JP2003318647A - Array antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、複数の素子アン
テナを備えたアレーアンテナ装置に関し、特に所定数の
素子アンテナをユニット化したアンテナモジュールを組
み合わせて構成されたアレーアンテナ装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an array antenna apparatus having a plurality of element antennas, and more particularly to an array antenna apparatus configured by combining antenna modules each having a predetermined number of element antennas as a unit.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３は、従来のアレーアンテナ装置の開
口を示す模式図である。図３において、従来のアレーア
ンテナ装置１０１は、複数個の素子アンテナ１０２が所
定間隔ｄで一列に配列されて構成されたサブアレー部１
０３を複数備えている。各サブアレー部１０３は、互い
に平行に配置されて電磁波を放射する開口を構成してい
る。このサブアレー部１０３は、３個以上（例えば、４
個）の素子アンテナ１０２をユニット化したアンテナモ
ジュール１０４を有している。各アンテナモジュール１
０４は、すべて同数個の素子アンテナ１０２を有してい
る。また、サブアレー部１０３内においては、アンテナ
モジュール１０４はその素子アンテナ１０２が一直線上
に並ぶように配置されている。従って、１つのサブアレ
ー部１０３において、アンテナモジュール１０４の個数
が多くなるほどそのサブアレー部１０３の長さが長くな
るようになっている。2. Description of the Related Art FIG. 3 is a schematic view showing an opening of a conventional array antenna device. In FIG. 3, a conventional array antenna device 101 includes a sub-array unit 1 having a plurality of element antennas 102 arranged in a line at a predetermined interval d.
It has a plurality of 03. Each sub-array unit 103 is arranged in parallel with each other and constitutes an opening for radiating an electromagnetic wave. This sub array unit 103 has three or more (for example, 4
It has an antenna module 104 in which the individual element antennas 102 are unitized. Each antenna module 1
04 all have the same number of element antennas 102. In the sub array unit 103, the antenna module 104 is arranged such that its element antennas 102 are aligned. Therefore, as the number of antenna modules 104 in one sub array unit 103 increases, the length of the sub array unit 103 becomes longer.
【０００３】所望の開口形状、即ち例えば円形状の開口
形状とするために、開口の中央付近を横切る箇所には長
いサブアレー部１０３が配置され、その中央付近から離
れるに従って順に短いサブアレー部１０３が配置されて
いる。即ち、サブアレー部１０３を構成するアンテナモ
ジュール１０４の個数が、開口の中央付近のサブアレー
部１０３においては多く、中央付近から離れるに従って
順に少なくなっている。アンテナモジュール１０４の個
数は、サブアレー部１０３ごとにすべて異なるわけでは
なく、円形状の開口形状に最も近づくように、同数のア
ンテナモジュール１０４で構成されたサブアレー部１０
３が適当数並べられている部分もある。このようにし
て、アレーアンテナ装置１０１はこの開口形状に対応し
た所望の励振分布を構成している。In order to obtain a desired opening shape, that is, a circular opening shape, for example, a long sub-array portion 103 is arranged at a position crossing the vicinity of the center of the opening, and short sub-array portions 103 are arranged in order as the distance from the center is increased. Has been done. That is, the number of antenna modules 104 forming the sub-array portion 103 is large in the sub-array portion 103 near the center of the opening, and gradually decreases as the distance from the center is increased. The number of antenna modules 104 does not differ for each sub-array unit 103, and the sub-array unit 10 including the same number of antenna modules 104 is closest to the circular aperture shape.
There is also a portion where 3 is arranged in an appropriate number. In this way, the array antenna device 101 forms a desired excitation distribution corresponding to this aperture shape.
【０００４】また、サブアレー部１０３の素子アンテナ
１０２が一列に配列された方向をＸ方向、このＸ方向に
対して垂直な方向をＹ方向とすると、各サブアレー部１
０３は、それぞれの素子アンテナ１０２がＹ方向に沿っ
ても一列に配列されるように、配置されている。また、
アレーアンテナ装置１０１の開口は、Ｘ方向から視ても
Ｙ方向から視ても左右対称となっている。If the direction in which the element antennas 102 of the sub array unit 103 are arranged in a line is the X direction and the direction perpendicular to this X direction is the Y direction, each sub array unit 1
03 are arranged so that the respective element antennas 102 are arranged in a line even in the Y direction. Also,
The openings of the array antenna device 101 are bilaterally symmetrical when viewed from the X direction and the Y direction.
【０００５】図４は、１つのアンテナモジュール１０４
の構成を示す模式図である。図４において、各アンテナ
モジュール１０４は、給電回路１０５からの給電を分配
する信号分配器１０６を有している。例えば１つのアン
テナモジュール１０４が４個の素子アンテナ１０２を有
するとき、各素子アンテナ１０２が２つの信号分配器１
０６に２個ずつ信号線１０７により電気的に接続され、
この２つの信号分配器１０６が信号線１０７により別の
１つの信号分配器１０６に電気的に接続されて給電回路
１０５に電気的に接続されている。即ち、信号分配器１
０６の電気的配置が二段構成となっており、その個数が
素子アンテナ１０２側から少なくなるツリー状を形成し
ている。FIG. 4 shows one antenna module 104.
