JP2010034754A - Lens antenna apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、船舶や飛行機等の移動体に搭載して、人工衛星や地上局からの電波を受信する移動体通信用のレンズアンテナ装置に関するものである。 The present invention relates to a lens antenna device for mobile communication that is mounted on a mobile body such as a ship or an airplane and receives radio waves from an artificial satellite or a ground station.
従来より、電波ビームを集束可能な球体レンズを利用して、球体レンズの半球面上の所定位置にアンテナ素子を配置し、球体レンズの中心方向にアンテナ素子の指向性を合わせることにより、所定方向に電波ビームを形成するレンズアンテナ装置が提案されている。このレンズアンテナ装置は、アンテナ素子の位置を球体レンズの球面上を任意に移動させるだけで、電波ビームを好みの方向へ指向させることができる。 Conventionally, by using a spherical lens capable of focusing a radio wave beam, an antenna element is arranged at a predetermined position on the hemispherical surface of the spherical lens, and the directivity of the antenna element is aligned with the central direction of the spherical lens, thereby obtaining a predetermined direction. A lens antenna device for forming a radio wave beam has been proposed. This lens antenna device can direct a radio wave beam in a desired direction simply by arbitrarily moving the position of the antenna element on the spherical surface of the spherical lens.
図8は、一般的なルーネベルグ半球レンズを用いたレンズアンテナ装置100の概略を示している。このレンズアンテナ装置100は、電波ビームを集束する半球レンズ101と、半球レンズ101の2分断面に取り付けられ、半球レンズ101内に入射される電波を反射する電波反射板102と、電波を送受信するためのアンテナ素子103とを備えている。
FIG. 8 shows an outline of a
このようなレンズアンテナ装置100により、電波を受信する際において、到来してきた電波Pは、この半球レンズ101によりその進行方向が折り曲げられて電波反射板102へ到達する。そして、この電波Pは電波反射板102により反射されてアンテナ素子103に集束されることになる。電波Pの方向が変化した場合においても、かかる電波Pの集束位置にアンテナ素子103を合わせることにより、これを受信することが可能となる。
When receiving a radio wave by using such a
従って、このレンズアンテナ装置100は、パラボラアンテナ装置等のように、電波の到来方向が変わるたびにアンテナ全体を回転駆動させる必要が無くなり、駆動系を小型化できるという利点がある。
Therefore, the
従来のレンズアンテナ装置としては、例えば特許文献1に示すように、半球レンズの周面に沿って平行に架設されるガイドレールを設け、放射器をこのガイドレール上で任意の位置に自走させることにより、電波ビームの集束位置を捉える技術が開示されている。 As a conventional lens antenna device, for example, as shown in Patent Document 1, a guide rail is provided which is installed in parallel along the peripheral surface of a hemispherical lens, and the radiator is self-propelled at an arbitrary position on the guide rail. Thus, a technique for capturing the focusing position of the radio wave beam is disclosed.
しかしながら、この特許文献1の開示技術では、同心の球面に誘電率の異なる誘電体を積層させた半球レンズを使用することを前提としている。このため、半球レンズの製造期間が長期化し、またその製造コストが上昇してしまうという問題点があった。また、この特許文献1の開示技術では、上述のようなガイドレールや自走手段を配設する必要があることから、電力の消費量が過大になるという問題点もあった。また、この特許文献1の開示技術では、入射された電波が、多層で構成された半球レンズを通過する過程で、大きく減衰してしまうという問題点があった。即ち、この特許文献1の開示技術では、半球レンズに入射された電波が電波反射板を反射して放射器を介して捕捉されるまでの過程で、より高感度な受信を実現することができないという問題点があった。 However, the technique disclosed in Patent Document 1 is based on the premise that a hemispherical lens in which dielectrics having different dielectric constants are laminated on concentric spherical surfaces is used. For this reason, there existed a problem that the manufacturing period of a hemispherical lens became long and the manufacturing cost rose. In addition, the disclosed technique disclosed in Patent Document 1 has a problem in that power consumption is excessive because it is necessary to dispose the guide rail and the self-propelled means as described above. In addition, the disclosed technique of Patent Document 1 has a problem that incident radio waves are greatly attenuated in the process of passing through a hemispherical lens composed of multiple layers. That is, with the disclosed technique of Patent Document 1, it is not possible to achieve higher-sensitivity reception until the radio wave incident on the hemispherical lens is reflected by the radio wave reflector and captured through the radiator. There was a problem.
