JPH0739110U - 偏波面制御平面アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】方向調整作業が容易で、取付け構造も簡単な偏
波共用アンテナを提供すること。 【構成】直交する２つの直線偏波を独立して受信可能な
偏波共用平面アンテナであって、少なくとも一方の偏波
成分の出力部または各々の偏波成分の出力部に、連続的
に減衰量が制御可能な減衰回路を設け、その出力と、他
方の偏波成分の出力、または他方の偏波成分の出力部に
設けた減衰回路の出力とを、合成すること。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、マイクロ波帯の衛星通信や無線通信等に用いられる偏波共用平面ア ンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】

マイクロ波帯の衛星通信や無線通信等では、垂直・水平偏波の切替が必要とさ れる場合が多いが、このような平面アンテナとしては、筆者は既に、１９９２年 電子情報通信学会春季大会予稿Ｂ−６２「偏波共用トリプレート給電型平面アン テナの放射特性」に示される２層のトリプレート給電型パッチアンテナを積層構 成した図６のような平面アンテナを提案している。 また、他の実現手段としては、特開昭６３−１５１１０２号公報に示されるよ うに、図７のごとく受信面を分割して偏波方向の異なるアンテナ部を形成するも のである。 また上記のような偏波共用アンテナにおいては、同じく特開昭６３−１５１１ ０２号公報に開示され、図８に示すように、各偏波の出力部にスイッチング回路 を設けることにより、電気的に出力の選択を行えるため、偏波の切替に際して瞬 時に対応できる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来の偏波共用平面アンテナを衛星通信に用いる場合は、衛星 からの到来電波の偏波面と地表面のなす角（偏波角）は、通信を行う場所によっ て異なるため、地上通信設備で利用する際のアンテナの方向調整では、図９に示 すように、方位角と仰角調整以外に、アンテナ偏波面と到来電波の偏波面が一致 するようにアンテナ放射面内でアンテナを周方向に回転させる必要がある。 従って方向調整作業が難しく、取付け構造も複雑で高価であるという課題があ った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案の偏波面制御平面アンテナは、直交する２つの直線偏波を独立して受信 可能な偏波共用平面アンテナであって、少なくとも一方の偏波成分の出力部また は各々の偏波成分の出力部に、連続的に減衰量が制御可能な減衰回路を設け、そ の出力と、他方の偏波成分の出力、または他方の偏波成分の出力部に設けた減衰 回路の出力とを、合成することを特徴とする。 例えば、図１（ａ）に示すように、一方の偏波成分の送信又は受信の出力１ａ と、減衰回路２ａと、減衰回路のバイアス制御回路３ａと、他方の偏波成分の送 信受信の出力１ｂと、減衰回路２ｂと、そのバイアス制御回路３ｂと、からなる アンテナを用いることができる。 このときに、減衰回路２ａ、２ｂのうちいずれか一方は省略できる。

【０００５】 このとき、少なくとも一つの減衰回路の前段あるいは後段に、制御信号に応じ て０°もしくは１８０°の移相量が選択可能な移相器を設けることもできる。 例えば、図１（ｂ）に示すように、図１（ａ）の減衰回路２ａの後段に、移相 器５と、移相器のバイアス制御回路６を接続することができる。この移相器５の 接続箇所は、減衰回路２ｂ，１ｂの前段でもよく、また、減衰回路１ｂの後段で もよい。

【０００６】 このような、直交する２つの直線偏波を独立して受信可能な偏波共用平面アン テナとしては、図６に示すように、第１の地導体７の面上に複数の放射素子９ａ と給電線路１０ａを形成した第１の給電基板１１と、複数のスロット開口１２ａ を有する第１のスロット板１３と、複数の放射素子９ｂと給電線路１０ｂを形成 した第２の給電基板１４と、複数のスロット開口１２ｂを有する第２のスロット 板１５を各部材間にそれぞれ誘導体８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを介して前記第１お よび第２の給電基板１１，１４の放射素子９ａ，９ｂと第１・第２のスロット板 １３，１５のスロット開口１２ａ，１２ｂの位置が一致するように順次積層する と共に、前記第１の給電基板１１の放射素子９ａの励振偏波方向と前記第２の給 電基板１４の放射素子９ｂの励振偏波方向が互いに直交するように配置したもの を用いることができる。

【０００７】 また、連続的に減衰量が制御可能な減衰回路としては、図２（ａ）又は（ｂ） に示すように、２つのダイオードのバイアス制御回路３を設け、バイアス電圧に よってそれぞれのダイオードのインピーダンスを連続的に制御するものを使用す ることができる。 制御信号に応じて０°もしくは１８０°の移相量が選択可能な移相器として、 図３（ａ）または（ｂ）に示すように、ダイオードとダイオードのバイアス制御 回路６を設け、ダイオードの切替を行うものが使用できる。

