JP2014165590A - Antenna device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna device having a satisfactory radiation characteristic of a reflector formed in a planar shape in a use frequency band in which another frequency band than a design frequency is added.SOLUTION: An antenna device includes a reflector 2 formed in a planar shape for reflecting a radio wave radiated from a primary radiator 1. The reflector 2 is such that is composed of a ground conductor plate 3 on which a dielectric substance 4 is disposed, and a plurality of reflective elements 5 of conductor patterns disposed at predetermined intervals on the dielectric substance 4. A gradient in the frequency characteristic of the reflection phase of each reflective element 5 is steeper from the substantial center portion of the reflector 2 toward the end portion. Thus, a satisfactory radiation characteristic of the reflector 2 formed in a planar shape can be obtained in a use frequency band in which another frequency band than a design frequency is added.

Description

本発明は、一次放射器および反射鏡で構成されるアンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device including a primary radiator and a reflecting mirror.

衛星搭載用アンテナとして、パラボラアンテナやフェーズドアレーアンテナが知られている。
近年では、パラボラアンテナと比較して、製造が容易で、かつ同様に高利得が期待でき、また、フェーズドアレーアンテナのような重いモジュールを用いずにビーム走査が可能なアンテナとして、リフレクトアレーアンテナが注目を集めている。 Parabolic antennas and phased array antennas are known as satellite-mounted antennas.
In recent years, a reflectarray antenna has been used as an antenna that is easy to manufacture and can be expected to have a high gain as compared to a parabolic antenna, and that can perform beam scanning without using a heavy module such as a phased array antenna. It attracts attention.

ここで、リフレクトアレーアンテナは、電波を放射する一次放射器と、その一次放射器から放射された電波を反射する反射鏡とから構成されているアンテナ装置である。
リフレクトアレーアンテナの反射鏡は、地導体板上に誘電体基板が重ねられ、その誘電体基板上に、導体パターンである反射素子が複数個配置された構成である。 Here, the reflectarray antenna is an antenna device that includes a primary radiator that radiates radio waves and a reflecting mirror that reflects the radio waves radiated from the primary radiator.
The reflector of the reflectarray antenna has a configuration in which a dielectric substrate is superimposed on a ground conductor plate, and a plurality of reflective elements as conductor patterns are arranged on the dielectric substrate.

反射鏡に並べられている反射素子には、設計周波数における一次放射器からの光路長が、所望方向に対して一定となるような反射位相を有する反射素子を、複数個配置することで、一次放射器から放射された電波のビームを、所望方向に向けることが可能となる。
従って、設計周波数以外の周波数では、光路長が所望方向に対して一定とはならないため、設計周波数以外の周波数では、放射特性が劣化する。
使用する周波数帯域内において、良好な放射特性を得ることは重要である。 The reflecting elements arranged in the reflecting mirror are arranged with a plurality of reflecting elements having a reflection phase such that the optical path length from the primary radiator at the design frequency is constant with respect to the desired direction. It is possible to direct the radio wave beam radiated from the radiator in a desired direction.
Therefore, since the optical path length is not constant in the desired direction at frequencies other than the design frequency, the radiation characteristics deteriorate at frequencies other than the design frequency.
It is important to obtain good radiation characteristics within the frequency band to be used.

なお、下記特許文献１では、リフレクトアレーの形状として、パラボラ形状を採用し、いずれの周波数においても、幾何学的に光路長が所望方向に対して一定とすることによって、使用する周波数帯域内において、良好な放射特性を得ることが述べられている。
また、下記非特許文献１では、リフレクトアレーの反射鏡において、一つの誘電体基板を用いて構築することが述べられている。 In the following Patent Document 1, a parabolic shape is adopted as the shape of the reflectarray, and the optical path length is geometrically constant with respect to the desired direction at any frequency, so that the frequency band used is It is stated that good radiation characteristics are obtained.
Non-Patent Document 1 below describes that a reflector of a reflect array is constructed using a single dielectric substrate.

米国特許出願公開第２０００／６０３１５０６号明細書US Patent Application Publication No. 2000/6031506

R.D.Javor，X.Wu，K.Chang，“Design and Performance of a Microstrip Reflectarray Antenna，”IEEE Trans. on Ant. and Propag.，Vol.43，No.9，1995.R.D.Javor, X.Wu, K.Chang, “Design and Performance of a Microstrip Reflectarray Antenna,” IEEE Trans. On Ant. And Propag., Vol.43, No.9, 1995.

