特許 6616249 レンズアンテナ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6616249

(24)【登録日】2019年11月15日

(45)【発行日】2019年12月4日

(54)【発明の名称】レンズアンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 3/44 20060101AFI20191125BHJP

   H01Q 21/20 20060101ALI20191125BHJP

   H01Q 15/08 20060101ALI20191125BHJP

   H01Q 19/06 20060101ALI20191125BHJP

   H01Q 3/26 20060101ALI20191125BHJP

【ＦＩ】

   H01Q3/44

   H01Q21/20

   H01Q15/08

   H01Q19/06

   H01Q3/26 Z

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-122137(P2016-122137)

(22)【出願日】2016年6月20日

(65)【公開番号】特開2017-228856(P2017-228856A)

(43)【公開日】2017年12月28日

【審査請求日】2018年9月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】土屋 貴寛

(72)【発明者】

【氏名】清水 達也

(72)【発明者】

【氏名】坪井 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】飯塚 正孝

(72)【発明者】

【氏名】中津川 征士

【審査官】 倉本 敦史

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３７２３９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−２０７７９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ １／００−２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のＯＡＭモード用の複数のアレーアンテナと、
前記複数のアレーアンテナとのレンズ焦点距離が同一である一の誘電体レンズと、
を備え、
前記複数のアレーアンテナは、前記誘電体レンズから放射された前記ＯＡＭモードにおける各電磁波の最大利得の放射角が同一となるように、前記ＯＡＭモードに応じた各アンテナ開口径を有するレンズアンテナ装置。

【請求項2】

前記複数のアレーアンテナの各前記アンテナ開口径を設定可能な複数の素子が同一平面上に配置されたアンテナと、
前記アレーアンテナのアンテナ開口径を所定のアンテナ開口径に設定可能な所定の素子を、前記複数の素子の中から選択する素子選択部と、
をさらに備える請求項１に記載のレンズアンテナ装置。

【請求項3】

複数のＯＡＭモード用の複数のアレーアンテナと、
前記複数のアレーアンテナとのレンズ焦点距離がそれぞれ異なる一の誘電体レンズと、
を備え、
前記複数のアレーアンテナは、前記誘電体レンズから放射された前記ＯＡＭモードにおける各電磁波の最大利得の放射角が同一となるように、前記ＯＡＭモードに応じた、各前記レンズ焦点距離及び各アンテナ開口径を有するレンズアンテナ装置。

【請求項4】

前記複数のアレーアンテナは、全ＯＡＭモードで前記誘電体レンズに対して入射する各電磁波の入射角が同一となるような各前記アンテナ開口径を有する請求項３に記載のレンズアンテナ装置。

【請求項5】

各前記アンテナ開口径と、各前記レンズ焦点距離を設定可能な複数の素子が３次元的に配置されたアンテナと、
前記誘電体レンズのレンズ焦点距離を所定のレンズ焦点距離に設定可能な所定の素子を、前記複数の素子の中から選択する素子選択部と、
をさらに備える請求項３又は請求項４に記載のレンズアンテナ装置。

【請求項6】

各前記アレーアンテナに対して、中心角の変化とともにＯＡＭのモードがＬ（整数）であれば２πＬの位相差を与える位相制御部と、
各前記アレーアンテナに対して、ＯＡＭモード毎の利得差及び伝搬損失に基づいて、前記アレーアンテナに入力する入力電力を制御する電力制御部と、
をさらに備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のレンズアンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レンズアンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＯＡＭ（orbital angular momentum：軌道角運動量）伝送技術は、複数の電磁波に異なる値のＯＡＭを与え、各々の電磁波を直交独立した電磁波として見通し環境でも多重伝送可能な大容量化技術のため、最近注目されている（例えば、非特許文献１、２参照）。ここで、ＯＡＭのモードは通常Ｌで表され、整数値をとる。例えば、ＯＡＭのモードがＬであれば電磁波の進行方向に垂直な面内で２πＬの位相を変化させる必要があり、Ｌが正であれば左回り、負であれば右回りの位相変化を意味する。Ｌ＝１のＯＡＭモードを有する電磁波（ＯＡＭ波）を生成するために、非特許文献１では、オフセットパラボラアンテナの反射鏡を中心から放射方向に切断し、螺旋状に高さを０〜λ／２で変化させる（図７参照）。

【0003】

非特許文献２では、円状に配置したＮ個の素子の位相を０〜２πまで２π／Ｎずつ変化させることで位相差を与えている（図８参照）。また、非特許文献２では、ＯＡＭ波の特徴として、ＯＡＭモードの絶対値（|Ｌ|）が１以上では最大利得の放射角（θｍａｘ）がθ=０度（Ｚ軸）方向ではないこと、また、絶対値が大きくなるにしたがって最大放射角が大きくなることが知られている（図９参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】”Encoding many channels on the same frequency through radio vorticity: first experimental test.”, Fabrizio Tamburini, et al., New Journal of Physics 14 (2012) 033001 (17pp), 1 March 2012.

