特許 7325900 円偏波共用平面アンテナ

(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】

(24)【登録日】2023-08-04

(45)【発行日】2023-08-15

(54)【発明の名称】円偏波共用平面アンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 21/24 20060101AFI20230807BHJP

   H01Q 21/08 20060101ALI20230807BHJP

   H01Q 1/42 20060101ALI20230807BHJP

【ＦＩ】

H01Q21/24

H01Q21/08

H01Q1/42

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019119376

(22)【出願日】2019-06-27

(65)【公開番号】P2021005817

(43)【公開日】2021-01-14

【審査請求日】2022-06-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000004330

【氏名又は名称】日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126561

【弁理士】

【氏名又は名称】原嶋 成時郎

(72)【発明者】

【氏名】須賀 智文

(72)【発明者】

【氏名】夏原 啓一

(72)【発明者】

【氏名】石田 克義

(72)【発明者】

【氏名】大川 貴容美

【審査官】佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１０３０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０８８１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－１１４５１９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１０－２０６６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３２７３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１７７６４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ２１／００－ ２１／３０

Ｈ０１Ｑ １／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに直交する２つの偏波信号を送受信する２つの給電素子がそれぞれマトリクス状に同配列された、上層給電素子基板と下層給電素子基板が積層された直線偏波平面アンテナと、
前記直線偏波平面アンテナの放射面側に積層され、メアンダーラインポラライザで構成されて、前記２つの偏波信号の一方を左旋円偏波に変換し他方を右旋円偏波に変換する偏波変換器と、
前記直線偏波平面アンテナと前記偏波変換器との間に介在されたレドームと、を備え、
前記直線偏波平面アンテナと前記偏波変換器との積層方向を回転軸として、前記直線偏波平面アンテナ又は前記偏波変換器を前記回転軸の軸周り方向に９０°回転させることで、円偏波の切替を行う、
ことを特徴とする円偏波共用平面アンテナ。

【請求項2】

前記レドームは、前記直線偏波平面アンテナ側レドームと、前記偏波変換器側レドームとに分けられており、
前記直線偏波平面アンテナ及び前記直線偏波平面アンテナ側レドームと前記偏波変換器及び前記偏波変換器側レドームとがそれぞれ防水処理又は防塵処理あるいは防水処理及び防塵処理された、
ことを特徴とする請求項１に記載の円偏波共用平面アンテナ。

【請求項3】

前記偏波変換器の表面に、空間に放射する円偏波が左旋円偏波か右旋円偏波かを見分けるための識別子を設けた、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の円偏波共用平面アンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、互いに直交する直線偏波の電波を放射する直線偏波共用平面アンテナに、円偏波変換器を積層することで、２つの円偏波信号を送受信可能な円偏波共用平面アンテナに関する。

【背景技術】

【0002】

衛星通信では、アップリンクとダウンリンクとで周波数および偏波を変えて、通信を行う方法が一般に採られている。また、地上でのユーザは移動体通信を目的とし、そのアンテナの向きが変化するため、この変化に対応できるように円偏波が用いられている。すなわち、送信と受信とで周波数を変えるとともに、その円偏波も右旋円偏波と左旋円偏波との２つの円偏波を用いている。

【0003】

そして、円偏波を送受信するためには、例えば、右旋円偏波用アンテナと左旋円偏波用アンテナを横並べに配置することが考えられるが、これでは、放射方向に直角な面における占有面積が大きくなる。このため、小型軽量化が可能な円偏波共用アンテナが知られている（例えば、特許文献１等参照。）。この円偏波共用アンテナは、２つのマイクロストリップアレイアンテナをそれぞれの偏波面が直交するように重ねた直交２直線偏波アンテナに、偏波変換器を重ねたものである。また、偏波変換器は、導体からなる偏波線と格子を付着させた誘電体の偏波偏向シートの間に、比誘電率と厚さが空間インピーダンスに広帯域整合するように設定された誘電体シートを挿入したものである。

【0004】

ところで、近年、高周波数化が進んでいるが、特許文献１に記載の技術では、高い周波数に対応することが実質上困難となる場合がある。すなわち、特許文献１に記載の技術では、周波数が高くなるに従って偏波線の幅などを小さくする必要があるが、周波数の高さによっては偏波線などを形成することが困難な場合が生じる。例えば、周波数が３０ＧＨｚの場合、偏波線の最小幅が０．０４５ｍｍ（０．００４５λ）となり、形成、生産することが困難となる。

