特許 7668743 アンテナ装置およびレーダ装置

(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】

(24)【登録日】2025-04-17

(45)【発行日】2025-04-25

(54)【発明の名称】アンテナ装置およびレーダ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 21/08 20060101AFI20250418BHJP

   H01Q 13/08 20060101ALI20250418BHJP

   H01P 5/04 20060101ALI20250418BHJP

   H01P 5/107 20060101ALI20250418BHJP

【ＦＩ】

H01Q21/08

H01Q13/08

H01P5/04 603D

H01P5/107 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021555952

(86)(22)【出願日】2020-10-15

(86)【国際出願番号】 JP2020038911

(87)【国際公開番号】W WO2021095434

(87)【国際公開日】2021-05-20

【審査請求日】2023-10-06

(31)【優先権主張番号】P 2019204650

(32)【優先日】2019-11-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000166247

【氏名又は名称】古野電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000682

【氏名又は名称】弁理士法人ワンディ－ＩＰパ－トナ－ズ

(72)【発明者】

【氏名】宮川 哲也

【審査官】白井 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１１１３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１２８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０５３６５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ２１／０８

Ｈ０１Ｑ １３／０８

Ｈ０１Ｐ ５／０４

Ｈ０１Ｐ ５／１０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直線状の第１給電線路と、
端部が前記第１給電線路に接続され、前記第１給電線路から垂直に延伸された複数の第１アンテナ素子と、
からなる第１ラインアンテナと、
前記第１給電線路と平行な仮想線を対称軸として、前記第１ラインアンテナに対して線対称となる、第２給電線路および複数の第２アンテナ素子と、
からなる第２ラインアンテナと、
前記第１給電線路および前記第２給電線路に給電する一つの給電部と、
を備え、
前記第１ラインアンテナおよび前記第２ラインアンテナを１つのアンテナ組とした場合、２組のアンテナ組を備え、
一方の前記アンテナ組が他方の前記アンテナ組を挟むように設けられ、
前記給電部により各前記アンテナ組に同じ方向から給電が行われる、アンテナ装置。

【請求項2】

前記第１ラインアンテナおよび前記第２ラインアンテナに供給される電流の位相が互いに反転している、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記給電部から供給される電流を分岐して前記第１ラインアンテナおよび前記第２ラインアンテナに供給し、かつ前記第１ラインアンテナおよび前記第２ラインアンテナに供給する電流の位相を互いに反転させる分配器をさらに備える、請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記第１アンテナ素子は、前記第１給電線路から一定の幅で垂直に延伸し、
前記第２アンテナ素子は、前記第２給電線路から一定の幅で垂直に延伸している、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記複数の第１アンテナ素子は、いずれも前記第１給電線路の同一側に接続され、
前記複数の第２アンテナ素子は、いずれも前記第２給電線路の同一側に接続されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記複数の第１アンテナ素子および前記複数の第２アンテナ素子は、前記対称軸に向けて延伸している、請求項１から請求項５のいずれかに記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記給電部は、バックショート方式の導波管－マイクロストリップ線路変換器を含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置を用いて電波を送受信する送受信部とを備える、レーダ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナ装置およびレーダ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば、特開２００７－５３６５６号公報（特許文献１）には、以下のようなマイクロストリップアレーアンテナが開示されている。すなわち、背面に導体の接地板が形成された誘電体基板と、その誘電体基板上に形成されたストリップ導体とから形成されたマイクロストリップアレーアンテナにおいて、前記ストリップ導体は、線状に配設された給電ストリップ線路と、前記給電ストリップ線路の両側辺のうち少なくとも一方の側辺に沿って所定間隔で、その側辺から接続配列された複数の矩形状の放射アンテナ素子とから成り、前記各放射アンテナ素子は、長さと幅とが異なる矩形形状であり、その長手方向が給電ストリップ線路と概９０度となるように接続され、１本の給電ストリップ線路上に、少なくとも１つ以上の線路幅変換構造により、２つ以上の異なる幅の給電ストリップ線路を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－５３６５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

アンテナにおいて高周波の電波を伝搬させる場合、給電線路の伝搬損失による利得低下、ならびに不要放射および反射に起因する特性劣化が大きくなる。高周波の電波についてのアンテナ特性を向上させることが可能な技術が望まれる。

