JPH07170121A

JPH07170121A - マイクロ波アンテナ

Info

Publication number: JPH07170121A
Application number: JP25231794A
Authority: JP
Inventors: Akira Shigihara; 亮鴫原
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1994-10-18
Publication date: 1995-07-04
Anticipated expiration: 2016-05-28
Also published as: JP3170551B2

Abstract

(57)【要約】【目的】アンテナを固定したままでメインビームの指
向を容易に微調整することができる平面型マイクロ波ア
ンテナを提供する。【構成】ラジアル導波管１１内に突出した給電プロー
ブ１４と、ラジアル導波管１１の外側で給電プローブ１
４の配置箇所を中心とした同心円上に配設された複数の
素子アンテナ１６と、一端が素子アンテナ１６にそれぞ
れ電気的に接続され、他端がラジアル導波管１１内に突
出した給電ピン１７とからなる平面型マイクロ波アンテ
ナ１０において、ラジアル導波管１１内にビームチルト
板１９を回動可能に介装配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平面型マイクロ波アン
テナに係わり、特に、衛星通信や衛星放送受信に好適な
平面型マイクロ波アンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、衛星通信や衛星放送受信を行う装
置（地球局）においては、送受信アンテナとしてパラボ
ナアンテナ等の反射鏡型アンテナが使用されてきたが、
近年、平面型マイクロ波アンテナの使用も増加してい
る。衛星通信や衛星放送受信を確実に行うためには、こ
れらのマイクロ波アンテナを目的とする静止衛星の方向
（方位角および仰角）に正確に指向させる必要がある。

【０００３】ところで、近年、通信衛星および放送衛星
の数が増加しており、１台の送受信装置で複数の通信衛
星と複数の通信衛星と通信したり、複数の放送衛星から
の放送を受信するという必要がある。この場合、各々の
衛星の方向（方位角および仰角）が異なるため、前記マ
イクロ波アンテナを各々の衛星毎に設置したり、一つの
マイクロ波アンテナを、その都度目的の衛星方向に指向
させる必要がある。

【０００４】図９は、平面型マイクロ波アンテナの第１
の従来例を示す外観図である。図９において、１００は
平面型マイクロ波アンテナ、１０１は平面型マイクロ波
アンテナのメインビーム方向、１０２は取付け板、１０
３は仰角固定ボルト、１０４はポール取付け金具、１０
４は方位角固定ボルト、１０６はポールである。

【０００５】図９において、平面型マイクロ波アンテナ
１００のメインビーム方向１０１は、平面型マイクロ波
アンテナ１００の面の法線方向に向いている。この平面
型マイクロ波アンテナ１００を設置するには、目的とす
る衛星の方位角および仰角にメインビームが指向するよ
うに、平面型マイクロ波アンテナ１００を動かして方位
角および仰角を調整した後、仰角固定ボルト１０３およ
び方位角固定ボルト１０５を締め付け固定する。

【０００６】図１０は、平面型マイクロ波アンテナの第
２の従来例を示す外観図である。図１０において、２０
０は平面型マイクロ波アンテナ、２０１は平面型マイク
ロ波アンテナのメインビーム方向である。

【０００７】図１０において、平面型マイクロ波アンテ
ナ２００のメインビーム方向２０１は、平面型マイクロ
波アンテナ２００の平面に対して所定角度だけ傾いてい
る。ここで、この角度を、目的とする静止衛星の仰角と
同じにすれば、平面型マイクロ波アンテナ２００を水平
に設置して使用することが出来る。すなわち、平面型マ
イクロ波アンテナ２００を水平に設置し、平面型アンテ
ナ２００を水平面内で回転させ方位角のみを調整すれば
よい。

【０００８】図１１は、第１の従来例および第２の従来
例に使用される平面型マイクロ波アンテナの一例を示す
梗概図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はそのＥ−
Ｅ断面図である。

【０００９】図１１（ａ）および（ｂ）において、３０
０は平面型マイクロ波アンテナ、３０１はラジアル導波
管、３０２，３０３はラジアル導波管３０１の相対する
一対の広壁面、３０４は給電プローブ、３０５は誘電体
基板、３０６は素子アンテナ、３０７は給電ピン、３０
８はコネクタである。

【００１０】そして、ラジアル導波管３０１は、一方の
広壁面３０２の略中央部分に、この広壁面３０２を貫通
してラジアル導波管３０１内に突出した給電プローブ３
０４が配置され、他方の広壁面３０３の外側には広壁面
３０３に沿って誘電体基板３０５が配置されている。こ
の誘電体基板３０５の表面には複数の素子アンテナ３０
６が、前記給電プローブ３０４を中心とした同心円上
に、前記平面型マイクロ波アンテナ３００上の特定方向
への放射電波が同相合成されるよう配置されている。こ
れらの素子アンテナ３０６からそれぞれ給電ピン３０７
が導出され、誘電体基板３０５および広壁面３０３を貫
通してラジアル導波管３０１内に突出している。

