(57)【要約】【課題】従来の円環パッチアンテナを用いたアンテナアンテナ装置では、その放射特性の軸対称性は低く、開口能率の低下等の支障をきたすという問題があり、放射特性の軸対称性を改善し、アンテナの開口能率が向上したアンテナ装置を得る。【解決手段】アンテナ装置は、円錐形状を成す円環パッチ１、接地導体２、同軸ケーブル３、同軸ケーブル芯線４、給電点５、接続導体６を備えて構成される。同軸ケーブル３からアンテナ装置に入力された高周波信号は、同軸ケーブル芯線４を介して、給電点５に給電され、円錐形状を成す円環パッチ１から電波が放射される。接続導体６は円環パッチ１の内周端部と接地導体２とを接続する。【選択図】        図１
2005020598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環パッチの内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、
前記円環パッチが円錐形状を成すことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
複数の円環パッチの内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、
前記複数の円環パッチが円錐形状を成し、当該円環パッチが夫々異なる励振モードで同一の動作周波数を有し、接地導体上で同一軸上に重ねられたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
複数の円環パッチの内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、
前記複数の円環パッチが円錐形状を成し、当該円環パッチが夫々同一の励振モードで異なる動作周波数を有し、接地導体上で同一軸上に重ねられたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
複数の円環パッチ群の内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、
前記円環パッチ群の夫々は、同一の動作周波数で励振モードの異なる複数の円錐形状の円環パッチからなり、且つ、前記円環パッチ群は夫々異なる動作周波数を有し、さらに全ての前記円錐状円環パッチは接地導体上で同一軸上に重ねられたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
円環パッチが軸対称曲面形状を有することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置を、反射鏡アンテナの一次放射器として用いることを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通信などに用いられるアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の円環パッチアンテナを用いたアンテナ装置として、同軸ケーブルからアンテナ装置に入力された高周波信号を、同軸ケーブル芯線を介して給電点に給電し、夫々の円環パッチから、各々の円環パッチの共振周波数、共振モードにより電波が放射されるものが示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特願２００２−７０４３２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の円環パッチアンテナを用いたアンテナアンテナ装置では、その放射特性の軸対称性は低く、開口能率の低下等の支障をきたすという課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、放射特性の軸対称性を改善し、アンテナの開口能率が向上したアンテナ装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るアンテナ装置は、円環パッチの内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、その円環パッチが円錐形状を成すものである。
【０００７】
この発明に係るアンテナ装置は、複数の円環パッチの内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、前記複数の円環パッチが円錐形状を成し、当該円環パッチが夫々異なる励振モードで同一の動作周波数を有し、接地導体上で同一軸上に重ねられたものである。
【０００８】
この発明に係るアンテナ装置は、複数の円環パッチの内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、前記複数の円環パッチが円錐形状を成し、当該円環パッチが夫々同一の励振モードで異なる動作周波数を有し、接地導体上で同一軸上に重ねられたものである。
【０００９】
この発明に係るアンテナ装置は、複数の円環パッチ群の内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、  前記円環パッチ群の夫々は、同一の動作周波数で励振モードの異なる複数の円錐形状の円環パッチからなり、且つ、前記円環パッチ群は夫々異なる動作周波数を有し、さらに全ての前記円錐状円環パッチは接地導体上で同一軸上に重ねられたものである。
