JP6216241B2

JP6216241B2 - アンテナ装置

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Publication number: JP6216241B2
Application number: JP2013255406A
Authority: JP
Inventors: 直人小郷
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2033-12-10
Also published as: JP2015115719A

Description

本発明は、アンテナ装置に関する。

従来より、緊急報道やスポーツ中継などで映像，音声を無線伝送するシステムとしてFPU（Field Pick-up Unit）が用いられている。映像信号をFPUで伝送する場合、中継車の屋上やビルの屋上に送信アンテナ（パラボラアンテナ）を設置して、ビルや山の上に設置した受信基地局に向けて映像信号を送信する。

一般には、CDバンド(6.426〜6.57GHz，6.873〜7.125GHz)やEFバンド（10.251〜10.449GHz， 10.552〜10.678GHz）の周波数帯を使用したFPUを用いて伝送しており、FPUのアンテナの給電部としては、例えば、特許文献１〜３に記載されている給電部が用いられる。

また、誘電体と反射板で構成されるアンテナは、例えば、特許文献４に記載されているものがある。

実公昭62-30402号公報実開昭61-29503号公報特公昭59-27482号公報特開平11-4116号公報

しかしながら、上述のようなFPUのアンテナを用いる場合、下記の課題がある。

（イ）特許文献１、特許文献２で示されているような反射板付きダイポールアンテナで構成される給電部では、給電部の先端までの同軸線路による損失とダイポールアンテナ近傍に保護のためにつけるレドームによる損失があるため、損失が非常に大きい。例えば、60cmの開口径のパラボラアンテナではCDバンドでアンテナ利得が28dBi程度、EFバンドでアンテナ利得が32dBi程度である。すなわち、両者とも開口効率は約30%であり、効率が非常に悪い。そのため、伝搬距離が短くなる、あるいは、伝送品質が劣化するという課題がある。

（ロ）特許文献１、特許文献２で示されているような反射板付きダイポールアンテナで構成される給電部は、E面（電界面）とH面（磁界面）の放射パターンが同一ではないため、例えば、垂直偏波で放射する際には、垂直方向と水平方向の放射パターンが異なり、運用が困難になるという課題がある。

（ハ）特許文献４に示すような給電部をFPUに用いる場合は、導波管から反射板までを薄い誘電体で接続することが前提となる。FPUで使用する際には持ち運びなどを考慮すると強度の点で問題があり、信頼性が低下しやすいという課題がある。

（ニ）導波管と反射板の接続を無垢の誘電体で行う場合には、比誘電率が小さく、tanδ(誘電損失)が小さい材料としてテフロンを用いることが有用であるが、テフロンは金属との接着が困難であり、容易に実現することができないという課題がある。
（ホ）日本で使用されているFPU用のパラボラアンテナの給電部は、ほぼすべてが特許文献１、特許文献２、特許文献３で示されるアンテナで構成されるため、インターフェースを変える必要が無い給電部が必要である。

そこで、本発明は、伝送品質の劣化が少なく、垂直方向と水平方向の放射パターンの相違が少なく、信頼性が高いアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面のアンテナ装置は、パラボラ形式の第１反射面を有する反射鏡と、前記反射鏡の前記第１反射面側に配設され、同軸ケーブルを介して送信回路又は受信回路に接続される給電部とを含むアンテナ装置であって、前記給電部は、前記同軸ケーブルに一端が接続される同軸導波管変換部と、前記同軸導波管変換部の他端に接続される導波管と、前記導波管に接続される絶縁部と、前記絶縁部に設けられ、前記反射鏡の前記第１反射面に対向する第２反射面に、平面視で同心円状に配設され、径方向において高さが変化する凸部を有する反射部とを有し、前記反射部の前記凸部は、平面視で同心円状に配設される複数の円環状の複数の凸部であって、前記複数の凸部の高さは、前記同心円の径方向において、所定のピッチで周期的に変化する。

本発明によれば、伝送品質の劣化が少なく、垂直方向と水平方向の放射パターンの相違が少なく、信頼性が高いアンテナ装置を提供することができる。

実施の形態１のアンテナ装置１００を示す図である。アンテナ装置１００の反射板１２５を拡大して示す図である。実施の形態１の変形例のアンテナ装置１００Ａを示す図である。実施の形態１の変形例の給電部２２０を示す断面図である。給電部２２０が放射する電波の電界分布を示す図である。比較用の給電部２２０Ａが放射する電波の電界分布を示す図である。実施の形態２の給電部３２０を示す斜視図である。図７に示す給電部３２０の分解図である。実施の形態３の給電部４２０を示す断面図である。実施の形態３の給電部４２０を示す分解断面図である。

