JP2023060603A - Phased-array antenna, mobile body-mounted communication system, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フェーズドアレーアンテナ、移動体搭載型通信システム、および、プログラムに関する。
The present invention relates to a phased array antenna, a mobile-mounted communication system, and a program.
一般に、フェーズドアレーアンテナ等の多素子の配列には、図１に示されるような正方配列や、図２に示されるような三角配列が用いられることが多い。
図１の４段の正方配列では、縦方向に４段、横方向に４つの素子で、計１６個の素子が用いられる。図２の４段の三角配列では、縦方向に４段、横方向に３または４つの素子で、計１４素子が用いられる。
なお、以下の説明では、縦方向を「段」として表現することがある。
特許文献１および特許文献２には、放射パターンのアレーアンテナが記載されている。また、特許文献３および特許文献４には、サイドローブやグレーティングローブを抑制するためのアンテナ装置が記載されている。
In general, a square arrangement as shown in FIG. 1 and a triangular arrangement as shown in FIG. 2 are often used for multi-element arrangements such as phased array antennas.
In the four-stage square arrangement of FIG. 1, four elements are arranged in the vertical direction and four elements in the horizontal direction, for a total of 16 elements. In the 4-stage triangular arrangement of FIG. 2, 4 stages in the vertical direction and 3 or 4 elements in the horizontal direction, for a total of 14 elements are used.
In addition, in the following description, the vertical direction may be expressed as a "step".
素子間隔を狭くすれば、同じ面積でも広角にビーム走査が可能となるが、素子間隔を狭くすると、素子数が増加しコスト高につながる。
図２に示される一般的な三角配列では、横方向にλ／４間隔で素子が存在する。このため、横方向については正方配列に比べてより広角にビーム走査が可能となる。他方、縦方向については、素子間隔がλ/２であるため正方配列と同等である。
このように、三角配列では、指向性が改善されない面が存在する。
また、特許文献１および特許文献２に記載の技術では、同心円構造となり、配列が複雑となる。
特許文献３および特許文献４は、本質的には三角配列と同様であり、やはり指向性が改善されない面が存在する。
そこで、本発明は、縦方向・横方向にもλ／４などの間隔で、素子が存在する配列により、２つの方向において広角にビーム走査が可能なフェーズドアレーアンテナ、それを用いた移動体搭載型通信システム、および、プログラムを提供することを目的とする。
また、正方配列や三角配列より素子数を減らし、広角にビーム走査が可能なフェーズドアレーアンテナ、それを用いた移動体搭載型通信システム、および、プログラムを提供することを目的とする。
さらに、以上の構成を、同心円状など複雑な構成ではなく、半素子単位の正方格子上の所定の位置に素子を配置するだけの、製造が容易な構造で実現する、フェーズドアレーアンテナ、それを用いた移動体搭載型通信システム、および、プログラムを提供することを目的とする。
If the element interval is narrowed, beam scanning can be performed at a wide angle even in the same area.
In the general triangular array shown in FIG. 2, the elements are laterally spaced at λ/4. Therefore, in the horizontal direction, beam scanning can be performed at a wider angle than in a square array. On the other hand, in the vertical direction, the element spacing is λ/2, which is equivalent to a square arrangement.
Thus, in the triangular array, there are surfaces where the directivity is not improved.
Moreover, the techniques described in
Patent document 3 and
Therefore, the present invention provides a phased array antenna capable of wide-angle beam scanning in two directions by an arrangement in which elements are present at intervals of λ/4 in both the vertical and horizontal directions, and a mobile object mounting using the phased array antenna. The purpose is to provide a type communication system and a program.
Another object of the present invention is to provide a phased array antenna capable of wide-angle beam scanning by reducing the number of elements compared to a square or triangular array, a mobile body-mounted communication system using the phased array antenna, and a program.
Furthermore, a phased array antenna that realizes the above configuration with a structure that is easy to manufacture by arranging the elements at predetermined positions on a square lattice of half-element units instead of a complicated configuration such as concentric circles. An object of the present invention is to provide a mobile body-mounted communication system and a program.
上述の課題を解決するため、本発明の請求項１に係るフェーズドアレーアンテナは、
アンテナ面を有するフェーズドアレーアンテナであって、
アンテナ面に複数の素子列を有し、
互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向について、Ｘ軸方向を横方向、Ｙ軸方向を縦方向、Ｚ軸方向を高さ方向として、
素子列は１以上の素子ユニットを有し、１以上の素子ユニットは縦方向に並んでおり、
素子ユニットは、
横方向に素子間隔ａで隣接する左素子および右素子と、
横方向に隣接する左素子および右素子の中央から縦方向に素子間隔ｂの位置に配置される２つの上素子および下素子を基本とし、
１以上の完全素子ユニットを有し、
１以上の完全素子ユニットがアンテナ面の略中心に配置され、
完全素子ユニットは、左素子、右素子、上素子、および、下素子を有し、
隣接する素子列は、横方向に１．５a、縦方向に１．５ｂずれて配置されることにより、縦方向に素子ユニットを構成する素子が横方向にも素子ユニットを構成することを特徴とする、フェーズドアレーアンテナである。
本発明の請求項２に係るフェーズドアレーアンテナは、
縦方向の素子間隔と、横方向の素子間隔について、ａとｂが等しいことを特徴とする、請求項１に記載のフェーズドアレーアンテナである。
本発明の請求項３に係るフェーズドアレーアンテナは、
３列の素子列から構成され、
中央の素子列は、中心に配置される１の完全素子ユニットを有し、
左右の素子列はそれぞれ２つの半素子ユニットを有し、半素子ユニットは完全素子ユニットのうち中心側の２素子のみを有し、
４段１２素子を有することを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナである。
本発明の請求項４に係るフェーズドアレーアンテナは、
３列の素子列から構成され、
中央の素子列は、中心に配置される１の完全素子ユニット、および、中心に配置される１の素子ユニットに対して縦方向に上および下に隣接する２つの部分素子ユニットを有し、
部分素子ユニットは、完全素子ユニットの上素子、下素子、左素子、および、右素子のうち中心側の１素子のみを有し、
左右の素子列は、４つの不完全素子ユニットを有し、
不完全素子ユニットは、完全素子ユニットの上素子、下素子、左素子、および、右素子のうち中心側の３素子のみを有し、
５段１８素子を有することを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナである。
本発明の請求項５に係るフェーズドアレーアンテナは、
３列の素子列から構成され、
中央の素子列は、中心に配置される１の完全素子ユニット、および、中心に配置される１の素子ユニットに対して縦方向に上および下に隣接する２つの部分素子ユニットを有し、
部分素子ユニットは、完全素子ユニットの上素子、下素子、左素子、および、右素子のうち中心側の１素子のみを有し、
左右の素子列は、４つの完全素子ユニットを有し、
６段２４素子を有することを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナである。
本発明の請求項６に係るフェーズドアレーアンテナは、
アンテナ面が、一辺が他方の辺より長い略長方形であることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナである。
本発明の請求項７に係るフェーズドアレーアンテナは、
素子がダイポールアンテナであることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナである。
本発明の請求項８に係るフェーズドアレーアンテナは、
素子が偏波共用アンテナであることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナである。
本発明の請求項９に係るフェーズドアレーアンテナは、
素子ユニットが一体に形成されていることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナである。
本発明の請求項１０に係るフェーズドアレーアンテナは、
素子ユニットは誘電体基板または金属で形成されていることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナである。
本発明の請求項１１に係るフェーズドアレーアンテナは、
電波送信方向制御部を備え、時分割で複数の方向に電波を送信することを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナである。
本発明の請求項１２に係るフェーズドアレーアンテナは、
電波送信方向制御部を備え、周波数分割で複数の方向に電波を送信することを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナである。
本発明の請求項１３に係るフェーズドアレーアンテナは、
受信した電波の方向を検知する電波受信方向検知部を備えることを特徴とする、請求項１ないし１２のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナである。
本発明の請求項１４に係るフェーズドアレーアンテナは、
電波受信方向検知部が周波数分割部を備え、受信した電波の方向を、周波数ごとに検知することを特徴とする、請求項１３に記載のフェーズドアレーアンテナである。
本発明の請求項１５に係るフェーズドアレーアンテナは、
通信部を備え、通信用の電波を送信または受信することを特徴とする、請求項１ないし１４のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナである。
本発明の請求項１６に係る移動体搭載型通信システムは、
請求項１５に記載のフェーズドアレーアンテナを搭載することを特徴とする、移動体通信システムである。
本発明の請求項１７に係るプログラムは、
アンテナ面を有するフェーズドアレーアンテナを制御するプログラムであって、
フェーズドアレーアンテナは、
電波送信方向制御部、および、
アンテナ面に配置された複数の素子列を有し、
互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向について、Ｘ軸方向を横方向、Ｙ軸方向を縦方向、Ｚ軸方向を高さ方向として、
素子列は１以上の素子ユニットを有し、１以上の素子ユニットは縦方向に並んでおり、
素子ユニットは、複数の素子を有し、
最も近接する素子の間隔は横方向ａ、縦方向ｂであり、
フェーズドアレーアンテナは、
横方向に１．５aずれて配置されている素子ユニットを有することにより、横方向にa／２だけずれて配置された素子を有し、かつ、
縦方向に１．５ｂずれて配置されている素子ユニットを有することにより、縦方向にｂ／２だけずれて配置された素子を有し、
プログラムは、
電波送信方向制御部に入力される信号を受け付ける信号受信ステップ、
信号受信ステップの後に実行され、横方向にａ／２ずつずれた、それぞれの素子の位置に応じた位相と振幅を有する入力信号を生成する、横方向入力信号生成ステップ、
信号受信ステップの後に実行され、縦向にｂ／２ずつずれた、それぞれの素子の位置に応じた位相と振幅を有する入力信号を生成する、縦方向入力信号生成ステップ、
電波送信方向制御部から、横方向入力信号生成ステップ、および、縦方向入力信号生成ステップで生成された、それぞれの素子に対応した入力信号を出力する入力信号出力ステップを実行することを特徴とする、プログラムである。
