JPH09199938A - 円偏波受信アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 斜め方向からの円偏波を高い利得で、しかも
高い交差偏波識別度で受信し、これによって極めて薄い
アンテナ装置を実現して、乗用車などにも搭載可能にす
る。 【解決手段】 帯状の誘電体１３が装荷された各マイク
ロストリップ放射素子４の給電点Ｖ₁₁〜Ｖ₄₄から出力さ
れるＶ偏波の成分と、前記各マイクロストリップ放射素
子４の給電点Ｈ₁₁〜Ｈ₄₄から出力されるＨ偏波の成分と
を同相合成装置５に供給し、同相合成回路６〜８によっ
て、低雑音増幅した後、これらＶ偏波の成分、Ｈ偏波の
成分のいずれか一方の位相を移相してこれらを同相にす
るとともに、等振幅にして、同相合成して１６個のＶＨ
合成信号を生成し、これらを縦方向毎、横方向毎に同相
合成してビームの指向方向を制御し１つの受信信号を生
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＳ移動受信装置
や移動衛星連絡電話、超薄型の衛星通信基地局などに使
用される円偏波受信アンテナ装置に係わり、特にアンテ
ナの方位角方向を機械的に回転制御しながら電波を受信
する際、誘電体導波路等を使用することにより、斜め方
向からの円偏波の電波を効率良く受信し、かつ同相合成
回路技術によって円偏波の軸比を改善し、これによって
超薄型のＢＳ移動受信装置を実現する円偏波受信アンテ
ナ装置に関する。

【０００２】［発明の概要］本発明は、１枚の基板上に
配置された多数のマイクロストリップ放射素子からなる
アレーアンテナによって、アンテナ面に対して斜め方向
から入射する放送衛星（例えば、ＢＳなど）などの円偏
波を効率良く受信するものであり、ＢＳ移動受信装置に
応用することで、厚さを数ｃｍ（２〜３ｃｍ）にした超
薄型のＢＳ移動受信装置を実現する。

【０００３】一般に、基本モードで動作するマイクロス
トリップ放射素子は、基板面に対し、垂直な方向（法線
方向）に最大感度を有するため、この放射素子を斜め方
向からの電波の受信に用いる場合、特に衛星放送で用い
られている円偏波を受信する場合、極端に軸比特性が悪
くなり、薄型のＢＳ移動受信装置を実現する際の大きな
障害になっていた。

【０００４】本発明では、同相合成技術により、円偏波
を直交する２つの直線偏波成分（Ｖ偏波とＨ偏波）とし
て受信し、低雑音特性を確保した後、アクティブな同相
合成回路で同相合成することにより、円偏波の軸比特性
を等価的に改善する。これによって斜め方向の円偏波を
効率良く受信し得るようにしている。また、同相合成時
の振幅を等しくすることにより、逆旋の円偏波が受信機
に混入しても、そのレベルを自動的に、かつ極めて低く
することができる。さらに、誘電体導波路を使うことに
より、斜め方向のアンテナ利得の改善も実現している。

【０００５】

【従来の技術】薄型のＢＳ移動受信装置の従来例として
は、複数のマイクロストリップ放射素子（または、ヘリ
カル素子）によって構成されたアンテナ装置を斜め方向
に向け、斜め方向から到来した円偏波を受信し、これに
よって得られた各受信信号をパッシプ回路のみで、同相
合成して１つの受信信号を再生する円偏波受信アンテナ
装置が知られている。

【０００６】この円偏波受信アンテナ装置では、マイク
ロストリップ放射素子を高次モードで動作させたり、ヘ
リカル素子の特性を利用したりすることにより、斜め方
向からの円偏波の受信を可能にするとともに、アンテナ
装置全体の薄型化を可能にしている。

【０００７】但し、この場合、各マイクロストリップ放
射素子は、斜め方向に対する利得が小さいため、アンテ
ナ装置全体として大きな利得を確保しようとすると、マ
イクロストリップ放射素子の数を多くしなければなら
ず、アンテナ装置全体が大型化してしまうことから、ア
ンテナ装置全体を小型化したときには、あまり大きな利
得を得ることができない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高さが低い
超薄型のＢＳ移動受信装置を実現するためには、受信ア
ンテナとして平面アンテナを使用し、この平面アンテナ
の方位方向（北方向、東方向を基準とする水平周り方
向）を機械的に回転制御しながら、ＢＳからの電波を受
信する場合、斜め方向（仰角方向）からの電波を高い利
得で受信しなければならない。

【０００９】しかしながら、このような平面アンテナで
使用されているマイクロストリップ放射素子は、本来、
基本モードで動作させたときに、素子面と垂直な方向に
電波を放射するものである。このため、斜め方向からの
電波を捕捉させると、素子の構造的寸法で定められてい
る位相差発生を避けることができないという問題があっ
た。

【００１０】また、放送衛星のように、円偏波の電波が
用いられている場合には、Ｅ面のアンテナ利得と、Ｈ面
のアンテナ利得とが電波の到来する斜めの方向で一致
し、しかもＥ面とＨ面との間に位相のズレが生じてはな
らないという制約が加わるため、実現が非常に困難であ
るという問題があった。

【００１１】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、斜め方向からの円偏波を高い利得
で、しかも高い交差偏波識別度で受信することができ、
これによって極めて薄いアンテナ装置を実現して、乗用
車などにも搭載することができる円偏波受信アンテナ装
置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による円偏波受信アンテナ装置は、請求項１
では、多数のマイクロストリップ放射素子を有するアレ
ーアンテナと、前記全てのマイクロストリップ放射素子
のＶ偏波用給電点から出力されるＶ偏波成分とＨ偏波用
給電点から出力されるＨ偏波成分とを取り込み、これら
Ｖ偏波成分、Ｈ偏波成分の振幅を等しくして各マイクロ
ストリップ放射素子毎に同相合成する手段と、この同相
合成動作で得られた受信信号を指向方向に応じてさらに
同相合成する手段とを備えて、斜め方向から入射する円
偏波を高感度で受信する同相合成装置と、を具備するこ
とを特徴としている。

【００１３】上記構成の請求項１では、同相合成装置に
よって全てのマイクロストリップ放射素子のＶ偏波用給
電点から出力されるＶ偏波成分と各マイクロストリップ
放射素子のＨ偏波用給電点から出力されるＨ偏波成分と
を取り込み、これらＶ偏波成分、Ｈ偏波成分の振幅を等
しくした後、各マイクロストリップ放射素子毎に同相合
成するとともに、この同相合成動作で得られた受信信号
を指向方向に応じてさらに同相合成して、斜め方向から
入射する円偏波を高感度で受信することにより、アクテ
ィブ回路による同相合成回路技術により、斜め方向から
入射する円偏波を高い利得で、しかも高い交差偏波識別
度で受信可能にする。

【００１４】請求項２では、請求項１に記載の円偏波受
信アンテナ装置において、前記アレーアンテナは、該ア
レーアンテナの放射面上に、各マイクロストリップ放射
素子の電波到来方向に近い側の約半分を覆うように帯状
の誘電体導波路を互いに平行に配置し、これらの各誘電
体導波路に直交する方向で、アレーアンテナ面に対し、
斜め方向からの電波に対する受信感度を高くした斜め受
信アレーアンテナであることを特徴としている。

