JPH10242735A - 車載用衛星通信アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給電プローブに対しアレイアンテナが形成さ
れたアンテナ基板の位置を簡易に調整できる構成を実現
し、いわゆるリモートでアンテナビームの仰角を変更可
能なアンテナを提供する。 【解決手段】 平面アンテナ基板１１の外周部の一端に
金属製ガイド１４を備え、この金属製ガイド１４に嵌合
するピンが、給電プローブを中央に備えたターンテーブ
ル１７上に設けられている。従って、平面アンテナ基板
１１は、ターンテーブル１７上でこの金属製ガイド１４
を回転軸として揺動する。ターンテーブル１７上にモー
タ１６を設け、外部からスリップリング２１を介してこ
のモータ１６に電力を供給する。従って、外部からいわ
ゆるリモートで平面アンテナ基板１１を給電プローブ１
９に対し移動させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナ装置、特
に、車両における衛星通信や衛星放送の受信に用いられ
る車載用衛星通信アンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】衛星通信や衛星放送の受信を確実に行う
ためには、アンテナの指向性が正確に衛星の方向を向い
ている必要がある。換言すれば、アンテナのメインロー
ブの方向に衛星が存在する必要がある。

【０００３】さて、車両から衛星通信や衛星放送を受信
する場合には、車両の移動によって、車両と衛星との相
対的な位置関係は変化してしまう。そのため、衛星放送
等の受信中には、一般に車両の向きの変化に応じて受信
アンテナの向きを変更する動作、すなわち追尾動作を行
う必要がある。

【０００４】この追尾動作は、アンテナの向きを変える
ことにより行われるが、一般に車両は水平面内において
向きを変えるだけとみなせることが多いため、水平面内
でのみ向きを変化させるように構成したアンテナも多
い。すなわち、アンテナの仰角は固定であり、アンテナ
の方位角だけが変更されて、追尾動作を行うのである。

【０００５】ところで、主にアンテナの仰角は受信地の
緯度によって決定されるので、仰角が固定のアンテナで
は、特定の地域でのみ衛星放送等を正確に受信すること
ができる。換言すれば、緯度の高い地方に車両が移動す
る場合には、アンテナの仰角をより小さくしなければ、
正確な受信はできなくなり、また、緯度の低い地方に車
両が移動する場合には、アンテナの仰角をより大きくす
る必要がある。従って、方位角のみを変化させて追尾動
作を行う場合には、車両が通常時に走行する地域の緯度
に合わせて、そのアンテナの仰角を予め設定しておく必
要がある。

【０００６】方位角のみを変化させて追尾動作を行う場
合には、一般に円形アレイアンテナが広く用いられてい
る。この円形アレイアンテナは、基板上に複数の素子ア
ンテナを設け、この素子アンテナからの受信電波を伝搬
するラジアル導波管を備えた構成をしている。基板はこ
のラジアル導波管の一部を構成する。そして、基板の略
中央部分に対抗するように設けられた給電プローブを通
じて、導波管を伝搬してきた電波が取り出されるのであ
る。この円形アレイアンテナのビームは衛星の仰角に合
わせビームチルトさせてある。このビームチルトは素子
アンテナそれぞれの位相を調整することにより実現する
ことが可能であり、このビームチルト角は一般に固定で
ある。

【０００７】しかし、上述したように車両の走行する地
域の緯度に応じて仰角を変更する必要があるため、仰角
を容易に変更する構成が種々提案されている。例えば、
特開平８−０７８９３６号公報には、アンテナの仰角を
容易に変更可能な円形アレイアンテナの例が示されてい
る。

【０００８】ラジアル導波管によって給電されるアレイ
アンテナのビームの方向は、給電プローブの位置を変化
させることによっても変えることができる。そのため、
上記公報に記載の発明においては、基板と給電プローブ
との位置関係を変化させる機構を設けて、円形アレイア
ンテナの仰角を変化させることを可能としている。具体
的には、図１４に示されているように、平面アンテナ基
板２がスライドガイド６、７を介して、ネジ８を用いて
外リング４に固定されている。そして、この外リング４
を回転させることにより、平面アンテナ基板２が回転し
追尾動作が行われる。さらに、スライドガイド６、７に
おいてネジ８が貫通する穴は、全て同一方向を長辺とす
る長穴である。従って、ネジ８を固定する位置をこの長
穴の長手方向で調整することにより、平面アンテナ基板
２の位置を、この基板に対抗して設けられている給電プ
ローブと相対的に変化させることができる。

【０００９】このように、上記公報に記載されている発
明においては、平面アンテナ基板２を外リング４に対し
て長穴を介してネジ止めしているため、係るネジ止めの
位置を調整することにより、円形アレイアンテナの仰角
を変更可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】円形アレイアンテナ
は、上述したように、その方位角を変更させることによ
って追尾動作を行うのに適したアンテナである。従っ
て、方位角を変更させる必要から、基板は外周部で回転
駆動する必要がある。その結果、仰角を調整するため
に、基板の位置を変更する機構は、この基板の外周部に
設ける必要がある。この外周部はアンテナの方位角の変
化と共に回転する部分であるため、アンテナが追尾動作
を行っている最中に外部からこの外周部分に設けられて
いる機構を制御することは困難である。このことは、ア
ンテナの仰角をリモートで制御することは困難であるこ
とを意味する。

