JP2000151268A - Array antenna system - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アレイアンテナ装
置に関し、特に中心から対称配置された素子アンテナ対
が同じ長さの伝送線路で接続されたＶａｎ Ａｔｔａ方
式のアレイアンテナ装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an array antenna device, and more particularly to a Van Atta type array antenna device in which element antenna pairs symmetrically arranged from the center are connected by transmission lines of the same length.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、複数の素子アンテナを用いるアレ
イアンテナ装置として、Ｖａｎ Ａｔｔａ方式のアレイ
アンテナ装置が提案されている。これは、偶数個の素子
アンテナを対象配置し、その中心より対象な位置にある
素子アンテナの間を同じ長さの伝送線路で接続すること
により、受信した信号が到来した方向に再放射するもの
である。2. Description of the Related Art Conventionally, as an array antenna device using a plurality of element antennas, a Van Atta type array antenna device has been proposed. This is an arrangement in which an even number of element antennas are symmetrically arranged, and element antennas located at positions symmetrical with respect to the center are connected by a transmission line of the same length, thereby re-radiating the received signal in the direction of arrival. It is.
【０００３】なお、このＶａｎ Ａｔｔａ方式のアレイ
アンテナ装置については、例えば、 １．J.Apple-Hansenn "A Van Atta Reflector Consider
ring of Harf-Wave Dipole" IEEE Trans.AP Vol.14,No.
6,Nov,1966 pp.694-700 ２．U.S.Patent No.2908002,Oct.6,1959 L.C.Van Atta
"Electromagnetic Reflector" などの文献に詳述されている。[0003] The Van Atta-type array antenna device includes, for example, 1. J. Apple-Hansenn "A Van Atta Reflector Consider
ring of Harf-Wave Dipole "IEEE Trans.AP Vol.14, No.
6, Nov, 1966 pp. 694-700 2. USPatent No.2908002, Oct.6,1959 LCVan Atta
It is detailed in documents such as "Electromagnetic Reflector".
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のアレイアンテナ装置では、用いる素子アンテ
ナの偏波方向により決定される特定の偏波しか受信およ
び再放射できず、任意の偏波を受信して再放射できない
という問題点があった。本発明はこのような課題を解決
するためのものであり、任意の偏波を受信して、その到
来時と同じまたは直交する偏波に変換して再放射できる
アレイアンテナ装置を提供することを目的としている。However, in such a conventional array antenna device, only a specific polarization determined by the polarization direction of the element antenna used can be received and re-radiated. There was a problem that it could not be re-emitted. The present invention has been made to solve such a problem, and it is an object of the present invention to provide an array antenna device which can receive an arbitrary polarized wave, convert the polarized wave into the same or orthogonal polarized wave at the time of arrival, and re-radiate. The purpose is.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明によるアレイアンテナ装置は、各素子
アンテナとして、直交する偏波を個別に励磁する２つの
偏波ポートを有するアンテナを用い、中心に対して対称
配置された各素子アンテナ対の間で、同一偏波方向の偏
波ポートどうしを、同一線路長の伝送線路でそれぞれ接
続するようにしたものである。また、中心に対して対称
配置された各素子アンテナ対の間で、直交する偏波方向
の偏波ポートどうしを、同一線路長の伝送線路でそれぞ
れ接続するようにしたものである。In order to achieve the above object, an array antenna device according to the present invention comprises, as each element antenna, an antenna having two polarization ports for individually exciting orthogonal polarization waves. Used, between each pair of element antennas symmetrically arranged with respect to the center, polarization ports in the same polarization direction are connected by transmission lines of the same line length. Also, between each pair of element antennas symmetrically arranged with respect to the center, the polarization ports in the orthogonal polarization directions are connected by transmission lines having the same line length.
【０００６】また、中心に対して対称配置された各素子
アンテナ対の間で、直交する偏波方向の偏波ポートどう
しを、相対的に１８０゜電気長だけ異なる線路長の伝送
線路でそれぞれ接続するようにしたものである。したが
って、各素子アンテナに入射した信号が垂直偏波成分と
水平偏波成分に分離されて、対象配置された素子アンテ
ナに供給され、そこで合成されて再放射される。[0006] Further, between each pair of element antennas symmetrically arranged with respect to the center, the polarization ports in the orthogonal polarization direction are connected by transmission lines having line lengths that differ by an electrical length of 180 ° relatively. It is something to do. Therefore, the signal incident on each element antenna is separated into a vertically polarized wave component and a horizontally polarized wave component, supplied to the element antenna arranged as a target, combined there, and re-emitted.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態である
アレイアンテナ装置を示す説明図であり、到来波と同じ
偏波で再放射する場合が例として示されている。同図に
おいて、直交する偏波を個別に励磁する２つのポートを
有する素子アンテナとして、４つのクロスダイポールア
ンテナ１〜４が用いられ、中点９を中心として線対象に
配置されたリニアアレイアンテナが構成されている。Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an array antenna device according to a first embodiment of the present invention, and shows an example in which re-radiation is performed with the same polarization as an incoming wave. In the figure, four cross dipole antennas 1 to 4 are used as element antennas having two ports for individually exciting orthogonal polarizations, and a linear array antenna arranged symmetrically about a midpoint 9 is used. It is configured.
