JP2022175738A - lens antenna - Google Patents

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Abstract

To provide a lens antenna capable of reducing variation in directivity characteristic against frequency change.SOLUTION: A lens antenna 11 of the disclosure includes: a wave guide part 111 extended to a first direction X1, having a first waveguide with a first cylindrical shape formed with a conductor, for transmitting a high frequency signal in the first waveguide; a horn antenna part 112 connected to an output end 111p at which the high frequency signal of the waveguide part 111 outputs, having a second waveguide extended to the first direction X1, with a second cylindrical shape formed with conductor, the aperture area becomes larger toward the first direction X1; a lens base part 113 covering an aperture part 112m at an output end 112p for outputting a high frequency signal of the horn antenna part 112, having a first surface 113s1 perpendicular to the first direction X1, and formed with a dielectric; and a plurality of corrugate parts 114 extending from the first surface 113s1 to the first direction X1, having an approximately cylindrical shape viewing from the first direction X1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

特許法第30条第2項適用申請有り 2021年1月28日開催「ISAP2020」にて発表Applied for application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act Announced at "ISAP2020" held on January 28, 2021

本開示は、広い周波数帯域で使用する単一指向性のレンズアンテナに関し、特に、周波数変化に対する指向性特性の変動を低減することが可能なレンズアンテナに関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a unidirectional lens antenna for use in a wide frequency band, and more particularly to a lens antenna capable of reducing variations in directivity characteristics with frequency changes.

広い周波数帯域で使用可能な単一指向性のアンテナとして、クワッドリッジホーンアンテナやダブルリッジホーンアンテナが広く知られている。例えば、非特許文献1の図1には、垂直偏波と水平偏波で使用可能なクワッドリッジホーンアンテナが記載されている。クワッドリッジホーンアンテナは、広帯域で単一指向性の指向性特性(放射指向性)を有するが、周波数が高くなると、ビームが鋭く細くなるという特性を有する。非特許文献1の図12及び図13では、周波数が高くなるほど、マイナス3dBビーム幅の値が小さく、ビームが細くなることが記載されている。具体的には、非特許文献1の図13(a)では、周波数が6GHz(ギガヘルツ)のときの、マイナス3dBビーム幅が約100度であり、周波数が9GHzのときの、マイナス3dBビーム幅が約70度であることが記載されている。すなわち、1GHz当たり約10度で、マイナス3dBビーム幅が小さくなっていく。なお、指向性特性を放射パターン特性と称することもある。 A quad ridge horn antenna and a double ridge horn antenna are widely known as unidirectional antennas that can be used in a wide frequency band. For example, FIG. 1 of Non-Patent Document 1 describes a quad-ridge horn antenna that can be used for vertical polarization and horizontal polarization. A quad-ridge horn antenna has wideband and unidirectional directivity characteristics (radiation directivity), but has the characteristic that the beam becomes sharper and narrower as the frequency increases. 12 and 13 of Non-Patent Document 1 describe that the higher the frequency, the smaller the value of the -3 dB beam width and the narrower the beam. Specifically, in FIG. 13A of Non-Patent Document 1, the -3 dB beam width is about 100 degrees when the frequency is 6 GHz (gigahertz), and the -3 dB beam width is about 100 degrees when the frequency is 9 GHz. It is stated to be about 70 degrees. That is, at approximately 10 degrees per GHz, the minus 3 dB beamwidth tapers off. In addition, the directivity characteristic is sometimes referred to as radiation pattern characteristic.

ダブルリッジホーンアンテナは、クワッドリッジホーンアンテナの垂直面および水平面のいずれか一方の偏波用のリッジを削除した単一偏波用のホーンアンテナである。ダブルリッジホーンアンテナは、例えば、非特許文献2のFig. 3に記載されている。これらのダブルリッジホーンアンテナ及びクワッドリッジホーンアンテナは、広帯域であるが、周波数が高くなると、そのビーム幅が小さくなるという特性を有する。なお、非特許文献2のFig. 2にも、クワッドリッジホーンアンテナが記載されている。 The double ridge horn antenna is a horn antenna for single polarized wave in which the ridge for polarization on either the vertical plane or the horizontal plane of the quad ridge horn antenna is removed. A double ridge horn antenna is described in Fig. 3 of Non-Patent Document 2, for example. These double ridge horn antennas and quad ridge horn antennas have a wide band, but have the characteristic that the beam width becomes smaller as the frequency increases. Fig. 2 of Non-Patent Document 2 also describes a quad ridge horn antenna.

一般的に、単一指向性のアンテナにおいては、周波数が高くなるほど、そのビーム幅は小さくなることが知られている。周波数が高くなるほど、ビーム幅が小さくなる理由を以下に示す。 It is generally known that the higher the frequency, the smaller the beam width of a unidirectional antenna. The reason why the beam width becomes smaller as the frequency becomes higher is as follows.

ある物理的な開口面積を有するアンテナに対し、そのアンテナの利得は、波長に相当した値となる。例えば、長さ(N×λ1)の開口直径を有するアンテナを考える。ただし、Nは自然数であり、λ1は波長である。ここで、周波数が2倍になると、波長は半分になるので、λ1から0.5λ1になる。よって、この場合、アンテナの開口直径は、(0.5λ1)を単位とするので2倍となる。そして、開口直径が大きくなると、アンテナの利得は増加すると共にビーム幅は小さくなる。 For an antenna having a certain physical aperture area, the gain of that antenna is a value corresponding to the wavelength. For example, consider an antenna with an aperture diameter of length (N×λ1). However, N is a natural number and λ1 is the wavelength. Here, when the frequency is doubled, the wavelength is halved, so λ1 becomes 0.5λ1. Therefore, in this case, the aperture diameter of the antenna is doubled because the unit is (0.5λ1). As the aperture diameter increases, the gain of the antenna increases and the beam width decreases.

特許文献1には、凸レンズと円錐ホーンを組み合わせたレンズアンテナが記載されている。特許文献1に記載されたレンズアンテナは、アンテナの整合特性を改善する効果があるが、周波数が高くなると、ビーム幅は小さくなる。 Patent Document 1 describes a lens antenna that combines a convex lens and a conical horn. The lens antenna described in Patent Document 1 has the effect of improving the matching characteristics of the antenna, but the beam width becomes smaller as the frequency increases.

特許文献2の0037段落並びに図1及び図7には、ホーンの構造としての放射器が記載され、0039段落には、レンズアンテナが記載され、0059段落並びに図8には、位相補償型フレネルレンズが記載されている。 Paragraph 0037 and FIGS. 1 and 7 of Patent Document 2 describe a radiator as a structure of a horn, Paragraph 0039 describes a lens antenna, Paragraph 0059 and FIG. 8 describe a phase compensation type Fresnel lens is described.

非特許文献1、非特許文献2、特許文献1、及び特許文献2のいずれにも、周波数変化に対する指向性特性の変動を低減することが可能なレンズアンテナは記載されていない。 None of Non-Patent Literature 1, Non-Patent Literature 2, Patent Literature 1, and Patent Literature 2 describes a lens antenna capable of reducing variations in directivity characteristics with frequency changes.

電子情報通信学会論文誌(B) 2014年3月 Vol. J97-B No. 3 pp324-332Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (B) March 2014 Vol. J97-B No. 3 pp324-332 IEEEの論文 “Performance Evaluation of Quad-Ridged Horn Antenna in Variation of Its Ridge Profile”(TENCON 2019 - 2019 IEEE Region 10 Conference)IEEE Paper “Performance Evaluation of Quad-Ridged Horn Antenna in Variation of Its Ridge Profile” (TENCON 2019 - 2019 IEEE Region 10 Conference) 特開平9-321533号公報JP-A-9-321533 特開2002-237717号公報JP-A-2002-237717

上記のとおり、非特許文献1、非特許文献2、特許文献1、及び特許文献2のいずれにも、周波数変化に対する指向性特性の変動を低減することが可能なレンズアンテナに関する記載は無く、このようなアンテナが所望されていた。 As described above, none of Non-Patent Literature 1, Non-Patent Literature 2, Patent Literature 1, and Patent Literature 2 describes a lens antenna capable of reducing variations in directional characteristics with respect to frequency changes. Such an antenna has been desired.

本開示の目的は、上述した課題を解決するレンズアンテナを提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a lens antenna that solves the above problems.

