JP2001298317A - Electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、位相回路を有する
アレーアンテナを有する電子装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic device having an array antenna having a phase circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の電子装置に用いられていたアレー
アンテナは、リニアアレーとして例えばアレーアンテナ
素子(以下、素子という。)の間隔がλ/2、励振位相
差0のブロードサイドアレー、素子の間隔がλ/4、励
振位相差π/2のエンドファイアアレー等であり、所定
の周波数を有する電磁波に対して、それぞれの素子にお
いて生じる位相差を制御するため、素子毎に移相器を接
続し位相のずれを解消する方法が取られていた。2. Description of the Related Art An array antenna used in a conventional electronic device is a linear array having, for example, an array antenna element (hereinafter referred to as an element) having a spacing of λ / 2, an excitation phase difference of 0, a broadside array having no excitation phase difference, and an element spacing. Is an endfire array or the like having a wavelength of λ / 4 and an excitation phase difference of π / 2. A phase shifter is connected to each element in order to control a phase difference generated in each element with respect to an electromagnetic wave having a predetermined frequency. A method for eliminating the phase shift has been adopted.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、素子毎に移相
器を有する従来のアレーアンテナにおいては、受信また
は送信される電磁波の周波数変化に伴う波長変化によ
り、素子間隔が相対的に変化し、各アンテナ素子の位相
差が変化するため,アンテナの指向性が変化し,メイン
ローブの利得が低下するという課題があった。However, in a conventional array antenna having a phase shifter for each element, the element spacing relatively changes due to a wavelength change accompanying a frequency change of a received or transmitted electromagnetic wave, Since the phase difference between the antenna elements changes, the directivity of the antenna changes, and the main lobe gain decreases.
【0004】したがって、従来のアンテナを受信機また
は送信機として用いた電子装置においては受信または送
信される電磁波の周波数帯域が狭帯域となる課題があっ
た。Therefore, in an electronic device using a conventional antenna as a receiver or a transmitter, there is a problem that a frequency band of an electromagnetic wave to be received or transmitted is narrow.
【0005】いいかえれば、アンテナの指向性を一定に
するには、受信または送信する電磁波の周波数毎に移相
器において位相のシフト量を設定し直さなければならな
いという課題があった。In other words, in order to make the directivity of the antenna constant, there has been a problem that the phase shift amount must be reset in the phase shifter for each frequency of the electromagnetic wave to be received or transmitted.
【0006】本発明は、上記課題を解決すべくなされた
ものであり、アンテナ素子間隔,アンテナ給電配線距離
差および給電位相差によって生じる位相差を、受信又は
送信する電磁波の周波数の変化に対して一様とし,所望
の指向性を広帯域にわたって得ることができるアンテナ
およびそれを用いた電子装置を提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is intended to reduce the phase difference caused by the antenna element interval, the antenna feed wiring distance difference, and the feed phase difference with respect to a change in the frequency of an electromagnetic wave to be received or transmitted. An object of the present invention is to provide an antenna capable of obtaining a desired directivity over a wide band, and an electronic device using the same.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】我々は、これまでの研究
により、アレーアンテナの指向性を高め、周波数帯域を
広帯域とするには、アンテナ素子または電子装置に周波
数に応じて位相が変化する位相回路を設けることが重要
であることを明らかにした。According to the research conducted so far, we have found that in order to improve the directivity of an array antenna and broaden the frequency band, the phase of an antenna element or an electronic device is changed according to the frequency. It became clear that providing a circuit was important.
【0008】上記目的は、アンテナおよびそれらを用い
た電子装置に、受信または送信する電磁波の周波数に対
してその周波数に対応した位相変化を生じる位相回路を
備えることにより達成される。[0008] The above object is achieved by providing an antenna and an electronic device using the same with a phase circuit that produces a phase change corresponding to the frequency of a received or transmitted electromagnetic wave.
【0009】より具体的には、電磁波を送信または受信
するアレーアンテナにおいて、アンテナ素子に送信また
は受信する電磁波の周波数に応じて位相が変化する位相
回路を接続したものである。More specifically, in an array antenna for transmitting or receiving an electromagnetic wave, a phase circuit whose phase changes in accordance with the frequency of the electromagnetic wave to be transmitted or received is connected to an antenna element.
【0010】また、前記記載のアレーアンテナにおい
て、所望周波数全域においてサイドローブまたはバック
ローブがメインビームよりも6dB以上小さいものであ
る。In the above-described array antenna, the side lobe or the back lobe is smaller than the main beam by 6 dB or more in the entire desired frequency range.
【0011】また、前記記載のアレーアンテナを有する
電子装置である。An electronic device having the above-described array antenna.
【0012】また、電磁波を受信または送信する電子装
置において、電子装置の受信機または送信機が受信また
は送信する電磁波の周波数に応じて位相を変化させる位
相回路を備えるものである。An electronic device that receives or transmits an electromagnetic wave includes a phase circuit that changes a phase according to the frequency of the electromagnetic wave that is received or transmitted by a receiver or a transmitter of the electronic device.
