(57)【要約】  一つの管壁に複数の放射部２が配置された導波管１を備え、導波管１は、一つの管壁と対向する管壁の内側に配置した複数の溝３と、溝３の内壁と電気的に短絡する可動短絡面４と、可動短絡面４の位置を変更する可動短絡面制御機構５とを有することを特徴とするアレーアンテナ装置。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの管壁に複数の放射部が配置された導波管を備え、
前記導波管は、前記一つの管壁と対向する管壁の内側に配置した複数の溝と、前記溝の内壁と電気的に短絡する可動短絡面と、前記可動短絡面の位置を変更する可動短絡面制御機構とを有することを特徴とするアレーアンテナ装置。
【請求項２】
前記可動短絡面は、前記溝の内壁と接する内壁を有する導体であることを特徴とする請求項１に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項３】
前記可動短絡面は、チョーク構造を有することを特徴とする請求項２に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項４】
前記溝の内壁に複数のスイッチを有し、導通すると前記スイッチにより前記可動短絡面を構成するとともに、前記可動短絡面制御機構は、前記複数のスイッチのうち、所定のスイッチのみ導通することによって前記可動短絡面の位置を変更することを特徴とする、請求項１に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項５】
前記溝は、隣接する溝の間隔が前記導波管の管軸方向に沿って動作周波数の２分の１波長以内であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項６】
前記可動短絡面制御機構は、前記可動短絡面の位置を複数同時に変更することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項７】
入力信号の位相を変更する移相器と、
前記移相器が位相を変更した入力信号を増幅し、前記導波管へ出力する増幅器と、
を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項８】
複数の請求項７に記載のアレーアンテナ装置を前記導波管の管軸方向が互いに平行になるように配列した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】
本発明は、可変指向性を有するアレーアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーダ、無線通信においては、微弱な電波でも送受信を可能とするために高利得であることと、広い角度範囲内で探知、あるいは通信を可能とするための広覆域特性が求められており、可変指向性を有するアレーアンテナ装置が注目されている。
代表的なアレーアンテナ装置の一つである導波管スロットアレーアンテナに可変指向性を実現するためには、導波管に複数配置された放射素子（スロット）の励振位相を変更する機構が必要である。【０００３】
スロットの励振位相を変更するには、導波管の幾何形状を変更する、あるいはスロットが配置されている位置を変更する方法がある。
例えば、特許文献１には、スロットが配列された管壁に対向する面に、可動構造物を導波管内部に突出することで励振位相を変更するアンテナ装置が示されている。
また、特許文献２には、アレーアンテナの全てのスロットにダイオードを装荷し、ダイオードの状態を切り替えることによってスロットの位置を変更するアンテナ装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０５５８８
【特許文献２】特開平０５−０６３４０９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、可動構造物を導波管内部に突出させることによって導波管幾何形状を変更しているため、入力インピーダンスが変動し、その結果反射特性が劣化すると言う課題がある。