【０００８】これらクロスダイホールアンテナ１〜４
は、一般的なものであり、２つの線状エレメント（１／
４波長）からなるダイポールアンテナが互いの中心で直
交しており、各線状エレメントが放射状に配置されてい
る。例えば、クロスダイポールアンテナ１では、直交す
る２組のダイポールアンテナのうち、一方のダイポール
アンテナ１Ａが垂直偏波用として用いられ、その２つの
エレメントが垂直偏波ポート１Ｖに接続されている。[0008] These cross die hole antennas 1-4
Is general and has two linear elements (1 /
(4 wavelengths) are orthogonal to each other at the center of each other, and each linear element is radially arranged. For example, in the cross dipole antenna 1, one dipole antenna 1A of two orthogonal dipole antennas is used for vertical polarization, and the two elements are connected to the vertical polarization port 1V.
【０００９】また、他方のダイポールアンテナ１Ｂが水
平偏波用として用いられ、その２つのエレメントが水平
偏波ポート１Ｈに接続されている。なお、他のクロスダ
イポールアンテナ２〜４も、同様の構成をなしており、
それぞれの垂直偏波ポート２Ｖ〜４Ｖに、垂直偏波用ダ
イポールアンテナ２Ａ〜４Ａが接続され、水平偏波ポー
ト２Ｈ〜４Ｈに、水平偏波用ダイポールアンテナ２Ｂ〜
４Ｂが接続されている。[0009] The other dipole antenna 1B is used for horizontal polarization, and its two elements are connected to a horizontal polarization port 1H. The other cross dipole antennas 2 to 4 have the same configuration.
Vertical polarization dipole antennas 2A to 4A are connected to respective vertical polarization ports 2V to 4V, and horizontal polarization dipole antennas 2B to 4H are connected to horizontal polarization ports 2H to 4H.
4B is connected.
【００１０】各クロスダイポールアンテナ１〜４は、そ
れぞれ中点９を中心として対象配置されている素子アン
テナの対ごとに、すべて同じ長さの伝送線路（同軸ケー
ブル）５Ａ〜５Ｄで接続されている。さらに、各素子ア
ンテナの対については、同一偏波方向のポート間が伝送
線路５Ａ〜５Ｄで個別に接続されている。The cross dipole antennas 1 to 4 are all connected by transmission lines (coaxial cables) 5A to 5D of the same length for each pair of element antennas symmetrically arranged about the midpoint 9. . Further, for each pair of element antennas, ports in the same polarization direction are individually connected by transmission lines 5A to 5D.
【００１１】すなわち、クロスダイポールアンテナ１，
４の対では、垂直偏波ポート１Ｖ，４Ｖ間が伝送線路５
Ａで接続され、水平偏波ポート１Ｈ，４Ｈ間が伝送線路
５Ｂで接続されている。また、クロスダイポールアンテ
ナ２，３の対では、垂直偏波ポート２Ｖ，３Ｖ間が伝送
線路５Ｃで接続され、水平偏波ポート２Ｈ，３Ｈ間が伝
送線路５Ｄで接続されている。That is, the cross dipole antenna 1,
4, the transmission line 5 is connected between the vertically polarized ports 1V and 4V.
A, and the horizontal polarization ports 1H, 4H are connected by a transmission line 5B. In the pair of cross dipole antennas 2 and 3, the vertically polarized ports 2V and 3V are connected by a transmission line 5C, and the horizontally polarized ports 2H and 3H are connected by a transmission line 5D.
【００１２】次に、図４，５を参照して、本発明の第１
の実施の形態の動作について説明する。図４，５は第１
の実施の形態の動作を示す説明図であり、それぞれ
（ａ）は入射信号、（ｂ）は再放射信号を示している。
特に、図４には、任意の傾きを持った直線偏波が入射し
た場合が例として示されており、図５には、円偏波が入
射した場合が例として示されている。Next, referring to FIGS. 4 and 5, a first embodiment of the present invention will be described.
The operation of the embodiment will be described. Figures 4 and 5 show the first
It is explanatory drawing which shows operation | movement of Embodiment of this, and (a) shows an incident signal and (b) each shows a re-emission signal.
In particular, FIG. 4 shows an example where linearly polarized light having an arbitrary inclination is incident, and FIG. 5 shows an example where circularly polarized light is incident.
【００１３】まず、図４を参照して、任意の傾きを持っ
た直線偏波が入射した場合について説明する。水平偏波
に対して任意の傾きθを持った直線偏波の信号Ａ（ｔ）
ｓｉｎ（２πｆｔ）が各クロスダイポールアンテナ１〜
４に入射した場合、図４（ａ）に示すように、これらア
ンテナをそれぞれ構成する２つの直交するダイポールア
ンテナ１Ａ〜４Ａ，１Ｂ〜４Ｂにより、次のような直交
する直線偏波成分に分解される。First, a case where a linearly polarized wave having an arbitrary inclination is incident will be described with reference to FIG. Linearly polarized signal A (t) having an arbitrary inclination θ with respect to horizontal polarization
sin (2πft) is equal to each cross dipole antenna 1
4, as shown in FIG. 4 (a), the two orthogonal dipole antennas 1 A to 4 A and 1 B to 4 B constituting these antennas decompose them into orthogonal linear polarization components as follows. You.
