JPH0514038A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のアンテナ素子を配列した平面サブアレ
ーを、各面が平行になるように複数個配列し、上記平面
サブアレーにそれぞれ独立で回動自在な手段を設けたア
ンテナ装置において、主ビームの走査角を連続的に可変
にすると共に周波数の変更による主ビーム方向の変化を
補正するアンテナ装置を得る。 【構成】 アンテナ装置を構成する平面サブアレー１の
給電回路３に平面サブアレー相互間の励振位相を調整す
る調整素子４を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はビーム走査が可能な衛
星通信用のアンテナ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、例えば特開昭６２−１５９０３
号に示された従来の衛星放送受信用アンテナの図であ
り、図７（ａ）は構成図、図７（ｂ）は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である。図に
おいて１は平面サブアレー、２は平面サブアレー１の支
持フレーム、３は平面サブアレー１の給電回路、Ｄはそ
れぞれの平面サブアレー１の配列面接線方向の配置間
隔、θは平面サブアレーの回転角である。

【０００３】次に動作について説明する。各平面サブア
レー１の主ビームが平面サブアレー１の各々の回転軸に
垂直な面内で平面サブアレー１の面の法線方向を向いて
いる場合、各平面サブアレー１の主ビーム方向は平面サ
ブアレー１の回転角θと一致する。

【０００４】また、各平面サブアレー１の配置間隔Ｄと
使用周波数の空間波長λ₀ の関係が次式で示され、か
つ、各平面サブアレー１の開口が回転角θ方向から見て
重ならないという条件において、平面サブアレー１全体
の合成放射指向性は平面サブアレーの回転角θ方向で最
大となる。

【０００５】Ｄ・ｓｉｎθ＝ｎ・λ₀ 但し、ｎは整数でｎ＝１、２、３、・・・

【０００６】また、配置間隔Ｄを固定しているので、上
記の条件を満たすように平面サブアレー１の回転角θを
設定しておおよその放送電波の方向に平面サブアレー１
の主ビームを向けてから、アンテナ全体を傾けてそれぞ
れのアンテナ装置位置における所望の方向にビームを形
成している。

【０００７】また、使用周波数が変化すると最大放射指
向性の周期が変化するので、その都度上記と同様な方法
で所望の方向に主ビームを形成する調整を行う必要があ
る。

【０００８】

【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ているので、複数の平面サブアレ
ー１を連動させて主ビーム方向（回転角θ）を変えるた
めの機構を備えていないため、平面サブアレー１の主ビ
ーム方向の走査が困難である。また、平面サブアレー１
の配置間隔Ｄは固定であるので、離散的に現れる最大放
射指向性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
数を変更すると最大放射指向性の周期が変化するため、
平面サブアレー１の回転角θ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
等の方向からずれてしまい最適利得設定ができない、と
いう問題があった。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、平面サブアレー相互間の励振位
相を調整し、平面サブアレー相互間の放射電界に位相差
を与えることにより、主ビームの走査角を連続的に可変
にするとともに周波数の変化による主ビーム方向の変化
を補正することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明にかかるアンテ
ナ装置は、複数のアンテナ素子を列設して構成されるサ
ブアレーを複数個配列するとともに、上記サブアレーに
各々独立で回動自在な手段を備えるアンテナ装置におい
て、上記サブアレーの一部またはすべてにサブアレー相
互間の励振位相を調整する調整素子を備える。

【００１１】

【作用】上記のように構成されたアンテナ装置は、各平
面サブアレー回転角が連続的に変化する場合、または、
使用周波数を変更する場合等に離散的に現れる最大指向
性に対して、平面サブアレー相互間の励振位相を調整
し、平面サブアレー相互間の放射電界の間に位相差を与
えて波面を調整できるように働く。

【００１２】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１はこの発明のアンテナ装置を示す
構成図である。図において、１は平面サブアレー、２は
平面サブアレー１の支持フレーム、３は平面サブアレー
１の給電回路、４は平面サブアレー１の給電回路３と平
面サブアレー１との接続部に設けられた励振位相の調整
素子としてのスイッチドライン形のダイオード移相器で
ある。図２はスイッチドライン形のダイオード移相器４
の構成図であり、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄはストリップ
線路、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄはダイオードである。

