(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に幅を持ち、該幅の中央に複数の結合用の貫通孔を有する円筒型の共振器と、
上記共振器の外周に放射状に配置されて上記共振器の各上記結合用の貫通孔に挿入したスロット線路と上記共振器とが該スロット線路先端で結合する複数のスロット線路給電アンテナと、
上記スロット線路給電アンテナの上記結合用の貫通孔に挿入されたスロット線路に設けて、上記共振器と上記スロット線路給電アンテナとの上記結合を制御するアンテナ対応の半導体スイッチとを備え、上記半導体スイッチのオン／オフを駆動して上記結合を切換えて、所定のアンテナとの給電または受信を行うことを特徴とする切換機構付アンテナ。
【請求項２】
一方の底面で入出力端子と結合し、他方の底面を持つ第１の円筒型の共振器と、
上記第１の円筒型の共振器と上記他方の底面で結合し、共振器を形成する円筒の幅方向の中央に複数の結合用の貫通孔を有して上記第１の共振器と共にフィルタを構成する円筒型の第２の共振器と、
上記第２の共振器の外周に放射状に配置されて上記第２の共振器の各上記結合用の貫通孔に挿入したスロット線路と上記第２の共振器とが該スロット線路先端で結合する複数のスロット線路給電アンテナと、
上記スロット線路給電アンテナの上記結合用の貫通孔に挿入されたスロット線路に設けて、上記第２の共振器と上記スロット線路給電アンテナとの上記結合を制御するアンテナ対応の半導体スイッチとを備え、上記半導体スイッチのオン／オフを駆動して上記結合を切換えて、所定のアンテナとの給電または受信を行うことを特徴とする切換機構付アンテナ。
【請求項３】
スロット線路給電アンテナが配置された円筒型または第２の円筒型の共振器は、導波管で形成されて円筒軸方向に電界成分の、周方向に磁界成分の定在波分布を有するｎ波長共振器としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の切換機構付アンテナ。
【請求項４】
スロット線路給電アンテナが配置された請求項１における円筒型または請求項２における第２の円筒型の共振器は、導波管で形成されて円筒軸中央に円筒導体を備え、同軸線路共振器としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の切換機構付アンテナ。
【請求項５】
スロット線路給電アンテナは、誘電体基板上に２つのストリップ導体膜を形成し、かつ該導体膜の一部を線状に除去して一端を解放端とし、他端を請求項１における共振器の、または請求項２における第２の共振器の、結合用の貫通孔に挿入して結合するスロットとで形成されるダイポールアンテナとし、半導体スイッチは上記ダイポールアンテナの上記結合するスロットに設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の切換機構付アンテナ。
【請求項６】
スロット線路給電アンテナは、誘電体基板上に導体膜を形成し、かつ該導体膜の一部を線状に、その後テーパで拡大して除去して該拡大端を解放端とし、他端を請求項１における共振器の、または請求項２における第２の共振器の、結合用の貫通孔に挿入して結合するスロットとで形成されるテーパノッチアンテナとし、半導体スイッチは上記テーパノッチアンテナの上記結合するスロットに設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の切換機構付アンテナ。
【請求項７】
請求項１の共振器、または請求項２の第１の共振器及び第２の共振器と、
喉元に結合孔を設けて、該設けた結合孔を上記請求項１の共振器、または上記請求項２の第２の共振器の貫通孔と接するようにして、上記請求項１の共振器、または上記請求項２の第２の共振器の周面に配置した複数のホーンアンテナと、
上記ホーンアンテナの上記結合孔に設けて、上記請求項１の共振器と、または上記請求項２の第２の共振器と上記ホーンアンテナとの結合を制御するアンテナ対応の半導体スイッチとを備え、上記半導体スイッチのオン／オフを駆動して上記結合を切換えて、所定のアンテナとの給電または受信を行うことを特徴とする切換機構付アンテナ。
【請求項８】
半導体スイッチは単一のダイオードスイッチとしたことを特徴とする請求項６記載の切換機構付アンテナ。
【請求項９】
フィルタは、導波管型の帯域通過フィルタとしたことを特徴とする請求項２記載の切換機構付アンテナ。
【請求項１０】
スロット線路給電アンテナは、外部にコーナリフレクタを付加し、上記コーナリフレクタ対応の空間に放射、または空間から受信するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の切換機構付アンテナ。
【請求項１１】
