(57)【要約】【課題】放射ビームを上方向あるいは下方向に偏向させることができる偏向ビームアンテナを提供する。【解決手段】ほぼ半円状の上部平行板２と下部平行板３とを所定の間隔を保って対向配置すると共に、その基準端部を短絡壁４により短絡して上部平行板２と下部平行板３との間にラジアル導波路５を構成する。また、上部平行板２には、外周面に沿ってチョーク６を形成する。そして、下部平行板３には、短絡壁４側の中心位置に給電ピンを設ける。上記のように上部平行板２の外周面にチョーク６を形成することにより、ラジアル導波路５から放射される電波を下方向に偏向することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ半円状の上部平行板及び下部平行板を所定の間隔を保って対向配置して構成するラジアル導波路と、前記上部平行板及び下部平行板の基準端部を短絡する短絡壁と、前記下部平行板の前記短絡壁側中心部近傍に設けられる給電ピンと、前記上部平行板または下部平行板の外周面に形成されるチョークとを具備し、前記ラジアル導波路からの放射ビームを前記チョークにより反対の方向に偏向させることを特徴とする偏向ビームアンテナ。
【請求項２】
前記上部平行板及び下部平行板の円周角度を約６０°ないし２８０°の範囲で放射ビームの偏向角度に合わせて設定することを特徴とする請求項１に記載の偏向ビームアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数ＧＨｚ〜数十ＧＨｚ帯で使用される広角ビームを有する偏向ビームアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、数ＧＨｚ〜数十ＧＨｚ帯の電波をビーム状に放射するアンテナとしてホーンアンテナが一般に知られているが、このホーンアンテナは水平面の放射角度が狭いので、最近、広角ビーム特性を有する半円ラジアルアンテナが考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記半円ラジアルアンテナは、半円状の上部平行板と下部平行板とを所定の間隔の間隔を保って対向配置すると共に、その基部（直線端部）を短絡壁により短絡して上部平行板と下部平行板との間に半円ラジアル導波路を構成し、上記半円ラジアル導波路に外部から給電するようにしたもので、半値幅１２０°程度の広角ビーム特性とすることができる。
【特許文献１】特開２０００−３３２５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように半円ラジアルアンテナは、広角ビーム特性が得られるものであるが、放射ビームの方向は、正面方向に固定され、上下方向への放射角度を変えることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、放射ビームを上方向あるいは下方向に偏向させることができる偏向ビームアンテナ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】
【０００６】
本発明に係る偏向ビームアンテナは、ほぼ半円状の上部平行板及び下部平行板を所定の間隔を保って対向配置して構成するラジアル導波路と、前記上部平行板及び下部平行板の基準端部を短絡する短絡壁と、前記下部平行板の前記短絡壁側中心部近傍に設けられる給電ピンと、前記上部平行板または下部平行板の外周面に形成されるチョークとを具備し、前記ラジアル導波路からの放射ビームを前記チョークにより反対の方向に偏向させることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る偏向ビームアンテナは、前記上部平行板及び下部平行板の円周角度を約６０°ないし２８０°の範囲で放射ビームの偏向角度に合わせて設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ほぼ半円状の上部平行板及び下部平行板により形成したラジアル導波路を備え、前記ラジアル導波路からビーム状の電波を放射するアンテナにおいて、上部平行板及び下部平行板の何れか一方の外周面にチョークを形成することにより、前記ラジアル導波路からの放射ビームをチョークと反対の方向へ偏向することができる。
【０００９】
また、本発明は、上部平行板及び下部平行板の円周角度αを変えることにより、放射ビームの偏向角度を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
（第１実施形態）
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る偏向ビームアンテナ１の基本構成図を示したもので、図１は外観斜視図、図２は同断面図である。
【００１１】
図１、図２に示すように偏向ビームアンテナ１は、金属板によりほぼ半円状に形成した上部平行板２と下部平行板３とを所定の間隔Ｓを保って対向配置すると共に、その基準端部を短絡壁４により短絡し、上部平行板２と下部平行板３との間にラジアル導波路５を構成している。すなわち、ラジアル導波路５は、基準端部が短絡壁４により短絡され、円周部が開口した状態に形成される。上部平行板２と下部平行板３との間隔Ｓは、約０．２６λ（λ：波長）に設定される。
【００１２】
また、上部平行板２及び下部平行板３は、半径をＲＰＬ、厚さをＢ、円周部を形成する角度すなわち円周角度をαとする。上記上部平行板２及び下部平行板３の半径ＲＰＬは例えば約２λ、厚さＢは約０．２９λ、円周角度αは約６０°〜２８０°の範囲で偏向角（チルト角）等に合わせて設定される。上記円周角度αが１８０°の場合、上部平行板２及び下部平行板３は半円状となる。
【００１３】
また、上部平行板２には、外周面（前端面）に沿って高さがＳch、深さがＤchのチョーク６を形成する。このチョーク６は、ラジアル導波路５から放射される電波を下方向に偏向させるためのもので、高さＳchは約０．１７λ、深さＤchは約０．２５λに設定される。
【００１４】
そして、下部平行板３には、図２及び図３に示すように短絡壁４から一定の間隔Ｄpro例えば０．２５λ（λ／４）離れた中心位置において、給電部を構成する給電ピン（プローブ）１１及び同軸コネクタ１２が設けられる。この同軸コネクタ１２は、下部平行板３の外部に設けられ、その中心導体が給電ピン１１としてラジアル導波路５内に突出して設けられる。上記給電ピン１１は、例えば長さＬproが約０．１７５λ、直径Ｗproが約０．０８３λに設定される。
