(57)【要約】【課題】送信用と受信用とのアンテナ素子を互いに近寄せて配置した場合であっても、十分な受信感度を得ることができるアンテナユニット及び通信装置を提供する。【解決手段】アンテナユニット１は、複数の送信励振パッチアンテナ素子１２１を配列した送信ＡＥＳＡ１２と、複数の受信励振パッチアンテナ素子１３１を配列した受信ＡＥＳＡ１３を備える。複数の送信励振パッチアンテナ素子１２１の、位相差がない無走査時のビーム指向方向であるボアサイト方向と、複数の受信励振パッチアンテナ素子１３１の、位相差がない無走査時のビーム指向方向であるボアサイト方向と、が互いに離れる方向に傾いている。【選択図】図１
2020068430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信励振パッチアンテナ素子を含む送信アクティブ電子走査型アンテナ（以下、送信ＡＥＳＡと呼ぶ）と、
複数の受信励振パッチアンテナ素子を含む受信アクティブ電子走査型アンテナ（以下、受信ＡＥＳＡと呼ぶ）と、を備え、
複数の前記送信励振パッチアンテナ素子の、位相差がない無走査時のビーム指向方向であるボアサイト方向と、複数の前記受信励振パッチアンテナ素子の、位相差がない無走査時のビーム指向方向であるボアサイト方向と、が互いに離れる方向に傾いている、
アンテナユニット。
【請求項２】
前記送信ＡＥＳＡ及び前記受信ＡＥＳＡを実装するプラットフォームを更に有し、
前記送信ＡＥＳＡは、前記プラットフォームの延在方向に対して傾きを有する傾斜面が形成された第１の基板上に、前記送信励振パッチアンテナ素子を形成することにより前記ボアサイト方向を傾け、又は、
前記受信ＡＥＳＡは、前記プラットフォームの延在方向に対して傾きを有する傾斜面が形成された第２の基板上に、前記受信励振パッチアンテナ素子を形成することにより前記ボアサイト方向を傾ける、
請求項１に記載のアンテナユニット。
【請求項３】
前記送信ＡＥＳＡは、前記傾斜面が複数形成された前記第１の基板を備え、前記送信励振パッチアンテナ素子を前記第１の基板のそれぞれの前記傾斜面に形成し、
前記受信ＡＥＳＡは、前記傾斜面が複数形成された前記第２の基板を備え、前記送信励振パッチアンテナ素子を前記第２の基板のそれぞれの前記傾斜面に形成する、
請求項２に記載のアンテナユニット。
【請求項４】
前記送信ＡＥＳＡは、２以上の前記送信励振パッチアンテナ素子を前記第１の基板のそれぞれの前記傾斜面に形成し、
前記受信ＡＥＳＡは、２以上の前記送信励振パッチアンテナ素子を前記第２の基板のそれぞれの前記傾斜面に形成する、
請求項３に記載のアンテナユニット。
【請求項５】
前記第１の基板は、前記プラットフォームの延在方向の第１の方向に沿って前記傾斜面が複数形成され、
前記第２の基板は、前記プラットフォームの延在方向の第２の方向に沿って前記傾斜面が複数形成される、
請求項３又は４に記載のアンテナユニット。
【請求項６】
前記第１の基板のそれぞれの前記傾斜面は、前記プラットフォームの延在方向に対しての傾きが同じであり、
前記第２の基板のぞれぞれの前記傾斜面は、前記プラットフォームの延在方向に対しての傾きが同じである、
請求項３から５の何れか１項に記載のアンテナユニット。
【請求項７】
前記送信ＡＥＳＡは、前記傾斜面が形成された前記第１の基板を備え、全ての前記送信励振パッチアンテナ素子を同一の前記第１の基板の前記傾斜面に形成し、
前記受信ＡＥＳＡは、前記傾斜面が形成された前記第２の基板を備え、全ての前記受信励振パッチアンテナ素子を同一の前記第２の基板の前記傾斜面に形成する、
請求項２に記載のアンテナユニット。
【請求項８】
前記送信ＡＥＳＡ及び前記受信ＡＥＳＡを実装するプラットフォームを更に有し、
前記送信ＡＥＳＡは、前記送信励振パッチアンテナ素子の前記プラットフォームと反対側に送信非励振パッチを備え、
