JP7061028B2

JP7061028B2 - Dielectric antenna

Info

Publication number: JP7061028B2
Application number: JP2018115339A
Authority: JP
Inventors: 崇行 ▲高瀬▼
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2018-06-18
Filing date: 2018-06-18
Publication date: 2022-04-27
Anticipated expiration: 2038-06-18
Also published as: JP2019220786A

Description

本発明は、例えば船舶等に搭載されて電磁波を送信し反射波を受信する誘電体アンテナであって、アンテナの電波放射方向前方に誘電体を配設した誘電体アンテナに関する。 The present invention relates to a dielectric antenna mounted on a ship or the like, which transmits an electromagnetic wave and receives a reflected wave, and the dielectric antenna has a dielectric arranged in front of the antenna in the radio wave radiation direction.

一般に船舶用レーダ装置は、船外のマスト部分に取り付ける空中線装置等のレーダアンテナ装置と船内の操舵室に取り付ける指示機装置とで構成される。レーダアンテナ装置は電波を送受信するアンテナを有し、このアンテナを回転させて動作する。レーダアンテナ装置は船外に設置されるため、アンテナを回転させる際に風の影響を受ける。レーダアンテナ装置は強風下においてもアンテナを一定速度で回転させる必要がある。
強風下においてアンテナを一定速度で回転させるには強力なモータが必要である。しかし、強力なモータは重量が増加する上に高価になる。強力なモータを用いず、強風下においてアンテナを一定速度で回転させるには、アンテナの断面寸法における高さを低くして薄型化する必要がある。 Generally, a marine radar device is composed of a radar antenna device such as an antenna device attached to an outboard mast portion and an indicator device attached to an inboard wheelhouse. The radar antenna device has an antenna for transmitting and receiving radio waves, and operates by rotating this antenna. Since the radar antenna device is installed overboard, it is affected by the wind when rotating the antenna. The radar antenna device needs to rotate the antenna at a constant speed even in strong winds.
A powerful motor is required to rotate the antenna at a constant speed in strong winds. However, powerful motors add weight and are expensive. In order to rotate the antenna at a constant speed under strong wind without using a powerful motor, it is necessary to reduce the height of the antenna in the cross-sectional dimension to make it thinner.

例えば特許文献１に記載された船舶用レーダ装置の空中線は、アンテナにホーンが用いられている。ホーンタイプの場合、高さ寸法を低くするとビーム幅が増加し、利得が低下する問題がある。船舶用レーダ装置では利得低下は避けるべきであり、ビーム幅を広げないで維持すると共に高さ寸法を低くする必要がある。 For example, in the antenna of the marine radar device described in Patent Document 1, a horn is used for the antenna. In the case of the horn type, there is a problem that the beam width increases and the gain decreases when the height dimension is lowered. Gain reduction should be avoided in marine radar equipment, and the beam width should be maintained without widening and the height dimension should be reduced.

このような薄型のレーダアンテナを実現するものとして、例えば特許文献２，３に示すように誘電体を用いた誘電体アンテナが提案されている。誘電体アンテナを採用することで、従来のホーンを用いた空中線装置に対して半分以下の高さ寸法を備えたレーダアンテナ装置を実現可能である。しかも、特許文献３に記載された誘電体アンテナは、アンテナカバー内に所定周波数の電波を放射するアンテナ素子と電波の放射方向に対して垂直な方向に延在する誘電体層とが配設されている。これにより、アンテナ素子から放射される電波に所望の指向性を与えることができる。 As a material for realizing such a thin radar antenna, for example, a dielectric antenna using a dielectric has been proposed as shown in Patent Documents 2 and 3. By adopting a dielectric antenna, it is possible to realize a radar antenna device having a height dimension of less than half that of an antenna device using a conventional horn. Moreover, in the dielectric antenna described in Patent Document 3, an antenna element that radiates a radio wave of a predetermined frequency and a dielectric layer extending in a direction perpendicular to the radiation direction of the radio wave are arranged in the antenna cover. ing. This makes it possible to give desired directivity to the radio waves radiated from the antenna element.

特開平４－２８６２０５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-286205 特許第３６３４３７２号公報Japanese Patent No. 3634372 特許第５２１９７９４号公報Japanese Patent No. 5219794

しかしながら、特許文献２、３に記載された誘電体アンテナでは、ビーム幅は維持されているが、サイドローブレベルが上昇してしまうという問題があった。サイドローブレベルが上昇すると偽像が生じる可能性が高くなり、船舶用レーダ装置では、避けるべきである。 However, in the dielectric antennas described in Patent Documents 2 and 3, there is a problem that the sidelobes level rises while the beam width is maintained. Elevated sidelobes are more likely to cause false images and should be avoided in marine radar equipment.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、主ビームに対してサイドローブレベルを低減させた誘電体アンテナを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a dielectric antenna having a reduced sidelobes level for a main beam.

