JP2020068430A - Antenna unit and communication device - Google Patents
Antenna unit and communication device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020068430A JP2020068430A JP2018199214A JP2018199214A JP2020068430A JP 2020068430 A JP2020068430 A JP 2020068430A JP 2018199214 A JP2018199214 A JP 2018199214A JP 2018199214 A JP2018199214 A JP 2018199214A JP 2020068430 A JP2020068430 A JP 2020068430A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aesa
- reception
- transmission
- patch antenna
- excitation
- 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
Links
Images
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Description
本発明は、アクティブ電子走査型アレイアンテナで無線通信信号を送受信するアンテナユニット及び通信装置に関する。 The present invention relates to an antenna unit and a communication device for transmitting and receiving wireless communication signals with an active electronic scanning array antenna.
衛星通信システムにおいて、多数のアンテナ素子を配列し、アンテナ素子毎に備えた増幅器と移相器を調整することにより、ビームの指向制御を行うと共に空間的に電力合成するアクティブ電子走査型アレイアンテナ(Active Electronically Scanned Array Antenna、以下、AESAと呼ぶ)を用いた構成が知られている。 In a satellite communication system, an active electronic scanning array antenna that arranges a large number of antenna elements and adjusts an amplifier and a phase shifter provided for each antenna element to perform beam pointing control and spatially combine power ( A configuration using an Active Electronically Scanned Array Antenna (hereinafter referred to as AESA) is known.
AESAを用いた衛星通信システムでは、ぺアバンド周波数を用いた周波数分割多重(Frequency Division Duplex:FDD)で通信を行うのが一般的であり、送信と受信とは同時に行われる。 In a satellite communication system using AESA, it is general to perform communication by frequency division duplex (FDD) using a pair band frequency, and transmission and reception are performed at the same time.
AESAは、多数のアンテナ素子を平面上に配列した構成が知られている(例えば、非特許文献1)。非特許文献1には同心円状の円形にAESAを配列した例が記載されている。この場合、送信AESAと受信AESAは隣り合って配列されるため、送信AESAが出力する高電力の送信波が受信AESAに干渉することにより受信利得が低下するという問題があった。また、送信AESAから輻射される受信周波数帯の雑音により受信機の感度が低下するという問題も生じていた。
AESA is known to have a configuration in which a large number of antenna elements are arranged on a plane (for example, Non-Patent Document 1). Non-Patent
この問題に対し、従来の衛星通信用のAESAにおいて、送信側を移相器のみのモジュール構成にしてパッシブ化し、高出力増幅器の出力に受信帯雑音を除去する抑圧量の大きいフィルタを設けることで、受信帯の低雑音化を図るものがあった。また、受信側の入力部に、送信波を除去するための帯域除去フィルタを設けることにより、又は、送信AESAと受信AESAの距離を離すことにより、送信波による受信帯雑音の発生を低減させるものもあった。 To solve this problem, in the conventional AESA for satellite communication, the transmitting side has a module configuration of only a phase shifter to make it passive, and a filter with a large amount of suppression for removing reception band noise is provided at the output of the high output amplifier. , There was a device to reduce the noise in the reception band. Further, by providing a band elimination filter for eliminating a transmission wave in the input section on the reception side or by separating a distance between the transmission AESA and the reception AESA, generation of reception band noise due to the transmission wave is reduced. There was also.
また、AESAのアンテナ素子に周期構造を設け、又は、励振スロットの方向を直交させることにより、送信・受信間のアイソレーションを向上させるものもある(例えば、特許文献1に記載)。 In addition, there is also an antenna that improves the isolation between transmission and reception by providing a periodic structure in the antenna element of AESA or by making the directions of the excitation slots orthogonal to each other (for example, described in Patent Document 1).
特許文献1に記載のマイクロストリップアンテナは、受信用のアンテナが無給電素子と励振素子とを備え、励振素子が複数の金属片から構成され、各金属片の隣接部分がメアンダ状の一定幅の間隙により隔てられている。このような励振素子を用いることにより、送受信間結合を小さくすることができ、小型で簡単な構成のアンテナが実現できると説明されている。
In the microstrip antenna described in
衛星通信の場合、送信・受信間の電力レベルの差が大きく、かつ、受信信号レベルが極めて低いため、受信機に対して高い雑音性能が要求される。送信・受信アンテナ間のアイソレーション量の要求値は、数十dBから100dBである。 In the case of satellite communication, the difference in power level between transmission and reception is large, and the received signal level is extremely low, so high noise performance is required for the receiver. The required isolation amount between the transmitting and receiving antennas is several tens of dB to 100 dB.