【０００８】

【作用】

例として、図１（ａ）に示す装置の場合、減衰回路２ａ、２ｂの減衰量を０ｄ Ｂとした場合、図４（ａ）に示すように、偏波出力部１ａには、偏波共用平面ア ンテナ１において受信された偏波成分Ａが出力され、偏波出力部１ｂには偏波成 分Ａと直交する偏波成分Ｂが出力されるため、これを合成回路４で合成した場合 は、偏波成分Ａと偏波成分Ｂの合成ベクトルＣを受信することになる。 ここで、減衰回路２ｂの減衰量を０ｄＢとし減衰回路２ａの減衰量を連続的に 増加させると偏波出力部１ａに出力される偏波成分Ａ’と偏波出力部１ｂに出力 される偏波成分Ｂとの合成ベクトルＣ’は、図４（ｂ）に示すように徐々に偏波 成分Ｂ方向に回転し、最終的に減衰回路２ａの減衰量が０に近づくと合成ベクト ルＣ’は偏波成分Ｂと一致する。 逆に減衰回路２ａの減衰量を０ｄＢとし減衰量を連続的に増加させると合成ベ クトルＣ’は、図４（ｃ）に示すように合成ベクントルＣ’は、偏波成分Ａ方向 に回転する。 従って図１（ａ）のブロック図において、減衰回路２ａ、２ｂの減衰量を制御 することにより、偏波面成分Ｂ方向を０°とすると、合成ベクトルは偏波成分Ａ 方向に０°〜９０°の範囲で回転可能となり、減衰回路２ｂを省略した場合は０ °〜４５°の範囲で回転可能となる。 また、図１（ｂ）の例では、移相器５の移相量を０°とした場合は、図１（ａ ）と同じであるが、移相器５の移相量を１８０°とした場合は、図５（ａ）、（ ｂ）、（ｃ）に示すように偏波成分Ａは回間的に１８０°回転して合成されるの で、偏波成分Ｂ方向を０°とすると合成ベクトルはマイナス方向に合成され、± ９０°の範囲で回転可能となり、減衰回路２ｂを省略した場合は±４５°の範囲 で回転可能となる。

【０００９】

【実施例】

図１（ａ）に示されるブロック図において、減衰回路２ａ、２ｂとしては、図 ２（ａ）に示されるようなＰＩＮダイオード２個で構成される橋絡Ｔ形減衰回路 や図２（ｂ）に示されるように９０°ハイブリッド回路にダイオード２個を付加 した反射形減衰回路を用いて容易に実現することができる。

【００１０】 また本考案は、図１（ｂ）に示されるように偏波共用平面アンテナ１の各偏波 成分の出力部１ａ、１ｂに、バイアス制御回路３ａ、３ｂのバイアスレベルに応 じて連続的に減衰量が制御可能な減衰回路２ａ、２ｂを接続し、さらに減衰回路 ２ａ入力部もしくは出力部に移相制御回路６の制御信号に応じて０°もしくは１ ８０°の移相量が選択可能な移相器５を接続し、２つの偏波成分出力を合成する 合成回路４を形成したことを特徴とする。また図１（ｂ）に示す本考案では、バ イアス制御回路３ｂと減衰回路２ｂを省略することもできる。 図１（ｂ）に示されるブロック図において、減衰回路２ａ、２ｂは図２（ａ） 、（ｂ）に示される回路で容易に実現でき、また移相器５としては、図３（ａ） に示されるような線路切替形移相器や図３（ｂ）に示されるような９０°ハイブ リッド回路を用いた反射形移相器で容易に実現することができる。

【００１１】 また本考案の偏波共用平面アンテナ１の構成としては、図６に示すように第１ の地導体７の面上に複数の放射素子９ａと給電線路１０ａを形成した第１の給電 基板１１と、複数のスロット開口１２ａを有する第１のスロット板１３と、複数 の放射素子９ｂと給電線路１０ｂを形成した第２の給電基板１４と、複数のスロ ット開口１２ｂを有する第２のスロット板１５を各部材の間に誘導体８ａ、８ｂ 、８ｃ、８ｄを介して放射素子９ａ、９ｂとスロット開口１２ａ、１２ｂの位置 が一致するよう順次積層すると共に、放射素子９ａと放射素子９ｂの励振方向が 互いに直交するように配置した偏波共用アンテナを用いることができる。本構成 のアンテナは、限られた面内で２つの直交する偏波成分を有効に受信できるため 、図７に示される従来の偏波共用アンテナに比べて効率が原理的に２倍となるた め、アンテナが小形化できる。