【非特許文献2】”Orbital Angular Momentum in Radio−A System Study”, Siavoush Mohaghegh Mohammadi et al., IEEE Trans. on Antennas and Propagation, Vol. 58, No. 2, Feb. 2010.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、非特許文献２のように、ＯＡＭモードの絶対値が１,２,３,…と大きくなるにつれて最大利得の放射角も大きくなると、ＯＡＭモードを多重伝送する場合に、ＯＡＭモード毎に受信点が異なってしまう。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ＯＡＭモードを多重伝送する場合に、ＯＡＭモード毎に受信点が異なることを抑制するレンズアンテナ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、複数のＯＡＭモード用の複数のアレーアンテナと、前記複数のアレーアンテナとのレンズ焦点距離が同一である一の誘電体レンズと、を備え、前記複数のアレーアンテナは、前記ＯＡＭモードに応じた各前記アンテナ開口径を有するレンズアンテナ装置である。

【0008】

本発明の一態様は、上述のレンズアンテナ装置であって、前記複数のアレーアンテナは、前記誘電体レンズから放射された前記ＯＡＭモードにおける各電磁波の最大利得の放射角が同一となるように、前記ＯＡＭモードに応じた各前記アンテナ開口径を有する。

【0009】

本発明の一態様は、上述のレンズアンテナ装置であって、前記複数のアレーアンテナの各前記アンテナ開口径を設定可能な複数の素子が同一平面上に配置されたアンテナと、前記アレーアンテナのアンテナ開口径を所定のアンテナ開口径に設定可能な所定の素子を、前記複数の素子の中から選択する素子選択部と、をさらに備える。

【0010】

本発明の一態様は、複数のＯＡＭモード用の複数のアレーアンテナと、前記複数のアレーアンテナとのレンズ焦点距離がそれぞれ異なる一の誘電体レンズと、を備え、前記アレーアンテナは、前記ＯＡＭモードに応じた、各前記レンズ焦点距離及び各前記アンテナ開口径を有するレンズアンテナ装置である。

【0011】

本発明の一態様は、上述のレンズアンテナ装置であって、前記複数のアレーアンテナは、前記誘電体レンズから放射された前記ＯＡＭモードにおける各電磁波の最大利得の放射角が同一となるように、前記ＯＡＭモードに応じた、各前記レンズ焦点距離及び各前記アンテナ開口径を有する。

【0012】

本発明の一態様は、上述のレンズアンテナ装置であって、前記アレーアンテナは、全ＯＡＭモードで前記誘電体レンズに対して入射する各電磁波の入射角が同一となるような各前記アンテナ開口径を有する。

【0013】

本発明の一態様は、上述のレンズアンテナ装置であって、各前記アンテナ開口径と、各前記レンズ焦点距離を設定可能な複数の素子が３次元的に配置されたアンテナと、前記誘電体レンズのレンズ焦点距離を所定のレンズ焦点距離に設定可能な所定の素子を、前記複数の素子の中から選択する素子選択部と、をさらに備える。

【0014】

本発明の一態様は、上述のレンズアンテナ装置であって、各前記アレーアンテナに対して、中心角の変化とともにＯＡＭのモードがＬ（整数）であれば２πＬの位相差を与える位相制御部と、各前記アレーアンテナに対して、ＯＡＭモード毎の利得差及び伝搬損失に基づいて、前記アレーアンテナに入力する入力電力を制御する電力制御部と、をさらに備える。

【発明の効果】

【0015】

以上説明したように、本発明によれば、ＯＡＭモードを多重伝送する場合に、ＯＡＭモード毎に受信点が異なることを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１の実施形態におけるレンズアンテナ装置１の概略構成の一例を示す図である。

