CN114361813A - 天线模块以及天线驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供在使多个圆偏振波天线元件(元件)的一部分动作的情况下，能够维持良好的轴比，并且能够使消耗电力降低的天线模块。多个区段中的每个区段具有一个输入输出端口和多个天线端口。多个子阵列中的每个子阵列包含与多个天线端口中的任意一个连接的多个元件。多个元件按照每个子阵列构成序列阵列。多个区段的每个区段包含：分配合成器，将输入到第一端口的信号分配给多个天线端口，并且合成输入到多个天线端口中的每个天线端口的信号并从第一端口输出；和第一放大器，连接在输入输出端口与第一端口之间。在多个子阵列的任意一个子阵列中，均构成为：一个子阵列所包含的多个元件分别连接的多个天线端口包含于一个区段。

Description

天线模块以及天线驱动方法

技术领域

本发明涉及天线模块以及天线驱动方法。

背景技术

作为能够改善圆偏振波的轴比的天线，已知有具备多个圆偏振波天线元件的序列阵列天线(例如，参照下述的专利文献1。)。序列阵列天线包含以将主辐射方向作为旋转轴旋转了任意的角度后的姿势配置的多个圆偏振波天线元件，各圆偏振波天线元件以具有与旋转角对应的相位差的方式被激励。

下述的专利文献1所公开的序列阵列天线由多个序列子阵列构成，各序列子阵列包含多个圆偏振波天线元件。一个序列子阵列所包含的多个圆偏振波天线元件被序列化，进一步多个序列子阵列被序列化。作为一个例子，若着眼于一个序列子阵列，则使四个圆偏振波天线元件的基准轴依次各旋转45°。通过采用这样的构成，即使在各个圆偏振波天线元件的特性有偏差的情况下，或者在激励相位或者振幅有误差的情况下，也能够得到良好的轴比。

专利文献1：日本特开平3－151703号公报

根据通信距离、通信速度(比特率)，有不需要使全部的圆偏振波天线元件动作的情况。期望即使在使一部分的圆偏振波天线元件动作的情况下，也维持良好的轴比，并且使消耗电力降低。

发明内容

本发明的目的在于提供即使在使多个圆偏振波天线元件中的一部分动作的情况下，也能够维持良好的轴比，并且能够使消耗电力降低的天线模块以及天线驱动方法。

根据本发明的一观点，提供一种天线模块，具备：

多个区段，每个区段具有一个输入输出端口和多个天线端口并进行高频信号的放大；以及

多个子阵列天线，每个子阵列天线包含多个圆偏振波天线元件，

上述多个圆偏振波天线元件分别与上述多个天线端口中的任意一个连接，

上述多个子阵列天线中的每个子阵列天线所包含的上述多个圆偏振波天线元件按照每个子阵列天线构成序列阵列，

上述多个区段中的每个区段包含：

分配合成器，将输入到第一端口的信号分配给上述多个天线端口，并且合成输入到上述多个天线端口中的每个天线端口的信号并从上述第一端口输出；以及

第一放大器，连接在上述输入输出端口与上述第一端口之间，

在上述多个子阵列天线中的任意一个子阵列天线中，均构成为：一个子阵列天线所包含的上述多个圆偏振波天线元件分别连接的上述多个天线端口包含于一个区段。

根据本发明的其它观点，提供一种天线驱动方法，

是在具有利用多个第一放大器使M个圆偏振波天线元件进行动作的构成的天线模块中，选择比M个少的m个圆偏振波天线元件并使其动作的天线驱动方法，其中，

上述多个第一放大器中的任意一个第一放大器均构成为使上述M个圆偏振波天线元件中的多个圆偏振波天线元件进行动作，

上述M个圆偏振波天线元件构成多个序列阵列，

从上述M个圆偏振波天线元件中选择m个圆偏振波天线元件并使所选择的m个圆偏振波天线元件进行动作，以满足所选择的m个圆偏振波天线元件构成一个或者多个序列阵列的条件、和使m个圆偏振波天线元件进行动作所需要的上述第一放大器的个数最少的条件。

为了使一个子阵列天线的全部的圆偏振波天线元件进行动作，只要使一个区段进行动作即可。由于通过一个子阵列天线的全部的圆偏振波天线元件构成序列阵列，所以即使在使一个区段进行动作的情况下，也能够维持良好的轴比。另外，仅使分别构成序列阵列的多个子阵列天线中的一部分的子阵列天线进行动作所需要的区段的个数在进行动作的子阵列天线的个数以下。由于不需要使比进行动作的子阵列天线的个数多的区段进行动作，所以能够使消耗电力降低。

附图说明

图1是第一实施例的天线模块的框图。

图2是第一实施例的天线模块的一个区段的框图。

图3是包含于一个子阵列天线且构成序列阵列的多个圆偏振波天线元件的俯视图。

图4是第二实施例的天线模块的框图。

图5A是表示第二实施例的天线模块的三十个圆偏振波天线元件的平面配置的一个例子的示意图，图5B是表示第二实施例的天线模块中的圆偏振波天线元件各自的旋转角α的图，图5C是表示比较例的天线模块中的圆偏振波天线元件各自的旋转角α的图。

