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JP4482541B2 - Circularly polarized array antenna - Google Patents
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JP4482541B2 - Circularly polarized array antenna - Google Patents

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Description

本発明は、複数の放射素子が配列されて構成され、各放射素子から円偏波を放射することができる円偏波アレーアンテナに関する。   The present invention relates to a circularly polarized array antenna configured by arranging a plurality of radiating elements and capable of radiating circularly polarized waves from each radiating element.

携帯電話に代表される無線通信では、マイクロ波が搬送波として利用されている。近年、携帯電話に限らず、無線LAN(Local Area Network)およびワイヤレスUSB(
Universal Serial Bus)などでも、マイクロ波が利用されるように、研究開発が進められている。現状のところ、マイクロ波を利用する無線通信は、データ伝送速度が遅く、したがって大容量のデータ、たとえば静止画および動画などの映像を表すデータの伝送には向いていない。マイクロ波帯では、通信向けに割り当てられている帯域は狭く、したがってマイクロ波を利用する無線通信は、大容量のデータの伝送に用いられる可能性が限られている。
In wireless communication typified by mobile phones, microwaves are used as carrier waves. In recent years, not only mobile phones, but also wireless LAN (Local Area Network) and wireless USB (
Universal Serial Bus) is also being researched and developed so that microwaves can be used. At present, wireless communication using microwaves has a low data transmission speed, and thus is not suitable for transmitting large amounts of data, for example, data representing video such as still images and moving images. In the microwave band, the band allocated for communication is narrow, and therefore, wireless communication using microwaves has a limited possibility of being used for transmission of a large amount of data.

そこで、マイクロ波よりも高い周波数の電磁波、たとえば20GHz以上の準ミリ波およびミリ波を利用する無線通信が、大容量のデータの伝送するための手段として、以前から注目され、研究開発が進められている。特に60GHz帯では、世界共通で、広い帯域が通信向けに割り当てられており、このような60GHz帯の電磁波を利用する無線通信は、現在実用化され、光ファイバ通信に代えて、事業所間通信などに用いられ、普及しつつある。   Therefore, wireless communication using electromagnetic waves having a frequency higher than that of microwaves, for example, quasi-millimeter waves and millimeter waves of 20 GHz or more, has been attracting attention as a means for transmitting a large amount of data, and research and development have been promoted. ing. Particularly in the 60 GHz band, a wide band is allocated for communication in the world, and wireless communication using such 60 GHz band electromagnetic waves has been put into practical use, and communication between offices is used instead of optical fiber communication. It is used for such as and is spreading.

電磁波には、大きく分けて直線偏波と円偏波とがある。準ミリ波およびミリ波を利用する場合、なかでも情報通信用途の無線通信においては、円偏波の方が直線偏波に比べて優れている。円偏波は、周囲の障害物で反射されると、旋回方向が逆になる。円偏波アンテナでは、障害物からの一次反射波の捕捉が防がれ、これによって反射波の影響を抑え、マルチパスの影響を抑えることができる。また円偏波アンテナでは、送信アンテナの偏波面と受信アンテナの偏波面とを合わせる必要がない。このような円偏波アンテナは、衛星移動通信に威力を発揮する。また円偏波アンテナは、パーソナルコンピュータと無線LAN基地局との通信においても、アラインメントが容易になり、これによってパーソナルコンピュータの設置場所の自由度を高くすることができる。   There are two types of electromagnetic waves: linearly polarized waves and circularly polarized waves. When using quasi-millimeter waves and millimeter waves, circular polarization is superior to linear polarization in wireless communication for information communication applications. When circularly polarized light is reflected by surrounding obstacles, the turning direction is reversed. The circularly polarized antenna prevents the primary reflected wave from being captured from an obstacle, thereby suppressing the influence of the reflected wave and the multipath. In the case of a circularly polarized antenna, it is not necessary to match the polarization plane of the transmission antenna with the polarization plane of the reception antenna. Such a circularly polarized antenna exhibits power in satellite mobile communications. The circularly polarized antenna can be easily aligned even in communication between the personal computer and the wireless LAN base station, thereby increasing the degree of freedom in installing the personal computer.

特許文献1および2には、円偏波アレーアンテナが開示される。特許文献1に開示される円偏波アレーアンテナは、給電線路形成体である複数の導波管を有し、各導波管には複数のスロットが形成されて放射素子が構成され、円偏波が発生するように設定される。また特許文献2に開示される円偏波アレーアンテナは、給電線路形成体である誘電体導波管の上面に、放射素子である複数の誘電体共振器が設けられ、円偏波が発生するように設定される。   Patent Documents 1 and 2 disclose circularly polarized array antennas. The circularly polarized array antenna disclosed in Patent Document 1 has a plurality of waveguides that are feed line forming bodies, and each waveguide is formed with a plurality of slots to form a radiating element. Set to generate waves. Further, the circularly polarized array antenna disclosed in Patent Document 2 is provided with a plurality of dielectric resonators that are radiating elements on the upper surface of a dielectric waveguide that is a feed line forming body, and circularly polarized waves are generated. Is set as follows.

特開2002−353727号公報JP 2002-353727 A 特開2000−36711号公報JP 2000-36711 A

特許文献1に開示される円偏波アレーアンテナでは、導波管の終端で伝送波が反射されることについて、何ら考慮されていない。導波管では、伝送波が、導波管の給電点から導波管の終端に向かって進む。この伝送波の電力は、各放射素子に供給され、これによって各放射素子から円偏波が放射される。伝送波の一部は、導波管の終端に到達し、導波管の終端で反射される。反射された伝送波(以下「反射波」という)は、導波管の給電点に向かって進む。この反射波の電力は、各放射素子に供給され、これによって各放射素子から円偏波が放射される。反射波による円偏波の旋回方向は、導波管の給電点から導波管の終端に向かって進む伝送波による円偏波の旋回方向とは逆の方向である。   In the circularly polarized array antenna disclosed in Patent Document 1, no consideration is given to the fact that the transmission wave is reflected at the end of the waveguide. In the waveguide, the transmission wave travels from the feeding point of the waveguide toward the end of the waveguide. The electric power of this transmission wave is supplied to each radiating element, and thereby circularly polarized waves are radiated from each radiating element. Part of the transmitted wave reaches the end of the waveguide and is reflected at the end of the waveguide. The reflected transmission wave (hereinafter referred to as “reflected wave”) travels toward the feeding point of the waveguide. The power of this reflected wave is supplied to each radiating element, and thereby circularly polarized waves are radiated from each radiating element. The turning direction of the circularly polarized wave by the reflected wave is opposite to the turning direction of the circularly polarized wave by the transmission wave traveling from the feeding point of the waveguide toward the end of the waveguide.

特許文献1に開示される円偏波アレーアンテナには、このような反射波による円偏波によって、軸比が上昇してしまうという問題が生じる。また反射波による円偏波が、正面方向とは異なる特定の方向で互いに強め合い、その結果、全体として、サイドローブが上昇してしまうという問題が生じる。   The circularly polarized wave array antenna disclosed in Patent Document 1 has a problem that the axial ratio increases due to the circularly polarized wave caused by such a reflected wave. Further, the circularly polarized waves caused by the reflected waves strengthen each other in a specific direction different from the front direction, and as a result, there arises a problem that the side lobe rises as a whole.

特許文献2に開示される円偏波アレーアンテナには、特許文献1に開示される円偏波アレーアンテナと同様の問題が生じる。   The circularly polarized array antenna disclosed in Patent Document 2 has the same problem as the circularly polarized array antenna disclosed in Patent Document 1.

本発明の目的は、円偏波の軸比の上昇を抑えるとともにサイドローブの上昇を抑えることができる円偏波アレーアンテナを提供することである。   An object of the present invention is to provide a circularly polarized array antenna that can suppress an increase in the axial ratio of circularly polarized waves and suppress an increase in side lobes.

本発明は、仮想一平面に沿ってマトリクス状に配置され、給電されると同一方向に旋回する円偏波を放射する複数対の放射素子と、
各放射素子に接続され、給電されると各放射素子に給電する給電線路形成体とを含み、
前記給電線路形成体は、
延在して形成され、その延在方向に一対の放射素子が離間して設けられ、一対の放射素子間の位置であって一対の放射素子から円偏波を同位相で放射可能となるような位置に給電される線路部分を複数、有し、各線路部分には同位相で給電され、
前記線路部分における伝送波の波長をλで表し、0以上であり前記線路部分における伝送波の波長の2分の1未満である定数をLで表し、0以上の整数をnで表すとき、
前記線路部分の延在方向の一端からこの一端側に配置される放射素子の配置位置までの距離Aは、
A=L+n・(λ/2) …(a)
または、
A=L+{n+(1/2)}・(λ/2) …(b)
を満足し、
前記線路部分の延在方向の他端からこの他端側に配置される放射素子の配置位置までの距離Bは、
B=L+n・(λ/2) …(c)
または、
B=L+{n+(1/2)}・(λ/2) …(d)
を満足し、
前記複数対の放射素子は、式(a)または式(c)を満足するように配置される第1の放射素子と、式(b)または式(d)を満足するように配置される第2の放射素子とを含み、
第1の放射素子の少なくとも1つには、行方向および列方向に他の第1の放射素子が隣接し、または、第2の放射素子の少なくとも1つには、行方向および列方向に他の第2の放射素子が隣接することを特徴とする円偏波アレーアンテナである。
The present invention is arranged in a matrix along a virtual plane, and a plurality of pairs of radiating elements that radiate circularly polarized waves that rotate in the same direction when supplied with power,
A feed line forming body that is connected to each radiating element and feeds each radiating element when fed;
The feeder line forming body is:
A pair of radiating elements are provided apart from each other in the extending direction so that circularly polarized waves can be radiated from the pair of radiating elements in the same phase. There are a plurality of line parts that are fed to various positions, and each line part is fed in the same phase,
When the wavelength of the transmission wave in the line portion is represented by λ, a constant that is greater than or equal to 0 and less than half the wavelength of the transmission wave in the line portion is represented by L, and an integer that is greater than or equal to 0 is represented by n.
The distance A from the one end in the extending direction of the line portion to the arrangement position of the radiation element arranged on the one end side is:
A = L + n · (λ / 2) (a)
Or
A = L + {n + (1/2)}. (Λ / 2) (b)
Satisfied,
The distance B from the other end in the extending direction of the line portion to the arrangement position of the radiating element arranged on the other end side is:
B = L + n · (λ / 2) (c)
Or
B = L + {n + (1/2)}. (Λ / 2) (d)
Satisfied,
The plurality of pairs of radiating elements are arranged so as to satisfy the expression (a) or the expression (c) and the first radiating element arranged to satisfy the expression (b) or the expression (d). Two radiating elements,
At least one of the first radiating elements is adjacent to another first radiating element in the row direction and the column direction, or at least one of the second radiating elements is other in the row direction and the column direction. The second radiating element is adjacent to the circularly polarized array antenna.

また本発明は、各線路部分には、一対の放射素子として第1の放射素子と第2の放射素子とが設けられることを特徴とする。   According to the present invention, each line portion is provided with a first radiating element and a second radiating element as a pair of radiating elements.

また本発明は、第1の放射素子および第2の放射素子は、前記仮想一平面に直交しかつ互いに直交する2つの対称面に関して面対称にそれぞれ配置されることを特徴とする。   In the invention, it is preferable that the first radiating element and the second radiating element are arranged in plane symmetry with respect to two symmetry planes orthogonal to the virtual plane and orthogonal to each other.

本発明によれば、複数対の放射素子が、仮想一平面に沿ってマトリクス状に配置される。各放射素子には、給電線路形成体が接続される。給電線路形成体は、給電されると各放射素子に給電する。各放射素子は、給電線路形成体から給電されると、同一方向に旋回する円偏波を放射する。   According to the present invention, a plurality of pairs of radiating elements are arranged in a matrix along a virtual plane. A feed line forming body is connected to each radiating element. The feed line forming body feeds each radiating element when fed. Each radiating element radiates circularly polarized waves that rotate in the same direction when fed from a feeder line formation.

給電線路形成体は、延在して形成される複数の線路部分を有する。線路部分には、その延在方向に一対の放射素子が離間して設けられる。線路部分は、一対の放射素子間の位置であって一対の放射素子から円偏波を同位相で放射可能となるような位置に給電される。しかも各線路部分には同位相で給電される。このように各線路部分が給電されるので、前記複数対の放射素子は全て、円偏波を同位相で放射することができる。   The feed line forming body has a plurality of line portions formed to extend. The line portion is provided with a pair of radiating elements spaced apart from each other in the extending direction. The line portion is fed to a position between the pair of radiating elements so that circularly polarized waves can be radiated in the same phase from the pair of radiating elements. Moreover, power is supplied to each line portion with the same phase. Since each line portion is fed in this way, all of the plurality of pairs of radiating elements can radiate circularly polarized waves in the same phase.

線路部分では、伝送波が、線路部分の給電点から線路部分の延在方向の両端(以下「線路部分の両端」という)に向かって進む。この伝送波の電力は、一対の放射素子に供給され、これによって一対の放射素子から円偏波が放射される。伝送波の一部は、線路部分の両端に到達し、線路部分の両端で反射される。反射された伝送波(以下「反射波」という)は、線路部分の給電点に向かって進む。この反射波の電力は、一対の放射素子に供給され、これによって一対の放射素子から円偏波が放射される。   In the line portion, the transmission wave travels from the feeding point of the line portion toward both ends in the extending direction of the line portion (hereinafter referred to as “both ends of the line portion”). The electric power of this transmission wave is supplied to a pair of radiating elements, and thereby circularly polarized waves are radiated from the pair of radiating elements. Part of the transmission wave reaches both ends of the line portion and is reflected at both ends of the line portion. The reflected transmission wave (hereinafter referred to as “reflected wave”) travels toward the feeding point of the line portion. The power of the reflected wave is supplied to the pair of radiating elements, and thereby circularly polarized waves are radiated from the pair of radiating elements.

反射波による円偏波の旋回方向は、線路部分の給電点から線路部分の両端に向かって進む伝送波による円偏波の旋回方向とは逆の方向である。このような反射波による円偏波(以下「逆円偏波」という)によって、一対の放射素子から放射される円偏波の軸比が上昇してしまう。その結果、全体として、円偏波の軸比が上昇してしまう。   The turning direction of the circularly polarized wave by the reflected wave is opposite to the turning direction of the circularly polarized wave by the transmission wave traveling from the feeding point of the line part toward both ends of the line part. The circularly polarized wave (hereinafter referred to as “inverse circularly polarized wave”) due to such a reflected wave increases the axial ratio of the circularly polarized wave radiated from the pair of radiating elements. As a result, the axial ratio of circularly polarized waves increases as a whole.

