JP6352104B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、特に、曲面形状の反射面を有するアンテナ装置に関する。

緊急報道およびスポーツ中継等を行う場合において、撮影した映像および音声を含む映像信号を無線伝送するシステムとしてたとえばＦＰＵ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｉｃｋ−ｕｐ Ｕｎｉｔ）が用いられる。ＦＰＵを用いて映像信号を伝送する場合、中継車の屋上またはビルの屋上にパラボラアンテナ等の送信アンテナを設置し、他のビルまたは山等に設置した受信基地局に向けて映像信号を送信する。

この映像信号の送信には、一般に、ＣＤバンド（Ｃバンド：６．４２５〜６．５７０ＧＨｚ，Ｄバンド：６．８７０〜７．１２５ＧＨｚ）およびＥＦバンド（Ｅバンド：１０．２５〜１０．４５ＧＨｚ，Ｆバンド：１０．５５〜１０．７ＧＨｚ）を帯域とするＦＰＵが用いられている。ＦＰＵのアンテナの１次放射器としては、たとえば、特許文献１（実開昭６２−３０４０２号公報）および特許文献２（実開昭６１−２９５０３号公報）に記載されている同軸型１次放射器が用いられる。

実開昭６２−３０４０２号公報 実開昭６１−２９５０３号公報 特公昭５９−２７８４２号公報 特開平１１−４１１６号公報

倉石源三郎著、「例題・演習 マイクロ波回路」、東京電機大学出版局、昭和５８年３月３０日、ｐ．７４およびＰ．８８ 株式会社エーイーティー、"The use of CST MWS in the Design of an X-Band Circularly Polarised Splashplate Antenna"、［online］、［平成２６年７月２０日検索］、インターネット〈URL：http://www.aetjapan.com/software/pdf/523.pdf〉 Q-par Angus Ltd、"Selective-Band Splashplate Antennas (Docking Feeds)"、［online］、［平成２６年７月２０日検索］、インターネット〈URL：http://www.q-par.com/products/reflector-antennas/selective-band-splashplate-antennas-docking-feeds#circularly-polarised-docking-feeds〉 Antenna Magus、"New antennas in Version 4.2"、［online］、［平成２６年７月２０日検索］、インターネット〈URL：http://www.antennamagus.com/newsletter-4-2.php〉

特許文献１および２に記載の同軸型１次放射器では、たとえば１次放射器の先端まで同軸線路により電波が伝送されている。このような特許文献１および２に記載の技術を超えて、電波の伝送特性の良いアンテナ装置が求められている。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、電波を効率よく伝送することが可能なアンテナ装置を提供することである。

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるアンテナ装置は、曲面形状の第１反射面を有する第１反射部と、１次放射器とを備え、上記１次放射器は、上記第１反射面と対向する第２反射面を有する第２反射部と、上記第２反射部に接続された絶縁部と、上記絶縁部に接続された導波管と、上記導波管および同軸ケーブルを接続する接続部と、上記導波管に設けられ、上記導波管の内部空間へ突出し、かつ金属を含む突出部とを含む。

（４）上記課題を解決するために、この発明の他の局面に係わるアンテナ装置は、曲面形状の第１反射面を有する第１反射部と、１次放射器とを備え、上記１次放射器は、上記第１反射面と対向する第２反射面を有する第２反射部と、上記第２反射部に接続された絶縁部と、上記絶縁部に接続された導波管と、上記導波管および同軸ケーブルを接続する接続部と、上記第２反射部における上記第２反射面側に設けられ、上記第１反射面または上記絶縁部から伝搬した電波を伝搬元への方向とは異なる方向へ反射する電波制御部とを含み、上記電波制御部は、上記第２反射部から脱着可能である。

本発明は、このような特徴的な処理部を備えるアンテナ装置として実現することができるだけでなく、アンテナ装置を備えるシステムとして実現することができる。

本発明によれば、電波を効率よく伝送することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る通信装置の構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る１次放射器の図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面を示す断面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る絶縁部の側面図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る絶縁部の斜視図である。 図５は、図２に示す断面図の絶縁部付近を拡大した図である。 図６は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置における電波の伝搬を模式的に示した図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る１次放射器におけるＶＳＷＲの周波数変化の一例を示す図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る絶縁部、電波制御部および第２反射部の変形例を含む１次放射器の絶縁部付近の断面図である。 図９は、本発明の実施の形態に係る１次放射器におけるＶＳＷＲの周波数変化の一例を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態に係る１次放射器におけるＶＳＷＲの周波数変化の一例を示す図である。

最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

（１）本発明の実施の形態に係るアンテナ装置は、曲面形状の第１反射面を有する第１反射部と、１次放射器とを備え、上記１次放射器は、上記第１反射面と対向する第２反射面を有する第２反射部と、上記第２反射部に接続された絶縁部と、上記絶縁部に接続された導波管と、上記導波管および同軸ケーブルを接続する接続部と、上記導波管に設けられ、上記導波管の内部空間へ突出し、かつ金属を含む突出部とを含む。

このように、同軸ケーブルおよび第２反射部間において、電波の伝送特性の劣化を抑制する突出部が設けられた導波管、および絶縁部を介して電波を伝送する構成により、電波の減衰が大きい同軸線路を用いて１次放射器の先端まで電波を伝送する構成と比べて、電波を効率よく伝送することができる。

（２）好ましくは、上記突出部は、上記内部空間への突出量を調整可能に構成されている。

このような構成により、内部空間への突出部の突出量を変更することで導波管における電波の伝送特性の調整を容易に行うことができる。

（３）好ましくは、上記突出部は、上記絶縁部のうちの上記第２反射面から最も離れた部分から、上記導波管の延伸方向に管内波長離れた位置までの範囲に設けられている。

このように、第２反射面により近い位置に突出部を設ける構成により、内部空間において、電波の伝送特性を劣化させる定在波を効果的に抑制することができるので、同軸ケーブルおよび第２反射部間において電波をより効率よく伝送することができる。

（４）本発明の実施の形態に係るアンテナ装置は、曲面形状の第１反射面を有する第１反射部と、１次放射器とを備え、上記１次放射器は、上記第１反射面と対向する第２反射面を有する第２反射部と、上記第２反射部に接続された絶縁部と、上記絶縁部に接続された導波管と、上記導波管および同軸ケーブルを接続する接続部と、上記第２反射部における上記第２反射面側に設けられ、上記第１反射面または上記絶縁部から伝搬した電波を伝搬元への方向とは異なる方向へ反射する電波制御部とを含み、上記電波制御部は、上記第２反射部から脱着可能である。

このように、第１反射面から、または絶縁部経由で同軸ケーブルから伝搬した電波を伝搬元への方向とは異なる方向へ反射する電波制御部を用いて同軸ケーブルおよび第１反射部間において電波を伝送する構成により、同軸ケーブルおよび第１反射部間における電波の伝送特性を向上させることができる。

また、電波制御部を脱着可能な構成により、電波の反射特性の異なる電波制御部への交換を可能とし、同軸ケーブルおよび第１反射部間における電波の伝送特性を簡易な作業でより向上させることができる。したがって、電波の減衰が大きい同軸線路を用いて１次放射器の先端まで電波を伝送し放射する構成と比べて、電波を効率よく伝送することができる。

（５）好ましくは、上記絶縁部には、上記電波制御部が進入可能なサイズの穴が設けられており、前記導波管の延伸方向において、上記電波制御部と上記穴との最大距離は、上記第２反射面と対向する上記絶縁部の部分のうち、上記穴以外の部分と上記第２反射面との距離より長い。

このような構成により、電波制御部のサイズを小さくした場合だけでなく、電波制御部のサイズを大きくした場合においても絶縁部に設けられた穴に電波制御部を進入させることができる。これにより、絶縁部および第２反射面の配置を維持したまま電波制御部のサイズを変更することができるので、絶縁部等の形状を変更することなく伝送特性の調整を容易に行うことができる。

（６）好ましくは、上記絶縁部には、上記導波管の内部空間へ伸びる凸部が設けられており、上記凸部は、上記導波管の幅方向の断面において一部を占めている。

このような構成により、絶縁部のサイズを小さくした場合において、電波を効率よく伝送し、かつコンパクトで衝撃耐性の強いアンテナ装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

