(57)【要約】【課題】  ビーム幅を絞りつつ、サイドローブレベルを抑え、しかも小型化、簡素化を図ったアレイアンテナを提供する。【解決手段】  ｎ（ｎ≧２）個の反射板と、第１の方向に配置されるｎ個のアンテナ素子とを有し、前記各反射板は、前記各アンテナ素子毎に前記第１の方向に配置され、前記各アンテナ素子は、前記各反射板の主反射面上に配置される。また、ｎ（ｎ≧２）個の反射板と、ｍ（ｍ≧２）行、ｎ列に配置される（ｍ×ｎ）個のアンテナ素子とを有し、前記各反射板は、前記各列のアンテナ素子毎に第１の方向に配置され、前記各列のアンテナ素子は、前記各反射板の主反射面上に配置される。前記各反射板は、主反射面を構成する底面反射板と、側面反射板とを有し、一つの側面反射板を、互いに隣接する反射板で兼用する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ（ｎ≧２）個の反射板と、
第１の方向に配置されるｎ個のアンテナ素子とを有し、
前記各反射板は、前記各アンテナ素子毎に前記第１の方向に配置され、
前記各アンテナ素子は、前記各反射板の主反射面上に配置されることを特徴とするアレイアンテナ。
【請求項２】
ｎ（ｎ≧２）個の反射板と、
ｍ（ｍ≧２）行、ｎ列に配置される（ｍ×ｎ）個のアンテナ素子とを有し、
前記各反射板は、前記各列のアンテナ素子毎に第１の方向に配置され、
前記各列のアンテナ素子は、前記各反射板の主反射面上に配置されることを特徴とするアレイアンテナ。
【請求項３】
前記各反射板は、主反射面を構成する底面反射板と、側面反射板とを有し、
一つの側面反射板を、互いに隣接する反射板で兼用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアレイアンテナ。
【請求項４】
前記各反射板は、主反射面を構成する底面反射板と、側面反射板とを有し、
互いに隣接する反射板における互いに対向する側面反射板の間に、給電線を配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイアンテナに係り、特に、水平面内ビーム幅が７０°以下のアレイアンテナに最適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
水平面内ビーム幅７０°以下（即ち、水平面内指向特性の半幅値が７０°以下のビーム幅）のアンテナを製作する場合、反射板上に２素子以上のアンテナ素子を水平方向にアレイ化し、その素子間隔を調整することによってビーム幅を絞る方法が一般的である。
図６は、従来のアレイアンテナの一例を示す図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は要部断面図である。なお、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＸ−Ｚ面で切断した断面構造を示す断面図である。
図６において、１は反射板であり、反射板１は、主反射面を構成する底面反射板１０と、側面反射板１１とを有する。
この反射板１の底面反射板１０上には、４個の垂直偏波用の半波長ダイポールアンテナ素子（以下、アンテナ素子という）（３１〜３４）が、（２行×２列）に配置されている。これらのアンテナ素子（３１〜３４）は、誘電体基板２上に形成される。
この図６は、水平面（図６のＸ−Ｚ面）内ビーム幅４０°のアレイアンテナを製作する場合を示しており、図６において、使用中心周波数の波長をλとすると、アンテナ素子（３１〜３４）の水平方向素子間隔（ｅｓ）、アンテナ素子（３１〜３４）の素子長（ｅｌ）、アンテナ素子（３１〜３４）と反射板１の底面反射板１０との間隔（ｅｈ）、反射板１の幅（Ｒｗ）、並びに側面反射板１１の高さ（Ｒｈ）は、下記（１）式で表される。
[数１]
ｅｓ＝約０．８λ、
ｅｌ＝０．５λ×誘電体基板２による短縮率、
ｅｈ＝約０．２５λ、
Ｒｗ＝約１．４λ、
Ｒｈ＝約０．２５λ      ・・・・・・・・・・・・・・・・・    （１）
【０００３】
図６に示す従来のアレイアンテナの水平面内指向特性の測定結果を図７に示す。
図７（ａ）は、水平方向にアレー化したアンテナ素子（３１，３３）の水平面内指向特性であり、図７（ｂ）は、水平方向にアレー化したアンテナ素子（３２，３４）の水平面内指向特性であり、図７（ｃ）は、アレー化した各アンテナ素子（３１〜３４）の水平面内指向特性を合成した全体の水平面内指向特性である。
図７（ａ）、（ｂ）から分かるように、右側の各アンテナ素子（３１，３３）、あるいは、左側の各アンテナ素子（３２，３４）を単体で見ると、それぞれ外側に向かってビームが曲がっていることがわかる。
これは、例えば、右側のアンテナ素子（３１，３３）を中心として反射板１を見た場合、左右の大きさが違うことに起因している。そして、水平面内ビーム幅を絞ろうとするほど、ｅｓ、Ｒｗが広がり、この現象が顕著に現れる。