このような点を考慮して、本発明では、前記線路部分の延在方向の一端からこの一端側に配置される放射素子の配置位置までの距離Aは、A=L+n・(λ/2)またはA=L+{n+(1/2)}・(λ/2)を満足するように選ばれ、前記線路部分の延在方向の他端からこの他端側に配置される放射素子の配置位置までの距離Bは、B=L+n・(λ/2)またはB=L+{n+(1/2)}・(λ/2)を満足するように選ばれる。前記複数対の放射素子は、A=L+n・(λ/2)またはB=L+n・(λ/2)を満足するように配置される第1の放射素子と、A=L+{n+(1/2)}・(λ/2)またはB=L+{n+(1/2)}・(λ/2)を満足するように配置される第2の放射素子とを含む。換言すれば、前記複数対の放射素子として、第1の放射素子と第2の放射素子との両者が存在する。   Considering such points, in the present invention, the distance A from the one end in the extending direction of the line portion to the arrangement position of the radiation element arranged on the one end side is A = L + n · (λ / 2) Or, it is selected so that A = L + {n + (1/2)} · (λ / 2) is satisfied, and the arrangement position of the radiating element arranged on the other end side from the other end in the extending direction of the line portion Is selected so as to satisfy B = L + n · (λ / 2) or B = L + {n + (1/2)} · (λ / 2). The plurality of pairs of radiating elements include a first radiating element arranged to satisfy A = L + n · (λ / 2) or B = L + n · (λ / 2), and A = L + {n + (1 / 2)} · (λ / 2) or B = L + {n + (1/2)} · (λ / 2). In other words, both the first radiating element and the second radiating element exist as the plurality of pairs of radiating elements.

第1の放射素子および第2の放射素子は、前述の各式を満足するように配置されるので、線路部分の給電点から線路部分の一端または他端を介して第1の放射素子に到達するまでの距離と線路部分の給電点から線路部分の一端または他端を介して第2の放射素子に到達するまでの距離との差の絶対値は、λ/2の奇数倍となる。このように各距離の差の絶対値がλ/2の奇数倍となるので、第1の放射素子から放射される逆円偏波の位相と第2の放射素子から放射される逆円偏波の位相とが180°ずれ、これによって第1の放射素子から放射される逆円偏波と第2の放射素子から放射される逆円偏波とが互いに打消し合う。したがって全体として、円偏波の軸比の上昇を抑えることができる。   Since the first radiating element and the second radiating element are arranged so as to satisfy the above-described formulas, the first radiating element reaches the first radiating element from the feeding point of the line portion via one end or the other end of the line portion. The absolute value of the difference between the distance to the second line and the distance from the feeding point of the line portion to the second radiating element via one end or the other end of the line portion is an odd multiple of λ / 2. Thus, since the absolute value of the difference between the distances is an odd multiple of λ / 2, the phase of the reverse circular polarization radiated from the first radiating element and the reverse circular polarization radiated from the second radiating element. Therefore, the reverse circular polarization radiated from the first radiating element and the reverse circular polarization radiated from the second radiating element cancel each other. Accordingly, as a whole, an increase in the axial ratio of circularly polarized waves can be suppressed.

第1の放射素子と第2の放射素子とが、ある方向に関して等間隔で交互に並ぶとき、第1の放射素子から放射される逆円偏波と第2の放射素子から放射される逆円偏波とが、正面方向とは異なる特定の方向で互いに強め合う。その結果、全体として、サイドローブが上昇してしまう。   When the first radiating element and the second radiating element are alternately arranged at equal intervals in a certain direction, the reverse circular polarization radiated from the first radiating element and the reverse circle radiated from the second radiating element are provided. Polarizations reinforce each other in a specific direction different from the front direction. As a result, the side lobe rises as a whole.

このような点を考慮して、本発明では、第1の放射素子の少なくとも1つには、行方向および列方向に他の第1の放射素子が隣接し、または、第2の放射素子の少なくとも1つには、行方向および列方向に他の第2の放射素子が隣接するように、第1の放射素子と第2の放射素子とが配置される。このように第1の放射素子と第2の放射素子とが配置されることによって、全ての第1の放射素子から放射される逆円偏波と全ての第2の放射素子から放射される逆円偏波とが、正面方向とは異なる特定の方向で互いに強め合うということが防がれる。したがって全体として、サイドローブの上昇を抑えることができる。   In view of such points, in the present invention, at least one of the first radiating elements is adjacent to another first radiating element in the row direction and the column direction, or of the second radiating element. At least one of the first radiating element and the second radiating element is arranged so that another second radiating element is adjacent in the row direction and the column direction. By arranging the first radiating element and the second radiating element in this manner, the reverse circular polarization radiated from all the first radiating elements and the reverse radiated from all the second radiating elements are arranged. It is prevented that circularly polarized waves strengthen each other in a specific direction different from the front direction. Therefore, as a whole, the side lobe can be prevented from rising.

また本発明によれば、各線路部分には、一対の放射素子として第1の放射素子と第2の放射素子とが設けられるので、各線路部分に設けられる一対の放射素子ごとに逆円偏波が互いに打消し合う。このように各線路部分に設けられる一対の放射素子ごとに逆円偏波が互いに打消し合うので、全体として、円偏波の軸比の上昇を好適に抑えることができる。   According to the present invention, each line portion is provided with a first radiating element and a second radiating element as a pair of radiating elements. The waves cancel each other. As described above, since the reverse circularly polarized waves cancel each other out for each pair of radiating elements provided in each line portion, the increase in the axial ratio of the circularly polarized waves can be suitably suppressed as a whole.

また本発明によれば、前記仮想一平面に直交しかつ互いに直交する2つの対称面に関して面対称に、第1の放射素子および第2の放射素子がそれぞれ配置される。この場合、前記2つの対称面によって仕切られる4つの領域のうち1つについて各放射素子の配置を設計するだけで、他の3つの領域について各放射素子の配置が決定されるので、設計が容易となる。   According to the invention, the first radiating element and the second radiating element are arranged in plane symmetry with respect to two symmetry planes orthogonal to the virtual plane and orthogonal to each other. In this case, since the arrangement of each radiating element is determined for the other three regions only by designing the arrangement of each radiating element for one of the four regions partitioned by the two symmetry planes, the design is easy. It becomes.

図1は、本発明の実施の一形態である円偏波アレーアンテナ11の構成を示す斜視図である。図1では、理解を容易にするために、円偏波アレーアンテナ11を部分的に切欠いて示している。本実施の形態の円偏波アレーアンテナ11は、無線LAN(Local Area
Network)システムおよび映像伝送システムなどの無線システムにおいて、送信アンテナおよび受信アンテナとして用いられる。円偏波アレーアンテナ11は、電磁波を放射することができ、また電磁波を捕捉することができる。円偏波アレーアンテナ11によって放射および捕捉される電磁波は、準ミリ波帯およびミリ波帯などの電磁波である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a circularly polarized array antenna 11 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the circularly polarized array antenna 11 is partially cut away for easy understanding. The circularly polarized array antenna 11 of this embodiment is a wireless LAN (Local Area
In a wireless system such as a network system and a video transmission system, it is used as a transmission antenna and a reception antenna. The circularly polarized array antenna 11 can emit electromagnetic waves and can capture electromagnetic waves. The electromagnetic wave radiated and captured by the circularly polarized array antenna 11 is an electromagnetic wave such as a quasi-millimeter wave band and a millimeter wave band.

円偏波アレーアンテナ11は、向きを揃えて仮想一平面に沿って配置され、給電されると同一方向に旋回する円偏波を放射する複数対の放射素子12と、各放射素子12に接続され、給電されると各放射素子12に並列給電する給電線路形成体13(後述の図2参照)とを含む。   The circularly polarized array antenna 11 is arranged along a virtual plane with the orientations aligned, and is connected to each of the radiating elements 12 and a plurality of pairs of radiating elements 12 that radiate circularly polarized waves that rotate in the same direction when fed. And a feed line forming body 13 (see FIG. 2 to be described later) that feeds the radiation elements 12 in parallel when fed.

各放射素子12は、マトリクス状に配置される。ここで、前記仮想一平面内で互いに直交する2方向を想定し、これらの2方向のうち、一方をX方向とし、他方をY方向とする。行方向であるX方向には、2以上の偶数個、本実施の形態では16個の放射素子12が間隔をあけて整列され、列方向であるY方向には、2以上の偶数または奇数個、本実施の形態では16個の放射素子12が間隔をあけて整列される。本実施の形態では、iを1以上の奇数とするとき、X方向に一列に整列される各放射素子12のうち、X方向の上流からi番目の放射素子12と(i+1)番目の放射素子12とが対を成す。   Each radiating element 12 is arranged in a matrix. Here, assuming two directions orthogonal to each other in the virtual plane, one of these two directions is an X direction and the other is a Y direction. In the X direction, which is the row direction, two or more even numbers, in the present embodiment, 16 radiating elements 12 are aligned at intervals, and in the Y direction, which is the column direction, two or more even numbers or odd numbers. In the present embodiment, 16 radiating elements 12 are aligned at intervals. In the present embodiment, when i is an odd number of 1 or more, among the radiating elements 12 aligned in a line in the X direction, the i-th radiating element 12 and the (i + 1) th radiating element from the upstream in the X direction. 12 makes a pair.

図2は、一対の放射素子12の付近を模式的に示す斜視図である。図3は、給電線路形成体13の一部を模式的に示す斜視図である。図3では、理解を容易にするために、給電線路形成体13を、部分的に切欠いて示している。   FIG. 2 is a perspective view schematically showing the vicinity of the pair of radiating elements 12. FIG. 3 is a perspective view schematically showing a part of the feeder line forming body 13. In FIG. 3, for easy understanding, the feeder line forming body 13 is partially cut away.

放射素子12は、誘電体共振器によって実現される。放射素子12は、円柱状に形成される円柱部16と、円柱部16の周面に沿って円筒状に形成される周壁部17とを有する。円柱部16は、誘電体から成る。周壁部17は、導体から成り、このような周壁部17は、電磁波遮蔽体となる。円柱部16の軸線方向一端面には、空間に電磁波を放射する開口面18が形成される。   The radiating element 12 is realized by a dielectric resonator. The radiating element 12 includes a columnar portion 16 formed in a columnar shape and a peripheral wall portion 17 formed in a cylindrical shape along the peripheral surface of the columnar portion 16. The cylindrical portion 16 is made of a dielectric material. The peripheral wall part 17 consists of a conductor, and such a peripheral wall part 17 becomes an electromagnetic wave shield. An opening surface 18 that radiates electromagnetic waves into the space is formed on one end surface in the axial direction of the cylindrical portion 16.

給電線路形成体13は、給電線路に沿って形成される導波管である方形導波管によって構成される。給電線路形成体13は、空洞導波管によって構成されてもよく、あるいは誘電体導波管によって構成されてもよい。本実施の形態では、給電線路形成体13は、誘電体導波管によって構成される。   The feed line forming body 13 is configured by a rectangular waveguide that is a waveguide formed along the feed line. The feed line forming body 13 may be constituted by a hollow waveguide or may be constituted by a dielectric waveguide. In the present embodiment, the feed line forming body 13 is constituted by a dielectric waveguide.

給電線路形成体13は、延在して形成され、その延在方向Cに一対の放射素子12が離間して設けられる線路部分(以下、「第1線路部分」という)21を複数、有し、また各第1線路部分21に接続される第2線路部分22をさらに有する。一対の放射素子12は、円柱部16の軸線方向他端面が第1線路部分21の一方側のH面23に対向するように、第1線路部分21に設けられる。第2線路部分22は、第1線路部分21の他方側のH面24に連なる。H面とは、第1線路部分21における伝送波の磁界に平行な面をいう。   The feeder line forming body 13 has a plurality of line portions (hereinafter referred to as “first line portions”) 21 that are formed to extend and in which the pair of radiating elements 12 are provided apart in the extending direction C. And a second line portion 22 connected to each first line portion 21. The pair of radiating elements 12 are provided on the first line portion 21 such that the other end surface in the axial direction of the cylindrical portion 16 faces the H surface 23 on one side of the first line portion 21. The second line portion 22 continues to the H surface 24 on the other side of the first line portion 21. The H plane is a plane parallel to the magnetic field of the transmission wave in the first line portion 21.

第1線路部分21は、一対の放射素子12間の位置であって一対の放射素子12から円偏波を同位相で放射可能となるような位置に給電される。具体的には、第1線路部分21と第2線路部分22との間には、結合スロット25が形成される。この結合スロット25によって、第1線路部分21と第2線路部分22とが結合される。結合スロット25は、第1線路部分21の延在方向Cにおいて一対の放射素子12のそれぞれに等間隔をあけた位置に配置される。したがって第1線路部分21は、その延在方向Cにおいて一対の放射素子12のそれぞれに等間隔をあけた位置に給電される。しかも各第1線路部分21には同位相で給電される。このように各第1線路部分21が給電されるので、前記複数対の放射素子12は全て、円偏波を同位相で放射することができる。   The first line portion 21 is fed to a position between the pair of radiating elements 12 so that circularly polarized waves can be radiated from the pair of radiating elements 12 in the same phase. Specifically, a coupling slot 25 is formed between the first line portion 21 and the second line portion 22. The first line portion 21 and the second line portion 22 are coupled by the coupling slot 25. The coupling slot 25 is disposed at a position that is equidistant from each of the pair of radiating elements 12 in the extending direction C of the first line portion 21. Accordingly, the first line portion 21 is fed to a position at equal intervals in each of the pair of radiating elements 12 in the extending direction C. Moreover, the first line portions 21 are fed with the same phase. Since each first line portion 21 is fed in this way, all of the plurality of pairs of radiating elements 12 can radiate circularly polarized waves in the same phase.

