Electrical controled re ector

Expanded gure

on surface

λ/2Diode sw itch

Diode arrays conpensates phase delay of path

→Concentrated re ection (Lens e ects) Beam d irection

Patterning of sw tch ing d iode arrays

realize horizontal b eam steering

Incident w ave

Re ected w ave

Prim ary source

Dielectric lens

◆背景空港滑⾛路の異物（FOD)を検出するレーダーでは、電波の放射⽅向（アンテナの指向性）を変化させて距離を測定する必要があります。従来型のレーダーではアンテナを機械的に回転させていましたが、保守点検コストがかかる問題がありました。そこで、機械駆動部がない、電気的にアンテナの指向性を変化させる技術が望まれています。◆ BackgroundForeign Objects and Debris (FOD) detection radarneeds to steer the direction of radiation (directivityof antenna) for detection and ranging. Conventionalmillimeter wave radar have a rotating structure forantenna. However, mechanical structure spendshigh maintenance costs. Therefore, it is necessary torealize the electrical beam steering without anymoving structure.

アクティブリフレクトアレイアンテナの研究Study on Active Reflect Array Antenna

◆研究の概要当研究所では電気的にアンテナの指向性を変化できるリフレクトアレイ技術を開発しています。 反射板は反射波の位相を反転させる機能を有し、給電点から反射板までの距離差に合わせた位相反転パターンを作ることで、反射波を⼀⽅向に集めます。◆ OutlineENRI is developing a technology for reflectarrayenabling to change the directivity of antenna.Reflector have a function to invert the phase ofreflected wave. And It concentrate the reflectedwave to compensate the pathlength by the phasereveasal patterns.

◆反射波位相制御ダイオードを等間隔に直列に接続した回路を多数並列に並べた構造を検討しました。電磁界シミュレーションにより、90GHz帯の反射波の位相が反転する構造の最適化設計を⾏いました。10x10の⼩規模回路を作成し、反射波位相を測定したところ、96GHz付近で反射波の位相が反転することが実験的に確認できました。◆Phase control of reflected waveWe designe the parallel structure of cascaded diodeperiodically. Dimension of the structure is determinedby electromagnetic simulation. We fabricate a smallscale circuit with 10 x10 elements. Measured resultsindicate the phase reversal characteristics at 96GHz.

アクティブリフレクトアレイアンテナの概要Concept of Active Reflect Array Antenna

国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 電子航法研究所Electronic Navigation Research Institute

リフレクトアレイ素⼦の拡⼤図、およびシミュレーション構造

Photo of Reflecting Element and Structure of 3Dsimulation

最適化された構造のシミュレーション結果と実験値の⽐較Comparison between measured data and simulation

result with stractual optimization

ビームパターン設定とアンテナ測定Beam Pattern Configuration and Antenna Measurement

アクティブリフレクトアレイアンテナの研究Study on Active Reflect Array Antenna

本研究は総務省「90GHz帯リニアセルによる⾼精度イメージング技術に関する研究開発」として実施されました。This project is supported by Ministry of Internal Affairs and Tele-communications named as “Research on high resolution imaging by 90 GHz linear cell technology”.

◆反射板製作反射板は制御回路と反射回路の2層構造になっています。反射回路は10x10素⼦のダイオードを配置した反射回路を8x12枚配置して反射板を構成しています。 120個の並列回路を外部コントローラーで制御して任意の反射パターンを形成します。◆Fabrication of ReflectorReflector have a layer for reflection and back layer for the control. Whole reflecting plane have 8 x12 circuits which have10 x 10 of diodes on the surface. 120 of parallel circuits individually turned on/off by an external controller and produce desired reflection pattern.

測定された最⼤アンテナ利得Measured Maximum Antenna Gain

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アクティブリフレクトアレイアンテナの外観Overview of Active Reflect Array Antenna

◆アンテナ測定反射板から150㎜の位置に開放導波管を配置して縦⽅向をレンズで絞り、横⽅向のビームを反射板のパターンで制御する⽅法で試験を⾏いました。◆Antenna MeasurementOpen-ended waveguide is placed at 150mm from thereflector. Dielectric lens on the surface shapes verticalbeam pattern. Horizontal beam pattern is controlled bythe switching pattern of the reflect array.

測定されたビームパターンMeasured Beanm Pattern

◆測定結果すべてのダイオードに電圧を加えると、信号が減少する傾向がみられた。また、反射板から正⾯⽅向にビームを絞るパターンを⼊⼒することで、±10度に広がっていたビームが1.2度まで絞ることができます。◆Measurement ResultSwitching all diodes generates the attenuation ofreflected wave. 1.2 degree of beam width isobtained to put the pattern to concentrate thereflection in perpendicularly.