【００１１】給電ピン３０７のラジアル導波管３０１内
への突出長は、給電プローブ３０４に最も近い同心円上
にある給電ピン３０７が最短であり、給電プローブ３０
４から離れるに応じて長くなり、給電プローブ３０４か
ら最も遠い同心円上にある給電ピン３０７が最長になる
ように設定されている。

【００１２】前記構成による平面型マイクロ波アンテナ
３００は、次のように動作する。この平面型マイクロ波
アンテナ３００を用いてマイクロ波を送信する場合、コ
ネクタ３０８を介して給電プローブ３０４に供給された
マイクロ波送信信号は、ラジアル導波管３０１内をＴＥ
Ｍモード電磁界として中心部分から外側へ向かって放射
状に伝搬する。このとき、各給電ピン３０７はＴＥＭモ
ード電磁界と結合し、この結合によって各素子アンテナ
３０６が励振され、これら素子アンテナ３０６からそれ
ぞれ空間に送信電波が放射され、マイクロ波が送信され
る。

【００１３】この場合において、各給電ピン３０７のラ
ジアル導波管３０１内への突出長により、各素子アンテ
ナ３０６に結合されるマイクロ波励振信号の振幅が決定
される。このように複数の素子アンテナ３０６を配列し
た平面型マイクロ波アンテナ３００はアレーアンテナで
あり、アレーアンテナでは、全部の素子アンテナを等振
幅で励振した場合にそのアレーアンテナの利得が最大に
なる。そこで上述した平面型マイクロ波アンテナ３００
では各給電ピン３０７の長さを給電プローブ３０４から
離れるに応じて長くするうよに設定することで、各素子
アンテナを等振幅で励振するようにしている。

【００１４】図１２は、図１１における素子アンテナ３
０６としての円形パッチアンテナ３０６ａの構成を示す
図であり、同図（ａ）は円形パッチアンテナ３０６ａの
上面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＦ−Ｆ断面図であ
る。

【００１５】円形パッチアンテナ３０６ａは、図１１に
おける誘電体基板３０５の表面にエッチング等の方法で
そ形成される。また、図１１における給電ピン３０７
は、円形パッチアンテナ３０６ａにおける給電点３０６
ｂに半田付け等の方法により取り付けられている。３０
６ｃは、切り欠き部である。そして切り欠き部３０６ｃ
と給電点３０６ｂの配置関係によって円偏波アンテナが
得られ、複数個の円形パッチアンテナ３０６ａの回転方
向をそれぞれ異ならせて配置することによってメインビ
ームの方向を平面型マイクロ波アンテナの面に垂直な方
向に対して所定角度だけ傾けることができる。図９の第
１の従来例では、メインビームを平面型マイクロ波アン
テナ１００の面の法線方向に設定したものであり、図１
０の第２の従来例では、メインビームを平面型マイクロ
波アンテナ２００の面に対して傾けて設定したものであ
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、高品質で広帯
域な衛星通信や、衛星放送受信を行う場合、地上局に用
いられるアンテナは、３０ｄＢｉ乃至４０ｄＢｉ程度の
利得が必要であり、かかる利得のアレーアンテナは素子
アンテナが３００個以上必要となり、また、マイクロ波
の周波数をＫｕ帯とした場合、平面型マイクロ波アンテ
ナの直径は、３００ｍｍ乃至９００ｍｍ程度になる。こ
のとき、メインビームの半値幅は、約５度乃至約２度に
なる。

【００１７】したがって平面型マイクロ波アンテナ３０
０は、多数の素子アンテナ３０６に対応して給電ピン３
０７の数が多く、給電ピン３０７のラジアル導波管３０
１内の突出長も細かく調整する必要がある。

【００１８】また、図９に示す第１の従来例において
は、平面型マイクロ波アンテナ１００の直径が３００ｍ
ｍ乃至９００ｍｍと大きいうえに、メインビームの半値
幅が約５度乃至約２度と狭いため、目的とする衛星方向
へメインビームを精度良く指向させることが大変に難し
い。

【００１９】そのうえ平面型マイクロ波アンテナ１００
の方向が強風等によりずれ易く、ずれた場合は、再度メ
インビーム１０１を目的とする衛星方向へ向け直すこと
が困難である。

【００２０】さらにメインゴーム方向１０１は固定であ
るため、静止位置の異なる複数の衛星の各方向へその都
度メインビームを指向することが出来ないという問題が
あった。

