JP4537928B2 - Antenna device - Google Patents

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Description

本発明は、アンテナ装置に係り、特に、簡易な構造であっても電磁波の放射方向を広範囲に変更することの可能なアンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device, and more particularly to an antenna device capable of changing the radiation direction of electromagnetic waves in a wide range even with a simple structure.

放送局の番組制作で使用されるワイヤレスカメラシステムのカメラと受信装置間の映像信号の授受、無線LANによるデータの授受等大容量の無線伝送を行う場合、広い帯域を有するミリ波帯が適用される。   When performing large-capacity wireless transmission such as transmission / reception of video signals between cameras and receivers of wireless camera systems used in broadcast station program production, and transmission / reception of data via wireless LAN, a wide-band millimeter wave band is applied. The

ミリ波帯無線伝送システムに搭載されるアンテナは、使用環境によって送信アンテナと受信アンテナの相対的位置が大きく変化する場合、使用環境に応じて電磁波の放射方向を広範囲に変更できるものであることが望ましい。   When the relative position of the transmitting antenna and the receiving antenna varies greatly depending on the usage environment, the antenna mounted on the millimeter wave band wireless transmission system may be capable of changing the radiation direction of electromagnetic waves in a wide range according to the usage environment. desirable.

また、アンテナをミリ波帯無線伝送装置自体に取り付けるためには、スペースが限られている場合が一般的であるので、アンテナは小型かつ簡易な構成であることも必要である。   Further, in order to attach the antenna to the millimeter-wave band wireless transmission device itself, the space is generally limited, so the antenna needs to have a small and simple configuration.

小型かつ簡易な構成のミリ波帯用のアンテナとしては、表面波アンテナまたは漏れ波アンテナ等がある。代表的な表面波アンテナとしては、誘電体棒で構成される誘電体ロッドアンテナを挙げることができ、代表的な漏れ波アンテナとしては、周期構造を有する誘電体線路で構成される誘電体漏れ波アンテナを挙げることができる。   As a millimeter-wave band antenna having a small and simple configuration, there is a surface wave antenna or a leaky wave antenna. A typical surface wave antenna can be a dielectric rod antenna composed of a dielectric rod, and a typical leaky wave antenna is a dielectric leaky wave composed of a dielectric line having a periodic structure. An antenna can be mentioned.

誘電体ロッドアンテナは、誘電体ロッドアンテナの端部から誘電体ロッドアンテナの電波の伝播方向に電波を放射し、漏れ波アンテナは誘電体線路の電波の伝播方向と異なる方向に電波を放射する。   The dielectric rod antenna radiates a radio wave from the end of the dielectric rod antenna in the propagation direction of the radio wave of the dielectric rod antenna, and the leaky wave antenna radiates a radio wave in a direction different from the propagation direction of the radio wave on the dielectric line.

そして、電波の放射方向を変更できる誘電体ロッドアンテナ装置および漏れ波アンテナ装置が既に提案されている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。   And the dielectric rod antenna apparatus and leaky wave antenna apparatus which can change the radiation | emission direction of an electromagnetic wave have already been proposed (for example, refer patent document 1 and patent document 2).

特許文献1に示されている従来の誘電体ロッドアンテナ装置は、図8に示すように、誘電体ロッドアンテナ191に沿って反射部材192を設置することにより、電波の放射方向を誘電体ロッドアンテナ191の軸に対して約15度傾けることが可能となる。   As shown in FIG. 8, the conventional dielectric rod antenna device disclosed in Patent Document 1 is provided with a reflecting member 192 along the dielectric rod antenna 191, thereby changing the radiation direction of the radio wave to the dielectric rod antenna. It is possible to tilt about 15 degrees with respect to the 191 axis.

また、特許文献2に示されている従来の漏れ波アンテナ装置は、図9に示すように、地板導体201と誘電体基板202とがスペーサ203を介して平行に配置された伝播路を備える。   Further, the conventional leaky wave antenna device disclosed in Patent Document 2 includes a propagation path in which a ground plane conductor 201 and a dielectric substrate 202 are arranged in parallel via a spacer 203 as shown in FIG.

誘電体基板202の上面には複数の金属ストリップ204が所定間隔ごとに設置されている。さらに、誘電体基板202の上方には所定間隔を隔てて電波の伝播方向と直角に金属板205が配置されているが、金属板205は電波の伝播方向と垂直な面内において所定角度内で回転可能である。   A plurality of metal strips 204 are provided at predetermined intervals on the upper surface of the dielectric substrate 202. Further, a metal plate 205 is disposed above the dielectric substrate 202 at a predetermined interval and perpendicular to the propagation direction of the radio wave, but the metal plate 205 is within a predetermined angle in a plane perpendicular to the propagation direction of the radio wave. It can be rotated.

電波は金属板205から金属ストリップ204の方向に向かって伝播し、金属ストリップ204から漏洩して空中に放射される。   The radio wave propagates from the metal plate 205 toward the metal strip 204, leaks from the metal strip 204, and is emitted into the air.

そして、金属板205の傾きを変更することにより、電波の放射方向を制御することが可能となる。
特開平06−244628号公報([0007]、図1) 特開2003−338706号公報([0031]、図1)
Then, by changing the inclination of the metal plate 205, the radiation direction of the radio wave can be controlled.
Japanese Patent Laid-Open No. 06-244628 ([0007], FIG. 1) JP 2003-338706 A ([0031], FIG. 1)

多量の情報を安定に伝送するためには受信電力と雑音電力の比(C/N比)を大きくすることが必要となる。そして、C/N比を大きくする方法の1つとして、受信アンテナの方向に放射される送信電力をできる限り大きくすることが考えられる。   In order to stably transmit a large amount of information, it is necessary to increase the ratio (C / N ratio) between received power and noise power. As one method for increasing the C / N ratio, it is conceivable to increase the transmission power radiated in the direction of the receiving antenna as much as possible.

従って、ワイヤレスカメラシステムに適用するアンテナにあっては、使用環境によって送信アンテナと受信アンテナの相対位置が変化するので、電波放射方向を広範囲に変更できることが必要となる。   Therefore, in the antenna applied to the wireless camera system, the relative position of the transmission antenna and the reception antenna changes depending on the use environment, and therefore it is necessary to be able to change the radio wave radiation direction in a wide range.

ワイヤレスカメラを屋内で使用するときには見通しを確保するためには受信アンテナをワイヤレスカメラの上方に設置し、屋外で使用するときには受信アンテナをワイヤレスカメラに対して水平に設置する場合が多いことを考慮すると、使用環境に応じて電波放射方向を90度以上変更できることが望ましい。   Considering the fact that when using a wireless camera indoors, the receiving antenna is installed above the wireless camera to ensure visibility, and when using it outdoors, the receiving antenna is often installed horizontally with respect to the wireless camera. It is desirable that the radio wave radiation direction can be changed by 90 degrees or more according to the use environment.

さらに、C/N比を大きくするためにはアンテナを高利得とすることが考えられるが、アンテナを高利得とするほどアンテナの指向性は鋭くなる。従って、ワイヤレスカメラで移動しながら撮影する場合には、送信アンテナと受信アンテナの相対位置が時々刻々変化するので、受信アンテナの方向に放射される送信電力が大きくなるように、送信アンテナの電波放射方向を連続的、かつ、広範囲に変更できることが望ましい。   Furthermore, in order to increase the C / N ratio, it is conceivable to increase the antenna gain. However, the antenna directivity becomes sharper as the antenna gain is increased. Therefore, when shooting while moving with a wireless camera, the relative position of the transmitting antenna and the receiving antenna changes from moment to moment. It is desirable that the direction can be changed continuously and in a wide range.

しかしながら、特許文献1に開示された誘電体ロッドアンテナには使用環境に応じて電波の放射方向を変更できないという課題があった。   However, the dielectric rod antenna disclosed in Patent Document 1 has a problem that the radiation direction of radio waves cannot be changed according to the use environment.