本発明による誘電体アンテナは、所定周波数の電波を放射するアンテナ素子と、アンテナ素子の前方に設けられていて電波の指向性に寄与する誘電体と、アンテナ素子及び誘電体を囲うアンテナカバーと、誘電体の先端側に設けられた誘電体板部とアンテナカバーの先端部とで形成された二重構造部と、二重構造部内に設けられた追加誘電体と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、誘電体の先端側の二重構造部内に追加誘電体を設けたため、アンテナ素子から放射される電波に誘電体で指向性を与えると共に追加誘電体によって主ビームの指向性を維持しながらその両側の広角全体においてサイドローブレベルを低減させることができる。 The dielectric antenna according to the present invention includes an antenna element that radiates a radio wave of a predetermined frequency, a dielectric material that is provided in front of the antenna element and contributes to the directivity of the radio wave, and an antenna element and an antenna cover that surrounds the dielectric material. It is characterized by having a double structure portion formed by a dielectric plate portion provided on the tip side of the dielectric and the tip portion of the antenna cover, and an additional dielectric provided in the double structure portion. do.
According to the present invention, since the additional dielectric is provided in the double structure portion on the tip side of the dielectric, the directivity of the radio wave radiated from the antenna element is given by the dielectric and the directivity of the main beam is provided by the additional dielectric. The sidelobes level can be reduced over the entire wide angle on either side of it while maintaining it.

追加誘電体の厚さは、誘電体の先端の約２倍以上の厚さで、アンテナカバーの先端部の厚さの約１／２以下に設定されていることが好ましい。 The thickness of the additional dielectric is preferably about twice or more the thickness of the tip of the dielectric and preferably set to about ½ or less of the thickness of the tip of the antenna cover.

厳密には、追加誘電体の厚さは、誘電体の先端の２．４倍以上の厚さで、アンテナカバーの先端部の厚さの０．５５倍以下に設定されていることが好ましい。
追加誘電体の厚さが誘電体の先端の厚さの２．４倍以上でアンテナカバーの先端部の厚さの０．５５倍以下に設定することで、広角に亘ってサイドローブレベルを低減させることができる。 Strictly speaking, the thickness of the additional dielectric is preferably set to be 2.4 times or more the thickness of the tip of the dielectric and 0.55 times or less the thickness of the tip of the antenna cover.
By setting the thickness of the additional dielectric to 2.4 times or more the thickness of the tip of the dielectric and 0.55 times or less the thickness of the tip of the antenna cover, the sidelobes level is reduced over a wide angle. Can be made to.

本発明による誘電体アンテナによれば、誘電体の先端に誘電体の先端より厚みの大きい追加誘電体を備えたため、主ビームの両側の広角全体に亘ってサイドローブレベルを低減できる。 According to the dielectric antenna according to the present invention, since the tip of the dielectric is provided with an additional dielectric thicker than the tip of the dielectric, the sidelobes level can be reduced over the entire wide angle on both sides of the main beam.

本発明の実施形態による誘電体アンテナの斜視図である。It is a perspective view of the dielectric antenna by embodiment of this invention. 図１に示す誘電体アンテナの端部の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of an end portion of the dielectric antenna shown in FIG. 1. 誘電体アンテナのレドームを破断して示すアンテナ素子の斜視図である。It is a perspective view of the antenna element which shows by breaking the radome of a dielectric antenna. 実施形態による誘電体アンテナの縦断面図である。It is a vertical sectional view of the dielectric antenna by embodiment. 比較例１による誘電体アンテナの縦断面図である。It is a vertical sectional view of the dielectric antenna by the comparative example 1. FIG. 比較例２による誘電体アンテナの縦断面図である。It is a vertical sectional view of the dielectric antenna by the comparative example 2. FIG. 第一実施形態による誘電体アンテナと比較例１，２の指向性を示すグラフである。It is a graph which shows the directivity of the dielectric antenna and the comparative examples 1 and 2 according to 1st Embodiment. 誘電体アンテナの指向性を示すグラフである。It is a graph which shows the directivity of a dielectric antenna. 誘電体アンテナの指向性を示すグラフである。It is a graph which shows the directivity of a dielectric antenna. 誘電体アンテナの指向性を示すグラフである。It is a graph which shows the directivity of a dielectric antenna. （ａ）は比較例３による誘電体アンテナを示す断面図、（ｂ）は比較例４による誘電体アンテナを示す断面図である。(A) is a cross-sectional view showing a dielectric antenna according to Comparative Example 3, and (b) is a cross-sectional view showing a dielectric antenna according to Comparative Example 4. 実施形態による誘電体アンテナと比較例３、４の指向性を示すグラフである。3 is a graph showing the directivity of the dielectric antenna according to the embodiment and Comparative Examples 3 and 4. 誘電体アンテナの変形例を示すものであり、（ａ）は第一変形例、（ｂ）は第二変形例の縦断面図である。A modified example of the dielectric antenna is shown, where (a) is a vertical sectional view of a first modified example and (b) is a vertical sectional view of a second modified example. 誘電体アンテナの変形例を示すものであり、（ａ）は第三変形例、（ｂ）は第四変形例、（ｃ）は第五変形例、（ｄ）は第六変形例の縦断面図である。A modification of the dielectric antenna is shown, where (a) is a third modification, (b) is a fourth modification, (c) is a fifth modification, and (d) is a vertical cross section of a sixth modification. It is a figure.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による誘電体アンテナについて説明する。
図１乃至図４は実施形態による誘電体アンテナ１を説明するものである。図１乃至図３において、本実施形態による誘電体アンテナ１は例えば船舶用レーダであり、船舶等の屋外で回転させながら使用する。この誘電体アンテナ１は、所定周波数の電波を放射するアンテナ素子２と、アンテナ素子２の前方に配設された例えば板状の誘電体３と、これらアンテナ素子２及び誘電体３を囲う例えば薄型のアンテナカバーレドーム(以下、単にレドームという)４とを備えている。 Hereinafter, the dielectric antenna according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 to 4 show the dielectric antenna 1 according to the embodiment. In FIGS. 1 to 3, the dielectric antenna 1 according to the present embodiment is, for example, a radar for a ship, and is used while rotating outdoors such as a ship. The dielectric antenna 1 includes an antenna element 2 that emits radio waves of a predetermined frequency, a plate-shaped dielectric 3 disposed in front of the antenna element 2, and a thin shape that surrounds the antenna element 2 and the dielectric 3. It is equipped with an antenna cover radome (hereinafter, simply referred to as a radome) 4.

