JPWO2019003939A1 - 誘電体レンズ - Google Patents

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Abstract

ルネベルグアンテナ装置(1)は、誘電体レンズ(2)と、アレーアンテナ(10)とを備えている。誘電体レンズ(2)は、径方向に対して異なる誘電率の分布を有する複数の円板状部材(3)を積層することによって形成されている。円板状部材(3)は、径方向内側部位(4A)の厚さ寸法よりも径方向外側部位(4B)の厚さ寸法が小さい板部(4)と、板部(4)の中央部分から径方向外側に向けて放射状に延び径方向内側部位(9A)の厚さ寸法と径方向外側部位(9B)の厚さ寸法が同じフィン部(9)とを備えている。

Description

本発明は、例えばミリ波等のような高周波の電波を集光する誘電体レンズに関する。
誘電体レンズとして、誘電体材料からなる円板を複数積層したものが知られている(例えば、非特許文献1参照)。非特許文献1に記載された誘電体レンズでは、円板に多数の穴を形成し、内径側部位に比べて外径側部位で穴の密度を高めている。これにより、円板は、径方向に対する誘電率の分布を有している。
S.Rondineau, M.Himidi, J.Sorieux,"A Sliced Spherical Luneburg Lens", IEEE Antennas and Wireless Propagat. Lett., vol.2, 2003
ところで、非特許文献1に記載された誘電体レンズでは、適切な誘電率の分布を得るためには、例えば数百から数千の穴を円板に形成する必要がある。これらの穴をドリル加工で作製する場合には、加工時間が長くなり、生産性が低いという問題がある。また、外径側で誘電率を低下させるために、円板の外周付近で穴の密度が高くなっている。このため、例えば円板を射出成形する場合には、外周側に位置する多数の穴によって樹脂の流れが悪くなり、成形が難しいという問題がある。
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、量産性に優れた誘電体レンズを提供することにある。
上述した課題を解決するために、本発明は、径方向に対して異なる誘電率の分布を有する複数の円板状部材を積層した誘電体レンズであって、前記円板状部材は、径方向内側部位の厚さ寸法よりも径方向外側部位の厚さ寸法が小さい板部と、前記板部の中央部分から径方向外側に向けて放射状に延び径方向内側部位の厚さ寸法と径方向外側部位の厚さ寸法が同じフィン部とを備えている。
本発明によれば、量産性に優れた誘電体レンズを提供することができる。
第1の実施の形態によるルネベルグレンズアンテナ装置を示す斜視図である。 図1中のルネベルグレンズアンテナ装置を示す平面図である。 図1中の誘電体レンズを示す斜視図である。 図3中の円板状部材を拡大して示す斜視図である。 図4中の円板状部材を示す平面図である。 円板状部材を図5中の矢示VI−VI方向からみた断面図である。 図6中の円板状部材の一部を拡大して示す断面図である。 周方向一側のパッチアンテナによってビームを放射した状態を示す説明図である。 周方向中央側のパッチアンテナによってビームを放射した状態を示す説明図である。 周方向他側のパッチアンテナによってビームを放射した状態を示す説明図である。 ルネベルグレンズアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。 第2の実施の形態によるルネベルグレンズアンテナ装置を示す平面図である。 第2の実施の形態による円板状部材を示す図6と同様な位置の断面図である。 図13中の円板状部材の一部を拡大して示す断面図である。 第1の変形例による円板状部材を示す図6と同様な位置の断面図である。 第2の変形例による円板状部材を示す図6と同様な位置の断面図である。 第3の変形例による誘電体レンズを示す斜視図である。
以下、本発明の実施の形態による誘電体レンズをルネベルグレンズアンテナ装置に適用した場合を例に挙げて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1ないし図10に、第1の実施の形態によるルネベルグレンズアンテナ装置1(以下、アンテナ装置1という)を示す。アンテナ装置1は、誘電体レンズ2と、アレーアンテナ10とを備えている。
誘電体レンズ2は、径方向に対して異なる誘電率の分布を有する円柱状に形成されている。図3ないし図7に示すように、誘電体レンズ2は、径方向に対して異なる誘電率の分布を有する複数の円板状部材3を積層することによって形成されている。円板状部材3は、射出成形が可能で、比誘電率が2に近い樹脂材料(例えば、ポリプロピレン等)によって一体的に形成されている。複数の円板状部材3は、互いに同じ外径寸法を有し、円柱状に積層されている。