【００１０】
この発明に係るアンテナ装置は、請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置を、反射鏡アンテナの一次放射器として用いたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置について、図１〜図４を参照して説明する。なお、図１はこの実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図であり、図２はこのアンテナ装置の動作原理を説明するための斜視図である。図３はこのアンテナ装置の放射特性を示す図であり、同図（ａ）は円錐形状をなす円環パッチアンテナの放射特性を示す特性図であって、横軸が正面方向からのオフセット角度、縦軸が放射する信号レベルであり、同図（ｂ）は円錐形状をなす円環パッチアンテナのビーム幅の一致度を示す特性図であって、横軸が円環パッチの傾き角θ、縦軸がビーム幅の一致度を示す。また、図４は実施の形態１に係るアンテナ装置の他の構成例であり、同図（ａ）〜同図（ｄ）に示すものがある。
【００１２】
この実施の形態１に係るアンテナ装置は図１に示すように、円錐形状を成す円環パッチ１、接地導体２、同軸ケーブル３、同軸ケーブル芯線４、給電点５、接続導体６を備えて構成される。同軸ケーブル３からアンテナ装置に入力された高周波信号は、同軸ケーブル芯線４を介して、給電点５に給電され、円錐形状を成す円環パッチ１から電波が放射される。接続導体６は円環パッチ１の内周端部と接地導体２とを接続する。
【００１３】
実施の形態１に係るアンテナ装置では、図２に示すように、共振器部１６の長さＬを変化せずに円環パッチ１の傾き角θを変化させた場合において、共振周波数を変えることなく、放射部１７間の距離２ｂを調整することができる。その結果、ＴＭ１１モードの電波は、例えば図３（ａ）に示す円錐形状をなす円環パッチアンテナのＥ面放射特性１８と円錐形状をなす円環パッチアンテナのＨ面放射特性１９を形成する。
【００１４】
また、円錐形状をなす円環パッチアンテナのＥ面放射特性１８と円錐形状をなす円環パッチアンテナのＨ面放射特性１９のビーム幅は、円環パッチの傾き角θに対して、図３（ｂ）に示すビーム幅の一致度の特性を示し、円環パッチの傾き角θ０において、Ｅ面放射特性１８とＨ面放射特性１９のビーム幅が一致する。つまり円錐形状を成した円環パッチ１をアンテナ装置として用いることによって、設計パラメータの自由度を新たに追加することができ、従来、円環パッチアンテナを用いたアンテナ装置で限定されていた放射特性のアンテナ設計が可能となり、必要な放射特性を実現できる。
【００１５】
なお、アンテナの可逆性により、この実施の形態１に係るアンテナ装置は送受信が可能である。また、対称給電と非対称給電は用途に応じて任意に選べるものである。
【００１６】
また、ここで、図２において
ｂ−ａ＝Ｌｃｏｓθ
θ：円環パッチ１の傾き角
２ａ：接続導体６の外径
２ｂ：放射部１７間の距離
を表す。
【００１７】
また、ビーム幅の一致度の定義は
ビーム幅の一致度：｜θＥ−θＨ｜／ＭＡＸ（θＥ，θＨ）
θＥ：Ｅ面パターンのビーム幅
θＨ：Ｈ面パターンのビーム幅
ＭＡＸ（ａ，ｂ）：ａとｂを比較して大きい値を返す関数
で示される。
【００１８】
図４（ａ）はこの実施の形態１に係るアンテナ装置の対称給電の例を示す断面図である。
【００１９】
また、図４（ｂ）はこの実施の形態１に係るアンテナ装置の他の例を示す断面図である。この実施の形態１に係るアンテナ装置では、図４（ｂ）に示すように、接続導体６を、円錐形状を成す円環パッチ１と接地導体２に対して垂直に設置しても良い。
【００２０】
図４（ｃ）はこの実施の形態１に係るアンテナ装置の他の例を示す断面図である。この実施の形態１に係るアンテナ装置では、図４（ｃ）に示すように、同軸ケーブル３と同軸ケーブル芯線４を、円錐形状を成す円環パッチ１と接地導体２に対して垂直に設置しても良い。
【００２１】
図４（ｄ）はこの実施の形態１に係るアンテナ装置の他の例を示す断面図である。この実施の形態１に係るアンテナ装置では、図４（ｄ）に示すように、同軸ケーブル３と同軸ケーブル芯線４を、円錐形状を成す円環パッチ１と接地導体２に対して垂直に設置し、更に同軸ケーブル３と同軸ケーブル芯線４を、円錐形状を成す円環パッチ１と接地導体２に対して垂直に設置しても良い。
【００２２】
以上のように、この実施の形態１によれば、円環パッチの内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、その円環パッチを円錐形状としたので、設計パラメータの自由度を新たに追加することができ、円環パッチアンテナを用いたアンテナ装置で限定されていた放射特性のアンテナ設計が可能となり、必要な放射特性を実現できる効果がある。
【００２３】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置について、図５を参照して説明する。なお、図５はこの実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す断面図である。図５において図１と同一の符号を付した構成要素は実施の形態１で説明したものと同様であり、それらの説明は省略する。
