JP6456716B2 - アンテナユニット - Google Patents
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Description
つまり、レーダーとして検出範囲を広くするためにはアンテナの間隔を狭くするのが好ましいが、この間隔を狭くするとアンテナそれぞれの指向性に歪が生じてレーダーとしての性能を低下させてしまうおそれがある。
このようにスタブの長さを設定することで、各給電アンテナにおいて、その隣に存在している無給電アンテナによる影響と、その給電アンテナを挟んで反対側に存在しているアンテナによる影響とが、同等となるようにすることが可能となる。
このような無給電アンテナの形状とすることで、各給電アンテナの指向性の歪が生じにくくなるアンテナユニットが得られる。
前記スタブの長さ=L+n×(λ/2)
ただし、0<L<λ/2
n=0以上の整数
λ=前記無給電アンテナを伝播する電波の波長
このようにスタブの長さを設定することで、各給電アンテナにおいて、その隣に存在している無給電アンテナによる影響と、その給電アンテナを挟んで反対側に存在しているアンテナによる影響とが、同等となるようにすることが可能となる。
また、このようにスタブの長さを設定することによって、無給電アンテナの終端に吸収体を設けて反射を抑えるためのマッチングを行う必要がなく、アンテナユニットの構成を簡素化することが可能となる。
図1に示す本実施形態のアンテナユニット5は、二つの給電アンテナ10,20を備えており、これら給電アンテナ10,20が受信した電波の位相差に基づいて電波の到来角度を検出するモノパルス方式用の受信アンテナユニットである。特に、このアンテナユニット5は、図外の送信アンテナから送信された電波の反射波を受信するレーダー用のアンテナユニットであり、給電アンテナ10,20はマイクロストリップアンテナからなる。図1は、このアンテナユニット(受信アンテナユニット)5の概略構成を示す説明図である。
そして、この第1無給電アンテナ30において、10個の無給電素子32と無給電線路31とを含む部分を第1無給電アンテナ30の「無給電本体部35」と定義する。以上より、第1無給電アンテナ30は、その隣に設けられている第1給電アンテナ10のアンテナ本体部15と同じアンテナ形状を有する無給電本体部35を有している構成となる。
そして、この第2無給電アンテナ40において、10個の無給電素子42と無給電線路41とを含む部分を第2無給電アンテナ40の「無給電本体部45」と定義する。以上より、第2無給電アンテナ40は、その隣に設けられている第2給電アンテナ20のアンテナ本体部25と同じアンテナ形状を有する無給電本体部45を有している構成となる。
すなわち、給電アンテナ10,20の間隔D0が狭くなっていても、第1給電アンテナ10において、その左隣に存在している第1無給電アンテナ30による影響と、この第1給電アンテナ10を挟んで反対側(図1の場合、右側)に存在している第2給電アンテナ20(及び第2無給電アンテナ40を含むアンテナ群)による影響とを同等としている。これにより、第1給電アンテナ10の指向性の歪が生じにくくなる。つまり、第1給電アンテナ10の水平面における指向性を、略0°とすることができる(指向性の歪がなくなる)。
以上より、2つの給電アンテナ10,20それぞれの指向性を、基準角度(0°)を中心として対称とすることができ、従来のように(図8及び図9参照)一対のアンテナ91,92の指向性が非対称となっていることで、一方のアンテナ91では検知できる反射波を、他方のアンテナ92では検知できないというような不具合の発生を防止することが可能となる。
スタブ36は、第1給電アンテナ10に給電した場合に、このスタブ36を有する第1無給電アンテナ30の共振状態と、この第1無給電アンテナ30の隣に設けられている第1給電アンテナ10を挟んで反対側に存在するアンテナ20,40の共振状態と、が同じとなるように設定された長さLを有している。このように第1給電アンテナ10の横方向両側のアンテナにおける共振状態を同じとするためには、本実施形態(図1参照)の場合、スタブ36の長さLを0.72mmとすればよい(図3参照)。
つまり、スタブ36は、下記式(1)に定義する長さKを有していればよい。
スタブ36の長さK=L+n×(λ/2) ・・・(1)
ただし、0<L<λ/2
n=0以上の任意の整数
λ=無給電アンテナ30を伝播する電波の波長
本実施形態では、Lは0.72mmであり、λは、無給電アンテナ30を伝播する電波の波長として、スタブ36内の波長(λ=2.67mm)である。
また、このようにスタブの長さK(L)を設定することにより、無給電アンテナ30(40)の終端に吸収体を設けて反射を抑えるためのマッチングを行う必要がなく、また、無給電アンテナ30(40)には、給電アンテナ10,20のように変換器1,2までの線路1a,2a(配線)が不要であるため、アンテナユニット5の構成を簡素化、及び省スペース化することが可能となる。
これにより、第1給電アンテナ10の横方向一方側の第1無給電アンテナ30による不要放射と横方向他方側の前記合成アンテナによる不要放射とが同等となり(アンテナ10にとっては自身の左側と右側とに同じアンテナが存在すると錯覚する状態となり)、この第1給電アンテナ10の指向性が所望の基準角度(0°)となる。
図6は、図1に示すアンテナユニット5に関する、第1給電アンテナ10に給電している状態での電界強度部分布を示している。図1に示すアンテナユニット5の場合、第1給電アンテナ10は、横方向一方側(左側)に隣接する第1無給電アンテナ30の影響を受ける。また、横方向他方側(右側)では、その右隣に位置する第2給電アンテナ20の影響のみならず、更にその右隣に位置する第2無給電アンテナ40の影響も受けている。
したがって、本実施形態では、第1給電アンテナ10の右隣に位置する第2給電アンテナ20のみならず、更に右隣りの第2無給電アンテナ40を考慮した合成ベクトルS4を、第1無給電アンテナ30のベクトルS1と一致させるようにしている。
この間隔D0を変更した場合、給電アンテナ間のアイソレーションも変化し、スタブ36,46の長さLも変更される。例えば、給電アンテナ10,20の間隔D0を2.35mmとした場合、図7に示すように、スタブ36,46の長さLを、0.65mm(最適値)とすれば、給電アンテナ10(20)の指向性の歪が生じにくくなり、基準角度(0°)を中心として左右対称の指向性を有することができる。つまり、無給電アンテナ30(40)は、その隣に設けられている給電アンテナ10(20)を挟んで反対側に存在するアンテナ(アンテナ群)と、共振状態が同じとなるように、スタブ36,46の長さLが0.65mmに設定されたアンテナ形状を有していればよい。図7は、アンテナユニット5に含まれる第1給電アンテナ10の指向性を説明するためのシミュレーション結果を示すグラフである。図7の実線で示すグラフが、第1給電アンテナ10の結果を示しており、図7の破線で示すグラフは、スタブ36(46)が設けられていない場合の結果である。
また、前記実施形態では、給電アンテナを2本とする場合について説明したが、3本以上であってもよく、この場合、これら3本(以上)の給電アンテナの横方向両側にそれぞれ無給電アンテナが設けられる。
また、アンテナユニット5の使用周波数帯は、マイクロ波帯やミリ波帯とすることができ、使用周波数帯に応じてアンテナ形状が設定される。
11:給電線路 12:放射素子 15:アンテナ本体部
20:第2給電アンテナ 21:給電線路 22:放射素子
25:アンテナ本体部 30:無給電アンテナ 35:無給電本体部
36:スタブ 40:無給電アンテナ 45:無給電本体部
46: スタブ
Claims (4)
- 基板の面内に並んで設けられている複数の給電アンテナと、当該面内において当該複数の給電アンテナの両側に設けられている無給電アンテナと、を備え、
前記給電アンテナのそれぞれは、給電線路及び当該給電線路から給電される複数の放射素子を有するアンテナ本体部を備え、
前記無給電アンテナのそれぞれは、その隣に設けられている前記給電アンテナの前記アンテナ本体部と同じアンテナ形状を有する無給電本体部と、当該無給電本体部の端部から延在しているスタブと、を備えている、アンテナユニット。 - 前記スタブは、当該スタブを有する前記無給電アンテナの共振状態と、当該スタブを有する当該無給電アンテナの隣に設けられている前記給電アンテナを挟んで反対側に存在するアンテナの共振状態と、が同じとなるように設定された長さを有している請求項1に記載のアンテナユニット。
- 基板の面内に並んで設けられている複数の給電アンテナと、当該面内において当該複数の給電アンテナの両側に設けられている無給電アンテナと、を備え、
前記無給電アンテナのそれぞれは、その隣に設けられている前記給電アンテナを挟んで反対側に存在するアンテナと、共振状態が同じとなるように設定されたアンテナ形状を有し、
前記無給電アンテナのそれぞれは、その隣に設けられている前記給電アンテナのアンテナ本体部と同じアンテナ形状を有する無給電本体部と、当該無給電本体部の端部から延在しているスタブと、を備えていることによって、その隣に設けられている前記給電アンテナを挟んで反対側に存在するアンテナと、共振状態が同じとなるように設定されている、アンテナユニット。 - 前記スタブは、下記に定義する長さを有している請求項1〜3のいずれか一項に記載のアンテナユニット。
前記スタブの長さ=L+n×(λ/2)
ただし、0<L<λ/2
n=0以上の整数
λ=前記無給電アンテナを伝播する電波の波長
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