［構成および基本動作］
図１は、本発明の実施の形態に係る通信装置の構成を示す図である。

図１を参照して、通信装置２０１は、アンテナ装置１０１と、送受信回路１５１と、同軸ケーブルＣＢＬｈ，ＣＢＬｖとを備える。アンテナ装置１０１は、第１反射部１と、１次放射器２とを備える。以下、同軸ケーブルＣＢＬｈ，ＣＢＬｖの各々を同軸ケーブルＣＢＬとも称する。

送受信回路１５１は、たとえば、同軸ケーブルＣＢＬを介してアンテナ装置１０１へＣＤバンドの電波を出力する。また、送受信回路１５１は、たとえば、同軸ケーブルＣＢＬを介してアンテナ装置１０１からＣＤバンドの電波を受ける。

アンテナ装置１０１において、第１反射部１は、図示しない治具に固定されている。また、１次放射器２は、第１反射部１を貫通するように上記治具に固定されている。

図２は、本発明の実施の形態に係る１次放射器の図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面を示す断面図である。なお、図２では、同軸ケーブルＣＢＬ、および第１反射部１の一部が示されていない。

図１および図２を参照して、１次放射器２は、導波管１１と、端子部１２ｖ，１２ｈと、フランジ部１３と、調整用金属ねじ（突出部）１４と、固定用樹脂ねじ１５と、絶縁部１６と、電波制御部１７と、第２反射部１８と、減衰棒１９と、固定用金属ねじ２０，２１と、金属ねじ固定用ナット２２と、調整機構２３とを含む。

以下、端子部１２ｖ，１２ｈの各々を端子部１２とも称する。端子部１２は、コネクタ部１２ｃと、放射部１２ｄとを含む。

［第１反射部１の形状］
アンテナ装置１０１における第１反射部１は、バーティカルプレート１ｐと、曲面形状の反射面１ｍとを有する。反射面１ｍの形状は、たとえば、パラボラ形状等の２次曲面形状である。ここでは、反射面１ｍの形状はパラボラ形状であり、この場合、反射面１ｍは放物面である。

以下、当該放物面の軸であって当該放物面の頂点１ｖから焦点１ｆへの方向に向いた軸をｚ軸とも称する。ｚ軸は、たとえば水平方向に沿っている。また、ｚ軸と垂直な軸をｘ軸と定義する。ｘ軸は、たとえば鉛直上方へ向いている。ｘ軸およびｚ軸と垂直な軸をｙ軸と定義する。ｙ軸は、ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸により右手系の座標軸を形成するような向きを有する。

なお、反射面１ｍは、放物面に限らず、球面の一部であってもよい。また、反射面１ｍの形状は、たとえば２次曲面形状の一部を含む形状であってもよい。

バーティカルプレート１ｐは、たとえば、中心に円筒形の穴部が設けられた円板形状の部材であり、第１反射部１における反射面１ｍ側に固定されている。たとえば、導波管１１の延伸方向Ｄｅに沿ってバーティカルプレート１ｐを移動させることが可能である。バーティカルプレート１ｐが反射する電波であって導波管１１の内部空間１１ｃへ戻る電波の位相は、バーティカルプレート１ｐの位置に応じて変化するので、バーティカルプレート１ｐを移動させることにより後述する電圧定在波比を調整することが可能である。

［導波管１１の概要］
１次放射器２における導波管１１は、たとえば、断面が円形である円形導波管である。導波管１１は、閉じられた第１端１１ａと、開口した第２端１１ｂとを有する。なお、導波管１１は、たとえば、断面が角型の方形導波管であってもよいし、円形導波管および方形導波管を組み合わせた導波管であってもよい。

フランジ部１３は、たとえば、中心に円筒形の穴部を有する円板形状の部材であり、当該穴部に挿通される導波管１１の外面に溶接、ろう付け、またはバンドおよびねじ等を用いて固定されている。フランジ部１３は、たとえば図示しないねじを用いて上記治具に固定されている。なお、アンテナ装置１０１では、第１反射部１および導波管１１がそれぞれ上記治具に固定される構成であるとしたが、これに限定するものではない。第１反射部１および導波管１１同士が接合された状態で、第１反射部１および導波管１１のいずれか一方が上記治具に固定される構成であってもよい。

導波管１１は、第１反射部１を貫通している。より詳細には、導波管１１は、第１端１１ａが第１反射部１に対して反射面１ｍの焦点１ｆの反対側に位置し、第２端１１ｂが第１反射部１に対する反射面１ｍの焦点１ｆ側に位置し、バーティカルプレート１ｐに設けられた穴部を貫通し、かつ導波管１１の中心軸がｚ軸に沿うようにフランジ部１３を介して上記治具に固定されている。

［端子部１２の位置］
端子部１２は、導波管１１および同軸ケーブルＣＢＬを接続している。より詳細には、端子部１２におけるコネクタ部１２ｃは、たとえば、同軸ケーブルＣＢＬと電気的かつ機械的に接続することが可能なＮ型コネクタである。なお、コネクタ部１２ｃは、Ｎ型コネクタ以外の形状のコネクタであってもよい。

端子部１２における放射部１２ｄは、具体的には、アンテナとして機能する電極であり、コネクタ部１２ｃを介して同軸ケーブルＣＢＬの内部導体と電気的に接続され、当該内部導体経由で受ける電波を放射することが可能である。また、放射部１２ｄは、導波管１１から受けた電波を同軸ケーブルＣＢＬの内部導体へコネクタ部１２ｃを介して出力することが可能である。

端子部１２ｖ，１２ｈは、たとえば、放射部１２ｄが導波管１１の内部空間１１ｃへ突出するように導波管１１に固定されている。

より詳細には、端子部１２ｖは、たとえば、フランジ部１３に対する第１端１１ａ側において、放射部１２ｄおよびコネクタ部１２ｃがｘ軸方向に並ぶように導波管１１に固定されている。この場合、端子部１２ｖにおける放射部１２ｄは、ｘ軸に沿って導波管１１の内部空間１１ｃへ突出している。

端子部１２ｖにおけるコネクタ部１２ｃは、たとえば同軸ケーブルＣＢＬｖの第１端とコネクタにより結合している。同軸ケーブルＣＢＬｖの第２端は送受信回路１５１における対応の端子に接続されている。これにより、端子部１２ｖおよび送受信回路１５１は電気的に接続される。

端子部１２ｖは、たとえば、同軸ケーブルＣＢＬｖ経由で送受信回路１５１から受ける電波を、電界方向がｘ軸方向（以下、垂直偏波とも称する）の電波として導波管１１へ放射する。

減衰棒１９は、たとえば、導波管１１の内径より小さい直径を有しかつ金属で形成された棒であり、端子部１２ｖおよび第１端１１ａの間において、ｘ軸に沿うように導波管１１の内部空間１１ｃに固定されている。減衰棒１９および導波管１１は、導通している。減衰棒１９は、垂直偏波の電波を反射する一方、電界方向がｙ軸方向（以下、水平偏波とも称する）の電波には影響を与えない。

端子部１２ｖから放射された垂直偏波の電波のうち、減衰棒１９へ伝搬する電波は減衰棒１９によって反射されるので、第１端１１ａ側へは伝搬しない。このため、端子部１２ｖから放射された垂直偏波の電波は、すべて１次放射器２から放射される。

これにより、ＴＥ１１モードの垂直偏波の電波が導波管１１の内部空間１１ｃにおいて生成される。また、端子部１２ｖは、たとえば、導波管１１の内部空間１１ｃにおける垂直偏波のＴＥ１１モードの電波を受けて、受けた電波を同軸ケーブルＣＢＬｖ経由で送受信回路１５１へ出力する。

端子部１２ｈは、たとえば、減衰棒１９に対する第１端１１ａ側において、放射部１２ｄおよびコネクタ部１２ｃがｙ軸方向に並ぶように導波管１１に固定されている。この場合、端子部１２ｈにおける放射部１２ｄは、ｙ軸に沿って導波管１１の内部空間１１ｃへ突出している。

端子部１２ｈにおけるコネクタ部１２ｃは、たとえば同軸ケーブルＣＢＬｈの第１端とコネクタにより結合している。同軸ケーブルＣＢＬｈの第２端は送受信回路１５１における対応の端子に接続されている。これにより、端子部１２ｈおよび送受信回路１５１は電気的に接続される。

端子部１２ｈは、たとえば、同軸ケーブルＣＢＬｈ経由で送受信回路１５１から受ける電波を、水平偏波の電波として導波管１１へ放射する。

端子部１２ｈから放射された水平偏波の電波のうち、導波管１１の第１端１１ａへ伝搬する電波は第１端１１ａによって反射される。また、上述したように、減衰棒１９は、水平偏波の電波には影響を与えない。このため、端子部１２ｈから放射された水平偏波の電波は、すべて１次放射器２から放射される。

