(57)【要約】【課題】十分な小型化、軽量化、および低コスト化を図ることができる電波レンズアンテナ装置を提供することを目的とする。【解決手段】電波レンズアンテナ装置１は、球体を分割した形状の電波レンズ１０と、電波レンズ１０のレンズ中心Ｃを含む平面に取り付けられた反射板２０，３０，４０と、電波レンズ１０の焦点部に配置された一次放射器５０とを備え、電波レンズ１０は、３つの平面を有するように球体を８等分に分割した形状に形成され、電波レンズ１０の３つの平面の各々には、それぞれが互いに直交する３つの反射板２０，３０，４０が取り付けられていることを特徴とする。【選択図】図１
2009124512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球体を分割した形状の電波レンズと、前記電波レンズのレンズ中心を含む平面に取り付けられた反射板と、前記電波レンズの焦点部に配置された一次放射器とを備える電波レンズアンテナ装置において、
前記電波レンズは、３つの前記平面を有するように球体を８等分に分割した形状に形成され、前記電波レンズの３つの前記平面の各々には、それぞれが互いに直交する３つの前記反射板が取り付けられていることを特徴とする電波レンズアンテナ装置。
【請求項２】
３つの前記反射板のうち少なくとも１つの反射板は、その反射板が取り付けられた前記平面よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電波レンズアンテナ装置。
【請求項３】
３つの前記反射板のうち少なくとも２つの反射板の大きさは、互いに異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電波レンズアンテナ装置。
【請求項４】
３つの前記反射板の各々は、その反射板が取り付けられた前記平面と同じ大きさであることを特徴とする請求項１に記載の電波レンズアンテナ装置。
【請求項５】
３つの前記反射板のうち少なくとも１つの反射板は、その反射板が取り付けられた前記平面に対して着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電波レンズアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星と電波の送受信を行うための電波レンズを用いた電波レンズアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、静止衛星（以下、「衛星」という。）を用いた衛星通信において、衛星との通信を行う際に、球状に形成された電波レンズ（誘電体レンズ）を使用することが知られている。この球状に形成された電波レンズの誘電率は、衛星から送信された電波を受信する際に、電波レンズ内における屈折によって、電波が電波レンズの焦点部に配置された一次放射器へ入射するように、電波レンズのレンズ中心から電波レンズの表面にかけて変化している。
【０００３】
また、球状の電波レンズよりも体積の小さい電波レンズを備えた電波レンズアンテナ装置が提案されている。より具体的には、図６（ａ）の斜視図に示すように、電波レンズアンテナ装置１０１は、四半球状の電波レンズ１１０と、電波レンズ１１０の平面に取り付けられた反射板１２０と、反射板１２０と直交するとともに電波レンズ１１０の他の平面に取り付けられた反射板１３０と、電波レンズ１１０の焦点部に配置された一次放射器１４０とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特表平７−５０５０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の電波レンズ１１０を用いた電波レンズアンテナ装置１０１においては、図６（ｂ）に示すように、衛星Ｓから（即ち、レンズ中心Ｃの斜め上方から）送信された電波をレンズ中心Ｃの斜め下方に配置された一次放射器１４０に導くために四半球状の電波レンズ１１０を使用している。そのため、十分な小型化、軽量化、および低コスト化を図ることができなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、十分な小型化、軽量化および低コスト化を図ることができる電波レンズアンテナ装置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】
請求項１に記載の発明は、球体を分割した形状の電波レンズと、電波レンズのレンズ中心を含む平面に取り付けられた反射板と、電波レンズの焦点部に配置された一次放射器とを備える電波レンズアンテナ装置において、電波レンズは、３つの平面を有するように球体を８等分に分割した形状に形成され、電波レンズの３つの平面の各々には、それぞれが互いに直交する３つの反射板が取り付けられていることを特徴とする。
【０００７】
同構成によれば、球体を８等分に分割した形状の電波レンズと反射板とを用いて一次放射器により電波を受信および／または送信する構成としている。従って、従来の四半球状の電波レンズを用いた電波レンズアンテナ装置に比べ、およそ半分のサイズの電波レンズアンテナ装置を実現することができ、十分な小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電波レンズアンテナ装置であって、３つの反射板のうち少なくとも１つの反射板は、その反射板が取り付けられた平面よりも大きいことを特徴とする。
