JP4089605B2 - Radio wave lens - Google Patents
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Description
この発明は、半球状のルーネベルグレンズと反射板を組み合わせて構成される電波レンズと、この電波レンズとLNB(低ノイズブロック)等の一次放射器とを組み合わせて構成される、静止衛星などとの間で電波の送受信を行うのに適したレンズアンテナ装置に関する。 The present invention relates to a radio wave lens configured by combining a hemispherical Luneberg lens and a reflector, and a geostationary satellite configured by combining the radio wave lens and a primary radiator such as an LNB (low noise block). The present invention relates to a lens antenna device suitable for transmitting and receiving radio waves between the two.
アンテナ装置用の電波レンズとして、半球状のルーネベルグレンズと反射板を組み合わせて構成されるものが知られている。この種の電波レンズは、半球状のルーネベルグレンズを保護するためにそのレンズの外側に樹脂製レンズカバーを被せている。 As a radio wave lens for an antenna device, one configured by combining a hemispherical Luneberg lens and a reflector is known. In this type of radio wave lens, a resin lens cover is placed on the outer side of the lens to protect the hemispherical Luneberg lens.
そのレンズカバー(レドーム)を反射板の端部に接合したアンテナがある(例えば、特許文献1)。しかしながら、このアンテナは、サイズが大きく、また、中空のためレンズカバーを厚くせざるを得ず、電気特性の面でも問題がある。 There is an antenna in which the lens cover (radome) is joined to the end of a reflector (for example, Patent Document 1). However, since this antenna is large in size and hollow, the lens cover has to be thick, and there is a problem in terms of electrical characteristics.
また、レンズ径よりも大径の反射板上にレンズサイズに適合させた半球状のレンズカバーを配置するものもある(例えば、特許文献2〜4)。
In some cases, a hemispherical lens cover adapted to the lens size is disposed on a reflector having a diameter larger than the lens diameter (for example,
半球レンズの保護方法として、レンズとレンズカバーを一体に成形したり、分割したレンズカバーを組み立てたりしてレンズの全体を覆う技術も提案されているが、実際の半球状レンズは、反射板のサイズがレンズよりも大きくなるため、このように全体を覆ってのシールは不可能である。 As a method for protecting the hemispherical lens, a technique for covering the entire lens by integrally molding the lens and the lens cover or assembling the divided lens cover has been proposed. Since the size is larger than that of the lens, it is impossible to seal the entire surface in this way.
このため、特許文献2〜4のように、半球状のレンズカバーを反射板上に配置することがなされている。この構造は、コンパクトであり、また、レンズカバーを薄くしてアンテナの電気特性を高めることもできる。
For this reason, as in
ところが、半球状のレンズカバーを反射板上に配置する構造は、レンズカバーの開口縁と反射板との間のシールをレンズの全周に渡って行う必要があり、そのシールの信頼性確保が難しかった。例えば、強風や環境温度の急変などでレンズカバーが変形したり撓んだりすることがあり、そのようなときにシール部のシール効果が低下してレンズカバーの内部に雨水などが流入することがあった。 However, in the structure in which the hemispherical lens cover is arranged on the reflecting plate, it is necessary to perform sealing between the opening edge of the lens cover and the reflecting plate over the entire circumference of the lens. was difficult. For example, the lens cover may be deformed or bent due to a strong wind or a sudden change in environmental temperature. In such a case, the sealing effect of the seal portion may be reduced and rainwater may flow into the lens cover. there were.
その対策として、レンズカバーの開口縁にフランジを設け、このフランジをボルトや接着剤で反射板上に固定することを試みたが、この構造では反射面(電波反射面)の一部がボルトや押さえリングなどに覆い隠されてアンテナの電気特性が低下した。 As a countermeasure, a flange was provided on the opening edge of the lens cover, and this flange was fixed on the reflector with a bolt or adhesive. However, in this structure, a part of the reflecting surface (radio wave reflecting surface) The electrical characteristics of the antenna deteriorated due to the cover ring being covered.
