CN106921039B - 天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供具备能够改善隔离特性且抑制尺寸增加的天线罩的天线装置。天线装置(10)具有天线部(30)、旋转机构(40)和天线罩(20)。天线部具有发送天线(32)和接收天线(31)。发送天线发送电波。接收天线被配置在发送天线之上且接收电波。旋转机构对天线部进行旋转驱动。天线罩形成为覆盖天线部旋转的周围。天线罩的侧壁至少具有两个倾斜部(21a、21b)。倾斜部(21a、21b)相对于天线部的旋转轴(中心轴(C))分别以不同的倾斜角度(S1、S2)倾斜。倾斜部(21)彼此之间的边界即倾斜切换边界(24)与天线罩整体的高度(H1)的1/2相比位于上侧。

Description

天线装置

技术领域

本发明主要涉及天线罩(Radome)型的天线装置的结构。

背景技术

以往，已知将旋转的天线容纳于天线罩的结构的天线装置。专利文献1公开这种天线装置。

专利文献1的天线装置构成为在从天线罩离开了电波的大致n/4波长(n为正奇数)的法线上的内侧，设置由电性质与天线罩等同的材质构成的反射抑制板。专利文献1根据该结构，通过反射抑制板消除来自天线罩的反射波，所以能够抑制天线的增益的减少及旁瓣的上升。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实用新型授权第3123777号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1的天线装置中，通过一个天线进行电波的收发，但还已知例如FMCW(调频连续波)雷达那样分别具备发送天线和接收天线，发送天线和接收天线相互远离配置的结构的天线装置。在这样的天线装置中，同时进行电波的发送接收，所以确保发送接收天线间的隔离变得重要。

但是，在假设想要对以单独的天线进行发送和接收的天线装置应用上述专利文献1的天线罩的情况下，成为在天线罩的内侧设置与天线罩类似的部件的二重构造，导致重量以及成本的增加。

此外，还考虑将发送天线和接收天线在上下方向上分离配置从而确保隔离，但在该情况下，难以将天线装置在高度方向上小型化。

另外，专利文献1的天线装置构成为天线罩的侧壁稍微倾斜。在上下配置发送天线和接收天线的天线装置中，认为通过这样对天线罩的侧壁设置倾斜，能够在某种程度上改善隔离特性。但是，若想要确保充分好的隔离特性，则需要使天线罩的侧壁较大程度地倾斜，导致天线罩直径的增大。

本发明是鉴于以上的情况而完成的，其目的在于，提供具备能够改善隔离特性且实现小型化的天线罩的天线装置。

用于解决课题的手段

本发明的要解决的课题如以上那样，接着说明用于解决该课题的手段及其效果。

根据本发明的观点，提供以下的结构的天线装置。即，该天线装置具备天线部、旋转机构和壳体。所述天线部具有发送天线和接收天线。所述发送天线发送电波。所述接收天线被配置在所述发送天线之上或之下且接收电波。所述旋转机构对所述天线部进行旋转驱动。在所述壳体中，以覆盖所述天线部的旋转周围的方式形成的侧壁至少具有相对于所述天线部的旋转轴分别以不同的角度倾斜的两个倾斜部。该倾斜部彼此之间的边界即倾斜切换边界与整体的高度的1/2相比处于上侧。

由此，与以往那样仅设置了一个倾斜部的情况相比，能够改善发送天线和接收天线的隔离特性。此外，与仅设置了一个倾斜部的情况相比，壳体的下部的半径变小，因此能够改善隔离而不会增大壳体的尺寸。此外，倾斜切换边界与整体的高度的1/2相比处于上侧，因此能够进一步减小壳体的下部的半径。

在所述的天线装置中，优选设为以下的结构。即，所述发送天线以及所述接收天线分别具有喇叭(horn)。所述倾斜切换边界与所述发送天线以及所述接收天线之中被配置在下侧的天线所具有的所述喇叭的下端相比位于上侧。