【００２１】一方、図１０に示す第２の従来例において
は、メインビームの方向２０１は、平面型マイクロ波ア
ンテナ２００の面から傾いており、この傾き角度が、あ
る地域において目的とする衛星の仰角にほぼ一致してい
る。しかしながら、目的とする衛星は同一であっても、
設置地域が異なれば衛星の方位角および仰角が異なる。
方位角は、前述の通り平面型マイクロ波アンテナ２００
全体を水平面内で回転させることにより衛星方向に合わ
せることができるが、平面型マイクロ波アンテナ２００
の仰角は固定されているため、日本の全ての場所での使
用は難しい。無理に使用するとすれば、平面型マイクロ
波アンテナ２００全体を傾斜を付けて設置する以外に方
法はなく、平面型マイクロ波アンテナ２００をほぼ水平
に設置し、容易に衛星通信および衛星放送受信を行うこ
とが出来ないという問題があった。

【００２２】本発明は、前述のような従来技術の課題に
鑑みてなされてもので、その目的は、メインビームの指
向を容易に微調整できる平面型マイクロ波アンテナを提
供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、ラジアル導波管と、ラジアル導波管の
一方の広壁面の略中央部分に配置され広壁面を貫通して
ラジアル導波管内に突出した給電プローブと、ラジアル
導波管の他方の広壁面の外側に配置された誘電体基板
と、誘電体基板の表面において給電プローブの配置箇所
を中心とした同心円上に配設された複数の素子アンテナ
と、一端が素子アンテナにそれぞれ電気的に接続され他
端が誘電体基板およびラジアル導波管の他方の広壁面の
それぞれを貫通してラジアル導波管内に突出した給電ピ
ンと、ラジアル導波管内の一方の広壁面と他方の広壁面
との間に介装配置されたビームチルト手段とを備えた第
１の手段を備える。

【００２４】また、前記の目的を達成するために、本発
明は、表面に複数の素子アンテナを配設した誘電体基板
と、素子アンテナを覆うように誘電体基板の表面上に配
置されたビームチルト手段とを備えた第２の手段を備え
る。

【００２５】

【作用】前記第１の手段によれば、平面型マイクロ波ア
ンテナにおけるラジアル導波管内の一方の広壁面と給電
ピンの間に介装配置したビームチルト手段により、ラジ
アル導波管内を伝搬するＴＥＭモード電磁界の速度が遅
れ、ＴＥＭモード電磁界の速度の遅れの状態はビームチ
ルト手段の形状に依存する。すなわち複数の素子アンテ
ナ間の励振位相が異なる。このため、平面型マイクロ波
アンテナのメインビームの指向がビームチルト手段によ
って変えられる。

【００２６】また、前記第２の手段によれば、平面型マ
イクロ波アンテナにおける誘電体基板の表面上に配置し
たビームチルト板により、素子アンテナから放射された
電磁界がビームチルト板を通過することによって速度が
遅れる。すなわち放射空間からみて複数の素子アンテナ
間の励振位相が異なる。このため、平面型マイクロ波ア
ンテナのメインビームの指向がビームチルト板によって
変えられる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００２８】図１は、本発明に係わる平面型マイクロ波
アンテナの第１の実施例を示す梗概構成図であって、
（ａ）はその上面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線部の断面図
である。図１（ａ）および（ｂ）において、１は平面型
マイクロ波アンテナ、１１はラジアル導波管、１２，１
３はラジアル導波管１１の相対する一対の広壁面、１４
は給電プローブ、１５は誘電体基板、１６は素子アンテ
ナ、１７は給電ピン、１８はコネクタ、１９はビームチ
ルト板であり、ビームチルト手段としてビームチルト板
１９を用いた例を示すものである。

【００２９】ラジアル導波管１１は、一方の広壁面１２
の略中央部分に、この広壁面１２を貫通してラジアル導
波管１１内に突出した給電プローブ１４が配置され、他
方の広壁面１３の外側には誘電体基板１５が配置されて
いる。この誘電体基板１５の表面には、複数の素子アン
テナ１６が給電プローブ１４の配置箇所を中心とした同
心円上に配置されている。これら素子アンテナ１６から
それぞれ給電ピン１７が導出され、給電ピン１７は誘電
体基板１５および広壁面１３をそれぞれ貫通してラジア
ル導波管１１内に突出している。また、広壁面１２と給
電ピン１７との間には、扇形の誘電体板からなり、給電
プローブ１４を中心にして適宜回転出来る２枚のビーム
チルト板１９，１９が介装配置され、全体として平面型
マイクロ波アンテナ１が構成されている。

