JP7707802B2 - Antenna device and radio wave receiving method using antenna device - Google Patents
Antenna device and radio wave receiving method using antenna deviceInfo
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Description
本発明は、アンテナ装置及びアンテナ装置による電波受信方法に関する。 The present invention relates to an antenna device and a method for receiving radio waves using the antenna device.
特許文献１には、電波の到来方位を探知する方位探知装置が開示されている。 Patent document 1 discloses a direction finding device that detects the direction from which radio waves arrive.
関連技術に開示された手法を用いて電波の到来方位を探知する場合に限られず、引き続き、電波の到来方位を精度良く探知することが求められている。 There is a continuing need to accurately detect the direction of arrival of radio waves, not just when the direction of arrival of radio waves is detected using the methods disclosed in the related art.
本開示の目的の一つは、上述した課題を解決するアンテナ装置及びアンテナ装置による電波受信方法を提供することにある。 One of the objectives of this disclosure is to provide an antenna device and a method for receiving radio waves using the antenna device that solves the above-mentioned problems.
一実施の形態によれば、アンテナ装置は、少なくとも円偏波を受信可能に構成された第１アンテナ素子と、前記第１アンテナ素子を囲むようにリング状に配置され、少なくとも円偏波を受信可能に構成された複数の第２アンテナ素子と、を備える。 According to one embodiment, the antenna device includes a first antenna element configured to receive at least circularly polarized waves, and a plurality of second antenna elements arranged in a ring shape surrounding the first antenna element and configured to receive at least circularly polarized waves.
一実施の形態によれば、アンテナ装置による電波受信方法は、少なくとも円偏波を受信可能に構成された第１アンテナ素子と、前記第１アンテナ素子を囲むようにリング状に配置され、少なくとも円偏波を受信可能に構成された複数の第２アンテナ素子と、によって電波を受信し、前記第１アンテナ素子及び前記複数の第２アンテナ素子のそれぞれの複数の受信信号の位相差に基づいて、前記電波の到来方位を探知する。 According to one embodiment, a radio wave receiving method using an antenna device receives radio waves using a first antenna element configured to receive at least circularly polarized waves and a plurality of second antenna elements arranged in a ring shape surrounding the first antenna element and configured to receive at least circularly polarized waves, and detects the direction of arrival of the radio waves based on the phase difference between the multiple received signals of the first antenna element and the multiple second antenna elements.
前記一実施の形態によれば、セカンドピークを低減して精度良く電波の到来方位を探知することが可能なアンテナ装置及びアンテナ装置による電波受信方法を提供することができる。 According to the embodiment, it is possible to provide an antenna device and a radio wave receiving method using the antenna device that can reduce the second peak and accurately detect the direction from which the radio wave is coming.
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として実施の形態の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 The following describes the embodiments with reference to the drawings. Note that the drawings are simplified, and the technical scope of the embodiments should not be interpreted narrowly based on the descriptions in the drawings. Also, the same elements are given the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。ただし、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。 In the following embodiments, when necessary for convenience, they will be divided into multiple sections or embodiments for explanation. However, unless otherwise specified, they are not unrelated to each other, and one is a partial or complete variation, application example, detailed explanation, supplementary explanation, etc., of the other. Furthermore, in the following embodiments, when the number of elements, etc. (including the number, numerical value, amount, range, etc.) is mentioned, it is not limited to that specific number, and may be more or less than the specific number, except when otherwise specified or when it is clearly limited in principle to a specific number.
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（動作ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。 Furthermore, in the following embodiments, the components (including operational steps, etc.) are not necessarily essential unless otherwise specified or considered to be clearly essential in principle. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of components, etc., it is intended to include things that are substantially similar or approximate to the shape, etc., unless otherwise specified or considered to be clearly not essential in principle. The same applies to the numbers, etc. above (including numbers, numerical values, amounts, ranges, etc.).
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１にかかるアンテナ装置（空中線装置）１の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、アンテナ装置１は、アンテナ素子（第１アンテナ素子）Ａ１と、アンテナ素子（第２アンテナ素子）Ａ２＿１～Ａ２＿ｎと、受信機２１と、受信機２２＿１～２２＿ｎと、信号処理部１００と、を備える。なお、ｎは２以上の任意の整数である。本実施の形態では、ｎ＝７である場合を例に説明する。また、信号処理部１００は、方位探知部１０１を少なくとも備える。
<First embodiment>
Fig. 1 is a block diagram showing a configuration example of an antenna device (antenna device) 1 according to a first embodiment. As shown in Fig. 1, the antenna device 1 includes an antenna element (first antenna element) A1, antenna elements (second antenna elements) A2_1 to A2_n, a receiver 21, receivers 22_1 to 22_n, and a signal processing unit 100. Note that n is an arbitrary integer equal to or greater than 2. In this embodiment, a case where n=7 will be described as an example. The signal processing unit 100 includes at least a direction detection unit 101.
