JP2015171085A - Non-directional antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無指向性アンテナに関する。 The present invention relates to an omnidirectional antenna.
水平偏波の無指向性アンテナは、通常、複数のアンテナを用いて多面合成する方式が採用されている。このような水平偏波無指向性アンテナとして、導波管スロットアンテナを用いたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 A horizontally polarized omnidirectional antenna generally employs a multi-plane combining method using a plurality of antennas. As such a horizontally polarized wave omnidirectional antenna, an antenna using a waveguide slot antenna is known (see, for example, Patent Document 1).
しかし、特許文献1に記載された水平偏波無指向性アンテナは、多面合成をするために複数の導波管を用いているため、多面合成したアンテナ部が大型化するという問題があった。特に、ミリ波帯で用いられる水平偏波無指向性アンテナは、波長が小さくなるのに合わせて、アンテナ部を小型化することが求められている。
そこで、本出願人は、多面配置された複数のアンテナ面と、これらの各アンテナ面に形成され水平偏波を放射するスロットと、各アンテナ面のスロットにそれぞれ連通する複数の導波路と、を有する単一の多面体を備えた水平偏波無指向性アンテナを既に提案している(特願2012−196414。以下、「先願発明」という)。
However, since the horizontally polarized omnidirectional antenna described in
Therefore, the present applicant has a plurality of antenna surfaces arranged in multiple planes, slots formed on each of these antenna surfaces to radiate horizontally polarized waves, and a plurality of waveguides respectively communicating with the slots on each antenna surface. A horizontally polarized omnidirectional antenna having a single polyhedron has already been proposed (Japanese Patent Application No. 2012-196414, hereinafter referred to as “prior application invention”).
しかしながら、先願発明の水平偏波無指向性アンテナにあっては、複数のアンテナ面による水平面指向性において、無指向性偏差(最大利得と最小利得との差)が大きくなるという問題や、主偏波と同時に交差偏波の影響を強く受けてしまうという問題があった。
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、アンテナ性能を向上させることができる無指向性アンテナを提供することを目的としている。
However, in the horizontally polarized omnidirectional antenna of the prior invention, there is a problem that the omnidirectional deviation (difference between the maximum gain and the minimum gain) becomes large in the horizontal plane directivity by a plurality of antenna surfaces. There was a problem of being strongly affected by cross polarization simultaneously with polarization.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an omnidirectional antenna capable of improving antenna performance.
本発明は、多面配置された複数のアンテナ面を有し、前記各アンテナ面に所定の周波数帯域で偏波を放射するスロットが形成されたアンテナ部を備えている無指向性アンテナであって、隣接する前記アンテナ面同士のうちの一方に形成された前記スロットの正面方向と、他方に形成された前記スロットの正面方向とがなす角度を二等分する方向付近に偏波が放射されるのを抑制するために、前記アンテナ部に対して外方に突出して設けられた突出部を備えている無指向性アンテナである。 The present invention is an omnidirectional antenna having a plurality of antenna faces arranged in multiple faces, each antenna face having an antenna portion formed with a slot for radiating polarized waves in a predetermined frequency band, Polarization is radiated in the vicinity of a direction that bisects the angle formed by the front direction of the slot formed on one of the adjacent antenna surfaces and the front direction of the slot formed on the other side. In order to suppress this, the antenna unit is an omnidirectional antenna including a protruding portion that protrudes outward from the antenna portion.
他の観点からみた本発明は、多面配置された複数のアンテナ面と、前記各アンテナ面に形成され且つ所定の周波数帯域で偏波を放射するスロットと、前記各アンテナ面のスロットにそれぞれ連通する複数の導波路と、を有する多面体を備えている無指向性アンテナであって、前記導波路は、前記多面体の内部において前記アンテナ面に沿う一方向に延びて形成されているとともに、前記一方向の一端側から給電されており、前記導波路の前記一方向の他端から、当該他端に最も近い前記スロットの中心点までの距離Lは、以下の式を満たすように設定されている無指向性アンテナである。
L=(λg/4)+n×(λg/2)
ただし、λgは周波数帯域の設計中心周波数の導波路の路内波長、nは1以上の整数である。
From another viewpoint, the present invention communicates with a plurality of antenna surfaces arranged in multiple planes, slots formed on the antenna surfaces and radiating polarized waves in a predetermined frequency band, and slots on the antenna surfaces. An omnidirectional antenna including a polyhedron having a plurality of waveguides, wherein the waveguide extends in one direction along the antenna surface inside the polyhedron, and the one-way The distance L from the other end in the one direction of the waveguide to the center point of the slot closest to the other end is set so as to satisfy the following formula: It is a directional antenna.
L = (λ g / 4) + n × (λ g / 2)
Here, λ g is the wavelength in the waveguide of the design center frequency in the frequency band, and n is an integer of 1 or more.
本発明によれば、無指向性アンテナのアンテナ性能を向上させることができる。 According to the present invention, the antenna performance of an omnidirectional antenna can be improved.
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本発明の実施形態に係る無指向性アンテナは、多面配置された複数のアンテナ面を有し、前記各アンテナ面に所定の周波数帯域で偏波を放射するスロットが形成されたアンテナ部を備えている無指向性アンテナであって、隣接する前記アンテナ面同士のうちの一方に形成された前記スロットの正面方向と、他方に形成された前記スロットの正面方向とがなす角度を二等分する方向付近に偏波が放射されるのを抑制するために、前記アンテナ部に対して外方に突出して設けられた突出部を備えている。
ここで、スロットの「正面方向」とは、スロットの中心点から、当該スロットが形成されたアンテナ面の外方に向かって、当該アンテナ面に対して垂直に延びる方向である。また、「二等分する方向付近」とは、二等分する方向と一致する方向だけでなく、二等分する方向に対して多少ずれている方向も含む意味である。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, the contents of the embodiment of the present invention will be listed and described.
(1) An omnidirectional antenna according to an embodiment of the present invention has a plurality of antenna surfaces arranged in multiple planes, and each antenna surface is formed with a slot that radiates polarized waves in a predetermined frequency band. The angle formed by the front direction of the slot formed on one of the adjacent antenna surfaces and the front direction of the slot formed on the other side In order to prevent the polarized light from being radiated in the vicinity of the dividing direction, a protruding portion provided to protrude outward from the antenna portion is provided.
Here, the “front direction” of a slot is a direction extending perpendicularly to the antenna surface from the center point of the slot toward the outside of the antenna surface on which the slot is formed. Further, “near the bisecting direction” means not only the direction that coincides with the bisecting direction but also the direction that is slightly deviated from the bisecting direction.
上記無指向性アンテナによれば、アンテナ部に設けられた突出部により、隣接するアンテナ面にそれぞれ形成されたスロットから、これら両スロットの正面方向同士がなす角度を二等分する方向付近に偏波が放射されるのを抑制することができる。これにより、従来の無指向性アンテナに比べて、無指向性偏差を抑制することができ、アンテナ性能を向上させることができる。 According to the above omnidirectional antenna, the projections provided in the antenna section are offset from the slots formed on the adjacent antenna surfaces in the vicinity of the direction that bisects the angle formed by the front directions of these slots. Waves can be prevented from being emitted. Thereby, compared with the conventional omnidirectional antenna, an omnidirectional deviation can be suppressed and antenna performance can be improved.
(2)前記(1)の前記突出部は、隣接する前記アンテナ面同士のうちの少なくも一方のアンテナ面に対して外方に突出して設けられているのが好ましい。
この場合、無指向性偏差を効果的に抑制することができる。
(2) It is preferable that the protruding portion of (1) is provided to protrude outward with respect to at least one of the adjacent antenna surfaces.
In this case, the omnidirectional deviation can be effectively suppressed.
(3)前記(1)又は(2)の前記スロットは、前記アンテナ部の複数の前記アンテナ面に対して垂直な断面において、前記各アンテナ面に1つずつ形成されているのが好ましい。
この場合、アンテナ部の複数の前記アンテナ面に対して垂直な断面において、各アンテナ面に複数のスロットがそれぞれ形成されている場合に比べて、アンテナ全体を小型化することができるが、その反面、各スロットから放射される偏波のビーム幅が広くなる。このため、隣接するアンテナ面にそれぞれ形成されたスロットの正面方向同士がなす角度を二等分する方向付近に偏波が強く放射され、無指向性偏差がさらに大きくなる。したがって、各アンテナ面にスロットが1つずつ形成されている場合に特に問題となる無指向性偏差を、アンテナ部に設けた突出部により効果的に抑制することができる。
(3) It is preferable that the slots of (1) or (2) are formed one by one on each antenna surface in a cross section perpendicular to the plurality of antenna surfaces of the antenna unit.
