CN202172122U - 天线罩、天线装置及雷达装置 - Google Patents

天线罩、天线装置及雷达装置 Download PDF

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Abstract

实现能够扩大垂直方向指向性的天线罩、具备该天线罩的天线装置、以及具备该天线装置的雷达装置。天线罩(10)具备侧断面由半圆形构成的外壁(11)、以及配置在该外壁的内侧的内壁(12)。内壁由第1内壁(211)和第2内壁(212)构成，第1内壁在侧视时，从外壁的圆周上的中点(Pc)到该中点(Pc)与两端(Pe)之间的规定位置的范围中，与外壁隔着固定的最短间隔(dc)来配置。第2内壁由一端与第1内壁的端部连接、具有与连接中点(Pc)与中心(Po)的直线平行的平面的平板构成。由此，外壁的端部(Pe)附近的外壁与内壁之间的最短间隔(de)比外壁的中点(Pc)附近的外壁与内壁的最短间隔(dc)宽。

Description

天线罩、天线装置及雷达装置
技术领域
本实用新型涉及收发电波的天线装置以及具备该天线装置的雷达装置，尤其涉及对天线装置的天线进行保护的天线罩。 
背景技术
目前，在雷达装置中具备天线，该天线接收辐射用电能的供给并辐射(放射)规定频率的电波，并且接收该辐射的电波的反射波等来自外部的电波。并且，为了保护这种天线使其免受外界环境的影响，使用罩住该天线的形状的天线罩，由该天线和天线罩构成天线装置。 
作为保护天线的结构，天线罩在该天线的最大辐射方向上也存在壁面。但是，由于在该天线罩的壁面发生电波的反射等，所以必须抑制其影响。因此，如专利文献1、专利文献2中记载的天线装置的天线罩所示，使天线的辐射侧的该天线罩的壁设为双重结构，抵消各个壁面处的反射，提高辐射特性。 
专利文献1：日本特开平9-46119号公报 
专利文献2：日本特开平10-200328号公报 
但是，专利文献1及专利文献2所示的天线罩的结构中，不能扩大垂直方向的电波为规定电平以上的角度范围(垂直方向指向性)。因此，在设置了该天线装置的船摇动的情况下，有时不能向目的方向辐射有效电平的电波。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于实现能够扩大垂直方向指向性的天线罩以及具备该天线罩的天线装置。 
本实用新型涉及设置在天线的辐射面侧的天线罩。该天线罩具备：外壁，罩住辐射电磁波的天线；以及内壁，配置在该外壁与上述天线之间， 以大致沿上述外壁的形状形成；上述外壁与上述内壁的最短间隔在上述天线的辐射面的边缘部分比在上述天线的辐射面的大致中点处宽。 
此外，在本实用新型的天线罩中，上述外壁在天线辐射面侧的侧断面形成为大致半圆形；上述外壁与上述内壁的最短间隔在上述大致半圆形的圆周上的两个端部附近比在上述大致半圆形的圆周上的大致中点处宽。 
在该结构中，与天线罩的圆周上的大致中点的位置即凸状的天线罩的顶点附近的外壁与内壁的最短间隔相比，端部的最短间隔宽，由此从天线辐射的电波在端部附近容易反射，辐射电能向天线罩与天线之间的中央区域集中，并且产生与实质上限制了开口面积的情况同等的作用。由此，与外壁与内壁的最短间隔在整体上设为固定的情况、或越靠近端部则最短间隔越窄的天线罩的形状相比，几乎不减弱辐射强度，而能够实现向更宽角度的辐射。 
此外，在本实用新型的天线罩中，上述外壁以侧断面为大致圆形的管形成。 
此外，在本实用新型的天线罩中，上述最短间隔在上述外壁和内壁的从上述大致中点到接近各端部的规定位置的范围中是固定的，随着从该范围靠近上述各端部而逐渐变宽。 
此外，在本实用新型的天线罩中，上述最短间隔在上述圆周的从上述中点到上述端部的规定范围中是辐射电磁波的波长λg的大致1/4。 
