WO2013145858A1 - ロットマンレンズ - Google Patents
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- H01Q25/008—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device lens fed multibeam arrays
Definitions
- the present invention relates to a Rotman lens.
- Patent Document 1 discloses a Rotman lens having a plurality of input ports and output ports.
- a Rotman lens when one input port is excited, electric power is supplied into the Rotman lens.
- the electric power in the Rotman lens is taken out from the output port and supplied to the array antenna element.
- the excitation amplitude and the excitation phase of the array antenna element are determined by which input port is excited, and the beam direction in space is determined according to the excitation phase of the array antenna.
- an object of the present invention is to provide a Rotman lens with little loss.
- the present invention is arranged at a position facing the ground plane across the dielectric substrate, a ground plane composed of a conductive member, a dielectric substrate disposed on the ground plane, and the dielectric substrate.
- the waveguide leading to the output port is arranged in the dielectric substrate in such a manner that the waveguides do not interfere with each other. According to such a configuration, a Rotman lens with little loss can be obtained.
- the waveguide is a conductive member that connects the ground plane and the Rotman lens, and connects both ends of the plurality of output ports to one input port. It is characterized by being comprised by the 1 or several electroconductive member arrange
- another invention is characterized in that the conductive member is a through hole connecting the base plate and the Rotman lens. According to such a configuration, since the waveguide can be easily created, an increase in manufacturing cost can be prevented.
- the other input port includes a line to which a signal is input, and a tapered portion having a tapered shape that connects the line and the main body of the Rotman lens
- the waveguide is characterized in that it is disposed along the line segment starting from the end of the connecting portion between the tapered portion and the main body of the Rotman lens. According to such a configuration, the signal input from the input port can be efficiently guided to the output port by preventing leakage of the signal from the tapered portion.
- another invention is characterized in that the plurality of input ports are respectively arranged across dummy input ports that are matched and terminated. According to such a configuration, the isolation between the input ports can be increased.
- one or a plurality of ground planes and a dielectric substrate are laminated on the ground plane side or the Rotman lens side, and the waveguide includes the plurality of ground planes and the Rotman plane.
- a conductive member for connecting a lens wherein the conductive member is constituted by one or a plurality of conductive members arranged along a line segment connecting both ends of the plurality of output ports and one input port.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a Rotman lens according to an embodiment of the present invention.
- the Rotman lens 1 includes a main body portion 10 made of a conductive plate and having a substantially circular shape, input ports 11 to 15, output ports 41 to 47, and dummy ports 21, 22, 31. ⁇ 36.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross section of the Rotman lens 1.
- the Rotman lens 1 is attached to the ground plane 80 with the ground plane 80 formed of a plate-shaped conductive member, the dielectric substrate 70 disposed on the ground plane 80, and the dielectric substrate 70 interposed therebetween. It is comprised by the plate-shaped electroconductive member arrange
- the main body 10 and the ground plane 80 are connected by a plurality of through holes 50.
- the through-hole 50 constitutes a waveguide as will be described later.
- the input ports 11 to 15 have tapered portions 11a to 15a and lines 11b to 15b.
- the lines 11b to 15b are made of a conductive member such as a copper foil, and are excited by applying electric power to one end and connected to the tapered portions 11a to 15a.
- the tapered portions 11 a to 15 a have a tapered shape, one end is connected to the other end of the lines 11 b to 15 b, and the other end which is an opening is connected to the main body portion 10.
- the output ports 41 to 47 are arranged substantially opposite to the input ports 11 to 15 and have tapered portions 41a to 47a and lines 41b to 47b.
- the lines 41b to 47b are made of a conductive member such as copper foil, radio waves are radiated from one end, and the other end is connected to the tapered portions 41a to 47a.
- the tapered portions 41 a to 47 a have a tapered shape, one end is connected to the other ends of the lines 41 b to 47 b, and the other end that is an opening is connected to the main body portion 10.
- the dummy ports 21 to 26 are arranged on both sides of the input port and have tapered portions 21a to 26a and lines 21b to 26b.
- the lines 21b to 26b are made of a conductive member such as a copper foil, one end of which is matched and terminated, and the other end is connected to the tapered portions 21a to 26a.
- the tapered portions 21a to 26a have a tapered shape, one end is connected to the other ends of the lines 21b to 26b, and the other end which is an opening is connected to the main body portion 10.