【００１１】事実、上記公報でも平面アンテナ基板２は
外リング４にネジ止め固定されており、操作者が、この
ネジ止め位置を手動により変更して仰角の調整が行われ
ている。すなわち、車両が長距離を移動する場合には、
操作者が、車両を停車させ、アンテナのレドームを開け
て、ネジ止め位置の調整を行う必要がある。このよう
に、従来の技術においては、追尾動作中にこのネジ止め
位置を変更することは極めて困難であった。

【００１２】本発明は、係る課題に鑑み成されたもので
あり、その目的は、リモート操作で仰角を変更可能な車
載用衛星通信アンテナを提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の本発明は、上記課
題を解決するために、中心に給電プローブを備えたター
ンテーブルと、前記ターンテーブルと略平行な平板上に
アレイアンテナが形成されているアンテナ平板と、前記
アンテナ平板を前記ターンテーブルの面と平行な面内で
揺動させる揺動手段と、を含み、前記アンテナ平板は、
前記ターンテーブルの面に垂直な方向の揺動軸を備え、
前記揺動手段が、この揺動軸を中心に前記ターンテーブ
ルの面と平行な面内で前記アンテナを揺動しうることを
特徴とする車載用衛星通信アンテナである。

【００１４】本発明によればアンテナ平板を揺動軸を中
心として揺動、すなわちターンテーブル上で回転スライ
ドさせることができる。そのため、アンテナ平板を平行
移動させるのに比べて、簡易な構造でターンテーブルと
アンテナ平板との位置関係を変化させることができる。

【００１５】尚、アンテナ平板は、後述する実施の形態
で述べる平面アンテナ基板に相当する。

【００１６】このように、簡易にラアンテナ平板と、給
電プローブとの位置関係を変化させることができるた
め、いわゆるリモート操作により、この位置関係を制御
しうるアンテナが得られる。

【００１７】また、第２の本発明は、上記課題を解決す
るために、第１の本発明の車載用衛星通信アンテナにお
いて、前記アンテナ平板の外周の所定の端部に前記揺動
軸が設けられていることを特徴とする車載用衛星通信ア
ンテナである。

【００１８】さて、アンテナ平板と給電プローブとの位
置関係を変化させることにより、アンテナの仰角を変化
させることができるが、このためには原理的にはアンテ
ナ平板はターンテーブル上で平行移動をする必要があ
る。

【００１９】しかし、衛星通信用のアンテナの場合、ア
ンテナの利得を向上させるため、一般にアンテナ平板の
直径は電波の波長に比べて十分に大きい。さらに、受信
地の緯度に応じて変更する必要のあるアンテナの仰角
は、日本国内を車両が移動する場合でもわずか１０数度
程度である。その結果、アンテナ平板の必要な移動量
は、ターンテーブルに対して数ｍｍ程度である。

【００２０】そこで、本発明のように、揺動軸がアンテ
ナ平板の端部に設けられている場合には、アンテナ平板
の動きが十分に小さければ、ターンテーブルの給電プロ
ーブに対するアンテナ平板の動きはほぼ平行な移動とみ
なすことが可能である。

【００２１】従って、本発明のように、揺動軸をアンテ
ナ平板の端部に設けることにより、実質的にアンテナ平
板を平行移動させることが可能である。

【００２２】また、第３の本発明は、上記課題を解決す
るために、第１の本発明の車載用衛星通信アンテナにお
いて、前記アンテナ平板は楕円形状をしており、その長
軸方向の一方端に前記揺動軸が設けられていることを特
徴とする車載用衛星通信アンテナである。

【００２３】車載用衛星通信アンテナにおいては、一般
に、車両の向きの変化に合わせてアンテナ平板とターン
テーブルとを共に回転させることにより、いわゆる衛星
の追尾動作を行う必要がある。従って、アンテナ平板は
ターンテーブルと共に一般に円形にすることが好まし
い。

【００２４】しかし、上述したように、アンテナ平板を
ターンテーブル上で揺動させる場合にはアンテナ平板の
揺動のためのスペースをターンテーブルやアンテナ平板
の周囲に設けておく必要がある。従って、アンテナの周
囲にデッドスペースが生じてしまう。

【００２５】そこで、本発明においては、アンテナ平板
がターンテーブルに対して揺動しても周囲にはみ出さな
いようにするために、アンテナ平板を楕円形状にしてい
る。そして、この楕円の長軸の一端を揺動軸とすること
により、アンテナ平板がターンテーブル上を揺動しても
ターンテーブル上からはみ出さず、周囲にスペースを設
ける必要が無くなるのである。

【００２６】また、第４の本発明は、上記課題を解決す
るために、第１の本発明の車載用衛星通信アンテナにお
いて、前記揺動手段は、前記ターンテーブルに設けら
れ、前記アンテナ平板を揺動させるモータと、前記ター
ンテーブルに接して設けられ、前記モータに電力を供給
するためのスリップリングと、前記スリップリングに外
部の電源から電力を供給するために、前記スリップリン
グと接触するブラシと、を含むことを特徴とする車載用
衛星通信アンテナである。

【００２７】ターンテーブル上でアンテナ平板を揺動さ
せるためにはモータなどを利用することが考えられる。
ここで、アンテナ平板はターンテーブルに対して揺動す
るので、アンテナ平板を駆動する手段としてのモータは
ターンテーブルに取り付け、このモータでアンテナ平板
を駆動することが考えられる。

