JPH07162227A

JPH07162227A - 偏波共用アンテナシステム

Info

Publication number: JPH07162227A
Application number: JP30566993A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Deguchi; 太志出口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-07
Filing date: 1993-12-07
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の偏波を自在に切り替えられ装置が小型
化できる偏波共用アンテナシステムを提供することを目
的とする。【構成】位相切り替え器２６に入力された送信信号
は、端子３４に印加された制御信号により、位相の異な
る４種類の信号となり位相切り替え器２６から出力さ
れ、放射マイクロストリップパッチ素子２５の４点の給
電点２１，２２，２３，２４にそれぞれ給電される。こ
の給電に際し、位相切り替え器２６において制御信号に
より、それぞれの給電点２１，２２，２３，２４間の位
相差の切り換えを行うことにより、放射マイクロストリ
ップパッチ素子２５から放射される電波の偏波を、直線
偏波、円偏波、楕円偏波のいずれかに切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、衛星通信システムなど
において、異なる偏波が共用される偏波共用アンテナシ
ステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、偏波切り替えが可能で送受が
共用できる偏波共用アンテナシステムとして、図４の構
成図に示すものが用いられていた。この図において、１
は送信機、２は受信機、３は送受分波器、４は切り替え
スイッチ、５は直交偏波分離用分波器、６は９０度偏波
変換器、７はホーンアンテナ、８は反射鏡である。

【０００３】以上の構成要素からなる偏波共用アンテナ
システムの動作を以下に説明する。送信機１からの送信
信号は、送受分波器３を通って切り替えスイッチ４に供
給され、端子１３または端子１４のいずれか１つに出力
される。仮に切り替えスイッチ４が、端子１３側に切り
換えられているとした場合、端子１３の出力は直交偏波
分離用分波器５の端子１５に入力され水平な偏波成分と
して、直交偏波分離用分波器５の端子１７に出力され
る。さらに、９０度偏波変換器６の端子１８に入力さ
れ、９０度偏波変換器６の端子１９に右旋円偏波として
出力され、ホーン７を介して反射鏡８に電波を照射す
る。反射鏡８にて反射した電波は、旋回方向が逆とな
り、左旋円偏波の電波として空間に放射される。

【０００４】また、逆に切り替えスイッチ４が、端子１
４側に切り換えられているとした場合、端子１４の出力
は直交偏波分離用分波器５の端子１６に入力され前記偏
波成分に対し垂直な偏波成分として、直交偏波分離用分
波器５の端子１７に出力される。さらに、９０度偏波変
換器６の端子１８に入力され、９０度偏波変換器６の端
子１９に左旋円偏波として出力され、ホーン７を介して
反射鏡８に電波を照射する。反射鏡８にて反射した電波
は、旋回方向が逆となり、右旋円偏波の電波として空間
に放射される。

【０００５】また、受信の場合には、受信円偏波は、送
受可逆の原理により、反射鏡８、ホーン７、９０度偏波
変換器６、直交偏波分離用分波器５を介し、左旋円偏波
の電波は端子１３、右旋円偏波の電波は端子１４に対し
て出力され、切り替えスイッチ４、送受分波器３を通り
端子１０に接続された受信機２で受信される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の偏波共用アンテナシステムでは、右旋円偏波
及び左旋円偏波の送受信を行う場合、切り替えスイッチ
４、送受分波器３のほかに、直交偏波分離用分波器５な
どが必要となり、回路規模が大きく小型化が非常に困難
であるという問題点を有していた。

【０００７】本発明はこれらの問題点を解決し、従来の
ような９０度偏波変換器６および直交偏波分離用分波器
５などを用いずに、複数の偏波を自在に切り替えること
ができ、回路規模を小さくして装置の小型化が実現でき
る偏波共用アンテナシステムを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の偏波共用アンテナシステムは、誘
電体板と、この誘電体板を挟み互いに対向して設けられ
た放射マイクロストリップパッチ素子と接地導体板とを
有し、前記放射マイクロストリップパッチ素子に、この
中心より点対象に直交した４点に給電点を設け、前記給
電点に接続された位相切り替え器により、この位相切り
替え器に印加された制御信号に基づいて前記給電点間の
位相差を切り替える構成とする。