前記特許文献１のリフレクトアレーアンテナでは、その形状がパラボラであり、複雑な形状を用いて、使用する周波数帯域内で良好な放射特性が得られる。
しかしながら、リフレクトアレー本来の平面で構成されたものではなく、平面で構成されることによる、製造容易のメリットがなくなる課題が生じる。 The reflector array antenna disclosed in Patent Document 1 has a parabolic shape, and a good radiation characteristic can be obtained within a frequency band to be used by using a complicated shape.
However, there is a problem in that the merit of easy manufacturing is lost due to the configuration of the plane, not the plane of the reflect array.

また、前記非特許文献１では、リフレクトアレーの反射鏡を構成する誘電体基板は、全ての反射素子に対して同一の誘電体基板を使用しており、誘電体基板による反射素子の反射位相の周波数特性は、リフレクトアレー全体を通じて同一である。
一次放射器から距離が離れた反射鏡面上の位置では、光路長による位相の周波数変化が大きくなり、従って、位相の周波数特性の勾配が急峻となる。
つまり、リフレクトアレー全体を通じて、反射位相の周波数特性の勾配が同一の反射素子を用いるため、設計周波数以外の周波数では、補正しきれない位相量が大きく生じてしまう課題がある。 Further, in Non-Patent Document 1, the same dielectric substrate is used for all the reflective elements as the dielectric substrate constituting the reflector of the reflectarray, and the reflection phase of the reflective element by the dielectric substrate is the same. The frequency characteristics are the same throughout the reflect array.
At a position on the reflecting mirror surface away from the primary radiator, the phase frequency change due to the optical path length becomes large, and therefore the gradient of the phase frequency characteristic becomes steep.
That is, since reflection elements having the same frequency characteristic gradient of the reflection phase are used throughout the entire reflect array, there is a problem that a phase amount that cannot be corrected is greatly generated at frequencies other than the design frequency.

一次放射器から反射鏡までの光路長による位相の周波数特性を説明する。
図１１は、反射鏡面上の光路長による位相の一例を示したものである。
開口中心付近においては、設計周波数における光路長による位相１０１と、使用周波数帯域上端における光路長による位相１０２に差異は生じない。
しかし、開口端部に行くに従って、光路長による位相が周波数によって差異を生じる。
開口端部に行くに従って、光路長による位相の周波数特性の勾配が急峻になる。 The frequency characteristics of the phase depending on the optical path length from the primary radiator to the reflecting mirror will be described.
FIG. 11 shows an example of the phase depending on the optical path length on the reflecting mirror surface.
In the vicinity of the aperture center, there is no difference between the phase 101 due to the optical path length at the design frequency and the phase 102 due to the optical path length at the upper end of the use frequency band.
However, the phase due to the optical path length varies depending on the frequency as it goes to the opening end.
The gradient of the frequency characteristic of the phase due to the optical path length becomes steeper as it goes to the opening end.

リフレクトアレーでは、設計周波数において補償する位相量を決定し、反射素子を配置するため、設計周波数において光路長による位相は、補償可能である。
しかし、反射鏡全体で反射位相の周波数特性の勾配が同一の反射素子を用いるため、概ね開口端部では、設計周波数以外の周波数の場合では、補償すべき位相量と補償可能な位相量に大きな差が生じる。
つまり、概ね開口端部では、設計周波数以外の周波数の位相を補償しきれず、所望方向に対して光路長一定とならないために狭帯域な特性となる。 In the reflect array, the phase amount to be compensated at the design frequency is determined, and the reflective element is arranged. Therefore, the phase due to the optical path length can be compensated at the design frequency.
However, since reflection elements having the same gradient of the frequency characteristic of the reflection phase are used in the entire reflecting mirror, the phase amount to be compensated and the phase amount that can be compensated are large at frequencies other than the design frequency at the opening end. There is a difference.
In other words, at the opening end portion, the phase of the frequency other than the design frequency cannot be compensated for, and the optical path length is not constant in the desired direction.

本発明は、平面に構成される反射鏡を対象として、設計周波数にそれ以外の周波数帯域を加えた使用する周波数帯域内で良好な放射特性が得られるアンテナ装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an antenna device capable of obtaining good radiation characteristics in a frequency band used by adding a frequency band other than the design frequency to a reflecting mirror configured in a plane.