It is a schematic diagram which shows the structure of. In FIG. 4, each antenna module 104 has a signal distributor 106 that distributes the power supply from the power supply circuit 105. For example, when one antenna module 104 has four element antennas 102, each element antenna 102 has two signal distributors 1.
Two of them are electrically connected to each other by a signal line 107,
The two signal distributors 106 are electrically connected to another signal distributor 106 by a signal line 107, and are electrically connected to the power feeding circuit 105. That is, the signal distributor 1
The electrical arrangement of 06 is a two-stage configuration, and the number of the elements is formed in a tree shape, the number of which is smaller from the element antenna 102 side.
【０００６】このように構成されたアレーアンテナ装置
１０１は、個数の異なる素子アンテナ１０２を有して長
さが異なるサブアレー部１０３を複数平行に配置して、
所望の開口形状に近づけることができ、しかもサブアレ
ー部１０３が例えば４個の素子アンテナ１０２をユニッ
ト化したアンテナモジュール１０４を有しているので、
サブアレー部１０３の組立てがアンテナモジュール１０
４単位で行える等、製造工程が簡素化し、修理も容易と
なる。The array antenna device 101 thus configured has a plurality of element antennas 102 having different numbers, and a plurality of sub array portions 103 having different lengths are arranged in parallel,
Since the desired aperture shape can be approximated and the sub array unit 103 has the antenna module 104 in which, for example, four element antennas 102 are unitized,
The sub-array unit 103 is assembled by the antenna module 10.
Since it can be done in 4 units, the manufacturing process is simplified and repair is easy.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ここで、このようなア
レーアンテナ装置は、主放射方向の主ローブから放射方
向を変化させていくに従って周期的に不要放射のグレー
ティングローブが現れようとする特性がある。グレーテ
ィングローブの存在する放射方向が実際のすべての放射
方向の範囲外に存在していれば、実際の空間においてグ
レーティングローブが発生することはない。即ち、可視
領域（実際の空間において放射が現れる範囲）内に存在
する主ローブからみてグレーティングローブがこの可視
領域内に存在しないようにグレーティングローブの発生
する周期を長くすることによって、グレーティングロー
ブが実際の空間に現れないようにすることができる。グ
レーティングローブは、波長が一定であれば各素子アン
テナの間隔が小さいほどその発生する周期が長くなる。
従って、各素子アンテナの間隔が小さいほうが、グレー
ティングローブは実際の空間で発生しにくい。Here, such an array antenna device has a characteristic that a grating lobe of unwanted radiation appears periodically as the radiation direction is changed from the main lobe in the main radiation direction. is there. If the radial directions in which the grating lobes exist are outside the range of all actual radial directions, no grating lobes will occur in the actual space. In other words, by looking at the main lobe existing in the visible region (range where radiation appears in the actual space), the period of grating lobe generation is made longer by making the grating lobe longer so that it does not exist in this visible region. You can prevent it from appearing in the space. If the wavelength is constant, the grating lobe has a longer cycle as the spacing between the element antennas decreases.
Therefore, the grating lobes are less likely to occur in the actual space when the spacing between the element antennas is smaller.
【０００８】図５は、図３におけるＹ方向から視た各素
子アンテナ１０２の励振分布とＸ方向に沿った素子アン
テナ１０２の配置分布との関係を示すグラフである。図
５におけるグラフは、各素子アンテナが同一振幅で放射
している場合の励振分布であり、この場合にはこの励振
分布はＹ方向から視た素子アンテナ１０２の個数に対応
している。従って、この場合、Ｙ方向に沿った素子アン
テナ１０２の個数がＹ方向から視た励振分布を決定す
る。図５に示すように、アレーアンテナ装置１０１にお
いて、Ｙ方向から視た素子アンテナ１０２の個数をＸ方
向に沿った素子アンテナ１０２の配置分布ごとにみてみ
ると、この素子アンテナ１０２の個数が２つ連続して同
一となる部分が複数存在する。ここでは、素子アンテナ
１０２が所定間隔ｄでＸ方向に沿って配列されているの
で、Ｙ方向に沿った素子アンテナ１０２の個数は、Ｘ方
向に沿って１つおき、即ち間隔２ｄごとに異なって配列
されている。即ち、Ｘ方向に沿って所定間隔ｄごとでは
なく間隔２ｄごとにＹ方向に沿った素子アンテナ１０２
の個数が変化する。Ｙ方向に沿って視たときの励振分布
の大きさがＸ方向に沿って段階的に変化している場合、
実際の素子アンテナ１０２の配置間隔に起因する放射特
性に加えて、その励振分布が変化している間隔ごとにあ
たかも別の素子アンテナが配置されているかのような放
射特性も現れる。ここでのＹ方向に沿った励振分布の大
きさはＹ方向に沿った素子アンテナ１０２の個数に対応
するので、Ｙ方向に沿った素子アンテナ１０２の個数が
Ｘ方向に沿って間隔２ｄごとに変化する構成となってい
ると、所定間隔ｄで配列された素子アンテナ１０２であ
っても、その所定間隔ｄでの放射特性に加えて、間隔２
ｄで配列された別の素子アンテナがあたかも存在してい
るかのような放射特性が現れる。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the excitation distribution of each element antenna 102 viewed from the Y direction in FIG. 3 and the arrangement distribution of the element antennas 102 along the X direction. The graph in FIG. 5 shows the excitation distribution when each element antenna radiates with the same amplitude, and in this case, this excitation distribution corresponds to the number of element antennas 102 viewed from the Y direction. Therefore, in this case, the number of element antennas 102 along the Y direction determines the excitation distribution viewed from the Y direction. As shown in FIG. 5, in the array antenna device 101, when the number of element antennas 102 viewed from the Y direction is examined for each arrangement distribution of the element antennas 102 along the X direction, the number of the element antennas 102 is two. There are a plurality of consecutively identical portions. Here, since the element antennas 102 are arranged along the X direction at a predetermined interval d, the number of the element antennas 102 along the Y direction is one along the X direction, that is, every 2d. It is arranged. That is, the element antennas 102 are arranged along the Y direction at intervals of 2d instead of at a predetermined interval d along the X direction.
