WO2016111183A1 - アンテナ装置 - Google Patents

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WO2016111183A1
WO2016111183A1 PCT/JP2015/086046 JP2015086046W WO2016111183A1 WO 2016111183 A1 WO2016111183 A1 WO 2016111183A1 JP 2015086046 W JP2015086046 W JP 2015086046W WO 2016111183 A1 WO2016111183 A1 WO 2016111183A1
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antenna element
antenna
feeding
polarization
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敦 唐木
秀一 奥野
雅澄 石川
和夫 谷本
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IHI Corp
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IHI Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements 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 relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements 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 relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array

Definitions

  • the present disclosure relates to an antenna device.
  • This application is based on Japanese Patent Application No. 2015-000250 filed on January 5, 2015, and claims the benefit of priority thereto, the entire contents of which are referred to Is incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 includes a phased array antenna having a plurality of antenna elements, and controls the phase shifter (phase shifter) of each antenna element according to a directivity direction error.
  • the satellite to be controlled is described.
  • the antenna element Since the wavelength of radio waves in the VHF band is several meters and is relatively large, the antenna element also increases in accordance with the wavelength. For this reason, when using the phased array antenna of patent document 1 for transmission / reception of the radio wave of a VHF band, since the phased array antenna is provided with the several antenna element, each antenna element becomes large. As a result, the installation space for the antenna device is significantly increased, and the weight of the antenna device is also increased. Therefore, it may become an obstacle to the application to a flying object such as a satellite which is strongly demanded to be smaller and lighter.
  • This disclosure describes an antenna device that can be reduced in size and weight without reducing communication efficiency.
  • the antenna device is an antenna device that is mounted on a flying object and transmits / receives radio waves in the VHF band.
  • the antenna device includes a first antenna element including an element having a shape in which a portion from a feeding point to a tip has a length component in a first direction and a length component in a second direction orthogonal to the first direction.
  • a second antenna element including an element having a shape in which a portion from the feeding point to the tip has a length component in the first direction and a length component in the second direction, and a first of the first antenna element
  • the direction of polarization of the antenna device is controlled by adjusting the feed phase and the second feed phase of the second antenna element, or the first composite phase of the first antenna element and the second composite phase of the second antenna element.
  • a phase shifter The first antenna element and the second antenna element are biased in the first direction when the first feeding phase and the second feeding phase are in phase with each other, or when the first synthesis phase and the second synthesis phase are in phase with each other.
  • the wave components are arranged so as to strengthen each other and the polarization components weaken each other in the second direction.
  • the antenna device can be reduced in size and weight without reducing the communication efficiency.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram of the satellite carrying the antenna device which concerns on 1st Embodiment. It is a schematic block diagram of the antenna device mounted in the satellite of FIG. It is a figure which shows the example of arrangement
  • (A) is a figure for demonstrating an example of the polarization component of each antenna element of FIG. 6, (b) is the directivity pattern of the antenna apparatus of FIG. 6 when the direction of the main polarization is directed in the Y-axis direction. It is a figure which shows an example.
  • (A) is a figure for demonstrating another example of the polarization component of each antenna element of FIG. 6, (b) is the directivity of the antenna apparatus of FIG. 6 when the main polarization direction is directed in the X-axis direction. It is a figure which shows an example of a sex pattern.
  • (A) is a figure which shows an example of the directivity pattern of the antenna apparatus of FIG.
  • FIG. 6 shows an example of a directivity pattern of the antenna apparatus of FIG. 6 at the time of directing the direction of main polarization to directions other than an X-axis direction and a Y-axis direction
  • FIG. 6A is a diagram illustrating an example of a directivity pattern of the antenna device of FIG. 6 when the directivity is tilted in the ⁇ Y direction
  • FIG. 6B is a diagram of the antenna device of FIG. 6 when the directivity is tilted in the + Y direction.
  • FIG. 6 shows an example of the directivity pattern of the antenna apparatus of FIG. 6 when the directivity is tilted in the + X direction.
  • An antenna device is an antenna device that is mounted on a flying object and transmits / receives radio waves in the VHF band.
  • the antenna device includes a first antenna element including an element having a shape in which a portion from a feeding point to a tip has a length component in a first direction and a length component in a second direction orthogonal to the first direction.
  • a second antenna element including an element having a shape in which a portion from the feeding point to the tip has a length component in the first direction and a length component in the second direction, and a first of the first antenna element
  • the direction of polarization of the antenna device is controlled by adjusting the feed phase and the second feed phase of the second antenna element, or the first composite phase of the first antenna element and the second composite phase of the second antenna element.
  • a phase shifter The first antenna element and the second antenna element are biased in the first direction when the first feeding phase and the second feeding phase are in phase with each other, or when the first synthesis phase and the second synthesis phase are in phase with each other.
  • the wave components are arranged so as to strengthen each other and the polarization components weaken each other in the second direction.
  • the first antenna element when the first feeding phase and the second feeding phase are in phase with each other, or when the first synthesis phase and the second synthesis phase are in phase with each other, the first antenna element first The polarization component in the direction and the polarization component in the first direction of the second antenna element strengthen each other, and the polarization component in the second direction of the first antenna element and the polarization component in the second direction of the second antenna element Since the antenna devices weaken each other, the main polarization direction of the antenna device is the first direction.
  • the polarization component in the first direction of the first antenna element and the second antenna weakens each other, and the polarization component in the second direction of the first antenna element and the polarization component in the second direction of the second antenna element strengthen each other.
  • the main polarization direction is the second direction.
  • the communicable area can be controlled in an intended direction, and congestion of signals received by the satellite can be prevented.
  • congestion area is unevenly distributed on the earth, an antenna pattern having an intention of avoiding a signal in the congestion area can be obtained.
  • the antenna device since the antenna device only needs to include the first antenna element and the second antenna element, the number of antenna elements can be reduced as compared with the phased array antenna. As a result, it is possible to reduce the size and weight without reducing the communication efficiency.
  • the phase shifter adjusts the first feeding phase and the second feeding phase so as to be in phase with each other, or adjusts the first synthesis phase and the second synthesis phase so as to be in phase with each other. May be.
  • the main polarization direction of the antenna device can be set to the first direction.
  • the main polarization direction of the antenna device can be set to the second direction. In this way, the main polarization direction of the antenna device can be switched to either the first direction or the second direction orthogonal to each other.
  • the first antenna element and the second antenna element may be inverted F antennas.
  • the size per element of the inverted F-type antenna is, for example, about 0.25 wavelength ⁇ 0.05 wavelength ⁇ 0.01 wavelength. For this reason, the first antenna element and the second antenna element can be reduced in size and weight, and the antenna device can be further reduced in size and weight.
  • An antenna device includes a third antenna including an element in which a portion from a feeding point to a tip has a shape having a length component in a first direction and a length component in a second direction.
  • the element and the portion from the feed point to the tip may further include a fourth antenna element including an element that has a shape having a length component in the first direction and a length component in the second direction.
  • the phase shifter further adjusts the third feed phase of the third antenna element and the fourth feed phase of the fourth antenna element, or the third composite phase of the third antenna element and the fourth composite phase of the fourth antenna element.
  • the direction of polarization may be controlled.
  • the third antenna element and the fourth antenna element are biased in the first direction when the third feeding phase and the fourth feeding phase are in phase with each other, or when the third synthesis phase and the fourth synthesis phase are in phase with each other.
  • the wave components may be arranged to strengthen each other, and the polarization components may weaken each other in the second direction.
  • the first antenna element and the third antenna element have a first direction when the first feeding phase and the third feeding phase are opposite to each other, or when the first and third synthesis phases are opposite to each other. May be arranged such that the polarization components strengthen each other and the polarization components weaken each other in the second direction.
  • the second antenna element and the fourth antenna element have the first direction when the second feeding phase and the fourth feeding phase are opposite to each other, or when the second and fourth synthesis phases are opposite to each other. May be arranged such that the polarization components strengthen each other and the polarization components weaken each other in the second direction.
  • 4 combined phases the first feed phase (first composite phase) and the third feed phase (third composite phase), and the second feed phase (second composite phase) and the fourth feed phase (first feed phase).
  • the main polarization direction of the antenna device can be set to the first direction.
  • the (fourth combined phase) is opposite to each other, the first feeding phase (first combined phase) and the third feeding phase (third combined phase), the second feeding phase (second combined phase), and the fourth feeding phase.
  • the main polarization direction of the antenna device can be set to the second direction.
  • the ratio between the magnitude of the polarization component in the first direction and the magnitude of the polarization component in the second direction changes according to the phase difference.
  • the angle formed between the main polarization direction of the antenna device and the first direction can be adjusted, and the polarization direction of the antenna device can be controlled to a desired direction.
  • the communicable area can be controlled in an intended direction, and congestion of signals received by the satellite can be prevented.
  • the antenna device since the antenna device only needs to include the first antenna element, the second antenna element, the third antenna element, and the fourth antenna element, the number of antenna elements can be reduced as compared with the phased array antenna. As a result, it is possible to reduce the size and weight without reducing the communication efficiency.
  • the phase shifter adjusts the first feeding phase and the fourth feeding phase to be opposite to each other, and adjusts the second feeding phase and the third feeding phase to be opposite to each other, or
  • the first synthesized phase and the fourth synthesized phase may be adjusted to be opposite to each other, and the second synthesized phase and the third synthesized phase may be adjusted to be opposite to each other.
  • the phase difference of the first feed phase (first composite phase) with respect to the third feed phase (third composite phase) is the fourth feed phase (fourth composite phase) with respect to the second feed phase (second composite phase). Is equal to the phase difference.
  • the ratio between the magnitude of the polarization component in the first direction and the magnitude of the polarization component in the second direction changes according to this phase difference.
  • the main polarization direction of the antenna device can be set to a desired direction on a plane defined by the first direction and the second direction.
  • the phase shifter adjusts the first feeding phase and the second feeding phase to be opposite to each other, and adjusts the third feeding phase and the fourth feeding phase to be opposite to each other, or
  • the first synthesized phase and the second synthesized phase may be adjusted to be opposite to each other, and the third synthesized phase and the fourth synthesized phase may be adjusted to be opposite to each other.
  • the phase difference of the third feed phase (first composite phase) with respect to the first feed phase (first composite phase) is the fourth feed phase (fourth composite phase) with respect to the second feed phase (second composite phase). Is equal to the phase difference.
  • the directivity of the antenna device tilts in a direction that cancels out the phase difference. Since the phase difference occurs in the first direction, the directivity of the antenna device can be tilted (shifted) in the first direction by this phase difference.
  • the phase shifter adjusts the first feeding phase and the third feeding phase to be in phase with each other, and adjusts the second feeding phase and the fourth feeding phase to be in phase with each other, or the first synthesis
  • the phase and the third synthesized phase may be adjusted to be in phase with each other, and the second synthesized phase and the fourth synthesized phase may be adjusted to be in phase with each other.
  • the first power supply phase (first composite phase) and the third power supply phase (third composite phase) are in phase with each other
  • the polarization component is strengthened in the second direction. For this reason, the directivity of the antenna device is in the second direction.
  • the phase difference of the second feed phase (second composite phase) with respect to the reverse phase of the first feed phase (first composite phase) is the fourth feed phase (with respect to the reverse phase of the third feed phase (third composite phase)). It is equal to the phase difference of (fourth synthesized phase).
  • the directivity of the antenna device tilts in a direction that cancels out the phase difference. Since the phase difference occurs in the second direction, the directivity of the antenna device can be tilted in the second direction by this phase difference.
  • the third antenna element and the fourth antenna element may be inverted F type antennas.
  • the size per element of the inverted F-type antenna is, for example, about 0.25 wavelength ⁇ 0.05 wavelength ⁇ 0.01 wavelength. For this reason, the third antenna element and the fourth antenna element can be reduced in size and weight, and the antenna device can be further reduced in size and weight.
  • VHF radio waves may include AIS signals.
  • the phase shifter may control the direction of polarization so that the sensitivity of the ship dense area decreases.
  • a route for a plurality of ships is set, which may be a dense area where ships are concentrated.
  • the AIS signal is congested because the AIS signal is transmitted from a plurality of ships in such a sea area.
  • the signal reception rate may decrease. For this reason, the number of AIS signals arriving at the antenna device can be reduced by controlling the direction of polarization of the antenna device so that the sensitivity of the ship dense area is lowered, and the reception rate of the AIS signal is improved. Is possible.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a satellite equipped with an antenna device according to the first embodiment.
  • the satellite 1 is, for example, a small satellite having a weight of 200 kg or less and a side size of, for example, two wavelengths or less, and orbits a low orbit with an altitude of about 500 to 700 km.
  • the satellite 1 is equipped with, for example, an automatic identification system (AIS).
  • AIS automatic identification system
  • the satellite 1 includes a main body 2 in which various devices for the satellite 1 are accommodated, a panel 3 for photovoltaic power generation, and an antenna device 10 for transmitting and receiving signals to and from a ground station (see FIG. 2). And comprising.
  • the width direction of the panel 3 is the X axis
  • the length direction of the panel 3 of the satellite 1 is the Y axis
  • the height direction of the main body 2 is the Z axis
  • the intersection of the X axis, the Y axis, and the Z axis Assume that satellite 1 is located and the earth is in the + Z direction.
  • AIS is a device that is required to be installed on large ships of 300 tons or more.
  • the large ship transmits an AIS signal including information such as the position, course and speed of the ship, and identifies the other ship by receiving the AIS signal from the other ship.
  • An AIS signal from a coastal ship is received by a coastal station or the like, and the operation of the ship is managed. Since the receivable area of the coastal station is about 70 km in radius, an AIS signal is received by mounting an AIS on a satellite, an aircraft, or the like in a sea area farther from the coast than the receivable area.
  • the AIS signal is transmitted / received using a radio wave having a frequency of about 160 MHz in a VHF (Very High Frequency) band.
  • Ground stations (large ships and coastal stations) transmit AIS signals by vertical polarization, for example.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the antenna device 10.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement example of each antenna element.
  • the antenna device 10 is mounted on the satellite 1 and transmits / receives VHF band radio waves.
  • the antenna device 10 can change the direction of polarization of the antenna device 10.
  • the antenna device 10 includes an antenna element 11a (first antenna element) and an antenna element 11b (second antenna element), a phase shifter 12a and a phase shifter 12b, and distribution and combination.
  • the antenna element 11a and the antenna element 11b are elements for transmitting and receiving VHF band radio waves.
  • the antenna element 11a and the antenna element 11b transmit radio waves generated in space during transmission or reception on an XY plane defined by an X-axis direction (second direction) and a Y-axis direction (first direction) orthogonal to each other. It includes an element that can be decomposed into a polarization component in the X-axis direction and a polarization component in the Y-axis direction.
  • the antenna element 11a and the antenna element 11b have a shape in which the portion from the feeding point of the element to the tip of the element has a length component in the X-axis direction and a length component in the Y-axis direction. ing.
  • the length component in the X-axis direction and the length component in the Y-axis direction are, for example, about 1/100 wavelength to 1 wavelength.
  • Examples of such an antenna element include an inverted F-type antenna, an inverted L-type antenna, a microstrip antenna, and a monopole antenna that is inclined with respect to a symmetry line.
  • description will be made assuming that the antenna element 11a and the antenna element 11b are inverted-F antennas.
  • the antenna element 11 a and the antenna element 11 b include a radiation element 111, a short-circuit element 112, and a power feeding element 113.
  • the radiating element 111 extends in the Y-axis direction, and extends substantially parallel to the housing of the satellite 1 (including the main body 2 and the panel 3). One end 111a of the radiating element 111 forms the tip of the element.
  • the short-circuit element 112 is an element connected to the ground point of the satellite 1.
  • the short-circuit element 112 extends from the other end of the radiation element 111 to the housing of the satellite 1 in the X-axis direction.
  • the feeding element 113 is an element fed from the feeding point 114 of the satellite 1.
  • the feeding element 113 is disposed substantially parallel to the short-circuit element 112 and extends from the radiating element 111 to the feeding point 114 in the X-axis direction.
  • the angle formed between the radiating element 111 and the short-circuit element 112 and the angle formed between the radiating element 111 and the feeding element 113 are substantially perpendicular.
  • the length in the X-axis direction of the antenna element 11a and the antenna element 11b thus configured is, for example, about 0.05 wavelength
  • the length in the Y-axis direction is, for example, about 0.25 wavelength.
  • the length in the Z-axis direction is, for example, about 0.01 wavelength.
  • the antenna element 11a When the antenna device 10 functions as a transmitting antenna, the antenna element 11a is fed with the first feeding phase, and the antenna element 11b is fed with the second feeding phase.
  • the received signal of the antenna element 11a When the antenna device 10 functions as a receiving antenna, the received signal of the antenna element 11a is combined with the first combined phase, and the received signal of the antenna element 11b is combined with the second combined phase.