【0013】また、測定対象物から放射される電磁波を
受信する受信機と該受信機が検出した電磁波の情報を処
理する電磁界処理機とを備えた電子装置において、電子
装置が受信する電磁波の周波数に応じて位相を変化させ
る位相回路を有するものである。Also, in an electronic device having a receiver for receiving an electromagnetic wave radiated from an object to be measured and an electromagnetic field processor for processing information of the electromagnetic wave detected by the receiver, the electronic device includes: It has a phase circuit that changes the phase according to the frequency.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下,本発明に係るアレーアンテ
ナを示す実施例を図1を用いて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment showing an array antenna according to the present invention will be described below with reference to FIG.
【0015】図1に本発明の磁界測定装置が有するアレ
ーアンテナの構成および電波伝搬経路を示す。図示する
ように,アンテナ#1(101)とアンテナ#2(10
2)を距離d(108)離して置き,各々の給電線路長
をl1(109),l2(110)とし,この間に例えばオ
ールパスフィルタ(APF、全域通過回路)といった移
相器を挿入し,所望波方向からの経路111と経路11
2を伝搬してきた信号の位相は同位相にし,ノイズ方向
からの経路113と経路114を伝搬してきた信号の位
相は逆位相にする。受信の場合はこれを合成器(10
3)により合成し,出力104を得る。また送信の場合
は合成器(103)の代わりに分配器を置き,出力の代
わりに給電回路を設ければよい。FIG. 1 shows a configuration of an array antenna and a radio wave propagation path of a magnetic field measuring apparatus of the present invention. As shown, antenna # 1 (101) and antenna # 2 (10
2) is separated by a distance d (108), and the lengths of the feed lines are set to l1 (109) and l2 (110), and a phase shifter such as an all-pass filter (APF, all-pass circuit) is inserted between them. Path 111 and path 11 from the wave direction
2 are made to have the same phase, and the phases of the signals that have propagated through the path 113 and the path 114 from the noise direction are made to have opposite phases. In the case of reception, this is combined with a synthesizer (10
3) to obtain an output 104. In the case of transmission, a distributor may be provided instead of the synthesizer (103), and a feeder circuit may be provided instead of the output.
【0016】最初に,所望波Es(106)を受信する場
合について考える。アンテナ#1(101)の方向から
到来した所望波Es(106)はアンテナ#1(101)
の点で電界E1となり,さらに距離d(108)離れたア
ンテナ#2(102)では電界E2となる。ここで波源か
らの距離をrとした場合のE1と E2を(数1)に示す。First, the case where the desired wave Es (106) is received will be considered. The desired wave Es (106) arriving from the direction of the antenna # 1 (101) is transmitted to the antenna # 1 (101).
, The electric field E1 is obtained, and the antenna # 2 (102) further separated by the distance d (108) becomes the electric field E2. Here, E1 and E2 when the distance from the wave source is r are shown in (Equation 1).
【0017】[0017]
【数1】 (Equation 1)
【0018】ここで,アンテナ受信電圧の位相が電界に
対してθだけ変化するとする。これより,アンテナ#1
(101)および#2(102)の受信端電圧V1,V2は
(数2)で表される。Here, it is assumed that the phase of the antenna reception voltage changes by θ with respect to the electric field. From this, antenna # 1
The receiving end voltages V1 and V2 of (101) and # 2 (102) are represented by (Equation 2).
【0019】[0019]
【数2】 (Equation 2)
【0020】経路111および経路112を通り合成器
(103)に到達する受信電圧は給電線路長l1(10
9),l2(110)を伝搬することで位相が変化する。
ここで,給電線路長l1(109),l2(110)を伝搬
する際の減衰は無いものと仮定すると,アンテナ#1
(101)の給電線路l1(109)に接続した移相器
(105)による位相推移をφ(ω)とすると合成器(1
03)に到達する受信電圧V1',V2'は各々(数3)で表
される。The received voltage that reaches the combiner (103) through the paths 111 and 112 is the feed line length l1 (10
9), the phase changes by propagating through l2 (110).
Here, assuming that there is no attenuation when propagating through the feed line lengths l1 (109) and l2 (110), antenna # 1
Assuming that the phase shift by the phase shifter (105) connected to the feed line l1 (109) of (101) is φ (ω), the combiner (1
The reception voltages V1 'and V2' reaching the signal 03) are expressed by (Equation 3).
【0021】[0021]
【数3】 (Equation 3)
【0022】この2つのアンテナで受信した電圧が合成
器(103)に到達した際の,V1'の位相をφ1',V2'の
位相をφ2'とすると,この位相は各々(数4)で表され
る。Assuming that the phase of V1 'is φ1' and the phase of V2 'is φ2' when the voltages received by the two antennas reach the combiner (103), the phases are expressed by (Equation 4). expressed.
【0023】[0023]
【数4】 (Equation 4)
【0024】この位相が同位相となる条件は(数5)に
示すものとなり,この時の受信電圧は(数6)に示すよ
うになる。The condition that the phase becomes the same is as shown in (Equation 5), and the received voltage at this time is as shown in (Equation 6).
【0025】[0025]
【数5】 (Equation 5)
【0026】[0026]
【数6】 (Equation 6)
【0027】(数5)に示すφ(ω)を実現する位相回路
(105)をアンテナ#1(101)の給電線路(10
9)に接続することで,(数6)に示すように周波数に
よらずアンテナ#1(101)の方向に最大感度を持つ
アレーアンテナを実現できる。The phase circuit (105) for realizing φ (ω) shown in (Equation 5) is connected to the feed line (10) of the antenna # 1 (101).
