JPH0578962B2 - - Google Patents

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JPH0578962B2
JPH0578962B2 JP59209451A JP20945184A JPH0578962B2 JP H0578962 B2 JPH0578962 B2 JP H0578962B2 JP 59209451 A JP59209451 A JP 59209451A JP 20945184 A JP20945184 A JP 20945184A JP H0578962 B2 JPH0578962 B2 JP H0578962B2
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JP
Japan
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switch
radiating elements
antenna
elements arranged
satellite
Prior art date
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Application number
JP59209451A
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English (en)
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JPS6188603A (ja
Inventor
Noryoshi Terada
Toshikazu Hori
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP20945184A priority Critical patent/JPS6188603A/ja
Publication of JPS6188603A publication Critical patent/JPS6188603A/ja
Publication of JPH0578962B2 publication Critical patent/JPH0578962B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/24Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
    • H01Q3/242Circumferential scanning

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の属する技術分野 本発明は、自動車、船舶等の移動体と静止衛星
との間の通信に使用する衛星通信用移動アンテナ
に関し、特に複数の放射素子を配列したアレーア
ンテナの指向方向を任意方向に制御するための構
成に関する。
従来技術 移動体と静止衛星間の通信に使用する移動用ア
ンテナとしては、無指向性アンテナまたは指向性
アンテナが考えられるが、衛星の送信電力を考慮
すると、指向性アンテナを使用せざるを得ない。
しかし、指向性アンテナの指向方向を、アンテナ
に取付けられた機械駆動機構を使用して移動体の
動きに応じて衛星方向に制御することは、アンテ
ナ系が大型化するため、移動体に適した小形化、
簡易化が困難である。
一方、移動体に適した簡易アンテナとして、円
錐ビームアンテナが考えられている。これは、移
動体の水平方向の方向変化に対して衛星の追尾を
不要とすることができる。第6図は、円錐ビーム
アンテナの概念を示す図であり、移動体1に取付
けられた円錐ビームアンテナ2の主ビームの指向
方向6は、鉛直軸5と一定角度θをなす円錐方向
であり、該アンテナの円錐ビームの電界強度の等
しい点を結んだ線は円3で示される。すなわち、
アンテナの放射指向性が、鉛直軸5を中心として
静止衛星4を望む方向に母線を持つ円錐形に近い
形となる。従つて、アンテナより静止衛星4を望
む角度(仰角)に指向方向を設定しておけば、移
動体1がどの方向を向いても、円錐ビームアンテ
ナ2の指向方向は静止衛星4の方向を含むから、
静止衛星4を追尾することなく静止衛星4との通
信が可能である。しかし、該アンテナは利得が低
く、またビル等の建造物および山岳からの反射波
に対しても感度がある等の欠点を有する。
発明の目的 本発明の目的は、上述の従来の欠点を解決し、
簡易、低コストで、従来の円錐ビームアンテナに
比して利得を向上させることが可能な衛星通信用
移動アンテナを提供することにある。
発明の構成 本発明の衛星通信用移動アンテナは、複数の同
心円上にそれぞれ複数の平板状放射素子を配列
し、これらを選択して励振することにより、鉛直
軸に対して所定角度をなす主放射ビームの指向方
向を任意の方向に回転可能としたことを特徴とす
る。
発明の実施例 次に、本発明について、図面を参照して詳細に
説明する。
第1図AおよびBは、それぞれ本発明を説明す
るための第1の参考例における放射素子配列およ
び給電系を示す。すなわち、同図Aに示すよう
に、同心円上に複数個の周辺放射素子10を配列
し、上記同心円の中心に中心放射素子20を配置
する。そして、同図Bに示すように、複数個の周
辺放射素子10のうちの任意の1個を選択接続す
るためのスイツチ9と、スイツチ9に接続された
周辺放射素子10と中心放射素子20とに電力を
供給するための電力分配器7と、電力分配器7の
一方の出力に接続された移相器8と、前記スイツ
