JP2001136017A - Active integrated antenna and active integrated antenna array - Google Patents

Active integrated antenna and active integrated antenna array

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JP2001136017A
JP2001136017A JP32610699A JP32610699A JP2001136017A JP 2001136017 A JP2001136017 A JP 2001136017A JP 32610699 A JP32610699 A JP 32610699A JP 32610699 A JP32610699 A JP 32610699A JP 2001136017 A JP2001136017 A JP 2001136017A
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JP
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layer
coupling
active integrated
integrated antenna
amplification
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Shigeo Kawasaki
繁男 川▲崎▼
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Tokai University
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Tokai University
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an active integrated antenna and an active integrated antenna array adopting a multi-layer structure consisting of integration of an antenna circuit and an active circuit that can especially suitably be applicable to a radio transmission power system that transmits power by radio to a desired place. SOLUTION: The active integrated antenna and active integrated antenna array is provided with an oscillation layer 700 that generates a carrier signal, a modulation layer 500 that modulates the carrier signal received from the oscillation layer 700, an amplifier layer 300 that amplifies the signal received from the modulation layer 500, and a radiation layer 100 that emits a signal received from the amplifier layer 300 as an electromagnetic wave and each layer adopts a layered structure.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、空中線回路と能動回路
とを一体化した多層構造のアクティブ集積アンテナ及び
アクティブ集積アンテナアレイに関し、特に、所望の場
所へ無線で電力を送電する無線送電システムに好適に適
用できるアクティブ集積アンテナ及びアクティブ集積ア
ンテナアレイに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active integrated antenna and an active integrated antenna array having a multilayer structure in which an antenna circuit and an active circuit are integrated, and more particularly to a wireless power transmission system for wirelessly transmitting power to a desired place. The present invention relates to an active integrated antenna and an active integrated antenna array that can be suitably applied.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、マイクロ波帯,ミリ波帯等の電磁
波を利用した無線送電システムが世界的に提唱されてい
る。無線送電システムとは、所望の場所へ、無線でエネ
ルギー(電力)を送電するシステムであり、特に、石油
等の化石燃料の枯渇にともなう代替エネルギー手段とし
て、人類全体の大きな期待が寄せられている。
2. Description of the Related Art In recent years, wireless power transmission systems utilizing electromagnetic waves in the microwave band, the millimeter wave band, and the like have been proposed worldwide. A wireless power transmission system is a system for wirelessly transmitting energy (electric power) to a desired place. In particular, great expectations are placed on the entire human race as an alternative energy means accompanying the depletion of fossil fuels such as petroleum. .

【0003】とりわけ、太陽エネルギーから太陽電池を
用いて直流電力を生成し、更にこれをマイクロ波に変換
した電力を無線で宇宙空間から地上に送電する、いわゆ
る宇宙太陽発電衛星計画が、地球温暖化防止の観点から
もクリーンエネルギーのひとつとして研究されている。
我国では、文部省を中心に、実現可能な太陽発電衛星と
して、いわゆるSPS2000システムが研究されてい
る。
[0003] In particular, the so-called space solar power generation satellite project, which generates direct-current power from solar energy using a solar cell and further converts the converted power into microwaves to wirelessly transmit the power from outer space to the ground, is called global warming. It is also studied as one of the clean energy from the viewpoint of prevention.
In Japan, the so-called SPS2000 system is being researched as a feasible solar power satellite mainly by the Ministry of Education.

【0004】前記SPS2000システムは、高度約1
100kmに位置する発電衛星で、一辺が336m,軸
方向に303mの大きさの正三角形からなる形状を有
し、上面の2面には太陽電池パネルを展開し、底面には
電力送電用アンテナが取り付けられ、側面を常に地心方
向に向けて軌道運動するものである。
The SPS2000 system has an altitude of about 1
A power generation satellite located at 100 km, having a shape of an equilateral triangle having a size of 336 m on a side and 303 m in an axial direction, a solar cell panel deployed on two upper surfaces, and a power transmission antenna on a lower surface. It is mounted and orbits with its side always facing the ground.

【0005】ここで、太陽発電衛星における送電用アン
テナは「スペーステナ」と呼ばれ、該スペーステナから
送信される電磁波の受信用アンテナは「レクテナ」と呼
ばれる。前記スペーステナは、周波数2.45GHzの
電磁波を出力10MW(メガワット)で送信できること
が要求される。従来、実験で使用実績がある送電用アン
テナとしては、フェーズドアレイアンテナがある。
Here, a power transmitting antenna in a solar power generation satellite is called a "space tena", and an antenna for receiving electromagnetic waves transmitted from the space tena is called a "rectenna". The space tenor is required to be able to transmit an electromagnetic wave having a frequency of 2.45 GHz with an output of 10 MW (megawatt). Conventionally, phased array antennas have been used as power transmission antennas that have been used in experiments.

【0006】ところで、特開平10−303640号公
報は、多層基板中に素子アンテナ及び高周波回路を構成
したアンテナ装置を開示する。このアンテナ装置は、線
路長が短くできる結果、線路による損失を抑えることが
できるアンテナ装置であるが、各素子を密接配置する構
成としたことで電磁的結合による接続を可能とするに過
ぎない。したがって、かかるアンテナ装置は、SPS2
000システム等における発電衛星の送電用アンテナと
して好適に使用できる構成ではない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-303640 discloses an antenna device in which an element antenna and a high-frequency circuit are formed in a multilayer substrate. This antenna device is an antenna device capable of suppressing a loss due to a line as a result of shortening the line length. However, a configuration in which the elements are closely arranged only enables connection by electromagnetic coupling. Therefore, such an antenna device is SPS2
It is not a configuration that can be suitably used as a power transmission antenna of a power generation satellite in a 000 system or the like.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】太陽発電衛星で使用さ
れるスペーステナにおいては、そのペイロード(重量負
荷)が問題となる。即ち、例えば前記SPS2000シ
ステムの場合は、従来のフェーズドアレイアンテナを大
電力の送電のために用いると、スペーステナ自体の質量
が衛星本体の質量の約60%を占めることとなる。衛星
全体のペイロードが増すことは、衛星をロケット打上げ
によって軌道上に配置させる場合は相当大きな推進力を
要するので、莫大な費用と過剰燃料を要し、宇宙太陽発
電衛星計画の実現を困難なものにしている。そのため、
かかる軽量化の問題を解決する具体的手段の提供が期待
されていた。
In the space tenor used in the solar power satellite, the payload (weight load) becomes a problem. That is, in the case of the SPS2000 system, for example, when the conventional phased array antenna is used for transmitting large power, the mass of the space tenor itself occupies about 60% of the mass of the satellite body. Increasing the payload of the entire satellite requires considerable propulsion when the satellite is put into orbit by launching a rocket, so it requires enormous cost and excess fuel, and it is difficult to realize the space solar power satellite project. I have to. for that reason,
It has been expected to provide specific means for solving the problem of weight reduction.

【0008】また、アンテナの結合度(カップリング)
特性を改善した、SPS2000システムに好適に使用
できるアレイ構造のアクティブ集積アンテナアレイの提
供も期待されていた。
Also, the degree of coupling of the antenna (coupling)
It has also been expected to provide an active integrated antenna array having an array structure with improved characteristics and suitable for use in the SPS2000 system.

【0009】更に、従来のフェーズドアレイアンテナに
よる構成では、発電衛星内で電力が合成されてから、そ
のフェーズドアレイアンテナにて送電されるので、発電
衛星での電力合成過程における電力損失を極力減らすこ
とが、重要な問題となっていた。そのため、かかる電力
損失を逓減する具体的手段の提供が期待されていた。
Further, in the conventional configuration using the phased array antenna, since power is synthesized in the power generation satellite and then transmitted by the phased array antenna, power loss in the power synthesis process in the power generation satellite is reduced as much as possible. But it was an important issue. Therefore, provision of specific means for reducing such power loss has been expected.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】そこで発明者は、鋭意研
究を重ねた結果、その発明を、搬送波信号を発生させる
発振層と、該発振層から入力される搬送波信号に変調を
加える変調層と、該変調層から入力される信号を増幅す
る増幅層と、該増幅層から入力される信号を電磁波とし
て放射する放射層とを備え、前記各層を積層構造として
なるアクティブ集積アンテナ等としたことにより、電力
を送電するための約2.45GHzその他の好適な周波
数としたキャリアを生成する発振層から、最終的に電力
を電磁波として送電するための放射層までを、機能別に
分けた薄板状基板(機能層)にてそれぞれ形成し、更に
これらを階層構造とした結果、従来のアクティブアンテ
ナに比して重量を大幅に軽量化することができ、且つS
PS2000システムに好適に使用できるアクティブ集
積アンテナ等を提供することができる。
The inventor of the present invention has conducted intensive studies, and as a result, has found that the present invention relates to an oscillation layer for generating a carrier signal, and a modulation layer for modulating a carrier signal input from the oscillation layer. An amplification layer for amplifying a signal input from the modulation layer, and a radiation layer for radiating a signal input from the amplification layer as an electromagnetic wave, by forming each of the layers as an active integrated antenna having a laminated structure. From a oscillating layer for generating a carrier having a suitable frequency of about 2.45 GHz for transmitting electric power to a radiation layer for finally transmitting electric power as an electromagnetic wave to a thin plate-shaped substrate ( Functional antennas), and as a result of these being formed in a hierarchical structure, the weight can be significantly reduced as compared with the conventional active antenna.
An active integrated antenna or the like that can be suitably used for the PS2000 system can be provided.

【0011】また、各機能層の間に結合層を設けたこと
によって、結合度とアンテナのQ値とを大幅に改善する
ことができるので、電力合成過程における電力損を著し
く逓減することができる。更に、このようなアクティブ
集積アンテナを二次元平面にて多数配設することによっ
て、宇宙空間から地上に大電力を供給するSPS200
0システムにおいても好適に使用できるアクティブ集積
アンテナアレイ等を提供することができる。該アクティ
ブ集積アンテナアレイ等は、各アクティブ素子からの放
射電力を空間で合成することができるので、発電衛星に
おける電力合成を行う行程が省略できる。その結果、従
来の発電衛星における電力合成時の電力損を一掃するこ
とができる。
Further, by providing the coupling layer between the respective functional layers, the degree of coupling and the Q value of the antenna can be greatly improved, so that the power loss in the power combining process can be remarkably reduced. . Further, by arranging a large number of such active integrated antennas in a two-dimensional plane, the SPS 200 that supplies a large power from the outer space to the ground is provided.
Thus, it is possible to provide an active integrated antenna array or the like that can be suitably used in the system No. 0. Since the active integrated antenna array and the like can combine the radiated power from each active element in space, the process of performing power combining in the power generation satellite can be omitted. As a result, it is possible to eliminate the power loss at the time of power combining in the conventional power generation satellite.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
について、図面に基づいて説明する。図1(A)は、ユ
ニットセルU、即ち、本発明のアクティブ集積アンテナ
に適用されることがある、3層からなるユニットセルU
の構造図である。前記ユニットセルUは、原則として、
下から増幅層300,第1結合層200及び放射層10
0からなるが、前記第1結合層200を除いた2層構造
とすることもある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A shows a unit cell U, ie, a unit cell U having three layers, which may be applied to the active integrated antenna of the present invention.
FIG. The unit cell U is, in principle,
From below, the amplification layer 300, the first coupling layer 200, and the radiation layer 10
0, but may have a two-layer structure excluding the first coupling layer 200.

【0013】前記増幅層300は、低周波変調信号等の
入力信号を増幅するための機能層であり、第1増幅手段
301を設けることがある。該第1増幅手段301は、
FET(Field-Effect Transistor :電界効果トランジ
スタ)を備えた第1電力増幅部(電力増幅回路)301
aと、第1マイクロストリップ線路301bと、第1パ
ッチ共振回路部301cとを備えることがある。
The amplifying layer 300 is a functional layer for amplifying an input signal such as a low frequency modulation signal, and may include a first amplifying unit 301. The first amplifying means 301 includes:
First power amplifying unit (power amplifying circuit) 301 including an FET (Field-Effect Transistor).
a, a first microstrip line 301b, and a first patch resonance circuit 301c.

【0014】前記第1結合層200は、金属接地平面板
としての基板上に、少なくとも1本,好ましくは2本か
らなるスロット部を設ける。該スロット部は、互いに一
定距離だけおいて、平行配置となるように形成する。こ
こでのスロット部を、第1スロット部201,201と
いうことがある。該第1スロット部201,201は、
誘電体スラブからなる基板の表面をエッチング処理等す
ることによって、表面の金属薄膜を剥離,溶解又は除去
等することによって形成することができるが、これに限
定されずいかなる手段でも形成することができる。
The first coupling layer 200 is provided with at least one, and preferably two, slot portions on a substrate as a metal ground plane plate. The slots are formed at a fixed distance from each other so as to be arranged in parallel. The slot portion here may be referred to as first slot portions 201, 201. The first slot portions 201, 201
It can be formed by peeling, dissolving or removing the metal thin film on the surface by etching the surface of the substrate made of a dielectric slab, etc., but is not limited thereto, and can be formed by any means. .

【0015】前記放射層100は、基板表面の適宜の箇
所,好ましくは略中央位置付近に、送電用の電磁波を良
好に送信するためのパッチアンテナ部101を設ける。
更に、該パッチアンテナ部101から基板を挟んだ裏面
には、前記パッチアンテナ部101の両端側位置と揃う
ようにして、2本のスロット部(放射スロット部10
2,102)を形成することがある〔図1(B)参
照〕。
The radiation layer 100 is provided with a patch antenna section 101 at an appropriate position on the substrate surface, preferably near a substantially central position, for transmitting electromagnetic waves for power transmission satisfactorily.
Further, two slot portions (radiation slot portions 10) are formed on the back surface of the patch antenna portion 101 with the substrate therebetween so as to be aligned with both ends of the patch antenna portion 101.
2, 102) (see FIG. 1B).

【0016】図2は、本発明のアクティブ集積アンテナ
Aの基本的構造を示すものであり、原則として、前記ユ
ニットセルUの下部に更に諸機能を有するいくつかの機
能層を追加したものである。この構造によれば、層状の
レーダーフロントエンドシステムにも好適に適用するこ
とができる。各機能層は、機能別に、下から発振層70
0,第3結合層600,変調層500,第2結合層40
0,前記増幅層300,前記第1結合層200,前記放
射層100にて構成する。本明細書では、単に「機能
層」という場合は、これら全層の総称又はいずれかの任
意の層をいうことがある。また、単に「結合層」といっ
た場合は、前記第1結合層200,前記第2結合層40
0及び前記第3結合層600の全ての総称又はいずれか
をいうことがある。
FIG. 2 shows the basic structure of the active integrated antenna A of the present invention. In principle, several functional layers having various functions are added below the unit cell U. . According to this structure, it can be suitably applied to a layered radar front-end system. Each functional layer is provided with an oscillation layer 70
0, third coupling layer 600, modulation layer 500, second coupling layer 40
0, the amplification layer 300, the first coupling layer 200, and the radiation layer 100. In this specification, the term “functional layer” may refer to a generic term for all of these layers or any arbitrary layer. In the case where the term “bonding layer” is simply used, the first bonding layer 200 and the second bonding layer 40 are used.
0 and / or the third bonding layer 600.

【0017】ここで、前記増幅層300は、図1に示さ
れる前記増幅層300の前記第1増幅手段301を変形
し、中央に配置される前記第1電力増幅部301aから
4本の前記マイクロストリップ線路301bを十字方向
に伸ばして開放端とした構成とすることがある(図2参
照)。しかし、これに限定されず、図1のユニットセル
Uにおける第1増幅手段301をそのまま適用すること
もある。
Here, the amplifying layer 300 is a modification of the first amplifying means 301 of the amplifying layer 300 shown in FIG. The strip line 301b may be extended in the cross direction to have an open end (see FIG. 2). However, the present invention is not limited to this, and the first amplifying unit 301 in the unit cell U of FIG. 1 may be applied as it is.

【0018】前記変調層500は、入力される信号(キ
ャリア)を変調するための機能層であり、好ましくは、
その基板を前記ユニットセルUの基板と比較してやや大
きい形状とする。基板表面には、前記ユニットセルUの
増幅層に設けた前記第1増幅手段301と同様の増幅手
段として、第2増幅手段501を設けることがある。該
第2増幅手段501は、前記第1増幅手段301と同
様、第2電力増幅部501aと、第2マイクロストリッ
プ線路501bと、第2パッチ共振回路501cとを備
えることがある。このような構成により、前記第2増幅
手段501から発生する熱は宇宙空間に容易に放射され
得る。
The modulation layer 500 is a functional layer for modulating an input signal (carrier).
The shape of the substrate is slightly larger than the substrate of the unit cell U. On the substrate surface, a second amplifying unit 501 may be provided as an amplifying unit similar to the first amplifying unit 301 provided on the amplifying layer of the unit cell U. The second amplifying unit 501, like the first amplifying unit 301, may include a second power amplifying unit 501a, a second microstrip line 501b, and a second patch resonance circuit 501c. With such a configuration, heat generated from the second amplifying unit 501 can be easily radiated to outer space.