由此，能够维持隔离的改善效果，且进一步减小壳体的下部的半径。

在所述的天线装置中，优选所述两个倾斜部之中上侧的第一倾斜部与下侧的第二倾斜部相比所述倾斜更大。

由此，与下侧的倾斜比上侧的倾斜更大的情况相比，能够减小壳体的下部的半径。其结果，能够维持隔离的改善效果，且防止天线装置变大。

在所述的天线装置中，优选所述第一倾斜部的所述倾斜相对于所述天线部的旋转轴为20度以上。

由此，能够提升隔离的改善效果。

在所述的天线装置中，优选所述第一倾斜部的所述倾斜为大致25度，所述第二倾斜部的所述倾斜为大致10度。

由此，能够进一步有效地改善隔离。

在所述的天线装置中，优选所述倾斜切换边界在所述壳体的全部径向间为相同的高度。

由此，能够在壳体的整个周围等同地改善隔离。此外，壳体的侧壁的形状被简化，因此壳体的制造变得容易。

在所述的天线装置中，优选所述倾斜切换边界与所述发送天线和所述接收天线之中被配置在上侧的天线所具有的喇叭的上端相比位于下侧。

由此，能够进一步有效地改善隔离。

在所述的天线装置中，优选所述倾斜切换边界处于所述壳体的整体的高度的大致3/4的位置。

由此，能够进一步有效地改善隔离。

在所述的天线装置中，优选所述天线部具备对FMCW方式的电波进行发送或接收的天线。

即，如上述那样改善了隔离的结构特别适合于如FMCW方式那样同时进行电波的发送接收的情况。

在所述的天线装置中，优选所述天线部为片状天线(patch antenna)方式。

由此，在片状天线方式的天线装置中，能够提升隔离的改善效果。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的天线装置的整体的结构的主视图。

图2是表示天线部朝向正面的状态下的天线罩内部的情形的主视图。

图3是表示天线部从图2的朝向旋转了90°的状态下的天线罩内部的情形的主视图。

图4是详细表示天线罩以及天线部的结构的主视图。

图5是详细表示天线部从图4的朝向旋转了90°的状态下的天线罩以及天线部的结构的主视图。

图6是表示设置了一个倾斜部的以往的天线装置的主视图。

图7是表示以往的天线装置中的天线罩侧壁的倾斜角度与隔离值的关系的图表。

图8是表示第一实施方式中的频率与隔离值的关系的图表。

图9是详细表示在第二实施方式的天线装置中，天线部朝向侧方的状态下的天线罩以及天线部的结构的主视图。

图10是表示第二实施方式中的频率与隔离值的关系的图表。

标记说明：

10 天线装置

20 天线罩(壳体)

21a、21b 倾斜部

24 倾斜切换边界

30 天线部

31 接收天线

32 发送天线

33 喇叭

40 旋转机构。

具体实施方式

接着，参照附图说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的天线装置10的整体的结构的主视图。图2是表示天线部30朝向正面的状态下的天线罩20内部的情形的主视图。图3是表示天线部30从图2的朝向旋转了90°的状态下的天线罩20内部的情形的主视图。

如图1所示，天线装置10具备天线罩(壳体)20、片状天线方式的天线部30、以及旋转机构40。该天线装置10例如被用于搭载于船舶的雷达装置。

天线罩20实质上形成为以旋转机构40的旋转轴(以下有时称为中心轴C)为中心的旋转体状。天线装置10能够在天线罩20的内部一边使天线部30通过旋转机构40而旋转，一边通过该天线部30进行电波的发送接收。

天线罩20被设为由上部罩20a以及下部罩20b构成的上下分割构造，通过将上部罩20a和下部罩20b接合，从而能够在其内部空间容纳天线部30以及旋转机构40。另外，在天线罩20的内部，也可以还容纳其他结构(例如进行高频信号的处理的RF单元)。上部罩20a构成为能够相对于下部罩20b拆卸，图2以及图3示出拆卸了上部罩20a的状态。另外，关于天线罩20的详细的结构在后面叙述。

