JPH09284036A - 切換機構付アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 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、
アンテナ中にあって共振器とアンテナとの結合を制御す
る半導体スイッチとを備えた。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、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。

Description

【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, Apri
l. 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、３
７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Ｓ
ＰＤＴ（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２
４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。

【００１５】または、誘電体基板の一方の面に２つの第
１ストリップ導体膜を形成し、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短絡端とする第１の
スロットとで形成されるダイポールアンテナとし、かつ
誘電体基板の他方の面に第１のスロットと直交方向に第
２ストリップ導体膜を形成して第２ストリップ導体膜の
一端を解放端とし他端を結合手段とするダイポール型の
アンテナと、これらアンテナの第１のスロット中の所定
位置に設けられてこれらアンテナと後述の分岐回路との
結合を制御するアンテナ対応のダイオードスイッチと、
入出力端子に接続される所定の分岐数を持つ分岐回路と
を備え、上記分岐回路の分岐中心とおよそ１／４波長の
位置に設けられた給電点を経由して上記構成の複数のア
ンテナを接続し、上記ダイオード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。

【００１６】また更に、ダイポール型のアンテナに換え
てアンテナは、誘電体基板の一方の面に導体膜を形成
し、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短絡端とする第１の
スロットとで形成されるテーパノッチアンテナとし、か
つ誘電体基板の他方の面に第１のスロットと直交方向に
ストリップ導体膜を形成してストリップ導体膜の一端を
解放端とし他端を結合手段とするテーパノッチ型のアン
テナとした。

【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１
０ｂ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、１
２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。１
６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Ｏ
Ｎ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，ＯＦ
Ｆ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１
９ａ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。１００
ｂ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１８
ｂの両端は、それぞれ円筒導波管空胴１００ａおよび１
００ｂ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１００
ａ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、９
０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１
２０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１
３、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９
０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９
０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２
８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１
２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ＳＰＤ
Ｔ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ＳＰ
３Ｔ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９
０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。

【００４７】または、誘電体基板上に形成したダイポー
ルアンテナまたはテーパノッチ型のアンテナに、このア
ンテナと直交方向に第２ストリップ線路を形成して結合
手段とし、アンテナのスロット中に設けられたダイオー
ドスイッチと入出力端子に接続される所定の分岐数を持
つ分岐回路とを備えたので、装置を小型で低損失に構成
できる効果がある。

【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，１９
ｂ，２３ 円筒導波管空胴、２４ 入出力結合手段、２
５ 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、３３，３４，３
６ 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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦▲さき▼ 修治 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 伊山 義忠 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入出力端子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と結
   合する複数のアンテナと、 上記アンテナ中にあり、上記共振器と上記アンテナとの
   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切換機構付ア
   ンテナ。
2. 【請求項２】 入出力端子を有する第１の共振器と、 上記第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、 上記第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、 上記アンテナ中にあり、上記第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、上記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
   た切換機構付アンテナ。
3. 【請求項３】 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。
4. 【請求項４】 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。
5. 【請求項５】 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。
6. 【請求項６】 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。
7. 【請求項７】 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。
8. 【請求項８】 アンテナは、ホーンアンテナとし、半導
   体スイッチは上記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。
9. 【請求項９】 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または請求項７記
   載の切換機構付アンテナ。
10. 【請求項１０】 誘電体基板の一方の面に２つの第１ス
    トリップ導体膜を形成し、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短絡端とする第１のスロッ
    トとで形成されるダイポールアンテナとし、かつ上記誘
    電体基板の他方の面に上記第１のスロットと直交方向に
    第２ストリップ導体膜を形成して該第２ストリップ導体
    膜の一端を解放端とし他端を結合手段とするダイポール
    型のアンテナと、 上記アンテナの第１のスロット中の所定位置に設けられ
    て上記アンテナと後述の分岐回路との結合を制御するア
    ンテナ対応のダイオードスイッチと、 入出力端子に接続される所定の分岐数を持つ分岐回路と
    を備え、上記分岐回路の分岐中心とおよそ１／４波長の
    位置に設けられた給電点を経由して上記構成の複数のア
    ンテナを接続し、上記ダイオード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
    た切換機構付アンテナ。
11. 【請求項１１】 ダイポール型のアンテナに換えてアン
    テナは、誘電体基板の一方の面に導体膜を形成し、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短絡端とする第１のスロット
    とで形成されるテーパノッチアンテナとし、かつ上記誘
    電体基板の他方の面に上記第１のスロットと直交方向に
    ストリップ導体膜を形成して該ストリップ導体膜の一端
    を解放端とし他端を結合手段とするテーパノッチ型のア
    ンテナとしたことを特徴とする請求項９記載の切換機構
    付アンテナ。
12. 【請求項１２】 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。
13. 【請求項１３】 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、請求項２、請求項１０または請求項１１いずれか記
    載の切換機構付アンテナ。