(57)【要約】【課題】アンテナサイズを小形化、薄型化することができ、かつ、軽量化を図ることができるアンテナ装置及びアレーアンテナ装置を得る。【解決手段】正方形の底面及び開口面を有し底の浅い金属キャビティ１と、４個の励振プローブ２と、正方形の板状の励振パッチ導体３と、正方形の板状の非励振導体４とを設け、４個の励振プローブ２を放射導体の中心に対して周方向に９０度毎の回転対称となる位置に配置し、放射導体を電磁結合により隣接プローブ間で９０度位相差をつけて励振する。【選択図】図１
2010220047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状の底面を持つ筒の上面が空間に開放され、所定形状の開口面を持ち、前記底面から前記開口面までの側壁が所定の高さを持ち、金属導体により構成されたキャビティと、
前記キャビティの底面から所定間隔をおいて対向配置された板状の第１の放射導体と、
前記第１の放射導体の大きさと異なる大きさを持ち、前記第１の放射導体から所定間隔をおいて対向配置された板状の第２の放射導体と、
前記キャビティの底面及び前記第１の放射導体の間に、前記キャビティの底面及び前記第１の放射導体の両方から所定間隔をおいて挿入され、先端部が電磁結合によって前記第１の放射導体に電気的に接続され、他端部が前記キャビティの側壁を介して円偏波励振回路に接続された第１の励振プローブと、
前記第１の励振プローブと同一の構成を持ち、前記キャビティの底面の中心を基準点としたときに、前記第１の励振プローブに対して、前記キャビティの底面の周方向の一方へ９０度回転対称となるように配置され、励振位相が、前記第１の励振プローブの励振位相に対して９０度異なる第２の励振プローブと、
前記第１の励振プローブと同一の構成を持ち、前記キャビティの底面の中心を基準点としたときに、前記第１の励振プローブに対して、前記キャビティの底面の周方向の一方へ１８０度回転対称となるように配置され、励振位相が、前記第１の励振プローブの励振位相に対して１８０度異なる第３の励振プローブと、
前記第１の励振プローブと同一の構成を持ち、前記キャビティの底面の中心を基準点としたときに、前記第１の励振プローブに対して、前記キャビティの底面の周方向の一方へ２７０度回転対称となるように配置され、励振位相が、前記第１の励振プローブの励振位相に対して２７０度異なる第４の励振プローブと
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記キャビティは、前記側壁の一部が不連続金属導体である
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
所定形状の底面を持つ筒の上面が空間に開放され、所定形状の開口面を持ち、前記底面から前記開口面までの側壁が所定の高さを持ち、金属導体により構成されたキャビティと、
前記キャビティの底面から所定間隔をおいて対向配置された板状の第１の放射導体と、
前記第１の放射導体の大きさと異なる大きさを持ち、前記第１の放射導体から所定間隔をおいて対向配置された板状の第２の放射導体と、
前記キャビティの底面及び前記第１の放射導体の間に、前記キャビティの底面及び前記第１の放射導体の両方から所定間隔をおいて挿入され、先端部が電磁結合によって前記第１の放射導体に電気的に接続され、他端部が前記キャビティの底面を介して円偏波励振回路に接続された第１のＬ字型励振プローブと、
前記第１のＬ字型励振プローブと同一の構成を持ち、前記キャビティの底面の中心を基準点としたときに、前記第１のＬ字型励振プローブに対して、前記キャビティの底面の周方向の一方へ９０度回転対称となるように配置され、励振位相が、前記第１のＬ字型励振プローブの励振位相に対して９０度異なる第２のＬ字型励振プローブと、
前記第１のＬ字型励振プローブと同一の構成を持ち、前記キャビティの底面の中心を基準点としたときに、前記第１のＬ字型励振プローブに対して、前記キャビティの底面の周方向の一方へ１８０度回転対称となるように配置され、励振位相が、前記第１のＬ字型励振プローブの励振位相に対して１８０度異なる第３のＬ字型励振プローブと、
前記第１のＬ字型励振プローブと同一の構成を持ち、前記キャビティの底面の中心を基準点としたときに、前記第１のＬ字型励振プローブに対して、前記キャビティの底面の周方向の一方へ２７０度回転対称となるように配置され、励振位相が、前記第１のＬ字型励振プローブの励振位相に対して２７０度異なる第４のＬ字型励振プローブと