【図2】第１の実施形態におけるアンテナ開口径と最大利得の放射角との関係の例を示す図である。

【図3】第２の実施形態におけるレンズアンテナ装置１Ａの概略構成の一例を示す図である。

【図4】第３の実施形態におけるレンズアンテナ装置１Ｂの概略構成の一例を示す図である。

【図5】第３の実施形態における誘電体レンズ４０のレンズ焦点距離と誘電体レンズ４０から放射される電磁波の最大利得の放射角との関係の例を示す図である。

【図6】第４の実施形態におけるレンズアンテナ装置１Ｃの概略構成の一例を示す図である。

【図7】非特許文献１におけるオフセットパラボラアンテナの概要を示す図である。

【図8】非特許文献２におけるアレーアンテナの概要を示す図である。

【図9】ＯＡＭモードの絶対値が１以上の放射パターンの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。

【0018】

本実施形態におけるレンズアンテナ装置は、誘電体レンズアンテナから出射される電磁波の最大利得の放射角をＯＡＭ（orbital angular momentum：軌道角運動量）モードに依らず同一とする。これにより、本実施形態におけるレンズアンテナ装置は、ＯＡＭモードを多重伝送する場合に、ＯＡＭモード毎に受信点が異なることを抑制する。以下に、本実施形態におけるレンズアンテナ装置について、具体的に説明する。

【0019】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態におけるレンズアンテナ装置１の概略構成の一例を示す図である。第１の実施形態におけるレンズアンテナ装置１は、全ＯＡＭモードで同一の焦点距離とし、各ＯＡＭモードに応じたアンテナ開口径を有することを特徴する。

【0020】

レンズアンテナ装置１は、異なるＯＡＭモードの電磁波を多重伝送する。図１に示すように、レンズアンテナ装置１は、複数のアレーアンテナ１０（１０−１，１０−２，…，１０−ｎ）、複数の位相制御部２０（２０−１，２０−２，…，２０−ｎ）、複数の電力制御部３０（３０−１，３０−２，…，３０−ｎ）及び誘電体レンズ４０を備える。

【0021】

複数のアレーアンテナ１０（１０−１，１０−２，…，１０−ｎ）は、互いに異なるＯＡＭモード用のアレーアンテナである。例えば、アレーアンテナ１０−１，１０−２，…，１０−ｎは、各ＯＡＭモードＬ１、Ｌ２、…、Ｌｎの電磁波を生成するためにアンテナ開口径をそれぞれＤ１、Ｄ２、…、Ｄｎに設定されている。すなわち、アレーアンテナ１０−１は、ＯＡＭモードＬ１の電磁波を生成するために、アンテナ開口径をＤ１に設定されている。アレーアンテナ１０−２は、ＯＡＭモードＬ２の電磁波を生成するために、アンテナ開口径をＤ２に設定されている。アレーアンテナ１０−ｎは、ＯＡＭモードＬｎの電磁波を生成するために、アンテナ開口径をＤｎに設定されている。

【0022】

図２は、アンテナ開口径と最大利得の放射角との関係の例を示している。各ＯＡＭモードＬ_１、Ｌ_２、…、Ｌｎの電磁波が同一の最大利得の放射角θ_２で放射するためには、アレーアンテナ１０のそれぞれのアンテナ開口径を図２に示すＤ_１、Ｄ_２、…、Ｄｎに設定する必要がある。したがって、アレーアンテナ１０−１，１０−２，…，１０−ｎから誘電体レンズ４０に入射する入射角θ_１１，θ_１２，…,θ_１ｎの電磁波が、誘電体レンズ４０から放射される場合には、その電磁波の放射角がθ_１２，θ_２２，…,θ_２ｎが同一の最大利得の放射角θ_２になるようにアレーアンテナ１０−１，１０−２，…，１０−ｎのそれぞれのアンテナ開口径を図２に示すＤ_１、Ｄ_２、…、Ｄｎに設定される。なお、本実施形態におけるアレーアンテナ１０は、形状によって特に限定されず、例えば、円形の形状を有してもよい。

【0023】

図１に戻り、位相制御部２０（２０−１，２０−２，…，２０−ｎ）は、各アレーアンテナ１０に対して設けられている。位相制御部２０−１，２０−２，…，２０−ｎは、それぞれアレーアンテナ１０−１，１０−２，…，１０−ｎに対して、中心角（０〜３６０度）の変化とともにＯＡＭのモードがＬ（整数）であれば２πＬの位相差を与える機能を備えている。