しかし、特許文献1に記載されている方法を含む送信・受信間のアイソレーション量の拡大方法では、衛星通信システムで要求されるアイソレーション量を確保することができず、受信側の雑音性能の不足が、衛星システムの実用化に対する障害となっていた。
However, in the method of expanding the amount of isolation between transmission and reception including the method described in
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、送信用と受信用とのアンテナ素子を互いに近寄せて配置した場合であっても、十分な受信感度を得ることができるアンテナユニット及び通信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an antenna unit that can obtain sufficient reception sensitivity even when antenna elements for transmission and reception are arranged close to each other. And to provide a communication device.
上記目的を達成するため、本発明のアンテナユニットは、複数の送信励振パッチアンテナ素子を含む送信アクティブ電子走査型アンテナと、複数の受信励振パッチアンテナ素子を含む受信アクティブ電子走査型アンテナと、を備え、複数の送信励振パッチアンテナ素子の、位相差がない無走査時のビーム指向方向であるボアサイト方向と、複数の受信励振パッチアンテナ素子の、位相差がない無走査時のビーム指向方向であるボアサイト方向と、が互いに離れる方向に傾いていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an antenna unit of the present invention comprises a transmission active electronic scanning antenna including a plurality of transmission excitation patch antenna elements, and a reception active electronic scanning antenna including a plurality of reception excitation patch antenna elements. , A beam sighting direction of a plurality of transmitting excitation patch antenna elements that does not have a phase difference and is a non-scanning beam pointing direction, and a plurality of receiving excitation patch antenna elements that have a phase difference of no scanning and a beam pointing direction. It is characterized in that the boresight direction and the direction away from each other are inclined.
本発明によれば、送信アクティブ電子走査型アンテナの指向利得が、受信アクティブ電子走査型アンテナの方向で低減されるため、送信用と受信用とのアンテナ素子を互いに近寄せて配置した場合であっても、十分な受信感度を得ることが可能となる。 According to the present invention, the directional gain of the transmitting active electronic scanning antenna is reduced in the direction of the receiving active electronic scanning antenna, so that the transmitting and receiving antenna elements are arranged close to each other. However, it is possible to obtain sufficient reception sensitivity.
実施の形態1.
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1−図3は、本実施の形態に係るアクティブ電子走査型アレイアンテナ(Active Electronically Scanned Array Antenna、以下、AESAと呼ぶ)を備えたアンテナユニット1の外形図である。アンテナユニット1を備えた通信装置は、例えば衛星通信システムにおいて、人工衛星と無線信号の送受信を行う。
1 to 3 are outline diagrams of an
アンテナユニット1は、図1−図3に示すように、AESAが搭載されるプラットフォーム11と、送信用のAESAである送信AESA12と、受信用のAESAである受信AESA13と、を備える。ここで、送信AESA12が送信する送信波の送信周波数と、受信AESA13が受信する受信波の受信周波数と、は異なる。すなわち、アンテナユニット1を備えた通信装置は周波数分割多重方式に用いられる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
送信AESA12は、複数の送信励振パッチアンテナ素子121と各送信励振パッチアンテナ素子121へ給電する給電線路122とを有する。受信AESA13は、複数の受信励振パッチアンテナ素子131と各受信励振パッチアンテナ素子131へ給電する給電線路132とを有する。送信AESA12と受信AESA13は、プラットフォーム11上に隣り合って実装されている。
The transmission AESA 12 includes a plurality of transmission excitation
複数の送信励振パッチアンテナ素子121は、送信AESA12内において、三角配列及び四角配列を含む周期構造で面配列されている。同様に、複数の受信励振パッチアンテナ素子131は、受信AESA13内において、三角配列及び四角配列を含む周期構造で面配列されている。より詳細には、図1−図3においてプラットフォーム11の延在方向をX方向及びY方向としてXY平面上に垂直なZ方向から見たとき、送信励振パッチアンテナ素子121及び受信励振パッチアンテナ素子131は、三角配列及び四角配列を含む周期構造で配列されている。
In the transmission AESA 12, the plurality of transmission excitation
送信AESA12内及び受信AESA13内に配列されるアンテナ素子数は任意である。例えば、衛星通信システムの場合、送信AESA12及び受信AESA13はそれぞれ、数十から数千の送信励振パッチアンテナ素子121及び受信励振パッチアンテナ素子131を配列している。