【０００９】請求項２に記載の偏波共用アンテナシステ
ムは、誘電体板と、この誘電体板を挟み互いに対向して
設けられた放射マイクロストリップパッチ素子と接地導
体板とを有し、前記放射マイクロストリップパッチ素子
を、前記誘電体板の中心に対して非対象な形状とし、前
記放射マイクロストリップパッチ素子に、前記誘電体板
の中心より点対象に直交した４点に給電点を設け、前記
給電点の２点を対として各対にそれぞれ接続された位相
切り替え器により、各位相切り替え器に印加された各制
御信号に基づいて前記給電点間の位相差を切り替える構
成とする。

【００１０】

【作用】請求項１の構成によると、位相切り替え器に入
力された送信信号は、位相切り替え器に印加された制御
信号により、位相の異なる４種類の信号となり位相切り
替え器から出力され、放射マイクロストリップパッチ素
子の４点の給電点にそれぞれ給電される。この給電に際
し、位相切り替え器において制御信号により、それぞれ
の給電点間の位相差の切り換えを行うことにより、放射
マイクロストリップパッチ素子から放射される電波の偏
波を、直線偏波、円偏波、楕円偏波のいずれかに切り換
える。

【００１１】請求項２の構成によると、送信側と受信側
の信号を互いに異なる周波数に設定し、送信側と受信側
の各信号に対応して位相切り替え器を設けて、放射マイ
クロストリップパッチ素子の２対の給電点の送信側と受
信側の各対の給電点間の位相差の切り換えを別々に行う
ことにより、同時に送受信する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１から図３に基づ
いて説明する。図１は本発明の第１の実施例の偏波共用
アンテナシステムの構成図であり、図１（ａ）はパッチ
アンテナＡの平面図を示し、図１（ｂ）はパッチアンテ
ナＡの側面図を示す。図１（ｃ）はパッチアンテナＡを
使用した本実施例の偏波共用アンテナシステムの構成図
を示す。

【００１３】図１（ａ）、図１（ｂ）において、２５は
円形または正方形の放射マイクロストリップパッチ素
子、４０は接地導体板、３９は誘電体板、２１、２２、
２３、２４は放射マイクロストリップパッチ素子２５の
中心より点対象に直交した４点に設けられた給電点、２
１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａは給電用同軸線路、２１
ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂはそれぞれの出力端であ
る。図１（ｃ）において、２６は位相切り替え器、２７
は送受切り替えスイッチ、２８は送信機、２９は受信機
を示す。

【００１４】以上の構成要素からなる偏波共用アンテナ
システムの動作を以下に説明する。送信機２８から出力
された信号は、送受切り替えスイッチ２７の端子３０に
入力され端子３２に出力される。この出力信号は、位相
切り替え器２６の端子３３に入り、端子３４からの制御
信号により、例えば図２に示す直線偏波（図２において
は、たとえば水平偏波は、→のように表す）を送信した
い場合は、位相切り替え器２６の端子３５および端子３
７には出力せず、端子３６と、端子３６を位相の基準０
度とした場合、端子３８に端子３６より１８０度位相の
遅れた信号を出力する。この出力信号をパッチアンテナ
Ａの給電点２１、２２、２３、２４に供給することによ
り、放射マイクロストリップパッチ素子２５において
は、給電点２１、２３には信号は供給されず偏波の垂直
成分の放射は生じない。給電点２２及び給電点２４には
１８０度位相差の付いた信号が各々供給され、給電点２
２から励振される偏波の向きと、給電点２４から励振さ
れる偏波の向きは１８０度方向が逆なため、それ故１８
０度の位相差の信号がそれぞれ給電されるため、この２
つの偏波は同相となり、パッチアンテナＡからは図２に
示すような水平偏波（直線偏波）として放射される。

【００１５】同様に、位相切り替え器２６の端子３６お
よび端子３８には出力せず、端子３５と、端子３５を位
相の基準０度とした場合、端子３７に端子３５より１８
０度位相の遅れた信号を出力すると、パッチアンテナＡ
からは図２に示すような垂直偏波（直線偏波）が放射さ
れる。

