JPH073927B2 - Dielectric lens for antenna - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、誘電体レンズ、特に、アンテナ用として適し
た誘電体レンズに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a dielectric lens, in particular, a dielectric lens suitable for an antenna.
［従来の技術および課題］ 従来の誘電体レンズとしても、テフロン製のものが既に
知られている。テフロンなどの誘電体を光学系の凸レン
ズのように成形すると、マイクロ波を集束させることが
できる。[Prior Art and Problems] As a conventional dielectric lens, one made of Teflon is already known. Microwaves can be focused by forming a dielectric material such as Teflon like a convex lens of an optical system.
しかしながら、テフロン等の樹脂を用いた誘電体レンズ
ではその樹脂の比誘電率が小さく、マイクロ波の十分な
集束を得るためには、レンズ厚みを大きくしなければな
らないという問題がある。However, a dielectric lens using a resin such as Teflon has a small relative permittivity of the resin, and there is a problem that the lens thickness must be increased in order to obtain sufficient focusing of microwaves.
また、従来の誘電体レンズでは、レンズ面での反射を少
なくする方法として、誘電体レンズ本体の誘電率の平方
根の値となる誘電率を有する材料の約λ/4の厚さでコー
ティングする方法が採用されている。その場合に、前記
誘電体層中に空気の泡などを混入することにより、誘電
率を所望値になるよう調整している。しかし、この従来
の構成では、誘電率の調整が容易でなく、正確な調整が
行なえないという問題がある。Further, in the conventional dielectric lens, as a method of reducing reflection on the lens surface, a method of coating with a thickness of about λ / 4 of a material having a dielectric constant that is the square root of the dielectric constant of the dielectric lens body Has been adopted. In that case, by mixing air bubbles or the like in the dielectric layer, the dielectric constant is adjusted to a desired value. However, this conventional configuration has a problem in that it is not easy to adjust the dielectric constant and accurate adjustment cannot be performed.
本発明の目的は、小型でしかも優れたアンテナ利得特性
を発揮することのできるアンテナ用誘電体レンズを提供
することにある。It is an object of the present invention to provide a dielectric lens for an antenna that is compact and can exhibit excellent antenna gain characteristics.
［課題を解決するための手段］ 本発明に係るアンテナ用誘電体レンズは、セラミックス
製のレンズ本体と、レンズ面での電波の反射を少なくす
るための整合用誘電体層とを含んでいる。前記誘電体層
は、前記レンズの表面部に形成され、焼成された粉状の
セラミックスと樹脂とを混合した混合物からなる。[Means for Solving the Problems] An antenna dielectric lens according to the present invention includes a ceramic lens body and a matching dielectric layer for reducing reflection of radio waves on the lens surface. The dielectric layer is formed on the surface of the lens and is made of a mixture of fired powdery ceramics and resin.
［作用］ 本発明に係るアンテナ用誘電体レンズでは、セラミック
スを使用していることから、高い誘電率を得ることがで
きるようになり、レンズの厚みを薄くすることが可能と
なる。[Operation] In the dielectric lens for an antenna according to the present invention, since ceramics is used, it is possible to obtain a high dielectric constant, and it is possible to reduce the thickness of the lens.
また、整合用誘電体層がセラミックスと樹脂との混合物
からなるため、その混合比率を任意に設定することによ
り、整合用誘電体層の誘電率を容易かつ正確に設定する
ことができる。Further, since the matching dielectric layer is made of a mixture of ceramics and resin, the permittivity of the matching dielectric layer can be easily and accurately set by arbitrarily setting the mixing ratio.
［実施例］ 第１図は、本発明に係るアンテナ用誘電体レンズの一実
施例の縦断面図である。第１図において、誘電体レンズ
本体１は、光学系の凸レンズと同様の形状に成形されて
いる。そして、誘電体レンズ本体１の表面には、レンズ
面での電波の反射を少なくするための整合用誘電体層２
が形成されている。[Example] FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an example of a dielectric lens for an antenna according to the present invention. In FIG. 1, the dielectric lens body 1 is formed in the same shape as the convex lens of the optical system. Then, on the surface of the dielectric lens body 1, a matching dielectric layer 2 for reducing the reflection of radio waves on the lens surface.
Are formed.