第１の共振器および第２の共振器のそれぞれ円筒中心に、円筒状の誘電体を備えたことを特徴とする請求項２記載の切換機構付アンテナ。
【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、小形化、低損失化を追求した、複数のアンテナを切り替え使用する切換機構付のアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２３および図２４は例えば IEEE GaAs IC Symposium, Tech. Digest, 1991, pp.135-138.、および、IEEE Communictions Magazine, pp.58-64, April. 1991. に示された従来のアンテナ装置を示す概略構成図である。図において６は同軸導波管変換器、２７は誘電体基板、１７は誘電体基板２７の一方の面に密着した導体で形成された地板、３３、３４、および、３６は誘電体基板２７の他方の面に密着した導体を整形して形成されるストリップ導体と誘電体基板２７と地板１７とで構成されるマイクロストリップ線路から成る接続線路、３５は誘電体基板２７を貫通するスルーホール、３７は複数のダイオードで構成されるＳＰ３Ｔ（単極三投）スイッチ、３８は複数のダイオードで構成されるＳＰＤＴ（単極双投）スイッチ、２２０は導波管で構成されるホーンアンテナ、Ｐ１は入出力端子である。ホーンアンテナ２２０は断面形状が方形であり、電波を放射する開口側に向かって、断面寸法が徐々に広がる略テーパ形状を有している。また、ホーンアンテナ２２０の喉元側端部は短絡端となっている。同軸導波管変換器６は、導体棒をホーンアンテナの幅広の側面からホーン内部に向かって挿入して形成され、このとき、前記導体棒から前記ホーンアンテナの短絡端までの距離は略１／４波長に設定される。
【０００３】
次に動作原理について説明する。今、入出力端子Ｐ１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３８と２つのＳＰ３Ｔスイッチ３７によって最終的に６個の接続線路３３の内の１つに選択的に給電され、スルーホール３５および同軸導波管変換器６を介して１つのホーンアンテナ２２０に給電される。ホーナンテナの内部には同軸導波管変換器６の導体棒の挿入方向と平行な向きの電界を生じ、この偏波の電波が空中に放射される。
このように、図２３および図２４に示す従来のアンテナ装置は、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るアンテナ切り替え機能を有する。
【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構成されているので、切り替えるアンテナの数が多い場合には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るという課題があった。
また、ホーンアンテナを用いるものでは、その軸長が長く必要でアンテナ装置の容積が大きくなるという課題もあった。
【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、複数のアンテナを切り換え駆動する、小形で低損失な切換機構付アンテナ装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る切換機構付アンテナは、入出力端子を有する円筒型の共振器と、この共振器の外周に放射状に配置されてこの共振器と結合する複数のアンテナと、アンテナ中にあって共振器とアンテナとの上記結合を制御するアンテナ対応の半導体スイッチとを備え、半導体スイッチの駆動切換により所定のアンテナとの給電または受信を行うようにした。
【０００７】
または、入出力端子を有する第１の共振器と、この第１の共振器と結合して第１の共振器と共にフィルタを構成する円筒型の第２の共振器と、この第２の共振器の外周に放射状に配置された複数のアンテナと、アンテナ中にあって第２の共振器と上記アンテナとの給電または受信を制御するアンテナ対応の半導体スイッチとを備えて、半導体スイッチの駆動切換により所定のアンテナとの給電または受信を行うようにした。
【０００８】
また更に、アンテナが配置された円筒型または第２の円筒型の共振器は、導波管で形成されて円筒軸方向に電界成分を周方向に磁界成分定在波分布を有するｎ波長共振器とした。
【０００９】
また更に、アンテナが配置された円筒型または第２の円筒型の共振器は、導波管で形成されて円筒軸中央に円筒誘電体を備え、ＴＭモード共振器とした。
【００１０】
また更に、アンテナが配置された円筒型または第２の円筒型の共振器は、導波管で形成されて円筒軸中央に円筒導体を備え、同軸線路共振器とした。
