JP2024003909A - antenna device - Google Patents

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Hirotaka Kashiwagi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna device and so forth which have, both at the same time, preferable irradiation range of electromagnetic waves and gain.
SOLUTION: An antenna device includes: an array antenna module including a plurality of antenna elements; and a reflector having a curved surface. The array antenna module and the reflector are disposed along a first axis. When an axis intersecting the first axis is defined as a second axis, and an axis intersecting the first axis and the second axis is defined as a third axis, then the reflector has the curved surface which is curved at a first curvature in a direction along the second axis and also curved at a second curvature, smaller than the first curvature, in a direction along the third axis.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は、アンテナ装置等に関する。 The present invention relates to an antenna device and the like.

従来、種々の構成のアンテナ装置が知られている。例えば特許文献1には、機械的な回転駆動機構上に設置された反射鏡と、回転駆動機構上の反射鏡の焦点にそれぞれ設置された複数のアレイアンテナを備えたアンテナ装置が開示されている。 Conventionally, antenna devices with various configurations are known. For example, Patent Document 1 discloses an antenna device that includes a reflecting mirror installed on a mechanical rotational drive mechanism and a plurality of array antennas each installed at the focal point of the reflecting mirror on the rotational drive mechanism. .

特開2007-251663号公報JP2007-251663A

特許文献1の手法では、反射鏡の一つの方向(水平方向)が曲面で構成されることにより利得が向上し、直交するもう一方(垂直方向)が直線で構成されることにより、アレイアンテナによるビームスキャンが行われる。しかし特許文献1の手法では、垂直面が直線で構成されているため、利得向上の要素は水平面のパラボラ面のみとなり、アンテナ装置のサイズに対して全体の利得を向上させることが難しい。 In the method of Patent Document 1, the gain is improved by configuring one direction (horizontal direction) of the reflecting mirror with a curved surface, and by configuring the other orthogonal direction (vertical direction) with a straight line, the gain is improved by the array antenna. A beam scan is performed. However, in the method of Patent Document 1, since the vertical plane is formed of a straight line, the only element for improving the gain is the horizontal parabolic plane, and it is difficult to improve the overall gain with respect to the size of the antenna device.

本開示のいくつかの態様によれば、電磁波の照射範囲と利得を両立するアンテナ装置等を提供できる。 According to some aspects of the present disclosure, it is possible to provide an antenna device and the like that achieve both electromagnetic wave irradiation range and gain.

本開示の一態様は、複数のアンテナ素子を含むアレイアンテナモジュールと、曲面を有する反射鏡と、を含み、前記アレイアンテナモジュール及び前記反射鏡は、第1軸に沿って配置され、前記反射鏡は、前記第1軸に交差する軸を第2軸とし、前記第1軸及び前記第2軸に交差する軸を第3軸としたとき、前記第2軸に沿った方向において第1曲率によって湾曲し、且つ、前記第3軸に沿った方向において第1曲率に比べて小さい第2曲率によって湾曲する前記曲面を有するアンテナ装置に関係する。 One aspect of the present disclosure includes an array antenna module including a plurality of antenna elements, and a reflecting mirror having a curved surface, wherein the array antenna module and the reflecting mirror are arranged along a first axis, and the reflecting mirror is defined by a first curvature in the direction along the second axis, where an axis that intersects the first axis is a second axis, and an axis that intersects the first axis and the second axis is a third axis. The present invention relates to an antenna device having the curved surface that is curved and curved by a second curvature smaller than the first curvature in the direction along the third axis.

第1実施形態のアンテナ装置の構成例である。1 is a configuration example of an antenna device according to a first embodiment. 第1実施形態のアンテナ装置の構成例である。1 is a configuration example of an antenna device according to a first embodiment. 反射鏡、アレイアンテナモジュール、焦点の位置関係を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the positional relationship between a reflecting mirror, an array antenna module, and a focal point. アンテナ装置の信号系の構成を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of a signal system of an antenna device. 第2実施形態のアンテナ装置の構成例である。It is a structural example of the antenna device of 2nd Embodiment. 第2実施形態のアンテナ装置の構成例である。It is a structural example of the antenna device of 2nd Embodiment. 反射鏡とアレイアンテナモジュールの位置関係、及び主放射方向の例である。This is an example of the positional relationship between the reflector and the array antenna module, and the main radiation direction. 反射鏡とアレイアンテナモジュールの位置関係、及び主放射方向の例である。This is an example of the positional relationship between the reflector and the array antenna module, and the main radiation direction. 反射鏡とアレイアンテナモジュールの位置関係、及び主放射方向の例である。This is an example of the positional relationship between the reflector and the array antenna module, and the main radiation direction. 反射鏡を移動させる駆動機構の構成例である。It is an example of a structure of the drive mechanism which moves a reflecting mirror. 第4実施形態のアンテナ装置の構成例である。It is a structural example of the antenna device of 4th Embodiment. 第4実施形態のアンテナ装置の構成例である。It is a structural example of the antenna device of 4th Embodiment. 第4実施形態のアンテナ装置の構成例である。It is a structural example of the antenna device of 4th Embodiment.

以下、本実施形態について図面を参照しつつ説明する。図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本開示の必須構成要件であるとは限らない。 This embodiment will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Note that this embodiment described below does not unduly limit the content described in the claims. Furthermore, not all of the configurations described in this embodiment are essential configuration requirements of the present disclosure.

1.第1実施形態
1.1 アンテナ装置
図1及び図2は、本実施形態に係るアンテナ装置1の構成を示す図である。図1及び図2に示すように、アンテナ装置1は、アレイアンテナモジュール21と、反射鏡22を含む。なお、アンテナ装置1の構成は図1及び図2に示したものに限定されず、他の構成を追加する等の種々の変形実施が可能である。
1. First Embodiment 1.1 Antenna Device FIGS. 1 and 2 are diagrams showing the configuration of an antenna device 1 according to this embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the antenna device 1 includes an array antenna module 21 and a reflector 22. Note that the configuration of the antenna device 1 is not limited to that shown in FIGS. 1 and 2, and various modifications such as adding other configurations are possible.

アレイアンテナモジュール21は、電磁波を放射又は受信する。アレイアンテナモジュール21は、例えばアンテナ装置1の一次放射器である。 The array antenna module 21 emits or receives electromagnetic waves. The array antenna module 21 is, for example, a primary radiator of the antenna device 1.

反射鏡22は、電磁波を反射する。反射鏡22は、反射面である曲面22Sを含む。曲面22Sは、具体的には反射鏡22のうち、アレイアンテナモジュール21側の表面に対応する。 Reflector 22 reflects electromagnetic waves. The reflecting mirror 22 includes a curved surface 22S that is a reflecting surface. Specifically, the curved surface 22S corresponds to the surface of the reflecting mirror 22 on the array antenna module 21 side.

なお図1及び図2に示したように、以下の説明においては、アレイアンテナモジュール21と反射鏡22を結ぶ軸を第1軸AX1とする。換言すれば、アレイアンテナモジュール21及び反射鏡22は、第1軸AX1に沿って配置される。また第1軸AX1に交差する軸を第2軸AX2とし、第1軸AX1及び第2軸AX2に交差する軸を第3軸AX3とする。具体的には、第1軸AX1、第2軸AX2及び第3軸AX3は互いに直交する軸であってもよい。図1及び図2では、矢印の向きを各軸の正方向とし、逆方向を各軸の負方向とするが、各軸の正負は入れ替えられてもよい。 As shown in FIGS. 1 and 2, in the following description, the axis connecting the array antenna module 21 and the reflecting mirror 22 will be referred to as a first axis AX1. In other words, the array antenna module 21 and the reflecting mirror 22 are arranged along the first axis AX1. Further, an axis that intersects with the first axis AX1 is defined as a second axis AX2, and an axis that intersects with the first axis AX1 and the second axis AX2 is defined as a third axis AX3. Specifically, the first axis AX1, the second axis AX2, and the third axis AX3 may be orthogonal to each other. In FIGS. 1 and 2, the direction of the arrow is the positive direction of each axis, and the opposite direction is the negative direction of each axis, but the positive and negative directions of each axis may be switched.

例えば、第1軸AX1及び第3軸AX3によって規定される平面は水平面であり、第2軸AX2は、鉛直方向の軸である。ただし、図11を用いて後述するように、第1軸AX1及び第2軸AX2によって規定される平面が水平面であり、第3軸AX3が鉛直方向に対応する軸となってもよい。また第1軸AX1~第3軸AX3の何れか1つが鉛直方向に一致するものには限定されず、何れの軸も鉛直方向に対して傾いた軸であってもよい。また第1軸AX1~第3軸AX3のうち、何れか2つの軸によって規定される3つの平面のうち、いずれか1つが水平面と一致してもよいし、3つの平面の全てが水平面に対して傾いた平面であってもよい。 For example, the plane defined by the first axis AX1 and the third axis AX3 is a horizontal plane, and the second axis AX2 is a vertical axis. However, as will be described later using FIG. 11, the plane defined by the first axis AX1 and the second axis AX2 may be a horizontal plane, and the third axis AX3 may be an axis corresponding to the vertical direction. Further, any one of the first to third axes AX1 to AX3 is not limited to being aligned with the vertical direction, and any one of the axes may be an axis inclined with respect to the vertical direction. Also, any one of the three planes defined by any two of the first axis AX1 to the third axis AX3 may coincide with the horizontal plane, or all three planes may coincide with the horizontal plane. It may also be a plane that is tilted.

1.2 アレイアンテナモジュール
アレイアンテナモジュール21は、入力された中間周波数(IF)信号を高周波(RF)信号に周波数変換し、RF信号に対して信号処理を行い、信号処理を行ったRF信号を電磁波に変換し、電磁波を放射する。
1.2 Array Antenna Module The array antenna module 21 converts the input intermediate frequency (IF) signal into a radio frequency (RF) signal, performs signal processing on the RF signal, and converts the processed RF signal into a radio frequency (RF) signal. Converts into electromagnetic waves and emits electromagnetic waves.

また、アレイアンテナモジュール21は、電磁波を受信し、受信した電磁波をRF信号に変換し、RF信号に対して信号処理を行い、信号処理を行ったRF信号をIF信号に周波数変換し、IF信号を出力する。 The array antenna module 21 also receives electromagnetic waves, converts the received electromagnetic waves into RF signals, performs signal processing on the RF signals, frequency converts the processed RF signals into IF signals, and converts the received electromagnetic waves into RF signals. Output.