【００２８】しかし、ターンテーブルは、上述したよう
に追尾動作を行うためアンテナ平板と共に回転運動をす
る必要がある。従って、上記モータなどに対する電力の
供給は、通常の電線で行うことができない。

【００２９】そこで、本発明においては、ターンテーブ
ルにスリップリングを設け、外部のブラシと接触するよ
うに構成した。そして、このブラシとスリップリングを
介して、外部から電力を供給したのである。

【００３０】尚、本発明ではターンテーブル側にスリッ
プリングを取り付け、外部のブラシと接触させたが、タ
ーンテーブル側にブラシを取り付け、外部にスリップリ
ングを設ける構成とすることもでき、このような構成も
本発明と均等のものとなる。

【００３１】また、第５の本発明は、上記課題を解決す
るために、第１の本発明の車載用衛星通信アンテナにお
いて、前記揺動手段は、前記ターンテーブルの回転軸と
同一の軸を回転軸として、前記ターンテーブルに取り付
けられ、前記ターンテーブルとは独立に回転可能な回転
リングと、前記ターンテーブルと回転リングとを回転さ
せるための動力を発生する動力手段と、前記動力手段の
回転を前記ターンテーブルに所定の減速比で伝達する第
１ベルト手段と、前記動力手段の回転を前記回転リング
に前記第１ベルト手段と同一の減速比で伝達する第２ベ
ルト手段と、前記第２ベルト手段に所定のテンションを
与えるために所定の押圧力で前記第２ベルト手段を押さ
える２以上のローラ手段と、前記２以上のローラ手段が
前記ベルト手段を押圧する位置を変更するローラ位置変
更手段と、を含み、前記ローラ位置変更手段が前記複数
のローラの位置を変更することによって、前記動力手段
と前記第２ベルト手段とが係合する回転角度の位置関係
が変更することを特徴とする車載用衛星通信アンテナで
ある。

【００３２】上述したように、スリップリングを設ける
ことにより、外部からターンテーブルに電力を供給で
き、アンテナ平板を揺動することができるが、スリップ
リングは磨耗が避けられず、装置の保守・管理が煩雑に
なってしまう場合も考えられる。そのため、スリップリ
ングを用いずに外部から機械的に駆動エネルギーを供給
できることが望ましい。

【００３３】そこで、本発明ではターンテーブルと同軸
の回転軸を有する回転リングを設け、この回転リングを
ターンテーブルに対して回転させ、両者の位置関係（角
度関係）により、アンテナ平板を動かすことが考えられ
る。両者の位置関係に基づき、アンテナ平板を揺動させ
ることは、機械的なリンク機構その他の機構により容易
に行うことができる。

【００３４】そして、本発明においては、通常のアンテ
ナの追尾動作を行うために、外部からターンテーブルを
回転させる際には、ターンテーブルと回転リングを同時
に同一の回転速度で回転させる。これは第１ベルト手段
及び第２ベルト手段によりターンテーブル及び回転リン
グに動力手段から回転を伝達することにより行われる。
この第１ベルト手段及び第２ベルト手段とは同一の減速
比を有しているため、ターンテーブルと回転リングとは
同一の回転速度で回転する。

【００３５】このように、同一の回転速度で回転させる
ことにより、両者の相対的な位置関係（角度関係）は変
化しないため、アンテナ平板はターンテーブルに対しそ
の位置を保持する。

【００３６】本発明においては、第２ベルト手段を押さ
える２以上のローラ手段を有している。そして、このロ
ーラ手段が第２ベルト手段を押さえる位置を変更するこ
とにより、動力手段が回転していない場合においても、
回転リングを所定角度回転させることができる。この回
転については、後述する実施の形態において詳細に説明
している。このように、動力手段が回転せずに、回転リ
ングのみを所定角度回転させるということは、換言すれ
ば動力手段と回転リングとの回転位置関係が変更される
と言うことである。さらに、回転リングのみを回転さ
せ、ターンテーブルは全く回転させていないため、回転
リングとターンテーブルの角度関係も所定角度変化する
のである。

【００３７】回転リングとターンテーブルとの回転の角
度関係が変更されると、機械的な揺動手段により、アン
テナ平板をターンテーブル上で回転スライドさせる結果
となる。

【００３８】このように、本発明によれば、ターンテー
ブルと同軸で回転する回転リングを設けたので、スリッ
プリングを用いずに、機械的な手段で外部からエネルギ
ーをターンテーブル上に供給することができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。

【００４０】実施の形態１ 図１には、本発明の好適な実施の形態１に係る円形アレ
イアンテナの平面図と断面図が示されている。この図に
おいて、円形アレイアンテナは、まず、平面アンテナ基
板１１を含んでいる。この平面アンテナ基板１１はプリ
ント基板で構成されており、その上面にはアンテナ素子
１２が同心円上に多数配置され、平面アレイアンテナを
構成している。この平面アンテナ基板１１の裏面には銅
箔が貼られている。また、平面アンテナ基板１１の円周
上の一箇所に円筒状の金属製ガイド１４が取り付けられ
ている。この金属製ガイド１４は、ピン１５と嵌合し、
平面アンテナ基板１１が揺動運動する際の中心軸とな
る。このピン１５は、金属製のターンテーブル１７上に
設けられている。このような構成により、平面アンテナ
基板１１は、ピン１５及び金属製ガイド１４を揺動の中
心として、ターンテーブル１７上を、ターンテーブル１
７と平行な平面上を揺動スライド運動するのである。

