(57)【要約】【課題】特別な構造物を付加させることなく、従来のアンテナ形状のまま降雨、降雪対策が可能な平面アンテナ装置を提供する。【解決手段】複数のアンテナ素子を有する平面アンテナを、平面アンテナの開口面に直交する方向が俯角方向となるように支持部材に取り付ける。平面アンテナを機械的に傾斜させても、庇を付けた場合と等価である。また、平面アンテナを傾斜させた分の最大放射方向の補正は電気的なチルトで補う。即ち、複数のアンテナ素子の中の上部アンテナ素子に給電する励振電力（または、励振電流）の位相よりも、複数のアンテナ素子の中の下部アンテナ素子に給電する励振電力の位相を進めることにより、放射最大方向を前記俯角方向よりも上方に戻すことで、平面アンテナの最大放射方向を、要求される方向に一致させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子を有する平面アンテナと、
前記平面アンテナの開口面に直交する方向が俯角方向になるように、前記平面アンテナを支持する支持部材とを備える平面アンテナ装置であって、
前記平面アンテナの最大放射方向が要求される方向となるように、前記複数のアンテナ素子に給電する励振電力の位相を調整したことを特徴とする平面アンテナ装置。
【請求項２】
前記平面アンテナは、内部に凹部を有するケース部と、
前記ケース部を覆うカバー部とを有し、
前記複数のアンテナ素子は、前記ケース部と前記カバー部とで構成される空間内に配置され、
前記カバー部の面積が、前記ケース部の開口部の面積よりも大きく、かつ、前記カバー部の周囲部分が、前記ケース部の開口部の外側まで延長されていることを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ装置。
【請求項３】
前記カバー部の端部が、前記平面アンテナの開口面と反対側に折り曲げられていることを特徴とする請求項２に記載の平面アンテナ装置。
【請求項４】
前記平面アンテナは、内部に凹部を有するケース部と、
前記ケース部を覆うカバー部とを有し、
前記複数のアンテナ素子は、前記ケース部と前記カバー部とで構成される空間内に配置され、
前記ケース部の上辺部の奥行きが、前記ケース部の下辺部の奥行きも深くされ、かつ、前記ケース部の上辺部が、前記カバー部の外側まで延長されていることを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面アンテナ装置に係り、特に、主として、山間部または豪雨、豪雪地帯に設置される無線アンテナとして使用される平面アンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
平面アンテナを用いて、無線アクスシステムを構築する場合に、平面アンテナを、山間部または豪雨、豪雪地帯に設置することが必要となる場合がある。
このような場合には、平面アンテナ１０の開口面に雨、雪が付着することが想定される。
そして、例えば、２ＧＨｚ帯の周波数などの高周波数帯では、平面アンテナの開口面に、雨または雪が付着すると、空間との不整合を生じ損失を招くことになり、また、開口面における付着は、等価的に誘電体厚が不均一になった場合と同様で、指向性の乱れも生じる。
この対策として、図９に示すように、平面アンテナ１０の頂部に庇１１を設け、平面アンテナ１０の開口面に雨、雪が付着することを防止している。
この場合に、平面アンテナ１０の庇１１は、平面アンテナ１０の開口部の大きさによっても異なるが、比較的大きな開口の場合、開口に対して庇の突き出し部は、１０°（図９に示すθ）程度することが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示す従来の構造では、平面アンテナ１０の頂部に庇１１を設けるようにしているため、受風加重や質量の増大を招くことになり、そのため、施工上の制限を受けやすく、安価な無線アクスシステムを構築することができないという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、特別な構造物を付加させることなく、従来のアンテナ形状のまま降雨、降雪対策が可能な平面アンテナ装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
即ち、本発明では、複数のアンテナ素子を有する平面アンテナを、平面アンテナの開口面に直交する方向が俯角方向となるように支持部材に取り付けることを特徴とする。
本発明のように、平面アンテナを機械的に傾斜させても、庇を付けた場合と等価である。
しかしながら、本発明では、従来のように、平面アンテナを鉛直方向に設置した場合に比して、平面アンテナの最大放射方向が下向きとなる。
