(57)【要約】【課題】円偏波アレイアンテナの性能を劣化させることなく小型化する。【解決手段】  複数個の円偏波の素子アンテナ１４と、複数個の円偏波の素子アンテナ１４が配置される円形の地導体板から弓形を切り落とした地導体板１２と備える。実測値による確認の結果、切り落とし前後で、アンテナ利得及び３ｄＢビーム幅の劣化がほとんどないということが確認された。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の円偏波の素子アンテナと、
前記複数個の円偏波の素子アンテナが配置される円形の地導体板から弓形を切り落とした地導体板と
備えることを特徴とする円偏波アレイアンテナ。
【請求項２】
複数個の円偏波の素子アンテナと、
前記複数個の円偏波の素子アンテナが配置される円形の地導体板から、弓形を素子アンテナの配置面と逆方向に折り曲げた地導体板と
備えることを特徴とする円偏波アレイアンテナ。
【請求項３】
複数個の円偏波の素子アンテナと、
前記複数個の円偏波の素子アンテナが配置される、円形の一部にフランジ部を設けた地導体板から、弓形を含む前記フランジ部を素子アンテナの配置面と逆方向に折り曲げた地導体板と
備えることを特徴とする円偏波アレイアンテナ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の円偏波アレイアンテナにおいて、
前記弓形は、前記円偏波の素子アンテナが四角形の頂点に配置されるとき、前記四角形の対向する２辺に、弦が平行する弓形とする
ことを特徴とする円偏波アレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばインマルサット衛星等に対して電波を送受信するアンテナに適用して好適な円偏波アレイアンテナ関し、特に小型化に適した円偏波アレイアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星等に対して電波を送受信する円偏波アンテナとして、パラボラアンテナを利用したアンテナが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
このアンテナは、いわゆるレーダードームに覆われた状態で、船のマスト等に取り付けられることから小型・軽量であることが要求されている。
【０００４】
ところが、パラボラアンテナは、反射鏡と一次放射器が必要であるため、形状が大きく重量も大きくなる。
【０００５】
そこで、パラボラアンテナに代替して円偏波アレイアンテナを利用することが考えられる。
【０００６】
通常、円偏波アレイアンテナは、円形の地導体板上に複数個の円偏波の素子アンテナが配置された構成とされている。
【０００７】
【特許文献１】特公平６−６６５７３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来技術に係る円偏波アレイアンテナにおいては、円形の地導体板の面積が大きいという欠点がある。
【０００９】
例えば船等の移動体に搭載される円偏波アレイアンテナは、アンテナの向きを衛星方向に向ける必要があることから、仰角・方向角が可動するように構成され、他の部品との干渉を避けるために、この可動部を構成する最大面積を有する円形の地導体板はできるだけ小さい方が好ましい。
【００１０】
円形の地導体板の面積を小さくするために、円偏波の素子アンテナの配置間隔を狭くすることも考えられるが、ビーム幅が増加したり、円偏波アレイアンテナ後方への放射が大きくなるという新たな問題が発生する。このため、不要な方向に電波が放射されるのでアンテナ効率の低下を招き、また、他の通信システムとの干渉の可能性が高くなる。
【００１１】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、性能を劣化させることなく小型化を図ることを可能とする円偏波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】
【００１２】
