JP2021197564A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、送信電波の受信アンテナへの直接波を遮断する導体壁を有するアンテナ装置に関するものである。 The present disclosure relates to an antenna device having a conductor wall that blocks a direct wave of a transmitted radio wave to a receiving antenna.
従来、アンテナ装置には、送信電波の受信アンテナへの直接波を遮断する導体壁(金属壁)を有するものがある(例えば、特許文献1参照)。なお、特許文献1には、導体壁(金属壁)に代え、電波吸収体(吸収体)を設けることも開示されている。電波吸収体に関しては、形状を波形などにすることで、波長の異なる電波を吸収しているものがある(例えば、特許文献2参照)。
Conventionally, some antenna devices have a conductor wall (metal wall) that blocks a direct wave of a transmitted radio wave to a receiving antenna (see, for example, Patent Document 1). In addition,
さらに、電波吸収体の利用に関しては、無線システムにおいて、メイン基地局の送信アンテナとサブ基地局の受信アンテナとの間に電波吸収体を配置することで直接波を遮断して、サブ基地局へは反射経路に基づく、反射波を到達させるものがある(例えば、特許文献3の第1図参照)。 Furthermore, regarding the use of the radio wave absorber, in the wireless system, the radio wave absorber is placed between the transmitting antenna of the main base station and the receiving antenna of the sub base station to block the wave directly to the sub base station. Is based on a reflection path and allows a reflected wave to reach (see, for example, FIG. 1 of Patent Document 3).
一方、特許文献3の第8図には、メイン基地局及びサブ基地局の間に前述の第1図に示されたような電波吸収体に代えて、位相変化板が配置されるものが開示されている。位相変化板は誘電体から形成されている。位相変化板は直接波の直線経路に配置され、直接波の位相を変化させて、直接波及び反射波の位相を揃えるものである。
On the other hand, FIG. 8 of
しかし、特許文献1に開示されたアンテナ装置は、共平面に配置された送信用アンテナ部と受信用アレイアンテナ部とに適用した場合、直接波のアイソレーションしか対処しておらず、電波の回折(回折現象)を考慮していないという課題があった。特許文献2及び特許文献3においても、同様の課題や適用場面の違いがある。
However, when the antenna device disclosed in
本開示は、上記のような課題を解消するためになされたもので、送信円偏波が導体壁の頭頂部の上を回折した回折電波のアイソレーションを向上させたアンテナ装置に関するものである。 The present disclosure is made in order to solve the above-mentioned problems, and relates to an antenna device having improved isolation of diffracted radio waves in which transmitted circularly polarized waves are diffracted over the crown of a conductor wall.
本開示に係るアンテナ装置は、送信円偏波を送信する送信用アレイアンテナ部と、前記送信用アレイアンテナ部と共平面に配置され、受信円偏波を受信する受信用アレイアンテナ部と、前記送信用アレイアンテナ部と前記受信用アンテナ部とが配列された配列方向に交差する延在方向に延在し、前記送信用アレイアンテナ部と前記受信用アンテナ部との間に配置され、前記受信用アレイアンテナ部に対する前記送信円偏波の直接波を遮断する導体壁とを備え、前記導体壁は、前記送信用アレイアンテナ部の側に形成された前記導体壁の送信側側壁部と、前記送信側側壁部と対向し、前記受信用アレイアンテナ部の側に形成された前記導体壁の受信側側壁部と、前記送信側壁部及び前記受信側壁部と連続する前記導体壁の頭頂部とを有し、前記導体壁は、前記送信円偏波が前記頭頂部の上を回折した回折電波に作用して、前記送信用アレイアンテナ部と前記受信用アレイアンテナ部との間のアイソレーションを向上させるアイソレーション作用部を有することを特徴とするものである。 The antenna device according to the present disclosure includes a transmitting array antenna unit that transmits transmitted circularly polarized waves, a receiving array antenna unit that is arranged on the same plane as the transmitting array antenna unit and receives received circularly polarized waves, and the above. The transmitting array antenna section and the receiving antenna section extend in an extending direction intersecting the arranged arrangement direction, and are arranged between the transmitting array antenna section and the receiving antenna section to receive the receiving. The conductor wall is provided with a conductor wall that blocks the direct wave of the transmission circularly polarized wave with respect to the transmission array antenna portion, and the conductor wall includes a transmission side side wall portion of the conductor wall formed on the side of the transmission array antenna portion and the transmission side side wall portion. The receiving side side wall portion of the conductor wall facing the transmitting side side wall portion and formed on the side of the receiving array antenna portion, and the crown portion of the conductor wall continuous with the transmitting side wall portion and the receiving side wall portion. The conductor wall has, and the transmission circular polarization acts on the diffracted radio wave diffracted on the crown to improve the isolation between the transmission array antenna portion and the reception array antenna portion. It is characterized by having an isolation acting portion that causes the antenna to move.