The number of changes. When the magnitude of the excitation distribution when viewed along the Y direction changes stepwise along the X direction,
In addition to the radiation characteristic due to the actual arrangement interval of the element antennas 102, the radiation characteristic appears as if another element antenna is arranged at each interval at which the excitation distribution changes. Since the magnitude of the excitation distribution along the Y direction here corresponds to the number of element antennas 102 along the Y direction, the number of element antennas 102 along the Y direction changes at intervals of 2d along the X direction. With such a configuration, even with the element antennas 102 arranged at the predetermined distance d, in addition to the radiation characteristic at the predetermined distance d, the distance 2
The radiation characteristic appears as if another element antenna arranged in d exists.
【０００９】アレーアンテナ装置１０１は、４個の素子
アンテナ１０２をユニット化したアンテナモジュール１
０４を一単位としてサブアレー部１０３が組み立てられ
ている。開口形状を円形に近づけるためには、この開口
の中央部から端部にかけてサブアレー部１０３の長さを
徐々に小さくしていかなければならない。このサブアレ
ー部１０３の長さを小さくする手段として、アンテナモ
ジュール１０４を１つずつ少なくする方法が用いられて
いる。従って、アンテナモジュール１０４を１つ少なく
することによって、４個の素子アンテナ１０２が一度に
無くなる部分が発生する。この部分では、どうしてもＹ
方向に沿った素子アンテナ１０２の個数がＸ方向に沿っ
て連続して同一となる部分ができてしまう。The array antenna device 101 is an antenna module 1 in which four element antennas 102 are unitized.
The sub array unit 103 is assembled with 04 as one unit. In order to make the shape of the opening close to a circle, the length of the sub array portion 103 must be gradually reduced from the central portion to the end portion of the opening. As a means for reducing the length of the sub array unit 103, a method of reducing the number of antenna modules 104 by one is used. Therefore, by reducing the number of antenna modules 104 by one, there is a portion where the four element antennas 102 are lost at one time. In this part, by all means Y
A part where the number of element antennas 102 along the direction becomes the same continuously along the X direction is formed.
【００１０】従って、この部分の存在により、アレーア
ンテナ装置１０１は素子アンテナ１０２の実際の配置間
隔による放射特性に加えて、別の素子アンテナがあたか
もその配置間隔よりも大きな間隔で配置されているかの
ような放射特性を示す。この仮想された別の素子アンテ
ナは、実際の素子アンテナ１０２の配置間隔よりも大き
いので、主放射方向の主ローブから放射方向を変化させ
た場合のグレーティングローブの発生周期は、実際の素
子アンテナ１０２の配置間隔に起因するグレーティング
ローブの発生周期よりも小さくなる。グレーティングロ
ーブの発生周期が小さくなると、グレーティングローブ
が可視領域内に入る可能性が高くなり、実際の空間にお
いてグレーティングローブが発生しやすくなるという問
題点があった。Therefore, due to the presence of this portion, in addition to the radiation characteristics due to the actual arrangement interval of the element antennas 102, the array antenna apparatus 101 determines whether another element antenna is arranged at an interval larger than the arrangement interval. It exhibits such radiation characteristics. Since this virtual other element antenna is larger than the actual arrangement interval of the element antennas 102, the generation period of the grating lobe when the radiation direction is changed from the main lobe in the main radiation direction is the actual element antenna 102. It becomes smaller than the period of generation of the grating lobe due to the arrangement interval of. If the period of grating lobe generation becomes smaller, there is a higher possibility that the grating lobe will enter the visible region, and there is a problem that the grating lobe is likely to occur in the actual space.