図2に図示されるように、アレイアンテナモジュール21は、基板81と、当該基板81に設けられる複数のアンテナ素子100を含む。またアレイアンテナモジュール21は、RF集積回路(RFIC)やシールド等、図2には図示されない構成を備えてもよい。 As illustrated in FIG. 2, the array antenna module 21 includes a substrate 81 and a plurality of antenna elements 100 provided on the substrate 81. Furthermore, the array antenna module 21 may include configurations not shown in FIG. 2, such as an RF integrated circuit (RFIC) and a shield.

シールド及びRFICは、例えば基板81の裏面に取り付けられる。シールドは、RFICを覆う。これにより、RFICから不要な電磁波が放射されること、及び、RFICにより不要な電磁波が受信されることを抑制できる。 The shield and RFIC are attached to the back surface of the substrate 81, for example. A shield covers the RFIC. This can suppress unnecessary electromagnetic waves from being emitted from the RFIC and unnecessary electromagnetic waves from being received by the RFIC.

図2では、アンテナ素子100として、基板81上に配列される16個のアンテナ素子100を例示している。それぞれのアンテナ素子100は、例えばパッチアンテナである。なお、図2では4×4に配列される16個のアンテナ素子100を例示したが、アンテナ素子の配置及び個数はこれに限定されない。例えばアレイアンテナモジュール21は、1つの直線上に配置されるアンテナ素子100から構成されてもよい。またアレイアンテナモジュール21が含むアンテナ素子100は、15個以下であってもよいし、17個以上であってもよい。 In FIG. 2, 16 antenna elements 100 arranged on the substrate 81 are illustrated as the antenna elements 100. Each antenna element 100 is, for example, a patch antenna. Note that although FIG. 2 illustrates 16 antenna elements 100 arranged in a 4×4 arrangement, the arrangement and number of antenna elements are not limited to this. For example, the array antenna module 21 may be composed of antenna elements 100 arranged on one straight line. Moreover, the number of antenna elements 100 included in the array antenna module 21 may be 15 or less, or may be 17 or more.

アンテナ素子100は、電磁波を放射又は受信する。アンテナ素子100の各々は、直交するふたつの偏波の両方の電磁波を放射又は受信することができる。これにより、複数のアンテナ素子100により多入力・多出力(MIMO)通信を行うことができる。また、直交するふたつの偏波の電磁波から得られるIF信号を合成することができ、アンテナ素子100の利得を高くすることができる。直交するふたつの偏波の一方は、水平偏波であり、直交するふたつの偏波の他方は、垂直偏波である。ただし、直交するふたつの偏波の一方が、水平偏波以外の偏波であってもよく、直交するふたつの偏波の他方が、垂直偏波以外の偏波であってもよい。例えば、直交するふたつの偏波の一方が、水平方向から+45°傾斜した偏波であってもよく、直交するふたつの偏波の他方が、水平方向から-45°傾斜した偏波であってもよい。 Antenna element 100 emits or receives electromagnetic waves. Each of the antenna elements 100 can radiate or receive electromagnetic waves of two orthogonal polarizations. Thereby, multiple input/multiple output (MIMO) communication can be performed using the plurality of antenna elements 100. Furthermore, IF signals obtained from electromagnetic waves of two orthogonal polarizations can be combined, and the gain of the antenna element 100 can be increased. One of the two orthogonal polarized waves is horizontally polarized, and the other of the two orthogonal polarized waves is vertically polarized. However, one of the two orthogonal polarized waves may be a polarized wave other than the horizontal polarized wave, and the other of the two orthogonal polarized waves may be a polarized wave other than the vertically polarized wave. For example, one of the two orthogonal polarized waves may be a polarized wave tilted by +45 degrees from the horizontal direction, and the other of the two orthogonal polarized waves may be a polarized wave tilted by -45 degrees from the horizontal direction. Good too.

またアレイアンテナモジュール21は、RFICとアンテナ素子100の各々とを互いに電気的に接続する配線を備える不図示の配線部を含んでもよい。当該配線は、RFICとアンテナ素子100の各々の水平偏波用の給電点とを互いに電気的に接続する配線と、RFICとアンテナ素子100の各々の垂直偏波用の給電点とを互いに電気的に接続する配線と、を含む。 Furthermore, the array antenna module 21 may include a wiring section (not shown) that includes wiring that electrically connects the RFIC and each of the antenna elements 100 to each other. The wiring electrically connects the RFIC and the feeding point for horizontal polarization of each of the antenna elements 100 to each other, and the wiring that electrically connects the RFIC and the feeding point for vertical polarization of each of the antenna elements 100 to each other. including wiring to connect to.

1.3 反射鏡
図1及び図2に示すように、反射鏡22の曲面22Sは、第2軸AX2に沿った方向において湾曲し、且つ、第3軸AX3に沿った方向において湾曲する。例えば、曲面22Sのうち、第2軸AX2に沿った方向の線を第1の線22Laとしたとき、第1の線22Laは曲線である。第1の線22Laは、第1軸AX1及び第2軸AX2によって規定される平面による、曲面22Sの断面形状に相当する。また曲面22Sのうち、第3軸AX3に沿った方向の線を第2の線22Lbとしたとき、第2の線22Lbは曲線である。第2の線22Lbは、第1軸AX1及び第3軸AX3によって規定される平面による、曲面22Sの断面形状に相当する。
1.3 Reflector As shown in FIGS. 1 and 2, the curved surface 22S of the reflector 22 is curved in the direction along the second axis AX2 and curved in the direction along the third axis AX3. For example, when the first line 22La is a line along the second axis AX2 on the curved surface 22S, the first line 22La is a curved line. The first line 22La corresponds to the cross-sectional shape of the curved surface 22S on a plane defined by the first axis AX1 and the second axis AX2. Furthermore, when a line in the direction along the third axis AX3 on the curved surface 22S is defined as the second line 22Lb, the second line 22Lb is a curved line. The second line 22Lb corresponds to the cross-sectional shape of the curved surface 22S on a plane defined by the first axis AX1 and the third axis AX3.

なお図1では、第1の線22La及び第2の線22Lbがそれぞれ原点(図1における第1軸AX1~第3軸AX3の交点)を通過する曲線である例を示したがこれには限定されない。例えば、本実施形態では、第1軸AX1及び第2軸AX2によって規定される平面に平行な平面よる、曲面22Sの断面形状を第1の線22Laとしてもよい。また第1軸AX1及び第3軸AX3によって規定される平面に平行な平面による、曲面22Sの断面形状を第2の線22Lbとしてもよい。この場合であっても、本実施形態の反射鏡22においては、第1の線22Laが曲線となり、且つ、第2の線22Lbが曲線となる。 Although FIG. 1 shows an example in which the first line 22La and the second line 22Lb are curves passing through the origin (the intersection of the first axis AX1 to the third axis AX3 in FIG. 1), there is no limitation to this. Not done. For example, in this embodiment, the cross-sectional shape of the curved surface 22S based on a plane parallel to the plane defined by the first axis AX1 and the second axis AX2 may be the first line 22La. Further, the cross-sectional shape of the curved surface 22S taken by a plane parallel to the plane defined by the first axis AX1 and the third axis AX3 may be the second line 22Lb. Even in this case, in the reflecting mirror 22 of this embodiment, the first line 22La is a curved line, and the second line 22Lb is a curved line.

本実施形態の手法では、反射鏡22は、第2軸AX2に沿った方向において第1曲率によって湾曲し、且つ、第3軸AX3に沿った方向において第1曲率に比べて小さい第2曲率によって湾曲する曲面22Sを有する。換言すれば、曲面22Sのうち、第1の線22Laの曲率は、第2の線22Lbの曲率に比べて大きい。本実施形態の手法によれば、第2軸AX2と第3軸AX3の両方の方向において、反射鏡22の形状を曲線にできる。そのため、特許文献1のように一方(例えば垂直方向)が直線形状である反射鏡を用いる手法に比べて、反射鏡22で反射する電磁波の収束度合いを高くできるため、利得を高くすることが可能になる。 In the method of the present embodiment, the reflecting mirror 22 is curved with a first curvature in the direction along the second axis AX2, and with a second curvature smaller than the first curvature in the direction along the third axis AX3. It has a curved surface 22S. In other words, in the curved surface 22S, the curvature of the first line 22La is larger than the curvature of the second line 22Lb. According to the method of this embodiment, the shape of the reflecting mirror 22 can be curved in both directions of the second axis AX2 and the third axis AX3. Therefore, compared to the method using a reflecting mirror in which one side (for example, in the vertical direction) is linear, as in Patent Document 1, the degree of convergence of the electromagnetic waves reflected by the reflecting mirror 22 can be increased, making it possible to increase the gain. become.

なおここでの第1曲率とは、第1の線22Laの曲率である。例えば第1の線22Laの曲率が位置に応じて異なる場合、第1の線22Laの基準点における曲率が第1曲率として用いられてもよい。例えば第1の線22Laが後述するようにパラボラ形状(放物線)に対応する場合、放物線の頂点(極値を取る点)における曲率が第1曲率として用いられてもよい。第2曲率についても同様に、第2の線22Lbの基準点における曲率が第2曲率として用いられてもよい。なおここでの基準点は頂点に限定されず、曲率が最大となる点であってもよいし、第1の線22Laと第2の線22Lbの交点であってもよいし、他の点であってもよい。 Note that the first curvature here is the curvature of the first line 22La. For example, when the curvature of the first line 22La differs depending on the position, the curvature of the first line 22La at the reference point may be used as the first curvature. For example, when the first line 22La corresponds to a parabolic shape (parabola) as described later, the curvature at the apex of the parabola (the point that takes the extreme value) may be used as the first curvature. Similarly, for the second curvature, the curvature at the reference point of the second line 22Lb may be used as the second curvature. Note that the reference point here is not limited to the vertex, but may be the point where the curvature is maximum, the intersection of the first line 22La and the second line 22Lb, or any other point. There may be.

本実施形態の手法では、第1の線22Laの第1曲率と、第2の線22Lbの第2曲率を異ならせることによって、第2軸AX2に沿った方向と第3軸AX3に沿った方向とで、曲面22Sでの電磁波の反射に関する特性を異ならせることが可能になる。詳細については図3を用いて後述するが、例えば仰角方向については主放射方向MRDに強度の高い電磁波を放射し、水平方向についてはアレイアンテナモジュール21を用いたビームスキャンによって広い範囲に電磁波を照射すること等が可能になる。 In the method of this embodiment, by making the first curvature of the first line 22La and the second curvature of the second line 22Lb different, the direction along the second axis AX2 and the direction along the third axis AX3 are This makes it possible to vary the characteristics regarding reflection of electromagnetic waves on the curved surface 22S. The details will be described later using FIG. 3, but for example, in the elevation direction, high-intensity electromagnetic waves are radiated in the main radiation direction MRD, and in the horizontal direction, electromagnetic waves are irradiated over a wide range by beam scanning using the array antenna module 21. It becomes possible to do the following.

