特開 2024-82937 アンテナ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024082937

(43)【公開日】2024-06-20

(54)【発明の名称】アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 3/24 20060101AFI20240613BHJP

   H01Q 21/06 20060101ALI20240613BHJP

【ＦＩ】

H01Q3/24

H01Q21/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022197166

(22)【出願日】2022-12-09

(71)【出願人】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000232287

【氏名又は名称】日本電業工作株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100114937

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】中野 雅之

(72)【発明者】

【氏名】萩原 弘樹

【テーマコード（参考）】

5J021

【Ｆターム（参考）】

5J021AA08

5J021AA09

5J021AB03

5J021AB06

5J021DB04

5J021FA31

5J021FA32

5J021GA01

5J021GA08

5J021HA08

(57)【要約】

【課題】複数の異なるビームを簡易に形成することを図る。
【解決手段】複数の異なるビームを形成するための複数のアンテナ素子を備えるアンテナ部と、一のビームを形成するためのアンテナ部のアンテナ素子を給電端子に接続する第１スイッチ接続状態と、当該一のビームとは異なる他のビームを形成するためのアンテナ部のアンテナ素子を給電端子に接続する第２スイッチ接続状態とを切り替えるスイッチ回路と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の異なるビームを形成するための複数のアンテナ素子を備えるアンテナ部と、
一のビームを形成するための前記アンテナ部のアンテナ素子を給電端子に接続する第１スイッチ接続状態と、前記一のビームとは異なる他のビームを形成するための前記アンテナ部のアンテナ素子を給電端子に接続する第２スイッチ接続状態とを切り替えるスイッチ回路と、
を備えるアンテナ装置。

【請求項2】

前記第１スイッチ接続状態は、前記アンテナ部の一部のアンテナ素子を給電端子に接続し、
前記第２スイッチ接続状態は、前記アンテナ部の全てのアンテナ素子を給電端子に接続する、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記第１スイッチ接続状態は、一のビームを形成するための前記アンテナ部の一又は複数のアンテナ素子から構成される第１アンテナ素子グループを給電端子に接続し、
前記第２スイッチ接続状態は、前記アンテナ部のうち前記第１アンテナ素子グループと前記第１アンテナ素子グループ以外のアンテナ素子とから構成される第２アンテナ素子グループを給電端子に接続する、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

ビーム幅が最大のビームを形成するための前記第１アンテナ素子グループと、
ビーム幅が最小のビームを形成するための前記第２アンテナ素子グループと、
が形成された、
請求項３に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記第２アンテナ素子グループを前記第１アンテナ素子グループにした新たな前記第２アンテナ素子グループが形成された、
請求項３に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

ビーム幅が最大の広ビームを形成するための前記第１アンテナ素子グループと、
ビーム幅が前記広ビームよりも狭い中ビームを形成するための前記第２アンテナ素子グループと、
ビーム幅が最小の狭ビームを形成するための前記新たな前記第２アンテナ素子グループと、
が形成された、
請求項５に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記アンテナ部は、複数のアンテナ素子が格子状又は複数の同心円の円形状に配列され、
前記第１アンテナ素子グループは、格子状又は円形状の中心部分であり、
前記第２アンテナ素子グループは、前記第１アンテナ素子グループと前記第１アンテナ素子グループを取り囲む部分とから構成される、
請求項３から６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記スイッチ回路は、給電端子に接続される各アンテナ素子に対して給電端子から給電される電力を等分配するように、前記第１アンテナ素子グループと前記第２アンテナ素子グループのうち前記第１アンテナ素子グループ以外の部分とに対して給電端子から給電される電力を不等分配する不等電力分配器を備える、
請求項３から６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

アンテナ素子はパッチアンテナである、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項10】

アンテナ素子はダイポールアンテナである、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電波を受信する受信部を備える飛行体において、当該受信部が指向性アンテナ及び当該指向性アンテナを回転させる回転部を備え、当該指向性アンテナを回転させて当該指向性アンテナのビームの方向を変更することにより、上空において電波の到来方向を特定し易くする技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１１５８８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上述した従来の技術では、ビーム特性（例えばビーム幅等）を柔軟に変えることが難しいという問題があった。特に飛行体は、搭載物のサイズや重量の制限が大きいために、複数の異なるビームをそれぞれ形成する複数の指向性アンテナを同時に搭載することが難しい。このため、飛行体に搭載する指向性アンテナを、所望のビームを形成する指向性アンテナに交換する作業が発生していた。

