JP2022184129A

JP2022184129A - Phased-array antenna

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Publication number: JP2022184129A
Application number: JP2021091796A
Authority: JP
Inventors: 尓昊尚; Erhao Shang; 賢二板垣; Kenji Itagaki; 崇徳野呂; Takanori Noro
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2021-05-31
Filing date: 2021-05-31
Publication date: 2022-12-13

Abstract

To provide a phased-array antenna which allows improvement in scan speed of beam scanning.SOLUTION: A phased-array antenna 11 performs beam scanning in an azimuth angle direction by rotating a feed array 31 with the use of a rotation part 4. At the same time, the phased-array antenna tilts a wavefront of an electromagnetic wave propagating in a parallel plate line of a power supply part 2. In this way, beam scanning in an altitude angle direction is performed by tilting a wavefront of the electromagnetic wave outputted from the power supply part 2 to be incident on a base part of an antenna part 3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、フェーズドアレイアンテナに関し、例えば、種々の移動体に搭載される衛星通信用アンテナに適用して好適な技術に関する。 The present invention relates to a phased array antenna and, for example, to a technique suitable for application to satellite communication antennas mounted on various moving bodies.

複数チャンネルの電波走査を行う従来のアンテナとして、アンテナ自体を機械的に回転させたり傾斜させたりする機械走査アレイアンテナ装置が知られている（特許文献１参照）。 As a conventional antenna for scanning radio waves of multiple channels, a mechanically scanned array antenna device that mechanically rotates or tilts the antenna itself is known (see Patent Document 1).

米国特許第６９１９８５４号公報U.S. Pat. No. 6,919,854

ところで、ロータリージョイントやモータなどを含む機械的な仕組みによってアンテナ自体を回転させて方位角を変化させるとともに傾斜させて高度角を変化させてビーム走査を行う場合には走査速度が遅い、という問題がある。 By the way, there is a problem that the scanning speed is slow when the antenna itself is rotated to change the azimuth angle and tilted to change the altitude angle by a mechanical mechanism including a rotary joint and a motor. be.

そこでこの発明は、ビーム走査の走査速度を向上させることが可能な、フェーズドアレイアンテナを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a phased array antenna capable of improving the scanning speed of beam scanning.

上記課題を解決するために、この発明に係るフェーズドアレイアンテナは、給電部と、アンテナ部と、回動部と、を有し、前記給電部が、地導体板と、前記地導体板との間で平行平板線路を形成する平行平板と、を有し、前記アンテナ部が、板状の基部と、前記基部の一方の板面から列状に連なって突出する凸部として形成されて前記給電部から出力されて前記基部へと入射される電磁波が伝搬する方向において等間隔で相互に離間しつつ前記電磁波が伝搬する前記方向と直交する方向に沿って相互に平行に配設される複数の放射スタブと、を備えるフィードアレイを有し、前記回動部により前記フィードアレイを回転させることによって方位角方向のビーム走査を行うとともに、前記給電部の前記平行平板線路を伝搬する電磁波の波面を傾斜させることにより前記給電部から出力されて前記アンテナ部の前記基部へと入射される前記電磁波の波面を傾斜させることによって高度角方向のビーム走査を行う、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a phased array antenna according to the present invention has a feeding section, an antenna section, and a rotating section, and the feeding section is a ground conductor plate and a ground conductor plate. and a parallel plate forming a parallel plate line between them, and the antenna section is formed as a plate-shaped base and a convex section protruding from one plate surface of the base in a row. A plurality of electromagnetic waves output from the base portion and incident on the base portion are arranged parallel to each other along a direction orthogonal to the direction in which the electromagnetic waves propagate while being spaced apart from each other at equal intervals in the direction in which the electromagnetic waves propagate. and a radiation stub, wherein beam scanning in the azimuth angle direction is performed by rotating the feed array by the rotating portion, and the wavefront of the electromagnetic wave propagating on the parallel plate line of the feeding portion is scanned. By tilting, the wavefront of the electromagnetic wave output from the feeding section and incident on the base of the antenna section is tilted, thereby performing beam scanning in an altitude angle direction.

この発明に係るフェーズドアレイアンテナは、前記給電部が、前記平行平板線路における電磁波の伝搬方向における一方の端寄りの位置に前記電磁波の伝搬方向と直交する方向に沿って１列に等間隔で並べられて配設されて前記平行平板線路へと電磁波を供給する複数のプローブと、前記複数のプローブの各々に対応させて設けられる複数の移相器と、を有し、前記複数のプローブのそれぞれへと供給される電磁波の位相を前記複数の移相器により制御することによって前記平行平板線路を伝搬する前記電磁波の波面を傾斜させる、ようにしてもよい。 In the phased array antenna according to the present invention, the feeding portions are arranged in a row at equal intervals along a direction perpendicular to the propagation direction of the electromagnetic wave at a position near one end of the parallel plate line in the propagation direction of the electromagnetic wave. a plurality of probes arranged in parallel plane lines to supply electromagnetic waves to the parallel plate line; and a plurality of phase shifters provided corresponding to each of the plurality of probes, each of the plurality of probes A wavefront of the electromagnetic wave propagating through the parallel-plate line may be tilted by controlling the phase of the electromagnetic wave supplied to the plurality of phase shifters.

この発明に係るフェーズドアレイアンテナは、前記給電部が、アンテナポートと電気的に接続する頂点部から前記複数のプローブのそれぞれへと向けてマイクロストリップラインのパターニングにより配線を分岐させることによって形成される電力分配器を有し、前記電力分配器を用いて前記複数のプローブのそれぞれへと電磁波を供給する、ようにしてもよい。 In the phased array antenna according to the present invention, the feeding section is formed by branching wiring by patterning microstrip lines from a vertex electrically connected to an antenna port toward each of the plurality of probes. A power divider may be provided, and electromagnetic waves may be supplied to each of the plurality of probes using the power divider.

この発明に係るフェーズドアレイアンテナによれば、給電部の平行平板線路を伝搬する電磁波の波面を傾斜させることにより給電部から出力されてアンテナ部の基部へと入射される電磁波の波面を傾斜させることによって高度角方向のビーム走査を行うようにしているので、ビーム走査の走査速度を向上させることが可能となる。 According to the phased array antenna of the present invention, by inclining the wavefront of the electromagnetic wave propagating in the parallel plate line of the feeding section, the wavefront of the electromagnetic wave output from the feeding section and incident on the base of the antenna section is tilted. , the scanning speed of beam scanning can be improved.

この発明に係るフェーズドアレイアンテナによれば、また、給電部の平行平板線路を伝搬する電磁波の波面を傾斜させることにより給電部から出力されてアンテナ部の基部へと入射される電磁波の波面を傾斜させることによって高度角方向のビーム走査を行うようにしているので、高い開口効率を実現することが可能となるとともに、低姿勢なアンテナを実現することが可能となる。 According to the phased array antenna of the present invention, by inclining the wavefront of the electromagnetic wave propagating in the parallel plate line of the feeding section, the wavefront of the electromagnetic wave output from the feeding section and incident on the base of the antenna section is tilted. Since the beam scanning is performed in the direction of the angle of elevation, it is possible to realize a high aperture efficiency and to realize a low-profile antenna.

この発明に係るフェーズドアレイアンテナは、給電部が複数のプローブを介して給電するようにした場合には、幅広い周波数帯域にわたって、なお且つ、短い伝送線路（具体的には、１λ程度（但し、λ：自由空間波長））で、平面波を発生させることが可能となり、延いては伝送損失の増大を回避することが可能となるとともにアンテナの給電部をコンパクトに構成することが可能となる。 The phased array antenna according to the present invention can cover a wide frequency band and has a short transmission line (specifically, about 1λ (however, λ : free-space wavelength)), it becomes possible to generate a plane wave, which in turn makes it possible to avoid an increase in transmission loss and to construct a compact antenna feeding section.

この発明に係るフェーズドアレイアンテナは、給電部が、電力分配器の頂点部から各プローブへと向けてマイクロストリップラインのパターニングにより配線を分岐させることによって形成される電力分配器としての分配回路を用いて、各プローブへと電磁波を供給するようにした場合には、移相器の組み込みを、回路構成を複雑にすることなく、簡易に行うことが可能となる。 The phased array antenna according to the present invention uses a distribution circuit as a power distributor in which the feeding section is formed by branching wiring by patterning microstrip lines from the apex of the power distributor toward each probe. If electromagnetic waves are supplied to each probe, the phase shifter can be easily incorporated without complicating the circuit configuration.