图6是表示针对配置有多个圆偏振波天线元件的基板的坐标系的立体图。

图7A是表示使第二实施例的天线模块的全部的圆偏振波天线元件以频道1的中心频率(58.32GHz)进行动作的情况下的zx剖面(φ＝0°)中的增益与极角θ的关系的图表，图7B是表示根据图7A所示的模拟结果求出的轴比的图表。

图8A是表示使第二实施例的天线模块的全部的圆偏振波天线元件以频道1的中心频率(58.32GHz)进行动作的情况下的xy剖面(θ＝90°)中的增益与方位角φ的关系的图表，图8B是表示根据图8A所示的模拟结果求出的轴比的图表。

图9A以及图9B分别是按照每个频道表示主偏振波增益以及交叉偏振波增益的图表。

图10是按照每个频道示出根据图9A以及图9B所示的图表计算出的轴比的图表。

图11是表示第二实施例的天线模块的圆偏振波天线元件的平面配置的图。

图12A是第三实施例的天线模块所使用的圆偏振波天线元件以及传输线路的俯视图，图12B是第三实施例的变形例的天线模块所使用的圆偏振波天线元件以及传输线路的俯视图。

图13A以及图13B分别是第三实施例的其它的变形例的天线模块所使用的圆偏振波天线元件以及传输线路的俯视图。

图14A是表示将圆形的三个圆偏振波天线元件配置成一列的情况下的圆偏振波天线元件的位置关系的图，图14B是表示将正方形的三个圆偏振波天线元件配置成一列的情况下的圆偏振波天线元件的位置关系的图。

图15A以及图15B分别是第四实施例的天线模块所使用的圆偏振波天线元件的俯视图。

图16是表示第五实施例的天线模块的多个圆偏振波天线元件的配置的立体图。

图17是第六实施例的天线模块的框图。

附图标记说明：20…区段，21…输入输出端口，22…天线端口，23…发送接收切换开关，24…第一放大器，24L…第一低噪声放大器，24P…第一功率放大器，26…发送接收切换开关，27…分配合成器，27A…第一端口，27B…第二端口，28…移相器，29…可变衰减器，30…发送接收切换开关，31…第二放大器，31L…第二低噪声放大器，31P…第二功率放大器，33…发送接收切换开关，35…控制电路，50…子阵列天线，51…圆偏振波天线元件，52…供电点，53…圆偏振波天线元件的基准方向，55…基板，57…第一面，58…第二面，60…传输线路，61…混合电路，61C…混合电路的几何中心，80…信号端口，81…分配合成器。

具体实施方式

[第一实施例]

参照图1～图3的附图，对第一实施例的天线模块进行说明。

图1是第一实施例的天线模块的框图。第一实施例的天线模块具备进行高频信号的功率放大的多个区段20、与多个区段20的各个对应地配置的子阵列天线50、以及多个传输线路60。多个区段20中的每个区段包含一个输入输出端口21和多个天线端口22。后面参照图2对区段20的构成进行说明。

多个子阵列天线50中的每个子阵列天线包含多个圆偏振波天线元件51。多个子阵列天线50中的每个子阵列天线所包含的多个圆偏振波天线元件51按照每个子阵列天线50构成序列阵列。子阵列天线50所包含的圆偏振波天线元件51的个数与对应的区段20的天线端口22的个数相等。区段20的天线端口22通过传输线路60与分别对应的子阵列天线50的圆偏振波天线元件51连接。

从一个信号端口80输入的高频信号通过分配合成器81被分配给多个区段20各自的输入输出端口21。各区段20分别进行输入到输入输出端口21的高频信号的功率放大，并且进行相位调整并从多个天线端口22输出。

由多个圆偏振波天线元件51接收到的接收信号分别从多个天线端口22输入到区段20。区段20对输入到多个天线端口22中的每个天线端口22的接收信号进行放大并进行相位调整之后进行合成，并从输入输出端口21输出。

从多个区段20各自的输入输出端口21输出的接收信号通过分配合成器81进行合成，并从信号端口80输出。

图2是一个区段20(图1)的框图。分配合成器27具有一个第一端口27A和多个第二端口27B。分配合成器27将输入到第一端口27A的信号分配给多个第二端口27B并输出。并且，合成输入到多个第二端口27B中的每个第二端口27B的信号并从第一端口27A输出。

在输入输出端口21与分配合成器27的第一端口27A之间连接有发送接收切换开关23、第一放大器24以及发送接收切换开关26。第一放大器24包含第一功率放大器24P和第一低噪声放大器24L。在发送接收切换开关23、26为发送状态时，从输入输出端口21输入的高频信号由第一功率放大器24P进行放大，并输入到分配合成器27的第一端口27A。在发送接收切换开关23、26为接收状态时，从分配合成器27的第一端口27A输出的接收信号由第一低噪声放大器24L进行放大，并从输入输出端口21输出。

在分配合成器27的多个第二端口27B与多个天线端口22的各之间连接有移相器28、可变衰减器29、发送接收切换开关30、第二放大器31以及发送接收切换开关33。第二放大器31包含第二功率放大器31P以及第二低噪声放大器31L。

在发送接收切换开关30、33为发送状态时，从分配合成器27的第二端口27B输出的高频信号通过移相器28、可变衰减器29以及第二功率放大器31P从天线端口22输出。在发送接收切换开关30、33为接收状态时，从天线端口22输入的接收信号通过第二低噪声放大器31L、可变衰减器29以及移相器28输入至分配合成器27的第二端口27B。