第2線路部分22は、外部から給電するためのポート部26と、ポート部26に接続され、各第1線路部分21の個数に応じた回数だけ分岐して、各第1線路部分21に接続される分岐線路部27とを有する。本実施の形態では、分岐線路部27は7回分岐しており、各放射素子に供給される電力は、この分岐線路部27で調整される。分岐線路部27は、前記結合スロット25の位置から距離Sだけ延びた位置で終端される。この距離Sは、分岐線路部27における伝送波の波長の2分の1、程度に選ばれる。分岐線路部27は、一層で形成されてもよく、あるいは複数層で形成されてもよい。分岐線路部27が複数層で形成される場合、各層は、小孔28によって結合される。   The second line portion 22 is connected to the port portion 26 for supplying power from the outside, and the port portion 26, branched as many times as the number of each first line portion 21, and connected to each first line portion 21. And a branch line portion 27. In the present embodiment, the branch line portion 27 branches seven times, and the power supplied to each radiating element is adjusted by the branch line portion 27. The branch line portion 27 is terminated at a position extending a distance S from the position of the coupling slot 25. This distance S is selected to be about one half of the wavelength of the transmission wave in the branch line portion 27. The branch line portion 27 may be formed of a single layer or a plurality of layers. When the branch line portion 27 is formed of a plurality of layers, the layers are connected by the small holes 28.

各放射素子12に供給される電力は、給電線路形成体13の前段である分岐線路部27で調整された後、並列給電により各放射素子12に供給されるので、直列給電のように各放射素子ごとに結合量を調整することなく、放射パターンを制御することができる。このように各結合量の調整が不要であるので、放射パターンを制御するための設計を容易化することができる。   Since the power supplied to each radiating element 12 is adjusted by the branch line portion 27 that is the front stage of the feed line forming body 13 and then supplied to each radiating element 12 by parallel feeding, each radiating element 12 is fed like series feeding. The radiation pattern can be controlled without adjusting the coupling amount for each element. Thus, since adjustment of each coupling amount is unnecessary, the design for controlling the radiation pattern can be facilitated.

図4は、放射素子12の付近を示す正面図である。放射素子12と第1線路部分21との間には、放射素子12と同軸の結合孔31が形成される。この結合孔31によって、放射素子12と第1線路部分21とが結合される。結合孔31は、略円形または多角形状に形成される。本実施の形態では、結合孔31は、長方形状に形成され、その長手方向が第1線路部分21の延在方向Cと平行になるように設けられる。結合孔31は、正面から見たとき、第1線路部分21の中心軸線L1からずれた位置に配置される。このように結合孔31が配置されることによって、放射素子12から円偏波を放射することができる。   FIG. 4 is a front view showing the vicinity of the radiating element 12. A coupling hole 31 coaxial with the radiating element 12 is formed between the radiating element 12 and the first line portion 21. The radiation element 12 and the first line portion 21 are coupled by the coupling hole 31. The coupling hole 31 is formed in a substantially circular or polygonal shape. In the present embodiment, the coupling hole 31 is formed in a rectangular shape, and is provided so that its longitudinal direction is parallel to the extending direction C of the first line portion 21. The coupling hole 31 is arranged at a position shifted from the central axis L1 of the first line portion 21 when viewed from the front. By arranging the coupling hole 31 in this way, circularly polarized waves can be radiated from the radiating element 12.

一対の放射素子12に対する各結合孔31は、正面から見たとき、前記中心軸線L1に関して互いに反対側にずれる。このように各結合孔31がずれるので、一対の放射素子12から、同一方向に旋回する円偏波を放射することができる。本実施の形態では、図4に示すように、結合孔31は、第1線路部分21の中心軸線L1から、第1線路部分21における伝送波の進行方向Gに対して、左側にずれた位置に形成される。   The coupling holes 31 for the pair of radiating elements 12 are shifted to opposite sides with respect to the central axis L1 when viewed from the front. Since the coupling holes 31 are displaced in this way, circularly polarized waves rotating in the same direction can be radiated from the pair of radiating elements 12. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the coupling hole 31 is shifted from the central axis L <b> 1 of the first line portion 21 to the left side with respect to the traveling direction G of the transmission wave in the first line portion 21. Formed.

図5は、第1線路部分21における伝送波の磁界分布を示す図であり、図5(1)は基準の状態を示し、図5(2)は基準の状態から90°位相が進んだ状態を示し、図5(3)は基準の状態から180°位相が進んだ状態を示し、図5(4)は基準の状態から270°位相が進んだ状態を示す。図5において、矢印32は、第1線路部分21における伝送波の磁界分布を示し、矢印33a〜33dは、結合孔31と結合する磁界成分を示す。   FIG. 5 is a diagram showing a magnetic field distribution of a transmission wave in the first line portion 21. FIG. 5 (1) shows a reference state, and FIG. 5 (2) shows a state where the phase is advanced by 90 ° from the reference state. 5 (3) shows a state in which the phase is advanced by 180 ° from the reference state, and FIG. 5 (4) shows a state in which the phase is advanced by 270 ° from the reference state. In FIG. 5, an arrow 32 indicates the magnetic field distribution of the transmission wave in the first line portion 21, and arrows 33 a to 33 d indicate magnetic field components that are coupled to the coupling hole 31.

基準の状態では、図5(1)に示すように、結合孔31は、第1線路部分21における伝送波の進行方向Gとは反対方向の磁界成分33aと結合する。基準の状態から90°位相が進むと、図5(2)に示すように、結合孔31は、第1線路部分21における伝送波の進行方向Gに対して右の磁界成分33bと結合する。基準の状態から180°位相が進むと、図5(3)に示すように、結合孔31は、第1線路部分21における伝送波の進行方向Gと同一方向の磁界成分33cと結合する。基準の状態から270°位相が進むと、図5(4)に示すように、結合孔31は、第1線路部分21における伝送波の進行方向Gに対して左の磁界成分33dと結合する。このようにして、放射素子12から左旋円偏波が放射される。   In the reference state, as shown in FIG. 5A, the coupling hole 31 is coupled to the magnetic field component 33 a in the direction opposite to the traveling direction G of the transmission wave in the first line portion 21. When the phase advances by 90 ° from the reference state, the coupling hole 31 is coupled to the right magnetic field component 33b with respect to the traveling direction G of the transmission wave in the first line portion 21, as shown in FIG. When the phase advances by 180 ° from the reference state, the coupling hole 31 is coupled to the magnetic field component 33c in the same direction as the traveling direction G of the transmission wave in the first line portion 21, as shown in FIG. When the 270 ° phase advances from the reference state, the coupling hole 31 is coupled to the left magnetic field component 33d with respect to the traveling direction G of the transmission wave in the first line portion 21, as shown in FIG. In this way, the left-handed circularly polarized wave is radiated from the radiating element 12.

放射素子12から右旋円偏波を放射させる場合は、結合孔31を、第1線路部分21の中心軸線L1から、第1線路部分21における伝送波の進行方向Gに対して、右側にずらせばよい。   When radiating right-handed circularly polarized light from the radiating element 12, the coupling hole 31 is shifted from the central axis L <b> 1 of the first line portion 21 to the right side with respect to the traveling direction G of the transmission wave in the first line portion 21. That's fine.

図6は、第1線路部分21およびこの第1線路部分21に設けられる一対の放射素子12を模式的に示す断面図である。第1線路部分21では、伝送波が、第1線路部分21の給電点36から第1線路部分21の延在方向Cの両端(以下、「第1線路部分21の両端」という)21a,21bに向かって進む。この伝送波の電力は、一対の放射素子12に供給され、これによって一対の放射素子12から円偏波が放射される。   FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the first line portion 21 and the pair of radiating elements 12 provided in the first line portion 21. In the first line portion 21, the transmission wave is transmitted from the feeding point 36 of the first line portion 21 to both ends in the extending direction C of the first line portion 21 (hereinafter referred to as “both ends of the first line portion 21”) 21 a and 21 b. Proceed toward. The electric power of this transmission wave is supplied to the pair of radiating elements 12, whereby circularly polarized waves are radiated from the pair of radiating elements 12.

円偏波アレーアンテナ11の中心周波数(たとえば61.5GHz用の円偏波アレーアンテナでは、中心周波数は61.5GHz)と同一の周波数では、伝送波の電力は全て、一対の放射素子12に供給され、したがって伝送波が第1線路部分21の両端21a,21bに到達することはない。しかしながら、円偏波アレーアンテナ11の中心周波数からずれた周波数(たとえば63GHz)では、伝送波の電力は一部、一対の放射素子に供給されず、したがって伝送波の一部が第1線路部分21の両端21a,21bに到達する。   At the same frequency as the center frequency of the circularly polarized array antenna 11 (for example, the center frequency is 61.5 GHz for a circularly polarized array antenna for 61.5 GHz), all the power of the transmission wave is supplied to the pair of radiating elements 12. Therefore, the transmission wave does not reach both ends 21a and 21b of the first line portion 21. However, at a frequency (for example, 63 GHz) shifted from the center frequency of the circularly polarized array antenna 11, a part of the power of the transmission wave is not supplied to the pair of radiating elements. To both ends 21a and 21b.

伝送波の一部は、第1線路部分21の両端21a,21bに到達し、第1線路部分21の両端21a,21bで反射される。反射された伝送波(以下、「反射波」という)は、第1線路部分21の給電点36に向かって進む。この反射波の電力は、一対の放射素子12に供給され、これによって一対の放射素子12から円偏波が放射される。   A part of the transmission wave reaches both ends 21 a and 21 b of the first line portion 21 and is reflected at both ends 21 a and 21 b of the first line portion 21. The reflected transmission wave (hereinafter referred to as “reflected wave”) travels toward the feeding point 36 of the first line portion 21. The power of the reflected wave is supplied to the pair of radiating elements 12, whereby circularly polarized waves are radiated from the pair of radiating elements 12.

反射波による円偏波の旋回方向は、第1線路部分21の給電点36から第1線路部分21の両端21a,21bに向かって進む伝送波による円偏波(以下、「正円偏波」という)の旋回方向とは逆の方向である。このような反射波による円偏波(以下、「逆円偏波」という)によって、一対の放射素子12から放射される円偏波の軸比が上昇してしまう。その結果、全体として、円偏波の軸比が上昇してしまう。   The turning direction of the circularly polarized wave by the reflected wave is a circularly polarized wave (hereinafter referred to as “circularly polarized wave”) transmitted from the feeding point 36 of the first line portion 21 toward both ends 21a and 21b of the first line portion 21. Is the direction opposite to the turning direction. Due to the circularly polarized wave (hereinafter referred to as “inverse circularly polarized wave”) due to such a reflected wave, the axial ratio of the circularly polarized wave radiated from the pair of radiating elements 12 is increased. As a result, the axial ratio of circularly polarized waves increases as a whole.

このような点を考慮して、本実施の形態では、第1線路部分21の延在方向Cの一端21aからこの一端21a側に配置される放射素子12の配置位置までの第1距離Aは、以下の式(1)または式(2)を満足するように選ばれ、第1線路部分21の延在方向Cの他端21bからこの他端21b側に配置される放射素子12の配置位置までの第2距離Bは、以下の式(3)または式(4)を満足するように選ばれる。前記複数対の放射素子12は、式(1)または式(3)を満足するように配置される第1の放射素子と、式(2)または式(4)を満足するように配置される第2の放射素子とを含む。換言すれば、前記複数対の放射素子12として、第1の放射素子と第2の放射素子との両者が存在する。
A=L+n・(λ/2) …(1)
A=L+{n+(1/2)}・(λ/2) …(2)
B=L+n・(λ/2) …(3)
B=L+{n+(1/2)}・(λ/2) …(4)
In consideration of such points, in the present embodiment, the first distance A from the one end 21a in the extending direction C of the first line portion 21 to the arrangement position of the radiation element 12 arranged on the one end 21a side is The arrangement position of the radiation element 12 that is selected so as to satisfy the following expression (1) or (2) and is arranged on the other end 21b side from the other end 21b in the extending direction C of the first line portion 21. The second distance B is selected so as to satisfy the following formula (3) or formula (4). The plurality of pairs of radiating elements 12 are disposed so as to satisfy the first radiating element disposed so as to satisfy Expression (1) or Expression (3) and satisfying Expression (2) or Expression (4). A second radiating element. In other words, both the first radiating element and the second radiating element exist as the plurality of pairs of radiating elements 12.
A = L + n · (λ / 2) (1)
A = L + {n + (1/2)}. (Λ / 2) (2)
B = L + n · (λ / 2) (3)
B = L + {n + (1/2)}. (Λ / 2) (4)

式(1)〜式(4)においては、第1線路部分21における伝送波の波長をλで表し、0以上であり第1線路部分21における伝送波の波長の2分の1未満である定数をLで表し、0以上の整数をnで表す。   In the formulas (1) to (4), the wavelength of the transmission wave in the first line portion 21 is represented by λ, and is a constant that is 0 or more and less than half the wavelength of the transmission wave in the first line portion 21. Is represented by L, and an integer of 0 or more is represented by n.

第1の放射素子および第2の放射素子は、前述の各式を満足するように配置されるので、第1線路部分21の給電点36から第1線路部分21の一端21aまたは他端21bを介して第1の放射素子に到達するまでの距離と第1線路部分21の給電点36から第1線路部分21の一端21aまたは他端21bを介して第2の放射素子に到達するまでの距離との差の絶対値は、λ/2の奇数倍となる。このように各距離の差の絶対値がλ/2の奇数倍となるので、第1の放射素子から放射される逆円偏波の位相と第2の放射素子から放射される逆円偏波の位相とが180°ずれ、これによって第1の放射素子から放射される逆円偏波と第2の放射素子から放射される逆円偏波とが互いに打消し合う。したがって全体として、円偏波の軸比の上昇を抑えることができる。   Since the first radiating element and the second radiating element are arranged so as to satisfy the above-described formulas, one end 21a or the other end 21b of the first line portion 21 is connected from the feeding point 36 of the first line portion 21. And the distance from the feeding point 36 of the first line portion 21 to the second radiating element via the one end 21a or the other end 21b of the first line portion 21. The absolute value of the difference is an odd multiple of λ / 2. Thus, since the absolute value of the difference between the distances is an odd multiple of λ / 2, the phase of the reverse circular polarization radiated from the first radiating element and the reverse circular polarization radiated from the second radiating element. Therefore, the reverse circular polarization radiated from the first radiating element and the reverse circular polarization radiated from the second radiating element cancel each other. Accordingly, as a whole, an increase in the axial ratio of circularly polarized waves can be suppressed.

また本実施の形態では、前記複数対の放射素子12として、第1の放射素子と第2の放射素子とが同数、存在する。これによって全体として、円偏波の軸比の上昇を好適に抑えることができる。   In the present embodiment, the plurality of pairs of radiating elements 12 include the same number of first radiating elements and second radiating elements. Thereby, as a whole, an increase in the axial ratio of circularly polarized waves can be suitably suppressed.