【0005】

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、複数の異なるビームを簡易に形成することができるアンテナ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、複数の異なるビームを形成するための複数のアンテナ素子を備えるアンテナ部と、一のビームを形成するための前記アンテナ部のアンテナ素子を給電端子に接続する第１スイッチ接続状態と、前記一のビームとは異なる他のビームを形成するための前記アンテナ部のアンテナ素子を給電端子に接続する第２スイッチ接続状態とを切り替えるスイッチ回路と、
を備えるアンテナ装置。
本発明の一態様は、上記のアンテナ装置において、前記第１スイッチ接続状態は、前記アンテナ部の一部のアンテナ素子を給電端子に接続し、前記第２スイッチ接続状態は、前記アンテナ部の全てのアンテナ素子を給電端子に接続する、アンテナ装置である。
本発明の一態様は、上記のアンテナ装置において、前記第１スイッチ接続状態は、一のビームを形成するための前記アンテナ部の一又は複数のアンテナ素子から構成される第１アンテナ素子グループを給電端子に接続し、前記第２スイッチ接続状態は、前記アンテナ部のうち前記第１アンテナ素子グループと前記第１アンテナ素子グループ以外のアンテナ素子とから構成される第２アンテナ素子グループを給電端子に接続する、アンテナ装置である。
本発明の一態様は、上記のアンテナ装置において、ビーム幅が最大のビームを形成するための前記第１アンテナ素子グループと、ビーム幅が最小のビームを形成するための前記第２アンテナ素子グループと、が形成された、アンテナ装置である。
本発明の一態様は、上記のアンテナ装置において、前記第２アンテナ素子グループを前記第１アンテナ素子グループにした新たな前記第２アンテナ素子グループが形成された、アンテナ装置である。
本発明の一態様は、上記のアンテナ装置において、ビーム幅が最大の広ビームを形成するための前記第１アンテナ素子グループと、ビーム幅が前記広ビームよりも狭い中ビームを形成するための前記第２アンテナ素子グループと、ビーム幅が最小の狭ビームを形成するための前記新たな前記第２アンテナ素子グループと、が形成された、アンテナ装置である。
本発明の一態様は、上記のアンテナ装置において、前記アンテナ部は、複数のアンテナ素子が格子状又は複数の同心円の円形状に配列され、前記第１アンテナ素子グループは、格子状又は円形状の中心部分であり、前記第２アンテナ素子グループは、前記第１アンテナ素子グループと前記第１アンテナ素子グループを取り囲む部分とから構成される、アンテナ装置である。
本発明の一態様は、上記のアンテナ装置において、前記スイッチ回路は、給電端子に接続される各アンテナ素子に対して給電端子から給電される電力を等分配するように、前記第１アンテナ素子グループと前記第２アンテナ素子グループのうち前記第１アンテナ素子グループ以外の部分とに対して給電端子から給電される電力を不等分配する不等電力分配器を備える、アンテナ装置である。
本発明の一態様は、上記のアンテナ装置において、アンテナ素子はパッチアンテナである、アンテナ装置である。
本発明の一態様は、上記のアンテナ装置において、アンテナ素子はダイポールアンテナである、アンテナ装置である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、複数の異なるビームを簡易に形成することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態に係るアンテナ装置の構成例を示すブロック図である。

【図2】一実施形態に係るアンテナ部の構成例を示すアンテナ素子配列図である。

【図3】一実施形態に係るアンテナ装置の実施例１のブロック構成図である。

【図4】一実施形態に係るアンテナ部の実施例１のアンテナ素子配列図である。

【図5】一実施形態に係るアンテナ装置の実施例２のブロック構成図である。

【図6】一実施形態に係るアンテナ部の実施例２のアンテナ素子配列図である。

【図7】一実施形態に係るアンテナ装置の実施例３のブロック構成図である。

【図8】一実施形態に係るアンテナ部の実施例３のアンテナ素子配列図である。

【図9】一実施形態に係るアンテナ装置の実施例３に係る電波放射パターンを示す図である。

【図10】一実施形態に係るアンテナ装置の実施例３に係る電波放射パターンを示す図である。

【図11】一実施形態に係るアンテナ装置の実施例３に係る電波放射パターンを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、一実施形態に係るアンテナ装置１の構成例を示すブロック図である。図１において、アンテナ装置１は、アンテナ部ＡＮＴと、スイッチ回路１０とを備える。

【0010】

図２は、本実施形態に係るアンテナ部ＡＮＴの構成例を示すアンテナ素子配列図である。図２の例では、アンテナ部ＡＮＴは、図２（１）に示されるように、「Ｎ×Ｎ」個のアンテナ素子ＡＮが格子状に配列されている。図２（１）に示されるアンテナ部ＡＮＴのうち格子状の中心部分の「Ｌ×Ｌ」個のアンテナ素子ＡＮ（図２（２））は、アンテナ素子グループＡＮＴ１を構成する。図２（１）に示されるアンテナ部ＡＮＴのうちアンテナ素子グループＡＮＴ１以外の残りの「（Ｎ×Ｎ）－（Ｌ×Ｌ）」個のアンテナ素子ＡＮは、アンテナ素子グループＡＮＴ２（図１参照）を構成する。図２の例では、アンテナ部ＡＮＴにおいて、格子状の中心部分の「Ｌ×Ｌ」個のアンテナ素子ＡＮから構成されるアンテナ素子グループＡＮＴ１と、アンテナ素子グループＡＮＴ１を取り囲む「（Ｎ×Ｎ）－（Ｌ×Ｌ）」個のアンテナ素子ＡＮから構成されるアンテナ素子グループＡＮＴ２とが、形成される。

【0011】

本実施形態に係るアンテナ素子ＡＮの一例は、パッチアンテナである。本実施形態に係るアンテナ素子ＡＮの他の例として、ダイポールアンテナやスロットアンテナであってもよい。

【0012】

なお、図２の例では、複数のアンテナ素子ＡＮが格子状に配列されたが、アンテナ素子ＡＮの配列方法は格子状に限定されない。アンテナ素子ＡＮの配列方法は、例えば直線状や円形状等であってもよい。例えば、複数のアンテナ素子ＡＮが複数の同心円の円形状に配列されてもよい。また、複数のアンテナ素子ＡＮが格子状に配列される場合のサイズは、「Ｎ×Ｎ」個であってもよく、又は「Ｎ×Ｍ、Ｎ≠Ｍ」個であってもよい。