旋转机构40如图3等所示那样具备支承台41、旋转轴部42和安装部43。支承台41例如形成为圆柱状，由图略的固定构件固定于天线罩20的下部罩20b。旋转轴部42向上下方向(沿着所述中心轴C)被配置在天线装置10的中心部，被支承为能够相对于支承台41相对旋转。安装部43被固定在旋转轴部42的上部。安装部43具有其朝向与中心轴C平行的平坦的安装面43m，在该安装面43m上安装有天线部30。

旋转机构40具备被配置在天线罩20的内部的图略的驱动源(例如电动马达)。该驱动源的驱动力经由图略的驱动传递构件(例如齿轮、带等)被传递给旋转轴部42，从而能够以上述的中心轴C为中心而使天线部30在水平面内旋转。

天线部30构成为对FMCW方式的电波进行发送接收，具备发送天线32和接收天线31。发送天线32以及接收天线31在上下方向上并排配置，分别被固定在所述安装部43(安装面43m)。该天线部30能够同时由发送天线32发送电波以及由接收天线31接收电波。

发送天线32以及接收天线31各自具备喇叭33和片状天线基板34。

喇叭33由金属板构成，距中心轴C较远侧开放。如图3所示，在喇叭33中形成有锥形部，构成为随着从片状天线基板34远离而开口区域在上下方向上逐渐扩大。

在片状天线基板34上，如图2所示那样形成有沿着水平的直线并排的多个片状天线35。另外，图2没有示出电力的路径，但对各个片状天线35，通过微带线(micro stripline)供应电力。

接收天线31的喇叭33与发送天线32的喇叭33被配置为相互接触(其中，也可以在两个喇叭33之间形成小的间隙)。像这样，将接收天线31和发送天线32配置为相互接触或接近，从而能够将天线装置10特别是在高度方向上小型化。

接着，主要参照图4以及图5，详细说明天线罩20的结构。图4是详细表示天线罩20以及天线部30的结构的主视图。图5是详细表示天线部30从图4的朝向旋转了90°的状态下的天线罩20以及天线部30的结构的主视图。

天线罩20构成为覆盖天线部30以及旋转机构40的周围，保护天线部30不受风雨等。该天线罩20由具有使电波很好地透过的性质的素材(例如强化塑料)形成。

天线罩20具备上部罩20a和下部罩20b。上部罩20a和下部罩20b通过螺栓等固定构件而相互固定。

上部罩20a构成为旋转体状(具体而言，将圆锥梯形和圆柱相互接合而成的形状)。上部罩20a构成为中空状，具有上壁、和从上壁的端部向下方延伸的侧壁。上壁被配置为覆盖天线部30等的上侧，侧壁配置为覆盖天线部30等的水平方向外侧。上壁构成为圆形平板状，侧壁构成为以水平的虚拟平面切开而成的剖面成为圆形。

上部罩20a的侧壁具有相互倾斜的程度不同的多个(两个)倾斜部21a、21b、和没有倾斜的平行部22。两个倾斜部21a、21b在上下方向上相互连接。在位于上侧的第一倾斜部21a与位于下侧的第二倾斜部21b的边界处倾斜的程度切换，以下，有时将该部分称为倾斜切换边界24。

两个倾斜部21a、21b相互一体地形成。此外，上侧的第一倾斜部21a与上壁一体地形成。

第一倾斜部21a以及第二倾斜部21b分别相对于中心轴C以不同的角度倾斜。形成为第一倾斜部21a的倾斜角度即第一倾斜角度S1与第二倾斜部21b的倾斜角度即第二倾斜角度S2相比更大。其中，在此所说的倾斜角度意味着在用包含中心轴C的虚拟平面切开了上部罩20a而成的剖面中，该侧壁相对于铅直线(即，与中心轴C平行的线)所成的角度。由此，第二倾斜部21b与第一倾斜部21a相比更接近于中心轴C的方向。