また、特許文献2に開示された誘電体漏れ波アンテナには使用環境に応じて電波放射方向を変更できるものの、やはり、変更範囲が限られているという課題があった。   Further, the dielectric leaky wave antenna disclosed in Patent Document 2 has a problem that the range of change is limited, although the radio wave radiation direction can be changed according to the use environment.

表面波アンテナと漏れ波アンテナの両方を使用して電波放射範囲を拡大することも可能であるが、それぞれのアンテナに電波を供給する給電回路を切り替え可能な構成とする必要があり、構造が複雑化することは回避できない。   Although it is possible to expand the radio wave radiation range using both surface wave antennas and leaky wave antennas, it is necessary to have a configuration that can switch the feed circuit that supplies radio waves to each antenna, and the structure is complicated It cannot be avoided.

本発明は、上記の従来の課題を解決するためになされたものであって、簡易な構成で電磁波の放射方向を90度以上の広範囲に変更できるアンテナ装置を提供することを第1の目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and has as its first object to provide an antenna device that can change the radiation direction of electromagnetic waves over a wide range of 90 degrees or more with a simple configuration. To do.

さらに、簡易な構成で電波の放射方向を広範囲、かつ、連続的に変更できるアンテナ装置を提供することを第2の目的とする。   It is a second object of the present invention to provide an antenna device that can change the radiation direction of radio waves in a wide range and continuously with a simple configuration.

本発明に係るアンテナ装置は、電磁波を遅波モードで伝播する柱状の誘電体ロッドアンテナと、中空部を前記誘電体ロッドアンテナが貫通する複数の中空部材と、前記複数の中空部材を所定間隔で接続する接続部材とを含み、前記誘電体ロッドアンテナは、前記複数の中空部材が相互に接触した状態において第1の方向に電波を放射し、前記複数の中空部材が一定間隔をあけて配置された状態において前記第1の方向と異なる第2の方向に電波を放射するものである構成を有している。 An antenna device according to the present invention includes a columnar dielectric rod antenna that propagates electromagnetic waves in a slow wave mode, a plurality of hollow members through which the dielectric rod antenna penetrates a hollow portion, and the plurality of hollow members at predetermined intervals. look including a connecting member for connecting the dielectric rod antenna, the plurality of hollow members radiates radio waves in a first direction in a state of contacting with each other, the arrangement of the plurality of hollow members at regular intervals In such a state, a radio wave is emitted in a second direction different from the first direction .

この構成により、簡易な構成で電波の放射方向を広範囲、かつ、連続的に変更できることとなる。   With this configuration, the radio wave radiation direction can be changed over a wide range and continuously with a simple configuration.

本発明に係るアンテナ装置は、電磁波を遅波モードで伝播する柱状の誘電体ロッドアンテナと、前記誘電体ロッドアンテナ上の前記誘電体ロッドアンテナの前記電磁波の伝播方向に周期的に配置された複数の柱状と、前記複数の柱状体を所定間隔で接続する接続部材とを含み、前記誘電体ロッドアンテナは、前記複数の柱状体が相互に接触した状態において第1の方向に電波を放射し、前記複数の柱状体が一定間隔をあけて配置された状態において前記第1の方向と異なる第2の方向に電波を放射するものである構成を有してもよい。 An antenna device according to the present invention includes a columnar dielectric rod antenna that propagates an electromagnetic wave in a slow wave mode, and a plurality of the dielectric rod antennas periodically disposed in the propagation direction of the electromagnetic wave on the dielectric rod antenna on the dielectric rod antenna. a columnar body, seen including a connecting member for connecting the plurality of pillars at predetermined intervals, the dielectric rod antenna radiates radio waves in a first direction in a state in which the plurality of columnar bodies in contact with each other And it may have the composition which radiates an electric wave in the 2nd direction different from the 1st direction in the state where these pillars are arranged at regular intervals .

本発明に係るアンテナ装置は、前記接続部材が、可曉性接続材である構成を有していてもよい。   The antenna device according to the present invention may have a configuration in which the connecting member is a flexible connecting material.

本発明に係るアンテナ装置は、前記接続部材が、弾性接続材である構成を有していてもよい。   The antenna device according to the present invention may have a configuration in which the connection member is an elastic connection material.

本発明に係るアンテナ装置は、電磁波を遅波モードで伝播する柱状の誘電体ロッドアンテナと、中空部を前記誘電体ロッドアンテナが貫通する周期構造体とを備え、前記周期構造体は、中空部を前記誘電体ロッドアンテナが貫通する複数の中空部材と、前記複数の中空部材を所定間隔で接続する接続部材とを含み、前記誘電体ロッドアンテナは、前記周期構造体が嵌合された状態において第1の方向に電波を放射し、前記周期構造体が取り外された状態において前記第1の方向と異なる第2の方向に電波を放射するものである構成を有している。なお、前記接続部材は、中空部を前記誘電体ロッドアンテナが貫通する中空体で構成されてもよい。 An antenna device according to the present invention includes a columnar dielectric rod antenna that propagates electromagnetic waves in a slow wave mode, and a periodic structure through which the dielectric rod antenna penetrates a hollow portion, and the periodic structure includes a hollow portion. A plurality of hollow members through which the dielectric rod antenna penetrates, and a connecting member that connects the plurality of hollow members at a predetermined interval, and the dielectric rod antenna is in a state in which the periodic structure is fitted. It has a configuration that radiates radio waves in a first direction and radiates radio waves in a second direction different from the first direction in a state where the periodic structure is removed . The connecting member may be formed of a hollow body through which the dielectric rod antenna penetrates a hollow portion.

この構成により、簡易な構成で電磁波の放射方向を90度以上の広範囲に変更できることとなる。   With this configuration, the radiation direction of the electromagnetic wave can be changed over a wide range of 90 degrees or more with a simple configuration.

本発明に係るアンテナ装置は、前記周期構造体の一方端を覆う導電体平板を含む構成を有していてもよい。   The antenna device according to the present invention may have a configuration including a conductive plate that covers one end of the periodic structure.

本発明は、誘電体ロッドアンテナが貫通する複数の円環の間隔を変更することにより、簡易な構成で電波の放射方向を広範囲かつ連続的に変更できるという効果を有するアンテナ装置を提供することができるものである。   An object of the present invention is to provide an antenna device having an effect that the radiation direction of a radio wave can be changed in a wide range and continuously with a simple configuration by changing the interval between a plurality of circular rings through which a dielectric rod antenna passes. It can be done.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明に係るアンテナ装置は、原理的には、電磁波を遅波モードで伝播する遅波伝播手段と、遅波伝播手段に近接したときに遅波伝播手段を伝播する電磁波に周期的摂動を与え電磁波の伝播モードを速波モードに変換する伝播モード変換手段と、遅波伝播手段と伝播モード変換手段の相対位置を変更する相対位置変更手段とを備える。なお、以下の実施形態においては、電磁波はミリ波帯の電波であるものとする。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態のアンテナ装置1の斜視図であって、電磁波を遅波モードで伝播する柱状の誘電体ロッドアンテナ11と、中空部を誘電体ロッドアンテナ11が貫通する複数の中空部材12と、複数の中空部材12相互を所定間隔で接続する接続部材13とを含む。
The antenna device according to the present invention, in principle, gives periodic perturbation to the slow wave propagation means for propagating the electromagnetic wave in the slow wave mode and the electromagnetic wave propagating through the slow wave propagation means when approaching the slow wave propagation means. Propagation mode conversion means for converting the propagation mode of electromagnetic waves to fast wave mode, and relative position change means for changing the relative position of the slow wave propagation means and the propagation mode conversion means. In the following embodiments, the electromagnetic waves are assumed to be millimeter wave radio waves.
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of an antenna device 1 according to a first embodiment of the present invention, in which a columnar dielectric rod antenna 11 that propagates electromagnetic waves in a slow wave mode, and the dielectric rod antenna 11 penetrates a hollow portion. A plurality of hollow members 12 and a connection member 13 that connects the plurality of hollow members 12 at a predetermined interval.

第1の実施形態においては、接続部材13は可曉性材であり、誘電体製または導電体製の可曉性のシートまたは布であってよい。   In the first embodiment, the connecting member 13 is a flexible material, and may be a flexible sheet or cloth made of a dielectric or a conductor.

