JPH0625051Y2 - マイクロ波アンテナ装置 - Google Patents
マイクロ波アンテナ装置Info
- Publication number
- JPH0625051Y2 JPH0625051Y2 JP1987034126U JP3412687U JPH0625051Y2 JP H0625051 Y2 JPH0625051 Y2 JP H0625051Y2 JP 1987034126 U JP1987034126 U JP 1987034126U JP 3412687 U JP3412687 U JP 3412687U JP H0625051 Y2 JPH0625051 Y2 JP H0625051Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- phase
- phase shifter
- feeding points
- circularly polarized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） この考案は、レーザ機器やマイクロ波通信機器に用いら
れる電子走査アンテナを構成するマイクロ波アンテナ装
置に関する。
れる電子走査アンテナを構成するマイクロ波アンテナ装
置に関する。
（従来の技術） 一般に、電子走査アンテナは、第２図に示すように、ア
ンテナ素子１，移相器２と発振器３によりアレイアンテ
ナを構成されており、移相器２により各アンテナ素子１
に給電される信号の位相をを適宜に設定することによ
り、各アンテナ素子１から放射される電磁波の合成ビー
ムを任意の方向に向けることができる。
ンテナ素子１，移相器２と発振器３によりアレイアンテ
ナを構成されており、移相器２により各アンテナ素子１
に給電される信号の位相をを適宜に設定することによ
り、各アンテナ素子１から放射される電磁波の合成ビー
ムを任意の方向に向けることができる。
ここで、各移相器２としては、通常ディジタル形ダイオ
ード移相器もしくはディジタル形フェライト移相器がよ
く用いられる。
ード移相器もしくはディジタル形フェライト移相器がよ
く用いられる。
ディジタル形ダイオード移相器の構成例を第３図に示
す。このダイオード移相器は、分布定数回路で構成した
移相回路４にダイオード５Ａ〜５Ｈを接続したものであ
り、ダイオード５Ａ〜５Ｈのインピーダンスを電気的に
２状態に切換えることにより、通過位相をビット数に応
じてディジタル的に変化させるものである。
す。このダイオード移相器は、分布定数回路で構成した
移相回路４にダイオード５Ａ〜５Ｈを接続したものであ
り、ダイオード５Ａ〜５Ｈのインピーダンスを電気的に
２状態に切換えることにより、通過位相をビット数に応
じてディジタル的に変化させるものである。
また、ディジタル形フェライト移相器の構成例を第４図
に示す。このフェライト移相器は、導波管６内に挿入し
たフェライト７Ａ〜７Ｄの透磁率を電気的に２状態に切
換えることにより、信号の通過位相を変化するものであ
る。この場合変化する位相量はフェライトの長さにより
定まる。
に示す。このフェライト移相器は、導波管６内に挿入し
たフェライト７Ａ〜７Ｄの透磁率を電気的に２状態に切
換えることにより、信号の通過位相を変化するものであ
る。この場合変化する位相量はフェライトの長さにより
定まる。
しかしながら、上記ダイオード移相器もしくはフェライ
ト移相器において、いずれも位相の変化は分布定数的に
定まるものである。このため、周波数特性を広帯域にす
ることは難しく、通常実現できる範囲は周波数比帯域で
２０％程度である。また両者ともに移相量の大きなビッ
トほど挿入損が大きい。
ト移相器において、いずれも位相の変化は分布定数的に
定まるものである。このため、周波数特性を広帯域にす
ることは難しく、通常実現できる範囲は周波数比帯域で
２０％程度である。また両者ともに移相量の大きなビッ
トほど挿入損が大きい。
ところで、電子走査アンテナのアンテナ素子１として円
偏波アンテナを用いる場合、給電点を変えることにより
通過位相を変ることができる。この目的に適する円偏波
アンテナの代表例として、パッチアンテナを第５図(a),
(b)に示す。このパッチアンテナは、誘電体基板８の一
方の面にパターン導体９を配置し、他面に接地導体１０
を配置して構成したものである。ここで、開き角が９０
°をなす２つの給電点、例えば１１Ａ及び１１Ｂに９０
°の位相差で同振幅の信号を給電すると円偏波が放射さ
れる。さらに１１Ａ，１１Ｂと９０°ずれた位置にある
給電点１１Ｂ，１１Ｃの組合せに、前者と同様に移相差
９０°で給電すると、前記の場合に比べて位相が９０°
遅れた円偏波が放射される。同様に給電点１１ｃ，１１
ｄもしくは１１Ｄ，１１Ａに給電すると、それぞれ初め
の場合に比べて位相が１８０°，２７０°遅れた円偏波
が放射される。
偏波アンテナを用いる場合、給電点を変えることにより
通過位相を変ることができる。この目的に適する円偏波
アンテナの代表例として、パッチアンテナを第５図(a),
(b)に示す。このパッチアンテナは、誘電体基板８の一
方の面にパターン導体９を配置し、他面に接地導体１０
を配置して構成したものである。ここで、開き角が９０
°をなす２つの給電点、例えば１１Ａ及び１１Ｂに９０
°の位相差で同振幅の信号を給電すると円偏波が放射さ
れる。さらに１１Ａ，１１Ｂと９０°ずれた位置にある
給電点１１Ｂ，１１Ｃの組合せに、前者と同様に移相差
９０°で給電すると、前記の場合に比べて位相が９０°
遅れた円偏波が放射される。同様に給電点１１ｃ，１１
ｄもしくは１１Ｄ，１１Ａに給電すると、それぞれ初め
の場合に比べて位相が１８０°，２７０°遅れた円偏波
が放射される。
以上の効果を用いて電子走査アンテナの放射素子を構成
した例を第６図に示す。尚、パッチアンテナは模式的に
パターン導体９で示す。各給電点１１Ａ〜１１Ｄにはス
イッチ１２Ａ〜１２Ｄおよび９０°移相器１３Ａ〜１３
Ｄが接続されている。発振器１５の出力信号は、４分配
器１４により同位相同振幅で４分配され各移相器１３Ａ
〜１３Ｄに供給される。この構成でスイッチ１２Ａ〜１
２Ｄと９０°移相器１３Ａ〜１３Ｄを適宜に切換えて、
上記のように２つの給電点ペアに９０°の位相差で信号
を切換えると、アンテナから放射する円偏波の位相が０
°，９０°，１８０°，２７０°と順次切換わり、９０
°及び１８０°ビットからなる２ビット移相器と同等な
効果が得られる。
した例を第６図に示す。尚、パッチアンテナは模式的に
パターン導体９で示す。各給電点１１Ａ〜１１Ｄにはス
イッチ１２Ａ〜１２Ｄおよび９０°移相器１３Ａ〜１３
Ｄが接続されている。発振器１５の出力信号は、４分配
器１４により同位相同振幅で４分配され各移相器１３Ａ
〜１３Ｄに供給される。この構成でスイッチ１２Ａ〜１
２Ｄと９０°移相器１３Ａ〜１３Ｄを適宜に切換えて、
上記のように２つの給電点ペアに９０°の位相差で信号
を切換えると、アンテナから放射する円偏波の位相が０
°，９０°，１８０°，２７０°と順次切換わり、９０
°及び１８０°ビットからなる２ビット移相器と同等な
効果が得られる。
しかしながらこの構成では、移相器は９０°の１ビット
移相器のため、２ビット移相器に比べて周波数特性も広
帯域であり、挿入損も小さいが、放射素子系の周波数帯
域は移相器の周波数特性の影響を受け、十分な帯域がと
れない。さらに４個の移相器とスイッチ及び４分配器を
必要とするため、構成も複雑になり、小形化が難しいと
いう欠点があった。
移相器のため、２ビット移相器に比べて周波数特性も広
帯域であり、挿入損も小さいが、放射素子系の周波数帯
域は移相器の周波数特性の影響を受け、十分な帯域がと
れない。さらに４個の移相器とスイッチ及び４分配器を
必要とするため、構成も複雑になり、小形化が難しいと
いう欠点があった。
（考案が解決しようとする問題点） 以上のように従来のマイクロ波アンテナ装置では、電子
走査アンテナとして円偏波アンテナを用いると、放射素
子系の周波数帯域が移相器の周波数特性の影響を受け、
十分な帯域がとれず、さらに構成が複雑で小型化が困難
であるという問題を有する。
走査アンテナとして円偏波アンテナを用いると、放射素
子系の周波数帯域が移相器の周波数特性の影響を受け、
十分な帯域がとれず、さらに構成が複雑で小型化が困難
であるという問題を有する。
この考案は上記の欠点を除去するもので、電子走査アン
テナを構成するアンテナ素子として円偏波アンテナを用
いて、広帯域な周波数特性を有するマイクロ波アンテナ
装置を提供することを目的とする。
テナを構成するアンテナ素子として円偏波アンテナを用
いて、広帯域な周波数特性を有するマイクロ波アンテナ
装置を提供することを目的とする。
［考案の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち、この考案に係るマイクロ波アンテナ装置は、
誘電体基板の一方面にパターン導体を配置し、他面に接
地導体を配置し、前記パターン導体表面の同一円上にそ
れぞれ開き角が９０°をなす一対の給電点を複数組設け
てなるパッチアンテナと、マイクロ波信号を９０°の位
相差で２つの出力端子に分配する９０°ハイブリッド分
配器と、この９０°ハイブリッド分配器の２つの出力端
子を前記パッチアンテナのいずれかの組の一対の給電点
に選択的に接続するスイッチとを具備して構成される。
誘電体基板の一方面にパターン導体を配置し、他面に接
地導体を配置し、前記パターン導体表面の同一円上にそ
れぞれ開き角が９０°をなす一対の給電点を複数組設け
てなるパッチアンテナと、マイクロ波信号を９０°の位
相差で２つの出力端子に分配する９０°ハイブリッド分
配器と、この９０°ハイブリッド分配器の２つの出力端
子を前記パッチアンテナのいずれかの組の一対の給電点
に選択的に接続するスイッチとを具備して構成される。
（作用） 上記構成によるマイクロ波アンテナ装置では、広帯域な
周波数特性を持ち、挿入損も少ない９０°ハイブリッド
分配器及びスイッチを用い、分配器で２分配されたマイ
クロ波信号をスイッチでパッチアンテナの任意の一対の
給電点に選択的に供給することで、複数の移相量のうち
の任意の移相量を持つ円偏波を発生するようにし、同時
に給電回路の周波数帯域の制約をなくし、挿入損を少な
くしている。
周波数特性を持ち、挿入損も少ない９０°ハイブリッド
分配器及びスイッチを用い、分配器で２分配されたマイ
クロ波信号をスイッチでパッチアンテナの任意の一対の
給電点に選択的に供給することで、複数の移相量のうち
の任意の移相量を持つ円偏波を発生するようにし、同時
に給電回路の周波数帯域の制約をなくし、挿入損を少な
くしている。
（実施例） 以下、この考案の一実施例を第１図を参照して説明す
る。ここでは円偏波アンテナの代表例として、パッチア
ンテナを用いた場合について説明する。
る。ここでは円偏波アンテナの代表例として、パッチア
ンテナを用いた場合について説明する。
第１図はその構成を示すもので、パッチアンテナは模式
的にパターン導体４で示し、４つの給電点は５Ａ〜５Ｄ
で示す。ここで、２入力４出力スイッチ部２０は、スイ
ッチ２０Ａ〜２０Ｈにより、２つの入力端子から入力し
た信号をそれぞれ４つの出力端子のいずれかに接続する
ものである。また、９０°ハイブリッド結合器２１は、
一つの入力端子から入力した信号をほぼ同振幅で位相差
が９０°の２つの信号に分配し出力するものである。例
えば、９０°ハイブリッド結合器２１の入力端子２１Ｃ
に発振器２２を接続し、アイソレーション端子２１Ｄに
無反射終端２３を接続すると、発振器２２からの信号は
結合器２１の出力端子２１Ａと２１Ｂに出力しそれぞれ
の位相差は９０°となる。
的にパターン導体４で示し、４つの給電点は５Ａ〜５Ｄ
で示す。ここで、２入力４出力スイッチ部２０は、スイ
ッチ２０Ａ〜２０Ｈにより、２つの入力端子から入力し
た信号をそれぞれ４つの出力端子のいずれかに接続する
ものである。また、９０°ハイブリッド結合器２１は、
一つの入力端子から入力した信号をほぼ同振幅で位相差
が９０°の２つの信号に分配し出力するものである。例
えば、９０°ハイブリッド結合器２１の入力端子２１Ｃ
に発振器２２を接続し、アイソレーション端子２１Ｄに
無反射終端２３を接続すると、発振器２２からの信号は
結合器２１の出力端子２１Ａと２１Ｂに出力しそれぞれ
の位相差は９０°となる。
すなわち、スイッチ２０の内部スイッチ２０Ａと２０Ｆ
を接続し、他の内部スイッチを開放とすると、端子２１
Ａはパッチアンテナの給電点５Ａに接続され、端子２１
Ｂは給電点５Ｂに接続される。このため、パッチアンテ
ナの２つの給電点５Ａ及び５Ｂには位相差９０°の信号
が給電され、円偏波が放射される。また内部スイッチ２
０Ｂと２０Ｇを接続し、他の内部スイッチを開放とする
と、パッチアンテナの給電点５Ｂ及び５Ｃに位相差９０
°の信号が給電され、前記の場合に比べて位相が９０°
遅れた円偏波が放射される。このようにスイッチ２０を
順次切換えることにより、移相量がそれぞれ０°，９０
°，１８０°，２７０°の円偏波が放射され、電子走査
アンテナの放射素子として用いることができる。
を接続し、他の内部スイッチを開放とすると、端子２１
Ａはパッチアンテナの給電点５Ａに接続され、端子２１
Ｂは給電点５Ｂに接続される。このため、パッチアンテ
ナの２つの給電点５Ａ及び５Ｂには位相差９０°の信号
が給電され、円偏波が放射される。また内部スイッチ２
０Ｂと２０Ｇを接続し、他の内部スイッチを開放とする
と、パッチアンテナの給電点５Ｂ及び５Ｃに位相差９０
°の信号が給電され、前記の場合に比べて位相が９０°
遅れた円偏波が放射される。このようにスイッチ２０を
順次切換えることにより、移相量がそれぞれ０°，９０
°，１８０°，２７０°の円偏波が放射され、電子走査
アンテナの放射素子として用いることができる。
この構成によれば、２入力４出力スイッチ部２０及び９
０°ハイブリッド結合器２１は広帯域な周波数特性を有
し、例えば２〜１８GHzにおいて必要性能を有すること
も可能である。このため、アンテナの給電回路が周波数
帯域を制約することがない。また、２入力４出力スイッ
チ部２０と９０°ハイブリッド結合器２１で構成できる
ため、構成が簡略で、挿入損も小さくできる。
０°ハイブリッド結合器２１は広帯域な周波数特性を有
し、例えば２〜１８GHzにおいて必要性能を有すること
も可能である。このため、アンテナの給電回路が周波数
帯域を制約することがない。また、２入力４出力スイッ
チ部２０と９０°ハイブリッド結合器２１で構成できる
ため、構成が簡略で、挿入損も小さくできる。
尚、上記説明では、スイッチを順次時計方向に切換える
場合について説明したが、逆方向に切換えると円偏波の
偏波面が変わる。
場合について説明したが、逆方向に切換えると円偏波の
偏波面が変わる。
以上の説明では給電点が４個のパッチアンテナについて
説明したが、例えば８個の給電点を設けたパッチアンテ
ナでは、開き角が９０°をなす２つの給電点のペアにそ
れぞれ移相差が９０°の信号を給電するように順次に給
電点を切換えると、それに伴なってアンテナから移相量
が０°，４５°，９０°，１３５°，１８０°，２２５
°，２７０°，３１５°の円偏波が放射される。したが
って８個の給電点を有するパッチアンテナにスイッチ２
０として２入力８（＝２3）出力のスイッチ部を接続す
ると、３ビット移相器と同等な効果が得られる。したが
って、給電点がさらに１６個，…，２ｎ個（ｎ＝２，
３，…）の場合についても、２入力で１６出力…２ｎ出
力のスイッチを用いることにより、ｎビットの位相変化
をする円偏波を放射することができる。
説明したが、例えば８個の給電点を設けたパッチアンテ
ナでは、開き角が９０°をなす２つの給電点のペアにそ
れぞれ移相差が９０°の信号を給電するように順次に給
電点を切換えると、それに伴なってアンテナから移相量
が０°，４５°，９０°，１３５°，１８０°，２２５
°，２７０°，３１５°の円偏波が放射される。したが
って８個の給電点を有するパッチアンテナにスイッチ２
０として２入力８（＝２3）出力のスイッチ部を接続す
ると、３ビット移相器と同等な効果が得られる。したが
って、給電点がさらに１６個，…，２ｎ個（ｎ＝２，
３，…）の場合についても、２入力で１６出力…２ｎ出
力のスイッチを用いることにより、ｎビットの位相変化
をする円偏波を放射することができる。
［考案の効果］ 以上述べたようにこの考案によれば、円偏波アンテナを
用いて、簡単な構成で電子走査アンテナの放射素子を形
成し、周波数特性が極めて広帯域なマイクロ波アンテナ
装置を提供することができる。
用いて、簡単な構成で電子走査アンテナの放射素子を形
成し、周波数特性が極めて広帯域なマイクロ波アンテナ
装置を提供することができる。
第１図はこの考案に係るマイクロ波アンテナ装置の一実
施例を示す図、第２図は電子走査アンテナの構成例を示
す図、第３図はディジタル形ダイオード移相器の構成例
を示す図、第４図はディジタル形フェライト移相器の構
成例を示す図、第５図(a),(b)はパッチアンテナの構成
例を示す図、第６図はパッチアンテナを用いて構成した
電子走査アンテナの放射素子の一例を示す図である。 １…アンテナ素子、２…移相器、３…発振器、４…移相
回路、５Ａ〜５Ｈ…ダイオード、６…導波管、７Ａ〜７
Ｄ…フェライト、８…誘電体基板、９…パターン導体、
１０…接地導体、１１Ａ〜１１Ｄ…給電点、１２Ａ〜１
２Ｄ…スイッチ、１３Ａ〜１３Ｄ…９０°移相器、１４
…４分配器、１５…発振器、２０…２入力４出力スイッ
チ部、２０Ａ〜２０Ｈ…内部スイッチ、２１…９０°ハ
イブリッド結合器、２２…発振器、２３…無反射終端。
施例を示す図、第２図は電子走査アンテナの構成例を示
す図、第３図はディジタル形ダイオード移相器の構成例
を示す図、第４図はディジタル形フェライト移相器の構
成例を示す図、第５図(a),(b)はパッチアンテナの構成
例を示す図、第６図はパッチアンテナを用いて構成した
電子走査アンテナの放射素子の一例を示す図である。 １…アンテナ素子、２…移相器、３…発振器、４…移相
回路、５Ａ〜５Ｈ…ダイオード、６…導波管、７Ａ〜７
Ｄ…フェライト、８…誘電体基板、９…パターン導体、
１０…接地導体、１１Ａ〜１１Ｄ…給電点、１２Ａ〜１
２Ｄ…スイッチ、１３Ａ〜１３Ｄ…９０°移相器、１４
…４分配器、１５…発振器、２０…２入力４出力スイッ
チ部、２０Ａ〜２０Ｈ…内部スイッチ、２１…９０°ハ
イブリッド結合器、２２…発振器、２３…無反射終端。
Claims (1)
- 【請求項１】誘電体基板の一方面にパターン導体を配置
し、他面に接地導体を配置し、前記パターン導体表面の
同一円上にそれぞれ開き角が９０°をなす一対の給電点
を複数組設けてなるパッチアンテナと、マイクロ波信号
を９０°の位相差で２つの出力端子に分配する９０°ハ
イブリッド分配器と、この９０°ハイブリッド分配器の
２つの出力端子を前記パッチアンテナのいずれかの組の
一対の給電点に選択的に接続するスイッチとを具備する
マイクロ波アンテナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987034126U JPH0625051Y2 (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | マイクロ波アンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987034126U JPH0625051Y2 (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | マイクロ波アンテナ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63142901U JPS63142901U (ja) | 1988-09-20 |
| JPH0625051Y2 true JPH0625051Y2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=30842383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987034126U Expired - Lifetime JPH0625051Y2 (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | マイクロ波アンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625051Y2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2569792B2 (ja) * | 1989-03-17 | 1997-01-08 | 三菱電機株式会社 | ビーム形成回路 |
| AU2019239864B2 (en) | 2018-03-19 | 2023-02-02 | Pivotal Commware, Inc. | Communication of wireless signals through physical barriers |
| US10734736B1 (en) * | 2020-01-03 | 2020-08-04 | Pivotal Commware, Inc. | Dual polarization patch antenna system |
| AU2023257255A1 (en) | 2022-04-18 | 2024-11-07 | Pivotal Commware, Inc. | Time-division-duplex repeaters with global navigation satellite system timing recovery |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59178002A (ja) * | 1983-03-29 | 1984-10-09 | Radio Res Lab | 円偏波アンテナ |
-
1987
- 1987-03-09 JP JP1987034126U patent/JPH0625051Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63142901U (ja) | 1988-09-20 |
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