移相器28通过来自控制电路35的控制，调整信号的相位。可变衰减器29通过来自控制电路35的控制，调整信号的衰减量。第二功率放大器31P进行高频信号的功率放大。第二低噪声放大器31L放大接收信号。

图3是包含于一个子阵列天线50(图1)且构成序列阵列的多个圆偏振波天线元件51的俯视图。多个圆偏振波天线元件51在俯视时具有圆形的形状，从两个供电点52进行供电。两个供电点52配置在正交的两个半径上。通过对两个供电点52供给具有90°的相位差的高频信号，从而辐射圆偏振波。根据供给到两个供电点52的两个高频信号的相位的提前或者延迟，决定所辐射的圆偏振波的旋转方向(右旋或者左旋)。将从圆偏振波天线元件51的几何中心朝向将两个供电点52作为两端的线段的中点的方向称为基准方向53。

在依次对构成序列阵列的N个圆偏振波天线元件51从0到N－1附加序列号时，第i个圆偏振波天线元件51的基准方向53具有相对于第0个圆偏振波天线元件51的基准方向53顺时针旋转了旋转角α＝(i×360/N)°的姿势。例如，在三个圆偏振波天线元件51构成一个序列阵列的情况下，其它的两个圆偏振波天线元件51的基准方向53相对于第0个圆偏振波天线元件51的基准方向53分别旋转120°以及240°。在四个圆偏振波天线元件51构成一个序列阵列的情况下，其它的三个圆偏振波天线元件51的基准方向53相对于第0个圆偏振波天线元件51的基准方向53分别旋转90°、180°、以及270°。

但是，作为例外，在由两个圆偏振波天线元件51构成序列阵列的情况下，优选使旋转角α为90°。

接下来，对第一实施例的优异的效果进行说明。

在第一实施例的天线模块中，根据通信距离、通信速率有不需要使全部的圆偏振波天线元件51动作的情况。例如，在通信距离较短的情况下，或者在通信速率较慢的情况下，有即使仅使一部分的圆偏振波天线元件51动作也能够确保足够的增益的情况。

构成序列阵列的多个圆偏振波天线元件51在使全部的圆偏振波天线元件51动作的情况下，改善轴比的效果最高。在仅使一部分的圆偏振波天线元件51动作的情况下，有得不到改善轴比的充分的效果的情况。在第一实施例中，即使在仅使多个区段20中的一个区段20动作的情况下，也是构成一个序列阵列的全部的圆偏振波天线元件51进行动作。因此，能够得到改善轴比的充分的效果。

在构成一个序列阵列的多个圆偏振波天线元件51横跨多个区段20来连接的情况下，为了使构成一个序列阵列的多个圆偏振波天线元件51的全部动作，必须使多个区段20动作。例如，必须使与圆偏振波天线元件51的个数对应个数的第二放大器31(图2)、和多个第一放大器24动作。与此相对，在第一实施例中，为了使构成一个序列阵列的全部的圆偏振波天线元件51动作，只要仅使与圆偏振波天线元件51的个数对应个数的第二放大器31(图2)、和一个第一放大器24动作即可。因此，能够进行低消耗电力动作。

接下来，对第一实施例的变形例进行说明。

第一实施例的天线模块具备发送功能以及接收功能这双方，但也可以构成仅具备发送功能或者仅具备接收功能的天线模块。该情况下，不需要发送接收切换开关23、26、30、33。另外，第一放大器24具备第一功率放大器24P以及第一低噪声放大器24L中的一方即可。同样地，第二放大器31具备第二功率放大器31P以及第二低噪声放大器31L中的一方即可。

在第一实施例中，多个区段20与多个子阵列天线50一对一地对应。作为其它的构成，也可以使多个子阵列天线50与一个区段20对应。即，如下构成即可：在多个子阵列天线50中的任意一个子阵列天线50中，均为一个子阵列天线50所包含的多个圆偏振波天线元件51分别连接的多个天线端口22包含于一个区段20。

[第二实施例]

接下来，参照图4～图10的附图对第二实施例的天线模块进行说明。以下，对与第一实施例的天线模块(图1、图2、图3)相同的构成省略说明。

图4是第二实施例的天线模块的框图。在第一实施例中，一个区段20的天线端口22的个数与构成与该区段20对应的子阵列天线50的圆偏振波天线元件51的个数相等。与此相对，在第二实施例中，在区段20与子阵列天线50的组合中，存在圆偏振波天线元件51的个数比天线端口22的个数少的组合。例如，存在天线端口22的个数为四个，与其对应的子阵列天线50的圆偏振波天线元件51的个数为三个的组合。

图5A是表示三十个圆偏振波天线元件51的平面配置的一个例子的示意图。在基板55将三十个圆偏振波天线元件51配置为六行五列的矩阵状。从八个区段20对三十个圆偏振波天线元件51进行供电。八个区段20分别具有四个天线端口22。即，共计设置有三十二个天线端口22。对八个区段20附加序列号，也对三十二个天线端口附加序列号。以带“S”的数字表示附加给区段20的序列号，并以带“#”的数字表示附加给天线端口22的序列号。对八个区段20附加从S0到S7的序列号，对三十二个天线端口22附加从#0到#31的序列号。分别将附加给第j个区段20的四个天线端口22的序列号设为4j、4j+1、4j+2、4j+3。