【0013】

図１に示されるように、アンテナ素子グループＡＮＴ１の各アンテナ素子ＡＮは、スイッチ回路１０の第１端子Ｔａに接続される。また、アンテナ素子グループＡＮＴ２の各アンテナ素子ＡＮは、スイッチ回路１０の第２端子Ｔｂに接続される。

【0014】

スイッチ回路１０は、第１端子Ｔａと、第２端子Ｔｂと、給電端子Ｔｃと、接地端子Ｇと、不等電力分配器１２とを備える。接地端子Ｇは接地線（図示せず）に接続される。給電端子Ｔｃは、無線機３０の給電回路に接続される。本実施形態では、給電回路はアンテナ装置１とは別個に設けられる。なお、アンテナ装置１が給電回路を含むように構成してもよい。

【0015】

スイッチ回路１０は、第１スイッチ接続状態ＳＷ１と、第２スイッチ接続状態ＳＷ２とを切り替える。

【0016】

第１スイッチ接続状態ＳＷ１は、第１端子Ｔａを給電端子Ｔｃに接続し、且つ第２端子Ｔｂを接地端子Ｇに接続する。これにより、第１スイッチ接続状態ＳＷ１では、アンテナ素子グループＡＮＴ１が給電端子Ｔｃに接続され、且つアンテナ素子グループＡＮＴ２が接地端子Ｇに接続される。したがって、第１スイッチ接続状態ＳＷ１では、アンテナ素子グループＡＮＴ１は無線機３０の給電回路に接続されるが、アンテナ素子グループＡＮＴ２は接地される。この第１スイッチ接続状態ＳＷ１では、アンテナ素子グループＡＮＴ１を使用して一のビームが形成される。

【0017】

第２スイッチ接続状態ＳＷ２は、第１端子Ｔａ及び第２端子Ｔｂの両方を給電端子Ｔｃに接続する。これにより、第２スイッチ接続状態ＳＷ２では、アンテナ素子グループＡＮＴ１とアンテナ素子グループＡＮＴ２とが給電端子Ｔｃに接続される。この第２スイッチ接続状態ＳＷ２では、アンテナ素子グループＡＮＴ１とアンテナ素子グループＡＮＴ２とを使用して、上記した第１スイッチ接続状態ＳＷ１での一のビームとは異なる他のビームが形成される。

【0018】

上述したように、スイッチ回路１０において、第１スイッチ接続状態ＳＷ１と第２スイッチ接続状態ＳＷ２とを切り替えることによって、アンテナ素子グループＡＮＴ１を使用して形成される一のビームと、アンテナ素子グループＡＮＴ１とアンテナ素子グループＡＮＴ２とを使用して形成される当該一のビームとは異なる他のビームとを切り替えることができる。当該アンテナ素子グループＡＮＴ１は、第１アンテナ素子グループに対応する。当該アンテナ素子グループＡＮＴ１と当該アンテナ素子グループＡＮＴ２とは、第２アンテナ素子グループに対応する。

【0019】

なお、図１において第２スイッチ接続状態ＳＷ２では、第１端子Ｔａには「Ｌ×Ｌ」個のアンテナ素子ＡＮ（アンテナ素子グループＡＮＴ１）が接続され、且つ第２端子Ｔｂには「（Ｎ×Ｎ）－（Ｌ×Ｌ）」個のアンテナ素子ＡＮ（アンテナ素子グループＡＮＴ２）が接続される。ここで、「Ｌ×Ｌ」と「（Ｎ×Ｎ）－（Ｌ×Ｌ）」とが等しくない場合、給電端子Ｔｃに接続される各アンテナ素子ＡＮに対して給電端子Ｔｃから給電される電力を等分配するように、不等電力分配器１２によって、アンテナ素子グループＡＮＴ１（第１アンテナ素子グループ）とアンテナ素子グループＡＮＴ２（第２アンテナ素子グループのうち第１アンテナ素子グループ以外の部分）とに対して給電端子Ｔｃから給電される電力を不等分配する。

【0020】

また、スイッチ回路１０の第１スイッチ接続状態ＳＷ１と第２スイッチ接続状態ＳＷ２とを切り替える操作は、例えば、第１スイッチ接続状態ＳＷ１と第２スイッチ接続状態ＳＷ２とを切り替える操作スイッチをアンテナ装置１に設け、操作者が当該操作スイッチを直接操作して第１スイッチ接続状態ＳＷ１と第２スイッチ接続状態ＳＷ２とを切り替えてもよい。又は、当該操作スイッチを遠隔操作するための無線通信部をアンテナ装置１にさらに設け、操作者が当該操作スイッチを遠隔操作して第１スイッチ接続状態ＳＷ１と第２スイッチ接続状態ＳＷ２とを切り替えてもよい。

【0021】

次に本実施形態に係るいくつかの実施例を説明する。

【0022】

［実施例１］
図３は、本実施形態に係るアンテナ装置１の実施例１のブロック構成図である。図４は、本実施形態に係るアンテナ部ＡＮＴの実施例１のアンテナ素子配列図である。