前記受信ＡＥＳＡは、前記受信励振パッチアンテナ素子の前記プラットフォームと反対側に受信非励振パッチを備え、
前記送信非励振パッチと前記受信非励振パッチは、互いに逆の方向に平行移動することにより、複数の前記送信励振パッチアンテナ素子の前記ボアサイト方向と、複数の前記受信励振パッチアンテナ素子の前記ボアサイト方向と、が互いに離れる方向に傾いている、
請求項１に記載のアンテナユニット。
【請求項９】
前記送信ＡＥＳＡは、前記プラットフォームの延在方向に垂直な方向に順に配列した前記送信励振パッチアンテナ素子、第１の送信非励振パッチ、第２の送信非励振パッチを備え、前記プラットフォームの延在方向に平行な方向において、前記第１の送信非励振パッチは、前記送信励振パッチアンテナ素子から第１の方向に第１の長さだけずれており、前記第２の送信非励振パッチは、前記第１の送信非励振パッチから前記第１の方向に前記第１の長さだけずれており、
前記受信ＡＥＳＡは、前記プラットフォームの延在方向に垂直な方向に順に配列した前記受信励振パッチアンテナ素子、第１の受信非励振パッチ、第２の受信非励振パッチを備え、前記プラットフォームの延在方向に平行な方向において、前記第１の受信非励振パッチは、前記受信励振パッチアンテナ素子から第２の方向に第２の長さだけずれており、前記第２の受信非励振パッチは、前記第１の受信非励振パッチから前記第２の方向に前記第２の長さだけずれている、
請求項８に記載のアンテナユニット。
【請求項１０】
前記送信励振パッチアンテナ素子の前記ボアサイト方向と、前記受信励振パッチアンテナ素子の前記ボアサイト方向と、は、前記プラットフォームの延在方向に垂直な方向に対して、互いに反対の方向に傾いている、
請求項２から９のいずれか１項に記載のアンテナユニット。
【請求項１１】
前記送信ＡＥＳＡの送信波の送信周波数と、前記受信ＡＥＳＡの受信波の受信周波数と、が異なる周波数分割多重方式に用いる、
請求項１から１０のいずれか１項に記載のアンテナユニット。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載のアンテナユニットを備えた通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブ電子走査型アレイアンテナで無線通信信号を送受信するアンテナユニット及び通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星通信システムにおいて、多数のアンテナ素子を配列し、アンテナ素子毎に備えた増幅器と移相器を調整することにより、ビームの指向制御を行うと共に空間的に電力合成するアクティブ電子走査型アレイアンテナ（Active Electronically Scanned Array Antenna、以下、ＡＥＳＡと呼ぶ）を用いた構成が知られている。
【０００３】
ＡＥＳＡを用いた衛星通信システムでは、ぺアバンド周波数を用いた周波数分割多重（Frequency Division Duplex：ＦＤＤ）で通信を行うのが一般的であり、送信と受信とは同時に行われる。
【０００４】
ＡＥＳＡは、多数のアンテナ素子を平面上に配列した構成が知られている（例えば、非特許文献１）。非特許文献１には同心円状の円形にＡＥＳＡを配列した例が記載されている。この場合、送信ＡＥＳＡと受信ＡＥＳＡは隣り合って配列されるため、送信ＡＥＳＡが出力する高電力の送信波が受信ＡＥＳＡに干渉することにより受信利得が低下するという問題があった。また、送信ＡＥＳＡから輻射される受信周波数帯の雑音により受信機の感度が低下するという問題も生じていた。
【０００５】
この問題に対し、従来の衛星通信用のＡＥＳＡにおいて、送信側を移相器のみのモジュール構成にしてパッシブ化し、高出力増幅器の出力に受信帯雑音を除去する抑圧量の大きいフィルタを設けることで、受信帯の低雑音化を図るものがあった。また、受信側の入力部に、送信波を除去するための帯域除去フィルタを設けることにより、又は、送信ＡＥＳＡと受信ＡＥＳＡの距離を離すことにより、送信波による受信帯雑音の発生を低減させるものもあった。
