(57)【要約】【課題】安価でしかも高感度な受信を実現することが可能なレンズアンテナ装置を提供する。【解決手段】電波ビームを集束する単一の球体レンズを略２等分した半球レンズ５５を電波反射板５４上に載置してなる半球型レンズアンテナ５と、半球型レンズアンテナ５の向きを機械的に制御することにより電波ビームの電波反射板５４に対する反射角を調整可能な角度調整手段と、半球レンズ５５により集束された電波ビームを受信するアンテナ素子６とを備え、アンテナ素子６は、誘電体挿入物６３が挿入されたホーンアンテナ６１からなることを特徴とする。【選択図】図３
2010034754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波ビームを集束する単一の球体レンズを略２等分した半球レンズを電波反射板上に載置してなる半球型レンズアンテナと、
上記半球型レンズアンテナの向きを機械的に制御することにより電波ビームの電波反射板に対する反射角を調整可能な角度調整手段と、
上記半球レンズにより集束された電波ビームを受信するアンテナ素子とを備え、
上記アンテナ素子は、誘電体挿入物が挿入されたホーンアンテナからなること
を特徴とするレンズアンテナ装置。
【請求項２】
上記電波反射板は、上記半球レンズの断面よりも径大の円盤形状であること
を特徴とする請求項１記載のレンズアンテナ装置。
【請求項３】
上記半球レンズにおける断面と上記電波反射板の間には、板状レンズが介装されていること
を特徴とする請求項１記載のレンズアンテナ装置。
【請求項４】
上記半球レンズは、その断面周縁を外側に突出させた突出部を更に有すること
を特徴とする請求項１記載のレンズアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶や飛行機等の移動体に搭載して、人工衛星や地上局からの電波を受信する移動体通信用のレンズアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電波ビームを集束可能な球体レンズを利用して、球体レンズの半球面上の所定位置にアンテナ素子を配置し、球体レンズの中心方向にアンテナ素子の指向性を合わせることにより、所定方向に電波ビームを形成するレンズアンテナ装置が提案されている。このレンズアンテナ装置は、アンテナ素子の位置を球体レンズの球面上を任意に移動させるだけで、電波ビームを好みの方向へ指向させることができる。
【０００３】
図８は、一般的なルーネベルグ半球レンズを用いたレンズアンテナ装置１００の概略を示している。このレンズアンテナ装置１００は、電波ビームを集束する半球レンズ１０１と、半球レンズ１０１の２分断面に取り付けられ、半球レンズ１０１内に入射される電波を反射する電波反射板１０２と、電波を送受信するためのアンテナ素子１０３とを備えている。
【０００４】
このようなレンズアンテナ装置１００により、電波を受信する際において、到来してきた電波Ｐは、この半球レンズ１０１によりその進行方向が折り曲げられて電波反射板１０２へ到達する。そして、この電波Ｐは電波反射板１０２により反射されてアンテナ素子１０３に集束されることになる。電波Ｐの方向が変化した場合においても、かかる電波Ｐの集束位置にアンテナ素子１０３を合わせることにより、これを受信することが可能となる。
【０００５】
従って、このレンズアンテナ装置１００は、パラボラアンテナ装置等のように、電波の到来方向が変わるたびにアンテナ全体を回転駆動させる必要が無くなり、駆動系を小型化できるという利点がある。
【０００６】
従来のレンズアンテナ装置としては、例えば特許文献１に示すように、半球レンズの周面に沿って平行に架設されるガイドレールを設け、放射器をこのガイドレール上で任意の位置に自走させることにより、電波ビームの集束位置を捉える技術が開示されている。
【０００７】
しかしながら、この特許文献１の開示技術では、同心の球面に誘電率の異なる誘電体を積層させた半球レンズを使用することを前提としている。このため、半球レンズの製造期間が長期化し、またその製造コストが上昇してしまうという問題点があった。また、この特許文献１の開示技術では、上述のようなガイドレールや自走手段を配設する必要があることから、電力の消費量が過大になるという問題点もあった。また、この特許文献１の開示技術では、入射された電波が、多層で構成された半球レンズを通過する過程で、大きく減衰してしまうという問題点があった。即ち、この特許文献１の開示技術では、半球レンズに入射された電波が電波反射板を反射して放射器を介して捕捉されるまでの過程で、より高感度な受信を実現することができないという問題点があった。
【０００８】
ちなみに、この電波ビームの集束位置を放射器としてのアンテナ素子により捉えるためには、放射器の位置を調整することに加え、例えば特許文献２、３に示すように半球型レンズアンテナの向きを機械的に制御する方法も提案されている。しかしながら、この特許文献２、３に示す開示技術は、感度な受信に注力した技術ではなく、また半球型レンズアンテナの向きの制御を、放射器の位置調整と併用して行わなければならず、結局のところ電力の消費量の低減を図ることができないという問題点があった。
【０００９】
特許文献４では、上述した特許文献１の構成に加えて、更にアンテナ部に傾斜センサを取り付け、アンテナの水平度が規定範囲から外れた場合に全ての制御を停止させることが可能なレンズアンテナ装置が提案されている。このレンズアンテナ装置では、アンテナが傾いたときに、放射器の位置が電波の焦点から一時的にずれ、受信が不安定になるのを防止することが可能となる。しかしながら、この特許文献４の開示技術も特許文献１と同様に、ガイドレールや自走手段を配設する必要があることから、電力の消費量が過大になるという問題点を解決することができなかった。
【００１０】
また、特許文献５に開示されているレンズアンテナ装置は、電波反射板上に載置された半球レンズの向きを機械的に調整する機構が設けられている。この特許文献５の開示技術では、上述のようなガイドレールや自走手段を配設する必要も無くなり、システム全体を安価に構成することが可能となり、ひいてはＲＦ損失を低減させ、システムの寿命を延ばすことが可能となる。
【００１１】
しかしながら、この特許文献５の開示技術では、半球レンズとして、互いに誘電率の異なる多層で構成されたルーネベルグレンズを使用する必要があることから、製造コストが増加してしまうという問題点がある。この特許文献５の開示技術において、製造コストを下げる観点から、仮に単一の半球レンズを使用すると、利得が低くなり、より高感度な受信を実現することができないという問題点が出てくる。
【００１２】
また、この半球レンズ以外に、アンテナ素子自体の改良も進んできている。例えば特許文献６に開示のアンテナでは、ホーンアンテナの開口の内部に浮かせて取り付けられた誘電体からなる、少なくとも一つの挿入物を備える。このような挿入物を備えることにより、Ｅ−平面とＨ−平面の放射パターンを均一に構成することが可能となる。
【００１３】
