JP6198647B2

JP6198647B2 - アンテナ装置

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Publication number: JP6198647B2
Application number: JP2014056637A
Authority: JP
Inventors: 智之小柳; 山本　伸一; 伸一山本; 良夫稲沢
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2017-09-20
Anticipated expiration: 2034-03-19
Also published as: JP2015179977A

Description

この発明は、導波管を用いたアンテナ装置に関するものである。

従来、電波を放射する一次放射器と、この放射電波を反射する反射鏡からなる反射鏡アンテナが用いられている。一般に、反射鏡アンテナの一次放射器には、導波管の一端部をホーン状に開口してなるホーンアンテナが用いられている。このホーンアンテナは、放射特性が導波管の軸心に対して回転対称であること、発生するサイドローブのレベルが低いこと、及び発生する交差偏波のレベルが低いことなどが求められている。

一般に、導波管においては、管内を伝搬する電波の電磁界分布の各形態を「モード」という。例えば、電波の伝搬方向（すなわち導波管の管軸方向）に電界成分を持たない形態を「ＴＥ（ＴｒａｎｓｖｅｒｓｅＥｌｅｃｔｒｉｃ）モード」といい、電波の伝搬方向に磁界成分を持たない形態を「ＴＭ（ＴｒａｎｓｖｅｒｓｅＭａｇｎｅｔｉｃ）モード」という。また、断面の形状が円形状の円形導波管においては、断面の円周に沿う電界分布の山数がｍ個で、かつ断面の半径方向に沿う電界分布の山数がｎ個のＴＥモードを「ＴＥｍｎモード」という（ｍ，ｎは０以上の整数）。同様に、断面の円周に沿う電界分布の山数がｍ個で、かつ断面の半径方向に沿う電界分布の山数がｎ個のＴＭモードを「ＴＭｍｎモード」という。

また、導波管の管内を最も低い周波数で電波が伝搬するモードを「基本モード」という。この基本モードよりも高い周波数で電波が伝搬するモードを「高次モード」という。円形導波管においては、ＴＥ１１モードが基本モードとなり、ＴＭ１１モード及びＴＥ１２モードなどが高次モードとなる。

円形導波管の一端部をホーン状に開口してなる円錐ホーンアンテナは、アンテナ内をＴＥ１１モードで伝搬した電波を放射する。この放射電波は、偏波方向に沿う面（いわゆる「Ｅ面」）内のビーム幅が、伝搬方向に沿って偏波方向と垂直な面（いわゆる「Ｈ面」）内のビーム幅よりも狭くなっている。そのため、Ｅ面内のサイドローブのレベルが高くなる。また、円偏波の電波を放射した場合、交差偏波のレベルが高くなる。

これに対し、基本モードであるＴＥ１１モードに高次モードであるＴＭ１１モードを適切な合成比率で合成した合成モードで伝搬した電波を放射するように構成することで、サイドローブ及び交差偏波のレベルを低くして、かつ放射特性を回転対称にしたホーンアンテナが用いられている。また、基本モードに対する高次モードの合成比率に応じて、交差偏波のレベルは高くなるがサイドローブのレベルを更に低くしたホーンアンテナも用いられている。また、ＴＭ１１モードと異なる高次モード（例えばＴＥ１２モード）を更に合成したホーンアンテナも用いられている。

ＴＥ１１モードのみが伝搬する断面径に形成された円形導波管においては、円形導波管の内周面部にステップ状の段差部又はフレア状の傾斜部を形成して断面径を変化させることで、管内の電界分布がＴＥ１１モードの電界分布からＴＭ１１モードの電界分布に近づくように変化する。これにより、ＴＥ１１モードにＴＭ１１モードを合成した合成モードを発生させている。ここで、ＴＥ１１モードに対するＴＭ１１モードの合成比率は、段差部又は傾斜部の断面径の値や、段差部又は傾斜部を形成する管軸方向の位置に応じて変化する。

例えば、非特許文献１には、円錐ホーンアンテナの内周面部に段差部を形成することで、ＴＥ１１モードにＴＭ１１モードを合成した合成モードを発生させるホーンアンテナが開示されている。また、特許文献１には、円形導波管の断面径を階段状に変化させ、かつ円形導波管の中空部に挿通した棒状の誘電体の外周面部に段差部を形成することで、ＴＥ１１モードにＴＭ１１モードを合成した合成モードを発生させるホーンアンテナが開示されている。また、特許文献１には、このホーンアンテナを一次放射器に用いた反射鏡アンテナも開示されている。

米国特許第６７２４３４９号明細書

P．D．Potter，"A New Horn Antenna with Suppressed Sidelobes and Equal Beamwidths，"Jet Propulsion Laboratory，California Institute of Technology，Pasadena，California，February 25，1963