アンテナ素子Ａ１、Ａ２＿１～Ａ２＿７は、それぞれ、アンテナ装置１の外部からの電波を受信する。アンテナ素子Ａ１による受信信号は、受信機２１によって増幅及び周波数変換された後、デジタル信号に変換される。アンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿７のそれぞれによる複数の受信信号は、それぞれ、受信機２２＿１～２２＿７によって増幅及び周波数変換された後、デジタル信号に変換される。 Antenna elements A1, A2_1 to A2_7 each receive radio waves from outside the antenna device 1. The signal received by antenna element A1 is amplified and frequency converted by receiver 21, and then converted into a digital signal. The multiple signals received by antenna elements A2_1 to A2_7 are each amplified and frequency converted by receivers 22_1 to 22_7, and then converted into digital signals.
信号処理部１００は、受信機２１、２２＿１～２２＿７のそれぞれから出力された複数の出力信号（換言すると、アンテナ素子Ａ１、Ａ２＿１～Ａ２＿７のそれぞれによる複数の受信信号）に対して所定の信号処理を行う。ここで、信号処理部１００に設けられた方位探知部１０１は、アンテナ素子Ａ１、Ａ２＿１～Ａ２＿７のそれぞれによる複数の受信信号の位相差に基づいて、電波の到来方位を探知する。 The signal processing unit 100 performs predetermined signal processing on the multiple output signals output from the receivers 21, 22_1 to 22_7 (in other words, the multiple received signals from the antenna elements A1, A2_1 to A2_7). Here, the direction detection unit 101 provided in the signal processing unit 100 detects the direction of arrival of the radio waves based on the phase difference between the multiple received signals from the antenna elements A1, A2_1 to A2_7.
図２は、アンテナ装置１のアンテナ素子周辺を示す概略図である。
図２に示すように、アンテナ素子Ａ１は、台座（固定部）１１のアンテナ配置領域の中央部に配置されている。アンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿７は、アンテナ素子Ａ１を囲むようにリング状に配置されている。また、アンテナ素子Ａ１、Ａ２＿１～Ａ２＿７は、それぞれの中心軸が平行になるように配置されている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the periphery of the antenna element of the antenna device 1. As shown in FIG.
2, antenna element A1 is disposed in the center of the antenna arrangement area of base (fixed portion) 11. Antenna elements A2_1 to A2_7 are disposed in a ring shape so as to surround antenna element A1. In addition, antenna elements A1 and A2_1 to A2_7 are disposed so that their respective central axes are parallel to each other.
アンテナ素子Ａ１、Ａ２＿１～Ａ２＿７は、何れも、電波を広帯域に渡って受信可能に構成され、且つ、比較的安定した利得を有する。また、アンテナ素子Ａ１、Ａ２＿１～Ａ２＿７は、何れも円偏波を受信可能に構成されている。それにより、電波の方位角方向（水平方向）及び仰角方向（高さ方向）の方位探知が可能となる。例えば、各アンテナ素子Ａ１、Ａ２＿１～Ａ２＿７は、スパイラルアンテナやパッチアンテナなどである。 All of the antenna elements A1, A2_1 to A2_7 are configured to be able to receive radio waves over a wide band, and have a relatively stable gain. All of the antenna elements A1, A2_1 to A2_7 are also configured to be able to receive circularly polarized waves. This makes it possible to detect the direction of the radio waves in the azimuth direction (horizontal direction) and elevation direction (height direction). For example, each of the antenna elements A1, A2_1 to A2_7 is a spiral antenna or a patch antenna.
本実施の形態では、アンテナ素子Ａ１、Ａ２＿１～Ａ２＿７が、何れも同じサイズのスパイラルアンテナである場合を例に説明するが、これに限られず、少なくとも円偏波を受信可能に構成されていればよい。また、例えば、アンテナ素子Ａ１とアンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿７とは互いに異なるサイズであってもよい。 In this embodiment, the antenna elements A1, A2_1 to A2_7 are spiral antennas of the same size, but this is not limiting and they may be configured to receive at least circularly polarized waves. Also, for example, the antenna element A1 and the antenna elements A2_1 to A2_7 may be different sizes.
