CN106575811A - 电场方向转换结构和平面天线 - Google Patents

Abstract

波导(43C，43D)在Y方向上引导Z偏振波。波导(43C)和波导(43D)之间的输入端和输出端复用来自波导(43C，43D)的Z偏振波，输出经复用的Z偏振波，并且从外部向波导(43C，43D)输入Z偏振波。波导移位部(43A)具有连接到波导(43C)的端部(43F)的端部(43I)和在Z方向上从端部(43I)移位的端部(43J)、垂直偏振波沿着Y方向输入到端部(43J)或从端部(43J)输出。波导移位部(43B)具有连接到波导(43D)的端部(43H)的端部(43K)和在Z方向上从端部(43K)移位的端部(43L)，垂直偏振波沿着Y方向输入到端部(43L)或从端部(43L)输出。通过端部(43J)的无线电波的电场的振动方向围绕X方向旋转90°，并且通过端部(43L)的无线电波的电场的振动方向在与端部(43J)的旋转方向相同的方向上绕X方向旋转90°。

Description

电场方向转换结构和平面天线

技术领域

本发明涉及电场方向转换结构和平面天线。

背景技术

近年来，随着通信业务的增加，需要增加诸如点对点的通信系统中的通信容量。为了满足这种需求，已知使用通信系统，所述通信系统使用能够发射或接收包括具有彼此垂直的偏振平面的两个偏振波信号的偏振复用信号的偏振波共享天线，以便通过偏振复用信号来执行通信。根据该通信系统，可以在每个偏振波信号上携带信息，从而与不使用偏振复用信号的情况相比，可以使通信容量加倍。

已知通过抛物面天线发射或接收偏振复用信号的方法。然而，由于抛物面天线具有相对较大的厚度并影响风荷载或风景，因此已经引入了平面天线。

作为偏振波共享平面天线的一个例子，公开了具有通过微带线(馈电线)连接作为天线元件的导体的结构的平面天线(专利文献1)。

公开了一种当通过方形开口接收偏振复用信号或从方形开口发射偏振复用信号时能够有效地分离或组合垂直偏振波和水平偏振波的偏振波共享方形开口天线(专利文献2)。

公开了在使用能够通过其传播高阶模的矩形波导进行发射的情况下，能够衰减可被传播的高阶模的另一种天线装置(专利文献3)。

引文列表

专利文献

[专利文献1]日本未审查专利申请公开No.2008-283352

[专利文献2]日本未审查专利申请公开No.2003-69337

[专利文献3]日本未审查专利申请公开No.2008-148149

发明内容

技术问题

然而，本发明人在上述方法中发现了以下问题。由微带线形成的平面天线(例如，专利文献1)不适合于高频通信，因为其在高频区域中遭受实质性损失，这导致天线增益的降低。为了抑制高频区域中的损失，期望引导包括在要由波导发射或接收的偏振复用信号中的垂直偏振波和水平偏振波。

当使用波导形成平面天线中的波导路径时，与使用微带线的情况相比，波导的布置受到限制。因此，使用波导的平面天线的厚度增加。另一方面，虽然上述的偏振波共享方形开路天线(专利文献2)和天线装置(专利文献3)可以用于使用波导的平面天线，但是它们不有助于抑制平面天线厚度。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种低损耗且薄型的偏振波共享平面天线。

问题的解决方案

根据本发明的示例性方面的电场方向转换结构包括：第一波导，其在第一端部和第二端部之间沿着与第一方向垂直的第二方向引导第一无线电波，所述第一无线电波的电场在所述第一方向上振动；第二波导，其在第三端部和第四端部之间沿着所述第二方向引导所述第一无线电波，所述第二波导通过所述第一端部和所述第三端部的连接而级联连接到所述第一波导；输入端和输出端，其复用来自所述第一波导的第一无线电波和来自所述第二波导的第一无线电波，并输出经复用的无线电波，并在所述第一端部和所述第三端部之间的连接部处将从无线电波分支出的第一无线电波从外部输出到所述第一波导和所述第二波导；第一波导移位部，其具有连接到所述第一波导的所述第二端部的第五端部和从所述第五端部在所述第一方向移位的第六端部，具有在所述第二方向振动的电场的第二无线电波沿所述第二方向输入到所述第六端部或从所述第六端部输出；以及，第二波导移位部，其具有连接到所述第二波导的所述第四端部的第七端部和在所述第一方向以及在与所述第六端部相反的方向上从所述第七端部移位的第八端部，具有沿所述第二方向振动的电场的所述第二无线电波沿着所述第二方向输入到所述第八端部或从所述第八端部输出，其中：通过所述第一波导移位部的所述第六端部的无线电波的电场的振动方向围绕垂直于所述第一方向和第二方向的第三方向旋转90°，并且，通过所述第二波导移位部的所述第八端部的无线电波的电场的振动方向在与所述第六端部中的旋转方向相同的方向上围绕所述第三方向旋转90°。