以下、本発明のアンテナ装置を適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１のアンテナ装置１００を示す図である。図１（Ａ）は側面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す構造に対応する分解図である。図２は、アンテナ装置１００の反射板１２５を拡大して示す図である。

図１（Ａ）に示すように、アンテナ装置１００は、反射鏡１１０と、給電部１２０とを含む。アンテナ装置１００は、送受信回路５０に取り付けられている。図１（Ｂ）の分解図では、送受信回路５０を省略する。

以下ではアンテナ装置１００を送受信回路５０に接続する形態について説明するが、アンテナ装置１００は、送信回路に接続してもよく、また、受信回路に接続してもよい。

また、以下では、送受信回路５０に接続されるアンテナ装置１００が電波を放射する形態について説明するが、アンテナ装置１００が電波を受信する場合の動作は、アンテナ装置１００が電波を放射する場合の動作の逆であるため、その説明を省略する。

反射鏡１１０は、パラボラアンテナ用の反射鏡であり、反射面１１０Ａの形状が放物面になるように構成されている。図１（Ａ）には反射鏡１１０の焦点１１０Ｘを示す。ここでは、反射面１１０Ａから焦点１１０Ｘまでの距離をＬ１とする。反射鏡１１０は、反射面１１０Ａの中心に厚さ方向に貫通する開口部１１０Ｂを有する。開口部１１０Ｂは、例えば、同軸型のコネクタに対応した形状を有する。なお、このような反射鏡１１０の構成は、従来のパラボラアンテナ用の反射鏡と同様である。

給電部１２０は、同軸コネクタ１２０Ａ、同軸導波管変換部１２１、丸角変換部１２２、導波管部１２３、保持部１２４、及び反射板１２５を有する。給電部１２０は、同軸型のコネクタ及び所謂Ｎ型コネクタを介して送受信回路５０に接続される。

すなわち、給電部１２０は、従来のパラボラアンテナの給電部と互換性があり、従来のパラボラアンテナの給電部と同様に、反射鏡１１０に対して固定することができるとともに、同軸コネクタ１２０Ａを介して送受信回路５０に接続することができる。

このため、給電部１２０は、従来のパラボラアンテナの給電部と交換する形で、従来のパラボラアンテナの反射鏡に取り付けることができる。

同軸コネクタ１２０Ａは、一端が図示しないＮ型コネクタを介して送受信回路５０に接続されるとともに、他端が同軸導波管変換部１２１に接続される。

同軸導波管変換部１２１は、一端が同軸コネクタ１２０Ａ及び図示しないＮ型コネクタを介して送受信回路５０に接続され、他端が丸角変換部１２２に接続される。同軸導波管変換部１２１は、管状の部材であり、貫通孔１２１Ａを有する。同軸導波管変換部１２１は、例えば、アルミニウム、真鍮、銅等の金属で形成される。

貫通孔１２１Ａの中心軸（長手方向の軸）に垂直な断面は矩形状である。同軸導波管変換部１２１は、同軸型のコネクタを介して送受信回路５０から送信される電波を丸角変換部１２２に伝搬する。同軸導波管変換部１２１から丸角変換部１２２に伝搬される電波の電界は、上下方向（垂直偏波）の向きを有する。これは、一例として、同軸導波管変換部１２１の断面形状が、紙面の上下方向よりも紙面の表裏方向の長さが長いためである。従って、断面形状がこれとは逆に紙面の上下方向よりも紙面の表裏方向の長さが短い場合は、水平偏波となる。すなわち、同軸導波管変換部１２１から丸角変換部１２２に伝搬される電波の電界は、水平偏波であってもよい。

丸角変換部１２２は、一端が同軸導波管変換部１２１に接続され、他端が導波管部１２３に接続される。丸角変換部１２２は、管状の部材であり、貫通孔１２２Ａを有する。丸角変換部１２２は、例えば、アルミニウム、真鍮、銅等の金属で形成される。

貫通孔１２２Ａの中心軸（長手方向の軸）に垂直な断面は、同軸導波管変換部１２１に接続される一端側で矩形状であり、導波管部１２３に接続される他端側で円形である。すなわち、貫通孔１２２Ａの断面形状は、同軸導波管変換部１２１に接続される一端側の矩形状から、導波管部１２３に接続される他端側の円形状に連続的に変化する形状を有する。貫通孔１２２Ａの一端側の矩形状の断面よりも、他端側の円形状の断面の方が大きくなっているため、貫通孔１２２Ａの断面形状はテーパー形状になっている。

