JPH03151703A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はアンテナ装置に関し、特に複数個の円偏波素
子アンテナと円偏波素子アンテナに接続したＭビットデ
ィジタル移相器を配列して構成した円偏波アレーアンテ
ナに関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は例えば電子情報通信学会アンテナ・伝搬研究会
資料Ａ−Ｐ８３−５７に示された従来のアンテナ装置で
ある。図においてＥｌ、Ｅ２゜・・、Ｅｌ６は円偏波素
子アンテナで、３ビツトデイジタル移相器によって励振
されているものとする。なお、図中、円偏波素子アンテ
ナ内の一点鎖線は円偏波素子アンテナの基本軸を表す。

二〇円偏波アレーアンテナは一般にシーケンシャルアレ
ーアンテナと呼ばれ、円偏波の軸比を改善できるアレー
アンテナの構成として知られている。

次に動作について説明する。

シーケンシャルアレーアンテナの原理は、同一の円偏波
素子アンテナＮ個で構成するＮ素子アレーアンテナにお
いて、各円偏波素子アンテナの物理的配置をπ／Ｎずつ
回転させ、かつ励振位相をπ／Ｎずつ変移させるとＮ素
子アレーとしての軸比は理論的にはＯｄＢとなり完全な
円偏波が放射されるというものである。ここで第３図に
示すようにディジタル移相器で励振位相を制御する場合
、最小位相量は移相器のビット数で決められる。例えば
３ビツト移相器を使用する場合、最小位相量は３６０／
　（２Ｍ　）　−４５ｄｅｇとなる。従って第３図に示
すような構成の円偏波アレーアンテナにおいては、Ｎ＝
４としてシーケンシャルアレーを構成する。したがって
、ここで示した実施例では、円偏波素子アンテナの物理
的配置を４５ｄｅｇずつ回転させた構造となっている。

具体的には、円偏波素子アンテナＥｌ、Ｅ２．Ｅ３．Ｅ
４で第１のシーケンシャルサブアレーＳ１を構成し、円
偏波素子アンテナＥ５．Ｅ６．Ｅ７．Ｅ８で第２のシー
ケンシャルサブアレー３２を構成し、円偏波素子アンテ
ナＥ９．ＥＩＯ，Ｅｌｌ、Ｅ１２で第３のシーケンシャ
ルサブアレーＳ３を構成し、円偏波素子アンテナＥ１３
．Ｅ１４．Ｅ１５．Ｅ１６で第４のシーケンシャルサブ
アレーＳ４を構成する。また、円偏波素子アンテナＥｌ
、Ｅ５．Ｅ９゜Ｅ１３の基本軸の傾きはＯｄｅｇ、円偏
波素子アンテナＥ２．Ｅ６．ＥＩＯ，Ｅ１４の基本軸の
傾きは４５ｄｅｇ、円偏波素子アンテナＥ３．Ｅ７．Ｅ
１１、Ｅ１５の基本軸の傾きは９０ｄｅｇ、円偏波素子
アンテナＥ４．Ｅ８．Ｅ１２．Ｅ１６の基本軸の１頃き
は１３５ｄｅｇとなる。

このことを−齢化して言えばＭビットディジタル移相器
を使用する場合には、２ト１個の円偏波素子アンテナで
一組のシーケンシャルサブアレーが構成され、励振位相
の変位量は３６０／（２Ｍ）’となる。

〔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
、このアンテナ装置の構成要素である円偏波素子アンテ
ナにばらつきがなく一定の特性を持ち、かつ励振位相、
振幅に誤差がない場合には上記のシーケンシャル構成に
よって完全な円偏波が放射され得る。しかし実際には、
素子間相互結合、有限地板による散乱波の影響又は工作
精度によって個々の素子アンテナの軸比がばらつき、ま
た励振位相、振幅に誤差が生じる。特に広い帯域の周波
数でこのアンテナ装置を使用する場合、このばらつき及
び誤差は大きくなる。

第２図に一例として円偏波素子アンテナの励振位相に誤
差がある場合のシーケンシャル化した従来のアンテナ装
置の軸比のシミュレーション結果を示す。第２図から明
らかなように、励振位相に誤差がある場合には完全には
円偏波が放射されず軸比が劣化する。例えば円偏波素子
アンテナの軸比が１０ｄＢ、励振位相誤差が４０　ｄｅ
ｇ　　ｂ、ｍ、ｓ、　）の場合、シーケンシャル化して
も最終的な軸比は３ｄＢとなってしまう。

この発明は上記のような問題点を解消するために成され
たもので、個々の円偏波素子アンテナの特性にばらつき
がある場合や励振位相、振幅に誤差がある場合にも、良
好な軸比を持つことができるアンテナ装置を得ることを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るアンテナ装置は、複数個の円偏波素子ア
ンテナと該円偏波素子アンテナに接続されたＭビットデ
ジタル移相器で構成されるものにおいて、円偏波素子ア
ンテナを２ト１個を一組として一組内のｍ番目の円偏波
素子アンテナを（ｍｌ）Ｘ　（３６０／２に）°回転さ
せて配置し、かつ励振位相を（ｍ−１）Ｘ　（３６０／
２Ｍ　）’変位させたサブアレーを複数組有するととも
に、ｎ組目のサブアレー内の円偏波素子アンテナの配置
を（ｎ−１）Ｘ３６０／　（２Ｍ　）’だけ等しく回転
させ、かつ励振位相を（ｎ−１）Ｘ３６０×（２Ｍ）’
だけ等しく変位させるようにしたものである。

