JPH04196904A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、アンテナ装置に係わり、特に衛星通信用の
平面アンテナに関するものである。

［従来の技術］ 第６図は特開昭６２−１５９０３号公報に示された衛星
放送受信用アンテナの構成図である。図において、（１
）は複数の素子アンテナから成る平面アレーであるサブ
アレー、（２）はサブアレー（１）の支持フレーム、Ｄ
はそれぞれのサブアレー（１）の配列面接線方向の配置
間隔、θはサブアレー（１）の回転軸を含むサブアレー
（１）に垂直な面内の主ビーム方向、φは支持フレーム
（２）の面内のサブアレー（１）の回転軸に垂直な方向
を基準としたときのサブアレー（１）の回転角である。

例えば、サブアレー（１）の主ビームがサブアレー（１
）の回転軸に垂直な面内でサブアレー（１）の面の法線
方向を向いている場合、各々のサブアレー（１）の主ビ
ーム方向はφになる。各々のサブアレー（１）間のサブ
アレー（１）面法線方向距離が、使用波長の整数倍にな
り、かつ、各々のサブアレー（１）の開口がφ方向から
見て重ならないという条件において、サブアレー゛（１
）全体の合成放射指向性はφ方向に最大値を有する。た
だし、Ｄを固定した場合、最大放射指向性を有する方向
（グレーティングローブ）は離散的になる。また、使用
周波数が変化するとその方向も変化する。

上記の従来例では、Ｄを固定しているので、上記の条件
を満たすようにサブアレー（１）の回転角φを設定して
おおよその放送電波の方向にサブアレー（１）の主ビー
ムを向けてから、アンテナ全体を傾けて（傾けるための
機構は図示省略）、それぞれのアンテナ設置位置におけ
る所望の方向にビームを形成している。また、使用周波
数が変化するとグレーティングローブの方向が変化する
ので、その都度上記と同様な方法で所望の方向にビーム
を形成する調整を行う必要がある。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のアンテナ装置は以上のように構成され、複数のサ
ブアレー（１）を連動させて回転角を変えるための機構
を備えていないため、サブアレー（１）の主ビーム方向
の走査が困難であり、サブアレー（１）の回転角φの再
設定においては多大の困難が予想される。また、複数の
サブアレー（１）の間隔りは固定であるので、離散的に
現れるグレーティングローブの周期を変えることができ
ず、離散的な特定の方向でしか大きな利得が得られない
。さらに、使用周波数を変更するとグレーティングロー
ブの周期が変化するため、サブアレー（１）の回転角φ
の再設定またはアンテナ全体を傾けて主ビーム方向を調
整しなければならず、衛星の方向からずれるため最適利
得設定ができないなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、移相器を用いずに主ビーム方向を走査でき、
また、グレーティングローブの周期を変えることができ
るアンテナ装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る請求項１のアンテナ装置は、複数のサブ
アレーから成り、上記サブアレーを同一方向の各々のサ
ブアレーの回転軸のまわりに連動させて回転させる可動
機構を備えたものである。

また、この発明に係る請求項２のアンテナ装置は、複数
のサブアレーから成り、上記サブアレーの各々の配置間
隔を変化させる可動機構を備えたものである。

［作用］ 上記のように構成された請求項１のアンテナ装置におい
ては、可動機構により複数のサブアレーを同一方向の各
々のサブアレーの回転軸のまわりに連動させて回転させ
るので、移相器を設けていない方向に対して主ビーム方
向が走査される。

また、上記のように構成された請求項２のアンテナ装置
においては、可動機構により複数のサブアレーの各々の
配置間隔を変化させ、グレーティングローブの周期を変
えてサブアレーの回転角を一定にしたままで、その主ビ
ームの方向で最適利得を設定する。さらに、可動機構に
より複数のサブアレーの各々の配置間隔を変化させ、周
波数が変更された場合に変化するグレーティングローブ
の方向を元の方向に補正し、サブアレーの一定の主ビー
ムの方向で最適利得を設定する。

［実施例］ 第１図は、この発明のアンテナ装置の一実施例を示す構
成図である。また、第２図は、第１図のアンテナ装置の
ＡＡ断面を上方から見た図であり、サブアレー（１）の
配列を示す説明図である。ここでは、−例としてサブア
レー（１）が４個のものを示した。これらの図において
、（３）はサブアレー（１）の回転角を変化させる回転
機構およびサブアレー（１）の間隔を変化させる移動機
構を示す可動機構、（４）は可動機構（３）およびサブ
アレー（１）等を保持するフレーム、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４
はそ−れぞれのサブアレー（１）の法線方向間距離（な
お、Ｄｌは基準位置からの距離を表す。）、φはサブア
レー（１）の回転角である。