【００１１】そこでこの発明は、上記のような問題点を
解決することを課題とするもので、アンテナモジュール
を用いることで製造が容易となるとともに、グレーティ
ングローブの発生を抑制するアレーアンテナ装置を得る
ことを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention has an object to solve the above problems, and an array antenna device which is easy to manufacture by using an antenna module and which suppresses the generation of grating lobes is obtained. The purpose is to
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】この発明に係るアレーア
ンテナ装置は、複数個の素子アンテナが所定間隔で一列
に配列されて構成されたサブアレー部を少なくとも３つ
以上備え、前記サブアレー部は、３個以上の前記素子ア
ンテナを含んでユニット化した同一のアンテナモジュー
ルを少なくとも１つ以上有しており、開口において前記
サブアレー部が平行に並んで所望の励振分布が構成され
るようになっているアレーアンテナ装置であって、前記
一列の方向に対して垂直方向から視たときの前記励振分
布が前記所定間隔ごとに異なるように、各前記サブアレ
ー部は前記一列の方向に沿って配置位置が調整されてい
る。An array antenna device according to the present invention comprises at least three sub-array parts each composed of a plurality of element antennas arranged in a line at a predetermined interval, and the sub-array part comprises three sub-array parts. An array having at least one same antenna module unitized to include more than one element antenna, wherein the sub-array portions are arranged in parallel in the opening to form a desired excitation distribution. In the antenna device, the arrangement positions of the sub-array units are adjusted along the direction of the one row so that the excitation distribution when viewed from a direction perpendicular to the direction of the one row is different at each of the predetermined intervals. ing.
【００１３】前記励振分布は、前記垂直方向に視たとき
に前記開口の中心点から両側に向かって順に小さくなっ
ている。The excitation distribution gradually decreases from the center point of the opening toward both sides when viewed in the vertical direction.
【００１４】少なくとも互いに隣り合う３つの前記サブ
アレー部のうち、中央の前記サブアレー部の端部が両側
の前記サブアレー部の端部よりも前記一列の方向に窪ん
でいる部分を有している。Of at least the three sub-array portions adjacent to each other, the central sub-array portion has a portion in which the end portion is recessed in the row direction more than the end portions of the sub-array portions on both sides.
【００１５】前記アンテナモジュールの数を調整して前
記所望の前記励振分布となっている。The desired excitation distribution is obtained by adjusting the number of the antenna modules.
【００１６】前記アンテナモジュールは１つ当たりに、
給電回路からの給電を均等に２つに分配する（２ｎ−
１）個（ｎは２以上の整数）の信号分配器と、２ｎ個の
前記素子アンテナを有し、前記（２ｎ−１）個の信号分
配器が信号線によりツリー状に電気的に接続されて前記
２ｎ個の前記素子アンテナに前記給電を分配するように
なっている。[0016] Each of the antenna modules is
The power supply from the power supply circuit is evenly divided into two (2 n −
1) The number (n is an integer of 2 or more) of signal distributors and 2 n of the element antennas are provided, and the (2 n −1) signal distributors are electrically connected in a tree shape by signal lines. The feed is distributed to the 2 n element antennas that are connected to each other.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態につ
いて説明するが、従来例のものと同一又は同等部材、部
位は、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１に係る
アレーアンテナ装置の開口を示す模式図である。図１に
おいて、アレーアンテナ装置１は、複数個の素子アンテ
ナ１０２が所定間隔ｄで一列に配列されて構成されたサ
ブアレー部１０３を複数備えている。各サブアレー部１
０３は、互いに平行に配置されて電磁波を放射する開口
を構成している。このサブアレー部１０３は、３個以上
（例えば、４個）の素子アンテナ１０２をユニット化し
たアンテナモジュール１０４を有している。各アンテナ
モジュール１０４は、すべて同数個の素子アンテナ１０
２を有している。また、サブアレー部１０３内において
は、アンテナモジュール１０４はその素子アンテナ１０
２が一直線上に並ぶように配置されている。従って、１
つのサブアレー部１０３において、アンテナモジュール
１０４の個数が多くなるほどそのサブアレー部１０３の
長さが長くなるようになっている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. The same or equivalent members and parts as those of the conventional example are designated by the same reference numerals. Embodiment 1. 1 is a schematic diagram showing an opening of an array antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the array antenna device 1 includes a plurality of sub-array units 103 configured by arranging a plurality of element antennas 102 in a line at a predetermined interval d. Each sub array part 1
Numerals 03 are arranged in parallel with each other to form openings for emitting electromagnetic waves. The sub array unit 103 has an antenna module 104 in which three or more (for example, four) element antennas 102 are unitized. Each antenna module 104 has the same number of element antennas 10
Have two. Further, in the sub array unit 103, the antenna module 104 has the element antenna 10
2 are arranged in a straight line. Therefore, 1
In one sub array unit 103, the larger the number of antenna modules 104, the longer the sub array unit 103.
【００１８】アンテナモジュール１０４の個数は、各サ
ブアレー部１０３によって異なっている。サブアレー部
１０３は、従来例と同様に、開口の中央付近ではアンテ
ナモジュール１０４の個数が最も多く、中央付近から離
れるに従って順にその個数が少なくなっている。アンテ
ナモジュール１０４の個数は、サブアレー部１０３ごと
にすべて異なるわけではなく、従来例と同様にアンテナ
モジュール１０４の個数が同数のサブアレー部１０３が
適当数並べられている部分もある。The number of antenna modules 104 differs for each sub-array unit 103. Similar to the conventional example, the sub array unit 103 has the largest number of antenna modules 104 in the vicinity of the center of the opening, and the number decreases in order from the vicinity of the center. The number of antenna modules 104 does not differ for each sub-array unit 103, and as in the conventional example, an appropriate number of sub-array units 103 having the same number of antenna modules 104 are arranged in some parts.
