Transcript 第十三回

6.3.4 無給電アンテナ
伝播路上に障害物があるときこれを避ける
例題6.5 無給電アンテナを用いたマイクロ波回線
対向する一対のアンテナにおける受信電力
送信アンテナー反射板，反射板―受信アンテナの回線が結合された
2重の伝播路での受信電力
送信アンテナと受信アンテナの絶対利得
開口面アンテナの面積：π(D/2)2
実効面積Ae=ηπD2/4
実効面積と絶対利得の関係:Ae=λ2Ga/(4π) (5.51)から
Ga=4πAe/λ2=η(πD/λ)2
反射板の絶対利得:Ae=λ2Ga/(4π)から
λ=3☓108/12☓109=0.025 r1=30☓103 r2=10☓103
η1=0.6
η2=0.7
ηA=0.8
D1=3 D2=2 A=24 を代入
W2=4.398☓10-15☓3.958☓10-14☓8.527☓104☓4.422☓104☓
1.118☓1011☓1=7.338☓10-8[W]= 7.338☓10-5[mW]＝-41.3dBm
6.4 開口面アンテナ
放射のための開口部を持つアンテナ
6.4.1 電磁ホーンアンテナ(略)
6.4.2 中央給電パラボラアンテナ
一次放射器は反射鏡の焦点に置かれる。
反射鏡は軸対称。
反射鏡で反射された電波は平面波になる。
z軸に鋭いペンシルビーム
直線または円偏波(一次放射器の回転と逆向き)
偏波共用方式：水平・垂直偏波を同時に使用する(2倍の情報が送れる)
平面波変換のための同位相条件
焦点距離f，鏡面上の点Pまでの距離ρ，z軸とP点のなす角θ
2 f     cos 
より
(6.28)
反射鏡の直径D，z軸とエッジのなす角αとすれば
 
D  2  sin 
f
D

D
2 sin 


2 
1   2 cos    1 
 2


8 sin

2
cos

2

2f
1  cos 
cos
4 sin

f
D

1  cos 
4 sin 

2 

4 f sin   D 1  cos 

2
1
4 tan

(6.29)
2
例：α=90ºのときf/D=0.25
一様開口分布を持つ円形パラボラアンテナの電力半値ビーム幅
一次放射器と反射鏡間で定在波が発生
一次放射器，給電ケーブルがブロッキングを起こし利得，サイドローブ
特性が劣化
開口効率は50〜60％
実効面積
絶対利得
Ae 

2
4
Ga 
Ga
4

2
4
2
D
 D 
Ae  2      


 2 
  
2
(6.31)
例題6.10 D=2m，一様開口分布の円形パラボラアンテナの5GHzに
おける電力半値ビーム幅
より
  3  70
0 . 06
 2 . 1(deg)
2
D=50cm，f=12GHz，η＝0.8の円形パラボラアンテナの絶対利得
6.4.3 オフセットパラボラアンテナ
回転パラボラ反射鏡の一部を反射鏡面として
利用.
一次放射器，給電ケーブルのブロッキングが
なくサイドローブ特性が良好
BS,CSアンテナ
6.4.4 交差偏波識別度
交差偏波：直交偏波成分
交差偏波識別度：交差偏波電力と
主偏波の電力比
6.4.5 カセグレンアンテナ
パラボラ反射鏡の焦点に回転双曲
面(副反射鏡)の焦点を合わせる
もう一方の回転双曲面の焦点に一
次放射器の焦点を合わせる
カセグレンアンテナの特徴
1.一次放射器に接続される機器を主反射鏡
頂点付近に設置可能なので給電損失が
小さい。
2．2枚の反射鏡面を修正でき，高効率が得られる。
2.主反射鏡の直径は100λ程度のものが多い(利得50-70dBi)
3.副反射鏡と主反射鏡の直径比は1:10程度
4.鏡面修正により高効率(70-80％)が得られる
5.交差偏波が少ない
例題6.11 図6.46の
カセグレンアンテナ
の効率
D=29.6m，
λ=0.075m(f=4GHz)，
G=60.6dBi
 D 
2
2
 29 . 6  
6
6
Ga   
  1 . 148  10   
  1 . 537  10 
  