以上のように、本開示によれば、導体壁に加え、さらに導体壁にアイソレーション作用部を形成することで回折した電波にも対処できるアンテナ装置を得ることができる。 As described above, according to the present disclosure, it is possible to obtain an antenna device that can deal with diffracted radio waves by forming an isolation acting portion on the conductor wall in addition to the conductor wall.
本願において、図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。また、X軸方向が配列方向、Y軸方向が延在方向、Z軸方向が高さ方向である。X軸とY軸とは、交差している。好ましくは、直交である。Z軸方向は、X軸とY軸とそれぞれ直交している。なお、配列方向、延在方向、高さ方向については後述する。図3などの側方から見た図は、Y軸方向又はX軸方向から見た図である。但し、図7(B)及び図8(B)は、Z軸方向から一部を見た図である。 In the present application, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts in the drawings, and detailed description thereof will be omitted. Further, the X-axis direction is the arrangement direction, the Y-axis direction is the extension direction, and the Z-axis direction is the height direction. The X-axis and the Y-axis intersect. It is preferably orthogonal. The Z-axis direction is orthogonal to the X-axis and the Y-axis, respectively. The arrangement direction, extension direction, and height direction will be described later. The view seen from the side such as FIG. 3 is a view seen from the Y-axis direction or the X-axis direction. However, FIGS. 7 (B) and 8 (B) are views partially viewed from the Z-axis direction.
実施の形態1.
以下、実施の形態1について図1及び図2を用いて説明する。図1及び図2において、送信用アレイアンテナ部1は、送信円偏波を送信するものである。誘電体基板2の主面にアンテナ素子であるパッチ導体3が複数形成されたものを例示している。誘電体基板2の他主面には接地導体層が形成されている。接地導体層は導体のベースプレート4と接触して電気的に接続されている。受信用アレイアンテナ部5は、送信用アレイアンテナ部1と共平面に配置され、受信円偏波を受信するものである。誘電体基板6の主面にアンテナ素子であるパッチ導体7が複数形成されたものを例示している。誘電体基板6の他主面には接地導体層が形成されている。接地導体層はベースプレート4と接触して電気的に接続されている。
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In FIGS. 1 and 2, the transmission
図1及び図2において、導体壁8は、送信用アレイアンテナ部1と受信用アンテナ部5とが配列された配列方向(X軸方向)に交差する延在方向(Y軸方向)に延在し、送信用アレイアンテナ部1と受信用アンテナ部5との間に配置されている。導体壁8は、ベースプレート4と接触し、電気的に接続されていてもよいし、導体壁8とベースプレート4とが一体でもよい。導体壁8は、ベースプレート4から起立するように直交方向(Z軸方向)へ突出しておればよい。このような導体壁8は、受信用アレイアンテナ部5に対する、送信用アレイアンテナ部1からの送信円偏波の直接波を遮断するものである。つまり、配列方向(X軸方向)及び延在方向(Y軸方向)と直交する高さ方向(Z軸方向)としたとき、導体壁8の高さは、送信用アレイアンテナ部1からの送信円偏波の直接波を受信用アレイアンテナ部5が受信しないように遮断できる程度であるといえる。
In FIGS. 1 and 2, the
図1及び図2において、導体壁8は、送信用アレイアンテナ部1の側に形成された導体壁8の送信側側壁部9と、送信側側壁部9と対向し、受信用アレイアンテナ部5の側に形成された導体壁8の受信側側壁部10と、送信側壁部9及び受信側壁部10と連続する導体壁8の頭頂部11とを有している。導体壁8は、X軸及びZ軸が交差する断面形状が四角形の場合を例示しているが、三角形や台形でもよい。すなわち、頭頂部11も平坦な面でもよいし先鋭的なものでもよい。つまり、導体壁8は、次に説明するアイソレーション作用部12が形成できるものであればよい。詳しくは、導体壁8は、送信円偏波が頭頂部11の上を回折した回折電波(回折現象による電波)に作用して、送信用アレイアンテナ部1と受信用アレイアンテナ部5との間のアイソレーションを向上させるアイソレーション作用部12を有している。
In FIGS. 1 and 2, the
実施の形態1に係るアンテナ装置は、アイソレーション作用部12が頭頂部11に形成されていてもよいし、さらにアイソレーション作用部12が送信側側壁部9及び受信側側壁部10に形成されていてもよい。図1(A)は、アイソレーション作用部12が頭頂部11にのみ形成されている場合を図示し、図1(B)は、アイソレーション作用部12が頭頂部11、送信側壁部9、受信側壁部10に形成されている場合を図示している。なお、アイソレーション作用部12は、頭頂部11、送信側壁部9、受信側壁部10のいずれかに形成されておればよい。アイソレーション作用部12の作用について図2を用いて説明する。図2は、実施の形態1に係るアンテナ装置の比較例であるアンテナ装置の斜視図で、導体壁8にアイソレーション作用部12が形成されていないアンテナ装置を示している。それ以外は、実施の形態1