また、特許文献２では、スロットに直接スイッチを設けているため放射効率が下がると言う課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、一つの管壁に複数の放射部が配置された導波管を備え、前記導波管は、前記一つの管壁と対向する管壁の内側に配置した複数の溝と、前記溝の内壁と電気的に短絡する可動短絡面と、前記可動短絡面の位置を変更する可動短絡面制御機構とを有することを特徴とするアレーアンテナ装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、反射特性を劣化させることなく、可変指向性を有するアレーアンテナ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係るアレーアンテナ装置の斜視図である。
【図２】実施の形態１に係るアレーアンテナ装置の側面図である。
【図３】実施の形態１に係るアレーアンテナ装置の断面図である。
【図４】制御回路７のハードウェア構成図である。
【図５】制御回路７の動作を示すフローチャート図である。
【図６】実施の形態１に係るアレーアンテナ装置に溝３個設置時の断面図である。
【図７】実施の形態１に係るアレーアンテナ装置のスミスチャート図である。
【図８】実施の形態２に係るアレーアンテナ装置の斜視図である。
【図９】実施の形態２に係るアレーアンテナ装置の側面図である。
【図１０】実施の形態２に係るアレーアンテナ装置の断面図である。
【図１１】実施の形態３に係るアレーアンテナ装置の斜視図である。
【図１２】実施の形態３に係るアレーアンテナ装置の側面図である。
【図１３】実施の形態３に係るアレーアンテナ装置の断面図である。
【図１４】実施の形態４に係るアレーアンテナ装置の断面図である。
【図１５】実施の形態５に係るアレーアンテナ装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１から図３を用いて、本実施の形態に係るアレーアンテナ装置について説明を行う。
図１は、本実施の形態１に係るアレーアンテナ装置の斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ方向から見た側面図、図３は、図１のＢ−Ｂ方向から見た断面図である。
図１から図３において、１は導波管、２はスロット（放射部）、３および３ａ〜３ｆは溝、４および４ａ〜４ｆは可動短絡面（短絡面）、４１は可動短絡面の側壁、５および５ａ〜５ｆは可動短絡面制御機構（動作部）、６および６ａ〜６ｆは制御線、７は制御回路、８は導波管終端部、９は入力端子である。
【００１０】
可動短絡面４を動作するための可動短絡面制御機構５は、制御線６で制御回路７と接続されている。
スロット２は、導波管１の広壁面に設けられ、動作周波数の約２分の１波長の長さを有する。また、スロット２は、導波管１の管軸に沿って動作周波数の約１波長以内に配置される。この時、広壁面の中心軸を跨って交互に配置される。なお、この場合、管軸方向に直交する面がアンテナの偏波面となる。
【００１１】
溝３は、約２分の１波長以内の深さを有し、スロット２が配置されている壁面と対向する位置に動作周波数の約２分の１波長以内の間隔で周期的に設けられる。溝３ａ〜３ｆについても同様である。
【００１２】
可動短絡面４は、溝３の内部に配置された導体で、導波管１側の面は平面である。可動短絡面４ａ〜４ｆについても同様であり、本実施の形態では、可動短絡面４ａが溝３ａに、可動短絡面４ｂが溝３ｂに、可動短絡面４ｃが溝３ｃに、可動短絡面４ｄが溝３ｄに、可動短絡面４ｅが溝３ｅに、可動短絡面４ｆが溝３ｆの内部に構成する場合について説明する。
なお、可動短絡面４は、溝３内の任意の位置へ動かすことが可能であり、その可動短絡面４が接している溝３の内壁とは、側壁４１を介して電気的に短絡されているものとする。側壁４１は、この溝３の内壁と密着して接する可動短絡面４の側面のことである。
側壁は、可動短絡面４ａ〜４ｆについても同様である（符号は略す）。
【００１３】