【００４１】この平面アンテナ基板１１は、モータ１６
によって駆動されることにより、揺動運動する。図１に
示されているように、このモータ１６はターンテーブル
１７に固定されており、このモータ１６の駆動軸にはロ
ーラ２８が設けられている。このローラ２８が平面アン
テナ基板１１の外周部材と接触することにより、平面ア
ンテナ基板１１はピン１５を中心として揺動運動するの
である。

【００４２】平面アンテナ基板１１の裏面の銅箔と、金
属製ガイド１４、及び金属製のターンテーブル１７によ
ってラジアル導波管が構成されている。このラジアル導
波管が構成されている点については、従来のアンテナと
同様である。

【００４３】本実施の形態において特徴的なことは、平
面アンテナ基板１１がターンテーブル１７上を揺動運動
することである。このように揺動運動をすることによ
り、ターンテーブル１７の中央に設けられている給電プ
ローブ１９と、平面アンテナ基板１１との相対位置を変
更することができ、その結果アンテナの仰角を容易に変
化させることができるのである。

【００４４】給電プローブ１９と、平面アンテナ基板１
１との相対的な位置関係を変更し、アンテナの仰角を変
えるには、原理的には平面アンテナ基板１１をターンテ
ーブル１７上で（揺動運動ではなく）平行移動させる必
要がある。

【００４５】しかしながら、衛星通信に用いられる通信
アンテナは高利得が要求されその開口面積は波長に比べ
て十分に大きい。そのため、仰角を変更するために必要
な給電プローブ１９のオフセット量（中心からの移動
量）は、ラジアル導波管の半径に比べて十分に小さいの
が通常である。そのため、平面アンテナ基板１１の端部
を揺動中心とし、平面アンテナ基板１１を揺動移動させ
た場合でも、その移動量はアンテナの大きさに比べて十
分小さいため、実質的に平行移動したものとして取り扱
うことが可能である。

【００４６】このように、本実施の形態においては平面
アンテナ基板１１の円周部の一箇所を揺動の中心軸とし
て固定して、この揺動軸を中心に揺動移動させたため、
簡易な構成でアンテナの仰角を変更することが可能とな
る。

【００４７】これに対して、平面アンテナ基板１１を完
全に平行移動させようとすれば、モータが２組必要とな
ったり、特別なリンク機構が必要となる場合も生じ、簡
易な構成で仰角を変更することはできず、リモート（遠
隔操作）で仰角を調整することも困難となる。本実施の
形態においては、このように簡易にアンテナの仰角を変
更可能な構成を採用しているため、リモート（遠隔操
作）で仰角を調整することが容易な車載用衛星通信アン
テナが得られる。

【００４８】ターンテーブル１７は、図１に示されてい
るようにベアリング２０を介してアンテナのベース部分
に取り付けられている。アンテナベース部分には高周波
電力を受信するためのコンバータ１８が設けられてお
り、このコンバータ１８からは電波を受信するための給
電プローブ１９が突出している。この給電プローブ１９
はターンテーブル１７の中央部分にあけられた穴からラ
ジアル導波管内に露出している。このような構成によ
り、給電プローブ１９はラジアル導波管内を伝搬してき
た電波をコンバータ１８へ伝達する。

【００４９】ターンテーブル１７とアンテナベース部は
ベアリング２０によって回動可能に連結しているが、そ
の他にスリップリング２１によっても結合している。こ
のスリップリング２１が設けられていることにより、ア
ンテナベース部からモータ１６への電力を供給すること
ができ、また位置検出センサ２３の検出信号をターンテ
ーブル１７からアンテナベース部に入力することができ
る。この位置検出センサ２３は平面アンテナ基板１１の
位置を検出するものである。なお、スリップリング２１
は図１においてはベアリング２０の外周部に配置した
が、より小径又は薄型のものをベアリング２０の内側に
配置したり、またはコンバータ１８の上部（すなわちコ
ンバータ１８とターンテーブル１７の間の隙間）に配置
することも好適である。

【００５０】なお、車両の移動に伴う追尾動作は、モー
タ２２を動作させ、ターンテーブル１７を揺動させるこ
とにより行う。この追尾動作自体は、従来のアンテナと
同様の動作である。

【００５１】このように、本実施の形態に係る円形アレ
イアンテナは、ラジアル導波管を構成する部位のうち上
側の部分、すなわち平面アンテナ基板１１をターンテー
ブル１７の面と平行な平面上を揺動スライドさせる構造
を有しており、そのためにラジアル導波管の外周部の一
点（すなわち、ピン１５）を中心軸として揺動させるこ
とを特徴としている。

【００５２】ラジアル導波管の給電プローブ１９は導波
管の下部（すなわちターンテーブル１７）に固定されて
いるため、導波管の上部（すなわち、平面アンテナ基板
１１）を移動させることにより、中央の給電プローブ１
９の位置は導波管の中心からオフセットすることにな
る。

【００５３】図１に示されている平面図においては平面
アンテナ基板１１の中心と給電プローブ１９の中心とが
一致した状態を示している。図２には、平面アンテナ基
板１１が図に向かって下方向に移動した場合の様子が示
されている。この図２に示されている例においては、平
面アンテナ基板１１はその中央部分で図面上で約５ｍｍ
図に向かって下部に移動している。すなわち、給電プロ
ーブ１９は平面アンテナ基板１１に対して約５ｍｍオフ
セットしていることになる。また、図３には、平面アン
テナ基板１１が図に向かって上方向に約５ｍｍ揺動移動
している場合の様子が示されている。この図３に示され
ている例によれば、給電プローブ１９は平面アンテナ基
板１１から約５ｍｍオフセットしていることになる。

