JP3761988B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アレーアンテナと、このアレーアンテナを備えたアンテナ装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平５−２５１９２８号公報では、送，受信回路がＩＣ化された基板とホーン型の１次放射器とが一体に組み込まれたアンテナ装置が開示されている。
【０００３】
特開平８−９７６２０号公報では、誘電体基板上に配列された複数のパッチと、給電部と、この給電部と前記各パッチとの間を接続する給電線とを備えたアレーアンテナが開示されている。また、給電部と各パッチとの間を接続するマイクロストリップ形式の給電線が各パッチと共に誘電体基板上に形成された実施例が記載されている。
【０００４】
隣接するアンテナ素子間の位相差を変えて放射ビームの方向を変え、主ローブの方向を移動させるのが、フェーズドアレーアンテナである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
同一構造の平面アンテナを配列してアレーアンテナを構成すると、位相差だけを変えることでフェーズドアレーアンテナとして使用できるが、例えば検出対象物の大きさや距離等に応じて指向性の形を変えることが困難である、という課題がある。
【０００６】
また、アレーアンテナにおいて、各平面アンテナのパッチとその給電線とを同一平面に形成すると、非常に簡単な給電方式になるが、給電線からも不要な電波が放射されるので指向性が劣化する、という課題がある。
【０００７】
本発明は、上記した従来技術の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、指向性を可変できるアレーアンテナと、これを備えた小型のアンテナ装置とを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１では、地板とこの地板を挟んだ２枚の誘電体基板とからなる基板と、基板の表面に配列された複数のパッチと、これらの各パッチに結合された給電線とを備え、パッチを用いて電波を放射または吸収するアレーアンテナであって、複数のパッチは複数の第１のパッチと複数の第２のパッチからなり、第１のパッチと第２のパッチは基板の表面に交互に配置され、第１のパッチに結合された給電線は前記基板の表面に形成され、第２のパッチに結合された給電線は基板の裏面に形成されるアレーアンテナとを備え、給電線と地板とこれらの間にある誘電体基板はマイクロストリップ線路を構成し、第１のパッチと地板とこれらの間にある誘電体基板はパッチアンテナを構成し、第２のパッチと地板とこれらの間にある誘電体基板は、地板にスロットを設けることで電磁結合パッチアンテナを構成し、さらに、アレーアンテナが備える第１のパッチに信号を送り出し、または、第１のパッチから受信信号を入力する第１の回路と、アレーアンテナが備える第２のパッチに信号を送り出し、または、第２のパッチから受信信号を入力する第２の回路とを備え、第１の回路を基板の表面に設け、かつ第２の回路を基板の裏面に設けると共に、表面と裏面の各々の面の領域上で複数のパッチの配列領域に対して第１の回路と第２の回路の配置領域を片側にすることで基板の片端に寄せ、第１及び第２の回路は、信号を送り出しまたは受信信号を入力するパッチの選択及び位相制御を行う機能を持つ、ことを特徴とする。
【０００９】
第１のパッチの選択及び位相差によって時分割走査アンテナまたはフェーズドアレーアンテナを構成することができる。
第２のパッチの選択及び位相差によって時分割走査アンテナまたはフェーズドアレーアンテナを構成することができる。
第１，第２のパッチに結合された給電線は各々基板の第１，第２の面に形成されており、第１のパッチと第２のパッチの給電線の位置および結合形態が異なるので、第１のパッチを備えた第１の素子アンテナと第２のパッチを備えた第２の素子アンテナの指向性を異なる形とすることができる。
【００１０】
第１のパッチと第２のパッチの給電線の位置および結合形態が異なるので、第１の素子アンテナと第２の素子アンテナの指向性を異なる形とすることができる。
従って、第１，第２のパッチを組み合わせて同時に使用することで、第１，第２の素子アンテナの指向性とは異なる指向性をパッチの選択と位相差を可変して作り出すことができる。
指向性を種々の形に変えることができるので、アダプティブアレーアンテナとして使用することができる。
【００１１】
また、第１，第２のパッチの給電線を基板の別の面に各々形成することで、第１のパッチの給電線間隔や第２のパッチの給電線間隔を広くとることができ、給電線間の相互輻射によるノイズを低減することができる。
また基板の両面の有効利用によって基板を小型化することができ、アンテナ装置を小型化することができる。また、基板の片面に第１の回路のみを設けることで、第１，第２の回路を基板の片面に設ける場合に比べて回路面積を縮小することができ、この点でも基板を小型化することができる。
更に、配列された前記複数のパッチの片側に第１，第２の回路を配置して基板の片端に寄せることで、外部回路から第１，第２の回路への配線接続を短くすることができ、伝送損失を低減することができると共に、この配線に対する不要輻射またはこの配線からの不要輻射の影響を低減することができる。
更に第１及び第２の回路にパッチの選択、位相の制御を行えるような機能を持たせることによって、アレーアンテナの指向性を任意に可変することができ、ビーム成形、ビーム走査、時分割マルチビームの発生などが可能となる。
【００１２】
請求項２では、請求項１記載のアレーアンテナにおいて、基板は地板とこの地板を挟んだ２枚の誘電体基板とからなり、各給電線と地板とこれらの間にある誘電体基板はマイクロストリップ線路を構成しており、第１のパッチと地板とこれらの間にある誘電体基板はパッチアンテナを構成しており、第２のパッチと地板とこれらの間にある誘電体基板は、地板にスロットを設けることで電磁結合パッチアンテナを構成していることを特徴とする。
【００１３】
第１のパッチと地板とこれらの間にある誘電体基板によりパッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）を構成することで、第１のパッチに結合された給電線と地板とこれらの間にある誘電体基板により構成されたマイクロストリップ線路との接続を容易化することができる。
【００１４】
第２のパッチと地板とこれらの間にある誘電体基板は、地板にスロットを設けることで電磁結合パッチアンテナを構成している。
電磁界の相互誘導を利用して第２のパッチを給電することで、第２のパッチと第２の面の給電線とを縦方向（基板の厚さ方向）の導体線で接続する手間を省くことができる。
また、地板に切ったスロットを介して給電するので、インピーダンスをスロット寸法で調整することができる。
【００１５】
更に、基板は地板を挟んだ２枚の誘電体基板からなるので、第２のパッチとこの第２のパッチに結合された給電線との間に地板（アース板）を介在させることができ、この給電線からの第１の面への不要輻射を抑止して電磁結合パッチアンテナの指向性を向上させることができる。