【００１１】
また更に、アンテナは、誘電体基板上に２つのストリップ導体膜を形成し、かつこの導体膜の一部を線状に除去して一端を解放端とし他端を共振器との結合手段とするスロットとで形成されるダイポールアンテナとし、半導体スイッチは上記ダイポールアンテナのスロットの所定部分に設けた。
【００１２】
また更に、アンテナは、誘電体基板上に導体膜を形成し、かつこの導体膜の一部を線状にその後テーパで拡大して除去して拡大端を解放端とし他端を共振器との結合手段とするスロットとで形成されるテーパノッチアンテナとし、半導体スイッチは上記テーパノッチアンテナのスロットの所定部分に設けた。
【００１３】
また更に、アンテナは、ホーンアンテナとし、半導体スイッチはホーンアンテナの円筒型共振器または第２の円筒型共振器との接合部の結合孔上に設けた。
【００１４】
また更に、半導体スイッチは単一のダイオードスイッチとした。
【００１６】
また更に、第１の共振器及び第２の共振器のそれぞれ円筒中心に、円柱状の誘電体を備えた。
【００１７】
また更に、フィルタは、導波管型の帯域通過フィルタとした。
【００１８】
また更に、アンテナは、外部にコーナリフレクタを付加し、上記コーナリフレクタ対応の空間に放射または空間から受信するようにした。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の本実施の形態における切換機構付アンテナの概略構成図で、図２および図３は図１の一部を詳細に示す構成図である。図において、１は方形導波管をリング形状に曲げ、両端を接続して構成されるｎ波長共振器で、２ａ〜２ｃは、ｎ波長共振器と略同一形状の導波管内部に形成された１／２波長共振器で、３は共振器１と共振器２ａを結合させるための結合孔である。４は共振器２ａと２ｂ、及び、２ｂと２ｃを結合させるためのアイリス、５は共振器２ａないし２ｃ中にある導波管の短絡端、６は共振器２ｃに設けられた入出力結合手段としての同軸導波管変換器である。一方、アンテナの詳細を示す図３において、７は誘電体基板、８は誘電体基板７の一方の面に密着して形成された導体膜で、上下の略対称形で２つ設けられている。９は導体膜８の一部を線状に削除して形成されて誘電体基板７の一端から他端まで延在して両端を開放端とするスロット、９０は誘電体基板７と導体膜８とスロット９とから成る両端開放のスロット線路である。１０ａおよび１０ｂは導体膜８の一部として形成され、スロット９の一端付近の両側にスロット９に対して略対称に配置され、誘電体基板７のスロット９と略平行する端部に向かって延在する先端開放のストリップ導体、１１はストリップ導体１０ａおよび１０ｂから成るダイポールであり、１２はダイポール１１をスロット線路９０によって給電するスロット線路給電ダイポールアンテナである。１３は誘電体基板７のうちのダイポール１１とは逆側端部の幅をスロット９を中央に残す形で狭めて形成された共振器１とスロット線路９０の結合手段であり、誘電体基板はこちらの端では切り欠いて１３ａの切り込み高さとしている。１４は結合部１３付近のスロット線路９０を短絡する位置に設けられたダイオードスイッチである。
【００２０】
１５は大きくは共振器１と、共振器２ａ〜２ｃとで構成され、詳細には結合孔３とアイリス４と短絡端５と同軸導波管変換器６とアンテナ１２への結合手段１３も加わって構成される導波管フィルタである。１６はコーナリフレクタ、１７は地板、Ｐ１は共振器への授受の端子である。
共振器１内部の電磁界分布は、図２の構成によれば、図５に示すように周期的に６カ所に電界の軸方向成分および磁界の周方向成分の最大位置を含む定在波分布となる。結合部１３は、この電界の軸方向成分および磁界の周方向成分が最大となる位置に挿入されて強い電磁界結合を得るように、共振器１側面の管壁の所定の位置に設けられた貫通孔を通って共振器１の内部まで挿入されている。このとき、上記貫通孔は、スロット線路９０が短絡しないように誘電体基板７の厚みと切り込みの高さ１３ａより広い所定の幅と高さを有している。また、ダイオードスイッチ１４は図４に示すように全てのアンテナに対応した結合部１３付近のスロット線路９０上に並列に装荷されている。ダイオードスイッチは給電される信号とはインダクタンス分離された直流バイアス電源のＯＮ，ＯＦＦで駆動制御される。
【００２１】
次に上記構成の装置の動作原理について説明する。
今、４個の共振器１および２ａ〜２ｃを同一の周波数ｆｏで共振させ、且つ、各共振器相互の結合量を結合孔３およびアイリス４の寸法により、共振器１とスロット線路給電ダイポールアンテナ１２の結合量を結合手段１３の寸法および挿入長により、共振器２ｃと端子Ｐ１の結合量を同軸導波管変換器６の寸法および挿入位置によって所定の値に設定することのそれぞれにより、フィルタ１５は帯域通過フィルタとして動作する。