By connecting to (9), an array antenna having the maximum sensitivity in the direction of antenna # 1 (101) can be realized regardless of the frequency as shown in (Equation 6).
【0028】なお、本発明にかかるアンテナにおいて、
アンテナ間距離dが半波長に至る高周波でエンドファイ
アアレーの特性からブロードサイドアレーの特性に変化
するため,アンテナ#1(101)の方向に最大感度を
持た無くなる。このため本発明にかかるアンテナを有す
る電子装置が認識できる周波数に上限が生じる。In the antenna according to the present invention,
Since the characteristic of the endfire array changes to the characteristic of the broadside array at a high frequency at which the distance d between the antennas reaches half a wavelength, the antenna has no maximum sensitivity in the direction of the antenna # 1 (101). This places an upper limit on the frequency that can be recognized by the electronic device having the antenna according to the present invention.
【0029】また,アンテナ#1(101)もしくはア
ンテナ#2(102)の単体での特性から低周波側での
限界が生じる。このため,本発明のアンテナを有する電
子装置において、所望の周波数範囲をこの上下限内に設
けることで,所望周波数範囲内でアンテナ#1(10
1)の方向に最大感度を持つアレーアンテナを有する電
子装置を実現することが可能となる。Further, a limit on the low frequency side arises from the characteristics of the antenna # 1 (101) or the antenna # 2 (102) alone. Therefore, in the electronic device having the antenna of the present invention, by providing a desired frequency range within the upper and lower limits, the antenna # 1 (10
An electronic device having an array antenna having the maximum sensitivity in the direction of 1) can be realized.
【0030】次に本発明にかかるアレーアンテナがノイ
ズEn(107)をキャンセルする場合について説明す
る。Next, the case where the array antenna according to the present invention cancels the noise En (107) will be described.
【0031】ここで,ノイズはアンテナ#2(102)
の方向から到来するものとする。アンテナ#2(10
2)の方向から到来したノイズEn(107)はアンテナ
#2(102)の点で電界E2となり,さらに距離d(1
08)離れたアンテナ#1(101)では電界E1とな
る。ここで波源からの距離をrとした場合のE1と E2を
(数7)に示す。Here, the noise is caused by antenna # 2 (102)
From the direction of. Antenna # 2 (10
The noise En (107) arriving from the direction 2) becomes an electric field E2 at the point of the antenna # 2 (102), and further has a distance d (1).
08) In the remote antenna # 1 (101), the electric field E1 is generated. Here, E1 and E2 when the distance from the wave source is r are shown in (Equation 7).
【0032】[0032]
【数7】 (Equation 7)
【0033】ここで,アンテナ受信電圧の位相が電界に
対してθだけ変化するとする。これより,アンテナ#1
(101)および#2(102)の受信端電圧V1,V2は
(数8)で表される。Here, it is assumed that the phase of the antenna reception voltage changes by θ with respect to the electric field. From this, antenna # 1
The receiving end voltages V1 and V2 of (101) and # 2 (102) are represented by (Equation 8).
【0034】[0034]
【数8】 (Equation 8)
【0035】経路111および経路112を通り合成器
(103)に到達する受信電圧は給電線路長l1(10
9),l2(110)を伝搬することで位相が変化する。
ここで,給電線路長l1(109),l2(110)を伝搬
する際の減衰は無いものと仮定すると,アンテナ#1
(101)の給電線路l1(109)に接続した移相器
(105)による位相推移をφ(ω)とすると合成器(1
03)に到達する受信電圧V1',V2'は各々(数9)で表
される。The received voltage that reaches the combiner (103) through the paths 111 and 112 is equal to the feed line length l1 (10
9), the phase changes by propagating through l2 (110).
Here, assuming that there is no attenuation when propagating through the feed line lengths l1 (109) and l2 (110), antenna # 1
Assuming that the phase shift by the phase shifter (105) connected to the feed line l1 (109) of (101) is φ (ω), the combiner (1
The received voltages V1 'and V2' reaching the signal 03) are respectively expressed by (Equation 9).
【0036】[0036]
【数9】 (Equation 9)
【0037】この2つのアンテナで受信した電圧が合成
器(103)に到達した際の,V1'の位相をφ1',V2'の
位相をφ2'とすると,この位相は各々(数10)で表さ
れる。Assuming that the phase of V1 ′ is φ1 ′ and the phase of V2 ′ is φ2 ′ when the voltages received by these two antennas reach the combiner (103), the phases are expressed by (Equation 10). expressed.
【0038】[0038]
【数10】 (Equation 10)
【0039】この位相が逆位相となる条件は(数11)
に示すものとなり,この時の受信電圧は(数12)に示
すようになる。The condition that this phase becomes the opposite phase is (Equation 11)
The received voltage at this time is as shown in (Equation 12).
【0040】[0040]
【数11】 [Equation 11]
【0041】[0041]
【数12】 (Equation 12)
【0042】(数11)に示すφ(ω)を実現する位相回
路を有する移相器(105)をアンテナ#1(101)
の給電線路(109)に接続することで,(数12)に
示すように周波数によらずアンテナ#2(102)の方
向に最低感度(null点)を持つアレーアンテナを実
現できる。A phase shifter (105) having a phase circuit for realizing φ (ω) shown in (Expression 11) is connected to antenna # 1 (101).