図３は、アンテナ装置１による電波の到来方位の探知について説明するための図である。アンテナ装置１において、受信機２１、２２＿１～２２＿７及び方位探知部１０１は、例えば多チャンネルデジタルオシロスコープ等を構成しており、評価関数として最も高い値（ピーク）を示す方位を、電波の到来方位と推定する。図３の例では、電波の到来方位として、方位角が－１５度、仰角が３０度、の方位が探知されている。 Figure 3 is a diagram for explaining detection of the direction of arrival of radio waves by the antenna device 1. In the antenna device 1, the receivers 21, 22_1 to 22_7 and direction detection unit 101 constitute, for example, a multi-channel digital oscilloscope, and estimate the direction showing the highest value (peak) as an evaluation function as the direction of arrival of the radio waves. In the example of Figure 3, an azimuth angle of -15 degrees and an elevation angle of 30 degrees is detected as the direction of arrival of the radio waves.
ここで、評価関数とは、例えばＭＵＳＩＣ(Multiple signal classification)法などに代表される高分解能到来方位推定手法において用いられる関数であって、電波が到来する方位において鋭いピークを示す。 Here, the evaluation function is a function used in high-resolution arrival direction estimation methods, such as the MUSIC (Multiple signal classification) method, and shows a sharp peak in the direction from which the radio waves arrive.
評価関数は、アンテナ素子の位置や電波の到来方位などに依存するため、アンテナ素子の位置や電波の到来方位によっては、電波が到来していない方位にメインのピークとは別のピーク（セカンドピーク）を示すことがある。セカンドピークがメインのピークより大きい場合、セカンドピークを示す方位が電波の到来方位として誤って推定されてしまうため、セカンドピークを低減することにより、電波の到来方位の探知精度を向上させることが重要である。 The evaluation function depends on the position of the antenna element and the direction of arrival of the radio waves, so depending on the position of the antenna element and the direction of arrival of the radio waves, a peak (second peak) other than the main peak may be shown in a direction from which the radio waves are not arriving. If the second peak is larger than the main peak, the direction showing the second peak will be erroneously estimated as the direction of arrival of the radio waves, so it is important to improve the detection accuracy of the direction of arrival of the radio waves by reducing the second peak.
通常、リング状に配置された複数のアンテナ素子を有するアンテナ装置を用いて電波の到来方位の探知が行われる場合、当該複数のアンテナ素子によって形成される形状のリングの開口径（具体的には、当該複数のアンテナ素子の中心を通る円の直径）を電波の波長の２分の１以下に調整することによって、セカンドピークを抑制することが可能である。しかしながら、リング状に配置された複数のアンテナ素子の各々に、円偏波を受信するためのスパイラルアンテナのような比較的大きなアンテナ素子が用いられる場合、当該複数のアンテナ素子によって形成される形状のリングの開口径を電波の波長の２分の１以下に調整することは困難である。 Normally, when detecting the direction of arrival of radio waves using an antenna device having multiple antenna elements arranged in a ring shape, it is possible to suppress the second peak by adjusting the aperture diameter of the ring shape formed by the multiple antenna elements (specifically, the diameter of the circle passing through the center of the multiple antenna elements) to less than half the wavelength of the radio waves. However, when a relatively large antenna element such as a spiral antenna for receiving circularly polarized waves is used for each of the multiple antenna elements arranged in a ring shape, it is difficult to adjust the aperture diameter of the ring shape formed by the multiple antenna elements to less than half the wavelength of the radio waves.
そこで、本実施の形態では、リング状に配置された複数のアンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿７の中央部にアンテナ素子Ａ１をさらに配置することにより、アンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿７によって形成される形状のリングの開口径が電波の波長の２分の１より大きくても、セカンドピークを抑制している。 Therefore, in this embodiment, by further arranging antenna element A1 at the center of multiple antenna elements A2_1 to A2_7 arranged in a ring shape, the second peak is suppressed even if the opening diameter of the ring shape formed by antenna elements A2_1 to A2_7 is larger than half the wavelength of the radio wave.
図４は、中央部のアンテナ素子の有無による評価関数への影響をシミュレーションした結果を示す模式図である。図４に示すように、７個のアンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿７がリング状に配置され、且つ、その中央部にアンテナ素子Ａ１が配置された場合（実線）、中央部にアンテナ素子Ａ１が配置されていない場合（破線）と比較して、評価関数のセカンドピークが、メインのピークに対して相対的に小さくなっているのが分かる。なお、図示されていないが、７個のアンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿７がリング状に配置され、且つ、その中央部にアンテナ素子Ａ１が配置された場合、８個のアンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿８がリング状に配置され、且つ、その中央部にアンテナ素子Ａ２が配置されていない場合と比較しても、評価関数のセカンドピークが、メインのピークに対して相対的に小さくなる。 Figure 4 is a schematic diagram showing the results of a simulation of the effect on the evaluation function of the presence or absence of an antenna element in the center. As shown in Figure 4, when seven antenna elements A2_1 to A2_7 are arranged in a ring shape and antenna element A1 is arranged in the center (solid line), it can be seen that the second peak of the evaluation function is relatively smaller than the main peak compared to the case where antenna element A1 is not arranged in the center (dashed line). Although not shown, when seven antenna elements A2_1 to A2_7 are arranged in a ring shape and antenna element A1 is arranged in the center, the second peak of the evaluation function is relatively smaller than the main peak even when compared to the case where eight antenna elements A2_1 to A2_8 are arranged in a ring shape and antenna element A2 is not arranged in the center.
このように、本実施の形態にかかるアンテナ装置１は、アンテナ素子Ａ１と、アンテナ素子Ａ１を囲むようにしてリング状に配置されたアンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿７と、を備える。それにより、本実施の形態にかかるアンテナ装置１は、電波の到来方位を広帯域に渡って精度良く探知することができる。 In this way, the antenna device 1 according to this embodiment includes antenna element A1 and antenna elements A2_1 to A2_7 arranged in a ring shape surrounding antenna element A1. As a result, the antenna device 1 according to this embodiment can accurately detect the direction of arrival of radio waves over a wide band.
なお、一般的に、セカンドピークは、アンテナ素子の数が多いほど小さくなる傾向があり、また、複数のアンテナ素子によって形成される形状のリングの開口径が小さくなるほど小さくなる傾向がある。 In general, the second peak tends to be smaller as the number of antenna elements increases, and also as the opening diameter of the ring shape formed by multiple antenna elements becomes smaller.
図５は、複数のアンテナ素子によって形成される形状のリングの開口径の違いによる評価関数への影響をシミュレーションした結果を示す模式図である。図５の例では、複数のアンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿７によって形成される形状のリングの開口径が大、中、小（大＞中＞小）である場合における電波の到来方位のそれぞれの評価関数が示されている。図５を参照すると、評価関数のセカンドピークは、メインのピークに対して、アンテナ素子の開口径が小さくなるほど相対的に小さくなっているのが分かる。 Figure 5 is a schematic diagram showing the results of a simulation of the effect on the evaluation function of differences in the opening diameter of a ring shape formed by multiple antenna elements. The example in Figure 5 shows the evaluation functions for the direction of arrival of radio waves when the opening diameter of the ring shape formed by multiple antenna elements A2_1 to A2_7 is large, medium, and small (large > medium > small). Referring to Figure 5, it can be seen that the second peak of the evaluation function becomes smaller relative to the main peak as the opening diameter of the antenna element becomes smaller.
しかしながら、アンテナ素子の数を増やすと、増大した複数のアンテナ素子によって形成される形状のリングの開口径は大きくなってしまう。つまり、アンテナ素子の数の増大と、複数のアンテナ素子によって形成される形状のリングの開口径の縮小とは、トレードオフの関係にある。 However, when the number of antenna elements is increased, the opening diameter of the ring shape formed by the increased number of antenna elements also becomes larger. In other words, there is a trade-off between increasing the number of antenna elements and reducing the opening diameter of the ring shape formed by the multiple antenna elements.
ここで、本実施の形態にかかるアンテナ装置１では、複数のアンテナ素子Ａ１、Ａ２＿１～Ａ２＿７のうちの一つのアンテナ素子Ａ１が、リング形状を形成するために配置されるのではなく、リングの中央部に配置されている。それにより、全てのアンテナ素子Ａ１、Ａ２＿１～Ａ２＿７がリング形状を形成するために配置される場合と比較して、使用するアンテナ素子の数を変えずに、リング形状の形成に用いられるアンテナ素子の数を一つ分減らして、リングの開口径を小さくすることができる。つまり、本実施の形態に係るアンテナ装置１は、同じ数のアンテナ素子の全てを用いてリング形状が形成されたアンテナ装置の場合よりも、セカンドピークを抑制することができるため、電波の到来方位の探知精度を向上させることができる。 Here, in the antenna device 1 according to this embodiment, one antenna element A1 among the multiple antenna elements A1, A2_1 to A2_7 is not arranged to form a ring shape, but is arranged in the center of the ring. As a result, compared to the case where all antenna elements A1, A2_1 to A2_7 are arranged to form a ring shape, the number of antenna elements used to form the ring shape can be reduced by one without changing the number of antenna elements used, and the opening diameter of the ring can be made smaller. In other words, the antenna device 1 according to this embodiment can suppress the second peak more than an antenna device in which a ring shape is formed using all of the same number of antenna elements, thereby improving the detection accuracy of the direction of arrival of radio waves.
