JP3750887B2 - antenna - Google Patents

Description

Translated fromJapanese

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波素子の１つであるアンテナに関し、特に、衛星放送、レーダー、通信等の用途に用いられるアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、衛星放送で用いられてきたアンテナは、集束素子とコンバータの組み合わせが主流であるが、集束素子としてはパラボラ反射板が一般的であり、これ以外にも、電波レンズ、ゾーンプレート等が知られている。特にゾーンプレートは平面で実現できるので、小型化、軽量化、量産化に優れるていると言える。
【０００３】
また、回折素子若しくはホログラムは光学の分野では一般的であるが、電波の分野にも同様用いられている。基本的に光学で用いられる回折理論は、電波でも同等に使えることは証明されている。実際、上記のゾーンプレートの集束素子は回折理論の電波への応用である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような集束素子を用いるアンテナにおいては、受信に必要な利得を得るにはアンテナが大型となり、例えば衛星放送・通信では数十ｃｍのサイズが必要となる。特に移動を要するアンテナ、例えば、テレビ中継用、衛星中継用、移動体用等は大型なため持ち運びが大変であった。
【０００５】
また、例えば衛星電波の受信において、複数個の衛星からの電波を同時に受信する場合、衛星の数だけのアンテナを設けるか、その都度アンテナの向きを変えるか、あるいは、集束素子は１つしか用いないがコンバータを複数設ける等の措置が必要であった。
【０００６】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、電波の干渉縞からなるアンテナを提供することであり、特に、折り畳み可能なアンテナ、複数方向からの電波を１個のコンバータへ同時に集束するアンテナ、及び、角度選択性を持たせたアンテナを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、集束素子として回折素子を用いることにより平面化し、かつ同時に、その基材としてフレキシブルな材料を用いることにより、折り畳み可能で持ち運び時に小型になるアンテナを達成できた。フレキシブルであれば、移動時はロール状等に丸められるので、スペースをとらず、衝撃にも強く、軽い。この場合、使用時に周辺から引っ張ったり、別の平面状のものに張り付けることにより、平面性を持たせることは容易である。
【０００８】
この場合、基材として分割可能若しくは折り畳み可能なものであっても同様である。
【０００９】
また、集束素子に回折素子を用い、かつ同時に、干渉縞の形を単純なゾーンプレートから変更して複数の方向からの電波を同じ一方向に導くことが可能となる。ただし、この場合、クロストークにより利用効率が低下することは避けられない。
【００１０】
その場合の単純なゾーンプレートから変更する電波の干渉縞の形状は、複数のゾーンプレートを単純に重ねるのが簡単であるが、ホログフィーで公知となっている種々の計算法（最急降下法、シミュレーテッドアニーリング法、遺伝的探索法等（例えば、「ＯｐｌｕｓＥ」Ｎｏ．２３，ｐｐ．８３〜８９参照））により、複数点へ同時に集束するホログラム形状を求めるようにしてもよい。
【００１１】
また、光学の分野で用いられている「体積ホログラム」の手法を導入することにより、集束素子に角度選択性を持たせることができる。以下のＱ値が１より十分大きい場合、干渉縞は体積的となり、角度選択性を有し、特定の入射角の電波のみ回折し、それ以外の入射角の電波はそのまま透過させる。
【００１２】
Ｑ＝２πλｔ／ｎΛ
ここで、λ：波長
ｔ：厚み
ｎ：屈折率
Λ：干渉縞のピッチ
このような角度選択性を有する集束素子要素を複数枚重ねると、複数の方向からくる電波を１つの同じ方向へ回折させることができる。このとき、材料の吸収や角度選択性の不完全さを無視すると、重ねることによる効率の劣化はない。
【００１５】
以上から、本発明のアンテナは、所定の波長帯域の電波に対する透過率若しくは位相変調率の分布による干渉縞パターンを有し、電波の集光又は偏向若しくはその両方の機能を有するアンテナにおいて、複数方向からの電波を同一方向へ集束若しくは偏向するような形状の複数の干渉縞パターンを重ね合わせてなる干渉縞パターンを有することを特徴とするものである。
【００１６】
この場合、干渉縞パターンとしては、例えば複数のゾーンプレートを重畳した形状がある。
【００１７】
本発明のさらにもう１つのアンテナは、所定の波長帯域の電波に対する透過率若しくは位相変調率の分布による干渉縞パターンを有し、電波の集光又は偏向若しくはその両方の機能を有するアンテナにおいて、前記干渉縞パターンは基板面に垂直な方向に厚みを有し、かつ、前記干渉縞パターンが基板面に垂直な厚み方向に屈折率が変化する体積ホログラムの干渉縞パターンであることを特徴とするものである。
【００１８】
この場合、厚みを有する干渉縞パターンは、例えば、透過率若しくは屈折率の異なる材料を交互に並べたものからなる。