【００１５】上記構成の請求項２では、多数のマイクロ
ストリップ放射素子を有するアレーアンテナの放射面上
に、各マイクロストリップ放射素子の電波到来方向に近
い側の約半分を覆うように帯状の誘電体導波路を互いに
平行に配置し、これらの各誘電体導波路に直交する方向
で、アレーアンテナ面に対し、斜め方向の電波に対する
受信感度を高くした斜め受信アレーアンテナによって斜
め方向から入射する電波を受信し、同相合成装置によっ
て前記斜め受信アレーアンテナを構成する全てのマイク
ロストリップ放射素子のＶ偏波用給電点から出力される
Ｖ偏波成分と前記各マイクロストリップ放射素子のＨ偏
波用給電点から出力されるＨ偏波成分とを取り込み、こ
れらＶ偏波成分、Ｈ偏波成分の振幅を等しくした後、各
マイクロストリップ放射素子毎に同相合成するととも
に、この同相合成動作で得られた受信信号を指向方向に
応じてさらに同相合成して、斜め方向から入射する円偏
波を高感度で受信することにより、誘電体導波路の原理
とアクティブ回路による同相合成回路技術とを併用し、
斜め方向からの円偏波を高い利得で、しかも高い交差偏
波識別度で受信可能にし、これによって極めて薄いアン
テナ装置を実現して、乗用車などにも搭載可能にする。

【００１６】請求項３では、請求項２に記載の円偏波受
信アンテナ装置において、前記斜め受信アレーアンテナ
を構成する誘電体導波路に代えて、各マイクロストリッ
プ放射素子全体を覆う誘電体を配置するとともに、この
誘電体上の各マイクロストリップ放射素子の真上を中心
として、各マイクロストリップ放射素子の１辺の長さの
１／１０程度電波到来方向にずれた位置に、各マイクロ
ストリップ放射素子の大きさと同一、またはほぼ同一の
大きさを持つパラサイト放射素子を配置することを特徴
としている。

【００１７】上記構成の請求項３では、前記斜め受信ア
レーアンテナを構成する誘電体導波路に代えて、各マイ
クロストリップ放射素子全体を覆う誘電体を配置すると
ともに、前記設定位置にパラサイト放射素子を配置する
ことにより、電波の到来方向に対するアレーアンテナの
実効開口長を大きくすることができ、これによって電波
の到来方向に対する利得を向上させている。このため、
上述した請求項と同様に、斜め方向からの円偏波を高い
利得で、しかも高い交差偏波識別度で受信可能にし、こ
れによって極めて薄いアンテナ装置を実現して、乗用車
などにも搭載可能にする。

【００１８】請求項４では、請求項１、２または３に記
載の円偏波受信アンテナ装置において、前記アレーアン
テナまたは斜め受信アレーアンテナを構成する各マイク
ロストリップ放射素子のうち、電波到来方向と直交する
方向に配置された各マイクロストリップ放射素子を単位
アンテナとし、各マイクロストリップ放射素子のＶ偏波
用給電点、Ｈ偏波用給電点を単位アンテナ毎にマイクロ
ストリップ給電線で相互に接続して、前記単位アンテナ
に含まれる各マイクロストリップ放射素子から出力され
るＶ偏波成分、Ｈ偏波成分を前記マイクロストリップ給
電線の合成点Ｖ、Ｈで合成し、前記同相合成装置は、前
記各単位アンテナの合成点Ｖ、Ｈから出力されるＶ偏波
成分、Ｈ偏波成分の振幅を等しくして各単位アンテナ毎
に同相合成するとともに、この同相合成動作で得られた
受信信号を指向方向に応じてさらに同相合成して、斜め
方向から入射する円偏波を高感度で受信することを特徴
としている。

【００１９】上記構成の請求項４では、前記単位アンテ
ナに含まれる各マイクロストリップ放射素子から出力さ
れるＶ偏波成分、Ｈ偏波成分を前記マイクロストリップ
給電線の合成点Ｖ、Ｈで合成し、前記同相合成装置で、
前記各単位アンテナの合成点Ｖ、Ｈから出力されるＶ偏
波成分、Ｈ偏波成分の振幅を等しくした後、各単位アン
テナ毎に同相合成するとともに、この同相合成動作で得
られた受信信号を指向方向に応じてさらに同相合成し
て、斜め方向から入射する円偏波を高感度で受信するこ
とにより、上述した請求項と同様に、斜め方向からの円
偏波を高い利得で、しかも高い交差偏波識別度で受信可
能にし、これによって極めて薄いアンテナ装置を実現し
て、乗用車などにも搭載可能にする。

【００２０】請求項５では、請求項１、２、３、４のい
ずれかに記載の円偏波受信アンテナ装置において、前記
アレーアンテナまたは斜め受信アレーアンテナを構成す
る各マイクロストリップ放射素子は、多層基板の上面、
下面に分けて配置され、必要な放射パターンに応じた形
状にされた２枚の放射素子から構成されることを特徴と
している。

【００２１】上記構成の請求項５でも、上述した請求項
と同様に、斜め方向から入射する円偏波を高い利得で、
しかも高い交差偏波識別度で受信可能にし、これによっ
て極めて薄いアンテナ装置を実現して、乗用車などにも
搭載可能にする。

【００２２】請求項６では、請求項２、３、４、５のい
ずれかに記載の円偏波受信アンテナ装置において、前記
斜め受信アレーアンテナは、各マイクロストリップ放射
素子の上部に比誘電率が異なる複数の誘電体層によって
構成される多層誘電体導波路を配置し、かつこの多層誘
電体導波路によって斜め方向からの到来電波を屈折させ
て、前記各マイクロストリップ放射素子への入射角を法
線方向に近づけるとともに、反射波を少なくするよう
に、前記多層誘電体導波路を構成する各誘電体層の比誘
電率、厚さを設定することを特徴としている。

【００２３】上記構成の請求項６では、斜め受信アレー
アンテナは、各マイクロストリップ放射素子の上部に比
誘電率が異なる複数の誘電体層によって構成される多層
誘電体導波路が配置され、かつ各誘電体層の比誘電率、
及び厚さは、多層誘電体導波路によって斜め方向からの
到来電波を屈折させて前記各マイクロストリップ放射素
子への入射角を法線方向に近づけるとともに、反射波が
少なくなるように設定されている。

【００２４】請求項７では、請求項１、２、３、４、
５、６のいずれかに記載の円偏波受信アンテナ装置にお
いて、前記アレーアンテナまたは斜め受信アレーアンテ
ナを構成する各マイクロストリップ放射素子を電波到来
方向に傾けて、受信感度を大きくしたことを特徴として
いる。

【００２５】上記構成の請求項７でも、上述した請求項
と同様に、誘電体導波路の原理とアクティブ回路による
同相合成回路技術とを併用し、斜め方向からの円偏波を
高い利得で、しかも高い交差偏波識別度で受信可能に
し、これによって極めて薄いアンテナ装置を実現して、
乗用車などにも搭載可能にする。

【００２６】請求項８では、請求項１、２、３、４、
５、６、７のいずれかに記載の円偏波受信アンテナ装置
において、前記アレーアンテナまたは斜め受信アレーア
ンテナを構成する各マイクロストリップ放射素子は、正
方形のマイクロストリップ放射素子または円形のマイク
ロストリップ放射素子によって構成されることを特徴と
している。

【００２７】上記構成の請求項８でも、上述した請求項
と同様に、誘電体導波路の原理とアクティブ回路による
同相合成回路技術とを併用し、斜め方向からの円偏波を
高い利得で、しかも高い交差偏波識別度で受信可能に
し、これによって極めて薄いアンテナ装置を実現して、
乗用車などにも搭載可能にする。

【００２８】

【発明の実施の形態】

《第１の実施形態》図１は本発明による円偏波受信アン
テナ装置の第１の実施形態で使用されるアレーアンテナ
の一例を示す平面図、図２は図１に示すアレーアンテナ
で使用される同相合成装置の一例を示すブロック図であ
る。