(109), it is possible to realize an array antenna having the lowest sensitivity (null point) in the direction of antenna # 2 (102) irrespective of the frequency as shown in (Equation 12).
【0043】次に、本発明にかかるアレーアンテナとし
て、この所望波を高感度で受信する,またはノイズをキ
ャンセルするダイポールアンテナを用いた場合を図2に
示す。図2は各アンテナの電流の向きが等しくなるよう
に設定した場合である。Next, FIG. 2 shows a case where a dipole antenna which receives the desired wave with high sensitivity or cancels noise is used as an array antenna according to the present invention. FIG. 2 shows a case where the directions of the currents of the antennas are set to be equal.
【0044】また、図3に示すように各アンテナの電流
の向きが逆方向になるように給電する場合を示す。この
場合は(数11)に示した位相の条件は(数13)に示
すように同相になるような条件に変わる。FIG. 3 shows a case where power is supplied so that the direction of the current of each antenna is opposite. In this case, the condition of the phase shown in (Equation 11) is changed to the condition of in-phase as shown in (Equation 13).
【0045】[0045]
【数13】 (Equation 13)
【0046】しかし,この場合でも合成出力は(数1
4)に示すようにノイズをキャンセルする事が可能であ
る。However, even in this case, the synthesized output is (Equation 1)
As shown in 4), it is possible to cancel noise.
【0047】[0047]
【数14】 [Equation 14]
【0048】次に図2に示すダイポールアンテナを用い
た場合の指向性を図4に示す。図4より,アンテナ#1
の方向に最大感度を持つことがわかり、この方向に受信
または送信したい電磁波の方向をあわせることで感度よ
く電磁波を受信または送信することができる。また、ア
ンテナ#2の方向に最低感度を持つ事がわかり,ノイズ
の到来方向をこの方向にすることでノイズをキャンセル
することができることがわかる。Next, the directivity when the dipole antenna shown in FIG. 2 is used is shown in FIG. From FIG. 4, antenna # 1
It can be understood that the maximum sensitivity is obtained in the direction of, and by adjusting the direction of the electromagnetic wave to be received or transmitted in this direction, the electromagnetic wave can be received or transmitted with high sensitivity. Also, it can be seen that the antenna has the lowest sensitivity in the direction of antenna # 2, and that the noise can be canceled by setting the direction of arrival of the noise to this direction.
【0049】上述ではアンテナ素子数が2の場合を例に
挙げたが,図5に示すように素子数が2以上の場合でも
実現可能である。このように多素子にすることで,指向
性のメインビーム幅をより絞ることが可能である。Although the case where the number of antenna elements is two has been described as an example, the present invention can be realized even when the number of elements is two or more as shown in FIG. By using multiple elements in this way, it is possible to further narrow the main beam width of directivity.
【0050】次に図6にAPF(全域通過回路)の1実
施例を、図7にそのAPFの周波数に対する位相の変化
及び振幅の変化の計算結果を示す。Next, FIG. 6 shows an embodiment of an APF (all-pass circuit), and FIG. 7 shows calculation results of a change in phase and a change in amplitude with respect to the frequency of the APF.
【0051】実際、送信機または受信機として本発明に
係るアレーアンテナを使用する場合、図6のRLにアン
テナ素子が位置することになる。Actually, when the array antenna according to the present invention is used as a transmitter or a receiver, the antenna element is located at RL in FIG.
【0052】図7では、図6に示すAFPに対し電圧を
加えた場合にそれぞれの周波数に対し、RLにおいてど
のような電流の振幅(701)および位相の変化(70
2)が生じるかを示している。すなわち、APFを備え
たアンテナを発信機として用いた場合の特性を示してい
る。In FIG. 7, when a voltage is applied to the AFP shown in FIG. 6, for each frequency, the current amplitude (701) and phase change (70
2) occurs. That is, it shows the characteristics when an antenna having an APF is used as a transmitter.
【0053】図7において用いたパラメータの値はR1 =
1.50 Ω、R2 = 1.50 Ω、L1 = 0.16 nH、L2 = 0.16 n
H、C1 = 0.16 nF、C2 = 0.16 nF、RL = 50.0 Ω、RL2=
50.0Ωである。The value of the parameter used in FIG.
1.50 Ω, R2 = 1.50 Ω, L1 = 0.16 nH, L2 = 0.16 n
H, C1 = 0.16 nF, C2 = 0.16 nF, RL = 50.0 Ω, RL2 =
50.0Ω.
【0054】図7の周波数に対する位相の変化(70
2)からわかるように、APFでは所定の周波数に対
し、位相を変化させることができる。また、APFを備
えたアンテナを受信機として用いる場合も同様の回路構
成でよいことはいうまでもない。The change of the phase with respect to the frequency shown in FIG.
As can be seen from 2), the APF can change the phase with respect to a predetermined frequency. It goes without saying that a similar circuit configuration may be used when an antenna having an APF is used as a receiver.