【００１９】また、サブアレー部１０３の素子アンテナ
１０２が一列に配列された方向をＸ方向、このＸ方向に
対して垂直な方向をＹ方向とすると、各サブアレー部１
０３は、Ｙ方向に沿っても、それぞれ異なるサブアレー
部１０３における各素子アンテナ１０２が一列に配列さ
れて、配置されている。従って、各素子アンテナ１０２
は、Ｘ方向に沿って配列されてサブアレー部１０３を構
成するとともに、Ｙ方向に沿ってもそれぞれ一列に配列
されている。If the direction in which the element antennas 102 of the sub array unit 103 are arranged in a line is the X direction, and the direction perpendicular to this X direction is the Y direction, each sub array unit 1
In No. 03, the element antennas 102 in the different sub-array units 103 are arranged in a line even in the Y direction. Therefore, each element antenna 102
Are arranged along the X direction to form the sub-array portion 103, and are also arranged in a row along the Y direction.
【００２０】アレーアンテナ装置１においては、一部サ
ブアレー部１０３が従来例の位置からＸ方向にずらして
配置されている。例えば、図１における点線２で囲った
範囲での３つのサブアレー部１０３は、中央のサブアレ
ー部１０３が左にずれ、その両側の２つのサブアレー部
１０３が右にずれており、中央のサブアレー部１０３の
右端部がその両側のサブアレー部１０３の右端部よりも
Ｘ方向に窪んでいる。即ち、従来例ではＹ方向から視て
素子アンテナ１０２の個数が連続して同一となっていた
部分が、サブアレー部１０３をずらすことによりその個
数を異ならせることができ、素子アンテナ１０２が足り
なくなった部分に別のサブアレー部１０３をずらして素
子アンテナ１０２を補うことによって、開口全体として
Ｙ方向から視た素子アンテナ１０２の個数がＸ方向に沿
って所定間隔ｄごとに異なるように調整されている。こ
のようにして、アレーアンテナ装置１の開口における励
振分布を構成している。他の構成は従来例と同様であ
る。In the array antenna device 1, a part of the sub array portion 103 is arranged so as to be displaced in the X direction from the position of the conventional example. For example, in the three sub-array portions 103 in the range surrounded by the dotted line 2 in FIG. 1, the central sub-array portion 103 is displaced to the left and the two sub-array portions 103 on both sides thereof are displaced to the right, so that the central sub-array portion 103 is displaced. Is recessed in the X direction from the right ends of the sub-array parts 103 on both sides thereof. That is, in the conventional example, when the number of element antennas 102 is the same when viewed from the Y direction, the number can be made different by shifting the sub-array portion 103, and the number of element antennas 102 becomes insufficient. By supplementing the element antennas 102 by displacing another sub-array portion 103 to the portion, the number of the element antennas 102 viewed from the Y direction as the entire opening is adjusted so as to be different at predetermined intervals d along the X direction. In this way, the excitation distribution at the aperture of the array antenna device 1 is configured. Other configurations are similar to those of the conventional example.
【００２１】図２は、図１におけるＹ方向から視た素子
アンテナ１０２の励振分布とＸ方向に沿った素子アンテ
ナ１０２の配置分布との関係を示すグラフである。図２
におけるグラフは、各素子アンテナが同一振幅で放射し
ている場合の励振分布であり、この場合にはこの励振分
布はＹ方向から視た素子アンテナ１０２の個数に対応し
ている。従って、この場合にはＹ方向に沿った素子アン
テナ１０２の個数がＹ方向から視た励振分布を決定す
る。図２に示すように、Ｙ方向から視た素子アンテナ１
０２の個数は、Ｘ方向に沿って所定間隔ｄごとに異なっ
ている。このことから、Ｙ方向に沿った励振分布の大き
さがＸ方向に沿って段階的に変化する間隔も所定間隔ｄ
となり、このアレーアンテナ装置１は、従来例のように
Ｙ方向に沿った素子アンテナの個数がＸ方向に沿って連
続して同一となるようなことはほとんど無くなって、所
定間隔ｄよりも大きな間隔であたかも配置されているか
のような仮想的な別の素子アンテナの放射特性を示すこ
ともほとんど無くなる。従って、主ローブから放射方向
を変化させていったときのグレーティングローブの発生
周期は、ほぼ所定間隔ｄで配置された素子アンテナ１０
２に起因する発生周期のみとなり、これよりも短い発生
周期である仮想的な別の素子アンテナに起因する発生周
期でグレーティングローブはほとんど発生しなくなる。
従って、可視領域内にグレーティングローブが発生する
可能性が低くなり、実際の空間にグレーティングローブ
が発生しにくくなる。しかも、アンテナモジュール１０
４単位でアレーアンテナ装置１を組み立てることができ
るので、アレーアンテナ装置１の組立工程が簡素化し、
修理も容易になる。また、開口形状の変更も容易とな
る。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the excitation distribution of the element antennas 102 viewed from the Y direction in FIG. 1 and the arrangement distribution of the element antennas 102 along the X direction. Figure 2
The graph in (1) is the excitation distribution when each element antenna radiates with the same amplitude, and in this case, this excitation distribution corresponds to the number of element antennas 102 viewed from the Y direction. Therefore, in this case, the number of element antennas 102 along the Y direction determines the excitation distribution viewed from the Y direction. As shown in FIG. 2, the element antenna 1 viewed from the Y direction
The number of 02 is different at predetermined intervals d along the X direction. From this, the interval at which the magnitude of the excitation distribution along the Y direction changes stepwise along the X direction is also the predetermined interval d.