本開示に係るレンズアンテナは、
第1方向に延び、導体で形成された第1の筒型の形状の第1の導波路を有し、前記第1の導波路内を高周波信号が伝送する導波管部と、
前記導波管部の前記高周波信号が出力する出力端に接続され、前記第1方向に延び、導体で形成され、前記第1方向に行く程に開口面積が大きくなる第2の筒型の形状の第2の導波路を有するホーンアンテナ部と、
前記ホーンアンテナ部の前記高周波信号が出力する出力端における開口部を覆い、前記第1方向と垂直な第1面を有し、誘電体で形成されたレンズベース部と、
前記第1面から前記第1方向に延び、前記第1方向から見て略円筒型の形状をし、誘電体で形成された複数のコルゲート部と、
を備える。
A lens antenna according to the present disclosure includes:
a waveguide section extending in a first direction and having a first cylindrical waveguide formed of a conductor, wherein a high-frequency signal is transmitted through the first waveguide;
A second cylindrical shape that is connected to the output end of the waveguide section from which the high-frequency signal is output, extends in the first direction, is formed of a conductor, and has an opening area that increases toward the first direction. a horn antenna section having a second waveguide of
a lens base portion covering an opening at an output end of the horn antenna portion for outputting the high-frequency signal, having a first surface perpendicular to the first direction, and formed of a dielectric;
a plurality of corrugated portions extending from the first surface in the first direction, having a substantially cylindrical shape when viewed from the first direction, and formed of a dielectric;
Prepare.

本開示に係るレンズアンテナは、
第1方向に延び、導体で形成された第1の筒型の形状の第1の導波路を有し、前記第1の導波路内を高周波信号が伝送する導波管部と、
前記導波管部の前記高周波信号が出力する出力端に接続され、前記第1方向に延び、導体で形成され、前記第1方向に行く程に開口面積が大きくなる第2の筒型の形状の第2の導波路を有するホーンアンテナ部と、
前記ホーンアンテナ部の前記高周波信号が出力する出力端における開口部を覆い、前記第1方向と垂直な第1面と前記第1面とは逆側の第2面とを有し、誘電体で形成されたレンズベース部と、
前記第2面から前記第1方向とは逆方向に延び、前記逆方向から見て略円筒型の形状をし、誘電体で形成された複数の別のコルゲート部と、
を備える。
A lens antenna according to the present disclosure includes:
a waveguide section extending in a first direction and having a first cylindrical waveguide formed of a conductor, wherein a high-frequency signal is transmitted through the first waveguide;
A second cylindrical shape that is connected to the output end of the waveguide section from which the high-frequency signal is output, extends in the first direction, is formed of a conductor, and has an opening area that increases toward the first direction. a horn antenna section having a second waveguide of
Covering the opening at the output end of the horn antenna section for outputting the high frequency signal, having a first surface perpendicular to the first direction and a second surface on the opposite side to the first surface, and made of a dielectric material a formed lens base;
a plurality of other corrugated portions extending from the second surface in a direction opposite to the first direction, having a substantially cylindrical shape when viewed from the opposite direction, and formed of a dielectric;
Prepare.

本開示に係るパラボラアンテナは、
レンズアンテナと、
前記レンズアンテナから出力された高周波信号を反射するパラボラ反射鏡と、
を備え、
前記レンズアンテナは、
第1方向に延び、導体で形成された第1の筒型の形状の第1の導波路を有し、前記第1の導波路内を高周波信号が伝送する導波管部と、
前記導波管部の前記高周波信号が出力する出力端に接続され、前記第1方向に延び、導体で形成され、前記第1方向に行く程に開口面積が大きくなる第2の筒型の形状の第2の導波路を有するホーンアンテナ部と、
前記ホーンアンテナ部の前記高周波信号が出力する出力端における開口部を覆い、前記第1方向と垂直な第1面を有し、誘電体で形成されたレンズベース部と、
前記第1面から前記第1方向に延び、前記第1方向から見て略円筒型の形状をし、誘電体で形成された複数のコルゲート部と、を有し、
前記パラボラ反射鏡は、
前記第1方向と交差する曲面であって、前記レンズベース部と複数の前記コルゲート部とから出力された前記高周波信号を反射する前記曲面を有する。
A parabolic antenna according to the present disclosure includes:
lens antenna,
a parabolic reflector that reflects a high-frequency signal output from the lens antenna;
with
The lens antenna is
a waveguide section extending in a first direction and having a first cylindrical waveguide formed of a conductor, wherein a high-frequency signal is transmitted through the first waveguide;
A second cylindrical shape that is connected to the output end of the waveguide section from which the high-frequency signal is output, extends in the first direction, is formed of a conductor, and has an opening area that increases toward the first direction. a horn antenna section having a second waveguide of
a lens base portion covering an opening at an output end of the horn antenna portion for outputting the high-frequency signal, having a first surface perpendicular to the first direction, and formed of a dielectric;
a plurality of corrugated portions extending from the first surface in the first direction, having a substantially cylindrical shape when viewed from the first direction, and formed of a dielectric;
The parabolic reflector is
It has a curved surface that intersects with the first direction and that reflects the high-frequency signal output from the lens base portion and the plurality of corrugated portions.

本開示によれば、周波数変化に対する指向性特性の変動を低減することが可能なレンズアンテナを提供することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, it is possible to provide a lens antenna capable of reducing variations in directional characteristics with respect to frequency changes.

実施の形態1に係るレンズアンテナを例示する斜視図である。1 is a perspective view illustrating a lens antenna according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係るレンズアンテナのレンズ部を例示する断面図である。3 is a cross-sectional view illustrating a lens portion of the lens antenna according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係るレンズアンテナの原理を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the principle of the lens antenna according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態2に係るレンズアンテナを例示する斜視図である。FIG. 11 is a perspective view illustrating a lens antenna according to Embodiment 2; 実施の形態3に係るレンズアンテナを例示する斜視図である。FIG. 11 is a perspective view illustrating a lens antenna according to Embodiment 3; 実施の形態4に係るレンズアンテナを例示する斜視図である。FIG. 11 is a perspective view illustrating a lens antenna according to Embodiment 4; 実施の形態5に係るレンズアンテナを例示する断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a lens antenna according to Embodiment 5; 実施の形態6に係るレンズアンテナを例示する断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a lens antenna according to Embodiment 6; 実施の形態7に係るパラボラアンテナを例示する断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a parabolic antenna according to Embodiment 7; 実施の形態7の比較例に係るパラボラアンテナを例示する断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a parabolic antenna according to a comparative example of the seventh embodiment;

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals are given to the same or corresponding elements, and redundant description will be omitted as necessary for clarity of description.

[実施の形態1]
<構成>
図1は、実施の形態1に係るレンズアンテナを例示する斜視図である。
図1では、レンズアンテナ11のホーン部11aとレンズ部11bとを分離して示す。実際に使用する際には、ホーン部11aとレンズ部11bとは接続していることが望ましい。すなわち、ホーン部11aとレンズ部11bとの境界は、高周波信号(電波)が漏れないように密着していることが望ましい。
図2は、実施の形態1に係るレンズアンテナのレンズ部を例示する断面図である。
図2は、図1に示す線分A1-A2によるレンズ部の断面図である。
[Embodiment 1]
<Configuration>
FIG. 1 is a perspective view illustrating a lens antenna according to Embodiment 1. FIG.
In FIG. 1, the horn portion 11a and the lens portion 11b of the lens antenna 11 are shown separately. In actual use, it is desirable that the horn portion 11a and the lens portion 11b are connected. That is, it is desirable that the boundary between the horn portion 11a and the lens portion 11b be in close contact so that high-frequency signals (radio waves) do not leak.
2 is a cross-sectional view illustrating a lens portion of the lens antenna according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the lens portion taken along line segment A1-A2 shown in FIG.

図1に示すように、実施の形態1に係るレンズアンテナ11は、誘電体より成るレンズ部11bと導体より成るホーン部11aにより構成される。ホーン部11aは、導波管部111とホーンアンテナ部112とを含む。レンズ部11bは、レンズベース部113とコルゲート部114とを含む。 As shown in FIG. 1, the lens antenna 11 according to Embodiment 1 is composed of a lens portion 11b made of a dielectric and a horn portion 11a made of a conductor. Horn portion 11 a includes waveguide portion 111 and horn antenna portion 112 . Lens portion 11 b includes lens base portion 113 and corrugated portion 114 .