レンズ本体１は、焼成されたセラミックスから構成され
ている。整合用誘電体層２は、焼成された粉状のセラミ
ックスと樹脂とを混合した混合物から構成されている。
そして、整合用誘電体層２の誘電率は、レンズ本体１の
誘電率の平方根に概ね一致するように設定されている。The lens body 1 is made of fired ceramics. The matching dielectric layer 2 is composed of a mixture of fired powdery ceramics and resin.
The permittivity of the matching dielectric layer 2 is set so as to substantially match the square root of the permittivity of the lens body 1.
セラミックスとしては、たとえば、SrTiO3、CaTiO3やBa
O−Nd2O3−TiO2系などが使用され得る。また、樹脂とし
ては、テフロン、ポリスチレンやエポキシ樹脂などが使
用され得る。なお、CaTiO3の比誘電率εｒは概ね180、S
rTiO3の比誘電率εｒは概ね260、BaO−Nd2O3−TiO2の比
誘電率εｒは概ね90である。また、たとえば、エポキシ
樹脂の比誘電率εｒは概ね4.5である。これらのセラミ
ックスと樹脂とを種々の混合比でそれぞれ組合わせて得
られた比誘電率εｒを第２図に示す。第２図において、
はSrTiO3とテフロンとの混合物、はSrTiO3とエポキ
シ樹脂との混合物、はSrTiO3とポリスチレンとの混合
物、はCaTiO3とテフロンとの混合物、はCaTiO3とエ
ポキシ樹脂との混合物、はCaTiO3とポリスチレンとの
混合物、はBaO−Nd2O3−TiO2とテフロンとの混合物、
はBaO−Nd2O3−TiO2とエポキシ樹脂との混合物、は
BaO−Nd2O3−TiO2とポリスチレンとの混合物における体
積比−比誘電率の関係を示している。Examples of ceramics include SrTiO 3 , CaTiO 3 and Ba.
O-Nd 2 O 3 -TiO 2 system like it may be used. Moreover, as the resin, Teflon, polystyrene, an epoxy resin, or the like can be used. The relative permittivity εr of CaTiO 3 is about 180, S
The relative permittivity εr of rTiO 3 is about 260, and the relative permittivity εr of BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 is about 90. Further, for example, the relative permittivity εr of epoxy resin is approximately 4.5. FIG. 2 shows the relative permittivity εr obtained by combining these ceramics and resins at various mixing ratios. In FIG.
Is a mixture of SrTiO 3 and Teflon, is a mixture of SrTiO 3 and an epoxy resin, is a mixture of SrTiO 3 and polystyrene, is a mixture of CaTiO 3 and Teflon, is a mixture of CaTiO 3 and an epoxy resin, is CaTiO 3 a mixture of a mixture of polystyrene, the BaO-Nd 2 O 3 -TiO 2 and Teflon,
Mixture of the BaO-Nd 2 O 3 -TiO 2 and the epoxy resin, the
Volume ratio of BaO-Nd 2 O 3 -TiO 2 and a mixture of polystyrene - shows the relationship between the specific dielectric constant.
第２図で明らかなように、セラミックスと樹脂との混合
比を変えることによって、広い範囲にわたり誘電率を任
意に設定することができることがわかる。したがって、
これらのセラミックスおよび樹脂の混合物は、整合用誘
電体層２用として有用であることがわかる。As is clear from FIG. 2, it is understood that the dielectric constant can be arbitrarily set over a wide range by changing the mixing ratio of ceramics and resin. Therefore,
It can be seen that a mixture of these ceramics and resins is useful for the matching dielectric layer 2.
次に、誘電体レンズ１に適合する誘電率を有する整合用
誘電体層２を形成する場合には、誘電体レンズ１の比誘
電率εｒの平方根の値に整合用誘電体値２の比誘電率ε
ｒが概ね一致するように混合比を決定する。これによ
り、第２図からも明らかなように誘電体レンズ１に適合
した整合用誘電体層が容易に得られる。Next, when forming the matching dielectric layer 2 having a permittivity suitable for the dielectric lens 1, the relative dielectric constant of the matching dielectric value 2 is set to the square root value of the relative permittivity εr of the dielectric lens 1. Rate ε
The mixing ratio is determined so that r substantially matches. As a result, as is apparent from FIG. 2, a matching dielectric layer adapted to the dielectric lens 1 can be easily obtained.