【００２９】図１に示すアレーアンテナ１は、板状に形
成される誘電体基板２と、この誘電体基板２の裏面に形
成された導体板により構成されるアース板３と、誘電体
基板２の表面側にエッチング技術などを使用して形成さ
れる、４×４素子のマイクロストリップ放射素子４とを
備えており、各マイクロストリップ放射素子４によって
円偏波を直交する直線偏波として受信し、各マイクロス
トリップ放射素子４に設けられた給電点Ｖ₁₁〜Ｖ₄₄から
Ｖ偏波成分を出力して、同相合成装置５（図２参照）に
供給するとともに、各マイクロストリップ放射素子４に
設けられた給電点Ｈ₁₁〜Ｈ₄₄からＨ偏波成分を出力し
て、同相合成装置５に供給する。

【００３０】同相合成装置５は、図２に示す如く各マイ
クロストリップ放射素子４の給電点Ｖ₁₁〜Ｖ₄₄から出力
されるＶ偏波成分と、各マイクロストリップ放射素子４
の給電点Ｈ₁₁〜Ｈ₄₄から出力されるＨ偏波成分とを取り
込んで、低雑音増幅した後、これらＶ偏波成分、Ｈ偏波
成分のいずれか一方の位相を約９０度移相して同相にし
た後、振幅を等しくして各々、同相合成することによ
り、主に軸比の改善を行なう１６個の同相合成回路６
と、各同相合成回路６によって同相合成されたＶＨ合成
信号のうち、縦方向に配置された４つのマイクロストリ
ップ放射素子４を各々、同相合成することにより、主に
ビーム指向性の制御を行なう４つの同相合成回路７と、
これらの各同相合成回路７によって同相合成されたＶＨ
合成信号を同相合成して、主にビーム指向性の制御を行
なう１つの同相合成回路８とを備えている。また、１６
個の同相合成回路６によって第１段階の同相合成部１０
が構成され、４つの同相合成回路７によって第２段階の
同相合成部１１が構成され、同相合成回路８によって第
３段階の同相合成部１２が構成されている。

【００３１】そして、この同相合成装置５では、アレー
アンテナ１を構成する各マイクロストリップ放射素子４
の給電点Ｖ₁₁〜Ｖ₄₄から出力されるＶ偏波成分と、各マ
イクロストリップ放射素子４の給電点Ｈ₁₁〜Ｈ₄₄から出
力されるＨ偏波成分とを取り込んで、１６個の同相合成
回路６によって構成される第１段階の同相合成部１０
で、低雑音増幅した後、これらＶ偏波成分、Ｈ偏波成分
のいずれか一方の位相を移相してこれらを同相にすると
ともに、振幅を等しくして同相合成し、１６個のＶＨ合
成信号を生成する。次いで、４つの同相合成回路７によ
って構成される第２段階の同相合成部１１で、第１段階
の同相合成部１０から出力される１６個のＶＨ合成信号
を縦方向毎に同相合成してビームの指向方向を制御した
後、同相合成回路８によって構成される第３段階の同相
合成部１２で、第２段階の同相合成部１１から出力され
る４つのＶＨ合成信号を同相合成して、ビームの指向方
向を制御し、斜め方向から到来する電波の受信信号を生
成する。

【００３２】この場合、各同相合成回路６〜８は、文献
１（高野好一 他、“衛星放送移動受信装置”テレビジ
ョン学会誌、Ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．９，ｐｐ．１１３３
−１１４０（１９９４））に記載されているＰＬＬ方式
の同相合成回路などを用いて同相合成を行なう。

【００３３】このようにこの第１の実施形態では、アレ
ーアンテナ１を構成する各マイクロストリップ放射素子
４の給電点Ｖ₁₁〜Ｖ₄₄から出力されるＶ偏波成分と、各
マイクロストリップ放射素子４の給電点Ｈ₁₁〜Ｈ₄₄から
出力されるＨ偏波成分とを取り込み、第１段階の同相合
成部１０によって、低雑音増幅した後、これらＶ偏波成
分、Ｈ偏波成分のいずれか一方の位相を移相してこれら
を同相にするとともに、振幅を等しくして同相合成した
後、第２段階の同相合成部１１によって、第１段階の同
相合成部１０から出力される１６個のＶＨ合成信号を縦
方向毎に同相合成してビームの指向方向を制御し、さら
に第３段階の同相合成部１２によって、第２段階の同相
合成部１１から出力される４つのＶＨ合成信号を同相合
成して、ビームの指向方向を制御して、１つの受信信号
を生成するようにしたので、斜め方向からの電波に対す
る受信効率を高めることができ、これによって乗用車な
どに搭載される移動体衛星放送受信装置の高さを大幅に
低くすることができる。

【００３４】また、この第１の実施形態では、直交する
２つの直線偏波の組み合わせで円偏波を受信するアレー
アンテナ１を使用し、このアレーアンテナ１で得られた
各Ｖ偏波成分と各Ｈ偏波成分とを低雑音増幅した後、振
幅を等しくしてアクティブ回路による同相合成を行なう
方式であることから、等振幅同相合成により逆旋偏波成
分をキャンセルすることでき、これによって等価的に偏
波識別度を良好な状態にすることができるとともに、パ
ッシブ回路の円偏波アンテナで問題になっていた軸比特
性の制約を無くすことができる。

【００３５】《第２の実施形態》図３は本発明の第２の
実施形態を示しており、上述した第１の実施形態の円偏
波受信アンテナ装置で使用されるアレーアンテナ１の利
得を向上させる構成例を示す平面図である。図４は図３
に示すアレーアンテナ１の断面図である。なお、これら
の図においては、給電系が省略され、図１、図２の各部
に示す部分と同じ部分に、同じ符号が付されている。こ
れらの図を参照しながら、上述した第１の実施形態で使
用されるアレーアンテナ１の利得を向上させる機構につ
いて説明する。

【００３６】各図に示すアレーアンテナ１は、図１に示
すアレーアンテナ１に設けられている各マイクロストリ
ップ放射素子４に対し、縦方向に配置された各マイクロ
ストリップ放射素子４毎に、その表面の電波の到来方向
側、すなわち各マイクロストリップ放射素子４に対し、
電波の到来方向に近い図３、図４における左側部分の表
面に各マイクロストリップ放射素子４の１辺の長さの約
半分の幅を持つ帯状の誘電体１３を密着配置させたもの
であり、請求項２の斜め受信アレーアンテナを構成して
おり、これらの各誘電体１３によって斜め方向からの電
波を受信する際の受信利得を向上させている。

【００３７】次に、図５〜図７を参照しながら、これら
の各誘電体１３を装荷した第２の実施形態の効果につい
て、詳細に説明する。

【００３８】図５は誘電体１３を装荷したときの効果を
説明するための図であり、以下の説明では、この図５に
示す如くアレーアンテナ１が水平に置かれた状態で、電
波を受信するものとする。

【００３９】そして、各マイクロストリップ放射素子４
上に密着配置される誘電体１３の比誘電率をε_r 、厚さ
をｔとし、各マイクロストリップ放射素子４の左端を
Ｐ、右端をＱ、その中間点をＯとし、誘電体１３が辺Ｐ
Ｏ上に装荷され、電波が仰角αで左上から到来するもの
と仮定する。さらに、辺ＰＯ、ＯＱの中間点を各々、
Ｂ、Ｄとし、Ｂ点へ到達する電波が誘電体１３へ入射す
る点（入射点）をＡ、同様にＤ点へ到達する電波のＡ点
に相当する空間上の点をＣとすると、厚さｔの誘電体１
３のＡＢ間（路長；ｄ₁ ）の位相差φ_e は、

【数１】 φ_e ＝ｋ_e ・ｄ₁ …（１） 但し、ｋ_e ：ｋ_e ＝√ε_r ×３６０／λ₀ λ₀ ：自由空間波長 となり、同様に、ＣＤ間（路長ｄ₂ ）の位相差φ₀ は、 φ₀ ＝ｋ・ｄ₂ …（２） 但し、ｋ：ｋ＝３６０／λ₀ λ₀ ：自由空間波長 となる。