The number of antenna elements arranged in the transmission AESA 12 and the reception AESA 13 is arbitrary. For example, in the case of a satellite communication system, the transmission AESA 12 and the reception AESA 13 have tens to thousands of transmission excitation
送信励振パッチアンテナ素子121及び受信励振パッチアンテナ素子131は、アンテナ素子群のボアサイト方向が互いに離れる方向に向いて設置される。すなわち、複数の送信励振パッチアンテナ素子121のボアサイト方向がプラットフォーム11の延在方向に垂直のZ方向に対して傾きを持つ。そして、複数の受信励振パッチアンテナ素子131のボアサイト方向が、Z方向に対して送信励振パッチアンテナ素子121のボアサイト方向と反対の方向の傾きを持つ。なお、ここでのボアサイト方向は、AESAに含まれる複数のアンテナ素子の位相差がない無走査時に、ビームが指向する方向を示す。
The transmitting excitation
送信励振パッチアンテナ素子121及び受信励振パッチアンテナ素子131は任意の方法でボアサイト方向を傾ける。例えば、図1に示すように、ボアサイト方向がX−Z平面に平行かつZ軸に対して傾きを有する方向である場合、送信AESA12及び受信AESA13のそれぞれが、X方向に沿って複数の傾斜面が形成された基板125,135を備える。そして、X方向に配列するアンテナ素子は、それぞれが異なる斜面上に形成される。これにより、各アンテナ素子の実装面が、プラットフォーム11の上面に対して傾きを有するためボアサイト方向を傾けることができる。この場合、基板125,135の厚さを薄くすることができる。
The transmit excitation
また、他の方法として、図2に示すように、送信AESA12及び受信AESA13のそれぞれが、X方向に沿って複数の傾斜面が形成された基板125,135を備える。そして、X方向に配列するアンテナ素子を複数個ずつ、異なる斜面上に形成してもよい。この場合も、各アンテナ素子の実装面が、プラットフォーム11の上面に対して傾きを有するためボアサイト方向を傾けることができる。この場合、図1の場合よりも、基板125,135の製造が容易になる。
Further, as another method, as shown in FIG. 2, each of the transmission AESA 12 and the reception AESA 13 includes
さらに、他の方法として、図3に示すように、送信AESA12及び受信AESA13のそれぞれがX方向に沿って1つの傾斜面が形成された基板125,135を備える。そして、X方向に配列するアンテナ素子全てを同一斜面上に形成してもよい。この場合も、各アンテナ素子の実装面が、プラットフォーム11の上面に対して傾きを有するためボアサイト方向を傾けることができる。この場合、図2の場合よりもさらに、基板125,135の製造が容易になる。
Further, as another method, as shown in FIG. 3, each of the transmission AESA 12 and the reception AESA 13 includes
なお、図1−図3のいずれの場合も、基板125,135の形状は図示したものに限られない。アンテナ素子を形成するための傾斜面を有していれば、他の部分はどのような形状であってもよい。図1−図3のいずれの場合も、プラットフォーム11の上面に対する傾斜面の傾斜角度は、要求される雑音特性及び送受信出力に応じて決定する。
Note that, in any of the cases of FIGS. 1 to 3, the shapes of the
また、図1−図3のいずれの場合も、基板125にはプラットフォーム11の延在方向の第1の方向d1に沿って傾斜面が形成され、基板135にはプラットフォーム11の延在方向の第2の方向d2に沿って傾斜面が形成される。第1の方向d1及び第2の方向d2は互いに異なる任意の方向である。例えば、図1−図3に示すように、第1の方向d1が+X方向で、第2の方向d2が−X方向である。
1 to 3, an inclined surface is formed on the
また、図1及び図2の場合、基板125に形成された複数の傾斜面の、プラットフォームの延在方向に対する傾斜面の傾斜角度(X−Z平面における傾き)はそれぞれ同じである。同様に、基板135に形成された複数の傾斜面の、プラットフォームの延在方向に対する傾斜面の傾斜角度(X−Z平面における傾き)はそれぞれ同じである。
In addition, in the case of FIGS. 1 and 2, the inclination angles (inclinations in the XZ plane) of the plurality of inclined surfaces formed on the
送信AESA12及び受信AESA13は、給電線路122及び給電線路132に繋がる移相器により伝搬するRF信号に位相差を与える。位相の制御は、各アンテナ素子、又は、数個のアンテナ素子からなるグループ毎に移相量を制御する。これにより、ビームの指向方向を変化させて電子的にビーム走査を行い、送信AESA12及び受信AESA13のビームを予め定めた方向に指向させる。
The
ここで、複数の送信励振パッチアンテナ素子121のボアサイト方向と、複数の受信励振パッチアンテナ素子131のボアサイト方向とが互いに異なる方向であっても、送信AESA12及び受信AESA13の電子ビーム走査により同一の方向に指向させることができる。すなわち、衛星通信システムの場合、送信AESA12及び受信AESA13を共に同一の人工衛星の方向に指向させることが可能になる。
Here, even if the boresight directions of the plurality of transmission excitation
以上のように構成したアンテナユニット1の特性について説明する。
The characteristics of the
図4は、送信機出力による受信帯雑音を説明する模式図である。送信機が出力する送信波の周波数がftxであったとき、ftxを中心とする周波数帯域に送信機の出力による雑音が発生する。受信機が受信する受信波の周波数をfrxとすると、frxを中心とする受信帯域にも送信機の出力による雑音が存在する場合、受信機の感度が劣化する。 FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the reception band noise due to the output of the transmitter. When the frequency of the transmitted wave output by the transmitter is f tx , noise due to the output of the transmitter occurs in the frequency band centered on f tx . When the frequency of the received wave received by the receiver is f rx , if noise due to the output of the transmitter also exists in the reception band centered on f rx , the sensitivity of the receiver deteriorates.
