JP5794688B2 - Aperture shared array antenna and adaptive directional receiver - Google Patents
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Description
本発明は、新規なアレーアンテナの構造の提案に係り、特にVHF帯以上の高周波帯での移動通信において高い信号対干渉除去比(SIR)が得られるアダプティブ・アレーアンテナ等に使用可能な新規なアレーアンテナの構造、この新規なアレーアンテナを用いた適応指向性受信装置に関する。 The present invention relates to a proposal of a novel array antenna structure, and more particularly, to a novel array antenna that can be used for an adaptive array antenna or the like that can obtain a high signal-to-interference rejection ratio (SIR) in mobile communication in a high frequency band higher than the VHF band. The present invention relates to an array antenna structure and an adaptive directional receiver using the novel array antenna.
陸上移動通信では、受信信号はフェージングやマルチパスにより通信品質が劣化する。アダプティブ・アレーアンテナはその問題を解決する有効な手段である。一般のアダプティブ・アレーアンテナでは、複数のアンテナとアンテナ毎に設けられた受信機によって構成され、ベースバンドで適応指向性を形成するので、多数の受信機が必要となり、経済面と消費電力で不利である。このため、受信機が1台のみで構成されるアダプティブ・アレーアンテナとして電子走査導波器(ESPARアンテナ)が提案されている(特許文献1参照。) In land mobile communication, communication quality of received signals deteriorates due to fading and multipath. An adaptive array antenna is an effective means for solving this problem. A general adaptive array antenna is composed of a plurality of antennas and receivers provided for each antenna, and forms adaptive directivity in the baseband. Therefore, a large number of receivers are required, which is disadvantageous in terms of economy and power consumption. It is. For this reason, an electronic scanning waveguide (ESPAR antenna) has been proposed as an adaptive array antenna including only one receiver (see Patent Document 1).
地上統合ディジタル放送サービス(ISDB−T)方式から派生した携帯端末向け放送方式であるモバイルマルチメディア放送(ISDB−Tmm)は、VHF帯の14.5MHz幅(207.5M〜222MHz)で、ISDB−Tと同じ429kHz幅のセグメントを使って放送サービスを実現する。ISDB−Tmmの放送波は、直交周波数分割多重(OFDM)変調を用いており、移動体で品質よく受信するためには、ダイバーシチアンテナやアダプティブ・アレーアンテナが有効である。 Mobile multimedia broadcasting (ISDB-Tmm), which is a broadcasting system for mobile terminals derived from the terrestrial integrated digital broadcasting service (ISDB-T) system, has a 14.5 MHz width (207.5 M to 222 MHz) in the VHF band, and is an ISDB- Broadcast service is realized using the same 429 kHz-wide segment as T. An ISDB-Tmm broadcast wave uses orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation, and a diversity antenna or an adaptive array antenna is effective in order to receive the mobile wave with high quality.
又、ISDB−Tをベースとしたデジタルラジオの規格であるISDB−TSB(Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial
for Sound Broadcasting)も、ISDB−Tと同様に,マルチパス妨害対策のため,多重方式にOFDM変調を用いている。ISDB−Tmmが207.5〜222MHzの周波数帯(V−HIGH)に適合した方式であるのに対し、ISDB−TSBは、90〜108MHzの周波数帯(V−LOW)に適合した方式であり、ISDB−TSBの周波数はISDB−Tmmの1/2に近い低い帯域である。地上波放送は衛星放送と異なり,ビルなどの建物からの反射によって生じるマルチパス(遅延波)妨害が発生する。このマルチパス妨害とは,アナログ放送におけるゴースト妨害である。OFDMは信号の劣化させずに復調できるため,マルチパス妨害に強いという特徴がある。そのため,主波以外をマルチパスとして取り扱うことにより,エリアが隣接する場所において,同一周波数による再送中継が可能な単一周波数ネットワーク(SFN)方式が可能となり,周波数を有効利用することができる。
In addition, ISDB-TSB (Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial) is a digital radio standard based on ISDB-T.
For Sound Broadcasting, as in ISDB-T, OFDM modulation is used as a multiplexing method in order to prevent multipath interference. ISDB-Tmm is a method adapted to the frequency band (V-HIGH) of 207.5 to 222 MHz, whereas ISDB-TSB is a method adapted to the frequency band (V-LOW) of 90 to 108 MHz, The frequency of ISDB-TSB is a low band close to 1/2 of ISDB-Tmm. Unlike terrestrial broadcasting, terrestrial broadcasting causes multipath (delayed wave) interference caused by reflection from buildings. This multipath disturbance is a ghost disturbance in analog broadcasting. Since OFDM can be demodulated without signal degradation, it has a feature of being resistant to multipath interference. Therefore, a single frequency network (SFN) system capable of retransmission relaying at the same frequency can be used in places where areas are adjacent by handling other than the main wave as a multipath, and the frequency can be used effectively.
しかしながら、VHF帯のダイバーシチアンテナやアダプティブ・アレーアンテナでは、それぞれのアンテナ素子の物理長が大きいので、複数のアンテナ素子を自動車や情報端末へ実装することは困難である。例えば、FM帯で半径0.2λの円形アレーのESPARアンテナを構成する場合、アレー半径は0.72m、モノポールの長さは0.9mで、体積は1.5m3となるので、自動車や情報端末にVHF帯のアダプティブ・アレーアンテナを実装することは、アンテナ素子の物理長に鑑み、困難である。又、ESPARアンテナには、適応指向性形成にブラインドアルゴリズムを使用しており、演算量が多く移動通信環境での使用に適さない、など移動体通信に適用するには困難であるという課題もある。 However, in the diversity antenna and adaptive array antenna in the VHF band, since the physical length of each antenna element is large, it is difficult to mount a plurality of antenna elements on an automobile or an information terminal. For example, when an ESPAR antenna having a circular array with a radius of 0.2λ is constructed in the FM band, the array radius is 0.72 m, the monopole length is 0.9 m, and the volume is 1.5 m 3. It is difficult to mount an adaptive array antenna in the VHF band on the information terminal in view of the physical length of the antenna element. In addition, the ESPAR antenna has a problem that it is difficult to apply to the mobile communication such as the blind algorithm is used for forming the adaptive directivity and the calculation amount is large and it is not suitable for use in the mobile communication environment. .
このような事情に鑑み、本発明者らのグループは、既に、車両(自動車)のリアデフォッガをアンテナ開口とし、これに複数のポートを設けることによって、アレーアンテナとして動作させ、ESPARアンテナのコンセプトを適用することによって1チャネルの受信系統で適応指向性を形成する車両(自動車)用のVHF帯のアダプティブアンテナが広帯域性を持つことを計算機シミュレーションによって提案している(非特許文献1参照。)。 In view of such circumstances, the group of the present inventors has already made the concept of the ESPAR antenna by operating the rear defogger of the vehicle (automobile) as an antenna opening and by providing a plurality of ports on the antenna opening. It has been proposed by computer simulation that a VHF band adaptive antenna for a vehicle (automobile) that forms adaptive directivity in a one-channel receiving system by applying this has wideband characteristics (see Non-Patent Document 1).
しかしながら、非特許文献1に記載された技術は、シングルバンドの受信系統のアダプティブアンテナを、計算機シミュレーション及び実験によって検証しているに過ぎず、マルチバンド用の開口共有アレーアンテナについて適用可能か否かは検討されていない。 However, the technique described in Non-Patent Document 1 merely verifies an adaptive antenna of a single-band reception system by computer simulation and experiment, and whether or not the technique can be applied to an aperture shared array antenna for multiband. Has not been considered.
本発明は、小型且つ簡単な構造で、マルチバンドに適用可能なアレーアンテナ及びこのアレーアンテを用いた適応指向性受信装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an array antenna that can be applied to multiband with a small and simple structure, and an adaptive directional receiver using the array antenna.
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様は、(a)互いに離間して、平行に配置された第1及び第2の端部ストライプと、(b)mを5以上の正の整数として、第1及び第2の端部ストライプのそれぞれに、それぞれの両側の端部を接続し、互いに平行に設けられた第1〜第m番目のm本の主グリッド線と、(c)主グリッド線の長手方向に直交する方向を長手方向として、主グリッド線のすべてに交わるように平行に設けられた4本の補助グリッド線とを有した矩形の格子状の共有アンテナ開口面を備える開口面共用アレーアンテナであることを要旨とする。この第1の態様に係る開口面共用アレーアンテナにおいては、4本の補助グリッド線を第1の端部ストライプ側から順に第1,第2,第3及び第4の補助グリッド線とし、第m番目の主グリッド線と第1の補助グリッド線との交点を第1の給電点、第m番目の主グリッド線と第3の補助グリッド線との交点を第2の給電点、第1番目の主グリッド線と第4の補助グリッド線との交点を第3の給電点、第1番目の主グリッド線と第2の補助グリッド線との交点を第4の給電点と選定し、第1〜第4の給電点により、共有アンテナ開口面に4つの電磁波的に独立した仮想アンテナを配列したことを特徴とする。 To achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided: (a) first and second end stripes spaced apart from each other in parallel; The first to m-th m main grid lines connected in parallel to each other to the first and second end stripes, respectively, and (c) ) A rectangular grid-shaped shared antenna aperture having four auxiliary grid lines provided in parallel so as to intersect all of the main grid lines, with the direction perpendicular to the longitudinal direction of the main grid lines as the longitudinal direction. The gist of the invention is that it is an array antenna with an aperture plane. In the aperture-plane shared array antenna according to the first aspect, the four auxiliary grid lines are set as the first, second, third, and fourth auxiliary grid lines in order from the first end stripe side, and the mth The intersection of the first main grid line and the first auxiliary grid line is the first feeding point, the intersection of the mth main grid line and the third auxiliary grid line is the second feeding point, the first feeding point The intersection point of the main grid line and the fourth auxiliary grid line is selected as the third feeding point, and the intersection point of the first main grid line and the second auxiliary grid line is selected as the fourth feeding point. According to the fourth feeding point, four electromagnetically independent virtual antennas are arranged on the shared antenna opening surface.
本発明の第2の態様は、第1の態様に係る開口面共用アレーアンテナを用いた適応指向性受信装置であることを要旨とする。即ち、本発明の第2の態様に係る適応指向性受信装置は、(a)互いに離間して、平行に配置された第1及び第2の端部ストライプ、mを正の整数として、第1及び第2の端部ストライプのそれぞれに、それぞれの両側の端部を接続し、互いに平行に設けられた第1〜第m番目のm本の主グリッド線、主グリッド線の長手方向に直交する方向を長手方向として、主グリッド線のすべてに交わるように平行に設けられた4本の補助グリッド線とを有した矩形の格子状の共有アンテナ開口面を備える開口面共用アレーアンテナと、(b)4本の補助グリッド線を第1の端部ストライプ側から順に第1,第2,第3及び第4の補助グリッド線とし、第m番目の主グリッド線と第1の補助グリッド線との交点を無線信号を空中から捉える活性素子の給電点と選定し、この活性素子の給電点に接続されたベースバンド信号生成部と、(c)第m番目の主グリッド線と第3の補助グリッド線との交点、第1番目の主グリッド線と第4の補助グリッド線との交点及び第1番目の主グリッド線と第2の補助グリッド線との交点を、それぞれ第1、第2及び第3のパラサイト素子の給電点と選定し、この第1、第2及び第3のパラサイト素子の給電点にそれぞれ接続された第1、第2及び第3の可変リアクタンス回路と、(d)ベースバンド信号生成部の出力する目的関数を用いて、第1、第2及び第3の可変リアクタンス回路の接地リアクタンス値を調整するリアクタンス適応制御回路とを備える。この本発明の第2の態様に係る適応指向性受信装置においては、第1、第2及び第3のパラサイト素子の接地リアクタンスをそれぞれ制御することにより、活性素子と第1、第2及び第3のパラサイト素子からなるアレーアンテナの指向性を制御しながら、無線信号を復調することを特徴とする。 The gist of a second aspect of the present invention is an adaptive directivity receiving apparatus using the array antenna with an aperture plane according to the first aspect. That is, the adaptive directivity receiving apparatus according to the second aspect of the present invention includes: (a) first and second end stripes, m, which are spaced apart from each other and arranged in parallel; The first and m-th m main grid lines connected in parallel to each other and perpendicular to the longitudinal direction of the main grid lines are connected to the respective end stripes of the second end stripe and the second end stripes. An aperture plane shared array antenna having a rectangular grid-shaped shared antenna aperture plane having four auxiliary grid lines provided in parallel so as to cross all of the main grid lines, with the direction as a longitudinal direction; ) Four auxiliary grid lines are set as the first, second, third and fourth auxiliary grid lines in order from the first end stripe side, and the m-th main grid line and the first auxiliary grid line are Select the active element feed point to capture the wireless signal from the air at the intersection. And a baseband signal generator connected to the feed point of the active element, (c) the intersection of the mth main grid line and the third auxiliary grid line, the first main grid line and the fourth The intersection of the first auxiliary grid line and the intersection of the first main grid line and the second auxiliary grid line are selected as the feeding points of the first, second and third parasitic elements, respectively. Using the first, second and third variable reactance circuits respectively connected to the feed points of the second and third parasitic elements, and (d) the objective function output from the baseband signal generator, the first, A reactance adaptive control circuit for adjusting a ground reactance value of the second and third variable reactance circuits. In the adaptive directional receiver according to the second aspect of the present invention, the active element and the first, second, and third elements are controlled by controlling the ground reactances of the first, second, and third parasitic elements, respectively. The radio signal is demodulated while controlling the directivity of the array antenna composed of the above parasite elements.