この発明に係る円偏波アレイアンテナは、複数個の円偏波の素子アンテナと、前記複数個の円偏波の素子アンテナが配置される円形の地導体板から弓形を切り落とした地導体板と備えることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明に係る円偏波アレイアンテナは、複数個の円偏波の素子アンテナと、前記複数個の円偏波の素子アンテナが配置される円形の地導体板から、弓形を素子アンテナの配置面と逆方向に折り曲げた地導体板と備えることを特徴とする。
【００１４】
さらに、この発明に係る円偏波アレイアンテナは、複数個の円偏波の素子アンテナと、前記複数個の円偏波の素子アンテナが配置される、円形の一部にフランジ部を設けた地導体板から、弓形を含む前記フランジ部を素子アンテナの配置面と逆方向に折り曲げた地導体板と備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、地導体板の弓形を構成する弦部に二次波源が形成されるものと推定され、アンテナ地導体の平面視面積を小さくしても、アンテナ利得の低下が少なく、かつビーム幅の増加も少なくできる。
【００１６】
すなわち、この発明によれば、円形の地導体板を有する円偏波アレイアンテナに比較してほとんど性能の劣化がない小型の円偏波アレイアンテナを作成することができる。
【００１７】
なお、この発明によれば、円形から変形した様々な地導体の形状を考えることができるが、例えば、弓形は、円偏波の素子アンテナが四角形の頂点に配置されるとき、四角形の対向する２辺に、弦が平行する弓形とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、円偏波アレイアンテナの性能を劣化させることなく小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、この発明の一実施形態の円偏波アレイアンテナ１０の斜視図である。
【００２１】
図２は、円偏波アレイアンテナ１０の平面図である。
【００２２】
図３は、素子アンテナ１４の配置位置の模式的説明図である。
【００２３】
この円偏波アレイアンテナ１０は、アルミニューム製の地導体板１２を有し、この地導体板１２上に、それぞれ円偏波の４個の素子アンテナ１４が取り付けられた構成となっている。４個の素子アンテナ１４は、図３に示すように、１辺の長さが０．７λ（λは波長）の正方形１３０の頂点１２８上に配置されている。この円偏波アレイアンテナ１０の使用周波数帯は、３００［ＭＨｚ］〜３０［ＧＨｚ］のマイクロ波帯である。
【００２４】
地導体板１２は、円形形状から弓形２４（図２参照）を切り落とした形状になっている。この弓形２４同士は、図３に示すように、正方形１３０の対向する２辺に、弦２５が平行する弓形である。
【００２５】
図１及び図２に示すように、素子アンテナ１４は、それぞれ、誘電体基板１６上に形成された４個の給電素子１８と、各給電素子１８上に、誘電体基板２０上に形成された無給電素子２２が配置された構成になっている。無給電素子２２は、八木アンテナにおける導波器と同様に動作する。
【００２６】
給電素子１８は、正方形の対向する２角を切り落とし、縮退分離素子１９とした６角形形状とされ、無給電素子２２は、この６角形の中央の４角形部と略重なる大きさの正方形とされている。
【００２７】
各給電素子１８の右下端部の給電点３３に給電線２６が接続され、給電線２６のそれぞれは、４個の給電素子１８に流れる電流を同相で合成するために、位相が９０゜ずれる長さに形成され、給電口３２に接続されている。
【００２８】
なお、給電素子１８の給電点３３への給電方法は、図１、図２に示しているように、給電口３２からのストリップ線路等による共平面給電方式の他、給電口３２あるいは給電点３３近傍に、同軸コネクタや、セミリジットケーブルを使用した背面給電方式、又は給電素子１８の背面側に電磁結合用の開口部を設けた電磁結合方式等を採用することができる。
【００２９】
地導体板１２に対して、図示しないガイド部材により位置決めされて、誘電体基板１６、給電素子１８、誘電体基板２０及び無給電素子２２が積層され、正方形１３０の頂点１２８を貫くビス２８により固定される。
【００３０】
以上のように構成される円偏波アレイアンテナ１０では、４角形の２角を切り落とした縮退分離素子１９を有する給電素子１８の一辺に形成された給電点３３から給電するようにしているので、縮退分離素子１９方向及びこれと直交する方向に２つの波源に基づく電流が流れ、円偏波に対応した素子アンテナ１４として動作する。この場合、地導体板１２の特定の方向を切り落とした形状となっているので、弓形を構成する弦２５に二次波源が形成されるものと推定され、アンテナ地導体板１２の平面視面積を小さくしても、アンテナ利得の低下が少なく、かつビーム幅の増加も少なくできる。
