JP6980194B2 - フェーズドアレーアンテナシステム - Google Patents
フェーズドアレーアンテナシステム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6980194B2 JP6980194B2 JP2018126178A JP2018126178A JP6980194B2 JP 6980194 B2 JP6980194 B2 JP 6980194B2 JP 2018126178 A JP2018126178 A JP 2018126178A JP 2018126178 A JP2018126178 A JP 2018126178A JP 6980194 B2 JP6980194 B2 JP 6980194B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric
- radio wave
- phased array
- array antenna
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Description
このように,フェーズドアレーアンテナに集光型レンズを適用した場合には、フェーズドアレーアンテナが持つビームステアリングの機能が機能しないことがわかる。
図1は、第1の実施形態のフェーズドアレーアンテナシステム100の構成の具体例を示す図である。
フェーズドアレーアンテナシステム100は、平面型フェーズドアレーアンテナ1及び誘電体板2を備える。平面型フェーズドアレーアンテナ1は、所定の方向に電波を放射する。誘電体板2は、平面型フェーズドアレーアンテナ1が放射した電波の一部を反射し、一部を透過させる。フェーズドアレーアンテナシステム100は、平面型フェーズドアレーアンテナ1及び誘電体板2の間で生じる電波の多重反射によって、狭ビーム化された電波を放射する。
以下、パッチ素子12から放射され、誘電体板2の内部を伝搬して誘電体板2の上面に入射し、誘電体板2の上面において反射された後、パッチ素子12に入射する放射電波を放射電波R2という。
また、上記したように、誘電体板2の上面における反射は自由端反射であり、下面における反射は固定端反射である。そのため、t=λd/4である場合、放射電波R1と放射電波R2との、誘電体板2からパッチ素子12まで伝搬する経路における位相は同相になる。
このように、システム等価モデルにおけるパッチ素子12は、大きさを無視してよい。そのため、システム等価モデルにおいてパッチ素子12の等価モデルは、図3に示すように、大きさのない点として表現される。なお、等価波源は、パッチ素子12の中心位置と同じ位置に位置する。
システム等価モデルにおいて、等価反射膜と等価波源との距離は距離Sである。
このようなシステム等価モデルによって、フェーズドアレーアンテナシステム100が奏する効果は説明可能である。
なお、図において、地点P0及び地点P1は、説明の簡単のため有限の距離があるかのように描いているが、実際には、地点P0と地点P1との距離は0に略同一である。また、同様に、仮想波源のX軸方向又はY軸方向の位置は、等価波源のX軸方向又はY軸方向の位置に略同一である。
具体的には、放射電波が等価反射膜によってN回(Nは1以上の整数)反射される場合、このような放射電波が時点t0から時点tNまでの間に伝搬する距離は、N×2S+S=(2N+1)Sである。tNは、等価反射膜によってN回反射する放射電波が(N+1)回目に透過反射膜に到達する時点である。以下、放射電波が(N+1)回目に入射した等価反射膜の地点を地点PNという。なお、地点P0〜地点PNの各地点間の距離は0に略同一である。
図8は、第1の実施形態のフェーズドアレーアンテナシステム100において、16°程度のビームステアリングが実現されることを示す。また、図8は、ビームステアリングされた電波が狭ビーム化されていることを示す。
図9は、第2の実施形態のフェーズドアレーアンテナシステム100aの構成の具体例を示す図である。
第2の実施形態のフェーズドアレーアンテナシステム100aは、一つではなく、複数の誘電体板2を一軸方向に備える点で第1の実施形態のフェーズドアレーアンテナシステム100と異なる。
以下、第2の実施形態における誘電体板2を、誘電体板2aという。第2の実施形態における誘電体板2aは、Z軸方向に、所定の間隔で順番に配置される。以下、誘電体板2aをそれぞれ区別する場合、誘電体板2a−m(mは1以上の整数)という。
このように、誘電体板2aの数が増えるほど、第2の実施形態のフェーズドアレーアンテナシステム100aが放射する電波は狭ビーム化される。
図11は、第3の実施形態におけるフェーズドアレーアンテナシステム100bの構成の具体例を示す図である。
フェーズドアレーアンテナシステム100bは、平面型フェーズドアレーアンテナ1bと、誘電体板2a−1及び2a−2とを備える。
以下、図1、図2又は図9と同様の機能を有するものは同じ符号を付すことで説明を省略する。
誘電体層11は、XY面内において長辺が長さLS、短辺が長さWSの長方形形状である。以下、簡単のため、誘電体層11の長辺はX軸に平行とし、短辺はY軸に平行であると仮定する。パッチ素子12は、XY面内において1辺Ldの正方形形状である。Ldは、放射電波の自由空間中の波長の1/4に略同一であり、放射電波の自由空間中の波長の1/4以上の長さである。
各パッチ素子12の中心点と、各パッチ素子12に最近接の誘電体層11の一辺との間の距離Hは、以下の式(1)及び式(2)を満たす。
図12において、VWは、2であり、VLは、6である。
距離Hは、誘電体層11の余白の長さを反映した長さである。簡単のため、以下、距離Hを余白Hという。
誘電体層11の形状及びパッチ素子12の形状は、例えば、円形であってもよい。このような場合、余白Hは、パッチ素子12の中心点と誘電体層11の円周とを結ぶ最短の距離である。
図14は、第4の実施形態のフェーズドアレーアンテナシステム100cの構成の具体例を示す図である。
第4の実施形態のフェーズドアレーアンテナシステム100cは、負メニスカスレンズ3を備える点で第1の実施形態のフェーズドアレーアンテナシステム100と異なる。