【０００６】
また、ＡＥＳＡのアンテナ素子に周期構造を設け、又は、励振スロットの方向を直交させることにより、送信・受信間のアイソレーションを向上させるものもある（例えば、特許文献１に記載）。
【０００７】
特許文献１に記載のマイクロストリップアンテナは、受信用のアンテナが無給電素子と励振素子とを備え、励振素子が複数の金属片から構成され、各金属片の隣接部分がメアンダ状の一定幅の間隙により隔てられている。このような励振素子を用いることにより、送受信間結合を小さくすることができ、小型で簡単な構成のアンテナが実現できると説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−７１９５４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】電子情報通信学会編「アンテナ工学ハンドブック（第２版）」オーム社  ２００８年７月  Ｐ４２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
衛星通信の場合、送信・受信間の電力レベルの差が大きく、かつ、受信信号レベルが極めて低いため、受信機に対して高い雑音性能が要求される。送信・受信アンテナ間のアイソレーション量の要求値は、数十ｄＢから１００ｄＢである。
【００１１】
しかし、特許文献１に記載されている方法を含む送信・受信間のアイソレーション量の拡大方法では、衛星通信システムで要求されるアイソレーション量を確保することができず、受信側の雑音性能の不足が、衛星システムの実用化に対する障害となっていた。
【００１２】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、送信用と受信用とのアンテナ素子を互いに近寄せて配置した場合であっても、十分な受信感度を得ることができるアンテナユニット及び通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明のアンテナユニットは、複数の送信励振パッチアンテナ素子を含む送信アクティブ電子走査型アンテナと、複数の受信励振パッチアンテナ素子を含む受信アクティブ電子走査型アンテナと、を備え、複数の送信励振パッチアンテナ素子の、位相差がない無走査時のビーム指向方向であるボアサイト方向と、複数の受信励振パッチアンテナ素子の、位相差がない無走査時のビーム指向方向であるボアサイト方向と、が互いに離れる方向に傾いていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、送信アクティブ電子走査型アンテナの指向利得が、受信アクティブ電子走査型アンテナの方向で低減されるため、送信用と受信用とのアンテナ素子を互いに近寄せて配置した場合であっても、十分な受信感度を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＡＥＳＡを備えたアンテナユニットの外形図
【図２】本発明の実施の形態１に係るＡＥＳＡを備えたアンテナユニットの外形図
【図３】本発明の実施の形態１に係るＡＥＳＡを備えたアンテナユニットの外形図
【図４】送信機出力による受信帯雑音を説明する模式図
【図５】アンテナ素子の放射パターンとＡＥＳＡの放射パターンとの相関を示した模式図
【図６】送信ＡＥＳＡと受信ＡＥＳＡとの結合の低下を説明する模式図