【0055】なお、APFは図6に示す回路に限られ
ず、受信または送信する電磁波の周波数に対してその周
波数に対応した位相変化を生じる効果が得られる回路構
成であればよいことはいうまでもない。It is needless to say that the APF is not limited to the circuit shown in FIG. 6, but may be any circuit configuration that can produce a phase change corresponding to the frequency of the electromagnetic wave to be received or transmitted. Absent.
【0056】図8に第一のアンテナ素子が接続される回
路と、第2のアンテナ素子が接続されかつAPFを接続
した回路を示す。AFPが接続された回路は図6と同様
の構成にしている。FIG. 8 shows a circuit to which the first antenna element is connected and a circuit to which the second antenna element is connected and to which the APF is connected. The circuit to which the AFP is connected has the same configuration as that of FIG.
【0057】図8におけるRL、RL2の位置にはアン
テナ素子が接続される。An antenna element is connected to the positions of RL and RL2 in FIG.
【0058】上述したように、実際にはアレーアンテナ
及び電子装置において、電磁波を受信または送信する場
合にはアンテナ素子間隔,アンテナ給電配線距離差およ
び給電位相差によって位相差が生じるので、シミュレー
ションを行うため一方の回路に位相差に相当する伝送線
を設けて計算を行う。つまり、アンテナ素子を複数なら
べた場合に生じる位相のずれをシミュレーションにおい
て再現するために位相差に相当する伝送線を設けてい
る。As described above, in the array antenna and the electronic device, when an electromagnetic wave is received or transmitted, a phase difference occurs due to an antenna element interval, an antenna feed wiring distance difference, and a feed phase difference. Therefore, the calculation is performed by providing a transmission line corresponding to the phase difference in one circuit. That is, a transmission line corresponding to a phase difference is provided in order to reproduce in a simulation a phase shift that occurs when a plurality of antenna elements are arranged.
【0059】次に図9において、図8の位相差に相当す
る伝送線において生じる位相のずれと、APFによる位
相のずれのシミュレーション結果を示す。Next, FIG. 9 shows a simulation result of a phase shift occurring in the transmission line corresponding to the phase difference of FIG. 8 and a phase shift caused by the APF.
【0060】図9に示すように、10MHzから100
0MHz(1GHz)までは、伝送線によるずれとAP
Fによる位相のずれが一致していることがわかる。これ
は、アンテナ素子間隔,アンテナ給電配線距離差および
給電位相差によって生じる位相のずれを伝送線による位
相のずれが表しているので、アンテナ素子間隔等におけ
る位相のずれを、APFで補正できることを示してい
る。As shown in FIG. 9, from 10 MHz to 100
Up to 0 MHz (1 GHz), the shift due to the transmission line and the AP
It can be seen that the phase shifts due to F match. This indicates that since the phase shift caused by the transmission line represents the phase shift caused by the antenna element interval, the antenna feed wiring distance difference, and the feed phase difference, the APF can correct the phase shift at the antenna element interval and the like. ing.
【0061】一方、2000MHzではアンテナ素子間
隔,アンテナ給電配線距離差および給電位相差によって
生じる位相のずれと、APFによる位相のずれが一致せ
ず、位相が90°ずれていることがわかる。On the other hand, at 2000 MHz, the phase shift caused by the antenna element interval, the antenna feed wiring distance difference and the feed phase difference does not match the phase shift due to the APF, and the phase is shifted by 90 °.
【0062】なお、今回のシミュレーションでは10M
Hzから1GHzにおいて、位相のずれを一致するよう
にAPFのパラメータを設定したが、所望の周波数にお
いて位相のずれを一致させるようにAPFを設計できる
ことはいうまでもない。In this simulation, 10M was used.
Although the parameters of the APF are set so as to match the phase shift from Hz to 1 GHz, it goes without saying that the APF can be designed to match the phase shift at a desired frequency.
【0063】次に図10から図12に、図8に示すアン
テナ素子が接続される回路と、アンテナが接続されるか
つAPFが接続される回路の電流の振幅値およびそれぞ
れの電流を合成した振幅値を示す。Next, FIGS. 10 to 12 show current amplitude values of a circuit to which the antenna element shown in FIG. 8 is connected, a circuit to which the antenna is connected and the APF is connected, and an amplitude obtained by synthesizing the respective currents. Indicates a value.
【0064】図10はAPFを有する回路の電流の振幅
を、図11はAPFを有しない回路の電流の振幅を、図
12はそれらの電流を合成した場合の振幅を示す。FIG. 10 shows the current amplitude of the circuit having the APF, FIG. 11 shows the current amplitude of the circuit having no APF, and FIG. 12 shows the amplitude when the currents are combined.
【0065】図9で説明したように1GHzおよびそれ
以下である500MHzではアンテナ素子間隔,アンテ
ナ給電配線距離差および給電位相差によって生じる位相
のずれと、APFによる位相のずれは等しいのでその合
成した電流の振幅も互いに強め合う関係になっている。As described with reference to FIG. 9, at 1 GHz and 500 MHz which is less than 1 GHz, the phase shift caused by the antenna element interval, the antenna feed wiring distance difference, and the feed phase difference is equal to the phase shift due to the APF, so the combined current Are also in a mutually reinforcing relationship.