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
前記キャビティは、前記側壁の一部が不連続金属導体である
ことを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記キャビティの底面の裏面に設けられた誘電体基板と、
前記キャビティの底面の裏面と接しない前記誘電体基板の裏面上に円偏波励振回路として設けられたマイクロストリップ線路とをさらに備え、
前記キャビティの底面の裏面と接する前記誘電体基板の表面上は、銅箔で覆われ、前記第１、第２、第３及び第４のＬ字型励振プローブの他端部が位置する銅箔及び誘電体基板の箇所のみ所定の大きさの穴が設けられており、
前記第１、第２、第３及び第４のＬ字型励振プローブの先端部が、前記穴を非接触で貫通して、前記誘電体基板の裏面上に設けられた円偏波励振回路と接続している
ことを特徴とする請求項３又は４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のアンテナ装置が複数配列されて構成されている
ことを特徴とするアレーアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば人工衛星に搭載され、衛星通信等に用いられるパッチアンテナを構成するアンテナ装置及びアレーアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、アンテナを人工衛星に搭載する場合、ロケット打ち上げ時におけるロケットの積載スペース及び積載重量が制限されているため、アンテナは構造的に小形で、かつ軽量であることを要する。
【０００３】
従来の衛星搭載用アンテナの例として、例えば、ホーンアンテナがある（例えば、特許文献１参照）。従来の円偏波を放射するホーンアンテナについて図６を参照しながら説明する。図６は、従来の円偏波を放射するホーンアンテナの構成を示す図である。図６（ａ）は上からみた平面図、同図（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ'線からみた断面図である。
【０００４】
図６において、ホーンアンテナ２０は、導波管２１と、４個のプローブ２２と、テーパ状ホーンアンテナ開口部２３とが設けられている。４個のプローブ２２は、円偏波励振するために周方向に９０度毎ずれて配置されている。
はである。
【０００５】
つぎに、従来の円偏波を放射するホーンアンテナの動作について図面を参照しながら説明する。
【０００６】
導波管２１の外側に設けられている円偏波励振回路から導波管２１の側壁を介してプローブ２２が接続されている。このプローブ２２は、短絡された導波管２１の底面から略λｇ／４波長（λｇ：管内波長）離れた箇所に位置することで、効率よく導波管２１への励振がなされる。４個あるプローブ２２は、隣同士で９０度ずつ励振位相が異なり、良好な円偏波励振が実現される。励振された導波管２１の短絡面とは反対側にはテーパ状のホーンアンテナ開口部２３が接続されており、空間中への整合を図りながら、徐々に円偏波放射がなされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−３５５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。上記のような従来のホーンアンテナでは、励振プローブ２２が導波管２１の短絡面から略λｇ／４波長離れた位置に配置され、その先に導波管モードの励振となるように導波管が伸長され、さらにその先にテーパ状のホーンアンテナ開口部２３が接続されている。このため、アンテナサイズ（全長及び開口径）や重量の面で課題があった。また、励振プローブ２２が導波管２１の側壁を介して円偏波励振回路と接続されているため、複数のアンテナ素子を配列してなるアレーアンテナ装置を構成する際に円偏波励振回路を配置するレイアウトスペースを確保することが困難であった。