この発明の実施の形態１に係るフェーズドアレイアンテナの概略構成を示す回路構成図である。1 is a circuit configuration diagram showing a schematic configuration of a phased array antenna according to Embodiment 1 of the present invention; FIG. 図１のフェーズドアレイアンテナの給電部の概略構成を示す図である。（Ａ）は斜視図である。（Ｂ）は分解斜視図である。2 is a diagram showing a schematic configuration of a feeding section of the phased array antenna of FIG. 1; FIG. (A) is a perspective view. (B) is an exploded perspective view. 図２の給電部の概略構成を示す図である。（Ａ）は平行平板を透過した状態の平面図である。（Ｂ）は底面図である。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a power supply unit in FIG. 2; (A) is a plan view of a state in which a plane-parallel plate is transmitted. (B) is a bottom view. 図２の給電部によって生成される平面波（電界分布）の例を示す図である。3 is a diagram showing an example of a plane wave (electric field distribution) generated by the feeding section of FIG. 2; FIG. 図２の給電部におけるＳパラメータＳ１１（リターンロス）を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing an S parameter S11 (return loss) in the power feeding section of FIG. 2; FIG. 図１のフェーズドアレイアンテナのフィードアレイの概略構成を示す斜視図である。2 is a perspective view showing a schematic configuration of a feed array of the phased array antenna of FIG. 1; FIG. 図２の給電部における電界分布の例を示す図である。（Ａ）は同位相励振の場合の電界分布である。（Ｂ）は位相差励振の場合の電界分布である。FIG. 3 is a diagram showing an example of an electric field distribution in the feeding section of FIG. 2; (A) is the electric field distribution in the case of in-phase excitation. (B) is the electric field distribution in the case of phase difference excitation. 図１のフェーズドアレイアンテナのｘｙ面内の指向性を説明する図である。（Ａ）は放射スタブが同位相で励振される場合の図である。（Ｂ）は放射スタブが位相差を付けて励振される場合の図である。FIG. 2 is a diagram illustrating directivity in the xy plane of the phased array antenna of FIG. 1; (A) is a diagram when the radiation stubs are excited in phase. (B) is a diagram when the radiation stub is excited with a phase difference. 図６のフィードアレイの指向性の例を示す図である。7 is a diagram showing an example of the directivity of the feed array of FIG. 6; FIG. この発明の実施の形態２に係るフェーズドアレイアンテナの概略構成を示す回路構成図である。FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing a schematic configuration of a phased array antenna according to Embodiment 2 of the present invention; 図１０のフェーズドアレイアンテナにおけるフィードアレイの放射スタブの概略構成を示す部分拡大斜視図である。FIG. 11 is a partially enlarged perspective view showing a schematic configuration of a radiation stub of a feed array in the phased array antenna of FIG. 10; 図１１のフィードアレイにおけるＳパラメータＳ１１（リターンロス）を示すグラフである。12 is a graph showing the S-parameter S11 (return loss) in the feed array of FIG. 11; 図１０のフェーズドアレイアンテナのｘｚ面内の指向性を説明する図である。（Ａ）は複数の放射スタブが同位相で励振される場合の図である。（Ｂ）は複数の放射スタブが位相差を付けて励振される場合の図である。FIG. 11 is a diagram illustrating directivity in the xz plane of the phased array antenna of FIG. 10; (A) is a diagram when a plurality of radiation stubs are excited in phase. (B) is a diagram when a plurality of radiation stubs are excited with phase differences. 伝送線路の等価回路モデルを示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit model of a transmission line. 電圧可変型の誘電体の特性の例を示すグラフである。5 is a graph showing an example of characteristics of a voltage-variable dielectric;

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below based on the illustrated embodiments.

＜実施の形態１＞
図１は、この発明の実施の形態１に係るフェーズドアレイアンテナ１１の概略構成を示す回路構成図である。実施の形態１に係るフェーズドアレイアンテナ１１は、給電部２と、アンテナ部３と、回動部４と、制御部５と、を有する。 <Embodiment 1>
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a schematic configuration of a phased array antenna 11 according to Embodiment 1 of the present invention. A phased array antenna 11 according to Embodiment 1 has a feeding section 2 , an antenna section 3 , a rotating section 4 and a control section 5 .

この実施の形態に係るフェーズドアレイアンテナ１１は、給電部２が、地導体板２３１と、地導体板２３１との間で平行平板線路を形成する平行平板２３３と、を有し、アンテナ部３が、板状の基部３１１と、基部３１１の一方の板面から列状に連なって突出する凸部として形成されて給電部２から出力されて基部３１１へと入射される電磁波が伝搬する方向において等間隔で相互に離間しつつ前記電磁波が伝搬する前記方向と直交する方向に沿って相互に平行に配設される複数の放射スタブ３１２と、を備えるフィードアレイ３１を有し、回動部４によりフィードアレイ３１を回転させることによって方位角方向のビーム走査を行うとともに、給電部２の平行平板線路を伝搬する電磁波の波面を傾斜させることにより給電部２から出力されてアンテナ部３の基部３１１へと入射される電磁波の波面を傾斜させることによって高度角方向のビーム走査を行う、ようにしている。 In the phased array antenna 11 according to this embodiment, the feeding portion 2 has a ground conductor plate 231 and a parallel plate 233 forming a parallel plate line between the ground conductor plate 231, and the antenna portion 3 has , a plate-shaped base 311, and a convex portion protruding from one plate surface of the base 311 in a row, and output from the power supply unit 2 and incident on the base 311, in the direction in which the electromagnetic wave propagates, etc. a plurality of radiation stubs 312 arranged parallel to each other along a direction perpendicular to the direction in which the electromagnetic wave propagates while being spaced apart from each other; By rotating the feed array 31 , beam scanning is performed in the azimuth direction, and by inclining the wavefront of the electromagnetic wave propagating on the parallel plate line of the feeder 2 , the wave is output from the feeder 2 to the base 311 of the antenna 3 . By tilting the wavefront of the incident electromagnetic wave, beam scanning is performed in the direction of the altitude angle.

この実施の形態に係るフェーズドアレイアンテナ１１は、また、給電部２が、平行平板線路における電磁波の伝搬方向における一方の端寄りの位置に前記電磁波の伝搬方向と直交する方向に沿って１列に等間隔で並べられて配設されて平行平板線路へと電磁波を供給する複数のプローブ２３５と、複数のプローブ２３５の各々に対応させて設けられる複数の移相器２２と、を有し、複数のプローブ２３５のそれぞれへと供給される電磁波の位相を複数の移相器２２により制御することによって平行平板線路を伝搬する電磁波の波面を傾斜させる、ようにしている。 In the phased array antenna 11 according to this embodiment, the feeding part 2 is arranged in a line along a direction orthogonal to the propagation direction of the electromagnetic wave at a position near one end in the propagation direction of the electromagnetic wave in the parallel plate line. a plurality of probes 235 arranged at equal intervals to supply electromagnetic waves to parallel plate lines; and a plurality of phase shifters 22 provided corresponding to each of the plurality of probes 235; By controlling the phase of the electromagnetic wave supplied to each of the probes 235 of , by a plurality of phase shifters 22, the wavefront of the electromagnetic wave propagating on the parallel plate line is tilted.

（給電部）
給電部２は、平面波発生機構として機能する機序であり、主に、電力分配器２１，複数の移相器２２，および平面波発生部２３を有する。ここでの説明では、給電部２の構造に対して、相互に直交するｘ軸，ｙ軸，およびｚ軸によって規定される３次元直交座標系のｘ軸方向，ｙ軸方向，およびｚ軸方向を図２などに示すように対応させる。 (Power supply unit)
The feeding section 2 is a mechanism that functions as a plane wave generating mechanism, and mainly has a power divider 21 , a plurality of phase shifters 22 and a plane wave generating section 23 . In the description here, the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction of a three-dimensional orthogonal coordinate system defined by the mutually orthogonal x-axis, y-axis, and z-axis are used for the structure of the feeding section 2. are made to correspond as shown in FIG.

平面波発生部２３は、地導体板２３１，誘電体基板２３２，平行平板２３３，給電用誘電体基板２３４，および複数（具体的には、移相器２２と同数）のプローブ２３５を有する（図２参照）。 The plane wave generator 23 has a ground conductor plate 231, a dielectric substrate 232, a parallel plate 233, a feeding dielectric substrate 234, and a plurality of (specifically, the same number as the phase shifters 22) probes 235 (FIG. 2). reference).

地導体板２３１と平行平板２３３とは、相互に平行に配置されて、これらの間で電磁波を伝搬させるための平行平板線路を形成する。 The ground conductor plate 231 and the parallel flat plate 233 are arranged parallel to each other to form a parallel flat plate line for propagating electromagnetic waves therebetween.

地導体板２３１と平行平板２３３との間に介在するように誘電体基板２３２が配設され、誘電体基板２３２内で当該誘電体基板２３２の厚さ方向（図において、ｘ軸方向）と直交する方向（図において、ｚ軸方向）に電磁波を伝搬させる誘電体イメージ線路（ここでは、平行平板線路）が形成される。 A dielectric substrate 232 is disposed so as to be interposed between the ground conductor plate 231 and the parallel flat plate 233, and the thickness direction of the dielectric substrate 232 (the x-axis direction in the drawing) is perpendicular to the dielectric substrate 232. A dielectric image line (here, a parallel plate line) is formed for propagating an electromagnetic wave in the direction (the z-axis direction in the drawing).

地導体板２３１と平行平板２３３との間に形成される平行平板線路への電磁波の給電は複数のプローブ２３５を介して行われ、複数のプローブ２３５のそれぞれから電磁波が給電されることによって地導体板２３１と平行平板２３３との間でｚ軸方向に沿って電磁波が伝搬する。 The electromagnetic wave is fed to the parallel plate line formed between the ground conductor plate 231 and the parallel plate 233 via a plurality of probes 235. Electromagnetic waves propagate along the z-axis direction between the plate 231 and the parallel plate 233 .

地導体板２３１の、誘電体基板２３２の側と反対側に給電用誘電体基板２３４が配設され、この給電用誘電体基板２３４の、ｚ軸方向における一方の端（図において、ｚ軸の矢印の向きの側と反対側の端）寄りの位置に、複数のプローブ２３５がｙ軸方向に沿って１列に等間隔で並べられて配設される。 A feeding dielectric substrate 234 is arranged on the side opposite to the dielectric substrate 232 side of the ground conductor plate 231, and one end of the feeding dielectric substrate 234 in the z-axis direction (in the figure, the z-axis A plurality of probes 235 are arranged in a row along the y-axis direction at equal intervals at a position near the end opposite to the direction of the arrow.

