(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内導体が筒状の外導体内に同軸に配設され、外導体の一端を入出力端子とし、他端を短絡端子としてなる同軸線路と、
上記外導体の外周面に接するように上記同軸線路の周方向に配設された複数の導波管スロットアレーアンテナと、
上記同軸線路と上記複数の導波管スロットアレーアンテナとをそれぞれ結合するように設けられた複数の結合孔と、
上記複数の結合孔の各結合孔上に設けられ、上記同軸線路と上記導波管スロットアレーアンテナとの結合を制御する複数の半導体スイッチとを備えたことを特徴とする切り替え機構付きアンテナ。
【請求項２】
上記複数の導波管スロットアレーアンテナのそれぞれが、溝方向が上記同軸線路の軸心方向と一致するように上記外導体の外周面に設けられた溝と、複数の放射スロットが穿設され、該溝を塞口するように上記外導体に配設された導体板とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の切り替え機構付きアンテナ。
【請求項３】
上記外導体の外周面上に上記半導体スイッチを制御駆動する信号用の線路を配置したことを特徴とする請求項１記載の切り替え機構付きアンテナ。
【請求項４】
筒状の内導体が筒状の外導体内に同軸に配設され、外導体の一端を入出力端子とし、他端を短絡端子としてなる同軸線路と、
上記内導体の内周面に接するように上記同軸線路の周方向に配設された複数の導波管スロットアレーアンテナと、
上記同軸線路と上記複数の導波管スロットアレーアンテナとをそれぞれ結合するように設けられた複数の結合孔と、
上記複数の結合孔の各結合孔上に設けられ、上記同軸線路と上記導波管スロットアレーアンテナとの結合を制御する複数の半導体スイッチとを備えたことを特徴とする切り替え機構付きアンテナ。
【請求項５】
内導体が筒状の外導体内に同軸に配設され、外導体の一端を入出力端子とし、他端を短絡端子としてなる同軸線路と、
地導体が一面上に設けられ、該地導体を上記外導体の外周面に接するように上記同軸線路の周方向に配設された複数の誘電体基板と、
上記複数の誘電体基板のそれぞれの他面上に設けられた複数のパッチアンテナと、
上記複数のパッチアンテナのそれぞれから延出され、その先端を開放端とするように上記複数の誘電体基板のそれぞれの他面上に設けられた複数の入出力線路と、
長軸方向が上記入出力線路に直交するように上記外導体および上記複数の誘電体基板のそれぞれを貫通して設けられ、上記同軸線路と上記複数の入出力線路とをそれぞれ結合する複数の結合孔と、
上記複数の入出力線路のそれぞれの開放端を開放状態または短絡状態にする複数の半導体スイッチとを備えたことを特徴とする切り替え機構付きアンテナ。
【請求項６】
内導体が筒状の外導体内に同軸に配設され、外導体の一端を入出力端子とし、他端を短絡端子としてなる同軸線路と、
地導体が一面上に設けられ、該地導体を上記外導体の外周面に接するように上記同軸線路の周方向に配設された複数の誘電体基板と、
上記複数の誘電体基板のそれぞれの他面上に設けられた複数のパッチアンテナと、
上記複数のパッチアンテナのそれぞれから延出され、その先端を開放端とするように上記複数の誘電体基板のそれぞれの他面上に設けられた複数の入出力線路と、
長軸方向が上記入出力線路に直交するように上記外導体および上記複数の誘電体基板のそれぞれを貫通して設けられ、上記同軸線路と上記複数の入出力線路とをそれぞれ結合する複数の結合孔と、
上記複数の結合孔の各結合孔上に設けられ、上記同軸線路と上記入出力線路との結合を制御する複数の半導体スイッチとを備えたことを特徴とする切り替え機構付きアンテナ。
【請求項７】
同軸線路形のフィルタが上記同軸線路の上記入出力端子に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の切り替え機構付きアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主としてＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯、マイクロ波帯およびミリ波帯で用いられる切り替え機構付きアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は例えばIEEE GaAs IC Symposium, Tech. Digest, 1991, pp135-138 および IEEE Communications Magazine, pp58-64, April, 1991に示された従来のアンテナ装置の概略構成を示す平面図、図１５は図１４のＸＶ−ＸＶ矢視断面図である。