平行部22形成为相对于中心轴C成为平行。换言之，平行部22的倾斜为零。平行部22与第二倾斜部21b一体地形成。

接着，为了说明天线罩侧壁的倾斜给予隔离特性的影响，参照图6，说明以往的天线装置10p。图6是以往的天线装置10p的主视图。

在图6所示的以往的天线装置10p中，由上部罩20ap和下部罩20bp构成天线罩20p。与上述的实施方式不同，在天线罩20p(上部罩20ap)的侧壁仅形成有一个倾斜部21p。上部罩20ap具有该倾斜部21p和平行部22p。倾斜部21p形成为相对于铅直线倾斜了倾斜角度Sp。

图7是表示在图6所示的以往的结构的天线装置10p中，与天线罩20p的侧壁的倾斜角度Sp相应的隔离值的变化的图表。另外，为了容易比较，假设在以往的天线装置10p中容纳有与本实施方式的天线部30同样的结构的天线部，隔离特性通过模拟计算而求得。该图表表示通过增大天线罩20p的侧壁的倾斜角度Sp，能够改善隔离特性。例如，若将天线罩20p的侧壁的倾斜角度Sp从约10度变更为约24度，则可知隔离特性改善约10倍。

如上述那样，使天线罩20p的侧壁倾斜是改善隔离特性的有效的方法。另一方面，天线罩20p上部的半径R1p需要设为比天线部的上端部的旋转轨迹的半径RT大，但天线部为了确保指向性而需要构成为宽幅状，因此减小该半径R1p事实上基本不可能。从而，伴随增大倾斜部21p的倾斜角度Sp，不得不增大天线罩20p下部的半径R2p，难以实现小型化。

接着，参照图4、图5、以及图8等说明本实施方式的天线罩20的形状、和通过该结构得到的隔离特性。

如上所述，本实施方式的天线罩20具备第一倾斜部21a和第二倾斜部21b。第一倾斜部21a和第二倾斜部21b以倾斜切换边界24为边界在上下方向上邻接。第一倾斜部21a的倾斜角度(第一倾斜角度S1)形成为与第二倾斜部21b的倾斜角度(第二倾斜角度S2)相比更大(S1＞S2)。此外，天线罩20形成为以上述的中心轴C为中心的旋转体状。

如图4以及图5所示，天线罩20上部的半径R1由于在其内部容纳天线部30，所以与天线部30的上端部的旋转轨迹的半径RT相比更大地形成(R1＞RT)。

此外，倾斜切换边界24的高度(倾斜切换高度SH)成为天线罩20的高度(天线罩高度)H1的大致3/4。即，倾斜切换边界24的高度(倾斜切换高度SH)成为比将天线罩20的高度(天线罩高度H1)2等分的高度更高(SH＞H1/2)。此外，倾斜切换边界24的高度(倾斜切换高度SH)比天线部30的下端的高度H3更高(SH＞H3)。此外，倾斜切换边界24的高度(倾斜切换高度SH)比天线部30的上端的高度H2更低(SH＜H2)。另外，在本实施方式中在天线部30中接收天线31被配置在发送天线32的上侧，因此天线部30的上端的高度H2意味着接收天线31所具有的喇叭33的上端的高度，天线部30的下端的高度H3意味着发送天线32所具有的喇叭33的下端的高度。

如图5所示，发送天线32以及接收天线31所具备的喇叭33构成为其开口部的上下方向上的长度为L1，进深成为L2。此外，构成为天线部30至中心轴C的距离成为L3。

图8示出在以上那样构成的第一实施方式的天线装置10中，表示将第一倾斜角度S1设为25度且将第二倾斜角度S2设为10度的情况下的隔离特性的模拟结果。在图8的图表中，横轴是天线部30发送接收的电波的频率，纵轴是隔离值。在图8的图表中，还一并示出以往的结构的天线装置10p的隔离特性。另外，电波的频率设为9GHz带的适当的频率的范围，在以往的结构中，考虑将上部罩20ap的下部的半径R2p设为与第一实施方式的上部罩20a的下部的半径R2同程度，将倾斜角度Sp设为15度。

