專利名稱：天線裝置、雷達裝置及電介質部件的配置方法
技術領域：
本發明涉及具備多個電介質的天線裝置。
背景技術：
以往以來，已知以下天線裝置如專利文獻I及2所示，該天線裝置具備放射電磁波的放射部(輻射部、天線元件)以及對從放射部放射的電磁波進行波束成形的電介質。放射部例如具備形成有裂縫的波導管，從該裂縫放射電磁波。在該放射部的電磁波放射側配置有多個電介質。放射部所放射的電磁波根據電介質的形狀或配置等而被波束成形。例如，將兩個電介質隔開規定的距離相對配置，使電磁波通過兩個電介質之間，由此能夠抑制電磁波的波束寬度。專利文獻I :日本特開2008 - 28795號公報專利文獻2 :日本特開2010 - 157865號公報但是，在船舶用的裂縫陣列天線等中，有時使用天線長度例如幾米程度長的天線。在這樣的天線上配置電介質的情況下，需要長的電介質。但是，長的電介質與短的電介質相t匕，每單位長度的價格高，因此導致材料成本增加。進而，長的電介質難以進行搬運等的處理，組裝所需要的勞力及時間也增大。為了解決該問題，考慮代替長的電介質而排列配置多個短的電介質的結構。但是，該結構中，電介質彼此的邊界(分割面)成為波源，產生旁瓣。結果，例如在雷達影像中顯示偽像，或不能進行適當的電磁波的收發。
發明內容
本發明是鑒于以上的情況而作出的，其目的在于提供以下結構該結構為具備多個電介質的天線裝置，并且抑制以電介質彼此的邊界為波源的旁瓣的影響。本發明要解決的問題如上所述，接著說明用于解決該問題的手段及其效果。 根據本發明的第一觀點，提供以下結構的天線裝置。即，該天線裝置具備放射部以及電介質部。上述放射部放射電磁波。上述電介質部配置在上述放射部的電磁波放射側，由沿該放射部的長邊方向排列的多個電介質部件構成。以下述虛擬線為基準，沿放射部的長邊方向排列的多個上述電介質部件的邊界位置不對稱，上述虛擬線是以通過上述電介質部的長邊方向上的中央部的方式與該長邊方向垂直引出的虛擬線。 由此，能夠減輕以電介質部件彼此的邊界位置為波源的旁瓣的影響。因此，能夠向希望的方向可靠地放射電磁波。此外，以往為了抑制旁瓣而必須使用長的電介質，但通過采用本結構，能夠使用多個短的電介質(電介質部件)。因此，能夠實現材料成本的降低以及組裝操作的容易化。在上述天線裝置中，優選的是，在上述電介質部的至少一端部配置的上述電介質部件和在端部以外配置的上述電介質部件在上述電介質部的長邊方向上的長度不同。
由此，電介質部的結構成為非對稱，能夠減輕以電介質部件的邊界位置為波源的
旁瓣的影響。在上述天線裝置中，優選的是，在上述電介質部的端部以外配置的多個上述電介質部件中的至少兩個在上述電介質部的長邊方向上的長度相同。由此，能夠包括相同長度的電介質部件、并且使電介質部的結構不對稱。因而，能夠降低電介質部的材料成本及部件管理成本。在上述天線裝置中，優選的是，在上述電介質部的兩端部以外配置的多個上述電介質部件的長度全部相同，在端部以外配置的上述電介質部件的長度與在兩端部配置的上述電介質部件的長度之和相等。本結構通過準備多個相同長度的電介質部件、并將其中的一個分割而配置在端部來實現。因而，能夠進一步降低電介質部的材料成本及部件管理成本。在上述天線裝置中，優選的是，在將上述電介質部的端部以外配置的上述電介質部件的長度設為L時，在一端部配置的上述電介質部件的長度為L / 3，在另一端部配置的上述電介質部件的長度為2L / 3。由此，能夠有效地降低以電介質部件的邊界位置為波源的旁瓣的影響。 在上述天線裝置中，優選為以下的結構。即，上述放射部具備形成有多個裂縫的波導管。