【００２４】
実施の形態２に係るアンテナ装置は図５に示すように、上述した実施の形態１のアンテナ装置における接地導体２が平面構造を成すものである。接地導体２を平面構造とすることで、接地導体２を容易に製作することができ、製造コストを低下させることができる。
【００２５】
なお、アンテナの可逆性のため、この実施の形態２に係るアンテナ装置は送受信が可能である。また、対称給電と非対称給電は用途に応じて任意に選べるものである。
【００２６】
以上のように、この実施の形態２によれば、円環パッチの内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、上述したように円錐形状を成した円環パッチを用いているので、設計パラメータの自由度を新たに追加することができ、円環パッチアンテナを用いたアンテナ装置で限定されていた放射特性のアンテナ設計が可能となり、必要な放射特性を実現できる。
【００２７】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置について、図６および図７を参照して説明する。なお、図６はこの実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す断面図であり、図７はこの実施の形態３に係るアンテナ装置の他の構成を示す断面図である。図６および図７において図１と同一の符号を付した構成要素は実施の形態１で説明したものと同様であり、それらの説明は省略する。
【００２８】
図６において、この実施の形態３に係るアンテナ装置は、上述した実施の形態１および実施の形態２に係るアンテナ装置における円錐形状を成した円環パッチ１と接地導体２が、接地導体２に対しパッチ側に円錐の底面を有する構造を採るものである。
【００２９】
この実施の形態３に係るアンテナ装置では、円錐形状を成す円環パッチ１と接地導体２が接地導体２に対しパッチ側に円錐の底面を有する構造を備えるので、円錐形状を成した円環パッチ１に給電する際の同軸ケーブル３の設置スペースをより大きく確保できるため、容易に同軸ケーブル３の設置が可能となる。
【００３０】
この実施の形態３に係るアンテナ装置では、円錐形状を成した円環パッチ１を用いているので、設計パラメータの自由度を新たに追加することができ、円環パッチアンテナを用いたアンテナ装置で限定されていた放射特性のアンテナ設計が可能となり、必要な放射特性を実現できる。
なお、アンテナの可逆性のため、この実施の形態３に係るアンテナ装置は送受信が可能である。また、対称給電と非対称給電は用途に応じて任意に選べるものである。
【００３１】
図７に示す実施の形態３に係るアンテナ装置は、接地導体２を平面構造にしたものであり、図６に示すアンテナ装置と同様の動作を行い、同様の効果が得られる。
【００３２】
以上のように、この実施の形態３によれば、円環パッチの内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、円錐形状を成す円環パッチと接地導体が接地導体に対しパッチ側に円錐の底面を有する構造としたので、円錐形状を成した円環パッチに給電する際の同軸ケーブルの設置スペースをより大きく確保できるため、容易に同軸ケーブルの設置が可能となる効果がある。
【００３３】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置について、図８を参照して説明する。なお、図８はこの実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す断面図である。図８において図１と同一の符号を付した構成要素は実施の形態１で説明したものと同様であり、それらの説明は省略する。
【００３４】
この実施の形態４に係るアンテナ装置は、実施の形態１から実施の形態３のアンテナ装置における接続導体６に、軸対称曲面形状を有する円環パッチ７を接続した構造を採るものである。
【００３５】
この実施の形態４に係るアンテナ装置では、軸対称曲面形状を有する円環パッチ７を用いているので、実施の形態１と同様の動作原理によって、設計パラメータの自由度を新たに追加することができ、円環パッチアンテナを用いたアンテナ装置で限定されていた放射特性のアンテナ設計が可能となり、必要な放射特性を実現できる。
【００３６】
なお、アンテナの可逆性のため、実施の形態４に係るアンテナ装置は送受信が可能である。また、対称給電と非対称給電は用途に応じて任意に選べるものである。
【００３７】
以上のように、この実施の形態４によれば、円環パッチの内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、軸対称曲面形状を成した円環パッチアンテナを用い、それぞれの軸対称曲面形状を成した円環パッチアンテナは同軸上に重なる構造を有するため、航空機等に搭載する際に機体の外形形状を一致させることができ、空力抵抗を最小限に抑えることができる。
【００３８】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置について、図９を参照して説明する。なお、図９はこの実施の形態５に係るアンテナ装置の構成を示す断面図である。実施の形態５に係るアンテナ装置は、共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ８と、共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ９を備える。図９において図１と同一の符号を付した、他の構成要素は実施の形態１で説明したものと同様であり、それらの説明は省略する。