  • the electric field generated when transmitting and receiving radio waves is polarized in the XY plane as a polarization component A1 that is a polarization component in the Y-axis direction and a polarization component that is a polarization component in the X-axis direction. It can be decomposed into a wave component B1.
  • the electric field generated when radio waves are transmitted / received is a polarization component A2 that is a polarization component in the Y-axis direction and a polarization component that is a polarization component in the X-axis direction in the XY plane. It can be decomposed into component B2.
  • the polarization component A1 and the polarization component A2 are stronger than each other.
  • the polarization component B1 and the polarization component B2 are arranged so as to weaken each other.
  • the polarization component A1 and the polarization component A2 are arranged so that the polarization component B1 and the polarization component B2 strengthen each other.
  • the polarization component A1 and the polarization component A2 are line symmetric with respect to the center line C1 of the satellite 1 in the X-axis direction
  • the antenna element 11a and the antenna element 11b are arranged so that the polarization component B1 and the polarization component B2 are axisymmetric with respect to the center line C1.
  • the X-axis length component (feeding element 113) of the element of the antenna element 11a extends with reference to the feeding point 114, and the X-axis length component of the antenna element 11b (feeding element 113). ) are opposite to each other in the direction extending with respect to the feeding point 114. Further, the length component (radiating element 111) in the Y-axis direction of the element of the antenna element 11a extends with reference to the feeding point 114, and the length component (radiating element 111) in the Y-axis direction of the element of the antenna element 11b. The direction extending with reference to the feeding point 114 is the same.
  • the antenna element 11a and the antenna element 11b are located in substantially the same plane, and are arranged substantially symmetrically with respect to the center line C1.
  • the term “substantially in the same plane” includes the case where the distance is 0.25 wavelength or less from the same plane and the same plane.
  • the term “substantially line symmetric” includes complete line symmetry and a case where the position is shifted by 0.25 wavelength or less from the position of complete line symmetry.
  • the distance between the antenna element 11a and the antenna element 11b is about one wavelength or less. About one wavelength is, for example, 0.25 wavelength or more and 1.5 wavelengths or less.
  • the phase shifter 12a is a circuit that adjusts the first feeding phase and the first combined phase.
  • the phase shifter 12a adjusts the first feeding phase.
  • the phase shifter 12a adjusts the first combined phase.
  • the phase shifter 12b is a circuit that adjusts the second feeding phase and the second combined phase.
  • the phase shifter 12b adjusts the second feeding phase when the antenna device 10 functions as a transmission antenna.
  • the phase shifter 12b adjusts the second combined phase.
  • the distribution synthesizer 13 is a circuit that performs signal distribution and synthesis.
  • the distribution synthesizer 13 distributes the signal from the transceiver 14 to the antenna element 11a and the antenna element 11b.
  • the distribution synthesizer 13 receives signals received by the antenna elements 11a and 11b and synthesizes these received signals.
  • the transceiver 14 is a circuit that generates a signal and processes the received signal.
  • the transceiver 14 When the antenna device 10 functions as a transmission antenna, the transceiver 14 outputs a signal subjected to various processes such as modulation to the distribution synthesizer 13.
  • the transceiver 14 receives the signal synthesized by the distribution synthesizer 13 and performs various processes such as demodulation.
  • the control unit 15 is configured by, for example, a processor.
  • the control unit 15 controls the phase shifter 12a to adjust the first feeding phase, and controls the phase shifter 12b to adjust the second feeding phase.
  • the direction of polarization of the antenna device 10 is controlled.
  • the control unit 15 receives a control command from the ground station, and controls the first feeding phase of the phase shifter 12a and the second feeding phase of the phase shifter 12b in accordance with the received control command.
  • the control unit 15 controls the phase shifter 12a to adjust the first synthesized phase, and controls the phase shifter 12b to adjust the second synthesized phase.
  • the direction of polarization of the antenna device 10 is controlled.
  • the control unit 15 receives a control command from the ground station, and controls the first combined phase of the phase shifter 12a and the second combined phase of the phase shifter 12b in accordance with the received control command.
  • FIG. 4A is a diagram for explaining an example of the directivity pattern of the antenna device 10.
  • the first power feeding phase and the second power feeding phase are set to the same phase by the phase shifter 12a and the phase shifter 12b.
  • the synthesized wave obtained by synthesizing the radio wave radiated from includes a polarization component A. That is, since the polarization component A1 and the polarization component A2 are in phase with each other, the polarization component A in the Y-axis direction of the composite wave is the sum of the polarization component A1 and the polarization component A2 on the plane P.
  • the polarization component B1 and the polarization component B2 are opposite in phase, and the distance from the antenna element 11a to the plane P and the distance from the antenna element 11b to the plane P are equal to each other.
  • the components B2 cancel each other in the plane P.
  • the main polarization direction of the antenna device 10 that is, the main polarization direction of the satellite 1 is the Y-axis direction (+ Y direction).
  • the polarization of the ground station is vertical polarization and the earth is in the + Z direction
  • the polarization of the satellite 1 and the polarization of the ground station match in the Y-axis direction. For this reason, the radio wave reception sensitivity in the Y-axis direction increases.
  • the radio wave reception sensitivity in the X-axis direction is reduced. As a result, the directivity pattern D shown in FIG.
  • FIG. 4B is a diagram for explaining another example of the directivity pattern of the antenna device 10.
  • the first power feeding phase and the second power feeding phase are set to opposite phases by the phase shifter 12a and the phase shifter 12b.
  • the polarization component A1 and the polarization component A2 are opposite in phase, and the distance from the antenna element 11a to the plane P and the distance from the antenna element 11b to the plane P are equal to each other.
  • the wave components A2 cancel each other in the plane P.
  • the polarization component B in the X-axis direction of the combined wave is the sum of the polarization component B1 and the polarization component B2.
  • the main polarization direction of the antenna device 10 that is, the main polarization direction of the satellite 1 is the X-axis direction (+ X direction).
  • the polarization of the ground station is vertical polarization and the earth is in the + Z direction
  • the polarization of the satellite 1 and the polarization of the ground station match in the X-axis direction. For this reason, the radio wave reception sensitivity in the X-axis direction increases.
  • the radio wave reception sensitivity in the Y-axis direction is reduced. As a result, the directivity pattern D shown in FIG. 4B is obtained.
  • the antenna device 10 when the first feeding phase (first combined phase) and the second feeding phase (second combined phase) are in phase with each other, the polarization component A1 of the antenna element 11a. And the polarization component A2 of the antenna element 11b strengthen each other, and the polarization component B1 of the antenna element 11a and the polarization component B2 of the antenna element 11b weaken each other. For this reason, the main polarization direction of the antenna device 10 can be set to the Y-axis direction by setting the first feeding phase (first synthesized phase) and the second feeding phase (second synthesized phase) to be in phase with each other. .
  • the main polarization direction of the antenna device 10 can be set to the X-axis direction by setting the first feeding phase (first combined phase) and the second feeding phase (second combined phase) to be opposite to each other. it can. In this way, the main polarization direction of the antenna device 10 can be switched between the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the communicable area can be controlled in an intended direction, and congestion of signals received by the satellite 1 can be prevented.
  • the antenna device 10 since the antenna device 10 only needs to include the antenna elements 11a and 11b as antenna elements, the number of antenna elements can be reduced as compared with the phased array antenna. As a result, the antenna device 10 can be reduced in size and weight without reducing communication efficiency.
  • the AIS signal received by the satellite may be congested, and the AIS signal reception rate may be reduced. Further, since the AIS signal from the ship in the dense region of the ship can be received by the coastal station or the like, it is not necessary for the satellite to receive the AIS signal from the ship in the dense region of the ship.
  • the direction of the polarization of the satellite 1 is adjusted so that the polarization of the radio wave transmitted from the ship existing in the ship dense area is orthogonal to the polarization of the satellite 1 (antenna device 10).
  • the sensitivity of the antenna device 10 can be lowered with respect to the ship dense area, and the number of AIS signals received by the satellite 1 can be reduced.
  • the AIS signal reception rate can be improved.
  • an inverted F-type antenna can be used as the antenna element 11a and the antenna element 11b.
  • a cross dipole antenna can be used as an antenna element that can adjust the direction of polarization by a method different from that of the antenna device 10.
  • the size of the cross dipole antenna per element is 0.5 wavelength ⁇ 0.5 wavelength ⁇ 0. .25 wavelengths.
  • the size per element of the inverted F-type antenna is about 0.25 wavelength ⁇ 0.05 wavelength ⁇ 0.01 wavelength.
  • the weight of the inverted F-type antenna is about one tenth of the weight of the cross dipole antenna. For this reason, the antenna element 11a and the antenna element 11b can be reduced in size and weight, and the antenna device 10 can be further reduced in size and weight. As a result, the mountability of the antenna device 10 on the satellite 1 is improved.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a satellite equipped with the antenna device according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, the satellite 1A of the second embodiment is different from the satellite 1 of the first embodiment in the mounted antenna device.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the antenna device 10A.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an arrangement example of each antenna element. As illustrated in FIGS. 6 and 7, the antenna device 10 ⁇ / b> A differs from the antenna device 10 in the number and arrangement of antenna elements and the number of phase shifters. Specifically, the antenna device 10A further includes an antenna element 11c (third antenna element) and an antenna element 11d (fourth antenna element), and a phase shifter 12c and a phase shifter 12d.
  • the antenna element 11c and the antenna element 11d are elements for transmitting and receiving VHF band radio waves. Similarly to the antenna element 11a and the antenna element 11b, the antenna element 11c and the antenna element 11d convert radio waves generated in the space during transmission or reception into the polarization component in the X-axis direction and the polarization in the Y-axis direction on the XY plane. Contains elements that can be decomposed into wave components. Specifically, the antenna element 11c and the antenna element 11d have a shape in which the portion from the feeding point of the element to the tip of the element has a length component in the X-axis direction and a length component in the Y-axis direction. ing.
  • the length component in the X-axis direction and the length component in the Y-axis direction are, for example, about 1/100 wavelength to 1 wavelength.
  • Examples of such an antenna element include an inverted F-type antenna, an inverted L-type antenna, a microstrip antenna, and a monopole antenna that is inclined with respect to a symmetry line.
  • the antenna element 11a, the antenna element 11b, the antenna element 11c, and the antenna element 11d are inverted F-type antennas. Note that the configurations of the antenna element 11c and the antenna element 11d are the same as the configurations of the antenna element 11a and the antenna element 11b, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the antenna element 11c When the antenna device 10A functions as a transmission antenna, the antenna element 11c is fed with the third feeding phase, and the antenna element 11d is fed with the fourth feeding phase.
  • the received signal of the antenna element 11c When the antenna device 10A functions as a receiving antenna, the received signal of the antenna element 11c is combined with the third combined phase, and the received signal of the antenna element 11d is combined with the fourth combined phase.
  • the electric field generated when transmitting / receiving radio waves has a polarization component A3 that is a polarization component in the Y-axis direction and a polarization component that is a polarization component in the X-axis direction in the XY plane. It can be decomposed into a wave component B3.
  • an electric field generated when radio waves are transmitted and received includes a polarization component A4 that is a polarization component in the Y-axis direction and a polarization component B4 that is a polarization component in the X-axis direction in the XY plane. And can be broken down.
  • the antenna element 11c and the antenna element 11d when the third feeding phase (third synthesized phase) and the fourth feeding phase (fourth synthesized phase) are in phase with each other, the polarization component A3 and the polarization component A4 are stronger than each other.
  • the polarization component B3 and the polarization component B4 are arranged so as to weaken each other.
  • the antenna element 11c and the antenna element 11d have the polarization component A3 and the polarization component A4 when the third feeding phase (third synthesis phase) and the fourth feeding phase (fourth synthesis phase) are opposite to each other. Are arranged so as to weaken each other and the polarization component B3 and the polarization component B4 strengthen each other.
  • the polarization component A3 and the polarization component A4 are line symmetric with respect to the center line C1 of the satellite 1A in the X-axis direction
  • the antenna element 11c and the antenna element 11d are arranged so that the polarization component B3 and the polarization component B4 are axisymmetric with respect to the center line C1.
  • the X-axis direction length component of the element of the antenna element 11c extends with the feed point 114 as a reference, and the X-axis length component of the antenna element 11d element (feed element 113).
  • the length component (radiating element 111) in the Y-axis direction of the element of the antenna element 11c extends with respect to the feeding point 114, and the length component (radiating element 111) in the Y-axis direction of the element of the antenna element 11d.
  • the direction extending with reference to the feeding point 114 is the same.
  • the antenna element 11c and the antenna element 11d are located in substantially the same plane, and are arranged substantially symmetrically with respect to the center line C1.
  • the term “substantially in the same plane” includes the case where the distance is 0.25 wavelength or less from the same plane and the same plane.
  • the term “substantially line symmetric” includes complete line symmetry and a case where the position is shifted by 0.25 wavelength or less from the position of complete line symmetry.
  • the distance between the antenna element 11c and the antenna element 11d is about one wavelength or less. About one wavelength is, for example, 0.25 wavelength or more and 1.5 wavelengths or less.
  • the antenna component 11a and the antenna element 11c when the first feeding phase (first combined phase) and the third feeding phase (third combined phase) are in phase with each other, the antenna component 11a and the antenna element 11c have the polarization component A1 and the polarization component A3.
  • the polarization component B1 and the polarization component B3 are arranged so as to weaken each other and strengthen each other.
  • the antenna element 11a and the antenna element 11c have the polarization component A1 and the polarization component A3 when the first feed phase (first composite phase) and the third feed phase (third composite phase) are opposite to each other.
  • the polarization component A1 and the polarization component A3 are line symmetric with respect to the center line C2 of the satellite 1A in the Y-axis direction
  • the antenna element 11a and the antenna element 11c are arranged so that the polarization component B1 and the polarization component B3 are axisymmetric with respect to the center line C2.
  • the X-axis length component of the element of the antenna element 11a extends with the feed point 114 as a reference, and the X-axis length component of the antenna element 11c element (feed element 113). ) Is the same as the direction in which the feed point 114 extends.
  • the length component (radiating element 111) in the Y-axis direction of the element of the antenna element 11a extends with respect to the feeding point 114, and the length component (radiating element 111) in the Y-axis direction of the element of the antenna element 11c.
  • the directions extending with respect to the feeding point 114 are opposite to each other.
  • the antenna element 11a and the antenna element 11c are located in substantially the same plane, and are arranged substantially symmetrically with respect to the center line C2.
  • the distance between the antenna element 11a and the antenna element 11c is about one wavelength or less.
  • the antenna element 11b and the antenna element 11d when the second feed phase (second composite phase) and the fourth feed phase (fourth composite phase) are in phase with each other, the polarization component A2 and the polarization component A4 are weakened.
  • the polarization component B2 and the polarization component B4 are arranged so as to strengthen each other.
  • the antenna element 11b and the antenna element 11d have the polarization component A2 and the polarization component A4 when the second feed phase (second composite phase) and the fourth feed phase (fourth composite phase) are opposite to each other. Are arranged such that the polarization component B2 and the polarization component B4 weaken each other.
  • the polarization component A2 and the polarization component A4 are axisymmetric with respect to the center line C2, and the polarization component B2
  • the antenna element 11b and the antenna element 11d are arranged so that the polarization component B4 is axisymmetric with respect to the center line C2.
  • the X-axis length component of the element of the antenna element 11b extends with the feed point 114 as a reference, and the X-axis length component of the antenna element 11d element (feed element 113). ) Is the same as the direction in which the feed point 114 extends. Further, the length component (radiating element 111) in the Y-axis direction of the element of the antenna element 11b extends with respect to the feeding point 114, and the length component (radiating element 111) in the Y-axis direction of the element of the antenna element 11d.
  • the directions extending with respect to the feeding point 114 are opposite to each other.
  • the antenna element 11b and the antenna element 11d are located in substantially the same plane and are arranged substantially symmetrically with respect to the center line C2. The distance between the antenna element 11b and the antenna element 11d is about one wavelength or less.
  • the phase shifter 12c is a circuit that adjusts the third feeding phase and the third combined phase.
  • the phase shifter 12c adjusts the third feed phase when the antenna device 10A functions as a transmission antenna.
  • the phase shifter 12c adjusts the third combined phase.
  • the phase shifter 12d is a circuit that adjusts the fourth feeding phase and the fourth combined phase.
  • the phase shifter 12d adjusts the fourth feeding phase when the antenna device 10A functions as a transmission antenna.
  • the phase shifter 12d adjusts the fourth combined phase.
  • the distribution synthesizer 13 distributes the signal from the transceiver 14 to the antenna element 11a, the antenna element 11b, the antenna element 11c, and the antenna element 11d.
  • the distribution synthesizer 13 inputs signals received by the antenna element 11a, the antenna element 11b, the antenna element 11c, and the antenna element 11d, and synthesizes these received signals.