可動短絡面制御機構５は、モータやアクチュエータであり、各溝にそれぞれ配置され、各可動短絡面の位置を変更するのに用いる。可動短絡面制御機構５ａ〜５ｆについても同様であり、本実施の形態では、可動短絡面制御機構５ａが溝３ａに構成され可動短絡面４ａの位置を変更し、可動短絡面制御機構５ｂが溝３ｂに構成され可動短絡面４ｂの位置を変更し、可動短絡面制御機構５ｃが溝３ｃに構成され可動短絡面４ｃの位置を変更し、可動短絡面制御機構５ｄが溝３ｄに構成され可動短絡面４ｄの位置を変更し、可動短絡面制御機構５ｅが溝３ｅに構成され可動短絡面４ｅの位置を変更し、可動短絡面制御機構５ｆが溝３ｆに構成され可動短絡面４ｆの位置を変更する場合について説明する。
【００１４】
制御線６は、シールドされた導体の線で構成され、可動短絡面制御機構５と制御回路７をつなぐのに用いられる。
なお、制御線６は、導波管１に入力される波長と比べて小さい穴を通じて、溝３内の可動短絡面制御機構５に接続される。制御線６ａ〜６ｆについても同様であり、本実施の形態では、制御線６ａは可動短絡面制御機構５ａと制御回路７をつなぎ、制御線６ｂは可動短絡面制御機構５ｂと制御回路７をつなぎ、制御線６ｃは可動短絡面制御機構５ｃと制御回路７をつなぎ、制御線６ｄは可動短絡面制御機構５ｄと制御回路７をつなぎ、制御線６ｅは可動短絡面制御機構５ｅと制御回路７をつなぎ、制御線６ｆは可動短絡面制御機構５ｆと制御回路７をつなぎ場合について説明する。
本実施の形態では、溝３、可動短絡面４、可動短絡面制御機構５、制御線６の組み合わせを６つ用意した場合について説明しているが、この組み合わせは幾つであっても良い。
【００１５】
制御回路７は、設定データに基づいた指示を可動短絡面制御機構５ａ〜５ｆに出力し、各溝３ａ〜３ｆ内に構成されている各可動短絡面４ａ〜４ｆを所望の位置に移動する。なお、制御回路７は、可動短絡面制御機構５ａ〜５ｆに対して個別に移動の指示を出すことにより、可動短絡面４ａ〜４ｆをそれぞれ違う位置に変えることが可能である。
【００１６】
図４は、制御回路７のハードウェア構成の具体例を概略的に示すブロック図である。図４に示されるように、制御回路７は、可動短絡面制御機構５ａ〜５ｆの制御を行うプロセッサ１００と、記憶装置２００と、入力装置３００と、出力装置４００とを有する。
【００１７】
記憶装置２００は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリや、ハードディスクなどの外部記憶装置の総称であり、プロセッサ１００によってプログラムやデータの読み書きが行われ、また、一時データの格納先としても使用される。可動短絡面制御機構５ａ〜５ｆの制御を行うプログラム（制御プログラム）も記憶装置２００に格納される。
【００１８】
入力装置３００は、キーボードやマウス、タッチパッド、有線や無線の通信インタフェース、音声認識、各種センサなどの入力機器およびこれらを制御するプログラムや通信経路などである。なお、可動短絡面制御機構５の制御を行う制御プログラムが予め設定された情報のみで動作可能であり、操作者からの指示が不要な場合、入力装置３００は必要ではない。
出力装置４００は、制御線６が接続される基板であってもよいし、プロセッサ１００の入出力ポートであってもよい。
【００１９】
次に、本実施の形態に係るアレーアンテナ装置の動作について説明する。
本実施の形態に係るアレーアンテナ装置は、導波管終端部８をダミー抵抗による終端あるいは短絡することによって用いられる進行波アンテナであり、入力端子９から入射された電波をスロット２から放射するものとする。
【００２０】
また、溝３ａ〜３ｆには、内部に導体で構成される可動短絡面４ａ〜４ｆが設けられており、全ての溝内の可動短絡面４ａ〜４ｆは、可動短絡面制御機構５ａ〜５ｆによりそれぞれ個別に位置の変更ができるものとする。
【００２１】
溝３ａ〜３ｆの内部の可動短絡面４ａ〜４ｆの位置が変化すると、導波管１の管内波長が変化する。この管内波長の変化により、スロット２の励振位相が変化し可変指向性が可能になる。
