(57)【要約】【課題】小型化、低コスト化及び高信頼性を実現し、サービスエリア内の放射電力パターンを可変とするフェーズドアレー給電装置及びフェーズドアレーアンテナ装置を提供する。【解決手段】本発明のフェーズドアレー給電装置１０は、伝送する高周波信号の位相を可変にしてフェーズドアレー給電部３０に給電する給電回路２０と、フェーズドアレー給電部３０を構成する複数の放射素子３１とを備える。給電回路２０は、同一の位相変化制御量で出力する所定数の放射素子の組み合わせにより定められた複数種の給電系統１１，１２，１３と、当該高周波信号の伝送に係る電力を各給電系統に固定分配する固定電力分配器２１とを備える。複数種の給電系統の各々は、全ての給電系統にて同一種類の増幅器２３を有する。フェーズドアレーアンテナ装置１は、フェーズドアレー給電装置１０と、イメージングリフレクタを構成する副反射鏡４０及び主反射鏡５０を備える。【選択図】図１
2015005906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射電力パターンを可変とするフェーズドアレー給電装置であって、
伝送する高周波信号の位相を可変にしてフェーズドアレー給電部に給電する給電回路と、
前記フェーズドアレー給電部を構成する、出力振幅分布にテーパを付けるようにアレー構成された複数の放射素子とを備え、
前記給電回路は、
当該複数の放射素子のうち同一の位相変化制御量で出力する所定数の放射素子の組み合わせにより定められた複数種の給電系統と、
当該高周波信号の伝送に係る電力を各給電系統に固定分配する第１の固定電力分配器とを備え、
前記複数種の給電系統の各々は、１つの移相器及び全ての給電系統にて同一種類となる１つの増幅器、並びに当該所定数の放射素子が複数のときに更に電力分配する第２の固定電力分配器を備えることを特徴とするフェーズドアレー給電装置。
【請求項２】
前記増幅器は、飽和出力で動作するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のフェーズドアレー給電装置。
【請求項３】
前記第２の固定電力分配器は、ｎを１以上の整数としたとき、
前記所定数の放射素子の個数（２ｎ）に応じて、１／２ｎずつ当該電力を固定分配することを特徴とする、請求項１又は２に記載のフェーズドアレー給電装置。
【請求項４】
前記複数種の給電系統は、少なくとも３種類の給電系統を有し、
第１の給電系統は、前記第１の固定電力分配器から分配された電力を４つの放射素子に向けて分配給電する、当該基準出力に対して１／４の出力の給電系統からなり、
第２の給電系統は、前記第１の固定電力分配器から分配された電力を２つの放射素子に向けて分配給電する、当該基準出力に対して１／２の出力の給電系統からなり、
第３の給電系統は、前記第１の固定電力分配器から分配された電力を１つの放射素子に向けて給電する基準出力の給電系統からなることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のフェーズドアレー給電装置。
【請求項５】
前記第２の固定電力分配器を有する給電系統は、
当該所定数の放射素子のうち１つ以上の放射素子に対して、前記第２の固定電力分配器によって電力分配された当該伝送する高周波信号の位相を固定の位相補正量で補正して出力する位相補正器を備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のフェーズドアレー給電装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のフェーズドアレー給電装置と、
前記フェーズドアレー給電装置から出力される放射電力パターンを反射して放射するイメージングリフレクタと、
を備えることを特徴とするフェーズドアレーアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星搭載型のアンテナ装置に関し、特に、サービスエリア内の放射電力パターンを可変とするフェーズドアレー給電装置及びフェーズドアレーアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の衛星搭載用アレーアンテナ装置には、以下のようなものが知られている。
【０００３】