整合用誘電体層２の誘電率の変化と垂直入射の場合の反
射損との関係は第３図のようになった。第３図は、誘電
体レンズ１の誘電率の平方根に対する整合用誘電体層２
の誘電率の割合と垂直入射の場合の反射損との関係を示
している。第３図から明らかなように、整合用誘電体層
２の誘電率の誤差を理想的値から±10％以内に抑えれ
ば、反射損は0.5dB以下に抑えることができることがわ
かる。The relationship between the change in the dielectric constant of the matching dielectric layer 2 and the reflection loss in the case of vertical incidence is as shown in FIG. FIG. 3 shows the matching dielectric layer 2 with respect to the square root of the dielectric constant of the dielectric lens 1.
3 shows the relationship between the ratio of the dielectric constant of and the reflection loss in the case of vertical incidence. As is clear from FIG. 3, if the error of the permittivity of the matching dielectric layer 2 is suppressed within ± 10% from the ideal value, the reflection loss can be suppressed to 0.5 dB or less.
次に、第４図に示すような実験装置を用いて誘電体レン
ズのアンテナ利得を測定した。第４図において、３は本
発明の実施に係る誘電体レンズを用いたアンテナ、４は
比較のための標準ゲインホーン、５は受信電力を測定す
るためのスペクトラムアナライザー、６は送信用のアン
テナ、７は発振装置である。第４図の装置を用いて、パ
ッチアンテナを一次放射器とした誘電体レンズアンテナ
３の利得の絶対値を、標準ゲインホーン４と比較するこ
とによって得た。Next, the antenna gain of the dielectric lens was measured using an experimental device as shown in FIG. In FIG. 4, 3 is an antenna using a dielectric lens according to an embodiment of the present invention, 4 is a standard gain horn for comparison, 5 is a spectrum analyzer for measuring received power, 6 is an antenna for transmission, Reference numeral 7 is an oscillator. The absolute value of the gain of the dielectric lens antenna 3 using the patch antenna as the primary radiator was obtained by comparing with the standard gain horn 4 using the apparatus of FIG.
得られた結果を第１表に示す。The results obtained are shown in Table 1.
本発明の実施例に係る誘電体レンズを用いたアンテナの
周波数−利得特性を第５図に示す。第５図において、Ａ
は整合用誘電体層を有する誘電体レンズを用いたアンテ
ナの特性である。Ｂは、整合用誘電体層を有さない誘電
体レンズを用いたアンテナの特性である。なお、Ｃは従
来のパッチアンテナ単体の特性を示している。第５図か
ら明らかなように、従来のパッチアンテナに比べて本発
明に係るアンテナによれば大きな利得が得られる。ま
た、整合用誘電体層を有さないアンテナに比べて、整合
用誘電体層を設けた本発明のアンテナによれば、より高
い利得が得られるようになる。 FIG. 5 shows frequency-gain characteristics of the antenna using the dielectric lens according to the example of the present invention. In FIG. 5, A
Is a characteristic of an antenna using a dielectric lens having a matching dielectric layer. B is the characteristic of the antenna using the dielectric lens having no matching dielectric layer. Note that C indicates the characteristics of the conventional patch antenna alone. As is clear from FIG. 5, the antenna according to the present invention can provide a larger gain than the conventional patch antenna. Further, according to the antenna of the present invention provided with the matching dielectric layer, higher gain can be obtained as compared with the antenna having no matching dielectric layer.
次に、本発明に係る誘電体レンズを衛星放送受信用のア
ンテナに適用した場合の一例を第６図に示す。第６図
は、衛星放送受信シテムの概略を示している。第６図に
おいて、誘電体レンズ10で集められた放送電波の高周波
信号は、一次放射器11とBSコンバータ12のLNA回路13と
を通じて第１の混合回路14に与えられる。この第１の混
合回路14には、局部発振回路15から10GHz帯の局部発振
信号が与えられている。第１の混合回路14は局部発振信
号に基づいて、高周波信号の周波数を変換し、1GHz帯の
中間周波数信号IF1を出力する。信号IF1は、BSチューナ
16のIF増幅回路17で増幅された後、第２の混合回路18に
与えられる。第２の混合回路18には、第２の局部発振回
路19から別の局部発振信号が与えられる。第２の混合回
路18では、局部発振信号に基づいて再び周波数変換を行
ない、第２の中間周波数信号を作り、IFフィルタ20に入
力する。IFフィルタを通過した中間周波数信号は、FM検
波回路21に入力される。Next, FIG. 6 shows an example in which the dielectric lens according to the present invention is applied to an antenna for satellite broadcast reception. FIG. 6 shows an outline of a satellite broadcast receiving system. In FIG. 6, the high frequency signals of the broadcast radio waves collected by the dielectric lens 10 are given to the first mixing circuit 14 through the primary radiator 11 and the LNA circuit 13 of the BS converter 12. A local oscillation signal in the 10 GHz band is given from the local oscillation circuit 15 to the first mixing circuit 14. The first mixing circuit 14 converts the frequency of the high frequency signal based on the local oscillation signal and outputs the intermediate frequency signal IF 1 in the 1 GHz band. Signal IF 1 is a BS tuner
After being amplified by 16 IF amplifying circuits 17, it is given to the second mixing circuit 18. Another local oscillation signal is applied from the second local oscillation circuit 19 to the second mixing circuit 18. In the second mixing circuit 18, frequency conversion is performed again based on the local oscillation signal to generate a second intermediate frequency signal, which is input to the IF filter 20. The intermediate frequency signal that has passed through the IF filter is input to the FM detection circuit 21.