【0005】

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、高周波の電波についてのアンテナ特性を向上させることが可能なアンテナ装置およびレーダ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係るアンテナ装置は、直線状の第１給電線路と、端部が前記第１給電線路に接続され、前記第１給電線路から垂直に延伸された複数の第１アンテナ素子と、からなる第１ラインアンテナと、前記第１給電線路と平行な仮想線を対称軸として、前記第１ラインアンテナに対して線対称となる、第２給電線路および複数の第２アンテナ素子と、からなる第２ラインアンテナと、を備える。

【0007】

このように、給電線路にアンテナ素子の端部を接続する構成により、電流の分岐による損失を抑制することができる。そして、給電線路の幅方向に並べられたラインアンテナにおいて、対応する前記アンテナ素子の向きを互いに反転させる構成により、２つのラインアンテナに与える電波の位相を互いに反転させるか、または対応の２つのラインアンテナから伝搬する電波の位相を互いに反転させた場合、対応するアンテナ素子同士において、必要な方向の偏波を強めながら、不要な方向の偏波を弱めることができ、サイドローブ等を抑制することができる。したがって、高周波の電波についてのアンテナ特性を向上させることができる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、高周波の電波についてのアンテナ特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の比較例１の構成を示す図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の比較例１の水平面指向性のシミュレーション結果を示す図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の比較例２の構成を示す図である。

【図4】図４は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の比較例２の水平面指向性のシミュレーション結果を示す図である。

【図5】図５は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の比較例１および比較例２において水平偏波が発生する理由を説明するための図である。

【図6】図６は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の比較例３におけるラインアンテナの構成を示す図である。

【図7】図７は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の比較例３の水平面指向性のシミュレーション結果を示す図である。

【図8】図８は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の比較例３において水平偏波が発生する理由を説明するための図である。

【図9】図９は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。

【図10】図１０は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置における分配器の構成を示す図である。

【図11】図１１は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の水平面指向性のシミュレーション結果を示す図である。

【図12】図１２は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置において水平偏波が打ち消し合う理由を説明するための図である。

【図13】図１３は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の変形例１の構成を示す図である。

【図14】図１４は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の変形例２の構成を示す図である。

【図15】図１５は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の変形例３の構成を示す図である。

【図16】図１６は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の変形例４の構成を示す図である。

【図17】図１７は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の変形例５の構成を示す図である。

【図18】図１８は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の適用例であるレーダ装置の構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

【0011】

［比較例１］
図１は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の比較例１の構成を示す図である。

【0012】

図１を参照して、アンテナ装置７１は、複数のラインアンテナ５１と、分岐部６１と、給電部６２とを備える。ラインアンテナ５１は、複数のアンテナ素子１と、直線状の給電線路２とを含む。

【0013】

アンテナ装置１０１は、たとえば、漁船等の船舶におけるレーダ装置に用いられる。アンテナ装置７１は、たとえば、ミリ波等の高周波の電波の送信および受信の少なくともいずれか一方を行う。アンテナ装置７１が電波を放射すべき放射方向Ｒは、たとえば、図１の紙面を貫通する方向であって紙面から上方への方向である。

【0014】

各ラインアンテナ５１は、給電線路２の幅方向に並んで設けられている。各ラインアンテナ５１は、たとえば基板Ｂにおいて形成されるマイクロストリップラインを用いて実現されている。

【0015】

ラインアンテナ５１は、コムラインアンテナである。より詳細には、ラインアンテナ５１において、各アンテナ素子１は、給電線路２の延伸方向に沿って並ぶように接続されている。

【0016】

アンテナ素子１は、たとえば矩形状であり、開放されている第１端部と、給電線路２に接続された第２端部とを有する。すなわち、ラインアンテナ５１は、直列給電型のアンテナである。各アンテナ素子１は、給電線路２の片側に接続されている。

【0017】

各ラインアンテナ５１は、互いに同数のアンテナ素子１を含む。各ラインアンテナ５１間において対応するアンテナ素子１が、給電線路２の幅方向に沿って対向している。ラインアンテナ５１における複数のアンテナ素子１は、同じ方向に延伸している。