従来のホーンアンテナは、合成モードを発生させるために円形導波管の内周面部に段差部を形成している。そのため、製造時に円形導波管の内周面部を加工する工程が生じて、製造工程が複雑になる課題があった。

また、予めＴＥ１１モードのみを用いるように導波管及び反射鏡を設計した反射鏡アンテナにおいて、後から合成モードを発生させるために導波管の断面径を変化させると、一次放射器によるブロッキングが増大したり、反射鏡の形状を併せて変更する必要が生じたりする。そのため、導波管及び反射鏡の設計が複雑になる課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、導波管の断面径の変化を不要として、基本モードに高次モードを合成した合成モードを発生させることができるアンテナ装置を提供することを目的とする。

この発明のアンテナ装置は、開口部から電波を放射する導波管と、導波管の中空部の一部に充填した第１誘電体と、開口部に向けて開口し、かつ第１誘電体の一端部に導波管の軸心に沿うように穿設した孔部と、断面の径が導波管の中空部の断面の径よりも小さく、かつ第１誘電体の他端部に導波管の軸心に沿うように突設した第２誘電体と、を具備するものである。

この発明のアンテナ装置によれば、導波管の断面径の変化を不要として、基本モードに高次モードを合成した合成モードを発生させることができる。

この発明の実施の形態１のアンテナ装置の構成を示す説明図である。この発明の実施の形態１の導波管内の電界分布を示す説明図である。この発明の実施の形態２のアンテナ装置の構成を示す説明図である。この発明の実施の形態３のアンテナ装置の構成を示す説明図である。この発明の実施の形態４のアンテナ装置の構成を示す説明図である。この発明の実施の形態５のアンテナ装置の構成を示す説明図である。この発明の実施の形態６のアンテナ装置の構成を示す説明図である。この発明の実施の形態６のアンテナ装置の構成を示す説明図である。この発明の実施の形態７のアンテナ装置の構成を示す説明図である。この発明の実施の形態８のアンテナ装置の構成を示す説明図である。この発明の実施の形態９のアンテナ装置の構成を示す説明図である。この発明の実施の形態１０のアンテナ装置の構成を示す説明図である。この発明の実施の形態１１のアンテナ装置の構成を示す説明図である。この発明の実施の形態１２のアンテナ装置の構成を示す説明図である。

実施の形態１．
図１を参照して、この発明の実施の形態１のアンテナ装置について説明する。
図中、１は導波管である。導波管１は、断面の形状が円形状の円形導波管で構成されている。導波管１は、一端部の開口部１１から入射して管内を伝搬した電波を、他端部の開口部１２から放射するものである。

導波管１の中空部の一部に、第１誘電体２が充填されている。第１誘電体２の一端部には、導波管１の開口部１２に向けて開口し、かつ導波管１の軸心１３に沿う円柱形状の孔部２１が穿設されている。

第１誘電体２の他端部には、導波管１の軸心１３に沿うように第２誘電体３が突設されている。第２誘電体３の形状は、導波管１の軸心１３と直交する断面の径ｄ３が、孔部２１の断面の径ｄ１よりも大きく、かつ導波管１の中空部の断面の径ｄ２よりも小さい円柱形状に形成されている。

図１及び図２を参照して、このようにして構成されたアンテナ装置１００の動作について、送信アンテナとして動作し、かつ基本モードであるＴＥ１１モードに高次モードであるＴＭ１１モードを合成する動作について説明する。ここで、図２（ａ）〜（ｄ）における実線の矢印は、導波管１の断面内の電界分布の一例を示している。

まず、導波管１の開口部１１から入射した電波は、導波管１の管内を伝搬する。このとき、電波は円形導波管の基本モードであるＴＥ１１モードで伝搬する。ＴＥ１１モードにおける導波管１の断面内の電界分布は、図２（ａ）に示すような電界分布となる。

次いで、第２誘電体３の端面部３１を含む図中Ａ−Ａ’線で示す第１断面において、入射した電波の電界分布が変化する。すなわち、電界が第２誘電体３と導波管１の中空部との境界部（すなわち導波管１の断面の中央部）に集中する。

次いで、第２誘電体３と第１誘電体２間の図中Ｂ−Ｂ’線で示す第２断面において、入射した電波の電界分布が更に変化する。すなわち、第２誘電体３と導波管１の中空部との境界部に集中していた電界が、連続した強度分布の電界となる。これにより、導波管１の断面内の電界分布は、図２（ａ）に示すＴＥ１１モードの電界分布に図２（ｂ）に示すＴＭ１１モードの電界分布を所定の合成比率で合成した、図２（ｃ）に示すような第１合成モードの電界分布となる。

