阵列天线装置的制造方法

文档序号:10554586
阵列天线装置的制造方法
【专利摘要】一种阵列天线装置,具有:基板、设置于基板的直线形状的带状导体、向带状导体供给电力的供电部、多个环状元件、导体板、多个供电元件。上述多个环状元件沿带状导体每隔规定间隔地配置于基板的第一面,并分别具有在局部具有缺口的形状。上述多个供电元件连接于带状导体,并分别具有沿着上述多个环状元件的外周的一部分的形状。导体板配置于基板的第二面。
【专利说明】
阵列天线装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种照射电波的阵列天线装置。
【背景技术】
[0002]作为无线通信或无线测位所使用的阵列天线装置,有例如具有微波传输带构造的阵列天线装置。
[0003]专利文献I公开的是排列有多个阵列元件的阵列天线装置,该阵列元件由与主供电带状线路连接的副供电带状线路、与副供电带状线路的终端连接的矩形状的放射元件、设置于放射元件和主供电带状线之间的短截线(stub)构成。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特许第5091044号公报
[0007]但是,在上述的专利文献I的现有技术中,因为来自阵列元件的电波的放射量的控制范围为约30%?40%比较窄,所以难以抑制从阵列天线装置放射的电波的旁瓣(sidelobe) ο另外,专利文献I的现有技术因为阵列元件的尺寸较大,所以在沿主供电带状线路的宽度方向排列有多个阵列天线装置的构造的情况下,宽度方向的间隔变大,导致装置整体大型化。另外,当宽度方向的间隔变大时,容易产生栅瓣(grating lobes),由于旁瓣上升,增益降低,在雷达装置使用阵列天线装置的情况下,成为误探测的原因。

【发明内容】

[0008]本发明提供一种阵列天线装置,其能够抑制所放射的电波的旁瓣,实现天线的小型化。
[0009]于是,本发明的一方式提供一种阵列天线装置,其具备:基板;直线形状的带状导体,其配置于基板的第一面;供电部,其向带状导体供给电力;环状的多个环状元件,其沿带状导体每隔规定间隔地配置于基板的第一面,并分别在局部具有缺口 ;导体板,其配置于基板的第二面;多个供电元件,其连接于带状导体,并分别具有沿着多个环状元件的外周的一部分的形状。
[0010]根据本发明,能够抑制所放射的电波的旁瓣,实现天线的小型化。
【附图说明】
[0011]图1是表示专利文献I记载的阵列天线的结构的图;
[0012]图2A是表示本发明的实施方式I的阵列天线装置的外观的立体图;
[0013]图2B是本发明的实施方式I的阵列天线装置的平面图;
[0014]图2C是本发明的实施方式I的阵列天线装置的剖面图;
[0015]图3是对来自环状元件的电波的放射原理进行说明的图;
[0016]图4A是表示设有供电元件的结构的图;
[0017]图4B是表示未设有供电元件的结构的图;
[0018]图5是表示在图4A、图4B的结构中相对于间隔S的变化的耦合量的变化的图;
[0019]图6是表示在图4A的结构中使供电元件的Y方向的尺寸FL变化时的耦合量的变化的图;
[0020]图7是本发明的实施方式I的另一阵列天线装置的平面图;
[0021]图8是表示阵列天线装置的各天线元件的耦合量的一个例子的图;
[0022]图9是表示根据图8所示的各天线元件的耦合量计算出的各天线元件的振幅值的图;
[0023]图10是表示根据图9的振幅值计算出的阵列天线装置的长度方向(YZ面)的放射图案的图;
[0024]图11是表示沿带状导体的宽度方向(X方向)配置有四列阵列天线装置的结构的一个例子的图;
[0025]图12是表示在图11的结构中使间隔DF变化时的XZ面的放射图案的图;
[0026]图13是表示本发明的实施方式I的阵列天线装置的另一变形的平面图;
[0027]图14是表示图7的副阵列的另一结构的一个例子的图;
[0028]图15是表示供电元件的另一结构的一个例子的图;
[0029]图16是表示本发明的实施方式2的阵列天线装置的一个例子的图;
[0030]图17是表示本发明的实施方式2的天线元件的结构的一个例子的图;
[0031]图18是表示环状元件和供电元件的间隔G与耦合量之间的关系的图;
[0032]图19是表示阵列天线装置的各天线元件的耦合量的一个例子的图;
[0033]图20是表示根据图19所示的各天线元件的耦合量计算出的阵列天线装置的长度方向的放射图案的图;
[0034]图21是表示沿供电线的宽度方向每隔间隔D配置有四个阵列天线装置时的放射图案的图;
[0035]图22是对本发明的实施方式2的电波放射的原理进行说明的图;
[0036]图23A是本发明的实施方式2的供电线的位置的变形的一个例子,且是天线元件的俯视图;
[0037]图23B是本发明的实施方式2的供电线的位置的变形的一个例子,且是示意地表示设有天线元件的位量的基板的剖面图;
[0038]图24是表示本发明的实施方式2的供电线的位置的变形的另一个例子的图;
