JPH0897620A - マルチビーム平面アレーアンテナ - Google Patents
マルチビーム平面アレーアンテナInfo
- Publication number
- JPH0897620A JPH0897620A JP25447094A JP25447094A JPH0897620A JP H0897620 A JPH0897620 A JP H0897620A JP 25447094 A JP25447094 A JP 25447094A JP 25447094 A JP25447094 A JP 25447094A JP H0897620 A JPH0897620 A JP H0897620A
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- Japan
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- antenna
- patches
- planar array
- power feeding
- array antenna
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Abstract
(57)【要約】
〔目的〕 構成が簡易で安価に製造できる走査可能なア
ンテナを提供する。 〔構成〕誘電体基板(DB)上に配列された複数のパッチ(P
11〜P44)と、給電部(P)と、この給電部(P) と各パッチ
(P11〜P44)との間を接続する給電線路( S0〜S4)とを備
えている。複数のパッチ(P11〜P44)は、それぞれに対す
る給電線路長の差異に基づいて設定された異なるチルト
角のビームを放射する複数のアンテナ部分(A1 〜A4) を
形成している。給電線路( S0〜S4) は、複数のアンテナ
部分( A0〜A4) のそれぞれへの給電を選択的に開始し停
止する給電選択手段( D1〜D4, V0〜V4,F0 〜F4) を備え
ている。
ンテナを提供する。 〔構成〕誘電体基板(DB)上に配列された複数のパッチ(P
11〜P44)と、給電部(P)と、この給電部(P) と各パッチ
(P11〜P44)との間を接続する給電線路( S0〜S4)とを備
えている。複数のパッチ(P11〜P44)は、それぞれに対す
る給電線路長の差異に基づいて設定された異なるチルト
角のビームを放射する複数のアンテナ部分(A1 〜A4) を
形成している。給電線路( S0〜S4) は、複数のアンテナ
部分( A0〜A4) のそれぞれへの給電を選択的に開始し停
止する給電選択手段( D1〜D4, V0〜V4,F0 〜F4) を備え
ている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車載用レーダ装置の構
成要素などとして利用されるマルチビーム平面アレーア
ンテナに関するものであり、特に、簡易・安価なビーム
走査機能を備えたマルチビーム平面アレーアンテナに関
するものである。
成要素などとして利用されるマルチビーム平面アレーア
ンテナに関するものであり、特に、簡易・安価なビーム
走査機能を備えたマルチビーム平面アレーアンテナに関
するものである。
【0002】
【従来技術】従来、ミリ波帯の電波を利用する車載用レ
ーダ装置が開発されている。従来、このような車載用レ
ーダ装置でビームを走査するには、本出願人の先願に係
わる特願平3ー74758号に開示したように、オフセ
ット・デフォーカス・パラボリック・マルチビーム・ア
ンテナなどを使用していた。
ーダ装置が開発されている。従来、このような車載用レ
ーダ装置でビームを走査するには、本出願人の先願に係
わる特願平3ー74758号に開示したように、オフセ
ット・デフォーカス・パラボリック・マルチビーム・ア
ンテナなどを使用していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のオフセット
・デフォーカス・パラボリック・マルチビーム・アンテ
ナなどを利用する走査方式では、アンテナの構造が複雑
で製造費用も高価になりレーダ装置全体の高コスト化の
一因となっているという問題がある。従って、本発明の
目的は、構成が簡易で安価に製造できる走査可能なアン
テナを提供することにある。
・デフォーカス・パラボリック・マルチビーム・アンテ
ナなどを利用する走査方式では、アンテナの構造が複雑
で製造費用も高価になりレーダ装置全体の高コスト化の
一因となっているという問題がある。従って、本発明の
目的は、構成が簡易で安価に製造できる走査可能なアン