また、電波を透過させる樹脂製ボルトを用いて接着剤を使わずにフランジを締めつけることも試みたが、ボルトのみによる締付けではフランジの各部の締め付け圧に差が生じ、ボルトに直接締め付けられない部分でフランジが反射板の表面から浮き上がるなどの問題が生じて安定したシールができなかった。
レンズカバー内部への浸水が起こると、アンテナの性能が著しく低下する。そこで、この発明の課題は、レンズカバーと反射板との間のシール性をアンテナの電気性能を低下させずに高めることである。 If water enters the lens cover, the performance of the antenna is significantly reduced. Accordingly, an object of the present invention is to improve the sealing performance between the lens cover and the reflecting plate without degrading the electric performance of the antenna.
上記の課題を解決するため、この発明においては、半球状のルーネベルグレンズと、このルーネベルグレンズと組み合わせて電波を反射させるレンズ径よりも大サイズの反射板と、前記ルーネベルグレンズに被せるレンズカバーとを組み合わせて構成される電波レンズにおいて、前記レンズカバーの開口縁を反射板の内部に入り込ませてこのレンズカバーと反射板との間のシール部を反射板の内部又は裏側に設けた。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a hemispherical Luneberg lens, a reflector having a larger diameter than a lens diameter that reflects radio waves in combination with the Luneberg lens, and a lens that covers the Luneberg lens In the radio wave lens configured by combining the cover, the opening edge of the lens cover is inserted into the reflection plate, and a seal portion between the lens cover and the reflection plate is provided inside or on the back side of the reflection plate.
この電波レンズは、反射板を、ルーネベルグレンズを載せる第1反射板と、ルーネベルグレンズの周囲において第1反射板上に重ねるレンズカバー外径とほぼ同径の穴を有する第2反射板とで構成し、前記レンズカバーの開口部に設けたフランジを前記第1反射板と第2反射板間に挟み込んで前記シール部を構成すると好ましい。 The radio wave lens includes a first reflector on which the Luneberg lens is mounted, a second reflector having a hole having a diameter substantially the same as the outer diameter of the lens cover that overlaps the first reflector around the Luneberg lens. It is preferable that the seal portion is configured by sandwiching a flange provided in the opening of the lens cover between the first reflector and the second reflector.
また、反射板とレンズカバーとの間に形成されるシール部は、Oリング、パッキン、シーラント、接着剤などのシール材を併用してシールを行うのがよい。 Further, the seal portion formed between the reflecting plate and the lens cover is preferably sealed by using a seal material such as an O-ring, packing, sealant, or adhesive.
なお、2枚の反射板の重ね部もこの発明では反射板の内部とみなす。 In the present invention, the overlapping portion of the two reflecting plates is also regarded as the inside of the reflecting plate.
これらの電波レンズと、その電波レンズの電波の焦点部に配置する一次放射器と、この一次放射器を保持するホルダとを組み合わるとこの発明のレンズアンテナ装置ができる。 The lens antenna device of the present invention can be obtained by combining these radio wave lenses, a primary radiator disposed at the focal point of radio waves of the radio wave lens, and a holder for holding the primary radiator.
この発明の電波レンズ及びそれを用いたレンズアンテナ装置は、レンズカバーと反射板間のシールを反射板の内部で行うので、反射板の反射面上に電波の反射に影響を与える部材を設けずにすむ。従って、電波の反射が反射面の全域で正常になされ、アンテナの電気性能の低下が起こらない。 In the radio wave lens of the present invention and the lens antenna device using the radio wave lens, since the seal between the lens cover and the reflection plate is sealed inside the reflection plate, no member that affects the reflection of the radio wave is provided on the reflection surface of the reflection plate. I'm sorry. Therefore, radio waves are normally reflected over the entire reflection surface, and the electrical performance of the antenna does not deteriorate.
また、反射板の内部でシールを行うと、反射板からのアンテナカバーの浮き上がりやシール部のシール圧の不均一を無くしてシールの安定性を高めることができる。 Further, when sealing is performed inside the reflecting plate, the stability of the sealing can be improved by eliminating the lifting of the antenna cover from the reflecting plate and the nonuniformity of the sealing pressure of the seal portion.
アンテナカバーの開口縁にフランジを設けてそのフランジを第1、第2反射板間に挟み込むものは、挟み込むことでシール性を持たせることができるため、製造、組み立ても容易となる。 Since a flange is provided at the opening edge of the antenna cover and the flange is sandwiched between the first and second reflectors, sealing can be provided by sandwiching the flange, so that manufacture and assembly are facilitated.