特に、衛星通信システムは、送信・受信間の電力レベル差が大きいため、受信波の電力レベルに対して送信機の出力による雑音レベルが大きくなり、所望される信号対雑音比を得ることができない。よって、送受アンテナ間のアイソレーション量を拡大させるアンテナ構成が必要となる。 In particular, since the satellite communication system has a large power level difference between transmission and reception, the noise level due to the output of the transmitter becomes large relative to the power level of the received wave, and the desired signal-to-noise ratio cannot be obtained. . Therefore, an antenna configuration that increases the isolation amount between the transmitting and receiving antennas is required.
図5はアンテナ素子の放射パターンとAESAの放射パターンとの相関を示した模式図である。AESAの合成された放射パターンは、図5に示すように、アンテナ素子の放射パターンに包絡することが知られている。アンテナ素子群のボアサイト方向に対して、AESAのビーム走査時のビーム指向方向が傾いている場合、ビーム指向方向の指向性利得がボアサイト方向の指向性利得よりも小さくなる。 FIG. 5 is a schematic diagram showing the correlation between the radiation pattern of the antenna element and the radiation pattern of AESA. It is known that the combined radiation pattern of AESA envelops the radiation pattern of the antenna element, as shown in FIG. When the beam pointing direction at the time of beam scanning of AESA is inclined with respect to the boresight direction of the antenna element group, the directivity gain in the beam pointing direction becomes smaller than the directivity gain in the boresight direction.
図6は送信AESA12と受信AESA13との結合の低下を説明する模式図である。送信励振パッチアンテナ素子121のボアサイト方向と受信励振パッチアンテナ素子131のボアサイト方向が互いに離れる方向にアンテナ素子群のボアサイト方向を傾かせた場合、図6に示すように、放射パターンは互いに離れる方向に変化する。このとき、図6の矢印に示すように、送信AESA12と受信AESA13の結合は低下する。すなわち、送信AESA12の出力に起因する受信帯の雑音は低減し、受信AESA13の受信電力との差は大きくなり、受信感度が向上する。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a decrease in coupling between the transmitting
以上説明したように本実施の形態に係るアンテナユニット1は、プラットフォーム11に対して傾きを有する傾斜面を形成した基板125,135上に送信励振パッチアンテナ素子121及び受信励振パッチアンテナ素子131をそれぞれ形成することにより、送信AESA12の送信励振パッチアンテナ素子121のボアサイト方向と、受信AESA13の受信励振パッチアンテナ素子131のボアサイト方向が互いに離れる方向に傾いている構成とした。これにより、送信機の出力による受信帯雑音が受信機の受信電力に結合するのを低下させることができ、受信感度を向上させることが可能となる。
As described above, the
実施の形態2.
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。図7は、本実施の形態に係るAESAを備えたアンテナユニット2の外形図である。アンテナユニット2を備えた通信装置は、実施の形態1と同様に、例えば衛星通信システムにおいて、人工衛星と無線信号の送受信を行う。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 7 is an external view of the
アンテナユニット2は、図7に示すように、プラットフォーム11と、送信AESA15と、受信AESA16と、を備える。ここで、送信AESA15が送信する送信波の送信周波数と、受信AESA16が受信する受信波の受信周波数と、は異なる。すなわち、アンテナユニット2を備えた通信装置は周波数分割多重方式に用いられる。
As shown in FIG. 7, the
送信AESA15は、複数の送信励振パッチアンテナ素子151と、各送信励振パッチアンテナ素子151へ給電する給電線路152と、複数の送信非励振パッチ153,154と、を有する。受信AESA16は、複数の受信励振パッチアンテナ素子161と、各受信励振パッチアンテナ素子161へ給電する給電線路162と、複数の受信非励振パッチ163,164と、を有する。送信AESA15と受信AESA16は、プラットフォーム11上に隣り合って実装されている。
The
複数の送信励振パッチアンテナ素子151は、送信AESA15内において、三角配列及び四角配列を含む周期構造で面配列されている。同様に、複数の受信励振パッチアンテナ素子161は、受信AESA16内において、三角配列及び四角配列を含む周期構造で面配列されている。本実施の形態では、図7においてプラットフォーム11の延在方向をX方向及びY方向としたとき、送信励振パッチアンテナ素子151及び受信励振パッチアンテナ素子161は、XY平面上に配列されている。
The plurality of transmission excitation
送信AESA15内及び受信AESA16内に配列されるアンテナ素子数は任意である。例えば、衛星通信システムの場合、送信AESA15及び受信AESA16はそれぞれ、数十から数千の送信励振パッチアンテナ素子151及び受信励振パッチアンテナ素子161を配列している。
The number of antenna elements arranged in the