[0039]图25是表示本发明的实施方式2的供电线和供电元件的连接的一个例子的图。
[0040]符号说明
[0041]10、40、100、100’、1001 ?1004 阵列天线装置
[0042]11,41基板
[0043]12带状导体
[0044]13、45导体板
[0045]14a ?e、14’ C、131环状元件
[0046]15输入端
[0047]17a ?e、17’ C、132、1302a供电元件
[0048]18a、133缺口部
[0049]24a、24c端点
[0050]24b、24d点
[0051]24e交点
[0052]26贴片天线
[0053]27天线中心点
[0054]28供电部
[0055]29a、29’ a第一副阵列
[0056]29b、29’ b第二副阵列
[0057]42供电线路
[0058]43a?43 j天线元件
[0059]44供电点
[0060]134线路
[0061]1201环状天线
[0062]1401a?f短截线
[0063]1402a?f副供电带状线路
[0064]1403a?f放射天线元件
[0065]1404电介质基板
[0066]1405主供电带状线路
【具体实施方式】
[0067](完成本发明的经过)
[0068]首先,对完成本发明的经过进行说明。具体而言,在搭载于车辆的雷达装置上使用阵列天线装置的情况下,对在本发明中着眼的结构进行说明。
[0069]通常,从阵列天线等指向性天线放射的电波除包含指向所期望的方向的主瓣(main lobe)以外,还包含指向相对于所期望的方向偏离的方向的旁瓣。
[0070]搭载于车辆的雷达装置为了检测所期望的方向的物体,使主瓣指向所期望的方向。但是,当雷达装置放射包含大的旁瓣的电波时,即使在所期望的方向上不存在物体的情况下,也有可能因旁瓣的影响而误探测为在所期望的方向上有物体。
[0071]这里,对例如使用专利文献I记载的阵列天线作为搭载于车辆的雷达装置的情况进行说明。
[0072]图1是表示专利文献I记载的阵列天线的结构的图。图1所示的阵列天线是具有在背面形成有导体的接地板的电介质基板1404上形成有带状导体的结构的微波传输带阵列天线。
[0073]形成于电介质基板1404上的带状导体由配置为直线状的主供电带状线路1405、和沿着主供电带状线路1405的两侧边中的至少一侧边以规定间隔连接于主供电带状线路1405的侧边的多个阵列元件(在图1的情况下,6个阵列元件)构成。
[0074]具体而言,6个阵列元件分别具有:与主供电带状线路1405连接的副供电带状线路1402a?f、与副供电带状线路1402a?f的终端连接的矩形状的放射天线元件1403a?f、与副供电带状线路1402a?f的从与主供电带状线路1405的连接位置到与放射天线元件1403a?f的连接位置之间的规定位置连接的短截线1401a?f。
[0075]而且,图1所示的阵列天线以通过短截线1401a?f的电流产生的放射电场的方向变成与来自放射天线元件1403a?f的放射电场的方向同方向的方式配设有阵列元件。由此,能够将来自放射天线元件1403a?f的电波的反射量抑制到较小的程度,能够实现高的放射量,还能够抑制不必要的交叉偏振波成分。
[0076]但是,在图1所示的专利文献I的现有技术中,因为来自阵列元件的电波的放射量的控制范围为约30%?40%比较窄,所以难以抑制从阵列天线装置放射的电波的旁瓣。另夕卜,就专利文献I的现有技术而言,因为阵列元件的尺寸大,所以在沿主供电带状线路的宽度方向排列有多个阵列天线装置的构造的情况下,宽度方向的间隔变大,导致装置整体大型化。另外,通过加大宽度方向的间隔,容易产生栅瓣,由于旁瓣上升,增益降低,在雷达装置中使用的情况下,会成为误探测的原因。
[0077]于是,本发明的
【发明人】们鉴于上述课题,进行了锐意研究,研究的结果发现,通过设计各阵列元件所含的天线元件的形状及供电构造,能够抑制阵列天线装置放射的电波的旁瓣,能够减少交叉偏振波比,直至完成本发明。
[0078]下面,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外,以下说明的各实施方式只是一个例子,本发明不局限于这些实施方式。
[0079](实施方式I)
[0080]图2A是表示本发明的实施方式I的阵列天线装置10的外观的立体图。图2B是本发明的实施方式I的阵列天线装置10的平面图。图2C是本发明的实施方式I的阵列天线装置的剖面图。此外,图2C表示的是图2B所示的阵列天线装置10的虚线16的剖面。在图2A?C中,将阵列天线装置10的长度方向设为Y方向,将宽度方向(宽度方向)设为X方向,将厚度方向设为Z方向。
[0081]阵列天线装置10具备:基板11、配置于基板11的一面(第一面)的带状导体12、多个环状元件14a?e、供电元件17a?e、配置于基板11的另一面(第二面)的导体板
13、设置于带状导体12的一端的输入端15。多个环状元件14a?e沿着带状导体12隔开规定间隔D配置于基板11的第一面。供电元件17a?e与带状导体12连接,并分别具有沿着环状元件14a?e的外周的一部分的形状。一对环状元件和供电元件构成天线元件。此外,带状导体也称为供电线路。