さらに、レンズカバーの開口縁に設けたフランジを反射面上に配置してシールを行う構造の場合、反射板のフランジ重ね部に段差や孔(例えば水切りのための孔)などによる凹凸が存在するとフランジと反射板間に凹凸による隙間ができて良好なシールを行うのが難しくなるが、反射板の内部でシールを行えばこの問題も解消できる。 Furthermore, in the case of a structure in which a flange provided at the opening edge of the lens cover is arranged on the reflecting surface for sealing, there is unevenness due to a step or a hole (for example, a hole for draining water) in the flange overlapping portion of the reflecting plate. A gap due to unevenness is formed between the flange and the reflector, making it difficult to achieve a good seal, but this problem can also be solved by sealing inside the reflector.
なお、シール材を併用すればシール部の信頼性が増し、より安定したシールを行うことができる。 If a sealing material is used in combination, the reliability of the sealing portion increases, and a more stable sealing can be performed.
以下、この発明の電波レンズの実施形態を添付図面の図1乃至図4に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a radio wave lens according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
例示の電波レンズは、図2に示す第1反射板1および第2反射板2と、半球状のルーネベルグレンズ3と、このレンズ3に適合して被せる樹脂製の開口縁にフランジ4aを有する半球状のレンズカバー4とを組み合わせて構成される。
The illustrated radio wave lens includes a
第1反射板1は、ルーネベルグレンズ3よりもサイズが大きい。この第1反射板1には、レンズカバー4のフランジ4aを嵌める円形の溝1aを設けてあり、この溝1aよりも内側の表面が電波の反射面1bとして使用され、その反射面1b上にルーネベルグレンズ3がセットされる。
The
第2反射板2は、第1反射板1の反射面1bよりも外側の領域に適合して重なる形状にしてあり、レンズカバー4の外径とほぼ同径の円形穴2aを有している。この第2反射板2は、表面の全域が反射面として使用される。
The second reflecting
第1反射板1の少なくとも反射面1bの部分は、電波反射に支障のない平面度を有する。この第1反射板1は、軽量で安価なアルミニウムで形成すると好ましいが、樹脂製台板の表面に金属メッキを施して反射面1bを構成したものでもよい。また、電波の反射に支障の無い細径孔(例えば、直径1mm以下の孔)をあけた金属板や、目の間隔が小さい(例えば1mm以下)金属メッシュ板などであってもよい。反射面1b部以外の材質は特に問わず、電波レンズ組み立て後に反射面の平面度を保持できる強度があればよい。
At least a portion of the reflecting
第2反射板2も、第1反射板1と同様、軽量で安価なアルミニウムで形成すると好ましいが、少なくとも反射面になる表面が金属で形成されていればよい。この第2反射板2も、電波の反射に支障の無い細径孔を有する金属板や、目の間隔が小さい金属メッシュ板などで形成することもできる。
Similarly to the
ルーネベルグレンズ3は、比誘電率を中心から外周に向かって2〜1或いはそれに近似した値で変化させたものを用いる。
The Luneberg
レンズカバー4の材料は、基本的には誘電損失が小さくて耐候性のある材料であれば何でもよいが、安価で加工し易い合成樹脂、中でも低誘電損失の面から、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン等の炭化水素系熱可塑性合成樹脂が望ましく、また、同じく低誘電損失の面からレンズカバー4の厚みは1mm以下にするのが望ましい。
The material of the
例示の電波レンズは以下のようにして組み立てる。即ち、図1に示すように、第1反射板1の反射面1b上にルーネベルグレンズ3を載せ、このレンズの表面にレンズカバー4を被せる。このとき、溝1aに入れるフランジ4aの表面、または、溝1aの内面に水密シールのためのシール剤5を塗布しておき、その後に溝1aにフランジ4aを入れると好ましい。シール剤5は、例えば、シリコン系のコーティング剤やシーラントだけでもよいし、これらとゴムパッキン、Oリングなどを組み合わせて使用してもよい。このシール剤5は、フランジ4aと第2反射板2との間にも配置してよい。
The exemplary radio wave lens is assembled as follows. That is, as shown in FIG. 1, the Luneberg
溝1aにフランジ4aを入れたら、第2反射板2を第1反射板1上に重ねて接合する。第1反射板1と第2反射板2の接合は、接着、溶接のどちらで行ってもよい。樹脂ボルトによる締結でも、フランジ4aが反射板から浮き上がることがないのでシール性を従来以上に高めることができる。
