【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は製造が容易でコンパクトであり、損失が少なくかつ帯域が広く、更に精度の高いアンテナ給電回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に従来のアンテナ給電回路でハイブリッド回路を構成した例を示す。従来は導波管１同士を横方向に接続し、その間の導波管壁１−２を一部切除して空洞１−３を形成し、この空洞１−３の部分に金属ポスト１−４を立てる方法であった。この構造でパラメータを適切に選ぶことでハイブリッド回路を構成している。また、この構造で移相器を構成することもできる。
図９に、従来のアンテナ給電回路で構成した８ポートバトラーマトリクス回路を示す。
【０００３】
８ポートバトラーマトリクス回路は、入力部ｉ１〜ｉ８、出力部ｏ１〜ｏ８、ハイブリッド回路２−１〜２−１２、移相器３−１〜３−８（図において、数値は移相量を示す）、これらを接続する導波管線路１から構成される。出力部ｏ１〜ｏ８は、例えば一次元状の等間隔に配置されたアンテナエレメントに接続される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示した構造でハイブリッド回路を構成した場合、導波管１は長手方向にある程度の長さが必要なため、全長が大変長く大きなものとなる。また、ハイブリッド回路として正確に動作させるには多くのパラメータを解析的に決定し、さらにそれを非常に高い精度で実現しなければならない。つまり、非常に高い工作精度が要求される。
一方、図８に示した構造により移相器を構成した場合、移相器の移相量は単純に導波管１の長さで調整している。この方法は当然所望の移相量によって導波管１の長さが異なり、大きな移相量を得るには導波管１が長くなる欠点がある。また導波管１を用いるため帯域が狭いという欠点もある。
【０００５】
また、図９に示したバトラーマトリクス回路では、各回路部分は互に複雑に交叉しながら結線される。また、各線路は互いのポート間の移相差を保持するため、各ハイブリッド間の線路の長さは正確に同じである必要があった。
このため、一般の回路であっても、交叉部分は線路に余長が必要であり、かつ各線路の長さを同じにする難しさがあった。さらに、このバトラーマトリクス回路を導波管で作成する場合は、導波管同士を交叉させることが、非常に難しかった。特に図９中Ｂ付近においては、各導波管線路がいくつもの導波管線路をまたぐため、大変作成が難しく、かつその曲がりによる移相の調整も至難の技であった。この場合も、導波管は本質的に帯域が狭く、広い帯域を必要とするシステムに適用するには問題があった。
【０００６】
従って、従来の導波管を用いて構成するハイブリッド回路や移相器は高い工作精度が要求され、また形状が大きくなる、帯域が狭いという欠点があった。さらにバトラー形給電回路は、導波管線路の交叉が非常に難しく、また横面結合の交叉回路では、その設計及び作製精度が非常に高いことが要求されるため、実現が大変難しい、また帯域も狭いという欠点を有していた。
本発明の目的は上記の欠点を克服するもので、製造が容易でコンパクトであり、かつ損失が少なく、帯域の広いアンテナ給電回路を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１では、上下に配置された導波管の間に導波管の管軸と直交する方向に細長い形状の複数の細隙を設けることで、上面から下面導波管へ、または下面から上面導波管への経路において移相器又はハイブリット回路を構成したアンテナ給電回路を提案する。
この発明の請求項２では、請求項１記載のアンテナ給電回路において、上下導波管の間に導波管の長手方向に直交する方向に細隙を設け、移相器ではスロットを２本以上、ハイブリッド回路ではスロットを３本以上、設置することで構成したアンテナ給電回路を提案する。
この発明の請求項３では、請求項１又は２の何れかに記載の移相器とハイブリッド回路を用いて、バトラー形給電回路を構成したアンテナ給電回路を提案する。
【０００８】
作用
この発明によるアンテナ給電回路によれば、上下面に導波管を配置し、その間に複数のスロット（細隙）を設け、更にその各スロットの長さを違わせるのみで、ハイブリッド回路や移相器を実現したから、製造が容易で形状もコンパクトであり、かつ損失が少なく、帯域の広いアンテナ給電回路を提供することができる。
また、この発明では上下２層構造としたから、バトラー形給電回路を簡素に組み立てることができる利点が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施例１
本発明の第一の実施例を図１に示す。図１Ａは位相器、Ｂはハイブリッド回路を示す。この発明では上下面で導波管１、１を接続して、その間にスロット２（細管）を設け、さらにその各スロット２の長さを違わせるのみで、ハイブリッド回路や移相器を実現すると共に広い帯域を確保できる。
これらの回路は適切なパラメータを従来と同じように設計する必要があるが、従来のように細かいポストの系や位置の設計ではなく、方形のスロット２（細隙）であるため、その工作精度はそれほど高いものである必要はない。
つまり、図２Ａ、Ｂ、Ｃに示すように長さの異なる複数本のスロット２を導波管１の間に設けてあるため、各スロット２の各動作周波数が異なり、結果的に広い帯域特性が得られる。
【００１０】
ハイブリッド回路の場合についてスロット２の数と各種伝送特性の関係を図３乃至図６に示す。これらは何れも８．４５ＧＨｚで設計したものである。
図３はポートＳ１（図１Ｂ参照）の反射特性である。明らかにスロット数が多くなるほど、高い反射量の範囲が広く広帯域となっていることが解る。
