JP6913586B2

JP6913586B2 - アンテナ装置

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Publication number: JP6913586B2
Application number: JP2017184797A
Authority: JP
Inventors: 崇熊谷; 純津持
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2037-09-26
Also published as: JP2019062355A

Description

本発明は、アンテナ装置に関する。

従来より、マイクロ波帯とミリ波帯の電波を送信および受信できるアンテナとして、垂直・水平偏波を共用可能な偏波共用パラボラアンテナの開発を進めている（例えば、特許文献１、２、３参照）。

近年、スーパーハイビジョン（８Ｋ）放送素材の無線伝送実現を目指して、マイクロ波帯やミリ波帯を用いる次世代無線伝送方式の研究が盛んに行われている。一般的に、ミリ波帯はマイクロ波帯と比べて周波数帯域幅を広く確保でき、伝送容量を拡大しやすい利点があるが、降雨や濃霧による減衰が大きいという欠点がある。一方、マイクロ波帯は１チャンネルあたりの周波数帯域幅が限られ、伝送容量の拡大が技術的に難しいが、ミリ波帯に比べて周波数が低いことから天候に左右されにくい特徴を持つ。将来の大容量固定無線回線を検討する上で、上記したお互いの特長を生かすべく、マイクロ波帯回線とミリ波帯回線を両方用いて一回線の固定無線回線を構築する、マイクロ波帯・ミリ波帯ハイブリッド回線が有効と考えている。

特開２０１５−０２９２４０号公報特開２０１５−１１５７１９号公報特開２０１６−１４６５８９号公報

マイクロ波帯とミリ波帯は周波数差が大きく、伝送に最適な導波管径が大きく異なるため、パラボラアンテナの設計においてーつの幅射器を両周波数帯で共用することが難しい。そのため、現在はパラボラアンテナを各々開発および試作している。したがって、両回線を同一経路で構築する場合には、各周波数帯のアンテナを並べて設置することになる。アンテナの方向調整を別々に実施しなくてはいけないほか、アンテナ設置スペースも２基分必要となる。

そこで、マイクロ波帯用のアンテナとミリ波帯用のアンテナを一体化させることにより、方向調整を同時に行えるとともに、設置スペースの省スペース化を図ったアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態のアンテナ装置は、第１周波数の第１電波を伝搬し、前記第１電波を放射する第１開口部を有する第１導波管と、前記第１導波管と中心軸を合わせた状態で前記第１導波管の周囲に配設される第２導波管であって、前記第１導波管の外周面との間に、当該第２導波管の内径に対応する基本周波数であって、前記第１周波数よりも低い第２周波数の第２電波を伝搬する一対の導波路を構築し、前記第２電波を放射する第２開口部を有する第２導波管と、前記第２導波管に設けられ、前記一対の導波路に、互いに逆位相の前記第２周波数の前記第２電波を印加する一対の第１放射素子と、前記第１導波管の第１開口部及び前記第２導波管の第２開口部に対向して配置され、前記第１開口部及び前記第２開口部から放射される前記第１電波及び前記第２電波を反射する反射器と、前記反射器で反射された前記第１電波及び前記第２電波を反射するパラボラ反射鏡とを含む。

マイクロ波帯用のアンテナとミリ波帯用のアンテナとを一体化させることにより、方向調整を同時に行えるとともに、設置スペースの省スペース化を図った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。図１におけるＡ１−Ａ１矢視断面とＢ１−Ｂ１矢視断面とを示す図である。実施の形態２のアンテナ装置２００を示す図である。図３におけるＡ２−Ａ２矢視断面とＢ２−Ｂ２矢視断面とを示す図である。実施の形態２の変形例のアンテナ装置２００Ａを示す図である。実施の形態３のアンテナ装置の一次輻射器３１０と一次輻射器１２０の断面構造を示す図である。実施の形態４のアンテナ装置の一次輻射器４１０と一次輻射器４２０の断面構造を示す図である。

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には、アンテナ装置１００の一部分を断面で示す。図２は、図１におけるＡ１−Ａ１矢視断面とＢ１−Ｂ１矢視断面とを示す図である。以下では、ＸＹＺ座標系を用いて説明する。

アンテナ装置１００は、一次輻射器１１０、一次輻射器１２０、反射器１３０、及びパラボラ反射鏡１４０を含む。一次輻射器１１０及び１２０は、円筒状であり、Ｚ軸方向に伸延する中心軸を合わせた状態で設けられている。