本発明は、以上の構成を備えることにより、従来の配列方法と比較して、アンテナサイズを大きくすることなく広角にビーム走査が可能となる。
また、素子数を減らしても同等以上の性能が見込めると同時に、素子数削減により、低コストとなる。
さらに、従来の配列方法と比較して、素子数の削減と性能向上を同時に実現できる。
In order to solve the above problems, the phased array antenna according to
A phased array antenna having an antenna plane,
having a plurality of element rows on the antenna plane,
Regarding the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, which are orthogonal to each other, the X-axis direction is the horizontal direction, the Y-axis direction is the vertical direction, and the Z-axis direction is the height direction.
The element row has one or more element units, and the one or more element units are arranged in a vertical direction,
The element unit is
a left element and a right element that are laterally adjacent to each other with an element spacing a;
Based on two upper and lower elements arranged at the position of the element interval b in the vertical direction from the center of the left element and right element adjacent in the horizontal direction,
having one or more complete element units,
one or more complete element units are arranged substantially at the center of the antenna plane,
a complete element unit has a left element, a right element, a top element, and a bottom element;
Adjacent element rows are arranged with a shift of 1.5a in the horizontal direction and 1.5b in the vertical direction, so that the elements forming the element unit in the vertical direction also form the element unit in the horizontal direction. It is a phased array antenna.
A phased array antenna according to
2. The phased array antenna according to
A phased array antenna according to claim 3 of the present invention,
Consists of three rows of elements,
the central row of elements has one complete element unit centered;
Each of the left and right element rows has two half-element units, and the half-element units have only two elements on the center side of the complete element units,
3. A phased array antenna according to
A phased array antenna according to
Consists of three rows of elements,
the central row of elements has a centrally located full element unit and two partial element units vertically adjacent above and below the centrally located element unit;
The partial element unit has only one element on the center side among the upper element, the lower element, the left element, and the right element of the complete element unit,
The left and right element rows have four imperfect element units,
The incomplete element unit has only three elements on the center side of the upper element, the lower element, the left element, and the right element of the complete element unit,
3. A phased array antenna according to
A phased array antenna according to claim 5 of the present invention,
Consists of three rows of elements,
the central row of elements has a centrally located full element unit and two partial element units vertically adjacent above and below the centrally located element unit;
The partial element unit has only one element on the center side among the upper element, the lower element, the left element, and the right element of the complete element unit,
The left and right element rows have four complete element units,
3. A phased array antenna according to
A phased array antenna according to
3. The phased array antenna according to
A phased array antenna according to claim 7 of the present invention,
A phased array antenna according to any one of
A phased array antenna according to claim 8 of the present invention,
8. A phased array antenna according to any one of
A phased array antenna according to claim 9 of the present invention,
9. The phased array antenna according to any one of
A phased array antenna according to claim 10 of the present invention,
10. The phased array antenna according to
A phased array antenna according to claim 11 of the present invention,
11. The phased array antenna according to any one of
A phased array antenna according to claim 12 of the present invention,
11. The phased array antenna according to any one of
A phased array antenna according to claim 13 of the present invention,
13. The phased array antenna according to any one of
A phased array antenna according to claim 14 of the present invention,
14. The phased array antenna according to claim 13, wherein the radio wave reception direction detection unit includes a frequency division unit and detects the direction of the received radio wave for each frequency.
A phased array antenna according to claim 15 of the present invention,
15. The phased array antenna according to any one of
A mobile-mounted communication system according to claim 16 of the present invention comprises:
A mobile communication system comprising the phased array antenna according to claim 15.
A program according to claim 17 of the present invention,
A program for controlling a phased array antenna having an antenna plane,
A phased array antenna is
a radio wave transmission direction control unit, and
Having a plurality of element rows arranged on the antenna plane,
Regarding the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, which are orthogonal to each other, the X-axis direction is the horizontal direction, the Y-axis direction is the vertical direction, and the Z-axis direction is the height direction.
The element row has one or more element units, and the one or more element units are arranged in a vertical direction,
The element unit has a plurality of elements,
The distance between the closest elements is a in the horizontal direction and b in the vertical direction,
A phased array antenna is
By having the element units arranged with a lateral shift of 1.5a, the elements are arranged with a lateral shift of a/2, and
By having element units arranged with a 1.5b shift in the vertical direction, having elements arranged with a vertical shift of b/2,
The program
a signal receiving step of receiving a signal input to the radio wave transmission direction control unit;
a lateral input signal generating step, performed after the signal receiving step, for generating input signals having phases and amplitudes dependent on the positions of the respective elements laterally shifted by a/2;
a longitudinal input signal generating step, performed after the signal receiving step, for generating an input signal having a phase and amplitude corresponding to the position of each element, vertically shifted by b/2;
An input signal output step of outputting an input signal corresponding to each element generated in the horizontal direction input signal generation step and the vertical direction input signal generation step from the radio wave transmission direction control unit. , is the program.
