(57)【要約】【課題】より簡易な構造で、特定方向から到来する不要波となる電波を受信しないアンテナ装置を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置は、誘電体基板と、前記誘電体基板上にスパイラル状に形成される複数のアンテナ素子と、前記誘電体基板の前記複数のアンテナ素子が形成される面とは反対側の面側に配置されるキャビティと、前記複数のアンテナ素子に接続し、Δモード及びΣモードを出力するモード形成回路と、前記Σモードに電気的に接続し、前記Σモードの出力信号を処理するΣモード信号処理部と、前記Σモード信号処理部から出力される信号と前記Δモードの出力信号とを加算する加算器と、を備え、前記Δモードは、前記複数のアンテナ素子の中心軸上にヌル点を有する双峰特性のビームパターンを形成し、前記Σモードは、前記複数のアンテナ素子の中心軸上にピークを有する単峰特性のビームパターンを形成する。【選択図】図２
2017139517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、
前記誘電体基板上にスパイラル状に形成される複数のアンテナ素子と、
前記誘電体基板の前記複数のアンテナ素子が形成される面とは反対側の面側に配置されるキャビティと、
前記複数のアンテナ素子に接続し、Δモード及びΣモードを出力するモード形成回路と、
前記Σモードに電気的に接続し、前記Σモードの出力信号を処理するΣモード信号処理部と、
前記Σモード信号処理部から出力される信号と前記Δモードの出力信号とを加算する加算器と、を備え、
前記Δモードは、前記複数のアンテナ素子の中心軸上にヌル点を有する双峰特性のビームパターンを形成し、
前記Σモードは、前記複数のアンテナ素子の中心軸上にピークを有する単峰特性のビームパターンを形成することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記Σモード信号処理部は、前記Σモードの出力の振幅を制御する振幅制御器を含むことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記Σモード信号処理部は、前記Σモードの出力の位相の遅延を制御する可変位相遅延器をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
誘電体基板と、
前記誘電体基板上にスパイラル状に形成される複数のアンテナ素子と、
前記誘電体基板の前記複数のアンテナ素子が形成される面とは反対側の面側に配置されるキャビティと、
前記複数のアンテナ素子に接続し、Δモード及びΣモードを出力するモード形成回路と、
前記Σモードに電気的に接続し、前記Σモードの出力信号を処理するΣモード信号処理部と、
前記Δモードに電気的に接続し、前記Δモードの出力信号を処理するΔモード信号処理部と、
前記Σモード信号処理部から出力される信号と前記Δモード信号処理部から出力される信号とを加算する加算器と、を備え、
前記Δモードは、前記複数のアンテナ素子の中心軸上にヌル点を有する双峰特性のビームパターンを形成し、
前記Σモードは、前記複数のアンテナ素子の中心軸上にピークを有する単峰特性のビームパターンを形成することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
前記Σモード信号処理部は、前記Σモードの出力の振幅を制御する振幅制御器を含み、
前記Δモード信号処理部は、前記Σモードの出力の位相の遅延を制御する可変位相遅延器を含むことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記アンテナ素子のスパイラル形状が、円形状または多角形状であることを特徴とする請求項１または請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記モード形成回路は、マトリクス型または対称形型であることを特徴とする請求項１または請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記振幅制御器は、可変アンプと可変アッテネータとを含むことを特徴とする請求項２または請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記可変位相遅延器は、ディレイラインであることを特徴とする請求項３または請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
誘電体基板と、
前記誘電体基板上にスパイラル状に形成された複数のアンテナ素子と、
前記誘電体基板の前記複数のアンテナ素子が形成される面とは反対側の面側に配置されるキャビティと、
前記複数のアンテナ素子に接続し、ΔモードとΣモードとを出力するモード形成回路と、
前記Σモードに電気的に接続し、ヌル点の仰角を制御する仰角制御部と、
前記Σモードに電気的に接続し、前記ヌル点の方位角を制御する方位制御部と、