テナを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のマルチビーム平
面アレーアンテナは、誘電体基板上に配列された複数の
パッチと、給電部と、この給電部と各パッチとの間を接
続する給電線とを備えた平面アンテナで構成されてい
る。複数のパッチは、それぞれに対する給電線路長の差
異に基づき設定された異なるチルト角のビームを放射す
る複数のアンテナ部分を形成している。そして、給電線
路は、複数のアンテナ部分のそれぞれへの給電を選択的
に開始し停止する給電選択手段を備えている。
面アレーアンテナは、誘電体基板上に配列された複数の
パッチと、給電部と、この給電部と各パッチとの間を接
続する給電線とを備えた平面アンテナで構成されてい
る。複数のパッチは、それぞれに対する給電線路長の差
異に基づき設定された異なるチルト角のビームを放射す
る複数のアンテナ部分を形成している。そして、給電線
路は、複数のアンテナ部分のそれぞれへの給電を選択的
に開始し停止する給電選択手段を備えている。
【0005】
【作用】図5に示すように、誘電体基板DB上に2個の
パッチP1,P2を形成しておき、給電点FPから長さ
が異なる給電線F1,F2を通してパッチP1,P2の
それぞれに高周波電力を供給する。パッチP1,P2か
ら放射される電波は、給電点FPから給電線F1,F2
上と空間内の伝播路に沿って通算した位相差が等しくな
る方向では互いに強め合うと共に、その他の方向では相
殺し合う。このため、パッチP1,P2に立てた法線
(図中の一点鎖線)からチルト角θだけ傾いた方向に放
射される。本発明によれば、誘電体基板上に異なるチル
ト角のアンテナ部分を複数形成しておき、そのうちの一
つあるいはいくつかをダイオードなどで選択的に動作さ
せることにより、ビームの走査が行われる。
パッチP1,P2を形成しておき、給電点FPから長さ
が異なる給電線F1,F2を通してパッチP1,P2の
それぞれに高周波電力を供給する。パッチP1,P2か
ら放射される電波は、給電点FPから給電線F1,F2
上と空間内の伝播路に沿って通算した位相差が等しくな
る方向では互いに強め合うと共に、その他の方向では相
殺し合う。このため、パッチP1,P2に立てた法線
(図中の一点鎖線)からチルト角θだけ傾いた方向に放
射される。本発明によれば、誘電体基板上に異なるチル
ト角のアンテナ部分を複数形成しておき、そのうちの一
つあるいはいくつかをダイオードなどで選択的に動作さ
せることにより、ビームの走査が行われる。
【0006】
【実施例】図1は、本発明の一実施例のマルチビーム平
面アレーアンテナの構成を示す平面図である。誘電体基
板DB上には、16個の矩形状のパッチP11〜P44
が配列されている。誘電体基板DBの中央部には、給電
部Pが形成されている。この給電部Pと各パッチとの間
を接続するマイクロストリップ形式の給電線S0,S1
〜S4が誘電体基板PB上に形成されている。16個の
パッチP11〜P14は、それぞれに対する給電線路長
の差異に基づき設定された異なるチルト角のビームを放
射する4個のアンテナ部分A1,A2,A3,A4を形
成している。
面アレーアンテナの構成を示す平面図である。誘電体基
板DB上には、16個の矩形状のパッチP11〜P44
が配列されている。誘電体基板DBの中央部には、給電
部Pが形成されている。この給電部Pと各パッチとの間
を接続するマイクロストリップ形式の給電線S0,S1
〜S4が誘電体基板PB上に形成されている。16個の
パッチP11〜P14は、それぞれに対する給電線路長
の差異に基づき設定された異なるチルト角のビームを放
射する4個のアンテナ部分A1,A2,A3,A4を形
成している。
【0007】アンテナ部分A1は、給電線路長が同一の
左側の2個のパッチP11,P12と、これらに比べて
給電線路長がL1だけ長い右側の2個のパッチP13,
P14とから構成されている。アンテナ部分A2は、給
電線路長が同一の左側の2個のパッチP21,P22
と、これらに比べて給電線路長がL2だけ長い右側の2
個のパッチP23,P24とから構成されている。
左側の2個のパッチP11,P12と、これらに比べて
給電線路長がL1だけ長い右側の2個のパッチP13,
P14とから構成されている。アンテナ部分A2は、給
電線路長が同一の左側の2個のパッチP21,P22
と、これらに比べて給電線路長がL2だけ長い右側の2
個のパッチP23,P24とから構成されている。
【0008】アンテナ部分A3は、給電線路長が同一の
