(57)【要約】【課題】高い利得を有し水平面内指向性を無指向性にするハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナを提供する。【解決手段】垂直に立設される反射導体円柱２に関して９０°の角度間隔を有して配列されるアンテナ素子Ｎ、Ｓ、Ｅ、Ｗより成る合成アンテナ１１、１２を複数段一定間離隔して縦列配置するハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナにおいて、同位相給電されるアンテナ素子について９０°をアレー段数で除算して得られた角度より大なる角度をずらしてアンテナ素子を配置するハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナ。【選択図】　図１
2004120386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直に立設される反射導体円柱に関して９０°の角度間隔を有して配列されるアンテナ素子より成るアンテナアレーを複数段一定間離隔して縦列配置するハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナにおいて、
同位相給電されるアンテナ素子について９０°を合成アンテナ段数で除算して得られた角度より大なる角度をずらしてアンテナ素子を配置することを特徴とするハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載されるハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナにおいて、
合成アンテナ段数は２或いは３としたことを特徴とするハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナ。
【請求項３】
請求項１および請求項２の内の何れかに記載されるハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナにおいて、
ターンスタイル給電接続することを特徴とするハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナに関し、特に、高い利得を有し水平面内指向性を無指向性とするハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナの従来例を図７を参照して説明する。図７は合成アレーアンテナの従来例の断面を示す図である。
図７において、Ｎ１　はアンテナ素子を示す。２はアンテナ素子Ｎ１　に対応する反射板である。反射板２の両側部には対照的に遮蔽板２１が付設されている。アンテナ素子とこれに対応する反射板の同様な対は、アンテナ素子Ｎ１　と反射板２の対の他に３対形成される。即ち、アンテナ素子Ｗ１　と反射板２の対、アンテナ素子Ｓ１　と反射板２の対、アンテナ素子Ｅ１　と反射板２の対が形成される。これら４対のアンテナ素子とこれに対応する反射板の対は、垂直軸に関して９０°の角度間隔で配列固定され、第１段の合成アンテナを構成している。２組目の第２段の合成アンテナは第１段の合成アンテナの下方に構成される（例えば、非特許文献１　参照）。
以上の通り、アレーアンテナの段数が２段である場合に、第２段の合成アンテナは、第１段の合成アンテナに対して、同位相で給電されるアンテナ素子毎に垂直軸に関して９０°をアレー段数２で割った４５°回転した配置角度で配置される。
【０００３】
【非特許文献１】
日本電信電話公社武蔵野電気通信研究所「研究実用化報告（月刊）第２６巻第７号」、千代田印刷株式会社、１９７７年７月２２日発行、第２０１１頁〜２０３５頁
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
合成アンテナを複数段用いてアレーアンテナを構成する場合、上述した通り、単純に９０°をアレー段数で割った数値で配置することによっては、水平面内指向性の偏差である真円度は必ずしも良好とはならない。
この発明は、同位相給電されるアンテナ素子について９０°をアレー段数で除算して得られたより大なる角度をずらしてアンテナ素子を配置することにより、高い利得を有し水平面内指向性を無指向性を示すハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナを提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１：垂直に立設される反射導体円柱２に関して９０°の角度間隔を有して配列されるアンテナ素子Ｎ、Ｓ、Ｅ、Ｗより成る合成アンテナ１１、１２を複数段一定間離隔して縦列配置するハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナにおいて、同位相給電されるアンテナ素子について９０°をアレー段数で除算して得られた角度より大なる角度をずらしてアンテナ素子を配置するハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナを構成した。
そして、請求項２：請求項１に記載されるハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナにおいて、アレー段数は２或いは３としたハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナを構成した。
また、請求項３：請求項１および請求項２の内の何れかに記載されるハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナにおいて、ターンスタイル給電接続するハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナを構成した。
【０００６】
【発明の実施の形態】
ハイブリッド回路によりアンテナ素子に位相差をつけて給電する合成アレーアンテナにおいて、第１段の合成アンテナと第２段以降の合成アンテナの同位相アンテナ素子について、垂直に立設される反射導体円柱に関して相互にずらす角度である配置角度を、９０°をアレーアンテナの段数で割った角度より大なる角度に調整して配置する。例えば、アレーアンテナの段数が２段である場合、同位相アンテナ素子毎に第２段の合成アンテナのアンテナ素子は第１段の合成アンテナのアンテナ素子から４５°以上の角度差をつけて配置する。
【０００７】
【実施例】