給電回路損失の増大、及び、複数の放射素子の配置に関する自由度の減少による可変指向性機能の低下を解決するべく、それぞれの放射素子のために励振振幅を可変に給電する可変電力分配器の各々に対して、トーナメント形式で配置した低損失の固定電力分配器により給電する給電回路を用いて構成したアレーアンテナ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、複数の放射素子に電力を給電するにあたり、給電回路の規模の小型化を実現するべく、複数の放射素子をグループ化して、放射素子の数より少ない増幅器を設けるとともに、この増幅器の出力電力をグループ内の各アンテナ素子に対して分配比変更可能に分配する可変電力分配器を設けるように構成したアレーアンテナ装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、放射ビームのサイドローブを効果的に低減させ、広いサービスエリアに対応可能とするべく、複数の放射素子をアレー構成で配置し、配置した最外接の放射素子における互いに軸対称位置にある放射素子同士の高周波信号について互いに同一の振幅を設定しながら放射ビームのサイドローブが低くなるように、各放射素子に対して増幅器を一対一で接続し、抵抗減衰器又は給電系の線路長の変更により当該高周波信号の振幅を制御する給電回路を用いて構成したアレーアンテナ装置が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
また、給電回路の故障に対処するために、複数の放射素子のそれぞれに励振電力を給電するための複数の給電回路について現用系とは別に冗長系を設け、１つの放射素子と１つの給電回路の一対一の接続を切り替えることにより現用系を冗長系に転用可能とするスイッチ手段を設けるように構成したアレーアンテナ装置が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
また、放射素子や増幅器等が故障した場合に迅速に対処するべく、各放射素子に増幅器を一対一で接続しておき、故障の有無を判定するとともに励振係数の再計算を行って励振する放射素子を選択することにより、放射電力パターンを再形成するように構成したアレーアンテナ装置が開示されている（例えば、特許文献５参照）。
【０００８】
一方、近年では、静止衛星におけるアレーアンテナ装置による放射電力パターンに関して、他の衛星サービスへの干渉を防ぐことを目的としてサイドローブを低減するために、各放射素子に対応する移相器及び増幅器を一対一で接続しておき、アレーアンテナ装置の出力振幅分布にテーパを付けることが有効であることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００９】
また、サービスエリアには放射ビームを均一に照射しつつ、降雨域のみ放射電力を増力する放射ビームを形成するために、各放射素子に対応する移相器を一対一で配置しておき、各放射素子に供給する信号の振幅値を固定とし位相値を変化させることで、放射電力パターンを変化させる技法が知られている（例えば、非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭６３−６９０６号公報
【特許文献２】特開２００４−３６３８０１号公報
【特許文献３】特許第２６１４１８９号明細書
【特許文献４】特許第４０６０７６３号明細書
【特許文献５】特許第４１３３８７６号明細書
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】中澤他，“21GHz帯アレー給電鏡面修整反射鏡アンテナの励振電力の均一化”，映像情報メディア学会技術報告, 2013年2月7日，ITE Technical Report Vol.37 No.6, pp.13-16
【非特許文献２】長坂他，“21GHz帯放送衛星アレー給電イメージングリフレクタアンテナ実験モデル”，映像情報メディア学会技術報告, 2012年9月21日，ITE Technical Report Vol.36, No.37, pp.17-20
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述したように、近年における多数の静止衛星が存在する状況下では、放射電力パターンに関して他の衛星サービスへの干渉を防ぎつつ、降雨域も考慮したサービス向上を図るために、出力振幅分布にテーパを付け放射電力パターンを可変にすることが有効であり、なおかつ、給電回路の複雑化及び故障率の増加を防ぐことが重要な課題となっている。
【００１３】