以虚线包围多个圆偏振波天线元件51中的与同一区段20连接的圆偏振波天线元件，对虚线内附加影线，并且以带“S”的数字显示对应的区段20的序列号。并且，在各圆偏振波天线元件51以带“#”的数字显示所连接的天线端口22的序列号。

在序列号为S1以及S2的区段20分别连接有三个圆偏振波天线元件51。即，在序列号为S1以及S2的区段20各自的四个天线端口22中的一个天线端口22未连接圆偏振波天线元件51。更具体而言，在序列号为#7以及#8的天线端口22未连接圆偏振波天线元件51。对于其它的各区段20，分别在四个天线端口22连接有圆偏振波天线元件51。

图5B是表示第二实施例的天线模块中的圆偏振波天线元件51各自的旋转角α(图3)的图。在第二实施例中，与一个区段20连接的子阵列天线50的多个圆偏振波天线元件51构成序列阵列。因此，与序列号为S0、S3、S4、S5、S6以及S7的各区段20连接的四个圆偏振波天线元件51各自的旋转角α为0°、90°、180°以及270°。与序列号为S1以及S2的各区段20连接的三个圆偏振波天线元件51各自的旋转角α为0°、120°以及240°。

图5C是表示比较例的天线模块中的圆偏振波天线元件51各自的旋转角α(图3)的图。将圆偏振波天线元件51各自的旋转角α设定为三十个圆偏振波天线元件51作为整体构成序列阵列。具体而言，将配置在左下的区域的八个圆偏振波天线元件51的旋转角α设定为0°，将配置在左上的区域的七个圆偏振波天线元件51的旋转角α设定为90°，将配置在右下的区域的七个圆偏振波天线元件51的旋转角α设定为180°，将配置在右上的区域的八个圆偏振波天线元件51的旋转角α设定为270°。

在比较例中，三十个圆偏振波天线元件51作为整体构成序列阵列，但与各区段20连接的三个或者四个圆偏振波天线元件51不构成序列阵列。例如，与序列号为S0的区段20连接的四个圆偏振波天线元件51的旋转角α全部为0°，与序列号为S1的区段20连接的三个圆偏振波天线元件51各自的旋转角α为0°、180°以及180°。

接下来，对第二实施例的优异的效果进行说明。

为了确认第二实施例的优异的效果，对第二实施例的天线模块(图5B)以及比较例的天线模块(图5C)进行了增益以及轴比的模拟。参照图6～图10的附图，对该模拟结果进行说明。

图6是表示针对配置有三十个圆偏振波天线元件51的基板55的坐标系的立体图。将配置为六行五列的三十个圆偏振波天线元件51的中心作为原点，将基板55的法线方向(多个圆偏振波天线元件51的正面方向)设为x轴的正方向。将配置为六行五列的三十个圆偏振波天线元件51的行方向设为y轴方向，将列方向设为z轴方向。

将以z轴的正方向为基准的极角表述为θ，将自x轴的正方向的方位角表述为φ。通过模拟求出zx面以及xy面中的辐射模式。多个圆偏振波天线元件51的激励频率是作为无线通信标准的IEEE802.11ay的频道1～频道4的各频道的中心频率。频道1～频道4的四个频道的中心频率分别为58.32GHz、60.48GHz、62.64GHz以及64.8GHz。

三十个圆偏振波天线元件51被设计为辐射右旋圆偏振波，但一般而言包含若干的左旋圆偏振波成分。即，从各圆偏振波天线元件51辐射的圆偏振波的轴比比0dB大。另外，调整多个圆偏振波天线元件51的激励相位，以使得在x轴的正方向(θ＝90°、φ＝0°)上右旋圆偏振波形成主波束。

对使全部的区段20(图5A)动作的情况、使序列号为S0～S3的四个区段20动作的情况、以及使序列号为S0以及S1的两个区段20动作的情况进行模拟。若使全部的区段20动作，则全部三十个圆偏振波天线元件51进行动作。若使序列号为S0～S3的四个区段20动作，则序列号为#0～#15的十四个圆偏振波天线元件51进行动作。若使序列号为S0以及S1的两个区段20动作，则序列号为#0～#6的七个圆偏振波天线元件51进行动作。

图7A是表示使第二实施例的天线模块(图5B)的全部的圆偏振波天线元件51以频道1的中心频率(58.32GHz)进行动作的情况下的zx剖面(φ＝0°)中的增益与极角θ的关系的图表。横轴以单位“°”表示极角θ，纵轴以单位“dBi”表示增益。图表中的中空的圆形符号表示主偏振波(右旋圆偏振波)的增益，全涂黑的圆形符号表示交叉偏振波(左旋圆偏振波)的增益。在极角θ＝90°的方向(正面方向)形成主偏振波的主波束。

