DE102021211569B4

DE102021211569B4 - Antennenmodul und Antennenantriebsverfahren

Info

Publication number: DE102021211569B4
Application number: DE102021211569.1A
Authority: DE
Inventors: Hideki Ueda
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-10-14
Filing date: 2021-10-13
Publication date: 2023-09-28
Anticipated expiration: 2041-10-14
Also published as: JP2022064624A; JP7371602B2; US11735832B2; DE102021211569A1; CN114361813A; US20220115790A1

Abstract

Antennenmodul, das folgende Merkmale aufweist:eine Mehrzahl von Segmenten (20), die jeweils ein Eingangs/Ausgangstor (21) und eine Mehrzahl von Antennentoren (22) umfassen und jeweils konfiguriert sind, ein Hochfrequenzsignal zu verstärken; undeine Mehrzahl von Teilarrayantennen (50), die jeweils eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) umfassen,wobei jedes der Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) mit einem der Mehrzahl von Antennentoren (22) verbunden ist,wobei die Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen (51), die in jedem der Mehrzahl von Teilarrayantennen (50) enthalten sind, ein sequentielles Array für jede Teilarrayantenne (50) bilden,wobei jedes der Mehrzahl von Segmenten (20) folgende Merkmale umfasst:eine Verteilungs/Kombinationsschaltung (27), die konfiguriert ist, ein Signal, das in ein erstes Tor eingegeben wird, an die Mehrzahl von Antennentoren (22) zu verteilen und konfiguriert ist, Signale, die in die jeweilige Mehrzahl von Antennentoren (22) eingegeben werden, zu kombinieren, um von dem ersten Tor ein kombiniertes Signal auszugeben, undeinen ersten Verstärker, der zwischen das Eingangs/Ausgangstor (21) und das erste Tor geschaltet ist, undwobei in einer Teilarrayantenne (50) der Mehrzahl von Teilarrayantennen (50) die Mehrzahl von Antennentoren (22), mit der die jeweilige Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen (51), die in einer Teilarrayantenne (50) enthalten ist, verbunden ist, in einem Segment enthalten ist,wobei das Antennenmodul ferner einen zweiten Verstärker aufweist, der zwischen jedes der Mehrzahl von Antennentoren (22) und die Verteilungs/Kombinationsschaltung (27) geschaltet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Antennenmodul und ein Antennenantriebsverfahren.
Als eine Antenne, die ein Achsenverhältnis einer zirkular polarisierten Welle verbessern kann, gibt es eine Sequentielles-Array-Antenne, die eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen umfasst (siehe beispielsweise japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung JP H03-151 703 A ). Die Sequentielles-Array-Antenne umfasst eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen, die jeweils in einem Winkel gedreht um eine Hauptstrahlungsrichtung als eine Drehachse herum angeordnet sind, und jedes zirkular polarisierte Antennenelement wird mit einer Phasendifferenz erregt, die einem Drehwinkel entspricht.
Eine Sequentielles-Array-Antenne, die in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung JP H03-151 703 A offenbart ist, ist durch eine Mehrzahl von sequentiellen Teilarrays gebildet und jedes der sequentiellen Teilarrays umfasst eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen. Eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen, die in einem sequentiellen Teilarray enthalten sind, sind sequentiell angeordnet und eine Mehrzahl von sequentiellen Teilarrays sind außerdem sequentiell angeordnet. Als ein Beispiel für ein sequentielles Teilarray sind Referenzachsen von vier zirkular polarisierten Antennenelementen in Bezug auf jede benachbarte Referenzachse um 45° sequentiell gedreht. Die Verwendung einer solchen Konfiguration kann ein vorteilhaftes Achsenverhältnis liefern, selbst wenn es Schwankungen bei den Charakteristika einzelner zirkular polarisierter Antennenelemente gibt, oder selbst wenn Erregungsphasen oder Amplituden einen Fehler aufweisen.
Die Druckschrift „Tx-terminal phased array for satellite communication at Ka-Band“ of Greda, K.A., Dreher, A., in 37th European Microwave Conferecnce, 2007, S. 266-269, offenbart ein Konzept für eine aktive zirkularpolarisierte Phase-Array-Terminal-Antenne für Satellitenkommunikation im K_a-Band. The Antenne basiert auf einer modularen Architektur mit Sub-Arrays aus 4x4 Elementen. Sequentielle Rotation der Antennenelemente wird implementiert, um eine Polarisationsreinheit zu verbessern.
Die Druckschrift „Analog Devices: ADPA7007CHIP Data Sheet- GaAs, pHEMT, MMIC, 1 W Power Amplifier, 18 GHz to 44 GHz“, Rev. 0, 7/2020, S. 1-25, offenbart einen dreistufigen Kaskadenverstärker ADPA7007 mit einer gemeinsamen Verstärkung von 21.5 dB und einem P_SAT-Wert von 31.5 dBm.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Antennenmodul sowie ein Antennenantriebsverfahren mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Antennenmodul gemäß Anspruch 1 sowie ein Antennenantriebsverfahren gemäß Anspruch 10.
Bei einigen Kommunikationsabständen oder Kommunikationsfrequenzen (Bitfrequenzen) müssen nicht notwendigerweise alle zirkular polarisierten Antennenelemente veranlasst werden zu arbeiten. In dem Fall, in dem einige zirkular polarisierte Antennenelemente veranlasst werden, zu arbeiten, ist es wünschenswert, dass ein vorteilhaftes Achsenverhältnis beibehalten wird und eine Leistungsaufnahme reduziert wird. Die vorliegende Erfindung schafft ein Antennenmodul und ein Antennenantriebsverfahren, die, wenn einige einer Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen veranlasst werden, zu arbeiten, die Beibehaltung eines vorteilhaften Achsenverhältnisses und eine Reduzierung der Leistungsaufnahme ermöglichen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft ein Antennenmodul, das folgende Merkmale umfasst:

eine Mehrzahl von Segmenten, die jeweils ein Eingangs/Ausgangstor und eine Mehrzahl von Antennentoren umfassen und jeweils konfiguriert sind, ein Hochfrequenzsignal zu verstärken; und
eine Mehrzahl von Teilarrayantennen, die jeweils eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen umfassen.

In dem Antennenmodul
ist jedes der Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen mit einem der Mehrzahl von Antennentoren verbunden,
bilden die Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen, die in jedem der Mehrzahl von Teilarrayantennen enthalten sind, ein sequentielles Array für jede Teilarrayantenne,
umfasst jedes der Mehrzahl von Segmenten

eine Verteilungs/Kombinationsschaltung (27), die konfiguriert ist, ein Signal, das in ein erstes Tor eingegeben wird, an die Mehrzahl von Antennentoren zu verteilen und konfiguriert ist, Signale, die in die jeweilige Mehrzahl von Antennentoren eingegeben werden, zu kombinieren, um von dem ersten Tor ein kombiniertes Signal auszugeben und
einen ersten Verstärker, der zwischen das Eingangs/Ausgangstor und das erste Tor geschaltet ist und

in jeder Teilarrayantenne der Mehrzahl von Teilarrayantennen die Mehrzahl von Antennentoren, mit denen die jeweilige Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen, die in einer Teilarrayantenne enthalten ist, verbunden ist, in einem Segment enthalten ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft ein Antennenantriebsverfahren, das in einem Antennenmodul, das konfiguriert ist, zu veranlassen, dass eine Anzahl M von zirkular polarisierten Antennenelementen mit einer Mehrzahl von ersten Verstärkern arbeitet, ein Auswählen einer Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen, die kleiner ist als die Anzahl M, und ein Veranlassen umfasst, dass die Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen arbeitet.
In dem Antennenantriebsverfahren
ist jeder der Mehrzahl von ersten Verstärkern konfiguriert, zu veranlassen, dass von der Anzahl M von zirkular polarisierten Antennenelementen eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen arbeitet,
bildet die Anzahl M von zirkular polarisierten Antennenelementen eine Mehrzahl von sequentiellen Arrays und
damit die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

eine ausgewählte Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen bildet ein oder eine Mehrzahl von sequentiellen Arrays; und die Anzahl von ersten Verstärkern, die notwendig ist, um zu veranlassen, dass eine Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen arbeitet, minimal ist, wird eine Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen aus einer Anzahl M von zirkular polarisierten Antennenelementen ausgewählt, und die ausgewählte Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen wird veranlasst, zu arbeiten.

Um zu veranlassen, dass alle zirkular polarisierten Antennenelemente einer Teilarrayantenne arbeiten, muss nur ein Segment veranlasst werden, zu arbeiten. Ein sequentielles Array ist durch alle zirkular polarisierten Antennenelemente einer Teilarrayantenne gebildet und ermöglicht somit die Beibehaltung eines vorteilhaften Achsenverhältnisses, selbst wenn ein Segment veranlasst wird, zu arbeiten. Ferner ist aus einer Mehrzahl von Teilarrayantennen, die jeweils ein sequentielles Array bilden, die Anzahl von Segmenten, die notwendig ist, um zu veranlassen, dass nur einige Teilarrayantennen arbeiten, nicht größer als die Anzahl der Teilarrayantennen, die veranlasst werden zu arbeiten. Mehr Segmente als die Anzahl von Teilarrayantennen, die veranlasst werden, zu arbeiten, müssen nicht veranlasst werden zu arbeiten, was somit eine Reduzierung der Leistungsaufnahme ermöglicht.