そこで、本発明では、平面アンテナを傾斜させた分の最大放射方向の補正は電気的なチルトで補う。
即ち、本発明によれば、複数のアンテナ素子の中の上部アンテナ素子に給電する励振電力（または、励振電流）の位相よりも、複数のアンテナ素子の中の下部アンテナ素子に給電する励振電力の位相を進めることにより、放射最大方向を前記俯角方向よりも上方に戻すことで、平面アンテナの最大放射方向を要求される方向に一致させる。
【０００５】
また、本発明では、前記平面アンテナは、内部に凹部を有するケース部と、前記ケース部を覆うカバー部とを有し、前記複数のアンテナ素子は、前記ケース部と前記カバー部とで構成される空間内に配置される。
また、本発明の好ましい実施の形態では、前記カバー部の面積が、前記ケース部の開口部の面積よりも大きく、かつ、前記カバー部の周囲部分が、前記ケース部の開口部の外側まで延長される。
この場合に、前記カバー部の端部を、前記平面アンテナの開口面と反対側に折り曲げるようにしてもよい。
また、本発明の好ましい実施の形態では、前記ケース部の上辺部の奥行きが、前記ケース部の下辺部の奥行きも深くされ、かつ、前記ケース部の上辺部が、前記カバー部の外側まで延長されている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施の形態のアンテナ装置を示す模式図である。
同図に示すように、本発明の実施の形態のアンテナ装置では、複数のアンテナ素子を有する平面アンテナ１０が、平面アンテナ１０の開口面に直交する方向が俯角方向（図１に示すβ）となるように、支持部材１２に取り付けられる。
ここで、図１に示すβは、平面アンテナの開口面に直交する方向（図１に示す矢印Ｂの方向）と水平線との成す角である。
本実施の形態のように、平面アンテナ１０を機械的に傾斜させても、図９に示す庇１１を付けた場合と等価となる。
しかしながら、本実施の形態では、従来のように、平面アンテナを鉛直方向に設置した場合に比して、平面アンテナの最大放射方向が下向きとなる。
そこで、本実施の形態では、平面アンテナを傾斜させた分の最大放射方向の補正は電気的なチルトで補う。
即ち、本実施の形態では、複数のアンテナ素子の中の上部アンテナ素子に給電する励振電力（または、励振電流）の位相よりも、下部アンテナ素子に給電する励振電力の位相を進めることにより、放射最大方向を前記俯角方向よりも上方に戻すことで、平面アンテナの最大放射方向を要求される方向に一致させる。
【０００７】
図２は、本実施の形態のアンテナ装置の指向特性の一例を示すグラフである。
この図２は、アンテナ素子が、４×４素子からなる平面アンテナを、平面アンテナの開口面に直交する方向（図１に示す矢印Ｂの方向）と水平線との成す角（俯角；図１に示すβ）を１０°として、最大放射方向を水平線方向（図１に示す矢印Ａの方向）とした場合の垂直面内（図１に示すＸ−Ｚ面）の指向特性を示す図である。
図２と対比するために、例えば、図９に示すように、平面アンテナを鉛直方向に支持部材１２に取り付け、最大放射方向を水平線方向（図９に示す矢印Ａの方向）とした場合の垂直面内（図１に示すＸ−Ｚ面）の指向特性のグラフを図３に示す。
図２のグラフと、図３のグラフとを比較して分かるように、本実施の形態のアンテナ装置では、図３に示すグラフに比して、下方のサイドローブレベルが減少するため、本実施の形態のアンテナ装置では、積雪等によって変化する地表面の影響を緩和することが可能である。
【０００８】
図４は、本実施の形態の平面アンテナ１０の一例の概略構成を示す斜視図である。
図４に示す平面アンテナ１０は、凹部を有するケース部２１と、ケース部２１の内部に配置される複数のアンテナ素子と、当該ケース部２１の開口部を覆うように設けられるカバー部２２とで構成される。
ここで、図４に示す傾斜角の角度（θ）は、図１に示す俯角（β）に等しい。平面アンテナ１０の俯角を大きくすることで、開口面への雨、雪の付着をより防止することが可能であるが、各アンテナ素子を半波長間隔で並べ、アンテナ素子の励振電力の位相を９０°ずつ上側のアンテナ素子に向かうにつれて遅らせた場合の電気チルト角は３０°が限度であり、それ以上、偏角を増大させた場合には、利得の減少や、グレーティングローブの増大による指向性劣化を生じるため、傾斜角の角度（θ）は、３０°以内とすることが望ましい。
図５は、図４に示すケース部２１の内部に配置されるアンテナ素子の一例を示す図である。
同図において、１はアンテナ素子であり、各アンテナ素子１は、誘電体２上に形成された導電体により構成される。
ここで、各アンテナ素子は、例えば、半波長ダイポールアンテナ素子、あるいは、マイクロストリップアンテナ素子で構成される。
【０００９】
図６は、本実施の形態の平面アンテナ１０の他の例の概略構成を示す斜視図である。
