JPH0783209B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は複数個のビームを放射し、かつ、それぞれの
ビームの形状を変化させることができるアンテナ装置に
関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の装置として、第５図に示すようなものが
あった。この図は川端他，「衛星搭載カバレッジ再成形
アレーアンテナ」，昭和61年度電子通信学会光・電波部
門全国大会,S3−3.に示されたもので、図において
（１）はＬ本のビームに対してそれぞれ設けられるカバ
レッジ再成形アレーアンテナ、（２）は素子アンテナ、
（３）はＮ個（Ｎ≧２）の素子アンテナ（２）より構成
されたアンテナ放射部、（４）は各ビームに対応した入
力端子、（５）はＮ個の素子アンテナと入力端子（４）
とを接続するビーム形成回路である。

第６図は１個のカバレッジ再成形アレーアンテナ（１）
の構成を示すもので、（２）〜（５）は第５図と同一の
ものである。図において、ビーム形成回路（５）は可変
移相器（６）と可変電力分配器（７）から構成されてい
る。

次に動作について説明する。

まず、Ｌ個のカバレッジ再成形アレーアンテナ（１）が
それぞれ１本のビームを形成するために計Ｌ本のビーム
が放射される。

次に、各カバレッジ再成形アレーアンテナ（１）におい
ては、入力端子（４）に入った電波は可変電力分配器
（７）、可変移相器（６）を経て各素子アンテナ（２）
に給電され、アンテナ放射部（３）より放射される。ア
ンテナ放射部（３）より放射されるビームの形状は各素
子アンテナ（２）に給電される電波の振幅および位相に
依存するため、可変電力分配器（７）の電力分配比と可
変移相器（６）の移相量とを制御することにより変化さ
せることができる。

従って、Ｌ本のビームを放射し、かつ、それぞれのビー
ムの形状を変化させるようになっているものである。

［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、素子アンテナがＬ・Ｎ個、可変電力分配器および可
変移相器の可変部品がそれぞれＬ・（Ｎ−１）個必要と
なり、重量が重い、損失が大きい、信頼性が劣る等の問
題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、素子アンテナの数、可変電力分配器および可
変移相器の可変部品の数の少ない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、アンテナ放射部を各ビ
ームで共有するようにし、マトリクス回路をアンテナ放
射部と複数個の各ビームに対応したビーム形成回路との
間に配置したものである。

また、上記ビーム形成回路を次の３つの手段で構成した
ものである。

即ち、第１は、ビーム形成回路に接続されるマトリクス
回路の端子の数をMi個（ｉ＝1,2,・・・,L）としたと
き、各ビーム形成回路を（Mi−１）個の可変電力分配器
と（Mi−１）個の可変移相器とで構成したものである。
また、 第２は、ビーム形成回路に接続されるマトリクス回路の
端子の数をMi個（ｉ＝1,2,・・・,L）としたとき、各ビ
ーム形成回路を（Mi−１）個の可変電力分配器で構成し
たものである。さらに、第３は、ビーム形成回路に接続
されるマトリクス回路の端子の数をMi個（ｉ＝1,2,・・
・,L）としたとき、各ビーム形成回路をKi個（１≦Ki≦
Mi−１）の可変電力分配器と、固定の電力分配器より構
成されるJi個（１≦Ji≦Ki＋１）の電力分配回路とで構
成したものである。

［作用］ この発明においては、アンテナ放射部を各ビームで共有
するようにし、マトリクス回路を用いることにより各ビ
ーム形成回路が簡易になるから、素子アンテナの数、可
変電力分配器および可変移相器の可変部品の数が少なく
なる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成図であり、
（２）〜（５）は第５図に示した従来装置と同一のもの
である。（８）はマトリクス回路、（９）はマトリクス
回路（８）の入力端子である。なお、マトリクス回路
（８）はアンテナ放射部（３）を構成するＮ個の素子ア
ンテナ（２）とＭ個（１≦Ｍ≦Ｎ）の入力端子（９）と
に接続されており、例えば、バトラー回路、ブラス回路
が適用できる。

第２図は１個のビーム形成回路（５）の構成を示すもの
で、（２）〜（５）および（８）〜（９）は第１図と同
一のもの、（６）〜（７）は第６図と同一のものであ
る。

次に動作について説明する。

マトリクス回路（８）は電波の入った入力端子（９）に
応じてアンテナ放射部（３）から放射されるペンシルビ
ームの方向を制御する。従って、Ｍ個の入力端子（９）
に対応して、互いに放射方向の異なるＭ本のビームがア
ンテナ放射部（３）から放射されることになる。