【0005】

そこで、図９に示すような円偏波共用平面アンテナが開発されている。

【0006】

この円偏波共用平面アンテナ６は、マイクロ波帯の衛星通信において、２つの円偏波信号（右旋円偏波と左旋円偏波）を送受信するアレイアンテナであり、下層から順に、直線偏波平面アンテナ７、偏波変換器８および上カバー体９が積層されている。

【0007】

直線偏波平面アンテナ７は、互いに直交する２つの偏波信号を送受信する２つの給電素子がそれぞれマトリクス状に同配列された、上層給電素子基板７３２と下層給電素子基板７１６が積層されたアンテナで、下層から順に、第１の積層部７１、第２の積層部７２、第３の積層部７３、第４の積層部７４、第５の積層部７５および第６の積層部７６が積層されている。

【0008】

第１の積層部７１は、下層から順に、下カバー７１１、ベース板７１２、発泡シート（誘電体）７１３、グランド板７１４、発泡シート７１５および下層給電素子基板７１６が積層されている。

【0009】

下層給電素子基板７１６は、偏波信号を受信するための給電素子がマトリクス状に配列された基板であり、フレキシブル基板などの絶縁性を有する薄い下層給電基板と、所定間隔で配列された複数の矩形の下層給電パッチ（給電素子）と、この下層給電パッチに給電を行う下層給電線路とを備えている。

【0010】

第２の積層部７２は、下層から順に、発泡シート７２１および下層スロット板７２２が積層されている。下層スロット板７２２は、下層給電パッチに対面する位置に、矩形のスロット開口が設けられている。

【0011】

第３の積層部７３は、下層から順に、発泡シート７３１および上層給電素子基板７３２が積層されている。上層給電素子基板７３２は、偏波信号を送信するための給電素子がマトリクス状に配列された基板であり、フレキシブル基板などの絶縁性を有する薄い上層給電基板と、下層給電パッチと同一に配列、配設された複数の矩形の上層給電パッチ（給電素子）と、この上層給電パッチに給電を行う上層給電線路とを備えている。

【0012】

第４の積層部７４は、下層から順に、発泡シート７４１および上層スロット板７４２が積層されている。上層スロット板７４２は、上層給電パッチに対面する位置に、矩形のスロット開口が設けられている。

【0013】

第５の積層部７５は、下層から順に、発泡シート７５１および下層無給電素子基板７５２が積層されている。下層無給電素子基板７５２は、無給電素子がマトリクス状に配列された基板であり、フレキシブル基板などの絶縁性を有する薄い下層絶縁基板と、上層給電パッチ（給電素子）と同一に配列、配設された矩形で導電箔の複数の下層無給電パッチ（無給電素子）とを備えている。

【0014】

第６の積層部７６は、下層から順に、発泡シート７６１および上層無給電素子基板７６２が積層されている。上層無給電素子基板７６２は、無給電素子がマトリクス状に配列された基板であり、フレキシブル基板などの絶縁性を有する薄い上層絶縁基板と、下層給電パッチ（給電素子）と同一に配列、配設された略菱形状で導電箔の複数の上層無給電パッチ（無給電素子）とを備えている。

【0015】

偏波変換器８は、直線偏波平面アンテナ７の放射面側つまり上側に積層され、メアンダーラインポラライザ８１２、８２２、８３２、８４２、８５２で構成されて、２つの偏波信号の一方を左旋円偏波に変換し他方を右旋円偏波に変換するものである。この実施の形態では、所定の帯域を得るために下層から順に、５つのメアンダーラインポラライザ８１２、８２２、８３２、８４２、８５２が積層され、各メアンダーラインポラライザ８１２、８２２、８３２、８４２、８５２の下側には発泡シート８１１、８２１、８３１、８４１、８５１が配設されている。

【0016】

上カバー体９は、偏波変換器８の上側を覆う積層体であり、下層から順に、発泡シート９１、第１の中カバー９２、発泡シート９３、第２の中カバー９４、発泡シート９５および上カバー９６が積層されている。