ちなみに、この電波ビームの集束位置を放射器としてのアンテナ素子により捉えるためには、放射器の位置を調整することに加え、例えば特許文献2、3に示すように半球型レンズアンテナの向きを機械的に制御する方法も提案されている。しかしながら、この特許文献2、3に示す開示技術は、感度な受信に注力した技術ではなく、また半球型レンズアンテナの向きの制御を、放射器の位置調整と併用して行わなければならず、結局のところ電力の消費量の低減を図ることができないという問題点があった。
Incidentally, in order to capture the focusing position of the radio wave beam by an antenna element as a radiator, in addition to adjusting the position of the radiator, for example, as shown in
特許文献4では、上述した特許文献1の構成に加えて、更にアンテナ部に傾斜センサを取り付け、アンテナの水平度が規定範囲から外れた場合に全ての制御を停止させることが可能なレンズアンテナ装置が提案されている。このレンズアンテナ装置では、アンテナが傾いたときに、放射器の位置が電波の焦点から一時的にずれ、受信が不安定になるのを防止することが可能となる。しかしながら、この特許文献4の開示技術も特許文献1と同様に、ガイドレールや自走手段を配設する必要があることから、電力の消費量が過大になるという問題点を解決することができなかった。
In
また、特許文献5に開示されているレンズアンテナ装置は、電波反射板上に載置された半球レンズの向きを機械的に調整する機構が設けられている。この特許文献5の開示技術では、上述のようなガイドレールや自走手段を配設する必要も無くなり、システム全体を安価に構成することが可能となり、ひいてはRF損失を低減させ、システムの寿命を延ばすことが可能となる。
The lens antenna device disclosed in
しかしながら、この特許文献5の開示技術では、半球レンズとして、互いに誘電率の異なる多層で構成されたルーネベルグレンズを使用する必要があることから、製造コストが増加してしまうという問題点がある。この特許文献5の開示技術において、製造コストを下げる観点から、仮に単一の半球レンズを使用すると、利得が低くなり、より高感度な受信を実現することができないという問題点が出てくる。
However, the technique disclosed in
また、この半球レンズ以外に、アンテナ素子自体の改良も進んできている。例えば特許文献6に開示のアンテナでは、ホーンアンテナの開口の内部に浮かせて取り付けられた誘電体からなる、少なくとも一つの挿入物を備える。このような挿入物を備えることにより、E−平面とH−平面の放射パターンを均一に構成することが可能となる。
In addition to this hemispherical lens, improvement of the antenna element itself is also progressing. For example, the antenna disclosed in
しかしながら、この挿入物は、開口中心に対して回転対称とならない。このため、高い軸比でしかも偏波損失を起こすことなく、偏波利用可能なアンテナとして構成することが困難になるという問題点があった。 However, this insert is not rotationally symmetric with respect to the center of the opening. For this reason, there is a problem in that it is difficult to configure an antenna that can use polarized waves without causing a polarization loss with a high axial ratio.
また、この特許文献6に示すアンテナ素子を製造するためには、特別な製造技術が必要となり、製造コストが高価になるという問題点もあった。
Further, in order to manufacture the antenna element shown in
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、安価でしかも高感度な受信を実現することが可能なレンズアンテナ装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a lens antenna device that can realize low-cost and high-sensitivity reception. is there.
本発明は、上述した課題を解決するために、一層からなる半球レンズを電波反射板上に載置し、レンズアンテナの向きを機械的に制御することにより電波ビームの電波反射板に対する反射角を調整可能とし、更に、半球レンズにより集束された電波ビームを受信する誘電体挿入物が挿入されたホーンアンテナを備えるレンズアンテナ装置である。 In order to solve the above-described problems, the present invention places a hemispherical lens composed of a single layer on a radio wave reflector and mechanically controls the direction of the lens antenna to thereby reduce the reflection angle of the radio beam with respect to the radio wave reflector. The lens antenna device includes a horn antenna that is adjustable and further includes a dielectric insert that receives a radio wave beam focused by a hemispherical lens.