【００１４】 垂直偏波成分：Ａ（ｔ）ｓｉｎ（２πｆｔ）ｓｉｎθ 水平偏波成分：Ａ（ｔ）ｓｉｎ（２πｆｔ）ｃｏｓθ これら成分は、垂直偏波ポート１Ｖ〜４Ｖおよび水平偏
波ポート１Ｈ〜４Ｈから出力され、同一線路長を有する
伝送線路５Ａ〜５Ｄを介して、相対的な位相関係を保持
したまま、中点９を中心として対称配置されたクロスダ
イポールアンテナに、それぞれ個別に入力される。Vertical polarization component: A (t) sin (2πft) sinθ Horizontal polarization component: A (t) sin (2πft) cosθ These components are vertical polarization ports 1V to 4V and horizontal polarization ports 1H to 4H. , And individually input to the cross dipole antennas symmetrically arranged about the midpoint 9 while maintaining the relative phase relationship via the transmission lines 5A to 5D having the same line length.
【００１５】すなわち、クロスダイポールアンテナ１の
垂直偏波ポート１Ｖ，水平偏波ポート１Ｈから出力され
た垂直偏波成分および水平偏波成分は、同じ長さの伝送
線路５Ａ，５Ｂを介してクロスダイポールアンテナ４の
垂直偏波ポート４Ｖおよび水平偏波ポート４Ｈに入力さ
れる。また、逆にクロスダイポールアンテナ４から出力
された垂直偏波成分および水平偏波成分は、伝送線路５
Ａ，５Ｂを介してクロスダイポールアンテナ１の垂直偏
波ポート１Ｖおよび水平偏波ポート１Ｈに入力される。That is, the vertical polarization component and the horizontal polarization component output from the vertical polarization port 1V and the horizontal polarization port 1H of the cross dipole antenna 1 are transmitted via the transmission lines 5A and 5B having the same length to the cross dipole. The signal is input to the vertical polarization port 4V and the horizontal polarization port 4H of the antenna 4. Conversely, the vertical polarization component and the horizontal polarization component output from the cross dipole antenna 4 are
A and 5B are input to the vertical polarization port 1V and the horizontal polarization port 1H of the cross dipole antenna 1.
【００１６】同様にして、クロスダイポールアンテナ
２，３間でも、互いの垂直偏波成分，水平偏波成分が、
相手側の垂直偏波ポート，水平偏波ポートに入力され
る。したがって、任意の傾きθを持った直線偏波の到来
波は、図４（ｂ）に示すように、対称配置された相手側
クロスダイポールアンテナ４〜１で復元され、到来時と
同じ偏波方向で再放射されることになる。Similarly, between the cross dipole antennas 2 and 3, the vertical polarization component and the horizontal polarization component of each other are
It is input to the vertical and horizontal polarization ports on the other side. Therefore, as shown in FIG. 4 (b), the arriving wave of the linearly polarized wave having an arbitrary inclination θ is restored by the symmetrically arranged cross dipole antennas 4 to 1 on the opposite side, and the same polarization direction as that at the time of arrival is obtained. Will be re-emitted.
【００１７】次に、図５を参照して、円偏波が入射した
場合について説明する。まず、右旋回円偏波の信号Ａ
（ｔ）ｓｉｎ（２πｆｔ）が各クロスダイポールアンテ
ナ１〜４に入射した場合、図５（ａ）に示すように、こ
れらアンテナをそれぞれ構成する２つの直交するダイポ
ールアンテナ１Ａ〜４Ａ，１Ｂ〜４Ｂにより、次のよう
な直交する直線偏波成分に分解される。Next, a case where a circularly polarized wave is incident will be described with reference to FIG. First, the signal A of the right-handed circularly polarized wave
(T) When sin (2πft) is incident on each of the cross dipole antennas 1 to 4, as shown in FIG. , Into the following orthogonal linearly polarized components:
【００１８】 垂直偏波成分：Ａ（ｔ）ｓｉｎ（２πｆｔ） 水平偏波成分：Ａ（ｔ）ｃｏｓ（２πｆｔ） これら成分は、垂直偏波ポート１Ｖ〜４Ｖおよび水平偏
波ポート１Ｈ〜４Ｈから出力され、同一線路長を有する
伝送線路５Ａ〜５Ｄを介して、相対的な位相関係を保持
したまま、中点９を中心として対称配置されたクロスダ
イポールアンテナに、それぞれ個別に入力される。Vertical polarization component: A (t) sin (2πft) Horizontal polarization component: A (t) cos (2πft) These components are output from the vertical polarization ports 1V to 4V and the horizontal polarization ports 1H to 4H. Then, the signals are individually input to the cross dipole antennas symmetrically arranged around the midpoint 9 while maintaining the relative phase relationship via the transmission lines 5A to 5D having the same line length.
【００１９】ここで、前述の直線偏波と同様に、各垂直
偏波成分および水平偏波成分が、対称配置された相手側
クロスダイポールアンテナ４〜１の垂直偏波ポート１Ｖ
〜４Ｖおよび水平偏波ポート１Ｈ〜４Ｈにそれぞれ入力
される。したがって、円偏波の到来波は、図５（ｂ）に
示すように、相手側クロスダイポールアンテナ４〜１で
復元され、到来時と同じ右旋回円偏波で再放射されるこ
とになる。Here, similarly to the above-mentioned linear polarization, the vertical polarization component and the horizontal polarization component are converted to the vertical polarization port 1V of the symmetrically arranged cross dipole antennas 4-1.
To 4 V and the horizontal polarization ports 1H to 4H, respectively. Therefore, as shown in FIG. 5 (b), the arriving circularly polarized wave is restored by the other-side cross dipole antennas 4-1 and is re-emitted with the same right-handed circularly polarized wave as at the time of arrival. .