次いで、孔部２１の底面部２２を含む図中Ｃ−Ｃ’線で示す第３断面において、入射した電波の電界分布が更に変化する。すなわち、導波管１の軸心１３に沿うように孔部２１を設けたことにより、電界が第１誘電体２の内周面部（すなわち導波管１の断面の中央部）に更に集中する。

最終的に、導波管１の断面内の電界分布は、図２（ｃ）に示す第１合成モードよりもＴＭ１１モードの合成比率を高くした、図２（ｄ）に示すような第２合成モードの電界分布となる。この第２合成モードで伝搬した電波が、開口部１２から放射される。

ここで、第１誘電体２、第２誘電体３及び孔部２１の管軸方向の長さ並びに断面の径などの寸法を調整することで、第２合成モードにおけるＴＥ１１モードに対するＴＭ１１モードの合成比率が変化する。これにより、第２合成モードの合成比率が適切な合成比率となるように第１誘電体２、第２誘電体３及び孔部２１の寸法を設定しておくことで、開口部１２から放射される電波の放射特性を軸心１３に対して回転対称な放射特性にして、かつ発生するサイドローブのレベルを低くすることができる。

なお、アンテナ装置１００は、いわゆる「アンテナの可逆性」により、受信アンテナとして動作する場合も送信アンテナとして動作する場合と同様に動作する。

以上のように、この実施の形態１のアンテナ装置１００は、導波管１の中空部の一部に第１誘電体２を充填している。第１誘電体２の一端部に、導波管１の軸心１３に沿うように孔部２１を穿設している。第１誘電体２の他端部に、断面の径ｄ３が導波管１の中空部の断面の径ｄ２よりも小さい第２誘電体３を突設している。
これにより、導波管１の断面径の変化を不要として、ＴＥ１１モードにＴＭ１１モードを合成した合成モードを発生させることができる。また、ＴＥ１１モードに対するＴＭ１１モードの合成比率が適切な比率となるように第１誘電体２、第２誘電体３及び孔部２１の寸法を設定することで、開口部１２から放射される電波の放射特性を軸心１３に対して回転対称な放射特性にして、かつ発生するサイドローブのレベルを低くすることができる。

また、製造時に第１誘電体２、第２誘電体３及び孔部２１の形状を加工する工程を設けるだけで、合成モードを発生するアンテナ装置を得ることができる。すなわち、製造時に導波管１の内周面部に段差部を形成する工程を不要とし、より簡便にアンテナ装置を製造することができるようになる。

また、ＴＥ１１モードのみを用いるように設計されたホーンアンテナの中空部に第１誘電体２及び第２誘電体３を装荷するだけで、合成モードを発生するアンテナ装置を得ることができる。すなわち、このアンテナ装置１００を反射鏡アンテナの一次放射器に用いた場合、ＴＥ１１モードのみを用いるように設計された反射鏡アンテナにおいて後から合成モードを発生させる場合であっても、導波管の断面径を変更する必要がなくなり、反射鏡の再設計をより容易にすることができる。

なお、孔部２１及び第２誘電体３の形状は、円柱形状に限定されるものではない。周面をテーパ状に形成した円錐台形状のものとしてもよい。

実施の形態２．
図３を参照して、副反射鏡及び主反射鏡を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図１に示す実施の形態１のアンテナ装置１００と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

導波管１の開口部１２と対向して、副反射鏡５が配置されている。副反射鏡５は、図３に二点鎖線の矢印で示す如く、開口部１２から放射された電波を反射面５１で反射するものである。

副反射鏡５の反射面５１の形状は、楕円の一部を導波管１の軸心１３を中心に回転してなる回転楕円面を含む、回転対称な形状である。この回転楕円面は、楕円の第１焦点５２が開口部１１から放射される電波の位相中心と同じ位置にあり、かつ楕円の第２焦点５３が導波管１の軸心１３上と異なる位置にある回転楕円面である。

副反射鏡５の反射面５１と対向して、主反射鏡６が配置されている。主反射鏡６は、図３に二点鎖線の矢印で示す如く、副反射鏡５で反射した電波を反射面６１で所定の方向に反射するものである。反射面６１の形状は、放物線の一部を導波管１の軸心１３を中心に回転してなる回転放物面を含む、回転対称な形状である。

第１誘電体２の一端部と副反射鏡５の反射面５１との間に、第３誘電体７が介在されている。第３誘電体７は、第１誘電体２と一体の誘電体で構成されている。また、第３誘電体７は、孔部２１と連通して導波管１の軸心１３に沿うように貫通した中空部７１を有している。

このようにして構成されたアンテナ装置１０１は、以下のように実施の形態１のアンテナ装置１００と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管１の開口部１１から入射した電波は、最終的に第２合成モードで導波管１の管内を伝搬して、開口部１２から放射される。この放射電波は、副反射鏡５の反射面５１で反射される。この反射電波は、主反射鏡６の反射面６１で所定の方向に反射される。

このとき、副反射鏡５の反射面５１の形状を図３に示すような回転楕円面を含む形状としたことにより、副反射鏡５で反射された電波Ｉは、導波管１に戻る方向には伝搬せず、主反射鏡６に向かう方向に伝搬するようになる。これにより、導波管１による電波の散乱を防止して、より良い放射特性を得ることができる。

以上のように、この実施の形態２のアンテナ装置１０１は、導波管１の中空部に第１誘電体２及び第２誘電体３を設けている。また、第１誘電体２の一端部と副反射鏡５の反射面５１との間に、第３誘電体７が介在している。
これにより、導波管１の断面径の変化を不要として、ＴＥ１１モードにＴＭ１１モードを合成した合成モードを発生させることができる。

また、副反射鏡５の反射面５１の形状を、図３に示すような回転楕円面を含む形状としている。これにより、導波管１による電波の散乱を防止して、より良い放射特性を得ることができる。

なお、主反射鏡６の反射面６１の形状は、図３に示すような回転放物面を含む形状に限定されるものではない。電波を反射する方向などに応じて、任意の形状のものを用いて良い。

実施の形態３．
図４を参照して、実施の形態２と異なる形状の副反射鏡を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図３に示す実施の形態２のアンテナ装置１０１と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

導波管１の開口部１２と対向して、副反射鏡５ａが配置されている。副反射鏡５ａは、図４に二点鎖線の矢印で示す如く、開口部１２から放射された電波を反射面５１ａで反射するものである。

副反射鏡５ａの反射面５１ａの形状は、楕円の一部を導波管１の軸心１３を中心に回転してなる回転楕円面を含む、回転対称な形状である。この回転楕円面は、楕円の第１焦点５２ａが開口部１１から放射される電波の位相中心と同じ位置にあり、かつ楕円の第２焦点５３ａが導波管１の軸心１３上の位置にある回転楕円面である。

このようにして構成されたアンテナ装置１０２は、以下のように実施の形態２のアンテナ装置１０１と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管１の開口部１１から入射した電波は、最終的に第２合成モードで導波管１の管内を伝搬して、開口部１２から放射される。この放射電波は、副反射鏡５ａの反射面５１ａで反射される。この反射電波は、主反射鏡６の反射面６１で所定の方向に反射される。

このとき、副反射鏡５ａの反射面５１ａの形状を図４に示すような回転楕円面を含む形状としたことにより、副反射鏡５ａで反射された電波Ｉは、導波管１に戻る方向には伝搬せず、主反射鏡６に向かう方向に伝搬するようになる。これにより、導波管１による電波の散乱を防止して、より良い放射特性を得ることができる。

実施の形態４．
図５を参照して、実施の形態２と異なる形状の副反射鏡を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図３に示す実施の形態２のアンテナ装置１０１と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

導波管１の開口部１２と対向して、副反射鏡５ｂが配置されている。副反射鏡５ｂは、図５に二点鎖線の矢印で示す如く、開口部１２から放射された電波を反射面５１ｂで反射するものである。

副反射鏡５ｂの反射面５１ｂの形状は、双曲線の一部を導波管１の軸心１３を中心に回転してなる回転双曲面を含む、回転対称な形状である。この回転双曲面は、双曲線の第１焦点５２ｂが開口部１２から放射される電波の位相中心と同じ位置にあり、かつ双曲線の第２焦点５３ｂが導波管１の軸心１３上と異なる位置にある回転双曲面である。

このようにして構成されたアンテナ装置１０３は、以下のように実施の形態２のアンテナ装置１０１と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管１の開口部１１から入射した電波は、最終的に第２合成モードで導波管１の管内を伝搬して、開口部１２から放射される。この放射電波は、副反射鏡５ｂの反射面５１ｂで反射される。この反射電波は、主反射鏡６の反射面６１で所定の方向に反射される。

このとき、副反射鏡５ｂの反射面５１ｂの形状を図５に示すような回転双曲面を含む形状としたことにより、副反射鏡５ｂで反射された電波Ｉは、導波管１に戻る方向には伝搬せず、主反射鏡６に向かう方向に伝搬するようになる。これにより、導波管１による電波の散乱を防止して、より良い放射特性を得ることができる。

実施の形態５．
図６を参照して、実施の形態２と異なる形状の副反射鏡を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図３に示す実施の形態２のアンテナ装置１０１と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

導波管１の開口部１２と対向して、副反射鏡５ｃが配置されている。副反射鏡５ｃは、図６に二点鎖線の矢印で示す如く、開口部１２から放射された電波を反射面５１ｃで反射するものである。