此外，在本实用新型的天线罩中，在上述圆周的从上述规定位置到上述端部的范围中，上述外壁与上述内壁的上述最短间隔比辐射电磁波的波长λg的大致1/4宽。 
在该结构中，示出了决定上述的外壁与内壁的最短间隔的具体结构。 
此外，在本实用新型的天线罩中，上述内壁具备：第1内壁，配置为从上述中点到上述规定位置形成的上述最短间隔是固定的；以及第2内壁，从上述规定位置开始，具有与从上述大致中点朝向上述大致半圆形的中心的方向平行的断面。 
此外，在本实用新型的天线罩中，上述内壁具备：第1内壁，配置为从上述中点到上述规定位置形成的上述最短间隔是固定的；以及第2内壁，具有使上述最短间隔从以该规定位置为一端向上述端部逐渐变宽的形状。 
在这些结构中，示出了决定上述的外壁与内壁的最短间隔的具体的内壁结构。 
此外，在本实用新型的天线罩中，上述最短间隔从上述大致中点向各上述端部逐渐变宽。 
在该结构中，也示出了决定上述的外壁与内壁的最短间隔的具体结构。 
此外，本实用新型涉及天线装置，该天线装置具备：由上述的某一个结构构成的天线罩、配置成辐射面朝向上述内壁的天线、以及安装在该天线的背面的馈电线路。 
在该结构中，示出了具备上述天线罩的天线装置的结构。通过采用这样的结构，能够实现具有比现有结构更宽的角度的指向性的天线装置。 
此外，本实用新型涉及雷达装置，该雷达装置具备：上述天线装置；由上述的某一个结构构成的天线装置；以及接收信号电路，用于接收来自物标的回波信号；上述天线装置在水平面上旋转而且水平辐射电磁波。 
在该结构中，示出了具备包括上述天线罩以及天线的天线装置的雷达装置的结构。通过对这样的一边使天线旋转一边辐射电波的结构的装置适用上述的天线罩或天线装置的结构，本申请的特征性结构更有效地发挥作用。 
另外，本实用新型还涉及一种天线罩，具备：外壁，罩住辐射电磁波的天线；以及内壁，配置在上述外壁与上述天线的辐射面之间；从上述内壁上的与上述辐射面的距离为规定长度的规定位置开始，随着上述内壁上的位置与上述辐射面的距离变小，上述位置与上述外壁的最短间隔变大。 
此外，在本实用新型的天线罩中，上述规定长度为从上述内壁到上述辐射面的最大距离。 
实用新型效果 
根据本实用新型，能够得到比现有结构更宽角度的指向性，并且即使搭载了包括该天线罩的天线装置的船舶等移动体有摇动，也能够可靠地对目标区域收发电波。 
附图说明
图1(A)是表示第1实施方式所涉及的天线罩10的结构的侧面断面 图。 
图1(B)是天线罩10的部分主视图。 
图2是表示天线罩10与天线20的设置位置关系的侧面断面图。 
图3是表示本申请的实施方式的结构和现有结构的垂直指向性的图。 
图4是表示改变端部Pe附近的最短间隔de时的垂直指向性的图。 
图5是表示第2实施方式所涉及的天线罩10A的结构的侧面断面图。 
图6是表示第3实施方式所涉及的天线罩10B的结构的侧面断面图。 
符号说明 
1天线装置；10、10A、10B天线罩；11外壁；12、12A、12B内壁；211第1内壁；212第2内壁；213第3内壁；222接合用壁 
具体实施方式
参照附图对本实用新型的第1实施方式所涉及的天线罩进行说明。另外，下面将通过包括该天线罩的天线装置辐射电波的情况作为例子进行说明，但在接收来自外部的电波的情况下也能够得到同样的作用效果。图1(A)是表示本实施方式的天线罩10的结构的侧面断面图，图1(B)是天线罩10的部分主视图。 
天线罩10的主视时的形状为长尺形(长方形)，侧面断面如图1(A)所示，由半圆形构成。天线罩10具备外壁11和内壁12。外壁11和内壁12由相同的电介质材料形成。 
外壁11构成天线罩10的外壁面，具有规定的厚度，且侧断面形成为半径为R的半圆形状。 
内壁12由具有与外壁11同样的规定厚度的第1内壁211和第2内壁212构成。另外，这里，个别说明第1内壁211和第2内壁，但它们可以一体形成，也可以分体形成之后接合。 