しかしながら、この挿入物は、開口中心に対して回転対称とならない。このため、高い軸比でしかも偏波損失を起こすことなく、偏波利用可能なアンテナとして構成することが困難になるという問題点があった。
【００１４】
また、この特許文献６に示すアンテナ素子を製造するためには、特別な製造技術が必要となり、製造コストが高価になるという問題点もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００６−００５９５１号公報
【特許文献２】米国特許７２１２１６９号
【特許文献３】特開２００５−１６７４０２号公報
【特許文献４】特開２００７−００６２６６号公報
【特許文献５】米国特許３８４８２５５号
【特許文献６】特開２００５−１３７０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、安価でしかも高感度な受信を実現することが可能なレンズアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上述した課題を解決するために、一層からなる半球レンズを電波反射板上に載置し、レンズアンテナの向きを機械的に制御することにより電波ビームの電波反射板に対する反射角を調整可能とし、更に、半球レンズにより集束された電波ビームを受信する誘電体挿入物が挿入されたホーンアンテナを備えるレンズアンテナ装置である。
【００１８】
即ち、本願請求項１記載のレンズアンテナ装置は、電波ビームを集束する単一の球体レンズを略２等分した半球レンズを電波反射板上に載置してなる半球型レンズアンテナと、上記半球型レンズアンテナの向きを機械的に制御することにより電波ビームの電波反射板に対する反射角を調整可能な角度調整手段と、上記半球レンズにより集束された電波ビームを受信するアンテナ素子とを備え、上記アンテナ素子は、誘電体挿入物が挿入されたホーンアンテナからなることを特徴とする。
【００１９】
本願請求項２記載のレンズアンテナ装置は、請求項１記載の発明において、上記電波反射板は、上記半球レンズの断面よりも径大の円盤形状であることを特徴とする。
【００２０】
本願請求項３記載のレンズアンテナ装置は、請求項１記載の発明において、上記半球レンズにおける断面と上記電波反射板の間には、板状レンズが介装されていることを特徴とする。
【００２１】
本願請求項４記載のレンズアンテナ装置は、請求項１記載の発明において、上記半球レンズは、その断面周縁を外側に突出させた突出部を更に有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
上述した構成からなる本発明では、半球レンズとして、単一の球体レンズを略２等分したものとして構成しており、互いに誘電率の異なる誘電体を多層に亘り積層させた場合と比較して電波の減衰を減少させることが可能となり、より高感度な受信を実現することができ、更にはレンズの作製コストを抑えることが可能となる。また、特にこの半球レンズを一層で構成することにより形成される葉巻形のフォーカス分布も、上述の如き形態でホーンアンテナに挿入された誘電体挿入物により捕捉することができ、利得の低下を抑えることが可能となる。
【００２３】
また、本発明を適用したレンズアンテナ装置では、放射器の位置調整手段を特段設ける必要もなくなり、電力の消費量を低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るレンズアンテナ装置が適用される移動体通信システムの例を示す図である。
【図２】移動体に設けられたレンズアンテナ装置の構成を示す図である。
【図３】レンズアンテナ装置の詳細な構成について説明するための図である。
【図４】アンテナ素子の構成について説明するための図である。
【図５】レンズアンテナ装置に適用される半球型レンズアンテナの各構成例を示す図である。
【図６】図５に示す各サンプルに対して放射指向性パターンをシミュレートした結果を示す図である。
【図７】本発明と従来技術について放射指向性パターンをシミュレートした結果を示す図である。
【図８】一般的なルーネベルグ半球レンズを用いたレンズアンテナ装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、人工衛星や地上局からの電波を受信する移動体通信用のレンズアンテナ装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係るレンズアンテナ装置１が適用される移動体通信システム２の例を示している。この移動体通信システム２は、飛行機等の移動体３と、地上に設置された地上局５０との間で移動体通信を実現するものである。移動体３の例としては、飛行機以外に船舶や車両、人工衛星、ヘリコプター等を適用してもよい。また、この移動体３は、あくまで地上局５０との間のみで通信を行う場合に限定されるものではなく、移動体３同士で通信を行うものであってもよい。この移動体３は、地上局５０又は他の移動体３と通信する際において、移動体３の一部に設けられたレンズアンテナ装置４を介して電波を送受信することになる。
【００２７】
図２（ａ）は、移動体３内に設けられたレンズアンテナ装置４を示している。このレンズアンテナ装置４は、移動体３に対して保持具８を介して取り付けられた半球型レンズアンテナ５と、半球型レンズアンテナ５により集束された電波ビームを受信するアンテナ素子６と、このアンテナ素子６に接続された通信部７とを備えている。図２（ｂ）は、移動体３外に設けられ、レドーム９によって風圧から保護されるレンズアンテナ装置４を示している。
【００２８】
半球型レンズアンテナ５は、例えば図３に示すように、アンテナ素子６の中心軸と一致するｙ軸に向けて長手方向が延長されている保持具８に取り付けられたアーム５１と、アーム５１の先端に回転自在に取り付けられた電波反射板５４と、電波反射板５４上に設置された半球レンズ５５とを備えている。
【００２９】
アーム５１は、アーチ形状からなり、その中央部は、回転駆動機構５２を介して保持具８に取り付けられている。回転駆動機構５２は、図示しないモータ、ギア等で構成され、アーム５１をｙ軸中心として任意に回転可能としている。アーム５１の先端には、回転駆動機構５３を介して電波反射板５４が取り付けられている。この回転駆動機構５３も、図示しないモータ、ギア等で構成され、図中ｘ軸中心として任意角度に回転可能とされている。ちなみに、この回転駆動機構５２、５３を組み合わせることにより、電波反射板５４ひいてはこれに載置されている半球レンズ５５の向きを機械的に調整することが可能となる。
【００３０】
電波反射板５４は、半球レンズ５５の断面よりも径大の円盤形状からなる。その理由として、受信すべき電波が半球レンズ５５にいかなる角度で入射された場合においても、これを確実に捕捉するためである。実際にこの電波反射板５４のサイズは、利得とサイドロープを含む要求されるアンテナ特性の許容範囲から決定されることになる。
【００３１】
