CN103918127A - 罗特曼透镜 - Google Patents

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Abstract

一种罗特曼透镜，具有：接地板(80)，其由导电性部件构成；电介质基板(70)，其配置在接地板(80)上；以及多个输入端口(11～15)和多个梳齿端口(41～47)，它们配置在隔着电介质基板(70)与接地板(80)相对的位置，在电介质基板(70)内，沿着连接多个输出端口(41～47)的两端和一个输入端口的线段，以波导彼此间不干扰的方式配置了将输入至所述一个输入端口的信号引导到所述多个输出端口的波导。

Description

罗特曼透镜
技术领域
本发明涉及罗特曼透镜(Rotman lens)。
背景技术
在专利文献1中公开了具有多个输入端口和输出端口的罗特曼透镜。在这种罗特曼透镜中，在对一个输入端口进行激励时罗特曼透镜内被供给电力。罗特曼透镜内的电力从输出端口被取出并被供给阵列天线元件。阵列天线元件的激励振幅及激励相位是根据对哪个输入端口进行激励而决定的，并根据阵列天线的激励相位来确定在空间中的波束方向。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010－200316号公报
发明内容
发明要解决的问题
可是，在专利文献1公开的技术中，在对一个输入端口进行激励的情况下，激励信号有时也会传递到其它输入端口，此时存在产生损失的问题。
本发明的目的在于，提供一种损失较少的罗特曼透镜。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明的特征在于，罗特曼透镜具有：接地板，其由导电性部件构成；电介质基板，其配置在所述接地板上；以及多个输入端口和多个输出端口，它们配置在隔着所述电介质基板与所述接地板相对的位置，在所述电介质基板内，沿着连接所述多个输出端口的两端和一个输入端口的线段，以波导彼此间不干扰的方式配置了将输入至所述一个输入端口的信号引导到所述多个输出端口的波导。
根据这种结构，能够得到损失较少的罗特曼透镜。
另外，另一种发明的特征在于，在上述发明中，所述波导由连接所述接地板和所述罗特曼透镜的导电性部件构成，即由沿着连接所述多个输出端口的两端和一个输入端口的线段而配置的一个或者多个导电性部件构成。
根据这种结构，将从输入端口输入的信号高效地引导到输出端口，因而能够减少损失。
另外，另一种发明的特征在于，在上述发明中，所述导电性部件是连接所述接地板和所述罗特曼透镜的通孔。
根据这种结构，能够容易形成波导，因而能够防止制造成本的增加。
另外，另一种发明的特征在于，在上述发明中，所述输入端口具有供信号输入的线路、以及连接所述线路和所述罗特曼透镜的主体部的具有锥形状的锥部，所述波导以所述锥部和所述罗特曼透镜的主体部的连接部间的端部作为起点，沿着所述线段配置。
根据这种结构，通过防止来自锥部的信号的泄露，能够向输出端口高效地引导从输入端口输入的信号。
另外，另一种发明的特征在于，在上述发明中，所述多个输入端口分别隔着被匹配端接的虚设输入端口而配置。
根据这种结构，能够提高输入端口彼此间的绝缘性。
另外，另一种发明的特征在于，在上述发明中，在所述接地板侧或者所述罗特曼透镜侧层叠配置了一个或者多个接地板及电介质基板，所述波导由连接这些多个接地板和所述罗特曼透镜的导电性部件构成，即由沿着连接所述多个输出端口的两端和一个输入端口的线段而配置的一个或者多个导电性部件构成。
根据这种结构，即使是具有多个接地板和电介质基板的情况下，也将从输入端口输入的信号高效地引导到输出端口，因而能够减少损失。
发明效果
根据本发明，能够提供损失较少的罗特曼透镜。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的罗特曼透镜的结构例的图。
图2是示出图1所示的罗特曼透镜的截面的剖面图。
图3是用于说明构成波导的通孔的配置的图。
图4是用于说明构成波导的通孔的配置的图。
图5是用于说明构成波导的通孔的配置的图。
图6是示出过去的罗特曼透镜的结构的图。
图7是将图1和图6所示的罗特曼透镜的损失进行比较的图。
图8是示出图6所示的过去的罗特曼透镜的特性的图。
图9是示出图1所示的本实施方式的罗特曼透镜的特性的图。