【００２０】なお、左旋回円偏波についても、右旋回円
偏波と同様であり、ここでの説明は省略する。このよう
に、クロスダイポールアンテナ１〜４のうち、対向配置
された素子アンテナの同一偏波方向の偏波ポートどうし
を、すべて同じ長さの伝送線路５Ａ〜５Ｄで個別に接続
したので、任意の傾きを有する直線偏波であっても、あ
るいは円偏波であっても、その到来時と同じ偏波方向お
よび同じ旋回方向で再放射できる。The left-handed circularly polarized wave is the same as the right-handed circularly polarized wave, and a description thereof will be omitted. As described above, among the cross dipole antennas 1 to 4, the polarization ports in the same polarization direction of the element antennas arranged to face each other are individually connected by the transmission lines 5A to 5D of the same length, so that any arbitrary Irrespective of linearly polarized light having a tilt or circularly polarized light, re-radiation can be performed in the same polarization direction and the same turning direction as the arrival.
【００２１】次に、図２を参照して、本発明の第２の実
施の形態について説明する。図２は本発明の第２の実施
の形態であるアレイアンテナ装置を示す説明図であり、
到来波と直交する偏波で再放射する場合が例として示さ
れている。ここでは、前述した第１の実施の形態（図１
参照）と比較して、素子アンテナの構成および配置は同
様であるが、伝送線路の接続関係が異なる。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an array antenna device according to a second embodiment of the present invention.
The case of re-radiating with a polarization orthogonal to the incoming wave is shown as an example. Here, the above-described first embodiment (FIG. 1)
), The configuration and arrangement of the element antennas are the same, but the connection relationship of the transmission lines is different.
【００２２】すなわち、クロスダイポールアンテナ１，
４の対では、垂直偏波ポート１Ｖと水平偏波ポート４Ｈ
が伝送線路６Ａで接続され、水平偏波ポート１Ｈと垂直
偏波ポート４Ｖが伝送線路６Ｂで接続されている。ま
た、クロスダイポールアンテナ２，３の対では、垂直偏
波ポート２Ｖと水平偏波ポート３Ｈが伝送線路６Ｃで接
続され、水平偏波ポート２Ｈと垂直偏波ポート３Ｖが伝
送線路６Ｄで接続されている。なお、これら伝送線路
（同軸ケーブル）６Ａ〜６Ｄとして、すべて同じ長さの
伝送線路が用いられている。That is, the cross dipole antenna 1,
In the pair of 4, the vertical polarization port 1V and the horizontal polarization port 4H
Are connected by a transmission line 6A, and the horizontal polarization port 1H and the vertical polarization port 4V are connected by a transmission line 6B. In the pair of cross dipole antennas 2 and 3, the vertical polarization port 2V and the horizontal polarization port 3H are connected by a transmission line 6C, and the horizontal polarization port 2H and the vertical polarization port 3V are connected by a transmission line 6D. I have. The transmission lines (coaxial cables) 6A to 6D are all transmission lines having the same length.
【００２３】次に、図６を参照して、本発明の第２の実
施の形態の動作について説明する。図６は第２の実施の
形態の動作を示す説明図であり、それぞれ（ａ）は入射
信号、（ｂ）は再放射信号を示している。特に、図６に
は、円偏波が入射した場合が例として示されている。Next, the operation of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6A and 6B are explanatory diagrams showing the operation of the second embodiment, in which (a) shows an incident signal and (b) shows a re-emission signal. In particular, FIG. 6 shows an example in which a circularly polarized wave is incident.
【００２４】まず、右旋回円偏波の信号Ａ（ｔ）ｓｉｎ
（２πｆｔ）が各クロスダイポールアンテナ１〜４に入
射した場合、図５（ａ）に示すように、これらアンテナ
をそれぞれ構成する２つの直交するダイポールアンテナ
１Ａ〜４Ａ，１Ｂ〜４Ｂにより、次のような直交する直
線偏波成分に分解される。First, a right-turning circularly polarized signal A (t) sin
When (2πft) is incident on each of the cross dipole antennas 1 to 4, as shown in FIG. 5A, the two orthogonal dipole antennas 1A to 4A and 1B to 4B constituting these antennas respectively as follows. Are decomposed into linear orthogonal polarization components.
【００２５】 垂直偏波成分：Ａ（ｔ）ｓｉｎ（２πｆｔ） 水平偏波成分：Ａ（ｔ）ｃｏｓ（２πｆｔ） これら成分は、垂直偏波ポート１Ｖ〜４Ｖおよび水平偏
波ポート１Ｈ〜４Ｈから出力され、同一線路長を有する
伝送線路６Ａ〜６Ｄを介して、相対的な位相関係を保持
したまま、中点９を中心として対称配置されたクロスダ
イポールアンテナに、それぞれ個別に入力される。Vertical polarization component: A (t) sin (2πft) Horizontal polarization component: A (t) cos (2πft) These components are output from the vertical polarization ports 1V to 4V and the horizontal polarization ports 1H to 4H. Then, the signals are individually input to the cross dipole antennas symmetrically arranged around the midpoint 9 while maintaining the relative phase relationship via the transmission lines 6A to 6D having the same line length.
【００２６】ここで、各垂直偏波成分および水平偏波成
分が、対称配置された相手側クロスダイポールアンテナ
４〜１のうち、直交する偏波方向の水平偏波ポート１Ｈ
〜４Ｈおよび垂直偏波ポート１Ｖ〜４Ｖにそれぞれ入力
される。 垂直偏波成分：Ａ（ｔ）ｃｏｓ（２πｆｔ） 水平偏波成分：Ａ（ｔ）ｓｉｎ（２πｆｔ）Here, each of the vertical polarization component and the horizontal polarization component of the symmetrically arranged cross dipole antennas 4 to 1 is connected to the horizontal polarization port 1H in the orthogonal polarization direction.