電波反射板５４に載置された半球レンズ５５は、電波ビームを集束可能な単一の球体レンズを略２等分したものである。即ち、この半球レンズ５５は、同心の球面に誘電率の異なる誘電体を積層して構成したものではなく、あくまで単一の誘電体を１層に亘って構成したものである。このような１層からなる半球レンズ５５に入射された電波は、図３に示す分布５９に示すように、ポイントフォーカスではなく、葉巻形にフォーカスされることになる。分布５９は、実際のアンテナにおける誘電体挿入物６３に一致すべきであり、ここでは、明確にするためにあえて分離して示している。
【００３２】
アンテナ素子６は、図４に示すようにホーンアンテナ６１と、ホーンアンテナ６１における開口６２に挿入された誘電体挿入物６３とを備えている。ちなみに、この誘電体挿入物６３は、円盤状のレドーム６４を介してこの開口６２内のほぼ中心位置において固定されている。
【００３３】
ホーンアンテナ６１は、金属又は導電材料から構成され、その内面が軸ｙを中心とした円錐形状となるように構成されている。また、このホーンアンテナ６１は開口６２において最も拡径された形状とされ、基端部６６に進むにつれて徐々に縮径化されることになる。また、このホーンアンテナ６１は、基端部６６が導波管６７に接続されてなる。
【００３４】
誘電体挿入物６３は、楕円体形状で構成されてなり、低い誘電損失からなる誘電率が１以上の材料で構成される。なお、この誘電体挿入物６３の形状は、楕円体に限定されるものではなく、直方体形状で構成されていてもよいし、長手方向に延長されている形状であればいかなるものであってもよい。但し、この誘電体挿入物６３の長手方向は、ホーンアンテナ６１の開口６２から基端部６６に配向するようにして固定されている必要がある。
【００３５】
レドーム６４は、ホーンアンテナ６１の開口６２を閉塞するようにして接合されている。このレドーム６４は、電波透過性を有するとともに熱伝導率の低い、樹脂等の材料で構成されている。
【００３６】
なお、レンズアンテナ装置４は、例えば図２（ｂ）に示すように、保持具８、半球型レンズアンテナ５、アンテナ素子６をレドーム９により覆うようにしてもよい。このレドーム９を構成する材料は、レドーム６４と同様である。
【００３７】
通信部７は、このアンテナ素子６からの出力信号が供給され、これを高周波増幅するとともに、低域周波数の信号へ周波数変換等を行う。
【００３８】
上記構成からなるレンズアンテナ装置４では、地上局５０又は他の移動体３から送信されてきた電波は、半球レンズ５５の表面から入射される。このとき、球体レンズであれば電波はレンズ内で集束することになるが、本実施形態では、球体レンズを２等分した半球レンズ５５を使用し、これを電波反射板５４上に載置している。このため、半球レンズ５５により集束される電波は電波反射板５４により、半球レンズ５５の断面で反射される。このため、半球レンズ５５への入射電波は、球体レンズの場合とは面対称の経路をとる。この半球レンズ５５により形成される上述した分布５９からなる葉巻形のフォーカスにアンテナ素子６を配置することにより、この電波を受信することができる。また、この状態でアンテナ素子６から電波を送信することにより、地上局５０や他の移動体３に対して電波を送信することが可能となる。このアンテナ素子６から電波を送信する際において、電波は半球レンズ５５内において上述した経路と逆方向になる。
【００３９】
なお本発明を適用したレンズアンテナ装置４では、アーム５１をｙ軸、ｘ軸を中心として任意に回転させることにより、電波反射板５４ひいてはこれに載置されている半球レンズ５５の向きを任意に調整することが可能となる。このため、半球型レンズアンテナ５の向きを調整することにより、葉巻形のフォーカス位置を任意の位置へ制御することが可能となる。本発明ではこれを利用し、電波の到来方向がいかなる場合においても、その焦点がアンテナ素子６に位置するように、半球型レンズアンテナ５の向きを調整する。例えば図２に示すように、電波の到来方向が、実線で示される方向から、点線で示される方向へと変化する場合においても、半球型レンズアンテナ５の向きを機械的に制御することより、その焦点位置をアンテナ素子６側へと確実に導くことが可能となる。送信されてくる電波の方向が常に変化する移動体通信システム２において、上述した機能を実現できる本発明は特に有用となる。
【００４０】
なお、本発明を適用したレンズアンテナ装置４は、上述した実施の形態に限定されるものではない。図５（ａ）〜（ｄ）は、レンズアンテナ装置４に適用される半球型レンズアンテナ５の各構成例を示している。
【００４１】
図５（ａ）は、半球レンズ５５について、その断面周縁を外側に突出させた突出部７１を更に設けた例を示している。この突出部７１は、断面三角形状に構成されてなり、外側に向かうにつれてその高さが低くなるように構成されている。ちなみに、この突出部７１は、半球レンズ５５と一体化されていてもよいし、半球レンズ５５と別々に作製してこれを事後的に接合するようにしてもよい。また、この突出部７１の断面形状は、断面三角形状に限定されるものではなく、いかなる形状であってもよい。
【００４２】
なお、この図５（ａ）の点線は、半球レンズ５５について、球体レンズを略２等分した断面に相当する。即ち、この半球レンズ５５は、突出部７１の高さ分に応じて厚みを増加させているが、これで限定されるものではなく、いかなる厚みで構成されていてもよい。また、この半球レンズ５５は、突出部７１の高さ分に応じて厚みを増加させることなく、球体レンズを略２等分した断面を電波反射板５４に直接的に接合するものであってもよい。
【００４３】
図５（ｂ）は、半球レンズ５５と、電波反射板５４の間に板状レンズ７２を介装させた例を示している。板状レンズ７２は、球体レンズを略２等分した半球レンズ５５の断面に接合されている。このため、半球レンズ５５から電波反射板５４に至るまでの板厚が増加した外観形状となる。ちなみに、この板状レンズ７２の径は、半球レンズ５５の断面とほぼ同一とされている。この板状レンズ７２の代替として、半球レンズの厚みを増加させるようにしてもよい。
【００４４】
図５（ｃ）は、上述した図３において説明したものと同様に、球体レンズを略２等分した半球レンズ５５と、この半球レンズ５５の断面よりも径大の円盤形状からなる電波反射板５４で構成した例を示している。
【００４５】
図５（ｄ）は、球体レンズを略２等分した半球レンズ５５と、この半球レンズ５５の断面と同一径の円盤形状からなる電波反射板５４で構成した例を示している。
【００４６】
なお、上述した図５（ａ）〜（ｄ）では、レンズアンテナ装置４を構成するアンテナ素子６として、必ずホーンアンテナ６１に誘電体挿入物６３を挿入する場合を例に挙げている。これに対して、図５（ｅ）に示す比較例では、この誘電体挿入物６３の構成を省略したホーンアンテナからなるアンテナ素子８１を適用し、半球型レンズアンテナとしては、上述した図５（ｄ）と同様に、球体レンズを略２等分した半球レンズ５５と、この半球レンズ５５の断面と同一径の円盤形状からなる電波反射板５４で構成している。
【００４７】
以下、これら図５（ａ）〜（ｅ）に示す構成について実際にサンプルを作製し、それぞれについて放射指向性パターンをシミュレートした結果について説明をする。以下では、図５（ａ）の構成からなる半球型レンズアンテナ５をサンプルＡとし、図５（ｂ）の構成からなる半球型レンズアンテナ５をサンプルＢとし、図５（ｃ）の構成からなる半球型レンズアンテナ５をサンプルＣとし、図５（ｄ）の構成からなる半球型レンズアンテナ５をサンプルＤとし、図５（ｅ）の構成からなる半球型レンズアンテナ５をサンプルＥとする。