図１４および図１５において、誘電体基板４０は、円盤状をなし、その一面上に地導体４１が形成され、他面上にストリップ導体４２、４３、４４および入出力端子４５が形成されている。これらの誘電体基板４０、地導体４１およびストリップ導体４２、４３、４４からマイクロストリップ線路が構成されている。さらに、誘電体基板４０の他面上には、複数のダイオードで構成されたＳＰ３Ｔスイッチ４６およびＳＰＤＴスイッチ４７が設けられている。
ホーンアンテナ５０は矩形断面形状をなし、その断面形状が電波を放射する開口側に向かって徐々に広がるテーパ形状に成形されている。そして、ホーンアンテナ５０の喉元側端部は短絡端となっている。このホーンアンテナ５０は、誘電体基板４０の一面上に開口側を外周側に向けて、周方向に６個配設されている。そして、同軸導波管変換器５１が各ホーンアンテナ５０の短絡端に気密に接続されて誘電体基板４０上に配設されている。また、導体棒５２がスルーホール（図示せず）に挿通されて各同軸導波管変換器５１内のホーンアンテナ５０の短絡端から約１／４波長離れた位置に配設されている。各導体棒５２の端部はストリップ導体４２に接続されている。
そして、入出力端子４５に接続されたストリップ導体４４が、ＳＰＤＴスイッチ４７により２つのストリップ導体４３に切り替え可能に接続され、各ストリップ４３がＳＰ３Ｔスイッチ４６により３つのスイッチ導体４２に切り替え可能に接続されて、６つの接続線路が構成されている。
【０００３】
つぎに、従来のアンテナ装置の動作について説明する。
入出力端子４５から電波が入射すると、入射した電波は１つのＳＰＤＴスイッチ４７と２つのＳＰ３Ｔスイッチ４６により最終的に６つの接続線路の内の１つに選択的に給電される。そして、導電棒５２および同軸導波管変換器５１を介して１つのホーンアンテナ５０に給電さ、電波が空中に放射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアンテナ装置は以上のように、損失の多いマイクロストリップ線路と複数の半導体スイッチと整合のとりにくい分岐回路により構成されたアンテナ切り替え機構を有しているので、切り替えるアンテナの数が多くなると、経路中に含まれる複数の半導体スイッチの損失および回路を構成するマイクロストリップ線路の損失が重畳され、アンテナ装置全体の損失が大きくなってしまう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、低損失で複数のアンテナを切り替え駆動できる切り替え機構付きアンテナを得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る切り替え機構付きアンテナは、内導体が筒状の外導体内に同軸に配設され、外導体の一端を入出力端子とし、他端を短絡端子としてなる同軸線路と、上記外導体の外周面に接するように上記同軸線路の周方向に配設された複数の導波管スロットアレーアンテナと、上記同軸線路と上記複数の導波管スロットアレーアンテナとをそれぞれ結合するように設けられた複数の結合孔と、上記複数の結合孔の各結合孔上に設けられ、上記同軸線路と上記導波管スロットアレーアンテナとの結合を制御する複数の半導体スイッチとを備えたものである。
【０００７】
また、上記複数の導波管スロットアレーアンテナのそれぞれが、溝方向が上記同軸線路の軸心方向と一致するように上記外導体の外周面に設けられた溝と、複数の放射スロットが穿設され、該溝を塞口するように上記外導体に配設された導体板とから構成されているものである。
【０００８】
また、上記外導体の外周面上に上記半導体スイッチを制御駆動する信号用の線路を配置したものである。
【０００９】
また、筒状の内導体が筒状の外導体内に同軸に配設され、外導体の一端を入出力端子とし、他端を短絡端子としてなる同軸線路と、上記内導体の内周面に接するように上記同軸線路の周方向に配設された複数の導波管スロットアレーアンテナと、上記同軸線路と上記複数の導波管スロットアレーアンテナとをそれぞれ結合するように設けられた複数の結合孔と、上記複数の結合孔の各結合孔上に設けられ、上記同軸線路と上記導波管スロットアレーアンテナとの結合を制御する複数の半導体スイッチとを備えたものである。
【００１０】
また、内導体が筒状の外導体内に同軸に配設され、外導体の一端を入出力端子とし、他端を短絡端子としてなる同軸線路と、地導体が一面上に設けられ、該地導体を上記外導体の外周面に接するように上記同軸線路の周方向に配設された複数の誘電体基板と、上記複数の誘電体基板のそれぞれの他面上に設けられた複数のパッチアンテナと、上記複数のパッチアンテナのそれぞれから延出され、その先端を開放端とするように上記複数の誘電体基板のそれぞれの他面上に設けられた複数の入出力線路と、長軸方向が上記入出力線路に直交するように上記外導体および上記複数の誘電体基板のそれぞれを貫通して設けられ、上記同軸線路と上記複数の入出力線路とをそれぞれ結合する複数の結合孔と、上記複数の入出力線路のそれぞれの開放端を開放状態または短絡状態にする複数の半導体スイッチとを備えたものである。