  • the transceiver 14 When the antenna device 10A functions as a transmission antenna, the transceiver 14 outputs a signal subjected to various processes such as modulation to the distribution synthesizer 13. When the antenna device 10A functions as a receiving antenna, the transceiver 14 receives the signal synthesized by the distribution synthesizer 13 and performs various processes such as demodulation.
  • the control unit 15 controls the phase shifter 12a to adjust the first feeding phase, controls the phase shifter 12b to adjust the second feeding phase, and shifts the phase.
  • the direction of the polarization of the antenna device 10A is controlled by adjusting the third feed phase by controlling the phase shifter 12c and adjusting the fourth feed phase by controlling the phase shifter 12d.
  • the control unit 15 receives a control command from the ground station, and in accordance with the received control command, the first feeding phase of the phase shifter 12a, the second feeding phase of the phase shifter 12b, and the first feeding phase of the phase shifter 12c.
  • the third feeding phase and the fourth feeding phase of the phase shifter 12d are controlled.
  • the control unit 15 controls the phase shifter 12a to adjust the first combined phase, controls the phase shifter 12b to adjust the second combined phase, and shifts the phase.
  • the direction of the polarization of the antenna apparatus 10A is controlled by adjusting the third combined phase by controlling the device 12c, and adjusting the fourth combined phase by controlling the phase shifter 12d.
  • the control unit 15 receives a control command from the ground station, and according to the received control command, the first combined phase of the phase shifter 12a, the second combined phase of the phase shifter 12b, and the first of the phase shifter 12c.
  • the third synthesized phase and the fourth synthesized phase of the phase shifter 12d are controlled.
  • the antenna device 10A functions as a transmission antenna and the case where the antenna device 10A functions as a reception antenna are reversible.
  • the case where the antenna device 10A functions as a transmission antenna will be described using the feeding phase, but the same holds true when the antenna device 10A functions as a reception antenna.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining control for directing the main polarization direction in the Y-axis direction.
  • 8A is a diagram for explaining an example of the polarization component of each antenna element
  • FIG. 8B is the directivity of the antenna device 10A when the main polarization direction is in the Y-axis direction. It is a figure which shows an example of a pattern.
  • FIG. 8B shows a directivity pattern when the earth is viewed from the satellite 1A, and the intersection of the X axis and the Y axis indicates directly below the satellite 1A.
  • the first feed phase is set to 0 ° by the phase shifter 12a
  • the second feed phase is set to 0 ° by the phase shifter 12b
  • the third feed phase is set to 180 ° by the phase shifter 12c.
  • the fourth feed phase is set to 180 ° by the phase shifter 12d.
  • the polarization component A1, the polarization component A2, the polarization component A3, and the polarization component A4 are in phase with each other.
  • the polarization component A in the direction is the sum of the polarization component A1, the polarization component A2, the polarization component A3, and the polarization component A4.
  • the polarization component B1 and the polarization component B2 are opposite in phase, and the distance from the antenna element 11a to the plane P and the distance from the antenna element 11b to the plane P are equal to each other.
  • the components B2 cancel each other in the plane P.
  • the polarization component B3 and the polarization component B4 are opposite in phase, and the distance from the antenna element 11c to the plane P and the distance from the antenna element 11d to the plane P are equal to each other. Components B4 cancel each other in the plane P.
  • the main polarization direction of the antenna device 10A that is, the main polarization direction of the satellite 1A is the Y-axis direction (+ Y direction).
  • the polarization of the ground station is vertical polarization and the earth is in the + Z direction
  • the polarization of the satellite 1A coincides with the polarization of the ground station in the Y-axis direction. For this reason, the radio wave reception sensitivity in the Y-axis direction increases.
  • the radio wave reception sensitivity in the X-axis direction is reduced. As a result, the directivity pattern shown in FIG. 8B is obtained.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining control for directing the main polarization direction in the X-axis direction.
  • 9A is a diagram for explaining another example of the polarization component of each antenna element
  • FIG. 9B is a diagram of the antenna device 10A when the main polarization direction is directed in the X-axis direction. It is a figure which shows an example of a directivity pattern.
  • FIG. 9B shows a directivity pattern when the earth is viewed from the satellite 1A, and the intersection of the X axis and the Y axis indicates directly below the satellite 1A.
  • the first feed phase is set to 0 ° by the phase shifter 12a
  • the second feed phase is set to 180 ° by the phase shifter 12b
  • the third feed phase is set to 0 ° by the phase shifter 12c.
  • the fourth feed phase is set to 180 ° by the phase shifter 12d.
  • the polarization component A1 and the polarization component A2 are opposite in phase, and the distance from the antenna element 11a to the plane P and the distance from the antenna element 11b to the plane P Are equal to each other, the polarization component A1 and the polarization component A2 cancel each other in the plane P.
  • the polarization component A3 and the polarization component A4 are opposite in phase, and the distance from the antenna element 11c to the plane P and the distance from the antenna element 11d to the plane P are equal to each other.
  • the components A4 cancel each other in the plane P.
  • the polarization component B1 the polarization component B2, the polarization component B3, and the polarization component B4 are in phase with each other, in the plane P
  • the polarization component B in the X-axis direction of the combined wave is the polarization component B1
  • the main polarization direction of the antenna device 10A that is, the main polarization direction of the satellite 1A is the X-axis direction (+ X direction).
  • the polarization of the ground station is vertical polarization and the earth is in the + Z direction
  • the polarization of the satellite 1A coincides with the polarization of the ground station in the X-axis direction. For this reason, the radio wave reception sensitivity in the X-axis direction increases.
  • the radio wave reception sensitivity in the Y-axis direction is reduced. As a result, the directivity pattern shown in FIG. 9B is obtained.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a directivity pattern of the antenna device 10A when the main polarization direction is directed in a direction other than the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • FIG. 10A shows a directivity pattern when the earth is viewed from the satellite 1A, and the intersection of the X axis and the Y axis indicates directly below the satellite 1A.
  • the first feed phase is set to ⁇ by the phase shifter 12a
  • the second feed phase is set to 180 ° by the phase shifter 12b
  • the third feed phase is set to 0 ° by the phase shifter 12c.
  • the fourth feeding phase is set to 180 ° + ⁇ by the phase shifter 12d.
  • the first feeding phase and the fourth feeding phase are larger by ⁇ than the example shown in FIG. That is, the first feeding phase and the fourth feeding phase are set in opposite phases, and the second feeding phase and the third feeding phase are set in opposite phases.
  • ⁇ 0 °
  • the polarization component in the + X direction remains on the plane P.
  • the + X direction Changes to a state in which the polarization component of ⁇ and the polarization component in the ⁇ Y direction exist.
  • the main polarization of the antenna device 10A is tilted from the + X direction to the ⁇ Y side according to the size of ⁇ .
  • the angle ⁇ formed between the main polarization direction of the antenna device 10A and the + X direction is ( ⁇ / 2).
  • a directivity pattern obtained by rotating the directivity pattern shown in FIG. 9B by ⁇ / 2 around the intersection of the X axis and the Y axis to the ⁇ Y side is obtained.
  • a portion having strong directivity is generated in a direction inclined ( ⁇ / 2) from the + X direction to the ⁇ Y side.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating another example of the directivity pattern of the antenna device 10A when the main polarization direction is directed to a direction other than the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • FIG. 10B shows a directivity pattern when the earth is viewed from the satellite 1A, and the intersection of the X axis and the Y axis indicates directly below the satellite 1A.
  • the first feed phase is set to ⁇ by the phase shifter 12a
  • the second feed phase is set to 180 ° by the phase shifter 12b
  • the third feed phase is set to 0 ° by the phase shifter 12c.
  • the fourth feed phase is set to 180 ° ⁇ by the phase shifter 12d.
  • the first feeding phase and the fourth feeding phase are smaller by ⁇ than the example shown in FIG.
  • ⁇ 0 °
  • only the polarization component in the + X direction remains on the plane P.
  • ⁇ 0 °
  • the polarization component in the + Y direction gradually increases, The state changes to a state in which a polarization component and a polarization component in the + Y direction exist.
  • the polarization component in the + X direction and the polarization component in the + Y direction are combined, a polarization component in one direction on the XY plane is obtained.
  • the ratio between the magnitude of the polarization component in the + X direction and the magnitude of the polarization component in the + Y direction changes, so the direction of polarization changes. That is, if ⁇ is increased from 0 °, the magnitude of the polarization component in the + X direction is reduced and the magnitude of the polarization component in the + Y direction is increased, so that the polarization direction is inclined (rotated) to the + Y side. . As a result, the main polarization of the antenna device 10A is tilted from the + X direction to the + Y side according to the size of ⁇ .
  • the angle ⁇ formed between the main polarization direction of the antenna device 10A and the + X direction is ( ⁇ / 2).
  • a directivity pattern obtained by rotating the directivity pattern shown in FIG. 9B to the + Y side about the intersection of the X axis and the Y axis by ⁇ / 2 is obtained.
  • a portion having strong directivity is generated at a position inclined ( ⁇ / 2) from the + X direction to the + Y side.
  • the first power supply phase and the fourth power supply phase are variably controlled, the first power supply phase and the fourth power supply phase are opposite to each other, and the second power supply phase and the third power supply phase are mutually opposite. If the phase is reversed, the first power supply phase, the second power supply phase, the third power supply phase, and the fourth power supply phase may be variably controlled. At this time, the phase difference of the first power supply phase with respect to the third power supply phase is equal to the phase difference of the fourth power supply phase with respect to the second power supply phase.
  • this phase difference corresponds to the above-mentioned ⁇ and the phase difference ⁇ is a positive value
  • the directivity pattern shown in FIG. 9B is obtained on the XY plane according to the phase difference ⁇ .
  • the directivity pattern shown in FIG. 9B corresponds to the intersection of the X axis and the Y axis in the XY plane according to the phase difference ⁇ .
  • FIG. 11A is a diagram showing an example of the directivity pattern of the antenna device 10A when the directivity is tilted in the ⁇ Y direction.
  • FIG. 11A shows a directivity pattern when the earth is viewed from the satellite 1A, and the intersection of the X axis and the Y axis indicates directly below the satellite 1A.
  • the first feed phase is set to 0 ° by the phase shifter 12a
  • the second feed phase is set to 180 ° by the phase shifter 12b
  • the third feed phase is set to ⁇ by the phase shifter 12c.
  • the fourth feeding phase is set to 180 ° + ⁇ by the phase shifter 12d.
  • the main polarization direction of the antenna device 10A is the X axis.
  • Direction (+ X direction) the third feed phase is ⁇ larger than the first feed phase
  • the fourth feed phase is ⁇ larger than the second feed phase.
  • the phases of the radio waves from the antenna element 11c and the antenna element 11d advance by + ⁇ with respect to the radio waves from the antenna element 11a and the antenna element 11b.
  • the distance from the antenna element 11c and the antenna element 11d is larger than the distance from the antenna element 11a and the antenna element 11b.
  • the phase of the radio wave from the antenna element 11c and the antenna element 11d is delayed with respect to the phase of the radio wave.
  • the phase difference due to the difference in distance becomes ⁇ , and cancels out the phase difference + ⁇ due to the feeding, thereby the antenna element 11a and the antenna element Since there is no phase difference between the radio wave from 11b and the radio waves from the antenna element 11c and the antenna element 11d, the directivity is directed to the direction L1 and the direction L2.
  • the + X direction pattern of the directivity pattern shown in (b) of FIG. 9 is inclined in the direction L1 by tilting the angle ⁇ 1 in the ⁇ Y direction, and the ⁇ X direction of the directivity pattern shown in (b) of FIG. The pattern is inclined in the ⁇ Y direction by an angle ⁇ 2 and directed in the direction L2.
  • the directivity of the antenna device 10A is tilted in the ⁇ Y direction in proportion to the value of ⁇ .
  • FIG. 11B is a diagram illustrating an example of the directivity pattern of the antenna device 10A when the directivity is tilted in the + Y direction.
  • FIG. 11B shows a directivity pattern when the earth is viewed from the satellite 1A, and the intersection of the X axis and the Y axis indicates directly below the satellite 1A.
  • the first feed phase is set to 0 ° by the phase shifter 12a
  • the second feed phase is set to 180 ° by the phase shifter 12b
  • the third feed phase is set to ⁇ by the phase shifter 12c.
  • the fourth feed phase is set to 180 ° ⁇ by the phase shifter 12d.
  • the main polarization direction of the antenna device 10A is the X axis.
  • the first feed phase is ⁇ larger than the third feed phase
  • the second feed phase is ⁇ greater than the fourth feed phase.
  • the phases of the radio waves from the antenna element 11c and the antenna element 11d are delayed by - ⁇ with respect to the radio waves from the antenna element 11a and the antenna element 11b.
  • the distance from the antenna element 11c and the antenna element 11d is smaller than the distance from the antenna element 11a and the antenna element 11b.
  • the phase of the radio wave from the antenna element 11c and the antenna element 11d advances with respect to the phase of the radio wave.
  • the phase difference due to this difference in distance becomes + ⁇ , and cancels out the phase difference ⁇ due to the power feeding, so that the antenna element 11a and the antenna element Since there is no phase difference between the radio wave from 11b and the radio waves from the antenna element 11c and the antenna element 11d, the directivity is directed to the direction L3 and the direction L4.
  • the third feed phase and the fourth feed phase are variably controlled, but the first feed phase and the second feed phase are opposite to each other, and the third feed phase and the fourth feed phase are mutually opposite. If the phase is reversed, the first power supply phase, the second power supply phase, the third power supply phase, and the fourth power supply phase may be variably controlled. At this time, the phase difference of the third power supply phase with respect to the first power supply phase is equal to the phase difference of the fourth power supply phase with respect to the second power supply phase.
  • this phase difference corresponds to the above-mentioned ⁇ and the phase difference ⁇ is a positive value
  • the directivity pattern shown in FIG. 9B is tilted in the ⁇ Y direction according to the phase difference ⁇ . Is done.
  • the phase difference ⁇ is a negative value
  • the directivity pattern shown in FIG. 9B is tilted in the + Y direction according to the phase difference ⁇ .
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the directivity pattern of the antenna device 10A when the directivity is tilted in the + X direction.
  • FIG. 12 shows a directivity pattern when the earth is viewed from the satellite 1A, and the intersection of the X axis and the Y axis indicates directly below the satellite 1A.
  • the first feed phase is set to 0 ° by the phase shifter 12a
  • the second feed phase is set to 180 ° + ⁇ by the phase shifter 12b
  • the third feed phase is set to 0 ° by the phase shifter 12c.
  • the fourth power feeding phase is set to 180 ° + ⁇ by the phase shifter 12d.
  • the first feeding phase and the third feeding phase are in phase with each other, and the second feeding phase and the fourth feeding phase are in phase with each other. Furthermore, the phase difference between the first power supply phase and the second power supply phase is 180 ° + ⁇ , and the phase difference between the third power supply phase and the fourth power supply phase is 180 ° + ⁇ .
  • the polarization component is strengthened in the X-axis direction. For this reason, the main polarization direction of the antenna device 10A is the X-axis direction (+ X direction). Since the second feeding phase and the fourth feeding phase are + ⁇ larger than the example shown in FIG.
  • the directivity of the antenna device 10A is tilted in the + X direction to cancel the phase difference + ⁇ due to the feeding. Is done.
  • ⁇ is gradually increased from 0 °, as shown in FIG.
  • the directivity of the antenna device 10A is tilted in the + X direction in proportion to the value.
  • the first power supply phase and the third power supply phase are in phase with each other, and the second power supply phase and the fourth power supply phase are in phase with each other. If so, the first feed phase, the second feed phase, the third feed phase, and the fourth feed phase may be variably controlled.
  • the phase difference of the second feed phase with respect to the opposite phase of the first feed phase is equal to the phase difference of the fourth feed phase with respect to the opposite phase of the third feed phase.
  • the antenna device 10A when the first feed phase (first combined phase) and the second feed phase (second combined phase) are in phase with each other, the polarization component A1 of the antenna element 11a. And the polarization component A2 of the antenna element 11b strengthen each other, and the polarization component B1 of the antenna element 11a and the polarization component B2 of the antenna element 11b weaken each other.
  • the polarization component A3 of the antenna element 11c and the polarization component A4 of the antenna element 11d And the polarization component B3 of the antenna element 11c and the polarization component B4 of the antenna element 11d are mutually weakened.
  • the first feeding phase (first combined phase) and the third feeding phase (third combined phase) are opposite to each other, the polarization component A1 of the antenna element 11a and the polarization component A3 of the antenna element 11c And the polarization component B1 of the antenna element 11a and the polarization component B3 of the antenna element 11c weaken each other.
  • the second feed phase (second composite phase) and the fourth feed phase (fourth composite phase) are opposite to each other, the polarization component A2 of the antenna element 11b and the polarization component A4 of the antenna element 11d And the polarization component B2 of the antenna element 11b and the polarization component B4 of the antenna element 11d are mutually weakened. Therefore, the first feeding phase (first synthesized phase) and the second feeding phase (second synthesized phase) are in phase with each other, and the third feeding phase (third synthesized phase) and the fourth feeding phase (fourth synthesized phase).
