JPH045285B2 - - Google Patents
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- JPH045285B2 JPH045285B2 JP18429084A JP18429084A JPH045285B2 JP H045285 B2 JPH045285 B2 JP H045285B2 JP 18429084 A JP18429084 A JP 18429084A JP 18429084 A JP18429084 A JP 18429084A JP H045285 B2 JPH045285 B2 JP H045285B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0006—Particular feeding systems
- H01Q21/0037—Particular feeding systems linear waveguide fed arrays
- H01Q21/0043—Slotted waveguides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/02—Waveguide horns
- H01Q13/0233—Horns fed by a slotted waveguide array
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
- H01Q17/001—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems for modifying the directional characteristic of an aerial
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
- H01Q19/12—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
- H01Q19/17—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source comprising two or more radiating elements
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、無線通信におけるアレイアンテナに
関する。特に、放射ビームの形状がある平面内で
は扇形の拡がりを有し、これと直交する平面内で
は前記平面と異なるビーム形状を有する成形ビー
ムアンテナに関する。 本発明は、一つの親局と複数の子局との間の無
線通信に利用される。 〔従来の技術〕 通信の無線通信では無線局と無線局が正対して
通信を行うので、用いられるアンテナには一般に
高利得で低サイドローブの特性のものである。し
かし、ある地域内に散在する複数の子局と一つの
親局との間で通信を行う場合には、親局のアンテ
ナは子局の散在する地域を効率よく照射するいわ
ゆる成形ビームを有することが必要である。 第９図は無線通信を行う親局および子局が配置
された平面図、第１０図および第１１図はその側
面図であつて、これらを用いてビーム成形の効果
を説明する。すなわち、Ａ局を親局として、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｅ局をそれぞれ子局とした場合に、親局
のアンテナのビームの形状には水平面内では第９
図に破線１で示すようにすべての子局を覆うよう
な扇形の拡がりを有することが望ましい。一方、
垂直面では第１０図および第１１図に示すように
子局の配置される地上高低差および親局との距離
の差によつて、第１０図の破線２で示すような通
常のペンシルビームよりも第１１図の破線３に示
すような成形ビームを有することが望ましい。 第１２図は第９図に示した親局と子局の通信範
囲が隣接して配置された場合の平面図である。こ
のような場合には、成形ビーム１と１′が干渉し
ないように、互いに直交した偏波を用いることに
なり、偏波の直交度すなわちビーム１と１′の交
差偏波特性の良否が回線の品質を直接左右するこ
とになる。 従来、このような成形ビームを合成する方法と
しては、例えば同一出願人による特許出願特願昭
58−202372（本願出願時に未公開）のような成形
ビームアンテナが考えられた。第１３図、第１４
図、第１５図および第１６図にこの従来例アンテ
ナの正面図、水平面での断面図、垂直面での断面
図および垂直面内の放射特性の説明図をそれぞれ
示す。アンテナは一次放射器２０と主反射鏡３０