【0018】

たとえば、隣り合うラインアンテナ５１において、給電線路２の幅方向におけるアンテナ素子１の中心間の距離が等しくなるように各ラインアンテナ５１が配置されている。

【0019】

給電部６２は、分岐部６１を介して各ラインアンテナ５１に給電を行う。給電部６２は、たとえば、マイクロストリップラインである給電線路２と図示しない導波管とを電磁的に結合する導波管－マイクロストリップ線路変換器を含む。この変換器は、たとえば、マイクロストリップラインが基板を介して導波管と接続される近接給電方式である。

【0020】

分岐部６１は、給電部６２から供給される交流電流を分岐して各ラインアンテナ５１に供給する。

【0021】

アンテナ装置７１では、アンテナ素子１および給電線路２を直接結合する直列給電型のラインアンテナ５１を採用する構成により、給電線路２からアンテナ素子１への分岐部が生じる並列給電型と比べて、電流の分岐による損失を抑制することができる。

【0022】

図２は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の比較例１の水平面指向性のシミュレーション結果を示す図である。

【0023】

図２において、縦軸は利得［ｄＢ］を示し、横軸は方位角［度］を示す。図２において、グラフＧ１およびＧ２は、それぞれ変換器が設けられたアンテナ装置７１の垂直偏波および水平偏波の指向性であり、グラフＧ３およびＧ４は、それぞれ変換器が設けられていないアンテナ装置７１の垂直偏波および水平偏波の指向性である。また、方位角ゼロ度が上述の放射方向Ｒの中心に相当し、方位角９０度またはマイナス９０度が給電線路２の延伸方向に相当する。

【0024】

図２を参照して、グラフＧ２およびＧ４より、アンテナ装置７１では、水平偏波のサイドローブが大きくなっており、変換器を設けた場合の方が全体的にサイドローブが大きくなっていることが分かる。

【0025】

このように、アンテナ装置７１では、近接給電方式を採用しているため、導波管－マイクロストリップ線路変換器からの不要放射が大きく、水平偏波のサイドローブが悪化する課題がある。

【0026】

［比較例２］
次に、アンテナ装置の比較例２について説明する。以下で説明する内容以外は比較例１と同様である。
図３は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の比較例２の構成を示す図である。

【0027】

図３を参照して、アンテナ装置７２は、アンテナ装置７１と比べて、給電部６２の代わりに給電部６３を備える。

【0028】

給電部６３は、分岐部６１を介して各ラインアンテナ５１に給電を行う。給電部６３は、たとえば、マイクロストリップラインである給電線路２と図示しない導波管とを電磁的に結合する導波管－マイクロストリップ線路変換器を含む。

【0029】

この変換器は、たとえば、マイクロストリップラインの短絡部分を導波管の短絡部分から実効波長の１／４離れた位置に配置し、導波管およびマイクロストリップ線路間で伝送モードの変換を行うバックショート方式である。この変換器は、誘電体導波管の短絡部分を形成する接地部を含む。接地部は、たとえば金属ケースによって実現される。

【0030】

バックショート方式を採用することにより、信号の強度が最大となる位置にマイクロストリップラインの短絡部分を配置することができるため、信号の伝送モードの変換効率を高めることができる。

【0031】

図４は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の比較例２の水平面指向性のシミュレーション結果を示す図である。図４において、グラフＧ１１およびＧ１２は、それぞれ変換器が設けられたアンテナ装置７２の垂直偏波および水平偏波の指向性であり、グラフＧ１３およびＧ１４は、それぞれ変換器が設けられていないアンテナ装置７２の垂直偏波および水平偏波の指向性である。図の見方は図２と同様である。

【0032】

図４を参照して、アンテナ装置７２では、金属ケース等によって変換器からの不要放射を防ぐことができる。

【0033】

その一方で、グラフＧ１２およびＧ１４より、金属ケースにおける反射によって給電線路２の終端部分への方向すなわち方位角９０度における水平偏波が強められ、水平偏波のサイドローブが大きくなり、変換器を設けた場合の方がサイドローブが大きくなっていることが分かる。

【0034】

このように、アンテナ装置７２でも、アンテナ装置７１と同様に、水平偏波のサイドローブが悪化する課題がある。

【0035】

図５は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の比較例１および比較例２において水平偏波が発生する理由を説明するための図である。