本発明によれば、小型且つ簡単な構造で、マルチバンドに適用可能なアレーアンテナ及びこのアレーアンテを用いた適応指向性受信装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an array antenna that can be applied to a multiband with a small and simple structure, and an adaptive directional receiver using the array antenna.
図1〜13を参照して、既にその一部内容を非特許文献1において報告したシングルバンド用に検討した開口面共用アレーアンテナを、本発明に至るまでの先行検討例として説明し、その後、図14〜23を参照して、本発明の実施の形態に係るダブルバンド用の開口面共用アレーアンテナと、このダブルバンド用の開口面共用アレーアンテナを用いた適応指向性受信装置を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各平面寸法間の比率等は現実のものとは異なるものが含まれることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 With reference to FIGS. 1 to 13, an aperture plane shared array antenna that has already been partially studied in Non-Patent Document 1 for a single band will be described as a prior study example up to the present invention. With reference to FIGS. 14 to 23, a dual-band aperture shared antenna according to an embodiment of the present invention and an adaptive directional receiver using the double-band aperture shared antenna will be described. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and ratios between plane dimensions and the like are different from actual ones. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
(先行検討例)
本発明に至るまでの先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナは21sは、非特許文献1の図2において既に開示された構造にほぼ対応するが、図1に示すように、互いに離間して、平行に配置された第1の端部ストライプGpp1及び第2の端部ストライプGpp2と、第1の端部ストライプGpp1及び第2の端部ストライプGpp2のそれぞれに、それぞれの両側の端部を接続し、互いに平行に設けられた第1番の主グリッド線Gh1,第2番の主グリッド線Gh2,第3番の主グリッド線Gh3,…,第m番目の主グリッド線Ghm(m=17)と、第1番〜第m番目の主グリッド線Gh1,Gh2,Gh3,…,Ghmの長手方向に直交する方向を長手方向として、主グリッド線Gh1,Gh2,Gh3,…,Ghmのすべてに交わるように平行に設けられた2本の補助グリッド線Gv11,Gv12とを有した矩形の格子状の共有アンテナ開口面を備える。
(Prior study example)
In the array antenna having an aperture plane according to the prior study example up to the present invention, 21 s substantially corresponds to the structure already disclosed in FIG. 2 of Non-Patent Document 1, but as shown in FIG. Each of the first end stripe G pp1 and the second end stripe G pp2 and the first end stripe G pp1 and the second end stripe G pp2 arranged in parallel with each other The first main grid line G h1 , the second main grid line G h2 , the third main grid line G h3 ,..., The mth main grid line G h1 , the second main grid line G h2 , the third main grid line G h3,. The grid line G hm (m = 17) and the direction perpendicular to the longitudinal direction of the 1st to m-th main grid lines G h1 , G h2 , G h3 ,. Two pieces arranged in parallel so as to cross all of G h1 , G h2 , G h3 ,..., G hm A rectangular grid-like shared antenna aperture surface having auxiliary grid lines G v11 and G v12 is provided.
2本の補助グリッド線Gv11,Gv12を、第1の端部ストライプGpp1側から順に、第1の補助グリッド線Gv11,第2の補助グリッド線Gv12と定義し、図1に示すように、第1の端部ストライプGpp1側の第m番目の主グリッド線Ghmの端部を第1の給電点P1、第m番目の主グリッド線Ghmと第2の補助グリッド線Gv12との交点を第2の給電点P2、第2の端部ストライプGpp2側の第1番目の主グリッド線の端部を第3の給電点P3、第1番目の主グリッド線と第1の補助グリッド線Gv11との交点を第4の給電点P4と選定し、第1〜第4の給電点P1,P2,P3,P4により、共有アンテナ開口面に4つの電磁波的に独立した仮想アンテナを配列してシングルバンド用の4素子アンテナアレーを構成している。 The two auxiliary grid line G v11, G v12, in order from the first end stripe G pp1 side, is defined as the first auxiliary grid line G v11, second auxiliary grid line G v12, shown in FIG. 1 As described above, the end of the m-th main grid line G hm on the first end stripe G pp1 side is used as the first feeding point P 1 , the m-th main grid line G hm and the second auxiliary grid line. The intersection with G v12 is the second feeding point P 2 , the end of the first main grid line on the second end stripe G pp2 side is the third feeding point P 3 , and the first main grid line And the first auxiliary grid line G v11 are selected as the fourth feeding point P 4, and the first to fourth feeding points P 1 , P 2 , P 3 , P 4 are used as the common antenna opening surface. A four-element antenna array for a single band is configured by arranging four electromagnetically independent virtual antennas.
先行検討例では1/10のスケールモデルで実験を行うため、電磁解析シミュレータIE3Dによる計算機シミュレーションも1/10に縮尺したスケールとしている。このため、図1において、横幅a=110mm、高さb=48mm、第1の端部ストライプGpp1及び第2の端部ストライプGpp2の水平方向に測った幅d11=5mm、第1の補助グリッド線Gv11と第2の補助グリッド線Gv12との間の水平方向に測った距離d12=18mm、第2の補助グリッド線Gv12と第2の端部ストライプGpp2との間の水平方向に測った距離d13=40.5mmである。日本のFMラジオの周波数帯域は76−90MHzで、図1に示した1/10スケールモデルでの帯域は760−900MHzとなる。車両(自動車)のアンテナの性能はボディの影響を強く受けるので、先行検討例でもアンテナを図3に示すような車両(自動車)のボディ33,32に実装した状態で、先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sを評価する。 In the prior study example, since the experiment is performed with a 1/10 scale model, the computer simulation by the electromagnetic analysis simulator IE3D is also scaled to 1/10. Therefore, in FIG. 1, the horizontal width a = 110 mm, the height b = 48 mm, the width d 11 = 5 mm measured in the horizontal direction of the first end stripe G pp1 and the second end stripe G pp2 , the first The distance d 12 = 18 mm measured in the horizontal direction between the auxiliary grid line G v11 and the second auxiliary grid line G v12 , between the second auxiliary grid line G v12 and the second end stripe G pp2 The distance d 13 measured in the horizontal direction is 40.5 mm. The frequency band of FM radio in Japan is 76-90 MHz, and the band in the 1/10 scale model shown in FIG. 1 is 760-900 MHz. Since the performance of the antenna of the vehicle (car) is strongly influenced by the body, the opening according to the preceding study example is also shown in the state of mounting the antenna on the bodies 33 and 32 of the vehicle (car) as shown in FIG. The plane shared array antenna 21 s is evaluated.
図3に示すような車両(自動車)のリアデフォッガの構造を考慮して、先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナは21sは、図2に示す1/10スケールモデルでは、幅0.5mm、厚さ40μmのm本(先行検討例においては、m=17本)の主グリッド線Gh1,Gh2,Gh3,…,Ghmが2.5mm間隔(両端は1.25mm間隔)で第1の方向(例えば水平方向)に沿って平行に比誘電率7の厚さ0.5mmのガラスに貼られている。この開口面共用アレーアンテナ21sを図3のような後部金属ボディ32の窓部に装着する。 Taking into account the structure of the rear defogger of a vehicle (automobile) as shown in FIG. 3, the preceding study example opening face array antenna is 21 s in accordance with, in the 1/10 scale model shown in FIG. 2, the width 0.5mm The main grid lines G h1 , G h2 , G h3 ,..., G hm having a thickness of 40 μm (m = 17 in the prior study example) are spaced at 2.5 mm intervals (both ends are 1.25 mm intervals). Along the first direction (for example, the horizontal direction), it is affixed to a glass having a relative dielectric constant of 7 and a thickness of 0.5 mm. This opening surface shared array antenna 21 s is mounted on the window portion of the rear metal body 32 as shown in FIG.
先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sが、4つの電磁波的に独立した仮想アンテナとして機能し、4素子アレーアンテナとして実現するためのキーとなるパラメータは、仮想アンテナ間の空間相関(SCC)である。空間相関(SCC)は複数のアンテナの 3次元複素指向性の類似度を表す性能指標で、低いほどダイバーシチ利得が大きくなる。空間相関ρeは、次の式(1)で表される。
ここで、A1(θ、φ)とA2(θ、φ)は2つのアンテナの複素指向性で、A1 *(θ、φ)は、A1(θ、φ)の複素共役を表し、A2 *(θ、φ)は、A2(θ、φ)の複素共役を表す。先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sの性能を評価するため、VSWR、ポート間結合(CBP)及び空間相関(SCC)を電磁解析シミュレータIE3Dにより解析し、図4に示す比較例1に係る開口面共用アレーアンテナ21a及び図5に示す比較例2に係る開口面共用アレーアンテナ21bの2つの比較例と比較し、比較結果をそれぞれ図6,図7及び図8に示した。
The key parameter for realizing the aperture plane shared array antenna 21 s according to the prior study example as four electromagnetically independent virtual antennas and realizing it as a four-element array antenna is a spatial correlation (SCC) between the virtual antennas. ). Spatial correlation (SCC) is a performance index that represents the similarity of the three-dimensional complex directivity of a plurality of antennas. The lower the value, the greater the diversity gain. The spatial correlation ρ e is expressed by the following equation (1).
Here, A 1 (θ, φ) and A 2 (θ, φ) are the complex directivities of the two antennas, and A 1 * (θ, φ) represents the complex conjugate of A 1 (θ, φ). , A 2 * (θ, φ) represents the complex conjugate of A 2 (θ, φ). In order to evaluate the performance of the array antenna 21 s according to the prior study example, VSWR, inter-port coupling (CBP), and spatial correlation (SCC) are analyzed by the electromagnetic analysis simulator IE3D, and the comparison example 1 shown in FIG. according compared to two comparative examples of open surface array antenna 21 b according to the comparative example 2 shown in open surface array antenna 21 a and FIG. 5 shows the comparison result, respectively 6, 7 and 8.
実際には、ポートP1,P2,P3,P4の位置の組み合わせについて100通り以上のケースを検討したのであるが、便宜上、図4及び図5に示す比較例の構造のみについて説明し、先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sの性能と比較する。例えば、図示を省略しているが、図1に示すような、共有アンテナ開口面のほぼ中央にある2本の補助グリッド線(垂直グリッド線)Gv11,Gv12がある場合とない場合についても比較しているが、f=830MHzでポート間結合(CBP)、空間相関(SCC)を計算した結果では、2本の補助グリッド線(垂直グリッド線)Gv11,Gv12を設けることにより、ポート間結合(CBP)が増し、空間相関(SCC)が下がることが確認されている。 Actually, more than 100 cases of the combinations of the positions of the ports P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 were examined. For convenience, only the structure of the comparative example shown in FIGS. 4 and 5 will be described. Then, the performance is compared with the performance of the aperture plane shared array antenna 21 s according to the previous study example. For example, although not shown, there are cases where there are two auxiliary grid lines (vertical grid lines) G v11 and G v12 at the approximate center of the shared antenna aperture surface as shown in FIG. As a result of comparison, the result of calculating inter-port coupling (CBP) and spatial correlation (SCC) at f = 830 MHz provides two auxiliary grid lines (vertical grid lines) G v11 and G v12 , It has been confirmed that the inter-linkage (CBP) increases and the spatial correlation (SCC) decreases.
図4に示す比較例1に係る開口面共用アレーアンテナ21aも、1/10のスケールモデルの構造であり、横幅a=110mm、高さb=48mm、第1の端部ストライプGpp1及び第2の端部ストライプGpp2の水平方向に測った幅d21=5mmである点では、図1に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sと同様である。但し、図4に示す比較例1に係る開口面共用アレーアンテナ21aでは、第1の補助グリッド線Gv21と第2の補助グリッド線Gv22との間の水平方向に測った距離d22=43mmであり、図1に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sの第1の補助グリッド線Gv11と第2の補助グリッド線Gv12との間の水平方向に測った距離d12よりも広い。このため、逆に、第2の補助グリッド線Gv22と第2の端部ストライプGpp2との間の水平方向に測った距離d23=28mmとなり、図1に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sの第2の補助グリッド線Gv12と第2の端部ストライプGpp2との間の水平方向に測った距離d13より狭い。 Also opening face array antenna 21 a according to Comparative Example 1 shown in FIG. 4, 1/10 is a structure of the scale model, the width a = 110 mm, height b = 48 mm, the first end stripes G pp1 and the The second end stripe G pp2 has the same width d 21 = 5 mm as measured in the horizontal direction, which is the same as the aperture-plane shared array antenna 21 s according to the prior study example shown in FIG. However, the opening surface array antenna 21 a according to Comparative Example 1 shown in FIG. 4, the distance measured in the horizontal direction between the first auxiliary grid line G v21 and the second auxiliary grid line G v22 d 22 = 43 mm, and the distance d measured in the horizontal direction between the first auxiliary grid line G v11 and the second auxiliary grid line G v12 of the aperture-area shared array antenna 21 s according to the prior study example shown in FIG. Wider than twelve . Therefore, conversely, the distance d 23 = 28mm next measured in the horizontal direction between the second auxiliary grid line G v22 and the second end stripes G pp2, openings according to the prior study example shown in FIG. 1 narrower than the distance d 13, measured in the horizontal direction between the second auxiliary grid line G v12 surface array antenna 21 s and the second end stripes G pp2.