遅波伝播手段は誘電体ロッドアンテナ11であり、伝播モード変換手段は導電体製または誘電体製の中空部材12である。   The slow wave propagation means is a dielectric rod antenna 11, and the propagation mode conversion means is a hollow member 12 made of a conductor or a dielectric.

そして、接続部材13を撓ませて中空部材を一体化して周期構造体として機能させない状態と、接続部材13を伸長させて中空部材を周期構造体として機能させる状態とを切り替えることが、相対距離変更手段に相当する。   Then, the relative distance can be changed by switching between a state where the connecting member 13 is bent and the hollow member is integrated so as not to function as a periodic structure, and a state where the connecting member 13 is extended and the hollow member functions as a periodic structure. Corresponds to means.

誘電体ロッドアンテナ11の根元に設置される給電部14は、図2(a)の拡大斜視図に示すように、矩形断面形状の矩形導波管15が周壁に取り付けられる第1の導波管141と、テーパ部142と、誘電体ロッドアンテナ11が差し込まれる第2の導波管143とから構成される。   As shown in the enlarged perspective view of FIG. 2 (a), the feeding portion 14 installed at the base of the dielectric rod antenna 11 is a first waveguide in which a rectangular waveguide 15 having a rectangular cross section is attached to the peripheral wall. 141, a tapered portion 142, and a second waveguide 143 into which the dielectric rod antenna 11 is inserted.

次に、第1の実施形態のアンテナ装置の動作を説明するが、誘電体ロッドアンテナ11および給電部14の断面形状は円形であるものとする。   Next, the operation of the antenna device of the first embodiment will be described. It is assumed that the cross-sectional shapes of the dielectric rod antenna 11 and the power feeding unit 14 are circular.

矩形導波管15をTE10モードで伝播する電波は、まず第1の導波管141に供給されTM01モードに変換される。なお、TE10モードはY軸方向には電界成分を持たず磁界分布のみを有するモードであり、TM01モードは磁力線が第1の導波管141の断面内で同心円状に分布し、磁界の振幅および位相は第1の導波管141の中心軸(Z軸方向)に対して軸対称分布するモードである。 The radio wave propagating through the rectangular waveguide 15 in the TE 10 mode is first supplied to the first waveguide 141 and converted into the TM 01 mode. The TE 10 mode is a mode having no electric field component in the Y-axis direction and having only a magnetic field distribution. In the TM 01 mode, the magnetic field lines are concentrically distributed in the cross section of the first waveguide 141, and the magnetic field The amplitude and phase are modes that are axially symmetrically distributed with respect to the central axis (Z-axis direction) of the first waveguide 141.

矩形導波管15から第1の導波管141に給電されてTM01モードに変換された電波は、第1の導波管141をZ軸方向に伝播し、テーパ部142を介して第2の導波管143に伝播する。なお、テーパ部142は、第1の導波管141の直径を誘電体ロッドアンテナ11の直径まで拡張するために設置される。 The radio wave fed from the rectangular waveguide 15 to the first waveguide 141 and converted into the TM 01 mode propagates in the Z-axis direction through the first waveguide 141 and passes through the tapered portion 142 to the second wave. Propagates to the waveguide 143. The tapered portion 142 is installed to expand the diameter of the first waveguide 141 to the diameter of the dielectric rod antenna 11.

第2の導波管143を伝播する電波は、誘電体ロッドアンテナ11に給電される。ここで、誘電体ロッドアンテナ11の第2の導波管143への差し込み端部は、電波の反射を抑制するためにテーパ状に形成することが望ましい。   The radio wave propagating through the second waveguide 143 is fed to the dielectric rod antenna 11. Here, the insertion end of the dielectric rod antenna 11 into the second waveguide 143 is preferably formed in a tapered shape in order to suppress reflection of radio waves.

なお、第2の導波管143は、図2(b)に示すように、誘電体ロッドアンテナ11の伸長方向に開口するロート部144を有していてもよい。ロート部144を設けることにより、第2の導波管143をTM01モードで伝播する電波を効率よく誘電体ロッドアンテナ11に伝達することが可能となる。 The second waveguide 143 may include a funnel portion 144 that opens in the extending direction of the dielectric rod antenna 11 as shown in FIG. By providing the funnel portion 144, it is possible to efficiently transmit the radio wave propagating through the second waveguide 143 in the TM 01 mode to the dielectric rod antenna 11.

図3は、中空部材12に誘電体ロッドアンテナ11を嵌合した状態を示す斜視図であって、接続部材13を撓ませて複数の中空部材12を相互に接触させた状態(a)と、接続部材13を伸長させて複数の中空部材12が一定間隔をあけて配置された状態(b)を示す。   FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the dielectric rod antenna 11 is fitted to the hollow member 12, in which the connecting member 13 is bent and the plurality of hollow members 12 are brought into contact with each other (a). The connection member 13 is extended to show a state (b) in which a plurality of hollow members 12 are arranged at regular intervals.

中空部材12を相互に接触させた状態(a)では、複数の中空部材12は周期構造体として機能しないので、電波は摂動を受けることはなく、誘電体ロッドアンテナ11をTM01モードのままで伝播し、誘電体ロッドアンテナ11の上端からZ方向にヌルを有するコニカルビームとして放射される。コニカルビームの放射方向(Q)は、Z軸を中心として20度程度となる。 In the state (a) in which the hollow members 12 are in contact with each other, the plurality of hollow members 12 do not function as a periodic structure, so that radio waves are not perturbed and the dielectric rod antenna 11 remains in the TM 01 mode. It propagates and is emitted from the upper end of the dielectric rod antenna 11 as a conical beam having a null in the Z direction. The radiation direction (Q) of the conical beam is about 20 degrees around the Z axis.

接続部材13を伸長させて複数の中空部材12が一定間隔をあけて配置された状態(b)では、間隔をあけて配置された複数の中空部材12は周期構造体として機能し、誘電体ロッドアンテナ11を伝播する電波に対して摂動を与える。この結果、電波は、速波モードに変換され、誘電体ロッドアンテナ11から放射されるコニカルビームの放射方向(Q)と異なる方向(Q”)にZ軸に関し無指向に放射される。   In the state (b) in which the connection member 13 is extended and the plurality of hollow members 12 are arranged at regular intervals, the plurality of hollow members 12 arranged at intervals function as a periodic structure, and a dielectric rod Perturbs the radio wave propagating through the antenna 11. As a result, the radio wave is converted to the fast wave mode and is emitted omnidirectionally with respect to the Z axis in a direction (Q ″) different from the radiation direction (Q) of the conical beam emitted from the dielectric rod antenna 11.

以上説明したように、第1の実施形態のアンテナ装置にあっては、柱状の誘電体ロッドアンテナ11に嵌合した中空部材12の間の間隔を変更することにより、電波の放射方向を変更することが可能となる。
(第2の実施形態)
第2の実施形態のアンテナ装置は、接続部材13がバネ、ゴム等の弾性部材である点が第1の実施形態と相違し、その他の構成は第1の実施形態と同一である。
As described above, in the antenna device of the first embodiment, the radiation direction of the radio wave is changed by changing the interval between the hollow members 12 fitted to the columnar dielectric rod antenna 11. It becomes possible.
(Second Embodiment)
The antenna device of the second embodiment is different from that of the first embodiment in that the connection member 13 is an elastic member such as a spring or rubber, and other configurations are the same as those of the first embodiment.

第2の実施形態においては、第1の実施形態と同じく、遅波伝播手段は誘電体ロッドアンテナ11であり、伝播モード変換手段は中空部材12である。そして、接続部材13を圧縮させて中空部材を一体化して周期構造体として機能させない状態と、接続部材13を伸長させて中空部材を周期構造体として機能させる状態とを切り替えることが、相対距離変更手段に相当する。   In the second embodiment, the slow wave propagation means is the dielectric rod antenna 11 and the propagation mode conversion means is the hollow member 12 as in the first embodiment. Then, the relative distance can be changed by switching between the state in which the connecting member 13 is compressed and the hollow member is integrated so as not to function as the periodic structure, and the state in which the connecting member 13 is extended and the hollow member functions as the periodic structure. Corresponds to means.

