具有透镜或用作透镜的无源元件的天线装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具有透镜或用作透镜的无源元件的天线装置。所述天线装置具有产生第一信号和第二信号的分配器以及以可改变的第一信号对第二信号的振幅比来放大所述信号的放大器。罗特曼透镜使在输入端口从第一放大信号产生的并发射到输出端口的第一高频波具有第一相位差，使在另一个输入端口从第二放大信号产生的并发射到输出端口的第二高频波具有第二相位差。天线形成由具有第一相位差和与天线表面上的第一放大信号的电功率对应的电功率的电磁波以及具有第二相位差和与天线表面上的第二放大信号的电功率对应的电功率的电磁波组成的波束，并在对应于所述相位差和振幅比的特定方向上辐射所述波束。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种天线装置，所述天线装置形成具有利用透镜或用作 透镜的无源元件自由设定的辐射方向的波束，在辐射方向上辐射波束并接 收由目标反射回的波束以检测目标的方位角。
技术介绍
天线装置用于辐射电磁波束，并且在预定的扫描角范围内扫描该波 束。此外，此装置接收由目标反射回的波束以检测目标的方位角。例如，众所周知的具有用作导波通道的罗特曼透镜(Rotmanlens) 图案的罗特曼透镜被用于天线装置。在这种透镜中，由发射信号感应的电 磁波类比(in analog)分布以形成朝向辐射方向的波束，入射波束中的电磁 波类比^L此合成以产生表示波束入射方向的接收信号。此罗特曼透镜具有通道图案、布置在透镜一侧的多个天线端口以及 布置在透镜另一侧的多个波束端口。响应于发射信号，通过/^耦合在一个 指定的波束端口上感应出电磁波，所感应的波通过具有不同长度的各个通 道而分布到天线端口。因此，在天线端口上的各组波具有彼此不同的相应 相位。响应于在天线端口上的这些波，具有与各个天线端口相连接的天线 单元的阵列天线形成发射波束。此波束由具有相位差的多组电磁波组成。 然后，阵列天线在对应于这些相位差的辐射方向上辐射此波束。因此，每个波束端口对应于波束的一个辐射方向，并且天线装置可 以在对应于波束端口的任意辐射方向上辐射波束。天线装置在波束接收块中还具有接收天线阵列和罗特曼透镜。此透 镜具有天线端口和波束端口 。当入射波A^A射方向到i^天线阵列时， 此阵列的天线单元在天线表面上接收组成此波束的各组电磁波。在天线单 元上的各组电磁波具有对应于入射方向的相位差。然后，响应于此波束， 通it^耦合在罗特曼透镜的天线端口上感应出具有这些相位差的各组电 磁波，并对应于相位差，通过具有不同长度的各个通道将所述各组电磁波发射出去，以使得在一个^LJ^端口上有相同的相位。也就是说，感应出的 一组波在波束端口上彼此合成，并且从在波束端口上合成的波产生接收信 号。由于组成波束的各组波的相位差对应于入射方向，因此透镜的每个波 束端口对应于波束的一个输入方向。因此，天线装置可以接收来自对应于 波束端口的任意入射方向的波束。因此，天线装置可以从接收信号中检测目标的方位角，其中接收信 号从来自对应于波束端口的任意方向的波束产生。天线装置以代表辐射方向的扫描角执行波束扫描，以便辐射利用罗 特曼透镜形成的波束，并随时间改变扫描角。扫描角的数目等于波束端口 的数目。因此，扫描角是离散设定的，并且天线装置执行方位角检测，并 离散地改变波束扫描的扫描角。在这种情况下，方位分辨率不合期望地变 低。为了提高此分辨率，需要增加波束端口的数目。但是，罗特曼透镜的 尺寸随波束端口数目而增大，使得难以在提高方位检测的方位分辨率的同 时制造小尺寸天线装置。为解决这个问题，已公开的日本专利第一次公开2003-152422号提出 了一种天线阵列装置。在特定方向上辐射的波束通常有与辐射方向相关的 电功率的辐射图案。