本発明は、平面に構成され、一次放射器から放射された電波を反射する反射鏡を備えたアンテナ装置において、反射鏡は、地導体板上に誘電体基板が重ねられ、該誘電体基板上に導体パターンである反射素子が所定の間隔で複数個配置され、当該反射鏡の概ね中心部から端部に行くに従って、該反射素子の反射位相の周波数特性の勾配が異なるものを用いることを特徴とする。   The present invention relates to an antenna device including a reflecting mirror configured to be flat and reflecting a radio wave radiated from a primary radiator. The reflecting mirror has a dielectric substrate superimposed on a ground conductor plate. A plurality of reflective elements, which are conductor patterns, are arranged at a predetermined interval, and the reflective phase frequency characteristic gradient of the reflective elements varies from the central part to the end part of the reflective mirror. And

本発明によれば、反射鏡の概ね中心部から端部に行くに従って、反射素子の反射位相の周波数特性の勾配が異なるものを用いた。
よって、平面に構成される反射鏡を対象として、設計周波数にそれ以外の周波数帯域を加えた周波数帯域内で良好な放射特性が得られる効果がある。 According to the present invention, the reflection mirror having a gradient of the frequency characteristic of the reflection phase of the reflection element is used from the center to the end.
Therefore, there is an effect that good radiation characteristics can be obtained in a frequency band obtained by adding a frequency band other than the design frequency to a reflecting mirror configured in a plane.

本発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the antenna apparatus by Embodiment 1 of this invention. 使用する反射素子の反射位相の周波数特性の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the frequency characteristic of the reflection phase of the reflective element to be used. 本発明の実施の形態２によるアンテナ装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the antenna apparatus by Embodiment 2 of this invention. 低い誘電率の誘電体基板を用いて反射素子の寸法を変化した場合の反射位相特性を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a reflection phase characteristic when a dimension of a reflection element is changed using a dielectric substrate having a low dielectric constant. 高い誘電率の誘電体基板を用いて反射素子の寸法を変化した場合の反射位相特性を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a reflection phase characteristic when a dimension of a reflection element is changed using a dielectric substrate having a high dielectric constant. 反射鏡全体にわたって図４に示す反射位相特性とした放射特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the radiation characteristic made into the reflection phase characteristic shown in FIG. 概ね開口中心では図４に示す反射位相特性、概ね開口端部では図５に示す反射位相特性の反射素子を配置した場合の放射特性を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a radiation characteristic when a reflection element having a reflection phase characteristic shown in FIG. 4 is arranged at the center of the opening and a reflection element having a reflection phase characteristic shown in FIG. 本発明の実施の形態３によるアンテナ装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the antenna apparatus by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態４によるアンテナ装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the antenna apparatus by Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態５によるアンテナ装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the antenna apparatus by Embodiment 5 of this invention. 反射鏡面上の光路長による位相の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the phase by the optical path length on a reflective mirror surface.

以下、本発明によるリフレクトアレーアンテナの構成を好適な実施の形態に基づいて、図面を参照しながら説明する。
なお、各図において、同一もしくは相当部分は、同一符号で示し、重複する説明は、省略する。 Hereinafter, a configuration of a reflectarray antenna according to the present invention will be described based on a preferred embodiment with reference to the drawings.
In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す構成図である。
図１において、アンテナ装置は、一次放射器１、平面に構成され、一次放射器１から放射された電波を反射する反射鏡２から構成される。
反射鏡２は、地導体板３上に誘電体基板４が重ねられ、誘電体基板４上に矩形導体パターンである反射素子５が、所定の間隔でＮ（Ｎは任意の自然数）個配置されたものから構成される。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, the antenna device includes a primary radiator 1 and a reflecting mirror 2 that is configured in a plane and reflects radio waves radiated from the primary radiator 1.
In the reflecting mirror 2, a dielectric substrate 4 is superimposed on a ground conductor plate 3, and N (N is an arbitrary natural number) reflective elements 5 having a rectangular conductor pattern are arranged on the dielectric substrate 4 at a predetermined interval. It is composed of things.

本アンテナ装置においては、反射鏡２上の位置によって、反射素子５の反射位相の周波数特性の勾配が異なるものが用いられる。
反射鏡２の概ね開口中心７では、反射位相の周波数特性の勾配が緩やかな特性を有する反射素子５を配置し、概ね開口端部８では、反射位相の周波数特性の勾配が急峻な特性を有する反射素子５を配置する。 In this antenna device, the one having a different gradient of the frequency characteristic of the reflection phase of the reflection element 5 depending on the position on the reflection mirror 2 is used.
The reflection element 5 having a gentle gradient of the frequency characteristic of the reflection phase is disposed at the opening center 7 of the reflecting mirror 2, and the reflection characteristic of the frequency characteristic of the reflection phase is steep at the opening end 8. The reflective element 5 is disposed.

