JP3613147B2

JP3613147B2 - Antenna device

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Publication number: JP3613147B2
Application number: JP2000188204A
Authority: JP
Inventors: 晶夫倉本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2020-06-22
Also published as: JP2002009542A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアンテナ装置に関し、特に誘電体よりなる筐体の内側に誘電体よりなる電波レンズを埋め込んだアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の衛星通信等では、誘電体レンズを備えたアンテナ装置が用いられており、設置スペース縮小の観点から装置の小型化が図られている。
【０００３】
図４０は従来のアンテナ装置を示す断面図である。
【０００４】
従来のアンテナ装置は、誘電体よりなるレンズ３００と、導体よりなるホーン３０１と、レンズ３００をホーン３０１に固定するフランジ３０５とから構成されている。
【０００５】
図４０を参照すると、レンズ３００が外気にふれる構造なので、レンズ３００をビス３０４で固定するためフランジ３０５を設けている。さらに、レンズ３００をビス３０４によりビス止めする際に強く締めすぎると、レンズ３００のフランジ３０５の部分にクラックが入るため、ある程度の厚みを持たせている。
【０００６】
また、フランジ３０５とホーン３０１との間に防水用のパッキン３０３が挿入される。レンズ３００やホ−ン３０１の自重を支えるため、ホ−ン３０１のネック部分は適度の強度が必要になる。
【０００７】
レンズ３００をビス止めする際の締めすぎ防止のトルク管理や、ホ−ン３０１との防水用にパッキン３０３を挿入したり、シ−ル剤を塗ったりすることが必要である。
【０００８】
レンズ３００は、レンズ開口が露出しているためレンズが外部環境に曝されることになるが、レンズ部分は通過する電波の伝搬損失を低く抑えるために、低損失な材料を使用している。レンズの低損失材料はＰＣ（ポリカ−ボネイト）に代表されるが、耐環境性があまり優れているといえない。例えば、ＰＣは塩水や薬品に犯されやすく、ソルベントクラックを発生しやすい。また、紫外線により劣化が促進される。そのために、レンズ２００に塗装等を施すのが一般的な対処方法である。塗装に用いる溶剤の選定が適切でないとソルベントクラックの発生要因となる。また、フランジのビス固定やパッキンの当たり面で継続的な応力がかかるため、時間の経過とともにクラックが入りやすい構造となり、耐環境性が要求される。
【０００９】
このようなアンテナ技術の他の一例として、特開平９−３２１５３３号公報記載の「レンズアンテナ」が知られている。
【００１０】
この公報では、円形の電波レンズと、これに結合してレンズアンテナを構成するホーンアンテナとからなり、電波レンズの中央の同心円部に円中形状の凸部を設置し、ホーンアンテナの端部に導波管を結合するフランジを配置した構造のレンズアンテナの技術が記載されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のアンテナ装置は、レンズをビス等で固定するためフランジ部分が必要なこと、レンズをビス止めする際に強く締めすぎるとレンズのフランジ部分にクラックが入るため、ある程度の厚みとホ−ンのネック部分に適度の強度が必要になるので、レンズ形状や構造が複雑になるという欠点を有している。
【００１２】
レンズの締めすぎ防止のトルク管理や、防水用パッキン挿入、シ−ル剤塗布等の組立、気密検査や目視検査が必要となるので、組立工程が多くなるという欠点を有している。
【００１３】
また、レンズ開口が露出しているためレンズが外部環境に曝されるので、耐環境性に劣るという欠点を有している。
【００１４】
本発明の目的は、簡易構造で、組立工程の低減を図り、耐環境性に優れたアンテナ装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンテナ装置は、導波管を形成し電波を受けるアンテナ給電部と；
このアンテナ給電部を端部に設け、前記電波を伝搬させる導体からなる円錐状のホーンアンテナと；
このホーンアンテナと接合し、前記電波を集束させる誘電体からなるレンズと；
このレンズが密着し、前記アンテナ給電部および前記ホーンアンテナを内蔵する誘電体からなる筐体と；
を備えたことを特徴としている。
【００１６】
導波管を形成し電波を受けるアンテナ給電部と；
このアンテナ給電部を端部に設け、前記電波を伝搬させる導体からなる円錐状のホーンアンテナと；
このホーンアンテナの内部に充填された誘電体層と；
前記ホーンアンテナと接合し、前記電波を集束させる誘電体からなるレンズと；
このレンズが密着し、前記アンテナ給電部および前記ホーンアンテナを内蔵する誘電体からなる筐体と；
を備えたことを特徴としている。
【００１７】
導波管を形成し電波を受けるアンテナ給電部と；
このアンテナ給電部に接続する高周波（ＲＦ）回路と；
このアンテナ給電部を端部に設け、前記電波を伝搬させる導体からなる円錐状のホーンアンテナと；
このホーンアンテナと接合し、前記電波を集束させる誘電体からなるレンズと；
このレンズが密着し、前記アンテナ給電部、前記ホーンアンテナおよび前記高周波回路を内蔵する誘電体からなる筐体と；
前記高周波回路と前記筐体とに接続するカバーと；
を備えたことを特徴としている。
【００１８】
前記筐体と前記カバーとの間に、防水用のパッキンを備えたことを特徴としている。
【００１９】
前記レンズと前記筐体のレンズ密着面の曲面が異なり、空間の隙間を有したことを特徴としている。
【００２０】
前記レンズと前記ホーンアンテナとの間に整合板を装着したことを特徴としている。
【００２１】
前記レンズと前記ホーンアンテナとの間に、第１の整合板と第２の整合板とを装着したことを特徴としている。
【００２２】
前記レンズが第１のレンズと第２のレンズとに層状に分割したことを特徴としている。
【００２３】
前記レンズが前記電波の伝搬方向に２分割し、第１のレンズと第２のレンズとに分割したことを特徴としている。
【００２４】
前記レンズと前記ホーンアンテナとの間に誘電体層を備えたことを特徴としている。
【００２５】
前記レンズと前記ホーンアンテナとの間に誘電体層を備え、前記ホーンアンテナの大きさが前記誘電体層の大きさに較べて小なることを特徴としている。
【００２６】
同軸コネクタを有し、この同軸コネクタから高周波信号を入力し、電波を放射する平面アンテナと；
この平面アンテナと接合し、前記電波を伝搬させる誘電体層と；
この誘電体層に接合し、前記電波を集束させる誘電体からなるレンズと；
このレンズに密着し、前記平面アンテナおよび前記誘電体層を内蔵する誘電体からなる筐体と；
を備えたことを特徴としている。
【００２７】
前記誘電体層が、誘電体を内含したホーンアンテナであることを特徴としている。
【００２８】
前記誘電体層が、前記レンズ側に密着する第１の誘電体層と前記平面アンテナに接合する第２の誘電体層とに分割され、前記第１の誘電体層がドーム形状であることを特徴としている。
【００２９】
前記誘電体層が、前記レンズ側に密着する第１の誘電体層と前記平面アンテナに接合する第２の誘電体層とに分割され、前記第２の誘電体層がドーム形状であることを特徴としている。
【００３０】
前記レンズが、直径の異なる複数の誘電体平板からなるレンズ板を層状に構成したことを特徴としている。
【００３１】
前記レンズと密着する前記筐体のレンズ密着部分面の厚さを連続的に変化させ、前記筐体をレンズの一部として構成したことを特徴としている。
【００３２】
前記レンズと密着する前記筐体に開口部を設け、前記レンズ周辺部と前記筐体との間に防水用パッキンを装着したことを特徴としている。
【００３３】
前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であり、このレンズと密着する前記筐体部分が平面状であることを特徴としている。
【００３４】
前記レンズと密着する前記筐体に開口部を設け、前記レンズ周辺部と前記筐体との間に防水用パッキンを装着し、前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であることを特徴としている。
【００３５】
前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であり、このレンズと密着する部分が平面状の前記筐体との間に整合板を装着したことを特徴としている。
【００３６】
前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であり、このレンズと密着する前記筐体のレンズ密着部分面の厚さを連続的に変化させ電波放射面に凸状のレンズ部を有する筐体を備えたことを特徴としている。
【００３７】
前記電波放射面に凸状のレンズ部を有する筐体と内側に凸形状の前記レンズとの間に、整合板を装着したことを特徴としている。