即ち、本願請求項1記載のレンズアンテナ装置は、電波ビームを集束する単一の球体レンズを略2等分した半球レンズを電波反射板上に載置してなる半球型レンズアンテナと、上記半球型レンズアンテナの向きを機械的に制御することにより電波ビームの電波反射板に対する反射角を調整可能な角度調整手段と、上記半球レンズにより集束された電波ビームを受信するアンテナ素子とを備え、上記アンテナ素子は、誘電体挿入物が挿入されたホーンアンテナからなることを特徴とする。 In other words, the lens antenna device according to claim 1 of the present application includes a hemispherical lens antenna in which a hemispherical lens obtained by placing a single spherical lens for focusing a radio wave beam into two substantially equal parts is placed on a radio wave reflector, and the hemisphere. An angle adjusting means capable of adjusting the reflection angle of the radio wave beam with respect to the radio wave reflector by mechanically controlling the orientation of the mold lens antenna, and an antenna element for receiving the radio wave beam focused by the hemispherical lens, The antenna element includes a horn antenna into which a dielectric insert is inserted.
本願請求項2記載のレンズアンテナ装置は、請求項1記載の発明において、上記電波反射板は、上記半球レンズの断面よりも径大の円盤形状であることを特徴とする。 The lens antenna device according to claim 2 of the present invention is characterized in that, in the invention according to claim 1, the radio wave reflector has a disk shape having a diameter larger than the cross section of the hemispherical lens.
本願請求項3記載のレンズアンテナ装置は、請求項1記載の発明において、上記半球レンズにおける断面と上記電波反射板の間には、板状レンズが介装されていることを特徴とする。
The lens antenna device according to
本願請求項4記載のレンズアンテナ装置は、請求項1記載の発明において、上記半球レンズは、その断面周縁を外側に突出させた突出部を更に有することを特徴とする。
The lens antenna device according to
上述した構成からなる本発明では、半球レンズとして、単一の球体レンズを略2等分したものとして構成しており、互いに誘電率の異なる誘電体を多層に亘り積層させた場合と比較して電波の減衰を減少させることが可能となり、より高感度な受信を実現することができ、更にはレンズの作製コストを抑えることが可能となる。また、特にこの半球レンズを一層で構成することにより形成される葉巻形のフォーカス分布も、上述の如き形態でホーンアンテナに挿入された誘電体挿入物により捕捉することができ、利得の低下を抑えることが可能となる。 In the present invention having the above-described configuration, a hemispherical lens is configured by dividing a single spherical lens into approximately two equal parts, as compared with a case where dielectrics having different dielectric constants are laminated in multiple layers. It becomes possible to reduce the attenuation of the radio wave, to realize higher sensitivity reception, and to further reduce the cost of manufacturing the lens. In addition, the cigar-shaped focus distribution formed by configuring this hemispherical lens in a single layer can be captured by the dielectric insert inserted into the horn antenna in the above-described form, and the reduction in gain is suppressed. It becomes possible.
また、本発明を適用したレンズアンテナ装置では、放射器の位置調整手段を特段設ける必要もなくなり、電力の消費量を低減させることが可能となる。 Further, in the lens antenna device to which the present invention is applied, it is not necessary to particularly provide a radiator position adjusting means, and power consumption can be reduced.