【0024】

電力制御部３０（３０−１，３０−２，…，３０−ｎ）は、各アレーアンテナ１０に対して設けられている。電力制御部３０−１，３０−２，…，３０−ｎは、それぞれアレーアンテナ１０−１，１０−２，…，１０−ｎに対して、ＯＡＭモード毎の利得差及び伝搬損失に基づいてアレーアンテナ１０−１，１０−２，…，１０−ｎの入力電力を制御する機能を備えている。なお、位相制御部２０及び電力制御部３０は、それぞれのアレーアンテナ１０の位相および電力を制御できればよく、その個数には特に限定されない。

【0025】

誘電体レンズ４０は、複数のアレーアンテナ１０−１，１０−２，…，１０−ｎのそれぞれとの距離（以下、「レンズ焦点距離」という。）Ｆ_１，Ｆ_２，…，Ｆ_ｎが同一である。
誘電体レンズ４０は、アレーアンテナ１０から誘電体レンズを介して出射された電磁波の放射角を絞る。誘電体レンズ４０は、例えば、レイトレース法によって設計されたものであってもよいが、それに限定されない。

【0026】

上述したように、第１の実施形態におけるレンズアンテナ装置１は、誘電体レンズ４０から出射された電磁波の利得が最大となる前記電磁波の放射角がＯＡＭモードに依らず同一となるように、ＯＡＭモードに応じて、各アレーアンテナ１０のアンテナ開口径Ｄ_１，Ｄ_２，…，Ｄｎが設定されている。換言すれば、レンズアンテナ装置１は、モードＬが最大であるＯＡＭモード用のアレーアンテナ１０から誘電体レンズ４０を介して出射される電磁波の放射角に、その他のｎ−１個のアレーアンテナ１０から誘電体レンズ４０を介して出射された電磁波の放射角が等しくなるように、該ｎ−１個のアレーアンテナ１０の開口径が図２に従ってそれぞれ設定される。これにより、ＯＡＭモードに依らず最大利得の放射角を同一とすることができ、多重伝送された複数のＯＡＭモードを同一の受信点で同時に受信することが可能になる。

【0027】

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態におけるレンズアンテナ装置１Ａの概略構成の一例を示す図である。第２の実施形態におけるレンズアンテナ装置１Ａは、第２の実施形態と比較して、後述する素子選択部が追加されている構成を有する。

【0028】

レンズアンテナ装置１Ａは、異なるＯＡＭモードの電磁波を多重伝送する。図３に示すように、レンズアンテナ装置１Ａは、複数のアレーアンテナ１０（１０−１，１０−２，…，１０−ｎ）、複数の位相制御部２０（２０−１，２０−２，…，２０−ｎ）、複数の電力制御部３０（３０−１，３０−２，…，３０−ｎ）、誘電体レンズ４０、アンテナ５０及び素子選択部６０（６０−１，６０−２，…，６０−ｎ）を備える。

【0029】

アンテナ５０には、各ＯＡＭモードＬ１，Ｌ２，…，Ｌｎの電磁波を生成するために、アレーアンテナ１０−１，１０−２，…，１０−ｎの各アンテナ開口径をＤ１，Ｄ２，…，Ｄｎに設定可能な同一平面上に複数の素子が配置されている。

【0030】

素子選択部６０（６０−１，６０−２，…，６０−ｎ）は、アンテナ５０の同一平面上に配置された複数の素子の中から、所定の素子を選択する。例えば、素子選択部６０は、アンテナ５０の同一平面上に配置された複数の素子の中から所定のアンテナ開口径となる素子を選択する。したがって、第２の実施形態では、素子選択部６０により、アンテナ５０の同一平面上に配置された複数の素子の中から所定のアンテナ開口径となる素子を選択することで、アレーアンテナ１０−１，１０−２，…，１０−ｎの各アンテナ開口径を所定のアンテナ開口径に調整可能となる。この所定のアンテナ開口径は、各ＯＡＭモードに応じて設定可能となる。したがって、第２の実施形態におけるレンズアンテナ装置１Ａは、誘電体レンズ４０から放射される電磁波の放射角がθ_１２，θ_２２，…,θ_２ｎが同一の最大利得の放射角θ_２になるようにアレーアンテナ１０−１，１０−２，…，１０−ｎのそれぞれのアンテナ開口径を設定することができる。これにより、ＯＡＭモードに依らず最大利得の放射角を同一とすることができ、多重伝送された複数のＯＡＭモードを同一の受信点で同時に受信することが可能になる。

【0031】

（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態におけるレンズアンテナ装置１Ｂの概略構成の一例を示す図である。第３の実施形態におけるレンズアンテナ装置１Ｂは、全ＯＡＭモードで誘電体レンズ４０に対する電磁波の入射角を同一の入射角とし、各ＯＡＭモードに応じたレンズ焦点距離を有することを特徴とする。