右側の2個のパッチP31,P32と、これらに比べて
給電線路長がL3だけ長い左側の2個のパッチP33,
P34とから構成されている。アンテナ部分A4は、給
電線路長が同一の右側の2個のパッチP41,P42
と、これらに比べて給電線路長がL4だけ長い左側の2
個のパッチP43,P44とから構成されている。
右側の2個のパッチP31,P32と、これらに比べて
給電線路長がL3だけ長い左側の2個のパッチP33,
P34とから構成されている。アンテナ部分A4は、給
電線路長が同一の右側の2個のパッチP41,P42
と、これらに比べて給電線路長がL4だけ長い左側の2
個のパッチP43,P44とから構成されている。
【0009】誘電体基板の中央部に形成された給電部P
は、裏面に配置された同軸線路のコネクタや導波管内か
ら延長されるピンで構成され、同軸モードや導波管モー
ドからマイクロストリップ・モードへのモード変換が行
われる。このように給電部Pが誘電体基板の中央部分に
配置されたため、その周辺部から給電を行う場合に比べ
て、高密度の素子配列が可能になる。
は、裏面に配置された同軸線路のコネクタや導波管内か
ら延長されるピンで構成され、同軸モードや導波管モー
ドからマイクロストリップ・モードへのモード変換が行
われる。このように給電部Pが誘電体基板の中央部分に
配置されたため、その周辺部から給電を行う場合に比べ
て、高密度の素子配列が可能になる。
【0010】給電部Pからアンテナ部分A1への給電
は、マイクロストリップ形式の給電線路S0とS1とを
通して行われ、給電部Pからアンテナ部分A2への給電
は給電線路S0とS2とを通して行われる。給電部Pか
らアンテナ部分A3への給電は給電線路S0とS3とを
通して、給電部Pからアンテナ部分A4への給電は給電
線路S0とS4とを通してそれぞれ行われる。
は、マイクロストリップ形式の給電線路S0とS1とを
通して行われ、給電部Pからアンテナ部分A2への給電
は給電線路S0とS2とを通して行われる。給電部Pか
らアンテナ部分A3への給電は給電線路S0とS3とを
通して、給電部Pからアンテナ部分A4への給電は給電
線路S0とS4とを通してそれぞれ行われる。
【0011】給電線路S0と、給電線路S1〜S4のそ
れぞれの間には高周波特性に優れるPINダイオードD
1,D2,D3,D4が設置されている。各PINダイ
オードに対するバイアス回路が、バイアス入力端子V
0,V1〜V4と、低域通過フィルタF0,F1〜F4
とを含んで誘電体基板DB上に形成されている。すなわ
ち、共通のバイアス入力端子V0には常に正の電圧が印
加され続けると共にバイアス入力端子V1〜V4のそれ
ぞれには、端子V0に印加される正電圧よりも高い正電
圧と、接地(ゼロ)電圧のどちらかかが選択的に印加さ
れる。バイアス入力端子V1〜V4に接地電圧が印加さ
れると、対応のPINダイオードD1〜D4が導通して
給電線S0と対応の給電線S1〜S4とが電気的に接続
され、給電部Pから対応のアンテナ部A1〜A4に高調
波電力が給電される。
れぞれの間には高周波特性に優れるPINダイオードD
1,D2,D3,D4が設置されている。各PINダイ
オードに対するバイアス回路が、バイアス入力端子V
0,V1〜V4と、低域通過フィルタF0,F1〜F4
とを含んで誘電体基板DB上に形成されている。すなわ
ち、共通のバイアス入力端子V0には常に正の電圧が印
加され続けると共にバイアス入力端子V1〜V4のそれ
ぞれには、端子V0に印加される正電圧よりも高い正電
圧と、接地(ゼロ)電圧のどちらかかが選択的に印加さ
れる。バイアス入力端子V1〜V4に接地電圧が印加さ
れると、対応のPINダイオードD1〜D4が導通して
給電線S0と対応の給電線S1〜S4とが電気的に接続
され、給電部Pから対応のアンテナ部A1〜A4に高調
波電力が給電される。
【0012】アンテナ部A1〜A4のそれぞれは異なる
チルト角を有しているため、図2に例示するように、4
種類の異なる方向を向いたビームB1〜B4を放射す
る。従って、4個のPINダイオードD1,D2,D
3,D4の一つを同順に所定期間だけ導通させてゆくこ
とにより4個のアンテナ部A1,A2,A3,A4の一
つから同順に所定期間だけビームB1,B2,B3,B
4の一つを同順に放射させると共に、物体で生じた反射
波を逆の経路で給電部Pまで伝播させると、この平面ア
レーアンテナによって4種類の異なる向きにビームを走
査したことになる。
チルト角を有しているため、図2に例示するように、4
種類の異なる方向を向いたビームB1〜B4を放射す