さらに、各結合部１３の付近に設けられた各アンテナ対応のダイオードスイッチ１４に対し、１つのアンテナに対応するダイオードスイッチ１４のみをＯＦＦ状態、残りの全てのアンテナに対応するダイオードスイッチ１４をＯＮ状態とする。この状態では、端子Ｐ１への周波数Ｆｏの入射波は共振器２ｃ〜２ａを通って共振器１に導かれ、さらに、ダイオードスイッチ１４がＯＦＦ状態となっているただ１つの結合部１３を介してそのスロット線路給電ダイポールアンテナ１２から空間に放射される。
このとき、周波数ｆｏではフィルタ１５は通過帯域と成るため、端子Ｐ１におけるインピーダンス整合は得られている。従って、ダイオードスイッチ１４のＯＮ，ＯＦＦを制御することにより、複数のスロット線路給電ダイポールアンテナ１２のうちの任意の１つのアンテナに対して反射を生じることなく電波を給電でき、このアンテナから電波を放射できる。このように、図１〜図４に示される切換え機構付アンテナ装置は導波管フィルタと、複数の誘電体基板アンテナと、ダイオードスイッチで構成される。
【００２２】
一方、設定したｆｏ以外の周波数では、共振器１および２ａ〜２ｃ相互の結合は非常に弱く、入出力端子Ｐ１への入射波は、その電力のほとんどが反射される。このため、図１〜図４に示すアンテナ装置は帯域通過フィルタとしても機能する。
以上のように、図１〜図４に示す切換機構付アンテナでは導波管フィルタ１５とダイオードスイッチ１４によりアンテナ切り替え回路を構成し、且つ、導波管フィルタ１５から直接スロット線路給電ダイポールアンテナ１２を給電するため、装置を小形かつ低損失に構成できる。
また、最終段共振器として、リング形状の導波管で形成して導波管内に電界のリング軸方向成分、あるいは、磁界のリング周方向成分を有するモードのｎ波長共振器としたので、前記導波管内部には、リング形状の周方向に対して周期的に電界のリング軸方向成分あるいは磁界のリング周方向成分の分布を２ｎ回得ることができ、２ｎ個のアンテナを接続可能である。また、多段フィルタとしてインピーダンス整合を取ることができ、広帯域なアンテナ装置が得られるという効果がある。こうして反射特性を良好にでき、さらに、２開口１段の帯域通過フィルタの特性を有するという利点を有する。
また、上記では共振器１と各ダイポールアンテナ１２との切り換えを単一のダイオードスイッチ１４で行なう場合を示したが、ＦＥＴなど他の半導体スイッチを使用してもよい。
【００２３】
実施の形態２．
図６は本実施の形態の切換機構付アンテナの一部を示す概略構成図である。図において１８ａおよび１８ｂは円柱状誘電体、１９ａおよび１９ｂは円筒導波管空胴、１００ａは円筒導波管空胴１９ａの中央部に管軸に沿って円柱状誘電体１８ａを装荷して構成されるＴＭ０１０モード共振器である。１００ｂは円筒導波管空胴１９ｂの中央部に管軸に沿って円柱状誘電体１８ｂを装荷して構成されるＴＭ０１０モード共振器、２０は共振器１００ａと１００ｂの接続面の管壁に設けられた結合孔、２１は入出力結合手段、１５０はＴＭ０１０モード共振器１００ａおよび１００ｂと結合孔２０と入出力結合手段２１と図示していないアンテナと共振器１００ａとの結合手段とから成るＴＭ０１０モードフィルタである。円柱状誘電体１８ａおよび１８ｂの両端は、それぞれ円筒導波管空胴１００ａおよび１００ｂの上下面に隙間無く密着している。
【００２４】
本実施の形態では、フィルタ以外の構成は、実施の形態１と同じ構成となっている。本実施の形態では図２における導波管フィルタ１５の代わりに図６に示すＴＭ０１０モードフィルタ１５０を用いる。この場合でも、実施の形態１と同様の動作原理、利点、および、効果を有する他、図７に示すように、共振器１００ａ内において周方向に一様な電界の軸方向成分および磁界の周方向成分を有するため、共振器１００ａの周状側面の任意の位置に例えば結合部１３を有するアンテナを設けられる利点を有する。この構成によれば、アンテナ及びダイオードスイッチは実施の形態１と同様であり、共振器１００ａ、１００ｂは２開口の多段帯域通過フィルタとしてインピーダンス整合を取ることができ、広帯域特性が得られる利点もある。
【００２５】
実施の形態３．
図８は本実施の形態の切換機構付アンテナの一部を示す概略構成図である。図において２２ａおよび２２ｂは円柱状導体、２３は円筒導波管空胴、２００ａは円筒導波管空胴２３の中央部に管軸に沿って円柱状導体２２ａを装荷して構成される同軸線路共振器、２００ｂは円筒導波管空胴２３の中央部に管軸に沿って円柱状導体２２ｂを装荷して構成される同軸線路共振器である。２４は入出力結合手段、２５０は同軸線路共振器２００ａおよび２００ｂと入出力結合手段２４と図示していないアンテナと共振器２００ａとの結合手段とから成る同軸線路フィルタである。円柱状導体２２ａと２２ｂは所定の間隔で配置され、図示していない低誘電率誘電体により円筒導波管空胴２３内部に保持されている。