【0032】

レンズアンテナ装置１Ｂは、異なるＯＡＭモードの電磁波を多重伝送する。図４に示すように、レンズアンテナ装置１は、複数のアレーアンテナ１０Ｂ（１０Ｂ−１，１０Ｂ−２，…，１０Ｂ−ｎ）、複数の位相制御部２０（２０−１，２０−２，…，２０−ｎ）、複数の電力制御部３０（３０−１，３０−２，…，３０−ｎ）及び誘電体レンズ４０を備える。

【0033】

複数のアレーアンテナ１０Ｂ（１０Ｂ−１，１０Ｂ−２，…，１０Ｂ−ｎ）は、互いに異なるＯＡＭモード用のアレーアンテナである。例えば、アレーアンテナ１０Ｂ−１，１０Ｂ−２，…，１０Ｂ−ｎは、各ＯＡＭモードＬ１、Ｌ２、…、Ｌｎの電磁波を生成するためにアンテナ開口径をそれぞれＤ１、Ｄ２、…、Ｄｎに設定されている。すなわち、アレーアンテナ１０Ｂ−１は、ＯＡＭモードＬ１の電磁波を生成するために、アンテナ開口径をＤ１に設定されている。アレーアンテナ１０Ｂ−２は、ＯＡＭモードＬ２の電磁波を生成するために、アンテナ開口径をＤ２に設定されている。アレーアンテナ１０Ｂ−ｎは、ＯＡＭモードＬｎの電磁波を生成するために、アンテナ開口径をＤｎに設定されている。

【0034】

図５は、誘電体レンズ４０のレンズ焦点距離と誘電体レンズ４０から放射される電磁波の最大利得の放射角との関係の例を示している。図５に示すように、各ＯＡＭモードＬ１、Ｌ２，…，Ｌｎで同一の最大利得の放射角θ_２にするためには、それぞれのＯＡＭモードのレンズ焦点距離を図５に示すＦ_１、Ｆ_２，…，Ｆ_ｎに設定する必要がある。

【0035】

したがって、アレーアンテナ１０Ｂ−１，１０Ｂ−２，…，１０Ｂ−ｎから誘電体レンズ４０に入射する入射角θ_１１，θ_１２，…,θ_１ｎの電磁波が、同一の入射角θ_１になるように、アレーアンテナ１０−１，１０−２，…，１０−ｎのそれぞれがＯＡＭモードに応じたアンテナ開口径を有する。そして、各ＯＡＭモードにおける誘電体レンズ４０のレンズ焦点距離は、図５に示すＦ_１、Ｆ_２，…，Ｆ_ｎに設定される。

【0036】

ここで、アレーアンテナ１０Ｂ−１，１０Ｂ−２，…，１０Ｂ−ｎから誘電体レンズ４０に入射する電磁波の入射角θ_１１，θ_１２，…,θ_１ｎを同一の入射角θ_１とするのは、複数のパラメータによる最大利得の放射角θ_２の調整を、レンズ焦点距離という1つのパラメータによる調整に簡易化するためである。

【0037】

位相制御部２０は、アレーアンテナ１０Ｂ−１，１０Ｂ−２，…，１０Ｂ−ｎを構成する複数の素子に対して、中心角（０〜３６０度）の変化とともにＯＡＭのモードがＬ（整数）であれば２πＬの位相差を与える機能を備えている。
電力制御部３０は、受信電力をＯＡＭモードに依らず一定にするため、ＯＡＭモード毎にアンテナ開口径調整による放射角θ_２における利得に差がある場合や伝搬損失に差がある場合、アレーアンテナ１０Ｂ−１，１０Ｂ−２，…，１０Ｂ−ｎの入力電力を制御する機能を備えている。ここで、アレーアンテナ１０Ｂの形状は円形であってもよいが、これに限定されない。

【0038】

上述したように、第３の実施形態におけるレンズアンテナ装置１Ｂは、誘電体レンズ４０から出射された電磁波の利得が最大となる前記電磁波の放射角がＯＡＭモードに依らず同一となるように、ＯＡＭモードに応じて、各アレーアンテナ１０のアンテナ開口径Ｄ_１，Ｄ_２，…，Ｄｎが設定されている。換言すれば、レンズアンテナ装置１は、各アレーアンテナ１０Ｂと誘電体レンズ４０とのレンズ焦点距離がそれぞれ異なり、各アンテナ開口径がＯＡＭモードに応じて設定される。これにより、ＯＡＭモードに依らず最大利得の放射角を同一とすることができ、多重伝送された複数のＯＡＭモードを同一の受信点で同時に受信することが可能になる。