【図７】本発明の実施の形態２に係るＡＥＳＡを備えたアンテナユニットの外形図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１−図３は、本実施の形態に係るアクティブ電子走査型アレイアンテナ（Active Electronically Scanned Array Antenna、以下、ＡＥＳＡと呼ぶ）を備えたアンテナユニット１の外形図である。アンテナユニット１を備えた通信装置は、例えば衛星通信システムにおいて、人工衛星と無線信号の送受信を行う。
【００１８】
アンテナユニット１は、図１−図３に示すように、ＡＥＳＡが搭載されるプラットフォーム１１と、送信用のＡＥＳＡである送信ＡＥＳＡ１２と、受信用のＡＥＳＡである受信ＡＥＳＡ１３と、を備える。ここで、送信ＡＥＳＡ１２が送信する送信波の送信周波数と、受信ＡＥＳＡ１３が受信する受信波の受信周波数と、は異なる。すなわち、アンテナユニット１を備えた通信装置は周波数分割多重方式に用いられる。
【００１９】
送信ＡＥＳＡ１２は、複数の送信励振パッチアンテナ素子１２１と各送信励振パッチアンテナ素子１２１へ給電する給電線路１２２とを有する。受信ＡＥＳＡ１３は、複数の受信励振パッチアンテナ素子１３１と各受信励振パッチアンテナ素子１３１へ給電する給電線路１３２とを有する。送信ＡＥＳＡ１２と受信ＡＥＳＡ１３は、プラットフォーム１１上に隣り合って実装されている。
【００２０】
複数の送信励振パッチアンテナ素子１２１は、送信ＡＥＳＡ１２内において、三角配列及び四角配列を含む周期構造で面配列されている。同様に、複数の受信励振パッチアンテナ素子１３１は、受信ＡＥＳＡ１３内において、三角配列及び四角配列を含む周期構造で面配列されている。より詳細には、図１−図３においてプラットフォーム１１の延在方向をＸ方向及びＹ方向としてＸＹ平面上に垂直なＺ方向から見たとき、送信励振パッチアンテナ素子１２１及び受信励振パッチアンテナ素子１３１は、三角配列及び四角配列を含む周期構造で配列されている。
【００２１】
送信ＡＥＳＡ１２内及び受信ＡＥＳＡ１３内に配列されるアンテナ素子数は任意である。例えば、衛星通信システムの場合、送信ＡＥＳＡ１２及び受信ＡＥＳＡ１３はそれぞれ、数十から数千の送信励振パッチアンテナ素子１２１及び受信励振パッチアンテナ素子１３１を配列している。
【００２２】
送信励振パッチアンテナ素子１２１及び受信励振パッチアンテナ素子１３１は、アンテナ素子群のボアサイト方向が互いに離れる方向に向いて設置される。すなわち、複数の送信励振パッチアンテナ素子１２１のボアサイト方向がプラットフォーム１１の延在方向に垂直のＺ方向に対して傾きを持つ。そして、複数の受信励振パッチアンテナ素子１３１のボアサイト方向が、Ｚ方向に対して送信励振パッチアンテナ素子１２１のボアサイト方向と反対の方向の傾きを持つ。なお、ここでのボアサイト方向は、ＡＥＳＡに含まれる複数のアンテナ素子の位相差がない無走査時に、ビームが指向する方向を示す。
【００２３】
送信励振パッチアンテナ素子１２１及び受信励振パッチアンテナ素子１３１は任意の方法でボアサイト方向を傾ける。例えば、図１に示すように、ボアサイト方向がＸ−Ｚ平面に平行かつＺ軸に対して傾きを有する方向である場合、送信ＡＥＳＡ１２及び受信ＡＥＳＡ１３のそれぞれが、Ｘ方向に沿って複数の傾斜面が形成された基板１２５，１３５を備える。そして、Ｘ方向に配列するアンテナ素子は、それぞれが異なる斜面上に形成される。これにより、各アンテナ素子の実装面が、プラットフォーム１１の上面に対して傾きを有するためボアサイト方向を傾けることができる。この場合、基板１２５，１３５の厚さを薄くすることができる。
【００２４】
また、他の方法として、図２に示すように、送信ＡＥＳＡ１２及び受信ＡＥＳＡ１３のそれぞれが、Ｘ方向に沿って複数の傾斜面が形成された基板１２５，１３５を備える。そして、Ｘ方向に配列するアンテナ素子を複数個ずつ、異なる斜面上に形成してもよい。この場合も、各アンテナ素子の実装面が、プラットフォーム１１の上面に対して傾きを有するためボアサイト方向を傾けることができる。この場合、図１の場合よりも、基板１２５，１３５の製造が容易になる。