【００３０】平面型マイクロ波アンテナ１を用いてマイ
クロ波を送信する場合、コネクタ１８を介して給電プロ
ーブ１４にマイクロ波送信信号が供給されると、この送
信信号はラジアル導波管１１内をＴＥＭモード電磁界と
して中心部分から外側へ向かって放射状に伝搬する。こ
のとき、各給電ピン１７はＴＥＭモード電磁界と結合
し、この結合によって各素子アンテナ１６が励振され、
これら素子アンテナ１６からそれぞれ空間に送信電波が
放射されてマイクロ波が送信されることは、既に述べた
既知の平面型マイクロ波アンテナの動作と同じである。
この場合においても、各給電ピン１７のラジアル導波管
１１内への突出長により、各素子アンテナ１６に結合さ
れるマイクロ波励振信号の振幅が決定され、更に素子ア
ンテナ１６を図１２に示す円形パッチアンテナ３０６と
し、素子アンテナ１６の向きにより平面型マイクロ波ア
ンテナ１のメインビームを所定方向に指向出来る点も、
既に述べた既知の平面型マイクロ波アンテナ２００の動
作と同じである。

【００３１】本実施例においては、ラジアル導波管１１
内に、扇形の誘電体板からなり、扇形の要の部分を中心
にして適宜回転出来る２枚のビームチルト板１９，１９
が介装配置されている。そこでラジアル導波管１１の中
心から外周に向かってＴＥＭモードの電磁波が伝搬する
際に、ビームチルト板１９の非配置箇所における電磁波
の伝搬速度に比べ、ビームチルト板１９の配置箇所にお
ける電磁波の伝搬速度が遅くなり、位相が中心から外周
に行くにしたがって順次遅れる。このため、ビームチル
ト板１９により、以下に述べるように、平面型マイクロ
波アンテナ１のメインビームの指向を調整することが出
来る。

【００３２】以下、図２（ａ）乃至（ｋ）を用い、ビー
ムチルト板１９の機能について説明する。図２（ａ）乃
至（ｃ）は、ビームチルト板１９，１９の各配置例であ
り、図２（ｄ）乃至（ｇ）および図２（ｈ）乃至（ｋ）
は、ビームチルト板１９を用いないとき、および用いた
ときの各特性例である。図２（ｄ）乃至（ｋ）におい
て、θ_d乃至θ_kは図２のｚ軸（平面型マイクロ波アンテ
ナ１の面に垂直な方向）に対するメインビームの指向角
度であり、その他、図１に示された構成要素と同じ構成
要素には同じ符合を付けてある。

【００３３】はじめに、ビームチルト板１９を設けない
場合の平面型マイクロ波アンテナ１のメインビームの指
向が、図２（ｄ）に示すように、ｚ軸に平行な方向、即
ち、角度θ_d＝０に設定されているとする。このとき、
図２（ａ）に示すように、ビームチルト板１９，１９
を、ラジアル導波管１１内のｘ軸の正方向に半円形に配
置すると、そのメインビームの指向は、図２（ｅ）に示
すように、ｚ軸に対して時計回りに傾いた角度θ_eにな
る。また、図２（ｂ）に示すように、ビームチルト板１
９，１９をラジアル導波管１１内のｙ軸の正方向および
負方向に相対するように配置すると、そのメインビーム
の指向は、図２（ｆ）に示すように、ｚ軸に略一致した
角度θ_f（θ_f≒θ_d＝０）になって変わらない。更に、
図２（ｃ）に示すように、ビームチルト板１９，１９
を、ラジアル導波管１１内のｘ軸の負方向に半円形に配
置すると、そのメインビームの指向は、図２（ｇ）に示
すように、ｚ軸に対して反時計回りに傾いた角度θ
_g（θ_g＝−θ_e）になる。

【００３４】次に、同じくビームチルト板１９を設けな
い場合の平面型マイクロ波アンテナ１のメインビームの
指向が、図２（ｈ）に示すように、ｚ軸に対して時計回
りに傾いた角度θ_hに設定されているとする。このとき
も、図２（ａ）に示すようにビームチルト板１９，１９
を、ラジアル導波管１１内のｚ軸の正方向に半円形に配
置すると、そのメインビームの指向は、図２（ｉ）に示
すように、前記角度θ_hから更に時計回り方向角度θ_eだ
け傾いた角度θｉになる。また、図２（ｂ）に示すよう
に、ビームチルト板１９，１９を、ラジアル導波管１１
内のｙ軸の正方向および負方向に相対するように配置す
ると、そのメインビームの指向は、図２（ｊ）に示すよ
うに、前記角度θ_hに略一致した角度θ_j（θ_j≒θ_h）に
なって変わらない。更に、図２（ｃ）に示すように、ビ
ームチルト板１９，１９を、ラジアル導波管１１内のｘ
軸の負方向に半円形に配置すると、そのメインビームの
指向は、図２（ｋ）に示すように、前記角度θ_hから更
に反時計回り方向に角度θ_gだけ傾いた角度θ_hになる。