ここで、第1曲率を有する曲線(第1の線22La)は、パラボラ形状に対応する形状であってもよい。換言すれば、第1の線22Laは、放物線に対応する形状であってもよい。放物線に対応する形状とは、放物線そのものであってもよいし、放物線との差異が所定以下の曲線を含んでもよい。このようにすれば、第1の線22Laは、当該第1の線22Laに入射する平行な電磁波を、光軸上の一点(焦点)で収束させる形状となるため、電磁波を収束させやすく、利得の向上が可能になる。 Here, the curve having the first curvature (first line 22La) may have a shape corresponding to a parabolic shape. In other words, the first line 22La may have a shape corresponding to a parabola. The shape corresponding to a parabola may be the parabola itself, or may include a curve whose difference from the parabola is less than a predetermined value. In this way, the first line 22La has a shape that converges the parallel electromagnetic waves incident on the first line 22La at one point (focal point) on the optical axis, making it easy to converge the electromagnetic waves and gain gain. can be improved.

さらに言えば、第2曲率を有する曲線(第2の線22Lb)も、パラボラ形状に対応する形状であってもよい。換言すれば、第2の線22Lbは、放物線に対応する形状であってもよい。このようにすれば、第2の線22Lbは、当該第2の線22Lbに入射する平行な電磁波を、光軸上の一点(焦点)で収束させる形状となるため、電磁波を収束させやすく、利得の向上が可能になる。 Furthermore, the curve having the second curvature (second line 22Lb) may also have a shape corresponding to a parabolic shape. In other words, the second line 22Lb may have a shape corresponding to a parabola. In this way, the second line 22Lb has a shape that converges the parallel electromagnetic waves incident on the second line 22Lb at one point (focal point) on the optical axis, making it easy to converge the electromagnetic waves and gain gain. can be improved.

例えば放物線の形状をy=4axと定義したとき、第1の線22Laはy=4axに対応する形状であり、第2の線22Lbはy=4axに対応する形状であってもよい。ここで、a<aとすることによって、第1曲率と第2曲率に差を設けることが可能になる。例えば、放物線y=4axの頂点における曲率半径はaに比例するため、頂点での曲率はaに反比例する。よってa<aとすることによって、第1の線22Laと第2の線22Lbの両方をパラボラ曲線としつつ、第1曲率>第2曲率とすることが可能になる。 For example, when the shape of a parabola is defined as y 2 =4ax, the first line 22La has a shape corresponding to y 2 =4a 1 x, and the second line 22Lb has a shape corresponding to y 2 =4a 2 x. There may be. Here, by setting a 1 <a 2 , it becomes possible to provide a difference between the first curvature and the second curvature. For example, since the radius of curvature at the apex of the parabola y 2 =4ax is proportional to a, the curvature at the apex is inversely proportional to a. Therefore, by setting a 1 <a 2 , it becomes possible to set both the first line 22La and the second line 22Lb to be parabolic curves, and to set the first curvature> the second curvature.

ただし、第2曲率を有する曲線(第2の線22Lb)は、パラボラ形状に限定されず、他の形状であってもよい。例えば、第2の線22Lbは、当該第2の線22Lbに入射する平行な電磁波の光軸上での到達位置が、入射位置に応じて異なる(平行な電磁波が光軸上で一点に収束しない)特性を有してもよい。この場合であっても、第3軸AX3に沿った方向において、反射鏡22が直線形状ではなく曲線形状となるため、特許文献1等の従来手法に比べて利得の向上が可能である。 However, the curve having the second curvature (second line 22Lb) is not limited to the parabolic shape, and may have other shapes. For example, for the second line 22Lb, the arrival position on the optical axis of parallel electromagnetic waves incident on the second line 22Lb differs depending on the incident position (parallel electromagnetic waves do not converge to one point on the optical axis). ) characteristics. Even in this case, since the reflecting mirror 22 has a curved shape instead of a linear shape in the direction along the third axis AX3, it is possible to improve the gain compared to the conventional method such as Patent Document 1.

1.4 反射鏡の焦点とアレイアンテナモジュールの関係
上述したように、本実施形態のアンテナ装置1では、第1曲率と第2曲率が異なる。これにより、焦点とアレイアンテナモジュール21の位置関係を調整することが可能になる。例えば、アレイアンテナモジュール21を第1の線22Laの焦点に配置することで主放射方向へ強度の高い電磁波を放射しつつ、アレイアンテナモジュール21を第2の線22Lbの焦点とは異なる位置に配置することで第3軸AX3に沿った方向において、アレイアンテナモジュール21を用いたビームスキャンを実行することが可能になる。アンテナ装置1が電磁波を受信する場合も同様であり、利得を大きくしつつ、ビームスキャンを実行することが可能になる。以下、図3を用いて具体的に説明する。
1.4 Relationship between the focal point of the reflecting mirror and the array antenna module As described above, in the antenna device 1 of this embodiment, the first curvature and the second curvature are different. This makes it possible to adjust the positional relationship between the focal point and the array antenna module 21. For example, by placing the array antenna module 21 at the focal point of the first line 22La, high-intensity electromagnetic waves are radiated in the main radiation direction, while placing the array antenna module 21 at a position different from the focal point of the second line 22Lb. This makes it possible to perform beam scanning using the array antenna module 21 in the direction along the third axis AX3. The same applies when the antenna device 1 receives electromagnetic waves, and it becomes possible to perform beam scanning while increasing the gain. A detailed explanation will be given below using FIG. 3.

図3は、反射鏡22、アレイアンテナモジュール21、及び、反射鏡22の焦点の位置関係を例示する図である。図3において、第1焦点22Faは、第1の線22Laの焦点を表し、第2焦点22Fbは、第2の線22Lbの焦点を表す。例えば、上述したように、第1の線22Laがy=4axに対応する形状である場合、第1の線22Laの頂点から第1焦点22Faまでの距離はaに対応する。また第2の線22Lbがy=4axに対応する形状である場合、第2の線22Laの頂点から第2焦点22Fbまでの距離はaに対応する。上述したように、第1曲率と第2曲率の関係からa<aであるため、第1の線22Laの頂点から第1焦点22Faまでの距離に比べて、第2の線22Lbの頂点から第2焦点22Fbまでの距離が長く設定される。ここで第1の線22Laの頂点及び第2の線22Lbの頂点とは、例えば図1及び図2における原点(図示した第1軸AX1~第3軸AX3の3軸が交差する点)である。 FIG. 3 is a diagram illustrating the positional relationship of the reflecting mirror 22, the array antenna module 21, and the focal point of the reflecting mirror 22. In FIG. 3, the first focal point 22Fa represents the focal point of the first line 22La, and the second focal point 22Fb represents the focal point of the second line 22Lb. For example, as described above, when the first line 22La has a shape corresponding to y 2 =4a 1 x, the distance from the vertex of the first line 22La to the first focal point 22Fa corresponds to a 1 . Further, when the second line 22Lb has a shape corresponding to y 2 =4a 2 x, the distance from the vertex of the second line 22La to the second focal point 22Fb corresponds to a 2 . As mentioned above, since a 1 < a 2 from the relationship between the first curvature and the second curvature, the apex of the second line 22Lb is smaller than the distance from the apex of the first line 22La to the first focal point 22Fa. The distance from the second focal point 22Fb to the second focal point 22Fb is set to be long. Here, the apex of the first line 22La and the apex of the second line 22Lb are, for example, the origin in FIGS. 1 and 2 (the point where the three axes of the illustrated first axis AX1 to third axis AX3 intersect). .

また上述したように、第2の線22Lbはパラボラ形状とは異なる曲線であってもよい。この場合、第2の線22Lbに入射する平行な電磁波が、光軸上で一点に収束せずに、反射位置に応じて異なる点に到達する(焦点が1つにならない)可能性がある。この場合、第2の線22Lbによって決定される焦点とは、例えば第2の線22Lbに平行に入射する電磁波が、光軸上において到達しうる複数の点によって決定されてもよい。例えば、第2の線22Lbによって決定される焦点は、当該複数の点の集合であってもよい。あるいは、第2の線22Lbによって決定される焦点は、当該複数の点の重心であってもよいし、複数の点のいずれか1つであってもよいし、複数の点から求められる他の点であってもよい。 Further, as described above, the second line 22Lb may be a curve different from the parabolic shape. In this case, the parallel electromagnetic waves incident on the second line 22Lb may not converge to one point on the optical axis, but may reach different points depending on the reflection position (the focus may not become one). In this case, the focal point determined by the second line 22Lb may be determined by a plurality of points on the optical axis that electromagnetic waves incident parallel to the second line 22Lb can reach, for example. For example, the focal point determined by the second line 22Lb may be a set of the plurality of points. Alternatively, the focus determined by the second line 22Lb may be the center of gravity of the plurality of points, any one of the plurality of points, or another point determined from the plurality of points. It may be a point.

図3に示したように、アレイアンテナモジュール21は、第1曲率を有する曲線によって決定される焦点に対応する位置に配置されてもよい。第1曲率を有する曲線は第1の線22Laであり、第1曲率を有する曲線によって決定される焦点とは第1焦点22Faである。なお図2に示したように、アレイアンテナモジュール21が複数のアンテナ素子100を含む場合、第1焦点22Faは、複数のアンテナ素子100のうちの何れか1つの位置に設定されてもよい。あるいは、第1焦点22Faは、複数のアンテナ素子100の位置に基づいて決定される位置に設定されてもよい。複数のアンテナ素子100の位置に基づいて決定される位置とは、例えば複数のアンテナ素子100の重心位置であってもよいし、複数のアンテナ素子100を包含する領域の内部の任意の位置であってもよい。また、アレイアンテナモジュール21は、第1焦点22Faとアンテナ素子100との距離が所定以下となる上記以外の位置に配置されてもよい。 As shown in FIG. 3, the array antenna module 21 may be placed at a position corresponding to a focal point determined by a curved line having a first curvature. The curve having the first curvature is the first line 22La, and the focus determined by the curve having the first curvature is the first focus 22Fa. Note that, as shown in FIG. 2, when the array antenna module 21 includes a plurality of antenna elements 100, the first focal point 22Fa may be set at the position of any one of the plurality of antenna elements 100. Alternatively, the first focal point 22Fa may be set at a position determined based on the positions of the plurality of antenna elements 100. The position determined based on the positions of the plurality of antenna elements 100 may be, for example, the position of the center of gravity of the plurality of antenna elements 100, or may be any position within a region including the plurality of antenna elements 100. You can. Moreover, the array antenna module 21 may be arranged at a position other than the above, where the distance between the first focal point 22Fa and the antenna element 100 is equal to or less than a predetermined value.