【0036】

図５を参照して、ラインアンテナ５１では、給電線路２からアンテナ素子１へ斜めに電流が流れることから、垂直偏波および水平偏波が発生する。そして、各ラインアンテナ５１間で対向するアンテナ素子１において、あるタイミングにおける電流Ｉ１およびＩ２の向きが同じであることから、各ラインアンテナ５１によって発生する垂直偏波Ｖ１およびＶ２同士が強め合うとともに、各ラインアンテナ５１によって発生する水平偏波Ｈ１およびＨ２同士が強め合う。すなわち、各ラインアンテナ５１による水平偏波のサイドローブが強め合うことになる。

【0037】

［比較例３］
次に、アンテナ装置の比較例３について説明する。以下で説明する内容以外は比較例１と同様である。

【0038】

図６は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の比較例３におけるラインアンテナの構成を示す図である。

【0039】

図６を参照して、アンテナ装置７３は、アンテナ装置７１と比べて、ラインアンテナ５１の代わりにラインアンテナ５２を備える。

【0040】

ラインアンテナ５２は、コムラインアンテナである。より詳細には、ラインアンテナ５２において、各アンテナ素子１は、直線状の給電線路２の延伸方向に沿って並ぶように、かつ給電線路２の両側に交互に接続されている。

【0041】

図７は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の比較例３の水平面指向性のシミュレーション結果を示す図である。図７において、グラフＧ２１およびＧ２２は、アンテナ装置７１，７２と同様にそれぞれ各アンテナ素子１が給電線路２の片側に接続されたアンテナ装置の垂直偏波および水平偏波の指向性であり、グラフＧ２３およびＧ２４は、それぞれアンテナ装置７３の垂直偏波および水平偏波の指向性である。図の見方は図２と同様である。

【0042】

図８は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の比較例３において水平偏波が発生する理由を説明するための図である。

【0043】

図７および図８を参照して、ラインアンテナ５２において、給電線路２の両側にわたり給電線路２の延伸方向に沿って隣り合うアンテナ素子１の間隔は、ラインアンテナ５２を形成する基板Ｂを伝搬する電波の波長λｓの約１／２である。このため、隣り合うアンテナ素子１には、位相が反転した電流Ｉ１およびＩ２がそれぞれ供給されることから、放射方向Ｒにおいて水平偏波が打ち消し合う。

【0044】

その一方で、給電線路２の終端部分へ向かう方向においては、アンテナ素子１の間隔が約λｓ／２であることから、電波が次のアンテナ素子１に伝搬する間に位相が１８０度回転して同相になり、水平偏波が強め合う。

【0045】

このため、グラフＧ２２およびＧ２４より、アンテナ装置７３では、給電線路２の終端部分へ向かう方向において、水平偏波のサイドローブがより大きくなることが分かる。

【0046】

このように、アンテナ装置７３でも、アンテナ装置７１，７２と同様に、水平偏波のサイドローブが悪化する課題がある。

【0047】

そこで、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置では、以下のような構成により、上述のような課題を解決する。

【0048】

［構成］
図９は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。

【0049】

図９を参照して、アンテナ装置１０１は、１または複数のアンテナ組と、分配器２１と、給電部２２とを備える。アンテナ組は、２つのラインアンテナ１１によって構成される。すなわち、アンテナ組は、２つのラインアンテナ１１を含む。

【0050】

図９に示す例では、アンテナ装置１０１は、２つのアンテナ組３１，３２を備える。アンテナ組３１は、ラインアンテナ１１であるラインアンテナ１１Ａ，１１Ｂを含む。アンテナ組３２は、ラインアンテナ１１であるラインアンテナ１１Ｃ，１１Ｄを含む。ラインアンテナ１１は、複数のアンテナ素子１と、直線状の給電線路２とを含む。

【0051】

すなわち、アンテナ装置１０１は、ラインアンテナ１１が偶数列配置された２次元アレイ構成である。

【0052】

２つのアンテナ組が、給電線路２の幅方向に並んで設けられている。そして、一方のアンテナ組が他方のアンテナ組を挟むように設けられている。

【0053】

アンテナ装置１０１は、たとえば、漁船等の船舶におけるレーダ装置に用いられる。アンテナ装置１０１は、たとえば、ミリ波等の高周波の電波の送信および受信の少なくともいずれか一方を行う。アンテナ装置１０１が電波を放射すべき放射方向Ｒは、たとえば、図１の紙面を貫通する方向であって紙面から上方への方向である。

【0054】

各ラインアンテナ１１は、給電線路２の幅方向に並んで設けられている。各ラインアンテナ１１は、たとえば基板Ｂにおいて形成されるマイクロストリップラインを用いて実現されている。

【0055】

ラインアンテナ１１は、コムラインアンテナである。より詳細には、ラインアンテナ１１において、各アンテナ素子１は、給電線路２の延伸方向に沿って並ぶように接続されている。各アンテナ素子１は、給電線路２から垂直に延伸されている。

【0056】

アンテナ素子１は、たとえば矩形状であり、開放されている第１端部と、給電線路２に接続された第２端部とを有する。すなわち、ラインアンテナ１１は、直列給電型のアンテナである。ラインアンテナ１１における各アンテナ素子１は、給電線路２の片側に接続されている、すなわち、いずれも給電線路２の同一側に接続されている。

【0057】

なお、アンテナ素子１の形状は、矩形に限らず、他の形状であってもよい。すなわち、ラインアンテナ１１は、各アンテナ素子１の端部が給電線路２に接続された、直列給電型であればよい。

【0058】

アンテナ組において、ラインアンテナ１１は、互いに同数のアンテナ素子１を含む。当該各ラインアンテナ１１間において対応するアンテナ素子１が、給電線路２の幅方向に沿って対向している。そして、当該各ラインアンテナ１１間において対応するアンテナ素子１の延伸方向が互いに反転している。すなわち、アンテナ組を構成する２つのラインアンテナ１１は、自己のアンテナ組の、給電線路２の延伸方向に沿った中心軸に対して線対称の位置に設けられている。具体的には、アンテナ組を構成する２つのラインアンテナ１１の一方における給電線路２および複数のアンテナ素子１は、給電線路２と平行な仮想線Ｌを対称軸として、他方のラインアンテナ１１に対して線対称となっている。

【0059】

また、たとえば、アンテナ組を構成する２つのラインアンテナ１１において、各アンテナ素子１が、他方のラインアンテナ１１に向けて延伸している、すなわち、仮想線Ｌに向けて延伸している。

【0060】

たとえば、隣り合うラインアンテナ１１において、給電線路２の幅方向におけるアンテナ素子１の中心間の距離が等しくなるように各ラインアンテナ１１が配置されている。

【0061】

給電部２２は、分配器２１を介して各ラインアンテナ１１に給電を行う。給電部２２は、たとえば、比較例２の給電部６３と同様に、バックショート方式の導波管－マイクロストリップ線路変換器を含む。なお、給電部２２は、近接給電方式の導波管－マイクロストリップ線路変換器を含む構成であってもよい。

【0062】

アンテナ装置１０１では、アンテナ素子１および給電線路２を直接結合する直列給電型のラインアンテナ１１を採用する構成により、給電線路２からアンテナ素子１への分岐部が生じる並列給電型と比べて、電流の分岐による損失を抑制することができる。

【0063】

図１０は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置における分配器の構成を示す図である。

【0064】

図１０を参照して、アンテナ装置１０１は、たとえば、アンテナ組を構成する２つのラインアンテナ１１に供給する電流の位相を互いに反転させる位相シフタを備える。すなわち、位相シフタは、アンテナ組を構成する２つのラインアンテナ１１に与える電波の位相を互いに反転させるか、またはアンテナ組を構成する２つのラインアンテナ１１から伝搬する電波の位相を互いに反転させる。

【0065】

位相シフタは、分配器２１によって実現されている。より詳細には、分配器２１は、線路４１～４６を有する。給電部２２からの交流電流が、分岐されて線路４１に供給され、そしてさらに分岐されて、ラインアンテナ１１Ｃ，１１Ａにそれぞれ接続される線路４３，４４に供給される。給電部２２からの交流電流が、分岐されて線路４２に供給され、そしてさらに分岐されて、ラインアンテナ１１Ｂ，１１Ｄにそれぞれ接続される線路４５，４６に供給される。

【0066】

分配器２１では、線路４１の長さをＬｕとし、線路４２の長さをＬｄとすると、Ｌｕ－Ｌｄ＝λｓ／２が成り立つように、線路４１，４２の長さが設定されている。また、線路４３～４６の長さが等しくなるように設定されている。

【0067】

これにより、アンテナ組３１，３２の各々における対応の２つのラインアンテナ１１に供給する交流電流の位相を互いに反転させることができる。

【0068】

すなわち、アンテナ組３１，３２の各々において、対応の２つのラインアンテナに与える電波の位相を互いに反転させるか、または２つのラインアンテナから伝搬する電波の位相を互いに反転させることができる。

【0069】

なお、アンテナ装置１０１は、位相シフタを備える構成に限らず、給電部２２に導波管を介して接続される送受信部等に位相シフタが設けられる構成であってもよい。

【0070】

図１１は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の水平面指向性のシミュレーション結果を示す図である。図１１において、グラフＧ３１およびＧ３２は、それぞれ変換器が設けられたアンテナ装置１０１の垂直偏波および水平偏波の指向性であり、グラフＧ３３およびＧ３４は、それぞれ変換器が設けられていないアンテナ装置１０１の垂直偏波および水平偏波の指向性である。図の見方は図２と同様である。

【0071】

図１２は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置において水平偏波が打ち消し合う理由を説明するための図である。

【0072】

図１１および図１２を参照して、ラインアンテナ１１では、比較例１～３と同様に、給電線路２からアンテナ素子１へ斜めに電流が流れることから、垂直偏波および水平偏波が発生する。

【0073】

その一方で、アンテナ装置１０１では、分配器２１により、アンテナ組における２つのラインアンテナ１１に位相が１８０度異なる交流電流を供給するとともに、各ラインアンテナ１１間において対応するアンテナ素子１の延伸方向が互いに反転している。

【0074】

このような構成により、アンテナ組を構成する２つのラインアンテナ、たとえばラインアンテナ１１Ａ，１１Ｂにおいて、たとえばあるタイミングにおける電流Ｉ１およびＩ２の向きがそれぞれ図１２の紙面右斜め上方向および左斜め上方向となり、ラインアンテナ１１Ａ，１１Ｂによって発生する垂直偏波Ｖ１およびＶ２同士が強め合うとともに、ラインアンテナ１１Ａ，１１Ｂによって発生する水平偏波Ｈ１およびＨ２が打ち消し合う。

【0075】

これにより、アンテナ装置１０１では、アンテナ組を構成する２つのラインアンテナによって垂直偏波を強めながら水平偏波のサイドローブを抑制することができ、高周波領域においても良好なアンテナ特性を実現することができる。

【0076】

具体的には、グラフＧ３４より、給電線路２の終端部分への方向すなわち方位角９０度における水平偏波のサイドローブが、たとえば図４のグラフＧ１４に示すアンテナ装置７２の特性と比べて抑制されていることが分かる。また、グラフＧ３２より、変換器が設けられた場合でも、上記水平偏波のサイドローブが、たとえば図４のグラフＧ１２に示すアンテナ装置７２の特性と比べて抑制されていることが分かる。

【0077】

また、２つのアンテナ組３１，３２を用いる構成により、図１１に示すようにメインローブのビーム幅を２０度～３０度程度に設定することができる。なお、ビームをより鋭くする場合には、アンテナ装置１０１をより多数のアンテナ組を備える構成とすればよい。

【0078】

［変形例］
次に、アンテナ装置の変形例について説明する。以下で説明する内容以外は上述のアンテナ装置１０１と同様である。

【0079】

図１３は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の変形例１の構成を示す図である。

【0080】

図１３を参照して、アンテナ装置１０１は、１つのアンテナ組を備える構成であってもよい。

【0081】

図１４は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の変形例２の構成を示す図である。

【0082】

図１４を参照して、アンテナ装置１０１は、アンテナ組を構成する２つのラインアンテナ１１において、各アンテナ素子１が、他方のラインアンテナ５１に対して、すなわち仮想線Ｌに対して反対側に向けて延伸している構成であってもよい。