  • the main polarization direction of the antenna device 10A can be set to the Y-axis direction.
  • the polarization component A1 of the antenna element 11a and the polarization component A2 of the antenna element 11b are The polarization component B1 of the antenna element 11a and the polarization component B2 of the antenna element 11b strengthen each other.
  • the polarization component A3 of the antenna element 11c and the polarization component of the antenna element 11d A4 weakens each other, and the polarization component B3 of the antenna element 11c and the polarization component B4 of the antenna element 11d strengthen each other.
  • the polarization component A1 of the antenna element 11a and the polarization component A3 of the antenna element 11c Weaken each other, and the polarization component B1 of the antenna element 11a and the polarization component B3 of the antenna element 11c strengthen each other.
  • the second feed phase (second composite phase) and the fourth feed phase (fourth composite phase) are in phase with each other, the polarization component A2 of the antenna element 11b and the polarization component A4 of the antenna element 11d Weaken each other, and the polarization component B2 of the antenna element 11b and the polarization component B4 of the antenna element 11d strengthen each other.
  • the first feeding phase (first synthesized phase) and the second feeding phase (second synthesized phase) are opposite to each other, and the third feeding phase (third synthesized phase) and the fourth feeding phase (fourth synthesized phase).
  • the first feed phase (first composite phase) and the third feed phase (third composite phase) are in phase with each other, the second feed phase (second composite phase) and the fourth feed phase (first 4), the main polarization direction of the antenna device 10A can be set to the X-axis direction.
  • first feed phase (first composite phase) and the fourth feed phase (fourth composite phase) are adjusted to be opposite to each other, and the second feed phase (second composite phase) and the third feed phase are adjusted.
  • (Third synthesized phase) may be adjusted so as to be in opposite phases to each other.
  • Is equal to the phase difference ⁇ .
  • the ratio between the magnitude of the polarization component in the X-axis direction and the magnitude of the polarization component in the Y-axis direction changes.
  • the angle formed by the main polarization direction of the antenna device 10A and the X-axis direction can be adjusted to an angle corresponding to the phase difference ⁇ .
  • the main polarization direction of the antenna device 10A can be set to a desired direction on the XY plane. That is, according to the antenna device 10A, the direction of polarization of the antenna device 10A can be controlled in a desired direction in a plane including the antenna element 11a, the antenna element 11b, the antenna element 11c, and the antenna element 11d. .
  • the communicable area can be controlled in an intended direction, and congestion of signals received by the satellite 1A can be prevented.
  • the antenna device 10A since the antenna device 10A only needs to include the antenna element 11a, the antenna element 11b, the antenna element 11c, and the antenna element 11d as antenna elements, the number of antenna elements can be reduced as compared with the phased array antenna. As a result, it is possible to reduce the size and weight without reducing the communication efficiency.
  • first feeding phase (first synthesized phase) and the second feeding phase (second synthesized phase) are adjusted to be opposite to each other, and the third feeding phase (third synthesized phase) and the fourth feeding phase (fourth synthesized phase) are adjusted.
  • Phase) can be adjusted to be out of phase with each other.
  • the main polarization direction of the antenna device 10A is the X-axis direction (+ X direction).
  • the phase difference ⁇ of the third feed phase (third composite phase) with respect to the first feed phase (first composite phase) and the fourth feed phase (fourth composite phase) with respect to the second feed phase (second composite phase) Are equal to each other.
  • the directivity of the antenna device 10A tilts in a direction that cancels out the phase difference ⁇ . Since the phase difference ⁇ is generated in the Y-axis direction, the directivity directed in the X-axis direction can be tilted in the Y-axis direction according to the phase difference ⁇ .
  • first feeding phase (first synthesized phase) and the third feeding phase (third synthesized phase) are adjusted to be in phase with each other, and the second feeding phase (second synthesized phase) and the fourth feeding phase (fourth synthesized phase) are adjusted.
  • the first power supply phase (first composite phase) and the third power supply phase (third composite phase) are in phase with each other, and the second power supply phase (second composite phase) and the fourth power supply phase (fourth composite phase).
  • the polarization component is strengthened in the X-axis direction. Therefore, the main polarization direction of the antenna device 10A is the X-axis direction.
  • the phase difference becomes equal to each other, and the phase difference can be expressed as 180 ° + ⁇ .
  • the directivity of the antenna device 10A tilts in a direction to cancel this ⁇ . Since the phase difference of 180 ° + ⁇ occurs in the X-axis direction, it is possible to tilt the directivity directed evenly in the + X direction and the ⁇ X direction to either the + X direction or the ⁇ X direction according to ⁇ . Become.
  • the polarization direction of the satellite 1A is adjusted so that the polarization of the radio wave transmitted from the ship existing in the ship dense area is orthogonal to the polarization of the satellite 1A (antenna device 10A). Is done. Thereby, the sensitivity of the antenna device 10A can be lowered with respect to the ship dense area, and the number of AIS signals received by the satellite 1A can be reduced. As a result, the AIS signal reception rate can be improved.
  • an inverted F-type antenna can be used as the antenna element 11a, antenna element 11b, antenna element 11c, and antenna element 11d. For this reason, the antenna element 11a, the antenna element 11b, the antenna element 11c, and the antenna element 11d can be reduced in size and weight, and the antenna device 10A can be further reduced in size and weight. As a result, the mountability of the antenna device 10A on the satellite 1A is improved.
  • the antenna devices 10 and 10A are mounted on a satellite, but are not limited thereto.
  • the antenna devices 10 and 10A may be mounted on a flying body such as a small UAV (Unmanned Aerial Vehicle) and a small stratosphere platform.
  • the antenna device 10 includes two antenna elements, and the antenna device 10A includes four antenna elements, but is not limited thereto.
  • the antenna devices 10 and 10A may include a further antenna element with a pair of antenna elements arranged symmetrically with respect to the center line C1 as a unit. In this case, as the number of antenna elements increases, the directivity of the antenna devices 10 and 10A can be sharpened.
  • the antenna devices 10 and 10A transmit and receive VHF band radio waves, they may only transmit VHF band radio waves or may only receive VHF band radio waves.
  • phase shifter 12a, the phase shifter 12b, the phase shifter 12c, and the phase shifter 12d may be configured as one phase shifter 12.
  • the antenna devices 10 and 10A may not include the control unit 15.
  • control unit 15 may dynamically control the direction of polarization of the antenna devices 10 and 10A according to the position and attitude of the satellites 1 and 1A.
  • control unit 15 may dynamically control the direction of polarization of the antenna devices 10 and 10A so that the sensitivity of the ship dense area decreases according to the position and attitude of the satellites 1 and 1A.

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Abstract

　アンテナ装置は、ＶＨＦ帯の電波を送受信するアンテナ装置であって、給電点から先端までの部分が、第１方向の長さ成分と、第１方向と直交する第２方向の長さ成分と、を有する形状を呈するエレメントをそれぞれ含む第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子と、第１アンテナ素子の第１給電位相及び第２アンテナ素子の第２給電位相、または、第１アンテナ素子の第１合成位相及び第２アンテナ素子の第２合成位相を調整することによって、アンテナ装置の偏波の向きを制御する移相器と、を備える。第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子は、第１給電位相及び第２給電位相が互いに同相であるか、または、第１合成位相及び第２合成位相が互いに同相である場合、第１方向において偏波成分が互いに強め合い、第２方向において偏波成分が互いに弱め合うように配置される。

Description

アンテナ装置
　本開示は、アンテナ装置に関する。本出願は、２０１５年１月５日に提出された日本特許出願第２０１５－０００２５０号に基づいており、それに対して優先権の利益を主張するものであり、その内容全体は、参照されることによって本出願に援用される。
　衛星等の飛翔体に搭載されるアンテナ装置では、通信効率を向上するためにアンテナの指向性が制御される。例えば、特許文献１には、複数のアンテナ素子を備えるフェイズドアレイアンテナを搭載し、指向方向エラーに応じて個々のアンテナ素子の位相シフタ（移相器）を制御することによって、アンテナの指向性を制御する衛星が記載されている。
