CN102301527A - 多波束天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抑制罗特曼透镜的损耗增加、提高增益的多波束天线装置。将从上述阵列天线正面观察到的空间中的上述阵列天线的波束形成角度设为β，并且将连接上述输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与上述罗特曼透镜的中心线(8)的交点S2和上述多个输入端子的一个的线与中心线(8)所成的角度设为α时，β＜α，并且在将F设为输入端子(21)与S2的距离，将2Ln设为阵列天线的孔径长度，将S3设为输入端子(21)、(22)、…(2m)的部分配置曲线与中心线(8)的交点，将罗特曼透镜的大小G设为S2与S3的距离，将2Ln设为上述阵列天线的孔径长度时，将上述罗特曼透镜的形状决定为满足η＝(β/α)·(Ln/F)＜1的关系式，并且G小于在β＝α的条件下进行设计时的罗特曼透镜的大小。

Description

多波束天线装置

技术领域

本发明涉及一种被利用于毫米波段的收发的多波束天线装置中所使用的罗特曼透镜的设计方法。

背景技术

首先，图8表示对使用了罗特曼透镜的现有天线装置进行表示的俯视图。图中，(1)是罗特曼透镜，(21)、(22)、…(2m)是向罗特曼透镜(1)供供电力的输入端子，(31)、(32)、…(3n)是取出罗特曼透镜(1)内的电力的输出端子，(41)、(42)、…(4n)是向空间放射电波的天线元件，(5)是多个天线元件(41)、(42)、…(4n)被排列成直线状的阵列天线，(61)、(62)、…(6n)是连接上述输出端子与上述天线元件的传输线路，(7)是由长度不同的传输线路(61)、(62)、…(6n)构成的线路部，(8)是中心线，该天线装置相对于中心线(8)为线对称。(9)是用于表示输入端子(21)的位置的辅助线，从成为坐标系(X，Y)的原点的S2观察，输入端子(21)位于相对于中心线(8)的仰角α的方向。(10)是对激励了输入端子(21)时的空间中的波束方向进行表示的直线，朝向相对于上述阵列天线的正面方向的角度β的方向，在基本设计中，通常将β＝α设计成条件。

在如上述那样构成的现有天线装置中，当激励了输入端子(21)、(22)、…(2m)中的一个输入端子时，电力被供给到罗特曼透镜(1)内。罗特曼透镜(1)内的电力由输出端子(31)、(32)、…(3n)取出，通过传输线路(61)、(62)、…(6n)而到达天线元件(41)、(42)、…(4n)。阵列天线(5)的激励振幅、激励相位由对输入端子(21)、(22)、…(2m)的哪个端子进行激励来决定，根据阵列天线(5)的激励相位来决定空间中的波束方向。

这里，在图8的现有天线装置中，输入端子(21)、(22)、…(2m)被配置在以罗特曼透镜焦点S1位置为中心的半径R的圆弧上。S2表示输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与中心线(8)的交点，是坐标系(X，Y)的原点。S3表示输入端子(21)、(22)、…(2m)的部分配置曲线与中心线(8)的交点。其中，输出端子(31)、(32)、…(3n)的x坐标、y坐标以及传输线路(61)、(62)、…(6n)的电长度w分别由下式表示。

$x=[2w(1-g)-b_0^2{\mathrm{\η}}^2]/2(g-a_0)\·\·\·\left(1\right)$

y＝η(1-w)                    …(2)

$w=[-b-\sqrt{(b^2-4\mathrm{ac})}]/2a\·\·\·\left(3\right)$

这里，

g＝G/F，η＝Ln/F，a₀＝cosα，b₀＝sinα，

a＝1-η²-[(g-1)/(g-a₀)]²

$b=2g(g-1)/(g-a_0)-[(g-1)/{(g-a_0)}^2]b_0^2{\mathrm{\η}}^2+{2\mathrm{\η}}^2-2g$

$c={\mathrm{gb}}_0^2{\mathrm{\η}}^2/(g-a_0)-b_0^4{\mathrm{\η}}^4/\left[4{(g-a_0)}^2\right]-{\mathrm{\η}}^2.$

另外，半径R由下式表示。 $R=[{({\mathrm{Fa}}_0-G)}^2+F^2{b}_0^2]/\left[2(G-{\mathrm{Fa}}_0)\right]\·\·\·\left(4\right)$

这里，G是作为罗特曼透镜的大小的S2与S3的距离，F是输入端子(21)与S2的距离，2Ln是阵列天线(5)的孔径长度。通常在基本设计中，在β＝α的限定条件下进行设计，通过设计成0.8＜η＜1程度，即F为从Ln的1到1.25倍程度，并将g设计成1.137程度，能够将输出端子(31)、(32)、…(3n)的激励相位误差设计得小，成为良好的设计。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭57-93701号公报

专利文献2：日本特开昭57-184305号公报

专利文献3：日本特开昭56-123105号公报

专利文献4：日本特开2000-124727号公报

本发明要解决的技术问题

但是，在图8的现有天线装置中，为了能够构成线路部(7)，需要第3式中的平方根内为正或者为零。即，变为下式。

b²-4ac≥0            …(5)

为了该第5式成立，需要η＝Ln/F≤1，但在因此使得天线元件(41)、(42)、…(4n)的数量增加、阵列天线(5)的孔径2Ln变大的情况下，需要输入端子(21)与S2的距离F也和阵列天线(5)的孔径2Ln成比例增大，结果导致罗特曼透镜的大小G变大。因此，在天线元件(41)、(42)、…(4n)的数量增加的情况下，需要按照天线元件的增加比率增大罗特曼透镜的大小G，由于伴随着G的放大而损耗也增加，所以存在着即使增加天线元件数也无法得到相应的增益提高效果这一问题。

发明内容

本发明提供一种低损耗多波束天线装置，在将空间中的阵列天线(5)的波束形成方向设为β时，对于将输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与中心线(8)的交点S2和输入端子连接的线与中心线(8)所成的角度α，能够在β＜α的条件下，使罗特曼透镜的大小G成为小于在β＝α的限定条件下进行设计的基本设计尺寸的大小，由此，能够抑制罗特曼透镜的损耗增加、提高增益。

用于解决技术问题的方法

在本发明涉及的多波束天线装置中，空间中的阵列天线(5)的波束形成方向β相对于将输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与中心线(8)的交点S2和输入端子连接的线与中心线(8)的角度α，在β＜α的条件下，当设S3为输入端子(21)、(22)、…(2m)的部分配置曲线与中心线(8)的交点，F为输入端子(21)与S2的距离，G为S2与S3的距离即罗特曼透镜的大小，2Ln为阵列天线(5)的孔径长度时，将罗特曼透镜的形状决定为满足下述关系式(6)，使罗特曼透镜的大小G成为小于在β＝α的限定条件下进行设计的基本设计尺寸的大小。