丸角変換部１２２は、同軸導波管変換部１２１から伝搬される矩形導波管のＴＥ１１モードの電波を円形導波管においてもTE11モードのまま導波管部１２３に出力する。

導波管部１２３は、一端が丸角変換部１２２に接続され、他端が保持部１２４に接続される。導波管部１２３は、管状の部材であり、貫通孔１２３Ａを有する。貫通孔１２３Ａの中心軸（長手方向の軸）に垂直な断面は、円形である。導波管部１２３は、例えば、アルミニウム、真鍮、銅等の金属で形成される。

導波管部１２３は、丸角変換部１２２から入力されるＴＥ１１モードの電波を保持部１２４に出力（放射）する。なお、同軸コネクタ１２０Ａ、同軸導波管変換部１２１、丸角変換部１２２、導波管部１２３は、別々に作製したものを溶接等で繋ぎ合わせてもよいし、一体的に形成してもよい。

保持部１２４は、円板部１２４Ａと基部１２４Ｂを有する。基部１２４Ｂは、円柱状の部材であり、導波管部１２３の貫通孔１２３Ａの内部に挿入（嵌着）される。保持部１２４は、導波管部１２３の貫通孔１２３Ａの内部に挿入（嵌着）されると、基部１２４Ｂが導波管部１２３の内部に完全に収まった状態になる。すなわち、保持部１２４は、円板部１２４Ａと基部１２４Ｂとの境界まで（基部１２４Ｂの根元まで）導波管部１２３の内部に挿入される。保持部１２４は、反射板１２５を保持するとともに、導波管部１２３から出力（放射）されるＴＥ１１モードの電波を反射板１２５に誘導するために設けられている。

このため、保持部１２４は、tanδ(誘電損失)が小さい材料で形成されることが望ましい。実施の形態１では、保持部１２４は、一例として、テフロン樹脂で形成される。保持部１２４は、絶縁部の一例である。また、上述のように、保持部１２４は電波を反射板１２５に誘導する役割を担うため、ガイド部として取り扱うことができる。

基部１２４Ｂには、穴部１２４Ｃが形成されている。穴部１２４Ｃは、基部１２４Ｂの端部から円板部１２４Ａに向かう方向に形成されている。穴部１２４Ｃは円筒型の穴であり、中心軸は基部１２４Ｂの円柱形状の中心軸と一致している。保持部１２４は、導波管部１２３の貫通孔１２３Ａの内部に挿入（嵌着）されると、穴部１２４Ｃが導波管部１２３の内部に完全に収まった状態になる。これは、穴部１２４Ｃを導波管部１２３の内部に収めることにより、より整合が取れた状態になり、電波の伝搬性が改善されるからである。

円板部１２４Ａは、基部１２４Ｂから連続的に形成される略半球状の部材である。円板部１２４Ａは、半径Ｒの仮想的な球体を、中心１２４ＡＸからＬ２（＜Ｒ）離れた点において、中心１２４ＡＸと、中心１２４ＡＸからＬ２離れた点とを結ぶ線分に対して垂直な平面に沿って切断して得る形状を有する。円板部１２４Ａの中心軸は、基部１２４Ｂの円柱形状の中心軸と一致する。また、円板部１２４Ａは、円板部１２４Ａの中心軸に、反射鏡１１０の焦点１１０Ｘが位置するように配設される。

円板部１２４Ａは、端面１２４Ａ３の中心に対して同心円状に形成される溝部１２４Ａ１を有する。溝部１２４Ａ１は、深さの異なる複数の溝であって、同心円状に形成される複数の溝を有する。溝部１２４Ａ１の平面視での中心１２４Ａ２は、端面１２４Ａ３の中心と一致し、円板部１２４Ａの円錐形状の中心軸と一致する。

なお、保持部１２４は、穴部１２４Ｃ及び溝部１２４Ａ１以外は、テフロン樹脂が充填された構成を有する。これは、導波管部１２３と反射板１２５との間を伝搬する電波がすべてテフロン樹脂の内部を通るようにすることにより、電波の経路における誘電率を揃えるためである。

また、保持部１２４の円板部１２４Ａは、端面１２４Ａ３で反射板１２５を保持するように構成されている。これは、反射板１２５に入射する電波と反射板１２５から出射する電波とがすべてテフロン樹脂の内部を通るようにすることにより、電波の経路における誘電率を揃えるためである。

反射板１２５は、円板状の基部１２５Ａと、基部１２５Ａの一方の面に形成される反射調整部１２５Ｂとを有する。反射板１２５は、例えば、アルミニウム、真鍮、銅等の金属で形成される。

反射調整部１２５Ｂは、平面視で同心円状に配設される複数の円環状の凸部を有する。反射調整部１２５Ｂの中心１２５Ｃは、基部１２５Ａの円板形状の中心軸上に位置する。また、反射調整部１２５Ｂは、保持部１２４の溝部１２４Ａ１の形状に対応しており、反射調整部１２５Ｂが溝部１２４Ａ１に隙間なく収納されるように構成されている。