【0019】前記発振層700は、信号(キャリア)を
発振するための機能層であり、基板表面に形成されるC
字状ストリップ線路701と、該C字状ストリップ線路
701の長辺中央位置付近に信号(キャリア)を発生さ
せるためのFET等の能動素子を設けた発振部701a
とを備えることがある。
The oscillation layer 700 is a functional layer for oscillating signals (carriers), and is formed on a substrate surface.
Oscillating section 701a provided with an active element such as an FET for generating a signal (carrier) near the center of the long side of the C-shaped strip line 701 and the C-shaped strip line 701
May be provided.

【0020】ここで、好ましくは、前記放射層100と
前記増幅層300との間に、互いに平行配置された2本
の前記第1スロット部201,201が表面に形成され
た前記第1結合層200を挿入する。
Here, preferably, the first coupling layer having two first slot portions 201, 201 disposed in parallel with each other between the radiation layer 100 and the amplification layer 300 is formed on the surface. Insert 200.

【0021】更に、好ましくは、前記増幅層300と前
記変調層500との間に、互いに平行配置された2本の
第2スロット部401,401が表面に形成された前記
第2結合層400を挿入する。
Further, preferably, the second coupling layer 400 having two second slot portions 401, 401 disposed in parallel with each other is formed between the amplification layer 300 and the modulation layer 500. insert.

【0022】更に、好ましくは、前記変調層500と前
記発振層700との間に、互いに平行配置された2本の
第3スロット部601,601が表面に形成された前記
第3結合層600を挿入する。
Further, preferably, the third coupling layer 600 having two third slot portions 601 and 601 arranged in parallel between the modulation layer 500 and the oscillation layer 700 is formed on the surface. insert.

【0023】各機能層は、誘電体スラブ等の薄板状誘電
体基板にて形成される。前記第1結合層200等の表面
には、少なくとも1本、好ましくは2本の前記第1スロ
ット部201,201等を、互いに一定距離をおいて平
行に配置するが、これにより、入出力間における伝搬方
向を変換することができる。これらの各スロット部によ
って、その上下に配置される機能層は切り離されている
(アイソレートされている)構成とする。本明細書で
は、単に「スロット部」と言う場合、前記第1スロット
部201,前記第2スロット部401及び前記第3スロ
ット部601の総称、又はこれらのいずれか任意のもの
を指す概念とする。
Each functional layer is formed of a thin dielectric substrate such as a dielectric slab. On the surface of the first coupling layer 200 and the like, at least one, and preferably two, the first slot portions 201 and 201 and the like are arranged in parallel at a certain distance from each other. Can be changed. The functional layers disposed above and below the slots are separated (isolated) by each of these slots. In this specification, the term “slot” is a general term for the first slot 201, the second slot 401, and the third slot 601, or any one of them. .

【0024】ここで、各スロット部の配置方向について
説明する。例えば、図1(A)に示した前記ユニットセ
ルUの場合、前記第1結合層200の配置方向は、前記
第1スロット部201,201の長手方向が、その上方
位置にある前記放射スロット部102,102の長手方
向と一致するようにして、即ち平行になるようにして配
置される。
Here, the arrangement direction of each slot will be described. For example, in the case of the unit cell U shown in FIG. 1A, the disposition direction of the first coupling layer 200 is such that the longitudinal direction of the first slot portions 201, 201 is located at a position above the radiation slot portion. They are arranged so as to coincide with the longitudinal direction of 102, 102, that is, in parallel.

【0025】更に、前記第2結合層400は、前記第1
結合層との関係では、前記第2スロット部401,40
1の長手方向が前記第1スロット部201,201と水
平面において直交する向きに配置される。以下、前記第
3結合層600についても同様に前記第2結合層400
と水平面において直交する向きに配置される。
Further, the second bonding layer 400 includes the first bonding layer 400.
In relation to the coupling layer, the second slot portions 401, 40
1 is arranged in a direction orthogonal to the first slot portions 201, 201 in a horizontal plane. Hereinafter, the same applies to the third bonding layer 600.
And a horizontal plane.

【0026】次に、本発明のアクティブ集積アンテナA
の動作について説明する。本実施形態では、運用周波数
を2.45GHzとするが、これに限定されず、適宜の
マイクロ波,ミリ波,その他の波長帯の任意の周波数で
も適用できる。回路からの信号漏れによるアンテナ能力
への影響を避ける為、前記放射層100を階層構造の上
部位置に配置する。即ち、前記発振層700,前記変調
層500等の能動回路からなる機能層から前記放射層1
00を一定距離だけ離隔させる構成とすることがある。
Next, the active integrated antenna A of the present invention
The operation of will be described. In the present embodiment, the operating frequency is set to 2.45 GHz. However, the operating frequency is not limited to this, and an appropriate frequency in an appropriate microwave, millimeter wave, or other wavelength band can be applied. The radiation layer 100 is arranged at an upper position of the hierarchical structure in order to avoid an influence on antenna performance due to signal leakage from a circuit. That is, from the functional layers including active circuits such as the oscillation layer 700 and the modulation layer 500 to the radiation layer 1.
00 may be separated by a certain distance.

【0027】最上層の前記放射層100における前記パ
ッチアンテナ部101は、基板を挟んで裏側に設けられ
る2本の前記放射スロット部102,102によって励
振される小型平面アンテナである。主伝送線路は、スト
リップ線路による場合と同様、図示しないマイクロスト
リップ線路によって特性インピーダンス50Ωになるよ
うに設計する。例えば電磁界シュミレータ(HP EESof
社 Momentum )を用いて適宜の周波数にて共振するよう
に設計することができる。この場合、RF入力部(高周
波入力部)としての前記第1スロット部201から見た
パッチアンテナ部101は、放射損を持つLC並列型共
振回路になり、発振周波数安定化装置と放射器との双方
の機能を果たすことができる。
The patch antenna section 101 in the uppermost radiation layer 100 is a small planar antenna that is excited by two radiation slot sections 102, 102 provided on the back side of the substrate. The main transmission line is designed to have a characteristic impedance of 50Ω by a microstrip line (not shown) as in the case of the strip line. For example, an electromagnetic field simulator (HP EESof
It can be designed to resonate at an appropriate frequency using Momentum. In this case, the patch antenna section 101 viewed from the first slot section 201 as an RF input section (high-frequency input section) becomes an LC parallel type resonance circuit having radiation loss, and the oscillation frequency stabilizing device and the radiator are connected to each other. It can perform both functions.

【0028】前記変調層500において、外部から入力
される2.45GHzの入力信号は、前記第2パッチ共
振回路部501cの励振方向に対して左右方向に進行す
ることで、簡易なフィルターを通過した状態となり、前
記第2増幅手段501の第2パッチ共振回路部501c
を幅方向に伝搬する。その信号は、第2電力増幅部50
1aによって増幅される(図2参照)。その増幅された
信号は、前記第2パッチ共振回路部501cの長さ方向
に再入力される〔図1(A)に示す方向に従う〕。これ
により、ろ波された垂直偏波のオリジナル信号を増幅さ
れた水平偏波に変換することになるので、クロストーク
を良好に抑制することができる(図1参照)。
In the modulation layer 500, an input signal of 2.45 GHz input from the outside passes through a simple filter by traveling left and right with respect to the excitation direction of the second patch resonance circuit section 501c. State, and the second patch resonance circuit portion 501c of the second amplification means 501
In the width direction. The signal is supplied to the second power amplifier 50
1a (see FIG. 2). The amplified signal is re-input in the length direction of the second patch resonance circuit 501c (according to the direction shown in FIG. 1A). As a result, the filtered vertical polarized original signal is converted into an amplified horizontal polarized wave, so that crosstalk can be suppressed well (see FIG. 1).

【0029】ここで、前記増幅層300に設けることが
ある前記第1増幅手段301aの回路構成を図3に示
す。FET増幅部301a1 は、2.45GHzで利得
が17dBとなるように設計される。また、入力ポート
301a2 及び出力ポート301a3 として、第1整合
回路部301a4 と第2整合回路部301a5 とを設け
る。前記FET増幅部301a1 の安定性を得る為、直
流カットキャパシタC1,C2 とチップ抵抗Rとが、ゲ
ート端子側で並列に接続される。更に、ドレイン側には
直流カットキャパシタC3 が接続される構成とすること
がある。
FIG. 3 shows a circuit configuration of the first amplifying means 301a which may be provided on the amplifying layer 300. FET amplifier unit 301a 1 is gain 2.45GHz is designed to be 17 dB. Further, as the input ports 301a 2 and the output port 301a 3, provided between the first matching circuit portion 301a 4 and a second matching circuit portion 301a 5. Wherein for obtaining stability of the FET amplifier unit 301a 1, DC cut capacitors C 1, and C 2 and the chip resistor R is connected in parallel with the gate terminal side. Furthermore, the drain side may be configured to be connected to a DC-cut capacitor C 3.

【0030】前記第1整合回路部301a4 には、図3
に示すように、マイクロストリップ線路M1 ,M2 を設
ける構成とし、好ましくは、そのうち一つを開放端とす
る。これにより、整合スタブとして良好に機能させるこ
とができる。前記第2整合回路部301a5 においても
同様の構成とすることがある。前記FET増幅部301
1 の設計は市販のCAD(HP社 EesofMDS)で実
現することができる。
[0030] wherein the first matching circuit portion 301a 4, 3
As shown in FIG. 1 , the microstrip lines M 1 and M 2 are provided, and one of them is preferably an open end. Thereby, it can function favorably as an alignment stub. There is a similar configuration also in the second matching circuit portion 301a 5. The FET amplifier 301
the design of a 1 can be realized with a commercially available CAD (HP Co. EesofMDS).

【0031】次に、前記第1電力増幅部301aのSパ
ラメータの実験結果を図4に示す。これより、2.45
GHzを中心とする一定の周波数帯域において、−16
dBの入力ポートにおけるリターンロス(S11)と、
−10dBのリターンロスの10%帯域幅と、14dB
の利得とを得られることがわかる。
Next, an experimental result of the S parameter of the first power amplifying section 301a is shown in FIG. From this, 2.45
In a fixed frequency band centered on GHz, -16
return loss (S11) at the input port of dB,
10% bandwidth with -10dB return loss and 14dB
It can be seen that the gain of

【0032】次に、その第3高調波の入出力電力特性グ
ラフを図5に示す。これより、第3高調波は、入力電力
と,基本信号の出力とが、それぞれ3dBm,16dB
mであるとき、1dB圧縮ポイントで−20dBmより
小さくなるることがわかる。
Next, FIG. 5 shows an input / output power characteristic graph of the third harmonic. Thus, the third harmonic has an input power and an output of the fundamental signal of 3 dBm and 16 dB, respectively.
It can be seen that when m is less than -20 dBm at the 1 dB compression point.

【0033】次に、雑音特性を図6に示す。周波数2.
45GHzの場合における雑音は、約4.72dBとな
って極めて良好な特性であることがわかる。
Next, FIG. 6 shows noise characteristics. Frequency 2.
The noise in the case of 45 GHz is about 4.72 dB, which is an extremely good characteristic.

【0034】次に、前記増幅層300に適用されること
がある受動型の第1増幅手段301の回路構成を図7
(A)に示す。図7(A)及び図7(B)の破線で表示
される領域は、図1に示した前記ユニットセルUを上か
ら見た場合の占有領域に相当する。ここでの第1増幅手
段301は、受動回路にて形成し、0.48λgs長
(即ち、ストリップ線路型共振回路)で、且つ0.5λ
gs幅のサンドイッチ状の第1パッチ共振回路301c
と、インピーダンス変換器及び伝送線路としてのストリ
ップ線路302と、前記第1パッチ共振回路301cと
伝送線路との長さ方向に対する整合開放スタブ303と
を含む。ここで、λgsとは、管内波長を意味する。ま
た、ストリップ線路302と、第1ポート304と、第
2ポート305とを設ける。入力信号は、前記第1パッ
チ共振回路301cの幅方向への伝搬で、ろ波される。
その幅方向に伝搬する信号は、前記ストリップ線路30
2等を略一周して前記パッチ共振回路301cの長さ方
向に再入力される。
Next, the circuit configuration of the passive first amplifying means 301 which may be applied to the amplifying layer 300 will be described with reference to FIG.
It is shown in (A). 7A and 7B correspond to an occupied area when the unit cell U shown in FIG. 1 is viewed from above. Here, the first amplifying means 301 is formed of a passive circuit, has a length of 0.48 λgs (that is, a strip line type resonance circuit), and has a wavelength of 0.5 λgs.
gs width sandwich-like first patch resonance circuit 301c
, A strip line 302 as an impedance converter and a transmission line, and a matching open stub 303 in the length direction of the first patch resonance circuit 301c and the transmission line. Here, λgs means a guide wavelength. Further, a strip line 302, a first port 304, and a second port 305 are provided. The input signal is filtered by propagation in the width direction of the first patch resonance circuit 301c.
The signal propagating in the width direction is applied to the strip line 30.
The signal is re-input in the length direction of the patch resonance circuit 301c after making a round about 2 or the like.

【0035】ここで、前記ユニットセルUを能動(アク
ティブ)型とする場合は、図7(A)において、前記第
2ポート304と前記第3ポート305との間に設けら
れているストリップ線路302を、図3に示すような、
FET等の能動素子を用いた第1電力増幅部301aに
置換することで実現できる。
Here, when the unit cell U is of an active type, a strip line 302 provided between the second port 304 and the third port 305 in FIG. As shown in FIG.
This can be realized by replacing the first power amplification unit 301a using an active element such as an FET.

【0036】次に、各結合層の動作について説明する。
最下層の前記発振層700からの信号を基に、最上層の
放射層100における前記パッチアンテナ部101を電
磁的に十分励振させるため、2本のスロット部からなる
前記第1スロット部201,201等の形状と位置と
は、好ましくは、電磁シミュレータ(HP社Eesof
Momentum)で決定する。
Next, the operation of each coupling layer will be described.
In order to sufficiently electromagnetically excite the patch antenna section 101 in the uppermost radiation layer 100 based on a signal from the lowermost oscillation layer 700, the first slot sections 201, 201 each including two slot sections. Preferably, the shape and position of an electromagnetic simulator (Eesof HP)
Momentum).

【0037】特に、図7(B)は、前記放射層100の
平面図であり、前記パッチアンテナ部101の基板を挟
んだ裏側には、前記放射スロット部102,102が形
成されている。例えば、該放射スロット部102,10
2の大きさ,形状,形成方法,形成位置等は、前記第1
スロット部201,201等と略同一とすることがあ
る。
In particular, FIG. 7B is a plan view of the radiation layer 100, and the radiation slot portions 102, 102 are formed on the back side of the patch antenna portion 101 across the substrate. For example, the radiation slots 102, 10
The size, shape, forming method, forming position, etc. of
It may be substantially the same as the slot portions 201, 201 and the like.

【0038】本発明のアクティブ集積アンテナAにおい
ては、前記放射スロット部102,102等の各スロッ
ト部を、各結合層および前記放射層100のそれぞれ
に、1本ずつ設ける構成とすることもある。この場合、
共振電力の上半分のみ吸い上げることができる。しか
し、図7(B)のように、前記放射スロット部102,
102等のスロットを2本にした場合では、パッチ共振
回路の全電力を吸い上げることができる。したがって、
2本のスロットによる構成とすると、結合度が更に良好
になる。
In the active integrated antenna A of the present invention, one slot may be provided in each of the coupling layer and the radiation layer 100, each of the radiation slots 102, 102 and the like. in this case,
Only the upper half of the resonance power can be absorbed. However, as shown in FIG.
When the number of slots such as 102 is two, the entire power of the patch resonance circuit can be absorbed. Therefore,
With a configuration using two slots, the degree of coupling is further improved.

【0039】次に、送信電力の供給構造を最適化すべ
く、図2に示す本発明のアクティブ集積アンテナAの設
計プロセスは、次のようにすることが好ましい。即ち、
各機能層と,各結合層と,各スロットとの位置及び配
列を決定する。各結合層と,各機能層と,誘電体スラ
ブからなるそれぞれの基板との構造と,各スロットの位
置及び配列とを調整する。スロットが設けられている
各結合層を介した積層構造からなる前記ユニットセルU
の位置及び配列を最終決定する。
Next, in order to optimize the transmission power supply structure, the design process of the active integrated antenna A of the present invention shown in FIG. 2 is preferably as follows. That is,
The position and arrangement of each functional layer, each coupling layer, and each slot are determined. The structure of each coupling layer, each functional layer, and each substrate made of a dielectric slab, and the position and arrangement of each slot are adjusted. The unit cell U having a laminated structure via each coupling layer provided with a slot.
Is finalized in position and sequence.

