(57)【要約】【課題】  素子アンテナに容易に同位相の電力を分配できるアレーアンテナを提供する。【解決手段】  直線状に配列された第１〜第４素子アンテナ６８〜７１と、第１〜第４素子アンテナ６８〜７１に供給するための電力を出力する送信器３と、送信器３から出力される電力を第１〜第４素子アンテナ６８〜７１に分配する分配機構と、を備えたアレーアンテナ６である。分配機構は、第１〜第４素子アンテナ６８〜７１の配列に応じて直線状に形成される分配経路６０と、分配経路６０から直角に分岐して対応する素子アンテナに電力を供給するための経路を形成する分配器６１〜６４と、各分配器６１〜６４の間に設けられ、第１〜第４素子アンテナ６８〜７１の出力電力の位相差を無くすように移相量が決められた移相器６５〜６７と、を有している。【選択図】      図７
2006340273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に配列された複数の素子アンテナと、
前記複数の素子アンテナに供給するための電力を出力する電力供給手段と、
前記電力供給手段から出力される電力を各素子アンテナに分配する分配機構と、を備えており、
前記分配機構は、
前記複数の素子アンテナの配列に応じて直線状に形成される分配経路と、
前記複数の素子アンテナに１対１に対応して前記分配経路上に設けられ、前記分配経路から直角に分岐して対応する素子アンテナに電力を供給するための経路を形成する複数の分配器と、
各分配器の間に設けられ、前後の分配器に対応する素子アンテナ間の出力の位相差を無くすように移相量が決められた移相器と、を有し、
前記複数の素子アンテナからの出力電力の位相をすべて一致させるように構成されている、
アレーアンテナ。
【請求項２】
前記分配経路は導波管により形成されており、
前記複数の分配器の各々は、前記導波管から直角に分岐するクロスガイドカップラ型の方向性結合器により構成されている、
請求項１記載のアレーアンテナ。
【請求項３】
前記分配経路は導波管により形成されており、
前記複数の分配器の各々は、前記導波管の電界方向と直交する面に導体面を配し、この導体面により電力を複数に分割する電界分割型の電力分配器により構成されている、
請求項１記載のアレーアンテナ。
【請求項４】
前記分配経路は導波管により形成されており、
前記複数の分配器の各々は、電力分配比が１０：１を超える場合に前記導波管から直角に分岐するクロスガイドカップラ型の方向性結合器により構成され、電力分配比が１０：１以下の場合に前記導波管の電界方向と直交する面に導体面を配し、この導体面により電力を複数に分割する電界分割型の電力分配器により構成される、
請求項１記載のアレーアンテナ。
【請求項５】
前記分配器が前記電界分割型の電力分配器により構成される場合に、当該分配器の入出力の口径が前記分配経路を構成する導波管の口径と同じになるように構成される、
請求項４記載のアレーアンテナ。
【請求項６】
前記移相器は、その移相量が、前記電力供給手段から見て後段にある分配器の移相量との合計が３６０度の整数倍になるように構成されている、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアレーアンテナ。
【請求項７】
前記移相器は、移相量が固定されている固定移相器及び移相量が可変な可変移相器を有しており、
前記固定移相器の移相量が、前記可変移相器の移相量を調整範囲の中央値に設定したときに、前記移相器の前後の分配器から分配される電力の位相が同じになるように設定されている、
請求項１記載のアレーアンテナ。
【請求項８】
前記可変移相器は、チューニングポスト型の移相器により構成される、
請求項７記載のアレーアンテナ。
【請求項９】
直線状に配列された複数の素子アンテナからなり、それぞれ平行に同一平面内に配列される複数のアンテナ列と、
すべての素子アンテナに供給するための電力を出力する電力供給手段と、
この電力供給手段から出力される電力を前記すべての素子アンテナに分配する分配機構と、備えており、
前記分配機構は、
複数の前記アンテナ列が配列される前記平面に対して平行且つ直線状に、前記複数のアンテナ列に対して直角に形成される第１分配経路と、
前記複数のアンテナ列に１対１で対応しており、前記第１分配経路に対して直角に且つ対応するアンテナ列の配列に応じて直線状に形成される複数の第２分配経路と、を有し、
前記第１分配経路は、
前記複数の第２分配経路に１対１に対応して前記第１分配経路上に設けられ、この第１分配経路から直角に分岐して、対応する第２分配経路に電力を供給するための経路を形成する複数の第１分配器と、
各第１分配器の間に設けられ、前後の第１分配器から対応する第２分配経路に供給される電力の位相差を無くすように移相量が決められた第１移相器と、を備え、
前記複数の第２分配経路の各々は、
対応するアンテナ列を構成する前記複数の素子アンテナに１対１に対応して前記第２分配経路上に設けられ、この第２分配経路から直角に分岐して対応する素子アンテナに電力を供給するための経路を形成する複数の第２分配器と、
各第２分配器の間に設けられ、前後の第２分配器に対応する素子アンテナ間の出力の位相差を無くすように移相量が決められた第２移相器と、を備え、
すべての素子アンテナからの出力電力の位相を一致させるように構成されている、
アレーアンテナ。
【請求項１０】
前記第１分配経路は導波管により形成されており、
前記複数の第１分配器の各々は、電力分配比が１０：１を超える場合に前記導波管から直角に分岐するクロスガイドカップラ型の方向性結合器により構成され、電力分配比が１０：１以下の場合に前記導波管の電界方向と直交する面に導体面を配し、この導体面により電力を複数に分割する電界分割型の電力分配器により構成される、
請求項９記載のアレーアンテナ。
【請求項１１】
前記第１分配器が前記電界分割型の電力分配器により構成される場合に、当該第１分配器の入出力の口径が前記第１分配経路を構成する導波管の口径と同じになるように構成される、
請求項１０記載のアレーアンテナ。
【請求項１２】
前記第１移相器は、その移相量が、前記電力供給手段から見て後段にある第１分配器の移相量との合計が３６０度の整数倍になるように構成されている、
請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のアレーアンテナ。
【請求項１３】
前記第２分配経路は導波管により形成されており、
前記複数の第２分配器の各々は、電力分配比が１０：１を超える場合に前記導波管から直角に分岐するクロスガイドカップラ型の方向性結合器により構成され、電力分配比が１０：１以下の場合に前記導波管の電界方向と直交する面に導体面を配し、この導体面により電力を複数に分割する電界分割型の電力分配器により構成される、
請求項９記載のアレーアンテナ。
【請求項１４】
前記第２分配器が前記電界分割型の電力分配器により構成される場合に、当該第２分配器の入出力の口径が前記第２分配経路を構成する導波管の口径と同じになるように構成される、
請求項１３記載のアレーアンテナ。
【請求項１５】
前記第２移相器は、その移相量が、前記電力供給手段から見て後段にある第２分配器の移相量との合計が３６０度の整数倍になるように構成されている、
請求項９、１３、又は１４のいずれかに記載のアレーアンテナ。
【請求項１６】
前記第１移相器は、移相量が固定されている固定移相器及び移相量が可変な可変移相器を有しており、
前記可変移相器の移相量を調整範囲の中央値に設定したときに、前記第１移相器の前後の第１分配器から分配される電力の位相が同じになるように、前記固定移相器の移相量が設定されている、
請求項９記載のアレーアンテナ。
【請求項１７】
前記第２移相器は、移相量が固定されている固定移相器及び移相量が可変な可変移相器を有しており、
前記可変移相器の移相量を調整範囲の中央値に設定したときに、前記第２移相器の前後の第２分配器から分配される電力の位相が同じになるように、前記固定移相器の移相量が設定されている、
請求項９記載のアレーアンテナ。
【請求項１８】
前記可変移相器は、チューニングポスト型の移相器により構成される、
請求項１６又は１７記載のアレーアンテナ。
【請求項１９】
複数の素子アンテナが直線状に配列されたアレーアンテナに、電力を供給するための電力供給装置であって、
前記アレーアンテナに供給するための電力を出力する電力供給手段と、
この電力供給手段から出力される電力を前記複数の素子アンテナに分配する分配機構と、備えており、
前記分配機構は、
前記複数の素子アンテナの配列に応じて直線状に形成される分配経路と、
前記複数の素子アンテナに１対１に対応して前記分配経路上に設けられ、この分配経路から直角に分岐して、対応する素子アンテナに電力を供給するための経路を形成する複数の分配器と、
各分配器の間に設けられ、前後の分配器に対応する素子アンテナ間の出力の位相差を無くすように移相量が決められた移相器と、を備え、
前記複数の素子アンテナからの出力電力の位相をすべて一致させるように構成されている、
電力供給装置。
【請求項２０】
直線状に配列された複数の素子アンテナからなるアンテナ列が、それぞれ平行に同一平面内に複数配列されるアレーアンテナに電力を供給するための電力供給装置であって、
前記アレーアンテナに供給するための電力を出力する電力供給手段と、
この電力供給手段から出力される電力をすべての素子アンテナに分配する分配機構と、備えており、
前記分配機構は、
複数の前記アンテナ列が配列される前記平面に対して平行且つ直線状に、複数の前記アンテナ列に対して直角に形成される第１分配経路と、
前記複数のアンテナ列に１対１で対応しており、前記第１分配経路に対して直角に且つ対応するアンテナ列の配列に応じて直線状に形成される複数の第２分配経路と、を有し、
前記第１分配経路は、
前記複数の第２分配経路に１対１に対応して前記第１分配経路上に設けられ、この第１分配経路から直角に分岐して、対応する第２分配経路に電力を供給するための経路を形成する複数の第１分配器と、
各第１分配器の間に設けられ、前後の第１分配器から対応する第２分配経路に供給される電力の位相差を無くすように移相量が決められた第１移相器と、を備え、
前記複数の第２分配経路の各々は、
対応するアンテナ列を構成する前記複数の素子アンテナに１対１に対応して前記第２分配経路上に設けられ、この第２分配経路から直角に分岐して対応する素子アンテナに電力を供給するための経路を形成する複数の第２分配器と、
各第２分配器の間に設けられ、前後の第２分配器に対応する素子アンテナ間の出力の位相差を無くすように移相量が決められた第２移相器と、を備え、
前記アレーアンテナを構成するすべての素子アンテナからの出力電力の位相を一致させるように構成されている、
電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナへの給電技術に関し、特に、複数の素子アンテナにより構成されるアレーアンテナへの電力供給技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アレーアンテナは、同じ形状且つ同じ特性の複数の素子アンテナを直線状または平面状に配列して構成される。アレーアンテナからペンシルビームを出力する場合には、各素子アンテナからの出力電力の位相がすべて揃っている必要がある。
【０００３】
各素子アンテナからの出力電力の位相を揃えるためには、一般的に、１つの電力供給源から出力される電力を分配器により各素子アンテナへ分配する。分配器から各素子アンテナへの電力の供給経路は、すべて同じ長さにする。例えば、分配器から各素子アンテナへ導波管により電力を供給する場合には、導波管の経路長をすべて同じにする必要がある。導波管の経路長をすべて同じにするには、経路を直角以外の角度で取り廻すと容易に実現できる。しかし、これには直角以外の曲がり導波管が必要になる。直角以外の曲がり導波管は製造が困難である。また、直角の曲がり導波管のみで取り廻すと、経路が長くなりがちであり、装置全体が大きくなってしまう。そのために、分配器から各素子アンテナへの経路長をすべて同じになるようにすることは非常に困難である。
【０００４】
導波管による経路長を等しくせずに、移相器で位相調整を行うようにしても、素子アンテナの配置、数によっては、導波管の取り回しの困難さは解消されず、移相器数の増大による装置全体の大型化の問題は残る。
【０００５】
この他にアレーアンテナでは、素子アンテナが風等の外的要因で揺動したときに、ビーム方向を調節する必要がある。これに対しては、例えば特開２００３−１５２４２０号公報にあるように、各素子アンテナに対して１つずつ移相器を設けることで対応している。移相器により電力の位相を制御することで、ビームを、常に、電力を受電するアンテナの方向に向かせる。しかし、この方策では位相可変範囲が大きい移相器を必要としており、移相器の制御速度の点から不利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような問題に鑑み、直角以外の曲がり導波管を使用しないで、できるだけ種類の少ない分配器で、素子アンテナに容易に同位相の電力を分配できるアレーアンテナ、電力分配装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する本発明のアレーアンテナは、直線状に配列された複数の素子アンテナと、前記複数の素子アンテナに供給するための電力を出力する電力供給手段と、前記電力供給手段から出力される電力を各素子アンテナに分配する分配機構と、を備えている。前記分配機構は、前記複数の素子アンテナの配列に応じて直線状に形成される分配経路と、前記複数の素子アンテナに１対１に対応して前記分配経路上に設けられ、前記分配経路から直角に分岐して対応する素子アンテナに電力を供給するための経路を形成する複数の分配器と、各分配器の間に設けられ、前後の分配器に対応する素子アンテナ間の出力の位相差を無くすように移相量が決められた移相器と、を有し、前記複数の素子アンテナからの出力電力の位相をすべて一致させるように構成されている。
【０００８】
本発明の他のアレーアンテナは、直線状に配列された複数の素子アンテナからなり、それぞれ平行に同一平面内に配列される複数のアンテナ列と、すべての素子アンテナに供給するための電力を出力する電力供給手段と、この電力供給手段から出力される電力を前記すべての素子アンテナに分配する分配機構と、備えている。前記分配機構は、複数の前記アンテナ列が配列される前記平面に対して平行且つ直線状に、複数の前記アンテナ列に対して直角に形成される第１分配経路と、前記複数のアンテナ列に１対１で対応しており、前記第１分配経路に対して直角に且つ対応するアンテナ列の配列に応じて直線状に形成される複数の第２分配経路と、を有している。前記第１分配経路は、前記複数の第２分配経路に１対１に対応して前記第１分配経路上に設けられ、この第１分配経路から直角に分岐して、対応する第２分配経路に電力を供給するための経路を形成する複数の第１分配器と、各第１分配器の間に設けられ、前後の第１分配器から対応する第２分配経路に供給される電力の位相差を無くすように移相量が決められた第１移相器と、を備え、前記複数の第２分配経路の各々は、対応するアンテナ列を構成する前記複数の素子アンテナに１対１に対応して前記第２分配経路上に設けられ、この第２分配経路から直角に分岐して対応する素子アンテナに電力を供給するための経路を形成する複数の第２分配器と、各第２分配器の間に設けられ、前後の第２分配器に対応する素子アンテナ間の出力の位相差を無くすように移相量が決められた第２移相器と、を備えて、前記すべての素子アンテナからの出力電力の位相を一致させるように構成されている。
【０００９】
これらの本発明のアレーアンテナは、直線状の（第１、第２）分配経路と、（第１、第２）分配経路から経路を直角に分岐する（第１、第２）分配器とにより、電力をすべての素子アンテナに供給するように構成されている。そのために、電力の供給経路が直線と直角の組み合わせで可能である。直線状の導波管と直角の曲がり導波管により、すべての経路を導波管で実現することが可能である。また、分配器は、（第１、第２）分配経路から経路を直角に分岐するもののみで実現できる。
【００１０】
これらのアレーアンテナでは、（第１、第２）分配経路が導波管により形成される場合に、前記複数の分配器の各々を、前記導波管から直角に分岐するクロスガイドカップラ型の方向性結合器、あるいは、前記導波管の電界方向と直交する面に導体面を配し、この導体面により電力を複数に分割する電界分割型の電力分配器、により構成することができる。これらの使い分けは、例えば、電力分配比が１０：１を超える場合にクロスガイドカップラ型の方向性結合器を用い、電力分配比が１０：１以下の場合に前記電界分割型の電力分配器を用いる。
（第１、第２）分配器が前記電界分割型の電力分配器により構成される場合には、この（第１、第２）分配器の入出力の口径を、（第１、第２）分配経路を構成する導波管の口径と同じに構成する。
【００１１】
（第１、第２）移相器は、その移相量が、前記電力供給手段から見て後段にある分配器の移相量との合計が３６０度の整数倍になるように構成されている。（第１、第２）移相器は、例えば移相量が固定されている固定移相器及び移相量が可変な可変移相器を有して構成される。この場合、前記固定移相器の移相量が、前記可変移相器の移相量を調整範囲の中央値に設定したときに、前記（第１、第２）移相器の前後の分配器から分配される電力の位相が同じになるように設定される。（第１、第２）移相器は、その前後の（第１、第２）分配器の出力電力の位相を合わせるだけなので、前記可変移相器には、位相可変範囲の少ない、例えばチューニングポスト型の移相器を用いることができ、位相の高速制御が可能になる。
【００１２】
本発明の電力分配装置は、複数の素子アンテナが直線状に配列されたアレーアンテナに、電力を供給するための電力供給装置であって、前記アレーアンテナに供給するための電力を出力する電力供給手段と、この電力供給手段から出力される電力を前記複数の素子アンテナに分配する分配機構と、備えている。前記分配機構は、前記複数の素子アンテナの配列に応じて直線状に形成される分配経路と、前記複数の素子アンテナに１対１に対応して前記分配経路上に設けられ、この分配経路から直角に分岐して、対応する素子アンテナに電力を供給するための経路を形成する複数の分配器と、各分配器の間に設けられ、前後の分配器に対応する素子アンテナ間の出力の位相差を無くすように移相量が決められた移相器と、を備え、前記複数の素子アンテナからの出力電力の位相をすべて一致させるように構成されている。
【００１３】
本発明の他の電力分配装置は、直線状に配列された複数の素子アンテナからなるアンテナ列が、それぞれ平行に同一平面内に複数配列されるアレーアンテナに電力を供給するための電力供給装置であって、前記アレーアンテナに供給するための電力を出力する電力供給手段と、この電力供給手段から出力される電力をすべての素子アンテナに分配する分配機構と、備えている。前記分配機構は、複数の前記アンテナ列が配列される前記平面に対して平行且つ直線状に、複数の前記アンテナ列に対して直角に形成される第１分配経路と、前記複数のアンテナ列に１対１で対応しており、前記第１分配経路に対して直角に且つ対応するアンテナ列の配列に応じて直線状に形成される複数の第２分配経路と、を有している。前記第１分配経路は、前記複数の第２分配経路に１対１に対応して前記第１分配経路上に設けられ、この第１分配経路から直角に分岐して、対応する第２分配経路に電力を供給するための経路を形成する複数の第１分配器と、各第１分配器の間に設けられ、前後の第１分配器から対応する第２分配経路に供給される電力の位相差を無くすように移相量が決められた第１移相器と、を備え、前記複数の第２分配経路の各々は、対応するアンテナ列を構成する前記複数の素子アンテナに１対１に対応して前記第２分配経路上に設けられ、この第２分配経路から直角に分岐して対応する素子アンテナに電力を供給するための経路を形成する複数の第２分配器と、各第２分配器の間に設けられ、前後の第２分配器に対応する素子アンテナ間の出力の位相差を無くすように移相量が決められた第２移相器と、を備えて、前記アレーアンテナを構成するすべての素子アンテナからの出力電力の位相を一致させるように構成されている。
【発明の効果】
【００１４】
以上のような本発明によれば、直角以外の曲がり導波管を使用しないで、できるだけ種類の少ない分配器で、素子アンテナに容易に同位相の電力を分配できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態のアレーアンテナを説明するための図である。このアレーアンテナ１は、１個の素子アンテナの周囲に、６個の素子アンテナの中心が正六角形となるように配置されており、全体としてもほぼ正６角形の形状となるように構成されている。
図１では、説明を容易にするために、アレーアンテナ１を構成する各素子アンテナを行番号及び列番号により識別できるように示している。図面上、上から順に１行目、２行目、…、１１行目と行番号を決める。また、行毎に左から順に１番目、２番目、…、と列番号を決める。各行の素子アンテナは直線状に、等間隔で配列されている。各行の素子アンテナの列（アンテナ列）は、互いに平行に、同じ平面上に配置されている。
【００１７】
このようなアレーアンテナ１は、各素子アンテナに電力を供給するために、図２〜図４に示すような電力分配機構２を備える。電力分配機構２は、第１幹分配経路１０、第２幹分配経路３０、第１、第２幹分配経路１０、３０から電力が分配される第１行分配経路１１〜第１１行分配経路２１、及び本発明の電力供給手段の一例となる送信器３から供給される電力を第１幹分配経路１０及び第２幹分配経路３０に分配する電力２分配器４を有している。第１、第２幹分配経路１０、３０は、それぞれアンテナ列に対して直角に設けられる。第１幹分配経路１０は、第１行分配経路１１〜第５行分配経路１５のほぼ中間を通ってアレーアンテナ１のほぼ中央まで設けられており、第２幹分配経路３０は、第１１行分配経路２１〜第７行分配経路１７のほぼ中間を通ってアレーアンテナ１のほぼ中央まで設けられている。第１幹分配経路１０及び第２幹分配経路３０により、アレーアンテナ１の各行に電力が分配される。電力２分配器４は、第１幹分配経路１０及び第２幹分配経路３０の端部から電力を供給するようになっている。この実施形態では、電力２分配器４が、アレーアンテナ１の中心にある素子アンテナ（６行目、６番目の素子アンテナ）上の、第１幹分配経路１０の端部及び第２幹分配経路３０の端部から電力を供給するようになっている。
【００１８】
この実施形態では、素子アンテナの数が９１個と多いので、２つの幹分配経路を用いているが、素子アンテナの数が少ない場合には、１つの幹分配経路でよい。また、更に多数の素子アンテナを用いる場合には、幹分配経路をさらに多く用いてもよい。幹分配経路がさらに多数用いられる場合には、電力２分配器４を複数用いて多段構成したり、あるいは幹分配経路と同じ数に電力を分配可能な分配器を用いて、各幹分配経路に電力を分配する。
【００１９】
第１幹分配経路１０からは、第１行分配経路１１、第２行分配経路１２、…、第６ａ行分配経路１６ａに電力が分配される。第１幹分配経路１０には、第１行分配経路１１に電力を分配するための分配器１０１、第２行分配経路１２に電力を分配するための分配器１０２、第３行分配経路１３に電力を分配するための分配器１０３、第４行分配経路１４に電力を分配するための分配器１０４、第５行分配経路１５に電力を分配するための分配器１０５、及び第６ａ行分配経路１６ａに電力を分配するための分配器１０６が設けられている。また、分配器１０１、１０２の間には移相器１０７が設けられ、分配器１０２、１０３の間には移相器１０８が設けられ、分配器１０３、１０４の間には移相器１０９が設けられ、分配器１０４、１０５の間には移相器１１０が設けられ、分配器１０５、１０６の間には移相器１１１が設けられ、分配器１０６と電力２分配器４の間には移相器１１２が設けられている。
【００２０】
第２幹分配経路３０からは、第６ｂ行分配経路１６ｂ、第７行分配経路１７、…、第１１行分配経路２１に電力が分配される。第２幹分配経路３０には、第６ｂ行分配経路１６ｂに電力を分配するための分配器２０７、第７行分配経路１７に電力を分配するための分配器２０８、第８行分配経路１８に電力を分配するための分配器２０９、第９行分配経路１９に電力を分配するための分配器２１０、第１０行分配経路２０に電力を分配するための分配器２１１、及び第１１行分配経路２１に電力を分配するための分配器２１２が設けられている。また、電力２分配器４と分配器２０７の間には移相器２０１が設けられ、分配器２０７、２０８の間には移相器２０２が設けられ、分配器２０８、２０９の間には移相器２０３が設けられ、分配器２０９、２１０の間には移相器２０４が設けられ、分配器２１０、２１１の間には移相器２０５が設けられ、分配器２１１、２１２の間には移相器２０６が設けられている。
【００２１】
第１幹分配経路１０及び第２幹分配経路３０は、導波管により構成されている。分配器１０１〜１０６、２０７〜２１２は、電力２分配器である。分配器１０１〜１０６、２０７〜２１２には、例えば、導波管から直角に分岐するためのクロスガイドカップラ型の方向性結合器、あるいは導波管の電界方向と直交する面に導体面を配して、この導体面の上側と下側に電力を分配する電界分割型の電力分配器とＨベンドとの組み合わせを使用することができる。電力分配比が１０：１を超える場合の分配器には、クロスガイドカップラ型の方向性結合器が適している。電力分配比が１０：１以下の場合の分配器には、電界分割型の電力分配器が適している。
【００２２】
移相器１０７〜１１２、２０１〜２０６は、同じ構成であり、それぞれ独自に電力の移相量が設定されている。つまり、すべての移相器は移相器１０７と同様に固定移相器１１３及び可変移相器１１４を有しており、それぞれに固有の移相量が設定されている。固定移相器１１３及び可変移相器１１４は、各行の間隔に一致するような寸法であり、可変移相器１１４を可変範囲の中央に設定したときに、当該移相器の前後の分配器からの出力される出力電力の位相が一致するように、あるいは出力電力の位相が２π（３６０度）の整数倍になるように、固定移相器１１３の移相量が決められる。移相器１１２、２０１は、それぞれが電力を供給する分配器１０６、２０７から第６ａ、ｂ行分配器に分岐される電力の位相が一致するように、移相量が決められる。
【００２３】
分配器に電界分割型の電力分配器を用いる場合には、入出力の導波管口径が同じになるように、λ／４ステップのステッピングインピーダンス変換器を使用するが、すべての分岐出力が同位相になるためには、λ／４ステップのステッピングインピーダンス変換器を含めた電力分配器の移相量と可変移相器１１４の移相量及び固定移相器１１３の移相量の合計が２π（３６０度）の整数倍に、またそれらの長さの合計が行間隔に一致するように、固定移相器１１３の形状が決められる。
また、分配器にクロスガイドカップラ型の方向性結合器を用いる場合にも、分配器の移相量と可変移相器１１４の移相量及び固定移相器１１３の移相量との合計が２π（３６０度）の整数倍になるようにする。
【００２４】
可変移相器１１４には、小型で高速な制御が可能なチューニングポスト型の移相器が適している。チューニングポスト型の移相器は、可変範囲が小さいが、隣り合う行分配経路間に必要な位相差も同様に小さいので、十分間に合う。可変移相器１１４は、素子アンテナの前後傾きに比例して移相量が決められる。
チューニングポスト型の移相器は、例えば導波管にチューニングポストを挿入して構成される。チューニングポストは、導波管の導波方向に対して垂直に挿入されており、挿入量変化させることで、移相量が変化するようになっている。
【００２５】
図４は、第１行分配経路１１の構成を説明するための図である。第１〜第１１行分配経路１１〜２１は、それぞれ設けられる素子アンテナ数が異なるだけで基本的な構成は同じであるので、ここでは第１行分配経路１１についてのみ説明を行い、他の行分配経路についての詳細な説明を省略する。
【００２６】
第１行分配経路１１は、第１行に配置される第１〜第６素子アンテナまでをカバーする長さを有しており、第１幹分配経路１０の分配器１０１から供給される電力を、第１〜第６素子アンテナの各々に分配するためのものである。
【００２７】
第１行分配経路１１には、分配器１０１から供給される電力を２分配するための分配器１２９、第１素子アンテナに電力を分配するための分配器１１５、第２素子アンテナに電力を分配するための分配器１１６、第３素子アンテナに電力を分配するための分配器１１７、第４素子アンテナに電力を分配するための分配器１１８、第５素子アンテナに電力を分配するための分配器１１９、及び第６素子アンテナに電力を分配するための分配器１２０が設けられている。また、分配器１１５、１１６の間には移相器１２１が設けられ、分配器１１６、１１７の間には移相器１２２が設けられ、分配器１１７、１２９の間には移相器１２３が設けられ、分配器１２９、１１８の間には移相器１２４が設けられ、分配器１１８、１１９の間には移相器１２５が設けられ、分配器１１９、１２０の間には移相器１２６が設けられている。
【００２８】
分配器１１５〜１２０、１２９は、電力２分配器であり、第１、第２幹分配経路１０、３０に用いられる分配器１０１〜１０６、２０７〜２１２と同様に、クロスガイドカップラ型の方向性結合器又は電界分割型の電力分配器を使用することができる。電力分配比が１０：１を超える場合の分配器には、クロスガイドカップラ型の方向性結合器が適している。電力分配比が１０：１を超えない場合の分配器には、電界分割型の電力分配器が適している。
なお、分配器１０１が電力３分配器で構成される場合には、分配器１２９が不要になり、分配器１０１から直接移相器１２３、１２４に電力が分配される。
【００２９】
移相器１２１〜１２６は、第１、第２幹分配経路１０、３０に用いられる移相器１０７〜１１２、２０１〜２０６と同じ構成であり、それぞれ独自の電力の移相量が設定されている。つまり、すべての移相器は移相器１２１と同様に固定移相器１２７及び可変移相器１２８を有しており、それぞれに固有の移相量が設定されている。固定移相器１２７及び可変移相器１２８は、各素子アンテナの間隔に一致するような寸法であり、可変移相器１２８を可変範囲の中央に設定したときに、各素子アンテナからの出力電力の位相がすべて一致するように、あるいは出力電力の位相が２π（３６０度）の整数倍になるように、固定移相器１２７の移相量が決められる。移相器１２３、１２４は、それぞれが電力を供給する分配器１１７、１１８が接続される第３、４素子アンテナからの出力電力の位相が一致するように、移相量が決められる。
【００３０】
可変移相器１２８には、小型で高速な制御が可能なチューニングポスト型の移相器が適している。チューニングポスト型の移相器は、可変範囲が小さいが、隣り合う素子アンテナ間に必要な位相差も同様に小さいので、十分間に合う。可変移相器１２８は、素子アンテナの左右傾きに比例して移相量が決められる。
【００３１】
各移相器が備える可変移相器１１４、１２８は、図外の制御装置によりその移相量が制御されるようになっている。
この制御装置は、各素子アンテナの傾きから、アレーアンテナ１によるビーム方向を制御するための各素子アンテナの移相量を算出する。算出された各素子アンテナの移相量に応じて、各移相器の移相量を算出する。これにより、各可変移相器１１４、１２８の移相量を制御する。
【００３２】
上記の説明では、分配器１０１、２１２、１１５、１２０を他の分配器１０１〜１０６、１１６〜１２０、２０７〜２１２と同じ構成として説明したが、これらは、独自の構成であってもよい。例えば電力２分配器ではなく単なる直角曲がり導波管により分配経路、あるいは素子アンテナに電力を供給するように構成されてもよい。これは、分配器１０１、２１２、１１５、１２０が、それぞれ幹分配経路、行分配経路の端部に位置し、次段の移相器、分配器を有しないからである。
【００３３】
＜第２実施形態＞
図５、図６は、本発明の第２実施形態のアレーアンテナ５の構成を説明するための図である。
【００３４】
このアレーアンテナ５は、４行×４列に並んだ１６個の素子アンテナにより構成されている。このアレーアンテナ５の電力分配機構は、幹分配経路４０及び幹分配経路４０から電力が分配される第１ａ、ｂ行分配経路４１ａ、ｂ〜第４ａ、ｂ行分配経路４４ａ、ｂを有している。幹分配経路４０には、送信器３が接続されている。幹分配経路４０は、この送信器３から供給される電力を第１ａ、ｂ行分配経路４１ａ、ｂ〜第４ａ、ｂ行分配経路４４ａ、ｂにそれぞれ分配するようになっている。
【００３５】
幹分配経路４０は、第１実施形態の第１、第２幹分配経路１０、３０と同様に、アレーアンテナ５の各行に１対１で対応して設けられる分配器５１〜５４、及び各分配器５１〜５４の間に設けられる移相器５５〜５７を備えて構成されている。ここに用いられる移相器５５〜５７は、第１実施形態の第１、第２幹分配経路１０、３０に用いられる移相器１０７〜１１２、２０１〜２０６と同じ構成、機能を持っている。
分配器５１〜５４は、第１実施形態の第１、第２幹分配経路１０、３０に用いられる分配器１０１〜１０６、２０７〜２１２とは異なり電力３分配器である。もちろん、分配器５１〜５４は、図４に示すように電力２分配器を２段重ねて電力を３分配するように構成することも可能である。
【００３６】
分配器５１により、電力が幹分配経路４０から第１ａ、ｂ行分配経路４１ａ、ｂに分配される。分配器５２により、電力が幹分配経路４０から第２ａ、ｂ行分配経路４２ａ、ｂに分配される。分配器５３により、電力が幹分配経路４０から第３ａ、ｂ行分配経路４３ａ、ｂに分配される。分配器５４により、電力が幹分配経路４０から第４ａ、ｂ行分配経路４４ａ、ｂに分配される。
【００３７】
幹分配経路４０及び第１ａ、ｂ行分配経路４１ａ、ｂ〜第４ａ、ｂ行分配経路４４ａ、ｂは、導波管により構成されている。分配器５１〜５４は、上述の通り電力３分配器である。分配器５１〜５４には、例えば、幹分配経路４０の導波管から２カ所で直角に分岐するためのクロスガイドカップラ型の方向性結合器、あるいはこの導波管の電界方向と直交する面に導体面を配して、この導体面の上側、下側、及び中側などの３方向に電力を分配する電界気分割型の電力分配器とを使用することができる。電力分配比が１０：１を超える場合の分配器には、クロスガイドカップラ型の方向性結合器が適している。電力分配比が１０：１以下の場合の分配器には、電界分割型の電力分配器が適している。各分配器５１〜５４の入出力端の口径は、それが接続される幹分配経路４０の導波管の口径、行分配経路の導波管の口径と同じになるように構成される。
【００３８】
移相器５５〜５７は、第１実施形態の第１、第２幹分配経路１０、３０に用いられる移相器と同じ構成、機能を持っている。つまり、分配器５１〜５４から出力される電力の位相がすべて一致するように、あるいは位相が２π（３６０度）の整数倍になるように、それぞれの移相量が決められている。
【００３９】
第１ａ、ｂ行分配経路４１ａ、ｂ〜第４ａ、ｂ行分配経路４４ａ、ｂは、第１実施形態の第１〜第１１行分配経路１１〜２１と同様に、それぞれ分配器及び移相器が交互に接続されて構成されている。分配器は素子アンテナに１対１で対応する。ここに用いられる分配器及び移相器は、第１実施形態の第１〜第１１行分配経路１１〜２１に用いられる分配器及び移相器と同じ構成、機能を持っている。そのためにここでは第１ａ、ｂ行分配経路４１ａ、ｂ〜第４ａ、ｂ行分配経路４４ａ、ｂに用いられる各分配器及び各移相器の詳細な説明を省略する。各素子アンテナからの出力電力の位相がすべて一致するように、あるいは出力電力の位相が２π（３６０度）の整数倍になるように、第１ａ、ｂ行分配経路４１ａ、ｂ〜第４ａ、ｂ行分配経路４４ａ、ｂに用いられる各移相器の移相量が決められる。
第１ａ、ｂ行分配経路４１ａ、ｂ〜第４ａ、ｂ行分配経路４４ａ、ｂのそれぞれで、幹分配経路４０に最も近い分配器は、対向する移相器が電力を供給する分配器が接続される素子アンテナからの出力電力の位相が一致するように、移相量が決められる。例えば、分配器５１に近接する第１ａ、ｂ行分配経路４１ａ、ｂのそれぞれの移相器は、それぞれが電力を供給する分配器に接続された素子アンテナからの出力電力の位相が一致するように、移相量が決められる。
【００４０】
この実施形態では、素子アンテナの数が第１実施形態に比べて１６個と少ないので、１つの幹分配経路で各素子アンテナに電力を供給できる。
【００４１】
上記の説明では、分配器５４及び第１ａ、ｂ行分配経路４１ａ、ｂ〜第４ａ、ｂ行分配経路４４ａ、ｂの端部に設けられる分配器を他の分配器５１〜５３等と同じ構成として説明したが、これらは、独自の構成であってもよい。例えば電力２分配器ではなく単なる直角曲がり導波管により第４ａ、ｂ行分配経路４４ａ、ｂ、あるいは素子アンテナに電力を供給するように構成されてもよい。これは、分配器５４及び第１ａ、ｂ行分配経路４１ａ、ｂ〜第４ａ、ｂ行分配経路４４ａ、ｂの端部に設けられる分配器が、それぞれ幹分配経路、行分配経路の端部に位置し、次段の移相器、分配器を有しないからである。
【００４２】
＜第３実施形態＞
図７、図８は、本発明の第３実施形態のアレーアンテナ６の構成を説明するための図である。
このアレーアンテナ６は、直線状に４個並んだ第１〜第４素子アンテナ６８〜７１により構成されている。このアレーアンテナ６の電力供給機構は、分配経路６０を有している。分配経路６０の一方の端部には送信器３が接続されている。分配経路６０は、この送信器３から供給される電力を第１〜第４素子アンテナ６８〜７１に分配するようになっている。
【００４３】
分配経路６０は、第１実施形態の第１行分配経路１１と同様に、第１〜第４素子アンテナ６８〜７１に１対１で対応する分配器６１〜６４、及び各分配器６１〜６４の間に設けられる移相器６５〜６７を備えて構成されている。ここに用いられる分配器６１〜６４及び移相器６５〜６７は、第１実施形態の第１行分配経路１１に用いられる分配器及び移相器と同じ構成、機能を持っている。そのために、ここでは分配器６１〜６４及び移相器６５〜６７の詳細な説明を省略する。
【００４４】
分配器６１により、電力が第１素子アンテナ６８に分配される。分配器６２により、電力が第２素子アンテナ６９に分配される。分配器６３により、電力が第３素子アンテナ７０に分配される。分配器６４により、電力が第４素子アンテナ７１に分配される。
この実施形態では、直線状に等間隔に並んだ複数の素子アンテナに対して電力を供給するようになっている。各素子アンテナからの出力電力の位相がすべて一致するように、あるいは出力電力の位相が２π（３６０度）の整数倍になるように、移相器６５〜６７の移相量が決められる。
【００４５】
上記の説明では、分配器６４を他の分配器６１〜６３と同じ構成として説明したが、これは、独自の構成であってもよい。例えば電力２分配器ではなく単なる直角曲がり導波管により第４素子アンテナ７１に電力を供給するように構成されてもよい。これは、分配器６４が、分配経路６０の端部に位置し、次段の移相器、分配器を有しないからである。
【００４６】
以上の実施形態では、分配器から素子アンテナに電力を配分することで説明したが、分配した電力に位相ロックした高電力の電力供給源、例えばマグネトロンなどに基準電力を配分する場合にも、本発明は容易に応用可能である。
以上のような本発明による電力供給機構を使用することにより、電力の供給経路を直線と直角で形成することができる。そのために、直角以外の曲がり導波管を使用しないで構成が可能になり、寸法精度のよいものを容易に作ることが可能となる。また非常に少ない種類の分配器で、素子アンテナに容易に同位相の電力を分配することが可能になる。可変範囲が少ないが高速な移相器で素子アンテナに必要な位相を与えることが可能になる。移相器の制御量は素子アンテナの傾きから容易に決めることが可能になり、設計時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態のアレーアンテナの構成を説明するための図。
【図２】本発明の第１実施形態のアレーアンテナの構成を説明するための図。
【図３】本発明の第１実施形態のアレーアンテナの構成を説明するための図。
【図４】本発明の第１実施形態のアレーアンテナの構成を説明するための図。
【図５】本発明の第２実施形態のアレーアンテナの構成を説明するための図。
【図６】本発明の第２実施形態のアレーアンテナの構成を説明するための図。
【図７】本発明の第３実施形態のアレーアンテナの構成を説明するための図。
【図８】本発明の第３実施形態のアレーアンテナの構成を説明するための図。
【符号の説明】
【００４８】
１、５、６  アレーアンテナ
２  電力分配機構
３  送信器
４  電力２分配器
１０  第１幹分配経路
１１  第１行分配経路
１２  第２行分配経路
１３  第３行分配経路
１４  第４行分配経路
１５  第５行分配経路
１６ａ  第６ａ行分配経路
１６ｂ  第６ｂ行分配経路
１７  第７行分配経路
１８  第８行分配経路
１９  第９行分配経路
２０  第１０行分配経路
２１  第１１行分配経路
３０  第２幹分配経路
４０  幹分配経路
４１ａ  第１ａ行分配経路
４１ｂ  第１ｂ行分配経路
４２ａ  第２ａ行分配経路
４２ｂ  第２ｂ行分配経路
４３ａ  第３ａ行分配経路
４３ｂ  第３ｂ行分配経路
４４ａ  第４ａ行分配経路
４４ｂ  第４ｂ行分配経路
６０  分配経路
５１〜５４、６１〜６４、１０１〜１０６、１１５〜１２０、１２９、２０７〜２１２  分配器
５５〜５７、６５〜６７、１０７〜１１２、１２１〜１２６、２０１〜２０６  移相器
１１３、１２７  固定移相器
１１４、１２８  可変移相器
６８  第１素子アンテナ
６９  第２素子アンテナ
７０  第３素子アンテナ
７１  第４素子アンテナ
【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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