以下、本発明を実施するための最良の形態として、人工衛星や地上局からの電波を受信する移動体通信用のレンズアンテナ装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, as a best mode for carrying out the present invention, a lens antenna device for mobile communication that receives radio waves from an artificial satellite or a ground station will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るレンズアンテナ装置1が適用される移動体通信システム2の例を示している。この移動体通信システム2は、飛行機等の移動体3と、地上に設置された地上局50との間で移動体通信を実現するものである。移動体3の例としては、飛行機以外に船舶や車両、人工衛星、ヘリコプター等を適用してもよい。また、この移動体3は、あくまで地上局50との間のみで通信を行う場合に限定されるものではなく、移動体3同士で通信を行うものであってもよい。この移動体3は、地上局50又は他の移動体3と通信する際において、移動体3の一部に設けられたレンズアンテナ装置4を介して電波を送受信することになる。
FIG. 1 shows an example of a mobile communication system 2 to which a lens antenna device 1 according to the present invention is applied. The mobile communication system 2 realizes mobile communication between a mobile 3 such as an airplane and a
図2(a)は、移動体3内に設けられたレンズアンテナ装置4を示している。このレンズアンテナ装置4は、移動体3に対して保持具8を介して取り付けられた半球型レンズアンテナ5と、半球型レンズアンテナ5により集束された電波ビームを受信するアンテナ素子6と、このアンテナ素子6に接続された通信部7とを備えている。図2(b)は、移動体3外に設けられ、レドーム9によって風圧から保護されるレンズアンテナ装置4を示している。
FIG. 2A shows the
半球型レンズアンテナ5は、例えば図3に示すように、アンテナ素子6の中心軸と一致するy軸に向けて長手方向が延長されている保持具8に取り付けられたアーム51と、アーム51の先端に回転自在に取り付けられた電波反射板54と、電波反射板54上に設置された半球レンズ55とを備えている。
For example, as shown in FIG. 3, the
アーム51は、アーチ形状からなり、その中央部は、回転駆動機構52を介して保持具8に取り付けられている。回転駆動機構52は、図示しないモータ、ギア等で構成され、アーム51をy軸中心として任意に回転可能としている。アーム51の先端には、回転駆動機構53を介して電波反射板54が取り付けられている。この回転駆動機構53も、図示しないモータ、ギア等で構成され、図中x軸中心として任意角度に回転可能とされている。ちなみに、この回転駆動機構52、53を組み合わせることにより、電波反射板54ひいてはこれに載置されている半球レンズ55の向きを機械的に調整することが可能となる。
The
電波反射板54は、半球レンズ55の断面よりも径大の円盤形状からなる。その理由として、受信すべき電波が半球レンズ55にいかなる角度で入射された場合においても、これを確実に捕捉するためである。実際にこの電波反射板54のサイズは、利得とサイドロープを含む要求されるアンテナ特性の許容範囲から決定されることになる。
The
電波反射板54に載置された半球レンズ55は、電波ビームを集束可能な単一の球体レンズを略2等分したものである。即ち、この半球レンズ55は、同心の球面に誘電率の異なる誘電体を積層して構成したものではなく、あくまで単一の誘電体を1層に亘って構成したものである。このような1層からなる半球レンズ55に入射された電波は、図3に示す分布59に示すように、ポイントフォーカスではなく、葉巻形にフォーカスされることになる。分布59は、実際のアンテナにおける誘電体挿入物63に一致すべきであり、ここでは、明確にするためにあえて分離して示している。
The
アンテナ素子6は、図4に示すようにホーンアンテナ61と、ホーンアンテナ61における開口62に挿入された誘電体挿入物63とを備えている。ちなみに、この誘電体挿入物63は、円盤状のレドーム64を介してこの開口62内のほぼ中心位置において固定されている。
As shown in FIG. 4, the
ホーンアンテナ61は、金属又は導電材料から構成され、その内面が軸yを中心とした円錐形状となるように構成されている。また、このホーンアンテナ61は開口62において最も拡径された形状とされ、基端部66に進むにつれて徐々に縮径化されることになる。また、このホーンアンテナ61は、基端部66が導波管67に接続されてなる。
The