第1内壁211在侧视时(参照图1(A))，在从外壁11的圆周上的中点Pc到该中点Pc与两端Pe之间距该中点Pc规定距离的位置为止的范围中，与外壁11隔开固定的最短间隔dc来配置。即，第1内壁211的侧断面形状形成为半径比外壁11的半径短的圆弧状。 
另外，该最短间隔dc设定为在外壁11与内壁12之间配置的电介质13 中的辐射电波的波长λg的约1/4。由此，在该范围中，由外壁11及内壁12各自引起的反射电波相抵消，能够实现低损失的辐射。 
第2内壁212由平板状构成，以与上述的圆周上的规定位置对应的第1内壁211的端部为一个端，沿着连接外壁11的中点Pc与该外壁11的中心Po的方向，在从上述中点Pc向中心Po的方向上以规定距离延伸。 
通过设为这样的结构，在圆周上的规定位置与端部Pe之间的范围中，外壁11与内壁12(第2内壁212)之间的最短间隔从规定位置向端部Pe逐渐变宽。并且，在端部Pe附近，外壁11与内壁12之间的最短间隔de比中点附近的最短间隔dc更宽。 
另外，内壁12的端部、即该第2内壁212和第1内壁211的接合端的相反侧的端部通过接合用壁222与外壁11接合。由此，内壁211被接合于外壁11。更具体而言，接合用壁222由侧断面形状与第2内壁212或连接外壁11的中点Pc和中心Po的方向正交的平板构成。 
在外壁11与内壁12之间，配置有具有规定介电常数的电介质13。通过配置这种电介质13，能够更稳定且可靠地保持外壁11与内壁12的最短间隔。 
对于这种形状的天线罩，如图2所示，配置天线20。图2是表示天线罩10与天线20的设置位置关系的侧面断面图。 
天线20由在主视的状态下多个开口裂缝201以二维排列而成的矩形波导管构成。天线20配置成矩形波导管的裂缝开口面与天线罩10的接合用壁222抵接。由此，天线20与天线罩10的位置关系被固定。在天线20的与天线罩10相反的一侧，配置着馈电波导管30。馈电波导管30与天线20的矩形波导管通过馈电用裂缝301形成电磁场耦合，来自馈电波导管30的电波传播至矩形波导管内。另外，这些天线20以及馈电波导管30配置在由正面侧天线罩(天线罩10)与背面侧天线罩(无图示)构成的大致圆筒形状的天线罩内。由此，天线20以及馈电波导管30免受外部环境的影响。 
通过这种天线罩10保护了天线20以及馈电波导管30的天线装置设置在船舶上，使从上述的天线罩10的中心Po朝向Pc的方向成为水平方向。此时，天线装置设置成以天线罩10或天线20的长边方向的中心为旋转中心，在水平面上以规定周期旋转。 
在如上所述的结构中，在天线装置辐射了电波的情况下，通过上述的开口裂缝201的形状以及序列模式，从天线20以从上述的天线罩10的中心Po朝向Pc的方向作为最大辐射方向来辐射电波。 
天线罩10如上所述，在从圆周上的中点Pc向端部Pe的规定范围中，外壁11与内壁12的最短间隔为辐射电波波长的大致λg/4，因此在该范围中进行低损耗的电波辐射(作用A)。另一方面，在从圆周上的规定位置到端部Pe的范围中，外壁11与内壁12(第2内壁212)的最短间隔比大致λg/4宽，由此在端部附近，电介质靠近天线罩的中央侧配置。这里，电介质具有边缘效应即使电场集中的效应。因此，成为这种使电介质靠近天线罩的中央侧的形状，由此电场向天线罩的中央的空间区域集中(作用B)。 
通过这样的两个作用(作用A，作用B)，能够几乎不使辐射电能下降，而实质上缩小开口面积来扩大辐射指向性。另外，这里所说的辐射指向性表示沿天线罩10、天线20的高度方向的指向性(垂直指向性)。 
图3是表示本实施方式的结构和现有结构的垂直指向性的图。图3的Roll(左右摇，具体以船的前进方向为轴而左右摇)角相当于垂直角，Roll角＝0°表示连接天线罩10的中心Po与中点Pc的方向。此外，图3的现有结构1是指如专利文献1所记载的、外壁与内壁的最短间隔在整体上固定的结构，图3所示的现有结构2是指如专利文献2所记载的、外壁与内壁的最短间隔从外壁的中点向端部逐渐变窄的结构。 