一次輻射器１１０は、ミリ波を出力する輻射器であり、導波管１１１、放射素子１１２Ａ、１１２Ｂ、入力部１１３Ａ、１１３Ｂ、固定具１１４Ａ、１１４Ｂを有する。ミリ波の周波数は、一例として、４２ＧＨｚである。

導波管１１１は、ミリ波用の円筒状の導波管であり、一端（Ｚ軸負方向側）に壁部１１１Ａを有し、他端（Ｚ軸正方向側）に開口部１１１Ｂを有する。また、導波管１１１は、開口部１１１Ｂ側にホーン部１１１Ｃを有する。ホーン部１１１Ｃは、テーパ状に直径が拡げられている部分である。導波管１１１は、金属製であり、例えば、アルミニウム、真鍮、銅等で形成される。導波管１１１は、第１導波管の一例である。

導波管１１１は、一端（Ｚ軸負方向側）側が一次輻射器１２０の導波管１２１の壁部１２１Ａの中心に設けられた開口部を貫通しており、長手方向（Ｚ軸方向）の中間と、開口部１１１Ｂ側が固定具１１４Ａ、１１４Ｂによってそれぞれ保持されている。

放射素子１１２Ａ、１１２Ｂは、導波管１１１の壁部１１１Ａの近くにおいて導波管１１１の外周部を厚さ方向に貫通する貫通孔に設けられており、導波管１１１の内部空間に突出している。放射素子１１２Ａ、１１２Ｂは、導波管１１１とは絶縁されている。放射素子１１２Ａ、１１２Ｂは、それぞれ、垂直偏波用の電波、水平偏波用の電波を放射する。放射素子１１２Ａ、１１２Ｂは、ＸＹ平面に平行な断面において、角度が９０度異なる位置に設けられている。なお、ここでは、一次輻射器１１０が放射素子１１２Ａ、１１２Ｂを有する形態について説明するが、一次輻射器１１０は、放射素子１１２Ａ、１１２Ｂのうちのいずれか１つを有する構成であってもよい。放射素子１１２Ａ、１１２Ｂのうちのいずれか１つが放射する電波は、第１周波数の第１電波の一例である。

入力部１１３Ａ、１１３Ｂは、それぞれ、放射素子１１２Ａ、１１２Ｂに接続されており、導波管１１１の外周に設けられている。入力部１１３Ａ、１１３Ｂには、映像音声信号を第１周波数に変調した電波が入力される。入力部１１３Ａ、１１３Ｂには、例えば、ＦＰＵ（Field Pick-up Unit）の出力端子を接続し、映像音声信号が多重された電波を入力すればよい。ＦＰＵ送受信装置は、例えば、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用いられる装置である。

固定具１１４Ａ、１１４Ｂは、導波管１１１の長手方向（Ｚ軸方向）の中間と、開口部１１１Ｂ側とにおいて、導波管１１１の外周に取り付けられている。固定具１１４Ａ、１１４Ｂは、導波管１１１の外径に合わせた開口部を中心に有し、一次輻射器１２０の導波管１２１の内径に合わせた直径を有する円環状の部材である。固定具１１４Ａ、１１４Ｂは、例えば、テフロン（登録商標）のような誘電体製である。固定具１１４Ａ、１１４Ｂは、導波管１１１を一次輻射器１２０の導波管１２１に固定するために設けられている。

一次輻射器１２０は、マイクロ波を出力する輻射器であり、導波管１２１、放射素子１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄ、入力部１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｄを有する。マイクロ波の周波数は、一例として、７ＧＨｚである。

導波管１２１は、マイクロ波用の円筒状の導波管であり、一端（Ｚ軸負方向側）に壁部１２１Ａを有し、他端（Ｚ軸正方向側）に開口部１２１Ｂを有する。また、導波管１２１は、開口部１２１Ｂ側にホーン部１２１Ｃを有する。ホーン部１２１Ｃは、テーパ状に直径が拡げられている部分である。導波管１２１は、金属製であり、例えば、アルミニウム、真鍮、銅等で形成される。導波管１２１は、第２導波管の一例である。

導波管１２１は、壁部１２１Ａの中心に設けられた開口部に導波管１１１が貫通されており、長手方向（Ｚ軸方向）の中間と、開口部１２１Ｂ側に固定具１１４Ａ、１１４Ｂが設けられている。