とより構成される。主反射鏡３０は中央部のトー
ラス鏡面部３４，３７，３８と両端部のパラボラ
鏡面部３５−１，３６−１，３９−１と３５−
２，３６−２，３９−２よりなり、第一の鏡面部
３４，３５−１，３５−２は水平面と垂直面に関
して対称であり、第二の鏡面部３７，３８，３６
−１，３６−２，３９−１，３９−２は水平面に
関して非対称な構造である。 このアンテナの水平面内の放射特性を第１４図
を用いて説明すると、第一の鏡面部内の符号３４
は第１５図の切断線を垂直軸回りに角度θ0だけ回
転したトーラス鏡面、符号３５−１と３５−２は
それぞれ軸Ｐ３５−１とＰ３５−２を回転中心軸
とし点Ｆを焦点とするパラボラ鏡面である。 一次放射器２０より放射された球面波は水平面
内ではトーラス鏡面部３４で反射され、破線４，
５で示すような通路を通り、原点を中心とした同
心円状の放射波面となり、パラボラ鏡面部３５−
１，３５−２で反射された電波は破線６，７で示
すような通路を通り、軸Ｐ３５−１とＰ３５−２
の方向に進行する平面波に変換される。したがつ
て、水平面内の放射特性は前記した各波面の合成
として鏡軸より±θ0の角度範囲内ではほぼ均一の
特性を有し、鏡軸よりの角度の絶対値がθ0以上で
は急激に減衰する特性を有し、いわゆる扇形ビー
ムを合成することができる。 次に、垂直面内の放射特性を第１６図および第
１７図により説明すると、第１５図の第一の鏡面
部３４の切断線は点Ｆを焦点とし、鏡軸を中心軸
とする放物線であり、鏡軸に関し対称である。第
二の鏡面部３７と３８の切断線はそれぞれ点Ｆを
焦点とし、軸Ｐ３７、Ｐ３８を中心軸とする放物
線である。したがつて、一次放射器２０より放射
された球面波のトーラス鏡面３４で反射された電
波は、例えば破線８−１，８−２に示す通路を通
り、鏡軸方向すなわち水平方向に進む波面として
放射される。また、鏡面３７，３８で反射された
電波は、例えば破線９，１０に示す通路を通りそ
れぞれ軸Ｐ３７，Ｐ３８方向に進む波面として放
射される。垂直面内の放射特性は上記各波面の合
成として定まり、第１６図の実線１２で示すよう
に鏡軸よりの角度０度の平面すなわち水平面に関
して非対称なビームが合成される。第１６図で破
線１３と１４は第一の鏡面部３４で反射された電
波の主偏波および交差偏波特性であり、破線１５
は第二の鏡面部３７と３８から放射された電波の
主偏波成分である。 第１６図の破線１４で示すように、交差偏波特
性は鏡軸上では鏡面部３４がこの軸に関して対称
であるため、鏡面で発生した交差偏波成分が相殺
されて良好な特性となる。さらに鏡軸に関して非
対称な鏡面部３７と３８で発生する交差偏波成分
はそれぞれ主偏波成分の最大放射方向が鏡軸より
離れているので、鏡軸上へ大きな影響を及ぼさ
ず、結局全体の交差偏波特性は実線１６で示すよ
うに鏡軸上で最良の特性となる。以上の垂直面内
の特性は第１４図の説明からも明らかなように、
±θ0の角度範囲内でほぼ同一であるため、この結
果鏡軸を含む水平面内で交差偏波特性が最良とな
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、以上説明した従来の成形ビームアンテ
ナでは第１６図の実線１６で示すように、鏡軸す
なわち水平面以外では交差偏波特性が急激に劣化
し、良好な交差偏波特性が水平面のごく近傍しか
得られない欠点があつた。この欠点は回線上の問
題として、例えば第１２図のＡ局とＣ局およびＡ
局とA′局の選定をする際に、各局間の地上高低
差が大きくとれず、実際の地形あるいは建物等の
高低差を考慮すると局が選定できなくなることが
ある。これを解決するには特別なタワーを別に設
けなければならないことになる。すなわち第１６
図で良好な交差偏波特性が得られる角度範囲を±
β0とすると、回線設計上許される地上高低差は 許容地上高低差＝ （各局間の水平距離）×tanβ0 ……(1) となり、角度β0の大きさが直接回線構成に影響を
与える。 上記の角度β0の大きさを決定する最大の要因は
鏡面で発生する交差偏波成分の大きさである。第
１７図は鏡面で発生する交差偏波成分の説明図で
ある。同図では説明の便宜上第１３図に示す鏡面
の内第一の鏡面部３４上についてのみ示してあ
り、点線１７と１８は一次放射器２０から到来し
た電波により鏡面上に誘起される電流の流れの例
を示す。 周知のようにこの電流成分は入射波の磁界ベク
トル成分〓、鏡面の単位法線ベクトル〓とすると
鏡面上の誘起電流ベクトル〓は、 〓＝〓×〓 ……(2) となる。ここで磁界ベクトル成分〓は球面波であ
り、また法線ベクトル〓は前記の構成であること
からそれぞれ直角座標系で３つの成分を持つた
め、誘起電流ベクトル〓も３つの成分を有し、第