In this case, in the cross section perpendicular to the plurality of antenna surfaces of the antenna unit, the entire antenna can be reduced in size compared to the case where a plurality of slots are formed on each antenna surface. The beam width of the polarized wave radiated from each slot becomes wider. For this reason, polarized waves are strongly radiated in the vicinity of the direction that bisects the angle formed by the front directions of the slots formed on the adjacent antenna surfaces, and the omnidirectional deviation is further increased. Therefore, the omnidirectional deviation, which is particularly problematic when one slot is formed on each antenna surface, can be effectively suppressed by the protruding portion provided in the antenna portion.
(4)前記(1)〜(3)のいずれかの前記アンテナ部は、複数の前記アンテナ面と、前記各アンテナ面のスロットにそれぞれ連通するように内部に形成された複数の導波路と、を有する単一の多面体を備え、前記突出部は、前記多面体に対して外方に突出して設けられているのが好ましい。
一般的に、無指向性偏差を抑制する手法として、隣接するアンテナ素子同士の間隔を狭くすることが考えられる。この手法を複数のアンテナ面にスロットが形成された多面体に適用する場合、隣接するアンテナ面の幅を短くすることで、これら両アンテナ面にそれぞれ形成されたスロット(アンテナ素子)同士の間隔を狭くすることができる。
しかし、複数の導波路を有する多面体の場合には、アンテナ面の幅を短くすると、多面体が全体的に小さくなり過ぎて、その内部に複数の導波路を形成することができなくなる。これに対して、多面体に対して突出部を外方に突出して設けた構造は、多面体の内部に導波路を形成するスペースを確保しながら、無指向性偏差を抑制することができる。したがって、多面体に突出部を設けて無指向性偏差を抑制する構造は、多面体の内部に複数の導波路が形成された小型の無指向性アンテナにおいてさらに有効となる。
(4) The antenna unit according to any one of (1) to (3) includes a plurality of the antenna surfaces and a plurality of waveguides formed therein so as to communicate with the slots of the antenna surfaces, respectively. Preferably, the protrusion is provided so as to protrude outward with respect to the polyhedron.
Generally, as a method for suppressing the omnidirectional deviation, it is conceivable to narrow the interval between adjacent antenna elements. When this method is applied to a polyhedron in which slots are formed on a plurality of antenna surfaces, the distance between adjacent slots (antenna elements) formed on both antenna surfaces is reduced by reducing the width of adjacent antenna surfaces. can do.
However, in the case of a polyhedron having a plurality of waveguides, if the width of the antenna surface is shortened, the polyhedron becomes too small as a whole, and a plurality of waveguides cannot be formed therein. On the other hand, the structure in which the protruding portion is provided so as to protrude outward from the polyhedron can suppress the omnidirectional deviation while securing a space for forming the waveguide inside the polyhedron. Therefore, the structure in which the protrusion is provided on the polyhedron to suppress the omnidirectional deviation is further effective in a small omnidirectional antenna in which a plurality of waveguides are formed inside the polyhedron.
(5)前記(4)の前記アンテナ面の面数は、4面であるのが好ましい。
この場合、多面体には、各アンテナ面のスロットに対応する導波路を4つ形成するためのスペースが必要になるため、上述の一般的な手法によりアンテナ面の幅を短くすると、多面体が全体的に小さくなり過ぎて、その内部に4つの導波路を形成することができなくなる。これに対して、無指向偏差を抑制する突出部を多面体に対して外方に突出して設けた構造は、多面体の内部に4つの導波路を形成するスペースを確保しながら、無指向性偏差を抑制することができる。したがって、多面体に突出部を設けて無指向性偏差を抑制する構造は、多面体の内部に4面のアンテナ面が形成された無指向性アンテナに適用する場合においてさらに有効となる。
(5) The number of antenna surfaces in (4) is preferably four.
In this case, since the polyhedron needs a space for forming four waveguides corresponding to the slots of each antenna surface, if the width of the antenna surface is shortened by the above-described general method, the polyhedron is entirely It becomes too small, and it becomes impossible to form four waveguides in the inside. On the other hand, the structure in which the protruding portion that suppresses the omnidirectional deviation protrudes outwardly from the polyhedron provides the omnidirectional deviation while securing a space for forming four waveguides inside the polyhedron. Can be suppressed. Therefore, the structure in which the protrusion is provided on the polyhedron to suppress the omnidirectional deviation is further effective when applied to an omnidirectional antenna in which four antenna surfaces are formed inside the polyhedron.
(6)前記(4)又は(5)の無指向性アンテナは、前記偏波が水平偏波であるのが好ましい。
一般的に、水平偏波を放射する無指向性アンテナの場合、垂直偏波を放射する無指向性アンテナの場合に比べて、無指向性にするための構造が複雑になるため、アンテナ構造をできるだけ小型化する必要がある。そこで、上記(4)のように複数のアンテナ面のスロットに連通する導波路を有する多面体を備えている無指向性アンテナを適用すれば、アンテナ構造を小型化することが可能となる。しかし、この場合には、上述の一般的な手法によりアンテナ面の幅を短くすると、多面体が全体的に小さくなり過ぎて、その内部に導波路を形成することができなくなる。これに対して、無指向偏差を抑制する突出部を多面体に対して外方に突出して設けた構造は、多面体に導波路を形成するスペースを確保しながら、無指向性偏差を抑制することができる。したがって、多面体に突出部を設けて無指向性偏差を抑制する構造は、水平偏波を放射する無指向性アンテナに適用する場合において、さらに有効となる。
(6) In the omnidirectional antenna of (4) or (5), it is preferable that the polarization is horizontal polarization.
In general, an omnidirectional antenna that radiates horizontally polarized waves has a more complicated structure for making it omnidirectional than an omnidirectional antenna that radiates vertically polarized waves. It is necessary to make it as small as possible. Therefore, if an omnidirectional antenna including a polyhedron having a waveguide communicating with slots on a plurality of antenna surfaces as described in (4) above is applied, the antenna structure can be reduced in size. However, in this case, if the width of the antenna surface is shortened by the above-described general method, the polyhedron becomes too small as a whole, and a waveguide cannot be formed inside the polyhedron. On the other hand, the structure in which the protruding portion that suppresses the omnidirectional deviation protrudes outward from the polyhedron can suppress the omnidirectional deviation while securing a space for forming the waveguide in the polyhedron. it can. Therefore, the structure in which the protrusion is provided on the polyhedron to suppress the omnidirectional deviation is further effective when applied to an omnidirectional antenna that radiates horizontally polarized waves.
(7)前記(4)〜(6)のいずれかの無指向性アンテナは、前記周波数帯域が10GHz以上であるのが好ましい。
この場合、伝送損失を低減するために、アンテナ構造をできるだけ小型化する必要がある。そこで、上記(4)のように複数のアンテナ面のスロットに連通する導波路を有する多面体を備えている無指向性アンテナを適用すれば、アンテナ構造を小型化することが可能となる。しかし、この場合には、上述の一般的な手法によりアンテナ面の幅を短くすると、多面体が全体的に小さくなり過ぎて、その内部に導波路を形成することができなくなる。これに対して、無指向偏差を抑制する突出部を多面体に対して外方に突出して設けた構造は、多面体の内部に導波路を形成するスペースを確保しながら、無指向性偏差を抑制することができる。したがって、多面体に突出部を設けて無指向性偏差を抑制する構造は、周波数帯域を10GHz以上とした無指向性アンテナに適用する場合において、さらに有効となる。
(7) The omnidirectional antenna according to any one of (4) to (6) preferably has a frequency band of 10 GHz or more.
In this case, it is necessary to make the antenna structure as small as possible in order to reduce transmission loss. Therefore, if an omnidirectional antenna including a polyhedron having a waveguide communicating with slots on a plurality of antenna surfaces as described in (4) above is applied, the antenna structure can be reduced in size. However, in this case, if the width of the antenna surface is shortened by the above-described general method, the polyhedron becomes too small as a whole, and a waveguide cannot be formed inside the polyhedron. On the other hand, the structure in which the projecting portion that suppresses the omnidirectional deviation protrudes outward from the polyhedron suppresses the omnidirectional deviation while securing a space for forming the waveguide inside the polyhedron. be able to. Therefore, the structure in which the protrusion is provided on the polyhedron to suppress the omnidirectional deviation is further effective when applied to an omnidirectional antenna having a frequency band of 10 GHz or more.