特開２００１－９７３００号公報
　ＶＨＦ帯の電波の波長は数メートルであり比較的大きいので、アンテナ素子も波長に準じて大きくなる。このため、特許文献１に記載のフェイズドアレイアンテナをＶＨＦ帯の電波の送受信に用いる場合、フェイズドアレイアンテナは複数のアンテナ素子を備えていることから、各アンテナ素子が大型化する。これよって、アンテナ装置の設置スペースが格段に大きくなり、アンテナ装置の重量も大きくなる。したがって、より小型軽量化する要求の強い衛星等の飛翔体への適用の障害となることがあった。
　一方、衛星等の飛翔体に搭載されるＶＨＦ帯のアンテナとして、比較的小型軽量である無指向性のモノポールアンテナ等が用いられることがある。しかしながら、衛星等に無指向性のアンテナを搭載した場合、地上の広範囲なエリアが通信可能エリアとなる。このため、地上の無線局が多数存在し同時に電波を送信している状況において、飛翔体に到来する信号が重なり合って輻輳を生じて受信率が低下し、その結果、通信効率が低下するおそれがある。
　本開示は、通信効率を低下させることなく小型化及び軽量化が可能なアンテナ装置を説明する。
　本開示の一態様に係るアンテナ装置は、飛翔体に搭載され、ＶＨＦ帯の電波を送受信するアンテナ装置である。このアンテナ装置は、給電点から先端までの部分が、第１方向の長さ成分と、第１方向と直交する第２方向の長さ成分と、を有する形状を呈するエレメントを含む第１アンテナ素子と、給電点から先端までの部分が、第１方向の長さ成分と、第２方向の長さ成分と、を有する形状を呈するエレメントを含む第２アンテナ素子と、第１アンテナ素子の第１給電位相及び第２アンテナ素子の第２給電位相、または、第１アンテナ素子の第１合成位相及び第２アンテナ素子の第２合成位相を調整することによって、アンテナ装置の偏波の向きを制御する移相器と、を備える。第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子は、第１給電位相及び第２給電位相が互いに同相であるか、または、第１合成位相及び第２合成位相が互いに同相である場合、第１方向において偏波成分が互いに強め合い、第２方向において偏波成分が互いに弱め合うように配置される。
　本開示の態様によれば、通信効率を低下させることなく、アンテナ装置の小型化及び軽量化が可能となる。
第１実施形態に係るアンテナ装置を搭載した衛星の概略構成図である。 図１の衛星に搭載されるアンテナ装置の概略構成図である。 図２の各アンテナ素子の配置例を示す図である。 （ａ）は図２のアンテナ装置の指向性パターンの一例を説明するための図、（ｂ）は図２のアンテナ装置の指向性パターンの別の例を説明するための図である。 第２実施形態に係るアンテナ装置を搭載した衛星の概略構成図である。 図５の衛星に搭載されるアンテナ装置の概略構成図である。 図６の各アンテナ素子の配置例を示す図である。 （ａ）は図６の各アンテナ素子の偏波成分の一例を説明するための図、（ｂ）は主たる偏波の向きをＹ軸方向に向けた場合の図６のアンテナ装置の指向性パターンの一例を示す図である。 （ａ）は図６の各アンテナ素子の偏波成分の別の例を説明するための図、（ｂ）は主たる偏波の向きをＸ軸方向に向けた場合の図６のアンテナ装置の指向性パターンの一例を示す図である。 （ａ）は主たる偏波の向きをＸ軸方向及びＹ軸方向以外の方向に向けた場合の図６のアンテナ装置の指向性パターンの一例を示す図、（ｂ）は主たる偏波の向きをＸ軸方向及びＹ軸方向以外の方向に向けた場合の図６のアンテナ装置の指向性パターンの別の例を示す図である。 （ａ）は指向性を－Ｙ方向にチルトした場合の図６のアンテナ装置の指向性パターンの一例を示す図、（ｂ）は指向性を＋Ｙ方向にチルトした場合の図６のアンテナ装置の指向性パターンの一例を示す図である。 指向性を＋Ｘ方向にチルトした場合の図６のアンテナ装置の指向性パターンの一例を示す図である。
［１］実施形態の概要
　本開示の一態様に係るアンテナ装置は、飛翔体に搭載され、ＶＨＦ帯の電波を送受信するアンテナ装置である。このアンテナ装置は、給電点から先端までの部分が、第１方向の長さ成分と、第１方向と直交する第２方向の長さ成分と、を有する形状を呈するエレメントを含む第１アンテナ素子と、給電点から先端までの部分が、第１方向の長さ成分と、第２方向の長さ成分と、を有する形状を呈するエレメントを含む第２アンテナ素子と、第１アンテナ素子の第１給電位相及び第２アンテナ素子の第２給電位相、または、第１アンテナ素子の第１合成位相及び第２アンテナ素子の第２合成位相を調整することによって、アンテナ装置の偏波の向きを制御する移相器と、を備える。第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子は、第１給電位相及び第２給電位相が互いに同相であるか、または、第１合成位相及び第２合成位相が互いに同相である場合、第１方向において偏波成分が互いに強め合い、第２方向において偏波成分が互いに弱め合うように配置される。
　このアンテナ装置によれば、第１給電位相及び第２給電位相が互いに同相である場合、または、第１合成位相及び第２合成位相が互いに同相である場合には、第１アンテナ素子の第１方向の偏波成分と第２アンテナ素子の第１方向の偏波成分とが互いに強め合い、第１アンテナ素子の第２方向の偏波成分と第２アンテナ素子の第２方向の偏波成分とが互いに弱め合うので、アンテナ装置の主たる偏波の向きが第１方向となる。言い換えると、第１給電位相及び第２給電位相、または、第１合成位相及び第２合成位相が互いに逆相である場合には、第１アンテナ素子の第１方向の偏波成分と第２アンテナ素子の第１方向の偏波成分とが互いに弱め合い、第１アンテナ素子の第２方向の偏波成分と第２アンテナ素子の第２方向の偏波成分とが互いに強め合うので、アンテナ装置の主たる偏波の向きが第２方向となる。このため、第１アンテナ素子の第１給電位相及び第２アンテナ素子の第２給電位相、または、第１アンテナ素子の第１合成位相及び第２アンテナ素子の第２合成位相を調整することによって、アンテナ装置の偏波の向きを制御することが可能となる。これにより、通信可能なエリアを意図する向きに制御することができ、衛星によって受信される信号の輻輳を防止することが可能となる。例えば、輻輳エリアが地球上に偏在している場合、その輻輳エリアの信号を避けるような意図を持ったアンテナパターンとすることが可能となる。また、アンテナ装置は第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とを備えればよいので、フェイズドアレイアンテナと比較してアンテナ素子の数を減らすことができる。その結果、通信効率を低下させることなく、小型化及び軽量化が可能となる。
　移相器は、第１給電位相及び第２給電位相を互いに同相もしくは逆相となるように調整するか、または、第１合成位相及び第２合成位相を互いに同相もしくは逆相となるように調整してもよい。第１給電位相（第１合成位相）及び第２給電位相（第２合成位相）を互いに同相とすることによって、アンテナ装置の主たる偏波の向きを第１方向とすることができる。また、第１給電位相（第１合成位相）及び第２給電位相（第２合成位相）を互いに逆相とすることによって、アンテナ装置の主たる偏波の向きを第２方向とすることができる。このように、アンテナ装置の主たる偏波の向きを、直交する第１方向及び第２方向のいずれかに切り替えることが可能となる。
　第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子は、逆Ｆ型アンテナであってもよい。逆Ｆ型アンテナの１素子当たりのサイズは、例えば、０．２５波長×０．０５波長×０．０１波長程度である。このため、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を小型化及び軽量化することができ、アンテナ装置のさらなる小型化及び軽量化が可能となる。
　本開示の別の態様に係るアンテナ装置は、給電点から先端までの部分が、第１方向の長さ成分と、第２方向の長さ成分と、を有する形状を呈するエレメントを含む第３アンテナ素子と、給電点から先端までの部分が、第１方向の長さ成分と、第２方向の長さ成分と、を有する形状を呈するエレメントを含む第４アンテナ素子と、をさらに備えてもよい。移相器は、第３アンテナ素子の第３給電位相及び第４アンテナ素子の第４給電位相、または、第３アンテナ素子の第３合成位相及び第４アンテナ素子の第４合成位相をさらに調整することによって、偏波の向きを制御してもよい。第３アンテナ素子及び第４アンテナ素子は、第３給電位相及び第４給電位相が互いに同相であるか、または、第３合成位相及び第４合成位相が互いに同相である場合、第１方向において偏波成分が互いに強め合い、第２方向において偏波成分が互いに弱め合うように配置されてもよい。第１アンテナ素子及び第３アンテナ素子は、第１給電位相及び第３給電位相が互いに逆相であるか、または、第１合成位相及び第３合成位相が互いに逆相である場合、第１方向において偏波成分が互いに強め合い、第２方向において偏波成分が互いに弱め合うように配置されてもよい。第２アンテナ素子及び第４アンテナ素子は、第２給電位相及び第４給電位相が互いに逆相であるか、または、第２合成位相及び第４合成位相が互いに逆相である場合、第１方向において偏波成分が互いに強め合い、第２方向において偏波成分が互いに弱め合うように配置されてもよい。
　このアンテナ装置によれば、例えば、第１給電位相（第１合成位相）及び第２給電位相（第２合成位相）、並びに、第３給電位相（第３合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）を互いに同相とし、第１給電位相（第１合成位相）及び第３給電位相（第３合成位相）、並びに、第２給電位相（第２合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）を互いに逆相とすることによって、アンテナ装置の主たる偏波の向きを第１方向とすることができる。また、このアンテナ装置によれば、例えば、第１給電位相（第１合成位相）及び第２給電位相（第２合成位相）、並びに、第３給電位相（第３合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）を互いに逆相とし、第１給電位相（第１合成位相）及び第３給電位相（第３合成位相）、並びに、第２給電位相（第２合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）を互いに同相とすることによって、アンテナ装置の主たる偏波の向きを第２方向とすることができる。さらに、例えば、第３給電位相（第３合成位相）に対する第１給電位相（第１合成位相）の位相差と、第２給電位相（第２合成位相）に対する第４給電位相（第４合成位相）の位相差とを等しくなるように調整することによって、位相差に応じて第１方向の偏波成分の大きさと第２方向の偏波成分の大きさとの比率が変化する。このため、アンテナ装置の主たる偏波の向きと第１方向とが成す角度を調整することができ、アンテナ装置の偏波の向きを所望の方向に制御することが可能となる。これにより、通信可能なエリアを意図する向きに制御することができ、衛星によって受信される信号の輻輳を防止することが可能となる。また、アンテナ装置は第１アンテナ素子と第２アンテナ素子と第３アンテナ素子と第４アンテナ素子とを備えればよいので、フェイズドアレイアンテナと比較してアンテナ素子の数を減らすことができる。その結果、通信効率を低下させることなく、小型化及び軽量化が可能となる。
　移相器は、第１給電位相及び第４給電位相を互いに逆相となるように調整するとともに、第２給電位相及び第３給電位相を互いに逆相となるように調整するか、または、第１合成位相及び第４合成位相を互いに逆相となるように調整するとともに、第２合成位相及び第３合成位相を互いに逆相となるように調整してもよい。この場合、第３給電位相（第３合成位相）に対する第１給電位相（第１合成位相）の位相差は、第２給電位相（第２合成位相）に対する第４給電位相（第４合成位相）の位相差と等しくなる。この位相差に応じて、第１方向の偏波成分の大きさと第２方向の偏波成分の大きさとの比率が変化する。このため、アンテナ装置の主たる偏波の向きと第１方向とが成す角度を調整することが可能となる。その結果、アンテナ装置の主たる偏波の向きを、第１方向及び第２方向によって規定される平面において所望の方向とすることが可能となる。
　移相器は、第１給電位相及び第２給電位相を互いに逆相となるように調整するとともに、第３給電位相及び第４給電位相を互いに逆相となるように調整するか、または、第１合成位相及び第２合成位相を互いに逆相となるように調整するとともに、第３合成位相及び第４合成位相を互いに逆相となるように調整してもよい。この場合、第１給電位相（第１合成位相）に対する第３給電位相（第１合成位相）の位相差は、第２給電位相（第２合成位相）に対する第４給電位相（第４合成位相）の位相差と等しくなる。このとき、アンテナ装置の指向性は、この位相差を打ち消す方向にチルトする。位相差は第１方向に生じるので、この位相差によって、アンテナ装置の指向性を、第１方向にチルトさせる（寄せる）ことが可能となる。
　移相器は、第１給電位相及び第３給電位相を互いに同相となるように調整するとともに、第２給電位相及び第４給電位相を互いに同相となるように調整するか、または、第１合成位相及び第３合成位相を互いに同相となるように調整するとともに、第２合成位相及び第４合成位相を互いに同相となるように調整してもよい。この場合、第１給電位相（第１合成位相）及び第３給電位相（第３合成位相）が互いに同相であり、第２給電位相（第２合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）が互いに同相であるので、第２方向において偏波成分が強められる。このため、アンテナ装置の指向性は第２方向に向く。そして、第１給電位相（第１合成位相）の逆相に対する第２給電位相（第２合成位相）の位相差は、第３給電位相（第３合成位相）の逆相に対する第４給電位相（第４合成位相）の位相差と等しくなる。このとき、アンテナ装置の指向性は、この位相差を打ち消す方向にチルトする。位相差は、第２方向に生じるので、この位相差によって、アンテナ装置の指向性を、第２方向にチルトさせることが可能となる。
　第３アンテナ素子及び第４アンテナ素子は、逆Ｆ型アンテナであってもよい。逆Ｆ型アンテナの１素子当たりのサイズは、例えば、０．２５波長×０．０５波長×０．０１波長程度である。このため、第３アンテナ素子及び第４アンテナ素子を小型化及び軽量化することができ、アンテナ装置のさらなる小型化及び軽量化が可能となる。
　ＶＨＦ帯の電波はＡＩＳ信号を含んでもよい。移相器は、船舶密集域の感度が低下するように偏波の向きを制御してもよい。沿岸域には、複数の船舶の航路が設定されることがあるので、船舶が密集する船舶密集域となることがある。衛星等の飛翔体に搭載したアンテナ装置を用いて、船舶からのＡＩＳ信号を受信する場合、このような海域では、複数の船舶からＡＩＳ信号が送信されるので、ＡＩＳ信号が輻輳を生じ、ＡＩＳ信号の受信率が低下するおそれがある。このため、船舶密集域の感度が低下するようにアンテナ装置の偏波の向きを制御することによって、アンテナ装置に到来するＡＩＳ信号の数を減らすことができ、ＡＩＳ信号の受信率を改善することが可能となる。
［２］実施形態の例示
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係るアンテナ装置を搭載した衛星の概略構成図である。衛星１は、例えば、重量が２００ｋｇ以下であり、一辺の大きさが例えば２波長以下である小型衛星であって、高度が５００～７００ｋｍ程度である低軌道を周回する。衛星１は、例えば、船舶自動識別装置（ＡＩＳ：Automatic Identification System）を搭載している。衛星１は、衛星１のための各種装置が収容される本体部２と、太陽光発電のためのパネル３と、地上局との間で信号を送受信するためのアンテナ装置１０（図２参照）と、を備える。以下の説明では、パネル３の幅方向をＸ軸、衛星１のパネル３の長さ方向をＹ軸、本体部２の高さ方向をＺ軸とし、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の交点に衛星１が位置し、＋Ｚ方向に地球があるとする。
　ここで、ＡＩＳとは、３００トン以上の大型船に搭載が義務付けられている装置である。大型船は、自船の位置、針路及び速度等の情報を含むＡＩＳ信号を送信するとともに、他船からのＡＩＳ信号を受信することによって他船を識別する。沿岸の船舶からのＡＩＳ信号は沿岸局等で受信され、船舶の運行管理が行われる。沿岸局の受信可能エリアは半径７０ｋｍ程度であるので、受信可能エリアよりも沿岸から離れた海域では衛星及び航空機等にＡＩＳを搭載することによりＡＩＳ信号が受信される。ＡＩＳ信号は、ＶＨＦ（Very High Frequency）帯の１６０ＭＨｚ程度の周波数の電波を用いて送受信される。地上局（大型船及び沿岸局）は、例えば、垂直偏波によりＡＩＳ信号を送信する。
　図２は、アンテナ装置１０の概略構成図である。図３は、各アンテナ素子の配置例を示す図である。アンテナ装置１０は、衛星１に搭載され、ＶＨＦ帯の電波を送受信する。アンテナ装置１０は、アンテナ装置１０の偏波の向きを変更可能である。図２及び図３に示されるように、アンテナ装置１０は、アンテナ素子１１ａ（第１アンテナ素子）及びアンテナ素子１１ｂ（第２アンテナ素子）と、移相器１２ａ及び移相器１２ｂと、分配合成器１３と、送受信機１４と、制御部１５と、を備える。
　アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂは、ＶＨＦ帯の電波を送受信するための素子である。アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂは、送信または受信の際に空間に生じる電波を、互いに直交するＸ軸方向（第２方向）及びＹ軸方向（第１方向）によって規定されるＸ－Ｙ平面においてＸ軸方向の偏波成分及びＹ軸方向の偏波成分に分解可能なエレメントを含む。具体的には、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂは、エレメントの給電点からエレメントの先端までの部分が、Ｘ軸方向の長さ成分と、Ｙ軸方向の長さ成分と、を有する形状を呈している。このＸ軸方向の長さ成分及びＹ軸方向の長さ成分は、例えば、１／１００波長～１波長程度である。このようなアンテナ素子としては、例えば、逆Ｆ型アンテナ、逆Ｌ型アンテナ、マイクロストリップアンテナ、及び対称線に対して斜めに傾けたモノポールアンテナ等が挙げられる。ここでは、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂは、逆Ｆ型アンテナであるとして説明を行う。
　アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂは、放射エレメント１１１と、短絡エレメント１１２と、給電エレメント１１３と、を備える。放射エレメント１１１は、Ｙ軸方向に延びており、衛星１の筐体（本体部２及びパネル３を含む）に対して略平行に延びている。放射エレメント１１１の一端１１１ａがエレメントの先端を成している。短絡エレメント１１２は、衛星1の接地点に接続されるエレメントである。短絡エレメント１１２は、Ｘ軸方向に放射エレメント１１１の他端から衛星１の筐体まで延びている。給電エレメント１１３は、衛星１の給電点１１４から給電されるエレメントである。給電エレメント１１３は、短絡エレメント１１２と略平行に配置され、Ｘ軸方向に放射エレメント１１１から給電点１１４まで延びている。放射エレメント１１１と短絡エレメント１１２とが成す角度、及び、放射エレメント１１１と給電エレメント１１３とが成す角度は略直角である。このように構成されたアンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂのＸ軸方向の長さは、例えば、０．０５波長程度であり、Ｙ軸方向の長さは、例えば、０．２５波長程度であり、Ｚ軸方向の長さは、例えば、０．０１波長程度である。