【0040】ここで、1ポート回路としてのSパラメー
タであるS11の特性を図8に示す。シミュレートされ
たS11のそれぞれは、前記第1パッチ共振回路301
cの中央位置からの距離に基づいて示される。図8は、
受動回路としての前記ユニットセルUにおけるシミュレ
ート結果を示すものである。図8(A)は、前記第1結
合層200と前記増幅層300との2層構造の場合にお
けるシミュレート結果を示すグラフである。図8(B)
は、前記放射層200と前記第1結合層200と前記増
幅層300とからなって、前記放射層100には前記パ
ッチアンテナ部101を設けない3層構造の場合でのシ
ミュレート結果を示すグラフである。図8(C)は、前
記放射層200と前記第1結合層200と前記増幅層3
00とからなって、前記放射層100には前記パッチア
ンテナ部101を設けた3層構造の場合でのシミュレー
ト結果を示すグラフである。この方法によれば前記パッ
チ共振回路301cの中央位置からの最適な距離を容易
に決定することができる。
FIG. 8 shows the characteristics of S11, which is the S parameter of the one-port circuit. Each of the simulated S11 is the first patch resonance circuit 301
It is shown based on the distance from the center position of c. FIG.
9 shows a simulation result in the unit cell U as a passive circuit. FIG. 8A is a graph showing a simulation result in the case of a two-layer structure of the first coupling layer 200 and the amplification layer 300. FIG. 8 (B)
Is a graph showing a simulation result in a case of a three-layer structure including the radiation layer 200, the first coupling layer 200, and the amplification layer 300, and the radiation layer 100 is not provided with the patch antenna unit 101. It is. FIG. 8C shows the radiation layer 200, the first coupling layer 200, and the amplification layer 3.
FIG. 10 is a graph showing a simulation result in the case of a three-layer structure including the patch antenna unit 101 provided in the radiation layer 100. According to this method, the optimum distance from the center position of the patch resonance circuit 301c can be easily determined.

【0041】最上層の前記放射層100に設けることが
ある前記パッチアンテナ部101は、約2.45GHz
で共振するように設計することが好ましい。図7(A)
に示す3ポートネットワークとしての集積アンテナのシ
ミューレーションによるSパラメータの変化を図9に示
す。但し、図7(A)における前記第2ポート304と
前記第3ポート305との間を接続するマイクロストリ
ップ線路301bは除かれている。これより、第1ポー
ト306と前記第2ポート304との間において、予想
されていた2.45GHz周辺の簡易なフィルタとして
の特性が確認できる。また、インピーダンス変換器とし
ての特性も備える。したがって、前記放射層100と同
様に、前記増幅層300で信号を2回共振させることに
なるので、全体としてアンテナのQ値が高くなる。
The patch antenna section 101 which may be provided on the uppermost radiation layer 100 has a size of about 2.45 GHz.
Is preferably designed to resonate. FIG. 7 (A)
FIG. 9 shows a change in the S parameter due to the simulation of the integrated antenna as the three-port network shown in FIG. However, the microstrip line 301b connecting between the second port 304 and the third port 305 in FIG. 7A is omitted. As a result, between the first port 306 and the second port 304, the expected characteristic of a simple filter around 2.45 GHz can be confirmed. It also has characteristics as an impedance converter. Therefore, similarly to the radiation layer 100, the signal resonates twice in the amplification layer 300, so that the Q value of the antenna as a whole increases.

【0042】スペーステナの構造の観点から、前記ユニ
ットセルUは二次元に拡張することが好ましい。しか
し、本発明に係るアクティブ集積アンテナAを二次元に
多数配列してなる巨大プレートを宇宙空間で建設するこ
とは極めて困難である。そこで、小片に分解した構造と
する。本明細書では、その小片を「ユニットパッチプレ
ート」又は単に「プレート」と呼称することがある。こ
の場合、各プレートは機械的のみならず電磁的にも結合
される。
From the viewpoint of the structure of the space tenor, it is preferable that the unit cell U is expanded two-dimensionally. However, it is extremely difficult to construct a huge plate in which two or more active integrated antennas A according to the present invention are arranged two-dimensionally in outer space. Therefore, the structure is decomposed into small pieces. In the present specification, the small pieces may be referred to as “unit patch plates” or simply “plates”. In this case, the plates are coupled not only mechanically but also electromagnetically.

【0043】次に、本発明のアクティブ集積アンテナA
の製造方法の詳細について説明する。本発明のアクティ
ブ集積アンテナに適用したFETは、パッケージタイプ
のMESFET(三菱製:MGF1801B)である
が、これと同様の特性を有するものであればいかなるF
ETでも適用できる。また、運用周波数が2.45GH
z以外であるなら、当該周波数に係る送信電力の増幅に
好適ないかなるFETでも適用できる。
Next, the active integrated antenna A of the present invention
The details of the manufacturing method will be described. The FET applied to the active integrated antenna of the present invention is a package type MESFET (MGF1801B manufactured by Mitsubishi), but any FES having similar characteristics can be used.
Applicable for ET. In addition, the operating frequency is 2.45 GH
If it is other than z, any FET suitable for amplifying the transmission power related to the frequency can be applied.

【0044】また、本発明における各層に適用した基板
は、25NG0310CSSA(アーロン製:誘電係数
=3.25,厚さ0.751mm,銅の厚さ=0.01
8mm)等の誘電体スラブを適用したが、これと同様の
特性を有するものであればいかなるものでも適用でき
る。本実施例における測定は、電波無響室内でホーンア
ンテナ(2.45GHzで9.9dBi)を使用して行
ない、本発明のアクティブ集積アンテナAとの間隔は約
1.7mとした。
The substrate applied to each layer in the present invention is 25NG0310CSSA (manufactured by Aaron: dielectric coefficient = 3.25, thickness 0.751 mm, copper thickness = 0.01).
Although a dielectric slab such as 8 mm) was applied, any material having similar characteristics can be applied. The measurement in this embodiment was performed using a horn antenna (9.9 dBi at 2.45 GHz) in a radio wave anechoic chamber, and the distance from the active integrated antenna A of the present invention was about 1.7 m.

【0045】図12(A)は、受動回路としてのユニッ
トセルUに関して、算出されたリターンロスの特性と,
測定した結果とを示すグラフである。前記ユニットセル
Uの共振周波数は約2.450GHzであったが、測定
された共振周波数が約2.455GHzとなり、その誤
差は約0.2%となって、このユニットセルUの有効性
が確認された。ここで、前記ホーンアンテナの利得は
5.1dBiとした。
FIG. 12A shows the calculated return loss characteristics of the unit cell U as a passive circuit.
It is a graph which shows the measurement result. The resonance frequency of the unit cell U was about 2.450 GHz, but the measured resonance frequency was about 2.455 GHz, and the error was about 0.2%, confirming the effectiveness of the unit cell U. Was done. Here, the gain of the horn antenna was set to 5.1 dBi.

【0046】以上のユニットセルUの測定結果に基づい
て、図7(A)の前記第2ポート304と前記第3ポー
ト305との間のマイクロストリップ線路301bの一
部を図2の前記第1電力増幅部301aに置き換えるこ
とで、本発明のアクティブ集積アンテナAが実現され
る。ここで、前記ユニットセルUの重量は約50gであ
る。
Based on the above measurement result of the unit cell U, a part of the microstrip line 301b between the second port 304 and the third port 305 in FIG. The active integrated antenna A of the present invention is realized by replacing the power amplifying unit 301a. Here, the weight of the unit cell U is about 50 g.

【0047】本発明における前記第1電力増幅部301
a等のバイアス条件は、Vgs=−1.0V,Vds=
2.5V,Ids=80mAである。ここで、Vgsは
ゲート〜ソース間電圧を、Vdsはドレイン〜ソース間
電圧を、Idsはドレイン〜ソース間電流を意味する。
前記ユニットセルUの場合と比較して、受信電力の増加
は10.5dBとなり、前記第1電力増幅部301aの
利得とほぼ一致する。図12(B)及び図12(C)
に、アンテナパターンの実験データと理論値によるデー
タとの比較結果を示す。若干の差異はあるものの、E平
面で−13dB〔図11(B)参照〕、H平面で−17
dB〔図11(B)参照〕という良好な直交偏波特性を
得ることができる。
The first power amplifier 301 according to the present invention
The bias conditions such as “a” are as follows: Vgs = −1.0 V, Vds =
2.5 V, Ids = 80 mA. Here, Vgs means a gate-source voltage, Vds means a drain-source voltage, and Ids means a drain-source current.
Compared with the case of the unit cell U, the increase of the received power is 10.5 dB, which is almost equal to the gain of the first power amplifier 301a. FIG. 12 (B) and FIG. 12 (C)
Fig. 7 shows the results of comparison between experimental data of antenna patterns and data based on theoretical values. Although there are some differences, -13 dB on the E plane (see FIG. 11B) and -17 dB on the H plane
A good orthogonal polarization characteristic of dB (see FIG. 11B) can be obtained.

【0048】図1の前記ユニットセルUの構造に基づい
て、図10に、新規な構成による行2列型アクティブ集
積アンテナアレイの結合の概略を示す。ここでは、便宜
上、前記増幅層300における結合について説明する
が、前記変調層500において増幅を行う場合であって
も同様とする。
Based on the structure of the unit cell U of FIG. 1, FIG. 10 schematically shows the coupling of the active integrated antenna array with two rows and two columns according to the novel configuration. Here, the coupling in the amplification layer 300 will be described for convenience, but the same applies to the case where amplification is performed in the modulation layer 500.

【0049】この2行2列型アクティブ集積アンテナア
レイでは、方向性結合器Cpと前記第1電力増幅部30
1aとを一組にして、前記増幅層300,前記変調層5
00等にそれぞれ形成する。隣接するパッチの中央間距
離は、E平面(電界面)で0.74λ0 、H平面(磁界
面)で0.65λ0 に設定することが好ましいが、これ
に限定されない。但し、λ0 は真空における波長を意味
する。
In this two-row, two-column active integrated antenna array, the directional coupler Cp and the first power amplifier 30
1a and the amplification layer 300 and the modulation layer 5
00 and the like. The center-to-center distance between adjacent patches is preferably set to 0.74λ 0 on the E plane (electric field plane) and 0.65λ 0 on the H plane (magnetic field plane), but is not limited thereto. Here, λ 0 means a wavelength in a vacuum.

【0050】図10で、同一振幅で動作する1番目の第
1パッチ共振回路301c(#1)及び2番目の第1パ
ッチ共振回路301c(#2)とに関して、相互補償を
実現するため、前記方向性結合器Cpの結合係数は、前
記第1電力増幅部301a1等におけるFET等の利得
と同じ値に設定することが好ましい。
In FIG. 10, the first and second first patch resonance circuits 301c (# 1) and 301c (# 2) operating at the same amplitude are mutually compensated. coupling coefficient of the directional coupler Cp is preferably set to the same value as the gain of such FET in the first power amplifier 301a 1 and the like.

【0051】更に、同一振幅で動作する前記1番目の第
1パッチ共振回路301c(#1)と前記3番目の第1パッ
チ共振回路301c(#3)との関係では、入力信号の一部
が、前記方向性結合器Cp,Cp,…によって吸い上げ
らる。また、前記3番目の第1パッチ共振回路301c
(#3)に対して同一振幅を維持するため、前記第1電力増
幅部301a,301a,…のそれぞれは、結合係数と
同一の値を持つFET増幅回路にて構成することが好ま
しい。また、FET等の第3電力増幅部311を帰還ル
ープの一部に設け、外部のPLLシンセサイザ等から図
示しない注入信号を入力させる構成とすることがある。
これにより、同期をかけることができるので、更に動作
の安定性が飛躍的に増す他、指向特性を任意に変化させ
ることができるようになる。即ち、その同期信号の周波
数を適宜に変化させることにより、隣接するアクティブ
集積アンテナAからの放射信号に初期位相差を生じさせ
ることができる。その結果、主ビームの方向を変化させ
るビームステアリングが極めて容易に実現できる。
Further, in the relationship between the first first patch resonance circuit 301c (# 1) and the third first patch resonance circuit 301c (# 3) operating at the same amplitude, a part of the input signal , The directional couplers Cp, Cp,... Further, the third first patch resonance circuit 301c
In order to maintain the same amplitude as (# 3), it is preferable that each of the first power amplifiers 301a, 301a,... Is constituted by an FET amplifier having the same value as the coupling coefficient. In some cases, a third power amplifying unit 311 such as an FET is provided in a part of a feedback loop to input an injection signal (not shown) from an external PLL synthesizer or the like.
As a result, since synchronization can be achieved, the stability of the operation is drastically increased, and the directional characteristics can be arbitrarily changed. That is, by appropriately changing the frequency of the synchronization signal, an initial phase difference can be generated in the radiation signal from the adjacent active integrated antenna A. As a result, beam steering for changing the direction of the main beam can be realized very easily.

【0052】そして、同位相で動作する相隣り合う各パ
ッチ共振回路#1,#3…については、隣接共振回路間
の伝送線路の電気的長さが調節される。したがって、本
発明の2行2列型アクティブ集積アンテナアレイの、各
セル(各アクティブ集積アンテナA)に対する入力信号
を、同一振幅,同一位相に維持することができるので、
更にセルを延設して、二次元的に巨大なアクティブ集積
アンテナアレイPとすることができる。
For each of the adjacent patch resonance circuits # 1, # 3,... Operating in the same phase, the electrical length of the transmission line between the adjacent resonance circuits is adjusted. Therefore, the input signals to each cell (each active integrated antenna A) of the 2-row / 2-column active integrated antenna array of the present invention can be maintained at the same amplitude and the same phase.
Further, cells can be extended to form a two-dimensionally large active integrated antenna array P.

【0053】更に、前記第1電力増幅部301aは、各
パッチ共振回路301c,301c,…当たり1個設け
る構成とすることもあるし、複数個設ける構成とするこ
ともある(図10参照)。即ち、1個の場合は高増幅度
のFET増幅回路を一つ設ければよく、複数個の場合は
低増幅度のFET増幅回路を複数段設ける構成とする。
1つのパッチ共振回路301cに対して複数段の第1電
力増幅部301a,301a,…を設けることで、高い
増幅度が必要であっても、単一の第1電力増幅部301
aに依存することなく、いくつかの第1電力増幅部30
1aに分散させて増幅させることができる。
Further, the first power amplifying section 301a may be provided one for each of the patch resonance circuits 301c, 301c,..., Or may be provided in plural (see FIG. 10). That is, in the case of one, one FET amplification circuit of a high amplification degree may be provided, and in the case of a plurality, a plurality of stages of FET amplification circuits of a low amplification degree are provided.
By providing a plurality of stages of first power amplifying units 301a, 301a,... For one patch resonance circuit 301c, even if a high amplification degree is required, a single first power amplifying unit 301
a, without depending on the first power amplifier 30
1a and can be amplified.

【0054】SPS2000スペーステナシステムで
は、多数のセルが周期的に延設される。その場合、上述
のように、各セル、即ち、4個の前記アクティブ集積ア
ンテナAからなるユニットパッチプレートP1 を、二次
元的に多数延設することで実現できる。その概念を図1
1に示す。合計4個の前記アクティブ集積アンテナAを
2行2列に配設してなる2行2列型アクティブ集積アン
テナアレイを、本明細書では「ユニットパッチプレート
1 」と呼称する。そのユニットパッチプレートP1
1 ,…を二次元に多数配設すると、本発明のアクティ
ブ集積アンテナアレイPが形成される。
In the SPS2000 space tener system, a number of cells are periodically extended. In this case, as described above, each cell, i.e., a unit patch plate P 1 of four of the active integrated antenna A, can be realized by extending two-dimensionally number. Figure 1 shows the concept
It is shown in FIG. A two-row, two-column active integrated antenna array in which a total of four active integrated antennas A are arranged in two rows and two columns is referred to as a “unit patch plate P 1 ” in this specification. The unit patch plate P 1 ,
When a large number of P 1 ,... Are arranged two-dimensionally, an active integrated antenna array P of the present invention is formed.

【0055】前記アクティブ集積アンテナアレイPは、
一列に並ぶガイドレールF,F,…で支持され、該ガイ
ドレールF,F,…長手方向に沿って隣り合う前記ユニ
ットパッチプレートP1 ,P1 ,…は、図示しない接続
窓を通じて電磁的且つ機械的に接続される構成とする。
この配列方法によれば、本発明のアクティブ集積アンテ
ナアレイPは、スペーステナシステムにおいても容易に
拡張することができる。
The active integrated antenna array P
The unit patch plates P 1 , P 1 ,... Adjacent in the longitudinal direction are supported by guide rails F, F,. It is configured to be mechanically connected.
According to this arrangement method, the active integrated antenna array P of the present invention can be easily extended in a space tenor system.

【0056】ここで、前記ユニットパッチプレート
1 ,P1 ,…におけるFET増幅器の典型的なバイア
ス条件は、Vgs=−1.0V(共通)、Vds=3.
0V、Ids=115mAである。
Here, typical bias conditions of the FET amplifier in the unit patch plates P 1 , P 1 ,... Are Vgs = −1.0 V (common), Vds = 3.
0 V, Ids = 115 mA.

【0057】図13は、測定されたアンテナパターンと
理論値によるアンテナパターンとの対照グラフである。
2.5dBmの外部信号が入力されたときの、図示しな
いホーナンテナが受信した電力は、−9.30dBmで
ある。E平面とH平面とにおけるアンテナパターンは、
それぞれ図12(A)と図12(B)とに示されるグラ
フにより、理論値と略一致することが明らかである。増
幅手段に前記方向性結合器Cpを組み入れることによっ
て、ユニットパッチプレートP1 の各セルが同振幅,同
位相で動作するからである。
FIG. 13 is a graph showing a contrast between the measured antenna pattern and the antenna pattern based on the theoretical value.
When an external signal of 2.5 dBm is input, the power received by a honantener (not shown) is -9.30 dBm. The antenna pattern on the E plane and the H plane is
It is clear from the graphs shown in FIGS. 12A and 12B that the values substantially coincide with the theoretical values. By incorporating the directional coupler Cp to the amplifying means, each cell unit patch plate P 1 is because work at the same amplitude, the same phase.

【0058】本発明のアクティブ集積アンテナアレイP
のSPS2000システムへの適用を実現するために
は、アレイ自体を2次元に多数延設して巨大化する必用
があるが、これを実現するために、各アンテナ素子の間
隔が等しくなるように、前記ガイドレールFに沿って、
前記ユニットパッチプレートP1 ,P1 ,…を適宜に配
列していく。
The active integrated antenna array P of the present invention
In order to realize the application to the SPS2000 system, it is necessary to extend a large number of arrays themselves in a two-dimensional manner and to enlarge the array. In order to realize this, the intervals between the antenna elements must be equal. Along the guide rail F,
The unit patch plates P 1 , P 1 ,... Are appropriately arranged.

【0059】図14(A)は、2つの前記ユニットパッ
チプレートP1 ,P1 のH平面における接続状態を示す
概略図である。FET増幅器の典型的なバイアス条件
は、Vgs=−0.8V、Vds=6.0V、Ids=
60mAで、測定された受信電力は−2.17dBmで
ある。
FIG. 14A is a schematic diagram showing a connection state of the two unit patch plates P 1 and P 1 on the H plane. Typical bias conditions for a FET amplifier are: Vgs = -0.8V, Vds = 6.0V, Ids =
At 60 mA, the measured received power is -2.17 dBm.

【0060】ここで、ERP(実行放射電力:Effectiv
e Radiation Power )は次式で定まる。
Here, ERP (effective radiation power: Effectiv
e Radiation Power) is determined by the following equation.

【0061】 ERP=(Pr/Gr)・(4πR/λ0 2 …(式1)ERP = (Pr / Gr) · (4πR / λ 0 ) 2 (Equation 1)

【0062】但し、Grは図示しない受信ホーンアンテ
ナのアンテナゲイン、Rは本発明のアクティブ集積アン
テナAと前記受信ホーンアンテナと間の距離、Prは受
信電力、λ0 は真空中の波長である。実行放射電力ER
Pは32.7dBmと予想される。したがって、図14
(A)のように全部で8個のセルからなる8エレメント
アクティブ集積アンテナからのピーク放射電力方向の電
力密度は、ユニットセルUにおけるそれの約64倍とな
る。
Here, Gr is the antenna gain of the receiving horn antenna (not shown), R is the distance between the active integrated antenna A of the present invention and the receiving horn antenna, Pr is the receiving power, and λ 0 is the wavelength in vacuum. Effective radiation power ER
P is expected to be 32.7 dBm. Therefore, FIG.
As shown in (A), the power density in the direction of the peak radiation power from the eight-element active integrated antenna including eight cells in total is about 64 times that in the unit cell U.

【0063】図14(A)の構成におけるE平面でのア
ンテナパターンの実験値と理論値との関係を図14
(b)に示す。有限領域である基板の端部から漏れる放
射によってサイドローブが増えたが、主ローブと原点付
近においては実験値と理論値とでほぼ一致する。したが
って、これらの各ユニットパッチプレートP1 ,P1
同振幅,同位相状態で動作していることがわかる。
FIG. 14 shows the relationship between the experimental value and the theoretical value of the antenna pattern on the E plane in the configuration of FIG.
(B). Although the side lobes increased due to the radiation leaking from the edge of the substrate, which is a finite region, the experimental values and the theoretical values almost coincide with each other near the main lobe and the origin. Therefore, it can be seen that these unit patch plates P 1 and P 1 operate in the same amplitude and the same phase.

【0064】次に、方向性を持ったアレイ状のユニット
パッチプレートP1 ,P1 ,…を実現するため、4行4
列型アクティブ集積アンテナアレイを形成する。そのた
めに、図14(A)に示した2個のユニットパッチプレ
ートP1 ,P1 を2組結合させる。図15(A)に、そ
の組み合わされた4行4列型アクティブ集積アンテナア
レイを示す。このアレイの配列寸法は、約47cm×約
44cmで、好ましくはアルミニウムの直角フレームに
組み込まれる構成とするが、その他の材質によるフレー
ムでも適用可能であり、これに限定されない。
Next, in order to realize an array of unit patch plates P 1 , P 1 ,.
Form a columnar active integrated antenna array. For this purpose, two sets of two unit patch plates P 1 and P 1 shown in FIG. 14A are connected. FIG. 15A shows the combined 4-row, 4-column active integrated antenna array. The array dimension of this array is about 47 cm × about 44 cm, and is preferably configured to be incorporated in a right-angled aluminum frame, but a frame made of other materials is applicable and is not limited to this.

【0065】図15(B)に、図15(A)の4行4列
型アクティブ集積アンテナアレイにおけるアンテナパタ
ーンの実験値と理論値との関係を示す。主ローブと原点
付近における両者の一致性が良好であることがわかる。
FIG. 15B shows the relationship between the experimental value and the theoretical value of the antenna pattern in the 4-row, 4-column active integrated antenna array of FIG. 15A. It can be seen that the matching between the main lobe and the vicinity of the origin is good.

【0066】本明細書では、前記第1電力増幅部301
aと前記第2電力増幅部501aとを総称して、単に
「電力増幅部」ということがある。また、前記第1増幅
手段301と前記第2増幅手段501とを総称して、単
に「増幅手段」ということがある。また、各結合層20
0,400,600は、同一材料等にて形成されるの
で、各スロット部201,401,601の長手方向の
向きが所定の向きに合わせることを条件に、相互に挿入
位置を入れ換えても何ら差し支えない。また、各スロッ
ト部201,401,601の形状は、図1及び図2等
では長方形状としたが、これに限定されず、その他の多
角形状,楕円形状,線形状等とすることがある。
In this specification, the first power amplifier 301
a and the second power amplification unit 501a may be simply referred to as a “power amplification unit”. Further, the first amplifying unit 301 and the second amplifying unit 501 may be collectively simply referred to as “amplifying unit”. Also, each bonding layer 20
0, 400, and 600 are formed of the same material or the like, so that even if the insertion positions are interchanged with each other, the slot portions 201, 401, and 601 must be aligned in a predetermined direction in the longitudinal direction. No problem. The shape of each of the slot portions 201, 401, and 601 is rectangular in FIGS. 1 and 2 and the like, but is not limited thereto, and may be other polygonal shapes, elliptical shapes, linear shapes, and the like.

【0067】次に、本願発明の第2の実施形態につい
て、特に第1の実施形態との差分について、図16乃至
図20に基づいて説明する。図16(A)は、本発明の
第2の実施形態に係るアクティブ集積アンテナA´の積
層構造の概念図である。本実施形態でも第1の実施形態
と同様に積層構造とする。本発明における「積層構造」
とは、図1,図2等に示したように、単に、積み重ねる
構造とすれば十分であるが、例えば、ネジ,接着剤等で
各機能層が積み重なるように固定してもよいし、合成樹
脂等で機能層全体を覆い包むようにしてもよく、これら
に限定されない。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 16 to 20, especially differences from the first embodiment. FIG. 16A is a conceptual diagram of a stacked structure of an active integrated antenna A ′ according to the second embodiment of the present invention. This embodiment also has a laminated structure as in the first embodiment. "Laminated structure" in the present invention
As shown in FIG. 1, FIG. 2, etc., it is sufficient to simply have a structure in which the functional layers are stacked. For example, the functional layers may be fixed so as to be stacked with a screw, an adhesive, or the like, or may be combined. The entire functional layer may be covered with a resin or the like, but is not limited thereto.

【0068】具体的には、最上部の機能層としての前記
放射層100と、該放射層100の下方位置に配置され
る前記第1結合層200と、該第1結合層200の下方
位置に配置される前記増幅層300と、該増幅層300
の下方位置に配置される前記第3結合層600とからな
り、各機能層が積層構造にて一体形成される。ここで、
前記放射層100の裏面には、前記放射スロット10
2,102を、第1の実施形態と同じ条件で設けてもよ
い。
More specifically, the radiation layer 100 as the uppermost functional layer, the first coupling layer 200 disposed below the radiation layer 100, and the radiation layer 100 disposed below the first coupling layer 200 The amplification layer 300 to be arranged, and the amplification layer 300
And the third bonding layer 600 disposed at a position below the first bonding layer 600, and the respective functional layers are integrally formed in a laminated structure. here,
On the back surface of the radiation layer 100, the radiation slot 10
2 and 102 may be provided under the same conditions as in the first embodiment.

【0069】本実施形態では、特に、前記第3結合層6
00の裏側(下面)に前記C字状ストリップ線路701
を設ける(図16参照)。該C字状ストリップ線路70
1は、マイクロストリップ線路の両端の一部分(開放端
部分)が、微小間隔を保ちつつ,且つ互いに食い違うよ
うな略C字形状とする。本明細書では、この開放端の部
分を「食い違い開放端部701b」と言うことがある。
第3結合層300の底面の概略を図16(B)に示す。
In this embodiment, in particular, the third bonding layer 6
00, the C-shaped strip line 701
(See FIG. 16). The C-shaped strip line 70
Reference numeral 1 denotes a substantially C-shape in which both ends (open end portions) of the microstrip line are staggered while maintaining a small interval. In this specification, this open end portion may be referred to as a “staggered open end portion 701b”.
FIG. 16B schematically illustrates the bottom surface of the third bonding layer 300.

【0070】図17は、本実施形態における第3結合層
600の底面図であり、前記C字状ストリップ線路70
1の食い違い開放端部701bと、前記第3結合層60
0の第3スロット部601,601との配置・形状等と
に関する好適な設計値の一例を示す。但し、本実施形態
における動作周波数は2.45GHzとし、測定条件
は、発振回路については、Vgs=−0.2ボルト,V
ds=3ボルト,Ids=20ミリアンペアとし、増幅
器については、Vgs=−0.2ボルト,Vds=3ボ
ルト,Ids=25ミリアンペアとしているので、前記
第3スロット部601,601の長辺,短辺の長さは図
17に示す値には限定されず、各種パラメータ(前記第
2結合層600の基板厚み,動作周波数,送電電力,結
合係数等)の設定によっていかようにも最適な値に変更
することができる。
FIG. 17 is a bottom view of the third coupling layer 600 according to the present embodiment.
1 staggered open end 701b and the third bonding layer 60
An example of a suitable design value relating to the arrangement and shape of the third slot portions 601 and 601 of 0 is shown. However, the operating frequency in this embodiment is 2.45 GHz, and the measurement conditions are as follows: Vgs = −0.2 volt, V
Since ds = 3 volts, Ids = 20 milliamps, and the amplifier has Vgs = −0.2 volts, Vds = 3 volts, and Ids = 25 milliamps, the long sides and short sides of the third slot portions 601 and 601 are set. 17 is not limited to the value shown in FIG. 17, but is changed to an optimal value by setting various parameters (the substrate thickness of the second coupling layer 600, the operating frequency, the transmission power, the coupling coefficient, etc.). can do.

【0071】マイクロストリップ線路701の幅も、イ
ンピーダンスの値(例えば50Ω,100Ω等)によっ
て決定することができる。本実施形態では、アンテナの
入力側インピーダンスを50Ωとし、FET等の能動素
子を設けた発振部701aの出力側とは図示しない整合
回路により50Ωで整合がとれるように設計する。アン
テナの出力側は、わずかな電力を帰還させるため、50
Ωのマイクロストリップ線路701で、例えば前記発振
部701aのFETのゲート側に直接接続する構成とす
る。このように、マイクロストリップ線路701を入出
力ポートに持ち、2つのスロットを通して給電される前
記パッチアンテナ部101を備える構成とすることで、
極めて良好な反射損及び透過を得ることができ、例え
ば、98%以上の電力がパッチアンテナ部101に供給
され、帰還率が約4%である帰還回路を形成することが
できる。
The width of the microstrip line 701 can also be determined by the value of the impedance (for example, 50Ω, 100Ω, etc.). In this embodiment, the input side impedance of the antenna is set to 50Ω, and the output side of the oscillation section 701a provided with an active element such as an FET is designed to be matched with the output side at 50Ω by a matching circuit (not shown). The output side of the antenna returns 50
A microstrip line 701 of Ω is configured to be directly connected to, for example, the gate side of the FET of the oscillation unit 701a. As described above, the microstrip line 701 is provided at the input / output port, and the patch antenna unit 101 is supplied with power through two slots.
Extremely good reflection loss and transmission can be obtained. For example, 98% or more power is supplied to the patch antenna unit 101, and a feedback circuit having a feedback rate of about 4% can be formed.

【0072】2個の前記第3スロット部601,601
の形状は、好ましくは図17のように長方形状とする。
その大きさは2個とも同一であってもよいが、好ましく
は、いずれか一方を他方よりも小さく形成する(図18
(A)参照)。入力部はわずかの電力のみをピックアッ
プすればいいからである。
The two third slot portions 601, 601
Is preferably rectangular as shown in FIG.
The size may be the same for both, but preferably one is formed smaller than the other (FIG. 18).
(A)). This is because the input unit needs to pick up only a small amount of power.

【0073】具体的には、図18(A)に示すように、
FET入力側の第3スロット部601をFET出力側の
第3スロット部601よりも小さく形成する。これによ
り、入力側のスロット面積が小さくなるので、結合が抑
えられ、出力された信号の一部を更に良好にフィードバ
ックさせることができる。その結果、極めて良好な並列
帰還型発振回路を構成することができる。但し、FET
出力側の第3スロット部601をFET入力側の第3ス
ロット部601よりも小さく形成しても差し支えない。
また、前記第3スロット部601,601の形状は、図
16乃至図18等では長方形状としたが、これに限定さ
れず、その他の多角形状,楕円形状,線形状等とするこ
とがある。
More specifically, as shown in FIG.
The third slot portion 601 on the FET input side is formed smaller than the third slot portion 601 on the FET output side. As a result, the slot area on the input side is reduced, so that coupling is suppressed, and a part of the output signal can be fed back even better. As a result, an extremely good parallel feedback oscillation circuit can be formed. However, FET
The third slot 601 on the output side may be formed smaller than the third slot 601 on the FET input side.
The shapes of the third slot portions 601 and 601 are rectangular in FIGS. 16 to 18 and the like, but are not limited thereto, and may be other polygonal shapes, elliptical shapes, linear shapes, and the like.

【0074】また、本実施形態における前記第3スロッ
ト部601,601の長手方向の長さは、図16及び図
17に示すように、好ましくは前記食い違い開放端部7
01bのマイクロストリップ線路701の幅と略同一又
はそれよりもやや長くするが、マイクロストリップ線路
701の幅よりも短い長さであっても差し支えない。
The length of the third slot portions 601 and 601 in this embodiment in the longitudinal direction is preferably as shown in FIG. 16 and FIG.
The width of the microstrip line 701 is substantially the same as or slightly longer than the width of the microstrip line 701, but may be shorter than the width of the microstrip line 701.

【0075】また、本実施形態における前記第3スロッ
ト部601,601は、好ましくは前記食い違い開放端
部701bのマイクロストリップ線路701の端部と交
差するように配置される。更に、前記第3スロット部6
01,601の一方は、他方のそれと、前記増幅層30
0のパッチ共振回路301cが占める領域内において、
図17に示すように一定の距離を隔てて配置される。そ
の間隔は任意の距離でよい。以上の前記スロット部60
1,601の形状,配置関係等は、これに限定されず、
動作周波数等の諸パラメータによって適宜変更すること
ができる。
Further, the third slot portions 601 and 601 in the present embodiment are preferably arranged so as to intersect with the end of the microstrip line 701 at the staggered open end 701b. Further, the third slot portion 6
01, 601 is different from the other one in the amplification layer 30.
In the area occupied by the 0 patch resonance circuit 301c,
As shown in FIG. 17, they are arranged at a fixed distance. The interval may be any distance. The above-mentioned slot portion 60
The shape and arrangement relationship of 1,601 are not limited to these,
It can be appropriately changed depending on various parameters such as the operating frequency.

【0076】前記第3スロット部601の中心部からそ
の第3スロット部601と交差するマイクロストリップ
線路701の開放端までの距離Lo は、好ましくはλg
/5乃至λg/3と、より好ましくはおよそλg/4と
する(図17参照)。およそλg/4とすることで、発
振周波数が共振点に近くなるので、安定した発振を継続
できる他、設計が極めて容易になる。
[0076] The distance L o to the open end of the microstrip line 701 which intersects the center of the third slot section 601 and its third slot portion 601 is preferably λg
/ 5 to λg / 3, more preferably about λg / 4 (see FIG. 17). By setting it to approximately λg / 4, the oscillation frequency becomes close to the resonance point, so that stable oscillation can be continued and the design becomes extremely easy.