【００３８】
前記電波放射面に凸状のレンズ部を有する筐体の中央付近が凹部を有し、前記レンズの中央部が凸部を有し前記筐体の中央付近の凹部と密着することを特徴としている。
【００３９】
前記電波放射面に凸状のレンズ部を有する筐体の中央付近が凸部を有し、前記レンズの中央部が凹部を有し前記筐体の中央付近の凸部と密着することを特徴としている。
【００４０】
前記レンズの両側が凸部であることを特徴としている。
【００４１】
前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であり、このレンズに密着する前記筐体が平面状で中央付近が凸部を有し、前記レンズの中央部が凹部を有し前記筐体と密着することを特徴としている。
【００４２】
前記レンズの形状が内側の前記ホーンアンテナ側に凸形状であり、このレンズに密着する前記筐体が平面状で中央付近が凹部を有し、前記レンズの中央部が凸部を有し前記筐体と密着することを特徴としている。
【００４３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４４】
図１は本発明のアンテナ装置の一つの実施の形態を示す断面図である。
【００４５】
図１に示す本実施の形態は、誘電体よりなる筐体１と、誘電体よりなるレンズ２と、導体よりなるホ−ン３と、ホ−ン３端部の導波管構造のアンテナ給電部４とから構成されている。ここでホーンとはホーンアンテナを示す。
【００４６】
筐体１を構成する誘電体は、外部の風雨から筐体１内部を保護するために、耐環境性を重視したプラスチック（誘電体）等が用いられる。筐体１の内壁の一部にレンズ２が密着した構造としている。ホ−ン３は、一般に導体よりなるが誘電体より構成し、ホ−ン３の内側または外側の壁面を金属メッキしたものを用いることができる。
図２は、図１のアンテナ装置の動作原理を説明する図である。
【００４７】
なお、図２において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００４８】
図２を参照すると、円形導波管を形成しているアンテナ給電部４から入射された電波は、比誘電率がε_ｒ１で金属導体よりなるホ−ン３に囲まれた内部を伝搬する。アンテナ給電部付近から円錐状のホ−ン３にさしかかると、アンテナ給電部４から入射された電波は焦点１００から左側に放射状に広がる電波１０１となり、矢印の如く伝搬し、比誘電率がε_ｒ２のレンズ２に至る。レンズ２に入射した電波１０１はレンズ２の内部を伝搬し、比誘電率がε_ｒ３の誘電体からなる筐体１に至る。筐体１内を伝搬した電波１０１は、筐体１の左側方向に同位相の電波となって放射される。本アンテナ装置から放射される電波１０１の伝搬は、図２の左側からアンテナ給電部４側を観たとき、光がレンズで収束されるがごとく動作している。なお、比誘電率ε_ｒ２のレンズ２と比誘電率ε_ｒ３の筐体１の壁面は、それらの厚みが焦点１００から放射された電波１０１が筐体左側で同位相の平面波となるように調整されている。
【００４９】
一般に、ホ−ン３の内部は空気であることが多く、このとき比誘電率ε_ｒ１＝１となる。レンズ２は、ＰＣ（ポリカ−ボネイト）やアクリル、テフロン、ポリアミド樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂等が用いられることが多い。レンズ２は光学レンズのように中央部分で厚みを持っており、伝搬の際の損失を最少におさえるために、比較的低損失の材料が用いられる。レンズ２の材料としてＰＣが用いられる場合、周波数が３０ＧＨｚで、比誘電率ε_ｒ２は、２．８から３．０程度になる。また、筐体１の材料としては、レンズ２同様にＰＣ、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂等が多く用いられるが、この部分はレンズ２の保護を兼ねており、厚みも薄いことから損失より耐候性を重視した材料を用いるのがよい。従って、ＦＲＰやガラスを含有した強化エンジニアプラスチック材料などを用いることが得策である。
【００５０】
図３は本発明のアンテナ装置の第２の実施の形態を示す断面図である。
【００５１】
なお、図３において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００５２】
図３を参照すると、ホ−ン３の内部に誘電体層２００を充填している。ホ−ン３内部は比較的大きな空間となり、本アンテナ装置が温度変化の大きな地域の屋外環境に設置される場合には、このホ−ン３内部の空気の水分が結露する場合がある。従って、結露を防ぐためにホ−ン３の内部を発泡スチロ−ルなどの発泡剤やハニカム材等で充填することが有効である。
【００５３】
またこれとは別に、レンズ２と筐体１の材料の比誘電率との関係で、電波１０１が同位相で放射されるように、誘電体層２００の比誘電率ε_ｒ４を選ぶことも有効である。
【００５４】
図４は図１の筐体の正面及び背面を示す図である。
【００５５】
図４（ａ）は筐体の正面図を示し、図４（ｂ）は筐体の背面図を示す。
【００５６】
筐体１の全面裏側にレンズ２が配置されており、レンズ２を筐体１に密着させてホ−ン３で抑える構造である。
【００５７】
図５は、筐体の正面開口が矩形の場合を示す図である。
【００５８】
図５（ａ）は筐体の正面図を示し、図５（ｂ）は筐体の背面図を示す。
【００５９】
なお、図５において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
筐体１の全面は矩形でもレンズ２は光学的には回転対称のレンズとなるので、レンズ２の上側と下側がカットされた形状となる。
【００６１】
図６は、筐体の正面開口が矩形、レンズ外形が楕円形を示す図である。
【００６２】
図６（ａ）は筐体の正面図を示し、図６（ｂ）は筐体の背面図を示す。
【００６３】
なお、図６において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００６４】
図６を参照すると、レンズ２は光学的には回転対称の形状となるが、縦方向または横方向について、厳密な電波の収束を期待しない場合や必要な放射パタ−ンを形成するための位相分布が必要な場合を示している。
【００６５】
図７は、レンズの固定方法の詳細を示す図である。
【００６６】
なお、図７において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００６７】
レンズ２はホ−ン３により押しつけて固定しており、ホ−ン３は筐体１の内壁に設けられたツメ２０１により固定される。ツメ２０１は、組立時にホ−ン３を押し込み、その際ツメ２０１が僅かに沈み込んでホ−ン３が挿入されたあと、反力で戻るようにしておけば接着剤や固定用ビスは使用せずに済み、かつ組立工数が節約できる利点を有する。
【００６８】
図８は本発明のアンテナ装置の第３の実施の形態を示す断面図である。
【００６９】
なお、図８において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００７０】
図８を参照すると、図１のアンテナ給電回路４の部分に、ＲＦ回路６を接続し、カバ−５をつけて、送受信装置として構成している。
【００７１】
筐体１とカバ−５の接合面には、必要に応じてパッキンやシ−ル剤で防水対策を行う。ＲＦ回路６の入出力信号は、筐体１の壁面の外側やカバ−５の面から取り出される。
【００７２】
図９は本発明のアンテナ装置の第４の実施の形態を示す断面図である。
【００７３】
レンズと筐体のレンズ密着面の曲面が異なる場合を示しており、図９（ａ）は両端に空間を有する場合を示し、図９（ｂ）は中央に空間を有する場合を示す。
【００７４】
なお、図９において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００７５】
実際のレンズや筐体製造においては、レンズ２の曲面と筐体１のレンズ密着面の曲面を全く同一にすることは不可能で、ミクロ的には必ず図９（ａ）、図９（ｂ）のように空間４７が各々存在することになる。実際の製造では、レンズ２を安定に固定するために、故意に図９（ｂ）のような寸法公差で製造するのが一般的である。
【００７６】
前述の図２の動作原理図のように、電波１０１を光学レンズのように動作させるためには、レンズ２、筐体１と空間４７の比誘電率を考慮する必要がある。しかし、空間４７の電波伝搬距離が充分無視できるほど小さい場合は、これを無視しても問題ない。
【００７７】
図１０は本発明のアンテナ装置の第５の実施の形態を示す断面図である。
【００７８】
なお、図１０において図８に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００７９】
レンズ２とホ−ン３との間に、整合板７を付加したものである。一般に、誘電率の異なる媒質を伝搬する場合、その境界面で電波の反射を生じやすいが、整合板７の比誘電率と、厚さを（１），（２）式のように各々選ぶことにより、反射を緩和することができる。すなわち、ホ−ン３内の比誘電率をε_ｒ１、レンズ２の比誘電率をε_ｒ２とすると、整合板７の比誘電率ε_ｒ５は（１）式で与えられる。
【００８０】
【数１】