【００１６】
請求項３では、請求項１〜２記載のアレーアンテナにおいて、第１のパッチと第２のパッチとを基板の第１の面に交互に配置したことを特徴とする。
【００１７】
交互に配置することで、この配置間隔で第１のパッチを連設した場合や第２のパッチを連設した場合に比べ、基板の各面の給電線間隔を広げることができ、給電線間の相互輻射によるノイズを低減することができる。
パッチの配置は必ずしも等間隔にする必要はなく、給電するパッチの数及び位相差によって放射特性を制御することができる。
【００１８】
請求項４では、請求項１〜３記載のアレーアンテナにおいて、基板の第２の面は誘電体基板または地板を備えた誘電体基板で覆われていることを特徴とする。
【００１９】
基板の第２の面を誘電体基板で覆うことで、基板の第２の面に形成された給電線を保護でき、基板を補強することができる。
基板の第２の面を地板を備えた誘電体基板で覆うことで、給電線を保護でき、基板を補強できると共に、基板の裏側への不要輻射を低減することができる。
【００２３】
第１及び第２の回路にパッチの選択、位相の制御を行えるような機能を持たせることによって、アレーアンテナの指向性を任意に可変することができ、ビーム成形、ビーム走査、時分割マルチビームの発生などが可能となる。
【００２４】
また１次放射器と２次放射器を備えたアンテナ装置において、１次放射器は、請求項１等に記載のアレーアンテナ等からなり、２次放射器は、反射鏡またはレンズからなることを特徴とする。
【００２５】
１次放射器を請求項１〜４の何れか１つに記載のアレーアンテナとすることで、デフォーカス給電等によるマルチビームを各パッチに対応して生成でき、主ビームの方向を変化させてマルチビームアンテナとして使用できる。
オフセットパラボラアンテナの１次放射器を請求項５〜６の何れか１つに記載の小型化されたアンテナ装置とすることで、基板による開口ブロッキングを除去することができると共に基板の小型化の分だけ反射鏡を拡大することができ、アンテナ利得を向上することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るアレーアンテナとアンテナ装置の説明図である。
図１（Ａ）は基板３の第１の面（表面）の側から見たときの説明図であり、図１（Ｂ）は基板３の第２の面（裏面）の側から見たときの説明図である。
【００２７】
図１のアレーアンテナ７は、基板３の第１の面に配列された複数のパッチと、各パッチに結合された給電線と、を備え、前記パッチを用いて電波を放射または吸収する。
前記複数のパッチは複数の第１のパッチＰ１と複数の第２のパッチＰ２からなり、第１のパッチＰ１に結合された給電線Ｓ１は基板３の第１の面に形成されており、第２のパッチＰ２に結合された給電線Ｓ２は基板３の第２の面に形成されている。
【００２８】
基板３は地板５とこの地板５を挟んだ２枚の誘電体基板３Ａ，３Ｂとからなり、第１のパッチＰ１に結合された給電線Ｓ１と地板５とこれらの間にある誘電体基板３Ａはマイクロストリップ線路６を構成しており、また、第２のパッチＰ２に結合された給電線Ｓ２と地板５とこれらの間にある誘電体基板３Ｂはマイクロストリップ線路６を構成している。
第１のパッチＰ１と地板５とこれらの間にある誘電体基板３ＡはパッチアンテナＱを構成しており、第２のパッチＰ２と地板５とこれらの間にある誘電体基板３Ｂは、図５に示すように地板５にスロット４を設けることで電磁結合パッチアンテナＤを構成している。
【００２９】
第１のパッチＰ１の配列によりパッチアンテナＱを配列し、これの選択及び位相差によって時分割走査アンテナまたはフェーズドアレーアンテナを構成することができる。また、第２のパッチＰ２の配列により電磁結合パッチアンテナＤを配列し、これの選択及び位相差によって時分割走査アンテナまたはフェーズドアレーアンテナを構成することができる。
第１，第２のパッチＰ１，Ｐ２に結合された給電線Ｓ１，Ｓ２は各々基板３の第１，第２の面に形成されており、パッチＰ１，Ｐ２の給電線Ｓ１，Ｓ２の位置および結合形態が異なるので、パッチアンテナＱと電磁結合パッチアンテナＤの指向性を異なる形とすることができる。
【００３０】
パッチＰ１，Ｐ２の給電線Ｓ１，Ｓ２の位置および結合形態が異なるので、パッチアンテナＱと電磁結合パッチアンテナＤの指向性を異なる形とすることができる。
従って、第１，第２のパッチＰ１，Ｐ２を組み合わせて同時に使用する（例えば同時に電波を放射する）ことで、パッチアンテナＱや電磁結合パッチアンテナＤの指向性とは異なる指向性をパッチの選択と位相差を可変して作り出すことができる。
指向性を種々の形に変えることができるので、アダプティブアレーアンテナとして使用できる。例えば、ある方向から妨害波が到来した時に、その方向の指向性を小さくすることができる。
【００３１】
また、給電線Ｓ１，Ｓ２を基板の別の面に各々形成することで、第１のパッチＰ１の給電線Ｓ１〜Ｓ１間隔や第２のパッチＰ２の給電線Ｓ２〜Ｓ２間隔を広くとることができ、給電線Ｓ１〜Ｓ１，Ｓ２〜Ｓ２間の相互輻射によるノイズを低減することができる。
【００３２】
給電線Ｓ１と地板５と誘電体基板３Ａによりマイクロストリップ線路６を構成することで、伝送損失を低減することができる。
給電線Ｓ２と地板５と誘電体基板３Ｂによりマイクロストリップ線路６を構成することで、伝送損失を低減することができる。
第１のパッチＰ１と地板５と誘電体基板３Ａによりパッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）Ｑを構成することで、給電線Ｓ１と地板５と誘電体基板３Ａにより構成されたマイクロストリップ線路６との接続を容易化することができる。
【００３３】
図１のアレーアンテナ７では、第１のパッチＰ１と第２のパッチＰ２とを基板３の第１の面に交互に等間隔に配置している。
【００３４】
交互に配置することで、第１のパッチＰ１を連設した場合や第２のパッチＰ２を連設した場合に比べ、基板３の各面の給電線Ｓ１〜Ｓ１，Ｓ２〜Ｓ２間隔を広げることができ、給電線Ｓ１〜Ｓ１，Ｓ２〜Ｓ２間の相互輻射によるノイズを低減できる。
【００３５】
図１のアンテナ装置８は、アレーアンテナ７と、このアレーアンテナ７が備える第１のパッチＰ１に信号を送り出し、または、第１のパッチＰ１から受信信号を入力する第１の送受信回路１と、このアレーアンテナ７が備える第２のパッチＰ２に信号を送り出し、または、第２のパッチＰ２から受信信号を入力する第２の送受信回路２と、を有し、第１の送受信回路１を基板３の第１の面に設け、第２の送受信回路２を基板３の第２の面に設けると共に、配列された複数のパッチＰ１，Ｐ２の片側に位置するように第１の送受信回路１と第２の送受信回路２を配置している。
【００３６】
第１，第２の送受信回路１，２を基板３の両面に配置して基板３の実装密度を高くしている。このように、基板３の両面の有効利用によって基板３を小型化でき、アンテナ装置８を小型化できる。また、基板３の片面に第１の送受信回路１のみを設けることで、第１，第２の送受信回路１，２を基板３の片面に設ける場合に比べて回路面積を縮小でき、この点でも基板３を小型化できる。