By providing the above configuration, the present invention enables wide-angle beam scanning without increasing the size of the antenna compared to the conventional arrangement method.
Even if the number of elements is reduced, the same or better performance can be expected, and at the same time, the cost can be reduced by reducing the number of elements.
Furthermore, it is possible to reduce the number of elements and improve performance at the same time as compared with the conventional arrangement method.
図３および図４は、本発明の一実施例におけるフェーズドアレーアンテナ１００の構成例を示す。
フェーズドアレーアンテナ１００はアンテナ面１１０を有し、アンテナ面１１０に複数の素子列１０１を有する。
図３および図４に示されるように、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向について、Ｘ軸方向を横方向、Ｙ軸方向を縦方向、Ｚ軸方向を高さ方向とする。
3 and 4 show a configuration example of the phased array antenna 100 in one embodiment of the present invention.
A phased array antenna 100 has an antenna plane 110 and has a plurality of element rows 101 on the antenna plane 110 .
As shown in FIGS. 3 and 4, the X-axis direction, the Y-axis direction is the vertical direction, and the Z-axis direction is the height direction. .
素子列１０１は１以上の素子ユニット１０を有する。そして、１以上の素子ユニット１０は縦方向に並んでいる。
ここで、図における素子列１０１は、理解を容易にするための模式的なものであり、実際には後述の図４以降に示されるように、素子列１０１は、互いに入り組んだ、網目のような構造をしていることに注意が必要である。
The element row 101 has one or
Here, the element array 101 in the figure is a schematic for facilitating understanding, and actually, as shown in FIG. It should be noted that the structure is
素子ユニット１０は、上素子、左素子、右素子、および、下素子を基本とする。例えば、素子１では、上素子１Ａ、左素子１Ｂ、右素子１Ｃ、および、下素子１Ｄである。左素子および右素子は、横方向に素子間隔aで隣接して配置されている。上素子および下素子は、横方向に隣接する左素子および右素子の中央から縦方向に素子間隔ｂの位置に配置されている。
なお、上素子、左素子、右素子、下素子の呼称は、理解を容易にするためのものであり、実際には、傾いていても、上下や左右が逆でもよい。例えば、上素子および下素子が水平方向に、左素子および右素子が上下方向に並ぶ構成でもよい。
The
The names of the upper element, the left element, the right element, and the lower element are for the purpose of facilitating understanding, and in actuality, the elements may be tilted or reversed vertically or horizontally. For example, the upper element and the lower element may be arranged horizontally, and the left element and the right element may be arranged vertically.
フェーズドアレーアンテナ１００は１以上の完全素子ユニット１１を有する。そして、１の完全素子ユニット１１がアンテナ面１１０の略中心に配置されている。
完全素子ユニット１１は、左素子、右素子、上素子、および、下素子を有する。本実施例では、素子１Ａ、素子１Ｂ、素子１Ｃ、素子１Ｄが、それぞれ、上素子、左素子、右素子、下素子として、完全素子ユニット１１を構成している。なお、図中の実線および破線は構成および素子間隔の把握を容易とするためのものであり、実際の構成とは異なり得ることに注意されたい。
隣接する素子列１０１は、横方向に１．５a、縦方向に１．５ｂずれて配置されることにより、縦方向に素子ユニット１０を構成する素子が、図４の破線に示されるように横方向にも素子ユニット１０を構成する。
Phased array antenna 100 has one or more
A
Adjacent element arrays 101 are arranged with a horizontal shift of 1.5a and a vertical shift of 1.5b. The
縦方向と横方向について、ａとｂは同じ距離である必要はなく、フェーズドアレーアンテナ１００のビームについて、ビーム走査を優先する方向と優先しない方向がある場合には、ａ＜ｂなど、縦方向の素子間隔と横方向の素子間隔を異なるものとすることもできる。
この場合には、縦方向には長い素子ユニット１０が、横方向には短い素子ユニット１０が構成される。
In the vertical direction and the horizontal direction, a and b do not need to be the same distance, and if there are directions in which beam scanning is prioritized and directions in which beam scanning is not prioritized for the beams of the phased array antenna 100, the vertical direction is such that a<b. It is also possible to make the element spacing in the horizontal direction different from the element spacing in the horizontal direction.
In this case,
また、縦方向と横方向について、ａ＝ｂ、つまり、同じ距離としてもよい。
図５は本発明の一実施例におけるフェーズドアレーアンテナ１００を示す。
本実施例では、縦方向の素子間隔と、横方向の素子間隔について、ａとｂが等しい。具体的には、ａ＝ｂであり、縦方向にも横方向にも、同じ長さの素子ユニット１０が構成される。
本構成では、フェーズドアレーアンテナ１００の設置に際して、縦と横のいずれの設置方向でも性能が同様となり、設置時の自由度が増す。
Further, a=b in the vertical direction and the horizontal direction, that is, the same distance may be set.
FIG. 5 shows a phased array antenna 100 in one embodiment of the invention.
In this embodiment, a and b are equal for the element spacing in the vertical direction and the element spacing in the horizontal direction. Specifically, a=b, and the
In this configuration, when the phased array antenna 100 is installed, the performance is the same regardless of whether it is installed vertically or horizontally, increasing the degree of freedom during installation.
当業者に容易に理解されるように、実際のアンテナ素子は、正方形、長方形、円形などでもよく、後述のダイポールアンテナなどでもよい。
素子間隔ａは素子長以上であり、その範囲は、アンテナの波長λに対して、（λ／２）＜ａ＜２×λ、（λ／２）＜ｂ＜２×λである。ただし、通常、素子長は誘電体を有する基板等の影響でλ／２より短くなる。
本構成により、素子間隔aを狭くすることで広角にビーム走査が可能である。また、素子間隔aを広げても、正方配列と同等の性能が得られ、素子数を大幅に削減することが可能となる。
As will be readily appreciated by those skilled in the art, the actual antenna elements may be square, rectangular, circular, etc., and may be dipole antennas, as described below, and the like.
The element spacing a is equal to or greater than the element length, and its range is (λ/2)<a<2×λ and (λ/2)<b<2×λ with respect to the wavelength λ of the antenna. However, the element length is usually shorter than λ/2 due to the influence of the substrate having a dielectric.
With this configuration, wide-angle beam scanning is possible by narrowing the element spacing a. Further, even if the element spacing a is widened, the performance equivalent to that of the square arrangement can be obtained, and the number of elements can be greatly reduced.
一実施例において、フェーズドアレーアンテナ１００は、図５に示されるように、３列の素子列１０１から構成される。
中央の素子列１０２は、中心に配置される１の完全素子ユニット１１を有する。完全素子ユニット１１は、素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄから構成される。
左右の素子列１０１および１０３は４つの半素子ユニット１２を有し、半素子ユニット１２は完全素子ユニット１１のうち中心側の２素子のみを有する。具体的には、それぞれ、素子２Ｂおよび素子２Ｄ、素子３Ａおよび素子３Ｂ、素子４Ａおよび素子４Ｃ、素子５Ｃおよび素子５Ｄを有する。
そして、全体として、４段１２素子を有する。
このように、４段の正方配列１６素子の７５％の素子で構成することができる。
In one embodiment, the phased array antenna 100 consists of three rows 101 of elements, as shown in FIG.