放射素子１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄは、導波管１２１の壁部１２１Ａの近くにおいて導波管１２１の外周部を厚さ方向に貫通する貫通孔に設けられており、導波管１２１の内部空間に突出している。放射素子１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄは、導波管１２１とは絶縁されている。なお、ここでは、一次輻射器１２０が放射素子１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄを有する形態について説明するが、一次輻射器１２０は、放射素子１２２Ａと１２２Ｂ、又は、放射素子１２２Ｃと１２２Ｄのいずれか一方を有する構成であってもよい。放射素子１２２Ａと１２２Ｂ、又は、放射素子１２２Ｃと１２２Ｄのいずれか一方は、第１放射素子の一例であり、いずれか他方は、第２放射素子の一例である。第１放射素子が放射する電波は、第２周波数の第２電波の一例であり、第２放射素子が放射する電波は、第３周波数の第３電波の一例である。

放射素子１２２Ａ、１２２Ｂは、ともに垂直偏波用の電波を放射する。放射素子１２２Ａ、１２２Ｂは、ＸＹ平面に平行な断面において、角度が１８０度異なり、かつ、放射素子１２２Ｃ、１２２Ｄとは角度が９０度異なる位置に設けられている。放射素子１２２Ａ、１２２Ｂからは、互いに位相が逆の電波を放射する。

放射素子１２２Ｃ、１２２Ｄは、ともに水平偏波用の電波を放射する。放射素子１２２Ｃ、１２２Ｄは、ＸＹ平面に平行な断面において、角度が１８０度異なり、かつ、放射素子１２２Ａ、１２２Ｂとは角度が９０度異なる位置に設けられている。放射素子１２２Ｃ、１２２Ｄからは、互いに位相が逆の電波を放射する。

入力部１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｄは、それぞれ、放射素子１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄに接続されており、導波管１２１の外周に設けられている。入力部１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｄには、映像音声信号を第２周波数に変調した電波が入力される。入力部１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｄには、例えば、ＦＰＵの出力端子を接続し、映像音声信号を入力すればよい。

入力部１２３Ａ、１２３Ｂは、垂直偏波用の電波を入力する端子であり、入力部１２３Ｃ、１２３Ｄは、水平偏波用の電波を入力する端子である。入力部１２３Ａ、１２３Ｂには、互いに逆位相の垂直偏波用の電波が入力され、入力部１２３Ｃ、１２３Ｄには、互いに逆位相の水平偏波用の電波が入力される。入力部１２３Ａ、１２３Ｂと、入力部１２３Ｃ、１２３Ｄとは、互いに異なるチャンネル用の端子として用いることができる。

このような一次輻射器１２０では、導波管１２１の中心部は、導波管１１１によって分離されているため、放射素子１２２Ａ、１２２Ｂからそれぞれ放射される電波は、合成されることなく、導波管１２１の内壁と、導波管１１１の外壁との間をそれぞれ伝搬する。また、放射素子１２２Ａ、１２２Ｂからそれぞれ放射される電波は、放射素子１２２Ｃ、１２２Ｄからそれぞれ放射される電波と合成されることもなく、導波管１２１の内壁と、導波管１１１の外壁との間をそれぞれ伝搬する。

放射素子１２２Ａ、１２２Ｂからそれぞれ放射される電波は、互いに逆位相であるが、放射素子１２２Ａは、導波管１２１の内部でＹ軸負方向に向かって突出しており、放射素子１２２Ｂは、導波管１２１の内部でＹ軸正方向に向かって突出しているため、これら２つの電波は、導波管１２１の内部を同一の位相で伝搬する。２つの電波は、開口部１２１Ｂから出射されると、合成されて強め合い、振幅が２倍のマイクロ波（垂直偏波用の電波）として放射される。

同様に、放射素子１２２Ｃ、１２２Ｄからそれぞれ放射される電波は、互いに合成されることなく、また、放射素子１２２Ａ、１２２Ｂからそれぞれ放射される電波と合成されることもなく、導波管１２１の内壁と、導波管１１１の外壁との間をそれぞれ伝搬する。導波管１２１の中心部は、導波管１１１によって分離されているためである。

放射素子１２２Ｃ、１２２Ｄからそれぞれ放射される電波は、互いに逆位相であるが、放射素子１２２Ｃは、導波管１２１の内部でＸ軸正方向に向かって突出しており、放射素子１２２Ｄは、導波管１２１の内部でＸ軸負方向に向かって突出しているため、これら２つの電波は、導波管１２１の内部を同一の位相で伝搬する。２つの電波は、開口部１２１Ｄから出射されると、合成されて強め合い、振幅が２倍のマイクロ波（水平偏波用の電波）として放射される。