プローブ２３５同士のｙ軸方向における相互の間隔ｄは（図３（Ａ）参照）、電磁波（別言すると、ＲＦ(Ｒadio Ｆrequency の略)信号）の自由空間波長をλとすると、λ／２≦ｄ＜λを満たすように調節される。 The mutual distance d between the probes 235 in the y-axis direction (see FIG. 3A) is λ/2≦ adjusted to satisfy d<λ.

給電用誘電体基板２３４の、地導体板２３１の側と反対側の面に、電力分配器２１が配設される（図２，図３参照）。 The power distributor 21 is arranged on the surface of the feeding dielectric substrate 234 opposite to the side of the ground conductor plate 231 (see FIGS. 2 and 3).

電力分配器２１は、給電用誘電体基板２３４の平面視における中央位置（若しくは、中央付近の位置）の頂点部２１１から各プローブ２３５へと向けてマイクロストリップラインのパターニングにより配線を分岐させることによって形成される分配回路によって実現される。頂点部２１１からの電力分配器２１への入力の大きさと分岐の段数および各段での分割数とによって電磁波（ＲＦ信号）の振幅が制御される。 The power distributor 21 is formed by branching the wiring by patterning microstrip lines from the apex 211 at the central position (or near the central position) of the power supply dielectric substrate 234 in plan view toward each probe 235. It is realized by a formed distribution circuit. The amplitude of the electromagnetic wave (RF signal) is controlled by the magnitude of the input from the vertex 211 to the power distributor 21, the number of stages of branches, and the number of divisions at each stage.

電力分配器２１の頂点部２１１は、アンテナポート（別言すると、入出力ポート）として機能する例えば同軸コネクタ（図示省略）と電気的に接続される。 A vertex portion 211 of the power distributor 21 is electrically connected to, for example, a coaxial connector (not shown) that functions as an antenna port (in other words, an input/output port).

同軸コネクタに纏わる構造／構成はこの発明では特定の構造／構成には限定されないので詳細の説明は省略するが、同軸コネクタは、例えば、電力分配器２１を介して各プローブ２３５に電気的に接続されるとともに同軸ケーブル（図示省略）の内導体から信号（ＳＩＧ）が入力される内導体と、地導体板２３１に電気的に接続されるとともに同軸ケーブルの外導体から信号（例えば、ＧＮＤ）が入力される外導体とを有し、電力分配器２１に対して、延いては各プローブ２３５に対してＲＦ信号（別言すると、無線通信波）を供給する構造／構成とされ得る。 The structure/configuration related to the coaxial connector is not limited to a specific structure/configuration in the present invention, so detailed description is omitted. The inner conductor to which a signal (SIG) is input from the inner conductor of the coaxial cable (not shown) is electrically connected to the ground conductor plate 231 and the signal (for example, GND) is input from the outer conductor of the coaxial cable. and external conductors to be input, and provide RF signals (in other words, radio waves) to the power divider 21 and, in turn, to each probe 235 .

移相器２２は、具体的にはデジタル移相器によって構成され、電力分配器２１によって分配されるＲＦ信号の位相を制御し、位相制御後のＲＦ信号をプローブ２３５へと供給する。 The phase shifter 22 is specifically composed of a digital phase shifter, controls the phase of the RF signal distributed by the power distributor 21 , and supplies the phase-controlled RF signal to the probe 235 .

移相器２２は、電力分配器２１としての分配回路における分岐した線路のそれぞれに対して配設され、つまり複数のプローブ２３５の各々に対応させて設けられる。 The phase shifter 22 is provided for each branched line in the distribution circuit as the power distributor 21 , that is, provided for each of the plurality of probes 235 .

各移相器２２（具体的には、デジタル移相器）は、制御部５によって制御される。 Each phase shifter 22 (specifically, a digital phase shifter) is controlled by the controller 5 .

電力分配器２１の頂点部２１１へと供給される電磁波（ＲＦ信号）は、電力分配器２１によって所定量ずつ分配される（言い換えると、振幅が制御される）とともに移相器２２によって位相が制御されたうえで、各プローブ２３５を介して地導体板２３１と平行平板２３３との間へと給電される。 The electromagnetic wave (RF signal) supplied to the vertex portion 211 of the power distributor 21 is distributed by a predetermined amount by the power distributor 21 (in other words, the amplitude is controlled), and the phase is controlled by the phase shifter 22. After that, power is supplied between the ground conductor plate 231 and the parallel plate 233 via each probe 235 .

上記の構成を備える給電部２によると、地導体板２３１と平行平板２３３との間に形成される平行平板線路に平面波が生成される。給電部２によって生成される平面波の例として、地導体板２３１と平行平板２３３との間における電界分布の例を図４に示す（尚、図４は、５個のプローブ２３５に対応する範囲を示している）。 According to the feeding section 2 having the above configuration, a plane wave is generated in the parallel plate line formed between the ground conductor plate 231 and the parallel plate 233 . FIG. 4 shows an example of the electric field distribution between the ground conductor plate 231 and the parallel plate 233 as an example of the plane wave generated by the feeding section 2 (note that FIG. 4 shows the range corresponding to the five probes 235). shown).

また、給電部２におけるＳパラメータＳ１１（即ち、リターンロス）を図５に示す。図５から、幅広い周波数帯域にわたってリターンロスが良好なレベルに維持されて良好な反射特性を備え得ることが確認される。 FIG. 5 shows the S parameter S11 (that is, return loss) in the power feeding section 2. In FIG. From FIG. 5, it is confirmed that the return loss can be maintained at a good level over a wide frequency band to provide good reflection characteristics.

（アンテナ部）
アンテナ部３は、主な構成としてフィードアレイ３１を有する。ここでの説明では、フィードアレイ３１の構造に対して、相互に直交するｘ軸，ｙ軸，およびｚ軸によって規定される３次元直交座標系のｘ軸方向，ｙ軸方向，およびｚ軸方向を図６などに示すように対応させる。 (Antenna part)
The antenna section 3 has a feed array 31 as a main component. In the description here, the x-axis, y-axis, and z-axis directions of a three-dimensional Cartesian coordinate system defined by mutually orthogonal x-, y-, and z-axes are applied to the structure of the feed array 31. are made to correspond as shown in FIG.

フィードアレイ３１は、板状の基部３１１と、複数の放射スタブ３１２と、内部を埋める（言い換えると、内部に充填される）誘電体３１３とを含む（図６参照）。 The feed array 31 includes a plate-like base 311, a plurality of radiating stubs 312, and a dielectric 313 that fills the inside (in other words, fills the inside) (see FIG. 6).

複数の放射スタブ３１２は、各々、基部３１１の一方の板面（図において、ｘ軸の矢印の向きの側の面）から列状に連なって突出する凸部として形成される。複数の放射スタブ３１２は、給電部２から出力されてフィードアレイ３１（具体的には、基部３１１）へと入射される平面波／電磁波（ＲＦ信号）が伝搬する方向（図において、ｚ軸方向）において等しい間隔Ｄで相互に離間して、ｚ軸方向と直交する方向（図において、ｙ軸方向）に自身の長手方向が沿って相互に平行に配設される。 Each of the plurality of radial stubs 312 is formed as a convex portion protruding in a row from one plate surface of the base portion 311 (the surface on the side of the x-axis arrow in the drawing). The plurality of radiation stubs 312 are arranged in a direction (z-axis direction in the figure) in which plane waves/electromagnetic waves (RF signals) that are output from the feeding section 2 and are incident on the feed array 31 (specifically, the base section 311) propagate. are spaced apart from each other by an equal distance D at the , and arranged parallel to each other with their longitudinal directions along the direction perpendicular to the z-axis direction (the y-axis direction in the figure).

ｚ軸方向において連続して設けられる放射スタブ３１２同士のｚ軸方向における相互の間隔Ｄは（図６参照）、電磁波（ＲＦ信号）の自由空間波長をλとすると、λ／２≦Ｄ＜λを満たすように調節される。なお、プローブ２３５同士のｙ軸方向における相互の間隔ｄと放射スタブ３１２同士のｚ軸方向における相互の間隔Ｄとは、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。 A mutual interval D in the z-axis direction between the radiation stubs 312 provided continuously in the z-axis direction (see FIG. 6) is λ/2≦D<λ, where λ is the free space wavelength of the electromagnetic wave (RF signal). is adjusted to satisfy The distance d between the probes 235 in the y-axis direction and the distance D between the radiation stubs 312 in the z-axis direction may be the same value or may be different values.

フィードアレイ３１は、基部３１１の他方の板面（図において、ｘ軸の矢印の向きの側と反対側の面）を構成する、導電性を備える裏面プレート３１４と、裏面プレート３１４と離間して配置されて放射スタブ３１２を構成するようにｙ軸方向に沿って屈曲している、導電性を備える表面プレート３１５（尚、複数の部材から成る）とを備え、これら裏面プレート３１４と表面プレート３１５との間（尚、放射スタブ３１２それぞれの内部を含む）を誘電体３１３が埋めるようにして形成される。 The feed array 31 includes a conductive rear plate 314 that constitutes the other plate surface of the base 311 (the surface opposite to the direction of the x-axis arrow in the drawing) and a conductive rear plate 314 that is separated from the rear plate 314 . An electrically conductive face plate 315 (composed of a plurality of members) arranged and bent along the y-axis to form a radiating stub 312, the back plate 314 and the face plate 315 (including the inside of each radiation stub 312) is filled with a dielectric 313. As shown in FIG.