In the antenna device according to the first embodiment, the
本願では、図1及び図2に示す送信用アレイアンテナ部1と受信用アンテナ部5とは、フェイズドアレイアンテナが好適である。また、送信用アレイアンテナ部1と受信用アンテナ部5ともに円偏波を生成するために、それぞれのアンテナ素子には2ポートで給電され、ポート間には90度の位相差がつけられている。送信円偏波、受信円偏波の使用周波数(使用周波数帯域)は、数GHzから数十GHz(例えば、X帯、Ku帯、Ka帯など)が考えられる。なお、送信用アレイアンテナ部1の後段には送信回路が形成されている。受信用アレイアンテナ部5の後段には受信回路が形成されている。
In the present application, a phased array antenna is suitable for the transmitting
図2に示すアンテナ装置(フェイズドアレイアンテナが好適)が使用される無線通信システムが例えば時分割デュプレクスシステムであった場合は、送信電波(送信円偏波)の送信と、受信電波(受信円偏波)の受信とが時分割で行われる。よって、図2に示すアンテナ装置は、導体壁8の有無に関わらず、送信電波(送信円偏波)の受信回路に対するアイソレーションが十分に確保できる。一方、図2に示すアンテナ装置(フェイズドアレイアンテナが好適)が使用される無線通信システムが例えば周波数分割デュプレクスシステムであった場合は、送信電波(送信円偏波)の送信と、受信電波(受信円偏波)の受信とが同一時間に行われる。そのため、図2に示すアンテナ装置は、送信電波(送信円偏波)の受信回路に対するアイソレーションが必要となる。また、送信回路の雑音が漏れこみ、受信回路の雑音指数を悪化させる可能性もある。
When the wireless communication system in which the antenna device shown in FIG. 2 (preferably a phased array antenna) is used is, for example, a time-divided duplex system, transmission of transmitted radio waves (transmitted circularly polarized waves) and received radio waves (received circularly polarized waves) are used. The reception of the wave) is performed in a time-divided manner. Therefore, the antenna device shown in FIG. 2 can sufficiently secure isolation of the transmitted radio wave (transmitted circularly polarized wave) from the receiving circuit regardless of the presence or absence of the
図2に示すアンテナ装置は、導体壁8を設けることで、円偏波間アイソレーションを実現している。つまり、導体壁8体によって送信用アレイアンテナ部1と受信用アンテナ部5とが離間されており、空間を伝播する送信電波(送信円偏波)の直接波が導体壁8に遮られるだけでなく、導体壁8やベースプレート4などの導体によって、送信回路の雑音が漏れこみも遮ることができる。導体壁8を設けること以外にも送信回路、受信回路にフィルタ回路を形成して、このフィルタ回路によって使用周波数帯域などの所要の周波数帯域を遮断することも考えられる。
The antenna device shown in FIG. 2 is provided with a
しかし、送信電波(送信円偏波)と受信電波(受信円偏波)と間の帯域幅、所要の遮断量に応じて、フィルタ回路の規模や、それによる損失が大きくなってしまう。さらに、フェイズドアレイアンテナの場合、各アンテナ素子にそれぞれフィルタ回路を設ける必要があるので、アンテナ素子の素子間隔を狭ピッチで配列しにくくなってしまう。また、適応相殺回路を設けることで、円偏波間アイソレーションを実現することも可能であるが、フェイズドアレイアンテナの場合、系統ごとに適応相殺回路を設ける必要があるので、回路規模が非常に大きくなってしまう。 However, the scale of the filter circuit and the loss due to it increase depending on the bandwidth between the transmitted radio wave (transmitted circularly polarized wave) and the received radio wave (received circularly polarized wave) and the required amount of cutoff. Further, in the case of a phased array antenna, since it is necessary to provide a filter circuit for each antenna element, it becomes difficult to arrange the element intervals of the antenna elements at a narrow pitch. It is also possible to realize isolation between circular polarizations by providing an adaptive canceling circuit, but in the case of a phased array antenna, it is necessary to provide an adaptive canceling circuit for each system, so the circuit scale is very large. turn into.