反射調整部１２５Ｂの複数の凸部は、中心１２５Ｃにある円柱状の凸部の周りに、同心円状に円環状の凸部を配列した構成を有し、各凸部の高さは、中心にある円柱状の凸部から最外周部１２５Ｄにかけて、高さが周期的に変化するように構成されている。各凸部の高さは、相隣接する凸部同士で異なるように構成されており、平面視で同心円状の階段を形成したような構成である。また、各凸部の幅は互いに等しい。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示す反射板１２５では、中心部１２５Ｃから平面視で外側に行くにつれて、反射調整部１２５Ｂの高さが徐々に低くなり、中間部１２５Ｅに向かって再び高さが高くなり、中間部１２５Ｅから外側に行くにつれて、再び徐々に高さが低くなり、最外周部１２５Ｄの１周内側に向かって再び高さが高くなり、最外周部１２５Ｄの高さは、最外周部１２５Ｄの１周内側の凸部よりも低くなっている。

すなわち、反射調整部１２５Ｂの複数の円環状の凸部は、径方向におけるピッチＰで周期的に高さが変化するように構成されている。ピッチＰは、例えば、３ｃｍである。図２（Ａ）、（Ｂ）に示す反射調整部１２５Ｂの複数の凸部は、最外周部１２５Ｄよりも１周内側の凸部の高さが最も高くなるように構成されている。また、最外周部１２５Ｄの中心側では、中心１２５Ｃの円柱状の凸部が最も高く、外側に向かって高さが低くなるように構成されている。これは、反射板１２５の中心部において、電波を放射状に効率良く反射させるようにするためである。

また、中心１２５Ｃの円柱状の凸部よりも外側で、相隣接する円環状の凸部同士の高さを変えるとともに、ピッチＰで周期的に変化するように構成しているのは、反射板１２５で電波を効率良く反射し、電界分布の最適化を図るためである。

なお、反射調整部１２５Ｂは、凸部の一例である。

以上のような構成を有する給電部１２０は、円板部１２４Ａの仮想的な球体の中心１２４ＡＸと、反射鏡１１０の焦点１１０Ｘとが、円板部１２４Ａの中心軸上に位置し、かつ、中心１２４ＡＸが焦点１１０Ｘから距離Ｌ３だけ反射面１１０Ａ側にオフセットした位置に配設される。また、給電部１２０の円板部１２４Ａは、中心１２４ＡＸを有する仮想的な球体の一部である。

このように、給電部１２０の円板部１２４Ａが中心１２４ＡＸを有する仮想的な球体の一部であるとともに、中心１２４ＡＸと焦点１１０Ｘとを円板部１２４Ａの中心軸上に位置させるのは、円板部１２４Ａにレンズ効果を持たせることにより、反射鏡１１０の反射面１１０Ａ（パラボラ面）に効率的に電波を放射するためである。距離Ｌ３は、アンテナ装置１００の最適なアンテナ特性を得るために最適化した距離に設定すればよい。

なお、図１（Ａ）には、中心１２４ＡＸが焦点１１０Ｘから距離Ｌ３だけ反射面１１０Ａ側にオフセットした状態を示すが、距離Ｌ３はゼロであってもよい。すなわち、中心１２４ＡＸは焦点１１０Ｘと一致してもよい。また、中心１２４ＡＸと焦点１１０Ｘとの位置関係は、逆であってもよい。すなわち、中心１２４ＡＸが焦点１１０Ｘの左側に位置していてもよい。また、焦点１１０Ｘは、円板部１２４Ａの中心軸上に位置していなくてもよい。

なお、円板部１２４Ａの形状は必ずしも半球状に限らず、レンズ効果が得られる形状であれば、図１（Ａ）に示す形状以外の形状であってもよい。例えば、完全な半球状ではないが半球状に近い略半球状でもよく、あるいは、円錐状であってもよい。

また、以上では、給電部１２０が反射板１２５を有する形態について説明したが、反射板１２５を保持部１２４に取り付ける代わりに、保持部１２４の溝部１２４Ａ１の表面を粗化した後に、無電解めっきで銅層を形成することにより、反射板１２５と同様の構造を形成してもよい。

また、図１及び図２に示す給電部１２０の代わりに、図３及び図４に示す給電部２２０を用いてもよい。

図３は、実施の形態１の変形例のアンテナ装置１００Ａを示す図である。図４は、実施の形態１の変形例の給電部２２０を示す断面図である。

給電部２２０は、同軸コネクタ１２０Ａ、同軸導波管変換部１２１、丸角変換部２２２、導波管部２２３、保持部１２４、及び反射板１２５を有する。給電部２２０は、丸角変換部２２２と導波管部２２３の構成が給電部１２０と異なり、同軸コネクタ１２０Ａ、同軸導波管変換部１２１、保持部１２４、及び反射板１２５は、給電部１２０と同様である。