η＝(β/α)·(Ln/F)＜1        …(6)

而且，在本发明涉及的多波束天线装置中，由三块板构成了罗特曼透镜。

另外，在本发明涉及的多波束天线装置中，由三块板构成了阵列天线(5)。

另外，在本发明涉及的多波束天线装置中，使各个输入端子部成为2分支传输线路对电力进行分散供给。

另外，本发明涉及的多波束天线装置包括由供给电力的多个输入端子(21)、(22)、…(2m)以及用于取出上述多个输入端子的电力的多个输出端子(31)、(32)、…(3n)形成的罗特曼透镜、由多个天线元件构成的向空间放射电波的阵列天线、以及连接上述输出端子与上述天线元件的传输线路，在决定上述多个输出端子的排列曲线以及上述传输线路的长度并对规定的输入端子进行激励时在与该输入端子对应的角度方向上形成波束，将从上述阵列天线正面观察到的空间中的上述阵列天线的波束形成角度设为β，并且将连接上述输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与上述罗特曼透镜的中心线(8)的交点S2和上述多个输入端子的一个的线与中心线(8)所成的角度设为α时，β＜α，在将S3设为输入端子(21)、(22)、…(2m)的部分配置曲线与中心线(8)的交点，将罗特曼透镜的大小G设为S2与S3的距离时，将上述罗特曼透镜的形状决定为G小于在β＝α的条件下进行设计时的罗特曼透镜的大小。

另外，本发明涉及的多波束天线装置包括由供给电力的多个输入端子(21)、(22)、…(2m)以及用于取出上述多个输入端子的电力的多个输出端子(31)、(32)、…(3n)形成的罗特曼透镜、由多个天线元件构成并向空间放射电波的阵列天线、以及连接上述输出端子与上述天线元件的传输线路，在决定上述多个输出端子的排列曲线以及上述传输线路的长度并对规定的输入端子进行激励时在与该输入端子对应的角度方向上形成波束，上述罗特曼透镜通过由下述各阶段构成的设计步骤进行设计，所述各阶段包括：

决定上述输入端子或者上述输出端子的元件列数n的阶段；

决定上述元件列的配置间隔P的阶段；

决定上述波束的波束数以及波束步距角的阶段；

将从上述阵列天线正面观察到的空间中的上述阵列天线的波束形成角度设为β，并且将连接上述输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与上述罗特曼透镜的中心线(8)的交点S2和上述多个输入端子的一个的线与中心线(8)所成的角度设为α时，按照β＜α的方式设定β相对于α的比的阶段；

计算出使b²-4ac＝0成立的Fx的阶段；

决定F值的阶段；

决定G值的阶段；

计算出与上述元件数n对应的N个输出端子坐标(x，y)、以及各输出端子的修正线路相位w的阶段；

由此，在将S3设为输入端子(21)、(22)、…(2m)的部分配置曲线与中心线(8)的交点，将罗特曼透镜的大小G设为S2与S3的距离时，将上述罗特曼透镜的形状决定为G小于在β＝α的条件下进行设计时的罗特曼透镜的大小。

其中，a＝1-η²-[(g-1)/(g-a₀)]²

$b=2g(g-1)/(g-a_0)-[(g-1)/{(g-a_0)}^2]b_0^2{\mathrm{\η}}^2+{2\mathrm{\η}}^2-2g$

$c={\mathrm{gb}}_0^2{\mathrm{\η}}^2/(g-a_0)-b_0^4{\mathrm{\η}}^4/\left[4{(g-a_0)}^2\right]-{\mathrm{\η}}^2,$

g＝G/F，η＝(β/α)·(Ln/F)，a₀＝cosα，b₀＝sinα。

另外，本发明涉及的多波束天线装置是车载用多波束天线装置，包括由供给电力的多个输入端子(21)、(22)、…(2m)以及用于取出上述多个输入端子的电力的多个输出端子(31)、(32)、…(3n)形成的罗特曼透镜、由多个天线元件构成并向空间放射电波的阵列天线、以及连接上述输出端子与上述天线元件的传输线路，在决定上述多个输出端子的排列曲线以及上述传输线路的长度并对规定的输入端子进行激励时在与该输入端子对应的角度方向上形成波束，将从上述阵列天线正面观察到的空间中的上述阵列天线的波束形成角度设为β，并且将连接上述输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与上述罗特曼透镜的中心线(8)的交点S2和上述多个输入端子的一个的线与中心线(8)所成的角度设为α时，β＜α。

发明效果

根据本发明涉及的多波束天线装置，空间中的阵列天线(5)的波束形成方向β相对于连接输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与中心线(8)的交点S2和输入端子的线与中心线(8)所成的角度α，在β＜α的条件下，可以使罗特曼透镜的大小G小于在β＝α的限定条件下进行设计的基本设计尺寸的大小，可以提供一种能够抑制罗特曼透镜的损耗增加并能够提高增益的低损耗多波束天线装置。

附图说明

图1是对本发明涉及的多波束天线装置的构成进行说明的说明图。

图2是以立体方式对本发明涉及的多波束天线装置的构成进行说明的说明图。

图3是对本发明涉及的多波束天线装置中的天线基板平面的构成进行说明的说明图。

图4是对本发明涉及的多波束天线装置中的罗特曼透镜基板平面的构成进行说明的说明图。

图5是对本发明涉及的多波束天线装置中的罗特曼透镜输入端子的供电方式进行说明的说明图。

图6是对本发明涉及的多波束天线装置的指向特性进行说明的说明图。

图7是对本发明涉及的与多波束天线装置的规定的输入端子对应的阵列天线孔径面的相位倾斜进行说明的说明图。

图8是对现有例的多波束天线装置的构成进行说明的说明图。

图9A是对现有例的多波束天线装置中的罗特曼透镜的设计流程进行说明的说明图。

图9B是对本发明涉及的多波束天线装置中的罗特曼透镜的设计流程进行说明的说明图。

图10是以立体方式对图2所示的本发明涉及的多波束天线装置的构成的一部分进行说明的说明图。

图11是以立体方式对图2所示的本发明涉及的多波束天线装置的构成的一部分进行说明的说明图。

图12是以立体方式对图2所示的本发明涉及的多波束天线装置的构成的一部分进行说明的说明图。

具体实施方式

(实施例1)