しかしながら、特許文献１の技法では、トーナメント形式で配置した低損失の固定電力分配器により各可変電力分配器への電力を等分配するため、出力振幅分布にテーパを付けることができない。
【００１４】
また、特許文献１，２の技法では、可変電力分配器を用いるため、給電回路の複雑化、故障率の増加という問題がある。
【００１５】
また、特許文献３〜５に開示される技法のように、各放射素子に増幅器（又は給電回路）を一対一で接続したアレーアンテナ装置は、出力振幅分布にテーパを付けるように構成すると複数種類（複数の定格出力）の増幅器が必要となり、さらに、放射素子の本数分の増幅器が必要になる。尚、衛星は太陽電池パネルで発電していることから、限られた電力を最大限活用する必要がある。よって、増幅器には、一般に、電力効率が高い進行波管増幅器（ＴＷＴＡ：Traveling Wave Tube Amplifier）が用いられる。
【００１６】
そして、特許文献１〜５に開示される技法を適宜用いて非特許文献１，２の技法に応用すると、例えば、図８に示すようなフェーズドアレー給電装置６０が想定される。図８に示す例は、例えば０ｄＢ，−３ｄＢ，−６ｄＢの出力電力比により各放射素子を励振して、所定のフェーズドアレー給電部の出力振幅分布にテーパを付けるように構成した例である。図８において、フェーズドアレー給電装置６０は、伝送する高周波信号（ＲＦ信号）の位相を可変して、所定のフェーズドアレー給電部に給電する給電回路（固定電力分配器２１、各給電系統６１ａ，６２ｂ，６２ｃにおける可変電力減衰器２１ａ，２１ｂ，２１ｃ、移相器２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、及び、増幅器２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）と、フェーズドアレー給電部を構成するアレー構成の放射素子（各給電系統６１ａ，６２ｂ，６２ｃにおけるホーンアンテナ素子３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）からなる。固定電力分配器２１は、ＲＦ信号を各給電系統６１ａ，６２ｂ，６２ｃに分配する。各給電系統６１ａ，６２ｂ，６２ｃにおいて、フェーズドアレー給電部の出力振幅分布にテーパを付けるべく、例えば０ｄＢ，−３ｄＢ，−６ｄＢの出力電力比がそれぞれ得られるように、供給電力を可変する可変電力減衰器２１ａ，２１ｂ，２１ｃ、増幅器２３ａ，２３ｂ，２３ｃ及びホーンアンテナ素子３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、個別に出力振幅性能やバックオフ量を選定して調整される。移相器２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、各給電系統６１ａ，６２ｂ，６２ｃにおける位相を可変にするよう構成される。
【００１７】
しかしながら、このように特許文献１〜５に開示される技法を適宜用いて非特許文献１，２の技法に応用し、出力振幅分布にテーパを付け放射電力パターンを可変にするように構成しても、増幅器数又は給電回路数を低減できず、小型化及び低コスト化の問題や、給電回路の複雑化及び故障率の増加の問題が依然として残る。
【００１８】
本発明は、上述の問題を鑑みて為されたものであり、小型化、低コスト化及び高信頼性を実現し、サービスエリア内の放射電力パターンを可変とするフェーズドアレー給電装置及びフェーズドアレー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】
【００１９】
本発明は、所望の放射電力パターンが得られるよう複数の放射素子によりフェーズドアレー給電部を構成するとともに、当該複数の放射素子のうち同一の位相変化制御量で出力する所定数の放射素子の組み合わせにより複数種の給電系統を定め、第１の固定電力分配器により各給電系統における電力分配を行い、各給電系統にて１つの移相器及び１つの増幅器、並びに当該所定数の放射素子が複数のときに更に電力分配する第２の固定電力分配器を構成し、全ての給電系統にて同一種類（同一定格出力、同一位相遅延）の増幅器とした給電回路により、フェーズドアレー給電部の出力振幅分布にテーパを付けるようにする。
【００２０】