更に、配列された複数のパッチＰ１，Ｐ２の片側に第１，第２の送受信回路１，２を配置して基板３の片端に寄せることで、外部回路（不図示）から第１，第２の送受信回路１，２への配線接続を短くすることができ、伝送損失を低減することができると共に、この配線（不図示）に対する不要輻射またはこの配線からの不要輻射の影響を低減できる。
【００３７】
第１，第２の送受信回路１，２は、例えば、マルチビームを放射するための切換型送受信回路としてもよい。増幅回路とサーキュレータとアンテナ切換用ＰＩＮダイオードで構成してもよく、更にＦＭ信号発生器や方向性結合器（カップラー）やミキサを備えてもよく、例えば、特開平８−９７６２０号公報の図３に示されたレーダーモジュールの回路としてもよく、これらによりパッチの選択や位相制御を行ってもよい。第１，第２の送受信回路１，２を各々ＩＣに組み込んでもよい。
【００３８】
図２は本発明と対比されるアンテナ装置１８の説明図である。
アレーアンテナ１７は、基板１３の片面に配列された複数のパッチと、各パッチに結合された給電線Ｓと、を備え、前記パッチを用いて電波を放射または吸収する。前記複数のパッチは複数の第１のパッチＰ１１と複数の第２のパッチ１２からなり、第１，第２のパッチＰ１１，Ｐ１２に結合された各給電線Ｓは基板１３の片面に形成されている。
【００３９】
アンテナ装置１８は、アレーアンテナ１７と、このアレーアンテナ１７が備える第１のパッチＰ１１に信号を送り出し、または、第１のパッチＰ１１から受信信号を入力する第１の送受信回路１１と、このアレーアンテナ１７が備える第２のパッチＰ１２に信号を送り出し、または、第２のパッチＰ１２から受信信号を 入力する第２の送受信回路１２と、を有し、第１，第２の送受信回路１１，１２を基板１３の片面に設けると共に、配列された複数のパッチＰ１１，Ｐ１２の片側に位置するように第１の送受信回路１１を配置し、他の片側に第２の送受信回路１２を配置している。
【００４０】
基板１３は地板１５とこの地板１５を挟んだ２枚の誘電体基板１３Ａ，１３Ｂとからなり、第１のパッチＰ１１に結合された給電線Ｓと地板１５とこれらの間にある誘電体基板１３Ａはマイクロストリップ線路６を構成しており、第２のパッチＰ１２に結合された給電線Ｓと地板１５とこれらの間にある誘電体基板１３Ｂはマイクロストリップ線路６を構成している。
第１のパッチＰ１１と地板１５とこれらの間にある誘電体基板１３ＡはパッチアンテナＱを構成し、また、第２のパッチＰ１２と地板１５とこれらの間にある誘電体基板１３ＡはパッチアンテナＱを構成している。
【００４１】
送受信回路１１，１２は、各々図１の送受信回路１，２と同じ構成である。
パッチＰ１１，Ｐ１２は、図１のパッチＰ１と同じ構成である。
アレーアンテナ１７の素子数は、図１のアレーアンテナ７の素子数と等しい。
【００４２】
図３は、アンテナ装置１８を１次放射器とし、放物鏡面の一部である反射鏡１９を２次放射器としたオフセットパラボラアンテナの説明図である。
図４は、アンテナ装置８を１次放射器とし、放物鏡面の一部である反射鏡９を２次放射器としたオフセットパラボラアンテナの説明図である。
反射鏡９，１９の焦点距離は等しく、焦点の位置にアレーアンテナ７，１７のパッチの何れか１つが配置されている。
【００４３】
図３のオフセットパラボラアンテナでは、反射鏡１９の上端〜下端で反射した反射ビーム▲１▼〜▲３▼が得られる。
図４のオフセットパラボラアンテナでは、反射鏡９の上端〜下端で反射した反射ビーム▲１▼〜▲４▼が得られる。第２の送受信回路２を基板３の裏面に設けたので基板１３より基板３を小型化でき、その分だけ反射鏡９を大きくしてパッチからのビームをより多く反射させることができる。
従って、図３に比べて図４のオフセットパラボラアンテナでは、アンテナの利得を向上することができ、アンテナ装置の消費電力を低減することができる。
【００４４】
なお、図４のオフセットパラボラアンテナでは、デフォーカス給電によるマルチビームを各パッチに対応して生成でき、主ビームの方向を変化させてマルチビームアンテナとして使用してもよい。
【００４５】
図５は、電磁結合パッチアンテナの説明図であり、図１のパッチＰ２およびその周辺の構造を説明するものである。
【００４６】
給電線Ｓ２と地板５と誘電体基板３Ｂはマイクロストリップ線路６を構成している。
第２のパッチＰ２と地板５と誘電体基板３Ａは、地板５にスロット４を設けることで電磁結合パッチアンテナＤを構成している。
パッチＰ２は共振する大きさになっており、スロット４の長さは半波長より短い。
【００４７】
電磁界の相互誘導を利用して第２のパッチＰ２を給電することで、第２のパッチＰ２と第２の面の給電線Ｓ２とを縦方向（基板３の厚さ方向）の導体線で接続する手間を省くことができる。
また、地板５に切った非共振長のスロット４を介してパッチＰ２を給電するので、インピーダンスをスロット４の寸法で調整することができる。
【００４８】
更に、基板３は地板５とこの地板５を挟んだ２枚の誘電体基板３Ａ，３Ｂとからなるので、第２のパッチＰ２と給電線Ｓ２との間に地板５を介在させることができ、この給電線Ｓ２からの第１の面への不要輻射を抑止して電磁結合パッチアンテナＤの指向性を向上させることができる。
【００４９】
誘電体基板３Ｂの表面、すなわち基板３の第２の面を誘電体基板または地板を備えた誘電体基板で覆ってもよい。
【００５０】
基板３の第２の面を誘電体基板で覆うことで、基板の第２の面に形成された給電線Ｓ２を保護でき、基板３を補強することができる。
基板３の第２の面を地板を備えた誘電体基板で覆うことで、給電線Ｓ２を保護でき、基板３を補強することができると共に、基板３の裏側への不要輻射を低減することができる。特に、基板３の裏側に回路を設けた場合に、この回路に対する不要輻射の影響を低減することができる。
地板５を厚くして基板３を補強してもよい。
【００５１】
なお、アンテナ装置８とレンズとを組み合わせて使用してもよい。レンズとしては、誘電体レンズ、パスレングスレンズ、および、導波管形メタルレンズ等がある。
アレーアンテナ７の素子間隔（配列間隔）は１波長より小さくしたり、半波長以下としたり、１／４波長程度としてもよい。
アレーアンテナ７は、平面アンテナを直線状に配列するリニアアレー（linear array）としてもよく、平面状に配列するプラナーアレイ（planer array）としてもよい。
第１のパッチＰ１を円形パッチとし、第２のパッチＰ２を方形パッチとしてもよく、また、これらを組み合わせてもよい。方形パッチの１辺の長さは半波長程度としてもよい。例えば、送り出す信号（ＦＭ信号）の周波数を約６０ＧＨｚ程度とし、方形パッチの１辺を約１．６〜約２．２ｍｍ程度とし、方形パッチ間の間隔を約０．２〜約０．４ｍｍ程度としてもよい。
基板３の誘電体基板３Ａ，３Ｂは同じ厚さとしてもよい。
【００５２】
