JP7142347B2 - lens antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、レンズアンテナ装置に関する。更に詳しくは、配線による損失を改善させたレンズアンテナ装置に関する。 The present invention relates to a lens antenna device. More particularly, it relates to a lens antenna device in which losses due to wiring are improved.
アンテナは、電波を送信・受信するための素子であり、従来からダイポール、八木アンテナ、ループアンテナは、ラジオ放送、テレビ放送、無線通信に利用されてきた。近年、電子機器の小型化と共に低電力化が進んでおり、小型のアンテナの重要度が増している。このような状況の中で、小型のアンテナは、低電力のため通信距離に制限があるが、RFID(Radio-frequency identification)、携帯端末、センサー等に活用されている。 Antennas are elements for transmitting and receiving radio waves, and conventionally, dipole antennas, Yagi antennas, and loop antennas have been used for radio broadcasting, television broadcasting, and wireless communication. In recent years, as electronic devices have become smaller and lower in power consumption, the importance of small antennas has increased. Under these circumstances, small antennas are used for radio-frequency identification (RFID), mobile terminals, sensors, etc., although their communication distance is limited due to their low power consumption.
この中で、レンズアンテナとは、レンズの収束性を利用して、通信感度を向上させたアンテナである。アンテナの開口面の前方と周囲に誘電体のレンズを配置し、電磁波がレンズの収束性のために、アンテナの開口面の焦点となる。これにより、アンテナの指向性が向上し、通信機の場合は通信距離が長くなり、検知器の場合は検知感度が向上する。レンズアンテナ装置は、安価であるため様々な形態のものが提案されている。 Among these, a lens antenna is an antenna that improves communication sensitivity by utilizing the convergence of a lens. A dielectric lens is placed in front of and around the aperture of the antenna, and the electromagnetic wave becomes the focal point of the aperture of the antenna due to the convergence of the lens. This improves the directivity of the antenna, increases the communication distance in the case of a communication device, and improves the detection sensitivity in the case of a detector. Various types of lens antenna devices have been proposed because they are inexpensive.
例えば、特許文献1では、半球レンズで電波ビームを集束する半球型レンズアンテナと、半球型レンズアンテナの向きを機械的に制御しているレンズアンテナ装置が提案されている。このように半球型レンズアンテナの向きを機械的に制御すると、電波反射板に対する反射角が調整可能になる。また、特許文献2では、パッチアンテナと砲弾形状の誘電体レンズを用いたレンズアンテナを備えた速度センサーが提案されている。
For example,
高い指向性が求められるレンズアンテナの場合、レンズアンテナの受信感度を向上させるために、導波管を利用して、同軸線等でレンズアンテナを制御器に接続している。例えば、図2に、従来のレンズアンテナ装置30を図示している。この例では、レンズ31、32が(1次)放射器33,34の前方に設置されており、放射器33,34の出力は、配線36、37でICチップ35に接続されている。
In the case of a lens antenna that requires high directivity, a waveguide is used to connect the lens antenna to a controller via a coaxial line or the like in order to improve the reception sensitivity of the lens antenna. For example, FIG. 2 illustrates a conventional
放射器33,34は、それぞれレンズ31、32の焦点に設置されるため、レンズ31、32に入力された電磁波が効率的に放射器33,34に入射され、又は、放射器33、34から発振される電磁波がレンズ31、32を通って高い指向性を有する。
Since the
しかながら、図2に図示したようなレンズアンテナ装置30において、高利得化するためには、レンズ31、32を大型化しなければならない。レンズ31、32を大型化すると、送信用と受信用の(1次)放射器33、34の距離が離れ、配線36、37が長くなり損失が増大する。通信において、配線が長くなると配線の電気抵抗、電磁波の漏えい等によって、信号損失が大きくなり、信号利得が低下する。レンズを大型化しても、高利得化できるレンズアンテナ装置が求められており、特に、その配線による損失を改善させたレンズアンテナ装置が求められている。
However, in order to increase the gain in the
本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記の目的を達成する。
本発明の目的は、配線による損失を改善させたレンズアンテナ装置を提供する。
本発明の他の目的は、レンズアンテナを大型化しても、配線による損失を改善することができるレンズアンテナ装置を提供する。
The present invention was made based on the technical background as described above, and achieves the following objects.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a lens antenna device in which loss due to wiring is improved.