【００１１】
また、内導体が筒状の外導体内に同軸に配設され、外導体の一端を入出力端子とし、他端を短絡端子としてなる同軸線路と、地導体が一面上に設けられ、該地導体を上記外導体の外周面に接するように上記同軸線路の周方向に配設された複数の誘電体基板と、上記複数の誘電体基板のそれぞれの他面上に設けられた複数のパッチアンテナと、上記複数のパッチアンテナのそれぞれから延出され、その先端を開放端とするように上記複数の誘電体基板のそれぞれの他面上に設けられた複数の入出力線路と、長軸方向が上記入出力線路に直交するように上記外導体および上記複数の誘電体基板のそれぞれを貫通して設けられ、上記同軸線路と上記複数の入出力線路とをそれぞれ結合する複数の結合孔と、上記複数の結合孔の各結合孔上に設けられ、上記同軸線路と上記入出力線路との結合を制御する複数の半導体スイッチとを備えたものである。
【００１２】
また、同軸線路形のフィルタが上記同軸線路の上記入出力端子に接続されているものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る切り替え機構付きアンテナの概略構成を示す斜視図、図２は図１に示される切り替え機構付きアンテナを示す縦断面図、図３は図１に示される切り替え機構付きアンテナの円形同軸線路を示す横断面図である。
図１乃至図３において、円形同軸線路１は、外周形状が六角形をなす筒状の外導体３と、この外導体３内に同軸に配設された内導体２と、外導体３の他端を塞口する短絡端５とから構成されている。なお、外導体３の一端は開口されて入出力端子４を構成している。
導波管スロットアレーアンテナ６は、板状導体を直方体の箱形に成形してなり、その主面に細長の放射スロット７がその長軸方向をアンテナ６の長手方向に一致させて多数穿設されている。この導波管スロットアレーアンテナ６の長手方向の相対する端面がそれぞれ第１および第２の短絡端８、９を構成している。
この導波管スロットアレーアンテナ６は、主面と相対する面を外導体３の外周面に接触させ、かつ、第２の短絡端９を円形同軸線路１の軸方向の外方に延出させて、円形同軸線路１の外周に周方向に６本取り付けられている。また、細長の結合孔１０がその長軸方向を円形同軸線路１の軸方向と直交させて、各導波管スロットアレーアンテナ６の主面と相対する面と外導体３とを貫通するように設けられている。さらに、半導体スイッチとしてのダイオードスイッチ１１が、各結合孔１０の対向する幅広面を短絡するように設けられている。
ここで、係合孔１０は、円形同軸線路１の短絡端５および導波管スロットアレーアンテナ６の第１の短絡端８の両者からそれぞれ１／２波長離れた位置に設けられている。
【００１４】
つぎに、このように構成された切り替え機構付きアンテナ１００の動作について説明する。
円形同軸線路１の入出力端子４から電力を入力したとき、円形同軸線路１の内部の電磁界分布は、図４に示されるように、内導体２から外導体３に向かう放射状の一様な電界成分と、電界と垂直な周方向の一様な磁界成分とを有する。そして、円形同軸線路１の一方の端子が短絡端５となっているため、円形同軸線路１の内部では定常波がたち、短絡端５から１／２波長離れた位置で電界成分が最小で、かつ、磁界成分が最大となる。そこで、円形同軸線路１の内部と導波管スロットアレーアンテナ６の内部とを連通する結合孔１０が短絡端５から１／２波長離れた位置に位置しているので、電力が結合孔１０を介して導波管スロットアレーアンテナ６に効率よく給電される。
ここで、各導波管スロットアレーアンテナ６に対応するダイオードスイッチ１１の駆動端子（図示せず）の電位を制御して、１つの導波管スロットアレーアンテナ６に対応するダイオードスイッチ１１のみをＯＦＦとし、残りの導波管スロットアレーアンテナ６に対応するダイオードスイッチ１１をＯＮとする。ダイオードスイッチ１１がＯＦＦである結合孔１０は解放状態となり、ダイオードスイッチ１１がＯＮである結合孔１０は短絡状態となる。そこで、入出力端子４から入力された電力は、ダイオードスイッチ１１がＯＦＦとなっている結合孔１０を介して導波管スロットアレーアンテナ６に給電され、電波が放射スロット７から空間に放射される。
従って、ダイオードスイッチ１１のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、６本の導波管スロットアレーアンテナ６を切り替えて、任意の導波管スロットアレーアンテナ６から電波を放射することができる。
【００１５】
このように、この実施の形態１によれば、切り替え回路が円形同軸線路１、導波管スロットアレーアンテナ６およびダイオードスイッチ１１により構成されているので、損失の多いマイクロストリップ線路が不要となり、また経路中のダイオードスイッチ１１が１つですみ、損失を少なくした切り替え機構付きアンテナが得られる。