在本发明涉及的多波束天线装置中，其特征在于，关于空间中的阵列天线(5)的波束形成方向β相对于连接交点S2和输入端子的线与中心线(8)所成的仰角α，所述交点S2是输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与中心线(8)的交点，在β＜α的条件下，当设S3是输入端子(21)、(22)、…(2m)的部分配置曲线与中心线(8)的交点，F是输入端子(21)与S2的距离，G是作为罗特曼透镜的大小的S2与S3的距离，2Ln是阵列天线(5)的孔径长度时，将罗特曼透镜的形状决定为满足第6式的关系式，并且使罗特曼透镜的大小G成为小于在β＝α的限定条件下进行设计的基本设计尺寸的大小。

即，在β＝α的限定条件下设计了罗特曼透镜的情况下，为了第5式成立，需要η＝Ln/F≤1。并且，如果设计成0.8＜η＜1程度、即F为Ln的1到1.25倍程度，将g设计成1.137程度，则可将输出端子(31)、(32)、…(3n)的激励相位误差设计得小，成为良好的设计。因此，优选F以及G相对于Ln，分别是Ln＜F＜1.25Ln，1.137Ln＜G＜1.42Ln的范围。另外，在天线元件(41)、(42)、…(4n)的数量增加而阵列天线(5)的孔径2Ln变大的情况下，输入端子(21)与S2的距离F和2Ln成比例变大，结果导致罗特曼透镜的基本设计尺寸G变大。

另一方面，根据本发明，例如若考虑β＝α/2的情况，则为了第5式成立，需要η＝Ln/2F≤1，如果F为Ln的0.5到0.625倍程度，将g设计成1.137程度，则可将输出端子(31)、(32)、…(3n)的激励相位误差设计得小，成为良好的设计。因此，F以及G相对于Ln，能够分别在0.5Ln＜F＜0.625Ln，0.568Ln＜G＜0.71Ln的范围进行所希望的设计。该情况下，针对在β＝α的限定条件下设计的罗特曼透镜的基本设计尺寸G，能够以1/2倍的尺寸进行设计。

另外，此时在根据由第1式～第4式求出的输出端子(31)、(32)、…(3n)的x坐标以及y坐标、和传输线路(61)、(62)、…(6n)的电长度w而设计的本发明的多波束天线装置中，当从输入端子与S2的角度为α的端子供电时，以阵列天线(5)的孔径中心的相位为基准的天线元件(41)、(42)、…(4n)中的激励相位如图7的直线2所示，和在β＝α的限定条件下设计的基本设计多波束天线装置的表示天线元件(41)、(42)、…(4n)中的激励相位的图7的直线1相比，成为一半的相位倾斜，空间中的阵列天线(5)的波束形成方向β成为在β＝α的限定条件下设计的基本设计多波束天线装置在空间中的阵列天线(5)的波束形成方向α的一半。

因此，根据本发明，通过在β＜α的条件下，将罗特曼透镜的形状决定为满足第6式的关系式，可以相对于在β＝α的限定条件下设计的罗特曼透镜的基本设计尺寸G，设计β/α倍大小的小型罗特曼透镜。由此，能够抑制与罗特曼透镜的大小成比例的损耗的增加，并且在天线元件(41)、(42)、…(4n)的数量增加而阵列天线(5)的孔径2Ln变大的情况下，即使输入端子(21)与S2的距离F和2Ln成比例增大，也能够设计将罗特曼透镜的大小相对于在β＝α的限定条件下设计的罗特曼透镜的基本设计尺寸G，抑制为β/α倍的小型罗特曼透镜，可以构成空间中的阵列天线(5)的波束形成方向为β的多波束天线装置。

另外，在本发明涉及的多波束天线装置中，如图2所示，通过使罗特曼透镜成为三块板(Tri-Plate)构成，能够通过蚀刻等技术容易地构成复杂的输入端子部、输出端子部的锥形状、相位调整的传输线路部7，可以经由设置于第1地导体(53)的第1连接孔(59)，使阵列天线(5)的第1连接部(58)与传输线路(7)的连接端子部(16)电磁耦合。并且，在本发明涉及的多波束天线装置中，通过阵列天线(5)也成为三块板构成，可以通过所有部件的单纯层叠构成来构成低损耗的多波束天线装置。即，本发明涉及的多波束天线装置中的阵列天线通过将图2所示的插槽板(50)、天线基板(52)的供电线路(57)和第1地导体(53)分别隔着电介质(71a、71b)重叠，形成三块板构成的阵列天线，通过采用该构成，能够由所有部件的单纯层叠构成来构成低损耗的多波束天线装置。

其中，到此为止的说明以一般的中空的平行平板罗特曼透镜、或由与空气几乎相同的低ε的电介质支承了罗特曼透镜基板(12)的三块板构成的情况为前提进行了说明，但在基于相对介电常数εr的电介质的平行平板或三块板构成的情况下，自然可以将本发明的第6式作为下式进行处理。

$\mathrm{\&eta;}=(1/\sqrt{\mathrm{\&epsiv;r}})\&CenterDot;(\mathrm{\&beta;}/\mathrm{\&alpha;})\&CenterDot;(\mathrm{Ln}/F)<1\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(7\right)$

在本发明涉及的多波束天线装置中，图3所示的形成于天线基板(52)的放射元件(56)通过图2所示的第1地导体(53)和形成于插槽板(50)的插槽(54)，作为天线元件发挥功能，可以放射所希望的频率的电波。而且，通过配置多个该天线元件，整体形成了阵列天线(5)。另外，由图2所示的第1地导体(53)、罗特曼透镜基板(12)与第2地导体(13)，形成了三块板构成的罗特曼透镜。即，如果更具体地进行说明，则如图2所示，通过将第1地导体(53)、罗特曼透镜基板(12)的传输线路部(7)与第2地导体(13)分别隔着电介质(71a、71b)重叠，由此形成三块板构成的罗特曼透镜。

形成于天线基板(52)的第1连接部(58)经由形成于第1地导体(53)的第1连接孔(59)，与图4所示的形成于罗特曼透镜基板(12)的传输线路(7)的连接端子部(16)电磁耦合，罗特曼透镜(1)的输出端子的所希望的激励电力被传递给阵列天线(5)。

此时，配置在天线基板(52)的上下的金属隔离物(51a、51b)以及配置在罗特曼透镜基板(12)的上下的金属隔离物(11a、11b)将天线基板(52)以及罗特曼透镜基板(12)保持为中空，并且，在形成于上述天线基板(52)的第1连接部(58)与形成于罗特曼透镜基板(12)的传输线路(7)的连接端子部(16)的电磁耦合部的周围形成金属壁，不使电力向周围泄漏，有助于高效传递，即便是高频也能够实现低损耗特性。