溝３ａ〜３ｆは、内部の可動短絡面４ａ〜４ｆの位置が導波管１の内壁から管内波長の４分の１波長以内であれば、誘導性の負荷として動作する。また、４分の１波長から２分の１波長であれば容量性の負荷として動作する。
すなわち、可動短絡面４ａ〜４ｆの溝内の位置によって、入力インピーダンスが変動し、反射特性に劣化が生じる。そこで、本実施の形態では、次のように可動短絡面位置を動作させることで、可動短絡面４ａ〜４ｆの位置によって、入力インピーダンスが変動し、反射特性に劣化が生じる課題を解消する。
【００２２】
図５は、本実施の形態に係る制御回路７が動作する際の処理フローである。本実施の形態では、操作者から、指向性の変更指示を受け取った場合について述べる。
制御回路７は、操作者からの指向性の変更指示を受けつける（Ｓ１０１）。
次に、制御回路７は、受け付けた指向性に対応する設定データを参照する（Ｓ１０２）。
そして、制御回路７は、設定データに基づき、各溝の可動短絡板制御機構５ａ〜５ｆを操作し、可動短絡面４ａ〜４ｆの位置を動作させる（Ｓ１０３）。
【００２３】
次に図６、図７を用いて、設定データの説明をする。
図６は、本実施の形態に係るアレーアンテナ装置に溝１０ａ、溝１０ｂ、溝１０ｃの３つを設置した場合の断面図である。
図７は、図６に示す溝１０ａ、１０ｂ、１０ｃを誘導性の負荷として、それぞれの溝を等間隔配置される場合のスミスチャートである。
【００２４】
スミスチャート１１上で溝１０ａ、１０ｂ、１０ｃが存在しない場合、入力インピーダンスは中心に位置する。
溝１０ｃを１つ配置することで誘導性に動作することから軌跡１２ａのように入力インピーダンスが変化する。この時、入力インピーダンスの変化量は、可動短絡面位置により調整可能である。
【００２５】
更に２分の１波長以内の距離離れたところに溝１０ｂを配置することによって軌跡１３ａ及び１２ｂを通り入力インピーダンスが変化する。
また、同様の構造が等間隔配置されていることから１３ｂ及び１２ｃを通り入力インピーダンスをスミスチャート上の中心に戻すことができる。軌跡１３ａ、１３ｂの変化量は、溝が配置される間隔に起因することから固定である。
一方で、軌跡１２ａ、１２ｂ、１２ｃは可動短絡面位置によって変化量を調節することができる。上記の軌跡１２ａ、１２ｂ、１２ｃの変化量を変えることで、管内波長が変化し可変指向性が可能となる。
【００２６】
なお、本実施の形態で用いたスミスチャート１１の例では、軌跡１２ａの変化量が比較的大きい場合を描いているが、軌跡１２ａの変化量が小さい場合、すなわち可動短絡面の位置が導波管１の底面近くに配置している場合、軌跡１２ｃあるいは軌跡１２ｂの変化量も小さくすればよい。
溝内の可動短絡面の位置を調整することで入力インピーダンスを一定に保つことができる。
【００２７】
本実施の形態では、溝が３個の場合について説明したが、溝が４個以上の場合であっても、同様にスミスチャートから求めた設定データを用い、各溝の可動短絡面の位置を調整することにより、入力インピーダンスを一定に保つことができる。
以上のように、スミスチャートから求めた設定データに基づいて、各可動短絡面の位置を調整することにより、指向性を変化させても入力インピーダンスが一定であることから、反射特性が劣化しない高効率なアンテナを実現できる。
なお、本実施の形態で用いたスロット２は、管軸に沿った矩形状で描いているが、任意の形状でもよい。また、放射素子はスロットではなく、プローブ給電の素子でもよい。
【００２８】
実施の形態２．
実施の形態１では、可動短絡面４が側壁４１を介して溝３の内壁が接触している構造であった場合のアレーアンテナ装置について述べた。
本実施の形態では、可動短絡面４の摩耗を防止するようにしたアレーアンテナ装置について述べる。
図８、図９及び図１０はこの発明の実施の形態２に係るアレーアンテナ装置を模式的に示す図である。
【００２９】
図８は、本実施の形態に係るアンテナ装置の斜視図であり、図９は、図８のＣ−Ｃ方向から見た断面図、図１０は図８のＤ−Ｄ方向から見た断面図を示している。