Therefore, in the array antenna device 1, unlike the conventional example, the number of element antennas along the Y direction hardly becomes the same continuously along the X direction, and an interval larger than the predetermined interval d is obtained. The radiation characteristics of another virtual element antenna as if they were arranged are almost eliminated. Therefore, the generation period of the grating lobes when the radiation direction is changed from the main lobe is approximately equal to the predetermined distance d.
2 is a generation period only, and a grating lobe hardly occurs in a generation period caused by another virtual element antenna, which is a generation period shorter than this.
Therefore, the possibility that a grating lobe will occur in the visible region is reduced, and the grating lobe is less likely to occur in the actual space. Moreover, the antenna module 10
Since the array antenna device 1 can be assembled in units of 4 units, the assembly process of the array antenna device 1 is simplified,
Repair is also easy. Also, the opening shape can be easily changed.
【００２２】また、サブアレー部１０３をＸ方向に沿っ
てずらして、Ｙ方向から視た素子アンテナ１０２の個数
を調整することにより、Ｙ方向から視て開口全体の中央
から両側に向かって順にその個数を小さくすることがで
きるので、グレーティングローブが発生しにくいだけで
なく、円形状の開口に近い放射特性を得ることができ
る。By adjusting the number of element antennas 102 viewed from the Y direction by displacing the sub-array portion 103 along the X direction, the number of the element antennas 102 viewed from the Y direction is sequentially increased from the center of the entire opening to both sides. Since it can be made smaller, not only a grating lobe is less likely to occur, but also a radiation characteristic close to a circular aperture can be obtained.
【００２３】また、互いに隣り合う３つのサブアレー部
１０３のうち、中央のサブアレー部１０３の端部がその
両側のサブアレー部１０３の端部よりもＸ方向に窪ませ
て配置されている部分があるので、開口全体としてＸ方
向に広がることなく、まとまった形でＹ方向から視た素
子アンテナ１０２の個数を調整することができる。Further, among the three sub-array portions 103 adjacent to each other, there is a portion in which the end portion of the central sub-array portion 103 is arranged so as to be recessed in the X direction from the end portions of the sub-array portions 103 on both sides thereof. It is possible to adjust the number of element antennas 102 viewed from the Y direction in a cohesive manner without expanding the entire opening in the X direction.
【００２４】なお、上記実施の形態においては、アンテ
ナモジュール１０４は、４個の素子アンテナ１０２を有
しているが、これに限定される必要はなく、例えば３
個、あるいは５個以上であっても、サブアレー部１０３
をずらすことにより、Ｙ方向から視て同一個数の素子ア
ンテナ１０２がＸ方向に連続する部分を無くすあるいは
少なくすることができるので、このアレーアンテナ装置
でも同様の効果を奏する。In the above embodiment, the antenna module 104 has the four element antennas 102, but the number is not limited to this, and for example, 3
Even if there are five or more, the sub array unit 103
By displacing the elements, it is possible to eliminate or reduce a portion where the same number of element antennas 102 are continuous in the X direction when viewed from the Y direction. Therefore, this array antenna device also has the same effect.
【００２５】また、各サブアレー部１０３の各素子アン
テナ１０２は、Ｘ方向に垂直なＹ方向に沿ってもそれぞ
れ一列に配列されて、直角格子の交点に配置されている
構成となっているが、Ｙ方向から視た励振分布の大きさ
がＸ方向に沿って所定間隔ｄごとに変化していればよい
ので、これに限定する必要はなく、素子アンテナ１０２
がＹ方向に沿って一列に配列されず、ずれていても構わ
ない。Further, the element antennas 102 of each sub-array portion 103 are arranged in a line along the Y direction perpendicular to the X direction, and are arranged at the intersections of the rectangular grids. It is sufficient that the size of the excitation distribution viewed from the Y direction changes at a predetermined interval d along the X direction, and therefore it is not necessary to limit to this, and the element antenna 102
May not be arranged in a line along the Y direction and may be displaced.