尚、ホーンアンテナ部112は、図1に示すような円錐型の形状であってもよく、これを円錐ホーンアンテナと称する。また、導波管部111は、図1に示すような円型の形状であってもよい。また、レンズ部を電波レンズと称することもある。 The horn antenna section 112 may have a conical shape as shown in FIG. 1, which is called a conical horn antenna. Alternatively, the waveguide portion 111 may have a circular shape as shown in FIG. Also, the lens portion is sometimes referred to as a radio wave lens.

導波管部111は、第1方向X1に延び、導体で形成された第1の筒型の形状の第1の導波路を有する。導波管部111の第1の導波路内を高周波信号が伝送する。導波管部111は、直径が一定の第1の導波路を有する円形導波管であってもよい。 The waveguide section 111 extends in the first direction X1 and has a first tubular-shaped first waveguide made of a conductor. A high frequency signal is transmitted through the first waveguide of the waveguide section 111 . Waveguide portion 111 may be a circular waveguide having a first waveguide of constant diameter.

ホーンアンテナ部112は、導波管部111の高周波信号が出力する出力端111pに接続され、第1方向X1に延びる。ホーンアンテナ部112は、導体で形成され、第1方向X1に行く程に開口面積が大きくなる第2の筒型の形状の第2の導波路を有する。 The horn antenna section 112 is connected to the output end 111p of the waveguide section 111 from which the high frequency signal is output, and extends in the first direction X1. The horn antenna section 112 has a second waveguide that is formed of a conductor and has a second cylindrical shape with an opening area that increases in the first direction X1.

図1及び図2に示すように、レンズベース部113は、ホーンアンテナ部112の高周波信号が出力する出力端112pにおける開口部112mを覆い、第1方向X1と垂直な第1面113s1を有し、誘電体で形成される。レンズベース部113は、第1方向X1から見て、円形、楕円形、及び多角形のうちのいずれかの形状をしていてもよい。 As shown in FIGS. 1 and 2, the lens base portion 113 covers the opening portion 112m at the output end 112p from which the high frequency signal of the horn antenna portion 112 is output, and has a first surface 113s1 perpendicular to the first direction X1. , formed of a dielectric. The lens base portion 113 may have a circular, elliptical, or polygonal shape when viewed from the first direction X1.

コルゲート部114は、第1面113s1から第1方向X1に延びるように設けられ、第1方向X1から見て略円筒型、又は、円環状の形状をし、誘電体で形成され、複数の円環状のひだであるコルゲート部を有する。複数のコルゲート部は、例えば、第1のコルゲート部114aと第2のコルゲート部114bと第3のコルゲート部114cとで構成され、それらは、第1方向X1から見て、同心円上に設けられた略円筒型の形状をしている。 The corrugated portion 114 is provided to extend from the first surface 113s1 in the first direction X1, has a substantially cylindrical or annular shape when viewed from the first direction X1, is made of a dielectric material, and has a plurality of circular shapes. It has a corrugated portion that is an annular pleat. The plurality of corrugated portions are composed of, for example, a first corrugated portion 114a, a second corrugated portion 114b, and a third corrugated portion 114c, which are provided on concentric circles when viewed from the first direction X1. It has an approximately cylindrical shape.

複数のコルゲート部のそれぞれの第1方向X1の長さは異なる。コルゲート部114は、第1のコルゲート部114aと、第1のコルゲート部114aの外側に設けられた第2のコルゲート部114bと、第2のコルゲート部114bの外側に設けられた第3のコルゲート部114cと、を有する。 Each corrugated portion has a different length in the first direction X1. The corrugated portion 114 includes a first corrugated portion 114a, a second corrugated portion 114b provided outside the first corrugated portion 114a, and a third corrugated portion provided outside the second corrugated portion 114b. 114c.

コルゲート部114は、内側に行く程、高さが短くなる。すなわち、第1のコルゲート部114aの第1方向X1の長さは、第2のコルゲート部114bの第1方向X1の長さよりも短い。また、第2のコルゲート部114bの第1方向X1の長さは、第3のコルゲート部114cの第1方向X1の長さよりも短い。なお、第1のコルゲート部114aの第1方向X1の長さを高さHaと称し、第2のコルゲート部114bの第1方向X1の長さを高さHbと称し、第3のコルゲート部114cの第1方向X1の長さを高さHcと称する。 The height of the corrugated portion 114 becomes shorter toward the inner side. That is, the length of the first corrugated portion 114a in the first direction X1 is shorter than the length of the second corrugated portion 114b in the first direction X1. Also, the length of the second corrugated portion 114b in the first direction X1 is shorter than the length of the third corrugated portion 114c in the first direction X1. The length of the first corrugated portion 114a in the first direction X1 is called height Ha, the length of the second corrugated portion 114b in the first direction X1 is called height Hb, and the length of the third corrugated portion 114c is called height Hb. in the first direction X1 is called height Hc.

導波管部111に給電された高周波信号は、ホーンアンテナ部112の出力端112pの開口部112mから放射され、レンズ部11bを通過して空間(空中)に放射される。 The high-frequency signal fed to the waveguide section 111 is radiated from the opening 112m of the output end 112p of the horn antenna section 112, passes through the lens section 11b, and is radiated into space (air).

<動作>
図3は、実施の形態1に係るレンズアンテナの動作原理を説明するための模式図である。
図3に示すように、実施の形態1に係るレンズアンテナ11の導波管部111に入力した高周波信号Hfは、ホーンアンテナ部112の入力部(導波管部111の出力端111p)で、伝搬路L11と伝搬路L21に拡散され、高周波信号Hf1と高周波信号Hf2として、レンズベース部113に入射する。高周波信号Hf1は、伝搬路L12と伝搬路L13を通過する。高周波信号Hf2は、伝搬路L22と伝搬路L23を通過する。高周波信号Hf1と高周波信号Hf2とは、レンズ部11bの開口部で合成される。
<Action>
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the principle of operation of the lens antenna according to Embodiment 1. FIG.
As shown in FIG. 3, the high-frequency signal Hf input to the waveguide section 111 of the lens antenna 11 according to Embodiment 1 is input to the horn antenna section 112 (output end 111p of the waveguide section 111), The light is diffused in the propagation path L11 and the propagation path L21, and enters the lens base portion 113 as the high frequency signal Hf1 and the high frequency signal Hf2. High-frequency signal Hf1 passes through propagation path L12 and propagation path L13. High-frequency signal Hf2 passes through propagation path L22 and propagation path L23. The high frequency signal Hf1 and the high frequency signal Hf2 are synthesized at the opening of the lens portion 11b.

高周波信号Hfの伝搬の過程において、伝搬路L11~L12~L13と、伝搬路L21~L22~L23と、の伝搬の長さが同じ場合、高周波信号Hf1と高周波信号Hf2とは同位相で合成される。これにより、レンズアンテナ11の放射指向性は、尖鋭ビームが形成され、ビーム幅も細くなる。 In the process of propagation of the high-frequency signal Hf, if the propagation lengths of the propagation paths L11-L12-L13 and the propagation paths L21-L22-L23 are the same, the high-frequency signal Hf1 and the high-frequency signal Hf2 are combined in phase. be. As a result, the radiation directivity of the lens antenna 11 forms a sharp beam with a narrow beam width.

一方、伝搬路L11~L12~L13と、伝搬路L21~L22~L23と、の伝搬の長さが異なり、逆位相となる場合を考える。この場合、高周波信号Hf1と高周波信号Hf2とは、逆位相で合成されるので打ち消し合う。これにより、レンズアンテナ11の放射指向性は、ぼんやりとしたブロードなビームが形成され、ビーム幅は広くなる。 On the other hand, let us consider a case where the propagation lengths of the propagation paths L11-L12-L13 and the propagation paths L21-L22-L23 are different and the phases are opposite to each other. In this case, the high-frequency signal Hf1 and the high-frequency signal Hf2 cancel each other out because they are synthesized in opposite phases. As a result, the radiation directivity of the lens antenna 11 forms a vague broad beam with a wide beam width.