 0 . 075 
η＝0.746
6.4.6 ホーンリフレクタアンテナ(略)
6.4.7誘電体レンズアンテナ
誘電体の比誘電率εs，自由空間での電波の速度ｃ，誘電体中での
電波の速度ｃ，自由空間での波長λ，誘電体中での電波の速度λd，
屈折率n
球面波-平面波変換の条件
2

r 
2

S
2
d
r cos 
 S
 2

2
2
2


    cos   r   S   S
d
d


2
2
1
1 

2  S  



d


1 n
S  

d
 n  1 S
  
r 



 2

1
 1 n
 n cos   1
2
1

cos




 

    cos   2      cos     

d
d




S
S
6.5 アンテナの分類(略)
高分解・高精度衝突防止レーダの開発
-1 試作アンテナの概要
◎ アンテナの構成
図面に記載のように，MMICの構成より送信アンテナと受信アンテナを分離させた構
造にしています。アンテナの特性〔詳細は次項〕は，垂直面⇒5(deg)以下に設定し，
レーダの総合利得を40(dB)以上確保しています。
ホーンアンテナ
第三世代3X Rxアンテナ
レンズ
送信ホーンアレーアンテナ
一次放射器
パッチアンテナアレー
変換導波管アダプター
受信レンズアンテナ
Tx
Rx4ch
Rx1ch
Rx5ch
Rx2ch
Rx3ch
第三世代レーダ用MMIC
試作レーダの概念図
実際の試作レーダ
レーダシミュレータによる 試作レーダの評価
3.5m
収束関係
6
80m
-30
-20
-10
第一波推定
第二波推定
5.5
5
10deg
-10deg
5deg
-5deg
0deg
推定到来方向
Gain(dB)
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
-10
-12
-14
-16
-18
-20
4.5
4
3.5
3
2.5
0(deg)
10(deg)
5(deg)
-10(deg)
0
10
-5(deg)
2
20
1.5
30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
スナップショット
放射角(deg)
40m
2ターゲット分離実験
H面指向性
Gain(dB)
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
-5
-10
-15
-20
-30
-20
-10
0
放射角(deg)
0deg
10
E面指向性
5deg
20
30
Test
Rader
測定環境
10
6.6 アンテナに関する計測
6.6.1 利得の測定
置換法：標準アンテナとの比較
1. 受信レベルが最大になるよう
標準電磁ホーンアンテナの向きを調整
ＡＴＴ（1）を調整しレベルを適当な値にセット
2．試験アンテナに受信機を接続。前のレベルと同じになるように
ATT(2)を調整
3.試験アンテナの絶対利得
測定時の注意
1.送信アンテナと受信アンテナの主ビームを正対させる
2.偏波面を合わせる
3.地面反射の影響をなくすため十分高い位置に設置
4.測定距離：送信と受信アンテナの最短距離と最長距離の差をλ/16
以下にする
：遠方界領域
例：f=12GHz(λ=0.025ｍ)，d=0.2m，D=0.5mのとき
R>2☓0.72/0.025＝39.2ｍ
例題 6.12 絶対利得の測定
標準利得アンテナの絶対利得20.5dB，標準利得アンテナ接続時の
減衰器の値20dB，試験アンテナ接続時の減衰器の値30dB
利得は20.5+(30-20)=30.5dB
6.6.2 放射パターンの測定
放射パターン：角度によるアンテナ相対放射強度
試験アンテナを回転させながら受信
ネットワークアナライザ(振幅，位相パターン測定)
スペクトルアナライザ(振幅パターン測定)
オープンサイト：周囲に反射物，散乱体がない屋外の自由空間
水平面のみの回転制御の場合
H面放射パターン測定：送信と試験アンテナの偏波面を垂直にする
E面放射パターン測定：送信と試験アンテナの偏波面を水平にする
交差パターン；直交偏波間の干渉の度合い
6.6.3 電波暗室
電波暗室：室内の壁面に電波吸収
体を貼り付けた空間
特徴
内部で発生した電波の壁面からの
反射がない
外部に干渉せず，外部からの干渉
を受けない
全天候型，長時間測定可能
測定器と試験アンテナ間の距離が小さく効率がよい
クワイェットゾーン：壁面からの反射波のレベルが直接波のレベルに
対し定められた値以下になる領域
電波吸収体：反射エネルギーが入射エネルギーの1%以下
6.6.4 コンパクトレンジ
電波暗室内に平面波を発生させ
るアンテナを設置した環境
測定レンジを小さくする