【００２５】
さらに、他の方法として、図３に示すように、送信ＡＥＳＡ１２及び受信ＡＥＳＡ１３のそれぞれがＸ方向に沿って１つの傾斜面が形成された基板１２５，１３５を備える。そして、Ｘ方向に配列するアンテナ素子全てを同一斜面上に形成してもよい。この場合も、各アンテナ素子の実装面が、プラットフォーム１１の上面に対して傾きを有するためボアサイト方向を傾けることができる。この場合、図２の場合よりもさらに、基板１２５，１３５の製造が容易になる。
【００２６】
なお、図１−図３のいずれの場合も、基板１２５，１３５の形状は図示したものに限られない。アンテナ素子を形成するための傾斜面を有していれば、他の部分はどのような形状であってもよい。図１−図３のいずれの場合も、プラットフォーム１１の上面に対する傾斜面の傾斜角度は、要求される雑音特性及び送受信出力に応じて決定する。
【００２７】
また、図１−図３のいずれの場合も、基板１２５にはプラットフォーム１１の延在方向の第１の方向ｄ１に沿って傾斜面が形成され、基板１３５にはプラットフォーム１１の延在方向の第２の方向ｄ２に沿って傾斜面が形成される。第１の方向ｄ１及び第２の方向ｄ２は互いに異なる任意の方向である。例えば、図１−図３に示すように、第１の方向ｄ１が＋Ｘ方向で、第２の方向ｄ２が−Ｘ方向である。
【００２８】
また、図１及び図２の場合、基板１２５に形成された複数の傾斜面の、プラットフォームの延在方向に対する傾斜面の傾斜角度（Ｘ−Ｚ平面における傾き）はそれぞれ同じである。同様に、基板１３５に形成された複数の傾斜面の、プラットフォームの延在方向に対する傾斜面の傾斜角度（Ｘ−Ｚ平面における傾き）はそれぞれ同じである。
【００２９】
送信ＡＥＳＡ１２及び受信ＡＥＳＡ１３は、給電線路１２２及び給電線路１３２に繋がる移相器により伝搬するＲＦ信号に位相差を与える。位相の制御は、各アンテナ素子、又は、数個のアンテナ素子からなるグループ毎に移相量を制御する。これにより、ビームの指向方向を変化させて電子的にビーム走査を行い、送信ＡＥＳＡ１２及び受信ＡＥＳＡ１３のビームを予め定めた方向に指向させる。
【００３０】
ここで、複数の送信励振パッチアンテナ素子１２１のボアサイト方向と、複数の受信励振パッチアンテナ素子１３１のボアサイト方向とが互いに異なる方向であっても、送信ＡＥＳＡ１２及び受信ＡＥＳＡ１３の電子ビーム走査により同一の方向に指向させることができる。すなわち、衛星通信システムの場合、送信ＡＥＳＡ１２及び受信ＡＥＳＡ１３を共に同一の人工衛星の方向に指向させることが可能になる。
【００３１】
以上のように構成したアンテナユニット１の特性について説明する。
【００３２】
図４は、送信機出力による受信帯雑音を説明する模式図である。送信機が出力する送信波の周波数がｆｔｘであったとき、ｆｔｘを中心とする周波数帯域に送信機の出力による雑音が発生する。受信機が受信する受信波の周波数をｆｒｘとすると、ｆｒｘを中心とする受信帯域にも送信機の出力による雑音が存在する場合、受信機の感度が劣化する。
【００３３】
特に、衛星通信システムは、送信・受信間の電力レベル差が大きいため、受信波の電力レベルに対して送信機の出力による雑音レベルが大きくなり、所望される信号対雑音比を得ることができない。よって、送受アンテナ間のアイソレーション量を拡大させるアンテナ構成が必要となる。
【００３４】
図５はアンテナ素子の放射パターンとＡＥＳＡの放射パターンとの相関を示した模式図である。ＡＥＳＡの合成された放射パターンは、図５に示すように、アンテナ素子の放射パターンに包絡することが知られている。アンテナ素子群のボアサイト方向に対して、ＡＥＳＡのビーム走査時のビーム指向方向が傾いている場合、ビーム指向方向の指向性利得がボアサイト方向の指向性利得よりも小さくなる。
【００３５】