送信励振パッチアンテナ素子151は、図7に示すように、プラットフォーム11の上面に実装した基板155上に配列されている。さらに、基板155の上には透過基板156が固定され、透過基板156上に送信非励振パッチ153が配列され、透過基板156の上には透過基板157が固定され、透過基板157上に送信非励振パッチ154が配列されている。透過基板156,157は、衛星通信システムで送受信する電波を透過する基板である。
The transmission excitation
送信励振パッチアンテナ素子151と送信非励振パッチ153と送信非励振パッチ154の数は互いに同数であり、互いに対応づけられて配列している。より詳細には、プラットフォーム11の延在方向に垂直な方向であるZ方向でプラットフォーム11から離れる方向に、対応づけられた送信励振パッチアンテナ素子151、送信非励振パッチ153、送信非励振パッチ154が順に配列されている。さらに、送信励振パッチアンテナ素子151に対して送信非励振パッチ153が一定の第1の長さs1だけ予め定めた第1の方向d1に平行移動した位置に形成され、送信非励振パッチ153に対して送信非励振パッチ154が同じ長さs1だけ同じ方向d1に平行移動した位置に形成されている。
The number of transmission excitation
ここで、送信非励振パッチ153,154は、送信励振パッチアンテナ素子151が出力する送信波に共振する形状を有し、送信励振パッチアンテナ素子151に近寄せて配置することにより、導波器として機能する。つまり、送信励振パッチアンテナ素子151から放射する送信波は、送信非励振パッチ153,154の方に引き寄せられて進むことになる。
Here, the transmission
よって、送信励振パッチアンテナ素子151に対して送信非励振パッチ153、154を予め定めた方向d1にずらして配置することにより、送信励振パッチアンテナ素子151のボアサイト方向を、プラットフォーム11の延在方向に垂直なZ方向に対して傾いた方向に指向させることができる。傾きの角度は、要求される雑音特性及び送受信出力に応じて決定する。なお、ここでもボアサイト方向は、AESAに含まれるアンテナ素子の位相差がない無走査時に、ビームが指向する方向を示す。
Therefore, by arranging the transmission
同様に、受信励振パッチアンテナ素子161は、図7に示すように、プラットフォーム11の上面に実装した基板165上に配列されている。さらに、基板165の上には透過基板166が固定され、透過基板166上に受信非励振パッチ163が配列され、透過基板166の上には透過基板167が固定され、透過基板167上に受信非励振パッチ164が配列されている。透過基板166,167もまた、衛星通信システムで送受信する電波を透過する基板である。
Similarly, the reception excitation patch antenna elements 161 are arranged on a
受信励振パッチアンテナ素子161と受信非励振パッチ163と受信非励振パッチ164の数は互いに同数であり、互いに対応づけられて配列している。より詳細には、プラットフォーム11の延在方向に垂直な方向であるZ方向でプラットフォーム11から離れる方向に、対応づけられた受信励振パッチアンテナ素子161、受信非励振パッチ163、受信非励振パッチ164が順に配列されている。さらに、受信励振パッチアンテナ素子161に対して受信非励振パッチ163が一定の第2の長さs2だけ予め定めた第2の方向d2に平行移動した位置に形成され、受信非励振パッチ163に対して受信非励振パッチ164が同じ長さs2だけ同じ方向d2に平行移動した位置に形成されている。
The number of reception excitation patch antenna elements 161, the number of
ここで、受信非励振パッチ163,164は、受信励振パッチアンテナ素子161が受信する受信波に共振する形状を有し、受信励振パッチアンテナ素子161に近寄せて配置することにより、導波器として機能する。つまり、受信AESAに到来してきた受信波は、受信非励振パッチ163,164の方に引き寄せられて受信励振パッチアンテナ素子161に進むことになる。
Here, the
このように、受信励振パッチアンテナ素子161に対して受信非励振パッチ163、164を予め定めた方向d2にずらして配置することにより、ボアサイト方向を、プラットフォーム11の延在方向に垂直なZ方向に対して傾いた方向に指向させることができる。傾きの角度は、要求される雑音特性及び送受信出力に応じて決定する。
As described above, by arranging the reception
ここで、方向d2は送信励振パッチアンテナ素子151に対して送信非励振パッチ153、154が平行移動した方向d1と異なり、例えば、プラットフォーム11の延在方向に垂直なZ方向を軸としたときのd1に対称の方向である。平行移動の長さs2は長さs1と同じでもよい。これにより、受信励振パッチアンテナ素子161のボアサイト方向を、Z方向に対して、送信励振パッチアンテナ素子151のボアサイト方向と反対の方向に傾けて指向させることができる。
Here, the direction d 2 is different from the direction d 1 in which the
以上のように構成したアンテナユニット2の特性は実施の形態1と同様である。すなわち、送信励振パッチアンテナ素子151のボアサイト方向と受信励振パッチアンテナ素子161のボアサイト方向が互いに離れたことにより両アンテナ素子の結合は低下する。すなわち、送信AESA15の出力に起因する受信帯の雑音は低減し、受信AESA16の受信電力との差は大きくなり、受信感度が向上する。
The characteristics of the
さらに、実施の形態1の機構的にボアサイト方向を傾ける場合と異なり、本実施の形態2の非励振パッチを用いる構成は、平行平面上に送信励振パッチアンテナ素子151と、受信励振パッチアンテナ素子161と、送信非励振パッチ153、154と、受信非励振パッチ163、164と、を実装するため、構成が簡易化し、実装も容易になる。特に、高速で移動し空気抵抗が問題となる航空機用アンテナを含む用途に対して、このような平面的な構成が優位である。
Further, unlike the case of mechanically tilting the boresight direction of the first embodiment, the configuration using the non-excitation patch of the second embodiment has a transmission excitation
以上説明したように本実施の形態に係るアンテナユニット2は、送信AESA15の送信励振パッチアンテナ素子151に対して一方向に平行移動させた送信非励振パッチ153,154を備え、受信AESA16の受信励振パッチアンテナ素子161に対して、逆方向に平行移動させた受信非励振パッチ163,164を備えることにより、送信励振パッチアンテナ素子151と受信励振パッチアンテナ素子161のボアサイト方向が互いに離れる方向に傾いている構成とした。これにより、受信感度を向上させるとともに、構成を簡易化し、実装を容易化することが可能となる。