本発明のアレーアンテナとアンテナ装置を車載用レーダー装置に応用して障害物（ターゲット）の探知に用いてもよく、室内用無線ＬＡＮに応用してもよい。また、上記実施形態は本発明の一例であり、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１に係るアンテナ装置によれば、第１のパッチの配列によりフェーズドアレーアンテナを構成でき、第２のパッチの配列によりフェーズドアレーアンテナを構成できる。第１のパッチを備えた第１の素子アンテナと第２のパッチを備えた第２の素子アンテナの指向性を異なる形とすることができる。
【００５４】
また、第１，第２のパッチを組み合わせて同時に使用することで、第１，第２の素子アンテナの指向性とは異なる指向性をパッチの選択と位相差を可変して作り出すことができる。
指向性を種々の形に変えることができるので、時分割走査アンテナやアダプティブアレーアンテナとして使用することができ、その用途が広い。
【００５５】
更に、第１のパッチの給電線間隔や第２のパッチの給電線間隔を広くとることができ、給電線間の相互輻射によるノイズを低減することができる。
さらに請求項１に係るアンテナ装置によれば、基板の両面の有効利用によって基板を小型化することができ、アンテナ装置を小型化することができる。また、基板の片面に第１の回路のみを設けることで、第１，第２の回路を基板の片面に設ける場合に比べて回路面積を縮小することができ、この点でも基板を小型化することができ、アンテナ装置を小型化することができる。
更に、配列された複数のパッチの片側に第１，第２の回路を配置して基板の片端に寄せることで、外部回路から第１，第２の回路への配線接続を短くすることができ、伝送損失を低減することができると共に、この配線に対する不要輻射またはこの配線からの不要輻射の影響を低減することができ、アンテナ装置の信頼性を向上することができる。
また、第１の平面アンテナと第１の回路、および、第２の平面アンテナと第２の回路により、システムを２重化できる利点がある。
更に上記アンテナ装置によれば、第１及び第２の回路にパッチ選択、位相制御を行う機能を持たせることによって、アレーアンテナの指向性を任意に可変することができ、ビーム成形、ビーム走査、時分割マルチビームの発生などができる。
【００５６】
また請求項１に係るアンテナ装置によれば、アレーアンテナで、第１のパッチと地板とこれらの間にある誘電体基板によりパッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）を構成することで、第１のパッチに結合された給電線と地板とこれらの間にある誘電体基板により構成されたマイクロストリップ線路との接続を容易化することができる。
【００５７】
電磁結合パッチアンテナを形成し、電磁界の相互誘導を利用して第２のパッチを給電することで、第２のパッチと第２の面の給電線とを縦方向（基板の厚さ方向）の導体線で接続する手間を省くことができる。
また、地板に切ったスロットを介して給電するので、インピーダンスをスロット寸法で調整することができる。
【００５８】
更に、基板は地板を挟んだ２枚の誘電体基板からなるので、第２のパッチとこの第２のパッチに結合された給電線との間に地板（アース板）を介在させることができ、この給電線からの第１の面への不要輻射を抑止して電磁結合パッチアンテナの指向性を向上させることができる。
【００５９】
さらに請求項１に係るアンテナ装置によれば、アレーアンテナで、第１，第２のパッチを交互に配置することで、この配置間隔で第１のパッチを連設した場合や第２のパッチを連設した場合に比べ、基板の各面の給電線間隔を広げることができ、給電線間の相互輻射によるノイズを低減することができる。
素子間隔を変化させて配置することで、アンテナの指向性を制御することもできる。
【００６０】
請求項２に係るアンテナ装置によれば、アレーアンテナで、基板の裏面を誘電体基板で覆うことで、基板の裏面に形成された給電線を保護でき、基板を補強することができる。
基板の裏面を地板を備えた誘電体基板で覆うことで、給電線を保護でき、基板を補強することができると共に、基板の裏側への不要輻射を低減することができる。
【００６４】
更に本発明によるアンテナ装置によれば、１次放射器を上記アンテナ装置の何れか１つに記載のアレーアンテナとすることで、デフォーカス給電等によるマルチビームを各パッチに対応して生成することができ、主ビームの方向を変化させてマルチビームアンテナとして使用することができる。
オフセットパラボラアンテナの１次放射器を上記アンテナ装置の何れか１つに記載の小型化されたアンテナ装置とすることで、基板による開口ブロッキングを除去することができると共に基板の小型化の分だけ反射鏡を拡大でき、アンテナ利得を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアレーアンテナとアンテナ装置の説明図
【図２】本発明と対比されるアンテナ装置の説明図
【図３】図２のアンテナ装置を１次放射器としたオフセットパラボラアンテナの説明図
【図４】図１のアンテナ装置を１次放射器としたオフセットパラボラアンテナの説明図
【図５】電磁結合パッチアンテナの説明図
【符号の説明】
１，１１…第１の送受信回路（第１の回路）、２，１２…第２の送受信回路（第２の回路）、３，１３…基板、３Ａ，３Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ…誘電体基板、４…スロット、５，１５…地板（アース板）、６…マイクロストリップ線路、７，１７…アレーアンテナ、８，１８…アンテナ装置、９，１９…反射鏡（リフレクタ）、Ｄ…電磁結合パッチアンテナ、Ｐ１，Ｐ１１…第１のパッチ、Ｐ２，Ｐ１２…第２のパッチ、Ｐ１’…基板３の第２の面における第１のパッチＰ１の透視位置、Ｐ２’…基板３の第２の面における第２のパッチＰ２の透視位置、Ｑ…パッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）、Ｓ，Ｓ１，Ｓ２…給電線（ストリップ導体）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、アレーアンテナと、このアレーアンテナを備えたアンテナ装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平５−２５１９２８号公報では、送，受信回路がＩＣ化された基板とホーン型の１次放射器とが一体に組み込まれたアンテナ装置が開示されている。
【０００３】
特開平８−９７６２０号公報では、誘電体基板上に配列された複数のパッチと、給電部と、この給電部と前記各パッチとの間を接続する給電線とを備えたアレーアンテナが開示されている。また、給電部と各パッチとの間を接続するマイクロストリップ形式の給電線が各パッチと共に誘電体基板上に形成された実施例が記載されている。
【０００４】
隣接するアンテナ素子間の位相差を変えて放射ビームの方向を変え、主ローブの方向を移動させるのが、フェーズドアレーアンテナである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