このため、給電部２２０の説明においては、給電部１２０と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。なお、図４には同軸コネクタ１２０Ａの詳細な断面構造を示す。同軸コネクタ１２０Ａは、芯線１２０Ａ１、円筒型のグランド部１２０Ａ２、及び誘電体１２０Ａ３を有する。芯線１２０Ａ１は、円筒型のグランド部１２０Ａ２の中心軸上に位置し、芯線１２０Ａ１と円筒型のグランド部１２０Ａ２との間には誘電体１２０Ａ３が配設されて絶縁が確保されている。芯線１２０Ａ１は送受信回路５０（図３参照）の同軸コネクタの信号端子と、同軸導波管変換部１２１の同軸部１２１Ａ２とに接続される。円筒型のグランド部１２０Ａ２は、同軸導波管変換部１２１の筐体と一体的に形成され、送受信回路５０の同軸コネクタのグランド端子に接続される。このような構造は、図１に示す同軸コネクタ１２０Ａにおいても同様である。

丸角変換部２２２は、一端が同軸導波管変換部１２１に接続され、他端が導波管部２２３に接続される。丸角変換部２２２は、管状の部材であり、貫通孔２２２Ａを有する。

貫通孔２２２Ａの中心軸（長手方向の軸）に垂直な断面は、同軸導波管変換部１２１に接続される一端側で矩形状であり、導波管部２２３に接続される他端側で円形である。

また、貫通孔２２２Ａは、一端側から他端側にかけて、階段状に形成されている。内壁部が階段状の貫通孔２２２Ａは、一端側の断面が矩形状であり、他端側の断面が円形である。貫通孔２２２Ａの一端側と他端側との間の断面形状は、矩形と円形を合成したような形状であり、例えば、角を丸く面取りした矩形状であればよい。丸角変換部２２２は、同軸導波管変換部１２１から伝搬される矩形導波管のＴＥ１１モードの電波を円形導波管においてもTE11モードのまま導波管部２２３に出力する。

導波管部２２３は、一端が丸角変換部２２２に接続され、他端が保持部１２４に接続される。導波管部２２３は、管状の部材であり、貫通孔２２３Ａを有する。貫通孔２２３Ａの中心軸（長手方向の軸）に垂直な断面は、円形である。導波管部２２３は、実施の形態１の導波管部１２３よりも中心軸方向の長さが長くなっていること以外は、実施の形態１の導波管部１２３と同様の構成を有する。

このような階段状の丸角変換部２２２を有する給電部２２０は、実施の形態１の給電部１２０よりも短い長さで電波の変換を行うことができる。

なお、図４には、同軸導波管変換部１２１の貫通孔１２１Ａの詳細な構成を示す。貫通孔１２１Ａは、図４に示すように、階段状の部分１２１Ａ１と、同軸部１２１Ａ２とを有する。同軸部１２１Ａ２は、芯線１２０Ａ１に接続される。芯線１２０Ａ１の周囲は、同軸コネクタ１２０Ａの内部では誘電体１２０Ａ３によって覆われている。また、同軸導波管変換部１２１Ａの筐体はグランド部１２０Ａ２に接続される。

次に、図５を用いて、給電部２２０が放射する電波の電界分布について説明する。なお、ここでは、比較用の給電部が放射する電波の電界分布（図６参照）を用いる。

図５は、給電部２２０が放射する電波の電界分布を示す図である。図６は、比較用の給電部２２０Ａが放射する電波の電界分布を示す図である。図５及び図６では、電界の分布をグラデーションで示す。電界が大きい領域を濃く示し、電界が小さい領域を薄く示す。また、同軸コネクタ１２０Ａを省略する。

比較用の給電部２２０Ａは、給電部２２０の反射板１２５の基部１２５Ａの中心に、反射調整部１２５Ｂの代わりに円錐状の反射調整部を設けたものである。この円錐状の反射調整部直径は、図２に示す中心１２５Ｃの円筒状の凸部と、その１つ又は２つの外側の円環状の凸部とを合わせた程度の直径である。また、比較用の給電部２２０Ａは、最外周部１２５Ｄに相当する円環状の凸部を有する。比較用の給電部２２０Ａでは、円錐状の反射調整部と、最外周部１２５Ｄに相当する円環状の凸部との間は、平坦である。