【0023】

図４の例では、アンテナ部ＡＮＴは、図４（１）に示されるように、「９（Ｎ＝３）」個のアンテナ素子ＡＮが格子状に配列されている。図４（１）に示されるアンテナ部ＡＮＴのうち格子状の中心部分の「１（Ｌ＝１）」個のアンテナ素子ＡＮ（図４（２））は、アンテナ素子グループＡＮＴ１を構成する。図４（１）に示されるアンテナ部ＡＮＴのうちアンテナ素子グループＡＮＴ１以外の残りの「９－１＝８」個のアンテナ素子ＡＮは、アンテナ素子グループＡＮＴ２（図３参照）を構成する。図４の例では、アンテナ部ＡＮＴにおいて、格子状の中心部分の「１」個のアンテナ素子ＡＮから構成されるアンテナ素子グループＡＮＴ１と、アンテナ素子グループＡＮＴ１を取り囲む「８」個のアンテナ素子ＡＮから構成されるアンテナ素子グループＡＮＴ２とが、形成される。

【0024】

図３に示されるように、アンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮは、スイッチ回路１０の第１端子Ｔａに接続される。また、アンテナ素子グループＡＮＴ２の８個のアンテナ素子ＡＮは、スイッチ回路１０の第２端子Ｔｂに接続される。

【0025】

スイッチ回路１０において、第１スイッチ接続状態ＳＷ１では、アンテナ素子グループＡＮＴ１が給電端子Ｔｃに接続され、且つアンテナ素子グループＡＮＴ２が接地端子Ｇに接続される。この第１スイッチ接続状態ＳＷ１では、アンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮを使用して一のビームが形成される。当該１個のアンテナ素子ＡＮ（図４（２）、第１アンテナ素子グループ）を使用して形成されるビームは、実施例１においてビーム幅が最大のビーム（説明の便宜上、広ビームと称する）である。

【0026】

スイッチ回路１０において、第２スイッチ接続状態ＳＷ２では、アンテナ素子グループＡＮＴ１とアンテナ素子グループＡＮＴ２とが給電端子Ｔｃに接続される。この第２スイッチ接続状態ＳＷ２では、アンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮとアンテナ素子グループＡＮＴ２の８個のアンテナ素子ＡＮとの合計９個のアンテナ素子ＡＮを使用して、上記した第１スイッチ接続状態ＳＷ１での広ビームとは異なる他のビームが形成される。当該９個のアンテナ素子ＡＮ（図４（１）、第２アンテナ素子グループ）を使用して形成されるビームは、実施例１においてビーム幅が最小のビーム（説明の便宜上、中ビームと称する）である。

【0027】

上述したように、実施例１では、スイッチ回路１０において、第１スイッチ接続状態ＳＷ１と第２スイッチ接続状態ＳＷ２とを切り替えることによって、アンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮ（図４（２）、第１アンテナ素子グループ）を使用して形成される広ビームと、アンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮとアンテナ素子グループＡＮＴ２の８個のアンテナ素子ＡＮとの合計９個のアンテナ素子ＡＮ（図４（１）、第２アンテナ素子グループ）を使用して形成される中ビームとを切り替えることができる。

【0028】

なお、図３において第２スイッチ接続状態ＳＷ２では、第１端子Ｔａには１個のアンテナ素子ＡＮ（アンテナ素子グループＡＮＴ１）が接続され、且つ第２端子Ｔｂには８個のアンテナ素子ＡＮ（アンテナ素子グループＡＮＴ２）が接続される。このため、給電端子Ｔｃに接続される９個のアンテナ素子ＡＮに対して給電端子Ｔｃから給電される電力を等分配するように、不等電力分配器１２によって、アンテナ素子グループＡＮＴ１（第１アンテナ素子グループ）とアンテナ素子グループＡＮＴ２（第２アンテナ素子グループのうち第１アンテナ素子グループ以外の部分）とに対して給電端子Ｔｃから給電される電力を不等分配する。具体的には、不等電力分配器１２は、第２スイッチ接続状態ＳＷ２において、給電端子Ｔｃから給電される電力のうち、１／９をアンテナ素子グループＡＮＴ１（第１端子Ｔａ）へ分配し、且つ８／９をアンテナ素子グループＡＮＴ２（第２端子Ｔｂ）へ分配する。

【0029】

また、スイッチ回路１０の第１スイッチ接続状態ＳＷ１と第２スイッチ接続状態ＳＷ２とを切り替えるための操作スイッチは、広ビーム（第１スイッチ接続状態ＳＷ１）と中ビーム（第２スイッチ接続状態ＳＷ２）とを切り替える操作スイッチとして設ける。当該操作スイッチは、操作者が、直接操作するものであってもよく、又は遠隔操作するものであってもよい。

【0030】

［実施例２］
図５は、本実施形態に係るアンテナ装置１の実施例２のブロック構成図である。図６は、本実施形態に係るアンテナ部ＡＮＴの実施例２のアンテナ素子配列図である。