(8)前記(1)〜(7)のいずれかの前記アンテナ部は、前記複数のアンテナ面と、前記各アンテナ面のスロットにそれぞれ連通する複数の導波路と、を有する単一の多面体を備え、前記導波路は、前記多面体の内部において前記アンテナ面に沿う一方向に延びて形成されているとともに、前記一方向の一端側から給電されており、前記導波路の前記一方向の他端から、当該他端に最も近い前記スロットの中心点までの距離Lは、以下の式を満たすように設定されているのが好ましい。
L=(λg/4)+n×(λg/2)
ただし、λgは周波数帯域の設計中心周波数の導波路の路内波長、nは1以上の整数である。
この場合、導波路の前記他端から当該他端に最も近いスロットの中心点までの距離Lを上記式を満たすように設定することで、従来の無指向性アンテナに比べて、指向性における交差偏波の影響を低減することができる。すなわち、 本願発明者は、鋭意研究の結果、導波路の前記他端から当該他端に最も近いスロットの中心点までの距離Lが、指向性における交差偏波の影響と深く関係していることを見い出し、かかる知見に基づいて上記(8)に係る発明の実施形態を完成させたものである。
(8) The antenna unit according to any one of (1) to (7) includes a single polyhedron having the plurality of antenna surfaces and a plurality of waveguides respectively communicating with the slots of the antenna surfaces. The waveguide is formed to extend in one direction along the antenna surface inside the polyhedron, and is fed from one end in the one direction, and the other end in the one direction of the waveguide. To the center point of the slot closest to the other end is preferably set so as to satisfy the following expression.
L = (λ g / 4) + n × (λ g / 2)
Here, λ g is the wavelength in the waveguide of the design center frequency in the frequency band, and n is an integer of 1 or more.
In this case, by setting the distance L from the other end of the waveguide to the center point of the slot closest to the other end so as to satisfy the above formula, the crossing in directivity compared to the conventional omnidirectional antenna The influence of polarization can be reduced. That is, as a result of earnest research, the present inventor has found that the distance L from the other end of the waveguide to the center point of the slot closest to the other end is deeply related to the influence of cross polarization on directivity. And the embodiment of the invention according to the above (8) is completed based on such knowledge.
(9)前記(8)の前記nは偶数であるのが好ましい。
この場合、スロットの形成位置を変更することなく、指向性における交差偏波の影響を低減することができる。
(9) It is preferable that the n in (8) is an even number.
In this case, the influence of cross polarization on directivity can be reduced without changing the slot formation position.
(10)前記(9)の前記nは2であるのがさらに好ましい。
この場合、使用可能な周波数帯域を狭くすることなく、指向性における交差偏波の影響をさらに効果的に低減することができる。
(10) The n in (9) is more preferably 2.
In this case, the influence of cross polarization on directivity can be further effectively reduced without narrowing the usable frequency band.
(11)他の観点からみた本発明の実施形態に係る無指向性アンテナは、多面配置された複数のアンテナ面と、前記各アンテナ面に形成され且つ所定の周波数帯域で偏波を放射するスロットと、前記各アンテナ面のスロットにそれぞれ連通する複数の導波路と、を有する多面体を備えている無指向性アンテナであって、前記導波路は、前記多面体の内部において前記アンテナ面に沿う一方向に延びて形成されているとともに、前記一方向の一端側から給電されており、前記導波路の前記一方向の他端から、当該他端に最も近い前記スロットの中心点までの距離Lは、以下の式を満たすように設定されている。
L=(λg/4)+n×(λg/2)
ただし、λgは周波数帯域の設計中心周波数の導波路の路内波長、nは1以上の整数である。
(11) An omnidirectional antenna according to an embodiment of the present invention from another viewpoint includes a plurality of antenna surfaces arranged in multiple planes, and a slot that is formed on each antenna surface and emits polarized waves in a predetermined frequency band. And a plurality of waveguides respectively communicating with the slots of each antenna surface, the omnidirectional antenna having a polyhedron, wherein the waveguide is unidirectional along the antenna surface inside the polyhedron The distance L from the other end in the one direction of the waveguide to the center point of the slot closest to the other end is as follows: It is set to satisfy the following formula.
L = (λ g / 4) + n × (λ g / 2)
Here, λ g is the wavelength in the waveguide of the design center frequency in the frequency band, and n is an integer of 1 or more.
この無指向性アンテナによれば、導波路の前記他端から当該他端に最も近いスロットの中心点までの距離Lを上記式を満たすように設定することで、従来の無指向性アンテナに比べて、指向性において交差偏波の影響を低減することができ、アンテナ性能を向上させることができる。
すなわち、本願発明者は、鋭意研究の結果、導波路の前記他端から当該他端に最も近いスロットの中心点までの距離Lが、指向性における交差偏波の影響と深く関係していることを見い出し、かかる知見に基づいて上記(11)に係る発明の実施形態を完成させたものである。
According to this omnidirectional antenna, the distance L from the other end of the waveguide to the center point of the slot closest to the other end is set so as to satisfy the above formula, so that it can be compared with the conventional omnidirectional antenna. Thus, it is possible to reduce the influence of cross polarization on directivity and improve the antenna performance.
That is, as a result of earnest research, the inventor of the present application shows that the distance L from the other end of the waveguide to the center point of the slot closest to the other end is deeply related to the influence of cross polarization on directivity. And the embodiment of the invention according to the above (11) is completed based on such knowledge.
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る無指向性アンテナを示す斜視図である。また、図2は、その無指向性アンテナを示す断面図である。
図1及び図2に示すように、無指向性アンテナ1は、例えばハイビジョンテレビカメラにより撮影された映像データを送信するモバイルアンテナとして使用されるものである。この無指向性アンテナ1は、入力された電力を分配する分配部2と、所定の周波数帯域で水平偏波を放射するアンテナ部3と、アンテナ部3を覆うレドーム4とを備えている。前記周波数帯域は、10GHz以上、より好ましくは30GHz以上のミリ波帯に設定されており、本実施形態では中心周波数帯域が41.5GHz(波長λ=7.3mm)に設定されている。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view showing an omnidirectional antenna according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the omnidirectional antenna.
As shown in FIG.1 and FIG.2, the
<レドーム>
レドーム4は、合成樹脂材料(例えばPTFE)により有天円筒状に形成されたレドーム本体41と、金属製の円環状の固定板42とを備えている。レドーム本体41は、アンテナ部3の全体及び分配部2の突出体12(後述)を覆う円筒部43と、この円筒部43の下端に一体形成された環状部44とを有している。この環状部44の上面には固定板42が載置されている。