図５に示すように、実施の形態１の変形例の給電部２２０では、反射板１２５及び保持部１２４から放射状に電界の大きい領域が広く分布していることが分かる。

これは、図６に示す比較用の給電部２２０Ａが放射する電波の電界に比べると、電界の大きい領域が反射板１２５及び保持部１２４よりも、より遠くまで拡がっていることが分かる。

このように、実施の形態１の変形例の給電部２２０は、平面視で同心円状に配設される複数の円環状の凸部を有する反射調整部１２５Ｂを用いることにより、より遠くまで大きな電界の分布を形成することができる。これは、伝搬距離の長距離化と、伝送品質の改善を実現できることを示している。

より遠くまで大きな電界の分布を形成することができるのは、反射調整部１２５Ｂが同心円状に円環状の凸部を配列した構成を有し、各凸部の高さは、中心にある円柱状の凸部から最外周部１２５Ｄにかけて、高さが周期的に変化するように構成されていることにより、より効率的に電波が反射されるからである。

これは、図６に示す給電部２２０Ａよりも、図５に示す給電部２２０の方が電界分布が反射調整部１２５Ｂ全体に強く当たるように分布していることから分かる。

給電部２２０は、円錐状の反射調整部しかついていない給電部２２０Ａに比べて、反射鏡としての反射調整部１２５Ｂを広く効率よく使えるため、開口効率が高くなり、アンテナ利得が高くなる。給電部２２０Ａの円錐状の反射調整部だけでは電界分布を広くできないので、給電部２２０は、反射調整部１２５Ｂに溝をつけて反射する向きをさらに分散させて効率を上げている。

以上、実施の形態１によれば、伝搬距離の長距離化と、伝送品質の改善を実現したアンテナ装置１００を提供することができる。また、反射板１２５が円板状であるため、放射パターンが上下左右対称になるため、開口効率の非常に高いアンテナ装置１００を提供することができる。

また、反射板１２５が円板状であるため、アンテナ装置１００の方向の調整が容易になる。これは、特に、ダイポールアンテナで構成される給電部を含む従来のパラボラアンテナに比べて、非常に大きなアドバンテージである。

また、以上のような構成を有するアンテナ装置１００は、従来のパラボラアンテナと同様に、送受信回路５０に接続することができる。すなわち、送受信回路５０への接続インターフェースは、従来のパラボラアンテナと同様である。

従って、既存のFPUに取り付けることができ、非常に汎用性の高いアンテナ装置１００を提供することができる。

また、以上のような構成を有するアンテナ装置１００は、テフロン製の保持部１２４に溝部１２４Ａ１を形成するとともに、反射板１２５に反射調整部１２５Ｂを形成し、溝部１２４Ａ１と反射調整部１２５Ｂとを係合させることによって保持部１２４に反射板１２５を固定している。

従って、tanδ(誘電損失)が小さい材料で保持部１２４を形成して損失を低減しつつ、反射板１２５を確実に保持部１２４に固定することにより、信頼性を向上させたアンテナ装置１００を提供することができる。

また、保持部１２４の基部１２４Ｂは、導波管部１２３の貫通孔１２３Ａに嵌着されるため、保持部１２４を導波管部１２３に確実に固定することができる。

また、以上では、保持部１２４の基部１２４Ｂに穴部１２４Ｃを形成する形態について説明した。穴部１２４Ｃを形成すると、ＶＳＷＲ(Voltage Standing Wave Ratio)を改善することができることが分かっている。なお、穴部１２４Ｃの代わりに、穴部１２４Ｃの空間と、穴部１２４Ｃの周りの基部１２４Ｂ（テフロン樹脂）とを入れ替えることにより、穴部１２４Ｃの大きさに対応する円柱部を設けてもよい。

なお、以上では、反射板１２５の基部１２５Ａの表面に、平面視で同心円状に配設される複数の円環状の凸部を有する反射調整部１２５Ｂを形成する形態について説明した。反射調整部１２５Ｂの複数の円環状の凸部は、相隣接する円環状の凸部同士の高さが異なり、周期的に高さが変化する構成を有する。

しかしながら、反射調整部１２５Ｂの構成はこのようなものに限られず、複数の円環状の凸部の数、高さ、幅等を定義変更することができる。また、複数の円環状の凸部は、図２に示すように、平面視で同心円状に階段を形成したような形状に限られず、表面の高さが連続的に滑らかに変化するような構成であってもよい。

＜実施の形態２＞
図７は、実施の形態２の給電部３２０を示す斜視図であり、図８は、図７に示す給電部３２０の分解図である。

実施の形態２のアンテナ装置は、実施の形態１の変形例のアンテナ装置１００Ａ（図３参照）の給電部２２０（図４参照）を給電部３２０に置き換えたものである。このため、実施の形態２では、アンテナ装置の全体図は省略し、給電部３２０のみについて説明を行う。