The central element row 102 has one
Left and right element arrays 101 and 103 have four half element units 12 , and each half element unit 12 has only two elements on the center side of the
As a whole, it has 12 elements in 4 stages.
In this way, it is possible to constitute 75% of the 16 elements in a square array of four stages.
本構成により、Ｘ軸方向、つまり、横方向について、素子１Ａ、素子１Ｂ、素子１Ｃ、および、素子１Ｄで構成される完全素子ユニット１１があり、他の素子も含めると、横方向に素子間隔ａで素子が配置されている。
他方、Ｙ軸方向、つまり、縦方向についても、素子１Ｂ、素子４Ａ、および、素子５Ｄなどが後述の非完全素子を形成し、他の素子も含めると、縦方向に素子間隔ｂで素子が配置されている。
これにより、広角なビーム走査が可能となる。
With this configuration, there is a
On the other hand, in the Y-axis direction, that is, in the vertical direction, the
This enables wide-angle beam scanning.
一実施例において、フェーズドアレーアンテナ１００は、図６に示されるように、 ３列の素子列１０１から構成される。
中央の素子列１０２は、中心に配置される１の完全素子ユニット１１、および、中心に配置される１の素子ユニット１０に対して縦方向に上および下に隣接する２つの部分素子ユニット１４を有する。
部分素子ユニット１４は、完全素子ユニット１１の上素子、下素子、左素子、および、右素子のうち、中心側の１素子のみを有する。具体的には、素子６Aおよび素子７Dをそれぞれ有する。
左右の素子列１０１および１０３は、４つの不完全素子ユニット１３を有する。
不完全素子ユニット１３は、完全素子ユニット１１のうち、上素子、左素子、右素子、および、下素子のうち、中心側の３素子のみを有する。具体的には、それぞれ、素子２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ、素子３Ａ，３Ｂ，３Ｃ、素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ、素子５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの３素子ずつを有する。
そして、全体として、５段１８素子を有する。
このように、５段の正方配列２５素子の７２％で構成することができる。
In one embodiment, the phased array antenna 100 consists of three columns 101 of elements, as shown in FIG.
The central element row 102 includes one centrally arranged
The partial element unit 14 has only one element on the center side among the upper element, lower element, left element, and right element of the
Left and right element rows 101 and 103 have four imperfect element units 13 .
The imperfect element unit 13 has only three elements on the center side among the upper element, the left element, the right element, and the lower element of the
As a whole, it has 18 elements in 5 stages.
In this way, 72% of the 5-stage square array of 25 elements can be used.
一実施例において、フェーズドアレーアンテナ１００は、図７に示されるように、３列の素子列１０１から構成される。
中央の素子列１０２は、中心に配置される１の完全素子ユニット１１、および、中心に配置される１の素子ユニット１０に対して縦方向に上および下に隣接する２つの部分素子ユニット１４を有する。
部分素子ユニット１４は、完全素子ユニット１１のうち、上素子、下素子、左素子、および、右素子のうち中心側の１素子のみを有する。具体的には、素子７Ｄ、素子８C、素子９B、および、素子６Ａをそれぞれ有する。
左右の素子列１０１および１０３は、４つの完全素子ユニット１１を有する。
そして、全体として、６段２４素子を有する。
In one embodiment, the phased array antenna 100 consists of three columns 101 of elements, as shown in FIG.
The central element row 102 includes one centrally arranged
The partial element unit 14 has only one element on the center side among the upper element, the lower element, the left element, and the right element in the
Left and right element rows 101 and 103 have four
As a whole, there are 24 elements in 6 stages.
このように、６段の正方配列３６素子の６７％で構成することができ、正方配列より約２割程度の素子削減が期待できる。
本構成により、Ｘ軸方向、つまり、横方向について、素子１Ａ、素子１Ｂ、素子１Ｃ、および、素子１Ｄで構成される完全素子ユニット１１があり、他の素子も含めると、横方向に素子間隔ａで素子が配置されている。
他方、Ｙ軸方向、つまり、縦方向についても、例えば、素子１Ａ、素子２Ｂ、素子５Ｃ、および、素子７Ｄなどが完全素子を形成し、他の素子も含めると、縦方向に素子間隔ｂで素子が配置されている。
これにより、広角なビーム走査が可能となる。
In this way, it can be configured with 67% of the 36 elements in a square array of six stages, and an element reduction of about 20% can be expected from the square array.
With this configuration, there is a
On the other hand, in the Y-axis direction, that is, in the vertical direction, for example, the element 1A, the element 2B, the element 5C, and the element 7D form a complete element. elements are placed.
This enables wide-angle beam scanning.
同様に、７段相当で４０素子となり、７段の正方配列４９素子の８２％、８段相当で５０素子となり、８段の正方配列６４素子の７８％で構成することができ、正方配列より約２割程度の素子削減が期待できる。
本構成により、Ｘ軸方向、つまり、横方向について、素子１Ａ、素子１Ｂ、素子１Ｃ、および、素子１Ｄで構成される完全素子ユニット１１があり、他の素子も含めると、横方向に素子間隔ａで素子が配置されている。
他方、Ｙ軸方向、つまり、縦方向についても、実質的に完全素子が形成され、他の素子も含めると、縦方向に素子間隔ｂで素子が配置されている。
これにより、広角なビーム走査が可能となる。
Similarly, 7 stages correspond to 40 elements, which is 82% of 7 stages of 49 elements in a square array, and 8 stages corresponds to 50 elements, and 8 stages of 64 elements in a square array can be configured with 78%. A reduction of about 20% of elements can be expected.
With this configuration, there is a
On the other hand, in the Y-axis direction, that is, in the vertical direction, substantially complete elements are formed, and elements are arranged in the vertical direction at intervals of b when other elements are included.
This enables wide-angle beam scanning.
以上の実施例のように、正方配列と同面積比較で、素子数の削減と広角ビーム走査を同時に可能としている。
素子数が減るため利得は低下するが、実機では入力電力を増すことで補うことができる。
As in the above embodiments, the reduction in the number of elements and wide-angle beam scanning can be achieved at the same time by comparing the square array and the same area.
Since the number of elements decreases, the gain decreases, but it can be compensated by increasing the input power in the actual machine.
図８に示されるように、一実施例において、フェーズドアレーアンテナ１００の一辺が他方の辺より長い略長方形とすることができる。
広角なビーム走査が求められる方向が１方向に限られている場合に、略長方形のアンテナ面１１０の、他方の辺より長い一辺の向きを、求められる方向に合わせることにより、特に有効である。
また、広角なビーム走査が求められる方向が複数の場合にも、略長方形のアンテナ面１１０を複数配置することにより対応することが可能となる。
As shown in FIG. 8, in one embodiment, the phased array antenna 100 can be substantially rectangular with one side longer than the other side.
When the direction in which wide-angle beam scanning is required is limited to one direction, it is particularly effective by aligning the direction of one side longer than the other side of the substantially rectangular antenna surface 110 with the required direction.