前記仰角制御部または前記方位制御部から出力される信号と前記Δモードの出力信号とを加算する加算器と、を備え、
前記Δモードは、前記複数のアンテナ素子の中心軸上にヌル点を有する双峰特性のビームパターンを形成し、
前記Σモードは、前記複数のアンテナ素子の中心軸上にピークを有する単峰特性のビームパターンを形成することを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関する。本発明は、特に、特定方向から到来する不要波となる電波を受信しないアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）などのＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、その用途から軍事目的に利用されることが考えられる。ところで、軍事目的の場合、電波妨害がなされることがある。そこで、軍事利用のＧＰＳなどのＧＮＳＳには、電波妨害に対する対策が必要となる。このような対策として、図１に示すように妨害波の方位にヌル点を形成し、妨害波を受信しない方法が考えられる。以下、ＧＰＳを例として説明する。図１に示すＢＰ１（一点破線）は、ＧＰＳアンテナのビームパターンである。
【０００３】
従来、ＧＰＳの分野において、妨害波の方位にヌル点を形成し、妨害波を受信しない技術としては、複数のスロットスパイラルアンテナをアレーにしてヌル点を制御する技術がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第０９／９１５１１２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、複数のアンテナ素子を要するため、物理的に大きくなるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記のような従来技術に伴う課題を解決しようとするものであって、その目的とするところは、より簡易な構造で、特定方向から到来する不要波となる電波を受信しないアンテナ装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、誘電体基板と、前記誘電体基板上にスパイラル状に形成される複数のアンテナ素子と、前記誘電体基板の前記複数のアンテナ素子が形成される面とは反対側の面側に配置されるキャビティと、前記複数のアンテナ素子に接続し、Δモード及びΣモードを出力するモード形成回路と、前記Σモードに電気的に接続し、前記Σモードの出力信号を処理するΣモード信号処理部と、前記Σモード信号処理部から出力される信号と前記Δモードの出力信号とを加算する加算器と、を備え、前記Δモードは、前記複数のアンテナ素子の中心軸上にヌル点を有する双峰特性のビームパターンを形成し、前記Σモードは、前記複数のアンテナ素子の中心軸上にピークを有する単峰特性のビームパターンを形成することを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【０００８】
前記Σモード信号処理部は、前記Σモードの出力の振幅を制御する振幅制御器を含んでもよい。
【０００９】
前記Σモード信号処理部は、前記Σモードの出力の位相の遅延を制御する可変位相遅延器をさらに含んでもよい。
【００１０】
本発明の別の実施形態によれば、誘電体基板と、前記誘電体基板上にスパイラル状に形成される複数のアンテナ素子と、前記誘電体基板の前記複数のアンテナ素子が形成される面とは反対側の面側に配置されるキャビティと、前記複数のアンテナ素子に接続し、Δモード及びΣモードを出力するモード形成回路と、前記Σモードに電気的に接続し、前記Σモードの出力信号を処理するΣモード信号処理部と、前記Δモードに電気的に接続し、前記Δモードの出力信号を処理するΔモード信号処理部と、前記Σモード信号処理部から出力される信号と前記Δモード信号処理部から出力される信号とを加算する加算器と、を備え、前記Δモードは、前記複数のアンテナ素子の中心軸上にヌル点を有する双峰特性のビームパターンを形成し、前記Σモードは、前記複数のアンテナ素子の中心軸上にピークを有する単峰特性のビームパターンを形成することを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【００１１】
前記Σモード信号処理部は、前記Σモードの出力の振幅を制御する振幅制御器を含み、前記Δモード信号処理部は、前記Σモードの出力の位相の遅延を制御する可変位相遅延器を含んでもよい。
【００１２】
前記アンテナ素子のスパイラル形状が、円形状または多角形状であってもよい。
【００１３】
前記モード形成回路は、マトリクス型または対称形型であってもよい。
【００１４】
前記振幅制御器は、可変アンプと可変アッテネータとを含んでもよい。
【００１５】
前記可変位相遅延器は、ディレイラインであってもよい。
【００１６】