ここで、一次輻射器１１０の内径及び外径と、一次輻射器１２０の内径と、伝搬する電波の周波数との関係について説明する。一次輻射器１１０の導波管１１１の内径は、一例として、４２ＧＨｚのミリ波の波長に合わせた長さに設定されている。また、図２（Ｂ）に示すように、一次輻射器１１０の導波管１１１の外径は、ｒ_Ｈ（ｍｍ）である。

また、一次輻射器１２０の導波管１２１の内径は、Ｒ（ｍｍ）である。このため、導波管１２１の内壁（内面）と、導波管１１１の外壁（外面）との間をｒ_Ｌ（ｍｍ）とすると、Ｒ＝ｒ_Ｌ＋ｒ_Ｈ＋ｒ_Ｌである。

導波管１２１は、内径がＲ（ｍｍ）であるため、単独で用いる場合には内径Ｒ（ｍｍ）に対応する基本周波数の電波を伝搬する円形導波管として捉えることができるが、導波管１２１の中心部には導波管１１１が配置されているため、導波管１２１の内壁（内面）と、導波管１１１の外壁（外面）との間に、長さｒ_Ｌ（ｍｍ）に対応する周波数の電波を伝搬する２つの導波路を構築する。長さｒ_Ｌ（ｍｍ）は第２周波数であるマイクロ波の伝搬に対応した長さに設定する。

反射器１３０は、一次輻射器１１０から放射されるミリ波と、一次輻射器１２０から放射されるマイクロ波とをパラボラ反射鏡１４０に向けて反射する。反射器１３０は、球体のＺ軸正方向側を取り除いたような半球体状の部材をＺ軸方向に押し潰して扁平させたような形状を有している。反射器１３０のＺ軸負方向側に位置する略半球体の表面が反射面である。なお、反射器１３０は、ステー等の部材によって、図１に示す位置に固定すればよい。反射器１３０は、例えば、アルミニウム、真鍮、銅等の金属で形成される。

パラボラ反射鏡１４０は、Ｚ軸正方向側にパラボラ反射面を有するとともに、径方向の中心部に開口部１４０Ａを有する。パラボラ反射鏡１４０は、開口部１４０Ａに導波管１２１が挿通された状態で、導波管１２１の外周部に固定されている。パラボラ反射鏡１４０は、例えば、アルミニウム、真鍮、銅等の金属で形成される。図１には、パラボラ反射鏡１４０の断面を示す。

以上のようなアンテナ装置１００では、ミリ波用の一次輻射器１１０と、マイクロ波用の一次輻射器１２０とが一体化されているので、１つのアンテナ装置１００でミリ波とマイクロ波の両方の映像音声信号を送受信することができ、ミリ波用とマイクロ波用の共用のアンテナ装置１００を提供することができる。

また、ミリ波用の一次輻射器１１０と、マイクロ波用の一次輻射器１２０とが一体化されているので、一次輻射器１１０と一次輻射器１２０とを同時かつ一緒に設置することができる。

例えば、互いに分離されている２つの一次輻射器（ミリ波用の一次輻射器とマイクロ波用の一次輻射器と）を別々に設置する場合には、設置スペースがアンテナ２基分必要になる。また、２つの一次輻射器の角度調整を別々に行う必要があるため、２倍の設置作業が必要になる。このような設置スペースと設置作業の問題から、コスト高になる。

これに対して、アンテナ装置１００は、ミリ波用の一次輻射器１１０と、マイクロ波用の一次輻射器１２０とが一体化されているので、設置スペース及び設置作業が１台分で済み、低コストで実現することができる。

以上、実施の形態１によれば、マイクロ波帯用のアンテナとミリ波帯用のアンテナとを一体化させることにより、方向調整を同時に行えるとともに、設置スペースの省スペース化を図ったアンテナ装置１００を提供することができる。

また、ミリ波は、マイクロ波に比べて周波数帯域幅を広く確保でき、伝送容量を拡大しやすい利点があるが、降雨や濃霧による減衰がマイクロ波よりも大きい。一方、マイクロ波は、１チャンネルあたりの周波数帯域幅がミリ波よりも狭く、伝送容量がミリ波よりも限られるが、ミリ波よりも周波数が低い分だけ天候に左右されにくい特性を有する。