Andere Merkmale, Elemente, Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen offensichtlich.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf beiliegende Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Blockdiagramm eines Antennenmoduls gemäß einem ersten praktischen Beispiel;
2 ein Blockdiagramm eines Segments des Antennenmoduls gemäß dem ersten praktischen Beispiel;
3 eine Draufsicht einer Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen, die in einer Teilarrayantenne enthalten sind und ein sequentielles Array bilden;
4 ein Blockdiagramm eines Antennenmoduls gemäß einem zweiten praktischen Beispiel;
5A ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer planaren Anordnung von 30 zirkular polarisierten Antennenelementen des Antennenmoduls gemäß dem zweiten praktischen Beispiel darstellt, 5B stellt einen Drehwinkel α von jedem der zirkular polarisierten Antennenelemente in dem Antennenmodul gemäß dem zweiten praktischen Beispiel dar und 5C stellt einen Drehwinkel α von jedem der zirkular polarisierten Antennenelemente in einem Antennenmodul gemäß einem Vergleichsbeispiel dar;
6 eine perspektivische Ansicht, die ein Koordinatensystem für ein Substrat darstellt, wo eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen angeordnet ist;
7A einen Graph, der eine Beziehung zwischen Gewinn und Polarwinkel θ in einem z-x-Querschnitt (ϕ = 0°) darstellt, der sich zeigt, wenn alle zirkular polarisierten Antennenelemente des Antennenmoduls gemäß dem zweiten praktischen Beispiel veranlasst werden, mit einer Mittenfrequenz (58,32 GHz) eines Kanals 1 zu arbeiten, und 7 einen Graph, der ein Achsenverhältnis darstellt, das von Simulationsergebnissen erhalten wird, die in 7A dargestellt sind;
8A einen Graph, der eine Beziehung zwischen Gewinn und Azimutwinkel ϕ in einem x-y-Querschnitt (θ = 90°) darstellt, der sich zeigt, wenn alle zirkular polarisierten Antennenelemente des Antennenmoduls gemäß dem zweiten praktischen Beispiel veranlasst werden, mit der Mittenfrequenz (58,32 GHz) des Kanals 1 zu arbeiten, und 8B einen Graph, der ein Achsenverhältnis darstellt, das von Simulationsergebnissen erhalten wird, die in 8A dargestellt sind;
9A und 9B Graphen, die einen Hauptpolarisationsgewinn beziehungsweise einen Kreuzpolarisationsgewinn für jeden Kanal darstellen;
10 einen Graph, der Achsenverhältnisse darstellt, die von den Graphen berechnet werden, die in 9A und 9B für jeden Kanal dargestellt sind;
11 eine planare Anordnung der zirkular polarisierten Antennenelemente des Antennenmoduls gemäß dem zweiten praktischen Beispiel;
12A eine Draufsicht eines zirkular polarisierten Antennenelements und einer Übertragungsleitung, die in einem Antennenmodul gemäß einem dritten praktischen Beispiel verwendet werden, und 12B eine Draufsicht eines zirkular polarisierten Antennenelements und einer Übertragungsleitung, die in einem Antennenmodul gemäß einer Modifikation des dritten praktischen Beispiels verwendet werden;
13A und 13B jeweils eine Draufsicht eines zirkular polarisierten Antennenelements und einer Übertragungsleitung, die in einem Antennenmodul gemäß einer anderen Modifikation des dritten praktischen Beispiels verwendet werden;
14A eine Positionsbeziehung von drei zirkular polarisierten Antennenelementen, die eine Kreisform haben, in dem Fall, in dem die zirkular polarisierten Antennenelemente in einer Linie angeordnet sind, und 14B eine Positionsbeziehung von drei zirkular polarisierten Antennenelementen, die eine regelmäßige Form haben, in dem Fall, in dem die zirkular polarisierten Antennenelemente in einer Linie angeordnet sind;
15A und15B jeweils eine Draufsicht eines zirkular polarisierten Antennenelements, das in einem Antennenmodul gemäß einem vierten praktischen Beispiel verwendet wird;
16 eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung einer Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen eines Antennenmoduls gemäß einem fünften praktischen Beispiel darstellt; und
17 ein Blockdiagramm eines Antennenmoduls gemäß einem sechsten praktischen Beispiel.

Ein Antennenmodul gemäß einem ersten praktischen Beispiel wird mit Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm des Antennenmoduls gemäß dem ersten praktischen Beispiel. Das Antennenmodul gemäß dem ersten praktischen Beispiel umfasst eine Mehrzahl von Segmenten 20, die eine Leistungsverstärkung eines Hochfrequenzsignals durchführen, Teilarrayantennen 50, die angeordnet sind, um der jeweiligen Mehrzahl von Segmenten 20 zu entsprechen, und eine Mehrzahl von Übertragungsleitungen 60. Jedes der Mehrzahl von Segmenten 20 umfasst ein Eingangs/Ausgangstor 21 und eine Mehrzahl von Antennentoren 22. Eine Konfiguration des Segments 20 wird später mit Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Eine Mehrzahl von Teilarrayantennen 50 umfassen jeweils eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51. Die Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die in jedem der Mehrzahl von Teilarrayantennen 50 enthalten sind, bilden ein sequentielles Array für jede Teilarrayantenne 50. Die Anzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die in der Teilarrayantenne 50 enthalten sind, ist gleich der Anzahl von Antennentoren 22 des entsprechenden Segments 20. Die Antennentore 22 des Segments 20 sind mit den jeweiligen entsprechenden zirkular polarisierten Antennenelementen 51 der Teilarrayantenne 50 mit Übertragungsleitungen 60 verbunden.
Ein Hochfrequenzsignal, das von einem Signaltor 80 eingegeben wird, wird durch eine Verteilungs/Kombinationsschaltung 81 an Eingangs/Ausgangstore 21 der jeweiligen Mehrzahl von Segmenten 20 verteilt. Jedes der Segmente 20 unterzieht ein Hochfrequenzsignal, das in das Eingangs/Ausgangstor 21 eingegeben wird, einer Leistungsverstärkung und Phaseneinstellung und gibt von der Mehrzahl von Antennentoren 22 Hochfrequenzsignale aus.
Empfangssignale, die durch die Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 empfangen werden, werden von der jeweiligen Mehrzahl von Antennentoren 22 in das Segment 20 eingegeben. Das Segment 20 unterzieht die Empfangssignale, die in die jeweilige Mehrzahl von Antennentoren 22 eingegeben werden, einer Verstärkung und Phaseneinstellung, kombiniert dann die Empfangssignale und gibt von dem Eingangs/Ausgangstor 21 ein kombiniertes Empfangssignal aus.
Empfangssignale, die von den jeweiligen Eingangs/Ausgangstoren 21 der Mehrzahl von Segmenten 20 ausgegeben werden, werden durch die Verteilungs/Kombinationsschaltung 81 kombiniert und von dem Signaltor 80 wird ein kombiniertes Empfangssignal ausgegeben.
2 ist ein Blockdiagramm eines Segments 20 (1). Eine Verteilungs/Kombinationsschaltung 27 umfasst ein erstes Tor 27A und eine Mehrzahl von zweiten Toren 27B. Die Verteilungs/Kombinationsschaltung 27 verteilt ein Signal, das in das erste Tor 27A eingegeben wird, an die Mehrzahl von zweiten Toren 27B und gibt Signale aus. Ferner kombiniert die Verteilungs/Kombinationsschaltung 27 Signale, die in die jeweilige Mehrzahl von zweiten Toren 27B eingegeben wird, und gibt von dem ersten Tor 27A ein kombiniertes Signal aus.
Ein Sende/Empfangsschalter 23, ein erster Verstärker 24 und ein Sende/Empfangsschalter 26 sind zwischen das Eingangs/Ausgangstor 21 und das erste Tor 27A der Verteilungs/Kombinationsschaltung 27 geschaltet. Der erste Verstärker 24 umfasst einen ersten Leistungsverstärker 24P und einen ersten rauscharmen Verstärker 24L. Wenn die Sende/Empfangsschalter 23 und 26 in einem Sendezustand sind, wird ein Hochfrequenzsignal, das von dem Eingangs/Ausgangstor 21 eingegeben wird, durch den ersten Leistungsverstärker 24P verstärkt und wird in das erste Tor 27A der Verteilungs/Kombinationsschaltung 27 eingegeben. Wenn die Sende/Empfangsschalter 23 und 26 in einem Empfangszustand sind, wird ein Empfangssignal, das von dem ersten Tor 27A der Verteilungs/Kombinationsschaltung 27 ausgegeben wird, durch den ersten rauscharmen Verstärker 24L verstärkt und von dem Eingangs/Ausgangstor 21 ausgegeben.
Ein Phasenschieber 28, ein variables Dämpfungsglied 29, ein Sende/Empfangsschalter 30, ein zweiter Verstärker 31 und ein Sende/Empfangsschalter 33 sind zwischen die Mehrzahl von zweiten Toren 27B der Verteilungs/Kombinationsschaltung 27 und die jeweilige Mehrzahl von Antennentoren 22 geschaltet. Der zweite Verstärker 31 umfasst einen zweiten Leistungsverstärker 31 P und einen zweiten rauscharmen Verstärker 31 L.
Wenn die Sende/Empfangsschalter 30 und 33 in einem Sendezustand sind, wird ein Hochfrequenzsignal, das von dem entsprechenden zweiten Tor 27B der Verteilungs/Kombinationsschaltung 27 ausgegeben wird, von dem entsprechenden Antennentor 22 durch den Phasenschieber 28, das variable Dämpfungsglied 29 und den zweiten Leistungsverstärker 31P ausgegeben. Wenn die Sende/Empfangsschalter 30 und 33 in einem Empfangszustand sind, wird ein Empfangssignal, das von dem entsprechenden Antennentor 22 eingegeben wird, durch den zweiten rauscharmen Verstärker 31 L, das variable Dämpfungsglied 29 und den Phasenschieber 28 in das entsprechende zweite Tor 27B der Verteilungs/Kombinationsschaltung 27 eingegeben.