本発明の別の実施形態によれば、誘電体基板と、前記誘電体基板上にスパイラル状に形成された複数のアンテナ素子と、前記誘電体基板の前記複数のアンテナ素子が形成される面とは反対側の面側に配置されるキャビティと、前記複数のアンテナ素子に接続し、ΔモードとΣモードとを出力するモード形成回路と、前記Σモードに電気的に接続し、ヌル点の仰角を制御する仰角制御部と、前記Σモードに電気的に接続し、前記ヌル点の方位角を制御する方位制御部と、前記仰角制御部または前記方位制御部から出力される信号と前記Δモードの出力信号とを加算する加算器と、を備え、前記Δモードは、前記複数のアンテナ素子の中心軸上にヌル点を有する双峰特性のビームパターンを形成し、前記Σモードは、前記複数のアンテナ素子の中心軸上にピークを有する単峰特性のビームパターンを形成することを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、より簡易な構造で、特定方向から到来する不要波となる電波を受信しないアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】妨害波の方位にヌル点を形成するＧＰＳアンテナを説明するための模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を示す構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を示す構成図である。
【図４】４アームスパイラルアンテナのΣモードビームパターンの概念的斜視図である。
【図５】４アームスパイラルアンテナのΔモードビームパターンの概念的斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るモード形成回路を説明するためのブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るモードとビームパターンを説明するための概念図である。
【図８Ａ】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置のΣモードのビームパターンを大きくして水平線上でΔモードのビームパターンと交点を有さない状態を説明するための概念図である。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置のΣモードのビームパターンを図８Ａの状態から小さくしたことを説明するための概念図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置がヌル点の方位角をシフトさせることを説明するための概念図である。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置がヌル点の方位角をシフトさせることを説明するための概念図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置を示す構成図である。
【図１１Ａ】本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の偏角θを変化させることを説明するための概念図である。
【図１１Ｂ】本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の偏角θを変化させることを説明するための概念図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置を示す構成図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置を示す構成図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後にＡ、Ｂなどを付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。
【００２０】
＜第１実施形態＞
［アンテナ装置の構成］
図２を用いて、本発明の第１実施形態に係るアンテナ装置について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を示す構成図である。
【００２１】
アンテナ装置は、誘電体基板１１、複数のアンテナ素子１２、キャビティ１３、モード形成回路１４、Σモード信号処理部１０及び加算器１８を備える。
【００２２】
誘電体基板１１は、誘電体を含む。この例では、誘電体の材料は、テフロン（登録商標）（基板）で、比誘電率εｒ＝２．２０である。
【００２３】
複数のアンテナ素子１２は、誘電体基板１１上にスパイラル状に形成される。この例では、アンテナ素子１２は、４つである。また、４つのアンテナ素子１２は、それぞれ渦巻状に形成される。この例では、渦の巻き方が曲線であるため、円形状ともいえる。ここでは、これらの複数のアンテナ素子１２を４アームスパイラルアンテナと呼ぶ。
【００２４】