また、円形同軸線路１から結合孔１０を介して導波管スロットアレーアンテナ６に直接給電できるので、損失を低減することができる。
【００１６】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２に係る切り替え機構付きアンテナの概略構成を示す斜視図、図６は図５に示される切り替え機構付きアンテナを示す縦断面図、図７は図５に示される切り替え機構付きアンテナの円形同軸線路を示す横断面図である。
図５乃至図７において、円形同軸線路１Ａは、円筒状の外導体３Ａと、内周形状が六角形をなす筒状に形成され、外導体３Ａ内に同軸に配設された内導体２Ａと、外導体３Ａの他端を塞口する短絡端５とから構成されている。なお、外導体３Ａの一端は開口されて入出力端子４を構成している。
導波管スロットアレーアンテナ６は、板状導体を直方体の箱形に成形してなり、その主面に細長の放射スロット７がその長軸方向をアンテナ６の長手方向に一致させて多数穿設されている。この導波管スロットアレーアンテナ６の長手方向の相対する端面がそれぞれ第１および第２の短絡端８、９を構成している。
この導波管スロットアレーアンテナ６は、主面を内導体２Ａの内周面に接触させ、かつ、第２の短絡端９を円形同軸線路１Ａの軸方向の外方に延出させて、円形同軸線路１Ａの内周に周方向に６本取り付けられている。また、細長の結合孔１０がその長軸方向を円形同軸線路１Ａの軸方向と直交させて導波管スロットアレーアンテナ６の主面と内導体２Ａとを貫通するように設けられている。さらに、ダイオードスイッチ１１が、結合孔１０の対向する幅広面を短絡するように設けられている。
ここで、係合孔１０は、円形同軸線路１Ａの短絡端５および導波管スロットアレーアンテナ６の第１の短絡端８の両者からそれぞれ１／２波長離れた位置に設けられている。
【００１７】
このように構成された切り替え機構付きアンテナ１０１においても、円形同軸線路１Ａの入出力端子４から電力を入力したとき、円形同軸線路１Ａの内部では短絡端５から１／２波長離れた位置で電界成分が最小で、かつ、磁界成分が最大となる。そして、結合孔１０が短絡端５から１／２波長離れた位置に位置しており、電力が結合孔１０を介して導波管スロットアレーアンテナ６に効率よく給電される。
そこで、１つの導波管スロットアレーアンテナ６に対応するダイオードスイッチ１１のみをＯＦＦとし、残りの導波管スロットアレーアンテナ６に対応するダイオードスイッチ１１をＯＮとすることにより、入出力端子４から入力された電力は、ダイオードスイッチ１１がＯＦＦとなっている結合孔１０を介して導波管スロットアレーアンテナ６に給電され、電波が放射スロット７から空間に放射される。
【００１８】
従って、この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態２によれば、導波管スロットアレーアンテナ６が円筒同軸線路１Ａの内周側に配設されているので、装置の小型化が図られる。
【００１９】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３に係る切り替え機構付きアンテナを示す分解斜視図である。
図８において、外導体１５は円筒状をなし、溝１６がその外周面に軸心と平行に設けられている。この溝１６は、便宜上１つしか図示されていないが、実際には周方向に６個設けられている。そして、内導体１４がこの外導体１５内に同軸に配設され、短絡端１８が外導体１５の他端を塞口するように取り付けられている。外導体１５の一端は開口されて入出力端子１７を構成している。
また、細長の結合孔１９が、その長軸方向を外導体１５の軸心と直交するように、溝１６の底面の短絡端１８から１／２波長離れた位置に、外導体１５を貫通するように設けられている。そして、ダイオードスイッチ１１が、結合孔１９の対向する幅広面を短絡するように設けられている。
また、導体板としての導体２０は、外導体１５の外径と同等の内径に成形された円筒状をなし、外導体１５が挿着されている。そして、この導体２０には、外導体１５に設けられた溝１６に対応する領域に、細長の放射スロット２１がその長軸方向を軸心方向に一致させて多数穿設されている。この放射スロット２１は、便宜上１つの溝１６にのみ対応するように図示されているが、実際には、６個の溝１６のそれぞれに対応するように設けられている。
【００２０】
このように構成された切り替え機構付きアンテナ１０２では、外導体１５の外周面に設けられた溝１６が、短絡端１８および導体２０により囲繞されて導波管を構成している。つまり、この切り替え機構付きアンテナ１０２は、６本の導波管スロットアレーアンテナが円形同軸線路の外周に周方向に配設されている上記実施の形態１と同等の構成となっている。
