JP2015179950A - antenna device - Google Patents

antenna device Download PDF

Info

Publication number
JP2015179950A
JP2015179950A JP2014056315A JP2014056315A JP2015179950A JP 2015179950 A JP2015179950 A JP 2015179950A JP 2014056315 A JP2014056315 A JP 2014056315A JP 2014056315 A JP2014056315 A JP 2014056315A JP 2015179950 A JP2015179950 A JP 2015179950A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna
transmission
fine adjustment
phase
adjustment means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014056315A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
末松 憲治
Kenji Suematsu
憲治 末松
亀田 卓
Taku Kameda
卓 亀田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tohoku University NUC
Original Assignee
Tohoku University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tohoku University NUC filed Critical Tohoku University NUC
Priority to JP2014056315A priority Critical patent/JP2015179950A/en
Publication of JP2015179950A publication Critical patent/JP2015179950A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna device which can perform fine adjustment electronically in the transmission and reception direction of radio waves and can reduce manufacturing cost.SOLUTION: An array antenna 11 is formed by arranging a plurality of element antennas 11a on a plane. Rough adjustment means 12 is provided so as to be able to rotate the array antenna 11 in the elevation angle direction and the azimuth direction, thus controlling the direction of the array antenna 11. Fine adjustment means 13a is provided so as to be able to control the transmission and reception direction of radio waves, by generating a phase difference between respective element antennas 11a. The fine adjustment means 13a has a phase shifter 25 for adjusting the phase of transmission and reception signals for respective element antennas 11a.

Description

本発明は、アンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device.

従来、衛星などとの間で直線偏波を利用して通信を行うためのアンテナ装置として、平面上に複数の素子アンテナを縦横に並べたアレイアンテナを有し、機械駆動によりアレイアンテナの向きを調整可能になっているものがある(例えば、非特許文献1参照)。このようなアンテナ装置の一例を、図5に示す。図5(a)に示すように、このアンテナ装置110は、アレイアンテナ111の向きを電波の受信方向および送信方向に合わせるために、駆動装置112aにより、支持軸112bを介してアレイアンテナを仰角(エレベーション)方向(図5(a)中の両矢印Vの方向)および方位角(アジマス)方向(図5(a)中の両矢印Hの方向)に回転させて、アレイアンテナ111の方向を調整するようになっている。また、駆動装置112aにより、アレイアンテナ111を表面に沿った面内で回転させる(図5(a)中の両矢印Pの方向)ことにより、垂直(V)偏波および水平(H)偏波の偏波角も調整可能になっている。   Conventionally, as an antenna device for performing communication with a satellite using linearly polarized waves, an array antenna having a plurality of element antennas arranged vertically and horizontally on a plane is provided, and the orientation of the array antenna is controlled by mechanical drive. Some are adjustable (see Non-Patent Document 1, for example). An example of such an antenna device is shown in FIG. As shown in FIG. 5 (a), in order to align the direction of the array antenna 111 with the reception direction and transmission direction of the radio wave, the antenna device 110 is moved by the drive device 112a through the support shaft 112b. The direction of the array antenna 111 is rotated by rotating it in the (elevation) direction (the direction of the double-headed arrow V in FIG. 5 (a)) and the azimuth (azimuth) direction (the direction of the double-headed arrow H in FIG. 5 (a)). It comes to adjust. In addition, the array antenna 111 is rotated in a plane along the surface by the driving device 112a (in the direction of the double-headed arrow P in FIG. 5A), so that vertical (V) polarization and horizontal (H) polarization are obtained. The polarization angle can be adjusted.

また、図5(b)に示すように、このアンテナ装置110は、素子アンテナ111aごとに、サーキュレータ121を介して受信用の低雑音増幅器122や送信用の増幅器123などが接続され、さらにサーキュレータ124を介して合分配回路126に接続されている。合分配回路126は1つから成り、全ての素子アンテナ111aと送受信回路113bとの間に接続されており、各素子アンテナ111aからの受信信号を送受信回路113bに送り、送受信回路113bからの送信信号を各素子アンテナ111aに送るようになっている。図5に示すアンテナ装置110は、送信時には、合分配回路126により、各素子アンテナ111aに等位相、等振幅で、送信用の高周波信号が給電されるようになっている。   Further, as shown in FIG. 5B, in this antenna device 110, for each element antenna 111a, a low-noise amplifier 122 for reception, an amplifier 123 for transmission, and the like are connected via a circulator 121, and a circulator 124 is further provided. To the combining / distributing circuit 126. The merging / distributing circuit 126 is composed of one, and is connected between all the element antennas 111a and the transmission / reception circuits 113b. The reception / transmission circuit 113b transmits the reception signal from each element antenna 111a to the transmission / reception circuit 113b. Is sent to each element antenna 111a. In the antenna apparatus 110 shown in FIG. 5, a high-frequency signal for transmission is fed to each element antenna 111a with equal phase and equal amplitude by the combining / distributing circuit 126 during transmission.

また、従来のアンテナ装置として、仰角方向の広い範囲にビーム走査する際に、アレイアンテナ全体を駆動するのを回避するため、各素子アンテナを仰角方向に駆動させたり、移相器により各素子アンテナの送受信信号の位相を変化させたりすることにより、仰角方向での微調整を行うものもある(例えば、特許文献1参照)。   Further, as a conventional antenna device, in order to avoid driving the entire array antenna when beam scanning is performed in a wide range in the elevation angle direction, each element antenna is driven in the elevation angle direction, or each element antenna is driven by a phase shifter. In some cases, fine adjustment in the elevation angle direction is performed by changing the phase of the transmission / reception signal (see, for example, Patent Document 1).