誘電体挿入物63は、楕円体形状で構成されてなり、低い誘電損失からなる誘電率が1以上の材料で構成される。なお、この誘電体挿入物63の形状は、楕円体に限定されるものではなく、直方体形状で構成されていてもよいし、長手方向に延長されている形状であればいかなるものであってもよい。但し、この誘電体挿入物63の長手方向は、ホーンアンテナ61の開口62から基端部66に配向するようにして固定されている必要がある。
The
レドーム64は、ホーンアンテナ61の開口62を閉塞するようにして接合されている。このレドーム64は、電波透過性を有するとともに熱伝導率の低い、樹脂等の材料で構成されている。
The
なお、レンズアンテナ装置4は、例えば図2(b)に示すように、保持具8、半球型レンズアンテナ5、アンテナ素子6をレドーム9により覆うようにしてもよい。このレドーム9を構成する材料は、レドーム64と同様である。
Note that the
通信部7は、このアンテナ素子6からの出力信号が供給され、これを高周波増幅するとともに、低域周波数の信号へ周波数変換等を行う。
The
上記構成からなるレンズアンテナ装置4では、地上局50又は他の移動体3から送信されてきた電波は、半球レンズ55の表面から入射される。このとき、球体レンズであれば電波はレンズ内で集束することになるが、本実施形態では、球体レンズを2等分した半球レンズ55を使用し、これを電波反射板54上に載置している。このため、半球レンズ55により集束される電波は電波反射板54により、半球レンズ55の断面で反射される。このため、半球レンズ55への入射電波は、球体レンズの場合とは面対称の経路をとる。この半球レンズ55により形成される上述した分布59からなる葉巻形のフォーカスにアンテナ素子6を配置することにより、この電波を受信することができる。また、この状態でアンテナ素子6から電波を送信することにより、地上局50や他の移動体3に対して電波を送信することが可能となる。このアンテナ素子6から電波を送信する際において、電波は半球レンズ55内において上述した経路と逆方向になる。
In the
なお本発明を適用したレンズアンテナ装置4では、アーム51をy軸、x軸を中心として任意に回転させることにより、電波反射板54ひいてはこれに載置されている半球レンズ55の向きを任意に調整することが可能となる。このため、半球型レンズアンテナ5の向きを調整することにより、葉巻形のフォーカス位置を任意の位置へ制御することが可能となる。本発明ではこれを利用し、電波の到来方向がいかなる場合においても、その焦点がアンテナ素子6に位置するように、半球型レンズアンテナ5の向きを調整する。例えば図2に示すように、電波の到来方向が、実線で示される方向から、点線で示される方向へと変化する場合においても、半球型レンズアンテナ5の向きを機械的に制御することより、その焦点位置をアンテナ素子6側へと確実に導くことが可能となる。送信されてくる電波の方向が常に変化する移動体通信システム2において、上述した機能を実現できる本発明は特に有用となる。
In the
なお、本発明を適用したレンズアンテナ装置4は、上述した実施の形態に限定されるものではない。図5(a)〜(d)は、レンズアンテナ装置4に適用される半球型レンズアンテナ5の各構成例を示している。
The
図5(a)は、半球レンズ55について、その断面周縁を外側に突出させた突出部71を更に設けた例を示している。この突出部71は、断面三角形状に構成されてなり、外側に向かうにつれてその高さが低くなるように構成されている。ちなみに、この突出部71は、半球レンズ55と一体化されていてもよいし、半球レンズ55と別々に作製してこれを事後的に接合するようにしてもよい。また、この突出部71の断面形状は、断面三角形状に限定されるものではなく、いかなる形状であってもよい。
FIG. 5A shows an example in which the
なお、この図5(a)の点線は、半球レンズ55について、球体レンズを略2等分した断面に相当する。即ち、この半球レンズ55は、突出部71の高さ分に応じて厚みを増加させているが、これで限定されるものではなく、いかなる厚みで構成されていてもよい。また、この半球レンズ55は、突出部71の高さ分に応じて厚みを増加させることなく、球体レンズを略2等分した断面を電波反射板54に直接的に接合するものであってもよい。
The dotted line in FIG. 5A corresponds to a cross section of the
図5(b)は、半球レンズ55と、電波反射板54の間に板状レンズ72を介装させた例を示している。板状レンズ72は、球体レンズを略2等分した半球レンズ55の断面に接合されている。このため、半球レンズ55から電波反射板54に至るまでの板厚が増加した外観形状となる。ちなみに、この板状レンズ72の径は、半球レンズ55の断面とほぼ同一とされている。この板状レンズ72の代替として、半球レンズの厚みを増加させるようにしてもよい。
FIG. 5B shows an example in which a
図5(c)は、上述した図3において説明したものと同様に、球体レンズを略2等分した半球レンズ55と、この半球レンズ55の断面よりも径大の円盤形状からなる電波反射板54で構成した例を示している。
FIG. 5C shows a
図5(d)は、球体レンズを略2等分した半球レンズ55と、この半球レンズ55の断面と同一径の円盤形状からなる電波反射板54で構成した例を示している。
FIG. 5D shows an example constituted by a