しかし、図2に示すアンテナ装置は、導体壁8で直接波を遮断することはできるが、導体壁8を回折して、頭頂部11を越えて送信アレイアンテナ部5へ向かう直接波の回折電波を防ぐことが難しい。高さ方向に導体壁8を高くすると、アンテナ装置の全高が高くなってしまう。一方、図1に示す実施の形態1に係るアンテナ装置は、前述の通り、導体壁8にアイソレーション作用部12を形成することで、送信アレイアンテナ部5へ向かう直接波の回折電波に対処できる。つまり、送信用アレイアンテナ部1と受信用アレイアンテナ部5との間のアイソレーションを向上させることができる。
However, although the antenna device shown in FIG. 2 can block the direct wave by the
好ましくは、アイソレーション作用部12は、直接波の回折電波(円偏波)の垂直偏波又は水平偏波の特性を変えて実質的に相殺させるものでよい。ここでいう相殺とは受信後の回路での処理を含む。この場合、アイソレーション作用部12は、延在方向において周期的に配列された第1周期構造、又は、高さ方向において周期的に配列された第2周期構造を有するものであると好ましい。また、アイソレーション作用部12は、直接波の回折電波(円偏波)に対する共振回路やアンテナ素子となることで回折電波を吸収するものでもよい。この場合、第2周期構造に代え、アイソレーション作用部12は、延在方向において周期的に配列された第1周期構造、又は、配列方向において周期的に配列された第3周期構造を有するものでもよい。
Preferably, the
実施の形態2.
以下、実施の形態2について図3、図4、図5を用いて説明する。実施の形態2に係るアンテナ装置は、アイソレーション作用部12は、延在方向において周期的に配列された第1周期構造(図3、図4)、又は、高さ方向において周期的に配列された第2周期構造(図5)を有するものの一例である。具体的には、送信円偏波(回折電波)が直交した円偏波間アイソレーションに関するものと言える。なお、図4は、誘電体板14が配置された部分を通るX軸及びY軸が交差する面における断面図である。
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5. In the antenna device according to the second embodiment, the
図3、図4、図5において、アイソレーション作用部12は、頭頂部11に形成され、回折電波の位相を変化させる位相変化部13である。位相変化部13は、延在方向において周期的に配列された第1周期構造により回折電波の垂直偏波の位相を変化させる、又は、高さ方向において周期的に配列された第2周期構造により回折電波の水平偏波の位相を変化させるものである。第1周期構造及び前記第2周期構造は、誘電体板14が周期的に配列されたものである。レドーム15は、送信用アレイアンテナ部1、受信用アレイアンテナ部5、導体壁8を覆うものである。レドーム15は、第1周期構造又は第2周期構造のいずれか一方と接触している。誘電体板支持部16は、高さ方向において周期的に配列された複数の誘電体板14を支持するものである。延在方向において周期的に配列された複数の誘電体板14を支持する構造の図示は省略する。誘電体板14の基部を頭頂部11に固定するなどすればよい。
In FIGS. 3, 4, and 5, the
図3を用いて実施の形態2に係るアンテナ装置を具体的に説明する。図3(A)はアンテナ装置をY軸方向から見た図である。図3(B)はアンテナ装置をX軸方向から見た図である。前述の図2に示すアンテナ装置は、送信アレイアンテナ部1及び受信アレイアンテナ部5が、共平面に並んで配置されているため、主として垂直偏波同士のカップリングとなる。カップリングとしてはスパンロスが主となる。さらに、前述のように、頭頂部11付近で回折現象が発生するので、スパンロスに加えて、回折損が加算される。しかし、アンテナ装置の構成(送信アレイアンテナ部1及び受信アレイアンテナ部5は、共平面に並んで配置)から、アンテナ素子から見込んだ頭頂部11への角度が水平ではないため、水平偏波のレベルも上昇し、受信アレイアンテナ部5は、回折現象による円波偏波の水平偏波、垂直偏波の両方を受信してしまう。送受信の偏波が直交している場合、これらの偏波は同相で合成されることになる。
The antenna device according to the second embodiment will be specifically described with reference to FIG. FIG. 3A is a view of the antenna device viewed from the Y-axis direction. FIG. 3B is a view of the antenna device as viewed from the X-axis direction. In the antenna device shown in FIG. 2 described above, since the transmitting
一方、図3に示すアンテナ装置は、位相変化部13は、延在方向において周期的に配列された第1周期構造である複数の誘電体板14により回折電波の垂直偏波の位相を変化させることができる。誘電体板14が垂直偏波の偏波面と平行に配置された板のためである。よって、図3に示す誘電体板14の配置、間隔、寸法により回折電波の垂直偏波の位相を水平偏波の逆相に変化させることが容易なため、誘電体板14によって、受信アレイアンテナ部5では、垂直偏波と水平偏波とが逆相で合成されることになるので、送受信間のアイソレーションが向上する。