上述波導管從上述裂縫放射電磁波。由此，能夠在裂縫陣列天線中發揮上述效果。此外，裂縫陣列天線的天線長度往往較長，因此能夠更高效地發揮能夠使用多個短的電介質的本結構的效果。在上述天線裝置中，優選的是，用作發送電磁波并且接收該電磁波的反射波的雷達天線。由此，能夠在雷達天線中發揮上述效果。在上述雷達裝置中，優選設為以下的結構。即，該雷達裝置具備雷達影像生成部。上述雷達影像生成部基于電磁波的反射波生成雷達影像。由此，能夠在雷達裝置中發揮上述效果。根據本發明的第二觀點，提供一種電介質部件的配置方法，其是具備放射電磁波的放射部、以及由沿上述放射部的長邊方向排列的多個電介質部件構成的電介質部的天線裝置中的電介質部件的配置方法。即，該方法中，以下述虛擬線為基準，配置該電介質部件，以使上述電介質部件的邊界位置不對稱，上述虛擬線是以通過上述電介質部的長邊方向上的中央部的方式與該長邊方向垂直弓I出的虛擬線。由此，能夠減輕以電介質部件彼此的邊界位置為波源的旁瓣的影響。因此，能夠使用多個短的電介質(電介質部件)，因此能夠實現材料成本的降低、組裝操作的容易化。在上述的電介質部件的配置方法中，將相同長度的上述電介質部件中的一個進行分割，并將電介質部件配置成分割后的上述電介質部件配置在兩端部，并且在兩端部以外配置相同長度的上述電介質部件。由此，能夠使用相同長度的電介質部件來降低部件管理成本，并且減輕以電介質部件之間的邊界位置為波源的旁瓣的影響。
圖I是本發明的一個實施方式的天線裝置的立體圖。圖2是天線裝置的側面截面圖。圖3是表示邊界面為非對稱性的天線裝置的主視圖。圖4A及圖4B是邊界面對稱的比較例的天線裝置的主視圖。圖5是比較邊界面對稱的情況和不對稱的情況的天線放射方向圖的坐標圖。圖6是表示邊界位置與旁瓣的關系的坐標圖。附圖標記說明10天線裝置；11天線罩；13同軸波導管變換器；14放射用波導管(波導管)；15垂 直偏波抑制部；16 19電介質部；20放射部。
具體實施例方式接著，對照
本發明的實施方式。首先，對照圖I及圖2說明本實施方式的天線裝置10的整體結構。圖I是本發明的一個實施方式的天線裝置10的立體圖。圖2是天線裝置10的側面截面圖。天線裝置10是波導管型的裂縫陣列天線，能夠向在圖I及圖2中用箭頭表示的方向放射電磁波。該天線裝置10例如搭載在船舶上，作為發送電磁波并且接收該電磁波的反射波的雷達天線來使用。天線裝置10與生成雷達影像的雷達影像生成部、顯示該雷達影像的顯示器等一起使用。雷達影像生成部根據天線裝置10發送電磁波的定時與接收反射波的時刻的時間差，求出到物標的距離。另外，在天線裝置10 —邊旋轉一邊放射電磁波的情況下，雷達影像生成部根據天線裝置10的朝向取得物標的方向。如以上這樣，雷達影像生成部生成雷達影像。天線裝置10具備天線罩11、放射部20、以及電介質部16、17、18、19。此外，放射部
20具備同軸波導管變換器13 (僅圖2圖示)、放射用波導管(波導管)14以及垂直偏波抑制部15。天線罩11是用于覆蓋構成天線裝置10的各部件的殼體。從耐環境性及強度的觀點出發，天線罩11由纖維強化塑料(FRP)構成。另外，為了使得容易看見天線裝置10的內部，在圖I等中僅示出天線罩11的輪廓。同軸波導管變換器13與省略圖示的同軸電纜連接。同軸電纜是用于將使用配置在天線裝置10的外部的磁控管(圖略)等來產生的電磁波向天線裝置10傳遞的電纜。同軸波導管變換器13如圖2所示具備傳遞部32以及探針33。傳遞部32將流過同軸電纜的電磁波向探針33傳遞。