<Radome>
The
図3は、レドーム4を示しており、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A矢視断面図、(c)は底面図である。図3(a)〜(c)に示すように、固定板42の下面には、内周にネジ穴を有する円筒状のナット部46が4個突設されている。レドーム本体41の環状部44には、固定板42の各ナット部46が挿入される4個の連結孔45が上下方向に貫通形成されている。この各連結孔45に挿入されたナット部46には、分配部2の後述する連結孔19(図4(c)参照)を貫通したねじ(図示省略)が螺合される。これにより、レドーム4は分配部2に固定される。
3A and 3B show the
<分配部>
図4は、分配部2を示しており、(a)は平面図、(b)は(a)のB−B矢視断面図、(c)は底面図である。
図4(a)〜(c)に示すように、分配部2は、アンテナ部3とは別体とされており、当該アンテナ部3に対して着脱可能に接続される円柱状の基体11と、基体11の上方に突出する円柱状の突出体12とを備えている。基体11及び突出体12は金属製である。基体11及び突出体12の中央部には、上下方向に延びる断面矩形状の入力導波路13が形成されている。また、突出体12には、入力導波路13の上方においてその路軸Zを中心として放射状に水平方向の4方向E1〜E4へ分岐する十字状の分配導波路14が形成されている。また、突出体12には、入力導波路13と分配導波路14との間において上下方向に延びる断面正方形状の接続路10が形成されている。
<Distributor>
4A and 4B show the
As shown in FIGS. 4A to 4C, the
図4(a)に示すように、前記入力導波路13は、その断面形状の長辺方向に延びる中心線Sの一部が、分配導波路14の所定の隣り合う2つの分岐方向E1,E2の間に配置され、当該2つの分岐方向E1,E2に対してそれぞれ所定角度(本実施形態では45°)傾斜するように形成されている。図4(b)及び図4(c)に示すように、入力導波路13の下端は、基体11の底面中央部に開口しており、この開口には、図示しない導波管が接続され、電力が入力されるようになっている。
As shown in FIG. 4 (a), the
図4(a),(b)に示すように、分配導波路14は、突出体12の上面(端面)に形成されており、接続路10の直上において当該接続路10と同一断面形状に形成された中央凹部14e(図4(a),(b)のクロスハッチング部分)と、この中央凹部14eから各分岐方向E1〜E4にそれぞれ延びて形成された第1〜第4凹部14a〜14dとによって構成されている。
図4(b)に示すように、前記接続路10は、突出体12において分配導波路14の中央凹部14eの直下、かつ入力導波路13よりも上方に形成されており、入力導波路13と分配導波路14とを接続している。また、接続路10は、図4(a)の平面視において入力導波路13に外接するように形成されており、図4(b)の側面視において接続路10と入力導波路13との間に段差が形成されている。これにより、接続路10は、入力導波路13と分配導波路14との間でインピーダンスをマッチングするトランスとして機能する。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
As shown in FIG. 4B, the
図2及び図5(b)に示すように、分配導波路14の上部開口は、アンテナ部3の第1分割体31の下面31eにより、第1〜第4凹部14a〜14dの径方向外端部の4箇所を除いて覆われ、これら4箇所には、第1分割体31の各第1出力導波路31a〜31d(後述)と連通接続される。
As shown in FIGS. 2 and 5B, the upper opening of the
図4(c)に示すように、分配部2の基体11の底面には、基体11に対する前記導波管の接続位置を位置決めするための位置決めピン15が2個突設されている。図4(a)及び図4(b)に示すように、基体11の上面には、基体11に対するレドーム4の取り付け位置を位置決めするための一対の位置決めピン16がそれぞれ突設されている。突出体12の上面には、アンテナ部3に対する突出体12の接続位置を位置決めするための一対の位置決めピン17とがそれぞれ突設されている。分配部2には、上下方向に貫通する一対の連結孔18、及び上下方向に貫通する4個の連結孔19がそれぞれ形成されている。
As shown in FIG. 4C, two positioning
以上の構成により、分配部2には、入力導波路13とこれに直交する十字状の分配導波路14とにより、マジックTのE面分岐及びH面分岐が構成されるため、入力導波路13に入力された電力を、分配導波路14の中央部から、水平方向(入力導波路13の路軸Zに対して直交する方向)へ4分配することができる。
その際、入力導波路13の前記中心線Sの一部は、図4(a)に示すように、分配導波路14の所定の隣り合う2つの分岐方向E1,E2に対してそれぞれ45°傾斜しているため、分配導波路14の中央部から前記所定の隣り合う2つの分岐方向E1,E2へ2分配する第1の系統と、分配導波路14の中央部から他の隣り合う2つの分岐方向E3,E4へ2分配する第2の系統とに分けた場合、各系統では、マジックTのE面分岐により互いに0°/180°の位相差で2分配される。したがって、同一系統内における分岐方向E1,E2同士及び分岐方向E3,E4同士は、それぞれ互いに逆相となり、異なる系統間で隣り合う2つの分岐方向E1,E4同士及び分岐方向E2,E3同士は、それぞれ互いに同相となる(図9も参照)。
With the above configuration, the E waveguide branch of the magic T and the H plane branch of the magic T are configured in the
At that time, a part of the center line S of the
<アンテナ部>
図2に示すように、前記アンテナ部3は、その軸方向に3分割された第1〜第3分割体31〜33を備えている。図5は、アンテナ部3の第1分割体31を示しており、(a)は正面図、(b)は底面図である。
<第1分割体>
図2及び図5に示すように、第1分割体31は、薄肉に形成された円板からなり、その下面31eは、分配部2の突出体12の上面において、上述のように分配導波路14の上部開口を覆うように配置されている。また、第1分割体31は、その厚さ方向(上下方向)に真っ直ぐ延びるように貫通形成された第1の直線路部からなる断面矩形状の4つの第1出力導波路31a〜31dを有している。
<Antenna part>
As shown in FIG. 2, the
<First division>
As shown in FIGS. 2 and 5, the first divided
図5(b)に示すように、前記4つの第1出力導波路31a〜31dのうち、2つの第1出力導波路31a,31c同士は、第1分割体31の中心線X1を挟んで互いに対称に形成され、他の2つの第1出力導波路31b,31d同士は、前記中心線X1と直交する第1分割体31の中心線Y1を挟んで互いに対称に形成されている。また、第1出力導波路31a,31cの各単体の断面形状は、それぞれ中心線Y1を挟んで対称に形成され、第1出力導波路31b,31dの各単体の断面形状は、それぞれ中心線X1を挟んで対称に形成されている。さらに、第1出力導波路31a〜31dの各断面形状は、全て同じ大きさの形状とされている。
As shown in FIG. 5B, of the four
第1分割体31の下面31eには、各第1出力導波路31a〜31dへの給電分配比を調整する角柱状の調整素子5が一体に突設されている。この調整素子5は、第1分割体31を分配部2の突出体12の上面に配置した状態で、分配導波路14の中央部に配置され、分配導波路14の中央凹部14e及び接続路10に挿入されている。調整素子5の水平断面は、例えば正方形に形成されており、調整素子5の各側面は、分配導波路14の十字方向(図4(a)における分岐方向E1〜E4)を向いて配置されるようになっている。
A
図5(b)に示すように、第1分割体31には、2個の位置決め孔31fが貫通形成されており、各位置決め孔31fに前記位置決めピン17(図4(b)参照)が挿入されることで、第1分割体31に対する分配部2の突出体12の接続位置を位置決めすることができる。また、第1分割体31には、上下方向に貫通する連結孔31gが2個形成されている。
As shown in FIG. 5B, the first divided
<第2分割体>
図6は、アンテナ部3の第2分割体32を示しており、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は底面図である。
図2及び図6に示すように、第2分割体32は、第1分割体31よりも厚肉に形成された円板からなり、その下面は第1分割体31の上面に配置されている。また、第2分割体32は、その厚さ方向(上下方向)に斜めに貫通形成された傾斜路部からなる断面矩形状の4つの第2出力導波路32a〜32dを有している。第2出力導波路32a〜32dの各断面形状は、全て同じ大きさの形状であって、かつ第1分割体31の第1出力導波路31a〜31dの各断面形状と同じ大きさの形状とされている。
<Second division body>
FIG. 6 shows the second divided
As shown in FIGS. 2 and 6, the second divided
図6(c)に示すように、前記4つの第2出力導波路32a〜32dのうち、2つの第2出力導波路32a,32c同士は、第2分割体32の中心線X2を挟んで互いに対称に形成され、他の2つの第2出力導波路32b,32d同士は、前記中心線X2と直交する第2分割体32の中心線Y2を挟んで互いに対称に形成されている。第2出力導波路32a,32cの各下部開口32a2,32c2は、それぞれ中心線Y2を挟んで対称に形成され、第2出力導波路32b,32dの各下部開口32b2,32d2は、それぞれ中心線X2を挟んで対称に形成されている。
As shown in FIG. 6C, of the four
一方、図6(a)に示すように、第2出力導波路32a,32cの各上部開口32a1,32c1は、それぞれ中心線Y2を挟んで非対称に形成され、第2出力導波路32b,32dの各上部開口32b1,32d1は、それぞれ中心線X2を挟んで非対称に形成されている。本実施形態では、上部開口32a1,32c1は、それぞれ中心線Y2に対して図の右側に偏って形成され、上部開口32b1,32d1は、それぞれ中心線X2に対して図の上側に偏って形成されている。したがって、隣り合う2つの上部開口32a1,32b1同士は互いに近接して形成され、他の隣り合う2つの上部開口32c1,32d1同士は互いに離反して形成されている。以上のように、第2分割体32の各第2出力導波路32a〜32dは、その厚さ方向(上下方向)に斜めに貫通形成されることで、上部開口32a1〜32d1と下部開口32a2〜32d2との相対位置がそれぞれ異なるように形成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 6A, the upper openings 32a1 and 32c1 of the
図6(a)及び図6(b)に示すように、第2分割体32の上面(輪切り面)には、第2出力導波路32a〜32dの上部開口32a1〜32d1の周縁部を上方に突出させた平面視円形状の接続凸部32eが形成されている。