アンテナ素子２は所定周波数の電波を放射する輻射器として機能する放射素子である。アンテナ素子２は例えば導波管スロットアレイアンテナからなるものであり、例えば金属で構成されている。アンテナ素子２として導波管スロットアレイアンテナ以外にパッチアンテナやダイポールアンテナ等を用いてもよい。 The antenna element 2 is a radiating element that functions as a radiator that radiates radio waves of a predetermined frequency. The antenna element 2 is made of, for example, a waveguide slot array antenna, and is made of, for example, metal. As the antenna element 2, a patch antenna, a dipole antenna, or the like may be used in addition to the waveguide slot array antenna.

図４に示す誘電体アンテナ１の断面視で、レドーム４はアンテナ素子２と誘電体３とを仕切る仕切部６と誘電体３の前方の端面である先端部７とを備えている。先端部７の誘電体３側には誘電体板部８が形成され、レドーム４の先端部７と誘電体板部８との間に空間を形成する二重構造部９を構成している。
レドーム４はアンテナ素子２を収納する第１の空間４ａと誘電体３を収納する第２の空間４ｂと二重構造部９を有する第3の空間４ｃとを備えている。 In a cross-sectional view of the dielectric antenna 1 shown in FIG. 4, the radome 4 includes a partition portion 6 for partitioning the antenna element 2 and the dielectric 3 and a tip portion 7 which is a front end surface of the dielectric 3. A dielectric plate portion 8 is formed on the dielectric 3 side of the tip portion 7, and constitutes a double structure portion 9 that forms a space between the tip portion 7 of the radome 4 and the dielectric plate portion 8.
The radome 4 includes a first space 4a for accommodating the antenna element 2, a second space 4b for accommodating the dielectric 3, and a third space 4c having a double structure portion 9.

レドーム４の第２の空間４ｂ内に設置された誘電体３はアンテナ素子２の電波の指向性に寄与するもので、例えば先細となるテーパ状の断面形状を有しており、例えばポリプロピレンなどの樹脂材料を用いる。誘電体３はレドーム４内の厚さL方向中央に配設され、発泡材等の支持部材１５で支持されている。支持部材１５はアンテナ素子２から射出される電波の指向性形成に影響を与えない。
そして、二重構造部９において、誘電体板部８と先端部７との間に誘電体３の先端より厚みの大きい追加誘電体１１が形成されている。追加誘電体１１は誘電体板部８と先端部７に連結され、二重構造部9の高さ方向中央部に形成されている。追加誘電体１１は、例えば断面四角形状に形成されている。
しかも、レドーム４と二重構造部９と追加誘電体１１とは、例えばＡＥＳ樹脂等の同一素材でそれぞれ形成されている。 The dielectric 3 installed in the second space 4b of the radome 4 contributes to the directivity of the radio wave of the antenna element 2, and has, for example, a tapered cross-sectional shape, such as polypropylene. Use a resin material. The dielectric 3 is arranged in the center of the radome 4 in the thickness L direction, and is supported by a support member 15 such as a foaming material. The support member 15 does not affect the directivity formation of the radio wave emitted from the antenna element 2.
Then, in the double structure portion 9, an additional dielectric 11 having a thickness larger than the tip of the dielectric 3 is formed between the dielectric plate portion 8 and the tip portion 7. The additional dielectric 11 is connected to the dielectric plate portion 8 and the tip portion 7, and is formed at the central portion in the height direction of the double structure portion 9. The additional dielectric 11 is formed, for example, in a rectangular cross section.
Moreover, the radome 4, the double structure portion 9, and the additional dielectric 11 are each made of the same material such as AES resin.

次に、本実施形態による誘電体アンテナ１の効果について、図５、図６に示す比較例１，２との比較により、アンテナ放射特性をシミュレーションで立証する。
本実施形態による誘電体アンテナ１として、図４に付記した寸法を備えたものを実施例１として用いる。即ち、実施例１の誘電体アンテナ１は、レドーム４の高さ(厚み)をＬ、追加誘電体１１の厚みをＴ、誘電体３の先端の厚みをａとする。アンテナ素子２から放射する電波の波長λとして、例えばＬ＝１．１λ、Ｔ＝０．６λ、ａ＝０．０５λとした。その他の部分の厚みや長さは、図４に示すように、誘電体３の基部の厚みを０．２λ、レドーム４の仕切部６から先端部７までの長さ(レドーム長さ)を４．７λ、二重構造部９の空間の幅を０．２λとした。 Next, regarding the effect of the dielectric antenna 1 according to the present embodiment, the antenna radiation characteristics are proved by simulation by comparison with Comparative Examples 1 and 2 shown in FIGS. 5 and 6.
As the dielectric antenna 1 according to the present embodiment, an antenna having the dimensions shown in FIG. 4 is used as the first embodiment. That is, in the dielectric antenna 1 of the first embodiment, the height (thickness) of the radome 4 is L, the thickness of the additional dielectric 11 is T, and the thickness of the tip of the dielectric 3 is a. The wavelength λ of the radio wave radiated from the antenna element 2 is, for example, L = 1.1λ, T = 0.6λ, and a = 0.05λ. As for the thickness and length of the other portions, as shown in FIG. 4, the thickness of the base portion of the dielectric 3 is 0.2λ, and the length from the partition portion 6 to the tip portion 7 of the radome 4 (radome length) is 4. The width of the space of the double structure portion 9 was set to 0.2λ.

比較例１は、図５に示すように実施例１の誘電体アンテナ１に対して、その先端に二重構造部９と追加誘電体１１を設けない構成の誘電体アンテナ２２である。比較例１は上述の特許文献２をベースにしたものである。
比較例２は、図６に示すように実施例１の誘電体アンテナ１に対して、その先端に二重構造部９を設けても追加誘電体１１を設けない構成の誘電体アンテナ２３である。比較例２は上述の特許文献３をベースにしたものである。 As shown in FIG. 5, Comparative Example 1 is a dielectric antenna 22 having a configuration in which the double structure portion 9 and the additional dielectric 11 are not provided at the tip of the dielectric antenna 1 of the first embodiment, as shown in FIG. Comparative Example 1 is based on the above-mentioned Patent Document 2.
Comparative Example 2 is a dielectric antenna 23 having a configuration in which an additional dielectric 11 is not provided even if a double structure portion 9 is provided at the tip thereof with respect to the dielectric antenna 1 of the first embodiment as shown in FIG. .. Comparative Example 2 is based on the above-mentioned Patent Document 3.

実施例１、比較例１、比較例２のシミュレーション結果は図７に示すとおりである。
即ち、実施例１による誘電体アンテナ１は、アンテナ放射特性について、誘電体アンテナ１の主ビーム（０ｄｅｇ）付近の電波の指向性に対して広角（±４５ｄｅｇ～±１８０ｄｅｇの範囲）においてサイドローブのレベルを低くすることができる。
これに対し、図５に示す比較例１では、主ビーム（０ｄｅｇ）付近ではビーム幅２０ｄｅｇに亘る指向性を実現できる。しかしながら、広角（±４５ｄｅｇ～±１８０ｄｅｇの範囲）においてサイドローブのレベルが高かった。
また、図６に示す比較例２では、主ビームに対して、±９０ｄｅｇ～±１８０ｄｅｇの範囲ではサイドローブを下げる効果はあるが、±４５ｄｅｇ～±９０ｄｅｇの範囲ではサイドローブのレベルが高かった。 The simulation results of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 are as shown in FIG.
That is, the dielectric antenna 1 according to the first embodiment has a sidelobe of antenna radiation characteristics at a wide angle (range of ± 45 deg to ± 180 deg) with respect to the directivity of the radio wave near the main beam (0 deg) of the dielectric antenna 1. The level can be lowered.
On the other hand, in Comparative Example 1 shown in FIG. 5, directivity over a beam width of 20 deg can be realized in the vicinity of the main beam (0 deg). However, the level of sidelobes was high at wide angles (range ± 45 deg to ± 180 deg).
Further, in Comparative Example 2 shown in FIG. 6, the sidelobes were lowered in the range of ± 90 deg to ± 180 deg with respect to the main beam, but the sidelobes level was high in the range of ± 45 deg to ± 90 deg.

次に、本実施形態による誘電体アンテナ１において、追加誘電体１１によってサイドローブのレベルを主ビームに対して十分低減できる範囲をシミュレーションによって立証する。この効果を確実に実現することのできる追加誘電体１１の厚み寸法Ｔの範囲と電波の指向性との関係を図８から図１０に示すシミュレーション結果によって求めた。 Next, in the dielectric antenna 1 according to the present embodiment, the range in which the level of the sidelobes can be sufficiently reduced with respect to the main beam by the additional dielectric 11 is proved by simulation. The relationship between the range of the thickness dimension T of the additional dielectric 11 and the directivity of the radio wave, which can surely realize this effect, was obtained from the simulation results shown in FIGS. 8 to 10.

即ち、図４に示す実施形態による誘電体アンテナ１の構成において、追加誘電体１１の厚さＴを０．０３λ、０．０６λ、０．０９λ、０．１２λ、０．１５λまで変化させた場合の指向性の変化を図８に示すシミュレーション結果によって得た。更に、比較のために、上述した比較例１より良い結果の比較例２、即ち、上述した二重構造部９を有するが、追加誘電体１１を設けない場合のサイドローブレベルを提示した。
同様に、追加誘電体１１の厚さＴを０．１５λ、０．３０λ、０．４５λ、０．６０λまで変化させた場合のシミュレーション結果を図９に示す。更に、追加誘電体１１の厚さＴを０．６０λ、０．６３λ、０．６６λ、０．６９λ、０．７２λまで変化させた場合のシミュレーション結果を図１０に示す。 That is, in the configuration of the dielectric antenna 1 according to the embodiment shown in FIG. 4, when the thickness T of the additional dielectric 11 is changed to 0.03λ, 0.06λ, 0.09λ, 0.12λ, 0.15λ. The change in the directivity of the above was obtained by the simulation result shown in FIG. Further, for comparison, a sidelobes level is presented for Comparative Example 2, which has better results than Comparative Example 1 described above, that is, has the above-mentioned double structure portion 9, but does not provide the additional dielectric 11.
Similarly, FIG. 9 shows the simulation results when the thickness T of the additional dielectric 11 is changed to 0.15λ, 0.30λ, 0.45λ, and 0.60λ. Further, FIG. 10 shows the simulation results when the thickness T of the additional dielectric 11 is changed to 0.60λ, 0.63λ, 0.66λ, 0.69λ, and 0.72λ.

図８～図１０に示すシミュレーション結果から、次のことが言える。
即ち、図８に示すように、追加誘電体１１の厚さＴが誘電体３の先端の厚さａ（＝０．０５λ）よりも薄い場合や厚さａより大きいが近接した厚さの場合（例えばＴ＝０．０３λ、０．０６λ、０．０９λ）、比較例２と比較して僅かに広角サイドローブを低減させる効果があるにすぎない。
これに対し、図９に示すように、追加誘電体１１の厚さＴが誘電体３の先端部分の厚さａに対して約２倍以上かつレドーム高さＬ（＝１．１λ）の約半分程度の場合(例えばＴ＝０．１２λ～０．６０λの範囲)には、比較例２に比べて大幅に広角でサイドローブの低減効果がある。
一方、図１０に示すように、追加誘電体１１の厚さＴがレドーム４の高さＬの約半分程度を超える場合（本例ではＴ＝０．６０λ超以上が相当する）には、広角サイドローブ低減効果が徐々に弱くなる傾向がある。 From the simulation results shown in FIGS. 8 to 10, the following can be said.
That is, as shown in FIG. 8, when the thickness T of the additional dielectric 11 is thinner than the thickness a (= 0.05λ) at the tip of the dielectric 3, or when it is larger than the thickness a but close to the thickness a. (For example, T = 0.03λ, 0.06λ, 0.09λ), which has only the effect of slightly reducing the wide-angle sidelobes as compared with Comparative Example 2.
On the other hand, as shown in FIG. 9, the thickness T of the additional dielectric 11 is about twice or more the thickness a of the tip portion of the dielectric 3, and the radome height L (= 1.1λ) is about. In the case of about half (for example, in the range of T = 0.12λ to 0.60λ), the angle is significantly wider than that of Comparative Example 2 and the sidelobes are reduced.
On the other hand, as shown in FIG. 10, when the thickness T of the additional dielectric 11 exceeds about half of the height L of the radome 4 (in this example, T = more than 0.60λ corresponds to a wide angle). The sidelobes reduction effect tends to gradually weaken.

従って、実施形態による誘電体アンテナ１において、追加誘電体１１により広角サイドローブ低減効果を十分に発現させるための条件は、追加誘電体１１が誘電体３の前方にあることと、追加誘電体１１の厚みＴはレドーム４の高さＬ（＝１．１λ）の半分程度を上限としてそれ以下の範囲にすることにある、と認定できる。
そのため、追加誘電体１１を付加することで、広角（±４５ｄｅｇ～±１８０ｄｅｇの範囲）サイドローブ低減効果を生じることのできる追加誘電体１１の厚みＴの範囲は、次式で示すように、誘電体３の先端の厚みａに対して約２倍程度からレドーム高さの半分程度までの範囲であるといえる。
約２ａ≦Ｔ≦約Ｌ／２（＝０．６０λ） Therefore, in the dielectric antenna 1 according to the embodiment, the conditions for sufficiently exhibiting the wide-angle sidelobes reduction effect by the additional dielectric 11 are that the additional dielectric 11 is in front of the dielectric 3 and that the additional dielectric 11 is in front of the dielectric 3. It can be recognized that the thickness T of the above is within the range of about half of the height L (= 1.1λ) of the radome 4 as the upper limit.
Therefore, the range of the thickness T of the additional dielectric 11 that can produce the wide-angle (range ± 45 deg to ± 180 deg) sidelobes reduction effect by adding the additional dielectric 11 is the dielectric as shown in the following equation. It can be said that the thickness ranges from about twice the thickness a of the tip of the body 3 to about half the height of the radome.
Approximately 2a ≤ T ≤ approximately L / 2 (= 0.60λ)

なお、図８～図１０に示す結果から、広角サイドローブ低減効果が十分得られるのは０．１２λ≦Ｔ≦０．６０λの範囲である。この関係を図４に示す誘電体アンテナ１における数値aとLとの関係で正確に表示すると、次の式で示すことができる。
２．４ａ≦Ｔ≦０．５５Ｌ
即ち、追加誘電体１１の厚さＴは、誘電体３の先端の厚さａの２．４倍以上の厚さで、レドーム４の先端部７の厚さＬの０．５５倍以下の範囲に設定されている。これを上述した式では、約２ａ≦T≦約Ｌ／２と扱っていた。 From the results shown in FIGS. 8 to 10, it is in the range of 0.12λ ≦ T ≦ 0.60λ that the wide-angle sidelobes reducing effect can be sufficiently obtained. If this relationship is accurately represented by the relationship between the numerical values a and L in the dielectric antenna 1 shown in FIG. 4, it can be expressed by the following equation.
2.4a ≤ T ≤ 0.55L
That is, the thickness T of the additional dielectric 11 is in the range of 2.4 times or more the thickness a of the tip of the dielectric 3 and 0.55 times or less of the thickness L of the tip 7 of the radome 4. Is set to. In the above-mentioned formula, this was treated as about 2a ≦ T ≦ about L / 2.

次に図１１（ａ）、（ｂ）は実施形態による誘電体アンテナ１に対して二重構造部９を設けずに、追加誘電体１１を先端部７の外側に設けた誘電体アンテナ２４を比較例３、内側に設けた誘電体アンテナ２５を比較例４とした。実施形態による誘電体アンテナ１と比較例３、比較例４との関係についてのシミュレーション結果を説明する。
図１１（ａ）に示す比較例３による誘電体アンテナ２４では、誘電体板部８は形成されておらず、レドーム４の先端部７の外側に例えば四角形断面形状の追加誘電体１１が突出して形成されている。
図１１（ｂ）に示す比較例４による誘電体アンテナ２５では、誘電体板部８は形成されておらず、レドーム４の先端部7の内側で高さ方向中央に四角形断面形状の追加誘電体１１が形成されている。 Next, FIGS. 11A and 11B show a dielectric antenna 24 in which the additional dielectric 11 is provided on the outside of the tip portion 7 without providing the double structure portion 9 for the dielectric antenna 1 according to the embodiment. Comparative Example 3 and the dielectric antenna 25 provided inside were referred to as Comparative Example 4. The simulation results regarding the relationship between the dielectric antenna 1 and Comparative Example 3 and Comparative Example 4 according to the embodiment will be described.
In the dielectric antenna 24 according to Comparative Example 3 shown in FIG. 11A, the dielectric plate portion 8 is not formed, and for example, an additional dielectric 11 having a quadrangular cross-sectional shape protrudes outside the tip portion 7 of the radome 4. It is formed.
In the dielectric antenna 25 according to Comparative Example 4 shown in FIG. 11B, the dielectric plate portion 8 is not formed, and an additional dielectric having a quadrangular cross-sectional shape is formed inside the tip portion 7 of the radome 4 in the center in the height direction. 11 is formed.

図１２に実施形態、比較例３、比較例４のシミュレーション結果のグラフを示す。比較例３、比較例４は主ビームの角度領域（－４５ｄｅｇ～+４５ｄｅｇ）では実施形態と同様なサイドローブ低減効果を発揮できる。しかし、その外側の広角（±４５ｄｅｇ～±１８０ｄｅｇの範囲）の範囲では、比較例３、比較例４は実施形態に対してサイドローブ低減効果は小さく限定的であった。
即ち、追加誘電体１１によるサイドローブレベル低減効果は概ね±４５ｄｅｇ～±１３５ｄｅｇの範囲で機能するものといえ、±４５ｄｅｇ～±１８０ｄｅｇの広範囲ではレドーム４の先端部分を二重構造部９にし且つその内部に追加誘電体１１を配設したことでサイドローブレベル低減効果を得られると認定できる。 FIG. 12 shows graphs of simulation results of the embodiment, Comparative Example 3, and Comparative Example 4. In Comparative Example 3 and Comparative Example 4, the sidelobes reduction effect similar to that of the embodiment can be exhibited in the angle region (−45 deg to + 45 deg) of the main beam. However, in the range of the wide angle (range of ± 45 deg to ± 180 deg) on the outside, the sidelobes reducing effect of Comparative Example 3 and Comparative Example 4 was small and limited with respect to the embodiment.
That is, it can be said that the sidelobes level reducing effect of the additional dielectric 11 functions in the range of ± 45 deg to ± 135 deg, and in the wide range of ± 45 deg to ± 180 deg, the tip portion of the radome 4 is made into the double structure portion 9 and its It can be certified that the sidelobes level reduction effect can be obtained by arranging the additional dielectric 11 inside.