【００３１】
すなわち、この実施形態によれば、円形地導体板に比較してほとんど性能の劣化がない小型の円偏波アレイアンテナ１０を作成することができる。
【００３２】
図４Ａは、直径３１２［ｍｍ］円形の地導体板１２の弦２５が平行する弓形２４を切り落とした図を示している。切り落とし長さＬは、図４Ｂに示すｙ方向の長さである。図４Ｃは、地導体板１２の直径［ｍｍ］と、切り落とした長さＬ［ｍｍ］に対する、アンテナ利得［ｄＢｉ］と３ｄＢビーム幅［ｄｅｇ］の実測値を示している。周波数は、１．５９２［ＧＨｚ］（波長λは、λ＝１８８［ｃｍ］）である。変数φは、図４Ｂに示すように、弦に平行する方向をｘ方向としたときのｘｚ平面のｘｙ平面上での回転角度を示している。すなわち、３ｄＢビーム幅［ｄｅｇ］は、φ＝０゜面、４５゜面、９０゜面での放射指向性のカット面におけるビーム幅である。
【００３３】
なお、図４Ｃの表の最下段に掲載した直径３０２［ｍｍ］の地導体板を有する円偏波アレイアンテナは、比較例である。
【００３４】
図４Ｃから円形の地導体板１２の弦２５が対向する弓形２４を切り離しても、すなわち、円偏波アレイアンテナを小型化しても、アンテナ利得［ｄＢｉ］はほとんど変化なく、３ｄＢビーム幅［ｄＢ］はそれほどには広がらないということが分かる。
【００３５】
なお、この実施形態では、円形の地導体板から弦２５が平行する弓形２４を切り落とした形状の地導体板１２としているが、これに限らず、図５に示すように弓形２４を素子アンテナ１４の配置面と逆上法に折り曲げた（折り曲げ角度は、この例では、９０゜にしている。）地導体板１２Ａの構成とする円偏波アレイアンテナ１０Ａのように構成しても同様の電気的性能が得られる。
【００３６】
また、図６に示すように、円形の一部にフランジ部を設けた地導体板から、弓形を含むフランジ部３０を素子アンテナ１４の配置面と逆方向に折り曲げた（折り曲げ角度は、この例では、９０°にしている。）地導体板１２Ｂの構成とする円偏波アレイアンテナ１０Ｂとすることもできる。フランジ部３０を設けることで、円偏波アレイアンテナ１０Ａの剛性を高めることができる。
【００３７】
なお、円偏波アレイアンテナは、図１、図５、図６に示したパッチアンテナの円偏波アレイアンテナに限らず、例えば、図７に示すように、弦が平行する弓形を切り離した地導体板１２上に、一辺が０．７λの正方形１３０の各頂点１２８にヘリカル素子アンテナ１１４を形成した円偏波アレイアンテナ１０Ｃの構成とすることができる。
【００３８】
あるいは、一辺が０．７λの正方形１０３の各頂点１２８に配置する素子アンテナ１４は、クロスダイポールアンテナとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の一実施形態の円偏波アレイアンテナの斜視図である。
【図２】図１例の円偏波アレイアンテナの平面図である。
【図３】素子アンテナの配置説明図である。
【図４】切り落とし前後、切り落とし量に対する特性の変化の実測値の説明図である。
【図５】他の実施形態の円偏波アレイアンテナの斜視図である。
【図６】さらに他の実施形態の円偏波アレイアンテナの斜視図である。
【図７】素子アンテナをヘリカル素子アンテナとした円偏波アレイアンテナの斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…円偏波アレイアンテナ
１２、１２Ａ、１２Ｂ…地導体板        １４、１１４…素子アンテナ
１８…給電素子                        １９…縮退分離素子
２２…無給電素子                      ２４…弓形
２５…弦                              ３０…フランジ部
３２…給電口                          ３３…給電点
【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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