(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏波の電波を放射する１次放射器と、上記１次放射器の前方に配置され、複数の金属帯を平行に並べて構成された金属格子を有する副反射鏡と、上記副反射鏡の後方に配置され、入射電波の偏波を９０°回転させて反射する主反射鏡とを備えたアンテナ装置において、
上記複数の金属帯のそれぞれが上記金属格子を含む平面に沿って回動可能となるように上記金属帯のそれぞれの一端を連結する第１連結板と、上記複数の金属帯のそれぞれが上記金属格子を含む平面に沿って回動可能となるように上記金属帯のそれぞれの他端を連結する第２連結板と、上記金属帯の方向が上記１次放射器の偏波方向と同一方向又は上記金属帯の方向が上記１次放射器の偏波方向と直交する方向となるように上記第１連結板及び／又は第２連結板の移動範囲を規制する角度調整機構とを設けたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
上記角度調整機構は、駆動源を有しこの駆動源によって上記第１連結板及び／又は第２連結板を上記移動範囲だけ移動させると共に、上記駆動源の動作が外部からの指令に基づいて選択的に制御され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】
上記角度調整機構の駆動源は、モータを用いていることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
上記角度調整機構の駆動源は、電磁石を用いていることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項５】
上記角度調整機構の駆動源は、空気圧を用いていることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項６】
上記１次放射器は、長方形導波管開口を用いていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
【請求項７】
上記１次放射器は、方形導波管開口を用いていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
【請求項８】
上記１次放射器は、円形導波管開口を用いていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
【請求項９】
上記１次放射器は、角錐ホーンを用いていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
上記１次放射器は、円錐ホーンを用いていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
上記１次放射器は、マイクロストリップパッチアンテナを用いていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はアンテナ装置に関し、特に高利得で狭いビーム幅のビームと、比較的低利得で広いビーム幅のビームとを選択的に放射できるアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアンテナ装置においては、直線偏波の電波を放射する１次放射器と、この１次放射器の前方に配置され、複数の金属帯を平行に並べて構成された金属格子からなり１次放射器から放射された直線偏波の電波をそのまま反射する副反射鏡と、この副反射鏡の後方に配置され、入射電波の偏波を９０°回転させて反射する主反射鏡とで構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２１７６４６号公報（第３頁左欄第２８行−右欄第２６行、第１図−第５図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアンテナ装置は上記のように構成されていたので、常に、１次放射器、副反射鏡、主反射鏡を組とする複反射鏡アンテナとして動作し、その放射特性、すなわちビーム幅や利得などは、複反射鏡アンテナの構造に固有のものとなり、同一構成のアンテナで、ビーム幅や利得を選択することが困難であるという欠点があった。