同一構造の平面アンテナを配列してアレーアンテナを構成すると、位相差だけを変えることでフェーズドアレーアンテナとして使用できるが、例えば検出対象物の大きさや距離等に応じて指向性の形を変えることが困難である、という課題がある。
【０００６】
また、アレーアンテナにおいて、各平面アンテナのパッチとその給電線とを同一平面に形成すると、非常に簡単な給電方式になるが、給電線からも不要な電波が放射されるので指向性が劣化する、という課題がある。
【０００７】
本発明は、上記した従来技術の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、指向性を可変できるアレーアンテナと、これを備えた小型のアンテナ装置とを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１では、地板とこの地板を挟んだ２枚の誘電体基板とからなる基板と、基板の表面に配列された複数のパッチと、これらの各パッチに結合された給電線とを備え、パッチを用いて電波を放射または吸収するアレーアンテナであって、複数のパッチは複数の第１のパッチと複数の第２のパッチからなり、第１のパッチと第２のパッチは基板の表面に交互に配置され、第１のパッチに結合された給電線は前記基板の表面に形成され、第２のパッチに結合された給電線は基板の裏面に形成されるアレーアンテナとを備え、給電線と地板とこれらの間にある誘電体基板はマイクロストリップ線路を構成し、第１のパッチと地板とこれらの間にある誘電体基板はパッチアンテナを構成し、第２のパッチと地板とこれらの間にある誘電体基板は、地板にスロットを設けることで電磁結合パッチアンテナを構成し、さらに、アレーアンテナが備える第１のパッチに信号を送り出し、または、第１のパッチから受信信号を入力する第１の回路と、アレーアンテナが備える第２のパッチに信号を送り出し、または、第２のパッチから受信信号を入力する第２の回路とを備え、第１の回路を基板の表面に設け、かつ第２の回路を基板の裏面に設けると共に、表面と裏面の各々の面の領域上で複数のパッチの配列領域に対して第１の回路と第２の回路の配置領域を片側にすることで基板の片端に寄せ、第１及び第２の回路は、信号を送り出しまたは受信信号を入力するパッチの選択及び位相制御を行う機能を持つ、ことを特徴とする。
【０００９】
第１のパッチの選択及び位相差によって時分割走査アンテナまたはフェーズドアレーアンテナを構成することができる。
第２のパッチの選択及び位相差によって時分割走査アンテナまたはフェーズドアレーアンテナを構成することができる。
第１，第２のパッチに結合された給電線は各々基板の第１，第２の面に形成されており、第１のパッチと第２のパッチの給電線の位置および結合形態が異なるので、第１のパッチを備えた第１の素子アンテナと第２のパッチを備えた第２の素子アンテナの指向性を異なる形とすることができる。
【００１０】
第１のパッチと第２のパッチの給電線の位置および結合形態が異なるので、第１の素子アンテナと第２の素子アンテナの指向性を異なる形とすることができる。
従って、第１，第２のパッチを組み合わせて同時に使用することで、第１，第２の素子アンテナの指向性とは異なる指向性をパッチの選択と位相差を可変して作り出すことができる。
指向性を種々の形に変えることができるので、アダプティブアレーアンテナとして使用することができる。
【００１１】
また、第１，第２のパッチの給電線を基板の別の面に各々形成することで、第１のパッチの給電線間隔や第２のパッチの給電線間隔を広くとることができ、給電線間の相互輻射によるノイズを低減することができる。
また基板の両面の有効利用によって基板を小型化することができ、アンテナ装置を小型化することができる。また、基板の片面に第１の回路のみを設けることで、第１，第２の回路を基板の片面に設ける場合に比べて回路面積を縮小することができ、この点でも基板を小型化することができる。
更に、配列された前記複数のパッチの片側に第１，第２の回路を配置して基板の片端に寄せることで、外部回路から第１，第２の回路への配線接続を短くすることができ、伝送損失を低減することができると共に、この配線に対する不要輻射またはこの配線からの不要輻射の影響を低減することができる。
更に第１及び第２の回路にパッチの選択、位相の制御を行えるような機能を持たせることによって、アレーアンテナの指向性を任意に可変することができ、ビーム成形、ビーム走査、時分割マルチビームの発生などが可能となる。
【００１２】
請求項２では、請求項１記載のアレーアンテナにおいて、基板は地板とこの地板を挟んだ２枚の誘電体基板とからなり、各給電線と地板とこれらの間にある誘電体基板はマイクロストリップ線路を構成しており、第１のパッチと地板とこれらの間にある誘電体基板はパッチアンテナを構成しており、第２のパッチと地板とこれらの間にある誘電体基板は、地板にスロットを設けることで電磁結合パッチアンテナを構成していることを特徴とする。
【００１３】
第１のパッチと地板とこれらの間にある誘電体基板によりパッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）を構成することで、第１のパッチに結合された給電線と地板とこれらの間にある誘電体基板により構成されたマイクロストリップ線路との接続を容易化することができる。
【００１４】
第２のパッチと地板とこれらの間にある誘電体基板は、地板にスロットを設けることで電磁結合パッチアンテナを構成している。
電磁界の相互誘導を利用して第２のパッチを給電することで、第２のパッチと第２の面の給電線とを縦方向（基板の厚さ方向）の導体線で接続する手間を省くことができる。
また、地板に切ったスロットを介して給電するので、インピーダンスをスロット寸法で調整することができる。
【００１５】
更に、基板は地板を挟んだ２枚の誘電体基板からなるので、第２のパッチとこの第２のパッチに結合された給電線との間に地板（アース板）を介在させることができ、この給電線からの第１の面への不要輻射を抑止して電磁結合パッチアンテナの指向性を向上させることができる。
【００１６】
請求項３では、請求項１〜２記載のアレーアンテナにおいて、第１のパッチと第２のパッチとを基板の第１の面に交互に配置したことを特徴とする。
【００１７】
交互に配置することで、この配置間隔で第１のパッチを連設した場合や第２のパッチを連設した場合に比べ、基板の各面の給電線間隔を広げることができ、給電線間の相互輻射によるノイズを低減することができる。
パッチの配置は必ずしも等間隔にする必要はなく、給電するパッチの数及び位相差によって放射特性を制御することができる。
【００１８】
請求項４では、請求項１〜３記載のアレーアンテナにおいて、基板の第２の面は誘電体基板または地板を備えた誘電体基板で覆われていることを特徴とする。
【００１９】
基板の第２の面を誘電体基板で覆うことで、基板の第２の面に形成された給電線を保護でき、基板を補強することができる。