另外，为了稳定地保持天线基板(52)以及罗特曼透镜基板(12)，金属隔离物(51a、51b)的空隙部(55a、55b)以及金属隔离物(11a、11b)的空隙部(14a、14b)也可以填充电介质(71a、71b)。

而且，天线装置的输入端子部(17)通过金属隔离物(11a、11b)在周围形成金属壁，不会经由形成于第2地导体(13)的第2连接孔(15)使电力向周围泄漏，有助于高效地向高频电路传递电力，即便是高频也能够实现低损耗特性。

其中，第1连接孔(59)以及第2连接孔(15)可成为适用于利用频带的波导管开口。

另外，由于仅对各构成元件进行层叠构成即可，收发电力可基于电磁耦合被传递，所以组装时的位置精度可以不需要以往组装精度那样的高精度。

优选本发明涉及的多波束天线装置中使用的天线基板(52)以及罗特曼透镜基板(12)，使用在聚酰亚胺薄膜上粘贴了铜箔的挠性基板，通过蚀刻将不必要的铜箔除去，形成放射元件(56)、供电线路(57)、第1连接部(58)以及罗特曼透镜(1)、传输线路(7)、传输线路(7)的连接端子部(16)、天线装置的输入端子部(17)。

而且，挠性基板以薄膜作为基材，通过将在其上粘贴了铜箔等金属箔的基板的不必要的铜箔(金属箔)蚀刻除去，形成多个放射元件和将它们连接的供电线路。另外，挠性基板也可以由对使玻璃布浸入到树脂的薄树脂板粘贴了铜箔的覆铜层叠板构成。作为薄膜，可举出聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、氟乙烯聚丙烯共聚物、乙烯四氟乙烯共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、多芳基化合物、热可塑聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚砜、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲基戊烯等薄膜，薄膜与金属箔的层叠可以使用粘接剂。从耐热性、介电特性和通用性出发，优选在聚酰亚胺薄膜上层叠了铜箔的挠性基板。从介电特性出发，优选使用氟类薄膜。

本发明涉及的多波束天线装置中使用的地导体或金属隔离物，可以使用金属板或者对塑料进行了镀覆的板，尤其在使用铝板的情况下，因能够实现部件的轻量和廉价制造而优选。另外，这些部件也可以由以薄膜为基材并在其上粘贴了铜箔的挠性基板、还有在使玻璃布浸入到树脂后的薄树脂板上粘贴了铜箔的覆铜层叠板构成。形成于地导体的插槽、结合口形成部可以通过由机械冲压机进行冲孔加工、或者通过蚀刻形成。从简便性、生产率等出发，优选通过机械冲压机进行冲孔加工。

本发明涉及的多波束天线装置中使用的基板支承电介质(71a、71b)，优选采用相对于空气介电常数小的发泡体等。作为发泡体，可举出聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃系发泡体、聚苯乙烯系发泡体、聚氨基甲酸乙酯系发泡体、有机硅聚合物系发泡体、橡胶系发泡体等，由于聚烯烃系发泡体相对空气的介电常数较小，所以优选。

(实施例2)

接下来，根据图2，对本发明涉及的多波束天线装置中的从各部件的尺寸等观察到的实施例进行说明。插槽板(50)、第1地导体(53)、第2地导体(13)、金属隔离物(51a、51b)、金属隔离物(11a、11b)采用了厚度为0.3mm的铝板。另外，基板支承电介质(71a、71b)采用了厚度为0.3mm且相对介电常数约为1.1的发泡聚乙烯泡沫。天线基板(52)以及罗特曼透镜基板(12)采用了对聚酰亚胺薄膜(例如厚度为25μm)粘贴有铜箔(例如厚度为25μm)的挠性基板，通过蚀刻将不必要的铜箔除去，形成了放射元件(56)、供电线路(57)、第1连接部(58)以及罗特曼透镜(1)、传输线路部(7)、传输线路(7)的连接端子部(16)、输入端子部(17)。地导体和插槽板以及金属隔离物全部采用了利用机械冲压机对铝板实施了冲孔加工而得到的部件。

这里，将放射元件(41)设成成为频率76GHz的自由空间波长(λo＝3.95mm)的约0.38倍的1.5mm见方的正方形。另外，将形成于插槽板(50)的插槽(54)设成成为所希望的频率76GHz的自由空间波长(λo＝3.95mm)的约0.58倍的2.3mm见方的正方形，将形成于第1地导体(53)的第1连接孔(59)和形成于第2地导体(13)的第2连接孔(15)设成纵1.25mm×横2.53mm的波导管开口。通过将由图3所示的形成于天线基板(52)的放射元件(56)、图2所示的第1地导体(53)和形成于插槽板(50)的插槽(54)与供电线路(57)形成的天线元件列，以成为所希望的频率76GHz的自由空间波长(λo＝3.95mm)的约0.77倍的3.0mm间距配置24个，由此整体形成了天线孔径2Ln为24×0.77λo的阵列天线(5)。将一边长设成成为所希望的频率76GHz的自由空间波长(λo＝3.95mm)的约0.58倍的2.3mm。

并且，按照在第6式中满足β＝α/2、即η＝(1/2)·(Ln/F)＜1的条件的方式，使图4所示的形成于罗特曼透镜基板(12)的罗特曼透镜(1)的大小G为0.568Ln＜G＜0.71Ln的范围，设F＝5λo，G＝5.7λo，根据在第1式～第4式中求出的输出端子的x坐标以及y坐标、和传输线路的电长度w，设计了具有24个输出端子的罗特曼透镜(1)。罗特曼透镜(1)的大小G为所希望的频率76GHz的自由空间波长(λo＝3.95mm)的约5.7倍、即22.5mm。

将以上的各部件如图2所示那样依次重叠，构成多波束天线装置，通过连接计测器对特性进行测定的结果是，8个各输入端子的反射损耗为-15dB以下，可获得如图6所示那样与8个各输入端子对应的增益指向性，如表1所示，确认了相对于输入端口的角度α，阵列天线(5)的波束方向β能够形成为约一半的角度方向。此时，大小G＝22.5mm的罗特曼透镜(1)的插入损耗约为2.5dB。

[表1]

输入端子No.	输入端子角度α(度)	天线波束角β(度)
			1	26	13.0
2	19	9.4
			3	12	5.9
4	5	2.3
			5	-5	-2.0
6	-12	-5.5
			7	-19	-9.2
8	-26	-12.7

另一方面，在β＝α的限定条件下、即η＝Ln/F＜1，并按照满足第5式的条件的方式在1.137Ln＜G＜1.42Ln的范围设计的现有设计的罗特曼透镜的大小G，至少需要G＝1.137，Ln＝10.5λo，成为所希望的频率76GHz的自由空间波长(λo＝3.95mm)的约10.5倍、即41.5mm，此时的罗特曼透镜(1)的插入损耗约为5dB。