第2分割体32の接続凸部32eよりも径方向外側の外周部には、2個の位置決め孔32gが貫通形成されており、各位置決め孔32gに前記位置決めピン17を挿入することで、第2分割体32に対する第1分割体31の接続位置を位置決めすることができる。また、第2分割体32の外周部には、上下方向に貫通する連結孔32hが2個形成されている。
As shown in FIG. 6A and FIG. 6B, the peripheral edges of the
Two
<第3分割体>
図7は、アンテナ部3の第3分割体33を示しており、(a)は正面図、(b)は底面図である。また、図8は、図7のC−C矢視拡大端面図である。
図7(a)及び図7(b)に示すように、第3分割体33は、鍔部34と、単一の多面体35とを有している。鍔部34は、円板状に形成されており、多面体35の下面に一体形成されている。
第3分割体33は、後述するアンテナ面38に沿って上下方向(一方向)に真っ直ぐ延びるように形成された第2の直線路部からなる断面矩形状の4つの第3出力導波路(導波路)33a〜33dを有している。第3出力導波路33a〜33dの各断面形状は、全て同じ大きさの形状であって、かつ第2分割体32の第2出力導波路32a〜32dの各断面形状と同じ大きさの形状とされている。
<Third division>
FIG. 7 shows the third divided
As shown in FIGS. 7A and 7B, the third divided
The third divided
図8に示すように、前記第3出力導波路33a〜33dは、第2出力導波路32a〜32dの上部開口32a1〜32d1と連通接続されるように、隣り合う2つの第3出力導波路33a,33b同士は互いに近接して形成され、他の隣り合う2つの第3出力導波路33c,33d同士は互いに離反して形成されている。具体的には、互いに対向する第3出力導波路33a,33cは、それぞれ多面体35の中心線Y3に対して図中の右側に偏って形成され、互いに対向する第3出力導波路33b,33dは、前記中心線Y3と直交する多面体35の中心線X3に対して図中の上側に偏って形成されている。
As shown in FIG. 8, the
図7(a)に示すように、前記鍔部34の下面(輪切り面)には、第3出力導波路33a,33cの開口周縁部に、第2分割体32の接続凸部32eが嵌合する平面視円形状の接続凹部34eが形成されている。
図7(b)に示すように、前記鍔部34の下面の外周部には、有底円形の位置決め孔34gが2個形成されている。各位置決め孔34gには、前記位置決めピン17(図4(b)参照)が挿入されることで、第2分割体32に対する第3分割体33の接続位置を位置決めすることができる。
As shown in FIG. 7A, the connection
As shown in FIG. 7B, two bottomed
また、鍔部34の下面の外周部には、有底のねじ孔34hが2個形成されている。このねじ孔34hには、分配部2の連結孔18から、第1分割体31の連結孔31g,第2分割体32の連結孔32hをそれぞれ貫通したねじ(図示省略)が螺合される。これにより、分配部2とアンテナ部3との接続と、アンテナ部3の分割体31〜33同士の接続とを同時に行うことができる。
Further, two bottomed
図2及び図8に示すように、前記多面体35は、直方体状に形成され本体部36と、この本体部36の上面に固定された平板状の蓋部37とを有している。本体部36の多面配置(4面配置)された複数(4つ)の側面はそれぞれアンテナ面38とされている。各アンテナ面38には、第3出力導波路33a〜33dに連通して水平偏波を放射するスロット38a〜38dがそれぞれ形成されている。図8に示すように、スロット38a〜38dは、多面体35の複数のアンテナ面38に対して垂直な断面である水平断面において、各アンテナ面38に1つずつ形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 8, the
第3出力導波路33a〜33dは、本体部36の上面にそれぞれ開口するように形成されている。これらの開口は、蓋部37により覆われている。蓋部37は、その厚み方向にボルト39を貫通し、本体部36の上面中央部に形成されたねじ孔36aに螺合することで、本体部36に固定されている。これにより、第3出力導波路33a〜33dは、多面体35の内部に形成されている。
The
図7(a)及び図8に示すように、前記スロット38a〜38dは、各アンテナ面38の幅方向中央部に形成された孔からなり、アンテナ面38の上下方向に延びて形成されている。
また、各スロット38a〜38dは、各アンテナ面38において、いずれも同一の高さ位置に形成されている。すなわち、図2に示すように、入力導波路13から、接続路10、分配導波路14、第1出力導波路31a〜31d、及び第2出力導波路32a〜32dを通過して、第3出力導波路33a〜33dの各スロット38a〜38dまでの4つの導波路長さは、いずれも同一長さに設定されている。
As shown in FIGS. 7A and 8, the
Further, the
また、図8に示すように、第3出力導波路33a〜33dに対する各スロット38a〜38dの形成位置は、対応する第3出力導波路33a〜33dの断面形状の長手方向両側(幅方向両側)のうち、いずれか一方に偏っている。
具体的には、各アンテナ面38の外側から各スロット38a〜38dをそれぞれ図7の矢印a〜d方向に見た場合、スロット38a,38dの形成位置は、第3出力導波路33a,33dの右側に偏っており、スロット38b,38cの形成位置は、第3出力導波路33b,33cの左側に偏っている。したがって、分配部2の入力導波路13の中心線Sを挟んで隣り合う、スロット38a,38b同士及びスロット38c,38d同士は、前記形成位置の偏りが互いに逆方向であり、入力導波路13の中心線Sを挟まずに隣り合う、スロット38a,38d同士及びスロット38b,38c同士は、前記形成位置の偏りが互いに同じ方向となっている。
Further, as shown in FIG. 8, the
Specifically, when the
図9は、各分岐方向E1〜E4におけるスロット38a〜38dの形成位置と位相との関係を示す説明図である。
上述したように、隣り合う2つの分岐方向E1,E2へ2分配する第1の系統と、他の隣り合う2つの分岐方向E3,E4へ2分配する第2の系統とに分けた場合、各系統では、マジックTのE面分岐により互いに0°/180°の位相差で2分配されるため、分配導波路14で分配されたときは、図9に示すように、同一系統内における分岐方向E1,E2同士及び分岐方向E3,E4同士は、それぞれ互いに逆相となり、異なる系統間で隣り合う2つの分岐方向E1,E4同士及び分岐方向E2,E3同士は、マジックTのH面分岐となるため、それぞれ互いに同相となる。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the formation positions of the
As described above, when divided into a first system that distributes two to the two adjacent branch directions E1 and E2, and a second system that distributes two to the other two adjacent branch directions E3 and E4, In the system, two splits are performed with a phase difference of 0 ° / 180 ° from each other by the E-plane branch of the magic T. Therefore, when distributed by the
しかし、互いに逆相となる分岐方向E1,E2におけるスロット38a,38b同士、及び分岐方向E3,E4におけるスロット38c,38d同士は、それぞれ前記形成位置の偏りが互いに逆方向であって、かつ上述のように導波路長さが同一であるため、放射される電波の向き(電界の向き)が互いに逆向き(180°差)となる。このため、分岐による逆相(0°/180°の位相差)と電波の向きがキャンセルし、互いに同相の電波を放射することができる。これにより、同一系統内における分岐方向E1,E2同士、及び分岐方向E3,E4同士を、互いに同相に補正することができる。
However, the
また、互いに同相となる分岐方向E1,E4におけるスロット38a,38d同士、及び分岐方向E2,E3におけるスロット38b,38c同士は、それぞれ前記形成位置の偏りが互いに同じ方向であって、かつ上述のように導波路長さが同一であるため、異なる系統間で隣り合う分岐方向E1,E4同士、及び分岐方向E2,E3同士は、互いに同相のまま維持される。
したがって、分配部2において、第1及び第2の系統においてそれぞれ逆相で2分配された電力を、アンテナ部3によりすべて同相に補正することができる。
In addition, the
Therefore, in the
以上のように構成されたアンテナ部3は、図2に示すように、分配部2で4分配された電力が、第1分割体31の第1出力導波路31a〜31dから、第2分割体32の第2出力導波路32a〜32dを介して、第3分割体33の第3出力導波路33a〜33dの下端部から上端部に向かって給電され、第3分割体33の各スロット38a〜38dから水平偏波を放射する。
また、アンテナ部3に形成される出力導波路は、図2の下側からアンテナ部3の軸方向(図の上下方向)に沿って、第1の直線路部(第1出力導波路31a〜31d)、傾斜路部(第2出力導波路32a〜32d)、及び第2の直線路部(第3出力導波路33a〜33d)が、この順に配置されて構成されている。そして、アンテナ部3は、第1の直線路部と傾斜路部との境界、及び傾斜路部と第2の直線路部との境界で、それぞれ輪切り状に分割することで、上述の複数(3つ)の分割体31〜33により構成されている。
As shown in FIG. 2, the
Further, the output waveguide formed in the
<突出部>
図8に示すように、第3分割体33は、多面体35に対して外方に突出するように一体形成された複数(図例では8個)の突出部6a〜6hを有している。これらの突出部6a〜6hは、隣接するアンテナ面38のうちの一方に形成されたスロットの正面方向と、他方に形成されたスロットの正面方向とがなす角度を二等分する方向付近に水平偏波が放射されるのを抑制するためのサブレフレクタとして機能する。なお、突出部6a〜6hは、多面体35と別体に設けられていても良い。
ここで、スロットの「正面方向」とは、スロットの中心点から、当該スロットが形成されたアンテナ面の外方に向かって、当該アンテナ面に対して垂直に延びる方向である。また、「二等分する方向付近」とは、二等分する方向と一致する方向だけでなく、二等分する方向に対して多少ずれている方向も含む意味である。
<Projection>
As shown in FIG. 8, the third divided
Here, the “front direction” of a slot is a direction extending perpendicularly to the antenna surface from the center point of the slot toward the outside of the antenna surface on which the slot is formed. Further, “near the bisecting direction” means not only the direction that coincides with the bisecting direction but also the direction that is slightly deviated from the bisecting direction.