　アンテナ装置１０が送信アンテナとして機能する場合、アンテナ素子１１ａには第１給電位相で給電が行われ、アンテナ素子１１ｂには第２給電位相で給電が行われる。アンテナ装置１０が受信アンテナとして機能する場合、アンテナ素子１１ａの受信信号は第１合成位相で合成され、アンテナ素子１１ｂの受信信号は第２合成位相で合成される。このため、アンテナ素子１１ａでは、電波を送受信する際に生じた電界は、Ｘ－Ｙ平面内において、Ｙ軸方向の偏波成分である偏波成分Ａ１とＸ軸方向の偏波成分である偏波成分Ｂ１とに分解され得る。また、アンテナ素子１１ｂでは、電波を送受信する際に生じた電界は、Ｘ－Ｙ平面内において、Ｙ軸方向の偏波成分である偏波成分Ａ２とＸ軸方向の偏波成分である偏波成分Ｂ２とに分解され得る。
　アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂは、第１給電位相（第１合成位相）及び第２給電位相（第２合成位相）が互いに同相である場合、偏波成分Ａ１と偏波成分Ａ２とが互いに強め合い、偏波成分Ｂ１と偏波成分Ｂ２とが互いに弱め合うように配置される。言い換えると、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂは、第１給電位相（第１合成位相）及び第２給電位相（第２合成位相）が互いに逆相である場合、偏波成分Ａ１と偏波成分Ａ２とが互いに弱め合い、偏波成分Ｂ１と偏波成分Ｂ２とが互いに強め合うように配置される。具体的には、第１給電位相と第２給電位相とが同相である場合に、偏波成分Ａ１と偏波成分Ａ２とがＸ軸方向における衛星１の中心線Ｃ１に対して線対称となり、かつ、偏波成分Ｂ１と偏波成分Ｂ２とが中心線Ｃ１に対して線対称となるように、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂが配置される。
　つまり、アンテナ素子１１ａのエレメントのＸ軸方向の長さの成分（給電エレメント１１３）が給電点１１４を基準として延びる方向と、アンテナ素子１１ｂのエレメントのＸ軸方向の長さの成分（給電エレメント１１３）が給電点１１４を基準として延びる方向とは、互いに反対である。また、アンテナ素子１１ａのエレメントのＹ軸方向の長さ成分（放射エレメント１１１）が給電点１１４を基準として延びる方向と、アンテナ素子１１ｂのエレメントのＹ軸方向の長さ成分（放射エレメント１１１）が給電点１１４を基準として延びる方向とは、同じである。例えば、アンテナ素子１１ａとアンテナ素子１１ｂとが略同一平面内に位置し、中心線Ｃ１に対して略線対称に配置される。なお、略同一平面内とは、同一平面内及び同一平面から０．２５波長以下ずれている場合を含む。略線対称とは、完全な線対称及び完全な線対称の位置から０．２５波長以下ずれている場合を含む。アンテナ素子１１ａとアンテナ素子１１ｂとの間隔は、約１波長以下である。約１波長とは、例えば、０．２５波長以上、１．５波長以下である。
　移相器１２ａは、第１給電位相及び第１合成位相を調整する回路である。移相器１２ａは、アンテナ装置１０が送信アンテナとして機能する場合、第１給電位相を調整する。移相器１２ａは、アンテナ装置１０が受信アンテナとして機能する場合、第１合成位相を調整する。移相器１２ｂは、第２給電位相及び第２合成位相を調整する回路である。移相器１２ｂは、アンテナ装置１０が送信アンテナとして機能する場合、第２給電位相を調整する。移相器１２ｂは、アンテナ装置１０が受信アンテナとして機能する場合、第２合成位相を調整する。
　分配合成器１３は、信号の分配及び合成を行う回路である。分配合成器１３は、アンテナ装置１０が送信アンテナとして機能する場合、送受信機１４からの信号をアンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂに分配する。分配合成器１３は、アンテナ装置１０が受信アンテナとして機能する場合、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂによって受信された信号を入力し、これらの受信信号の合成を行う。
　送受信機１４は、信号を生成し、受信した信号を処理する回路である。送受信機１４は、アンテナ装置１０が送信アンテナとして機能する場合、変調等の各種処理を施した信号を分配合成器１３に出力する。送受信機１４は、アンテナ装置１０が受信アンテナとして機能する場合、分配合成器１３によって合成された信号を入力し、復調等の各種処理を行う。
　制御部１５は、例えば、プロセッサによって構成される。制御部１５は、アンテナ装置１０が送信アンテナとして機能する場合、移相器１２ａを制御して第１給電位相を調整し、移相器１２ｂを制御して第２給電位相を調整することによって、アンテナ装置１０の偏波の向きを制御する。制御部１５は、例えば、地上局から制御コマンドを受信し、受信した制御コマンドに応じて、移相器１２ａの第１給電位相及び移相器１２ｂの第２給電位相を制御する。
　制御部１５は、アンテナ装置１０が受信アンテナとして機能する場合、移相器１２ａを制御して第１合成位相を調整し、移相器１２ｂを制御して第２合成位相を調整することによって、アンテナ装置１０の偏波の向きを制御する。制御部１５は、例えば、地上局から制御コマンドを受信し、受信した制御コマンドに応じて、移相器１２ａの第１合成位相及び移相器１２ｂの第２合成位相を制御する。なお、アンテナ装置１０が送信アンテナとして機能する場合とアンテナ装置１０が受信アンテナとして機能する場合とは、互いに可逆性を有する。以下、給電位相を用いて、アンテナ装置１０が送信アンテナとして機能する場合について説明を行うが、アンテナ装置１０が受信アンテナとして機能する場合においても同様に成立する。
　図４の（ａ）は、アンテナ装置１０の指向性パターンの一例を説明するための図である。この例では、移相器１２ａ及び移相器１２ｂによって、第１給電位相及び第２給電位相が同相に設定される。
　ここで、Ｘ軸と直交する平面であって中心線Ｃ１を含む平面Ｐ、つまり、Ｙ軸とＺ軸とによって規定されるＹ－Ｚ平面において、アンテナ素子１１ａから放射される電波とアンテナ素子１１ｂから放射される電波を合成した合成波は、偏波成分Ａを含む。つまり、偏波成分Ａ１及び偏波成分Ａ２は互いに同相であるので、平面Ｐにおいて、合成波のＹ軸方向の偏波成分Ａは、偏波成分Ａ１と偏波成分Ａ２との和となる。一方、偏波成分Ｂ１及び偏波成分Ｂ２は互いに逆相であり、アンテナ素子１１ａから平面Ｐまでの距離とアンテナ素子１１ｂから平面Ｐまでの距離とが互いに等しいので、偏波成分Ｂ１及び偏波成分Ｂ２は平面Ｐにおいて互いに打ち消し合う。その結果、平面Ｐにおいては偏波成分Ａのみが残るので、アンテナ装置１０の主たる偏波の向き、つまり、衛星１の主たる偏波の向きはＹ軸方向（＋Ｙ方向）となる。
　地上局の偏波は垂直偏波であり、地球は＋Ｚ方向にあるので、Ｙ軸方向では衛星１の偏波と地上局の偏波とが一致する。このため、Ｙ軸方向の電波の受信感度は大きくなる。一方、Ｘ軸方向では、衛星１の偏波と地上局の偏波とが直交するので、Ｘ軸方向の電波の受信感度は小さくなる。その結果、図４の（ａ）に示される指向性パターンＤが得られる。
　図４の（ｂ）は、アンテナ装置１０の指向性パターンの別の例を説明するための図である。この例では、移相器１２ａ及び移相器１２ｂによって、第１給電位相及び第２給電位相が互いに逆相に設定される。この場合、偏波成分Ａ１及び偏波成分Ａ２は互いに逆相であり、アンテナ素子１１ａから平面Ｐまでの距離とアンテナ素子１１ｂから平面Ｐまでの距離とが互いに等しいので、偏波成分Ａ１及び偏波成分Ａ２は平面Ｐにおいて互いに打ち消し合う。一方、偏波成分Ｂ１及び偏波成分Ｂ２は互いに同相であるので、平面Ｐにおいて、合成波のＸ軸方向の偏波成分Ｂは、偏波成分Ｂ１と偏波成分Ｂ２との和となる。その結果、平面Ｐにおいては偏波成分Ｂのみが残るので、アンテナ装置１０の主たる偏波の向き、つまり、衛星１の主たる偏波の向きはＸ軸方向（＋Ｘ方向）となる。
　地上局の偏波は垂直偏波であり、地球は＋Ｚ方向にあるので、Ｘ軸方向では衛星１の偏波と地上局の偏波とが一致する。このため、Ｘ軸方向の電波の受信感度は大きくなる。一方、Ｙ軸方向では、衛星１の偏波と地上局の偏波とが直交するので、Ｙ軸方向の電波の受信感度は小さくなる。その結果、図４の（ｂ）に示される指向性パターンＤが得られる。
　以上のように、アンテナ装置１０によれば、第１給電位相（第１合成位相）及び第２給電位相（第２合成位相）が互いに同相である場合には、アンテナ素子１１ａの偏波成分Ａ１とアンテナ素子１１ｂの偏波成分Ａ２とが互いに強め合い、アンテナ素子１１ａの偏波成分Ｂ１とアンテナ素子１１ｂの偏波成分Ｂ２とが互いに弱め合う。このため、第１給電位相（第１合成位相）及び第２給電位相（第２合成位相）を互いに同相とすることによって、アンテナ装置１０の主たる偏波の向きをＹ軸方向とすることができる。また、第１給電位相（第１合成位相）及び第２給電位相（第２合成位相）が互いに逆相である場合には、アンテナ素子１１ａの偏波成分Ａ１とアンテナ素子１１ｂの偏波成分Ａ２とが互いに弱め合い、アンテナ素子１１ａの偏波成分Ｂ１とアンテナ素子１１ｂの偏波成分Ｂ２とが互いに強め合う。このため、第１給電位相（第１合成位相）及び第２給電位相（第２合成位相）を互いに逆相とすることによって、アンテナ装置１０の主たる偏波の向きをＸ軸方向とすることができる。このようにして、アンテナ装置１０の主たる偏波の向きを、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のいずれかに切り替えることが可能となる。これにより、通信可能なエリアを意図する向きに制御することができ、衛星１によって受信される信号の輻輳を防止することが可能となる。また、アンテナ装置１０はアンテナ素子としてアンテナ素子１１ａとアンテナ素子１１ｂとを備えていればよいので、フェイズドアレイアンテナと比較してアンテナ素子の数を減らすことができる。その結果、通信効率を低下させることなく、アンテナ装置１０の小型化及び軽量化が可能となる。
　例えば、沿岸域には、複数の船舶の航路が設定されることがあるので、衛星によって受信されるＡＩＳ信号が輻輳を生じる程度に多数の船舶が密集する船舶密集域が生じることがある。このような海域では、複数の船舶からＡＩＳ信号が送信されるので、衛星によって受信されるＡＩＳ信号が輻輳を生じ、ＡＩＳ信号の受信率が低下するおそれがある。また、この船舶密集域の船舶からのＡＩＳ信号は沿岸局等によって受信され得るので、衛星が船舶密集域の船舶からのＡＩＳ信号を受信する必要はない。このため、船舶密集域に存在する船舶から送信される電波の偏波と衛星１（アンテナ装置１０）の偏波とが直交するように、衛星１の偏波の向きが調整される。これにより、船舶密集域に対してアンテナ装置１０の感度を下げることができ、衛星１が受信するＡＩＳ信号の信号数を減らすことができる。その結果、ＡＩＳ信号の受信率を改善することが可能となる。
　アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂとしては、逆Ｆ型アンテナが用いられ得る。アンテナ装置１０とは異なる方法で偏波の向きを調整可能なアンテナ素子として例えばクロスダイポールアンテナが挙げられるが、クロスダイポールアンテナの１素子当たりのサイズは、０．５波長×０．５波長×０．２５波長である。これに対して、逆Ｆ型アンテナの１素子当たりのサイズは、０．２５波長×０．０５波長×０．０１波長程度である。また、逆Ｆ型アンテナの重量は、クロスダイポールアンテナの重量の数十分の一程度である。このため、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂを小型化及び軽量化することができ、アンテナ装置１０のさらなる小型化及び軽量化が可能となる。その結果、アンテナ装置１０の衛星１への搭載性が向上する。
　（第２実施形態）
　図５は、第２実施形態に係るアンテナ装置を搭載した衛星の概略構成図である。図５に示されるように、第２実施形態の衛星１Ａは、第１実施形態の衛星１と比較して、搭載されるアンテナ装置が異なる。
　図６は、アンテナ装置１０Ａの概略構成図である。図７は、各アンテナ素子の配置例を示す図である。図６及び図７に示されるように、アンテナ装置１０Ａは、アンテナ装置１０と比較して、アンテナ素子の数及び配置、並びに、移相器の数が異なる。具体的には、アンテナ装置１０Ａは、アンテナ素子１１ｃ（第３アンテナ素子）及びアンテナ素子１１ｄ（第４アンテナ素子）と、移相器１２ｃ及び移相器１２ｄと、をさらに備える。
　アンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄは、ＶＨＦ帯の電波を送受信するための素子である。アンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄは、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂと同様に、送信または受信の際に空間に生じる電波を、Ｘ－Ｙ平面においてＸ軸方向の偏波成分及びＹ軸方向の偏波成分に分解可能なエレメントを含む。具体的には、アンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄは、エレメントの給電点からエレメントの先端までの部分が、Ｘ軸方向の長さ成分と、Ｙ軸方向の長さ成分と、を有する形状を呈している。このＸ軸方向の長さ成分及びＹ軸方向の長さ成分は、例えば、１／１００波長～１波長程度である。このようなアンテナ素子としては、例えば、逆Ｆ型アンテナ、逆Ｌ型アンテナ、マイクロストリップアンテナ、及び対称線に対して斜めに傾けたモノポールアンテナ等が挙げられる。ここでは、アンテナ素子１１ａ、アンテナ素子１１ｂ、アンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄは、逆Ｆ型アンテナであるとして説明を行う。なお、アンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄの構成は、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂの構成と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
　アンテナ装置１０Ａが送信アンテナとして機能する場合、アンテナ素子１１ｃには第３給電位相で給電が行われ、アンテナ素子１１ｄには第４給電位相で給電が行われる。アンテナ装置１０Ａが受信アンテナとして機能する場合、アンテナ素子１１ｃの受信信号は第３合成位相で合成され、アンテナ素子１１ｄの受信信号は第４合成位相で合成される。このため、アンテナ素子１１ｃでは、電波を送受信する際に生じた電界は、Ｘ－Ｙ平面内において、Ｙ軸方向の偏波成分である偏波成分Ａ３とＸ軸方向の偏波成分である偏波成分Ｂ３とに分解され得る。アンテナ素子１１ｄでは、電波を送受信する際に生じた電界は、Ｘ－Ｙ平面内において、Ｙ軸方向の偏波成分である偏波成分Ａ４とＸ軸方向の偏波成分である偏波成分Ｂ４とに分解され得る。
　アンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄは、第３給電位相（第３合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）が互いに同相である場合、偏波成分Ａ３と偏波成分Ａ４とが互いに強め合い、偏波成分Ｂ３と偏波成分Ｂ４とが互いに弱め合うように配置される。言い換えると、アンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄは、第３給電位相（第３合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）が互いに逆相である場合、偏波成分Ａ３と偏波成分Ａ４とが互いに弱め合い、偏波成分Ｂ３と偏波成分Ｂ４とが互いに強め合うように配置される。具体的には、第３給電位相と第４給電位相とが同相である場合に、偏波成分Ａ３と偏波成分Ａ４とがＸ軸方向における衛星１Ａの中心線Ｃ１に対して線対称となり、かつ、偏波成分Ｂ３と偏波成分Ｂ４とが中心線Ｃ１に対して線対称となるように、アンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄが配置される。
　つまり、アンテナ素子１１ｃのエレメントのＸ軸方向の長さの成分（給電エレメント１１３）が給電点１１４を基準として延びる方向と、アンテナ素子１１ｄのエレメントのＸ軸方向の長さの成分（給電エレメント１１３）が給電点１１４を基準として延びる方向とは、互いに反対である。また、アンテナ素子１１ｃのエレメントのＹ軸方向の長さ成分（放射エレメント１１１）が給電点１１４を基準として延びる方向と、アンテナ素子１１ｄのエレメントのＹ軸方向の長さ成分（放射エレメント１１１）が給電点１１４を基準として延びる方向とは、同じである。例えば、アンテナ素子１１ｃとアンテナ素子１１ｄとが略同一平面内に位置し、中心線Ｃ１に対して略線対称に配置される。なお、略同一平面内とは、同一平面内及び同一平面から０．２５波長以下ずれている場合を含む。略線対称とは、完全な線対称及び完全な線対称の位置から０．２５波長以下ずれている場合を含む。アンテナ素子１１ｃとアンテナ素子１１ｄとの間隔は、約１波長以下である。約１波長とは、例えば、０．２５波長以上、１．５波長以下である。
　さらに、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｃは、第１給電位相（第１合成位相）及び第３給電位相（第３合成位相）が互いに同相である場合、偏波成分Ａ１と偏波成分Ａ３とが互いに弱め合い、偏波成分Ｂ１と偏波成分Ｂ３とが互いに強め合うように配置される。言い換えると、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｃは、第１給電位相（第１合成位相）及び第３給電位相（第３合成位相）が互いに逆相である場合、偏波成分Ａ１と偏波成分Ａ３とが互いに強め合い、偏波成分Ｂ１と偏波成分Ｂ３とが互いに弱め合うように配置される。具体的には、第１給電位相と第３給電位相とが同相である場合に、偏波成分Ａ１と偏波成分Ａ３とがＹ軸方向における衛星１Ａの中心線Ｃ２に対して線対称となり、かつ、偏波成分Ｂ１と偏波成分Ｂ３とが中心線Ｃ２に対して線対称となるように、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｃが配置される。
　つまり、アンテナ素子１１ａのエレメントのＸ軸方向の長さの成分（給電エレメント１１３）が給電点１１４を基準として延びる方向と、アンテナ素子１１ｃのエレメントのＸ軸方向の長さの成分（給電エレメント１１３）が給電点１１４を基準として延びる方向とは、同じである。また、アンテナ素子１１ａのエレメントのＹ軸方向の長さ成分（放射エレメント１１１）が給電点１１４を基準として延びる方向と、アンテナ素子１１ｃのエレメントのＹ軸方向の長さ成分（放射エレメント１１１）が給電点１１４を基準として延びる方向とは、互いに反対である。例えば、アンテナ素子１１ａとアンテナ素子１１ｃとが略同一平面内に位置し、中心線Ｃ２に対して略線対称に配置される。アンテナ素子１１ａとアンテナ素子１１ｃとの間隔は、約１波長以下である。