Further, even when wide-angle beam scanning is required in a plurality of directions, it is possible to cope with this by arranging a plurality of substantially rectangular antenna surfaces 110 .
一実施例において、上述のフェーズドアレーアンテナ１００の有する素子ユニット１０が一体に形成されている。
本構成により、素子ユニット１０内での素子間の配置が固定され、製造が容易となる。
In one embodiment, the
With this configuration, the arrangement of the elements in the
図９は６段３６素子での正方配列を、図１０は６段３３素子での三角配列による比較例を、それぞれ示し、図１１は本発明の一実施例におけるフェーズドアレーアンテナ１００の構成例を示す。
図１２および図１３は正方配列での相対電力を示す。図１２の実線は電波の主ビーム方向が縦方向で０度、破線は縦方向で６０度での結果である。また、図１３の実線は電波の主ビーム方向が横方向で０度、破線は横方向で６０度での結果である。ここで、主ビームとは、フェーズドアレーアンテナ１００が送信または受信する電波の方向を示す。
縦方向６０度では、反対側の６３度付近に大きなサイドローブが見られる。同様に、横方向６０度では、反対側の９０度付近に大きなサイドローブが見られる。
9 shows a square array with 36 elements in 6 stages, FIG. 10 shows a comparative example with a triangular array with 33 elements in 6 stages, and FIG. 11 shows a configuration example of a phased array antenna 100 according to an embodiment of the present invention. show.
Figures 12 and 13 show the relative power in a square array. The solid line in FIG. 12 is the result when the main beam direction of the radio wave is 0 degrees in the vertical direction, and the dashed line is the result when it is 60 degrees in the vertical direction. The solid line in FIG. 13 is the result when the main beam direction of the radio wave is 0 degrees in the horizontal direction, and the dashed line is the result when the horizontal direction is 60 degrees. Here, the main beam indicates the direction of radio waves transmitted or received by the phased array antenna 100 .
At 60 degrees in the longitudinal direction, large side lobes are seen near 63 degrees on the opposite side. Similarly, at 60 degrees in the horizontal direction, large side lobes are seen near 90 degrees on the opposite side.
図１４および図１５は三角配列での相対電力を示す。図１４の実線は電波の主ビーム方向が縦方向で０度、破線は縦方向で６０度での結果である。また、図１５の実線は電波の主ビーム方向が横方向で０度、破線は横方向で６０度での結果である。
縦方向６０度では、反対側の６３度付近に大きなサイドローブが見られる。他方、横方向６０度では、サイドローブが抑制されている。
Figures 14 and 15 show the relative power in a triangular arrangement. The solid line in FIG. 14 is the result when the main beam direction of the radio wave is 0 degrees in the vertical direction, and the dashed line is the result when it is 60 degrees in the vertical direction. The solid line in FIG. 15 is the result when the main beam direction of the radio wave is 0 degrees in the horizontal direction, and the dashed line is the result when the horizontal direction is 60 degrees.
At 60 degrees in the longitudinal direction, large side lobes are seen near 63 degrees on the opposite side. On the other hand, side lobes are suppressed at 60 degrees in the horizontal direction.
図１６および図１７は本実施例での相対電力を示す。図１６の実線は電波の主ビーム方向が縦方向で０度、破線は縦方向で６０度での結果である。また、図１７の実線は電波の主ビーム方向が横方向で０度、破線は横方向で６０度での結果である。
縦方向６０度、横方向６０度のいずれにおいても、サイドローブが抑制されている。
16 and 17 show the relative powers for this example. The solid line in FIG. 16 is the result when the main beam direction of the radio wave is 0 degrees in the vertical direction, and the dashed line is the result when it is 60 degrees in the vertical direction. The solid line in FIG. 17 is the result when the main beam direction of the radio wave is 0 degrees in the horizontal direction, and the dashed line is the result when the horizontal direction is 60 degrees.
Side lobes are suppressed at both 60 degrees in the vertical direction and 60 degrees in the horizontal direction.
図１８および図１９は正方配列、三角配列、および、本実施例での電波の主ビーム方向を、それぞれ、縦方向で６０度、および、横方向で６０度の場合について、比較したものである。図の実線は正方配列、図の破線は三角配列、図の点線は本実施例の結果を、それぞれ示す。
上述のように、正方配列では、縦方向、横方向のいずれにおいても大きなサイドローブが生じ、三角配列では、縦方向に大きなサイドローブが生じる。
しかし、本実施例では、縦方向６０度、横方向６０度のいずれにおいても、サイドローブが抑制されていることが分かる。
FIG. 18 and FIG. 19 compare the main beam directions of the radio waves in the square arrangement, the triangular arrangement, and this embodiment at 60 degrees in the vertical direction and 60 degrees in the horizontal direction, respectively. . A solid line in the figure indicates a square array, a dashed line in the figure indicates a triangular array, and a dotted line in the figure indicates the results of this example.
As described above, the square arrangement produces large side lobes in both the vertical and horizontal directions, and the triangular arrangement produces large side lobes in the vertical direction.
However, in this embodiment, it can be seen that the side lobes are suppressed both at 60 degrees in the vertical direction and at 60 degrees in the horizontal direction.
図２０は本発明の一実施例におけるフェーズドアレーアンテナ１００の素子の構成例を示す。
本実施例において、素子１は２偏波共用アンテナである。具体的には、クロスダイポールアンテナとなっている。
本構成により、２つの偏波に対応することができる。
例えば通信に用いた場合、回線数を２倍にできる。また、受信に用いた場合も、受信信号についても２偏波に対応できる。
FIG. 20 shows a configuration example of the elements of the phased array antenna 100 in one embodiment of the present invention.
In this
With this configuration, it is possible to deal with two polarized waves.
For example, when used for communication, the number of lines can be doubled. In addition, when used for reception, the reception signal can also support two polarized waves.
図２１は本発明の一実施例におけるフェーズドアレーアンテナ１００の構成例を示す。
本実施例において、素子ユニット１０は誘電体基板または金属で形成されている。「素子ユニット１０は誘電体基板または金属で形成されている」とは、素子ユニット１０の部材の主要部、具体的には体積においては半分以上が、誘電体基板または金属を含んで構成されることを意味し、誘電体基板や金属以外の部材も有する場合も含む。また、アンテナ面１１０はフレキシブル基板上に配置されている。
本構成により、アンテナ面１１０が配置される部位が平面でない場合にも、対応することが可能となる。
FIG. 21 shows a configuration example of a phased array antenna 100 in one embodiment of the present invention.
In this embodiment, the
With this configuration, it is possible to cope with a case where the part where the antenna surface 110 is arranged is not flat.
図２２は本発明の一実施例におけるフェーズドアレーアンテナ１００の構成例を示す。
本実施例において、フェーズドアレーアンテナ１００は、電波送信方向制御部１２０を備え、時分割で複数の方向に電波を送信する。
本構成により、携帯電話の基地局などにおいて、効率的な通信電波の送受信が可能となる。
FIG. 22 shows a configuration example of a phased array antenna 100 in one embodiment of the present invention.
In this embodiment, the phased array antenna 100 includes a radio wave transmission direction control section 120 and transmits radio waves in a plurality of directions in a time division manner.
This configuration enables efficient transmission and reception of communication radio waves in base stations for mobile phones and the like.