【００２６】
本実施の形態においても、フィルタ以外の構成は実施の形態１と同じ構成となっている。本実施の形態では、図２における導波管フィルタ１５の代わりに図８に示す同軸線路フィルタ２５０を用いる。この場合でも、実施の形態１と同様の動作原理、利点、および、効果を有する他、図９に示すように共振器２００ａ内において周方向に一様な電界のリング軸方向成分あるいは磁界のリング周方向成分を有するため、共振器２００ａの周状側面の任意の位置に例えば結合部１３を有するアンテナを２ｎ個設けられる利点を有する。この構成によれば、共振器は多段フィルタとしてインピーダンス整合を取ることができ、広帯域特性が得られる利点がある。また、同軸線路は遮断周波数を有しないため、フィルタの直径を小さくできる利点も有する。
【００２７】
実施の形態４．
図１０は本実施の形態の切換機構付アンテナの一部を示す概略構成図である。本実施の形態は、アンテナの形状のみが異なる場合を説明する。図１０において、７〜９、１３、１４、および、９０は、図３に示したのと同じもの、２５はスロット線路９０の幅を結合部１３側から逆側の開放端に向かって徐々に拡幅して形成されるテーパ状スロット、１２０はテーパ状スロット２５をスロット線路９０で給電するスロット線路給電テーパノッチアンテナである。
【００２８】
本実施の形態は、上述のように図２におけるスロット線路給電ダイポールアンテナ１２の代わりに図１０に示すスロット線路給電テーパノッチアンテナ１２０を用いる。この場合にも実施の形態１と同様の動作原理、利点、および、接続線路が不要になるという共通の効果を有する。更に、スロット線路給電テーパノッチアンテナ１２０が進行波形のアンテナであるため、共振器形のアンテナである。スロット線路給電ダイポールアンテナ１２を用いるより広帯域化が図れるという利点を有する。
なお、実施の形態１のダイポールアンテナもそうであるが、、本実施の形態のアンテナは誘電体基板上にフォトエッチングで形成できるので、小形、均質性、製作容易性にも優れた効果がある。
【００２９】
実施の形態５．
実施の形態１ないし実施の形態４で述べた共振器からなるフィルタと、ダイオードスイッチを用いて、ホーンアンテナ群を切り換え駆動するようにしてもよい。本実施の形態ではこうした構成について説明する。
図１１および図１２は本実施の形態の切換機構付アンテナの概略構成図である。図においてダイオードスイッチ１４、導波管フィルタ１５、および、地板１７は、実施の形態１と同じ要素である。２２０はホーンアンテナ、２６はホーンアンテナの喉元と導波管フィルタ１５の接続面である導体壁に設けられた結合孔である。ダイオードスイッチ１４は結合孔２６上に設けられ、結合孔２６の対向する幅広面を短絡するように配置されている。
【００３０】
本実施の形態は、上記のように図２におけるスロット線路給電ダイポールアンテナ１２の代わりに図１２に示すホーンアンテナ２２０を用いる場合である。この場合にも、ダイオードスイッチ１４がＯＦＦ状態の場合には、導波管フィルタ１５内で共振する電波の磁界の周方向成分が結合孔２６を介してホーンアンテナ２２０に結合し、放射される。
こうして図１１に示す本実施の形態のアンテナも、低損失のホーンアンテナを用い、かつ実施の形態１と同様の動作原理、利点、および、効果を有する。
【００３１】
実施の形態６．
小型で低損失な切換機構付アンテナを分岐回路を用いて構成する場合を説明する。この場合にも小型で均質で加工性に優れたアンテナと、ダイオードスイッチを用いて特徴を生かすことができる。
図１３および図１４は本実施の形態の切換機構付アンテナを示す概略構成図で、図１５および図１６は図１３、図１４の概略構成図の一部を示す詳細図である。図において、誘電体基板７上のスロット９及びストリップ導体１０ａ、１０ｂからなるダイポール１１、それにダイオードスイッチ１４、地板１７と、外部のコーナリフレクタ１６等は実施の形態１と同じ要素である。新規な要素又は部分として、２８はスロット線路９０の他端を短絡する短絡端である。また、２９は誘電体基板７の他方の面上に密着して形成され、スロット線路９０の短絡端２８から略１／２波長離れた位置で第１のスロット線路９０と略直交する位置に配置され、一端を開放端３１とし、前記直交する位置から開放端３１までの距離が略１／４波長に設定された第２のストリップ導体である。上記のように、図１５では裏面に形成される導体膜は、開放端３１までで終わる形状となっている。３０は誘電体基板７を挟んで導体膜８と第２のストリップ導体２９とから成る第２の平行ストリップ線路であり、１４はスロット線路９０上の短絡端２８から略１／４波長離れた位置に設けられ、前記スロット線路を短絡するように配置されたダイオードスイッチである。