以上，本实施例的多波束天线装置与以现有设计构成时的损耗为基准的情况相比，相对增益被改善2.5dB以上，实现了良好的特性。

(实施例3)

并且，在本发明涉及的多波束天线装置中，如图5所示，通过使输入端子(521)、(522)、…(52m)的连接部成为2分支传输线路对电力进行分散供给，来使从各输入端子向罗特曼透镜(1)内部供给的电力集中在输出端子(531)、(532)、…(53n)的中央部，抑制电力向罗特曼透镜(1)的输出端子的部分配置曲线上的没有输出端子(531)、(532)、…(53n)的区域扩散，降低不必要的内部反射成分，由此能够抑制阵列天线(5)的放射波束的旁瓣特性的恶化。另外，尤其在从如输入端子(521)或(52m)那样输入端子的部分配置曲线的端部进行输入的情况下，通过对连接部的2分支传输线路设置相位差来进行电力提供，能够抑制向罗特曼透镜(1)内部供给的电力的传播方向性，可以使电力集中在输出端子(531)、(532)、…(53n)的中央部，从而抑制阵列天线(5)的放射波束的旁瓣特性的恶化。

另外，该效果完全不会损害图6所示的效果，反而起到叠加效果的作用。

(针对本发明的目的及效果、以及现有技术的目的及效果的补充说明)

如背景技术中所述那样，基于罗特曼的想法的透镜设计通常以β＝α的条件进行设计。另外，本发明的特征在于，在β＜α的条件下，使用已述的罗特曼的变形方法，使基于以往的罗特曼透镜设计的透镜设计成为可能。即，由于在β＜α的条件下，β(天线元件侧的放射角度)比α(罗特曼透镜侧的波束角度)小，所以本发明在针对狭角度需要高的分辨率的情况下特别有效。例如，在将本发明涉及的多波束天线装置搭载于车辆的情况下，当将与车辆正面垂直的朝向设为0度时，针对左右15度程度的范围(即，左右共计具有30度程度的开启角)能够发挥敏锐的检测能力，所以优选这样的多波束天线装置。

即，本发明涉及的天线装置能够获得车载用天线装置等所要求的理想电力分布以及相位分布。

另一方面，由于还存在不像本发明那样以β＜α的条件实施透镜设计，而以β＞α的条件实施透镜设计的现有技术(专利文献3)，所以为了明确起见，对其进行说明。专利文献3所记载的发明是具有下述特征的天线装置：由平行平板和传输线路构成，所述平行平板具备各自能够激励，并供给电力的多个输入元件和取出上述电力的多个输出元件；所述传输线路由多个元件天线构成，与向空间放射电波的阵列天线连接；根据输入元件的排列曲线上的三个焦点，决定上述输出元件的排列曲线以及传输线路的长度并对规定的输入元件进行激励时向与该输入元件对应的角度方向放射波束，在该天线装置中，上述输入元件的排列曲线的形状不是圆的一部分。

如上所述可知，通过以β＞α的条件(参照专利文献3的图2)实施透镜设计，输入元件的排列曲线的形状不是圆的一部分，是基于与罗特曼的设计方法完全不同的设计的方案。

而且，如果对专利文献3所记载的发明进行考察，则作为需要使β(天线元件侧的放射角度)比α(罗特曼透镜侧的波束角度)大的用途，例如可考虑以很少的相位误差检测广角范围的军用雷达等。

因此，对本发明涉及的天线装置与专利文献3所记载的天线装置而言，两者的构成(透镜形状)以及用于解决的课题完全不同。

另外，对申请人已经申请的专利文献4也进行说明。专利文献4中记载了一种在天线的轻薄化及组装工序的简单化方面出色的、能够使天线小型化的波束扫描用平面天线，是按照与系统的连接部104、罗特曼透镜部103、波束扫描天线部102的顺序依次层叠了上述各部分的平面天线，构成为按照第3地导体13、第4电介质34、具有罗特曼透镜图案8和第2连接部52以及第3连接部92的罗特曼透镜基板62、第3电介质33、第2地导体12、第2电介质32、形成有多个将放射元件50和供电线路40以及第1连接部51作为一组的天线组的供电基板61、第1电介质31、第1地导体11的顺序将它们进行层叠。

在设计该波束扫描用平面天线中的罗特曼透镜时，如以往那样以α＝β的条件进行了设计，从该文献的图2的指向特性也可以理解出，该文献的平面天线所具有的元件数比本发明中的元件数少。因此，在天线元件的数量增多、阵列天线的孔径2Ln变大的情况下，需要输入端子与S2的距离F也和阵列天线的孔径2Ln成比例变大，结果导致罗特曼透镜的大小G变大，因此而产生的课题已经在前面叙述。鉴于此，本发明为了解决该课题，提供一种使抑制损耗增加那样的罗特曼透镜设计成为可能并能够提高增益的低损耗多波束天线装置。

(从罗特曼透镜设计流程观察到的本发明的特征)

本发明的特征在于，在β＜α的条件下使用罗特曼的变形方法，使基于以往的罗特曼透镜设计的透镜设计成为可能，根据图9A以及图9B所示的流程图对本发明涉及的罗特曼的变形方法进行更详细的说明。

图9A是基于以往的罗特曼方法的设计流程图。当在S901中开始了设计流程时，进入到S902，设定天线元件列的数量n。接着进入到S903，设定n个天线元件列的配置间隔P。这里，天线孔径2Ln＝(n-1)P。接下来进入到S904，设定波束数以及波束步距角(beam step angle)。这里，波束数是输入端子的数量。另外，波束步距角是与各输入端子No.对应的天线波束角度β间的角度差(例如在表1中，波束步距角大致为4度前后)。然后，进入到S905，计算出使b²-4ac＝0成立的F₀。

这里，由于在以往的罗特曼方法中，是以α＝β这一条件的设计，所以F₀＝Ln。另一方面，由于F_X＝β·F₀/α，所以可知在α＞β这一如本发明那样的条件下，F_X＜F₀。因此，当α＝β时，在F_X中η＝Ln/F＞1。此时，式5的b²-4ac为负，意味着设计出现破绽。

接下来，在S906中决定输入端子(21)与S2的距离F。这里，设定为F₀＜F＜1.25F₀的范围。接下来，进入到S907，决定透镜尺寸G。这里，gF₀＜G＜1.25gF₀。即，在将形状因数g＝G/F设为一般的值1.136时，1.136F₀＜G＜1.4F₀。