前述の通り、概ね開口中心７と、概ね開口端部８における補償すべき光路長による位相は、周波数によって異なる。
また、反射鏡２全体として、反射位相の周波数特性の勾配が同一のものを用いると、概ね開口端部７で、設計周波数以外の周波数の補償すべき位相が補償しきれない。
以上のことを鑑みて、反射鏡全体として、反射素子の反射位相の周波数特性の勾配が同一のものとしない。 As described above, the phase depending on the optical path length to be compensated at the opening center 7 and the opening end 8 is different depending on the frequency.
Further, when the reflecting mirror 2 as a whole has the same gradient characteristic of the frequency characteristic of the reflection phase, the phase to be compensated for frequencies other than the design frequency cannot be compensated for at the opening end portion 7 in general.
In view of the above, as a whole reflecting mirror, the gradient of the frequency characteristic of the reflection phase of the reflecting element is not the same.

本実施の形態１は、前述の通り、反射鏡２の概ね開口中心７では、反射位相の周波数特性の勾配が緩やかな特性を有する反射素子５を配置し、概ね開口端部８では、反射位相の周波数特性の勾配が急峻な特性を有する反射素子５を配置する。
このことにより、設計周波数以外の周波数の場合でも、補償しきれない光路長による位相量を低減し、使用する周波数帯域内で良好な放射特性を得る。 In the first embodiment, as described above, the reflection element 5 having a characteristic with a gentle gradient in the frequency characteristic of the reflection phase is arranged at the opening center 7 of the reflecting mirror 2, and the reflection phase is approximately at the opening end 8. The reflection element 5 having the characteristic that the gradient of the frequency characteristic is steep is disposed.
As a result, even in the case of frequencies other than the design frequency, the phase amount due to the optical path length that cannot be compensated for is reduced, and good radiation characteristics are obtained within the frequency band to be used.

反射素子５の反射位相の周波数特性の勾配を変えるには、用いる反射素子５のＱ値を変化させる、従って、反射素子５の帯域を変えることによって実現可能である。
図２に、使用する反射素子５の反射位相の周波数特性の一例を示す。
前述の通り、反射鏡２の概ね開口中心７では、反射位相の周波数特性の勾配が緩やかな特性９を有する反射素子５を配置し、概ね開口端部８では、反射位相の周波数特性の勾配が急峻な特性１０を有する反射素子５を配置する。
なお、図２において、ｆｌは使用する周波数帯域下端、ｆｃは使用する周波数帯域中心（設計周波数）、ｆｈは使用する周波数帯域上端である。
このことにより、設計周波数以外の周波数の場合でも、補償しきれない光路長による位相量を低減し、使用する周波数帯域内で良好な放射特性を得る。 Changing the gradient of the frequency characteristic of the reflection phase of the reflection element 5 can be realized by changing the Q value of the reflection element 5 to be used, and thus changing the band of the reflection element 5.
FIG. 2 shows an example of frequency characteristics of the reflection phase of the reflection element 5 to be used.
As described above, the reflecting element 5 having the characteristic 9 having a gentle gradient of the frequency characteristic of the reflection phase is arranged at the opening center 7 of the reflecting mirror 2, and the gradient of the frequency characteristic of the reflection phase is approximately at the opening end 8. A reflective element 5 having a steep characteristic 10 is disposed.
In FIG. 2, fl is the lower end of the frequency band to be used, fc is the center of the frequency band to be used (design frequency), and fh is the upper end of the frequency band to be used.
As a result, even in the case of frequencies other than the design frequency, the phase amount due to the optical path length that cannot be compensated for is reduced, and good radiation characteristics are obtained within the frequency band to be used.

なお、前記説明では、反射位相の周波数特性の勾配の異なる２種類の反射素子５を用いたが、その限りではなく、反射位相の周波数特性の勾配の異なる３種類以上の反射素子５を用いても良いものとする。   In the above description, two types of reflection elements 5 having different gradients of the frequency characteristics of the reflection phase are used. However, the present invention is not limited thereto, and three or more types of reflection elements 5 having different gradients of the frequency characteristics of the reflection phase are used. Also good.

以上のように、本実施の形態１によれば、反射鏡２の概ね中心部から端部に行くに従って、反射素子５の反射位相の周波数特性の勾配が急峻になるものを用いた。
よって、平面に構成される反射鏡２を対象として、設計周波数にそれ以外の周波数帯域を加えた使用する周波数帯域内で良好な放射特性が得られる。 As described above, according to the first embodiment, the reflecting mirror 2 has a shape in which the gradient of the frequency characteristic of the reflection phase of the reflecting element 5 becomes steeper from the center to the end.
Therefore, good radiation characteristics can be obtained in the frequency band to be used by adding the other frequency band to the design frequency for the reflecting mirror 2 configured in a plane.