図８、図９及び図１０において、１４および１４ａ〜１４ｆは、本実施の形態で説明する可動短絡面である。また、１４１は、本実施の形態で説明する可動短絡面１４の側壁である。なお、図８、図９および図１０において、図１〜図３と同一符号は、同一または相当部分を示している。
本実施の形態によるアレーアンテナ装置は、実施の形態１と基本的な構成は同じであるが、可動短絡面が溝と接していない点が異なる。
【００３０】
本実施の形態では、図１０に示すように、可動短絡面１４ａ〜１４ｆの側壁４１に対して、溝の底面に向かって４分の１波長の奇数倍の長さを有したチョーク構造を有する。そしてこのチョーク構造により、可動短絡面１４ａ〜１４ｆと溝３ａ〜３ｆとの間には隙間を設けてある。
以上により、可動短絡面４より下に電磁界が侵入しないため、入力インピーダンスに影響が出ず一定であることから、反射特性が劣化しないだけではなく、可動短絡面の摩耗を防止することが可能となる。
【００３１】
実施の形態３．
実施の形態１および２では、可動短絡面が導体で構成されていた場合のアレーアンテナ装置について述べた。本実施の形態では、可動短絡面の代わりにダイオードなどのスィッチを複数用いた場合のアレーアンテナ装置について述べる。
図１１、図１２及び図１３は本実施の形態に係るアレーアンテナ装置を模式的に示す図である。
【００３２】
図１１は、本実施の形態に係るアンテナ装置の斜視図であり、図１２は、図１１のＥ−Ｅの位置における断面図、図１３は図１１のＦ−Ｆの位置における断面図を示している。
図１１、図１２及び図１３において、１６１ａ〜１６１ｃ、１６２ａ〜１６２ｒ、１６３ａ〜１６３ｃはダイオードであり、制御線６によって制御回路７に接続されている。
本実施の形態では、制御線６は、ダイオードに電流を供給するための導線であり、制御回路７は各ダイオードに個別に電流を供給するための電源（図示せず）を操作するものとする。図１１、図１２及び図１３において、図１〜図３、図８〜図９と同一符号は、同一または相当部分を示している。なお図１１、図１２及び図１３は、ダイオードが全てＯＦＦの状態を示す。
【００３３】
本実施の形態では、可動短絡面をダイオードに変更した構造である。溝内の複数の異なる高さに所定の間隔でダイオードを装荷し、各々の高さには１つ以上のダイオードを装荷する。図１１、１２及び図１３では、一つの高さ（可動短絡面）を形成するのに３つのダイオードを用い、その高さを３段階とした場合の例を示している。
そして、制御回路から配線される制御線６により、各溝内のダイオードのうち一つの高さのダイオードをＯＮにすることで当該ダイオード位置に電気的な短絡面が形成される。例えば、図１２において、ダイオード１６１ｂ、１６２ｂ、１６３ｂのみをＯＮにすることで、真ん中の高さに電気的な短絡面を形成することができる。
上記ダイオードによる電気的な短絡面位置の制御方法は、実施の形態１と対応している。すなわち、溝内のダイオード位置を制御することで入力インピーダンスをスミスチャート上の中心付近に移動させる。
【００３４】
しかし、実施の形態１では、可動短絡面位置が連続的に制御可能である一方、実施の形態３では、ダイオードを異なる高さに所定の間隔で配置していることから離散的な位置にしか短絡面を制御できない。従って、実施の形態３における図７に示す軌跡１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対応する短絡面の位置は、実施の形態１の可動短絡面位置に近い高さのダイオードをＯＮ状態とすることで、スミスチャートの中心付近に移動させる。
以上のように、各溝内に複数のスイッチを配置する構成としたことにより、実施の形態１と同等の効果が得られると共に、高速に短絡面位置を制御できる。
なお、本実施の形態では、ダイオードを用いているがＭＥＭＳスイッチ、ＦＥＴスイッチ等のスイッチでも代替可能である。
【００３５】
実施の形態４．
実施の形態１、２では、各溝の内部に構成される可動短絡面の位置を制御回路が各溝内部に用意した可動短絡面制御機構を個別に制御した場合のアレーアンテナ装置について述べた。本実施の形態では、各溝に用意した可動短絡面制御機構を共通化し、複数の可動短絡面を同時に制御する共通制御機構を用いた場合のアレーアンテナ装置について述べる。