なお、上述した図5(a)〜(d)では、レンズアンテナ装置4を構成するアンテナ素子6として、必ずホーンアンテナ61に誘電体挿入物63を挿入する場合を例に挙げている。これに対して、図5(e)に示す比較例では、この誘電体挿入物63の構成を省略したホーンアンテナからなるアンテナ素子81を適用し、半球型レンズアンテナとしては、上述した図5(d)と同様に、球体レンズを略2等分した半球レンズ55と、この半球レンズ55の断面と同一径の円盤形状からなる電波反射板54で構成している。
In FIGS. 5A to 5D described above, the case where the
以下、これら図5(a)〜(e)に示す構成について実際にサンプルを作製し、それぞれについて放射指向性パターンをシミュレートした結果について説明をする。以下では、図5(a)の構成からなる半球型レンズアンテナ5をサンプルAとし、図5(b)の構成からなる半球型レンズアンテナ5をサンプルBとし、図5(c)の構成からなる半球型レンズアンテナ5をサンプルCとし、図5(d)の構成からなる半球型レンズアンテナ5をサンプルDとし、図5(e)の構成からなる半球型レンズアンテナ5をサンプルEとする。
Hereinafter, the results of simulating the radiation directivity pattern for each of the configurations shown in FIGS. 5A to 5E will be described. Hereinafter, the
作製した各サンプルA〜Eは、半球レンズ55の直径は、5波長とした。また、半球レンズ55並びに、誘電体挿入物63の誘電率εrは1.7とした。更にサンプルAについては、突出部71の形状を断面三角形状とし、突出量並びに高さを0.35波長とし、また半球レンズ51における厚みをこの突出部71の高さ分に応じて増加させている。サンプルBについては、板状レンズ72の板厚を0.35波長とした。
In each of the produced samples A to E, the diameter of the
図6にこのような形状からなる各サンプルA〜Eに対して、それぞれ30GHzの円偏波を入射させ、放射指向性パターンをシミュレートした結果を示す。図6における角度0°は、ホーンアンテナ6における電波の反射点であり、角度90°は、ホーンアンテナ6のY軸に対して90°における電波の反射点である。この図6の結果から、放射パターンにおけるピーク利得が特にサンプルA、Bにおいて高くなる傾向が見られ、その次にサンプルC、Dが続く結果となった。そして、放射パターンにおけるピーク利得が最も低くなるのがサンプルEであった。従って、本発明例としてのサンプルA〜Dは、比較例としてのサンプルEよりも放射特性が優れることが分かる。
FIG. 6 shows a result of simulating a radiation directivity pattern by making each of the samples A to E having such a shape enter a circularly polarized wave of 30 GHz. The angle 0 ° in FIG. 6 is a reflection point of radio waves at the
その理由として、単一の誘電体を1層に亘って構成した半球レンズ55では、点フォーカスとならず、あくまで葉巻形のフォーカスが形成される。サンプルA〜Dによれば、誘電体挿入物63をホーンアンテナ61に挿入していることから、当該誘電体挿入物63でこの葉巻形のフォーカス分布を効果的に捕捉することが可能となる。特にこの誘電体挿入物63の長手方向は、ホーンアンテナ61の開口62から基端部66に配向するようにして固定されている。このため、形成される葉巻形のフォーカス分布を捉える上で好適となる。
The reason for this is that the
ちなみに、サンプルAとBとの間では、特に中心付近から離れた角度において、サンプルAの放射特性が優れることが分かる。またサンプルCは、サンプルDよりも全体的に放射特性が優れていることが分かる。このため、半球型レンズアンテナとして最も望ましい形状は、サンプルAの構成であり、次にサンプルB、サンプルC、サンプルDの順で続くことになる。 Incidentally, it can be seen that the radiation characteristics of sample A are excellent between samples A and B, particularly at an angle away from the vicinity of the center. In addition, it can be seen that the sample C has overall better radiation characteristics than the sample D. For this reason, the most desirable shape as a hemispherical lens antenna is the configuration of sample A, followed by sample B, sample C, and sample D in this order.