給電部３２０は、同軸コネクタ１２０Ａ、同軸導波管変換部１２１、丸角変換部２２２、導波管部３２３、保持部３２４、及び反射板３２５を有する。給電部３２０は、導波管部３２３、保持部３２４、及び反射板３２５の構成が実施の形態２の給電部２２０と異なる。その他の構成は、実施の形態２の給電部２２０と同様である。図７、８は斜視図であるため、同軸コネクタ１２０Ａの芯線１２０Ａ１とグランド部１２０Ａ２の両方が見えている。

従って、以下では、実施の形態１、２のアンテナ装置１００、２００と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

実施の形態２の給電部３２０は、導波管部３２３と保持部３２４をピン３３１で固定するとともに、保持部３２４と反射板３２５をねじ３３２で固定したものである。このため、導波管部３２３には、４本のピン３３１を通すための孔部３２３Ｂが形成されている。また、保持部３２４には、４本のねじ３３２を通すための孔部３２４Ｄが形成され、反射板３２５には、４本のねじ３３２を留めるためのねじ孔３２５Ｄが形成されている。

導波管部３２３は、４つの孔部３２３Ｂが形成されていること以外は、実施の形態２の給電部２２０の導波管部２２３と同様の構成を有する。

孔部３２３Ｂは、導波管部３２３を貫通して貫通孔（実施の形態２の貫通孔２２３Ａに対応する貫通孔）に到達している。孔部３２３Ｂは、導波管部３２３の中心軸の周りに、９０度間隔で形成されている。孔部３２３Ｂの貫通孔に保持部３２４の基部３２４Ｂを挿入した状態で、ピン３３１を孔部３２３Ｂに圧入することにより、導波管部３２３と保持部３２４を固定することができる。

保持部３２４は、４つの孔部３２４Ｄを形成したこと以外は、実施の形態１、２の給電部１２０、２２０の保持部１２４と同様の構成を有する。保持部３２４は、円板部３２４Ａと基部３２４Ｂを有する。

孔部３２４Ｄは、円板部３２４Ａの端部において、中心軸の周りに９０度間隔で形成されている。孔部３２４Ｄは、円板部３２４Ａを軸方向に貫通している。孔部３２４Ｄは、電波の放射特性に影響が生じないように、円板部３２４Ａの端部に形成されている。

反射板３２５は、円板状の基部３２５Ａと、基部３２５Ａの一方の面に形成される反射調整部３２５Ｂ及びリング部３２５Ｃとを有する。反射板３２５は、実施の形態１、２の反射板１２５の基部１２５Ａに、ねじ孔３２５Ｄを形成した構成を有する。ねじ孔３２５Ｄは、ねじ３３２に対応した形状を有する。

ねじ孔３２５Ｄは、電波の放射特性に影響が生じないように、基部３２５Ａの端部に中心軸の周りに９０度間隔で形成されている。

保持部３２４と反射板３２５は、孔部３２４Ｄに通したねじ３３２をねじ孔３２５Ｄにねじ込むことによって固定される。

以上、実施の形態２によれば、実施の形態１、２と同様に、開口効率の非常に高いアンテナ装置を提供することができる。従って、伝搬距離の長距離化と、伝送品質の改善を実現することができる。

また、既存のFPUに取り付けることができ、非常に汎用性の高いアンテナ装置を提供することができる。

また、tanδ(誘電損失)が小さい材料で保持部３２４を形成して損失を低減しつつ、反射板３２５をねじ３３２で確実に保持部３２４に固定することにより、信頼性を向上させたアンテナ装置を提供することができる。

また、保持部３２４は、基部３２４Ｂが導波管部３２３の貫通孔に挿入された状態で、ピン３３１によって固定されるため、保持部３２４を導波管部３２３に確実に固定することができる。従って、基部３２４Ｂと導波管部３２３の貫通孔との直径が小さい場合でも、確実に保持部３２４を導波管部３２３に固定することができる。

なお、ピン３３１の代わりに、ねじを用いてもよく、ねじ３３２の代わりにピンを用いてもよい。

＜実施の形態３＞
図９は、実施の形態３の給電部４２０を示す断面図である。図１０は、図９に示す実施の形態３の給電部４２０を示す分解断面図である。実施の形態３のアンテナ装置は、実施の形態１の変形例のアンテナ装置１００Ａ（図３参照）の給電部２２０（図４参照）を給電部４２０に置き換えたものである。このため、実施の形態３では、アンテナ装置の全体図は省略し、給電部４２０のみについて説明を行う。

