JPH04129403A - Beam scanning mirror surface antenna - Google Patents
Beam scanning mirror surface antennaInfo
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- JPH04129403A JPH04129403A JP25271390A JP25271390A JPH04129403A JP H04129403 A JPH04129403 A JP H04129403A JP 25271390 A JP25271390 A JP 25271390A JP 25271390 A JP25271390 A JP 25271390A JP H04129403 A JPH04129403 A JP H04129403A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、衛星通信のビーム走査鏡面アンテナに利用す
る。特に、電子的ビーム走査機能を持つ追尾機能を備え
た鏡面アンテナに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention is applied to a beam-scanning mirror antenna for satellite communications. In particular, it relates to a mirror antenna with a tracking function and an electronic beam scanning function.
本発明はビーム走査鏡面アンテナにおいて、一つの給電
した素子アンテナに近接して複数の給電していない素子
アンテナを配置して、相互結合により励振することによ
り、
素子アンテナの間隔を小さくし、かつ容易に大きな励振
振幅のテーパを付けることができ、広域な指向性パター
ンを持つフェイズドアレイを実現し、このフェイズドア
レイを一次放射器として用いることにより開口能率を太
き（できるようにしたものである。In a beam-scanning mirror antenna, the present invention arranges a plurality of unpowered element antennas close to one powered element antenna and excites them by mutual coupling, thereby reducing the spacing between the element antennas and easily achieving the same effect. It is possible to taper the beam with a large excitation amplitude, realizing a phased array with a wide-range directivity pattern, and by using this phased array as a primary radiator, the aperture efficiency can be increased.
従来、ビーム走査鏡面アンテナは、第４図に示すように
複数のパッチアンテナ１〜５と各パッチアンテナ１〜４
の励振位相を制御する移相器６〜９と各パッチアンテナ
１〜５に電力を分配または各パッチアンテナ１〜５の電
力を合成する電力分配合成器１７とを備えたフェイズド
アレイ１８と、反射鏡とを有しており、電力分配合成器
１７により各パッチアンテナ１〜５を励振し、移相器６
〜９により各パッチアンテナ１〜４の励振位相を制御し
、フェイズドアレイ１８のビーム走査を行うことにより
、第３図に示すように鏡面アンテナのビーム走査を行っ
ていた。第５図は従来例のビーム走査鏡面アンテナのフ
ェイズドアレイの指向性パタンを示す図である。Conventionally, a beam scanning mirror antenna has a plurality of patch antennas 1 to 5 and each patch antenna 1 to 4 as shown in FIG.
a phased array 18 comprising phase shifters 6 to 9 that control the excitation phase of the antennas 1 to 9; Each patch antenna 1 to 5 is excited by a power distribution combiner 17, and a phase shifter 6
9 to control the excitation phase of each patch antenna 1 to 4 and perform beam scanning of the phased array 18, thereby performing beam scanning of the mirror antenna as shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing a directivity pattern of a phased array of a conventional beam scanning mirror antenna.
しかし、このような従来例のビーム走査鏡面アンテナで
は、−次放射器であるフェイズドアレイは、各素子アン
テナ間の相互結合の影響を小さくするために各素子アン
テナ間の間隔を大きくとるために、−次放射器の指向性
パタンか鋭くなり、反射鏡の開口効率が小さくなる問題
点があった。However, in such conventional beam-scanning mirror antennas, the phased array, which is a -order radiator, has a large spacing between each element antenna in order to reduce the influence of mutual coupling between each element antenna. - There was a problem that the directivity pattern of the secondary radiator became sharp and the aperture efficiency of the reflecting mirror became small.
本発明は上記の問題点を解決するもので、素子アンテナ
の間隔を小さくし、かつ容易に大きな励振振幅のテーパ
を付けることができ、広域な指向性パタンを持つフェイ
ズドアレイを実現し、このフェイズドアレイを一次放射
器として用いることにより開口能率の大きくできるビー
ム走査鏡面アンテナを提供することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned problems, and realizes a phased array that can reduce the spacing between element antennas, easily taper a large excitation amplitude, and has a wide-area directivity pattern. An object of the present invention is to provide a beam-scanning mirror antenna that can increase the aperture efficiency by using an array as a primary radiator.
本発明は、フェイズドアレイと、反射鏡とを備えたビー
ム走査鏡面アンテナにおいて、上記フェイズドアレイは
、一つの給電された給電素子アンテナと、この給電素子
アンテナの周囲に近接して配置された複数の給電されな
い無給電素子アンテナと、この無給電素子アンテナに接
続された移相器と、この移相器の入力ポートに接続され
た短絡開放回路とを備えたことを特徴とする。The present invention provides a beam-scanning mirror antenna including a phased array and a reflecting mirror, in which the phased array includes one feeding element antenna fed with electricity and a plurality of antennas arranged close to each other around the feeding element antenna. It is characterized by comprising a parasitic element antenna that is not fed with power, a phase shifter connected to the parasitic element antenna, and a short-circuit open circuit connected to an input port of the phase shifter.
また、本発明は、上記フェイズドアレイは直線偏波フェ
イズドアレイまたは円偏波フェイズドアレイであること
ができる。Further, in the present invention, the phased array may be a linearly polarized phased array or a circularly polarized phased array.
給電素子アンテナと無給電素子アンテナとは近接して配
置され、相互間により無給電素子アンテナは励振する。The feed element antenna and the parasitic element antenna are arranged close to each other, and the parasitic element antenna is excited by the mutual interaction.
無給電素子アンテナに励振された信号は移相器を経由し
て短絡開回路に向い短絡開放回路により全反射され、再
び移相器を経由して無給電素子アンテナを励振する。The signal excited in the parasitic element antenna passes through the phase shifter to the short-circuit open circuit, is totally reflected by the short-circuit open circuit, and passes through the phase shifter again to excite the parasitic element antenna.
以上により各無給電素子アンテナの励振移相を制御でき
、ビーム走査を行うことができ、かつ各素子アンテナの
間隔を小さくすることができ、また無給電素子アンテナ
の励振振幅は給電素子アンテナに比べて非常に小さいた
めに、フェイズドアレイの指向性パタンは広がり、反射
鏡の開口能率を大きくすることができる。As a result of the above, the excitation phase shift of each parasitic element antenna can be controlled, beam scanning can be performed, and the interval between each element antenna can be reduced, and the excitation amplitude of the parasitic element antenna is smaller than that of the fed element antenna. Since the beam size is very small, the directional pattern of the phased array is widened, and the aperture efficiency of the reflector can be increased.
本発明の実施例について図面を参照して説明する。第１
図は、本発明一実施例ビーム走査鏡面アンテナの構成図
である。第１図において、ビーム走査鏡面アンテナはフ
ェイズドアレイ１５と、反射鏡１６とを備える。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1st
The figure is a configuration diagram of a beam scanning mirror antenna according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the beam scanning mirror antenna includes a phased array 15 and a reflecting mirror 16.
ここで本発明の特徴とするところは、フェイズドアレイ
１５は、一つの給電された給電素子アンテナとしてパッ
チアンテナ５と、パンチアンテナ５の周囲に近接して配
置された複数の給電されない無給電素子アンテナとして
パッチアンテナ１〜４と、パッチアンテナ１〜４に接続
された移相器６〜９と、移相器６〜９の人力ポートに接
続された短絡開放回路１０〜１３とを備えたことにある
。Here, the feature of the present invention is that the phased array 15 includes a patch antenna 5 as one fed element antenna fed with electricity, and a plurality of parasitic element antennas arranged close to the punch antenna 5 that are not fed with electricity. As shown in FIG. be.
