JPH02137402A - Beam tilt type flat array antenna - Google Patents

Beam tilt type flat array antenna

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JPH02137402A
JPH02137402A JP29155088A JP29155088A JPH02137402A JP H02137402 A JPH02137402 A JP H02137402A JP 29155088 A JP29155088 A JP 29155088A JP 29155088 A JP29155088 A JP 29155088A JP H02137402 A JPH02137402 A JP H02137402A
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JP
Japan
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beam tilt
sub
waveguide
group
array
Prior art date
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Pending
Application number
JP29155088A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Ito
亮 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Home Electronics Ltd
NEC Corp
Original Assignee
NEC Home Electronics Ltd
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02137402A publication Critical patent/JPH02137402A/en
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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

PURPOSE:To eliminate multiple kinds of antennas different in respective installation places and to reduce manufacturing cost by providing a radiation part in which plural sub-arrays are generated, a feeding part and a holding mechanism, mechanically changing the electric length of feeders and adjusting the beam tilt angle. CONSTITUTION:The radiation part 10 consisting of a sub-array group 1 and a feeder group in sub-array 2 and the feed part 20 in which a coupling element group 4 for exciting respective feeders in sub-array in the radiation part 10 are studded and which consists of a waveguide are held in the holding mechanism which adjustably holds the position relation of both. First, the feed part 20 consisting of the waveguide is fixed to the bottom of a case part 31 by screwing and the like. Next, the radiation part 10 is vertically shifted in a state that it is held by groove parts 33 and 34 in both ends of the case body 31, and positioning for the feed part 20 is performed. When the adjustment of the beam tilt angle by the positioning terminates, the radiation part 10 is fixed into the case part 31 by tightening the screws 35 and 36.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、衛星放送用の受信アンテナなどとして利用さ
れるビームチルト型平面アレイアンテナに関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a beam tilt type planar array antenna used as a receiving antenna for satellite broadcasting.

(従来の技術) 従来、衛星放送用の受信アンテナとしてはパラボラアン
テナが汎用されてきたが、最近、これに代わるものとし
て平面アレイアンテナの開発が進められている。
(Prior Art) Conventionally, parabolic antennas have been widely used as receiving antennas for satellite broadcasting, but recently, planar array antennas have been developed as an alternative.

この平面アレイアンテナは、第5図の部分平面図に示す
ように、バッチやスロットなどのアンテナ素子群51a
、52bとこれらアンテナ素子群を接続する給電線52
a、52bとから成るサブアレイ群がプリント基板上に
多数形成された構造となっている。
As shown in the partial plan view of FIG. 5, this planar array antenna has antenna element groups 51a such as batches and slots.
, 52b and a feeder line 52 connecting these antenna element groups.
It has a structure in which a large number of subarray groups consisting of subarrays a and 52b are formed on a printed circuit board.

この平面アレイアンテナには、プリント基板の法線方向
から所定角度傾いた指向性を持たせることにより鉛直壁
面や支柱に直接取り付けられるようにしたビームチルト
型のものがある。このビームチルト型の平面アレイアン
テナは、第6図に示すように、各サブアレイ内の給’!
&152a、52bの電気長によってアンテナ素子5.
1a、51bの励振位相を調整することにより、プリン
ト基板の法線方向から所定角度θだけ傾いた指向性を付
与する構成となっている。
Some of these planar array antennas include beam tilt type antennas that have directivity tilted at a predetermined angle from the normal direction of the printed circuit board so that they can be directly attached to a vertical wall or support. As shown in FIG. 6, this beam-tilting planar array antenna has multiple feeds within each sub-array.
&152a, 52b, the antenna element 5.
By adjusting the excitation phase of 1a and 51b, the configuration provides directivity tilted by a predetermined angle θ from the normal direction of the printed circuit board.

