JP2018170711A - Horn antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密配置されたマルチビームアンテナ構造を構成するホーンアンテナに関する。 The present invention relates to a horn antenna constituting a densely arranged multi-beam antenna structure.
反射鏡を用いたマルチビームアンテナにおいて、反射鏡の一次放射器であるホーンアンテナは、ビーム方向に対応した位置に配置される。例えば、二次元的に密に配置したビーム配置を実現するためには、ホーンアンテナを密に配置する必要がある。従って、そのホーンアンテナに接続される給電回路は、コンパクトに構成される必要がある。 In a multi-beam antenna using a reflecting mirror, a horn antenna that is a primary radiator of the reflecting mirror is disposed at a position corresponding to the beam direction. For example, in order to realize a two-dimensional densely arranged beam arrangement, it is necessary to arrange horn antennas densely. Therefore, the power feeding circuit connected to the horn antenna needs to be configured compactly.
この結果、隣接するホーンアンテナ同士は、隙間のない機器配置構成となる。そのため、隣接するホーンアンテナ間の電波の相互結合の影響が懸念される。相互結合は、アンテナパターンの歪や通信品質の劣化に寄与する。従って、高密度なホーンアンテナ配置においては、隣接アンテナからの相互結合の影響を抑制することが必要となる。 As a result, adjacent horn antennas have a device arrangement configuration without a gap. Therefore, there is a concern about the influence of mutual coupling of radio waves between adjacent horn antennas. The mutual coupling contributes to antenna pattern distortion and communication quality degradation. Therefore, in a high-density horn antenna arrangement, it is necessary to suppress the influence of mutual coupling from adjacent antennas.
ここで、複数のホーン型アンテナの配置構成について開示した従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１は、ホーン型放射素子を給電部に密着させて配列した場合でも、配列内側のホーン型放射素子の取り付け取り外しが簡単になるという効果を実現している。 Here, there is a conventional technique that discloses an arrangement configuration of a plurality of horn type antennas (see, for example, Patent Document 1). This Patent Document 1 realizes an effect that the mounting and dismounting of the horn-type radiating elements on the inner side of the array becomes easy even when the horn-type radiating elements are arranged in close contact with the power feeding portion.
また、マルチモードのチョーク付きアンテナフィードホーンについて開示した従来技術がある。この特許文献２は、等しいＥ面およびＨ面ビーム幅、低い交差偏波および抑制されたサイドローブを与え、かつ、従来よりも高い有効帯域幅を有するコンパクトで、軽量で製造し易く、かつ、コスト的に満足したアンテナフィードホーンを実現している。
In addition, there is a conventional technique that discloses an antenna feed horn with a multimode choke. This
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
上述したように、高密度なホーンアンテナ配置においては、隣接アンテナからの相互結合の影響を抑制することが課題となる。しかしながら、特許文献１、２では、隣接するホーンアンテナの結合による干渉を抑制する方法については、開示も示唆もされていない。
However, the prior art has the following problems.
As described above, in a high-density horn antenna arrangement, it becomes a problem to suppress the influence of mutual coupling from adjacent antennas. However,
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、密配置されたマルチビームアンテナの配置構造において、隣接アンテナ同士の相互結合を抑制することのできるホーンアンテナを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a horn antenna capable of suppressing mutual coupling between adjacent antennas in a densely arranged arrangement of multi-beam antennas. Objective.
本発明に係るホーンアンテナは、隣接配置されることでマルチビームアンテナを構成するホーンアンテナであって、放射部先端に環状に設けられた溝を備えるものである。 The horn antenna according to the present invention is a horn antenna constituting a multi-beam antenna by being arranged adjacent to each other, and includes a groove provided in an annular shape at the tip of the radiating portion.
本発明によれば、アンテナ素子の放射部に対して環状に溝が形成された構成を備えている。この結果、密配置されたマルチビームアンテナの配置構造において、隣接アンテナ同士の相互結合を抑制することのできるホーンアンテナを得ることができる。 According to the present invention, a configuration is provided in which a groove is formed in an annular shape with respect to the radiation portion of the antenna element. As a result, it is possible to obtain a horn antenna that can suppress mutual coupling between adjacent antennas in a densely arranged multi-beam antenna arrangement structure.