【０００９】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、アンテナサイズを小形化、薄型化することができ、かつ、軽量化を図ることができるアンテナ装置を得ることを目的とする。また、複数のアンテナ素子を配列する際に、円偏波励振回路のレイアウトスペースを確保することができるアレーアンテナ装置を得ることも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るアンテナ装置は、所定形状の底面を持つ筒の上面が空間に開放され、所定形状の開口面を持ち、前記底面から前記開口面までの側壁が所定の高さを持ち、金属導体により構成されたキャビティと、前記キャビティの底面から所定間隔をおいて対向配置された板状の第１の放射導体と、前記第１の放射導体の大きさと異なる大きさを持ち、前記第１の放射導体から所定間隔をおいて対向配置された板状の第２の放射導体と、前記キャビティの底面及び前記第１の放射導体の間に、前記キャビティの底面及び前記第１の放射導体の両方から所定間隔をおいて挿入され、先端部が電磁結合によって前記第１の放射導体に電気的に接続され、他端部が前記キャビティの側壁を介して円偏波励振回路に接続された第１の励振プローブと、前記第１の励振プローブと同一の構成を持ち、前記キャビティの底面の中心を基準点としたときに、前記第１の励振プローブに対して、前記キャビティの底面の周方向の一方へ９０度回転対称となるように配置され、励振位相が、前記第１の励振プローブの励振位相に対して９０度異なる第２の励振プローブと、前記第１の励振プローブと同一の構成を持ち、前記キャビティの底面の中心を基準点としたときに、前記第１の励振プローブに対して、前記キャビティの底面の周方向の一方へ１８０度回転対称となるように配置され、励振位相が、前記第１の励振プローブの励振位相に対して１８０度異なる第３の励振プローブと、前記第１の励振プローブと同一の構成を持ち、前記キャビティの底面の中心を基準点としたときに、前記第１の励振プローブに対して、前記キャビティの底面の周方向の一方へ２７０度回転対称となるように配置され、励振位相が、前記第１の励振プローブの励振位相に対して２７０度異なる第４の励振プローブとを備えるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るアンテナ装置によれば、アンテナサイズを小形化、薄型化することができ、かつ、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１−３に係るアンテナ装置の電気的特性を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態４に係るアレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図６】従来の円偏波を放射するホーンアンテナの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のアンテナ装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。なお、各実施の形態では、アンテナ装置の理想的な構成として、各導体、線路間の誘電体基板を省略した構成について説明する。
【００１４】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置について図１を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す図である。図１（ａ）は上からみた平面図、同図（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ'線からみた断面図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１５】
図１において、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置１０は、正方形の底面及び開口面を有する金属キャビティ１と、４個の励振プローブ２と、正方形の板状（平面状）の励振パッチ導体（第１の放射導体）３と、正方形の板状（平面状）の非励振導体（第２の放射導体）４とが設けられている。
【００１６】
金属キャビティ１は、開口面形状にはとらわれないとする。励振プローブ２は、合計４個あり、励振パッチ導体３の中心を基準に、励振パッチ導体３の周方向に隣接プローブ間で９０度回転対称となる位置に配置されている。励振パッチ導体３及び非励振導体４は、形状にはとらわれない。また、励振パッチ導体３は、キャビティ１の底面から間隔をおいて対向配置されており、非励振導体４は、励振パッチ導体３から間隔をおいて対向配置されている。
【００１７】