負メニスカスレンズ3は、負のメニスカスレンズである。負メニスカスレンズ3は、誘電体板2を挟んで平面型フェーズドアレーアンテナ1の反対側に位置する。負メニスカスレンズ3は、ステアリングされた電波である狭ステアード電波のZ軸となす角を大きくする。なお、図14において、Z軸は、ビームステアードされておらず、狭ビーム化はされた電波が伝搬する方向に平行である。
Claims (3)
- 電波を放射する複数のアンテナ素子を同一平面内に備え、前記同一平面に平行であって、前記同一平面との距離が、前記電波の自由空間内の波長に比べて無視できるほど短い位置に位置する平面内に前記電波を反射する地導体板を備える平面型フェーズドアレーアンテナと、
それぞれ、前記同一平面に平行な平板状の誘電体であって、前記アンテナ素子のブロードサイド方向に位置する誘電体である複数の誘電体板と、
を備え、
複数の前記誘電体板の厚さは、それぞれ前記電波の前記誘電体における物質内波長の1/4に略同一であって、
複数の前記誘電体板の前記アンテナ素子に対向するそれぞれの面と、前記アンテナ素子を備える面との距離は、互いに異なりかつ前記電波の自由空間内の波長の1/2の自然数倍に略同一である、
フェーズドアレーアンテナシステム。 - 電波を放射する複数のアンテナ素子を同一平面内に備え、前記同一平面に平行であって、前記同一平面との距離が、前記電波の自由空間内の波長に比べて無視できるほど短い位置に位置する平面内に前記電波を反射する地導体板、および前記同一平面と前記地導体板を備える平面とに挟まれた空間に前記同一平面に平行な平板状の誘電体層を備える平面型フェーズドアレーアンテナと、
前記同一平面に平行な平板状の誘電体であって、前記アンテナ素子のブロードサイド方向に位置する誘電体である誘電体板と、
を備え、
前記誘電体板の厚さは、前記電波の前記誘電体における物質内波長の1/4に略同一であって、
前記誘電体板の前記アンテナ素子に対向する面と、前記アンテナ素子を備える面との距離が、前記電波の自由空間内の波長の1/2に略同一であり、
前記各アンテナ素子の中心点と、前記各アンテナ素子に最近接の前記誘電体層の周上の箇所との間の距離を余白Hとして、Hは、前記電波の自由空間内の波長の3/4に略同一である、
フェーズドアレーアンテナシステム。 - 電波を放射する複数のアンテナ素子を同一平面内に備え、前記同一平面に平行であって、前記同一平面との距離が、前記電波の自由空間内の波長に比べて無視できるほど短い位置に位置する平面内に前記電波を反射する地導体板を備える平面型フェーズドアレーアンテナと、
前記同一平面に平行な平板状の誘電体であって、前記アンテナ素子のブロードサイド方向に位置する誘電体である誘電体板と、
前記誘電体板を挟んで前記平面型フェーズドアレーアンテナの反対側に位置する負のメニスカスレンズと、
を備え、
前記誘電体板の厚さは、前記電波の前記誘電体における物質内波長の1/4に略同一であって、
前記誘電体板の前記アンテナ素子に対向する面と、前記アンテナ素子を備える面との距離が、前記電波の自由空間内の波長の1/2に略同一である、
フェーズドアレーアンテナシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018126178A JP6980194B2 (ja) | 2018-07-02 | 2018-07-02 | フェーズドアレーアンテナシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018126178A JP6980194B2 (ja) | 2018-07-02 | 2018-07-02 | フェーズドアレーアンテナシステム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020005233A JP2020005233A (ja) | 2020-01-09 |
JP6980194B2 true JP6980194B2 (ja) | 2021-12-15 |
Family
ID=69100717
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018126178A Active JP6980194B2 (ja) | 2018-07-02 | 2018-07-02 | フェーズドアレーアンテナシステム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6980194B2 (ja) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3835469A (en) * | 1972-11-02 | 1974-09-10 | Hughes Aircraft Co | Optical limited scan antenna system |
JP3006492B2 (ja) * | 1996-05-13 | 2000-02-07 | 日本電気株式会社 | アレーアンテナ |
JP2001111328A (ja) * | 1999-10-06 | 2001-04-20 | Mitsubishi Electric Corp | マイクロストリップアンテナ及びその設計方法 |
JP5307092B2 (ja) * | 2010-08-18 | 2013-10-02 | シャープ株式会社 | アンテナ装置およびそれを備える電気機器 |
WO2017006524A1 (ja) * | 2015-07-09 | 2017-01-12 | 日本電気株式会社 | ビームチルト角制御装置、アンテナシステム、無線通信装置、及びビームチルト角制御方法 |
-
2018
- 2018-07-02 JP JP2018126178A patent/JP6980194B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020005233A (ja) | 2020-01-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wong et al. | Perfect anomalous reflection with a bipartite Huygens’ metasurface | |
Wang et al. | Substrate integrated waveguide leaky-wave antenna with wide bandwidth via prism coupling | |