本発明に係る誘電体レンズは、たとえば、第６図のよう
に衛星放送受信用のアンテナ用として有効に利用するこ
とが可能である。The dielectric lens according to the present invention can be effectively used, for example, as an antenna for satellite broadcast reception as shown in FIG.
［発明の効果］ 本発明に係るアンテナ用誘電体レンズによれば、高い誘
電率を得ることができるようになり、レンズの厚みを薄
くすることが可能となって、レンズの小型化を図ること
ができるようになる。また、レンズ面での反射を抑える
誘電体層としてセラミックスと樹脂とを混合した混合物
を用いたことから、レンズ本体の誘電率に前記誘電体層
の誘電率を容易かつ正確に適合させることが可能とな
る。したがって、本発明によれば、より優れたアンテナ
利得特性を発揮することのできる誘電体レンズを得るこ
とができるようになる。EFFECTS OF THE INVENTION According to the dielectric lens for an antenna of the present invention, it is possible to obtain a high dielectric constant, the thickness of the lens can be reduced, and the lens can be downsized. Will be able to. In addition, since a mixture of ceramics and resin is used as the dielectric layer that suppresses reflection on the lens surface, it is possible to easily and accurately match the dielectric constant of the dielectric layer to the dielectric constant of the lens body. Becomes Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a dielectric lens capable of exhibiting more excellent antenna gain characteristics.
第１図は、本発明に係る誘電体レンズの縦断面図であ
る。第２図は、体積比と比誘電率との関係を示すグラフ
である。第３図は、誘電体レンズの比誘電率の平方根と
整合用誘電体層の比誘電率との比に対する反射損の特性
を示すグラフである。第４図は、アンテナ利得特性測定
の際に使用した測定装置の概略図である。第５図は、周
波数とアンテナ利得との関係を示すグラフである。第６
図は、本発明に係る誘電体レンズをテレビチューナ用ア
ンテナとして利用した場合の概略回路図である。 １は誘電体レンズ本体、２は整合用誘電体層である。FIG. 1 is a vertical sectional view of a dielectric lens according to the present invention. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the volume ratio and the relative dielectric constant. FIG. 3 is a graph showing the characteristic of the reflection loss with respect to the ratio of the square root of the relative permittivity of the dielectric lens and the relative permittivity of the matching dielectric layer. FIG. 4 is a schematic diagram of a measuring device used for measuring the antenna gain characteristic. FIG. 5 is a graph showing the relationship between frequency and antenna gain. Sixth
The figure is a schematic circuit diagram when the dielectric lens according to the present invention is used as an antenna for a television tuner. Reference numeral 1 is a dielectric lens body, and 2 is a matching dielectric layer.
Claims (1)
セラミックスと樹脂とを混合した混合物からなり、レン
ズ面での電波の反射を少なくするための整合用誘電体層
と、 を含むアンテナ用誘電体レンズ。1. A ceramic lens body, and a mixture of powdered ceramics and resin formed on the surface portion of the lens body and mixed with each other to reduce reflection of radio waves on the lens surface. A dielectric lens for an antenna including a matching dielectric layer of.
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|---|---|---|---|
| JP11181488A JPH073927B2 (en) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | Dielectric lens for antenna |
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| JP11181488A JPH073927B2 (en) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | Dielectric lens for antenna |
Publications (2)
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| JPH01282905A JPH01282905A (en) | 1989-11-14 |
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Families Citing this family (2)
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- 1988-05-09 JP JP11181488A patent/JPH073927B2/en not_active Expired - Fee Related
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