副反射鏡５ｃの反射面５１ｃの形状は、双曲線の一部を導波管１の軸心１３を中心に回転してなる回転双曲面を含む、回転対称な形状である。この回転双曲面は、双曲線の第１焦点５２ｃが開口部１２から放射される電波の位相中心と同じ位置にあり、かつ双曲線の第２焦点５３ｃが導波管１の軸心１３上の位置にある回転双曲面である。

このようにして構成されたアンテナ装置１０４は、以下のように実施の形態２のアンテナ装置１０１と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管１の開口部１１から入射した電波は、最終的に第２合成モードで導波管１の管内を伝搬して、開口部１２から放射される。この放射電波は、副反射鏡５ｃの反射面５１ｃで反射される。この反射電波は、主反射鏡６の反射面６１で所定の方向に反射される。

このとき、副反射鏡５ｃの反射面５１ｃの形状を図６に示すような回転双曲面を含む形状としたことにより、副反射鏡５ｃで反射された電波Ｉは、導波管１に戻る方向には伝搬せず、主反射鏡６に向かう方向に伝搬するようになる。これにより、導波管１による電波の散乱を防止して、より良い放射特性を得ることができる。

実施の形態６．
図７及び図８を参照して、実施の形態２と異なる形状の副反射鏡を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図３に示す実施の形態２のアンテナ装置１０１と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

導波管１の開口部１２と対向して、第１反射部８１が設けられている。第１反射部８１は、開口部１２から放射された電波の大部を、円錐形状の第１反射面８２で放射状に反射するものである。

第１反射部８１の外周部に、第２反射部８３が設けられている。第２反射部８３は、開口部１２から放射された電波の一部を、軸心が導波管１の軸心１３に沿うように設けた複数の円筒状の第１溝部８４で反射するものである。

第２反射部８３の外周部に、第３反射部８５が設けられている。第３反射部８５は、開口部１２から放射された電波の一部及び第１反射面８２で反射された電波の一部を、開口部１２及び第１反射面８２と対向したテーパ状の第２反射面８６で反射するものである。第１反射部８１、第２反射部８３及び第３反射部８５によって、副反射鏡８が構成されている。

第１誘電体２の一端部と第１反射部８１の第１反射面８２との間に、第３誘電体７ａが介在されている。第３誘電体７ａは、第１誘電体２と一体の誘電体で構成されている。また、第３誘電体７ａは、孔部２１と連通して導波管１の軸心１３に沿うように貫通した中空部７１ａを有している。

このようにして構成されたアンテナ装置１０５は、以下のように実施の形態２のアンテナ装置１０１と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管１の開口部１１から入射した電波は、最終的に第２合成モードで導波管１の管内を伝搬して、開口部１２から放射される。この放射電波は、副反射鏡８の第１反射面８２、第１溝部８４及び第２反射面８６で反射される。この反射電波は、主反射鏡６の反射面６１で所定の方向に反射される。

このとき、第２反射部８３に第１溝部８４を設けたことにより、アンテナ装置１０５の利得を高くして、かつ発生するサイドローブのレベルを低くすることができる。さらに、第１溝部８４は、軸心が導波管１の軸心１３に沿う円筒状に形成されていることから、電波のＥ面の反射位置とＨ面の反射位置とが軸心１３と直交する面内において同じ位置となる。これにより、回転対称な放射特性を維持することができる。

また、第３反射部８５にテーパ状の第２反射面８６を設けたことにより、第２反射部８３の表面に沿って（すなわち、第１溝部８４の開口を横切って）副反射鏡８の中心部から端部に向かう方向に伝搬する電波も、主反射鏡６に向けて反射することができる。これにより、副反射鏡８の断面径を小さく形成しても、副反射鏡８の背面側に漏洩する不要な電波を低減することができる。

以上のように、この実施の形態６のアンテナ装置１０５は、円錐形状の第１反射面を有する第１反射部８１と、円筒状の第１溝部を有する第２反射部８３と、テーパ状の第２反射面８６を有する第３反射部８５によって、副反射鏡８が構成されている。
これにより、回転対称な放射特性を維持したまま、アンテナ装置１０５の利得を高くして、かつ発生するサイドローブのレベルを低くすることができる。また、副反射鏡８の背面側に漏洩する不要な電波を低減することができる。

実施の形態７．
図９を参照して、副反射鏡に第４反射部を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図７及び図８に示す実施の形態６のアンテナ装置１０５と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

第３反射部８５の外周部に、第４反射部８７が設けられている。第４反射部８７は、軸心が導波管１の軸心１３に沿うように設けた複数の円筒状の第２溝部８８を有している。第１反射部８１、第２反射部８３、第３反射部８５及び第４反射部８７によって、副反射鏡８ａが構成されている。