Der Phasenschieber 28 stellt eine Phase eines Signals gemäß einer Steuerung ein, die durch eine Steuerschaltung 35 durchgeführt wird. Das variable Dämpfungsglied 29 stellt eine Dämpfung eines Signals gemäß einer Steuerung ein, die durch die Steuerschaltung 35 durchgeführt wird. Der zweite Leistungsverstärker 31B verstärkt die Leistung eines Hochfrequenzsignals. Der zweite rauscharme Verstärker 31L verstärkt ein Empfangssignal.
3 ist eine Draufsicht einer Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die in einer Teilarrayantenne 50 enthalten sind (1) und ein sequentielles Array bilden. Die Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 haben in der Draufsicht im Wesentlichen eine Kreisform und empfangen jeweils eine Leistungszufuhr von zwei Einspeisungspunkten 52. Die zwei Einspeisungspunkte 52 sind an zwei jeweiligen Radien orthogonal zueinander angeordnet. Wenn Hochfrequenzsignale mit einer Phasendifferenz von etwa 90° den beiden Einspeisungspunkten 52 zugeführt werden, wird eine zirkular polarisierte Welle abgestrahlt. Eine Richtung, in die sich eine zirkular polarisierte Welle, die abzustrahlen ist, dreht (Rechtsdrehung oder Linksdrehung) wird durch einen Phasenvorschub oder eine Phasenverzögerung zwischen zwei Hochfrequenzsignalen bestimmt, die den zwei Einspeisungspunkten 52 zugeführt werden. Es wird angenommen, dass eine Richtung von einer geometrischen Mitte jedes zirkular polarisierten Antennenelements 51 zu einem Mittelpunkt eines Liniensegments, das die zwei Einspeisungspunkte 52 als Endpunkte aufweist, eine Referenzrichtung 53 ist.
Wenn der N Anzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die ein sequentielles Array bilden, fortlaufende Nummern von 0 bis N-1 sequentiell zugewiesen sind, hat die Referenzrichtung 53 eines i-ten zirkular polarisierten Antennenelements 51 eine Ausrichtung, die im Uhrzeigersinn gedreht ist um einen Drehwinkel α = (i × 360/N)° in Bezug auf die Referenzrichtung 53 eines 0-ten zirkular polarisierten Antennenelements 51.
In dem Fall, in dem drei zirkular polarisierte Antennenelemente 51 ein sequentielles Array bilden, sind in Bezug auf die Referenzrichtung 53 des 0-ten zirkular polarisierten Antennenelements 51 beispielsweise die Referenzrichtungen 53 der anderen zwei jeweiligen zirkular polarisierten Antennenelemente 51 um etwa 120° und etwa 240° gedreht. In dem Fall, in dem vier zirkular polarisierte Antennenelemente 51 ein sequentielles Array bilden, sind in Bezug auf die Referenzrichtung 53 des 0-ten zirkular polarisierten Antennenelements 51 die Referenzrichtungen 53 der anderen drei jeweils zirkular polarisierten Antennenelemente 51 um etwa 90°, etwa 180° und etwa 270° gedreht.
Als eine Ausnahme ist es jedoch in dem Fall, in dem ein sequentielles Array durch zwei zirkular polarisierte Antennenelemente 51 gebildet ist, wünschenswert, dass der Drehwinkel α etwa 90° beträgt.
Als nächstes wird eine hervorragende Wirkung beschrieben, die bei dem ersten praktischen Beispiel erzielt wird.
In dem Antennenmodul gemäß dem ersten praktischen Beispiel müssen bei einigen Kommunikationsabständen oder Kommunikationsfrequenzen nicht notwendigerweise alle zirkular polarisierten Antennenelemente 51 veranlasst werden, zu arbeiten. Falls beispielsweise ein Kommunikationsabstand kurz ist oder falls eine Kommunikationsfrequenz oder Geschwindigkeit langsam ist, kann ausreichend Gewinn bereitgestellt werden, selbst wenn nur einige zirkular polarisierte Antennenelemente 51 veranlasst werden, zu arbeiten.
In Bezug auf eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die ein sequentielles Array bilden, wird eine Wirkung der besten Verbesserung eines Achsenverhältnisses erzielt, wenn alle zirkular polarisierten Antennenelemente 51 veranlasst werden, zu arbeiten. Wenn nur einige zirkular polarisierte Antennenelemente 51 veranlasst werden, zu arbeiten, besteht die Möglichkeit, dass eine Wirkung, die ausreicht, um ein Achsenverhältnis zu verbessern, nicht erzielt wird. Bei dem ersten praktischen Beispiel arbeiten von der Mehrzahl von Segmenten 20 alle zirkular polarisierten Antennenelemente 51, die ein sequentielles Array bilden, selbst wenn nur ein Segment 20 veranlasst wird, zu arbeiten. Aus diesem Grund kann eine Wirkung erzielt werden, die ausreicht, um ein Achsenverhältnis zu verbessern.
In dem Fall, in dem eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die ein sequentielles Array bilden, über eine Mehrzahl von Segmenten 20 verbunden sind, um zu veranlassen, dass alle der Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die das eine sequentielles Array bilden, arbeiten, muss die Mehrzahl von Segmenten 20 veranlasst werden, zu arbeiten. Beispielsweise muss die gleiche Anzahl von zweiten Verstärkern 31 (2) wie die zirkular polarisierten Antennenelemente 51 und eine Mehrzahl von ersten Verstärkern 24 veranlasst werden, zu arbeiten. Andererseits muss bei dem ersten praktischen Beispiel, um alle zirkular polarisierten Antennenelemente 51, die ein sequentielles Array bilden, zu veranlassen, zu arbeiten, die gleiche Anzahl von zweiten Verstärkern 31 (2) wie die zirkular polarisierten Antennenelemente 51 und nur ein erster Verstärker 24 veranlasst werden, zu arbeiten. Dies ermöglicht einen Betrieb mit geringer Leistungsaufnahme.
Als nächstes wird eine Modifikation des ersten praktischen Beispiels beschrieben.
Obwohl das Antennenmodul gemäß dem ersten praktischen Beispiel sowohl eine Sendefunktion als auch eine Empfangsfunktion umfasst, kann ein Antennenmodul, das nur die Sendefunktion oder die Empfangsfunktion umfasst, gebaut werden. In diesem Fall sind Sende/Empfangsschalter 23, 26, 30 und 33 unnötig. Ferner muss der erste Verstärker 24 nur einen des ersten Leistungsverstärkers 24P und des ersten rauscharmen Verstärkers 24L umfassen. Gleichartig dazu muss der zweite Verstärker 31 nur einen des zweiten Leistungsverstärkers 31 P und des zweiten rauscharmen Verstärkers 31L umfassen.
Bei dem ersten praktischen Beispiel entspricht die Mehrzahl von Teilarrayantennen 50 eins zu eins der Mehrzahl von Segmenten 20. Als weitere Konfiguration kann die Mehrzahl von Teilarrayantennen 50 für ein Segment 20 bereitgestellt werden. Anders ausgedrückt, in jeder Teilarrayantenne 50 der Mehrzahl von Teilarrayantennen 50 muss eine Mehrzahl von Antennentoren 22, mit denen eine jeweilige Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die in einer Teilarrayantenne 50 enthalten sind, verbunden ist, nur in dem einen Segment 20 enthalten sein.
Als nächstes wird ein Antennenmodul gemäß einem zweiten praktischen Beispiel mit Bezugnahme auf 4 bis 10 beschrieben. Hierin nachfolgend wird eine Beschreibung von Konfigurationen, die gleich sind wie diejenigen des Antennenmoduls (1 bis 3) gemäß dem ersten praktischen Beispiel ausgelassen.
4 ist ein Blockdiagramm des Antennenmoduls gemäß dem zweiten praktischen Beispiel. Bei dem ersten praktischen Beispiel ist die Anzahl von Antennentoren 22 des einen Segments 20 gleich der Anzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die eine Teilarrayantenne 50 bilden, die dem Segment 20 entspricht. Andererseits ist bei dem zweiten praktischen Beispiel bei einigen Kombinationen von Segmenten 20 und Teilarrayantennen 50 die Anzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 kleiner als die Anzahl von Antennentoren 22. Beispielsweise gibt es eine Kombination, bei der die Anzahl von Antennentoren 22 vier beträgt und die Anzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 einer Teilarrayantenne 50, die den Antennentoren 22 entspricht, drei beträgt.
5A ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer planaren Anordnung von 30 zirkular polarisierten Antennenelementen 51 darstellt. Auf einem Substrat 55 sind die 30 zirkular polarisierten Antennenelemente 51 in einer Matrix mit sechs Zeilen und fünf Spalten angeordnet. Leistung wird von acht Segmenten 20 den 30 zirkular polarisierten Antennenelementen 51 zugeführt. Jedes der acht Segmente 20 umfasst vier Antennentore 22. Anders ausgedrückt, eine Gesamtzahl von 32 Antennentoren 22 ist vorgesehen. Den acht Segmenten 20 sind fortlaufende Nummern zugewiesen und auch den 32 Antennentoren 22 sind fortlaufende Nummern zugewiesen. Die fortlaufenden Nummern, die den Segmenten 20 zugewiesen sind, sind durch eine Zahl mit einem Buchstaben „S“ dargestellt und die fortlaufenden Nummern, die den Antennentoren 22 zugewiesen sind, sind durch eine Zahl mit einem Zeichen „#“ dargestellt. Den acht Segmenten 20 sind fortlaufende Nummern von S0 bis S7 zugewiesen und den 32 Antennentoren 22 sind fortlaufende Nummern von #0 bis #31 zugewiesen. Es wird angenommen, dass fortlaufende Nummern, die den vier jeweiligen Antennentoren 22 eines j-ten Segments 20 zugewiesen sind, 4j, 4j+1, 4j+2 und 4j+3 lauten.