さらに本実施の形態では、各第1線路部分21には、一対の放射素子12として第1の放射素子と第2の放射素子とが設けられる。このような本実施の形態では、第1距離Aおよび第2距離Bは、以下の式(5)を満足する。式(5)においては、第1線路部分21における伝送波の波長をλで表し、0以上の整数をnで表す。
|A−B|=λ/4+λ・n/2 …(5)
Further, in the present embodiment, each first line portion 21 is provided with a first radiating element and a second radiating element as a pair of radiating elements 12. In this embodiment, the first distance A and the second distance B satisfy the following formula (5). In Expression (5), the wavelength of the transmission wave in the first line portion 21 is represented by λ, and an integer greater than or equal to 0 is represented by n.
| A−B | = λ / 4 + λ · n / 2 (5)

このように各距離A,Bが式(5)を満足するので、一対の放射素子12から放射される逆円偏波の位相が180°ずれ、これによって一対の放射素子12から放射される逆円偏波が互いに打消し合う。したがって一対の放射素子12から放射される円偏波の軸比の上昇を好適に抑えることができる。その結果、全体としても、円偏波の軸比の上昇を好適に抑えることができる。   Since the distances A and B satisfy the expression (5) in this way, the phases of the reverse circularly polarized waves radiated from the pair of radiating elements 12 are shifted by 180 °, thereby the inverse radiated from the pair of radiating elements 12 Circularly polarized waves cancel each other. Therefore, an increase in the axial ratio of circularly polarized waves radiated from the pair of radiating elements 12 can be suitably suppressed. As a result, an increase in the axial ratio of circularly polarized waves can be suitably suppressed as a whole.

第1の放射素子と第2の放射素子とが、ある方向に関して等間隔で交互に並ぶとき、第1の放射素子から放射される逆円偏波と第2の放射素子から放射される逆円偏波とが、正面方向とは異なる特定の方向で互いに強め合う。その結果、全体として、サイドローブが上昇してしまう。   When the first radiating element and the second radiating element are alternately arranged at equal intervals in a certain direction, the reverse circular polarization radiated from the first radiating element and the reverse circle radiated from the second radiating element are provided. Polarizations reinforce each other in a specific direction different from the front direction. As a result, the side lobe rises as a whole.

このような点を考慮して、本実施の形態では、第1の放射素子の少なくとも1つには、X方向およびY方向に他の第1の放射素子が隣接し、または、第2の放射素子の少なくとも1つには、X方向およびY方向に他の第2の放射素子が隣接するように、第1の放射素子と第2の放射素子とが配置される。このように第1の放射素子と第2の放射素子とが配置されることによって、全ての第1の放射素子から放射される逆円偏波と全ての第2の放射素子から放射される逆円偏波とが、正面方向とは異なる特定の方向で互いに強め合うということが防がれる。したがって全体として、サイドローブの上昇を抑えることができる。   In consideration of such a point, in the present embodiment, at least one of the first radiating elements is adjacent to another first radiating element in the X direction and the Y direction, or the second radiating element is used. At least one of the elements is arranged with the first radiating element and the second radiating element such that another second radiating element is adjacent in the X direction and the Y direction. By arranging the first radiating element and the second radiating element in this manner, the reverse circular polarization radiated from all the first radiating elements and the reverse radiated from all the second radiating elements are arranged. It is prevented that circularly polarized waves strengthen each other in a specific direction different from the front direction. Therefore, as a whole, the side lobe can be prevented from rising.

表1は、各放射素子12から放射される逆円偏波の位相のずれの一例を示す。表1において、横方向はX方向に対応し、縦方向はY方向に対応する。表1では、第1の放射素子から放射される逆円偏波の位相を0°とし、第2の放射素子から放射される逆円偏波の位相を180°とする。逆円偏波の位相を表す各数値の配置関係は、各放射素子12の配置関係と対応する。表1の最上部に記載される1〜16の数値は、X方向の上流からの順番を示し、表1の最左部に記載される1〜16の数値は、Y方向の下流からの順番を示す。逆円偏波の位相の単位は、「°」である。   Table 1 shows an example of the phase shift of the reverse circular polarization radiated from each radiating element 12. In Table 1, the horizontal direction corresponds to the X direction, and the vertical direction corresponds to the Y direction. In Table 1, the phase of the reverse circular polarization radiated from the first radiating element is 0 °, and the phase of the reverse circular polarization radiated from the second radiating element is 180 °. The arrangement relationship of each numerical value representing the phase of the reverse circular polarization corresponds to the arrangement relationship of each radiation element 12. The numerical values 1 to 16 described at the top of Table 1 indicate the order from the upstream in the X direction, and the numerical values 1 to 16 described at the leftmost portion of Table 1 are the order from the downstream in the Y direction. Indicates. The unit of the phase of the reverse circular polarization is “°”.

Figure 0004482541
Figure 0004482541

図7は、図1〜図6に示す円偏波アレーアンテナ11の一部を詳細に示す正面図である。図8は、図7の切断面線S8−S8から見た断面図である。図7および図8では、便宜上、一部を省略して示している。図7では、理解を容易にするために、一部を透過させて示している。   FIG. 7 is a front view showing a part of the circularly polarized array antenna 11 shown in FIGS. 1 to 6 in detail. 8 is a cross-sectional view taken along section line S8-S8 in FIG. 7 and 8, a part of them is omitted for convenience. In FIG. 7, in order to facilitate understanding, a part is shown through.

円偏波アレーアンテナ11は、一体に形成され、アンテナ基板として実現される。このような円偏波アレーアンテナ11は、持運びおよび取付けなどの取扱いの容易化を図ることができる。   The circularly polarized wave array antenna 11 is integrally formed and realized as an antenna substrate. Such a circularly polarized array antenna 11 can be easily carried and handled.

円偏波アレーアンテナ11は、共振器部誘電体層41が積層されて形成される共振器部誘電体基板42と、共振器部誘電体基板42の下方に設けられ、給電部誘電体層51が積層されて形成される給電部誘電体基板52と、給電部誘電体基板52の下方に設けられ、給電部誘電体基板52と同様な構成の他の給電部誘電体基板とを有する。他の給電部誘電体基板については、説明を省略する。   The circularly polarized array antenna 11 is provided with a resonator unit dielectric substrate 42 formed by laminating resonator unit dielectric layers 41, a resonator unit dielectric substrate 42, and a power supply unit dielectric layer 51. And a power feeding part dielectric substrate 52 formed under the power feeding part dielectric substrate 52, and another power feeding part dielectric substrate having a configuration similar to that of the power feeding part dielectric substrate 52. Description of the other power feeding unit dielectric substrate is omitted.

共振器部誘電体基板42の上面には、共振器部上部主導体層43が形成され、共振器部誘電体基板42の下面には、共振器部下部主導体層44が形成される。共振器部上部主導体層43には、開口部45が形成される。この開口部45の周辺には、所定の間隔をあけて、共振器部上部主導体層43と共振器部下部主導体層44との間を電気的に接続する複数の共振器部貫通導体46が形成される。各共振器部貫通導体46は、高周波信号の信号波長の2分の1未満の間隔で配置される。各共振器部貫通導体46の間の間隔は、必ずしも一定の値である必要はなく、信号波長の2分の1未満で、種々の値を組合せて設定してもよい。また各共振器部貫通導体46は、2重、3重と設けられてもよい。   A resonator unit upper main conductor layer 43 is formed on the upper surface of the resonator unit dielectric substrate 42, and a resonator unit lower main conductor layer 44 is formed on the lower surface of the resonator unit dielectric substrate 42. An opening 45 is formed in the resonator unit upper main conductor layer 43. Around the opening 45, a plurality of resonator portion through conductors 46 that electrically connect the resonator portion upper main conductor layer 43 and the resonator portion lower main conductor layer 44 with a predetermined interval therebetween. Is formed. The resonator part through conductors 46 are arranged at intervals of less than one half of the signal wavelength of the high frequency signal. The interval between the resonator part through conductors 46 is not necessarily a constant value, and may be set by combining various values at less than one half of the signal wavelength. Further, each resonator part through conductor 46 may be provided in double or triple.

各共振器部貫通導体46は、共振器部上部主導体層43と共振器部下部主導体層44との間においてこれらの主導体層43,44と平行に設けられる共振器部副導体層47によって電気的に接続される。共振器部副導体層47には、開口部45と相似形状の開口部48が形成される。共振器部副導体層47は、単層または必要に応じて複数層、形成される。各共振器部貫通導体46および共振器部副導体層47によって電磁波遮蔽体が形成され、これが図2に示す放射素子12の周壁部17を形成している。   Each resonator section through conductor 46 is provided between the resonator section upper main conductor layer 43 and the resonator section lower main conductor layer 44 in parallel with the main conductor layers 43, 44. Is electrically connected. An opening 48 having a shape similar to the opening 45 is formed in the resonator unit sub-conductor layer 47. The resonator unit sub-conductor layer 47 is formed as a single layer or a plurality of layers as necessary. Each resonator part through conductor 46 and the resonator part sub-conductor layer 47 form an electromagnetic wave shield, which forms the peripheral wall part 17 of the radiating element 12 shown in FIG.

共振器部誘電体基板42内には、共振器部上部主導体層43、共振器部下部主導体層44、各共振器部貫通導体46および共振器部副導体層47によって囲まれて、誘電体が満たされた空間が形成される。このように誘電体が満たされた空間が、図2に示す放射素子12の円柱部16を形成している。   The resonator part dielectric substrate 42 is surrounded by a resonator part upper main conductor layer 43, a resonator part lower main conductor layer 44, each resonator part through conductor 46, and a resonator part sub-conductor layer 47, and A space filled with the body is formed. Thus, the space filled with the dielectric forms the cylindrical portion 16 of the radiating element 12 shown in FIG.

給電部誘電体基板52の上面には、給電部上部主導体層53が形成され、給電部誘電体基板52の下面には、給電部下部主導体層54が形成される。給電部上部主導体層53は、前記共振器部下部主導体層44と共通に形成される。給電部上部主導体層53(共振器部下部主導体層44)には、開口部45が形成され、これによって前記結合孔31が形成される。   A power feeding unit upper main conductor layer 53 is formed on the upper surface of the power feeding unit dielectric substrate 52, and a power feeding unit lower main conductor layer 54 is formed on the lower surface of the power feeding unit dielectric substrate 52. The power feeding unit upper main conductor layer 53 is formed in common with the resonator unit lower main conductor layer 44. An opening 45 is formed in the power supply unit upper main conductor layer 53 (resonator unit lower main conductor layer 44), thereby forming the coupling hole 31.

給電部上部主導体層53と給電部下部主導体層54との間には、これらの主導体層53,54の間を電気的に接続する複数の給電部貫通導体56が2列に配列されている。各給電部貫通導体56は、高周波信号の信号波長の2分の1未満の間隔で配置される。各給電部貫通導体56の間の間隔は、必ずしも一定の値である必要はなく、信号波長の2分の1未満で、種々の値を組合せて設定してもよい。また各給電部貫通導体56は、2重、3重と設けられてもよい。   Between the power feeding unit upper main conductor layer 53 and the power feeding unit lower main conductor layer 54, a plurality of power feeding unit through conductors 56 that electrically connect the main conductor layers 53 and 54 are arranged in two rows. ing. The respective feed portion through conductors 56 are arranged at an interval of less than half the signal wavelength of the high frequency signal. The interval between the power feed portion through conductors 56 is not necessarily a constant value, and may be set by combining various values with less than half of the signal wavelength. In addition, each of the power feeding portion through conductors 56 may be provided in a double or triple manner.

各給電部貫通導体56は、給電部上部主導体層53と給電部下部主導体層54との間においてこれらの主導体層53,54と平行に設けられる給電部副導体層57によって電気的に接続される。給電部副導体層57は、単層または必要に応じて複数層、形成される。各給電部貫通導体56および給電部副導体層57によって電磁波遮蔽体が形成され、これが図2および図3に示す給電線路形成体13のE面導体を形成している。   Each feed portion through conductor 56 is electrically connected by a feed portion sub-conductor layer 57 provided in parallel with the main conductor layers 53 and 54 between the feed portion upper main conductor layer 53 and the feed portion lower main conductor layer 54. Connected. The power feeding portion sub-conductor layer 57 is formed as a single layer or a plurality of layers as necessary. An electromagnetic wave shielding body is formed by each of the power feeding portion through conductors 56 and the power feeding portion sub-conductor layer 57, and this forms an E-plane conductor of the power feeding line forming body 13 shown in FIGS.

給電部誘電体基板52内には、給電部上部主導体層53、給電部下部主導体層54、各給電部貫通導体56および給電部副導体層57によって囲まれて、誘電体が満たされた空間が形成される。このように誘電体が満たされた空間が、図2および図3に示す給電線路形成体13の給電線路を形成している。   The power feeding unit dielectric substrate 52 is surrounded by a power feeding unit upper main conductor layer 53, a power feeding unit lower main conductor layer 54, each power feeding unit through conductor 56, and a power feeding unit sub-conductor layer 57, and is filled with a dielectric. A space is formed. Thus, the space filled with the dielectric forms the feed line of the feed line forming body 13 shown in FIGS.

共振器部誘電体基板42および給電部誘電体基板52としては、誘電体として機能し、高周波信号の伝送を妨げることのない特性を有するものであればとりわけ限定するものではないが、給電線路形成体13を形成する際の精度および製造の容易性の点からは、セラミックスから成ることが望ましい。   The resonator unit dielectric substrate 42 and the power feeding unit dielectric substrate 52 are not particularly limited as long as they function as a dielectric and have characteristics that do not hinder the transmission of high-frequency signals. From the viewpoint of accuracy in manufacturing the body 13 and ease of manufacture, it is desirable to be made of ceramics.