さらに、第３図は第１図のアンテナ装置における可動機
構（３）であるサブアレー（１）の回転角を変化させる
回転機構およびサブアレー（１）の間隔を変化させる移
動機構の構成を示す１つのサブアレー（１）部分の拡大
構成図である。図において、（５）はフレーム（４）に
固定された第１のモータ、（６）は第１のモータ（５）
によって回転される雄ネジ部分を有する軸、（７）はフ
レーム（４）に固定された軸（６）の軸受け、（８）は
軸（６）の雄ネジに適合する雌ネジ部分を有し、軸（６
）に噛み合わされて軸（６）に沿って移動する第１のス
ライダー、“（９）は第１のスライダー（８）に固定さ
れた第２のモータ、（１０）は第２のモータ（９）によ
って回転されるサブアレー（１）の回転軸、（１１）は
サブアレー（１）の回転軸（１０）への固定具、（１２
）はフレーム（４）に固定された移動機構のガイド軸、
（１３）はガイド軸（１２）の支持具、（１４）は第１
のスライダー（８）の移動にしたがってガイド軸（１２
）に沿って移動する第２のスライダー、（１５）は第２
のスライダー（１４）と回転軸（１０）を接続し、かつ
、回転軸（１０）の回転と第２のスライダー（１４）の
移動とを分離して動作させる回転ジヨイントである。な
お、第１図のアンテナ装置では上記の構成がそれぞれの
サブアレー（１）に同様に設けられている。また、第１
のモータ（５）および第２のモータ（９）は−船釣なパ
ルスモータとして説明する。

次に、動作について説明する。

アンテナ装置は家の壁面などに取り付けて衛星放送など
に用いるが、θ方向を衛星に対する仰角方向、φ方向を
を衛星に対する方位角方向として設置する。この時、仰
角方向は地域によりほぼ一定であり、予めサブアレー（
１）のθ方向の主ビーム方向は初期設定しておく。また
、使用周波数に対して各サブアレー（１）の間隔Ｄ２、
Ｄ３、Ｄ４を波長以上の値り。に初期設定しておく。な
お、サブアレー（１）のφ方向の主ビーム方向はサブア
レー（１）面の法線方向であるとする。衛星の方位角方
向は各家の取り付は位置により大きく変わるのでアンテ
ナ装置設置後、各サブアレー（１）の回転機構の第２の
モータ（９）を駆動して衛星の方向へ各サブアレー（１
）の法線方向を向けるようにφを設定する。この時、各
サブアレー　（１）の第２のモータ（９）に同一パルス
数を与えることにより各サブアレー（１）を連動させて
同一方向に回転させることができる。次に、各サブアレ
ー（１）の移動機構の第１のモータ（５）を駆動して各
サブアレー（１）の間隔り。を変化させ、上記のφ方向
にグレーティングローブの方向を合わせる。この時、各
サブアレー（１）の第１のモータ（５）には、基準位置
Ｄ１のサブアレー（１）はそのままとし、隣のサブアレ
ー（１）の第１のモータ（５）にＭ個のパルスを与え、
並び順に２Ｍ個のパルス、３Ｍ個のパルスを各サブアレ
ー（１）の第１のモータ（５）に与えて上記間隔り。を
所定の間隔りに変化させる。なお、間隔の変化のための
各サブアレー（１）の第１のモータ（５）へのパルスの
与え方は上記に限るものではなく、中央のサブアレー（
１）を基準にして与えるなどしても良い。

ここで、開口面積を大きくし、高利得を得た場合、アレ
ーアンテナのビーム幅は細くなる。この場合、サブアレ
ー（１）を形成している素子アンテナの帯域内での複数
の周波数でこのアンテナ装置を使用すると、ビーム方向
が変化し、ビーム幅が細いので所望方向でのアンテナの
利得は大きく変化する。そこで、使用周波数を変更する
場合には、衛星の方向は変わらないので、上記で合わせ
た方位角方向φはそのままとし、周波数変化によって方
向が変化したグレーティングローブに対して上記同様の
方法で各サブアレー（１）の移動機構の第１のモータ（
５）を駆動して各サブアレー（１）の間隔りを変化させ
、元の方位角方向ヘゲレーティングローブを形成し、周
波数変化による利得の低下を補償することができる。な
お、ここで周波数変化によって変化したグレーティング
ローブの方向へサブアレー（１）の主ビーム方向を合わ
せるようにサブアレー（１）を回転させると、サブアレ
ー（１）の主ビーム方向が衛星の方向からずれるため不
都合である。