る。従って、4個のPINダイオードD1,D2,D
3,D4の一つを同順に所定期間だけ導通させてゆくこ
とにより4個のアンテナ部A1,A2,A3,A4の一
つから同順に所定期間だけビームB1,B2,B3,B
4の一つを同順に放射させると共に、物体で生じた反射
波を逆の経路で給電部Pまで伝播させると、この平面ア
レーアンテナによって4種類の異なる向きにビームを走
査したことになる。
【0013】図1に示した本実施例のマルチビーム平面
アレーアンテナを含む車載用レーダーの一例を、図3の
ブロック図に示す。上記実施例のマルチビーム平面アレ
ーアンテナPAを含む4個のレーダーモジュールLM1
〜LM4と、これらのレーダーモジュールのそれぞれの
動作を制御すると共に、障害物の情報を含む信号を処理
して警報を発する処理ブロックPSとから構成されてい
る。
アレーアンテナを含む車載用レーダーの一例を、図3の
ブロック図に示す。上記実施例のマルチビーム平面アレ
ーアンテナPAを含む4個のレーダーモジュールLM1
〜LM4と、これらのレーダーモジュールのそれぞれの
動作を制御すると共に、障害物の情報を含む信号を処理
して警報を発する処理ブロックPSとから構成されてい
る。
【0014】レーダーモジュールLM1〜LM4のそれ
ぞれは、レーダーモジュールLM1で代表して示すよう
に、FM信号発生器M1を含む送受信部TRと、遅延回
路M5を含む信号遅延部と、4個のアンテナ部分A1〜
A4を含むマルチビーム平面アレーアンテナ部PAとか
ら構成されている。レーダーモジュールLM1〜LM4
のそれぞれは、図4の概念図に示すように、車両の四隅
に設置されると共に、処理部PSは車両内の適宜な箇所
に設置される。
ぞれは、レーダーモジュールLM1で代表して示すよう
に、FM信号発生器M1を含む送受信部TRと、遅延回
路M5を含む信号遅延部と、4個のアンテナ部分A1〜
A4を含むマルチビーム平面アレーアンテナ部PAとか
ら構成されている。レーダーモジュールLM1〜LM4
のそれぞれは、図4の概念図に示すように、車両の四隅
に設置されると共に、処理部PSは車両内の適宜な箇所
に設置される。
【0015】FM信号発生器M1は、処理部PSのタイ
ミング制御回路P3から受けるタイミング制御信号に同
期して周波数が所定周期で鋸歯状に変化するFM信号を
発生する。発生されたFM信号の一部は方向性結合器
(カップラー)、増幅器M3、サーキュレータM4を経
てマルチビーム平面アレーアンテナPAに供給され、処
理部PSのタイミング制御回路P3から受けた制御信号
に基づきオン/オフされるPINダイオードD1〜D4
の一つを経て対応のアンテナ部分A1〜A4の一つから
車外に放射される。アンテナ部分から放射され車外の物
体で反射されたFM信号は対応のアンテナ部分に受信さ
れ、遅延回路M5とサーキュレータM4とを通ってミキ
サーM4の一方の入力端子に供給される。
ミング制御回路P3から受けるタイミング制御信号に同
期して周波数が所定周期で鋸歯状に変化するFM信号を
発生する。発生されたFM信号の一部は方向性結合器
(カップラー)、増幅器M3、サーキュレータM4を経
てマルチビーム平面アレーアンテナPAに供給され、処
理部PSのタイミング制御回路P3から受けた制御信号
に基づきオン/オフされるPINダイオードD1〜D4
の一つを経て対応のアンテナ部分A1〜A4の一つから
車外に放射される。アンテナ部分から放射され車外の物
体で反射されたFM信号は対応のアンテナ部分に受信さ
れ、遅延回路M5とサーキュレータM4とを通ってミキ
サーM4の一方の入力端子に供給される。
【0016】ミキサーM4の他方の端子には、FM信号
発生器M1で発生されたFM信号の一部がカップラーM
2を経て供給されている。このため、ミキサーM4は、
反射を生じさせた物体までの距離に応じて増大する周波
数のビート信号を出力する。このビート信号は、処理部
PSに供給され、セレクタP5を経てA/D変換回路P
6に供給され、ディジタル信号に変換される。ディジタ
ル信号に変換されたビート信号は高速フーリエ変換回路
(FFT)P7において、周波数スペクトルに分解され
る。処理部P1は、周波数スペクトルに分解されビート
信号を解析することにより障害物の情報を検出し、表示
装置に表示する。
発生器M1で発生されたFM信号の一部がカップラーM
2を経て供給されている。このため、ミキサーM4は、
反射を生じさせた物体までの距離に応じて増大する周波
数のビート信号を出力する。このビート信号は、処理部