共振器部誘電体基板42および給電部誘電体基板52としては、比誘電率εrが4〜100程度のものが好ましく、たとえばアルミナセラミックス、窒化アルミニウムセラミックスおよびガラスセラミックスなどの低温焼成セラミックスなどが好ましい。特に、ガラスセラミックスなどの低温焼成セラミックスが好適に用いられる。共振器部誘電体基板42および給電部誘電体基板52は、たとえばセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤および溶媒を添加混合して泥漿状になすとともに、これをドクターブレード法およびカレンダーロール法などを採用してシート状となすことによって複数枚のセラミックグリーンシートを得て、これを積層し、焼成することによって製作される。   The resonator unit dielectric substrate 42 and the power supply unit dielectric substrate 52 preferably have a relative dielectric constant εr of about 4 to 100, for example, low-temperature fired ceramics such as alumina ceramics, aluminum nitride ceramics, and glass ceramics. In particular, low-temperature fired ceramics such as glass ceramics are preferably used. The resonator part dielectric substrate 42 and the power feeding part dielectric substrate 52 are made into a slurry by adding an appropriate organic solvent and solvent to the ceramic raw material powder, for example, and adopting a doctor blade method, a calendar roll method, or the like. Then, a plurality of ceramic green sheets are obtained by forming into a sheet shape, and these are laminated and fired.

また各共振器部貫通導体46および各給電部貫通導体56は、ビアホール導体およびスルーホール導体によって形成すればよく、たとえばセラミックグリーンシートに打ち抜き加工をして作製した貫通孔に、導体層と同様の導体ペーストを埋め込み、しかる後、セラミックグリーンシートと同時に焼成して形成する。なお、各共振器部貫通導体46および各給電部貫通導体56は、直径50〜300μmが適当である。   Further, each resonator section through conductor 46 and each power feeding section through conductor 56 may be formed of a via hole conductor and a through hole conductor. For example, in a through hole made by punching a ceramic green sheet, A conductive paste is embedded and then fired simultaneously with the ceramic green sheet. Each resonator part through conductor 46 and each power supply part through conductor 56 have an appropriate diameter of 50 to 300 μm.

図9は、本発明の実施の他の形態である円偏波アレーアンテナ61の構成を示す正面図である。図10は、円偏波アレーアンテナ61を部分的に切欠いて示す正面図である。図11は、一対の放射素子12の付近を模式的に示す斜視図である。本実施の形態の円偏波アレーアンテナ61は、図1〜図8に示す円偏波アレーアンテナ11に類似するので、対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる点についてだけ説明する。   FIG. 9 is a front view showing a configuration of a circularly polarized array antenna 61 according to another embodiment of the present invention. FIG. 10 is a front view showing the circularly polarized array antenna 61 with a part cut away. FIG. 11 is a perspective view schematically showing the vicinity of the pair of radiating elements 12. Since the circularly polarized wave array antenna 61 of the present embodiment is similar to the circularly polarized wave array antenna 11 shown in FIGS. 1 to 8, the corresponding parts are denoted by the same reference numerals, the description thereof is omitted, and different points are provided. I will explain only.

本実施の形態では、第1線路部分21の延在方向Cにおいて隣接する第1線路部分21に設けられる各放射素子12が、一直線上に整列される。前記図1〜図8に示す円偏波アレーアンテナ11のように、第1線路部分21の延在方向Cにおいて隣接する第1線路部分21に設けられる各放射素子12が、いわゆる千鳥状に配置された構成であると、各放射素子12間の間隔の大きな方向において、不要な電磁波が放射されてしまう。この点を考慮して、本実施の形態では、前記各放射素子12を一直線上に整列させることで、各放射素子12間の間隔の差を小さくし、これによって不要な電磁波の放射を抑制することができる。   In the present embodiment, the radiating elements 12 provided in the first line portions 21 adjacent in the extending direction C of the first line portions 21 are aligned on a straight line. As in the circularly polarized wave array antenna 11 shown in FIGS. 1 to 8, the radiating elements 12 provided in the first line portions 21 adjacent in the extending direction C of the first line portions 21 are arranged in a so-called zigzag pattern. With such a configuration, unnecessary electromagnetic waves are radiated in the direction in which the distance between the radiating elements 12 is large. In consideration of this point, in the present embodiment, by arranging the radiating elements 12 in a straight line, the difference in the interval between the radiating elements 12 is reduced, thereby suppressing the emission of unnecessary electromagnetic waves. be able to.

X方向には、各放射素子12が等間隔をあけて整列され、Y方向には、各放射素子12が等間隔をあけて整列される。X方向に整列される各放射素子12の間隔D1とY方向に整列される各放射素子12の間隔D2とは、同一であってもよく異なっていてもよいが、不要な電磁波の放射を抑制するという観点からは同一であるのが好ましい。   In the X direction, the radiating elements 12 are aligned at equal intervals, and in the Y direction, the radiating elements 12 are aligned at equal intervals. The interval D1 between the radiating elements 12 aligned in the X direction and the interval D2 between the radiating elements 12 aligned in the Y direction may be the same or different, but suppress the emission of unnecessary electromagnetic waves. From the point of view of doing, it is preferable that they are the same.

本実施の形態では、前記仮想一平面に直交しかつ互いに直交する2つの対称面に関して面対称に、第1の放射素子および第2の放射素子がそれぞれ配置される。この場合、前記2つの対称面によって仕切られる4つの領域のうち1つについて各放射素子12の配置を設計するだけで、他の3つの領域について各放射素子12の配置が決定されるので、設計が容易となる。   In the present embodiment, the first radiating element and the second radiating element are arranged in plane symmetry with respect to two symmetry planes orthogonal to the virtual plane and orthogonal to each other. In this case, since the arrangement of each radiating element 12 is determined for the other three regions only by designing the arrangement of each radiating element 12 for one of the four regions partitioned by the two symmetry planes. Becomes easy.

なお、図9では隣り合う第1線路部分21が連通しているように見える箇所があるが、実際は図10に示すようにビアホール導体の壁で遮断されている。   In FIG. 9, there are places where the adjacent first line portions 21 appear to communicate with each other, but in actuality, they are blocked by the walls of the via-hole conductors as shown in FIG.

図12は、本発明の実施のさらに他の形態である円偏波アレーアンテナが備える一対の放射素子12の付近を模式的に示す正面図である。本実施の形態の円偏波アレーアンテナは、図9〜図11に示す円偏波アレーアンテナ61に類似するので、対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる点についてだけ説明する。   FIG. 12 is a front view schematically showing the vicinity of a pair of radiating elements 12 provided in a circularly polarized array antenna which is still another embodiment of the present invention. Since the circularly polarized wave array antenna of the present embodiment is similar to the circularly polarized wave array antenna 61 shown in FIGS. 9 to 11, the corresponding parts are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different points are described. Just explain.

本実施の形態では、結合スロット25は、その長手方向Eが第1線路部分21の延在方向Cに前記仮想一平面内で直交するように形成される。このように結合スロット25が形成されることによって、結合スロット25を介して第1線路部分21に給電するときに結合スロット25で反射される電力を小さくすることができる。したがって電力損失を抑えることができ、これによって第1線路部分21への給電効率を向上させることができる。   In the present embodiment, the coupling slot 25 is formed such that the longitudinal direction E thereof is orthogonal to the extending direction C of the first line portion 21 in the virtual one plane. By forming the coupling slot 25 in this way, the power reflected by the coupling slot 25 when power is supplied to the first line portion 21 via the coupling slot 25 can be reduced. Therefore, power loss can be suppressed, and thereby the power supply efficiency to the first line portion 21 can be improved.

図13は、本発明の実施のさらに他の形態である円偏波アレーアンテナが備える一対の放射素子の付近を模式的に示す斜視図である。図14は、図13に示す一対の放射素子の付近を模式的に示す正面図である。本実施の形態は、前述の実施の各形態に類似するので、異なる点についてだけ説明する。本実施の形態の円偏波アレーアンテナは、パッチアンテナによって実現される。   FIG. 13 is a perspective view schematically showing the vicinity of a pair of radiating elements provided in a circularly polarized array antenna which is still another embodiment of the present invention. FIG. 14 is a front view schematically showing the vicinity of the pair of radiating elements shown in FIG. Since this embodiment is similar to each of the above-described embodiments, only different points will be described. The circularly polarized array antenna of the present embodiment is realized by a patch antenna.

円偏波アレーアンテナは、第1誘電体層72と、第2誘電体層73と、これらの第1誘電体層72と第2誘電体層73との間に介在する接地導体層74と、第1誘電体層72の接地導体層74とは反対側に形成される第1ストリップ導体層75と、第1誘電体層72の接地導体層74とは反対側に形成され、第1ストリップ導体層75に電気的に接続される一対のパッチ導体層76a,76bと、第2誘電体層73の接地導体層74とは反対側に形成される第2ストリップ導体層77と、第1および第2誘電体層72,73ならびに接地導体層74を貫通し、第1ストリップ導体層75と第2ストリップ導体層77とを電気的に接続する接続部78とを含む。   The circularly polarized array antenna includes a first dielectric layer 72, a second dielectric layer 73, a ground conductor layer 74 interposed between the first dielectric layer 72 and the second dielectric layer 73, A first strip conductor layer 75 formed on the opposite side of the first dielectric layer 72 from the ground conductor layer 74 and a first strip conductor formed on the opposite side of the first dielectric layer 72 from the ground conductor layer 74. A pair of patch conductor layers 76a and 76b electrically connected to the layer 75; a second strip conductor layer 77 formed on the opposite side of the second dielectric layer 73 from the ground conductor layer 74; It includes a connecting portion 78 that penetrates through the two dielectric layers 72 and 73 and the ground conductor layer 74 and electrically connects the first strip conductor layer 75 and the second strip conductor layer 77.

本実施の形態では、一対のパッチ導体層76a,76bによって、一対の放射素子が構成される。また第1ストリップ導体層75、第1誘電体層72および接地導体層74によって、第1線路部分が構成される。また第2ストリップ導体層77、第2誘電体層73および接地導体層74を含んで、第2線路部分が構成される。   In the present embodiment, a pair of radiating elements is configured by the pair of patch conductor layers 76a and 76b. Further, the first strip conductor layer 75, the first dielectric layer 72, and the ground conductor layer 74 constitute a first line portion. A second line portion is configured including the second strip conductor layer 77, the second dielectric layer 73, and the ground conductor layer 74.

第1ストリップ導体層75は、延在して形成される。一対のパッチ導体層76a,76bのうち、一方76aは、第1ストリップ導体層75の延在方向C1一端75a寄りで第1ストリップ導体層75に接続され、第1ストリップ導体層75の幅方向C2一方側に配置され、他方76bは、第1ストリップ導体層75の延在方向C1他端75b寄りで第1ストリップ導体層75に接続され、第1ストリップ導体層75の幅方向C2他方側に配置される。各パッチ導体層76a,76bは、正方形状に形成される。一方のパッチ導体層76aは、その隣接する2縁辺の各中央に対して90°の位相差で給電され、他方のパッチ導体層76bは、その隣接する2縁辺の各中央に対して90°の位相差で給電される。なお、一対のパッチ導体層76a,76bから放射される円偏波の位相を合わせるために、接続部78の位置を各パッチ導体層76a,76b間の中央からλ/4だけ一方のパッチ導体層76a側にずらしており、接続部78から他方のパッチ導体層76bまでの距離が接続部78から一方のパッチ導体層76aまでの距離よりλ/2長くなっている。   The first strip conductor layer 75 is formed to extend. One of the pair of patch conductor layers 76a and 76b is connected to the first strip conductor layer 75 near the one end 75a in the extending direction C1 of the first strip conductor layer 75, and the width direction C2 of the first strip conductor layer 75 is connected. Arranged on one side, the other 76b is connected to the first strip conductor layer 75 near the other end 75b in the extending direction C1 of the first strip conductor layer 75, and arranged on the other side in the width direction C2 of the first strip conductor layer 75. Is done. Each patch conductor layer 76a, 76b is formed in a square shape. One patch conductor layer 76a is fed with a phase difference of 90 ° with respect to each center of its two adjacent edges, and the other patch conductor layer 76b is 90 ° with respect to each center of its two adjacent edges. Power is supplied with a phase difference. In addition, in order to match the phase of the circularly polarized waves radiated from the pair of patch conductor layers 76a and 76b, the position of the connecting portion 78 is set to one patch conductor layer by λ / 4 from the center between the patch conductor layers 76a and 76b. The distance from the connecting portion 78 to the other patch conductor layer 76b is longer by λ / 2 than the distance from the connecting portion 78 to one patch conductor layer 76a.

図15は、本発明の実施のさらに他の形態である円偏波アレーアンテナが備える一対の放射素子の付近を模式的に示す斜視図である。図16は、図15に示す一対の放射素子の付近を模式的に示す正面図である。本実施の形態は、前述の実施の各形態に類似するので、異なる点についてだけ説明する。本実施の形態の円偏波アレーアンテナは、スロットアンテナによって実現される。   FIG. 15 is a perspective view schematically showing the vicinity of a pair of radiating elements provided in a circularly polarized array antenna which is still another embodiment of the present invention. FIG. 16 is a front view schematically showing the vicinity of the pair of radiating elements shown in FIG. Since this embodiment is similar to each of the above-described embodiments, only different points will be described. The circularly polarized array antenna of the present embodiment is realized by a slot antenna.

円偏波アレーアンテナは、第1誘電体層81と、第2誘電体層82と、これらの第1誘電体層81と第2誘電体層82との間に介在する第1ストリップ導体層83と、第1誘電体層81の第1ストリップ導体層83とは反対側に形成される第1接地導体層84と、第2誘電体層82の第1ストリップ導体層83とは反対側に形成される第2接地導体層85と、第2接地導体層85の第2誘電体層82とは反対側に形成される第3誘電体層86と、第3誘電体層86の第2接地導体層85とは反対側に形成される第2ストリップ導体層87とを含む。   The circularly polarized wave array antenna includes a first dielectric layer 81, a second dielectric layer 82, and a first strip conductor layer 83 interposed between the first dielectric layer 81 and the second dielectric layer 82. And a first ground conductor layer 84 formed on the opposite side of the first dielectric layer 81 from the first strip conductor layer 83 and a second dielectric layer 82 formed on the opposite side of the first strip conductor layer 83. The second ground conductor layer 85, the third dielectric layer 86 formed on the opposite side of the second ground conductor layer 85 from the second dielectric layer 82, and the second ground conductor of the third dielectric layer 86. A second strip conductor layer 87 formed on the opposite side of layer 85.

本実施の形態では、第1ストリップ導体層83、第1および第2誘電体層81,82ならびに第1および第2接地導体層84,85によって、第1線路部分が構成される。また第2ストリップ導体層87、第3誘電体層86および第2接地導体層85を含んで、第2線路部分が構成される。   In the present embodiment, the first strip conductor layer 83, the first and second dielectric layers 81 and 82, and the first and second ground conductor layers 84 and 85 constitute a first line portion. A second line portion is configured including the second strip conductor layer 87, the third dielectric layer 86, and the second ground conductor layer 85.