然后，在S908中计算出与元件列数n对应的n个输出端子坐标(x，y)、以及各端口的修正线路相位w。

图9B是基于本发明涉及的罗特曼的变形方法的设计流程图。与图9A的不同之处在于，在S915中能够设定β相对于α的比，此时，可以设定如α＞β那样的比。该设定如第6式所示那样，作为相对于η的系数而使用。即，按照满足下述关系式(6)的方式控制各设计参数，以便决定罗特曼透镜的形状，计算出各端子坐标(X，Y)。

η＝(β/α)·(Ln/F)＜1…(6)

按照以上说明，本发明中的基于罗特曼的变形方法的设计流程如下所述。首先，当在S911中开始设计流程时，进入到S912，设定天线元件列的数量n。接着进入到S913，设定n个天线元件列的配置间隔P。接下来进入到S914，设定波束数以及波束步距角。接着在S915中能够上述那样设定如α＞β那样的β相对于α的比。然后，进入到S916，计算出使b²-4ac＝0成立的F_X。这里，当α＞β，F_X＝β·Ln/α。在S917中决定输入端子(21)与S2的距离F。这里，设定为F_X＜F＜1.25F_X的范围。接下来，进入到S918，决定透镜尺寸G。这里，gF_X＜G＜1.25gF_X。即，在将形状因数g＝G/F设为一般的值1.136时，1.136F_X＜G＜1.4F_X。

然后，在S919中，计算出与元件列数n对应的n个输出端子坐标(x，y)、以及各端口的修正线路相位w。

(针对实施例1以及2的补充说明)

基于上述式6所示的条件η＝(β/α)·(Ln/F)＜1…(6)，已经表示了伴随具体数值的实施例1以及2，但这里进行若干补充。在优选的实施例中，β/α的数值范围大致为0.33≤β/α＜1，分别如下述那样假设η为上限的情况、为标准的情况、为下限的情况。

(1)η为上限的情况

是η＝(β/α)·(Ln/F)≈1的情况，此时F最小(在F的选择范围中为最小值)。

(2)η为标准的情况

是η＝(β/α)·(Ln/F)＝0.88的情况，此时F最佳(在F的选择范围中为最佳值)。

(3)η为下限的情况

是η＝(β/α)·(Ln/F)≤0.5～0.7的情况，此时F最大(在F的选择范围中为最大值)。

而且，如果将η为上限的情况、为标准的情况、为下限的情况下的F的实测值是波长λ的几倍的情况总结表示于表中，则如下表2所示。

[表2]

在现有例中，η＝1，α＝β，如果考虑以往的F值最小、其长度为9λ的情况，则可知在上面的表2的任意情况下，都得到了与以往的波长相同或者比其小的值。其中，上面的表2中η为标准情况的成为5λ的地方，是与上述的实施例2对应的数值结果。

另外，2Ln(＝(n-1)P)是阵列天线(5)的孔径长度，表示设置于天线基板(52)的放射元件(56)的一端的列的元件(中心部)与另一端的列的元件(中心部)的距离。

角度β表示从放射元件(56)向插槽板侧引出的垂线、与从放射元件放射波束的方向所成的角度。

在本发明中，当根据基于设定的输入端子的X、Y坐标以及式5、式6等而计算出的输出端子的X、Y坐标来设计罗特曼透镜时，例如在图5中将输入端子的连接部设成2分支传输线路的情况下，位于2分支的前端的2个三角形输入端子接合点成为设定位置，在不分支的情况下，连接目的地的三角形输入端子的孔径中央部成为设定位置。其中，针对该设定位置的想法根据以往而得出，对于输出端子也同样适用。而且，在后述的表3中也同样适用。

另外，如果对本发明中的G能够比以往技术中的G小何种程度进行说明，则相对于以往技术中的G₀，本发明中的G₁至少在技术上能够在0.25G₀＜G₁＜0.80G₀的范围实现，根据表2，可以根据已有的公式导出0.33G₀＜G₁＜0.67G₀的范围。并且，在0.33G₀＜G₁＜0.5G₀的范围下的实施中，得到了非常良好的结果。

(针对实施例3的补充说明)

同样，将与实施例3对应的实测结果总结于下述的表3。

[表3]

在现有例中，η＝1，α＝β，如果考虑以往的F值最小、其长度为6λ的情况，则可知在上面的表3的任意情况下，都得到了与以往的波长相同、或者比其小的值。

(对图2的补充说明)

最后，对图2所示的本发明涉及的多波束天线装置的构成进行补充说明。虽然在图2中也已经明确说明，但图10(A)表示插槽板50的放大图，图10(B)表示天线基板52的放大图。在图10中，插槽板50上纵横地设置有多个插槽54。各插槽54被配置成与天线基板52上的各放射元件56的配置近似一致。而且，当插槽板50以及天线基板52重叠时在一致的位置分别设置有铆钉孔101，以与后述的其他基板等成为一体的方式被铆钉紧固。

而且，图11(A)表示第1地导体53，图11(B)表示罗特曼透镜基板，图11(C)表示第2地导体。在图11中，第1地导体53上设置有第1连接孔59和铆钉孔101。另外，第2地导体13上设置有第2连接孔15和铆钉孔101。铆钉孔用于将层叠的基板等铆钉紧固成一体。

另外，图12(A)表示金属隔离物51a、51b，图12(B)表示金属隔离物11a、11b。在各个隔离物内侧设置有空隙部55a、55b、14a、14b，或者被填充电介质71a、71b。设置于隔离物周边部的铆钉孔101被设置成在重合时与设置于其他基板等的铆钉孔一致，用于将层叠的基板等铆钉紧固成一体。

附图标记说明

1-罗特曼透镜；5-阵列天线；7-传输线路部；8-罗特曼透镜的中心线；9-表示输入端子的位置的辅助线；10-从阵列天线的正面方向观察到的波束的方向；11a、11b-金属隔离物；12-罗特曼透镜基板；13-第2地导体；14a、14b-空隙部、15-第2连接孔；16-传输线路的连接端子部；17-多波束天线装置的输入端子部；21、22、…2m-罗特曼透镜输入端子；31、32、…3n-罗特曼透镜输出端子；41、42、…4n-天线元件；50-插槽板；51a、51b-金属隔离物；52-天线基板；53-第1地导体；54-插槽；55a、55b-空隙部；56-放射元件；57-供电线路；58-第1连接部；59-第1连接孔；61、61、…6n-将输出端子和天线元件连接的传输线路；71a、71b-基板支承电介质。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种多波束天线装置，包括由供给电力的多个输入端子(21)、(22)、…(2m)以及用于取出上述多个输入端子的电力的多个输出端子(31)、(32)、…(3n)形成的罗特曼透镜、由多个天线元件构成并向空间放射电波的阵列天线、以及连接上述输出端子与上述天线元件的传输线路，该多波束天线装置在决定上述多个输出端子的排列曲线以及上述传输线路的长度并对规定的输入端子进行激励时在与该输入端子对应的角度方向上形成波束，其特征在于，

