JP2006094356A - Array antenna - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、300[MHz]〜30[GHz]の電波を送信あるいは受信するアレイアンテナに関し、特に小型化で高効率の新規な構成のアレイアンテナに関する。 The present invention relates to an array antenna that transmits or receives radio waves of 300 [MHz] to 30 [GHz], and particularly relates to an array antenna having a novel structure that is small and highly efficient.
衛星等に対してマイクロ波の電波を送受信するアンテナとして、パラボラアンテナを利用したアンテナが知られている(特許文献1参照)。 An antenna using a parabolic antenna is known as an antenna that transmits and receives microwave radio waves to and from a satellite or the like (see Patent Document 1).
このアンテナは、いわゆるレーダードームに覆われた状態で、船のマスト等に取り付けられることから小型・軽量であることが要求されている。 This antenna is required to be small and light because it is covered with a so-called radar dome and attached to the mast of a ship.
ところが、パラボラアンテナは、反射鏡と一次放射器が必要であるため、形状が大きく、重量も大きくなる。 However, since the parabolic antenna requires a reflecting mirror and a primary radiator, it is large in shape and weight.
そこで、パラボラアンテナに代替してアレイアンテナを利用することが考えられる。 Therefore, it is conceivable to use an array antenna instead of the parabolic antenna.
図5は、従来技術に係るアレイアンテナ2の模式的な構成を示している。このアレイアンテナ2では、円形の地導体板4上に、誘電体を介して7個の素子アンテナ6が配置された構成とされている。素子アンテナ6は、正六角形7の頂点と正六角形7の中心(円形の地導体板4の中心)Oに配列された、いわゆる三角配列の構造とされている。
FIG. 5 shows a schematic configuration of the
一般に、複数の素子アンテナ6が地導体板4上に配列されたアレイアンテナ2において、図5に示した正六角形7を分割した正三角形の頂点上に素子アンテナ6を配列させた三角配列が最も効率が得られる配列の仕方であると信じられている。その理由は、全ての素子間隔が同一であるので、素子間隔の最小距離が最大となるためである。
In general, in the
ところで、例えば船等の移動体に搭載されるアンテナは、アンテナの向きを衛星方向に向ける必要があることから、可動部とされ、この可動部を構成する最大面積を有する地導体板はできるだけ小さい方が好ましい。 By the way, for example, an antenna mounted on a moving body such as a ship needs to be oriented in the direction of the satellite. Therefore, the ground conductor plate having the maximum area constituting the movable part is as small as possible. Is preferred.
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、構造が簡単となり、かつ小型で性能が向上した新規な構成のアレイアンテナを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an array antenna having a novel configuration with a simple structure, a small size, and improved performance.
この発明に係るアレイアンテナは、5個の素子アンテナと、前記5個の素子アンテナが正五角形の頂点に配列された地導体板と備えることを特徴とする。 The array antenna according to the present invention includes five element antennas and a ground conductor plate in which the five element antennas are arranged at the apexes of a regular pentagon.
正五角形の頂点に配列した5個の素子アンテナを地導体板上に備える新規な構成のアレイアンテナでは、従来技術に係る7個の素子アンテナが三角配列されたアレイアンテナに比較して、構造が簡単になるので、コストを低減することができる。一般に、アレイアンテナの利得は、素子アンテナの利得と配列方法による利得によって決定されるが、この発明に係る正五角形の頂点に素子アンテナを配列する新規な構成のアレイアンテナのアンテナ利得は、従来技術に係る、より素子アンテナ数の多い、例えば7個配列のアレイアンテナに比較して大きくなることを見いだした。 In the array antenna having a novel configuration in which five element antennas arranged at the apexes of a regular pentagon are provided on the ground conductor plate, the structure is smaller than the array antenna in which the seven element antennas according to the prior art are arranged in a triangle. Since it becomes easy, cost can be reduced. In general, the gain of the array antenna is determined by the gain of the element antenna and the gain by the arrangement method. The antenna gain of the array antenna having a novel configuration in which the element antennas are arranged at the apex of the regular pentagon according to the present invention is the prior art. It has been found that the number of element antennas is larger than that of, for example, an array antenna with seven arrays.
具体的に、地導体板が円形であって、直径をDとするとき、波長をλ、不定定数をαとして、正五角形の中心から頂点までの距離d[λ]と直径D[λ]との関係が、D={d+αλ}×2とされるとき、距離d[λ]をd=0.3〜0.6とした5素子正五角形頂点配列アレイアンテナ(正五角形配列アレイアンテナともいう。)は、7個の素子アンテナが三角配列されたアレイアンテナ2(図5参照)に比較してアンテナ利得[dBi]を大きくすることができる。 Specifically, when the ground conductor plate is circular and the diameter is D, the wavelength d is λ, the indefinite constant is α, the distance d [λ] from the center of the regular pentagon to the apex, and the diameter D [λ] Is D = {d + αλ} × 2, a five-element regular pentagonal vertex array antenna (also referred to as a regular pentagonal array antenna) where the distance d [λ] is d = 0.3 to 0.6. ) Can increase the antenna gain [dBi] as compared to the array antenna 2 (see FIG. 5) in which seven element antennas are arranged in a triangle.
ここで、不定定数αの値は、例えば、使用する素子アンテナの最長部分の長さを直径Deとする円を仮定したとき、α=(De/2)×1.3〜(De/2)×1.5の間の値に決定することができる。 Here, the value of the indefinite constant α is, for example, α = (De / 2) × 1.3 to (De / 2), assuming a circle whose diameter De is the length of the longest part of the element antenna to be used. A value between x1.5 can be determined.
この発明に係る素子アンテナを正五角形の頂点に配列した正五角形配列アレイアンテナは、構造が簡単で、かつ小型で性能が向上する。 The regular pentagonal array antenna in which the element antennas according to the present invention are arranged at the apexes of a regular pentagon has a simple structure, a small size, and improved performance.
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
なお、以下に参照する図面において、上記図5に示したものと対応するものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。 In the drawings to be referred to below, the same reference numerals are assigned to the components corresponding to those shown in FIG. 5 and the detailed description thereof is omitted.
図1は、この発明の一実施形態に係るアレイアンテナ10の平面構成を示している。
FIG. 1 shows a planar configuration of an
このアレイアンテナ10は、円形の地導体板14と、この地導体板14の上に、誘電体層を介して5個の素子アンテナ16が配置された構成とされている。このアレイアンテナ(正五角形配列アレイアンテナともいう。)10は、例えば両面プリント配線基板で製作することができる。
The
5個の素子アンテナ16は、辺の長さが2d×cos54゜で、中心Oからの距離がdの正五角形18の頂点に配列されている。
The five
素子アンテナ16は、この実施形態では円形とされており、その半径は0.18λ(λは波長である。)とされる。なお、図1に示している半径0.18λの円の直径は、素子アンテナ16が、四角形等、円形以外の形状である場合に、使用する素子アンテナの最長部分(例えば、素子アンテナが正方形であれば、対角線)の長さを直径Deとする円を考えた場合、Da=2×α×λと表される。αは、不定定数で、(De/2)×1.3〜(De/2)×1.5の間の値をとる。
The
この図1例では、円形の地導体板14の直径をD[λ]とするとき、波長をλとして、正五角形18の中心(地導体板14の円形の中心)Oから正五角形18の頂点までの距離d[λ]と直径D[λ]との関係が、D={d+0.25λ)}×2とされる。
In this example of FIG. 1, when the diameter of the circular
なお、正五角形18の頂点から地導体板14の周囲までの距離Da/2(直径Daに対する半径)を、不定定数をαとしてDa/2=αλと表すとき、この式は、一般に、D={d+(Da/2)}×2={d+αλ}×2と表すことができる。
When the distance Da / 2 (radius with respect to the diameter Da) from the apex of the
ここでは、直径De[λ]が、De=0.36λの素子アンテナ16を使用することを想定し、α=(0.36/2)×1.4≒0.25になっている。
Here, assuming that the
ここで、素子アンテナ16に対する給電方法は、第1にマイクロストリップ給電線で給電する。第2に地導体板14の裏面側から地導体板14を貫通して素子アンテナ16に給電する。第3に地導体板14に開口窓を開け裏面から電磁給電する、という方法のいずれかを選択することができる。
Here, as a power feeding method for the
図2に示す表は、図1に示した新規な構成の正五角形配列アレイアンテナ10の中心Oからの距離d[λ]と、図5に示した三角配列の従来技術に係るアレイアンテナ2の素子間隔(中心Oからの距離に等しい。)d[λ]と、地導体板4、14の直径D[λ][mm]を変化させた場合のアンテナ利得[dBi]の計算値を示している。
The table shown in FIG. 2 shows the distance d [λ] from the center O of the regular
図3は、図2の表の値をプロットしたアンテナ地導体板の直径D[mm]に対するアンテナ利得[dBi]の変化を示す特性図である。この実施形態での使用周波数は1.592[GHz](波長λは、λ=188[cm])である。 FIG. 3 is a characteristic diagram showing a change in antenna gain [dBi] with respect to the diameter D [mm] of the antenna ground conductor plate in which the values in the table of FIG. 2 are plotted. The frequency used in this embodiment is 1.592 [GHz] (wavelength λ is λ = 188 [cm]).