- the dummy ports 31 to 33 are arranged between the output port 47 and the dummy port 21, and the dummy ports 34 to 36 are arranged between the output port 41 and the dummy port 26.
- the dummy ports 31 to 36 have tapered portions 31a to 36a and lines 31b to 36b.
- the lines 31b to 36b are made of a conductive member such as a copper foil, one end of which is matched and terminated, and the other end is connected to the tapered portions 31a to 36a.
- the tapered portions 31 a to 36 a have a tapered shape, one end is connected to the other end of the lines 31 b to 36 b, and the other end which is an opening is connected to the main body portion 10.
- waveguides 51 to 56 each including a plurality of through holes 50 are formed.
- 3 to 5 are diagrams for explaining an example of the configuration of the waveguides 51 to 56.
- FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining a configuration example of the waveguides 51 and 52 arranged in the tapered portion 11 a of the input port 11.
- the waveguide 51 is configured by arranging two through holes along a broken line connecting the left end of the opening of the tapered portion 47a and the upper end of the opening of the tapered portion 11a.
- the upper side of the waveguide 52 is configured by arranging two through holes along a broken line connecting the right end of the opening of the tapered portion 41a and the lower end of the opening of the tapered portion 11a.
- FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration example of the waveguides 52 and 53 arranged in the tapered portion 12a of the input port 12.
- the lower side of the waveguide 52 is configured by arranging three through holes along a broken line connecting the left end of the opening of the tapered portion 47a and the upper end of the opening of the tapered portion 12a.
- the left side of the waveguide 53 is configured by arranging two through holes along a broken line connecting the right end of the opening of the tapered portion 41a and the lower end of the opening of the tapered portion 12a.
- FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration example of the waveguides 53 and 54 disposed in the tapered portion 13a of the input port 13.
- the right side of the waveguide 53 is configured by arranging three through holes along a broken line connecting the left end of the opening of the tapered portion 47a and the left end of the opening of the tapered portion 13a.
- the left side of the waveguide 54 is configured by three through holes arranged along a broken line connecting the right end of the opening of the tapered portion 41a and the right end of the opening of the tapered portion 13a.
- the plurality of through holes 50 constituting the waveguides 51 to 56 are set at intervals at which signals do not leak from between the adjacent through holes 50.
- the signal wavelength is ⁇
- it can be set to about ⁇ / 4.
- other intervals may be set.
- the waveguides 55 and 56 provided in the openings of the tapered portions 14a and 15a have the same configuration as the waveguides 51 and 52, description thereof is omitted.
- the Rotman lens 1 according to the embodiment of the present invention is different from the conventional Rotman lens 1A shown in FIG. 6 in that the waveguides 51 to 56 are provided.
- the Rotman lens 1 according to the present embodiment when a signal is input to the lines 11b to 15b, the signal is input to the main body 10 of the Rotman lens 1 via the tapered portions 11a to 15a.
- a signal input from any one of the taper portions 11a to 15a is transmitted not only to the output ports 41 to 47 but also to other input ports. This is a loss. End up. More specifically, for example, a signal input from the input port 13 is not only transmitted to the output ports 41 to 47 but also partially transmitted to the input ports 11, 12, 14, and 15. Become.
- the direction of travel of the signals emitted from the openings of the tapered portions 11a to 15a is adjusted by the waveguides 51 to 56, and propagates toward the output ports 41 to 47.
- the loss can be reduced by reducing the signals propagated to the other input ports.
- the table shown in FIG. 7 is a table comparing the loss of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 and the conventional configuration shown in FIG. More specifically, the table shown in FIG. 7 shows the loss between the input and output ports when signals are input to the input ports 11 to 13 and the signals are observed at the output ports 41 to 47.
- the loss referred to here represents the total sum of signals leaked to ports other than the output ports 41 to 47 among signals input from one input port. That is, in the top row of the table shown in FIG. 7, the loss of the configuration of FIGS. 6 and 1 when a signal is input to the input port 11 is ⁇ 7.7 dB and ⁇ 5.1 dB, respectively. It can be seen that the embodiment of the present invention shown in FIG.
- the losses of the configurations of FIGS. 6 and 1 are ⁇ 4.7 dB and ⁇ 3.5 dB, respectively, and the implementation of the present invention shown in FIG. It can be seen that the configuration reduces 1.2 dB loss.
- the loss of the configuration of FIG. 6 and FIG. 1 is ⁇ 3.6 dB and ⁇ 3.6 dB, respectively. It can be seen that the reduction effect does not appear.
- the effect of reducing the loss does not appear in the case of the input port 13, but the input port 13 is also reduced by adjusting the configuration of the waveguides 53 and 54. It is known from the inventors' experiment that the effect can be obtained.
- FIG. 8 is a diagram showing an array factor of the conventional configuration shown in FIG. 6, and FIG. 9 is a diagram showing an array factor of the present embodiment shown in FIG. That is, it is a diagram showing calculated values of ideal radiation patterns when it is assumed that an ideal point wave source, that is, an antenna that radiates radio waves in the same direction, is installed at each output port.
- the amplitude ratio and phase ratio of radio waves radiated from each antenna are determined by the amplitude ratio and phase ratio of radio waves output to each output port.
- the horizontal axis indicates an angle (deg)
- the vertical axis indicates a gain (dB).
- a solid line indicates the array factor of the input port 11
- a short broken line indicates the array factor of the input port 12
- a long broken line indicates the array factor of the input port 13.
- the directivity can be improved and the loss can be reduced without affecting the characteristics of the main beam. Become.
- the waveguides 51 to 56 can be used even if the directivity cannot be sufficiently ensured because the tapered portions 11a to 15a cannot be formed into a desired shape or size due to design restrictions. By adjusting the shape, directivity can be ensured.
- the waveguides 51 to 56 are configured by through holes, loss can be reduced without complicating the manufacturing process.
- the above embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to the case described above.
- the main body 10, the dielectric substrate 70, and the ground plane 80 are provided.
- a plurality of ground planes and dielectric bodies are included. You may make it have a board
- a dielectric substrate 71, an RF substrate 91, a dielectric substrate 72, a ground plate 82, a dielectric substrate 73, and an RF substrate (or an RF substrate (or lower side in FIG. 10)) (Antenna substrate) 92 is laminated.
- the plurality of through holes 50 are partially connected to the ground plane 81, partially connected to the ground plane 81 and the ground plane 82, and partially connected to the ground plane 81 and the ground plane 82 and penetrating all the substrates. Yes.
- each through hole 50 is connected to the ground planes 81 and 82 in different modes. However, they may be connected to the ground planes 81 and 82 in the same mode. Specifically, all the through holes 50 are connected only to the ground plane 81, connected to both the ground planes 81 and 82, or connected to both the ground planes 81 and 82 and penetrate all the substrates. May be.
- the main body 10 is disposed at the center, and the dielectric substrate 70 is disposed so as to sandwich it.
- a ground plane 81 is disposed below the dielectric substrate 70 (lower side in FIG. 11), and below the dielectric substrate 71, the RF substrate 91, the ground plane 82, the dielectric substrate 72, and the RF substrate (or antenna).
- Substrate) 92 is disposed.
- a ground plane 83 is disposed on the upper side of the dielectric substrate 70 (upper side in FIG. 11), on which the dielectric substrate 73, the RF substrate 93, the ground plane 84, the dielectric substrate 74, and the RF substrate (or antenna).
- Substrate) 94 is disposed.
- each through-hole 50 is connected to the ground planes 81 to 84 in a different manner. However, similar to the case of FIG. 10, these through holes 50 may be connected to the ground planes 81 to 84 in the same manner. Good.
- the through holes 50 are used as the waveguides 51 to 56.
- structures other than the through holes 50 may be used.
- a waveguide may be configured by one or a plurality of conductor plates that connect the main body 10 and the ground plane.
- the waveguides 51 to 56 are arranged on the broken line as shown in FIGS. 3 to 5, they may be arranged not on the broken line but at a slightly deviated position. Note that the waveguides 51 to 56 may be arranged so that these waveguides do not interfere with each other. Specifically, it may be arranged so that a signal radiated from a certain waveguide is not blocked by another waveguide.
- the waveguides 51 to 56 are provided at both ends of the tapered portions 11a to 15a of all the input ports 11 to 15.
- the waveguides are provided only to some of the input ports. Also good. Further, the waveguide does not need to be provided at both ends of the tapered portion, and may be provided only on one side.
- the tapered portions 11a to 15a have a linear shape, but may have a curved shape.
- the configuration of the waveguides 51 to 56 shown in FIG. 1 is an example, and may have other shapes. Specifically, the number and arrangement positions of the through holes 50 can be changed according to the characteristics to be obtained.