[0082]基板11例如是厚度t、介电常数ε r的双面覆铜基板。带状导体12例如通过铜箔图案而形成基板11的一面。导体板13例如通过铜箔图案而形成于基板11的另一面。在图2A?C所示的阵列天线装置10中,带状导体12和导体板13构成微波传输带线。
[0083]环状元件14a?e分别是形成于形成有带状导体12的基板11的一面的环状的元件,在环状的局部具有缺口部。各环状元件是内周的半径为R、元件的宽度为W的圆形状的导体。环状元件14a?e沿着带状导体12与邻接的环状元件在Y方向上隔开规定间隔D而配置。此外,在图2A?C中,对具有5个环状元件14a?e的阵列天线装置进行说明,但本发明不局限于此。
[0084]环状元件14a?e分别所具有的缺口部设置为相对于与带状导体12平行的虚线16成45度的方向。另外,环状元件14a?e为具有放射电波的约I波长的周长的开环构造。
[0085]此外,本发明的环状元件14a?e的缺口部的方向及周长只不过是一个例子,不局限于此。
[0086]输入端15是带状导体12的端部中的供给电力的端部,与后述的供电部(参照图7等)连接。
[0087]供电元件17a?e是向带状导体12的设置环状元件14a?e的一侧突出设置的元件,与带状导体12成为一体,通过铜箔图案而形成。供电元件17a?e分别与环状元件14a?e进行电磁场地親合(电磁親合),向环状元件供给电力。供电元件17a?e至少具有:与带状导体12连接的第一边、与环状元件14a?e的外周的一部分隔开规定间隔S而成为大致平行的第二边。
[0088]换句话说,供电元件17a?e的第二边是以环状元件的中心为圆的中心,且以环状元件的内周的半径R和环状元件的宽度W和间隔S之和为半径而描绘成的圆的圆弧的一部分。
[0089]在图2A?C所示的阵列天线装置10中,各环状元件14a?14e离开带状导体12和供电元件17a?e规定的间隔S而配置。由此,环状元件14a?e与带状导体12及供电元件17a?e电磁场地親合(参照图2B)。
[0090]通过上述结构,从带状导体12的输入端15供给的电力通过带状导体12及供电元件17a?e和环状元件14a?e的电磁场地耦合,依次供给到环状元件14a?e。S卩,阵列天线装置10作为以各环状元件14a?e为放射元件的阵列天线而动作。
[0091]另外,通过将环状元件间的间隔D设定为约Ag(Ag为在带状导体12内传播的信号的有效波长),各环状元件14a?e能够在同相位下被激振,而实现在+Z方向上具有最大增益的波束的放射指向性。
[0092]接着,参照图3对本实施方式I的阵列天线装置10的来自环状元件14a?e各自的电波的放射源理进行说明。图3是对来自环状元件14a的电波的放射原理进行说明的图。在图3中,挑选阵列天线装置10的环状元件14a及供电元件17a进行说明,但来自其他环状元件14b?e的电波的放射原理也同样。
[0093]通过带状导体12及供电元件17a和环状元件14a的电磁场地耦合,从输入端15 (参照图2A?C)供给的电力Pin的一部分从环状元件14a放射。环状元件14a的缺口部18a设置于箭头23和带状导体12的长度方向所成的角为45°的位置,该箭头23是连结环状元件14a的中心O和缺口部18a的大致中央的箭头。
[0094]缺口部18a的大致中央是连结缺口部18a的内周侧的端点24a、24c的线段的中点。即,缺口部18a设置于箭头23和带状导体12的长度方向所成的角为45°的位置,该箭头23是将环状元件14a的中心O和连结端点24a、24c的线段的中点连结而成的箭头。
[0095]另外,设缺口部18a的外周侧的端点分别为点24b、24d,设箭头23和环状元件14a的外周的交点为交点24e。环状元件14a的外周侧的从点24b到交点24e的长度及从点24d到交点24e的长度大致相同,长度分别为约1/2 Ag。
[0096]通过在图3所示的位置设置缺口部18a,而在环状元件14a上产生箭头22a所示的方向的电流和箭头22b所示的方向的电流。
[0097]由此,环状元件14a作为具有从与带状导体12平行的Y轴方向向+X方向旋转了45度的方向(箭头23的方向)的偏振波的放射元件进行动作。此外,在图3中,对在环状元件14a的从+Y方向向+X方向位移了 45度的位置设有缺口部18a的情况进行了说明,但在从一 Y方向向一 X方向位移了 45度的位置设有缺口部的情况下,也同样可得到箭头23的方向的斜偏振波特性。
[0098]另外,在环状元件14a的放射电力以外的电力中具有透过电力Pth、和因带状元件12和环状元件14a的阻抗不匹配而返回到输入端15的反射电力Pref。因此,来自环状元件14a的放射电力成为输入电力Pin减去透过电力Pth和反射电力Pref所得的值。另外,透过电力Pth成为环状元件14b的输入电力,在以后的环状元件14c、14d、14e中,同样地进行动作。