根据本发明的示例性方面的平面天线包括：布置在第一平面上的多个天线元件；第一波导部，被配置为从所述多个天线元件接收或向所述多个天线元件输出第一无线电波，所述第一无线电波通过正交偏振传输来接收或输出；以及，第二波导部，被配置为从所述多个天线元件接收或向所述多个天线元件输出第二无线电波，所述第二无线电波的偏振平面垂直于所述第一无线电波的偏振平面，其中所述第一波导部和所述第二波导部基本上平行于所述第一平面彼此层叠。

发明的有益效果

根据本发明，可以提供一种低损耗和薄型的偏振波共享平面天线。

附图说明

图1是示出根据第一示例性实施例的平面天线100的外观的透视图；

图2是示意性地示出根据第一示例性实施例的天线10的配置的立体透视图；

图3是示出了天线结构的立体透视图，其中以透明方式示出了根据第一示例性实施例的天线的喇叭天线部；

图4是示出了沿图3的线V-V所取的天线单元1的配置的立体透视图；

图5是沿图3的线V-V所取的天线单元1的透视截面图；

图6是示出偏振波分离/组合部3中的水平偏振波WH的偏振波分离/组合部3的侧视图；

图7是示出实质上对水平偏振波WH产生影响的偏振波分离/组合部3的一部分的侧视图；

图8是示出偏振波分离/组合部3中的垂直偏振波WV的偏振波分离组合部3的侧视图；

图9是示出实质上对垂直偏振波WV产生影响的偏振波分离/组合部3的一部分的侧视图；

图10是示出由天线10中的波导部4引导的垂直偏振波的图；

图11是Y-Z平面上的电场方向转换部43的截面图；和

图12是示出由天线10中的波导部5引导的水平偏振波的图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例。在附图中，相同的元件由相同的附图标记表示，并且因此根据需要省略重复的描述。

第一示例性实施例

将描述根据第一示例性实施例的平面天线100。平面天线100接收通过组合两个偏振波而获得的信号，将接收到的信号分离为垂直偏振波(以下，该波也称为第二无线电波)和水平偏振波(以下，该波也将称为第三无线电波)，并且输出垂直偏振波和水平偏振波，或者组合已经输入的垂直偏振波和水平偏振波，并将组合信号发送到外部。在下面的描述中，偏振波也被称为具有在一个方向上振动的电场的无线电波。

图1是示出根据第一示例性实施例的平面天线100的外观的透视图。平面天线100包括布置成阵列的天线10，每个天线10包括4个天线单元1。在图1中，平面天线100是以X-Y平面为主平面的平面天线，并且包括在X-Y平面上布置成网格状的天线10，每个天线10包括4个天线单元1。天线10每个包括布置在网格中的2×2＝4个天线单元1。也就是说，平面天线100包括作为小平面天线的集成天线10。

在该示例中，平面天线100在X方向(X方向也称为第三方向)上包括4个天线10，在Y方向(Y方向也称为第二方向)上包括4个天线10，即，总共4×4＝16个天线10。因此，平面天线100包括在X方向上的8个天线单元1和在Y方向上的8个天线单元1，即，总共8×8＝64个天线单元1。

虽然在图1中未示出，但是，天线单元1每个包括发射和接收偏振复用信号的喇叭天线部和组合或分离垂直偏振波和水平偏振波的偏振波分离/组合部。此外，天线单元1每个包括连接天线单元以引导垂直偏振波和水平偏振波的波导部。天线单元1、偏振波分离/组合部和波导部均由诸如金属的导电材料的中空管结构形成。