ストリップ線路である励振プローブ２の先端部は、キャビティ１の底面と励振パッチ導体３との間の空間に配置されている。また、励振プローブ２の他端部は、キャビティ１の底面と励振パッチ導体３との間の空間内をキャビティ１の側壁方向に伸長して、キャビティ１の側壁（側面）を介して円偏波励振回路に電気的に接続されている。
【００１８】
励振パッチ導体３の大きさは、所望の低域共振周波数（基準共振周波数）に対応した大きさに予め設定されている。また、励振パッチ導体３の上方に間隔をおいて対向配置されている非励振導体４の大きさは、所望の高域共振周波数に対応した大きさに予め設定されている。
【００１９】
ここで、励振パッチ導体３への励振方式には、電磁結合の一種である近接結合給電方式が用いられている。即ち、励振パッチ導体３及び励振プローブ２は、電磁結合によって電気的に接続されている。一方、非励振導体４は、励振パッチ導体３と同じく電磁結合によって電気的に接続されている。
【００２０】
また、本実施の形態１のアンテナ装置１０は、励振パッチ導体３の大きさに起因する低域共振周波数と、非励振導体４の大きさに起因する高域共振周波数とのそれぞれの共振点で共振可能になっている。即ち、励振パッチ導体３は、円偏波励振回路から励振プローブ２を介して、低域共振周波数の入力信号を受けたときに共振し、非励振導体４は、円偏波励振回路から励振プローブ２及び励振パッチ導体３を介して、高域共振周波数の入力信号を受けたときに共振し電波を放射する。従って、本実施の形態１のアンテナ装置１０の電気的特性は、２共振特性となっている。
【００２１】
つぎに、この実施の形態１に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
ここでは、本実施の形態１のアンテナ装置１０を送信用とした場合について説明するが、受信用とすることも可能である。円偏波励振回路からの低域共振周波数の入力信号は、励振プローブ２を介して電磁結合によって励振パッチ導体３に伝わる。励振プローブ２は、励振パッチ導体３の中心に対して、９０度回転対称に配置されている。また、各励振プローブ２には、円偏波励振回路により、それぞれ９０度の位相差をもった励振信号が入力される。これによって、励振パッチ導体３から円偏波が放射される。
【００２３】
一方、高域共振周波数の入力信号は、円偏波励振回路から励振プローブ２及び励振パッチ導体３を介して電磁結合により非励振導体４に伝わり、そこから放射される。上記の低域共振周波数の場合と同様に、高域共振周波数においても各励振プローブ２には、円偏波励振回路により、それぞれ９０度の位相差をもった励振信号が入力されるので、非励振導体４から円偏波が放射される。
【００２４】
本実施の形態１のアンテナ装置１０は、励振プローブ２による４点励振で励振パッチ導体３又は非励振導体４から円偏波が放射されるので、軸比特性を低くすることができる。つまり、本実施の形態１のアンテナ装置１０は、電気的特性を２共振特性でかつ低軸比特性とすることができる。
【００２５】
ところで、本実施の形態１のアンテナ装置１０は、断面矩形状の金属キャビティ１を有している。キャビティ１の高さを調整することによって、放射パターン形状や利得が調整可能となる。
【００２６】
具体的に、キャビティ１の高さを比較的低く設定した場合には、ビーム幅を広げることができ、カバレッジエリアを拡大することができる。これに対して、キャビティ１の高さを比較的高く設定した場合には、ビーム幅を絞ることが可能となり、主ビームの利得を増大することができる。また、このキャビティ１の高さを、励振パッチ導体３や非励振導体４から放射してキャビティ１内を伝搬する電波の管内波長（励振パッチ導体３の形状、キャビティ１の形状、サイズ等に起因する波長）に対して略１／４波長の整数倍とした場合には、天頂方向（図１（ｂ）の上方）への利得を最大にすることができる。
【００２７】
また、キャビティ１の開口面の大きさであるが、ある程度の大きさ以上ではアンテナ特性は収束する。素子（アンテナ装置１０）単体で用いるのではなく、アレー状態とする場合には、キャビティ１の開口面の大きさは１波長未満の中で所望の特性（利得、ビーム幅など）を得るようにある程度任意に設定可能である。
【００２８】
図１では、キャビティ１は側壁全体が金属導体で囲まれているが、側壁の少なくとも一部が導体で囲まれている場合でも、アンテナ特性に影響を与えるものではない場合がある。従って、これを満足するようにキャビティ１の側壁にスリットを設けてもよいし、側壁自体を金網等で構成しても問題ない。すなわち、キャビティ１の側壁の一部が不連続金属導体であってもよい。