[0099]从环状元件14a放射的电波的放射量通过从带状导体12及供电元件17a向环状元件14a的电磁场耦合的耦合量来控制。这里,对由供电元件17a的有无引起的耦合量的差异进行说明。
[0100]图4A是表示设有供电元件17a的结构的图,图4B是表示未设有供电元件17a的结构的图。图5是表示在图4A、图4B的结构中相对于间隔S的变化而耦合量变化的图。
[0101]图5所示的親合量的变化是对图4A及图4B的基板11、带状导体12、环状元件14a、供电元件17a各自的尺寸赋予数值而计算出的。具体而言,设基板11的厚度t为
0.064 λ ( λ:动作频率的自由空间波长),设基板11的介电常数^为3.4。设带状导体12的宽度WF为0.05 λ。另外,设环状元件14a的外周侧的直径DL为0.22 λ,设环状元件14a的元件宽度W为0.04 λ。设供电元件17a的Y方向的尺寸FW为0.17 λ,设X方向的尺寸FL 为 0.1 λ。
[0102]此外,上述的数值只不过是一个例子,本发明的基板11、带状导体12、环状元件14a、供电元件17a的尺寸不局限于这些。
[0103]图5的图的横轴表示的是相对于波长λ的相对的间隔S的长度,纵轴表示的是设输入电力量为100%时的耦合量的比例[%]。另外,用实线301表示图4Α的结构的耦合量的变化,用虚线302表示图4Β的结构的耦合量的变化。
[0104]在图5所示的图中,间隔S越小,耦合量越大。这是因为当间隔S小时,带状导体12和环状元件14a的电磁性的耦合就增强。另外,相对于表示未设有供电元件17a的情况的虚线302而言,在相同间隔S时,表示设有供电元件17a的情况的实线301的耦合量较大。分布于环状元件14a的电流因为以缺口部18a为起点产生驻波,且在图4A的椭圆形虚线所示的范围25a、25b内成为驻波的腹部,所以电流值升高。因此,通过配置供电元件17a,供电线和波线的范围25a之间的间隔变窄,与图4B所示的未设有供电元件17a的情况相比,能够实现高耦合量。
[0105]接着,对在图4A所示的结构中供电元件17a的尺寸具体而言供电元件17a的X方向的尺寸FL和耦合量之间的关系进行说明。
[0106]图6是表示在图4A的结构中使供电元件17a的X方向的尺寸FL变化时的耦合量的变化的图。图6所示的图的横轴表示的是相对于波长λ的相对的X方向的尺寸FL的大小,纵轴表示的是设输入电力量为100%时的耦合量的比例[% ]。
[0107]另外,间隔S设为0.05 λ,除供电元件17a的X方向的尺寸FL的大小以外,基板
11、带状导体12、环状元件14a、供电元件17a的尺寸都与利用图5进行了说明的尺寸同样。
[0108]在图6所示的图中,供电元件17a的尺寸FL越大,親合量越大。这是因为供电元件17a的尺寸越大,由带状导体12和供电元件17a构成的供电线路和环状元件14a变成平行的范围越大,供电线路和环状元件14a的电磁场性的耦合越强。
[0109]由以上可知,本实施方式I的阵列天线装置10通过将供电元件17a和环状元件14a的间隔S、供电元件17a的X方向的尺寸FL组合,能够在较宽的范围内调节耦合量。例如,在使用具有在图4A中作为一个例子进行了说明的厚度及介电常数的基板的情况下,耦合量能够控制在约5?70%的范围内。
[0110]而且,在多个环状元件14a?e和分别与之相对的供电元件17a?e中,通过针对每一个环状元件分别调节间隔S及供电元件17a?e的X方向的尺寸FL,能够在各环状元件中实现不同的耦合量。
[0111]另外,环状元件14a能够在圆弧上而不是直线地确保1/2波长的长度,天线元件被小型化,所以能够缩短带状导体12的宽度方向(X方向)的尺寸。
[0112]接着,对扩展图2所示的阵列天线装置10而成的结构进行说明。图7是本发明的实施方式I的另一阵列天线装置100的平面图。
[0113]阵列天线装置100主要具有供电部28、第一副阵列29a、第二副阵列29b。第一副阵列29a、第二副阵列29b分别是在与设置供电部28的端部相反侧的端部设有贴片天线(patch antenna) 26作为微波传输带天线元件的结构。
[0114]而且,在阵列天线装置100中,第一副阵列29a和第二副阵列29b为以天线中心点27为中心成点对称的配置。而且,就贴片天线26而言,将带状导体12的端部的一部分弯曲45度,以使其具有从与带状导体12平行的Y轴方向向+X方向旋转了 45度的方向(图3的箭头23的方向)的偏振波。
[0115]设供电部28和第一副阵列29a及第二副阵列29b的最接近供电部28的环状元件(在图7中,分别为环状元件14a)之间的间隔分别为dfl和df2。在间隔dfl和df2的差值(I dfl — df2 I )成为NX λ g/2 (N为I以上的整数)的情况下,第一副阵列29a和第二副阵列29b在同相位下进行激振。另外,在各环状元件14a?e的间隔D (参照图2B)、及第一副阵列29a及第二副阵列29b的最接近贴片天线26的环状元件(在图7中,分别为环状元件14e)和贴片天线26之间的间隔DP均为λ g的情况下,全部元件都在同相位下进行激振。