図4を参照しつつ、第2の実施形態のアンテナ装置の動作を説明する。   The operation of the antenna device of the second embodiment will be described with reference to FIG.

図4(a)に示すように、接続部材13である弾性体を最大限に圧縮し複数の中空部材12の間の隙間を最小とした場合には、複数の中空部材12は給電部14から給電された電波に摂動を与えることはなく、誘電体ロッドアンテナ11をTM01モードのままで伝播し、誘電体ロッドアンテナ11の上端からZ方向にヌルを有するコニカルビームとして放射される。コニカルビームの放射方向(Q)は、Z軸を中心として20度程度となる。 As shown in FIG. 4A, when the elastic body as the connection member 13 is compressed to the maximum and the gaps between the plurality of hollow members 12 are minimized, the plurality of hollow members 12 are separated from the power feeding unit 14. The fed radio wave is not perturbed, propagates through the dielectric rod antenna 11 in the TM 01 mode, and is radiated from the upper end of the dielectric rod antenna 11 as a conical beam having a null in the Z direction. The radiation direction (Q) of the conical beam is about 20 degrees around the Z axis.

図4(b)に示すように、接続部材13である弾性体をある程度伸長した場合には、複数の中空部材12は誘電体ロッドアンテナ11の軸方向(Z軸方向)に延伸する周期構造体として機能する。従って、誘電体ロッドアンテナ11を軸方向に伝播する電波は中空部材12から摂動を受け、電波の伝播モードは遅波モードから速波モードに変更される。   As shown in FIG. 4B, when the elastic body that is the connection member 13 is stretched to some extent, the plurality of hollow members 12 extend in the axial direction (Z-axis direction) of the dielectric rod antenna 11. Function as. Therefore, the radio wave propagating in the axial direction through the dielectric rod antenna 11 is perturbed by the hollow member 12, and the propagation mode of the radio wave is changed from the slow wave mode to the fast wave mode.

この結果、電波は、誘電体ロッドアンテナ11から放射されるコニカルビームの放射方向(Q)と異なる方向(Q’)に、誘電体ロッドアンテナ11の軸方向(Z軸方向)に対して無指向に放射される。   As a result, the radio wave is omnidirectional with respect to the axial direction (Z-axis direction) of the dielectric rod antenna 11 in a direction (Q ′) different from the radiation direction (Q) of the conical beam radiated from the dielectric rod antenna 11. To be emitted.

図4(c)に示すように、接続部材13である弾性体を最大限に伸長した場合には、複数の中空部材12は図4(b)より周期の長い周期構造体として機能する。従って、誘電体ロッドアンテナ11を軸方向に伝播する電波は中空部材12から摂動を受け、電波の伝播モードは遅波モードから速波モードに変更される。   As shown in FIG. 4C, when the elastic body as the connection member 13 is extended to the maximum extent, the plurality of hollow members 12 function as a periodic structure having a longer period than that in FIG. Therefore, the radio wave propagating in the axial direction through the dielectric rod antenna 11 is perturbed by the hollow member 12, and the propagation mode of the radio wave is changed from the slow wave mode to the fast wave mode.

この結果、電波は、誘電体ロッドアンテナ11から放射されるコニカルビームの放射方向(Q)と異なる方向(Q”)(≠方向Q’)に、誘電体ロッドアンテナ11の軸方向(Z軸方向)に対して無指向に放射される。   As a result, the radio wave has an axial direction (Z-axis direction) of the dielectric rod antenna 11 in a direction (Q ″) (≠ direction Q ′) different from the radiation direction (Q) of the conical beam radiated from the dielectric rod antenna 11. ) Is emitted omnidirectionally.

第2の実施形態にあっては、中空部材12の間隔を変更することにより電波の放射方向を変更することができるので、誘電体ロッドアンテナ11は誘電体線路であってもよい。   In the second embodiment, since the radiation direction of the radio wave can be changed by changing the interval between the hollow members 12, the dielectric rod antenna 11 may be a dielectric line.

以上説明したように、第2の実施形態によれば、誘電体ロッドアンテナ11に嵌合する中空部材12の間隔を変更することにより、電波の放射方向を連続的に変更することが可能となる。
(第3の実施形態)
第3の実施形態のアンテナ装置は、接続部材13が剛性誘電体であり、剛性誘電体製の接続部材13で接続された中空部材12が誘電体ロッドアンテナ11から取り外し自在である点が第1の実施形態と相違し、その他の構成は第1の実施形態と同一である。
As described above, according to the second embodiment, by changing the distance between the hollow members 12 fitted to the dielectric rod antenna 11, the radiation direction of the radio wave can be continuously changed. .
(Third embodiment)
The antenna device of the third embodiment is that the connecting member 13 is a rigid dielectric, and the hollow member 12 connected by the rigid dielectric connecting member 13 is detachable from the dielectric rod antenna 11. Unlike the first embodiment, other configurations are the same as those of the first embodiment.

即ち、第3の実施形態においては、剛性誘電体製の接続部材13で接続された複数の中空部材12を、誘電体ロッドアンテナ11から取り外した状態と、誘電体ロッドアンテナ11に嵌合した状態との間で変更することが、相対位置変更手段に相当する。   That is, in the third embodiment, the plurality of hollow members 12 connected by the rigid dielectric connecting member 13 are removed from the dielectric rod antenna 11 and are fitted to the dielectric rod antenna 11. The change between the two corresponds to the relative position changing means.

図5を参照しつつ、第3の実施形態のアンテナ装置の動作を説明する。   The operation of the antenna device of the third embodiment will be described with reference to FIG.

図5(a)に示すように、剛体製の接続部材13で接続された複数の中空部材12を誘電体ロッドアンテナ11から取り外した場合には、誘電体ロッドアンテナ11を伝播する電波に摂動を与えることはなく、電波は誘電体ロッドアンテナ11をTM01モードで伝播し、誘電体ロッドアンテナ11の上端からZ方向にヌルを有するコニカルビームとして放射される。コニカルビームの放射方向(Q)は、Z軸を中心として20度程度となる。 As shown in FIG. 5A, when the plurality of hollow members 12 connected by the rigid connection member 13 are removed from the dielectric rod antenna 11, the radio waves propagating through the dielectric rod antenna 11 are perturbed. The radio wave propagates through the dielectric rod antenna 11 in the TM 01 mode and is radiated from the upper end of the dielectric rod antenna 11 as a conical beam having a null in the Z direction. The radiation direction (Q) of the conical beam is about 20 degrees around the Z axis.

図5(b)に示すように、剛性誘電体製の接続部材13で接続された複数の中空部材12を誘電体ロッドアンテナ11に嵌合した場合には、複数の中空部材12は誘電体ロッドアンテナ11の軸方向(Z軸方向)に延伸する周期構造体として機能する。従って、誘電体ロッドアンテナ11を軸方向(Z軸方向)に伝播する電波は中空部材12から摂動を受け、電波の伝播モードは遅波モードから速波モードに変更される。   As shown in FIG. 5B, when a plurality of hollow members 12 connected by a rigid dielectric connecting member 13 are fitted to a dielectric rod antenna 11, the plurality of hollow members 12 are dielectric rods. It functions as a periodic structure extending in the axial direction (Z-axis direction) of the antenna 11. Therefore, the radio wave propagating in the axial direction (Z-axis direction) through the dielectric rod antenna 11 is perturbed by the hollow member 12, and the propagation mode of the radio wave is changed from the slow wave mode to the fast wave mode.

この結果、電波は、誘電体ロッドアンテナ11から放射されるコニカルビームの放射方向(Q)と異なる方向(Q”)に、誘電体ロッドアンテナ11の軸方向(Z軸方向)に対して無指向に放射される。   As a result, the radio wave is omnidirectional with respect to the axial direction (Z-axis direction) of the dielectric rod antenna 11 in a direction (Q ″) different from the radiation direction (Q) of the conical beam radiated from the dielectric rod antenna 11. To be emitted.