【００４０】この場合、路長ｄ₁ は、空気層１４と、誘
電体１３との境界で生じた屈折により、曲げられた電波
経路長であり、

【数２】 ｄ₁ ＝ｔ／ｃｏｓθ_t …（３） 但し、θ_t ：θ_t ＝ｓｉｎ^-1（√ε_r ^-1・ｓｉｎθ_i ） となる。これに対し、路長ｄ₂ は、 ｄ₂ ＝ｔ／ｃｏｓθ_i …（４） となる。

【００４１】そして、これら路長ｄ₁ 、ｄ₂ 間を通過す
る電波間の位相差ΔΦは、 ΔΦ＝φ_e −φ₀ …（５） となる。

【００４２】これら（１）式〜（５）式に対して、１２
ＧＨｚ帯での具体的な数値として、 λ₀ ＝２５．３２ｍｍ（周波数１１．８５ＧＨｚの電波） α＝３８度 （東京におけるＢＳの仰角） ε_r ＝１０ （セラミック系誘電体の代表的な比誘電率） を当てはめると、１２ＧＨｚ帯における位相差ΔΦ_12G
は、 ΔΦ_12G ＝２３．６３・ｔ …（６） となる。

【００４３】図６はマイクロストリップ放射素子１の一
辺の両端間に生じる位相差を説明するための図であり、
この図６に示す如く斜め方向から到来すた電波に対する
点Ｐと、点Ｑとの間に生じる位相差を計算すると、次に
述べるようになる。

【００４４】まず、図６に示す如くアレーアンテナ１が
水平に置かれた状態で、電波を受信するものとし、各マ
イクロストリップ放射素子４の左端をＰ、右端をＱ、そ
の中間点をＯとし、さらに、辺ＰＯ、ＯＱの中間点を各
々、Ｍ、Ｎとすると、ＰＱ間へ到達する電波の位相差φ
d は、入射する電波のＰＱ間の路長差ｌ、 ｌ＝ｍ・ｃｏｓα …（７） 但し、ｍ：マイクロストリップ放射素子４の１辺の長さ
ＰＱ により計算することができ、次式に示す値になる。

【００４５】 φ_d ＝３６０・ｌ／λ₀ （度） …（８） これら（７）式、（８）式に対して、１２ＧＨｚ帯での
具体的な数値として、ｍ≒９ｍｍ、仰角α＝３８度を当
てはめてみると、位相差φ_d は、 φ_d ≒１０１度 となる。

【００４６】図７は図５、図６の関係を基に、誘電体１
３を装荷したときの効果を説明するベクトル図である。

【００４７】この図７では、Ｘはベクトルの起点、Ｐ、
Ｍ、Ｏ、Ｎ、Ｑは、図５の点Ｐ、点Ｍ、点Ｏ、点Ｎ、点
Ｑのベクトル方向を表わしている。そして、図６で、Ｐ
Ｍ＝ＭＯ＝ＯＮ＝ＮＱであり、点Ｐと、点Ｑとの位相差
がφ_d であることから、マイクロストリップ放射素子４
上に到来する電波の位相推移は、ベクトル図に示すよう
にＰとＱとの間に分布している。

【００４８】そして、マイクロストリップ放射素子４の
辺ＰＯ上に、図５に示す如く誘電体１３を装荷し、この
誘電体１３の厚さｔをφ_d ／２にすると、点Ｐから点Ｏ
までの範囲で、マイクロストリップ放射素子４上に到来
する電波の位相推移が扇形ＰＸＯを扇形ＯＸＱに重ねた
ときと等価になることから、扇形ＰＸＱを単独で位相合
成した場合より、大幅に利得を向上させることができ
る。

【００４９】１２ＧＨｚ帯での値を使用して、具体的に
計算してみると、 ΔΦ＝φ_d ／２ ＝５０．５度 となり、誘電体１３の厚さｔを２．２ｍｍにしたとき、
最大の利得を確保することができる。

【００５０】このようにこの第２の実施形態では、第１
の実施形態と同様の効果に加え、各マイクロストリップ
放射素子４上に誘電体１３を装荷し、斜め方向から到来
する電波に対する各マイクロストリップ放射素子４の利
得を向上させているので、マイクロストリップ放射素子
４の素子数を少なくしつつ、所要の利得を確保すること
ができ、これによってアレーアンテナ１の小型化を図る
ことができる。

【００５１】《第３の実施形態》図８は本発明の第３の
実施形態を示しており、上述した第１の実施形態の円偏
波受信アンテナ装置で使用されるアレーアンテナ１の利
得を向上させる構成の他の例を示す平面図、図９は図８
に示すアレーアンテナ１の断面図である。これらの図を
参照しながら、上述した第１の実施形態で使用されるア
レーアンテナ１の利得を向上させる他の例について説明
する。なお、これらの図においても、給電系が省略さ
れ、図１、図２の各部に示す部分と同じ部分に、同じ符
号が付されている。

【００５２】これらの図に示すアレーアンテナ１は、図
１に示すアレーアンテナ１に設けられている各マイクロ
ストリップ放射素子４の上部側に、板状の誘電体層１６
を設けるとともに、この誘電体層１６の表面上の各マイ
クロストリップ放射素子４と対応する位置、すなわち各
マイクロストリップ放射素子４の真上から、電波の到来
方向（図８、図９において左側方向）に所定距離（図中
では、２ｍｍ）ずれた位置に、各マイクロストリップ放
射素子４とほぼ同じ大きさを持つ方形状のパラサイト素
子（無給電パッチ）１７を各マイクロストリップ放射素
子４と並行に配置することにより、等位相面をシフトさ
せ、電波の到来方向に対する指向性を高くしている。

【００５３】この場合、アレーアンテナ１によって受信
される電波が１２ＧＨｚ帯であれば、図８、図９に示す
ように、各マイクロストリップ放射素子４に対し、対応
する各パラサイト素子１７を電波到来方向に２ｍｍずら
すことにより、電波の到来方向に対するアレーアンテナ
１の実効開口長を大きくすることができ、これによって
電波の到来方向に対する利得を向上させることができ
る。

【００５４】このようにしても、上述した第１、第２の
実施形態と同様の効果を奏するとともに、各マイクロス
トリップ放射素子４上に誘電体層１６を介在させた状態
で、パラサイト素子１７を装荷し、斜め方向から到来す
る電波に対する各マイクロストリップ放射素子４の利得
を向上させているので、マイクロストリップ放射素子４
の素子数を少なくしながら、所要の利得を確保すること
ができ、これによってアレーアンテナ１の小型化を図る
ことができる。

【００５５】《第４の実施形態》図１０は本発明による
円偏波受信アンテナ装置の第４の実施形態で使用される
アレーアンテナの一例を示す平面図、図１１は図１０に
示すアレーアンテナで使用される同相合成装置の一例を
示すブロック図である。

【００５６】図１０に示すアレーアンテナ２１は、板状
に形成される誘電体基板２２と、この誘電体基板２２の
裏面に形成された導体板などによって構成されるアース
板２３と、誘電体基板２２の表面側に配置され、１×４
素子のマイクロストリップ放射素子２４によって構成さ
れる第１アレーアンテナ群２５ａ〜第４アレーアンテナ
群２５ｄと、これら第１アレーアンテナ群２５ａ〜第４
アレーアンテナ群２５ｄ毎に、電波の到来方向側にずら
して設けられる帯状の誘電体２６ａ〜２６ｄとを備えて
おり、左側から到来した電波を各誘電体２６ａ〜２６ｄ
によって第１アレーアンテナ群２５ａ〜第４アレーアン
テナ群２５ｄを構成する各マイクロストリップ放射素子
２４に誘導しながら、これらの各マイクロストリップ放
射素子２４によって直交する直線偏波としてこれを受信
して、Ｖ偏波成分と、Ｈ偏波成分とを生成し、これらを
同相合成装置２８（図１１参照）に供給する。