キャビティ１３は、誘電体基板１１のアンテナ素子１２が形成される面とは反対側の面側に配置される。キャビティ１３は、周囲へ電波が漏れることを防止する機能を有する。この例では、誘電体基板１１とキャビティ１３との間は空隙（図示せず）となっているが、この空隙に電波吸収体を詰めてもよい。電波吸収体は、アンテナ素子から裏面（キャビティ１３側）に向かって放射されるエネルギーを吸収する機能を有する。
【００２５】
モード形成回路１４は、４つのアンテナ素子１２に接続し、Δモード及びΣモードを出力する。ここで、Σモードは、図２及び図４に示すように、４つのアンテナ素子１２の中心軸Ｃ上にピークを有する単峰特性のビームパターンを形成する。このビームパターンをΣモードビームパターンと呼ぶ。また、Δモードは、図２及び図５に示すように、４つのアンテナ素子１２の中心軸Ｃ上にヌル点を有する双峰特性のビームパターンを形成する。このビームパターンをΔモードビームパターンと呼ぶ。モード形成回路１４の詳細は後述する。
【００２６】
Σモード信号処理部１０は、モード形成回路１４のΣモードに電気的に接続する。Σモード信号処理部１０は、モード形成回路１４のΣモードの出力信号を処理する。Σモード信号処理部１０は、モード形成回路１４のΣモードの出力の振幅を増加または減衰させるとともに、当該Σモードの出力の位相の遅延を制御するように信号を処理する。言い換えると、図４に示すΣモードビームパターンの偏角（仰角）θ及び回転角（方位角）φは、Σモード信号処理部１０によって、制御することが可能である。Σモード信号処理部１０は、モード形成回路１４のΣモードの出力の振幅を増減の程度に応じて、Σモードビームパターンの偏角（仰角）θを制御することが可能である。Σモード信号処理部１０は、モード形成回路１４のΣモードの出力の位相の遅延の程度に応じて、Σモードビームパターンの回転角（方位角）φを制御することが可能である。
【００２７】
加算器１８は、Σモード信号処理部１０から出力される信号とモード形成回路１４のΔモードの出力信号とを加算する。この加算によって、ヌル点が形成される方向を変化させることができる。
【００２８】
本実施形態では、従来技術と異なり、スパイラルアンテナは１個である。したがって、本実施形態では、より簡易な構造で、特定方向から到来する不要波となる電波を受信しないアンテナ装置を提供することができるという効果を奏する。
【００２９】
＜第２実施形態＞
図３乃至図９を用いて、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置について説明する。本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を示す構成図である。本実施形態は、第１実施形態と概ね同じである。そこで、ここでは、第１実施形態と異なる箇所についてのみ詳細に説明する。本実施形態では、Σモード信号処理部１０が、アンプ１０１、可変アッテネータ１０３、可変位相遅延器１０５を備える。
【００３０】
アンプ１０１は、入力信号を増幅する。この例では、モード形成回路１４のΣモードの後段に接続され、Σモードビームパターンの信号を増幅する。
【００３１】
可変アッテネータ１０３は、入力信号を減衰する。この例では、アンプ１０１の後段に接続され、アンプ１０１から出力される信号を減衰する。アンプ１０１と可変アッテネータ１０３は、モード形成回路１４のΣモードから出力されるΣモードビームパターンの信号を増幅または減衰させることから、両者を合わせて、振幅制御器と呼ぶこともできる。
【００３２】
可変位相遅延器１０５は、入力信号の位相を遅延させる。この例では、可変位相遅延器１０５は、可変アッテネータ１０３の後段に接続され、可変アッテネータ１０３から出力された信号を受け、この位相を遅延させる。この例では、可変位相遅延器１０５は、可変ディレイラインである。ヌル点の形成を自動で行うために、モータ制御の可変ディレイラインを用いてもよい。
【００３３】
加算器１８は、Σモード信号処理部１０から出力される信号とモード形成回路１４のΔモードの出力信号とを加算する。この例では、モード形成回路１４から出力されるΣモードの信号を、モード形成回路１４の後段に接続されるアンプ１０１が増幅し、アンプ１０１から出力される信号を、アンプ１０１の後段に接続される可変アッテネータ１０３が減衰し、可変アッテネータ１０３から出力される信号を、可変アッテネータ１０３の後段に接続される可変位相遅延器１０５が遅延させる。ここでは、この可変位相遅延器１０５によって遅延され、最終的に出力される信号を「Σモード最終出力信号」と呼ぶ。加算器１８は、この例では、Σモード最終出力信号とモード形成回路１４から出力されるΔモードの信号とを加算する。
【００３４】
［モード形成回路の構成］
図６を用いて、モード形成回路の構成を説明する。図６は、本発明の一実施形態に係るモード形成回路を説明するためのブロック図である。
【００３５】