【０００９】
同構成によれば、電波レンズの平面よりも反射板を大きくすることによって、電波を受信する際には、衛星から送信された電波を反射板によって反射させて電波レンズへ入射させ易くなる。また、電波を送信する際には、電波レンズから出射された電波を反射板によって反射させて衛星へ放射させ易くなる。従って、電波を受信および／または送信し易くすることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の電波レンズアンテナ装置であって、３つの反射板のうち少なくとも２つの反射板の大きさは、互いに異なることを特徴とする。
【００１１】
同構成によれば、衛星の方向に応じて、不要な大型化をせずに電波を受信および／または送信し易くすることができる。即ち、例えば、衛星の方向と、３つの反射板のうち１つの反射板とのなす角度が小さい場合は、その１つの反射板の大きさを他の２つの反射板の大きさよりも大きくすることによって、他の２つの反射板と異なる大きさに設定する。その結果、一次放射器による電波の受信および／または送信に影響の少ない反射板（即ち、衛星の方向とのなす角度が大きい他の２つの反射板）を大きくせずに、上記１つの反射板を大きくして電波を受信および／または送信し易くすることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の電波レンズアンテナ装置であって、３つの反射板の各々は、その反射板が取り付けられた平面と同じ大きさであることを特徴とする。
【００１３】
同構成によれば、反射板とその反射板が取り付けられる電波レンズの平面を同じ大きさにすることによって、反射板の大きさを、電波レンズに入射した電波を一次放射器に導くために十分な大きさとすることができる。従って、反射板が取り付けられる平面よりもその反射板が大きい場合に比べ、十分な小型化、軽量化、低コスト化を一層図ることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電波レンズアンテナ装置であって、３つの反射板のうち少なくとも１つの反射板は、その反射板が取り付けられた平面に対して着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。
【００１５】
同構成によれば、電波レンズの平面に対して着脱可能に反射板が取り付けられる構成としているため、電波レンズアンテナ装置の使用地域や通信相手となる個々の衛星に応じて、取り付けられている反射板を、電波を一層受信および／または送信し易くなるような他の反射板と取り替えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、十分な小型化、軽量化および低コスト化を図ることができる電波レンズアンテナ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の好適な実施形態について説明する。図１及び図２に示すように、電波レンズアンテナ装置１は、互いに直角に交わる３つの反射板２０，３０，４０の間に電波レンズ１０が設けられたものである。そして、電波レンズアンテナ装置１は、保持部材（不図示）によって一次放射器５０を保持して、電波レンズ１０の焦点部に配置された一次放射器５０によって衛星Ｓから電波を受信する、または衛星Ｓへ電波を送信するものである。
【００１８】
電波レンズ１０は、球体を分割した形状を有するルーネベルグレンズであり、中心の球核とそれを取り巻く複数の異径球殻により球体分割形状のレンズとして形成され、誘電体を用いて比誘電率が半径方向に所定の割合で変化するように形成されたものである。このルーネベルグレンズからなる電波レンズ１０は、各球殻部の比誘電率εγが、およそεγ＝２−（ｒ／Ｒ）２の式に従うように形成されており、中心部の比誘電率を約２に設定するとともに、中心部から外側へ向かって誘電率が約１となるように変化させたものである。なお、上記式において、Ｒは球体の半径であり、ｒは球体の中心（即ち、電波レンズ１０のレンズ中心Ｃ）からの距離である。また、本実施形態においては、球体の半径（即ち、球体の中心から球面までの距離）が、例えば、３００ｍｍや２２５ｍｍのものが使用できる。また、誘電体とは、常誘電性、強誘電性、若しくは反強誘電性を示し、かつ電気伝導性を有さないものをいう。
【００１９】
このルーネベルグレンズ用の誘電体として一般的に用いられているものは、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂等のポリオレフィン系の合成樹脂の発泡体であり、上記合成樹脂に酸化チタン、チタン酸塩、ジルコン酸塩等の無機高誘電フィラーを加えてそれを発泡させたものも使用できる。そして、これらの誘電発泡体の比誘電率は、発泡倍率を異ならせて比重を制御することにより目標値に調整され、高比重である程高い比誘電率を得ることができる。
【００２０】
また、誘電発泡体の製造方法としては、例えば、原料（合成樹脂単体や合成樹脂と無機高誘電フィラーの混合物）に対して、加熱により分解して窒素ガス等の気体を発生する発泡剤を添加し、これを所望の形状の金型に入れて発泡させる化学発泡法が挙げられる。また、揮発性発泡剤を含浸させたペレット状材料を予め金型外で予備発泡させ、得られた予備発泡ビーズを所望形状の金型に充填した後、水蒸気等で加熱して再度発泡させると同時に、隣接ビーズを互いに融着させるビーズ発泡法が挙げられる。