この曲がったビームを合成すると、図７（ｃ）に示すように、水平面内ビーム幅自体は、４２°と絞れるが、サイドローブレベルが非常に高くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図７に示すように、図６に示す従来のアレイアンテナでは、左右の各アンテナ素子（３１〜３４）単体で見ると、それぞれ外側に向かってビームが曲がっており、あるいは、アンテナ素子が３素子以上の場合は、水平面指向特性が各素子で揃わないという欠点があった。
これらの場合でもビームを合成することにより、水平面内ビーム幅として、約４０°を得ることができるが、サイドローブレベルが非常に高くなり、このサイドローブレベルを抑えるとビーム幅が絞れなくなるという欠点があった。
このようになった場合には、（１）ｅｓを縮める、（２）ｅｈを縮める、（３）Ｒｗを広げる、（４）Ｒｈを高くする、（５）その他の調整方法などがあるが、それぞれについて以下のような欠点がある。
（１）ｅｓを縮める→サイドローブは下がるが、ビーム幅が広がる。
（２）ｅｈを縮める→ビーム幅が狭くなるが、インピーダンス整合が取りづらい。
（３）Ｒｗを広げる→ビーム幅が狭くなるが、アンテナが大型化する。
（４）Ｒｈを高くする→ビーム幅が狭くなるが、アンテナが大型化する。
（５）その他の調整方法→アンテナが複雑化する。
前述した調整方法は、あくまで一例であり、一概に前述したようになるとは限らないが、これらの調整をバランスよく行う必要があり、開発時間がかかる上に、高コスト化、大型化等につながってしまう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、ビーム幅を絞りつつ、サイドローブレベルを抑え、しかも小型化、簡素化を図ったアレイアンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
前述の課題を解決するために、本発明のアレイアンテナは、ｎ（ｎ≧２）個の反射板と、第１の方向に配置されるｎ個のアンテナ素子とを有し、前記各反射板は、前記各アンテナ素子毎に前記第１の方向に配置され、前記各アンテナ素子は、前記各反射板の主反射面上に配置されることを特徴とする。
また、本発明は、ｎ（ｎ≧２）個の反射板と、ｍ（ｍ≧２）行、ｎ列に配置される（ｍ×ｎ）個のアンテナ素子とを有し、前記各反射板は、前記各列のアンテナ素子毎に第１の方向に配置され、前記各列のアンテナ素子は、前記各反射板の主反射面上に配置されることを特徴とする。
また、本発明では、前記各反射板は、主反射面を構成する底面反射板と、側面反射板とを有し、一つの側面反射板を、互いに隣接する反射板で兼用する。
また、本発明では、前記各反射板は、主反射面を構成する底面反射板と、側面反射板とを有し、互いに隣接する反射板における互いに対向する側面反射板の間に、給電線を配置する。
【発明の効果】
【０００６】
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、ビーム幅を絞りつつ、サイドローブレベルを抑え、しかも、小型化、簡素化を図ったアレイアンテナを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例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。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１のアレイアンテナを示す図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は要部断面図である。なお、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＸ−Ｚ面で切断した断面構造を示す断面図である。
図１において、１１は右側の反射板、１２は左側の反射板であり、それぞれの反射板（１１，１２）は、主反射面を構成する底面反射板１０と、外側の側面反射板１１ａと、内側の側面反射板１１ｂとを有する。
この反射板（１１，１２）上には、４個の垂直偏波用の半波長ダイポールアンテナ素子（以下、アンテナ素子という）（３１〜３４）が、（２行×２列）に配置されている。これらのアンテナ素子（３１〜３４）は、誘電体基板２上に形成される。
この図１は、水平面（図１のＸ−Ｚ面）内ビーム幅４０°のアレイアンテナを製作した場合を示しており、図１において、使用中心周波数の波長をλとすると、アンテナ素子（３１〜３４）の水平方向素子間隔（ｅｓ）、アンテナ素子（３１〜３４）の素子長（ｅｌ）、アンテナ素子（３１〜３４）と反射板（１１，１２）の底面反射板１０との間隔（ｅｈ）、反射板（１１，１２）の全体の幅（Ｒｗ）、反射板（１１，１２）のそれぞれの幅（Ｒｗ２）、外側の側面反射板１１ａの高さ（Ｒｈ１）、並びに、内側の側面反射板１１ｂの高さ（Ｒｈ２）は、下記（２）式で表される。