【００３５】このように、第１の実施例によれば、平面
型マイクロ波アンテナ１のメインビームの指向を、２枚
のビームチルト板１９，１９の配置を変えることによっ
てθ_eとθ_gの間で微調整できる。計算によれば、Ｋｕ帯
において、ビームチルト板１９として比誘電率が３で、
λ／１０程度の厚みを持つ誘電体板を用い、その配置を
図２（ａ）とした場合、角度θ_eは、約８度である。

【００３６】次に、図３は、本発明に係わる平面型マイ
クロ波アンテナの第２の実施例を示す梗概構成図であっ
て、（ａ）はその上面図、（ｂ）はそのＡ’−Ａ’線部
の断面図である。

【００３７】図３（ａ）および（ｂ）において、１’は
平面型マイクロ波アンテナ、１９’はビームチルト素子
であり、その他、図１に示された構成要素と同じ構成要
素には同じ符合を付けてあり、ビームチルト手段として
ビームチルト素子１９’を用いた例を示すものである。

【００３８】そして、第２の実施例と第１の実施例との
違いは、ビームチルト手段のみにあるもので、第１の実
施例におけるビームチルト手段が平坦な誘電体板から成
るビームチルト板１９であるのに対し、第２の実施例に
おけるビームチルト手段は誘電体から成る柱状のビーム
チルト素子１９’である。

【００３９】ここで、図４は、平面型マイクロ波アンテ
ナのラジアル導波管内を中心から外周に向かってＴＥＭ
モードの電磁波が伝搬する際の電磁波の位相遅れの状態
を示す特性図であって、（ａ）は第２の実施例の特性曲
線、（ｂ）及び（ｃ）は比較のために挙げた第１の実施
例の特性曲線及び従来例の特性曲線である。

【００４０】第２の実施例による平面型マイクロ波アン
テナ１’では、ラジアル導波管１１内をその中心から外
周に向かってＴＥＭモードの電磁波が伝搬する際に、図
４（ａ）の特性曲線に示されるように、ビームチルト素
子１９’が配置されている部分における電磁波の位相遅
れは、ビームチルト素子１９’が配置されていない部分
の位相遅れに比べて急激に大きくなっている。ちなみ
に、第１の実施例では、ビームチルト板１９が配置され
ている側の電磁波の位相遅れは、ビームチルト板１９が
配置されていない側の電磁波の位相遅れに比べて大きい
ものの、急激に位相遅れを生じる部分はない。また、従
来例では、電磁波の位相遅れは、部分的に変わりがな
く、一様になっている。

【００４１】また、かかる電磁波の位相遅れの点を除け
ば、第２の実施例の動作と第１の実施例の動作とは同じ
であるので、第２の実施例の動作についてのこれ以上の
説明は省略する。

【００４２】第２の実施例によれば、第１の実施例に比
べてビームチルト手段の小型化が可能になり、かつ、回
転させることが容易になるので、平面型マイクロ波アン
テナ１’の形状及び重量を小さくすることができる。

【００４３】続く、図５は、本発明に係わる平面型マイ
クロ波アンテナの第３の実施例を示す梗概構成図であっ
て、（ａ）はその上面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ線部の断
面図である。図５（ａ）および（ｂ）において、２は平
面型マイクロ波アンテナ、２０はビームチルト板、２１
はビームチルト板２０の表面に円弧状に設けられた隆起
であり、その他、図１に示された構成要素と同じ構成要
素には同じ符合を付けてある。

【００４４】そして、第３の実施例と第１の実施例との
違いは、ビームチルト板２０のみにあり、第１の実施例
におけるビームチルト板１９が平坦な誘電体板からなる
ものであるのに対し、第３の実施例におけるビームチル
ト板２０はその表面に、給電プローブ１４を中心とした
同心円弧状の複数の隆起２１が形成された導電体板から
なるものである。

【００４５】この平面型マイクロ波アンテナ２では、ラ
ジアル導波管１１内をその中心から外周に向かってＴＥ
Ｍモードの電磁波がビームチルト板２０の表面部分を伝
搬する際に、隆起２１により電磁波の伝搬経路が長くラ
ジアル導波管１１の中心から外周に行くにしたがって電
磁波の位相遅れが大きくなる。従って、扇形の２枚のビ
ームチルト板２０，２０を図２（ａ）乃至（ｃ）のよう
に配置した場合、平面型マイクロ波アンテナ２のメイン
ビームの指向は図２に示したものと同様になる。このた
め、第３の実施例の動作についてのこれ以上の説明は省
略する。