如图8所示，设置了两个倾斜部21a、21b的本实施方式的天线罩20与仅设置了一个倾斜部21p的以往构造的天线罩20p相比，其隔离值在进行了模拟的全部频率中成为大概1/10以下。即，可知本实施方式的天线罩20与以往构造的天线罩20p相比，隔离特性被改善为10倍以上。此外，本实施方式的天线罩20在进行了模拟的频率的范围的整体上，隔离值大概成为-40dB以下，能够实现好的隔离特性。

以上那样，本实施方式的天线装置10中，倾斜角度不同的两个倾斜部21a、21b形成于天线罩20。并且，两个倾斜部21a、21b的边界的高度(倾斜角度发生切换的高度)即倾斜切换高度SH成为天线罩20整体的高度即天线罩高度H1的大致3/4的高度。即，比天线罩20整体的高度即天线罩高度H1的1/2高，且比发送天线32的喇叭33的下端高，且比接收天线31的喇叭33的上端低。由此，能够防止天线罩20下部的半径R2的增加，且有效地改善隔离特性。

另外，第一倾斜部21a的倾斜角度S1以及第二倾斜部21b的倾斜角度S2不限定于上述例示的角度，能够进行各种变更。其中，若将第一倾斜角度S1设为20度以上，则易于实现好的隔离值(例如-40dB)，因而优选。此外，若将第一倾斜角度S1设为约25度且将第二倾斜角度S2设为约10度，则更易于实现好的隔离值。

进而，在本实施方式中，形成为处于上侧的第一倾斜部21a的倾斜角度S1与处于下侧的第二倾斜部21b的倾斜角度S2相比更大(S1＞S2)。由此，能够防止天线罩20角部突出，能够实现流畅美观的外观。

此外，天线罩20形成为以旋转机构40的旋转轴(中心轴C)为中心的旋转体状，所以倾斜切换高度SH在天线罩20的全周上固定。即，倾斜切换边界24是水平的。由此，能够与天线部30的朝向无关地等同地提升隔离。此外，能够简化天线罩20的形状，因此能够容易进行制造。

如以上说明，本实施方式的天线装置10具备天线部30、旋转机构40和天线罩20。天线部30具有发送天线32和接收天线31。发送天线32发送电波。接收天线31被配置在发送天线32之上且接收电波。旋转机构40对天线部30进行旋转驱动。天线罩20形成为覆盖天线部30的旋转周围。天线罩20的侧壁具有两个倾斜部21a、21b。两个倾斜部21a、21b相对于天线部30的旋转轴(中心轴C)分别以不同的倾斜角度S1、S2倾斜。该倾斜部21彼此之间的边界即倾斜切换边界24与天线罩20整体的高度即天线罩高度H1的1/2的高度相比处于上侧。

由此，与以往那样仅设置了一个倾斜部21p的情况相比，能够改善发送天线32与接收天线31的隔离特性。此外，与仅设置了一个倾斜部21的情况相比天线罩20的下部的半径R2变得更小，因此能够改善隔离而不会增大天线罩20的尺寸。此外，倾斜切换边界24与天线罩高度H1的1/2相比处于上侧，因此能够进一步减小天线罩20的下部的半径R2。

接着，说明第二实施方式。图9是详细表示在第二实施方式中的天线装置10x中，天线部30x朝向侧方的状态下的天线罩20x以及天线部30x的结构的主视图。另外，在本实施方式的说明中，有时对与前述的实施方式相同或类似的构件在附图中赋予同一标记，并省略说明。

如图9所示，本实施方式的天线装置10x具备天线罩20x、天线部30x和旋转机构40x。

在旋转机构40x所具备的安装部43x中，用于固定天线部30x的安装面43m与上述的第一实施方式相比更靠近中心轴C而配置。此外，在构成天线部30x的接收天线31x以及发送天线32x的喇叭33x中，省略第一实施方式那样的锥形部，形成得短。