このようにすれば、アレイアンテナモジュール21から照射された電磁波は、反射鏡22の第2軸AX2に沿った方向の曲面で反射されることによって、パラボラ曲線の主放射方向MRDに沿った平行な電磁波となる。主放射方向MRDとは、アレイアンテナモジュール21から放射された電磁波が、当該パラボラ曲線によって反射された後に進む方向を表す。なおここでの「平行」は厳密に主放射方向MRDに一致するものに限定されず、主放射方向MRDに対するずれ量が所定閾値以下となる「略平行」を含む。また、外部からアンテナ装置1へ放射される平行な電磁波は、反射鏡22の第2軸AX2に沿った方向の曲面で反射されることによってアレイアンテナモジュール21に対応する位置に同位相で収束する。よって、電磁波の送受信における利得を高くすることが可能になる。 In this way, the electromagnetic waves irradiated from the array antenna module 21 are reflected by the curved surface of the reflecting mirror 22 in the direction along the second axis AX2, so that the electromagnetic waves are reflected in parallel along the main radiation direction MRD of the parabolic curve. It becomes an electromagnetic wave. The main radiation direction MRD represents the direction in which electromagnetic waves radiated from the array antenna module 21 travel after being reflected by the parabolic curve. Note that "parallel" here is not limited to strictly matching the main radiation direction MRD, but includes "substantially parallel" in which the amount of deviation with respect to the main radiation direction MRD is equal to or less than a predetermined threshold. Further, parallel electromagnetic waves radiated from the outside to the antenna device 1 are reflected by the curved surface of the reflecting mirror 22 in the direction along the second axis AX2, and thereby converge in the same phase at a position corresponding to the array antenna module 21. . Therefore, it becomes possible to increase the gain in transmitting and receiving electromagnetic waves.

なおこの場合、アレイアンテナモジュール21を用いたビームスキャンは行われない。ここでのビームスキャンとは、例えば、複数のアンテナ素子100に含まれる各アンテナ素子100の位相及び振幅の少なくとも一方を変化させることにより、アンテナ装置1のビーム方向を変化させる電子的ビームスキャンを表す。電子的ビームスキャンが行われないため、第1軸AX1及び第2軸AX2によって規定される平面内で見たときのビームの照射方向は、主放射方向MRDとなり、当該平面内でのその他の方向へのビームは照射されなくてもよい。例えば第2軸AX2が鉛直方向の軸である場合、本実施形態では、ビームの仰角は主放射方向MRDであってもよい。 Note that in this case, beam scanning using the array antenna module 21 is not performed. The beam scan here refers to an electronic beam scan that changes the beam direction of the antenna device 1 by changing at least one of the phase and amplitude of each antenna element 100 included in the plurality of antenna elements 100, for example. . Since electronic beam scanning is not performed, the beam irradiation direction when viewed within the plane defined by the first axis AX1 and the second axis AX2 is the main radiation direction MRD, and other directions within the plane The beam may not be irradiated. For example, when the second axis AX2 is a vertical axis, in this embodiment, the elevation angle of the beam may be the main radiation direction MRD.

また反射鏡22から、第2曲率を有する曲線によって決定される焦点までの距離は、反射鏡22からアレイアンテナモジュール21までの距離に比べて長くてもよい。第2曲率を有する曲線は第2の線22Lbであり、第2曲率を有する曲線によって決定される焦点とは第2焦点22Fbである。例えば複数のアンテナ素子100のうち、反射鏡22から最も遠い位置に配置されるアンテナ素子100を考えたとき、反射鏡22から当該アンテナ素子100までの距離よりも、反射鏡22から第2焦点22Fbまでの距離が長く設定される(図3)。このようにすれば、アレイアンテナモジュール21の位置と、第2焦点22Fbの位置を異ならせることが可能になる。この場合、アレイアンテナモジュール21から放射された電磁波は主放射方向MRDに平行にならず、反射位置に応じた方向に進む。結果として、アレイアンテナモジュール21を用いた電子的ビームスキャンを行うことによって、第1軸AX1及び第3軸AX3によって規定される平面内(狭義には水平面内)において方向の異なる複数のビームを放射することが可能になる。電磁波を受信する場合も同様であり、水平方向において広い範囲の電磁波を高い強度で受信することが可能になる。 Further, the distance from the reflecting mirror 22 to the focal point determined by the curve having the second curvature may be longer than the distance from the reflecting mirror 22 to the array antenna module 21. The curve having the second curvature is the second line 22Lb, and the focus determined by the curve having the second curvature is the second focus 22Fb. For example, when considering the antenna element 100 that is placed farthest from the reflector 22 among the plurality of antenna elements 100, the distance from the reflector 22 to the second focal point 22Fb is longer than the distance from the reflector 22 to the antenna element 100. (Figure 3). In this way, it becomes possible to make the position of the array antenna module 21 and the position of the second focal point 22Fb different. In this case, the electromagnetic waves radiated from the array antenna module 21 are not parallel to the main radiation direction MRD, but proceed in a direction according to the reflection position. As a result, by performing electronic beam scanning using the array antenna module 21, multiple beams with different directions are radiated within the plane defined by the first axis AX1 and the third axis AX3 (in a horizontal plane in a narrow sense). It becomes possible to do so. The same goes for receiving electromagnetic waves, and it becomes possible to receive electromagnetic waves in a wide range in the horizontal direction with high intensity.

以上のように、本実施形態の手法では、反射鏡22の曲面22Sのうち、第2軸AX2に沿った方向において、パラボラ曲線を用いて主放射方向MRDに略平行な電磁波を照射するため、利得を高くできる。さらに本実施形態の手法では、反射鏡22の曲面22Sのうち、第3軸AX3に沿った方向において、曲線(狭義にはパラボラ曲線)である第2の線22Lbを用いることで電磁波の収束度合いを高くしつつ、ビームスキャンを用いて広い範囲にビームを照射できる。つまりアンテナ装置1全体として利得を高くしつつ、ビーム範囲の広さを確保することも可能になる。 As described above, in the method of the present embodiment, electromagnetic waves approximately parallel to the main radiation direction MRD are irradiated using a parabolic curve in the direction along the second axis AX2 on the curved surface 22S of the reflecting mirror 22. Gain can be increased. Furthermore, in the method of the present embodiment, the degree of convergence of electromagnetic waves is determined by using the second line 22Lb, which is a curved line (parabolic curve in a narrow sense), in the direction along the third axis AX3 on the curved surface 22S of the reflecting mirror 22. While increasing the height, beam scanning can be used to irradiate a wide range of beams. In other words, it is possible to increase the gain of the antenna device 1 as a whole while ensuring a wide beam range.

なお上述したように、本実施形態のアンテナ装置1では、仰角方向の電磁波がパラボラ曲線の主放射方向MRDとなり、仰角方向での照射範囲は水平方向での照射範囲に比べて狭い可能性がある。この点は、本実施形態では許容される。 As described above, in the antenna device 1 of this embodiment, the electromagnetic wave in the elevation direction becomes the main radiation direction MRD of the parabolic curve, and the irradiation range in the elevation direction may be narrower than the irradiation range in the horizontal direction. . This point is allowed in this embodiment.

例えば本実施形態のアンテナ装置1は、その位置が固定された状態で使用されるケースが多いホームルータ等に好適である。ここでのホームルータは、例えば5G等の移動通信網を用いて外部ネットワークに接続するとともに、WiFi(登録商標)等を用いてLANを構築する顧客構内設備(CPE:Customer Premises Equipment)であってもよい。本実施形態のアンテナ装置1は、例えば5G基地局との通信を行う装置である。 For example, the antenna device 1 of this embodiment is suitable for home routers and the like that are often used in a fixed position. The home router here is customer premises equipment (CPE) that connects to an external network using a mobile communication network such as 5G, and also constructs a LAN using WiFi (registered trademark). Good too. The antenna device 1 of this embodiment is, for example, a device that communicates with a 5G base station.

この場合、5G基地局の位置は頻繁に変化するものではないため、一回CPEの位置、姿勢、ビームの照射方向の設定が完了すれば、当該設定を変更する頻度は高くないことが想定される。そのため、仰角方向での幅が狭いことはデメリットになりにくい。さらに言えば、5G基地局の設置場所は、鉄塔、ビルの屋上、屋内等、種々の候補が考えられるが、高さ方向での変化幅は例えば数十メートル程度である。そのため、CPEに搭載されるアンテナ装置1は、仰角方向では、水平方向に比べて広い範囲をサーチする必要性が低く、この点からも仰角方向での幅が狭いことはデメリットになりにくい。以上の理由により、本実施形態では、仰角方向には主放射方向MRDに平行な電磁波を放射し、水平方向にはビームスキャンを用いて広範囲の電磁波を放射する構成としてもよい。 In this case, the location of the 5G base station does not change frequently, so once the CPE location, attitude, and beam irradiation direction settings are completed, it is assumed that the settings will not be changed frequently. Ru. Therefore, the narrow width in the elevation direction is unlikely to be a disadvantage. Furthermore, there are various possible installation locations for the 5G base station, such as a steel tower, the roof of a building, and indoors, but the width of the change in height is, for example, about several tens of meters. Therefore, it is less necessary for the antenna device 1 mounted on the CPE to search a wider range in the elevation direction than in the horizontal direction, and from this point of view as well, the narrow width in the elevation direction is unlikely to be a disadvantage. For the above reasons, this embodiment may be configured to emit electromagnetic waves parallel to the main radiation direction MRD in the elevation direction, and emit electromagnetic waves in a wide range using beam scanning in the horizontal direction.

ただし、第3実施形態や第4実施形態を用いて後述するように、駆動機構60や第2駆動機構を用いて、電磁波の照射方向をさらに広くすることは妨げられない。また本実施形態のアンテナ装置1はCPEに限定されるものではなく、種々の用途のアンテナ装置1に広く適用することが可能である。 However, as will be described later using the third embodiment and the fourth embodiment, it is possible to use the drive mechanism 60 or the second drive mechanism to further widen the irradiation direction of electromagnetic waves. Furthermore, the antenna device 1 of this embodiment is not limited to CPE, and can be widely applied to antenna devices 1 for various uses.

1.5 信号系
図4は、第1実施形態のアンテナ装置の信号系のブロック図である。なお図4では、16個のアンテナ素子100のうちの5つであるアンテナ素子101、102、103、104及び105を例示している。アレイアンテナモジュール21のうちの他のアンテナ素子100の配線についても同様である。
1.5 Signal System FIG. 4 is a block diagram of the signal system of the antenna device of the first embodiment. Note that FIG. 4 illustrates five antenna elements 101, 102, 103, 104, and 105 out of the 16 antenna elements 100. The same applies to the wiring of other antenna elements 100 in the array antenna module 21.