将从上述阵列天线正面观察到的空间中的上述阵列天线的波束形成角度设为β，并且将连接交点S2和上述多个输入端子中的一个输入端子的线与中心线(8)所成的角度设为α时，β＜α，其中所述交点S2是上述输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与上述罗特曼透镜的中心线(8)的交点，并且，

在将F设为输入端子(21)与S2的距离，将2Ln设为阵列天线的孔径长度，将S3设为输入端子(21)、(22)、…(2m)的部分配置曲线与中心线(8)的交点，将罗特曼透镜的大小G设为S2与S3之间的距离，将2Ln设为上述阵列天线的孔径长度时，将上述罗特曼透镜的形状决定为满足η＝(β/α)·(Ln/F)＜1的关系式，并且使G小于在β＝α的条件下进行设计时的罗特曼透镜的大小。

2.根据权利要求1所述的多波束天线装置，其特征在于，

由三块板构成上述罗特曼透镜。

3.根据权利要求2所述的多波束天线装置，其特征在于，

由三块板构成上述阵列天线。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的多波束天线装置，其特征在于，

使上述多个输入端子部成为2分支传输线路对电力进行分散供给。

5.一种多波束天线装置，包括由供给电力的多个输入端子(21)、(22)、…(2m)以及用于取出上述多个输入端子的电力的多个输出端子(31)、(32)、…(3n)形成的罗特曼透镜、由多个天线元件构成并向空间放射电波的阵列天线、以及连接上述输出端子与上述天线元件的传输线路，该多波束天线装置在决定上述多个输出端子的排列曲线以及上述传输线路的长度并对规定的输入端子进行激励时在与该输入端子对应的角度方向上形成波束，其特征在于，

将从上述阵列天线正面观察到的空间中的上述阵列天线的波束形成角度设为β，并且将连接交点S2和上述多个输入端子中的一个输入端子的线与中心线(8)所成的角度设为α时，β＜α，其中所述交点S2是上述输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与上述罗特曼透镜的中心线(8)的交点，在将S3设为输入端子(21)、(22)、…(2m)的部分配置曲线与中心线(8)的交点，将罗特曼透镜的大小G设为S2与S3之间的距离时，将上述罗特曼透镜的形状决定为G小于在β＝α的条件下进行设计时的罗特曼透镜的大小。

6.根据权利要求5所述的多波束天线装置，其特征在于，

由三块板构成上述罗特曼透镜。

7.根据权利要求6所述的多波束天线装置，其特征在于，

由三块板构成上述阵列天线。

8.根据权利要求5～7中任意一项所述的多波束天线装置，其特征在于，

使上述多个输入端子部成为2分支传输线路对电力进行分散供给。

9.一种多波束天线装置，包括由供给电力的多个输入端子(21)、(22)、…(2m)以及用于取出上述多个输入端子的电力的多个输出端子(31)、(32)、…(3n)形成的罗特曼透镜、由多个天线元件构成并向空间放射电波的阵列天线、以及连接上述输出端子与上述天线元件的传输线路，该多波束天线装置在决定上述多个输出端子的排列曲线以及上述传输线路的长度并对规定的输入端子进行激励时在与该输入端子对应的角度方向上形成波束，其特征在于，

通过由下述各阶段构成的设计步骤来设计上述罗特曼透镜，所述各阶段包括：

决定上述天线元件列的数量n的阶段；

决定上述天线元件列的配置间隔P的阶段；

决定上述波束的波束数以及波束步距角的阶段；

将从上述阵列天线正面观察到的空间中的上述阵列天线的波束形成角度设为β，并且将连接交点S2和上述多个输入端子中的一个输入端子的线与中心线(8)所成的角度设为α时，按照β＜α的方式设定β相对于α的比的阶段，其中所述交点S2是上述输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与上述罗特曼透镜的中心线(8)的交点；

计算出使b²-4ac＝0成立的Fx的阶段；

决定F值的阶段；

决定G值的阶段；以及

计算出与上述元件数n对应的N个输出端子坐标(x，y)、以及各输出端子的修正线路相位w的阶段；

由此，在将S3设为输入端子(21)、(22)、…(2m)的部分配置曲线与中心线(8)的交点，将罗特曼透镜的大小G设为S2与S3之间的距离时，将上述罗特曼透镜的形状决定为G小于在β＝α的条件下进行设计时的罗特曼透镜的大小，

其中，

a＝1-η²-[(g-1)/(g-a₀)]²

$b=2g(g-1)/(g-a_0)-[(g-1)/{(g-a_0)}^2]b_0^2{\mathrm{\&eta;}}^2+{2\mathrm{\&eta;}}^2-2g$

$c={\mathrm{gb}}_0^2{\mathrm{\&eta;}}^2/(g-a_0)-b_0^4{\mathrm{\&eta;}}^4/\left[4{(g-a_0)}^2\right]-{\mathrm{\&eta;}}^2,$

g＝G/F，η＝(β/α)·(Ln/F)，a₀＝cosα，b₀＝sinα。

10.一种车载用多波束天线装置，包括由供给电力的多个输入端子(21)、(22)、…(2m)以及用于取出上述多个输入端子的电力的多个输出端子(31)、(32)、…(3n)形成的罗特曼透镜、由多个天线元件构成并向空间放射电波的阵列天线、以及连接上述输出端子与上述天线元件的传输线路，该车载用多波束天线装置在决定上述多个输出端子的排列曲线以及上述传输线路的长度并对规定的输入端子进行激励时在与该输入端子对应的角度方向上形成波束，其特征在于，

将从上述阵列天线正面观察到的空间中的上述阵列天线的波束形成角度设为β，并且将连接交点S2和上述多个输入端子中的一个输入端子的线与中心线(8)所成的角度设为α时，β＜α，其中所述交点S2是上述输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与上述罗特曼透镜的中心线(8)的交点。

11.根据权利要求10所述的车载用多波束天线装置，其特征在于，

由三块板构成上述罗特曼透镜。

12.根据权利要求11所述的车载用多波束天线装置，其特征在于，

由三块板构成上述阵列天线。

13.根据权利要求10～12中任意一项所述的车载用多波束天线装置，其特征在于，

使上述多个输入端子部成为2分支传输线路对电力进行分散供给。

Claims (13)