ｉ番目（ｉ＝１〜Ｌ）のビーム形成回路（5i）は入力端
子（4i）とマトリクス回路（８）のＭ個の入力端子
（９）のうち所望のビーム形状を得るのに必要なビーム
方向に対応したMi個（Mi＜Ｍ）の入力端子（９）にのみ
接続される。従って、ビーム形成回路（5i）を構成する
可変電力分配器（７）の電力分配比と可変移相器（６）
の移相量とを制御することにより、入力端子（4i）に入
った電波は接続されているマトリクス回路（８）のMi個
の入力端子（９）に給電され、これらの入力端子（９）
に対応したMi本のペンシルビームをそれぞれの入力端子
（９）に給電された振幅・位相に応じた重みをかけて合
成されたビームがアンテナ放射部（３）から放射され
る。つまり、アンテナ放射部（３）から放射されるビー
ムの形状は、ビーム形成回路（5i）に接続されているマ
トリクス回路（８）のMi個の入力端子（９）に対応した
ビーム方向の範囲内で自由に制御できる。なお、ｉ番目
のビーム形成回路（5i）に接続されているマトリクス回
路（８）のMi個の入力端子（９）とｊ番目（ｉ≠ｊ）の
ビーム形成回路（5j）に接続されているマトリクス回路
（８）のMj個の入力端子（９）とでは、放射されるビー
ムの方向が異なれば共有することはない。従って、この
実施例のアンテナ装置に必要な素子アンテナはＮ個、マ
トリクス回路の入力端子の共有がなければ可変電力分配
器および可変移相器の可変部品はそれぞれ（Ｍ−Ｌ）
個、なお、ここで１≦Ｍ≦Ｎであり、最大でも（Ｎ−
Ｌ）個となり、従来のアンテナ装置に必要な素子アンテ
ナのＬ・Ｎ個、可変電力分配器および可変移相器の可変
部品のそれぞれＬ・（Ｎ−１）個すなわち書き換えると
〔Ｌ・（Ｎ−Ｌ）＋Ｌ・（Ｌ−１）〕個に比べると、素
子アンテナの数および可変部品の数のいずれも約1/Lな
いしそれ以下の数で構成できるため、従来のアンテナ装
置に比べて重量、損失、信頼性が大幅に改善されるもの
である。

なお、上記実施例では、ビーム形成回路（５）を可変電
力分配器（７）と可変移相器（６）により構成したが、
マトリクス回路（８）の各入力端子（９）に対応したペ
ンシルビームの位相が同相であれば振幅の重みのみをか
けて合成しても所望のビーム形状を得ることができるの
で、第３図に示すように可変電力分配器（７）のみによ
り構成しても上記実施例と同様の効果がある。

このように構成すれば、可変移相器が不要となり、さら
に重量、損失、信頼性が改善されるという効果がある。

なお、上記実施例では、ビーム形成回路（５）を可変電
力分配器（７）により構成したが、変化すべきビームの
形状が限定されている場合にはマトリクス回路（８）の
各入力端子（９）の一部は給電される電波の振幅の相対
的な変化が小さくなるため、第４図に示すように可変電
力分配器（７）の一部を固定の電力分配器より構成され
る電力分配回路（10）に置き換えても上記実施例と同様
の効果がある。

このように構成すれば、可変電力分配器の数がさらに少
なくなり、さらに重量、損失、信頼性が改善されるとい
う効果がある。

なお、以上は一次元に素子アンテナが配列された場合に
ついて説明したが、この発明のアンテナ装置はこれに限
らず、素子アンテナが平面上に二次元に配列された場合
や曲面上に三次元に配列された場合にも同様の効果があ
ることは明らかである。

なお、以上はアンテナ装置を送信アンテナとして用いる
場合について説明したが、この発明のアンテナ装置はこ
れに限らず、受信アンテナとして用いる場合にも同様の
効果があることは明らかである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、アンテナ放射部を各ビ
ームで共有するようにし、マトリクス回路をアンテナ放
射部と複数個の各ビームに対応したビーム形成回路との
間に配置したので、素子アンテナの数、可変電力分配器
および可変移相器の可変部品の数が少なくなるため、重
量、損失、信頼性が改善されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第２
図、第３図、第４図はこの発明のビーム形成回路の一実
施例を示す概略構成図、第５図は従来のこの種アンテナ
装置の概略構成図、第６図は従来のこの種アンテナ装置
のビーム形成回路の例を示す概略構成図である。 図において、（１）はガバレッジ再成形アレーアンテ
ナ、（２）は素子アンテナ、（３）はアンテナ放射部、
（４）はビームに対応した入力端子、（５）はビーム形
成回路、（６）は可変移相器、（７）は可変電力分配
器、（８）はマトリクス回路、（９）はマトリクス回路
（８）の入力端子、（10）は電力分配回路である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｎ個（Ｎ≧２）の素子アンテナより構成さ
   れたアンテナ放射部と、Ｍ個（１≦Ｍ≦Ｎ）のマトリク
   ス入力端子と上記Ｎ個の素子アンテナとを接続するマト
   リクス回路と、上記Ｍ個のマトリクス入力端子の一部ま
   たは全部と１個のビーム入力端子とを接続するビーム形
   成回路をＬ個（１＜Ｌ＜Ｍ）備えたことを特徴とするア
   ンテナ装置。
2. 【請求項２】各ビーム形成回路に接続されるマトリクス
   回路の端子の数をMi個（ｉ＝1,2,・・・,L）としたと
   き、各ビーム形成回路が（Mi−１）個の可変電力分配器
   と（Mi−１）個の可変移相器とで構成されていることを
   特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 【請求項３】各ビーム形成回路に接続されるマトリクス
   回路の端子の数をMi個（ｉ＝1,2,・・・,L）としたと
   き、各ビーム形成回路が（Mi−１）個の可変電力分配器
   で構成されていることを特徴とする請求項１記載のアン
   テナ装置。
4. 【請求項４】各ビーム形成回路に接続されるマトリクス
   回路の端子の数をMi個（ｉ＝1,2,・・・,L）としたと
   き、各ビーム形成回路がKi個（１≦Ki≦Mi−１）の可変
   電力分配器と、固定の電力分配器より構成されるJi個
   （１≦Ji≦Ki＋１）の電力分配回路とで構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。