実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２によるアンテナ装置を示す構成図である。
図３において、本アンテナ装置は、概ね開口中心１１と、概ね開口端部１２において、反射鏡２を構成する誘電体基板４の誘電率が異なることを特徴としている。
異なる誘電率の誘電体基板４を用いることにより、反射素子５のＱ値が変わるため、反射位相の周波数特性の勾配は、それぞれの誘電体基板４において異なるものとなる。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing an antenna apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
In FIG. 3, the antenna device is characterized in that the dielectric constant of the dielectric substrate 4 constituting the reflecting mirror 2 is substantially different between the opening center 11 and the opening end 12.
Since the Q value of the reflection element 5 is changed by using the dielectric substrates 4 having different dielectric constants, the gradient of the frequency characteristic of the reflection phase is different in each dielectric substrate 4.

使用する周波数帯域内で良好な放射特性を得るためには、概ね開口中心１１の誘電体基板４の誘電率を低くし、概ね開口端部１２の誘電体基板４の誘電率を高くする。
このことにより、光路長による位相の周波数特性の勾配に、反射素子５の反射位相の周波数特性の勾配の傾向を合わせ、各周波数における補償すべき位相と、反射素子５で実現可能な反射位相の差を低減する。 In order to obtain good radiation characteristics within the frequency band to be used, the dielectric constant of the dielectric substrate 4 at the opening center 11 is generally lowered, and the dielectric constant of the dielectric substrate 4 at the opening end 12 is generally raised.
Accordingly, the gradient of the frequency characteristic gradient of the reflection element 5 is matched with the gradient of the frequency characteristic of the phase due to the optical path length, and the phase to be compensated at each frequency and the reflection phase realizable by the reflection element 5 Reduce the difference.

図４および図５は、反射素子５の寸法を変化させることで、反射位相を制御する方式を採用し、誘電体基板４の誘電率の異なる２種類の反射素子の反射位相特性と反射素子寸法の関係の一例を示したものである。
図４は低い誘電率、図５は高い誘電率の誘電体基板を用いて、帯域下端１３、帯域中心１４、帯域上端１５の反射位相特性を示している。
誘電率が異なることによって、反射素子５の反射位相は、周波数によって大きく異なる。 4 and 5 employ a method of controlling the reflection phase by changing the size of the reflection element 5, and the reflection phase characteristics and the reflection element dimensions of the two types of reflection elements having different dielectric constants of the dielectric substrate 4. It shows an example of the relationship.
FIG. 4 shows the reflection phase characteristics of the lower band end 13, the band center 14, and the upper band end 15 using a dielectric substrate having a low dielectric constant and FIG. 5 using a high dielectric constant dielectric substrate.
Due to the different dielectric constants, the reflection phase of the reflective element 5 varies greatly depending on the frequency.

図６は反射鏡全体にわたって図４に示す反射位相特性とした放射特性を示す。
図７は概ね開口中心１１では図４に示す反射位相特性、概ね開口端部１２では図５に示す反射位相特性の反射素子５を配置した場合の放射特性を一例として示す。
図６の帯域下端１３、帯域中心１４、帯域上端１５のそれぞれの放射特性は、設計周波数である帯域中心１４では、良好な放射特性を示すが、それ以外の帯域下端１３および帯域上端１５では、メインビームは広がり、メインビーム付近には、高いサイドローブが生じる。
一方、図７の本実施の形態２の放射特性では、設計周波数である帯域中心１４は、良好な放射特性を示し、それ以外の帯域下端１３および帯域上端１５では、図６と比較して、サイドローブを大幅に低減でき、この結果、利得が向上することが言える。 FIG. 6 shows radiation characteristics with the reflection phase characteristics shown in FIG.
FIG. 7 shows, as an example, the reflection phase characteristics shown in FIG. 4 at the opening center 11 and the radiation characteristics when the reflecting element 5 having the reflection phase characteristics shown in FIG.
The band lower end 13, the band center 14, and the band upper end 15 of FIG. 6 show good radiation characteristics at the band center 14, which is the design frequency, but at the other band lower end 13 and band upper end 15, The main beam spreads, and high side lobes are generated near the main beam.
On the other hand, in the radiation characteristic of the second embodiment in FIG. 7, the band center 14 that is the design frequency shows good radiation characteristics, and the band lower end 13 and the band upper end 15 other than that are compared with FIG. 6. It can be said that the side lobes can be greatly reduced, and as a result, the gain is improved.