【００３９】
図９において、同軸ケーブル３からアンテナ装置に入力された高周波信号は、同軸ケーブル芯線４を介して、給電点５に給電され、共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ８から共振周波数ｆ１のＴＭ１１モードの電波が放射され、共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ９からは共振周波数ｆ１のＴＭ２１モードの電波が放射される。
【００４０】
この実施の形態５に係るアンテナ装置では、ＴＭ１１モードとＴＭ２１モードの２つのモードの円錐形状を成した円環パッチアンテナを重ね合わせているので、多モード共用のアンテナ装置にも拘らず占有面積と占有体積が増加しない。
【００４１】
また、この実施の形態５に係るアンテナ装置では、円錐形状を成した円環パッチを用いているので、設計パラメータの自由度を新たに追加することができ、円環パッチアンテナを用いたアンテナ装置で限定されていた放射特性のアンテナ設計が可能となり、必要な放射特性を実現できる。
【００４２】
なお、この実施の形態５に係るアンテナ装置では、共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ８と共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ９は必ずしもそれぞれＴＭ１１モードとＴＭ２１モードである必要はなく、他のモードでも上述したものと同様に構成できる。更に異なるモードが励振される円錐形状を成す円環パッチの数は２個に制限されることはなく、複数の円錐形状を成す円環パッチを同一軸上に複数重ねることができる。従って円錐形状を成す円環パッチアンテナの数に応じてアンテナ装置の占有面積と占有体積が増加することがないアンテナ装置を得ることができる。
【００４３】
また、アンテナの可逆性のため、この実施の形態５に係るアンテナ装置は送受信が可能である。また、対称給電と非対称給電は用途に応じて任意に選べるものである。
【００４４】
以上のように、この実施の形態５によれば、複数の円環パッチの内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、複数の円環パッチを円錐形状とし、それらの円環パッチがそれぞれ異なる励振モードで同一の動作周波数を有し、接地導体上で同一軸上に重ねられているので、円環パッチアンテナの数に応じてアンテナ装置の占有面積と占有体積が増加することがなく、同一の動作周波数で異なる複数の励振モードの電波を放射する効果がある。
【００４５】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係るアンテナ装置について、図１０を参照して説明する。なお、図１０はこの実施の形態６に係るアンテナ装置の構成を示す断面図である。実施の形態６に係るアンテナ装置は、共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ８と、共振周波数ｆ２の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ１０を備える。図１０において図１と同一の符号を付した、他の構成要素は実施の形態１で説明したものと同様であり、それらの説明は省略する。
【００４６】
図１０において、同軸ケーブル３からアンテナ装置に入力された高周波信号は同軸ケーブル芯線４を介して、給電点５に給電され、共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ８から共振周波数ｆ１のＴＭ１１モードの電波が放射され、共振周波数ｆ２の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ１０からは共振周波数ｆ２のＴＭ１１モードの電波が放射される。
【００４７】
この実施の形態６に係るアンテナ装置では、共振周波数ｆ１のＴＭ１１モードと共振周波数ｆ２のＴＭ１１モードの２つの共振周波数の円錐形状を成した円環パッチアンテナを重ね合わせているので、多周波共用のアンテナ装置にも拘らず占有面積と占有体積が増加しない。
【００４８】
また、この実施の形態６に係るアンテナ装置では、円錐形状を成した円環パッチを用いているので、設計パラメータの自由度を新たに追加することができ、円環パッチアンテナを用いたアンテナ装置で限定されていた放射特性のアンテナ設計が可能となり、必要な放射特性を実現できる。
【００４９】
なお、この実施の形態６に係るアンテナ装置では、共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ８と共振周波数ｆ２の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ１０は、必ずしもそれぞれＴＭ１１モードである必要はなく、他のモードでも同様に構成できる。更に異なる共振周波数の円錐形状を成す円環パッチの数は２個に制限されることはなく、複数の円錐形状を成す円環パッチを同一軸上に複数重ねることができる。従って円錐形状を成す円環パッチアンテナを複数設けてもアンテナ装置の占有面積と占有体積が増加することがないアンテナ装置を得ることができる。