【００８１】
また、整合板７の厚さｄは、使用波長をλとして（２）式で与えられる。
【００８２】
【数２】

【００８３】
図１１は本発明のアンテナ装置の第６の実施の形態を示す断面図である。
【００８４】
なお、図１１において図１０に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００８５】
図１１は整合板が２枚の場合を示しており、整合板７の比誘電率をε_ｒ５、整合板８の比誘電率をε_ｒ６とすると、整合板７の厚さｄ１、整合板８の厚さｄ２は、それぞれ、使用波長をλとして（３）式で与えられる。
【００８６】
【数３】

【００８７】
また、ホーン内部の比誘電率をε_ｒ１とレンズの比誘電率ε_ｒ２との関係は（４）式が成立するように選定される。
【数４】

図１２は本発明のアンテナ装置の第７の実施の形態を示す断面図である。
【００８８】
なお、図１２において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００８９】
図１２はレンズが層状に複数のレンズ９、レンズ１０に層分割されている場合を示している。
【００９０】
図１のレンズ２があまりにも厚くなる場合は、レンズ２を射出成形で精度よく作ることが難しい場合がある。これは成形したレンズを冷却する過程において、内部と外部の温度差でレンズ表面にヒケができ、表面の精度が劣化することが原因である。このような場合、薄いレンズ９，１０を成形して層状に重ねていく方が、精度、コスト、生産性の面から有利な場合が多い。また、既成の平板のプラスチックの外形を切削加工して重ね合わせて使用する場合にも使用できる。
【００９１】
図１３は本発明のアンテナ装置の第８の実施の形態を示す断面図である。
【００９２】
なお、図１３において図１２に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００９３】
図１３を参照すると、レンズを電波の伝搬方向に複数に分割するため、レンズ１１とレンズ１２に分割した場合を示している。
【００９４】
一般に射出成形でレンズを製造する場合、その射出成型器の容量が小さいと製造できるレンズの大きさに制限が生じるが、レンズを２分割またはそれ以上に小さく分割することにより、製造が可能になる。
【００９５】
また、射出成形でレンズを製造する際、レンズが大きくなるとその中央部分の絶対的な厚さが厚くなり、冷却に時間がかかったり、ヒケによって設計通りの精度とならない場合がある。このようなときも、レンズを２分割または３分割と分割することにより、冷却が早く行えるので生産効率および精度の向上が図ることができる。
【００９６】
図１４は本発明のアンテナ装置の第９の実施の形態を示す断面図である。
【００９７】
なお、図１４において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【００９８】
図１４を参照すると、レンズ２とホ−ン３との間に誘電体層１３を挿入した場合を示している。レンズ２の固定に際し、図７のような方法をとると、レンズ２や筐体１のレンズ接触面に高い応力やストレスがかかるため、ある程度の伸縮性のある誘電体層１３を挿入することにより、ソフトに固定しようとするものである。誘電体層１３の材料としては、発泡スチロ−ルなどの発泡剤などが用いられる。
【００９９】
図１５は図１４の動作原理を示す説明図である。
【０１００】
なお、図１５において図１４に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１０１】
レンズ２とホ−ン３との間に誘電体層１３を挿入された場合、アンテナ給電部４から入射された電波１０２が、ホ−ン３内部から誘電体層１３を通り、レンズ２、筐体１を経て筐体１の左側に同位相の平面波に変換されて放射される。
【０１０２】
図１６は本発明のアンテナ装置の第１０の実施の形態を示す断面図である。
【０１０３】
なお、図１６において図１４に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１０４】
図１４同様に、レンズ２とホ−ン３の間に誘電体層１３を挿入し、ホ−ン３が小さい場合を示している。図１５の動作原理から理解されるように、誘電体層１３が存在する場合、電波１０２は誘電体層１３で広がるため、ホ−ン３を小さくしても特性に大差が出ない場合がある。この場合、ホ−ン３は小さい方が価格的にも有利である。さらに、本アンテナ装置から放射される電波の放射パタ−ン特性を任意の特性に制御したい場合について、ホ−ン３のサイズや形状を変化させて設計する場合もある。
【０１０５】
図１７は本発明のアンテナ装置の第１１の実施の形態を示す断面図である。
【０１０６】
なお、図１７において図１６に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１０７】
レンズ２への電波の照射手段として、平面アンテナ１４とこれに接続するコネクタ１５を用いた場合を示す。単に電波を照射するための手段で有れば、ホ−ン３である必要はなく、平面アンテナでもかまわない。平面アンテナ１４として円形のマイクロスリップパッチアンテナを用いている。
【０１０８】
図１８は図１７の動作原理を示す説明図である。
【０１０９】
なお、図１８において図１７に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１１０】
レンズ２への電波の照射手段として平面アンテナ１４を用い、コネクタ１５から入力されたＲＦ信号は平面アンテナ１４を給電し、電波１０３を放射状に放射する。電波１０３は、レンズ２と筐体１を通過し、筐体１の左側に同位相の平面波となって放射される。
【０１１１】
図１９は本発明のアンテナ装置の第１２の実施の形態を示す断面図である。
【０１１２】
なお、図１９において図１７に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１１３】
図１７との構成上の差異は、平面アンテナ１４で給電し、誘電体１３を含むホーン３を有する点である。
【０１１４】
図２０は平面アンテナの詳細を示す図である。
【０１１５】
図２０（ａ）は平面アンテナの正面図を、図２０（ｂ）は平面アンテナの断面図を、図２０（ｃ）は平面アンテナの背面図を示す。
【０１１６】
ここではマイクロストリップパッチアンテナを用いており、プリント基板１７の上面（左側）に円形のパッチ素子４５が配置され、下面（右側）には、グランド板１８を介して、同軸コネクタ１９が配置されている。給電は、パッチ素子４５の中心よりオフセットした位置の給電点１６に裏側から同軸コネクタ１９により給電される。
【０１１７】
図２１は平面アンテナの他の詳細を示す図である。
【０１１８】
図２１（ａ）は平面アンテナの正面図を、図２１（ｂ）は平面アンテナの断面図を、図２１（ｃ）は平面アンテナの背面図を示す。
【０１１９】
平面アンテナ１４としてスロットアンテナを用いており、プリント基板１７の上面（左側）にグランド板１８が配置され、その中心部にスロット素子２０が配置されている。一方、プリント基板１７の下側（右側）には、マイクロストリップライン２１が配置されており、プリント基板１７を介して、スロット素子２０を給電している。
【０１２０】
図２２は本発明のアンテナ装置の第１３の実施の形態を示す断面図である。
【０１２１】
なお、図２２において図１７に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１２２】
図１７の構成に対して誘電体層１３が、誘電体層２２と誘電体層２３とに分割されており、誘電体層２２はド−ム形状またはレンズ２と同等の形状である。誘電体層２２は、レンズ２のみでの収束効果が十分でない場合に用いる。
【０１２３】
図２３は図２２の動作原理を示す説明図である。
【０１２４】
なお、図２３において図２２に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１２５】
平面アンテナ１４より放射状に放射された電波１０４は、誘電体層２３、誘電体層２２、レンズ２、筐体１を経て筐体１の左側に、同位相の平面波として放射される。
【０１２６】
図２４は本発明のアンテナ装置の第１４の実施の形態を示す断面図である。
【０１２７】
なお、図２４において図２２に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１２８】
誘電体層２２が平面アンテナ１４側に装着されている場合を示している。
【０１２９】
図２５は図２４の動作原理を示す説明図である。
【０１３０】
なお、図２５において図２４に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１３１】
平面アンテナ１４より放射状に放射された電波１０４は、誘電体層２２、誘電体層２３、レンズ２、筐体１を経て筐体１の左側に、同位相の平面波として放射される。
【０１３２】
図２６は本発明のアンテナ装置の第１５の実施の形態を示す断面図である。
【０１３３】
なお、図２６において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１３４】
図１のレンズ２を複数の誘電体平板からなるレンズ板２４，２５，２６，２７，２８で構成した場合を示す。レンズアンテナとして高い能率を望まない場合は、本構造とすることで平板の誘電体板を構成できるので、安価なアンテナ装置となる。これらのレンズ板は、筐体１の曲面部分とホ−ン３で自然に固定され、何ら位置決めや固定の必要もなく、簡易かつ安価に製造できる。また、レンズ板２４〜２８を比較的低い比誘電率の材料で構成し、レンズ板２５、レンズ板２７のように徐々に内層にいくにしたがって比誘電率の高い材料を用いると、レンズ表面における反射の度合いが軽減され、かつレンズ板２４〜レンズ板２８までのト−タルの厚さを薄く構成できるメリットもある。なお、レンズ板２４〜レンズ板２８の壁面について、壁面１０８のような形状にすることでアンテナとしての放射能率が良くなる。
【０１３５】
図２７は本発明のアンテナ装置の第１６の実施の形態を示す断面図である。
【０１３６】
なお、図２７において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１３７】
筐体のレンズ密着部の面の厚さを連続的に変化させ、レンズの一部として利用するような筐体２９を有する場合を示す。電気的な動作原理としては、筐体２９の曲面とレンズ２とを合成したものをひとつのレンズとして考えることができる。
【０１３８】
図２８は本発明のアンテナ装置の第１７の実施の形態を示す断面図である。
【０１３９】
なお、図２８において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１４０】
図１の筐体１の左側面の一部がない場合を示している。電波放射面の一部に穴が空いた形状の筐体３０に、防水目的のパッキン３１をはさんでレンズ２がはめ込まれている構造である。レンズ２が外気に露出しているので、レンズ２の耐久性は改善されないが、構造が簡単で、組立工数の削減等には有効な構造である。また一般的には、耐久性を重視して損失が大きめな材料に選定されるので、筐体１部分を電波が通過しないため、より低損失なアンテナ装置が実現できる。
【０１４１】
図２９は本発明のアンテナ装置の第１８の実施の形態を示す断面図である。
【０１４２】
なお、図２９において図１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１４３】
レンズ３２の形状が、内側に凸形状のレンズを用いている場合を示す。
【０１４４】
図３０は図２９の動作原理を示す説明図である。
【０１４５】
なお、図３０において図２９に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１４６】
アンテナ給電部４から入力された電波１０５は、ホ−ン３内部を放射状に伝搬し、レンズ３２、筐体１を経て、筐体１の左側に同位相の平面波として放射される。
【０１４７】
図３１は本発明のアンテナ装置の第１９の実施の形態を示す断面図である。
【０１４８】
なお、図３１において図２９に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１４９】
レンズ３２の一部が、露出している場合を示している。
【０１５０】
図３２は本発明のアンテナ装置の第２０の実施の形態を示す断面図である。
【０１５１】
なお、図３２において図３１に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１５２】
レンズ３２と筐体３３との間に整合板７が挿入された場合を示す。
【０１５３】
図３３は本発明のアンテナ装置の第２１の実施の形態を示す断面図である。
【０１５４】
なお、図３３において図２９に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１５５】
電波放射面に凸状の筐体レンズ部３４を有する筐体４８にレンズ３２をはめ込んだ構成としている。
【０１５６】
図３４は本発明のアンテナ装置の第２２の実施の形態を示す断面図である。
【０１５７】
なお、図３４において図３３に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１５８】
レンズ３２と、電波放射面に筐体４８が有する凸状の筐体レンズ部３４との間に、整合板７を挟み込んだ形で挿入した場合を示している。
【０１５９】
図３５は本発明のアンテナ装置の第２３の実施の形態を示す断面図である。
【０１６０】
なお、図３５において図３３に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１６１】
凹状の筐体レンズ部３６と凸部を持つレンズ３５とを組み合わせた場合を示している。本構成は、レンズ３５の横ズレを防止する方法として有効である。
【０１６２】
図３６は本発明のアンテナ装置の第２４の実施の形態を示す断面図である。
【０１６３】
なお、図３６において図３５に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１６４】
凸状の筐体レンズ部３８と凹部を持つレンズ３７とを用いた場合を示す。
【０１６５】
図３７は本発明のアンテナ装置の第２５の実施の形態を示す断面図である。
【０１６６】
なお、図３７において図３６に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１６７】
本構成は、両側が凸状のレンズ３９を筐体４８の筐体レンズ部４０に密着させた場合を示す。
【０１６８】
図３８は本発明のアンテナ装置の第２６の実施の形態を示す断面図である。
【０１６９】
なお、図３８において図２９に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１７０】
平面状の筐体の凸部４２と凹部を持つレンズ４１を用いた場合を示し、レンズ４１の横ズレを防止する方法として有効である。
【０１７１】
図３９は本発明のアンテナ装置の第２７の実施の形態を示す断面図である。
【０１７２】
なお、図３９において図２９に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。
【０１７３】
平面状の筐体の凹部４４と凸部を持つレンズ４３を用いた場合を示す。
【０１７４】
上述の通り、誘電体の筐体の内側に誘電体の電波レンズを埋め込んだレンズアンテナである。誘電体よりなる筐体の内側の壁面に誘電体よりなるレンズを配置し、円錐形状のホ−ンアンテナでレンズを固定し、導波管構造のホ−ン端部より給電し、レンズアンテナとして用いている。開口面の形状は、円状である必要はなく、矩形の開口でもよい。
【０１７５】
一般に誘電体レンズを用いたレンズアンテナは、レンズ２部分を外気にふれる構造とするのが一般的であるが、この方法はレンズ２をビス等で固定するため、フランジ部分を設けなければならず、レンズ形状が複雑となる。さらに、レンズをビス止めする際に強く締めすぎると、レンズのフランジ部分にクラックが入るためある程度の厚みも必要になる。しかし、本発明では、レンズ２は内側から入れ込むだけで、ホ−ン３により固定する構造となっているので、レンズ２にフランジやビス穴を設ける必要はなく簡単な構造としている。
【０１７６】
また、一般にレンズ２をビス止めする際の締めすぎ防止のトルク管理や、ホ−ン３との防水のためにパッキンを入れたり、シ−ル剤を塗ったりする必要があるため組立が複雑で工程が多く、組立費用（工数）が多くかかるが、これに対し本発明では、ビス止めやシ−ルの作業が発生せず、組立作業に要する時間は大幅に削減可能となる。
【０１７７】
本発明の構造では、ホ−ンについて自重をささえる強度が必要で直径が小さくなっている部分は強固に作る必要があるが、筐体１が鋳型で安くできる上、ホ−ン３も強い強度を必要としない。
【０１７８】
一般に、レンズ開口が露出している場合、レンズは通過する電波の伝搬損失を低く抑えるために低損失な材料を使用する。レンズの低損失材料は、ＰＣ（ポリカ−ボネイト）やＡＢＳ等が用いられるが、耐環境性があまり優れているといえない。例えば、ＰＣは塩水や薬品に犯されやすく、ソルベントクラックが発生しやすい。しかし、本発明では、筐体１が外部環境からレンズ２を守っているので、筐体１の材料として多少電波損失が大きくても耐環境性の良好な材料を使用し、内部に配置しているレンズ２は耐環境性より電気性能を重視した材料を選択することができる。筐体１の壁厚は厚くないので多少損失の大きな材料を選んでもインパクトは少なく、逆に内部のレンズ２について電気特性重視の損失の少ない材料を選定できるので、結局、ト−タルの損失（電気性能）も耐環境性も本発明の方が有利になる。
【０１７９】
なお、アンテナをある周波数で設計し、後に他の用途で少し周波数をずらして使用したい場合などにおいては、設計を初めから行う必要がなく、整合板７、８の厚さを調整して対応することが可能である。
【０１８０】
また、以前設計製造したレンズがある場合は、それを流用し、その後方にレンズを付加してやれば対応可能である。
【０１８１】
さらにまた、レンズ自身が大きく射出成型器の容量が足らない場合は、レンズを２分割して対応することができる。
【０１８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のアンテナ装置は、レンズにフランジやビス穴を設ける必要がなく、またビス止めやシ−ルのトルク管理作業が発生せず、防水のためにパッキンを入れたりシ−ル剤を塗ったりする必要がないので、アンテナ構造を簡単にでき、また組立作業に要する時間は大幅に削減できるという効果を有している。
【０１８３】
耐環境性の良好な材料の筐体が外部環境からレンズを保護しているので、耐環境性、電気性能に優れたアンテナ特性が得られるという効果を有している。
【０１８４】
また、アンテナ構造である周波数の設計は、整合板の厚さを調整して対応することができるので、周波数設計に融通性があるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアンテナ装置の一つの実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１のアンテナ装置の動作原理を説明する図である。
【図３】本発明のアンテナ装置の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図４】図１の筐体の正面及び背面を示す図である。
【図５】筐体の正面開口が矩形の場合を示す図である。
【図６】筐体の正面開口が矩形、レンズ外形が楕円形を示す図である。
【図７】レンズの固定方法の詳細を示す図である。
【図８】本発明のアンテナ装置の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図９】本発明のアンテナ装置の第４の実施の形態を示す断面図である。
【図１０】本発明のアンテナ装置の第５の実施の形態を示す断面図である。
【図１１】本発明のアンテナ装置の第６の実施の形態を示す断面図である。
【図１２】本発明のアンテナ装置の第７の実施の形態を示す断面図である。
【図１３】本発明のアンテナ装置の第８の実施の形態を示す断面図である。
【図１４】本発明のアンテナ装置の第９の実施の形態を示す断面図である。
【図１５】図１４の動作原理を示す説明図である。
【図１６】本発明のアンテナ装置の第１０の実施の形態を示す断面図である。
【図１７】本発明のアンテナ装置の第１１の実施の形態を示す断面図である。
【図１８】図１７の動作原理を示す説明図である。
【図１９】本発明のアンテナ装置の第１２の実施の形態を示す断面図である。
【図２０】平面アンテナの詳細を示す図である。
【図２１】図２１は平面アンテナの他の詳細を示す図である。
【図２２】本発明のアンテナ装置の第１３の実施の形態を示す断面図である。
【図２３】図２２の動作原理を示す説明図である。
【図２４】本発明のアンテナ装置の第１４の実施の形態を示す断面図である。
【図２５】図２４の動作原理を示す説明図である。
【図２６】本発明のアンテナ装置の第１５の実施の形態を示す断面図である。
【図２７】本発明のアンテナ装置の第１６の実施の形態を示す断面図である。
【図２８】本発明のアンテナ装置の第１７の実施の形態を示す断面図である。
【図２９】本発明のアンテナ装置の第１８の実施の形態を示す断面図である。
【図３０】図２９の動作原理を示す説明図である。
【図３１】本発明のアンテナ装置の第１９の実施の形態を示す断面図である。
【図３２】本発明のアンテナ装置の第２０の実施の形態を示す断面図である。
【図３３】本発明のアンテナ装置の第２１の実施の形態を示す断面図である。
【図３４】本発明のアンテナ装置の第２２の実施の形態を示す断面図である。
【図３５】本発明のアンテナ装置の第２３の実施の形態を示す断面図である。
【図３６】本発明のアンテナ装置の第２４の実施の形態を示す断面図である。
【図３７】本発明のアンテナ装置の第２５の実施の形態を示す断面図である。