即ち、本発明のフェーズドアレー給電装置は、放射電力パターンを可変とするフェーズドアレー給電装置であって、伝送する高周波信号の位相を可変にしてフェーズドアレー給電部に給電する給電回路と、前記フェーズドアレー給電部を構成する、出力振幅分布にテーパを付けるようにアレー構成された複数の放射素子とを備え、前記給電回路は、当該複数の放射素子のうち同一の位相変化制御量で出力する所定数の放射素子の組み合わせにより定められた複数種の給電系統と、当該高周波信号の伝送に係る電力を各給電系統に固定分配する第１の固定電力分配器とを備え、前記複数種の給電系統の各々は、１つの移相器及び全ての給電系統にて同一種類となる１つの増幅器、並びに当該所定数の放射素子が複数のときに更に電力分配する第２の固定電力分配器を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明のフェーズドアレー給電装置において、前記増幅器は、飽和出力で動作するように構成されていることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明のフェーズドアレー給電装置において、前記第２の固定電力分配器は、ｎを１以上の整数としたとき、前記所定数の放射素子の個数（２ｎ）に応じて、１／２ｎずつ当該電力を固定分配することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明のフェーズドアレー給電装置において、前記複数種の給電系統は、少なくとも３種類の給電系統を有し、
第１の給電系統は、前記第１の固定電力分配器から分配された電力を４つの放射素子に向けて分配給電する、当該基準出力に対して１／４の出力の給電系統からなり、第２の給電系統は、前記第１の固定電力分配器から分配された電力を２つの放射素子に向けて分配給電する、当該基準出力に対して１／２の出力の給電系統からなり、第３の給電系統は、前記第１の固定電力分配器から分配された電力を１つの放射素子に向けて給電する基準出力の給電系統からなることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明のフェーズドアレー給電装置において、前記第２の固定電力分配器を有する給電系統は、当該所定数の放射素子のうち１つ以上の放射素子に対して、前記第２の固定電力分配器によって電力分配された当該伝送する高周波信号の位相を固定の位相補正量で補正して出力する位相補正器を備えることを特徴とする。
【００２５】
更に、本発明のフェーズドアレーアンテナ装置は、本発明のフェーズドアレー給電装置と、前記フェーズドアレー給電装置から出力される放射電力パターンを反射して放射するイメージングリフレクタと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、同一種類（同一定格出力、同一位相遅延）の増幅器を用いることで、給電系統によらず、増幅器の入出力位相特性を揃えることができるとともに、増幅器の本数を低減できるため、スペース、コスト、衛星搭載機器重量を低減できることから、出力振幅分布にテーパを付け放射電力パターンを可変にするように構成しても、小型化、低コスト化、給電回路の簡素化及び故障率の減少が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による一実施形態のフェーズドアレーアンテナ装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明による一実施形態のフェーズドアレー給電装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明による一実施形態のフェーズドアレー給電装置における放射素子の組み合わせ例を示す図である。
【図４】本発明による一実施形態のフェーズドアレーアンテナ装置において、全国均一パターンの放射電力パターン例を示す図である。
【図５】本発明による一実施形態のフェーズドアレーアンテナ装置において、一部地域（札幌）向けに増力ビームを形成した放射電力パターン例を示す図である。
【図６】本発明による一実施形態のフェーズドアレーアンテナ装置において、一部地域（大阪）向けに増力ビームを形成した放射電力パターン例を示す図である。
【図７】本発明による一実施形態のフェーズドアレーアンテナ装置において、一部地域（福岡）向けに増力ビームを形成した放射電力パターン例を示す図である。
【図８】従来技術から想定されるフェーズドアレー給電装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、本発明による一実施形態のフェーズドアレーアンテナ装置、及び、フェーズドアレー給電装置について説明する。