【００５０】
また、アンテナの可逆性のため、この実施の形態６に係るアンテナ装置は送受信が可能である。また、対称給電と非対称給電は用途に応じて任意に選べるものである。
【００５１】
以上のように、この実施の形態６によれば、複数の円環パッチの内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、複数の円環パッチを円錐形状とし、それらの円環パッチがそれぞれ異なる共振周波数で同一のモードを有し、接地導体上で同一軸上に重ねられているので、円環パッチアンテナの数に応じてアンテナ装置の占有面積と占有体積が増加することがなく、同一のモードで異なる周波数の電波を放射する効果がある。
【００５２】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係るアンテナ装置について、図１１および図１２を参照して説明する。なお、図１１はこの実施の形態７に係るアンテナ装置の構成を示す断面図であり、図１２はこの実施の形態７に係るアンテナ装置の他の構成を示す断面図である。この実施の形態７に係るアンテナ装置は共振周波数ｆ２の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ１１を備える。図１１において、図７および図８と同一の符号を付した、他の構成要素は実施の形態５および実施の形態６で説明したものと同様であり、それらの説明は省略する。
【００５３】
図１１において、同軸ケーブル３からアンテナ装置に入力された高周波信号は同軸ケーブル芯線４を介して、給電点５に給電され、共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ８から共振周波数ｆ１のＴＭ１１モードの電波が放射され、共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ９から共振周波数ｆ１のＴＭ２１モードの電波が放射され、共振周波数ｆ２の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ１０からは共振周波数ｆ２のＴＭ１１モードの電波が放射され、共振周波数ｆ２の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ１１からは共振周波数ｆ２のＴＭ２１モードの電波が放射される。
【００５４】
この実施の形態７に係るアンテナ装置では、共振周波数ｆ１のＴＭ１１モードと共振周波数ｆ１のＴＭ２１モードと共振周波数ｆ２のＴＭ１１モードと共振周波数ｆ２のＴＭ２１モードの４つの円錐形状を成す円環アンテナを備えているが、それらを重ね合わせているので、多周波かつ多モード共用のアンテナ装置にも拘らず占有面積と占有体積が増加しない。
【００５５】
また、この実施の形態７に係るアンテナ装置では、円錐形状を成した円環パッチを用いているので、設計パラメータの自由度を新たに追加することができ、円環パッチアンテナを用いたアンテナ装置で限定されていた放射特性のアンテナ設計が可能となり、必要な放射特性を実現できる。
【００５６】
なお、この実施の形態７に係るアンテナ装置では、共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ８と共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ９と共振周波数ｆ２の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ１０と共振周波数ｆ２の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ１１は必ずしもこのモードである必要はなく、また周波数もｆ１、ｆ２である必要はなくいずれのモードや周波数の円環パッチでも構成できる。更に円錐形状を成す円環パッチの数は４個に制限されるものではなく、複数の円錐形状を成す円環パッチを同一軸上に複数重ねることができる。
【００５７】
つぎに、実施の形態７に係るアンテナ装置の他の例について説明する。図１２に示すようにこのアンテナ装置は外導体１２を備える。図１２において図１１と同一の符号を付した構成要素は、図１１に示したものと同様であり、それらの説明は省略する。
【００５８】
この実施の形態７に係るアンテナ装置では、図１２に示すように接地導体２から共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ８へ給電する同軸ケーブルを、外導体１２によって被覆しても良い。このアンテナ装置では、同軸ケーブル芯線４が、共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ９と共振周波数ｆ２の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ１０と共振周波数ｆ２の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ１１の共振条件を乱さずに、それぞれのパッチからの電波の放射を可能とする。