チ9の選択動作を制御する選択制御回路15とか
ら構成される。電力分配器7に入力された送信電
力は、電力分配器7で2分され、一方は移相器8
を通して位相量Φだけ移相されて中心放射素子2
0に供給され、他方はスイツチ9を介して選択さ
れた周辺放射素子10に供給される。円の半径を
dとし、主ビーム16の指向方向6が鉛直軸5と
なす角度をθとし、自由空間の伝搬定数をk0とす
ると、位相量Φは、 Φ=k0 d sinθ ……(1) に設定される。
今、中心放射素子20と周辺放射素子10のう
ちの1つとで形成される励振ユニツト12が励振
された場合は、励振ユニツト12の主ビームは、
静止衛星を指向するべく鉛直軸5と所要の角度θ
をなしている。移動体が平面内で方向を変化した
場合は、例えば、隣接する周辺放射素子10と中
心放射素子20で構成される励振ユニツト11ま
たは13を励振することによつて主ビームを衛星
方向に指向することができる。スイツチ9が周辺
放射素子10を順次切換え走査した場合は、主ビ
ームは、鉛直軸5の回りに一定角度θをなして走
査する。従つて、例えば、最大の受信電力が得ら
れる素子を選択するように選択制御回路15が制
御することにより、本アンテナの指向方向を衛星
に指向させることが可能である。上記選択制御
は、受信電力を用いないで、例えば移動体の持つ
ジヤイロ等からの外部検出情報によつて移動体の
向きを知り、その向きに対応する周辺放射素子1
0を選択するようにしてもよい。移動体の向きが
変化するときは、その変化に応じて順次適宜な周
辺放射素子10が選択される。
第2図は、本発明を説明するための第2の参考
例を示す。放射素子配列は前述と同様であるが、
第2図Aに示すように、円周上の相対する2つの
周辺放射素子10と中心放射素子20とで励振ユ
ニツト12を構成することにより、配列方向のビ
ーム幅を狭くし、利得を向上したものである。給
電系は、同図Bに示すように、送信電力を電力分
配器7で3分割し、1つは中心放射素子20に供
給し、他の2つはそれぞれ移相器8およびスイツ
チ9を介して円周上の相対する2つの周辺放射素
子10に供給する。2つの移相器8の位相量は、
一方が+Φのとき他方は−Φであり、一方が−Φ
のとき他方は+Φである。例えば、周辺放射素子
10の数が12であれば、スイツチ9の出力線1
4は6本ずつでよい。
選択制御回路15でスイツチ9を制御すること
により、前述と同様に主ビームを鉛直軸5の回り
に走査させることができ、例えば最大受信電力を
得るような周辺放射素子10の対を選択すること
により主ビーム16を衛星方向に指向させること
が可能である。配列方向のビーム幅を狭くし、利
得を向上することができる。
第3図は、本発明を説明するための第3の参考
例を示す図であり、同図Aに示すように、円周上
の隣接する2つの周辺放射素子10と中心放射素
子20とを組として、それぞれ励振ユニツト11
〜13等を構成することにより、利得の向上を図
つたものである。この場合の給電系は、同図Bに
示すように、スイツチ9を2入力のスイツチマト
リツクス構成として、選択制御回路15の制御に
よつて隣接する2つの周辺放射素子10を同時に
選択接続するようにしていることの他は、第1図
で説明した第1の実施例と同様である。
第4図は、本発明を説明するための第4の参考
例の放射素子の配列を示す斜視図である。周辺放
射素子10は、2つの同心円上に配列され、同一
直径上に配列された4つの周辺放射素子10と中
心放射素子20とで励振ユニツト12等を形成す
るようにしている。動作については前述と同様に
考えることができる。
ところで、励振ユニツトとしては、必ずしも中
心放射素子を含む必要はない。第5図AおよびB
は、本発明の実施例の放射素子の配列およびその
給電系を示す。同図Aにおいて、内側の同心円上
に配列された周辺放射素子10のうちの1つと、
外側の同心円上の隣接する2つの周辺放射素子1
0との合計3個の放射素子で励振ユニツト12を
形成する。励振ユニツト11,13等も同様な3
個の放射素子で形成される。同図Bに示す給電系
は、第1および第2のスイツチ9−1,9−2
と、電力分配器7と、電力分配器7と第1のスイ
ツチ9−1との間に挿入された移相器8と、選択
制御回路15とから構成される。第2のスイツチ
9−2は2入力のスイツチマトリツクスである。
移相器8の位相量Φ′は、上記3個の周辺放射素
子10を励振したとき、その主ビームの方向が鉛
直軸5に対して角度θをなすような値に設定する
ことは勿論である。前述した各種参考例と同様に
動作し、同様に鉛直軸に対して所定角度をなすビ
ームの指向方向を任意の周方向に回転させること
が可能である。さらに、本発明では利得を向上さ
せるために放射素子を多くすることが可能であ
る。しかし、利得を向上させることはビームを絞
ることとなり、参考例では主に放射素子をほぼ直
線上に並べるため、配列方向(仰角方向)におい
てビーム幅が狭くなる。しかし衛星通信用移動局
としては、周方向(水平方向)においては指向性
を絞ることで利得を上げて、仰角方向の追尾を不
要とすることが衛星追尾の制御を簡単にするうえ
で重要である。本発明では、同心円上の素子のう
ちの周方向(水平方向)の複数素子をそれぞれ選
択できるため、周方向においてビーム幅を狭く
し、仰角方向のビーム幅を広くすることができ
る。従つて、仰角方向のビームを絞らず仰角方向
の追尾を不要とすることができ、利得の向上と追
尾の簡略化が両立できる。また、第3の参考例で
は周方向のビーム幅を多少狭くすることは可能で
あるが、放射素子の大きさおよび放射素子間の距
離は使用する信号の波長によつて決定されるた