各アンテナ素子１２から、１８０°ハイブリッド回路Ｈ１と１８０°ハイブリッド回路Ｈ２に信号が送られる。具体的には、１８０°ハイブリッド回路Ｈ１及び１８０°ハイブリッド回路Ｈ２には、それぞれΣモードの信号とΔモードの信号が送られる。１８０°ハイブリッド回路Ｈ１及び１８０°ハイブリッド回路Ｈ２は、それぞれ、図６に示すように、Σモードの信号とΔモードの信号を出力する。１８０°ハイブリッド回路Ｈ１の出力の一方（Δモード）は、９０°ハイブリッド回路Ｈ４の入力端子の一方に送られる。他方、１８０°ハイブリッド回路Ｈ１の出力の他方（Σモード）は、１８０°ハイブリッド回路Ｈ３の入力端子の一方に送られる。１８０°ハイブリッド回路Ｈ２の出力の一方（Σモード）は、１８０°ハイブリッド回路Ｈ３の入力端子の一方に送られる。他方、１８０°ハイブリッド回路Ｈ２の出力の他方（Δモード）は、９０°ハイブリッド回路Ｈ４の入力端子の他方に送られる。
【００３６】
１８０°ハイブリッド回路Ｈ３は、図６に示すように、２つの入力端子にΣモードの信号が入力され、Δモードの信号を出力する。他方、９０°ハイブリッド回路Ｈ４は、２つの入力端子にΔモードの信号が入力され、Σモードの信号を出力する。１８０°ハイブリッド回路Ｈ３及び９０°ハイブリッド回路Ｈ４の一方の出力端子は、終端されている。これによって、Σモードの信号とΔモードの信号を形成することができる。
【００３７】
図７乃至図９を用いて、Δモード、Σモード及びこれらのモードにおけるビームパターンについて説明する。図７は、本発明の一実施形態に係るモードとビームパターンを説明するための概念図である。図８Ａは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置のΣモードのビームパターンを大きくして水平線上でΔモードのビームパターンと交点を有さない状態を説明するための概念図である。図８Ｂは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置のΣモードのビームパターンを図８Ａの状態から小さくしたことを説明するための概念図である。
【００３８】
図７に示す点線は、Δモードにおけるビームパターン（Δモードビームパターン）である。他方、図７に示す１点破線は、Σモードにおけるビームパターン（Σモードビームパターン）である。これらのビームパターンは、モード形成回路１４の後段におけるビームパターンであって、アンプ１０１、可変アッテネータ１０３や可変位相遅延器１０５等のΣモード信号処理部１０を介した後のビームパターンではない。なお、Σモードビームパターン及びΔモードビームパターンの回転角φ（図４及び図５参照）は、この例では、０°である。そして、この状態における極座標系による偏角θをθ０（０°＜θ０＜９０°）とすると、θ＝θ０でヌル点が形成されることになる。
【００３９】
図７に示す状態から、Σモードビームパターンだけ大きくすると図８Ａに示すような状態となる。具体的には、モード形成回路１４のΣモードの後段にアンプ１０１を接続して、モード形成回路１４のΣモードの出力信号を大きくする。図８Ａに示すように、ΣモードビームパターンとΔモードビームパターンとは、−９０°≦θ≦＋９０°の範囲において、交点を有さない。すなわち、加算器１８でΣモードビームパターンとΔモードビームパターンとを加算しても、−９０°≦θ≦＋９０°の範囲において、ヌル点が形成されない。
【００４０】
図８Ａに示す状態から、Σモードビームパターンを小さくすると、Σモードビームパターンは、−９０°≦θ≦＋９０°の範囲において、Δモードビームパターンと交点を有するようになる。すなわち、加算器１８でΣモードビームパターンとΔモードビームパターンとを加算すると、−９０°≦θ≦＋９０°の範囲において、ヌル点が形成されるようになる。具体的には、モード形成回路１４のΣモードの後段のアンプ１０１の後段に可変アッテネータ１０３を接続して、図８Ａに示すΣモードビームパターンの大きさを小さくし、この小さくなったΣモードビームパターンとΔモードビームパターンとを加算すると、−９０°≦θ≦＋９０°の範囲において、ヌル点が形成される。図８Ｂに示す曲線が合成ビームパターンである。θが０°≦θ≦９０°においては、Δモードビームパターンの回転角φは０°のままでよい。他方、θを−９０°≦θ≦０°とするには、Δモードビームパターンの回転角φを１８０°とする必要がある。
【００４１】
ここで、図９Ａ及び図９Ｂを用いて、回転角φについて説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置がヌル点の方位角をシフトさせることを説明するための概念図である。
【００４２】
図９Ａ及び図９Ｂに示すように、ΔモードビームパターンとΣモードビームパターンとの位相差（∠Δ―∠Σ）は、回転角φの一次関数となる。回転角φを変化させるには、この例では、Σモードビームパターンの位相を遅延させている。この例では、可変アッテネータ１０３の後段に可変位相遅延器１０５を接続する。可変位相遅延器１０５は、可変アッテネータ１０３から出力された信号を受け、この位相を遅延させる。
