(57)【要約】【課題】アンテナの径を大きくすることなく利得を高くすることが可能なアレイアンテナを提供する。【解決手段】地導体板１２上に、４個の素子アンテナ１４と、４個の素子アンテナ１４から等しい距離にある位置に金属壁２０とを配置した円偏波アレイアンテナ１０は、金属壁２０がない場合に比較してアンテナ利得［ｄＢｉ］を高くすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の素子アンテナと、
前記複数個の素子アンテナと、前記複数個の素子アンテナから等しい距離にある位置に金属壁とを配置した地導体板と
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、
前記複数個の素子アンテナが、正四角形の各頂点に設けられている４個の素子アンテナである場合、前記金属壁は、前記正四角形の中心から等距離の位置であって、前記各素子アンテナの隣接する辺と平行するように設けられている
ことを特徴とするアレイアンテナ。
【請求項３】
請求項１記載のアレイアンテナにおいて、
前記複数個の素子アンテナは、２個の素子アンテナである
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、例えば衛星等に対して電波を送受信するアレイアンテナに関し、特に高利得を有する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、重量も重くなる。
【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】
通常、アレイアンテナの利得は、各素子アンテナの間隔と素子アンテナの利得によって決定される。したがって、より高い利得を得るためには、第１に素子アンテナの間隔を広げる、あるいは第２に金属製のリム等を素子アンテナの周囲に配置して素子アンテナの利得を高くする必要がある（非特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特公平６−６６５７３号公報（図１）
【非特許文献１】短い軸モードヘリカルアンテナで構成される４素子アレイアンテナ、塩川孝泰、唐沢好男、ｐ１２６７−ｐ１２７４、ＶＯＬ.  Ｊ６５-Ｂ  ＮＯ．１０  （Section J）、昭和５７年１０月、電子通信学会論文誌
【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、上記第１の手法では、利得の増加に伴いアレイアンテナの径が大きくなる。上記特許文献１に開示されているような機械的な駆動装置を用いて通信相手の追尾するアンテナにおいてはアンテナの径が大きくなると重量が増加し、アンテナ駆動装置が複雑かつ高価になるという問題がある。
【０００９】
上記第２の手法をアレイアンテナに適用した場合には、波源となる各素子アンテナとリムの位置が異なるため、リムからの回折波の位相が揃わず、アンテナ利得の低下やサイドローブ特性の悪化をもたらすことが懸念される。
【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、アンテナの径を大きくすることなく利得を高くすることを可能とする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】
この発明のアレイアンテナは、複数個の素子アンテナと、前記複数個の素子アンテナと、前記複数個の素子アンテナから等しい距離にある位置に金属壁とを配置した地導体板と備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、各素子アンテナからの電波が等位相で金属壁に当たり、金属壁からの回折波が等位相で合成される。そのため、金属壁がない場合には、アンテナの側面方向に放射されていた電波がアンテナのブロードサイド方向で合成されることになり、アンテナ利得の向上が図れる。
【００１３】
このアレイアンテナにおいて、複数個の素子アンテナが、正四角形の各頂点に設けられている４個の素子アンテナである場合、金属壁は、正四角形の中心から等距離の位置であって、各素子アンテナの隣接する辺と平行するように設ければよい。
【００１４】
なお、複数個の素子アンテナは、２個の素子アンテナとすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、複数の素子アンテナから等距離の位置に金属壁を設けることにより、アレイアンテナの径を大きくすることなく利得を高くすることができる。
【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】
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。
【００１８】
図２は、円偏波アレイアンテナ１０の平面図である。
【００１９】
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と、高さＨで平面視が正四角形の中空の金属壁２０が取り付けられた構成となっている。なお、中空ではなく蓋のついた金属壁２０でもよい。蓋付き金属壁２０の場合には、例えば、中空内部に搭載した高周波給電回路のシールドを兼ねることができる。なお、金属壁２０の各壁は、図２に示すように、４個の素子アンテナ１４の対向する側面から、それぞれ等しい距離Ｌの位置に設けられている。