本実施形態では、スロット38aの正面方向は、中心線Y3上に沿った図中の上方向であり、スロット38bの正面方向は、中心線X3上に沿った図中の右方向である。また、スロット38cの正面方向は、中心線Y3上に沿った図中の下方向であり、スロット38dの正面方向は、中心線X3上に沿った図中の左方向である。
したがって、スロット38a及びスロット38dがそれぞれ形成された隣接するアンテナ面38同士のうちの一方に形成されたスロット38aの正面方向と、他方に形成されたスロット38dの正面方向とがなす角度は90度であり、この角度を二等分する方向は45度方向である矢印W1方向となる。
同様に、スロット38a及びスロット38bがそれぞれ形成された隣接するアンテナ面38同士において前記二等分する方向は矢印W2方向、スロット38b及びスロット38cがそれぞれ形成された隣接するアンテナ面38同士において前記二等分する方向は矢印W3方向、スロット38c及びスロット38dがそれぞれ形成された隣接するアンテナ面38同士において前記二等分する方向は矢印W4方向となる。
In the present embodiment, the front direction of the
Therefore, the angle formed by the front direction of the
Similarly, the bisecting direction between the adjacent antenna surfaces 38 formed with the
突出部6a,6bは、スロット38aが形成されたアンテナ面38に対して外方(図中の上側)に突出するように一体形成されている。
突出部6aは、断面三角形状に形成されており、スロット38aから離れるに従って徐々に外方に突出する傾斜面6a1と、スロット38aが形成されたアンテナ面38に対して垂直に形成された垂直面6a2とを有している。スロット38aの中心線Y3から突出部6aの傾斜面6a1までの距離Dは2.3mmに設定されている。また、突出部6aのアンテナ面38に対する外方への突出長さHは0.8mmに設定されている。
突出部6bは、スロット38aの中心線Y3を挟んで突出部6aと対称に形成されており、スロット38aから離れるに従って徐々に外方に突出する傾斜面6b1と、スロット38aが形成されたアンテナ面38に対して垂直に形成された垂直面6b2とを有している。
The protruding
The protruding
The protruding
突出部6c,6dは、スロット38bが形成されたアンテナ面38に対して外方(図中の右側)に突出するように一体に形成されている。
突出部6cは、中心線Sを挟んで突出部6bと対称に形成されており、スロット38bから離れるに従って徐々に外方に突出する傾斜面6c1と、スロット38bが形成されたアンテナ面38に対して垂直に形成された垂直面6c2とを有している。
突出部6dは、スロット38bの中心線X3を挟んで突出部6cと対称に形成されており、アンテナ面38に沿ってスロット38bから離れるに従って徐々に外方に突出する傾斜面6d1と、スロット38bが形成されたアンテナ面38に対して垂直に形成された垂直面6d2とを有している。
The protruding
The protruding
The protruding
突出部6e,6fは、スロット38cが形成されたアンテナ面38に対して外方(図中の下側)に突出するように一体に形成されている。
突出部6eは、中心線X3を挟んで突出部6bと対称に形成されており、スロット38cから離れるに従って徐々に外方に突出する傾斜面6e1と、スロット38cが形成されたアンテナ面38に対して垂直に形成された垂直面6e2とを有している。
突出部6fは、スロット38cの中心線Y3を挟んで突出部6eと対称に形成されており、スロット38cから離れるに従って徐々に外方に突出する傾斜面6f1と、スロット38cが形成されたアンテナ面38に対して垂直に形成された垂直面6f2とを有している。
The protruding
The protruding
The protruding
突出部6g,6hは、スロット38dが形成されたアンテナ面38に対して外方(図中の左側)に突出するように一体に形成されている。
突出部6gは、中心線Sを挟んで突出部6fと対称に形成されており、スロット38dから離れるに従って徐々に外方に突出する傾斜面6g1と、スロット38dが形成されたアンテナ面38に対して垂直に形成された垂直面6g2とを有している。
突出部6hは、スロット38dの中心線X3を挟んで突出部6gと対称に形成されており、スロット38dから離れるに従って徐々に外方に突出する傾斜面6h1と、スロット38dが形成されたアンテナ面38に対して垂直に形成された垂直面6h2とを有している。
図7(a)に示すように、突出部6a〜6hは、各アンテナ面38の長手方向全長(図中の上下方向)に亘って形成されている。
The protruding
The protruding
The projecting
As shown to Fig.7 (a), the
以上の構成により、スロット38a及びスロット38dがそれぞれ形成された隣接するアンテナ面38同士のうち、一方に形成されたスロット38aから放射された水平偏波、及び他方に形成されたスロット38dから放射された水平偏波は、それぞれ突出部6a及び突出部6hにより矢印W1方向付近への放射が抑制される。
また、スロット38a及びスロット38bがそれぞれ形成された隣接するアンテナ面38同士のうち、一方に形成されたスロット38aから放射された水平偏波、及び他方に形成されたスロット38bから放射された水平偏波は、それぞれ突出部6b及び突出部6cにより矢印W2方向付近への放射が抑制される。
With the above configuration, among the adjacent antenna surfaces 38 each having the
In addition, among the adjacent antenna surfaces 38 in which the
また、スロット38b及びスロット38cがそれぞれ形成された隣接するアンテナ面38同士のうち、一方に形成されたスロット38bから放射された水平偏波、及び他方に形成されたスロット38cから放射された水平偏波は、それぞれ突出部6d及び突出部6eにより矢印W3方向付近への放射が抑制される。
さらに、スロット38c及びスロット38dがそれぞれ形成された隣接するアンテナ面38同士のうち、一方に形成されたスロット38cから放射された水平偏波、及び他方に形成されたスロット38dから放射された水平偏波は、それぞれ突出部6f及び突出部6gにより矢印W4方向付近への放射が抑制される。
In addition, among the adjacent antenna surfaces 38 in which the
Further, among the adjacent antenna surfaces 38 each formed with the
図10は、従来の無指向性アンテナの水平面指向性を示す図である。また、図11は、本実施形態の無指向性アンテナ1の水平面指向性を示す図である。
図10に示すように、従来の水平面指向性では、各スロットの正面方向(0度方向,90度方向,−180度方向,及び−90度方向)よりも、W1方向付近(−60度〜−30度付近)、W2方向付近(30度〜60度付近)、W3方向付近(120度〜150度付近)、及びW4方向付近(−150度〜−120度付近)における水平偏波の放射が強くなっている。このため、従来の無指向性偏差(最大利得と最小利得との差)は5.3dBと大きくなっている。
FIG. 10 is a diagram illustrating the horizontal plane directivity of a conventional omnidirectional antenna. Moreover, FIG. 11 is a figure which shows the horizontal surface directivity of the
As shown in FIG. 10, in the conventional horizontal plane directivity, the vicinity of the W1 direction (−60 degrees to −60 degrees to the 0 degrees direction, 90 degrees direction, −180 degrees direction, and −90 degrees direction) of each slot. Horizontally polarized radiation in the vicinity of −30 degrees), in the vicinity of the W2 direction (around 30 degrees to 60 degrees), in the vicinity of the W3 direction (around 120 degrees to 150 degrees), and in the vicinity of the W4 direction (around −150 degrees to −120 degrees). Is getting stronger. For this reason, the conventional omnidirectional deviation (difference between the maximum gain and the minimum gain) is as large as 5.3 dB.
これに対して、図11に示すように、本実施形態の水平面指向性では、各スロットの正面方向における水平偏波の放射が従来よりも強くなり、且つW1〜W4方向付近における水平偏波の放射が従来よりも弱くなっている。これにより、本実施形態の無指向性偏差は3.6dBとなっており、従来の無指向性偏差よりも小さい値を示している。つまり、本実施形態のように、各アンテナ面38に突出部6a〜6hを設けることにより、水平面指向性の無指向性偏差を抑制できるのが分かる。
In contrast, as shown in FIG. 11, in the horizontal plane directivity of the present embodiment, the radiation of the horizontally polarized waves in the front direction of each slot is stronger than that in the prior art, and the horizontally polarized waves in the vicinity of the W1 to W4 directions. Radiation is weaker than before. Thereby, the omnidirectional deviation of the present embodiment is 3.6 dB, which is smaller than the conventional omnidirectional deviation. That is, it can be seen that the omnidirectional deviation of the horizontal plane directivity can be suppressed by providing the projecting
<突出部の変形例>
なお、本実施形態の突出部6a〜6hは、断面三角形状に形成されているが、図12に示す変形例のように、断面矩形状に形成されていても良い。また、本実施形態の突出部6a〜6hは、各アンテナ面38にそれぞれ個別に設けられているが、図13に示す変形例のように、互いに隣接する突出部6a,6h同士、突出部6b,6c同士、突出部6d,6e同士、突出部6f,6g同士が一体形成されたものを各アンテナ面38に設けても良い。
<Modified example of protrusion>
In addition, although the
また、本実施形態の突出部は、8個形成されているが、図14に示すように、隣接するアンテナ面38同士の角部に、例えば断面矩形状の4個の突出部6A〜6Dを別体として設けても良い。この場合、突出部6Aは、図8の突出部6a及び突出部6hの機能を兼用し、突出部6Bは、図8の突出部6b及び突出部6cの機能を兼用する。また、突出部6Cは、図8の突出部6d及び突出部6eの機能を兼用し、突出部6Dは、突出部6f及び突出部6gの機能を兼用する。
さらに、図14に示す変形例では、4個の突出部6A〜6Dを多面体35とは別体として設けられているが、図15に示す変形例のように、隣接するアンテナ面38同士の角部に、一対の凹円弧面同士を先細るように一体形成した突出部6A〜6Dを一体形成しても良い。
Moreover, although the eight protrusion parts of this embodiment are formed, as shown in FIG. 14, four
Further, in the modification shown in FIG. 14, the four projecting
<導波路に対するスロットの形成位置>
図2に示すように、多面体35の内部に形成された第3出力導波路33a〜33dの上端(蓋部37の下面)から、各アンテナ面38に形成されたスロット38a〜38dの中心点までの距離Lは、以下の式(1)を満たすように設定されている
L=(λg/4)+n×(λg/2) ・・・(1)
ただし、λgは周波数帯域の設計中心周波数の導波路の路内波長である。nは、1以上の整数である。
前記nは、偶数にすることが好ましく、n=2とするのがさらに好ましい。本実施形態では、n=2とし、前記距離Lは5λg/4に設定されている。
<Slot formation position with respect to waveguide>
As shown in FIG. 2, from the upper end of the
Here, λ g is the wavelength in the waveguide of the design center frequency in the frequency band. n is an integer of 1 or more.
The n is preferably an even number, and more preferably n = 2. In this embodiment, n = 2 and the distance L is set to 5λ g / 4.
図16は、本実施形態の無指向性アンテナ1において前記距離Lを従来と同じ距離(以下、単に「従来距離」という)であるλg/4とした場合の水平面指向性を示す図である。また、図17は、本実施形態の無指向性アンテナ1(L=5λg/4)の水平面指向性を示す図である。
図16に示すように、従来距離の場合の水平面指向性では、主偏波と交差偏波とのレベル差である交差偏波識別度が11.7dBとなっている。これに対して、図17に示すように、本実施形態の水平面指向性では、主偏波は従来距離の主偏波とほぼ同程度であるが、交差偏波は従来距離の交差偏波よりも弱くなっている。これにより、本実施形態の交差偏波識別度は22.1dBとなっており、従来距離の交差偏波識別度よりも大きい値を示している。つまり、本実施形態のように、前記距離Lを5λg/4(n=2)に設定することで、水平面指向性の交差偏波識別度が改善され、交差偏波の影響を低減できるのが分かる。
FIG. 16 is a diagram showing the horizontal plane directivity when the distance L is λ g / 4 which is the same distance as the conventional one (hereinafter simply referred to as “conventional distance”) in the
As shown in FIG. 16, in the horizontal plane directivity in the case of the conventional distance, the cross polarization discrimination degree which is a level difference between the main polarization and the cross polarization is 11.7 dB. On the other hand, as shown in FIG. 17, in the horizontal plane directivity of this embodiment, the main polarization is almost the same as the main polarization at the conventional distance, but the cross polarization is more than the cross polarization at the conventional distance. Is also getting weaker. Thereby, the cross polarization discrimination degree of this embodiment is 22.1 dB, which is larger than the cross polarization discrimination degree of the conventional distance. That is, by setting the distance L to 5λ g / 4 (n = 2) as in this embodiment, the horizontal plane directivity cross-polarization discrimination can be improved and the influence of cross-polarization can be reduced. I understand.
図18は、本実施形態の無指向性アンテナ1において、前記距離Lを3λg/4(n=1)とした場合の水平面指向性を示す図である。また、図19は、本実施形態の無指向性アンテナ1において、前記距離Lを7λg/4(n=3)とした場合の水平面指向性を示す図である。
図18及び図19に示すように、前記距離Lを3λg/4及び7λg/4とした場合の各水平面指向性では、交差偏波識別度が20.0dB及び22.0dBとなり、従来距離の水平面指向性よりも交差偏波識別度がいずれも改善している。つまり、本実施形態の無指向性アンテナ1において、前記nを1及び3にした場合でも、水平面指向性における交差偏波の影響を低減できるのが分かる。
また、前記距離Lを3λg/4及び7λg/4とした場合の交差偏波識別度は、前記距離Lを5λg/4とした本実施形態の無指向性アンテナ1の交差偏波識別度よりも小さい値を示している。したがって、前記距離Lを5λg/4(n=2)に設定した場合に、水平面指向性における交差偏波識別度を最も効果的に改善できるのが分かる。
FIG. 18 is a diagram showing the horizontal plane directivity when the distance L is 3λ g / 4 (n = 1) in the
As shown in FIGS. 18 and 19, in each horizontal plane directivity when the distance L is 3λ g / 4 and 7λ g / 4, the cross-polarization discrimination is 20.0 dB and 22.0 dB, which is the conventional distance. The cross-polarization discrimination is improved over the horizontal plane directivity. That is, in the
Also, cross-polarization discrimination in the case where the distance L and 3 [lambda] g / 4 and 7λ g / 4, the distance L of 5 [lambda] g / 4 and the cross polarization discrimination of
図20は、前記距離Lを5λg/4(n=2)とした本実施形態の無指向性アンテナ1、及び前記距離Lを13λg/4(n=6)とした無指向性アンテナ1のVSWRを示す図である。
図20に示すように、前記距離Lを13λg/4とした場合、中心周波数帯域(41.46〜41.90GHz)では、VSWRが1.25以下の良好な値を示しているが、それ以外の周波数帯域では、VSWRが1.25を超えた値となっており、良好なVSWRを示す周波数帯域が狭くなっている。これに対して、前記距離Lを5λg/4とした場合には、広域の周波数帯域(41.00GHz〜42.00GHz)に亘って、VSWRが1.25以下の良好な値を示している。つまり、前記距離Lを5λg/4(n=2)に設定することで、使用可能な周波数帯域を狭くすることなく、指向性における交差偏波の影響を低減できることが分かる。
FIG. 20 shows an
As shown in FIG. 20, when the distance L is 13λ g / 4, in the center frequency band (41.46 to 41.90 GHz), the VSWR shows a good value of 1.25 or less. In other frequency bands, the VSWR is a value exceeding 1.25, and the frequency band showing a good VSWR is narrow. On the other hand, when the distance L is 5λ g / 4, the VSWR shows a good value of 1.25 or less over a wide frequency band (41.00 GHz to 42.00 GHz). . That is, it can be seen that by setting the distance L to 5λ g / 4 (n = 2), the influence of cross polarization on directivity can be reduced without narrowing the usable frequency band.
<本実施形態の作用効果>
以上、本実施形態に係る無指向性アンテナ1によれば、アンテナ部3の多面体35の各アンテナ面38に対して外方に突出して設けられた突出部6a〜6hにより、隣接するアンテナ面38にそれぞれ形成されたスロットから、これら両スロットの正面方向同士がなす角度を二等分する方向付近に水平偏波が放射されるのを抑制することができる。これにより、従来の無指向性アンテナに比べて、無指向性偏差を抑制することができ、アンテナ性能を向上させることができる。
<Operational effects of this embodiment>
As described above, according to the
特に、本実施形態のように、各アンテナ面38にスロット38a〜38dを1つずつ形成して小型化された無指向性アンテナ1の場合、各スロット38a〜38dから放射される水平偏波のビーム幅が広くなるため、隣接するアンテナ面38にそれぞれ形成されたスロット38a〜38dの正面方向同士がなす角度を二等分する方向付近に水平偏波が強く放射され、無指向性偏差がさらに大きくなるという問題がある。したがって、各アンテナ面38にスロット38a〜38dが1つずつ形成されている場合に特に問題となる無指向性偏差を、突出部6a〜6hにより効果的に抑制することができる。
In particular, in the case of the
また、一般的な無指向性偏差を抑制する手法として、各アンテナ面38の幅を短くすることが考えられるが、この手法を多面体35の内部に複数の導波路33a〜33dを形成した小型の無指向性アンテナ1に適用すると、多面体35が全体的に小さくなり過ぎて、その内部に導波路33a〜33dを形成することができなくなる。これに対して、本実施形態では、無指向偏差を抑制する突出部6a〜6hは、多面体35に対して外方に突出して設けられているため、多面体35の内部に導波路33a〜33dを形成するスペースを確保しながら、無指向性偏差を抑制することができる。したがって、多面体35に突出部6a〜6hを突設して無指向性偏差を抑制する構造は、多面体35の内部に複数の導波路33a〜33dが形成された小型の無指向性アンテナに適用する場合においてさらに有効となる。
Further, as a general technique for suppressing the omnidirectional deviation, it is conceivable to shorten the width of each
また、水平偏波を放射する無指向性アンテナの場合、垂直偏波を放射する無指向性アンテナの場合に比べて、無指向性にするための構造が複雑になるため、アンテナ構造をできるだけ小型化する必要がある。また、周波数帯域を10GHz以上とした場合においても、伝送損失を低減するために、アンテナ構造をできるだけ小型化する必要がある。
しかし、本実施形態のように、多面体35の内部に複数の導波路33a〜33dが形成された小型の無指向性アンテナ1を適用すると、上述のように、一般的な無指向性偏差を抑制する手法を用いたときに、多面体35が全体的に小さくなり過ぎて、その内部に導波路33a〜33dを形成することができなくなる。これに対して、本実施形態では、無指向偏差を抑制する突出部6a〜6hは、多面体35に対して外方に突出して設けられているため、多面体35の内部に導波路33a〜33dを形成するスペースを確保しながら、無指向性偏差を抑制することができる。したがって、多面体35に突出部6a〜6hを突設して無指向性偏差を抑制する構造は、水平偏波を放射する無指向性アンテナ、及び周波数帯域を10GHz以上とした無指向性アンテナにそれぞれ適用する場合においてさらに有効となる。
Also, in the case of an omnidirectional antenna that radiates horizontally polarized waves, the structure for making it omnidirectional is more complex than in the case of an omnidirectional antenna that radiates vertically polarized waves. It is necessary to make it. Even when the frequency band is 10 GHz or more, it is necessary to make the antenna structure as small as possible in order to reduce transmission loss.