以下、本発明のホーンアンテナの好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a horn antenna of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態１．
図１は、本発明の形態１におけるマルチビームアンテナの配置構造を示す鳥瞰図である。本実施の形態１は、マルチビームアンテナ用のアンテナ素子として、コルゲートホーンアンテナやコニカルホーンアンテナ等に代表されるホーンアンテナを用いたものである。そして、本実施の形態１におけるホーンアンテナは、アンテナ素子を複数、隣接配置して構成されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a bird's-eye view showing an arrangement structure of a multi-beam antenna in Embodiment 1 of the present invention. In the first embodiment, a horn antenna typified by a corrugated horn antenna or a conical horn antenna is used as an antenna element for a multi-beam antenna. The horn antenna in the first embodiment is configured by arranging a plurality of antenna elements adjacent to each other.
一般的に、衛星通信のマルチビーム方式においては、アンテナ素子として円形ホーンアンテナを用いることが多い。ただし、角錐型のホーンアンテナをアンテナ素子として用いてもよい。また、配列をなすように配置された各アンテナ素子は、物理的に独立しているとは限らず、コンパクト化するために、複数アンテナ素子を一体構造で製造してもよい。 In general, in a multi-beam system for satellite communication, a circular horn antenna is often used as an antenna element. However, a pyramidal horn antenna may be used as the antenna element. In addition, the antenna elements arranged in an array are not necessarily physically independent, and a plurality of antenna elements may be manufactured in an integrated structure for compactness.
次に、アンテナ素子から電波が送信される場合の動作について説明する。本説明においては、電気信号が、信号発生源等の内部回路からアンテナ素子の放射部を経由して外部に電波として放射される場合について説明する。しかしながら、この逆に、外部からの電波をアンテナ素子の放射部を経由し、受信増幅器等の内部回路で電気信号として受信する場合においても、同様の動作となる。 Next, an operation when radio waves are transmitted from the antenna element will be described. In this description, a case will be described in which an electrical signal is radiated as a radio wave from an internal circuit such as a signal generation source to the outside via a radiation portion of an antenna element. However, conversely, the same operation is performed when an external radio wave is received as an electric signal by an internal circuit such as a reception amplifier via the radiation portion of the antenna element.
図２は、本発明の形態１におけるホーンアンテナの動作を説明するための、図１の拡大図である。図２において示される通り、アンテナ素子から送信される電波は、励振ホーンアンテナ１から放出される信号成分３と、励振ホーンアンテナ１から放出され隣接ホーンアンテナ２と結合する結合成分４と、に分別される。放出される信号成分３は、地球方向等に伝搬し、アンテナパターンを形成し、衛星通信として利用される。
FIG. 2 is an enlarged view of FIG. 1 for explaining the operation of the horn antenna according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the radio wave transmitted from the antenna element is classified into a signal component 3 emitted from the excitation horn antenna 1 and a coupling component 4 emitted from the excitation horn antenna 1 and coupled to the
一方、結合成分４は、隣接ホーンアンテナ２に干渉波として寄与し、信号成分３によって形成されるアンテナパターンを歪ませる要因となる。そこで、結合成分４による干渉を抑制するための、具体的な構成について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の形態１におけるホーンアンテナの単体形状を示す側面図である。
On the other hand, the coupling component 4 contributes to the
図３に示すとおり、アンテナ素子の放射部に対して、環状に溝５が設けられている。このような構造により、隣接アンテナ素子からの結合成分４を抑制することが可能となる。
As shown in FIG. 3, an
図２に示されるように、溝５は、アンテナ素子の放射部に対して環状に設けられている。このため、全周囲に隣接するアンテナ素子からの干渉成分を抑制することができる。なお、以上の説明は、アンテナ素子から電波が送信される場合であるが、電波が受信される場合においても、同様に、干渉成分を抑制することができる。
As shown in FIG. 2, the
マルチビームアンテナ方式においては、複数アンテナ素子を隣接させる構造とすることで、高密度なビーム配置を実現している。従って、隣接アンテナの結合成分による干渉は、避けられない。特に、周波数が高くなるにつれて、電波の結合量は、大きくなっていく。従って、衛星通信等で利用される高い周波数帯域において、干渉の寄与量が大きい。 In the multi-beam antenna system, a high-density beam arrangement is realized by adopting a structure in which a plurality of antenna elements are adjacent to each other. Therefore, interference due to the coupling components of adjacent antennas is inevitable. In particular, the amount of radio wave coupling increases as the frequency increases. Therefore, the contribution amount of interference is large in a high frequency band used in satellite communication or the like.