このようにして構成されたアンテナ装置１０６は、以下のように実施の形態６のアンテナ装置１０５と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管１の開口部１１から入射した電波は、最終的に第２合成モードで導波管１の管内を伝搬して、開口部１２から放射される。この放射電波は、副反射鏡８の第１反射面８２、第１溝部８４及び第２反射面８６で反射される。この反射電波は、図示しない主反射鏡６の反射面６１で所定の方向に反射される。

このとき、第３反射部８５にテーパ状の第２反射面８６を設けたことにより、副反射鏡８の断面径を小さく形成しても、副反射鏡８の背面側に漏洩する不要な電波を低減することができる。また、第３反射部８５の外周部に、第２溝部８８を有する第４反射部８７を設けたことにより、副反射鏡８の背面側に漏洩する不要な電波を更に低減することができる。

実施の形態８．
図１０を参照して、導波管の外周面部にコルゲート状の第３溝部を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図７及び図８に示す実施の形態６のアンテナ装置１０５と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

導波管１の主反射鏡６側の外周面部に、中心部が導波管１の軸心１３上にある複数のリング状の第１突条１５が配列されている。第１突条１５間の間隙によって、コルゲート状の第３溝部１６が形成されている。第３溝部１６の深さは、開口部１２から放射される電波の周波数における波長の１／４長さと同等の深さに形成されている。

副反射鏡８に最も近い第１突条１５から導波管１の外周面部にかけて傾斜するように、テーパ部１７が形成されている。

このようにして構成されたアンテナ装置１０７は、以下のように実施の形態６のアンテナ装置１０５と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管１の開口部１１から入射した電波は、最終的に第２合成モードで導波管１の管内を伝搬して、開口部１２から放射される。この放射電波は、副反射鏡８の第１反射面８２、第１溝部８４及び第２反射面８６で反射される。この反射電波は、図示しない主反射鏡６の反射面６１で所定の方向に反射される。

このとき、副反射鏡８で反射された電波の一部が、導波管１の外周面部に沿って伝搬する場合がある。この場合、この電波は主反射鏡６で再び副反射鏡８に向けて反射されることになり、副反射鏡８と主反射鏡６間で電波が往復する（いわゆる「多重反射」が発生する）。この実施の形態８のアンテナ装置１０７は、導波管１の外周面部に沿って伝搬する電波をコルゲート状の第３溝部１６で吸収することにより、副反射鏡８と主反射鏡６間での多重反射の発生を抑制することができる。その結果、放射特性の劣化を抑制することができる。

また、テーパ部１７を設けたことにより、副反射鏡８と第１突条１５間での多重反射の発生も抑制することができる。その結果、放射特性の劣化を更に抑制することができる。

なお、第３溝部１６の深さは、開口部１２から放射される電波の周波数における波長の１／４長さと同等の深さに限定されるものではない。第３溝部１６の深さを各々異なる深さに形成して、所定の周波数帯域内の周波数の電波を吸収するものとしてもよい。

また、副反射鏡８の形状は、図１０に示すものに限定されるものではない。図３〜図６又は図９に示す形状の副反射鏡を用いたものとしてもよい。

実施の形態９．
図１１を参照して、実施の形態８と異なる形状の第３溝部を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図７及び図８に示す実施の形態６のアンテナ装置１０５と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

導波管１の外周面部の全長に亘って、中心部が導波管１の軸心１３上にある複数のリング状の第１突条１５ａが配列されている。第１突条１５ａ間の間隙によって、コルゲート状の第３溝部１６ａが形成されている。第３溝部１６ａの深さは、開口部１２から放射される電波の周波数における波長の１／４長さと同等の深さに形成されている。

このようにして構成されたアンテナ装置１０８は、以下のように実施の形態６のアンテナ装置１０５と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管１の開口部１１から入射した電波は、最終的に第２合成モードで導波管１の管内を伝搬して、開口部１２から放射される。この放射電波は、副反射鏡８の第１反射面８２、第１溝部８４及び第２反射面８６で反射される。この反射電波は、図示しない主反射鏡６の反射面６１で所定の方向に反射される。

このとき、導波管１の外周面部に沿って伝搬する電波をコルゲート状の第３溝部１６ａで吸収することにより、副反射鏡８と主反射鏡６間での多重反射の発生を抑制することができる。その結果、放射特性の劣化を抑制することができる。

なお、副反射鏡８の形状は、図１１に示すものに限定されるものではない。図３〜図６又は図９に示す形状の副反射鏡を用いたものとしてもよい。

実施の形態１０．
図１２を参照して、導波管の開口部に第４溝部を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図１１に示す実施の形態９のアンテナ装置１０８と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

導波管１の開口部１２に、軸心が導波管１の軸心１３に沿うように設けた複数の円筒状の第２突条１８が形成されている。第２突条１８間の間隙によって、複数の円筒状の第４溝部１９が形成されている。