ここで、使用する周波数帯域の中間の周波数の高周波信号Hfが導波管部111に入射され、高周波信号Hf1と高周波信号Hf2とが第2のコルゲート部114bの付近を通過する場合を考える。この場合、伝搬路L11~L12~L13を通過する高周波信号Hf1と伝搬路L21~L22~L23を通過する高周波信号Hf2との位相差が逆位相になるように、第2のコルゲート部114bの高さHbを設計すれば、第2のコルゲート部114bの付近から放射される高周波信号(電波)は非常に広い(ブロード)指向性となる。 Consider a case where a high-frequency signal Hf of an intermediate frequency in the frequency band used is incident on the waveguide section 111, and the high-frequency signal Hf1 and the high-frequency signal Hf2 pass through the vicinity of the second corrugated section 114b. In this case, the height of the second corrugated portion 114b is adjusted so that the phase difference between the high-frequency signal Hf1 passing through the propagation paths L11-L12-L13 and the high-frequency signal Hf2 passing through the propagation paths L21-L22-L23 is opposite in phase. If the height Hb is designed, the high-frequency signal (radio waves) radiated from the vicinity of the second corrugated portion 114b has a very wide (broad) directivity.

また、伝搬路L11~L12~L13を通過する高周波信号Hf1と伝搬路L21~L22~L23を通過する高周波信号Hf2との位相差が逆位相になるためには、伝搬路L11~L12~L13の長さと伝搬路L21~L22~L23の長さとの位相差が、概ね180度となる必要がある。 In order for the phase difference between the high-frequency signal Hf1 passing through the propagation paths L11-L12-L13 and the high-frequency signal Hf2 passing through the propagation paths L21-L22-L23 to be in opposite phase, The phase difference between the length and the length of the propagation paths L21-L22-L23 should be approximately 180 degrees.

伝搬路L11~L12~L13と伝搬路L21~L22~L23との位相差は、以下の2つの原因により発生する。
第1の原因:伝搬路L11と伝搬路L21の長さの差。
第2の原因:伝搬路L13が誘電体を通過し、伝搬路L23が誘電体を通過しないことによる差。
Phase differences between the propagation paths L11-L12-L13 and the propagation paths L21-L22-L23 are caused by the following two causes.
First cause: the length difference between the propagation path L11 and the propagation path L21.
Second cause: the difference due to the propagation path L13 passing through the dielectric and the propagation path L23 not passing through the dielectric.

ここで、第2の原因は、第1の原因よりも影響が大きく支配的である。よって、第2の原因だけを考慮することにする。そこで、誘電体を通過するかしないかの原因による位相差を位相差δとした場合、位相差δは概ね以下のように計算される。 Here, the second cause is more influential and dominant than the first cause. Therefore, only the second cause will be considered. Therefore, when the phase difference caused by whether or not the dielectric is passed is taken as the phase difference δ, the phase difference δ is generally calculated as follows.

δ[度]={(Hb/λ-Hb/(λ/√εr)}×360 (式1)
ただし、λは高周波信号の波長であり、εrは誘電体の実効誘電率である。
δ [degrees] = {(Hb/λ−Hb/(λ/√εr)}×360 (Formula 1)
where λ is the wavelength of the high frequency signal and εr is the effective permittivity of the dielectric.

式1に基づいて、位相差δが概ね180度となるように、高さHbを求めれば、波長λに対応する周波数において、第2のコルゲート部114bの付近から放射される高周波信号(電波)は非常に広い(ブロード)指向性になる。 Based on Equation 1, if the height Hb is obtained so that the phase difference δ is approximately 180 degrees, then at the frequency corresponding to the wavelength λ, a high-frequency signal (radio wave) radiated from the vicinity of the second corrugated portion 114b becomes very broad directivity.

一方、伝搬路L21より内側、すなわち、第1のコルゲート部114aの付近を通過する高周波信号は、第1のコルゲート部114aの高さHaが高さHbよりも低いので、位相差δはさらに小さくなり、同相に近くなる。 On the other hand, since the height Ha of the first corrugated portion 114a is lower than the height Hb, the high-frequency signal passing inside the propagation path L21, that is, near the first corrugated portion 114a, has a smaller phase difference δ. and become close to the same phase.

ホーンアンテナ部112は、一種の開口面アンテナであるため、ホーンアンテナ部112に入射した高周波信号Hfは、ホーンアンテナ部112の出力端112pで、アンテナの開口面の大きさに応じたビームが形成される。すなわち、使用する周波数帯域のうちの低域の周波数では波長が長いため、ホーンアンテナ部112の出力端112pでは比較的広い(ブロード)指向性になり、高周波信号Hfは、第1のコルゲート部114a~第3のコルゲート部114cの全面に行き渡る形となる。 Since the horn antenna section 112 is a kind of aperture antenna, the high-frequency signal Hf incident on the horn antenna section 112 forms a beam corresponding to the size of the aperture plane of the antenna at the output end 112p of the horn antenna section 112. be done. That is, since the wavelength is long in the low frequency band of the frequency band used, the output terminal 112p of the horn antenna section 112 has a relatively wide (broad) directivity, and the high frequency signal Hf is transmitted through the first corrugated section 114a. to the entire surface of the third corrugated portion 114c.

一方、使用する周波数帯域のうちの高域の周波数では波長が短いため、ホーンアンテナ部112の出力端112pでは比較的細い(シャープ)指向性になるため、高周波信号Hfは、第1のコルゲート部114aよりも内側に集中する形となる。 On the other hand, since the wavelength is short in the high frequencies of the frequency band used, the directivity at the output end 112p of the horn antenna section 112 is relatively narrow (sharp). It becomes a form that concentrates on the inner side of 114a.

また、使用する周波数帯域のうちの中間の周波数では波長が低域の周波数の場合よりも短いため、ホーンアンテナ部112の出力端112pでは低域の周波数の場合よりもビームが絞られる。このため、高周波信号Hfは、第2のコルゲート部114bよりも内側に集中する形となる。 Further, since the wavelength is shorter at intermediate frequencies in the frequency band used than in the case of low frequencies, the beam at output end 112p of horn antenna section 112 is narrowed down more than in the case of low frequencies. Therefore, the high-frequency signal Hf is concentrated inside the second corrugated portion 114b.

以上説明したような伝搬路の特徴を考慮すると、コルゲート部の高さは以下のように決定することが望ましい。
・第1のコルゲート部114aの高さHaは、使用する周波数帯域のうちの低域の周波数で、位相差δが180度となるような高さに決定する。
・第2のコルゲート部114bの高さHbは、使用する周波数帯域のうちの中域の周波数で、位相差δが180度となるような高さに決定する。
・第3のコルゲート部114cの高さHcは、使用する周波数帯域のうちの高域の周波数で、位相差δが180度となるような高さに決定する。
Considering the characteristics of the propagation path as described above, it is desirable to determine the height of the corrugated portion as follows.
- The height Ha of the first corrugated portion 114a is determined so that the phase difference .delta.
- The height Hb of the second corrugated portion 114b is determined so that the phase difference .delta.
- The height Hc of the third corrugated portion 114c is determined so that the phase difference .delta.

これにより、低域の周波数~高域の周波数に渡ってビーム幅は広い(ブロード)指向性になる。すなわち、周波数変化に対するビーム幅の変化は小さくなる。そして、周波数が高くなった場合でもビーム幅が小さくなる割合(度合)を低減することができる。 As a result, the beam width becomes broad (broad) directivity over the low frequency range to the high frequency range. That is, the change in beam width with respect to frequency change is small. Further, even when the frequency is increased, the rate (degree) of reduction in the beam width can be reduced.

その結果、周波数変化に対する指向性特性の変動を低減することが可能なレンズアンテナを提供することができる。 As a result, it is possible to provide a lens antenna capable of reducing variations in directivity characteristics with respect to frequency changes.

なお、コルゲート部114の数が1個でも、コルゲート部の高さを中域の周波数で位相差δが180度となるような高さに決定することで、コルゲート部が無い場合と比べて、周波数変化に対する指向性特性の変動を低減することができる。 Even if the number of corrugated portions 114 is one, by determining the height of the corrugated portion to a height such that the phase difference δ is 180 degrees at mid-range frequencies, compared to the case where there is no corrugated portion, It is possible to reduce variations in directivity characteristics with frequency changes.

ここで、コルゲート部の高さの特徴を以下に示す。
複数のコルゲート部114のうちの所定のコルゲート部の高さは、高周波信号Hfの周波数帯域のうちの所定の周波数において、第1の伝搬路と第2の伝搬路との位相差δが所定の範囲内となるように決定される。所定の範囲内とは、例えば、約180度程度、すなわち、180±10度としてもよい。
Here, the characteristics of the height of the corrugated portion are shown below.
The height of a predetermined corrugated portion among the plurality of corrugated portions 114 is such that the phase difference δ between the first propagation path and the second propagation path is a predetermined value at a predetermined frequency in the frequency band of the high-frequency signal Hf. determined to be within the range. The predetermined range may be, for example, approximately 180 degrees, that is, 180±10 degrees.