[0116]接着,对图7所示的阵列天线装置100的环状元件14a?e及贴片天线26 (以后,将两者适当地记载为“天线元件”)的耦合量和阵列天线装置200的放射图案之间的关系进行说明。
[0117]图8是表示阵列天线装置100的各天线元件的耦合量的一个例子的图。图8的横轴表示的是元件序号。从图7的距供电部28近的天线元件起依次对应于元件序号I?6,贴片天线26对应于元件序号6。因此,元件序号6的耦合量成为100%。图8的纵轴表示的是设元件序号6的耦合量为100%时的各元件序号的耦合量的比例[% ]。
[0118]图9是表示根据图8所示的各天线元件的耦合量计算出的各天线元件的振幅值的图,图10是表示根据图9的振幅值计算出的阵列天线装置100的长度方向(YZ面)的放射图案的图。图9的振幅值设为以最大值进行了标准化而成的振幅比而表示,在图10中,用电波的放射角度表示横轴,纵轴是用相对增益表示用电波的放射量。
[0119]如上所述,根据本实施方式1,由于能够将各环状元件的耦合量控制在约5%?70%的较宽的范围内,因此,能够实现图8所示的耦合量。因此,能够实现图9所示的泰勒分布,能够得到图10所示的抑制了旁瓣的放射图案。另外,图7所示的第一副阵列及第二副阵列为点对称的构造。因此,能够设计相对于第一副阵列具有的元件数而言具有2倍的元件数的阵列天线装置,能够容易实现具有高增益的阵列天线装置。
[0120]接着,对在沿带状导体12的宽度方向(X方向)配置有多个图7所示的阵列天线装置的情况下抑制旁瓣的方法进行说明。
[0121]图11是表示沿带状导体12的宽度方向(X方向)配置有4列阵列天线装置1001?1004的结构的一个例子的图。阵列天线装置1001?1004分别具有与图7所示的阵列天线装置100同样的结构,每隔间隔DF而配置。
[0122]图12是表示在图11的结构中使阵列天线装置间(带状导体间)的间隔DF变化时的XZ面的放射图案的图。图12的放射图案是将阵列天线装置1001?1004所含的各天线元件的振幅值设定为图9所示的振幅值时的放射图案。
[0123]在图12中,用实线1101表示间隔DF为0.5 λ时的放射图案,用虚线1102表示
0.58 λ时的放射图案,另外,图12的横轴表示的是放射角度,纵轴以相对增益表示电波的放射量。对各列间赋予如各放射图案的波束(beam)方向成为一30度那样的相位差。具体而言,设间隔DF为0.5λ时的列间的相位差为90度,设间隔DF为0.58λ时的列间的相位差为100度。另外,各列的阵列天线以同振幅进行激振。
[0124]在图12中,与间隔DF为0.58 λ的放射图案(虚线1102)相比,DF为0.5 λ的放射图案(实线1101)在角度方向70?90°方向上旁瓣更低。在阵列天线中,通常得知的是阵列间隔(这次表示的是列间隔)越大,越容易产生栅瓣,旁瓣越上升。即,通过减小带状导体12的宽度方向(X方向)的间隔DF,能够降低图11所示的阵列天线的旁瓣。
[0125]在本实施方式I中,因为使用的是能够在圆弧上确保1/2波长的长度的环状元件,所以能够减小间隔DF。
[0126](点对称的结构的变形)
[0127]在上述的本实施方式I中,作为点对称的结构的一个例子,对图7所示的阵列天线装置100进行了说明,但点对称的结构不局限于此,可取各种各样的结构。
[0128]图13是本发明的实施方式I的阵列天线装置100’的平面图。图13所示的阵列天线装置100’采用的是将图7所述的阵列天线装置100的环状元件之一 14c及供电元件的一部分17c分别替换为环状元件14’ C、供电元件17’ c而成的结构。
[0129]在图13所示的阵列天线装置100’中,也是第一副阵列29’ a和第二副阵列29’ b设置为以天线中心点27为中心呈点对称。通过该结构,也可得到与图7所示的阵列天线装置100同样的特性。
[0130](终端的天线元件的变形)
[0131]在上述的本实施方式I中,如图7所示,对在副阵列的与设置供电部的端部相反侧的端部设有贴片天线26作为微波传输带天线元件的结构进行了说明。但是,设置于副阵列的端部的天线元件不局限于此。
[0132]图14是表示图7的副阵列的另一结构的一个例子的图。在图14所示的副阵列中,图7的设置于副阵列的终端的贴片天线26被替换为环状天线1201。如图14所示,在将副阵列的终端设为环状天线1201的情况下,也能够得到与贴片天线26的情况同样的放射图案。另外,因为环状天线1201是与环状元件14a?14e相同结构的天线元件,所以能够容易设计阵列天线装置整体。
[0133](供电元件的形状的变形)
[0134]上述的本实施方式I所述的供电元件17a?e的形状为带状导体12和供电元件17a?e的连接部分的单侧正交的形状。这里,对如带状导体12和供电元件的连接部分未正交那样的另一变形进行说明。
[0135]图15是表示供电元件17a的另一结构的一个例子的图。图15所示的结构是将上述的图2A?C的对应于环状元件14a的供电元件17a替换为供电元件1302a的结构,供电元件1302a在虚线1301中具有线对称的构造,连接于带状导体12的部分在左右任一侧都没有正交形状。即,在图15所示的具有供电元件1302a的结构的情况下,在带状导体12和供电元件1302a的连接部分的图案形状上不存在与带状导体12正交的部分。