【００１３】次に動作について説明する。平面サブアレ
ー１は、それぞれの面が平行になるように配置する。ま
た、平面サブアレー１には、各々が独立に回動する手段
を設けてあるので、平面サブアレー１を各々回動させて
主ビームの方向を可変とすることができる。ここで、ア
ンテナに給電された電波は、給電回路３により分配さ
れ、平面サブアレー１を励振するが、この時、平面サブ
アレー１に接続されたスイッチドライン形ダイオード移
相器において、ダイオード６ａ、６ｂを順バイアス状
態、ダイオード６ｃ、６ｄを逆バイアス状態にすると電
波はストリップ線路５ａ、５ｂ、５ｄ上を伝搬し、ダイ
オード６ａ、６ｂを逆バイアス状態、ダイオード６ｃ、
６ｄを順バイアス状態にすると電波はストリップ線路５
ａ、５ｃ、５ｄ上を伝搬し、ストリップ線路５ｂとスト
リップ線路５ｃの線路長の差により位相差を生じ、平面
サブアレー１を励振する電波の位相を調整することがで
きる。例えば、ストリップ線路５ｂの長さとストリップ
線路５ｃの長さの差を主ビームの位相差が９０度となる
ように調整すれば、ダイオード６ａ、６ｂを逆バイアス
状態、ダイオード６ｃ、６ｄを順バイアス状態とした場
合とダイオード６ａ、６ｂを順バイアス状態、ダイオー
ド６ｃ、６ｄを逆バイアス状態とした場合ではスイッチ
ドライン形ダイオード移相器４を通過する電波の位相が
９０度ずれ、９０度の移相量が得られる。また、異なる
移相量のスイッチドライン形ダイオード移相器４を複数
組み合わせることにより任意の移相量を得ることができ
る。

【００１４】つまり、平面サブアレー１を励振する電波
の相互間の位相を調整すると、平面サブアレー１の放射
電界の波面が変化し、アンテナの主ビーム方向が変化す
る。従ってダイオード移相器４の移相量を制御すること
により、ビームの走査角を、平面サブアレー１の配置間
隔によって定まる所定の角度のみならず連続的に変えら
れると共に、周波数が変化してもその周波数変化に応じ
て移相量を設定することにより主ビーム方向を一定に保
つ事ができる。

【００１５】実施例２．この発明の他の実施例を図につ
いて説明する。図３はこの発明の他の実施例の構成図、
図４は励振位相の調整素子の説明図であり、図４（ａ）
は正面図、図４（ｂ）はＢ−Ｂの側面断面図、図４
（ｃ）はＣ−Ｃの側面断面図である。図において、１〜
３は実施例１と同一のものであり、７は平面サブアレー
１の励振位相の調整素子でありストリップ導体８、誘電
体基板９、接地導体板１０で構成されている。１１は可
動ストリップ導体、１２は可動ストリップ導体１１の対
称軸に設けられた誘電体ピンである。

【００１６】給電回路３を構成するストリップ導体８は
その途中で一部切断され、切断部は円弧上の線路になっ
ている。ストリップ導体８の円弧部の上に、そのストリ
ップ導体８の円弧部と同じ曲率の円弧部とこれを接続す
る直線部からなる可動ストリップ導体１１を設け、その
可動ストリップ導体１１の対称軸に誘電体ピン１２を設
ける。ここで、誘電体ピン１２を回動させるとストリッ
プ導体８と可動ストリップ導体１１の接触部分の長さが
変化し、給電回路３の物理長が変化する。誘電体ピン１
２の回動角度とストリップ導体８と可動ストリップ導体
１１の接触部分の長さは関係があるので、誘電体ピン１
２を回動させることにより、給電回路３の長さを調整
し、各平面サブアレー１を励振する電波の位相を調整し
て、アンテナの主ビーム方向を変えることができる。