On the other hand, in the antenna device shown in FIG. 3, the
図4は、前述の通り、誘電体板14が配置された部分を通るX軸及びY軸が交差する面における断面図である。図3に示すアンテナ装置と図4に示すアンテナ装置との違いは、レドーム15の有無である。レドーム15と他の構成との位置関係は、図4に示す通りで、極力、誘電体板14はレドーム15に近い箇所まで、または、レドーム15との一体化するなどの構成が好ましい。このようにすることで、レドーム15からの反射によるアイソレーションの劣化の影響も低減が可能となる。レドーム15は、図3以外の本願のアンテナ装置にも適用できる。
As described above, FIG. 4 is a cross-sectional view of a plane where the X-axis and the Y-axis pass through the portion where the
図3、図4に示すアンテナ装置は、垂直偏波のみに作用することを期待するもので、次のような構造が考えられる。誘電体板14の固定の仕方は、例えば、複数の誘電体板14の基部を一体化したくし形の誘電体構造14や、図3、図4のように誘電体板14を複数枚並べて固定するなどが考えられる。誘電体板14のX軸方向の長さは、誘電体板14がない場合と、誘電体板14がある場合の通過位相差が180度程度になるような長さが考えられる。
The antenna device shown in FIGS. 3 and 4 is expected to act only on vertically polarized waves, and the following structure can be considered. The method of fixing the
図5を用いて別の実施の形態2に係るアンテナ装置を具体的に説明する。図5(A)はアンテナ装置をY軸方向から見た図である。図5(B)はアンテナ装置をX軸方向から見た図である。図5に示すアンテナ装置は、位相変化部13は、高さ方向において周期的に配列された第2周期構造である複数の誘電体板14により回折電波の水平偏波の位相を変化させることができる。誘電体板14が水平偏波の偏波面と平行に配置された板のためである。よって、図5に示す誘電体板14の配置、間隔、寸法により回折電波の水平偏波の位相を垂直偏波の逆相に変化させることが容易なため、誘電体板14によって、受信アレイアンテナ部5では、水平偏波と垂直偏波とが逆相で合成されることになるので、送受信間のアイソレーションが向上する。
The antenna device according to another second embodiment will be specifically described with reference to FIG. FIG. 5A is a view of the antenna device viewed from the Y-axis direction. FIG. 5B is a view of the antenna device as viewed from the X-axis direction. In the antenna device shown in FIG. 5, the
図5に示すアンテナ装置は、垂直偏波のみに作用することを期待するもので、次のような構造が考えられる。誘電体板14を、それぞれ隙間を空けて配置して端部で誘電体板支持部16により固定するなどである。誘電体板14のX軸方向の長さは、誘電体板14がない場合と、誘電体板14がある場合の通過位相差が180度程度になるような長さが考えられる。
The antenna device shown in FIG. 5 is expected to act only on vertically polarized waves, and the following structure can be considered. The
このように、図3、図4、図5に示すアイソレーション作用部12(位相変化部13)は、誘電体板14を用いて、直接波の回折電波(円偏波)の垂直偏波又は水平偏波の特性を変えて実質に相殺させるものといえる。誘電体板14は特定の偏波に対しての位相変化のために間欠的に形成されているといえる。換言すると、全体が一つの誘電体ブロックではなく、板状の構造にし、それを複数並べることで、誘電体板14部分に到来する電波の特定偏波のみに作用させているといえる。全体が一つの誘電体ブロックであると、垂直、水平の両偏波に作用していまい、両偏波間の位相差を制御するという所望の効果が得られない。
As described above, the isolation acting unit 12 (phase changing unit 13) shown in FIGS. 3, 4, and 5 uses the
実施の形態2に係るアンテナ装置は、偏波間の到来位相差を制御し、受信アレイアンテナ部5の給電部のT分岐合成回路での位相差との合わせることで、受信アンテナ部5で垂直偏波到来波と水平偏波到来波の位相差を反転したうえで合成することができるので、送受信間のアイソレーションが向上する。
The antenna device according to the second embodiment controls the incoming phase difference between the polarized waves, and by combining the phase difference with the phase difference in the T-branch synthesis circuit of the feeding unit of the receiving
実施の形態3.