【００３２】
３２０はダイポール１１をスロット線路９０およびストリップ線路３０によって給電するスロット線路給電ダイポールアンテナである。２７は一方の面に地板１７が密着して形成された第２の誘電体基板、３２は第２の誘電体基板の他方の面に導体膜を密着して形成され、アンテナ３２０の数より１つ多い分岐数を有する分岐回路、３３は第２の誘電体基板２７の分岐回路と同一の面に導体膜を密着して形成され、第２の誘電体基板を貫通するスルーホール３５を介して各アンテナ３２０のストリップ線路３０と分岐回路３２を接続し、前記スロット線路９０とストリップ線路３０が直交する位置から分岐回路３２までの距離が略１／４波長の奇数倍の長さとなるように線路が設定された接続線路、３４は分岐回路３２と入出力端子Ｐ１を接続する接続線路である。
【００３３】
次に上記構成のアンテナ装置の動作原理について説明する。
今、入出力端子Ｐ１から電波が入射すると、入射した電波は分岐回路３２において分割され、各アンテナ３２０のストリップ線路３０に給電される。このとき、ダイオードスイッチがＯＮ状態であればダイオードスイッチ１４が設けられた位置、すなわちスロット線路９０とストリップ線路の直交位置から略１／４波長離れた位置がスロット線路９０の等価的な短絡端となるため、電波はストリップ線路３０からスロット線路９０に結合し、アンテナ３２０から放射される。これに対して、ダイオードスイッチがＯＦＦ状態であればダイオードスイッチは開放状態となるため、スロット線路の短絡位置は前記交差位置から略１／２波長離れた短絡端２８となり、前記交差位置も短絡となる。このため、電波はスロット線路へ結合せず、分岐回路３２側へ反射される。
このとき、前記交差位置から分岐回路３２までの距離を略１／４波長の奇数倍に設定してあるため、分岐回路３２側の接続点は開放端と等価になり、他のアンテナ３２０へは影響を及ぼさない。従って、ダイオードスイッチ１４のＯＮ，ＯＦＦを制御することにより、複数のスロット線路給電ダイポールアンテナ３２０のうちの任意の１つのアンテナに対して反射を生じることなく電波を給電でき、このアンテナから電波を放射できる。このように、図１３〜図１６に示される切換機構付アンテナ装置は、アンテナ複数の誘電体基板アンテナと、ダイオードスイッチで構成される。
【００３４】
以上のように、本実施の形態の切換機構付アンテナ装置では、ダイオードスイッチ１４によりスロット線路９０の短絡位置を変化させて、ストリップ線路３０からスロット線路９０への変換量を制御することでアンテナ切り替え回路を構成するため、他のアンテナへの電波の漏れが少なく、かつ従来に比べて少ないダイオードの数で高いアイソレーションが得られて、低損失なアンテナ装置が得られる利点を有する。また、アンテナも誘電体上に均質で加工性よく得られる利点もある。
【００３５】
実施の形態７．
実施の形態６でアンテナとしてテーパノッチアンテナを用いる場合を説明する。
図１７は本実施の形態の切換機構付アンテナ誘電体基板アンテナを示す構成図である。図において誘電体基板７上のスロット９、テーパ状スロット２５と導体膜８からなるダイポール、及び短絡端２８、ストリップ導体２９、ストリップ線路３１と開放端３１は図１５に示したのと同じ構成要素、部分である。４２０は、こうして形成されたテーパ状スロット２５をスロット線路９０およびストリップ線路３０で給電するスロット線路給電テーパノッチアンテナである。
【００３６】
上記のように本実施の形態は、図１４におけるスロット線路給電ダイポールアンテナ３２の代わりに図１７に示すスロット線路給電テーパノッチアンテナ４２０を用いる場合であり、第６の実施の形態と同様の動作原理、利点、および、効果を有する。更に、スロット線路給電テーパノッチアンテナ４２０が進行波形のアンテナであるため、より広帯域化が図れるという利点も有する。
【００３７】
実施の形態８．
本発明は円筒型共振器が１つであっても適用できる。
図１８は本実施の形態における切換機構付アンテナの内部構成図であり、実施の形態１の図２に対応する図である。その他の図１、図３対応の構成は実施の形態１と同様である。図１８において、分岐回路を兼ねる共振器１には、入出力端子Ｐ１が直接接続される。その他、１は導波管共振器、６は同軸導波管変換器、１２はダイポールアンテナ、１３は結合部である。ダイオードスイッチ１４はダイポールアンテナ１２の結合部１３付近に設置されている。
上記構成の装置の動作は、実施の形態１で述べたと同様になるので、詳細記述は省略するが、入出力端子から給電された信号は図５相当の電界、磁界分布をして、ダイオードスイッチ１４の制御に従ってどれかのアンテナに給電される。
【００３８】
実施の形態９．