【００４６】続く、図６は、本発明に係わる平面型マイ
クロ波アンテナの第４の実施例を示す梗概構成図であっ
て、（ａ）はその上面図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ線部の断
面図である。図６（ａ）および（ｂ）において、３は平
面型マイクロ波アンテナ、２２はビームチルト板であ
り、その他、図１に示された構成要素と同じ構成要素に
は同じ符合を付けてある。

【００４７】そして、第４の実施例と第１の実施例との
違いは、ビームチルト板２２の配置のみにあり、第１の
実施例がビームチルト板１９がラジアル導波管１１内に
配置されているのに対し、第４の実施例では、ビームチ
ルト板２２が誘電体基板１５の表面上に配置されてい
る。

【００４８】この平面型マイクロ波アンテナ３は、誘電
体基板１５の表面上に、略扇形の２枚の誘電体板からな
り、扇形の要の部分を中心にして適宜回転出来るビーム
チルト板２２が配置されている。そこで各素子アンテナ
１６からそれぞれ放射された送信電波は、ビームチルト
板２２の非配置箇所における伝搬速度に比べ、ビームチ
ルト板２２の配置箇所における伝搬速度が遅くなり位相
が遅れる。したがって扇形の２枚のビームチルト２２、
２２を図２のように配置した場合、平面型アンテナ３の
メインビームの指向は図２に示したものと同様になる。

【００４９】続く、図７は、本発明に係わる平面型マイ
クロ波アンテナの第５の実施例を示す梗概構成図であっ
て、（ａ）はその上面図、（ｂ）はそのＤ−Ｄ線部の断
面図である。図７（ａ）および（ｂ）において、４は平
面型マイクロ波アンテナ、２３はビームチルト板であ
り、その他、図１および図６に示された構成要素と同じ
符合を付けてある。

【００５０】そして、第５の実施例と第１の実施例との
違いは、ビームチルト板２３の配置と形状とにある。す
なわち前述の第１の実施例が２枚のビームチルト板１
９，１９がラジアル導波管１１内に配置されているのに
対し、第５の実施例では、１枚の誘電体板から成るビー
ムチルト板２３が誘電体基板１５の表面のほぼ全部を覆
うように配置されている。

【００５１】この平面型マイクロ波アンテナ４は、ビー
ムチルト板２３が、図７（ｂ）に示すように、厚みが一
端から他端にかけて連続的に変わる円形の誘電体板であ
り、誘電体基板１５の表面上で適宜回転出来るように構
成されている。また、ビームチルト板２３に代えて、厚
みが一端から他端にかけて段階的に変わる円形の誘電
体、もしくは比誘電率が一端から他端にかけて連続的ま
たは段階的に変化する誘電体板で構成したビームチルト
板を用いても良い。

【００５２】平面型マイクロ波アンテナ４では、各素子
アンテナ１６からそれぞれ放射された送信電波は、ビー
ムチルト板２３の厚みが薄い部分、もしくは比誘電率が
小さい部分における電波の伝搬速度に比べ、ビームチル
ト板２３の厚みが厚い部分、もしくは比誘電率が大きい
部分における電波の伝搬速度が遅くなり、送信電波の位
相が遅れる。このためビームチルト板２３により以下に
述べるように、平面型マイクロ波アンテナ４のメインビ
ームの指向を調整することが出来る。

【００５３】以下図８（ａ）乃至（ｈ）を用い、ビーム
チルト板２３の機能について説明する。図８（ａ）およ
び（ｂ）は、ビームチルト板２３の各配置例であり、図
８（ｃ）乃至（ｅ）および図８（ｆ）乃至（ｈ）は、ビ
ームチルト板２３を用いないとき、および用いたときの
各特性例である。図８（ｃ）乃至（ｈ）において、θ_c
乃至θ_hは図８のｚ軸（平面型マイクロ波アンテナ４の
面に垂直な方向）に対するメインビームの指向角度であ
り、その他、図７に示された構成要素と同じ構成要素に
は同じ符合を付けてある。

【００５４】はじめに、ビームチルト板２３を設けない
場合の平面型マイクロ波アンテナ４のメインビームの指
向が、図８（ｃ）に示すように、ｚ軸に平行な方向、即
ち、角度θ_c＝０に設定されているとする。このとき、
図８（ａ）に示すように、ビームチルト板２３を、厚い
方をｘ軸の正の方向にして平面型マイクロ波アンテナ４
の誘電体基板１５に対向配置すると、そのメインビーム
の指向は、図８（ｄ）に示すように、ｚ軸に対して時計
回り方向に傾いた角度θ_dになる。また図８（ｂ）に示
すように、ビームチルト板２３を、厚い方をｘ軸の負の
方向にして平面型マイクロ波アンテナ４の誘電体基板１
５に対向配置すると、そのメインビームの指向は、図８
（ｅ）に示すように、ｚ軸に対して反時計回り方向に傾
いた角度θ_eになる。