以下、実施の形態3について図6及び図7を用いて説明する。実施の形態3に係るアンテナ装置は、実施の形態2に係るアンテナ装置と同様に、アイソレーション作用部12は、延在方向において周期的に配列された第1周期構造(図6)、又は、高さ方向において周期的に配列された第2周期構造(図7)を有するものの一例である。具体的には、送信円偏波(回折電波)が直交した円偏波間アイソレーションに関するものと言える。図6(B)はアンテナ装置をX軸方向から見た図である。図7(A)はアンテナ装置をY軸方向から見た図である。図7(B)はアンテナ装置をX軸方向から見た図である。
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. In the antenna device according to the third embodiment, similarly to the antenna device according to the second embodiment, the
図6及び図7において、第1周期構造及び前記第2周期構造は、隣り合う誘電体板14の間に導体板17が配置されている。第1周期構造及び第2周期構造は、誘電体板14と導体板17とが交互に配列されているともいえる。導体板17は、導体壁8と電気的に連続、又は、一体又である。図6に示すアンテナ装置は、図3及び図4に示すアンテナ装置の誘電体板14間に導体板17を挿入したものともいえる。図7に示すアンテナ装置は、図5に示すアンテナ装置の誘電体板14間に導体板17を挿入したものともいえる。
In FIGS. 6 and 7, in the first periodic structure and the second periodic structure, the
実施の形態2に係るアンテナ装置では、金属のベースプレート4から突起した頭頂部11上に誘電体板14をY軸方向又はZ軸方向に複数並べるものであった。一方、実施の形態3に係るアンテナ装置では、コルゲート上の金属の間に誘電体板14挟むという構造となる。つまり、くし形状の導体板17で誘電体板14挟むという構造という構造である。
In the antenna device according to the second embodiment, a plurality of
実施の形態2に係るアンテナ装置では、誘電体板14部分を通過する垂直偏波と水平偏波間の位相差を誘電体板14にて制御することで、送受間のアイソレーションを改善するというものである。一方、実施の形態3に係るアンテナ装置では、導体板17の間に誘電体板14を挟む構成では、誘電体板14だけでなく、偏波間の通過パスを分離による位相差と組み合わせることで、偏波間位相差を制御することができる。図6(A)はアンテナ装置をY軸方向から見た図である。
In the antenna device according to the second embodiment, the isolation between transmission and reception is improved by controlling the phase difference between the vertically polarized wave and the horizontally polarized wave passing through the
これは、例えば、図6に示すアンテナ装置では、垂直偏波は導体板17の間を通過しますが、水平偏波は金属板間の隙間サイズによりカットオフとなり通過できない。このため、垂直偏波と水平偏波とでは、電波の通過するパスが異なるため、位相差が発生する。この位相差と誘電体板14を通過する際の位相差とで、垂直偏波、水平偏波間の位相差を発生させ、実施の形態2と同じように、送受間のアイソレーションを向上させることができる。実施の形態3に係るアンテナ装置では、誘電体板14以外の位相差も発生できることから、誘電体板14のサイズの小型化が可能となる。さらに、基板を金属に挟むのような構造であることから、保持が容易になるという利点もある。
For example, in the antenna device shown in FIG. 6, vertically polarized waves pass between the
同様に、図7に示すアンテナ装置では、水平偏波は導体板17の間を通過しますが、垂直偏波は金属板間の隙間サイズによりカットオフとなり通過できない。このため、水平偏波と垂直偏波とでは、電波の通過するパスが異なるため、位相差が発生する。この位相差と誘電体板14を通過する際の位相差とで、水平偏波、垂直偏波間の位相差を発生させ、実施の形態2と同じように、送受間のアイソレーションを向上させることができる。実施の形態3に係るアンテナ装置では、誘電体板14以外の位相差も発生できることから、誘電体板14のサイズの小型化が可能となる。
Similarly, in the antenna device shown in FIG. 7, horizontally polarized waves pass between the
実施の形態4.
以下、実施の形態4について図8を用いて説明する。実施の形態4に係るアンテナ装置は、実施の形態2及び3に係るアンテナ装置と同様に、アイソレーション作用部12は、延在方向において周期的に配列された第1周期構造、又は、高さ方向において周期的に配列された第2周期構造を有するものの一例である。具体的には、送信円偏波(回折電波)をアンテナ素子で吸収することによるアイソレーションに関するものと言える。図8は、第1構造及び第2構造の両方を有する場合を示している。
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the antenna device according to the fourth embodiment, similarly to the antenna device according to the second and third embodiments, the
図8において、アイソレーション作用部12は、頭頂部11、送信側側壁部9、受信側側壁部10の少なくともいずれかに形成され、回折電波を吸収する複数のアンテナ素子18である。複数のアンテナ素子18であるモノポールアンテナ素子が誘電体基板19で支持されているものを例示している。複数のアンテナ素子18は、それぞれ終端回路(図示省略)に接続されている。誘電体基板19は、Y軸方向に延在している長方形の基板である。
In FIG. 8, the