笹沼満、内山浩、名古屋翼、古川操、本久貴志、「災害時に簡易な操作で設置が可能な小型地球局(VSAT)の研究開発 〜地球局設置作業の簡素化を実現するための課題とその解決〜」、信学技報、2013-2、SAT2012-47Mitsuru Suganuma, Hiroshi Uchiyama, Nagoya Tsubasa, Misao Furukawa, Takashi Motohisa, “Research and development of a small earth station (VSAT) that can be installed with simple operation in the event of a disaster-Challenges to simplify the earth station installation work And its solutions ~ ", IEICE Technical Report, 2013-2, SAT2012-47

特開平10−178313号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-178313

高精度の通信を行う際には、アンテナの向きを電波の受信方向または送信方向に高精度で合わせる必要がある。非特許文献1や図5に示すような従来のアンテナ装置では、機械駆動でアレイアンテナの向きを調整するため、高精度で微調整を行うための機構が複雑になり、その製造コストが嵩むという課題があった。また、特許文献1に記載のアンテナ装置は、仰角方向の微調整を機械駆動ではなく、電子的に行うことができるが、方位角方向の微調整は機械駆動であり、高精度で通信を行うためには、やはり製造コストが嵩むという課題があった。   When performing highly accurate communication, it is necessary to align the direction of the antenna with the radio wave reception direction or the transmission direction with high accuracy. In the conventional antenna apparatus as shown in Non-Patent Document 1 and FIG. 5, the orientation of the array antenna is adjusted by mechanical drive, so the mechanism for performing fine adjustment with high accuracy becomes complicated, and the manufacturing cost increases. There was a problem. The antenna device described in Patent Document 1 can perform fine adjustment in the elevation direction electronically, not mechanically, but fine adjustment in the azimuth direction is mechanically driven and performs communication with high accuracy. Therefore, there is still a problem that the manufacturing cost increases.

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、電波の送受信方向の微調整を電子的に行うことができ、製造コストを低減することができるアンテナ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such problems, and it is an object of the present invention to provide an antenna device that can finely adjust the transmission / reception direction of radio waves electronically and reduce manufacturing costs. To do.

上記目的を達成するために、本発明に係るアンテナ装置は、面上に複数の素子アンテナを並べて形成されたアレイアンテナと、前記アレイアンテナの方向を制御するよう、前記アレイアンテナを仰角方向および方位角方向に回転可能に設けられた粗調整手段と、各素子アンテナ間に位相差を発生させて電波の送受信方向を制御可能に設けられた微調整手段とを、有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an antenna device according to the present invention includes an array antenna formed by arranging a plurality of element antennas on a surface, and the elevation direction and orientation of the array antenna so as to control the direction of the array antenna. Rough adjustment means provided rotatably in the angular direction and fine adjustment means provided so as to control the transmission / reception direction of radio waves by generating a phase difference between the element antennas.

本発明に係るアンテナ装置は、通信時に送受信方向にアレイアンテナを向ける際、粗調整手段により、アレイアンテナを仰角方向および方位角方向に回転させて、アレイアンテナの方向を大まかに調整する粗調整を行った後、微調整手段により、各素子アンテナ間に位相差を発生させて電波の送受信方向の微調整を行うことができる。これにより、電波の送受信方向を高精度で合わせることができ、高精度な通信を行うことができる。   The antenna device according to the present invention performs coarse adjustment for roughly adjusting the direction of the array antenna by rotating the array antenna in the elevation angle direction and the azimuth direction by the coarse adjustment means when the array antenna is directed in the transmission / reception direction during communication. Then, the fine adjustment means can generate a phase difference between the element antennas to finely adjust the radio wave transmission / reception direction. Thereby, the transmission / reception direction of a radio wave can be adjusted with high accuracy, and highly accurate communication can be performed.

本発明に係るアンテナ装置は、微調整手段で仰角方向だけでなく、方位角方向にも微調整を行うことができ、全ての方向に対して電波の送受信方向を高精度で合わせることができる。本発明に係るアンテナ装置は、微調整手段で電子的に電波の送受信方向の微調整を行うことができるため、機械駆動による複雑で高価な微調整用の装置が不要であり、製造コストを低減することができる。   The antenna device according to the present invention can finely adjust not only the elevation angle direction but also the azimuth angle direction by the fine adjustment means, and the transmission / reception direction of radio waves can be adjusted with high accuracy in all directions. Since the antenna device according to the present invention can finely adjust the radio wave transmission / reception direction electronically by the fine adjustment means, a complicated and expensive fine adjustment device driven by a mechanical drive is unnecessary, and the manufacturing cost is reduced. can do.

さらにコストを低減するために、全ての調整を電子的に行うこともできるが、その場合には、アレイアンテナの向きが送受信方向から大きくずれることが多くなり、送受信信号の利得が低くなってしまう。また、送信時にアレイアンテナの向きがずれると、アレイアンテナの表面に対する送信信号のビーム角が大きくなるため、送信信号のサイドローブが大きくなり、他のシステムに干渉する恐れがある。これに対し、本発明に係るアンテナ装置は、粗調整手段でアレイアンテナの方向を大まかに調整することにより、送受信信号の利得を高く維持することができるとともに、サイドローブの形成を抑えて、他のシステムへの干渉を防ぐことができる。   In order to further reduce the cost, all adjustments can be made electronically. However, in that case, the orientation of the array antenna is often greatly deviated from the transmission / reception direction, and the gain of the transmission / reception signal is lowered. . Further, if the orientation of the array antenna is deviated during transmission, the beam angle of the transmission signal with respect to the surface of the array antenna becomes large, so that the side lobe of the transmission signal becomes large and may interfere with other systems. On the other hand, the antenna device according to the present invention can maintain the gain of the transmission / reception signal high by roughly adjusting the direction of the array antenna by the coarse adjustment means, and can suppress the formation of side lobes. Can prevent interference to the system.