図6は、X−Z面(垂直面)内の放射パターンの実測値を示すグラフであって、極座標の縦軸はZ軸(垂直方向)、横軸はX軸(水平方向)である。また、Z軸、X軸は測定利得(dBi)を示している。なお、ここでは中空部材12の個数は12とした。剛体製の接続部材13で接続された12個の中空部材12を誘電体ロッドアンテナ11から取り外した場合は、放射パターンは、6aに示すように、Z軸と約±20度を成す方向に主ビームを、Z軸方向にヌルを有するコニカルビーム状のパターンとなる。   FIG. 6 is a graph showing measured values of radiation patterns in the XZ plane (vertical plane). The vertical axis of polar coordinates is the Z axis (vertical direction), and the horizontal axis is the X axis (horizontal direction). Also, the Z axis and the X axis indicate the measurement gain (dBi). Here, the number of the hollow members 12 is 12. When twelve hollow members 12 connected by the rigid connection member 13 are removed from the dielectric rod antenna 11, the radiation pattern is mainly in the direction of about ± 20 degrees from the Z axis as shown in 6a. The beam becomes a conical beam-like pattern having a null in the Z-axis direction.

これに対し、剛体製の接続部材13で接続された12個の中空部材12を誘電体ロッドアンテナ11に装着した場合は、放射パターンは、6bに示すように、X軸方向に主ビームが形成され、水平面内に無指向なパターンとなる。   On the other hand, when twelve hollow members 12 connected by the rigid connecting member 13 are mounted on the dielectric rod antenna 11, the radiation pattern is formed by the main beam in the X-axis direction as shown in 6b. It becomes an omnidirectional pattern in the horizontal plane.

以上説明したように、第3の実施形態によれば、中空部材12を誘電体ロッドアンテナ11に抜き差しすることにより、電波の放射方向を変更することが可能となる。
(第4の実施形態)
第4の実施形態のアンテナ装置は、剛体製の接続部材13で接続された複数の中空部材12の一端に金属反射板16が設けられている点が第3の実施形態と相違し、その他の構成は第3の実施形態と同一である。
As described above, according to the third embodiment, it is possible to change the radiation direction of radio waves by inserting and removing the hollow member 12 to and from the dielectric rod antenna 11.
(Fourth embodiment)
The antenna device of the fourth embodiment is different from the third embodiment in that a metal reflector 16 is provided at one end of a plurality of hollow members 12 connected by a rigid connection member 13. The configuration is the same as in the third embodiment.

図7を参照しつつ第4の実施形態の動作を説明するが、図7(a)に示す剛体製の接続部材13で接続された複数の中空部材12を誘電体ロッドアンテナ11から取り外した場合の動作は、第3の実施形態と同一であるので説明を省略する。   The operation of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 7, but a plurality of hollow members 12 connected by the rigid connection member 13 shown in FIG. 7A are removed from the dielectric rod antenna 11. Since the operation is the same as that of the third embodiment, the description thereof is omitted.

図7(b)に示すように、一方端に金属反射板16が設けられている中空部材12を誘電体ロッドアンテナ11に装着した場合には、誘電体ロッドアンテナ11を軸方向(Z軸方向)に伝播する電波は摂動を受け、電波の伝播モードは遅波モードから速波モードに変換される。   As shown in FIG. 7B, when the hollow member 12 provided with the metal reflector 16 at one end is attached to the dielectric rod antenna 11, the dielectric rod antenna 11 is axially (Z-axis direction). ) Is perturbed, and the propagation mode of the radio wave is converted from the slow wave mode to the fast wave mode.

この結果、電波は、誘電体ロッドアンテナ11から放射されるコニカルビームの放射方向(Q)と異なる方向(Q”)に誘電体ロッドアンテナ11の軸方向(Z軸方向)に対して無指向に放射される。   As a result, the radio wave is omnidirectional with respect to the axial direction (Z-axis direction) of the dielectric rod antenna 11 in a direction (Q ″) different from the radiation direction (Q) of the conical beam radiated from the dielectric rod antenna 11. Radiated.

中空部材12が装着された誘電体ロッドアンテナ11は漏れ波アンテナとして機能するが、中空部材12の個数は有限であるので漏れ波アンテナの長さも有限となり、給電部14から給電された電波のすべてが速波モードに変換されて漏れ波として放射されず、一部は残留電力として遅波モードのまま誘電体ロッドアンテナ11を伝播する。   The dielectric rod antenna 11 to which the hollow member 12 is attached functions as a leaky wave antenna. However, since the number of the hollow members 12 is finite, the length of the leaky wave antenna is also finite, and all of the radio waves fed from the power feeding unit 14 are present. Is converted into a fast wave mode and is not radiated as a leaky wave, and a part of the electric power propagates through the dielectric rod antenna 11 while remaining in the slow wave mode.

本実施形態にあっては、残留電力は剛体製の接続部材13で接続された複数の中空部材12の一方端に設けられた金属反射板16で反射され、誘電体ロッドアンテナ11を給電部14に向かって伝播し、中空部材12によって再び摂動を受け、誘電体ロッドアンテナ11から放射されるコニカルビームの放射方向(Q)と異なる方向(Q”)に誘電体ロッドアンテナ11の軸方向(Z軸方向)に対して無指向に放射される。   In the present embodiment, the residual power is reflected by the metal reflector 16 provided at one end of the plurality of hollow members 12 connected by the rigid connection member 13, and the dielectric rod antenna 11 is connected to the power feeding unit 14. The axial direction (Z) of the dielectric rod antenna 11 in a direction (Q ″) different from the radiation direction (Q) of the conical beam radiated from the dielectric rod antenna 11 and perturbed again by the hollow member 12. (Axial direction) is emitted omnidirectionally.

中空部材12が少数であり、中空部材12の誘電体ロッドアンテナ11の軸方向長さが短いほど残留電力は大きくなる。金属反射板16がない場合は、残留電力は誘電体ロッドアンテナ11の先端からサイドロープ(不要放射)として放射されるだけでなく、アンテナとしての利得や放射効率も低下することとなる。   The residual power increases as the number of the hollow members 12 is small and the axial length of the dielectric rod antenna 11 of the hollow member 12 is shorter. In the absence of the metal reflector 16, the residual power is not only radiated as a side rope (unnecessary radiation) from the tip of the dielectric rod antenna 11, but also the gain and radiation efficiency of the antenna are reduced.

本実施形態にあっては、金属反射板16を設けることにより残留電力を反射させて、中空部材12によって再放射が可能となるので、残留電力が大きい場合でもサイドロープの発生および放射効率の低下を抑制することができる。   In the present embodiment, the residual power is reflected by providing the metal reflector 16 and can be re-radiated by the hollow member 12. Therefore, even when the residual power is large, generation of a side rope and a decrease in radiation efficiency are achieved. Can be suppressed.

図8は、接続部材13で接続された8個の中空部材12を誘電体ロッドアンテナ11に装着した場合の放射パターンの実測値を示すグラフである。極座標の縦軸はZ軸(垂直方向)を、横軸はX方向(水平方向)を示し、測定利得(dBi)を表す。   FIG. 8 is a graph showing measured values of radiation patterns when eight hollow members 12 connected by the connecting members 13 are attached to the dielectric rod antenna 11. The vertical axis of polar coordinates indicates the Z axis (vertical direction), and the horizontal axis indicates the X direction (horizontal direction), which represents the measurement gain (dBi).

8aは、金属反射板16がない場合の放射パターンであって、Z軸に対して約±20度の方向にサイドロープが発生し、Z軸と約+20度を成す方向のサイドローブレベル8cは主ビームレベルに対して−2.7dBとなっている。   8a is a radiation pattern in the case where the metal reflector 16 is not provided, and a side rope is generated in a direction of about ± 20 degrees with respect to the Z axis, and a side lobe level 8c in a direction forming about +20 degrees with respect to the Z axis is It is -2.7 dB with respect to the main beam level.