そこで、１つのダイオードスイッチ１１のみをＯＦＦとし、残りのダイオードスイッチ１１をＯＮとすることにより、入出力端子４から入力された電力は、ダイオードスイッチ１１がＯＦＦとなっている結合孔１９を介して溝１６内に給電され、電波が放射スロット２１から空間に放射される。
【００２１】
従って、この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態３によれば、円形同軸線路と導波管スロットアレーアンテナとを一体化でき、部品点数が削減され、製造が容易となるとともに、低コスト化が図られる。
【００２２】
なお、上記実施の形態３では、円筒の導体２０を用いて外導体１５に設けられた各溝１６を一括して塞口するものとしているが、円弧状断面の細長の導体板を用いて外導体１５に設けられた各溝１６をそれぞれ塞口するようにしてもよい。この場合、各導体板には、放射スロットが設けられている。
【００２３】
実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４に係る切り替え機構付きアンテナを示す縦断面図、図１０は図９に示された切り替え機構付きアンテナの円形同軸線路を示す横断面図である。
図９および図１０において、一面に導体２２が形成され、他面に地導体２５が形成された筒状の第１の誘電体基板２３が、地導体２５を内側にして円形同軸線路１の外導体３の外周面に接合されている。さらに、一面に地導体２６が形成された筒状の第２の誘電体基板２４が、地導体２６を外側にして第１の誘電体基板２３の外周面に接合されている。そして、導波管スロットアレーアンテナ６が、主面と相対する面を地導体２６の外周面に絶縁状態に接合させ、かつ、第２の短絡端９を円形同軸線路１の軸方向の外方に延出させて、円形同軸線路１の外周に周方向に６本取り付けられている。また、細長の結合孔１０がその長軸方向を円形同軸線路１の軸方向と直交させて各導波管スロットアレーアンテナ６の主面と相対する面、外導体３および第１および第２の誘電体基板２３、２４を貫通するように設けられている。さらに、半導体スイッチとしてのダイオードスイッチ１１が、各結合孔１０の対向する幅広面を短絡するように設けられている。
ここで、係合孔１０は、円形同軸線路１の短絡端５および導波管スロットアレーアンテナ６の第１の短絡端８の両者からそれぞれ１／２波長離れた位置に設けられている。また、導体２２は、ダイオードスイッチ１１を制御駆動する信号用の線路となるように、各ダイオードスイッチ１１に対応して６本にパターニングされている。さらに、各ダイオードスイッチ１１の駆動端子は、地導体２６に電気的に接続されている。
【００２４】
このように構成された切り替え機構付きアンテナ１０３においても、円形同軸線路１の入出力端子４から電力を入力したとき、円形同軸線路１の内部では短絡端５から１／２波長離れた位置で電界成分が最小で、かつ、磁界成分が最大となる。そして、結合孔１０が短絡端５から１／２波長離れた位置に位置しており、電力が結合孔１０を介して導波管スロットアレーアンテナ６に効率よく給電される。
また、導体２２に電圧を供給すると、導体２２に相対する地導体２６の部位に所定の電位が誘起される。その結果、地導体２６に電気的に接続されているダイオードスイッチ１１の駆動端子が所定の電位となり、ダイオードスイッチ１１がＯＮ状態となる。この導体２２は各ダイオードスイッチ１１に対応するように６本にパターニングされているので、導体２２のパターニングされた各線路への電圧の供給を制御することにより、各ダイオードスイッチ１１をＯＮ・ＯＦＦ制御することができる。
そこで、導体２２の各線路への給電を制御して、１つの導波管スロットアレーアンテナ６に対応するダイオードスイッチ１１のみをＯＦＦとし、残りの導波管スロットアレーアンテナ６に対応するダイオードスイッチ１１をＯＮとすることにより、入出力端子４から入力された電力は、ダイオードスイッチ１１がＯＦＦとなっている結合孔１０を介して導波管スロットアレーアンテナ６に給電され、電波が放射スロット７から空間に放射される。
【００２５】
従って、この実施の形態４においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態４によれば、円形同軸線路１とダイオードスイッチ１１を制御駆動する信号用の線路とが一体化でき、装置の小型化が図られる。
【００２６】
ここで、上記実施の形態４では、地導体２６は各ダイオードスイッチ１１に対応するようには分割されていないが、導体２２のパターニングされた各線路間の距離が十分離れているので、給電された線路に対応するダイオードスイッチ１１はＯＮするが、それ以外のダイオードスイッチ１１はＯＮすることはない。なお、地導体２６を各ダイオードスイッチ１１に対応するように分割してもよいことは言うまでもないことである。