図６は送信ＡＥＳＡ１２と受信ＡＥＳＡ１３との結合の低下を説明する模式図である。送信励振パッチアンテナ素子１２１のボアサイト方向と受信励振パッチアンテナ素子１３１のボアサイト方向が互いに離れる方向にアンテナ素子群のボアサイト方向を傾かせた場合、図６に示すように、放射パターンは互いに離れる方向に変化する。このとき、図６の矢印に示すように、送信ＡＥＳＡ１２と受信ＡＥＳＡ１３の結合は低下する。すなわち、送信ＡＥＳＡ１２の出力に起因する受信帯の雑音は低減し、受信ＡＥＳＡ１３の受信電力との差は大きくなり、受信感度が向上する。
【００３６】
以上説明したように本実施の形態に係るアンテナユニット１は、プラットフォーム１１に対して傾きを有する傾斜面を形成した基板１２５，１３５上に送信励振パッチアンテナ素子１２１及び受信励振パッチアンテナ素子１３１をそれぞれ形成することにより、送信ＡＥＳＡ１２の送信励振パッチアンテナ素子１２１のボアサイト方向と、受信ＡＥＳＡ１３の受信励振パッチアンテナ素子１３１のボアサイト方向が互いに離れる方向に傾いている構成とした。これにより、送信機の出力による受信帯雑音が受信機の受信電力に結合するのを低下させることができ、受信感度を向上させることが可能となる。
【００３７】
実施の形態２．
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。図７は、本実施の形態に係るＡＥＳＡを備えたアンテナユニット２の外形図である。アンテナユニット２を備えた通信装置は、実施の形態１と同様に、例えば衛星通信システムにおいて、人工衛星と無線信号の送受信を行う。
【００３８】
アンテナユニット２は、図７に示すように、プラットフォーム１１と、送信ＡＥＳＡ１５と、受信ＡＥＳＡ１６と、を備える。ここで、送信ＡＥＳＡ１５が送信する送信波の送信周波数と、受信ＡＥＳＡ１６が受信する受信波の受信周波数と、は異なる。すなわち、アンテナユニット２を備えた通信装置は周波数分割多重方式に用いられる。
【００３９】
送信ＡＥＳＡ１５は、複数の送信励振パッチアンテナ素子１５１と、各送信励振パッチアンテナ素子１５１へ給電する給電線路１５２と、複数の送信非励振パッチ１５３，１５４と、を有する。受信ＡＥＳＡ１６は、複数の受信励振パッチアンテナ素子１６１と、各受信励振パッチアンテナ素子１６１へ給電する給電線路１６２と、複数の受信非励振パッチ１６３，１６４と、を有する。送信ＡＥＳＡ１５と受信ＡＥＳＡ１６は、プラットフォーム１１上に隣り合って実装されている。
【００４０】
複数の送信励振パッチアンテナ素子１５１は、送信ＡＥＳＡ１５内において、三角配列及び四角配列を含む周期構造で面配列されている。同様に、複数の受信励振パッチアンテナ素子１６１は、受信ＡＥＳＡ１６内において、三角配列及び四角配列を含む周期構造で面配列されている。本実施の形態では、図７においてプラットフォーム１１の延在方向をＸ方向及びＹ方向としたとき、送信励振パッチアンテナ素子１５１及び受信励振パッチアンテナ素子１６１は、ＸＹ平面上に配列されている。
【００４１】
送信ＡＥＳＡ１５内及び受信ＡＥＳＡ１６内に配列されるアンテナ素子数は任意である。例えば、衛星通信システムの場合、送信ＡＥＳＡ１５及び受信ＡＥＳＡ１６はそれぞれ、数十から数千の送信励振パッチアンテナ素子１５１及び受信励振パッチアンテナ素子１６１を配列している。
【００４２】
送信励振パッチアンテナ素子１５１は、図７に示すように、プラットフォーム１１の上面に実装した基板１５５上に配列されている。さらに、基板１５５の上には透過基板１５６が固定され、透過基板１５６上に送信非励振パッチ１５３が配列され、透過基板１５６の上には透過基板１５７が固定され、透過基板１５７上に送信非励振パッチ１５４が配列されている。透過基板１５６，１５７は、衛星通信システムで送受信する電波を透過する基板である。
【００４３】