- the dummy ports 21 to 26 and 31 to 36 are arranged, but such dummy ports are not necessarily arranged. Further, although one dummy port 21 to 26 is arranged between a pair of input ports, two or more dummy ports may be arranged.
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Abstract
導電性部材によって構成される地板80と、地板80上に配置される誘電体基板70と、誘電体基板70を挟んで地板80と対向する位置に配置され、複数の入力ポート11~15および複数の出力ポート41~47を有し、複数の出力ポート41~47の両端と、一の入力ポートとを結ぶ線分に沿って、一の入力ポートに入力された信号を複数の出力ポートに導く導波路51~56を誘電体基板70内に、導波路同士が干渉しない態様で配置し、ロットマンレンズの損失を減らす。
Description
本発明は、ロットマンレンズに関するものである。
特許文献1には、複数の入力ポートと出力ポートを有するロットマンレンズが開示されている。このようなロットマンレンズでは、一の入力ポートを励振したとき、電力はロットマンレンズ内に供給される。ロットマンレンズ内の電力は出力ポートから取り出され、アレーアンテナ素子に供給される。アレーアンテナ素子の励振振幅および励振位相は、どの入力ポートを励振するかによって決定され、アレーアンテナの励振位相に応じて空間でのビーム方向が定まる。
ところで、特許文献1に開示された技術では、一の入力ポートを励振した場合に、励振信号が他の入力ポートにも伝達されてしまうことがあり、その場合には損失が生じてしまうという問題がある。
そこで、本発明は損失が少ないロットマンレンズを提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明は、導電性部材によって構成される地板と、前記地板上に配置される誘電体基板と、前記誘電体基板を挟んで前記地板と対向する位置に配置され、複数の入力ポートおよび複数の出力ポートを有し、前記複数の出力ポートの両端と、一の入力ポートとを結ぶ線分に沿って、前記一の入力ポートに入力された信号を前記複数の出力ポートに導く導波路を前記誘電体基板内に、導波路同士が干渉しない態様で配置したことを特徴とする。
このような構成によれば、損失が少ないロットマンレンズを得ることができる。
このような構成によれば、損失が少ないロットマンレンズを得ることができる。
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記導波路は、前記地板と前記ロットマンレンズとを接続する導電性部材であって、前記複数の出力ポートの両端と一の入力ポートとを結ぶ線分に沿って配置された1または複数の導電性部材によって構成されることを特徴とする。
このような構成によれば、入力ポートから入力された信号を出力ポートに効率よく導くことができるので損失を減らすことができる。
このような構成によれば、入力ポートから入力された信号を出力ポートに効率よく導くことができるので損失を減らすことができる。
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記導電性部材は前記地板と前記ロットマンレンズとを接続するスルーホールであることを特徴とする。
このような構成によれば、導波路を簡単に作成ことができるので、製造コストの増加を防ぐことができる。
このような構成によれば、導波路を簡単に作成ことができるので、製造コストの増加を防ぐことができる。
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記入力ポートは、信号が入力される線路と、前記線路と前記ロットマンレンズの本体部とを接続するテーパ形状を有するテーパ部とを有し、前記導波路は前記テーパ部と前記ロットマンレンズの本体部との接続部の端部を起点とし、前記線分に沿って配置されていることを特徴とする。
このような構成によれば、テーパ部からの信号の漏出を防ぐことで、入力ポートから入力された信号を出力ポートへ効率よく導くことができる。
このような構成によれば、テーパ部からの信号の漏出を防ぐことで、入力ポートから入力された信号を出力ポートへ効率よく導くことができる。
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記複数の入力ポートは、整合終端されたダミーの入力ポートを挟んでそれぞれ配置されていることを特徴とする。
このような構成によれば、入力ポート同士のアイソレーションを高めることができる。
このような構成によれば、入力ポート同士のアイソレーションを高めることができる。
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記地板側または前記ロットマンレンズ側に1または複数の地板および誘電体基板が積層して配置され、前記導波路は、これら複数の地板と前記ロットマンレンズとを接続する導電性部材であって、前記複数の出力ポートの両端と一の入力ポートとを結ぶ線分に沿って配置された1または複数の導電性部材によって構成されることを特徴とする。
このような構成によれば、複数の地板および誘電体基板を有する場合であっても、入力ポートから入力された信号を出力ポートに効率よく導くことができるので損失を減らすことができる。
このような構成によれば、複数の地板および誘電体基板を有する場合であっても、入力ポートから入力された信号を出力ポートに効率よく導くことができるので損失を減らすことができる。
本発明によれば、損失が少ないロットマンレンズを提供することができる。
次に、本発明の実施形態について説明する。
(A)実施形態の構成の説明
図1は、本発明の実施形態に係るロットマンレンズの構成例を示す図である。この図に示すように、ロットマンレンズ1は、導電性板材で構成されて略円形形状を有する本体部10と、入力ポート11~15、出力ポート41~47、および、ダミーポート21,22,31~36を有している。
図1は、本発明の実施形態に係るロットマンレンズの構成例を示す図である。この図に示すように、ロットマンレンズ1は、導電性板材で構成されて略円形形状を有する本体部10と、入力ポート11~15、出力ポート41~47、および、ダミーポート21,22,31~36を有している。
図2は、ロットマンレンズ1の断面を示す断面図である。この図に示すように、ロットマンレンズ1は、板状の導電性部材によって構成される地板80と、地板80上に配置される誘電体基板70と、誘電体基板70を挟んで、地板80に対向して配置される板状の導電性部材によって構成される。なお、後述するように、本体部10と地板80とは、複数のスルーホール50によって接続されている。また、このスルーホール50は、後述するように導波路を構成する。
図1に戻って、入力ポート11~15は、テーパ部11a~15aおよび線路11b~15bを有している。ここで、線路11b~15bは、銅箔等の導電性部材によって構成され、一端に電力が印加されて励振され、他端がテーパ部11a~15aに接続されている。テーパ部11a~15aは、テーパ形状を有し、一端が線路11b~15bの他端に接続され、開口部である他端が本体部10に接続されている。
出力ポート41~47は、入力ポート11~15の略反対側に配置され、テーパ部41a~47aおよび線路41b~47bを有している。ここで、線路41b~47bは、銅箔等の導電性部材によって構成され、一端から電波が放射され、他端がテーパ部41a~47aに接続されている。テーパ部41a~47aは、テーパ形状を有し、一端が線路41b~47bの他端に接続され、開口部である他端が本体部10に接続されている。
ダミーポート21~26は、入力ポートの両側に配置され、テーパ部21a~26aおよび線路21b~26bを有している。ここで、線路21b~26bは、銅箔等の導電性部材によって構成され、一端が整合終端され、他端がテーパ部21a~26aに接続されている。テーパ部21a~26aは、テーパ形状を有し、一端が線路21b~26bの他端に接続され、開口部である他端が本体部10に接続されている。
ダミーポート31~33は、出力ポート47とダミーポート21の間に配置され、ダミーポート34~36は、出力ポート41とダミーポート26の間に配置されている。ダミーポート31~36は、テーパ部31a~36aおよび線路31b~36bを有している。ここで、線路31b~36bは、銅箔等の導電性部材によって構成され、一端が整合終端され、他端がテーパ部31a~36aに接続されている。テーパ部31a~36aは、テーパ形状を有し、一端が線路31b~36bの他端に接続され、開口部である他端が本体部10に接続されている。
また、入力ポート11~15のテーパ部11a~15aの開口部付近には、複数のスルーホール50によって構成される導波路51~56が形成されている。図3~5は導波路51~56の構成例を説明するための図である。図3は入力ポート11のテーパ部11aに配置されている導波路51,52の構成例を説明するための図である。この図3に示すように、導波路51は、テーパ部47aの開口部の左端とテーパ部11aの開口部の上端を結ぶ破線に沿って2つのスルーホールが配置されて構成されている。また、導波路52の上側は、テーパ部41aの開口部の右端とテーパ部11aの開口部の下端を結ぶ破線に沿って2つのスルーホールが配置されて構成されている。
図4は入力ポート12のテーパ部12aに配置されている導波路52,53の構成例を説明するための図である。この図に示すように、導波路52の下側は、テーパ部47aの開口部の左端とテーパ部12aの開口部の上端を結ぶ破線に沿って3つのスルーホールが配置されて構成されている。また、導波路53の左側は、テーパ部41aの開口部の右端とテーパ部12aの開口部の下端を結ぶ破線に沿って2つのスルーホールが配置されて構成されている。
図5は入力ポート13のテーパ部13aに配置されている導波路53,54の構成例を説明するための図である。この図に示すように、導波路53の右側は、テーパ部47aの開口部の左端とテーパ部13aの開口部の左端を結ぶ破線に沿って3つのスルーホールが配置されて構成されている。また、導波路54の左側は、テーパ部41aの開口部の右端とテーパ部13aの開口部の右端を結ぶ破線に沿って3つのスルーホールが配置されて構成されている。
導波路51~56を構成する複数のスルーホール50は、隣接するスルーホール50の間から信号が漏出しない間隔に設定されている。一例として、信号波長をλとする場合に、λ/4程度に設定することができる。もちろん、これ以外の間隔に設定してもよい。
なお、テーパ部14a,15aの開口部に設けられている導波路55,56は、導波路51,52と同様の構成とされているので、その説明は省略する。
(B)実施形態の動作の説明
本発明の実施形態に係るロットマンレンズ1は、図6に示す従来のロットマンレンズ1Aに比較すると、導波路51~56を有する点が異なっている。本実施形態に係るロットマンレンズ1では、線路11b~15bに信号が入力されると、テーパ部11a~15aを介してロットマンレンズ1の本体部10に入力される。図6に示す従来のロットマンレンズ1Aでは、テーパ部11a~15aのいずれかから入力された信号は出力ポート41~47だけでなく、他の入力ポートにも伝達されてしまうため、これが損失になってしまう。より具体的には、例えば、入力ポート13から入力された信号は、出力ポート41~47に伝達するだけでなく、入力ポート11,12,14,15にも一部が伝達するため、これが損失になってしまう。
本発明の実施形態に係るロットマンレンズ1は、図6に示す従来のロットマンレンズ1Aに比較すると、導波路51~56を有する点が異なっている。本実施形態に係るロットマンレンズ1では、線路11b~15bに信号が入力されると、テーパ部11a~15aを介してロットマンレンズ1の本体部10に入力される。図6に示す従来のロットマンレンズ1Aでは、テーパ部11a~15aのいずれかから入力された信号は出力ポート41~47だけでなく、他の入力ポートにも伝達されてしまうため、これが損失になってしまう。より具体的には、例えば、入力ポート13から入力された信号は、出力ポート41~47に伝達するだけでなく、入力ポート11,12,14,15にも一部が伝達するため、これが損失になってしまう。
一方、本実施形態では、線路11b~15bに信号が入力されると、テーパ部11a~15aを介してロットマンレンズ1の本体部10に入力される。このとき、テーパ部11a~15aの開口部の両端には、複数のスルーホール50が形成されている。これらのスルーホール50は、図2に示すように、地板80に接続されていることから接地電位となっている。このような接地電位のスルーホール50が存在する場合、本体部10、スルーホール50、および、地板80によって遮蔽された空間が形成されるため、この空間が導波路として機能する。このため、テーパ部11a~15aの開口部から放たれた信号は、導波路51~56によって進行方向が調整され、出力ポート41~47に向かって伝搬する。これにより、入力ポート11~15から入力された信号は、出力ポート41~47にその殆どが伝搬されるため、他の入力ポートに伝搬される信号を減らすことで、損失を減らすことができる。
図7に示す表は、図1に示す本発明の実施形態と、図6に示す従来の構成の損失を比較する表である。より具体的には、図7に示す表は、入力ポート11~13に信号を入力し、出力ポート41~47で信号を観測した場合における、入出力ポート間の損失を示している。ここでいう損失とは、一つの入力ポートから入力された信号のうち、出力ポート41~47以外のポートに漏れ伝わる信号の総和を表している。すなわち、図7に示す表の一番上の段は、入力ポート11に信号を入力した場合における図6と図1の構成の損失がそれぞれ-7.7dBおよび-5.1dBであり、図1に示す本発明の実施形態が2.4dB損失を低減していることが分かる。また、第2番目の段は、入力ポート12に信号を入力した場合における図6と図1の構成の損失がそれぞれ-4.7dBおよび-3.5dBであり、図1に示す本発明の実施形態が1.2dB損失を低減していることが分かる。また、第3番目の段は、入力ポート13に信号を入力した場合における図6と図1の構成の損失がそれぞれ-3.6dBおよび-3.6dBであり、入力ポート13の場合では損失の低減効果は現れていないことが分かる。なお、図1に示す導波路53,54の構成では、入力ポート13の場合では損失の低減効果は現れていないが、導波路53,54の構成を調整することにより、当該入力ポート13でも低減効果が得られることは、発明者の実験により分かっている。