図8において、複数のアンテナ素子18は、それぞれ終端され、第1周期構造が頭頂部11、送信側側壁部9、受信側側壁部10の少なくともいずれかに形成され、第2周期構造が送信側側壁部9又は受信側側壁部10に少なくとも一方に形成されている。なお、複数のアンテナ素子18は、配列方向において周期的に配列された第3周期構造であってもよい。図8(A)はアンテナ装置をY軸方向から見た図である。図8(B)はアンテナ装置の複数のアンテナ素子18及び誘電体基板19をZ軸方向から見た図である。
In FIG. 8, each of the plurality of
実施の形態4に係るアンテナ装置は、複数のアンテナ素子18を導体壁8に設け、アンテナ素子19を終端回路で終端することで到来波(回折電波を含む)を吸収することができるので、送受間のアイソレーションが向上する。前述のように、複数のアンテナ素子18は、頭頂部11、送信側側壁部9、受信側側壁部10の少なくともいずれかに形成するとよい。
In the antenna device according to the fourth embodiment, a plurality of
図8に例示するアンテナ装置は、頭頂部11、送信側側壁部9、受信側側壁部10にそれぞれ複数のアンテナ素子18(三つの誘電体基板19)が形成されている場合を示している。図8(B)を見ると、延在方向(Y軸方向)において周期的に配列された第1周期構造として複数のアンテナ素子18が頭頂部11に形成(配列)されていることが分かる。送信側側壁部9、受信側側壁部10にも同様の、延在方向(Y軸方向)において周期的に配列された第1周期構造として複数のアンテナ素子18が形成(配列)されている。また、図8(A)を見ると、高さ方向(Z軸方向)において周期的に配列された第2周期構造として、複数のアンテナ素子18が送信側側壁部9、受信側側壁部10に形成(配列)されていることが分かる。さらに、図8(A)(B)を見ると、配列方向(X軸方向)において周期的に配列された第3周期構造として複数のアンテナ素子18が頭頂部11に形成(配列)されていることが分かる。これは、前述の「複数のアンテナ素子18は、配列方向において周期的に配列された第3周期構造であってもよい。」に基づくものである。
The antenna device exemplified in FIG. 8 shows a case where a plurality of antenna elements 18 (three dielectric substrates 19) are formed on each of the
実施の形態5.
以下、実施の形態5について図9を用いて説明する。実施の形態4に係るアンテナ装置は、アイソレーション作用部12が、高さ方向において周期的に配列された第2周期構造、又は、配列方向において周期的に配列された第3周期構造を有するものの一例である。具体的には、送信円偏波(回折電波)をアンテナ素子で共振させることによるアイソレーションに関するものと言える。図9は、第1構造及び第3構造の両方を有する場合を示している。
Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to FIG. In the antenna device according to the fourth embodiment, the
図9において、アイソレーション作用部12は、頭頂部11、送信側側壁部9、受信側側壁部10の少なくともいずれかに形成され、回折電波を遮断する複数のチョーク溝20である。複数のチョーク溝20は、回折電波の波長の1/4波長に相当する深さであり、第2周期構造が送信側側壁部9又は受信側側壁部10の少なくとも一方に形成され、第3周期構造が頭頂部11に形成されている。チョーク溝20は、Y軸方向に沿って切られた導体壁8の溝である。
In FIG. 9, the
導体壁8に深さ回折電波の波長の1/4波長のチョーク溝20を設けることで、到来波を遮断する動作が行われる。複数の複数のチョーク溝20は、頭頂部11、送信側側壁部9、受信側側壁部10の少なくともいずれかに形成するとよい。
By providing the
図9に例示するアンテナ装置は、頭頂部11、送信側側壁部9、受信側側壁部10にそれぞれ複数のチョーク溝20が形成されている場合を示している。図9(A)を見ると、高さ方向(Z軸方向)において周期的に配列された第2周期構造として、複数のチョーク溝20が送信側側壁部9、受信側側壁部10に形成(配列)されていることが分かる。また、図9(A)(B)を見ると、配列方向(X軸方向)において周期的に配列された第3周期構造として複数のチョーク溝20が頭頂部11に形成(配列)されていることが分かる。
The antenna device exemplified in FIG. 9 shows a case where a plurality of
以上のように、実施の形態1から実施の形態5に係るアンテナ装置は、アイソレーション作用部12は、直接波の回折電波(円偏波)の垂直偏波又は水平偏波の特性を変えて実質的に相殺させることができ、または、アイソレーション作用部12は、直接波の回折電波(円偏波)に対する共振回路やアンテナ素子となることで回折電波を吸収することができる。よって、実施の形態1から実施の形態5に係るアンテナ装置は、導体壁8にアイソレーション作用部12を形成することで回折した電波にも対処できるものである。
As described above, in the antenna device according to the first to fifth embodiments, the
1 送信用アレイアンテナ部、2 誘電体基板、3 パッチ導体、
4 ベースプレート、5 受信用アレイアンテナ部、6 誘電体基板、
7 パッチ導体、8 導体壁、9 送信側側壁部、10 受信側側壁部、
11 頭頂部、12 アイソレーション作用部、13 位相変化部、14 誘電体板、
15 レドーム、16 誘電体板支持部、17 導体板、18 アンテナ素子、
19 誘電体基板、20 チョーク溝。
1 Transmission array antenna, 2 Dielectric board, 3 Patch conductor,
4 base plate, 5 receiving array antenna, 6 dielectric board,
7 patch conductor, 8 conductor wall, 9 transmitting side side wall, 10 receiving side side wall,