本発明に係るアンテナ装置で、前記微調整手段は、各素子アンテナごとに、送受信信号の位相を調整するための移相器を有することが好ましい。この場合、各移相器により素子アンテナ毎に位相を微調整することができ、電波の送受信方向を高精度で合わせることができる。   In the antenna device according to the present invention, it is preferable that the fine adjustment means has a phase shifter for adjusting the phase of the transmission / reception signal for each element antenna. In this case, the phase can be finely adjusted for each element antenna by each phase shifter, and the transmission / reception direction of radio waves can be adjusted with high accuracy.

本発明に係るアンテナ装置で、各素子アンテナは、1または複数の素子アンテナを含む複数のサブグループに分割されており、前記微調整手段は、同じサブグループ内の素子アンテナを等位相とし、各サブグループ間に位相差を発生させるよう構成されていてもよい。また、前記微調整手段は、各サブグループごとに、送受信信号の位相を調整するための移相器を有することが好ましい。この場合、全ての素子アンテナの位相を調整する場合に比べて通信精度は低下するが、位相差を発生させるための移相器等の部材を減らすことができ、材料費を低減することができる。各素子アンテナは、十分な通信精度が得られる範囲であれば、どのようにサブグループに分割されてもよい。   In the antenna device according to the present invention, each element antenna is divided into a plurality of subgroups including one or a plurality of element antennas, and the fine adjustment means sets the element antennas in the same subgroup to the same phase, It may be configured to generate a phase difference between the subgroups. The fine adjustment means preferably has a phase shifter for adjusting the phase of the transmission / reception signal for each subgroup. In this case, although the communication accuracy is lower than the case where the phases of all the element antennas are adjusted, members such as a phase shifter for generating a phase difference can be reduced, and the material cost can be reduced. . Each element antenna may be divided into subgroups as long as sufficient communication accuracy is obtained.

また、このサブグループに分割する場合、例えば、各素子アンテナは、前記アレイアンテナの仰角方向および方位角方向に沿って格子状に配置され、仰角方向もしくは方位角方向に沿って並んだ素子アンテナ、または、所定の大きさの矩形ブロック内の素子アンテナが同じサブグループになるよう、各サブグループに分割されていてもよい。赤道上空で地球を周回する衛星との間で通信を行う場合、他のシステムへの干渉を防ぐためには、仰角方向の位置調整よりも、方位角方向での位置調整を高精度に行う必要がある。このため、方位角方向での微調整を高精度で行えるよう、仰角方向に並んだ素子アンテナが同じサブグループになるよう分割されることが好ましい。これにより、コストを低減しつつ、衛星との通信を高精度で行うことができる。   Further, when dividing into this subgroup, for example, each element antenna is arranged in a lattice shape along the elevation direction and azimuth direction of the array antenna, and the element antennas arranged along the elevation direction or azimuth direction, Or you may divide | segment into each subgroup so that the element antennas in the rectangular block of a predetermined | prescribed magnitude | size may become the same subgroup. When communicating with satellites orbiting the earth over the equator, in order to prevent interference with other systems, it is necessary to adjust the position in the azimuth direction with higher accuracy than the position adjustment in the elevation direction. is there. For this reason, it is preferable that the element antennas arranged in the elevation angle direction are divided into the same subgroup so that fine adjustment in the azimuth angle direction can be performed with high accuracy. Thereby, communication with a satellite can be performed with high accuracy while reducing costs.

本発明に係るアンテナ装置は、直線偏波を用いて通信を行うよう構成されており、偏波調整手段を有し、各素子アンテナは、互いに直交する偏波を送受信可能に設けられた1対の給電点を有し、前記偏波調整手段は、それぞれの素子アンテナごとに、各給電点間の振幅を調整可能に構成されていることが好ましい。この場合、偏波調整手段で各給電点間の振幅を調整することにより、電子的に垂直(V)偏波および水平(H)偏波の偏波角を調整することができる。これにより、機械駆動による複雑で高価な偏波角微調整用の装置が不要であり、製造コストを低減することができる。   The antenna device according to the present invention is configured to perform communication using linearly polarized waves, has a polarization adjusting unit, and each element antenna is provided with a pair capable of transmitting and receiving mutually orthogonal polarized waves. Preferably, the polarization adjusting means is configured to be able to adjust the amplitude between the respective feeding points for each element antenna. In this case, the polarization angle of the vertical (V) polarization and the horizontal (H) polarization can be electronically adjusted by adjusting the amplitude between the feeding points by the polarization adjusting means. Thereby, a complicated and expensive device for fine adjustment of the polarization angle by mechanical drive is unnecessary, and the manufacturing cost can be reduced.

本発明によれば、電波の送受信方向の微調整を電子的に行うことができ、製造コストを低減することができるアンテナ装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the antenna apparatus which can perform fine adjustment of the transmission / reception direction of an electromagnetic wave electronically and can reduce manufacturing cost can be provided.