図６に示す平面アンテナ１０は、カバー部２２の大きさを、ケース部２１の開口部よりも大きくし、カバー部２２がケース部２１の開口部から外側にはみ出るように、カバー部２２の周囲部分を、ケース部２１の開口部の外側まで延長させるようにしたものである。
平面アンテナ１０の開口面と反対側から吹き込む雨、雪を考えた場合、図６に示す平面アンテナ１０の方が、平面アンテナの開口面に当たる雨、雪の量を少なくすることが可能となる。
なお、平面アンテナ１０の開口面側から吹き込む雨、雪は、本実施の形態でも、従来例でも、平面アンテナ１０の開口面に当たることは同じであるが、従来例の場合、平面アンテナの開口面が等電位面となるため、反射電力が等位相で合成されるため不整合による損失が増大する。
【００１０】
しかしながら、本実施の形態では、平面アンテナ１０の開口面が非等電位面となるため、雨、雪が平面アンテナ１０の開口面に当たっても、不整合による損失を低減することが可能である。
図７は、本実施の形態の平面アンテナ１０の他の例の概略構成を示す側面図である。
図７に示す平面アンテナ１０も、カバー部２２の大きさを、ケース部２１の開口部よりも大きくし、カバー部２２がケース部２１の開口部から外側にはみ出るように、カバー部２２の周囲部分を、ケース部２１の開口部の外側まで延長させるようにしたものであるが、図７に示す平面アンテナ１０では、さらに、カバー部２２の端部を、平面アンテナ１０の開口面と反対側に折り曲げたものである。
平面アンテナ１０の開口面と反対側から吹き込む雨、雪を考えた場合、図７に示す平面アンテナ１０では、より平面アンテナの開口面に当たる雨、雪の量を少なくすることが可能となる。
【００１１】
図８は、本実施の形態の平面アンテナ１０の他の例の概略構成を示す斜視図である。
図８に示す平面アンテナ１０は、ケース部２１の上辺部２１ａの奥行きを、ケース部２１の下辺部２１ｂの奥行きよりも深くして、ケース部２１の上辺部２１ａを、カバー部２２の外側まで延長するようにしたものである。
図８に示す平面アンテナ１０では、上辺部２１ａが、図９に示す庇１１と同様の働きをするので、平面アンテナの開口面に当たる雨、雪の量を少なくすることが可能となる。
なお、前述の説明において、カバー部２２は、例えば、強化プラスチックなどの合成樹脂で構成され、また、ケース部２１は、例えば、金属、あるいは合成樹脂で構成される。
なお、ケース部２１の少なくとも底面を金属で構成する場合には、ケース部２１を反射体として機能させることが可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００１２】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、特別な構造物を付加させることなく従来のアンテナ形状のまま降雨、降雪対策が可能であり、受風加重や質量の増大を招くことがない。
従って、自然環境の厳しい地域であっても、施工上の制限が少なく、安価な無線アクスシステムを構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のアンテナ装置を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態のアンテナ装置の指向特性の一例を示すグラフである。
【図３】従来のアンテナ装置の指向特性の一例を示グラフである。
【図４】本発明の実施の形態のアンテナ装置のアンテナ素子の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態のアンテナ装置の平面アンテナの一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態のアンテナ装置の平面アンテナの他の例を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態のアンテナ装置の平面アンテナの他の例を示す側面図である。
【図８】本発明の実施の形態のアンテナ装置の平面アンテナの他の例を示す斜視図である。
【図９】従来のアンテナ装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１…アンテナ素子、２…誘電体基板、１０…平面アンテナ、１１…庇、１２…支持部材、２１…ケース部、２２…カバー部。
【図１】
2004289736.tif 000003
【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】
2004289736.tif 000009
【図８】
2004289736.tif 000010
【図９】
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