め、ビーム幅の設定範囲およびビームの切替え角
度の設定範囲が十分でない。しかし、本発明によ
れば放射素子の配置の自由度が増し、周方向のビ
ーム幅の設定範囲およびビームの切替え角度の設
定範囲の自由度が大幅に向上する。なお、それぞ
れ3個の周辺放射素子で形成する各励振ユニツト
11〜13等は、それぞれ独立しているため、1
つのスイツチの出力を2〜3分岐して各放射素子
に接続するようにして、給電系を簡易化すること
もできる。また、このままでは周方向に対する利
得が均一にならないが、第2のスイツチ9−2の
一方の入力に可変移相器を挿入することにより、
外周側の2つの放射素子を励磁する位相をずらせ
るようにすれば、周方向の指向方向をずらせるこ
とにより微細調整することが可能となり、常に最
大利得の方向を衛星に向けることができる。すな
わち、周方向の利得を均一にすることが可能であ
る。
なお、各励振ユニツトは、同一個数の周辺放射
素子の同形配列で形成される必要はなく、例えば
3素子の励振ユニツトと4素子の励振ユニツトを
組合わせることも可能である。
上述の実施例は、移相器8の位相量が固定であ
るものとして説明したが、移相器8の位相量を可
変とすれば、主放射ビームが鉛直軸となす各θを
可変とすることができる。従つて、移動体が南北
方向に移動する場合、移動に伴なう衛星に対する
アンテナの仰角のずれを救済することが可能とな
る。また、励振ユニツト内の外周側の放射素子が
複数ある場合は、実施例で説明したように、各励
振素子の位相を変化させることによつて、主ビー
ムの方向を周方向に微細調整することが可能とな
り、周方向の利得の均一度を増すことができる。
発明の効果 以上のように、本発明においては、複数の同心
円上に配列された放射素子を複数個組合わせて励
振ユニツトを形成し、各励振ユニツトの主ビーム
の指向方向を鉛直軸に対して一定の角度となるよ
うな位相差をもつて各放射素子を励振するように
構成したから、上記励振ユニツトを順次切換える
ことにより、衛星仰角方向に指向性を持つた主ビ
ームを鉛直軸の回りに走査することが可能であ
る。従つて、適切な励振ユニツトを選択して励振
することにより、主ビームを衛星方向に指向させ
ることができ、また、移動体の移動に伴なう衛星
方向の変化に追従することができる。さらに、本
発明においては、放射素子の増加を周方向に行え
るため、仰角方向のビーム幅を比較的広く保ち、
仰角方向の追尾を不要としたまま周方向のビーム
幅を絞り、利得を向上させることができる。ま
た、放射素子を複数個組合わせるときの素子の配
置の自由度が大きいためビームの周方向の回転角
度の最小単位の設定およびビーム幅の設定範囲が
広い。周方向の放射素子間の位相差を可変とする
ことによつて周方向の指向方向の微細調整が可能
である。本発明は、機械的走査を行なうような駆
動部を持たないから、アンテナ系の小形化および
簡易化が達成されるという効果があり、また、従
来の円錐アンテナのように、衛星方向以外の方向
に指向性を持たないため、利得が向上され、さら
に建造物等からの反射波に対する感度を持たない
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図AおよびBはそれぞれ本発明の第1の実
施例における放射素子配列を示す斜視図およびそ
の給電系を示すブロツク図、第2図、第3図はそ
れぞれ本発明の第2、第3の実施例における放射
素子配列とその給電系を示す図、第4図は本発明
の第4の実施例を示す斜視図、第5図A,Bはそ
れぞれ本発明の第5の実施例における放射素子配
列を示す斜視図およびその給電系を示すブロツク
図、第6図は従来の円錐ビームアンテナの一例を
示す斜視図である。 図において、1:移動体、2:円錐ビームアン
テナ、4:静止衛星、5:鉛直軸、6:主ビーム
の指向方向、7:電力分配器、8:移相器、9:
スイツチ、9−1:第1のスイツチ、9−2:第
2のスイツチ、10:周辺放射素子、11〜1
3:励振ユニツト、14:スイツチの出力線、1
5:選択制御回路、16:主ビーム、20:中心
放射素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 同一平面上の複数の同心円上にそれぞれ配列
    された複数の平板状放射素子と、一方の同心円上
    に配列された平板状放射素子を選択接続するため
    の第1のスイツチと、他方の同心円上の平板状放
    射素子を選択接続する第2のスイツチと、該第1
    および第2のスイツチに接続された平板状放射素
    子に電力を分配するための電力分配器と、該電力
    分配器と前記第1のスイツチまたは前記第2のス
    イツチの間に接続され、位相量の可変な移相器
    と、前記第1および第2のスイツチの選択動作を
    制御するための選択制御回路とを備えて、一方の
    同心円上に配列された1個以上の平面状放射素子
    と、他方の同心円上に配列され、前記1個以上の
    平面状放射素子と相対向して位置する、隣接する
    複数の素子とで励振ユニツトを構成し、該選択制
    御回路の制御によつて、該励振ユニツトを励振し
    て前記同心円の鉛直軸に対して所定角度をなす放
    射ビームの指向方向を任意の方向に回転可能とし
    たことを特徴とする衛星通信用移動アンテナ。
JP20945184A 1984-10-05 1984-10-05 衛星通信用移動アンテナ Granted JPS6188603A (ja)

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