在本示例性实施例中，具有在Y方向上振动的电场的偏振波被称为垂直偏振波，并且具有在X方向上振动的电场的偏振波被称为水平偏振波。

接下来，对天线元件1的结构进行说明。图2是示意性地示出根据第一示例性实施例的天线10的结构的立体透视图。图2仅示出通过覆盖上述管结构的导电材料观察的管结构的管壁，以解释连接到天线单元1的偏振波分离/组合部和波导部的结构。图3是示出天线10的结构的立体透视图，其中以透明方式示出图2中所示的天线10的喇叭天线部2。

如图2所示，天线10包括布置在网格中的2×2＝4个天线单元1。天线单元1每个包括喇叭天线部2和偏振波分离/组合部3。

天线单元1将偏振复用信号发射到外部，或者经由喇叭天线部2从外部接收偏振复用信号。在本示例性实施例中，由天线单元1发射或接收的偏振复用信号包括垂直偏振波和水平偏振波。

偏振波分离/组合部3具有将偏振复用信号分离为垂直偏振波和水平偏振波或将垂直偏振波和水平偏振波组合成偏振复用信号的功能。

图4是示出沿图3的线V-V所取的天线单元1的配置的立体透视图。图4仅示出了通过覆盖管结构的导电材料观察的管结构的管壁，以便解释连接到天线单元1的偏振波分离/组合部和波导部的结构。图5是沿图3的线V-V所取的天线单元1的透视截面图。为了简化附图，图4和5中未示出喇叭天线部2。

如图4和5所示，偏振波分离/组合部3被设置为使得其面积随着其向下(Z(-)侧)延伸而以阶梯方式变小。在偏振波分离/组合部3的垂直于X方向的表面上设置有开口3a。在偏振波分离/组合部3的底面(Z(-)侧端部)设置有开口3b。

已经从喇叭天线部2传播到偏振波分离/组合部3的偏振复用信号如后所述，在偏振波分离/组合部3中分离为垂直偏振波WV和水平偏振波WH。

每个天线单元1的偏振波分离/组合部3的侧表面上的开口3a连接到波导部4(该波导部4也称为第一波导部)。在接收时，垂直偏振波WV经由开口3a从相应天线单元1的偏振波分离/组合部3传播到波导部4。在下面的描述中，具有通过波导传播并在一个方向上振动的电场的偏振波被称为无线电波或具有在一个方向上振动的电场的偏振波被称为电磁波。波导部4将已经传播的垂直偏振波WV转换和组合为具有在Z方向(该方向也称为第一方向)上振动的电场的偏振波(以下，该偏振波为称为Z偏振波WZ或第一无线电波)，并且将组合的Z偏振波WZ输出到外部(例如，收发器)。在发射时，Z偏振波WZ从外部(例如，收发器)输入到波导部4。波导部4将已经输入的Z偏振波WZ转换为垂直偏振波WV，分离转换后的垂直偏振波WV，并将分离的波引导至相应天线单元1的偏振波分离/组合部3。

每个天线单元1的偏振波分离/组合部3的底表面上的开口3b连接到波导部5(也称为第二波导部)。在接收时，水平偏振波WH从相应天线单元1的偏振波分离/组合部3经由开口3b输入到波导部5。当在偏振波分离/组合部3和波导部5之间的连接部处传播方向改变时，水平偏振波WH被转换为Z偏振波WZ。波导部5将在转换后的Z偏振波WZ组合，并将组合的Z偏振波WZ输出到外部(例如，收发器)。在发射时，Z偏振波WZ从外部(例如，发射器)输入到波导部5。波导部5将已经输入的Z偏振波WZ分离，并将分离出的波导向相应天线单元1的偏振波分离/组合部3引导。当在偏振波分离/组合部3和波导部5之间的连接部处传播方向改变时，Z偏振波WZ被转换为水平偏振波。

图6是示出偏振波分离/组合部3中的水平偏振波WH的偏振波分离/组合部3的侧视图。如图6所示，水平偏振波WH是其电场在X方向上振动的偏振波。在这种情况下，由于连接到侧表面上的开口3a的波导部4相对于水平偏振波WH用作截止波导，因此可以认为波导部4是电短路的。图7是示出实质上对水平偏振波WH产生影响的偏振波分离/组合部3的一部分的侧视图。如图7所示，可以认为对于水平偏振波WH不存在开口3a和波导部4。

