JPH08130407A - 偏波角および指向方向制御アンテナ - Google Patents
偏波角および指向方向制御アンテナInfo
- Publication number
- JPH08130407A JPH08130407A JP26962794A JP26962794A JPH08130407A JP H08130407 A JPH08130407 A JP H08130407A JP 26962794 A JP26962794 A JP 26962794A JP 26962794 A JP26962794 A JP 26962794A JP H08130407 A JPH08130407 A JP H08130407A
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- JP
- Japan
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- antenna
- polarization angle
- control
- linearly polarized
- power supply
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 船舶や自動車などの移動体上から通信衛星に
向けてマイクロ波帯の電波を送信するための偏波角およ
び指向方向制御アンテナを提供する。 【構成】 互いに直交する２つの直線偏波の電界を同時
かつ独立に励振することのできるマイクロストリップ放
射素子１を複数個集めたサブアレーアンテナ２を、さら
に複数個用いて構成したアレーアンテナ３と、放射素子
１の互いに直交する２つの直線偏波の電界の励振振幅お
よび複数個のサブアレー間の励振位相を任意の値に制御
できる励振回路４とで構成した。
向けてマイクロ波帯の電波を送信するための偏波角およ
び指向方向制御アンテナを提供する。 【構成】 互いに直交する２つの直線偏波の電界を同時
かつ独立に励振することのできるマイクロストリップ放
射素子１を複数個集めたサブアレーアンテナ２を、さら
に複数個用いて構成したアレーアンテナ３と、放射素子
１の互いに直交する２つの直線偏波の電界の励振振幅お
よび複数個のサブアレー間の励振位相を任意の値に制御
できる励振回路４とで構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直線偏波で運用される
通信衛星に向けてマイクロ波帯の電波を送信するための
地球局アンテナに係わり、特に放射する直線偏波の偏波
面（偏波角）およびビーム指向方向が電子的に制御され
る偏波角および指向方向制御アンテナに関するものであ
る。
通信衛星に向けてマイクロ波帯の電波を送信するための
地球局アンテナに係わり、特に放射する直線偏波の偏波
面（偏波角）およびビーム指向方向が電子的に制御され
る偏波角および指向方向制御アンテナに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】衛星通信用地球局アンテナにおいては、
放射電波の偏波角を制御することによって、船舶や自動
車などの移動体上での運用においても直線偏波の交差偏
波識別度の劣化を抑えることができ、衛星に向けて良好
な偏波特性の電波の送信が可能になるが、この種アンテ
ナの偏波角制御は、従来、パラボラアンテナの一次放射
器を回転したり、アンテナ全体を回転することで行われ
てきた。
放射電波の偏波角を制御することによって、船舶や自動
車などの移動体上での運用においても直線偏波の交差偏
波識別度の劣化を抑えることができ、衛星に向けて良好
な偏波特性の電波の送信が可能になるが、この種アンテ
ナの偏波角制御は、従来、パラボラアンテナの一次放射
器を回転したり、アンテナ全体を回転することで行われ
てきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにア
ンテナを機械的に回転する方法では偏波角の制御速度が
遅いため、移動体上で使用した場合に、偏波角の速い変
動に追従できず、衛星回線に要求されている交差偏波に
関する規定を満足させることが困難であった。
ンテナを機械的に回転する方法では偏波角の制御速度が
遅いため、移動体上で使用した場合に、偏波角の速い変
動に追従できず、衛星回線に要求されている交差偏波に
関する規定を満足させることが困難であった。
【０００４】本発明の目的は、上記問題点を解決するた
めに直線偏波の偏波角の制御を以下に説明する方法で電
子的に行うことにより、高速な制御が可能となり、従っ
て、振動（速い動き）を伴う移動体上での使用にも速応