本実施の形態では、複数のアンテナ素子のうちの一つが、リングの中央部に配置された場合を例に説明したが、これに限られず、複数のアンテナ素子のうちの２つ以上が、リングの中央部に配置されてもよい。リングの中央部に配置するアンテナ素子の数を増やすことにより、使用するアンテナ素子の数を減らすことなく、リングの開口径を小さくすることができるため、理論上、セカンドピークをさらに抑制することができる。 In this embodiment, one of the multiple antenna elements is placed in the center of the ring, but this is not limiting, and two or more of the multiple antenna elements may be placed in the center of the ring. By increasing the number of antenna elements placed in the center of the ring, the opening diameter of the ring can be reduced without reducing the number of antenna elements used, and therefore, in theory, the second peak can be further suppressed.
＜アンテナ装置１の第１変形例＞
続いて、アンテナ装置１の第１変形例について説明する。
図６は、アンテナ装置１の第１変形例であるアンテナ装置１ａのアンテナ素子周辺を示す概略図である。アンテナ装置１ａのアンテナ素子周辺は、アンテナ装置１のアンテナ素子周辺と比較して、電波吸収体１２と、反射板１３と、をさらに備える。
<First Modification of Antenna Device 1>
Next, a first modified example of the antenna device 1 will be described.
6 is a schematic diagram showing the periphery of an antenna element of an antenna device 1a which is a first modified example of the antenna device 1. The periphery of the antenna element of the antenna device 1a further includes a radio wave absorber 12 and a reflector 13, as compared with the periphery of the antenna element of the antenna device 1.
電波吸収体１２は、アンテナ素子Ａ１、Ａ２＿１～Ａ２＿７の間を埋めるようにして台座１１の主面に形成されている。反射板１３は、台座１１のアンテナ素子が配置される主面とは反対の主面に形成されている。これらを用いることにより、反射波によるステアリングベクトル（推定される電波の到来方位の各アンテナ素子における振幅比及び位相差を表すベクトル）の歪みを低減することができる。 The radio wave absorber 12 is formed on the main surface of the base 11 so as to fill the spaces between the antenna elements A1, A2_1 to A2_7. The reflector 13 is formed on the main surface of the base 11 opposite the main surface on which the antenna elements are arranged. By using these, it is possible to reduce distortion of the steering vector (a vector representing the amplitude ratio and phase difference at each antenna element in the estimated direction of arrival of the radio wave) caused by the reflected wave.
＜アンテナ装置１の第２変形例＞
続いて、アンテナ装置１の第２変形例について説明する。
図７は、アンテナ装置１の第２変形例であるアンテナ装置１ｂのアンテナ素子周辺を示す概略図である。アンテナ装置１ｂのアンテナ素子周辺は、アンテナ装置１のアンテナ素子周辺と比較して、リング状に配置されるアンテナ素子の数が異なる。具体的には、アンテナ装置１ｂは、アンテナ素子Ａ１と、アンテナ素子Ａ１を囲むようにして配置された３個のアンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿３と、を備える。アンテナ装置１ｂも、アンテナ装置１の場合と同様の効果を奏することができる。
<Second Modification of Antenna Device 1>
Next, a second modified example of the antenna device 1 will be described.
7 is a schematic diagram showing the periphery of an antenna element of an antenna device 1b, which is a second modified example of the antenna device 1. The periphery of the antenna element of the antenna device 1b is different from the periphery of the antenna element of the antenna device 1 in the number of antenna elements arranged in a ring shape. Specifically, the antenna device 1b includes an antenna element A1 and three antenna elements A2_1 to A2_3 arranged so as to surround the antenna element A1. The antenna device 1b can also achieve the same effects as the antenna device 1.