Another object of the present invention is to provide a lens antenna device capable of improving loss due to wiring even if the lens antenna is enlarged.
本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明の発明1のレンズアンテナ装置は、
第1誘電体レンズ及び第2誘電体レンズ、
前記第1誘電体レンズ及び前記第2誘電体レンズの背部にそれぞれ設けられた送信又は受信用の第1放射手段と第2放射手段、及び、
前記第1放射手段と前記第2放射手段と第1配線と第2配線でそれぞれ接続され、前記第1放射手段と前記第2放射手段を制御するための制御部からなるレンズアンテナ装置において、
前記第1放射手段から放射された電磁波が反射して前記第1誘電体レンズに入射、及び、前記第1誘電体レンズを透過した電磁波が反射して前記第1放射手段に入射するために、前記第1誘電体レンズの前記背部に配置されている第1反射板、及び、
前記第2放射手段から放射された電磁波が反射して前記第2誘電体レンズに入射、及び、前記第2誘電体レンズを透過した電磁波が反射して前記第2放射手段に入射するために、前記第2誘電体レンズの前記背部に配置されている第2反射板
を備え、
前記第1放射手段と前記第2放射手段が隣接して直線上で逆向きに配置されている
ことを特徴とする。
The present invention adopts the following means in order to achieve the above object.
In the lens antenna device of
a first dielectric lens and a second dielectric lens,
a first radiation means and a second radiation means for transmission or reception respectively provided behind the first dielectric lens and the second dielectric lens; and
In a lens antenna device comprising a control section for controlling said first radiation means and said second radiation means, wherein said first radiation means, said second radiation means, said first radiation means and said second radiation means are respectively connected by first wiring and second wiring,
In order for the electromagnetic wave emitted from the first radiation means to be reflected and incident on the first dielectric lens, and for the electromagnetic wave transmitted through the first dielectric lens to be reflected and incident on the first radiation means, a first reflector disposed on the back of the first dielectric lens; and
In order for the electromagnetic wave emitted from the second radiation means to be reflected and incident on the second dielectric lens, and for the electromagnetic wave transmitted through the second dielectric lens to be reflected and incident on the second radiation means, a second reflector positioned behind the second dielectric lens ;
The first radiation means and the second radiation means are arranged adjacent to each other on a straight line in opposite directions.
It is characterized by
本発明の発明2のレンズアンテナ装置は、発明1において、前記第1反射板及び前記第2反射板は、導電体からなることを特徴とする。
A lens antenna device according to
本発明の発明3のレンズアンテナ装置は、発明1又は2において、前記制御部は、前記第1放射手段と前記第2放射手段に隣接して配置されていることを特徴とする。
A lens antenna apparatus according to
本発明によると、次の効果が奏される。本発明のレンズアンテナ装置は、レンズと所定の角度を有する反射板を用いて、放射器から放射された電磁波をレンズに入射させる構造とすることで、放射器とICチップとの配線距離を短くすることができた。これにより、レンズアンテナ装置が高利得になり、コンパクトな構造にすることができた。 According to the present invention, the following effects are exhibited. The lens antenna device of the present invention uses a lens and a reflector having a predetermined angle, and has a structure in which electromagnetic waves radiated from the radiator are incident on the lens, thereby shortening the wiring distance between the radiator and the IC chip. We were able to. As a result, the lens antenna device has a high gain and a compact structure.