【００５４】給電プローブ１９の位置が平面アンテナ基
板１１の中央位置からオフセットすることにより、給電
プローブ１９から各アンテナ素子１２までの距離が変化
する。このため、電波の伝搬時間に差を生じ、各アンテ
ナ素子１２に供給される電波の位相は給電プローブ１９
が近くなった方は進み、逆に給電プローブから遠くなっ
た方は位相が遅れる結果となる。平面アンテナ基板１１
上の各アンテナ素子１２に供給される電波の位相の変化
が図４に示されている。この図に示されている例におい
ては、図４（ａ）に示されているようにアンテナ面の所
定の円周上における電波の位相の変化が図４（ｂ）に示
されている。すなわち、図４（ａ）に示されているよう
に、アンテナ平面上の下側０度方向から１８０度方向ま
でにおける位相シフトの量が図４（ｂ）のグラフに示さ
れている。尚、この角度の数字（０〜１８０）は給電プ
ローブを中心として図４（ａ）左側から反時計回りの角
度である。

【００５５】図４（ａ）に示されているように、給電プ
ローブのオフセットは、図４（ａ）に向かって右側（ア
ンテナの向きと逆方向）を「＋」とし、左側（アンテナ
の向きと同じ方向）を「−」として、表されている。な
お、図４には図に向かって下半分の部分の位相シフト量
のみが示されているが、アンテナ面の上半分も対称に現
れる。図４（ｂ）に示されているように、オフセット方
向が「＋」である場合には角度φが０の場合には位相は
遅れ、角度φが９０度の場合、すなわちオフセット方向
と直角方向の円周上の位置においては位相のシフト量は
０である。また、角度φが１８０度の場合、すなわち給
電プローブが近づく方向においては位相シフト量は進み
方向となる。

【００５６】さて、給電プローブ１９の位置を＋側にオ
フセットした場合の位相の変化を、アンテナ平面上の給
電プローブオフセット方向と平行な直線上で調べてみた
場合の位相変化が図５に示されてる。図５（ａ）に示さ
れているように、平面アンテナ基板１１の中心を通る直
線Ａ−Ａ’上においては、図５（ｂ）に示されているよ
うに給電プローブ１９が遠ざかる方向にあっては全て同
じ位相の遅れ量となり、給電プローブ１９が近づく方向
においては全て同じ位相シフト量だけ進む結果となる。
図５（ａ）における直線Ｂ−Ｂ’上においては直線Ａ−
Ａ’と異なり位相の変化量はなだらかになるが、図の左
側において位相が遅れる方向にあり給電プローブを中心
として図の右側においては位相は進むという傾向におい
ては同様である。さらに、図５（ａ）における直線Ｃ−
Ｃ’においては位相変化の傾向は同様であるがその変化
はより滑らかなものとなる。

【００５７】さて、アンテナ面上における各部の位相変
化を表した図が図６に示されている。図６に示されてい
る平面図は、給電プローブをアンテナの中心から図に向
かった上方に０．４λ（λは波長）だけずらした場合の
アンテナ面の位相変化を表している。図６に示されてい
るように、アンテナの中央から下側の部分においては位
相が遅れ、中央から上の部分では位相が進む結果とな
る。

【００５８】円形アレイアンテナ全体としてのビームチ
ルト角（仰角）は、このアンテナ平面上の各部分の位相
差の合成として求めることができる。予めビームチルト
角５０度で設計されたアンテナを用いて給電プローブ１
９のオフセット量と、このビームチルト角（仰角）の関
係を図７に示す。図７（ａ）には、アンテナの平面図が
示されており、ビームチルト方向とオフセット量との相
対関係が示されている。図７（ｂ）には給電プローブ１
９のオフセット量とビームチルト角の関係を表すグラフ
が示されている。横軸は、オフセット量をｄ／λで表し
たものである。すなわちオフセット量を波長によって正
規化した値が用いられている。縦軸は、ビームチルト角
であり、図７（ｂ）においては５０度を中心にして４０
度から６０度までがグラフに示されている。

【００５９】具体的に、給電プローブ１９をオフセット
した場合の、円形アレイアンテナの垂直方向の指向性の
グラフが図８に示されている。図８においては、給電プ
ローブをアンテナの中心から＋１０ｍｍ、＋５ｍｍ、０
ｍｍ（すなわちオフセットさせない）、−５ｍｍ、−１
０ｍｍ（予め設定されたビームチルト方向（衛星方向）
へのオフセットを＋とする）だけずらした場合のアンテ
ナの垂直方向の感度（すなわち指向性）が示されてい
る。このグラフにおいて、横軸は、垂直方向の角度（天
上方向からのビームチルト角及び水平方向からの仰角）
を表し、縦軸は利得（ｄＢ）を表す。このグラフにおい
て、５本の山形の曲線が描かれているが、図に向かって
左からオフセット量が＋１０ｍｍ、＋５ｍｍ、０ｍｍ、
−５ｍｍ、−１０ｍｍの場合の、アンテナの指向性を表
す。このグラフから明らかなように、オフセット量が０
ｍｍである場合は、仰角が５０度の付近で最も利得が高
くなる。この仰角が５０度という値は放送衛星ＢＳ−３
の場合ほぼ名古屋の緯度に対応する。また、オフセット
量が＋１０ｍｍである場合は、仰角が４７度の付近で最
も利得が高くなる。この仰角が４７度という値はほぼ鹿
児島の緯度に対応する。また、オフセット量が＋５ｍｍ
である場合は、最大利得は仰角が４４度の付近で得ら
れ、この値はほぼ広島に該当する。また、オフセット量
が−５ｍｍである場合は、最大利得は仰角が３６．５度
の付近で得られ、この仰角は千葉付近に該当する。ま
た、オフセット量が−１０ｍｍである場合は、最大利得
は仰角が３２．５度の付近で得られ、この仰角は青森付
近に該当する。