このように、リング状に配置されるアンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿ｎの数（即ち、ｎの値）は、任意に設定可能である。但し、リング状に配置されるアンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿ｎの数は、奇数個（ｎが奇数）であることが好ましい。 In this way, the number of antenna elements A2_1 to A2_n arranged in a ring (i.e., the value of n) can be set arbitrarily. However, it is preferable that the number of antenna elements A2_1 to A2_n arranged in a ring is an odd number (n is an odd number).
図８は、リング状に配置されるアンテナ素子の数の違いによる評価関数への影響をシミュレーションした結果を示す模式図である。なお、図８の例では、電波の到来方位が約５度である場合の評価関数が示されている。また、図８の例では、実線が、奇数個のアンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿７がリング状に配置され、且つ、その中央部にアンテナ素子Ａ１が配置された場合のシミュレーション結果を表し、破線が、偶数個のアンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿８がリング状に配置され、且つ、その中央部にアンテナ素子Ａ１が配置された場合のシミュレーション結果を表している。 Figure 8 is a schematic diagram showing the results of a simulation of the effect on the evaluation function of different numbers of antenna elements arranged in a ring. Note that the example in Figure 8 shows the evaluation function when the radio wave arrival direction is approximately 5 degrees. In the example in Figure 8, the solid line represents the simulation result when an odd number of antenna elements A2_1 to A2_7 are arranged in a ring with antenna element A1 arranged in the center, and the dashed line represents the simulation result when an even number of antenna elements A2_1 to A2_8 are arranged in a ring with antenna element A1 arranged in the center.
図８に示すように、リング状に配置されるアンテナ素子の数が奇数の場合（実線）、リング状に配置されるアンテナ素子の数が偶数の場合（破線）と比較して、評価関数のセカンドピークが、メインのピークに対して相対的に小さくなっているのが分かる。このことから、リング状に配置されるアンテナ素子の数は奇数個であることが好ましいということが言える。なお、図８の例では、リング状に配置されるアンテナ素子の数が奇数の場合の例として、７個のアンテナ素子が用いられたが、それに限られず、例えば５個、９個、１１個などの任意の奇数個のアンテナ素子が用いられてよい。 As shown in FIG. 8, when the number of antenna elements arranged in a ring is odd (solid line), it can be seen that the second peak of the evaluation function is relatively smaller than the main peak when compared to when the number of antenna elements arranged in a ring is even (dashed line). From this, it can be said that it is preferable to have an odd number of antenna elements arranged in a ring. Note that in the example of FIG. 8, seven antenna elements are used as an example of an odd number of antenna elements arranged in a ring, but this is not limited thereto, and any odd number of antenna elements, such as five, nine, or eleven, may be used.
本実施の形態では、アンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿ｎがアンテナ素子Ａ１を囲むようにリング状に配置された場合を例に説明したが、これに限られない。例えば、アンテナ素子Ａ３＿１～Ａ３＿ｍ（ｍは２以上の整数）がアンテナ素子Ａ１を囲むようにさらにリング状に配置されても良い。即ち、アンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿ｎ及びアンテナ素子Ａ３＿１～Ａ３＿ｍが、アンテナ素子Ａ１を囲むように２重のリング状に配置されても良い。なお、このとき、アンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿ｎによって形成される形状のリングの開口径（直径）と、アンテナ素子Ａ３＿１～Ａ３＿ｍによって形成される形状のリングの開口径（直径）とは、異なっている。また、リング状に配置されるアンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿ｎの数、及び、リング状に配置されるアンテナ素子Ａ３＿１～Ａ３＿ｍの数のうち、少なくとも何れかが奇数（ｍ，ｎの少なくとも何れかが奇数）であることが好ましい。以下、図９を用いて具体例を説明する。 In this embodiment, the antenna elements A2_1 to A2_n are arranged in a ring shape to surround the antenna element A1, but this is not limited to the above. For example, the antenna elements A3_1 to A3_m (m is an integer of 2 or more) may be arranged in a ring shape to surround the antenna element A1. That is, the antenna elements A2_1 to A2_n and the antenna elements A3_1 to A3_m may be arranged in a double ring shape to surround the antenna element A1. In this case, the opening diameter (diameter) of the ring shape formed by the antenna elements A2_1 to A2_n is different from the opening diameter (diameter) of the ring shape formed by the antenna elements A3_1 to A3_m. In addition, it is preferable that at least one of the number of the antenna elements A2_1 to A2_n arranged in a ring shape and the number of the antenna elements A3_1 to A3_m arranged in a ring shape is an odd number (at least one of m and n is an odd number). A specific example will be described below using FIG. 9.