【図３８】本発明のアンテナ装置の第２６の実施の形態を示す断面図である。
【図３９】本発明のアンテナ装置の第２７の実施の形態を示す断面図である。
【図４０】従来のアンテナ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１筐体
２レンズ
３ホーン
４アンテナ給電部
５カバー
６ＲＦ回路
７，８整合板
９，１０レンズ
１１，１２レンズ
１３誘電体層
１４平面アンテナ
１５コネクタ
１６給電点
１７プリント基板
１８グランド板
１９同軸コネクタ
２０スロット素子
２１マイクロストリップライン
２２，２３誘電体層
２４，２５，２６，２７，２８レンズ板
２９筐体
３０筐体
３１パッキン
３２レンズ
３３筐体
３４筐体レンズ部
３５レンズ
３６筐体レンズ部
３７レンズ
３８筐体レンズ部
３９レンズ
４０筐体レンズ部
４１レンズ
４２筐体の凸部
４３レンズ
４４筐体の凹部
４５パッチ素子
４７空間
４８筐体
１００焦点
１０１電波
１０２，１０３，１０４，１０５電波
１０８壁面
２００誘電体層
２０１ツメ
３００レンズ
３０１ホーン
３０３パッキン
３０４ビス
３０５フランジ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna device, and more particularly to an antenna device in which a radio wave lens made of a dielectric is embedded inside a housing made of a dielectric.
[0002]
[Prior art]
In recent satellite communications and the like, an antenna device including a dielectric lens is used, and the device is downsized from the viewpoint of reducing the installation space.
[0003]
FIG. 40 is a cross-sectional view showing a conventional antenna device.
[0004]
The conventional antenna device includes a lens 300 made of a dielectric, a horn 301 made of a conductor, and a flange 305 that fixes the lens 300 to the horn 301.
[0005]
Referring to FIG. 40, since the lens 300 is in contact with the outside air, a flange 305 is provided to fix the lens 300 with screws 304. Further, if the lens 300 is tightened too much with the screws 304, cracks will occur in the flange 305 portion of the lens 300, so that a certain amount of thickness is provided.
[0006]
Further, a waterproof packing 303 is inserted between the flange 305 and the horn 301. In order to support the weight of the lens 300 and the horn 301, the neck portion of the horn 301 needs to have an appropriate strength.
[0007]
It is necessary to insert a packing 303 or apply a sealant for torque management to prevent over-tightening when the lens 300 is screwed or for waterproofing with the horn 301.
[0008]
The lens 300 is exposed to the external environment because the lens opening is exposed, but the lens portion uses a low-loss material in order to suppress the propagation loss of radio waves passing therethrough. The low-loss material of the lens is represented by PC (polycarbonate), but it cannot be said that the environmental resistance is very good. For example, PC is easily violated by salt water and chemicals, and tends to generate solvent cracks. Moreover, deterioration is accelerated by ultraviolet rays. For this purpose, it is a general countermeasure method to paint the lens 200 or the like. Solvent cracks can occur if the solvent used for painting is not properly selected. In addition, since continuous stress is applied to the screw fixing of the flange and the contact surface of the packing, it becomes a structure in which cracks easily occur over time, and environmental resistance is required.
[0009]
As another example of such an antenna technique, a “lens antenna” described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-321533 is known.
[0010]
In this publication, a circular radio wave lens and a horn antenna that forms a lens antenna by being coupled to this lens are provided. A technique of a lens antenna having a structure in which a flange for coupling a waveguide is arranged is described.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional antenna device described above requires a flange portion to fix the lens with a screw or the like, and if the lens is tightened too much when it is screwed, the lens flange portion cracks. Therefore, there is a disadvantage that the lens shape and structure are complicated.
[0012]
Since it requires torque management to prevent over-tightening of the lens, insertion of waterproof packing, application of sealant, etc., airtight inspection and visual inspection, there are disadvantages that the assembly process is increased.
[0013]
Further, since the lens opening is exposed, the lens is exposed to the external environment, so that it has a disadvantage that it is inferior in environmental resistance.
[0014]
An object of the present invention is to provide an antenna device having a simple structure, reducing the assembly process, and having excellent environmental resistance.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The antenna device of the present invention includes an antenna feeding unit that forms a waveguide and receives radio waves;
A conical horn antenna made of a conductor for propagating the radio wave, provided with an antenna feeding portion at an end;
A lens made of a dielectric material that joins the horn antenna and focuses the radio wave;
A housing made of a dielectric material in which the lens is in close contact with the antenna feeding portion and the horn antenna;
It is characterized by having.
[0016]
An antenna feeder that forms a waveguide and receives radio waves;
A conical horn antenna made of a conductor for propagating the radio wave, provided with an antenna feeding portion at an end;
A dielectric layer filled inside the horn antenna;
A dielectric lens that is joined to the horn antenna and focuses the radio wave;
A housing made of a dielectric material in which the lens is in close contact with the antenna feeding portion and the horn antenna;
It is characterized by having.
[0017]
An antenna feeder that forms a waveguide and receives radio waves;
A radio frequency (RF) circuit connected to the antenna feeder;
A conical horn antenna made of a conductor for propagating the radio waves, provided with an antenna feeding portion at an end;
A lens made of a dielectric material that joins the horn antenna and focuses the radio wave;
A housing made of a dielectric material in which the lens is in close contact with the antenna feeding portion, the horn antenna, and the high-frequency circuit;
A cover connected to the high-frequency circuit and the housing;
It is characterized by having.
[0018]
A waterproof packing is provided between the casing and the cover.
[0019]
The curved surface of the lens and the lens contact surface of the housing are different, and there is a space gap.
[0020]
A matching plate is mounted between the lens and the horn antenna.
[0021]
A first matching plate and a second matching plate are mounted between the lens and the horn antenna.
[0022]
The lens is divided into a first lens and a second lens in layers.
[0023]
The lens is divided into two in the propagation direction of the radio wave, and is divided into a first lens and a second lens.
[0024]
A dielectric layer is provided between the lens and the horn antenna.
[0025]
A dielectric layer is provided between the lens and the horn antenna, and the size of the horn antenna is smaller than the size of the dielectric layer.
[0026]
A planar antenna that has a coaxial connector, receives a high-frequency signal from the coaxial connector, and radiates radio waves;
A dielectric layer bonded to the planar antenna and propagating the radio wave;
A dielectric lens that is bonded to the dielectric layer and focuses the radio wave;
A housing made of a dielectric material in close contact with the lens and incorporating the planar antenna and the dielectric layer;
It is characterized by having.
[0027]
The dielectric layer is a horn antenna including a dielectric.
[0028]
The dielectric layer is divided into a first dielectric layer in close contact with the lens side and a second dielectric layer joined to the planar antenna, and the first dielectric layer has a dome shape. It is a feature.
[0029]
The dielectric layer is divided into a first dielectric layer in close contact with the lens side and a second dielectric layer bonded to the planar antenna, and the second dielectric layer has a dome shape. It is a feature.
[0030]
The lens is characterized in that a lens plate composed of a plurality of dielectric flat plates having different diameters is formed in a layer shape.
[0031]
The thickness of the lens contact portion surface of the casing that is in close contact with the lens is continuously changed, and the casing is configured as a part of the lens.
[0032]
An opening is provided in the housing that is in close contact with the lens, and a waterproof packing is mounted between the lens periphery and the housing.
[0033]
The lens has a convex shape on the inner horn antenna side, and the housing portion in close contact with the lens is flat.
[0034]
An opening is provided in the housing that is in close contact with the lens, a waterproof packing is attached between the lens periphery and the housing, and the shape of the lens is a convex shape on the inner horn antenna side. It is characterized by.
[0035]
The lens has a convex shape on the inner side of the horn antenna, and a matching plate is mounted between the housing and the portion in close contact with the lens.
[0036]
The lens has a convex shape on the inner side of the horn antenna, and has a convex lens portion on the radio wave radiation surface by continuously changing the thickness of the lens close contact portion surface of the casing that is in close contact with the lens. It is characterized by having a housing.
[0037]
A matching plate is mounted between a housing having a convex lens portion on the radio wave radiation surface and the convex lens on the inside.
[0038]
The center of the housing having a convex lens portion on the radio wave radiation surface has a concave portion, and the central portion of the lens has a convex portion and is in close contact with the concave portion near the center of the housing. .
[0039]
The vicinity of the center of the housing having the convex lens portion on the radio wave radiation surface has a convex portion, and the central portion of the lens has a concave portion and is in close contact with the convex portion near the center of the housing. Yes.