第1の伝搬路は、導波管部111に入力してからホーンアンテナ部112を通過し、所定のコルゲート部を通過するまでの伝搬路である。 A first propagation path is a propagation path from input to the waveguide portion 111, through the horn antenna portion 112, and through a predetermined corrugated portion.

第2の伝搬路は、導波管部111に入力してからホーンアンテナ部112を通過し、所定のコルゲート部と所定のコルゲート部よりも1つ内側のコルゲート部との間の第1面113s1を通過するまでの伝搬路である。 The second propagation path enters the waveguide portion 111, passes through the horn antenna portion 112, and passes through the first surface 113s1 between the predetermined corrugated portion and the corrugated portion one inside the predetermined corrugated portion. is the propagation path until it passes through

なお、実施の形態1においては、コルゲート部114の数として3個を例に挙げて説明したが、これには限定されない。コルゲート部114の数は3個以外の数でもよい。また、コルゲート部の数は、より多い方がビーム幅の変動の緩和の効果が大きいので、製造コスト等の許容範囲内でなるべく多くすることが望ましい。 Although the number of corrugated portions 114 has been described as three in the first embodiment, the number is not limited to this. The number of corrugated portions 114 may be a number other than three. Further, the more corrugated portions are, the greater the effect of mitigating the fluctuation of the beam width is, so it is desirable to increase the number of corrugated portions as much as possible within the allowable range of manufacturing cost and the like.

また、高さHcは、低域よりも中域に近い周波数で、高さHbは、中域よりも高域に近い周波数で位相差δを180度となるようにすることで、より広い帯域でビーム幅の変動を低減することができる。よって、そのように高さHcと高さHbを決定することが望ましい。 Further, the height Hc is a frequency closer to the midrange than the low range, and the height Hb is a frequency closer to the high range than the midrange. can reduce the beam width variation. Therefore, it is desirable to determine the height Hc and the height Hb in such a manner.

また、ホーンアンテナ部112として、円錐ホーンアンテナの代わりに、ダイポールアンテナ、ループアンテナ、スロットアンテナ、パッチアンテナ、ヘリカルアンテナ、スパイラルアンテナ、及び対数周期アンテナ等のうちのいずれかのアンテナ(素子)を用いてもよい。 Further, as the horn antenna section 112, instead of the conical horn antenna, any antenna (element) among dipole antennas, loop antennas, slot antennas, patch antennas, helical antennas, spiral antennas, logarithmic periodic antennas, etc. is used. may

[実施の形態2]
図4は、実施の形態2に係るレンズアンテナを例示する斜視図である。
図4に示すように、実施の形態2に係るレンズアンテナ21は、実施の形態1に係るレンズアンテナ11と比べて、円錐型のホーン部11aの代わりに、角錐型のホーン部21aを用いる点が異なる。すなわち、ホーン部21aの導波管部211は角型の形状をしており、ホーン部21aのホーンアンテナ部212は角錐型の形状をしている。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a perspective view illustrating a lens antenna according to Embodiment 2. FIG.
As shown in FIG. 4, the lens antenna 21 according to the second embodiment uses a pyramidal horn portion 21a instead of the conical horn portion 11a, unlike the lens antenna 11 according to the first embodiment. is different. That is, the waveguide portion 211 of the horn portion 21a has a rectangular shape, and the horn antenna portion 212 of the horn portion 21a has a pyramidal shape.

角錐型のホーン部21aは、導体で形成された内部及び外部が角錐型のホーンアンテナ部212と、方形(角型)の導波管部211と、が接合された構成である。 The pyramidal horn portion 21a is formed by joining a horn antenna portion 212 made of a conductor and having a pyramidal inside and outside and a rectangular (square) waveguide portion 211 .

角錐型のホーン部21aの方形の導波管部211に給電された高周波信号Hfは、ホーンアンテナ部212の出力端212pの開口部212mから放射され、レンズ部11bを通過して空間(空中)に放射される。この際、コルゲート部の高さを適切に決定することにより、レンズ部11bが実施の形態1で説明したように動作させ、周波数が高い場合でも、ビーム幅が小さくならないようにすることができる。その結果、周波数変化に対する指向性特性の変動を低減することが可能なレンズアンテナを提供することができる。 The high-frequency signal Hf fed to the rectangular waveguide portion 211 of the pyramidal horn portion 21a is radiated from the opening portion 212m of the output end 212p of the horn antenna portion 212, passes through the lens portion 11b, and enters the space (in the air). radiated to At this time, by appropriately determining the height of the corrugated portion, the lens portion 11b can be operated as described in Embodiment 1, and the beam width can be prevented from being reduced even when the frequency is high. As a result, it is possible to provide a lens antenna capable of reducing variations in directivity characteristics with respect to frequency changes.

[実施の形態3]
図5は、実施の形態3に係るレンズアンテナを例示する斜視図である。
[Embodiment 3]
FIG. 5 is a perspective view illustrating a lens antenna according to Embodiment 3. FIG.

図5に示すように、実施の形態3に係るレンズアンテナ31は、実施の形態1に係るレンズアンテナ11と比べて、ホーンアンテナ部112の内部(第2の導波路)にクワッドリッジ部312をさらに有する点が異なる。クワッドリッジ部312は、第1のリッジ部312aと第2のリッジ部312bとを有する。 As shown in FIG. 5, the lens antenna 31 according to the third embodiment has a quad ridge portion 312 inside the horn antenna portion 112 (second waveguide), unlike the lens antenna 11 according to the first embodiment. Furthermore, the point to have is different. The quad ridge portion 312 has a first ridge portion 312a and a second ridge portion 312b.

レンズアンテナ31は、誘電体で形成されたレンズ部11bと、外形が円又は楕円の導体で形成されたホーン部31aと、により構成される。ホーン部31aは、内部にクワッドリッジ部312を有するホーンアンテナ部112と、円形の導波管部111とが接合された構成である。 The lens antenna 31 includes a lens portion 11b made of a dielectric material and a horn portion 31a made of a conductor having a circular or elliptical outer shape. The horn portion 31a has a configuration in which a horn antenna portion 112 having a quad ridge portion 312 inside and a circular waveguide portion 111 are joined together.

第1のリッジ部312aは、第1方向X1を含む第1の平面を有する板状の形状をしている。第2のリッジ部312bは、第1方向X1を含む第2の平面を有し、第1のリッジ部312aと交差する板状の形状をしている。 The first ridge portion 312a has a plate-like shape having a first plane including the first direction X1. The second ridge portion 312b has a plate-like shape that has a second plane that includes the first direction X1 and intersects with the first ridge portion 312a.

円形の導波管部111に給電された高周波信号Hfは、ホーンアンテナ部112の出力端112pの開口部112mから放射され、レンズ部11bを通過して空間(空中)に放射される。レンズ部11bから放射される高周波信号Hfのビーム幅は、コルゲート部の高さを適切に決定することにより、周波数が高い場合でもビーム幅が小さくならないようにすることができる。その結果、周波数変化に対する指向性特性の変動を低減することが可能なレンズアンテナを提供することができる。 A high-frequency signal Hf fed to the circular waveguide portion 111 is radiated from the opening 112m of the output end 112p of the horn antenna portion 112, passes through the lens portion 11b, and is radiated into space (air). By appropriately determining the height of the corrugated portion, the beam width of the high-frequency signal Hf emitted from the lens portion 11b can be prevented from being reduced even when the frequency is high. As a result, it is possible to provide a lens antenna capable of reducing variations in directivity characteristics with respect to frequency changes.

なお、クワッドリッジの代わりにダブルリッジを使用してもよい。クワッドリッジを使用したホーンアンテナをクワッドリッジホーンアンテナと称し、ダブルリッジを使用したホーンアンテナをダブルリッジホーンアンテナと称する。 A double ridge may be used instead of the quad ridge. A horn antenna using a quad ridge is called a quad ridge horn antenna, and a horn antenna using a double ridge is called a double ridge horn antenna.

[実施の形態4]
図6は、実施の形態4に係るレンズアンテナを例示する斜視図である。
[Embodiment 4]
FIG. 6 is a perspective view illustrating a lens antenna according to Embodiment 4. FIG.

図6に示すように、実施の形態4に係るレンズアンテナ41は、実施の形態3に係るレンズアンテナ31と比べて、角錐型のホーンアンテナ部212と方形の導波管部211を使用する点が異なる。 As shown in FIG. 6, the lens antenna 41 according to Embodiment 4 uses a pyramid-shaped horn antenna section 212 and a square waveguide section 211 as compared with the lens antenna 31 according to Embodiment 3. is different.

レンズアンテナ41は、誘電体で形成されたレンズ部11bと、外形が角錐型の導体で形成されたホーン部41aと、により構成される。ホーン部41aは、内部にクワッドリッジ部312を有するホーンアンテナ部212と、方形の導波管部211とが接合された構成である。 The lens antenna 41 is composed of a lens portion 11b made of a dielectric material and a horn portion 41a made of a conductor having a pyramidal shape. The horn portion 41a has a configuration in which a horn antenna portion 212 having a quad ridge portion 312 therein and a rectangular waveguide portion 211 are joined together.

方形の導波管部211に給電された高周波信号Hfは、ホーンアンテナ部212の出力端212pの開口部212mから放射され、レンズ部11bを通過して空間(空中)に放射される。レンズ部11bから放射される高周波信号Hfのビーム幅は、コルゲート部の高さを適切に決定することにより、周波数が高い場合でもビーム幅が小さくならないようにすることができる。その結果、周波数変化に対する指向性特性の変動を低減することが可能なレンズアンテナを提供することができる。 A high-frequency signal Hf fed to the rectangular waveguide portion 211 is radiated from the opening 212m of the output end 212p of the horn antenna portion 212, passes through the lens portion 11b, and is radiated into space (air). By appropriately determining the height of the corrugated portion, the beam width of the high-frequency signal Hf emitted from the lens portion 11b can be prevented from being reduced even when the frequency is high. As a result, it is possible to provide a lens antenna capable of reducing variations in directivity characteristics with respect to frequency changes.

なお、クワッドリッジの代わりにダブルリッジを使用してもよい。 A double ridge may be used instead of the quad ridge.

[実施の形態5]
図7は、実施の形態5に係るレンズアンテナを例示する断面図である。
[Embodiment 5]
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a lens antenna according to Embodiment 5. FIG.

図7に示すように、実施の形態5に係るレンズアンテナ51は、実施の形態1に係るレンズアンテナ11と比べて、レンズ部11bの向きが逆向きである点が異なる。すなわち、複数の別のコルゲート部115が、レンズベース部113の第2面113s2に設けられている。レンズアンテナ51の動作原理はレンズアンテナ11と同じであるので、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 As shown in FIG. 7, the lens antenna 51 according to the fifth embodiment differs from the lens antenna 11 according to the first embodiment in that the direction of the lens portion 11b is opposite. That is, a plurality of separate corrugated portions 115 are provided on the second surface 113 s 2 of the lens base portion 113 . Since the operating principle of the lens antenna 51 is the same as that of the lens antenna 11, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

ここで、レンズアンテナ51の構成を以下に示す。
レンズアンテナ51は、ホーン部11aとレンズ部51bとを備える。ホーン部11aは、導波管部111とホーンアンテナ部112とを有する。レンズ部51bは、レンズベース部113と複数の別のコルゲート部115とを有する。実施の形態1に係るコルゲート部114と区別するため、実施の形態5に係るコルゲート部を、別のコルゲート部115と称する。
Here, the configuration of the lens antenna 51 is shown below.
The lens antenna 51 includes a horn portion 11a and a lens portion 51b. The horn portion 11 a has a waveguide portion 111 and a horn antenna portion 112 . The lens portion 51b has a lens base portion 113 and a plurality of different corrugated portions 115. As shown in FIG. In order to distinguish from the corrugated portion 114 according to the first embodiment, the corrugated portion according to the fifth embodiment is referred to as another corrugated portion 115 .

導波管部111は、第1方向X1に延び、導体で形成された第1の筒型の形状の第1の導波路を有し、第1の導波路内を高周波信号Hfが伝送する。 The waveguide section 111 extends in the first direction X1 and has a first cylindrical first waveguide made of a conductor, and a high-frequency signal Hf is transmitted through the first waveguide.

ホーンアンテナ部112は、導波管部111の高周波信号Hfが出力する出力端111pに接続され、第1方向X1に延び、導体で形成され、第1方向X1に行く程に開口面積が大きくなる第2の筒型の形状の第2の導波路を有する。 The horn antenna section 112 is connected to the output end 111p of the waveguide section 111 from which the high-frequency signal Hf is output, extends in the first direction X1, is formed of a conductor, and has an opening area that increases as it goes in the first direction X1. It has a second waveguide in the shape of a second cylinder.

レンズベース部113は、ホーンアンテナ部112の高周波信号Hfが出力する出力端112pにおける開口部112mを覆い、第1方向X1と垂直な第1面113s1と第1面113s1とは逆側の第2面113s2とを有し、誘電体で形成されている。 The lens base portion 113 covers the opening portion 112m at the output end 112p of the horn antenna portion 112 from which the high-frequency signal Hf is output, and has a first surface 113s1 perpendicular to the first direction X1 and a second surface opposite to the first surface 113s1. It has a surface 113s2 and is made of a dielectric.

複数の別のコルゲート部115は、第2面113s2から第1方向X1とは逆方向に延び、逆方向から見て略円筒型の形状をし、誘電体で形成されている。複数の別のコルゲート部115は、第1のコルゲート部115aと第2のコルゲート部115bと第3のコルゲート部115cとを有する。 A plurality of other corrugated portions 115 extend from the second surface 113s2 in the direction opposite to the first direction X1, have a substantially cylindrical shape when viewed from the opposite direction, and are made of a dielectric material. The plurality of other corrugated sections 115 has a first corrugated section 115a, a second corrugated section 115b and a third corrugated section 115c.

[実施の形態6]
図8は、実施の形態6に係るレンズアンテナを例示する断面図である。
[Embodiment 6]
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a lens antenna according to Embodiment 6. FIG.

図8に示すように、実施の形態6に係るレンズアンテナ61は、実施の形態1に係るレンズアンテナ11と比べて、コルゲート部がレンズベース部113の両側に設けられている点が異なる。レンズアンテナ61の動作原理はレンズアンテナ11と同じであるので、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 As shown in FIG. 8, the lens antenna 61 according to the sixth embodiment differs from the lens antenna 11 according to the first embodiment in that corrugated portions are provided on both sides of the lens base portion 113 . Since the operating principle of the lens antenna 61 is the same as that of the lens antenna 11, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

レンズアンテナ61の構成を以下に示す。
レンズアンテナ61は、ホーン部11aとレンズ部61bとを備える。ホーン部11aは、導波管部111とホーンアンテナ部112とを有する。レンズ部61bは、レンズベース部113と複数のコルゲート部114と複数の別のコルゲート部115とを有する。
The configuration of the lens antenna 61 is shown below.
The lens antenna 61 includes a horn portion 11a and a lens portion 61b. The horn portion 11 a has a waveguide portion 111 and a horn antenna portion 112 . The lens portion 61 b has a lens base portion 113 , a plurality of corrugated portions 114 , and a plurality of other corrugated portions 115 .

レンズアンテナ61は、レンズアンテナ11と比べて、レンズベース部113とホーンアンテナ部112との間に複数の別のコルゲート部115をさらに備える点が異なる。すなわち、レンズベース部113の両面に、誘電体で形成された複数の環状のコルゲート(ひだ)部を備える。 The lens antenna 61 differs from the lens antenna 11 in that it further includes a plurality of different corrugated portions 115 between the lens base portion 113 and the horn antenna portion 112 . In other words, both surfaces of the lens base portion 113 are provided with a plurality of annular corrugated portions made of a dielectric material.

複数の別のコルゲート部115のそれぞれは、レンズベース部113の第1面113s1とは逆側の第2面113s2から第1方向X1とは逆方向に延び、該逆方向から見て略円筒型の形状をし、誘電体で形成されている。複数の別のコルゲート部115は、第1のコルゲート部115aと第2のコルゲート部115bと第3のコルゲート部115cとを有する。 Each of the plurality of separate corrugated portions 115 extends in a direction opposite to the first direction X1 from a second surface 113s2 opposite to the first surface 113s1 of the lens base portion 113, and has a substantially cylindrical shape when viewed from the opposite direction. and is made of a dielectric. The plurality of other corrugated sections 115 has a first corrugated section 115a, a second corrugated section 115b and a third corrugated section 115c.