【００４８】
作製した各サンプルＡ〜Ｅは、半球レンズ５５の直径は、５波長とした。また、半球レンズ５５並びに、誘電体挿入物６３の誘電率εｒは１．７とした。更にサンプルＡについては、突出部７１の形状を断面三角形状とし、突出量並びに高さを０．３５波長とし、また半球レンズ５１における厚みをこの突出部７１の高さ分に応じて増加させている。サンプルＢについては、板状レンズ７２の板厚を０．３５波長とした。
【００４９】
図６にこのような形状からなる各サンプルＡ〜Ｅに対して、それぞれ３０ＧＨｚの円偏波を入射させ、放射指向性パターンをシミュレートした結果を示す。図６における角度０°は、ホーンアンテナ６における電波の反射点であり、角度９０°は、ホーンアンテナ６のＹ軸に対して９０°における電波の反射点である。この図６の結果から、放射パターンにおけるピーク利得が特にサンプルＡ、Ｂにおいて高くなる傾向が見られ、その次にサンプルＣ、Ｄが続く結果となった。そして、放射パターンにおけるピーク利得が最も低くなるのがサンプルＥであった。従って、本発明例としてのサンプルＡ〜Ｄは、比較例としてのサンプルＥよりも放射特性が優れることが分かる。
【００５０】
その理由として、単一の誘電体を１層に亘って構成した半球レンズ５５では、点フォーカスとならず、あくまで葉巻形のフォーカスが形成される。サンプルＡ〜Ｄによれば、誘電体挿入物６３をホーンアンテナ６１に挿入していることから、当該誘電体挿入物６３でこの葉巻形のフォーカス分布を効果的に捕捉することが可能となる。特にこの誘電体挿入物６３の長手方向は、ホーンアンテナ６１の開口６２から基端部６６に配向するようにして固定されている。このため、形成される葉巻形のフォーカス分布を捉える上で好適となる。
【００５１】
ちなみに、サンプルＡとＢとの間では、特に中心付近から離れた角度において、サンプルＡの放射特性が優れることが分かる。またサンプルＣは、サンプルＤよりも全体的に放射特性が優れていることが分かる。このため、半球型レンズアンテナとして最も望ましい形状は、サンプルＡの構成であり、次にサンプルＢ、サンプルＣ、サンプルＤの順で続くことになる。
【００５２】
このように、本発明を適用したレンズアンテナ装置１では、半球レンズ５５として、単一の球体レンズを略２等分したものとして構成しており、互いに誘電率の異なる誘電体を多層に亘り積層させた場合と比較して電波の減衰を抑えることが可能となり、より高感度な受信を実現することができ、更にはレンズの作製コストを抑えることが可能となる。また、特にこの半球レンズ５５を一層で構成することにより形成される葉巻形のフォーカス分布も、上述の如き形態でホーンアンテナ６１に挿入された誘電体挿入物６３により捕捉することができ、利得の低下を抑えることが可能となる。
【００５３】
また、本発明を適用したレンズアンテナ装置１では、放射器の位置調整手段を特段設ける必要もなくなり、電力の消費量を低減させることが可能となる。
【００５４】
本発明の有効性を更に論じるため、更なる形態として、直径が８波長からなり、突出部７１が０．３５波長の高さからなる半球レンズ５５がある。図７は、その発明と、従来仕様の放射パターンをシミュレートしたピーク利得の結果を示している。従来仕様は、レンズの誘電率は２．５であり、通常のホーンアンテナで構成される。
【００５５】
図７の結果に示すように、本発明は、９０°において２６．５ｄＢｉｃであり、従来仕様は、７５°において２６．５ｄＢｉｃであった。本発明におけるレンズの重量は、２５グラムである。そして、従来仕様のレンズの重さは、４１グラムである。本発明は、広い角度範囲において要求される２６．５ｄＢｉｃを満たすことができ、しかも４０％の重量減を実現することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  レンズアンテナ装置
２  移動体通信システム
３  移動体
４  レンズアンテナ装置
５  半球型レンズアンテナ
６  アンテナ素子
７  通信部
８  保持具
９、６４  レドーム
５０  地上局
５１  アーム
５２  回転駆動機構
５３  回転駆動機構
５４  電波反射板
５５  半球レンズ
６１  ホーンアンテナ
６２  開口
６３  誘電体挿入物
６６  基端部
６７  導波管
【図１】
2010034754.tif 000003
【図２】
2010034754.tif 000004
【図３】
2010034754.tif 000005
【図４】
2010034754.tif 000006
【図５】
2010034754.tif 000007
【図６】
2010034754.tif 000008
【図７】
2010034754.tif 000009
【図８】
2010034754.tif 000010
【外国語明細書】
[Title of the Invention] Lens antenna apparatus
[Technical Field]
【０００１】
The present invention relates to a lens antenna apparatus for a mobile
communication system which is mounted on a mobile body, such as a ship or an
airplane, to receive radio waves from an artificial satellite or a ground
station.
[Background Art]
【０００２】
There has been proposed a lens antenna apparatus which uses a spherical
lens capable of converging a radio wave beam, has an antenna element disposed at
a predetermined position on the hemispherical surface of the spherical lens, and
forms a radio wave beam in a predetermined direction by aligning the directivity
of the antenna element in the center direction of the spherical lens.  The lens
antenna apparatus can direct a radio wave beam in a desired direction merely by
arbitrarily moving the position of the antenna element on the spherical surface
of the spherical lens.