图7B是表示根据图7A所示的模拟结果求出的轴比的图表。可知在正面方向轴比最小。

图8A是表示使第二实施例的天线模块(图5B)的全部的圆偏振波天线元件51以频道1的中心频率(58.32GHz)进行动作的情况下的xy剖面(θ＝90°)中的增益与方位角φ的关系的图表。横轴以单位“°”表示方位角φ，纵轴以单位“dBi”表示增益。图表中的中空的圆形符号表示主偏振波(右旋圆偏振波)的增益，全涂黑的圆形符号表示交叉偏振波(左旋圆偏振波)的增益。在方位角φ＝0°的方向(正面方向)形成主偏振波的主波束。

图8B是表示根据图8A所示的模拟结果求出的轴比的图表。可知在正面方向轴比最小。

对于第二实施例的天线模块(图5B)以及比较例的天线模块(图5C)，也对进行动作的区段20的个数以及频道不同的多个条件进行相同的模拟，求出主偏振波以及交叉偏振波的增益以及轴比。

图9A以及图9B分别是按照每个频道表示主偏振波增益以及交叉偏振波增益的图表。在图9A以及图9B中，带圆形符号的实线表示第二实施例的天线模块(图5B)的模拟结果，带三角符号的虚线表示比较例的天线模块(图5C)的模拟结果。另外，实线以及虚线的粗度与进行动作的区段20的个数对应。最粗的实线以及虚线表示使全部的区段20动作的情况下的模拟结果。第二粗的实线以及虚线表示使序列号为S0～S3的四个区段20动作的情况下的模拟结果。最细的实线以及虚线表示使序列号为S0以及S1的两个区段20动作的情况下的模拟结果。

若进行动作的区段20的个数(即，进行动作的圆偏振波天线元件51的个数)减少，则主偏振波增益降低。但是，主偏振波的增益(图9A)在第二实施例的天线模块(图5B)与比较例的天线模块(图5C)中没有较大的差，频道间的差也较小。

然而，交叉偏振波增益(图9B)在第二实施例的天线模块(图5B)与比较例的天线模块(图5C)中产生较大的差。特别是，在比较例的情况下，频道4的交叉偏振波增益与其它的频道相比较大。

图10是按照每个频道示出根据图9A以及图9B所示的图表计算出的轴比的图表。图表中的实线、虚线、圆形符号以及三角符号所对应的模拟条件与图9A以及图9B所示的图表的情况相同。比较例的天线模块(图5C)的频道4的轴比在进行动作的区段20的个数为四个以及两个的情况下显著地比其它的频道的轴比大，轴比超过3dB。与此相对，关于第二实施例的天线模块(图5B)的轴比，即使在进行动作的区段20的个数较少的情况下，也能够在全部的频道确保良好的轴比、例如小于3dB的轴比。

接下来，对得到图10所示的模拟结果的理由进行说明。

若使序列号为S0以及S1的区段20(图5A)动作，则序列号为#0～#6的七个圆偏振波天线元件51(图5A)进行动作。此时，在比较例(图5C)中，五个圆偏振波天线元件51的旋转角α为0°，两个圆偏振波天线元件51的旋转角α为180°。

若使序列号为S0～S3的四个区段20(图5A)动作，则序列号为#0～#15的十四个圆偏振波天线元件51(图5A)进行动作。此时，在比较例(图5C)中，七个圆偏振波天线元件51的旋转角α为0°，剩余的七个圆偏振波天线元件51的旋转角α为180°。

这样，在比较例中，在仅使一部分的区段20进行动作的情况下，进行动作的多个圆偏振波天线元件51不构成序列阵列。因此，得不到改善轴比这样的序列阵列的优异的效果。

与此相对，在第二实施例的天线模块中，在使序列号为S0以及S1的两个区段20动作的情况、以及使序列号为S0～S3的四个区段20动作的情况下，均为进行动作的多个圆偏振波天线元件51构成由三个或者四个圆偏振波天线元件51构成的序列阵列。因此，即使在仅使一部分的区段20动作的情况下，也能够得到序列阵列具有的改善轴比这样的效果。

另外，如图9A所示，主偏振波增益取决于进行动作的区段20的个数。通过减少进行动作的区段20的个数以能够得到需要的增益，从而能够进行省电力动作。在第二实施例中，在进行省电力动作的情况下，也能够确保足够的轴比。

接下来，参照图11，对多个圆偏振波天线元件51的优选的配置进行说明。

图11是表示第二实施例的天线模块的圆偏振波天线元件51的平面配置的图。在图11中，与图5A相同，以虚线包围示出一个子阵列天线50所包含的多个圆偏振波天线元件51。接下来，对圆偏振波天线元件51的间隔的优选上限值进行说明。

将一个子阵列天线50所包含的全部的圆偏振波天线元件51的几何中心以个数比圆偏振波天线元件的个数少一个的线段连接且使得多个线段的合计的长度最短。此时，将以最长的线段连接的两个圆偏振波天线元件51的中心间距离(间隔)表述为G1。

例如，对于序列号为S0的区段20所连接的四个圆偏振波天线元件51来说，间隔G1由在行方向或者列方向上相邻的两个圆偏振波天线元件51的间隔给出。对于序列号为S6的区段20所连接的四个圆偏振波天线元件51来说，间隔G1由序列号为#26的圆偏振波天线元件51与序列号为#27的圆偏振波天线元件51之间的倾斜方向的间隔给出。