図１４は本実施の形態に係るアレーアンテナ装置を模式的に示す図であり断面図を示している。図１４において、６ｘと６ｙは制御線、１９ａと１９ｂは共通制御機構である。図１４において、図３と同一符号は、同一または、相当部分をしめしている。なお、図１４では便宜的に実施の形態１で用いた可動短絡面４に対する構成を示しているが、実施の形態２で用いた可動短絡面１４に対する構成であってもよい。
【００３６】
共通制御機構１９ａは、制御線６ｘを介して制御機構７によって制御される。同様に、共通制御機構１９ｂは、制御線６ｙを介して制御機構７によって制御される。
共通制御機構は、可動短絡板制御機構と同様、モータやアクチュエータなどで構成されてよく、複数の可動短絡面を同時に同じ高さ（溝内の位置）に移動できるよう、例えば図１４に示すような板から可動短絡面を操作するための棒のようなもので構成されていても良い。
図１４では、共通制御機構１９ａは可動短絡面４ｂ、４ｅを同時に制御し、共通制御機構１９ｂは可動短絡面４ａ、４ｃ、４ｄ、４ｆを同時に制御する場合の一例を示す。
【００３７】
実施の形態１で記載したように、本発明では、可動短絡面位置を溝毎に制御を行っている。そして図６に示すように溝１０ａ、溝１０ｂ、溝１０ｃの３つを設置した場合、図７に示したスミスチャートを見てわかる通り、溝１０ｂ及び溝１０ｃの可動短絡面位置は、溝１０ａの誘導成分を打ち消すように設定されることから、溝１０ａと溝１０ｃは同等の高さに配置される。
つまり、同等の高さに配置される可動短絡面が複数ある場合、共通制御機構１９ａ、１９ｂを利用することで、同時に可動短絡面を動作させることができる。
以上のように、同じ高さに配置される可動短絡面を同時に制御する共通制御機構を用いたことにより、実施の形態１と同等の効果が得られると共に、制御回路を簡略化することができ、低コストでアレーアンテナ装置を実現できる。
【００３８】
実施の形態５．
実施の形態１から４では、放射素子を管軸に沿って配列した場合のアレーアンテナ装置について述べた。本実施の形態では、放射素子を面状に複数配置した場合のアレーアンテナ装置について述べる。
図１２は、本実施の形態に係るアレーアンテナ装置を模式的に示す斜視図である。図１２において、２０はアレーアンテナ装置、２１は移相器、２２は増幅器である。アレーアンテナ装置２０に増幅器２２が接続され、増幅器２２に移相器２１が接続されている。
なお、アレーアンテナ装置２０は、実施の形態１から４で記載したアレーアンテナ装置のいずれかであってよい。
また、図１２の例では実施の形態１で記載したアレーアンテナ装置を４つ合わせたものを例として説明しているが、アレーアンテナ装置２０の数はどのような数であっても良い。アレーアンテナ装置２０を複数用いる場合は、アレーアンテナ装置２０の管軸方向が平行になるように並列に配列する。
【００３９】
移相器２１は、入力信号の位相を変更し、増幅器２２へ出力する。
増幅器２２は、移相器２１から出力された、位相が変更された信号を増幅し、アレーアンテナ装置２０へ出力する。
このように、アレーアンテナ装置２０に増幅器２２及び移相器２１を接続し、アレーアンテナ装置２０の管軸方向が平行になるように並列に配列、つまり、アレーアンテナ装置を面上に配列することで、２次元的な指向性可変が可能となる。
以上のように、実施の形態１と同等の効果が得られだけでなく、従来よりも高い利得が得られる。
【符号の説明】
【００４０】
１  導波管、２  スロット、３、３ａ〜３ｆ  溝、４、４ａ〜４ｆ  可動短絡面、５、５ａ〜５ｆ  可動短絡面制御機構、６、６ａ〜６ｆ、６ｙ、６ｚ  制御線、７  制御回路、８  導波管終端部、９  入力端子、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  溝、１１  スミスチャート、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３ａ、１３ｂ  入力インピーダンス変動に伴う軌跡の変化、１４、１４ａ〜１４ｆ  チョーク構造を有する可動短絡面、１６１ａ〜１６１ｃ、１６２ａ〜１６２ｒ、１６３ａ〜１６３ｃ  ダイオード、１９ａ、１９ｂ  共通制御機構、２０  アレーアンテナ装置、２１  増幅器、２２  移相器、４１、１４１  側壁、１００  プロセッサ、２００  記憶装置、３００  入力装置、４００  出力装置。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2018042508.tif 000013