【００４３】
アンプ１０１及び可変アッテネータ１０３を備える振幅制御器は、Σモードビームパターンの大きさを制御する。すなわち、振幅制御器は、加算器１８で加算する際に、ヌル点の偏角（仰角）θを制御する機能を有する。他方、可変位相遅延器１０５は、Σモードビームパターンの位相を遅延させる。すなわち、可変位相遅延器１０５は、加算器１８で加算する際に、ヌル点の回転角（方位角）φを制御する機能を有する。振幅制御器は、ヌル点の回転角φに影響を与えない。同様に、可変位相遅延器１０５は、ヌル点の偏角θに影響を与えない。したがって、振幅制御器と可変位相遅延器１０５は、それぞれ別の機能を独立に有するといえる。そのため、振幅制御器と可変位相遅延器１０５に先後関係はない。この例では、モード形成回路１４のΣモードの後段に振幅制御器が接続され、振幅制御器の後段に可変位相遅延器１０５が接続されているが、これに限定されるものではなく、モード形成回路１４のΣモードの後段に可変位相遅延器１０５が接続され、可変位相遅延器１０５の後段に振幅制御器が接続されてもよい。
【００４４】
本実施形態では、モード形成回路１４のΣモードの後段にアンプ１０１、可変アッテネータ１０３、可変位相遅延器１０５を接続し、最終的に出力される信号とモード形成回路１４のΔモードの信号とを加算することによって、偏角θ、回転角φにヌル点を形成することができる。本実施形態では、従来技術と異なり、スパイラルアンテナは１個である。したがって、本実施形態では、より簡易な構造で、特定方向から到来する不要波となる電波を受信しないアンテナ装置を提供することができるという効果を奏する。
【００４５】
＜第３実施形態＞
図１０を用いて、第３実施形態に係るアンテナ装置について説明する。図１０は、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置を示す構成図である。本実施形態は、第２実施形態と概ね同じであるが、アンプ１１１と可変アッテネータ１１３が並列となっており、スイッチ１９で制御される点が異なる。ここでは、第２実施形態と異なる点について詳細な説明をする。
【００４６】
本実施形態では、第２実施形態と異なり、モード形成回路１４のΣモードの出力の後段にスイッチ１９がある。そして、スイッチ１９がＯＮのときに、アンプ１１１に接続され、スイッチ１９がＯＦＦのときに、可変アッテネータ１１３に接続される。これとは反対に、スイッチ１９がＯＦＦのときに、アンプ１１１に接続され、スイッチ１９がＯＮのときに、可変アッテネータ１１３に接続されてもよい。
【００４７】
図１１Ａ及び図１１Ｂを用いて、Σモードビームパターンの振幅制御について説明する。図１１Ａ及び図１１Ｂは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の偏角θを変化させることを説明するための概念図である。図１１Ａ及び図１１Ｂに示す１点破線は、Σモードビームパターンを表わし、点線は、Δモードビームパターンを表わし、実線は、ΣモードビームパターンとΔモードビームパターンとの合成ビームパターンを表わす。
【００４８】
図１１Ａ及び図１１Ｂに示す偏角θがθ０である状態は、図７に示す偏角θがθ０である状態と同じである。図７に示す状態から、図１１Ａに示すように、θ＝θ０−Δθiとするには、Σモードビームパターンの大きさを図７に示す状態よりも小さくすればよいことから、モード形成回路１４のΣモードの後段に可変アッテネータ１１３を接続するようにスイッチ１９を入れればよい。他方、図７に示す状態から、図１１Ｂに示すように、θ＝θ０＋Δθjとするには、Σモードビームパターンの大きさを図７に示す状態よりも大きくすればよいことから、モード形成回路１４のΣモードの後段にアンプ１１１を接続するようにスイッチ１９を入れればよい。なお、この場合、θが断続的にならないようにするため、アンプ１１１は、連続可変ゲイン・アンプである。
【００４９】
この例では、振幅制御器の後段に可変位相遅延器１１５が接続されている。もっとも、これに限定されるものではなく、モード形成回路１４の後段に可変位相遅延器１１５が接続され、可変位相遅延器１１５の後段にスイッチ１９を介して振幅制御器が接続されてもよい。
【００５０】
モード形成回路１４のΣモードの後段にアンプ１１１または可変アッテネータ１１３を接続し、アンプ１１１または可変アッテネータ１１３の後段に可変位相遅延器１１５を接続し、最終的に出力される信号とモード形成回路１４のΔモードの信号とを加算することによって、偏角θ、回転角φにヌル点を形成することができる。本実施形態では、従来技術と異なり、スパイラルアンテナは１個である。したがって、本実施形態でも、第２実施形態と同様の効果を奏する。
【００５１】
＜第４実施形態＞