【0066】一方、2GHzでは夫々の位相の関係が9
0°ずれているので、合成した振幅は強め合う関係には
なっていない。なお、2GHzの場合は、図4の指向性
を示す図からもわかるように、正方向では0になるが横
方向での感度は1GHzの場合に比べて数dB低い。よ
って、この図12に示す2GHz振幅は横方向に関する
ものである。On the other hand, at 2 GHz, the relationship between the respective phases is 9
Since they are shifted by 0 °, the combined amplitudes do not have a constructive relationship. In the case of 2 GHz, as can be seen from the directivity diagram of FIG. 4, the value becomes 0 in the positive direction, but the sensitivity in the horizontal direction is several dB lower than that in the case of 1 GHz. Therefore, the 2 GHz amplitude shown in FIG. 12 relates to the horizontal direction.
【0067】つまり、上記のシミュレーション結果は、
所定のAPFをアンテナ又は電子装置に備えることによ
り、受信又は送信する電磁波の所望の周波数帯(図9か
ら図12では1GHz以下で設定)に対して、アンテナ
素子間隔,アンテナ給電配線距離差および給電位相差に
よって生じる位相差を受信又は送信する電磁波の周波数
の変化に対して一様とし,所望の指向性を得ることがで
きることを示している。That is, the above simulation result is as follows:
By providing a predetermined APF in the antenna or the electronic device, the antenna element interval, the antenna power supply wiring distance difference, and the power supply for a desired frequency band of the electromagnetic wave to be received or transmitted (set at 1 GHz or less in FIGS. 9 to 12). This shows that a desired directivity can be obtained by making the phase difference caused by the phase difference uniform with respect to the change in the frequency of the electromagnetic wave to be received or transmitted.
【0068】なお、本実施例においては、一方にのみA
PFを有するとしたが、複数のアンテナ素子それぞれに
APFを接続しても、同じ効果が得られることはいうま
でもない。In this embodiment, only one of the A
Although the PF is provided, it goes without saying that the same effect can be obtained by connecting the APF to each of the plurality of antenna elements.
【0069】本発明に係るアレーアンテナは、指向性が
狭くかつ広帯域であるという利点を生かし、例えば多重
波送信または受信アンテナやスペクトル拡散通信などの
広帯域通信用アンテナ等に用いることができる。なお、
スペクトル拡散通信とは、「次世代デジタル変復調技
術」(編集トリッケプス企画、発行日1996年6月1
日)に記載されているように、ある帯域に制限された情
報信号のスペクトルを、時間、周波数で分割するのでは
なく、各ユーザを識別できる拡散符号によって広帯域に
拡散される符号分割多元接続方法であり、干渉や妨害に
強く、ランダムアクセスが可能である通信方式である。The array antenna according to the present invention can be used for, for example, a multi-wave transmission or reception antenna and an antenna for wide band communication such as spread spectrum communication, taking advantage of the narrow directivity and wide band. In addition,
Spread-spectrum communication means "Next-generation digital modulation and demodulation technology" (edited by Trikkeps, published on June 1, 1996)
As described in (1), a spectrum of an information signal limited to a certain band is not divided by time and frequency, but is spread over a wide band by a spreading code capable of identifying each user. This is a communication method that is resistant to interference and disturbance and that enables random access.
【0070】次に本発明に係るアンテナを受信機に用い
た実施例の一つである磁界測定装置について説明する。Next, a description will be given of a magnetic field measuring apparatus which is an embodiment using an antenna according to the present invention in a receiver.
【0071】図13は本発明に係るアンテナを磁界測定
装置のプローブとして用いた磁界測定装置の一部を、図
14は磁界測定装置およびそのシステムについて示す。FIG. 13 shows a part of a magnetic field measuring apparatus using the antenna according to the present invention as a probe of the magnetic field measuring apparatus, and FIG. 14 shows a magnetic field measuring apparatus and its system.
【0072】以下、被測定対象物240からの不要輻射
を本発明に係るアレーアンテナであるプローブ242で
測定する方法について述べる。Hereinafter, a method for measuring unnecessary radiation from the measured object 240 with the probe 242 which is an array antenna according to the present invention will be described.
【0073】プローブはX方向プローブ駆動機構25
1、Y方向プローブ駆動機構252、Z方向プローブ駆
動機構253、およびθ方向プローブ回転機構254に
より、所望の位置に配置される。その後、磁界プローブ
242で検出された検出磁界信号249は、電磁界検出
器243で電圧値として処理され、メモリ246、コン
ピュータ245により測定位置における磁界強度に演算
処理等され、その処理結果が表示装置247に表示され
る。また、例えば、測定開始位置、測定終了位置等を入
力装置248に入力しコンピュータ245とモータコン
トローラ244によりプローブの測定位置を制御しなが
ら被測定物からの不要輻射を測定する。The probe is an X-direction probe drive mechanism 25.
1. The Y-direction probe driving mechanism 252, the Z-direction probe driving mechanism 253, and the θ-direction probe rotating mechanism 254 are arranged at desired positions. Thereafter, the detected magnetic field signal 249 detected by the magnetic field probe 242 is processed by the electromagnetic field detector 243 as a voltage value, and is processed by the memory 246 and the computer 245 into the magnetic field intensity at the measurement position, and the processing result is displayed on the display device. 247. Also, for example, the measurement start position, the measurement end position, and the like are input to the input device 248, and the unnecessary radiation from the object is measured while controlling the measurement position of the probe by the computer 245 and the motor controller 244.