【図１２】
2018042508.tif 000014
【図１３】
2018042508.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年10月1日(2018.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、一つの管壁に複数の放射部が配置された導波管を備え、前記導波管は、前記一つの管壁と対向する管壁の内側に配置した複数の溝と、前記溝の内壁と電気的に短絡する可動短絡面と、前記可動短絡面の位置を変更する可動短絡面制御機構とを有し、前記可動短絡面制御機構は、前記可動短絡面の位置を複数同時に変更することを特徴とするアレーアンテナ装置を提供する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
制御線６は、シールドされた導体の線で構成され、可動短絡面制御機構５と制御回路７をつなぐのに用いられる。
なお、制御線６は、導波管１に入力される波長と比べて小さい穴を通じて、溝３内の可動短絡面制御機構５に接続される。制御線６ａ〜６ｆについても同様であり、本実施の形態では、制御線６ａは可動短絡面制御機構５ａと制御回路７をつなぎ、制御線６ｂは可動短絡面制御機構５ｂと制御回路７をつなぎ、制御線６ｃは可動短絡面制御機構５ｃと制御回路７をつなぎ、制御線６ｄは可動短絡面制御機構５ｄと制御回路７をつなぎ、制御線６ｅは可動短絡面制御機構５ｅと制御回路７をつなぎ、制御線６ｆは可動短絡面制御機構５ｆと制御回路７をつなぐ場合について説明する。
本実施の形態では、溝３、可動短絡面４、可動短絡面制御機構５、制御線６の組み合わせを６つ用意した場合について説明しているが、この組み合わせは幾つであっても良い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
図５は、本実施の形態に係る制御回路７が動作する際の処理フローである。本実施の形態では、操作者から、指向性の変更指示を受け取った場合について述べる。
制御回路７は、操作者からの指向性の変更指示を受けつける（Ｓ１０１）。
次に、制御回路７は、受け付けた指向性に対応する設定データを参照する（Ｓ１０２）。
そして、制御回路７は、設定データに基づき、各溝の可動短絡面制御機構５ａ〜５ｆを操作し、可動短絡面４ａ〜４ｆの位置を動作させる（Ｓ１０３）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
共通制御機構１９ａは、制御線６ｘを介して制御機構７によって制御される。同様に、共通制御機構１９ｂは、制御線６ｙを介して制御機構７によって制御される。
共通制御機構は、可動短絡面制御機構と同様、モータやアクチュエータなどで構成されてよく、複数の可動短絡面を同時に同じ高さ（溝内の位置）に移動できるよう、例えば図１４に示すような板から可動短絡面を操作するための棒のようなもので構成されていても良い。
図１４では、共通制御機構１９ａは可動短絡面４ｂ、４ｅを同時に制御し、共通制御機構１９ｂは可動短絡面４ａ、４ｃ、４ｄ、４ｆを同時に制御する場合の一例を示す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
実施の形態５．
実施の形態１から４では、放射素子を管軸に沿って配列した場合のアレーアンテナ装置について述べた。本実施の形態では、放射素子を面状に複数配置した場合のアレーアンテナ装置について述べる。
図１５は、本実施の形態に係るアレーアンテナ装置を模式的に示す斜視図である。図１５において、２０はアレーアンテナ装置、２１は移相器、２２は増幅器である。アレーアンテナ装置２０に増幅器２２が接続され、増幅器２２に移相器２１が接続されている。
なお、アレーアンテナ装置２０は、実施の形態１から４で記載したアレーアンテナ装置のいずれかであってよい。
また、図１５の例では実施の形態１で記載したアレーアンテナ装置を４つ合わせたものを例として説明しているが、アレーアンテナ装置２０の数はどのような数であっても良い。アレーアンテナ装置２０を複数用いる場合は、アレーアンテナ装置２０の管軸方向が平行になるように並列に配列する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
移相器２１は、入力信号の位相を変更し、増幅器２２へ出力する。
増幅器２２は、移相器２１から出力された、位相が変更された信号を増幅し、アレーアンテナ装置２０へ出力する。
このように、アレーアンテナ装置２０に増幅器２２及び移相器２１を接続し、アレーアンテナ装置２０の管軸方向が平行になるように並列に配列、つまり、アレーアンテナ装置を面状に配列することで、２次元的な指向性可変が可能となる。
以上のように、実施の形態１と同等の効果が得られるだけでなく、従来よりも高い利得が得られる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの管壁に複数の放射部が配置された導波管を備え、
前記導波管は、前記一つの管壁と対向する管壁の内側に配置した複数の溝と、前記溝の内壁と電気的に短絡する可動短絡面と、前記可動短絡面の位置を変更する可動短絡面制御機構とを有し、
前記可動短絡面制御機構は、前記可動短絡面の位置を複数同時に変更することを特徴とするアレーアンテナ装置。
【請求項２】
前記可動短絡面は、前記溝の内壁と接する内壁を有する導体であることを特徴とする請求項１に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項３】
前記可動短絡面は、チョーク構造を有することを特徴とする請求項２に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項４】
前記溝の内壁に複数のスイッチを有し、導通すると前記スイッチにより前記可動短絡面を構成するとともに、前記可動短絡面制御機構は、前記複数のスイッチのうち、所定のスイッチのみ導通することによって前記可動短絡面の位置を変更することを特徴とする、請求項１に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項５】
前記溝は、隣接する溝の間隔が前記導波管の管軸方向に沿って動作周波数の２分の１波長以内であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項６】
入力信号の位相を変更する移相器と、
前記移相器が位相を変更した入力信号を増幅し、前記導波管へ出力する増幅器と、
を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項７】
複数の請求項６に記載のアレーアンテナ装置を前記導波管の管軸方向が互いに平行になるように配列したことを特徴とするアレーアンテナ装置。
【請求項８】
一つの管壁に複数の放射部が配置された導波管を備え、
前記導波管は、前記一つの管壁と対向する管壁の内側に配置した複数の溝と、前記溝の内壁と電気的に短絡する可動短絡面と、前記可動短絡面の位置を変更する可動短絡面制御機構とを有し、
前記溝の内壁に複数のスイッチを有し、導通すると前記スイッチにより前記可動短絡面を構成するとともに、前記可動短絡面制御機構は、前記複数のスイッチのうち、所定のスイッチのみ導通することによって前記可動短絡面の位置を変更することを特徴とするアレーアンテナ装置。
【国際調査報告】
2018042508.tif 000018
2018042508.tif 000019
2018042508.tif 000020
2018042508.tif 000021