[0040]
Both sides of the lens are convex portions.
[0041]
The lens has a convex shape toward the inside of the horn antenna, the casing that is in close contact with the lens is planar, has a convex portion near the center, and the central portion of the lens has a concave portion. It is characterized by close contact with the body.
[0042]
The lens has a convex shape toward the inside of the horn antenna, the casing that is in close contact with the lens is planar, has a concave portion near the center, and the central portion of the lens has a convex portion. It is characterized by close contact with the body.
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0044]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an antenna device of the present invention.
[0045]
The present embodiment shown in FIG. 1 includes a case 1 made of a dielectric, a lens 2 made of a dielectric, a horn 3 made of a conductor, and an antenna feeding of a waveguide structure at the end of the horn 3. Part 4. Here, the horn refers to a horn antenna.
[0046]
As the dielectric constituting the housing 1, a plastic (dielectric material) that emphasizes environmental resistance is used in order to protect the inside of the housing 1 from external wind and rain. The lens 2 is in close contact with a part of the inner wall of the housing 1. The horn 3 is generally made of a conductor but is made of a dielectric, and the inner or outer wall surface of the horn 3 can be metal-plated.
FIG. 2 is a diagram for explaining the operating principle of the antenna device of FIG.
[0047]
2 corresponding to the components shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals or symbols, and the description thereof is omitted.
[0048]
Referring to FIG. 2, the radio wave incident from the antenna feeding unit 4 forming the circular waveguide has a relative dielectric constant of ε. _r1 And propagates inside the horn 3 made of a metal conductor. When approaching the cone-shaped horn 3 from the vicinity of the antenna feeding portion, the radio wave incident from the antenna feeding portion 4 becomes a radio wave 101 radiating from the focal point 100 to the left side, propagates as indicated by an arrow, and has a relative dielectric constant of ε _r2 To lens 2. The radio wave 101 incident on the lens 2 propagates inside the lens 2 and has a relative dielectric constant of ε _r3 To the housing 1 made of a dielectric material. The radio wave 101 propagated in the housing 1 is radiated as a radio wave having the same phase in the left direction of the housing 1. The propagation of the radio wave 101 radiated from the antenna apparatus operates as if the light is converged by the lens when the antenna power feeding unit 4 side is viewed from the left side of FIG. The relative dielectric constant ε _r2 Lens 2 and relative permittivity ε _r3 The wall surface of the casing 1 is adjusted such that the radio wave 101 radiated from the focal point 100 becomes a plane wave having the same phase on the left side of the casing.
[0049]
In general, the inside of the horn 3 is often air, and at this time, the relative dielectric constant ε _r1 = 1. The lens 2 is often made of PC (polycarbonate), acrylic, Teflon, polyamide resin, silicon resin, epoxy resin, ABS resin, AES resin, or the like. The lens 2 has a thickness at the central portion like an optical lens, and a relatively low loss material is used in order to minimize the loss during propagation. When PC is used as the material of the lens 2, the frequency is 30 GHz and the relative dielectric constant ε _r2 Is about 2.8 to 3.0. As the material of the housing 1, PC, ABS resin, AES resin, etc. are often used like the lens 2, but this part also serves as protection of the lens 2, and since it is thin, it is more resistant to weather than loss. It is better to use important materials. Therefore, it is advisable to use reinforced engineered plastic materials containing FRP or glass.
[0050]
FIG. 3 is a sectional view showing a second embodiment of the antenna device of the present invention.
[0051]
In FIG. 3, components corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0052]
Referring to FIG. 3, the horn 3 is filled with a dielectric layer 200. The inside of the horn 3 becomes a relatively large space, and when the antenna apparatus is installed in an outdoor environment where the temperature changes greatly, moisture in the air inside the horn 3 may be condensed. Therefore, in order to prevent condensation, it is effective to fill the inside of the horn 3 with a foaming agent such as foamed polystyrene or a honeycomb material.
[0053]
Separately from this, the relative dielectric constant ε of the dielectric layer 200 is such that the radio wave 101 is emitted in the same phase due to the relationship between the relative dielectric constant of the material of the lens 2 and the housing 1. _r4 It is also effective to select.
[0054]
4 is a view showing the front and back of the housing of FIG.
[0055]
4A shows a front view of the casing, and FIG. 4B shows a rear view of the casing.
[0056]
A lens 2 is disposed on the entire back side of the housing 1, and the lens 2 is in close contact with the housing 1 and held by the horn 3.
[0057]
FIG. 5 is a diagram illustrating a case where the front opening of the housing is rectangular.
[0058]
FIG. 5A shows a front view of the casing, and FIG. 5B shows a rear view of the casing.
[0059]
5 that correspond to the components shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals or symbols, and the description thereof is omitted.
[0060]
Even if the entire surface of the housing 1 is rectangular, the lens 2 is optically rotationally symmetric, so that the upper and lower sides of the lens 2 are cut off.
[0061]
FIG. 6 is a diagram illustrating a rectangular front opening of the housing and an elliptical lens outer shape.
[0062]
6A shows a front view of the casing, and FIG. 6B shows a rear view of the casing.
[0063]
In FIG. 6, components corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0064]
Referring to FIG. 6, the lens 2 is optically rotationally symmetric, but the phase for forming a required radiation pattern in the case of not expecting strict convergence of radio waves in the vertical direction or the horizontal direction. The case where distribution is required is shown.
[0065]
FIG. 7 is a diagram showing details of the lens fixing method.
[0066]
7 that correspond to the components shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals or symbols, and the description thereof is omitted.
[0067]
The lens 2 is pressed and fixed by a horn 3, and the horn 3 is fixed by a claw 201 provided on the inner wall of the housing 1. The claw 201 pushes the horn 3 at the time of assembling, and when the claw 201 is slightly submerged and the horn 3 is inserted and then returned by a reaction force, the adhesive and fixing screws are used. This has the advantage that it can be saved and the number of assembly steps can be saved.
[0068]
FIG. 8 is a sectional view showing a third embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0069]
In FIG. 8, components corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0070]
Referring to FIG. 8, an RF circuit 6 is connected to the portion of the antenna feeding circuit 4 of FIG. 1 and a cover 5 is attached to constitute a transmitting / receiving device.
[0071]
The joint surface between the casing 1 and the cover 5 is waterproofed with a packing or a sealant as necessary. The input / output signal of the RF circuit 6 is taken out from the outside of the wall surface of the housing 1 or the surface of the cover 5.
[0072]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0073]
9 shows a case where the curved surfaces of the lens and the lens contact surface of the housing are different. FIG. 9A shows a case where there is a space at both ends, and FIG. 9B shows a case where there is a space at the center.
[0074]
9 that correspond to the components shown in FIG. 1 are assigned the same reference numerals or symbols, and descriptions thereof are omitted.
[0075]
In actual lens and housing manufacture, it is impossible to make the curved surface of the lens 2 and the curved surface of the lens contact surface of the housing 1 completely the same. Each space 47 exists as shown in FIG. In actual manufacture, in order to fix the lens 2 stably, it is common to intentionally manufacture with a dimensional tolerance as shown in FIG.
[0076]
As shown in the operation principle diagram of FIG. 2 described above, in order to operate the radio wave 101 like an optical lens, it is necessary to consider the relative permittivity of the lens 2, the housing 1 and the space 47. However, if the radio wave propagation distance in the space 47 is small enough to be ignored, it can be ignored.
[0077]
FIG. 10 is a sectional view showing a fifth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0078]
10 that correspond to the components shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals or symbols, and the description thereof is omitted.
[0079]
An alignment plate 7 is added between the lens 2 and the horn 3. In general, when propagating through media having different dielectric constants, radio waves are likely to be reflected at the boundary surface. However, the relative dielectric constant and thickness of the matching plate 7 should be selected as shown in equations (1) and (2). Thus, reflection can be relaxed. That is, the dielectric constant in the horn 3 is expressed as ε _r1 , The relative permittivity of lens 2 is ε _r2 Then, the relative dielectric constant ε of the matching plate 7 _r5 Is given by equation (1).
[0080]
[Expression 1]