8bは、金属反射板16を設けた場合の放射パターンであって、Z軸と約+20度を成す方向のサイドローブレベル8dは主ビームレベルに対して−16dBと大幅に改善されることが判る。   8b is a radiation pattern in the case where the metal reflector 16 is provided, and it can be seen that the side lobe level 8d in the direction of about +20 degrees with the Z-axis is greatly improved to -16 dB with respect to the main beam level. .

以上説明したように、剛体製の接続部材13で接続された複数の中空部材12の一方端に金属反射板16を設けることにより、残留電力に起因するサイドローブの発生を抑制することが可能となる。   As described above, by providing the metal reflector 16 at one end of the plurality of hollow members 12 connected by the rigid connection member 13, it is possible to suppress the occurrence of side lobes caused by residual power. Become.

また、中空部材12の数を減少し、誘電体ロッドアンテナ11の長さを短縮して、アンテナ装置を小型化することも可能となる。
(第5の実施形態)
第5の実施形態のアンテナ装置は、接続部材13が剛性誘電体であり、剛性誘電体製の接続部材13で接続された中空部材12が誘電体ロッドアンテナ11と給電部14の第2の導波管143との間で移動自在である点が第1の実施形態と相違し、その他の構成は第1の実施形態と同一である。
In addition, the number of hollow members 12 can be reduced, the length of the dielectric rod antenna 11 can be shortened, and the antenna device can be downsized.
(Fifth embodiment)
In the antenna device of the fifth embodiment, the connection member 13 is a rigid dielectric, and the hollow member 12 connected by the connection member 13 made of a rigid dielectric is a second conductor of the dielectric rod antenna 11 and the power feeding unit 14. It is different from the first embodiment in that it can move between the wave tube 143 and the other configuration is the same as that of the first embodiment.

第5の実施形態においては、剛性誘電体製の接続部材13で接続された複数の中空部材12を、第2の導波管143と嵌合させた状態と、誘電体ロッドアンテナ11と嵌合させた状態との間で変更することが、相対位置変更手段に相当する。   In the fifth embodiment, a state in which a plurality of hollow members 12 connected by a connecting member 13 made of a rigid dielectric are fitted to the second waveguide 143, and fitted to the dielectric rod antenna 11 is fitted. Changing between the two states corresponds to the relative position changing means.

図9を参照しつつ、第3の実施形態のアンテナ装置の動作を説明する。   The operation of the antenna device according to the third embodiment will be described with reference to FIG.

図9(a)に示すように、剛性誘電体製の接続部材13で接続された複数の中空部材12を第2の導波管143上に配置した場合には、複数の中空部材12は給電部14から給電され誘電体ロッドアンテナ11を伝播する電波に摂動を与えることはなく、電波は誘電体ロッドアンテナ11をTM01モードで伝播し、誘電体ロッドアンテナ11の上端から誘電体ロッドアンテナ11の軸方向(Z軸方向)にヌルを有するコニカルビームとして放射される。コニカルビームの放射方向Qは、Z軸を中心として20度程度となる。 As shown in FIG. 9A, when the plurality of hollow members 12 connected by the connecting member 13 made of a rigid dielectric material are arranged on the second waveguide 143, the plurality of hollow members 12 are fed. The radio wave fed from the unit 14 does not perturb the radio wave propagating through the dielectric rod antenna 11, and the radio wave propagates through the dielectric rod antenna 11 in the TM 01 mode, and the dielectric rod antenna 11 starts from the upper end of the dielectric rod antenna 11. Is emitted as a conical beam having a null in the axial direction (Z-axis direction). The radiation direction Q of the conical beam is about 20 degrees around the Z axis.

図9(b)に示すように、剛性誘電体製の接続部材13で接続された圧縮し複数の中空部材12を誘電体ロッドアンテナ11上に配置した場合には、複数の中空部材12は誘電体ロッドアンテナ11の軸方向(Z軸方向)に延伸する周期構造体として機能する。従って、誘電体ロッドアンテナ11を軸方向(Z軸方向)に伝播する電波は中空部材12により摂動を受け、電波の伝播モードは遅波モードから速波モードに変更される。   As shown in FIG. 9B, when a plurality of compressed hollow members 12 connected by a rigid dielectric connecting member 13 are arranged on the dielectric rod antenna 11, the plurality of hollow members 12 are dielectric. It functions as a periodic structure extending in the axial direction (Z-axis direction) of the body rod antenna 11. Therefore, the radio wave propagating in the axial direction (Z-axis direction) through the dielectric rod antenna 11 is perturbed by the hollow member 12, and the radio wave propagation mode is changed from the slow wave mode to the fast wave mode.

この結果、電波は、誘電体ロッドアンテナ11から放射されるコニカルビームの放射方向(Q)と異なる方向(Q”)に、誘電体ロッドアンテナ11の軸方向(Z軸方向)に対して無指向に放射される。   As a result, the radio wave is omnidirectional with respect to the axial direction (Z-axis direction) of the dielectric rod antenna 11 in a direction (Q ″) different from the radiation direction (Q) of the conical beam radiated from the dielectric rod antenna 11. To be emitted.

以上説明したように、第4の実施形態によれば、中空部材12を誘電体ロッドアンテナ11上あるいは第2の導波管142上に配置することにより、電波の放射方向を変更することが可能となる。   As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to change the radiation direction of the radio wave by arranging the hollow member 12 on the dielectric rod antenna 11 or the second waveguide 142. It becomes.

(第6の実施形態)
第6の実施形態にあっては、第3〜第5の実施形態における複数の中空部材12を接続する剛性の接続部材13が、円環状の中空体となる。
(Sixth embodiment)
In the sixth embodiment, the rigid connection member 13 that connects the plurality of hollow members 12 in the third to fifth embodiments is an annular hollow body.

図10は、剛性円環状の中空体である接続部材13で接続された複数の中空部材12の斜視図であって、金属製の中空部材12と剛性円環状の接続部材13とが交互に配置されて周期構造体を構成する。なお、金属製の中空部材12の代わりに接続部材13とは異なる誘電率の誘電体製中空部材を使用することも可能である。   FIG. 10 is a perspective view of a plurality of hollow members 12 connected by a connection member 13 which is a rigid annular hollow body, and the metal hollow members 12 and the rigid annular connection members 13 are alternately arranged. To constitute a periodic structure. Instead of the metal hollow member 12, a dielectric hollow member having a different dielectric constant from that of the connection member 13 can be used.

なお、第6の実施形態のアンテナ装置は、第3〜第5の実施形態のアンテナ装置と同じく、剛性円環状の中空体である接続部材13で接続された複数の中空部材12と誘電体ロッドアンテナ11とを着脱することにより、電波の放射方向を変更することが可能となる。   The antenna device of the sixth embodiment is similar to the antenna devices of the third to fifth embodiments, and a plurality of hollow members 12 and dielectric rods connected by a connecting member 13 which is a rigid annular hollow body. By attaching and detaching the antenna 11, it is possible to change the radiation direction of radio waves.

以上説明した第1から第6の実施形態においては、矩形導波管15を伝播してきた電波は第1の導波管141でTM01モードに変換されるものとしたが、TE01モードあるいはTE11モードに変換されるものとしてもよい。ただし、TE11モードに変換された場合には、電波の放射方向は誘電体ロッドアンテナ11の軸方向(Z軸方向)に対して無指向性とはならない。 In the first to sixth embodiments described above, the radio wave propagating through the rectangular waveguide 15 is converted to the TM 01 mode by the first waveguide 141. However, the TE 01 mode or TE It may be converted to 11 mode. However, when converted to the TE 11 mode, the radiation direction of radio waves is not omnidirectional with respect to the axial direction (Z-axis direction) of the dielectric rod antenna 11.