この発明の実施例をアレーアンテナの段数が２段である図１の場合について説明する。図１（ａ）は実施例の斜視図であり、図１（ｂ）は実施例を上から視た図である。
図１の実施例は、第１段の合成アンテナ１１および第２段の合成アンテナ１２の２段の合成アンテナより成る。第１段の合成アンテナ１１および第２段の合成アンテナ１２は、それぞれ、アンテナ素子Ｎ、アンテナ素子Ｓ、アンテナ素子Ｅ、アンテナ素子Ｗの４素子より成る。第１段の合成アンテナ１１を構成するアンテナ素子には添字１を付与し、第２段の合成アンテナ１２を構成するアンテナ素子には添字２を付与している。２は垂直に立設される反射導体円柱を示す。第１段の合成アンテナ１１および第２段の合成アンテナ１２のそれぞれのアンテナ素子Ｎ、Ｓ、Ｅ、Ｗは、垂直に立設される反射導体円柱２に関して９０°の角度間隔を有して配列固定される。
【０００８】
各段の４本のアンテナ素子Ｎ、Ｓ、Ｅ、Ｗは、反射導体円柱２からλ／４離して配置される。一般に、この種のアンテナ素子は物体からλ／４以上離して配置しないとインピーダンス整合が困難になるとされている。そして、第１段の合成アンテナ１１のアンテナ素子と第２段の合成アンテナ１２のアンテナ素子とは、上下方向に適当な間隔を有して縦列配置する。実施例においては上下に相互間距離０．７λを有して縦列配置している。
４本のアンテナ素子Ｎ、Ｓ、Ｅ、Ｗは、ターンスタイル給電方式により、以下の位相差をつけて給電される。Ｎは０°、Ｓは１８０°、Ｅは９０°、Ｗは−９０°である。そして、同位相のアンテナ素子同士は配置角度θずらして配置される。この合成アレーアンテナは、９０°位相給電接続することにより結合回路損失がアンテナ利得によって補償されるので、実効放射電力の低下がないのが利点である。
【０００９】
図２は以上の合成アレーアンテナの具体例の配置角度θと水平面内指向性の偏差を示す図である。パラメータａは反射導体円柱２の半径であり、何れの半径に対しても、配置角度θが５０°の近傍で偏差が最も小さくなる真円度の良好な最適値が存在することがわかる。
図３（ａ）は配置角度が４５°、反射導体円柱２の半径を０．４λとした場合の水平面内指向性を示す図であり、図３（ｂ）は配置角度が５０°、反射導体円柱２の半径を同様に０．４λとした場合の水平面内指向性を示す図である。図より、５０°の方が偏差の小さい、即ち、真円度の良好な無指向性に近い水平面内指向性を示すことがわかる。なお、図３において、１目盛りは５ｄＢである。
【００１０】
次いで、図４を参照してアレーアンテナの段数が３段である他の実施例を説明する。図４（ａ）は他の実施例の斜視図であり、図４（ｂ）は他の実施例を上から視た図である。
図４の実施例は第１段の合成アンテナ１１、第２段の合成アンテナ１２、中段の第３段の合成アンテナ１３の３段の合成アンテナより成る。図１の実施例と同様に、第１段、第２段および第３段の合成アンテナ１１、１２および１３は、それぞれ、アンテナ素子Ｎ、アンテナ素子Ｓ、アンテナ素子Ｅ、アンテナ素子Ｗの４素子より成り、第１段の合成アンテナ１１を構成するアンテナ素子には添字１を付与し、第２段の合成アンテナ１２を構成するアンテナ素子には添字２を付与し、第３段の合成アンテナ１３を構成するアンテナ素子には添字３を付与している。
【００１１】
反射導体円柱２とアンテナ素子Ｎ、Ｓ、Ｅ、Ｗとの間の間隔はλ／４であり、４本のアンテナ素子はターンスタイル給電接続され、給電位相は実施例１の場合と同じである。
３段の合成アンテナより成るこの実施例の場合、中段の第３段の合成アンテナ１３および下段の第２段の合成アンテナ１２の同位相のアンテナ素子は、それぞれの上の段の合成アンテナの同位相アンテナ素子に対して、９０°を段数３で除算した結果である３０°より大なる配置角度θ１　、θ２　で配置すると水平面内指向性の偏差は小さい、即ち、真円度の良好な無指向性に近い水平面内指向性を示す。
【００１２】
図５は配置角度θ１　をパラメータとして配置角度θ２　に対する水平面内指向性の偏差をｄＢで示した図である。即ち、上段の合成アンテナ１１に対する中段の合成アンテナ１３の配置角度θ１　を変化させ、中段の合成アンテナ１３に対する下段の合成アンテナ１２の配置角度θ２　を変化させたものである。反射導体円柱２の半径は０．４λである。
図５の結果を参照するに、θ１　＝３０°とした◇印の特性曲線の場合、θ２　＝３０°と比較してθ２　＝４０°の方が偏差は小さいことがわかる。ここで、θ１　＝３０°の場合の◇印の特性曲線と比較して、θ１　＝４０°とした×印の特性曲線の場合の方が偏差は下回り、偏差が小さいことがわかる。そして、θ１＝４０°とした×印の特性曲線の場合、θ２＝３０°と比較してθ２＝４０°の方が偏差が小さいことがわかる。
【００１３】
図６（ａ）は配置角度をθ１＝３０°、θ２＝３０°とした場合の水平面内指向性を示す図である。この場合の偏差を計算すると４．４８ｄＢが得られる。図６（ｂ）は配置角度をθ１＝３０°、θ２＝４０°とした場合の水平面内指向性を示す図である。この場合の偏差を計算すると２．４２ｄＢが得られる。図６（ｃ）は配置角度をθ１＝４０°、θ２＝４０°とした場合の水平面内指向性を示す図である。この場合の偏差を計算すると２．５１ｄＢが得られる。なお、図６において、１目盛りは５ｄＢである。
【００１４】
【発明の効果】
上述した通りであって、この発明は、同位相給電されるアンテナ素子について９０°をアレー段数で除算して得られたより大なる角度をずらしてアンテナ素子を配置することにより、高い利得を有し水平面内指向性を無指向性にするハイブリッド回路を用いた合成アレーアンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を説明する図。
【図２】配置角度を変化させたときの水平面内指向性の偏差を示す図。
【図３】水平面内指向性を示す図。
【図４】他の実施例を説明する図。
【図５】θ１をパラメータとし、配置角度θ２を変化させたときの水平面内指向性の偏差を示す図。
【図６】水平面内指向性を示す図。
【図７】従来例を説明する図。
【符号の説明】
２　反射導体円柱　　　　　　　　１１、１２　合成アンテナ
Ｎ、Ｓ、Ｅ、Ｗ　アンテナ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004120386.tif 000006
【図５】
2004120386.tif 000007
【図６】
2004120386.tif 000008
【図７】
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