図4に示す比較例1に係る開口面共用アレーアンテナ21aにおいても、図1に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sと同様に、第1の端部ストライプGpp1側の第17番目の主グリッド線Ghmの端部を第1の給電点P1、第17番目の主グリッド線Ghmと第2の補助グリッド線Gv22との交点を第2の給電点P2、第2の端部ストライプGpp2側の第1番目の主グリッド線の端部を第3の給電点P3、第1番目の主グリッド線と第1の補助グリッド線Gv21との交点を第4の給電点P4と選定し、第1〜第4の給電点P1,P2,P3,P4により、共有アンテナ開口面に4つの仮想アンテナを配列してシングルバンド用の4素子アンテナアレーを構成することを意図している。 Also in the aperture plane array antenna 21 a according to Comparative Example 1 shown in FIG. 4, similar to the opening surface array antenna 21 s according to the prior study example shown in FIG. 1, the first end stripe G pp1 side seventeenth feeding point P 1 the end portion first major grid lines G hm, seventeenth main grid line intersection of the G hm and second auxiliary grid line G v22 second feeding point P 2 , The end of the first main grid line on the second end stripe G pp2 side is the third feeding point P 3 , and the intersection of the first main grid line and the first auxiliary grid line Gv 21 is the first Four feed points P 4 are selected, and four virtual antennas are arranged on the shared antenna opening surface by the first to fourth feed points P 1 , P 2 , P 3 , P 4 , and four elements for a single band. It is intended to constitute an antenna array.
図5に示す比較例2に係る開口面共用アレーアンテナ21aも、1/10のスケールモデルの構造であり、横幅a=110mm、高さb=48mm、第1の端部ストライプGpp1及び第2の端部ストライプGpp2の水平方向に測った幅d21=5mmである点では、図1に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sと同様である。しかし、図5に示す比較例2に係る開口面共用アレーアンテナ21aでは、中央に1本の補助グリッド線Gv31しかない点が、図1に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sとは異なる。図5において、第1の端部ストライプGpp1と補助グリッド線Gv31との間の距離d32=49.75mmであり、補助グリッド線Gv31と第2の端部ストライプGpp2との間の距離d33=d32=49.75mmである。 Also opening face array antenna 21 a according to Comparative Example 2 shown in FIG. 5, 1/10 is a structure of the scale model, the width a = 110 mm, height b = 48 mm, the first end stripes G pp1 and the The second end stripe G pp2 has the same width d 21 = 5 mm as measured in the horizontal direction, which is the same as the aperture-plane shared array antenna 21 s according to the prior study example shown in FIG. However, the opening surface array antenna 21 a according to Comparative Example 2 shown in FIG. 5, the point is only one auxiliary grid line G v31 in the center, the opening surface array antenna according to the prior study example shown in FIG. 1 Different from 21 s . In FIG. 5, the distance d32 = 49.75 mm between the first end stripe G pp1 and the auxiliary grid line G v31 and the distance between the auxiliary grid line G v31 and the second end stripe G pp2. d33 = d32 = 49.75 mm.
このため、図5に示す比較例2に係る開口面共用アレーアンテナ21aにおいては、中央の1本の補助グリッド線Gv31は4つの給電点のうちのいずれの基準点にもなっていない。即ち、図5に示す比較例2に係る開口面共用アレーアンテナ21aでは、第1の端部ストライプGpp1側の第17番目の主グリッド線Ghmの端部を第1の給電点P1、第2の端部ストライプGpp2側の第1番目の主グリッド線の端部を第3の給電点P3としている点は、図1に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sと同様であるが、第17番目の主グリッド線Ghm上の補助グリッド線Gv31と第2の端部ストライプGpp2との間の中間点を第2の給電点P2、第1番目の主グリッド線Gh1上の第1の端部ストライプGpp1と補助グリッド線Gv31との間の中間点を第4の給電点P4と選定している。そして、第1〜第4の給電点P1,P2,P3,P4により、共有アンテナ開口面に4つの仮想アンテナを配列してシングルバンド用の4素子アンテナアレーを構成することを意図している。 Therefore, in the aperture plane array antenna 21 a according to Comparative Example 2 shown in FIG. 5, the auxiliary grid line G v31 central one has not been in any of the reference points of the four feeding points. That is, the open surface array antenna 21 a, the end first feed point of the first end stripe G pp1 side of the 17 th major grid lines G hm P 1 according to Comparative Example 2 shown in FIG. 5 The point that the end of the first main grid line on the second end stripe G pp2 side is the third feeding point P 3 is that the array antenna 21 for the aperture plane according to the prior study example shown in FIG. s , but the intermediate point between the auxiliary grid line G v31 on the 17th main grid line G hm and the second end stripe G pp2 is the second feeding point P 2 , the first one The intermediate point between the first end stripe G pp1 on the main grid line G h1 and the auxiliary grid line G v31 is selected as the fourth feed point P 4 . The first to fourth feed points P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 are intended to form a single-band four-element antenna array by arranging four virtual antennas on the shared antenna opening surface. doing.
図6に示すVSWR、図7に示すポート間結合(CBP)、及び図8に示す空間相関(SCC)において、本発明に至るまでの先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sの特性を実線で、図4に示す比較例1に係る開口面共用アレーアンテナ21aの特性を破線で、図5に示す比較例2に係る開口面共用アレーアンテナ21bの特性を一点鎖線で示している。図6では4つのポート(給電点)P1,P2,P3,P4から見たVSWRの平均値を示している。図6に示すとおり、760−900MHzの帯域において、VSWRは図1に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21s及び図4に示す比較例1に係る開口面共用アレーアンテナ21aの特性が優れているが、図5に示す比較例2に係る開口面共用アレーアンテナ21bの特性が劣ることが分かる。 In the VSWR shown in FIG. 6, the inter-port coupling (CBP) shown in FIG. 7, and the spatial correlation (SCC) shown in FIG. 8, the characteristics of the aperture-area shared array antenna 21 s according to the prior study example up to the present invention are shown. a solid line, the characteristics of the aperture plane array antenna 21 a according to Comparative example 1 shown in FIG. 4 by the broken line shows the characteristic of the opening surface array antenna 21 b according to the comparative example 2 shown in FIG. 5 by the dashed line . FIG. 6 shows the average value of VSWR as seen from four ports (feed points) P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 . As shown in FIG. 6, in the band of 760-900MHz, VSWR is the indicated prior study showing the opening surface array antenna 21 s and 4 of Example according to Comparative Example 1 of the opening surface array antenna 21 a 1 Although characteristics are good, it can be seen that the characteristics of the opening surface array antenna 21 b according to the comparative example 2 shown in FIG. 5 is poor.
図7では、第1のポートP1と第2のポートP2との結合係数CBP12、第2のポートP2と第3のポートP3との結合係数CBP23、第3のポートP3と第4のポートP4との結合係数CBP34、第4のポートP4と第1のポートP1との結合係数CBP41、第1のポートP1と第3のポートP3との結合係数CBP13及び第2のポートP2と第4のポートP4との結合係数CBP24の平均値を示している。図7に示すとおり、760−900MHzの帯域において、ポート間結合(CBP)も図1に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21s(実線)及び図4に示す比較例1に係る開口面共用アレーアンテナ21a(破線)の特性が優れているが、図5に示す比較例2に係る開口面共用アレーアンテナ21b(一点鎖線)の特性が劣ることが分かる。 In FIG. 7, the coupling coefficient CBP 12 between the first port P 1 and the second port P 2 , the coupling coefficient CBP 23 between the second port P 2 and the third port P 3, and the third port P 3. coupling between the coupling coefficient CBP 34 and the fourth port P 4, fourth port P 4 to the first port P 1 coupling coefficient between CBP 41, the first port P 1 and the third port P 3 The coefficient CBP 13 and the average value of the coupling coefficient CBP 24 between the second port P 2 and the fourth port P 4 are shown. As shown in FIG. 7, in the band of 760 to 900 MHz, the inter-port coupling (CBP) is also related to the aperture shared array antenna 21 s (solid line) according to the prior study example shown in FIG. 1 and the comparative example 1 shown in FIG. Although the characteristics of the aperture plane shared array antenna 21 a (broken line) are excellent, it can be seen that the characteristics of the aperture plane shared array antenna 21 b (one-dot chain line) according to Comparative Example 2 shown in FIG. 5 are inferior.
図8では、第1のポートP1を給電点とする第1の仮想アンテナA1(θ、φ)と第2のポートP2を給電点とする第2の仮想アンテナA2(θ、φ)との空間相関SCC12、第2の仮想アンテナA2(θ、φ)と 第3のポートP3を給電点とする第3の仮想アンテナA3(θ、φ)との空間相関SCC23、第3の仮想アンテナA3(θ、φ)と 第4のポートP4を給電点とする第4の仮想アンテナA4(θ、φ)との空間相関SCC34、第4の仮想アンテナA4(θ、φ)と 第1の仮想アンテナA1(θ、φ)との空間相関SCC41、第1の仮想アンテナA1(θ、φ)と第3の仮想アンテナA3(θ、φ)との空間相関SCC13、及び第2の仮想アンテナA2(θ、φ)と 第4の仮想アンテナA4(θ、φ)との空間相関SCC24の平均値を示している。図8に示すとおり、760−900MHzの帯域において、空間相関(SCC)は、図1に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21s(実線)及び図5に示す比較例2に係る開口面共用アレーアンテナ21b(一点鎖線)の特性が優れているが、図4に示す比較例1に係る開口面共用アレーアンテナ21a(破線)の特性が劣ることが分かる。 8, the first virtual antenna A 1 to the first port P 1 and the feeding point (theta, phi) and second virtual antennas A 2 (theta to the second port P 2 to a feeding point, phi ) and spatial correlation SCC 12, the second virtual antenna a 2 (theta, phi) and third third of the port P 3 to the feeding point of the virtual antennas a 3 (theta, spatial correlation between phi) SCC 23 , third virtual antenna a 3 (theta, phi) and fourth virtual antennas a 4 (theta, phi) spatial correlation between the SCC 34 to the fourth port P 4 to the feeding point, the fourth virtual antennas a 4 (θ, φ) and the first virtual antenna A 1 (θ, φ) spatial correlation SCC 41 , the first virtual antenna A 1 (θ, φ) and the third virtual antenna A 3 (θ, φ) ) and spatial correlation SCC 13, and second virtual antenna a 2 of (theta, phi) and fourth virtual antennas a 4 (theta, shows the average of spatial correlation SCC 24 with phi) . As shown in FIG. 8, in the band of 760 to 900 MHz, the spatial correlation (SCC) is related to the aperture plane shared array antenna 21 s (solid line) according to the prior study example shown in FIG. 1 and the comparative example 2 shown in FIG. Although the characteristics of the aperture plane shared array antenna 21 b (one-dot chain line) are excellent, it can be seen that the characteristics of the aperture plane shared array antenna 21 a (broken line) according to Comparative Example 1 shown in FIG. 4 are inferior.
このように、図4及び図5に示した構造を含む100通り以上のケースの検討結果から、図1に示すような、共有アンテナ開口面のほぼ中央に2本の補助グリッド線(垂直グリッド線)Gv11,Gv12を設けて、第1の端部ストライプGpp1側の第m番目の主グリッド線Ghmの端部を第1の給電点P1、第m番目の主グリッド線Ghmと第2の補助グリッド線Gv12との交点を第2の給電点P2、第2の端部ストライプGpp2側の第1番目の主グリッド線の端部を第3の給電点P3、第1番目の主グリッド線と第1の補助グリッド線Gv11との交点を第4の給電点P4と選定した場合が、VSWR、ポート間結合(CBP)及び空間相関(SCC)のいずれもが、760−900MHzの帯域において、シングルバンド用の4素子アンテナアレーとして最も優れているという知見が得られた。 As described above, from the examination results of more than 100 cases including the structures shown in FIGS. 4 and 5, two auxiliary grid lines (vertical grid lines) are provided at the approximate center of the shared antenna opening as shown in FIG. ) G v11 and G v12 are provided, and the end of the m-th main grid line G hm on the first end stripe G pp1 side is set to the first feeding point P 1 and the m-th main grid line G hm. And the second auxiliary grid line G v12 is the second feeding point P 2 , the end of the first main grid line on the second end stripe G pp2 side is the third feeding point P 3 , When the intersection of the first main grid line and the first auxiliary grid line Gv11 is selected as the fourth feeding point P4, all of VSWR, inter-port coupling (CBP), and spatial correlation (SCC) However, in the 760-900 MHz band, a single-band four-element antenna array is used. We are finding that the best was obtained.
なお、車両(自動車)のリアデフォッガは抵抗体であり、高い抵抗率の影響が懸念される。一般に、車両(自動車)のデフォッガの消費電力は200Wである。m=17本の主グリッド線Gh1,Gh2,Gh3,…,Ghmがある場合、1本あたりの消費電力は12Wで、車両(自動車)の電圧は12Vなので、金属グリッド線の抵抗は12ohm・mである。車両(自動車)の金属グリッド線の断面は幅1mm、厚さ40μmで、断面積は4×10-8(m2)である。したがって抵抗率は12(ohm)×4×10-8(m2)=4.8×10−7ohm・mとなる。
The rear defogger of a vehicle (automobile) is a resistor, and there is a concern about the influence of high resistivity. Generally, the power consumption of a defogger of a vehicle (automobile) is 200 W. When m = 17 main grid lines G h1 , G h2 , G h3 ,..., G hm , the power consumption per line is 12 W, and the voltage of the vehicle (automobile) is 12 V, so the resistance of the metal grid lines Is 12 ohm · m. The cross section of the metal grid line of the vehicle (automobile) is 1 mm wide, 40 μm thick, and the cross sectional area is 4 × 10 −8 (m 2 ). Accordingly, the resistivity is 12 (ohm) × 4 × 10 −8 (m 2 ) = 4.8 × 10 −7 ohm · m.