【００６０】このグラフから明らかなように、車両が走
行する地方により、適切な仰角を設定する必要がある。

【００６１】本実施の形態により構成される車載用衛星
通信アンテナの具体的なアンテナの仕様は、例えば図９
に示されている表のようになる。この仕様によれば、受
信周波数は例えば１１．８５ＧＨｚであり、ビームチル
ト角は５０度となり、アンテナの素子数は３９６個であ
る。このアンテナ素子としては、リング状マイクロスト
リップアンテナを用いている。このマイクロストリップ
アンテナは厚さが１．２ｍｍの基板上に配置することに
より、平面アンテナ基板１１が構成されている。この基
板としては、例えば誘電率が２．６のものが用いられ
る。また、アンテナの素子は同心円上に１１列（同心円
上の１１個の円）に配置されている。具体的には内側か
らｎ（ｎは１〜１１までの整数）列目に６×ｎ個の素子
を均等に配置したものである。この１１個の同心円半径
は１４×ｎ（ｍｍ）となる（内側からｎ番目の同心円の
場合）。

【００６２】実施の形態２ 上記実施の形態１においては、ターンテーブル１７上に
駆動機構を設け、この駆動機構により平面アンテナ基板
１１を揺動スライド移動させていた。しかし、ターンテ
ーブル１７上に駆動機構、すなわちモータ１６などを載
せていたため、このモータ１６に電力を供給したり平面
アンテナ基板１１の位置を検知するために、スリップリ
ング２１を設ける必要があった。このスリップリング２
１を設ける構成では、アンテナの構造が複雑になりやす
いため、なるべくスリップリングは使用しないことが望
ましい。

【００６３】そこで、平面アンテナ基板１１を駆動する
機構をターンテーブル１７の外部に設ける構成を以下、
説明する。このような構成によれば、上記実施の形態１
におけるスリップリング２１のような手段は必要なくな
る。図１０に本実施の形態２に係る車載用衛星通信アン
テナの構成を表す平面図と断面図が示されている。この
図に示されているように、本実施の形態２において特徴
的なことは、金属製のターンテーブル１７に、回転リン
グ３０が嵌めこまれていることである。この回転リング
３０はターンテーブル１７と独立して揺動し得るように
構成されており、その揺動の中心はターンテーブル１７
の揺動中心と同軸である。このターンテーブル１７と回
転リング３０にはそれぞれ形状の異なる溝が切られてい
る。ターンテーブル１７には、図１０の平面図に示され
ているように３２ｂのような溝が切られており、回転リ
ング３０には平面図に示されているように３２ａのよう
な溝が切られている。そして、この溝の交点にピン３４
が挿入されるのである。このピン３４は平面アンテナ基
板１１の外周部に設けられている金属製ガイド３６に固
定されている。従って、ターンテーブル１７と回転リン
グ３０との相対的な位置関係（角度関係）が変化する事
により溝３２ａと溝３２ｂとの交点が移動する。そし
て、この交点の移動に伴いピン３４の位置が変化し、そ
の結果平面アンテナ基板１１がピン３４の移動に伴いス
ライド移動するのである。

【００６４】図１０に示されているように、ターンテー
ブル１７と回転リング３０にはそれぞれベルト３８とベ
ルト４０がかけられており、この２つのベルト３８、４
０はともにモータ４２により駆動される。また、ターン
テーブル１７と回転リング３０のベルト３８、４０がか
けられている部分の直径は等しく、また、モータ４２の
ベルト３８、４０がかけられているプーリー部分の直径
も等しい。

【００６５】従って、ターンテーブル１７と回転リング
３０とはモータ４２により同時に駆動され、同じ揺動速
度で揺動するのである。そして、平面アンテナ基板１１
もこれらターンテーブル１７や回転リング３０と一体と
なって揺動し、方位角方向の追尾動作が行われる。

【００６６】さて、回転リング３０にかけられているベ
ルト４０は、ローラ４４及び４６により常に押されてお
り、一定のテンションを有する状態になっている（平面
図参照）。ローラ４４は、ばね４８により、常時平面ア
ンテナ基板１１の方向に押されており、また、ローラ４
６は所定のアクチュエータによりその位置が制御されて
いる。通常の状態においては図１０の平面図に示されて
いるような位置にローラ４６は位置制御されている。ロ
ーラ４６を駆動するアクチュエータとしてはモータなど
の他ソレノイドなどを利用することが好適である。この
ローラ４６の位置が変化しない限り、ターンテーブル１
７と回転リング３０の位置関係（角度関係）は不変であ
り、モータ４２の揺動に伴い、両者は一体となって揺動
する。