【0039】

（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態におけるレンズアンテナ装置１Ｃの概略構成の一例を示す図である。第４の実施形態におけるレンズアンテナ装置１Ｃは、第３の実施形態と比較して、後述する素子選択部が追加されている構成を有する。

【0040】

レンズアンテナ装置１Ａは、異なるＯＡＭモードの電磁波を多重伝送する。図６に示すように、レンズアンテナ装置１Ｃは、複数のアレーアンテナ１０Ｂ（１０Ｂ−１，１０Ｂ−２，…，１０Ｂ−ｎ）、複数の位相制御部２０（２０−１，２０−２，…，２０−ｎ）、複数の電力制御部３０（３０−１，３０−２，…，３０−ｎ）、誘電体レンズ４０、アンテナ５０Ｃ及び素子選択部６０（６０−１，６０−２，…，６０−ｎ）を備える。

【0041】

アンテナ５０Ｃは、誘電体レンズ４０に対する全ＯＡＭモードの電磁波の入射角が同一の入射角θ_１となるように各アレーアンテナ１０Ｂのアンテナ開口径をＤ１，Ｄ２，…，Ｄｎに設定可能で、且つ、各ＯＡＭモードＬ１，Ｌ２，…，Ｌｎを生成するためにレンズ焦点距離をＦ_１，Ｆ_２、…、Ｆ_ｎに設定可能な複数の素子を３次元的に配置されている。

【0042】

素子選択部６０（６０−１，６０−２，…，６０−ｎ）は、アンテナ５０Ｃに３次元的に配置された複数の素子の中から、所定のアンテナ開口径及び所定のレンズ焦点距離となる素子を選択するための機能を備える。したがって、第４の実施形態では、素子選択部６０により、アンテナ５０Ｃに対して３次元的に配置された複数の素子の中から所定のアンテナ開口径及び所定のレンズ焦点距離となる素子を選択することで、アレーアンテナ１０Ｂ−１，１０Ｂ−２，…，１０Ｂ−ｎの各アンテナ開口径を所定のアンテナ開口径に調整可能になるとともに、各レンズ焦点距離を所定のレンズ焦点距離に調整可能となる。この所定のアンテナ開口径と所定のレンズ焦点距離とは、各ＯＡＭモードに応じて設定可能となる。したがって、第４の実施形態におけるレンズアンテナ装置１Ｃは、ＯＡＭモードに依らず最大利得の放射角を同一とすることができ、多重伝送された複数のＯＡＭモードを同一の受信点で同時に受信することが可能になる。

【0043】

ここで、第１，２の実施形態に対する第３，４の実施形態のレンズアンテナ装置の利点は、給電回路の配置の容易さが挙げられる。上述の実施形態では、所定の位相差を与えるためにアレーアンテナ１０の各素子に対し給電回路を設けるが、複数のＯＡＭモード分の給電回路を同一平面上に配置することは難しい。しかしながら、第３，４の実施形態のレンズアンテナ装置におけるアレーアンテナ１０Ｂは、スタック構造であるため、各平面上では１モード分のみ配置すればよい。

【0044】

なお、第３，４の実施形態のレンズアンテナ装置においては、最大利得の放射角θ_２の調整の簡易化のため、全ＯＡＭモードで同一の入射角θ_１となるようにアンテナ開口径を各ＯＡＭモードに対応したＤ１，Ｄ２，…，Ｄｎとしたが、使用するＯＡＭモードを変更したい場合には、図４に示すように各アレーアンテナ１０Ｂのアンテナ開口径を一度決定して作製すると、その後に任意のアンテナ開口径に変更できないことも考えられる。その場合には、任意の入射角においてもレンズ焦点距離と最大利得の放射角の間で図５に示すような特性が得られる。したがって、全ＯＡＭモードで同一の入射角θ_１となるようにアンテナ開口径を各ＯＡＭモードに対応したＤ１，Ｄ２，…、Ｄｎに調整できない場合でも、最大利得の放射角をＯＡＭモードに依らず同一とすることは可能である。

【0045】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【符号の説明】

【0046】

１ レンズアンテナ装置
１０ アレーアンテナ
２０ 位相制御部
３０ 電力制御部
４０ 誘電体レンズ
５０ アンテナ
６０ 素子選択部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】