在使一个子阵列天线50动作的情况下，为了抑制栅瓣的产生，优选在任意一个子阵列天线50中，均使间隔G1在与圆偏振波天线元件51的共振频率对应的自由空间波长以下。

另外，不限制于一个子阵列天线50，而将全部的圆偏振波天线元件51的几何中心以个数比圆偏振波天线元件的个数少一个的线段连接且使得多个线段的合计的长度最短。此时，将以最长的线段连接的两个圆偏振波天线元件51的中心间距离(间隔)表述为G2。在第二实施例中，间隔G2由在行方向或者列方向上相邻的两个圆偏振波天线元件51的间隔给出。

在使全部的子阵列天线50动作的情况下，为了抑制栅瓣的产生，优选使间隔G2在与圆偏振波天线元件51的共振频率对应的自由空间波长以下。

在参照图5A～图10的附图进行了说明的模拟中，使区段20的个数为八个，并使圆偏振波天线元件51的个数为三十个，但也可以为其它的个数。另外，虽然使一个子阵列天线50所包含的圆偏振波天线元件51的个数为三个或者四个，但也可以为其它的个数。

[第三实施例]

接下来，参照图12A对第三实施例的天线模块进行说明。以下，对与第一实施例的天线模块(图1、图2、图3)相同的构成省略说明。在第一实施例中，未对圆偏振波天线元件51与传输线路60(图1)之间的具体的连接构成进行说明，但在第三实施例，使圆偏振波天线元件51与传输线路60之间的具体的连接构成明确。

图12A是第三实施例的天线模块所使用的圆偏振波天线元件51以及传输线路60的俯视图。圆偏振波天线元件51的俯视时的形状为方形，例如为正方形。在将方形的相互相邻的两个边的各中点与方形的中心作为两端的线段之上设置供电点52。

传输线路60经由混合电路61与两个供电点52连接。混合电路61由沿着长方形的四个边配置的四个传输线路构成。相当于长方形的四个顶点的位置分别作为混合电路61的四个端口P1、P2、P3、P4发挥作用。传输线路60与混合电路61的端口P1连接，两个供电点52分别与混合电路61的端口P3以及端口P4连接。在端口P2连接有开路短线。此外，也可以代替开路短线，而在端口P2连接短路短线、无反射终端或者某个长度的传输线路。

在传输线路60进行传输并输入到端口P1的高频信号从两个端口P3、P4输出为相互具有90°的相位差。由此，圆偏振波天线元件51被激励为辐射圆偏振波、例如右旋圆偏振波。若圆偏振波天线元件51接收右旋圆偏振波，则合成接收信号并从端口P1输出到传输线路60。若构成为传输线路60与混合电路61的端口P2连接，则圆偏振波天线元件51辐射左旋圆偏振波，且能够接收左旋圆偏振波。

图12B是第三实施例的变形例的天线模块所使用的圆偏振波天线元件51以及传输线路60的俯视图。本变形例的天线模块所使用的圆偏振波天线元件51的俯视时的形状为圆形。分别在圆形的相互正交的两个半径之上设置供电点52。如本变形例那样，也可以使圆偏振波天线元件51的形状为圆形。

接下来，参照图13A以及图13B，对第三实施例的其它的变形例的天线模块进行说明。

图13A以及图13B分别是本变形例的天线模块所使用的圆偏振波天线元件51以及传输线路60的俯视图。在图13A所示的变形例中，圆偏振波天线元件51为方形，在图13B所示的变形例中，圆偏振波天线元件51为圆形。在图12A所示的第三实施例以及图12B所示的第三实施例的变形例中，在俯视时，混合电路61的几何中心配置在圆偏振波天线元件51的外侧。与此相对，在图13A所示的变形例中，在俯视时，混合电路61的几何中心61C配置在圆偏振波天线元件51的内部。通过成为这样的配置，能够实现省空间化。

方形的圆偏振波天线元件51的一边的电长度、以及圆形的圆偏振波天线元件51的直径的电长度同与圆偏振波天线元件51的共振频率对应的波长的1/2大致相等。与此相对，构成混合电路61的四个传输线路各自的电长度同与圆偏振波天线元件51的共振频率对应的波长的1/4大致相等。因此，能够配置为在俯视时混合电路61包含于圆偏振波天线元件51。通过配置为混合电路61包含于圆偏振波天线元件51，能够进一步促进省空间化。

另外，在由多个圆偏振波天线元件51构成序列阵列的情况下，如图3所示以使其各旋转某一恒定的角度后的姿势配置圆偏振波天线元件51。如图12A所示，在俯视时将混合电路61配置在圆偏振波天线元件51的外侧的构成中，有分别与相邻的两个圆偏振波天线元件51连接的混合电路61彼此在空间上干扰的情况。与此相对，在图13A以及图13B所示的变形例中，在俯视时混合电路61的至少一部分与圆偏振波天线元件51重叠，所以能够得到不容易产生混合电路61彼此的空间上的干扰这样的优异的效果。

接下来，参照图14A以及图14B，对圆偏振波天线元件51的优选形状进行说明。

图14A是表示将圆形的三个圆偏振波天线元件51配置成一列的情况下的圆偏振波天线元件51的位置关系的图。图14B是表示将正方形的三个圆偏振波天线元件51配置成一列的情况下的圆偏振波天线元件51的位置关系的图。