例えば、距離・素子間隔d[λ]がd=0.3であるとき、α=0.25とすると、地導体板4、14の直径D[λ]は、D=(0.3λ+0.25λ)×2=1.1λとされ、直径D[mm]は、D=1.1×188[cm]≒206[mm]になる。
For example, when the distance / element spacing d [λ] is d = 0.3 and α = 0.25, the diameter D [λ] of the
図2、図3から分かるように、距離d[λ]が、d=0.3〜0.6とした正五角形配列アレイアンテナ10は、7個の素子アンテナが三角配列されたアレイアンテナ2に比較してアンテナ利得[dBi]を大きくすることができる。すなわち、距離dがd=0.3〜0.6の領域では、正五角形配列アレイアンテナ10は、三角配列アレイアンテナ2に比較して小型でアンテナ利得[dBi]の高いアレイアンテナになる。
As can be seen from FIGS. 2 and 3, the regular
距離dがd=0.6を超える範囲でも構造が簡単であるので、給電構造を含めたコストを低減することができ、アンテナ利得が十分な用途であれば、正五角形配列アレイアンテナ10を利用することによりコストを低減することができる。
Since the structure is simple even when the distance d exceeds d = 0.6, the cost including the feeding structure can be reduced, and if the antenna gain is sufficient, the regular
なお、正五角形配列アレイアンテナ10は、素子アンテナ16の形状が、円形に限らず、四角形、あるいは素子アンテナがヘリカルアンテナ20のアレイアンテナ10A(図4参照、ヘリカルアンテナの半径は、0.18λである。)、さらには、素子アンテナをダイポールアンテナ、クロスダイポールアンテナとする等、円偏波アンテナ、直線偏波のどちらのアンテナとしても使用することができる。
The regular
正五角形配列アレイアンテナ10、10Aの使用周波数帯は、300[MHz]〜30[GHz]程度である。
The use frequency band of the regular
2、10、10A…アレイアンテナ 4、14…地導体板
6、16…素子アンテナ 7…正六角形
18…正五角形 20…ヘリカルアンテナ
2, 10, 10A ...
Claims (2)
前記5個の素子アンテナが正五角形の頂点に配列された地導体板と
を備えることを特徴とするアレイアンテナ。 5 element antennas,
An array antenna comprising the five element antennas and a ground conductor plate arranged at the apexes of a regular pentagon.
前記地導体板が円形であって、直径をDとするとき、波長をλ、不定定数をαとして、正五角形の中心から頂点までの距離d[λ]と直径D[λ]との関係が、D={d+(αλ)}×2とされるとき、距離d[λ]が、d=0.3〜0.6とされている
ことを特徴とするアレイアンテナ。 The array antenna according to claim 1, wherein
When the ground conductor plate is circular and the diameter is D, the wavelength is λ, the indefinite constant is α, and the relationship between the distance d [λ] from the center of the regular pentagon to the apex and the diameter D [λ] is , D = {d + (αλ)} × 2, the distance d [λ] is d = 0.3 to 0.6.
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JP2009545221A (en) * | 2006-07-28 | 2009-12-17 | テールズ | Compact orthogonal polarization converter optimized in mesh plane for antenna |
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