如图3所示，通过使用本实施方式的结构，垂直指向性变宽。更具体而言，能够确保-3dB的角度范围在现有结构1、2中为约20°(约-10°到约+10°)，相对于此，在本实施方式中扩大到约24°～26°(约-12°或-13°到约+12°或+13°)。 
由此，即使搭载了具备该结构的天线罩10的天线装置的船舶等移动体摇动，也能够比以往更可靠地向目标区域辐射电波。由此，如果是雷达装置则能够实现更可靠的物标探知。 
另外，在上述说明中，对于端部Pe附近的外壁11与内壁12的最短间隔de的具体值，没有详细说明，但是，在本实施方式中设定为大致λg/2。图4是表示改变端部Pe附近的最短间隔de时的垂直指向性的图。如图4所示，与将最短间隔de设为λg/4时、即设为如专利文献1那样的最短间 隔固定的结构时相比，将最短间隔de设为3λg/8时的垂直指向性更宽。进而，与将最短间隔de设为3λg/8时相比，将最短间隔de设为λg/2时的垂直指向性更宽。即，随着使最短间隔de从λg/4扩大到λg/2，能够使垂直指向性变宽。另外，通过将最短间隔de扩大到比λg/2更大，能够进一步扩大垂直指向性，但相对于最短间隔de的扩大量的、垂直指向性的扩大效果下降。 
并且，在本实施方式中，通过将最短间隔de设为大致λg/2，实现了适合规格的垂直指向性，因此将de设为大致λg/2。即，依照所要求的规格的垂直指向性，将最短间隔de适当地设定为比λg/4长即可。 
接着，参照附图对第2实施方式所涉及的天线罩进行说明。图5是表示本实施方式所涉及的天线罩10A的结构的侧面断面图。本实施方式的天线罩10A在内壁12A的结构上与第1实施方式的天线罩10不同。 
内壁12A配置在外壁11内，并构成为内壁12A与外壁11的最短间隔从外壁11的圆周上的中点Pc向端部逐渐变宽的形状。此时，在与外壁11的中点Pc对应的位置上，外壁11与内壁12A的最短间隔如上所述大致为λg/4。 
此外，具体而言，内壁12A例如形成为：侧断面形状为椭圆形，即在与外壁11的中点Pc对置的接近位置上半径最长，半径向端部逐渐变短。这样的结构也能够得到与上述的第1实施方式同样的作用效果。 
接着，参照附图对第3实施方式所涉及的天线罩进行说明。图6是表示本实施方式所涉及的天线罩10B的结构的侧面断面图。本实施方式的天线罩10B在内壁12B的结构上与第1实施方式的天线罩10不同。 
内壁12B具备：第1内壁211，形状与第1实施方式相同，距离外壁11λg/4；以及第3内壁213，与该第1内壁211连接。第3内壁213与第1实施方式的第2内壁212不同，由从第1内壁211的一端以圆弧状延伸的侧断面形状构成。此时，由外壁11与第3内壁213的最短间隔从规定位置向端部逐渐扩大的圆弧状构成。这样的结构也能够得到与上述第1实施方式同样的作用效果。 
另外，上述各实施方式都是实现本申请实用新型的一例，据此，使用与外壁11的中心Pc相比，端部Pe附近的外壁11与内壁12的最短间隔宽 的结构即可。例如，也可以将从中心Pc到规定位置的侧断面形状、以及从规定位置到端部的侧断面形状形成为曲率半径分别不同的个别的椭圆。 
此外，在上述各实施方式中，示出了使用侧断面为半圆形的外壁11的情况，但即使是大致半圆形等由半圆形变形而成的形状，只要能够将外壁与内壁的最短间隔设定为如上关系，则也可以是其他的结构。 
此外，在上述说明中，作为船舶用的雷达中使用的天线装置来进行了说明，但也能够利用于其他摇动的移动体。 

Claims (22)

1.一种天线罩，具备：
外壁，罩住辐射电磁波的天线；以及
内壁，配置在该外壁与上述天线之间，以沿上述外壁的形状形成；
上述外壁与上述内壁的最短间隔在上述天线的辐射面的边缘部分比在上述天线的辐射面的中点处宽。