なお、各放射スタブ３１２の側面（図において、ｘｙ面に沿う面）は、屈曲して形成される、導電性を備える表面プレート３１５によって覆われる。一方、突出構造を備える各放射スタブ３１２の凸構造の先端面（図において、ｘ軸の矢印の向きの側の面）は、導電性の遮蔽をもたず、放射スタブ３１２の先端面を通る電磁エネルギの伝搬を可能とし、アンテナ放射パターンが規定される。 A side surface of each radiation stub 312 (a surface along the xy plane in the drawing) is covered with a conductive surface plate 315 that is bent. On the other hand, the tip surface of the convex structure of each radiating stub 312 having a projecting structure (the surface facing the x-axis arrow in the figure) does not have a conductive shield and passes through the tip surface of the radiating stub 312. It allows propagation of electromagnetic energy and defines an antenna radiation pattern.

フィードアレイ３１（具体的には、基部３１１）には給電部２によって生成される平面波／電磁波（ＲＦ信号）が入射され、前記平面波／電磁波（ＲＦ信号）が、当該平面波／電磁波（ＲＦ信号）が伝搬する方向であるｚ軸方向変位電流を励起する。そして、前記ｚ軸方向変位電流が、基部３１１において放射スタブ３１２に向かってｘ軸方向に進行して自由空間へと放射される等価な電磁波を励起する。そして、フィードアレイ３１の放射スタブ３１２を通って、ＲＦ信号が平面波の形態で放射される。 A plane wave/electromagnetic wave (RF signal) generated by the feeding unit 2 is incident on the feed array 31 (specifically, the base portion 311), and the plane wave/electromagnetic wave (RF signal) excites a z-axis displacement current, which is the direction in which . The z-displacement current then excites an equivalent electromagnetic wave that travels in the x-direction toward the radiation stub 312 at the base 311 and radiates into free space. RF signals are then radiated in the form of plane waves through the radiating stubs 312 of the feed array 31 .

上記の構成を備えるフィードアレイ３１は連続トランスバーススタブ（ＣＴＳ：Ｃontinuous Ｔransvers Ｓtub の略）アンテナとも呼ばれる構造の一部に相当し、フィードアレイ３１の機能については例えば「ＴｈｅＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＴｒａｎｓｖｅｒｓｅ（ＣＴＳ）Ａｒｒａｙ：ＢａｓｉｃＴｈｅｏｒｙ，Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」（Ｍｉｌｒｏｙ，Ｗ．Ｗ．「ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＡｎｔｅｎｎａＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓＳｙｍｐｏｓｉｕｍＨｅｌｄｏｎ２５－２７Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ１９９１．Ｖｏｌｕｍｅ１」ＡＤ－Ａ２５３６８２，ｐ２５３－２８３）並びに特表２００６－５２２５６１号公報，米国特許第６,２８１,８３８号明細書，米国特許第５,７５７,３７９号明細書，米国特許５,４８３,２４８号明細書，米国特許第５,３７９,００７号明細書，および米国特許第５,２６６,９６１号明細書に説明されている。 The feed array 31 having the above configuration corresponds to a part of a structure also called a continuous transverse stub (CTS) antenna. ＢａｓｉｃＴｈｅｏｒｙ，Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」（Ｍｉｌｒｏｙ，Ｗ．Ｗ．「ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＡｎｔｅｎｎａＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓＳｙｍｐｏｓｉｕｍＨｅｌｄｏｎ２５－２７Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ１９９１．Ｖｏｌｕｍｅ１」ＡＤ－Ａ２５３６８２，ｐ２５３－２８３）並びに特表２００６－５２２５６１号公報, U.S. Pat. No. 6,281,838, U.S. Pat. No. 5,757,379, U.S. Pat. No. 5,483,248, U.S. Pat. It is described in U.S. Pat. No. 5,266,961.

（回動部）
回動部４は、給電部２およびアンテナ部３を回転駆動させる。回動部４は、具体的には例えばロータリージョイントやモータを含む仕組みとして構成され、フィードアレイ３１を（図６に示す座標系における）ｙｚ平面に沿って回転駆動させる。 (Rotating part)
The rotating portion 4 rotates the feeding portion 2 and the antenna portion 3 . The rotation unit 4 is specifically configured as a mechanism including, for example, a rotary joint and a motor, and rotates the feed array 31 along the yz plane (in the coordinate system shown in FIG. 6).

回動部４のモータの駆動は制御部５によって制御され、すなわち、フィードアレイ３１の回転の程度は制御部５によって制御される。 The driving of the motor of the rotating portion 4 is controlled by the control portion 5 , that is, the degree of rotation of the feed array 31 is controlled by the control portion 5 .

（ビーム走査）
フェーズドアレイアンテナ１１は、方位角（ＡＺ：Ａzimuth）方向のビーム走査を行うとともに、高度角（ＥＬ：Ｅlevation）方向のビーム走査を行う。なお、方位角（ＡＺ）は、北方向または南方向を０°とし、時計回りを正として定めた角度である。また、高度角（ＥＬ）は、地平線を０°とし、天頂方向へと向かって定めた角度である。 (beam scanning)
The phased array antenna 11 performs beam scanning in the azimuth (AZ: Azimuth) direction and also performs beam scanning in the elevation (EL: Elevation) direction. Note that the azimuth angle (AZ) is an angle defined as 0° in the north or south direction and positive in the clockwise direction. Also, the altitude angle (EL) is an angle determined toward the zenith with the horizon at 0°.

フェーズドアレイアンテナ１１は、回動部４によってフィードアレイ３１を回転させることにより、機械的に、方位角（ＡＺ）方向のビーム走査を行う。 The phased array antenna 11 mechanically performs beam scanning in the azimuth (AZ) direction by rotating the feed array 31 with the rotation unit 4 .

フェーズドアレイアンテナ１１は、また、給電部２の各移相器２２によって電磁波（ＲＦ信号）の位相を制御することにより、電子的に、高度角（ＥＬ）方向のビーム走査を行う。 The phased array antenna 11 also electronically performs beam scanning in the elevation angle (EL) direction by controlling the phase of the electromagnetic wave (RF signal) by each phase shifter 22 of the feeding section 2 .

具体的には、給電部２の各移相器２２が制御されることにより、給電部２の地導体板２３１と平行平板２３３との間に形成される平行平板線路を伝搬する電磁波の波面に傾斜が与えられ、給電部２から出力されてアンテナ部３のフィードアレイ３１（具体的には、基部３１１）へと入射される電磁波の波面に傾斜が与えられて、高度角（ＥＬ）方向のビーム走査が行われる。 Specifically, by controlling each phase shifter 22 of the feeding section 2, the wavefront of the electromagnetic wave propagating in the parallel plate line formed between the ground conductor plate 231 and the parallel plate 233 of the feeding section 2 is The wavefront of the electromagnetic wave output from the feeding section 2 and incident on the feed array 31 (specifically, the base section 311) of the antenna section 3 is tilted, and the wavefront of the electromagnetic wave is tilted in the elevation angle (EL) direction. Beam scanning is performed.

すなわち、フィードアレイ３１へと伝搬する導波モードの傾斜入射を用いて、放射スタブ３１２へと入ってくる電磁波の位相面を放射スタブ３１２の長手方向（図６に示す座標系において、ｙ軸方向）において変化させることにより、横断方向（同、ｙ軸方向）のＨ平面においてビーム走査が行われる。 That is, by using oblique incidence of the waveguide mode propagating to the feed array 31, the phase plane of the electromagnetic wave entering the radiation stub 312 is shifted in the longitudinal direction of the radiation stub 312 (the y-axis direction in the coordinate system shown in FIG. 6). ), beam scanning is performed in the H-plane in the transverse direction (y-axis direction).

給電部２における電界分布の例を図７に示す。同図（Ａ）は、複数のプローブ２３５による同位相励振の場合の電界分布である。電力分配器２１によって各移相器２２へと（延いては、各プローブ２３５へと）分配されるＲＦ信号の位相が、隣り合う移相器２２についての位相のシフト量の差Δφが０（ゼロ）であるように各移相器２２によって制御されて、位相制御後のＲＦ信号が各プローブ２３５へと供給されることにより、同図（Ａ）に示すような電界分布が実現される。 FIG. 7 shows an example of the electric field distribution in the feeding portion 2. In FIG. 4A shows the electric field distribution in the case of in-phase excitation by a plurality of probes 235. FIG. The phase of the RF signal distributed to each phase shifter 22 (and to each probe 235) by the power distributor 21 is such that the phase shift difference Δφ between adjacent phase shifters 22 is 0 ( The electric field distribution as shown in FIG.

同図（Ｂ）は、複数のプローブ２３５による位相差励振の場合の電界分布である。電力分配器２１によって各移相器２２へと（延いては、各プローブ２３５へと）分配されるＲＦ信号の位相が、隣り合う移相器２２についての位相のシフト量の差Δφが或る値（但し、０ではない）で一定であるように各移相器２２によって制御されて、位相制御後のＲＦ信号が各プローブ２３５へと供給されることにより、同図（Ｂ）に示すような電界分布が実現される。 FIG. 2B shows the electric field distribution in the case of phase difference excitation by a plurality of probes 235. FIG. The phase of the RF signal distributed by the power divider 21 to each phase shifter 22 (and by extension to each probe 235) has a phase shift difference Δφ for adjacent phase shifters 22. It is controlled by each phase shifter 22 so that the value (but not 0) is constant, and the RF signal after phase control is supplied to each probe 235, as shown in FIG. electric field distribution is realized.