第1の本発明の実施の形態のアンテナ装置を示す(a)斜視図、(b)送受信機の回路図である。It is the (a) perspective view which shows the antenna device of embodiment of 1st this invention, (b) The circuit diagram of a transmitter / receiver. 第2の本発明の実施の形態のアンテナ装置を示す(a)斜視図、(b)送受信機の回路図である。It is (a) perspective view which shows the antenna device of embodiment of 2nd this invention, (b) It is a circuit diagram of a transmitter / receiver. 図2に示すアンテナ装置のアレイアンテナの、各素子アンテナを(a)仰角方向、(b)方位角方向に沿ってサブグループに分割した変形例の斜視図である。It is a perspective view of the modification which divided | segmented each element antenna of the array antenna of the antenna apparatus shown in FIG. 2 into the subgroup along (a) elevation angle direction and (b) azimuth angle direction. 第3の本発明の実施の形態のアンテナ装置を示す(a)アレイアンテナの正面図、(b)偏波調整手段の回路図である。It is the (a) front view of an array antenna which shows the antenna device of embodiment of 3rd this invention, (b) It is a circuit diagram of a polarized-wave adjustment means. 従来のアンテナ装置を示す(a)斜視図、(b)送受信機の回路図である。It is the (a) perspective view which shows the conventional antenna apparatus, (b) It is a circuit diagram of a transmitter / receiver.

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、第1の本発明の実施の形態のアンテナ装置を示している。
図1に示すように、アンテナ装置10は、直線偏波を用いて衛星等と通信を行うよう構成されており、アレイアンテナ11と粗調整手段12と送受信機13とを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an antenna apparatus according to a first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the antenna device 10 is configured to communicate with a satellite or the like using linearly polarized waves, and includes an array antenna 11, a coarse adjustment unit 12, and a transceiver 13.

図1(a)に示すように、アレイアンテナ11は、矩形板状を成しており、一方の表面上に複数の素子アンテナ11aを有している。各素子アンテナ11aは、アレイアンテナ11の縦方向および横方向に沿って格子状に並んで配置されている。   As shown in FIG. 1A, the array antenna 11 has a rectangular plate shape, and has a plurality of element antennas 11a on one surface. The element antennas 11 a are arranged in a lattice pattern along the vertical direction and the horizontal direction of the array antenna 11.

粗調整手段12は、駆動装置12aと、駆動装置12aから上方に伸びる支持軸12bとを有し、支持軸12bの先端にアレイアンテナ11が取り付けられている。粗調整手段12は、駆動装置12aにより、支持軸12bを介してアレイアンテナ11を仰角(エレベーション)方向(図1(a)中の両矢印Vの方向)および方位角(アジマス)方向(図1(a)中の両矢印Hの方向)に回転させて、アレイアンテナ11の方向を調整するようになっている。   The coarse adjustment means 12 has a drive device 12a and a support shaft 12b extending upward from the drive device 12a, and the array antenna 11 is attached to the tip of the support shaft 12b. The coarse adjustment means 12 causes the drive device 12a to drive the array antenna 11 through the support shaft 12b in the elevation angle (elevation) direction (the direction of the double arrow V in FIG. 1A) and the azimuth angle (azimuth) direction (FIG. The direction of the array antenna 11 is adjusted by rotating it in the direction of the double arrow H in FIG.

図1(b)に示すように、送受信機13は、微調整手段13aと送受信回路13bとを有している。微調整手段13aは、各素子アンテナ11aと送受信回路13bとを電気的に接続するよう、各素子アンテナ11aと送受信回路13bとの間に配置されている。微調整手段13aは、素子アンテナ11aごとに、第1サーキュレータ21と、低雑音増幅器22および送信増幅器23と、第2サーキュレータ24と、移相器25とを有し、それぞれ直列に接続されている。第1サーキュレータ21は、素子アンテナ11aの給電点に接続されている。低雑音増幅器22および送信増幅器23は、第1サーキュレータ21と第2サーキュレータ24との間に互いに並列に接続されている。移相器25は、送受信信号の位相を調整可能に、第2サーキュレータ24に接続されている。また、微調整手段13aは、各素子アンテナ11aに対応する複数の移相器25と送受信回路13bとの間に、各移相器25と送受信回路13bとを接続する1つの合分配回路26を有している。   As shown in FIG. 1B, the transceiver 13 includes fine adjustment means 13a and a transmission / reception circuit 13b. The fine adjustment means 13a is disposed between each element antenna 11a and the transmission / reception circuit 13b so as to electrically connect each element antenna 11a and the transmission / reception circuit 13b. The fine adjustment means 13a includes, for each element antenna 11a, a first circulator 21, a low noise amplifier 22, a transmission amplifier 23, a second circulator 24, and a phase shifter 25, which are connected in series. . The first circulator 21 is connected to the feeding point of the element antenna 11a. The low noise amplifier 22 and the transmission amplifier 23 are connected in parallel between the first circulator 21 and the second circulator 24. The phase shifter 25 is connected to the second circulator 24 so that the phase of the transmission / reception signal can be adjusted. Further, the fine adjustment means 13a includes one combining / distributing circuit 26 for connecting each phase shifter 25 and the transmission / reception circuit 13b between the plurality of phase shifters 25 corresponding to each element antenna 11a and the transmission / reception circuit 13b. Have.