また、誘電体ロッドアンテナ11への給電モードがTM01モードであれば誘電体ロッドアンテナ11から放射される電波は垂直偏波となり、誘電体ロッドアンテナ11への給電モードがTE01モードまたはTE11モードであれば誘電体ロッドアンテナ11から放射される電波は水平偏波となる。
(第7の実施形態)
本発明に係るアンテナ装置は、図11に示すように、地板21上に設置された誘電体イメージ線路から構成される誘電体ロッドアンテナ11に対しても適用できる。
If the feed mode to the dielectric rod antenna 11 is TM 01 mode, the radio wave radiated from the dielectric rod antenna 11 is vertically polarized, and the feed mode to the dielectric rod antenna 11 is TE 01 mode or TE 11. In the mode, the radio wave radiated from the dielectric rod antenna 11 is horizontally polarized.
(Seventh embodiment)
As shown in FIG. 11, the antenna device according to the present invention can also be applied to a dielectric rod antenna 11 composed of a dielectric image line installed on a ground plane 21.

誘電体ロッドアンテナ11の両側の地板21上にスペーサ22を配置し、スペーサ22上に、誘電体ロッドアンテナ11の電波伝播方向に複数の金属あるいは誘電体製の柱状体23を周期的に配置する。複数の柱状体23は、接続部材13によって一定間隔で接続され、周期的構造体を構成する。なお、柱状体23は、長手方向を電波伝播方向と直交する方向に配置するものとする。   Spacers 22 are arranged on the ground planes 21 on both sides of the dielectric rod antenna 11, and a plurality of metal or dielectric columnar bodies 23 are periodically arranged on the spacer 22 in the radio wave propagation direction of the dielectric rod antenna 11. . The plurality of columnar bodies 23 are connected by a connection member 13 at regular intervals, and constitute a periodic structure. In addition, the columnar body 23 shall be arrange | positioned in the direction orthogonal to a radio wave propagation direction for a longitudinal direction.

第7の実施形態においては、遅波伝播手段は誘電体ロッドアンテナ11であり、伝播モード変換手段は複数の柱状体23である。そして、柱状体23をスペーサ22上に配置した状態と柱状体23をスペーサ上から取り去った状態とを切り替えると同時に、接続部13を伸縮してスペーサ22上に配置された柱状体23の間隔を変更することが相対位置変更手段に相当する。なお、接続部材13は、誘電体シートなどの可曉性部材であっても、バネ、ゴム等の弾性部材であってもよい。   In the seventh embodiment, the slow wave propagation means is the dielectric rod antenna 11, and the propagation mode conversion means is a plurality of columnar bodies 23. At the same time as switching between the state in which the columnar body 23 is disposed on the spacer 22 and the state in which the columnar body 23 is removed from the spacer, the interval between the columnar bodies 23 disposed on the spacer 22 is expanded and contracted. The change corresponds to the relative position changing means. Note that the connecting member 13 may be a flexible member such as a dielectric sheet or an elastic member such as a spring or rubber.

以下に第7の実施形態のアンテナ装置の動作を説明する。   The operation of the antenna device according to the seventh embodiment will be described below.

柱状体23をスペーサ22から取り去った場合には、矩形導波管15から誘電体ロッドアンテナ11の根元に給電された電波は誘電体ロッドアンテナ11内を伝播し、誘電体ロッドアンテナ11の先端から誘電体ロッドアンテナの延伸方向(Q)(Y軸方向)に放射される。   When the columnar body 23 is removed from the spacer 22, the radio wave fed from the rectangular waveguide 15 to the base of the dielectric rod antenna 11 propagates through the dielectric rod antenna 11 and from the tip of the dielectric rod antenna 11. Radiated in the extending direction (Q) (Y-axis direction) of the dielectric rod antenna.

柱状体23をスペーサ22上に設置した場合は、誘電体ロッドアンテナ11内を伝播する電波は、柱状体23である周期的構造体により摂動が与えられ、誘電体ロッドアンテナ11から誘電体ロッドアンテナ11の延伸方向(Q)(Y軸方向)と異なるY−Z平面内の方向(Q”)に放射される。そして、弾性体製の接続部材13の伸縮量を調整して柱状体23の間隔を変更することによりX−Z平面内の方向(Q”)を変更することが可能となる。   When the columnar body 23 is installed on the spacer 22, the radio wave propagating in the dielectric rod antenna 11 is perturbed by the periodic structure which is the columnar body 23, and the dielectric rod antenna 11 transmits the dielectric rod antenna. 11 is radiated in a direction (Q ″) in the YZ plane different from the extending direction (Q) (Y-axis direction) of 11. The expansion / contraction amount of the connecting member 13 made of an elastic body is adjusted to adjust the columnar body 23. By changing the interval, the direction (Q ″) in the XZ plane can be changed.

一方、接続部材13が可曉性部材であれば、接続部材を撓ませて柱状体23を相互に接触させた状態では、複数の柱状体23は周期構造体として機能しないので、電波は摂動を受けることなく、誘電体ロッドアンテナ11の先端から誘電体ロッドアンテナ11の延伸方向(Q)(Y軸方向)にビームが放射される。また、接続部材13を伸長させて複数の柱状体23が一定間隔をあけて配置された状態では、誘電体ロッドアンテナ11内を伝播する電波は柱状体23で構成される周期構造体により摂動が与えられ、誘電体ロッドアンテナ11から誘電体ロッドアンテナ11の延伸方向(Q)(Y軸方向)と異なるY−Z平面内の方向(Q”)に放射される。   On the other hand, if the connecting member 13 is a flexible member, the plurality of columnar bodies 23 do not function as a periodic structure in a state where the connecting members are bent and the columnar bodies 23 are brought into contact with each other. Without receiving, a beam is radiated from the tip of the dielectric rod antenna 11 in the extending direction (Q) of the dielectric rod antenna 11 (Y-axis direction). In addition, in a state where the connecting member 13 is extended and the plurality of columnar bodies 23 are arranged at regular intervals, the radio wave propagating in the dielectric rod antenna 11 is perturbed by the periodic structure composed of the columnar bodies 23. The dielectric rod antenna 11 radiates in a direction (Q ″) in the YZ plane different from the extending direction (Q) (Y-axis direction) of the dielectric rod antenna 11.

この場合、矩形導波管15からTE10モードで給電された電波は誘電体ロッドアンテナ11をHE11モードで伝播する。 In this case, the radio wave fed from the rectangular waveguide 15 in the TE 10 mode propagates through the dielectric rod antenna 11 in the HE 11 mode.

そして、電波がY軸方向に放射される場合はY−Z平面内でZ軸に平行な偏波となり、電波がY−Z平面内でY軸と相違する方向に放射される場合はY−Z平面内においてビーム方向に垂直な偏波となる。   When radio waves are radiated in the Y-axis direction, the polarization is parallel to the Z axis in the YZ plane, and when radio waves are radiated in a direction different from the Y axis in the YZ plane, Y- The polarization is perpendicular to the beam direction in the Z plane.

第7の実施形態にあっては、柱状体23の間隔を変更することにより電波の放射方向を変更することができるので、誘電体ロッドアンテナ11は誘電体線路であってもよい。   In the seventh embodiment, since the radiation direction of the radio wave can be changed by changing the interval between the columnar bodies 23, the dielectric rod antenna 11 may be a dielectric line.

以上説明したように、第7の実施形態によれば、柱状体23で構成される周期構造体と誘電体ロッドアンテナ11との相対位置を変更する、または周期構造体の周期を変更することにより電波の放射方向を変更することができる。   As described above, according to the seventh embodiment, by changing the relative position between the periodic structure constituted by the columnar body 23 and the dielectric rod antenna 11, or by changing the period of the periodic structure. The direction of radio wave emission can be changed.

なお、第1から第7の実施形態において、中空部材または柱状体で構成される周期構造体は誘電体ロッドアンテナを伝播する電波に摂動を与える距離に近づけることができればよく、誘電体ロッドアンテナに直接接触してもよい。   In the first to seventh embodiments, it is sufficient that the periodic structure constituted by the hollow member or the columnar body can be close to the distance that perturbs the radio wave propagating through the dielectric rod antenna. Direct contact may be made.

また、誘電体ロッドアンテナ11および給電部14の断面形状は円形としたが、矩形であってもよい。   Moreover, although the cross-sectional shapes of the dielectric rod antenna 11 and the power feeding unit 14 are circular, they may be rectangular.