干渉を抑制するために、アンテナ素子の放射部に設けられた環状の溝５は、概ね周波数の１／４波長の深さとして形成され、その波長に対応する周波数における干渉成分を抑制することができる。なお、溝の深さは、１／４波長とすることが基本的な考えであるが、これに限定されるものではない。アンテナ素子の構造や形状に応じて、電磁界解析で最適な深さを検討すべきものである。
In order to suppress interference, the
以上のように、実施の形態１に係るホーンアンテナは、アンテナ素子の放射部に対して環状に溝が形成されている。このような溝構造を採用することで、隣接するアンテナ素子からの干渉成分を抑制することができる。この結果、密配置されたマルチビームアンテナの配置構造において、隣接アンテナ同士の相互結合を抑制することのできるホーンアンテナを実現できる。 As described above, the horn antenna according to Embodiment 1 has an annular groove formed with respect to the radiation portion of the antenna element. By adopting such a groove structure, interference components from adjacent antenna elements can be suppressed. As a result, it is possible to realize a horn antenna capable of suppressing mutual coupling between adjacent antennas in a densely arranged multi-beam antenna arrangement structure.
実施の形態２．
本実施の形態２では、先の実施の形態１とは異なる溝構造を備えたホーンアンテナについて説明する。図４は、本発明の形態２におけるマルチビームアンテナの配置構造を示す鳥瞰図である。図５は、本発明の形態２におけるホーンアンテナの動作を説明するための、図４の拡大図である。さらに、図６、図７は、本発明の形態２におけるホーンアンテナの単体形状を示す側面図である。
In the second embodiment, a horn antenna having a groove structure different from that of the first embodiment will be described. FIG. 4 is a bird's-eye view showing the arrangement structure of the multi-beam antenna in
なお、本実施の形態２における図４〜図７で示した各符号は、励振ホーンアンテナ１１、隣接ホーンアンテナ１２、信号成分１３、結合成分１４、溝１５、１６を意味している。
In addition, each code | symbol shown in FIGS. 4-7 in this
図４〜図７に示した本実施の形態２におけるホーンアンテナにおいては、アンテナ素子の環状の溝を、２重構造として構成した例を示している。溝１５、１６として２重構造とすることで、それぞれの溝の深さに対応した周波数帯域において干渉成分を抑制することができる。
The horn antenna according to the second embodiment shown in FIGS. 4 to 7 shows an example in which the annular groove of the antenna element is configured as a double structure. By adopting a double structure as the
なお、図６、図７においては、溝１５の深さは、溝１６の深さよりも浅い状態を示している。また、図６では、溝１５が溝１６の外側に設けられた２重構造を示しており、図７では、溝１６が溝１５の外側に設けられた２重構造を示している。
6 and 7, the depth of the
このような２重構造の溝１５、１６を有することで、例えば、衛星通信の送信周波数帯域と受信周波数帯域といった複数帯域における干渉を抑制することが可能となる。なお、図４〜図７では、２重の溝構造を例として示しているが、３以上の溝による多重構造であってもよいことはいうまでもない。
By having such double-structured
実施の形態３．
本実施の形態３では、先の実施の形態１、２とは異なる溝構造を備えたホーンアンテナについて説明する。図８は、本発明の形態３におけるマルチビームアンテナの配置構造を示す鳥瞰図である。図９は、本発明の形態３におけるホーンアンテナの動作を説明するための、図８の拡大図である。さらに、図１０、図１１は、本発明の形態３におけるホーンアンテナの単体形状を示す側面図である。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, a horn antenna having a groove structure different from the first and second embodiments will be described. FIG. 8 is a bird's-eye view showing the arrangement structure of the multi-beam antenna in Embodiment 3 of the present invention. FIG. 9 is an enlarged view of FIG. 8 for explaining the operation of the horn antenna according to the third embodiment of the present invention. Further, FIGS. 10 and 11 are side views showing a single shape of the horn antenna in the third embodiment of the present invention.
なお、本実施の形態３における図８〜図１１で示した各符号は、励振ホーンアンテナ２１、隣接ホーンアンテナ２２、信号成分２３、結合成分２４、溝２５、２６を意味している。
8 to 11 in the third embodiment means the
図８〜図１１に示した本実施の形態３におけるホーンアンテナにおいては、アンテナ素子の環状の溝２５、２６を、階段状の構造として構成した例を示している。階段状の構造とすることで、先の実施の形態２と同様に、２つの周波数帯域において干渉成分を抑制することができる。
In the horn antenna according to the third embodiment shown in FIGS. 8 to 11, an example is shown in which the
なお、図１０、図１１においては、溝２５の深さは、溝２６の深さよりも浅い状態を示している。また、図１０では、溝２５が溝２６の外側に設けられた階段状構造を示しており、図１１では、溝２６が溝２５の外側に設けられた階段状構造を示している。
In FIGS. 10 and 11, the depth of the
本実施の形態３における階段状の構造を採用することで、先の実施の形態２における２重構造を採用する場合と比較して、構造の小型化が実現できる。なお、図８〜図１１では、２段の階段構造を例として示しているが、３以上の段数構造であってもよいことはいうまでもない。 By adopting the step-like structure in the third embodiment, the structure can be downsized as compared with the case where the double structure in the second embodiment is adopted. 8 to 11 show a two-step staircase structure as an example, it is needless to say that a structure having three or more steps may be used.
実施の形態４．
本実施の形態４では、先の実施の形態１〜３とは異なる溝構造を備えたホーンアンテナについて説明する。図１２は、本発明の形態４におけるマルチビームアンテナの配置構造を示す鳥瞰図である。図１３は、本発明の形態４におけるホーンアンテナの動作を説明するための、図１２の拡大図である。さらに、図１４〜図１６は、本発明の形態４におけるホーンアンテナの単体形状を示す側面図である。
Embodiment 4 FIG.
In the fourth embodiment, a horn antenna having a groove structure different from those of the first to third embodiments will be described. FIG. 12 is a bird's-eye view showing an arrangement structure of multi-beam antennas according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 13 is an enlarged view of FIG. 12 for explaining the operation of the horn antenna according to the fourth embodiment of the present invention. Further, FIGS. 14 to 16 are side views showing a single shape of the horn antenna according to the fourth embodiment of the present invention.
なお、本実施の形態２における図１２〜図１６で示した各符号は、励振ホーンアンテナ３１、隣接ホーンアンテナ３２、信号成分３３、結合成分３４、溝３５、３５ａ、３５ｂを意味している。
In addition, each code | symbol shown in FIGS. 12-16 in this
図１２〜図１６に示した本実施の形態４におけるホーンアンテナにおいては、アンテナ素子の環状の溝を、テーパ状の構造として構成した例を示している。テーパ状の構造とすることで、先の実施の形態１における溝構造と比べて、より広い周波数帯域において干渉成分を抑制することができる。 In the horn antenna according to the fourth embodiment shown in FIGS. 12 to 16, an example is shown in which the annular groove of the antenna element is configured as a tapered structure. By adopting a tapered structure, interference components can be suppressed in a wider frequency band than the groove structure in the first embodiment.
なお、図１４〜図１６においては、テーパ状の溝の向きが異なるバリエーションを、溝３５、３５ａ、３５ｂとして示している。また、図１２〜図１６では、１つのテーパ構造を例として示しているが、２以上のテーパ構造であってもよいことはいうまでもない。
In FIGS. 14 to 16, variations in which the direction of the tapered groove is different are shown as
１、１１、２１、３１ 励振ホーンアンテナ、２、１２、２２、３２ 隣接ホーンアンテナ、５、１５、１６、２５、２６、３５、３５ａ、３５ｂ 溝。 1, 11, 21, 31 Excited horn antenna, 2, 12, 22, 32 Adjacent horn antenna, 5, 15, 16, 25, 26, 35, 35a, 35b Groove.
Claims (4)
放射部先端に環状に設けられた溝を備える
ホーンアンテナ。 It is a horn antenna that constitutes a multi-beam antenna by being arranged adjacently,
A horn antenna provided with a groove provided annularly at the tip of a radiating portion.
請求項１に記載のホーンアンテナ。 The horn antenna according to claim 1, wherein the groove is formed as a multi-groove structure with two or more circumferences at a tip of the radiating portion.
請求項１または２に記載のホーンアンテナ。 The horn antenna according to claim 1, wherein the groove is formed so as to have a tapered shape in a depth direction at a tip of the radiating portion.
請求項１または２に記載のホーンアンテナ。 The horn antenna according to claim 1, wherein the groove is formed as a stepped structure having two or more different depths at a tip of the radiating portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017068351A JP2018170711A (en) | 2017-03-30 | 2017-03-30 | Horn antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2017068351A JP2018170711A (en) | 2017-03-30 | 2017-03-30 | Horn antenna |
Publications (1)
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| JP2018170711A true JP2018170711A (en) | 2018-11-01 |
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ID=64019377
Family Applications (1)
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| JP2017068351A Pending JP2018170711A (en) | 2017-03-30 | 2017-03-30 | Horn antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2018170711A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112164883A (en) * | 2020-08-21 | 2021-01-01 | 西安空间无线电技术研究所 | Layered feed structure for maintaining pressure between sub-layers in temperature-varying environment |
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2017
- 2017-03-30 JP JP2017068351A patent/JP2018170711A/en active Pending
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| CN112164883A (en) * | 2020-08-21 | 2021-01-01 | 西安空间无线电技术研究所 | Layered feed structure for maintaining pressure between sub-layers in temperature-varying environment |
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