　アンテナ素子１１ｂ及びアンテナ素子１１ｄは、第２給電位相（第２合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）が互いに同相である場合、偏波成分Ａ２と偏波成分Ａ４とが互いに弱め合い、偏波成分Ｂ２と偏波成分Ｂ４とが互いに強め合うように配置される。言い換えると、アンテナ素子１１ｂ及びアンテナ素子１１ｄは、第２給電位相（第２合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）が互いに逆相である場合、偏波成分Ａ２と偏波成分Ａ４とが互いに強め合い、偏波成分Ｂ２と偏波成分Ｂ４とが互いに弱め合うように配置される。具体的には、第２給電位相と第４給電位相とが同相である場合に、偏波成分Ａ２と偏波成分Ａ４とが中心線Ｃ２に対して線対称となり、かつ、偏波成分Ｂ２と偏波成分Ｂ４とが中心線Ｃ２に対して線対称となるように、アンテナ素子１１ｂ及びアンテナ素子１１ｄが配置される。
　つまり、アンテナ素子１１ｂのエレメントのＸ軸方向の長さの成分（給電エレメント１１３）が給電点１１４を基準として延びる方向と、アンテナ素子１１ｄのエレメントのＸ軸方向の長さの成分（給電エレメント１１３）が給電点１１４を基準として延びる方向とは、同じである。また、アンテナ素子１１ｂのエレメントのＹ軸方向の長さ成分（放射エレメント１１１）が給電点１１４を基準として延びる方向と、アンテナ素子１１ｄのエレメントのＹ軸方向の長さ成分（放射エレメント１１１）が給電点１１４を基準として延びる方向とは、互いに反対である。例えば、アンテナ素子１１ｂとアンテナ素子１１ｄとが略同一平面内に位置し、中心線Ｃ２に対して略線対称に配置される。アンテナ素子１１ｂとアンテナ素子１１ｄとの間隔は、約１波長以下である。
　移相器１２ｃは、第３給電位相及び第３合成位相を調整する回路である。移相器１２ｃは、アンテナ装置１０Ａが送信アンテナとして機能する場合、第３給電位相を調整する。移相器１２ｃは、アンテナ装置１０Ａが受信アンテナとして機能する場合、第３合成位相を調整する。移相器１２ｄは、第４給電位相及び第４合成位相を調整する回路である。移相器１２ｄは、アンテナ装置１０Ａが送信アンテナとして機能する場合、第４給電位相を調整する。移相器１２ｄは、アンテナ装置１０Ａが受信アンテナとして機能する場合、第４合成位相を調整する。
　分配合成器１３は、アンテナ装置１０Ａが送信アンテナとして機能する場合、送受信機１４からの信号をアンテナ素子１１ａ、アンテナ素子１１ｂ、アンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄに分配する。分配合成器１３は、アンテナ装置１０Ａが受信アンテナとして機能する場合、アンテナ素子１１ａ、アンテナ素子１１ｂ、アンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄによって受信された信号を入力し、これらの受信信号の合成を行う。
　送受信機１４は、アンテナ装置１０Ａが送信アンテナとして機能する場合、変調等の各種処理を施した信号を分配合成器１３に出力する。送受信機１４は、アンテナ装置１０Ａが受信アンテナとして機能する場合、分配合成器１３によって合成された信号を入力し、復調等の各種処理を行う。
　制御部１５は、アンテナ装置１０Ａが送信アンテナとして機能する場合、移相器１２ａを制御して第１給電位相を調整し、移相器１２ｂを制御して第２給電位相を調整し、移相器１２ｃを制御して第３給電位相を調整し、移相器１２ｄを制御して第４給電位相を調整することによって、アンテナ装置１０Ａの偏波の向きを制御する。制御部１５は、例えば、地上局から制御コマンドを受信し、受信した制御コマンドに応じて、移相器１２ａの第１給電位相、移相器１２ｂの第２給電位相、移相器１２ｃの第３給電位相及び移相器１２ｄの第４給電位相を制御する。
　制御部１５は、アンテナ装置１０Ａが受信アンテナとして機能する場合、移相器１２ａを制御して第１合成位相を調整し、移相器１２ｂを制御して第２合成位相を調整し、移相器１２ｃを制御して第３合成位相を調整し、移相器１２ｄを制御して第４合成位相を調整することによって、アンテナ装置１０Ａの偏波の向きを制御する。制御部１５は、例えば、地上局から制御コマンドを受信し、受信した制御コマンドに応じて、移相器１２ａの第１合成位相、移相器１２ｂの第２合成位相、移相器１２ｃの第３合成位相及び移相器１２ｄの第４合成位相を制御する。なお、アンテナ装置１０Ａが送信アンテナとして機能する場合とアンテナ装置１０Ａが受信アンテナとして機能する場合とは、互いに可逆性を有する。以下、給電位相を用いて、アンテナ装置１０Ａが送信アンテナとして機能する場合について説明を行うが、アンテナ装置１０Ａが受信アンテナとして機能する場合においても同様に成立する。
　図８は、主たる偏波の向きをＹ軸方向に向ける制御を説明するための図である。図８の（ａ）は各アンテナ素子の偏波成分の一例を説明するための図、図８の（ｂ）は主たる偏波の向きをＹ軸方向に向けた場合のアンテナ装置１０Ａの指向性パターンの一例を示す図である。図８の（ｂ）は衛星１Ａから地球を見た時の指向性パターンを表しており、Ｘ軸及びＹ軸の交点が衛星１Ａの直下を示している。この例では、移相器１２ａによって第１給電位相が０°に設定され、移相器１２ｂによって第２給電位相が０°に設定され、移相器１２ｃによって第３給電位相が１８０°に設定され、移相器１２ｄによって第４給電位相が１８０°に設定される。
　この場合、図８の（ａ）に示されるように、偏波成分Ａ１、偏波成分Ａ２、偏波成分Ａ３及び偏波成分Ａ４は互いに同相であるので、平面Ｐにおいて、合成波のＹ軸方向の偏波成分Ａは、偏波成分Ａ１、偏波成分Ａ２、偏波成分Ａ３及び偏波成分Ａ４の和となる。一方、偏波成分Ｂ１及び偏波成分Ｂ２は互いに逆相であり、アンテナ素子１１ａから平面Ｐまでの距離とアンテナ素子１１ｂから平面Ｐまでの距離とが互いに等しいので、偏波成分Ｂ１及び偏波成分Ｂ２は平面Ｐにおいて互いに打ち消し合う。また、偏波成分Ｂ３及び偏波成分Ｂ４は互いに逆相であり、アンテナ素子１１ｃから平面Ｐまでの距離とアンテナ素子１１ｄから平面Ｐまでの距離とが互いに等しいので、偏波成分Ｂ３及び偏波成分Ｂ４は平面Ｐにおいて互いに打ち消し合う。その結果、平面Ｐにおいては偏波成分Ａのみが残るので、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向き、つまり、衛星１Ａの主たる偏波の向きはＹ軸方向（＋Ｙ方向）となる。
　地上局の偏波は垂直偏波であり、地球は＋Ｚ方向にあるので、Ｙ軸方向では衛星１Ａの偏波と地上局の偏波とが一致する。このため、Ｙ軸方向の電波の受信感度は大きくなる。一方、Ｘ軸方向では、衛星１Ａの偏波と地上局の偏波とが直交するので、Ｘ軸方向の電波の受信感度は小さくなる。その結果、図８の（ｂ）に示される指向性パターンが得られる。
　図９は、主たる偏波の向きをＸ軸方向に向ける制御を説明するための図である。図９の（ａ）は各アンテナ素子の偏波成分の別の例を説明するための図、図９の（ｂ）は主たる偏波の向きをＸ軸方向に向けた場合のアンテナ装置１０Ａの指向性パターンの一例を示す図である。図９の（ｂ）は衛星１Ａから地球を見た時の指向性パターンを表しており、Ｘ軸及びＹ軸の交点が衛星１Ａの直下を示している。この例では、移相器１２ａによって第１給電位相が０°に設定され、移相器１２ｂによって第２給電位相が１８０°に設定され、移相器１２ｃによって第３給電位相が０°に設定され、移相器１２ｄによって第４給電位相が１８０°に設定される。
　この場合、図９の（ａ）に示されるように、偏波成分Ａ１及び偏波成分Ａ２は互いに逆相であり、アンテナ素子１１ａから平面Ｐまでの距離とアンテナ素子１１ｂから平面Ｐまでの距離とが互いに等しいので、偏波成分Ａ１及び偏波成分Ａ２は平面Ｐにおいて互いに打ち消し合う。また、偏波成分Ａ３及び偏波成分Ａ４は互いに逆相であり、アンテナ素子１１ｃから平面Ｐまでの距離とアンテナ素子１１ｄから平面Ｐまでの距離とが互いに等しいので、偏波成分Ａ３及び偏波成分Ａ４は平面Ｐにおいて互いに打ち消し合う。一方、偏波成分Ｂ１、偏波成分Ｂ２、偏波成分Ｂ３及び偏波成分Ｂ４は互いに同相であるので、平面Ｐにおいて、合成波のＸ軸方向の偏波成分Ｂは、偏波成分Ｂ１、偏波成分Ｂ２、偏波成分Ｂ３及び偏波成分Ｂ４の和となる。その結果、平面Ｐにおいては偏波成分Ｂのみが残るので、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向き、つまり、衛星１Ａの主たる偏波の向きはＸ軸方向（＋Ｘ方向）となる。
　地上局の偏波は垂直偏波であり、地球は＋Ｚ方向にあるので、Ｘ軸方向では衛星１Ａの偏波と地上局の偏波とが一致する。このため、Ｘ軸方向の電波の受信感度は大きくなる。一方、Ｙ軸方向では、衛星１Ａの偏波と地上局の偏波とが直交するので、Ｙ軸方向の電波の受信感度は小さくなる。その結果、図９の（ｂ）に示される指向性パターンが得られる。
　図１０の（ａ）は、主たる偏波の向きをＸ軸方向及びＹ軸方向以外の方向に向けた場合のアンテナ装置１０Ａの指向性パターンの一例を示す図である。図１０の（ａ）は衛星１Ａから地球を見た時の指向性パターンを表しており、Ｘ軸及びＹ軸の交点が衛星１Ａの直下を示している。この例では、移相器１２ａによって第１給電位相がφに設定され、移相器１２ｂによって第２給電位相が１８０°に設定され、移相器１２ｃによって第３給電位相が０°に設定され、移相器１２ｄによって第４給電位相が１８０°＋φに設定される。
　この場合、図９に示される例に対して、第１給電位相及び第４給電位相がφ大きい。つまり、第１給電位相と第４給電位相とが互いに逆相に設定され、第２給電位相と第３給電位相とが互いに逆相に設定される。上述のとおり、φ＝０°では、平面Ｐにおいて＋Ｘ方向の偏波成分のみが残るが、φを０°から大きくしていくと、－Ｙ方向の偏波成分が徐々に増加し、＋Ｘ方向の偏波成分と－Ｙ方向の偏波成分とが存在する状態に変化する。この＋Ｘ方向の偏波成分及び－Ｙ方向の偏波成分を合成すると、Ｘ－Ｙ平面上のある１つの方向の偏波成分となる。φを変化させると、＋Ｘ方向の偏波成分の大きさと－Ｙ方向の偏波成分の大きさとの比率が変化するので、偏波の向きが変化する。つまり、φを０°から大きくすると、＋Ｘ方向の偏波成分の大きさが小さくなり、－Ｙ方向の偏波成分の大きさが大きくなるので、偏波の向きが－Ｙ側に傾斜（回転）する。その結果、φの大きさに応じてアンテナ装置１０Ａの主たる偏波が＋Ｘ方向から－Ｙ側に傾斜する。具体的には、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向きと＋Ｘ方向との成す角度θは、（φ／２）となる。このようにして、図９の（ｂ）に示される指向性パターンを、Ｘ軸及びＹ軸の交点を中心として－Ｙ側にφ／２回転させた指向性パターンが得られる。
　つまり、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向きは、φ＝０°で＋Ｘ方向であり、φを０°から１８０°に徐々に変化させると、＋Ｘ方向から－Ｙ方向に向かって徐々に傾斜し、φ＝１８０°で－Ｙ方向となる。このように、指向性が強い部分が＋Ｘ方向から－Ｙ側に（φ／２）傾斜した方向に生じる。図１０の（ａ）に示される例は、φ＝９０°としたときの指向性パターンである。φを１８０°からさらに増加させると、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向きは、－Ｙ方向から－Ｘ方向に向かって傾斜し、φ＝３６０°で－Ｘ方向となる。つまり、φの値に応じて、図９の（ｂ）に示される指向性パターンが、Ｘ－Ｙ平面においてＸ軸とＹ軸との交点を中心として反時計回りに回転する。
　図１０の（ｂ）は、主たる偏波の向きをＸ軸方向及びＹ軸方向以外の方向に向けた場合のアンテナ装置１０Ａの指向性パターンの別の例を示す図である。図１０の（ｂ）は衛星１Ａから地球を見た時の指向性パターンを表しており、Ｘ軸及びＹ軸の交点が衛星１Ａの直下を示している。この例では、移相器１２ａによって第１給電位相が－φに設定され、移相器１２ｂによって第２給電位相が１８０°に設定され、移相器１２ｃによって第３給電位相が０°に設定され、移相器１２ｄによって第４給電位相が１８０°－φに設定される。
　この場合、図９に示される例に対して、第１給電位相及び第４給電位相がφ小さい。上述のとおり、φ＝０°では、平面Ｐにおいて＋Ｘ方向の偏波成分のみが残るが、φを０°から大きくしていくと、＋Ｙ方向の偏波成分が徐々に増加し、＋Ｘ方向の偏波成分と＋Ｙ方向の偏波成分とが存在する状態に変化する。この＋Ｘ方向の偏波成分及び＋Ｙ方向の偏波成分を合成すると、Ｘ－Ｙ平面上のある１つの方向の偏波成分となる。φを変化させると、＋Ｘ方向の偏波成分の大きさと＋Ｙ方向の偏波成分の大きさとの比率が変化するので、偏波の向きが変化する。つまり、φを０°から大きくすると、＋Ｘ方向の偏波成分の大きさが小さくなり、＋Ｙ方向の偏波成分の大きさが大きくなるので、偏波の向きが＋Ｙ側に傾斜（回転）する。その結果、φの大きさに応じてアンテナ装置１０Ａの主たる偏波が＋Ｘ方向から＋Ｙ側に傾斜する。具体的には、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向きと＋Ｘ方向との成す角度θは、（φ／２）となる。このようにして、図９の（ｂ）に示される指向性パターンを、Ｘ軸及びＹ軸の交点を中心として＋Ｙ側にφ／２回転させた指向性パターンが得られる。
　つまり、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向きは、φ＝０°で＋Ｘ方向であり、φを０°から１８０°に徐々に変化させると、＋Ｘ方向から＋Ｙ方向に向かって徐々に傾斜し、φ＝１８０°で＋Ｙ方向となる。このように、指向性が強い部分が＋Ｘ方向から＋Ｙ側に（φ／２）傾斜した位置に生じる。図１０の（ｂ）に示される例は、φ＝９０°としたときの指向性パターンである。φを１８０°からさらに増加させると、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向きは、＋Ｙ方向から－Ｘ方向に向かって傾斜し、φ＝３６０°で－Ｘ方向となる。つまり、φの値に応じて、図９の（ｂ）に示される指向性パターンが、Ｘ－Ｙ平面においてＸ軸とＹ軸との交点を中心として時計回りに回転する。
　なお、第１給電位相及び第４給電位相が可変制御されるとして説明したが、第１給電位相と第４給電位相とが互いに逆相であり、第２給電位相と第３給電位相とが互いに逆相であれば、第１給電位相、第２給電位相、第３給電位相及び第４給電位相がそれぞれ可変制御されてもよい。このとき、第３給電位相に対する第１給電位相の位相差と、第２給電位相に対する第４給電位相の位相差とが等しくなる。この位相差が上述のφに相当し、位相差φが正の値である場合には、位相差φに応じて、図９の（ｂ）に示される指向性パターンが、Ｘ－Ｙ平面においてＸ軸とＹ軸との交点を中心として反時計回りに回転する。一方、上記位相差φが負の値である場合には、位相差φに応じて、図９の（ｂ）に示される指向性パターンが、Ｘ－Ｙ平面においてＸ軸とＹ軸との交点を中心として時計回りに回転する。
　図１１の（ａ）は、指向性を－Ｙ方向にチルトした場合のアンテナ装置１０Ａの指向性パターンの一例を示す図である。図１１の（ａ）は衛星１Ａから地球を見た時の指向性パターンを表しており、Ｘ軸及びＹ軸の交点が衛星１Ａの直下を示している。この例では、移相器１２ａによって第１給電位相が０°に設定され、移相器１２ｂによって第２給電位相が１８０°に設定され、移相器１２ｃによって第３給電位相がφに設定され、移相器１２ｄによって第４給電位相が１８０°＋φに設定される。
　この場合、第１給電位相と第２給電位相とが互いに逆相であり、第３給電位相と第４給電位相とが互いに逆相であるので、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向きはＸ軸方向（＋Ｘ方向）となる。そして、第１給電位相よりも第３給電位相がφ大きく、第２給電位相よりも第４給電位相がφ大きい。このとき、Ｚ軸方向において、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂからの電波に対してアンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄからの電波は位相が＋φ進む。また、－Ｙ方向側に＋θの角度を成す方向では、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂからの距離よりもアンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄからの距離が大きくなるので、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂからの電波の位相に対してアンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄからの電波の位相が遅れる。Ｘ軸と角度θ１を成す方向Ｌ１及びＸ軸と角度θ２を成す方向Ｌ２において、この距離の差による位相差が－φとなり、給電による位相差＋φと打ち消しあうことにより、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂからの電波とアンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄからの電波の位相差がなくなるので、指向性が方向Ｌ１及び方向Ｌ２に向く。
　その結果、φの大きさに応じてアンテナ装置１０Ａの指向性が－Ｙ側にチルトされる。つまり、φ＝０°で図９の（ｂ）に示される指向性パターンと同様の指向性パターンが得られるが、φを０°から徐々に大きくすると、図１１の（ａ）に示されるように、図９の（ｂ）に示される指向性パターンの＋Ｘ方向のパターンが－Ｙ方向に角度θ１傾いて方向Ｌ１に向き、図９の（ｂ）に示される指向性パターンの－Ｘ方向のパターンが－Ｙ方向に角度θ２傾いて方向Ｌ２に向く。このように、φの値に比例してアンテナ装置１０Ａの指向性が－Ｙ方向にチルトされる。
　図１１の（ｂ）は、指向性を＋Ｙ方向にチルトした場合のアンテナ装置１０Ａの指向性パターンの一例を示す図である。図１１の（ｂ）は衛星１Ａから地球を見た時の指向性パターンを表しており、Ｘ軸及びＹ軸の交点が衛星１Ａの直下を示している。この例では、移相器１２ａによって第１給電位相が０°に設定され、移相器１２ｂによって第２給電位相が１８０°に設定され、移相器１２ｃによって第３給電位相が－φに設定され、移相器１２ｄによって第４給電位相が１８０°－φに設定される。
　この場合、第１給電位相と第２給電位相とが互いに逆相であり、第３給電位相と第４給電位相とが互いに逆相であるので、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向きはＸ軸方向（＋Ｘ方向）となる。そして、第１給電位相が第３給電位相よりもφ大きく、第２給電位相が第４給電位相よりもφ大きい。このとき、Ｚ軸方向において、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂからの電波に対してアンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄからの電波は位相が－φ遅れる。また、＋Ｙ方向側に＋θの角度を成す方向では、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂからの距離よりもアンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄからの距離が小さくなるので、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂからの電波の位相に対してアンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄからの電波の位相が進む。Ｘ軸と角度θ３を成す方向Ｌ３及びＸ軸と角度θ４を成す方向Ｌ４において、この距離の差による位相差が＋φとなり、給電による位相差－φと打ち消しあうことにより、アンテナ素子１１ａ及びアンテナ素子１１ｂからの電波とアンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄからの電波の位相差がなくなるので、指向性が方向Ｌ３及び方向Ｌ４に向く。