レーダ用を考慮すると、従来のアンテナ装置では、遠距離の目標の方向を精度よく観測するために、高利得で狭いビーム幅のビームと、近距離の目標を広い角度範囲で観測するための比較的低利得で広いビーム幅のビームとを得ようとする目的に対し, 個別のアンテナ装置を設ける必要があるという欠点があった。
【０００５】
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、直線偏波の電波を放射する１次放射器と、１次放射器の前方に配置され、複数の金属帯を平行に並べて構成された金属格子からなる副反射鏡と、副反射鏡の後方に配置され、入射電波の偏波を９０°回転させて反射する主反射鏡とからなるアンテナ装置において、副反射鏡を構成する金属格子の金属帯の方向と１次放射器の偏波方向との成す角が０°又は９０°に選択的に変化できるように、金属格子の角度調整機構を設けることにより、高利得で狭いビーム幅のビームと、比較的低利得で、広いビーム幅のビームとを、単一のアンテナで選択的に放射できるアンテナ装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るアンテナ装置は、直線偏波の電波を放射する１次放射器と、１次放射器の前方に配置され、複数の金属帯を平行に並べて構成された金属格子を有する副反射鏡と、副反射鏡の後方に配置され、入射電波の偏波を９０°回転させて反射する主反射鏡とを備えたアンテナ装置において、複数の金属帯のそれぞれが金属格子を含む平面に沿って回動可能となるように金属帯のそれぞれの一端を連結する第１連結板と、複数の金属帯のそれぞれが金属格子を含む平面に沿って回動可能となるように金属帯のそれぞれの他端を連結する第２連結板と、金属帯の方向が１次放射器の偏波方向と同一方向又は金属帯の方向が１次放射器の偏波方向と直交する方向となるように第１連結板及び／又は第２連結板の移動範囲を規制する角度調整機構とを設けたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す構成図、図２はこの発明の実施の形態１によるアンテナ装置の他の動作状態を示す構成図である。図１，図２において、１次放射器１０，主反射鏡３０は従来例と同様のものであり、従来例と同様の働きをする。アンテナ装置１は、１次放射器１０, 副反射鏡２０及び主反射鏡３０から構成される。
図１（ａ）及び図２（ａ）はアンテナ装置１の上面図で、１次放射器１０の偏波方向、副反射鏡２０の金属格子２２の方向、及び主反射鏡３０に設けられる金属格子３２の方向の関係を示している。なお、図１は金属格子２２の方向と１次放射器１０の偏波方向とのなす角度が０°（両者が同一方向）で、図２は金属格子２２の方向と１次放射器１０の偏波方向とのなす角度が９０°（両者は直交している）である。
【０００８】
第１連結板２４と第２連結板２５とは、金属格子２２の各金属帯の両端をヒンジ（図示せず）によって回動可能に連結している。すなわち、各金属帯のそれぞれが金属格子２２を含む平面に沿って回動可能になっている。角度調整機構２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、金属格子２２の方向を図１の方向から図２の方向に、また図２の方向から図１の方向に、切り換える機能を有している。言い換えると、金属格子２２の方向と１次放射器１０の偏波方向とのなす角度を０°又は９０°に調整する機能を有している。４１はロープであり、詳細は後述する。図１（ｂ）及び図２（ｂ）はアンテナ装置１の側面図である。電波の放射方向は、図１（ｂ）及び図２（ｂ）でいえば矢印Ｄ方向になる。
なお、図１及び図２は、ケース２１を透視して書いたものであり、１次放射器１０，主反射鏡３０は断面してある。
【０００９】
図３は、この発明の実施の形態１で用いられる副反射鏡２０を示す構造図である。図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は側面図である。副反射鏡２０は、誘電体でできたケース２１の内面に設けられている。なお、図３（ｂ）では、図１，図２では図示されているケース２１の下部の図示は省略してある。