本発明の第1の実施の形態のレンズアンテナ装置1の概要について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態のレンズアンテナ装置1の概要を図示したものである。レンズアンテナ装置1は、レンズ2、レンズ3、反射板4、反射板5、放射器6、放射器7、制御器8等からなる。
An overview of a
レンズアンテナ装置1は、物体の遠隔検知、無線通信等に利用される放射手段と受信手段からなる装置である。ここで、放射手段から放射された電磁波が対象物に反射して戻ってきた電磁波を受信手段で検知して、制御器8へ送信し、最終的に、制御器8で信号を処理する。レンズ2とレンズ3は、電磁波を収束させる(集光する)ためのレンズである。言い換えると、レンズ2とレンズ3は、電波ビームを収束するためのものである。
A
レンズ2とレンズ3は、これに限定されないが誘電体からなるレンズ(誘電体レンズ)である。誘電体レンズは、樹脂、有機材、ガラス、無機材のいずれかによって加工された誘電体レンズであり、加工しやすい材料であるポリスチレン樹脂等のポリオレフィン系の合成樹脂を主体とするものを利用すると良い。誘電体レンズの誘電体は、電気伝導性を有しないものである。
The
レンズ2とレンズ3の誘電体レンズは、その形状は限定されないが、楕円形状、半球面レンズ等が利用できる。図1の例では、半球面レンズを利用している。放射器6と放射器7は、基本的に、指向性アンテナである。アンテナは電磁波を放射する放射手段として、そして、電磁波を受信する受信手段として、同一構造のものを利用することができるので、本例では、電磁波の送受信にかかわらず、「放射器」として記載する。
Although the shape of the dielectric lenses of the
放射器6と放射器7は、指向性アンテナとして広く使用されているホーンアンテナであることが好ましいが、パッチアンテナ等も利用できる。放射器6と放射器7は、近距離の遠隔検知、無線通信等に小型放射器を利用する。反射板4と反射板5は、放射器6と放射器7から放射される電磁波を反射させてレンズ2とレンズ3へ、又は、レンズ2とレンズ3を通った電磁波を反射させて放射器6と放射器7に入射させるためのものである。
図中、電磁波を破線でその概要を図示している。制御器8は、放射器6と放射器7に、配線9と配線10で接続されており、放射器6と放射器7へ信号を送信又は、放射器6と放射器7から受信信号を受信する。放射器6と放射器7の放射方向の前方に、そしてレンズ2とレンズ3の後方(背部)に、反射板4と反射板5がそれぞれ設置されている。レンズ2とレンズ3は、同一方向を向いており、言い換えると、レンズ2とレンズ3には平行に電磁波が入射し透過するように設置されている。
In the figure, the outline of the electromagnetic wave is illustrated by a dashed line. The
放射器6と放射器7は、図1図示したように、隣接して直線状に配置されており、それぞれの放射口は逆向きに配置されている。そのため、放射器6と放射器7は、電磁波を逆方向に放射するようになる。放射器6は電磁波を放射、放射器7は電磁波を受信するので、放射器6が送信する電磁波の伝番方向と、放射器7が受信する電磁波の伝番方向は逆向きになる。レンズアンテナ装置1の放射手段は、レンズ2、反射板4及び放射器6からなる。レンズアンテナ装置1の受信手段は、レンズ3、反射板5及び放射器7からなる。
As shown in FIG. 1, the
制御器8は配線9を介して放射するための信号を放射手段へ、言い換えると放射器6へ送信する。レンズ2とレンズ3は基本的に同じ構造であり、送信用にも受信用にも利用できる。同様に、反射板4と反射板5も、放射器6と放射器7も、は同じ構造であり、送信用にも受信用にも利用できる。上記の例では、制御器8の放射された電磁波が放射器6、反射板4、レンズ2を介して放射されており、外部からの電磁波がレンズ3、反射板5及び放射器7を介して受信され、制御器8に入力される。
The
このようにレンズアンテナ装置1の構成部品は、制御器8以外が同じ構造の一対の部品なので、送信手段として利用していた放射器6、反射板4及びレンズ2を受信手段として利用することができる。同様に、受信手段として利用していたレンズ3、反射板5及び放射器7を送信手段として利用することができる。
As described above, since the components of the
このように反射板4、5を利用すると、アンテナ4,5を大きくし、放射器6と放射器7が制御器8と接続する配線9、10を短くすることができる。よって、レンズアンテナ装置1は高利得化を図ることができる。言い換えると、レンズを大型化しても、配線による損失が少なくでき、アンテナレンズ装置1の高利得化が図れる。
By using the
反射板4,5は少なくとも反射面が導体からなる。例えば、反射板4,5は、アルミニウム等の金属、表面が金属で覆われたプラスチック等からなる。放射器6(又は放射器7)の放射周波数は、これに限定しないが、ミリ波の周波数帯域を利用することができる。
At least the reflecting surfaces of the reflecting
放射器6(又は放射器7)として利用するホーンアンテナは、断面形状が略矩形状や略円形状の開口部を有することが好ましい。また、放射器6(又は放射器7)は、導波管に誘電体ロッドを装着した誘電体ロッドアンテナを利用することができる。 The horn antenna used as radiator 6 (or radiator 7) preferably has an opening with a substantially rectangular or circular cross section. Moreover, radiator 6 (or radiator 7) can utilize a dielectric rod antenna in which a dielectric rod is attached to a waveguide.
本発明は、小型アンテナを利用する分野、例えば、無線通信、遠隔検知等の分野に利用すると良い。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention may be used in fields using small antennas, such as wireless communication and remote detection.
1…レンズアンテナ装置
2,3,31,32…レンズ
4,5…反射板
6,7,33,34…放射器
8…制御器
9,10,36,37…配線
35…ICチップ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1誘電体レンズ及び前記第2誘電体レンズの背部にそれぞれ設けられた送信又は受信用の第1放射手段と第2放射手段、及び、
前記第1放射手段と前記第2放射手段と第1配線と第2配線でそれぞれ接続され、前記第1放射手段と前記第2放射手段を制御するための制御部からなるレンズアンテナ装置において、
前記第1放射手段から放射された電磁波が反射して前記第1誘電体レンズに入射、及び、前記第1誘電体レンズを透過した電磁波が反射して前記第1放射手段に入射するために、前記第1誘電体レンズの前記背部に配置されている第1反射板、及び、
前記第2放射手段から放射された電磁波が反射して前記第2誘電体レンズに入射、及び、前記第2誘電体レンズを透過した電磁波が反射して前記第2放射手段に入射するために、前記第2誘電体レンズの前記背部に配置されている第2反射板
を備え、
前記第1放射手段と前記第2放射手段が隣接して直線上で逆向きに配置されている
ことを特徴とするレンズアンテナ装置。 a first dielectric lens and a second dielectric lens,
a first radiation means and a second radiation means for transmission or reception respectively provided behind the first dielectric lens and the second dielectric lens; and
In a lens antenna device comprising a control section for controlling said first radiation means and said second radiation means, wherein said first radiation means, said second radiation means, said first radiation means and said second radiation means are respectively connected by first wiring and second wiring,
In order for the electromagnetic wave emitted from the first radiation means to be reflected and incident on the first dielectric lens, and for the electromagnetic wave transmitted through the first dielectric lens to be reflected and incident on the first radiation means, a first reflector disposed on the back of the first dielectric lens; and
In order for the electromagnetic wave emitted from the second radiation means to be reflected and incident on the second dielectric lens, and for the electromagnetic wave transmitted through the second dielectric lens to be reflected and incident on the second radiation means, a second reflector positioned behind the second dielectric lens ;
The first radiation means and the second radiation means are arranged adjacent to each other on a straight line in opposite directions.
A lens antenna device characterized by:
前記第1反射板及び前記第2反射板は、導電体からなる
ことを特徴とするレンズアンテナ装置。 In the lens antenna device according to claim 1,
The lens antenna device, wherein the first reflector and the second reflector are made of a conductor.
前記制御部は、前記第1放射手段と前記第2放射手段に隣接して配置されている
ことを特徴とするレンズアンテナ装置。 In the lens antenna device according to claim 1 or 2 ,
The lens antenna device, wherein the control section is arranged adjacent to the first radiation means and the second radiation means.
Priority Applications (1)
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JP2018139886A JP7142347B2 (en) | 2018-07-26 | 2018-07-26 | lens antenna device |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000515242A (en) | 1996-06-11 | 2000-11-14 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Radar sensors used in vehicles |
WO2017203762A1 (en) | 2016-05-25 | 2017-11-30 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Antenna, sensor, and on-vehicle system |
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