［数２］
ｅｓ２＝約０．６λ
ｅ１＝０．５λ×誘電体基板２による短縮率
ｅｈ２＝約０．２５λ
Ｒｗ１＝約１．２λ
Ｒｗ２＝約０．６λ
Ｒｈ１＝約０．２５λ
Ｒｈ２＝約０．２５λ（誘電体基板２があるため外側よりは低い）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・    （２）
【０００８】
図１に示す本実施例のアレイアンテナの水平面内指向特性の測定結果を図２に示す。
図２（ａ）は、水平方向にアレー化したアンテナ素子（３１，３３）の水平面内指向特性であり、図２（ｂ）は、水平方向にアレー化したアンテナ素子（３２，３４）の水平面内指向特性であり、図２（ｃ）は、アレー化した各アンテナ素子（３１〜３４）の水平面内指向特性を合成した全体の水平面内指向特性である。
図２（ａ）、（ｂ）から分かるように、右側の各アンテナ素子（３１，３３）、あるいは、左側の各アンテナ素子（３２，３４）を単体で見ると、それぞれに反射板（１１，１３）を取付け各反射板形状を調整したことにより、主ビーム方向がしっかり正面を向いていることがわかる。
これらのビームを合成すると、図２（ｃ）に示すように、水平面内ビーム幅約４０°でサイドローブレベルも低く抑えた水平面内指向特性を得ることができる。これにより、アレイアンテナの小型化、簡素化が実現でき、より低コストの水平面内狭ビームのアレイアンテナを実現することができる。
このように、本実施例では、アレー化する左右のアンテナ素子（３１〜３４）のそれぞれに反射板（１１，１２）を取り付けることにより、左右各アンテナ素子（３１〜３４）それぞれの水平面内の主ビームを正面方向に向けるようにしたので、ビーム幅を絞りつつ、サイドローブレベルを抑えることが可能となる。
なお、前述までの説明では、反射板（１１，１３）を単純なコの字型としたが、ビームの放射方向を正面に向けられれば反射板の形状はコの字以外でも構わない。
それぞれのアンテナ素子のビーム幅を絞った方が合成後のビーム幅を絞り、サイドローブレベルを下げる方向となる為、スペースが許す限り反射板の大きさ、形状を最適化するのが望ましい。
【０００９】
［実施例２］
図３は、本発明の実施例２のアレイアンテナを示す図である。
本実施例のアレイアンテナは、左右のそれぞれの反射板（１２，１１）として、コの字よりも若干複雑な形状の反射板を使用した例である。
［実施例３］
図４は、本発明の実施例３のアレイアンテナを示す図である。
本実施例のアレイアンテナは、図１に示す反射板（１２，１１）において、内側の側面反射板１１ｂを左右のそれぞれの反射板（１２，１１）で共用した例である。
［実施例４］
図５は、本発明の実施例４のアレイアンテナを示す図である。
本実施例のアレイアンテナは、一枚の平面状の底面反射板１０と、その底面反射板１０上に形成された内側の側面反射板１１ｂと、分離された外側の側面反射板１１ａとで構成した例である。
図５に示すように、側面反射板を分離しても、水平面内指向特性に影響はない。また、この構成では、内側の側面反射板１１ｂの間に、給電線（同軸ケーブル）を配置することが可能である。
なお、前述までの説明では、アンテナ素子を２つアレーにしたアレイアンテナの場合について説明したが、アンテナ素子が３つアレーにしたアレイアンテナも同様に、各アンテナ素子毎に、それぞれに反射板を設けることによって良好な水平面内指向特性を得ることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１のアレイアンテナを示す図である。
【図２】本発明の実施例１のアレイアンテナの水平面内指向特性の測定結果を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例２のアレイアンテナを示す図である。
【図４】本発明の実施例３のアレイアンテナを示す図である。
【図５】本発明の実施例４のアレイアンテナを示す図である。
【図６】従来のアレイアンテナの一例を示す図である。
【図７】図６に示す従来のアレイアンテナの水平面内指向特性の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１１】
１，１１，１２  反射板
２  誘電体基板
３１〜３４  垂直偏波用半波長ダイポールアンテナ素子
１０  底面反射板
１１，１１ａ，１１ｂ  側面反射板
【図１】
2007059967.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】
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