Von einer Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 sind zirkular polarisierte Antennenelemente 51, die mit dem gleichen Segment 20 verbunden sind, mit einer gestrichelten Linie umgeben, ein Bereich in der gestrichelten Linie ist schraffiert und eine fortlaufende Nummer des entsprechenden Segments 20 ist durch eine Zahl mit einem Buchstaben „S“ in dem Bereich angezeigt. Ferner sind fortlaufende Nummern von Antennentoren 22, die mit den zirkular polarisierten Antennenelementen 51 verbunden sind, durch eine Zahl mit einem Zeichen „#“ bei den jeweiligen zirkular polarisierten Antennenelementen 51 angezeigt.
Drei zirkular polarisierte Antennenelemente 51 sind mit jedem der Segmente 20 verbunden, deren fortlaufende Nummern S1 und S2 lauten. Anders ausgedrückt, von vier Antennentoren 22 von jedem der Segmente 20, deren fortlaufende Nummern S1 und S2 lauten, ist kein zirkular polarisiertes Antennenelement 51 mit einem Antennentor 22 verbunden. Genauer gesagt, keine zirkular polarisierten Antennenelemente 51 sind mit Antennentoren 22 verbunden, deren fortlaufende Nummern #7 und #8 lauten. In Bezug auf jedes der anderen Segmente 20 sind zirkular polarisierte Antennenelemente 51 mit vier jeweiligen Antennentoren 22 verbunden.
5B stellt einen Drehwinkel α (3) von jedem der zirkular polarisierten Antennenelemente 51 in dem Antennenmodul gemäß dem zweiten praktischen Beispiel dar. Bei dem zweiten praktischen Beispiel bildet eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 einer Teilarrayantenne 50, die mit einem Segment 20 verbunden ist, ein sequentielles Array. Aus diesem Grund betragen Drehwinkel α von vier zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die mit jedem der Segmente 20 verbunden sind, deren fortlaufende Nummern S0, S3, S4, S5, S6 und S7 lauten, etwa 0°, etwa 90°, etwa 180° und etwa 270°. Drehwinkel α von drei zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die mit jedem der Segmente 20 verbunden sind, deren fortlaufende Nummern S1 und S2 lauten, betragen etwa 0°, etwa 120° und etwa 240°.
5C stellt einen Drehwinkel α (3) von jedem der zirkular polarisierten Antennenelemente 51 in einem Antennenmodul gemäß einem Vergleichsbeispiel dar. Der Drehwinkel α von jedem der 30 zirkular polarisierten Antennenelemente 51 ist eingestellt, so dass die 30 zirkular polarisierten Antennenelemente 51 als Ganzes ein sequentielles Array bilden. Genauer gesagt, ein Drehwinkel α von jedem der acht zirkular polarisierten Antennenelemente 51, die in einer unteren linken Region angeordnet sind, ist bei etwa 0° eingestellt. Ein Drehwinkel α von jedem der sieben zirkular polarisierten Antennenelemente 51, die in einer oberen linken Region angeordnet sind, ist bei etwa 90° eingestellt. Ein Drehwinkel α von jedem der sieben zirkular polarisierten Antennenelemente 51, die in einer unteren rechten Region angeordnet sind, ist bei etwa 180° eingestellt. Ein Drehwinkel α von jedem der acht zirkular polarisierten Antennenelemente 51, die in einer oberen rechten Region angeordnet sind, ist bei etwa 270° eingestellt.
Bei dem Vergleichsbeispiel sollen, obwohl die 30 zirkular polarisierten Antennenelemente 51 ein sequentielles Array als Ganzes bilden, drei oder vier zirkular polarisierte Antennenelemente 51, die mit jedem der Segmente 20 verbunden sind, kein sequentielles Array bilden. Beispielsweise betragen Drehwinkel α von vier zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die mit einem Segment 20 verbunden sind, dessen fortlaufende Nummer S0 lautet, alle etwa 0°, und Drehwinkel α von drei jeweiligen zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die mit einem Segment 20 verbunden sind, dessen fortlaufende Nummer S1 lautet, betragen etwa 0°, etwa 180° und etwa 180°.
Als nächstes wird eine hervorragende Wirkung beschrieben, die bei dem zweiten praktischen Beispiel erzielt wird.
Um eine hervorragende Wirkung, die bei dem zweiten praktischen Beispiel erzielt wird, zu verifizieren, wurden mit Bezug auf das Antennenmodul (5B) gemäß dem zweiten praktischen Beispiel und dem Antennenmodul (5C) gemäß dem Vergleichsbeispiel Simulationen für Gewinn und Achsenverhältnis durchgeführt. Ergebnisse der Simulationen werden mit Bezugnahme auf 6 bis 10 beschrieben.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Koordinatensystem für das Substrat 55 darstellt, wo 30 zirkular polarisierten Antennenelemente 51 angeordnet sind. Eine Mitte der 30 zirkular polarisierten Antennenelemente 51, die in sechs Zeilen und fünf Spalten angeordnet sind, dient als ein Ursprung und eine Richtung einer Normalen zu dem Substrat 55 (eine Vorderrichtung einer Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51) dient als eine positive Richtung einer x-Achse. Bei den 30 zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die in sechs Zeilen und fünf Spalten angeordnet sind, dient eine Zeilenrichtung als y-Achsenrichtung und eine Spaltenrichtung dient als eine z-Achsenrichtung.
Ein Polarwinkel in Bezug auf eine positive Richtung der z-Achse ist als θ dargestellt und ein Azimut-Winkel von der positiven Richtung der z-Achse ist als ϕ dargestellt. Strahlungsmuster in einer z-x-Ebene und einer x-y-Ebene wurden durch Simulation erhalten. Es wird angenommen, dass Erregungsfrequenzen einer Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 eine Mittenfrequenz von jedem der Kanäle 1 bis 4 des IEEE 802.11ay (IEEE = Institute of Electrical and Electronics Enigneers) sind, der ein Drahtloskommunikationsstandard ist. Mittenfrequenzen von vier Kanälen der Kanäle 1 bis 4 sind jeweils 58,32 GHz, 60,48 GHz, 62,64 GHz und 64,8 GHz.
Obwohl die 30 zirkular polarisierten Antennenelemente 51 entworfen sind, um eine rechtshändige zirkular polarisierte Welle abzustrahlen, sind typischerweise einige linkshändige zirkular polarisierte Wellenkomponenten enthalten. Anders ausgedrückt, ein Achsenverhältnis einer zirkular polarisierten Welle, die von jedem der zirkular polarisierten Antennenelemente 51 abgestrahlt wird, ist größer als 0 dB. Ferner sind Erregungsphasen der Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelemente 51 eingestellt, so dass eine rechtshändige zirkular polarisierte Welle in der positiven Richtung der x-Achse (θ = 90°, ϕ = 0°) einen Hauptstrahl bildet.
Simulationen wurden durchgeführt für den Fall, in dem alle Segmente 20 (5A) veranlasst werden, zu arbeiten, für den Fall, in dem vier Segmente 20, deren fortlaufende Nummern S0 bis S3 lauten, veranlasst werden, zu arbeiten, und für den Fall, in dem zwei Segmente 20, deren fortlaufende Nummern S0 und S1 lauten, veranlasst werden, zu arbeiten.
Wenn alle Segmente 20 veranlasst werden, zu arbeiten, arbeiten alle 30 zirkular polarisierten Antennenelemente 51. Wenn die vier Segmente 20, deren fortlaufende Nummern S0 bis S3 lauten, veranlasst werden, zu arbeiten, arbeiten 14 zirkular polarisierte Antennenelemente 51, deren fortlaufende Nummern #0 bis #6 und Raute #9 bis #15 lauten. Wenn die zwei Segmente 20, deren fortlaufende Nummern S0 und S1 lauten, veranlasst werden, zu arbeiten, arbeiten sieben zirkular polarisierte Antennenelemente 51, deren fortlaufende Nummern #0 bis #6 lauten.
7A ist ein Graph, der eine Beziehung darstellt zwischen Gewinn und Polarwinkel θ in einem z-x-Querschnitt (ϕ = 0°), die sich zeigt, wenn alle zirkular polarisierten Antennenelemente 51 des Antennenmoduls (5B) gemäß dem zweiten praktischen Beispiel veranlasst werden, bei einer Mittenfrequenz (58,32 GHz) des Kanals 1 zu arbeiten. In der Horizontalachse wird der Polarwinkel θ in der Einheit „°“ ausgedrückt. In der vertikalen Achse wird der Gewinn in der Einheit „dBi“ ausgedrückt, In dem Graph stellt ein hohles Kreissymbol den Gewinn für die Hauptpolarisation (rechtshändige zirkular polarisierte Welle) dar, und ein gefülltes Kreissymbol stellt den Gewinn für Kreuzpolarisation (linkshändige zirkular polarisierte Welle) dar. In einer Richtung (vordere Richtung) des Polarwinkels θ = 90° wird ein Hauptstrahl der Hauptpolarisation gebildet.
7B ist ein Graph, der ein Achsenverhältnis darstellt, das von Simulationsergebnissen erhalten wird, die in 7A dargestellt sind. Es ist zu sehen, dass das Achsenverhältnis in der vorderen Richtung ein Minimum erreicht.
8A ist ein Graph, der eine Beziehung darstellt zwischen Gewinn und Azimut-Winkel ϕ in einem x-y-Querschnitt (θ = 90°), die sich zeigt, wenn alle zirkular polarisierten Antennenelemente 51 des Antennenmoduls (5B) gemäß dem zweiten praktischen Beispiel veranlasst werden, bei der Mittenfrequenz (58,32 GHz) des Kanals 1 zu arbeiten. In der horizontalen Achse wird der Azimut-Winkel ϕ in der Einheit „°“ ausgedrückt. In der vertikalen Achse wird der Gewinn in der Einheit „dBi“ ausgedrückt, In dem Graph stellt ein hohles Kreissymbol den Gewinn für eine Hauptpolarisation (rechtshändige zirkular polarisierte Welle) dar und ein gefülltes Kreissymbol stellt den Gewinn für Kreuzpolarisation (linkshändige zirkular polarisierte Welle) dar. In einer Richtung (vordere Richtung) des Azimut-Winkels ϕ = 0° wird ein Hauptstrahl der Hauptpolarisation gebildet.