金属格子２２は、各金属帯２２１の中心が軸２２２によりケース２１に回動可能に支持されている。すなわち、各金属帯２２１はケース２１から浮いている。角度調整機構２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、モータを駆動源とする巻き取り装置を備えており、一端がそれぞれ第１連結板２４と第２連結板２５に固定されたロープ４１を巻き取り、第１連結板２４と第２連結板２５とを移動させるようになっている。この場合、第１連結板２４と第２連結板２５は直線移動でなく円弧を描いて移動する。
【００１０】
なお、図１及び図３は角度調整機構２３ｂ，２３ｃがロープ４１を巻き取り、角度調整機構２３ａ，２３ｄはロープ４１が巻き戻された状態であり、図２は角度調整機構２３ａ，２３ｄがロープ４１を巻き取り、角度調整機構２３ｂ，２３ｃはロープ４１が巻き戻された状態である。従って、角度調整機構は、第１連結板２４及び第２連結板２５を移動させると共に、その移動範囲を図１の位置から図２の位置までに規制する機能も有している。
なお、例えば第２連結板２５はケースに固定し、角度調整機構２３ａ，２３ｂにより第１連結板２４のみを移動させるようにしてもよい。この場合、角度調整機構２３ｃ，２３ｄは不要である。また、軸２２２も不要である。さらに、第１連結板２４はケースに固定し、角度調整機構２３ｃ，２３ｄにより第２連結板２５のみを移動させるようにしてもよい。
なお、図１，図２，図３（ｂ）では、図が分かりにくくなるので軸２２２の図示を省略してある。
【００１１】
図４は、この発明の実施の形態１で用いられる副反射鏡２０の他の例を示す構造図である。この例は第１連結板２４と第２連結板２５とを直線移動させるものである。この場合、例えば角度調整機構２３ｅ，２３ｆを図示の位置に設ける。また、第１連結板２４と第２連結板２５とは、ケース２１に固定されたレール４２により移動可能に支持されている。なお、第１連結板２４と第２連結板２５とを直線移動させるためには、第１連結板２４及び第２連結板２５と各金属帯２２１とがスライドする必要がある。図５は金属帯と連結板とのスライド状態を説明する説明図で、（ａ）は金属帯２２１に長穴４３を開けた場合を示している。４４は第１連結板２４に設けたピンである。（ｂ）は連結板２４側に穴４５を開けた場合を示している。なお、第２連結板２５側も同様の構造になっている。
【００１２】
角度調整機構２３ｅ，２３ｆは、モータの回転運動を直線運動に変換する変換機構を備えている。この機構はモータ軸に固定した歯車とこの歯車と噛み合う平歯車で実現でき、この平歯車と第１連結板２４及び第２連結板２５を固定すればよい。あるいは第１連結板２４と第２連結板２５とに直接平歯車を切ってもよい。なお、例えば第２連結板２５はケースに固定し、角度調整機構２３ｅにより第１連結板２４のみを移動させるようにしてもよい。この場合、角度調整機構２３ｆは不要である。軸２２２も不要である。また、第２連結板２５側は金属帯をスライドさせる必要がなく、ヒンジによる連結でよい。また、第１連結板２４はケースに固定し、角度調整機構２３ｆにより第２連結板２５のみを移動させるようにしてもよい。
【００１３】
次に、角度調整機構は、アンテナ装置外部からの角度調整指令により制御されモータを動作させる。この角度調整指令は、０°と９０°の２種類となるので、２つの区別が出来る信号であればよい。
第１連結板２４及び第２連結板２５の両端に感知センサを設置すれば、０°か９０°を判断でき、モータで第１連結板２４及び第２連結板２５を０°か９０°で感知されるまで、力を加えることが可能である。
【００１４】
以上の説明は、角度調整機構の駆動源がモータの場合であるが、駆動源は電磁石でもよい。電磁石の場合は、磁石の反発力と吸引力を利用し、第１連結板２４と第２連結板２５に直接又は間接的に力を伝達する。例えば、金属格子２２の方向を図１の状態から図２の状態に変えるためには、角度調整機構２３ａ，２３ｂ２３ｃ，２３ｄの駆動源のモータを電磁石に変え、角度調整機構２３ｂにより２３ａ方向の力を第１連結板２４に加え、角度調整機構２３ｃにより２３ｄ方向の力を第２連結板２５に加えればよい。金属格子２２の方向を図２の状態から図１の状態に変えるためには、角度調整機構２３ａにより２３ｂ方向の力を第１連結板２４に加え、角度調整機構２３ｄにより２３ｃ方向の力を第２連結板２５に加えればよい。
また、駆動源は空気圧でもよく、この場合は圧力を直線方向の力に変え、電磁石の場合と同様に第１連結板２４と第２連結板２５とを移動させればよい。