これにより、ＴＥ１１モードの水平偏波の電波が導波管１１の内部空間１１ｃにおいて生成される。また、端子部１２ｈは、たとえば、導波管１１の内部空間１１ｃにおける水平偏波のＴＥ１１モードの電波を受けて、受けた電波を同軸ケーブルＣＢＬｈ経由で送受信回路１５１へ出力する。

したがって、端子部１２は、導波管１１および同軸ケーブルＣＢＬを電気的かつ機械的に接続する接続部として機能する。

［絶縁部１６の固定］
導波管１１には、たとえば、フランジ部１３に対する第２端１１ｂ側において、絶縁部１６を導波管１１に固定するための固定用樹脂ねじ１５を挿通するための貫通穴１１ｈが導波管１１の周方向に９０度間隔で４つ設けられている。

貫通穴１１ｈは、導波管１１の内部空間１１ｃを伝搬する電波の偏波方向を乱さないように、挿通される固定用樹脂ねじ１５の軸がｘ軸またはｙ軸と平行になるように設けられている。

図３は、本発明の実施の形態に係る絶縁部の側面図である。図４は、本発明の実施の形態に係る絶縁部の斜視図である。

図３および図４を参照して、絶縁部１６は、凸部１６ａと、ベース部１６ｂと、テーパー部１６ｃと、凹部１６ｄとを含む。

絶縁部１６は、たとえば、誘電損失が小さいＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）を用いて無垢で形成されている。絶縁部１６における凸部１６ａ、ベース部１６ｂ、テーパー部１６ｃおよび凹部１６ｄは、たとえば一体に形成されている。

なお、絶縁部１６の内部に空洞があってもよい。また、絶縁部１６における凸部１６ａ、ベース部１６ｂ、テーパー部１６ｃおよび凹部１６ｄの一部または全部は、たとえば別個に形成され、別個に形成された各部が接合される構成であってもよい。

ベース部１６ｂは、たとえば、導波管１１の内径と略同じ外径を有する円筒形状の部材であり、第１端面１６ｂｆと第２端面１６ｂｓとを有する。また、ベース部１６ｂには、固定用樹脂ねじ１５を挿通するためのねじ穴１６ｂｔがベース部１６ｂの周方向に９０度間隔で４つ設けられている。

テーパー部１６ｃは、テーパー形状を有する。テーパー部１６ｃは、導波管１１の外径と略同じ直径を有し、かつテーパー部１６ｃの軸およびベース部１６ｂの軸が一致するようにベース部１６ｂの第２端面１６ｂｓと接続された第１端面１６ｃｆと、第１端面１６ｃｆの直径より大きい直径を有する第２端面１６ｃｓとを有する。

テーパー部１６ｃには、固定用金属ねじ２０を挿通するための貫通穴１６ｃｈが、テーパー部１６ｃの周方向に９０度間隔で４つ設けられている。貫通穴１６ｃｈおよびねじ穴１６ｂｔは、テーパー部１６ｃおよびベース部１６ｂの周方向において互いに対応する位置に設けられている。

絶縁部１６には、電波制御部１７が進入可能なサイズの凹部１６ｄが設けられている。具体的には、第２反射部１８における反射面１８ｍと対向する絶縁部１６の端面、すなわちテーパー部１６ｃにおける第２端面１６ｃｓには、電波制御部１７が進入可能なサイズの凹部１６ｄが設けられている。

より詳細には、凹部１６ｄは、テーパー部１６ｃにおける第２端面１６ｃｓの中央部において、テーパー部１６ｃの軸に垂線が沿った円錐形状の穴である。凹部１６ｄの開口径は、たとえば導波管１１の外径より大きい。また、凹部１６ｄの深さは、後述する電波制御部１７の高さより大きい。なお、凹部１６ｄの開口径は、導波管１１の外径以下であってもよい。

凸部１６ａは、たとえば、導波管１１の内部空間１１ｃへ伸びるように設けられている。より詳細には、凸部１６ａは、たとえば、導波管１１の内部空間１１ｃへ導波管１１の延伸方向Ｄｅに沿って伸びるように設けられている。

また、凸部１６ａは、たとえば、導波管１１の幅方向の断面において一部を占めている。言い換えると、凸部１６ａは、導波管１１の内周面から間隔を隔てて設けられている。具体的には、凸部１６ａは、たとえば、円形の導波管１１の径方向の断面において一部を占めている。

凸部１６ａは、導波管１１の内径より小さい外径を有する円筒形状の部材であり、第１反射部１における反射面１ｍと対向する第１端面１６ａｆと、凸部１６ａの軸およびベース部１６ｂの軸が一致するようにベース部１６ｂの第１端面１６ｂｆと接続された第２端面１６ａｓとを有する。なお、凸部１６ａの形状は、長方形の断面を有する四角柱形状であってもよいし、多角形の断面を有する角柱形状であってもよい。

絶縁部１６は、導波管１１に接続される。より詳細には、絶縁部１６は、凸部１６ａおよびベース部１６ｂの順に導波管１１の第２端１１ｂから内部空間１１ｃへ挿入される。凸部１６ａおよびベース部１６ｂが導波管１１の内部空間１１ｃへ挿入されると、テーパー部１６ｃにおける第１端面１６ｃｆおよび導波管１１の第２端１１ｂが密着した状態で固定用樹脂ねじ１５によりベース部１６ｂが導波管１１に固定される。この場合、固定用樹脂ねじ１５は、ｘ軸またはｙ軸と平行な貫通穴１１ｈを挿通してベース部１６ｂにおけるねじ穴１６ｂｔと螺合するので、ｘ軸またはｙ軸と平行になる。したがって、固定用樹脂ねじ１５は、導波管１１の内部空間１１ｃを伝搬する電波の偏波方向を乱さない。

［第２反射部１８および電波制御部１７の固定］
図５は、図２に示す断面図の絶縁部付近を拡大した図である。

図５を参照して、第２反射部１８は、第１反射部１における反射面１ｍと対向する反射面１８ｍを有する。より詳細には、第２反射部１８は、第１反射部１における反射面１ｍより小さく、かつ反射面１ｍと正対する反射面１８ｍを反射面１ｍ側に有する。

具体的には、第２反射部１８は、テーパー部１６ｃにおける第２端面１６ｃｓの外径と略同じ外径を有する円板形状の部材であり、金属、具体的にはアルミニウムで形成される。第２反射部１８における端部の近傍には、たとえば、固定用金属ねじ２０を挿通するためのねじ穴１８ｔが第２反射部１８の周方向に９０度間隔で４つ設けられている。

また、第２反射部１８における中央部の近傍には、たとえば、固定用金属ねじ２１を挿通するための図示しない貫通穴が、第２反射部１８の周方向に９０度間隔で４つ設けられている。当該貫通穴は、第２反射部１８の周方向におけるねじ穴１８ｔの位置に対する当該周方向に４５度回転した位置に設けられている。なお、固定用金属ねじ２１は、第２反射部１８に対して導波管１１の反対側に設けられるので、内部空間１１ｃを伝搬する電波の偏波方向を乱さない。このため、第２反射部１８の周方向におけるねじ穴１８ｔの位置に対する当該貫通穴の当該周方向の角度は、４５度以外の角度でもよい。

第２反射部１８は、第１反射部１における反射面１ｍと対向する第１端面１８ｆと、第２端面１８ｓとを有する。すなわち、第２反射部１８における第１端面１８ｆは、反射面１８ｍに相当する。

電波制御部１７は、たとえば、絶縁部１６のテーパー部１６ｃにおける凹部１６ｄの開口径以下の直径の底面１７ａを有する円錐形状の部材であって、金属、具体的にはアルミニウムで形成される。

また、第２反射部１８における反射面１８ｍに対する電波制御部１７の側面１７ｂの角度αは、反射面１８ｍに対する凹部１６ｄの底面１６ｄｂの角度β以下である。

電波制御部１７は、たとえば第２反射部１８の反射面１８ｍ側に設けられている。より詳細には、電波制御部１７は、固定用金属ねじ２１を挿通するためのねじ穴が設けられている底面１７ａと第２反射部１８における第１端面１８ｆとが対向し、かつ電波制御部１７の軸と第２反射部１８の軸とが一致するように固定用金属ねじ２１により第２反射部１８に固定される。たとえば、電波制御部１７は、第２反射部１８の反射面１８ｍ上に設けられている。なお、電波制御部１７は、反射面１８ｍ上に設けられる構成に限らず、たとえば、第２反射部１８が樹脂等の絶縁体で形成され、形成された絶縁体の表面の一部に金属膜を形成することにより反射面１８ｍが形成される場合、第２反射部１８のうち、当該金属膜以外の部分に電波制御部１７が設けられる構成であってもよい。