した偏波角の制御を行うことができ、併せて一層の使い
勝手の改善を図るためビーム指向方向の制御も行うこと
ができる偏波角および指向方向制御アンテナを提供する
ことにある。
めに直線偏波の偏波角の制御を以下に説明する方法で電
子的に行うことにより、高速な制御が可能となり、従っ
て、振動（速い動き）を伴う移動体上での使用にも速応
した偏波角の制御を行うことができ、併せて一層の使い
勝手の改善を図るためビーム指向方向の制御も行うこと
ができる偏波角および指向方向制御アンテナを提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明偏波角および指向方向制御アンテナは、縦お
よび横方向に整列する複数個のマイクロストリップ放射
素子と該放射素子から互いに直交する２つの直線偏波の
電界がそれぞれ独立に生じるようにそれら放射素子を同
時かつ独立に励振するための第１および第２の給電線と
を誘電体基板上に配置してなるサブアレーアンテナが同
一平面上に複数個配置されたアレーアンテナによって直
線偏波の電波放射を行うアンテナ本体が構成されている
とともに、前記第１および第２の給電線には、偏波角制
御のために少なくとも振幅が、かつ指向方向制御のため
に前記サブアレー間で位相がそれぞれ制御された励振電
流を供給するように前記アンテナ本体の給電系が構成さ
れていることを特徴とするものである。
め、本発明偏波角および指向方向制御アンテナは、縦お
よび横方向に整列する複数個のマイクロストリップ放射
素子と該放射素子から互いに直交する２つの直線偏波の
電界がそれぞれ独立に生じるようにそれら放射素子を同
時かつ独立に励振するための第１および第２の給電線と
を誘電体基板上に配置してなるサブアレーアンテナが同
一平面上に複数個配置されたアレーアンテナによって直
線偏波の電波放射を行うアンテナ本体が構成されている
とともに、前記第１および第２の給電線には、偏波角制
御のために少なくとも振幅が、かつ指向方向制御のため
に前記サブアレー間で位相がそれぞれ制御された励振電
流を供給するように前記アンテナ本体の給電系が構成さ
れていることを特徴とするものである。
【０００６】また、本発明偏波角および指向方向制御ア
ンテナは、前記第１および第２の給電線がそれぞれ前記
接地基板の相異なる側の面に配置され、それら配置され
ている第１および第２の給電線のうち前記放射素子が配
置されていない側の面の給電線に相対的に大きい方の励
振電流が供給されるように前記給電系が構成されている
ことを特徴とするものである。
ンテナは、前記第１および第２の給電線がそれぞれ前記
接地基板の相異なる側の面に配置され、それら配置され
ている第１および第２の給電線のうち前記放射素子が配
置されていない側の面の給電線に相対的に大きい方の励
振電流が供給されるように前記給電系が構成されている
ことを特徴とするものである。
【０００７】また、本発明偏波角および指向方向制御ア
ンテナは、前記振幅および位相の制御がＩＦ信号の励振
電流に対して行われ、しかる後、前記制御が行われたＩ
Ｆ信号の励振電流を前記放射素子から所望の周波数・電
力の電波放射が得られるようなＲＦ信号の励振電流に変
換されるように前記給電系が構成されていることを特徴
とするものである。
ンテナは、前記振幅および位相の制御がＩＦ信号の励振
電流に対して行われ、しかる後、前記制御が行われたＩ
Ｆ信号の励振電流を前記放射素子から所望の周波数・電
力の電波放射が得られるようなＲＦ信号の励振電流に変
換されるように前記給電系が構成されていることを特徴
とするものである。
【０００８】
【実施例】以下に添付図面を参照し実施例により本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明による偏波角および
指向方向制御アンテナの一構成例を示している。図１に
おいて、マイクロストリップ放射素子（以下、単に放射
素子と呼ぶ）１が複数個集まってサブアレーアンテナ２
を、またサブアレーアンテナ２が複数個（本例では１６
枚）集まってアレーアンテナ３を構成している。ここに
複数個の放射素子１は接地板の表裏両面を誘電体板で挟
んだ基板（以下、誘電体基板というが図示は省略）上に
縦及び横方向に整列する形で配置されているが、詳細に
ついては図２を参照して後述する。
を詳細に説明する。図１は、本発明による偏波角および
指向方向制御アンテナの一構成例を示している。図１に
おいて、マイクロストリップ放射素子（以下、単に放射
素子と呼ぶ）１が複数個集まってサブアレーアンテナ２
を、またサブアレーアンテナ２が複数個（本例では１６