【0031】

図６の例では、アンテナ部ＡＮＴは、図６（１）に示されるように、「２５（Ｎ＝５）」個のアンテナ素子ＡＮが格子状に配列されている。図６（１）に示されるアンテナ部ＡＮＴのうち格子状の中心部分の「１（Ｌ＝１）」個のアンテナ素子ＡＮ（図６（２））は、アンテナ素子グループＡＮＴ１を構成する。図６（１）に示されるアンテナ部ＡＮＴのうちアンテナ素子グループＡＮＴ１以外の残りの「２５－１＝２４」個のアンテナ素子ＡＮは、アンテナ素子グループＡＮＴ２（図５参照）を構成する。図６の例では、アンテナ部ＡＮＴにおいて、格子状の中心部分の「１」個のアンテナ素子ＡＮから構成されるアンテナ素子グループＡＮＴ１と、アンテナ素子グループＡＮＴ１を取り囲む「２４」個のアンテナ素子ＡＮから構成されるアンテナ素子グループＡＮＴ２とが、形成される。

【0032】

図５に示されるように、アンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮは、スイッチ回路１０の第１端子Ｔａに接続される。また、アンテナ素子グループＡＮＴ２の２４個のアンテナ素子ＡＮは、スイッチ回路１０の第２端子Ｔｂに接続される。

【0033】

スイッチ回路１０において、第１スイッチ接続状態ＳＷ１では、アンテナ素子グループＡＮＴ１が給電端子Ｔｃに接続され、且つアンテナ素子グループＡＮＴ２が接地端子Ｇに接続される。この第１スイッチ接続状態ＳＷ１では、アンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮを使用して一のビームが形成される。当該１個のアンテナ素子ＡＮ（図６（２）、第１アンテナ素子グループ）を使用して形成されるビームは、実施例２においてビーム幅が最大のビーム（説明の便宜上、広ビームと称する）である。

【0034】

スイッチ回路１０において、第２スイッチ接続状態ＳＷ２では、アンテナ素子グループＡＮＴ１とアンテナ素子グループＡＮＴ２とが給電端子Ｔｃに接続される。この第２スイッチ接続状態ＳＷ２では、アンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮとアンテナ素子グループＡＮＴ２の２４個のアンテナ素子ＡＮとの合計２５個のアンテナ素子ＡＮを使用して、上記した第１スイッチ接続状態ＳＷ１での広ビームとは異なる他のビームが形成される。当該２５個のアンテナ素子ＡＮ（図６（１）、第２アンテナ素子グループ）を使用して形成されるビームは、実施例２においてビーム幅が最小のビーム（説明の便宜上、狭ビームと称する）である。

【0035】

上述したように、実施例２では、スイッチ回路１０において、第１スイッチ接続状態ＳＷ１と第２スイッチ接続状態ＳＷ２とを切り替えることによって、アンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮ（図６（２）、第１アンテナ素子グループ）を使用して形成される広ビームと、アンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮとアンテナ素子グループＡＮＴ２の２４個のアンテナ素子ＡＮとの合計２５個のアンテナ素子ＡＮ（図６（１）、第２アンテナ素子グループ）を使用して形成される狭ビームとを切り替えることができる。

【0036】

なお、図５において第２スイッチ接続状態ＳＷ２では、第１端子Ｔａには１個のアンテナ素子ＡＮ（アンテナ素子グループＡＮＴ１）が接続され、且つ第２端子Ｔｂには２４個のアンテナ素子ＡＮ（アンテナ素子グループＡＮＴ２）が接続される。このため、給電端子Ｔｃに接続される２５個のアンテナ素子ＡＮに対して給電端子Ｔｃから給電される電力を等分配するように、不等電力分配器１２によって、アンテナ素子グループＡＮＴ１（第１アンテナ素子グループ）とアンテナ素子グループＡＮＴ２（第２アンテナ素子グループのうち第１アンテナ素子グループ以外の部分）とに対して給電端子Ｔｃから給電される電力を不等分配する。具体的には、不等電力分配器１２は、第２スイッチ接続状態ＳＷ２において、給電端子Ｔｃから給電される電力のうち、１／２５をアンテナ素子グループＡＮＴ１（第１端子Ｔａ）へ分配し、且つ２４／２５をアンテナ素子グループＡＮＴ２（第２端子Ｔｂ）へ分配する。

【0037】

また、スイッチ回路１０の第１スイッチ接続状態ＳＷ１と第２スイッチ接続状態ＳＷ２とを切り替えるための操作スイッチは、広ビーム（第１スイッチ接続状態ＳＷ１）と狭ビーム（第２スイッチ接続状態ＳＷ２）とを切り替える操作スイッチとして設ける。当該操作スイッチは、操作者が、直接操作するものであってもよく、又は遠隔操作するものであってもよい。

【0038】

［実施例３］
図７は、本実施形態に係るアンテナ装置１の実施例３のブロック構成図である。図８は、本実施形態に係るアンテナ部ＡＮＴの実施例３のアンテナ素子配列図である。