第２反射部１８は、絶縁部１６に接続される。より詳細には、第２反射部１８は、テーパー部１６ｃにおける第２端面１６ｃｓおよび第２反射部１８における第１端面１８ｆが対向し、かつテーパー部１６ｃの軸および第２反射部１８の軸が一致するように固定用金属ねじ２０により絶縁部１６に固定される。

第２反射部１８が絶縁部１６に接続された状態において、導波管１１の延伸方向Ｄｅにおいて、電波制御部１７と凹部１６ｄとの最大距離は、第１端面１８ｆすなわち反射面１８ｍと対向する絶縁部１６の部分のうち、凹部１６ｄ以外の部分と反射面１８ｍとの距離より長くなる。

具体的には、上述したように、凹部１６ｄおよび電波制御部１７は、ともに円錐形状を有している。また、凹部１６ｄの深さは電波制御部１７の高さより大きい。また、凹部１６ｄの軸および電波制御部１７の軸は一致しかつ延伸方向Ｄｅに沿っている。また、角度αは、角度β以下である。

したがって、導波管１１の延伸方向Ｄｅにおける電波制御部１７と凹部１６ｄとの最大距離Ｌｍａｘは、図５に示す、凹部１６ｄの最深部および電波制御部１７の頂点間の距離である。

また、電波制御部１７の底面１７ａの直径は凹部１６ｄの開口径以下である。このため、第２反射部１８が絶縁部１６に接続された状態において、テーパー部１６ｃにおける第２端面１６ｃｓのうち凹部１６ｄ以外の部分と反射面１８ｍとが密着する。また、電波制御部１７は、側面１７ｂが凹部１６ｄの底面１６ｄｂに接することなく収まる。

すなわち、側面１７ｂおよび底面１６ｄｂは密着しないので、導波管１１の延伸方向Ｄｅにおける電波制御部１７と凹部１６ｄとの最大距離Ｌｍａｘは、第２端面１６ｃｓのうち凹部１６ｄ以外の部分と反射面１８ｍとの距離より長くなる。

なお、第２端面１６ｃｓのうち凹部１６ｄ以外の部分と反射面１８ｍが密着する構成に限らず、最大距離Ｌｍａｘが、上記部分と反射面１８ｍとの距離より長くなる構成であればよい。

図６は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置における電波の伝搬を模式的に示した図である。

図６を参照して、第１反射部１における反射面１ｍの焦点距離Ｌｆすなわち頂点１ｖおよび焦点１ｆの距離は、たとえば、２２５．０ミリメートルである。また、頂点１ｖおよび第２反射部１８における反射面１８ｍの距離は、たとえば２０２．５ミリメートルである。

電波制御部１７における底面１７ａ以外の表面すなわち側面１７ｂは、第１反射部１における反射面１ｍまたは絶縁部１６から伝搬した電波を伝搬元への方向とは異なる方向へ反射する。

具体的には、電波制御部１７における側面１７ｂは、たとえば、絶縁部１６を経由して導波管１１から伝搬した電波を第１反射部１における反射面１ｍへ反射する。また、電波制御部１７における側面１７ｂは、たとえば、第１反射部１における反射面１ｍから伝搬した電波を絶縁部１６経由で導波管１１へ反射する。

より詳細には、たとえば、反射面１８ｍおよび側面１７ｂは平行でないので、反射面１８ｍが導波管１１の延伸方向Ｄｅと垂直な面である場合、側面１７ｂは、導波管１１の延伸方向Ｄｅと垂直にならない。

したがって、導波管１１から反射面１８ｍへの方向に伝搬する電波のうち、導波管１１の延伸方向Ｄｅとほぼ平行な方向に伝搬する電波Ｐｐ１，Ｐｐ２は、反射面１８ｍへの入射角が小さいために電波制御部１７が無い場合は導波管１１へ戻ってしまうが、反射面１８ｍの代わりに側面１７ｂと反射することにより、導波管１１へ戻ることなく第１反射部１における反射面１ｍへ伝搬される。

また、導波管１１の延伸方向Ｄｅと大きく異なる方向に伝搬する電波Ｐｎｐ１，Ｐｎｐ２は、反射面１８ｍへの入射角が大きいので、導波管１１へ戻ることなく第１反射部１における反射面１ｍへ伝搬される。

したがって、電波制御部１７を第２反射部１８の反射面１８ｍ側に設ける構成により、導波管１１から伝搬した電波を効率よく第１反射部１へ伝送し、かつ第１反射部１から伝搬した電波を効率よく導波管１１へ伝送することができる。すなわち、導波管１１および第１反射部１間における電波の伝送特性を向上させることができる。

なお、アンテナ装置１０１では、第２反射部１８における反射面１８ｍが頂点１ｖおよび焦点１ｆ間に位置する構成であるとしたが、これに限定するものではない。反射面１８ｍは、アンテナ装置１０１の伝送特性を最適化することが可能な位置に設ければよく、焦点１ｆに位置してもよいし、焦点１ｆに対して頂点１ｖの反対側に位置してもよい。

［調整用金属ねじ１４の概要］
再び図５を参照して、調整用金属ねじ１４は、導波管１１に設けられ、導波管１１の内部空間１１ｃに突出している。また、調整用金属ねじ１４は、絶縁部１６のうちの第２反射部１８における反射面１８ｍから最も離れた部分である最遠部分１６ｅから、導波管１１の延伸方向Ｄｅに管内波長λｇ離れた位置までの範囲に設けられている。

より詳細には、導波管１１には、たとえば、導波管１１の内部空間１１ｃにおける定在波を減衰させるための調整用金属ねじ１４をｘ軸方向およびｙ軸方向に沿って挿通するためのねじ穴１１ｔが導波管１１の周方向に９０度間隔で４つ設けられている。

調整用金属ねじ１４は、金属、具体的にはステンレスで形成されている。調整用金属ねじ１４のうちｘ軸方向に沿って挿通される２つの調整用金属ねじ１４（以下、垂直偏波調整用ねじ１４とも称する。）は、導波管１１の内部空間１１ｃにおける垂直偏波の定在波を減衰するために用いられる。

また、ｙ軸方向に沿って挿通される２つの調整用金属ねじ１４（以下、水平偏波調整用ねじ１４とも称する。）は、導波管１１の内部空間１１ｃにおける水平偏波の定在波を減衰させるために用いられる。

調整機構２３は、ねじ穴１１ｔと、調整用金属ねじ１４と、金属ねじ固定用ナット２２とを有する。調整機構２３は、内部空間１１への調整用金属ねじ１４の突出量Ｌｄを調整可能に構成されている。言い換えると、調整機構２３は、内部空間１１への調整用金属ねじ１４の突出量Ｌｄを調整可能である。

具体的には、調整用金属ねじ１４は、たとえばボルトである。調整用金属ねじ１４を回転させることにより、調整用金属ねじ１４の先端の導波管１１の内部空間１１ｃにおける突出量Ｌｄを調整することができる。突出量Ｌｄが調整された調整用金属ねじ１４は、たとえば、調整用金属ねじ１４と螺合した金属ねじ固定用ナット２２を、導波管１１の外側から締め付けることにより導波管１１に固定される。

なお、調整用金属ねじ１４は、たとえば調整用金属ねじ１４と螺合したねじ棒であってもよい。

ここでは、第２反射部１８における反射面１８ｍから最も離れた絶縁部１６の部分である最遠部分１６ｅは、絶縁部１６における凸部１６ａの第１端面１６ａｆである。なお、たとえば、絶縁部１６に凸部１６ａが形成されない場合、より詳細には、絶縁部１６におけるベース部１６ｂの第１端面１６ｂｆの全部が導波管１１の内部空間１１ｃと接続される場合、または第１端面１６ｂｆに後述する凹部が形成される場合、最遠部分１６ｅは、第１端面１６ｂｆである。

管内波長λｇは、導波管１１の内部空間１１ｃを伝搬する電波の真空中における波長、導波管１１の形状およびサイズ、ならびに電波の伝搬モードに基づいて定まる波長である。

具体的には、真空中における波長λ０の電波が、半径Ｒａを有する円形の導波管１１の内部空間１１ｃにおいてＴＥ１１モードで伝搬する場合、管内波長λｇは、非特許文献１（倉石源三郎著、「例題・演習 マイクロ波回路」、東京電機大学出版局、昭和５８年３月３０日、ｐ．７４およびＰ．８８）に示すように以下の式（１）により表される。

ここで、遮断波長λｃは、以下の式（２）により表される。

具体的には、たとえば、Ｒａが１５．５ミリメートルである場合、ＣＤバンドに対応する管内波長λｇは、６９．４〜９９．０ミリメートルであり、また、ＥＦバンドに対応する管内波長λｇは、３３．１〜３５．１ミリメートルである。

したがって、図５に示すように、絶縁部１６における最遠部分１６ｅからねじ穴１１ｔを含む導波管１１の断面までの距離Ｌｘは、管内波長λｇより短い。

具体的には、たとえば、ＣＤバンドを伝送対象とするアンテナ装置１０１において、距離Ｌｘは、ＣＤバンドの中心周波数に対応する管内波長より短い。より好ましくは、距離Ｌｘは、たとえば６９．４ミリメートルより短い。

［電圧定在波比の最適化］
再び図２を参照して、アンテナ装置１０１における１次放射器２では、たとえば、送受信回路１５１から出力された電波が第２反射部１８を介して第１反射部１へ放射される。この際、１次放射器２は、送受信回路１５１から出力される電波を効率よく第１反射部１へ放射する構成であることが好ましい。

なお、１次放射器２が第１反射部１から電波を受ける場合の動作は、１次放射器２が第１反射部１へ電波を放射する動作の逆であるため、上記構成は、第１反射部１から受けた電波を送受信回路１５１へ効率よく出力する構成に相当する。したがって、以下では、１次放射器２が第１反射部１へ電波を放射する動作について代表的に説明を行う。

より詳細には、導波管１１において、送受信回路１５１から端子部１２経由で受ける電波は、導波管１１の内部空間１１ｃおよび絶縁部１６を経由して電波制御部１７および第２反射部１８へ進行波として伝搬する。

この際、たとえば、調整用金属ねじ１４、絶縁部１６、電波制御部１７、および第２反射部１８における反射面１８ｍにより進行波が反射され、導波管１１の内部空間１１ｃを第２端１１ｂから第１端１１ａへの方向へ伝搬する反射波が発生する場合がある。

このような反射波は、第１反射部１へ放射されないため、１次放射器２の効率を下げる。このため、反射波を抑制することが好ましい。

また、導波管１１の内部空間１１ｃでは、反射波および進行波が干渉し、定在波が生成される。定在波の大きさを表す指標として電圧定在波比（以下、ＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）とも称する。）が用いられる。ＶＳＷＲが１に近いほど、反射波の振幅が小さくなるので、１次放射器２の効率が向上する。したがって、１次放射器２では、ＶＳＷＲが１に近くなるように、調整用金属ねじ１４、絶縁部１６、電波制御部１７、および第２反射部１８における反射面１８ｍを配置することが好ましい。

［電圧定在波比のシミュレーション］
再び図５を参照して、ＶＳＷＲを算出可能なシミュレーションを行うことにより、たとえば、外径および内径がそれぞれ３５．０ミリメートルおよび３１．０ミリメートルの導波管１１の内部空間１１ｃにＣＤバンドの電波を伝搬させる場合において、ＶＳＷＲが１に近くなるように、調整用金属ねじ１４、絶縁部１６、電波制御部１７および第２反射部１８の反射面１８ｍの配置の最適化を行った。

まず、最終的に最適化された配置を導出する際に、値を固定したパラメータについて説明する。

絶縁部１６のテーパー部１６ｃにおける第１端面１６ｃｆの直径、第２端面１６ｃｓの直径ならびに第１端面１６ｃｆおよび第２端面１６ｃｓ間の距離は、それぞれ３５．０ミリメートル、１００．０ミリメートルおよび２４．０ミリメートルに固定した。第２反射部１８の外径は、１００．０ミリメートルに固定した。電波制御部１７の底面１７ａの直径は、３７．０ミリメートルに固定した。

以下、値を可変にしたパラメータについて説明する。絶縁部１６における、ベース部１６ｂの長さＬｂ、ならびに凸部１６ａの長さＬｃおよび外径Ｄｃは、可変とした。また、電波制御部１７の円錐の高さＨｃは、可変とした。また、導波管１１の第２端１１ｂから調整用金属ねじ１４の位置までの長さＬｔ、および調整用金属ねじ１４の導波管１１の内部空間１１ｃへの突出量Ｌｄは、可変とした。

なお、上記シミュレーションでは、絶縁部１６のテーパー部１６ｃにおける第１端面１６ｃｆの直径、第２端面１６ｃｓの直径、第１端面１６ｃｆおよび第２端面１６ｃｓ間の距離、第２反射部１８の外径、ならびに電波制御部１７の底面１７ａの直径の値を固定のパラメータとして扱ったが、これらのパラメータの一部または全部を可変のパラメータとして扱ってもよい。

図７は、本発明の実施の形態に係る１次放射器におけるＶＳＷＲの周波数変化の一例を示す図である。横軸は、周波数を示し、縦軸は、ＶＳＷＲを示す。

図７を参照して、シミュレーションにより最適化を行った結果、パラメータをＬｂ＝４５．０ミリメートル、Ｌｃ＝２０．０ミリメートル、Ｄｃ＝１１．５ミリメートル、Ｈｃ＝６．０ミリメートル、Ｌｔ＝８６．０ミリメートルおよびＬｄ＝５．５ミリメートルに設定することにより、図７における曲線Ｏｐｔ１に示すように、ＣＤバンドにおけるＶＳＷＲを概ね１．８以下に抑制することが可能となる。以下、上記設定を最適化設定とも称する。

このように、シミュレーションにより最適化されたパラメータに基づいて１次放射器２は製造される。

［電波制御部１７の高さの効果］
たとえば、１次放射器２を製造する場合において、製造時における各部品のサイズの誤差および組み付け誤差、ならびに設計時における計算誤差等により、製品の実際のＶＳＷＲ特性が図７に示す曲線Ｏｐｔ１からずれるときがある。

このとき、絶縁部１６のサイズおよび形状等を設計変更すると、たとえば、絶縁部１６を形成するための金型を作り直したり、無垢のＰＴＦＥから絶縁部１６の複雑な形を削り出したりする必要があるため、コストがかかってしまう。

たとえば、電波制御部１７の高さＨｃを６．０ミリメートルから８．０ミリメートルに高く設定することにより、シミュレーションにおけるＶＳＷＲ特性を曲線Ｏｐｔ１から曲線Ｐｈｃ２へ変更することができる。

また、たとえば、電波制御部１７の高さＨｃを６．０ミリメートルから４．０ミリメートルに低く設定することにより、シミュレーションにおけるＶＳＷＲ特性を曲線Ｏｐｔ１から曲線Ｍｈｃ２へ変更することができる。

電波制御部１７は固定用金属ねじ２１を用いて第２反射部１８に固定されており、また、第２反射部１８は固定用金属ねじ２０を用いて絶縁部１６に固定されているので、最適化されたＨｃである６．０ミリメートルの高さを有する電波制御部１７を４．０ミリメートルまたは８．０ミリメートルの高さを有する電波制御部１７に交換することは容易である。

また、たとえば、絶縁部１６において深さが８．０ミリメートルの凹部１６ｄが設けられている場合、８．０ミリメートルの高さを有する電波制御部１７を取り付けた第２反射部１８を絶縁部１６に接続しても、テーパー部１６ｃにおける第２端面１６ｃｓのうち凹部１６ｄ以外の部分と反射面１８ｍとの密着を維持しながら電波制御部１７を凹部１６ｄに収めることが可能である。

したがって、たとえば、複数種類の高さ、具体的には、Ｈｃ＝４．０、６．０および８．０ミリメートルの高さの電波制御部１７を用意し、製品の実際のＶＳＷＲ特性に応じて固定用金属ねじ２１により第２反射部１８から電波制御部１７を脱着して交換する構成により、簡易かつ低コストでＶＳＷＲ特性の調整を行うことができる。

［球面タイプの絶縁部］
次に、１次放射器の変形例について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図８は、本発明の実施の形態に係る絶縁部、電波制御部および第２反射部の変形例を含む１次放射器の絶縁部付近の断面図である。

図８を参照して、絶縁部１６の変形例である絶縁部３６は、図３および図４に示す絶縁部１６と比べて、凸部１６ａおよびベース部１６ｂの代わりに凹部３６ａが形成されたベース部３６ｂ、ならびにテーパー部１６ｃの代わりに球面部３６ｃを含む。絶縁部３６における凹部１６ｄは、図４に示す絶縁部１６における凹部１６ｄと同様である。

電波制御部１７の変形例である電波制御部３７は、図５に示す電波制御部１７と比べて、６．０ミリメートルの高さＨｃの代わりに４．７ミリメートルの高さＨｃを有する。電波制御部３７の高さＨｃ以外の構成は、電波制御部１７の構成と同様である。

第２反射部１８の変形例である第２反射部３８は、図５に示す第２反射部１８と比べて、１００．０ミリメートルの外径の代わりに１６７．０ミリメートルの外径を有する。第２反射部３８の外径以外の構成は、第２反射部１８の構成と同様である。

絶縁部３６は、図３に示す絶縁部１６と同様に、たとえばＰＴＦＥで形成されている。絶縁部３６における凹部３６ａ、ベース部３６ｂ、球面部３６ｃおよび凹部１６ｄは、たとえば一体に形成されている。

ベース部３６ｂは、たとえば、導波管１１の内径と略同じ外径を有する円筒形状の部材であり、第１端面３６ｂｆと、第２端面３６ｂｓとを有する。また、ベース部３６ｂには、固定用樹脂ねじ１５を挿通するためのねじ穴１６ｂｔがベース部３６ｂの周方向に９０度間隔で４つ設けられている。

球面部３６ｃは、平行な２つの平面で半径Ｒｓ１の球Ｓ１の一部を切り取った形状を有し、電波を収束するレンズ効果を有する。より詳細には、球面部３６ｃは、導波管１１の外径より大きい直径を有し、かつ球面部３６ｃの軸およびベース部３６ｂの軸が一致するようにベース部３６ｂの第２端面３６ｂｓと接続された第１端面３６ｃｆと、第１端面３６ｃｆの直径より大きくかつ第２反射部３８の外径より小さい直径を有する第２端面３６ｃｓとを有する。

具体的には、第１端面３６ｃｆおよび第２端面３６ｃｓの直径は、それぞれ５９．０ミリメートルおよび１５６．０ミリメートルである。また、球Ｓ１の半径Ｒｓ１は、９８．２ミリメートルである。

第１端面３６ｃｆおよび第２端面３６ｃｓ間の距離ｄ１、具体的には３４．０ミリメートルは、たとえば球Ｓ１の半径Ｒｓ１より小さい。また、球面部３６ｃは、たとえば球Ｓ１の中心ＣＳ１を含まない。

球面部３６ｃには、固定用金属ねじ２０を挿通するための貫通穴１６ｃｈが、球面部３６ｃの周方向に９０度間隔で４つ設けられている。貫通穴１６ｃｈおよびねじ穴１６ｂｔは、ベース部３６ｂおよび球面部３６ｃの周方向において互いに対応する位置に設けられている。

球面部３６ｃにおける第２端面３６ｃｓには、電波制御部３７が進入可能なサイズの凹部１６ｄが設けられている。

凹部３６ａは、たとえば、ベース部３６ｂの第１端面３６ｂｆの略中央に設けられている円筒形状の穴である。より詳細には、凹部３６ａは、ベース部３６ｂの外径すなわち導波管１１の内径より小さい外径を有する円筒形状の穴であり、当該穴の軸およびベース部３６ｂの軸が一致するようにベース部３６ｂの第１端面３６ｂｆから第２端面３６ｂｓへ向かう方向へ設けられている。

具体的には、凹部３６ａの直径および深さは、それぞれ１１．５ミリメートルおよび２２．０ミリメートルである。また、絶縁部３６におけるベース部３６の長さは、３４．０ミリメートルである。

絶縁部３６は、導波管１１に接続される。より詳細には、絶縁部３６は、導波管１１の第２端１１ｂからベース部３６ｂが導波管１１の内部空間１１ｃへ挿入される。ベース部３６ｂが導波管１１の内部空間１１ｃへ挿入されると、球面部３６ｃにおける第１端面３６ｃｆおよび導波管１１の第２端１１ｂが密着した状態で固定用樹脂ねじ１５によりベース部３６ｂが導波管１１に固定される。この場合、固定用樹脂ねじ１５は、ｘ軸またはｙ軸と平行な貫通穴１１ｈを挿通してベース部３６ｂにおけるねじ穴１６ｂｔと螺合するので、ｘ軸またはｙ軸と平行になる。したがって、固定用樹脂ねじ１５は、導波管１１の内部空間１１ｃを伝搬する電波の偏波方向を乱さない。

第２反射部３８は、第１反射部１における反射面１ｍと対向する反射面３８ｍを有する。より詳細には、第２反射部３８は、第１反射部１における反射面１ｍより小さい反射面３８ｍを反射面１ｍ側に有する。

第２反射部１８は、第１反射部１における反射面１ｍと対向する第１端面３８ｆと、第２端面３８ｓとを有する。すなわち、第２反射部３８における第１端面３８ｆは、反射面３８ｍに相当する。

電波制御部３７は、固定用金属ねじ２１を挿通するためのねじ穴が設けられている底面３７ａと第２反射部３８における第１端面３８ｆとが対向し、かつ電波制御部３７の軸と第２反射部３８の軸とが一致するように固定用金属ねじ２１により第２反射部３８に固定される。

第２反射部３８は、球面部３６ｃにおける第２端面３６ｃｓおよび第２反射部３８における第１端面３８ｆが対向し、かつ第２反射部３８の軸および球面部３６ｃの軸が一致するように固定用金属ねじ２０により絶縁部３６に固定される。

電波制御部３７の底面３７ａの直径は凹部１６ｄの開口径より小さい。このため、第２反射部３８が絶縁部３６に接続された状態において、球面部３６ｃにおける第２端面３６ｃｓのうち凹部１６ｄ以外の部分と反射面３８ｍとが密着する。また、電波制御部３７は、側面３７ｂが凹部１６ｄの底面１６ｄｂに接することなく収まる。

ここでは、第２反射部３８における反射面３８ｍから最も離れた絶縁部３６の部分である最遠部分１６ｅは、絶縁部３６におけるベース部３６ｂの第１端面３６ｂｆである。

調整用金属ねじ１４は、絶縁部３６におけるベース部３６ｂの第１端面３６ｂｆから、導波管１１の延伸方向Ｄｅに９．５ミリメートル離れた位置に設けられている。

したがって、調整用金属ねじ１４は、最遠部分１６ｅから、導波管１１の延伸方向Ｄｅに管内波長λｇ離れた位置までの範囲に設けられている。

［凸部１６ａの効果］
図９は、本発明の実施の形態に係る１次放射器におけるＶＳＷＲの周波数変化の一例を示す図である。横軸は、周波数を示し、縦軸は、ＶＳＷＲを示す。

図９を参照して、本願発明者らは、当初、絶縁部３６および第２反射部３８を含むアンテナ装置１０１の開発を行っていたが、絶縁部３６の球面部３６ｃおよび第２反射部３８のサイズが大きいため、重量が重く、かさ張り、かつ重い重量のため１次放射器２を固定している治具に加わるトルクが大きいすなわち衝撃耐性が良くないことを認識した。

そこで、本願発明者らは、絶縁部３６の球面部３６ｃのサイズを小さくしつつ、球面部３６ｃより製造が容易なテーパー部１６ｃを含む絶縁部１６と第２反射部３８よりサイズの小さい第２反射部１８とを含むアンテナ装置１０１の開発を行った。

たとえば、絶縁部１６のベース部１６ｂの第１端面１６ｂｆにおいて凹部を形成した場合におけるＶＳＷＲの周波数変化は、図９に示す曲線Ｃｃ１のようになり、ＣＤバンドにおけるＶＳＷＲが１に近くなる、前述のシミュレーションにおいて説明したパラメータを算出することが困難であった。

そして、本願発明者らは、第１端面１６ｂｆにおいて、凹部の代わりに凸部を形成することにより、電波の伝送特性が向上することを見出した。

具体的には、第１端面１６ｂｆにおいて、外径および長さがそれぞれ１１．５ミリメートルおよび２０．０ミリメートルを有する円筒形状の凸部１６ａを形成することにより、ＶＳＷＲの周波数変化が図９に示す曲線Ｏｐｔ１のようになり、ＣＤバンドにおけるＶＳＷＲを概ね１．８以下に抑制することができた。