図は本発明の一実施例におけるフェーズドアレーアンテナ１００の構成例を示す。
本実施例において、フェーズドアレーアンテナ１００は、電波送信方向制御部１２０を備え、周波数分割で複数の方向に電波を送信する。
本構成により、携帯電話の基地局などにおいて、効率的な通信電波の送受信が可能となる。
The figure shows a configuration example of a phased array antenna 100 in one embodiment of the present invention.
In this embodiment, the phased array antenna 100 includes a radio wave transmission direction control section 120 and transmits radio waves in a plurality of directions by frequency division.
This configuration enables efficient transmission and reception of communication radio waves in base stations for mobile phones and the like.
図２３は本発明の一実施例におけるフェーズドアレーアンテナ１００の構成例を示す。
本実施例において、フェーズドアレーアンテナ１００は、受信した電波の方向を検知する電波受信方向検知部１３０を備える。
本構成により、例えば電波送信方向制御部１２０と共に携帯端末との通信に用いた場合、携帯端末の方向に応じた方向制御が可能となる。
FIG. 23 shows a configuration example of a phased array antenna 100 in one embodiment of the present invention.
In this embodiment, the phased array antenna 100 includes a radio wave reception direction detector 130 that detects the direction of received radio waves.
With this configuration, for example, when used together with the radio wave transmission direction control unit 120 for communication with a mobile terminal, direction control according to the direction of the mobile terminal is possible.
図２４は本発明の一実施例におけるフェーズドアレーアンテナ１００の構成例を示す。
本実施例では、電波受信方向検知部１３０が周波数分割部１３１を備え、受信した電波の到来方向を周波数ごとに検知する。
本構成により、例えば電波送信方向制御部１２０と共に携帯端末との通信に用いた場合、周波数ごとに複数の携帯端末の方向に応じた方向制御が可能となる。
FIG. 24 shows a configuration example of a phased array antenna 100 in one embodiment of the present invention.
In this embodiment, the radio wave reception direction detection unit 130 includes a frequency division unit 131 and detects the direction of arrival of the received radio waves for each frequency.
With this configuration, for example, when used together with the radio wave transmission direction control unit 120 for communication with mobile terminals, it is possible to perform direction control according to the directions of a plurality of mobile terminals for each frequency.
図２５は本発明の一実施例におけるフェーズドアレーアンテナ１００の構成例を示す。
本実施例において、フェーズドアレーアンテナ１００は、通信部１４０を備え、通信用の電波を送信または受信する。
FIG. 25 shows a configuration example of a phased array antenna 100 in one embodiment of the present invention.
In this embodiment, the phased array antenna 100 includes a communication unit 140 to transmit or receive radio waves for communication.
図２６は本発明の一実施例における移動体２００通信システムの構成例を示す。
本実施例において、移動体搭載型通信システム２１０は、前述の通信部１４０を備えたフェーズドアレーアンテナ１００を搭載する。
例えばドローンなどの移動体２００では重量がその性能に大きく影響するが、本構成によるフェーズドアレーアンテナ１００は、少ない素子数と少ない回路部品数で軽量化され、かつ、広角にビーム走査が可能であるため、移動体２００通信システムとして非常に有利になる。
航空機や、電気自動車などの自動車など、他の移動体２００にも適用できる。
FIG. 26 shows a configuration example of a mobile 200 communication system in one embodiment of the present invention.
In this embodiment, the mobile-mounted communication system 210 is equipped with the phased array antenna 100 having the communication unit 140 described above.
For example, the weight of a moving object 200 such as a drone greatly affects its performance, but the phased array antenna 100 according to this configuration is lightweight with a small number of elements and a small number of circuit parts, and is capable of wide-angle beam scanning. Therefore, it is very advantageous as a mobile 200 communication system.
It can also be applied to other moving bodies 200 such as aircraft and automobiles such as electric vehicles.
図２７および図２８は本発明の一実施例におけるフェーズドアレーアンテナ１００の構成例、および、プログラムの構成例を示す。
図２７に示されるように、電波送信方向制御部１２０は、演算部１２１としてのＣＰＵ、不揮発性メモリ１２２であるＲＯＭ、および、揮発性メモリ１２３であるＲＡＭを備える。ＣＰＵとＲＯＭおよびＲＡＭは互いに接続されている。
プログラムは、ＲＯＭに格納されており、電波送信方向制御部１２０の電源がＯＮになると、ＣＰＵの制御の下で、ＲＯＭに格納されたプログラムがＲＡＭ上に展開され、実行される。
27 and 28 show an example configuration of the phased array antenna 100 and an example configuration of a program according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 27, the radio wave transmission direction control unit 120 includes a CPU as a calculation unit 121, a ROM as a nonvolatile memory 122, and a RAM as a volatile memory 123. FIG. The CPU, ROM and RAM are connected together.
The programs are stored in the ROM, and when the radio wave transmission direction control unit 120 is powered on, the programs stored in the ROM are developed on the RAM and executed under the control of the CPU.
図２８に示されるように、プログラムは、アンテナ面１１０を有するフェーズドアレーアンテナ１００を制御するプログラムである。
フェーズドアレーアンテナ１００は、前述の図のように、電波送信方向制御部１２０、および、アンテナ面１１０に配置された複数の素子列１０１、１０２、１０３等を有する。
互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向について、Ｘ軸方向を横方向、Ｙ軸方向を縦方向、Ｚ軸方向を高さ方向とする。
As shown in FIG. 28, the program is a program for controlling a phased array antenna 100 having an antenna plane 110. FIG.
The phased array antenna 100 has a radio wave transmission direction control section 120 and a plurality of element arrays 101, 102, 103, etc. arranged on an antenna surface 110, as shown in the above figure.
Regarding the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, which are orthogonal to each other, the X-axis direction is the horizontal direction, the Y-axis direction is the vertical direction, and the Z-axis direction is the height direction.
素子列１０１、１０２、１０３等は１以上の素子ユニット１０を有し、１以上の素子ユニット１０は縦方向に並んでいる。
素子ユニット１０は、複数の素子を有し、最も近接する素子の間隔は、横方向a、縦方向bである。
フェーズドアレーアンテナ１００は、横方向に１．５aずれて配置されている素子ユニット１０を有する。これにより、結果として、横方向にa／２だけずれて配置された素子を有する。また、縦方向にも、１．５ｂずれて配置されている素子ユニット１０を有する。これにより、結果として、縦方向にｂ／２だけずれて配置された素子を有する。
The element rows 101, 102, 103, etc. have one or
The
A phased array antenna 100 has
プログラムは、信号受信ステップＳ０２、縦方向入力信号生成ステップＳ１０、横方向入力信号生成ステップＳ２０、および、入力信号出力ステップＳ３０を有する。
信号受信ステップＳ０２では、電波送信方向制御部１２０に入力される信号を受け付ける。本実施例では、通信部１４０において、電波送信方向制御部１２０は制御部接続端子１４１を備える。そして、制御部接続端子１４１を介して、電波送信方向制御部１２０に信号が入力される。
The program has a signal reception step S02, a vertical input signal generation step S10, a horizontal input signal generation step S20, and an input signal output step S30.
