JP4795225B2 - Dielectric waveguide slot antenna - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロ波帯およびミリ波帯で用いる誘電体材料で小型化された導波管である誘電体導波管アンテナに係るもので、特にノッチを有するアンテナ構造に関するものである。 The present invention relates to a dielectric waveguide antenna which is a waveguide miniaturized with a dielectric material used in a microwave band and a millimeter wave band, and particularly relates to an antenna structure having a notch.
発明者は、下記の公開特許に係る特許出願において誘電体導波管スロットアンテナを提案した。図4は、その一例を示す斜視図である。プリント基板44の上面に誘電体導波管40をはんだ付けなどで固定し、プリント基板の下面に導体板46を密着させる。誘電体導波管40の底面には、導体膜の一部を除去して形成したスロット41が設けられており、プリント基板44のビアホール45の形状をスロット41とほぼ等しくして、スロット41とビアホール45の位置がほぼ一致するように調整される。導体板46には貫通孔47が設けられており、この位置もプリント基板44のビアホール45と一致させる。このような構造によって、誘電体導波管40から放射される電磁界はプリント基板44のビアホール45と導体板46の貫通孔47を通じて自由空間に放射される。
The inventor has proposed a dielectric waveguide slot antenna in a patent application relating to the following published patent. FIG. 4 is a perspective view showing an example. The
誘電体導波管スロットアンテナは広帯域のアンテナとして利用できるという特長を有している。図5にその特性の一例を示すに、23GHzから30GHzの範囲の広帯域において十分な利得およびアンテナとして必要なリターンロス特性が得られることを示している。近年ウルトラワイドバンドといった通信方式などが注目されているが、既存の無線通信システムとの干渉を避けるため、特定の周波数のみにおいて電磁波を放射しないアンテナ特性を望まれる場合がある。従来は、帯域除去(阻止)フィルタを別途設計して設け、アンテナと組み合わせることによって実現していたが、部品点数を増加させることになる。
本発明は、部品点数を増やすことなく、誘電体導波管スロットアンテナに特定の周波数のみを放射させないノッチ特性を持たせるもので、広帯域の周波数帯の特定の周波数において利得に減衰極を得ることができる誘電体導波管スロットアンテナを提供するものである。 The present invention provides a dielectric waveguide slot antenna with a notch characteristic that does not radiate only a specific frequency without increasing the number of components, and obtains an attenuation pole in gain at a specific frequency in a wide frequency band. A dielectric waveguide slot antenna is provided.
本発明は、ノッチ機能を有する共振器を誘電体導波管に付加することによって、上記の課題を解決するものである。すなわち、誘電体の1表面に誘電体が露出するスロットを具えた誘電体導波管スロットアンテナにおいて、その誘電体の当該スロットと端面との間に不連続部を具えて不連続部から先端側に共振器が構成され、そのスロットに対向する位置にビアホールが形成されたプリント基板に搭載され、そのプリント基板がそのビアホールに対向する位置に貫通孔を具えた導体板に接合されたことに特徴を有するものである。 The present invention solves the above problems by adding a resonator having a notch function to a dielectric waveguide. That is, in a dielectric waveguide slot antenna having a slot in which a dielectric is exposed on one surface of the dielectric, a discontinuous portion is provided between the slot and the end surface of the dielectric, and the tip side of the discontinuous portion And is mounted on a printed circuit board having a via hole formed at a position facing the slot, and the printed circuit board is bonded to a conductor plate having a through hole at a position facing the via hole. It is what has.
言い換えれば、誘電体の1表面に誘電体が露出するスロットを具えた誘電体導波管スロットアンテナにおいて、その誘電体の当該スロットと端面との間にノッチ機能を有する共振器が構成され、そのスロットに対向する位置にビアホールが形成されたプリント基板に搭載され、そのプリント基板がそのビアホールに対向する位置に貫通孔を具えた導体板に接合されたことに特徴を有するものである。 In other words, in a dielectric waveguide slot antenna having a slot in which a dielectric is exposed on one surface of the dielectric, a resonator having a notch function is configured between the slot and the end face of the dielectric, The printed circuit board is mounted on a printed board in which a via hole is formed at a position facing the slot, and the printed board is bonded to a conductor plate having a through hole at a position facing the via hole.
本発明によれば、部品点数を増やすことなく、誘電体導波管スロットアンテナに特定の周波数のみを放射させないノッチ特性を持たせることができる。これによって、送信機からの局部発振器信号の漏れ信号や高調波信号などの不要な放射を簡単に抑制することができる。 According to the present invention, the dielectric waveguide slot antenna can have notch characteristics that do not emit only a specific frequency without increasing the number of components. Thereby, unnecessary radiation such as a leakage signal of a local oscillator signal and a harmonic signal from the transmitter can be easily suppressed.
本発明による誘電体導波管スロットアンテナの構成要素は以下のようになる。
誘電体導波管:直方体の誘電体で、底面にスロット、スロットの先にアイリスや貫通孔などの不連続部を具え、この不連続部の先の部分がノッチとして機能する共振器を構成する、
プリント基板:スロットに対向する位置にビアホールを具える、
導体板:ビアホールに対向する位置に貫通孔を具える、
で構成され、スロット、ビアホール、貫通孔の位置合わせがなされる。
The components of the dielectric waveguide slot antenna according to the present invention are as follows.
Dielectric waveguide: A rectangular parallelepiped dielectric that has a slot on the bottom and a discontinuity such as an iris or a through-hole at the end of the slot. ,
Printed circuit board: A via hole is provided at a position facing the slot.
Conductor plate: A through hole is provided at a position facing the via hole.
The slot, the via hole, and the through hole are aligned.