【0077】前記第3スロット部601の中心部からそ
の第3スロット部601と交差するマイクロストリップ
線路701の他端Ls (90度に折れ曲がるところの端
部まで)は、好ましくは1λg乃至λg/3と、より好
ましくはおよそλg/2とする(図17参照)。
The other end L s of the microstrip line 701 intersecting the third slot portion 601 (from the center portion of the third slot portion 601 to the end portion bent at 90 degrees) is preferably 1λg to λg /. 3, more preferably about λg / 2 (see FIG. 17).

【0078】また、パッチ共振回路301c(パッチア
ンテナ部101)の占有する領域と比較すると、縦の長
さLp は、好ましくはλg/2以下、より好ましくは
0.49λgとする。また、横の長さWp は、好ましく
はλg/2以下、より好ましくはλg/2とする。
[0078] In comparison with the occupied area of the patch resonant circuit 301c (patch antenna unit 101), the vertical length L p is preferably lambda] g / 2 or less, more preferably 0.49Ramudag. The horizontal length W p is preferably lambda] g / 2 or less, and more preferably lambda] g / 2.

【0079】本実施形態において、前記食い違い開放端
部701bのマイクロストリップ線路701の幅W
m は、周波数2.45GHz,各機能層の基板の誘電率
が3.25の場合、例えば1.7596mmとすること
ができるが、これに限定されない。また、周波数10G
Hz,各機能層の基板の誘電率が2.17の場合、例え
ば2.357mmとすることができるが、これに限定さ
れない。特性インピーダンスは50Ωとする。
In this embodiment, the width W of the microstrip line 701 at the staggered open end 701b is
m can be, for example, 1.7596 mm when the frequency is 2.45 GHz and the dielectric constant of the substrate of each functional layer is 3.25, but is not limited thereto. In addition, frequency 10G
Hz, the dielectric constant of the substrate of each functional layer is 2.17, for example, 2.357 mm, but is not limited to this. The characteristic impedance is 50Ω.

【0080】また、本実施形態において、周波数2.4
5GHzの場合、FET等入力側の第3スロット部60
1のスロットサイズは、例えば、長さLw1=5mm
(0.065λg),幅Ws1=12mm(0.157λ
g)とすることができる。更に、これに対して、FET
等出力側の第3スロット部601のスロットサイズは、
やや小さめの、長さLw2=3mm(0.039λg),
幅Ws2=10mm(0.13λg)とすることができる
が、これらに限定されない。また、周波数10GHzの
場合、FET等入力側の第3スロット部601のスロッ
トサイズは、例えば、長さLw1=1.5972mm
(0.073λg),幅Ws1=4.7mm(0.215
λg)とすることができる。更に、これに対して、FE
T等出力側の第3スロット部601のスロットサイズ
は、やや小さめの、長さLw2=0.75mm(0.03
4λg),幅Ws2=3mm(0.137λg)とするこ
とができるが、これらに限定されない。
In the present embodiment, the frequency 2.4
In the case of 5 GHz, the third slot 60 on the input side such as an FET
The slot size of 1 is, for example, length L w1 = 5 mm
(0.065λg), width W s1 = 12 mm (0.157λg)
g). Furthermore, on the other hand, FET
The slot size of the third slot portion 601 on the equal output side is:
Slightly smaller length L w2 = 3 mm (0.039λg),
The width W s2 can be set to 10 mm (0.13λg), but is not limited thereto. When the frequency is 10 GHz, the slot size of the third slot portion 601 on the input side such as an FET is, for example, a length L w1 = 1.5972 mm.
(0.073λg), width W s1 = 4.7 mm (0.215
λg). In addition, FE
The slot size of the third slot portion 601 on the output side such as T is slightly smaller, and the length L w2 = 0.75 mm (0.03
4λg) and width W s2 = 3 mm (0.137λg), but are not limited thereto.

【0081】食い違い開放端部701bの前記C字状ス
トリップ線路701によって発振された電磁エネルギー
は、前記第3スロット部601,601によってその上
方に配置される増幅層300,パッチアンテナ部101
に伝達(入力)される。その際に、入力された電磁エネ
ルギーの一部が、FET等出力側の第3スロット部60
1(小さい形状のスロット部)から前記C字状ストリッ
プ線路701に帰還される。その結果、該C字状ストリ
ップ線路701を並列帰還型発振回路として機能させる
ことができるので、安定した発振が持続される。このよ
うに形成される前記第3スロット部601,601を通
した前記C字状ストリップ線路701の結合度S21は、
例えば約−16.423dBmとなる。本実施形態にお
いて周波数を10GHzとした場合は、前記第3スロッ
ト部601,601を通した前記C字状ストリップ線路
701の結合度S21は、例えば約−11.094dBm
となる。
The electromagnetic energy oscillated by the C-shaped strip line 701 at the staggered open end 701 b is transmitted to the amplifying layer 300 and the patch antenna 101 by the third slots 601 and 601.
Is transmitted (input) to. At this time, part of the input electromagnetic energy is transferred to the third slot 60 on the output side such as an FET.
1 (small shaped slot portion) is fed back to the C-shaped stripline 701. As a result, the C-shaped stripline 701 can function as a parallel feedback oscillation circuit, and stable oscillation is maintained. The degree of coupling S 21 of the C-shaped strip line 701 through the third slot portions 601 and 601 thus formed is:
For example, it is about -16.423 dBm. If a 10GHz frequency in the present embodiment, the degree of coupling S 21 of the C-shaped strip line 701 through the third slot section 601, 601, for example about -11.094dBm
Becomes

【0082】図19は、本実施形態におけるE平面〔図
19(A)〕及びH平面〔図19(B)〕でのアンテナ
パターンを示す。これより、本実施形態では、−24.
5dBmの電力を受信することができたことが示され
る。この場合の測定条件として、本実施形態のアクティ
ブ集積アンテナと測定用受信ホーンアンテナとの距離
は、約1.7メートルとした。
FIG. 19 shows antenna patterns on the E plane (FIG. 19A) and the H plane (FIG. 19B) in this embodiment. Accordingly, in the present embodiment, -24.
This indicates that 5 dBm of power could be received. As a measurement condition in this case, the distance between the active integrated antenna of the present embodiment and the receiving horn antenna for measurement was set to about 1.7 meters.

【0083】本実施形態に適用される機能層のうち、前
記第1結合層200及び前記第3結合層600は、それ
ぞれに設けられた各スロット部(第1スロット部20
1,201及び第3スロット部601,601等)が、
互いに水平面において直交する向きに配置されることが
好ましい(図16参照)。また、本実施形態で使用する
第1結合層200は、第1の実施形態で使用される前記
第2結合層400としてもよい。これらは実質的に同一
のものだからである。
In the functional layers applied to the present embodiment, the first coupling layer 200 and the third coupling layer 600 are provided in respective slot portions (first slot portions 20).
1, 201 and the third slot parts 601, 601 etc.)
It is preferable that they are arranged so as to be orthogonal to each other in a horizontal plane (see FIG. 16). Further, the first bonding layer 200 used in the present embodiment may be the second bonding layer 400 used in the first embodiment. This is because they are substantially the same.

【0084】図20は、本実施形態のアクティブ集積ア
ンテナA´において測定された、上述の測定条件下で受
信電力スペクトルを示すグラフである。このスペクトル
からも、中心周波数2.4533GHz、受信電力−2
4.50dBmであることが示される。
FIG. 20 is a graph showing the received power spectrum measured under the above-described measurement conditions in the active integrated antenna A 'of the present embodiment. From this spectrum, the center frequency of 2.4533 GHz and the received power of -2
It is shown to be 4.50 dBm.

【0085】以上の第2の実施形態に係るアクティブ集
積アンテナA´は、第1の実施形態と同様、2行2列に
配設したユニットパッチプレートP1 として形成される
ことがある(図11,図14,図15参照)。更に、該
ユニットパッチプレートP1を二次元に多数配列してな
るアクティブ集積アンテナアレイPとして形成されるこ
とがある(図11参照)。これにより、本実施形態に係
るアクティブ集積アンテナA´から送電される電力が好
適な位相で合成される結果、第1の実施形態における前
記ユニットパッチプレートP1 ,アクティブ集積アンテ
ナアレイP等に比べて更に微弱な電力でも、確実に効率
良く送電することが可能になる。
The active integrated antenna A ′ according to the above-described second embodiment may be formed as unit patch plates P 1 arranged in two rows and two columns as in the first embodiment (FIG. 11). , FIG. 14, FIG. 15). Furthermore, it may be formed of the unit patch plate P 1 as an active integrated antenna array P formed by arrayed two-dimensionally (see FIG. 11). As a result, the power transmitted from the active integrated antenna A ′ according to the present embodiment is combined with a suitable phase, and as a result, compared to the unit patch plate P 1 , the active integrated antenna array P, and the like in the first embodiment. Even weak power can be reliably and efficiently transmitted.

【0086】また、第3の実施形態として、本発明の第
1実施形態のアクティブ集積アンテナAの第3結合層6
00について、第2実施形態における第3結合層600
(食い違い開放端部701bを備えたもの)を適用した
アクティブ集積アンテナAとすることがある。
Further, as a third embodiment, the third coupling layer 6 of the active integrated antenna A according to the first embodiment of the present invention.
00, the third bonding layer 600 in the second embodiment
The active integrated antenna A to which the staggered open end 701b is applied may be used.

【0087】以上、本発明では、パッチアンテナ部10
1を備えた放射層100を最上部の機能層として設けた
が、前記第1スロット部201,201によって電磁波
を十分放射できる場合は、前記放射層100を不要とす
ることがある。即ち、搬送波信号を発生させる発振層7
00と、該発振層700から入力される搬送波信号に変
調を加える変調層500と、該変調層500から入力さ
れる信号を増幅する増幅層300とを備え、前記各層を
積層構造とすることがある。しかし、パッチアンテナ部
101を備えた放射層100を最上部の機能層として設
ければ、放射角度を、より絞り込むことができるので、
更に良好なビーム特性を得ることができる。このように
記放射層100を設けない態様は、本発明の第1実施形
態乃至第3実施形態を含むあらゆる実施形態において、
適用することができる。
As described above, according to the present invention, the patch antenna unit 10
1 is provided as the uppermost functional layer, but if the first slot portions 201, 201 can sufficiently radiate an electromagnetic wave, the radiation layer 100 may not be necessary. That is, the oscillation layer 7 for generating the carrier signal
00, a modulation layer 500 for modulating a carrier signal input from the oscillation layer 700, and an amplification layer 300 for amplifying a signal input from the modulation layer 500, wherein each of the layers has a laminated structure. is there. However, if the radiation layer 100 including the patch antenna unit 101 is provided as the uppermost functional layer, the radiation angle can be further narrowed.
Further better beam characteristics can be obtained. The mode in which the radiation layer 100 is not provided as described above is applicable to all embodiments including the first to third embodiments of the present invention.
Can be applied.

【0088】[0088]

【発明の効果】請求項1の発明では、搬送波信号を発生
させる発振層700と、該発振層700から入力される
搬送波信号に変調を加える変調層500と、該変調層5
00から入力される信号を増幅する増幅層300と、該
増幅層300から入力される信号を電磁波として放射す
る放射層100とを備え、前記各層を積層構造としてな
るアクティブ集積アンテナとしたことにより、各機能別
に構成される機能層を積層構造とした薄板状のアクティ
ブ集積アンテナを構成することができる。その結果、極
めて薄く,且つ軽量の薄板状アンテナを形成することが
できるので、SPS2000システムのような大電力を
送信するようなシステムにも好適に適用することができ
るという画期的な効果を有する。
According to the first aspect of the present invention, the oscillation layer 700 for generating the carrier signal, the modulation layer 500 for modulating the carrier signal input from the oscillation layer 700, and the modulation layer 5
By providing an amplification layer 300 for amplifying a signal input from 00, and a radiation layer 100 for radiating a signal input from the amplification layer 300 as an electromagnetic wave, by forming each of the layers as an active integrated antenna having a laminated structure, A thin plate-shaped active integrated antenna having a stacked structure of functional layers configured for each function can be configured. As a result, an extremely thin and lightweight thin plate antenna can be formed, so that it has an epoch-making effect that it can be suitably applied to a system such as the SPS2000 system that transmits high power. .

【0089】具体的には、厚みが約0.7mmの誘電体
スラブ基板1枚からなる機能層を、発振層700,変調
層500,増幅層300及び放射層100として積層構
造としても、その全体の厚みは0.7mm×4枚=2.
8mmであり、極めて薄い板状のアクティブ集積アンテ
ナを形成することができる。その結果、全体の重量を従
来よりも画期的に少なくすることができるので、一度に
大量の本発明のアクティブ集積アンテナを宇宙空間へ移
送することができ、SPS2000システムの発電衛星
が発電した電力を地上へ送信するスペーステナとして好
適に使用することができるという画期的な効果を有す
る。
More specifically, even if the functional layer composed of one dielectric slab substrate having a thickness of about 0.7 mm is formed into a laminated structure as the oscillation layer 700, the modulation layer 500, the amplification layer 300, and the radiation layer 100, Is 0.7 mm × 4 sheets = 2.
It is 8 mm, and an extremely thin plate-shaped active integrated antenna can be formed. As a result, the total weight can be dramatically reduced compared to the conventional art, so that a large amount of the active integrated antenna of the present invention can be transferred to space at a time, and the power generated by the power generation satellite of the SPS2000 system can be obtained. Can be suitably used as a space tenor for transmitting the signal to the ground.

【0090】更には、パッチアンテナ部101を備えた
放射層100を最上部の機能層として設ける構成とする
ことにより、放射角度を、より絞り込むことができるの
で、更に良好なビーム特性を得ることができ、極めて効
率良く大電力を送電することができるという画期的な利
点もある。
Further, by providing the radiation layer 100 provided with the patch antenna section 101 as the uppermost functional layer, the radiation angle can be further narrowed, so that better beam characteristics can be obtained. There is also an epoch-making advantage that large power can be transmitted very efficiently.

【0091】請求項2の発明では、請求項1記載におい
て、前記増幅層300に、FETを備えた第1電力増幅
部301aを設けたアクティブ集積アンテナとしたこと
により、請求項1の発明による優れた効果に加えて、よ
り良好な増幅特性にて信号を増幅することができる。そ
の結果、反射波の発生を抑制することができるので、発
熱によるエネルギーロスも従来に比べて画期的に低くな
るという極めて優れた利点がある。
According to a second aspect of the present invention, the active integrated antenna according to the first aspect is provided with the first power amplifying section 301a having an FET in the amplifying layer 300. In addition to the effect, the signal can be amplified with better amplification characteristics. As a result, since the generation of reflected waves can be suppressed, there is an extremely excellent advantage that energy loss due to heat generation is significantly reduced as compared with the related art.

【0092】請求項3の発明では、請求項1又は2記載
において、前記変調層500に、FETを備えた第2電
力増幅部501aを設けたアクティブ集積アンテナとし
たことにより、請求項1又は2の発明による優れた効果
及び利点に加えて、より良好な増幅特性にて信号を更に
増幅することができる。その結果、反射波の発生を抑制
しつつ、発熱によるエネルギーロスも従来に比べて更に
低くなるという極めて優れた利点がある。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the modulation layer 500 is provided with an active integrated antenna provided with a second power amplifying section 501a having an FET. In addition to the excellent effects and advantages of the invention, the signal can be further amplified with better amplification characteristics. As a result, there is an extremely excellent advantage that the energy loss due to heat generation is further reduced as compared with the related art while suppressing the generation of reflected waves.

【0093】請求項4の発明では、請求項1,2又は3
記載において、第1スロット部201,201を有する
第1結合層200を前記増幅層300と前記放射層10
0との間に設け、第2スロット部401,401を有す
る第2結合層400を前記変調層500と前記増幅層3
00との間に設け、第3スロット部601,601を有
する第3結合層600を前記発振層700と前記変調層
500との間に設けてなるアクティブ集積アンテナとし
たことにより、カップリングの機能を果たす結合層を、
その他の層に交互に挿入して積層構造としたことで、下
位層から上位層へ信号が伝搬する際の結合係数を大幅に
改善することができる。即ち、各結合層のそれぞれを機
能層1枚おきに挿入した積層構造とすることで、帰還ル
ープの一部に結合器が設けられることになる。その結
果、請求項1,2又は3の発明による極めて優れた効果
及び利点に加え、極めて良好な結合特性にて大電力を放
射することのできるアクティブ集積アンテナを形成する
ことができるという優れた利点がある。
According to the fourth aspect of the present invention, the first, second or third aspect is provided.
In the description, a first coupling layer 200 having first slot portions 201, 201 is connected to the amplification layer 300 and the radiation layer 10.
0, and the second coupling layer 400 having the second slot portions 401 and 401 is formed by combining the modulation layer 500 and the amplification layer 3 with each other.
00, and the third coupling layer 600 having the third slot portions 601 and 601 is provided as an active integrated antenna provided between the oscillation layer 700 and the modulation layer 500. The bonding layer that fulfills
By having the laminated structure alternately inserted into the other layers, the coupling coefficient when a signal propagates from the lower layer to the upper layer can be significantly improved. That is, by forming a laminated structure in which each of the coupling layers is inserted every other functional layer, a coupler is provided in a part of the feedback loop. As a result, in addition to the extremely excellent effects and advantages according to the first, second and third aspects of the present invention, an excellent advantage that an active integrated antenna capable of radiating large power with extremely good coupling characteristics can be formed. There is.