1.一种多波束天线装置，包括由供给电力的多个输入端子(21)、(22)、…(2m)以及用于取出上述多个输入端子的电力的多个输出端子(31)、(32)、…(3n)形成的罗特曼透镜、由多个天线元件构成并向空间放射电波的阵列天线、以及连接上述输出端子与上述天线元件的传输线路，该多波束天线装置在决定上述多个输出端子的排列曲线以及上述传输线路的长度并对规定的输入端子进行激励时在与该输入端子对应的角度方向上形成波束，其特征在于，

将从上述阵列天线正面观察到的空间中的上述阵列天线的波束形成角度设为β，并且将连接交点S2和上述多个输入端子中的一个输入端子的线与中心线(8)所成的角度设为α时，β＜α，其中所述交点S2是上述输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与上述罗特曼透镜的中心线(8)的交点，并且，

在将F设为输入端子(21)与S2的距离，将2Ln设为阵列天线的孔径长度，将S3设为输入端子(21)、(22)、…(2m)的部分配置曲线与中心线(8)的交点，将罗特曼透镜的大小G设为S2与S3之间的距离，将2Ln设为上述阵列天线的孔径长度时，将上述罗特曼透镜的形状决定为满足η＝(β/α)·(Ln/F)＜1的关系式，并且使G小于在β＝α的条件下进行设计时的罗特曼透镜的大小。

2.根据权利要求1所述的多波束天线装置，其特征在于，

由三块板构成上述罗特曼透镜。

3.根据权利要求2所述的多波束天线装置，其特征在于，

由三块板构成上述阵列天线。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的多波束天线装置，其特征在于，

使上述多个输入端子部成为2分支传输线路对电力进行分散供给。

5.一种多波束天线装置，包括由供给电力的多个输入端子(21)、(22)、…(2m)以及用于取出上述多个输入端子的电力的多个输出端子(31)、(32)、…(3n)形成的罗特曼透镜、由多个天线元件构成并向空间放射电波的阵列天线、以及连接上述输出端子与上述天线元件的传输线路，该多波束天线装置在决定上述多个输出端子的排列曲线以及上述传输线路的长度并对规定的输入端子进行激励时在与该输入端子对应的角度方向上形成波束，其特征在于，

将从上述阵列天线正面观察到的空间中的上述阵列天线的波束形成角度设为β，并且将连接交点S2和上述多个输入端子中的一个输入端子的线与中心线(8)所成的角度设为α时，β＜α，其中所述交点S2是上述输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与上述罗特曼透镜的中心线(8)的交点，在将S3设为输入端子(21)、(22)、…(2m)的部分配置曲线与中心线(8)的交点，将罗特曼透镜的大小G设为S2与S3之间的距离时，将上述罗特曼透镜的形状决定为G小于在β＝α的条件下进行设计时的罗特曼透镜的大小。

6.根据权利要求5所述的多波束天线装置，其特征在于，

由三块板构成上述罗特曼透镜。

7.根据权利要求6所述的多波束天线装置，其特征在于，

由三块板构成上述阵列天线。

8.根据权利要求5～7中任意一项所述的多波束天线装置，其特征在于，

使上述多个输入端子部成为2分支传输线路对电力进行分散供给。

9.一种多波束天线装置，包括由供给电力的多个输入端子(21)、(22)、…(2m)以及用于取出上述多个输入端子的电力的多个输出端子(31)、(32)、…(3n)形成的罗特曼透镜、由多个天线元件构成并向空间放射电波的阵列天线、以及连接上述输出端子与上述天线元件的传输线路，该多波束天线装置在决定上述多个输出端子的排列曲线以及上述传输线路的长度并对规定的输入端子进行激励时在与该输入端子对应的角度方向上形成波束，其特征在于，

通过由下述各阶段构成的设计步骤来设计上述罗特曼透镜，所述各阶段包括：

决定上述输入端子或者上述输出端子的元件列数n的阶段；

决定上述元件列的配置间隔P的阶段；

决定上述波束的波束数以及波束步距角的阶段；

将从上述阵列天线正面观察到的空间中的上述阵列天线的波束形成角度设为β，并且将连接交点S2和上述多个输入端子中的一个输入端子的线与中心线(8)所成的角度设为α时，按照β＜α的方式设定β相对于α的比的阶段，其中所述交点S2是上述输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与上述罗特曼透镜的中心线(8)的交点；

计算出使b²-4ac＝0成立的Fx的阶段；

决定F值的阶段；

决定G值的阶段；以及

计算出与上述元件数n对应的N个输出端子坐标(x，y)、以及各输出端子的修正线路相位w的阶段；

由此，在将S3设为输入端子(21)、(22)、…(2m)的部分配置曲线与中心线(8)的交点，将罗特曼透镜的大小G设为S2与S3之间的距离时，将上述罗特曼透镜的形状决定为G小于在β＝α的条件下进行设计时的罗特曼透镜的大小，

其中，

a＝1-η²-[(g-1)/(g-a₀)]²

$b=2g(g-1)/(g-a_0)-[(g-1)/{(g-a_0)}^2]b_0^2{\mathrm{\&eta;}}^2+{2\mathrm{\&eta;}}^2-2g$

$c={\mathrm{gb}}_0^2{\mathrm{\&eta;}}^2/(g-a_0)-b_0^4{\mathrm{\&eta;}}^4/\left[4{(g-a_0)}^2\right]-{\mathrm{\&eta;}}^2,$

g＝G/F，η＝(β/α)·(Ln/F)，a₀＝cosα，b₀＝sinα。

10.一种车载用多波束天线装置，包括由供给电力的多个输入端子(21)、(22)、…(2m)以及用于取出上述多个输入端子的电力的多个输出端子(31)、(32)、…(3n)形成的罗特曼透镜、由多个天线元件构成并向空间放射电波的阵列天线、以及连接上述输出端子与上述天线元件的传输线路，该车载用多波束天线装置在决定上述多个输出端子的排列曲线以及上述传输线路的长度并对规定的输入端子进行激励时在与该输入端子对应的角度方向上形成波束，其特征在于，

将从上述阵列天线正面观察到的空间中的上述阵列天线的波束形成角度设为β，并且将连接交点S2和上述多个输入端子中的一个输入端子的线与中心线(8)所成的角度设为α时，β＜α，其中所述交点S2是上述输出端子(31)、(32)、…(3n)的部分配置曲线与上述罗特曼透镜的中心线(8)的交点。

11.根据权利要求10所述的车载用多波束天线装置，其特征在于，

由三块板构成上述罗特曼透镜。

12.根据权利要求11所述的车载用多波束天线装置，其特征在于，

由三块板构成上述阵列天线。

13.根据权利要求10～12中任意一项所述的车载用多波束天线装置，其特征在于，

使上述多个输入端子部成为2分支传输线路对电力进行分散供给。

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