也就^3兌，波束的辐射能量在此特定方向上最大化且 波束在此特定方向周围的方向上也有辐射能量。在此装置中，两个彼此相 邻的波束端口是从罗特曼透镜的多个波束端口中可改变地选择出来的，从 一个选定的波束端口向罗特曼透镜的天线端口发出的电磁波与从另 一个 选定的波束端口向天线端口发出的电磁波相加，并辐射^目加后的波感应 出的发射波束。因此，波束有在与一个选定的波束端口相对应的第一方向上具有最大辐射能量的辐射图案以及在与另 一个选定的波束端口相对应 的第二方向上具有最大辐射能量的另一种辐射图案。辐射图案的和具有复合图案，此复合图案在位于第一和第二方向之间的第三方向上具有最大辐 射能量。所以，发射波束基本上在第三方向上辐射。所以，此传统装置可以i殳置数目多于波束端口数目的扫描角。此外， 此传统装置也可以检测来自数目多于波束端口数目的不同方向的各个接 收波束。因此，可以不增加波束端口数目而提高方位检测的方位分辨率。然而，此传统装置需要选择控制器和多个选择开关，以便从大量波 束端口中适当地选择两个波束端口。由于波束端口的选择是在与几百 MHz到几十GHz的宽频带中的频率相对应的周期中执行的，难以制M 此操作周期中可操作的具有一致特性的多个开关。所以，制造高精度可操作的传统装置很困难。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是在适当考虑传统天线阵列装置的缺点的情况 下，提供一种天线装置，所述天线装置利用透镜或具有与透镜的功能相同 的功能的无源元件，在由简单结构自由设定的任意方向上辐射波束。本专利技术的另一个目的是提供一种天线装置，所述天线装置利用透镜 或具有与透镜的功能相同的功能的无源元件，以简单结构接收来自任意方 向的波束。根据本专利技术的一个方面，通过提供一种包括发射信号产生单元、发 射信号调整单元和波束形成单元的天线装置来实现本专利技术的目的。产生单 元产生第 一发射信号和第二发射信号。调整单元调整由信号产生单元产生 的第一发射信号以使其具有第一振幅或第一相位，并调整由信号产生单元产生的第二发射信号以使其具有第二振幅或第二相位。形成单元具有第 一输入部分，其发射具有与第一发射信号的第一振幅或第一相位对应的振 幅或相位的第一电磁波；第二输入部分，其发射具有与第二发射信号的第 二振幅或第二相位对应的振幅或相位的第二电磁波；输出部分，在输出部 分，从第一输入部分发射的第一电磁波具有第一相位差而从第二输入部分发射的第二电磁波具有第二相位差；以及天线表面，在天线表面上形成由具有第一相位差和与第一电磁波的电功率对应的电功率的第一部分电磁 波以及具有第二相位差和与第二电磁波的电功率对应的电功率的第二部 分电磁波组成的特定波束，并且从天线表面以特定方向辐射特定波束，所 述特定方向基于第一部分电磁波的电功率和第一相位差以及第二部分电 磁波的电功率和第二相位差。对于此结构的天线设备，在调整单元中调整发射信号的振幅或相位。 波束形成单元具有透镜或用作透镜的无源元件。在此单元中，第一电磁波 在第 一输入部分产生以具有对应于第 一发射信号的第 一振幅或第 一相位 的振幅或相位，并^c送到输出部分以具有第一相位差。以同样的方式， 第二电磁波在第二输入部分产生以具有对应于第二发射信号的第二振幅 或第二相位的振幅或相位，并被发送到输出部分以具有第二相位差。然后，波束形成单元从第 一和第二电磁波形成特定波束。此波束由具有第 一相位 差和与第一电磁波的电功率对应的电功率的第一部分电磁波以及具有第二相位差和与第二电磁波的电功率对应的电功率的第二部分电磁波组成。 然后，在特定方向上辐射此特定波束。此方向是以第一部分电磁波的电功 率和第一相位差以及第二部分电磁波的电功率和第二相位差为基础确定的。由于第二输入部分与第 一输入部分不同，所以第 一相位差与第二相 位差被区分开。在这种情况下，波束中的第一部分电磁波具有以第一方向 为中心的传播方向，波束中的第二部分电磁波具有以不同于第一方向的第 二方向为中心的传播方向。此外，通itiL射信号调整单元独立地调整第一和第二发射信号的振 幅或相位。当调整第一和第二发射信号的振幅时，波束中的第一部分电磁 波和波束中的第二部分电磁波的振幅比取决于此振幅调整。因此，特定波 束的特定方向可以在第一和第二方向之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线装置，所述天线装置包括：　发射信号产生单元，其产生第一发射信号和第二发射信号；　发射信号调整单元，其将由所述信号产生单元产生的所述第一发射信号调整为具有第一振幅或第一相位，并且将由所述信号产生单元产生的所述第二发射信号调整为具有 第二振幅或第二相位；以及　波束形成单元，其具有：　第一输入部分，其发射具有与经所述发射信号调整单元调整的所述第一发射信号的第一振幅或第一相位相对应的振幅或相位的第一电磁波；　第二输入部分，其发射具有与经所述发射信号调整单元调整的所述第 二发射信号的第二振幅或第二相位相对应的振幅或相位的第二电磁波；　输出部分，在所述输出部分，从所述第一输入部分发射的所述第一电磁波具有第一相位差而从所述第二输入部分发射的所述第二电磁波具有第二相位差；以及　天线表面，在所述天线表面上形成由 第一部分电磁波和第二部分电磁波组成的特定波束，其中所述第一部分电磁波具有所述第一相位差和与所述第一电磁波的电功率相对应的电功率，所述第二部分电磁波具有所述第二相位差和与所述第二电磁波的电功率相对应的电功率，并且从所述天线表面以特定方向辐射所述特定波束，其中所述特定方向基于所述第一部分电磁波的电功率和所述第一相位差以及所述第二部分电磁波的电功率和所述第二相位差。...

【技术特征摘要】
JP 2008-9-22 2008-2431471.一种天线装置，所述天线装置包括发射信号产生单元，其产生第一发射信号和第二发射信号；发射信号调整单元，其将由所述信号产生单元产生的所述第一发射信号调整为具有第一振幅或第一相位，并且将由所述信号产生单元产生的所述第二发射信号调整为具有第二振幅或第二相位；以及波束形成单元，其具有第一输入部分，其发射具有与经所述发射信号调整单元调整的所述第一发射信号的第一振幅或第一相位相对应的振幅或相位的第一电磁波；第二输入部分，其发射具有与经所述发射信号调整单元调整的所述第二发射信号的第二振幅或第二相位相对应的振幅或相位的第二电磁波；输出部分，在所述输出部分，从所述第一输入部分发射的所述第一电磁波具有第一相位差而从所述第二输入部分发射的所述第二电磁波具有第二相位差；以及天线表面，在所述天线表面上形成由第一部分电磁波和第二部分电磁波组成的特定波束，其中所述第一部分电磁波具有所述第一相位差和与所述第一电磁波的电功率相对应的电功率，所述第二部分电磁波具有所述第二相位差和与所述第二电磁波的电功率相对应的电功率，并且从所述天线表面以特定方向辐射所述特定波束，其中所述特定方向基于所述第一部分电磁波的电功率和所述第一相位差以及所述第二部分电磁波的电功率和所述第二相位差。2. 根据权利要求1所述的天线装置，其中所^射信号调整单元具有第一可变放大器，其用于放大所述笫一发射信号以产生具有所述第一 振幅的所述第一发射信号；以及第二可变放大器，其用于放大所述笫二发射信号以产生具有所述第二 振幅的所述第二发射信号.3. 根据权利要求2所述的天线装置，其中所i^L射信号调整单元还具有控制器，所述控制器用于响应于所述特定波束的特定方向来i更定所述 第一发射信号的第一可变调整和所述第二发射信号的第二可变调整，并且 控制所述第一可变放大器和第二可变放大器以根据所述第一可变调整产 生具有所述第 一振幅的所述第 一发射信号以及根据所述第二可变调整产 生具有所述第二振幅的所述第二发射信号。4. 