ここで、この発明では、フィードアレイ３１へと伝搬する導波モードの傾斜入射を用いて、放射スタブ３１２へと入ってくる電磁波の位相面を放射スタブ３１２の長手方向において変化させることにより、放射スタブ３１２を、当該放射スタブ３１２の長手方向に沿って複数の素子アンテナが相互の間隔ｄで１列に連なって並んでいる機序として機能させる（但し、ｄ：プローブ２３５同士の相互の間隔）。放射スタブ３１２を構成していると看做される（想定上の）素子アンテナのことを「仮想素子アンテナ３１２ａ」と呼ぶ。 Here, in the present invention, the phase plane of the electromagnetic wave entering the radiation stub 312 is changed in the longitudinal direction of the radiation stub 312 by using the oblique incidence of the waveguide mode propagating to the feed array 31, whereby the radiation The stub 312 is made to function as a mechanism in which a plurality of element antennas are arranged in a line at a mutual interval d along the longitudinal direction of the radiation stub 312 (where d is the mutual interval between the probes 235). . The (hypothetical) elemental antennas considered to constitute the radiating stub 312 are referred to as "virtual elemental antennas 312a".

図８（Ａ）に、放射スタブ３１２が同位相で励振される場合の、すなわち、放射スタブ３１２を構成していると看做される複数の仮想素子アンテナ３１２ａのそれぞれが同位相で励振される場合の、複数の仮想素子アンテナ３１２ａの配列と指向性との関係を示す。この場合は、隣り合う仮想素子アンテナ３１２ａが同位相で励振される場合、言い換えると、隣り合う移相器２２についての位相のシフト量の差Δφが０（ゼロ）であるように各移相器２２が制御されて励振される場合と捉え得る。 FIG. 8(A) shows the case where the radiation stub 312 is excited in phase, that is, each of the plurality of virtual element antennas 312a considered to constitute the radiation stub 312 is excited in phase. 4 shows the relationship between the arrangement and directivity of a plurality of virtual element antennas 312a in the case of FIG. In this case, when the adjacent virtual element antennas 312a are excited in the same phase, in other words, each phase shifter is arranged so that the phase shift amount difference Δφ between the adjacent phase shifters 22 is 0 (zero). 22 is controlled and excited.

放射スタブ３１２が同位相で励振される場合は、複数の仮想素子アンテナ３１２ａの配列（図において、ｙ軸方向）と平行に電磁波の波面が形成され、複数の仮想素子アンテナ３１２ａの配列と直交する方向（図において、ｘ軸方向）にメインローブが形成される。 When the radiation stubs 312 are excited in phase, the wavefront of the electromagnetic wave is formed parallel to the array of the virtual element antennas 312a (the y-axis direction in the figure) and perpendicular to the array of the virtual element antennas 312a. A main lobe is formed in the direction (the x-axis direction in the figure).

図８（Ｂ）に、放射スタブ３１２が位相差を付けて励振される場合の、すなわち、放射スタブ３１２を構成していると看做される複数の仮想素子アンテナ３１２ａのそれぞれが位相差を付けて励振される場合の、複数の仮想素子アンテナ３１２ａの配列と指向性との関係を示す。この場合は、隣り合う仮想素子アンテナ３１２ａごとにΔφ（≠０）の位相差を付けて励振される場合、言い換えると、隣り合う移相器２２についての位相のシフト量の差Δφが或る値（但し、０ではない）で一定であるように各移相器２２が制御されて励振される場合と捉え得る。 FIG. 8B shows the case where the radiation stub 312 is excited with a phase difference, that is, each of the plurality of virtual element antennas 312a considered to constitute the radiation stub 312 has a phase difference. 4 shows the relationship between the arrangement and directivity of a plurality of virtual element antennas 312a when they are excited by . In this case, when the adjacent virtual element antennas 312a are excited with a phase difference of Δφ (≠0), in other words, the difference Δφ between the phase shift amounts of the adjacent phase shifters 22 is a certain value. (However, it is not 0).

放射スタブ３１２が位相差を付けて励振される場合は、複数の仮想素子アンテナ３１２ａの配列（図において、ｙ軸方向）に対して電磁波の波面が傾斜し、その結果としてメインローブの方向が複数の仮想素子アンテナ３１２ａの配列と直交する方向（図において、ｘ軸方向）に対してΔθだけ回転する。なお、Δθ＝ｄ・ｓｉｎ(Δφ) である（但し、ｄ：プローブ２３５同士の相互の間隔）。 When the radiation stub 312 is excited with a phase difference, the wavefront of the electromagnetic wave is inclined with respect to the array of the virtual element antennas 312a (in the figure, the y-axis direction), and as a result, the main lobe has multiple directions. is rotated by .DELTA..theta. with respect to a direction perpendicular to the arrangement of the virtual element antennas 312a (the x-axis direction in the figure). Δθ=d·sin(Δφ) (where d is the distance between the probes 235).

上記したような、放射スタブ３１２を構成していると看做される複数の仮想素子アンテナ３１２ａの配列と指向性との関係を実現する位相シフト制御を給電部２の各移相器２２へと適用することにより、（図６に示す座標系における）ｘｙ面内の指向性をスキャンすることができる。 Phase shift control for realizing the relationship between the arrangement of the plurality of virtual element antennas 312a considered to constitute the radiation stub 312 and the directivity as described above is applied to each phase shifter 22 of the feeding section 2. By applying it is possible to scan the directivity in the xy plane (in the coordinate system shown in FIG. 6).

フィードアレイ３１の指向性の例を図９に示す。給電部２の各移相器２２によって電磁波（ＲＦ信号）の位相を制御することによって放射スタブ３１２を励振する位相を制御することにより、図９に示すように、フィードアレイ３１の指向を制御することができ、延いては電子的に高度角（ＥＬ）方向のビーム走査を行うことが可能である。 An example of the directivity of the feed array 31 is shown in FIG. The directivity of the feed array 31 is controlled as shown in FIG. , which in turn can be electronically scanned in the elevation angle (EL) direction.

実施の形態１に係るフェーズドアレイアンテナ１１によれば、給電部２の平行平板線路を伝搬する電磁波の波面を傾斜させることにより給電部２から出力されてアンテナ部３の基部３１１へと入射される電磁波の波面を傾斜させることによって高度角方向のビーム走査を行うようにしているので、ビーム走査の走査速度を向上させることが可能となる。 According to the phased array antenna 11 according to the first embodiment, by inclining the wavefront of the electromagnetic wave propagating on the parallel plate line of the feeding section 2, the electromagnetic wave is output from the feeding section 2 and is incident on the base section 311 of the antenna section 3. By inclining the wavefront of the electromagnetic wave, the beam scanning is performed in the altitude direction, so that the scanning speed of the beam scanning can be improved.

実施の形態１に係るフェーズドアレイアンテナ１１によれば、また、給電部２の平行平板線路を伝搬する電磁波の波面を傾斜させることにより給電部２から出力されてアンテナ部３の基部３１１へと入射される電磁波の波面を傾斜させることによって高度角方向のビーム走査を行うようにしているので、高い開口効率を実現することが可能となるとともに、低姿勢なアンテナを実現することが可能となる。 According to the phased array antenna 11 according to Embodiment 1, by inclining the wavefront of the electromagnetic wave propagating on the parallel plate line of the feeding portion 2, the wave is output from the feeding portion 2 and is incident on the base portion 311 of the antenna portion 3. By inclining the wavefront of the electromagnetic wave to be emitted, beam scanning is performed in the direction of the altitude angle, so that it is possible to realize a high aperture efficiency and to realize a low-profile antenna.

また、実施の形態１に係るフェーズドアレイアンテナ１１によれば、給電部２が複数のプローブ２３５を介して給電するようにしているので、幅広い周波数帯域にわたって、なお且つ、短い伝送線路（具体的には、１λ程度（但し、λ：自由空間波長））で、平面波を発生させることが可能となり、延いては伝送損失の増大を回避することが可能となるとともにアンテナの給電部をコンパクトに構成することが可能となる。 In addition, according to the phased array antenna 11 according to Embodiment 1, the power feeding unit 2 feeds power via a plurality of probes 235, so that it is possible to cover a wide frequency band and still have a short transmission line (specifically, is about 1λ (where λ is the free-space wavelength)), and it is possible to generate a plane wave, thereby avoiding an increase in transmission loss and making the antenna feeding section compact. becomes possible.

また、実施の形態１に係るフェーズドアレイアンテナ１１によれば、給電部２が、電力分配器２１の頂点部２１１から各プローブ２３５へと向けてマイクロストリップラインのパターニングにより配線を分岐させることによって形成される電力分配器２１としての分配回路を用いて、各プローブ２３５へと電磁波（ＲＦ信号，無線通信波）を供給するようにしているので、移相器２２（具体的には、デジタル移相器）の組み込みを、回路構成を複雑にすることなく、簡易に行うことが可能となる。 Further, according to the phased array antenna 11 according to the first embodiment, the feeding section 2 is formed by branching the wiring from the vertex 211 of the power distributor 21 toward each probe 235 by patterning microstrip lines. Since electromagnetic waves (RF signals, radio communication waves) are supplied to each probe 235 using a distribution circuit as the power distributor 21, the phase shifter 22 (specifically, a digital phase shifter ) can be easily incorporated without complicating the circuit configuration.

＜実施の形態２＞
図１０は、この発明の実施の形態２に係るフェーズドアレイアンテナ１２の概略構成を示す回路構成図である。実施の形態２に係るフェーズドアレイアンテナ１２は、給電部２と、アンテナ部３と、制御部５と、を有する。 <Embodiment 2>
FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing a schematic configuration of phased array antenna 12 according to Embodiment 2 of the present invention. A phased array antenna 12 according to Embodiment 2 has a feeding section 2 , an antenna section 3 and a control section 5 .