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。図1は本発明の実施例を示
す斜視図である。プリント基板14の上面に誘電体導波管10をはんだ付けなどで固定し、プリント基板の下面に導体板16を密着させる。誘電体導波管10の底面には、導体膜の一部を除去して形成したスロット11が設けられており、プリント基板14のビアホール15の形状をスロット11とほぼ等しくして、スロット11とビアホール15の位置がほぼ一致するように調整される。導体板16には貫通孔17が設けられており、この位置もプリント基板14のビアホール15と一致させる。このような構造によって、誘電体導波管10から放射される電磁界はプリント基板14のビアホール15と導体板16の貫通孔17を通じて自由空間に放射される。ここまでは従来と同様である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention. The
誘電体導波管10の終端部とスロット11との間にアイリス12と呼ばれる不連続部を形成することにより誘電体導波管10の終端部が共振器を形成することになる。この終端短絡共振器の長手方向の寸法を適切に選択することで、入力部から見たインピーダンスは共振器の共振周波数で急激に変化する。共振器の長さが管内波長の約n/2(nは自然数)となる時、入力部から見たインピーダンスがゼロとなり、エネルギーは全反射されてこの周波数での電磁波の放射が生じなくなる。
By forming a discontinuous portion called an iris 12 between the end portion of the
前記の図5は誘電体導波管の終端部に共振器を設けていないアンテナの基本特性を電磁界シミュレータで計算したものである。対する図2は誘電体導波管の終端部を共振器になるように形成したアンテナの特性を電磁界シミュレータで計算した例を示す。どちらも23GHzから29GHzの周波数範囲で動作する広帯域特性を示しているが、図2の特性では26.5GHzに急峻なノッチ特性が生じており、この周波数では電波を放射しないことが分かる。 In FIG. 5, the basic characteristics of an antenna having no resonator at the end of the dielectric waveguide are calculated by an electromagnetic field simulator. On the other hand, FIG. 2 shows an example in which the characteristics of an antenna formed so that the end portion of the dielectric waveguide becomes a resonator is calculated by an electromagnetic field simulator. Both show wide band characteristics operating in the frequency range from 23 GHz to 29 GHz, but in the characteristics shown in FIG. 2, a steep notch characteristic occurs at 26.5 GHz, and it can be seen that no radio waves are emitted at this frequency.
この例では、ノッチ特性をアンテナの動作周波数範囲のほぼ中心の周波数に発生させているが、当然ながら、ノッチ特性は動作周波数の上限や下限に近い周波数に作ることもできる。また、動作周波数の2倍や3倍の周波数にノッチを形成することも可能で、その場合は、例えば局部発振回路で生じる高調波信号の抑制をすることができる。 In this example, the notch characteristic is generated at a frequency substantially at the center of the operating frequency range of the antenna. However, the notch characteristic can naturally be formed at a frequency close to the upper limit or the lower limit of the operating frequency. Further, it is possible to form a notch at a frequency twice or three times the operating frequency. In this case, for example, harmonic signals generated in the local oscillation circuit can be suppressed.
誘電体導波管の終端部を共振器として動作させるために、図1の構造ではアイリスと呼ばれる溝を設けていたが、共振器を構成するための不連続部はアイリスに限られるものではない。図3に示すように、貫通孔13を設けて、これを不連続部として共振器を構成する構造も考えられる。
In order to operate the terminal portion of the dielectric waveguide as a resonator, a groove called an iris is provided in the structure of FIG. 1, but the discontinuous portion for constituting the resonator is not limited to the iris. . As shown in FIG. 3, a structure is also conceivable in which a
本発明による誘電体導波管スロットアンテナは、広帯域かつ高周波領域で使用されるアンテナ広く利用できる。 The dielectric waveguide slot antenna according to the present invention can be widely used in a wide band and in a high frequency region.
10、40:誘電体導波管
11、41:スロット
12:アイリス
13:貫通孔
14、44:プリント基板
15、45:ビアホール
16、46:導体板
17、47:貫通孔
10, 40: Dielectric waveguide
11, 41: Slot
12: Iris
13: Through hole
14, 44: Printed circuit board
15, 45: Beer hall
16, 46: Conductor plate
17, 47: Through hole
Claims (4)
その誘電体の当該スロットと端面との間に不連続部を具えて不連続部から先端側に共振器が構成され、
そのスロットに対向する位置にビアホールが形成されたプリント基板に、その誘電体が搭載され、
そのプリント基板がそのビアホールに対向する位置に貫通孔を具えた導体板に接合されたことを特徴とする誘電体導波管スロットアンテナ。 In a dielectric waveguide slot antenna comprising a slot through which a dielectric is exposed on one surface of the dielectric,
A resonator is formed from the discontinuous portion to the tip side including a discontinuous portion between the slot and the end surface of the dielectric,
The dielectric is mounted on a printed circuit board in which a via hole is formed at a position facing the slot,
A dielectric waveguide slot antenna, wherein the printed circuit board is joined to a conductor plate having a through hole at a position facing the via hole.
その誘電体の当該スロットと端面との間にノッチ機能を有する共振器が構成され、
そのスロットに対向する位置にビアホールが形成されたプリント基板に、その誘電体が搭載され、
そのプリント基板がそのビアホールに対向する位置に貫通孔を具えた導体板に接合されたことを特徴とする誘電体導波管スロットアンテナ。 In a dielectric waveguide slot antenna comprising a slot through which a dielectric is exposed on one surface of the dielectric,
A resonator having a notch function is configured between the slot and the end face of the dielectric,
The dielectric is mounted on a printed circuit board in which a via hole is formed at a position facing the slot,
A dielectric waveguide slot antenna, wherein the printed circuit board is joined to a conductor plate having a through hole at a position facing the via hole.
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