送信励振パッチアンテナ素子１５１と送信非励振パッチ１５３と送信非励振パッチ１５４の数は互いに同数であり、互いに対応づけられて配列している。より詳細には、プラットフォーム１１の延在方向に垂直な方向であるＺ方向でプラットフォーム１１から離れる方向に、対応づけられた送信励振パッチアンテナ素子１５１、送信非励振パッチ１５３、送信非励振パッチ１５４が順に配列されている。さらに、送信励振パッチアンテナ素子１５１に対して送信非励振パッチ１５３が一定の第１の長さｓ１だけ予め定めた第１の方向ｄ１に平行移動した位置に形成され、送信非励振パッチ１５３に対して送信非励振パッチ１５４が同じ長さｓ１だけ同じ方向ｄ１に平行移動した位置に形成されている。
【００４４】
ここで、送信非励振パッチ１５３，１５４は、送信励振パッチアンテナ素子１５１が出力する送信波に共振する形状を有し、送信励振パッチアンテナ素子１５１に近寄せて配置することにより、導波器として機能する。つまり、送信励振パッチアンテナ素子１５１から放射する送信波は、送信非励振パッチ１５３，１５４の方に引き寄せられて進むことになる。
【００４５】
よって、送信励振パッチアンテナ素子１５１に対して送信非励振パッチ１５３、１５４を予め定めた方向ｄ１にずらして配置することにより、送信励振パッチアンテナ素子１５１のボアサイト方向を、プラットフォーム１１の延在方向に垂直なＺ方向に対して傾いた方向に指向させることができる。傾きの角度は、要求される雑音特性及び送受信出力に応じて決定する。なお、ここでもボアサイト方向は、ＡＥＳＡに含まれるアンテナ素子の位相差がない無走査時に、ビームが指向する方向を示す。
【００４６】
同様に、受信励振パッチアンテナ素子１６１は、図７に示すように、プラットフォーム１１の上面に実装した基板１６５上に配列されている。さらに、基板１６５の上には透過基板１６６が固定され、透過基板１６６上に受信非励振パッチ１６３が配列され、透過基板１６６の上には透過基板１６７が固定され、透過基板１６７上に受信非励振パッチ１６４が配列されている。透過基板１６６，１６７もまた、衛星通信システムで送受信する電波を透過する基板である。
【００４７】
受信励振パッチアンテナ素子１６１と受信非励振パッチ１６３と受信非励振パッチ１６４の数は互いに同数であり、互いに対応づけられて配列している。より詳細には、プラットフォーム１１の延在方向に垂直な方向であるＺ方向でプラットフォーム１１から離れる方向に、対応づけられた受信励振パッチアンテナ素子１６１、受信非励振パッチ１６３、受信非励振パッチ１６４が順に配列されている。さらに、受信励振パッチアンテナ素子１６１に対して受信非励振パッチ１６３が一定の第２の長さｓ２だけ予め定めた第２の方向ｄ２に平行移動した位置に形成され、受信非励振パッチ１６３に対して受信非励振パッチ１６４が同じ長さｓ２だけ同じ方向ｄ２に平行移動した位置に形成されている。
【００４８】
ここで、受信非励振パッチ１６３，１６４は、受信励振パッチアンテナ素子１６１が受信する受信波に共振する形状を有し、受信励振パッチアンテナ素子１６１に近寄せて配置することにより、導波器として機能する。つまり、受信ＡＥＳＡに到来してきた受信波は、受信非励振パッチ１６３，１６４の方に引き寄せられて受信励振パッチアンテナ素子１６１に進むことになる。
【００４９】
このように、受信励振パッチアンテナ素子１６１に対して受信非励振パッチ１６３、１６４を予め定めた方向ｄ２にずらして配置することにより、ボアサイト方向を、プラットフォーム１１の延在方向に垂直なＺ方向に対して傾いた方向に指向させることができる。傾きの角度は、要求される雑音特性及び送受信出力に応じて決定する。
【００５０】
ここで、方向ｄ２は送信励振パッチアンテナ素子１５１に対して送信非励振パッチ１５３、１５４が平行移動した方向ｄ１と異なり、例えば、プラットフォーム１１の延在方向に垂直なＺ方向を軸としたときのｄ１に対称の方向である。平行移動の長さｓ２は長さｓ１と同じでもよい。これにより、受信励振パッチアンテナ素子１６１のボアサイト方向を、Ｚ方向に対して、送信励振パッチアンテナ素子１５１のボアサイト方向と反対の方向に傾けて指向させることができる。