このため、例えば、晴天時にはミリ波用の一次輻射器１１０を用い、悪天候時にはマイクロ波用の一次輻射器１２０を用いるというように、使い分けを行うような柔軟な運用も可能になる。

また、ミリ波用の一次輻射器１１０と、マイクロ波用の一次輻射器１２０とを一体化したことにより、例えば、ヘリコプターの雲台に実装して、自動追尾を行うような用途に適用可能である。ミリ波用の一次輻射器とマイクロ波用の一次輻射器とが分離されている場合には、雲台への設置は困難であるが、１台にまとめたことにより、雲台への実装が可能になる。

なお、以上では、一例として、一次輻射器１１０がミリ波用であり、一次輻射器１２０がマイクロ波用である形態について説明したが、一次輻射器１１０と一次輻射器１２０は、周波数帯が異なり、かつ、一次輻射器１１０が放射する電波の周波数の方が、一次輻射器１２０が放射する電波の周波数よりも高ければよい。このため、ミリ波とマイクロ波の組み合わせに限られるものではない。

＜実施の形態２＞
図３は、実施の形態２のアンテナ装置２００を示す図である。図３には、アンテナ装置２００の一部分を断面で示す。図４は、図３におけるＡ２−Ａ２矢視断面とＢ２−Ｂ２矢視断面とを示す図である。

アンテナ装置２００は、実施の形態１のアンテナ装置１００の導波管１１１を断面形状が矩形の導波管２１１に置き換え、反射器１３０とパラボラ反射鏡１４０をミリ波用とマイクロ波用とに分けた構成を有する。その他は同様であるため、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。

アンテナ装置２００は、一次輻射器２１０、一次輻射器１２０、反射器２３０Ａ、２３０Ｂ、及びパラボラ反射鏡２４０Ａ、２４０Ｂを含む。一次輻射器２１０は、ミリ波を出力する輻射器であり、導波管２１１、放射素子１１２Ａ、１１２Ｂ、入力部１１３Ａ、１１３Ｂ、固定具１１４Ａ、１１４Ｂを有する。

導波管２１１は、ミリ波用の矩形導波管であり、一端（Ｚ軸負方向側）に壁部２１１Ａを有し、他端（Ｚ軸正方向側）に開口部２１１Ｂを有する。また、導波管２１１は、開口部２１１Ｂ側にホーン部２１１Ｃを有する。ホーン部２１１Ｃは、テーパ状に直径が拡げられている部分である。なお、導波管２１１の外寸は、一辺の長さがｒ_Ｈ（ｍｍ）であり、実施の形態１の導波管１１１の外径と等しい。

導波管２１１は、一端（Ｚ軸負方向側）側が一次輻射器１２０の導波管１２１の壁部１２１Ａの中心に設けられた開口部を貫通しており、長手方向（Ｚ軸方向）の中間が固定具１１４Ａ、１１４Ｂによってそれぞれ保持されている。

導波管２１１は、導波管１２１よりも長く、開口部２１１Ｂは、導波管１２１の開口部１２１ＢよりもＺ軸正方向側に位置している。導波管２１１の開口部２１１Ｂ側には、反射器２３０Ｂとパラボラ反射鏡２４０Ａとが取り付けられている。反射器２３０Ｂとパラボラ反射鏡２４０Ａは、それぞれ径方向の中央部に設けられた開口部に導波管２１１を挿通させた状態で導波管２１１に取り付けられている。

このような導波管２１１は、導波管１２１の中心部を分離するため、放射素子１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄからそれぞれ放射される電波は、合成されることなく、導波管１２１の内壁と、導波管２１１の外壁との間をそれぞれ伝搬する。

反射器２３０Ａは、ミリ波用の反射器であり、例えば、半球体状の部材をＺ軸方向に押し潰して扁平させたような形状を有している。反射器２３０ＡのＺ軸負方向側に位置する略半球体の表面が反射面である。なお、反射器２３０Ａは、ステー等の部材によって、図３に示す位置に固定すればよい。反射器２３０Ａは、第１反射器の一例である。

反射器２３０Ｂは、マイクロ波用の反射器であり、例えば、半球体状の部材をＺ軸方向に押し潰して扁平させたような形状を有している。反射器２３０ＢのＺ軸負方向側に位置する略半球体の表面が反射面である。反射器２３０Ｂは、径方向の中央の開口部に挿通される導波管２１１に取り付けられている。反射器２３０Ｂは、第２反射器の一例である。