When the
以上の行程を経ると、図3に示すようなシール部6ができる。
After the above process, the
なお、第1反射板1に溝1aを形成することは必須の事項ではない。反射面にできる段差は電波の反射に影響を及ぼすので許容範囲内(例えば1mm以下)に抑える必要があり、その要求を満たすために、必要があれば第1反射板1に溝を設ける。或いは、図4に示すように反射板1、2の双方に反射板の高さ位置を揃えるための段差を予めつけておく。
In addition, it is not an essential matter to form the
また、図のように反射板を第1反射板1と第2反射板2に分けてこれを組み立てると、反射板の加工、電波レンズの組み立てが容易になるが、反射板を2つに分けることも必須の事項ではない。
Also, as shown in the figure, when the reflector is divided into the
また、図5に示すようにレンズカバー4と第1反射板1との間にOリング7を配置してシールを行ったり、図6に示すように、レンズカバー4のフランジ4aを反射板の裏側に配置してそのフランジ4aと反射板との間のシールを反射板の裏側で実施してもよい。この図6の電波レンズは、第1反射板1と第2反射板2を裏側において連結リング8で連結し、この連結リング8でシール部6を覆って保護した構造になっている。第1反射板1と第2反射板2の連結は、周方向に間隔をあけて配置する複数個(例えば12個程度)の連結部材を用いて行ってもよく、連結部材がリングであることは必須の事項ではない。
Further, as shown in FIG. 5, an O-
図7、図8に示すように、レンズカバー4のフランジ4aをボルト9で第1、第2反射板1、2のどちらかに固定することもできる。このように、反射面上に現れないボルト9でフランジ4aを締めつけてシール部6の信頼性をより高めることも可能である。図7の電波レンズは、第1反射板1に溝1aに抜けるボルト操作穴1cを設け、ボルト9の締めつけ後にそのボルト操作穴1cにシール剤5を充填した構造にしている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
レンズカバー4のフランジ4aに代えて図9に示すようにネジ部4bを形成し、そのネジ部4bを反射板に設けたネジ穴にねじ込む構造も考えられ、この場合には、第1、第2反射板を一体に形成することが可能である。
Instead of the
以下に、効果の確認試験結果を示す。試験は、図1に示す構造の電波レンズ(発明品)と、図10〜図12に示す構造の電波レンズ(比較例)を用いて行った。ルーネベルグレンズ3は、外径370mmのものを用いた。このルーネベルグレンズ3とレンズカバー4は、発明品、比較例とも同じものである。
The results of the effect confirmation test are shown below. The test was performed using the radio wave lens (invention) having the structure shown in FIG. 1 and the radio wave lens (comparative example) having the structure shown in FIGS. A
発明品は、第1、第2反射板1、2を接着して一体化し、第1反射板1との突き合わせ面にシリコン系コーティング剤を塗布したレンズカバーのフランジ4aを、その第1、第2反射板1、2間に挟み込んでいる。
The invented product has a
図10の電波レンズ(比較例1)は、上面が平坦な反射板10にレンズカバーのフランジ4aを計12本の金属ボルト11で固定したものである。フランジ4aと反射板10間にはシール剤5を設けている。
The radio wave lens of FIG. 10 (Comparative Example 1) is obtained by fixing a
図10の金属ボルト11を樹脂製ボルトに置き換えた電波レンズ(比較例2)も用意した。
A radio wave lens (Comparative Example 2) in which the
図10の電波レンズの金属ボルト11を樹脂製ボルト12に置き換え、さらに、樹脂で形成された押さえリング13(厚み2、5、10mmの3種)を設けてその押さえリング13でフランジ4aを加圧した図11の電波レンズ(比較例3)、フランジ4aを接着剤14で反射板10上に単に接着しただけの図12の電波レンズ(比較例4)も用意した。
The
この発明の電波レンズと、比較例の電波レンズをレンズの焦点部に配置する一次放射器(LNB)及びその一次放射器を保持するホルダH(図1参照)と組み合わせてアンテナ装置を構成し、各アンテナ装置のゲイン(dBi)を測定した。 The antenna device is configured by combining the radio wave lens of the present invention with a primary radiator (LNB) that arranges the radio wave lens of the comparative example at the focal point of the lens and a holder H (see FIG. 1) that holds the primary radiator, The gain (dBi) of each antenna device was measured.