探針33將從傳遞部32傳遞而來的電磁波從同軸模(coaxial mode)變換為波導管模(waveguide mode)。另外,本實施方式中為端部饋電型的放射部20，是僅在放射部20的一端部(圖I及圖3所示的饋電側)配置有探針33的結構。由探針33變換模式后的電磁波向放射用波導管14傳遞。放射用波導管14是金屬制的管狀的部件。放射用波導管14中沿著放射部20的長邊方向形成有多個圖I所示的裂縫14a。放射用波導管14構成為將從同軸波導管變換器13 (探針33)傳遞而來的電磁波從該裂縫14a向電磁波放射方向放射。垂直偏波抑制部15是金屬制的管狀的部件。垂直偏波抑制部15中，沿著放射部20的長邊方向形成有多個圖I所示的格子15a。垂直偏波抑制部15構成為將從放射用波導管14傳遞而來的電磁波從該格子15a放射到外部。像這樣，電磁波通過裂縫14a以及格子15a，由此能夠抑制該電磁波的垂直偏波成分。在垂直偏波抑制部15的電磁波放射側，配置有以發泡電介質等為材料的電介質部16、17、18、19。具體而言，在隔開規定的間隔相互平行地配置的電介質部16、17的外側，分別配置有電介質部18、19。天線裝置10所放射的電磁波與該電介質部16、17、18、19的間隔相應地被抑制指向角(垂直方向的波束寬度)。另外，指向角不僅能夠通過電介質部16、17、18、19的間隔來調整，而且還能夠通過變更介電常數來調整。通過以上的結構，天線裝置10能夠將使用磁控管等產生的電磁波以規定的指向角放出到外部。接著，對照圖3及圖4A、圖4B說明電介質部16、17、18、19的詳細的結構。圖3是表示邊界面為非對稱性的天線裝置10的主視圖。圖4A及圖4B是邊界面對稱的比較例的 天線裝置的主視圖。另外，該主視圖還能夠表達為“按照與電磁波放射方向相反的朝向觀察而得到的圖”。電介質部16、17、18、19是分別大致相同的結構，因此以下作為代表而說明電介質部16的結構。另外，在電介質部的說明中，有時將電介質部的長邊方向的長度簡單稱作“長
/又 ο電介質部16如圖3等所示，由5個電介質部件構成。5個電介質部件中的、配置在端部的2個電介質部件具有與剩余的3個電介質部件不同的長度。詳細地講，將在端部以外配置的電介質部件的長度設為L時，饋電側的端部的電介質部件的長度為L / 3。另一方面，另一端部的電介質部件的長度為2L / 3。接著，說明電介質部16的制作方法。利用相同長度(L)的4個電介質部件制作電介質部16。首先，操作者將4個電介質部件中的I個分割成一方的長度為L / 3而另一方的長度為2L / 3。并且，配置成長度為L / 3的電介質部件位于饋電側的端部、長度為2L /3的電介質部件位于與饋電側不同側的端部，并且，長度為L的3條電介質部件位于它們之間。本實施方式的電介質部16如上所述地制作。此外，關于電介質部17、18、19，也可以通過相同的方法制作。如上所述，電介質部的組裝操作完成。另外，電介質部16、17、18、19如上所述地制作，因此在兩端部配置的電介質部件的長度之和(L / 3 + 2L / 3 = L)、與在端部以外配置的電介質部件的長度(L)相等。通過如上所述地進行操作，能夠以相同長度的電介質部件為材料制作電介質部
16。由此，能夠簡單地進行電介質部件的庫存管理。具體而言，不需要將電介質部件按長度分類并保管，此外，還能夠簡單地進行電介質部件的剩余數量的管理及訂貨處理等。此外，通過如上所述地制作電介質部16，在主視圖中，以下述虛擬線S (是電介質部16的垂直2等分線的虛擬線)為基準，電介質部件的邊界位置(分割位置)不對稱，上述虛擬線S是以通過電介質部16的長邊方向上的中央部的方式與該長邊方向垂直引出的虛擬線。相對于此，僅由相同長度的電介質部件構成的電介質部如圖4A所示，以同樣地引出的虛擬線S為基準，電介質部件的邊界位置對稱。另外，以下，將由該圖4A及下述的圖4B所示的結構的電介質部件構成的天線裝置有時稱作“比較例”。另外，即使與本實施方式相同的方法制作了電介質部、但在兩端部的電介質部件的長度相等的情況下，如圖4B所示，電介質部件的邊界位置對稱。接著，為了明確通過使電介質部件的邊界位置不對稱來減輕旁瓣的影響的情況，說明本申請的申請人進行的實驗。圖5是比較邊界面對稱的情況與不對稱的情況的天線放射方向圖的坐標圖。圖6是表示邊界位置與旁瓣的關系的坐標圖。圖5中用粗線表示本實施方式(電介質部件的邊界位置不對稱)的天線放射方向圖，用細線表示上述比較例(電介質部件的邊界位置對稱)的天線放射方向圖。如該圖5所示，在比較例的天線放射方向圖中，在主束的附近明顯出現了旁瓣。可以認為該旁瓣以電介質部件的邊界為波源。另一方面，本實施方式的天線放射方向圖中，沒有出現這種旁瓣。也 就是可以說，通過如本實施方式那樣使電介質部件的邊界位置不對稱，減輕了旁瓣的影響。圖6是表示電介質部件的邊界位置、與在規定范圍內的方位角上產生的電磁波(旁瓣)之間的關系性的坐標圖。另外，電介質部如上述說明構成為5個電介質部件中的中央的3個電介質部件是相同的長度，兩端的電介質部件的長度之和是與中央的電介質部件相同的長度。此外，圖6的橫軸的“向末端側的偏移量”示出以圖4A所示的比較例(邊界位置對稱)為基準將邊界位置從該基準向末端側(饋電側的相反的端部側)移動了多少。也就是說，圖3所示的本實施方式中，從圖4A所示的比較例向末端側移動了 L / 3，因此“向末端側的偏移量”為L / 3。如該圖6所示，旁瓣的影響變大的是“向末端側的偏移量”為O的情況(圖4A所示的比較例)、以及“向末端側的偏移量”為約土L / 2的情況(圖4B所示的比較例)。也就是說，推測為旁瓣在電介質部件的邊界位置對稱的情況下顯著地出現。另一方面，旁瓣大幅輕減的是“向末端側的偏移量”為約L / 3的情況(本實施方式)、以及“向末端側的偏移量”為約一 L / 6的情況(B卩，約5L / 6的情況)。由于5L / 6 —L / 3 = L / 2，因此推測為旁瓣大幅輕減的結構彼此的偏移量之差是約L / 2。如上所述，天線裝置10具備放射部20以及電介質部16、17、18、19。放射部20放射電磁波。電介質部16、17、18、19配置在放射部20的電磁波放射側，由沿放射部20的長邊方向排列的多個電介質部件構成。以下述虛擬線S為基準沿放射部20的長邊方向排列的多個電介質部件的邊界位置不對稱，上述虛擬線是以通過電介質部16、17、18、19的長邊方向上的中央部的方式與該長邊方向垂直引出的虛擬線。由此，能夠減輕以電介質部件彼此的邊界位置為波源的旁瓣的影響。因此，能夠向希望的方向可靠地放射電磁波。此外，通過采用本結構，能夠使用多個短的電介質(電介質部件)。因此，能夠實現材料成本以及部品管理成本的降低、組裝操作的容易化。以上說明了本發明的優選的實施方式，但上述的結構例如能夠如以下這樣變更。構成電介質部的電介質部件的數量以及各電介質部件的長度不限于上述的例子，只要電介質部件的邊界位置以虛擬線S為基準不對稱，則可以是任意的。放射部20不限于端部饋電型，也可以是在放射部20的長邊方向上的中央部配置探針33的中心饋電型。探針33的形狀不限于上述的結構，也可以使用任意的形狀的探針。例如可以根據鈑金的厚度及寬度、波導管的形狀等，決定形狀以適當地傳遞電磁波。