【００５１】
以上のように構成したアンテナユニット２の特性は実施の形態１と同様である。すなわち、送信励振パッチアンテナ素子１５１のボアサイト方向と受信励振パッチアンテナ素子１６１のボアサイト方向が互いに離れたことにより両アンテナ素子の結合は低下する。すなわち、送信ＡＥＳＡ１５の出力に起因する受信帯の雑音は低減し、受信ＡＥＳＡ１６の受信電力との差は大きくなり、受信感度が向上する。
【００５２】
さらに、実施の形態１の機構的にボアサイト方向を傾ける場合と異なり、本実施の形態２の非励振パッチを用いる構成は、平行平面上に送信励振パッチアンテナ素子１５１と、受信励振パッチアンテナ素子１６１と、送信非励振パッチ１５３、１５４と、受信非励振パッチ１６３、１６４と、を実装するため、構成が簡易化し、実装も容易になる。特に、高速で移動し空気抵抗が問題となる航空機用アンテナを含む用途に対して、このような平面的な構成が優位である。
【００５３】
以上説明したように本実施の形態に係るアンテナユニット２は、送信ＡＥＳＡ１５の送信励振パッチアンテナ素子１５１に対して一方向に平行移動させた送信非励振パッチ１５３，１５４を備え、受信ＡＥＳＡ１６の受信励振パッチアンテナ素子１６１に対して、逆方向に平行移動させた受信非励振パッチ１６３，１６４を備えることにより、送信励振パッチアンテナ素子１５１と受信励振パッチアンテナ素子１６１のボアサイト方向が互いに離れる方向に傾いている構成とした。これにより、受信感度を向上させるとともに、構成を簡易化し、実装を容易化することが可能となる。
【００５４】
このように本発明は、アンテナユニットが複数の送信励振パッチアンテナ素子を含む送信ＡＥＳＡと、複数の受信励振パッチアンテナ素子を含む受信ＡＥＳＡと、を備え、複数の送信励振パッチアンテナ素子のボアサイト方向と、複数の受信励振パッチアンテナ素子のボアサイト方向と、が互いに離れる方向に傾く構成とした。これにより、送信用と受信用とのアンテナ素子を互いに近寄せて配置した場合であっても、十分な受信感度を得ることが可能となる。
【００５５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。
【００５６】
例えば、上記実施の形態において、送信励振パッチアンテナ素子１２１，１５１及び受信励振パッチアンテナ素子１３１，１６１のボアサイト方向を傾ける方法として、基板の実装面を傾け、又は、送信非励振パッチ１５３，１５４と受信非励振パッチ１６３，１６４の位置をずらす方法を用いたが、他の方法でボアサイト方向を傾けてもよい。例えば、プラットフォーム１１を傾斜させてもよい。
【００５７】
また、送信励振パッチアンテナ素子１２１，１５１及び受信励振パッチアンテナ素子１３１，１６１両方のボアサイト方向を傾けるとしたが、雑音の要求仕様に応じていずれか一方のみを傾けてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１，２  アンテナユニット、１１  プラットフォーム、１２，１５  送信ＡＥＳＡ、１３，１６  受信ＡＥＳＡ、１２１，１５１  送信励振パッチアンテナ素子、１２２，１３２，１５２，１６２  給電線路、１２５，１３５，１５５，１６５  基板、１３１，１６１  受信励振パッチアンテナ素子、１５３，１５４  送信非励振パッチ、１６３，１６４  受信非励振パッチ、１５６，１５７，１６６，１６７  透過基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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