図8は図6に示す従来構成のアレーファクタを示す図であり、また、図9は図1に示す本実施形態のアレーファクタを示す図である。つまり、各出力ポートに理想的な点波源、つまり等方位に電波を放射するアンテナを設置したと仮定したときの理想的な放射パターンの計算値を示す図である。各アンテナから放射される電波の振幅比および位相比は、各出力ポートに出力される電波の振幅比および位相比によって決定される。なお、これらの図の横軸は角度(deg)を示し、縦軸は利得(dB)を示す。また、実線は入力ポート11のアレーファクタを示し、短い破線は入力ポート12のアレーファクタを示し、長い破線は入力ポート13のアレーファクタを示している。なお、各図は最大の利得に基づいて規格化して表示している。これら図8,9の比較から、各入力ポートにおいて利得が最も大きい主ビームの方向に変化はなく、約0°,30°,60°である。一方、主ビームの以外のサイドローブについては、本実施形態の方が利得が小さくなっており、特性が改善されていることが分かる。
以上に説明したように、本発明の実施形態によれば、導波路51~56を設けることにより、主ビームの特性に影響を与えることなく、指向性を改善して損失を減らすことが可能になる。
また、以上の実施形態では、設計上の制約により、テーパ部11a~15aの形状を所望の形状やサイズにできずに、指向性を十分に確保できない場合であっても、導波路51~56の形状を調整することにより、指向性を確保することができる。
また、以上の実施形態では、導波路51~56をスルーホールによって構成するようにしたので、製造プロセスを複雑にすることなく、損失を減らすことが可能になる。
(C)変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、図2に示すように、本体部10、誘電体基板70、および、地板80を有するようにしたが、例えば、図10に示すように、複数の地板および誘電体基板を有するようにしてもよい。図10に示す実施形態では、地板81の下側(図10の下側)には誘電体基板71、RF基板91、誘電体基板72、地板82、誘電体基板73、および、RF基板(またはアンテナ基板)92が積層されている。また、複数のスルーホール50は、一部は地板81に接続され、一部は地板81および地板82に接続され、一部は地板81および地板82に接続されるとともに全ての基板を貫通している。このように、複数の基板を貫通して、複数の地板に接続することで、信号が地板81よりも下層に漏洩することを防止することができる。なお、図10では、それぞれのスルーホール50を異なる態様で地板81,82と接続するようにしたが、これらを同じ態様で地板81,82と接続するようにしてもよい。具体的には、全てのスルーホール50を地板81のみと接続したり、地板81,82の双方と接続したり、あるいは、地板81,82の双方と接続するとともに全ての基板を貫通するようにしてもよい。
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、図2に示すように、本体部10、誘電体基板70、および、地板80を有するようにしたが、例えば、図10に示すように、複数の地板および誘電体基板を有するようにしてもよい。図10に示す実施形態では、地板81の下側(図10の下側)には誘電体基板71、RF基板91、誘電体基板72、地板82、誘電体基板73、および、RF基板(またはアンテナ基板)92が積層されている。また、複数のスルーホール50は、一部は地板81に接続され、一部は地板81および地板82に接続され、一部は地板81および地板82に接続されるとともに全ての基板を貫通している。このように、複数の基板を貫通して、複数の地板に接続することで、信号が地板81よりも下層に漏洩することを防止することができる。なお、図10では、それぞれのスルーホール50を異なる態様で地板81,82と接続するようにしたが、これらを同じ態様で地板81,82と接続するようにしてもよい。具体的には、全てのスルーホール50を地板81のみと接続したり、地板81,82の双方と接続したり、あるいは、地板81,82の双方と接続するとともに全ての基板を貫通するようにしてもよい。
図11の例では、中央に本体部10が配置され、それを挟むように誘電体基板70が配置されている。誘電体基板70の下側(図11の下側)には地板81が配置され、その下には誘電体基板71、RF基板91、地板82、誘電体基板72、および、RF基板(またはアンテナ基板)92が配置されている。また、誘電体基板70の上側(図11の上側)には地板83が配置され、その上には誘電体基板73、RF基板93、地板84、誘電体基板74、および、RF基板(またはアンテナ基板)94が配置されている。また、複数のスルーホール50の一部は地板81,83に接続され、一部は地板81,82に接続され、一部は地板83,84に接続され、一部は地板83,84に接続されるとともに上側の複数の基板を全て貫通している。このように、複数の基板を貫通して、複数の地板に接続することで、信号が地板81よりも下層または地板83よりも上層に漏洩することを防止することができる。なお、図11では、それぞれのスルーホール50を異なる態様で地板81~84と接続するようにしたが、図10の場合と同様にこれらを同じ態様で地板81~84と接続するようにしてもよい。
また、以上の実施形態では、導波路51~56としては、スルーホール50を用いるようにしたが、スルーホール50以外の構造物を使用することも可能である。スルーホール50の代わりに、例えば、本体部10と地板とを接続する1枚または複数枚の導体板によって導波路を構成するようにしてもよい。また、導波路51~56は、図3~5に示すように、破線上に配置するようにしたが、破線上ではなく、これから多少ずれた位置に配置するようにしてもよい。なお、導波路51~56の配置の態様としては、これらの導波路同士が相互に干渉しないように配置すればよい。具体的には、ある導波路から放射される信号が、他の導波路によって遮られないように配置すればよい。
また、以上の実施形態では、全ての入力ポート11~15のテーパ部11a~15aの両端に導波路51~56を設けるようにしたが、一部の入力ポートのみに導波路を設けるようにしてもよい。また、導波路は、テーパ部の両端に設ける必要はなく、一方だけに設けるようにしてもよい。
また、以上の実施形態では、テーパ部11a~15aが直線形状を有するようにしたが、曲線形状を有するようにしてもよい。
また、図1に示す導波路51~56の構成は一例であって、これ以外の形状を有するようにしてもよい。具体的には、スルーホール50の本数や配置位置は、得ようとする特性に応じて変更することができる。
また、以上の実施形態では、ダミーポート21~26,31~36を配置するようにしたが、このようなダミーポートは必ずしも配置する必要はない。また、ダミーポート21~26は、一組の入力ポートの間に一つ配置するようにしたが、2つ以上配置するようにしてもよい。
1 ロットマンレンズ
10 本体部
11~15 入力ポート
11a~15a テーパ部
11b~15b 線路
21~26 ダミーポート
31~36 ダミーポート
41~47 出力ポート
41a~47a テーパ部
41b~47b 線路
10 本体部
11~15 入力ポート
11a~15a テーパ部
11b~15b 線路
21~26 ダミーポート
31~36 ダミーポート
41~47 出力ポート
41a~47a テーパ部
41b~47b 線路
Claims (6)
- 導電性部材によって構成される地板と、
前記地板上に配置される誘電体基板と、
前記誘電体基板を挟んで前記地板と対向する位置に配置され、複数の入力ポートおよび複数の出力ポートを有し、
前記複数の出力ポートの両端と、一の入力ポートとを結ぶ線分に沿って、前記一の入力ポートに入力された信号を前記複数の出力ポートに導く導波路を前記誘電体基板内に、導波路同士が干渉しない態様で配置したことを特徴とするロットマンレンズ。 - 前記導波路は、前記地板と前記ロットマンレンズとを接続する導電性部材であって、前記複数の出力ポートの両端と一の入力ポートとを結ぶ線分に沿って配置された1または複数の導電性部材によって構成されることを特徴とする請求項1に記載のロットマンレンズ。
- 前記導電性部材は前記地板と前記ロットマンレンズとを接続するスルーホールであることを特徴とする請求項2に記載のロットマンレンズ。
- 前記入力ポートは、信号が入力される線路と、前記線路と前記ロットマンレンズの本体部とを接続するテーパ形状を有するテーパ部とを有し、前記導波路は前記テーパ部と前記ロットマンレンズの本体部との接続部の端部を起点とし、前記線分に沿って配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のロットマンレンズ。
- 前記複数の入力ポートは、整合終端されたダミーの入力ポートを挟んでそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のロットマンレンズ。
- 前記地板側または前記ロットマンレンズ側に1または複数の地板および誘電体基板が積層して配置され、
前記導波路は、これら複数の地板と前記ロットマンレンズとを接続する導電性部材であって、前記複数の出力ポートの両端と一の入力ポートとを結ぶ線分に沿って配置された1または複数の導電性部材によって構成されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のロットマンレンズ。
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