JP7444657B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
このような構成によれば、パッチアンテナの指向性特性の乱れを簡易に抑制することが可能になる。
このような構成によれば、指向性特性の乱れを簡易に抑制することができる。
このような構成によれば、指向性特性を所望の特性に設定することができる。
このような構成によれば、指向性特性の乱れを確実に抑制することができる。
このような構成によれば、指向性特性の乱れを確実に抑制することができる。
このような構成によれば、電力分布の中心が一致し、指向性特性の乱れをより抑制することができる。
このような構成によれば、指向性特性の乱れを効率良く、かつ、確実に抑制することができる。
このような構成によれば、定在波に基づいて、指向性特性の乱れを効率良く、かつ、確実に抑制することができる。
このような構成によれば、正面以外の広角方向の利得を向上させることができる。
このような構成によれば、アンテナ装置の大型化を回避しつつ、正面以外の広角方向の利得を向上させることができる。
このような構成によれば、広角方向の利得が高い指向性特性を実現できる。
このような構成によれば、素子の幅の調整により、広角方向の利得が高い指向性設計が容易に可能となる。
このような構成によれば、広角方向にも高い利得を有する指向性特性をマイクロストリップラインの長さの調整により、容易に設計することができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係るアンテナ装置の構成例を示す図である。アンテナ装置は、例えば車載レーダに適用されるものである。図1に示す構成例では、アンテナ装置1は、誘電体基板10、送信アンテナ11-1~11-4、および、無給電素子ユニット群30-1~30-2を有している。
つぎに、第1実施形態の動作について説明する。図3は、第1実施形態の動作を確認するためのシミュレーションの対象を示す図である。図3の例では、送信アンテナとして単一のパッチ素子111が誘電体基板10の略中央に配置されている。また、パッチ素子111と誘電体基板10の左側端部の間には無給電素子ユニット130-1が配置され、パッチ素子111と誘電体基板10の右側端部の間には無給電素子ユニット130-2が配置されている。なお、無給電素子ユニット130-1,130-2の構成は、図2と同様である。
つぎに、本発明の第2実施形態について説明する。図6は、本発明の第2実施形態の構成例を示す図である。なお、図6において、図1と対応する部分には同一の符号を付してその説明は省略する。図6では、図1と比較すると、無給電素子ユニット群30-1が無給電素子ユニットの数が2つ少ない無給電素子ユニット群30-3に置換されるともに、無給電素子ユニット群30-2が無給電素子ユニットの数が2つ少ない無給電素子ユニット群30-4に置換されている。これら以外の構成は、図1と同様である。
第2実施形態の動作は、基本的には図1に示す第1実施形態と同様である。しかしながら、第2実施形態では、送信アンテナ11-1~11-4のアレー中心に位置する給電点に近い上下2つずつ、X方向に並ぶ計4箇所のパッチ素子に対応する位置に無給電素子ユニットが上下に2つずつ、X方向に並ぶ計4箇所配置されている。送信アンテナ11-1~11-4から生じる進行波は、給電点に近いほど振幅が大きいので、振幅が大きい部分に対して無給電素子ユニットを配置することで、進行波および反射波を効率良く減衰するとともに、無給電素子ユニットの数を減少させることができる。
つぎに、本発明の第3実施形態について説明する。図7は、本発明の第3実施形態の構成例を示す図である。なお、図7において、図1と対応する部分には同一の符号を付してその説明は省略する。図7では、図1と比較すると、無給電素子ユニット群30-1が無給電素子ユニットの数が2つ多い無給電素子ユニット群30-5に置換されるともに、無給電素子ユニット群30-2が無給電素子ユニットの数が2つ多い無給電素子ユニット群30-6に置換されている。これら以外の構成は、図1と同様である。
第3実施形態の動作は、基本的には図1に示す第1実施形態と同様である。しかしながら、第3実施形態では、送信アンテナ11-1~11-4の上端部および下端部から生じる進行波が誘電体基板10の上端部および下端部を経由して誘電体基板10の左右の基板端に達し、反射波および基板端からの放射を生じる場合がある。第3実施形態では、送信アンテナ11-1~11-4の上端部および下端部から生じる進行波を、それよりも高い(または低い)位置に存在する無給電素子ユニットによって減衰させることから、第1実施形態に比較して、指向特性の変化を一層低減することができる。
つぎに、本発明の第4実施形態について説明する。図8は、本発明の第4実施形態の構成例を示す図である。なお、図8において、図6と対応する部分には同一の符号を付してその説明は省略する。図8では、図6と比較すると、無給電素子ユニット群30-3が無給電素子ユニット群30-7に置換されるともに、無給電素子ユニット群30-4が無給電素子ユニット群30-8に置換されている。これら以外の構成は、図6と同様である。
第4実施形態の動作は、基本的には図1に示す第1実施形態と同様である。しかしながら、第4実施形態では、送信アンテナ11-1~11-4と同様の形状を有する無給電素子ユニット群30-7,30-8を用いることで、送信アンテナ11-1~11-4と同様の特性により進行波をより効率よく減衰することができる。このため、第1実施形態に比較して、指向特性の変化を一層低減することができる。また、上下方向にそれぞれ凸部を有するマイクロストリップラインを用いることで、無給電素子ユニット群を構成する、Y軸方向に並ぶ無給電素子間の間を相互に電気的に接続するとともに、これら無給電素子間の隙間で効率よく給電線の長さを調整することができ、省スペース化を図ることができる。