【００１６】また、位相切り替え器２６の端子３５、３
６を基準０度として、これに対して、端子３７、３８に
１８０度位相の遅れた信号を出力すると、放射マイクロ
ストリップパッチ素子２５においては、給電点２１、２
２には信号は同位相で供給され、給電点２１により励振
される垂直方向の偏波成分と給電点２２により励振され
る水平方向の偏波成分が同相で励振され、この２つの偏
波は図の右下がり４５度の方向に合成される。さらに、
給電点２３、２４には、信号が同位相でなおかつ給電点
２１、２２より位相が１８０度遅れて供給されるため、
給電点２３により励振される垂直方向の偏波成分と給電
点２４により励振される水平方向の偏波成分が同相で励
振され、この２つの偏波は図の右下がり４５度の方向に
合成される。よって、これら４つの給電点の合成偏波
は、図２に示すような右下がり４５度の方向に合成され
た偏波（直線偏波）として放射される。

【００１７】同様に、位相切り替え器２６の端子３５、
３８を基準０度として、これに対して、端子３６、３７
に１８０度位相の遅れた信号を出力すると、放射マイク
ロストリップパッチ素子２５においては、同様に４つの
給電点の合成偏波は、図２に示すような左下がり４５度
の方向に合成された偏波（直線偏波）として放射され
る。

【００１８】さらに、位相切り替え器２６の端子３５を
基準０度として、これに対して、端子３６、３７、３８
にそれぞれ９０度、１８０度、２７０度位相の遅れた信
号を出力すると、放射マイクロストリップパッチ素子２
５においては、４つの給電点２１、２２、２３、２４の
合成偏波は、図２に示すような時間の経過と共に右旋回
に合成された右旋円偏波偏波として放射される。

【００１９】同様に、位相切り替え器２６の端子３５を
基準０度として、これに対して、端子３６、３７、３８
にそれぞれ−９０度、−１８０度、−２７０度の位相差
を持つ、位相の進んだ信号を出力すると、放射マイクロ
ストリップパッチ素子２５においては、４つの給電点２
１、２２、２３、２４の合成偏波は、図２に示すような
時間の経過と共に左旋回に合成された左旋円偏波偏波と
して放射される。

【００２０】また、図２に示すように、位相切り替え器
２６の端子３５および端子３６には出力せず、端子３７
を位相の基準０度とした場合、端子３８に端子３７より
０度＜θ＜９０度位相の遅れた信号を出力すると右上が
りの楕円偏波が、また、位相切り替え器２６の端子３７
および端子３８には出力せず、端子３５を位相の基準０
度とした場合、端子３６に端子３５より０度＜θ＜９０
度位相の遅れた信号を出力すると左上がりの楕円偏波が
放射される。

【００２１】以上の動作により、放射マイクロストリッ
プパッチ素子から放射される電波の偏波を、直線偏波、
円偏波、楕円偏波のいずれかに切り換えることができ、
従来のような９０度偏波変換器および直交偏波分離用分
波器などを用いずに、右旋円偏波、左旋円偏波、０゜、
４５゜、９０゜、１３５゜の各直線偏波及び楕円偏波な
どの偏波を自在に切り替えることができ、回路規模を小
さくして装置の小型化が実現できる。

【００２２】図３は本発明の第２の実施例の偏波共用ア
ンテナシステムの構成図であり、図３（ａ）はパッチア
ンテナＢの平面図を示し、図３（ｂ）はパッチアンテナ
Ｂの側面図を示す。図３（ｃ）は本実施例のパッチアン
テナＢを使用した偏波共用アンテナシステムの構成図を
示す。

【００２３】図３（ａ）、図３（ｂ）において、４５は
円形または正方形の放射マイクロストリップパッチ素
子、４６および４７は共振周波数をずらすために設けた
素子である。４０は接地導体板、３９は誘電体板、２
１、２２、２３、２４は放射マイクロストリップパッチ
素子４５の中心より点対象に直交した４点に設けられた
給電点、２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａは給電用同軸
線路であり、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂはそれぞ
れの出力端である。図３（ｃ）において、２６ａおよび
２６ｂは位相切り替え器、２８は送信機、２９は受信機
を示す。

【００２４】以上の構成要素からなる偏波共用アンテナ
システムの動作を以下に説明する。送信機２８から出力
された信号は、位相切り替え器２６ａの端子４８に入力
され端子４９、５０に出力される。この場合、端子５１
からの制御信号により、例えば右旋円偏波の電波を送信
したい場合は、位相切り替え器２６ａの端子４９を位相
の基準０度とした場合、これに対して、端子５０に端子
４９より９０度位相の遅れた信号を出力する。この出力
信号をパッチアンテナＢの端子２１、２４に供給するこ
とにより、放射マイクロストリップパッチ素子４５にお
いては、給電点２１及び給電点２４には９０度位相差の
付いた信号が給電され、２つの給電点２１、２４の合成
偏波は、パッチアンテナＢから図２に示すような時間の
経過と共に右旋回に合成された右旋円偏波偏波として放
射される。