先行検討例では1/10のスケールモデルで検討しているが、抵抗率は4.8×10−7(ohm・m )×10×0.5=2.4×10−6ohm・mと設定して、先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sの各ポート(給電点)P1,P2,P3,P4のVSWR、ポート間結合、空間相関を電磁解析シミュレータIE3Dによる計算機シミュレーションで評価した結果、抵抗による変動は少ないという知見が得られた。 In the previous study example, a 1/10 scale model was used, but the resistivity was 4.8 × 10 −7 (ohm · m) × 10 × 0.5 = 2.4 × 10 −6 ohm · m. Set and calculate the VSWR, inter-port coupling, and spatial correlation of each port (feeding point) P 1 , P 2 , P 3 , P 4 of the aperture plane shared array antenna 21 s according to the prior study example by the electromagnetic analysis simulator IE3D As a result of evaluation by simulation, it was found that there was little variation due to resistance.
図12に示すように、先行検討例に係る適応指向性受信装置は、先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sの周囲に設けられた4つのポート(給電点)P1,P2,P3,P4のうちのひとつである第1のポートP1を活性素子の給電点とし、残りの3つのポートP2,P3,P4がパラサイト素子とする4素子アダプティブ・アレーアンテナを備える。ここで、「活性素子」とは、空中から捉えた無線信号を受信装置側に出力する励振素子(給電素子)であり、第1のポートP1からアンテナ出力が得られる。 As shown in FIG. 12, adaptive directional receiving apparatus according to the prior study example, four ports provided around the opening surface array antenna 21 s according to the prior study example (feeding point) P 1, P 2, A four-element adaptive array antenna in which the first port P 1 , which is one of P 3 and P 4 , is used as a feeding point for active elements and the remaining three ports P 2 , P 3 and P 4 are parasite elements. Prepare. Here, the “active element” is an excitation element (feeding element) that outputs a radio signal captured from the air to the receiving device side, and an antenna output is obtained from the first port P 1 .
第1のポートP1を給電点とする活性素子には、ディジタルシグナルプロセッサ(DSP)を備えるベースバンド信号生成部24が接続され、活性素子からベースバンド信号生成部24のRFフロントエンド部に、空中から捉えた無線信号が出力される。ベースバンド信号生成部24に備えられた演算処理回路(DSP)は、ベースバンド信号生成部24で生成されたベースバンド信号を処理する。なお、DSPは、必ずしもベースバンド信号生成部24に内蔵されている必要はなく、物理的構成としては、ベースバンド信号生成部24の外部に接続されていてもよい。 A baseband signal generation unit 24 including a digital signal processor (DSP) is connected to the active element having the first port P 1 as a feeding point. From the active element to the RF front end unit of the baseband signal generation unit 24, A radio signal captured from the air is output. An arithmetic processing circuit (DSP) provided in the baseband signal generation unit 24 processes the baseband signal generated by the baseband signal generation unit 24. The DSP does not necessarily have to be built in the baseband signal generation unit 24 and may be connected to the outside of the baseband signal generation unit 24 as a physical configuration.
「パラサイト素子」とは、空中からの無線信号に直接寄与しない非励振素子の意味であり、第2のポートP2を給電点とする第1のパラサイト素子には、例えば、第1インダクタと可変容量ダイオードの直列回路が接続され、第1インダクタと可変容量ダイオードの接続点に一方の端子を接続するように、可変容量ダイオードと第2インダクタとが並列接続されて第1の可変リアクタンス回路22aを構成している。第1の可変リアクタンス回路22aは、リアクタンス適応制御回路23を介して、ベースバンド信号生成部24のDSPに接続されている。 The “parasite element” means a non-excitation element that does not directly contribute to a radio signal from the air. For example, the first parasite element having the second port P 2 as a feeding point may be a variable with a first inductor. A series circuit of capacitive diodes is connected, and the variable capacitive diode and the second inductor are connected in parallel so that one terminal is connected to the connection point of the first inductor and the variable capacitive diode, and the first variable reactance circuit 22a is connected. It is composed. The first variable reactance circuit 22 a is connected to the DSP of the baseband signal generation unit 24 via the reactance adaptive control circuit 23.
同様に、第3のポートP3を給電点とする第2のパラサイト素子には、第1インダクタと可変容量ダイオードの直列回路が接続され、第1インダクタと可変容量ダイオードの接続点に一方の端子を接続するように、可変容量ダイオードと第2インダクタとが並列接続されて第2の可変リアクタンス回路22bを構成している。第2の可変リアクタンス回路22bは、リアクタンス適応制御回路23を介して、ベースバンド信号生成部24のDSPに接続されている。同様に、第4のポートP4を給電点とする第3のパラサイト素子には、第1インダクタと可変容量ダイオードの直列回路が接続され、第1インダクタと可変容量ダイオードの接続点に一方の端子を接続するように、可変容量ダイオードと第2インダクタとが並列接続されて第2の可変リアクタンス回路22bを構成している。第2の可変リアクタンス回路22bは、リアクタンス適応制御回路23を介して、ベースバンド信号生成部24のDSPに接続されている。 Similarly, a series circuit of a first inductor and a variable capacitance diode is connected to the second parasitic element having the third port P 3 as a feeding point, and one terminal is connected to the connection point of the first inductor and the variable capacitance diode. As shown, the variable capacitance diode and the second inductor are connected in parallel to form a second variable reactance circuit 22b. The second variable reactance circuit 22 b is connected to the DSP of the baseband signal generation unit 24 via the reactance adaptive control circuit 23. Similarly, a series circuit of a first inductor and a variable capacitance diode is connected to the third parasitic element having the fourth port P 4 as a feeding point, and one terminal is connected to the connection point of the first inductor and the variable capacitance diode. As shown, the variable capacitance diode and the second inductor are connected in parallel to form a second variable reactance circuit 22b. The second variable reactance circuit 22 b is connected to the DSP of the baseband signal generation unit 24 via the reactance adaptive control circuit 23.
第1のポートP1を給電点とする活性素子、第2のポートP2を給電点とする第1のパラサイト素子、第3のポートP3を給電点とする第2のパラサイト素子及び第4のポートP4を給電点とする第3のパラサイト素子は、同一の格子状の面である開口面の周囲に設けられた4つのポートP1,P2,P3,P4を給電点としているので、物理的なハードウェア構成としては電気的に短絡され、空間的に分離されていないが、図8に示したとおり、高周波の電磁波的には4つの独立したアンテナとして機能することが可能である。
An active element having the first port P 1 as a feeding point, a first parasitic element having the second port P 2 as a feeding point, a second parasitic element having a third port P 3 as a feeding point, and a fourth The third parasitic element having the port P 4 as the feeding point has four ports P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 provided around the opening surface that is the same lattice-like surface as the feeding point. Therefore, although it is electrically short-circuited and not spatially separated as a physical hardware configuration, it can function as four independent antennas in terms of high-frequency electromagnetic waves as shown in FIG. It is.
先行検討例に係る適応指向性受信装置では、図13(a)に示すように、入射信号としてOFDM信号を用いている。OFDM信号の各シンボル区間の先頭にはガード区間HGIが設けられている。ガード区間HGIは各シンボル区間の尾部のコピー元区間TGIの波形をダミー信号としてそのまま巡回的にコピーしたものである。ガード区間HGI、ガード区間HGIに続くデータ区間、データ区間に続くコピー元区間TGIとで、各シンボル区間が構成されている。図13(a)に示す主波に対し、図13(b)のようにガード区間HGIだけ遅れた遅延波が受信されると、OFDM信号の誤り率は急激に劣化する。遅延波が重畳して受信されるとガード区間HGIとコピー元区間TGIの相関係数は小さくなる。 In the adaptive directivity receiving apparatus according to the prior study example, as shown in FIG. 13A, an OFDM signal is used as an incident signal. A guard section HGI is provided at the head of each symbol section of the OFDM signal. The guard interval HGI is a cyclic copy of the waveform of the copy source interval TGI at the tail of each symbol interval as a dummy signal. Each symbol section includes a guard section HGI, a data section following the guard section HGI, and a copy source section TGI following the data section. When a delayed wave delayed by the guard interval HGI as shown in FIG. 13B is received with respect to the main wave shown in FIG. 13A, the error rate of the OFDM signal rapidly deteriorates. When the delayed wave is received in a superimposed manner, the correlation coefficient between the guard interval HGI and the copy source interval TGI becomes small.
図12に示すベースバンド信号生成部24のDSPは、第1のポートP1を給電点とする活性素子のアンテナ出力を用いて、図13に示すOFDM信号の各シンボル区間毎にガード区間HGIとコピー元区間TGIのとの複素相関係数を計算し、リアクタンス適応制御回路23は、ガード区間HGIとコピー元区間TGIの複素相関係数が大きくなるように、それぞれの可変リアクタンス回路22a,22b,22cを制御する。リアクタンス適応制御回路23の制御には、例えば、目的関数を相関係数としたシンプレックス法を使用すればよい。 The DSP of the baseband signal generator 24 shown in FIG. 12 uses a guard interval HGI for each symbol interval of the OFDM signal shown in FIG. 13 using the antenna output of the active element having the first port P 1 as a feeding point. The complex correlation coefficient between the copy source section TGI and the reactance adaptive control circuit 23 is calculated so that the variable reactance circuits 22a, 22b, 22c is controlled. For the control of the reactance adaptive control circuit 23, for example, a simplex method using an objective function as a correlation coefficient may be used.
計算機シミュレーションでは、2つの同一振幅のOFDM信号(遅延波と主波)を水平面でランダムな2方向から入射させる。100パターンの到来角組み合わせについて信号対干渉雑音比SINRの累積分布(CCDF)を計算した。到来波の垂直面の入射角は、本発明者らが実施したフィールドテストで得た平均値の0.48°を用いた。図13(b)に示すように、遅延波は図13(a)に示す主波に対しガード区間HGIだけ遅れている。 In the computer simulation, two OFDM signals having the same amplitude (delayed wave and main wave) are incident from two random directions on a horizontal plane. The cumulative distribution (CCDF) of signal-to-interference and noise ratio SINR was calculated for 100 patterns of arrival angle combinations. As the incident angle of the vertical plane of the incoming wave, an average value of 0.48 ° obtained in the field test conducted by the present inventors was used. As shown in FIG. 13B, the delayed wave is delayed by the guard interval HGI with respect to the main wave shown in FIG.
なお、図12に示す構成において、ポートP1,P2,P3,P4のうち、どのポートを給電点する活性素子として選択してアンテナ出力を出力とし、どのポートを給電点するパラサイト素子として、パラサイト素子に可変リアクタンス回路を接続すべきかについては、金属グリッド線の材質を銅として、周波数は830MHzにおける信号対干渉雑音比SINRの累積分布(CCDF)を測定して、第1のポートP1を活性素子の給電点とし、他のポートP2,P3,P4をパラサイト素子として可変リアクタンス回路22a,22b,22cを接続する場合が最も性能がよいことが確認されている。 In the configuration shown in FIG. 12, among the ports P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 , which port is selected as the active element to be fed, the antenna output is used as the output, and which port is the parasitic element. As to whether the variable reactance circuit should be connected to the parasitic element, the cumulative distribution of the signal-to-interference noise ratio SINR (CCDF) at a frequency of 830 MHz is measured using the metal grid wire as copper, and the first port P It has been confirmed that the best performance is obtained when the variable reactance circuits 22a, 22b, and 22c are connected by using 1 as an active element feeding point and the other ports P 2 , P 3 , and P 4 as parasite elements.
又、データの図示を省略しているが、第1のポートP1を活性素子の給電点とし、金属グリッド線の抵抗率を考慮した場合の、830MHzにおける信号対干渉雑音比SINRの累積分布(CCDF)から、金属グリッド線の高抵抗により若干性能が劣化することが分かっている。 Although the data is not shown, the cumulative distribution of the signal-to-interference noise ratio SINR at 830 MHz when the first port P 1 is the feeding point of the active element and the resistivity of the metal grid line is taken into consideration ( From the CCDF), it is known that the performance is slightly degraded by the high resistance of the metal grid lines.
図1に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21s、図4に示した比較例1に係る開口面共用アレーアンテナ21a及び図5に示した比較例2に係る開口面共用アレーアンテナ21bについて、第1のポートP1を活性素子の給電点とし、残りの3つのポートP2,P3,P4をパラサイト素子の給電点として、先行波と遅延波の入射方向を変化させ、適応ビームを形成したときの760、830、900MHzにおける信号対干渉雑音比SINRの累積分布(CCDF)を、それぞれ図9、図10及び図11に示す。図9、図10及び図11において、760MHzにおけるSINRの累積分布を一点鎖線で、830MHzにおけるSINRの累積分布を破線で、900MHzのSINRの累積分布を実線で示している。図9、図10及び図11を比較すれば明らかなように、先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sの場合が、760−900MHzにわたりSINRの累積分布が、図4に示した比較例1に係る開口面共用アレーアンテナ21a及び図5に示した比較例2に係る開口面共用アレーアンテナ21bに比し、飛躍的に優れていることが理解できる。 Opening face array antenna 21 s according to the prior study example shown in FIG. 1, open face shared array according to Comparative Example 2 shown in open surface array antenna 21 a and 5 according to Comparative Example 1 shown in FIG. 4 the antenna 21 b, the first port P 1 and the feeding point of the active element, as a feeding point of the remaining three ports P 2, P 3, P 4 the parasitic elements, changing the incident direction of the advance wave and the delayed wave FIG. 9, FIG. 10 and FIG. 11 show the cumulative distribution (CCDF) of the signal-to-interference noise ratio SINR at 760, 830, and 900 MHz when the adaptive beam is formed. 9, FIG. 10 and FIG. 11, the cumulative distribution of SINR at 760 MHz is indicated by a one-dot chain line, the cumulative distribution of SINR at 830 MHz is indicated by a broken line, and the cumulative distribution of SINR at 900 MHz is indicated by a solid line. As is clear from a comparison of FIGS. 9, 10, and 11, the cumulative distribution of SINR over the range of 760 to 900 MHz in the case of the aperture shared antenna 21 s according to the prior study example is the comparative example shown in FIG. than the opening surface array antenna 21 b according to the comparative example 2 shown in open surface array antenna 21 a and 5 according to 1, can be understood to be excellent dramatically.
更に、金属グリッド線を用いて矩形の格子状の共有アンテナ開口面を構成し、アンテナ開口面の周囲に複数のポートを設けることによって、4つの電磁波的に独立した仮想アンテナを配列したシングルバンド用の4素子のアンテナアレーを構成でき、ESPARアンテナのコンセプトを適用することによってシングルバンド用の受信系統で適応指向性を形成する車両(自動車)用のVHF帯のアダプティブ・アレーアンテナが、広帯域性を持ち、金属グリッド線の抵抗率の影響も小さいことを実験によっても検証した。
In addition, a rectangular grid-shaped shared antenna aperture is formed using metal grid lines, and a plurality of ports are provided around the antenna aperture, thereby arranging four electromagnetically independent virtual antennas. A VHF band adaptive array antenna for vehicles (automobiles) that forms adaptive directivity in a single-band receiving system by applying the ESPAR antenna concept. It was also verified by experiments that the influence of the resistivity of the metal grid line is small.
以下に示す本発明の実施の形態は、上記のシングルバンド用の先行検討例における評価をふまえて、更にマルチバンドに発展させるための技術的思想を提供するものである。又、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでなく、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 The following embodiment of the present invention provides a technical idea for further development to multi-band based on the evaluation in the above-mentioned prior study example for single band. Further, the technical idea of the present invention does not specify the material, shape, structure, arrangement, etc. of the component parts as described below, and the technical idea of the present invention is the technical idea described in the claims. Various changes can be made within the scope.
(本発明の実施の形態)
本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ21wは、図14に示すように、互いに離間して、平行に配置された第1の端部ストライプGpp1及び第2の端部ストライプGpp2と、第1の端部ストライプGpp1及び第2の端部ストライプGpp2のそれぞれに、それぞれの両側の端部を接続し、互いに平行に設けられた第1番の主グリッド線Gh1,第2番の主グリッド線Gh2,第3番の主グリッド線Gh3,…,第m番目の主グリッド線Ghm(mは、5以上の正の整数)と、第1番〜第m番目の主グリッド線Gh1,Gh2,Gh3,…,Ghmの長手方向に直交する方向を長手方向として、主グリッド線Gh1,Gh2,Gh3,…,Ghmのすべてに交わるように平行に設けられた4本の補助グリッド線Gv41,Gv42,Gv43,Gv44とを有した矩形の格子状の共有アンテナ開口面を備える。
(Embodiment of the present invention)
As shown in FIG. 14, the shared aperture array antenna 21 w according to the embodiment of the present invention is separated from each other and arranged in parallel with the first end stripe G pp1 and the second end stripe G. and pp2, each of the first end stripes G pp1 and second ends stripe G pp2, and connect the ends of the respective sides, the first major grid lines No. G h1 that are disposed in parallel to each other, The second main grid line G h2 , the third main grid line G h3 ,..., The m th main grid line G hm (m is a positive integer greater than or equal to 5), and the first to m th Crossing all of the main grid lines G h1 , G h2 , G h3 ,..., G hm with the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first main grid lines G h1 , G h2 , G h3 ,. four auxiliary grid lines provided in parallel as G v41, G v42, rectangle and a G v43, G v44 It comprises a grid shared antenna aperture plane.
第1の端部ストライプGpp1及び第2の端部ストライプGpp2とが、本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ21wの共有アンテナ開口面を構成する矩形の対向する2辺をなし、第1番の主グリッド線Gh1と第m番目の主グリッド線Ghmとが、共有アンテナ開口面を構成する矩形の他の対向する2辺をなしている。共有アンテナ開口面が受信する無線信号の搬送波の波長をλとした場合、図14においては、第1の端部ストライプGpp1及び第2の端部ストライプGpp2とがなす互いに対向する2辺の長さb=0.1λ〜0.4λ程度の範囲の値に選ぶことが好ましく、第1番の主グリッド線Gh1と第m番目の主グリッド線Ghmとがなす他の互いに対向する2辺の長さa=0.2λ〜λ程度の範囲の値に選ぶことが好ましい。例えば、ISDB−TSBに適合した90〜108MHzの周波数帯(V−LOW)及びISDB−Tmmに適合した207.5〜222MHzの周波数帯(V−HIGH)のダブルバンドの帯域での共有アンテナ開口面とするためには、b=48cm,a=1.1m程度の値に選定可能である。この寸法は、車両(自動車)のリアデフォッガの寸法に適合可能である。車両(自動車)のリアデフォッガに適用する場合は、第1の端部ストライプGpp1及び第2の端部ストライプGpp2は、電源ラインとして用いることが可能である。アンテナのサイズスケーリング則によって、b=48mm,a=110cm程度の値に選定すれば、900〜1080MHz及び2075〜2220MHzのダブルバンドの帯域での共有アンテナ開口面とすることができる。 The first end stripe G pp1 and the second end stripe G pp2 define two opposing sides of the rectangle that constitutes the shared antenna opening surface of the opening surface sharing array antenna 21 w according to the embodiment of the present invention. None, the first main grid line G h1 and the m-th main grid line G hm form the other two opposite sides of the rectangle forming the shared antenna aperture. When the wavelength of the carrier wave of the radio signal received by the shared antenna aperture plane is λ, in FIG. 14, the two opposite sides formed by the first end stripe G pp1 and the second end stripe G pp2 are shown. It is preferable to select a value in the range of the length b = 0.1λ to 0.4λ, and the other two 2 formed by the first main grid line G h1 and the mth main grid line G hm are opposed to each other. It is preferable to select a value in the range of side length a = 0.2λ to λ. For example, a shared antenna aperture in a double band band of a frequency band of 90 to 108 MHz (V-LOW) adapted to ISDB-TSB and a frequency band of 207.5 to 222 MHz (V-HIGH) adapted to ISDB-Tmm In order to achieve this, it is possible to select values of about b = 48 cm and a = 1.1 m. This dimension can be adapted to the dimension of the rear defogger of the vehicle (automobile). When applied to a rear defogger of a vehicle (automobile), the first end stripe G pp1 and the second end stripe G pp2 can be used as power supply lines. If the values of b = 48 mm and a = 110 cm are selected according to the antenna size scaling rule, it is possible to obtain a shared antenna aperture in the double band bands of 900 to 1080 MHz and 2075 to 2220 MHz.
4本の補助グリッド線Gv41,Gv42,Gv43,Gv44を、第1の端部ストライプGpp1側から順に、第1の補助グリッド線Gv41,第2の補助グリッド線Gv42,第3の補助グリッド線Gv43及び第4の補助グリッド線Gv44と定義し、図14に示すように、第m番目の主グリッド線Ghmと第1の補助グリッド線Gv41との交点を第1の給電点P1、第m番目の主グリッド線Ghmと第3の補助グリッド線Gv43との交点を第2の給電点P2、第1番目の主グリッド線と第4の補助グリッド線Gv44との交点を第3の給電点P3、第1番目の主グリッド線と第2の補助グリッド線Gv42との交点を第4の給電点P4と選定し、第1〜第4の給電点P1,P2,P3,P4により、共有アンテナ開口面に4つの電磁波的に独立した仮想アンテナを配列して4素子のアンテナアレーを構成している。 Four auxiliary grid lines G v41 , G v42 , G v43 , G v44 are arranged in order from the first end stripe G pp1 side, the first auxiliary grid line G v41 , the second auxiliary grid line G v42 , Are defined as a third auxiliary grid line G v43 and a fourth auxiliary grid line G v44, and as shown in FIG. 14, the intersection of the mth main grid line G hm and the first auxiliary grid line G v41 is The first feeding point P 1 , the intersection of the m-th main grid line G hm and the third auxiliary grid line G v43 is the second feeding point P 2 , the first main grid line and the fourth auxiliary grid The intersection point with the line G v44 is selected as the third feeding point P 3 , and the intersection point between the first main grid line and the second auxiliary grid line G v42 is selected as the fourth feeding point P 4 . With four feeding points P 1 , P 2 , P 3 , P 4 , four electromagnetically independent virtual antennas are arranged on the shared antenna opening surface, and four elements are arranged. The antenna array is configured.
図14に示すように、第1,第2,第3及び第4の給電点P1,P2,P3,P4が、平行四辺形のそれぞれの頂点を構成しているが、必ずしも完全な(厳密な)平行四辺形に限定されるものではない。但し、この 平行四辺形の各辺の長さl12,l23,l34,l41は、誤差±10%の範囲で互いに等しいことが好ましい(平行四辺形の各辺の長さが等しければ菱形になる。)。又、第2の給電点P2から他の3つの給電点P1,P3,P4までの距離が、誤差±10%の範囲で互いに等しく、第4の給電点P4から他の3つの給電点P1,P2,P3までの距離が、誤差±10%の範囲で互いに等しいことが好ましい。 As shown in FIG. 14, the first, second, third, and fourth feeding points P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 constitute the vertices of the parallelogram, but they are not necessarily complete. It is not limited to a (strict) parallelogram. However, the lengths l 12 , l 23 , l 34 , and l 41 of each side of the parallelogram are preferably equal to each other within an error of ± 10% (if the lengths of the sides of the parallelogram are equal) It becomes a diamond.) Further, the distances from the second feeding point P 2 to the other three feeding points P 1 , P 3 , P4 are equal to each other within a range of error ± 10%, and the other three feeding points from the fourth feeding point P 4 The distances to the feeding points P 1 , P 2 , P 3 are preferably equal to each other within an error of ± 10%.
そして、更に、平行四辺形の各辺の長さl12,l23,l34,l41は、0.1λ〜0.5λの範囲の値であることが好ましい。例えば、図14において、l12=l34=0.17λ〜0.43λ、l23=l41=0.20λ〜0.49λ程度の値に選ぶことが可能である。上述したとおり、第1,第2,第3及び第4の給電点P1,P2,P3,P4が頂点をなす形状は、各辺の長さl12,l23,l34,l41が誤差±10%の範囲で互いに等しければ、必ずしも完全な平行四辺形に限定されるものではないが、一定の対称性を有するトポロジーであることが好ましい。例えば、l12=l34、l23=l41ではなく、l12=l41、l23=l34とする不等辺四辺形や梯形(トラペジオン)でもよい。 Further, the lengths l 12 , l 23 , l 34 , and l 41 of each side of the parallelogram are preferably values in the range of 0.1λ to 0.5λ. For example, in FIG. 14, it is possible to select values such as l 12 = l 34 = 0.17λ to 0.43λ and l 23 = l 41 = 0.20λ to 0.49λ. As described above, the shapes at which the first, second, third and fourth feeding points P 1 , P 2 , P 3 , P 4 form vertices are the lengths of each side l 12 , l 23 , l 34 , If l 41 is equal to each other within an error range of ± 10%, it is not necessarily limited to a perfect parallelogram, but a topology having a certain symmetry is preferable. For example, instead of l 12 = l 34 and l 23 = l 41 , an unequal side quadrangle or trapezoid (trapegion) such that l 12 = l 41 and l 23 = l 34 may be used.
より具体的には、例えば、90〜108MHz及び207.5〜222MHzのダブルバンドの帯域での共有アンテナ開口面として使用するためには、l12=l34=57.5cm、l23=l41=66.1cm程度の値に選定可能である。アンテナのサイズスケーリング則によって、l12=l34=57.5mm、l23=l41=66.1mm程度の値に選定すれば、900〜1080MHz及び2075〜2220MHzのダブルバンドの帯域での共有アンテナ開口面として使用することができる。 More specifically, for example, l 12 = l 34 = 57.5 cm, l 23 = l 41 for use as a shared antenna aperture in the double band bands of 90-108 MHz and 207.5-222 MHz. = A value of about 66.1 cm can be selected. If the values of l 12 = l 34 = 57.5 mm and l 23 = l 41 = 66.1 mm are selected according to the size scaling rule of the antenna, the shared antenna in the double band bands of 900 to 1080 MHz and 2075 to 2220 MHz It can be used as an opening surface.
本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ21wの性能を評価するため、VSWR、ポート間結合(CBP)及び空間相関(SCC)を電磁解析シミュレータIE3Dにより解析し、図15に示す比較例3に係る開口面共用アレーアンテナ21c及び図16に示す比較例4に係る開口面共用アレーアンテナ21dの2つの比較例と比較し、比較結果をそれぞれ図17,図18及び図19に示した。 In order to evaluate the performance of the aperture plane shared array antenna 21 w according to the embodiment of the present invention, VSWR, inter-port coupling (CBP), and spatial correlation (SCC) are analyzed by the electromagnetic analysis simulator IE3D, and the comparison shown in FIG. compared to the two comparative examples of open surface array antenna 21 d of the comparative example 4 shown in open surface array antenna 21 c and 16 according to example 3, the comparison result, respectively 17, 18 and 19 Indicated.
図14に示す構造において、第2の補助グリッド線Gv42と第3の補助グリッド線Gv43との間の水平方向に測った距離d43=0.04λ〜0.15λ程度の値に選ぶことが可能であり、第1の補助グリッド線Gv41と第2の補助グリッド線Gv42との間の水平方向に測った距離d42=0.10λ〜0.30λ程度の値に選ぶことが可能であり、第4の補助グリッド線Gv44と第2の端部ストライプGpp2との間の水平方向に測った距離d44=0.002λ〜0.008λ程度の値に選ぶことが可能である。 In the structure shown in FIG. 14, the distance d 43 = 0.04λ to 0.15λ measured in the horizontal direction between the second auxiliary grid line G v42 and the third auxiliary grid line G v43 is selected. The distance d 42 measured in the horizontal direction between the first auxiliary grid line G v41 and the second auxiliary grid line G v42 can be selected to a value of about 0.10λ to 0.30λ. The distance d 44 measured in the horizontal direction between the fourth auxiliary grid line G v44 and the second end stripe G pp2 can be selected to a value of about 0.002λ to 0.008λ. .