［調整用金属ねじ１４の効果］
本願発明者らは、当初、調整用金属ねじ１４を含まないアンテナ装置１０１の開発を行っていたが、ＣＤバンドにおけるＶＳＷＲを１に近づけることが可能な、前述のシミュレーションにおいて説明したパラメータを算出することが困難であった。

これに対して、本願発明者らは、調整用金属ねじ１４の突出量Ｌｄの調整を行うことによりＣＤバンドにおけるＶＳＷＲを大幅に変化させることが可能であることを見出した。さらに、調整用金属ねじ１４を設ける位置を変化させることによりＣＤバンドにおけるＶＳＷＲを大幅に変化させることが可能であることを見出した。

本願発明者らは、絶縁部１６、電波制御部１７および第２反射部１８等の各サイズおよび形状を変化させながら調整用金属ねじ１４の最適な設置位置を探索するシミュレーションを繰り返し行い、以下のことを見出した。すなわち、絶縁部１６のうちの第２反射部１８における反射面１８ｍから最も離れた部分である最遠部分１６ｅから、導波管１１の延伸方向Ｄｅに管内波長λｇ離れた位置までの範囲に調整用金属ねじ１４を設ける構成により、導波管１１の内部空間１１ｃにおいて、電波の伝送特性を劣化させる定在波であって調整用金属ねじ１４の方向と平行な偏波を有する定在波を効果的に抑制することができることを見出した。

より詳細には、最遠部分１６ｅから導波管１１の延伸方向Ｄｅに管内波長λｇ離れた位置までの範囲に垂直偏波調整用ねじ１４または水平偏波調整用ねじ１４をそれぞれ設ける構成により、垂直偏波の定在波または水平方向の定在波を別々にかつ効果的に抑制することができることを見出した。

すなわち、最遠部分１６ｅから、導波管１１の延伸方向Ｄｅに管内波長λｇ離れた位置までの範囲に調整用金属ねじ１４を設ける構成により、ＣＤバンドにおけるＶＳＷＲを１に近づけることが可能なパラメータを算出することできる。

図１０は、本発明の実施の形態に係る１次放射器におけるＶＳＷＲの周波数変化の一例を示す図である。横軸は、周波数を示し、縦軸は、ＶＳＷＲを示す。

図１０を参照して、具体的には、上記最適化設定を行った１次放射器２では、曲線Ｏｐｔ１に示すように、ＣＤバンドにおけるＶＳＷＲを概ね１．８以下に抑制することが可能となる。

また、調整用金属ねじ１４を設けない場合、すなわち上記最適化設定を行った１次放射器２において調整用金属ねじ１４の突出量Ｌｄをゼロミリメートルに設定した場合、ＶＳＷＲの周波数変化は曲線Ｃｎｓのようになる。曲線Ｃｎｓが曲線Ｏｐｔ１と大きく異なることから、調整用金属ねじ１４を設けるか否かに応じてＶＳＷＲの周波数特性が大きく変化することが分かる。

なお、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置における１次放射器では、導波管１１の内部空間１１ｃに突出し、かつ金属により形成される調整用金属ねじ１４が導波管１１に設けられる構成であるとしたが、これに限定するものではない。調整用金属ねじ１４は、金属を含むねじであればよく、たとえば、絶縁体で形成されたねじを金属で被膜したねじ、金属で形成されたねじを絶縁体で被膜したねじを用いる構成であってもよい。また、金属で形成された棒が導波管１１の内部空間１１ｃに一体成型、接合または挿通により突出するように設けられる構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置における１次放射器では、２本の垂直偏波調整用ねじ１４を用いる構成であるとしたが、これに限定するものではない。アンテナ装置では、１本の垂直偏波調整用ねじ１４を用いる構成であってもよい。一方、１本の垂直偏波調整用ねじ１４を用いる構成と比べて調整の自由度を大きくすることが可能な２本の垂直偏波調整用ねじ１４を用いる構成が好ましい。

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置における１次放射器では、２本の水平偏波調整用ねじ１４を用いる構成であるとしたが、これに限定するものではない。アンテナ装置では、１本の水平偏波調整用ねじ１４を用いる構成であってもよい。一方、１本の水平偏波調整用ねじ１４を用いる構成と比べて調整の自由度を大きくすることが可能な２本の水平偏波調整用ねじ１４を用いる構成が好ましい。

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置における１次放射器では、複偏波に対応するために、垂直偏波調整用ねじ１４および水平偏波調整用ねじ１４を含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。垂直偏波調整用ねじ１４および水平偏波調整用ねじ１４のいずれか一方を含む、単偏波に対応可能な構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置における１次放射器は、ねじ穴１１ｔ、調整用金属ねじ１４および金属ねじ固定用ナット２２を有する調整機構２３を含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。１次放射器２では、導波管１１に設けられ、導波管１１の内部空間１１ｃへ突出し、かつ金属を含む突出部が、内部空間１１ｃへの突出量を調整可能に構成されていればよい。具体的には、１次放射器２では、たとえば、導波管１１において、ねじ穴１１ｔの位置に設けられた貫通穴に当該貫通穴の断面と略同じ断面を有する金属棒を圧入することで、当該金属棒の突出量が調整可能な構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置における１次放射器では、電波制御部１７，３７は円錐形状を有する構成であるとしたが、これに限定するものではない。電波制御部１７，３７は多角錐形状を有する構成であってもよい。この場合、多角錐形状として四角錐および八角錐等の垂直偏波の方向および水平偏波の方向の両方向に対して対称な多角錐形状が好ましい。たとえば、電波制御部１７が四角錐形状または八角錐形状等を有する構成である場合、垂直偏波のビーム幅および水平偏波のビーム幅をそれぞれ独立に調整することが可能となる。

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置における１次放射器は、調整用金属ねじ１４および電波制御部１７の両方を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。１次放射器は、調整用金属ねじ１４および電波制御部１７のいずれか一方を備える構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置における１次放射器では、たとえば、絶縁部１６におけるテーパー部１６ｃの第２端面１６ｃｓに銅層を無電解めっきにより形成し、形成した銅層を第２反射部とする構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置における１次放射器では、導波管１１および絶縁部１６、ならびに絶縁部１６および第２反射部１８をそれぞれ固定用樹脂ねじ１５および固定用金属ねじ２０を用いて固定する構成であるとしたが、これに限定するものではない。１次放射器では、固定用樹脂ねじ１５および固定用金属ねじ２０の代わりに、たとえば樹脂製のピンおよび金属製のピンをそれぞれ用いる構成であってもよい。

ところで、特許文献１および２に記載の同軸型１次放射器では、１次放射器の先端まで同軸線路により電波が伝送されている。このような特許文献１および２に記載の技術を超えて、電波の伝送特性の良いアンテナ装置が求められている。

これに対して、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置は、曲面形状の反射面１ｍを有する第１反射部１と、１次放射器２とを備える。１次放射器２は、反射面１ｍと対向する反射面１８ｍを有する第２反射部１８と、第２反射部１８に接続された絶縁部１６と、絶縁部１６に接続された導波管１１と、導波管１１および同軸ケーブルＣＢＬを接続する端子部１２と、導波管１１に設けられ、導波管１１の内部空間１１ｃへ突出し、かつ金属を含む調整用金属ねじ１４とを含む。

このように、同軸ケーブルＣＢＬおよび第２反射部１８間において、電波の伝送特性の劣化を抑制する調整用金属ねじ１４が設けられた導波管１１、および絶縁部１６を介して電波を伝送する構成により、電波の減衰が大きい同軸線路を用いて１次放射器の先端まで電波を伝送する構成と比べて、電波を効率よく伝送することができる。

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置では、調整機構２３は、調整用金属ねじ１４の内部空間１１ｃへの突出量Ｌｄを調整可能に構成されている。

このような構成により、内部空間１１ｃへの調整用金属ねじ１４の突出量Ｌｄを変更することで導波管１１における電波の伝送特性の調整を容易に行うことができる。

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置では、調整用金属ねじ１４は、絶縁部１６のうちの反射面１８ｍから最も離れた部分である最遠部分１６ｅから、導波管１１の延伸方向Ｄｅに管内波長λｇ離れた位置までの範囲に設けられている。

このように、反射面１８ｍにより近い位置に調整用金属ねじ１４を設ける構成により、内部空間１１ｃにおいて、電波の伝送特性を劣化させる定在波を効果的に抑制することができるので、同軸ケーブルＣＢＬおよび第２反射部１８間において電波をより効率よく伝送することができる。

