(57)【要約】【課題】構造が簡単となり、かつ小型で性能が向上した新規な構成のアレイアンテナを提供する。【解決手段】正五角形の頂点に配列した５個の素子アンテナ１６を地導体板１４上に備える新規な構成の正五角形配列アレイアンテナ１０は、従来技術に係る７個の素子アンテナが三角配列された三角配列アレイアンテナに比較して構造が簡単であり、コストを低減できる。波長をλ、不定定数をαとして、中心Ｏからの距離ｄ［λ］と地導体板１４の直径Ｄ［λ］との関係が、Ｄ＝｛ｄ＋αλ｝×２とされるとき、距離ｄ［λ］を、ｄ＝０．３〜０．６としたアレイアンテナ１０は、７素子三角配列アレイアンテナに比較してアンテナ利得［ｄＢｉ］を大きくできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
５個の素子アンテナと、
前記５個の素子アンテナが正五角形の頂点に配列された地導体板と
を備えることを特徴とするアレイアンテナ。
【請求項２】
請求項１記載のアレイアンテナにおいて、
前記地導体板が円形であって、直径をＤとするとき、波長をλ、不定定数をαとして、正五角形の中心から頂点までの距離ｄ［λ］と直径Ｄ［λ］との関係が、Ｄ＝｛ｄ＋（αλ）｝×２とされるとき、距離ｄ［λ］が、ｄ＝０．３〜０．６とされている
ことを特徴とするアレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、３００［ＭＨｚ］〜３０［ＧＨｚ］の電波を送信あるいは受信するアレイアンテナに関し、特に小型化で高効率の新規な構成のアレイアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星等に対してマイクロ波の電波を送受信するアンテナとして、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アレイアンテナを利用することが考えられる。
【０００６】
図５は、従来技術に係るアレイアンテナ２の模式的な構成を示している。このアレイアンテナ２では、円形の地導体板４上に、誘電体を介して７個の素子アンテナ６が配置された構成とされている。素子アンテナ６は、正六角形７の頂点と正六角形７の中心（円形の地導体板４の中心）Ｏに配列された、いわゆる三角配列の構造とされている。
【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】
一般に、複数の素子アンテナ６が地導体板４上に配列されたアレイアンテナ２において、図５に示した正六角形７を分割した正三角形の頂点上に素子アンテナ６を配列させた三角配列が最も効率が得られる配列の仕方であると信じられている。その理由は、全ての素子間隔が同一であるので、素子間隔の最小距離が最大となるためである。
【０００９】
ところで、例えば船等の移動体に搭載されるアンテナは、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、可動部とされ、この可動部を構成する最大面積を有する地導体板はできるだけ小さい方が好ましい。
【００１０】
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、構造が簡単となり、かつ小型で性能が向上した新規な構成の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】
【００１１】
この発明に係るアレイアンテナは、５個の素子アンテナと、前記５個の素子アンテナが正五角形の頂点に配列された地導体板と備えることを特徴とする。
【００１２】
正五角形の頂点に配列した５個の素子アンテナを地導体板上に備える新規な構成のアレイアンテナでは、従来技術に係る７個の素子アンテナが三角配列されたアレイアンテナに比較して、構造が簡単になるので、コストを低減することができる。一般に、アレイアンテナの利得は、素子アンテナの利得と配列方法による利得によって決定されるが、この発明に係る正五角形の頂点に素子アンテナを配列する新規な構成のアレイアンテナのアンテナ利得は、従来技術に係る、より素子アンテナ数の多い、例えば７個配列のアレイアンテナに比較して大きくなることを見いだした。
【００１３】
具体的に、地導体板が円形であって、直径をＤとするとき、波長をλ、不定定数をαとして、正五角形の中心から頂点までの距離ｄ［λ］と直径Ｄ［λ］との関係が、Ｄ＝｛ｄ＋αλ｝×２とされるとき、距離ｄ［λ］をｄ＝０．３〜０．６とした５素子正五角形頂点配列アレイアンテナ（正五角形配列アレイアンテナともいう。）は、７個の素子アンテナが三角配列されたアレイアンテナ２（図５参照）に比較してアンテナ利得［ｄＢｉ］を大きくすることができる。
【００１４】
ここで、不定定数αの値は、例えば、使用する素子アンテナの最長部分の長さを直径Ｄｅとする円を仮定したとき、α＝（Ｄｅ／２）×１．３〜（Ｄｅ／２）×１．５の間の値に決定することができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る素子アンテナを正五角形の頂点に配列した正五角形配列アレイアンテナは、構造が簡単で、かつ小型で性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
なお、以下に参照する図面において、上記図５に示したものと対応するものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。