【００１２】 尚、図２、図３において、斜線路は高周波信号の伝播するストリップ線路であ り、Ｃ₁は高周波信号に対して、バイアス回路の直流成分をカットするデカップ リングコンデンサである。 図２（ａ）においてダイオードＤ₁、Ｄ₂とコンデンサＣ₂及び抵抗ＲでＴ形橋 絡回路を構成し、バイアス制御回路３のバイアス信号をインダクタンスＬを介し て与えることにより減衰量を制御できる。

【００１３】 また図２（ｂ）において、９０°ハイズリッド回路にダイオードＤ₁と並列の 固定コンダクタンスＧを接続し、バイアス制御回路３のバイアス信号によってダ イオードＤ₁のコンダクタンスを変化させて反射電力を制御し、全体の減衰量を 制御できる。

【００１４】 また、図３（ａ）においてダイオードＤ₁をＯＮし、ダイオードＤ₂をＯＦＦと した場合は、高周波信号は線路１側を経由してＲＦｏｕｔ端子に伝達され、逆に ダイオードＤ₂をＯＮし、ダイオードＤ₁をＯＦＦした場合は、線路２側を経由す るので、線路１と線路２の位相差を１８０°とすることにより０°、１８０°の 移相器が実現できる。

【００１５】 さらに図３（ｂ）においてダイオードＤ₁をＯＮした場合は、ダイオードＤ₁の 接続部でストリップ線路が短絡され、高周波信号が反射されるが、ダイオードＤ ₁ がＯＦＦの場合は線路長ｌの先端開放部で高周波信号が反射されるので、この 両反射波の位相差が１８０°となるように線路長ｌを設定することにより０°、 １８０°の移相器が実現できる。

【００１６】

【考案の効果】

以上に説明したように、本考案によって、減衰回路２ａ、２ｂの減衰量及び移 相器５の移相量によって、偏波共用平面アンテナ１の偏波成分出力部１ａ、１ｂ の各偏成分の合成ベクトルを電気的に回転できるため、平面アンテナを衛星通信 等に用いる場合の偏波角調整に際してアンテナを放射面内で周方向に回転させる 必要がなく、取付け構造を簡易化でき偏波面調整が容易に行えるアンテナが提供 できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本考案の実施例の
構成を説明するためのブロック図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本考案の実施例に
用いる減衰回路の実施例を示す回路図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本考案の実施例に
用いる移相器の実施例を示す回路図である。

【図４】本考案の一実施例の作用を説明するための線図
である。

【図５】本考案の他の実施例の作用を説明するための線
図である。

【図６】本考案の一実施例に用いるアンテナの構成を示
す斜視分解図である。

【図７】従来例のアンテナの構成を示す要部平面図であ
る。

【図８】従来例の課題を説明するための概略図である。

【図９】従来例のアンテナ方向調整における課題を説明
するための概略図である。

【符号の説明】

１．偏波共用平面アンテナ １ａ，１ｂ．偏波
成分出力部 ２ａ，２ｂ．減衰回路 ３ａ，３ｂ．バイ
アス制御回路 ４．合成回路 ５．移相器 ６．移相制御回路 ７．第１の地導体 ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ．誘導体 ９ａ，９ｂ．放射
素子 １０ａ，１０ｂ．給電線路 １１．第１の給電
基板 １２ａ，１２ｂ．スロット １３．第１のスロ
ット板 １４．第２の給電基板 １５．第２のスロ
ット板

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】直交する２つの直線偏波を独立して受信可
   能な偏波共用平面アンテナであって、少なくとも一方の
   偏波成分の出力部または各々の偏波成分の出力部に、連
   続的に減衰量が制御可能な減衰回路を設け、その出力
   と、他方の偏波成分の出力、または他方の偏波成分の出
   力部に設けた減衰回路の出力とを、合成することを特徴
   とする偏波面制御平面アンテナ。
2. 【請求項２】少なくとも一つの減衰回路の前段あるいは
   後段に、制御信号に応じて０°もしくは１８０°の移相
   量が選択可能な移相器を設けたことを特徴する請求項１
   に記載の偏波面制御平面アンテナ。
3. 【請求項３】直交する２つの直線偏波を独立して受信可
   能な偏波共用平面アンテナとして、第１の地導体の面上
   に複数の放射素子と給電線路を形成した第１の給電基板
   と、複数のスロット開口を有する第１のスロット板と、
   複数の放射素子と給電線路を形成した第２の給電基板
   と、複数のスロット開口を有する第２のスロット板を各
   部材間に誘導体を介して前記第１・第２の給電基板の放
   射素子と第１・第２のスロット板のスロット開口の位置
   が一致するように順次積層すると共に、前記第１の給電
   基板の放射素子の励振偏波方向と前記第２の給電基板の
   放射素子の励振偏波方向が互いに直交するように配置す
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の偏波面制
   御平面アンテナ。