图8是示出偏振波分离/组合部3中的垂直偏振波WV的偏振波分离/组合部3的侧视图。如图8所示，垂直偏振波WV是其电场在Y方向上振动的偏振波。在这种情况下，由于连接到底表面上的开口3b的波导部5用作相对于垂直偏振波WV的截止波导，所以可以认为波导部5是电短路的。图9是示出实质上对垂直偏振波WV产生影响的偏振波分离/组合部3的一部分的侧视图。如图8所示，可以认为对于垂直偏振波WV，不存在从偏振波分离/组合部3的下部到开口3b和波导部5的区域。

从上述描述可以理解，水平偏振波WH从偏振波分离/组合部3经由开口3b传播到波导部5，并且垂直偏振波WV从偏振波分离/组合部3经由开口3a传播到波导部4。

接下来，将描述天线10中的垂直偏振波WV和水平偏振波WH的波导的示例性方面。图10是示出由天线10中的波导部4引导的垂直偏振波WV的图。在图10中，在天线10中设置天线单元1a至1d(天线单元1a至1d也分别称为第一至第四天线元件)。天线单元1a对应于上述天线单元1。天线单元1b相对于Y轴线与天线单元1a线对称。天线单元1c相对于X轴与天线单元1a线对称。天线单元1d相对于Y轴与天线单元1b线对称。

天线单元1a的开口3a和天线单元1b的开口3a相对于Y轴彼此相反，并且通过波导41(也可以称为第三波导)彼此耦合，波导41在X方向上引导偏振波。天线单元1c的开口3a和天线单元1d的开口3a相对于Y轴彼此相反，并且通过波导42(也可以称为第四波导)彼此耦合，波导42在X方向上引导偏振波。波导41的中心和波导42的中心通过在Y方向上引导偏振波的电场方向转换部43彼此耦合。电场方向转换部43的中心连接到在X方向上引导偏振波的波导44。

首先，对接收时的波导进行说明。包括在已经传播到天线单元1a的偏振复用信号中的垂直偏振波WV传播到波导41的一端。已经传播到天线单元1b的偏振复用信号中包括的垂直偏振波WV传播到波导41的另一端。波导41以如下方式形成：从波导41的中心到天线单元1a的开口3a的距离变得等于从波导41的中心到天线单元1b的开口3a的距离。因此，从波导41的相应端传播的垂直偏振波WV在波导41的中心以相同的相位组合。

在已经传播到天线单元1c的偏振复用信号中包括的垂直偏振波WV传播到波导42的一端。已经传播到天线单元1d的偏振复用信号中包括的垂直偏振波WV传播到波导42的另一端。波导42以如下方式提供：从波导42的中心到天线单元1c的开口3a的距离变得等于从波导42的中心到天线单元1d的开口3a的距离。因此，从波导42的相应端传播的垂直偏振波WV在波导42的中心以相同的相位组合。

电场方向转换部43将传播到相应端的垂直偏振波WV转换为其电场(即，偏振平面)的振动方向是Z方向的Z个偏振波WZ，并在电场方向转换部43的中心处将转换后的Z偏振波WZ组合。换句话说，电场方向转换部43使具有在Y方向上振动的电场的垂直偏振波WV的电场的振动方向旋转，以将垂直偏振波WV转换为具有在Z方向上振动的电场的Z偏振波WZ。组合的Z偏振波WZ经由波导44输出到外部(例如，收发器)。

图11是电场方向转换部43在Y-Z平面上的截面图。电场方向转换部43具有连接到波导41的上中央部分的Y(+)侧端和连接到波导42的下中央部分的Y(-)侧端。

电场方向转换部43包括波导移位部43A(第一波导移位部)、波导移位部43B(也称为第二波导移位部)、波导43C和波导43D。波导43C和波导43D在Y方向上延伸并且彼此级联连接。波导43C的Y(-)侧端部43E(第一端部)连接到波导43C的Y(+)侧端部43G(第三端部)。

波导移位部43A具有连接到波导43C的Y(+)侧端部43F(第二端部)的Y(-)侧端部43I(第五端部)和连接到波导41的中心的Y(+)侧端部43J(第六端部)。波导移位部43A是具有阶梯形状的波导，其中其在Z方向上的高度从Y(+)侧端部43J(第六端部)向Y(-)侧端部43I(第五端部)变低两级。