図7に示すように、円板状部材3は、径方向内側部位4Aの厚さ寸法Tp1よりも径方向外側部位4Bの厚さ寸法Tp4が小さい板部4と、板部4の中央部分から径方向外側に向けて放射状に延び径方向内側部位9Aの厚さ寸法Tf1と径方向外側部位9Bの厚さ寸法Tf2が同じフィン部9とを備えている。
具体的には、板部4は、厚さ寸法Tp1〜Tp4が互いに異なる4つの円板部位5〜8を備えている。円板部位5〜8は、径方向の内側から外側に向けて同心円上に配置され、その厚さ寸法Tp1〜Tp4が徐々に小さくなっている。
このため、第1の円板部位5は、円板状部材3の中央部位であって最内径側に位置し、円板部位5〜8の中で最も大きな厚さ寸法Tp1を有している。第2の円板部位6は、第1の円板部位5を取囲んで第1の円板部位5の径方向外側に隣接した状態で設けられている。第2の円板部位6の厚さ寸法Tp2は、第1の円板部位5の厚さ寸法Tp1よりも小さくなっている(Tp2<Tp1)。第3の円板部位7は、第2の円板部位6を取囲んで第2の円板部位6の径方向外側に隣接した状態で設けられている。第3の円板部位7の厚さ寸法Tp3は、第2の円板部位6の厚さ寸法Tp2よりも小さくなっている(Tp3<Tp2)。第4の円板部位8は、第3の円板部位7を取囲んで第3の円板部位7の径方向外側に隣接した状態で設けられている。第4の円板部位8の厚さ寸法Tp4は、第3の円板部位7の厚さ寸法Tp3よりも小さくなっている(Tp4<Tp3)。このとき、第4の円板部位8は、円板状部材3の外周縁部位であって最外径側に位置し、円板部位5〜8の中で最も小さな厚さ寸法Tp4を有している。
また、円板部位5〜8の裏面(底面)は、互いに共通した単一の平坦面となっている。一方、円板部位5〜8の表面(上面)は、高さ位置が互いに異なり、環状段差面となっている。
フィン部9は、板部4の中心(中心軸C)から径方向に伸長している。フィン部9は、幅寸法が小さい薄板状に形成され、第2〜第4の円板部位6〜8の表面から突出した状態で立設されている。フィン部9は、径方向に延びる全長に亘って厚さ寸法が一定になっている。これにより、フィン部9の径方向内側部位9Aの厚さ寸法Tf1と径方向外側部位9Bの厚さ寸法Tf2とは同じ値になっている。これに加え、フィン部9の厚さ寸法Tf1,Tf2は、板部4の径方向内側部位4Aの厚さ寸法Tp1と同じ値になっている。
誘電体レンズ2は、複数の円板状部材3が積層されることによって、円柱状に形成されている。このとき、軸方向で隣合う2つの円板状部材3では、一方の円板状部材3のフィン部9の突出端が、他方の円板状部材3の底面に接触する。このため、2つの円板状部材3の間には、板部4の径方向外側部位4Bに位置して、空隙が形成される。厚さ方向に対する空隙の寸法は、径方向内側部位4Aに比べて径方向外側部位4Bで大きくなる。従って、誘電体レンズ2は、外周に近付くに従って、誘電体密度が低下し、実効的な誘電率が下がる。そこで、円板部位5〜8の厚さ寸法や径方向の大きさを適宜調整することによって、誘電体レンズ2は、半径寸法rに対して、数1の式に近似した誘電率分布(実効比誘電率εr_eff(r)の分布)を有する。この結果、誘電体レンズ2は、ルネベルグレンズ(電波レンズ)として動作する。これにより、誘電体レンズ2は、所定の周波数の電磁波に対して、その外周面側で周方向の異なる位置に複数の焦点を有する。
Figure 2019003939
アレーアンテナ10は、複数(例えば12個)のパッチアンテナ11A〜11Cと、給電電極13A〜13Cと、グランド電極14とを備えている。
12個のパッチアンテナ11A〜11Cは、誘電体レンズ2の外周面2Aに取り付けられている。これらのパッチアンテナ11A〜11Cは、周方向と軸方向の異なる位置に行列状(4行3列)に配置されている。パッチアンテナ11A〜11Cは、例えば誘電体レンズ2の周方向および軸方向に広がった長方形状の導体膜(金属膜)によって形成され、給電電極13A〜13Cに接続されている。パッチアンテナ11A〜11Cは、給電電極13A〜13Cからの高周波信号の供給によって、アンテナ素子(放射素子)として機能する。これにより、パッチアンテナ11A〜11Cは、例えばその長さ寸法等に応じて、例えばサブミリ波やミリ波等の高周波信号を送信または受信することができる。
パッチアンテナ11Aと、パッチアンテナ11Bと、パッチアンテナ11Cとは、互いに列が異なると共に、互いに独立して高周波信号の送信または受信が可能である。また、パッチアンテナ11A〜11Cは、例えば周方向に等間隔に並んで配置されている。
このため、図8ないし図10に示すように、パッチアンテナ11A〜11Cは、誘電体レンズ2の中心軸Cを挟んで反対側に向けて指向性をもったビームを形成する。このとき、パッチアンテナ11A〜11Cは、誘電体レンズ2の周方向で互いに異なる位置に配置されている。このため、パッチアンテナ11A〜11Cによるビームの放射方向は、互いに異なっている。