在图14A以及图14B的任意一种情况下，均构成为从左起第二个以及第三个圆偏振波天线元件51的基准方向53分别相对于最左侧的圆偏振波天线元件51的基准方向53顺时针旋转45°以及90°。

在圆偏振波天线元件51的形状为圆形的情况下(图14A)，即使改变基准方向53的方向，圆偏振波天线元件51的外形的姿势也不变化。与此相对，在圆偏振波天线元件51的形状为正方形的情况下(图14B)，若使基准方向53旋转45°，则圆偏振波天线元件51的外形的姿势变化。例如，在图14B所示的例子中，中央的圆偏振波天线元件51的一个对角线与三个圆偏振波天线元件51的排列方向平行。

在圆形的圆偏振波天线元件51与正方形的圆偏振波天线元件51的共振频率相同的情况下，正方形的圆偏振波天线元件51的一边的长度与圆形的圆偏振波天线元件51的直径大致相等。正方形的对角线比一个边长，所以若使多个圆偏振波天线元件51的排列间隔变窄，则有一个圆偏振波天线元件51的一部分与旁边的圆偏振波天线元件51接触的情况。

与此相对，在圆偏振波天线元件51为圆形的情况下，即使使相互相邻的两个圆偏振波天线元件51的基准方向53偏移45°，两者也不会接触。在以较窄的间隔配置多个圆偏振波天线元件51的情况下，优选使圆偏振波天线元件51为圆形。

[第四实施例]

接下来，参照图15A以及图15B对第四实施例的天线模块进行说明。以下，对与第一实施例的天线模块(图1、图2、图3)相同的构成省略说明。

图15A以及图15B分别是第四实施例的天线模块所使用的圆偏振波天线元件51的俯视图。在第一实施例中，通过从两个供电点52(图3)对各圆偏振波天线元件51供给具有相位差的高频信号，使圆偏振波产生。与此相对，在第四实施例中，使用摄动元件作为圆偏振波天线元件51。

图15A所示的圆偏振波天线元件51具有将方形的元件的位于一个对角线上的两个顶点切掉为三角形状后的形状。供电点52设置在连接一个边的中点与圆偏振波天线元件51的中心的线段上。

图15B所示的圆偏振波天线元件51具有在圆形的元件的相当于一个直径的两端的位置设置了切口的形状。供电点52配置在与将切口位置作为两端的直径成45°的角度的半径上。

接下来，对第四实施例的优异的效果进行说明。

在第四实施例中，设置于各圆偏振波天线元件51的供电点52为一个，所以能够不经由图12A等所示的混合电路61进行供电。因此，能够提高传输线路60的引绕的自由度。

[第五实施例]

接下来，参照图16对第五实施例的天线模块进行说明。以下，对与第二实施例的天线模块(图4、图5)相同的构成省略说明。

图16是表示第五实施例的天线模块的多个圆偏振波天线元件51的配置的立体图。第一面57与第二面58相互垂直地交叉。多个子阵列天线50中的一部分的子阵列天线50沿着第一面57配置，剩余的子阵列天线50沿着第二面58配置。即，一部分的子阵列天线50的正面方向与剩余的子阵列天线50的正面方向彼此不同。

接下来，对第五实施例的优异的效果进行说明。

通过第五实施例的天线模块，能够得到较宽的覆盖范围。另外，在想要使主波束朝向第一面57的正面方向的情况下，使沿着第一面57配置的子阵列天线50动作，并使沿着第二面58配置的子阵列天线50不动作，由此能够实现省电力化。同样地，在想要使主波束朝向第二面58的正面方向的情况下，也能够实现省电力化。并且，在使主波束朝向第一面57的正面方向以及第二面58的正面方向中的任意一个方向的情况下，都能够得到良好的轴比。

接下来，对第五实施例的变形例进行说明。

在第五实施例中，将多个子阵列天线50配置为分别沿着第一面57和第二面58两个平面。也可以将多个子阵列天线50配置为分别沿着正面方向不同的三个以上的平面。通过该构成，能够进一步扩大覆盖范围。另外，能够更细致地控制主波束朝向的方向。

[第六实施例]

接下来，参照图17对第六实施例的天线模块进行说明。以下，对与第二实施例的天线模块(图4、图5)相同的构成省略说明。

图17是第六实施例的天线模块的框图。在第六实施例中，省略第二实施例的天线模块具备的第二放大器31(图4、图2)。分配合成器27经由第二端口27B以及移相器28将输入到第一端口27A的信号分配给多个天线端口22。并且，合成分别输入到多个天线端口22并经由移相器28传递到第二端口7B的信号并从第一端口27A输出。

接下来，对第六实施例的优异的效果进行说明。

在第六实施例中也与第二实施例相同，即使在仅使一部分的区段20动作的情况下，也能够确保足够的轴比。因此，能够使省电力动作和轴比的改善兼得。

[第七实施例]

接下来，对第七实施例的天线驱动方法进行说明。

在图5A以及图5B所示的第二实施例中，构成为八个第一放大器24使三十个圆偏振波天线元件51进行动作。另外，构成为八个第一放大器24中的任意一个都使三十个圆偏振波天线元件51中的三个或者四个圆偏振波天线元件51进行动作。