【００２９】
〔装置構成〕
図１は、本発明による一実施形態のフェーズドアレーアンテナ装置１の構成の一例を示す図である。フェーズドアレーアンテナ装置１は、放射電力パターンを可変とするアレーアンテナ装置であり、フェーズドアレー給電装置１０と、イメージングリフレクタ（主反射鏡５０及び副反射鏡４０）から構成される。また、フェーズドアレー給電装置１０は、給電回路２０と、フェーズドアレー給電部３０から構成される。尚、図１に示されるフェーズドアレー給電部３０、副反射鏡４０及び主反射鏡５０における実寸寸法は、本実施形態の一例を示すものにすぎない。図１に示すフェーズドアレーアンテナ装置１は、従来から想定されるアレーアンテナ装置と比較して、フェーズドアレー給電装置１０の構成が異なる。
【００３０】
図２は、本発明による一実施形態のフェーズドアレー給電装置１０の構成の一例を示す図である。フェーズドアレー給電装置１０は、伝送する高周波信号（ＲＦ信号）の位相を可変して、フェーズドアレー給電部３０に給電する給電回路２０（固定電力分配器２１、第１給電系統１１における移相器２２、増幅器２３、４分配器２４ａ及び位相補正器２５、第２給電系統１２における移相器２２、増幅器２３、２分配器２４ｂ及び位相補正器２５、並びに第３給電系統１３における移相器２２及び増幅器２３）と、フェーズドアレー給電部３０を構成する、出力振幅分布にテーパを付けるようにアレー構成された複数の放射素子３１（例えば、ホーンアンテナ素子）からなる。
【００３１】
固定電力分配器２１は、当該高周波信号の伝送に係る電力を各給電系統に固定分配する機能を有する。
【００３２】
フェーズドアレー給電装置１０は、フェーズドアレー給電部３０を構成する複数の放射素子３１のうち同一の位相変化制御量で出力する所定数の放射素子３１の組み合わせにより定められた複数種の給電系統を有し、本例では、３種類の給電系統１１，１２，１３を基に、それぞれ複数用いて構成される。即ち、第１給電系統１１は、固定電力分配器２１から分配された電力を４つの放射素子３１に向けて分配給電する、当該基準出力に対して１／４の出力の給電系統からなる。第２給電系統１２は、固定電力分配器２１から分配された電力を２つの放射素子３１に向けて分配給電する、当該基準出力に対して１／２の出力の給電系統からなる。第３給電系統１３は、固定電力分配器２１から分配された電力を１つの放射素子３１に向けて給電する基準出力の給電系統からなる。
【００３３】
より具体的には、当該複数種の給電系統の各々は、当該伝送する高周波信号の位相を可変に調整する移相器２２と、固定の出力及び位相遅延を有する増幅器２３と、各給電系統における所定数の放射素子の個数に応じて、当該固定分配された高周波信号の伝送に係る電力を更に固定分配する固定電力分配器（給電系統における放射素子の個数が１つのときは分配器が不要となり、給電系統における放射素子の個数が２つのときは２分配器２４ｂを、給電系統における放射素子の個数が４つのときは４分配器２４ａを用いる）とを備える。
【００３４】
４分配器２４ａ及び２分配器２４ｂのように、各給電系統内で更に電力分配する固定電力分配器は、ｎを１以上の整数としたとき、当該所定数の放射素子の個数（２ｎ）に応じて、１／２ｎずつ当該電力を固定分配するように構成する。
【００３５】
更に、複数種の給電系統のうち、４分配器２４ａ及び２分配器２４ｂなどの固定分配器を備える第１給電系統１１及び第２給電系統１２は、当該複数の放射素子３１のうち１つ以上の放射素子３１に対して、固定電力分配器２１によって電力分配された当該伝送する高周波信号の位相を固定の位相補正量で補正して出力する位相補正器２５を備える。
【００３６】
位相補正器２５は、放射電力パターンを変化させることを加味した上で、所望の放射電力パターンが得られるように予め選定した放射素子３１に固定の位相補正量を与える。位相補正器２５は、導波管で実現することができ、大電力にも耐えうる。導波管の構造又は長さを調整することにより、固定の位相補正量を定めることができる。
【００３７】