〔作用〕 この発明におけるアンテナ装置は、Ｍ個の円偏波素子ア
ンテナによって構成されたシーケンシャルアレーを１個
のサブアレーとし、該サブアレー毎に給電点を変えるよ
うにしたので、シーケンシャル化したサブアレーがさら
にシーケンシャル化され、シーケンシャル化の効果が複
数回行われるため円偏波素子アンテナ毎の軸比のばらつ
き及び励振位相振幅の誤差による影響が著しく軽減され
〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例によるアンテナ装置の構成を
示しており、従来例と同様にまず第１゜２．３．４のシ
ーケンシャルサブアレーＳｌ、Ｓ２、Ｓ３．Ｓ４を構成
する。ここで本実施例では上記シーケンシャルサブアレ
ーごとに物理的配置を４５ｄｅｇずつ回転させ励振位相
もシーケンシャルサブアレーごとに４５ｄｅｇずつ変位
させる。したがって、円偏波素子アンテナＥｌの基本軸
はＯｄｅｇ　、円偏波素子アンテナＥ２．　　Ｅ５の基
本軸は４５ｄｅｇ、円偏波素子アンテナＥ３．Ｅ６．Ｅ
９の基本軸の傾きは９０ｄｅｇ、円偏波素子アンテナＥ
４．Ｅ７、ＥＩＯ，Ｅｌ３の基本軸の傾きは１３５ｄｅ
ｇ、円偏波素子アンテナＥ８．Ｅｌｌ、Ｅ１４の基本軸
の傾きは１８０ｄｅｇ、円偏波素子アンテナＥ１２．Ｅ
１５の基本軸の傾きは２２５ｄｅｇ、円偏波素子アンテ
ナＥ１６の基本軸の傾きは２７０ｄｅｇとなる。また、
励振位相は基本軸の傾きと同じだけ変位させる。

次に本実施例による効果を定量的に述べる。

第２図に示した励振位相誤差とシーケンシャル化後の軸
比の関係をシミュレーション計算した結果より、円偏波
素子アンテナの軸比が１０ｄＢ、励振位相誤差が４０　
ｄｅｇ　　（ｒ、ｍ、ｓ、　）の場合、シーケンシャル
サブアレーＳｌ、Ｓ２．Ｓ３．Ｓ４の軸比は平均３．Ｏ
ｄＢとなる。本実施例においてはさらにＳｌ、Ｓ２．Ｓ
３，３４毎に給電点を変えてこれらをシーケンシャル化
しているため円偏波素子アンテナの軸比が３．ＯｄＢ、
励振位相誤差が４０ｄｅｇの場合と等価になる。したが
って本実施例におけるアンテナ装置の軸比は第２図より
１．０ｄＢとなる。この軸比の改善効果から明らかのよ
うに、本実施例ではシーケンシャル化されたサブアレー
を更にシーケンシャル化するようにしたので、個々の円
偏波素子アンテナの特性にばらつきがある場合や励振位
相、振幅に誤差がある場合においても良好な軸比を得る
ことができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、Ｍ個の円偏波素子アン
テナによって構成されたシーケンシャルサブアレーを１
個のサブアレーとしてこのサブアレー毎に給電点を変え
、サブアレーをシーケンシャル化するようにしたので、
シーケンシャル化したサブアレーを更にシーケンシャル
化でき、シーケンシャルの効果が多段階的に利くため円
偏波素子アンテナの特性にばらつきがある場合や励振位
相振幅に誤差がある場合にも軸比の良いアンテナ装置が
実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるアンテナ装置の構成
を示す図、第２図は励振位相誤差とシーケンシャルアレ
ーの軸比の関係を示す図、第３図は従来のアンテナ装置
の構成を示す図である。 図中、Ｅｌ、Ｅ２．Ｅ３．Ｅ４．Ｅ５．Ｅ６Ｅ７．Ｅ８
．Ｅ９．ＥＩＯ，Ｅｌｌ、Ｅｌ２．Ｅｌ３、Ｅｌ４．Ｅ
ｌ５．Ｅｌ６は円偏波素子アンテナ、ＳＬ、３２．Ｓ３
　　Ｓ４はシーケンシャルサブアレーを示す。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の円偏波素子アンテナと該円偏波素子アン
   テナに接続されたＭビットディジタル移相器で構成され
   たアンテナ装置において、 ２＾Ｍ＾−＾１個の上記円偏波素子アンテナを一組とし
   て該一組内のｍ番目の円偏波素子アンテナを（ｍ−１）
   ×（３６０／２＾Ｍ）゜回転させて配置するとともに励
   振位相を（ｍ−１）×（３６０／２＾Ｍ）゜変位させた
   サブアレーを複数組有し、 上記複数組のサブアレーの内、ｎ組目のサブアレー内の
   円偏波素子アンテナの配置を（ｎ−１）×３６０／（２
   ＾Ｍ）゜だけ等しく回転させ、かつ励振位相を（ｎ−１
   ）×３６０×（２＾Ｍ）゜だけ等しく変位させたことを
   特徴とするアンテナ装置。