图10是示出本发明的其它实施方式的图。
图11是示出本发明的其它实施方式的图。
具体实施方式
下面，说明本发明的实施方式。
(A)实施方式的结构的说明
图1是示出本发明的实施方式的罗特曼透镜的结构例的图。如该图所示，罗特曼透镜1具有主体部10、输入端口11～15、输出端口41～47和虚设端口(dummy port)21、22、31～36，主体部10由导电性板材构成，具有大致圆形形状。
图2是示出罗特曼透镜1的截面的剖面图。如该图所示，罗特曼透镜1由以下部分构成：接地板(ground plate)80，其由板状的导电性部件构成；电介质基板70，其配置在接地板80上；以及板状的导电性部件，其隔着电介质基板70与接地板80相对地配置。另外，如后面所述，主体部10和接地板80通过多个通孔50而连接。并且，该通孔50如后面所述构成波导。
返回图1，输入端口11～15具有锥部11a～15a和线路11b～15b。在此，线路11b～15b由铜箔等导电性部件构成，一端被施加电力而进行激励，另一端与锥部11a～15a连接。锥部11a～15a具有锥形状，一端与线路11b～15b的另一端连接，作为开口部的另一端与主体部10连接。
输出端口41～47配置在输入端口11～15的大致相反侧，具有锥部41a～47a和线路41b～47b。在此，线路41b～47b由铜箔等导电性部件构成，从一端发射电波，另一端与锥部41a～47a连接。锥部41a～47a具有锥形状，一端与线路41b～47b的另一端连接，作为开口部的另一端与主体部10连接。
虚设端口21～26配置在输入端口的两侧，具有锥部21a～26a和线路21b～26b。在此，线路21b～26b由铜箔等导电性部件构成，一端被匹配端接(matching-terminated)，另一端与锥部21a～26a连接。锥部21a～26a具有锥形状，其一端与线路21b～26b的另一端连接，作为开口部的另一端与主体部10连接。
虚设端口31～33配置在输出端口47和虚设端口21之间，虚设端口34～36配置在输出端口41和虚设端口26之间。虚设端口31～36具有锥部31a～36a和线路31b～36b。在此，线路31b～36b由铜箔等导电性部件构成，一端被匹配端接，另一端与锥部31a～36a连接。锥部31a～36a具有锥形状，一端与线路31b～36b的另一端连接，作为开口部的另一端与主体部10连接。
并且，在输入端口11～15的锥部11a～15a的开口部附近形成有由多个通孔50构成的波导51～56。图3～5是用于说明波导51～56的结构例的图。图3是用于说明在输入端口11的锥部11a配置的波导51、52的结构例的图。如该图3所示，波导51是沿着连接锥部47a的开口部的左端和锥部11a的开口部的上端的虚线配置两个通孔而构成的。并且，波导52的上侧是沿着连接锥部41a的开口部的右端和锥部11a的开口部的下端的虚线配置两个通孔而构成的。
图4是用于说明在输入端口12的锥部12a配置的波导52、53的结构例的图。如该图所示，波导52的下侧是沿着连接锥部47a的开口部的左端和锥部12a的开口部的上端的虚线配置三个通孔而构成的。并且，波导53的左侧是沿着连接锥部41a的开口部的右端和锥部12a的开口部的下端的虚线配置两个通孔而构成的。
图5是用于说明在输入端口13的锥部13a配置的波导53、54的结构例的图。如该图所示，波导53的右侧是沿着连接锥部47a的开口部的左端和锥部13a的开口部的左端的虚线配置三个通孔而构成的。并且，波导54的左侧是沿着连接锥部41a的开口部的右端和锥部13a的开口部的右端的虚线配置三个通孔而构成的。
构成波导51～56的多个通孔50以不从相邻的通孔50之间漏出信号的间隔进行设定。作为一例，在设信号波长为λ的情况下，能够设定为约λ/4。当然，也可以设定为除此以外的间隔。
另外，在锥部14a、15a的开口部设置的波导55、56形成为与波导51、52相同的结构，因而省略其说明。
(B)实施方式的动作的说明
本发明的实施方式的罗特曼透镜1与图6所示的现有的罗特曼透镜1A相比，不同之处在于具有波导51～56。在本实施方式的罗特曼透镜1中，当信号被输入线路11b～15b时，经由锥部11a～15a被输入到罗特曼透镜1的主体部10。在图6所示的现有的罗特曼透镜1A中，从锥部11a～15a的任意一个被输入的信号不仅被传递到输出端口41～47，也被传递到其它输入端口，因而成为损失。更具体地讲，例如从输入端口13输入的信号不仅被传递到输出端口41～47，而且一部分也被传递到输入端口11、12、14、15，因而成为损失。