図17,図18及び図19に示す比較において、図14に示す構造の寸法を、900〜1080MHz及び2075〜2220MHzのダブルバンドの帯域に合わせて、横幅a=110mm、高さb=48mmとした場合は、例えば、第1の端部ストライプGpp1及び第2の端部ストライプGpp2の水平方向に測った幅d41=5mmと、図1の先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sと同一の値が採用可能である。又、第2の補助グリッド線Gv42と第3の補助グリッド線Gv43との間の水平方向に測った距離d43=18mmも、先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ21sと同一の値を採用可能であるが、第1の補助グリッド線Gv41と第2の補助グリッド線Gv42との間の水平方向に測った距離d42=39mm程度の値に選び、第4の補助グリッド線Gv44と第2の端部ストライプGpp2との間の水平方向に測った距離d44=1mm程度の値に選ぶことができる。 In the comparison shown in FIGS. 17, 18 and 19, the dimensions of the structure shown in FIG. 14 are set to a width a = 110 mm and a height b = 48 mm in accordance with the double band bands of 900 to 1080 MHz and 2075 to 2220 MHz. In this case, for example, the width d 41 = 5 mm measured in the horizontal direction of the first end stripe G pp1 and the second end stripe G pp2 , and the aperture plane shared array antenna 21 s according to the prior study example of FIG. The same value can be adopted. Further, the distance d 43 = 18 mm measured in the horizontal direction between the second auxiliary grid line G v42 and the third auxiliary grid line G v43 is also the same as that of the aperture plane shared array antenna 21 s according to the previous study example. Although the value can be adopted, the distance d 42 measured in the horizontal direction between the first auxiliary grid line G v41 and the second auxiliary grid line G v42 is selected to be about 39 mm, and the fourth auxiliary grid is selected. The distance d 44 measured in the horizontal direction between the line G v44 and the second end stripe G pp2 can be selected to be about 1 mm.
なお、図14において、b=48mm,a=110cm程度の値に選定し、900〜1080MHz及び2075〜2220MHzのダブルバンドの帯域での共有アンテナ開口面とした場合であれば、図3に示したのと同様に、本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナは21wの主グリッド線Gh1,Gh2,Gh3,…,Ghmの幅は、0.5mm程度の値、主グリッド線Gh1,Gh2,Gh3,…,Ghmの相互の間隔は2.5mm程度の値、両端における間隔は1.25mm程度の値に、それぞれ選定できる。 In FIG. 14, the values of b = 48 mm and a = 110 cm are selected, and the common antenna opening surface in the double band band of 900 to 1080 MHz and 2075 to 2220 MHz is shown in FIG. Similarly to the above, the common antenna array antenna according to the embodiment of the present invention has a 21 w main grid line G h1 , G h2 , G h3 ,..., G hm having a width of about 0.5 mm. The distance between the grid lines G h1 , G h2 , G h3 ,..., G hm can be selected to be about 2.5 mm, and the distance between both ends can be selected to be about 1.25 mm.
図15に示す比較例3に係る開口面共用アレーアンテナ21cは、図1に示したシングルバンド用の先行検討例の構造と同様であり、第1の補助グリッド線Gv51と第2の補助グリッド線Gv52の2本のみの補助グリッド線Gv51,Gv52を有する構造である。即ち、図15に示す比較例3に係る開口面共用アレーアンテナ21cにおいて、横幅a=110mm、高さb=48mm、第1の端部ストライプGpp1及び第2の端部ストライプGpp2の水平方向に測った幅d51=5mm、第1の補助グリッド線Gv51と第2の補助グリッド線Gv52との間の水平方向に測った距離d52=18mm、第2の補助グリッド線Gv52と第2の端部ストライプGpp2との間の水平方向に測った距離d53=40.5mmである。 An aperture-plane shared array antenna 21 c according to Comparative Example 3 shown in FIG. 15 is the same as the structure of the prior study example for single band shown in FIG. 1, and includes the first auxiliary grid line G v51 and the second auxiliary grid. a structure having two only of the auxiliary grid line G v51, G v52 grid line G V52. That is, in the shared aperture array antenna 21 c according to Comparative Example 3 shown in FIG. 15, the horizontal width a = 110 mm, the height b = 48 mm, and the first end stripe G pp1 and the second end stripe G pp2 are horizontal. Width measured in the direction d 51 = 5 mm, distance d 52 = 18 mm measured in the horizontal direction between the first auxiliary grid line G v51 and the second auxiliary grid line G v52, and the second auxiliary grid line G v52 And the distance d 53 = 40.5 mm measured in the horizontal direction between the second end stripe G pp2 and the second end stripe G pp2 .
図15に示す比較例3に係る開口面共用アレーアンテナ21cにおいては、第1の端部ストライプGpp1側の第m番目の主グリッド線Ghmの端部を第1の給電点P1、第m番目の主グリッド線Ghmと第2の補助グリッド線Gv52との交点を第2の給電点P2、第2の端部ストライプGpp2側の第1番目の主グリッド線の端部を第3の給電点P3、第1番目の主グリッド線と第1の補助グリッド線Gv51との交点を第4の給電点P4と選定し、第1〜第4の給電点P1,P2,P3,P4により、共有アンテナ開口面に4つの仮想アンテナを配列してシングルバンド用の4素子アンテナアレーを構成することを意図している。 In opening face array antenna 21 c according to the Comparative Example 3 shown in FIG. 15, the end first feeding point P 1 of the first end stripe G pp1 side of the m-th primary grid line G hm, The intersection of the m-th main grid line G hm and the second auxiliary grid line G v52 is the second feeding point P 2 , the end of the first main grid line on the second end stripe G pp2 side. Is selected as the third feeding point P 3 , and the intersection of the first main grid line and the first auxiliary grid line Gv 51 is selected as the fourth feeding point P 4, and the first to fourth feeding points P 1 , P 1 , By P 2 , P 3 , and P 4 , it is intended to form a single-band four-element antenna array by arranging four virtual antennas on the shared antenna opening surface.
図16に示す比較例4に係る開口面共用アレーアンテナ21cも、第1の端部ストライプGpp1側から順に、第1の補助グリッド線Gv61,第2の補助グリッド線Gv62,第3の補助グリッド線Gv63及び第4の補助グリッド線Gv64の4本の補助グリッド線Gv61,Gv62,Gv63,Gv64を備える点では、図14に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ21wと同様であるが、4本の補助グリッド線Gv61,Gv62,Gv63,Gv64の相互の間隔が、図14に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ21wとは異なる。 Also opening face array antenna 21 c according to Comparative Example 4 shown in FIG. 16, in order from the first end stripe G pp1 side, the first auxiliary grid line G V61, the second auxiliary grid line G v62, third 14 in that the four auxiliary grid lines G v61 , G v62 , G v63 , G v64 of the auxiliary grid line G v63 and the fourth auxiliary grid line G v64 are provided. Although the same as the aperture plane shared array antenna 21 w , the interval between the four auxiliary grid lines G v61 , G v62 , G v63 , G v64 is related to the embodiment of the present invention shown in FIG. It is different from the aperture plane shared array antenna 21 w .
即ち、図16に示す比較例4に係る開口面共用アレーアンテナ21cにおいても、図14に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ21wと同様に、横幅a=110mm、高さb=48mm、第1の端部ストライプGpp1及び第2の端部ストライプGpp2の水平方向に測った幅d61=5mmであり、第2の補助グリッド線Gv62と第3の補助グリッド線Gv63との間の水平方向に測った距離d64=18mmである。しかし、第1の端部ストライプGpp1と第1の補助グリッド線Gv61との間の水平方向に測った距離d62=18mmで、第1の補助グリッド線Gv61と第2の補助グリッド線Gv62との間の水平方向に測った距離d63=22mmで、第3の補助グリッド線Gv63と第4の補助グリッド線Gv64との間の水平方向に測った距離d65=d63=22mmで、第4の補助グリッド線Gv64と第2の端部ストライプGpp2との間の水平方向に測った距離d66=d61=18mmである点が図14に示す構造とは異なる。 That is, also in the aperture plane shared array antenna 21 c according to the comparative example 4 shown in FIG. 16, the lateral width a = 110 mm, similarly to the aperture plane shared array antenna 21 w according to the embodiment of the present invention shown in FIG. Height b = 48 mm, width d 61 = 5 mm measured in the horizontal direction of the first end stripe G pp1 and the second end stripe G pp2 , the second auxiliary grid line G v62 and the third auxiliary The distance d 64 = 18 mm measured in the horizontal direction from the grid line G v63 . However, the first auxiliary grid line G v61 and the second auxiliary grid line are at a distance d 62 = 18 mm measured in the horizontal direction between the first end stripe G pp1 and the first auxiliary grid line G v61. at a distance d 63 = 22 mm as measured in the horizontal direction between the G v62, the distance d 65 = d 63 measured in the horizontal direction between the third auxiliary grid line G V63 and the fourth auxiliary grid line G V64 14 is different from the structure shown in FIG. 14 in that the distance d 66 = d 61 = 18 mm measured in the horizontal direction between the fourth auxiliary grid line G v64 and the second end stripe G pp2 at 22 mm. .
図16に示す比較例4に係る開口面共用アレーアンテナ21cは、図14に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ21wと同様に、第m番目の主グリッド線Ghmと第1の補助グリッド線Gv61との交点を第1の給電点P1、第m番目の主グリッド線Ghmと第3の補助グリッド線Gv63との交点を第2の給電点P2、第1番目の主グリッド線と第4の補助グリッド線Gv64との交点を第3の給電点P3、第1番目の主グリッド線と第2の補助グリッド線Gv62との交点を第4の給電点P4と選定し、第1〜第4の給電点P1,P2,P3,P4により、共有アンテナ開口面に4つの電磁波的に独立した仮想アンテナを配列して4素子のアンテナアレーを構成することを意図している。 An aperture plane shared array antenna 21 c according to Comparative Example 4 shown in FIG. 16 is similar to the aperture plane shared array antenna 21 w according to the embodiment of the present invention shown in FIG. The intersection between hm and the first auxiliary grid line G v61 is the first feeding point P 1 , and the intersection between the m-th main grid line G hm and the third auxiliary grid line G v63 is the second feeding point P 1. 2 , the intersection of the first main grid line and the fourth auxiliary grid line G v64 is the third feeding point P 3 , the intersection of the first main grid line and the second auxiliary grid line G v62 is The fourth feeding point P 4 is selected, and four electromagnetically independent virtual antennas are arranged on the shared antenna opening surface by the first to fourth feeding points P 1 , P 2 , P 3 , P 4. It is intended to constitute a four-element antenna array.
図17に示すVSWR、図18に示すポート間結合(CBP)、及び図19に示す空間相関(SCC)において、本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ21wの特性を実線で、図15に示す比較例3に係る開口面共用アレーアンテナ21cの特性を破線で、図16に示す比較例4に係る開口面共用アレーアンテナ21dの特性を二点鎖線で示している。図17では4つのポート(給電点)P1,P2,P3,P4から見たVSWRの平均値を示している。図17に示すとおり、900〜1080MHz及び2075〜2220MHzのダブルバンドの帯域において、VSWRは図14に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ21wの特性が優れているが、図16に示す比較例4に係る開口面共用アレーアンテナ21dの特性が最も劣ることが分かる。 In the VSWR shown in FIG. 17, the inter-port coupling (CBP) shown in FIG. 18, and the spatial correlation (SCC) shown in FIG. 19, the characteristics of the array antenna 21 w according to the embodiment of the present invention are indicated by a solid line. the characteristics of the opening surface array antenna 21 c in broken lines according to Comparative example 3 shown in FIG. 15 shows the characteristic of the opening surface array antenna 21 d according to Comparative example 4 shown in FIG. 16 by a two-dot chain line. FIG. 17 shows the average value of VSWR as seen from four ports (feed points) P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 . As shown in FIG. 17, in the double-band bands of 900 to 1080 MHz and 2075 to 2220 MHz, the VSWR has excellent characteristics of the aperture shared antenna 21 w according to the embodiment of the present invention shown in FIG. It can be seen that the characteristics of the aperture plane shared array antenna 21 d according to Comparative Example 4 shown in FIG.
図18では、図7と同様に、第1のポートP1と第2のポートP2との結合係数CBP12、第2のポートP2と第3のポートP3との結合係数CBP23、第3のポートP3と第4のポートP4との結合係数CBP34、第4のポートP4と第1のポートP1との結合係数CBP41、第1のポートP1と第3のポートP3との結合係数CBP13及び第2のポートP2と第4のポートP4との結合係数CBP24の平均値を示している。図18に示すとおり、900〜1080MHz及び2075〜2220MHzのダブルバンドの帯域において、ポート間結合(CBP)も図14に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ21w(実線)の特性が最も優れているが、図16に示す比較例4に係る開口面共用アレーアンテナ21d(二点鎖線)の特性が最も劣ることが分かる。 In FIG. 18, as in FIG. 7, the coupling coefficient CBP 12 between the first port P 1 and the second port P 2 , the coupling coefficient CBP 23 between the second port P 2 and the third port P 3 , The coupling coefficient CBP 34 between the third port P 3 and the fourth port P 4 , the coupling coefficient CBP 41 between the fourth port P 4 and the first port P 1 , the first port P 1 and the third port coupling coefficient CBP 13 and the second port P 2 of the port P 3 and indicates the average value of the coupling coefficient CBP 24 and the fourth port P 4. As shown in FIG. 18, in the double-band bands of 900 to 1080 MHz and 2075 to 2220 MHz, the inter-port coupling (CBP) is also the aperture plane shared array antenna 21 w (solid line) according to the embodiment of the present invention shown in FIG. It can be seen that the characteristic of the aperture plane shared array antenna 21 d (two-dot chain line) according to Comparative Example 4 shown in FIG. 16 is the most inferior.
図19では、図8と同様に、第1の仮想アンテナA1(θ、φ)と第2の仮想アンテナA2(θ、φ)との空間相関SCC12、第2の仮想アンテナA2(θ、φ)と第3の仮想アンテナA3(θ、φ)との空間相関SCC23、第3の仮想アンテナA3(θ、φ)と第4の仮想アンテナA4(θ、φ)との空間相関SCC34、第4の仮想アンテナA4(θ、φ)と 第1の仮想アンテナA1(θ、φ)との空間相関SCC41、第1の仮想アンテナA1(θ、φ)と第3の仮想アンテナA3(θ、φ)との空間相関SCC13、及び第2の仮想アンテナA2(θ、φ)と第4の仮想アンテナA4(θ、φ)との空間相関SCC24の平均値を示している。図19に示すとおり、900〜1080MHz及び2075〜2220MHzのダブルバンドの帯域における空間相関(SCC)については、図14に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ21w(実線)、図15に示す比較例3に係る開口面共用アレーアンテナ21c(破線)及び図16に示す比較例4に係る開口面共用アレーアンテナ21d(二点鎖線)の特性において、大きな差異は認められなかった。 In FIG. 19, similarly to FIG. 8, the spatial correlation SCC 12 between the first virtual antenna A 1 (θ, φ) and the second virtual antenna A 2 (θ, φ), the second virtual antenna A 2 ( θ, φ) and the third virtual antenna A 3 (θ, φ), the spatial correlation SCC 23 , the third virtual antenna A 3 (θ, φ) and the fourth virtual antenna A 4 (θ, φ) Spatial correlation SCC 34 , fourth virtual antenna A 4 (θ, φ) and first virtual antenna A 1 (θ, φ) spatial correlation SCC 41 , first virtual antenna A 1 (θ, φ) spatial correlation between the third virtual antenna a 3 (θ, φ) spatial correlation SCC 13, and second virtual antennas a 2 and (theta, phi) and fourth virtual antennas a 4 (θ, φ) The average value of SCC 24 is shown. As shown in FIG. 19, with respect to the spatial correlation (SCC) in the double-band bands of 900 to 1080 MHz and 2075 to 2220 MHz, the aperture shared array antenna 21 w (solid line) according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 15, there is a large difference in the characteristics of the aperture-plane shared array antenna 21 c (broken line) according to Comparative Example 3 shown in FIG. 15 and the aperture-plane shared array antenna 21 d (two-dot chain line) according to Comparative Example 4 shown in FIG. I couldn't.
他の構造については図示を省略しているが、図15及び図16に示した構造を含む100通り以上のケースの検討結果から、図14に示すような間隔の関係で、4本の補助グリッド線Gv41,Gv42,Gv43,Gv44を設け、第m番目の主グリッド線Ghmと第1の補助グリッド線Gv41との交点を第1の給電点P1、第m番目の主グリッド線Ghmと第3の補助グリッド線Gv43との交点を第2の給電点P2、第1番目の主グリッド線と第4の補助グリッド線Gv44との交点を第3の給電点P3、第1番目の主グリッド線と第2の補助グリッド線Gv42との交点を第4の給電点P4と選定し、第1〜第4の給電点P1,P2,P3,P4により、共有アンテナ開口面に4つの電磁波的に独立した仮想アンテナを配列して4素子のアンテナアレーを構成した場合が、VSWR、ポート間結合(CBP)及び空間相関(SCC)のいずれについても、900〜1080MHz及び2075〜2220MHzのダブルバンドの帯域において4素子アンテナアレーとして最も優れているという知見が得られた。 Although the illustration of other structures is omitted, from the examination results of 100 or more cases including the structures shown in FIG. 15 and FIG. Lines G v41 , G v42 , G v43 , G v44 are provided, and the intersection of the m-th main grid line G hm and the first auxiliary grid line G v41 is the first feeding point P 1 , and the m-th main line. grid lines G hm and third auxiliary grid line G V43 the intersection of the second feeding point P 2 of the first main grid lines intersection of the fourth auxiliary grid line G v44 third feeding point P 3 , the intersection of the first main grid line and the second auxiliary grid line G v42 is selected as the fourth feeding point P 4, and the first to fourth feeding points P 1 , P 2 , P 3 are selected. by P 4, and forming an antenna array of the four electromagnetic independent four elements by arranging virtual antenna to the shared antenna aperture plane As for the VSWR, the inter-port coupling (CBP), and the spatial correlation (SCC), it was found that the four-element antenna array is the best in the double band bands of 900 to 1080 MHz and 2075 to 2220 MHz. .
図23に示すように、本発明の実施の形態に係る適応指向性受信装置は、上記において説明した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ21wの周囲に設けられた4つのポート(給電点)P1,P2,P3,P4のうちのひとつである第1のポートP1を活性素子の給電点とし、残りの3つのポートP2,P3,P4がパラサイト素子とする4素子アダプティブ・アレーアンテナを備える。ここで、「活性素子」とは、先行検討例に係る適応指向性受信装置で既に説明したとおり、空中から捉えた無線信号を受信装置側に出力する励振素子(給電素子)であり、第1のポートP1からアンテナ出力が得られる。 As shown in FIG. 23, the adaptive directivity receiving apparatus according to the embodiment of the present invention includes four ports provided around the aperture plane shared array antenna 21 w according to the embodiment of the present invention described above. (Feeding point) The first port P 1 , which is one of P 1 , P 2 , P 3 and P 4 , is used as the feeding point of the active element, and the remaining three ports P 2 , P 3 and P 4 are parasites. A four-element adaptive array antenna as an element is provided. Here, the “active element” is an excitation element (feeding element) that outputs a radio signal captured from the air to the receiving apparatus side, as already described in the adaptive directivity receiving apparatus according to the preceding study example. antenna output can be obtained from the port P 1.
第1のポートP1を給電点とする活性素子には、ディジタルシグナルプロセッサ(DSP)を備えるベースバンド信号生成部24が接続され、活性素子からベースバンド信号生成部24のRFフロントエンド部に、空中から捉えた無線信号が出力される。ベースバンド信号生成部24に備えられた演算処理回路(DSP)は、ベースバンド信号生成部24で生成されたベースバンド信号を処理する。なお、DSPは、必ずしもベースバンド信号生成部24に内蔵されている必要はなく、物理的構成としては、ベースバンド信号生成部24の外部に接続されていてもよい。 A baseband signal generation unit 24 including a digital signal processor (DSP) is connected to the active element having the first port P 1 as a feeding point. From the active element to the RF front end unit of the baseband signal generation unit 24, A radio signal captured from the air is output. An arithmetic processing circuit (DSP) provided in the baseband signal generation unit 24 processes the baseband signal generated by the baseband signal generation unit 24. The DSP does not necessarily have to be built in the baseband signal generation unit 24 and may be connected to the outside of the baseband signal generation unit 24 as a physical configuration.
「パラサイト素子」とは、先行検討例に係る適応指向性受信装置で既に説明したとおり、空中からの無線信号に直接寄与しない非励振素子の意味であり、第2のポートP2を給電点とする第1のパラサイト素子には、例えば、第1インダクタと可変容量ダイオードの直列回路が接続され、第1インダクタと可変容量ダイオードの接続点に一方の端子を接続するように、可変容量ダイオードと第2インダクタとが並列接続されて第1の可変リアクタンス回路22aを構成している。第1の可変リアクタンス回路22aは、リアクタンス適応制御回路23を介して、ベースバンド信号生成部24のDSPに接続されている。 The “parasite element” means a non-excited element that does not directly contribute to a radio signal from the air as already described in the adaptive directional receiver according to the preceding study example, and the second port P 2 is used as a feeding point. For example, a series circuit of a first inductor and a variable capacitance diode is connected to the first parasitic element, and one terminal is connected to a connection point of the first inductor and the variable capacitance diode. Two inductors are connected in parallel to form a first variable reactance circuit 22a. The first variable reactance circuit 22 a is connected to the DSP of the baseband signal generation unit 24 via the reactance adaptive control circuit 23.
同様に、第3のポートP3を給電点とする第2のパラサイト素子には、第1インダクタと可変容量ダイオードの直列回路が接続され、第1インダクタと可変容量ダイオードの接続点に一方の端子を接続するように、可変容量ダイオードと第2インダクタとが並列接続されて第2の可変リアクタンス回路22bを構成している。第2の可変リアクタンス回路22bは、リアクタンス適応制御回路23を介して、ベースバンド信号生成部24のDSPに接続されている。同様に、第4のポートP4を給電点とする第3のパラサイト素子には、第1インダクタと可変容量ダイオードの直列回路が接続され、第1インダクタと可変容量ダイオードの接続点に一方の端子を接続するように、可変容量ダイオードと第2インダクタとが並列接続されて第2の可変リアクタンス回路22bを構成している。第2の可変リアクタンス回路22bは、リアクタンス適応制御回路23を介して、ベースバンド信号生成部24のDSPに接続されている。 Similarly, a series circuit of a first inductor and a variable capacitance diode is connected to the second parasitic element having the third port P 3 as a feeding point, and one terminal is connected to the connection point of the first inductor and the variable capacitance diode. As shown, the variable capacitance diode and the second inductor are connected in parallel to form a second variable reactance circuit 22b. The second variable reactance circuit 22 b is connected to the DSP of the baseband signal generation unit 24 via the reactance adaptive control circuit 23. Similarly, a series circuit of a first inductor and a variable capacitance diode is connected to the third parasitic element having the fourth port P 4 as a feeding point, and one terminal is connected to the connection point of the first inductor and the variable capacitance diode. As shown, the variable capacitance diode and the second inductor are connected in parallel to form a second variable reactance circuit 22b. The second variable reactance circuit 22 b is connected to the DSP of the baseband signal generation unit 24 via the reactance adaptive control circuit 23.
第1のポートP1を給電点とする活性素子、第2のポートP2を給電点とする第1のパラサイト素子、第3のポートP3を給電点とする第2のパラサイト素子及び第4のポートP4を給電点とする第3のパラサイト素子は、同一の格子状の面である開口面の周囲に設けられた4つのポートP1,P2,P3,P4を給電点としているので、物理的なハードウェア構成としては電気的に短絡され、空間的に分離されていないが、図19に示したとおり、900〜1080MHz及び2075〜2220MHzのダブルバンドの帯域において、高周波の電磁波的には4つの独立したアンテナとして機能するとみなすことが可能である。
An active element having the first port P 1 as a feeding point, a first parasitic element having the second port P 2 as a feeding point, a second parasitic element having a third port P 3 as a feeding point, and a fourth The third parasitic element having the port P 4 as the feeding point has four ports P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 provided around the opening surface that is the same lattice-like surface as the feeding point. Therefore, although the physical hardware configuration is electrically short-circuited and is not spatially separated, as shown in FIG. 19, in the double-band bands of 900 to 1080 MHz and 2075 to 2220 MHz, high-frequency electromagnetic waves Specifically, it can be regarded as functioning as four independent antennas.
本発明の実施の形態に係る適応指向性受信装置では、図13(a)に示したのと同様に、入射信号として逆離散フーリエ変換された信号をデータ区間として有するOFDM信号を用いている。OFDM信号の各シンボル区間の先頭にはガード区間HGIが設けられている。ガード区間HGIは各シンボル区間の尾部のコピー元区間TGIの波形をダミー信号としてそのまま巡回的にコピーしたものである。ガード区間HGI、ガード区間HGIに続くデータ区間、データ区間に続くコピー元区間TGIとで、各シンボル区間が構成されている。図13(a)に示す主波に対し、図13(b)に示したのと同様に、ガード区間HGIだけ遅れた遅延波が受信されると、OFDM信号の誤り率は急激に劣化する。遅延波が重畳して受信されるとガード区間HGIとコピー元区間TGIの相関係数は小さくなる。 In the adaptive directivity receiving apparatus according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 13A, an OFDM signal having an inverse discrete Fourier transform signal as a data section is used as an incident signal. A guard section HGI is provided at the head of each symbol section of the OFDM signal. The guard interval HGI is a cyclic copy of the waveform of the copy source interval TGI at the tail of each symbol interval as a dummy signal. Each symbol section includes a guard section HGI, a data section following the guard section HGI, and a copy source section TGI following the data section. When a delayed wave delayed by the guard interval HGI is received with respect to the main wave shown in FIG. 13A, similarly to the case shown in FIG. 13B, the error rate of the OFDM signal rapidly deteriorates. When the delayed wave is received in a superimposed manner, the correlation coefficient between the guard interval HGI and the copy source interval TGI becomes small.
図23に示すベースバンド信号生成部24のDSPは、第1のポートP1を給電点とする活性素子のアンテナ出力を用いて、図13に示すOFDM信号の各シンボル区間毎にガード区間HGIとコピー元区間TGIのとの複素相関係数を計算し、リアクタンス適応制御回路23は、ガード区間HGIとコピー元区間TGIの複素相関係数が大きくなるように、それぞれの可変リアクタンス回路22a,22b,22cの接地リアクタンス値を制御する。リアクタンス適応制御回路23の制御には、例えば、目的関数を相関係数としたシンプレックス法を使用すればよい。 DSP baseband signal generation unit 24 shown in FIG. 23, the first port P 1 using the antenna output of the active element to the feeding point, and a guard interval HGI for each symbol period of the OFDM signal shown in FIG. 13 The complex correlation coefficient between the copy source section TGI and the reactance adaptive control circuit 23 is calculated so that the variable reactance circuits 22a, 22b, The ground reactance value of 22c is controlled. For the control of the reactance adaptive control circuit 23, for example, a simplex method using an objective function as a correlation coefficient may be used.