[実施の形態7]
図9は、実施の形態7に係るパラボラアンテナを例示する断面図である。
図10は、実施の形態7の比較例に係るパラボラアンテナを例示する断面図である。
[Embodiment 7]
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a parabolic antenna according to Embodiment 7. FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a parabolic antenna according to a comparative example of the seventh embodiment.

図9に示すように、実施の形態7に係るパラボラアンテナ71は、実施の形態1に係るレンズアンテナ11とパラボラ反射鏡12とを備える。パラボラ反射鏡12は、レンズアンテナ11から出力(放射)された高周波信号Hfを反射する。 As shown in FIG. 9, the parabolic antenna 71 according to the seventh embodiment includes the lens antenna 11 and the parabolic reflector 12 according to the first embodiment. The parabolic reflector 12 reflects the high-frequency signal Hf output (radiated) from the lens antenna 11 .

レンズアンテナ11は、例えば、クワッドリッジホーンアンテナやダブルリッジホーンアンテナである。レンズアンテナ11の構成の詳細は、実施の形態1で説明したので、ここでは説明を省略する。 The lens antenna 11 is, for example, a quad ridge horn antenna or a double ridge horn antenna. Since the details of the configuration of the lens antenna 11 have been described in Embodiment 1, the description thereof is omitted here.

パラボラ反射鏡12は、第1方向X1と交差する曲面であって、レンズベース部113と複数のコルゲート部114とから出力された高周波信号Hfを反射する曲面12s1を有する。 The parabolic reflector 12 has a curved surface 12 s 1 that is a curved surface that intersects the first direction X 1 and that reflects the high-frequency signal Hf output from the lens base portion 113 and the plurality of corrugated portions 114 .

パラボラアンテナ71は、一次放射器として使用されるレンズアンテナ11と、パラボラ反射鏡12と、を組み合わせることにより、広い周波数帯域で、高能率であり高利得のアンテナを実現する。 By combining the lens antenna 11 used as a primary radiator and the parabolic reflector 12, the parabolic antenna 71 realizes a wide frequency band, high efficiency and high gain antenna.

パラボラアンテナ71の一次放射器(レンズアンテナ11)からパラボラ反射鏡12に照射する高周波信号Hf(電波)は、図9に示す指向性のように、一様に照射することが望ましい。図10に示す指向性のように、照射する高周波信号Hfのビーム幅が小さい場合、パラボラ反射鏡12の一部に高周波信号Hfが集中し、パラボラ反射鏡12の能率が低下し、パラボラ反射鏡12の大きさに相応する利得を得ることが難しい。 The high-frequency signal Hf (radio waves) emitted from the primary radiator (lens antenna 11) of the parabolic antenna 71 to the parabolic reflector 12 is desirably uniformly applied as shown in the directivity shown in FIG. When the beam width of the high-frequency signal Hf to be irradiated is small, as in the directivity shown in FIG. Gains commensurate with a magnitude of 12 are difficult to obtain.

従って、一次放射器(レンズアンテナ11)として、広い周波数帯域でビーム幅の変化が小さく、すなわち、周波数が高くなった場合でもビーム幅が小さくならないアンテナの必要になる。 Therefore, as the primary radiator (lens antenna 11), there is a need for an antenna that has a small change in beam width over a wide frequency band, that is, an antenna that does not reduce the beam width even when the frequency increases.

パラボラアンテナ71は、一次放射器にレンズアンテナ11を用いることにより、周波数が高くなった場合でもビーム幅が小さくなる割合(度合)を低減することができる。その結果、周波数変化に対する指向性特性の変動を低減することが可能なレンズアンテナを提供することができる。このようにして、レンズアンテナをパラボラアンテナの一次放射器として用いることにより、高能率、高利得のパラボラアンテナを実現することができる。 By using the lens antenna 11 as the primary radiator, the parabolic antenna 71 can reduce the rate (degree) of reduction in the beam width even when the frequency is increased. As a result, it is possible to provide a lens antenna capable of reducing variations in directivity characteristics with respect to frequency changes. In this way, by using the lens antenna as the primary radiator of the parabolic antenna, a high-efficiency, high-gain parabolic antenna can be realized.

また、大口径のパラボラアンテナを設置するには、広い敷地が必要となる。このため、レンズアンテナを用いたパラボラアンテナを使用することにより、複数の周波数帯域を集約して機能を共有できるので、広い設置場所が必要では無くなりコストを低減することができる。 In addition, a large site is required to install a large-diameter parabolic antenna. Therefore, by using a parabolic antenna using a lens antenna, a plurality of frequency bands can be aggregated and functions can be shared, so that a large installation space is not required and costs can be reduced.

なお、いくつかの特定の実施の形態の詳細が上記の議論に含まれているが、これらは本開示の範囲に対する制限としてではなく、特定の実施の形態に特有の特徴の説明として解釈されるべきである。別個の実施の形態の文脈で説明される特定の特徴は、単一の実施の形態に組み合わせて実装されてもよい。逆に、単一の実施の形態の文脈で説明される様々な特徴は、複数の実施の形態で別々にまたは任意の適切な組み合わせで実装されてもよい。 It should be noted that while details of several specific embodiments are included in the above discussion, these should not be construed as limitations on the scope of this disclosure, but as illustrations of features specific to those particular embodiments. should. Certain features that are described in the context of separate embodiments can also be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, various features that are described in the context of a single embodiment can also be implemented in multiple embodiments separately or in any suitable combination.

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the invention.

尚、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention.

11、21、31、41、51、61…レンズアンテナ
71…パラボラアンテナ
11a、21a、31a、41a…ホーン部
11b、51b…レンズ部
12…パラボラ反射鏡
12s1…曲面
111、211…導波管部
111p、112p、212p…出力端
112m、212m…開口部
112、212…ホーンアンテナ部
312…クワッドリッジ部
312a…第1のリッジ部
312b…第2のリッジ部
113…レンズベース部
113s1…第1面
113s2…第2面
114…コルゲート部
114a…第1のコルゲート部
114b…第2のコルゲート部
114c…第3のコルゲート部
115…別のコルゲート部
115a…第1のコルゲート部
115b…第2のコルゲート部
115c…第3のコルゲート部
L11、L12、L13、L21、L22、L23…伝搬路
Hf、Hf1、Hf2…高周波信号
Ha、Hb、Hc…高さ
δ…位相差
λ…波長
εr…実効誘電率
X1…第1方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 21, 31, 41, 51, 61... Lens antenna 71... Parabolic antenna 11a, 21a, 31a, 41a... Horn part 11b, 51b... Lens part 12... Parabolic reflector 12s1... Curved surface 111, 211... Waveguide part 111p, 112p, 212p output end 112m, 212m opening 112, 212 horn antenna 312 quad ridge 312a first ridge 312b second ridge 113 lens base 113s1 first surface 113s2... Second surface 114... Corrugated part 114a... First corrugated part 114b... Second corrugated part 114c... Third corrugated part 115... Another corrugated part 115a... First corrugated part 115b... Second corrugated part 115c Third corrugated portion L11, L12, L13, L21, L22, L23 Propagation path Hf, Hf1, Hf2 High frequency signal Ha, Hb, Hc Height δ Phase difference λ Wavelength εr Effective permittivity X1 …first direction

Claims (10)