１７図のように正面図で示すと主偏波成分M1〜
M4と交差偏波成分C1〜C4のように表すことがで
きる。すなわち鏡面上に誘起される電流成分その
ものが交差偏波成分を含んだものとなり、放射特
性の主偏波および交差偏波量はそれぞれこの誘起
電流の大きさに比例する。前記したように鏡面部
３４は水平面および垂直面に関して対称であるか
ら、例えば水平面で考えるとC1とC2は向きが逆
で水平面までの距離が同一であり、C3とC4の関
係も同様である。したがつて水平面内では式(1)が
成立する。しかし水平面以外では例えばC1とC2
成分から水平面までの距離差があるので、式(1)が
成立せず交差偏波成分が残ることになり、結局第
１６図の破線１４で示すように水平面以外では特
性が劣化することになる。 実用上は第１３図から第１５図に示した構成の
従来アンテナでは、交差偏波特性を例えば20dB
以上必要とする回線では、β0が約0.5度しかとれ
ず、実回線構成上大きな制約となつていた。 さらに、従来のアテナではその構成からも明ら
かなように、電波の通路に一次放射器２０が存在
し、電波の一部をブロツキングする。このため水
平面および垂直面のビーム形状を望ましい形に合
成することが困難であるもうひとつの欠点があつ
た。第１４図および第１５図の説明からも明らか
なようにビームの成形は各鏡面部からの反射波の
合成により行うので、上記のブロツキングにより
必要な合成が妨げられ、ビーム成形度が劣化する
ことになる。この影響は比較的低いレベルまでビ
ームを成形しようとする垂直面内には特に大きな
問題となつていた。 さらに第１３図から第１５図に示すような構成
の鏡面を作成することは技術的にも３次元で複雑
な面を成形する困難さがあり、一般的には高価な
治工具を必要とする。また、成形そのものの工数
も大きいなど、アンテナ全体として高価なものに
なる欠点があつた。 本発明は、ビーム成形特性および交差偏波特性
の良好な新しい構造のアンテナを提供することを
目的とする。本発明は製作に特別な治工具を必要
とせず、製造工数が小さく、安価なアンテナを提
供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、垂直面内のビーム成形は反射板を用
いずアレイアンテナにより合成し、水平面内のビ
ームの成形をアレイアンテナにブロツキングを起
こさないように取付けられた複数の導体平面板よ
り構成された主反射板により合成し、アレイアン
テナの放射特性と主反射板の特性を活かして交差
偏波特性とビーム成形度が共に良好なアンテナを
得ることを特徴とする。 すなわち本発明は、長方形の平面上に複数の放
射素子が配列されたアレイアンテナと、このアレ
イアンテナの上記放射素子の放射方向に対して背
後に配置された主反射板とを備え、この主反射板
の主反射面が複数の導体平面板により構成された
反射板付きアレイアンテナにおいて、 上記アレイアンテナの上記長方形の中心を原点
とし、その長方形の長手方向にＸ軸を定め、その
長方形の平面に直交し原点を通り上記主反射板に
遠ざかる方向にＺ軸を定め、原点を通りＸ軸およ
びＺ軸に直交する方向にＹ軸を定めると、 上記主反射板は、それぞれの導体平面板の中心
軸がいずれもＸ軸と平行であつてXZ平面に関し
て対称でありかつＺ軸の負方向に凸の形状であ
り、 上記アレインアンテナの放射素子は、その励振
振幅がYZ平面に関して対称でありその励振位相
がYZ平面に関して反対称になるように配置され、
さらに、上記アレイアンテナの放射素子は、上記
主反射板より形成される放射ビームが、YZ平面
上でＺ軸に関して対称であり、YZ平面上でＺ軸
に関して非対称であるように配置されたことを特
徴とする。 主反射板には主反射板の端部に付加された導体
板を含むことが好ましく主反射板にはアレイアン
テナを取り付ける取付構造を含むことが好まし
い。 〔作用〕 アレイアンテナとこの放射ビームを成形する反
射板とにより、水平方向には対称形であり、垂直
方向には非対称形である放射ビームを得ることが
できる。 〔実施例〕 第１図は本発明実施例装置構造を示す斜視図で
あり、第２図はその正面図である。この実施例で
は放射器としてアレイアンテナ４０が導波管スロ
ツトアンテナにより構成され、主反射板が導体平
面板である部分反射板５０，５１，５２，５３よ
り構成される反射板とより構成されている。 主反射板には、上記アレイアンテナを取り付け
る取付構造として変換部４２が設けられている。 アレイアンテナ４０は放射素子の配置されてい
る面は長方形であり、その一端には終端器４１が
接続されている。直交座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚはそれぞ
れアレイアンテナのスロツトの設けられている開
口面の中心を原点とし、アレイアンテナの長手方
向にＸ軸、開口面に直交し主反射板に遠ざかる方
向にＺ軸、Ｙ軸とＺ軸に直交する方向にＹ軸を定
めている。 部分反射板５０，５１，５２，５３はその反射
板軸、すなわちこの軸と直交する平面での各部分
反射板の切断線が常に同一となる軸がＸ軸と平行
に配置され、全体の反射板はXZ平面に関して対
称である。 第３図はアレイアンテナの一部の拡大図であ
り、導波管のいわゆる磁界面に管軸、すなわち長
手方向に平行に図に示すような楕円形のスロツト
を複数個設けたものであり、導波管を進行してき
た電波は個々のスロツトより放射される。 個々のスロツトは導波管内壁を流れるＹ軸方向
の電流により励振されるが、その振幅は主として
第３図に示すスロツト間のＸ方向の寸法Ｌによ
り、また各スロツト間の相対的励振位相は主とし
て第３図に示すスロツトとＸ軸との寸法Ｓにより
調整される。 例えば第１図において、YZ平面を水平面、XZ
平面を垂直面とした場合に、垂直面内で第５図に
示す実線６０のようなＺ軸すなわち第５図の角度
０度の軸を中心に非対称なビームを合成する場合
を説明すると、この場合個々のスロツトの励振振
幅はYZ平面に関して対称となるが励振位相はYZ
平面に関して反対称となる。ここで反対称とは位
相の絶対値が同じで符号が反転することを意味す
る。 第５図の例は全スロツト数21、振幅および位相
は中央部のスロツトの例振振幅を１、例振位相を
０度とした場合、上側10番目のスロツトまでは表
のとおりとなる。 表の下側10番目のスロツトまでは表の値の位相
のみ符号が反転する。また前記数値例はあくまで
もビーム成形をアレイアンテナで実現できること
関する。特に、放射ビームの形状がある平面内で
は扇形の拡がりを有し、これと直交する平面内で
は前記平面と異なるビーム形状を有する成形ビー
ムアンテナに関する。 本発明は、一つの親局と複数の子局との間の無
線通信に利用される。 〔従来の技術〕 通信の無線通信では無線局と無線局が正対して
通信を行うので、用いられるアンテナには一般に
高利得で低サイドローブの特性のものである。し
かし、ある地域内に散在する複数の子局と一つの
親局との間で通信を行う場合には、親局のアンテ
ナは子局の散在する地域を効率よく照射するいわ
ゆる成形ビームを有することが必要である。 第９図は無線通信を行う親局および子局が配置
された平面図、第１０図および第１１図はその側
面図であつて、これらを用いてビーム成形の効果
を説明する。すなわち、Ａ局を親局として、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｅ局をそれぞれ子局とした場合に、親局
のアンテナのビームの形状には水平面内では第９
図に破線１で示すようにすべての子局を覆うよう
な扇形の拡がりを有することが望ましい。一方、
垂直面では第１０図および第１１図に示すように
子局の配置される地上高低差および親局との距離
の差によつて、第１０図の破線２で示すような通
常のペンシルビームよりも第１１図の破線３に示
すような成形ビームを有することが望ましい。 第１２図は第９図に示した親局と子局の通信範
囲が隣接して配置された場合の平面図である。こ
のような場合には、成形ビーム１と１′が干渉し
ないように、互いに直交した偏波を用いることに
なり、偏波の直交度すなわちビーム１と１′の交
差偏波特性の良否が回線の品質を直接左右するこ
とになる。 従来、このような成形ビームを合成する方法と
しては、例えば同一出願人による特許出願特願昭
58−202372（本願出願時に未公開）のような成形
ビームアンテナが考えられた。第１３図、第１４
図、第１５図および第１６図にこの従来例アンテ
ナの正面図、水平面での断面図、垂直面での断面
図および垂直面内の放射特性の説明図をそれぞれ
示す。アンテナは一次放射器２０と主反射鏡３０
とより構成される。主反射鏡３０は中央部のトー
ラス鏡面部３４，３７，３８と両端部のパラボラ
鏡面部３５−１，３６−１，３９−１と３５−
２，３６−２，３９−２よりなり、第一の鏡面部
３４，３５−１，３５−２は水平面と垂直面に関
して対称であり、第二の鏡面部３７，３８，３６
−１，３６−２，３９−１，３９−２は水平面に
関して非対称な構造である。 このアンテナの水平面内の放射特性を第１４図
を用いて説明すると、第一の鏡面部内の符号３４
は第１５図の切断線を垂直軸回りに角度θ0だけ回
転したトーラス鏡面、符号３５−１と３５−２は
それぞれ軸Ｐ３５−１とＰ３５−２を回転中心軸
とし点Ｆを焦点とするパラボラ鏡面である。 一次放射器２０より放射された球面波は水平面
内ではトーラス鏡面部３４で反射され、破線４，