波导移位部43B具有连接到波导43D的Y(-)侧端部43H(第四端部)的Y(+)侧端部43K(第七端部)和连接到波导42的中心的Y(-)侧端部43L(第八端部)。波导移位部43B是具有阶梯形状的波导，其中其在Z方向上的高度从Y(-)侧端部43L(第八端部)向Y(+)侧端部43K(第七端部)变高两级。

波导43C和波导43D之间的连接部分(波导43C的Y(-)侧端部43E(第一端部)与波导43D的Y(+)侧端部43G(第三端部)之间的连接部分)成为输入和输出端，其介导输入到电场方向转换部43的偏振波和从电场方向转换部43输出的偏振波。

参照图11，将描述在接收时电场方向转换部43中的电场方向转换。在图11中，波导41的中心处的垂直偏振波的相位变得等于波导42的中心处的垂直偏振波的相位。这里假定在波导41的中心处的垂直偏振波的振幅和波导42的中心处的垂直偏振波的振幅是Y(-)侧。

在电场方向转换部分43的Y(+)侧的垂直偏振波经由波导移位部分43A传播到电场方向转换部分43的中心的同时，电场方向转换部43的Y(+)侧的垂直偏振波的偏振平面(即，电场的振动方向是Y方向)在图11所示的电场方向旋转部ER1中围绕X轴顺时针(右旋转)旋转90°，并且因此，电场方向转换部43的Y(+)侧上的垂直偏振波被转换为Z偏振波WZ。

在电场方向转换部分43的Y(-)侧的垂直偏振波经由波导移位部分43B传播到电场方向转换部分43的中心的同时，电场方向转换部43的Y(-)侧的垂直偏振波的偏振平面(即，电场的振动方向是Y方向)在图11所示的电场方向旋转部ER1中围绕X轴顺时针(右旋转)旋转90°，并且因此，电场方向转换部43的Y(-)侧上的垂直偏振波被转换为Z偏振波WZ。

接下来，将描述发射时的波导。来自外部(例如，收发器)的Z偏振波WZ经由波导44传播到电场方向转换部43。电场方向转换部43分离并转换已经传播为为垂直偏振波WV的Z偏振波WZ，其彼此同相并且将垂直偏振波WV引导到波导41的中心和波导42的中心。

参照图11，将描述在发射时电场方向转换部43中的电场方向转换。已经从波导44传播到电场方向转换部43的中心的Z偏振波WZ被分离为两个偏振波。分离后的Z偏振波WZ中的一个的偏振平面在经由波导移位部43A传播到波导41的中心的同时，绕X轴逆时针(左旋转)旋转90°，并且Z偏振波WZ之一被转换为垂直偏振波WV。分离之后的Z偏振波WZ中的另一个的偏振平面在经由波导移位部43B传播到波导42的中心的同时，绕X轴逆时针(左旋转)旋转90°，并且因此Z偏振波WZ中的该另一个被转换为垂直偏振波WV。如上所述，由于分离后的两个Z偏振波WZ的偏振平面在相同方向上旋转，因此波导41的中心处的垂直偏振波WV的相位变得等于在波导42的中心的垂直偏振波WV的相位。

波导41分离已经传播的垂直偏振波WV，并将分离的波引导到相应的天线单元1a和1b。波导42分离已经传播的垂直偏振波WV，并将分离的波引导到相应的天线单元1c和1d。

图12是示出由天线10中的波导部5引导的水平偏振波的图。天线单元1a的开口3b和天线单元1c的开口3b相对于X轴彼此相反，并且通过在Y方向上引导偏振波的波导51彼此耦合。天线单元1b的开口3b和天线单元1d的开口3b相对于X轴彼此相反，并且通过在Y方向上引导偏振波的波导52彼此耦合。波导51的中心和波导52的中心通过在X方向上引导偏振波的波导53彼此耦合。在Y方向引导偏振波的波导54连接到波导53的中心。