[0081]
Further, the thickness d of the matching plate 7 is given by the equation (2) where λ is the wavelength used.
[0082]
[Expression 2]

[0083]
FIG. 11 is a sectional view showing a sixth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0084]
In FIG. 11, components corresponding to those shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0085]
FIG. 11 shows a case where there are two matching plates, and the relative dielectric constant of the matching plate 7 is expressed as ε. _r5 And the relative dielectric constant of the matching plate 8 is ε _r6 Then, the thickness d1 of the matching plate 7 and the thickness d2 of the matching plate 8 are given by the equation (3), where λ is a use wavelength.
[0086]
[Equation 3]

[0087]
Also, let the relative dielectric constant inside the horn be ε _r1 And the dielectric constant ε of the lens _r2 Is selected so that equation (4) holds.
[Expression 4]

FIG. 12 is a sectional view showing a seventh embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0088]
In FIG. 12, components corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0089]
FIG. 12 shows a case where the lens is divided into a plurality of lenses 9 and 10 in a layered manner.
[0090]
If the lens 2 in FIG. 1 is too thick, it may be difficult to make the lens 2 with high precision by injection molding. This is because, in the process of cooling the molded lens, sink marks are formed on the lens surface due to the temperature difference between the inside and the outside, and the accuracy of the surface deteriorates. In such a case, it is often advantageous in terms of accuracy, cost, and productivity to form the thin lenses 9 and 10 and stack them in layers. Moreover, it can be used also when it cuts and superimposes the external shape of the existing flat plastic.
[0091]
FIG. 13 is a sectional view showing an antenna device according to an eighth embodiment of the present invention.
[0092]
In FIG. 13, components corresponding to those shown in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0093]
FIG. 13 shows a case where the lens is divided into a lens 11 and a lens 12 in order to divide the lens into a plurality of parts in the propagation direction of the radio wave.
[0094]
In general, when a lens is manufactured by injection molding, if the capacity of the injection molding machine is small, the size of the lens that can be manufactured is limited. However, the lens can be manufactured by dividing the lens into two or more. .
[0095]
In addition, when a lens is manufactured by injection molding, if the lens becomes large, the absolute thickness of the central portion becomes thick, and it may take time for cooling, or the accuracy as designed may not be achieved due to sink marks. Even in such a case, by dividing the lens into two or three, the cooling can be performed quickly, so that the production efficiency and accuracy can be improved.
[0096]
FIG. 14 is a sectional view showing a ninth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0097]
In FIG. 14, components corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0098]
Referring to FIG. 14, a case where a dielectric layer 13 is inserted between the lens 2 and the horn 3 is shown. When fixing the lens 2, if a method as shown in FIG. 7 is used, a high stress or stress is applied to the lens contact surface of the lens 2 or the housing 1, so that a dielectric layer 13 having a certain degree of elasticity is inserted. , Is to try to fix in soft. As a material for the dielectric layer 13, a foaming agent such as foamed polystyrene is used.
[0099]
FIG. 15 is an explanatory diagram showing the operation principle of FIG.
[0100]
In FIG. 15, components corresponding to those shown in FIG. 14 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0101]
When the dielectric layer 13 is inserted between the lens 2 and the horn 3, the radio wave 102 incident from the antenna feeding unit 4 passes through the dielectric layer 13 from the inside of the horn 3 and passes through the lens 2 and the housing. It is converted into a plane wave having the same phase and emitted to the left side of the casing 1 through the body 1.
[0102]
FIG. 16 is a sectional view showing a tenth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0103]
In FIG. 16, components corresponding to those shown in FIG. 14 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0104]
Similarly to FIG. 14, the dielectric layer 13 is inserted between the lens 2 and the horn 3, and the horn 3 is small. As can be understood from the operation principle of FIG. 15, when the dielectric layer 13 is present, the radio wave 102 spreads in the dielectric layer 13, so that there may be no significant difference in characteristics even if the horn 3 is reduced. . In this case, the smaller the horn 3, the more advantageous in terms of price. Furthermore, when it is desired to control the radiation pattern characteristic of the radio wave radiated from the antenna apparatus to an arbitrary characteristic, the design may be performed by changing the size or shape of the horn 3.
[0105]
FIG. 17 is a sectional view showing an eleventh embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0106]
In FIG. 17, components corresponding to those shown in FIG. 16 are denoted by the same reference numerals or symbols, and the description thereof is omitted.
[0107]
A case where a planar antenna 14 and a connector 15 connected thereto are used as means for irradiating the lens 2 with radio waves is shown. If it is simply a means for irradiating radio waves, the horn 3 is not necessary, and a planar antenna may be used. A circular micro slip patch antenna is used as the planar antenna 14.
[0108]
FIG. 18 is an explanatory diagram showing the operation principle of FIG.
[0109]
In FIG. 18, components corresponding to those shown in FIG. 17 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0110]
A planar antenna 14 is used as means for irradiating the lens 2 with radio waves. An RF signal input from the connector 15 feeds the planar antenna 14 and radiates radio waves 103 radially. The radio wave 103 passes through the lens 2 and the housing 1 and is radiated as a plane wave having the same phase to the left side of the housing 1.
[0111]
FIG. 19 is a sectional view showing a twelfth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0112]
In FIG. 19, components corresponding to those shown in FIG. 17 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0113]
17 is different from that in FIG. 17 in that a horn 3 including a dielectric 13 is fed by a planar antenna 14.
[0114]
FIG. 20 is a diagram showing details of the planar antenna.
[0115]
20A is a front view of the planar antenna, FIG. 20B is a sectional view of the planar antenna, and FIG. 20C is a rear view of the planar antenna.
[0116]
Here, a microstrip patch antenna is used, a circular patch element 45 is arranged on the upper surface (left side) of the printed circuit board 17, and a coaxial connector 19 is arranged on the lower surface (right side) via a ground plate 18. Yes. Power is fed from the back side to the feeding point 16 at a position offset from the center of the patch element 45 by the coaxial connector 19.
[0117]
FIG. 21 is a diagram showing another detail of the planar antenna.
[0118]
21A is a front view of the planar antenna, FIG. 21B is a sectional view of the planar antenna, and FIG. 21C is a rear view of the planar antenna.
[0119]
A slot antenna is used as the planar antenna 14, a ground plate 18 is disposed on the upper surface (left side) of the printed board 17, and a slot element 20 is disposed in the center thereof. On the other hand, a microstrip line 21 is disposed on the lower side (right side) of the printed circuit board 17 and supplies power to the slot elements 20 via the printed circuit board 17.
[0120]
FIG. 22 is a sectional view showing a thirteenth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0121]
22 that correspond to the components shown in FIG. 17 are assigned the same reference numerals or symbols, and descriptions thereof are omitted.
[0122]
17, the dielectric layer 13 is divided into a dielectric layer 22 and a dielectric layer 23, and the dielectric layer 22 has a dome shape or a shape equivalent to the lens 2. The dielectric layer 22 is used when the convergence effect of the lens 2 alone is not sufficient.
[0123]
FIG. 23 is an explanatory diagram showing the operation principle of FIG.
[0124]
In FIG. 23, components corresponding to those shown in FIG. 22 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0125]
The radio wave 104 radiated from the planar antenna 14 is radiated as a plane wave having the same phase to the left side of the casing 1 through the dielectric layer 23, the dielectric layer 22, the lens 2, and the casing 1.
[0126]
FIG. 24 is a sectional view showing a fourteenth embodiment of an antenna apparatus of the present invention.
[0127]
In FIG. 24, components corresponding to those shown in FIG. 22 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0128]
The case where the dielectric material layer 22 is mounted | worn with the planar antenna 14 side is shown.
[0129]
FIG. 25 is an explanatory diagram showing the operation principle of FIG.
[0130]
In FIG. 25, components corresponding to those shown in FIG. 24 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0131]
The radio wave 104 radiated from the planar antenna 14 is radiated as a plane wave having the same phase to the left side of the casing 1 through the dielectric layer 22, the dielectric layer 23, the lens 2, and the casing 1.
[0132]
FIG. 26 is a sectional view showing a fifteenth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0133]
In FIG. 26, components corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0134]
1 shows a case where the lens 2 of FIG. 1 is constituted by