上述したように本実施形態による誘電体アンテナ１によれば、誘電体３の先端側に二重構造部９を設けると共にその空間４ｃ内に追加誘電体１１を設けたため、主ビームの角度領域（－４５ｄｅｇ～+４５ｄｅｇ）に対してその外側の広角（±４５ｄｅｇ～±１８０ｄｅｇの範囲）の範囲にわたってサイドローブを低減できるという効果を奏する。 As described above, according to the dielectric antenna 1 according to the present embodiment, since the double structure portion 9 is provided on the tip end side of the dielectric 3 and the additional dielectric 11 is provided in the space 4c, the angular region of the main beam ( It has the effect that the sidelobes can be reduced over a wide angle (range of ± 45 deg to ± 180 deg) outside the (-45 deg to +45 deg).

なお、本発明による誘電体アンテナ１は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な置換や変形等を適用することができる。以下に本発明の変形例や他の実施形態について説明するが、上述した実施形態と同一または同様な部分や部材には同一の符号を用いて説明する。 The dielectric antenna 1 according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various substitutions, modifications, and the like can be applied without departing from the gist of the present invention. Hereinafter, modifications and other embodiments of the present invention will be described, and the same or similar parts and members as those in the above-described embodiment will be described with reference to the same reference numerals.

図１３（ａ）、（ｂ）は実施形態による誘電体アンテナ１の変形例として、誘電体アンテナ１Ａ，１Ｂを示すものである。
図１３（ａ）に示す第一変形例において、追加誘電体１１Ａは長方形に代えて誘電体板部８からレドーム４の先端部７に向けて厚みが減少する断面台形状に形成されている。本第一変形例における追加誘電体１１Ａの厚みは断面台形の底辺がＴの大きさに設定されていればよく、上述の第一実施形態と同一の作用効果を奏することができる。
図１３（ｂ）に示す第二変形例において、追加誘電体１１Ｂは長方形に代えて誘電体板部８からレドーム４の先端部７に向けて厚みが増大する断面逆台形状に形成されている。本第二変形例における追加誘電体１１Ｂの厚みは断面台形の底辺がＴの大きさに設定されていれば、上述の第一実施形態と同一の作用効果を奏することができる。 13 (a) and 13 (b) show dielectric antennas 1A and 1B as a modification of the dielectric antenna 1 according to the embodiment.
In the first modification shown in FIG. 13 (a), the additional dielectric 11A is formed in a cross-sectional trapezoidal shape in which the thickness decreases from the dielectric plate portion 8 toward the tip portion 7 of the radome 4 instead of the rectangle. The thickness of the additional dielectric 11A in the first modification may be set to the size of T at the base of the trapezoidal cross section, and can exhibit the same effects as those of the first embodiment described above.
In the second modification shown in FIG. 13B, the additional dielectric 11B is formed in an inverted trapezoidal shape in cross section in which the thickness increases from the dielectric plate portion 8 toward the tip portion 7 of the radome 4 instead of the rectangle. .. As for the thickness of the additional dielectric 11B in the second modification, if the base of the trapezoidal cross section is set to the size of T, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained.

次に図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は実施形態の第三～第六変形例による誘電体アンテナ１Ｃ～１Ｆを示すものである。
図１４（ａ）に示す第三変形例による誘電体アンテナ１Ｃでは、二重構造部９の誘電体板部８からレドーム４の先端部７に向けて厚みＴの追加誘電体１１Ｃが途中まで延びた断面四角形状に形成されており、先端部７との間に隙間が形成されている。
図１４（ｂ）に示す第四変形例による誘電体アンテナ１Ｄでは、二重構造部９のレドーム４の先端部７から誘電体板部８に向けて厚みＴの追加誘電体１１Ｄが途中まで延びており、誘電体板部８との間に隙間が形成されている。これらの場合でも上述した実施形態と同様の作用効果を奏する。 Next, FIGS. 14 (a), 14 (b), (c), and (d) show dielectric antennas 1C to 1F according to the third to sixth modifications of the embodiment.
In the dielectric antenna 1C according to the third modification shown in FIG. 14A, the additional dielectric 11C having a thickness T extends halfway from the dielectric plate portion 8 of the double structure portion 9 toward the tip portion 7 of the radome 4. It is formed in a rectangular cross section, and a gap is formed between the antenna and the tip portion 7.
In the dielectric antenna 1D according to the fourth modification shown in FIG. 14B, the additional dielectric 11D having a thickness T extends halfway from the tip portion 7 of the radome 4 of the double structure portion 9 toward the dielectric plate portion 8. A gap is formed between the antenna and the dielectric plate portion 8. Even in these cases, the same effects as those of the above-described embodiment are obtained.

図１４（ｃ）に示す第五変形例による誘電体アンテナ１Ｅでは、追加誘電体１１Ｅは誘電体板部８からレドーム４の先端部７に向けて厚みが減少しながら途中まで延びた断面台形状に形成されている。追加誘電体１１Ｅと先端部７との間に隙間が形成されている。本第五変形例における追加誘電体１１Ｅの厚みは断面台形の底辺が厚さＴの大きさに設定されていればよい。
図１４（ｄ）に示す第六変形例による誘電体アンテナ１Ｆでは、追加誘電体１１Ｆは誘電体板部８からレドーム４の先端部７に向けて厚みが増大しながら途中まで延びた断面逆台形状に形成されている。追加誘電体１１Ｆと先端部７との間に隙間が形成されている。本第六変形例における追加誘電体１１Ｆの厚みは断面台形の底辺が厚さＴの大きさに設定されていればよい。これらの場合も、上述の第一実施形態と同一の作用効果を奏することができる。 In the dielectric antenna 1E according to the fifth modification shown in FIG. 14 (c), the additional dielectric 11E has a cross-sectional trapezoidal shape extending halfway from the dielectric plate portion 8 toward the tip portion 7 of the radome 4 while decreasing in thickness. It is formed in. A gap is formed between the additional dielectric 11E and the tip portion 7. The thickness of the additional dielectric 11E in the fifth modification may be set so that the base of the trapezoidal cross section has a thickness T.
In the dielectric antenna 1F according to the sixth modification shown in FIG. 14D, the additional dielectric 11F is an inverted cross-section extending halfway from the dielectric plate portion 8 toward the tip portion 7 of the radome 4. It is formed in a shape. A gap is formed between the additional dielectric 11F and the tip portion 7. The thickness of the additional dielectric 11F in the sixth modification may be set so that the base of the trapezoidal cross section has a thickness T. In these cases as well, the same effects as those of the above-mentioned first embodiment can be obtained.

なお、これらのほかに、追加誘電体１１の断面形状として、円形や三角形等、適宜の断面形状のものを採用できる。
また、上述した第一実施形態による誘電体アンテナ１ではレドーム４内に設置した誘電体３について先細のテーパ状に形成したが、誘電体３はテーパ状に代えて同一厚みで平板状をなす板状でもよい。 In addition to these, as the cross-sectional shape of the additional dielectric 11, an appropriate cross-sectional shape such as a circle or a triangle can be adopted.
Further, in the dielectric antenna 1 according to the first embodiment described above, the dielectric 3 installed in the radome 4 is formed in a tapered shape, but the dielectric 3 is a plate having the same thickness and a flat plate shape instead of the tapered shape. It may be in the form.

また、上述した第一実施形態や各変形例による誘電体アンテナ１等において、誘電体３はアンテナ素子２側からレドーム４の先端部7に向けて次第にその厚みが減少するテーパ状や、同一厚みの板状に形成したが、本発明はこのような構成に限定されない。例えば、誘電体３は電波の指向性に寄与することのできる他の適宜の断面形状を採用できる。
また、レドーム４内に収納された誘電体３は１本だけ設置したが、この構成に代えて、高さ方向に間隔を開けて複数本設置してもよいことは言うまでもない。
なお、本発明において、各実施形態のレドーム４はアンテナカバーに含まれる。 Further, in the above-mentioned first embodiment and the dielectric antenna 1 according to each modification, the dielectric 3 has a tapered shape or the same thickness in which the thickness gradually decreases from the antenna element 2 side toward the tip portion 7 of the radome 4. Although it is formed in the shape of a plate, the present invention is not limited to such a configuration. For example, the dielectric 3 can adopt another appropriate cross-sectional shape that can contribute to the directivity of radio waves.
Further, although only one dielectric 3 housed in the radome 4 is installed, it goes without saying that a plurality of dielectrics 3 may be installed at intervals in the height direction instead of this configuration.
In the present invention, the radome 4 of each embodiment is included in the antenna cover.

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ誘電体アンテナ
２アンテナ素子
３誘電体
４レドーム
４ａ第１の空間
４ｂ第２の空間
４ｃ第３の空間
６仕切部
７先端部
８誘電体板部
９二重構造部
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆ追加誘電体
１５支持部材 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F Dielectric antenna 2 Antenna element 3 Dielectric 4 Radome 4a First space 4b Second space 4c Third space 6 Partition 7 Tip 8 Dielectric plate 9 Double structure part 11, 11A, 11B, 11C, 11D, 11E, 11F Additional dielectric 15 Support member

Claims

An antenna element that radiates radio waves of a predetermined frequency and
A dielectric provided in front of the antenna element and contributing to the directivity of the radio wave,
An antenna cover that surrounds the antenna element and the dielectric,
A double-structured portion formed by a dielectric plate portion provided at the tip of the dielectric and the tip of the antenna cover,
The additional dielectric provided in the double structure and
A dielectric antenna characterized by being equipped with.

The first aspect of the present invention, wherein the thickness of the additional dielectric is set to be 2.4 times or more the thickness of the tip of the dielectric and 0.55 times or less the thickness of the tip of the antenna cover. Dielectric antenna.