天线罩20x具备上部罩20ax和下部罩20bx。上部罩20ax的侧壁具有两个倾斜部21ax、21bx、和平行部22x。上侧的倾斜部21ax的倾斜角度S1x与下侧的倾斜部21bx的倾斜角度S2x不同。在本实施方式中，倾斜部21ax、21bx的边界(倾斜切换边界24x)的高度即倾斜切换高度SHx成为天线罩20x整体的高度(天线罩高度H1x)的大致3/4的高度。即，倾斜切换高度SHx比天线罩20x整体的高度(天线罩高度H1x)的1/2高，比发送天线32x的喇叭33x的下端的高度H3x高，且比接收天线31x的喇叭33x的上端的高度H2x低。

在图10的图表中，与以往的天线装置10p相比而示出本实施方式的天线装置10x的隔离特性，可知本实施方式的结构实现了大致好的隔离特性。

在本实施方式中，只要满足上述的条件，能够适当变更倾斜切换边界24x的高度。在图10的图表中，一并示出将图9所示的倾斜切换边界24x的高度向上侧偏移适当的距离的情况、和向下侧偏移相同的距离的情况的隔离特性，可知根据想要利用的频率等的情况而适当调整倾斜切换边界24x的高度是有效的。

以上说明了本发明的优选的实施方式，但上述的结构例如能够如以下那样变更。

例如在第一实施方式中，在天线罩20形成有两个倾斜部21a、21b，但倾斜部的数目不限于两个，还能够设为三个以上。在该情况下，倾斜切换边界24形成两个以上。在该情况下，任一个倾斜切换边界24、特别是多个倾斜切换边界24之中处于最高的位置的倾斜切换边界24要求比天线罩高度H1的1/2高即可。在第二实施方式中也同样。

在天线部30、30x中，也可以是发送天线32、32x被配置在接收天线31、31x之上。

Claims (9)

1.一种天线装置，其特征在于，具备：

天线部，具有发送电波的发送天线、以及被配置在所述发送天线之上或之下且接收电波的接收天线；

旋转机构，对所述天线部进行旋转驱动；以及

壳体，该壳体的侧壁覆盖所述天线部旋转的周围，且该侧壁至少具有相对于所述天线部的旋转轴分别以不同的角度倾斜的两个倾斜部，

所述发送天线以及所述接收天线分别具有喇叭，

所述发送天线透过所述侧壁发送电波，

所述接收天线接收透过了所述侧壁的电波，

所述两个倾斜部彼此之间的边界即倾斜切换边界之中的处于最高的位置的所述倾斜切换边界，与所述发送天线以及所述接收天线之中被配置在下侧的天线所具有的所述喇叭的下端相比位于上侧，而且

所述倾斜切换边界之中的处于最高的位置的所述倾斜切换边界，与所述发送天线以及所述接收天线之中的被配置在上侧的天线所具有的所述喇叭的上端相比位于下侧。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

所述倾斜切换边界之中的处于最高的位置的所述倾斜切换边界与所述壳体的整体的高度的1/2相比位于上侧。

3.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

所述两个倾斜部之中上侧的第一倾斜部与下侧的第二倾斜部相比所述倾斜更大。

4.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于，

所述第一倾斜部的所述倾斜相对于所述天线部的旋转轴为20度以上。

5.如权利要求4所述的天线装置，其特征在于，

所述第一倾斜部的所述倾斜为大致25度，所述第二倾斜部的所述倾斜为大致10度。

6.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

所述倾斜切换边界在所述壳体的全部径向间为相同的高度。

7.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

所述倾斜切换边界之中的处于最高的位置的所述倾斜切换边界处于所述壳体的整体的高度的大致3/4的位置。

8.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

所述天线部具备对FMCW方式即调频连续波方式的电波进行发送或接收的天线。

9.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

所述天线部为片状天线方式。

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