Kamoda et al. | 60-GHz electronically reconfigurable large reflectarray using single-bit phase shifters | |
RU2652169C1 (ru) | Антенный блок для телекоммуникационного устройства и телекоммуникационное устройство | |
Wong et al. | Polarization considerations for scalar Huygens metasurfaces and characterization for 2-D refraction | |
Vashist et al. | A review on the development of Rotman lens antenna | |
Doucet et al. | Analytical model and study of continuous parallel plate waveguide lens-like multiple-beam antennas | |
Dadgarpour et al. | Passive beam switching and dual-beam radiation slot antenna loaded with ENZ medium and excited through ridge gap waveguide at millimeter-waves | |
EP3465819A1 (en) | Apparatus and methods for reducing mutual couplings in an antenna array | |
Kim et al. | Millimeter-wave tiny lens antenna employing U-shaped filter arrays for 5G | |
Dussopt | Transmitarray antennas | |
CN110336137B (zh) | 一种阻抗匹配高增益透镜天线及其设计方法 | |
Tekkouk et al. | SIW pillbox antenna for monopulse radar applications | |
KR20200023254A (ko) | 빔 조향 및 집속을 위한 안테나 장치 | |
Burghignoli et al. | Fabry–Perot cavity antennas: The leaky-wave perspective [Electromagnetic Perspectives] | |
Muqdad et al. | Photonic controlled metasurface for intelligent antenna beam steering applications including 6G mobile communication systems | |
Sauleau et al. | Radiation characteristics and performance of millimeter-wave horn-fed Gaussian beam antennas | |
Zhang et al. | Wideband open-ended ridge gap waveguide antenna elements for 1-D and 2-D wide-angle scanning phased arrays at 100 GHz | |
JP6980194B2 (ja) | フェーズドアレーアンテナシステム | |
Bankov et al. | Design and experimental investigation of a multibeam integrated reflector antenna of the millimeter wave band | |
CN110249483B (zh) | 高频信号发射/接收设备 | |
Llombart et al. | 1-D scanning arrays on dense dielectrics using PCS-EBG technology | |
Aziz et al. | Compact electromagnetic lens antennas using cascaded metasurfaces for gain enhancement and beam steering applications | |
Maximidis et al. | Reactively loaded dielectric-based antenna arrays with enhanced bandwidth and flat-top radiation pattern characteristics | |
Chang et al. | Method of Designing a Planar Scan Angle Enhancing Metalens Featuring Lossless Wide Scanning at mmWave |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20180703 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200721 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210528 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210608 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210805 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211102 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211105 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6980194 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |