(57)【要約】【課題】  アンテナの使用周波数が比較的に高い場合にも良好な放射パターンと軸比を得る新規な円環パッチアンテナ及びこれを用いた円環パッチアレイアンテナ装置を提供すること。【解決手段】  導体板、この導体板に対向配置された円環パッチ、この円環パッチと前記導体板との間に設けられ、前記円環パッチの中心軸を共通にして前記円環パッチの径よりも小さい径を有し、前記円環パッチと前記導体板とに接続した円柱状又は円環状の短絡導体部材、前記円環パッチと前記導体板との間における前記短絡導体部材の外側に設けられた誘電体板、前記円環パッチの給電点に給電する給電手段、及びこの給電手段の給電により前記円環パッチから円偏波の電波を放射させるように、前記短絡導体部材の前記円柱又は円環の側面に外側に突起し、前記円環パッチの中心軸に対して対称な位置に設けられた突起部を備えた円環パッチアンテナ。【選択図】        図１
2006279451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体板、この導体板に対向配置された円環パッチ、この円環パッチと前記導体板との間に設けられ、前記円環パッチの中心軸を共通にして前記円環パッチの径よりも小さい径を有し、前記円環パッチと前記導体板とに接続した円柱状又は円環状の短絡導体部材、前記円環パッチと前記導体板との間における前記短絡導体部材の外側に設けられた誘電体板、前記円環パッチの給電点に給電する給電手段、及びこの給電手段の給電により前記円環パッチから円偏波の電波を放射させるように、前記短絡導体部材の前記円柱又は円環の側面に外側に突起し、前記円環パッチの中心軸に対して対称な位置に設けられた突起部を備えた円環パッチアンテナ。
【請求項２】
前記突起部は、導電性ピンである請求項１に記載の円環パッチアンテナ。
【請求項３】
導体板、この導体板に対向配置された円環パッチ、この円環パッチと前記導体板との間に設けられ、これら円環パッチと前記導体板に接続し、前記円環パッチの中心軸を共通にして前記円環パッチの径よりも小さい径を有する円柱状又は円環状の側面において前記円環パッチの中心軸に対して対称な位置の側面を前記中心軸方向に切り欠いた状態における平面部を形成した短絡導体部材、前記円環パッチと前記導体板との間における前記短絡導体部材の外側に設けられた誘電体板、及び前記円環パッチの給電点に給電する給電手段を備え、この給電手段の給電により前記円環パッチから円偏波の電波を放射させるようにした円環パッチアンテナ。
【請求項４】
導体板、この導体板に対向配置された円環パッチと、この円環パッチと前記導体板との間に設けられ、これらの円環パッチと前記導体板に接続し、前記円環パッチの中心軸を共通にして前記円環パッチの径よりも小さい径を有する円柱状又は円環状の側面において前記円環パッチの中心軸に対して対称な位置の側面に突起部を形成し、又は前記中心軸方向に切り欠いた状態における平面部を形成した短絡導体部材、この短絡導体部材の外側の前記円環パッチと前記導体板との間に設けられた第１の誘電体、前記円環パッチ上に設けられ、前記円環パッチと共通の中心軸に対して前記円環パッチの径よりも小さく、かつ、前記短絡導体部材の径よりも大きい径を有する円形パッチ、この円形パッチと前記円環パッチとの間に設けられた第２の誘電体、前記円形パッチの外側において前記導体板及び前記第１の誘電体を貫通して前記円環パッチに給電して円偏波の電波を放射させる第１の給電手段、及び前記短絡導体部材の内側を通して前記円形パッチに給電する第２の給電手段を備えた円環パッチアンテナ。
【請求項５】
導体板、この導体板に対向配置された円環パッチ、この円環パッチと前記導体板との間に設けられ、前記円環パッチの中心軸を共通にして前記円環パッチの径よりも小さい径を有し、前記円環パッチと前記導体板とに接続した円柱状又は円環状の短絡導体部材、及び前記円環パッチと前記導体板との間における前記短絡導体部材の外側に設けられた誘電体板を有し、前記円環パッチに給電することにより前記円環パッチから円偏波の電波を放射させるように前記短絡導体部材の前記円柱又は円環の側面において前記中心軸に対して対称な位置に突起部又は切り欠き部を形成し、円偏波の電波を放射する円環パッチアンテナと、この円環パッチアンテナをマトリックス状に配置し、前記各円環パッチアンテナにおける接続点を行方向に配列させ、隣り合う列において列方向における隣り合う円環パッチアンテナを隣り合う列間において相互に接続し、かつ、これらの接続の中点を互いに接続する接続線路と、この接