【００１８】
図１は、この発明の一実施形態に係るアレイアンテナ１０の平面構成を示している。
【００１９】
このアレイアンテナ１０は、円形の地導体板１４と、この地導体板１４の上に、誘電体層を介して５個の素子アンテナ１６が配置された構成とされている。このアレイアンテナ（正五角形配列アレイアンテナともいう。）１０は、例えば両面プリント配線基板で製作することができる。
【００２０】
５個の素子アンテナ１６は、辺の長さが２ｄ×ｃｏｓ５４゜で、中心Ｏからの距離がｄの正五角形１８の頂点に配列されている。
【００２１】
素子アンテナ１６は、この実施形態では円形とされており、その半径は０．１８λ（λは波長である。）とされる。なお、図１に示している半径０．１８λの円の直径は、素子アンテナ１６が、四角形等、円形以外の形状である場合に、使用する素子アンテナの最長部分（例えば、素子アンテナが正方形であれば、対角線）の長さを直径Ｄｅとする円を考えた場合、Ｄａ＝２×α×λと表される。αは、不定定数で、（Ｄｅ／２）×１．３〜（Ｄｅ／２）×１．５の間の値をとる。
【００２２】
この図１例では、円形の地導体板１４の直径をＤ［λ］とするとき、波長をλとして、正五角形１８の中心（地導体板１４の円形の中心）Ｏから正五角形１８の頂点までの距離ｄ［λ］と直径Ｄ［λ］との関係が、Ｄ＝｛ｄ＋０．２５λ）｝×２とされる。
【００２３】
なお、正五角形１８の頂点から地導体板１４の周囲までの距離Ｄａ／２（直径Ｄａに対する半径）を、不定定数をαとしてＤａ／２＝αλと表すとき、この式は、一般に、Ｄ＝｛ｄ＋（Ｄａ／２）｝×２＝｛ｄ＋αλ｝×２と表すことができる。
【００２４】
ここでは、直径Ｄｅ［λ］が、Ｄｅ＝０．３６λの素子アンテナ１６を使用することを想定し、α＝（０．３６／２）×１．４≒０．２５になっている。
【００２５】
ここで、素子アンテナ１６に対する給電方法は、第１にマイクロストリップ給電線で給電する。第２に地導体板１４の裏面側から地導体板１４を貫通して素子アンテナ１６に給電する。第３に地導体板１４に開口窓を開け裏面から電磁給電する、という方法のいずれかを選択することができる。
【００２６】
図２に示す表は、図１に示した新規な構成の正五角形配列アレイアンテナ１０の中心Ｏからの距離ｄ［λ］と、図５に示した三角配列の従来技術に係るアレイアンテナ２の素子間隔（中心Ｏからの距離に等しい。）ｄ［λ］と、地導体板４、１４の直径Ｄ［λ］［ｍｍ］を変化させた場合のアンテナ利得［ｄＢｉ］の計算値を示している。
【００２７】
図３は、図２の表の値をプロットしたアンテナ地導体板の直径Ｄ［ｍｍ］に対するアンテナ利得［ｄＢｉ］の変化を示す特性図である。この実施形態での使用周波数は１．５９２［ＧＨｚ］（波長λは、λ＝１８８［ｃｍ］）である。
【００２８】
例えば、距離・素子間隔ｄ［λ］がｄ＝０．３であるとき、α＝０．２５とすると、地導体板４、１４の直径Ｄ［λ］は、Ｄ＝（０．３λ＋０．２５λ）×２＝１．１λとされ、直径Ｄ［ｍｍ］は、Ｄ＝１．１×１８８［ｃｍ］≒２０６［ｍｍ］になる。
【００２９】
図２、図３から分かるように、距離ｄ［λ］が、ｄ＝０．３〜０．６とした正五角形配列アレイアンテナ１０は、７個の素子アンテナが三角配列されたアレイアンテナ２に比較してアンテナ利得［ｄＢｉ］を大きくすることができる。すなわち、距離ｄがｄ＝０．３〜０．６の領域では、正五角形配列アレイアンテナ１０は、三角配列アレイアンテナ２に比較して小型でアンテナ利得［ｄＢｉ］の高いアレイアンテナになる。
【００３０】
距離ｄがｄ＝０．６を超える範囲でも構造が簡単であるので、給電構造を含めたコストを低減することができ、アンテナ利得が十分な用途であれば、正五角形配列アレイアンテナ１０を利用することによりコストを低減することができる。
【００３１】
なお、正五角形配列アレイアンテナ１０は、素子アンテナ１６の形状が、円形に限らず、四角形、あるいは素子アンテナがヘリカルアンテナ２０のアレイアンテナ１０Ａ（図４参照、ヘリカルアンテナの半径は、０．１８λである。）、さらには、素子アンテナをダイポールアンテナ、クロスダイポールアンテナとする等、円偏波アンテナ、直線偏波のどちらのアンテナとしても使用することができる。
【００３２】
正五角形配列アレイアンテナ１０、１０Ａの使用周波数帯は、３００［ＭＨｚ］〜３０［ＧＨｚ］程度である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この実施の形態に係る正五角形配列アレイアンテナの平面図である。
【図２】正五角形配列アレイアンテナと三角配列アレイアンテナとの利得を比較する表図である。
【図３】図２の表図の値をプロットした特性比較図である。
【図４】素子アンテナがヘリカルアンテナである正五角形配列アレイアンテナの斜視図である。
【図５】従来技術に係る三角配列アレイアンテナの平面図である。
【符号の説明】
【００３４】
２、１０、１０Ａ…アレイアンテナ      ４、１４…地導体板
６、１６…素子アンテナ                ７…正六角形
１８…正五角形                        ２０…ヘリカルアンテナ
【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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