なお、前記説明では、誘電率の異なる２種類の誘電体基板４を用いたが、その限りではなく、誘電率の異なる３種類以上の誘電体基板４を用いても良いものとする。   In the above description, two types of dielectric substrates 4 having different dielectric constants are used. However, the present invention is not limited to this, and three or more types of dielectric substrates 4 having different dielectric constants may be used.

以上のように、本実施の形態２によれば、反射鏡２の概ね中心部から端部に行くに従って、誘電体基板４の誘電率が高くなるものを用いた。
よって、平面に構成される反射鏡２を対象として、設計周波数にそれ以外の周波数帯域を加えた使用する周波数帯域内で良好な放射特性が得られる。 As described above, according to the second embodiment, the one in which the dielectric constant of the dielectric substrate 4 increases from the center to the end of the reflecting mirror 2 is used.
Therefore, good radiation characteristics can be obtained in the frequency band to be used by adding the other frequency band to the design frequency for the reflecting mirror 2 configured in a plane.

実施の形態３．
図８は本発明の実施の形態３によるアンテナ装置を示す構成図である。
図８において、本アンテナ装置は、概ね開口中心１６と、概ね開口端部１７において、反射鏡２を構成する誘電体基板４の厚みが異なることを特徴としている。
異なる厚みの誘電体基板４を用いることにより、反射素子５のＱ値が変わるため、反射素子５の反射位相の周波数特性の勾配は、それぞれの誘電体基板４において異なるものとなる。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing an antenna apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
In FIG. 8, the present antenna device is characterized in that the thickness of the dielectric substrate 4 constituting the reflecting mirror 2 is different substantially at the opening center 16 and at the opening end 17.
Since the Q value of the reflection element 5 is changed by using the dielectric substrates 4 having different thicknesses, the gradient of the frequency characteristic of the reflection phase of the reflection element 5 is different in each dielectric substrate 4.

使用する帯域内で良好な特性を得るためには、概ね開口中心１６の誘電体基板４の厚みを厚くし、また、概ね開口端部１７の誘電体基板４の厚みを薄くすることで、光路長による位相の周波数特性の勾配に反射素子５の反射位相の周波数特性の勾配の傾向を合わせ、設計周波数以外の使用周波数帯域内の周波数における補償すべき位相と、反射素子５で実現可能な反射位相の差を低減する。   In order to obtain good characteristics within the band to be used, the thickness of the dielectric substrate 4 at the opening center 16 is generally increased, and the thickness of the dielectric substrate 4 at the opening end portion 17 is generally reduced, thereby reducing the optical path. The tendency of the frequency characteristic gradient of the reflection phase of the reflection element 5 is matched to the gradient of the frequency characteristic of the phase due to the length, and the phase to be compensated in the frequency within the use frequency band other than the design frequency and the reflection that can be realized by the reflection element 5 Reduce the phase difference.

なお、前記説明では、厚みの異なる２種類の誘電体基板４を用いたが、その限りではなく、厚みの異なる３種類以上の誘電体基板４を用いても良いものとする。   In the above description, two types of dielectric substrates 4 having different thicknesses are used. However, the present invention is not limited to this, and three or more types of dielectric substrates 4 having different thicknesses may be used.

以上のように、本実施の形態３によれば、反射鏡２の概ね中心部から端部に行くに従って、誘電体基板４の厚みが薄くなるものを用いた。
よって、平面に構成される反射鏡２を対象として、設計周波数にそれ以外の周波数帯域を加えた使用する周波数帯域内で良好な放射特性が得られる。 As described above, according to the third embodiment, the reflective substrate 2 is used in which the thickness of the dielectric substrate 4 decreases from the center to the end.
Therefore, good radiation characteristics can be obtained in the frequency band to be used by adding the other frequency band to the design frequency for the reflecting mirror 2 configured in a plane.

実施の形態４．
図９は本発明の実施の形態４によるアンテナ装置を示す構成図である。
図９において、本アンテナ装置は、概ね開口中心１８と、概ね開口端部１９において、反射素子５の導体面積が異なることを特徴としている。
反射素子５の導体面積を違えさせることで、反射素子５のＱ値が変わり、反射素子５の反射位相の周波数特性の勾配は、それぞれの反射素子５で異なるものとなる。 Embodiment 4 FIG.
FIG. 9 is a block diagram showing an antenna apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
In FIG. 9, the antenna device is characterized in that the conductor area of the reflective element 5 is different between the opening center 18 and the opening end 19.
By changing the conductor area of the reflecting element 5, the Q value of the reflecting element 5 is changed, and the gradient of the frequency characteristic of the reflection phase of the reflecting element 5 is different for each reflecting element 5.

使用する周波数帯域内で良好な特性を得るためには、概ね開口中心１８の反射素子５の導体２０の面積を大きく、また、概ね開口端部１９の反射素子５の導体２１をリング状にすることで面積を小さくし、光路長による位相の周波数特性の勾配に反射素子５の反射位相の周波数特性の勾配の傾向を合わせ、各周波数における補償すべき位相と、反射素子５で実現可能な反射位相の差を低減する。   In order to obtain good characteristics within the frequency band to be used, the area of the conductor 20 of the reflecting element 5 at the center of the opening 18 is generally increased, and the conductor 21 of the reflecting element 5 at the opening end 19 is generally ring-shaped. Thus, the area is reduced, the gradient of the frequency characteristic of the reflection phase of the reflection element 5 is matched to the gradient of the frequency characteristic of the phase depending on the optical path length, and the phase to be compensated at each frequency and the reflection that can be realized by the reflection element 5 Reduce the phase difference.

なお、前記説明では、導体面積の異なる２種類の反射素子５を用いたが、その限りではなく、導体面積の異なる３種類以上の反射素子５を用いても良いものとする。   In the above description, two types of reflective elements 5 having different conductor areas are used. However, the present invention is not limited thereto, and three or more types of reflective elements 5 having different conductor areas may be used.

以上のように、本実施の形態４によれば、反射鏡２の概ね中心部から端部に行くに従って、反射素子５の導体面積が小さくなるものを用いた。
よって、平面に構成される反射鏡２を対象として、設計周波数にそれ以外の周波数帯域を加えた使用する周波数帯域内で良好な放射特性が得られる。 As described above, according to the fourth embodiment, the reflecting mirror 2 having a conductor area that decreases from the center to the end is used.
Therefore, good radiation characteristics can be obtained in the frequency band to be used by adding the other frequency band to the design frequency for the reflecting mirror 2 configured in a plane.

実施の形態５．
図１０は本発明の実施の形態５によるアンテナ装置を示す構成図である。
図１０において、本アンテナ装置は、前記実施の形態４の反射鏡２における地導体板３上に、誘電体基板４に代えて、空気層２３が重ねられ、スペーサ（支持体：図示せず）を、地導体板３と反射素子５との間に設けて、反射素子５が、所定の間隔で複数個配置されることを特徴としている。
このような構成においても、反射素子５の導体面積を違えさせることで、反射素子５のＱ値が変わり、反射素子５の反射位相の周波数特性の勾配は、それぞれの反射素子５で異なるものとなる。 Embodiment 5. FIG.
FIG. 10 is a block diagram showing an antenna apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
In FIG. 10, this antenna device has an air layer 23 overlaid on the ground conductor plate 3 in the reflecting mirror 2 of the fourth embodiment, instead of the dielectric substrate 4, and a spacer (support: not shown). Is provided between the ground conductor plate 3 and the reflection element 5, and a plurality of reflection elements 5 are arranged at a predetermined interval.
Even in such a configuration, by changing the conductor area of the reflective element 5, the Q value of the reflective element 5 changes, and the gradient of the frequency characteristic of the reflective phase of the reflective element 5 is different for each reflective element 5. Become.

以上のように、本実施の形態５によれば、反射鏡２は、地導体板３上に空気層２３が重ねられ、空気層２３上に導体パターンである反射素子５が所定の間隔で複数個配置されているものを用いた。
よって、誘電体基板４の代わりに空気層２３を設けることも可能であり、部材の自由度を持たせることができる。 As described above, according to the fifth embodiment, the reflecting mirror 2 has the air layer 23 superimposed on the ground conductor plate 3, and a plurality of reflecting elements 5 that are conductor patterns are formed on the air layer 23 at a predetermined interval. Those arranged individually were used.
Therefore, the air layer 23 can be provided in place of the dielectric substrate 4, and the degree of freedom of the members can be given.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。   In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .

１ 一次放射器、２ 反射鏡、３ 地導体板、４ 誘電体基板、５ 反射素子、７，１１，１６，１８ 開口中心、８，１２，１７，１９ 開口端部、９，１０ 特性、１３ 帯域下端、１４ 帯域中心、１５ 帯域上端、２０，２１ 導体、２３ 空気層。   1 Primary radiator, 2 reflector, 3 ground conductor plate, 4 dielectric substrate, 5 reflective element, 7, 11, 16, 18 opening center, 8, 12, 17, 19 opening end, 9,10 characteristics, 13 Band lower end, 14 band center, 15 band upper end, 20, 21 conductor, 23 air layer.

Claims (8)

平面に構成され、一次放射器から放射された電波を反射する反射鏡を備えたアンテナ装置において、
前記反射鏡は、
地導体板上に誘電体基板が重ねられ、該誘電体基板上に導体パターンである反射素子が所定の間隔で複数個配置され、当該反射鏡の概ね中心部から端部に行くに従って、該反射素子の反射位相の周波数特性の勾配が異なるものを用いることを特徴とするアンテナ装置。 In an antenna device that is configured in a plane and includes a reflecting mirror that reflects radio waves radiated from a primary radiator,
The reflector is
A dielectric substrate is superimposed on the ground conductor plate, and a plurality of reflective elements as conductor patterns are arranged on the dielectric substrate at a predetermined interval, and the reflection is performed from the center to the end of the reflector. An antenna device using different frequency characteristics of the reflection phase of the element. 平面に構成され、一次放射器から放射された電波を反射する反射鏡を備えたアンテナ装置において、
前記反射鏡は、
地導体板上に誘電体基板が重ねられ、該誘電体基板上に導体パターンである反射素子が所定の間隔で複数個配置され、当該反射鏡の概ね中心部から端部に行くに従って、該誘電体基板の誘電率が異なるものを用いることを特徴とするアンテナ装置。 In an antenna device that is configured in a plane and includes a reflecting mirror that reflects radio waves radiated from a primary radiator,
The reflector is
A dielectric substrate is overlaid on the ground conductor plate, and a plurality of reflective elements as conductor patterns are arranged on the dielectric substrate at a predetermined interval. An antenna device using a body substrate having a different dielectric constant. 前記反射鏡は、
中心部から端部に行くに従って、前記誘電体基板の誘電率が高くなることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。 The reflector is
3. The antenna device according to claim 2, wherein the dielectric constant of the dielectric substrate increases from the center to the end. 平面に構成され、一次放射器から放射された電波を反射する反射鏡を備えたアンテナ装置において、
前記反射鏡は、
地導体板上に誘電体基板が重ねられ、該誘電体基板上に導体パターンである反射素子が所定の間隔で複数個配置され、当該反射鏡の概ね中心部から端部に行くに従って、該誘電体基板の厚みの異なるものを用いることを特徴とするアンテナ装置。 In an antenna device that is configured in a plane and includes a reflecting mirror that reflects radio waves radiated from a primary radiator,
The reflector is
A dielectric substrate is overlaid on the ground conductor plate, and a plurality of reflective elements as conductor patterns are arranged on the dielectric substrate at a predetermined interval. An antenna device using a body substrate having a different thickness. 前記反射鏡は、
中心部から端部に行くに従って、前記誘電体基板の厚みが薄くなることを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。 The reflector is
5. The antenna device according to claim 4, wherein the thickness of the dielectric substrate decreases from the center to the end. 平面に構成され、一次放射器から放射された電波を反射する反射鏡を備えたアンテナ装置において、
前記反射鏡は、
地導体板上に誘電体基板が重ねられ、該誘電体基板上に導体パターンである反射素子が所定の間隔で複数個配置され、当該反射鏡の概ね中心部から端部に行くに従って、該反射素子の導体面積が異なるものを用いることを特徴とするアンテナ装置。 In an antenna device that is configured in a plane and includes a reflecting mirror that reflects radio waves radiated from a primary radiator,
The reflector is
A dielectric substrate is superimposed on the ground conductor plate, and a plurality of reflective elements as conductor patterns are arranged on the dielectric substrate at a predetermined interval, and the reflection is performed from the center to the end of the reflector. An antenna device using elements having different conductor areas. 前記反射鏡は、
中心部から端部に行くに従って、前記反射素子の導体面積が小さくなることを特徴とする請求項６記載のアンテナ装置。 The reflector is
The antenna device according to claim 6, wherein a conductor area of the reflecting element decreases from the center to the end. 前記反射鏡は、
地導体板上に空気層が重ねられ、該空気層上に導体パターンである反射素子が所定の間隔で複数個配置されていることを特徴とする請求項４から請求項７のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置。 The reflector is
The air layer is overlaid on the ground conductor plate, and a plurality of reflective elements, which are conductor patterns, are arranged on the air layer at a predetermined interval. The antenna device according to claim 1.
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