計算機シミュレーションでは、2つの同一振幅のOFDM信号(遅延波と主波)を水平面でランダムな2方向から入射させる。100パターンの到来角組み合わせについて信号対干渉雑音比SINRの累積分布(CCDF)を計算した。到来波の垂直面の入射角は、本発明者らが実施したフィールドテストで得た平均値の0.48°を用いた。図13(b)に示したのと同様に、遅延波は図13(a)に示す主波に対しガード区間HGIだけ遅れている。 In the computer simulation, two OFDM signals having the same amplitude (delayed wave and main wave) are incident from two random directions on a horizontal plane. The cumulative distribution (CCDF) of signal-to-interference and noise ratio SINR was calculated for 100 patterns of arrival angle combinations. As the incident angle of the vertical plane of the incoming wave, an average value of 0.48 ° obtained in the field test conducted by the present inventors was used. Similarly to the case shown in FIG. 13B, the delayed wave is delayed by the guard interval HGI with respect to the main wave shown in FIG.
図14に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ21w、図16に示した比較例4に係る開口面共用アレーアンテナ21d及び図15に示した比較例3に係る開口面共用アレーアンテナ21c及びについて、第1のポートP1を活性素子の給電点とし、残りの3つのポートP2,P3,P4をパラサイト素子の給電点として、先行波と遅延波の入射方向を変化させ、適応ビームを形成したときの900,1000,1080,2075,2100,2222MHzにおける信号対干渉雑音比SINRの累積分布(CCDF)を、それぞれ図20、図21及び図22に示す。図20、図21及び図22において、900MHzのSINRの累積分布を実線で、1000MHzにおけるSINRの累積分布を破線で、1080MHzにおけるSINRの累積分布を一点鎖線で、2075MHzにおけるSINRの累積分布を二点鎖線で、2100MHzにおけるSINRの累積分布を点線で、2200MHzのSINRの累積分布を太い実線(2重線)で示している。 An aperture plane shared array antenna 21 w according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 14, an aperture plane shared array antenna 21 d according to Comparative Example 4 shown in FIG. 16, and an aperture according to Comparative Example 3 shown in FIG. for surface array antenna 21 c and the first port P 1 and the feeding point of the active element, as a feeding point of the remaining three ports P 2, P 3, P 4 the parasitic elements, the preceding wave and the delayed wave The cumulative distribution (CCDF) of the signal-to-interference noise ratio SINR at 900, 1000, 1080, 2075, 2100, and 2222 MHz when the incident direction is changed and the adaptive beam is formed is shown in FIGS. . 20, FIG. 21 and FIG. 22, the cumulative distribution of SINR at 900 MHz is indicated by a solid line, the cumulative distribution of SINR at 1000 MHz is indicated by a broken line, the cumulative distribution of SINR at 1080 MHz is indicated by a one-dot chain line, and the cumulative distribution of SINR at 2075 MHz is indicated by two points. In the chain line, the cumulative distribution of SINR at 2100 MHz is indicated by a dotted line, and the cumulative distribution of SINR at 2200 MHz is indicated by a thick solid line (double line).
図20及び図21を比較すれば明らかなように、本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ21wの場合が、横幅a=110mm、高さb=48mmの矩形の格子状の共有アンテナ開口面の寸法においては、900〜1080MHz及び2075〜2220MHzのダブルバンドの帯域にわたり、図16に示した比較例4に係る開口面共用アレーアンテナ21dに比し、SINRの累積分布が飛躍的に優れていることが理解できる。又、図15に示した比較例3に係る開口面共用アレーアンテナ21cの場合は、図22から分かるように、900〜1080MHzのシングルバンドの帯域においてのみ、SINRの累積分布が優れ、ダブルバンドには適さないことが分かる。 As is clear from a comparison of FIGS. 20 and 21, the shared aperture antenna 21 w according to the embodiment of the present invention has a rectangular grid shape with a width a = 110 mm and a height b = 48 mm. With respect to the dimensions of the antenna aperture plane, the cumulative distribution of SINR is dramatic over the double-band bands of 900 to 1080 MHz and 2075 to 2220 MHz, as compared with the aperture plane shared array antenna 21 d according to Comparative Example 4 shown in FIG. It can be understood that it is excellent. In addition, in the case of the aperture plane shared array antenna 21 c according to the comparative example 3 shown in FIG. 15, as can be seen from FIG. 22, only in the single band band of 900 to 1080 MHz, the cumulative distribution of SINR is excellent, and the double band It turns out that it is not suitable for.
図17〜図20に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ21wの寸法を10倍にすれば、アンテナのサイズスケーリング則によって、90〜108MHz及び207.5〜222MHzのダブルバンドの帯域において、SINRの累積分布が優れていることは容易に理解できる。即ち、本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ21wの構造は、寸法を車両(自動車)のリアデフォッガの寸法に対応させて、車両(自動車)に搭載して、ISDB−TSBに適合した90〜108MHzの周波数帯(V−LOW)及びISDB−Tmmに適合した207.5〜222MHzの周波数帯(V−HIGH)の、周波数が2倍程度異なるダブルバンドの帯域において使用可能な4素子のアンテナアレーを構成するのに好適である。 If the size of the aperture plane shared array antenna 21 w according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 17 to 20 is increased by 10 times, a double size of 90 to 108 MHz and 207.5 to 222 MHz is determined according to the size scaling law of the antenna. It can be easily understood that the cumulative distribution of SINR is excellent in the band of the band. That is, the structure of the array antenna 21 w with the opening surface according to the embodiment of the present invention is mounted on the vehicle (automobile) so that the dimensions correspond to the dimensions of the rear defogger of the vehicle (automobile), and is mounted on the ISDB-TSB. It can be used in a double-band band in which the frequency is approximately twice as high as the frequency band of 90 to 108 MHz (V-LOW) and the frequency band of 207.5 to 222 MHz (V-HIGH) that conforms to ISDB-Tmm. It is suitable for constituting an antenna array of elements.
更に、アンテナのサイズスケーリング則によって、本発明の実施の形態に係る矩形の格子状の共有アンテナ開口面の寸法を選択することにより、任意の周波数帯におけるダブルバンドの4素子のアンテナアレーを、開口面共用アレーアンテナ21wによって構成できることも容易に理解できる事項である。 Furthermore, by selecting the size of the rectangular grid-shaped shared antenna aperture according to the embodiment of the present invention according to the antenna size scaling rule, a double-band four-element antenna array in an arbitrary frequency band can be opened. It can be easily understood that the antenna can be constituted by the plane-sharing array antenna 21 w .
(その他の実施の形態)
本発明は、上記のような本発明の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。特に、サイズスケーリング則によって、所望の寸法を選択することにより、任意の周波数帯におけるダブルバンドの4素子のアンテナアレーが実現できるので、本発明の開口面共用アレーアンテナ21wは、車両(自動車)のリアデフォッガの他、車両後付け平面アンテナ、平面シート状アンテナ等に適用できる。更に、住宅の窓や壁に本発明の開口面共用アレーアンテナ21wを用いてもよく、携帯端末用のアレーアンテナとして、本発明の開口面共用アレーアンテナ21wを用いることもできる。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
(Other embodiments)
Although the present invention has been described according to the embodiment of the present invention as described above, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. In particular, by selecting a desired dimension according to the size scaling rule, a double-band four-element antenna array in an arbitrary frequency band can be realized. Therefore, the aperture plane shared array antenna 21 w of the present invention is a vehicle (automobile). In addition to the rear defogger, it can be applied to a vehicle retrofit planar antenna, a planar sheet antenna, and the like. Further, it may be used an opening plane array antenna 21 w of the present invention in a residential windows and walls, as the array antenna for a portable terminal, it is also possible to use an open surface array antenna 21 w of the present invention. As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.
21s,21w,21a,21b,21c,21d…開口面共用アレーアンテナ
22a,22b,22c…可変リアクタンス回路
23…リアクタンス適応制御回路
24…ベースバンド信号生成部
33,32…ボディ
P1,P2,P3,P4…ポート(給電点)
21 s , 21 w , 21 a, 21 b, 21 c , 21 d ... Open-area shared-array antennas 22 a, 22 b, 22 c... Variable reactance circuit 23 ... Reactance adaptive control circuit 24 ... Baseband signal generation unit 33, 32 ... Body P 1 , P 2 , P 3 , P 4 ... Port (feeding point)
Claims (15)
mを正の整数として、前記第1及び第2の端部ストライプのそれぞれに、それぞれの両側の端部を接続し、互いに平行に設けられた第1〜第m番目のm本の主グリッド線と、
前記主グリッド線の長手方向に直交する方向を長手方向として、前記主グリッド線のすべてに交わるように平行に設けられた4本の補助グリッド線
とを有した矩形の格子状の共有アンテナ開口面を備え、前記4本の補助グリッド線を前記第1の端部ストライプ側から順に第1,第2,第3及び第4の補助グリッド線とし、前記第m番目の主グリッド線と前記第1の補助グリッド線との交点を第1の給電点、前記第m番目の主グリッド線と前記第3の補助グリッド線との交点を第2の給電点、前記第1番目の主グリッド線と前記第4の補助グリッド線との交点を第3の給電点、前記第1番目の主グリッド線と前記第2の補助グリッド線との交点を第4の給電点と選定し、前記第1〜第4の給電点により、前記共有アンテナ開口面に4つの電磁波的に独立した仮想アンテナを配列したことを特徴とする開口面共用アレーアンテナ。 First and second end stripes spaced apart and arranged in parallel;
m is a positive integer, and the first and m-th m main grid lines provided in parallel to each other are connected to the first and second end stripes, respectively. When,
A rectangular grid-shaped shared antenna aperture having four auxiliary grid lines provided in parallel so as to intersect all of the main grid lines, with the direction orthogonal to the longitudinal direction of the main grid lines as the longitudinal direction The four auxiliary grid lines are first, second, third and fourth auxiliary grid lines in order from the first end stripe side, and the m-th main grid line and the first The intersection of the auxiliary grid line is a first feeding point, the intersection of the m-th main grid line and the third auxiliary grid line is a second feeding point, the first main grid line and the The intersection point with the fourth auxiliary grid line is selected as the third feeding point, the intersection point between the first main grid line and the second auxiliary grid line is selected as the fourth feeding point, and the first to first points are selected. 4 electromagnetic waves are formed on the opening surface of the shared antenna by 4 feeding points. An array antenna with a shared aperture, characterized in that virtually independent virtual antennas are arranged.
前記4本の補助グリッド線を前記第1の端部ストライプ側から順に第1,第2,第3及び第4の補助グリッド線とし、前記第m番目の主グリッド線と前記第1の補助グリッド線との交点を無線信号を空中から捉える活性素子の給電点と選定し、該活性素子の給電点に接続されたベースバンド信号生成部と、
前記第m番目の主グリッド線と前記第3の補助グリッド線との交点、前記第1番目の主グリッド線と前記第4の補助グリッド線との交点及び前記第1番目の主グリッド線と前記第2の補助グリッド線との交点を、それぞれ第1、第2及び第3のパラサイト素子の給電点と選定し、該第1、第2及び第3のパラサイト素子の給電点にそれぞれ接続された第1、第2及び第3の可変リアクタンス回路と、
前記ベースバンド信号生成部の出力する目的関数を用いて、前記第1、第2及び第3の可変リアクタンス回路の接地リアクタンス値を調整するリアクタンス適応制御回路
とを備え、前記第1、第2及び第3のパラサイト素子の接地リアクタンスをそれぞれ制御することにより、前記活性素子と前記第1、第2及び第3のパラサイト素子からなるアレーアンテナの指向性を制御しながら、前記無線信号を復調することを特徴とする適応指向性受信装置。 First and second end stripes that are spaced apart from each other and arranged in parallel, and m is a positive integer, each end of each side is connected to each of the first and second end stripes. The first to m-th m main grid lines provided in parallel to each other, the direction perpendicular to the longitudinal direction of the main grid lines is defined as the longitudinal direction, and provided in parallel so as to intersect all of the main grid lines An aperture plane shared array antenna comprising a rectangular grid-shaped shared antenna aperture plane having four auxiliary grid lines formed;
The four auxiliary grid lines are set as the first, second, third and fourth auxiliary grid lines in order from the first end stripe side, and the mth main grid line and the first auxiliary grid are used. Selecting a power supply point of an active element that captures a radio signal from the air at an intersection with a line, and a baseband signal generator connected to the power supply point of the active element;
The intersection of the mth main grid line and the third auxiliary grid line, the intersection of the first main grid line and the fourth auxiliary grid line, and the first main grid line and the above The intersection point with the second auxiliary grid line is selected as the feeding point of the first, second, and third parasitic elements, respectively, and is connected to the feeding point of the first, second, and third parasitic elements, respectively. First, second and third variable reactance circuits;
A reactance adaptive control circuit that adjusts ground reactance values of the first, second, and third variable reactance circuits using an objective function output from the baseband signal generation unit, and the first, second, and The radio signal is demodulated while controlling the directivity of the array antenna composed of the active element and the first, second and third parasitic elements by controlling the ground reactance of the third parasitic element, respectively. An adaptive directional receiver characterized by the above.
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