【００５７】この際、このアレーアンテナ２１では、第
１アレーアンテナ群２５ａを構成する各マイクロストリ
ップ放射素子２４の各給電点Ｖ₁₁〜Ｖ₁₄から出力される
Ｖ偏波成分をマイクロストリップ給電線２９ａの合成点
Ｖ₁ で合成した後、同相合成装置２８に供給するととも
に、給電点Ｈ₁₁〜Ｈ₁₄から出力されるＨ偏波成分をマイ
クロストリップ給電線３０ａの合成点Ｈ₁ で合成した
後、同相合成装置２８に供給し、また第２アレーアンテ
ナ群２５ｂを構成するマイクロストリップ放射素子２４
の各給電点Ｖ₂₁〜Ｖ₂₄から出力されるＶ偏波成分をマイ
クロストリップ給電線２９ｂの合成点Ｖ₂ で合成した
後、同相合成装置２８に供給するとともに、給電点Ｈ₂₁
〜Ｈ₂₄から出力されるＨ偏波成分をマイクロストリップ
給電線３０ｂの合成点Ｈ₂ で合成した後、同相合成装置
２８に供給する。

【００５８】さらに、第３アレーアンテナ群２５ｃを構
成するマイクロストリップ放射素子２４の各給電点Ｖ₃₁
〜Ｖ₃₄から出力されるＶ偏波成分をマイクロストリップ
給電線２９ｃの合成点Ｖ₃ で合成した後、同相合成装置
２８に供給するとともに、給電点Ｈ₃₁〜Ｈ₃₄から出力さ
れるＨ偏波成分をマイクロストリップ給電線３０ｃの合
成点Ｈ₃ で合成した後、同相合成装置２８に供給し、ま
た第４アレーアンテナ群２５ｄを構成するマイクロスト
リップ放射素子２４の各給電点Ｖ₄₁〜Ｖ₄₄から出力され
るＶ偏波成分をマイクロストリップ給電線２９ｄの合成
点Ｖ₄ で合成した後、同相合成装置２８に供給するとと
もに、給電点Ｈ₄₁〜Ｈ₄₄から出力されるＨ偏波成分をマ
イクロストリップ給電線３０ｄの合成点Ｈ₄ で合成した
後、同相合成装置２８に供給する。

【００５９】同相合成装置２８は、図１１に示す如く第
１アレーアンテナ群２５ａの合成点Ｖ₁ 、Ｈ₁ から出力
されるＶ偏波成分とＨ偏波成分とを取り込んで、低雑音
増幅した後、これらＶ偏波成分、Ｈ偏波成分のいずれか
一方の位相を約９０度移相して同相にした後、振幅を等
しくして各々、同相合成することにより、主に軸比の改
善を行なう同相合成回路３１ａと、第２アレーアンテナ
群２５ｂの合成点Ｖ₂、Ｈ₂ から出力されるＶ偏波成分
とＨ偏波成分とを取り込んで、低雑音増幅した後、これ
らＶ偏波成分、Ｈ偏波成分のいずれか一方の位相を約９
０度移相して同相にした後、振幅を等しくして各々、同
相合成することにより、主に軸比の改善を行なう同相合
成回路３１ｂと、第３アレーアンテナ群２５ｃの合成点
Ｖ₃ 、Ｈ₃ から出力されるＶ偏波成分とＨ偏波成分とを
取り込んで、低雑音増幅した後、これらＶ偏波成分、Ｈ
偏波成分のいずれか一方の位相を約９０度移相して同相
にした後、振幅を等しくして各々、同相合成することに
より、主に軸比の改善を行なう同相合成回路３１ｃとを
備えている。

【００６０】さらに、同相合成装置２８は、第４アレー
アンテナ群２５ｄの合成点Ｖ₄ 、Ｈ₄ から出力されるＶ
偏波成分とＨ偏波成分とを取り込んで、低雑音増幅した
後、これらＶ偏波成分、Ｈ偏波成分のいずれか一方の位
相を約９０度移相して同相にした後、振幅を等しくして
各々、同相合成することにより、主に軸比の改善を行な
う同相合成回路３１ｄと、これらの各同相合成回路３１
ａ〜３１ｄから出力されるＶＨ合成信号を取り込み、同
相合成することにより、主にビーム指向性の制御を行な
う同相合成回路４０とを備えている。４個の同相合成回
路３１ａ〜３１ｄによって第１段階の同相合成部４１が
構成され、同相合成回路４０によって第２段階の同相合
成部４２が構成されている。

【００６１】そして、この同相合成装置２８では、アレ
ーアンテナ２１を構成する第１アレーアンテナ群２５ａ
〜第４アレーアンテナ群２５ｄの各合成点Ｖ₁ 〜Ｖ₄ か
ら出力されるＶ偏波成分と、第１アレーアンテナ群２５
ａ〜第４アレーアンテナ群２５ｄの各合成点Ｈ₁ 〜Ｈ₄
から出力されるＨ偏波成分とを取り込み、４個の同相合
成回路３１ａ〜３１ｄによって構成される第１段階の同
相合成部４１で、低雑音増幅した後、これらＶ偏波成
分、Ｈ偏波成分のいずれか一方の位相を移相して同相に
するとともに、振幅を等しくした後、同相合成して、４
個のＶＨ合成信号を生成し、さらに１つの同相合成回路
４０によって構成される第２段階の同相合成部４２で、
第１段階の同相合成部４１から出力される４つのＶＨ合
成信号を同相合成して、１つの受信信号を生成する。

【００６２】このようにこの第４の実施形態では、アレ
ーアンテナ２１を構成する第１アレーアンテナ群２５ａ
〜第４アレーアンテナ群２５ｄの各合成点Ｖ₁ 〜Ｖ₄ か
ら出力されるＶ偏波成分と、第１アレーアンテナ群２５
ａ〜第４アレーアンテナ群２５ｄの各合成点Ｈ₁ 〜Ｈ₄
から出力されるＨ偏波成分とを取り込み、４個の同相合
成回路３１ａ〜３１ｄによって構成される第１段階の同
相合成部４１で、低雑音増幅した後、これらＶ偏波成
分、Ｈ偏波成分のいずれか一方の位相を移相して同相に
するとともに、振幅を等しくして同相合成し、さらに１
つの同相合成回路４０によって構成される第２段階の同
相合成部４２で、第１段階の同相合成部４１から出力さ
れる４つのＶＨ合成信号を同相合成して、１つの受信信
号を生成するようにしたので、斜め入射の電波に対する
受信効率を高めることができ、これによって乗用車など
に搭載される移動体衛星放送受信装置の高さを大幅に低
くすることができる。

【００６３】また、この第４の実施形態では、直交する
２つの直線偏波の組み合わせで円偏波を受信するアレー
アンテナ２１を使用し、このアレーアンテナ２１で得ら
れた各Ｖ偏波成分と各Ｈ偏波成分とを低雑音増幅した
後、アクティブ回路による同相合成を行なう方式である
ことから、等振幅同相合成により逆旋偏波成分をキャン
セルすることでき、これによって等価的に偏波識別度を
良好な状態にすることができ、パッシブ回路の円偏波ア
ンテナで問題になっていた軸比特性の制約を無くすこと
ができる。