このようにして構成されたアンテナ装置１０９は、以下のように実施の形態９のアンテナ装置１０８と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管１の開口部１１から入射した電波は、最終的に第２合成モードで導波管１の管内を伝搬して、開口部１２から放射される。この放射電波は、副反射鏡８の第１反射面８２、第１溝部８４及び第２反射面８６で反射される。この反射電波は、図示しない主反射鏡６の反射面６１で所定の方向に反射される。

また、導波管１の開口部１２に設けた第４溝部１９がいわゆる「チョーク構造」の機能を果たすことで、副反射鏡８で反射した電波が第１突条１５ａにより反射されるのを防ぐことができる。その結果、放射特性の劣化を更に抑制することができる。

なお、副反射鏡８の形状は、図１２に示すものに限定されるものではない。図３〜図６又は図９に示す形状の副反射鏡を用いたものとしてもよい。

実施の形態１１．
図１３を参照して、実施の形態１０と異なる形状の第４溝部を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図１１に示す実施の形態９のアンテナ装置１０８と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

導波管１の開口部１２に、軸心が導波管１の軸心１３に沿うように設けた複数の円筒状の第２突条１８ａが形成されている。第２突条１８ａ間の間隙によって、複数の円筒状の第４溝部１９ａが形成されている。ここで、第２突条１８ａ及び第４溝部１９ａは、導波管１の軸心１３から離れるにつれて、副反射鏡８との間の間隔が次第に広くなるように形成されている。

このようにして構成されたアンテナ装置１１０は、以下のように実施の形態９のアンテナ装置１０８と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管１の開口部１１から入射した電波は、最終的に第２合成モードで導波管１の管内を伝搬して、開口部１２から放射される。この放射電波は、副反射鏡８の第１反射面８２、第１溝部８４及び第２反射面８６で反射される。この反射電波は、図示しない主反射鏡６の反射面６１で所定の方向に反射される。

また、導波管１の開口部に設けた第４溝部１９ａがいわゆる「チョーク構造」の機能を果たすことで、副反射鏡８で反射した電波が第１突条１５ａにより反射されるのを防ぐことができる。その結果、放射特性の劣化を更に抑制することができる。

なお、副反射鏡８の形状は、図１３に示すものに限定されるものではない。図３〜図６又は図９に示す形状の副反射鏡を用いたものとしてもよい。

実施の形態１２．
図１４を参照して、実施の形態１０と異なる形状の第３溝部及び第４溝部を設けたアンテナ装置について説明する。なお、図７及び図８に示す実施の形態６のアンテナ装置１０５と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

導波管１の主反射鏡６側の外周面部に、中心部が導波管１の軸心１３上にある複数のリング状の第１突条１５ｃが配列されている。第１突条１５ｃ間の間隙によって、コルゲート状の第３溝部１６ｃが形成されている。第３溝部１６ｃの深さは、開口部１２から放射される電波の周波数における波長の１／４長さと同等の深さに形成されている。

導波管１の開口部１２に、軸心が導波管１の軸心１３に沿うように設けた複数の円筒状の第２突条１８ｂが形成されている。第２突条１８ｂ間の間隙によって、複数の円筒状の第４溝部１９ｂが形成されている。ここで、第２突条１８ｂ及び第４溝部１９ｂは、導波管１の軸心１３から離れるにつれて、副反射鏡８との間の間隔が次第に狭くなるように形成されている。

導波管１の軸心１３から最も離れた第２突条１８ｂの根本部から、副反射鏡８に最も近い第１突条１５ｃの根元部にかけて傾斜するように、テーパ部１７ａが設けられている。

このようにして構成されたアンテナ装置１１０は、以下のように実施の形態６のアンテナ装置１０５と同様に動作する。
すなわち、送信アンテナとして動作する場合、導波管１の開口部１１から入射した電波は、最終的に第２合成モードで導波管１の管内を伝搬して、開口部１２から放射される。この放射電波は、副反射鏡８の第１反射面８２、第１溝部８４及び第２反射面８６で反射される。この反射電波は、図示しない主反射鏡６の反射面６１で所定の方向に反射される。

このとき、導波管１の外周面部に沿って伝搬する電波をコルゲート状の第３溝部１６ｃで吸収することにより、副反射鏡８と主反射鏡６間での多重反射の発生を抑制することができる。その結果、放射特性の劣化を抑制することができる。

また、導波管１の開口部に設けた第４溝部１９ｂがいわゆる「チョーク構造」の機能を果たすことで、副反射鏡８で反射した電波が、第１突条１５ｃにより反射されるのを防ぐことができる。その結果、放射特性の劣化を更に抑制することができる。