このように、本発明を適用したレンズアンテナ装置1では、半球レンズ55として、単一の球体レンズを略2等分したものとして構成しており、互いに誘電率の異なる誘電体を多層に亘り積層させた場合と比較して電波の減衰を抑えることが可能となり、より高感度な受信を実現することができ、更にはレンズの作製コストを抑えることが可能となる。また、特にこの半球レンズ55を一層で構成することにより形成される葉巻形のフォーカス分布も、上述の如き形態でホーンアンテナ61に挿入された誘電体挿入物63により捕捉することができ、利得の低下を抑えることが可能となる。
Thus, in the lens antenna device 1 to which the present invention is applied, the
また、本発明を適用したレンズアンテナ装置1では、放射器の位置調整手段を特段設ける必要もなくなり、電力の消費量を低減させることが可能となる。 Further, in the lens antenna device 1 to which the present invention is applied, it is not necessary to particularly provide a radiator position adjusting means, and it is possible to reduce power consumption.
本発明の有効性を更に論じるため、更なる形態として、直径が8波長からなり、突出部71が0.35波長の高さからなる半球レンズ55がある。図7は、その発明と、従来仕様の放射パターンをシミュレートしたピーク利得の結果を示している。従来仕様は、レンズの誘電率は2.5であり、通常のホーンアンテナで構成される。
In order to further discuss the effectiveness of the present invention, as a further form, there is a
図7の結果に示すように、本発明は、90°において26.5dBicであり、従来仕様は、75°において26.5dBicであった。本発明におけるレンズの重量は、25グラムである。そして、従来仕様のレンズの重さは、41グラムである。本発明は、広い角度範囲において要求される26.5dBicを満たすことができ、しかも40%の重量減を実現することができる。 As shown in the results of FIG. 7, the present invention was 26.5 dBic at 90 °, and the conventional specification was 26.5 dBic at 75 °. The weight of the lens in the present invention is 25 grams. The weight of the conventional lens is 41 grams. The present invention can satisfy 26.5 dBic required in a wide angle range, and can realize a weight reduction of 40%.
1 レンズアンテナ装置
2 移動体通信システム
3 移動体
4 レンズアンテナ装置
5 半球型レンズアンテナ
6 アンテナ素子
7 通信部
8 保持具
9、64 レドーム
50 地上局
51 アーム
52 回転駆動機構
53 回転駆動機構
54 電波反射板
55 半球レンズ
61 ホーンアンテナ
62 開口
63 誘電体挿入物
66 基端部
67 導波管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens antenna apparatus 2
Claims (4)
上記半球型レンズアンテナの向きを機械的に制御することにより電波ビームの電波反射板に対する反射角を調整可能な角度調整手段と、
上記半球レンズにより集束された電波ビームを受信するアンテナ素子とを備え、
上記アンテナ素子は、誘電体挿入物が挿入されたホーンアンテナからなること
を特徴とするレンズアンテナ装置。 A hemispherical lens antenna in which a hemispherical lens obtained by dividing a single spherical lens for focusing a radio wave beam into two substantially equal parts is placed on a radio wave reflector;
Angle adjusting means capable of adjusting the reflection angle of the radio wave beam to the radio wave reflector by mechanically controlling the direction of the hemispherical lens antenna;
An antenna element for receiving the radio wave beam focused by the hemispherical lens,
The lens antenna device, wherein the antenna element is a horn antenna into which a dielectric insert is inserted.
を特徴とする請求項1記載のレンズアンテナ装置。 The lens antenna device according to claim 1, wherein the radio wave reflecting plate has a disk shape larger in diameter than a cross section of the hemispherical lens.
を特徴とする請求項1記載のレンズアンテナ装置。 The lens antenna device according to claim 1, wherein a plate-like lens is interposed between a cross section of the hemispherical lens and the radio wave reflecting plate.
を特徴とする請求項1記載のレンズアンテナ装置。 The lens antenna device according to claim 1, wherein the hemispherical lens further includes a protruding portion whose outer peripheral edge protrudes outward.
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