第1ストリップ導体層83は、延在して形成される。第1接地導体層84には、第1ストリップ導体層83の延在方向C3一端83a寄りおよび他端83b寄りに、スロット88a,88bが形成される。本実施の形態では、第1接地導体層84のスロット88a,88bが形成される部分89a,89bによって、一対の放射素子が形成される。第2接地導体層84には、結合スロット90が形成される。この結合スロット90によって、第1線路部分と第2線路部分とが結合される。   The first strip conductor layer 83 is formed to extend. In the first ground conductor layer 84, slots 88a and 88b are formed near the one end 83a and the other end 83b in the extending direction C3 of the first strip conductor layer 83. In the present embodiment, a pair of radiating elements is formed by the portions 89a and 89b where the slots 88a and 88b of the first ground conductor layer 84 are formed. A coupling slot 90 is formed in the second ground conductor layer 84. The coupling line 90 couples the first line portion and the second line portion.

軸比特性を評価するために、HFSS(High Frequency Structure Simulator)法によってシミュレートした。このシミュレーションでは、前記図1〜図8に示される円偏波アレーアンテナ11と同様な構成で、一対の放射素子12を想定した。   In order to evaluate the axial ratio characteristics, simulation was performed by a high frequency structure simulator (HFSS) method. In this simulation, a pair of radiating elements 12 is assumed with the same configuration as the circularly polarized array antenna 11 shown in FIGS.

詳しくは、給電線路形成体13の誘電体の比誘電率εrは4.9とした。給電線路形成体13の寸法は、以下のようにした。
・第1線路部分21の幅寸法=1.89mm
・第2線路部分22の幅寸法=1.64mm
・第1および第2線路部分21,22の厚み寸法=0.6mm
・給電部貫通導体56のビア径寸法=0.2mm
・給電部貫通導体56のビア間隔=0.60mm
Specifically, the dielectric constant εr of the dielectric of the feed line forming body 13 is 4.9. The dimensions of the feeder line forming body 13 were as follows.
・ Width dimension of first line portion 21 = 1.89 mm
・ Width dimension of the second line portion 22 = 1.64 mm
・ Thickness dimension of the first and second line portions 21 and 22 = 0.6 mm
-Via diameter dimension of feed section through conductor 56 = 0.2 mm
・ Via spacing of feed through conductor 56 = 0.60 mm

なお、第1および第2線路部分21,22の両端面および両側面は、ビア中心で示している。このときの伝送波の波長λは2.64mmで、中心周波数は61.5GHz程度とした。   Note that both end faces and both side faces of the first and second line portions 21 and 22 are indicated by via centers. The wavelength λ of the transmission wave at this time was 2.64 mm, and the center frequency was about 61.5 GHz.

放射素子12の寸法は、以下のようにした。
・結合孔31の寸法=1.12×1.06mm
・開口面18の直径寸法=1.47mm
・放射素子12の厚み寸法=0.6mm
・放射素子12の直径寸法=1.61mm
The dimensions of the radiating element 12 were as follows.
・ Dimension of coupling hole 31 = 1.12 × 1.06 mm
・ Diameter size of the opening surface 18 = 1.47 mm
-Thickness dimension of the radiating element 12 = 0.6 mm
-Diameter dimension of the radiating element 12 = 1.61 mm

第1距離Aと第2距離Bとを種々、変化させた。その結果、第1線路部分21の両端21a,21bで反射された伝送波によって放射素子12から正面方向に放射される逆円偏波の位相が0°となるときの第1および第2距離A,Bは、1.32mmであった。説明の便宜上、一対の放射素子12のうち、第1線路部分21の一端21a側に配置される放射素子12を一方の放射素子12aといい、第1線路部分21の他端21b側に配置される放射素子12を他方の放射素子12bということがある。   The first distance A and the second distance B were variously changed. As a result, the first and second distances A when the phase of the reverse circularly polarized wave radiated from the radiation element 12 in the front direction by the transmission waves reflected at both ends 21a and 21b of the first line portion 21 becomes 0 °. , B was 1.32 mm. For convenience of explanation, of the pair of radiating elements 12, the radiating element 12 disposed on the one end 21 a side of the first line portion 21 is referred to as one radiating element 12 a and is disposed on the other end 21 b side of the first line portion 21. The radiating element 12 may be referred to as the other radiating element 12b.

表2は、一方の放射素子12aからの逆円偏波の位相と第1距離Aとの関係および他方の放射素子12bからの逆円偏波の位相と第2距離Bとの関係を示す。   Table 2 shows the relationship between the phase of the reverse circular polarization from one radiating element 12a and the first distance A, and the relationship between the phase of the reverse circular polarization from the other radiating element 12b and the second distance B.

Figure 0004482541
Figure 0004482541

表3は、一方の放射素子12aからの逆円偏波の位相と他方の放射素子12bからの逆円偏波の位相との間の位相差と、第1距離Aと第2距離Bとの間の差との関係を示す。   Table 3 shows the phase difference between the phase of the reverse circular polarization from one radiating element 12a and the phase of the reverse circular polarization from the other radiating element 12b, and the first distance A and the second distance B. The relationship with the difference between them is shown.

Figure 0004482541
Figure 0004482541

表2および表3では、一方の放射素子12aからの逆円偏波の位相と他方の放射素子12bからの逆円偏波の位相との間の位相差は、0°〜180°までとした。表3では、第1距離Aと第2距離Bとの間の差|A−B|を、伝送波の波長λを用いて表した。なお、位相差とは、正面方向における位相差である。   In Tables 2 and 3, the phase difference between the phase of the reverse circular polarization from one radiating element 12a and the phase of the reverse circular polarization from the other radiating element 12b was set to 0 ° to 180 °. . In Table 3, the difference | A−B | between the first distance A and the second distance B is expressed using the wavelength λ of the transmission wave. The phase difference is a phase difference in the front direction.

ここで中心周波数61.5GHzのとき、軸比が4.00dB以下において、本発明の円偏波アレーアンテナ特性を満足するとし、また、中心周波数61.5GHzに対して±2.0GHzのとき、軸比が10.00dB以下において、本発明の円偏波アレーアンテナ特性を満足するとする。
表4は、シミュレーション結果を示す。
Here, when the center frequency is 61.5 GHz, when the axial ratio is 4.00 dB or less, the circularly polarized array antenna characteristics of the present invention are satisfied, and when the center frequency is 62.0 GHz, ± 2.0 GHz, It is assumed that the circularly polarized array antenna characteristics of the present invention are satisfied when the axial ratio is 10.00 dB or less.
Table 4 shows the simulation results.

Figure 0004482541
Figure 0004482541

この表4の結果から、一方の放射素子12aからの逆円偏波と他方の放射素子12bからの逆円偏波との間の位相差が45°で、第1距離Aと第2距離Bとの間の差がλ/16(0.17mm)のとき、軸比が4.00dB以下を満たすことが判る。また、一方の放射素子12aからの逆円偏波と他方の放射素子12bからの逆円偏波との間の位相差が180°で、第1距離Aと第2距離Bとの間の差がλ/4(6.6mm)のとき、最も軸比を低減できることが判る。   From the results of Table 4, the first distance A and the second distance B are 45 ° in phase difference between the reverse circular polarization from one radiating element 12a and the reverse circular polarization from the other radiating element 12b. It can be seen that the axial ratio satisfies 4.00 dB or less when the difference between is and λ / 16 (0.17 mm). Further, the phase difference between the reverse circular polarization from one radiating element 12a and the reverse circular polarization from the other radiating element 12b is 180 °, and the difference between the first distance A and the second distance B is It can be seen that the axial ratio can be reduced most when λ / 4 (6.6 mm).

この結果を踏まえると、第1距離Aと第2距離Bとの関係は、軸比が4.00dB以下になる、λ/4≧|A−B|≧λ/16が望ましい。第1距離Aと第2距離Bとの関係は、軸比を最も低減できる、|A−B|=λ/4が最も望ましい。   Based on this result, the relationship between the first distance A and the second distance B is preferably λ / 4 ≧ | A−B | ≧ λ / 16, where the axial ratio is 4.00 dB or less. The relationship between the first distance A and the second distance B is most preferably | A−B | = λ / 4, which can most reduce the axial ratio.

表5は、周波数61.5GHzを中心に±2.0GHzでの軸比に対する周波数特性のシミュレーション結果を示す。   Table 5 shows the simulation result of the frequency characteristics with respect to the axial ratio at ± 2.0 GHz centering on the frequency of 61.5 GHz.

Figure 0004482541
Figure 0004482541

この表5の結果から、一方の放射素子12aからの逆円偏波と他方の放射素子12bからの逆円偏波との間の位相差が135°で、第1距離Aと第2距離Bとの間の差がλ/5.33(0.49mm)のとき、中心周波数61.5GHzで軸比が4.00dB以下を満たし、61.5GHzを中心に±2.0GHzの範囲で、軸比が10.00dB以下を満たしていることが判る。   From the result of Table 5, the phase difference between the reverse circular polarization from one radiating element 12a and the reverse circular polarization from the other radiating element 12b is 135 °, and the first distance A and the second distance B Is λ / 5.33 (0.49 mm), the axial frequency is less than 4.00 dB at a center frequency of 61.5 GHz, and the axis is within a range of ± 2.0 GHz centered on 61.5 GHz. It can be seen that the ratio satisfies 10.00 dB or less.

また、一方の放射素子12aからの逆円偏波と他方の放射素子12bからの逆円偏波との間の位相差が170°で、第1距離Aと第2距離Bとの間の差がλ/4.24(0.62mm)のとき、周波数61.5GHzを中心に±2.0GHzの範囲で、軸比が4.00dB以下を満たしていることが判る。   The phase difference between the reverse circular polarization from one radiating element 12a and the reverse circular polarization from the other radiating element 12b is 170 °, and the difference between the first distance A and the second distance B is Is λ / 4.24 (0.62 mm), it can be seen that the axial ratio satisfies 4.00 dB or less in the range of ± 2.0 GHz centering on the frequency of 61.5 GHz.

さらに、一方の放射素子12aからの逆円偏波と他方の放射素子12bからの逆円偏波との間の位相差が180°で、第1距離Aと第2距離Bとの間の差がλ/4(0.66mm)のとき、周波数61.5GHzを中心に±2.0GHzの範囲で、軸比が4.00dB以下を満たし、軸比が最も低減していることが判る。   Further, the phase difference between the reverse circular polarization from one radiating element 12a and the reverse circular polarization from the other radiating element 12b is 180 °, and the difference between the first distance A and the second distance B is Is λ / 4 (0.66 mm), it can be seen that the axial ratio satisfies 4.00 dB or less in the range of ± 2.0 GHz centering on the frequency of 61.5 GHz, and the axial ratio is most reduced.

この結果を踏まえると、第1距離Aと第2距離Bとの関係は、4.0GHzの帯域で軸比が10.00dB以下になる、λ/4≧|A−B|≧λ/5.33が望ましい。第1距離Aと第2距離Bとの関係は、4.0GHzの帯域で軸比が4.00dB以下になる、λ/4≧|A−B|≧λ/4.24がさらに望ましい。第1距離Aと第2距離Bとの関係は、4.0GHzの帯域で軸比が4.00dB以下になり最も低減できる、|A−B|=λ/4が最も望ましい。   Based on this result, the relationship between the first distance A and the second distance B is λ / 4 ≧ | A−B | ≧ λ / 5., Where the axial ratio is 10.00 dB or less in the 4.0 GHz band. 33 is desirable. The relationship between the first distance A and the second distance B is more preferably λ / 4 ≧ | A−B | ≧ λ / 4.24 in which the axial ratio is 4.00 dB or less in the 4.0 GHz band. The relationship between the first distance A and the second distance B is most desirably | A−B | = λ / 4, in which the axial ratio is 4.00 dB or less in the 4.0 GHz band and can be reduced most.

第1距離Aは1.32mmとなっているが、第1距離Aと第2距離Bとの差が重要であり、第1距離Aの値を変えても、同様な傾向が見られた。   Although the first distance A is 1.32 mm, the difference between the first distance A and the second distance B is important, and the same tendency was observed even if the value of the first distance A was changed.

以下、逆円偏波の放射による正面方向以外のサイドローブ上昇について、放射パターンのシミュレーション結果に基づいて説明する。   Hereinafter, the side lobe rise other than the front direction due to the radiation of the reverse circular polarization will be described based on the simulation result of the radiation pattern.

このシミュレーションでは、前記図9〜図11に示される円偏波アレーアンテナ61と同様な構成を想定した。詳しくは、61.5GHz用の円偏波アレーアンテナ61を想定した。X方向に整列される各放射素子12の間隔D1は、3.72mmとし、Y方向に整列される各放射素子12の間隔D2は、3.97mmとした。   In this simulation, the same configuration as the circularly polarized array antenna 61 shown in FIGS. 9 to 11 is assumed. Specifically, a circular polarization array antenna 61 for 61.5 GHz is assumed. The distance D1 between the radiating elements 12 aligned in the X direction was 3.72 mm, and the distance D2 between the radiating elements 12 aligned in the Y direction was 3.97 mm.

また、各放射素子12から放射される正円偏波の電界強度は、表6のようにした。表6において、横方向はX方向に対応し、縦方向はY方向に対応する。電界強度を表す各数値の配置関係は、各放射素子12の配置関係と対応する。表6の最上部に記載される1〜16の数値は、X方向の上流からの順番を示し、表6の最左部に記載される1〜16の数値は、Y方向の下流からの順番を示す。表6では、各放射素子12から放射される正円偏波の電界強度が比で表される。   Further, the electric field intensity of the circularly polarized wave radiated from each radiating element 12 is as shown in Table 6. In Table 6, the horizontal direction corresponds to the X direction, and the vertical direction corresponds to the Y direction. The arrangement relationship of the numerical values representing the electric field intensity corresponds to the arrangement relationship of the radiating elements 12. Numerical values 1 to 16 described at the top of Table 6 indicate the order from the upstream in the X direction, and numerical values 1 to 16 described at the leftmost part of Table 6 are the order from the downstream in the Y direction. Indicates. In Table 6, the electric field intensity of the circularly polarized wave radiated from each radiating element 12 is expressed as a ratio.