この実施の形態に係るフェーズドアレイアンテナ１２は、給電部２が、地導体板２３１と、地導体板２３１との間で平行平板線路を形成する平行平板２３３と、を有し、アンテナ部３が、板状の基部３１１と、基部３１１の一方の板面から列状に連なって突出する凸部として形成されて給電部２から出力されて基部３１１へと入射される電磁波が伝搬する方向において等間隔で相互に離間しつつ前記電磁波が伝搬する前記方向と直交する方向に沿って相互に平行に配設される複数の放射スタブ３１２、複数の放射スタブ３１２の各々の先端部分に放射スタブ３１２の長手方向に沿って配設されるＶＶＤ移相器３２と、を備えるフィードアレイ３１を有し、複数の放射スタブ３１２の各々のＶＶＤ移相器３２それぞれへと印加される電圧を変化させて複数の放射スタブ３１２の各々のＶＶＤ移相器３２の比誘電率を変化させることにより複数の放射スタブ３１２の各々を通過する電磁波の波面を傾斜させることによって方位角方向のビーム走査を行うとともに、給電部２の平行平板線路を伝搬する電磁波の波面を傾斜させることにより給電部２から出力されてアンテナ部３の基部３１１へと入射される電磁波の波面を傾斜させることによって高度角方向のビーム走査を行う、ようにしている。 In the phased array antenna 12 according to this embodiment, the feeding portion 2 has a ground conductor plate 231 and a parallel plate 233 forming a parallel plate line between the ground conductor plate 231, and the antenna portion 3 has , a plate-shaped base 311, and a convex portion protruding from one plate surface of the base 311 in a row, and output from the power supply unit 2 and incident on the base 311, in the direction in which the electromagnetic wave propagates, etc. A plurality of radiating stubs 312 are arranged parallel to each other along a direction orthogonal to the direction in which the electromagnetic wave propagates while being spaced apart from each other, and the radiating stubs 312 are provided at the tip portions of each of the plurality of radiating stubs 312. VVD phase shifters 32 disposed along a longitudinal direction and varying the voltage applied to each of the VVD phase shifters 32 of each of the plurality of radiating stubs 312 . By changing the relative dielectric constant of the VVD phase shifter 32 of each of the radiation stubs 312, the wavefront of the electromagnetic wave passing through each of the plurality of radiation stubs 312 is tilted, thereby performing beam scanning in the azimuth direction and feeding power. By tilting the wavefront of the electromagnetic wave propagating on the parallel plate line of the portion 2, the wavefront of the electromagnetic wave output from the feeding portion 2 and incident on the base portion 311 of the antenna portion 3 is tilted, thereby scanning the beam in the direction of the altitude angle. doing, doing

この実施の形態は回動部４を有しない一方でＶＶＤ移相器３２および移相器用電源３６を有する点において上記の実施の形態１と構成が異なるものの、その他の構成は上記の実施の形態１と同等であるので、実施の形態１と同等の構成については同一符号を付することでその説明を省略する。 Although this embodiment differs from the above-described first embodiment in that it does not have the rotating portion 4 but has a VVD phase shifter 32 and a phase shifter power source 36, the rest of the configuration is the same as that of the above-described embodiment. 1, the same reference numerals are assigned to the same configurations as in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

ＶＶＤ（Ｖoltage Ｖariable Ｄielectric の略）移相器３２は、具体的には印加する電圧で比誘電率を可変的に制御することができる誘電体によって構成され、フィードアレイ３１の放射スタブ３１２に向かってｘ軸方向に進行して自由空間へと放射される電磁波の位相を制御する。 The VVD (abbreviation of Voltage Variable Dielectric) phase shifter 32 is specifically composed of a dielectric whose dielectric constant can be variably controlled by an applied voltage, and is directed toward the radiation stub 312 of the feed array 31. It controls the phase of the electromagnetic wave traveling in the x-axis direction and radiated into free space.

ＶＶＤ移相器３２は、図１１に示すように、フィードアレイ３１の、突出構造を備える各放射スタブ３１２の凸構造の先端部分（図において、ｘ軸の矢印の向きの側の端部）に放射スタブ３１２の長手方向（図において、ｙ軸方向）に沿って配設される。 As shown in FIG. 11, the VVD phase shifter 32 is located at the tip portion of the projecting structure of each radiation stub 312 of the feed array 31 (the end on the side of the x-axis arrow in the drawing). It is arranged along the longitudinal direction of the radiation stub 312 (the y-axis direction in the drawing).

図１１に示す例では、図におけるｘ軸方向において離間するとともに絶縁部３３を介在させて（別言すると、挟んで）対向する一対のＶＶＤ移相器３２，３２が配設される。 In the example shown in FIG. 11, a pair of VVD phase shifters 32, 32 are provided that are spaced apart in the x-axis direction in the figure and face each other with an insulating portion 33 interposed (in other words, sandwiched).

ＶＶＤ移相器３２が単層構造の場合と多層構造（具体的には、図１１に示すように一対）の場合とでの、フィードアレイ３１におけるＳパラメータＳ１１（即ち、リターンロス）の比較を図１２に示す。図１２から、ＶＶＤ移相器３２を多層構造とすることにより、幅広い周波数帯域にわたってリターンロスが良好なレベルに維持されて良好な反射特性を備えるアンテナが実現され得ることが確認される。 A comparison of the S parameter S11 (i.e., return loss) in the feed array 31 when the VVD phase shifter 32 has a single-layer structure and a multi-layer structure (specifically, a pair as shown in FIG. 11) is shown below. It is shown in FIG. From FIG. 12, it is confirmed that the multi-layered structure of the VVD phase shifter 32 can maintain the return loss at a good level over a wide frequency band and realize an antenna with good reflection characteristics.

ただし、ＶＶＤ移相器３２が多層構造に配設されることはこの発明において必須の構成ではなく、ＶＶＤ移相器３２が単層構造で配設されるようにしてもよい。なお、ＶＶＤ移相器３２が単層構造の場合には、具体的には、図１１においてｘ軸の矢印の向きの側のＶＶＤ移相器３２のみが配設される。 However, it is not essential for the present invention to arrange the VVD phase shifter 32 in a multilayer structure, and the VVD phase shifter 32 may be arranged in a single layer structure. When the VVD phase shifter 32 has a single layer structure, specifically, only the VVD phase shifter 32 on the side indicated by the x-axis arrow in FIG. 11 is provided.

一対のＶＶＤ移相器３２，３２およびこれらの間に配設される絶縁部３３と、突出構造を備える各放射スタブ３１２の凸構造を形成する表面プレート３１５と、の間に介在するように、ｘｙ面に沿って、一対のＶＶＤ移相器３２，３２および絶縁部３３の側に電極３４が配設されるとともに、表面プレート３１５の側に絶縁シート３５が配設される。 interposed between a pair of VVD phase shifters 32, 32 and an insulating portion 33 disposed therebetween, and a surface plate 315 forming a convex structure of each radiating stub 312 with a protruding structure, An electrode 34 is arranged on the side of the pair of VVD phase shifters 32 and 32 and the insulating portion 33 along the xy plane, and an insulating sheet 35 is arranged on the side of the surface plate 315 .

移相器用電源３６は、フィードアレイ３１の電極３４に対して電力を供給する。これにより、ＶＶＤ移相器３２は、電力の供給を受け、当該ＶＶＤ移相器３２に印加される電圧が制御されて動作する。なお、移相器２２（具体的には、デジタル移相器）の電源（例えば、１２～２４Ｖ程度の低圧電源；図示していない）とＶＶＤ移相器３２の移相器用電源３６（例えば、数百～数千Ｖ程度の高圧電源）とは別系統の電源として構成される。また、裏面プレート３１４は、移相器２２の電源（低圧電源）および移相器用電源３６（高圧電源）の共通グランドとして機能する。 A phase shifter power supply 36 supplies power to the electrodes 34 of the feed array 31 . Thereby, the VVD phase shifter 32 is supplied with electric power, and the voltage applied to the VVD phase shifter 32 is controlled to operate. The phase shifter 22 (specifically, a digital phase shifter) power supply (for example, a low voltage power supply of about 12 to 24 V; not shown) and the phase shifter power supply 36 for the VVD phase shifter 32 (for example, high-voltage power supply of several hundred to several thousand volts). Further, the back plate 314 functions as a common ground for the power supply (low voltage power supply) for the phase shifter 22 and the phase shifter power supply 36 (high voltage power supply).

移相器用電源３６は、複数の放射スタブ３１２のそれぞれに対応させて設けられる。 A phase shifter power supply 36 is provided corresponding to each of the plurality of radiation stubs 312 .

（ビーム走査）
フェーズドアレイアンテナ１２は、方位角（ＡＺ）方向のビーム走査を行うとともに、高度角（ＥＬ）方向のビーム走査を行う。 (beam scanning)
The phased array antenna 12 performs beam scanning in the azimuth (AZ) direction and also performs beam scanning in the elevation (EL) direction.

フェーズドアレイアンテナ１２は、給電部２の各移相器２２によって電磁波（ＲＦ信号）の位相を制御することにより、電子的に、高度角（ＥＬ）方向のビーム走査を行う。高度角（ＥＬ）方向の電子的なビーム走査は、上記の実施の形態１と同様である。 The phased array antenna 12 electronically performs beam scanning in the elevation angle (EL) direction by controlling the phase of the electromagnetic wave (RF signal) by each phase shifter 22 of the feeding section 2 . Electronic beam scanning in the elevation angle (EL) direction is the same as in the first embodiment.

フェーズドアレイアンテナ１２は、また、給電部２の各移相器２２とアンテナ部３の各ＶＶＤ移相器３２との組み合わせによって電磁波（ＲＦ信号）の位相を制御することにより、電子的に、方位角（ＡＺ）方向のビーム走査を行う。 The phased array antenna 12 is also electronically controlled in azimuth by controlling the phase of the electromagnetic wave (RF signal) through the combination of each phase shifter 22 of the feeding section 2 and each VVD phase shifter 32 of the antenna section 3. A beam scan is performed in the angular (AZ) direction.

フェーズドアレイアンテナ１２は、上記の実施の形態１に関連して図７および図８も用いて説明した複数の仮想素子アンテナ３１２ａの配列と指向性との関係を、複数の放射スタブ３１２の配列へと適用することにより、（図６に示す座標系における）ｘｚ面内の指向性をスキャンする。 The phased array antenna 12 applies the relationship between the arrangement of the plurality of virtual element antennas 312a and the directivity described with reference to FIG. 7 and FIG. to scan the directivity in the xz plane (in the coordinate system shown in FIG. 6).

具体的には、アンテナ部３のフィードアレイ３１の各放射スタブ３１２に配設されるＶＶＤ移相器３２が制御されることにより、放射スタブ３１２を通過する電磁波の波面に傾斜が与えられて、方位角（ＡＺ）方向のビーム走査が行われる。 Specifically, by controlling the VVD phase shifter 32 disposed on each radiation stub 312 of the feed array 31 of the antenna section 3, the wavefront of the electromagnetic wave passing through the radiation stub 312 is inclined, Azimuth (AZ) beam scanning is performed.

すなわち、各放射スタブ３１２のＶＶＤ移相器３２に印加される電圧の制御による各ＶＶＤ移相器３２の比誘電率εr（延いては、各放射スタブ３１２における比誘電率εr）の制御により、放射スタブ３１２から放射される電磁波の位相面を複数の放射スタブ３１２の並びの方向（図６に示す座標系において、ｚ軸方向）において変化させることにより、縦断方向（同、ｚ軸方向）においてビーム走査が行われる。 That is, by controlling the relative permittivity εr of each VVD phase shifter 32 (and the relative permittivity εr of each radiation stub 312) by controlling the voltage applied to the VVD phase shifter 32 of each radiation stub 312, By changing the phase plane of the electromagnetic waves radiated from the radiation stubs 312 in the direction in which the plurality of radiation stubs 312 are arranged (the z-axis direction in the coordinate system shown in FIG. 6), Beam scanning is performed.

図１３（Ａ）に、複数の放射スタブ３１２が同位相で励振される場合の、言い換えると、複数のＶＶＤ移相器３２のそれぞれへと同じ電圧が印加される場合の、すなわち、各放射スタブ３１２のＶＶＤ移相器３２の比誘電率がεr₀で同じ場合の、複数の放射スタブ３１２の配列と指向性との関係を示す。この場合は、隣り合う放射スタブ３１２が同位相で励振される場合、言い換えると、隣り合う放射スタブ３１２についての位相のシフト量の差Δφが０（ゼロ）であるように各ＶＶＤ移相器３２が制御されて励振される場合と捉え得る。 FIG. 13(A) shows a case in which a plurality of radiation stubs 312 are excited in phase, in other words, a case in which the same voltage is applied to each of the plurality of VVD phase shifters 32, that is, each radiation stub 31 shows the relationship between the arrangement of a plurality of radiating stubs 312 and the directivity when the VVD phase shifters 32 of 312 have the same dielectric constant ε r _{0. FIG} . In this case, when adjacent radiation stubs 312 are excited in phase, in other words, each VVD phase shifter 32 is arranged such that the phase shift difference Δφ for adjacent radiation stubs 312 is 0 (zero). is controlled and excited.

複数のＶＶＤ移相器３２のそれぞれへと同じ電圧が印加される場合は、複数の放射スタブ３１２の配列（図において、ｚ軸方向）と平行に電磁波の波面が形成され、複数の放射スタブ３１２の配列と直交する方向（図において、ｘ軸方向）にメインローブが形成される。 When the same voltage is applied to each of the plurality of VVD phase shifters 32, the wavefront of the electromagnetic wave is formed parallel to the arrangement of the plurality of radiation stubs 312 (z-axis direction in the figure), and the plurality of radiation stubs 312 A main lobe is formed in a direction orthogonal to the arrangement of (in the figure, the x-axis direction).

図１３（Ｂ）に、複数の放射スタブ３１２が位相差を付けて励振される場合の、言い換えると、複数のＶＶＤ移相器３２のそれぞれへと差を付けた電圧が印加される場合の、すなわち、各放射スタブ３１２のＶＶＤ移相器３２の比誘電率がεr₀，εr₁，εr₂，・・・で異なる場合の、複数の放射スタブ３１２の配列と指向性との関係を示す。この場合は、隣り合う放射スタブ３１２ごとにΔφ（≠０）の位相差を付けて励振される場合、言い換えると、隣り合うＶＶＤ移相器３２についての位相のシフト量の差Δφが或る値（但し、０ではない）で一定であるように各ＶＶＤ移相器３２が制御されて励振される場合と捉え得る。 FIG. 13B shows the case where the plurality of radiation stubs 312 are excited with phase differences, in other words, the case where different voltages are applied to each of the plurality of VVD phase shifters 32. That is, it shows the relationship between the arrangement of the plurality of radiation stubs 312 and the directivity when the VVD phase shifters 32 of the radiation stubs 312 have different dielectric constants εr ₀ , εr ₁ , εr ₂ , . In this case, when the adjacent radiation stubs 312 are excited with a phase difference of Δφ (≠0), in other words, the phase shift difference Δφ between the adjacent VVD phase shifters 32 is a certain value. It can be considered that each VVD phase shifter 32 is controlled and excited to be constant (but not 0).

ここで、比誘電率εrの誘電体を使用した一般的な伝送線路の等価回路モデルを図１４に示す。この伝送線路の通過位相φは、下記の数式１のようになる。したがって、伝送線路の媒質として電圧可変型の誘電体が用いられることで、移相器として動作する。
（数１） φ ＝２πＬ√(εr)／λ₀
ここに、φ ：伝送線路の通過位相
Ｌ：誘電体の厚み
εr：比誘電率
λ₀：自由空間中の波長 FIG. 14 shows an equivalent circuit model of a general transmission line using a dielectric with relative permittivity εr. The passing phase φ of this transmission line is given by Equation 1 below. Therefore, by using a voltage-variable dielectric as the medium of the transmission line, it operates as a phase shifter.
(Formula 1) φ = 2πL√(εr)/λ ₀
where, φ : Passing phase of transmission line
L : Thickness of dielectric
εr: Relative permittivity
λ ₀ : Wavelength in free space

なお、電圧可変型の誘電体の材料としては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）などの強誘電体が用いられ、バルクセラミックや半導体基板上に生成した薄膜として製作される。電圧可変型の誘電体の特性としての、印加される電圧と実効誘電率との間の関係の例を図１５に示す。 A ferroelectric such as barium titanate (BaTiO ₃ ) is used as a voltage-variable dielectric material, and is manufactured as a thin film formed on a bulk ceramic or a semiconductor substrate. FIG. 15 shows an example of the relationship between the applied voltage and the effective permittivity as a characteristic of the voltage variable dielectric.

上記の数式１に従って、隣り合う放射スタブ３１２ごとにΔφ（≠０）の位相差が生じる各放射スタブ３１２のＶＶＤ移相器３２の比誘電率εr₀，εr₁，εr₂，・・・が実現されるように（図１３（Ｂ）参照）、隣り合う放射スタブ３１２ごとにΔＥ（≠０）の差を付けた電圧が各ＶＶＤ移相器３２に印加される。 According to Equation 1 above, relative dielectric constants εr ₀ , εr ₁ , εr ₂ , . As implemented (see FIG. 13B), a voltage difference of ΔE (≠0) is applied to each VVD phase shifter 32 for each adjacent radiating stub 312 .

Δφ（≠０）の位相差が生じる比誘電率εr₀，εr₁，εr₂，・・・になるように調節された電圧の差ΔＥが用いられて、複数のＶＶＤ移相器３２のそれぞれへと前記差ΔＥを付けた電圧が印加される場合は、複数の放射スタブ３１２の配列（図において、ｚ軸方向）に対して電磁波の波面が傾斜し、その結果としてメインローブの方向が複数の放射スタブ３１２の配列と直交する方向（図において、ｘ軸方向）に対してΔθだけ回転する。なお、Δθ＝Ｄ・ｓｉｎ(Δφ) である（但し、Ｄ：放射スタブ３１２同士の相互の間隔）。 Each of the plurality of VVD phase shifters 32 uses the voltage difference ΔE adjusted so that the dielectric constants εr ₀ , εr ₁ , εr ₂ , . When a voltage with the difference ΔE is applied to , the wavefront of the electromagnetic wave is inclined with respect to the arrangement of the plurality of radiation stubs 312 (the z-axis direction in the figure), and as a result, the directions of the main lobes are multiple. is rotated by .DELTA..theta. with respect to a direction perpendicular to the array of radial stubs 312 (the x-axis direction in the figure). Δθ=D·sin(Δφ) (where D is the distance between the radiation stubs 312).

なお、放射スタブ３１２を構成していると看做される複数の仮想素子アンテナ３１２ａのそれぞれが位相差を付けて励振される場合の、隣り合う移相器２２についての位相のシフト量の差Δφと、複数のＶＶＤ移相器３２のそれぞれへと差を付けた電圧が印加される場合の、隣り合う放射スタブ３１２のＶＶＤ移相器３２についての位相のシフト量の差Δφとは、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。 In addition, when each of the plurality of virtual element antennas 312a considered to constitute the radiation stub 312 is excited with a phase difference, the difference Δφ and the phase shift difference Δφ for the VVD phase shifters 32 of the adjacent radiation stubs 312 when different voltages are applied to each of the plurality of VVD phase shifters 32 is the same value , or different values.