To 4H and the vertical polarization ports 1V to 4V, respectively. Vertical polarization component: A (t) cos (2πft) Horizontal polarization component: A (t) sin (2πft)
【００２７】したがって、円偏波の到来波は、図６
（ｂ）に示すように、相手側クロスダイポールアンテナ
４〜１で復元され、到来時と直交する円偏波であって、
かつ逆方向に旋回する円偏波が再放射されることにな
る。なお、直線偏波や左旋回円偏波についても、右旋回
円偏波と同様であり、ここでの説明は省略する。Therefore, the arrival wave of the circularly polarized wave is shown in FIG.
As shown in (b), a circularly polarized wave restored by the other party cross dipole antennas 4 to 1 and orthogonal to the arrival time,
And the circularly polarized wave turning in the opposite direction is re-emitted. Note that linear polarization and left-turn circular polarization are the same as right-turn circular polarization, and a description thereof will be omitted.
【００２８】このように、クロスダイポールアンテナ１
〜４のうち、対向配置された素子アンテナの直交する偏
波方向の偏波ポートどうしを、すべて同じ長さの伝送線
路６Ａ〜６Ｄで個別に接続したので、任意の傾きを有す
る直線偏波であっても、円偏波であっても、その到来時
と直交する偏波方向で、かつ同一旋回方向で再放射でき
る。As described above, the cross dipole antenna 1
, The polarization ports in the orthogonal polarization directions of the element antennas arranged opposite to each other are individually connected by transmission lines 6A to 6D of the same length, so that linear polarization having an arbitrary inclination can be obtained. Even if it is a circularly polarized wave, it can be re-radiated in the polarization direction orthogonal to the arrival direction and in the same turning direction.
【００２９】次に、図３を参照して、本発明の第３の実
施の形態について説明する。図３は本発明の第３の実施
の形態であるアレイアンテナ装置を示す説明図であり、
到来波と直交する偏波で再放射する場合が例として示さ
れている。ここでは、前述した第１，２の実施の形態
（図１，２参照）と比較して、素子アンテナの構成およ
び配置は同様であるが、伝送線路およびその接続関係が
異なる。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an array antenna device according to a third embodiment of the present invention.
The case of re-radiating with a polarization orthogonal to the incoming wave is shown as an example. Here, as compared with the above-described first and second embodiments (see FIGS. 1 and 2), the configuration and arrangement of the element antennas are the same, but the transmission lines and their connection relations are different.
【００３０】すなわち、クロスダイポールアンテナ１，
４の対では、垂直偏波ポート１Ｖと水平偏波ポート４Ｈ
が伝送線路７Ａで接続され、水平偏波ポート１Ｈと垂直
偏波ポート４Ｖが伝送線路８Ａで接続されている。ま
た、クロスダイポールアンテナ２，３の対では、垂直偏
波ポート２Ｖと水平偏波ポート３Ｈが伝送線路７Ｂで接
続され、水平偏波ポート２Ｈと垂直偏波ポート３Ｖが伝
送線路８Ｂで接続されている。That is, the cross dipole antenna 1,
In the pair of 4, the vertical polarization port 1V and the horizontal polarization port 4H
Are connected by a transmission line 7A, and the horizontal polarization port 1H and the vertical polarization port 4V are connected by a transmission line 8A. In the pair of cross dipole antennas 2 and 3, the vertical polarization port 2V and the horizontal polarization port 3H are connected by a transmission line 7B, and the horizontal polarization port 2H and the vertical polarization port 3V are connected by a transmission line 8B. I have.
【００３１】なお、これら伝送線路（同軸ケーブル）７
Ａ，７Ｂとして、互いに同じ長さの伝送線路が用いられ
ている。また、伝送線路（同軸ケーブル）８Ａ，８Ｂ
は、互いに同じ長さの伝送線路であるが、それぞれ１８
０゜（１／２波長）電気長の長さだけ、伝送線路７Ａ，
７Ｂと長さが異なる。The transmission lines (coaxial cables) 7
Transmission lines having the same length are used as A and 7B. Also, transmission lines (coaxial cables) 8A, 8B
Are transmission lines of the same length but 18
The length of the transmission line 7A, 0 だ け (１ ／ wavelength) electrical length
7B and the length is different.
【００３２】次に、図７を参照して、本発明の第３の実
施の形態の動作について説明する。図７は第３の実施の
形態の動作を示す説明図であり、それぞれ（ａ）は入射
信号、（ｂ）は再放射信号を示している。特に、図７に
は、任意の傾きを持った直線偏波が入射した場合が例と
して示されている。Next, the operation of the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams showing the operation of the third embodiment, wherein FIG. 7A shows an incident signal, and FIG. 7B shows a re-emission signal. In particular, FIG. 7 shows an example in which linearly polarized waves having an arbitrary inclination are incident.
【００３３】水平偏波に対して任意の傾きθを持った直
線偏波の信号Ａ（ｔ）ｓｉｎ（２πｆｔ）が各クロスダ
イポールアンテナ１〜４に入射した場合、図７（ａ）に
示すように、これらアンテナをそれぞれ構成する２つの
直交するダイポールアンテナ１Ａ〜４Ａ，１Ｂ〜４Ｂに
より、次のような直交する直線偏波成分に分解される。When a signal A (t) sin (2πft) of a linear polarization having an arbitrary inclination θ with respect to the horizontal polarization enters each of the cross dipole antennas 1 to 4, as shown in FIG. Then, the two orthogonal dipole antennas 1A to 4A and 1B to 4B constituting these antennas respectively decompose the orthogonal linear polarization components as follows.