図4に図示されるように、アンテナ装置1は、回路基板15、フレキシブルプリント基板(FPC)16及びRFIC17を備える。 As illustrated in FIG. 4, the antenna device 1 includes a circuit board 15, a flexible printed circuit board (FPC) 16, and an RFIC 17.

回路基板15は、例えば図9~図11を用いて後述する回転台51の上面51S上に配置される。FPC16は、回転台51の上面51S、及び図9~図11を用いて後述する土台73の表面に沿わされる。RFIC17は、アレイアンテナモジュール21に備えられる。 The circuit board 15 is placed, for example, on a top surface 51S of a rotary table 51, which will be described later with reference to FIGS. 9 to 11. The FPC 16 is placed along the top surface 51S of the rotary table 51 and the surface of a base 73, which will be described later with reference to FIGS. 9 to 11. The RFIC 17 is provided in the array antenna module 21.

FPC16の一端は、回路基板15に接続される。FPC16の他端は、RFIC17に接続される。これにより、FPC16は、回路基板15とRFIC17とを互いに電気的に接続する。これにより、FPC16は、回路基板15からRFIC17まで及びRFIC17から回路基板15まで信号を伝送することができる。FPC16の全部又は一部が、他の種類の伝送線路に置き換えられてもよい。例えば、FPC16の全部又は一部が、同軸ケーブル、同軸管、導波管等に置き換えられてもよい。 One end of the FPC 16 is connected to the circuit board 15. The other end of the FPC 16 is connected to the RFIC 17. Thereby, the FPC 16 electrically connects the circuit board 15 and the RFIC 17 to each other. Thereby, the FPC 16 can transmit signals from the circuit board 15 to the RFIC 17 and from the RFIC 17 to the circuit board 15. All or part of the FPC 16 may be replaced with other types of transmission lines. For example, all or part of the FPC 16 may be replaced with a coaxial cable, coaxial tube, waveguide, or the like.

図4に図示されるように、回路基板15は、ベースバンド回路111及びRF制御回路112を備える。 As illustrated in FIG. 4, the circuit board 15 includes a baseband circuit 111 and an RF control circuit 112.

RF制御回路112は、制御信号を生成し、生成した制御信号を出力する。FPC16は、出力された制御信号をRF制御回路112からRFIC17まで伝送する。RFIC17は、伝送されてきた制御信号にしたがって、複数のアンテナ素子100(例えばアンテナ素子101,102,103,104及び105を含む)から使用されるアンテナ素子を選択する。選択されるアンテナ素子は、1個のアンテナ素子であってもよいし、2個以上のアンテナ素子の組み合わせであってもよい。また、RFIC17は、伝送されてきた制御信号にしたがって、複数のアンテナ素子100に放射又は受信させる電磁波を、水平偏波の電磁波及び/又は垂直偏波の電磁波にする。これにより、RF制御回路112は、RFIC17を制御し、使用されるアンテナ素子及び使用されるアンテナ素子に放射させる又は受信させる電磁波の偏波を制御する。 The RF control circuit 112 generates a control signal and outputs the generated control signal. The FPC 16 transmits the output control signal from the RF control circuit 112 to the RFIC 17. The RFIC 17 selects an antenna element to be used from the plurality of antenna elements 100 (including, for example, antenna elements 101, 102, 103, 104, and 105) according to the transmitted control signal. The selected antenna element may be one antenna element or a combination of two or more antenna elements. Further, the RFIC 17 converts the electromagnetic waves to be radiated or received by the plurality of antenna elements 100 into horizontally polarized electromagnetic waves and/or vertically polarized electromagnetic waves according to the transmitted control signal. Thereby, the RF control circuit 112 controls the RFIC 17, and controls the antenna element to be used and the polarization of the electromagnetic waves to be radiated or received by the antenna element to be used.

RFIC17は、アンテナ素子100に水平偏波の電磁波を放射させる場合は、アンテナ素子100の水平偏波用の給電点を選択し、水平偏波用の給電点にRF信号をそれぞれ供給する。図4の例であれば、水平偏波用の給電点とは、アンテナ素子101,102,103,104及び105の水平偏波用の給電点101H,102H,103H,104H及び105Hである。またRFIC17は、アンテナ素子100に垂直偏波の電磁波を放射させる場合は、アンテナ素子100の垂直偏波用の給電点を選択し、選択した垂直偏波用の給電点にRF信号をそれぞれ供給する。図4の例であれば、垂直偏波用の給電点とは、アンテナ素子101,102,103,104及び105の垂直偏波用の給電点101V,102V,103V,104V及び105Vである。 When causing the antenna element 100 to radiate horizontally polarized electromagnetic waves, the RFIC 17 selects a horizontally polarized feeding point of the antenna element 100 and supplies an RF signal to each of the horizontally polarized feeding points. In the example of FIG. 4, the feed points for horizontal polarization are feed points 101H, 102H, 103H, 104H, and 105H for horizontal polarization of antenna elements 101, 102, 103, 104, and 105. Further, when the antenna element 100 emits vertically polarized electromagnetic waves, the RFIC 17 selects a vertically polarized feeding point of the antenna element 100 and supplies RF signals to the selected vertically polarized feeding points, respectively. . In the example of FIG. 4, the feed points for vertical polarization are feed points 101V, 102V, 103V, 104V, and 105V for vertical polarization of antenna elements 101, 102, 103, 104, and 105.

RFIC17は、アンテナ素子100に水平偏波の電磁波を受信させる場合は、アンテナ素子100の水平偏波用の給電点を選択し、選択した水平偏波用の給電点からRF信号の供給をそれぞれ受ける。RFIC17は、アンテナ素子100に垂直偏波の電磁波を受信させる場合は、アンテナ素子100の垂直偏波用の給電点を選択し、選択した垂直偏波用の給電点からRF信号の供給をそれぞれ受ける。 When the antenna element 100 receives horizontally polarized electromagnetic waves, the RFIC 17 selects a horizontally polarized feeding point of the antenna element 100, and receives the RF signal from each of the selected horizontally polarized feeding points. . When the antenna element 100 receives vertically polarized electromagnetic waves, the RFIC 17 selects a vertically polarized feeding point of the antenna element 100, and receives the RF signal from each of the selected vertically polarized feeding points. .

アンテナ装置1が電磁波を放射する際には、ベースバンド回路111が、ベースバンド信号を生成し、生成したベースバンド信号を出力する。また、RF制御回路112が、出力されたベースバンド信号からIF信号を生成し、生成したIF信号を出力する。また、FPC16が、出力されたIF信号をRF制御回路112からRFIC17まで伝送する。また、RFIC17が、伝送されてきたIF信号をRF信号に周波数変換し、RF信号に対して信号処理を行い、信号処理を行ったRF信号を選択されたアンテナ素子の選択された給電点に供給する。行われる信号処理は、増幅、フェーズシフト等である。 When the antenna device 1 emits electromagnetic waves, the baseband circuit 111 generates a baseband signal and outputs the generated baseband signal. Further, the RF control circuit 112 generates an IF signal from the output baseband signal and outputs the generated IF signal. Further, the FPC 16 transmits the output IF signal from the RF control circuit 112 to the RFIC 17. In addition, the RFIC 17 converts the frequency of the transmitted IF signal into an RF signal, performs signal processing on the RF signal, and supplies the processed RF signal to the selected feeding point of the selected antenna element. do. The signal processing performed is amplification, phase shift, etc.

アンテナ装置1が電磁波を受信する際には、RFIC17が、選択されたアンテナ素子の選択された給電点からRF信号の供給を受け、供給を受けたRF信号に対して信号処理を行い、信号処理を行ったRF信号をIF信号に周波数変換し、IF信号を出力する。行われる信号処理は、増幅、フェーズシフト等である。また、FPC16が、出力されたIF信号をRFIC17からRF制御回路112まで伝送する。また、RF制御回路112が、伝送されてきたIF信号からベースバンド信号を生成し、生成したベースバンド信号を出力する。ベースバンド回路111には、出力されたベースバンド信号が入力される。 When the antenna device 1 receives electromagnetic waves, the RFIC 17 receives the RF signal from the selected feeding point of the selected antenna element, performs signal processing on the supplied RF signal, and performs signal processing. The frequency of the RF signal subjected to this process is converted into an IF signal, and the IF signal is output. The signal processing performed is amplification, phase shift, etc. Further, the FPC 16 transmits the output IF signal from the RFIC 17 to the RF control circuit 112. Further, the RF control circuit 112 generates a baseband signal from the transmitted IF signal and outputs the generated baseband signal. The output baseband signal is input to the baseband circuit 111.

2.第2実施形態
図5及び図6は、本実施形態に係るアンテナ装置1の構成を示す図である。図5及び図6に示すように、アンテナ装置1は、アレイアンテナモジュール21と、反射鏡22を含む。そして本実施形態に係る反射鏡22は、第1実施形態において上述した曲面22Sに加えて、曲面22Sの第3軸AX3の正方向及び負方向の少なくとも一方に、曲面22Sと異なる第2曲面を有する。なお、図5及び図6では、曲面22Sの第3軸AX3の正方向に設けられる第2曲面22Sbと、曲面22Sの第3軸AX3の負方向に設けられる第2曲面22Scの両方を図示しているが、何れか一方が省略されてもよい。
2. Second Embodiment FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the configuration of an antenna device 1 according to this embodiment. As shown in FIGS. 5 and 6, the antenna device 1 includes an array antenna module 21 and a reflector 22. In addition to the curved surface 22S described above in the first embodiment, the reflecting mirror 22 according to the present embodiment has a second curved surface different from the curved surface 22S in at least one of the positive direction and the negative direction of the third axis AX3 of the curved surface 22S. have 5 and 6, both the second curved surface 22Sb provided in the positive direction of the third axis AX3 of the curved surface 22S and the second curved surface 22Sc provided in the negative direction of the third axis AX3 of the curved surface 22S are illustrated. However, either one may be omitted.

このようにすれば、曲面22Sのみを用いる場合に比べて、反射鏡22の第3軸AX3に沿った方向での幅を広くできる。そのため、第1軸AX1及び第3軸AX3によって規定される平面内(狭義には水平面)において、反射鏡22での反射波の放射範囲をより広くできる。同様に、アレイアンテナモジュール21が電磁波を受信する場合にも、広い範囲の電磁波を受信することが可能になる。 In this way, the width of the reflecting mirror 22 in the direction along the third axis AX3 can be made wider than when only the curved surface 22S is used. Therefore, within the plane defined by the first axis AX1 and the third axis AX3 (horizontal plane in a narrow sense), the radiation range of the reflected wave by the reflecting mirror 22 can be made wider. Similarly, when the array antenna module 21 receives electromagnetic waves, it is possible to receive electromagnetic waves in a wide range.