続線路の中点に給電する給電線路とを備えた円環パッチアレイアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、衛星通信などの送受信に用いられる円偏波の電波を放射する円環パッチアンテナ及びこれを用いた円環パッチアレイアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、円環パッチアンテナは、下面に接地導体を有する誘電体基板の上面に形成された円環パッチと接地導体とを誘電体基板を貫通する短絡導体（内部導体、導体筒、スルーホール）により接続したものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、円環パッチ自体の外周に突起部や切欠部などの摂動素子（縮退分離素子）を設けることにより、円環パッチより円偏波の電波が放射される円環パッチアンテナを得ることができる。また、円偏波の電波を放射するパッチアンテナには、突起部や切欠部などの摂動素子を設けずに、放射導体板（パッチ）を中心のまわりに９０度回転させると、もとの図形と完全に重なる点対称となる形状とし、対称中心を通り直交する２本の直線上にそれぞれ放射導体板を接地する少なくとも一対の短絡導体（スルーホール、導体ピンなど）を設けるとともに、直交する２本の直線に対して４５度をなす放射導体板の縁点から給電するものもあった（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１３０１３６号公報（第１図）
【０００５】
【特許文献２】特開平８−２１３８２９号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、アンテナの使用周波数が高くなって波長が短くなると、特許文献１おいては、円偏波合成を行う際に、同径の円形パッチアンテナと同じ基底モードであるＴＭ１１モードで励振する必要がある。ところが、円環パッチの半径ａに対する短絡導体（内部導体、導体筒、スルーホール）の半径ｂの比ｂ／ａ（以下、比ｂ／ａを円環パッチアンテナの内外半径比と呼ぶ。）が大きくなるにつれ（半径ｂが一定であれば、使用周波数が高くなり半径ａが大きくなると、相対的に内外半径比が大きくなる。）、周方向の波数が１以上の不要高次モードの励振電力が同径の円形パッチアンテナより大きくなってしまうために、所望の励振モードであるＴＭ１１モードに対して十分な縮退分離が行えず、良好な軸比を得ることができなかった。また、従来の円環パッチアンテナでは、基底モードがＴＭ１１モードではなく、ＴＭ０１モードであるために、円形パッチアンテナに比べてより不要高次モードの励振電力が大きくなるという課題があった。
【０００７】
一方、特許文献２においては、円環パッチ自体の外周に突起部や切欠部などの摂動素子を設ける必要がない代わりに、短絡導体の位置精度が共振周波数での波長に比べて十分に小さいことが要求されるため（例えば、波長の１／２０程度以下）、短絡導体を配置する位置に高い精度が求められ、十分な位置精度を確保することが困難であるという課題があった。
【０００８】
さらに、円環パッチ自体の外周に突起部や切欠部などの摂動素子を設けた場合には、放射面である円環パッチの外周の形状が変化するので、円環パッチアンテナの放射パターンの形状に影響を及ぼすという課題もあった。
【０００９】
そこで、この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、アンテナの使用周波数が比較的に高い場合にも良好な放射パターンと軸比を得る新規な円環パッチアンテナ及びこれを用いた円環パッチアレイアンテナ装置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】
請求項１の発明に係る円環パッチアンテナは、導体板、この導体板に対向配置された円環パッチ、この円環パッチと前記導体板との間に設けられ、前記円環パッチの中心軸を共通にして前記円環パッチの径よりも小さい径を有し、前記円環パッチと前記導体板とに接続した円柱状又は円環状の短絡導体部材、前記円環パッチと前記導体板との間における前記短絡導体部材の外側に設けられた誘電体板、前記円環パッチの給電点に給電する給電手段、及びこの給電手段の給電により前記円環パッチから円偏波の電波を放射させるように、前記短絡導体部材の前記円柱又は円環の側面に外側に突起し、前記円環パッチの中心軸に対して対称な位置に設けられた突起部を備えたものである。
【００１１】
請求項２の発明に係る円環パッチアンテナは、前記突起部を導電性ピンとした請求項１に記載のものである。
【００１２】
請求項３の発明に係る円環パッチアンテナは、導体板、この導体板に対向配置された円環パッチ、この円環パッチと前記導体板との間に設けられ、これら円環パッチと前記導体板に接続し、前記円環パッチの中心軸を共通にして前記円環パッチの径よりも小さい径を有する円柱状又は円環状の側面において前記円環パッチの中心軸に対して対称な位置の側面を前記中心軸方向に切り欠いた状態における平面部を形成した短絡導体部材、前記円環パッチと前記導体板との間における前記短絡導体部材の外側に設けられた誘電体板、及び前記円環パッチの給電点に給電する給電手段を備え、この給電手段の給電により前記円環パッチから円偏波の電波を放射させるようにしたものである。
【００１３】
請求項４の発明に係る円環パッチアンテナは、導体板、この導体板に対向配置された円環パッチと、この円環パッチと前記導体板との間に設けられ、これらの円環パッチと前記導体板に接続し、前記円環パッチの中心軸を共通にして前記円環パッチの径よりも小さい径を有する円柱状又は円環状の側面において前記円環パッチの中心軸に対して対称な位置の側面に突起部を形成し、又は前記中心軸方向に切り欠いた状態における平面部を形成した短絡導体部材、この短絡導体部材の外側の前記円環パッチと前記導体板との間に設けられた第１の誘電体、前記円環パッチ上に設けられ、前記円環パッチと共通の中心軸に対して前記円環パッチの径よりも小さく、かつ、前記短絡導体部材の径よりも大きい径を有する円形パッチ、この円形パッチと前記円環パッチとの間に設けられた第２の誘電体、前記円形パッチの外側において前記導体板及び前記第１の誘電体を貫通して前記円環パッチに給電して円偏波の電波を放射させる第１の給電手段、及び前記短絡導体部材の内側を通して前記円形パッチに給電する第２の給電手段を備えたものである。
【００１４】
請求項５の発明に係る円環パッチアレイアンテナ装置は、導体板、この導体板に対向配置された円環パッチ、この円環パッチと前記導体板との間に設けられ、前記円環パッチの中心軸を共通にして前記円環パッチの径よりも小さい径を有し、前記円環パッチと前記導体板とに接続した円柱状又は円環状の短絡導体部材、及び前記円環パッチと前記導体板との間における前記短絡導体部材の外側に設けられた誘電体板を有し、前記円環パッチに給電することにより前記円環パッチから円偏波の電波を放射させるように前記短絡導体部材の前記円柱又は円環の側面において前記中心軸に対して対称な位置に突起部又は切り欠き部を形成し、円偏波の電波を放射する円環パッチアンテナと、この円環パッチアンテナをマトリックス状に配置し、前記各円環パッチアンテナにおける接続点を行方向に配列させ、隣り合う列において列方向における隣り合う円環パッチアンテナを隣り合う列間において相互に接続し、かつ、これらの接続の中点を互いに接続する接続線路と、この接続線路の中点に給電する給電線路とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、請求項１〜３に係る発明によれば、円環パッチの中心軸に対して対称な位置であって、短絡導体部材の円柱又は円環の側面に外側に突起する突起部、又は円環パッチの中心軸に対して対称な位置であって、短絡導体部材の円柱状又は円環状の側面を前記中心軸方向に切り欠いた状態における平面部を備えることにより、円環パッチから円偏波の電波を放射するようにした円環パッチアンテナを得ることができ、良好な放射パターンと軸比を得ることができる。
【００１６】
請求項４に係る発明によれば、円環パッチと共通の中心軸に対して円環パッチの径よりも小さく、かつ、短絡導体部材の径よりも大きい径を有する円形パッチを設け、この円形パッチの外側において導体板及び第１の誘電体を貫通して円環パッチに給電し、短絡導体部材の内側を通して円形パッチに給電するので、円環パッチの放射パターンを乱すことなく、円環パッチから良好な放射パターンと軸比を得ることができる。
【００１７】