５で示すような通路を通り、原点を中心とした同
心円状の放射波面となり、パラボラ鏡面部３５−
１，３５−２で反射された電波は破線６，７で示
すような通路を通り、軸Ｐ３５−１とＰ３５−２
の方向に進行する平面波に変換される。したがつ
て、水平面内の放射特性は前記した各波面の合成
として鏡軸より±θ0の角度範囲内ではほぼ均一の
特性を有し、鏡軸よりの角度の絶対値がθ0以上で
は急激に減衰する特性を有し、いわゆる扇形ビー
ムを合成することができる。 次に、垂直面内の放射特性を第１６図および第
１７図により説明すると、第１５図の第一の鏡面
部３４の切断線は点Ｆを焦点とし、鏡軸を中心軸
とする放物線であり、鏡軸に関し対称である。第
二の鏡面部３７と３８の切断線はそれぞれ点Ｆを
焦点とし、軸Ｐ３７、Ｐ３８を中心軸とする放物
線である。したがつて、一次放射器２０より放射
された球面波のトーラス鏡面３４で反射された電
波は、例えば破線８−１，８−２に示す通路を通
り、鏡軸方向すなわち水平方向に進む波面として
放射される。また、鏡面３７，３８で反射された
電波は、例えば破線９，１０に示す通路を通りそ
れぞれ軸Ｐ３７，Ｐ３８方向に進む波面として放
射される。垂直面内の放射特性は上記各波面の合
成として定まり、第１６図の実線１２で示すよう
に鏡軸よりの角度０度の平面すなわち水平面に関
して非対称なビームが合成される。第１６図で破
線１３と１４は第一の鏡面部３４で反射された電
波の主偏波および交差偏波特性であり、破線１５
は第二の鏡面部３７と３８から放射された電波の
主偏波成分である。 第１６図の破線１４で示すように、交差偏波特
性は鏡軸上では鏡面部３４がこの軸に関して対称
であるため、鏡面で発生した交差偏波成分が相殺
されて良好な特性となる。さらに鏡軸に関して非
対称な鏡面部３７と３８で発生する交差偏波成分
はそれぞれ主偏波成分の最大放射方向が鏡軸より
離れているので、鏡軸上へ大きな影響を及ぼさ
ず、結局全体の交差偏波特性は実線１６で示すよ
うに鏡軸上で最良の特性となる。以上の垂直面内
の特性は第１４図の説明からも明らかなように、
±θ0の角度範囲内でほぼ同一であるため、この結
果鏡軸を含む水平面内で交差偏波特性が最良とな
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、以上説明した従来の成形ビームアンテ
ナでは第１６図の実線１６で示すように、鏡軸す
なわち水平面以外では交差偏波特性が急激に劣化
し、良好な交差偏波特性が水平面のごく近傍しか
得られない欠点があつた。この欠点は回線上の問
題として、例えば第１２図のＡ局とＣ局およびＡ
局とA′局の選定をする際に、各局間の地上高低
差が大きくとれず、実際の地形あるいは建物等の
高低差を考慮すると局が選定できなくなることが
ある。これを解決するには特別なタワーを別に設
けなければならないことになる。すなわち第１６
図で良好な交差偏波特性が得られる角度範囲を±
β0とすると、回線設計上許される地上高低差は 許容地上高低差＝ （各局間の水平距離）×tanβ0 ……(1) となり、角度β0の大きさが直接回線構成に影響を
与える。 上記の角度β0の大きさを決定する最大の要因は
鏡面で発生する交差偏波成分の大きさである。第
１７図は鏡面で発生する交差偏波成分の説明図で
ある。同図では説明の便宜上第１３図に示す鏡面
の内第一の鏡面部３４上についてのみ示してあ
り、点線１７と１８は一次放射器２０から到来し
た電波により鏡面上に誘起される電流の流れの例
を示す。 周知のようにこの電流成分は入射波の磁界ベク
トル成分〓、鏡面の単位法線ベクトル〓とすると
鏡面上の誘起電流ベクトル〓は、 〓＝〓×〓 ……(2) となる。ここで磁界ベクトル成分〓は球面波であ
り、また法線ベクトル〓は前記の構成であること
からそれぞれ直角座標系で３つの成分を持つた
め、誘起電流ベクトル〓も３つの成分を有し、第
１７図のように正面図で示すと主偏波成分M1〜
M4と交差偏波成分C1〜C4のように表すことがで
きる。すなわち鏡面上に誘起される電流成分その
ものが交差偏波成分を含んだものとなり、放射特
性の主偏波および交差偏波量はそれぞれこの誘起
電流の大きさに比例する。前記したように鏡面部
３４は水平面および垂直面に関して対称であるか
ら、例えば水平面で考えるとC1とC2は向きが逆
で水平面までの距離が同一であり、C3とC4の関
係も同様である。したがつて水平面内では式(1)が
成立する。しかし水平面以外では例えばC1とC2
成分から水平面までの距離差があるので、式(1)が
成立せず交差偏波成分が残ることになり、結局第
１６図の破線１４で示すように水平面以外では特
性が劣化することになる。 実用上は第１３図から第１５図に示した構成の