ここで第2曲面22Sb及び22Scは、第2軸AX2に沿った方向において第1曲率に対応する曲率によって湾曲してもよい。第1曲率に対応する曲率とは、第1曲率と一致する曲率であってもよいし、第1曲率との差が所定閾値以下となる曲率であってもよい。このようにすれば、アレイアンテナモジュール21から放射され、第2曲面22Sb又は22Scで反射した電磁波も、第2軸AX2に対応する方向(例えば仰角方向)については、主放射方向MRDに平行な電磁波として放射される。そのため、利得を高くすることが可能になる。アレイアンテナモジュール21が電磁波を受信する場合の利得の向上が可能である点も同様である。 Here, the second curved surfaces 22Sb and 22Sc may be curved with a curvature corresponding to the first curvature in the direction along the second axis AX2. The curvature corresponding to the first curvature may be a curvature that matches the first curvature, or may be a curvature whose difference from the first curvature is equal to or less than a predetermined threshold. In this way, the electromagnetic waves radiated from the array antenna module 21 and reflected by the second curved surface 22Sb or 22Sc also become electromagnetic waves parallel to the main radiation direction MRD in the direction corresponding to the second axis AX2 (for example, the elevation direction). radiated as. Therefore, it becomes possible to increase the gain. Similarly, it is possible to improve the gain when the array antenna module 21 receives electromagnetic waves.

また第2曲面22Sb及び22Scは、第3軸AX3に沿った方向において直線形状を有してもよい。例えば、第2曲面22Sbのうち、第3軸AX3に沿った方向の線である第3の線22Lcは、直線であってもよい。第3の線22Lcは、例えば第1軸AX1及び第3軸AX3によって規定される平面による、第2曲面22Sbの断面形状に相当する。同様に第2曲面22Scのうち、第3軸AX3に沿った方向の線である第4の線22Ldは、直線であってもよい。第4の線22Ldは、例えば第1軸AX1及び第3軸AX3によって規定される平面による、第2曲面22Scの断面形状に相当する。第3の線22Lc及び第4の線22Ldは、第3軸AX3に平行な線であってもよいし、第3軸AX3に対して傾斜する線であってもよい。 Further, the second curved surfaces 22Sb and 22Sc may have a linear shape in the direction along the third axis AX3. For example, the third line 22Lc, which is a line along the third axis AX3, of the second curved surface 22Sb may be a straight line. The third line 22Lc corresponds to the cross-sectional shape of the second curved surface 22Sb, for example, on a plane defined by the first axis AX1 and the third axis AX3. Similarly, of the second curved surface 22Sc, the fourth line 22Ld, which is a line in the direction along the third axis AX3, may be a straight line. The fourth line 22Ld corresponds to the cross-sectional shape of the second curved surface 22Sc, for example, on a plane defined by the first axis AX1 and the third axis AX3. The third line 22Lc and the fourth line 22Ld may be lines parallel to the third axis AX3 or may be lines inclined with respect to the third axis AX3.

このようにすれば第1軸AX1及び第3軸AX3によって規定される平面内において、アレイアンテナモジュール21から放射され、第2曲面22Sb又は22Scで反射した電磁波は、その反射位置に応じて方向が変化する。よって、例えばアレイアンテナモジュール21を用いたビームスキャンを行うことによって、水平面内において広い範囲にビームを放射することが可能になる。特に、第3の線22Lc及び第4の線22Ldを直線とすることによって、反射鏡22の第3軸AX3に沿った方向での幅を広くしやすくなるため、電磁波の照射方向をより広くすることが可能である。例えば本実施形態のアンテナ装置1は、第1実施形態において例示した反射鏡22を用いる場合に比べて、水平面内でのビームの放射範囲をより広くすることが可能になる。 In this way, within the plane defined by the first axis AX1 and the third axis AX3, the electromagnetic waves radiated from the array antenna module 21 and reflected by the second curved surface 22Sb or 22Sc will have a direction depending on the reflection position. Change. Therefore, by performing beam scanning using the array antenna module 21, for example, it becomes possible to radiate the beam over a wide range in the horizontal plane. In particular, by making the third line 22Lc and the fourth line 22Ld straight, it becomes easier to increase the width of the reflecting mirror 22 in the direction along the third axis AX3, so that the direction of irradiation of electromagnetic waves is made wider. Is possible. For example, the antenna device 1 of this embodiment can widen the radiation range of the beam in the horizontal plane compared to the case where the reflecting mirror 22 illustrated in the first embodiment is used.

また第2曲面22Sbは、第3軸AX3に沿った方向において、第2曲率に比べて小さい第3曲率によって湾曲してもよい。例えば第3の線22Lcは、第3曲率によって湾曲する曲線であってもよい。同様に、第2曲面22Scは、第3軸AX3に沿った方向において、第2曲率に比べて小さい第3曲率によって湾曲してもよい。例えば第4の線22Ldは、第3曲率によって湾曲する曲線であってもよい。 Further, the second curved surface 22Sb may be curved with a third curvature smaller than the second curvature in the direction along the third axis AX3. For example, the third line 22Lc may be a curved line having a third curvature. Similarly, the second curved surface 22Sc may be curved with a third curvature smaller than the second curvature in the direction along the third axis AX3. For example, the fourth line 22Ld may be a curved line having a third curvature.

この場合、反射鏡22の第3軸AX3に沿った方向での幅を広げつつ、第3曲線による電磁波の収束も可能になるため、電磁波の照射方向の広さと利得を両立させることが可能になる。例えば、第3曲率を大きくするほど、利得の向上への寄与が大きくなり、第3曲率を小さくするほど(直線に近づけるほど)、ビームの放射範囲拡大への寄与が大きくなる。 In this case, it becomes possible to converge the electromagnetic waves along the third curve while expanding the width of the reflecting mirror 22 in the direction along the third axis AX3, so it is possible to achieve both the width of the electromagnetic wave irradiation direction and the gain. Become. For example, the larger the third curvature, the greater the contribution to improving the gain, and the smaller the third curvature (the closer it is to a straight line), the greater the contribution to expanding the beam radiation range.

3.第3実施形態
第1実施形態及び第2実施形態を用いて上述したように、反射鏡22は、第2軸AX2に沿った方向においてパラボラ形状に対応し、且つ、その焦点である第1焦点22Faに対応する位置にアレイアンテナモジュール21が配置されてもよい。この場合、第2軸AX2に対応する方向において、電磁波は主放射方向MRDに放射される。本実施形態では、主放射方向MRDを調整することによって、電磁波の照射方向を調整する。
3. Third Embodiment As described above using the first embodiment and the second embodiment, the reflecting mirror 22 corresponds to a parabolic shape in the direction along the second axis AX2, and has a first focal point that is the focal point of the parabolic shape. The array antenna module 21 may be arranged at a position corresponding to 22Fa. In this case, the electromagnetic waves are radiated in the main radiation direction MRD in the direction corresponding to the second axis AX2. In this embodiment, the irradiation direction of electromagnetic waves is adjusted by adjusting the main radiation direction MRD.

図7A~図7Cは、反射鏡22及びアレイアンテナモジュール21の位置関係と、主放射方向MRDの関係を例示する図である。なお図7A~図7Cでは、反射鏡22が移動した場合であっても、第1軸AX1~第3軸AX3が移動しない例について説明しているが、反射鏡22の移動に伴って少なくとも1つの軸の方向が変化してもよい。図7Aは、例えば第1実施形態等において上述した例と同様であり、主放射方向MRDが第1軸AX1に沿った方向となる。例えば第1軸AX1が水平方向の軸である場合、主放射方向MRDは水平方向に対応する。 7A to 7C are diagrams illustrating the positional relationship between the reflecting mirror 22 and the array antenna module 21 and the relationship between the main radiation direction MRD. Note that although FIGS. 7A to 7C describe an example in which the first axis AX1 to the third axis AX3 do not move even when the reflecting mirror 22 moves, at least one The direction of the two axes may change. FIG. 7A is similar to the example described above in the first embodiment, for example, and the main radiation direction MRD is along the first axis AX1. For example, when the first axis AX1 is a horizontal axis, the main radiation direction MRD corresponds to the horizontal direction.

これに対して、図7Bは、図7Aにおける方向D1に反射鏡22を移動させた場合の関係例を示す図である。図7Bにおいても、例えば第1の線22Laの焦点である第1焦点22Faに対応する位置にアレイアンテナモジュール21が配置される。このようにすれば、図7Aの状態に比べて、第1の線22Laによる主放射方向MRDが変化する。図7Bの例であれば、反射鏡22が第2軸AX2の負方向に移動することによって、主放射方向MRDは図7Aの例に比べて第2軸AX2の正方向に傾く。例えば第2軸AX2の正方向が鉛直上方である場合、図7Aから図7Bの状態に切り替えることによって、主放射方向MRDを、水平方向に対して上向きの角度を有する方向に変更することが可能になる。 On the other hand, FIG. 7B is a diagram showing an example of the relationship when the reflecting mirror 22 is moved in the direction D1 in FIG. 7A. Also in FIG. 7B, the array antenna module 21 is arranged at a position corresponding to the first focal point 22Fa, which is the focal point of the first line 22La, for example. In this way, the main radiation direction MRD according to the first line 22La changes compared to the state shown in FIG. 7A. In the example of FIG. 7B, by moving the reflecting mirror 22 in the negative direction of the second axis AX2, the main radiation direction MRD is tilted in the positive direction of the second axis AX2 compared to the example of FIG. 7A. For example, if the positive direction of the second axis AX2 is vertically upward, by switching from the state shown in FIG. 7A to FIG. 7B, it is possible to change the main radiation direction MRD to a direction having an upward angle with respect to the horizontal direction. become.

同様に、図7Cは、図7Aにおける方向D2に反射鏡22を移動させた場合の関係例を示す図である。図7Cにおいても、例えば第1の線22Laの焦点である第1焦点22Faに対応する位置にアレイアンテナモジュール21が配置される。図7Cの例であれば、反射鏡22が第2軸AX2の正方向に移動することによって、主放射方向MRDは図7Aの例に比べて第2軸AX2の負方向に傾く。例えば第2軸AX2の正方向が鉛直上方である場合、図7Aから図7Cの状態に切り替えることによって、主放射方向MRDを、水平方向に対して下向きの角度を有する方向に変更することが可能になる。 Similarly, FIG. 7C is a diagram showing an example of the relationship when the reflecting mirror 22 is moved in the direction D2 in FIG. 7A. Also in FIG. 7C, the array antenna module 21 is arranged at a position corresponding to the first focal point 22Fa, which is the focal point of the first line 22La, for example. In the example of FIG. 7C, by moving the reflecting mirror 22 in the positive direction of the second axis AX2, the main radiation direction MRD is tilted in the negative direction of the second axis AX2 compared to the example of FIG. 7A. For example, if the positive direction of the second axis AX2 is vertically upward, by switching from the state shown in FIG. 7A to FIG. 7C, it is possible to change the main radiation direction MRD to a direction having a downward angle with respect to the horizontal direction. become.