【００５９】
なお、アンテナ装置の構成に対応して、外導体で被覆される同軸ケーブルは、必ずしも接地導体２と共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ８に接続されるものではない。
また、アンテナの可逆性のため、この実施の形態７に係るアンテナ装置は送受信が可能である。また、対称給電と非対称給電は用途に応じて任意に選べるものである。
【００６０】
以上のように、この実施の形態７によれば、複数の円環パッチ群の内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、円環パッチ群の各々が同一の動作周波数で励振モードの異なる複数の円環パッチを円錐形状とし、複数の円環パッチ群がそれぞれ異なる動作周波数を有し、全ての円錐状円環パッチが接地導体上で同一軸上に重ねられているので、円環パッチアンテナの数に応じてアンテナ装置の占有面積と占有体積が増加することがなく、異なる複数の励振モードで異なる複数の動作周波数の電波を放射する効果がある。
【００６１】
実施の形態８．
この発明の実施の形態８に係るアンテナ装置について、図１３を参照して説明する。なお、図１３はこの実施の形態８に係るアンテナ装置の構成を示す断面図である。この実施の形態８に係るアンテナ装置は、実施の形態７に示すアンテナ装置における円錐形状を成す円環パッチの内周端部を、各動作周波数の円環パッチ対毎に異なる内径の構造を有する接続導体６により接地導体２に接続した構造をもつものである。図１３において、図１１と同一の符号を付した、他の構成要素は実施の形態７で説明したものと同様であり、それらの説明は省略する。
【００６２】
この実施の形態８に係るアンテナ装置では、同軸ケーブル３が、共振周波数ｆ２の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ１０と共振周波数ｆ２の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ１１を横切らずに、共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ８と共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ９へ給電を可能とする。そのため共振周波数ｆ２の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ１０と共振周波数ｆ２の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ１１の共振条件を乱さずに、それぞれのパッチからの電波の放射を可能とする。
【００６３】
この実施の形態８に係るアンテナ装置では、円錐形状を成した円環パッチを用いているので、設計パラメータの自由度を新たに追加することができ、円環パッチアンテナを用いたアンテナ装置で限定されていた放射特性のアンテナ設計が可能となり、必要な放射特性を実現できる。
【００６４】
また、この実施の形態８に係るアンテナ装置では、実施の形態７に係るアンテナ装置と同様に、異なる周波数で励振される円錐形状を成す円環パッチ、または異なるモードで励振される円錐形状を成す円環パッチを複数共用する場合でも、円錐形状を成す円環パッチを同一軸上に重ねることができる。従って円錐形状を成す円環パッチアンテナの数が増加した場合でも、アンテナ装置の占有面積と占有体積が増加することがないアンテナ装置を得ることができる。
【００６５】
なお円錐形状を成す各円環パッチ毎に異なる内径の構造を有する接続導体を用いても良い。
また、アンテナの可逆性のため、この実施の形態８に係るアンテナ装置は送受信が可能である。また、対称給電と非対称給電は用途に応じて任意に選べるものである。
【００６６】
以上のように、この実施の形態８によれば、複数の円環パッチ群の内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、各動作周波数の円環パッチ対毎に異なる内径の構造を有する接続導体により接地導体に接続したので、同軸ケーブルが、円環パッチの共振条件を乱さずに、それぞれのパッチからの電波の放射を可能とする効果がある。
【００６７】
実施の形態９．
この発明の実施の形態９に係るアンテナ装置について、図１４を参照して説明する。図１４はこの実施の形態９に係るアンテナ装置の構成を示す断面図であり、実施の形態５のアンテナ装置において円錐形状を成す円環パッチ１の内周端部を、各動作周波数の円環パッチ対毎に異なる内径の構造を有する接続導体６により接地導体２に接続した構造を有することにおいて異なるものである。なお、図１４において図９と同一の符号を付した他の構成要素は、実施の形態５で説明したものと同様であり、それらの説明は省略する。
【００６８】
この実施の形態９に係るアンテナ装置では、同軸ケーブル３が、共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ９を横切らずに、共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ８へ給電を可能とする。そのため共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ９の共振条件を乱さずに、それぞれのパッチからの電波の放射を可能とする。