【００６７】さて、アクチュエータを駆動しローラ４６
を図１０に示されている矢印の方向に押すと、ベルト４
０の長さが変化しない限り、ローラ４４が押し戻される
ことになる。本実施の形態２においてはベルト４０とし
て伸びないものを使用しているため、ローラ４４は平面
アンテナ基板１１と離間する方向に押し戻されることに
なる。

【００６８】このように、ローラ４６が押された状態の
平面図及び断面図が図１１に示されている。図１１の平
面図に示されているように、ローラ４６がより奥に移動
し、それに伴いばね４８が縮んでローラ４４が外部方向
に押し出されると、このベルトの位置が変化するため回
転リング３０をターンテーブル１７に対して揺動させる
ことができる。

【００６９】より詳細に述べれば、このローラ４６を押
し込むことにより、モータ４２からローラ４６を通り回
転リング３０に至るベルトの長さは長くなるのである。
一方、モータ４２は揺動しておらず、このモータ４２に
かけられているベルトはすべらないため、結果として回
転リング３０にかけられているベルトがローラ４６の方
向に引っ張られることになる。その結果、ターンテーブ
ル１７は全く揺動せずに、回転リング３０のみがローラ
４６の方に引っ張られるように揺動を行う。

【００７０】このように、回転リング３０をターンテー
ブル１７に対し所定角度揺動させることにより、ターン
テーブル１７に切られている溝３２ｂと回転リング３０
に切られている溝３２ａとの相対的な位置関係が変化
し、その交点が移動する。このため、ピン３４の位置も
移動し、これに伴い平面アンテナ基板１１もターンテー
ブル１７上を揺動スライドするのである。なお、この揺
動スライドは金属製ガイド１４を中心にして行われるた
め、運動の様子は図１に示されている実施の形態１と同
様である。その結果、実施の形態１と同様にラジアル導
波管の上部が移動することになり、給電プローブ１９と
平面アンテナ基板１１の位置関係がずれることになる。

【００７１】図１１に示された状態において、モータ４
２が揺動すればターンテーブル１７と回転リング３０と
は同じ方向に同じ揺動速度で揺動する。すなわち、図１
１の平面図に示されているような位置関係を保ったまま
ターンテーブル１７と回転リング３０とは一体になって
揺動し、方位角方向の追尾動作を行うことができる。す
なわち、円形アレイアンテナの仰角を所定の値に調節し
つつ、その仰角を保持したまま方位角方向の追尾動作を
行うことができるのである。

【００７２】図１２には、図１１とは逆にローラ４６を
アクチュエータなどにより引っ込めた場合の様子を表す
平面図及び断面図が示されている。ローラ４６を引っ込
めた場合には、ばね４８の働きにより、今度はローラ４
４がベルト４０を押しつつ奥方向（平面アンテナ基板１
１に近接する方向）に移動するのである。その結果、図
１１とは反対の方向に回転リング３０が（ターンテーブ
ル１７に対し）揺動し、溝の相対位置関係が図１２の平
面図に示されているようになる。その結果、図１１とは
逆の方向に平面アンテナ基板１１が揺動スライドするの
である。また、図１２に示された位置関係から、モータ
４２が揺動すれば、ターンテーブル１７と回転リング３
０とはその位置関係を保持したまま同じ方向に揺動す
る。その結果、アンテナの仰角を所定の角度に保持した
まま、方位角方向の追尾を行うことができる。

【００７３】実施の形態３ さて、上記実施の形態１及び２においては、ターンテー
ブル１７自体は円形であるため、このターンテーブル１
７の上で円形の平面アンテナ基板１１を揺動スライドさ
せるとターンテーブル１７の周囲部分にデッドスペース
が発生してしまい、スペース効率が悪化してしまう。そ
こで、アンテナ素子配置及び平面アンテナ基板１１の形
状（導波管の形状でもある）を楕円形とすることによ
り、周囲のデッドスペースを減少することが可能であ
る。その結果、本アンテナ装置の小型化が可能となる。
このように、ターンテーブル１７自体は円形のものを採
用し、平面アンテナ基板１１として楕円形のものを用い
た場合の説明図が図１３に示されている。この平面アン
テナ基板１１を楕円形とすることにより、導波管形状を
楕円形としたことと同様となる。なお、導波管の形状を
楕円形とすると同時に、アンテナ素子配置も同心の複数
の楕円に沿った配置とする必要がある。なお、このよう
な楕円形の円形アレイアンテナ自体は、本出願人により
平成８年５月３０日に特許出願されている。

【００７４】

【発明の効果】以上述べたように、第１の本発明によれ
ば、揺動軸を中心にしてアンテナ平板を揺動させるた
め、簡易な構成で、ラジアル導波管と給電ピンとの位置
関係を変更することができる。その結果、リモートでア
ンテナの仰角を変更することが容易に可能となる。

【００７５】また、第２の本発明によれば、アンテナ平
板の外周の一端に前記揺動軸が設けられているため、ア
ンテナ平板の揺動の量が十分小さい場合には、平板アン
テナの揺動は、実質的には平行移動とみなすことがで
き、アンテナの仰角を精度よく変更することができる。