図１２を用いて、本発明の第４実施形態に係るアンテナ装置ついて説明する。図１２は、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置を示す構成図である。本実施形態は、第１実施形態と概ね同じである。本実施形態に係るアンテナ装置では、第１実施形態に係るアンテナ装置と同様に、モード形成回路２４のΣモードの後段にΣモード信号処理部２０が接続されている。他方、本実施形態に係るアンテナ装置では、第１実施形態に係るアンテナ装置とは異なり、モード形成回路２４のΔモードの後段にΔモード信号処理部２５が接続されている。そこで、ここでは、第１実施形態と異なる箇所についてのみ詳細に説明する。
【００５２】
Σモード信号処理部２０は、モード形成回路２４のΣモードに電気的に接続する。Σモード信号処理部２０は、モード形成回路２４のΣモードの出力信号を処理する。Δモード信号処理部２５は、モード形成回路２４のΔモードに電気的に接続する。Δモード信号処理部２５は、モード形成回路２４のΔモードの出力信号を処理する。
【００５３】
Σモード信号処理部２０は、モード形成回路１４のΣモードの出力の振幅を増加または減衰させる。これに加えて、Σモード信号処理部２０は、モード形成回路１４のΣモードの出力の位相の遅延を制御するように信号を処理してもよい。他方、Δモード信号処理部２５は、モード形成回路２４のΔモードの出力の位相の遅延を制御するように信号を処理する。これに加えて、Δモード信号処理部２５は、モード形成回路２４のΔモードの出力の振幅を増加または減衰させてもよい。言い換えると、図４に示すΣモードビームパターンの偏角（仰角）θ及び図５に示す回転角（方位角）φは、Σモード信号処理部２０及びΔモード信号処理部２５によって、制御することが可能である。
【００５４】
加算器２８は、Σモード信号処理部２０から出力される信号とΣモード信号処理部２５から出力される信号とを加算する。この加算によって、ヌル点が形成される方向を変化させることができる。
【００５５】
本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００５６】
＜第５実施形態＞
図１３を用いて、第５実施形態に係るアンテナ装置について説明する。図１３は、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置を示す構成図である。本実施形態に係るアンテナ装置は、第２実施形態に係るアンテナ装置と概ね同じであるが、可変位相遅延器２５１が接続される箇所が異なる。ここでは、第２実施形態と異なる点について詳細な説明をする。
【００５７】
本実施形態では、第２実施形態と異なり、可変位相遅延器２５１は、モード形成回路２４のΔモードの後段に接続され、Δモードビームパターンの信号の位相を遅延させる。
【００５８】
加算器２８は、Σモード信号処理部２０から出力される信号とΔモード信号処理部２５から出力される信号とを加算する。この例では、モード形成回路２４から出力されるΣモードの信号を、モード形成回路２４の後段に接続されるアンプ２０１が増幅し、アンプ２０１から出力される信号を、アンプ２０１の後段に接続される可変アッテネータ２０３が減衰し、可変アッテネータ２０３から信号が出力される。ここでは、この可変アッテネータ２０３から最終的に出力される信号を「Σモード最終出力信号」と呼ぶ。他方、モード形成回路２４から出力されるΔモードの信号の位相を、モード形成回路２４の後段に接続される可変位相遅延器２５１が遅延させる。ここでは、この可変位相遅延器２５１から最終的に出力される信号を「Δモード最終出力信号」と呼ぶ。加算器２８は、この例では、Σモード最終出力信号とΔモード最終出力信号とを加算する。
【００５９】
本実施形態では、モード形成回路２４のΣモードの後段にアンプ２０１、可変アッテネータ２０３を接続し、モード形成回路２４のΔモードの後段に可変位相遅延器２５１を接続し、Σモード最終出力信号とΔモード最終出力信号とを加算することによって、偏角θ、回転角φにヌル点を形成することができる。本実施形態でも、第２実施形態と同様に、スパイラルアンテナは１個である。したがって、本実施形態でも、より簡易な構造で、特定方向から到来する不要波となる電波を受信しないアンテナ装置を提供することができるという効果を奏する。
【００６０】
＜第６実施形態＞
図１４を用いて、第６実施形態に係るアンテナ装置について説明する。図１４は、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置を示す構成図である。本実施形態は、第３実施形態と概ね同じであるが、可変位相遅延器２６１が接続される箇所が異なる。ここでは、第３実施形態と異なる点について詳細な説明をする。
【００６１】
本実施形態では、第３実施形態と異なり、可変位相遅延器２６１は、モード形成回路２４のΔモードの後段に接続され、Δモードビームパターンの信号の位相を遅延させる。
【００６２】