基板の第２の面を地板を備えた誘電体基板で覆うことで、給電線を保護でき、基板を補強できると共に、基板の裏側への不要輻射を低減することができる。
【００２３】
第１及び第２の回路にパッチの選択、位相の制御を行えるような機能を持たせることによって、アレーアンテナの指向性を任意に可変することができ、ビーム成形、ビーム走査、時分割マルチビームの発生などが可能となる。
【００２４】
また１次放射器と２次放射器を備えたアンテナ装置において、１次放射器は、請求項１等に記載のアレーアンテナ等からなり、２次放射器は、反射鏡またはレンズからなることを特徴とする。
【００２５】
１次放射器を請求項１〜４の何れか１つに記載のアレーアンテナとすることで、デフォーカス給電等によるマルチビームを各パッチに対応して生成でき、主ビームの方向を変化させてマルチビームアンテナとして使用できる。
オフセットパラボラアンテナの１次放射器を請求項５〜６の何れか１つに記載の小型化されたアンテナ装置とすることで、基板による開口ブロッキングを除去することができると共に基板の小型化の分だけ反射鏡を拡大することができ、アンテナ利得を向上することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るアレーアンテナとアンテナ装置の説明図である。
図１（Ａ）は基板３の第１の面（表面）の側から見たときの説明図であり、図１（Ｂ）は基板３の第２の面（裏面）の側から見たときの説明図である。
【００２７】
図１のアレーアンテナ７は、基板３の第１の面に配列された複数のパッチと、各パッチに結合された給電線と、を備え、前記パッチを用いて電波を放射または吸収する。
前記複数のパッチは複数の第１のパッチＰ１と複数の第２のパッチＰ２からなり、第１のパッチＰ１に結合された給電線Ｓ１は基板３の第１の面に形成されており、第２のパッチＰ２に結合された給電線Ｓ２は基板３の第２の面に形成されている。
【００２８】
基板３は地板５とこの地板５を挟んだ２枚の誘電体基板３Ａ，３Ｂとからなり、第１のパッチＰ１に結合された給電線Ｓ１と地板５とこれらの間にある誘電体基板３Ａはマイクロストリップ線路６を構成しており、また、第２のパッチＰ２に結合された給電線Ｓ２と地板５とこれらの間にある誘電体基板３Ｂはマイクロストリップ線路６を構成している。
第１のパッチＰ１と地板５とこれらの間にある誘電体基板３ＡはパッチアンテナＱを構成しており、第２のパッチＰ２と地板５とこれらの間にある誘電体基板３Ｂは、図５に示すように地板５にスロット４を設けることで電磁結合パッチアンテナＤを構成している。
【００２９】
第１のパッチＰ１の配列によりパッチアンテナＱを配列し、これの選択及び位相差によって時分割走査アンテナまたはフェーズドアレーアンテナを構成することができる。また、第２のパッチＰ２の配列により電磁結合パッチアンテナＤを配列し、これの選択及び位相差によって時分割走査アンテナまたはフェーズドアレーアンテナを構成することができる。
第１，第２のパッチＰ１，Ｐ２に結合された給電線Ｓ１，Ｓ２は各々基板３の第１，第２の面に形成されており、パッチＰ１，Ｐ２の給電線Ｓ１，Ｓ２の位置および結合形態が異なるので、パッチアンテナＱと電磁結合パッチアンテナＤの指向性を異なる形とすることができる。
【００３０】
パッチＰ１，Ｐ２の給電線Ｓ１，Ｓ２の位置および結合形態が異なるので、パッチアンテナＱと電磁結合パッチアンテナＤの指向性を異なる形とすることができる。
従って、第１，第２のパッチＰ１，Ｐ２を組み合わせて同時に使用する（例えば同時に電波を放射する）ことで、パッチアンテナＱや電磁結合パッチアンテナＤの指向性とは異なる指向性をパッチの選択と位相差を可変して作り出すことができる。
指向性を種々の形に変えることができるので、アダプティブアレーアンテナとして使用できる。例えば、ある方向から妨害波が到来した時に、その方向の指向性を小さくすることができる。
【００３１】
また、給電線Ｓ１，Ｓ２を基板の別の面に各々形成することで、第１のパッチＰ１の給電線Ｓ１〜Ｓ１間隔や第２のパッチＰ２の給電線Ｓ２〜Ｓ２間隔を広くとることができ、給電線Ｓ１〜Ｓ１，Ｓ２〜Ｓ２間の相互輻射によるノイズを低減することができる。
【００３２】
給電線Ｓ１と地板５と誘電体基板３Ａによりマイクロストリップ線路６を構成することで、伝送損失を低減することができる。
給電線Ｓ２と地板５と誘電体基板３Ｂによりマイクロストリップ線路６を構成することで、伝送損失を低減することができる。
第１のパッチＰ１と地板５と誘電体基板３Ａによりパッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）Ｑを構成することで、給電線Ｓ１と地板５と誘電体基板３Ａにより構成されたマイクロストリップ線路６との接続を容易化することができる。
【００３３】
図１のアレーアンテナ７では、第１のパッチＰ１と第２のパッチＰ２とを基板３の第１の面に交互に等間隔に配置している。
【００３４】
交互に配置することで、第１のパッチＰ１を連設した場合や第２のパッチＰ２を連設した場合に比べ、基板３の各面の給電線Ｓ１〜Ｓ１，Ｓ２〜Ｓ２間隔を広げることができ、給電線Ｓ１〜Ｓ１，Ｓ２〜Ｓ２間の相互輻射によるノイズを低減できる。
【００３５】
図１のアンテナ装置８は、アレーアンテナ７と、このアレーアンテナ７が備える第１のパッチＰ１に信号を送り出し、または、第１のパッチＰ１から受信信号を入力する第１の送受信回路１と、このアレーアンテナ７が備える第２のパッチＰ２に信号を送り出し、または、第２のパッチＰ２から受信信号を入力する第２の送受信回路２と、を有し、第１の送受信回路１を基板３の第１の面に設け、第２の送受信回路２を基板３の第２の面に設けると共に、配列された複数のパッチＰ１，Ｐ２の片側に位置するように第１の送受信回路１と第２の送受信回路２を配置している。
【００３６】
第１，第２の送受信回路１，２を基板３の両面に配置して基板３の実装密度を高くしている。このように、基板３の両面の有効利用によって基板３を小型化でき、アンテナ装置８を小型化できる。また、基板３の片面に第１の送受信回路１のみを設けることで、第１，第２の送受信回路１，２を基板３の片面に設ける場合に比べて回路面積を縮小でき、この点でも基板３を小型化できる。
更に、配列された複数のパッチＰ１，Ｐ２の片側に第１，第２の送受信回路１，２を配置して基板３の片端に寄せることで、外部回路（不図示）から第１，第２の送受信回路１，２への配線接続を短くすることができ、伝送損失を低減することができると共に、この配線（不図示）に対する不要輻射またはこの配線からの不要輻射の影響を低減できる。
【００３７】
第１，第２の送受信回路１，２は、例えば、マルチビームを放射するための切換型送受信回路としてもよい。増幅回路とサーキュレータとアンテナ切換用ＰＩＮダイオードで構成してもよく、更にＦＭ信号発生器や方向性結合器（カップラー）やミキサを備えてもよく、例えば、特開平８−９７６２０号公報の図３に示されたレーダーモジュールの回路としてもよく、これらによりパッチの選択や位相制御を行ってもよい。第１，第２の送受信回路１，２を各々ＩＣに組み込んでもよい。