【００１１】
図４はＳ２１（ポートＳ１からＳ２への分配振幅）とＳ４１（ポート１からＳ４への分配振幅）の分配振幅の周波数特性、図５はＳ２１とＳ４１の差を示す。
ハイブリッド回路の場合、ポートＳ１からの入力はポートＳ２とＳ４へ均等に（３ｄＢ低下）伝送されなければならない。この場合も設計周波数（８．４５ＧＨｚ）では−３ｄＢに一致するが、周波数がずれると分配比がずれていく。しかし、これからの図から明らかなように、やはりスロット２の数が多いほど周波数に対する振幅偏差が小さく、すなわち帯域が広くなっていることがわかる。
【００１２】
図６は分配移相差特性である。この場合はＳ１からの入力がＳ２とＳ４で９０度の移相差で出力されなければならない。この移相差特性を見ても、明らかにスロット数を多くすることで帯域を広くできることが解る。
このことから、上下面で導波管１を接続して、その間にスロット２（細隙）を設けてハイブリッド回路や移相器を実現でき、さらにそのスロット２の長さを変えて、複数設置することが広い動作帯域が得られることがわかる。基本的に移相器を構成する場合はスロット２が１本、ハイブリッド回路はスロット２を２本は最低必要であるから、広帯域化を図るには移相器ではスロット２を２本以上、ハイブリッド回路ではスロット２本以上、ハイブリッド回路ではスロット２を３本以上設置する必要がある。
【００１３】
実施例２
図７は本発明の第二の実施例である。この場合は実施例１で示したハイブリッド回路や移相器を用いて、バトラーマトリクスを構成するものである。
バトラーマトリクス回路自身の構成は従来（図９）と変わらないが、線路を上下面に分けて配置し、上下面の結合を用いてハイブリッド回路、移相器を構成したもので、導波管１は２段になるもの、非常に精度が高く、コンパクトなバトラー給電回路を構成できる。ここで、□はハイブリッド回路、○は移相器、実線は下面の導波管線路、点線は上面の導波管線路を示している。作製においては、上下面で決まった導波管線路を這わせるのみで良いので、上下から削り出すなどで工作ができ、非常に工作が簡易である。さらに、工作精度も従来のものほど必要ないので、移相精度の高い給電回路が実現できる。また、各ハイブリッド回路、移相器は広い帯域を有しているため、本バトラーマトリクス回路の動作帯域も広いものとなる。
この場合も、簡易な構造でバトラー形給電回路を構成することができ、製造が容易でコンパクトであり、かつ損失が少なく、帯域の広いアンテナ給電回路を提供できる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば上下に配置された導波管の間に導波管の管軸と直交する方向に細長い形状の複数の細隙を設けて上面から下面導波管へ、また下面から上面導波管への系路において移相器又はハイブリッド回路を構成し、更に、移相器ではスロット２（細隙）を２本以上、ハイブリッド回路ではスロット２（細隙）を３本以上設置し、これらの移相器及びハイブリッド回路を用いてバトラー形給電回路を構成したから、これによって簡易な構造で各ハイブリッド回路、移相器、バトラー形給電回路を構成することができ、製造が容易でコンパクトであり、低損失で動作帯域の広いアンテナ給電回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を説明するための、Ａは移相器の構成を示す斜視用、Ｂはハイブリッド回路の構成を示す斜視図。
【図２】図１に示した実施例で用いることができるスロットの配置の例を示す図。
【図３】図１に示したハイブリッド回路の反射特性を説明するためのグラフ。
【図４】図１に示したハイブリッド回路の分配振幅の周波数特性を示すグラフ。
【図５】図４に示した分配振幅の差の周波数特性を示すグラフ。
【図６】図１に示したハイブリッド回路の分配移相差の周波数特性を示すグラフ。
【図７】この発明の実施例２で説明したバトラー形給電回路の構造を説明するための図。
【図８】従来のアンテナ給電回路を説明するための平面図。
【図９】従来のアンテナ給電回路で構成したバトラー形給電回路を説明するための図。
【符号の説明】
１ 導波管
２ スロット（細隙）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna feed circuit that is easy to manufacture, is compact, has low loss, has a wide band, and has high accuracy.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 shows an example in which a hybrid circuit is configured by a conventional antenna feed circuit. Conventionally, the waveguides 1 are connected to each other in the lateral direction, and the waveguide wall 1-2 therebetween is partially cut to form a cavity 1-3, and a metal post 1-4 is formed in the cavity 1-3. It was a way to stand. A hybrid circuit is configured by appropriately selecting parameters with this structure. Further, a phase shifter can be configured with this structure.