【００１５】
上記第１実施形態で示したように上部平行板２の外周面にチョーク６を設けることにより、チョーク６の効果によってラジアル導波路５から上方向へ放射される電波が抑止される。一方、下部平行板３には、チョークが設けられていないので、ラジアル導波路５から下方向へ放射される電波は抑止されない。この結果、ラジアル導波路５から放射される電波は、下方向に偏向されることになる。
【００１６】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、上記偏向ビームアンテナ１の垂直面放射特性を示したものである。この場合、偏向ビームアンテナ１の周波数を１２．５ＧＨｚ（波長λ＝２４．０ｍｍ）とし、各部の寸法を次のように設定し、上部平行板２及び下部平行板３における円周角度αを２６０°、１８０°、８０°に変えてビーム特性を解析した。また、比較のためにチョーク６を付加しない場合を併記している。
【００１７】
ＲＰＬ ＝２．０８λ
Ｓ   ＝０．２６２５λ
Ｂ   ＝０．２９１λ
Ｓch ＝０．１７５λ
Ｄch ＝０．２５λ
Ｌpro＝０．１７５λ
Ｄpro＝０．２５λ
Ｗpro＝０．０８３λ
α  ＝可変
また、図１及び図２に示すように、上部平行板２及び下部平行板３の短絡壁４側の中心部（原点）における垂直方向の軸をｚ軸、上記原点から正面方向に向かう水平軸をｙ軸、上記ｚ軸及びｙ軸と直交する水平方向の軸をｘ軸として図４の放射特性を示した。また、ｘ軸からｙ軸方向に向かう角度をφとし、ｚ軸からｙ軸方向に向かう角度をθとしている。
【００１８】
上記図４の放射特性から明らかなように、上部平行板２にチョーク６を設けることによって、アンテナ上方への放射は抑制され、ビームは下方向へ偏向することが分かる。なお、上部平行板２及び下部平行板３の円周角度αが１８０°の場合、すなわち半円状アンテナの場合は、９０°＜θ＜１８０°の範囲に亘り、ほぼ一様な放射強度となっている。上部平行板２及び下部平行板３における円周角度αが２６０°の場合には、９０°＜θ＜１９０°の範囲に亘ってほぼ一様な放射強度となっている。そして、上部平行板２及び下部平行板３における円周角度αが８０°の場合には、１１０°〜１５０°の角度（θ）方向にビームが偏向されている。
【００１９】
図５は、上記偏向ビームアンテナ１において、周波数に対する放射の最大方向θmaxを示したもので、上記図４の場合と同様に、上部平行板２及び下部平行板３における円周角度αをパラメータとし、２６０°、１８０°、８０°に変えている。なお、図中のａは円周角度αが２６０°、ｂは１８０°、ｃは８０°の場合の特性を示している。図５から明らかなように、周波数に対する放射の最大方向の変化は少ない。上部平行板２及び下部平行板３の円周角度αを１８０°とした半月形アンテナの場合、放射の最大方向θmaxの変化は、１７１°から１７６°である。
【００２０】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について説明する。  
図６は、本発明の第２実施形態に係る偏向ビームアンテナ１の構成を示す外観斜視図である。この第２実施形態に係る偏向ビームアンテナ１は、図６に示すように上部平行板２の上面に、外周縁に沿って馬蹄形状のチョーク形成板２１を所定の間隔を保って装着し、上部平行板２の前端側にチョーク６を形成する。この場合、チョーク６の深さＤch及び高さＳchは、上記第１実施形態と同様の値に設定される。  
上記のように上部平行板２の上面にチョーク形成板２１を装着してチョーク６を形成しても、上記第１実施形態と同様にラジアル導波路５からの放射ビームを下方向に偏向することができる。
【００２１】
（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態について説明する。  
図７は、本発明の第３実施形態に係る偏向ビームアンテナ１の構成を示す断面図である。この第３実施形態は、上部平行板２の前端部を上方向に延ばして延長部２２を構成し、この延長部２２の外周面に複数のチョーク６を構成したものである。延長部２２の幅Ｌａは、チョーク６の深さＤchより少し大きく形成する。上記延長部２２の高さは、形成するチョーク６の数に応じて設定する。チョーク６の数は、２ないし１０個程度が効果的である。また、チョーク６の周期Ｈは、約１λ程度である。
【００２２】
上記第３実施形態のように上部平行板２の前端部に延長部２２を構成し、この延長部２２の外周面に複数のチョーク６を構成することにより、大きなチョーク効果が得られ、ラジアル導波路５からの放射ビームを、より効果的に下方向に偏向することができる。
【００２３】
なお、上記各実施形態では、上部平行板２にチョーク６を形成してラジアル導波路５からの放射ビームを下方向に偏向する場合について示したが、下部平行板３側にチョーク６を形成することにより、ラジアル導波路５から放射される電波を上方向に偏向することができる。
【００２４】
また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る偏向ビームアンテナの構成を示す外観斜視図である。
【図２】同実施形態における断面図である。
【図３】同実施形態における給電部分を示す図である。
【図４】同実施形態における偏向ビームアンテナの放射特性を示す図である。
【図５】同実施形態における偏向ビームアンテナの周波数に対する放射の最大方向を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る偏向ビームアンテナの構成を示す外観斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る偏向ビームアンテナの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…偏向ビームアンテナ、２…上部平行板、３…下部平行板、４…短絡壁、５…ラジアル導波路、６…チョーク、１１…給電ピン、１２…同軸コネクタ、２１…チョーク形成板、２２…上部平行板の延長部。
【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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