【００２０】
４個の素子アンテナ１４は、図２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。
【００２１】
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が配列された構成になっている。
【００２２】
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として六角形形状とされている。金属壁２０の各壁は、対向する縮退分離素子１９、換言すれば、素子アンテナ１４の隣接する辺からそれぞれ等距離Ｌの位置に存在している。
【００２３】
給電方法としては、以下に説明する３通りの方法がある。第１に、各給電素子１８の右下端部の給電点３３に、図示しないマイクロストリップ給電線で給電する。第２に、地導体板１２の裏面側から地導体板１２を貫通し、同軸コネクタ等を用いて給電点３３に給電する。第３に、地導体板１２に開口窓を開け裏面側から電磁給電する。
【００２４】
なお、各給電素子１８の各給電点３３からは、順に、位相が９０゜ずれる長さにされた各給電線を経由し、各給電線を１つにまとめて給電口とすることで、給電口において、給電素子１８に流れる電流を同相合成することができる。
【００２５】
以上のように構成される円偏波アレイアンテナでは、四角形の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の一辺近傍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が対向する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。このとき、各素子アンテナ１４から等しい距離Ｌにある金属壁２０の距離Ｌと高さＨを適宜選択することにより、各素子アンテナ１４からの電波が等位相で金属壁２０に当たることになるため、金属壁２０からの回折波が給電素子１８で等位相で合成される。このため、金属壁２０が存在しない場合には、給電素子１８の側面方向（地導体板１２に沿う方向）に放射されていた電波が素子アンテナ１４のブロードサイド方向で合成されることからアンテナ利得を高くすることができる。
【００２６】
図３は、金属壁２０があって、給電素子１８からの距離ＬがＬ＝０．１×λ０、その高さＨが、それぞれ、Ｈ＝０．０８λ０、Ｈ＝０．１３λ０、Ｈ＝０．１８λ０の場合の規格化周波数とアンテナ利得［ｄＢｉ］の関係を示す実測した特性図である。
【００２７】
なお、λ０は、規格化周波数「１」のときの波長であり、この実施形態では、λ０＝１８８［ｃｍ］（周波数は、１．５９２［ＧＨｚ］）である。
【００２８】
図３から分かるように、金属壁２０がある場合には、金属壁２０がない場合に比較して、少なくとも規格化周波数０．９５〜１．０５の全範囲でアンテナ利得［ｄＢｉ］が高くなることが分かる。
【００２９】
なお、この発明は、上述した実施形態に限らず、図４に示すように、誘電体基板１１６上に給電素子１１８が配置された２個の素子アンテナ１１４と、この２個の素子アンテナ１１４から等しい距離Ｌにある位置に配置された高さＨの金属壁１２０と２個の素子アンテナ１１４が配置された地導体板１１２とを備え、地導体板１１２の裏面側から同軸コネクタ等により給電点１３３に対して給電するアレイアンテナ１１０とする等、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。図４例の場合にも、給電の仕方は、図５に示すように、給電端子１３６からマイクロストリップ線路１３４を通じて給電端１３３に給電するアレイアンテナ１１０Ａとする方法、あるいは図示はしないが、図４例の地導体板１１２に開口窓を開け裏面側から電磁給電する方法を採用することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の一実施形態に係るアレイアンテナの斜視図である。
【図２】図１例のアレイアンテナの平面図である。
【図３】規格化周波数に対する金属壁の有無のアンテナ利得の特性図である。
【図４】他の実施形態に係るアレイアンテナの斜視図である。
【図５】図４例のアレイアンテナの他の給電方法の説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０、１１０、１１０Ａ…アレイアンテナ  １２、１１２…地導体板
１４、１１４…素子アンテナ              １６…誘電体基板
１８…給電素子                          １９…縮退分離素子
２０、１２０…金属壁                    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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