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の各実施形態では、2つのパッチ素子を有する無給電素子ユニットを用いるようにしたが、例えば、図9に示す3つのパッチ素子51~53がマイクロストリップライン54によって接続された無給電素子ユニットを用いるようにしてもよい。なお、図9に示す例では、パッチ素子51~53に励振される信号が、マイクロストリップラインによって、例えば、120度の位相差を有して合成されるようにすることができる。もちろん、これ以外の位相差を有するようにしてもよい。また、図9の例では、パッチ素子51~53は等間隔に配置されているが、間隔が異なる配置としてもよい。
つぎに、図11を参照して無給電素子ユニットを構成する複数のパッチ素子(無給電素子)のうち、少なくとも1つのパッチ素子の共振周波数が、アンテナ素子の共振周波数と異なる第5実施形態について説明する。図11は、本発明の第5実施形態に係るアンテナ装置を構成するアンテナ素子121および無給電素子ユニット140の配置関係を示す図である。なお、図11は、図3と同様のシミュレーションの対象を示しており、第5実施形態のアンテナ装置は、図11に示す配置関係を図1に示すようなアンテナ装置に適用するものである。
次に、アンテナ素子121および無給電素子ユニット140において、マイクロストリップライン63の長さMLにより位相差を調整するとともに、パッチ素子61のY方向の幅d1を変更したときの利得と角度の関係を示すシミュレーション結果について図13を参照して説明する。
10 誘電体基板
11-1~11-4 送信アンテナ
30-1~30-8 無給電素子ユニット群
33 マイクロストリップライン
51~53 パッチ素子
54 マイクロストリップライン
61~62 パッチ素子
63 マイクロストリップライン
111 パッチ素子
121 パッチ素子
130-1~130-2 無給電素子ユニット
140-1~140-2 無給電素子ユニット
Claims (12)
- アンテナ装置において、
誘電体基板上に配置された少なくとも1の放射素子と、
前記放射素子の主偏波方向における前記誘電体基板の端部と、前記放射素子との間に配置された複数の無給電素子と、を有し、
複数の前記無給電素子は、前記主偏波方向において互いに異なる位置に配置され、励振によって生じる電力を合成するように電気的に接続された無給電素子ユニットを構成し、
前記無給電素子ユニットを構成する前記複数の無給電素子は、前記誘電体基板に生じる定在波のピーク位置にそれぞれ対応した位置となるように配置されている
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 前記無給電素子ユニットは、前記放射素子から前記端部に向けて伝送される電力および前記端部から前記放射素子に向けて伝送される電力の少なくとも一方を減衰するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
- 前記無給電素子ユニットは、前記放射素子から前記端部に向けて伝送される電力および前記端部から前記放射素子に向けて伝送される電力の少なくとも一方の位相を変化させることで、前記放射素子の指向性特性が所定の特性になるようにすることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
- 前記放射素子としてのパッチ素子が第1方向に複数並置され、
前記無給電素子ユニットは、前記第1方向に略直交する第2方向に前記複数の無給電素子が並置されるとともに電気的に接続されて構成され、当該無給電素子ユニットが前記第1方向に複数並置されている、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 前記放射素子としてのパッチ素子が、前記主偏波方向とは異なる第1方向に複数並置され、
前記無給電素子ユニットは、前記第1方向に複数並置され、互いに電気的に接続された前記複数の無給電素子を有する、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 前記第1方向は前記主偏波方向と略直交しており、
前記放射素子として前記第1方向に並置されるパッチ素子群の前記第1方向における中心位置と、前記無給電素子ユニットの前記第1方向に並置される無給電素子群の前記第1方向における中心位置と、が前記主偏波方向の同一直線上に位置する請求項5に記載のアンテナ装置。 - 前記無給電素子ユニットは、前記主偏波方向における前記放射素子と前記誘電体基板の端部の一方との間、および、前記主偏波方向における前記放射素子と前記誘電体基板の端部の他方との間に配置されていることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
- 複数の前記無給電素子のうち、前記主偏波方向において前記放射素子から相対的に近い位置にある第1無給電素子の共振周波数が、前記主偏波方向において前記放射素子から相対的に離れた位置にある第2無給電素子の共振周波数よりも高いことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
- 前記第2無給電素子の共振周波数は、前記放射素子の共振周波数と一致するように構成されていることを特徴とする請求項8に記載のアンテナ装置。
- 前記第1無給電素子から放射される電力が、前記第2無給電素子から放射される電力よりも高い請求項8又は9に記載のアンテナ装置。
- 前記第1無給電素子の前記主偏波方向における幅が、前記第2無給電素子の前記主偏波方向における幅よりも狭い請求項8乃至10のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
- 前記第1無給電素子と前記第2無給電素子の位相差が45度以上135度以下になるように、前記第1無給電素子と前記第2無給電素子を接続するマイクロストリップラインの長さが設定される請求項8乃至11のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
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