(発明が解決しようとする課題) 衛星放送用の受信アンテナは、設置個所の緯度よって異
なる仰角を与える必要がある。本州だけに限っても、仰
角は南北方向に34°〜44°の範囲にわたって変化す
る。このため、上述のビームチルト型平面アレイアンテ
ナでは、設置個所ごとに異なるビームチルト角のものを
作成することが必要になり、製造コストがかさむという
問題がある。
(Problem to be Solved by the Invention) A receiving antenna for satellite broadcasting needs to be provided with a different elevation angle depending on the latitude of the installation location. Even in Honshu, the elevation angle varies in the north-south direction over a range of 34° to 44°. For this reason, in the above-mentioned beam tilt type planar array antenna, it is necessary to create antennas with different beam tilt angles for each installation location, which raises the problem of increased manufacturing costs.

(課題を解決するための手段) 本発明のビームチルト型平面アレイアンテナは、アンテ
ナ素子群及びこれらアンテナ素子群に連なるマイクロ・
ストリップラインの給電線から成るサブアレイが複数形
成された輻射部と、この輻射部内の各サブアレイの給電
線と導波管とを電気的に結合する結合素子群が植設され
た導波管による給電部と、上記輻射部及び給電部を相互
の位置関係を調整可能に組合せつつ保持する保持機構と
を備え、給電線の電気長を機械的に変化させることによ
りビームチルト角を調整可能とするように構成されてい
る。
(Means for Solving the Problems) The beam tilt type planar array antenna of the present invention includes an antenna element group and a micro antenna connected to the antenna element group.
Power feeding by a radiating section in which a plurality of subarrays consisting of stripline feed lines are formed, and a waveguide in which a group of coupling elements are implanted to electrically couple the feed lines of each subarray in this radiating section and the waveguide. and a holding mechanism that holds the radiating section and the power supply section while combining them so that their mutual positional relationship can be adjusted, and the beam tilt angle can be adjusted by mechanically changing the electrical length of the power supply line. It is composed of

以下、本発明の作用を実施例と共に詳細に説明する。Hereinafter, the operation of the present invention will be explained in detail together with examples.

(実施例) 第1図は、本発明の一実施例のビームチルト型平面アレ
イアンテナの部分分解斜視図、第2図は部分平面図、第
3図は部分断面図である。
(Embodiment) FIG. 1 is a partially exploded perspective view of a beam tilt type planar array antenna according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially plan view, and FIG. 3 is a partially sectional view.

プリント基板1の表面に形成されたプリント配線層1a
には、サブアレイIA、IB、IC・・・・から成るサ
ブアレイ群が形成されている。各サブアレイは、8個の
環状スロット群で構成されている。このプリント基板l
の下方にはプリント基板2が配置され、更にこのプリン
ト基板2の底面にはプリント配線層2aで構成されるサ
ブアレイ内給電′fa2A、2B、2C・・・・が形成
されている。このサブアレイ内給電線を形成するプリン
ト配線層2aは、絶縁性の被膜2cで被覆されている。
Printed wiring layer 1a formed on the surface of printed circuit board 1
A subarray group consisting of subarrays IA, IB, IC, . . . is formed. Each subarray consists of a group of eight annular slots. This printed circuit board
A printed circuit board 2 is disposed below the circuit board 2, and further, on the bottom surface of the printed circuit board 2, intra-sub-array power feeds 'fa2A, 2B, 2C, . . . formed of a printed wiring layer 2a are formed. The printed wiring layer 2a forming the intra-subarray power supply line is covered with an insulating film 2c.

プリント基板2の下方には発泡スチロールなどを素材と
する絶縁性のスペーサ3bを介して金属板3aが配置さ
れている。この金属板3a。
A metal plate 3a is placed below the printed circuit board 2 with an insulating spacer 3b made of styrofoam or the like interposed therebetween. This metal plate 3a.

プリント配線層2a及びサブアレイ群を形成するプリン
ト配線層1aの三者によって上下対称のトリプレート形
式のマイクロストリップラインの給電線が形成される。
The printed wiring layer 2a and the printed wiring layer 1a forming the sub-array group form a vertically symmetrical triplate-type microstrip line power supply line.

この上下対称のトリプレート形式のマイクロストリップ
ラインの給電線によって、給電経路からの電波の漏洩量
が低減され、鋭い指向性が実現される。
This vertically symmetrical triplate-type microstrip line power supply line reduces the amount of radio waves leaked from the power supply path and achieves sharp directivity.

更に、金属板3aの下方には導波管5が配置されている
。この導波管5には、結合素子4A、4B、4C・・・
・が一定の間隔で植設されておりこれら結合素子のそれ
ぞれは、絶縁性の被膜2cを介してサブアレイ内給電線
2A、2B、2C・・・・と電気的に結合し、対応の給
電線を励振する。絶縁性の被膜2cは、金属製の結合素
子とサブアレイ内給電線との機械的接触を防止し、機械
的摩耗や電蝕による腐食を防止するためのものである。
Further, a waveguide 5 is arranged below the metal plate 3a. This waveguide 5 includes coupling elements 4A, 4B, 4C...
are planted at regular intervals, and each of these coupling elements is electrically coupled to the sub-array feeder lines 2A, 2B, 2C, etc. via an insulating coating 2c, and the corresponding feeder line Excite. The insulating coating 2c prevents mechanical contact between the metal coupling element and the subarray power supply line, and prevents corrosion due to mechanical wear and electrolytic corrosion.

上記結合素子4A、4B、4C・・・・のそれぞれは、
第2図の部分平面図と第3図の部分断面図も併せて参照
すれば、導波管5の内部からその上面外部に突出する4
弗化エチレンなどを素材とする誘電体棒4aと、この誘
電体棒4aの中心に保持される銅などを素材とする導体
棒4bと、この導体棒4bの先端部分に形成される燐青
銅などを素材とする板バネ4Cとを備えている。この結
合素子4は、導波管形式の給電線を同軸形式の給電線に
変換し、更にこの同軸形式の給電線をマイクロストリッ
プ形式の給電線に変換しつつ対応のサブアレイ内給電線
2A、2B、2C・・・・を励振する構造となっている
Each of the above coupling elements 4A, 4B, 4C...
Referring also to the partial plan view in FIG. 2 and the partial cross-sectional view in FIG.
A dielectric rod 4a made of ethylene fluoride or the like, a conductor rod 4b made of copper or the like held at the center of the dielectric rod 4a, and phosphor bronze formed at the tip of the conductor rod 4b. It is equipped with a plate spring 4C made of. This coupling element 4 converts a waveguide-type feeder line into a coaxial-type feeder line, and further converts the coaxial-type feeder line into a microstrip-type feeder line while corresponding intra-subarray feeder lines 2A and 2B. , 2C, and so on.

第2図の部分平面図に示されるように、導波管5に植設
された結合素子4の中心とサブアレイ内給電線2との位
置関係は、機械的に調整可能となっている。この位置関
係の調整により、各サブアレイ内の4個の環状スロット
群a、b、c及びdへのサブアレイ内給電線の電気長λ
1と、残り4個の環状スロット群e、f、g及びiへの
サブアレイ内給電線の電気長λ2が調整され、これに伴
いビームチルト角が調整される。典型的には、調整前の
電気長λ1とλ2とは、日本列島の南北のほぼ中間に位
置しかつ最大の設置個数が見込まれる東京近辺において
必要な38°のビームチルト角を付与する値に設定され
ている。このビームチルト角は、国内の実際の設置個所
に応じ、電気長λ1とλ2との調整により38°の前後
の値に調整される。
As shown in the partial plan view of FIG. 2, the positional relationship between the center of the coupling element 4 implanted in the waveguide 5 and the intra-subarray feed line 2 can be mechanically adjusted. By adjusting this positional relationship, the electrical length λ of the intra-subarray feeder line to the four annular slot groups a, b, c, and d in each subarray is
1 and the remaining four annular slot groups e, f, g, and i, the electrical length λ2 of the intra-subarray feeder line is adjusted, and the beam tilt angle is adjusted accordingly. Typically, the electrical lengths λ1 and λ2 before adjustment are values that provide a beam tilt angle of 38°, which is necessary in the Tokyo area, which is located approximately midway between the north and south of the Japanese archipelago and where the largest number of beams are expected to be installed. It is set. This beam tilt angle is adjusted to a value around 38° by adjusting the electrical lengths λ1 and λ2 depending on the actual installation location in Japan.

上記位置関係の調整のために、第4図の断面図に示すよ
うに、サブアレイ群1及びサブアレイ内給電線群2から
成る輻射部10と、この輻射部10内の各サブアレイ内
給電線を励振するための結合素子群4が植設された導波
管による給電部20とが、両者の位置関係を調整可能に
保持する保持機構30に保持される。この保持機構30
は誘電体性の筐体部31と蓋部(レドーム)32とを備
えている。まず、導波管による給電部20が螺子止めな
どによって筐体部31の底面に固定される。
In order to adjust the above-mentioned positional relationship, as shown in the cross-sectional view of FIG. A power feeding section 20 formed by a waveguide in which a coupling element group 4 is implanted is held by a holding mechanism 30 that maintains the positional relationship between the two in an adjustable manner. This holding mechanism 30
includes a dielectric housing portion 31 and a lid portion (radome) 32. First, the power supply section 20 using a waveguide is fixed to the bottom surface of the casing section 31 with screws or the like.

次に、輻射部10が筐体部31の両端の溝部33と34
によって保持された状態で左右にずらされ、給電部20
に対する位置決めが行われる。この位置決めによるビー
ムチルト角の調整が終了すると、螺子35.36の締め
付けによって輻射部10が筐体部31内に固定される。
Next, the radiating section 10 is connected to the grooves 33 and 34 at both ends of the housing section 31.
The power supply unit 20 is shifted left and right while being held by the
Positioning is performed. When the adjustment of the beam tilt angle through this positioning is completed, the radiating section 10 is fixed within the housing section 31 by tightening the screws 35 and 36.

以上、給電部を保持機構内に先に固定し、この給電部に
対する輻射部の配置を調整することによりビームチルト
角の調整を行う構成を例示した。
In the above, a configuration has been exemplified in which the power feeding section is first fixed in the holding mechanism and the beam tilt angle is adjusted by adjusting the arrangement of the radiating section with respect to the power feeding section.

しかしながら、逆に輻射部の方を先に固定し、この輻射
部に対する給電部の配置を調整することによりビームチ
ルト角の調整を行う構成とすることもできる。
However, it is also possible to conversely fix the radiating section first and adjust the beam tilt angle by adjusting the arrangement of the power feeding section with respect to the radiating section.

また、各サブアレイ内のアンテナ素子群として環状スロ
ット型のものを使用する構成を例示した。
In addition, a configuration in which annular slot type antenna elements are used as the antenna element group in each subarray is exemplified.

しかしながら、アンテナ素子群をパンチ型のものやライ
ン型のもので構成することもできる。
However, the antenna element group can also be configured with a punch type or a line type.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明のビームチルト型平
面アレイアンテナは、アンテナ素子群及びこれらアンテ
ナ素子群に連なるマイクロ・ストリップラインの給電線
から成るサブアレイが複数形成された輻射部と、この輻
射部内の各サブアレイの給電線と導波管とを電気的に結
合する結合素子群が植設された導波管による給電部と、
これら輻射部及び給電部を相互の位置関係を調整可能に
組合せつつ保持する保持機構とを備え、給電線の電気長
を機械的に変化させることによってビームチルト角を調
整する構成であるから、設置個所ごとに異なる多種類の
アンテナを製造する必要がなくなり、製造コストを大幅
に低減できる。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, the beam tilt type planar array antenna of the present invention has a radiation antenna in which a plurality of sub-arrays each consisting of antenna element groups and micro-stripline feed lines connected to these antenna element groups are formed. and a power feeding section using a waveguide in which a coupling element group is implanted to electrically couple the feeding line of each subarray in the radiating section and the waveguide;
It is equipped with a holding mechanism that holds the radiating part and the power supply part while adjusting their mutual positional relationship, and the beam tilt angle is adjusted by mechanically changing the electrical length of the power supply line. There is no need to manufacture many different types of antennas for each location, and manufacturing costs can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図及び第3図は本発明の一実施例のビーム
チルト型平面アレイアンテナの構成を示す部分分解斜視
図、部分平面図及び部分断面図、第4図は上記実施例の
輻射部10と給電部20とに加えて保持機構30を含め
た全体構成を示す断面図、第5図は従来のビームチルト
角固定の平面アレイアンテナの部分平面図、第6図はビ
ームチルト型平面アレイアンテナの原理を説明するため
の概念図である。 1.2・・・プリント基板、IA、IB、IC・・・・
サブアレイ群、1a・・・プリント配線層、a w i
・・・各サブアレイ内のアンテナ素子群を構成する8個
の環状スロット、2A、2B2C・・・・サブアレイ内
給電線、2a・・・プリント配線層、2c・・・絶縁性
の被膜、3a・・・金属板、3b・・・絶縁性のスペー
サ、4A4B、4C・・・・結合素子、4a・・・誘電
体棒、4b・・・導体棒、4c・・・板バネ、5・・・
導波管、10・・・輻射部、2o・・・給電部、30・
・・保持機構。 特許出願人 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社
1, 2, and 3 are a partially exploded perspective view, a partially plan view, and a partially sectional view showing the configuration of a beam tilt type planar array antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. A cross-sectional view showing the overall configuration including a holding mechanism 30 in addition to the radiating section 10 and the power feeding section 20, FIG. 5 is a partial plan view of a conventional planar array antenna with a fixed beam tilt angle, and FIG. 6 is a beam tilt type antenna. FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the principle of a planar array antenna. 1.2...Printed circuit board, IA, IB, IC...
Sub-array group, 1a... printed wiring layer, a w i
...8 annular slots constituting the antenna element group in each subarray, 2A, 2B2C... feeder line within the subarray, 2a... printed wiring layer, 2c... insulating coating, 3a... ... Metal plate, 3b... Insulating spacer, 4A4B, 4C... Coupling element, 4a... Dielectric rod, 4b... Conductor bar, 4c... Leaf spring, 5...
Waveguide, 10... Radiation part, 2o... Power feeding part, 30.
...Retention mechanism. Patent applicant: NEC Home Electronics Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 アンテナ素子群及びこれらアンテナ素子群に連なるマイ
クロ・ストリップラインの給電線から成るサブアレイが
複数形成された輻射部と、 この輻射部内の各サブアレイの給電線と導波管とを電気
的に結合する結合素子群が植設された導波管による給電
部と、 前記輻射部及び給電部を相互の位置関係を調整可能に組
合せつつ保持する保持機構とを備えたことを特徴とする
ビームチルト型平面アレイアンテナ。
[Claims] A radiating section in which a plurality of sub-arrays each consisting of an antenna element group and a micro-stripline feed line connected to the antenna element group are formed; The present invention is characterized by comprising: a power feeding section using a waveguide in which a group of coupling elements for electrically coupling are implanted; and a holding mechanism that holds the radiating section and the power feeding section while combining them so that their mutual positional relationship can be adjusted. Beam tilting planar array antenna.
JP29155088A 1988-11-18 1988-11-18 Beam tilt type flat array antenna Pending JPH02137402A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8964891B2 (en) 2012-12-18 2015-02-24 Panasonic Avionics Corporation Antenna system calibration
US9583829B2 (en) 2013-02-12 2017-02-28 Panasonic Avionics Corporation Optimization of low profile antenna(s) for equatorial operation

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