また、第1から第7の実施形態において電磁波はミリ波帯の電波であるとしたが、ミリ波帯以外の電磁波に対しても本発明を適用することができる。特に、ミリ波帯の電波にあっては、従来はアンテナの指向性を制御するためには移相器が必要となりアンテナ構造が複雑となるだけでなく給電損失も増大していたが、本発明に係るアンテナ装置を適用すれば簡易な構造かつ小型であるだけでなく低損失なアンテナにより指向性を制御できることとなる。   In the first to seventh embodiments, the electromagnetic waves are radio waves in the millimeter wave band. However, the present invention can be applied to electromagnetic waves other than the millimeter wave band. In particular, in the case of millimeter wave radio waves, a phase shifter is conventionally required to control the antenna directivity, which not only complicates the antenna structure but also increases the power loss. If the antenna device according to the above is applied, the directivity can be controlled not only by a simple structure and a small size but also by a low-loss antenna.

さらに、第1から第7の実施形態において遅波伝播手段は誘電体ロッドアンテナまたは誘電体イメージ線路であるとしたが、それ以外の表面波線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路、あるいはスロット線路等のプリント線路であってもよい。   Further, in the first to seventh embodiments, the slow wave propagation means is a dielectric rod antenna or a dielectric image line, but other surface wave lines, microstrip lines, coplanar lines, slot lines, etc. It may be a printed line.

本発明に係るアンテナ装置をアレイ配置とする、あるいは、誘電体ロッドアンテナを電波伝播方向に伸長することによりアンテナ装置の利得を高めることも可能である。   The antenna device according to the present invention can be arranged in an array, or the gain of the antenna device can be increased by extending the dielectric rod antenna in the radio wave propagation direction.

また、上記では本発明に係るアンテナ装置は送信アンテナであるとしたが、本発明に係るアンテナ装置を受信アンテナとしても適用することができることは明らかである。   In the above description, the antenna device according to the present invention is a transmission antenna. However, it is obvious that the antenna device according to the present invention can also be applied as a reception antenna.

以上のように、本発明に係るアンテナ装置は、簡易な構成で電磁波の放射方向を90度以上の広範囲かつ連続的に変更できるという効果を有し、アンテナ装置等として有効である。   As described above, the antenna device according to the present invention has an effect that the radiation direction of electromagnetic waves can be continuously changed over a wide range of 90 degrees or more with a simple configuration, and is effective as an antenna device or the like.

本発明の第1の実施の形態に係るアンテナ装置の分解斜視図1 is an exploded perspective view of an antenna device according to a first embodiment of the present invention. 本発明に係るアンテナ装置の給電部の斜視図The perspective view of the electric power feeding part of the antenna apparatus which concerns on this invention 本発明の第1の実施の形態に係るアンテナ装置の斜視図The perspective view of the antenna apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention 本発明の第2の実施の形態に係るアンテナ装置の斜視図The perspective view of the antenna device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るアンテナ装置の斜視図The perspective view of the antenna apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るアンテナ装置の放射パターンのグラフGraph of radiation pattern of antenna device according to third embodiment of the present invention 本発明の第4の実施の形態に係るアンテナ装置の斜視図The perspective view of the antenna device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係るアンテナ装置の放射パターンのグラフThe graph of the radiation pattern of the antenna device which concerns on the 4th Embodiment of this invention 本発明の第5の実施の形態に係るアンテナ装置の斜視図The perspective view of the antenna device which concerns on the 5th Embodiment of this invention 本発明の第6の実施の形態に係るアンテナ装置の中空部材および接続部材の斜視図The perspective view of the hollow member and connection member of an antenna apparatus which concern on the 6th Embodiment of this invention 本発明の第7の実施の形態に係るアンテナ装置の斜視図The perspective view of the antenna device which concerns on the 7th Embodiment of this invention 従来のアンテナ装置の斜視図A perspective view of a conventional antenna device 従来のアンテナ装置の斜視図A perspective view of a conventional antenna device

符号の説明Explanation of symbols

11 誘電体ロッドアンテナ
12 中空部材
13 接続部材
14 給電部
15 矩形導波管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Dielectric rod antenna 12 Hollow member 13 Connection member 14 Feed part 15 Rectangular waveguide

Claims (7)

電磁波を遅波モードで伝播する柱状の誘電体ロッドアンテナと、
中空部を前記誘電体ロッドアンテナが貫通する複数の中空部材と、
前記複数の中空部材を所定間隔で接続する接続部材とを含み、
前記誘電体ロッドアンテナは、前記複数の中空部材が相互に接触した状態において第1の方向に電波を放射し、前記複数の中空部材が一定間隔をあけて配置された状態において前記第1の方向と異なる第2の方向に電波を放射するものであるアンテナ装置。
A columnar dielectric rod antenna that propagates electromagnetic waves in slow wave mode;
A plurality of hollow members through which the dielectric rod antenna penetrates a hollow portion;
Look including a connecting member for connecting said plurality of hollow members at predetermined intervals,
The dielectric rod antenna radiates radio waves in a first direction when the plurality of hollow members are in contact with each other, and the first direction when the plurality of hollow members are arranged at a predetermined interval. An antenna device that radiates radio waves in a second direction different from the above .
電磁波を遅波モードで伝播する柱状の誘電体ロッドアンテナと、
前記誘電体ロッドアンテナ上の前記誘電体ロッドアンテナの前記電磁波の伝播方向に周期的に配置された複数の柱状と、
前記複数の柱状体を所定間隔で接続する接続部材とを含み、
前記誘電体ロッドアンテナは、前記複数の柱状体が相互に接触した状態において第1の方向に電波を放射し、前記複数の柱状体が一定間隔をあけて配置された状態において前記第1の方向と異なる第2の方向に電波を放射するものであるアンテナ装置。
A columnar dielectric rod antenna that propagates electromagnetic waves in slow wave mode;
A plurality of columnar bodies periodically disposed in the propagation direction of the electromagnetic wave of the dielectric rod antenna on the dielectric rod antenna;
Look including a connecting member for connecting the plurality of pillars at predetermined intervals,
The dielectric rod antenna radiates radio waves in a first direction when the plurality of columnar bodies are in contact with each other, and the first direction when the plurality of columnar bodies are arranged at regular intervals. An antenna device that radiates radio waves in a second direction different from the above .
前記接続部材が、可曉性接続材である請求項1または請求項2に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the connecting member is a flexible connecting material. 前記接続部材が、弾性接続材である請求項1または請求項2に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the connection member is an elastic connection material. 電磁波を遅波モードで伝播する柱状の誘電体ロッドアンテナと、
中空部を前記誘電体ロッドアンテナが貫通する周期構造体とを備え、
前記周期構造体は、中空部を前記誘電体ロッドアンテナが貫通する複数の中空部材と、前記複数の中空部材を所定間隔で接続する接続部材とを含み、
前記誘電体ロッドアンテナは、前記周期構造体が嵌合された状態において第1の方向に電波を放射し、前記周期構造体が取り外された状態において前記第1の方向と異なる第2の方向に電波を放射するものであるアンテナ装置。
A columnar dielectric rod antenna that propagates electromagnetic waves in slow wave mode;
A periodic structure through which the dielectric rod antenna penetrates a hollow portion ,
The periodic structure includes a plurality of hollow members through which the dielectric rod antenna penetrates a hollow portion, and a connection member that connects the plurality of hollow members at a predetermined interval.
The dielectric rod antenna radiates radio waves in a first direction when the periodic structure is fitted, and in a second direction different from the first direction when the periodic structure is removed. An antenna device that emits radio waves .
前記接続部材は、中空部を前記誘電体ロッドアンテナが貫通する中空体で構成された請求項5に記載のアンテナ装置。The antenna device according to claim 5, wherein the connection member is formed of a hollow body through which the dielectric rod antenna passes. 前記周期構造体の一方端を覆う導電体平板を含む請求項5または請求項6に記載のアンテナ装置。The antenna device according to claim 5 or 6, comprising a conductor flat plate covering one end of the periodic structure.
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