(57)【要約】【課題】位相差給電アンテナにおいて、指向性を担保する周波数帯域を広く確保するとともに、整合条件を緩和する。【解決手段】同時給電する複数の放射素子を備え、各放射素子の間隔が自由空間波長λに対してλ／４以下である位相差給電アンテナであって、各放射素子に所定の位相差で給電電力を分配する分配器として、各放射素子にアイソレーションを確保可能な電力分配器を用いる構成である。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同時給電する複数の放射素子を備え、各放射素子の間隔が自由空間波長λに対してλ／４以下である位相差給電アンテナであって、
前記各放射素子に所定の位相差で給電電力を分配する分配器として、前記各放射素子にアイソレーションを確保可能な電力分配器を用いる構成である
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記電力分配器は、分圧抵抗による分配器または吸収抵抗付き分配器であることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記各放射素子の間隔がλ／４であり、かつ前記給電電力の位相差を75度から 150度の範囲に設定することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記各放射素子の間隔がλ／８であり、かつ前記給電電力の位相差を80度から 150度の範囲に設定することを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高利得のアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、八木宇田アンテナの構成例を示す。
図１において、高利得である八木宇田アンテナは、導波素子１１、放射素子（給電素子）１２、反射素子１３の順に配置される。さらに高利得化を図るには、導波素子１１を多素子で構成する必要があり、アンテナとして大型化する課題がある。
【０００３】
図２は、位相差給電アンテナの構成例を示す。
図２において、高利得で小型化に適する位相差給電アンテナは、２素子以上の放射素子（給電素子）１２−１，１２−２で構成される。素子間隔はλ／８（λ：自由空間波長）であり、平行フィーダ１４を用いて90度位相差で給電する構成である。ただし、放射素子１２−１，１２−２の間隔は固定であり、当該２素子への給電も一体で行うことから、比帯域３％以下の狭帯域特性となる課題がある。
【０００４】
非特許文献１には、位相差給電アンテナにおいて、固定の給電回路で整合を確保した上で指向性も確保する設計方法が示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】電子情報通信学会編、「アンテナ工学ハンドブック（第２版）」、10.14.6 位相差給電アンテナ、p.681 （平成20年７月25日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
位相差給電アンテナのアンテナ素子長は、一般にほぼλ／２固定となり、この固定されたアンテナ素子長で決まる整合がとれる周波数帯域で使用され、整合がとれない周波数帯域では使用しないため、結果的に周波数帯域が狭くなっていた。すなわち、従来の位相差給電アンテナは、指向性および整合の両面からアンテナとして使える領域が選択されていた。
【０００７】
本発明は、指向性を担保する周波数帯域を広く確保するとともに、整合条件を緩和することができる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】
【０００８】
本発明は、同時給電する複数の放射素子を備え、各放射素子の間隔が自由空間波長λに対してλ／４以下である位相差給電アンテナであって、各放射素子に所定の位相差で給電電力を分配する分配器として、各放射素子にアイソレーションを確保可能な電力分配器を用いる構成である。
【０００９】
本発明のアンテナ装置において、電力分配器は、分圧抵抗による分配器または吸収抵抗付き分配器である。
【００１０】
本発明のアンテナ装置において、各放射素子の間隔がλ／４であり、かつ給電電力の位相差を75度から 150度の範囲に設定する。
【００１１】
本発明のアンテナ装置において、各放射素子の間隔がλ／８であり、かつ給電電力の位相差を80度から 150度の範囲に設定する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、位相差給電アンテナにおける放射素子に電力分配器を用いて給電することにより、放射素子間のアイソレーションを確保して広帯域性を実現することができる。また、放射素子の素子間隔をλ／８固定ではなくλ／４以下に設定可能であり、小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】八木宇田アンテナの構成例を示す図である。
【図２】位相差給電アンテナの構成例を示す図である。
【図３】本発明のアンテナ装置の実施例構成を示す図である。
【図４】素子間隔をλ／４とした本発明のアンテナ装置の特性を示す図である。
【図５】素子間隔をλ／８とした本発明のアンテナ装置の特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図３は、本発明のアンテナ装置の実施例構成を示す。
図３において、本発明のアンテナ装置は、２素子以上の放射素子１２−１，１２−２に位相差をつけて同時に給電する位相差給電アンテナであり、さらに放射素子１２−１，１２−２にそれぞれアイソレーションを確保できる電力分配器１５を用いて給電する構成である。ここで、素子間隔はλ／４以下であり、例えばλ／４間隔やλ／８間隔とすることができ、小型化が可能である。電力分配器１５としては、分圧抵抗による分配器やウィルキンソンデバイダなどの吸収抵抗付き分配器を用いることができる。
【００１５】
これにより、通常の位相差給電アンテナと同様に小型化しながら同等の利得を確保できるとともに、電力分配器１５を用いて給電部の反射特性により狭帯域化する特性を改善し、指向性を担保する帯域を広く確保することができる。例えば、比帯域17％程度の広帯域特性を実現することができる。
【００１６】
また、従来の位相差給電アンテナでは、ほぼλ／２で固定となるアンテナ素子長に対して整合がとれる周波数帯域が使用されていたが、本発明のアンテナ装置は、電力分配器１５の使用によりアンテナ素子長をλ／２以外にも設定可能であり、アンテナ素子長に起因する整合劣化を改善することができる。
【００１７】
図４は、素子間隔をλ／４とした本発明のアンテナ装置の特性を示す。
図４において、横軸は電力分配器１５で設定される位相差であり、縦軸は利得である。ここでは、電磁界解析により電力分配器１５の出力以外の素子間結合も考慮した上での特性を示す。位相差75度以上で利得が６dBi 以上となり、反射特性が適用可能範囲となる位相差は 150度までとなる。なお、反射特性の適用可能範囲は、例えばリターンロス特性で−10dB程度以下、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio ）で 2.0以下である。ただし、整合回路を別途使用した場合は、ＶＳＷＲで 3.0程度でも実質的に適用可能範囲となる。
【００１８】
図５は、素子間隔をλ／８とした本発明のアンテナ装置の特性を示す。
図５において、横軸は電力分配器１５で設定される位相差であり、縦軸は利得である。位相差80度以上で利得が６dBi 以上となり、反射特性が適用可能範囲となる位相差は 150度までとなる。
【符号の説明】
【００１９】
１１  導波素子
１２  放射素子（給電素子）
１３  反射素子
１４  平行フィーダ
１５  電力分配器
【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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