PSに供給され、セレクタP5を経てA/D変換回路P
6に供給され、ディジタル信号に変換される。ディジタ
ル信号に変換されたビート信号は高速フーリエ変換回路
(FFT)P7において、周波数スペクトルに分解され
る。処理部P1は、周波数スペクトルに分解されビート
信号を解析することにより障害物の情報を検出し、表示
装置に表示する。
【0017】以上、左右方向にチルト角を設定する場合
を例示した。しかしながら、前後方向にチルト角を設定
したり、左右方向と前後方向を組合せたチルト角を設定
することもできる。
を例示した。しかしながら、前後方向にチルト角を設定
したり、左右方向と前後方向を組合せたチルト角を設定
することもできる。
【0018】また、各アンテナ部を4個のパッチにより
構成する場合を例示した。しかしながら、必要に応じ
て、例えば指向性の先鋭化などのため、各アンテナ部を
4個よりも多い適宜な個数のパッチで構成することもで
きる。
構成する場合を例示した。しかしながら、必要に応じ
て、例えば指向性の先鋭化などのため、各アンテナ部を
4個よりも多い適宜な個数のパッチで構成することもで
きる。
【0019】さらに、複数のアンテナ部分のうち一つだ
けから電波を放射するというビームの走査への応用を説
明した。しかしながら、これらのうちの任意の2個以上
から同時に電波を放射することによって、ビームの合成
指向性を変化させることにも応用できる。
けから電波を放射するというビームの走査への応用を説
明した。しかしながら、これらのうちの任意の2個以上
から同時に電波を放射することによって、ビームの合成
指向性を変化させることにも応用できる。
【0020】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のマ
ルチビーム平面アレーアンテナは、互いにチルト角を異
ならせたアンテナ部分を予め複数形成しておき、これら
のうち所望のものをPINダイオードのオン/ オフ制御
などにより選択的に動作させる構成であるから、極めて
簡易・安価な構成のもとでビームの走査などを実現でき
るという効果が奏される。
ルチビーム平面アレーアンテナは、互いにチルト角を異
ならせたアンテナ部分を予め複数形成しておき、これら
のうち所望のものをPINダイオードのオン/ オフ制御
などにより選択的に動作させる構成であるから、極めて
簡易・安価な構成のもとでビームの走査などを実現でき
るという効果が奏される。
【0021】特に、本発明のマルチビーム平面アレーア
ンテナは、近距離の障害物を検出する車載用レーダー装
置に応用した場合に、小型化、低コスト化の利点が発揮
される。
ンテナは、近距離の障害物を検出する車載用レーダー装
置に応用した場合に、小型化、低コスト化の利点が発揮
される。
【図1】本発明の一実施例に係わるマルチビーム平面ア
レーアレーの構成を示す平面図である。
レーアレーの構成を示す平面図である。
【図2】上記実施例でアンテナ部分A1〜A4のそれぞ
れから放射される電波のビームパターンB1〜B4の一
例を示す概念図である。
れから放射される電波のビームパターンB1〜B4の一
例を示す概念図である。
【図3】図1の実施例のマルチビーム平面アレーアンテ
ナを含む車載用レーダー装置の構成の一例を示すブロッ
ク図である。
ナを含む車載用レーダー装置の構成の一例を示すブロッ
ク図である。
【図4】図3の車載レーダー装置に含まれる4個のレー
ダーモジュールLM1〜LM4の配置とビームパターン
の一例を示す概念図である。
ダーモジュールLM1〜LM4の配置とビームパターン
の一例を示す概念図である。
【図5】本発明の作用を説明するための概念図である。
DB 誘電体基板 P11 〜P44 パッチ A1〜A4 アンテナ部分 P 給電部 S0〜S4 給電線路 D1〜D4 PIN ダイオード V0〜V4 バイアス電圧入力端子 F0〜F4 低域通過フィルタ
Claims (3)
- 【請求項1】 誘電体基板上に配列された複数のパッチ
と、給電部と、この給電部と前記各パッチとの間を接続
する給電線とを備えた平面アレーアンテナにおいて、 前記複数のパッチは、それぞれに対する給電線路長の差
異に基づき設定された異なるチルト角のビームを放射す
る複数のアンテナ部分を形成しており、 前記給電線路は、前記複数のアンテナ部分のそれぞれへ
の給電を選択的に開始し停止する給電選択手段を備えた
ことを特徴とするマルチビーム平面アレーアンテナ。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記給電選択手段は、選択的に導通せしめられるダイオ