あるいは、その厚みを有する干渉縞のパターンは、板状あるいは膜状の材料を間隔を空けて並列させたものからなる。
【００１９】
また、基板面に垂直な方向に厚みを有する干渉縞パターンを複数個重ねた構造とすることもできる。その場合には、個々の干渉縞パターンは、互いに異なる特定方向の入射角度選択性を有し、入射角度選択性のある方向からの電波を同一方向へ回折するものとすることができ、例えば複数の人工衛星からの電波の受信に用いることができる。
【００２０】
本発明においては、複数方向からの電波を同一方向へ集束若しくは偏向するような形状の複数の干渉縞パターンを重ね合わせてなる干渉縞パターンを有するものとすることにより、複数方向からの電波を１個のコンバータへ同時に集束して受信できる。さらに、干渉縞パターンを基板面に垂直な方向に厚みを有し、かつ、その干渉縞パターンを基板面に垂直な厚み方向に屈折率が変化する体積ホログラムの干渉縞パターンとすることにより、角度選択性を持たせたアンテナを得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアンテナをいくつかの実施例に基づいて詳しく説明する。
（実施例１）
図１（ａ）は、フレネルゾーンプレート模様を干渉縞パターンとし、その模様を設ける基材をフレキシブルなものとしたアンテナの実施例を示す模式的な斜視図であり、図１（ｂ）は同図（ａ）の線分Ｐに沿う断面図である。この実施例においては、図１（ｂ）に示すように、厚み１００μｍ、大きさ６０ｃｍ×６０ｃｍのＰＥＴフィルム２の表面にゾーンプレートの模様にアルミ箔３を転写してフィルム状の集束素子１とする。そして、実際の使用時には、このフィルム状の集束素子１を、図１（ａ）に示すように、例えば矩形の枠４に張り渡して固定する。そして、この集束素子１の焦点にコンバータ５が位置するように組み合せ、通信衛星６からの電波をコンバータ５上に集束させ、ＣＳ衛星放送が受信できる。なお、枠４は分割可能にしてもよく、また、折り畳み可能にしてもよい。
【００２２】
（実施例２）
この実施例は、干渉縞パターンとして異なる方向からの電波を共通の焦点に集束する２つのフレネルゾーンプレート模様を重ね合わせてなる模様を用い、２つの方向からの電波を１個のコンバータで受信するようにしたアンテナの実施例であり、その詳細を図２に示す。図２（ａ）はそのアンテナ７を用いて２つの通信衛星６₁、６₂からの電波を同時に１個のコンバータ５で受信する様子を示す模式的な斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のアンテナ７の領域Ａの拡大平面図、同図（ｃ）は同図（ｂ）の線分Ｑに沿う断面図、同図（ｄ）は重ね合わせた２つのフレネルゾーンプレート模様を分解して示す図である。
【００２３】
この実施例のアンテナ７は、図２（ｄ）に示したような２種類のゾーンプレート模様ａ、ｂを重畳した形のレリーフ９（図２（ｃ））の金型を作製し、これを転写原版として射出成形によりアクリル樹脂基板８上に複製する。その後、複製されたレリーフ９表面にアルミニウム１０を真空蒸着して電波反射層とする。そのレリーフ９面は、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、ゾーンプレート模様ａとｂの縞の重なり方に応じて３つの高さ異なる部分からなるレリーフパターンとなる。したがって、このアンテナ７は位相型の二重焦点型集束素子となる。このアンテナ７の大きさは８０ｃｍ×８０ｃｍとする。
【００２４】
このアンテナ７の共通の焦点にコンバータ５が位置するように組み合せ、通信衛星６₁、６₂からの電波を同時にコンバータ５上に集束させ、２つのＣＳ衛星放送が同時に受信できる。
【００２５】
（実施例３）
図３に、干渉縞パターンが基板面に垂直な方向に厚みを有し、入射角度選択性を有するアンテナ２０を用る実施例を示す。同図（ａ）は２つの通信衛星６₁、６₂からの電波を同時に１個のコンバータ５で受信する様子を示す模式的な斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のアンテナ２０の２枚の集束素子１１、１２それぞれの構成を示す斜視図、同図（ｃ）は集束素子１１、１２を構成する板状体２３の斜視図である。
【００２６】
このアンテナ２０は、通信衛星６₁からの電波を選択的に集束する集束素子１１と、通信衛星６₂からの電波を選択的に集束する集束素子１２とを重畳して一体化してなるもので、各集束素子１１、１２は、図３（ｂ）に示すように、２枚の支え基板２１、２２の間に板状体２３と空気２４を交互に並列固定してなるものであり、板状体２３が体積ホログラムの干渉縞の高屈折率縞部を構成している。そのためには、板状体２３の３次元的な形状、配置は、通信衛星６₁又は６₂からの所定波長の電波をコンバータ５の位置に回折して集束するような形状、配置に選ばれる。ここで、板状体２３には、図３（ｃ）に示すように、所望の屈折率になるように微細な孔２５が多数設けられている。
【００２７】
具体例として、集束素子１１、１２の大きさは６０ｃｍ×６０ｃｍとし、板状体２３としてアクリル樹脂板を用いる。集束素子１１、１２の板状体２３と空気２４を交互に並列固定した部分の厚さを８．１ｃｍとする。また、板状体２３のアクリル樹脂板には直径５ｍｍの孔２５を開口率が６０％になるように開けて、実効屈折率を１．２８（Δｎ＝０．１４。後記）としてある。この点に関する計算は後述する。このような集束素子１１、１２を２枚重ねて接着してアンテナ２０とする。
【００２８】
このアンテナ２０の集束素子１１、１２の共通の焦点にコンバータ５が位置するように組み合せ、相互に２０°離れた通信衛星６₁、６₂からの電波をアンテナ２０を動かすことなく同時にコンバータ５上に集束させ、２つのＣＳ衛星放送が同時に受信できる。
【００２９】
以下、集束素子１１、１２の干渉縞のピッチ、厚さ、屈折率差を求める。条件として、板状体２３として用いるアクリル樹脂板の屈折率を１．５、電波の波長を２．５ｃｍとする。そして、集束素子１１、１２を形成する体積ホログラムは、４５°入射、垂直出射の集束機能付きとする。以降の計算は、このホログラムの中心点を考える。
【００３０】
まず、干渉縞のピッチΛを求める。ブラッグ回折の式より、

である。上記式から、
Λ＝２．８２ｃｍ
となる。
【００３１】
次に、分解能２０°を得るために必要なホログラムの厚さＴを求める。コーゲルニックの式、
η＝ｓｉｎ²（ν²＋ξ²）^1/2／（１＋ξ²／ν²）
において、ブラッグ条件での回折効率η＝１００％を満たすのは、
ν＝π／２
であり、この条件で回折効率ηが０になるのは、ξ＝２．８であり、ξの式から以下の関係が導かれている。
【００３２】
２Δθ＝２Λ／Ｔ
この式に以下の条件を代入する。
【００３３】
Δθ＝２０°＝０．３４９：入射角のずれ（＝入射角分解能）
Λ＝２．８２ｃｍ ：干渉縞のピッチ
その結果、
Ｔ＝８．１ｃｍ
が得られる。
【００３４】
このとき、回折効率を１００％とする屈折率差Δｎを求める。ブラッグ条件での回折効率の式より、
η＝ｓｉｎ²（πΔｎＴ／λｃｏｓθ_B）＝１
となる。この式より、
πΔｎＴ／λｃｏｓθ_B＝π／２
これに以下の条件を代入する。
【００３５】
θ_B＝２２．５° ：プラック角
Ｔ ＝８．１ｃｍ
その結果、
Δｎ＝０．１４
が得られる。これはアクリル樹脂と空気の屈折率差０．２５より小さいので、前記のように、アクリル樹脂板２３に直径５ｍｍの孔２５を開口率が６０％になるように開けることにより、実現可能である。
【００３６】
以上、本発明のアンテナをいくつかの実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のアンテナによると、複数方向からの電波を同一方向へ集束若しくは偏向するような形状の複数の干渉縞パターンを重ね合わせてなる干渉縞パターンを有するものとすることにより、複数方向からの電波を１個のコンバータへ同時に集束して受信できる。さらに、干渉縞パターンを基板面に垂直な方向に厚みを有し、かつ、その干渉縞パターンを基板面に垂直な厚み方向に屈折率が変化する体積ホログラムの干渉縞パターンとすることにより、角度選択性を持たせたアンテナを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のアンテナの構成と作用を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例２のアンテナの構成と作用を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例３のアンテナの構成と作用を説明するための図である。
【符号の説明】
１…集束素子
２…ＰＥＴフィルム
３…アルミ箔
４…枠
５…コンバータ
６、６₁、６₂…通信衛星
７…アンテナ
８…アクリル樹脂基板
９…レリーフ
１０…アルミニウム
１１、１２…集束素子
２０…アンテナ
２１、２２…支え基板
２３…板状体
２４…空気
２５…孔
ａ、ｂ…ゾーンプレート模様[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna that is one of radio wave elements, and more particularly to an antenna that is used for applications such as satellite broadcasting, radar, and communication.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, antennas used in satellite broadcasting are mainly combined with a focusing element and a converter. However, a parabolic reflector is generally used as the focusing element. In addition to this, a radio wave lens, a zone plate, etc. are known. It has been. In particular, since the zone plate can be realized on a flat surface, it can be said that it is excellent in miniaturization, weight reduction and mass production.
[0003]
In addition, diffraction elements or holograms are common in the field of optics, but are also used in the field of radio waves. It has been proved that the diffraction theory basically used in optics can be used equally in radio waves. In fact, the focusing element of the above zone plate is an application of diffraction theory to radio waves.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the antenna using the focusing element as described above, the antenna becomes large in order to obtain a gain necessary for reception. For example, in satellite broadcasting / communication, a size of several tens of centimeters is required. In particular, antennas that require movement, such as those for television relays, satellite relays, and mobile objects, are large and difficult to carry.
[0005]
Also, for example, when receiving radio waves from a plurality of satellites at the same time, it is necessary to provide as many antennas as the number of satellites, change the direction of the antenna each time, or use only one focusing element. However, measures such as providing multiple converters were necessary.
[0006]
The present invention has been made in view of such a situation in the prior art, and an object of the present invention is to provide an antenna composed of radio wave interference fringes, in particular, a foldable antenna, radio waves from multiple directions. It is an object to provide an antenna that simultaneously focuses on one converter and an antenna having angle selectivity.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an antenna that is flattened by using a diffractive element as a focusing element and at the same time uses a flexible material as the base material and can be folded and reduced in size when carried is achieved. If it is flexible, it is rolled into a roll when moving, so it does not take up space, is resistant to impact, and is light. In this case, it is easy to give flatness by pulling from the periphery at the time of use or by attaching to another flat thing.
[0008]
In this case, the same applies to a base material that can be divided or folded.
[0009]
In addition, a diffraction element is used as the focusing element, and at the same time, the shape of the interference fringes can be changed from a simple zone plate to guide radio waves from a plurality of directions in the same direction. However, in this case, it is inevitable that the utilization efficiency is reduced due to crosstalk.
[0010]
In this case, the interference fringe shape of the radio wave that is changed from a simple zone plate is easy to simply overlap a plurality of zone plates. However, various calculation methods (steepest descent method, simulation, etc.) well known in Hologoff. A hologram shape that is simultaneously focused on a plurality of points may be obtained by a ted annealing method, a genetic search method, or the like (see, for example, “Oplus E” No. 23, pp. 83-89).
[0011]
In addition, by introducing the “volume hologram” technique used in the field of optics, the focusing element can have angle selectivity. When the following Q value is sufficiently larger than 1, the interference fringes are volumetric, have angle selectivity, diffract only radio waves with specific incident angles, and transmit radio waves with other incident angles as they are.
[0012]
Q = 2πλt / nΛ
Here, λ: wavelength t: thickness n: refractive index Λ: pitch of interference fringes When a plurality of focusing element elements having such angle selectivity are stacked, radio waves coming from a plurality of directions are diffracted in one same direction. be able to. At this time, if the imperfection of material absorption and angle selectivity is ignored, there is no deterioration in efficiency due to overlapping.
[0015]
From the above, the antenna of the present invention has an interference fringe pattern based on the distribution of transmittance or phase modulation rate for radio waves in a predetermined wavelength band, and has a function of collecting and / or deflecting radio waves in a plurality of directions. It has an interference fringe pattern formed by superposing a plurality of interference fringe patterns shaped so as to focus or deflect radio waves from the same direction in the same direction.