lens plates

24, 25, 26, 27, and 28 made of a plurality of dielectric plates. When high efficiency is not desired as a lens antenna, a flat dielectric plate can be configured with this structure, so that an inexpensive antenna device is obtained. These lens plates are naturally fixed by the curved surface portion of the housing 1 and the horn 3 and can be manufactured easily and inexpensively without any positioning or fixing. Further, if the lens plates 24 to 28 are made of a material having a relatively low relative dielectric constant, and a material having a higher relative dielectric constant is used as the lens plate 25 and the lens plate 27 gradually go to the inner layer, There is an advantage that the degree of reflection is reduced and the total thickness of the lens plate 24 to the lens plate 28 can be reduced. In addition, by making the wall surface of the lens plate 24 to the lens plate 28 into a shape like the wall surface 108, the radiation efficiency as an antenna is improved.
[0135]
FIG. 27 is a sectional view showing a sixteenth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0136]
In FIG. 27, components corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0137]
The case where the thickness of the surface of the lens close contact portion of the housing is continuously changed and the housing 29 is used as a part of the lens is shown. As an electrical operation principle, a combination of the curved surface of the housing 29 and the lens 2 can be considered as one lens.
[0138]
FIG. 28 is a sectional view showing a seventeenth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0139]
In FIG. 28, components corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0140]
The case where there is no part of the left side surface of the housing 1 in FIG. 1 is shown. In this structure, the lens 2 is fitted into a casing 30 having a hole in a part of the radio wave emission surface with a packing 31 for waterproofing. Since the lens 2 is exposed to the outside air, the durability of the lens 2 is not improved, but the structure is simple and the structure is effective for reducing the number of assembly steps. In general, since a material with a large loss is selected with emphasis on durability, a radio wave does not pass through the housing 1 portion, so that a lower-loss antenna device can be realized.
[0141]
FIG. 29 is a sectional view showing an eighteenth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0142]
In FIG. 29, components corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0143]
The case where the lens 32 is a lens having a convex shape inside is shown.
[0144]
FIG. 30 is an explanatory diagram showing the operation principle of FIG.
[0145]
In FIG. 30, components corresponding to those shown in FIG. 29 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0146]
The radio wave 105 input from the antenna power supply unit 4 propagates radially inside the horn 3 and is radiated as a plane wave having the same phase to the left side of the housing 1 through the lens 32 and the housing 1.
[0147]
FIG. 31 is a sectional view showing a nineteenth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0148]
In FIG. 31, components corresponding to those shown in FIG. 29 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0149]
A case where a part of the lens 32 is exposed is shown.
[0150]
FIG. 32 is a sectional view showing a twentieth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0151]
In FIG. 32, the same reference numerals or symbols are assigned to the components corresponding to the components shown in FIG.
[0152]
A case where the alignment plate 7 is inserted between the lens 32 and the housing 33 is shown.
[0153]
FIG. 33 is a sectional view showing a twenty-first embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0154]
In FIG. 33, components corresponding to those shown in FIG. 29 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0155]
The lens 32 is fitted in a housing 48 having a convex housing lens portion 34 on the radio wave radiation surface.
[0156]
FIG. 34 is a sectional view showing a twenty-second embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0157]
In FIG. 34, components corresponding to those shown in FIG. 33 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0158]
The case where the alignment plate 7 is inserted between the lens 32 and the convex housing lens portion 34 of the housing 48 on the radio wave radiation surface is shown.
[0159]
FIG. 35 is a sectional view showing a twenty-third embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0160]
In FIG. 35, components corresponding to those shown in FIG. 33 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0161]
The case where the concave housing lens part 36 and the lens 35 having a convex part are combined is shown. This configuration is effective as a method for preventing the lateral shift of the lens 35.
[0162]
FIG. 36 is a sectional view showing a twenty-fourth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0163]
36, the same reference numerals or symbols are assigned to the components corresponding to the components shown in FIG. 35, and the description thereof is omitted.
[0164]
The case where the convex housing lens part 38 and the lens 37 with a recessed part are used is shown.
[0165]
FIG. 37 is a sectional view showing a twenty-fifth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0166]
In FIG. 37, components corresponding to those shown in FIG. 36 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0167]
This configuration shows a case where the lens 39 having both convex shapes is brought into close contact with the housing lens portion 40 of the housing 48.
[0168]
FIG. 38 is a sectional view showing a twenty-sixth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0169]
In FIG. 38, components corresponding to those shown in FIG. 29 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0170]
This shows a case where a lens 41 having a convex portion 42 and a concave portion of a flat casing is used, and is effective as a method for preventing the lens 41 from being laterally displaced.
[0171]
FIG. 39 is a sectional view showing a twenty-seventh embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
[0172]
In FIG. 39, components corresponding to those shown in FIG. 29 are denoted by the same reference numerals or symbols, and description thereof is omitted.
[0173]
A case where a lens 43 having a concave portion 44 and a convex portion of a planar casing is used is shown.
[0174]
As described above, the lens antenna includes a dielectric radio wave lens embedded inside a dielectric housing. A lens made of dielectric is placed on the inner wall surface of the housing made of dielectric, the lens is fixed with a cone-shaped horn antenna, and power is fed from the horn end of the waveguide structure. Used. The shape of the opening surface does not need to be circular, and may be a rectangular opening.
[0175]
In general, a lens antenna using a dielectric lens generally has a structure in which the lens 2 is exposed to the outside air. However, in this method, the lens 2 is fixed with a screw or the like, so a flange portion must be provided. The lens shape becomes complicated. Furthermore, if the lens is screwed too tightly, if it is tightened too much, cracks will occur in the flange portion of the lens and a certain amount of thickness will be required. However, in the present invention, the lens 2 is simply inserted from the inside and is fixed by the horn 3, so that it is not necessary to provide a flange or a screw hole in the lens 2 and the structure is simple.
[0176]
Also, in general, it is necessary to insert a seal or apply a sealant for torque management to prevent over-tightening when the lens 2 is screwed and for waterproofing with the horn 3, so that assembly is complicated. There are many processes and assembly costs (man-hours) are high. On the other hand, in the present invention, screwing and sealing work do not occur, and the time required for the assembly work can be greatly reduced.
[0177]
In the structure of the present invention, the strength of the horn is required to be strong enough to support its own weight, and it is necessary to make the portion where the diameter is small, but the housing 1 can be made cheap with a mold, and the horn 3 is also strong. Do not need.
[0178]
In general, when the lens opening is exposed, the lens uses a low-loss material in order to suppress the propagation loss of radio waves passing therethrough. PC (polycarbonate), ABS, or the like is used as the low-loss material for the lens, but it cannot be said that the environmental resistance is very good. For example, PC is easily violated by salt water and chemicals, and solvent cracks are likely to occur. However, in the present invention, since the housing 1 protects the lens 2 from the external environment, a material having good environmental resistance is used as the material of the housing 1 even if the radio wave loss is somewhat large. As the lens 2, a material in which electrical performance is more important than environmental resistance can be selected. Since the wall thickness of the housing 1 is not thick, there is little impact even if a material with a somewhat large loss is selected, and conversely, a material with a small loss with an emphasis on electrical characteristics can be selected for the internal lens 2. The present invention is advantageous both in terms of electrical performance and environmental resistance.
[0179]
When the antenna is designed with a certain frequency and it is desired to shift the frequency slightly for other purposes later, it is not necessary to perform the design from the beginning, and the thickness of the