枚）集まってアレーアンテナ３を構成している。ここに
複数個の放射素子１は接地板の表裏両面を誘電体板で挟
んだ基板（以下、誘電体基板というが図示は省略）上に
縦及び横方向に整列する形で配置されているが、詳細に
ついては図２を参照して後述する。
【０００９】また図１においては、放射素子１を励振す
るための励振回路４も示され、この励振回路はサブアレ
ーアンテナ２ごとに配置され（本例では、サブアレーア
ンテナ２が１６枚あるためそれぞれのアンテナ用として
＃１から＃１６までが配置されている）、また、これら
励振回路４は、それぞれが制御回路５および電力増幅器
６を内蔵している。各サブアレーアンテナ２に給電され
る励振電流の振幅・位相はこの制御回路５によって制御
されるが、これは中央演算処理装置（ＣＰＵ）７から供
給される制御情報に基づいて行われる。
るための励振回路４も示され、この励振回路はサブアレ
ーアンテナ２ごとに配置され（本例では、サブアレーア
ンテナ２が１６枚あるためそれぞれのアンテナ用として
＃１から＃１６までが配置されている）、また、これら
励振回路４は、それぞれが制御回路５および電力増幅器
６を内蔵している。各サブアレーアンテナ２に給電され
る励振電流の振幅・位相はこの制御回路５によって制御
されるが、これは中央演算処理装置（ＣＰＵ）７から供
給される制御情報に基づいて行われる。
【００１０】図２は、上記サブアレーアンテナ２および
励振回路４の詳細な構成を示している。本例において
は、図示のように、サブアレーアンテナ２は６４個（８
×８個）の正方形の放射素子１で構成されているが、そ
れら放射素子を励振することによって放射素子から互い
に直交する２つの直線偏波の電界がそれぞれ独立に生じ
るように放射素子１を同時かつ独立に励振する。
励振回路４の詳細な構成を示している。本例において
は、図示のように、サブアレーアンテナ２は６４個（８
×８個）の正方形の放射素子１で構成されているが、そ
れら放射素子を励振することによって放射素子から互い
に直交する２つの直線偏波の電界がそれぞれ独立に生じ
るように放射素子１を同時かつ独立に励振する。
【００１１】すなわち、放射素子１は、誘電体基板の表
裏それぞれの面に配置されたマイクロストリップ線路に
よる給電線ＡおよびＢによってそれぞれ独立に給電さ
れ、表面の給電線によってＸ方向の電界Ｅ2 が、裏面の
給電線ＢによってＹ方向の電界Ｅ1 がそれぞれ発生す
る。図２に示すように、放射素子自体も誘電体基板の表
面に配置されているので、裏面の給電線Ｂからは接続ピ
ンあるいは電磁結合などで表面の放射素子に接続されて
いる。このように給電線を基板の表裏に分離して配置す
ることにより相互干渉を避けることができる。また電力
の大きな成分の給電に裏面の給電線を使用することによ
り、給電線からの不要放射によるビーム指向方向に及ぼ
す悪影響を軽減することができる。
裏それぞれの面に配置されたマイクロストリップ線路に
よる給電線ＡおよびＢによってそれぞれ独立に給電さ
れ、表面の給電線によってＸ方向の電界Ｅ2 が、裏面の
給電線ＢによってＹ方向の電界Ｅ1 がそれぞれ発生す
る。図２に示すように、放射素子自体も誘電体基板の表
面に配置されているので、裏面の給電線Ｂからは接続ピ
ンあるいは電磁結合などで表面の放射素子に接続されて
いる。このように給電線を基板の表裏に分離して配置す
ることにより相互干渉を避けることができる。また電力
の大きな成分の給電に裏面の給電線を使用することによ
り、給電線からの不要放射によるビーム指向方向に及ぼ
す悪影響を軽減することができる。
【００１２】給電線Ａ，Ｂに接続される励振回路４は、
図１に示す励振回路４をより詳細に示したもので、制御
回路５および電力増幅器６の部分に相当し、周波数変換
器８、振幅制御器９、位相制御器１０から構成されるビ
ーム・偏波制御部１１と、このビーム・偏波制御部１１
を制御する信号を生成するための、ＣＰＵ７からの制御
情報によって制御されるビーム・偏波制御信号生成回路
１２と、さらに局部発振器１３と固体電力増幅器１４と
から構成されている。ビーム・偏波制御部１１に供給さ
れたＩＦ信号（１４０ＭＨｚ）はビーム・偏波制御信号
生成回路１２からの信号によりそれぞれ振幅と位相が制
御され、さらに、周波数変換器８によってＲＦ信号（１
４ＧＨｚ）に変換されたのち、固体電力増幅器１４によ
り電力増幅されてサブアレーアンテナ２に給電される。
本例においては、このように振幅・位相制御をＩＦ信号
のような低い周波数帯で行うことで、より精度の高い制
御を実現している。また、このときの電界Ｅ1 と電界Ｅ
2 の振幅と位相条件で放射される直線偏波の偏波角が以