【００２１】
反射板２０，３０，４０の各々は、それぞれ、金属（例えば、アルミニウム）又は表面が金属で覆われたプラスチックからなるものであって、電波レンズ１０のレンズ中心Ｃを含む平面１１，１２，１３に取り付けられている。より具体的には、電波レンズ１０の平面１１には反射板２０が取り付けられるとともに、電波レンズ１０の平面１２には反射板３０が取り付けられている。そして、電波レンズ１０の平面１３には反射板４０が取り付けられている。電波レンズ１０のレンズ中心Ｃを含む平面１１，１２，１３が互いに直交しているため、これら反射板２０，３０，４０も互いに直交している。
【００２２】
一次放射器５０は、その断面形状が略矩形状や略円形状の開口部を有する電磁ホーンアンテナや、導波管に誘電体ロッドを装着した誘電体ロッドアンテナ等が一般的に使用されるが、マイクロストリップアンテナや、スロットアンテナ等を使用することもできる。一次放射器５０は、電波を受信するための受信機（不図示）または電波を送信するための送信機（不図示）に接続されている。また、電波受信用の一次放射器５０には、受信した電波を増幅して信号の周波数を変換するコンバータ（例えば、ローノイズブロックダウンコンバータ：ＬＮＢ）が接続されたものであってもよい。なお、一次放射器５０により受信される電波の電界の方向性（偏波）は、直線偏波（例えば、垂直偏波や水平偏波）や円偏波（例えば、右旋偏波や左旋偏波）のいずれであってもよい。
【００２３】
以上のように構成された電波レンズアンテナ装置１は、図２（ａ）に示すように、取り付け部材７０を介して、柵やポールや壁等の被取付部Ａに取り付けられる。被取付部Ａに対して取り付けられた電波レンズアンテナ装置１は、反射板２０，３０が、地面Ｇに対して垂直に設けられるとともに、反射板４０が、地面Ｇに対して水平に設けられることによって、図２（ｂ）の上面図で示すように、電波レンズ１０が衛星Ｓに対して露出した状態となっている。
【００２４】
ここで、本実施形態においては、上述のごとく、電波レンズ１０は、３つの平面１１，１２，１３を有するように球体を８等分に分割した形状に形成され、電波レンズ１０の３つの平面１１，１２，１３の各々には、それぞれが互いに直交する３つの反射板２０，３０，４０が取り付けられている点に特徴がある。
【００２５】
そして、このような構成により、球体を８等分に分割した形状の電波レンズ１０と反射板２０，３０，４０とを用いて一次放射器５０により電波を受信および／または送信する構成としている。例えば、電波を受信する場合は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、衛星Ｓから送信された電波Ｄ１〜Ｄ４が、反射板２０，３０，４０によって３回反射されて、電波レンズ１０の焦点部に配置された一次放射器５０に導かれる。電波を送信する場合も、同様に、電波レンズ１０の焦点部に配置された一次放射器５０から送信された電波が、反射板２０，３０，４０によって３回反射されて、衛星Ｓへ放射される。
【００２６】
また、本実施形態においては、３つの反射板２０，３０，４０の各々は、それが取り付けられた各平面１１，１２，１３よりも大きい。即ち、各平面１１，１２，１３の面積よりも、各反射板２０，３０，４０の面積が大きく、各反射板２０，３０，４０の一部は、衛星Ｓの方向に向けて電波レンズ１０の外側にはみ出している。
【００２７】
このような構成により、電波レンズ１０の平面１１，１２，１３よりも反射板２０，３０，４０を大きくすることができ、電波を受信する際には、衛星Ｓから送信された電波を反射板２０，３０，４０によって反射させて電波レンズ１０へ入射させることができる。例えば、図３（ａ）に示すように、衛星Ｓから送信された電波Ｄ４を反射板３０によって反射させて電波レンズ１０へ入射させることができる。また、電波を送信する際には、電波レンズ１０から出射された電波を反射板２０，３０，４０によって反射させて衛星Ｓへ放射させることができる。
【００２８】
また、本実施形態においては、３つの反射板２０，３０，４０の各々は、それが取り付けられた各平面１１，１２，１３に対して着脱可能に取り付けられている。従って、取り付けられている反射板２０，３０，４０を他の反射板（不図示）と取り替えることができる。
【００２９】
本実施形態の電波レンズアンテナ装置１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電波レンズ１０は、３つの平面１１，１２，１３を有するように球体を８等分に分割した形状に形成され、電波レンズ１０の３つの平面１１，１２，１３の各々には、それぞれが互いに直交する３つの反射板２０，３０，４０が取り付けられている。そして、このような構成により、球体を８等分に分割した形状の電波レンズ１０と反射板２０，３０，４０とを用いて一次放射器５０により電波を受信および／または送信する構成としている。従って、従来の四半球状の電波レンズを用いた電波レンズアンテナ装置に比べ、およそ半分のサイズの電波レンズアンテナ装置１を実現することができ、十分な小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。
【００３０】