matching plates

7 and 8 is adjusted. It is possible.
[0180]
In addition, if there is a lens that has been designed and manufactured before, it can be dealt with by diverting it and adding a lens behind it.
[0181]
Furthermore, when the lens itself is large and the capacity of the injection molding machine is insufficient, the lens can be divided into two parts.
[0182]
【The invention's effect】
As described above, the antenna device according to the present invention does not require a flange or a screw hole in the lens, and does not require screw management or seal torque management work. -Since there is no need to apply a coating agent, the antenna structure can be simplified, and the time required for assembly work can be greatly reduced.
[0183]
Since the housing made of a material having good environmental resistance protects the lens from the external environment, it has an effect of obtaining antenna characteristics excellent in environmental resistance and electrical performance.
[0184]
In addition, the frequency design of the antenna structure can be dealt with by adjusting the thickness of the matching plate, so that the frequency design is flexible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an antenna device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining an operation principle of the antenna device of FIG. 1;
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the antenna device of the present invention.
4 is a diagram showing a front surface and a back surface of the housing of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a case where the front opening of the housing is rectangular.
FIG. 6 is a diagram illustrating a rectangular front opening of a housing and an elliptical lens outer shape.
FIG. 7 is a diagram showing details of a lens fixing method.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view showing a fifth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a sixth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 12 is a sectional view showing a seventh embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 13 is a sectional view showing an eighth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 14 is a sectional view showing a ninth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
15 is an explanatory diagram showing the operation principle of FIG. 14;
FIG. 16 is a sectional view showing a tenth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing an eleventh embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
18 is an explanatory diagram showing the operation principle of FIG. 17;
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a twelfth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing details of a planar antenna.
FIG. 21 is a diagram showing another detail of the planar antenna.
FIG. 22 is a sectional view showing a thirteenth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 23 is an explanatory diagram showing the operation principle of FIG. 22;
FIG. 24 is a sectional view showing a fourteenth embodiment of an antenna apparatus of the present invention.
25 is an explanatory diagram showing the operation principle of FIG. 24. FIG.
FIG. 26 is a sectional view showing an fifteenth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 27 is a cross-sectional view showing a sixteenth embodiment of an antenna apparatus of the present invention.
FIG. 28 is a sectional view showing a seventeenth embodiment of an antenna apparatus of the present invention.
FIG. 29 is a sectional view showing an eighteenth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
30 is an explanatory diagram showing the operation principle of FIG. 29. FIG.
FIG. 31 is a sectional view showing a nineteenth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 32 is a cross-sectional view showing a twentieth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 33 is a cross-sectional view showing a twenty-first embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 34 is a cross-sectional view showing a twenty-second embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 35 is a sectional view showing a twenty-third embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 36 is a sectional view showing a twenty-fourth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 37 is a sectional view showing a twenty-fifth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 38 is a sectional view showing a twenty sixth embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 39 is a sectional view showing a twenty-seventh embodiment of the antenna apparatus of the present invention.
FIG. 40 is a cross-sectional view showing a conventional antenna device.
[Explanation of symbols]
1 housing
2 Lens
3 Horn
4 Antenna feeder
5 Cover
6 RF circuit
7,8 Alignment plate
9,10 lens
11,12 lens
13 Dielectric layer
14 Planar antenna
15 Connector
16 Feeding point
17 Printed circuit board
18 Ground board
19 Coaxial connector
20 slot elements
21 Microstrip line
22, 23 Dielectric layer
24, 25, 26, 27, 28 Lens plate
29 housing
30 housing
31 Packing
32 lenses
33 housing
34 Housing lens
35 lenses
36 Case lens part
37 lenses
38 Case lens
39 lenses
40 Housing lens
41 lens
42 Projection of the housing
43 lenses
44 Recessed housing
45 patch elements
47 space
48 case
100 focus
101 radio wave
102, 103, 104, 105 radio wave
108 Wall
200 Dielectric layer
201 claw
300 lenses
301 Horn
303 Packing
304 screw
305 Flange

Claims

An antenna feeder that forms a waveguide and receives radio waves;
A conical horn antenna made of a conductor for propagating the radio wave, provided with an antenna feeding portion at an end;
A lens made of a dielectric material that joins the horn antenna and focuses the radio wave;
A housing made of a dielectric material in which the lens is in close contact with the antenna feeding portion and the horn antenna;
An antenna device comprising:

An antenna feeder that forms a waveguide and receives radio waves;
A conical horn antenna made of a conductor for propagating the radio wave, provided with an antenna feeding portion at an end;
A dielectric layer filled inside the horn antenna;
A dielectric lens that is joined to the horn antenna and focuses the radio wave;
A housing made of a dielectric material in which the lens is in close contact with the antenna feeding portion and the horn antenna;
An antenna device comprising:

An antenna feeder that forms a waveguide and receives radio waves;
A radio frequency (RF) circuit connected to the antenna feeder;
A conical horn antenna made of a conductor for propagating the radio wave, provided with an antenna feeding portion at an end;
A lens made of a dielectric material that joins the horn antenna and focuses the radio wave;
A housing made of a dielectric material in which the lens is in close contact with the antenna feeding portion, the horn antenna, and the high-frequency circuit;
A cover connected to the high-frequency circuit and the housing;
An antenna device comprising:

The antenna device according to claim 3, wherein a waterproof packing is provided between the housing and the cover.

4. The antenna device according to claim 1, wherein the curved surface of the lens and the lens contact surface of the housing are different and have a space.

The antenna device according to claim 3, wherein a matching plate is mounted between the lens and the horn antenna.

4. The antenna device according to claim 3, wherein a first matching plate and a second matching plate are mounted between the lens and the horn antenna.

The antenna device according to claim 1, wherein the lens is divided into a first lens and a second lens in a layered manner.

The antenna device according to claim 1, wherein the lens is divided into two in the propagation direction of the radio wave and is divided into a first lens and a second lens.

The antenna device according to claim 1, further comprising a dielectric layer between the lens and the horn antenna.

The antenna device according to claim 1, further comprising a dielectric layer between the lens and the horn antenna, wherein the size of the horn antenna is smaller than the size of the dielectric layer.

A planar antenna that has a coaxial connector, receives a high-frequency signal from the coaxial connector, and radiates radio waves;
A dielectric layer bonded to the planar antenna and propagating the radio wave;
A dielectric lens that is bonded to the dielectric layer and focuses the radio wave;
A housing made of a dielectric material in close contact with the lens and incorporating the planar antenna and the dielectric layer;
An antenna device comprising:

The antenna device according to claim 12, wherein the dielectric layer is a horn antenna including a dielectric.

The dielectric layer is divided into a first dielectric layer in close contact with the lens side and a second dielectric layer joined to the planar antenna, and the first dielectric layer has a dome shape. The antenna device according to claim 12, characterized in that:

The dielectric layer is divided into a first dielectric layer that is in close contact with the lens side and a second dielectric layer that is joined to the planar antenna, and the second dielectric layer has a dome shape. The antenna device according to claim 12, characterized in that:

2. The antenna device according to claim 1, wherein the lens comprises a lens plate made of a plurality of dielectric flat plates having different diameters.

The antenna device according to claim 1, wherein the thickness of a lens contact portion surface of the housing that is in close contact with the lens is continuously changed, and the housing is configured as a part of the lens.

The antenna device according to claim 1, wherein an opening is provided in the casing that is in close contact with the lens, and a waterproof packing is mounted between the peripheral portion of the lens and the casing.

2. The antenna device according to claim 1, wherein the lens has a convex shape toward the inside of the horn antenna, and the casing portion that is in close contact with the lens is planar.

An opening is provided in the housing that is in close contact with the lens, a waterproof packing is mounted between the lens periphery and the housing, and the shape of the lens is a convex shape on the inner horn antenna side. The antenna device according to claim 1.

2. The antenna according to claim 1, wherein the lens has a convex shape on the inner side of the horn antenna, and a matching plate is mounted between the housing and the portion in close contact with the lens. apparatus.

The lens has a convex shape on the inner side of the horn antenna, and has a convex lens portion on the radio wave radiation surface by continuously changing the thickness of the lens contact portion surface of the housing that is in close contact with the lens. The antenna device according to claim 1, further comprising a housing.

The antenna device according to claim 1, wherein a matching plate is mounted between the housing having a convex lens portion on the radio wave radiation surface and the lens convex on the inside.

The vicinity of the center of the casing having a convex lens portion on the radio wave radiation surface has a recess, and the center of the lens has a protrusion and is in close contact with the recess near the center of the casing. 24. The antenna device according to claim 22 or claim 23.

The center of the housing having a convex lens portion on the radio wave radiation surface has a convex portion, and the central portion of the lens has a concave portion and is in close contact with the convex portion near the center of the housing. The antenna device according to claim 22 or 23.

The antenna device according to claim 1, wherein both sides of the lens are convex portions.

The lens has a convex shape toward the inside of the horn antenna, the casing that is in close contact with the lens is planar, has a convex portion near the center, and the central portion of the lens has a concave portion. The antenna device according to claim 1, wherein the antenna device is in close contact with a body.

The lens has a convex shape toward the inside of the horn antenna, the casing that is in close contact with the lens is planar, has a concave portion near the center, and the central portion of the lens has a convex portion. The antenna device according to claim 1, wherein the antenna device is in close contact with a body.