本実施形態のアンテナ装置1は、反射鏡22を可動させることによって、第1曲率を有する曲線による主放射方向MRDを変化させる駆動機構60を含んでもよい。図8は、駆動機構60の例を示す図である。図8に示すように、回転台51を含み、アレイアンテナモジュール21は土台73によって回転台51の上面51Sに固定されてもよい。また駆動機構60は、回転台51の上面51Sに固定される固定部61と、第3軸AX3に平行な軸を回転軸として回転する可動部62を含んでもよい。なお回転台51については第4実施形態において後述する。また図8の回転台51に代えて、回転しない平板が用いられてもよい。 The antenna device 1 of this embodiment may include a drive mechanism 60 that changes the main radiation direction MRD according to a curved line having a first curvature by moving the reflecting mirror 22. FIG. 8 is a diagram showing an example of the drive mechanism 60. As shown in FIG. 8 , the array antenna module 21 may include the rotary table 51 and be fixed to the upper surface 51S of the rotary table 51 by a base 73 . Further, the drive mechanism 60 may include a fixed part 61 fixed to the upper surface 51S of the rotating table 51, and a movable part 62 that rotates about an axis parallel to the third axis AX3. Note that the rotating table 51 will be described later in the fourth embodiment. Further, instead of the rotary table 51 in FIG. 8, a flat plate that does not rotate may be used.

可動部62は、例えばモーター等によって駆動される円盤状又は円筒状の部材である。ここでのモーターは、連続的に可動部62を回転させるモーターであってもよいし、所定量ずつ可動部62を回転させるステッピングモーターであってもよい。また可動部62は、ユーザーの操作に基づいて手動で回転する構成であってもよい。 The movable part 62 is, for example, a disc-shaped or cylindrical member driven by a motor or the like. The motor here may be a motor that continuously rotates the movable part 62, or a stepping motor that rotates the movable part 62 by a predetermined amount. Moreover, the movable part 62 may be configured to be manually rotated based on a user's operation.

可動部62は、第1軸AX1の正方向側の端部において、反射鏡22に接触する。具体的には、可動部62は、反射鏡22の面のうち、図1等に示した曲面22Sと反対側の面である接触面(アレイアンテナモジュール21と対向しない側の面)と接触する。ここで、可動部62と反射鏡22の接触面は、それぞれが凹部と凸部を有してもよい。可動部62の凹部と接触面の凸部、及び、可動部62の凸部と接触面の凹部が嵌合することによって、可動部62が第3軸AX3に平行な軸を回転軸として回転した場合に、反射鏡22が第2軸に沿った方向に移動する。例えば図8の例であれば、可動部62が時計回りに回転した場合、反射鏡22は図7Aの方向D1に移動し、可動部62が反時計回りに回転した場合、反射鏡22は図7Aの方向D2に移動する。 The movable portion 62 contacts the reflecting mirror 22 at the end on the positive direction side of the first axis AX1. Specifically, the movable part 62 comes into contact with a contact surface (a surface not facing the array antenna module 21) of the reflecting mirror 22 that is the surface opposite to the curved surface 22S shown in FIG. 1 etc. . Here, the contact surfaces of the movable portion 62 and the reflecting mirror 22 may each have a concave portion and a convex portion. By fitting the concave portion of the movable portion 62 and the convex portion of the contact surface, and the convex portion of the movable portion 62 and the concave portion of the contact surface, the movable portion 62 rotated about an axis parallel to the third axis AX3. In this case, the reflector 22 moves in a direction along the second axis. For example, in the example of FIG. 8, when the movable part 62 rotates clockwise, the reflecting mirror 22 moves in the direction D1 of FIG. 7A, and when the movable part 62 rotates counterclockwise, the reflecting mirror 22 moves in the 7A in direction D2.

ただし、可動部62と反射鏡22は凹部と凸部を有する構成に限定されない。例えば、可動部62の表面と反射鏡22の接触面の少なくとも一方を摩擦係数の大きい部材としてもよい。このようにしても、可動部62が第3軸AX3に平行な軸を回転軸として回転した場合に、反射鏡22が可動部62との摩擦によって方向D1又は方向D2に移動する。 However, the movable portion 62 and the reflecting mirror 22 are not limited to having a concave portion and a convex portion. For example, at least one of the surface of the movable portion 62 and the contact surface of the reflecting mirror 22 may be made of a member having a large coefficient of friction. Even in this case, when the movable part 62 rotates about an axis parallel to the third axis AX3, the reflecting mirror 22 moves in the direction D1 or D2 due to friction with the movable part 62.

このように、駆動機構60を用いることによって、第2軸AX2に沿った方向での電磁波の照射方向(狭義には仰角方向)を調整することが可能になる。そのため、アンテナ装置1と通信対象機器(例えば5G基地局)との間の電磁波の送受信を適切に実行することが可能になる。 In this way, by using the drive mechanism 60, it becomes possible to adjust the irradiation direction (in a narrow sense, the elevation direction) of electromagnetic waves in the direction along the second axis AX2. Therefore, it becomes possible to appropriately transmit and receive electromagnetic waves between the antenna device 1 and a communication target device (for example, a 5G base station).

なお図8は駆動機構60の一例であり、反射鏡22を移動させる駆動機構60の具体的な構成は種々の変形実施が可能である。 Note that FIG. 8 is an example of the drive mechanism 60, and the specific configuration of the drive mechanism 60 that moves the reflecting mirror 22 can be modified in various ways.

4.第4実施形態
図9及び図10は、本実施形態に係るアンテナ装置1の構成を示す図である。図9及び図10に示すように、アンテナ装置1は、アレイアンテナモジュール21と、反射鏡22と、回転台51を含む。なお図9及び図10では、図1及び図2を用いた上述した反射鏡22を例示しているが、図5及び図6を用いて上述した反射鏡22が用いられてもよい。またアンテナ装置1は、図8を用いて上述した駆動機構60をさらに含んでもよい。
4. Fourth Embodiment FIGS. 9 and 10 are diagrams showing the configuration of an antenna device 1 according to this embodiment. As shown in FIGS. 9 and 10, the antenna device 1 includes an array antenna module 21, a reflecting mirror 22, and a rotating table 51. Although FIGS. 9 and 10 illustrate the reflecting mirror 22 described above using FIGS. 1 and 2, the reflecting mirror 22 described above using FIGS. 5 and 6 may also be used. Further, the antenna device 1 may further include the drive mechanism 60 described above using FIG. 8.

回転台51の上面51Sは、第1軸AX1及び第3軸AX3によって規定される平面に対応する面であり、狭義には水平面である。回転台51は、水平面内において回転する。反射鏡22は、回転台51の上面51Sに直接的に又は図示されない支持体(例えば図8に示した駆動機構60等)を介して結合される。アレイアンテナモジュール21は、土台73に結合され、土台73が回転台51の上面51Sに結合される。これにより、回転台51が回転した場合に、アレイアンテナモジュール21と反射鏡22はその位置関係を維持したまま、回転軸13Rを中心として回転する。 The upper surface 51S of the rotary table 51 is a surface corresponding to a plane defined by the first axis AX1 and the third axis AX3, and is a horizontal plane in a narrow sense. The rotating table 51 rotates within a horizontal plane. The reflecting mirror 22 is coupled to the top surface 51S of the rotary table 51 directly or via a support (for example, the drive mechanism 60 shown in FIG. 8) that is not shown. The array antenna module 21 is coupled to a base 73, and the base 73 is coupled to the top surface 51S of the rotary table 51. Thereby, when the rotary table 51 rotates, the array antenna module 21 and the reflecting mirror 22 rotate about the rotation axis 13R while maintaining their positional relationship.

アンテナ装置1は、回転軸13Rを回転軸として回転台51を回転させる不図示の第2駆動機構を含む。例えば、回転台51は、支柱に接続されており、第2駆動機構は当該支柱を回転軸13R周りに回転させる機構であってもよい。ここでの支柱は、例えばその中心が回転軸13Rに対応する部材である。例えば第2駆動機構は、第2軸AX2に沿った方向の回転軸周りに回転し、端部が支柱と接触する可動部と、当該可動部を回転させるモーター(ステッピングモーターを含む)を含んでもよい。また第2駆動機構の可動部は、回転台51の側面や下面(上面51Sの反対側の面)に接触することによって、回転台51を回転させてもよい。その他、回転台51を回転させるための機構は種々知られており、本実施形態の第2駆動機構としてそれらを広く適用できる。 The antenna device 1 includes a second drive mechanism (not shown) that rotates the rotary table 51 about the rotation axis 13R. For example, the rotating table 51 may be connected to a column, and the second drive mechanism may be a mechanism that rotates the column around the rotation axis 13R. The support column here is, for example, a member whose center corresponds to the rotating shaft 13R. For example, the second drive mechanism may include a movable part that rotates around a rotation axis in a direction along the second axis AX2 and whose end portion contacts the support column, and a motor (including a stepping motor) that rotates the movable part. good. Further, the movable part of the second drive mechanism may rotate the rotary table 51 by contacting the side surface or the lower surface (the surface opposite to the upper surface 51S) of the rotary table 51. In addition, various mechanisms for rotating the rotary table 51 are known, and these can be widely applied as the second drive mechanism of this embodiment.

以上のように、本実施形態のアンテナ装置1は、反射鏡22を、第2軸AX2に平行な回転軸(例えば回転軸13R)周りに回転させる第2駆動機構を含んでもよい。このようにすれば、第1軸AX1及び第3軸AX3によって規定される平面での電磁波の照射方向を、回転台51の回転により調整できる。そのため、例えば水平方向の広い範囲に電磁波を照射することが可能になる。例えば上述した電子的ビームスキャンに加えて、回転台51によりビームの放射方向を変化させる機械的ビームスキャンを行うことが可能になる。 As described above, the antenna device 1 of this embodiment may include the second drive mechanism that rotates the reflecting mirror 22 around the rotation axis (for example, the rotation axis 13R) parallel to the second axis AX2. In this way, the direction of irradiation of electromagnetic waves on the plane defined by the first axis AX1 and the third axis AX3 can be adjusted by rotating the rotary table 51. Therefore, for example, it becomes possible to irradiate electromagnetic waves over a wide range in the horizontal direction. For example, in addition to the above-mentioned electronic beam scanning, it is possible to perform mechanical beam scanning in which the rotating table 51 changes the radiation direction of the beam.