送受信機13は、送信するとき、送受信回路13bからの送信信号を合分配回路26で各素子アンテナ11a用の送信信号に分け、各移相器25で送信信号の位相を調整した後、その送信信号を第2サーキュレータ24で送信増幅器23に送り、送信増幅器23で増幅した後、第1サーキュレータ21を介して素子アンテナ11aに送り、各素子アンテナ11aから送信するようになっている。このとき、各移相器25で各送信信号に位相差を発生させることにより、送信信号の送信方向を制御するようになっている。また、送受信機13は、受信するとき、各素子アンテナ11aで受信した受信信号を第1サーキュレータ21で低雑音増幅器22に送り、低雑音増幅器22で増幅した後、第2サーキュレータ24を介して移相器25に送り、各移相器25で各素子アンテナ11aからの受信信号の位相を揃えた後、各受信信号を合分配回路26で合成し、送受信回路13bに送るようになっている。このとき、受信信号を受信する方向に応じて、各移相器25で各受信信号に位相差を発生させることにより、各受信信号の位相を揃え、受信方向を制御するようになっている。   When transmitting / receiving, the transmitter / receiver 13 divides the transmission signal from the transmission / reception circuit 13b into transmission signals for each element antenna 11a by the combining / distributing circuit 26, adjusts the phase of the transmission signal by each phase shifter 25, and then transmits the transmission signal. The signal is sent to the transmission amplifier 23 by the second circulator 24, amplified by the transmission amplifier 23, then sent to the element antenna 11a via the first circulator 21, and transmitted from each element antenna 11a. At this time, each phase shifter 25 generates a phase difference in each transmission signal to control the transmission direction of the transmission signal. In addition, when receiving and receiving, the transceiver 13 sends the reception signal received by each element antenna 11 a to the low noise amplifier 22 by the first circulator 21, amplifies it by the low noise amplifier 22, and then transfers the signal via the second circulator 24. After being sent to the phase shifter 25 and the phases of the received signals from the element antennas 11a are made uniform by the phase shifters 25, the received signals are combined by the combining / distributing circuit 26 and sent to the transmitting / receiving circuit 13b. At this time, a phase difference is generated in each received signal by each phase shifter 25 according to the direction in which the received signal is received, so that the phase of each received signal is aligned and the receiving direction is controlled.

送受信機13は、送受信方向がアレイアンテナ11の表面に対して垂直方向であるとき、各移相器25により各素子アンテナ11aの間に位相差を発生させないようになっている。また、送受信機13は、送受信方向がアレイアンテナ11の表面に対して垂直方向からずれているとき、そのずれた方向側の素子アンテナ11aの位相が遅れるよう、各移相器25により各素子アンテナ11aの間の位相差を調整するようになっている。   The transceiver 13 is configured not to generate a phase difference between the element antennas 11a by the phase shifters 25 when the transmission / reception direction is perpendicular to the surface of the array antenna 11. Further, when the transmission / reception direction is deviated from the vertical direction with respect to the surface of the array antenna 11, the transceiver 13 causes each element antenna to be delayed by the phase shifter 25 so that the phase of the element antenna 11a on the deviated direction is delayed. The phase difference between 11a is adjusted.

次に、作用について説明する。
アンテナ装置10は、通信時に送受信方向にアレイアンテナ11を向ける際、まず、粗調整手段12により、アレイアンテナ11を仰角方向および方位角方向に回転させて、アレイアンテナ11の方向を大まかに調整する粗調整を行う。その後、微調整手段13aにより、各素子アンテナ11aの間に位相差を発生させて電波の送受信方向の微調整を行うことができる。これにより、電波の送受信方向を高精度で合わせることができ、高精度な通信を行うことができる。
Next, the operation will be described.
When the antenna device 10 directs the array antenna 11 in the transmission / reception direction during communication, first, the coarse adjustment means 12 rotates the array antenna 11 in the elevation angle direction and the azimuth direction to roughly adjust the direction of the array antenna 11. Make coarse adjustments. Thereafter, the fine adjustment means 13a can generate a phase difference between the element antennas 11a to finely adjust the radio wave transmission / reception direction. Thereby, the transmission / reception direction of a radio wave can be adjusted with high accuracy, and highly accurate communication can be performed.

アンテナ装置10は、微調整手段13aで仰角方向だけでなく、方位角方向にも微調整を行うことができ、全ての方向に対して電波の送受信方向を高精度で合わせることができる。アンテナ装置10は、微調整手段13aで電子的に電波の送受信方向の微調整を行うことができるため、機械駆動による複雑で高価な微調整用の装置が不要であり、製造コストを低減することができる。   The antenna device 10 can perform fine adjustment not only in the elevation angle direction but also in the azimuth angle direction by the fine adjustment means 13a, and the transmission / reception direction of radio waves can be adjusted with high accuracy in all directions. Since the antenna device 10 can finely adjust the radio wave transmission / reception direction electronically by the fine adjustment means 13a, a complicated and expensive device for fine adjustment by mechanical drive is unnecessary, and the manufacturing cost is reduced. Can do.

アンテナ装置10は、粗調整手段12でアレイアンテナ11の方向を大まかに調整することにより、送受信信号の利得を高く維持することができるとともに、サイドローブの形成を抑えて、他のシステムへの干渉を防ぐことができる。   The antenna device 10 can maintain the gain of the transmission / reception signal high by roughly adjusting the direction of the array antenna 11 with the coarse adjustment means 12, and can suppress the formation of side lobes and interfere with other systems. Can be prevented.

図2および図3は、第2の本発明の実施の形態のアンテナ装置を示している。
図2に示すように、アンテナ装置30は、アレイアンテナ11と粗調整手段12と送受信機13とを有している。なお、以下の説明では、第1の本発明の実施の形態のアンテナ装置10と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
2 and 3 show an antenna apparatus according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the antenna device 30 includes an array antenna 11, a coarse adjustment unit 12, and a transceiver 13. In the following description, the same components as those of the antenna device 10 according to the first embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図2(a)に示すように、各素子アンテナ11aは、1または複数の素子アンテナ11aを含む複数のサブグループ31に分割されている。図2(a)に示す一例では、正方形で囲まれた、縦横に隣り合った4つの素子アンテナ11aで、各サブグループ31が形成されている。なお、図2(a)では、各サブグループ31の境界を、破線で示している。   As shown in FIG. 2A, each element antenna 11a is divided into a plurality of subgroups 31 including one or a plurality of element antennas 11a. In the example shown in FIG. 2A, each subgroup 31 is formed by four element antennas 11 a that are surrounded by a square and that are adjacent in the vertical and horizontal directions. In FIG. 2A, the boundary of each subgroup 31 is indicated by a broken line.