特に、全ての給電系統にて用いられる増幅器２３は、同一種類（同一定格出力、同一位相遅延）の増幅器とする。このため、増幅器２３を飽和出力で動作するように構成するのが好適である。即ち、増幅器２３を最も電力効率が高い動作点（飽和点）で使用できる。このとき、増幅器２３の出力は定格出力とみなすことができる。また、同一種類の増幅器２３であれば、入出力位相特性も同一に設計することができる。これは、電力（振幅）は固定とし、複数の放射素子３１の配置を基に、位相制御で放射電力パターンの可変制御を行うのに有効である。尚、この増幅器２３は、電力効率が高い進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）を用いることができる。
【００３８】
各給電系統における移相器２２は、増幅器２３に供給する信号の位相値を変化させることで、放射電力パターンを変化させることができる。その際、振幅値は固定とする。
【００３９】
フェーズドアレー給電部３０は、中央に近づくほど強くなる振幅値となるように、各給電系統における複数の放射素子３１を配置することにより、テーパを付けることができる。
【００４０】
図３に、フェーズドアレー給電装置１０におけるフェーズドアレー給電部３０を構成する放射素子３１の組み合わせ例を示す。図３は、出力振幅分布にはテーパを付け、中央から０ｄＢ、−３ｄＢ、−６ｄＢとする例である。図２に示す第１給電系統１１は、給電系統Ａ〜Ｃとして複数構成され、第２給電系統１２は、給電系統Ｄ〜Ｉとして複数構成され、第３給電系統１３は、給電系統Ｊ〜Ｐとして複数構成される。これらの給電系統Ａ〜Ｐは、図３に図示するＡ〜Ｐの配置に対応している。例えば、Ａと記載された４個の放射素子３１は、４分配器２４ａを介して１つの増幅器２３の出力と接続している。
【００４１】
したがって、本実施形態のフェーズドアレー給電装置１０では、同一種類の増幅器２３を用いてフェーズドアレー給電部３０の出力振幅分布を実現するため、４分配器２４ａ及び２分配器２４ｂのように、各給電系統内で更に電力分配する固定電力分配器を用いるように構成している。−３ｄＢは２分配器２４ｂ、−６ｄＢは４分配器２４ａで実現することができる。
【００４２】
ここで、０ｄＢ、−３ｄＢ、−６ｄＢのテーパを実現するにあたり、例えば従来技術のように、増幅器の出力を下げて使用する方法（例えば、バックオフを取る方法）もあるが、増幅器の電力効率が低下するという問題がある。
【００４３】
また、従来技術によれば、０ｄＢ、−３ｄＢ、−６ｄＢの３種類の増幅器（例えば、１００Ｗ、５０Ｗ、２５Ｗ）を用いるという方法もあるが、各増幅器の構成が異なることとなり、入出力位相特性を同一にできない上、増幅器の本数が放射素子と同数必要になり、重量、コスト、スペースの点で問題がある。
【００４４】
そこで、本実施形態のフェーズドアレー給電装置１０では、この出力振幅分布を同一種類の増幅器２３で実現するため、電力効率の低下の問題や、重量、コスト、スペースの問題も効果的に改善することができる。
【００４５】
〔動作例〕
各放射素子３１に対する給電位相は、増幅器２３の入力に接続した移相器２２によって制御することができる。増幅器２３の出力は大電力になるので、移相器２２は、増幅器２３の前段に設けるのが好適である。一方で、位相補正器２５は、導波管で実現することができ大電力にも耐えうる。よって、本実施形態のフェーズドアレー給電装置１０では、同一給電系統の放射素子３１は、同一の位相変化制御量になる。そこで、所望の放射電力パターンが得られるよう定めた放射素子３１の組み合わせ例として、図３のように構成することができる。
【００４６】
具体的に、図３に示すアレー構成の放射素子３１によるフェーズドアレー給電部３０を備えるフェーズドアレー給電装置１０により、図１に示すフェーズドアレーアンテナ装置１を構成した際の動作例を説明する。
【００４７】
図４は、フェーズドアレーアンテナ装置１において、全国均一パターンの放射電力パターン例を示す図である。図４に示すように、日本全国を均一利得でカバーする放射電力パターンを形成し、この位相値を基準値とする。このとき、日本の主要部を３６ｄＢｉ程度でカバーすることができる。
【００４８】
特に、位相補正器２５を用いるように構成しているため、各放射素子３１の位相値を基準値とすることができる。
【００４９】
次に、図３に示すアレー構成の放射素子３１の各給電位相を基準値から表１に示した位相値だけ変化させ、放射電力パターンを変化させると、日本各地に４２ｄＢｉ程度の増力ビームを形成することができる。
【００５０】
【表１】
2015005906.tif 000003
【００５１】