下のようにして決まり、また個々のサブアレー間の位相
に位相差を与えることで、アンテナ全体としての送信ビ
ームの指向方向が決まる。
図１に示す励振回路４をより詳細に示したもので、制御
回路５および電力増幅器６の部分に相当し、周波数変換
器８、振幅制御器９、位相制御器１０から構成されるビ
ーム・偏波制御部１１と、このビーム・偏波制御部１１
を制御する信号を生成するための、ＣＰＵ７からの制御
情報によって制御されるビーム・偏波制御信号生成回路
１２と、さらに局部発振器１３と固体電力増幅器１４と
から構成されている。ビーム・偏波制御部１１に供給さ
れたＩＦ信号（１４０ＭＨｚ）はビーム・偏波制御信号
生成回路１２からの信号によりそれぞれ振幅と位相が制
御され、さらに、周波数変換器８によってＲＦ信号（１
４ＧＨｚ）に変換されたのち、固体電力増幅器１４によ
り電力増幅されてサブアレーアンテナ２に給電される。
本例においては、このように振幅・位相制御をＩＦ信号
のような低い周波数帯で行うことで、より精度の高い制
御を実現している。また、このときの電界Ｅ1 と電界Ｅ
2 の振幅と位相条件で放射される直線偏波の偏波角が以
下のようにして決まり、また個々のサブアレー間の位相
に位相差を与えることで、アンテナ全体としての送信ビ
ームの指向方向が決まる。
【００１３】第３図に、本発明アンテナにおける偏波角
制御の原理を示している。寸法ａ×ａの正方形の放射素
子を互いに直交したポートＰ1 ，Ｐ2 から給電すること
で、それぞれ独立した電界Ｅ1 ，Ｅ2 が励振される。こ
こで、放射素子の形状は、直交する電界が励振されるも
のであればよく、例えば、上述の正方形に代えて円形放
射素子などでもかまわない。これらの電界は、ベクトル
合成により電界Ｅ1 ，Ｅ2 の大きさに対応した角度θだ
け傾いたベクトルＥとなり、この放射素子からはθだけ
傾いた偏波角の電波が放射される。さらに電界Ｅ1 と電
界Ｅ2 の位相を逆相にすることによりθは負の方向に傾
く。
制御の原理を示している。寸法ａ×ａの正方形の放射素
子を互いに直交したポートＰ1 ，Ｐ2 から給電すること
で、それぞれ独立した電界Ｅ1 ，Ｅ2 が励振される。こ
こで、放射素子の形状は、直交する電界が励振されるも
のであればよく、例えば、上述の正方形に代えて円形放
射素子などでもかまわない。これらの電界は、ベクトル
合成により電界Ｅ1 ，Ｅ2 の大きさに対応した角度θだ
け傾いたベクトルＥとなり、この放射素子からはθだけ
傾いた偏波角の電波が放射される。さらに電界Ｅ1 と電
界Ｅ2 の位相を逆相にすることによりθは負の方向に傾
く。
【００１４】図４は、偏波角θと、電界Ｅ1 に対する電
界Ｅ2 のレベル比との関係をグラフで示している。図４
によれば、制御範囲を偏波角θが小さい範囲に限定する
と、小さい電力で大きな電力の偏波を制御することがで
き、効率のよい構成となることが分かる。例えば、電界
Ｅ1 が５Ｗのとき偏波角θを１０°にするには、電界Ｅ
2 は０．１６Ｗ（−１５ｄＢ）でよい。
界Ｅ2 のレベル比との関係をグラフで示している。図４
によれば、制御範囲を偏波角θが小さい範囲に限定する
と、小さい電力で大きな電力の偏波を制御することがで
き、効率のよい構成となることが分かる。例えば、電界
Ｅ1 が５Ｗのとき偏波角θを１０°にするには、電界Ｅ
2 は０．１６Ｗ（−１５ｄＢ）でよい。
【００１５】
【発明の効果】本発明アンテナは、２つの直交する直線
偏波の電界を同時かつ独立に励振することで、任意の偏
波角の直線偏波の電界を電気的に合成するもので、この
構成によれば高速な偏波角の制御が可能になるため、従
来実現困難であった船舶や自動車などの移動体上から通
信衛星に向けて直線偏波の電波を送信することができ
る。
偏波の電界を同時かつ独立に励振することで、任意の偏
波角の直線偏波の電界を電気的に合成するもので、この
構成によれば高速な偏波角の制御が可能になるため、従
来実現困難であった船舶や自動車などの移動体上から通
信衛星に向けて直線偏波の電波を送信することができ
る。
【図１】本発明による偏波角および指向方向制御アンテ
ナの一構成例を示している。
ナの一構成例を示している。
【図２】図１において、サブアレーアンテナ２および励
振回路４の詳細な構成を示している。
振回路４の詳細な構成を示している。
【図３】本発明アンテナにおける偏波角制御の原理を示
している。
している。
【図４】偏波角θと、電界Ｅ1 に対する電界Ｅ2 のレベ
ル比との関係をグラフで示している。
ル比との関係をグラフで示している。