【０００３】
Fig. 8 schematically shows a lens antenna apparatus 100 which uses an
ordinary Luneburg hemispherical lens.  The lens antenna apparatus 100 has a
hemispherical lens 101 which converges a radio wave beam, a radio wave reflector
102 which is attached to the bisected cross section of the hemispherical lens
101 to reflect a radio wave incident into the hemispherical lens 101, and an
antenna element 103 for transmitting and receiving a radio wave.
【０００４】
At the time such a lens antenna apparatus 100 receives radio waves,
incoming radio waves P have their traveling direction bent by the hemispherical
lens 101 to reach the radio wave reflector 102.  Then, the radio waves P are
reflected by the radio wave reflector 102 to be converged to the antenna element
103.  Even when the direction of the radio waves P is changed, the radio waves P
can be received by aligning the antenna element 103 with the convergence
position of the radio waves P.
【０００５】
Therefore, the lens antenna apparatus 100 has advantages such that unlike
a parabolic antenna apparatus or the like, it need not rotate the whole antenna
every time the incoming direction of radio waves changes and its drive system
can be made compact.
【０００６】
As a conventional lens antenna apparatus, a technique of providing a guide
rail in parallel and along the peripheral surface of a hemispherical lens and
causing a radiator to self-propel on the guide rail to an arbitrary position to
detect the convergence position of a radio wave beam, as disclosed in, for
example, Patent Document 1.
【０００７】
However, the technique disclosed in the Patent Document 1 is premised on
the use of a hemispherical lens having dielectric materials with different
dielectric constants laminated on a concentric spherical surface.  This raises a
problem such that the fabrication period of the hemispherical lens becomes
longer and the fabrication cost increases.  Because the disclosed technique of
the Patent Document 1 needs to have the aforementioned guide rail and
self-propelling means provided, the amount of power consumption becomes
excessively large.  Further, the disclosed technique of the Patent Document 1
has a problem such that input radio waves are greatly attenuated in the process
of passing the multi-layered hemispherical lens.  That is, the disclosed
technique of the Patent Document 1 has a problem such that higher-density
reception cannot be realized in the process in which radio waves input to the
hemispherical lens are reflected by the radio wave reflector and are captured
via the radiator.
【０００８】
To detect the convergence position of the radio wave beam by means of the
antenna element as a radiator, a method of mechanically controlling the
direction of a hemispherical lens antenna has been proposed as disclosed in
Patent Documents 2 and 3, for example, in addition to the adjustment of the
position of a radiator.  However, the disclosed techniques of the Patent
Documents 2 and 3 are not techniques of addressing sensitive reception, and have
a problem such that control of the direction of a hemispherical lens antenna
should be carried out together with positional adjustment of a radiator, so that
after all the amount of power consumption cannot be reduced.
【０００９】
Patent Document 4 proposes a lens antenna apparatus having a tilt sensor
attached to an antenna portion in addition to the configuration of the Patent
Document 1 so that every control can be stopped when the horizontal level of the
antenna is off a specified range.  The lens antenna apparatus can prevent
reception from becoming unstable as a result of the position of a radiator being
temporarily shifted from the focus of radio waves when the antenna tilts. 
However, the disclosed technique of the Patent Document 4, like that of the
Patent Document 1, needs to have a guide rail or self-propelling means provided,
and thus cannot overcome the problem that the amount of power consumption
becomes excessively large.
【００１０】
A lens antenna apparatus disclosed in Patent Document 5 is provided with a
mechanism which mechanically adjusts the direction of a hemispherical lens
mounted on a radio wave reflector.  The disclosed technique of the Patent
Document 5  need not have the aforementioned guide rail and self-propelling
means provided, so that the entire system can be configured at a low cost, thus
making it possible to reduce the RF loss and extend the life of the system.
【００１１】
The disclosed technique of the Patent Document 5 however has a problem
such that the fabrication cost is increased for it is necessary to use a
Luneburg lens formed by multiple layers with different dielectric constants as a
hemispherical lens.  If a homogeneous hemispherical lens is used in the
disclosed technique of the Patent Document 5 from the viewpoint of reducing the
fabrication cost, the gain becomes lower, disabling higher-sensitivity
reception.
【００１２】
Besides the hemispherical lens, improvements on the antenna element itself
have been made.  For example, an antenna disclosed in Patent Document 6 has at
least one insert comprising a dielectric attached floating inside the feed horn
antenna mouth.  The provision of such an insert can permit radiation patterns on
an E-plane (E-plain) and H-plane (H-plain) to be uniformly formed.
【００１３】
However, the insert is not rotationally symmetric to the center of the
opening.  This raises a problem such that it is difficult to configure a
polarizable antenna to not suffer high axial ratio and resulting polarization
losses.  In addition, fabricating the antenna element disclosed in the Patent
Document 6 needs a special foam technology manufacturing technique, making the
fabrication cost higher.
[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-005951
[Patent Document 2] U.S. Patent No. 7212169
[Patent Document 3] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-167402
[Patent Document 4] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-006266
[Patent Document 5] U.S. Patent No. 3848255
[Patent Document 6] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-137010
[Disclosure of the Invention]
[Problem to be Solved by the Invention]
【００１４】
Accordingly, the present invention has been devised in consideration of
the foregoing problems, and it is an object of the invention to provide an
inexpensive lens antenna apparatus capable of achieving high-sensitivity
reception.
[Means for Solving the Problems]
【００１５】
To overcome the problems, the present invention is a lens antenna
apparatus which has a single-layered hemispherical lens mounted on a radio wave
reflector, permits the reflection angle of a radio wave beam to the radio wave
reflector to be adjusted by mechanically controlling the direction of the lens
antenna, and has a horn antenna in which a dielectric insert receiving a radio
wave beam converged by the hemispherical lens is inserted.
【００１６】
That is, a lens antenna apparatus as recited in claim 1 is characterized
by comprising a hemispherical lens antenna in which a hemispherical lens that is
approximately a bisected half of a homogeneous spherical lens converging a radio
wave beam is mounted on a radio wave reflector; angle adjusting means capable of
adjusting a reflection angle of a radio wave beam to the radio wave reflector by
mechanically controlling a direction of the hemispherical lens antenna; and an
antenna element which receives the radio wave beam converged by the
hemispherical lens, the antenna element having a horn antenna with a dielectric
insert inserted.