8B ist ein Graph, der ein Achsenverhältnis darstellt, das von Simulationsergebnissen erhalten wird, die in 8A dargestellt sind. Es ist ersichtlich, dass das Axialverhältnis in der vorderen Richtung ein Minimum erreicht.
In Bezug auf das Antennenmodul (5B) gemäß dem zweiten praktischen Beispiel und das Antennenmodul (5C) gemäß dem Vergleichsbeispiel wurden ähnliche Simulationen auch für eine Mehrzahl von Bedingungen durchgeführt, die die Anzahl von Segmenten 20 veranlasst, zu arbeiten, und Kanäle sind unterschiedlich und Hauptpolarisationsgewinne, Kreuzpolarisationsgewinne und Achsenverhältnisse wurden erhalten.
9A und 9B sind Graphen, die jeweils Hauptpolarisationsgewinn und Kreuzpolarisationsgewinn für jeden Kanal darstellen. In 9A und 9B stellt eine durchgezogene Linie mit Kreissymbolen Simulationsergebnisse des Antennenmoduls (5B) gemäß dem zweiten praktischen Beispiel dar und eine gestrichelte Linie mit Dreiecksymbolen stellt Simulationsergebnisse des Antennenmoduls (5) gemäß dem Vergleichsbeispiel dar. Ferner entsprechen die Dicke der durchgezogenen Linien und gestrichelten Linien der Anzahl von Segmenten 20, die veranlasst werden, zu arbeiten. Eine dickste durchgezogene Linie und eine dickste gestichelte Linie stellen Simulationsergebnisse dar, die sich zeigen, wenn alle Segmente 20 veranlasst werden, zu arbeiten. Eine zweite dickste durchgezogene Linie und eine zweite dickste gestrichelte Linie stellen Simulationsergebnisse dar, die sich zeigen, wenn die vier Segmente 20, deren fortlaufende Nummern S0 bis S3 lauten, veranlasst werden, zu arbeiten. Eine dünnste durchgezogene Linie und eine dünnste gestrichelte Linie stellen Simulationsergebnisse dar, die sich zeigen, wenn die zwei Segmente 20, deren fortlaufende Nummern S0 und S1 lauten, veranlasst werden, zu arbeiten.
Der Hauptpolarisationsgewinn verringert sich, wenn sich die Anzahl von Segmenten 20, die veranlasst werden, zu arbeiten (anders ausgedrückt, die Anzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die veranlasst werden, zu arbeiten), verringert. Es ist anzumerken, dass es hinsichtlich des Hauptpolarisationsgewinns (9A) keinen großen Unterschied gibt zwischen dem Antennenmodul (5B) gemäß dem zweiten praktischen Beispiel und dem Antennenmodul (5C) gemäß dem Vergleichsbeispiel und eine Differenz zwischen den Kanälen ist ebenfalls klein.
Andererseits gibt es hinsichtlich des Kreuzpolarisationsgewinns (9B) eine große Differenz zwischen dem Antennenmodul (5B) gemäß dem zweiten praktischen Beispiel und dem Antennenmodul (5C) gemäß dem Vergleichsbeispiel. Insbesondere ist im Fall des Vergleichsbeispiels ein Kreuzpolarisationsgewinn für den Kanal 4 größer als diejenigen für die anderen Kanäle.
10 ist ein Graph, der Achsenverhältnisse darstellt, die von den Graphen berechnet werden, die in 9A und 9B für jeden Kanal dargestellt sind. In dem Graph sind Simulationsbedingungen, die durchgezogenen Linien, gestrichelten Linien, Kreissymbolen und Dreieckssymbolen entsprechen, gleich wie diejenigen in den Graphen, die in 9A und 9B dargestellt sind. Wenn bei dem Antennenmodul (5C) gemäß dem Vergleichsbeispiel die Anzahl von Segmenten 20, die veranlasst werden, zu arbeiten, vier und zwei beträgt, sind die Achsenverhältnisse für den Kanal 4 deutlich größer als Achsenverhältnisse für die anderen Kanäle und die Achsenverhältnisse liegen über 3 dB. Andererseits wird in dem Antennenmodul (5B) gemäß dem zweiten praktischen Beispiel, selbst wenn die Anzahl von Segmenten 20, die veranlasst werden, zu arbeiten, gering ist, ein vorteilhaftes Achsenverhältnis von beispielsweise weniger als 3 dB für alle Kanäle bereitgestellt.
Als nächstes wird der Grund beschrieben, weshalb die in 10 dargestellten Simulationsergebnisse erhalten wurden.
Wenn die Segmente 20 (5A), deren fortlaufende Nummern S0 und S1 lauten, veranlasst werden, zu arbeiten, arbeiten die sieben zirkular polarisierten Antennenelemente 51 (5A), deren fortlaufende Nummern #0 bist #6 lauten. Zu diesem Zeitpunkt betragen in dem Vergleichsbeispiel (5C) Drehwinkel α von fünf zirkular polarisierten Antennenelementen 51 etwa 0° und Drehwinkel α von zwei zirkular polarisierten Antennenelementen 51 betragen etwa 180°.
Wenn die vier Segmente 20 (5A), deren fortlaufende Nummern S0 bis S3 lauten, veranlasst werden, zu arbeiten, arbeiten die 14 zirkular polarisierten Antennenelemente 51 (5A), deren fortlaufende Nummern #0 bis #6 und #9 bis #15 lauten. Zu diesem Zeitpunkt betragen in dem Vergleichsbeispiel (5C) Drehwinkel α von sieben zirkular polarisierten Antennenelementen 51 etwa 0° und Drehwinkel α der anderen sieben zirkular polarisierten Antennenelemente 51 betragen etwa 180°.
Somit bilden bei dem Vergleichsbeispiel, wenn nur einige Segmente 20 veranlasst werden, zu arbeiten, eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die arbeiten, kein sequentielles Array. Aus diesem Grund wird die hervorragende Wirkung des Verbesserns eines Achsenverhältnisses durch ein sequentielles Array nicht erzielt.
Andererseits bilden bei dem Antennenmodul gemäß dem zweiten praktischen Beispiel sowohl in dem Fall, in dem die zwei Segmente 20, deren fortlaufende Nummern S0 und S1 lauten, veranlasst werden, zu arbeiten, und in dem Fall, in dem die vier Segmente 20, deren serielle Nummern S0 bis S3 lauten, veranlasst werden, zu arbeiten, eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die arbeiten, ein sequentielles Array, das aus drei oder vier zirkular polarisierten Antennenelementen 51 zusammengesetzt ist. Aus diesem Grund wird selbst wenn nur einige Segmente 20 veranlasst werden, zu arbeiten, eine Wirkung des Verbesserns eines Achsenverhältnisses durch ein sequentielles Array erzielt.
Wie es ferner in 9A dargestellt ist, hängt der Hauptpolarisationsgewinn von der Anzahl von Segmenten 20 ab, die veranlasst wird, zu arbeiten. Die Anzahl von Segmenten 20, die veranlasst wird, zu arbeiten, ist reduziert, so dass notwendiger Gewinn erhalten wird, wodurch ein Leistungseinsparbetrieb ermöglicht wird. Bei dem zweiten praktischen Beispiel kann ein ausreichendes Achsenverhältnis bereitgestellt werden, selbst wenn Leistungseinsparbetrieb durchgeführt wird.
Als nächstes wird eine wünschenswerte Anordnung einer Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 mit Bezugnahme auf 11 beschrieben.
11 stellt eine planare Anordnung der zirkular polarisierten Antennenelemente 51 des Antennenmoduls gemäß dem zweiten praktischen Beispiel dar. Wie in 5A sind in 11 eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die in einer Teilarrayantenne 50 enthalten sind, durch eine gestrichelte Linie umgeben. Als nächstes wird eine gewünschte obere Grenze einer Beabstandung zwischen zirkular polarisierten Antennenelementen 51 beschrieben.
Geometrische Mitten aller zirkular polarisierten Antennenelemente 51, die in einer Teilarrayantenne 50 enthalten sind, sind durch Liniensegmente verbunden, die von der Anzahl her eins weniger sind als die Anzahl der zirkular polarisierten Antennenelemente, so dass die Gesamtlänge einer Mehrzahl von Liniensegmenten am kürzesten ist. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Mitte-zu-Mitte-Abstand (Beabstandung) zwischen zwei zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die durch ein längstes Liniensegment verbunden sind, als G1 dargestellt.
Beispielsweise ist in Bezug auf vier zirkular polarisierte Antennenelemente 51, die mit dem Segment 20 verbunden sind, dessen fortlaufende Nummer S0 lautet, die Beabstandung G1 zwischen zwei zirkular polarisierten Antennenelementen 51 vorgesehen, die in einer Zeilenrichtung oder Spaltenrichtung benachbart zueinander sind. In Bezug auf vier zirkular polarisierte Antennenelemente 51, die mit dem Segment 20 verbunden sind, dessen fortlaufende Nummer S6 lautet, ist die Beabstandung G1 zwischen einem zirkular polarisierten Antennenelement 51, dessen fortlaufende Nummer #26 lautet, und einem zirkular polarisierten Antennenelement 51, dessen fortlaufende Nummer #27 lautet, in einer schrägen Richtung vorgesehen.
In dem Fall, in dem eine Teilarrayantenne 50 veranlasst wird, zu arbeiten, ist es wünschenswert, dass die Beabstandung G1 nicht größer ist als eine Freiraum-Wellenlänge, die einer Resonanzfrequenz der zirkular polarisierten Antennenelemente 51 in einer Teilarrayantenne 50 entspricht, um zu verhindern, dass eine Gitterkeule erscheint.