根据权利要求3所述的天线装置，其中所述控制器设定所述第一 可变调整和第二可变调整，以使得由所述第一可变放大器产生的所述第一 发射信号的电功率和由所述第二可变放大器产生的所述第二发射信号的 电功率之和为恒定值。5. 根据权利要求3所述的天线装置，其中所述控制器具有用于检测 所述天线装置的环境温度的温度传感器，并且才艮据检测到的环境温度来修 正所述第一可变调整和第二可变调整，以4M尝所述波束形成单元的随环境 温度改变的实际特性和所述波束形成单元的设计特性之间的差异。6. 根据权利要求1所述的天线装置，其中所^L射信号调整单元具有第一移相器，其用于将所述第一发射信号的相位移位以产生具有所述 第一相位的所述第一发射信号；以及第二移相器，其用于将所述第二发射信号的相位移位以产生具有所述 第二相位的所述第二发射信号。7. 根据权利要求6所述的天线装置，其中所述发射信号调整单元还 具有控制器，所述控制器用于响应于所述特定波束的特定方向来i殳定所述 笫 一发射信号的第 一调整和所述第二发射信号的第二调整，并且控制所述 笫 一移相器和第二移相器以产生具有所述第 一相位和第二相位的所述第 一发射信号和第二发射信号。8. 根据权利要求1所述的天线装置，其中所iOL射信号产生单元产 生具有相同振幅和相同相位的所述第 一发射信号和笫二发射信号。9. 根据权利要求1所述的天线装置，其中所述发射信号产生单元具有振荡器，其用于产生高频波信号；以及分配器，其用于将所述高频波信号的电功率分为笫一部分电功率和第 二部分电功率，以从所述第一部分电功率产生所述第一发射信号并从所述第二部分电功率产生所述第二发射信号。10. 根据权利要求9所述的天线装置，其中所述分配器具有第一端彼 此连接的两个传输线和将所述传输线的第二端彼此连接的电阻器，所述高 频波信号从所述传输线的笫 一端通过每个传输线发射到所述传输线的第 二端，以在所述传输线的第二端上获得所述第一发射信号和第二发射信号。11. 根据权利要求l所述的天线装置，其中所述波束形成单元具有罗特曼透镜，其具有作为所述第一输入部分的第一波束端口，作为所 述第二输入部分的第二波束端口和作为所述输出部分的多个天线端口；以及阵列天线，其具有位于所述天线表面上且与所述罗特曼透镜的相应天 线端口相连接的多个天线单元，所述罗特曼透镜在所述笫一波束端口上从所述第一发射信号产生具 有相同相位的所述第一电磁波，在所述第二波束端口上从所述第二发射信 号产生具有相同相位的所述第二电磁波，在所述天线端口上4吏所述第一电 磁波具有所述第一相位差，以及在所述天线端口上使所述第二电磁波具有 所述笫二相位差，并且在所述天线端口上合成所述第 一 电磁波与所述第二 电磁波以产生合成电磁波，所述阵列天线形成具有在相应天线单元中接收 到的所述合成电磁波的特定波束，并在所述特定方向上辐射所述特定波 束。12. 根据权利要求l所述的天线装置，其中所述波束形成单元具有电介质透镜，其具有作为所述第一输入部分的第一输A^面，作为所 述第二输入部分的第二输/^面以及位于所述输出部分的所述天线表面； 以及阵列天线，其具有面向所述电介质透镜的第一输A^面的笫一天线单 元和面向所述电介质透镜的第二输A^面的第二天线单元，所述阵列天线在所述第 一天线单元中从所述第 一发射信号产生具有 相同相位的所述第一电磁波，并且在所述第二天线单元中从所述第二发射 信号产生具有相同相位的所述第二电磁波，所述电介质透镜在所述第一输 入表面上接收来自所述第一天线单元的第 一电磁波并折射所述第一电磁 波，以在所述天线表面上形成具有所述第一相位差的所述笫一电磁波，所 述电介质透镜在所述第二输入表面上接收来自所述第二天线单元的第二电磁波并折射所述第二电磁波，以在所述天线表面上形成具有所述第二相 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤田晶久，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]