアル導波管３の側面の終端部分６が短絡さ
れており、同焦点楕円群の最外周のパッチアンテナ２の
給電ピン５と短絡部６とによりインピーダンス整合をと
っている。各給電ピン５に給電する給電部７は楕円ラジ
アル導波管中央部に設けられている。
【００１２】ここで、本実施形態においては、従来のア
ンテナ装置が同心円の円周上にパッチアンテナを配置し
たのに対し、同焦点楕円群の周上に各パッチアンテナ２
を配置した点に特徴がある。このように、複数の素子ア
ンテナを同焦点楕円群に配置すると、各素子アンテナに
同位相で給電しても、そのビーム断面の形状は従来のよ
うに円形とならず楕円形となる。以下、その原理につい
て詳述する。
ンテナ装置が同心円の円周上にパッチアンテナを配置し
たのに対し、同焦点楕円群の周上に各パッチアンテナ２
を配置した点に特徴がある。このように、複数の素子ア
ンテナを同焦点楕円群に配置すると、各素子アンテナに
同位相で給電しても、そのビーム断面の形状は従来のよ
うに円形とならず楕円形となる。以下、その原理につい
て詳述する。
【００１３】図２には、直線上に配置された同相で給電
される基板１上のＮ個のパッチアンテナが示されてい
る。Ｎ個のパッチアンテナの間隔は全てｄとする。この
時、アレーアンテナの開口の長さは（Ｎ−１）ｄであ
る。Ｎ個のパッチアンテナは同相で給電されているた
め、合成されたアンテナのビームはアンテナに垂直な方
向（図においてθ＝０度）で最大となる。垂直方向から
角度θの方向の指向性は、図において距離Ｓの分だけ位
相がずれた波の合成として求められ、波長をλとした場
合に合成された振幅Ａ（θ）は次式のように表され、Ｎ
ｄ／λ・ｓｉｎθ1 ＝１となる角度θ1 でＡ（θ1 ）＝
０となり、最初のｎｕｌｌ点（ナル点）ができる。
される基板１上のＮ個のパッチアンテナが示されてい
る。Ｎ個のパッチアンテナの間隔は全てｄとする。この
時、アレーアンテナの開口の長さは（Ｎ−１）ｄであ
る。Ｎ個のパッチアンテナは同相で給電されているた
め、合成されたアンテナのビームはアンテナに垂直な方
向（図においてθ＝０度）で最大となる。垂直方向から
角度θの方向の指向性は、図において距離Ｓの分だけ位
相がずれた波の合成として求められ、波長をλとした場
合に合成された振幅Ａ（θ）は次式のように表され、Ｎ
ｄ／λ・ｓｉｎθ1 ＝１となる角度θ1 でＡ（θ1 ）＝
０となり、最初のｎｕｌｌ点（ナル点）ができる。
【００１４】
【数１】 図３には、図２におけるアレーアンテナの開口の長さ
（Ｎ−１）ｄと最初のｎｕｌｌ点ができる角度θ1 との
関係が示されている。アレーアンテナの開口の長さ（Ｎ
−１）ｄが狭くなるほど、最初のｎｕｌｌ点ができる角
度θ1 は大きくなり、ビーム幅は広くなる。従って、図
１のように同焦点楕円群の周上にパッチアンテナ２を配
置した場合には、短径方向のパッチアンテナの開口の長
さは長径方向の開口の長さよりも短いため短径方向のビ
ーム幅が広くなり、同相給電であっても断面が楕円形状
のビームが得られることになる。
（Ｎ−１）ｄと最初のｎｕｌｌ点ができる角度θ1 との
関係が示されている。アレーアンテナの開口の長さ（Ｎ
−１）ｄが狭くなるほど、最初のｎｕｌｌ点ができる角
度θ1 は大きくなり、ビーム幅は広くなる。従って、図
１のように同焦点楕円群の周上にパッチアンテナ２を配
置した場合には、短径方向のパッチアンテナの開口の長
さは長径方向の開口の長さよりも短いため短径方向のビ
ーム幅が広くなり、同相給電であっても断面が楕円形状
のビームが得られることになる。
【００１５】このように、本実施形態では、パッチアン
テナを所定の配列で配置するのみで短径方向のビーム幅
を広くできる。
テナを所定の配列で配置するのみで短径方向のビーム幅
を広くできる。
【００１６】なお、本実施形態では同相給電の場合につ
いて示したが、図１のアンテナ構成について各素子アン
テナに対して位相を変化させた給電を行いビームをチル
トさせることも可能である。図４にはビームをチルトし
たアンテナの水平面内の指向性が示されており、図５に
は垂直面内の指向性が示されている。
いて示したが、図１のアンテナ構成について各素子アン
テナに対して位相を変化させた給電を行いビームをチル
トさせることも可能である。図４にはビームをチルトし
たアンテナの水平面内の指向性が示されており、図５に
は垂直面内の指向性が示されている。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のアンテナ
装置によれば、容易に特定の径方向のビーム幅を拡大す
ることができる。
装置によれば、容易に特定の径方向のビーム幅を拡大す
ることができる。
【図１】 本発明の実施形態の構成図である。
【図２】 同実施形態の原理説明図である。
【図３】 同実施形態のアレイアンテナの開口の長さと
ｎｕｌｌ点角度との関係を示すグラフ図である。
ｎｕｌｌ点角度との関係を示すグラフ図である。
【図４】 本発明の他の実施形態における水平面内の指
向性特性図である。
向性特性図である。
【図５】 本発明の他の実施形態における垂直面内の指
向性特性図である。
向性特性図である。
１ プリント基板、２ パッチアンテナ（素子アンテ
ナ）。
ナ）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 俊明 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 小川 勝 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 平３−184402（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−35401（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−170121（ＪＰ，Ａ) 加藤、等，楕円開口アレイアンテナの 放射特性，電子通信学会技術研究報告, Ａ・Ｐ86−97 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 21/00 - 21/30
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に配置された複数の素子アンテナ
と、前記素子アンテナに給電あるいは前記素子アンテナ
からの電波を伝播するラジアル導波管を有するアンテナ
装置において、 前記複数の素子アンテナを同焦点楕円群の周上に配置さ
せ、かつ、前記ラジアル導波管を楕円形状としてその側
面の終端部分を短絡するとともに、最外周の前記素子ア
ンテナの給電ピンと短絡部により整合をとることを特徴
とするアンテナ装置。 - 【請求項２】 前記素子アンテナの励振位相を変えてビ
ームをチルトさせることを特徴とする請求項１記載のア
ンテナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13626996A JP3345267B2 (ja) | 1995-10-16 | 1996-05-30 | アンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-266745 | 1995-10-16 | ||
| JP26674595 | 1995-10-16 | ||
| JP13626996A JP3345267B2 (ja) | 1995-10-16 | 1996-05-30 | アンテナ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09205323A JPH09205323A (ja) | 1997-08-05 |
| JP3345267B2 true JP3345267B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=26469901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13626996A Expired - Fee Related JP3345267B2 (ja) | 1995-10-16 | 1996-05-30 | アンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3345267B2 (ja) |
-
1996
- 1996-05-30 JP JP13626996A patent/JP3345267B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 加藤、等，楕円開口アレイアンテナの放射特性，電子通信学会技術研究報告，Ａ・Ｐ８６−９７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09205323A (ja) | 1997-08-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |