(57)【要約】【課題】  損失の低減化、交さ偏波特性の改善を図ったフェーズドアレイアンテナを提供する。【解決手段】  誘電体基板上に複数の直線型線状導体片またはＵ字型線状導体片または矩形導体片を４つ以上具備するフェーズドアレイアンテナであって、前記導体片は動作周波数における半径１波長の仮想的な球体内に２つ以上が配列されることにより１つの導体片群を構成し、かつ前記導体片群を複数、構成するとともに、前記複数の導体片群２０１〜２０３のいずれかの導体片群は、１つ以上の導体片が可変リアクタンス素子を具備し、かつ該導体片群を構成する１つ以上の導体片は特性インピーダンスが８０Ω以上の信号伝送手段１を具備し、信号伝送手段は他の導体片群、または信号発生手段１０、または電力終端手段５のいずれかに接続されている。【選択図】    図１
2006222525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板上に複数の直線型線状導体片またはＵ字型線状導体片または矩形導体片を４つ以上具備するフェーズドアレイアンテナであって、
前記導体片は動作周波数における半径１波長の仮想的な球体内に２つ以上が配列されることにより１つの導体片群を構成し、かつ前記導体片群を複数、構成するとともに、
前記複数の導体片群のいずれかの導体片群は、１つ以上の導体片が可変リアクタンス素子を具備し、かつ該導体片群を構成する１つ以上の導体片は特性インピーダンスが８０Ω以上の信号伝送手段を具備し、
前記信号伝送手段は他の導体片群、または信号発生手段、または電力終端手段のいずれかに接続されていることを特徴とするフェーズドアレイアンテナ。
【請求項２】
誘電体基板上に複数の長方形状導体片を４つ以上具備するフェーズドアレイアンテナであって、
該導体片は動作周波数における半径１波長の仮想的な球体内に２つ以上が配列されることにより１つの導体片群を構成し、且つ複数の導体片群を構成するとともに、
前記複数の導体片群の各々は、導体片の一方の端部のみに該端部からの距離が動作周波数における０．１波長未満かつ接触しない距離の範囲内にスタブを有し、かつ該導体片の端部から０．１波長以内の何れかの部位とスタブとの間に接続される可変リアクタンス素子を具備する導体片を１つ以上具備し、
前記一方の端部のみにスタブと可変リアクタンス素子を具備する導体片は他方の端部の０．１波長以内の何れかの部位に特性インピーダンスが８０Ω以上の信号伝送手段を具備し、
前記信号伝送手段の伝送方向は該信号伝送手段と接続される長方形状導体片の長辺方向と平行であり、
前記信号伝送手段は他の導体片群、または信号発生手段、または電力終端手段のいずれかに接続されていることを特徴とするフェーズドアレイアンテナ。
【請求項３】
前記信号伝送手段は動作周波数の０．１波長以下の長さの高インピーダンス線路であって、該高インピーダンス線路は一端が直接導体片に接続され、他端に特性インピーダンスが８０Ω以下の低インピーダンス線路を具備することを特徴とする請求項２に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェーズドアレイアンテナに関し、特に低コスト・低損失なフェーズドアレイアンテナを提供することを目的とした、直列給電型フェーズドアレイアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
直列給電型フェーズドアレイアンテナを実現する場合、直列給電線路とアンテナを分けて形成する方法と、直列給電線路とアンテナを一体に形成する方法がある。前者は線路とアンテナを別々に形成するため、給電線路長が長くなり線路損失が増加するという問題があった。
後者は線路長を短く形成することが可能であるため、線路損失を抑制することができる。そのため、従来、後者を用いることによって低損失化を図った直列給電型フェーズドアレイアンテナが提案されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
図５に従来における直列給電型フェーズドアレイアンテナの構成を示す。図５において、１は給電線路、２はパッチアンテナ、３は可変リアクタンス素子群、４は給電ポート、５は終端抵抗、６は地板付き誘電体基板、７はオープンスタブである。図５に示すフェーズドアレイアンテナは地板付き誘電体基板６上に形成されている。
２０１〜２０３はそれぞれ３つのパッチアンテナ素子からなるパッチアンテナ素子群であり、それぞれのパッチアンテナ素子群を構成する長辺方向が励振方向であるパッチアンテナ素子は、全てオープンスタブ７を励振方向の両端に備え、オープンスタブ７とパッチアンテナ素子との間に可変リアクタンス素子群３を構成する可変リアクタンス素子を備える。
【０００４】
パッチアンテナ素子群２０１〜２０３は給電線路１で接続され、等間隔に形成されている。
給電線路１はパッチアンテナ素子の入力と出力側で、位相が互いに逆転する場所に接続される。また、パッチアンテナ素子群２０１〜２０３間においては位相調整のため給電線路１はＳ字型に曲げられている。
また、可変リアクタンス素子群３の各可変リアクタンス素子は同じ量のリアクタンスに調整されているものとする。
【０００５】
上記構成において、給電ポート４よりＲＦ信号とＤＣ電圧が給電される。給電ポート４より給電される電力（信号）は給電線路１を介してパッチアンテナ素子群２０１に給電されパッチアンテナ素子群２０１を構成する３素子により位相遅延を受ける。
さらに給電線路１を介して信号はパッチアンテナ素子群２０２に給電され、同様にパッチアンテナ素子群２０２、２０３にて同じ量の位相遅延を受ける。可変リアクタンス素子群３における各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を同時に制御すると、パッチアンテナ素子群間に等間隔な位相差が付き、擬似的な３素子アレイアンテナとしてみなすことができる。
【０００６】
ここでスタブ長を変えることにより、オープンスタブ７のインピーダンスにより可変リアクタンス素子の動作点を等価的にずらすことが可能で、それにより可変リアクタンス素子におけるリアクタンス値の可変範囲に制限がある場合でも大きな位相変化を得るように調整することが可能である。
給電線路１はパッチアンテナの入力と出力側で、位相が互いに逆転する場所に構成されるため、ある任意の一素子に注目すると、入力側に流れる電流と出力側に流れる電流は逆相になる。従って、それらの入出力線路が近傍にある場合、それらの線路は互いに線路からの不要放射を打ち消しあうことが可能となる。
【０００７】
またパッチアンテナ素子群を構成するパッチアンテナ素子あたりの位相変移量は、従来における３素子アレイと比べて１／３になるため、可変リアクタンスの変移量が少ない量で済み、パッチアンテナ素子のインピーダンス変化量が減るため、パッチアンテナ素子を通過する電力量変化が少なくなる。従って、パッチアンテナ素子群あたり大きな位相変化を実現しても、アレイ全体の電力分布変化が僅かで済む。よって、可変リアクタンス素子を制御することによって大きく指向性を制御することが可能である。
【非特許文献１】本間直樹，関智弘，西川健二郎，常川光一，「オープンスタブ付きMUSCATアレーの解析と測定」，電子情報通信学会技術研究報告，社団法人電子情報通信学会，2004年1月15日発行，信学技報Vol．103，No．570，ｐ27〜32
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来におけるフェーズドアレイアンテナでは、複数のパッチアンテナ素子を近接させて配置するため、小さなパッチアンテナ素子を用いる必要があった。
しかし、小さなパッチアンテナに給電線路を接続した場合、給電線路の幅がパッチアンテナ素子に対して大きいためパッチアンテナ素子の電流分布が変化し、アンテナ特性が劣化し損失が増加するという問題があった。
また、パッチアンテナ素子群どうしを接続する給電線路の方向がパッチアンテナ素子の長辺方向と異なるために、給電線路から発生する不要放射によってアンテナの交さ偏波特性が劣化するという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、損失の低減化、交さ偏波特性の改善を図ったフェーズドアレイアンテナ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】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、誘電体基板上に複数の直線型線状導体片またはＵ字型線状導体片または矩形導体片を４つ以上具備するフェーズドアレイアンテナであって、前記導体片は動作周波数における半径１波長の仮想的な球体内に２つ以上が配列されることにより１つの導体片群を構成し、かつ前記導体片群を複数、構成するとともに、前記複数の導体片群のいずれかの導体片群は、１つ以上の導体片が可変リアクタンス素子を具備し、かつ該導体片群を構成する１つ以上の導体片は特性インピーダンスが８０Ω以上の信号伝送手段を具備し、前記信号伝送手段は他の導体片群、または信号発生手段、または電力終端手段のいずれかに接続されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、誘電体基板上に複数の長方形状導体片を４つ以上具備するフェーズドアレイアンテナであって、該導体片は動作周波数における半径１波長の仮想的な球体内に２つ以上が配列されることにより１つの導体片群を構成し、且つ複数の導体片群を構成するとともに、前記複数の導体片群の各々は、導体片の一方の端部のみに該端部からの距離が動作周波数における０．１波長未満かつ接触しない距離の範囲内にスタブを有し、かつ該導体片の端部から０．１波長以内の何れかの部位とスタブとの間に接続される可変リアクタンス素子を具備する導体片を１つ以上具備し、前記一方の端部のみにスタブと可変リアクタンス素子を具備する導体片は他方の端部の０．１波長以内の何れかの部位に特性インピーダンスが８０Ω以上の信号伝送手段を具備し、前記信号伝送手段の伝送方向は該信号伝送手段と接続される長方形状導体片の長辺方向と平行であり、前記信号伝送手段は他の導体片群、または信号発生手段、または電力終端手段のいずれかに接続されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のフェーズドアレイアンテナにおいて、前記信号伝送手段は動作周波数の０．１波長以下の長さの高インピーダンス線路であって、該高インピーダンス線路は一端が直接導体片に接続され、他端に特性インピーダンスが８０Ω以下の低インピーダンス線路を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、反射損失が低く、低損失特性を有する、交さ偏波レベルの低いフェーズドアレイアンテナが実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
本発明の第１実施形態に係るフェーズドアレイアンテナの構成を図１に示す。同図において、フェーズドアレイアンテナは地板付き誘電体基板上に形成され、１はマイクロストリップ線路により構成されるインピーダンスが８０Ω以上の給電線路、２０１〜２０３はそれぞれ可変リアクタンス素子３０１〜３０３を有する導体片群で全ての導体片（矩形導体片）の長辺は真空中における波長の半分以下の長さである。可変リアクタンス素子は導体片と基板裏側の地板の間に接続される。
また、導体片群２０１は導体片２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃから、導体片群２０２は導体片２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃから、導体片群２０３は導体片２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃから、それぞれ構成されている。
【００１６】
信号源１０により給電ポート４から給電される電力は給電線路１を介して導体片群２０１の１つの導体片２０１ａに給電され、給電された導体片２０１ａは長辺方向を励振方向とするパッチアンテナとして動作する。導体片群２０１を構成する他の導体片２０１ｂ、２０１ｃは動作周波数の１波長以内に近接して構成されるため、電磁結合によって励振され、パッチアンテナとして動作する。
可変リアクタンス素子３０１のリアクタンス値を同時に変化させると、パッチアンテナの励振位相が変化し、電磁的に結合される隣接するパッチアンテナには、電力とともに位相遅延が伝わり、同様にもう１つのパッチアンテナに対してもさらに加算された位相遅延が伝わる。 
【００１７】
導体片群２０１に入射した電力（信号）は導体片群２０１で位相遅延を受け、給電線路１によってさらに隣の導体片群２０２に伝わる。導体片群２０２においても導体片群２０１と同様に可変リアクタンス素子３０２によって位相遅延が制御され、導体片群２０３においてもさらに可変リアクタンス素子３０３によって位相遅延が制御される。導体片群２０３における導体片２０３ｃから給電線路１によって伝わる電力は終端抵抗５によって終端されることによって反射を抑制する。
【００１８】
導体片群においては、各素子は３素子ずつ近接して配置されるため、遠方界からは近接する３素子の平均位相が観測される。従って、２０１〜２０３の導体片群はそれぞれの導体片群を等価的に１素子としてみなした、擬似的な３素子パッチアレイアンテナとしてみなす事ができる。可変リアクタンスの制御によってパッチアンテナの励振位相を変えることによって、各導体片群から放射された電界が強めあう方向が変化し、主ビーム方向が走査される。
【００１９】
給電線路１のインピーダンスを８０Ω以上にすると、給電線路１の線路幅が十分に細くなるため、導体片に接続してもパッチアンテナとして動作する導体片上の電流分布に与える影響が十分に小さくなる。よって、電流分布が変化することによるアンテナインピーダンスの変化が小さくなり、反射特性が改善される。そのため、反射損失が軽減され、給電線路によるアンテナの放射電力や損失特性への影響が小さくなるためアンテナの電力損失が低減される。
以上の構成によって、本実施形態によれば、反射損失の小さい低損失なフェーズドアレイアンテナが実現される。
なお、導体片は矩形導体片に限らず、直線型線状導体片あるいはＵ字型線状導体片であってもよい。
【００２０】
次に、本発明の第２実施形態に係るフェーズドアレイアンテナの構成を図２に示す。同図において図１に示した第１実施形態に係るフェーズドアレイアンテナと同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。同図において、第２実施形態に係るフェーズドアレイアンテナは、地板付き誘電体基板上に形成されている。
２０１〜２０４はそれぞれパッチアンテナとして動作する３つの矩形の導体片からなる導体片群であり、それぞれの導体片群を構成する導体片は長辺方向が励振方向と平行である。導体片群２０１は、導体片２０１ａ’、２０１ｂ’、２０１ｃ’から、導体片群２０２は、導体片２０２ａ’、２０２ｂ’、２０２ｃ’から、導体片群２０３は、導体片２０３ａ’、２０３ｂ’、２０３ｃ’から、導体片群２０４は、導体片２０４ａ’、２０４ｂ’、２０４ｃ’から、それぞれ構成されている。
【００２１】
導体片群２０１〜２０４を構成する３つの導体片のうちの中央に位置する導体片２０１ｂ’、 ２０２ｂ’、 ２０３ｂ’、 ２０４ｂ’は長辺方向の両端にオープンスタブ７を有している。
また導体片群２０１〜２０４の各々において、各導体片群をそれぞれ構成する３つの導体片のうちの外側の２つの導体片は一方の端のみにオープンスタブ７を有している。例えば、導体片群２０１において、外側に位置する導体片２０１ａ，２０１ｃは一方の端のみにオープンスタブ７を有している。導体片群２０２〜２０４についても同様である。
【００２２】
全てのオープンスタブ７は可変リアクタンス素子３によって近接する導体片と接続される。また、導体片群２０１〜２０４を互いに接続する信号伝送手段として高インピーダンス線路である給電線路１が形成されている。
本構成では、パッチアンテナとして動作する導体片の端部に可変リアクタンス素子３が接続され、さらにオープンスタブ７が接続されている。そのため、可変リアクタンス素子３が抵抗成分を持つ場合でも、スタブ７の長さを調整しておくことによって、可変リアクタンス素子に流れる電流を制御し損失を軽減することができる。
【００２３】
上記構成において、信号源１０より給電端４から電力を入射した場合、導体片群２０１を構成する導体片２０１ｃ’が励振されパッチアンテナとして動作する。各導体片は線路により互いに接続されているため他の導体片２０１ｂ’、２０１ａ’も同時に励振される。可変リアクタンス素子３のリアクタンス値を変化させると、パッチアンテナとして動作する各導体片の位相が変化する。さらに、導体片群が複数の導体片により構成され、各導体片は線路により互いに接続されているため、各導体片で生じた位相遅延は累積して伝わり、導体片の数に比例した大きな移相量が得られる。
【００２４】
導体片群２０１を構成する導体片のうち外側にある導体片２０１ａ，２０１ｃは一方の端部のみに可変リアクタンス素子３が接続されており、他方の端部が高インピーダンス線路である給電線路１に接続されている。給電線路１のインピーダンスを８０Ω以上にすると、給電線路１の線路幅が十分に細くなるため、導体片に接続してもパッチアンテナとして動作する導体片上の電流分布に与える影響が十分に小さくなる。よって、電流分布が変化することによるアンテナインピーダンスの変化が小さくなり、反射特性が改善される。そのため、反射損失が軽減され、給電線路によるアンテナの放射電力や損失特性への影響が小さくなるためアンテナの電力損失が低減される。
【００２５】
また、給電線路１の伝送方向と導体片２０１ａ’，２０１ｂ’，２０１ｃ’の励振方向が平行であるため、給電線路１から不要放射が発生した場合でも導体片の偏波方向と等しく交さ偏波特性を劣化させることがない。全ての導体片２０１ａ’，２０１ｂ’，２０１ｃ’の両端に可変リアクタンス素子３とスタブ７を形成した場合は給電線路１を接続することができず、また導体片の長辺に給電線路１を接続した場合は給電線路１をカーブさせて地板付き誘電体基板上に形成する必要があるため、給電線路１からの不要放射が交さ偏波特性を劣化させる。
【００２６】
導体片群２０２〜２０４も同様に動作する。各導体片群において導体片は、３素子ずつ近接して配置されるため、遠方界からは近接する４素子の平均位相が観測される。従って、導体片群２０１〜２０４は、それぞれの導体片群を等価的に１素子としてみなした、擬似的な４素子パッチアレイアンテナとしてみなすことができる。
可変リアクタンス素子３の制御によってパッチアンテナの励振位相を変えることによって、導体片群２０１〜２０４の各導体片群から放射された電界が強めあう方向が変化し、主ビーム方向が走査される。
【００２７】
本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナでは導体片に高インピーダンスの給電線路を接続し電力を入射させることによって、給電線路を導体片に接続しても導体片上の電流分布に与える影響が十分に小さくなり、導体片をアンテナとして動作させることができる。よって、電流分布が変化することによるアンテナインピーダンスの変化が小さくなり、良好な反射特性が得られる。そのため、反射損失が軽減され、給電線路によるアンテナの放射電力や損失特性への影響が小さくなるためアンテナの電力損失が低減される。
【００２８】
また、導体片励振方向を導体片長手方向と平行として導体片の両端ではなく一方の端のみにスタブと可変リアクタンス素子構成し、もう一方の端には代わりに高インピーダンス線路を接続し、線路方向と導体片励振方向を同じにすることによって、線路放射の偏波方向とアンテナとして動作する導体片の偏波方向が一致するため、低レベルな交さ偏波特性が得られる、従って、低損失特性を有し、交さ偏波が低レベルな特性を有するフェーズドアレイアンテナが実現される。
【００２９】
すなわち、本実施形態では一方の端部のみにスタブと可変リアクタンス素子を持つ導体片の反対側の端部に高インピーダンス線路である給電線路を接続して電力を入射させることによって、低損失特性を有し、交さ偏波が低レベルな特性を有するフェーズドアレイアンテナを実現することができる。
【００３０】
次に、本発明の第３実施形態に係るフェーズドアレイアンテナの構成を図３に示す。同図において図２に示した第２実施形態に係るフェーズドアレイアンテナと同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図３において、第３実施形態に係るフェーズドアレイアンテナは、地板付き誘電体基板上にされている。２０１〜２０４はそれぞれパッチアンテナとして動作する矩形の導体片３素子からなる導体片群であり、それぞれの導体片群を構成する導体片は長辺方向が励振方向と平行である。導体片群２０１〜２０４を構成する３つの導体片のうち中央に位置する導体片２０１ｂ’、 ２０２ｂ’、 ２０３ｂ’、 ２０４ｂ’は長辺方向の両端にオープンスタブ７を備える。
【００３１】
また、導体片群２０１〜２０４の各々の導体片群における３つの導体片のうち外側の２つの導体片は一方の端部にのみにオープンスタブ７を備える。
全てのオープンスタブ７は可変リアクタンス素子３によって近接する導体片と接続されている。
また、給電線路１は、８０Ω以下の低インピーダンス線路１Ａとその両端に形成された高インピーダンス線路１Ｂとからなる。導体片群２０１〜２０４を互いに接続する給電線路１は導体片群２０１〜２０４との接続部のみに長さの短い８０Ω以上の高インピーダンス線路１Ｂが形成され、接続部の線路幅が狭く形成されている。
【００３２】
本実施形態では、パッチアンテナとして動作する導体片の端部に可変リアクタンス素子３が接続され、さらにオープンスタブ７が接続されている。そのため、可変リアクタンス素子３が抵抗成分を持つ場合でも、オープンスタブ７の長さを調整しておくことによって、可変リアクタンス素子３に流れる電流を制御し損失を軽減することができる。
【００３３】
信号源１０より給電端４から電力を入射した場合、導体片群２０１を構成する導体片２０１ｃ’が励振されパッチアンテナとして動作する。導体片群２０１における各導体片は線路により互いに接続されているため他の導体片２０１ｂ’、２０１a’も同時に励振される。可変リアクタンス素子３のリアクタンス値を変化させると、パッチアンテナとして動作する導体片の位相が変化する。
さらに導体片群２０１が複数の導体片により構成され、各導体片２０１a’、２０１ｂ’、 ２０１ｃ’は線路により互いに接続されているため、各導体片で生じた位相遅延は累積して伝わり導体片の数に比例した大きな移相量が得られる。
【００３４】
導体片群２０１の外側にある導体片は一方の端部のみに可変リアクタンス素子３が接続されており、他方の端部のみが給電線路１のうちの高インピーダンス線路部１Ｂに接続されている。給電線路１の接続部のインピーダンスを８０Ω以上にすると、給電線路１の線路幅が十分に細くなるため、導体片に接続してもパッチアンテナとして動作する導体片上の電流分布に与える影響が十分に小さくなる。導体片群２０１のインビーダンスが８０Ω以下の場合でも１の接続部のみ高いインピーダンス、例えば、８０Ω以上のインピーダンスを与え高インピーダンスである線路長を短くする、例えば、動作周波数の０．１波長以下の長さにすることによっても効果が得られる。
【００３５】
これは高インビーダンス線路の線路長が動作周波数の波長に比べ十分に短い場合は、高インピーダンス線路によるインピーダンス変換量が小さいため、給電線路１の中央部の低インピーダンス線路１Ａと導体片２０１のインピーダンスを等しく与えることによって、整合を取ることが可能であるためである。
よって、電流分布が変化することによるアンテナインピーダンスの変化が小さくなり、反射特性が改善される。そのため、反射損失が軽減され、給電線路によるアンテナの放射電力や損失特性への影響が小さくなるためアンテナの電力損失が低減される。
【００３６】
また、給電線路１の伝送方向と導体片２０１a’、２０１ｂ’、 ２０１ｃ’の励振方向が平行であるため、給電線路１から不要放射が発生した場合でも導体片２０１a’、２０１ｂ’、 ２０１ｃ’の偏波方向と等しく交さ偏波特性を劣化させることがない。
これに対して、全ての導体片２０１a’、２０１ｂ’、 ２０１ｃ’の両端に可変リアクタンス素子３とスタブ７を形成した場合は給電線路１を接続することができず、また導体片の長辺に給電線路１を接続した場合は給電線路１をカーブさせて形成する必要があるため、給電線路からの不要放射が交さ偏波特性を劣化させる。
以上の動作は、導体群２０２〜２０４についても同様である。
【００３７】
導体片群２０１〜２０４の各々において、各導体片は３素子ずつ近接して配置されるため、遠方界からは近接する４素子の平均位相が観測される。従って、導体片群２０１〜２０４それぞれの導体片群を等価的に１素子としてみなした、擬似的な４素子パッチアレイアンテナとしてみなすことができる。可変リアクタンス素子３の制御によってパッチアンテナの励振位相を変えることによって、各導体片群から放射された電界が強めあう方向が変化し、主ビーム方向が走査される。
【００３８】
以上に説明したように、第３実施形態によれば、導体片に信号伝送手段である高インピーダンス線路１Ｂを接続し電力を入射させることによって、給電線路を導体片に接続しても導体片上の電流分布に与える影響が十分に小さくなり、導体片をアンテナとして動作させることができる。導体片のインピーダンスが８０Ωより低い場合でも、 ０．１波長以下の長さでかつ８０Ω以上のインピーダンスを有する高インピーダンス線路１Ｂを介して低インピーダンス線路１Ａを接続することによって、導体片と低インビーダンス線路１Ａとの間の整合条件を損なうことなく接続することが可能となる。
【００３９】
よって、電流分布が変化することによるアンテナインピーダンスの変化が小さくなり、良好な反射特性が得られる。そのため、反射損失が軽減され、給電線路によるアンテナの放射電力や損失特性への影響が小さくなるためアンテナの電力損失が低減される。従って、反射損失の小さい低損失なフェーズドアレイアンテナが実現可能となる。
以上、第３実施形態によれば、一方の端部のみにスタブ７と可変リアクタンス素子３を有する導体片の反対側の端部に給電線路１を構成する高インピーダンス線路１Ｂを接続し電力を入射させることによって、低損失特性を有し、交さ偏波が低レベルな特性を有するフェーズドアレイアンテナを実現することができる。
【００４０】
次に、図４に本発明の第３実施形態に係るフェーズドアレイアンテナにおける単一の導体片群の数値解析結果を示す。図４（ａ）は数値解析モデルであり、導体片２０１ａまたは導体片２０１ｂと、線路１Ａとの間に0.04λg（λg：線路内での実効波長）の十分に短い特性インピーダンスの値がＺ0の線路１Ｂが挿入されている。
【００４１】
図４（ｂ）は特性インピーダンスＺ0を変化させた場合の反射電力｜Ｓ11｜の計算結果である。図４（ｂ）より、特性インピーダンスＺ0が上昇するにつれて反射電力｜Ｓ11｜が減少することが判る。しかし、図４（ｂ）の場合の反射電力｜Ｓ11｜の変化は−12.5dB〜−24dBの間であり、導体片群への入射電力に対する反射電力｜Ｓ11｜の比は最大約６％程度であり、反射電力自体がアンテナ特性へ与える影響は小さい。
【００４２】
図４（ｃ）は、数値解析結果は特性インピーダンスＺ0を変化させた場合の透過電力｜Ｓ21｜の数値解析結果を示している。
ここで、導体片群あたりの放射電力が一定である場合、透過電力が大きいほど挿入損が小さいことを意味する。Ｚ0が上昇するにつれて挿入損が減少することが確認できる。また、図４（ａ）に示した反射電力と銅損のみにより挿大損を推定した結果(破線)と比べると、数値解析により実際に得られた挿入損は小さいことがわかる。よって、挿入損の改善は、インピーダンスがＺ0である線路を挿入することによる整合の効果ではなく、アンテナ特性自体の改善によるものであることか確認できる。
【００４３】
図４（ｄ），（ｅ）にそれぞれ可変リアクタンス素子３のリアクタンス値Ｘを変化させた場合の反射電力｜Ｓ11｜と透過電力｜Ｓ21｜の数値解析結果を示す。これらの結果から、インピーダンスＺoを高い値にすることによって反射特性及び透過特性が大きく改善され、本発明によってアンテナ特性の低損失化か実現できることが示された。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るフェーズドアレイアンテナの構成を示す図。
【図２】本発明の第２実施形態に係るフェーズドアレイアンテナの構成を示す図。
【図３】本発明の第３実施形態に係るフェーズドアレイアンテナの構成を示す図。
【図４】本発明の第３実施形態に係るフェーズドアレイアンテナの数値解析結果を示す図である。
【図５】従来のフェーズドアレイアンテナの構成を示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１…給電線路（信号伝送手段）、１Ａ…低インピーダンス線路、１Ｂ…高インピーダンス線路、２…パッチアンテナ、３…可変リアクタンス素子、４…給電ポート
５…終端抵抗（電力終端手段）、６…地板付き誘電体基板、７…スタブ、１０…信号源（信号発生手段）、２０１〜２０４…導体片群
【図１】
2006222525.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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