給電部４２０は、同軸コネクタ１２０Ａ、同軸導波管変換部１２１、丸角変換部２２２、導波管部２２３、保持部４２４、及び反射板１２５を有する。給電部４２０は、保持部４２４の構成が保持部１２４と異なり、同軸コネクタ１２０Ａ、同軸導波管変換部１２１、丸角変換部２２２、導波管部２２３、及び反射板１２５は、給電部２２０（図４参照）と同様である。

保持部１２４は、円板部４２４Ａと基部１２４Ｂを有する。基部１２４Ｂの構成は、図４に示す給電部２２０の基部１２４Ｂと同様である。

円板部４２４Ａは、空洞部４２４Ａ１を有する。空洞部４２４Ａ１は、保持部１２４と反射板１２５とを組み合わせた状態で、反射調整部１２５Ｂの高さ方向における上部（図９における右側）に空間を設けるように形成されている。反射調整部１２５Ｂの高さ方向における上部とは、反射板１２５の中心軸方向において、反射板１２５よりも導波管部２２３側をいう。空洞部４２４Ａ１の形状は、球体の表面の一部であり、円板部４２４Ａを構築する球体と、中心が一致し、直径の小さい球体の表面の一部の形状に対応する。

このように、反射調整部１２５Ｂに誘電体が接することなく、反射調整部１２５Ｂの高さ方向における上部が空洞になっていてもよい。空洞部４２４Ａ１を設けることにより、円板部４２４Ａの軽量化を図ることができる。

なお、空洞部があるとレンズ効果が薄れるため、レンズありの状況で設計した場合に比べて、電界分布が崩れて開口効率が下がり、アンテナ利得が低下するおそれがある。このようなアンテナ利得の低下を補うために、反射調整部１２５Ｂの凸凹部分の構造でレンズがなくなった分を補完して電界分布を調整している。

なお、空洞部４２４Ａ１を形成することによって実施の形態１、２に比べて電界分布が変化する場合は、反射調整部１２５Ｂの凸部の数や寸法等によって調整すればよい。

実施の形態３によれば、実施の形態１、２と同様に、伝搬距離の長距離化と、伝送品質の改善を実現したアンテナ装置を提供することができる。また、反射板１２５が円板状であるため、放射パターンが上下左右対称になるため、開口効率の非常に高いアンテナ装置を提供することができる。

また、実施の形態３によれば、軽量化を図った給電部４２０を含むアンテナ装置を提供することができる。

以上、本発明の例示的な実施の形態のアンテナ装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１００、１１０Ａアンテナ装置
１１０反射鏡
１２０、２２０、４２０給電部
１２０Ａ同軸コネクタ
１２１同軸導波管変換部
１２２丸角変換部
１２３導波管部
１２４、４２４保持部
１２５反射板
２２０給電部
２２２丸角変換部
２２３導波管部

Claims

パラボラ形式の第１反射面を有する反射鏡と、
前記反射鏡の前記第１反射面側に配設され、同軸ケーブルを介して送信回路又は受信回路に接続される給電部と
を含むアンテナ装置であって、
前記給電部は、
前記同軸ケーブルに一端が接続される同軸導波管変換部と、
前記同軸導波管変換部の他端に接続される導波管と、
前記導波管に接続される絶縁部と、
前記絶縁部に設けられ、前記反射鏡の前記第１反射面に対向する第２反射面に、平面視で同心円状に配設され、径方向において高さが変化する凸部を有する反射部と
を有し、
前記反射部の前記凸部は、平面視で同心円状に配設される複数の円環状の複数の凸部であって、前記複数の凸部の高さは、前記同心円の径方向において、所定のピッチで周期的に変化する、アンテナ装置。
前記複数の凸部の高さは、中心部から外側に行くにつれて高さが徐々に低くなり、中間部に向かって再び高さが高くなり、前記中間部から外側に行くにつれて再び徐々に高さが低くなり、最外周部の１周内側に向かって再び高さが高くなり、前記最外周部の高さは、前記最外周部の１周内側の凸部よりも低くなっている、請求項１記載のアンテナ装置。
前記反射部は、前記絶縁部に係合する係合部を前記第２反射面に有し、前記係合部によって前記絶縁部に係合される反射板である、請求項１又は２記載のアンテナ装置。
前記反射部は、前記絶縁部に形成されるめっき層で構成される、請求項１又は２記載のアンテナ装置。
前記絶縁部は、前記導波管に接続される一端側に、穴部を有する、請求項１乃至４のいずれか一項記載のアンテナ装置。
前記導波管と前記絶縁部とは、ねじ又はピンで固定される、あるいは、前記絶縁部と前記反射部とは、ねじ又はピンで固定される、請求項１乃至５のいずれか一項記載のアンテナ装置。