【００２７】
実施の形態５．
図１１はこの発明の実施の形態５に係る切り替え機構付きアンテナの概略構成を示す斜視図である。
この実施の形態５による切り替え機構付きアンテナ１０４は、図１１に示されるように、円筒同軸線路形のフィルタ３０が円形同軸線路１の入出力端子４に直列に接続されて構成されている。
そこで、この切り替え機構付きアンテナ１０４では、フィルタ３０により設定した周波数の入射波のみが円形同軸線路１に入射され、導波管スロットアレーアンテナ６から放射される。
このように、この実施の形態５によれば、上記実施の形態１の効果に加えて、フィルタとしても機能するアンテナが得られる。
【００２８】
なお、上記実施の形態５では、上記実施の形態１による切り替え機構付きアンテナ１００にフィルタ３０を接続しているが、他の実施の形態による切り替え機構付きアンテナにフィルタ３０を接続しても同様の効果が得られる。
【００２９】
実施の形態６．
図１２はこの発明の実施の形態６に係る切り替え機構付きアンテナの概略構成を示す斜視図である。
図１２において、誘電体基板３１は、一面に形成された地導体３２を外導体３の外周面に密着させて円形同軸線路１に周方向に６枚配設されている。また、細長の結合孔１０がその長軸方向を円形同軸線路１の軸方向と直交させて各誘電体基板３１と外導体３とを貫通するように設けられている。各誘電体基板３１の他面には、導体からなる一対のパッチアンテナ３３が結合孔１０の幅広辺を挟んで相対して設けられ、さらに導体からなる一対の入出力線路３４がそれぞれ各パッチアンテナ３３から延出され、結合孔１０を横断して、先端を開放端とするように設けられている。また、ダイオードスイッチ１１が、各入出力線路３４の開放端と地導体３２とを短絡するように設けられている。
ここで、各入出力線路３４は、結合孔１０の長軸方向に対して直交し、結合孔１０上から１／４波長離れた位置が開放端となっている。また、各係合孔１０は、それぞれ円形同軸線路１の短絡端５から５／２波長離れた位置に設けられている。また、ダイオードスイッチ１１の一端は、入出力線路３４の開放端に接続され、他端は誘電体基板３１に設けられたスルーホールを介して地導体３２に接続されている。
【００３０】
このように構成された切り替え機構付きアンテナ１０５では、ダイオードスイッチ１１がＯＮすると、入出力線路３４の開放端が短絡状態となり、開放端から１／４波長離れた結合孔１０上の線路に流れる電流は最小となる。そこで、入出力線路３４は結合孔１０の磁界と係合せず、円形同軸線路１と入出力線路３４とは結合しない。
一方、ダイオードスイッチ１１がＯＦＦすると、入出力線路３４の開放端が開放状態となり、開放端から１／４波長離れた結合孔１０上の線路に流れる電流は最大となる。そこで、入出力線路３４は結合孔１０の磁界と係合し、円形同軸線路１と入出力線路３４とが結合する。
そこで、ダイオードスイッチ１１を制御駆動して、１つの結合孔１０に対応するダイオードスイッチ１１のみをＯＦＦとし、残りの結合孔１０に対応するダイオードスイッチ１１をＯＮとすることにより、入出力端子４から入力された電力は、ダイオードスイッチ１１がＯＦＦとなっている結合孔１０および入出力線路３４を介してパッチアンテナ３３に給電され、電波がパッチアンテナ３３から空間に放射される。
【００３１】
このように、この実施の形態６によれば、円形同軸線路１、パッチアンテナ３３、入出力線路３４および入出力線路３４の開放端を開放又は短絡するダイオードスイッチ１１によリ切り替え回路を構成しているので、損失を低減でき、小型化が図られるとともに、ダイオードスイッチ１１の実装が容易となるという効果が得られる。
【００３２】
なお、上記実施の形態６では、ダイオードスイッチ１１の一方の端子を、誘電体基板３１に設けられたスルーホールを介して地導体３２に接続するものとして説明しているが、誘電体基板３１上に１／４波長の先端開放線路を新たに設け、ダイオードスイッチ１１の一方の端子を該線路に接続してもよい。
【００３３】
また、上記実施の形態６では、結合孔１０上から１／４波長離れた入出力線路３４の先端を開放端とするように説明しているが、結合孔１０上から１／２波長離れた入出力線路３４の先端を開放端とするようにしてもよい。
この場合、入出力線路の開放端から１／２波長離れた結合孔上の位置では、ダイオードスイッチがＯＮのときに電流が最大となり、ダイオードスイッチがＯＦＦのときに電流が最小となる。そこで、１つの結合孔に対応するダイオードスイッチのみをＯＮとし、残りの結合孔に対応するダイオードスイッチをＯＦＦとすることにより、入出力端子から入力された電力は、ダイオードスイッチがＯＮとなっている結合孔および入出力線路を介してパッチアンテナに給電され、電波がパッチアンテナから空間に放射される。
【００３４】
なお、上記実施の形態６では、結合孔１０が、円形同軸線路１の短絡端５から５／２波長離れた位置に設けられているものとしているが、結合孔１０の位置は、円形同軸線路１の短絡端５からＮ／２波長（Ｎ：奇数）離れた位置であればよく、例えば１／２波長や３／２波長離れた位置でもよい。
また、上記実施の形態６では、１つの結合孔１０に対して一対のパッチアンテナ３３を設けるものとしているが、１つの結合孔１０に対して必ずしも一対のパッチアンテナ３３を設ける必要はなく、パッチアンテナ３３は１つでもよい。
【００３５】
実施の形態７．
上記実施の形態６では、ダイオードスイッチ１１が各入出力線路３４の開放端と地導体３２とを短絡するように設けられているが、この実施の形態７では、図１３に示されるように、ダイオードスイッチ１１が各結合孔１０の対向する幅広面を短絡するように設けられている。なお、他の構成は上記実施の形態６と同様に構成されている。
【００３６】
このように構成された切り替え機構付きアンテナ１０６においても、ダイオードスイッチ１１をＯＮすると結合孔１０が短絡状態となり、ＯＦＦすると結合孔１０が開放状態となるので、ダイオードスイッチ１１の制御駆動により、円形同軸線路１と入力線路３４との結合が制御される。
そこで、この実施の形態７においても、上記実施の形態６と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態７によれば、上記実施の形態６に比べてダイオードスイッチ１１の個数を削減でき、その分低コスト化が図られる。
【００３７】
なお、上記各実施の形態では、半導体スイッチとしてダイオードスイッチ１１を用いるものとしているが、ＦＥＴ等の半導体スイッチを用いても、同様の効果を奏する。
また、上記各実施の形態では、６本の導波管スロットアレーアンテナを用いて説明しているが、導波管スロットアレーアンテナの本数は６本に限定されるものではない。
【００３８】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３９】
この発明によれば、内導体が筒状の外導体内に同軸に配設され、外導体の一端を入出力端子とし、他端を短絡端子としてなる同軸線路と、上記外導体の外周面に接するように上記同軸線路の周方向に配設された複数の導波管スロットアレーアンテナと、上記同軸線路と上記複数の導波管スロットアレーアンテナとをそれぞれ結合するように設けられた複数の結合孔と、上記複数の結合孔の各結合孔上に設けられ、上記同軸線路と上記導波管スロットアレーアンテナとの結合を制御する複数の半導体スイッチとを備えているので、半導体スイッチの制御により、同軸線路から結合孔を介して直接導波管スロットアレーアンテナを給電でき、低損失の切り替え機構付きアンテナが得られる。
【００４０】
また、上記複数の導波管スロットアレーアンテナのそれぞれが、溝方向が上記同軸線路の軸心方向と一致するように上記外導体の外周面に設けられた溝と、複数の放射スロットが穿設され、該溝を塞口するように上記外導体に配設された導体板とから構成されているので、同軸線路と導波管スロットアレーアンテナとが一体化でき、製造が容易になる。
【００４１】
また、上記外導体の外周面上に上記半導体スイッチを制御駆動する信号用の線路を配置したので、半導体スイッチを制御駆動する線路を同軸線路と一体化でき、装置の小型化が図られる。
【００４２】
また、筒状の内導体が筒状の外導体内に同軸に配設され、外導体の一端を入出力端子とし、他端を短絡端子としてなる同軸線路と、上記内導体の内周面に接するように上記同軸線路の周方向に配設された複数の導波管スロットアレーアンテナと、上記同軸線路と上記複数の導波管スロットアレーアンテナとをそれぞれ結合するように設けられた複数の結合孔と、上記複数の結合孔の各結合孔上に設けられ、上記同軸線路と上記導波管スロットアレーアンテナとの結合を制御する複数の半導体スイッチとを備えているので、半導体スイッチの制御により、同軸線路から結合孔を介して直接導波管スロットアレーアンテナを給電でき、低損失、かつ、小型の切り替え機構付きアンテナが得られる。
【００４３】
また、内導体が筒状の外導体内に同軸に配設され、外導体の一端を入出力端子とし、他端を短絡端子としてなる同軸線路と、地導体が一面上に設けられ、該地導体を上記外導体の外周面に接するように上記同軸線路の周方向に配設された複数の誘電体基板と、上記複数の誘電体基板のそれぞれの他面上に設けられた複数のパッチアンテナと、上記複数のパッチアンテナのそれぞれから延出され、その先端を開放端とするように上記複数の誘電体基板のそれぞれの他面上に設けられた複数の入出力線路と、長軸方向が上記入出力線路に直交するように上記外導体および上記複数の誘電体基板のそれぞれを貫通して設けられ、上記同軸線路と上記複数の入出力線路とをそれぞれ結合する複数の結合孔と、上記複数の入出力線路のそれぞれの開放端を開放状態または短絡状態にする複数の半導体スイッチとを備えているので、同軸線路から結合孔を介して直接パッチアンテナを給電でき、装置を低損失に構成できるとともに、半導体スイッチの実装が容易となる。