【００２９】
この実施の形態１に係るアンテナ装置１０によれば、励振プローブ２を用いて放射導体を電磁結合により励振しているので、導波管のように長さを必要とせず、底の浅いキャビティ１を装荷したパッチアンテナとしての動作となり、キャビティ１の側壁は高くはならず、アンテナ全体の小形化（薄型化）が図れる。また、４個の励振プローブ２をキャビティ１の開口面の中心に対して周方向に９０度毎に回転対称となるように配置し、かつ、９０度毎励振位相差を設けているので、低軸比特性を有する。さらに、非励振導体４も装荷しており、２共振特性による広帯域化も図れる。なお、２共振特性や広帯域特性を有しない用途の場合は、非励振導体４を装荷しない構造としても良いことは言うまでもない。
【００３０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置について図２を参照しながら説明する。図２は、この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す断面図である。この図２は、図１（ｂ）と同様の断面図である。
【００３１】
図２において、この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置１０Ａは、正方形の底面及び開口面を有する金属キャビティ１と、４個のＬ字型励振プローブ２Ａと、正方形の板状（平面状）の励振パッチ導体（第１の放射導体）３と、正方形の板状（平面状）の非励振導体（第２の放射導体）４とが設けられている。
【００３２】
上記の実施の形態１と重複するものについては一部説明を省略する。Ｌ字型励振プローブ２Ａは、同軸線路の内導体２ａと帯状のマイクロストリップ線路２ｂとが接続されて構成されている（詳細は後述）。このＬ字型励振プローブ２Ａは、合計４個あり、励振パッチ導体３の中心を基準に、励振パッチ導体３の周方向に隣接プローブ間で９０度回転対称となる位置に配置されている。
【００３３】
マイクロストリップ線路２ｂの先端部は、キャビティ１の底面と励振パッチ導体３との間の空間に配置されている。また、マイクロストリップ線路２ｂの他端部は、キャビティ１の底面と励振パッチ導体３との間の空間内をキャビティ１の側壁方向に伸長して、キャビティ１の側壁とは接触しない位置にある。一方、同軸線路２ａのキャビティ１の底面側先端部は、キャビティ１の底面に設けられた穴５を介して、キャビティ１の底面の外側に設けられた円偏波励振回路（図示せず）に接続されている。また、同軸線路２ａの他端部は、キャビティ１の開口面に向かって鉛直上方に伸長し、マイクロストリップ線路２ｂの他端部と接続している。これにより、Ｌ字型励振プローブ２Ａが構成されている。すなわち、Ｌ字型励振プローブ２Ａは、先端部が電磁結合によって励振パッチ導体３に電気的に接続され、他端部がキャビティ１の底面を介して円偏波励振回路に接続されている。
【００３４】
つぎに、この実施の形態２に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
円偏波励振回路からの低域共振周波数の入力信号は、Ｌ字型励振プローブ２Ａを介して電磁結合によって励振パッチ導体３に伝わる。このＬ字型励振プローブ２Ａは、励振パッチ導体３の中心に対して、９０度回転対称に配置されている。また、各Ｌ字型励振プローブ２Ａには、円偏波励振回路により、それぞれ９０度の位相差をもった励振信号が入力される。これによって、励振パッチ導体３から円偏波が放射される。一方、高域共振周波数の入力信号は、円偏波励振回路からＬ字型励振プローブ２Ａと励振パッチ導体３を介して電磁結合により非励振導体４に伝わり、そこから放射される。上記の低域共振周波数の場合と同様に、高域共振周波数においても各Ｌ字型励振プローブ２Ａには、円偏波励振回路により、それぞれ９０度の位相差をもった励振信号が入力されるので、非励振導体４から円偏波が放射される。
【００３６】
本実施の形態２のアンテナ装置１０Ａでは、Ｌ字型励振プローブ２Ａを構成している同軸線路２ａとマイクロストリップ線路２ｂとを一体成形できれば、異種金属間の接続箇所がなくなり、パッシブインターモジュレーションの発生を防ぐことができる。なお、このパッシブインターモジュレーションとは、異種金属で接続されている箇所に大電力が入力された際に、放射電波の歪や混変調が生じる現象である。