首先，对接收时的波导进行说明。包括在已经传播到天线单元1a的偏振复用信号中的水平偏振波WH传播到天线单元1a的偏振波分离/组合部3的开口3b。然后，在水平偏振波WH从开口3b传播到波导51的同时，水平偏振波WH的电场(即偏振平面)的振动方向绕Y轴旋转90°，并且因此水平偏振波WH成为Z偏振波WZ。包括在已经传播到天线单元1c的偏振复用信号中的水平偏振波WH传播到天线单元1c的偏振波分离/组合部3的开口3b。之后，在水平偏振波WH从开口3b传播到波导51的同时，水平偏振波WH的电场(即，偏振平面)的振动方向绕Y轴旋转90°，并且因此水平偏振波WH变为Z偏振波WZ。波导51被以如下方式设置：从波导51的中心到天线单元1a的开口3b的距离变得等于从波导51的中心到天线单元1c的开口3b的距离。因此，从波导51的相应端传播的Z偏振波WZ在波导51的中心以相同的相位组合。

包括在已经传播到天线单元1b的偏振复用信号中的水平偏振波WH传播到天线单元1b的偏振波分离/组合部3的开口3b。之后，在水平偏振波WH从开口3b传播到波导52的同时，水平偏振波WH的电场(即，偏振平面)的振动方向绕Y轴旋转90°，因此水平偏振波WH变为Z偏振波WZ。包括在已经传播到天线单元1d的偏振复用信号中的水平偏振波WH传播到天线单元1d的偏振波分离/组合部3的开口3b。之后，在水平偏振波WH从开口3b传播到波导52的同时，水平偏振波WH的电场(即，偏振平面)的振动方向围绕Y轴旋转90°，并且水平偏振波WH变为Z偏振波WZ。波导52被以如下方式设置：从波导52的中心到天线单元1b的开口3b的距离变得等于从波导52的中心到天线单元1d的开口3b的距离。因此，从波导52的相应端传播的Z偏振波WZ在波导52的中心以相同的相位组合。

波导52被以如下方式设置：从波导53的中心到波导51的中心的距离变得等于从波导51的中心到波导51的中心的距离。因此，从波导53的相应端传播的Z偏振波WZ在波导53的中心以相同的相位组合。组合的Z偏振波WZ经由波导54输出到外部(例如，收发器)。

接下来，将描述发射时的波导。Z偏振波WZ经由波导54和53从外部(例如，收发器)传播到波导51的中心和波导52的中心。波导51分离已经传播的Z偏振波WZ。分离后的Z偏振波WZ传播到天线单元1a和1c的相应开口部3b。之后，在Z偏振波WZ从波导51传播到开口3b的同时，Z偏振波WZ的电场(即，偏振平面)的振动方向绕Y轴旋转90°，并且因此Z偏振波WZ变为水平偏振波WH。波导52分离已经传播的Z偏振波WZ。分离后的Z偏振波WZ传播到天线单元1b和1d的相应开口3b。此后，在Z偏振波WZ从波导52传播到开口3b的同时，Z偏振波WZ的电场(即，偏振平面)的振动方向绕Y轴旋转90°，并且因此Z偏振波WZ成为水平偏振波WH。

如上所述，弯曲部存在于偏振波分离/组合部3的底表面上的开口3b与波导部5之间的连接部中。根据该结构，水平偏振波WH的传播方向和Z偏振波WZ的传播方向以与作为旋转轴的偏振平面垂直的方向变化，由此水平偏振波WH的偏振平面和Z偏振波WZ的偏振平面旋转90°。结果，可以在水平偏振波WH和Z偏振波WZ之间相互执行电场方向转换。

类似地，也关于垂直偏振波WV，通过设置在偏振波分离/组合部3的底表面上的开口来连接偏振波分离/组合部3和波导部，可以在垂直偏振波WV和Z偏振波WZ之间执行电场方向转换。但是，在这种情况下，两个不同的波导部需要布置在同一层中。当在其中两个不同的波导部布置在同一层中的状态下提供其中已经被引导的偏振波彼此同相组合的结构时，布置各个波导部分的波导使得它们不会彼此干扰变得困难。此外，当波导以不彼此干扰的方式布置时，结构变得复杂，这导致制造工艺的数量的增加和平面天线的厚度的增加。

另一方面，在本示例性实施例中，垂直偏振波通过的波导部4具有电场方向转换功能(电场方向转换部43)，由此接收或输出垂直偏振波的波导部和接收或输出水平偏振波的波导部可以布置在彼此不同的层中。此外，引入电场方向转换部防止包括电场方向转换部的波导层的厚度的增加。因此，可以提供使用波导的高增益和薄型的偏振波共享平面天线。