【００４４】
また、内導体が筒状の外導体内に同軸に配設され、外導体の一端を入出力端子とし、他端を短絡端子としてなる同軸線路と、地導体が一面上に設けられ、該地導体を上記外導体の外周面に接するように上記同軸線路の周方向に配設された複数の誘電体基板と、上記複数の誘電体基板のそれぞれの他面上に設けられた複数のパッチアンテナと、上記複数のパッチアンテナのそれぞれから延出され、その先端を開放端とするように上記複数の誘電体基板のそれぞれの他面上に設けられた複数の入出力線路と、長軸方向が上記入出力線路に直交するように上記外導体および上記複数の誘電体基板のそれぞれを貫通して設けられ、上記同軸線路と上記複数の入出力線路とをそれぞれ結合する複数の結合孔と、上記複数の結合孔の各結合孔上に設けられ、上記同軸線路と上記入出力線路との結合を制御する複数の半導体スイッチとを備えているので、同軸線路から結合孔を介して直接パッチアンテナを給電でき、装置を低損失に構成できるとともに、半導体スイッチの個数を少なくして低コスト化を図ることができる。
【００４５】
また、同軸線路形のフィルタが上記同軸線路の上記入出力端子に接続されているので、フィルタにより設定した周波数のみが同軸線路に入射されて、アンテナから放射されるようになり、フィルタ機能を兼ね備えたアンテナが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る切り替え機構付きアンテナの概略構成を示す斜視図である。
【図２】  この発明の実施の形態１に係る切り替え機構付きアンテナを示す縦断面図である。
【図３】  この発明の実施の形態１に係る切り替え機構付きアンテナの円形同軸線路を示す横断面図である。
【図４】  この発明の実施の形態１に係る切り替え機構付きアンテナの円形同軸線路の電界と磁界分布を説明する図である。
【図５】  この発明の実施の形態２に係る切り替え機構付きアンテナの概略構成を示す斜視図である。
【図６】  この発明の実施の形態２に係る切り替え機構付きアンテナを示す縦断面図である。
【図７】  この発明の実施の形態２に係る切り替え機構付きアンテナの円形同軸線路を示す横断面図である。
【図８】  この発明の実施の形態３に係る切り替え機構付きアンテナを示す分解斜視図である。
【図９】  この発明の実施の形態４に係る切り替え機構付きアンテナを示す縦断面図である。
【図１０】  この発明の実施の形態４に係る切り替え機構付きアンテナを示す横断面図である。
【図１１】  この発明の実施の形態５に係る切り替え機構付きアンテナの概略構成を示す斜視図である。
【図１２】  この発明の実施の形態６に係る切り替え機構付きアンテナの概略構成を示す斜視図である。
【図１３】  この発明の実施の形態７に係る切り替え機構付きアンテナの概略構成を示す斜視図である。
【図１４】  従来のアンテナ装置の概略構成を示す平面図である。
【図１５】  図１４のＸＶ−ＸＶ矢視断面図である。
【符号の説明】
１、１Ａ  円形同軸線路、２、２Ａ、１４  内導体、３、３Ａ、１５  外導体、４、１７  入出力端子、５、１８  短絡端、６  導波管スロットアレーアンテナ、７、２１  放射スロット、１０、１９  結合孔、１１  ダイオードスイッチ（半導体スイッチ）、１６  溝、２０  導体（導体板）、２２  導体（線路）、３０  フィルタ、３１  誘電体基板、３２  地導体、３３  パッチアンテナ、３４  入出力線路、１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６  切り替え機構付きアンテナ。
【図１】
0003862859.tif 000002
【図２】
0003862859.tif 000003
【図３】
0003862859.tif 000004
【図４】
0003862859.tif 000005
【図５】
0003862859.tif 000006
【図６】
0003862859.tif 000007
【図７】
0003862859.tif 000008
【図８】
0003862859.tif 000009
【図９】
0003862859.tif 000010
【図１０】
0003862859.tif 000011
【図１１】
0003862859.tif 000012
【図１２】
0003862859.tif 000013
【図１３】
0003862859.tif 000014
【図１４】
0003862859.tif 000015
【図１５】
0003862859.tif 000016