另一方面，在本实施方式中，当信号被输入线路11b～15b时，经由锥部11a～15a被输入到罗特曼透镜1的主体部10。此时，在锥部11a～15a的开口部的两端形成有多个通孔50。这些通孔50如图2所示由于与接地板80连接而成为接地电位。在存在这种接地电位的通孔50的情况下，形成了被主体部10、通孔50及接地板80遮挡的空间，因而该空间作为波导发挥作用。因此，从锥部11a～15a的开口部释放的信号通过波导51～56被调整行进方向，而朝向输出端口41～47传输。因此，从输入端口11～15输入的信号几乎都被传输到输出端口41～47，因而通过减少被传输到其它输入端口的信号，能够减少损失。
图7所示的表是将图1所示的本发明的实施方式和图6所示的现有的结构的损失进行比较的表。更具体地讲，图7所示的表表示在向输入端口11～13输入信号、并在输出端口41～47观测到信号的情况下，输入输出端口之间的损失。此处所讲的损失表示从一个输入端口输入的信号中、向输出端口41～47以外的端口泄露传输的信号的总和。即，图7所示的表的最上段表示向输入端口11输入信号时的图6和图1所示的结构的损失分别是-7.7dB和-5.1dB，可知图1所示的本发明的实施方式将损失降低了2.4dB。并且，第二段表示向输入端口12输入信号时的图6和图1所示的结构的损失分别是-4.7dB和-3.5dB，可知图1所示的本发明的实施方式将损失降低了1.2dB。并且，第三段表示向输入端口13输入信号时的图6和图1所示的结构的损失分别是-3.6dB和-3.6dB，可知在输入端口13损失的降低效果没有显现出来。另外，在图1所示的波导53、54的结构中，虽然在输入端口13损失的降低效果没有显现出来，但是通过调整波导53、54的结构，即使是在该输入端口13也能够得到降低效果，这已通过发明者的实验得到明确。
图8是表示图6所示的现有结构的阵列要素的图，并且图9是表示图1所示的本实施方式的阵列要素的图。即，是表示假定在各输出端口设置了理想的点波源即各向同性地发射电波的天线时的理想的发射图样(emission pattern)的计算值的图。从各天线发射的电波的振幅比及相位比是根据输出到各输出端口的电波的振幅比及相位比而决定的。另外，这些附图中的横轴表示角度(deg)，纵轴表示增益(dB)。并且，实线表示输入端口11的阵列要素，短虚线表示输入端口12的阵列要素，长虚线表示输入端口13的阵列要素。另外，各图是根据最大的增益进行标准化后示出的。根据这些图8、9的比较，在各输入端口中增益最大的主波束的方向没有变化，大约为0°、30°、60°。另一方面，关于主波束以外的旁瓣，本实施方式一方的增益变小，由此可知特性得到了改善。
如以上说明的那样，根据本发明的实施方式，通过设计波导51～56，能够改善指向性并减少损失，而且不会对主波束的特性产生影响。
并且，在以上的实施方式中，即使是在由于设计上的制约而未能将锥部11a～15a的形状设为期望的形状和尺寸，并且不能充分确保指向性的情况下，也能够通过调整波导51～56的形状来确保指向性。
并且，在以上的实施方式中，由于利用通孔构成波导51～56，因而能够在不使制造工艺变复杂的情况下减少损失。
(C)变形实施方式的说明
以上的实施方式仅是一例，本发明当然不限于诸如上述的情况。例如，在以上的实施方式中，如图2所示具有主体部10、电介质基板70和接地板80，然而例如也可以是如图10所示具有多个接地板和电介质基板。在图10所示的实施方式中，在接地板81的下侧(图10中的下侧)层叠了电介质基板71、RF基板91、电介质基板72、接地板82、电介质基板73和RF基板(或者天线基板)92。并且，多个通孔50中一部分与接地板81连接，一部分与接地板81及接地板82连接，一部分在与接地板81及接地板82连接的同时贯通所有基板。这样，通过使贯通多个基板来与多个接地板连接，能够防止信号泄露到接地板81的下层。另外，在图10中以使各通孔50以不同的方式与接地板81、82连接，但也可以使它们以相同的方式与接地板81、82连接。具体地讲，也可以是，使所有通孔50仅与接地板81连接、或与接地板81、82两者连接、或者在与接地板81、82两者连接的同时贯通所有基板。