【0039】

図８の例では、アンテナ部ＡＮＴは、図８（１）に示されるように、「２５（Ｎ＝５）」個のアンテナ素子ＡＮが格子状に配列されている。図８（１）に示されるアンテナ部ＡＮＴのうち格子状の最も中心部分の「１（Ｌ＝１）」個のアンテナ素子ＡＮ（図６（３））は、アンテナ素子グループＡＮＴ１を構成する。図６（１）に示されるアンテナ部ＡＮＴのうちアンテナ素子グループＡＮＴ１を取り囲む「８」個のアンテナ素子ＡＮ（図８（２））は、アンテナ素子グループＡＮＴ２を構成する。図６（１）に示されるアンテナ部ＡＮＴのうちアンテナ素子グループＡＮＴ２を取り囲む「１６」個のアンテナ素子ＡＮは、アンテナ素子グループＡＮＴ３（図７参照）を構成する。図８の例では、アンテナ部ＡＮＴにおいて、格子状の最も中心部分の「１」個のアンテナ素子ＡＮから構成されるアンテナ素子グループＡＮＴ１と、アンテナ素子グループＡＮＴ１を取り囲む「８」個のアンテナ素子ＡＮから構成されるアンテナ素子グループＡＮＴ２と、アンテナ素子グループＡＮＴ２を取り囲む「１６」個のアンテナ素子ＡＮから構成されるアンテナ素子グループＡＮＴ３とが、形成される。

【0040】

図７に示されるスイッチ回路１０は、第１端子Ｔａと、第２端子Ｔｂと、第３端子Ｔｄと、給電端子Ｔｃと、接地端子Ｇと、不等電力分配器１２－１，１２－２とを備える。

【0041】

スイッチ回路１０は、第１スイッチ接続状態ＳＷ１と、第２スイッチ接続状態ＳＷ２と、第３スイッチ接続状態ＳＷ３とを切り替える。

【0042】

第１スイッチ接続状態ＳＷ１は、第１端子Ｔａを給電端子Ｔｃに接続し、且つ第２端子Ｔｂ及び第３端子Ｔｄを接地端子Ｇに接続する。これにより、第１スイッチ接続状態ＳＷ１では、アンテナ素子グループＡＮＴ１が給電端子Ｔｃに接続され、且つアンテナ素子グループＡＮＴ２及びアンテナ素子グループＡＮＴ３が接地端子Ｇに接続される。したがって、第１スイッチ接続状態ＳＷ１では、アンテナ素子グループＡＮＴ１は無線機３０の給電回路に接続されるが、アンテナ素子グループＡＮＴ２及びアンテナ素子グループＡＮＴ３は接地される。この第１スイッチ接続状態ＳＷ１では、アンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮを使用して一のビームが形成される。当該１個のアンテナ素子ＡＮ（図８（３）、第１アンテナ素子グループ）を使用して形成されるビームは、実施例３においてビーム幅が最大のビーム（説明の便宜上、広ビームと称する）である。

【0043】

第２スイッチ接続状態ＳＷ２は、第１端子Ｔａ及び第２端子Ｔｂの両方を給電端子Ｔｃに接続し、且つ第３端子Ｔｄを接地端子Ｇに接続する。これにより、第２スイッチ接続状態ＳＷ２では、アンテナ素子グループＡＮＴ１及びアンテナ素子グループＡＮＴ２が給電端子Ｔｃに接続され、且つアンテナ素子グループＡＮＴ３が接地端子Ｇに接続される。この第２スイッチ接続状態ＳＷ２では、アンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮとアンテナ素子グループＡＮＴ２の８個のアンテナ素子ＡＮとの合計９個のアンテナ素子ＡＮを使用して、上記した第１スイッチ接続状態ＳＷ１での広ビームとは異なる他のビームが形成される。当該９個のアンテナ素子ＡＮ（図８（２）、第２アンテナ素子グループ）を使用して形成されるビームは、実施例３においてビーム幅が中くらいのビーム（説明の便宜上、中ビームと称する）である。

【0044】

第３スイッチ接続状態ＳＷ３は、第１端子Ｔａ、第２端子Ｔｂ及び第３端子Ｔｄを給電端子Ｔｃに接続する。これにより、第３スイッチ接続状態ＳＷ３では、アンテナ素子グループＡＮＴ１、アンテナ素子グループＡＮＴ２及びアンテナ素子グループＡＮＴ３が給電端子Ｔｃに接続される。この第３スイッチ接続状態ＳＷ３では、アンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮとアンテナ素子グループＡＮＴ２の８個のアンテナ素子ＡＮとアンテナ素子グループＡＮＴ３の１６個のアンテナ素子ＡＮとの合計２５個のアンテナ素子ＡＮを使用して、上記した第１スイッチ接続状態ＳＷ１での広ビーム及び第２スイッチ接続状態ＳＷ２での中ビームとは異なる他のビームが形成される。当該２５個のアンテナ素子ＡＮ（図８（１）、新たな第２アンテナ素子グループ）を使用して形成されるビームは、実施例３においてビーム幅が最小のビーム（説明の便宜上、狭ビームと称する）である。

【0045】

第３スイッチ接続状態ＳＷ３においては、上記した第２スイッチ接続状態ＳＷ２での第２アンテナ素子グループ（図８（２）の９個のアンテナ素子ＡＮ）を第１アンテナ素子グループにした新たな第２アンテナ素子グループ（図８（１）の２５個のアンテナ素子ＡＮ）が形成されている。