Ferner sind geometrische Mitten aller zirkular polarisierten Antennenelemente 51 durch Liniensegmente verbunden, die von der Anzahl her eins weniger sind als die Anzahl der zirkular polarisierten Antennenelemente, ohne auf eine Teilarrayantenne 50 begrenzt zu sein, so dass die Gesamtlänge einer Mehrzahl von Liniensegmenten am kürzesten ist. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Mitte-zu-Mitte-Abstand (Beabstandung) zwischen zwei zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die durch ein längstes Liniensegment verbunden sind, als G2 dargestellt. Bei dem zweiten praktischen Beispiel ist die Beabstandung G2 zwischen zwei zirkular polarisierten Antennenelementen 51 benachbart zueinander in der Zeilenrichtung oder Spaltenrichtung vorgesehen.
Um in dem Fall, in dem alle Teilarrayantennen 50 veranlasst werden, zu arbeiten, ist es wünschenswert, dass die Beabstandung G2 nicht größer ist als eine Freiraum-Wellenlänge, die einer Resonanzfrequenz der zirkular polarisierten Antennenelemente 51 entspricht, um zu verhindern, dass eine Gitterkeule erscheint.
Bei den mit Bezugnahme auf 5A bis 10 beschriebenen Simulationen können, obwohl die Anzahl von Segmenten 20 acht und die Anzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 30 beträgt, die jeweiligen Anzahlen andere Anzahlen als acht und 30 sein. Obwohl die Anzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die in einer Teilarrayantenne 50 enthalten ist, drei oder vier beträgt, kann die Anzahl eine andere Anzahl als drei oder vier sein.
Als nächstes wird ein Antennenmodul gemäß einem dritten praktischen Beispiel mit Bezugnahme auf 12A beschrieben. Hierin nachfolgend wird eine Beschreibung von Konfigurationen, die gleich sind wie diejenigen des Antennenmoduls (1 bis 3) gemäß dem ersten praktischen Beispiel ausgelassen. Obwohl eine spezifische Konfiguration einer Verbindung zwischen einem zirkular polarisierten Antennenelement 51 und einer Sendeleitung 60 (1) in dem ersten praktischen Beispiel nicht beschrieben ist, wird eine spezifische Konfiguration einer Verbindung zwischen einem zirkular polarisierten Antennenelement 51 und einer Übertragungsleitung 60 bei dem dritten praktischen Beispiel klargestellt.
12A ist eine Draufsicht eines zirkular polarisierten Antennenelements 51 und einer Übertragungsleitung 60, die bei dem Antennenmodul gemäß dem dritten praktischen Beispiel verwendet werden. Das zirkular polarisierte Antennenelement 51 ist im Wesentlichen quadratisch, beispielsweise hat es in der Draufsicht eine im Wesentlichen regelmäßig quadratische Form. Einspeisungspunkte 52 sind auf Linien oder Leitungssegmenten vorgesehen, die als Endpunkte jeweilige Mittelpunkte von zwei benachbarten Seiten der im Wesentlichen quadratischen Form und eine Mitte der im Wesentlichen quadratischen Form aufweisen.
Die Übertragungsleitung 60 ist durch eine Hybridschaltung 61 mit zwei Einspeisungspunkten 52 verbunden. Die Hybridschaltung 61 ist durch vier Übertragungsleitungen gebildet, die entlang vier Seiten einer im Wesentlichen rechteckigen Form angeordnet sind. Abschnitte, die vier Eckpunkten der im Wesentlichen rechteckigen Form entsprechen, wirken als vier jeweilige Tore P1, P2, P3 und P4 der Hybridschaltung 61. Die Übertragungsleitung 60 ist mit dem Tor P1 der Hybridschaltung 61 verbunden und die zwei Einspeisungspunkte 52 sind mit den jeweiligen Toren P3 und P4 der Hybridschaltung 61 verbunden. Eine offene Stichleitung ist mit dem Tor P2 verbunden. Anfänglich kann statt der offenen Stichleitung eine kurze Stichleitung, ein reflexionsfreier Abschluss oder eine Übertragungsleitung bestimmter Länge mit dem Tor P2 verbunden sein.
Ein Hochfrequenzsignal, das durch die Übertragungsleitung 60 übertragen wird und in das Tor P1 eingegeben wird, wird als Hochfrequenzsignal mit einer Phasendifferenz von etwa 90° von den zwei Toren P3 und P4 ausgegeben. Somit wird das zirkular polarisierte Antennenelement 51 erregt, um eine zirkular polarisierte Welle, beispielsweise eine rechtshändige zirkular polarisierte Welle, abzustrahlen. Wenn das zirkular polarisierte Antennenelement 51 eine rechtshändige zirkular polarisierte Welle empfängt, werden Empfangssignale kombiniert und von dem Tor P1 an die Übertragungsleitung 60 ausgegeben. Im Falle einer Konfiguration, bei der die Übertragungsleitung 60 mit dem Tor P2 der Hybridschaltung 61 verbunden ist, kann das zirkular polarisierte Antennenelement 51 eine linkshändige zirkular polarisierte Welle abstrahlen und eine linkshändige zirkular polarisierte Welle empfangen.
12B ist eine Draufsicht eines zirkular polarisierten Antennenelements 51 und einer Übertragungsleitung 60, die bei einem Antennenmodul gemäß einer Modifikation des dritten praktischen Beispiels verwendet werden. Das zirkular polarisierte Antennenelement 51, das in dem Antennenmodul gemäß dieser Modifikation verwendet wird, hat in der Draufsicht im Wesentlichen eine Kreisform. Einspeisungspunkte 52 sind auf zwei jeweiligen Radien orthogonal zueinander der im Wesentlichen Kreisform vorgesehen. Wie bei dieser Modifikation kann ein zirkular polarisiertes Antennenelement 51 im Wesentlichen eine Kreisform haben.
Als nächstes wird ein Antennenmodul gemäß einer anderen Modifikation des dritten praktischen Beispiels mit Bezugnahme auf 13A und 13B beschrieben.
13A und 13B sind jeweils eine Draufsicht eines zirkular polarisierten Antennenelements 51 und einer Übertragungsleitung 60, die bei dem Antennenmodul gemäß dieser Modifikation verwendet werden. Bei einer Modifikation, die in 13A dargestellt ist, hat das zirkular polarisierte Antennenelement 51 eine im Wesentlichen quadratische Form. Bei einer in 13B dargestellten Modifikation hat das zirkular polarisierte Antennenelement 51 im Wesentlichen eine Kreisform. Bei dem dritten praktischen Beispiel, das in 12A dargestellt ist, und der Modifikation des dritten praktischen Beispiels, die in 12B dargestellt ist, ist eine geometrische Mitte der Hybridschaltung 61 in der Draufsicht außerhalb des zirkular polarisierten Antennenelements 51 angeordnet. Andererseits ist bei der in 13A dargestellten Modifikation eine geometrische Mitte 61C der Hybridschaltung 61 in der Draufsicht innerhalb des zirkular polarisierten Antennenelements 51 angeordnet. Ein solches Layout ermöglicht Platzeinsparungen.
Eine elektrische Länge einer Seite des im Wesentlichen quadratischen zirkular polarisierten Antennenelements 51 und eine elektrische Länge eines Durchmessers des im Wesentlichen kreisförmigen zirkular polarisierten Antennenelements 51 sind beinahe gleich wie etwa eine Hälfte der Wellenlängen, die Resonanzfrequenzen der jeweiligen zirkular polarisierten Antennenelemente 51 entsprechen. Andererseits ist eine elektrische Länge von jeder der vier Übertragungsleitungen, die die Hybridschaltung 61 bilden, im Wesentlichen gleich wie etwa ein Viertel einer Wellenlänge, die einer Resonanzfrequenz von jedem der zirkular polarisierten Antennenelemente 51 entspricht. Aus diesem Grund kann die Hybridschaltung 61 so angeordnet sein, dass dieselbe in der Draufsicht von dem zirkular polarisierten Antennenelement 51 umgeben ist. Die Hybridschaltung 61 ist so angeordnet, dass dieselbe durch das zirkular polarisierte Antennenelement 51 umgeben ist und ermöglicht dadurch weitere Platzeinsparungen.
Ferner sind in dem Fall, in dem ein sequentielles Array durch eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 gebildet wird, die zirkular polarisierten Antennenelemente 51 so angeordnet, dass jedes um einen bestimmten Winkel gedreht ist, wie es in 3 dargestellt ist. Wie es in 12A dargestellt ist, können in der Draufsicht bei der Konfiguration, bei der die Hybridschaltung 61 außerhalb des zirkular polarisierten Antennenelements 51 angeordnet ist, Hybridschaltungen 61, die mit zwei jeweiligen benachbarten zirkular polarisierten Antennenelementen 51 verbunden sind, einander räumlich stören. Andererseits überlappt bei den Modifikationen, die in 13A und 13B dargestellt sind, zumindest ein Teil der Hybridschaltung 61 das zirkular polarisierte Antennenelement 51 in der Draufsicht und somit wird eine hervorragende Wirkung des Verhinderns, dass zwischen Hybridschaltungen 61 eine räumlichen Störung auftritt, erzielt.
Als nächstes wird eine wünschenswerte Form eines zirkular polarisierten Antennenelements 51 mit Bezugnahme auf 14A und 14B beschrieben.
14A stellt eine Positionsbeziehung von drei zirkular polarisierten Antennenelementen 51 dar, die im Wesentlichen eine Kreisform aufweisen, in dem Fall, in dem die zirkular polarisierten Antennenelemente 51 in einer Linie angeordnet sind. 14B stellt eine Positionsbeziehung von drei zirkular polarisierten Antennenelementen 51 dar, die im Wesentlichen eine regelmäßig quadratische Form haben in dem Fall, in dem die zirkular polarisierten Antennenelemente 51 in einer Linie angeordnet sind.