【0017】

このような構成の円偏波共用平面アンテナ６は、偏波変換器８がメアンダーラインポラライザ８１２、８２２、８３２、８４２、８５２で構成されているため、高い周波数に適正に対応することが可能で、偏波偏向シートの場合に比べて線幅を大きくすることができ、実質的に製作することが可能となる。例えば、周波数が３０ＧＨｚの場合であっても、単層メアンダーラインの最小線幅Ｗが約０．１５ｍｍとなり、エッチングによって容易かつ適正に形成、生産することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0018】

【文献】特開２００４－８８１８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0019】

ところが、上記の円偏波共用平面アンテナ６にあっては、直線偏波平面アンテナ７と偏波変換器８とを一体化しているため、直線偏波において一偏波を円偏波に変換して偏波切替（円偏波共用）をすることはできるが、偏波共用直線偏波アンテナ（二偏波）で円偏波化し、偏波切替をすることは出来なかった。

【0020】

仮に、偏波切替をしようとすれば、偏波変換器（ポラライザ）を９０°回転させる必要があり、一体化されているため、このままでは偏波切替をすることが容易にはできず、アンテナ７と偏波変換器８とを分解しなければ、偏波切替をすることができないという問題があった。

【0021】

そこで本発明は、分解することなく、簡単に偏波切替を行うことができ、偏波共用直線偏波アンテナ（二偏波）で円偏波化を可能にする円偏波共用平面アンテナを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0022】

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、互いに直交する２つの偏波信号を送受信する２つの給電素子がそれぞれマトリクス状に同配列された、上層給電素子基板と下層給電素子基板が積層された直線偏波平面アンテナと、前記直線偏波平面アンテナの放射面側に積層され、メアンダーラインポラライザで構成されて、前記２つの偏波信号の一方を左旋円偏波に変換し他方を右旋円偏波に変換する偏波変換器と、前記直線偏波平面アンテナと前記偏波変換器との間に介在されたレドームと、を備え、前記直線偏波平面アンテナと前記偏波変換器との積層方向を回転軸として、前記直線偏波平面アンテナ又は前記偏波変換器を前記回転軸の軸周り方向に９０°回転させることで円偏波の切替を行う、ことを特徴とする円偏波共用平面アンテナである。

【0023】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の円偏波共用平面アンテナであって、前記レドームは、前記直線偏波平面アンテナ側レドームと、前記偏波変換器側レドームとに分けられており、前記直線偏波平面アンテナ及び前記直線偏波平面アンテナ側レドームと前記偏波変換器及び前記偏波変換器側レドームとがそれぞれ防水処理又は防塵処理あるいは防水処理及び防塵処理された、ことを特徴とする。

【0024】

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の円偏波共用平面アンテナであって、前記偏波変換器の表面に、空間に放射する円偏波が前記直線偏波平面アンテナに対して左旋円偏波か右旋円偏波かを見分けるための識別子を設けた、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0025】

請求項１に記載の発明によれば、直線偏波平面アンテナと偏波変換器とをレドームを介して回転可能にしたので、直線偏波平面アンテナに対して偏波変換器を９０°回転させるだけで、円偏波の切替を行うことができ、しかも、両者を着脱自在にすることにより偏波共用直線偏波平面アンテナ（送信：水平偏波、受信：垂直偏波、又は送信：垂直偏波、受信：水平偏波）としても使用できる。

【0026】

請求項２に記載の発明によれば、前記直線偏波平面アンテナ及び前記直線偏波平面アンテナ側レドームと前記偏波変換器及び前記偏波変換器側レドームとをそれぞれ防水、防塵処理したので、雨水、塵埃に対して強く、使用場所の環境に捉われず、送受信を可能にする。

【0027】

請求項３に記載の発明によれば、前記偏波変換器の表面に、空間に放射する円偏波が左旋円偏波か右旋円偏波かを見分けるための識別子を設けたので、円偏波共用平面アンテナが、左旋円偏波を放射する状態か右旋円偏波を放射する状態かを一見しただけで認識することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】この発明の実施の形態に係る円偏波共用平面アンテナの積層構造を示す分解斜視図である。