ード又はトランジスタであることを特徴とする平面アレ
ーアンテナ。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、 前記給電部は、前記誘電体基板の中央部分においてこの
誘電体基板を裏面から表面に向けて貫通するように形成
されたことを特徴とする平面アレーアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25447094A JPH0897620A (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | マルチビーム平面アレーアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25447094A JPH0897620A (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | マルチビーム平面アレーアンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0897620A true JPH0897620A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=17265490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25447094A Pending JPH0897620A (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | マルチビーム平面アレーアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0897620A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1051215A (ja) * | 1996-08-05 | 1998-02-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | アンテナ装置 |
| JPH1093321A (ja) * | 1996-09-18 | 1998-04-10 | Honda Motor Co Ltd | アンテナ装置 |
| JPH1093322A (ja) * | 1996-09-18 | 1998-04-10 | Honda Motor Co Ltd | アンテナ装置 |
| WO2004102727A1 (ja) * | 2003-05-15 | 2004-11-25 | Nec Corporation | 給電導波路およびセクタアンテナ |
| JP2005045346A (ja) * | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Toshiba Tec Corp | 平面アンテナ及びこれを用いた無線装置 |
| DE102010002910A1 (de) | 2009-03-18 | 2010-09-23 | Denso Corporation, Kariya-City | Antennenarray und Radarvorrichtung |
| US7839350B2 (en) | 2005-12-12 | 2010-11-23 | Panasonic Corporation | Antenna device |
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| JP2022016300A (ja) * | 2020-07-09 | 2022-01-21 | 台達電子工業股▲ふん▼有限公司 | ビームフォーミング装置、ビームフォーミングシステム及びビーム発生器 |
| JP2023166326A (ja) * | 2022-05-09 | 2023-11-21 | 台達電子工業股▲ふん▼有限公司 | アンテナ装置及び無線通信装置 |
| US12494835B2 (en) | 2022-05-09 | 2025-12-09 | Delta Electronics, Inc. | Communication system |
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1994
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