【００６４】さらに、この第４の実施形態では、各マイ
クロストリップ放射素子２４上に誘電体２６ａ〜２６ｄ
を装荷し、斜め方向から到来する電波に対する各マイク
ロストリップ放射素子２４の利得を向上させているの
で、マイクロストリップ放射素子２４の素子数を少なく
しながら、所要の利得を確保することができ、これによ
ってアレーアンテナ２１の小型化を図ることができる。

【００６５】なお、この第４の実施形態では、各マイク
ロストリップ放射素子２４上に帯状の誘電体２６ａ〜２
６ｄを配置して、各マイクロストリップ放射素子２４の
指向方向を電波到来方向に向けているが、図８、図９に
示すようなパラサイト素子１７を使用して、各マイクロ
ストリップ放射素子２４の指向方向を電波到来方向に向
けるようにしても、同様な効果を得ることができる。

【００６６】《第５の実施形態》また、上述した各実施
形態では、１枚の方形パッチを使用してマイクロストリ
ップ放射素子４、２４を構成しているが、図１２の平面
図、図１３の断面図に示す如く裏面にアース板４８が設
けられた多層基板４５を用いて、Ｖ偏波用のマイクロス
トリップ放射素子４６と、Ｈ偏波用のマイクロストリッ
プ放射素子４７とを積層し、これを１つのマイクロスト
リップ放射素子４、２４として使用するようにしたアレ
ーアンテナ１、２１を用いるようにしても良い。

【００６７】この場合、多層基板４５を構成する各誘電
体層４９、５０の比誘電率を約２、これらの各誘電体４
９、５０の厚さを０．８ｍｍとすると、１２ＧＨｚ帯で
は、図１２、図１３に示す寸法諸元となる。

【００６８】そして、Ｖ偏波用のマイクロストリップ放
射素子４６と、Ｈ偏波用のマイクロストリップ放射素子
４７とを各々、１点給電にしているため、Ｖ偏波と、Ｈ
偏波との分離度を向上させることができるとともに、各
偏波に合わせた寸法で放射特性を決めることができ、こ
れによって放射特性を決める際の自由度を高めることが
できる。

【００６９】次に、図１４に示すグラフを参照しなが
ら、図１２、図１３に示すアレーアンテナ１、２１を構
成するＶ偏波用のマイクロストリップ放射素子４６、Ｈ
偏波用のマイクロストリップ放射素子４７の寸法につい
て、詳細に説明する。

【００７０】まず、図１４に示すグラフから明らかなよ
うに、一辺の長さをａ、他辺の長さをｂとし、これら
ａ、ｂをａ＝ｂとした方形のマイクロストリップ放射素
子５１では、Ｅ面の放射パターンと、Ｈ面の放射パター
ンがずれてしまう。

【００７１】これに対し、一辺の長さをａとし、他辺の
長さｂをｂ＝２・ａとしたマイクロストリップ放射素子
５２では、方形のマイクロストリップ放射素子５１に比
べて、Ｈ面の放射パターンと、Ｅ面の放射パターンとを
ほぼ等しくすることができる。

【００７２】これによって、このようなマイクロストリ
ップ放射素子５２を使用してＶ偏波用のマイクロストリ
ップ放射素子４６などを構成すれば、ＢＳ受信での離軸
角が５０度付近になっても、Ｅ面の利得と、Ｈ面の利得
との差（利得差）を僅かにすることができる。この結
果、逆旋偏波をキャンセルするために等振幅にした後、
同相合成を行なう際、方形のマイクロストリップ放射素
子５１を使用する場合には、アンテナ利得差が入力信号
のＣ／Ｎの差になり、その分だけ、合成後のＣ／Ｎが低
下するが、このマイクロストリップ放射素子５２のよう
に、Ｅ面の利得と、Ｈ面の利得との差（利得差）が僅か
であるときには、このような問題が生じないようにする
ことができる。

【００７３】なお、１２ＧＨｚ帯では、方形のマイクロ
ストリップ放射素子５１の寸法が、ａ＝ｂ＝０．３６λ
₀ （但し、λ₀ は自由空間長）であることから、マイク
ロストリップ放射素子５２の寸法を、短辺ａ＝４．５ｍ
ｍ、長辺ｂ＝９ｍｍにする。

【００７４】《第６の実施形態》さらに、上述した各実
施形態では、マイクロストリップ放射素子４、２４の上
部側に帯状の誘電体１３、２６ａ〜２６ｄを配置する方
法やパラサイト素子１７を配置する方法で、斜め方向か
ら到来する電波をマイクロストリップ放射素子４、２４
に誘導するようにしているが、図１５に示す如く、比誘
電率が異なる第１誘電体層５５、第２誘電体層５６、第
３誘電体層５７を積層した多層誘電体５８をマイクロス
トリップ放射素子４、２４上に積層し、斜め方向から入
射する電波の反射を少なくしながら、この電波をマイク
ロストリップ放射素子４、２４に誘導するようにしても
良い。

【００７５】この場合、アレーアンテナ１、２１を構成
する各マイクロストリップ放射素子４、２４上に積層さ
れる第１誘電体層５５〜第３誘電体層５７の比誘電率ε
₁ 〜ε₃ を、空間に近い方からマイクロストリップ放射
素子４、２４に近くなる程、高くなるように、ε₁ ＜ε
₂ ＜ε₃ と設定する。、これにより電波を屈折させてマ
イクロストリップ放射素子４、２４への入射角をマイク
ロストリップ放射素子４、２４の法線方向（垂直軸方
向）に近づけるとともに、ＢＳ受信での仰角中央値とな
るα＝３８度（仰角範囲を稚内の２９度から鹿児島の４
７度とする場合）で、反射が少なくなるように、これら
第１誘電体層５５〜第３誘電体層５７の厚さｔ₁ 〜ｔ₃
を設定する。

【００７６】この際、電波が入射角θ_i1＝５２度（但
し、５２度＝９０度−３８度）で最上部にある第１誘電
体層５５に入射したとき、第１誘電体層５５〜第３誘電
体層５５７の境界となる点Ａ、点Ｂ、点Ｃでその都度、
屈折させて電波の入射角θ_i2、θ_i3が除々に浅くしなが
ら、マイクロストリップ放射素子４、２４に到達させ、
さらに第１誘電体層５５〜第３誘電体層５７間で生じる
反射波成分間の干渉が逆相となる位相条件を満足させる
ために、第１誘電体層５５〜第３誘電体層５７の比誘電
率ε₁ 〜ε₃ の値として、間に挟まれる誘電体層の比誘
電率を、上下にある誘電体層の比誘電率の幾何平均値に
して、インピーダンス整合変成（振幅条件）を行わせ、
さらに第１誘電体層５５〜第３誘電体層５７の厚さｔ₁
〜ｔ₃ を、第１誘電体層５５〜第３誘電体層５７間で生
じる反射波成分間の干渉が逆相となる位相条件を満たす
厚さにすることにより、反射波を最小にする。

【００７７】次に、図１６を参照しながら、このような
条件を満たす第１誘電体層５５〜第３誘電体層５７の比
誘電率ε₁ 〜ε₃ と、厚さｔ₁ 〜ｔ₃ との関係について
説明する。

【００７８】今、簡単なモデルとして、比誘電率が相互
に異なり、多重反射しない３つの媒質間の干渉について
考える。そして、このモデルにおいて、第１媒質（空気
層）から第２媒質（最上部にある第１誘電体層５５）に
入射角θi で入射する電波として、Ｉ₁ 、Ｉ₂ を考える
と、これら電波Ｉ₁ 、Ｉ₂ の一部が反射波として、点Ａ
から点Ｏ₁ へ向かう成分と、点Ｂから点Ｏ₂ へ向かう成
分とが発生する。

【００７９】このとき、電波Ｉ₁ 、Ｉ₂ の同相面が線分
ＡＦとなり、点Ｏ₁ 、Ｏ₂ に向かう反射波の同相面が線
分ＧＢとなり、反射によってこれらの位相関係が変化し
ないことから、これらの成分に干渉が発生しない。