其他示例性实施例

注意，本发明不限于上述示例性实施例，并且可以在不脱离本发明的精神的情况下适当地改变。例如，虽然前述喇叭天线部2包括矩形开口，但这仅仅是示例。可以采用具有其形状不是矩形形状(例如，圆形)的开口的喇叭天线部。此外，喇叭天线结构可以由诸如十字形槽的槽结构代替。

不用说，上述天线10的数量和天线单元1的数量仅仅是示例，并且平面天线中的部件的数量可以适当地增加或减少。

尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本发明不限于上述示例性实施例。本发明的配置和细节可以在本发明的范围内以本领域技术人员能够理解的各种方式修改。

本申请基于并要求优先权权益于在2014年8月18日提交的日本专利申请No.2004-166007，其公开内容通过引用整体并入本文。

附图标记列表图

1，1a-1d 天线单元

2 喇叭天线部

3 偏振波分离/组合部

3a，3b 开口

4，5 波导部

10 天线

41，42，43C，43D，44，51-54 波导

43 电场方向转换部

43A，43B 波导移位部

100 平面天线

WH 水平偏振波

WV 垂直偏振波

Claims (12)

1.一种电场方向转换结构，包括：

第一波导，所述第一波导被配置为在第一端部和第二端部之间沿着与第一方向垂直的第二方向引导第一无线电波，所述第一无线电波的电场在所述第一方向上振动；

第二波导，所述第二波导被配置为在第三端部和第四端部之间沿着所述第二方向引导所述第一无线电波，所述第二波导通过所述第一端部和所述第三端部的连接而级联连接到所述第一波导；

输入端和输出端，所述输入端和所述输出端被配置为复用来自所述第一波导的所述第一无线电波和来自所述第二波导的所述第一无线电波并输出所复用的无线电波，并且在所述第一端部和所述第三端部之间的连接部处将从无线电波分支出的所述第一无线电波从外部输出到所述第一波导和所述第二波导；

第一波导移位部，所述第一波导移位部具有连接到所述第一波导的所述第二端部的第五端部和在所述第一方向从所述第五端部移位的第六端部，具有在所述第二方向振动的电场的第二无线电波沿所述第二方向输入到所述第六端部或从所述第六端部输出；以及

第二波导移位部，所述第二波导移位部具有连接到所述第二波导的所述第四端部的第七端部和在所述第一方向以及在与所述第六端部相反的方向上从所述第七端部移位的第八端部，具有在所述第二方向上振动的电场的所述第二无线电波沿着所述第二方向输入到所述第八端部或从所述第八端部输出，其中：

通过所述第一波导移位部的所述第六端部的无线电波的电场的振动方向围绕垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向旋转90°，并且

通过所述第二波导移位部的所述第八端部的无线电波的电场的振动方向在与所述第六端部中的旋转方向相同的方向上围绕所述第三方向旋转90°。

2.根据权利要求1所述的电场方向转换结构，其中：

所述第一波导移位部由连接所述第五端部和所述第六端部的弯曲波导形成，并且

所述第二波导移位部由连接所述第七端部和所述第八端部的弯曲波导形成。

3.根据权利要求2所述的电场方向转换结构，其中，构成所述第一波导移位部和所述第二波导移位部的所述波导的中心轴是所述第二方向，并且所述波导具有阶梯状形状并且沿着第一方向以阶梯状方式移位。

4.根据权利要求2或3所述的电场方向转换结构，其中，在所述输入端和所述输出端与所述第六端部之间的距离等于在所述输入端和所述输出端与所述第八端部之间的距离。

5.一种平面天线，包括：

在与所述第一方向垂直的平面上以网格形式布置的第一天线元件至第四天线元件，所述第一天线元件至所述第四天线元件中的每一个组合多个偏振波并发射偏振复用信号或者将已经接收到的偏振复用信号分离成多个偏振波；

第一波导部，所述第一波导部被配置为将第二无线电波输出到所述第一天线元件至所述第四天线元件，或者接收已经由所述第一天线元件至所述第四天线元件分离的所述第二无线电波；以及

第二波导部，所述第二波导部被配置为将第三无线电波输出到所述第一天线元件至所述第四天线元件或者接收由所述第一天线元件至所述第四天线元件分离的所述第三无线电波，所述第三无线电波具有与所述第一无线电波和所述第二无线电波的电场的振动方向垂直的电场的振动方向，