【図2】図１の円偏波共用平面アンテナの偏波変換器を示す分解斜視図である。

【図3】図１の円偏波共用平面アンテナの直線偏波平面アンテナを示す分解斜視図である。

【図4】図１の円偏波共用平面アンテナの直線偏波平面アンテナの１素子分を示す分解斜視図である。

【図5】図１の円偏波共用平面アンテナの単層メアンダーラインの設計パラメータを示す図である。

【図6】直線偏波平面アンテナに対して偏波変換器を９０°回転させた２つの状態で示す分解斜視図である。

【図7】図１の円偏波共用平面アンテナの周波数に対する軸比特性を示すグラフである。

【図8】図３の直線偏波平面アンテナの周波数に対するＸＰＤ特性を示すグラフである。

【図9】従来の円偏波共用平面アンテナの積層構造を示す分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

【0030】

図１～図８は、この発明の実施の形態を示し、図１は、この実施の形態に係る円偏波共用平面アンテナ１の積層構造を示す分解斜視図である。この円偏波共用平面アンテナ１は、マイクロ波帯の衛星通信において、２つの円偏波信号（右旋円偏波と左旋円偏波）を送受信するアレイアンテナであり、下層から順に、直線偏波平面アンテナ２、レドーム３、偏波変換器４および上カバー体５が積層されている。

【0031】

直線偏波平面アンテナ２は、互いに直交する２つの偏波信号を送受信する２つの給電素子がそれぞれマトリクス状に同配列された、上層給電素子基板２３２と下層給電素子基板２１６が積層されたアンテナである。具体的には、下層から順に、第１の積層部２１、第２の積層部２２、第３の積層部２３、第４の積層部２４、第５の積層部２５および第６の積層部２６が積層されている。

【0032】

第１の積層部２１は、下層から順に、下カバー２１１、ベース板２１２、発泡シート（誘電体）２１３、グランド板２１４、発泡シート２１５および下層給電素子基板２１６が積層されている。発泡シート２１３、２１５は、発泡ポリエチレンや発泡ポリプロピレンのシート材で、後述する他の発泡シートについても同様である。また、グランド板２１４は、シールド用の遮蔽板で導電性を有する薄板、例えばアルミニウム板で構成され、後述する下層スロット板２２２および上層スロット板２４２も同様である。

【0033】

下層給電素子基板２１６は、偏波信号を受信するための給電素子がマトリクス状に配列された基板であり、図４に示すように、フレキシブル基板などの絶縁性を有する薄い下層給電基板２１６ａと、所定間隔で配列された複数の矩形の下層給電パッチ（給電素子）２１６ｂと、この下層給電パッチ２１６ｂに給電を行う下層給電線路２１６ｃとを備えている。下層給電パッチ２１６ｂおよび下層給電線路２１６ｃは、銅、アルミニウム、金などの導電箔によって形成されている。また、下層給電線路２１６ｃは、所定の方向に沿って延び、下層給電基板２１６ａ上で共通の給電幹線に接続されている。

【0034】

第２の積層部２２は、下層から順に、発泡シート２２１および下層スロット板２２２が積層されている。下層スロット板２２２は、下層給電パッチ２１６ｂに対面する位置に、矩形のスロット開口２２２ａが設けられている。また、このスロット開口２２２ａには、対角線方向を横切るブリッジ部２２２ｂが設けられている。このブリッジ部２２２ｂは、後述する上層給電パッチ２３２ｂの励振方向と平行に設けられており、上層給電パッチ２３２ｂの給電時には、励振に対し強い影響を及ぼして、指向性などのアンテナ特性を改善する。また、下層給電パッチ２１６ｂの励振方向と直交し、しかも、その幅が下層給電パッチ２１６ｂに比べて十分狭いため、その影響は殆どなく、他のアンテナ特性を劣化させることはない。

【0035】

第３の積層部２３は、下層から順に、発泡シート２３１および上層給電素子基板２３２が積層されている。上層給電素子基板２３２は、偏波信号を送信するための給電素子がマトリクス状に配列された基板であり、フレキシブル基板などの絶縁性を有する薄い上層給電基板２３２ａと、下層給電パッチ２１６ｂと同一に配列、配設された複数の矩形の上層給電パッチ（給電素子）２３２ｂと、この上層給電パッチ２３２ｂに給電を行う上層給電線路２３２ｃとを備えている。上層給電パッチ２３２ｂおよび上層給電線路２３２ｃは、下層給電パッチ２１６ｂなどと同様の導電箔によって形成されている。また、上層給電線路２３２ｃは、所定の方向（下層給電線路２１６ｃに直交する方向）に沿って延び、上層給電基板２３２ａ上で共通の給電幹線に接続されている。

【0036】

ここで、下層給電素子基板２１６が上層給電素子基板２３２よりも低い周波数帯域の偏波信号を受信する場合、下層給電パッチ２１６ｂのサイズは、上層給電パッチ２３２ｂよりも大きく設定されている。また、この実施の形態では、下層給電素子基板２１６は、受信偏波面と平行で紙面に垂直な面となる偏波信号を受信する。従って、下層給電素子基板２１６の励振方向もこの受信偏波面の方向となる。同様に、上層給電素子基板２３２は、送信偏波面と平行で紙面に垂直な面となる偏波信号を送信する。従って、上層給電素子基板２３２の励振方向もこの送信偏波面の方向となる。

【0037】

第４の積層部２４は、下層から順に、発泡シート２４１および上層スロット板２４２が積層されている。上層スロット板２４２は、上層給電パッチ２３２ｂに対面する位置に、矩形のスロット開口２４２ａが設けられている。

【0038】

第５の積層部２５は、下層から順に、発泡シート２５１および下層無給電素子基板２５２が積層されている。下層無給電素子基板２５２は、無給電素子がマトリクス状に配列された基板であり、フレキシブル基板などの絶縁性を有する薄い下層絶縁基板２５２ａと、上層給電パッチ（給電素子）２３２ｂと同一に配列、配設された矩形で導電箔の複数の下層無給電パッチ（無給電素子）２５２ｂとを備えている。この下層無給電素子基板２５２は、その下層の発泡シート２５１によって、送信用の上層給電素子基板２３２の指向性に影響を及ぼす高さ位置に設置されており、上層給電素子基板２３２のビーム幅を狭くして正面利得を向上させる。

【0039】

第６の積層部２６は、下層から順に、発泡シート２６１および上層無給電素子基板２６２が積層されている。上層無給電素子基板２６２は、無給電素子がマトリクス状に配列された基板であり、フレキシブル基板などの絶縁性を有する薄い上層絶縁基板２６２ａと、下層給電パッチ（給電素子）２１６ｂと同一に配列、配設された略菱形状で導電箔の複数の上層無給電パッチ（無給電素子）２６２ｂとを備えている。この上層無給電素子基板２６２は、その下層の発泡シート２６１によって、受信用の下層給電素子基板２１６に影響を及ぼす高さ位置に設置されている。さらに、下層給電素子基板２１６の励振方向に沿って延ばされた上層無給電パッチ２６２ｂの形状と発泡シート２６１とによって、下層給電素子基板２１６の指向性に影響を及ぼし、下層給電素子基板２１６のビーム幅を狭くして正面利得を向上させる。

【0040】

レドーム３は、直線偏波平面アンテナ２の放射面側つまり上側と、後述する偏波変換器４の下側との間に介在され、発泡シート３１１、３１３、３２２とカバー３１２、３１４、３２１、３２３とで構成され、直線偏波平面アンテナ２と偏波変換器４とを独立にするためのものである。この実施の形態では、レドーム３は五層レドームで、三層レドーム３１、３２を二つ積層することにより構成されている。

【0041】

具体的には、直線偏波平面アンテナ２の上側に積層された直線偏波平面アンテナ側レドーム３１と偏波変換器４の下側に積層された偏波変換器側レドーム３２とを有し、下層から順に、発泡シート３１１、カバー３１２、発泡シート３１３、カバー３１４、カバー３２１、発泡シート３２２、カバー３２３が積層されている。

【0042】

偏波変換器４は、図１に示すように、直線偏波平面アンテナ２の放射面側つまり上側に積層され、メアンダーラインポラライザ４１２、４２２、４３２、４４２、４５２で構成されて、２つの偏波信号の一方を左旋円偏波に変換し他方を右旋円偏波に変換するものである。この実施の形態では、所定の帯域を得るために下層から順に、５つのメアンダーラインポラライザ４１２、４２２、４３２、４４２、４５２が積層され、各メアンダーラインポラライザ４１２、４２２、４３２、４４２、４５２の下側には発泡シート４１１、４２１、４３１、４４１、４５１が配設されている。

【0043】

メアンダーラインポラライザ４１２、４２２、４３２、４４２、４５２は、絶縁性を有するフレキシブル基板などの上に、導線をクランク状に折り曲げた単層メアンダーライン４ａを配置したものであり、メアンダーラインポラライザ４１２、４５２が第１の同一構造、メアンダーラインポラライザ４２２、４４２が第２の同一構造、メアンダーラインポラライザ４３２が第３の構造となっている。

【0044】

ここで、単層メアンダーライン４ａの性能、特性は、図５に示すように、ピッチＰ、高さＨ、周期Ｄ、幅Ｗの４つの設計パラメータ等に依存し、所望の特性が得られるように設計パラメータが設定されている。この際、所望の軸比特性、円偏波性能が得られるように、メアンダーラインポラライザ４１２、４５２のピッチＰ、高さＨ、周期Ｄ、幅Ｗ、メアンダーラインポラライザ４２２、４４２のピッチＰ、高さＨ、周期Ｄ、幅Ｗ、メアンダーラインポラライザ４３２のピッチＰ、高さＨ、周期Ｄ、幅Ｗが設定されている。

【0045】

上カバー体５は、偏波変換器４の上側を覆う積層体であり、図１に示すように、下層から順に、発泡シート５１、第１の中カバー５２、発泡シート５３、第２の中カバー５４、発泡シート５５および上カバー５６が積層されている。

【0046】

このように構成された円偏波共用平面アンテナ１のうち、下側の直線偏波平面アンテナ２及び直線偏波平面アンテナ側レドーム３１は、防水、防塵処理が施され、また、上側の偏波変換器側レドーム３２、偏波変換器４及び上カバー体５は、防水、防塵処理が施されており、これにより、円偏波共用平面アンテナ１は雨水、塵埃にから保護されている。

【0047】

そして、これら直線偏波平面アンテナ２及び直線偏波平面アンテナ側レドーム３１と、偏波変換器側レドーム３２、偏波変換器４及び上カバー体５とは、回転自在にされており、図６に示すように、直線偏波平面アンテナ２側（図６の下側）を固定しておいて、上側の偏波変換器４側を回転すること（図６の上側の右から図６の上側の左へ）で、偏波切替を行うことができる。例えば、受信側において、回転前の図６の上側の右の状態が左旋円偏波を、回転後の図６の上側の左の状態が右旋円偏波を、放射するようになっている。

【0048】

なお、図６の下側半分は直線偏波平面アンテナ２を、上側半分には２つの状態（回転前、回転後）の偏波変換器４を示す。

【0049】

このような両者を回転可能にするために、直線偏波平面アンテナ２側と偏波変換器４側とに中心軸と中心孔とをそれぞれに設けることが考えられるが、他には、両者を着脱自在にしておき、両者を分離した後、一方を９０°回転させて、再度取付けるようにしても良い。この場合、直線偏波平面アンテナ２側と偏波変換器４側とにそれぞれ位置決め用の凹部、凸部を設けるようにしておいても良い。

【0050】

また、上記上カバー体５の表面（上面）の２つの角部には、それぞれ、異なった識別子（○印、×印）Ａが設けられている。この識別子Ａは上述のように偏波変換器４側を９０°回転させたときに左旋円偏波か右旋円偏波かを見分けるためのものである。

【0051】

下側の直線偏波平面アンテナ２の正面側の角部には識別子Ｂが設けられている。なお、識別子Ｂを図６で厚さ部分に黒塗りで表現したが、第１の積層部２１の下面（図面では隠れた位置）に設けられている。

【0052】

これにより、偏波変換器４を回転させたときに、下側の直線偏波平面アンテナ２との位置関係で、現時点で左旋円偏波か右旋円偏波かを判別することができる。

【0053】

図６で明らかなように、回転前の偏波変換器４の識別子Ａの「×印」が正面の位置にあり（右側の図）、回転後の偏波変換器４の識別子Ａの「○印」が正面の位置にあり（左側の図）、その時の下側の直線偏波の識別子Ｂは動かないため、直線偏波平面アンテナ２の識別子Ｂが偏波変換器４の識別子Ａが「○印」か「×印」かに対応しているかにより、左旋円偏波か右旋円偏波かを特定することができる。