（２）３つの反射板２０，３０，４０の各々は、それが取り付けられた各平面１１，１２，１３よりも大きいため、衛星Ｓから送信された電波を反射板２０，３０，４０によって反射させて電波レンズ１０へ入射させ易くなり、また、電波レンズ１０から出射された電波を反射板２０，３０，４０によって反射させて衛星Ｓへ放射させ易くなる。従って、電波を受信および／または送信し易くすることができる。
【００３１】
（３）３つの反射板２０，３０，４０の各々は、それが取り付けられた各平面１１，１２，１３に対して着脱可能に取り付けられている。このため、電波レンズアンテナ装置１の使用地域や通信相手となる衛星Ｓに応じて、取り付けられている反射板２０，３０，４０を、電波を一層受信および／または送信し易くなるような他の反射板と取り替えることができる。
【００３２】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態においては、反射板２０，３０，４０は同じ大きさであったが、３つの反射板２０，３０，４０のうち少なくとも２つの反射板の大きさは、互いに異なっていてもよい。例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、反射板４０の大きさと反射板２０，３０の大きさが異なっていてもよい。
【００３３】
このようにすれば、衛星Ｓの方向に応じて、不要な大型化をせずに電波を受信および／または送信し易くすることができる。即ち、例えば、衛星Ｓの方向と、３つの反射板２０，３０，４０のうち反射板４０とのなす角度θが小さい場合は、反射板４０の大きさを反射板２０，３０の大きさよりも大きくすることによって、衛星Ｓの方向とのなす角度が小さい反射板４０と他の反射板２０，３０の大きさを異ならせる。その結果、一次放射器による電波の受信および／または送信に影響の少ない反射板２０，３０を大きくせずに、反射板４０を大きくして、例えば、図４（ｂ）に示すように、衛星Ｓから送信された電波Ｄ５を反射板４０によって反射させて電波レンズ１０へ入射させることができ、電波を受信および／または送信し易くすることができる。
【００３４】
・また、上記実施形態においては、３つの反射板２０，３０，４０の全てを、平面１１，１２，１３よりも大きくしたが、３つの反射板２０，３０，４０のうち少なくとも１つの反射板が、その反射板が取り付けられた平面よりも大きければよい。
【００３５】
・上記実施形態においては、反射板２０，３０，４０の各々を、各平面１１，１２，１３よりも大きくしたが、３つの反射板２０，３０，４０の各々は、図５に示すように、それが取り付けられた平面１１，１２，１３の各々と同じ大きさであってもよい。
【００３６】
このようにすれば、反射板２０，３０，４０と電波レンズ１０の各平面１１，１２，１３を同じ大きさにすることによって、反射板２０，３０，４０の大きさを、電波レンズ１０に入射した電波を一次放射器５０に導くために十分な大きさとすることができる。従って、平面１１，１２，１３よりも反射板２０，３０，４０が大きい場合に比べ、十分な小型化、軽量化、低コスト化を一層図ることができる。
【００３７】
・３つの反射板２０，３０，４０の全ては、それが取り付けられた各平面１１，１２，１３に対して着脱可能に取り付けられていたが、３つの反射板２０，３０，４０のうち少なくとも１つの反射板が、その反射板が取り付けられた平面に対して着脱可能に取り付けられていてもよい。
【００３８】
・上記実施形態においては、電波レンズアンテナ装置１は柵やポールや壁等の被取付部Ａに取り付けられることによって、反射板４０は地面Ｇに対して水平に設けられていたが、地面Ｇに対して斜めに設けられていてもよい。即ち、例えば、電波レンズアンテナ装置１は屋根の斜面（不図示）に対して取り付けられていてもよい。
【００３９】
・上記実施形態においては、電波レンズアンテナ装置１は１個の一次放射器５０を備えていたが、一次放射器５０の個数は適宜変更してもよく、例えば、２個の一次放射器５０を備えて、２個の一次放射器５０の各々を、電波受信用、電波送信用として用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の活用例としては、電波を送受信するための電波レンズを用いた電波レンズアンテナ装置が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る電波レンズアンテナ装置を示す斜視図。
【図２】（ａ）（ｂ）本発明の実施形態に係る電波レンズアンテナ装置の使用態様を示す模式図。
【図３】（ａ）（ｂ）本発明の実施形態に係る電波レンズアンテナ装置において受信される電波を示す模式図。
【図４】（ａ）（ｂ）本発明の実施形態に係る電波レンズアンテナ装置の変形例を示す図。
【図５】本発明の実施形態に係る電波レンズアンテナ装置の変形例を示す斜視図。
【図６】（ａ）（ｂ）従来の電波レンズアンテナ装置を示す図。
【符号の説明】
【００４２】
Ｃ…レンズ中心、Ｓ…衛星、１…電波レンズアンテナ装置、１０…電波レンズ、１１，１２，１３…レンズ中心を含む平面、２０，３０，４０…反射板、５０…一次放射器。
【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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