[0016]
In this case, the interference fringe pattern has, for example, a shape in which a plurality of zone plates are superimposed.
[0017]
Still another antenna of the present invention has an interference fringe pattern based on a transmittance or phase modulation rate distribution for radio waves in a predetermined wavelength band, and has the function of condensing and / or deflecting radio waves. The interference fringe pattern has a thickness in a direction perpendicular to the substrate surface, and the interference fringe pattern is a volume hologram interference fringe pattern whose refractive index changes in a thickness direction perpendicular to the substrate surface. It is.
[0018]
In this case, the interference fringe pattern having a thickness is formed by alternately arranging materials having different transmittances or refractive indexes.
Or the pattern of the interference fringe which has the thickness consists of what paralleled the plate-shaped or film-like material at intervals.
[0019]
Alternatively, a plurality of interference fringe patterns having a thickness in a direction perpendicular to the substrate surface may be stacked. In that case, each interference fringe pattern has incident angle selectivity in different specific directions, and can diffract radio waves from directions having incident angle selectivity in the same direction. Can be used to receive radio waves from satellites.
[0020]
In the present invention, by having an interference fringe pattern formed by superposing a plurality of interference fringe patterns shaped to focus or deflect radio waves from a plurality of directions in the same direction, the radio waves from a plurality of directions are 1 It is possible to focus and receive simultaneously to multiple converters. Further, the interference fringe pattern has a thickness in a direction perpendicular to the substrate surface, and the interference fringe pattern is an interference fringe pattern of a volume hologram whose refractive index changes in the thickness direction perpendicular to the substrate surface. An antenna having selectivity can be obtained.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the antenna of the present invention will be described in detail based on several embodiments.
Example 1
FIG. 1A is a schematic perspective view showing an embodiment of an antenna in which a Fresnel zone plate pattern is an interference fringe pattern and a base material on which the pattern is provided is flexible, and FIG. It is sectional drawing which follows the line segment P of a figure (a). In this embodiment, as shown in FIG. 1B, analuminum foil 3 is transferred onto the surface of aPET film 2 having a thickness of 100 μm and a size of 60 cm × 60 cm to form a pattern of a zone plate. To do. In actual use, the film-like focusingelement 1 is stretched and fixed to, for example, arectangular frame 4 as shown in FIG. And it combines so that theconverter 5 may be located in the focus of this focusingelement 1, the electromagnetic wave from thecommunication satellite 6 can be focused on theconverter 5, and CS satellite broadcast can be received. Note that theframe 4 may be separable or foldable.
[0022]
(Example 2)
This embodiment uses a pattern formed by superposing two Fresnel zone plate patterns that focus radio waves from different directions on a common focus as an interference fringe pattern, and receives radio waves from two directions with a single converter. FIG. 2 shows an example of the antenna configured as described above, and its details are shown in FIG. FIG. 2A is a schematic perspective view showing a state where radio waves from twocommunication satellites 6₁ and 6₂ are simultaneously received by oneconverter 5 using the antenna 7, and FIG. FIG. 4A is an enlarged plan view of the area A of the antenna 7 in FIG. 1A, FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line Q in FIG. 2B, and FIG. It is a figure which decomposes | disassembles and shows.
[0023]
The antenna 7 of this embodiment is a mold for a relief 9 (FIG. 2C) in which two types of zone plate patterns a and b are superimposed as shown in FIG. The transfer master is duplicated on theacrylic resin substrate 8 by injection molding. Thereafter,aluminum 10 is vacuum-deposited on the surface of the replicatedrelief 9 to form a radio wave reflection layer. As shown in FIGS. 2B and 2C, therelief 9 surface becomes a relief pattern composed of three different heights depending on how the zone plate patterns a and b overlap. Therefore, the antenna 7 is a phase type double focus type focusing element. The size of the antenna 7 is 80 cm × 80 cm.
[0024]
Theantenna 5 is combined so that theconverter 5 is located at a common focal point, and radio waves from thecommunication satellites 6₁ and 6₂ are simultaneously focused on theconverter 5 so that two CS satellite broadcasts can be received simultaneously.