このような構成のビーム走査鏡面アンテナの動作につい
て説明する。第２図はビーム走査鏡面アンテナの指向性
パタンを示す図である。第１図において、フェイズドア
レイ１５は５素子直線偏波フエイズドアレイになってい
る。中央のパッチアンテナ５のみに給電されており、そ
の他四つのパッチアンテナ１〜４はパッチアンテナ５に
近接して配置されており、パッチアンテナ５との相互結
合によりパッチアンテナ１〜４は励振される。パッチア
ンテナ１〜４にはそれぞれ移相器６〜９が接続されてお
り、各移相器６〜９の人力ポートには短絡開放回路１０
〜１３が接続されているために、相互結合によりパッチ
アンテナ１〜４に誘起された信号は移相器６〜９を通り
、短絡または開放回路１０〜１３により反射され、再び
移相器６〜９を通ってパッチアンテナ１〜４を励振する
。The operation of the beam scanning mirror antenna having such a configuration will be explained. FIG. 2 is a diagram showing a directivity pattern of a beam scanning mirror antenna. In FIG. 1, the phased array 15 is a five-element linearly polarized phased array. Power is fed only to the central patch antenna 5, and the other four patch antennas 1 to 4 are arranged close to the patch antenna 5, and the patch antennas 1 to 4 are excited by mutual coupling with the patch antenna 5. . Patch antennas 1 to 4 are connected to phase shifters 6 to 9, respectively, and short-circuit open circuits 10 are connected to the human power ports of each phase shifter 6 to 9.
13 are connected, the signals induced in the patch antennas 1 to 4 by mutual coupling pass through the phase shifters 6 to 9, are reflected by the short circuits or open circuits 10 to 13, and are again transmitted to the phase shifters 6 to 13. 9 to excite the patch antennas 1 to 4.
したがって、パッチアンテナ１〜４の励振位相は、移相
器６〜９により制御することができ、ビーム走査をする
ことができる。またパッチアンテナ１〜４は相互結合に
より励振されているために、振幅は一１５ｄＢ〜−２０
ｄＢ程度となる。Therefore, the excitation phase of patch antennas 1 to 4 can be controlled by phase shifters 6 to 9, and beam scanning can be performed. Furthermore, since the patch antennas 1 to 4 are excited by mutual coupling, the amplitudes range from -15 dB to -20 dB.
It is about dB.
したがって、指向性パタンも広域となり、反射鏡の開口
能率を大きくすることができる。第２図に本実施例のフ
ェイズドアレイの指向性パタンを示す。Therefore, the directional pattern also becomes wide-area, and the aperture efficiency of the reflecting mirror can be increased. FIG. 2 shows the directivity pattern of the phased array of this example.
上述のように、本実施例は直線偏波の場合であるが、円
偏波についても同様の構成により、開口能率の大きなビ
ーム走査鏡面アンテナを実現することができる。As described above, although this embodiment deals with linearly polarized waves, a beam-scanning mirror antenna with a large aperture efficiency can be realized with a similar configuration for circularly polarized waves.
以上説明したように、本発明は、素子アンテナの間隔を
小さくし、かつ容易に大きな励振振幅のテーパを付ける
ことができ、広域な指向性パタンを持つフェイズドアレ
イを実現し、このフェイズドアレイを一次放射器として
用いることにより開口能率の大きくできる優れた効果が
ある。As explained above, the present invention realizes a phased array that can reduce the spacing between element antennas and easily taper with a large excitation amplitude, has a wide directivity pattern, and converts this phased array into a primary When used as a radiator, it has the excellent effect of increasing aperture efficiency.
第１図は本発明一実施例ビーム走査鏡面アンテナの構成
図。
第２図は本発明のビーム走査鏡面アンテナの指向性パタ
ンを示す図。
第３図はビーム走査鏡面アンテナの動作を説明する図。
第４は従来例のビーム走査鏡面アンテナの構成を示す図
。
第５図は従来例のビーム走査鏡面アンテナの指向性パタ
ンを示す図。
１〜５・・・パッチアンテナ、６〜９・・・移相器、１
０〜１３・・・短絡回路、１４・・・給電点、１５．１
８・・・フェイズドアレイ、１６・・・反射鏡、１７・
・・電力分配合成器、１９・・・ビーム走査していない
ときのフェイズドアレイのビーム方向、２０・・・ビー
ム走査したときのフェイズドアレイのビーム方向、２１
・・・ビーム方向１９に対応する鏡面アンテナのビーム
方向、２２・・・ビーム方向２０に対応する鏡面アンテ
ナのビーム方向、２３・・ビーム走査していないときの
フェイズドアレイの指向性パタン、２４・・・ビーム走
査したときのフェイズドアレイの指向性パタン。FIG. 1 is a configuration diagram of a beam scanning mirror antenna according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the directivity pattern of the beam scanning mirror antenna of the present invention. FIG. 3 is a diagram explaining the operation of the beam scanning mirror antenna. The fourth figure shows the configuration of a conventional beam scanning mirror antenna. FIG. 5 is a diagram showing a directivity pattern of a conventional beam scanning mirror antenna. 1-5...patch antenna, 6-9...phase shifter, 1
0 to 13...Short circuit, 14...Power supply point, 15.1
8... Phased array, 16... Reflector, 17.
... Power distribution combiner, 19... Beam direction of the phased array when the beam is not scanned, 20... Beam direction of the phased array when the beam is scanned, 21
...Beam direction of the mirror antenna corresponding to the beam direction 19, 22...Beam direction of the mirror antenna corresponding to the beam direction 20, 23.. Directivity pattern of the phased array when the beam is not scanning, 24.・Directivity pattern of phased array when scanning beam.
Claims (1)
鏡面アンテナにおいて、 上記フェイズドアレイは、一つの給電された給電素子ア
ンテナと、この給電素子アンテナの周囲に近接して配置
された複数の給電されない無給電素子アンテナと、この
無給電素子アンテナに接続された移相器と、この移相器
の入力ポートに接続された短絡開放回路とを備えた ことを特徴とするビーム走査鏡面アンテナ。 ２、上記フェイズドアレイは直線偏波フェイズドアレイ
または円偏波フェイズドアレイである請求項１記載のビ
ーム走査鏡面アンテナ。[Claims] 1. In a beam-scanning mirror antenna including a phased array and a reflector, the phased array includes one feeding element antenna that is fed with electricity and is arranged close to the periphery of this feeding element antenna. a plurality of unpowered parasitic element antennas, a phase shifter connected to the parasitic element antennas, and a short-circuit open circuit connected to an input port of the phase shifter. Scanning mirror antenna. 2. The beam scanning mirror antenna according to claim 1, wherein the phased array is a linearly polarized phased array or a circularly polarized phased array.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2252713A JP2581292B2 (en) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | Beam scanning mirror antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2581292B2 JP2581292B2 (en) | 1997-02-12 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2252713A Expired - Fee Related JP2581292B2 (en) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | Beam scanning mirror antenna |
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|---|---|
| JP (1) | JP2581292B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06268438A (en) * | 1993-03-16 | 1994-09-22 | Nec Corp | Multiple reflecting mirror antenna |
| JP2008072701A (en) * | 2006-08-14 | 2008-03-27 | Toto Ltd | High frequency sensor device |
| JP2008252857A (en) * | 2006-07-12 | 2008-10-16 | Toto Ltd | High-frequency sensor device |
| KR100880598B1 (en) * | 2004-09-30 | 2009-01-30 | 토토 가부시키가이샤 | High Frequency Sensor Using Microstrip Antenna and Microstrip Antenna |
| KR20160061847A (en) * | 2014-11-24 | 2016-06-01 | 한국과학기술원 | A planar type antenna apparatus for beamspace mimo system |
-
1990
- 1990-09-20 JP JP2252713A patent/JP2581292B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US7773035B2 (en) | 2004-09-30 | 2010-08-10 | Toto Ltd. | Microstrip antenna and high frequency sensor using microstrip antenna |
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| JP2581292B2 (en) | 1997-02-12 |
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