天線裝置10不限于上述的裂縫陣列天線，只要是具備在水平方向上排列配置的電介質的結構，則能夠使用任意的天線裝置。 天線裝置10不限于上述的船舶用雷達天線，也可以是搭載于其他移動體上的雷達天線、設置于燈塔等上監視移動體的位置等的雷達裝置用的雷達天線。此外，除雷達天線以外，例如還可以在僅用于規定的信息的發送的天線中適用本發明。
權利要求
1.一種天線裝置，其特征在于，具備 放射部，放射電磁波；以及 電介質部，配置在上述放射部的電磁波放射側，由沿該放射部的長邊方向排列的多個電介質部件構成； 以下述虛擬線為基準，沿放射部的長邊方向排列的多個上述電介質部件的邊界位置不對稱，上述虛擬線通過上述電介質部的長邊方向上的中央部，并與該長邊方向垂直地引出。
2.如權利要求1記載的天線裝置，其特征在于， 在上述電介質部的至少一端部配置的上述電介質部件與在端部以外配置的上述電介質部件在上述電介質部的長邊方向上的長度不同。
3.如權利要求1或2記載的天線裝置，其特征在于， 在上述電介質部的端部以外配置的多個上述電介質部件中的至少兩個電介質部件在上述電介質部的長邊方向上的長度相同。
4.如權利要求3記載的天線裝置，其特征在于， 在上述電介質部的兩端部以外配置的多個上述電介質部件的長度全部相同，在兩端部配置的上述電介質部件的長度之和與在端部以外配置的上述電介質部件的長度相等。
5.如權利要求4記載的天線裝置，其特征在于， 將在上述電介質部的端部以外配置的上述電介質部件的長度設為L時，在一端部配置的上述電介質部件的長度為L / 3，在另一端部配置的上述電介質部件的長度為2L / 3。
6.如權利要求1至5中任一項記載的天線裝置，其特征在于， 上述放射部具備形成有多個裂縫的波導管； 上述波導管從上述裂縫放射電磁波。
7.如權利要求1至6中任一項記載的天線裝置，其特征在于， 用作發送電磁波并且接收該電磁波的反射波的雷達天線。
8.一種雷達裝置，其特征在于，具備 權利要求7記載的天線裝置；以及 雷達影像生成部，基于電磁波的反射波，生成雷達影像。
9.一種電介質部件的配置方法，該電介質部件具備放射部，放射電磁波；以及電介質部，由沿上述放射部的長邊方向排列的多個電介質部件構成；該電介質部件的配置方法的特征在于， 以下述虛擬線為基準，將上述電介質部件配置為該電介質部件的邊界位置不對稱，上述虛擬線通過上述電介質部的長邊方向上的中央部，并與該長邊方向垂直地引出。
10.如權利要求9記載的電介質部件的配置方法，其特征在于， 將相同長度的上述電介質部件中的一個電介質部件分割，并將電介質部件配置成分割后的上述電介質部件配置在兩端部，并且在兩端部以外配置相同長度的上述電介質部件。
全文摘要
本發明提供一種天線裝置、雷達裝置及電介質部件的配置方法。該天線裝置具備多個電介質，并且抑制了以電介質彼此的邊界為波源的旁瓣的影響。天線裝置具備放射部以及電介質部(16、17、18、19)。放射部放射電磁波。電介質部(16、17、18、19)配置在放射部的電磁波放射側，由沿放射部的長邊方向排列的多個電介質部件構成。以下述虛擬線(S)為基準，沿放射部的長邊方向排列的多個電介質部件的邊界位置不對稱，上述虛擬線(S)是以通過電介質部(16、17、18、19)的長邊方向上的中央部的方式與該長邊方向垂直引出的虛擬線。
文檔編號G01S13/89GK102868026SQ20121020484
公開日2013年1月9日 申請日期2012年6月18日 優先權日2011年7月6日
發明者宮川哲也, 蓖耕治 申請人:古野電氣株式會社