In jeder der 14A und 14B sind in Bezug auf eine Referenzrichtung 53 eines am weitesten links gelegenen zirkular polarisierten Antennenelements 51 Referenzrichtungen 53 jeweiliger zweiter und dritter zirkular polarisierten Antennenelemente 51 von links im Uhrzeigersinn um etwa 45° und etwa 90° gedreht.
In dem Fall, in dem die zirkular polarisierten Antennenelemente 51 im Wesentlichen kreisförmig sind (14A), bleiben Positionen der äußeren Formen der jeweiligen zirkular polarisierten Antennenelemente 51 unverändert, selbst wenn Ausrichtungen von Referenzrichtungen 53 verändert werden. Andererseits werden in dem Fall, in dem zirkular polarisierte Antennenelemente 51 im Wesentlichen eine regelmäßig quadratische Form haben ( 14B), Positionen der äußeren Formen der jeweiligen zirkular polarisierten Antennenelemente 51 verändert, wenn Referenzrichtungen 53 um etwa 45° gedreht werden. Beispielsweise ist bei einem Beispiel, das in 14B dargestellt ist, eine diagonale Linie des zirkular polarisierten Antennenelements 51 in der Mitte parallel zu einer Richtung, in der die drei zirkular polarisierten Antennenelemente 51 angeordnet sind.
Wenn ein im Wesentlichen kreisförmiges zirkular polarisiertes Antennenelement 51 und ein im Wesentlichen regelmäßig quadratisches zirkular polarisiertes Antennenelement 51 hinsichtlich der Resonanzfrequenz gleich sind, ist eine Länge einer Seite des im Wesentlichen regelmäßig quadratischen zirkular polarisierten Antennenelements 51 beinahe gleich einem Durchmesser des im Wesentlichen kreisförmigen zirkular polarisierten Antennenelements 51. Eine diagonale Linie eines regelmäßigen Quadrats ist länger als eine Seite und somit kann ein Teil eines zirkular polarisierten Antennenelements 51 mit einem benachbarten zirkular polarisierten Antennenelement 51 in Kontakt kommen, wenn Beabstandungen zwischen einer Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 reduziert sind.
Andererseits kommen in dem Fall, in dem zirkular polarisierte Antennenelemente 51 im Wesentlichen kreisförmig sind, die zwei zirkular polarisierten Antennenelemente 51 nicht in Kontakt miteinander, selbst wenn jede der Referenzrichtungen 53 von zwei zirkular polarisierten Antennenelementen 51 benachbart zueinander um etwa 45° geändert wird. In dem Fall, in dem eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 mit schmalen Beabstandungen angeordnet sind, ist es wünschenswert, dass die zirkular polarisierten Antennenelemente 51 im Wesentlichen kreisförmig sind.
Als nächstes wird ein Antennenmodul gemäß einem vierten praktischen Beispiel mit Bezugnahm auf 15A und 15B beschrieben. Hierin nachfolgend wird eine Beschreibung von Konfigurationen, die gleich sind wie diejenigen des Antennenmoduls (1 bis 3) gemäß dem ersten praktischen Beispiel, ausgelassen.
15A und 15B sind jeweils eine Draufsicht eines zirkular polarisierten Antennenelements 51, das in einem Antennenmodul gemäß dem vierten praktischen Beispiel verwendet wird.
Bei dem ersten praktischen Beispiel werden Hochfrequenzsignale mit einer Phasendifferenz von zwei Einspeisungspunkten 52 jedem der zirkular polarisierten Antennenelemente 51 (3) zugeführt, wodurch eine zirkular polarisierte Welle erzeugt wird. Andererseits wird bei dem vierten praktischen Beispiel ein Störungselement als zirkular polarisiertes Antennenelement 51 verwendet.
Das in 15A dargestellte zirkular polarisierte Antennenelement 51 hat eine Form, bei der Dreiecksabschnitte, die zwei jeweilige Eckpunkte umfassen, die in einer diagonalen Linie des im Wesentlichen quadratischen Elements angeordnet sind, abgeschnitten sind. Ein Einspeisungspunkt 52 ist auf einem Liniensegment vorgesehen, das einen Mittelpunkt einer Seite und eine Mitte des zirkular polarisierten Antennenelements 51 verbindet.
Das in 15B dargestellte zirkular polarisierte Antennenelement 51 hat eine Form, in der Einkerbungen gebildet sind in Abschnitten, die Endpunkten eines Durchmessers des im Wesentlichen kreisförmigen Elements entsprechen. Ein Einspeisungspunkt 52 ist an einem Radius angeordnet, der einen Winkel von etwa 45° bildet in Bezug auf den Durchmesser, der Einkerbungsabschnitte als Endpunkte aufweist.
Als nächstes wird eine hervorragende Wirkung beschrieben, die bei dem vierten praktischen Beispiel erzielt wird.
Bei dem vierten praktischen Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl von Einspeisungspunkten 52, die in jedem der zirkular polarisierten Antennenelemente 51 vorgesehen ist, eins, und somit kann Leistung zugeführt werden, ohne durch die in 12A dargestellte Hybridschaltung 61 oder dergleichen zu verlaufen. Dies kann die Flexibilität beim Leiten der Übertragungsleitung 60 erhöhen.
Als nächstes wird ein Antennenmodul gemäß einem fünften praktischen Beispiel mit Bezugnahme auf 16 beschrieben. Hierin nachfolgend wird eine Beschreibung von Konfigurationen, die gleich sind wie diejenigen des Antennenmoduls (4, 5A und 5B) gemäß dem zweiten praktischen Beispiel, ausgelassen.
16 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung einer Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 des Antennenmoduls gemäß dem fünften praktischen Beispiel darstellt. Eine erste Oberfläche 57 und eine zweite Oberfläche 58 kreuzen einander in rechten Winkeln. Einige Teilarrayantennen 50 einer Mehrzahl von Teilarrayantennen 50 sind entlang der ersten Oberfläche 75 angeordnet und die anderen Teilarrayantennen 50 sind entlang der zweiten Oberfläche 58 angeordnet. Anders ausgedrückt, eine vordere Richtung einiger Teilarrayantennen 50 unterscheidet sich von einer vorderen Richtung der anderen Teilarrayantennen 50.
Als nächstes wird eine hervorragende Wirkung beschrieben, die bei dem fünften praktischen Beispiel erzielt wird.
Das Antennenmodul gemäß dem fünften praktischen Beispiel kann eine breite Abdeckung erreichen. Wenn ferner gewünscht wird, einen Hauptstrahl in einer vorderen Richtung der ersten Oberfläche 57 zu erzielen, werden die Teilarrayantennen 50, die entlang der ersten Oberfläche 57 angeordnet sind, veranlasst, zu arbeiten, und die Teilarrayantennen 50, die entlang der zweiten Oberfläche 58 angeordnet sind, werden nicht veranlasst, zu arbeiten, wodurch es ermöglicht wird, Leistungseinsparungen zu erreichen. Gleichartig dazu, wenn gewünscht wird, einen Hauptstrahl in einer vorderen Richtung der zweiten Oberfläche 58 zu erzielen, können Leistungseinsparungen erreicht werden. Selbst wenn sowohl in der vorderen Richtung der ersten Oberfläche 57 als auch in der vorderen Richtung der zweiten Oberfläche 58 ein Hauptstrahl erzielt wird, kann ferner ein vorteilhaftes Achsenverhältnis erhalten werden.
Als nächstes wird eine Modifikation des fünften praktischen Beispiels beschrieben.
Bei dem fünften praktischen Beispiel ist eine Mehrzahl von Teilarrayantennen 50 entlang jeder von zwei Ebenen der ersten Oberfläche 57 und der zweiten Oberfläche 58 angeordnet. Eine Mehrzahl von Teilarrayantennen 50 kann entlang jeder der drei oder mehr Ebenen angeordnet sein, deren vordere Richtungen unterschiedlich sind. Diese Konfiguration kann ferner die Abdeckung verbreitern. Ferner kann eine Richtung, in die ein Hauptstrahl gerichtet ist, feiner gesteuert werden.
Als nächstes wird ein Antennenmodul gemäß einem sechsten praktischen Beispiel mit Bezugnahme auf 17 beschrieben. Hierin nachfolgend wird eine Beschreibung von Konfigurationen, die gleich sind wie diejenigen des Antennenmoduls (4, 5A und 5B) gemäß dem zweiten praktischen Beispiel ausgelassen.
17 ist ein Blockdiagramm des Antennenmoduls gemäß dem sechsten praktischen Beispiel. Bei dem sechsten praktischen Beispiel werden die zweiten Verstärker (4 und 2), die in dem Antennenmodul gemäß dem zweiten praktischen Beispiel enthalten sind, ausgelassen. Die Verteilungs/Kombinationsschaltung 27 verteilt ein Signal, das in das erste Tor 27A eingegeben wird, durch die zweiten Tore 27B und die Phasenschieber 28 an die Mehrzahl von Antennentoren 22. Ferner kombiniert die Verteilungs/Kombinationsschaltung 27 Signale, die in die jeweilige Mehrzahl von Antennentore 22 eingegeben werden und zu den zweiten Toren 27B übertragen werden, durch die Phasenschieber 28 und gibt von dem ersten Tor 27A ein kombiniertes Signal aus.
Als nächstes wird eine hervorragende Wirkung beschrieben, die bei dem sechsten praktischen Beispiel erzielt wird.
Wie bei dem zweiten praktischen Beispiel kann bei dem sechsten praktischen Beispiel ein ausreichendes Achsenverhältnis bereitgestellt werden, selbst wenn nur einige Segmente 20 veranlasst werden, zu arbeiten. Aus diesem Grund ist ein Leistungseinsparbetrieb mit einer Verbesserung des Achsenverhältnisses kompatibel.
Als nächstes wird ein Antennenantriebsverfahren gemäß einem siebten praktischen Beispiel beschrieben.