【００８０】一方、電波Ｉ₁ の一部が点Ａから第２媒質
に入射する屈折波となり第２、第３媒質間の境界になっ
ている点Ｃで反射し、点Ｂを経て点Ｏ₂ へ出ることか
ら、この反射波が点Ｂで反射して点Ｏ₂ へ出る電波Ｉ₂
の反射波と干渉し、これら２つの反射波の位相関係によ
り反射波の強さが変化する。

【００８１】これにより、これらの各反射波の位相関係
が逆相となるように、第２媒質の厚さｄを決めれば、点
Ｂから点Ｏ₂ への反射波を最小にすることができる。

【００８２】この際、電波Ｉ₁ 、Ｉ₂ の同相面が線分Ｆ
Ａとなり、第２媒質の屈折波の同相面が線分ＥＢとなる
ため、線分ＥＣと、線分ＣＢとの和が線分ＥＤの長さと
等しくなり、これが相互に干渉する２波間の路長差ΔＬ
となる。

【００８３】したがって、路長差ΔＬ、位相量ΔΦは、

【数３】 ΔＬ＝２ｄ・ｃｏｓ（θ_t ） …（９） ΔΦ＝ｎ₁ ・ΔＬ …（１０） 但し、ｎ₁ ：屈折率を示す値であり、ｎ₁ ＝√（ε₂ ／
ε₁ ）となり、第２媒質の厚さｄを、ΔΦ＝π、すなわ
ち２分の１波長となる厚みにすれば、逆相条件を満たす
ことができる。

【００８４】これにより、 ｄ＝（λ／４ｎ₁ ）／ｃｏｓ（θ_t ） …（１１） θt ＝ｓｉｎ^-1（ｎ₁ ^-1・ｓｉｎ（θ_i ））…（１２） 但し、λ：第１媒質での波長 が逆相条件となる。

【００８５】多層誘電体４５を構成する第１誘電体層５
５〜第３誘電体層５７間における各層での反射波につい
ても同様になる。

【００８６】この結果、図１５の具体例では、第１誘電
体層５５〜第３誘電体層５７間における各層間の屈折率
の値を２^1/2 にするとき、これら第１誘電体層５５〜第
３誘電体層５７の比誘電率、厚さを、 第１誘電体層５５ 比誘電率ε₁ ＝２ 厚さｔ₁ ≒５．４ｍｍ 第２誘電体層５６ 比誘電率ε₂ ＝４ 厚さｔ₂ ≒３．４ｍｍ 第３誘電体層５７ 比誘電率ε₃ ＝８ 厚さｔ₃ ≒２．３ｍｍ にすれば、逆相条件を満たし、反射波を最小にしなが
ら、マイクロストリップ放射素子４、２４への入射角を
５２度よりはるかに小さい約１６度にすることができ、
これによって受信効率を向上させることができる。

【００８７】《第７の実施形態》図１７は本発明による
円偏波受信アンテナ装置を構成するアレーアンテナを用
いたアンテナ装置の一例を示す斜視図、図１８は図１７
に示すアンテナ装置の一部拡大側面図である。

【００８８】これらの図に示すアンテナ装置６１は、長
板状に形成されるアンテナ基台６２と、アンテナ基台６
２上に並べて配置される複数のアレーアンテナ６３と、
これらの各アレーアンテナ６３を電波の到来方向に傾斜
させた状態でアンテナ基台６２に固定する複数の支持部
材６７とを備えており、アンテナ基台６２の長手方向の
軸を電波到来方向に向けることにより、各アレーアンテ
ナ６３によって電波を受信し、これによって得られたＶ
偏波成分と、Ｈ偏波成分とを同相合成装置に供給し、受
信信号を生成させる。

【００８９】この場合、各アレーアンテナ６３は、長板
状に形成される誘電体基板６４と、この誘電体基板６４
の裏面に形成されるアース板６５と、上述したマイクロ
ストリップ放射素子４、２４と同様な構造で、高さ方向
に１素子、横方向に４素子を配置され、誘電体基板６４
の表面に形成される１×４個のマイクロストリップ放射
素子６６とを備えている。

【００９０】この場合、各アレーアンテナ６３の傾き角
度を小さくするため、各マイクロストリップ放射素子６
６上に、必要に応じて上述した誘電体１３、２６ａ〜２
６ｄ、多層誘電体５８、パラサイト素子１７が装荷され
る。

【００９１】これにより、マイクロストリップ放射素子
６６の各辺の長さを９ｍｍにした１２ＧＨｚ帯用でも、
アレーアンテナ６３の高さを１ｃｍにすることができ、
これによってアンテナ装置６１全体の高さを低く抑える
ことができる。

【００９２】《第８の実施形態》また、上述した各実施
形態では、各マイクロストリップ放射素子４、２４とし
て、方形のものを使用しているが、図１９に示す如く直
交方向に給電点Ｖ₁₁と、給電点Ｈ₁₁とを設けた円形のマ
イクロストリップ放射素子７０を使用するようにして
も、上述した各実施形態と同様な効果を得ることができ
る。

【００９３】この場合、円形のマイクロストリップ放射
素子７０については、文献２（文献２：最新平面アンテ
ナ技術；羽石 操、（株）総合技術センター、平成５年
３月２５日発行）などに記載されている円形放射素子の
設計手法など、確立されている技術を用いて、マイクロ
ストリップ放射素子の設計を行なう。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように各請求項記載の発明
によれば、斜め入射の電波に対する受信効率を高めるこ
とができ、これによって乗用車などに搭載される移動体
衛星放送受信装置の高さを大幅に低くすることができ
る。

【００９５】また、直交する直線偏波の組み合わせで円
偏波を受信するアレーアンテナを使用し、各受信信号を
低雑音増幅した後、アクティブ回路による同相合成を行
なう方式であることから、等振幅同相合成により、逆旋
偏波成分をキャンセルすることができ、これによって等
価的に偏波識別度の良好な状態を実現させるることがで
きるとともに、パッシブ回路の円偏波素子アンテナで問
題になっていた軸比特性の制約を無くすことができる。

【００９６】さらに、誘電体を装荷した際には、斜め方
向入射の電波に対する利得を改善することができ、これ
によって少ない素子数のアンテナで所要の利得を確保す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による円偏波受信アンテナ装置の第１の
実施形態で使用されるアレーアンテナの一例を示す平面
図である。

【図２】図１に示す円偏波受信アンテナ装置の第１の実
施形態で使用される同相合成装置の一例を示すブロック
図である。

【図３】本発明による円偏波受信アンテナ装置の第２の
実施形態で使用されるアレーアンテナの一例を示す平面
図である。

【図４】図３に示すアレーアンテナの断面図である。

【図５】図３、図４に示すアレーアンテナにおいて誘電
体を装荷したときの効果を説明するための図である。

【図６】図３、図４に示すアレーアンテナにおいて誘電
体を装荷していないときにおける、マイクロストリップ
放射素子の一辺の両端間に生じる位相差を説明するため
の図である。

【図７】図５、図６の関係を基に、誘電体を装荷したと
きの効果を説明するベクトル図である。

【図８】本発明による円偏波受信アンテナ装置の第３の
実施形態で使用されるアレーアンテナの一例を示す平面
図である。

【図９】図８に示すアレーアンテナの断面図である。

【図１０】本発明による円偏波受信アンテナ装置の第４
の実施形態で使用されるアレーアンテナの一例を示す平
面図である。

【図１１】図１０に示す円偏波受信アンテナ装置の第４
の実施形態で使用される同相合成装置の一例を示すブロ
ック図である。

【図１２】本発明による円偏波受信アンテナ装置の第５
の実施形態で使用されるパラサイト素子を使用したマイ
クロストリップ放射素子の一例を示す平面図である。

【図１３】図１２に示すパラサイト素子を使用したマイ
クロストリップ放射素子によって構成されるアレーアン
テナの断面図である。

【図１４】図１２、図１３に示すアレーアンテナを構成
するＶ偏波用のマイクロストリップ放射素子、Ｈ偏波用
のマイクロストリップ放射素子の寸法を説明するための
グラフである。