在第七实施例中，第一放大器24的个数不限定于八个，圆偏振波天线元件51的个数也不限定于三十个。并且，构成一个序列阵列的圆偏振波天线元件51的个数也不限定于三个或者四个。例如，构成为采用由多个第一放大器24使M个圆偏振波天线元件进行动作的结构，多个第一放大器24中的任意一个都使M个圆偏振波天线元件51中的多个圆偏振波天线元件进行动作。这里，M是4以上的整数。M个圆偏振波天线元件51构成多个序列阵列。

在选择比M个少的m个圆偏振波天线元件51并使所选择的圆偏振波天线元件51进行动作时，从M个圆偏振波天线元件51中选择m个圆偏振波天线元件51以使得满足以下的两个条件。第一条件是所选择的m个圆偏振波天线元件构成一个或者多个序列阵列。第二条件是使m个圆偏振波天线元件动作所需要的第一放大器24的个数最少。

接下来，对第七实施例的优异的效果进行说明。

若仅使构成一个序列阵列的多个圆偏振波天线元件51中的一部进行动作，则得不到轴比改善的充分的效果。在第七实施例中，由于选择的m个圆偏振波天线元件构成一个或者多个序列阵列，所以能够得到轴比改善的充分的效果。另外，由于选择m个圆偏振波天线元件51以使得需要的第一放大器24的个数最少，所以能够抑制消耗电力。

上述的各实施例为例示，当然能够进行不同的实施例所示的构成的部分的置换或者组合。并不对每个实施例依次提及多个实施例的相同的构成所带来的相同的作用效果。并且，本发明并不限定于上述的实施例。例如，本领域技术人员明确能够进行各种变更、改进、组合等。

Claims (11)

1.一种天线模块，具备：

多个区段，每个区段具有一个输入输出端口和多个天线端口并进行高频信号的放大；以及

多个子阵列天线，每个子阵列天线包含多个圆偏振波天线元件，

上述多个圆偏振波天线元件分别与上述多个天线端口中的任意一个连接，

上述多个子阵列天线中的每个子阵列天线所包含的上述多个圆偏振波天线元件按照每个子阵列天线构成序列阵列，

上述多个区段中的每个区段包含：

分配合成器，将输入到第一端口的信号分配给上述多个天线端口，并且合成输入到上述多个天线端口中的每个天线端口的信号并从上述第一端口输出；以及

第一放大器，连接在上述输入输出端口与上述第一端口之间，

在上述多个子阵列天线中的任意一个子阵列天线中，均构成为：一个子阵列天线所包含的上述多个圆偏振波天线元件分别连接的上述多个天线端口包含于一个区段。

2.根据权利要求1所述的天线模块，其中，

上述天线模块还具备连接在上述多个天线端口中的每个天线端口与上述分配合成器之间的第二放大器。

3.根据权利要求1或者2所述的天线模块，其中，

在上述多个子阵列天线中的任意一个子阵列天线中，均构成为：在将一个子阵列天线所包含的全部的圆偏振波天线元件的几何中心用个数比圆偏振波天线元件的个数少一个的线段连接且使得线段的合计的长度最短时，多个线段各自的长度在与圆偏振波天线元件的共振频率相应的自由空间波长以下。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的天线模块，其中，

在将全部的上述圆偏振波天线元件的几何中心用个数比圆偏振波天线元件的个数少一个的线段连接且使得线段的合计的长度最短时，多个线段各自的长度在与圆偏振波天线元件的共振频率相应的自由空间波长以下。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的天线模块，其中，

上述多个圆偏振波天线元件中的每个圆偏振波天线元件具有两个供电点，

上述多个传输线路中的每个传输线路经由混合电路与圆偏振波天线元件的两个供电点连接。

6.根据权利要求5所述的天线模块，其中，

上述多个圆偏振波天线元件中的每个圆偏振波天线元件与上述混合电路在俯视时重叠。

7.根据权利要求6所述的天线模块，其中，

上述多个圆偏振波天线元件中的每个圆偏振波天线元件的俯视时的形状为圆形。

8.根据权利要求1～4中的任意一项所述的天线模块，其中，

上述多个圆偏振波天线元件中的每个圆偏振波天线元件为摄动元件。

9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的天线模块，其中，

上述多个子阵列天线中的一部分的子阵列天线朝向的方向与其它至少一部分的子阵列天线朝向的方向不同。

10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的天线模块，其中，

在上述多个子阵列天线中，构成序列阵列的圆偏振波天线元件的个数不同的子阵列天线混在一起。

11.一种天线驱动方法，是在具有利用多个第一放大器使M个圆偏振波天线元件进行动作的构成的天线模块中，选择比M个少的m个圆偏振波天线元件并使其动作的天线驱动方法，其中，

上述多个第一放大器中的任意一个第一放大器均构成为使上述M个圆偏振波天线元件中的多个圆偏振波天线元件进行动作，

上述M个圆偏振波天线元件构成多个序列阵列，

从上述M个圆偏振波天线元件中选择m个圆偏振波天线元件并使所选择的m个圆偏振波天线元件进行动作，以满足所选择的m个圆偏振波天线元件构成一个或者多个序列阵列的条件、和使m个圆偏振波天线元件进行动作所需要的上述第一放大器的个数最少的条件。

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