なお以上では、回転台51の上面51Sが、第1軸AX1及び第3軸AX3によって規定される平面に沿った面となる例を説明したが、これには限定されない。図11は、本実施形態のアンテナ装置1の他の構成を示す図である。図11に示すように、回転台51の上面51Sは、第1軸AX1及び第2軸AX2によって規定される平面に沿った面であってもよい。例えば、第2軸AX2が水平方向に対応し、第3軸AX3が鉛直方向に対応してもよい。 In addition, although the example in which the upper surface 51S of the rotary table 51 is a surface along the plane defined by the first axis AX1 and the third axis AX3 has been described above, the present invention is not limited to this. FIG. 11 is a diagram showing another configuration of the antenna device 1 of this embodiment. As shown in FIG. 11, the upper surface 51S of the rotary table 51 may be a surface along a plane defined by the first axis AX1 and the second axis AX2. For example, the second axis AX2 may correspond to the horizontal direction, and the third axis AX3 may correspond to the vertical direction.

図11の例では、曲面22Sのうち、第2軸AX2に沿った方向の線である第5の線22Leが第1曲率の曲線であり、第3軸AX3に沿った方向の線である第6の線22Lfが第2曲率の曲線である。第1曲率及び第2曲率については上述したとおりである。例えばアレイアンテナモジュール21は、第5の線22Leの焦点に対応する位置に配置され、且つ、第6の線22Lfの焦点に対応する位置には配置されない。 In the example of FIG. 11, of the curved surface 22S, the fifth line 22Le, which is a line in the direction along the second axis AX2, is the curve of the first curvature, and the fifth line, which is the line in the direction along the third axis AX3, is the curve of the first curvature. The line 22Lf of No. 6 is the curve of the second curvature. The first curvature and the second curvature are as described above. For example, the array antenna module 21 is arranged at a position corresponding to the focal point of the fifth line 22Le, and is not arranged at a position corresponding to the focal point of the sixth line 22Lf.

図11の例では、例えば水平方向では主放射方向MRDに電磁波が照射され、鉛直方向(仰角方向)ではアレイアンテナモジュール21を用いたビームスキャンによって広い範囲に電磁波が照射される。さらに回転台51は回転軸13Rを回転軸として回転する。この場合の回転軸13Rは、第3軸AX3に沿った方向の軸(狭義には平行な軸)となる。即ち、本実施形態のアンテナ装置1は、反射鏡22を、第3軸AX3に平行な回転軸(例えば回転軸13R)周りに回転させる第2駆動機構を含んでもよい。第2駆動機構の構成例については上述したとおりである。 In the example of FIG. 11, for example, in the horizontal direction, electromagnetic waves are irradiated in the main radiation direction MRD, and in the vertical direction (elevation angle direction), electromagnetic waves are irradiated over a wide range by beam scanning using the array antenna module 21. Further, the rotating table 51 rotates about the rotating shaft 13R. In this case, the rotation axis 13R is an axis in a direction along the third axis AX3 (an axis parallel to it in a narrow sense). That is, the antenna device 1 of this embodiment may include a second drive mechanism that rotates the reflecting mirror 22 around a rotation axis (for example, the rotation axis 13R) parallel to the third axis AX3. The configuration example of the second drive mechanism is as described above.

図11に示したアンテナ装置1を用いることによって、水平面内で主放射方向MRDを切り替えることが可能になるため、機械的ビームスキャンにより水平方向の広い範囲に電磁波を照射できる。さらに、鉛直方向では電子的ビームスキャンを利用可能であるため、曲線(第6の線22Lf)を用いて利得を向上させつつ、広い範囲で電磁波を送受信することが可能になる。 By using the antenna device 1 shown in FIG. 11, it becomes possible to switch the main radiation direction MRD within the horizontal plane, so that electromagnetic waves can be irradiated over a wide range in the horizontal direction by mechanical beam scanning. Furthermore, since electronic beam scanning can be used in the vertical direction, it becomes possible to transmit and receive electromagnetic waves over a wide range while improving the gain using the curve (sixth line 22Lf).

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本実施形態の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本開示の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本開示の範囲に含まれる。またアンテナ装置、アレイアンテナモジュール等の構成及び動作等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。 Although this embodiment has been described in detail as above, those skilled in the art will easily understand that many modifications can be made without substantively departing from the novelty and effects of this embodiment. . Therefore, all such modifications are intended to be included within the scope of the present disclosure. For example, a term that appears at least once in the specification or drawings together with a different term with a broader or synonymous meaning may be replaced by that different term anywhere in the specification or drawings. Furthermore, all combinations of this embodiment and modifications are also included within the scope of the present disclosure. Further, the configuration and operation of the antenna device, array antenna module, etc. are not limited to those described in this embodiment, and various modifications are possible.

1…アンテナ装置、13R…回転軸、15…回路基板、16…フレキシブルプリント基板(FPC)、17…RFIC、21…アレイアンテナモジュール、22…反射鏡、22Fa…第1焦点、22Fb…第2焦点、22La…第1の線、22Lb…第2の線、22Lc…第3の線、22Ld…第4の線、22Le…第5の線、22Lf…第6の線、22S…曲面、22Sb,22Sc…第2曲面、51…回転台、51S…上面、60…駆動機構、61…固定部、62…可動部、73…土台、81…基板、100,101~105…アンテナ素子、101H~105H…水平偏波用の給電点、101V~105V…垂直偏波用の給電点、111…ベースバンド回路、112…RF制御回路、AX1…第1軸、AX2…第2軸、AX3…第3軸、D1,D2…方向、MRD…主放射方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Antenna device, 13R... Rotation axis, 15... Circuit board, 16... Flexible printed circuit board (FPC), 17... RFIC, 21... Array antenna module, 22... Reflector, 22Fa... First focal point, 22Fb... Second focal point , 22La...first line, 22Lb...second line, 22Lc...third line, 22Ld...fourth line, 22Le...fifth line, 22Lf...sixth line, 22S...curved surface, 22Sb, 22Sc ...Second curved surface, 51...Rotary table, 51S...Top surface, 60...Drive mechanism, 61...Fixed part, 62...Movable part, 73...Base, 81...Substrate, 100, 101-105...Antenna element, 101H-105H... Feeding point for horizontal polarization, 101V to 105V... Feeding point for vertical polarization, 111... Baseband circuit, 112... RF control circuit, AX1... 1st axis, AX2... 2nd axis, AX3... 3rd axis, D1, D2...direction, MRD...main radiation direction

Claims (10)

複数のアンテナ素子を含むアレイアンテナモジュールと、
曲面を有する反射鏡と、
を含み、
前記アレイアンテナモジュール及び前記反射鏡は、第1軸に沿って配置され、
前記反射鏡は、
前記第1軸に交差する軸を第2軸とし、前記第1軸及び前記第2軸に交差する軸を第3軸としたとき、前記第2軸に沿った方向において第1曲率によって湾曲し、且つ、前記第3軸に沿った方向において第1曲率に比べて小さい第2曲率によって湾曲する前記曲面を有するアンテナ装置。
an array antenna module including a plurality of antenna elements;
a reflecting mirror having a curved surface;
including;
the array antenna module and the reflector are arranged along a first axis;
The reflective mirror is
When an axis intersecting the first axis is a second axis, and an axis intersecting the first axis and the second axis is a third axis, the curved surface is curved by a first curvature in the direction along the second axis. and an antenna device having the curved surface curved by a second curvature smaller than the first curvature in the direction along the third axis.
請求項1において、
前記第1曲率を有する曲線は、パラボラ形状に対応する形状であるアンテナ装置。
In claim 1,
In the antenna device, the curve having the first curvature has a shape corresponding to a parabolic shape.
請求項2において、
前記アレイアンテナモジュールは、
前記第1曲率を有する前記曲線によって決定される焦点に対応する位置に配置されるアンテナ装置。
In claim 2,
The array antenna module includes:
An antenna device disposed at a position corresponding to a focal point determined by the curve having the first curvature.
請求項1乃至3の何れか一項において、
前記反射鏡から、前記第2曲率を有する曲線によって決定される焦点までの距離は、前記反射鏡から前記アレイアンテナモジュールまでの距離に比べて長いアンテナ装置。
In any one of claims 1 to 3,
The distance from the reflecting mirror to the focal point determined by the curve having the second curvature is longer than the distance from the reflecting mirror to the array antenna module.
請求項4において、
前記第2曲率を有する前記曲線は、パラボラ形状に対応する形状であるアンテナ装置。
In claim 4,
In the antenna device, the curve having the second curvature has a shape corresponding to a parabolic shape.
請求項1乃至3の何れか一項において、
前記反射鏡は、前記曲面の前記第3軸の正方向及び負方向の少なくとも一方に、前記曲面と異なる第2曲面を有するアンテナ装置。
In any one of claims 1 to 3,
In the antenna device, the reflecting mirror has a second curved surface different from the curved surface in at least one of a positive direction and a negative direction of the third axis of the curved surface.
請求項6において、
前記第2曲面は、前記第2軸に沿った方向において前記第1曲率に対応する曲率によって湾曲し、前記第3軸に沿った方向において直線形状を有するアンテナ装置。
In claim 6,
The second curved surface is curved with a curvature corresponding to the first curvature in the direction along the second axis, and has a linear shape in the direction along the third axis.
請求項6において、
前記第2曲面は、前記第2軸に沿った方向において前記第1曲率に対応する曲率によって湾曲し、前記第3軸に沿った方向において、前記第2曲率に比べて小さい第3曲率によって湾曲するアンテナ装置。
In claim 6,
The second curved surface is curved with a curvature corresponding to the first curvature in the direction along the second axis, and curved with a third curvature smaller than the second curvature in the direction along the third axis. antenna device.
請求項1乃至3の何れか一項において、
前記反射鏡を可動させることによって、前記第1曲率を有する曲線による主放射方向を変化させる駆動機構をさらに含むアンテナ装置。
In any one of claims 1 to 3,
The antenna device further includes a drive mechanism that changes the main radiation direction according to the curved line having the first curvature by moving the reflecting mirror.
請求項1乃至3の何れか一項において、
前記反射鏡を、前記第2軸又は前記第3軸に平行な回転軸周りに回転させる第2駆動機構をさらに含むアンテナ装置。
In any one of claims 1 to 3,
The antenna device further includes a second drive mechanism that rotates the reflecting mirror around a rotation axis parallel to the second axis or the third axis.
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