【００３４】 垂直偏波成分：Ａ（ｔ）ｓｉｎ（２πｆｔ）ｓｉｎθ 水平偏波成分：Ａ（ｔ）ｓｉｎ（２πｆｔ）ｃｏｓθ これら成分は、垂直偏波ポート１Ｖ〜４Ｖおよび水平偏
波ポート１Ｈ〜４Ｈから出力され、１８０゜電気長だけ
線路長が異なる伝送線路の組、すなわち伝送線路７Ａ，
７Ｂおよび伝送線路８Ａ，８Ｂを介して、相対的に１８
０゜の位相差をもって、中点９を中心として対称配置さ
れたクロスダイポールアンテナに、それぞれ個別に入力
される。Vertical polarization component: A (t) sin (2πft) sinθ Horizontal polarization component: A (t) sin (2πft) cosθ These components are vertical polarization ports 1V to 4V and horizontal polarization ports 1H to 4H. And transmission line sets having different line lengths by 180 ° electrical length, that is, transmission lines 7A,
7B and the transmission lines 8A and 8B.
With a phase difference of 0 °, they are individually input to the cross dipole antennas symmetrically arranged about the midpoint 9.
【００３５】すなわち、クロスダイポールアンテナ１の
垂直偏波ポート１Ｖ，水平偏波ポート１Ｈから出力され
た垂直偏波成分および水平偏波成分は、１８０゜電気長
だけ異なる長さの伝送線路７Ａ，８Ａを介して、クロス
ダイポールアンテナ４に入力される。このとき、各成分
は元と直交する偏波方向のポート、すなわち垂直偏波成
分は水平偏波ポート４Ｈに入力され、水平偏波成分は垂
直偏波ポート４Ｖに入力される。That is, the vertical polarization component and the horizontal polarization component output from the vertical polarization port 1V and the horizontal polarization port 1H of the cross dipole antenna 1 have transmission lines 7A and 8A having different lengths by 180 ° electrical length. Is input to the cross dipole antenna 4 via the. At this time, each component is input to the port in the polarization direction orthogonal to the original, that is, the vertical polarization component is input to the horizontal polarization port 4H, and the horizontal polarization component is input to the vertical polarization port 4V.
【００３６】また、逆にクロスダイポールアンテナ４か
ら出力された垂直偏波成分および水平偏波成分は、１８
０゜電気長だけ異なる長さの伝送線路７Ｂ，８Ｂを介し
てクロスダイポールアンテナ１に入力される。このと
き、各成分は元と直交する偏波方向のポート、すなわち
垂直偏波成分は水平偏波ポート１Ｈに入力され、水平偏
波成分は垂直偏波ポート１Ｖに入力される。On the contrary, the vertical polarization component and the horizontal polarization component output from the cross dipole antenna 4 are 18
The signal is input to the cross dipole antenna 1 via transmission lines 7B and 8B having different lengths by 0 ° electrical length. At this time, each component is input to the port in the polarization direction orthogonal to the original, that is, the vertical polarization component is input to the horizontal polarization port 1H, and the horizontal polarization component is input to the vertical polarization port 1V.
【００３７】同様にして、クロスダイポールアンテナ
２，３間でも、互いの垂直偏波成分および水平偏波成分
が、１８０゜電気長の位相差をもって相手側の直交する
偏波方向のポート、すなわち水平偏波ポートおよび垂直
偏波ポートに入力される。 垂直偏波成分：−Ａ（ｔ）ｓｉｎ（２πｆｔ）ｓｉｎθ 水平偏波成分：Ａ（ｔ）ｓｉｎ（２πｆｔ）ｃｏｓθSimilarly, between the cross dipole antennas 2 and 3, the vertical polarization component and the horizontal polarization component of the cross dipole antennas 2 and 3 have a phase difference of 180 ° electrical length, and the ports in the orthogonal polarization direction of the other party, ie, horizontal ports. It is input to the polarization port and the vertical polarization port. Vertical polarization component: -A (t) sin (2πft) sin θ Horizontal polarization component: A (t) sin (2πft) cosθ
【００３８】したがって、任意の傾きθを持った直線偏
波の到来波は、図７（ｂ）に示すように、対称配置され
た相手側クロスダイポールアンテナ４〜１で復元され、
到来時と直交する偏波方向で再放射されることになる。
なお、直線偏波や左旋回円偏波についても、右旋回円偏
波と同様であり、ここでの説明は省略する。Therefore, the arriving wave of linear polarization having an arbitrary inclination θ is restored by the symmetrically arranged cross dipole antennas 4 to 1 as shown in FIG.
It will be re-emitted in the direction of polarization orthogonal to the arrival.
Note that linear polarization and left-turn circular polarization are the same as right-turn circular polarization, and a description thereof will be omitted.
【００３９】このように、クロスダイポールアンテナ１
〜４のうち、対向配置された素子アンテナの直交する偏
波方向の偏波ポートどうしを、１８０゜電気長の位相差
を有する伝送線路７Ａ，７Ｂおよび伝送線路８Ａ，８Ｂ
で個別に接続したので、任意の傾きを有する直線偏波で
あっても、円偏波であっても、その到来時と直交する偏
波方向で、かつ同一旋回方向で再放射できる。As described above, the cross dipole antenna 1
Out of the transmission lines 7A and 7B and the transmission lines 8A and 8B having a phase difference of 180 ° electrical length.
, It is possible to re-radiate linearly polarized light having an arbitrary inclination or circularly polarized light in the direction of polarization orthogonal to the arrival and in the same turning direction.
【００４０】なお、以上の説明では、アレイアンテナ装
置を構成する各素子アンテナとして、クロスダイポール
アンテナを用いた例について説明したが、これに限定さ
れるものではなく、例えば、図８〜１０に示すように、
素子アンテナとして、縮退分離素子付のパッチアンテナ
１１〜１４を用いてもよい。図８〜１０は、本願発明の
実施例を示す説明図であり、それぞれ前述した第１〜第
３の実施の形態（図１〜３）に対応している。In the above description, an example in which a cross dipole antenna is used as each element antenna constituting the array antenna apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, FIGS. like,
Patch antennas 11 to 14 with degenerate separation elements may be used as element antennas. 8 to 10 are explanatory diagrams showing examples of the present invention, and correspond to the above-described first to third embodiments (FIGS. 1 to 3), respectively.
【００４１】ここでは、素子アンテナとして縮退分離素
子付のパッチアンテナ１１〜１４が用いられている。パ
ッチアンテナ１１〜１４において、２つの黒点は給電点
を示しており、一方がそれぞれ垂直偏波ポート１１Ｖ〜
１４Ｖに接続され、他方がそれぞれ水平偏波ポート１１
Ｈ〜１４Ｈに接続されている。Here, patch antennas 11 to 14 with degenerate separation elements are used as element antennas. In the patch antennas 11 to 14, two black points indicate feeding points, one of which is a vertical polarization port 11V to 11V.
14V, and the other is connected to the horizontal polarization port 11
H to 14H.
【００４２】なお、各素子アンテナの配置および各偏波
ポート間の接続構成については、それぞれ図１〜３と同
様であり、前述した図４〜７で示すような作用が得られ
る。したがって、直交する偏波を励磁する２つのポート
を有する素子アンテナであればいずれのアンテナを用い
てもよく、前述と同様の作用効果が得られる。The arrangement of the element antennas and the connection between the polarization ports are the same as those shown in FIGS. 1 to 3, and the operations shown in FIGS. Therefore, any antenna may be used as long as it is an element antenna having two ports for exciting orthogonal polarization, and the same operation and effect as described above can be obtained.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、各素子
アンテナとして、直交する偏波を個別に励磁する２つの
偏波ポートを有するアンテナを用い、中心に対して対称
配置された各素子アンテナ対の間で、同一偏波方向の偏
波ポートどうしを、同一線路長の伝送線路でそれぞれ接
続するようにしたものである。また、中心に対して対称
配置された各素子アンテナ対の間で、直交する偏波方向
の偏波ポートどうしを、同一線路長の伝送線路でそれぞ
れ接続するようにしたものである。As described above, according to the present invention, an antenna having two polarization ports for individually exciting orthogonal polarizations is used as each element antenna, and each element is symmetrically arranged with respect to the center. Between antenna pairs, polarization ports in the same polarization direction are connected to each other by transmission lines of the same line length. Also, between each pair of element antennas symmetrically arranged with respect to the center, the polarization ports in the orthogonal polarization directions are connected by transmission lines having the same line length.
【００４４】また、中心に対して対称配置された各素子
アンテナ対の間で、直交する偏波方向の偏波ポートどう
しを、相対的に１８０゜電気長だけ異なる線路長の伝送
線路でそれぞれ接続するようにしたものである。したが
って、各素子アンテナに入射した信号が垂直偏波成分と
水平偏波成分に分離されて、対象配置された素子アンテ
ナに供給され、そこで合成されて再放射される。これに
より、任意の傾きを有する直線偏波であっても、あるい
は円偏波であっても、その到来時と同じ偏波方向あるい
は直交する偏波方向で、任意の旋回方向で再放射でき
る。In addition, between each pair of element antennas symmetrically arranged with respect to the center, the polarization ports in the orthogonal polarization direction are connected by transmission lines having line lengths that are different from each other by an electrical length of 180 °. It is something to do. Therefore, the signal incident on each element antenna is separated into a vertically polarized wave component and a horizontally polarized wave component, supplied to the element antenna arranged as a target, combined there, and re-emitted. Thereby, even if it is a linearly polarized wave having an arbitrary inclination or a circularly polarized wave, it can be re-emitted in an arbitrary turning direction in the same polarization direction as the arrival time or in the orthogonal polarization direction.
【図１】 本発明の第１の実施の形態であるアレイアン
テナ装置を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an array antenna device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の第２の実施の形態であるアレイアン
テナ装置を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an array antenna device according to a second embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の第３の実施の形態であるアレイアン
テナ装置を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an array antenna device according to a third embodiment of the present invention.
【図４】 第１の実施の形態の動作（直線偏波）を示す
説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an operation (linear polarization) according to the first embodiment.
【図５】 第１の実施の形態の動作（円偏波）を示す説
明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an operation (circular polarization) of the first embodiment.
【図６】 第２の実施の形態の動作（円偏波）を示す説
明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an operation (circular polarization) according to the second embodiment.
【図７】 第３の実施の形態の動作（直線偏波）を示す
説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an operation (linear polarization) according to the third embodiment.
【図８】 第１の実施例によるアレイアンテナ装置を示
す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an array antenna device according to the first embodiment.
【図９】 第２の実施例によるアレイアンテナ装置を示
す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing an array antenna device according to a second embodiment.
【図１０】 第３の実施例によるアレイアンテナ装置を
示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an array antenna device according to a third embodiment.
１〜４…クロスダイポールアンテナ（素子アンテナ）、
１１Ａ〜１４Ａ…ダイポールアンテナ（垂直偏波用）、
１１Ｂ〜１４Ｂ…ダイポールアンテナ（水平偏波用）、
１１Ｖ〜１４Ｖ…垂直偏波ポート、１１Ｈ〜１４Ｈ…水
平偏波ポート、５Ａ〜５Ｄ，６Ａ〜６Ｄ，７Ａ，７Ｂ，
８Ａ，８Ｂ…伝送線路、９…中点。1-4: cross dipole antenna (element antenna),
11A to 14A: dipole antenna (for vertical polarization),
11B to 14B: dipole antenna (for horizontal polarization),
11V to 14V: vertical polarization port, 11H to 14H: horizontal polarization port, 5A to 5D, 6A to 6D, 7A, 7B,
8A, 8B: transmission line, 9: midpoint.
Claims (5)
置し、そのうち対象配置された各素子アンテナ対の間
を、同一線路長の伝送線路でそれぞれ接続することによ
り、受信した信号が到来した方向に再放射するアレイア
ンテナ装置において、 各素子アンテナとして、直交する偏波を個別に励磁する
２つの偏波ポートを有するアンテナを用い、 中心に対して対称配置された各素子アンテナ対の間に、
同一線路長を有し、同一偏波方向の偏波ポートどうしを
個別に接続する複数の伝送線路を備えることを特徴とす
るアレイアンテナ装置。1. An arrangement in which an even number of element antennas are symmetrically arranged from the center, and each of the symmetrically arranged element antenna pairs is connected by a transmission line having the same line length so that a direction in which a received signal arrives. In the array antenna device which re-radiates the antenna, an antenna having two polarization ports for individually exciting orthogonal polarizations is used as each element antenna, and between each element antenna pair symmetrically arranged with respect to the center,
An array antenna device comprising: a plurality of transmission lines having the same line length and individually connecting polarization ports in the same polarization direction.
置し、そのうち対象配置された各素子アンテナ対の間
を、同一線路長の伝送線路でそれぞれ接続することによ
り、受信した信号が到来した方向に再放射するアレイア
ンテナ装置において、 各素子アンテナとして、直交する偏波を個別に励磁する
２つの偏波ポートを有するアンテナを用い、 中心に対して対称配置された各素子アンテナ対の間に、
同一線路長を有し、直交する偏波方向の偏波ポートどう
しを個別に接続する複数の伝送線路を備えることを特徴
とするアレイアンテナ装置。2. A direction in which a received signal arrives by arranging an even number of element antennas symmetrically from the center and connecting each pair of element antennas symmetrically arranged by a transmission line having the same line length. In the array antenna device which re-radiates the antenna, an antenna having two polarization ports for individually exciting orthogonal polarizations is used as each element antenna, and between each element antenna pair symmetrically arranged with respect to the center,
An array antenna device comprising a plurality of transmission lines having the same line length and individually connecting polarization ports in orthogonal polarization directions.
置し、そのうち対象配置された各素子アンテナ対の間
を、同一線路長の伝送線路でそれぞれ接続することによ
り、受信した信号が到来した方向に再放射するアレイア
ンテナ装置において、 各素子アンテナとして、直交する偏波を個別に励磁する
２つの偏波ポートを有するアンテナを用い、 中心に対して対称配置された各素子アンテナ対の間に、
直交する偏波方向の偏波ポートどうしを個別に接続する
複数の伝送線路を備え、 各素子アンテナ対ごとの伝送線路として、相対的に１８
０゜電気長だけ異なる線路長を有する伝送線路を用いる
ことを特徴とするアレイアンテナ装置。3. A direction in which a received signal arrives by symmetrically arranging an even number of element antennas from the center, and connecting each of the symmetrically arranged element antenna pairs by a transmission line having the same line length. In the array antenna device which re-radiates the antenna, an antenna having two polarization ports for individually exciting orthogonal polarizations is used as each element antenna, and between each element antenna pair symmetrically arranged with respect to the center,
A plurality of transmission lines for individually connecting the polarization ports in the orthogonal polarization directions are provided.
An array antenna device using transmission lines having line lengths different by 0 ° electrical length.
において、 素子アンテナとして、直交する偏波を個別に励磁する２
つの偏波ポートを有するクロスダイポールアンテナを用
いることを特徴とするアレイアンテナ装置。4. The array antenna device according to claim 1, wherein the orthogonally polarized waves are individually excited as the element antenna.
An array antenna device using a cross dipole antenna having two polarization ports.
において、 素子アンテナとして、直交する偏波を個別に励磁する２
つの偏波ポートを有する縮退分離素子付パッチアンテナ
を用いることを特徴とするアレイアンテナ装置。5. The array antenna device according to claim 1, wherein the orthogonally polarized waves are individually excited as the element antenna.
An array antenna device using a patch antenna with a degenerate separation element having two polarization ports.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10324995A JP2000151268A (en) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | Array antenna system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10324995A JP2000151268A (en) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | Array antenna system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000151268A true JP2000151268A (en) | 2000-05-30 |
Family
ID=18171967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10324995A Pending JP2000151268A (en) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | Array antenna system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000151268A (en) |
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- 1998-11-16 JP JP10324995A patent/JP2000151268A/en active Pending
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