【００１７】
A lens antenna apparatus as recited in claim 2 is the lens antenna
apparatus according to claim 1, characterized in that the radio wave reflector
has a disk shape having a larger diameter than a cross section of the
hemispherical lens.
【００１８】
A lens antenna apparatus as recited in claim 3 is the lens antenna
apparatus according to claim 1, characterized in that a plate lens is intervened
between a cross section of the hemispherical lens and the radio wave reflector.
【００１９】
A lens antenna apparatus as recited in claim 4 is the lens antenna
apparatus according to claim 1, characterized in that the hemispherical lens
further has a cross-sectional periphery projecting outward to be a projecting
portion.
[Effect of the Invention]
【００２０】
According to the present invention with the above-described configuration,
a hemispherical lens is configured as an approximately bisected half of a
homogeneous spherical lens, so that attenuation of radio waves can be reduced as
compared with a case where dielectric materials with different dielectric
constants are laminated in multiple layers, thus making it possible to achieve
higher-sensitivity and reduce the fabrication cost for the lens.  In addition, a
cigar-shaped focus distribution formed by having a single-layered hemispherical
lens, in particular, can be caught by the dielectric insert inserted in the horn
antenna in the aforementioned manner, thus making it possible to suppress gain
reduction.
【００２１】
Further, the lens antenna apparatus to which the present invention is
adapted need not be particularly provided with radiator position adjusting
means, so that the amount of power consumption can be reduced.
[Best Mode for Carrying Out the Invention]
【００２２】
A lens antenna apparatus for a mobile communication system which receives
radio waves from an artificial satellite or a ground station will be explained
in more detail, as a best mode for carrying out the invention, with reference to
the accompanying drawings.
【００２３】
Fig. 1 shows an example of a mobile communication system 2 to which a lens
antenna apparatus 1 according to the present invention is adapted.  The mobile
communication system 2 realizes mobile communications between a mobile body 3,
such as an airplane, and a ground station 50 sited on the ground.  As an example
of the mobile body 3, a ship, a vehicle, an artificial satellite, a helicopter
or the like may be used besides an airplane.  The mobile body 3 is not limited
to a case of communicating with the ground station 50, but may communicate with
another mobile body 3.  The mobile body 3 transmits and receives radio waves via
a lens antenna apparatus 4 provided at a part of the mobile body 3 when
communicating with the ground station 50 or another mobile body 3.
【００２４】
Fig. 2(a) shows the lens antenna apparatus 4 provided inside the mobile
body 3.  The lens antenna apparatus 4 has a hemispherical lens antenna 5 mounted
in the mobile body 3 via a holder 8, an antenna element 6 which receives a radio
wave beam converged by the hemispherical lens antenna 5, and a communication
section 7 connected to the antenna element 6.  Fig. 2(b) shows the lens antenna
apparatus 4 mounted externally on the body 3,  and protected from wind loading
by radome 9.
【００２５】
As shown in, for example, Fig. 3, the hemispherical lens antenna 5 has an
arm 51 attached to the holder 8 whose lengthwise direction extends toward a
y-axis which matches with the center axis of the antenna element 6, a radio wave
reflector 54 rotatably attached to the distal end of the arm 51, and a
hemispherical lens 55 mounted on the radio wave reflector 54.
【００２６】
The arm 51 has an arched shape whose center portion is attached to the
holder 8 via a rotary drive mechanism 52.  The rotary drive mechanism 52
comprises a motor, a gear and so forth not illustrated, and makes the arm 51
arbitrarily rotatable about the y-axis.  The radio wave reflector 54 is attached
to the distal end of the arm 51 via a rotary drive mechanism 53.  The rotary
drive mechanism 53 likewise comprises a motor, a gear and so forth not
illustrated, and makes the arm 51 rotatable about an x-axis by an arbitrary
angle in the diagram.  The combination of the rotary drive mechanisms 52, 53 can
mechanically adjust the direction of the radio wave reflector 54, and thus the
direction of the hemispherical lens 55 mounted thereon.
【００２７】
The radio wave reflector 54 has a disk shape having a larger diameter than
the cross section of the hemispherical lens 55.  This is to reliably catch radio
waves to be received which are input to the hemispherical lens 55 at any angle. 
The size of the radio wave reflector 54 is actually determined by the required
antenna characteristics including the gain and sidelobes.
【００２８】
The hemispherical lens 55 mounted on the radio wave reflector 54 is
approximately a bisected half of a homogeneous spherical lens which can converge
a radio wave beam.  That is, the hemispherical lens 55 is configured by a single
layer of a homogeneous dielectric material, not by lamination of dielectric
materials with different dielectric constants on a concentric spherical surface.
Radio waves input to such single-layered hemispherical lens 55 are focused in a
cigar shape, not point-focused, as shown by a distribution 59 in Fig. 3. 
Distribution 59 should coincide with the dielectric insert 63 in a practical
antenna but is shown separated for clarity here.
【００２９】
The antenna element 6 has a horn antenna 61, and a dielectric insert 63
inserted in an opening 62 of the horn antenna 61 as shown in Fig. 4.  The
dielectric insert 63 is secured at nearly the center position in the opening 62
via a disk-shaped radome 64.
【００３０】
The horn antenna 61 is made of a metal or a conductive material, and is
configured so that its inner surface becomes a conical shape with the y-axis
being the center.  The horn antenna 61 is shaped to have the largest diameter at
the opening 62, and gradually reduces the diameter toward a proximal end portion
66.  The horn antenna 61 has the proximal end portion 66 connected to a wave
guide 67.
【００３１】
The dielectric insert 63 is formed in an elliptical shape, and is made of
a material with a dielectric constant of 1 or greater which has low dielectric
loss.  The shape of the dielectric insert 63 is not limited to an elliptical
shape, and may be a parallelepiped shape, and can take any shape which extends
in the lengthwise direction.  It is to be noted that the lengthwise direction of
the dielectric insert 63 should be fixed so as to be directed toward the
proximal end portion 66 from the opening 62 of the horn antenna 61.
【００３２】
The radome 64 is joined in such a way as to close the opening 62 of the
horn antenna 61.  The radome 64 is made of a material like a resin which has a
radio wave permeability and a low heat conductivity.
【００３３】
The lens antenna apparatus 4 may have the holder 8, the hemispherical lens
antenna 5 and the antenna element 6 covered by a radome 9 as shown in Fig. 2(b),
for example.  The material for the radome 9 is similar to that of the radome 64.
【００３４】
The communication section 7 is supplied with an output signal of the
antenna element 6, performs high-frequency amplification of the output signal,
and performs frequency conversion or the like thereof to a low-frequency signal.
【００３５】
In the lens antenna apparatus 4 with the foregoing configuration, radio
waves sent from the ground station 50 or another mobile body 3 are input through
the top surface of the hemispherical lens 55.  At this time, the radio waves
would be converted in the lens if it is a spherical lens, but in the embodiment,
the hemispherical lens 55 which is a spherical lens bisected is used, and
mounted on the radio wave reflector 54.  Therefore, radio waves to be converged
by the hemispherical lens 55 are reflected at the cross section of the
hemispherical lens 55 by the radio wave reflector 54.  Accordingly, the input
radio waves to the hemispherical lens 55 take a path which is plane symmetric to
that in the case of a spherical lens.  The radio waves can be received by
disposing the antenna element 6 at a cigar-shaped focus having the distribution
59 formed by the hemispherical lens 55.  As radio waves are transmitted from the
antenna element 6 in this state, the radio waves can be transmitted to the
ground station 50 or another mobile body 3.  At the time of transmitting radio
waves from the antenna element 6, the radio waves take a path opposite to the
aforementioned path in the hemispherical lens 55.
【００３６】
In the lens antenna apparatus 4 to which the present invention is adapted,
the direction of the radio wave reflector 54 and thus the direction of the
hemispherical lens 55 mounted thereon can be adjusted arbitrarily by rotating
the arm 51 about the y-axis and the x-axis.  Therefore, adjusting the direction
of the hemispherical lens antenna 5 can allow the cigar-shaped focus position to
be controlled to an arbitrary position.  This is used in the present invention
to adjust the direction of the hemispherical lens antenna 5 so that the focal
point is positioned at the antenna element 6 in any incoming direction of radio
waves.  Even when the incoming direction of radio waves is changed to directions
indicated by dotted lines from a direction indicated by a solid line, as shown
in Fig. 2, for example, the focal position can be surely led toward the antenna
element 6 by mechanically controlling the direction of the hemispherical lens
antenna 5.  In the mobile communication system 2 in which the direction of
transmitted radio waves always changes, the present invention which can realize
the above-described function is particularly useful.
【００３７】
The lens antenna apparatus 4 which has the present invention adapted
thereto is not limited to the above-described embodiment.  Figs. 5(a) to 5(d)
show individual configurational examples of the hemispherical lens antenna 5
adapted to the lens antenna apparatus 4.
【００３８】
Fig. 5(a) shows an example where a projecting portion 71 which is the
cross-sectional periphery of the hemispherical lens 55 protrudes outward is
further provided.  The projecting portion 71 is formed to have a triangular
cross-sectional shape whose height becomes lower toward outward.  The projecting
portion 71 may be integrated with the hemispherical lens 55 or may be prepared
separately from the hemispherical lens 55 and jointed thereto later.  The cross-sectional shape of the projecting portion 71 is not limited to a triangular
cross-sectional shape, and may take any shape.
【００３９】
A dotted line in Fig. 5(a) is equivalent to the cross section of
approximately a bisected spherical lens.  That is, the hemispherical lens 55 has
the thickness increased according to the height of the projecting portion 71,
which is not restrictive, and may be configured to have any thickness.  The
hemispherical lens 55 may have the approximately bisected cross section of a
spherical lens directly jointed to the radio wave reflector 54 without
increasing the thickness according to the height of the projecting portion 71.
【００４０】
Fig. 5(b) shows an example where a plate lens 72 is interposed between the
hemispherical lens 55 and the radio wave reflector 54.  The plate lens 72 is
connected to the cross section of the hemispherical lens 55 which is a spherical
lens approximately bisected.  Therefore, the exterior shape has a plate
thickness from the hemispherical lens 55 to the radio wave reflector 54
increased.  The diameter of the plate lens 72 is substantially the same as that
of the cross section of the hemispherical lens 55.  The thickness of the
hemispherical lens may be increased in place of using the plate lens 72.
【００４１】
Fig. 5(c) shows an example of the configuration which, like the one
explained referring to Fig. 3, comprises the hemispherical lens 55 which is a
spherical lens approximately bisected, and the radio wave reflector 54 which has
a disk shape having a larger diameter than the cross section of the
hemispherical lens 55.
【００４２】
Fig. 5(d) shows an example of the configuration which comprises the
hemispherical lens 55 which is a spherical lens approximately bisected, and the
radio wave reflector 54 which has a disk shape having the same diameter as that
of the cross section of the hemispherical lens 55.
【００４３】
In Figs. 5(a) to 5(d), the antenna element 6 constituting the lens antenna
apparatus 4 inevitably has the dielectric insert 63 inserted in the horn antenna
61 by way of example.  In a comparative example shown in Fig. 5(e), by way of
contrast, an antenna element 81 comprising a horn antenna from which the
structure of the dielectric insert 63 is omitted is used, and a hemispherical
lens antenna, like the one shown in Fig. 5(d), comprises the hemispherical lens
55 which is a spherical lens approximately bisected, and the radio wave
reflector 54 which has a disk shape having the same diameter as that of the
cross section of the hemispherical lens 55.
【００４４】
The following will describe the results of simulated radiation directivity
patterns of samples actually prepared for the configurations shown in Figs. 5(a)
to 5(e).  Hereinafter, the hemispherical lens antenna 5 with the configuration
of Fig. 5(a) is called a sample A, the hemispherical lens antenna 5 with the
configuration of Fig. 5(b) is called a sample B, the hemispherical lens antenna
5 with the configuration of Fig. 5(c) is called a sample C, the hemispherical
lens antenna 5 with the configuration of Fig. 5(d) is called sample D, and the
hemispherical lens antenna 5 with the configuration of Fig. 5(e) is called a
sample E.
【００４５】
The diameter of the hemispherical lens 55 of each of the prepared samples
A to E was 5 wavelengths.  The dielectric constants er of the hemispherical lens
55 and the dielectric insert 63 were set at 1.7.  Further, for the sample A, the
projecting portion 71 had a triangular cross-sectional shape and had the amount
of projection and the height set at 0.35 wavelengths, and the thickness of the
hemispherical lens 55 was increased according to the height of the projecting
portion 71.  For the sample B, the thickness of the plate lens 72 was set at
0.35 wavelengths.