従来アンテナでは、交差偏波特性を例えば20dB
以上必要とする回線では、β0が約0.5度しかとれ
ず、実回線構成上大きな制約となつていた。 さらに、従来のアテナではその構成からも明ら
かなように、電波の通路に一次放射器２０が存在
し、電波の一部をブロツキングする。このため水
平面および垂直面のビーム形状を望ましい形に合
成することが困難であるもうひとつの欠点があつ
た。第１４図および第１５図の説明からも明らか
なようにビームの成形は各鏡面部からの反射波の
合成により行うので、上記のブロツキングにより
必要な合成が妨げられ、ビーム成形度が劣化する
ことになる。この影響は比較的低いレベルまでビ
ームを成形しようとする垂直面内には特に大きな
問題となつていた。 さらに第１３図から第１５図に示すような構成
の鏡面を作成することは技術的にも３次元で複雑
な面を成形する困難さがあり、一般的には高価な
治工具を必要とする。また、成形そのものの工数
も大きいなど、アンテナ全体として高価なものに
なる欠点があつた。 本発明は、ビーム成形特性および交差偏波特性
の良好な新しい構造のアンテナを提供することを
目的とする。本発明は製作に特別な治工具を必要
とせず、製造工数が小さく、安価なアンテナを提
供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、垂直面内のビーム成形は反射板を用
いずアレイアンテナにより合成し、水平面内のビ
ームの成形をアレイアンテナにブロツキングを起
こさないように取付けられた複数の導体平面板よ
り構成された主反射板により合成し、アレイアン
テナの放射特性と主反射板の特性を活かして交差
偏波特性とビーム成形度が共に良好なアンテナを
得ることを特徴とする。 すなわち本発明は、長方形の平面上に複数の放
射素子が配列されたアレイアンテナと、このアレ
イアンテナの上記放射素子の放射方向に対して背
後に配置された主反射板とを備え、この主反射板
の主反射面が複数の導体平面板により構成された
反射板付きアレイアンテナにおいて、 上記アレイアンテナの上記長方形の中心を原点
とし、その長方形の長手方向にＸ軸を定め、その
長方形の平面に直交し原点を通り上記主反射板に
遠ざかる方向にＺ軸を定め、原点を通りＸ軸およ
びＺ軸に直交する方向にＹ軸を定めると、 上記主反射板は、それぞれの導体平面板の中心
軸がいずれもＸ軸と平行であつてXZ平面に関し
て対称でありかつＺ軸の負方向に凸の形状であ
り、 上記アレインアンテナの放射素子は、その励振
振幅がYZ平面に関して対称でありその励振位相
がYZ平面に関して反対称になるように配置され、
さらに、上記アレイアンテナの放射素子は、上記
主反射板より形成される放射ビームが、YZ平面
上でＺ軸に関して対称であり、YZ平面上でＺ軸
に関して非対称であるように配置されたことを特
徴とする。 主反射板には主反射板の端部に付加された導体
板を含むことが好ましく主反射板にはアレイアン
テナを取り付ける取付構造を含むことが好まし
い。 〔作用〕 アレイアンテナとこの放射ビームを成形する反
射板とにより、水平方向には対称形であり、垂直
方向には非対称形である放射ビームを得ることが
できる。 〔実施例〕 第１図は本発明実施例装置構造を示す斜視図で
あり、第２図はその正面図である。この実施例で
は放射器としてアレイアンテナ４０が導波管スロ
ツトアンテナにより構成され、主反射板が導体平
面板である部分反射板５０，５１，５２，５３よ
り構成される反射板とより構成されている。 主反射板には、上記アレイアンテナを取り付け
る取付構造として変換部４２が設けられている。 アレイアンテナ４０は放射素子の配置されてい
る面は長方形であり、その一端には終端器４１が
接続されている。直交座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚはそれぞ
れアレイアンテナのスロツトの設けられている開
口面の中心を原点とし、アレイアンテナの長手方
向にＸ軸、開口面に直交し主反射板に遠ざかる方
向にＺ軸、Ｙ軸とＺ軸に直交する方向にＹ軸を定
めている。 部分反射板５０，５１，５２，５３はその反射
板軸、すなわちこの軸と直交する平面での各部分
反射板の切断線が常に同一となる軸がＸ軸と平行
に配置され、全体の反射板はXZ平面に関して対
称である。 第３図はアレイアンテナの一部の拡大図であ
り、導波管のいわゆる磁界面に管軸、すなわち長
手方向に平行に図に示すような楕円形のスロツト
を複数個設けたものであり、導波管を進行してき
た電波は個々のスロツトより放射される。 個々のスロツトは導波管内壁を流れるＹ軸方向
の電流により励振されるが、その振幅は主として