＜アンテナ装置１の第３変形例＞
図９は、アンテナ装置１の第３変形例であるアンテナ装置１ｃのアンテナ素子周辺を示す概略図である。アンテナ装置１ｃのアンテナ素子周辺は、アンテナ素子Ａ１と、アンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿ｎに加えて、アンテナ素子Ａ３＿１～Ａ３＿ｍをさらに備える。なお、図９の例では、ｎ＝３、ｍ＝３である。
<Third Modification of Antenna Device 1>
Fig. 9 is a schematic diagram showing the periphery of an antenna element of an antenna device 1c which is a third modified example of the antenna device 1. The periphery of the antenna element of the antenna device 1c further includes antenna elements A3_1 to A3_m in addition to antenna element A1 and antenna elements A2_1 to A2_n. Note that in the example of Fig. 9, n=3 and m=3.
アンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿３は、アンテナ素子Ａ１を囲むようにリング状に配置されている。また、アンテナ素子Ａ３＿１～Ａ３＿３は、アンテナ素子Ａ１を囲むようにリング状に配置されている。アンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿３によって形成される形状のリングの開口径Ｄ１と、アンテナ素子Ａ３＿１～Ａ３＿３によって形成される形状のリングの開口径Ｄ２とは、異なっている。 Antenna elements A2_1 to A2_3 are arranged in a ring shape to surround antenna element A1. Antenna elements A3_1 to A3_3 are arranged in a ring shape to surround antenna element A1. The opening diameter D1 of the ring shape formed by antenna elements A2_1 to A2_3 is different from the opening diameter D2 of the ring shape formed by antenna elements A3_1 to A3_3.
アンテナ装置１ｃでは、リング状に配置されるアンテナ素子Ａ２＿１～Ａ２＿３の数、及び、リング状に配置されるアンテナ素子Ａ３＿１～Ａ３＿３の数のうち、少なくとも何れかが奇数（本例では、何れも奇数）であるため、セカンドピークがより効果的に抑制される。 In antenna device 1c, at least one of the number of antenna elements A2_1 to A2_3 arranged in a ring and the number of antenna elements A3_1 to A3_3 arranged in a ring is an odd number (in this example, both are odd numbers), so the second peak is more effectively suppressed.
図９では、複数のアンテナ素子が中央部に設けられたアンテナ素子Ａ１を囲むように２重のリング状に配置された場合を例に説明したが、これに限られず、３重以上のリング状に配置されてもよい。この場合、３重以上のリング形状のうち少なくとも一つのリング形状を形成するアンテナ素子の数が奇数であることが好ましい。 In FIG. 9, an example is described in which multiple antenna elements are arranged in a double ring shape surrounding antenna element A1 provided in the center, but this is not limited thereto, and they may be arranged in a triple or more ring shape. In this case, it is preferable that the number of antenna elements forming at least one of the triple or more ring shapes is an odd number.
以上、図面を参照して、本開示の実施の形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等が可能である。 The embodiments of the present disclosure have been described in detail above with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to the above, and various design changes are possible without departing from the spirit of the present disclosure.
１ アンテナ装置
１ａ アンテナ装置
１ｂ アンテナ装置
１ｃ アンテナ装置
１１ 台座
１２ 電波吸収体
１３ 反射板
２１ 受信機
２２＿１～２２＿ｎ 受信機
Ａ１ アンテナ素子
Ａ２＿１～Ａ２＿ｎ アンテナ素子
Ａ３＿１～Ａ３＿ｍ アンテナ素子
１００ 信号処理部
１０１ 方位探知部
REFERENCE SIGNS LIST 1 Antenna device 1a Antenna device 1b Antenna device 1c Antenna device 11 Base 12 Radio wave absorber 13 Reflector 21 Receiver 22_1 to 22_n Receiver A1 Antenna element A2_1 to A2_n Antenna element A3_1 to A3_m Antenna element 100 Signal processing unit 101 Direction finding unit
Claims (10)
前記第１アンテナ素子を囲むようにリング状に配置され、少なくとも円偏波を受信可能に構成された複数且つ奇数個の第２アンテナ素子と、
を備えた、アンテナ装置。 A first antenna element configured to be capable of receiving at least a circularly polarized wave;
a plurality of second antenna elements arranged in a ring shape so as to surround the first antenna element, the second antenna elements being configured to be capable of receiving at least circularly polarized waves;
An antenna device comprising:
前記第１アンテナ素子を囲むようにリング状に配置され、少なくとも円偏波を受信可能に構成された複数の第２アンテナ素子と、
前記第１アンテナ素子を囲むようにリング状に配置され、少なくとも円偏波を受信可能に構成された複数の第３アンテナ素子と、
を備え、
前記複数の第２アンテナ素子によって形成される形状のリングの開口径と、前記複数の第３アンテナ素子によって形成される形状のリングの開口径とは、異なり、
前記複数の第２アンテナ素子の数、及び、前記複数の第３アンテナ素子の数、の少なくとも一方は、奇数である、
アンテナ装置。 A first antenna element configured to be capable of receiving at least a circularly polarized wave;
A plurality of second antenna elements arranged in a ring shape so as to surround the first antenna element and configured to be capable of receiving at least circularly polarized waves;
A plurality of third antenna elements arranged in a ring shape so as to surround the first antenna element and configured to be capable of receiving at least circularly polarized waves;
Equipped with
an opening diameter of a ring shape formed by the plurality of second antenna elements is different from an opening diameter of a ring shape formed by the plurality of third antenna elements;
At least one of the number of the second antenna elements and the number of the third antenna elements is an odd number.