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置は、曲面形状の反射面１ｍを有する第１反射部１と、１次放射器２とを備える。１次放射器２は、反射面１ｍと対向する反射面１８ｍを有する第２反射部１８と、第２反射部１８に接続された絶縁部１６と、絶縁部１６に接続された導波管１１と、導波管１１および同軸ケーブルＣＢＬを接続する端子部１２と、第２反射部１８における反射面１８ｍ側に設けられ、反射面１ｍまたは絶縁部１６から伝搬した電波を伝搬元への方向とは異なる方向へ反射する電波制御部１７とを含む。そして、電波制御部１７は、第２反射部１８から脱着可能である。

このように、反射面１ｍから、または絶縁部１６経由で同軸ケーブルＣＢＬから伝搬した電波を伝搬元への方向とは異なる方向へ反射する電波制御部１７を用いて同軸ケーブルＣＢＬおよび第１反射部１間において電波を伝送する構成により、同軸ケーブルＣＢＬおよび第１反射部１間における電波の伝送特性を向上させることができる。

また、電波制御部１７を脱着可能な構成により、電波の反射特性の異なる電波制御部１７への交換を可能とし、同軸ケーブルＣＢＬおよび第１反射部１間における電波の伝送特性を簡易な作業でより向上させることができる。したがって、電波の減衰が大きい同軸線路を用いて１次放射器の先端まで電波を伝送し放射する構成と比べて、電波を効率よく伝送することができる。

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置では、絶縁部１６には、電波制御部１７が進入可能なサイズの凹部１６ｄが設けられている。そして、導波管１１の延伸方向Ｄｅにおいて、電波制御部１７と凹部１６ｄとの最大距離Ｌｍａｘは、反射面１８ｍと対向する絶縁部１６の部分のうち、凹部１６ｄ以外の部分と反射面１８ｍとの距離より長い。

このような構成により、電波制御部１７のサイズを小さくした場合だけでなく、電波制御部１７のサイズを大きくした場合においても絶縁部１６に設けられた凹部１６ｄに電波制御部１７を進入させることができる。これにより、絶縁部１６および反射面１８ｍの配置を維持したまま電波制御部１７のサイズを変更することができるので、絶縁部１６等の形状を変更することなく伝送特性の調整を容易に行うことができる。

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置では、絶縁部１６には、導波管１１の内部空間１１ｃへ伸びる凸部１６ａが設けられている。そして、凸部１６ａは、導波管１１の幅方向の断面において一部を占めている。

このような構成により、絶縁部１６のサイズを小さくした場合において、電波を効率よく伝送し、かつコンパクトで衝撃耐性の強いアンテナ装置１０１を提供することができる。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。

［付記１］
曲面形状の第１反射面を有する第１反射部と、
１次放射器とを備え、
前記１次放射器は、
前記第１反射面と対向する第２反射面を有する第２反射部と、
前記第２反射部に接続された絶縁部と、
前記絶縁部に接続された導波管と、
前記導波管および同軸ケーブルを接続する接続部と、
前記導波管に設けられ、前記導波管の内部空間へ突出し、かつ金属を含む突出部とを含み、
前記第１反射面の形状は、パラボラ形状であり、
前記第２反射部は、前記第１反射面と正対する円板形状の第２反射面を有し、
前記絶縁部は、無垢のＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）により形成され、
前記接続部では、前記導波管および前記同軸ケーブルがＮ型コネクタを介して接続され、
前記突出部は、金属製のねじである、アンテナ装置。

［付記２］
曲面形状の第１反射面を有する第１反射部と、
１次放射器とを備え、
前記１次放射器は、
前記第１反射面と対向する第２反射面を有する第２反射部と、
前記第２反射部に接続された絶縁部と、
前記絶縁部に接続された導波管と、
前記導波管および同軸ケーブルを接続する接続部と、
前記第２反射部における前記第２反射面側に設けられ、前記第１反射面または前記絶縁部から伝搬した電波を伝搬元への方向とは異なる方向へ反射する電波制御部とを含み、
前記電波制御部は、前記第２反射部から脱着可能であり、
前記第１反射面の形状は、パラボラ形状であり、
前記第２反射部は、前記第１反射面と正対する円板形状の第２反射面を有し、
前記絶縁部は、無垢のＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）により形成され、
前記接続部では、前記導波管および前記同軸ケーブルがＮ型コネクタを介して接続され、
前記電波制御部は、円錐形状を有し、前記第２反射面の略中央に設けられている、アンテナ装置。

１ 第１反射部
１ｍ 反射面
１ｐ バーティカルプレート
２ １次放射器
１１ 導波管
１１ｃ 内部空間
１２ 端子部
１３ フランジ部
１４ 調整用金属ねじ（突出部）
１５ 固定用樹脂ねじ
１６ 絶縁部
１６ａ 凸部
１６ｂ ベース部
１６ｃ テーパー部
１６ｄ 凹部
１６ｅ 最遠部分
１７ 電波制御部
１８ 第２反射部
１８ｍ 反射面
１９ 減衰棒
２０，２１ 固定用金属ねじ
２２ 金属ねじ固定用ナット
２３ 調整機構
３６ 絶縁部
３６ａ 凹部
３６ｂ ベース部
３６ｃ 球面部
３７ 電波制御部
３８ 第２反射部
３８ｍ 反射面
１０１ アンテナ装置
２０１ 通信装置
１５１ 送受信回路
ＣＢＬ 同軸ケーブル
Ｄｅ 延伸方向

Claims (7)

1. 曲面形状の第１反射面を有する第１反射部と、
   １次放射器とを備え、
   前記１次放射器は、
   前記第１反射面と対向する第２反射面を有する第２反射部と、
   前記第２反射部に接続された絶縁部と、
   前記絶縁部に接続された導波管と、
   前記導波管および同軸ケーブルを接続する接続部と、
   前記導波管に設けられ、前記導波管の内部空間へ突出し、かつ金属を含む突出部とを含み、
   前記突出部は、前記絶縁部のうちの前記第２反射面から最も離れた部分から、前記導波管の延伸方向に管内波長離れた位置までの範囲に設けられている、アンテナ装置。
2. 曲面形状の第１反射面を有する第１反射部と、
   １次放射器とを備え、
   前記１次放射器は、
   前記第１反射面と対向する第２反射面を有する第２反射部と、
   前記第２反射部に接続された絶縁部と、
   前記絶縁部に接続された導波管と、
   前記導波管および同軸ケーブルを接続する接続部と、
   前記導波管に設けられ、前記導波管の内部空間へ突出し、かつ金属を含む突出部とを含み、
   前記第１反射部は、さらに、前記第１反射面側に固定された板状部材を有し、
   前記板状部材は、前記導波管の延伸方向に沿って移動可能である、アンテナ装置。
3. 曲面形状の第１反射面を有する第１反射部と、
   １次放射器とを備え、
   前記１次放射器は、
   前記第１反射面と対向する第２反射面を有する第２反射部と、
   前記第２反射部に接続された絶縁部と、
   前記絶縁部に接続された導波管と、
   前記導波管および同軸ケーブルを接続する接続部と、
   前記導波管に設けられ、前記導波管の内部空間へ突出し、かつ金属を含む一対の突出部とを含み、
   前記一対の突出部は、対向して設けられている、アンテナ装置。
4. 前記突出部は、前記内部空間への突出量を調整可能に構成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
5. 曲面形状の第１反射面を有する第１反射部と、
   １次放射器とを備え、
   前記１次放射器は、
   前記第１反射面と対向する第２反射面を有する第２反射部と、
   前記第２反射部に接続された絶縁部と、
   前記絶縁部に接続された導波管と、
   前記導波管および同軸ケーブルを接続する接続部と、
   前記第２反射部における前記第２反射面側に設けられ、前記第１反射面または前記絶縁部から伝搬した電波を伝搬元への方向とは異なる方向へ反射する電波制御部とを含み、
   前記電波制御部は、前記第２反射部から脱着可能である、アンテナ装置。
6. 前記絶縁部には、前記電波制御部が進入可能なサイズの凹部が設けられており、
   前記導波管の延伸方向において、前記電波制御部と前記凹部との最大距離は、前記第２反射面と対向する前記絶縁部の部分のうち、前記凹部以外の部分と前記第２反射面との距離より長い、請求項５に記載のアンテナ装置。
7. 前記絶縁部には、前記導波管の内部空間へ伸びる凸部が設けられており、
   前記凸部は、前記導波管の幅方向の断面において一部を占めている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

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