[0025]
Example 3
FIG. 3 shows an embodiment in which anantenna 20 having an interference angle pattern having a thickness in a direction perpendicular to the substrate surface and having an incident angle selectivity is used. FIG. 4A is a schematic perspective view showing a state where radio waves from twocommunication satellites 6₁ and 6₂ are simultaneously received by oneconverter 5, and FIG. 4B is an antenna of FIG. 20 is a perspective view showing the configuration of each of the two focusingelements 11 and 12, and FIG. 10C is a perspective view of the plate-like body 23 constituting the focusingelements 11 and 12.
[0026]
Theantenna 20 includes a focusingelement 11 for focusing radio waves from communication satellite₆₁ selectively, those formed by integrally superimposing a focusingelement 12 for focusing radio waves fromcommunication satellite 6₂ selectively As shown in FIG. 3B, each focusingelement 11 and 12 is formed by alternately fixing plate-like bodies 23 and air 24 in parallel between twosupport substrates 21 and 22. Thebody 23 forms a high refractive index fringe portion of the interference fringe of the volume hologram. For this purpose, the three-dimensional shape and arrangement of the plate-like body 23 are selected so as to diffract and focus the radio wave of a predetermined wavelength from thecommunication satellite 6₁ or 6_{2 on} the position of theconverter 5. . Here, as shown in FIG. 3C, the plate-like body 23 is provided with a number offine holes 25 so as to have a desired refractive index.
[0027]
As a specific example, the size of the focusingelements 11 and 12 is 60 cm × 60 cm, and an acrylic resin plate is used as the plate-like body 23. The thickness of the portion where the plate-like bodies 23 and the air 24 of the focusingelements 11 and 12 are alternately fixed in parallel is set to 8.1 cm. Further, ahole 25 having a diameter of 5 mm is formed in the acrylic resin plate of the plate-like body 23 so that the opening ratio is 60%, and the effective refractive index is 1.28 (Δn = 0.14, which will be described later). The calculation regarding this point will be described later. Two such focusingelements 11 and 12 are stacked and bonded to form anantenna 20.
[0028]
Theantenna 5 is combined so that theconverter 5 is located at the common focus of the focusingelements 11 and 12 of theantenna 20, and the radio waves from thecommunication satellites 6₁ and 6₂ separated from each other by 20 ° can be simultaneously transmitted to theconverter 5 without moving theantenna 20. The two CS satellite broadcasts can be received simultaneously.
[0029]
Hereinafter, the pitch, thickness, and refractive index difference of the interference fringes of the focusingelements 11 and 12 are obtained. As conditions, the refractive index of the acrylic resin plate used as the plate-like body 23 is 1.5, and the wavelength of the radio wave is 2.5 cm. The volume hologram forming the focusingelements 11 and 12 has a focusing function of 45 ° incidence and vertical emission. Subsequent calculations consider the center point of this hologram.
[0030]
First, a pitch Λ of interference fringes is obtained. From the Bragg diffraction equation:

It is. From the above formula,
Λ = 2.82cm
It becomes.
[0031]
Next, a hologram thickness T necessary to obtain a resolution of 20 ° is obtained. Kogelnik's formula,
η = sin² (ν² + ξ² )^1/2 / (1 + ξ² / ν² )
Satisfying the diffraction efficiency η = 100% under the Bragg condition
ν = π / 2
In this condition, the diffraction efficiency η becomes 0 when ξ = 2.8, and the following relationship is derived from the equation of ξ.
[0032]
2Δθ = 2Λ / T
Substitute the following conditions into this expression.
[0033]
Δθ = 20 ° = 0.349: deviation of incident angle (= incident angle resolution)
Λ = 2.82 cm: pitch of interference fringes
T = 8.1cm
Is obtained.
[0034]
At this time, a refractive index difference Δn with a diffraction efficiency of 100% is obtained. From the diffraction efficiency equation under Bragg conditions:
η = sin² (πΔnT / λcos θ_B ) = 1
It becomes. From this formula:
πΔnT / λcos θ_B = π / 2
Substitute the following conditions for this:
[0035]
θ_B = 22.5 °: Plack angle T = 8.1 cm
as a result,
Δn = 0.14
Is obtained. Since this is smaller than the refractive index difference 0.25 between the acrylic resin and air, it can be realized by opening thehole 25 having a diameter of 5 mm in theacrylic resin plate 23 so that the opening ratio is 60% as described above. .
[0036]
Although the antenna of the present invention has been described based on some embodiments, the present invention is not limited to these embodiments and can be variously modified.