[0136]通常,在天线的供电部等电流集中的部分具有基板11的线路图案(S卩,带状导体、供电元件、天线元件等图案)正交的部分的情况下,会在该线路图案正交的部分放射无意图的强电波。在这样产生无意图的强电波的放射的情况下,往往从天线元件放射的电波会紊乱,放射图案的形状会发生变化,交叉偏振波的大小会增大。
[0137]因此,通过以如图15所示的不存在正交的部分的方式构成供电元件的形状,能够得到例如交叉偏振波低的良好的放射图案。此外,在图15中,表示的是供电元件1302a为线对称的情况,但不局限于线对称,只要是如在线路图案中不存在正交的部分那样的结构,都能够与图15同样地得到交叉偏振波低的良好的放射图案。
[0138]此外,上述已说明的各结构的变形也可以组合。例如,也可以将图13所示的阵列天线装置100’的终端部分的贴片天线26设为环状天线1201。或者,也可以将图13所示的供电元件17a?e中的任一个或全部制成与图15所示的供电元件1302a同样的形状。
[0139](实施方式2)
[0140]下面,参照附图对本发明的实施方式2进行详细说明,此外,以下说明的各实施方式只是一个例子,本发明不受这些实施方式限定。
[0141 ](完成实施方式2的经过)
[0142]接着,对完成实施方式2的经过进行说明。具体而言,在搭载于车辆的雷达装置上使用阵列天线装置的情况下,对在本发明中着眼的结构进行说明。
[0143]首先,对第一着眼点进行说明。
[0144]通常,从阵列天线等指向性天线放射的电波除包含指向所期望的方向的主瓣以外,还包含指向相对于所期望的方向已偏离的方向的旁瓣。
[0145]搭载于车辆的雷达装置为检测所期望的方向的物体而使主瓣指向所期望的方向。但是,当雷达装置放射含有大的旁瓣的电波时,就有可能发生即使在所期望的方向上不存在物体也会因旁瓣的影响而误探测为在所期望的方向上有物体的情况。
[0146]接着,对第二着眼点进行说明。
[0147]采用在路面上行驶的车辆A和在车辆A的对向车道上与车辆A相反方向行驶的车辆B分别搭载有雷达装置的例子。在从各自的雷达装置放射的电波的偏振波方向相对于路面垂直的情况下,从各自的雷达装置放射的电波会相互干扰,所以该干扰成为误探测的原因。另一方面,在从各自的雷达装置放射的电波的偏振波方向为相对于路面倾斜45°的方向的情况下,从车辆A放射的电波的偏振波方向和车辆B的雷达装置放射的电波的偏振波方向正交,所以可抑制干扰。
[0148]但是,即使车辆A的雷达装置放射的电波的主偏振波的方向与车辆B的雷达装置放射的电波的主偏振波的方向正交,车辆A的雷达装置放射的电波的交叉偏振波的方向也与车辆B的主偏振波的方向一致。因此,导致车辆A的雷达装置放射的电波的交叉偏振波和车辆B的雷达装置放射的电波的主偏振波相互干扰。在该干扰大的情况下,有可能发生雷达装置的误探测。
[0149]于是,本发明的
【发明人】等鉴于上述课题进行了锐意研究,研究的结果发现,通过设计天线元件的形状及供电构造,能够抑制阵列天线装置放射的电波的旁瓣,能够减少交叉偏振波比,直至完成本发明。
[0150]图16是表示本发明的实施方式2的阵列天线装置40的一个例子的图。
[0151]图16所示的阵列天线装置40具有:基板41、供电线路42、多个天线元件43a?43j、供电点44。供电线路42对应于实施方式I的带状导体。
[0152]基板41例如为双面覆铜基板。供电线路42通过铜箔图案等而形成于基板41的一面。供电线路42和形成于基板41的另一面的导体板(未图示)构成微波传输带线(带状导体)。
[0153]多个天线元件43a?43j沿基板41隔开规定间隔地配置于形成有供电线路42的基板41的面。此外,多个天线元件43a?43j的规定间隔可以是全都相同的间隔,也可以包含不同的间隔部分。供电点44为阵列天线装置40的供电位置。从供电点44供电的电流通过供电线路42,从供电线路42向各天线元件43a?43j供电。供给有电流的天线元件43a?431分别放射调节后的量的电波。
[0154]接着,以天线元件43a为例对天线元件43a?43j的结构进行说明。其他天线元件43b?43j也采用与天线元件43a同样的结构。
[0155]图17是表示本发明的实施方式2的天线元件43a的结构的一个例子的图。图17所示的天线元件43a由环状元件131和供电元件132构成。
[0156]环状元件131具有在圆环的局部设有缺口部133的形状。另外,环状元件的外周的长度为放射的电波的约I波长。缺口部133设置于连结环状元件131的中心O和缺口部133的大致中央的直线L和供电线路42的长度方向所成的角为45°的位置。
[0157]更详细而言,如图17所示,缺口部133的大致中央是连结缺口部133的内周侧的端点al和a2的线段的中点a3。S卩,缺口部133设置于连结环状元件131的中心O和中点a3的直线L和供电线路42的长度方向所成的角为45°的位置。