図2(b)に示すように、微調整手段13aは、サブグループ31ごとに、第1サーキュレータ21と、低雑音増幅器22および送信増幅器23と、第2サーキュレータ24と、移相器25とを有している。また、微調整手段13aは、サブグループ31ごとに、第1サーキュレータ21と各素子アンテナ11aとの間に、第1サーキュレータ21と各素子アンテナ11aとを接続するサブ合分配回路32を有している。これにより、微調整手段13aは、同じサブグループ31内の素子アンテナ11aを等位相とし、各サブグループ31の間に位相差を発生させるようになっている。   As shown in FIG. 2B, the fine adjustment means 13a includes, for each subgroup 31, a first circulator 21, a low noise amplifier 22, a transmission amplifier 23, a second circulator 24, and a phase shifter 25. Have. Further, the fine adjustment means 13a includes, for each subgroup 31, a sub merging / distributing circuit 32 that connects the first circulator 21 and each element antenna 11a between the first circulator 21 and each element antenna 11a. Yes. Thereby, the fine adjustment means 13 a makes the element antennas 11 a in the same subgroup 31 have the same phase and generates a phase difference between the subgroups 31.

次に、作用について説明する。
アンテナ装置10は、全ての素子アンテナ11aの位相を調整する場合に比べて通信精度は低下するが、位相差を発生させるための移相器25や、第1サーキュレータ21、低雑音増幅器22、送信増幅器23、第2サーキュレータ24等の部材を減らすことができ、材料費を低減することができる。
Next, the operation will be described.
Although the communication accuracy of the antenna device 10 is lower than that in the case of adjusting the phases of all the element antennas 11a, the phase shifter 25, the first circulator 21, the low noise amplifier 22, the transmission for generating the phase difference are transmitted. Members such as the amplifier 23 and the second circulator 24 can be reduced, and the material cost can be reduced.

なお、各素子アンテナ11aは、十分な通信精度が得られる範囲であれば、どのようにサブグループ31に分割されてもよい。例えば、図3(a)に示すように、仰角方向に沿って並んだ素子アンテナ11aが同じサブグループ31になるよう分割されていてもよい。この場合、仰角方向の位置調整よりも、方位角方向での位置調整を高精度に行うことができるため、方位角方向での位置調整が通信精度に大きく影響するもの、例えば、赤道上空で地球を周回する衛星との間での通信等に効果的である。また、図3(b)に示すように、方位角方向に沿って並んだ素子アンテナ11aが同じサブグループ31になるよう分割されていてもよい。この場合、方位角方向の位置調整よりも、仰角方向での位置調整を高精度に行うことができる。なお、図3(a)および(b)では、各サブグループ31の境界を、破線で示している。   Each element antenna 11a may be divided into subgroups 31 as long as sufficient communication accuracy is obtained. For example, as shown in FIG. 3A, the element antennas 11 a arranged along the elevation angle direction may be divided into the same subgroup 31. In this case, since the position adjustment in the azimuth direction can be performed with higher accuracy than the position adjustment in the elevation angle direction, the position adjustment in the azimuth direction greatly affects the communication accuracy, for example, the earth over the equator. It is effective for communication with satellites that orbit around the satellite. Further, as shown in FIG. 3B, the element antennas 11 a arranged along the azimuth direction may be divided into the same subgroup 31. In this case, the position adjustment in the elevation angle direction can be performed with higher accuracy than the position adjustment in the azimuth angle direction. In FIGS. 3A and 3B, the boundary of each subgroup 31 is indicated by a broken line.

図4は、第3の本発明の実施の形態のアンテナ装置を示している。
なお、以下の説明では、第1の本発明の実施の形態のアンテナ装置10または第2の本発明の実施の形態のアンテナ装置30と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
FIG. 4 shows an antenna apparatus according to the third embodiment of the present invention.
In the following description, the same components as those of the antenna device 10 according to the first embodiment of the present invention or the antenna device 30 according to the second embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals and overlapped. Description is omitted.

図4(a)に示すように、第3の本発明の実施の形態のアンテナ装置で、各素子アンテナ11aは、互いに直交する電界を発生可能に設けられ、直交する各電界を発生させる電力を供給するための1対の給電点41,42を有している。これにより、各素子アンテナ11aは、互いに直交する偏波を送受信可能になっている。   As shown in FIG. 4A, in the antenna device of the third embodiment of the present invention, each element antenna 11a is provided so as to be able to generate electric fields orthogonal to each other, and generates electric power for generating the electric fields orthogonal to each other. It has a pair of feeding points 41 and 42 for supplying. Thereby, each element antenna 11a can transmit and receive polarized waves orthogonal to each other.

図4(b)に示すように、第3の本発明の実施の形態のアンテナ装置は、偏波調整手段43を有している。偏波調整手段43は、素子アンテナ11aごとに、1対の入出力端子51,52と1対の電力分配器53,54と1対の合成器55,56と位相反転器57とを有している。入出力端子51は水平偏波用、入出力端子52は垂直偏波用である。各電力分配器53,54は、それぞれ異なる入出力端子51,52に接続されており、第1分割端子58と第2分割端子59とを有している。各電力分配器53,54は、入出力端子51,52からの電力を、第1分割端子58と第2分割端子59とにそれぞれ a:a−1(0≦a≦1)の割合で分割して出力するようになっている。また、各電力分配器53,54は、第1分割端子58と第2分割端子59とから入力された電力を、それぞれ a:a−1(0≦a≦1)の割合で合成して、対応する入出力端子51,52に出力するようになっている。   As shown in FIG. 4 (b), the antenna device according to the third embodiment of the present invention has polarization adjusting means 43. The polarization adjusting unit 43 includes a pair of input / output terminals 51 and 52, a pair of power distributors 53 and 54, a pair of combiners 55 and 56, and a phase inverter 57 for each element antenna 11a. ing. The input / output terminal 51 is for horizontal polarization, and the input / output terminal 52 is for vertical polarization. The power distributors 53 and 54 are connected to different input / output terminals 51 and 52, respectively, and have a first divided terminal 58 and a second divided terminal 59. Each of the power distributors 53 and 54 divides the power from the input / output terminals 51 and 52 into the first divided terminal 58 and the second divided terminal 59 at a ratio of a: a-1 (0 ≦ a ≦ 1), respectively. And output it. Each of the power distributors 53 and 54 combines the power input from the first divided terminal 58 and the second divided terminal 59 at a ratio of a: a-1 (0 ≦ a ≦ 1), respectively. The data is output to the corresponding input / output terminals 51 and 52.

各合成器55,56は、それぞれ異なる給電点41,42に接続されている。合成器55は、電力分配器53の第1分割端子58と、電力分配器54の第2分割端子59とに接続され、各端子からの電力を合成して給電点41に出力し、給電点41からの電力を各端子に分割して出力するようになっている。また、合成器56は、電力分配器54の第1分割端子58と、電力分配器53の第2分割端子59とに接続され、各端子からの電力を合成して給電点42に出力し、給電点42からの電力を各端子に分割して出力するようになっている。位相反転器57は、電力分配器54の第2分割端子59と合成器55との間に設けられ、一方からの電力の位相を反転させて他方に出力するようになっている。これにより、偏波調整手段43は、それぞれの素子アンテナ11aごとに、各給電点41,42間の振幅を調整可能になっている。   The synthesizers 55 and 56 are connected to different feeding points 41 and 42, respectively. The combiner 55 is connected to the first divided terminal 58 of the power distributor 53 and the second divided terminal 59 of the power distributor 54, combines the power from each terminal, and outputs the combined power to the feed point 41. The electric power from 41 is divided | segmented and output to each terminal. The combiner 56 is connected to the first divided terminal 58 of the power distributor 54 and the second divided terminal 59 of the power distributor 53, combines the power from each terminal, and outputs the combined power to the feeding point 42. The electric power from the feeding point 42 is divided and outputted to each terminal. The phase inverter 57 is provided between the second split terminal 59 of the power distributor 54 and the combiner 55, and inverts the phase of power from one side and outputs it to the other side. Thereby, the polarization adjusting means 43 can adjust the amplitude between the feeding points 41 and 42 for each element antenna 11a.

なお、微調整手段13aは1対から成り、一方の微調整手段13aに、全ての素子アンテナ11aの水平偏波用の入出力端子51が接続され、他方の微調整手段13aに、全ての素子アンテナ11aの垂直偏波用の入出力端子52が接続されている。また、各微調整手段13aは送受信回路13bに接続され、送受信回路13bにより偏波角の調整を行うようになっている。   The fine adjustment means 13a is composed of a pair, and one fine adjustment means 13a is connected to the input / output terminals 51 for horizontal polarization of all element antennas 11a, and the other fine adjustment means 13a is connected to all elements. The input / output terminal 52 for vertical polarization of the antenna 11a is connected. Each fine adjustment means 13a is connected to the transmission / reception circuit 13b, and the polarization angle is adjusted by the transmission / reception circuit 13b.

次に、作用について説明する。
第3の本発明の実施の形態のアンテナ装置は、偏波調整手段43で各給電点41,42間の振幅を調整することにより、電子的に垂直(V)偏波および水平(H)偏波の偏波角を調整することができる。これにより、機械駆動による複雑で高価な偏波角微調整用の装置が不要であり、製造コストを低減することができる。
Next, the operation will be described.
In the antenna device according to the third embodiment of the present invention, the polarization adjusting means 43 adjusts the amplitude between the feed points 41 and 42 to electronically make vertical (V) polarization and horizontal (H) polarization. The polarization angle of the wave can be adjusted. Thereby, a complicated and expensive device for fine adjustment of the polarization angle by mechanical drive is unnecessary, and the manufacturing cost can be reduced.

10 アンテナ装置
11 アレイアンテナ
11a 素子アンテナ
12 粗調整手段
12a 駆動装置
12b 支持軸
13 送受信機
13a 微調整手段
21 第1サーキュレータ
22 低雑音増幅器
23 送信増幅器
24 第2サーキュレータ
25 移相器
26 合分配回路
13b 送受信回路

30 アンテナ装置
31 サブグループ
32 サブ合分配回路

41,42 給電点
43 偏波調整手段
51,52 入出力端子
53,54 電力分配器
55,56 合成器
57 位相反転器
58 第1分割端子
59 第2分割端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Antenna apparatus 11 Array antenna 11a Element antenna 12 Coarse adjustment means 12a Drive apparatus 12b Support shaft 13 Transceiver 13a Fine adjustment means 21 1st circulator 22 Low noise amplifier 23 Transmission amplifier 24 2nd circulator 25 Phase shifter 26 Combined distribution circuit 13b Transceiver circuit

30 Antenna device 31 Sub group 32 Sub combining / distributing circuit

41, 42 Feeding point 43 Polarization adjusting means 51, 52 Input / output terminals 53, 54 Power divider 55, 56 Synthesizer 57 Phase inverter 58 First divided terminal 59 Second divided terminal