【００１５】
次に、第１連結板２４と第２連結板２５との移動は、手動でもよい。この場合は、角度調整機構は、駆動源を必要とせず第１連結板２４及び第２連結板２５の移動を規制し、金属格子２２の方向と１次放射器１０の偏波方向とのなす角度が０°又は金属格子２２の方向と１次放射器１０の偏波方向とのなす角度が９０°となるように、ストッパーの機能があればよい。手動の場合は、金属格子２２が０°（図１）から９０°（図２）まで移動できれば、どこを手で動かしてもよい。なお、手動の場合も、いずれか一方の連結板は固定し、他方の連結板を移動させるようにしてもよい。
【００１６】
図６は、この発明の実施の形態１で用いられる主反射鏡３０を示す構造図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）図のＢ−Ｂ線断面図である。実施の形態１において, 主反射鏡３０は従来例と同等の構造のものを用いることができる。すなわち、主反射鏡３０は、点Ｆ１（図７参照）を焦点とする回転放物面の形状に誘電体３１を成形して構成する。ここで誘電体３１の厚さは、アンテナの使用周波数に対する、誘電体内における波長の約４分の１に選ばれる。更に、主反射鏡３０には、その電波の入射する面に、図１に示す金属格子２２と４５°の方向を成すように, 金属格子３２が設けられている。また、主反射鏡３０の電波入射面の裏面全体に、導体３３が設けられている。
図７は、この発明の実施の形態１によるアンテナ装置１の動作概念を示す説明図である。図７の左半分は、図１に対応する金属格子２２の配置に関する電波の経路を示し、図７の右半分は、図２に対応する金属格子２２の配置に関する電波の経路を示す。
【００１７】
図８は、副反射鏡２０を構成する金属格子２２の方向に対する電界の向きを示す説明図である。Ｅ１は１次放射器１０から放射される電波の電界の向きを、Ｅ２はそれと直交する電波の電界の向きをそれぞれ示す。
図９は、この発明の実施の形態１における反射鏡を介したアンテナ装置１の放射パターンＡ及び１次放射器１０の放射パターンＢをそれぞれ示す線図である。横軸はビーム軸からの角度、縦軸は放射電界の相対振幅（ビーム最大レベル＝０ｄｂとした相対振幅）を示す。
【００１８】
以下、図１から図９を用いて、動作を説明する。
図１に示すように, 副反射鏡２０の金属格子２２の方向を、１次放射器の偏波の方向と同一方向となるように角度調整機構２３ａ〜ｄを調整した場合、アンテナ装置１の動作は以下のようになる。
1 次放射器１０から放射された電波は, その電界の方向がＥ１であるので、金属格子２２、すなわち副反射鏡２０で反射する。この反射波は、主反射鏡３０に入射する。主反射鏡３０は、偏波回転機能、すなわち入射波の偏波を、入射軸周りに９０°回転して反射する機能を有する。主反射鏡３０で偏波方向を９０°回転されて反射された電波は, その電界の方向がＥ２となり、再び副反射鏡２０に到達する。この電界の方向、Ｅ２は、副反射鏡２０を構成する金属格子２２の方向と垂直なため、そのまま金属格子２２を透過する。すなわち、副反射鏡２０で反射、吸収されることなく, 空間に放射される。
すなわち, アンテナ装置１は, 従来例どおりの折り返しパラボラアンテナとして動作し、図９のＡで示されるように、主反射鏡３０の開口径に依存する、高利得で狭いビーム幅のビームを放射する。
【００１９】
一方、図２に示すように, 副反射鏡２０の金属格子２２の方向を、１次放射器の偏波の方向に垂直となるように角度調整機構２３ａ〜ｄを調整した場合、アンテナ装置１の動作は以下のようになる。
1 次放射器１０から放射された電波は, その電界の方向がＥ１である。この電界の方向、Ｅ１は、副反射鏡２０を構成する金属格子２２の方向と垂直なため、そのまま金属格子２２を透過する。すなわち、副反射鏡２０で反射，吸収されることなく、空間に放射される。
すなわち、アンテナ装置１は、図９のＢで示されるように、１次放射器１０の開口径に依存する、比較的低利得で, 広いビーム幅を持つビームを放射する。
従って、この実施の形態１のアンテナ装置は、高利得で狭いビーム幅のビームと、比較的低利得で、広いビーム幅のビームとを、単一のアンテナ装置で実現することができる。
【００２０】