【００７６】また、第３の本発明によれば、アンテナ平
板を楕円形状に形成したため、デッドスペースの発生を
防止することができる。

【００７７】また、第４の本発明によれば、スリップリ
ングを用いてターンテーブル上に電力を供給したため、
外部からの電力供給によって、いわゆるリモートでアン
テナの仰角を変更可能な車載用衛星通信アンテナを提供
可能である。

【００７８】また、第５の本発明によれば、ターンテー
ブルと同軸に揺動する回転リングを備え、この回転リン
グのターンテーブルに対する揺動位置の変化によってア
ンテナ平板を揺動させたため、スリップリング等を用い
ずにいわゆるリモートで仰角を変更可能な車載用衛星通
信アンテナが提供可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の好適な実施の形態１に係る車載用衛
星通信アンテナの説明図である。

【図２】 実施の形態１に係る車載用衛星通信アンテナ
の説明図である。

【図３】 実施の形態１に係る車載用衛星通信アンテナ
の説明図である。

【図４】 実施の形態１に係る車載用衛星通信アンテナ
においてアンテナの平面上の電波の位相変化を説明する
説明図である。

【図５】 実施の形態１に係る車載用衛星通信アンテナ
においてアンテナの平面上の電波の位相変化を説明する
説明図である。

【図６】 実施の形態１に係る車載用衛星通信アンテナ
においてアンテナの平面上の電波の位相変化の分布を表
す説明図である。

【図７】 実施の形態１に係る車載用衛星通信アンテナ
において給電プローブのオフセット量とアンテナの仰角
との関係を表す説明図である。

【図８】 実施の形態１に係る車載用衛星通信アンテナ
において給電プローブをオフセットさせることによる垂
直方向の指向性の変化を表す説明図である。

【図９】 実施の形態１に係る車載用衛星通信アンテナ
の仕様を表す説明図である。

【図１０】 実施の形態２に係る車載用衛星通信アンテ
ナの説明図である。

【図１１】 実施の形態２に係る車載用衛星通信アンテ
ナの説明図である。

【図１２】 実施の形態２に係る車載用衛星通信アンテ
ナの説明図である。

【図１３】 実施の形態３に係る車載用衛星通信アンテ
ナの説明図である。

【図１４】 従来の衛星通信アンテナの説明図である。

【符号の説明】

１１ 平面アンテナ基板、１２ アンテナ素子、１４
金属製ガイド、１５ピン、１６ モータ、１７ ターン
テーブル、１８ コンバータ、１９ 給電プローブ、２
０ ベアリング、２１ スリップリング、２２ モー
タ、２３ 位置検出センサ、２８ ローラ、３０ 回転
リング、３２ａ，３２ｂ 溝、３４ ピン、３６ 金属
製ガイド ３８，４０ ベルト、４２ モータ ４４，
４６ ローラ、４８ ばね。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中心に給電プローブを備えたターンテーブ
   ルと、 前記ターンテーブルと略平行な平板上にアレイアンテナ
   が形成されているアンテナ平板と、 前記アンテナ平板を前記ターンテーブルの面と平行な面
   内で揺動させる揺動手段と、 を含み、 前記アンテナ平板は、前記ターンテーブルの面の垂直な
   方向の揺動軸を備え、 前記揺動手段が、この揺動軸を中心に前記ターンテーブ
   ルの面と平行な面内で前記アンテナを揺動しうることを
   特徴とする車載用衛星通信アンテナ。
2. 【請求項２】請求項１記載の車載用衛星通信アンテナに
   おいて、 前記アンテナ平板の外周の所定の端部に前記揺動軸が設
   けられていることを特徴とする車載用衛星通信アンテ
   ナ。
3. 【請求項３】請求項１記載の車載用衛星通信アンテナに
   おいて、 前記アンテナ平板は楕円形状をしており、その長軸方向
   の一方端に前記揺動軸が設けられていることを特徴とす
   る車載用衛星通信アンテナ。
4. 【請求項４】請求項１記載の車載用衛星通信アンテナに
   おいて、 前記揺動手段は、 前記ターンテーブルに設けられ、前記アンテナ平板を揺
   動させるモータと、 前記ターンテーブルに接して設けられ、前記モータに電
   力を供給するためのスリップリングと、 前記スリップリングに外部の電源から電力を供給するた
   めに、前記スリップリングと接触するブラシと、 を含むことを特徴とする車載用衛星通信アンテナ。
5. 【請求項５】請求項１記載の車載用衛星通信アンテナに
   おいて、 前記揺動手段は、 前記ターンテーブルの回転軸と同一の軸を回転軸とし
   て、前記ターンテーブルに取り付けられ、前記ターンテ
   ーブルとは独立に回転可能な回転リングと、 前記ターンテーブルと回転リングとを回転させるための
   動力を発生する動力手段と、 前記動力手段の回転を前記ターンテーブルに所定の減速
   比で伝達する第１ベルト手段と、 前記動力手段の回転を前記回転リングに前記第１ベルト
   手段と同一の減速比で伝達する第２ベルト手段と、 前記第２ベルト手段に所定のテンションを与えるために
   所定の押圧力で前記第２ベルト手段を押さえる２以上の
   ローラ手段と、 前記２以上のローラ手段が前記ベルト手段を押圧する位
   置を変更するローラ位置変更手段と、 を含み、前記ローラ位置変更手段が前記複数のローラの
   位置を変更することによって、前記動力手段と前記第２
   ベルト手段とが係合する回転角度の位置関係が変更する
   ことを特徴とする車載用衛星通信アンテナ。