【0083】

図１５は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の変形例３の構成を示す図である。

【0084】

図１５を参照して、アンテナ装置１０１は、２つのラインアンテナ５１における各アンテナ素子１が、他方のラインアンテナ５１に向けて、すなわち仮想線Ｌに向けて延伸しているアンテナ組と、２つのラインアンテナ５１における各アンテナ素子１が、他方のラインアンテナ５１に対して、すなわち仮想線Ｌに対して反対側に向けて延伸しているアンテナ組とを備える構成であってもよい。

【0085】

図１６は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の変形例４の構成を示す図である。

【0086】

図１６を参照して、アンテナ装置１０１は、比較例３と同様の、２つのラインアンテナ５２を含む１または複数のアンテナ組を備える構成であってもよい。

【0087】

図１６に示す例では、アンテナ装置１０１は、１つのアンテナ組３３を備える。

【0088】

アンテナ組３３は、ラインアンテナ５２であるラインアンテナ５２Ａ，５２Ｂを含む。ラインアンテナ５２Ａ，５２Ｂは、互いに同数のアンテナ素子１を含む。ラインアンテナ５２Ａ，５２Ｂ間において対応するアンテナ素子１が、給電線路２の幅方向に沿って対向している。そして、ラインアンテナ５２Ａ，５２Ｂ間において対応するアンテナ素子１の延伸方向が互いに反転している。

【0089】

図１７は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の変形例５の構成を示す図である。

【0090】

図１７を参照して、アンテナ装置１０１は、ラインアンテナ１１における各アンテナ素子１の数が、アンテナ組間で異なる構成であってもよい。

【0091】

［レーダ装置］
図１８は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の適用例であるレーダ装置の構成の一例を示す図である。

【0092】

図１８を参照して、レーダ装置２０１は、たとえば漁船等の船舶に用いられ、空中線部９９と、制御部８３と、表示部８４と、操作部８５とを備える。空中線部９９は、アンテナ装置１０１と、送受信部８１と、信号処理部８２とを含む。送受信部８１は、変調部９１と、送信部９２と、送受切り替え部９３と、周波数変換・増幅部９４と、検波部９５と、映像増幅部９６とを有する。

【0093】

空中線部９９は、アンテナ装置１０１を回転させる図示しない駆動部を含む。空中線部９９における送受信部８１は、アンテナ装置１０１を用いて電波を送受信する。

【0094】

より詳細には、制御部８３は、操作部８５において受け付けたユーザの操作を示す操作情報を操作部８５から受けて、レーダ装置２０１における各ユニットを制御する。

【0095】

信号処理部８２は、制御部８３の制御に従い、トリガ信号を変調部９１へ出力する。

【0096】

変調部９１は、信号処理部８２からトリガ信号を受けて、パルス電圧を作成して送信部９２へ出力する。

【0097】

送信部９２は、変調部９１から受けたパルス電圧に応じた電波を生成し、送受切り替え部９３および図示しない導波管を介してアンテナ装置１０１へ出力する。

【0098】

アンテナ装置１０１は、送信部９２から受けた電波を放射する。また、アンテナ装置１０１は、放射した電波が物標において反射した反射波を受信し、図示しない導波管および送受切り替え部９３を介して周波数変換・増幅部９４へ出力する。

【0099】

周波数変換・増幅部９４は、アンテナ装置１０１から受けた電波をダウンコンバートおよび増幅し、増幅した信号を検波部９５へ出力する。

【0100】

検波部９５は、周波数変換・増幅部９４から受けた信号を検波することによって映像信号を生成し、映像増幅部９６へ出力する。

【0101】

映像増幅部９６は、検波部９５から受けた映像信号を増幅して信号処理部８２へ出力する。

【0102】

信号処理部８２は、映像増幅部９６から受けた映像信号に所定の信号処理を行い、信号処理後のデジタル信号を制御部８３へ出力する。

【0103】

制御部８３は、信号処理部８２から受けたデジタル信号を映像情報に変換し、レーダ装置２０１に接続されたセンサ等の他の機器の映像情報とともに表示部８４へ出力する。

【0104】

表示部８４は、制御部８３から受けた映像情報、すなわちレーダ映像および各種センサの情報等を画面に表示する。

【0105】

なお、アンテナ装置１０１は、電波の送信のみを行う装置に用いられてもよいし、電波の受信のみを行う装置に用いられてもよい。

【0106】

ところで、アンテナにおいて高周波の電波を伝搬させる場合、給電線路の伝搬損失による利得低下、ならびに不要放射および反射に起因する特性劣化が大きくなる。高周波の電波についてのアンテナ特性を向上させることが可能な技術が望まれる。