FIG. 9 shows an 8-port Butler matrix circuit constituted by a conventional antenna feed circuit.
[0003]
The 8-port Butler matrix circuit includes input units i1 to i8, output units o1 to o8, hybrid circuits 2-1 to 2-12, and phase shifters 3-1 to 3-8 (in the figures, the numerical values indicate phase shift amounts. ) And a waveguide line 1 for connecting them. The output units o1 to o8 are connected to, for example, one-dimensionally arranged antenna elements arranged at equal intervals.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When a hybrid circuit is configured with the structure shown in FIG. 8, the waveguide 1 needs to have a certain length in the longitudinal direction, so that the entire length is very long and large. In addition, in order to operate correctly as a hybrid circuit, many parameters must be analytically determined, and they must be realized with extremely high accuracy. That is, extremely high machining accuracy is required.
On the other hand, when the phase shifter is configured by the structure shown in FIG. 8, the phase shift amount of the phase shifter is simply adjusted by the length of the waveguide 1. This method naturally has a disadvantage that the length of the waveguide 1 varies depending on a desired phase shift amount, and the waveguide 1 becomes longer in order to obtain a large phase shift amount. There is also a disadvantage that the band is narrow because the waveguide 1 is used.
[0005]
Further, in the Butler matrix circuit shown in FIG. 9, the circuit portions are connected while crossing each other in a complicated manner. In addition, since the lines maintain the phase shift difference between the ports, the line lengths between the hybrids need to be exactly the same.
For this reason, even in the case of a general circuit, the crossover portion requires an extra length of the line, and there is a difficulty in making the length of each line the same. Furthermore, when this Butler matrix circuit is made of a waveguide, it is very difficult to cross the waveguides. In particular, in the vicinity of B in FIG. 9, since each waveguide line straddles several waveguide lines, it is very difficult to make it, and it is very difficult to adjust the phase shift by bending. Also in this case, the waveguide has a narrow band by nature, and there is a problem when applied to a system requiring a wide band.
[0006]
Therefore, a conventional hybrid circuit and a phase shifter using a waveguide require high working accuracy, and have the drawbacks that the shape is large and the band is narrow. Further, the Butler-type feeder circuit is very difficult to cross the waveguide lines, and the cross-coupled circuit of the lateral coupling is required to have very high design and manufacturing accuracy, so that it is very difficult to realize. Also had the disadvantage of being narrow.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to overcome the above drawbacks, and to provide an antenna feed circuit which is easy to manufacture, is compact, has low loss, and has a wide band.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, by providing a plurality of elongated slits in a direction orthogonal to the tube axis of the waveguide between the vertically arranged waveguides, from the upper surface to the lower surface waveguide, Alternatively, an antenna feed circuit in which a phase shifter or a hybrid circuit is configured in a path from the lower surface to the upper waveguide is proposed.
According to a second aspect of the present invention, in the antenna feed circuit according to the first aspect, a narrow gap is provided between the upper and lower waveguides in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the waveguide, and the phase shifter has two or more slots. In addition, the present invention proposes an antenna feed circuit configured by installing three or more slots in a hybrid circuit.
According to a third aspect of the present invention, there is provided an antenna feed circuit comprising a Butler-type feed circuit using the phase shifter according to any one of the first and second aspects and the hybrid circuit.