【0074】本発明に係るアレーアンテナをプローブと
して用いた場合、指向性が狭いので、被測定対象にメイ
ンビームを向けることで,高密度および微細化された電
子部品を備えた電子装置からの不要輻射を高分解能で広
帯域にわたり測定することが可能である。実際には、本
発明にかかるアンテナを用いることにより、0.5mm四
方(0.25mm2)から輻射される不要輻射を特定す
ることができる。When the array antenna according to the present invention is used as a probe, the directivity is narrow, so that the main beam is directed to the object to be measured, thereby eliminating the need for an electronic device having high-density and miniaturized electronic components. It is possible to measure radiation over a wide band with high resolution. Actually, by using the antenna according to the present invention, unnecessary radiation radiated from a 0.5 mm square (0.25 mm 2) can be specified.
【0075】次に本発明に係るアレーアンテナを用いた
他の実施例である自動料金システムについて説明する。Next, an automatic toll system as another embodiment using the array antenna according to the present invention will be described.
【0076】自動料金システムとは、有料道路において
車が高速道路等の入口または出口を通過するときに入口
または出口または走行車線等から発せられる電波を、例
えば車載された電波送受信装置で読み取り、所定の情報
を送り返すことにより自動的に料金を課金するシステム
である。The automatic toll system reads radio waves emitted from an entrance or an exit or a traveling lane or the like when a car passes through an entrance or an exit of a highway or the like on a toll road, and reads the radio waves with, for example, an on-vehicle radio transmission / reception device. Is a system for automatically charging a fee by sending back the information of
【0077】このシステムにおいて、高速道路の入り口
等において設置される電波送受信機および車に搭載され
る電波送受信装置に本発明にかかるアンテナを用いるこ
とにより、アンテナの指向性を強めることができるた
め、所望の車との間で適切に情報をやり取りすることが
できる。In this system, the directivity of the antenna can be enhanced by using the antenna according to the present invention for the radio transceiver installed at the entrance of the expressway or the like and the radio transceiver installed in the car. Information can be appropriately exchanged with a desired vehicle.
【0078】なお、上記実施例はAPFが接続されたア
レーアンテナを受信機または送信機に用いた実施例の一
つであり、APFが接続されたアレーアンテナを他の電
子装置または装置に用いることがは可能であることはい
うまでもない。The above embodiment is one of the embodiments in which the array antenna connected to the APF is used for the receiver or the transmitter, and the array antenna connected to the APF is used for another electronic device or device. Needless to say, this is possible.
【0079】[0079]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
アレーアンテナは、アンテナ素子間隔,アンテナ給電配
線距離差および給電位相差によって生じる位相差を、受
信又は送信する電磁波の周波数に対して一様とし,所望
の指向性を広帯域にわたって得ることができる。As described above, in the array antenna according to the present invention, the phase difference caused by the antenna element spacing, the antenna feed wiring distance difference, and the feed phase difference is reduced by one with respect to the frequency of the received or transmitted electromagnetic wave. As a result, desired directivity can be obtained over a wide band.
【0080】また、アレーアンテナの指向性を広帯域に
わたり維持すると同時にアンテナ素子間隔を狭くするこ
とで小形化を実現することができる。Further, miniaturization can be realized by maintaining the directivity of the array antenna over a wide band and narrowing the interval between antenna elements.
【0081】また、所望の指向性を広帯域にわたって得
ることのできるアレーアンテナを用いた受信機または送
信機およびそれらを用いた電子装置を提供することがで
きる。Further, it is possible to provide a receiver or a transmitter using an array antenna capable of obtaining desired directivity over a wide band and an electronic device using the same.
【図1】本発明に係るアレーアンテナの構成図FIG. 1 is a configuration diagram of an array antenna according to the present invention.
【図2】本発明をダイポールアンテナを用いて構成した
場合の一例FIG. 2 shows an example in which the present invention is configured using a dipole antenna.
【図3】本発明をダイポールアンテナを用いて構成した
場合の一例FIG. 3 shows an example in which the present invention is configured using a dipole antenna.
【図4】本発明にかかるアンテナの指向性を示す図FIG. 4 is a diagram showing the directivity of the antenna according to the present invention.
【図5】アンテナ素子を複数有する本発明に係るアレー
アンテナの構成図FIG. 5 is a configuration diagram of an array antenna according to the present invention having a plurality of antenna elements.
【図6】APFを構成する回路図の一例FIG. 6 is an example of a circuit diagram of an APF;
【図7】APFの周波数特性を示す図FIG. 7 is a diagram showing frequency characteristics of an APF.
【図8】アンテナ素子が接続される回路およびAFPが
接続された回路図の一例FIG. 8 is an example of a circuit to which an antenna element is connected and a circuit to which an AFP is connected;
【図9】アンテナ素子間等における位相のずれとAPF
による位相のずれを示す計算結果を示す図FIG. 9 shows a phase shift and APF between antenna elements and the like.