[0158]另外,当设缺口部133的外周侧的端点分别为点a4、点a5,且设直线L和环状元件131的外周的交点为交点a6时,环状元件131的外周侧的从点a4到交点a6的长度及从点a5到交点a6的长度大致相同,长度分别为约1/2波长。
[0159]供电元件132为大致平行地设置于与环状元件131的外周仅隔开规定间隔G的位置的半圆环的形状。供电元件132与仅隔开规定间隔G的环状元件131电磁场地耦合。
[0160]环状元件131和供电元件132均具有相对于直线L呈线对称的形状。
[0161]供电元件132与供电线路42连接,从供电线路42供电。流过供电元件132的电流通过电磁场的耦合,供给到仅隔开规定间隔G的环状元件131。环状元件131通过与供电元件132的电磁场的耦合,被供给电流。
[0162]这样,环状元件131就能够在圆弧上而不是直线上确保1/2波长的长度。因此,天线元件43a被小型化,所以能够缩短供电线路42的宽度方向的尺寸。
[0163]另外,环状元件131通过缺口部133相对于供电线路42设置于45°的方向,能够使偏振波方向倾斜45°的电波向相对于基板41垂直的方向放射。
[0164]另外,通过环状元件131和供电元件132具有相对于直线L呈线对称的形状,从环状元件131放射的电波成为交叉偏振波比小的电波。关于交叉偏振波比变小的原理,后面进行描述。
[0165]从环状元件131放射的电波的量(电波强度)通过环状元件131和供电元件132的电磁场耦合的耦合量而被控制。耦合量通过调节环状元件131和供电元件132的间隔G而被控制。
[0166]这里,对具体的间隔G和耦合量之间的关系进行说明。图18是表示环状元件131和供电元件132的间隔G和耦合量之间的关系的图。图18的横轴表示的是间隔G的大小,纵轴表示的是耦合量。
[0167]如图18所示,通过调节天线元件和供电元件的间隔G,能够将耦合量控制到约25?70%较宽的范围内。
[0168]接着,对各天线元件的耦合量和阵列天线装置的放射图案之间的关系进行说明。
[0169]图19是表示阵列天线装置的各天线元件的耦合量的一个例子的图。图19的横轴表示的是元件序号,纵轴表示的是耦合量。图19所示的例子是以供电点为中心而在左右分别配置有各9个图16所示的天线元件43a?43j,且在距供电点最远的位置配置有未图示的贴片元件的阵列天线装置。另外,9个天线元件从接近供电点的天线元件起依次对应于元件序号#1?#9,贴片元件对应于元件序号#10。
[0170]图20是表示根据图19所示的各天线元件的耦合量计算出的阵列天线装置的长度方向的放射图案的图。图20的横轴表示的是放射角度,纵轴以相对于最大增益的相对值表示每一放射角度的增益。
[0171]如上所述,根据本发明,由于能够将各天线元件的耦合量控制到约25?70%的较宽的范围内,因此,通过以端部变低的方式控制,能够得到图20所示的抑制了旁瓣的放射图案。
[0172]接着,对在沿供电线路的宽度方向配置多个用图16说明的阵列天线装置的情况下抑制旁瓣的方法进行说明。
[0173]例如,在沿供电线的宽度方向每隔间隔D配置四个用图16说明的阵列天线装置的情况下,所配置的四个阵列天线装置的放射图案通过间隔D而变化。
[0174]图21是表示沿供电线路的宽度方向每隔间隔D配置四个阵列天线装置时的放射图案的图。图21的横轴表示的是放射角度,纵轴以相对于最大增益的相对值表示每一放射角度的增益。在图21中,用实线表示间隔D为1.9mm时的放射图案,用虚线表示2.2mm时的放射图案。
[0175]如图21所示,与间隔D为1.9mm时的放射图案相比,D为2.2mm时的放射图案这一方旁瓣上升。即,在沿供电线路的宽度方向配置阵列天线装置的情况下,需要减小间隔D。
[0176]在本实施方式2中,因为使用的是能够在圆弧上确保1/2波长的长度的环状元件131,所以能够减小间隔D。
[0177]如上所述,根据本发明,能够减小阵列天线装置的宽度方向的间隔,实现阵列天线装置的小型化,由此在沿供电线路的宽度方向配置多个阵列天线装置的情况下,能够抑制旁瓣。
[0178]接着,对通过环状元件131和供电元件132的形状能够放射交叉偏振波比小的电波的原理进行说明。图22是对本发明的实施方式2的电波放射的原理进行说明的图。在图22中,示意地表示流过图17所示的天线元件43a的电流,另外,供电线路42为方便图22的说明而省略。
[0179]向图22所示的天线元件43a供给的电流首先经由供电线路42 (参照图17)沿箭头Xl的方向流动。沿箭头Xl的方向流动的电流从供电元件132和供电线路42的连接点P向供电元件132供给。在供电元件132中,电流向箭头X2的方向流动,通过电磁场的親合,向环状元件131供给。
[0180]在环状元件131中,电流向箭头X3的方向流动。在环状元件131内向箭头X3的方向流动的电流在环状元件131的设置缺口部133的附近形成大电场,且在环状元件131的隔着中心O而与缺口部133相反的位置形成小电场。环状元件131通过形成这种电场,而放射主偏振波成为直线L的朝向的电波。
[0181]另外,如图22的箭头X2及箭头X3所示,在环状元件131及供电元件132内流动的电流相对于直线L成线对称。其结果是,相对于成为直线L的朝向的主偏振波而言,成为垂直于直线L的朝向的交叉偏振波较小。S卩,环状元件132及供电元件132通过具有相对于直线L成线对称的形状,能够放射交差偏振比小的电波。
[0182]此外,上述说明的供电线路42在形成天线元件43a?43j的基板41的面与天线元件43a?43j直接连接,但供电线路42和天线元件43a?43j的位置不局限于此。
[0183]图23A及图23B是表示本发明的实施方式2的供电线路42的位置的变形的一个例子的图。图23A是天线元件43a的俯视图,图23B是示意地表示设有天线元件43a的位置的基板41的剖面图的图。
[0184]如图23A、图23B所示,供电线路42设置于基板41的内部。而且,供电线路42与导体板45形成微波传输带线。供电线路42与设置于基板41的一面的供电元件132电磁场地親合,对供电元件132供给电流。
[0185]图24是表示本发明的实施方式2的供电线路42的位置的变形的另一个例子的图。如图24所示,供电元件132设置于与供电线路42隔开规定间隔H的位置。此时,供电线路42与供电元件132电磁场地耦合,对供电元件132供给电流。
[0186]在图23及图24所示的例子中,供电线路42与供电元件132电磁场地耦合。通过该结构,供电线路42和供电元件132的耦合量能够通过调节供电元件132的位置而控制。
[0187]图25是表示本发明的实施方式2的供电线路42和供电元件132的连接的一个例子的图。在图25中,在与图22共同的结构上附带与图22相同的符号,省略其详细的说明。在图25中,供电线路42和供电元件132形成于基板的同一面。在图22的结构中,供电线路42和供电元件132的连接部为锐角。在图25的结构中,以填补锐角的连接部的方式形成有线路134。
[0188]在基板的制造中,锐角的连接部成为使导体蚀刻时的精度下降的主要原因。在图25的结构中,为了提高导体蚀刻精度,追加有线路134。通过形成线路134,能够不使导体蚀刻精度下降而形成供电元件132。
[0189]此外,通过线路134的形成,而使供电元件132的电流的流动发生变化,但只要线路134的最长部分的长度为1/8波长以下,就不会影响交叉偏振波的抑制。
[0190]产业上的可利用性
[0191]本发明的阵列天线装置适用于车载等的雷达装置。
【主权项】
1.一种阵列天线装置,具备: 基板; 直线形状的带状导体,其设置于所述基板; 供电部,其向所述带状导体供给电力; 环状的多个环状元件,其沿所述带状导体每隔规定间隔地配置于所述基板的第一面,并分别在局部具有缺口 ; 导体板,其配置于所述基板的所述第一面的背面即第二面; 多个供电元件,其连接于所述带状导体,并分别具有沿着所述多个环状元件的外周的一部分的形状。2.如权利要求1所述的阵列天线装置,其中, 所述多个环状元件各自所具有的所述缺口相对于所述带状导体设置于45度的方向。3.如权利要求1或2所述的阵列天线装置,其中, 所述多个环状元件在所述带状导体的中心点呈点对称地设置,所述多个供电元件在所述带状导体的中心点呈点对称地设置。4.如权利要求1?3中任一项所述的阵列天线装置,其中, 所述带状导体在所述带状导体的终端还具备终端元件。5.如权利要求4所述的阵列天线装置,其中, 所述终端元件为环状元件。6.如权利要求1所述的阵列天线装置,其中, 所述多个供电元件分别隔开规定间隔地设置于所述多个环状元件中的对应的环状元件的外周圆的半径方向的外侧,并具有半圆环的形状。7.如权利要求1?6中任一项所述的阵列天线装置,其中, 所述多个环状元件各自和所述多个供电元件中的对应的供电元件之间的间隔针对每个环状元件而调节。8.如权利要求1?7中任一项所述的阵列天线装置,其中, 所述多个环状元件各自及所述多个供电元件中的对应的供电元件为相对于连结所述缺口部的中央和所述环状元件的中心的直线呈线对称的形状。9.如权利要求1?8中任一项所述的阵列天线装置,其中, 所述多个供电元件分别与所述带状导体电磁场地耦合。10.如权利要求1?9中任一项所述的阵列天线装置,其中, 所述带状导体设置于所述基板的内部。11.如权利要求1?9中任一项所述的阵列天线装置,其中, 所述带状导体设置于所述基板的所述第一面上。12.如权利要求1?8中任一项所述的阵列天线装置,其中, 所述带状导体设置于所述基板的所述第一面上, 所述多个供电元件分别与所述带状导体直接连接。
【文档编号】H01Q1/38GK105914454SQ201510869357
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年12月2日
【发明人】盐崎亮佑, 樫野佑, 樫野佑一, 佐藤润二
【申请人】松下知识产权经营株式会社
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