図1および図2に示すように、誘電体レンズ2の外周面2Aには、全てのパッチアンテナ11A〜11Cを覆って絶縁層12が設けられている。絶縁層12は、円筒状の被覆部材によって形成され、例えば誘電体レンズ2の外周面2Aにパッチアンテナ11A〜11Cを密着形成する接着層を含んでいる。
給電電極13A〜13Cは、細長い導体膜によって形成されている。給電電極13A〜13Cは、パッチアンテナ11A〜11Cと一緒に、誘電体レンズ2の外周面2Aに設けられ、絶縁層12によって覆われている。給電電極13Aは、4個のパッチアンテナ11Aに沿って軸方向に延び、4個のパッチアンテナ11Aに接続されている。給電電極13Bは、4個のパッチアンテナ11Bに沿って軸方向に延び、4個のパッチアンテナ11Bに接続されている。給電電極13Cは、4個のパッチアンテナ11Cに沿って軸方向に延び、4個のパッチアンテナ11Cに接続されている。給電電極13A〜13Cの基端は、送受信回路(図示せず)に接続されている。
グランド電極14は、絶縁層12の外周面に設けられている。グランド電極14は、誘電体レンズ2の周方向および軸方向に広がった長方形状の導体膜(金属膜)によって形成され、全てのパッチアンテナ11A〜11Cを覆っている。グランド電極14は、外部のグランドに接続され、グランド電位に保持されている。これにより、グランド電極14は、誘電体レンズ2の中心軸Cに対して例えば90度以下の角度範囲をもって形成され、反射器として機能する。
なお、本実施の形態では、アレーアンテナ10はアンテナ素子としてパッチアンテナ11A〜11Cを用いた場合を例に挙げて説明したが、パッチアンテナに限定するものではない。例えばアンテナ素子としてスロットアンテナを用いたスロットアレーアンテナ等であってもよい。
次に、本実施の形態によるアンテナ装置1の作動について、図8ないし図10を参照しつつ説明する。
給電電極13Aからパッチアンテナ11Aに向けて給電を行うと、パッチアンテナ11Aには、例えば軸方向に向けて電流が流れる。これにより、パッチアンテナ11Aは、軸方向の寸法に応じた高周波信号を、誘電体レンズ2に向けて放射する。この結果、図8に示すように、アンテナ装置1は、誘電体レンズ2の中心軸Cを挟んでパッチアンテナ11Aの反対側の方向Daに向けて、高周波信号(ビーム)を放射することができる。また、アンテナ装置1は、パッチアンテナ11Aを用いることによって、方向Daから到来する高周波信号を受信することもできる。
同様に、図9に示すように、給電電極13Bからパッチアンテナ11Bに向けて給電したときには、アンテナ装置1は、誘電体レンズ2の中心軸Cを挟んでパッチアンテナ11Bの反対側の方向Dbに向けて高周波信号を送信することができると共に、方向Dbからの高周波信号を受信することができる。
図10に示すように、給電電極13Cからパッチアンテナ11Cに向けて給電したときには、アンテナ装置1は、誘電体レンズ2の中心軸Cを挟んでパッチアンテナ11Cの反対側の方向Dcに向けて高周波信号を送信することができると共に、方向Dcからの高周波信号を受信することができる。
なお、パッチアンテナ11A〜11Cには、軸方向の電流を流し、円板状部材3の厚さ方向と平行な偏波の電磁波を放射した場合について説明した。本発明はこれに限らず、パッチアンテナ11A〜11Cには、周方向の電流を流し、円板状部材3の厚さ方向と直交した偏波の電磁波を放射してもよいし、円偏波等でもよい。
かくして、第1の実施の形態では、誘電体レンズ2は、複数の円板状部材3が円柱状に積層されることによって形成されている。円板状部材3は、径方向内側部位4Aの厚さ寸法よりも径方向外側部位4Bの厚さ寸法が小さい板部4と、板部4の中央部分から径方向外側に向けて放射状に延び径方向内側部位9Aの厚さ寸法と径方向外側部位9Bの厚さ寸法が同じフィン部9とを備えている。
このとき、軸方向で隣合う2つの円板状部材3では、一方の円板状部材3のフィン部9の突出端が、他方の円板状部材3の底面に接触する。このため、2つの円板状部材3の間には、板部4の径方向外側部位4Bに位置して、空隙が形成される。このとき、厚さ方向に対する空隙の寸法は、径方向内側部位4Aに比べて径方向外側部位4Bで大きくなる。この結果、複数の円板状部材3を積層した誘電体レンズ2は、径方向内側に比べて径方向外側で実効的な誘電率が低下するから、ルネベルグレンズとして動作する。
79GHz帯においてレンズ半径15mmで計算した電磁界シミュレーションの結果を、図11に示す。図11に示すように、誘電体レンズ2を用いた場合には、誘電体レンズ2を用いない場合に比べて、アンテナ装置1の指向性のビーム波形が細くなり、アンテナ利得が約7dB向上している。
また、円板状部材3は、中心部から円周部に向けて厚みが薄くなる板部4と、厚み一定のフィン部9とによって構成されているから、射出成形が容易な構造となっている。このため、円板状部材3の大量生産が容易に可能であり、誘電体レンズ2の生産性を高めることができる。さらに、複数の円板状部材3は、互いに同じ外径寸法を有し、円柱状に積層されている。このため、円柱状のルネベルグレンズを形成することができる。
次に、図12に、本発明の第2の実施の形態によるルネベルグレンズアンテナ装置21(以下、アンテナ装置21という)を示す。第2の実施の形態の特徴は、フィン部が、径方向の途中部位に位置して厚さ寸法が小さい複数の凹部と、凹部を除いた部位で厚さ寸法が大きい複数の凸部と、を備えたことにある。なお、アンテナ装置21の説明に際し、第1の実施の形態によるアンテナ装置1と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
第2の実施の形態によるアンテナ装置21は、第1の実施の形態によるアンテナ装置1とほぼ同様に構成される。このため、アンテナ装置21は、誘電体レンズ22と、アレーアンテナ10とを備える。
第2の実施の形態による誘電体レンズ22は、第1の実施の形態による誘電体レンズ2と同様に、径方向に対して異なる誘電率の分布を有する複数の円板状部材23を積層することによって形成されている。図13および図14に示すように、円板状部材23は、第1の実施の形態による円板状部材3とほぼ同様に形成されている。このため、円板状部材23は、径方向内側部位4Aの厚さ寸法よりも径方向外側部位4Bの厚さ寸法が小さい板部4と、板部4の中央部分から径方向外側に向けて放射状に延び径方向内側部位24Aの厚さ寸法Tf21と径方向外側部位24Bの厚さ寸法Tf22が同じフィン部24とを備えている。
但し、フィン部24は、径方向の途中部位に位置して厚さ寸法が小さい複数の凹部25と、凹部25を除いた部位で厚さ寸法が大きい複数の凸部26と、を備えている。この点で、第2の実施の形態によるフィン部24は、第1の実施の形態によるフィン部9のように、径方向の全長に亘って厚さ寸法が一定になったものとは異なっている。凹部25は、凸部26に向けて斜めに傾斜し、凸部26に近付くに従って厚さ寸法が連続的に増加したテーパ状に形成されている。これにより、凹部25と凸部26とは、径方向に沿って滑らかに接続されている。
凹部25の径方向の長さ寸法L1は、使用される電波として、パッチアンテナ11A〜11Cから放射される高周波信号の波長の1/4よりも小さい値に設定されている。また、凸部26の径方向の長さ寸法L2は、使用される電波の波長の1/4よりも小さい値に設定されている。なお、複数の凹部25は、その長さ寸法L1が互いに同じ値である必要はなく、互いに異なる値でもよい。同様に、複数の凸部26は、その長さ寸法L2が互いに同じ値である必要はなく、互いに異なる値でもよい。
かくして、第2の実施の形態でも、第1の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。また、フィン部24は、径方向の途中部位に位置して厚さ寸法が小さい複数の凹部25と、凹部25を除いた部位で厚さ寸法が大きい複数の凸部26と、を備えている。このため、円板状部材23の厚さ方向と平行な偏波に対する誘電体レンズ22の実効誘電率と、円板状部材23の厚さ方向と直交した偏波に対する誘電体レンズ22の実効誘電率との間で、これらの差異を低下させることができる。この結果、誘電体レンズ22の軸に平行な偏波に限らず、誘電体レンズ22の軸に直交した偏波に対しても、所望な実効誘電率の分布を得ることができる。このため、誘電体レンズ22の円柱軸に直交する偏波に対して、実効誘電率の制御が容易となる。また、凹部25の径方向の長さ寸法L1と、凸部26の径方向の長さ寸法L2とは、高周波信号の波長の1/4よりも小さい値に設定されている。このため、高周波信号に対して、凹部25と凸部26の不連続性を低減することができる。
なお、前記第1の実施の形態では、円板状部材3は、径方向に対して厚さ寸法が段階的(階段状)に減少した板部4を備える構成とした。本発明はこれに限らず、図15に示す第1の変形例のように、円板状部材31は、径方向に対して厚さ寸法が連続的に減少した板部32を備える構成としてもよい。この構成は、第2の実施の形態にも適用することができる。
また、図16に示す第2の変形例のように、円板状部材41は、板部4の中心位置に貫通孔42が形成されたものでもよい。この場合、複数の円板状部材41を積み重ねた状態で、板部4と同じ誘電体材料からなる芯部材43を貫通孔42内に挿入する。この場合、複数の円板状部材41の中心を、芯部材43によって容易に位置合わせすることができる。この構成は、第2の実施の形態にも適用することができる。
さらに、前記第1の実施の形態では、互いに同じ外径寸法を有する円板状部材3を積層することによって、円柱状の誘電体レンズ2を形成するものとした。本発明はこれに限らず、図17に示す第3の変形例のように、例えば円板状部材3と同様な複数の円板状部材52を形成し、これらの円板状部材52の外径寸法を互いに異ならせてもよい。異なる外径寸法を有する複数の円板状部材52を積層することによって、球形状の誘電体レンズ51を形成することができる。この構成は、第2の実施の形態にも適用することができる。
前記各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。
次に、上記の実施の形態に含まれる発明について記載する。本発明は、径方向に対して異なる誘電率の分布を有する複数の円板状部材を積層した誘電体レンズであって、前記円板状部材は、径方向内側部位の厚さ寸法よりも径方向外側部位の厚さ寸法が小さい板部と、前記板部の中央部分から径方向外側に向けて放射状に延び径方向内側部位の厚さ寸法と径方向外側部位の厚さ寸法が同じフィン部とを備えている。
このように構成したことにより、複数の円板状部材を積層したときには、フィン部によって径方向外側部位に空隙を形成することができる。このとき、厚さ方向に対する空隙の寸法は、径方向内側部位に比べて径方向外側部位で大きくなる。この結果、複数の円板状部材を積層した誘電体レンズは、径方向内側に比べて径方向外側で実効的な誘電率が低下するから、ルネベルグレンズとして動作する。また、円柱状部材には、多数の穴を形成する必要がなく、射出成形が容易である。このため、誘電体レンズの量産性を高めることができる。
本発明では、前記フィン部は、径方向の途中部位に位置して厚さ寸法が小さい複数の凹部と、前記凹部を除いた部位で厚さ寸法が大きい複数の凸部と、を備え、前記凹部の径方向の長さ寸法は、使用される電波の波長の1/4よりも小さい値に設定され、前記凸部の径方向の長さ寸法は、使用される電波の波長の1/4よりも小さい値に設定されている。
本発明によれば、フィン部は、径方向の途中部位に位置して厚さ寸法が小さい複数の凹部と、凹部を除いた部位で厚さ寸法が大きい複数の凸部と、を備えている。このため、円板状部材の厚さ方向と平行な偏波に対する誘電体レンズの実効誘電率と、円板状部材の厚さ方向と直交した偏波に対する誘電体レンズの実効誘電率との間で、これらの差異を低下させることができる。この結果、円板状部材の厚さ方向に平行な偏波に限らず、円板状部材の厚さ方向と直交した偏波に対しても、所望な実効誘電率の分布を得ることができる。また、凹部の径方向の長さ寸法と、凸部の径方向の長さ寸法とは、使用される電波の波長の1/4よりも小さい値に設定されている。このため、使用される電波に対して、凹部と凸部の不連続性を低減することができる。
本発明では、複数の前記円板状部材は、互いに同じ外径寸法を有し、円柱状に積層されている。このため、円柱状のルネベルグレンズを形成することができる。
1,21 ルネベルグレンズアンテナ装置(アンテナ装置)
2,22,51 誘電体レンズ
3,23,31,41,52 円板状部材
4,32 板部
9,24 フィン部
25 凹部
26 凸部
10 アレーアンテナ

Claims (3)

  1. 径方向に対して異なる誘電率の分布を有する複数の円板状部材を積層した誘電体レンズであって、
    前記円板状部材は、径方向内側部位の厚さ寸法よりも径方向外側部位の厚さ寸法が小さい板部と、前記板部の中央部分から径方向外側に向けて放射状に延び径方向内側部位の厚さ寸法と径方向外側部位の厚さ寸法が同じフィン部とを備えてなる誘電体レンズ。
  2. 前記フィン部は、径方向の途中部位に位置して厚さ寸法が小さい複数の凹部と、前記凹部を除いた部位で厚さ寸法が大きい複数の凸部と、を備え、
    前記凹部の径方向の長さ寸法は、使用される電波の波長の1/4よりも小さい値に設定され、
    前記凸部の径方向の長さ寸法は、使用される電波の波長の1/4よりも小さい値に設定されてなる請求項1に記載の誘電体レンズ。
  3. 複数の前記円板状部材は、互いに同じ外径寸法を有し、円柱状に積層されてなる請求項1に記載の誘電体レンズ。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10746903B2 (en) * 2017-09-20 2020-08-18 The Boeing Company Gradient index (GRIN) spoke lens and method of operation
EP3953747B1 (en) * 2019-04-11 2023-12-13 John Mezzalingua Associates, Llc D/B/A Jma Wireless Luneburg lens formed of assembled molded components
US11385384B2 (en) * 2020-05-12 2022-07-12 The Boeing Company Spoke dielectric lens
TWI736448B (zh) * 2020-10-16 2021-08-11 國立陽明交通大學 球形梯度折射率透鏡
CN113314855B (zh) 2021-07-29 2021-12-14 佛山市粤海信通讯有限公司 电磁波透镜、电磁波透镜生产方法和透镜天线
CN113777778B (zh) * 2021-08-13 2023-05-30 广东盛路通信科技股份有限公司 龙伯透镜及其参数计算方法、制备方法、制备装置
CN114421176A (zh) 2021-11-08 2022-04-29 广州司南技术有限公司 基于人造介电材料的电磁透镜

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013083794A1 (en) * 2011-12-07 2013-06-13 Canon Kabushiki Kaisha Manufacturing method of a dielectric material and its applications to millimeter-waves beam forming antenna systems
JP2017098743A (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 株式会社村田製作所 ルネベルグレンズアンテナ装置
WO2017090401A1 (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 株式会社村田製作所 ルネベルグレンズアンテナ装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE510565C2 (sv) * 1992-11-10 1999-06-07 Stig Anders Petersson Vågledarlins
WO2012020317A2 (en) * 2010-08-09 2012-02-16 King Abdullah University Of Science And Technology Gain enhanced ltcc system-on-package for umrr applications
US10580611B2 (en) * 2014-08-21 2020-03-03 Raytheon Company Rapid 3D prototyping and fabricating of slow-wave structures, including electromagnetic meta-material structures, for millimeter-wavelength and terahertz-frequency high-power vacuum electronic devices
US9666943B2 (en) * 2015-08-05 2017-05-30 Matsing Inc. Lens based antenna for super high capacity wireless communications systems
EP3401999B1 (en) * 2016-01-07 2020-10-07 Murata Manufacturing Co., Ltd. Luneberg lens antenna device
EP3242358B1 (en) * 2016-05-06 2020-06-17 Amphenol Antenna Solutions, Inc. High gain, multi-beam antenna for 5g wireless communications

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013083794A1 (en) * 2011-12-07 2013-06-13 Canon Kabushiki Kaisha Manufacturing method of a dielectric material and its applications to millimeter-waves beam forming antenna systems
JP2017098743A (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 株式会社村田製作所 ルネベルグレンズアンテナ装置
WO2017090401A1 (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 株式会社村田製作所 ルネベルグレンズアンテナ装置

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