【００４６】
Fig. 6 shows the results of simulated radiation directivity patterns of
the samples A to E having the foregoing shapes with a circularly polarized wave
of 30 GHz being input.  Angle 0° of Fig.6 is the radio wave beam pointed back
at the feed horn 6,  while angle 90° is the radio wave beam pointed 90° to the
axis Y of the feed horn 6.  The results in Fig. 6 show that the peak gain in
the radiation pattern tends to increase particularly for the samples A and B,
followed by the samples C and D.  The sample E had the lowest peak gain in the
radiation pattern.  Therefore, it is understood that the samples A to D as
examples of the present invention are excellent in radiation characteristic over
the sample E as the comparative example.
【００４７】
The reason is that the hemispherical lens 55 formed by a single-layered
homogeneous dielectric material does not make a point focus, and has a cigar-shaped focus.  According to the samples A to D, as the dielectric insert 63 is
inserted in the horn antenna 61, the cigar-shaped focus distribution can
effectively be caught by the dielectric insert 63.  Particularly, the lengthwise
direction of the dielectric insert 63 is fixed so as to be directed toward the
proximal end portion 66 from the opening 62 of the horn antenna 61.  This is
suitable to catch the cigar-shaped focus distribution formed.
【００４８】
It is understood that the radiation characteristic of the sample A is
better than that of the sample B at an angle away from near the center. 
Further, it is understood that the sample C generally has a better radiation
characteristic than that of the sample D.  Therefore, the most desirable shape
as a hemispherical lens antenna is the configuration of the sample A, followed
by the sample B, the sample C, and then the sample D in the named order.
【００４９】
According to the lens antenna apparatus 1 having the present invention
adapted thereto, the hemispherical lens 55 is configured as approximately a
bisected half of a homogeneous spherical lens, so that attenuation of radio
waves can be suppressed as compared with a case where dielectric materials with
different dielectric constants are laminated in multiple layers, thus making it
possible to achieve higher-sensitivity and further reduce the fabrication cost
for the lens.  In addition, a cigar-shaped focus distribution formed by using
the single-layered hemispherical lens 55, in particular, can be caught by the
dielectric insert 63 inserted in the horn antenna 61 in the aforementioned
manner, thus making it possible to suppress gain reduction.
【００５０】
Further, the lens antenna apparatus 1 having the present invention adapted
thereto need not be particularly provided with radiator position adjusting
means, so that the amount of power consumption can be reduced.
【００５１】
To further demonstrate the utility of the present invention,  a further
design was prepared in which the hemispherical lens 55 had 8 wavelength
diameter,  while the plate lens 71 still had a thickness of 0.35 wavelengths. 
Fig. 7 shows the peak gain results of simulated radiation directivity patterns
of the present invention and a conventional design. The conventional design is
with lens dielectric constant 2.5 and has a common choked flange horn antenna.
【００５２】
The results in Fig. 7 show that the invention gave 26.5dBic across 90°,the
convention design  gave 26.5dBic across 75°.The lens weight of the present
invention is 25 grams. And the lens weight of the conventional design is 41
grams.
【００５３】
The present invention gives the required 26.5dBic gain across a wider angle
range and weighs 40% less.
[Brief Description of the Drawings]
【００５４】
Fig. 1 is a diagram showing an example of a mobile communication system to
which a lens antenna apparatus according to the present invention is adapted.
Fig. 2 is a diagram showing the configuration of a lens antenna apparatus
provided in a mobile body.
Fig. 3 is a diagram for explaining the detailed configuration of the lens
antenna apparatus.
Fig. 4 is a diagram for explaining the configuration of an antenna
element.
Fig. 5 is a diagram showing individual configuration examples of a
hemispherical lens antenna to be adapted to a lens antenna apparatus.
Fig. 6 is a diagram showing the peak gain results of simulated radiation
directivity patterns of individual samples shown in Fig. 5.
Fig. 7 is a diagram showing the peak gain results of simulated radiation
directivity patterns of the present invention and convention design.
Fig. 8 is a schematic diagram of a lens antenna apparatus using an
ordinary Luneburg hemispherical lens.
[Description of Reference Symbols]
【００５５】
1   lens antenna apparatus
2   mobile communication system
3   mobile body
4   lens antenna apparatus
5   hemispherical lens antenna
6   antenna element
7   communication section
8    holder
9, 64  radome
50  ground station
51  arm
52  rotary drive mechanism
53  rotary drive mechanism
54  radio wave reflector
55  hemispherical lens
61  horn antenna
62  opening
63  dielectric insert
66  proximal end portion
67  wave guide
[Claim 1]  A lens antenna apparatus comprising:
a hemispherical lens antenna in which a hemispherical lens that is
approximately a bisected half of a homogeneous spherical lens converging a radio
wave beam is mounted on a radio wave reflector;
angle adjusting means capable of adjusting a reflection angle of a radio
wave beam to the radio wave reflector by mechanically controlling a direction of
the hemispherical lens antenna; and
an antenna element which receives the radio wave beam converged by the
hemispherical lens,
the antenna element having a horn antenna with a dielectric insert
inserted.
[Claim 2]  The lens antenna apparatus according to claim 1, wherein the radio
wave reflector has a disk shape having a larger diameter than a cross section of
the hemispherical lens.
[Claim 3]  The lens antenna apparatus according to claim 1, wherein a plate lens
is intervened between a cross section of the hemispherical lens and the radio
wave reflector.
[Claim 4]  The lens antenna apparatus according to claim 1, wherein the
hemispherical lens further has a cross-sectional periphery projecting outward to
be a projecting portion.
[Abstract]
[Object]  To provide an inexpensive lens antenna apparatus capable of achieving
high-sensitivity reception.
[Solving Means]  The lens antenna apparatus is characterized by comprising a
hemispherical lens antenna 5 in which a hemispherical lens 55 that is
approximately a bisected half of a homogeneous spherical lens converging a radio
wave beam is mounted on a radio wave reflector 54, angle adjusting means capable
of adjusting a reflection angle of a radio wave beam to the radio wave reflector
54 by mechanically controlling a direction of the hemispherical lens antenna 5,
and an antenna element 6 which receives the radio wave beam converged by the
hemispherical lens 55, the antenna element 6 having a horn antenna 61 with a
dielectric insert 63 inserted.
[Selected Drawing]  Fig. 3
[Fig.1]
2010034754.tif 000011
[Fig.2]
2010034754.tif 000012
[Fig.3]
2010034754.tif 000013
[Fig.4]
2010034754.tif 000014
[Fig.5]
2010034754.tif 000015
[Fig.6]
2010034754.tif 000016
[Fig.7]
2010034754.tif 000017
[Fig.8]
2010034754.tif 000018