JPH0666581B2 - Array antenna - Google Patents

Array antenna

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JPH0666581B2
JPH0666581B2 JP61286948A JP28694886A JPH0666581B2 JP H0666581 B2 JPH0666581 B2 JP H0666581B2 JP 61286948 A JP61286948 A JP 61286948A JP 28694886 A JP28694886 A JP 28694886A JP H0666581 B2 JPH0666581 B2 JP H0666581B2
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JP
Japan
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antenna
antenna module
module
microstrip transmission
element antennas
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昭夫 田中
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NEC Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアンテナ装置に関し、特に、フェーズドアレイ
アンテナ構造に関する。
The present invention relates to an antenna device, and more particularly to a phased array antenna structure.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種のフェーズドアレイアンテナの素子アンテ
ナとアンテナモジュールとの接続は、素子アンテナの給
電線路をアンテナモジュールの伝送線路に直接半田付け
したり、導波管構造の素子アンテナを導波管構造のアン
テナモジュールにネジ止めしたり、同軸コネクターによ
って接続したり、アンテナモジュールの伝送路と同一の
プリント基板上に素子アンテナを一体でプリント制作し
たりする方法が採用されていた。
Conventionally, the element antenna of this type of phased array antenna and the antenna module are connected by directly soldering the feed line of the element antenna to the transmission line of the antenna module or by connecting the element antenna of the waveguide structure to the waveguide structure. Methods such as screwing to the antenna module, connecting with a coaxial connector, or integrally printing the element antenna on the same printed circuit board as the transmission path of the antenna module have been adopted.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来の接続方法は次のような欠点があった。ま
ず、素子アンテナの給電線路をアンテナモジュールの伝
送線路に直接半田付けしたり、導波管構造の素子アンテ
ナを導波管構造のアンテナモジュールにネジ止めしたり
して一体化する方法は、アクティブデバイスを有するア
ンテナモジュールが故障した場合に交換する必要がある
ことを考慮すると、素子アンテナを多数並べて一体化し
て製作することは困難である。素子アンテナとアンテナ
モジュールとをせいぜい2〜3台づつ一体化出来る程度
であり、接続部の構造が複雑で製造コスト高となる問題
があった。さらに、アレイ配列に組込んだ場合多数の素
子アンテナの位置精度をとることが必要である。位置精
度はアンテナ開口面の励振分布誤差となるので、放射パ
ターン性能の劣化の原因となるからである。しかしなが
ら素子アンテナを多数に分割すればそれだけ位置精度は
とりにくくなるという問題があった。
The conventional connection method described above has the following drawbacks. First, the method to integrate the element antenna feed line to the antenna module transmission line directly by soldering, or the waveguide structure element antenna to the waveguide structure antenna module by screwing is the active device. Considering that it is necessary to replace the antenna module having the element when it fails, it is difficult to arrange a large number of element antennas side by side and integrally manufacture them. The number of element antennas and the number of antenna modules that can be integrated is two or three at most, and there is a problem that the structure of the connecting portion is complicated and the manufacturing cost becomes high. Furthermore, when incorporated in an array arrangement, it is necessary to ensure the positional accuracy of many element antennas. This is because the positional accuracy is an excitation distribution error of the antenna aperture surface, which causes deterioration of radiation pattern performance. However, there is a problem that if the element antenna is divided into a large number, it becomes difficult to obtain the positional accuracy.

また、同軸コネクターにより接続する方法は、複数の素
子アンテナを一体で製作することにより、低コスト化を
図ったり、位置精度を向上させたりできるが、素子アン
テナとアンテナモジュールのコネクター部の構造が複雑
となり、かつ素子アンテナとアンテナモジュールの同軸
コネクターの軸を合わせる精度が必要となる等製造コス
ト高及び重量増の原因となる問題があった。
In addition, the method of connecting with a coaxial connector can reduce the cost and improve the position accuracy by integrally manufacturing a plurality of element antennas, but the structure of the element antenna and the connector part of the antenna module is complicated. In addition, there is a problem in that the manufacturing cost and the weight increase due to the need for precision in aligning the axes of the element antenna and the coaxial connector of the antenna module.

また、アンテナモジュールの伝送路と同一のプリント基
板上に素子アンテナを一体でプリント製作する方法は、
低コスト化を図れるが、前者と同様にアンテナモジュー
ルの交換を考慮すると、複数の素子アンテナを一体で製
作することが難かしく素子アンテナの位置精度がとりに
くくなるという問題があった。
In addition, the method of integrally printing the element antenna on the same printed circuit board as the transmission path of the antenna module is
Although it is possible to reduce the cost, there is a problem that considering the replacement of the antenna module as in the former case, it is difficult to integrally manufacture a plurality of element antennas, and it becomes difficult to obtain the positional accuracy of the element antennas.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明のアレイアンテナは、素子アンテナとアンテナモ
ジュールの接続部分に、素子アンテナの給電線路を構成
するマイクロストリップ伝送路と、アンテナモジュール
のコネクターを構成するマイクロストリップ伝送路とを
機械的に重ね合わせることによってマイクロストリップ
スロット結合を構成する構造を有している。
In the array antenna of the present invention, a microstrip transmission line forming a feed line of the element antenna and a microstrip transmission line forming a connector of the antenna module are mechanically superposed on a connecting portion between the element antenna and the antenna module. Has a structure that forms a microstrip slot connection.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例の基本構造を示す斜視図で
ある。同図において、素子アンテナ1a,1b,……1nのn個
は同一のプリント基板2の上にアレイ状に形成されてお
り、給電線路3a,3b,……3nを有している。
FIG. 1 is a perspective view showing the basic structure of an embodiment of the present invention. In the figure, n element antennas 1a, 1b, ... 1n are formed in an array on the same printed circuit board 2 and have feed lines 3a, 3b ,.

また、アンテナモジュール4a,4b,……4nのn個は素子ア
ンテナ側にマイクロストリップ伝送路6a,6b,……6nを有
している。素子アンテナ1a,1b,……1nはそれぞれアンテ
ナモジュール4a,4b,……4nのマイクロストリップ伝送路
6a,6b,……6nを構成する基板8a,8b,……8nの上またはプ
リント基板8a,8b,……8nとプリント基板2の両方のいづ
れかの方法で地導体9上に形成されたスロット7a,7b,…
…7nを介してマイクロストリップスロット結合によって
アンテナモジュール4a,4b,……4nと高周波的に接続され
る。この高周波的な接続は、抜き差しできるアンテナモ
ジュール4a,4b,……4nを、あらかじめ装着した分配器5
に接続して装着することにより、アンテナモジュールの
プリント基板8a,8b,……8nの表面と、あらかじめ装着し
た素子アンテナのプリント基板2の表面とが機械的に接
触し、給電線路3a,3b,……3nがスロット7a,7b,……7nに
直角に配置され、、マイクロストリップスロット結合が
構成されることにより行われる。
Further, n of the antenna modules 4a, 4b, ... 4n have microstrip transmission lines 6a, 6b ,. Element antennas 1a, 1b, ... 1n are microstrip transmission lines of antenna modules 4a, 4b, ... 4n, respectively.
Slots formed on the ground conductor 9 either on the boards 8a, 8b, ... 8n constituting the 6a, 6b, ... 6n or by both the printed boards 8a, 8b, ... 8n and the printed board 2. 7a, 7b, ...
... 7n and is connected in high frequency to antenna modules 4a, 4b, ... 4n by microstrip slot coupling. This high-frequency connection is made by connecting and disconnecting the antenna modules 4a, 4b, ...
By connecting and mounting to the antenna module, the surfaces of the printed circuit boards 8a, 8b, ... 8n of the antenna module and the surface of the printed circuit board 2 of the previously mounted element antenna are mechanically brought into contact with each other, and the feeding lines 3a, 3b, .. 3n are arranged at right angles to the slots 7a, 7b, .. 7n to form a microstrip slot coupling.

アンテナモジュール4a,4b,……4nには分配器5が接続さ
れ信号が分配されている。
A distributor 5 is connected to the antenna modules 4a, 4b, ... 4n to distribute signals.

第2図,第3図,第4図はi番目の素子アンテナ1iから
アンテナモジュール4iを離した時の斜視図である。
2, 3 and 4 are perspective views when the antenna module 4i is separated from the i-th element antenna 1i.

第2図はスロット7iをアンテナモジュール4iのマイクロ
ストリップ伝送路6iの地導体9i上に形成した場合の一実
施例である。
FIG. 2 shows an embodiment in which the slot 7i is formed on the ground conductor 9i of the microstrip transmission line 6i of the antenna module 4i.

第3図はスロット7iをアンテナモジュール4i側に形成す
ると共に、素子アンテナ側のプリント基板2の上の地導
体10にも同様なスロット11iを形成した一実施例であ
る。この場合、スロット7iと11iは互いに重なり合い、
地導体9iと地導体10が機械的に接するように組まれ、プ
リント基板間に空気層が生じてインピーダンス特性が劣
化することを防いでいる。
FIG. 3 shows an embodiment in which a slot 7i is formed on the antenna module 4i side and a similar slot 11i is also formed on the ground conductor 10 on the printed circuit board 2 on the element antenna side. In this case, slots 7i and 11i overlap each other,
The ground conductor 9i and the ground conductor 10 are assembled so as to be in mechanical contact with each other, thereby preventing an impedance layer from being deteriorated due to an air layer between the printed boards.

第4図は、素子アンテナ側のプリント基板2の一部に凸
状部分19iを付加しその上に素子アンテナの給電線路3i
を形成し、かつアンテナモジュール4i側の基板8iには一
部に凹状部分20iを設け、凸状部分19iと凹状部分20iが
重なるようにアンテナモジュール4iを素子アンテナ1iに
組み込むとマイクロストリップスロット結合が構成され
高周波的に接続される構造とした一実施例である。
FIG. 4 shows that a convex portion 19i is added to a part of the printed circuit board 2 on the element antenna side, and the feeding line 3i of the element antenna is formed on the convex portion 19i.
And, the substrate 8i on the side of the antenna module 4i is provided with a concave portion 20i in part, and the antenna module 4i is incorporated into the element antenna 1i so that the convex portion 19i and the concave portion 20i overlap with each other to form a microstrip slot coupling. It is an embodiment having a structure configured to be connected in high frequency.

第2図,第3図,第4図において破線部分はプリント基
板の裏側に形成されていることを示している。
In FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4, the broken line portion indicates that it is formed on the back side of the printed circuit board.

第5図と第6図は素子アンテナとしてホールデッドダイ
ポール12a,12b,……12nを使用し、アンテナモジュール
内に送受信用デバイスを組み込んでアクティブフェーズ
ドアレイアンテナとした場合の一実施例の斜視図とその
系統図である。
FIGS. 5 and 6 are perspective views of an embodiment in which a held dipole 12a, 12b, ... 12n is used as an element antenna and a transmitting / receiving device is incorporated in an antenna module to form an active phased array antenna. It is the systematic diagram.

動作原理は以下のようになる。The operating principle is as follows.

送信時は、分配器5より供給された高周波信号がアンテ
ナモジュール4a,4b,……4nの中に組込まれた位相器14a,
14b,……14nで位相制御され、送受切替器15a,15b,……1
5nを通って電力増幅器17a,17b,……17nで増幅され送受
切替器16a,16b,……16nを経て素子アンテナ1a,1b,……1
nに送られ放射される。移相器14a,14b,……14nでは、素
子アンテナ1a,1b,……1nから放射される電波の位相を制
御し、任意の方向に電波が放射されるようにしている。
At the time of transmission, the high frequency signal supplied from the distributor 5 is included in the antenna modules 4a, 4b, ... 4n, and the phase shifter 14a,
Phase control is performed by 14b, ... 14n, and the duplexer 15a, 15b, ... 1
Element antennas 1a, 1b, ... 1 via 5n, amplified by power amplifiers 17a, 17b, ... 17n, and transmitted / received by switching devices 16a, 16b, ... 16n
It is sent to n and emitted. In the phase shifters 14a, 14b, ... 14n, the phases of the radio waves radiated from the element antennas 1a, 1b, ... 1n are controlled so that the radio waves are radiated in arbitrary directions.

受信時は、各素子アンテナ1a,1b,……1nで受信された電
波が送受切替器16a,16b,……16nを経て低雑音増幅器18
a,18b,……18nで増幅され、送受切替器15a,15b,……15n
を経て移相器14a,14b,……14nで位相が制御され、分配
器5によって合成される。
At the time of reception, the radio waves received by the element antennas 1a, 1b, ... 1n pass through the duplexer 16a, 16b ,.
It is amplified by a, 18b, ... 18n, and the duplexer 15a, 15b, ... 15n
, The phase is controlled by the phase shifters 14a, 14b, ... 14n, and they are combined by the distributor 5.

またこの例では、アンテナモジュール4a,4b,……4nと分
配器5はコネクター13a,13b,……13nで接続され、任意
のアンテナモジュールが故障した場合には矢印の方向即
ち、放射面と反対方向に取りはずせる構造としている。
Further, in this example, the antenna modules 4a, 4b, ... 4n and the distributor 5 are connected by the connectors 13a, 13b, ... 13n, and when any antenna module fails, the direction of the arrow, that is, the opposite side to the radiation surface. It has a structure that can be removed in any direction.

本実施例では、リニアアレイを示しているが、プレーナ
アレイやコンフォーマルアレイにも適用できることはも
ちろんである。
In this embodiment, a linear array is shown, but it is needless to say that it can be applied to a planar array or a conformal array.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は素子アンテナとアンテナモ
ジュール間の高周波的接続にプリント基板を機械的な重
ね合わせによって実現し、半田付やネジ止めや同軸コネ
クターによる接続をなくし、任意のアンテナモジュール
のみを容易に接続、取りはずしが出来るようにしたこと
によって、低価格,軽量,放射パターン性能のよいアレ
イアンテナが実現できる効果がある。
As described above, the present invention realizes a high-frequency connection between the element antenna and the antenna module by mechanically superposing the printed circuit boards, eliminating the connection by soldering, screwing or a coaxial connector, and only an arbitrary antenna module is provided. By making it easy to connect and disconnect, it is possible to realize an array antenna with low cost, light weight, and good radiation pattern performance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例の基本構造を示す斜視図、第
2図,第3図,第4図,第5図はそれぞれの実施例にお
ける斜視図、第6図は第5図の実施例の系統図である。 1a,1b,1i,1n……素子アンテナ、2……プリント基板、3
a,3b,3i,3n……給電線路、4a,4b,4i,4n……アンテナモ
ジュール、5……分配器、6a,6b,6i,6n……マイクロス
トリップ伝送路、7a,7b,7i,7n……スロット、8a,8b,8i,
8n……プリント基板、9,10,9i,10i……地導体、11i……
スロット、12a,12b,12n……ホールデッドダイポール、1
3a,13b,13n……コネクタ、14a,14b,14n……移相器、15
a,15b,15n,16a,16b,16n……切替器、17a,17b,17n……電
力増幅器、18a,18b,18n……低雑音増幅器、19i……凸状
部分、20i……凹状部分。
FIG. 1 is a perspective view showing the basic structure of an embodiment of the present invention, FIGS. 2, 3, 4, and 5 are perspective views of the respective embodiments, and FIG. 6 is a perspective view of FIG. It is a systematic diagram of an Example. 1a, 1b, 1i, 1n …… Element antenna, 2 …… Printed circuit board, 3
a, 3b, 3i, 3n …… Feed line, 4a, 4b, 4i, 4n …… Antenna module, 5 …… Distributor, 6a, 6b, 6i, 6n …… Microstrip transmission line, 7a, 7b, 7i, 7n ... slots, 8a, 8b, 8i,
8n …… Printed circuit board, 9,10,9i, 10i …… Ground conductor, 11i ……
Slots, 12a, 12b, 12n …… Holded dipole, 1
3a, 13b, 13n …… Connector, 14a, 14b, 14n …… Phase shifter, 15
a, 15b, 15n, 16a, 16b, 16n ... Switcher, 17a, 17b, 17n ... Power amplifier, 18a, 18b, 18n ... Low noise amplifier, 19i ... Convex portion, 20i ... Concave portion.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の素子アンテナと、前記複数の素子ア
ンテナに接続される複数のアンテナモジュールと、前記
アンテナモジュールのそれぞれに信号を分配する分配器
とを含むフェーズドアレイアンテナにおいて、 前記素子アンテンナに対して前記アンテナモジュールが
モジュール単位で抜き差しできるようにし、 前記複数の素子アンテナ及び前記素子アンテナに給電す
るための給電線路で前記アンテナモジュールに形成され
たスロットと直角に配置した第1のマイクロストリップ
伝送路とで構成された1個の第1の基板と、 前記アンテナモジュールごとにアンテナモジュールに連
結され、前記素子アンテナに給電するための前記スロッ
ト及び前記スロットと直角に配置した第2のマイクロス
トリップ伝送路とで構成された第2の基板とを具備し、 前記分配器で接続されたアンテナモジュールの複数の第
2の基板を前記第1の基板に機械的に接触したときに前
記第1及び第2のマイクロストリップ伝送路がスロット
結合することを特徴とするアレイアンテナ。
1. A phased array antenna including a plurality of element antennas, a plurality of antenna modules connected to the plurality of element antennas, and a distributor that distributes a signal to each of the antenna modules, wherein the element antenna is On the other hand, the first microstrip transmission in which the antenna module can be inserted and removed in module units, and the plurality of element antennas and a feed line for feeding the element antennas are arranged at right angles to the slots formed in the antenna module. A first substrate composed of a channel and a second microstrip transmission connected to the antenna module for each antenna module, the slot for feeding power to the element antenna, and the second microstrip transmission arranged at a right angle to the slot. And a second substrate composed of The plurality of second substrates of the antenna module connected by the distributor are mechanically brought into contact with the first substrate, and the first and second microstrip transmission lines are slot-coupled to each other. The characteristic array antenna.
JP61286948A 1986-12-01 1986-12-01 Array antenna Expired - Lifetime JPH0666581B2 (en)

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