2.如权利要求1所述的天线罩，其中，
上述外壁在天线辐射面侧的侧断面形成为半圆形；
上述外壁与上述内壁的最短间隔在上述半圆形的圆周上的两个端部附近比在上述半圆形的圆周上的中点处宽。
3.如权利要求1所述的天线罩，其中，
上述外壁以侧断面为圆形的管形成。
4.如权利要求1所述的天线罩，其中，
上述最短间隔在上述外壁和内壁的从上述中点到接近各端部的规定位置的范围中是固定的，随着从该范围靠近上述各端部而逐渐变宽。
5.如权利要求2所述的天线罩，其中，
上述最短间隔在上述外壁和内壁的从上述中点到接近各端部的规定位置的范围中是固定的，随着从该范围靠近上述各端部而逐渐变宽。
6.如权利要求3所述的天线罩，其中，
上述最短间隔在上述圆周的从上述中点到上述端部的规定范围中是辐射电磁波的波长λg的1/4。
7.如权利要求6所述的天线罩，其中，
在上述圆周的从上述规定位置到上述端部的范围中，上述外壁与上述 内壁的上述最短间隔比辐射电磁波的波长λg的1/4宽。
8.如权利要求2所述的天线罩，其中，
上述最短间隔在上述圆周的从上述中点到上述端部的规定范围中是辐射电磁波的波长λg的1/4。
9.如权利要求8所述的天线罩，其中，
在上述圆周的从上述规定位置到上述端部的范围中，上述外壁与上述内壁的上述最短间隔比辐射电磁波的波长λg的1/4宽。
10.如权利要求1所述的天线罩，其中，
上述内壁具备：
第1内壁，配置为从上述中点到上述规定位置形成的上述最短间隔是固定的；以及
第2内壁，从上述规定位置开始，具有与从上述中点朝向上述半圆形的中心的方向平行的断面。
11.如权利要求2所述的天线罩，其中，
上述内壁具备：
第1内壁，配置为从上述中点到上述规定位置形成的上述最短间隔是固定的；以及
第2内壁，从上述规定位置开始，具有与从上述中点朝向上述半圆形的中心的方向平行的断面。
12.如权利要求1所述的天线罩，其中，
上述内壁具备：
第1内壁，配置为从上述中点到上述规定位置形成的上述最短间隔是固定的；以及
第2内壁，具有使上述最短间隔从以该规定位置为一端向上述端部逐渐变宽的形状。 
13.如权利要求2所述的天线罩，其中，
上述内壁具备：
第1内壁，配置为从上述中点到上述规定位置形成的上述最短间隔是固定的；以及
第2内壁，具有使上述最短间隔从以该规定位置为一端向上述端部逐渐变宽的形状。
14.如权利要求1所述的天线罩，其中，
上述最短间隔从上述中点向各上述端部逐渐变宽。
15.如权利要求2所述的天线罩，其中，
上述最短间隔从上述中点向各上述端部逐渐变宽。
16.一种天线装置，具备：
如权利要求1所述的天线罩；
天线，配置成辐射面朝向上述内壁；以及
馈电线路，安装在该天线的背面。
17.一种天线装置，具备：
如权利要求2所述的天线罩；
天线，配置成辐射面朝向上述内壁；以及
馈电线路，安装在该天线的背面。
18.一种天线装置，具备：
如权利要求6所述的天线罩；
天线，配置成辐射面朝向上述内壁；以及
馈电线路，安装在该天线的背面。
19.一种雷达装置，具备： 
如权利要求16所述的天线装置；以及
接收信号电路，用于接收来自物标的回波信号；
上述天线装置在水平面上旋转而且水平辐射电磁波。
20.一种雷达装置，具备：
如权利要求18所述的天线装置；以及
接收信号电路，用于接收来自物标的回波信号；
上述天线装置在水平面上旋转而且水平辐射电磁波。
21.一种天线罩，具备：
外壁，罩住辐射电磁波的天线；以及
内壁，配置在上述外壁与上述天线的辐射面之间；
从上述内壁上的与上述辐射面的距离为规定长度的规定位置开始，随着上述内壁上的位置与上述辐射面的距离变小，上述位置与上述外壁的最短间隔变大。
22.如权利要求21所述的天线罩，其中，
上述规定长度为从上述内壁到上述辐射面的最大距离。 
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