【００３８】
図２は本発明と対比されるアンテナ装置１８の説明図である。
アレーアンテナ１７は、基板１３の片面に配列された複数のパッチと、各パッチに結合された給電線Ｓと、を備え、前記パッチを用いて電波を放射または吸収する。前記複数のパッチは複数の第１のパッチＰ１１と複数の第２のパッチ１２からなり、第１，第２のパッチＰ１１，Ｐ１２に結合された各給電線Ｓは基板１３の片面に形成されている。
【００３９】
アンテナ装置１８は、アレーアンテナ１７と、このアレーアンテナ１７が備える第１のパッチＰ１１に信号を送り出し、または、第１のパッチＰ１１から受信信号を入力する第１の送受信回路１１と、このアレーアンテナ１７が備える第２のパッチＰ１２に信号を送り出し、または、第２のパッチＰ１２から受信信号を 入力する第２の送受信回路１２と、を有し、第１，第２の送受信回路１１，１２を基板１３の片面に設けると共に、配列された複数のパッチＰ１１，Ｐ１２の片側に位置するように第１の送受信回路１１を配置し、他の片側に第２の送受信回路１２を配置している。
【００４０】
基板１３は地板１５とこの地板１５を挟んだ２枚の誘電体基板１３Ａ，１３Ｂとからなり、第１のパッチＰ１１に結合された給電線Ｓと地板１５とこれらの間にある誘電体基板１３Ａはマイクロストリップ線路６を構成しており、第２のパッチＰ１２に結合された給電線Ｓと地板１５とこれらの間にある誘電体基板１３Ｂはマイクロストリップ線路６を構成している。
第１のパッチＰ１１と地板１５とこれらの間にある誘電体基板１３ＡはパッチアンテナＱを構成し、また、第２のパッチＰ１２と地板１５とこれらの間にある誘電体基板１３ＡはパッチアンテナＱを構成している。
【００４１】
送受信回路１１，１２は、各々図１の送受信回路１，２と同じ構成である。
パッチＰ１１，Ｐ１２は、図１のパッチＰ１と同じ構成である。
アレーアンテナ１７の素子数は、図１のアレーアンテナ７の素子数と等しい。
【００４２】
図３は、アンテナ装置１８を１次放射器とし、放物鏡面の一部である反射鏡１９を２次放射器としたオフセットパラボラアンテナの説明図である。
図４は、アンテナ装置８を１次放射器とし、放物鏡面の一部である反射鏡９を２次放射器としたオフセットパラボラアンテナの説明図である。
反射鏡９，１９の焦点距離は等しく、焦点の位置にアレーアンテナ７，１７のパッチの何れか１つが配置されている。
【００４３】
図３のオフセットパラボラアンテナでは、反射鏡１９の上端〜下端で反射した反射ビーム▲１▼〜▲３▼が得られる。
図４のオフセットパラボラアンテナでは、反射鏡９の上端〜下端で反射した反射ビーム▲１▼〜▲４▼が得られる。第２の送受信回路２を基板３の裏面に設けたので基板１３より基板３を小型化でき、その分だけ反射鏡９を大きくしてパッチからのビームをより多く反射させることができる。
従って、図３に比べて図４のオフセットパラボラアンテナでは、アンテナの利得を向上することができ、アンテナ装置の消費電力を低減することができる。
【００４４】
なお、図４のオフセットパラボラアンテナでは、デフォーカス給電によるマルチビームを各パッチに対応して生成でき、主ビームの方向を変化させてマルチビームアンテナとして使用してもよい。
【００４５】
図５は、電磁結合パッチアンテナの説明図であり、図１のパッチＰ２およびその周辺の構造を説明するものである。
【００４６】
給電線Ｓ２と地板５と誘電体基板３Ｂはマイクロストリップ線路６を構成している。
第２のパッチＰ２と地板５と誘電体基板３Ａは、地板５にスロット４を設けることで電磁結合パッチアンテナＤを構成している。
パッチＰ２は共振する大きさになっており、スロット４の長さは半波長より短い。
【００４７】
電磁界の相互誘導を利用して第２のパッチＰ２を給電することで、第２のパッチＰ２と第２の面の給電線Ｓ２とを縦方向（基板３の厚さ方向）の導体線で接続する手間を省くことができる。
また、地板５に切った非共振長のスロット４を介してパッチＰ２を給電するので、インピーダンスをスロット４の寸法で調整することができる。
【００４８】
更に、基板３は地板５とこの地板５を挟んだ２枚の誘電体基板３Ａ，３Ｂとからなるので、第２のパッチＰ２と給電線Ｓ２との間に地板５を介在させることができ、この給電線Ｓ２からの第１の面への不要輻射を抑止して電磁結合パッチアンテナＤの指向性を向上させることができる。
【００４９】
誘電体基板３Ｂの表面、すなわち基板３の第２の面を誘電体基板または地板を備えた誘電体基板で覆ってもよい。
【００５０】
基板３の第２の面を誘電体基板で覆うことで、基板の第２の面に形成された給電線Ｓ２を保護でき、基板３を補強することができる。
基板３の第２の面を地板を備えた誘電体基板で覆うことで、給電線Ｓ２を保護でき、基板３を補強することができると共に、基板３の裏側への不要輻射を低減することができる。特に、基板３の裏側に回路を設けた場合に、この回路に対する不要輻射の影響を低減することができる。
地板５を厚くして基板３を補強してもよい。
【００５１】
なお、アンテナ装置８とレンズとを組み合わせて使用してもよい。レンズとしては、誘電体レンズ、パスレングスレンズ、および、導波管形メタルレンズ等がある。
アレーアンテナ７の素子間隔（配列間隔）は１波長より小さくしたり、半波長以下としたり、１／４波長程度としてもよい。
アレーアンテナ７は、平面アンテナを直線状に配列するリニアアレー（linear array）としてもよく、平面状に配列するプラナーアレイ（planer array）としてもよい。
第１のパッチＰ１を円形パッチとし、第２のパッチＰ２を方形パッチとしてもよく、また、これらを組み合わせてもよい。方形パッチの１辺の長さは半波長程度としてもよい。例えば、送り出す信号（ＦＭ信号）の周波数を約６０ＧＨｚ程度とし、方形パッチの１辺を約１．６〜約２．２ｍｍ程度とし、方形パッチ間の間隔を約０．２〜約０．４ｍｍ程度としてもよい。
基板３の誘電体基板３Ａ，３Ｂは同じ厚さとしてもよい。
【００５２】
本発明のアレーアンテナとアンテナ装置を車載用レーダー装置に応用して障害物（ターゲット）の探知に用いてもよく、室内用無線ＬＡＮに応用してもよい。また、上記実施形態は本発明の一例であり、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１に係るアンテナ装置によれば、第１のパッチの配列によりフェーズドアレーアンテナを構成でき、第２のパッチの配列によりフェーズドアレーアンテナを構成できる。第１のパッチを備えた第１の素子アンテナと第２のパッチを備えた第２の素子アンテナの指向性を異なる形とすることができる。
【００５４】
また、第１，第２のパッチを組み合わせて同時に使用することで、第１，第２の素子アンテナの指向性とは異なる指向性をパッチの選択と位相差を可変して作り出すことができる。
指向性を種々の形に変えることができるので、時分割走査アンテナやアダプティブアレーアンテナとして使用することができ、その用途が広い。
【００５５】
更に、第１のパッチの給電線間隔や第２のパッチの給電線間隔を広くとることができ、給電線間の相互輻射によるノイズを低減することができる。