【００１７】なお本実施例はマイクロストリップ線路に
ついて説明したが、トルプレート線路等、他の形式の線
路でも有効であることは言うまでもない。

【００１８】実施例３．この発明の他の実施例を図につ
いて説明する。図５は本発明のさらに他の実施例の構成
図、図６は励振位相の調整素子の説明図であり、図６
（ａ）はＥ−Ｅ断面の一部断面図、図６（ｂ）は誘電体
の平面図である。図において、１〜３は従来例と、８、
１０は実施例２と同一のものである。１３はフィルム基
板、１４ａ〜１４ｄは誘電体を示すものである。

【００１９】２枚の接地導体板１０の間にフィルム基板
１３が設けられ、フィルム基板１３にはストリップ導体
８が設けられてサスペンデット線路を構成している。ス
トリップ導体８と接地導体板１０の間に誘電体１４ａ〜
１４ｄを挿入すると、サスペンデット線路の実効誘電率
が高くなり、波長が短縮されるので、給電回路３の電気
長が長くなり、各平面サブアレー１を励振する位相が遅
れる。この時、サスペンデット線路の特性インピーダン
スも変化するが、誘電体１４ａ〜１４ｄのストリップ導
体に沿った長さを２分の１波長にすると、特性インピー
ダンスの変化による反射を低減することができる。本実
施例においては、誘電体１４ａ〜１４ｄの厚さと、線路
方向の長さをテーパー状に変化させることにより、誘電
体１４ａ〜１４ｄを左または右に動かして位相量を連続
的に変え、誘電体１４ａ〜１４ｄ線路に沿った長さを常
に２分の１波長に保つようにした。また、隣り合った平
面サブアレー１相互間の放射電界の位相差を等しくする
ため、誘電体１４ａ〜１４ｄの形状を左右非対称にして
ある。

【００２０】なお、本実施例はサスペンデット線路につ
いて説明したが、マイクロストリップ線路等、他の形式
の線路でも有効であることは言うまでもない。

【００２１】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので以下に記載されるような効果を奏する。

【００２２】この発明に係るアンテナ装置は、平面サブ
アレーの一部またはすべてにサブアレー相互間の励振位
相を調整する調整素子を設けることにより、平面サブア
レーの主ビーム方向を連続的に変えられると共に使用周
波数の変化に応じて、平面サブアレー相互間の励振位相
を調整し、平面サブアレー相互間の放射電界の間に位相
差を与えて波面を調整できるので、離散的に現れる最大
指向性を調整でき、主ビーム方向を一定に保つことがで
きる。また、正確な主ビームを走査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１のアンテナ装置を示す構成
図である。

【図２】この発明の実施例１のアンテナ装置の位相調整
素子であるスイッチドライン形ダイオード移相器を示す
構成図である。

【図３】この発明の実施例２のアンテナ装置を示す構成
図である。

【図４】（ａ）はこの発明の実施例２のアンテナ装置の
位相調整素子を示す正面図、（ｂ）はＢ−Ｂの側面断面
図、（ｃ）はＣ−Ｃの側面断面図である。

【図５】この発明の実施例３のアンテナ装置を示す構成
図である。

【図６】（ａ）はこの発明の実施例３のアンテナ装置の
位相調整素子のＥ−Ｅ断面の一部断面図、（ｂ）は誘電
体の平面図である。

【図７】（ａ）は従来のアンテナ装置の構成図、（ｂ）
はＡ−Ａ断面を上方から見た平面サブアレーの配列を示
す説明図である。

【符号の説明】

１ 平面サブアレー ２ 平面サブアレーの支持フレーム ３ 平面サブアレーの給電回路 ４ スイッチドライン形ダイオード移相器 ５ ストリップ線路 ６ ダイオード ７ 平面サブアレーの励振位相調整素子 ８ ストリップ導体 ９ 誘電体基板 １０ 接地導体板 １１ 可動ストリップ導体 １２ 誘電体ピン １３ フィルム基板 １４ａ〜１４ｄ 誘電体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 複数のアンテナ素子を列設して構成され
   るサブアレーを複数個配列するとともに、上記サブアレ
   ーに各々独立で回動自在な手段を備えるアンテナ装置に
   おいて、上記サブアレーの一部またはすべてにサブアレ
   ー相互間の励振位相を調整する調整素子を備えることを
   特徴とするアンテナ装置。