Showing calculation results showing the phase shift due to
【図10】図8に示す回路における電流の振幅を示す図FIG. 10 is a diagram showing the amplitude of a current in the circuit shown in FIG. 8;
【図11】図8に示す回路における電流の振幅を示す図FIG. 11 is a diagram showing a current amplitude in the circuit shown in FIG. 8;
【図12】図8に示す回路における電流の振幅を合成し
た図12 is a diagram in which the amplitudes of currents in the circuit shown in FIG. 8 are combined.
【図13】本発明にかかるアンテナを磁界測定装置に用
いた図FIG. 13 is a diagram in which the antenna according to the present invention is used in a magnetic field measuring device.
【図14】本発明にかかるアンテナを磁界測定装置に用
いた図FIG. 14 is a diagram in which the antenna according to the present invention is used in a magnetic field measuring device.
101 アンテナ#1 102 アンテナ#2 103 合成器/分配器 104 受信出力/送信給電回路 105 移相器 106 所望波 107 ノイズ 108 アンテナ素子間距離 109 アンテナ#1の給電線路長l1 110 アンテナ#2の給電線路長l2 111 所望波のアンテナ#1を通る経路 112 所望波のアンテナ#2を通る経路 113 ノイズのアンテナ#2を通る経路 114 ノイズのアンテナ#1を通る経路 230 同軸ケーブル 239 台座 240 被測定物 241 プローブ可動ステージ 242 磁界プローブ 243 磁界検出器 244 モータコントローラ 245 制御用コンピュータ 246 メモリ 247 表示装置 248 入力装置 249 検出磁界信号 250 ステージ制御信号 251 X方向プローブ駆動機構 252 Y方向プローブ駆動機構 253 Z方向プローブ駆動機構 254 θ方向プローブ回転機構 255 プローブ取り付け部 256 ステージ制御用ケーブル 301 ダイポールアンテナ(素子) 302 ダイポールアンテナ(素子) 303 ダイポールアンテナ(素子) 701 電流振幅特性 702 位相変化 Reference Signs List 101 antenna # 1 102 antenna # 2 103 combiner / distributor 104 reception output / transmission feed circuit 105 phase shifter 106 desired wave 107 noise 108 distance between antenna elements 109 feed line length of antenna # 1 110 feed of antenna # 2 Line length l2 111 Path through desired antenna # 1 112 Path through desired antenna # 2 113 Path through noise antenna # 2 114 Path through noise antenna # 1 230 Coaxial cable 239 Pedestal 240 DUT 241 Probe movable stage 242 Magnetic field probe 243 Magnetic field detector 244 Motor controller 245 Control computer 246 Memory 247 Display device 248 Input device 249 Detected magnetic field signal 250 Stage control signal 251 X direction probe drive mechanism 252 Y direction probe Drive mechanism 253 Z-direction probe drive mechanism 254 θ-direction probe rotation mechanism 255 Probe mounting part 256 Stage control cable 301 Dipole antenna (element) 302 Dipole antenna (element) 303 Dipole antenna (element) 701 Current amplitude characteristic 702 Phase change
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 7/10 H04B 7/10 A (72)発明者 鳥越 誠 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 Fターム(参考) 5J021 AA02 AA05 AA06 AB03 CA01 DB03 FA05 FA23 FA32 GA02 GA05 GA08 JA02 JA07 5K059 CC04 DD32 DD37 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04B 7/10 H04B 7/10 A (72) Inventor Makoto Torigoe 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa, Japan Stock F-term in Hitachi, Ltd. Production Technology Laboratory (reference) 5J021 AA02 AA05 AA06 AB03 CA01 DB03 FA05 FA23 FA32 GA02 GA05 GA08 JA02 JA07 5K059 CC04 DD32 DD37
Claims (4)
いて、電子装置は該電子装置の受信機または送信機が受
信または送信する電磁波の周波数に応じて位相を変化さ
せる位相回路を有することを特徴とする電子装置。1. An electronic device for receiving or transmitting an electromagnetic wave, wherein the electronic device has a phase circuit for changing a phase according to a frequency of the electromagnetic wave received or transmitted by a receiver or a transmitter of the electronic device. Electronic devices.
いて、電子装置のアレーアンテナが送信または受信する
電磁波の周波数に応じて位相を変化させる位相回路を該
アレーアンテナのアンテナ素子に接続したことを特徴と
する電子装置。2. An electronic device for receiving or transmitting an electromagnetic wave, wherein a phase circuit for changing a phase according to a frequency of the electromagnetic wave transmitted or received by an array antenna of the electronic device is connected to an antenna element of the array antenna. Electronic device.
て、所望周波数全域においてサイドローブまたはバック
ローブがメインビームよりも6dB以上小さいことを特
徴とする電子装置。3. The electronic device according to claim 1, wherein a side lobe or a back lobe is smaller than the main beam by 6 dB or more over a desired frequency range.
る電子装置において、電子装置は受信する電磁波の周波
数に応じて位相を変化させる位相回路を有することを特
徴とする電子装置。4. An electronic device for measuring an electromagnetic wave radiated from an object to be measured, wherein the electronic device has a phase circuit for changing a phase according to a frequency of the received electromagnetic wave.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000118486A JP2001298317A (en) | 2000-04-14 | 2000-04-14 | Electronic device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2005020468A1 (en) * | 2003-08-21 | 2005-03-03 | Sony Corporation | Antenna and receiver apparatus using the same |
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