パラボラ反射鏡２４０Ａは、ミリ波用のパラボラ反射鏡であり、Ｚ軸正方向側にパラボラ反射面を有する。パラボラ反射鏡２４０Ａは、反射器２３０ＢよりもＺ軸正方向側において、径方向の中央の開口部に挿通される導波管２１１に取り付けられている。パラボラ反射鏡２４０Ａは、第１パラボラ反射鏡の一例である。

パラボラ反射鏡２４０Ｂは、マイクロ波用のパラボラ反射鏡であり、Ｚ軸正方向側にパラボラ反射面を有する。パラボラ反射鏡２４０Ｂは、径方向の中央部にある開口部に導波管１２１が挿通された状態で、導波管１２１の外周部に固定されている。図３には、パラボラ反射鏡２４０Ｂの断面を示す。パラボラ反射鏡２４０Ｂは、第２パラボラ反射鏡の一例である。

以上のように、実施の形態２のアンテナ装置２００は、矩形状の導波管２１１を用いるとともに、ミリ波用とマイクロ波用の反射器２３０Ａ、２３０Ｂとパラボラ反射鏡２４０Ａ、２４０Ｂを含み、その他は実施の形態１のアンテナ装置１００と同様である。

このため、放射素子１２２Ａ、１２２Ｂから互いに逆位相の電波（垂直偏波用の電波）を放射するとともに、放射素子１２２Ｃ、１２２Ｄから互いに逆位相の電波（水平偏波用の電波）を放射すれば、開口部１２１Ｂから出射される電波同士が合成される。合成された２つの電波は、反射器２３０Ｂで反射され、パラボラ反射鏡２４０Ｂで反射される。

以上、実施の形態２によれば、マイクロ波帯用のアンテナとミリ波帯用のアンテナとを一体化させることにより、方向調整を同時に行えるとともに、設置スペースの省スペース化を図ったアンテナ装置２００を提供することができる。

なお、反射器２３０Ａ、２３０Ｂをスプラッシュプレートに変えてもよい。図５は、実施の形態２の変形例のアンテナ装置２００Ａを示す図である。アンテナ装置２００Ａは、反射器２３０Ａ、２３０Ｂ（図３及び図４参照）の代わりに、誘電体レンズ２３１Ａ及び反射板２３２Ａ、誘電体レンズ２３１Ｂ及び反射板２３２Ｂを含む。誘電体レンズ２３１Ａ及び反射板２３２Ａと、誘電体レンズ２３１Ｂ及び反射板２３２Ｂとは、それぞれスプラッシュプレートを構築する。なお、アンテナ装置２００Ａは、固定具１１４Ａ、１１４Ｂ（図３参照）を含まない。

誘電体レンズ２３１Ａは、導波管２１１の開口部２１１Ｂに取り付けられ、反射板２３２Ａは、誘電体レンズ２３１ＡのＺ軸正方向側の端面に取り付けられる。導波管２１１の開口部２１１Ｂから出射する電波は、誘電体レンズ２３１Ａの内部を伝搬し、反射板２３２Ａでパラボラ反射鏡２４０Ａの方向に反射される。同様に、導波管１２１の開口部１２１Ｂから出射する電波は、誘電体レンズ２３１Ｂの内部を伝搬し、反射板２３２Ｂでパラボラ反射鏡２４０Ｂの方向に反射される。

図５に示すアンテナ装置２００Ａのように、スプラッシュプレートを構築する誘電体レンズ２３１Ａ及び反射板２３２Ａ、誘電体レンズ２３１Ｂ及び反射板２３２Ｂを含む構成であってもよい。

＜実施の形態３＞
図６は、実施の形態３のアンテナ装置の一次輻射器３１０と一次輻射器１２０の断面構造を示す図である。図６（Ａ）、（Ｂ）は、図２（Ａ）、（Ｂ）に対応する断面であるが、ここでは図１に対応する全体図を省略する。

実施の形態３のアンテナ装置は、実施の形態１のアンテナ装置１００（図１及び図２参照）の一次輻射器１１０の代わりに一次輻射器３１０を含み、さらに、調整部材３３０を含む構成を有する。その他の構成は、実施の形態１のアンテナ装置１００と同様であるため、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。