【図１５】本発明による円偏波受信アンテナ装置の第６
の実施形態で使用される多層誘電体を装荷したマイクロ
ストリップ放射素子の一例を示す断面図である。

【図１６】図１５に示す第１〜第３誘電体層の比誘電率
ε₁ 〜ε₃ と、厚さｔ₁ 〜ｔ₃ との関係を説明するため
の図である。

【図１７】本発明による円偏波受信アンテナ装置の第７
の実施形態を構成するアレーアンテナを用いたアンテナ
装置を示す斜視図である。

【図１８】図１７に示すアンテナ装置の一部拡大側面図
である。

【図１９】本発明による円偏波受信アンテナ装置の第８
の実施形態で使用される円形のマイクロストリップ放射
素子の一例を示す平面図である。

【符号の説明】

１ アレーアンテナ（斜め受信アレーアンテナ） ２ 誘電体基板 ３ アース板 ４ マイクロストリップ放射素子 ５ 同相合成装置 ６，７，８ 同相合成回路 １０ 第１段階の同相合成部 １１ 第２段階の同相合成部 １２ 第３段階の同相合成部 １３ 帯状の誘電体（帯状の誘電体導波路） １４ 空気層 １６ 板状の誘電体層 １７ パラサイト素子 ２１ アレーアンテナ（斜め受信アレーアンテナ） ２２ 誘電体基板 ２３ アース板 ２４ マイクロストリップ放射素子 ２５ａ〜２５ｄ 第１アレーアンテナ群〜第４アレーア
ンテナ群（単位アンテナ） ２６ａ〜２６ｄ 帯状の誘電体（帯状の誘電体導波路） ２８ 同相合成装置 ２９ａ〜２９ｄ，３０ａ〜３０ｄ マイクロストリップ
給電線 ３１ａ〜３１ｄ，４０ 同相合成回路 ４１ 第１段階の同相合成部 ４２ 第２段階の同相合成部 ４５ 多層基板 ４６ Ｖ偏波用のマイクロストリップ放射素子 ４７ Ｈ偏波用のマイクロストリップ放射素子 ４８ アース板 ４９，５０ 誘電体層 ５１，５２ マイクロストリップ放射素子 ５５〜５７ 第１〜第３誘電体層 ５８ 多層誘電体（多層誘電体導波路） ６１ アンテナ装置 ６２ アンテナ基台 ６３ アレーアンテナ ６４ 誘電体基板 ６５ アース板 ６６ マイクロストリップ放射素子 ６７ 支持部材 ７０ 円形のマイクロストリップ放射素子

フロントページの続き (72)発明者 外山 昇 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数のマイクロストリップ放射素子を有
   するアレーアンテナと、 前記全てのマイクロストリップ放射素子のＶ偏波用給電
   点から出力されるＶ偏波成分とＨ偏波用給電点から出力
   されるＨ偏波成分とを取り込み、これらＶ偏波成分、Ｈ
   偏波成分の振幅を等しくして各マイクロストリップ放射
   素子毎に同相合成する手段と、この同相合成動作で得ら
   れた受信信号を指向方向に応じてさらに同相合成する手
   段とを備えて、斜め方向から入射する円偏波を高感度で
   受信する同相合成装置と、 を具備することを特徴とする円偏波受信アンテナ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の円偏波受信アンテナ装
   置において、 前記アレーアンテナは、 該アレーアンテナの放射面上に、各マイクロストリップ
   放射素子の電波到来方向に近い側の約半分を覆うように
   帯状の誘電体導波路を互いに平行に配置し、これらの各
   誘電体導波路に直交する方向で、アレーアンテナ面に対
   し、斜め方向からの電波に対する受信感度を高くした斜
   め受信アレーアンテナであることを特徴とする円偏波受
   信アンテナ装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の円偏波受信アンテナ装
   置において、 前記斜め受信アレーアンテナを構成する誘電体導波路に
   代えて、各マイクロストリップ放射素子全体を覆う誘電
   体を配置するとともに、この誘電体上の各マイクロスト
   リップ放射素子の真上を中心として、各マイクロストリ
   ップ放射素子の１辺の長さの１／１０程度電波到来方向
   にずれた位置に、各マイクロストリップ放射素子の大き
   さと同一、またはほぼ同一の大きさを持つパラサイト放
   射素子を配置することを特徴とする円偏波受信アンテナ
   装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３に記載の円偏波受
   信アンテナ装置において、 前記アレーアンテナまたは斜め受信アレーアンテナを構
   成する各マイクロストリップ放射素子のうち、電波到来
   方向と直交する方向に配置された各マイクロストリップ
   放射素子を単位アンテナとし、各マイクロストリップ放
   射素子のＶ偏波用給電点、Ｈ偏波用給電点を単位アンテ
   ナ毎にマイクロストリップ給電線で相互に接続して、前
   記単位アンテナに含まれる各マイクロストリップ放射素
   子から出力されるＶ偏波成分、Ｈ偏波成分を前記マイク
   ロストリップ給電線の合成点Ｖ、Ｈで合成し、 前記同相合成装置は、前記各単位アンテナの合成点Ｖ、
   Ｈから出力されるＶ偏波成分、Ｈ偏波成分の振幅を等し
   くして各単位アンテナ毎に同相合成するとともに、この
   同相合成動作で得られた受信信号を指向方向に応じてさ
   らに同相合成して、斜め方向から入射する円偏波を高感
   度で受信することを特徴とする円偏波受信アンテナ装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３、４のいずれかに記載
   の円偏波受信アンテナ装置において、 前記アレーアンテナまたは斜め受信アレーアンテナを構
   成する各マイクロストリップ放射素子は、多層基板の上
   面、下面に分けて配置され、必要な放射パターンに応じ
   た形状にされた２枚の放射素子から構成されることを特
   徴とする円偏波受信アンテナ装置。
6. 【請求項６】 請求項２、３、４、５のいずれかに記載
   の円偏波受信アンテナ装置において、 前記斜め受信アレーアンテナは、各マイクロストリップ
   放射素子の上部に比誘電率が異なる複数の誘電体層によ
   って構成される多層誘電体導波路を配置し、かつこの多
   層誘電体導波路によって斜め方向からの到来電波を屈折
   させて、前記各マイクロストリップ放射素子への入射角
   を法線方向に近づけるとともに、反射波を少なくするよ
   うに、前記多層誘電体導波路を構成する各誘電体層の比
   誘電率、厚さを設定することを特徴とする円偏波受信ア
   ンテナ装置。
7. 【請求項７】 請求項１、２、３、４、５、６のいずれ
   かに記載の円偏波受信アンテナ装置において、 前記アレーアンテナまたは斜め受信アレーアンテナを構
   成する各マイクロストリップ放射素子を電波到来方向に
   傾けて、受信感度を大きくしたことを特徴とする円偏波
   受信アンテナ装置。
8. 【請求項８】 請求項１、２、３、４、５、６、７のい
   ずれかに記載の円偏波受信アンテナ装置において、 前記アレーアンテナまたは斜め受信アレーアンテナを構
   成する各マイクロストリップ放射素子は、正方形のマイ
   クロストリップ放射素子または円形のマイクロストリッ
   プ放射素子によって構成されることを特徴とする円偏波
   受信アンテナ装置。