【００３７】
加えて、Ｌ字型励振プローブ２Ａのキャビティ１の底面側先端部からマイクロストリップ線路２ｂの先端部までの全長が電気長で略１／４波長のときに所望の周波数帯域にて良好なアンテナ特性（特にインピーダンス特性、反射特性）が得られる。
【００３８】
キャビティ１は側壁全体が金属導体で囲まれているが、側壁の少なくとも一部が導体で囲まれている場合でも、アンテナ特性に影響を与えるものではない場合がある。従って、これを満足するようにキャビティ１の側壁にスリットを設けてもよいし、側壁自体を金網等で構成しても問題ない。すなわち、キャビティ１の側壁の一部が不連続金属導体であってもよい。
【００３９】
本実施の形態２のアンテナ装置１０Ａによれは、上記の実施の形態１の効果に加えて、Ｌ字型励振プローブ２Ａはキャビティ１の底面を介して円偏波励振回路に接続されるので、アレーアンテナ装置を構成する際に、円偏波励振回路のレイアウトスペースを確保できる。
【００４０】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置について図３及び図４を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す断面図である。この図３は、図１（ｂ）と同様の断面図である。
【００４１】
図３において、この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置１０Ｂは、正方形の底面及び開口面を有する金属キャビティ１と、４個のＬ字型励振プローブ２Ａと、正方形の板状（平面状）の励振パッチ導体３と、正方形の板状（平面状）の非励振導体４と、誘電体基板６と、マイクロストリップ線路７とが設けられている。
【００４２】
上記の実施の形態２のアンテナ装置１０Ａの説明では、キャビティ１の底面の裏面側に円偏波励振回路が構成されることのみを言及していたが、本実施の形態３においては、円偏波励振回路を誘電体基板６上にマイクロストリップ線路７により構成し、それをキャビティ１の底面の裏面に貼り付ける。
【００４３】
図３において、誘電体基板６のキャビティ１側の表面上は大半が銅箔で覆われており（グラウンド面として機能する）、誘電体基板６の裏面上に円偏波励振回路が構成されている。Ｌ字型励振プローブ２Ａを構成するマイクロストリップ線路２ｂは、同軸線路の内導体２ａと接続し、内導体２ａの先に円偏波励振回路が同じマイクロストリップ線路７により構成されている。
【００４４】
同軸線路の内導体２ａとマイクロストリップ線路７とが接続する近傍の構造をさらに詳しく説明する。キャビティ１の底面の裏面と誘電体基板６の表面（大半が銅箔で覆われている）とが電気的に接続するように貼り合わされる。キャビティ１の底面には同軸線路の内導体２ａとの接触を避けるように穴５が開いており、これと同じ位置の誘電体基板６の表面の銅箔にも接触を避ける穴がエッチング加工などで開いている。また、同じ位置の誘電体基板６に、同軸線路の内導体２ａが貫通する穴も開いている。すなわち、同軸線路の内導体２ａはキャビティ１と誘電体基板６の表面上のグラウンド面との接触がなく誘電体基板６の裏面まで伸長できる。誘電体基板６の裏面には同軸線路の内導体２ａが貫通する穴を持つマイクロストリップ線路７がエッチング加工などで構成されており、同軸線路の内導体２ａが貫通したあとに、はんだ付けなどにより両者が接続される。これにより、Ｌ字型励振プローブ２Ａと円偏波励振回路とが接続される。
【００４５】
従って、誘電体基板６上に構成された円偏波励振回路は、キャビティ１の底面の裏面側に設置されるので、嵩張らず、軽量化が可能である。また、アレー化の際にも、素子間隔に左右されず、後段の回路との接続も容易になる利点がある。
【００４６】
上記のようなアンテナ装置１０Ｂでは、円偏波励振回路が誘電体基板６上に構成されているので、さらに後段に接続されるフィルタや増幅器等も誘電体基板６上に一体構成できる。あるいは、フィルタや増幅器等を別の誘電体基板上に構成し、誘電体基板６と積層化して接続することも可能である。いずれにしても、アンテナ素子部分と後段の給電回路部分とを省スペースのもとで接続させることができる利点がある。
【００４７】
ここで、実施の形態１から実施の形態３までのアンテナ装置の電気的特性について図４を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態１−３に係るアンテナ装置の電気的特性を示す図である。