実施の形態２に係るフェーズドアレイアンテナ１２によれば、複数の放射スタブ３１２の各々のＶＶＤ移相器３２それぞれへと印加される電圧を変化させて複数の放射スタブ３１２の各々のＶＶＤ移相器３２の比誘電率を変化させることにより複数の放射スタブ３１２の各々を通過する電磁波の波面を傾斜させることによって方位角方向のビーム走査を行うとともに、給電部２の平行平板線路を伝搬する電磁波の波面を傾斜させることにより給電部２から出力されてアンテナ部３の基部３１１へと入射される電磁波の波面を傾斜させることによって高度角方向のビーム走査を行うようにしているので、ビーム走査の走査速度を向上させることが可能となる。 According to the phased array antenna 12 according to the second embodiment, the VVD phase shifter 32 of each of the plurality of radiation stubs 312 is changed by changing the voltage applied to each VVD phase shifter 32 of each of the plurality of radiation stubs 312. By changing the relative permittivity of 32, the wavefront of the electromagnetic wave passing through each of the plurality of radiation stubs 312 is tilted to perform beam scanning in the azimuth direction, and the electromagnetic wave propagating in the parallel flat-plate line of the feeding section 2 is changed. By inclining the wavefront, the wavefront of the electromagnetic wave that is output from the feeding section 2 and is incident on the base section 311 of the antenna section 3 is tilted to perform beam scanning in the altitude angle direction. Speed can be improved.

実施の形態２に係るフェーズドアレイアンテナ１２によれば、また、複数の放射スタブ３１２の各々のＶＶＤ移相器３２それぞれへと印加される電圧を変化させて複数の放射スタブ３１２の各々のＶＶＤ移相器３２の比誘電率を変化させることにより複数の放射スタブ３１２の各々を通過する電磁波の波面を傾斜させることによって方位角方向のビーム走査を行うとともに、給電部２の平行平板線路を伝搬する電磁波の波面を傾斜させることにより給電部２から出力されてアンテナ部３の基部３１１へと入射される電磁波の波面を傾斜させることによって高度角方向のビーム走査を行うようにしているので、高い開口効率を実現することが可能となるとともに、低姿勢なアンテナを実現することが可能となる。 According to the phased array antenna 12 according to the second embodiment, the VVD shift of each of the plurality of radiation stubs 312 is changed by changing the voltage applied to each VVD phase shifter 32 of each of the plurality of radiation stubs 312 . By changing the relative dielectric constant of the phase shifter 32, the wavefront of the electromagnetic wave passing through each of the plurality of radiation stubs 312 is tilted, thereby performing beam scanning in the azimuth direction and propagating along the parallel flat-plate line of the feeding section 2. By inclining the wavefront of the electromagnetic wave, the wavefront of the electromagnetic wave output from the feeding section 2 and incident on the base section 311 of the antenna section 3 is tilted to perform beam scanning in the direction of the altitude angle. Efficiency can be realized, and a low-profile antenna can be realized.

実施の形態２に係るフェーズドアレイアンテナ１２によれば、また、突出構造を備える各放射スタブ３１２の凸構造の先端部分にＶＶＤ移相器３２が配設されるようにしているので、給電線路の損失を低減させることが可能となる。 According to the phased array antenna 12 according to the second embodiment, since the VVD phase shifter 32 is arranged at the tip portion of the convex structure of each radiation stub 312 having a protruding structure, the feed line is Loss can be reduced.

実施の形態２に係るフェーズドアレイアンテナ１２によれば、また、各放射スタブ３１２に対して多層構造のＶＶＤ移相器３２が配設されるようにしているので、幅広い周波数帯域にわたってリターンロスが良好なレベルに維持されて良好な反射特性を備えるアンテナを実現することが可能となる。 According to the phased array antenna 12 according to the second embodiment, since the multi-layered VVD phase shifter 32 is arranged for each radiation stub 312, the return loss is good over a wide frequency band. It is possible to realize an antenna that is maintained at a high level and has good reflection characteristics.

また、実施の形態２に係るフェーズドアレイアンテナ１２によれば、給電部２が複数のプローブ２３５を介して給電するようにしているので、幅広い周波数帯域にわたって、なお且つ、短い伝送線路（具体的には、１λ程度（但し、λ：自由空間波長））で、平面波を発生させることが可能となり、延いては伝送損失の増大を回避することが可能となるとともにアンテナの給電部をコンパクトに構成することが可能となる。 In addition, according to the phased array antenna 12 according to the second embodiment, since the feeding section 2 feeds via a plurality of probes 235, it is possible to cover a wide frequency band and still have a short transmission line (specifically, is about 1λ (where λ is the free-space wavelength)), and it is possible to generate a plane wave, thereby avoiding an increase in transmission loss and making the antenna feeding section compact. becomes possible.

また、実施の形態２に係るフェーズドアレイアンテナ１２によれば、給電部２が、電力分配器２１の頂点部２１１から各プローブ２３５へと向けてマイクロストリップラインのパターニングにより配線を分岐させることによって形成される電力分配器２１としての分配回路を用いて、各プローブ２３５へと電磁波（ＲＦ信号，無線通信波）を供給するようにしているので、移相器２２（具体的には、デジタル移相器）の組み込みを、回路構成を複雑にすることなく、簡易に行うことが可能となる。 Further, according to the phased array antenna 12 according to the second embodiment, the feeding section 2 is formed by branching the wiring from the vertex 211 of the power distributor 21 toward each probe 235 by patterning microstrip lines. Since electromagnetic waves (RF signals, radio communication waves) are supplied to each probe 235 using a distribution circuit as the power distributor 21, the phase shifter 22 (specifically, a digital phase shifter ) can be easily incorporated without complicating the circuit configuration.

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the specific configuration is not limited to the above-described embodiments. Included in the invention.

具体的には、上記の実施の形態では給電部２によって生成される平面波がアンテナ部３のフィードアレイ３１（具体的には、基部３１１）へと入射されるようにしているが、フィードアレイ３１へと入射される平面波を生成する機構は上記の実施の形態における給電部２に限定されるものではなく、他の平面波発生機構によって生成される平面波がフィードアレイ３１へと入射されるようにしてもよい。 Specifically, in the above embodiment, the plane wave generated by the feeding section 2 is made incident on the feed array 31 (specifically, the base section 311) of the antenna section 3. The mechanism for generating the plane wave incident on the feed array 31 is not limited to the feeding section 2 in the above-described embodiment. good too.

１１フェーズドアレイアンテナ（実施の形態１）
１２フェーズドアレイアンテナ（実施の形態２）
２給電部
２１電力分配器
２１１頂点部
２２移相器
２３平面波発生部
２３１地導体板
２３２誘電体基板
２３３平行平板
２３４給電用誘電体基板
２３５プローブ
３アンテナ部
３１フィードアレイ
３１１基部
３１２放射スタブ
３１２ａ仮想素子アンテナ
３１３誘電体
３１４裏面プレート
３１５表面プレート
３２ＶＶＤ移相器
３３絶縁部
３４電極
３５絶縁シート
３６移相器用電源
４回動部
５制御部 11 Phased array antenna (Embodiment 1)
12 Phased array antenna (Embodiment 2)
2 feeding section 21 power divider 211 vertex section 22 phase shifter 23 plane wave generating section 231 ground conductor plate 232 dielectric substrate 233 parallel plate 234 feeding dielectric substrate 235 probe 3 antenna section 31 feed array 311 base 312 radiation stub 312a virtual Element Antenna 313 Dielectric 314 Rear Plate 315 Front Plate 32 VVD Phase Shifter 33 Insulating Part 34 Electrode 35 Insulating Sheet 36 Phase Shifter Power Supply 4 Rotating Part 5 Control Part

Claims

having a feeding section, an antenna section, and a rotating section,
The power supply unit
a ground conductor plate;
a parallel plate forming a parallel plate line with the ground conductor plate,
The antenna section
a plate-like base;
The projections are formed as convex portions protruding in series from one plate surface of the base portion, and are spaced apart from each other at equal intervals in the direction in which the electromagnetic waves output from the power supply portion and incident on the base portion propagate. a plurality of radiating stubs arranged parallel to each other along a direction orthogonal to the direction in which electromagnetic waves propagate;
performing beam scanning in the azimuth direction by rotating the feed array with the rotation unit;
By inclining the wavefront of the electromagnetic wave propagating on the parallel plate line of the feeding portion, the wavefront of the electromagnetic wave output from the feeding portion and incident on the base portion of the antenna portion is tilted, thereby increasing the altitude angle. perform beam scanning,
A phased array antenna characterized by:

The power supply unit
arranged in a line at equal intervals along a direction perpendicular to the propagation direction of the electromagnetic wave at a position near one end of the parallel plate line in the direction of propagation of the electromagnetic wave, and transmitting the electromagnetic wave to the parallel plate line; a plurality of probes to be supplied;
and a plurality of phase shifters provided corresponding to each of the plurality of probes,
tilting the wavefront of the electromagnetic wave propagating on the parallel plate line by controlling the phase of the electromagnetic wave supplied to each of the plurality of probes by the plurality of phase shifters;
The phased array antenna according to claim 1, characterized in that:

The power supply unit
a power distributor formed by branching wiring by patterning a microstrip line from a vertex electrically connected to an antenna port toward each of the plurality of probes;
supplying electromagnetic waves to each of the plurality of probes using the power distributor;
3. The phased array antenna according to claim 1, wherein: