JPH07183724A - 成形ビームアンテナ - Google Patents
成形ビームアンテナInfo
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- JPH07183724A JPH07183724A JP32678393A JP32678393A JPH07183724A JP H07183724 A JPH07183724 A JP H07183724A JP 32678393 A JP32678393 A JP 32678393A JP 32678393 A JP32678393 A JP 32678393A JP H07183724 A JPH07183724 A JP H07183724A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コセカント２乗ビームを、位相器を持たない
マイクロストリップアレイアンテナで実現する。 【構成】 ビームチルトさせるとともに、アレイの中心
部分（４）から給電し、アレイの左半分と右半分に符号
が反対で同一の位相を与え、各放射素子の励振振幅を中
心から一定の割合で減衰させる。 【効果】 マイクロストリップアレーアンテナを使っ
て、カセカント２乗ビーム特性をもつ成形ビームアンテ
ナが簡単な構成で実現できる。
マイクロストリップアレイアンテナで実現する。 【構成】 ビームチルトさせるとともに、アレイの中心
部分（４）から給電し、アレイの左半分と右半分に符号
が反対で同一の位相を与え、各放射素子の励振振幅を中
心から一定の割合で減衰させる。 【効果】 マイクロストリップアレーアンテナを使っ
て、カセカント２乗ビーム特性をもつ成形ビームアンテ
ナが簡単な構成で実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は成形ビームアンテナに関
し、特に室内で使用されるミリ波アンテナに関する。
し、特に室内で使用されるミリ波アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、カセカント２乗ビームを成形する
手段として、ホーンアンテナを利用したものや、導波管
スロットアレーによるものがある。これらのアンテナを
ミリ波帯において使用するのは工作の精度から困難であ
る。工作の精度の点では、エッチングによってアンテナ
を製作する平面プリントアンテナが有効であるが、給電
回路の構成を考えると実現が困難であるとされていた。
さらに従来の導波管スロットアレーの場合、給電はアレ
ーの端からされていたため、端から端までの距離が長
く、周波数特性の大きい構造になっていた。
手段として、ホーンアンテナを利用したものや、導波管
スロットアレーによるものがある。これらのアンテナを
ミリ波帯において使用するのは工作の精度から困難であ
る。工作の精度の点では、エッチングによってアンテナ
を製作する平面プリントアンテナが有効であるが、給電
回路の構成を考えると実現が困難であるとされていた。
さらに従来の導波管スロットアレーの場合、給電はアレ
ーの端からされていたため、端から端までの距離が長
く、周波数特性の大きい構造になっていた。
【０００３】尚、従来のこれらのアンテナについては、
「導波管スロットアレイを用いた修正カセカント２乗ビ
ームアンテナ」昭和６１年度電子通信学会総合全国大会
６１２、「Ｒａｙ−ＴｈｅｏｒｙによるＨ面カセカント
ビームホーンアンテナの設計」昭和５５年度電子通信学
会総合全国大会５５７、「２３ＧＨｚハイビジョン／地
上放送用成形ビーム導波管スロットアレイアンテナ」１
９８９年電子情報通信学会秋季全国大会Ｂ−２３に示さ
れている。
「導波管スロットアレイを用いた修正カセカント２乗ビ
ームアンテナ」昭和６１年度電子通信学会総合全国大会
６１２、「Ｒａｙ−ＴｈｅｏｒｙによるＨ面カセカント
ビームホーンアンテナの設計」昭和５５年度電子通信学
会総合全国大会５５７、「２３ＧＨｚハイビジョン／地
上放送用成形ビーム導波管スロットアレイアンテナ」１
９８９年電子情報通信学会秋季全国大会Ｂ−２３に示さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】カセカント２乗ビーム
を実現するための励振振幅・位相は、数値シミュレーシ
ョンにより求められるが、各素子の励振位相にはばらつ
きがあり、また、励振振幅についても各素子によってか
なりのレベル差があり、実現することが困難であった。
を実現するための励振振幅・位相は、数値シミュレーシ
ョンにより求められるが、各素子の励振位相にはばらつ
きがあり、また、励振振幅についても各素子によってか
なりのレベル差があり、実現することが困難であった。
【０００５】更に、マイクロストリップラインにより、
これらの位相・振幅分布を実現するには、位相について
は線路長、振幅については線路幅で調整するため、精度
や回路のスペースの点から、困難であった。また、直列
給電を考えた場合、周波数特性が大きいことも問題であ
った。
これらの位相・振幅分布を実現するには、位相について
は線路長、振幅については線路幅で調整するため、精度
や回路のスペースの点から、困難であった。また、直列
給電を考えた場合、周波数特性が大きいことも問題であ
った。
【０００６】図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はこの問題を
説明するための図であり、２８素子で構成されるアンテ
ナの場合、（Ａ）の実線で示されたカセカントビームを
作るためフーリエ変換して求めた波源の励振位相分布が
（Ｂ）であり、（Ｃ）は励振振幅を示している。（Ｂ）
で示すように、所望のカセカントビームを得るためには
各素子に与える励振位相にばらつきがある。
説明するための図であり、２８素子で構成されるアンテ
ナの場合、（Ａ）の実線で示されたカセカントビームを
作るためフーリエ変換して求めた波源の励振位相分布が
（Ｂ）であり、（Ｃ）は励振振幅を示している。（Ｂ）
で示すように、所望のカセカントビームを得るためには
各素子に与える励振位相にばらつきがある。
【０００７】本発明の目的はカセカント２乗ビーム特性
をもつ成形ビームアンテナを位相器をもたないマイクロ
ストリップアレーアンテナで実現することである。
をもつ成形ビームアンテナを位相器をもたないマイクロ
ストリップアレーアンテナで実現することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、アレー
アンテナによってカセカント２乗ビームを形成すると
き、アレーの左半分と右半分に符号が反対で同一の位相
を与える成形ビームアンテナが得られる。更に本発明に
おいては、アレーの中心から両端に向って直列に給電す
ることも特徴であり、また共通の分配器を多く用い、各
素子の励振振幅を一定の割合で減衰させてゆくことで所
望の成形ビームアンテナが得られる。
アンテナによってカセカント２乗ビームを形成すると
き、アレーの左半分と右半分に符号が反対で同一の位相
を与える成形ビームアンテナが得られる。更に本発明に
おいては、アレーの中心から両端に向って直列に給電す
ることも特徴であり、また共通の分配器を多く用い、各
素子の励振振幅を一定の割合で減衰させてゆくことで所
望の成形ビームアンテナが得られる。
【０００９】本発明において、所望のカセカントビーム
を得るために、指向性関数をフーリエ変換して励振位相
を求めるシミュレーションをした結果、カセカント２乗
ビームのピークを適当にビームチルトした時に励振位相
が左半分、右半分でほぼ一定の値を取ることがわかる。
これにより、アレーの中心からの直列給電が可能とな
る。
を得るために、指向性関数をフーリエ変換して励振位相
を求めるシミュレーションをした結果、カセカント２乗
ビームのピークを適当にビームチルトした時に励振位相
が左半分、右半分でほぼ一定の値を取ることがわかる。
これにより、アレーの中心からの直列給電が可能とな
る。
【００１０】図２の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明を
説明するための図であり、（Ａ）は本発明によって得ら
れるカセカントビームを示し、図５の（Ａ）ではピーク
がアンテナ正面方向を向いているのに対し、これを若干
例えば２．５°右側にビームチルトしている。このと
き、波源の振幅位相分布は（Ｂ）に示すように、位相が
ほぼ一定化し、符号は逆となっている。このことより、
実際に放射素子に与える位相分布としては左半分と右半
分とで符号が逆で同一の位相をもたせることで、実現で
きることになる。また（Ｃ）の振幅分布についてみる
と、中心の２素子を除くと、一定の割合で減衰している
のがわかる。中心素子と端の素子とでは、３０ｄＢ以上
のレベル差があるため、この分布をトーナメント給電で
実現するのは分配比を考えると線路幅の精度から難し
い。そこで中心からの直列給電を考え、中心から２番目
の素子から端の素子までを同じ割合でテーパをつけるこ
とにより、多くの分岐回路を同一のものにでき、回路を
簡単にすることができる。図３にその場合のカセカント
ビームの特性例を示す。中心から２素子目は５．０ｄＢ
レベルを落とし、それ以降は１．７ｄＢずつテーパをつ
けている。右側のサイドローブはきれいに落ちていない
が、室内で使用する場合、支障は無い。
説明するための図であり、（Ａ）は本発明によって得ら
れるカセカントビームを示し、図５の（Ａ）ではピーク
がアンテナ正面方向を向いているのに対し、これを若干
例えば２．５°右側にビームチルトしている。このと
き、波源の振幅位相分布は（Ｂ）に示すように、位相が
ほぼ一定化し、符号は逆となっている。このことより、
実際に放射素子に与える位相分布としては左半分と右半
分とで符号が逆で同一の位相をもたせることで、実現で
きることになる。また（Ｃ）の振幅分布についてみる
と、中心の２素子を除くと、一定の割合で減衰している
のがわかる。中心素子と端の素子とでは、３０ｄＢ以上
のレベル差があるため、この分布をトーナメント給電で
実現するのは分配比を考えると線路幅の精度から難し
い。そこで中心からの直列給電を考え、中心から２番目
の素子から端の素子までを同じ割合でテーパをつけるこ
とにより、多くの分岐回路を同一のものにでき、回路を
簡単にすることができる。図３にその場合のカセカント
ビームの特性例を示す。中心から２素子目は５．０ｄＢ
レベルを落とし、それ以降は１．７ｄＢずつテーパをつ
けている。右側のサイドローブはきれいに落ちていない
が、室内で使用する場合、支障は無い。
【００１１】
【実施例】次に本発明の一実施例を示した図１を参照し
て、説明する。
て、説明する。
【００１２】図で、給電コネクタ１から給電された信号
はマイクロストリップライン２を経て、直列給電線３の
第１分岐４に加えられ、ここで等分配される。直列給電
線３には中央の対称線Ｌをはさんで左右に各１４個の分
岐Ａ，Ｂ，Ｃが設けられ、ここから各放射素子５へ給電
される。第１分岐４は給電線３の対称線Ｌに対して線路
上の波長で１／６波長だけ右側にずれている。これによ
り、右半分のアレーは左半分のアレーに対して位相が１
２０°進むことになる。素子間隔は線路上の１波長にな
るようにしてあるので、左、右それぞれのアレーの各素
子の位相は同じである。また、左、右のアレーが対称線
１に対して線対称であるから、アンテナの励振方向も対
称線１に対して対称となり、位相は逆相になる。したが
って、左半分のアレーの各素子の位相を相対的に＋３０
°とすると、右半分のアレーの各素子の位相は−３０°
（＋３０°＋６０°×２−１８０°）となる。このよう
にして、図２（Ｂ）のような位相分布を実現できる。
はマイクロストリップライン２を経て、直列給電線３の
第１分岐４に加えられ、ここで等分配される。直列給電
線３には中央の対称線Ｌをはさんで左右に各１４個の分
岐Ａ，Ｂ，Ｃが設けられ、ここから各放射素子５へ給電
される。第１分岐４は給電線３の対称線Ｌに対して線路
上の波長で１／６波長だけ右側にずれている。これによ
り、右半分のアレーは左半分のアレーに対して位相が１
２０°進むことになる。素子間隔は線路上の１波長にな
るようにしてあるので、左、右それぞれのアレーの各素
子の位相は同じである。また、左、右のアレーが対称線
１に対して線対称であるから、アンテナの励振方向も対
称線１に対して対称となり、位相は逆相になる。したが
って、左半分のアレーの各素子の位相を相対的に＋３０
°とすると、右半分のアレーの各素子の位相は−３０°
（＋３０°＋６０°×２−１８０°）となる。このよう
にして、図２（Ｂ）のような位相分布を実現できる。
【００１３】次に、振幅分布について説明する。給電回
路が左右で対称だから、右半分のみについて説明する。
第１分岐４の後、最初のＡ分岐６において、主流７と分
流８に流れるエネルギー比を０．９８：１、次のＢ分岐
９において主流１０と分流１１に流れるエネルギー比を
１：０．４８、その後Ｂ分岐９と同一の分岐を続けて、
最右端のＣ分岐１２において等分配することにより前述
した通り、図２（Ｃ）に近い振幅分布を実現している。
実施例においては、左右半分ともＢ分岐が１２個であ
り、これには同一の分配器を使うことができ、給電回路
が簡単になる。尚、実施例において、素子間隔は０．７
３λ0 、また素子の指向性はｃｏｓθとしている。
路が左右で対称だから、右半分のみについて説明する。
第１分岐４の後、最初のＡ分岐６において、主流７と分
流８に流れるエネルギー比を０．９８：１、次のＢ分岐
９において主流１０と分流１１に流れるエネルギー比を
１：０．４８、その後Ｂ分岐９と同一の分岐を続けて、
最右端のＣ分岐１２において等分配することにより前述
した通り、図２（Ｃ）に近い振幅分布を実現している。
実施例においては、左右半分ともＢ分岐が１２個であ
り、これには同一の分配器を使うことができ、給電回路
が簡単になる。尚、実施例において、素子間隔は０．７
３λ0 、また素子の指向性はｃｏｓθとしている。
【００１４】図４は本発明に用いられる放射素子の構造
を示す図であり、スロット結合型マイクロストリップア
ンテナを用いている。図で、放射素子のある層１３とス
ロットのある層１４、そして給電回路のある層１５との
３つの層から構成されている。このアンテナ構造は放射
素子と給電回路がスロットを含む地導体で分離されてい
るため、給電回路からの不要放射が放射パターンを乱す
ことがなく、また、３つの層を一体、密着させるため
に、２枚のテフロン（登録商標）基板の間に接着フィル
ムを敷いて、熱融着させて作ることができるなどのメリ
ットがある。
を示す図であり、スロット結合型マイクロストリップア
ンテナを用いている。図で、放射素子のある層１３とス
ロットのある層１４、そして給電回路のある層１５との
３つの層から構成されている。このアンテナ構造は放射
素子と給電回路がスロットを含む地導体で分離されてい
るため、給電回路からの不要放射が放射パターンを乱す
ことがなく、また、３つの層を一体、密着させるため
に、２枚のテフロン（登録商標）基板の間に接着フィル
ムを敷いて、熱融着させて作ることができるなどのメリ
ットがある。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、マイク
ロストリップアンテナでカセカント２乗ビームを成型す
る際にビームを適当にチルトさせることにより、各素子
の励振位相のばらつきを無くし、給電線路長による位相
調整を無くした。
ロストリップアンテナでカセカント２乗ビームを成型す
る際にビームを適当にチルトさせることにより、各素子
の励振位相のばらつきを無くし、給電線路長による位相
調整を無くした。
【００１６】また、アレーの左半分、右半分の位相がそ
れぞれ同位相であることから、中心からの直列給電が可
能となる。このため、アレーの端から給電するのと比べ
て、周波数変化による最大ビーム方向のシフトを減らす
ことができる。しかも中心からの給電が可能であること
から、振幅分布の左右対称性を利用して左右で対称な回
路が組むことができる。
れぞれ同位相であることから、中心からの直列給電が可
能となる。このため、アレーの端から給電するのと比べ
て、周波数変化による最大ビーム方向のシフトを減らす
ことができる。しかも中心からの給電が可能であること
から、振幅分布の左右対称性を利用して左右で対称な回
路が組むことができる。
【００１７】また、振幅が大きい中心から給電していく
ため、電力分配が無理なく行え、振幅の減衰を一定と考
えれば、多くの同一の分配器を使うことができ、さらに
給電回路が簡単になる。
ため、電力分配が無理なく行え、振幅の減衰を一定と考
えれば、多くの同一の分配器を使うことができ、さらに
給電回路が簡単になる。
【図１】本発明の一実施例を示す図。
【図２】本発明によるカセカントビーム特性（Ａ）、波
源の振幅位相分布（Ｂ）、及び励振振幅分布（Ｃ）を示
す図。
源の振幅位相分布（Ｂ）、及び励振振幅分布（Ｃ）を示
す図。
【図３】本発明で多くの分岐回路を共通のものにした場
合の放射パターンを示す図。
合の放射パターンを示す図。
【図４】本発明に用いられる放射素子の構造を示す図。
【図５】従来技術によるカセカントビーム特性（Ａ）、
波源の振幅位相分布（Ｂ）、及び励振振幅分布を示す
図。
波源の振幅位相分布（Ｂ）、及び励振振幅分布を示す
図。
１ 給電コネクタ ２ マイクロストリップライン ３ 直列給電線 ４ 第１分岐 ５ 放射素子 ６ Ａ分岐 ７ Ａ分岐の主流 ８ Ａ分岐の分流 ９ Ｂ分岐 １０ Ｂ分岐の主流 １１ Ｂ分岐の分流 １２ Ｃ分岐 １３ 放射素子のある層 １４ スロットのある層 １５ 給電回路のある層
Claims (4)
- 【請求項１】 アレーアンテナによってカセカント２乗
ビームを成形する際に、アレーの左半分と右半分に符号
が反対で実質的に同一の位相を与えることを特徴とする
成形ビームアンテナ。 - 【請求項２】 アレーの中心部分から両端に向かって直
列給電することを特徴とする請求項１の成形ビームアン
テナ。 - 【請求項３】 直列給電される各放射素子への励振振幅
が中心から一定の割合で減衰させられることを特徴とす
る請求項２の成形ビームアンテナ。 - 【請求項４】 スロット結合型マイクロストリップアン
テナを用いたことを特徴とする請求項２の成形ビームア
ンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5326783A JP2833985B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 成形ビームアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5326783A JP2833985B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 成形ビームアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07183724A true JPH07183724A (ja) | 1995-07-21 |
| JP2833985B2 JP2833985B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=18191659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5326783A Expired - Lifetime JP2833985B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 成形ビームアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2833985B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008136455A1 (ja) | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Nec Corporation | セクタアンテナ |
| WO2009110361A1 (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-11 | 日本電気株式会社 | アンテナ装置、給電回路および電波送受信方法 |
| US7605754B2 (en) | 2004-07-12 | 2009-10-20 | Nec Corporation | Null-fill antenna, omni antenna, and radio communication equipment |
| EP2434577A1 (en) * | 2010-09-24 | 2012-03-28 | Alcatel Lucent | Antenna arrangement for direct air-to-ground communication |
| JP2017225007A (ja) * | 2016-06-15 | 2017-12-21 | 有限会社Ｎａｚｃａ | アンテナ装置 |
| JP2019057833A (ja) * | 2017-09-21 | 2019-04-11 | 株式会社フジクラ | アンテナ装置 |
| WO2023203798A1 (ja) * | 2022-04-22 | 2023-10-26 | 株式会社フジクラ | アレイアンテナ装置 |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS60123784A (ja) * | 1983-12-07 | 1985-07-02 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ダ装置 |
| JPH0590826A (ja) * | 1991-09-26 | 1993-04-09 | Toshiba Corp | マイクロストリツプアンテナ |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5326783A patent/JP2833985B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| WO2008136455A1 (ja) | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Nec Corporation | セクタアンテナ |
| US7952532B2 (en) | 2008-03-07 | 2011-05-31 | Nec Corporation | Antenna device, feed circuit, and radio-wave transmission/reception method |
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| JP2017225007A (ja) * | 2016-06-15 | 2017-12-21 | 有限会社Ｎａｚｃａ | アンテナ装置 |
| JP2019057833A (ja) * | 2017-09-21 | 2019-04-11 | 株式会社フジクラ | アンテナ装置 |
| US11223132B2 (en) | 2017-09-21 | 2022-01-11 | Fujikura Ltd. | Antenna device |
| WO2023203798A1 (ja) * | 2022-04-22 | 2023-10-26 | 株式会社フジクラ | アレイアンテナ装置 |
| JP2023160572A (ja) * | 2022-04-22 | 2023-11-02 | 株式会社フジクラ | アレイアンテナ装置 |
| US12316004B2 (en) | 2022-04-22 | 2025-05-27 | Fujikura Ltd. | Array antenna device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2833985B2 (ja) | 1998-12-09 |
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