11 crown, 12 isolation action part, 13 phase change part, 14 dielectric plate,
15 radome, 16 dielectric plate support, 17 conductor plate, 18 antenna element,
19 Dielectric substrate, 20 Choke groove.
Claims (13)
前記導体壁は、前記送信用アレイアンテナ部の側に形成された前記導体壁の送信側側壁部と、前記送信側側壁部と対向し、前記受信用アレイアンテナ部の側に形成された前記導体壁の受信側側壁部と、前記送信側壁部及び前記受信側壁部と連続する前記導体壁の頭頂部とを有し、
前記導体壁は、前記送信円偏波が前記頭頂部の上を回折した回折電波に作用して、前記送信用アレイアンテナ部と前記受信用アレイアンテナ部との間のアイソレーションを向上させるアイソレーション作用部をすることを特徴とするアンテナ装置。 A transmission array antenna unit that transmits transmission circular polarization, a reception array antenna unit that is arranged on the same plane as the transmission array antenna unit and receives reception circular polarization, a transmission array antenna unit, and the reception unit. The transmitting antenna portion extends in the extending direction intersecting the arranged arrangement direction, is arranged between the transmitting array antenna portion and the receiving antenna portion, and the transmitting circle with respect to the receiving array antenna portion. Equipped with a conductor wall that blocks the direct wave of polarization,
The conductor wall faces the transmitting side side wall portion of the conductor wall formed on the transmitting array antenna portion and the transmitting side side wall portion, and the conductor formed on the receiving array antenna portion side. It has a receiving side wall portion of the wall and a crown portion of the conductor wall continuous with the transmitting side wall portion and the receiving side wall portion.
The conductor wall is an isolation that improves the isolation between the transmitting array antenna portion and the receiving array antenna portion by acting on the diffracted radio wave that the transmitting circularly polarized wave diffracts over the crown portion. An antenna device characterized by acting.
前記位相変化部は、前記第1周期構造により前記回折電波の垂直偏波の位相を変化させる、又は、前記第2周期構造により前記回折電波の水平偏波の位相を変化させることを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。 The isolation acting portion is a phase changing portion formed on the crown and changing the phase of the diffracted radio wave.
The phase changing unit is characterized in that the phase of the vertically polarized wave of the diffracted radio wave is changed by the first periodic structure, or the phase of the horizontally polarized wave of the diffracted radio wave is changed by the second periodic structure. The antenna device according to claim 2.
前記レドームは、前記第1周期構造又は前記第2周期構造のいずれか一方と接触していることを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to any one of claims 1 to 7 further includes the transmitting array antenna unit, the receiving array antenna unit, and a radome covering the conductor wall.
The radome is an antenna device characterized in that it is in contact with either the first periodic structure or the second periodic structure.
前記複数のアンテナ素子は、それぞれ終端され、前記第1周期構造が前記頭頂部、前記送信側側壁部、前記受信側側壁部の少なくともいずれかに形成され、前記第2周期構造が前記送信側側壁部又は前記受信側側壁部に少なくとも一方に形成されたことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。 The isolation acting portion is a plurality of antenna elements formed on at least one of the crown portion, the transmitting side side wall portion, and the receiving side side wall portion, and absorbs the diffracted radio wave.
Each of the plurality of antenna elements is terminated, the first periodic structure is formed on at least one of the crown, the transmitting side side wall portion, and the receiving side side wall portion, and the second periodic structure is the transmitting side side wall portion. The antenna device according to claim 2, wherein the antenna device is formed on at least one of the portions or the side wall portion on the receiving side.
前記複数のチョーク溝は、前記回折電波の波長の1/4波長に相当する深さであり、前記第2周期構造が前記送信側側壁部又は前記受信側側壁部の少なくとも一方に形成され、前記第3周期構造が前記頭頂部に形成されたことを特徴とする請求項12に記載のアンテナ装置。 The isolation acting portion is a plurality of choke grooves formed in at least one of the crown portion, the transmitting side side wall portion, and the receiving side side wall portion to block the diffracted radio wave.
The plurality of choke grooves have a depth corresponding to 1/4 wavelength of the wavelength of the diffracted radio wave, and the second periodic structure is formed on at least one of the transmitting side side wall portion and the receiving side side wall portion. The antenna device according to claim 12, wherein a third period structure is formed on the crown.
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JP7311078B1 (en) * | 2022-01-12 | 2023-07-19 | 三菱電機株式会社 | antenna device |
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