さらに請求項１に係るアンテナ装置によれば、基板の両面の有効利用によって基板を小型化することができ、アンテナ装置を小型化することができる。また、基板の片面に第１の回路のみを設けることで、第１，第２の回路を基板の片面に設ける場合に比べて回路面積を縮小することができ、この点でも基板を小型化することができ、アンテナ装置を小型化することができる。
更に、配列された複数のパッチの片側に第１，第２の回路を配置して基板の片端に寄せることで、外部回路から第１，第２の回路への配線接続を短くすることができ、伝送損失を低減することができると共に、この配線に対する不要輻射またはこの配線からの不要輻射の影響を低減することができ、アンテナ装置の信頼性を向上することができる。
また、第１の平面アンテナと第１の回路、および、第２の平面アンテナと第２の回路により、システムを２重化できる利点がある。
更に上記アンテナ装置によれば、第１及び第２の回路にパッチ選択、位相制御を行う機能を持たせることによって、アレーアンテナの指向性を任意に可変することができ、ビーム成形、ビーム走査、時分割マルチビームの発生などができる。
【００５６】
また請求項１に係るアンテナ装置によれば、アレーアンテナで、第１のパッチと地板とこれらの間にある誘電体基板によりパッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）を構成することで、第１のパッチに結合された給電線と地板とこれらの間にある誘電体基板により構成されたマイクロストリップ線路との接続を容易化することができる。
【００５７】
電磁結合パッチアンテナを形成し、電磁界の相互誘導を利用して第２のパッチを給電することで、第２のパッチと第２の面の給電線とを縦方向（基板の厚さ方向）の導体線で接続する手間を省くことができる。
また、地板に切ったスロットを介して給電するので、インピーダンスをスロット寸法で調整することができる。
【００５８】
更に、基板は地板を挟んだ２枚の誘電体基板からなるので、第２のパッチとこの第２のパッチに結合された給電線との間に地板（アース板）を介在させることができ、この給電線からの第１の面への不要輻射を抑止して電磁結合パッチアンテナの指向性を向上させることができる。
【００５９】
さらに請求項１に係るアンテナ装置によれば、アレーアンテナで、第１，第２のパッチを交互に配置することで、この配置間隔で第１のパッチを連設した場合や第２のパッチを連設した場合に比べ、基板の各面の給電線間隔を広げることができ、給電線間の相互輻射によるノイズを低減することができる。
素子間隔を変化させて配置することで、アンテナの指向性を制御することもできる。
【００６０】
請求項２に係るアンテナ装置によれば、アレーアンテナで、基板の裏面を誘電体基板で覆うことで、基板の裏面に形成された給電線を保護でき、基板を補強することができる。
基板の裏面を地板を備えた誘電体基板で覆うことで、給電線を保護でき、基板を補強することができると共に、基板の裏側への不要輻射を低減することができる。
【００６４】
更に本発明によるアンテナ装置によれば、１次放射器を上記アンテナ装置の何れか１つに記載のアレーアンテナとすることで、デフォーカス給電等によるマルチビームを各パッチに対応して生成することができ、主ビームの方向を変化させてマルチビームアンテナとして使用することができる。
オフセットパラボラアンテナの１次放射器を上記アンテナ装置の何れか１つに記載の小型化されたアンテナ装置とすることで、基板による開口ブロッキングを除去することができると共に基板の小型化の分だけ反射鏡を拡大でき、アンテナ利得を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアレーアンテナとアンテナ装置の説明図
【図２】本発明と対比されるアンテナ装置の説明図
【図３】図２のアンテナ装置を１次放射器としたオフセットパラボラアンテナの説明図
【図４】図１のアンテナ装置を１次放射器としたオフセットパラボラアンテナの説明図
【図５】電磁結合パッチアンテナの説明図
【符号の説明】
１，１１…第１の送受信回路（第１の回路）、２，１２…第２の送受信回路（第２の回路）、３，１３…基板、３Ａ，３Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ…誘電体基板、４…スロット、５，１５…地板（アース板）、６…マイクロストリップ線路、７，１７…アレーアンテナ、８，１８…アンテナ装置、９，１９…反射鏡（リフレクタ）、Ｄ…電磁結合パッチアンテナ、Ｐ１，Ｐ１１…第１のパッチ、Ｐ２，Ｐ１２…第２のパッチ、Ｐ１’…基板３の第２の面における第１のパッチＰ１の透視位置、Ｐ２’…基板３の第２の面における第２のパッチＰ２の透視位置、Ｑ…パッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）、Ｓ，Ｓ１，Ｓ２…給電線（ストリップ導体）。
Claims (2)
- 地板とこの地板を挟んだ２枚の誘電体基板とからなる基板と、
前記基板の表面に配列された複数のパッチと、これらの各パッチに結合された給電線とを備え、前記パッチを用いて電波を放射または吸収するアレーアンテナであって、前記複数のパッチは複数の第１のパッチと複数の第２のパッチからなり、前記第１のパッチと前記第２のパッチは前記基板の前記表面に交互に配置され、前記第１のパッチに結合された前記給電線は前記基板の前記表面に形成され、前記第２のパッチに結合された前記給電線は前記基板の裏面に形成される前記アレーアンテナとを備え、
前記給電線と前記地板とこれらの間にある前記誘電体基板はマイクロストリップ線路を構成し、前記第１のパッチと前記地板とこれらの間にある前記誘電体基板はパッチアンテナを構成し、前記第２のパッチと前記地板とこれらの間にある前記誘電体基板は、前記地板にスロットを設けることで電磁結合パッチアンテナを構成し、さらに、
前記アレーアンテナが備える前記第１のパッチに信号を送り出し、または、前記第１のパッチから受信信号を入力する第１の回路と、
前記アレーアンテナが備える前記第２のパッチに信号を送り出し、または、前記第２のパッチから受信信号を入力する第２の回路とを備え、
前記第１の回路を前記基板の前記表面に設け、かつ前記第２の回路を前記基板の前記裏面に設けると共に、前記表面と前記裏面の各々の面の領域上で前記複数のパッチの配列領域に対して前記第１の回路と前記第２の回路の配置領域を片側にすることで前記基板の片端に寄せ、
前記第１及び第２の回路は、信号を送り出しまたは受信信号を入力するパッチの選択及び位相制御を行う機能を持つ、
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 前記基板の前記裏面は前記誘電体基板または前記地板を備えた前記誘電体基板で覆われたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
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