　その結果、φの大きさに応じてアンテナ装置１０Ａの指向性が＋Ｙ側にチルトされる。つまり、φ＝０°で図９の（ｂ）に示される指向性パターンと同様の指向性パターンが得られるが、φを０°から徐々に大きくすると、図１１の（ｂ）に示されるように、図９の（ｂ）に示される指向性パターンの＋Ｘ方向のパターンが＋Ｙ方向に角度θ３傾いて方向Ｌ３に向き、図９の（ｂ）に示される指向性パターンの－Ｘ方向のパターンが＋Ｙ方向に角度θ４傾いて方向Ｌ４に向く。このように、φの値に比例してアンテナ装置１０Ａの指向性が＋Ｙ方向にチルトされる。
　なお、第３給電位相及び第４給電位相が可変制御されるとして説明したが、第１給電位相と第２給電位相とが互いに逆相であり、第３給電位相と第４給電位相とが互いに逆相であれば、第１給電位相、第２給電位相、第３給電位相及び第４給電位相がそれぞれ可変制御されてもよい。このとき、第１給電位相に対する第３給電位相の位相差と、第２給電位相に対する第４給電位相の位相差と、が互いに等しくなる。この位相差が上述のφに相当し、位相差φが正の値である場合には、位相差φに応じて、図９の（ｂ）に示される指向性パターンが、－Ｙ方向にチルトされる。一方、上記位相差φが負の値である場合には、位相差φに応じて、図９の（ｂ）に示される指向性パターンが、＋Ｙ方向にチルトされる。
　図１２は、指向性を＋Ｘ方向にチルトした場合のアンテナ装置１０Ａの指向性パターンの一例を示す図である。図１２は衛星１Ａから地球を見た時の指向性パターンを表しており、Ｘ軸及びＹ軸の交点が衛星１Ａの直下を示している。この例では、移相器１２ａによって第１給電位相が０°に設定され、移相器１２ｂによって第２給電位相が１８０°＋φに設定され、移相器１２ｃによって第３給電位相が０°に設定され、移相器１２ｄによって第４給電位相が１８０°＋φに設定される。
　この場合、第１給電位相と第３給電位相とが互いに同相であり、第２給電位相と第４給電位相とが互いに同相である。さらに、第１給電位相と第２給電位相との位相差が１８０°＋φであり、第３給電位相と第４給電位相との位相差が１８０°＋φである。この場合、第１給電位相及び第３給電位相が互いに同相であり、第２給電位相及び第４給電位相が互いに同相であるので、Ｘ軸方向において偏波成分が強められる。このため、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向きはＸ軸方向（＋Ｘ方向）となる。そして、図９の（ｂ）に示される例に対して、第２給電位相及び第４給電位相が＋φ大きいので、アンテナ装置１０Ａの指向性は、この給電による位相差＋φを打ち消す＋Ｘ方向にチルトされる。つまり、φ＝０°で図９の（ｂ）に示される指向性パターンと同様の指向性パターンが得られるが、φを０°から徐々に大きくすると、図１２に示されるように、φの値に比例してアンテナ装置１０Ａの指向性が＋Ｘ方向にチルトされる。
　なお、第２給電位相及び第４給電位相が可変制御されるとして説明したが、第１給電位相と第３給電位相とが互いに同相であり、第２給電位相と第４給電位相とが互いに同相であれば、第１給電位相、第２給電位相、第３給電位相及び第４給電位相がそれぞれ可変制御されてもよい。このとき、第１給電位相の逆相に対する第２給電位相の位相差と、第３給電位相の逆相に対する第４給電位相の位相差と、が互いに等しくなる。この位相差が上述のφに相当し、位相差φが正の値である場合には、位相差φに応じて、図９の（ｂ）に示される指向性パターンが、＋Ｘ方向にチルトされる。一方、上記位相差φが負の値である場合には、位相差φに応じて、図９の（ｂ）に示される指向性パターンが、－Ｘ方向にチルトされる。
　以上のように、アンテナ装置１０Ａによれば、第１給電位相（第１合成位相）及び第２給電位相（第２合成位相）が互いに同相である場合には、アンテナ素子１１ａの偏波成分Ａ１とアンテナ素子１１ｂの偏波成分Ａ２とが互いに強め合い、アンテナ素子１１ａの偏波成分Ｂ１とアンテナ素子１１ｂの偏波成分Ｂ２とが互いに弱め合う。同様に、第３給電位相（第３合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）が互いに同相である場合には、アンテナ素子１１ｃの偏波成分Ａ３とアンテナ素子１１ｄの偏波成分Ａ４とが互いに強め合い、アンテナ素子１１ｃの偏波成分Ｂ３とアンテナ素子１１ｄの偏波成分Ｂ４とが互いに弱め合う。また、第１給電位相（第１合成位相）及び第３給電位相（第３合成位相）が互いに逆相である場合には、アンテナ素子１１ａの偏波成分Ａ１とアンテナ素子１１ｃの偏波成分Ａ３とが互いに強め合い、アンテナ素子１１ａの偏波成分Ｂ１とアンテナ素子１１ｃの偏波成分Ｂ３とが互いに弱め合う。さらに、第２給電位相（第２合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）が互いに逆相である場合には、アンテナ素子１１ｂの偏波成分Ａ２とアンテナ素子１１ｄの偏波成分Ａ４とが互いに強め合い、アンテナ素子１１ｂの偏波成分Ｂ２とアンテナ素子１１ｄの偏波成分Ｂ４とが互いに弱め合う。このため、第１給電位相（第１合成位相）及び第２給電位相（第２合成位相）を互いに同相とし、第３給電位相（第３合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）を互いに同相とし、第１給電位相（第１合成位相）及び第３給電位相（第３合成位相）を互いに逆相とし、第２給電位相（第２合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）を互いに逆相とすることによって、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向きをＹ軸方向とすることができる。
　第１給電位相（第１合成位相）及び第２給電位相（第２合成位相）が互いに逆相である場合には、アンテナ素子１１ａの偏波成分Ａ１とアンテナ素子１１ｂの偏波成分Ａ２とが互いに弱め合い、アンテナ素子１１ａの偏波成分Ｂ１とアンテナ素子１１ｂの偏波成分Ｂ２とが互いに強め合う。同様に、第３給電位相（第３合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）が互いに逆相である場合には、アンテナ素子１１ｃの偏波成分Ａ３とアンテナ素子１１ｄの偏波成分Ａ４とが互いに弱め合い、アンテナ素子１１ｃの偏波成分Ｂ３とアンテナ素子１１ｄの偏波成分Ｂ４とが互いに強め合う。また、第１給電位相（第１合成位相）及び第３給電位相（第３合成位相）が互いに同相である場合には、アンテナ素子１１ａの偏波成分Ａ１とアンテナ素子１１ｃの偏波成分Ａ３とが互いに弱め合い、アンテナ素子１１ａの偏波成分Ｂ１とアンテナ素子１１ｃの偏波成分Ｂ３とが互いに強め合う。さらに、第２給電位相（第２合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）が互いに同相である場合には、アンテナ素子１１ｂの偏波成分Ａ２とアンテナ素子１１ｄの偏波成分Ａ４とが互いに弱め合い、アンテナ素子１１ｂの偏波成分Ｂ２とアンテナ素子１１ｄの偏波成分Ｂ４とが互いに強め合う。このため、第１給電位相（第１合成位相）及び第２給電位相（第２合成位相）を互いに逆相とし、第３給電位相（第３合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）を互いに逆相とし、第１給電位相（第１合成位相）及び第３給電位相（第３合成位相）を互いに同相とし、第２給電位相（第２合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）を互いに同相とすることによって、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向きをＸ軸方向とすることができる。
　さらに、第１給電位相（第１合成位相）と第４給電位相（第４合成位相）とが互いに逆相となるように調整され、第２給電位相（第２合成位相）と第３給電位相（第３合成位相）とが互いに逆相となるように調整され得る。この場合、第３給電位相（第３合成位相）に対する第１給電位相（第１合成位相）の位相差φと、第２給電位相（第２合成位相）に対する第４給電位相（第４合成位相）の位相差φとが等しくなる。この位相差φに応じて、Ｘ軸方向の偏波成分の大きさとＹ軸方向の偏波成分の大きさとの比率が変化する。このため、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向きとＸ軸方向とが成す角度を、位相差φに応じた角度に調整することが可能となる。その結果、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向きを、Ｘ－Ｙ平面において所望の方向とすることが可能となる。つまり、アンテナ装置１０Ａによれば、アンテナ素子１１ａ、アンテナ素子１１ｂ、アンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄを含む平面内の所望の方向に、アンテナ装置１０Ａの偏波の向きを制御することが可能となる。これにより、通信可能なエリアを意図する向きに制御することができ、衛星１Ａによって受信される信号の輻輳を防止することが可能となる。また、アンテナ装置１０Ａはアンテナ素子としてアンテナ素子１１ａとアンテナ素子１１ｂとアンテナ素子１１ｃとアンテナ素子１１ｄとを備えていればよいので、フェイズドアレイアンテナと比較してアンテナ素子の数を減らすことができる。その結果、通信効率を低下させることなく、小型化及び軽量化が可能となる。
　さらに、第１給電位相（第１合成位相）及び第２給電位相（第２合成位相）が互いに逆相に調整され、第３給電位相（第３合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）が互いに逆相に調整され得る。この場合、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向きはＸ軸方向（＋Ｘ方向）となる。そして、第１給電位相（第１合成位相）に対する第３給電位相（第３合成位相）の位相差φと、第２給電位相（第２合成位相）に対する第４給電位相（第４合成位相）の位相差φと、が互いに等しくなる。このとき、アンテナ装置１０Ａの指向性は、この位相差φを打ち消す方向にチルトする。位相差φはＹ軸方向に生じるので、Ｘ軸方向に向いている指向性を、位相差φに応じてＹ軸方向にチルトさせることが可能となる。
　また、第１給電位相（第１合成位相）及び第３給電位相（第３合成位相）が互いに同相に調整され、第２給電位相（第２合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）が互いに同相に調整され得る。この場合、第１給電位相（第１合成位相）及び第３給電位相（第３合成位相）が互いに同相であり、第２給電位相（第２合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）が互いに同相であるので、Ｘ軸方向において偏波成分が強められる。このため、アンテナ装置１０Ａの主たる偏波の向きはＸ軸方向となる。そして、第１給電位相（第１合成位相）に対する第２給電位相（第２合成位相）の位相差と、第３給電位相（第３合成位相）に対する第４給電位相（第４合成位相）の位相差と、が互いに等しくなり、その位相差は１８０°＋φと表し得る。このとき、アンテナ装置１０Ａの指向性は、このφを打ち消す方向にチルトする。位相差１８０°＋φは、Ｘ軸方向に生じるので、＋Ｘ方向及び－Ｘ方向に均等に向いている指向性を、φに応じて＋Ｘ方向または－Ｘ方向のいずれかにチルトさせることが可能となる。
　第１実施形態と同様に、船舶密集域に存在する船舶から送信される電波の偏波と衛星１Ａ（アンテナ装置１０Ａ）の偏波とが直交するように、衛星１Ａの偏波の向きが調整される。これにより、船舶密集域に対してアンテナ装置１０Ａの感度を下げることができ、衛星１Ａが受信するＡＩＳ信号の信号数を減らすことができる。その結果、ＡＩＳ信号の受信率を改善することが可能となる。
　アンテナ素子１１ａ、アンテナ素子１１ｂ、アンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄとして、逆Ｆ型アンテナが用いられ得る。このため、アンテナ素子１１ａ、アンテナ素子１１ｂ、アンテナ素子１１ｃ及びアンテナ素子１１ｄを小型化及び軽量化することができ、アンテナ装置１０Ａのさらなる小型化及び軽量化が可能となる。その結果、アンテナ装置１０Ａの衛星１Ａへの搭載性が向上する。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、アンテナ装置１０，１０Ａは、衛星に搭載されているが、これに限られない。アンテナ装置１０，１０Ａは、小型ＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle、無人飛行機）、及び小型成層圏プラットフォーム等の飛翔体に搭載されてもよい。
　アンテナ装置１０は２つのアンテナ素子を備え、アンテナ装置１０Ａは４つのアンテナ素子を備えているが、これに限られない。アンテナ装置１０，１０Ａは、中心線Ｃ１に対して線対称に配置される一対のアンテナ素子を単位として、さらなるアンテナ素子を備えてもよい。この場合、アンテナ素子の数が多いほど、アンテナ装置１０，１０Ａの指向性を鋭くすることが可能となる。
　また、アンテナ装置１０，１０Ａは、ＶＨＦ帯の電波の送信及び受信を行っているが、ＶＨＦ帯の電波の送信のみ行ってもよく、ＶＨＦ帯の電波の受信のみ行ってもよい。
　また、移相器１２ａ、移相器１２ｂ、移相器１２ｃ及び移相器１２ｄは、１つの移相器１２として構成されてもよい。
　また、第１給電位相（第１合成位相）、第２給電位相（第２合成位相）、第３給電位相（第３合成位相）及び第４給電位相（第４合成位相）が固定されている場合には、アンテナ装置１０，１０Ａは制御部１５を備えていなくてもよい。
　また、制御部１５は、衛星１，１Ａの位置及び姿勢に応じて、アンテナ装置１０，１０Ａの偏波の向きを動的に制御してもよい。制御部１５は、例えば、衛星１，１Ａの位置及び姿勢に応じて、船舶密集域の感度が低下するようにアンテナ装置１０，１０Ａの偏波の向きを動的に制御してもよい。
１，１Ａ　衛星
１０，１０Ａ　アンテナ装置
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ　アンテナ素子
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ　移相器
１３　分配合成器
１４　送受信機
１５　制御部
１１１　放射エレメント
１１１ａ　一端（先端）
１１２　短絡エレメント
１１３　給電エレメント
１１４　給電点

Claims (9)

  1. 　飛翔体に搭載され、ＶＨＦ帯の電波を送受信するアンテナ装置であって、
    　給電点から先端までの部分が、第１方向の長さ成分と、前記第１方向と直交する第２方向の長さ成分と、を有する形状を呈するエレメントを含む第１アンテナ素子と、
    　給電点から先端までの部分が、前記第１方向の長さ成分と、前記第２方向の長さ成分と、を有する形状を呈するエレメントを含む第２アンテナ素子と、
    　前記第１アンテナ素子の第１給電位相及び前記第２アンテナ素子の第２給電位相、または、前記第１アンテナ素子の第１合成位相及び前記第２アンテナ素子の第２合成位相を調整することによって、前記アンテナ装置の偏波の向きを制御する移相器と、
    を備え、
    　前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、前記第１給電位相及び前記第２給電位相が互いに同相であるか、または、前記第１合成位相及び前記第２合成位相が互いに同相である場合、前記第１方向において偏波成分が互いに強め合い、前記第２方向において偏波成分が互いに弱め合うように配置される、アンテナ装置。
  2. 　前記移相器は、前記第１給電位相及び前記第２給電位相を互いに同相もしくは逆相となるように調整するか、または、前記第１合成位相及び前記第２合成位相を互いに同相もしくは逆相となるように調整する、請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、逆Ｆ型アンテナである、請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
  4. 　給電点から先端までの部分が、前記第１方向の長さ成分と、前記第２方向の長さ成分と、を有する形状を呈するエレメントを含む第３アンテナ素子と、
    　給電点から先端までの部分が、前記第１方向の長さ成分と、前記第２方向の長さ成分と、を有する形状を呈するエレメントを含む第４アンテナ素子と、
    をさらに備え、
    　前記移相器は、前記第３アンテナ素子の第３給電位相及び前記第４アンテナ素子の第４給電位相、または、前記第３アンテナ素子の第３合成位相及び前記第４アンテナ素子の第４合成位相をさらに調整することによって、前記偏波の向きを制御し、
    　前記第３アンテナ素子及び前記第４アンテナ素子は、前記第３給電位相及び前記第４給電位相が互いに同相であるか、または、前記第３合成位相及び前記第４合成位相が互いに同相である場合、前記第１方向において偏波成分が互いに強め合い、前記第２方向において偏波成分が互いに弱め合うように配置され、
    　前記第１アンテナ素子及び前記第３アンテナ素子は、前記第１給電位相及び前記第３給電位相が互いに逆相であるか、または、前記第１合成位相及び前記第３合成位相が互いに逆相である場合、前記第１方向において偏波成分が互いに強め合い、前記第２方向において偏波成分が互いに弱め合うように配置され、
    　前記第２アンテナ素子及び前記第４アンテナ素子は、前記第２給電位相及び前記第４給電位相が互いに逆相であるか、または、前記第２合成位相及び前記第４合成位相が互いに逆相である場合、前記第１方向において偏波成分が互いに強め合い、前記第２方向において偏波成分が互いに弱め合うように配置される、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  5. 　前記移相器は、前記第１給電位相及び前記第４給電位相を互いに逆相となるように調整するとともに、前記第２給電位相及び前記第３給電位相を互いに逆相となるように調整するか、または、前記第１合成位相及び前記第４合成位相を互いに逆相となるように調整するとともに、前記第２合成位相及び前記第３合成位相を互いに逆相となるように調整する、請求項４に記載のアンテナ装置。
  6. 　前記移相器は、前記第１給電位相及び前記第２給電位相を互いに逆相となるように調整するとともに、前記第３給電位相及び前記第４給電位相を互いに逆相となるように調整するか、または、前記第１合成位相及び前記第２合成位相を互いに逆相となるように調整するとともに、前記第３合成位相及び前記第４合成位相を互いに逆相となるように調整する、請求項４に記載のアンテナ装置。
  7. 　前記移相器は、前記第１給電位相及び前記第３給電位相を互いに同相となるように調整するとともに、前記第２給電位相及び前記第４給電位相を互いに同相となるように調整するか、または、前記第１合成位相及び前記第３合成位相を互いに同相となるように調整するとともに、前記第２合成位相及び前記第４合成位相を互いに同相となるように調整する、請求項４に記載のアンテナ装置。
  8. 　前記第３アンテナ素子及び前記第４アンテナ素子は、逆Ｆ型アンテナである、請求項４～請求項７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  9. 　前記ＶＨＦ帯の電波はＡＩＳ信号を含み、
    　前記移相器は、船舶密集域の感度が低下するように前記偏波の向きを制御する、請求項１～請求項８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
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