Antenna device.
請求項１又は２に記載のアンテナ装置。 The antenna further includes a radio wave absorber formed so as to fill spaces between the first antenna element and the plurality of second antenna elements.
3. An antenna device according to claim 1 or 2.
請求項１乃至３の何れか一項に記載のアンテナ装置。 The antenna further includes a reflector formed on a surface opposite to a surface where radio waves are received by the first antenna element and the plurality of second antenna elements.
An antenna device according to any one of claims 1 to 3.
請求項１乃至４の何れか一項に記載のアンテナ装置。 The first antenna element and the second antenna elements are arranged such that their central axes are parallel to each other.
An antenna arrangement according to any one of claims 1 to 4.
請求項１乃至５の何れか一項に記載のアンテナ装置。 The first antenna element and the second antenna elements are both spiral antennas.
6. An antenna arrangement according to any one of the preceding claims.
請求項１乃至６の何れか一項に記載のアンテナ装置。 The first antenna element and the second antenna elements are each the same size.
7. An antenna arrangement according to any one of the preceding claims.
請求項１乃至７の何れか一項に記載のアンテナ装置。 At least an azimuth detection unit detects an arrival azimuth of the radio wave based on a phase difference between a plurality of reception signals, which are radio waves received by each of the first antenna element and the plurality of second antenna elements.
An antenna arrangement according to any one of the preceding claims.
前記第１アンテナ素子及び前記複数の第２アンテナ素子のそれぞれの複数の受信信号の位相差に基づいて、前記電波の到来方位を探知する、
アンテナ装置による電波受信方法。 receiving radio waves by a first antenna element configured to be capable of receiving at least circularly polarized waves, and a plurality of odd number of second antenna elements arranged in a ring shape surrounding the first antenna element and configured to be capable of receiving at least circularly polarized waves;
detecting an arrival direction of the radio wave based on a phase difference between a plurality of received signals of the first antenna element and the plurality of second antenna elements;
A method for receiving radio waves using an antenna device.
前記第１アンテナ素子、前記複数の第２アンテナ素子、及び、前記複数の第３アンテナ素子のそれぞれの複数の受信信号の位相差に基づいて、前記電波の到来方位を探知する、
アンテナ装置による電波受信方法であって、
前記複数の第２アンテナ素子によって形成される形状のリングの開口径と、前記複数の第３アンテナ素子によって形成される形状のリングの開口径とは、異なり、
前記複数の第２アンテナ素子の数、及び、前記複数の第３アンテナ素子の数、の少なくとも一方は、奇数である、
アンテナ装置による電波受信方法。 receiving radio waves by a first antenna element configured to be capable of receiving at least circularly polarized waves, a plurality of second antenna elements arranged in a ring shape to surround the first antenna element and configured to be capable of receiving at least circularly polarized waves , and a plurality of third antenna elements arranged in a ring shape to surround the first antenna element and configured to be capable of receiving at least circularly polarized waves;
detecting an arrival direction of the radio wave based on a phase difference between a plurality of received signals of the first antenna element , the plurality of second antenna elements , and the plurality of third antenna elements ;
A radio wave receiving method using an antenna device, comprising:
an opening diameter of a ring shape formed by the plurality of second antenna elements is different from an opening diameter of a ring shape formed by the plurality of third antenna elements;
At least one of the number of the second antenna elements and the number of the third antenna elements is an odd number.
A method for receiving radio waves using an antenna device.
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