本発明で用いられた誘電体基板上に形成されるアンテナを用いて従来の分岐回路と半導体スイッチを組み合わせて使用することもできる。
図１９はその場合の実施の形態のアンテナの概略構成図である。また図２０は図１９のアンテナ装置中のアンテナの詳細図であり、図２１は図１９の第２の誘電体基板２７を下からみた詳細図である。図において、誘電体基板７に形成されたダイポール１１等、及び地板１７、第２のストリップ線路３０等は他の実施の形態のものと同じものである。更に接続線路３３、３４、３６とＳＰＤＴスイッチ３７、ＳＰ３Ｔスイッチ３８、スルーホール３５は、従来のものと同じものである。また、２８はスロット線路９０とストリップ線路３０の直交位置から略１／４波長離れた位置に設けられたスロット線路の短絡端であり、５２０はダイポール１１をスロット線路９０およびストリップ線路３０によって給電するスロット線路給電ダイポールアンテナである。
【００３９】
次に上記構成の装置の動作原理について説明する。
今、入出力端子Ｐ１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３８と２つのＳＰ３Ｔスイッチ３７によって最終的に６個の接続線路３３の内の１つに選択的に給電され、スルーホール３５を介して、さらに、ストリップ線路３０に給電され、スロット線路９０に結合してダイポール１１から空間に放射される。
【００４０】
以上のように、図１９〜図２１に示すアンテナ装置ではアンテナとしてスロット線路給電ダイポールアンテナ５２０を用いているため、アンテナを誘電体基板上にフォトエッチング等により容易に、且つ、小形に構成できる利点を有する。また、スロット線路給電ダイポールアンテナ５２０の周囲に、図１あるいは図１４に示すコーナリフレクタを設けて、コーナ角度を調整することにより、ビーム幅を可変にできる利点を有する。
【００４１】
実施の形態１０．
本実施の形態では、実施の形態９にテーパノッチアンテナを用いた場合を説明する。
図２２は本実施の形態のアンテナの詳細図である。図において誘電体基板７上に形成されるスリット９、テーパ状スロット２５等からなるテーパノッチアンテナは図１０、図１７に示される構成相当のものである。こうして、６２０はテーパ状スロット２５をスロット線路９０およびストリップ線路３０で給電するスロット線路給電テーパノッチアンテナとなる。
【００４２】
上記のように本実施の形態は、図１９におけるスロット線路給電ダイポールアンテナ５２０の代わりに図２２に示すスロット線路給電テーパノッチアンテナ６２０を用いる場合であり、第８の実施の形態と同様の動作原理、利点、および、効果を有する。また進行波形のアンテナの利点も持つ。
【００４３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、入出力端子を有する円筒型の共振器と共振器の外周に放射状に配置された複数のアンテナとアンテナ中に配置された半導体スイッチとを備えたので、共振器は２開口の損失の少ないフィルタとなって、しかも１つの半導体スイッチの駆動切換のみでアンテナと結合して、小型で低損失であるという効果がある。
【００４４】
または、入出力端子を有する第１の共振器と第１の共振器と結合してフィルタを構成する円筒型の第２の共振器と第２の共振器の外周に放射状に配置された複数のアンテナとアンテナ中に配置された半導体スイッチとを備えたので、共振器は２開口の損失の少ないフィルタとなって、しかも１つの半導体スイッチの駆動切換のみでアンテナと結合して、小型で低損失であるという効果がある。
【００４５】
また更に、共振器は特徴のある各種の共振器としたので、円筒状の導波管の空胴側面の任意の位置からアンテナを結合できて装置を特に小型で低損失に構成できる効果がある。
【００４６】
また更に、半導体スイッチは単一のダイオードスイッチとしたので、構成が簡単で損失が少ない効果が加わる。
【００４８】
また更に、フィルタは、任意の帯域幅の帯域通過フィルタとしたので、多段のフィルタとしてインピーダンス整合をとることができて、広帯域の特性が得られる効果が加わる。
【００４９】
また更に、アンテナは、外部にコーナリフレクタを付加したので、ビーム幅を可変にでき、またアンテナ装置全体の指向性が更に向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１における切換機構付アンテナ装置の外部概略構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１における切換機構付アンテナ装置の内部概略構成図である。
【図３】  この発明の実施の形態１における切換機構付アンテナ装置の各アンテナの詳細図である。
【図４】  この発明の実施の形態１における切換機構付アンテナ装置のダイオードスイッチによる切換駆動を説明するための図である。