【0094】請求項5の発明では、請求項1,2,3又
は4において、前記増幅層に複数の電力増幅部を設けた
アクティブ集積アンテナとしたことにより、1つのパッ
チ共振回路301cに対して複数段の第1電力増幅部3
01a,301a,…を設けることになるので、高い増
幅度が必要であっても、単一の第1電力増幅部301a
に依存することなく、いくつかの第1電力増幅部301
aに分散させて増幅させることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first, second, third, or fourth aspect, the active integrated antenna is provided with a plurality of power amplifying sections in the amplifying layer. A plurality of first power amplification units 3
01a, 301a,..., Even if a high amplification degree is required, the single first power amplification section 301a
Without depending on the first power amplifier 301
a and can be amplified.

【0095】その結果、請求項1,2,3又は4の発明
による極めて優れた効果及び利点に加え、第1電力増幅
部301a,301a,…それぞれの増幅度や、前記方
向性結合器Cpの結合度は、単一の場合に比べて低い値
で済むため、回路の無用な発振を防止することができ、
本発明のアクティブ集積アンテナの動作をより安定させ
ることができ、確実に電力を送電することができるとい
う極めて優れた利点を有する。更に、増幅に伴なう不要
な熱放射を逓減させることができ、全体として本発明の
アクティブ集積アンテナの寿命を伸ばすことができると
いう極めて優れた利点がある。
As a result, in addition to the extremely excellent effects and advantages according to the first, second, third or fourth aspect of the present invention, the amplification of each of the first power amplifying sections 301a, 301a,. Since the coupling degree can be lower than that of a single case, unnecessary oscillation of the circuit can be prevented,
The active integrated antenna according to the present invention has an extremely excellent advantage that the operation can be more stabilized and power can be reliably transmitted. Further, there is an extremely excellent advantage that unnecessary heat radiation accompanying amplification can be gradually reduced, and the life of the active integrated antenna of the present invention can be extended as a whole.

【0096】請求項6の発明では、請求項4又は5記載
において、前記各スロット部201,401,601
は、各結合層毎に2本とし、その2本の前記各スロット
部201,201,401,401,601,601は
所定距離だけ離して平行配置してなるアクティブ集積ア
ンテナとしたことにより、各スロット部(第1スロット
部201,201、第2スロット部401,401及び
第3スロット部601,601)が2本ずつ平行配置さ
れる結果、請求項4又は5の発明による極めて優れた効
果及び利点に加えて、下位層から入力される信号を上位
層に伝搬させる際に、更に良好な結合特性にて伝搬を可
能にするという極めて優れた利点がある。特に、発振層
700と第3結合層600との関係では、前記第3スロ
ット部601,601のうち一方が、入力された信号の
一部を下位層である前記発振層700に帰還(フィード
バック)させる、いわゆる帰還型発振器を、わずかな厚
さの2層にて構成することができるという極めて優れた
利点もある。また、発振層700と放射層100との関
係では、パッチアンテナ部101が並列帰還型発振器の
帰還ループに組み込まれるので、発振周波数が安定化さ
れるという極めて優れた利点もある。
According to a sixth aspect of the present invention, in each of the fourth and fifth aspects, each of the slot portions 201, 401, and 601 is provided.
Is an active integrated antenna having two slots for each coupling layer, and the two slots 201, 201, 401, 401, 601 and 601 are arranged in parallel at a predetermined distance from each other. As a result of the two slot portions (the first slot portions 201, 201, the second slot portions 401, 401, and the third slot portions 601 and 601) being arranged in parallel two by two, an extremely excellent effect according to the invention of claim 4 or 5 is achieved. In addition to the advantage, when a signal input from the lower layer is propagated to the upper layer, there is an extremely excellent advantage that the signal can be propagated with better coupling characteristics. Particularly, in the relation between the oscillation layer 700 and the third coupling layer 600, one of the third slot portions 601 and 601 returns a part of the input signal to the lower oscillation layer 700 (feedback). There is also a very excellent advantage that a so-called feedback oscillator can be constituted by two layers having a small thickness. Further, in the relationship between the oscillation layer 700 and the radiation layer 100, since the patch antenna unit 101 is incorporated in the feedback loop of the parallel feedback oscillator, there is an extremely excellent advantage that the oscillation frequency is stabilized.

【0097】請求項7の発明では、請求項4,5又は6
記載において、前記第1結合層200と前記第2結合層
400と前記第3結合層600とは、前記各結合層に設
けられた前記各スロット部201,201,401,4
01,601,601の長手方向がそれぞれ互いに直交
配置されてなるアクティブ集積アンテナとしたことによ
り、第1スロット部201,201と、第2スロット部
401,401と、第3スロット部601,601とが
それぞれ水平面において直交する位置関係にあるアクテ
ィブ集積アンテナを構成することができる。その結果、
請求項4,5又は6の発明による極めて優れた効果及び
利点に加えて、信号の上位層への進行にともなって、効
率良く信号の振動方向を変換することができる結果、電
磁波の偏波に適合した効率的な増幅を行うことができる
という極めて優れた利点がある。
According to the invention of claim 7, according to claim 4, 5, or 6
In the description, the first coupling layer 200, the second coupling layer 400, and the third coupling layer 600 are formed by the slot portions 201, 201, 401, and 4 provided in the coupling layers.
Since the active integrated antennas are arranged such that the longitudinal directions of 01, 601, 601 are orthogonal to each other, the first slot portions 201, 201, the second slot portions 401, 401, and the third slot portions 601, 601 Can be configured as active integrated antennas that are orthogonal to each other in the horizontal plane. as a result,
In addition to the extremely excellent effects and advantages of the invention according to claims 4, 5 and 6, the vibration direction of the signal can be efficiently converted as the signal progresses to the upper layer. There is an extremely excellent advantage that suitable and efficient amplification can be performed.

【0098】請求項8の発明では、搬送波信号を発生さ
せる発振層700と、該発振層700から入力される搬
送波信号に変調を加える変調層500と、該変調層50
0から入力される信号を増幅する増幅層300と、該増
幅層300から入力される信号を電磁波として放射する
放射層100とを備え、前記増幅層300又は前記変調
層500のいずれか一方にはFETを備えた電力増幅部
を設け、第3スロット部を有する第3結合層600を前
記発振層700と前記変調層500との間に設け、第2
スロット部を有する第2結合層400を前記変調層50
0と前記増幅層300との間に設け、第1スロット部を
有する第1結合層200を前記増幅層300と前記放射
層100との間に設け、且つ前記各層を積層構造として
なるアクティブ集積アンテナAを、二次元に複数配列し
てなるアクティブ集積アンテナアレイとしたことによっ
て、請求項4の発明に係る優れた効果及び利点を備えた
アクティブ集積アンテナAを、複数配列した構造の、ア
クティブ集積アンテナアレイを形成することができる。
その結果、大電力を電磁波で送電する必要のあるSPS
2000システムにおいても、同一振幅、同一位相にて
効率良く放射できるスペーステナとして使用することが
できるという極めて優れた効果がある。更に、送電時の
電力合成は本発明のアクティブ集積アンテナアレイにて
行うものではなく、放射した先の空間において行われる
ものであるから、電力合成時の電力損を殆ど無視するこ
とができ、ひいては発生する熱をも従来に比べて各段に
抑制することができるという極めて優れた利点も有す
る。更には、ビームステアリングを注入信号によって容
易に行なうことができるので、ビームの指向性を自由に
変化させることができ、室内ミリ波無線LANやミリ波
自動車レーダ等の端末機器の可動性を活かす送受信機用
アンテナとしても適用できる利点を有する。また、従来
のアクティブフェーズドアレイ技術を適用する必要がな
いので、モジュールの飛躍的な小型化,軽量化,低コス
ト化を実現することができる。
According to the eighth aspect of the present invention, the oscillation layer 700 for generating the carrier signal, the modulation layer 500 for modulating the carrier signal input from the oscillation layer 700, and the modulation layer 50
Amplifying layer 300 for amplifying a signal input from 0, and a radiation layer 100 for radiating a signal input from the amplifying layer 300 as an electromagnetic wave, and one of the amplifying layer 300 and the modulation layer 500 A power amplifying unit having an FET is provided; a third coupling layer 600 having a third slot is provided between the oscillation layer 700 and the modulation layer 500;
The second coupling layer 400 having a slot portion is connected to the modulation layer 50.
An active integrated antenna provided between the amplifying layer 300 and the amplifying layer 300, a first coupling layer 200 having a first slot portion is provided between the amplifying layer 300 and the radiation layer 100, and each of the layers has a laminated structure. An active integrated antenna having a structure in which a plurality of active integrated antennas A having excellent effects and advantages according to the invention according to claim 4 are formed by arranging a plurality of active integrated antennas A in a two-dimensional array. An array can be formed.
As a result, SPS that needs to transmit large power by electromagnetic waves
Even in the 2000 system, there is an extremely excellent effect that the system can be used as a space tener capable of efficiently radiating light with the same amplitude and the same phase. Furthermore, since the power combining at the time of power transmission is not performed by the active integrated antenna array of the present invention, but is performed in the space to which the power is radiated, the power loss at the time of power combining can be almost ignored. There is also an extremely excellent advantage that the generated heat can be suppressed at each stage as compared with the related art. Furthermore, beam steering can be easily performed by an injection signal, so that beam directivity can be freely changed, and transmission / reception utilizing terminal devices such as indoor millimeter-wave wireless LANs and millimeter-wave automobile radars can be performed. It has the advantage that it can also be used as a mechanical antenna. Further, since there is no need to apply the conventional active phased array technology, it is possible to realize a dramatic reduction in size, weight, and cost of the module.

【0099】請求項9の発明は、請求項8において、前
記増幅層300に複数の電力増幅部を設けたことを特徴
とするアクティブ集積アンテナアレイとしたことで、1
つのパッチ共振回路301cに対して複数段の第1電力
増幅部301a,301a,…を設けることになるの
で、高い増幅度が必要であっても、単一の第1電力増幅
部301aに依存することなく、いくつかの第1電力増
幅部301aに分散させて増幅させることができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the active integrated antenna array according to the eighth aspect, a plurality of power amplifying sections are provided in the amplifying layer 300.
Since a plurality of stages of the first power amplifying units 301a, 301a,... Are provided for one patch resonance circuit 301c, even if a high degree of amplification is required, it depends on the single first power amplifying unit 301a. Without being dispersed, the signals can be amplified by being distributed to some of the first power amplification units 301a.

【0100】その結果、請求項8の発明による優れた効
果に加え、第1電力増幅部301a,301a,…それ
ぞれの増幅度や、前記方向性結合器Cpの結合度は、単
一の場合に比べて低い値で済むため、回路の無用な発振
を防止することができ、本発明のアクティブ集積アンテ
ナの動作をより安定させることができ、確実に電力を送
電することができるという極めて優れた利点を有する。
更に、増幅に伴なう不要な熱放射を逓減させることがで
き、全体として本発明のアクティブ集積アンテナの寿命
を伸ばすことができるという極めて優れた利点がある。
As a result, in addition to the excellent effects of the invention of claim 8, the amplification of each of the first power amplifiers 301a, 301a,... And the coupling of the directional coupler Cp are single. Since a relatively low value is sufficient, useless oscillation of the circuit can be prevented, the operation of the active integrated antenna of the present invention can be more stabilized, and power can be reliably transmitted. Having.
Further, there is an extremely excellent advantage that unnecessary heat radiation accompanying amplification can be gradually reduced, and the life of the active integrated antenna of the present invention can be extended as a whole.

【0101】請求項10の発明では、請求項8又は9記
載において、前記各スロット部201,401,601
は、各結合層200,400,600毎に2本とし、そ
の2本の前記各スロット部201,401,601は所
定距離だけ離して平行配置してなるアクティブ集積アン
テナアレイとしたことにより、各スロット部(第1スロ
ット部201,201、第2スロット部401,401
及び第3スロット部601,601)が2本ずつ平行配
置されるアクティブ集積アンテナAの集合からなるアク
ティブ集積アンテナアレイを形成することができる結
果、請求項8又は9の発明による極めて優れた効果及び
利点に加えて、下位層から入力される信号を上位層に伝
搬させる際に、更に良好な結合特性にて伝搬を可能にす
るという極めて優れた利点がある。特に、発振層700
と第3結合層600との関係では、前記第3スロット部
601,601のうち一方が、入力された信号の一部を
下位層である前記発振層700に帰還(フィードバッ
ク)させる、いわゆる帰還型発振器を、わずかな厚さの
2層にて構成することができるという極めて優れた利点
もある。
According to a tenth aspect of the present invention, in each of the eighth and ninth aspects, each of the slot portions 201, 401, and 601 is provided.
Is an active integrated antenna array in which two slots are provided for each coupling layer 200, 400, and 600, and the two slots 201, 401, and 601 are arranged in parallel at a predetermined distance from each other. Slot portions (first slot portions 201, 201, second slot portions 401, 401
As a result, an active integrated antenna array consisting of a set of active integrated antennas A in which two third slot portions 601 and 601) are arranged in parallel can be formed. In addition to the advantage, when a signal input from the lower layer is propagated to the upper layer, there is an extremely excellent advantage that the signal can be propagated with better coupling characteristics. In particular, the oscillation layer 700
In the relationship between the third coupling section 600 and the third coupling section 600, one of the third slot sections 601 and 601 returns a part of an input signal to the lower oscillation layer 700, which is a so-called feedback type. There is also the very good advantage that the oscillator can be composed of two layers with a small thickness.

【0102】請求項11の発明では、請求項8,9又は
10記載において、前記第1結合層200と前記第2結
合層400と前記第3結合層600とは、前記各結合層
に設けられた前記各スロット部201,201,40
1,401,601,601の長手方向がそれぞれ互い
に直交配置されてなるアクティブ集積アンテナアレイと
したことにより、第1スロット部201,201と、第
2スロット部401,401と、第3スロット部60
1,601とがそれぞれ水平面において直交する位置関
係にあるアクティブ集積アンテナAの集合からなるアク
ティブ集積アンテナアレイを構成することができる。そ
の結果、請求項8,9又は10の発明による極めて優れ
た効果及び利点に加えて、信号の上位層への進行にとも
なって、効率良く信号の振動方向を変換することができ
る結果、電磁波の偏波に適合した効率的な増幅を行うこ
とができるという極めて優れた利点がある。
According to the eleventh aspect, in the eighth, ninth or tenth aspect, the first coupling layer 200, the second coupling layer 400, and the third coupling layer 600 are provided in each of the coupling layers. Each of the slot portions 201, 201, 40
1, 401, 601, and 601 are arranged in an active integrated antenna array in which the longitudinal directions are orthogonal to each other, so that the first slot portions 201, 201, the second slot portions 401, 401, and the third slot portion 60 are formed.
An active integrated antenna array composed of a set of active integrated antennas A, 1 and 601 each having an orthogonal positional relationship in a horizontal plane, can be formed. As a result, in addition to the extremely excellent effects and advantages according to the eighth, ninth, or tenth aspects of the present invention, as the signal travels to the upper layer, the signal vibration direction can be efficiently converted, so that the electromagnetic wave There is an extremely excellent advantage that efficient amplification suitable for polarization can be performed.

【0103】請求項12の発明では、FETを備えた増
幅手段301aを有する増幅層300と、該増幅層30
0から入力される信号を電磁波として放射する放射層1
00と、前記増幅層300の下方に配置され,且つ第3
スロット部601,601を有する第3結合層600
と、前記増幅層300と前記放射層100との間に配置
され、且つ第1スロット部201,201を有する第1
結合層200とが積層構造として形成され、前記第3結
合層300は、その裏面に,マイクロストリップ線路の
両端の一部分が,微小間隔を保ちつつ,且つ互いに食い
違うような略C字形状の食い違い開放端部701bを形
成したC字状ストリップ線路701を備えるアクティブ
集積アンテナとしたことにより、各機能別に構成される
機能層を積層構造とした薄板状のアクティブ集積アンテ
ナを構成することができる。その結果、極めて薄く,且
つ軽量の薄板状アンテナを形成することができるので、
SPS2000システムのような大電力を送信するよう
なシステムにも好適に適用することができるという画期
的な効果を有する。
According to the twelfth aspect of the present invention, the amplifying layer 300 having the amplifying means 301a having the FET, and the amplifying layer 30
Radiation layer 1 that radiates signals input from 0 as electromagnetic waves
00 and a third layer disposed below the amplification layer 300 and
Third bonding layer 600 having slot portions 601, 601
And a first slot disposed between the amplification layer 300 and the radiation layer 100 and having first slot portions 201 and 201.
The coupling layer 200 is formed as a laminated structure, and the third coupling layer 300 has a substantially C-shaped staggered opening on its back surface in which a part of both ends of the microstrip line is staggered while maintaining a small interval. With the active integrated antenna including the C-shaped stripline 701 having the end 701b, a thin plate-shaped active integrated antenna having a stacked structure of functional layers configured for each function can be configured. As a result, an extremely thin and lightweight thin plate antenna can be formed.
It has an epoch-making effect that it can be suitably applied to a system that transmits high power such as the SPS2000 system.