【００５５】次に、同じくビームチルト板２３を設けな
い場合の平面型マイクロ波アンテナ４のメインビームの
指向が、図８（ｆ）に示すように、ｚ軸に対して時計回
り方向に傾いた角度θ_fに設定されているものとする。
この時も、図８（ａ）に示すように、ビームチルト板２
３を厚い方を、ｘ軸の正の方向にして平面型マイクロ波
アンテナ４の誘電体基板１５に対向配置すると、そのメ
インビームの指向は、図８（ｇ）に示すように、前記角
度θ_fから更に時計回り方向にθ_d傾いた角度θ_gにな
る。また、図８（ｂ）に示すように、ビームチルト板２
３を、厚い方をｘ軸の負の方向にして平面型マイクロ波
アンテナの誘電体基板１５に対向配置すると、そのメイ
ンビームの指向は、図６（ｈ）に示すように、前記角度
θ_fから反時計回り方向にθ_e傾いた角度θ_hになる。

【００５６】このように、第５の実施例によれば、平面
型マイクロ波アンテナ４のメインビームの指向を、ビー
ムチルト板２３の配置位置によって変えることが出来
る。

【００５７】なお、上記の各実施例の説明では平面型マ
イクロ波アンテナ１、１’２乃至４を用いてマイクロ波
を送信する場合を例にして説明したが、これら平面型マ
イクロ波アンテナ１，１’２乃至４を用いてマイクロ波
を受信する場合は、前述の動作機能が単に逆になるだけ
であって、得られる作用効果も同じである。

【００５８】また、第４および第５の実施例では、ビー
ムチルト板２２，２３をラジアル導波管を用いた平面型
マイクロ波アンテナに適用して説明したが、ビームチル
ト板２２，２３は他の給電方式を用いた平面型マイクロ
波アンテナにおいても、その表面に設けることができ、
この場合のビームチルト板の作用効果も第４および第５
の実施例と同じである。

【００５９】さらに第１、第３乃至第４の実施例では、
ビームチルト板１９，２０，２２が扇形の２枚の誘電体
で構成された回動可能のものについて説明したが、これ
らビームチルト板１９，２０，２２は２枚の扇形のもの
に限られるものではなく、例えば１枚の半円形のもので
も良い。そしてビームチルト板として１枚の半円形のも
のを用いた場合には図２（ａ）および（ｃ）の２通りの
配置を選択して平面型マイクロ波アンテナ１、２、３、
４のメインビームの指向を２通りに選択設定できる。ま
た回動可能でなくても良い。

【００６０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、平面型
マイクロ波アンテナを構成するラジアル導波管内にビー
ムチルト板もしくは素子あるいは誘電体基板の表面上に
ビームチルト板を配置したので、平面型マイクロ波アン
テナのメインビームの指向をこのビームチルト板もしく
はビームチルト素子によって微細に調整できる。

【００６１】従って、本発明を指向性の鋭い平面型マイ
クロ波アンテナに適用すれば、ビームチルト板もしくは
ビームチルト素子を調整して目的とする衛星方向へメイ
ンビームを正確に指向させることができる。また、強風
等によりメインビームの指向が目的とする衛星方向から
わずかにずれた場合においても、ビームチルト板もしく
はビームチルト素子を調整してメインビームのずれを容
易に補正できる。更に、静止位置の異なる複数の衛星の
各方向へ、メインビームを適宜指向させることが容易で
あるという効果がある。

【００６２】また本発明を水平に設置した平面型マイク
ロ波アンテナに適用すれば、そのメインビームの仰角を
ビームチルト板もしくはビームチルト素子によって微調
整することが出来るので、日本のほぼ全ての場所におい
て、平面型マイクロ波アンテナのメインビームを目的と
する衛星方向に指向することが可能となり、平面型マイ
クロ波アンテナを略水平に設置し、容易に衛星通信およ
び衛星放送受信を行うことが可能になるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるマイクロ波アンテナの第１の実施
例の構成を示す梗概図である。