【００４８】
ここでは、実施の形態２のアンテナ装置１０Ａにおけるキャビティ１の高さと非励振導体４の高さとを一致させた場合の電気的特性を例に説明する。図４（ａ）は、アンテナ装置１０Ａの各Ｌ字型励振プローブ２Ａにおけるインピーダンス特性、同図（ｂ）は反射特性、同図（ｃ）は低域共振周波数での放射パターン、同図（ｄ）は軸比特性をそれぞれ示すグラフである。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ポート（Ｐｏｒｔ）Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２におけるインピーダンス特性及び反射特性は略重なっている。また、アンテナ装置１０Ａでは、右旋円偏波励振としたので、放射パターンの図４（ｃ）において、ＲＨＣＰ（正偏波成分）を実線で示し、ＬＨＣＰ（交差偏波成分）を破線で示している。
【００４９】
図４（ａ）に示すアンテナ装置１０Ａのインピーダンス特性では、励振パッチ導体３と非励振導体４とによる２共振特性からくるキンクがスミスチャート中心付近に形成されており、良好なインピーダンス特性が得られている。これは、図４（ｂ）に示す反射特性をみても同様で、所望な２共振特性のため、全体的には広帯域特性が得られていることが確認できる。また、図４（ｃ）及び（ｄ）に示すように、低域共振周波数において良好な放射パターン形状と低軸比特性が得られていることがわかる。図示していないが、高域共振周波数においてもそれぞれ良好な特性が得られていることを確認している。
【００５０】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るアレーアンテナ装置について図５を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態４に係るアレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【００５１】
実施の形態１から実施の形態３までのアンテナ装置のいずれかをアンテナ素子とし、図５に示すように、そのアンテナ素子１０（あるいは１０Ａ、１０Ｂ）を複数個適宜配列して給電することにより、アレーアンテナ装置を構成することができる。このようにアレー化した場合にも、実施の形態１から実施の形態３までのアンテナ装置の特性が基本的には反映され、電気的特性を広帯域（２共振）特性で低軸比特性とすることができるとともに、給電回路まで含めて小形、薄型化にすることができる。
【００５２】
ここで、キャビティ１の側壁高さを比較的高く設定した場合には、ビーム幅を絞ることが可能となり、隣接アンテナ素子間の相互結合量の低減化を図ることができる。また、互いに隣接するアンテナ素子間の相互結合量がキャビティ１によって低減されるため、損失を軽減させることができる。
【００５３】
なお、この実施の形態４では、アレーアンテナ装置が２２個のアンテナ素子によって構成されている。しかしながら、この例に限定するものではなく、アレーアンテナ装置を構成するアンテナ素子の個数は、仕様等に応じて適宜決定することができる。
【００５４】
また、実施の形態１〜４では、理想的な構成を示すために、誘電体基板等を省略して構成を説明した。これに対して、実際には、例えば、誘電体基板やフィルム基板等を用いて、励振プローブや放射導体を構成してもよい。また、放射導体に関しては、宇宙用途の場合、帯電抑圧対策としてショートピン等によるセンターショート構造を設けてもよい。
【００５５】
さらに、実施の形態１〜４では、送信系のアンテナ装置及びアレーアンテナ装置について説明したが、この発明は、受信系のアンテナ装置及びアレーアンテナ装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  金属キャビティ、２  励振プローブ、２Ａ  Ｌ字型励振プローブ、２ａ  同軸線路の内導体、２ｂ  マイクロストリップ線路、３  励振パッチ導体、４  非励振導体、５  穴、６  誘電体基板、７  マイクロストリップ線路、１０、１０Ａ、１０Ｂ  アンテナ装置。
【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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