在图11的示例中，在中央配置有主体部10，以隔着主体部10的方式配置电介质基板70。在电介质基板70的下侧(图11中的下侧)配置接地板81，在其下面配置有电介质基板71、RF基板91、接地板82、电介质基板72和RF基板(或者天线基板)92。并且，在电介质基板70的上侧(图11中的上侧)配置接地板83，在其上面配置有电介质基板73、RF基板93、接地板84、电介质基板74和RF基板(或者天线基板)94。并且，多个通孔50中一部分与接地板81、83连接，一部分与接地板81、82连接，一部分与接地板83、84连接，一部分在与接地板83、84连接的同时全部贯通上侧的多个基板。这样，通过使贯通多个基板来与多个接地板连接，能够防止信号泄露到比接地板81更靠下的下层或者比接地板83更靠上的上层。另外，在图11中使各通孔50以不同的方式与接地板81～84连接，但也可以与图10的情况相同地使它们以相同的方式与接地板81～84连接。
另外，在以上的实施方式中，作为波导51～56，使用了通孔50，但也可以使用通孔50以外的构造物。例如，也可以取代通孔50，而利用连接主体部10和接地板的一片或者多片导体板构成波导。并且，波导51～56如图3～图5所示配置于虚线上，但也可以不配置于虚线上，而配置在多少偏离虚线的位置。另外，关于波导51～56的配置方式，只要配置成这些波导彼此互不干扰即可。具体地讲，只要配置成从某个波导发射的信号不被其它波导遮挡即可。
并且，在以上的实施方式中，在所有输入端口11～15的锥部11a～15a的两端设计波导51～56，但也可以仅在一部分的输入端口设计波导。并且，波导无需设计在锥部的两端，也可以仅设计于一端。
并且，在以上的实施方式中，锥部11a～15a具有直线形状，但也可以具有曲线形状。
另外，图1所示的波导51～56的结构仅是一例，也可以具有除此以外的形状。更具体地讲，通孔50的条数和配置位置可以根据想要得到的特性进行变更。
并且，在以上的实施方式中配置了虚设端口21～26、31～36，但不一定需要配置这种虚设端口。并且，虚设端口21～26是在一组输入端口之间配置一个，但也可以配置两个以上。
标号说明
1罗特曼透镜；10主体部；11～15输入端口；11a～15a锥部；11b～15b线路；21～26虚设端口；31～36虚设端口；41～47输出端口；41a～47a锥部；41b～47b线路。

Claims (6)

1.一种罗特曼透镜，其特征在于，该罗特曼透镜具有：
接地板，其由导电性部件构成；
电介质基板，其配置在所述接地板上；以及
多个输入端口和多个输出端口，它们配置在隔着所述电介质基板与所述接地板相对的位置，
在所述电介质基板内，沿着连接所述多个输出端口的两端和一个输入端口的线段，以波导彼此间不干扰的方式配置了将输入至所述一个输入端口的信号引导到所述多个输出端口的波导。
2.根据权利要求1所述的罗特曼透镜，其特征在于，所述波导由连接所述接地板和所述罗特曼透镜的导电性部件构成，即由沿着连接所述多个输出端口的两端和一个输入端口的线段而配置的一个或者多个导电性部件构成。
3.根据权利要求2所述的罗特曼透镜，其特征在于，所述导电性部件是连接所述接地板和所述罗特曼透镜的通孔。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的罗特曼透镜，其特征在于，所述输入端口具有供信号输入的线路、以及连接所述线路和所述罗特曼透镜的主体部的具有锥形状的锥部，所述波导以所述锥部和所述罗特曼透镜的主体部间的连接部的端部作为起点，沿着所述线段配置。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的罗特曼透镜，其特征在于，所述多个输入端口分别隔着被匹配端接的虚设输入端口而配置。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的罗特曼透镜，其特征在于，
在所述接地板侧或者所述罗特曼透镜侧层叠配置了一个或者多个接地板及电介质基板，
所述波导由连接这些多个接地板和所述罗特曼透镜的导电性部件构成，即由沿着连接所述多个输出端口的两端和一个输入端口的线段而配置的一个或者多个导电性部件构成。
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