【図２】第１の実施例に用いられるビームチルト板の機
能を説明する説明図である。

【図３】本発明によるマイクロ波アンテナの第２の実施
例の構成を示す梗概図である。

【図４】第１及び第２の実施例、それに既知のマイクロ
波アンテナにおける電磁波の位相遅れの状態を示す特性
図である。

【図５】本発明によるマイクロ波アンテナの第３の実施
例の構成を示す梗概図である。

【図６】本発明によるマイクロ波アンテナの第４の実施
例の構成を示す梗概図である。

【図７】本発明によるマイクロ波アンテナの第５の実施
例の構成を示す梗概図である。

【図８】第５の実施例に用いられるビームチルト板の機
能を説明する説明図である。

【図９】既知のマイクロ波アンテナの設置状態の一例を
示す、第１の従来例の外観図である。

【図１０】既知のマイクロ波アンテナの設置状態の一例
を示す、第２の従来例の外観図である。

【図１１】第１の従来例または第２の従来例に用いられ
るマイクロ波アンテナの構成を示す梗概図である。

【図１２】右旋円偏波を放射する円形パッチアンテナの
上面図およびその断面図である。

【符号の説明】

１，１’，２，３，４平面型マイクロ波アンテナ１１ラジアル導波管１２ラジアル導波管１１の一方の広壁面１３ラジアル導波管１１の他方の広壁面１４給電プローブ１５誘電体基板１６素子アンテナ１７給電ピン１９，２０，２２，２３ビームチルト板１９’ ビームチルト素子２１ビームチルト板２０の隆起

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ラジアル導波管と、前記ラジアル導波管
の一方の広壁面の略中央部分に配置され前記広壁面を貫
通して前記ラジアル導波管内に突出した給電プローブ
と、前記ラジアル導波管の他方の広壁面の外側に配置さ
れた誘電体基板と、前記誘電体基板の表面において前記
給電プローブの配置箇所を中心とした同心円上に配設さ
れた複数の素子アンテナと、一端が前記素子アンテナに
それぞれ電気的に接続され他端が前記誘電体基板および
前記ラジアル導波管の他方の広壁面をそれぞれ貫通して
前記ラジアル導波管内に突出した給電ピンと、前記ラジ
アル導波管内の前記一方の広壁面と前記他方の広壁面と
の間に介装配置されたビームチルト手段とを備えたこと
を特徴とするマイクロ波アンテナ。
【請求項２】前記ビームチルト手段は、前記一方の広
壁面と前記他方の広壁面との間に介装配置された誘電体
板から成るビームチルト板であることを特徴とする請求
項１記載のマイクロ波アンテナ。
【請求項３】前記ビームチルト手段は、前記一方の広
壁面と前記他方の広壁面との間における前記給電プロー
ブと前記給電ピンとの間に介装配置された誘電体から成
るビームチルト素子であることを特徴とする請求項１記
載のマイクロ波アンテナ。
【請求項４】前記ビームチルト素子は、回動可能な略
扇形または略半円形の柱状のものであることを特徴とす
る請求項３記載のマイクロ波アンテナ。
【請求項５】前記ビームチルト手段は、前記一方の広
壁面と前記他方の広壁面との間に介装配置され、前記給
電プローブを中心とした同心円弧状の複数の隆起が前記
給電ピン側の表面に形成された導電体板から成るビーム
チルト板であることを特徴とする請求項１記載のマイク
ロ波アンテナ。
【請求項６】表面に複数の素子アンテナを配設した誘
電体基板と、前記素子アンテナを覆うように前記誘電体
基板の表面上に配置されたビームチルト手段とを備えた
ことを特徴とするマイクロ波アンテナ。
【請求項７】前記ビームチルト手段は、前記誘電体基
板の表面の略全面を覆い、一端から他端にかけて厚みが
連続的または段階的に変化する誘電体板からなるビーム
チルト板であることを特徴とする請求項６記載のマイク
ロ波アンテナ。
【請求項８】前記ビームチルト手段は、前記誘電体基
板の表面の略全面を覆い、一端から他端にかけて比誘電
率が連続的または段階的に変化する誘電体板からなるビ
ームチルト板であることを特徴とする請求項６記載のマ
イクロ波アンテナ。
【請求項９】前記ビームチルト板は、回動可能な略扇
形または略半円形の略板状のものであることを特徴とす
る請求項２、５、７及び８のいずれかに記載のマイクロ
波アンテナ。
【請求項１０】前記ビームチルト手段は、前記誘電体
基板の面の法線方向を軸とする逆円錐面内においてメイ
ンビームを回転可能にするものであることを特徴とする
請求項１ないし９のいずれかに記載のマイクロ波アンテ
ナ。
【請求項１１】前記ビームチルト手段は、前記誘電体
基板の面の法線方向に対して傾いた方向を軸とする逆円
錐面内においてメインビームを回転可能にするものであ
ることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載
のマイクロ波アンテナ。