図５は、フェーズドアレーアンテナ装置１において、一部地域（札幌）向けに増力ビームを形成した放射電力パターン例を示す図である。図６は、フェーズドアレーアンテナ装置１において、一部地域（大阪）向けに増力ビームを形成した放射電力パターン例を示す図である。図７は、フェーズドアレーアンテナ装置１において、一部地域（福岡）向けに増力ビームを形成した放射電力パターン例を示す図である。
【００５２】
以上のように、本発明によれば、出力振幅分布にテーパを付け、位相により放射電力パターン制御が可能なアレーアンテナ装置を、同一種類の増幅器を飽和動作させた状態で実現することができる。また、従来技術から想定されるアレーアンテナ装置よりも、増幅器２３の本数を低減させることができ、例えば図２及び図３に示す構成では１６本となる。
【００５３】
また、例えば、本実施形態のフェーズドアレーアンテナ装置１又はフェーズドアレー給電装置１０を衛星搭載用アンテナに適用すれば、同一種類（同一定格出力）の進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）のみで、フェーズドアレー給電部３０の出力振幅分布に３ｄＢステップのテーパを付けることができ、放射電力パターンのサイドローブを低減することができる。また、位相制御により所望の放射電力パターンを形成することができる。
【００５４】
また、本実施形態のフェーズドアレーアンテナ装置１又はフェーズドアレー給電装置１０を、将来のスーパーハイビジョン放送や立体放送に有望な２１ＧＨｚ帯（２１．４ＧＨｚ〜２２．０ＧＨｚ）衛星放送システムに適用すれば、増力ビーム形成により降雨減衰を補償して、降雨による遮断時間を効果的に低減することができる。
【００５５】
特に、進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）の単一化により、衛星システムの複雑化を回避することができる。また、進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）の本数を低減することができるので、衛星搭載機器の重量を低減でき、姿勢制御用の燃料の搭載量を増大させることができ、衛星寿命を延ばすことが可能となる。
【００５６】
上述の実施形態では特定の例を基に説明したが、様々な応用が可能である。例えば、上述した実施形態では、３１個の放射素子３１の構成について述べたが、その他の素子数についても同様の方法で実現することができる。また、上述した実施形態では、０ｄＢ、−３ｄＢ、−６ｄＢの３種類の給電系統について説明したが、４種類以上の給電系統（例えば、８分配器などを用いて、−９ｄＢの給電系統を設ける等）とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明によれば、同一種類（同一定格出力、同一位相遅延）の増幅器を用いることで、給電系統によらず、増幅器の入出力位相特性を揃えることができるとともに、増幅器の本数を低減できるため、小型化、低コスト化、給電回路の簡素化及び故障率の減少が要求される衛星搭載型のアレーアンテナ装置に有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１  フェーズドアレーアンテナ装置
１０  フェーズドアレー給電装置
１１  第１給電系統
１２  第２給電系統
１３  第３給電系統
２０  給電回路
２１  固定電力分配器
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ  可変電力減衰器
２２  移相器
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  移相器
２３  増幅器
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ  増幅器
２４ａ  ４分配器
２４ｂ  ２分配器
２５  位相補正器
３０  フェーズドアレー給電部
３１  放射素子
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ  放射素子（ホーンアンテナ素子）
４０  イメージングリフレクタを構成する副反射鏡
５０  イメージングリフレクタを構成する主反射鏡
６０  従来技術から想定されるフェーズドアレー給電装置
６１ａ，６２ｂ，６２ｃ  従来技術から想定される給電系統
【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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