【００６９】
この実施の形態９に係るアンテナ装置では、円錐形状を成した円環パッチを用いているので、設計パラメータの自由度を新たに追加することができ、円環パッチアンテナを用いたアンテナ装置で限定されていた放射特性のアンテナ設計が可能となり、必要な放射特性を実現できる。
【００７０】
なお、アンテナの可逆性のため、この実施の形態９に係るアンテナ装置は送受信が可能である。また、対称給電と非対称給電は用途に応じて任意に選べるものである。
【００７１】
以上のように、この実施の形態９によれば、複数の円環パッチ群の内周端部と接地導体とを接続導体により接続したアンテナ装置において、円錐形状の接続導体を用いたので、同軸ケーブルが、円環パッチの共振条件を乱さずに、それぞれのパッチからの電波の放射を可能とする効果がある。
【００７２】
実施の形態１０．
この発明の実施の形態１０に係るアンテナ装置について、図１５を参照して説明する。なお、図１５はこの実施の形態１０に係るアンテナ装置の構成を示す断面図である。この実施の形態１０は実施の形態１から実施の形態９に示したアンテナ装置を、反射鏡アンテナの一次放射器として用いるものであり、反射鏡１３、一次放射器１４、支持柱１５を備えて構成される。
【００７３】
上述した実施の形態１から実施の形態９に示したアンテナ装置を、支持柱１５で支えられた一次放射器１４として用いる。一次放射器１４から放射された電波が反射鏡１３に向かって放射され、反射鏡１３で反射されて所望の放射特性を形成する。
なお、アンテナの可逆性のため、この実施の形態１０に係るアンテナ装置は送受信が可能なものである。
【００７４】
以上のように、この実施の形態１０によれば、実施の形態１から実施の形態９に示したアンテナ装置を反射鏡アンテナの一次放射器として用いるように構成したので、アンテナ利得を向上することができる効果がある。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、設計パラメータの自由度を新たに追加することができ、円環パッチアンテナを用いたアンテナ装置で限定されていた放射特性のアンテナ設計が可能となり、必要な放射特性を実現できる効果がある。
【００７６】
この発明によれば、アンテナ装置を反射鏡アンテナの一次放射器として用いるようにしてアンテナ装置を構成したので、アンテナ利得を向上することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の動作原理を説明するための斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の放射特性を示す特性図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の他の例を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の他の例を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置を示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態６に係るアンテナ装置を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態７に係るアンテナ装置を示す断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態７に係るアンテナ装置の他の例を示す断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態８に係るアンテナ装置を示す断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態９に係るアンテナ装置を示す断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態１０に係るアンテナ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１  円錐形状を成す円環パッチ、２  接地導体、３  同軸ケーブル、４  同軸ケーブル芯線、５  給電点、６  接続導体、７  軸対称曲面形状を有する円環パッチ、８  共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ、９  共振周波数ｆ１の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ、１０  共振周波数ｆ２の円錐形状を成すＴＭ１１モード円環パッチ、１１  共振周波数ｆ２の円錐形状を成すＴＭ２１モード円環パッチ、１２  外導体、１３  反射鏡、１４  一次放射器、１５  支持柱、１６  共振器部、１７  放射部、１８  円錐形状をなす円環パッチアンテナのＥ面放射特性、１９  円錐形状をなす円環パッチアンテナのＨ面放射特性。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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