第1方向に延び、導体で形成された第1の筒型の形状の第1の導波路を有し、前記第1の導波路内を高周波信号が伝送する導波管部と、
前記導波管部の前記高周波信号が出力する出力端に接続され、前記第1方向に延び、導体で形成され、前記第1方向に行く程に開口面積が大きくなる第2の筒型の形状の第2の導波路を有するホーンアンテナ部と、
前記ホーンアンテナ部の前記高周波信号が出力する出力端における開口部を覆い、前記第1方向と垂直な第1面を有し、誘電体で形成されたレンズベース部と、
前記第1面から前記第1方向に延び、前記第1方向から見て略円筒型の形状をし、誘電体で形成された複数のコルゲート部と、
を備えるレンズアンテナ。
a waveguide section extending in a first direction and having a first cylindrical waveguide formed of a conductor, wherein a high-frequency signal is transmitted through the first waveguide;
A second cylindrical shape that is connected to the output end of the waveguide section from which the high-frequency signal is output, extends in the first direction, is formed of a conductor, and has an opening area that increases toward the first direction. a horn antenna section having a second waveguide of
a lens base portion covering an opening at an output end of the horn antenna portion for outputting the high-frequency signal, having a first surface perpendicular to the first direction, and formed of a dielectric;
a plurality of corrugated portions extending from the first surface in the first direction, having a substantially cylindrical shape when viewed from the first direction, and formed of a dielectric;
A lens antenna with a
複数の前記コルゲート部のそれぞれの前記第1方向の長さは異なる、
請求項1に記載のレンズアンテナ。
Each of the plurality of corrugated portions has a different length in the first direction,
The lens antenna according to claim 1.
複数の前記コルゲート部は、第1のコルゲート部と、前記第1のコルゲート部の外側に設けられた第2のコルゲート部と、前記第2のコルゲート部の外側に設けられた第3のコルゲート部と、を有する、
請求項1又は2に記載のレンズアンテナ。
The plurality of corrugated parts includes a first corrugated part, a second corrugated part provided outside the first corrugated part, and a third corrugated part provided outside the second corrugated part and having
The lens antenna according to claim 1 or 2.
前記第1のコルゲート部の前記第1方向の長さは、前記第2のコルゲート部の前記第1方向の長さよりも短く、
前記第2のコルゲート部の前記第1方向の長さは、前記第3のコルゲート部の前記第1方向の長さよりも短い、
請求項3に記載のレンズアンテナ。
The length of the first corrugated portion in the first direction is shorter than the length of the second corrugated portion in the first direction,
The length of the second corrugated portion in the first direction is shorter than the length of the third corrugated portion in the first direction,
The lens antenna according to claim 3.
複数の前記コルゲート部のうちの所定のコルゲ-ト部の高さは、前記高周波信号の周波数帯域のうちの所定の周波数において、第1の伝搬路と第2の伝搬路との位相差が所定の範囲内となるように決定され、
前記第1の伝搬路は、前記導波管部に入力してから前記ホーンアンテナ部を通過し、前記所定のコルゲート部を通過するまでであり、
前記第2の伝搬路は、前記導波管部に入力してから前記ホーンアンテナ部を通過し、前記所定のコルゲート部と前記所定のコルゲート部よりも1つ内側のコルゲート部との間の前記第1面を通過するまでである、
請求項1から4のいずれか1つに記載のレンズアンテナ。
The height of a predetermined corrugated portion among the plurality of corrugated portions has a predetermined phase difference between the first propagation path and the second propagation path at a predetermined frequency in the frequency band of the high-frequency signal. is determined to be within the range of
The first propagation path is from input to the waveguide section, passes through the horn antenna section, and passes through the predetermined corrugated section,
The second propagation path is input to the waveguide section, passes through the horn antenna section, and is located between the predetermined corrugated section and the corrugated section one inside the predetermined corrugated section. until it passes through the first plane,
The lens antenna according to any one of claims 1 to 4.
前記導波管部は、円型又は角型の形状をしており、
前記ホーンアンテナ部は、円錐型又は角錐型の形状をしている、
請求項1から5のいずれか1つに記載のレンズアンテナ。
The waveguide section has a circular or rectangular shape,
The horn antenna section has a conical or pyramidal shape,
The lens antenna according to any one of claims 1 to 5.
前記ホーンアンテナ部の内部にクワッドリッジ部をさらに有し、
前記クワッドリッジ部は、
前記第1方向を含む第1の平面を有する板状の第1のリッジ部と、
前記第1方向を含む第2の平面を有し、前記第1のリッジ部と交差する板状の第2のリッジ部と、を有する、
請求項1から6のいずれか1つに記載のレンズアンテナ。
further having a quad ridge portion inside the horn antenna portion;
The quad ridge portion is
a plate-shaped first ridge portion having a first plane including the first direction;
a plate-shaped second ridge that has a second plane that includes the first direction and that intersects with the first ridge;
The lens antenna according to any one of claims 1 to 6.
前記レンズベース部と前記ホーンアンテナ部との間に複数の別のコルゲート部をさらに備え、
複数の前記別のコルゲート部のそれぞれは、
前記レンズベース部の前記第1面とは逆側の第2面から前記第1方向とは逆方向に延び、前記逆方向から見て前記略円筒型の形状をし、誘電体で形成される、
請求項1から7のいずれか1つに記載のレンズアンテナ。
Further comprising a plurality of separate corrugated parts between the lens base part and the horn antenna part,
Each of the plurality of different corrugated sections,
It extends in the direction opposite to the first direction from a second surface opposite to the first surface of the lens base portion, has the substantially cylindrical shape when viewed from the opposite direction, and is made of a dielectric material. ,
The lens antenna according to any one of claims 1 to 7.
第1方向に延び、導体で形成された第1の筒型の形状の第1の導波路を有し、前記第1の導波路内を高周波信号が伝送する導波管部と、
前記導波管部の前記高周波信号が出力する出力端に接続され、前記第1方向に延び、導体で形成され、前記第1方向に行く程に開口面積が大きくなる第2の筒型の形状の第2の導波路を有するホーンアンテナ部と、
前記ホーンアンテナ部の前記高周波信号が出力する出力端における開口部を覆い、前記第1方向と垂直な第1面と前記第1面とは逆側の第2面とを有し、誘電体で形成されたレンズベース部と、
前記第2面から前記第1方向とは逆方向に延び、前記逆方向から見て略円筒型の形状をし、誘電体で形成された複数の別のコルゲート部と、
を備えるレンズアンテナ。
a waveguide section extending in a first direction and having a first cylindrical waveguide formed of a conductor, wherein a high-frequency signal is transmitted through the first waveguide;
A second cylindrical shape that is connected to the output end of the waveguide section from which the high-frequency signal is output, extends in the first direction, is formed of a conductor, and has an opening area that increases toward the first direction. a horn antenna section having a second waveguide of
Covering the opening at the output end of the horn antenna section for outputting the high-frequency signal, having a first surface perpendicular to the first direction and a second surface opposite to the first surface, and made of a dielectric material a formed lens base;
a plurality of other corrugated portions extending from the second surface in a direction opposite to the first direction, having a substantially cylindrical shape when viewed from the opposite direction, and formed of a dielectric;
A lens antenna with a
レンズアンテナと、
前記レンズアンテナから出力された高周波信号を反射するパラボラ反射鏡と、
を備え、
前記レンズアンテナは、
第1方向に延び、導体で形成された第1の筒型の形状の第1の導波路を有し、前記第1の導波路内を高周波信号が伝送する導波管部と、
前記導波管部の前記高周波信号が出力する出力端に接続され、前記第1方向に延び、導体で形成され、前記第1方向に行く程に開口面積が大きくなる第2の筒型の形状の第2の導波路を有するホーンアンテナ部と、
前記ホーンアンテナ部の前記高周波信号が出力する出力端における開口部を覆い、前記第1方向と垂直な第1面を有し、誘電体で形成されたレンズベース部と、
前記第1面から前記第1方向に延び、前記第1方向から見て略円筒型の形状をし、誘電体で形成された複数のコルゲート部と、を有し、
前記パラボラ反射鏡は、
前記第1方向と交差する曲面であって、前記レンズベース部と複数の前記コルゲート部とから出力された前記高周波信号を反射する前記曲面を有する、
パラボラアンテナ。
lens antenna,
a parabolic reflector that reflects a high-frequency signal output from the lens antenna;
with
The lens antenna is
a waveguide section extending in a first direction and having a first cylindrical waveguide formed of a conductor, wherein a high-frequency signal is transmitted through the first waveguide;
A second cylindrical shape that is connected to the output end of the waveguide section from which the high-frequency signal is output, extends in the first direction, is formed of a conductor, and has an opening area that increases toward the first direction. a horn antenna section having a second waveguide of
a lens base portion covering an opening at an output end of the horn antenna portion for outputting the high-frequency signal, having a first surface perpendicular to the first direction, and formed of a dielectric;
a plurality of corrugated portions extending from the first surface in the first direction, having a substantially cylindrical shape when viewed from the first direction, and formed of a dielectric;
The parabolic reflector is
Having a curved surface that intersects with the first direction and that reflects the high-frequency signal output from the lens base portion and the plurality of corrugated portions,
parabolic antenna.
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