請求項５に係る発明によれば、円偏波の電波を放射する円環パッチアンテナをマトリックス状に配置し、各円環パッチアンテナにおける接続点を行方向に配列させ、隣り合う列において列方向における隣り合う円環パッチアンテナを隣り合う列間において相互に接続し、かつ、これらの接続の中点を互いに接続する接続線路を設け、この接続線路の中点に給電する給電線路を設けたので、良好な放射パターンと軸比の円環パッチアレイアンテナ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について、図１〜図６を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る円環パッチアンテナの構成図であって、図１（ａ）は円環パッチアンテナの平面図、図１（ｂ）は円環パッチアンテナの断面図である。図１（ａ）（ｂ）において、１は導体板、２は導体板１に対向配置された導電性の円環パッチ、３は円環パッチ２と導体板１との間に設け、円環パッチ２の中心軸を共通にして円環パッチ２の径よりも小さい径を有し、円環パッチ２と導体板１とに電気的に接続した短絡導体部材である。４は円環パッチ２と導体板１との間における短絡導体部材３の外側に設けた誘電体板で、導体板１上に設けている。５は円環パッチ２に給電する給電点であって、給電点５の円環パッチ２における位置を図１（ａ）に示している。６は給電手段で、例えば同軸ケーブルの内導体を導体板１及び誘電体板４を貫通して円環パッチ２の給電点５に接続するとともに、その外導体を導体板１に図１（ｂ）に示すように接続している。なお、給電点５の位置と短絡導体板３との位置関係については、以下に説明する。
【００１９】
図２は、実施の形態１に係る円環パッチアンテナに用いる短絡導体部材斜視図である。図２において、７は、円環パッチ２の中心軸に対して短絡導体部材３の中心軸を一致させて共通の中心軸とし、短絡導体部材３の円柱状側面において外側に突起させ、中心軸の方向に延びた突起部である。この突起部７については、図１（ａ）において、円環パッチ２の内側に点線で示している。図１（ａ）において、短絡導体部材３の中心軸の円環パッチ２における中心点と給電点５とを結ぶ線に対して短絡導体部材３の突起部７のなす角度を概ね４５度、１３５度になるようにしている。円環パッチ２が円偏波の電波を放射するように短絡導体部材３の突起部７のなす角度を、後で説明するように調整すればよい。
【００２０】
図３は、円環パッチの内外半径比の相関図であり、図３（ａ）は伝搬モードと円環パッチアンテナの内外半径比との相関図、図３（ｂ）は円環パッチの規格化半径ａ及び面積Ｓと円環パッチアンテナの内外半径比との相関図である。なお、規格化励振電力は、周方向の波数が１のモードにおける励振電力で規格化し、規格化半径ａ及び面積Ｓは、同径の円形パッチ（ｂ／ａ＝０）の半径及び面積で規格化したものである。図４は、円環パッチアンテナの断面における電界分布図であり、図５は、実施の形態１による円環パッチアンテナの伝搬モードによる放射パターン図であり、それぞれ動径方向の波数が１の場合である。図５（ａ）は電界面の放射パターン、（ｂ）は磁界面の放射パターンである。図６は、円環パッチの磁界分布図であり、図６（ａ）は給電点を考慮していない磁界分布図、図６（ｂ）は給電点を考慮した磁界分布図である。なお、図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００２１】
このように、円環パッチアンテナでは、図３（ａ）に示すように円環パッチアンテナの内外半径比が大きくなるにつれて高次モードの遮断周波数が低くなり、不要高次モードの励振電力も大きくなる。また、図３（ｂ）に示すように、円環パッチの規格化半径ａ及び面積Ｓも大きくなって同一の電力を給電した場合には、相対的に円環パッチの外周近傍での電界強度が低くなり、円環パッチの外周に突起部や切欠部などの摂動素子を設けても、所望の励振モードであるＴＭ１１モードに対して十分な縮退分離が行えない。
【００２２】
しかし、図４に示すように、円環パッチ２の外周近傍で円環パッチアンテナの断面における電界Ｅが最大、短絡導体部材３の表面で電界Ｅが零になり、表面電流密度が最大となるので、短絡導体部材３の円柱の側面において外側に突起し、円環パッチ２の中心軸に対して対称な位置に突起部７を設けて摂動素子とし、励振モードであるＴＭ１１モードに対して縮退分離を行う。図５に示す伝搬モード（不要高次モード）の放射パターンは短絡導体部材３の中心軸の方向では、その影響が少なく、励振モードであるＴＭ１１モードに対して突起部７により縮退分離を行うことで、不要高次モードによる軸比や摂動素子による放射パターンの形状悪化を避けることができる。さらに、短絡導体部材３及び突起部７は、ＮＣ加工機などにより一体切削による加工が可能で、精度の制約が比較的低いため所望の電気的性能を容易に得ることができる。また、図６に示すように、円環パッチの磁界分布は給電点５により対称性、すなわち放射パターンの対称性が損なわれるので、円環パッチ２とのインピーダンス整合を考慮しながら、給電点５と突起部７との位置関係（角度・距離）を調整させて、放射パターンの形状をさらに向上させても構わない。さらに、給電手段６は、同軸ケーブルなどによる導体板１の下部から誘電体板４を貫通した垂直給電だけでなく、誘電体板４の上部に設けた導体パターンと円環パッチ２を接続して水平給電として給電点５に給電しても構わない。
【００２３】
次に、実施の形態１の実施例（変形例）について、図７〜図９用いて説明する。図７は、実施の形態１に係る円環パッチアンテナの構成図であり、図７（ａ）は円環パッチアンテナの平面図、図７（ｂ）は円環パッチアンテナの断面図である。図８は実施の形態１による円環パッチアンテナの短絡導体部材斜視図である。図８（ａ）は円環状の短絡導電部材斜視図、図８（ｂ）はスルーホール状の短絡導電部材斜視図である。図９は、実施の形態１による円環パッチアンテナの短絡導体部材斜視図であり、図９（ａ）は導電性ピンの突起部を有する円環状の短絡導体部材斜視図、図９（ｂ）は導電性ピンの突起部を有する円環状の短絡導体部材断面、図９（ｃ）は導電性ピンの突起部を有するスルーホール状の短絡導体部材斜視図、図９（ｄ）は導電性ピンの突起部を有するスルーホール状の短絡導体部材断面図である。なお、図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００２４】
図７及び図８に示すように、短絡導体部材３は、円環状でも円柱状と同等の効果が得られる。また、図９に示すように、突起部７は、短絡導体部材３の側面に設けずに、円環の内部から導電性ピンを突出させ、導電性ピンはその頭部を円環の内部において固定している。また、この導電性ピンは、調整ネジとして微調整することができるようにしてもよく、この場合には放射パターンの形状の向上を図ることも可能である。なお、この円環の内部に誘電体材料を充填してもよい。
【００２５】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２について、図１０〜図１３を用いて説明する。図１０は、実施の形態２に係る円環パッチアンテナの構成図であり、図１０（ａ）は円環パッチアンテナの平面図、図１０（ｂ）は円環パッチアンテナの断面図、図１１は、実施の形態２に係る円環パッチアンテナの短絡導体部材斜視図である。図１１において、８は円環パッチ２の中心軸に対して対称な位置の短絡導体部材３の側面を中心軸方向に切り欠いた状態における平面部である。図１１に示したような短絡導体部材３を組み込んだ円環パッチアンテナを図１０（ａ）（ｂ）に示している。図１０（ａ）に示すように、短絡導体部材３の平面部８は給電点５に対して対向しないようにある程度の傾斜をなしている。この傾斜させる角度は、図１の場合と同様に調整可能としている。図１０に示したその他の構成については、図１の場合と同様である。
【００２６】
図１２は、実施の形態２に係る円環パッチアンテナの構成図であり、図１２（ａ）は円環パッチアンテナの平面図、図１２（ｂ）は円環パッチアンテナの断面図である。図１３は、実施の形態２による円環パッチアンテナの短絡導体部材斜視図であり、図１３（ａ）は円筒状の短絡導体部材の側面においてその厚肉部に対向する平面部を形成した構成の短絡導体部材斜視図であり、図１３（ｂ）は薄肉の円環状の対向する側面に平面部を形成した場合に相当する短絡導体部材斜視図である。なお、図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。このように短絡導体部材３の側面部に平面部８を設けて摂動素子とすることで、励振モードであるＴＭ１１モードに対して縮退分離を行うことにより、実施の形態１の場合と同様の効果を奏することができる。なお、短絡導体部材３に平面部８を形成する代わりに、短絡導体部材３の側面部に対向する位置に凹状の切り欠き部をその中心軸方向に形成してもよい。また、短絡導体部材３は、円柱状でも同様の効果が得られる。