その結果、発明品のゲインは31.7dBiであり、1枚の平面反射板を使用したもの(レンズカバーをシールを行わずに反射板上に載置しただけのもの)と全く差がなかった。 As a result, the gain of the product of the invention was 31.7 dBi, which was not different from that using a single flat reflector (the lens cover was simply placed on the reflector without sealing). .
これに対し、金属ボルト11を使用した図10の電波レンズ(比較例1)は、ゲインが31.2dBi、また、樹脂製押さえリング13を使用した図11の電波レンズ(比較例3)は、押さえリング厚み2mm時のゲインが31.5dBi、押さえリング厚み5mm時のゲインが31.4dBi、押さえリング厚み10mm時のゲインが31.2dBiであり、いずれもアンテナの電気特性が悪かった。 In contrast, the radio wave lens of FIG. 10 using the metal bolt 11 (Comparative Example 1) has a gain of 31.2 dBi, and the radio wave lens of FIG. 11 using the resin retaining ring 13 (Comparative Example 3) is When the holding ring thickness was 2 mm, the gain was 31.5 dBi, when the holding ring thickness was 5 mm, the gain was 31.4 dBi, and when the holding ring thickness was 10 mm, the gain was 31.2 dBi.
なお、レンズカバーのフランジ4aを樹脂製ボルトで反射板に固定した電波レンズ(比較例2)と、レンズカバーのフランジ4aを接着剤のみで反射板に固定した図12の電波レンズ(比較例4)はゲインが共に31.7dBiであり、発明品と差がなかった。
A radio wave lens (Comparative Example 2) in which the
次に、発明品とゲインに差がなかった比較例2(図10の金属ボルト11を樹脂製ボルトに置き代えたもの)及び図12の比較例4と発明品について、JISC0920保護等級3(防雨型)に準じた防雨性能試験をそれぞれ実施した。
Next, with respect to Comparative Example 2 (in which the
試験は、約10リットル/minの条件で水を散布し、それにアンテナ装置を晒す方法で行い、散水5分経過後に装置の表面の水滴をきれいに拭き取って試験前後のゲインを比較した。 The test was carried out by spraying water under conditions of about 10 liters / min and exposing the antenna device to it, and after 5 minutes of watering, the water droplets on the surface of the device were wiped clean and the gains before and after the test were compared.
その結果、発明品のゲインは、試験前後とも31.7dBiであり、防水性が維持されていることを確認した。 As a result, the gain of the invention product was 31.7 dBi before and after the test, and it was confirmed that the waterproofness was maintained.
これに対し、比較例2と比較例4は、いずれも、目視によりアンテナカバーの内部に浸水していることを確認した。浸水後のゲインは31.5dBiであり、浸水による電気性能の低下が認められた。 On the other hand, it was confirmed that both Comparative Example 2 and Comparative Example 4 were immersed in the antenna cover by visual observation. The gain after water immersion was 31.5 dBi, and a decrease in electrical performance due to water immersion was observed.
比較例2、4の構造ではフランジ部の撓みなどが原因で反射板との間の界面を信頼性良くシールすることができず、また、押さえリングを使用して図11の構造でシールの信頼性を高めようとすると押さえリングを樹脂で形成してもそのリングによるゲイン低下が起こり、比較例の構造では電気的性能の確保とシールの信頼性確保を両立させることができない。 In the structures of Comparative Examples 2 and 4, the interface between the reflecting plate and the reflector cannot be reliably sealed due to the bending of the flange portion or the like, and the structure shown in FIG. In order to increase the performance, even if the holding ring is made of resin, the gain is lowered due to the ring, and in the structure of the comparative example, it is not possible to ensure both electrical performance and seal reliability.
これに対し、この発明の電波レンズは電気的性能の確保とシールの信頼性確保を両立させることができる。上記の実験結果がそれを証明している。 On the other hand, the radio wave lens according to the present invention can ensure both electrical performance and seal reliability. The above experimental results prove it.
1 第1反射板
1a 溝
1b 反射面
1c 操作穴
2 第2反射板
2a 円形穴
3 ルーネベルグレンズ
4 レンズカバー
4a フランジ
4b ネジ部
5 シール剤
6 シール部
7 Oリング
8 連結リング
9 ボルト
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