一次輻射器３１０は、ミリ波を出力する輻射器であり、導波管３１１、放射素子１１２Ａ、１１２Ｂ、入力部１１３Ａ、１１３Ｂを有する。導波管３１１は、実施の形態１の導波管１１１と比べると、導波管１２１に対して相対的に直径が小さいものである。

導波管３１１の周囲には、調整部材３３０が設けられている。調整部材３３０は、導波管１２１の壁部１２１Ａと開口部１２１Ｂ（図１参照）との間で、導波管３１１の周囲に設けられる角筒（四角筒）状の金属製の部材である。調整部材３３０は、導波管３１１と同電位に保持される。

調整部材３３０の外寸は、一辺がＸ（ｍｍ）であり、ＸＹ平面に平行な断面の形状は正方形である。このような調整部材３３０を用いると、導波管１２１と調整部材３３０の外表面との間の長さ（放射素子１２２Ａ〜１２２Ｄがある位置における長さ）ｒ_Ｌを調整することができるため、導波管３１１の外寸とは無関係に、マイクロ波の周波数を設定することができる。設計時に調整部材３３０の一辺の長さＸ（ｍｍ）を所望のマイクロ波の周波数に対応した長さｒ_Ｌに調整することによって、マイクロ波の周波数を選択することができる。

調整部材３３０によって、導波管の製作精度などが原因となり電波の品質低下につながる、放射素子１２２Ａから放射した電波と放射素子１２２Ｂから放射した電波との導波管１２１内での合成、あるいは放射素子１２２Ｃから放射した電波と放射素子１２２Ｄから放射した電波との導波管１２１内での合成、を軽減することができる。

以上、実施の形態３によれば、調整部材３３０を用いることにより、マイクロ波の周波数を選択でき、方向調整を同時に行えるとともに、設置スペースの省スペース化を図ったアンテナ装置を提供することができる。

＜実施の形態４＞
図７は、実施の形態４のアンテナ装置の一次輻射器４１０と一次輻射器４２０の断面構造を示す図である。図７（Ａ）、（Ｂ）は、図２（Ａ）、（Ｂ）に対応する断面であるが、ここでは図１に対応する全体図を省略する。

実施の形態４のアンテナ装置は、実施の形態１のアンテナ装置１００（図１及び図２参照）の一次輻射器１１０及び１２０の代わりに一次輻射器４１０及び４２０を含む構成を有する。その他の構成は、実施の形態１のアンテナ装置１００と同様であるため、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。

一次輻射器４１０は、ミリ波を出力する輻射器であり、導波管４１１、放射素子１１２Ａ、１１２Ｂ、入力部１１３Ａ、１１３Ｂを有する。導波管４１１は、実施の形態１の導波管１１１と比べると、導波管１２１に対して相対的に直径が小さいものである。導波管４１１の外径は、ｒ_Ｈ（ｍｍ）である。

一次輻射器４２０は、マイクロ波を出力する輻射器であり、導波管４２１、放射素子１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄ、入力部１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｄ、及び遮蔽壁４２５Ａ、４２５Ｂ、４２５Ｃ、４２５Ｄを有する。マイクロ波の周波数は、一例として、７ＧＨｚである。

遮蔽壁４２５Ａ、４２５Ｂ、４２５Ｃ、４２５Ｄは、導波管４２１の内周面から導波管４１１の外周面に向かって延在する金属製の壁部であり、ＸＹ断面視において、導波管４２１の内周面と、導波管４１１の外周面との間の円環状の空間を４等分するように配置されている。遮蔽壁４２５Ａ、４２５Ｂ、４２５Ｃ、４２５Ｄは、Ｚ軸方向には、導波管４２１の壁部（図１の壁部１２１Ａに対応する壁部）から開口部（図１の開口部１２１Ｂに対応する開口部）との間に設けられている。

遮蔽壁４２５Ａ、４２５Ｂ、４２５Ｃ、４２５Ｄは、ＸＹ断面視において、９０度間隔で配置されており、放射素子１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄは、隣り合う２枚の遮蔽壁（４２５Ａ、４２５Ｂ、４２５Ｃ、４２５Ｄのうちの隣り合う２枚）の中央（４５度の位置）に配置されている。

このような遮蔽壁４２５Ａ、４２５Ｂ、４２５Ｃ、４２５Ｄを用いると、放射素子１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄから放射される４つの電波を完全に分離することができる。つまり、導波管の製作精度などが原因となり電波の品質低下につながる、放射素子１２２Ａから放射した電波と放射素子１２２Ｂから放射した電波との導波管４２１内での合成、あるいは放射素子１２２Ｃから放射した電波と放射素子１２２Ｄから放射した電波との導波管４２１内での合成、を完全に除去することができる。遮蔽壁４２５Ａ、４２５Ｂ、４２５Ｃ、４２５Ｄによって分離された４つの空間内を伝搬する電波は、導波管４２１の開口部（図１の開口部１２１Ｂに対応する開口部）において、合成され、垂直偏波用の電波と、水平偏波用の電波とが出力される。

以上、実施の形態４によれば、遮蔽壁４２５Ａ、４２５Ｂ、４２５Ｃ、４２５Ｄを用いることにより、放射素子１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄから放射される４つの電波を完全に分離することができ、方向調整を同時に行えるとともに、設置スペースの省スペース化を図ったアンテナ装置を提供することができる。なお、遮蔽壁４２５Ａ、４２５Ｂ、４２５Ｃ、４２５Ｄによって分離される空間のＸＹ断面視での形状は、円形又は矩形であってもよい。

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アンテナ装置
１１０一次輻射器
１１１導波管
１１２Ａ、１１２Ｂ放射素子
１２０一次輻射器
１２１導波管
１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄ放射素子
１３０反射器
１４０パラボラ反射鏡
２００アンテナ装置
２１０一次輻射器
２１１導波管
２３０Ａ、２３０Ｂ反射器
２４０Ａ、２４０Ｂパラボラ反射鏡
３１０一次輻射器
３１１導波管
３３０調整部材
４１０一次輻射器
４１１導波管
４２０一次輻射器
４２１導波管
４２５Ａ、４２５Ｂ、４２５Ｃ、４２５Ｄ遮蔽壁

Claims

第１周波数の第１電波を伝搬し、前記第１電波を放射する第１開口部を有する第１導波管と、
前記第１導波管と中心軸を合わせた状態で前記第１導波管の周囲に配設される第２導波管であって、前記第１導波管の外周面との間に、当該第２導波管の内径に対応する基本周波数であって、前記第１周波数よりも低い第２周波数の第２電波を伝搬する一対の導波路を構築し、前記第２電波を放射する第２開口部を有する第２導波管と、
前記第２導波管に設けられ、前記一対の導波路に、互いに逆位相の前記第２周波数の前記第２電波を印加する一対の第１放射素子と、
前記第１導波管の第１開口部及び前記第２導波管の第２開口部に対向して配置され、前記第１開口部及び前記第２開口部から放射される前記第１電波及び前記第２電波を反射する反射器と、
前記反射器で反射された前記第１電波及び前記第２電波を反射するパラボラ反射鏡と
を含む、アンテナ装置。
前記反射器は、
前記第１開口部に対向して設けられ、前記第１導波管から放射される第１電波を反射する第１反射器と、
前記第１導波管の先端側で、前記第１導波管を挿通する開口部を有し、当該開口部に前記第１導波管が挿通された状態で、前記第２開口部に対向して固定され、前記第２導波管から放射される第２電波を反射する第２反射器と
を有し、
前記パラボラ反射鏡は、
前記第１反射器と前記第２反射器との間に設けられ、前記第１反射器で反射された前記第１電波を反射する第１パラボラ反射鏡と、
前記第２導波管の周囲に設けられ、前記第２反射器で反射された前記第２電波を反射する第２パラボラ反射鏡と
を有する、請求項１記載のアンテナ装置。
前記第１反射器及び前記第２反射器は、スプラッシュプレート型である、請求項２記載のアンテナ装置。
前記第１導波管の周囲に設けられ、前記一対の導波路の内寸を調整する調整部材をさらに含み、前記一対の導波路は、前記調整部材の外表面と、前記第２導波管の内表面との間に構築される、請求項１乃至３のいずれか一項記載のアンテナ装置。
前記第２導波管は、前記一対の導波路を区分する遮蔽壁をさらに有する、請求項１乃至４のいずれか一項記載のアンテナ装置。
前記第２導波管に、前記中心軸の軸方向から見て前記一対の第１放射素子とは９０度異なる位置に設けられ、前記一対の導波路に、互いに逆位相の第３周波数の第３電波を印加する一対の第２放射素子をさらに含む、請求項１乃至５のいずれか一項記載のアンテナ装置。