【0054】

なお、下側の直線偏波に識別子Ｂが無い場合にあっても、このような直線偏波平面アンテナ２は取付け台等に取り付けて使用されるため、その取付け台などと円偏波の識別子Ａとの位置関係で左旋円偏波か右旋円偏波かを判断することができる。

【0055】

また、このような構成の円偏波共用平面アンテナ１によれば、偏波変換器４がメアンダーラインポラライザ４１２、４２２、４３２、４４２、４５２で構成されているため、高い周波数に適正に対応することが可能で、偏波偏向シートの場合に比べて線幅を大きくすることができ、実質的に製作することが可能となる。例えば、周波数が３０ＧＨｚの場合であっても、単層メアンダーライン４ａの最小線幅Ｗが約０．１５ｍｍとなり、エッチングによって容易かつ適正に形成、生産することが可能となる。

【0056】

上記のように、単層メアンダーライン４ａの設計パラメータを適正値に設定することで、所望の軸比特性が得られる。例えば、図７に示すように、受信側（ａ）で中心周波数Ｆ０の０．９３～１．０７倍の周波数範囲に渡って１．５ｄＢ以下（左旋円偏波、右旋円偏波共に）で良好であり、送信側（ｂ）においても中心周波数Ｆ０の０．９６～１．０４倍の周波数範囲に渡って１．５ｄＢ以下（左旋円偏波、右旋円偏波共に）であり良好な（低い）軸比であることを示している。

【0057】

また、図１の直線偏波平面アンテナ２およびレドーム３１のみの状態において、図８に示すように、受信側（ａ）で中心周波数Ｆ０の０．９３～１．０７倍の周波数範囲に渡って３０ｄＢ以上で良好であり、送信側（ｂ）においても中心周波数Ｆ０の０．９６～１．０４倍の周波数範囲に渡って３０ｄＢ以上であり良好なＸＰＤ値であることを示している。

【0058】

一方、給電素子基板２１６、２３２の上側に無給電素子基板２５２、２６２が積層されているため、ビームが絞られて正面利得が向上する。また、無給電素子基板２５２、２６２が、フレキシブル基板などの薄い絶縁基板２５２ａ、２６２ａに導電箔などからなる無給電パッチ２５２ｂ、２６２ｂを設けた薄型、軽量なものであるため、小型軽量化が可能となる。

【0059】

また、給電素子基板２１６、２３２と無給電素子基板２５２、２６２との間に、無給電素子基板２５２、２６２の高さ位置を調整する発泡シート２５１、２６１が積層されているため、偏波信号の波長に応じて最適な高さ位置に無給電素子基板２５２、２６２を配置することができる。すなわち、給電素子基板２１６、２３２の給電素子の正面利得に影響する高さ位置に、無給電素子基板２５２、２６２の高さ位置を調節することで、２つの給電素子の正面利得に対して同時に改善を施すことが可能となる。

【0060】

さらに、下層給電素子基板２１６（下層給電パッチ２１６ｂ）の励振方向に沿って延びるように上層無給電パッチ２６２ｂが設けられているため、下層給電素子基板２１６の正面利得に対して改善を施すことが可能となる。

【0061】

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の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の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、無給電素子を積層したものについて説明したが、この発明においては、無給電素子の有無及び枚数などは問わず、また、偏波変換器に関してもその枚数は問わず、偏波変換器を９０°回転させるだけで、円偏波の切替を行うことができる。

【符号の説明】

【0062】

１ 円偏波共用平面アンテナ
２ 直線偏波平面アンテナ
２１６ 下層給電素子基板
２１６ｂ 下層給電パッチ（給電素子）
２３２ 上層給電素子基板
３ レドーム
３１ ３層レドーム（直線偏波平面アンテナ側）
３２ ３層レドーム（偏波変換器側）
４ 偏波変換器
４１２、４２２、４３２、４４２、４５２ メアンダーラインポラライザ
Ａ 識別子（偏波変換器側）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】