[0037]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the antenna of the present invention, the antenna has an interference fringe pattern formed by superposing a plurality of interference fringe patterns shaped to focus or deflect radio waves from a plurality of directions in the same direction. By doing so, radio waves from a plurality of directions can be simultaneously focused and received by one converter. Further, the interference fringe pattern has a thickness in a direction perpendicular to the substrate surface, and the interference fringe pattern is an interference fringe pattern of a volume hologram whose refractive index changes in the thickness direction perpendicular to the substrate surface. An antenna having selectivity can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration and operation of an antenna according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration and operation of an antenna according to Example 2 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration and operation of an antenna according to Example 3 of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OFSYMBOLS 1 ... Focusingelement 2 ...PET film 3 ...Aluminum foil 4 ...Frame 5 ...Converter 6, 6₁ , 6₂ ... Communication satellite 7 ...Antenna 8 ...Acrylic resin substrate 9 ...Relief 10 ...Aluminum 11, 12 ... Focusingelement 20 ...Antennas 21, 22 ... Supportingsubstrate 23 ... Plate-like body 24 ...Air 25 ... Holes a, b ... Zone plate pattern

Claims (8)

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所定の波長帯域の電波に対する透過率若しくは位相変調率の分布による干渉縞パターンを有し、電波の集光又は偏向若しくはその両方の機能を有するアンテナにおいて、複数方向からの電波を同一方向へ集束若しくは偏向するような形状の複数の干渉縞パターンを重ね合わせてなる干渉縞パターンを有することを特徴とするアンテナ。In an antenna having an interference fringe pattern by distribution of transmittance or phase modulation rate for radio waves in a predetermined wavelength band, and focusing or deflecting radio waves, or both functions, radio waves from multiple directions are focused in the same direction or An antenna havingan interference fringe pattern formed by superposing aplurality of interference fringe patterns shaped to be deflected.複数の干渉縞パターンを重ね合わせてなる干渉縞パターンが複数のゾーンプレートを重畳した形状であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。The antenna of claim1, wherein the interference fringe patternformed by superimposing a plurality of interference fringe pattern is characterized by a shape obtained by superimposing a plurality of zone plates. 所定の波長帯域の電波に対する透過率若しくは位相変調率の分布による干渉縞パターンを有し、電波の集光又は偏向若しくはその両方の機能を有するアンテナにおいて、前記干渉縞パターンは基板面に垂直な方向に厚みを有し、かつ、前記干渉縞パターンが基板面に垂直な厚み方向に屈折率が変化する体積ホログラムの干渉縞パターンであることを特徴とするアンテナ。In an antenna having an interference fringe pattern based on a transmittance or phase modulation rate distribution for radio waves in a predetermined wavelength band, and having the function of condensing and / or deflecting radio waves, the interference fringe pattern is perpendicular to the substrate surface. And the interference fringe pattern isa volume hologram interference fringe pattern whose refractive index changes in the thickness direction perpendicular to the substrate surface . 前記の厚みを有する干渉縞パターンは、透過率若しくは屈折率の異なる材料を交互に並べたものからなることを特徴とする請求項３記載のアンテナ。The antenna according to claim3, wherein the interference fringe pattern having the thickness is formed by alternately arranging materials having different transmittances or refractive indexes. 前記の厚みを有する干渉縞のパターンは、板状あるいは膜状の材料を間隔を空けて並列させたものからなることを特徴とする請求項３記載のアンテナ。The pattern of interference fringes having afront Symbol thickness, the antennaaccording toclaim 3, characterized in that it consists of those obtained by parallel spaced plate-like or film-like material. 前記の基板面に垂直な方向に厚みを有する干渉縞パターンを複数個重ねた構造からなることを特徴とする請求項３から５の何れか１項記載のアンテナ。Any one antenna according to5 claim3, characterized in that a plurality piled structure an interference fringe pattern having a thickness in a direction perpendicular to the substrate surface of the. 前記の個々の干渉縞パターンは、互いに異なる特定方向の入射角度選択性を有し、入射角度選択性のある方向からの電波を同一方向へ回折することを特徴とする請求項６記載のアンテナ。The antenna according to claim6, wherein each of the interference fringe patterns has incident angle selectivity in specific directions different from each other, and diffracts a radio wave from a direction having the incident angle selectivity in the same direction. 複数の人工衛星からの電波の受信に用いることを特徴とする請求項７記載のアンテナ。8. The antenna according to claim7 , wherein the antenna is used for receiving radio waves from a plurality of artificial satellites.

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