以上のように、この発明のアンテナ装置では、サブアレ
ーを同一方向の各々のサブアレーの回転軸のまわりに連
動させて回転させ、φを連続的に変化させることができ
、また、サブアレーの各々の配置間隔を連続的に変化さ
せることができるので、方位角方向に連続的に合成ビー
ムを走査することができる。

また、アンテナ装置の設置環境の温度変化によるアンテ
ナ装置の熱的変形が生じた場合にも、回転機構と移動機
構により上記同様にして簡単に補正のための調整を行う
ことができる。

第４図はこの発明のアンテナ装置の他の実施例を示す構
成図であり、上記第３図同様にアンテナ装置における可
動機構（３）であるサブアレー（１）の回転角を変化さ
せる回転機構およびサブアレー（１）の間隔を変化させ
る移動機構の構成を示す１つのサブアレー（１）部分の
拡大構成図である。この実施例はサブアレー（１）の両
側に第１のモータ（５）、軸（６）、軸受け（７）、第
１のスライダー（８）が設けられ、第１のスライダー（
８）と回転軸（１０）とが回転ジヨイント（１５）で接
続されているものである。動作は上記実施例とほぼ同様
であるので、説明を省略する。

なお、以上の実施例ではサブアレー（１）が４個の例を
示したが、これに限るものではなく、複数個のサブアレ
ー（１）について上記同様に構成でき、上記同様の効果
が得られる。

また、以上の実施例ではそれぞれのサブアレー（１）の
回転角および間隔を同一としたが、製造誤差の補正など
のために個々に異なるよう設定しても良い。

さらに、以上の実施例における可動機構には上記の他に
も公知の他の構成の回転機構および移動機構を適用でき
ることは言うまでもない。

第５図はこの発明のアンテナ装置のまた他の実施例の構
成を説明するためのアンテナ装置の部分構成図である。

第５図（ａ）は第３図のサブアレー（１）の表裏両面に
アレーを形成したサブアレー（１６）を示し、この場合
のサブアレー（１６）の回転軸（１０）への固定方法を
示す説明図である。また、第５図（ｂ）は３個のサブア
レー（１６）の回転軸（１０）への固定方法を示す説明
図である。ここで、サブアレー（１６）の表裏両面のア
レーはそれぞれ異なるθ方向のものとし、回転機構で回
転して２方向のθ方向を切り換えて用いる。

なお、第３図または第４図に示した実施例において、サ
ブアレー（１）の一方の面上に２種類のアレーを形成し
、これら２種類のアレーを切り換えて用いることにより
２方向のθ方向を得る構成としても良い。

以上の実施例においてはアンテナ装置の仰角方向θを複
数通り変化させることが容易にでき、複数の衛星に対応
できるアンテナ装置を得られる効果がある。

［発明の効果］ 請求項１のアンテナ装置によれば、複数のサブアレーを
連動させて回転できるので、移相器を用いずに主ビーム
方向を走査できるという効果がある。

また、請求項２のアンテナ装置によれば、複数のサブア
レーの配置間隔を変化させることによりグレーティング
ローブの周期を変えることができ、異なる周波数に対し
て最適利得設定ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のアンテナ装置の一実施例を示す構成
図、第２図は第１図のアンテナ装置のＡ−Ａ断面を上方
から見たサブアレーの配列を示す説明図、第３図は第１
図のアンテナ装置における可動機構の構成を示す１つの
サブアレ一部分の拡大構成図、第４図はこの発明のアン
テナ装置の他の実施例を示す構成図、第５図はこの発明
のアンテナ装置のまた他の実施例の構成を説明するため
のアンテナ装置の部分構成図、第６図は従来のアンテナ
装置の構成図である。 図において、（１）はサブアレー、（２）は支持フレー
ム、（３）は可動機構、（４）はフレーム、（５）は第
１のモータ、（６）は軸、（７）は軸受け、（８）は第
１のスライダー、（９）は第２のモータ、（１０）は回
転軸、（１１）は固定具、（１２）はガイド軸、（１３
）は支持具、（１４）は第２のスライダー、（１５）は
回転ジヨイント、（１６）はサブアレーである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のサブアレーから成り、上記サブアレーを同
   一方向の各々のサブアレーの回転軸のまわりに連動させ
   て回転させる可動機構を備えたことを特徴とするアンテ
   ナ装置。
2. （２）複数のサブアレーから成り、上記サブアレーの各
   々の配置間隔を変化させる可動機構を備えたことを特徴
   とするアンテナ装置。