【図５】  この発明の実施の形態１における切換機構付アンテナ装置の共振器の電界と磁界分布を説明する図である。
【図６】  この発明の実施の形態２における切換機構付アンテナ装置の共振器の構成図である。
【図７】  この発明の実施の形態２における切換機構付アンテナ装置の共振器の電界と磁界分布を説明する図である。
【図８】  この発明の実施の形態３における切換機構付アンテナ装置の共振器の構成図である。
【図９】  この発明の実施の形態３における切換機構付アンテナ装置の共振器の電界と磁界分布を説明する図である。
【図１０】  この発明の実施の形態４における切換機構付アンテナ装置の各アンテナの詳細図である。
【図１１】  実施の形態５における切換機構付アンテナ装置の外部概略構成図である。
【図１２】  実施の形態５における切換機構付アンテナ装置の各アンテナの詳細図である。
【図１３】  この発明の実施の形態６における切換機構付アンテナ装置の概略構成を示す平面図である。
【図１４】  この発明の実施の形態６における切換機構付アンテナ装置の概略構成を示す測断面図である。
【図１５】  この発明の実施の形態６における切換機構付アンテナ装置の各アンテナの詳細図である。
【図１６】  この発明の実施の形態６における切換機構付アンテナ装置の分岐回路と各アンテナの接続を示す図である。
【図１７】  この発明の実施の形態７における切換機構付アンテナ装置の各アンテナの詳細図である。
【図１８】  実施の形態８における切換機構付アンテナ装置のを概略構成を示す測断面図である。
【図１９】  実施の形態９における切換機構付アンテナ装置の各アンテナの詳細図である。
【図２０】  実施の形態９における切換機構付アンテナ装置の分岐回路と各アンテナの接続を示す図である。
【図２１】  実施の形態９によるアンテナ装置の一部を示す詳細図である。
【図２２】  実施の形態１０によるアンテナ装置の各アンテナの詳細図である。
【図２３】  従来のアンテナ装置の概略構成側面図である。
【図２４】  従来のアンテナ装置の概略構成を示す底面説明図である。
【符号の説明】
１，２ａ〜２ｃ  導波管共振器、３，２０，２６  結合孔、４  アイリス、５導波管短絡端、６  同軸導波管変換器、７，２７  誘電体基板、８  導体膜、９  スロット、１０ａ，１０ｂ，２９  ストリップ導体、１１  ダイポール、１３  結合部、１４  ダイオードスイッチ、１５  導波管フィルタ、１６  コーナリフレクタ、１７  地板、１８ａ，１８ｂ  円柱状誘電体、１９ａ，１９ｂ，２３  円筒導波管空胴、２４  入出力結合手段、２５  テーパ状スロット、２８  短絡端、３０  ストリップ線路、３１  開放端、３２  分岐回路、３３，３４，３６  接続線路、３５  スルーホール、３７  ＳＰＤＴスイッチ、３８  ＳＰ３Ｔスイッチ、９０  スロット線路、１２，３２０，５２０  スロット線路給電ダイポールアンテナ、１００ａ，１００ｂ  ＴＭ０１０モード共振器、１５０  ＴＭ０１０モードフィルタ、２００ａ，２００ｂ  同軸線路共振器、１２０，４２０，６２０  スロット線路給電テーパノッチアンテナ、２２０  ホーンアンテナ、２５０  同軸線路フィルタ。
【図１】
0003798063.tif 000002
【図２】
0003798063.tif 000003
【図３】
0003798063.tif 000004
【図４】
0003798063.tif 000005
【図５】
0003798063.tif 000006
【図６】
0003798063.tif 000007
【図７】
0003798063.tif 000008
【図８】
0003798063.tif 000009
【図９】
0003798063.tif 000010
【図１０】
0003798063.tif 000011
【図１１】
0003798063.tif 000012
【図１２】
0003798063.tif 000013
【図１３】
0003798063.tif 000014
【図１４】
0003798063.tif 000015
【図１５】
0003798063.tif 000016
【図１６】
0003798063.tif 000017
【図１７】
0003798063.tif 000018
【図１８】
0003798063.tif 000019
【図１９】
0003798063.tif 000020
【図２０】
0003798063.tif 000021
【図２１】
0003798063.tif 000022
【図２２】
0003798063.tif 000023
【図２３】
0003798063.tif 000024
【図２４】
0003798063.tif 000025