【0046】

上述したように、実施例３では、スイッチ回路１０において、第１スイッチ接続状態ＳＷ１と第２スイッチ接続状態ＳＷ２と第３スイッチ接続状態ＳＷ３とを切り替えることによって、アンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮ（図８（３）、第１アンテナ素子グループ）を使用して形成される広ビームと、アンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮとアンテナ素子グループＡＮＴ２の８個のアンテナ素子ＡＮとの合計９個のアンテナ素子ＡＮ（図８（２）、第２アンテナ素子グループ）を使用して形成される中ビームと、アンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮとアンテナ素子グループＡＮＴ２の８個のアンテナ素子ＡＮとの合計９個のアンテナ素子ＡＮ（図８（２）、第１アンテナ素子グループ）とアンテナ素子グループＡＮＴ３の１６個のアンテナ素子ＡＮとの総合計２５個のアンテナ素子ＡＮ（図８（１）、新たな第２アンテナ素子グループ）を使用して形成される狭ビームと、を切り替えることができる。

【0047】

なお、図７において第２スイッチ接続状態ＳＷ２では、第１端子Ｔａには１個のアンテナ素子ＡＮ（アンテナ素子グループＡＮＴ１）が接続され、且つ第２端子Ｔｂには８個のアンテナ素子ＡＮ（アンテナ素子グループＡＮＴ２）が接続される。このため、給電端子Ｔｃに接続される９個のアンテナ素子ＡＮに対して給電端子Ｔｃから給電される電力を等分配するように、不等電力分配器１２－１によって、アンテナ素子グループＡＮＴ１（第１アンテナ素子グループ）とアンテナ素子グループＡＮＴ２（第２アンテナ素子グループのうち第１アンテナ素子グループ以外の部分）とに対して給電端子Ｔｃから給電される電力を不等分配する。具体的には、不等電力分配器１２は、第２スイッチ接続状態ＳＷ２において、給電端子Ｔｃから給電される電力のうち、１／９をアンテナ素子グループＡＮＴ１（第１端子Ｔａ）へ分配し、且つ８／９をアンテナ素子グループＡＮＴ２（第２端子Ｔｂ）へ分配する。

【0048】

また、図７において第３スイッチ接続状態ＳＷ３では、第１端子Ｔａには１個のアンテナ素子ＡＮ（アンテナ素子グループＡＮＴ１）が接続され、第２端子Ｔｂには８個のアンテナ素子ＡＮ（アンテナ素子グループＡＮＴ２）が接続され、且つ第３端子Ｔｄには１６個のアンテナ素子ＡＮ（アンテナ素子グループＡＮＴ３）が接続される。このため、給電端子Ｔｃに接続される２５個のアンテナ素子ＡＮに対して給電端子Ｔｃから給電される電力を等分配するように、不等電力分配器１２－２によって、アンテナ素子グループＡＮＴ１及びアンテナ素子グループＡＮＴ２（第１アンテナ素子グループ）とアンテナ素子グループＡＮＴ３（新たな第２アンテナ素子グループのうち第１アンテナ素子グループ以外の部分）とに対して給電端子Ｔｃから給電される電力を不等分配する。具体的には、不等電力分配器１２は、第３スイッチ接続状態ＳＷ３において、給電端子Ｔｃから給電される電力のうち、１／２５をアンテナ素子グループＡＮＴ１（第１端子Ｔａ）へ分配し、８／２５をアンテナ素子グループＡＮＴ２（第２端子Ｔｂ）へ分配し、且つ１６／２５をアンテナ素子グループＡＮＴ３（第３端子Ｔｄ）へ分配する。

【0049】

また、スイッチ回路１０の第１スイッチ接続状態ＳＷ１と第２スイッチ接続状態ＳＷ２と第３スイッチ接続状態ＳＷ３とを切り替えるための操作スイッチは、広ビーム（第１スイッチ接続状態ＳＷ１）と中ビーム（第２スイッチ接続状態ＳＷ２）と狭ビーム（第３スイッチ接続状態ＳＷ３）とを切り替える操作スイッチとして設ける。当該操作スイッチは、操作者が、直接操作するものであってもよく、又は遠隔操作するものであってもよい。

【0050】

図９－図１１は、上述した実施例３に係るアンテナ装置１の電波放射パターンを示す図である。図９－図１１の電波放射パターンのシミュレーションに使用するアンテナ素子ＡＮは、円形状のパッチアンテナである。図９－図１１の電波放射パターンのシミュレーションに使用する使用周波数帯は、２ＧＨｚ帯である。

【0051】

図９には、第１スイッチ接続状態ＳＷ１においてアンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮ（図８（３））を使用して形成される広ビームの電波放射パターンが示される。図１０には、第２スイッチ接続状態ＳＷ２においてアンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮとアンテナ素子グループＡＮＴ２の８個のアンテナ素子ＡＮとの合計９個のアンテナ素子ＡＮ（図８（２））を使用して形成される中ビームの電波放射パターンが示される。図１１には、第３スイッチ接続状態ＳＷ３においてアンテナ素子グループＡＮＴ１の１個のアンテナ素子ＡＮとアンテナ素子グループＡＮＴ２の８個のアンテナ素子ＡＮとアンテナ素子グループＡＮＴ３の１６個のアンテナ素子ＡＮとの合計２５個のアンテナ素子ＡＮ（図８（１））を使用して形成される狭ビームの電波放射パターンが示される。

【0052】

図９－図１１に示される各電波放射パターンにおいて、図９の広ビームの電波放射パターンは最大のビーム幅を有し、図１０の中ビームの電波放射パターンは当該広ビームよりも狭いビーム幅を有し、図１１の狭ビームの電波放射パターンは最小のビーム幅を有する。このように実施例３によれば、アンテナ装置１のスイッチ回路１０において、第１スイッチ接続状態ＳＷ１と第２スイッチ接続状態ＳＷ２と第３スイッチ接続状態ＳＷ３とを切り替えることによって、複数の異なるビーム（広ビーム、中ビーム、狭ビーム）を切り替えることができる。