１ 放射素子 ２ サブアレーアンテナ ３ アレーアンテナ ４ 励振回路 ５ 制御回路 ６ 電力増幅器 ７ 中央演算処理装置（ＣＰＵ） ８ 周波数変換器 ９ 振幅制御器 １０ 位相制御器 １１ ビーム・偏波制御部 １２ ビーム・偏波制御信号生成回路 １３ 局部発振器 １４ 固体電力増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 外山 昇 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 縦および横方向に整列する複数個のマイ
クロストリップ放射素子と該放射素子から互いに直交す
る２つの直線偏波の電界がそれぞれ独立に生じるように
それら放射素子を同時かつ独立に励振するための第１お
よび第２の給電線とを誘電体基板上に配置してなるサブ
アレーアンテナが同一平面上に複数個配置されたアレー
アンテナによって直線偏波の電波放射を行うアンテナ本
体が構成されているとともに、前記第１および第２の給
電線には、偏波角制御のために少なくとも振幅が、かつ
指向方向制御のために前記サブアレー間で位相がそれぞ
れ制御された励振電流を供給するように前記アンテナ本
体の給電系が構成されていることを特徴とする偏波角お
よび指向方向制御アンテナ。 - 【請求項２】 請求項１記載の偏波角および指向方向制
御アンテナにおいて、前記第１および第２の給電線はそ
れぞれ前記接地基板の相異なる側の面に配置され、それ
ら配置されている第１および第２の給電線のうち前記放
射素子が配置されていない側の面の給電線に相対的に大
きい方の励振電流が供給されるように前記給電系が構成
されていることを特徴とする偏波角および指向方向制御
アンテナ。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の偏波角および指
向方向制御アンテナにおいて、前記振幅および位相の制
御はＩＦ信号の励振電流に対して行われ、しかる後、前
記制御が行われたＩＦ信号の励振電流を前記放射素子か
ら所望の周波数・電力の電波放射が得られるようなＲＦ
信号の励振電流に変換されるように前記給電系が構成さ
れていることを特徴とする偏波角および指向方向制御ア
ンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26962794A JPH08130407A (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | 偏波角および指向方向制御アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26962794A JPH08130407A (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | 偏波角および指向方向制御アンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08130407A true JPH08130407A (ja) | 1996-05-21 |
Family
ID=17474991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26962794A Pending JPH08130407A (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | 偏波角および指向方向制御アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08130407A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102273013A (zh) * | 2011-05-13 | 2011-12-07 | 华为技术有限公司 | 天线设备、基站系统和调整天线设备的方法 |
-
1994
- 1994-11-02 JP JP26962794A patent/JPH08130407A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102273013A (zh) * | 2011-05-13 | 2011-12-07 | 华为技术有限公司 | 天线设备、基站系统和调整天线设备的方法 |
| WO2011124180A3 (zh) * | 2011-05-13 | 2012-04-05 | 华为技术有限公司 | 天线设备、基站系统和调整天线设备的方法 |
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