加算器２８は、Σモード信号処理部２０から出力される信号とΔモード信号処理部２５から出力される信号とを加算する。この例では、モード形成回路２４から出力されるΣモードの信号を、モード形成回路２４の後段にスイッチ２９を介して接続されるアンプ２１１が増幅するか、モード形成回路２４の後段にスイッチ２９を介して接続される可変アッテネータ２１３が減衰するかして、信号が出力される。ここでは、アンプ２１１または可変アッテネータ２１３から最終的に出力される信号を「Σモード最終出力信号」と呼ぶ。他方、モード形成回路２４から出力されるΔモードの信号の位相を、モード形成回路２４の後段に接続される可変位相遅延器２６１が遅延させる。ここでは、この可変位相遅延器２６１から最終的に出力される信号を「Δモード最終出力信号」と呼ぶ。加算器２８は、この例では、Σモード最終出力信号とΔモード最終出力信号とを加算する。
【００６３】
本実施形態では、モード形成回路２４のΣモードの後段にアンプ２１１または可変アッテネータ２１３を接続し、モード形成回路２４のΔモードの後段に可変位相遅延器２６１を接続し、Σモード最終出力信号とΔモード最終出力信号とを加算することによって、偏角θ、回転角φにヌル点を形成することができる。本実施形態でも、第３実施形態と同様に、スパイラルアンテナは１個である。したがって、本実施形態でも、第３実施形態と同様の効果を奏する。
【００６４】
＜変形例１＞
第１実施形態乃至第６実施形態においては、アンテナ素子は、４アームスパイラルアンテナとして説明した。もっとも、アンテナ素子は、これに限定されるものではなく、モード形成回路にてΣモードとΔモードを分離して出力することが可能であれば、２アーム以上の複数であってもよい。なお、２アームスパイラルアンテナで、モード形成回路にてΣモードとΔモードを分離して出力することが可能なアンテナとしては、特開平１０−１０７５４３号公報の図１に記載されたアンテナがある。
【００６５】
変形例１でも、第１実施形態乃至第６実施形態と同様の効果を奏する。
【００６６】
＜変形例２＞
第１実施形態乃至第６実施形態においては、アンテナ素子は、４アームスパイラルアンテナで、各アンテナ素子の形状が円形であるものとして説明した。もっとも、各アンテナ素子の形状は、これに限定されるものではなく、ΣモードビームパターンとΔモードビームパターンとを出力可能であれば、多角形状のスロットラインであってもよい。多角形状とは、渦の巻き方が曲線ではなく、角がある形状をいう。
【００６７】
変形例２でも、第１実施形態乃至第６実施形態と同様の効果を奏する。
【００６８】
＜変形例３＞
第１実施形態乃至第６実施形態においては、モード形成回路は、図６に示すように、マトリクス型として説明した。もっとも、モード形成回路は、これに限定されるものではなく、ΣモードとΔモードを分離して出力することが可能であれば、対称形型等であってもよい。
【００６９】
変形例３でも、第１実施形態乃至第６実施形態と同様の効果を奏する。
【００７０】
＜変形例４＞
第１実施形態乃至第６実施形態においては、振幅制御器は、いずれもモード形成回路のΣモードの後段に接続されている。他方、モード形成回路のΔモードの後段には、Δモードから出力される信号を増幅または減衰する構成はない。もっとも、このような構成に限定されるものではない。両モードの振幅比で偏角θが決まることから、振幅制御器をモード形成回路のΣモードの後段に接続しつつ、モード形成回路のΔモードの後段にアンプや可変アッテネータを接続してもよい。
【００７１】
変形例４でも、第１実施形態乃至第６実施形態と同様の効果を奏する。
【００７２】
＜変形例５＞
第１実施形態乃至第６実施形態においては、可変位相遅延器がΣモードの後段かΔモードの後段かのいずれかである。もっとも、このような構成に限定されるものではない。両モードの位相差で回転角φが決まることから、Σモードの後段及びΔモードの後段の両方に可変位相遅延器を接続してもよい。
【００７３】
変形例５でも、第１実施形態乃至第６実施形態と同様の効果を奏する。
【００７４】
なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１、２、３、４：アンテナ装置
１０、２０：Σモード信号処理部  ２５：Δモード信号処理部
１１、２１、３１、４１：誘電体基板
１２、２２、３２、４２：アンテナ素子
１３、２３、３３、４３：キャビティ
１４、２４、３４、４４：モード形成回路
１０１、１１１、２０１、２１１：アンプ
１０３、１１３、２０３、２１３：可変アッテネータ
１０５、１１５、２５１、２６１：可変位相遅延器
１８、２８、３８、４８：加算器
１９、２９：スイッチ
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３：１８０°ハイブリッド回路
Ｈ４：９０°ハイブリッド回路
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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