Figure 0004482541
Figure 0004482541

図17は、図18、図20、図22〜図25を説明するための図である。前記図9をも参照して、前記仮想一平面内において円偏波アレーアンテナ61の中心を原点Oとし、原点Oから、X方向に延びる軸をX軸とし、Y方向に延びる軸をY軸とし、円偏波アレーアンテナ61の正面方向に延びる軸をZ軸とした。ここで、原点Oを始点とし、極座標(θ,φ)で表される単位ベクトルVを想定する。この単位ベクトルVは、放射方向を表す。図18、図20、図22〜図25では、単位ベクトルVの終点のX座標およびY座標と、単位ベクトルVが表す放射方向の電界強度とを関連付けている。各放射方向の電界強度は、正面方向の電界強度を基準として、デシベル表示している。   FIG. 17 is a diagram for explaining FIGS. 18, 20, and 22 to 25. Referring also to FIG. 9, the center of the circularly polarized array antenna 61 in the virtual plane is the origin O, the axis extending from the origin O in the X direction is the X axis, and the axis extending in the Y direction is the Y axis. The axis extending in the front direction of the circularly polarized array antenna 61 was taken as the Z axis. Here, a unit vector V expressed by polar coordinates (θ, φ) starting from the origin O is assumed. This unit vector V represents the radiation direction. 18, 20, and 22 to 25, the X coordinate and the Y coordinate of the end point of the unit vector V are associated with the electric field strength in the radial direction represented by the unit vector V. The electric field strength in each radiation direction is displayed in decibels based on the electric field strength in the front direction.

このシミュレーションでは、後述の比較例1〜4および実施例1〜8について、シミュレートした。比較例2〜4を示す表7〜表9および実施例1,2,4〜8を示す表10〜表16は、前記表1に類似するので、これらの表7〜表16の説明は省略する。   In this simulation, simulation was performed for Comparative Examples 1 to 4 and Examples 1 to 8 described later. Since Tables 7 to 9 showing Comparative Examples 2 to 4 and Tables 10 to 16 showing Examples 1, 2, 4 to 8 are similar to Table 1, description of Tables 7 to 16 is omitted. To do.

まず、周波数61.5GHzの場合、したがって逆円偏波が放射されず、正円偏波だけが放射される場合について、比較例1として検証を行った。図18は、この比較例1のシミュレーション結果を示す図である。図19は、比較例1のシミュレーション結果のうち、X軸およびZ軸を含む仮想一平面内の放射方向についてだけ示す図である。図19において、横軸は、仮想一平面内での放射方向を示し、縦軸は、電界強度を示す。放射方向は、正面方向を0°とし、正面方向からX方向下流側に傾斜する場合を正とし、正面方向からX方向上流側に傾斜する場合を負とする。電界強度は、正面方向の電界強度を基準として、デシベル表示している。比較例1では、サイドローブレベルは、−25.8dBであった。   First, in the case of the frequency of 61.5 GHz, verification was performed as Comparative Example 1 in the case where only the circularly polarized wave was radiated without radiating the reversely polarized wave. FIG. 18 is a diagram illustrating a simulation result of Comparative Example 1. FIG. 19 is a diagram showing only the radiation direction in a virtual plane including the X axis and the Z axis in the simulation results of Comparative Example 1. In FIG. 19, the horizontal axis indicates the radiation direction in a virtual plane, and the vertical axis indicates the electric field strength. As for the radiation direction, the front direction is 0 °, and the case where the front direction is inclined to the downstream side in the X direction is positive, and the case where the front direction is inclined to the upstream side in the X direction is negative. The electric field strength is displayed in decibels based on the electric field strength in the front direction. In Comparative Example 1, the side lobe level was −25.8 dB.

次に、周波数63GHzの場合、したがって逆円偏波が放射される場合、具体的には各放射素子12から放射される逆円偏波の電界強度が各放射素子12から放射される正円偏波の電界強度の20%である場合について、比較例2〜4および実施例1〜8として検証を行った。   Next, in the case of a frequency of 63 GHz, that is, when reverse circular polarization is radiated, specifically, the electric field intensity of reverse circular polarization radiated from each radiating element 12 is a circularly polarized wave radiated from each radiating element 12. About the case where it is 20% of the electric field strength of a wave, it verified as Comparative Examples 2-4 and Examples 1-8.

まず、比較例2〜4についてそれぞれ順に説明する。
図20は、比較例2のシミュレーション結果を示す図である。図21は、比較例2のシミュレーション結果のうち、X軸およびZ軸を含む仮想一平面内の放射方向についてだけ示す図である。図21は、前記図19に類似するので、この図21の説明は省略する。比較例2では、表7に示すような位相差で、各放射素子12から逆円偏波が放射されるとした。換言すれば、比較例2では、Y方向に並ぶ第1の放射素子の列とY方向に並ぶ第2の放射素子の列とが、X方向に交互に並ぶとした。このような比較例2では、図20および図21に示すように、正面方向以外の方向、具体的にはX軸およびZ軸を含む仮想一平面内の特定の放射方向に、顕著なサイドローブが見られる。比較例2では、サイドローブレベルは、−14.0dBであった。比較例2では、各放射素子12から放射される逆円偏波によってサイドローブが上昇することが判る。
First, Comparative Examples 2 to 4 will be described in order.
FIG. 20 is a diagram illustrating a simulation result of Comparative Example 2. FIG. 21 is a diagram illustrating only the radiation direction in a virtual plane including the X axis and the Z axis among the simulation results of Comparative Example 2. Since FIG. 21 is similar to FIG. 19, the description of FIG. 21 is omitted. In Comparative Example 2, it was assumed that reverse circularly polarized waves were radiated from each radiating element 12 with a phase difference as shown in Table 7. In other words, in the second comparative example, the first radiating element rows arranged in the Y direction and the second radiating element rows arranged in the Y direction are alternately arranged in the X direction. In Comparative Example 2 like this, as shown in FIGS. 20 and 21, side lobes that are prominent in a direction other than the front direction, specifically, in a specific radial direction within a virtual plane including the X-axis and the Z-axis. Is seen. In Comparative Example 2, the side lobe level was -14.0 dB. In Comparative Example 2, it can be seen that the side lobe rises due to the reverse circular polarization radiated from each radiating element 12.

Figure 0004482541
Figure 0004482541

図22は、比較例3のシミュレーション結果を示す図である。比較例3では、表8に示すような位相差で、各放射素子12から逆円偏波が放射されるとした。換言すれば、比較例3では、X方向に並ぶ第1の放射素子の列とX方向に並ぶ第2の放射素子の列とが、Y方向に交互に並ぶとした。このような比較例3では、図22に示すように、正面方向以外の方向、具体的にはY軸およびZ軸を含む仮想一平面内の特定の放射方向に、顕著なサイドローブが見られる。比較例3では、サイドローブレベルは、−14.0dBであった。比較例3でも、各放射素子12から放射される逆円偏波によってサイドローブが上昇することが判る。   FIG. 22 is a diagram illustrating a simulation result of Comparative Example 3. In Comparative Example 3, it was assumed that reverse circularly polarized waves were radiated from each radiating element 12 with a phase difference as shown in Table 8. In other words, in Comparative Example 3, the first radiating element rows arranged in the X direction and the second radiating element rows arranged in the X direction are alternately arranged in the Y direction. In Comparative Example 3 like this, as shown in FIG. 22, significant side lobes are seen in directions other than the front direction, specifically in a specific radial direction within a virtual plane including the Y axis and the Z axis. . In Comparative Example 3, the side lobe level was -14.0 dB. Also in Comparative Example 3, it can be seen that the side lobe rises due to the reverse circular polarization radiated from each radiating element 12.

Figure 0004482541
Figure 0004482541

図23は、比較例4のシミュレーション結果を示す図である。比較例4では、表9に示すような位相差で、各放射素子12から逆円偏波が放射されるとした。換言すれば、比較例4では、第1の放射素子と第2の放射素子とが、X方向に交互に並ぶとともにY方向に交互に並ぶとした。このような比較例4では、図23に示すように、正面方向以外の特定の放射方向に、顕著なサイドローブが見られる。比較例4では、サイドローブレベルは、−14.0dBであった。比較例4でも、各放射素子12から放射される逆円偏波によってサイドローブが上昇することが判る。   FIG. 23 is a diagram illustrating a simulation result of Comparative Example 4. In Comparative Example 4, it is assumed that the reverse circularly polarized wave is radiated from each radiating element 12 with a phase difference as shown in Table 9. In other words, in Comparative Example 4, the first radiating element and the second radiating element are alternately arranged in the X direction and alternately in the Y direction. In such a comparative example 4, as shown in FIG. 23, a remarkable side lobe is seen in a specific radiation direction other than the front direction. In Comparative Example 4, the side lobe level was -14.0 dB. Also in Comparative Example 4, it can be seen that the side lobe rises due to the reverse circular polarization radiated from each radiating element 12.

Figure 0004482541
Figure 0004482541

次に、これら比較例2〜4に対して、サイドローブの上昇を抑制した本発明の実施例1〜8についてそれぞれ順に説明する。   Next, with respect to these Comparative Examples 2 to 4, Examples 1 to 8 of the present invention in which the rise of the side lobe is suppressed will be described in order.

図24は、実施例1のシミュレーション結果を示す図である。実施例1では、表10に示すような位相差で、各放射素子12から逆円偏波が放射されるとした。換言すれば、実施例1では、比較例2に対して、X方向上流から11番目の各放射素子12を第1の放射素子から第2の放射素子に代え、X方向上流から12番目の各放射素子12を第2の放射素子から第1の放射素子に代えた。実施例1は、第1の放射素子の少なくとも1つには、X方向およびY方向に他の第1の放射素子が隣接し、または、第2の放射素子の少なくとも1つには、X方向およびY方向に他の第2の放射素子が隣接するという条件を満足する。実施例1では、サイドローブレベルは、−17.2dBであり、比較例2に比べて約3dB、低減された。このような実施例1では、図24に示すようにサイドローブの上昇が抑えられていることが判る。   FIG. 24 is a diagram illustrating a simulation result of the first embodiment. In the first embodiment, it is assumed that reverse circular polarized waves are radiated from the radiating elements 12 with a phase difference as shown in Table 10. In other words, in the first embodiment, the eleventh radiating element 12 from the upstream in the X direction is replaced with the second radiating element from the first radiating element to the twelfth from the upstream in the X direction. The radiating element 12 was changed from the second radiating element to the first radiating element. In the first embodiment, at least one of the first radiating elements is adjacent to another first radiating element in the X direction and the Y direction, or at least one of the second radiating elements is in the X direction. And the condition that another second radiating element is adjacent in the Y direction is satisfied. In Example 1, the side lobe level was −17.2 dB, which was reduced by about 3 dB compared to Comparative Example 2. In such Example 1, it turns out that the raise of a side lobe is suppressed as shown in FIG.

Figure 0004482541
Figure 0004482541

図25は、実施例2のシミュレーション結果を示す図である。実施例2では、表11に示すような位相差で、各放射素子12から逆円偏波が放射されるとした。換言すれば、実施例2では、比較例4に対して、各放射素子12のうち、X方向上流から1番目〜8番目でありかつY方向下流から9番目〜16番目である各放射素子と、X方向上流から9番目〜16番目でありかつY方向下流から1番目〜8番目である各放射素子とを、第1の放射素子の場合は第2の放射素子に代え、第2の放射素子の場合は第1の放射素子に代えた。実施例2は、第1の放射素子の少なくとも1つには、X方向およびY方向に他の第1の放射素子が隣接し、または、第2の放射素子の少なくとも1つには、X方向およびY方向に他の第2の放射素子が隣接するという条件を満足する。実施例2では、サイドローブレベルは、−21.3dBであり、比較例4に比べて約7dB、低減された。このような実施例2では、図25に示すようにサイドローブの上昇が抑えられていることが判る。   FIG. 25 is a diagram illustrating a simulation result of the second embodiment. In Example 2, it was assumed that reverse circularly polarized waves were radiated from each radiating element 12 with a phase difference as shown in Table 11. In other words, in Example 2, each of the radiating elements 12 that is 1st to 8th from the upstream in the X direction and 9th to 16th from the downstream in the Y direction, compared to Comparative Example 4, In the case of the first radiating element, the second radiating element is used instead of the radiating elements which are ninth to sixteenth from the upstream in the X direction and first to eighth from the downstream in the Y direction. In the case of the element, it was replaced with the first radiating element. In the second embodiment, at least one of the first radiating elements is adjacent to another first radiating element in the X direction and the Y direction, or at least one of the second radiating elements is in the X direction. And the condition that another second radiating element is adjacent in the Y direction is satisfied. In Example 2, the side lobe level was −21.3 dB, which was reduced by about 7 dB compared to Comparative Example 4. In Example 2 as described above, it can be seen that the rise of the side lobe is suppressed as shown in FIG.

Figure 0004482541
Figure 0004482541

実施例3では、前記表1に示すような位相差で、各放射素子12から逆円偏波が放射されるとした。実施例3は、第1の放射素子の少なくとも1つには、X方向およびY方向に他の第1の放射素子が隣接し、または、第2の放射素子の少なくとも1つには、X方向およびY方向に他の第2の放射素子が隣接するという条件を満足する。このような実施例3では、サイドローブレベルは、−25.8dBであり、比較例4に比べて約12dB、低減された。このような実施例3では、サイドローブの上昇が好適に抑えられていることが判る。   In Example 3, it was assumed that reverse circularly polarized waves were radiated from each radiating element 12 with a phase difference as shown in Table 1 above. In the third embodiment, at least one of the first radiating elements is adjacent to another first radiating element in the X direction and the Y direction, or at least one of the second radiating elements is in the X direction. And the condition that another second radiating element is adjacent in the Y direction is satisfied. In Example 3 as described above, the side lobe level was −25.8 dB, which was reduced by about 12 dB compared to Comparative Example 4. In such Example 3, it turns out that the raise of a side lobe is suppressed suitably.

実施例4〜8では、表12〜16に示すような位相差で、各放射素子12から逆円偏波が放射されるとした。実施例4〜8は、第1の放射素子の少なくとも1つには、X方向およびY方向に他の第1の放射素子が隣接し、または、第2の放射素子の少なくとも1つには、X方向およびY方向に他の第2の放射素子が隣接するという条件を満足する。   In Examples 4-8, it was assumed that reverse circularly polarized waves were radiated from each radiating element 12 with the phase differences as shown in Tables 12-16. In Examples 4 to 8, at least one of the first radiating elements is adjacent to another first radiating element in the X direction and the Y direction, or at least one of the second radiating elements is The condition that another second radiating element is adjacent in the X direction and the Y direction is satisfied.