其中，所述第一波导部包括：

根据权利要求2至4中任一项所述的电场方向转换结构；

第三波导，所述第三波导的一端连接到所述第一天线元件并且另一端连接到所述第二天线元件，所述第三波导的中心连接到所述第六端部，并且所述第三波导在所述第三方向上延伸；以及

第四波导，所述第四波导的一端连接到所述第三天线元件并且另一端连接到所述第四天线元件，所述第四波导的中心连接到所述第八端部，并且所述第四波导在所述第三方向上延伸。

6.根据权利要求5所述的平面天线，其中，在所述第三波导的中心与所述第一天线元件之间的距离、在所述第三波导的中心与所述第二天线元件之间的距离、在所述第四波导的中心与所述第三天线元件之间的距离、和在所述第四波导的中心与所述第四天线元件之间的距离彼此相等。

7.根据权利要求5或6所述的平面天线，其中：

所述第一天线元件至所述第四天线元件中的每一个包括：

偏振波分离/组合部，所述偏振波分离/组合部被配置为分离包括在所述偏振复用信号中的所述第二无线电波和所述第三无线电波，或者将所述第二无线电波和所述第三无线电波组合成所述偏振复用信号；

喇叭天线部，所述喇叭天线部被配置为发射来自所述偏振波分离/组合部的所述偏振复用信号或者向所述偏振波分离/组合部发射已经接收到的所述偏振复用信号，并且

所述偏振波分离/组合部通过在垂直于所述第三方向的平面上的开口接收或输出所述第二无线电波，并且通过垂直于所述第一方向的底表面上的开口接收或输出所述第三无线电波。

8.根据权利要求7所述的平面天线，其中：

所述第二波导部连接到所述第一天线元件至所述第四天线元件中的每一个的偏振波分离/组合部的底表面上的开口，并且

所述第二波导部将来自所述第一天线元件至所述第四天线元件中的每一个的偏振波分离/组合部的底面上的开口的所述第三无线电波转换为所述第一无线电波，将所得到的同相的无线电波彼此组合，并且输出所组合的无线电波或者分离从外部输入的所述第一无线电波以将所述第一无线电波转换为所述第三无线电波，并且将转换后的所述第三无线电波以相同相位引导到所述第一天线元件至所述第四天线元件中的每一个的偏振波分离/组合部的底表面上的开口。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的平面天线，其中，所述第一波导部和所述第二波导部在所述第一方向上彼此层叠的不同的层中形成。

10.一种平面天线，包括：

布置在第一平面上的多个天线元件；

第一波导部，所述第一波导部被配置为从所述多个天线元件接收第一无线电波或向所述多个天线元件输出第一无线电波，所述第一无线电波用于正交偏振传输；以及

第二波导部，所述第二波导部被配置为从所述多个天线元件接收第二无线电波或向所述多个天线元件输出第二无线电波，所述第二无线电波的偏振平面垂直于所述第一无线电波的偏振平面，

其中，所述第一波导部和所述第二波导部基本上平行于所述第一平面彼此层叠。

11.根据权利要求10所述的平面天线，其中：

所述第一波导部包括电场方向转换部，所述电场方向转换部具有连接到第一天线元件的第一端部、连接到第二天线元件的第二端部、以及输入端和输出端，通过所述输入端和所述输出端输入或输出具有垂直于所述第一无线电波的所述偏振平面的偏振平面的第三无线电波，

在所述第三无线电波从所述输入端和所述输出端被引导到所述第一端部和所述第二端部的同时，以使得所述第三无线电波的所述偏振平面与所述第一无线电波的所述偏振平面匹配的方式旋转所述第三无线电波的偏振平面，并且

在所述第一无线电波从所述第一端部和所述第二端部被引导到所述输入端和所述输出端的同时，以使得所述第一无线电波的所述偏振平面与所述第三无线电波的所述偏振平面匹配的方式旋转所述第一无线电波的所述偏振平面。

12.根据权利要求11所述的平面天线，其中：

所述电场方向转换部是耦合所述第一端部和所述第二端部的波导，并且

所述输入端和所述输出端被设置在设置在所述第一端部和所述第二端部之间的波导的中心处。