【0104】具体的には、厚みが約0.7mmの誘電体
スラブ基板1枚からなる機能層を、増幅層300及び放
射層100として積層構造としても、その全体の厚みは
0.7mm×4枚=2.8mmであり、これらの間等に
結合層を挿入して積層構造としても、極めて薄い板状の
アクティブ集積アンテナを形成することができる。その
結果、全体の重量を従来よりも画期的に少なくすること
ができるので、一度に大量の本発明のアクティブ集積ア
ンテナを宇宙空間へ移送することができ、SPS200
0システムの発電衛星が発電した電力を地上へ送信する
スペーステナとして好適に使用することができるという
画期的な効果を有する。
Specifically, even if a functional layer composed of one dielectric slab substrate having a thickness of about 0.7 mm is formed as a laminated structure as the amplification layer 300 and the radiation layer 100, the overall thickness is 0.7 mm × 4. The number of sheets is 2.8 mm, and an extremely thin plate-shaped active integrated antenna can be formed even if a laminated structure is formed by inserting a coupling layer between them. As a result, the total weight can be dramatically reduced compared to the conventional art, so that a large amount of the active integrated antenna of the present invention can be transferred to the space at a time, and the SPS 200
There is an epoch-making effect that the power generated by the power generation satellite of the No. 0 system can be suitably used as a space tenor for transmitting the power to the ground.

【0105】更に、カップリングの機能を果たす各結合
層を、その他の層に交互に挿入して積層構造としたこと
で、下位層から上位層へ信号が伝搬する際の結合係数を
大幅に改善することができる。その結果、極めて良好な
結合特性にて大電力を放射することのできるアクティブ
集積アンテナを形成することができるという優れた利点
がある。また、下位層から入力される信号を上位層に伝
搬させる際に、更に良好な結合特性にて伝搬を可能にす
るという極めて優れた利点がある。特に、増幅層300
と第3結合層600との関係では、前記第3スロット部
601,601のうち一方が、入力された信号の一部を
下位のC字状ストリップ線路701に帰還(フィードバ
ック)させる、いわゆる帰還型発振器を、わずかな厚さ
の2層にて構成することができるという極めて優れた利
点もある。
Furthermore, the coupling coefficient when a signal propagates from the lower layer to the upper layer is greatly improved by alternately inserting the coupling layers performing the coupling function into other layers to form a laminated structure. can do. As a result, there is an excellent advantage that an active integrated antenna capable of radiating large power with extremely good coupling characteristics can be formed. Further, when a signal input from a lower layer is propagated to an upper layer, there is an extremely excellent advantage that the signal can be propagated with better coupling characteristics. In particular, the amplification layer 300
In the relationship between the third coupling layer 600 and the third coupling layer 600, one of the third slot portions 601 and 601 returns a part of the input signal to the lower C-shaped strip line 701, which is a so-called feedback type. There is also the very good advantage that the oscillator can be composed of two layers with a small thickness.

【0106】更には、パッチアンテナ部101を備えた
放射層100を最上部の機能層として設ける構成とする
ことにより、放射角度を、より絞り込むことができるの
で、更に良好なビーム特性を得ることができ、極めて効
率良く大電力を送電することができるという画期的な利
点もある。
Further, by providing the radiation layer 100 provided with the patch antenna section 101 as the uppermost functional layer, the radiation angle can be further narrowed, so that better beam characteristics can be obtained. There is also an epoch-making advantage that large power can be transmitted very efficiently.

【0107】次に、請求項13の発明では、請求項12
記載において、前記第3スロット部601,601は、
前記食い違い開放端部701bのマイクロストリップ線
路端部と交差するようにして配置されるアクティブ集積
アンテナとしたことにより、請求項12の発明による極
めて優れた効果および利点に加えて、更に結合度が改善
される結果、より良好な結合特性にて電力を送電するこ
とが可能になるという極めて優れた利点を有する。特
に、極めて微弱な送電電力であっても、余分な波長帯に
放射エネルギーが拡散することなく、鋭利なスペクトル
にて目的の周波数で送電することができ、極めて効率良
く送電することが可能になるという利点もある。
Next, in the invention of claim 13,
In the description, the third slot portions 601, 601 are:
By providing an active integrated antenna arranged so as to intersect with the end of the microstrip line of the staggered open end 701b, the coupling degree is further improved in addition to the extremely excellent effects and advantages according to the invention of claim 12. As a result, there is an extremely excellent advantage that power can be transmitted with better coupling characteristics. In particular, even with extremely weak transmission power, radiant energy can be transmitted at a target frequency in a sharp spectrum without spreading radiant energy in an extra wavelength band, and power transmission can be performed extremely efficiently. There is also an advantage.

【0108】次に、請求項14の発明では、請求項12
又は13記載において、前記食い違い開放端部701b
のマイクロストリップ線路701の両端部は、略λg/
4の長さにおいて重複するアクティブ集積アンテナとし
たことにより、請求項12又は13の発明による極めて
優れた効果に加え、更に、発振周波数を共振点により近
づけることができる。その結果、安定した発振周波数に
て発振を継続することができ、設計も容易になるという
極めて優れた利点を有する。
Next, according to the fourteenth aspect of the present invention,
Or 13, wherein the staggered open end 701b
Of the microstrip line 701 is approximately λg /
The active integrated antenna having the length of 4 overlaps, in addition to the extremely excellent effect according to the twelfth or thirteenth aspect, can further bring the oscillation frequency closer to the resonance point. As a result, there is an extremely excellent advantage that oscillation can be continued at a stable oscillation frequency and design becomes easy.

【0109】次に、請求項15の発明では、FETを備
えた増幅手段301aを有する増幅層300と、該増幅
層300から入力される信号を電磁波として放射する放
射層100と、前記増幅層300の下方に配置され,且
つ第3スロット部601,601を有する第3結合層6
00と、前記増幅層300と前記放射層100との間に
配置され、且つ第1スロット部201,201を有する
第1結合層200とが積層構造として形成され、前記第
3結合層300は、その裏面に,マイクロストリップ線
路の両端の一部分が,微小間隔を保ちつつ,且つ互いに
食い違うような略C字形状の食い違い開放端部701b
を形成したC字状ストリップ線路701を備えるアクテ
ィブ集積アンテナを、二次元に複数配列してなるアクテ
ィブ集積アンテナアレイとしたことにより、請求項12
の発明に係る優れた効果及び利点を備えたアクティブ集
積アンテナAを、複数配列した構造の、アクティブ集積
アンテナアレイPを形成することができる。その結果、
大電力を電磁波で送電する必要のあるSPS2000シ
ステムにおいても、同一振幅、同一位相にて効率良く放
射できるスペーステナとして使用することができるとい
う極めて優れた効果がある。
Next, according to the fifteenth aspect, the amplifying layer 300 having the amplifying means 301a having the FET, the radiating layer 100 for radiating a signal input from the amplifying layer 300 as an electromagnetic wave, and the amplifying layer 300 Bonding layer 6 which is disposed below and has third slot portions 601, 601
00 and a first coupling layer 200 disposed between the amplifying layer 300 and the radiation layer 100 and having first slot portions 201 and 201 are formed as a laminated structure. On its back surface, a part of both ends of the microstrip line is staggered open end 701b in a substantially C-shape such that they are staggered while maintaining a minute interval.
An active integrated antenna array comprising a plurality of two-dimensionally arranged active integrated antennas provided with a C-shaped strip line 701 formed with slabs is provided as an active integrated antenna array.
An active integrated antenna array P having a structure in which a plurality of active integrated antennas A having excellent effects and advantages according to the present invention are arranged. as a result,
Even in an SPS2000 system that needs to transmit large power by electromagnetic waves, there is an extremely excellent effect that the antenna can be used as a space tener that can efficiently radiate the same amplitude and the same phase.

【0110】更に、送電時の電力合成は本発明のアクテ
ィブ集積アンテナアレイにて行うものではなく、放射し
た先の空間において行われるものであるから、電力合成
時の電力損を殆ど無視することができ、ひいては発生す
る熱をも従来に比べて各段に抑制することができるとい
う極めて優れた利点も有する。
Further, since the power combining at the time of power transmission is not performed by the active integrated antenna array of the present invention, but is performed in the space to which the power is radiated, the power loss at the time of power combining can be almost ignored. Therefore, there is also an extremely excellent advantage that the generated heat can be suppressed at each stage as compared with the related art.

【0111】次に、請求項16の発明では、搬送波信号
を発生させる発振層700と、該発振層700から入力
される搬送波信号に変調を加える変調層500と、該変
調層500から入力される信号を増幅する増幅層300
とを備え、スロット部201,201を有する第1結合
層200を前記増幅層300の上方位置に設け、スロッ
ト部401,401を有する第2結合層400を前記変
調層500と前記増幅層300との間に設け、スロット
部601,601を有する第3結合層600を前記発振
層700と前記変調層500との間に設けてなるアクテ
ィブ集積アンテナAとしたことにより、各機能別に構成
される機能層を積層構造とした薄板状のアクティブ集積
アンテナを構成することができる。その結果、極めて薄
く,且つ軽量の薄板状アンテナを形成することができる
ので、SPS2000システムのような大電力を送信す
るようなシステムにも好適に適用することができるとい
う画期的な効果を有する。
Next, in the sixteenth aspect of the present invention, an oscillation layer 700 for generating a carrier signal, a modulation layer 500 for modulating a carrier signal input from the oscillation layer 700, and an input from the modulation layer 500 Amplifying layer 300 for amplifying a signal
The first coupling layer 200 having the slot portions 201, 201 is provided above the amplification layer 300, and the second coupling layer 400 having the slot portions 401, 401 is provided with the modulation layer 500 and the amplification layer 300. And an active integrated antenna A provided between the oscillation layer 700 and the modulation layer 500 so that the third coupling layer 600 having the slot portions 601 and 601 is provided between the oscillation layer 700 and the modulation layer 500. A thin plate active integrated antenna having a layered structure can be formed. As a result, an extremely thin and lightweight thin plate antenna can be formed, so that it has an epoch-making effect that it can be suitably applied to a system such as the SPS2000 system that transmits high power. .

【0112】具体的には、厚みが約0.7mmの誘電体
スラブ基板1枚からなる機能層を、発振層700,変調
層500,増幅層300及び放射層100として積層構
造としても、その全体の厚みは0.7mm×4枚=2.
8mmであり、極めて薄い板状のアクティブ集積アンテ
ナを形成することができる。その結果、全体の重量を従
来よりも画期的に少なくすることができるので、一度に
大量の本発明のアクティブ集積アンテナを宇宙空間へ移
送することができ、SPS2000システムの発電衛星
が発電した電力を地上へ送信するスペーステナとして好
適に使用することができるという画期的な効果を有す
る。
More specifically, even if the functional layer composed of one dielectric slab substrate having a thickness of about 0.7 mm is formed as a lamination structure as the oscillation layer 700, the modulation layer 500, the amplification layer 300, and the radiation layer 100, the entire structure can be obtained. Is 0.7 mm × 4 sheets = 2.
It is 8 mm, and an extremely thin plate-shaped active integrated antenna can be formed. As a result, the total weight can be dramatically reduced compared to the conventional art, so that a large amount of the active integrated antenna of the present invention can be transferred to space at a time, and the power generated by the power generation satellite of the SPS2000 system can be obtained. Can be suitably used as a space tenor for transmitting the signal to the ground.

【0113】次に、請求項17の発明では、FETを備
えた増幅手段301aを有する増幅層300と、該増幅
層300の下方に配置され,且つ第3スロット部60
1,601を有する第3結合層600と、前記増幅層3
00の上方位置に配置され、且つ第1スロット部20
1,201を有する第1結合層200とが積層構造とし
て形成され、前記第3結合層600は、その裏面に,マ
イクロストリップ線路の両端の一部分が,微小間隔を保
ちつつ,且つ互いに食い違うような略C字形状の食い違
い開放端部701bを形成したC字状ストリップ線路7
01を備えるアクティブ集積アンテナA´としたことに
より、各機能別に構成される機能層を積層構造とした薄
板状のアクティブ集積アンテナを構成することができ
る。その結果、極めて薄く,且つ軽量の薄板状アンテナ
を形成することができるので、SPS2000システム
のような大電力を送信するようなシステムにも好適に適
用することができるという画期的な効果を有する。
Next, according to the seventeenth aspect of the present invention, the amplifying layer 300 having the amplifying means 301a provided with the FET and the third slot portion 60 disposed below the amplifying layer 300 are provided.
A coupling layer 600 having a first coupling layer
00 and the first slot 20
The first coupling layer 200 having the first and second coupling layers 201 and 201 is formed as a laminated structure, and the third coupling layer 600 has a rear surface on which a part of both ends of the microstrip line is staggered while maintaining a small interval. C-shaped stripline 7 having a substantially C-shaped staggered open end 701b
By using the active integrated antenna A ′ provided with 01, a thin plate-shaped active integrated antenna having a stacked structure of functional layers configured for each function can be configured. As a result, an extremely thin and lightweight thin plate antenna can be formed, so that it has an epoch-making effect that it can be suitably applied to a system such as the SPS2000 system that transmits high power. .

【0114】具体的には、厚みが約0.7mmの誘電体
スラブ基板1枚からなる機能層を、増幅層300及び放
射層100として積層構造としても、その全体の厚みは
0.7mm×4枚=2.8mmであり、これらの間等に
結合層を挿入して積層構造としても、極めて薄い板状の
アクティブ集積アンテナA´を形成することができる。
その結果、全体の重量を従来よりも画期的に少なくする
ことができるので、一度に大量の本発明のアクティブ集
積アンテナを宇宙空間へ移送することができ、SPS2
000システムの発電衛星が発電した電力を地上へ送信
するスペーステナとして好適に使用することができると
いう画期的な効果を有する。
More specifically, even when a functional layer composed of one dielectric slab substrate having a thickness of about 0.7 mm is formed into a laminated structure as the amplification layer 300 and the radiation layer 100, the overall thickness is 0.7 mm × 4. The number of sheets is 2.8 mm, and an extremely thin plate-shaped active integrated antenna A ′ can be formed even when a laminated structure is formed by inserting a coupling layer between them.
As a result, the total weight can be dramatically reduced as compared with the prior art, so that a large amount of the active integrated antenna of the present invention can be transferred to outer space at once, and the SPS2
000 system can be suitably used as a space tener for transmitting the power generated by the power generation satellite to the ground.

【0115】更に、カップリングの機能を果たす各結合
層を、その他の層に交互に挿入して積層構造としたこと
で、下位層から上位層へ信号が伝搬する際の結合係数を
大幅に改善することができる。その結果、極めて良好な
結合特性にて大電力を放射することのできるアクティブ
集積アンテナA´を形成することができるという優れた
利点がある。また、下位層から入力される信号を上位層
に伝搬させる際に、更に良好な結合特性にて伝搬を可能
にするという極めて優れた利点がある。特に、増幅層3
00と第3結合層600との関係では、前記第3スロッ
ト部601,601のうち一方が、入力された信号の一
部を下位のC字状ストリップ線路701に帰還(フィー
ドバック)させる、いわゆる帰還型発振器を、わずかな
厚さの2層にて構成することができるという極めて優れ
た利点もある。
Further, the coupling coefficient when a signal propagates from the lower layer to the upper layer is greatly improved by alternately inserting the coupling layers performing the coupling function into other layers to form a laminated structure. can do. As a result, there is an excellent advantage that an active integrated antenna A ′ that can radiate large power with extremely good coupling characteristics can be formed. Further, when a signal input from a lower layer is propagated to an upper layer, there is an extremely excellent advantage that the signal can be propagated with better coupling characteristics. In particular, the amplification layer 3
In the relationship between the third coupling layer 600 and the third coupling layer 600, one of the third slot portions 601 and 601 causes a part of the input signal to be fed back to the lower C-shaped stripline 701, that is, a so-called feedback. There is also a very great advantage that the type oscillator can be composed of two layers having a small thickness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(A)はユニットセルの構造図 (B)は放射層のX−X矢視断面図FIG. 1A is a structural view of a unit cell. FIG. 1B is a cross-sectional view of a radiation layer taken along line XX.

【図2】本発明のアクティブ集積アンテナの基本的な構
造図
FIG. 2 is a basic structural diagram of an active integrated antenna of the present invention.

【図3】本発明のアクティブ集積アンテナの増幅層又は
変調層等に適用されることがあるFETを備えた電力増
幅部の一例を示す回路構成図
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a power amplification unit including an FET which may be applied to an amplification layer or a modulation layer of an active integrated antenna according to the present invention.

【図4】本発明に適用されることがある電力増幅部のS
パラメータの測定結果を示すグラフ
FIG. 4 shows the S of the power amplifier that may be applied to the present invention.
Graph showing parameter measurement results

【図5】本発明に適用されることがある単一FETを備
えた電力増幅部の入出力電力特性を示すグラフ
FIG. 5 is a graph showing input / output power characteristics of a power amplification unit having a single FET which may be applied to the present invention;

【図6】FETを備えた電力増幅部の雑音特性の測定結
果を示すグラフ
FIG. 6 is a graph showing a measurement result of a noise characteristic of a power amplification unit including an FET.