【0107】

これに対して、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置では、アンテナ組を構成する２つのラインアンテナ１１は、直線状の給電線路２と、端部が給電線路２に接続され、かつ給電線路２から垂直に延伸されている複数のアンテナ素子１とを含む。当該２つのラインアンテナ１１の一方における給電線路２および複数のアンテナ素子１は、給電線路２と平行な仮想線Ｌを対称軸として、他方のラインアンテナ１１に対して線対称となっている。

【0108】

また、本発明の実施の形態に係るレーダ装置は、アンテナ装置１０１と、アンテナ装置１０１を用いて電波を送受信する送受信部８１とを備える。

【0109】

このように、給電線路にアンテナ素子の端部を接続する構成により、電流の分岐による損失を抑制することができる。そして、２つのラインアンテナを線対称とする構成により、２つのラインアンテナに与える電波の位相を互いに反転させるか、または対応の２つのラインアンテナから伝搬する電波の位相を互いに反転させた場合、対応するアンテナ素子同士において、必要な方向の偏波を強めながら、不要な方向の偏波を弱めることができ、サイドローブ等を抑制することができる。

【0110】

したがって、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置およびレーダ装置では、高周波の電波についてのアンテナ特性を向上させることができる。

【0111】

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置では、アンテナ組を構成する２つのラインアンテナに供給される電流の位相が互いに反転している。

【0112】

このような構成により、アンテナ装置において、簡易な構成で、特定の方向の電波の位相を２つのラインアンテナ間で互いに反転させることができる。

【0113】

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置では、分配器２１は、アンテナ組を構成する２つのラインアンテナ１１に供給する電流の位相を互いに反転させる。

【0114】

このような構成により、分配器を利用して効率的に位相シフタの機能を実装することができる。

【0115】

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置では、ラインアンテナ１１における各アンテナ素子１は、いずれも給電線路２の同一側に接続されている。

【0116】

このような構成により、給電線路の幅方向におけるアンテナ装置のサイズを小さくすることができるため、たとえばグレーティングローブを抑制することができ、アンテナ特性を向上させることができる。

【0117】

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置では、アンテナ組を構成する２つのラインアンテナ１１において、各アンテナ素子１は、仮想線Ｌに向けて延伸している。

【0118】

このような構成により、たとえば、給電線路の幅方向における中央側に位置するアンテナ組の２つのラインアンテナにおいて、給電線路間の干渉を避けるために設ける当該給電線路間のスペースにアンテナ素子を配置することができるため、給電線路の幅方向におけるアンテナ装置のサイズをさらに小さくすることができ、たとえばグレーティングローブをさらに抑制することができる。

【0119】

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置では、２つのアンテナ組が設けられ、一方のアンテナ組が他方のアンテナ組を挟むように設けられている。

【0120】

このような構成により、より適切な値のビーム幅を実現することができる。

【0121】

また、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置では、給電部２２は、バックショート方式の導波管－マイクロストリップ線路変換器を含み、各給電線路２に給電する。

【0122】

このような構成により、接地部を構成する金属ケース等における電波の反射によってサイドローブが大きくなりやすいアンテナ装置において、サイドローブを抑制し、アンテナ特性を向上させることができる。

【0123】

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0124】

１ アンテナ素子
２ 給電線路
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，５１，５２，５２Ａ，５２Ｂ ラインアンテナ
２１ 分配器
２２，６２，６３ 給電部
３１，３２，３３ アンテナ組
４１～４６ 線路
６１ 分岐部
８１ 送受信部
８２ 信号処理部
８３ 制御部
８４ 表示部
８５ 操作部
９１ 変調部
９２ 送信部
９３ 送受切り替え部
９４ 周波数変換・増幅部
９５ 検波部
９６ 映像増幅部
９９ 空中線部
７１，７２，７３，１０１ アンテナ装置
２０１ レーダ装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】