In signal reception step S02, a signal input to radio wave transmission direction control section 120 is received. In this embodiment, in the communication unit 140 , the radio wave transmission direction control unit 120 has a control unit connection terminal 141 . A signal is input to the radio wave transmission direction control section 120 via the control section connection terminal 141 .
縦方向入力信号生成ステップＳ１０は、信号受信ステップＳ０２の後に実行され、縦方向にｂ／２ずつずれた、それぞれの素子の位置に応じた位相と振幅を有する入力信号を生成する。
横方向入力信号生成ステップＳ２０もまた、信号受信ステップＳ０２の後に実行され、横方向にａ／２ずつずれた、それぞれの素子の位置に応じた位相と振幅を有する入力信号を生成する。
入力信号出力ステップＳ３０では、電波送信方向制御部１２０から、縦方向入力信号生成ステップＳ１０、および、横方向入力信号生成ステップＳ２０で生成された、それぞれの素子に対応した入力信号を出力する。
A longitudinal input signal generating step S10 is executed after the signal receiving step S02 to generate an input signal having a phase and an amplitude corresponding to the position of each element shifted by b/2 in the longitudinal direction.
A lateral input signal generation step S20 is also performed after the signal reception step S02 to generate an input signal having a phase and amplitude dependent on the position of each element laterally displaced by a/2.
In the input signal output step S30, the radio wave transmission direction control unit 120 outputs the input signals corresponding to the respective elements generated in the vertical direction input signal generation step S10 and the horizontal direction input signal generation step S20.
以下、ステップごとに説明する。
入力信号の生成が開始されると、まず、制御部接続端子１４１を介して信号が入力されるのを待つ、待機ステップＳ０１に進む。
待機ステップＳ０１で入力が確認されると、信号受信ステップＳ０２に進み、電波送信方向制御部１２０に入力される信号を受け付ける。
Each step will be described below.
When the generation of the input signal is started, first, the process proceeds to standby step S01 for waiting for the signal to be input via the control section connection terminal 141 .
When the input is confirmed in the standby step S01, the process proceeds to the signal reception step S02, and the signal input to the radio wave transmission direction control unit 120 is received.
続いて、縦方向入力信号生成ステップＳ１０に進む。信号受信ステップＳ０２では、それぞれの素子の縦方向の位置に応じた位相と振幅を有する入力信号を生成する。
次いで、横方向入力信号生成ステップＳ２０に進み、それぞれの素子の横方向の位置に応じた位相と振幅を有する入力信号を生成し、先に生成された縦方向入力信号と合成される。
Subsequently, the process proceeds to vertical direction input signal generation step S10. In the signal receiving step S02, an input signal having a phase and amplitude corresponding to the vertical position of each element is generated.
Next, in horizontal direction input signal generation step S20, an input signal having a phase and amplitude corresponding to the horizontal position of each element is generated and combined with the previously generated vertical direction input signal.
この２つのステップは、逆順に実行されてもよく、あるいは、ＣＰＵとメモリが２ステップ分確保できれば、同時に実行されてもよい。同時に実行される場合には、別途、縦方向入力信号と横方向入力信号を合成する合成ステップを設けてもよい。
続いて、入力信号出力ステップＳ３０に進み、それぞれの素子に対応した入力信号を出力する。
本構成により、縦方向および横方向の両方向において、素子間隔ａ，ｂだけずれて配置された素子を制御することが可能となり、少ない素子および部品数で、サイドローブの少ない電波を合成することができる。
These two steps may be executed in reverse order, or may be executed simultaneously if the CPU and memory for the two steps can be secured. If they are executed at the same time, a synthesis step for synthesizing the vertical input signal and the horizontal input signal may be separately provided.
Subsequently, the process proceeds to input signal output step S30 to output an input signal corresponding to each element.
With this configuration, it is possible to control the elements arranged at intervals of the element intervals a and b in both the vertical and horizontal directions, and to synthesize radio waves with few side lobes with a small number of elements and parts. can.
本発明は以上の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な実施例を含むことは言うでもない。
例えば、移動体搭載型通信システムは、人が装着するものであってもよい。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above examples, and includes various examples without departing from the scope of the present invention.
For example, a mobile-mounted communication system may be worn by a person.
１ 素子
１Ａ、３Ａ、４Ａ, ６Ａ 上素子
１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ、５Ｂ、９Ｂ 左素子
１Ｃ、２Ｃ、３Ｃ、４Ｃ、５Ｃ、８Ｃ 右素子
１Ｄ、２Ｄ、５Ｄ、７Ｄ 下素子
１０ 素子ユニット
１１ 完全素子ユニット
１２ 半素子ユニット
１３ 不完全素子ユニット
１４ 部分素子ユニット
１００ フェーズドアレーアンテナ
１１０ アンテナ面
１０１、１０２、１０３ 素子列
１２０ 電波送信方向制御部
１２１ 演算部
１２２ 不揮発性メモリ
１２３ 揮発性メモリ
１３０ 電波受信方向検知部
１３１ 周波数分割部
１４０ 通信部
１４１ 制御部接続端子
１４２ 検知部接続端子
２００ 移動体
２１０ 移動体搭載型通信システム
1 element 1A, 3A, 4A, 6A upper element 1B, 2B, 3B, 4B, 5B, 9B left element 1C, 2C, 3C, 4C, 5C, 8C
Claims (17)
前記アンテナ面に複数の素子列を有し、
互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向について、Ｘ軸方向を横方向、Ｙ軸方向を縦方向、Ｚ軸方向を高さ方向として、
前記素子列は１以上の素子ユニットを有し、前記１以上の素子ユニットは縦方向に並んでおり、
前記素子ユニットは、
横方向に素子間隔ａで隣接する左素子および右素子と、
横方向に隣接する左素子および右素子の中央から縦方向に素子間隔ｂの位置に配置される２つの上素子および下素子を基本とし、
１以上の完全素子ユニットを有し、
１以上の前記完全素子ユニットがアンテナ面の略中心に配置され、
前記完全素子ユニットは、前記左素子、前記右素子、前記上素子、および、前記下素子を有し、
隣接する前記素子列は、横方向に１．５a、縦方向に１．５ｂずれて配置されることにより、縦方向に前記素子ユニットを構成する前記素子が横方向にも前記素子ユニットを構成することを特徴とする、
フェーズドアレーアンテナ。
A phased array antenna having an antenna plane,
Having a plurality of element rows on the antenna surface,
Regarding the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, which are orthogonal to each other, the X-axis direction is the horizontal direction, the Y-axis direction is the vertical direction, and the Z-axis direction is the height direction.
The element row has one or more element units, and the one or more element units are arranged in a vertical direction,
The element unit is
a left element and a right element that are laterally adjacent to each other with an element spacing a;
Based on two upper and lower elements arranged at the position of the element interval b in the vertical direction from the center of the left element and right element adjacent in the horizontal direction,
having one or more complete element units,
one or more of the complete element units are arranged substantially at the center of the antenna plane,
the complete element unit comprises the left element, the right element, the top element and the bottom element;
The adjacent element arrays are arranged with a horizontal shift of 1.5a and a vertical shift of 1.5b, so that the elements forming the element unit in the vertical direction also form the element unit in the horizontal direction. characterized by
phased array antenna.
2. The phased array antenna according to claim 1, wherein a is equal to b for the element spacing in the vertical direction and the element spacing in the horizontal direction.
中央の前記素子列は、中心に配置される１の前記完全素子ユニットを有し、
左右の前記素子列はそれぞれ２つの半素子ユニットを有し、前記半素子ユニットは前記完全素子ユニットのうち中心側の２素子のみを有し、
４段１２素子を有することを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナ。
Consists of three rows of the element rows,
the central element row has one complete element unit arranged in the center;
each of the left and right element rows has two half-element units, the half-element units having only two elements on the center side of the complete element units;
3. A phased array antenna according to claim 1 or 2, characterized in that it has 12 elements in 4 stages.
中央の前記素子列は、中心に配置される１の前記完全素子ユニット、および、中心に配置される１の前記素子ユニットに対して縦方向に上および下に隣接する２つの部分素子ユニットを有し、
前記部分素子ユニットは、前記完全素子ユニットの前記上素子、前記下素子、前記左素子、および、前記右素子のうち中心側の１素子のみを有し、
左右の前記素子列は、４つの不完全素子ユニットを有し、
前記不完全素子ユニットは、前記完全素子ユニットの前記上素子、前記下素子、前記左素子、および、前記右素子のうち中心側の３素子のみを有し、
５段１８素子を有することを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナ。
Consists of three rows of the element rows,
The central element row has one full element unit arranged in the center and two partial element units vertically adjacent above and below the one said central element unit. death,
the partial element unit has only one element on the center side among the upper element, the lower element, the left element, and the right element of the complete element unit;
The left and right element rows have four imperfect element units,
The incomplete element unit has only three elements on the center side of the upper element, the lower element, the left element, and the right element of the complete element unit,
3. A phased array antenna according to claim 1, having 18 elements in 5 stages.
中央の前記素子列は、中心に配置される１の前記完全素子ユニット、および、中心に配置される１の前記素子ユニットに対して縦方向に上および下に隣接する２つの部分素子ユニットを有し、
前記部分素子ユニットは、前記完全素子ユニットの前記上素子、前記下素子、前記左素子、および、前記右素子のうち中心側の１素子のみを有し、
左右の前記素子列は、４つの前記完全素子ユニットを有し、
６段２４素子を有することを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナ。
Consists of three rows of the element rows,
The central element row has one full element unit arranged in the center and two partial element units vertically adjacent above and below the one said central element unit. death,
the partial element unit has only one element on the center side among the upper element, the lower element, the left element, and the right element of the complete element unit;
The left and right element rows have four complete element units,
3. A phased array antenna according to claim 1 or 2, characterized in that it has 6 stages of 24 elements.
3. The phased array antenna according to claim 1, wherein said antenna surface is substantially rectangular with one side longer than the other side.
A phased array antenna according to any one of claims 1 to 6, characterized in that said elements are dipole antennas.
A phased array antenna according to any one of claims 1 to 7, characterized in that said element is a dual polarized antenna.
9. The phased array antenna according to claim 1, wherein said element units are integrally formed.
10. The phased array antenna according to claim 1, wherein said element unit is made of a dielectric substrate or metal.
11. The phased array antenna according to any one of claims 1 to 10, further comprising a radio wave transmission direction control unit for transmitting radio waves in a plurality of directions in a time division manner.
11. The phased array antenna according to any one of claims 1 to 10, further comprising a radio wave transmission direction control section for transmitting radio waves in a plurality of directions by frequency division.
13. The phased array antenna according to any one of claims 1 to 12, further comprising a radio wave receiving direction detecting section for detecting the direction of received radio waves.
14. The phased array antenna according to claim 13, wherein said radio wave reception direction detection unit has a frequency division unit and detects the direction of the received radio wave for each frequency.
15. The phased array antenna according to any one of claims 1 to 14, further comprising a communication section for transmitting or receiving radio waves for communication.
A communication system mounted on a mobile, characterized in that the phased array antenna according to claim 15 is mounted.
前記フェーズドアレーアンテナは、
電波送信方向制御部、および、
前記アンテナ面に配置された複数の素子列を有し、
互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向について、Ｘ軸方向を横方向、Ｙ軸方向を縦方向、Ｚ軸方向を高さ方向として、
前記素子列は１以上の素子ユニットを有し、前記１以上の素子ユニットは縦方向に並んでおり、
前記素子ユニットは、複数の素子を有し、
最も近接する素子の間隔は、横方向a、縦方向bであり、
前記フェーズドアレーアンテナは、
横方向に１．５aずれて配置されている前記素子ユニットを有することにより、横方向にa／２だけずれて配置された前記素子を有し、かつ、
縦方向に１．５ｂずれて配置されている前記素子ユニットを有することにより、縦方向にｂ／２だけずれて配置された前記素子を有し、
前記プログラムは、
前記電波送信方向制御部に入力される信号を受け付ける信号受信ステップ、
前記信号受信ステップの後に実行され、横方向にａ／２ずつずれた、それぞれの前記素子の位置に応じた位相と振幅を有する入力信号を生成する、横方向入力信号生成ステップ、
前記信号受信ステップの後に実行され、縦方向にｂ／２ずつずれた、それぞれの前記素子の位置に応じた位相と振幅を有する入力信号を生成する、縦方向入力信号生成ステップ、
前記電波送信方向制御部から、前記縦方向入力信号生成ステップ、および、前記横方向入力信号生成ステップで生成された、それぞれの前記素子に対応した入力信号を出力する入力信号出力ステップを実行することを特徴とする、プログラム。
A program for controlling a phased array antenna having an antenna plane,
The phased array antenna is
a radio wave transmission direction control unit, and
Having a plurality of element rows arranged on the antenna plane,
Regarding the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, which are orthogonal to each other, the X-axis direction is the horizontal direction, the Y-axis direction is the vertical direction, and the Z-axis direction is the height direction.
The element row has one or more element units, and the one or more element units are arranged in a vertical direction,
The element unit has a plurality of elements,
The distance between the closest elements is a in the horizontal direction and b in the vertical direction,
The phased array antenna is
By having the element units arranged with a lateral shift of 1.5a, the elements are arranged with a lateral shift of a/2, and
By having the element units arranged with a vertical shift of 1.5 b, the elements are arranged with a vertical shift of b / 2,
Said program
a signal receiving step of receiving a signal input to the radio wave transmission direction control unit;
a lateral input signal generating step, performed after the signal receiving step, for generating an input signal having a phase and amplitude corresponding to the position of each of the elements laterally shifted by a/2;
a longitudinal input signal generating step, performed after the signal receiving step, for generating an input signal having a phase and amplitude corresponding to the position of each of the elements, offset by b/2 in the longitudinal direction;
executing an input signal output step of outputting the input signals generated in the vertical direction input signal generation step and the horizontal direction input signal generation step corresponding to the respective elements from the radio wave transmission direction control unit; A program characterized by
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021170286A JP2023060603A (en) | 2021-10-18 | 2021-10-18 | Phased-array antenna, mobile body-mounted communication system, and program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021170286A JP2023060603A (en) | 2021-10-18 | 2021-10-18 | Phased-array antenna, mobile body-mounted communication system, and program |
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|---|---|
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ID=86098146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2021170286A Pending JP2023060603A (en) | 2021-10-18 | 2021-10-18 | Phased-array antenna, mobile body-mounted communication system, and program |
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2021
- 2021-10-18 JP JP2021170286A patent/JP2023060603A/en active Pending
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