【００２７】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３について、図１４〜図１７を用いて説明する。図１４は、実施の形態３に係る積層した円環パッチアンテナの構成図であり、図１４（ａ）は円環パッチアンテナの平面図、図１４（ｂ）は円環パッチアンテナの断面図、図１４（ｃ）は円形パッチ給電手段が内挿された円環パッチアンテナの短絡導体部材斜視図である。図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）において、９は円環パッチ２と中心軸を共通にし、円環パッチ２よりも径を小さくしてこれに対向配置した導電性の円形パッチである。１０は円形パッチ９と円環パッチ２との間に設けられた円形パッチ用誘電体板、１１は円形パッチ９の給電点、１２は円環パッチアンテナの放射パターンを乱さないように短絡導体部材３に内挿された円形パッチの給電手段で、円形パッチ９の給電点１１に信号導体（同軸ケーブル）の内導体を接続し、その信号導体の外導体を導体板１に接地して接続している。
【００２８】
図１５は、実施の形態３に係る積層した円環パッチアンテナの構成図であり、図１５（ａ）は積層した円環パッチアンテナの平面図、図１５（ｂ）はその断面図である。また、図１５（ｃ）（ｄ）（ｅ）及び（ｆ）は、それぞれ短絡導体部材１２が厚肉又は薄肉の円環状の短絡導体部材３においてその内側に円形パッチ９の給電手段１２（例えば、同軸ケーブル）を内挿した状態の短絡導体部材斜視図である。図１５（ａ）及び（ｂ）は、短絡導体部材３の側面にその中心軸方向に延びる突状の突起部７を形成した場合について、また、図１５（ｅ）及び（ｆ）は、短絡導体部材３の側面に導電性ピン７を装着した場合について示したものである。
【００２９】
図１６は、実施の形態３に係る積層した円環パッチアンテナの構成図であり、図１６（ａ）は積層した円環パッチアンテナの平面図、図１６（ｂ）は積層した円環パッチアンテナの断面図、図１６（ｃ）は円形パッチ９の給電手段１２を短絡導体部材３に内挿した積層した円環パッチアンテナに係る短絡導体部材斜視図である。図１７は、実施の形態３に係る積層した円環パッチアンテナの構成図であり、図１７（ａ）はその平面図、図１７（ｂ）はその断面図、図１７（ｃ）は積層した円環パッチアンテナの円環状の短絡導体部材斜視図、図１７（ｄ）は積層した円環パッチアンテナのスルーホール状の短絡導体部材斜視図である。なお、図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。また、円環とスルーホールの空隙に誘電体を充填しても構わない。
【００３０】
実施の形態１及び実施の形態２で示した円環パッチアンテナの上部に円形パッチアンテナを積層し、図１４（ｃ）と図１６（ｃ）に示すように短絡導体部材３に孔部を設けて円形パッチ給電手段１２を挿入、若しくは、図１５（ｃ）,（ｄ）,（ｅ）,（ｆ）と図１７（ｃ）,（ｄ）に示すように円環又はスルーホールの空隙内に円形パッチ給電手段１２を挿入して円形パッチ９に給電することにより、２周波共用の積層した円環パッチアンテナを構成することが可能となる。また、誘電体板４の上部に設けた導体パターンと円環パッチ２を接続して水平給電として給電点５に給電しても構わない。さらに、積層するパッチアンテナが円偏波の電波を放射させる必要があれば、円形パッチ９の外周に突起部や切欠部などの摂動素子を設けてもよいし、実施の形態１及び２に記載の円環パッチアンテナを積層してもよい。
【００３１】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４について、図１８を用いて説明する。図１８は、実施の形態４に係る反射鏡アンテナ装置の構成図である。図１８において、１３は実施の形態１〜３で示した円環パッチアンテナで構成される一次放射器、１４は一次放射器１３を支持する支持柱、１５は支持柱１４を固定し、一次放射器から放射された電波を反射して空間に向けて二次放射する主反射鏡、１６は主反射鏡１５を保持するマウント部である。一次放射器１３を用いることにより、不要高次モードによる軸比や摂動素子による一次放射パターンの形状悪化を避けることができるので、主反射鏡１５から放射される二次放射パターンの形状も一次放射パターンと同じく、良好な軸比と放射パターンを得ることができる。また、給電損失などを考慮して、副反射鏡を設け、一次放射器１３を主反射鏡１５側に設けた構成（図示せず）をとっても構わない。
【００３２】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５について、図１９を用いて説明する。図１９は、実施の形態５に係る円環パッチアレイアンテナ装置の構成図である。図１９において、１７はマトリックス状に配置された実施の形態１〜４に示した円環パッチアンテナ、１８はパッチアンテナ１７を上面に設けたアレイ用誘電体板、１９はパッチアンテナ１７をマトリックス状に配置し、パッチアンテナ１７における接続点を行方向に配列させ、隣り合う列において列方向における隣り合う円環パッチアンテナを隣り合う列間において相互に接続し、かつ、これらの接続の中点を互いに接続する接続線路、２０は接続線路の中点に給電する給電線路である。良好な軸比と放射パターンを有するパッチアンテナ１７を用いることにより、マトリックス状に配置されたパッチアンテナの合成放射パターンも良好な軸比と放射パターンを得ることができる。また、接続線路１９の形状は、図１９に示すものに限られたものではなく、接続線路１９のパッチアンテナ１７の給電点同士を接続する部分が、少なくともパッチアンテナ１７の偶数個ずつ対称な形状をしていればよい。さらに、アレイアンテナへの給電が給電線路２０のような水平給電でなく、同軸ケーブルなどの垂直給電により、パッチアンテナ１７に給電しても構わない。なお、アレイ用誘電体板をパッチアンテナ１７の任意の単位個数ずつ、別の誘電体板に分割し、アレイアンテナの素子アンテナ数の変更や素子アンテナの交換可能にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る円環パッチアンテナの構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る円環パッチアンテナの短絡導体部材斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る円環パッチの内外半径比の相関図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る円環パッチアンテナの断面における電界分布図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る円環パッチアンテナの伝搬モードによる放射パターン図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る円環パッチの磁界分布図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る円環パッチアンテナの構成図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る円環パッチアンテナの短絡導体部材斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る円環パッチアンテナの短絡導体部材斜視図及び断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る円環パッチアンテナの構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態２に係る円環パッチアンテナの短絡導体部材斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係る円環パッチアンテナの構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態２に係る円環パッチアンテナの短絡導体部材斜視図である。
【図１４】この発明の実施の形態３に係る積層した円環パッチアンテナの構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態３に係る積層した円環パッチアンテナの構成図である。
【図１６】この発明の実施の形態３に係る積層した円環パッチアンテナの構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態３に係る積層した円環パッチアンテナの構成図である。
【図１８】この発明の実施の形態４に係る反射鏡アンテナ装置の構成図である。
【図１９】この発明の実施の形態５に係る円環パッチアレイアンテナ装置の構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…導体板、２…円環パッチ、３…短絡導体部材、４…誘電体板、５…給電点、６…給電手段、７…突起部、８…平面部、９…円形パッチ、１０…円形パッチ用誘電体板、１１…円形パッチ給電点、１２…円形パッチ給電手段、１３…一次放射器、１４…支持柱、１５…主反射鏡、１６…マウント部、１７…パッチアンテナ、１８…アレイ用誘電体板、１９…接続線路、２０…給電線路
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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