【図7】(A)は本発明のアクティブ集積アンテナにお
ける増幅手段の回路構成図 (B)は本発明のアクティブ集積アンテナにおける放射
層の平面概略図
FIG. 7A is a circuit configuration diagram of amplifying means in the active integrated antenna of the present invention; FIG. 7B is a schematic plan view of a radiation layer in the active integrated antenna of the present invention;

【図8】(A)は第1結合層と増幅層との2層構造の場
合におけるシミュレート結果を示すグラフ (B)は放射層と第1結合層と増幅層とからなって、放
射層にはパッチアンテナ部を設けない3層構造の場合で
のシミュレート結果を示すグラフ (C)は放射層と第1結合層と増幅層とからなって、放
射層にはパッチアンテナ部を設けた3層構造の場合での
シミュレート結果を示すグラフ
8A is a graph showing a simulation result in the case of a two-layer structure including a first coupling layer and an amplification layer. FIG. 8B is a graph showing a radiation layer including a radiation layer, a first coupling layer, and an amplification layer. Shows a simulation result in the case of a three-layer structure without a patch antenna unit. (C) is composed of a radiation layer, a first coupling layer and an amplification layer, and the radiation layer is provided with a patch antenna unit. Graph showing simulation results for a three-layer structure

【図9】図7(A)に示す集積アンテナのシミューレー
ションによるSパラメータの変化を示すグラフ
FIG. 9 is a graph showing a change in S parameter due to the simulation of the integrated antenna shown in FIG.

【図10】本発明のアクティブ集積アンテナを2行2列
のアレイ構造にて配置した場合の増幅層の接続状態を示
す回路構成図
FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing a connection state of an amplification layer when the active integrated antenna of the present invention is arranged in an array structure of two rows and two columns.

【図11】本発明のアクティブ集積アンテナアレイの斜
視図
FIG. 11 is a perspective view of an active integrated antenna array of the present invention.

【図12】(A)はユニットセルにおけるリターンロス
の特性を示すグラフ (B)はE平面におけるユニットセルのアンテナパター
ングラフ (C)はH平面におけるユニットセルのアンテナパター
ングラフ
12A is a graph showing characteristics of return loss in a unit cell. FIG. 12B is an antenna pattern graph of a unit cell in an E plane. FIG. 12C is an antenna pattern graph of a unit cell in an H plane.

【図13】(A)はE平面における2行2列のアレイ構
造からなるアクティブ集積アンテナアレイのアンテナパ
ターングラフ (B)はH平面における2行2列のアレイ構造からなる
アクティブ集積アンテナアレイのアンテナパターングラ
13A is an antenna pattern graph of an active integrated antenna array having an array structure of 2 rows and 2 columns on an E plane. FIG. 13B is an antenna of an active integrated antenna array having an array structure of 2 rows and 2 columns on an H plane. Pattern graph

【図14】(A)はE平面において2行2列のアレイ構
造からなるアクティブ集積アンテナアレイを2個一列に
接続したときの平面概略図 (B)はH平面における(A)のアクティブ集積アンテ
ナアレイのアンテナパターングラフ
14A is a schematic plan view when two active integrated antenna arrays each having an array structure of 2 rows and 2 columns are connected in a row on an E plane. FIG. 14B is an active integrated antenna of FIG. Array antenna pattern graph

【図15】(A)はE平面において2行2列のアレイ構
造からなるアクティブ集積アンテナアレイを更に2行2
列水平面内において配列したときの平面概略図 (B)はH平面における(A)のアクティブ集積アンテ
ナアレイのアンテナパターングラフ
FIG. 15A shows an active integrated antenna array having an array structure of two rows and two columns on the E plane, and two rows and two columns.
(B) is an antenna pattern graph of the active integrated antenna array of (A) on the H plane when arranged in a horizontal row plane.

【図16】(A)は本発明の第2の実施形態に係るアク
ティブ集積アンテナの積層構造の概略図 (B)は第3結合層の底面概略図
FIG. 16A is a schematic view of a stacked structure of an active integrated antenna according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 16B is a schematic bottom view of a third coupling layer.

【図17】本発明の第2の実施形態における食い違い開
放端部と第3スロット部との配置関係等を拡大して示す
要部拡大図
FIG. 17 is an enlarged view of a main part showing, in an enlarged manner, an arrangement relationship between a staggered open end and a third slot in the second embodiment of the present invention;

【図18】(A)は本発明の第2実施形態における第3
スロット部の変形例 (B)は本発明の第2実施形態における第3スロット部
の変形例
FIG. 18A is a view showing a third embodiment according to the second embodiment of the present invention;
Modified example of slot portion (B) is a modified example of the third slot portion in the second embodiment of the present invention.

【図19】(A)は本発明の第2実施形態における測定
結果のうちE平面でのアンテナパターンを示す測定グラ
フ (B)は本発明の第2実施形態における測定結果のうち
H平面でのアンテナパターンを示す測定グラフ
FIG. 19A is a measurement graph showing an antenna pattern on an E plane among measurement results according to the second embodiment of the present invention. FIG. 19B is a measurement graph showing an antenna pattern on an H plane among measurement results according to the second embodiment of the present invention. Measurement graph showing antenna pattern

【図20】本発明の第2実施形態における受信電力スペ
クトルの測定グラフ
FIG. 20 is a measurement graph of a received power spectrum according to the second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…放射層 200…第1結合層 201…スロット部 300…増幅層 301a…第1電力増幅部 400…第2結合層 401…スロット部 500…変調層 501a…第2電力増幅部 600…第3結合層 601…スロット部 700…発振層 701…C字状ストリップ線路 701b…食い違い開放端部 A…アクティブ集積アンテナ A´…アクティブ集積アンテナ P…アクティブ集積アンテナアレイ REFERENCE SIGNS LIST 100 radiation layer 200 first coupling layer 201 slot section 300 amplification layer 301 a first power amplification section 400 second coupling layer 401 slot section 500 modulation layer 501 a second power amplification section 600 third Coupling layer 601 Slot part 700 Oscillation layer 701 C-shaped strip line 701b Staggered open end A A Active integrated antenna A 'Active integrated antenna P Active integrated antenna array

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 搬送波信号を発生させる発振層と、該発
振層から入力される搬送波信号に変調を加える変調層
と、該変調層から入力される信号を増幅する増幅層と、
該増幅層から入力される信号を電磁波として放射する放
射層とを備え、前記各層を積層構造としてなることを特
徴とするアクティブ集積アンテナ。
An oscillation layer for generating a carrier signal, a modulation layer for modulating a carrier signal input from the oscillation layer, an amplification layer for amplifying a signal input from the modulation layer,
A radiation layer for radiating a signal input from the amplification layer as an electromagnetic wave, wherein each of the layers has a laminated structure.
【請求項2】 請求項1記載において、前記増幅層に、
FETを備えた増幅手段を設けたことを特徴とするアク
ティブ集積アンテナ。
2. The method according to claim 1, wherein:
An active integrated antenna comprising an amplifying means provided with an FET.
【請求項3】 請求項1又は2記載において、前記変調
層に、FETを備えた増幅手段を設けたことを特徴とす
るアクティブ集積アンテナ。
3. An active integrated antenna according to claim 1, wherein said modulation layer is provided with amplification means having an FET.
【請求項4】 請求項1,2又は3記載において、スロ
ット部を有する第1結合層を前記増幅層と前記放射層と
の間に設け、スロット部を有する第2結合層を前記変調
層と前記増幅層との間に設け、スロット部を有する第3
結合層を前記発振層と前記変調層との間に設けてなるア
クティブ集積アンテナ。
4. The modulation layer according to claim 1, wherein a first coupling layer having a slot portion is provided between the amplification layer and the radiation layer, and a second coupling layer having a slot portion is provided with the modulation layer. A third portion provided between the first and second amplifying layers and having a slot portion;
An active integrated antenna comprising a coupling layer provided between the oscillation layer and the modulation layer.
【請求項5】 請求項1,2,3又は4において、前記
増幅層に複数の電力増幅部を設けたことを特徴とするア
クティブ集積アンテナ。
5. The active integrated antenna according to claim 1, wherein a plurality of power amplifiers are provided in the amplification layer.
【請求項6】 請求項4又は5記載において、前記各ス
ロット部は、各結合層毎に2本とし、その2本の前記各
スロット部は所定距離だけ離して平行配置してなること
を特徴とするアクティブ集積アンテナ。
6. The slot according to claim 4, wherein the number of the slot portions is two for each coupling layer, and the two slot portions are arranged in parallel at a predetermined distance from each other. Active integrated antenna.
【請求項7】 請求項4,5又は6記載において、前記
第1結合層と前記第2結合層と前記第3結合層とは、前
記各結合層に設けられた前記各スロット部の長手方向が
それぞれ互いに直交配置されてなることを特徴とするア
クティブ集積アンテナ。
7. The slot according to claim 4, 5 or 6, wherein the first coupling layer, the second coupling layer, and the third coupling layer are arranged in a longitudinal direction of each slot provided in each coupling layer. Are arranged orthogonally to each other.
【請求項8】 搬送波信号を発生させる発振層と、該発
振層から入力される搬送波信号に変調を加える変調層
と、該変調層から入力される信号を増幅する増幅層と、
該増幅層から入力される信号を電磁波として放射する放
射層とを備え、前記増幅層又は前記変調層のいずれか一
方にはFETを備えた増幅手段を設け、スロット部を有
する第3結合層を前記発振層と前記変調層との間に設
け、スロット部を有する第2結合層を前記変調層と前記
増幅層との間に設け、スロット部を有する第1結合層を
前記増幅層と前記放射層との間に設け、且つ前記各層を
積層構造としてなるアクティブ集積アンテナを、二次元
に複数配列してなることを特徴とするアクティブ集積ア
ンテナアレイ。
8. An oscillation layer for generating a carrier signal, a modulation layer for modulating a carrier signal input from the oscillation layer, an amplification layer for amplifying a signal input from the modulation layer,
A radiation layer that radiates a signal input from the amplification layer as an electromagnetic wave, an amplification unit including an FET is provided in one of the amplification layer and the modulation layer, and a third coupling layer having a slot portion is provided. A second coupling layer having a slot portion is provided between the oscillation layer and the modulation layer, a second coupling layer having a slot portion is disposed between the modulation layer and the amplification layer, and a first coupling layer having a slot portion is disposed between the amplification layer and the radiation layer. An active integrated antenna array, comprising: a plurality of active integrated antennas provided between a plurality of layers and each of which has a stacked structure in a two-dimensional manner.
【請求項9】 請求項8において、前記増幅層に複数の
電力増幅部を設けたことを特徴とするアクティブ集積ア
ンテナアレイ。
9. The active integrated antenna array according to claim 8, wherein a plurality of power amplification units are provided in the amplification layer.
【請求項10】 請求項8又は9記載において、前記各
スロット部は、各結合層毎に2本とし、その2本の前記
各スロット部は所定距離だけ離して平行配置してなるこ
とを特徴とするアクティブ集積アンテナアレイ。
10. The method according to claim 8, wherein the number of the slot portions is two for each coupling layer, and the two slot portions are arranged in parallel at a predetermined distance from each other. Active integrated antenna array.
【請求項11】 請求項8,9又は10記載において、
前記第1結合層と前記第2結合層と前記第3結合層と
は、前記各結合層に設けられた前記各スロット部の長手
方向がそれぞれ互いに直交配置されてなることを特徴と
するアクティブ集積アンテナアレイ。
11. The method according to claim 8, 9 or 10,
The active integration, wherein the first coupling layer, the second coupling layer, and the third coupling layer are arranged such that the longitudinal directions of the slots provided in the coupling layers are orthogonal to each other. Antenna array.
【請求項12】 FETを備えた増幅手段を有する増幅
層と、該増幅層から入力される信号を電磁波として放射
する放射層と、前記増幅層の下方に配置され,且つ第3
スロット部を有する第3結合層と、前記増幅層と前記放
射層との間に配置され、且つ第1スロット部を有する第
1結合層とが積層構造として形成され、前記第3結合層
は、その裏面に,マイクロストリップ線路の両端の一部
分が,微小間隔を保ちつつ,且つ互いに食い違うような
略C字形状の食い違い開放端部を形成したC字状ストリ
ップ線路を備えることを特徴とするアクティブ集積アン
テナ。
12. An amplifying layer having amplifying means provided with an FET, a radiation layer for radiating a signal input from the amplifying layer as an electromagnetic wave, a third layer disposed below the amplifying layer, and
A third coupling layer having a slot portion, and a first coupling layer disposed between the amplification layer and the radiation layer and having a first slot portion are formed as a laminated structure, wherein the third coupling layer comprises: Active integration characterized in that a C-shaped strip line on the back surface of which a part of both ends of the microstrip line is formed with a substantially C-shaped staggered open end portion which is staggered with each other while maintaining a minute interval. antenna.
【請求項13】 請求項12記載において、前記第3ス
ロット部は、前記食い違い開放端部のマイクロストリッ
プ線路端部と交差するようにして配置されることを特徴
とするアクティブ集積アンテナ。
13. The active integrated antenna according to claim 12, wherein the third slot portion is disposed so as to intersect the end of the microstrip line at the staggered open end.
【請求項14】 請求項12又は13記載において、前
記食い違い開放端部のマイクロストリップ線路の両端部
は、略λg/4の長さにおいて重複することを特徴とす
るアクティブ集積アンテナ。
14. The active integrated antenna according to claim 12, wherein both ends of the microstrip line at the staggered open end are overlapped by a length of approximately λg / 4.
【請求項15】 FETを備えた増幅手段を有する増幅
層と、該増幅層から入力される信号を電磁波として放射
する放射層と、前記増幅層の下方に配置され,且つ第3
スロット部を有する第3結合層と、前記増幅層と前記放
射層との間に配置され、且つ第1スロット部を有する第
1結合層とが積層構造として形成され、前記第3結合層
は、その裏面に,マイクロストリップ線路の両端の一部
分が,微小間隔を保ちつつ,且つ互いに食い違うような
略C字形状の食い違い開放端部を形成したC字状ストリ
ップ線路を備えるアクティブ集積アンテナを、二次元に
複数配列してなることを特徴とするアクティブ集積アン
テナアレイ。
15. An amplifying layer having amplifying means provided with an FET, a radiating layer for radiating a signal input from the amplifying layer as an electromagnetic wave, and a third layer disposed below the amplifying layer.
A third coupling layer having a slot portion, and a first coupling layer disposed between the amplification layer and the radiation layer and having a first slot portion are formed as a laminated structure, wherein the third coupling layer comprises: An active integrated antenna having a C-shaped strip line having a substantially C-shaped staggered open end portion in which a part of both ends of the microstrip line is staggered with each other at a small interval on the back surface thereof, An active integrated antenna array characterized by being arranged in a plurality.
【請求項16】 搬送波信号を発生させる発振層と、該
発振層から入力される搬送波信号に変調を加える変調層
と、該変調層から入力される信号を増幅する増幅層とを
備え、スロット部を有する第1結合層を前記増幅層の上
方位置に設け、スロット部を有する第2結合層を前記変
調層と前記増幅層との間に設け、スロット部を有する第
3結合層を前記発振層と前記変調層との間に設けてなる
ことを特徴とするアクティブ集積アンテナ。
16. A slot section, comprising: an oscillation layer for generating a carrier signal; a modulation layer for modulating a carrier signal input from the oscillation layer; and an amplification layer for amplifying a signal input from the modulation layer. A first coupling layer having a slot portion is provided above the amplification layer, a second coupling layer having a slot portion is provided between the modulation layer and the amplification layer, and a third coupling layer having a slot portion is provided in the oscillation layer. An active integrated antenna, provided between the active layer and the modulation layer.
【請求項17】 FETを備えた増幅手段を有する増幅
層と、該増幅層の下方に配置され,且つ第3スロット部
を有する第3結合層と、前記増幅層の上方位置に配置さ
れ、且つ第1スロット部を有する第1結合層とが積層構
造として形成され、前記第3結合層は、その裏面に,マ
イクロストリップ線路の両端の一部分が,微小間隔を保
ちつつ,且つ互いに食い違うような略C字形状の食い違
い開放端部を形成したC字状ストリップ線路を備えるこ
とを特徴とするアクティブ集積アンテナ。
17. An amplifying layer having amplifying means provided with an FET, a third coupling layer disposed below the amplifying layer and having a third slot portion, disposed above the amplifying layer, and A first coupling layer having a first slot portion is formed as a laminated structure, and the third coupling layer has a substantially rear surface on its back surface in which a part of both ends of the microstrip line is staggered while maintaining a small interval. An active integrated antenna comprising a C-shaped strip line having a C-shaped staggered open end.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005070906A (en) * 2003-08-20 2005-03-17 Mitsubishi Electric Corp Entrance and exit management system
JP2008011490A (en) * 2006-05-31 2008-01-17 Canon Inc Active antenna oscillator
US20100036369A1 (en) * 2006-12-08 2010-02-11 Bangor University Microwave array applicator for hyperthermia

Cited By (4)

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