第３図に示すスロツト間のＸ方向の寸法Ｌによ
り、また各スロツト間の相対的励振位相は主とし
て第３図に示すスロツトとＸ軸との寸法Ｓにより
調整される。 例えば第１図において、YZ平面を水平面、XZ
平面を垂直面とした場合に、垂直面内で第５図に
示す実線６０のようなＺ軸すなわち第５図の角度
０度の軸を中心に非対称なビームを合成する場合
を説明すると、この場合個々のスロツトの励振振
幅はYZ平面に関して対称となるが励振位相はYZ
平面に関して反対称となる。ここで反対称とは位
相の絶対値が同じで符号が反転することを意味す
る。 第５図の例は全スロツト数21、振幅および位相
は中央部のスロツトの例振振幅を１、例振位相を
０度とした場合、上側10番目のスロツトまでは表
のとおりとなる。 表の下側10番目のスロツトまでは表の値の位相
のみ符号が反転する。また前記数値例はあくまで
もビーム成形をアレイアンテナで実現できること
以上説明したように、本発明を実施することに
より、ビーム成形度が良好で、かつ交差偏波識別
度の優れたアンテナを実現することができる。し
かも反射面が平面状であるので、従来技術の鏡面
を製作するより安価に製作できる利点がある。本
発明はある地域に散在する複数の局との無線通信
を行う必要がある親局のアンテナに利用して大き
な効果を生ずる。
より、ビーム成形度が良好で、かつ交差偏波識別
度の優れたアンテナを実現することができる。し
かも反射面が平面状であるので、従来技術の鏡面
を製作するより安価に製作できる利点がある。本
発明はある地域に散在する複数の局との無線通信
を行う必要がある親局のアンテナに利用して大き
な効果を生ずる。
第１図は本発明実施例装置構造を示す斜視図。
第２図は上記実施例の正面図。第３図は上記アレ
イアンテナの一部の拡大図。第４図はアレイアン
テナの他の構造例の斜視図。第５図は上記実施例
によるアンテナの垂直面内の放射特性の説明図。
第６図は上記実施例の水平断面図。第７図は上記
実施例によるアンテナの水平面内の放射特性の説
明図。第８図は本発明の他の実施例の平面図。第
９図は無線通信を行う親局および子局の平面配置
図。第１０図はペンシルビームによる第９図の垂
直断面関係図。第１１図は成形ビームによる第９
図の垂直断面関係図。第１２図は第９図に示す通
信領域が隣接した場合の平面配置図。第１３図は
従来例構造の成形ビームアンテナの正面図。第１
４図は上記従来例の水平断面図。第１５図は上記
従来例の垂直断面図。第１６図は上記従来例のア
ンテナの垂直面内の放射特性の説明図。第１７図
は上記従来例のアンテナの偏波特性の説明図。 １，１′，２，３，１２〜１６，６０，６１…
…放射特性、４〜７，８−１，８−２，９，１
０，７０〜７５……電波の通路、２０……一次放
射器、３０……主反射鏡、３４，３７，３８……
トーラス鏡面部、３５−１，３５−２，３６−
１，３６−２，３９−１，３９−２……パラボラ
鏡面、４０……導波管スロツトを有するアレイア
ンテナ、４１……終端器、４２……変換部、４
３，４６，４７……金属ストリツプ、４４……誘
電体基板、４５……金属導体、４８，４９……コ
ネクタ、５０〜５３……部分反射板、、５４……
導体製側板、Ｐ３５−１，Ｐ３５−２，Ｐ３７，
Ｐ３８，Ｐ５０，Ｐ５１，Ｐ５２，Ｐ５３……放
物線の中心軸、Ａ，A′……親局、Ｂ，B′，Ｃ，
C′，Ｄ，D′，Ｅ，E′……子局、Ｆ……焦点、Ｓ，
Ｌ……スロツト間隔と位置を示す寸法。
第２図は上記実施例の正面図。第３図は上記アレ
イアンテナの一部の拡大図。第４図はアレイアン
テナの他の構造例の斜視図。第５図は上記実施例
によるアンテナの垂直面内の放射特性の説明図。
第６図は上記実施例の水平断面図。第７図は上記
実施例によるアンテナの水平面内の放射特性の説
明図。第８図は本発明の他の実施例の平面図。第
９図は無線通信を行う親局および子局の平面配置
図。第１０図はペンシルビームによる第９図の垂
直断面関係図。第１１図は成形ビームによる第９
図の垂直断面関係図。第１２図は第９図に示す通
信領域が隣接した場合の平面配置図。第１３図は
従来例構造の成形ビームアンテナの正面図。第１
４図は上記従来例の水平断面図。第１５図は上記
従来例の垂直断面図。第１６図は上記従来例のア
ンテナの垂直面内の放射特性の説明図。第１７図
は上記従来例のアンテナの偏波特性の説明図。 １，１′，２，３，１２〜１６，６０，６１…
…放射特性、４〜７，８−１，８−２，９，１
０，７０〜７５……電波の通路、２０……一次放
射器、３０……主反射鏡、３４，３７，３８……
トーラス鏡面部、３５−１，３５−２，３６−
１，３６−２，３９−１，３９−２……パラボラ
鏡面、４０……導波管スロツトを有するアレイア