【００２６】また、図４においては、１つのアンテナモ
ジュール１０４の素子アンテナ１０２の個数は４個であ
るが、アンテナモジュール１０４の１つ当たりの素子ア
ンテナ１０２の個数を２ｎ個（ｎは３以上の整数）とし
ても、（２ｎ−１）個の信号分配器１０６を用いること
によって、給電回路１０５から各素子アンテナ１０２に
均等に給電することができる。即ち、アンテナモジュー
ル１０４内で、２ｎ個の各素子アンテナ１０２が２個ず
つ２ｎ−１個の各信号分配器１０６に１段目で接続線１
０７によって電気的に接続され、その各信号分配器１０
６に別の２ｎ− ２個の各信号分配器１０６に２段目で電
気的に接続されるというように、ｎ段の各信号分配器１
０６にツリー状に接続線１０７によって電気的に接続さ
れることによって、均等に各素子アンテナ１０２に給電
できるとともに、各信号分配器１０６も簡素化した同一
のものが適用できて構成が簡単になり、コストも削減で
きる。In FIG. 4, the number of element antennas 102 in one antenna module 104 is four, but the number of element antennas 102 per antenna module 104 is 2 n (n is 3 or more). Even when the number of the signal antennas is set to ( n ), the power supply circuit 105 can uniformly supply power to each element antenna 102 by using (2 n −1) signal distributors 106. That is, in the antenna module 104, the 2 n element antennas 102 are connected to each of the 2 n−1 signal distributors 106 by 2 in the first connection line 1.
07 electrically connected to each of the signal distributors 10
6 is electrically connected to each of the other 2 n− 2 signal distributors 106 in the second stage.
By electrically connecting to the antennas 06 in a tree shape by the connecting lines 107, the respective element antennas 102 can be supplied with power evenly, and the same simplified signal distributors 106 can be applied to simplify the configuration. Also, the cost can be reduced.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明に係るアレーアンテナ装置は、複数個の素子アンテナ
が所定間隔で一列に配列されて構成されたサブアレー部
を少なくとも３つ以上備え、前記サブアレー部は、３個
以上の前記素子アンテナを含んでユニット化した同一の
アンテナモジュールを少なくとも１つ以上有しており、
開口において前記サブアレー部が平行に並んで所望の励
振分布が構成されるようになっているアレーアンテナ装
置であって、前記一列の方向に対して垂直方向から視た
ときの前記励振分布が前記所定間隔ごとに異なるよう
に、各前記サブアレー部は前記一列の方向に沿って配置
位置が調整されているので、可視領域が狭くなることか
ら、グレーティングローブが発生しにくくなり、しかも
前記開口の所望の形状による放射特性に近づけることが
できる。As is apparent from the above description, the array antenna device according to the present invention comprises at least three sub-array parts each having a plurality of element antennas arranged in a line at a predetermined interval, The sub-array part has at least one or more identical antenna modules unitized to include three or more element antennas,
An array antenna device in which the sub-array portions are arranged in parallel at an opening to form a desired excitation distribution, and the excitation distribution when viewed from a direction perpendicular to the direction of the one row is the predetermined one. Since the arrangement position of each of the sub-array portions is adjusted along the direction of the one row so as to be different for each interval, the visible area is narrowed, so that the grating lobe is less likely to occur, and moreover, the desired position of the opening is reduced. It is possible to approach the radiation characteristics of the shape.
【００２８】前記励振分布は、前記垂直方向に視たとき
に前記開口の中心点から両側に向かって順に小さくなっ
ているので、例えば前記開口が円形状である場合に、そ
の放射特性に近づけることができる。Since the excitation distribution gradually decreases from the center point of the opening toward both sides when viewed in the vertical direction, for example, when the opening has a circular shape, it should be close to its radiation characteristic. You can
【００２９】少なくとも互いに隣り合う３つの前記サブ
アレー部のうち、中央の前記サブアレー部の端部が両側
の前記サブアレー部の端部よりも前記一列の方向に窪ん
でいる部分を有しているので、前記一列に配置された方
向に広がることなく、まとまりのある前記開口を得るこ
とができる。Of at least the three sub-array portions adjacent to each other, the end portion of the central sub-array portion has a portion which is recessed in the row direction from the end portions of the sub-array portions on both sides. The cohesive openings can be obtained without expanding in the direction in which they are arranged.
【００３０】前記アンテナモジュールの数を調整して前
記所望の前記励振分布となっているので、前記アンテナ
モジュール単位で前記開口が形成され、組立工程が簡素
化し、修理も前記アンテナモジュールを交換するだけで
ようことから容易となり、前記開口形状の変更も容易と
なる。Since the desired excitation distribution is obtained by adjusting the number of the antenna modules, the openings are formed in units of the antenna modules, the assembling process is simplified, and the repair is performed only by replacing the antenna modules. This facilitates the change of the opening shape.
【００３１】前記アンテナモジュールは１つ当たりに、
給電回路からの給電を均等に２つに分配する（２ｎ−
１）個（ｎは２以上の整数）の信号分配器と、２ｎ個の
前記素子アンテナを有し、前記（２ｎ−１）個の信号分
配器が信号線によりツリー状に電気的に接続されて前記
２ｎ個の前記素子アンテナに前記給電を分配するように
なっているので、前記給電回路から２ｎ個の各前記素子
アンテナに容易に均等に給電することができる。Each of the antenna modules is
The power supply from the power supply circuit is evenly divided into two (2 n −
1) The number (n is an integer of 2 or more) of signal distributors and 2 n of the element antennas are provided, and the (2 n −1) signal distributors are electrically connected in a tree shape by signal lines. since connected is adapted to distribute the feed to the 2 n pieces of the element antenna, it can be easily uniformly power from the power supply circuit to the 2 n of each of the antenna elements.