Bei dem in 5A und 5B dargestellten zweiten praktischen Beispiel sind acht erste Verstärker 24 konfiguriert, um zu veranlassen, dass 30 zirkular polarisierten Antennenelemente 51 arbeiten. Ferner ist einer der acht ersten Verstärker 24 konfiguriert, zu veranlassen, dass von den 30 zirkular polarisierten Antennenelementen 51 drei oder vier zirkular polarisierte Antennenelemente 51 arbeiten.
Bei dem siebten praktischen Beispiel ist die Anzahl von ersten Verstärkern 24 nicht auf acht beschränkt und die Anzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 ist auch nicht auf 30 beschränkt. Ferner ist die Anzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die ein sequentielles Array bilden, auch nicht auf drei oder vier beschränkt. Beispielsweise wird eine Konfiguration angenommen, bei der eine Anzahl M von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 veranlasst wird, mit einer Mehrzahl von ersten Verstärkern 24 zu arbeiten, und einer der Mehrzahl von ersten Verstärkern 24 ist konfiguriert, um von der Anzahl M von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 zu veranlassen, zu arbeiten. Hier ist M eine Ganzzahl nicht kleiner als 4. Die Anzahl M von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 bildet eine Mehrzahl von sequentiellen Arrays.
Beim Auswählen einer Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die kleiner ist als die Anzahl M, und beim Veranlassen, dass die ausgewählten zirkular polarisierten Antennenelemente 51, wird eine Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 von der Anzahl M von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 ausgewählt, damit die folgenden zwei Bedingungen erfüllt sind. Eine erste Bedingung ist, dass die ausgewählte Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 ein oder eine Mehrzahl von sequentiellen Arrays bildet. Eine zweite Bedingung ist, dass die Anzahl von ersten Verstärkern 24, die notwendig ist, um zu veranlassen, dass eine Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 arbeitet, minimal.
Als nächstes wird eine hervorragende Wirkung beschrieben, die bei dem siebten praktischen Beispiel erzielt wird.
Wenn nur einige einer Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen 51, die ein sequentielles Array bilden, veranlasst werden, zu arbeiten, wird keine Wirkung erzielt, die ausreicht, um ein Achsenverhältnis zu verbessern. Da bei dem siebten praktischen Beispiel die ausgewählte Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 ein oder eine Mehrzahl von sequentiellen Arrays bilden, kann eine Wirkung erzielt werden, die ausreicht, um ein Achsenverhältnis zu verbessern. Da ferner die Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen 51 ausgewählt ist, so dass die Anzahl von notwendigen ersten Verstärkern 24 minimal ist, kann die Leistungsaufnahme reduziert werden.
Die oben beschriebenen praktischen Beispiele sind darstellend und es ist selbstverständlich, dass Konfigurationen, die in unterschiedlichen praktischen Beispielen beschrieben sind, teilweise ersetzt oder kombiniert werden können. Ähnliche Funktionseffekte, die durch ähnliche Konfigurationen in praktischen Beispielen erreicht werden, sind nicht in jedem praktischen Beispiel wiederholt beschrieben. Ferner soll die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen praktischen Beispiele beschränkt sein. Beispielsweise ist es für Fachleute auf diesem Gebiet klar, dass verschiedene Änderungen, Verbesserungen, Kombinationen usw. möglich sind.
Obwohl oben bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, ist klar, dass Variationen und Modifikationen für Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich sind, ohne von dem Schutzbereich und der Wesensart der Erfindung abzuweichen. Der Schutzbereich der Erfindung ist daher lediglich durch die folgenden Ansprüche bestimmt.

Claims

Antennenmodul, das folgende Merkmale aufweist: eine Mehrzahl von Segmenten (20), die jeweils ein Eingangs/Ausgangstor (21) und eine Mehrzahl von Antennentoren (22) umfassen und jeweils konfiguriert sind, ein Hochfrequenzsignal zu verstärken; und eine Mehrzahl von Teilarrayantennen (50), die jeweils eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) umfassen, wobei jedes der Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) mit einem der Mehrzahl von Antennentoren (22) verbunden ist, wobei die Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen (51), die in jedem der Mehrzahl von Teilarrayantennen (50) enthalten sind, ein sequentielles Array für jede Teilarrayantenne (50) bilden, wobei jedes der Mehrzahl von Segmenten (20) folgende Merkmale umfasst: eine Verteilungs/Kombinationsschaltung (27), die konfiguriert ist, ein Signal, das in ein erstes Tor eingegeben wird, an die Mehrzahl von Antennentoren (22) zu verteilen und konfiguriert ist, Signale, die in die jeweilige Mehrzahl von Antennentoren (22) eingegeben werden, zu kombinieren, um von dem ersten Tor ein kombiniertes Signal auszugeben, und einen ersten Verstärker, der zwischen das Eingangs/Ausgangstor (21) und das erste Tor geschaltet ist, und wobei in einer Teilarrayantenne (50) der Mehrzahl von Teilarrayantennen (50) die Mehrzahl von Antennentoren (22), mit der die jeweilige Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen (51), die in einer Teilarrayantenne (50) enthalten ist, verbunden ist, in einem Segment enthalten ist, wobei das Antennenmodul ferner einen zweiten Verstärker aufweist, der zwischen jedes der Mehrzahl von Antennentoren (22) und die Verteilungs/Kombinationsschaltung (27) geschaltet ist.
Antennenmodul gemäß Anspruch 1, bei dem in einer Teilarrayantenne (50) der Mehrzahl von Teilarrayantennen (50), wenn geometrische Mitten aller zirkular polarisierten Antennenelementen (51), die in einer Teilarrayantenne (50) enthalten sind, durch Liniensegmente verbunden sind, die von der Anzahl her eins weniger sind als eine Anzahl der zirkular polarisierten Antennenelemente (51), so dass eine Gesamtlänge der Liniensegmente am kürzesten ist, eine Länge von jedem der Liniensegmente nicht größer ist als eine Freiraum-Wellenlänge, die einer Resonanzfrequenz der zirkular polarisierten Antennenelemente (51) entspricht.
Antennenmodul gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem, wenn geometrische Mitten aller zirkular polarisierten Antennenelemente (51) durch Liniensegmente verbunden sind, die von der Anzahl her eins weniger sind als eine Anzahl der zirkular polarisierten Antennenelemente (51), so dass eine Gesamtlänge der Liniensegmente am kürzesten ist, eine Länge von jedem der Liniensegmente nicht größer ist als eine Freiraum-Wellenlänge, die einer Resonanzfrequenz der zirkular polarisierten Antennenelemente (51) entspricht.
Antennenmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem jedes der Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) zwei Einspeisungspunkte (52) aufweist, und wobei eine Mehrzahl von Übertragungsleitungen jeweils durch eine Hybridschaltung (61) mit den zwei Einspeisungspunkten (52) des zirkular polarisierten Antennenelements (51) verbunden ist.
Antennenmodul gemäß Anspruch 4, bei dem jedes der Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) in der Draufsicht die Hybridschaltung (61) überlappt.
Antennenmodul gemäß Anspruch 5, bei dem jedes der Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) in der Draufsicht kreisförmig ist.
Antennenmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem jedes der Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) ein Störungselement ist.
Antennenmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem eine Richtung, in der einige Teilarrayantennen (50) in der Mehrzahl von Teilarrayantennen (50) ausgerichtet sind, sich von einer Richtung unterscheidet, in der zumindest einige der Teilarrayantennen (50) ausgerichtet sind.
Antennenmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem in der Mehrzahl von Teilarrayantennen (50) Teilarrayantennen (50) nebeneinander existieren, die jeweilige unterschiedliche Anzahlen von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) umfassen, die ein sequentielles Array bilden.
Antennenantriebsverfahren für ein Antennenmodul umfassend eine Mehrzahl von Segmenten (20), die jeweils ein Eingangs/Ausgangstor (21) und eine Mehrzahl von Antennentoren (22) umfassen und jeweils konfiguriert sind, ein Hochfrequenzsignal zu verstärken, wobei jedes der Mehrzahl von Segmenten (20) folgende Merkmale umfasst: eine Verteilungs/Kombinationsschaltung (27), die konfiguriert ist, ein Signal, das in ein erstes Tor eingegeben wird, an die Mehrzahl von Antennentoren (22) zu verteilen und konfiguriert ist, Signale, die in die jeweilige Mehrzahl von Antennentoren (22) eingegeben werden, zu kombinieren, um von dem ersten Tor ein kombiniertes Signal auszugeben, und einen ersten Verstärker, der zwischen das Eingangs/Ausgangstor (21) und das erste Tor geschaltet ist, wobei das Antennenmodul einen zweiten Verstärker aufweist, der zwischen jedes der Mehrzahl von Antennentoren (22) und die Verteilungs/Kombinationsschaltung (27) geschaltet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: in dem Antennenmodul, das konfiguriert ist, zu veranlassen, dass eine Anzahl M von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) mit der Mehrzahl von ersten Verstärkern arbeitet, Auswählen einer Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen (51), die kleiner ist als die Anzahl M, und Veranlassen, dass die Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) arbeitet, wobei einer der Mehrzahl von ersten Verstärkern konfiguriert ist, zu veranlassen, dass von der Anzahl M von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) eine Mehrzahl von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) arbeitet, wobei die Anzahl M von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) eine Mehrzahl von sequentiellen Arrays bildet, und wobei, damit die folgenden Bedingungen erfüllt sind: eine ausgewählte Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) bildet ein oder eine Mehrzahl von sequentiellen Arrays; und eine Anzahl von ersten Verstärkern, die notwendig ist, um zu veranlassen, dass eine Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) arbeitet, ist minimal, eine Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) aus der Anzahl M von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) ausgewählt wird und die ausgewählte Anzahl m von zirkular polarisierten Antennenelementen (51) veranlasst wird, zu arbeiten.