As described above, the
このように本発明は、アンテナユニットが複数の送信励振パッチアンテナ素子を含む送信AESAと、複数の受信励振パッチアンテナ素子を含む受信AESAと、を備え、複数の送信励振パッチアンテナ素子のボアサイト方向と、複数の受信励振パッチアンテナ素子のボアサイト方向と、が互いに離れる方向に傾く構成とした。これにより、送信用と受信用とのアンテナ素子を互いに近寄せて配置した場合であっても、十分な受信感度を得ることが可能となる。 As described above, according to the present invention, the antenna unit includes the transmitting AESA including the plurality of transmitting excitation patch antenna elements and the receiving AESA including the plurality of receiving excitation patch antenna elements, and the boresight direction of the plurality of transmitting excitation patch antenna elements is provided. And the boresight direction of the plurality of receiving excitation patch antenna elements are tilted in directions away from each other. As a result, it is possible to obtain sufficient reception sensitivity even when the transmitting and receiving antenna elements are arranged close to each other.
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can of course be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記実施の形態において、送信励振パッチアンテナ素子121,151及び受信励振パッチアンテナ素子131,161のボアサイト方向を傾ける方法として、基板の実装面を傾け、又は、送信非励振パッチ153,154と受信非励振パッチ163,164の位置をずらす方法を用いたが、他の方法でボアサイト方向を傾けてもよい。例えば、プラットフォーム11を傾斜させてもよい。
For example, in the above embodiment, as a method of inclining the boresight directions of the transmitting excitation
また、送信励振パッチアンテナ素子121,151及び受信励振パッチアンテナ素子131,161両方のボアサイト方向を傾けるとしたが、雑音の要求仕様に応じていずれか一方のみを傾けてもよい。
Further, although the boresight directions of both the transmission excitation
1,2 アンテナユニット、11 プラットフォーム、12,15 送信AESA、13,16 受信AESA、121,151 送信励振パッチアンテナ素子、122,132,152,162 給電線路、125,135,155,165 基板、131,161 受信励振パッチアンテナ素子、153,154 送信非励振パッチ、163,164 受信非励振パッチ、156,157,166,167 透過基板。 1, 2, antenna unit, 11 platform, 12, 15 transmission AESA, 13, 16 reception AESA, 121, 151 transmission excitation patch antenna element, 122, 132, 152, 162 feeding line, 125, 135, 155, 165 substrate, 131 , 161 reception excitation patch antenna element, 153, 154 transmission non-excitation patch, 163, 164 reception non-excitation patch, 156, 157, 166, 167 transparent substrate.
Claims (12)
複数の受信励振パッチアンテナ素子を含む受信アクティブ電子走査型アンテナ(以下、受信AESAと呼ぶ)と、を備え、
複数の前記送信励振パッチアンテナ素子の、位相差がない無走査時のビーム指向方向であるボアサイト方向と、複数の前記受信励振パッチアンテナ素子の、位相差がない無走査時のビーム指向方向であるボアサイト方向と、が互いに離れる方向に傾いている、
アンテナユニット。 A transmission active electronic scanning antenna including a plurality of transmission excitation patch antenna elements (hereinafter referred to as transmission AESA),
A reception active electronic scanning antenna including a plurality of reception excitation patch antenna elements (hereinafter referred to as reception AESA);
A plurality of the transmitting excitation patch antenna elements, a boresight direction which is a beam directing direction when there is no phase difference and no scanning, and a plurality of the receiving excitation patch antenna elements having a beam directing direction when there is no phase difference and no scanning. A certain boresight direction and a direction away from each other,
Antenna unit.