なお、副反射鏡８の形状は、図１４に示すものに限定されるものではない。図３〜図６又は図９に示す形状の副反射鏡を用いたものとしてもよい。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１導波管、２第１誘電体、３第２誘電体、５，５ａ，５ｂ，５ｃ副反射鏡、６主反射鏡、７，７ａ第３誘電体、８，８ａ副反射鏡、１１，１２開口部、１３軸心、１５，１５ａ，１５ｃ第１突条、１６，１６ａ，１６ｃ第３溝部、１７，１７ａテーパ部、１８，１８ａ，１８ｂ第２突条、１９，１９ａ，１９ｂ第４溝部、２１孔部、２２底面部、３１端面部、５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ反射面、５２，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ第１焦点、５３，５３ａ，５３ｂ，５３ｃ第２焦点、６１反射面、７１，７１ａ中空部、８１第１反射部、８２第１反射面、８３第２反射部、８４第１溝部、８５第３反射部、８６第２反射面、８７第４反射部、８８第２溝部、１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９，１１０，１１１アンテナ装置。

Claims

開口部から電波を放射する導波管と、
前記導波管の中空部の一部に充填した第１誘電体と、
前記開口部に向けて開口し、かつ前記第１誘電体の一端部に前記導波管の軸心に沿うように穿設した孔部と、
断面の径が前記導波管の中空部の断面の径よりも小さく、かつ前記第１誘電体の他端部に前記導波管の軸心に沿うように突設した第２誘電体と、
を具備することを特徴とするアンテナ装置。
前記導波管は、断面の形状が円形状の円形導波管で構成してなり、
前記開口部と対向配置され、かつ前記開口部から放射された電波を反射する副反射鏡と、
前記副反射鏡と対向配置され、かつ前記副反射鏡で反射した電波を反射する主反射鏡と、
前記孔部と連通して前記導波管の軸心に沿うように貫通した中空部を有し、かつ前記第１誘電体の一端部と前記副反射鏡間に設けた第３誘電体と、
を具備することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
前記副反射鏡の反射面の形状は、楕円の一部を前記導波管の軸心に沿って回転してなる回転楕円面を含む回転対称な形状であり、
前記楕円の第１焦点は前記開口部から放射した電波の位相中心と同じ位置にあり、かつ前記楕円の第２焦点は前記導波管の軸心上と異なる位置にある
ことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
前記副反射鏡の反射面の形状は、楕円の一部を前記導波管の軸心に沿って回転してなる回転楕円面を含む回転対称な形状であり、
前記楕円の第１焦点は前記開口部から放射した電波の位相中心と同じ位置にあり、かつ前記楕円の第２焦点は前記導波管の軸心上の位置にある
ことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
前記副反射鏡の反射面の形状は、双曲線の一部を前記導波管の軸心に沿って回転してなる回転双曲面を含む回転対称な形状であり、
前記双曲線の第１焦点は前記開口部から放射した電波の位相中心と同じ位置にあり、かつ前記双曲線の第２焦点は前記導波管の軸心上と異なる位置にある
ことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
前記副反射鏡の反射面の形状は、双曲線の一部を前記導波管の軸心に沿って回転してなる回転双曲面を含む回転対称な形状であり、
前記双曲線の第１焦点は前記開口部から放射した電波の位相中心と同じ位置にあり、かつ前記双曲線の第２焦点は前記導波管の軸心上の位置にある
ことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
前記副反射鏡は、
前記開口部と対向した円錐形状の第１反射面を有する第１反射部と、
軸心が前記導波管の軸心に沿うように設けた円筒状の第１溝部を有し、かつ前記第１反射部の外周部に設けた第２反射部と、
前記開口部及び前記第１反射面と対向したテーパ状の第２反射面を有し、かつ前記第２反射部の外周部に設けた第３反射部と、
を具備することを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
前記副反射鏡は、軸心が前記導波管の軸心に沿うように設けた円筒状の第２溝部を有し、かつ前記第３反射部の外周部に設けた第４反射部を具備することを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
前記導波管の外周面部の一部に、コルゲート状の第３溝部を形成したことを特徴とする請求項２から請求項８のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置。
前記導波管の外周面部の全長に亘って、コルゲート状の第３溝部を形成したことを特徴とする請求項２から請求項８のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置。
前記開口部に、軸心が前記導波管の軸心に沿うように設けた円筒状の第４溝部を形成してなることを特徴とする請求項２から請求項１０のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置。
前記第４溝部は、前記導波管の軸心から離れるにつれて前記副反射鏡との間の間隔が次第に広くなる形状に形成したことを特徴とする請求項１１記載のアンテナ装置。
前記第４溝部は、前記導波管の軸心から離れるにつれて前記副反射鏡との間の間隔が次第に狭くなる形状に形成したことを特徴とする請求項１１記載のアンテナ装置。