Figure 0004482541
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サイドローブレベルは、実施例4では−16.3dBであり、実施例5では−16.5dBであり、実施例6では−16.7dBであり、実施例7では−16.9dBであり、実施例8では−16.4dBであった。このような結果から、実施例4〜8でも、比較例2〜4に比べて、サイドローブの上昇が抑えられていることが判る。   The side lobe level is -16.3 dB in Example 4, -16.5 dB in Example 5, -16.7 dB in Example 6, -16.9 dB in Example 7, and In Example 8, it was -16.4 dB. From these results, it can be seen that also in Examples 4 to 8, the rise in side lobe is suppressed compared to Comparative Examples 2 to 4.

また前記図9〜図11に示される円偏波アレーアンテナ61に類似する構成として、8×8素子の円偏波アレーアンテナを想定して、放射パターンをシミュレートした。このシミュレーションでは、X方向に8個の放射素子が間隔をあけて整列され、Y方向に8個の放射素子が間隔をあけて整列されるとした。各放射素子から放射される電磁波の電界強度は表17のようにし、各放射素子から放射される逆円偏波の電界強度が各放射素子から放射される正円偏波の電界強度の20%であるとした。表17は、前記表6に類似するので、この表17の説明は省略する。その他は、前述のシミュレーションと同様とした。   Further, a radiation pattern was simulated assuming an 8 × 8 circularly polarized array antenna as a configuration similar to the circularly polarized array antenna 61 shown in FIGS. In this simulation, it is assumed that eight radiating elements are aligned at intervals in the X direction and eight radiating elements are aligned at intervals in the Y direction. The electric field intensity of the electromagnetic wave radiated from each radiating element is as shown in Table 17, and the electric field intensity of the reverse circular polarization radiated from each radiating element is 20% of the electric field intensity of the circularly polarized wave radiated from each radiating element. It was said that. Since Table 17 is similar to Table 6, the description of Table 17 is omitted. Others were the same as in the above simulation.

Figure 0004482541
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このシミュレーションでは、後述の比較例5〜7および実施例9〜17について、シミュレートした。比較例5〜7のシミュレーション結果を示す図26〜図28は、前述の図18などに類似するので、これらの図26〜図28の説明は省略する。比較例5〜7を示す表18〜表20および実施例9〜17を示す表21〜29は、前記表1に類似するので、これらの表18〜表29の説明は省略する。   In this simulation, simulation was performed for Comparative Examples 5 to 7 and Examples 9 to 17 described later. 26 to 28 showing the simulation results of Comparative Examples 5 to 7 are similar to FIG. 18 and the like described above, and thus description of these FIGS. 26 to 28 is omitted. Since Tables 18 to 20 showing Comparative Examples 5 to 7 and Tables 21 to 29 showing Examples 9 to 17 are similar to Table 1, description of Tables 18 to 29 is omitted.

図26は、比較例5のシミュレーション結果を示す図である。比較例5では、表18に示すような位相差で、各放射素子から逆円偏波が放射されるとした。このような比較例5では、図26に示すように、正面方向以外の方向に、顕著なサイドローブが見られる。比較例5では、サイドローブレベルは、−14.0dBであった。   FIG. 26 is a diagram illustrating a simulation result of Comparative Example 5. In Comparative Example 5, it is assumed that the reverse circularly polarized wave is radiated from each radiating element with a phase difference as shown in Table 18. In Comparative Example 5 like this, as shown in FIG. 26, significant side lobes are seen in directions other than the front direction. In Comparative Example 5, the side lobe level was -14.0 dB.

Figure 0004482541
Figure 0004482541

図27は、比較例6のシミュレーション結果を示す図である。比較例6では、表19に示すような位相差で、各放射素子から逆円偏波が放射されるとした。このような比較例6では、図27に示すように、正面方向以外の方向に、顕著なサイドローブが見られる。比較例6では、サイドローブレベルは、−14.0dBであった。   FIG. 27 is a diagram illustrating a simulation result of Comparative Example 6. In Comparative Example 6, it is assumed that the reverse circular polarized wave is radiated from each radiating element with a phase difference as shown in Table 19. In Comparative Example 6 as described above, as shown in FIG. 27, significant side lobes are seen in directions other than the front direction. In Comparative Example 6, the side lobe level was -14.0 dB.

Figure 0004482541
Figure 0004482541

図28は、比較例7のシミュレーション結果を示す図である。比較例7では、表20に示すような位相差で、各放射素子から逆円偏波が放射されるとした。このような比較例7では、図28に示すように、正面方向以外の方向に、顕著なサイドローブが見られる。比較例7では、サイドローブレベルは、−14.0dBであった。   FIG. 28 is a diagram illustrating a simulation result of Comparative Example 7. In Comparative Example 7, it is assumed that the reverse circular polarized wave is radiated from each radiating element with a phase difference as shown in Table 20. In such a comparative example 7, as shown in FIG. 28, a remarkable side lobe is seen in directions other than the front direction. In Comparative Example 7, the side lobe level was -14.0 dB.

Figure 0004482541
Figure 0004482541

実施例9〜17では、表21〜29に示すような位相差で、各放射素子から逆円偏波が放射されるとした。実施例9〜17は、第1の放射素子の少なくとも1つには、X方向およびY方向に他の第1の放射素子が隣接し、または、第2の放射素子の少なくとも1つには、X方向およびY方向に他の第2の放射素子が隣接するという条件を満足する。   In Examples 9 to 17, it was assumed that reverse circularly polarized waves were radiated from each radiating element with a phase difference as shown in Tables 21 to 29. In Examples 9 to 17, at least one of the first radiating elements is adjacent to another first radiating element in the X direction and the Y direction, or at least one of the second radiating elements is The condition that another second radiating element is adjacent in the X direction and the Y direction is satisfied.

Figure 0004482541
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サイドローブレベルは、実施例9では−14.3dBであり、実施例10では−14.7dBであり、実施例11では−14.9dBであり、実施例12では−14.9dBであり、実施例13では−15.3dBであり、実施例14では−15.1dBであり、実施例15では−16.9dBであり、実施例16では−17.7dBであり、実施例17では−15.6dBであった。このような結果から、実施例9〜17では、比較例5〜7に比べて、サイドローブの上昇が抑えられていることが判る。   The side lobe level is -14.3 dB in Example 9, -14.7 dB in Example 10, -14.9 dB in Example 11, and -14.9 dB in Example 12. Example 13 is -15.3 dB, Example 14 is -15.1 dB, Example 15 is -16.9 dB, Example 16 is -17.7 dB, and Example 17 is -15. It was 6 dB. From these results, it can be seen that in Examples 9 to 17, an increase in side lobe is suppressed as compared with Comparative Examples 5 to 7.

本発明の実施の一形態である円偏波アレーアンテナ11の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the circularly polarized wave array antenna 11 which is one Embodiment of this invention. 一対の放射素子12の付近を模式的に示す斜視図である。3 is a perspective view schematically showing the vicinity of a pair of radiating elements 12. FIG. 給電線路形成体13の一部を模式的に示す斜視図である。3 is a perspective view schematically showing a part of a feeder line forming body 13. FIG. 放射素子12の付近を示す正面図である。3 is a front view showing the vicinity of a radiating element 12. FIG. 第1線路部分21における伝送波の磁界分布を示す図である。3 is a diagram showing a magnetic field distribution of a transmission wave in the first line portion 21. FIG. 第1線路部分21およびこの第1線路部分21に設けられる一対の放射素子12を模式的に示す断面図である。2 is a cross-sectional view schematically showing a first line portion 21 and a pair of radiating elements 12 provided in the first line portion 21. FIG. 図1〜図6に示す円偏波アレーアンテナ11の一部を詳細に示す正面図である。It is a front view which shows a part of circularly polarized array antenna 11 shown in FIGS. 1-6 in detail. 図7の切断面線S8−S8から見た断面図である。It is sectional drawing seen from cut surface line S8-S8 of FIG. 本発明の実施の他の形態である円偏波アレーアンテナ61の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the circularly polarized array antenna 61 which is the other form of implementation of this invention. 円偏波アレーアンテナ61を部分的に切欠いて示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing a partially polarized circular array antenna 61. 一対の放射素子12の付近を模式的に示す斜視図である。3 is a perspective view schematically showing the vicinity of a pair of radiating elements 12. FIG. 本発明の実施のさらに他の形態である円偏波アレーアンテナが備える一対の放射素子12の付近を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the vicinity of a pair of radiation element 12 with which the circularly polarized array antenna which is further another form of implementation of this invention is provided. 本発明の実施のさらに他の形態である円偏波アレーアンテナが備える一対の放射素子の付近を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the vicinity of a pair of radiation element with which the circularly polarized array antenna which is further another form of implementation of this invention is provided. 図13に示す一対の放射素子の付近を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the vicinity of a pair of radiation | emission element shown in FIG. 本発明の実施のさらに他の形態である円偏波アレーアンテナが備える一対の放射素子の付近を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the vicinity of a pair of radiation element with which the circularly polarized array antenna which is further another form of implementation of this invention is provided. 図15に示す一対の放射素子の付近を模式的に示す正面図である。FIG. 16 is a front view schematically showing the vicinity of a pair of radiating elements shown in FIG. 15. 図18、図20、図22〜図25を説明するための図である。FIG. 26 is a diagram for explaining FIGS. 18, 20, and 22 to 25. 比較例1のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the comparative example 1. 比較例1のシミュレーション結果のうち、X軸およびZ軸を含む仮想一平面内の放射方向についてだけ示す図である。It is a figure shown only about the radiation | emission direction in the virtual one plane containing the X-axis and Z-axis among the simulation results of the comparative example 1. FIG. 比較例2のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the comparative example 2.

比較例2のシミュレーション結果のうち、X軸およびZ軸を含む仮想一平面内の放射方向についてだけ示す図である。It is a figure shown only about the radiation direction in the virtual one plane containing the X-axis and Z-axis among the simulation results of the comparative example 2. 比較例3のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the comparative example 3. 比較例4のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the comparative example 4. 実施例1のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of Example 1. FIG. 実施例2のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of Example 2. FIG. 比較例5のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the comparative example 5. 比較例6のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the comparative example 6. 比較例7のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the comparative example 7.

符号の説明Explanation of symbols

11,61 円偏波アレーアンテナ
12 放射素子
13 給電線路形成体
21 第1線路部分
22 第2線路部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11,61 Circularly polarized array antenna 12 Radiation element 13 Feed line formation body 21 1st line part 22 2nd line part

Claims (3)

仮想一平面に沿ってマトリクス状に配置され、給電されると同一方向に旋回する円偏波を放射する複数対の放射素子と、
各放射素子に接続され、給電されると各放射素子に給電する給電線路形成体とを含み、
前記給電線路形成体は、
延在して形成され、その延在方向に一対の放射素子が離間して設けられ、一対の放射素子間の位置であって一対の放射素子から円偏波を同位相で放射可能となるような位置に給電される線路部分を複数、有し、各線路部分には同位相で給電され、
前記線路部分における伝送波の波長をλで表し、0以上であり前記線路部分における伝送波の波長の2分の1未満である定数をLで表し、0以上の整数をnで表すとき、
前記線路部分の延在方向の一端からこの一端側に配置される放射素子の配置位置までの距離Aは、
A=L+n・(λ/2) …(a)
または、
A=L+{n+(1/2)}・(λ/2) …(b)
を満足し、
前記線路部分の延在方向の他端からこの他端側に配置される放射素子の配置位置までの距離Bは、
B=L+n・(λ/2) …(c)
または、
B=L+{n+(1/2)}・(λ/2) …(d)
を満足し、
前記複数対の放射素子は、式(a)または式(c)を満足するように配置される第1の放射素子と、式(b)または式(d)を満足するように配置される第2の放射素子とを含み、
第1の放射素子の少なくとも1つには、行方向および列方向に他の第1の放射素子が隣接し、または、第2の放射素子の少なくとも1つには、行方向および列方向に他の第2の放射素子が隣接することを特徴とする円偏波アレーアンテナ。
A plurality of pairs of radiating elements that radiate circularly polarized waves that are arranged in a matrix along a virtual plane and that rotate in the same direction when fed.
A feed line forming body that is connected to each radiating element and feeds each radiating element when fed;
The feeder line forming body is:
A pair of radiating elements are provided apart from each other in the extending direction so that circularly polarized waves can be radiated from the pair of radiating elements in the same phase. There are a plurality of line parts that are fed to various positions, and each line part is fed in the same phase,
When the wavelength of the transmission wave in the line portion is represented by λ, a constant that is greater than or equal to 0 and less than half the wavelength of the transmission wave in the line portion is represented by L, and an integer that is greater than or equal to 0 is represented by n.
The distance A from the one end in the extending direction of the line portion to the arrangement position of the radiation element arranged on the one end side is:
A = L + n · (λ / 2) (a)
Or
A = L + {n + (1/2)}. (Λ / 2) (b)
Satisfied,
The distance B from the other end in the extending direction of the line portion to the arrangement position of the radiating element arranged on the other end side is:
B = L + n · (λ / 2) (c)
Or
B = L + {n + (1/2)}. (Λ / 2) (d)
Satisfied,
The plurality of pairs of radiating elements are arranged so as to satisfy the expression (a) or the expression (c) and the first radiating element arranged to satisfy the expression (b) or the expression (d). Two radiating elements,
At least one of the first radiating elements is adjacent to another first radiating element in the row direction and the column direction, or at least one of the second radiating elements is other in the row direction and the column direction. A circularly polarized array antenna, wherein the second radiating elements are adjacent to each other.
各線路部分には、一対の放射素子として第1の放射素子と第2の放射素子とが設けられることを特徴とする請求項1記載の円偏波アレーアンテナ。   The circularly polarized array antenna according to claim 1, wherein each line portion is provided with a first radiating element and a second radiating element as a pair of radiating elements. 第1の放射素子および第2の放射素子は、前記仮想一平面に直交しかつ互いに直交する2つの対称面に関して面対称にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項1または2記載の円偏波アレーアンテナ。   3. The circularly polarized wave according to claim 1, wherein the first radiating element and the second radiating element are arranged in plane symmetry with respect to two symmetry planes orthogonal to the virtual plane and orthogonal to each other. Wave array antenna.
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