However, as described above, when the small
また、多面体35の内部において、導波路33a〜33dの上端からスロット38a〜38dの中心点までの距離Lは、上記式(1)を満たすように設定されているため、従来の無指向性アンテナに比べて、水平面指向性における交差偏波の影響を低減することができ、アンテナ性能を向上させることができる。
また、前記nは偶数であるため、スロット38a〜38dの形成位置を変更することなく、水平面指向性における交差偏波の影響を低減することができる。
さらに、前記nは2であるため、使用可能な周波数帯域を狭くすることなく、水平面指向性における交差偏波の影響をさらに効果的に低減することができる。
In addition, since the distance L from the upper ends of the
In addition, since n is an even number, the influence of cross polarization on the horizontal plane directivity can be reduced without changing the formation positions of the
Furthermore, since n is 2, the influence of cross polarization in the horizontal plane directivity can be further effectively reduced without narrowing the usable frequency band.
<第2実施形態>
図21は、本発明の第2実施形態に係る無指向性アンテナ1を示す断面図である。
図21に示すように、本実施形態の無指向性アンテナ1は、アンテナ部3の第3分割体33の構成が主に異なる点で第1実施形態と相違する。本実施形態の第3分割体33は、第1実施形態の第3分割体33に比べて、多面体35が上下方向に長く形成されており、これに対応してレドーム4の円筒部43も上下方向に長く形成されている。各アンテナ面38には、スロット38a〜38dが上下方向に所定間隔をおいて直線状に複数形成されている。上下に隣接するスロットの中心点間の距離P1は導波路の路内波長で1波長λg付近に設定されている。
多面体35の内部に形成された第3出力導波路33a〜33dの上端から、各アンテナ面38に形成された複数のスロット38a〜38dのうち前記上端に最も近いスロットの中心点までの距離Lは、第1実施形態に示す式(1)を満たすように設定されている。第2実施形態において説明を省略した点は、第1実施形態と同様である。
Second Embodiment
FIG. 21 is a cross-sectional view showing the
As shown in FIG. 21, the
The distance L from the upper end of the
なお、本実施形態では、各アンテナ面38に複数形成されたスロットは、上下方向に直線状に形成されているが、図22に示す変形例のように、上下方向に千鳥状に形成されていても良い。この場合、第2分割体32の第2出力導波路32a〜32dは、その厚さ方向(上下方向)に真っ直ぐ延びるように形成され、第3分割体33の第3出力導波路33a〜33dは、第2出力導波路32a〜32dの上部開口と連通接続される位置に形成される。また、上下に隣接するスロットの中心点間の距離P2は導波路の路内波長で半波長(λg/2)付近に設定される。このため、図22に示す無指向性アンテナ1は、図21に示す無指向性アンテナ1に比べて、アンテナ全体の上下方向の長さをコンパクトにすることができる。
In the present embodiment, the plurality of slots formed on each
<その他の変形例>
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
<Other variations>
The embodiment disclosed this time must be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 無指向性アンテナ
2 分配部
3 アンテナ部
4 レドーム
5 調整素子
6a〜6h 突出部
6a1〜6h1 傾斜面
6a2〜6h2 垂直面
6A〜6D 突出部
10 接続路
11 基体
12 突出体
13 入力導波路
14 分配導波路
14a 第1凹部
14b 第2凹部
14c 第3凹部
14d 第4凹部
14e 中央凹部
15 位置決めピン
16 位置決めピン
17 位置決めピン
18 連結孔
19 連結孔
31 第1分割体
31a〜31d 第1出力導波路
31e 下面
31f 位置決め孔
31g 連結孔
32 第2分割体
32a〜32d 第2出力導波路
32a1〜32d1 下部開口
32a2〜32d2 上部開口
32e 接続凸部
32g 位置決め孔
32h 連結孔
33 第3分割体
33a〜33d 第3出力導波路
34 鍔部
34e 接続凹部
34g 位置決め孔
34h ねじ孔
35 多面体
36 本体部
36a ねじ孔
37 蓋部
38 アンテナ面
38a〜38d スロット
39 ボルト
41 レドーム本体
42 固定板
43 円筒部
44 環状部
45 連結孔
46 ナット部
D 距離
H 長さ
L 距離
P1 距離
P2 距離
S 中心線
X1 中心線
Y1 中心線
X2 中心線
Y2 中心線
X3 中心線
Y3 中心線
Z 路軸
DESCRIPTION OF
Claims (11)
隣接する前記アンテナ面同士のうちの一方に形成された前記スロットの正面方向と、他方に形成された前記スロットの正面方向とがなす角度を二等分する方向付近に偏波が放射されるのを抑制するために、前記アンテナ部に対して外方に突出して設けられた突出部を備えている無指向性アンテナ。 An omnidirectional antenna having a plurality of antenna surfaces arranged in multiple planes, and including an antenna portion formed with slots for radiating polarized waves in a predetermined frequency band on each antenna surface,
Polarization is radiated in the vicinity of a direction that bisects the angle formed by the front direction of the slot formed on one of the adjacent antenna surfaces and the front direction of the slot formed on the other side. In order to suppress this, an omnidirectional antenna including a protruding portion that protrudes outward with respect to the antenna portion.
前記突出部は、前記多面体に対して外方に突出して設けられている請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の無指向性アンテナ。 The antenna unit includes a single polyhedron having a plurality of antenna surfaces and a plurality of waveguides formed therein so as to communicate with the slots of the antenna surfaces, respectively.
The omnidirectional antenna according to any one of claims 1 to 3, wherein the protruding portion is provided to protrude outward with respect to the polyhedron.
前記導波路は、前記多面体の内部において前記アンテナ面に沿う一方向に延びて形成されているとともに、前記一方向の一端側から給電されており、
前記導波路の前記一方向の他端から、当該他端に最も近い前記スロットの中心点までの距離Lは、以下の式を満たすように設定されている請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の無指向性アンテナ。
L=(λg/4)+n×(λg/2)
ただし、λgは周波数帯域の設計中心周波数の導波路の路内波長、nは1以上の整数である。 The antenna unit includes a single polyhedron having the plurality of antenna surfaces and a plurality of waveguides respectively communicating with the slots of the antenna surfaces,
The waveguide is formed to extend in one direction along the antenna surface inside the polyhedron, and is fed from one end side in the one direction,
The distance L from the other end in the one direction of the waveguide to the center point of the slot closest to the other end is set so as to satisfy the following expression. The omnidirectional antenna according to item 1.
L = (λ g / 4) + n × (λ g / 2)
Here, λ g is the wavelength in the waveguide of the design center frequency in the frequency band, and n is an integer of 1 or more.
前記導波路は、前記多面体の内部において前記アンテナ面に沿う一方向に延びて形成されているとともに、前記一方向の一端側から給電されており、
前記導波路の前記一方向の他端から、当該他端に最も近い前記スロットの中心点までの距離Lは、以下の式を満たすように設定されている無指向性アンテナ。
L=(λg/4)+n×(λg/2)
ただし、λgは周波数帯域の設計中心周波数の導波路の路内波長、nは1以上の整数である。 A polyhedron having a plurality of antenna surfaces arranged in multiple planes, a slot that is formed on each antenna surface and radiates polarized waves in a predetermined frequency band, and a plurality of waveguides that respectively communicate with the slots on each antenna surface An omnidirectional antenna comprising:
The waveguide is formed to extend in one direction along the antenna surface inside the polyhedron, and is fed from one end side in the one direction,
A distance L from the other end of the waveguide in the one direction to the center point of the slot closest to the other end is set to satisfy the following expression.
L = (λ g / 4) + n × (λ g / 2)
Here, λ g is the wavelength in the waveguide of the design center frequency in the frequency band, and n is an integer of 1 or more.
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Cited By (1)
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2014
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