ンテナ、４１……終端器、４２……変換部、４
３，４６，４７……金属ストリツプ、４４……誘
電体基板、４５……金属導体、４８，４９……コ
ネクタ、５０〜５３……部分反射板、、５４……
導体製側板、Ｐ３５−１，Ｐ３５−２，Ｐ３７，
Ｐ３８，Ｐ５０，Ｐ５１，Ｐ５２，Ｐ５３……放
物線の中心軸、Ａ，A′……親局、Ｂ，B′，Ｃ，
C′，Ｄ，D′，Ｅ，E′……子局、Ｆ……焦点、Ｓ，
Ｌ……スロツト間隔と位置を示す寸法。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 長方形の平面上に複数の放射素子が配列され
たアレイアンテナと、 このアレイアンテナの上記放射素子の放射方向
に対して背後に配置された主反射板と を備え、 この主反射板の主反射面が複数の導体平面板に
より構成された反射板付きアレイアンテナにおい
て、 上記アレイアンテナの上記長方形の中心を原点
とし、その長方形の長手方向にＸ軸を定め、その
長方形の平面に直交し原点を通り上記主反射板に
遠ざかる方向にＺ軸を定め、原点を通りＸ軸およ
びＺ軸に直交する方向にＹ軸を定めると、 上記主反射板は、それぞれの導体平面板の中心
軸がいずれもＸ軸と平行であつてXZ平面に関し
て対称でありかつＺ軸の負方向に凸の形状であ
り、 上記アレイアンテナの放射素子は、その励振振
幅がYZ平面に関して対称でありその励振位相が
YZ平面に関して反対称になるように配置され、 さらに、上記アレイアンテナの放射素子は、上
記主反射板により形成される放射ビームが、YZ
平面上でＺ軸に関して対称であり、YZ平面上で
Ｚ軸に関して非対称であるように配置された ことを特徴とする反射板付きアレイアンテナ。 ２ 主反射板には主反射板の端部に付加された導
体板を含む特許請求の範囲第１項に記載の反射板
付きアレイアンテナ。 ３ 主反射板にはアレイアンテナを取り付ける取
付構造を含む特許請求の範囲第１項に記載の反射
板付きアレイアンテナ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18429084A JPS6162208A (ja) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | 反射板付きアレイアンテナ |
| CA000489794A CA1238714A (en) | 1984-09-03 | 1985-08-30 | Shaped beam antenna |
| EP85111057A EP0174579A3 (en) | 1984-09-03 | 1985-09-02 | Shaped beam antenna |
| AU46964/85A AU4696485A (en) | 1984-09-03 | 1985-09-02 | Shaped beam antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18429084A JPS6162208A (ja) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | 反射板付きアレイアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6162208A JPS6162208A (ja) | 1986-03-31 |
| JPH045285B2 true JPH045285B2 (ja) | 1992-01-31 |
Family
ID=16150738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18429084A Granted JPS6162208A (ja) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | 反射板付きアレイアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6162208A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5300626B2 (ja) * | 2009-06-30 | 2013-09-25 | 三菱電機株式会社 | アンテナ装置 |
-
1984
- 1984-09-03 JP JP18429084A patent/JPS6162208A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6162208A (ja) | 1986-03-31 |
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