【図１】 この発明の実施の形態１に係るアレーアンテ
ナ装置の開口を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an opening of an array antenna device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 図１におけるＹ方向から視た素子アンテナの
励振分布とＸ方向に沿った素子アンテナの配置分布との
関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the excitation distribution of element antennas viewed from the Y direction in FIG. 1 and the arrangement distribution of element antennas along the X direction.
【図３】 従来のアレーアンテナ装置の開口を示す模式
図である。FIG. 3 is a schematic view showing an opening of a conventional array antenna device.
【図４】 １つのアンテナモジュール１０４の構成を示
す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of one antenna module 104.
【図５】 図３におけるＹ方向から視た素子アンテナの
励振分布とＸ方向に沿った素子アンテナの配置分布との
関係を示すグラフである。5 is a graph showing the relationship between the excitation distribution of the element antennas viewed from the Y direction in FIG. 3 and the arrangement distribution of the element antennas along the X direction.
１ アレーアンテナ装置、１０２ 素子アンテナ、１０
３ サブアレー部、１０４ アンテナモジュール、１０
５ 給電回路、１０６ 信号分配器、１０７信号線。1 array antenna device, 102 element antenna, 10
3 sub-array unit, 104 antenna module, 10
5 feeding circuit, 106 signal distributor, 107 signal line.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 昌孝 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 福井 貴人 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA09 AA11 AB01 CA06 DB03 FA32 GA03 GA05 HA01 HA04 JA08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Masataka Otsuka 2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Ryo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Takato Fukui 2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Ryo Electric Co., Ltd. F-term (reference) 5J021 AA05 AA09 AA11 AB01 CA06 DB03 FA32 GA03 GA05 HA01 HA04 JA08
Claims (5)
に配列されて構成されたサブアレー部を少なくとも３つ
以上備え、 前記サブアレー部は、３個以上の前記素子アンテナを含
んでユニット化した同一のアンテナモジュールを少なく
とも１つ以上有しており、開口において前記サブアレー
部が平行に並んで所望の励振分布が構成されるようにな
っているアレーアンテナ装置であって、前記一列の方向
に対して垂直方向から視たときの前記励振分布が前記所
定間隔ごとに異なるように、各前記サブアレー部は前記
一列の方向に沿って配置位置が調整されていることを特
徴とするアレーアンテナ装置。1. A plurality of element antennas are provided at least three or more sub-array sections configured by arranging them in a line at a predetermined interval, and the sub-array section is a unitary unit including three or more element antennas. An array antenna device having at least one antenna module of, wherein the sub-array portions are arranged in parallel in an opening to form a desired excitation distribution, An array antenna apparatus, wherein each sub-array portion is arranged in position along the direction of the one row so that the excitation distribution when viewed from the vertical direction is different for each of the predetermined intervals.
きに前記開口の中心点から両側に向かって順に小さくな
っていることを特徴とする請求項１に記載のアレーアン
テナ装置。2. The array antenna device according to claim 1, wherein the excitation distribution gradually decreases from the center point of the opening toward both sides when viewed in the vertical direction.
ブアレー部のうち、中央の前記サブアレー部の端部が両
側の前記サブアレー部の端部よりも前記一列の方向に窪
んでいる部分を有していること特徴とする請求項１又は
請求項２に記載のアレーアンテナ装置。3. At least three sub-array portions that are adjacent to each other have a portion in which an end portion of the central sub-array portion is recessed in the direction of the one row from an end portion of the sub-array portions on both sides. The array antenna device according to claim 1 or 2, characterized in that.
前記所望の前記励振分布となっていることを特徴とする
請求項１乃至請求項３の何れかに記載のアレーアンテナ
装置。4. The array antenna device according to claim 1, wherein the desired excitation distribution is obtained by adjusting the number of the antenna modules.
に、給電回路からの給電を均等に２つに分配する（２ｎ
−１）個（ｎは２以上の整数）の信号分配器と、２ｎ個
の前記素子アンテナを有し、 前記（２ｎ−１）個の信号分配器が信号線によりツリー
状に電気的に接続されて前記２ｎ個の前記素子アンテナ
に前記給電を分配するようになっていることを特徴とす
る請求項１乃至請求項４の何れかに記載のアレーアンテ
ナ装置。5. The antenna module equally distributes the power supply from the power supply circuit to two antenna modules (2 n
-1) (n is an integer of 2 or more) signal distributors and 2n the element antennas, and the ( 2n- 1) signal distributors are electrically connected in a tree shape by signal lines. The array antenna device according to any one of claims 1 to 4, wherein the array antenna device is connected to and is configured to distribute the feed to the 2 n element antennas.
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- 2002-04-24 JP JP2002122715A patent/JP3912777B2/en not_active Expired - Fee Related
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