前記送信AESAは、前記プラットフォームの延在方向に対して傾きを有する傾斜面が形成された第1の基板上に、前記送信励振パッチアンテナ素子を形成することにより前記ボアサイト方向を傾け、又は、
前記受信AESAは、前記プラットフォームの延在方向に対して傾きを有する傾斜面が形成された第2の基板上に、前記受信励振パッチアンテナ素子を形成することにより前記ボアサイト方向を傾ける、
請求項1に記載のアンテナユニット。 Further comprising a platform implementing the sending AESA and the receiving AESA,
The transmission AESA tilts the boresight direction by forming the transmission excitation patch antenna element on a first substrate on which an inclined surface having an inclination with respect to the extension direction of the platform is formed, or
The reception AESA tilts the boresight direction by forming the reception excitation patch antenna element on a second substrate on which an inclined surface having an inclination with respect to the extension direction of the platform is formed.
The antenna unit according to claim 1.
前記受信AESAは、前記傾斜面が複数形成された前記第2の基板を備え、前記送信励振パッチアンテナ素子を前記第2の基板のそれぞれの前記傾斜面に形成する、
請求項2に記載のアンテナユニット。 The transmission AESA includes the first substrate on which the plurality of inclined surfaces are formed, and the transmission excitation patch antenna element is formed on each of the inclined surfaces of the first substrate,
The reception AESA includes the second substrate on which the plurality of inclined surfaces are formed, and the transmission excitation patch antenna element is formed on each of the inclined surfaces of the second substrate.
The antenna unit according to claim 2.
前記受信AESAは、2以上の前記送信励振パッチアンテナ素子を前記第2の基板のそれぞれの前記傾斜面に形成する、
請求項3に記載のアンテナユニット。 The transmission AESA forms two or more transmission excitation patch antenna elements on each of the inclined surfaces of the first substrate,
The reception AESA forms two or more transmission excitation patch antenna elements on each of the inclined surfaces of the second substrate.
The antenna unit according to claim 3.
前記第2の基板は、前記プラットフォームの延在方向の第2の方向に沿って前記傾斜面が複数形成される、
請求項3又は4に記載のアンテナユニット。 A plurality of the inclined surfaces of the first substrate are formed along a first direction of an extension direction of the platform;
A plurality of the inclined surfaces of the second substrate are formed along a second direction in which the platform extends.
The antenna unit according to claim 3 or 4.
前記第2の基板のぞれぞれの前記傾斜面は、前記プラットフォームの延在方向に対しての傾きが同じである、
請求項3から5の何れか1項に記載のアンテナユニット。 The inclined surfaces of each of the first substrates have the same inclination with respect to the extending direction of the platform,
The inclined surfaces of each of the second substrates have the same inclination with respect to the extending direction of the platform,
The antenna unit according to any one of claims 3 to 5.
前記受信AESAは、前記傾斜面が形成された前記第2の基板を備え、全ての前記受信励振パッチアンテナ素子を同一の前記第2の基板の前記傾斜面に形成する、
請求項2に記載のアンテナユニット。 The transmission AESA includes the first substrate on which the inclined surface is formed, and all the transmission excitation patch antenna elements are formed on the same inclined surface of the first substrate,
The reception AESA includes the second substrate on which the inclined surface is formed, and all the reception excitation patch antenna elements are formed on the same inclined surface of the second substrate.
The antenna unit according to claim 2.
前記送信AESAは、前記送信励振パッチアンテナ素子の前記プラットフォームと反対側に送信非励振パッチを備え、
前記受信AESAは、前記受信励振パッチアンテナ素子の前記プラットフォームと反対側に受信非励振パッチを備え、
前記送信非励振パッチと前記受信非励振パッチは、互いに逆の方向に平行移動することにより、複数の前記送信励振パッチアンテナ素子の前記ボアサイト方向と、複数の前記受信励振パッチアンテナ素子の前記ボアサイト方向と、が互いに離れる方向に傾いている、
請求項1に記載のアンテナユニット。 Further comprising a platform implementing the sending AESA and the receiving AESA,
The transmit AESA comprises a transmit parasitic patch on the opposite side of the transmit excitation patch antenna element from the platform,
The receive AESA comprises a receive parasitic patch on the opposite side of the receive excited patch antenna element from the platform,
The transmitting parasitic patch and the receiving parasitic patch are moved in parallel in mutually opposite directions so that the boresight direction of the plurality of transmitting exciting patch antenna elements and the bores of the plurality of receiving exciting patch antenna elements. The site direction and the direction away from each other,
The antenna unit according to claim 1.
前記受信AESAは、前記プラットフォームの延在方向に垂直な方向に順に配列した前記受信励振パッチアンテナ素子、第1の受信非励振パッチ、第2の受信非励振パッチを備え、前記プラットフォームの延在方向に平行な方向において、前記第1の受信非励振パッチは、前記受信励振パッチアンテナ素子から第2の方向に第2の長さだけずれており、前記第2の受信非励振パッチは、前記第1の受信非励振パッチから前記第2の方向に前記第2の長さだけずれている、
請求項8に記載のアンテナユニット。 The transmitting AESA includes the transmitting excitation patch antenna elements, a first transmitting non-exciting patch, and a second transmitting non-exciting patch, which are sequentially arranged in a direction perpendicular to the extending direction of the platform. In a direction parallel to, the first transmit parasitic patch is offset from the transmit excitable patch antenna element in a first direction by a first length, and the second transmit parasitic patch is From one transmit parasitic patch in the first direction by the first length,
The reception AESA includes the reception excitation patch antenna elements, a first reception non-excitation patch, and a second reception non-excitation patch, which are sequentially arranged in a direction perpendicular to the extension direction of the platform. In a direction parallel to, the first receiving parasitic patch is offset from the receiving exciting patch antenna element in a second direction by a second length, and the second receiving parasitic patch is From one receive parasitic patch in the second direction by the second length,
The antenna unit according to claim 8.
請求項2から9のいずれか1項に記載のアンテナユニット。 The boresight direction of the transmitting excitation patch antenna element and the boresight direction of the receiving excitation patch antenna element are inclined in directions opposite to each other with respect to a direction perpendicular to the extending direction of the platform. ,
The antenna unit according to any one of claims 2 to 9.
請求項1から10のいずれか1項に記載のアンテナユニット。 Used in a frequency division multiplexing system in which the transmission frequency of the transmission wave of the transmission AESA and the reception frequency of the reception wave of the reception AESA are different;
The antenna unit according to any one of claims 1 to 10.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018199214A JP2020068430A (en) | 2018-10-23 | 2018-10-23 | Antenna unit and communication device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018199214A JP2020068430A (en) | 2018-10-23 | 2018-10-23 | Antenna unit and communication device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020068430A true JP2020068430A (en) | 2020-04-30 |
Family
ID=70388695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018199214A Pending JP2020068430A (en) | 2018-10-23 | 2018-10-23 | Antenna unit and communication device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020068430A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023286610A1 (en) * | 2021-07-12 | 2023-01-19 | 株式会社村田製作所 | Antenna device and communication module |
-
2018
- 2018-10-23 JP JP2018199214A patent/JP2020068430A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023286610A1 (en) * | 2021-07-12 | 2023-01-19 | 株式会社村田製作所 | Antenna device and communication module |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7202832B2 (en) | Vehicle mounted satellite antenna system with ridged waveguide | |
US7283102B2 (en) | Radial constrained lens | |
US7026995B2 (en) | Dielectric materials with modified dielectric constants | |
US8604989B1 (en) | Steerable antenna | |
US6977621B2 (en) | Vehicle mounted satellite antenna system with inverted L-shaped waveguide | |
US7391381B2 (en) | Vehicle mounted satellite antenna system with in-motion tracking using beam forming | |
CN107949954B (en) | Passive series-feed type electronic guide dielectric traveling wave array | |
US10978811B2 (en) | Slot antenna arrays for millimeter-wave communication systems | |
US11700056B2 (en) | Phased array antenna for use with low earth orbit satellite constellations | |
US10256537B2 (en) | Lens-enhanced phased array antenna panel | |
US10135153B2 (en) | Phased array antenna panel with configurable slanted antenna rows | |
US20210351516A1 (en) | Lens-enhanced communication device | |
US20180090814A1 (en) | Phased Array Antenna Panel Having Cavities with RF Shields for Antenna Probes | |
US20230299500A1 (en) | Lens-enhanced communication device | |
IL259786B2 (en) | Cnformal antenna | |
JP2020068430A (en) | Antenna unit and communication device | |
US11575200B2 (en) | Conformal antenna | |
US20120086608A1 (en) | Antenna Array for Transmission/Reception Device for Signals with a Wavelength of the Microwave, Millimeter or Terahertz Type | |
Saeed et al. | A review of beamforming microstrip patch antenna array for future 5G/6G networks | |
KR101863681B1 (en) | Iff antenna | |
CN114144939A (en) | Circularly polarized antenna array | |
US5877729A (en) | Wide-beam high gain base station communications antenna | |
US11682842B1 (en) | Log periodic array application of minature active differential/quadrature radiating elements | |
JP2004201023A (en) | Antenna system | |
CN216485478U (en) | Radar and unmanned equipment |