【００２５】同様に、左旋円偏波の電波を送信したい場
合は、位相切り替え器２６ａの端子４９を位相の基準０
度とした場合、端子５０に端子４９より９０度位相の進
んだ信号を出力する。この出力信号をパッチアンテナＢ
の端子２１、２４に供給することにより、放射マイクロ
ストリップパッチ素子４５においては、給電点２１及び
給電点２４には９０度位相差の付いた信号が給電され、
２つの給電点２１、２４の合成偏波は、パッチアンテナ
Ｂから図２に示すような時間の経過と共に左旋回に合成
された左旋円偏波偏波として放射される。

【００２６】また、受信の周波数ｆｒは素子４６および
素子４７の作用により、共振周波数が送信周波数ｆｔよ
りｆｒ＜ｆｔで低くなり同時送受信が可能である。受信
の場合、受信円偏波は送受可逆の原理により、給電点２
２、２３に９０度位相差の信号を出力し、位相切り替え
器２６ｂを介し端子５２に接続された受信機２９で受信
される。

【００２７】他の偏波においても、位相切り替え器２６
ａ，２６ｂの制御信号５１、５５により位相差を切り換
えることにより、図２に示す個々の偏波の組合せのうち
の２つの偏波の組合せで送信と受信が同時に行える。

【００２８】以上の動作により、放射マイクロストリッ
プパッチ素子の２対の給電点の送信側と受信側の各対の
給電点間の位相差の切り換えを別々に行うことができ、
同時送受信が可能になる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、位相切り
替え器に入力された送信信号は、位相切り替え器に印加
された制御信号により、位相の異なる４種類の信号とな
り位相切り替え器から出力され、放射マイクロストリッ
プパッチ素子の４点の給電点にそれぞれ給電される。こ
の給電に際し、位相切り替え器において制御信号によ
り、それぞれの給電点間の位相差の切り換えを行うこと
により、放射マイクロストリップパッチ素子から放射さ
れる電波の偏波を、直線偏波、円偏波、楕円偏波のいず
れかに切り換えることができる。

【００３０】そのため、従来のような９０度偏波変換器
６および直交偏波分離用分波器５などを用いずに、複数
の偏波を自在に切り替えることができ、回路規模を小さ
くして装置の小型化が実現できる。

【００３１】また、送信側と受信側の信号を互いに異な
る周波数に設定し、送信側と受信側の各信号に対応して
位相切り替え器を設けて、放射マイクロストリップパッ
チ素子の２対の給電点の送信側と受信側の各対の給電点
間の位相差の切り換えを別々に行うことができ、同時送
受信が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の偏波共用アンテナシス
テムの構成図

【図２】同実施例の給電位相差と偏波との関係図

【図３】本発明の第２の実施例の偏波共用アンテナシス
テムの構成図

【図４】従来の偏波共用アンテナシステムの構成図

【符号の説明】

２１，２２，２３，２４給電点２５，４５放射マイクロストリップパッチ素子３９誘電体板４０接地導体板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体板と、この誘電体板を挟み互いに
対向して設けられた放射マイクロストリップパッチ素子
と接地導体板とを有し、前記放射マイクロストリップパ
ッチ素子に、この中心より点対象に直交した４点に給電
点を設け、前記給電点に接続された位相切り替え器によ
り、この位相切り替え器に印加された制御信号に基づい
て前記給電点間の位相差を切り替える偏波共用アンテナ
システム。
【請求項２】誘電体板と、この誘電体板を挟み互いに
対向して設けられた放射マイクロストリップパッチ素子
と接地導体板とを有し、前記放射マイクロストリップパ
ッチ素子を、前記誘電体板の中心に対して非対象な形状
とし、前記放射マイクロストリップパッチ素子に、前記
誘電体板の中心より点対象に直交した４点に給電点を設
け、前記給電点の２点を対として各対にそれぞれ接続さ
れた位相切り替え器により、各位相切り替え器に印加さ
れた各制御信号に基づいて前記給電点間の位相差を切り
替える偏波共用アンテナシステム。