Claims (6)

面上に複数の素子アンテナを並べて形成されたアレイアンテナと、
前記アレイアンテナの方向を制御するよう、前記アレイアンテナを仰角方向および方位角方向に回転可能に設けられた粗調整手段と、
各素子アンテナ間に位相差を発生させて電波の送受信方向を制御可能に設けられた微調整手段とを、
有することを特徴とするアンテナ装置。
An array antenna formed by arranging a plurality of element antennas on the surface;
Coarse adjustment means provided to rotate the array antenna in an elevation direction and an azimuth direction so as to control the direction of the array antenna;
Fine adjustment means provided to control the transmission / reception direction of radio waves by generating a phase difference between each element antenna,
An antenna device comprising:
前記微調整手段は、各素子アンテナごとに、送受信信号の位相を調整するための移相器を有することを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。   2. The antenna apparatus according to claim 1, wherein the fine adjustment unit includes a phase shifter for adjusting a phase of a transmission / reception signal for each element antenna. 各素子アンテナは、1または複数の素子アンテナを含む複数のサブグループに分割されており、
前記微調整手段は、同じサブグループ内の素子アンテナを等位相とし、各サブグループ間に位相差を発生させるよう構成されていることを
特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
Each element antenna is divided into a plurality of subgroups including one or more element antennas,
The antenna apparatus according to claim 1, wherein the fine adjustment unit is configured to set the element antennas in the same subgroup to have the same phase and generate a phase difference between the subgroups.
各素子アンテナは、前記アレイアンテナの仰角方向および方位角方向に沿って格子状に配置され、仰角方向に沿って並んだ素子アンテナが同じサブグループになるよう、各サブグループに分割されていることを特徴とする請求項3記載のアンテナ装置。   Each element antenna is arranged in a lattice pattern along the elevation direction and azimuth direction of the array antenna, and is divided into each subgroup so that the element antennas arranged along the elevation direction are in the same subgroup. The antenna device according to claim 3. 前記微調整手段は、各サブグループごとに、送受信信号の位相を調整するための移相器を有することを特徴とする請求項3または4記載のアンテナ装置。   5. The antenna apparatus according to claim 3, wherein the fine adjustment unit includes a phase shifter for adjusting a phase of a transmission / reception signal for each subgroup. 直線偏波を用いて通信を行うよう構成されており、
偏波調整手段を有し、
各素子アンテナは、互いに直交する偏波を送受信可能に設けられた1対の給電点を有し、
前記偏波調整手段は、それぞれの素子アンテナごとに、各給電点間の振幅を調整可能に構成されていることを
特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
It is configured to communicate using linearly polarized waves,
Having polarization adjustment means;
Each element antenna has a pair of feeding points provided so that polarized waves orthogonal to each other can be transmitted and received,
The antenna device according to any one of claims 1 to 5, wherein the polarization adjusting unit is configured to be able to adjust an amplitude between the feeding points for each element antenna.
JP2014056315A 2014-03-19 2014-03-19 antenna device Pending JP2015179950A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014056315A JP2015179950A (en) 2014-03-19 2014-03-19 antenna device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014056315A JP2015179950A (en) 2014-03-19 2014-03-19 antenna device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015179950A true JP2015179950A (en) 2015-10-08

Family

ID=54263725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014056315A Pending JP2015179950A (en) 2014-03-19 2014-03-19 antenna device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015179950A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101777015B1 (en) * 2015-10-23 2017-09-11 재단법인대구경북과학기술원 Antenna apparatus for generating a virtual l-shaped antenna using a rotating
CN112886280A (en) * 2019-11-29 2021-06-01 华为技术有限公司 Antenna system and communication equipment

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101777015B1 (en) * 2015-10-23 2017-09-11 재단법인대구경북과학기술원 Antenna apparatus for generating a virtual l-shaped antenna using a rotating
CN112886280A (en) * 2019-11-29 2021-06-01 华为技术有限公司 Antenna system and communication equipment
CN112886280B (en) * 2019-11-29 2022-06-07 华为技术有限公司 Antenna system and communication equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11502424B2 (en) Wireless transceiver having receive antennas and transmit antennas with orthogonal polarizations in a phased array antenna panel
JP6384550B2 (en) Wireless communication module
JP5771877B2 (en) Planar scanning antenna for ground mobile applications, vehicle having such antenna, and satellite communication system including such vehicle
US7098859B2 (en) Antenna unit
US9571183B2 (en) Systems and methods for polarization control
US7436370B2 (en) Device and method for polarization control for a phased array antenna
US6268828B1 (en) Cylindrical antenna coherent feed system and method
EP2058900A1 (en) Multibeam antenna
US7250908B2 (en) Beam steering array antenna method and apparatus
KR100656785B1 (en) Multi-Satellite Connecting Antenna System
CN105161852A (en) Plate antenna with polarization adjustment
KR20070088696A (en) An antenna arrangement and a method relating thereto
JPH10178313A (en) Antenna system
JP2015179950A (en) antenna device
US8860628B2 (en) Antenna array for transmission/reception device for signals with a wavelength of the microwave, millimeter or terahertz type
US20230045792A1 (en) Shared transmit and receive aperture linear array
JP7358892B2 (en) Communication device and communication method
CN114552214A (en) Antenna system
JPH0878947A (en) Polarization plane controlled antenna system
JP2005295002A (en) Antenna system and mobile communication terminal
EP3618304A1 (en) Radio communication device, radio reception device, and radio communication system
US10038243B2 (en) Flat antenna for satellite communication
JP6474691B2 (en) Distributed array antenna device
JP3280081B2 (en) Array antenna
JP4591425B2 (en) Antenna device