なお、レーダ用を考慮すると、この実施の形態１のアンテナ装置は、遠距離目標観測用の狭ビーム幅ビームと、近距離目標観測用の広ビーム幅ビームとを、アンテナ装置外部からの指示によって切り替える必要がある。したがって、上記２種類のビームを切り替えるため、角度調整機構は外部からの指示によって選択的に制御され、金属格子２２の方向と１次放射器１０の偏波方向との成す角を０°または９０°の角度に設定する。
【００２１】
実施の形態２．
実施の形態１は、１次放射器１０として長方形導波管開口を用いたものであるが、実施の形態２は、実施の形態１と同様の作用効果をもたらす種々の構造の１次放射器を用いたものである。
図１０（ａ）〜（ｅ）は、この発明の実施の形態２で用いられる種々の構造の１次放射器１０を示す構造図である。（イ）は上面図、（ロ）は断面図である。（ａ）は方形導波管開口、（ｂ）は円形導波管開口、（ｃ）は角錐ホーン、（ｄ）は円錐ホーン、（ｅ）はマイクロストリップパッチアンテナを示している。１次放射器１０は、直線偏波を放射することができる構造であればよく、この場合も実施の形態１と同様に作用し、同様の効果をもたらす。なお、１次放射器１０は、上記の条件を満たせば、この実施の形態２に示す以外の構造であってもよい。なお、図１０において、（ロ）の断面図は、断面を示す斜線の図示は省略してある。
【００２２】
実施の形態１及び２では、本アンテナ装置が, 移動体を測距する静置レーダに用いられる例で説明しているが、本アンテナ装置が、車両，船舶，航空機等の移動体に搭載されるレーダに用いられるものであっても、上記実施の形態と同様に動作し、同様の効果が得られる。
【００２３】
【発明の効果】
この発明は以上説明したとおり、直線偏波の電波を放射する１次放射器と、１次放射器の前方に配置され、複数の金属帯を平行に並べて構成された金属格子を有する副反射鏡と、副反射鏡の後方に配置され、入射電波の偏波を９０°回転させて反射する主反射鏡とを備えたアンテナ装置において、複数の金属帯のそれぞれが金属格子を含む平面に沿って回動可能となるように金属帯のそれぞれの一端を連結する第１連結板と、複数の金属帯のそれぞれが金属格子を含む平面に沿って回動可能となるように金属帯のそれぞれの他端を連結する第２連結板と、金属帯の方向が１次放射器の偏波方向と同一方向又は金属帯の方向が１次放射器の偏波方向と直交する方向となるように第１連結板及び／又は第２連結板の移動範囲を規制する角度調整機構とを設けたものであるから、高利得で狭いビーム幅のビームと、比較的低利得で、広いビーム幅のビームとを、単一のアンテナ装置で選択的に放射できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１によるアンテナ装置の他の動作状態を示す構成図である。
【図３】  この発明の実施の形態１で用いられる副反射鏡を示す構造図である。
【図４】  この発明の実施の形態１で用いられる副反射鏡の他の例を示す構造図である。
【図５】  金属帯と連結板とのスライド状態を説明する説明図である。
【図６】  この発明の実施の形態１で用いられる主反射鏡を示す構造図である。
【図７】  この発明の実施の形態１によるアンテナ装置の動作概念を示す説明図である。
【図８】  副反射鏡を構成する金属格子の方向に対する電界の向きを示す説明図である。
【図９】  この発明の実施の形態１における反射鏡を介したアンテナ装置の放射パターンＡ及び１次放射器の放射パターンＢをそれぞれ示す線図である。
【図１０】  この発明の実施の形態２で用いられる種々の構造の１次放射器を示す構造図である。
【符号の説明】
１  アンテナ装置、１０  1 次放射器、２０  副反射鏡、３０  主反射鏡、２１  ケース、２２  金属格子、２３ａ〜２３ｄ  角度調整機構、２４  第１連結板、２５  第２連結板、２２１  金属帯。
【図１】
0003657255.tif 000002
【図２】
0003657255.tif 000003
【図３】
0003657255.tif 000004
【図４】
0003657255.tif 000005
【図５】
0003657255.tif 000006
【図６】
0003657255.tif 000007
【図７】
0003657255.tif 000008
【図８】
0003657255.tif 000009
【図９】
0003657255.tif 000010
【図１０】
0003657255.tif 000011