【0053】

なお、本実施形態に係るアンテナ装置１において切り替えることができる複数の異なるビームは、例えばビーム幅等のビーム特性が異なるものである。ビーム特性としてビーム幅以外の他のビーム特性が異なってもよい。

【0054】

上述したように本実施形態によれば、複数の異なるビームを形成するための複数のアンテナ素子ＡＮを備えるアンテナ部ＡＮＴと、一のビームを形成するためのアンテナ部ＡＮＴのアンテナ素子ＡＮを給電端子Ｔｃに接続する第１スイッチ接続状態ＳＷ１と、当該一のビームとは異なる他のビームを形成するためのアンテナ部ＡＮＴのアンテナ素子ＡＮを給電端子Ｔｃに接続する第２スイッチ接続状態ＳＷ２とを切り替えるスイッチ回路１０と、を備えることにより、スイッチ回路１０において、第１スイッチ接続状態ＳＷ１と第２スイッチ接続状態ＳＷ２とを切り替えることによって、複数の異なるビームを簡易に切り替えて形成することができる。

【0055】

さらには、スイッチ回路１０に対して、当該一のビーム及び当該他のビームとは異なる更なる他のビームを形成するためのアンテナ部ＡＮＴのアンテナ素子ＡＮを給電端子Ｔｃに接続する第３スイッチ接続状態ＳＷ３を設けることによって、スイッチ回路１０において、第１スイッチ接続状態ＳＷ１と第２スイッチ接続状態ＳＷ２と第３スイッチ接続状態ＳＷ３とを切り替えることによって、さらに複数の異なるビームを簡易に切り替えて形成することができる。

【0056】

また、スイッチ回路１０は、安価なアナログ部品で実現することができるので、デジタル回路によって複数の異なるビームを切り替えて形成する場合に比してコストを低減することができる。

【0057】

なお、上述した実施形態の変形例として、垂直偏波のアンテナ素子ＡＮから構成されるアンテナ部ＡＮＴ－１と、水平偏波のアンテナ素子ＡＮから構成されるアンテナ部ＡＮＴ－２と、アンテナ部ＡＮＴ－１に対応するスイッチ回路１０－１と、アンテナ部ＡＮＴ－２に対応するスイッチ回路１０－２とを設けてもよい。これにより、各スイッチ回路１０－１，１０－２のスイッチ接続状態を切り替えることによって、垂直偏波の複数の異なるビームと水平偏波の複数の異なるビームとをそれぞれ簡易に切り替えて形成することができる。

【0058】

また、他の変形例として、「＋４５度」偏波のアンテナ素子ＡＮから構成されるアンテナ部ＡＮＴ－１と、「－４５度」偏波のアンテナ素子ＡＮから構成されるアンテナ部ＡＮＴ－２と、アンテナ部ＡＮＴ－１に対応するスイッチ回路１０－１と、アンテナ部ＡＮＴ－２に対応するスイッチ回路１０－２とを設けてもよい。これにより、各スイッチ回路１０－１，１０－２のスイッチ接続状態を切り替えることによって、「＋４５度」偏波の複数の異なるビームと「－４５度」偏波の複数の異なるビームとをそれぞれ簡易に切り替えて形成することができる。

【0059】

また、他の変形例として、右旋円偏波のアンテナ素子ＡＮから構成されるアンテナ部ＡＮＴ－１と、左旋円偏波のアンテナ素子ＡＮから構成されるアンテナ部ＡＮＴ－２と、アンテナ部ＡＮＴ－１に対応するスイッチ回路１０－１と、アンテナ部ＡＮＴ－２に対応するスイッチ回路１０－２とを設けてもよい。これにより、各スイッチ回路１０－１，１０－２のスイッチ接続状態を切り替えることによって、右旋円偏波の複数の異なるビームと左旋円偏波の複数の異なるビームとをそれぞれ簡易に切り替えて形成することができる。

【0060】

なお、無線機３０の給電回路において、ビームのサイドローブがより低くなるチェビシェフ指向性を用いてもよい。

【0061】

また、本実施形態に係るアンテナ装置１は、例えば飛行体に搭載されてもよい。本実施形態に係るアンテナ装置１が飛行体に搭載される場合、飛行体に搭載されたアンテナ装置１のスイッチ回路１０のスイッチ接続状態を切り替える操作スイッチを直接又は遠隔で操作することによって、飛行体が用いるビームをアンテナ装置１の複数の異なるビームの中から任意に選択することができる。これにより、飛行体に搭載する指向性アンテナを、所望のビームを形成する指向性アンテナに交換する作業が不要になる。

【0062】

なお、これにより、例えば飛行体を用いた無線通信システムにおける総合的なサービス品質の向上を実現することができることから、国連が主導する持続可能な開発目標（SDGs）の目標９「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。

【0063】

以上、本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、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【符号の説明】

【0064】

１…アンテナ装置、ＡＮＴ…アンテナ部、ＡＮ…アンテナ素子、１０…スイッチ回路、１２…不等電力分配器、３０…無線機（給電回路）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】