[0008]
According to the antenna feeding circuit according to the action <br/> this invention, a waveguide is disposed on the upper and lower surfaces, a plurality of slots (slit) provided therebetween, only to differ more length of the respective slot, Since the hybrid circuit and the phase shifter are realized, it is possible to provide an antenna feed circuit that is easy to manufacture, has a compact shape, has low loss, and has a wide band.
Further, since the present invention has a two-layer structure with upper and lower layers, there is an advantage that the Butler type power supply circuit can be simply assembled.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Example 1
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. FIG. 1A shows a phase shifter, and B shows a hybrid circuit. In the present invention, a hybrid circuit or a phase shifter is realized only by connecting the waveguides 1 and 1 on the upper and lower surfaces, providing slots 2 (small tubes) therebetween, and further changing the length of each slot 2. In addition, a wide band can be secured.
These circuits need to be designed with the appropriate parameters in the same way as in the past, but instead of designing the post system and position as in the past, it is a square slot 2 (slit), so the machining accuracy Need not be so expensive.
That is, since a plurality of slots 2 having different lengths are provided between the waveguides 1 as shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C, the operating frequencies of the slots 2 are different, resulting in a wide band characteristic. Is obtained.
[0010]
FIGS. 3 to 6 show the relationship between the number of slots 2 and various transmission characteristics in the case of a hybrid circuit. These are all designed at 8.45 GHz.
FIG. 3 shows the reflection characteristics of the port S1 (see FIG. 1B). Obviously, the greater the number of slots, the wider the range of the high reflection amount and the broader the band.
[0011]
FIG. 4 shows the frequency characteristics of the distribution amplitude of S21 (the distribution amplitude from port S1 to S2) and S41 (the distribution amplitude from port 1 to S4), and FIG. 5 shows the difference between S21 and S41.
In the case of a hybrid circuit, the input from port S1 must be transmitted equally (3 dB down) to ports S2 and S4. In this case as well, at the design frequency (8.45 GHz), it matches -3 dB, but when the frequency shifts, the distribution ratio shifts. However, as is clear from the figures, the greater the number of slots 2, the smaller the amplitude deviation with respect to the frequency, that is, the wider the band.
[0012]
FIG. 6 shows distribution phase shift characteristics. In this case, the input from S1 must be output with a phase shift of 90 degrees between S2 and S4. From the phase difference characteristics, it is apparent that the band can be widened by clearly increasing the number of slots.
From this, it is possible to realize a hybrid circuit or a phase shifter by connecting the waveguides 1 on the upper and lower surfaces and providing slots 2 (slits) therebetween, and further changing the length of the slots 2 to install a plurality of slots. It can be seen that a wide operating band can be obtained. Basically, when configuring a phase shifter, one slot 2 is required, and in a hybrid circuit, at least two slots 2 are required. Therefore, in order to widen the bandwidth, two or more slots 2 are used in the phase shifter. It is necessary to install two or more slots in the circuit and three or more slots 2 in the hybrid circuit.
[0013]
Example 2
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention. In this case, a Butler matrix is configured using the hybrid circuit and the phase shifter described in the first embodiment.
The configuration of the Butler matrix circuit itself is the same as that of the conventional one (FIG. 9), but the line is divided into upper and lower surfaces, and a hybrid circuit and a phase shifter are formed by coupling the upper and lower surfaces. Is a two-stage, very high-precision, compact butler feeder circuit can be constructed. Here, □ indicates a hybrid circuit, は indicates a phase shifter, a solid line indicates a lower waveguide line, and a dotted line indicates an upper waveguide line. In the fabrication, it is only necessary to crawl the determined waveguide lines on the upper and lower surfaces, so that the work can be performed by cutting from the top and bottom, and the work is very simple. Further, since the machining accuracy is not required as much as the conventional one, a power supply circuit with high phase shift accuracy can be realized. Further, since each hybrid circuit and phase shifter has a wide band, the operating band of the present Butler matrix circuit is also wide.
Also in this case, a Butler-type feeder circuit can be configured with a simple structure, and an antenna feeder circuit that is easy to manufacture, is compact, has low loss, and has a wide band can be provided.
[0014]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of elongated slits are provided in a direction orthogonal to the waveguide axis of the waveguide between the vertically arranged waveguides so that the upper surface is shifted from the lower surface to the lower surface waveguide. A phase shifter or a hybrid circuit is formed in a path from the lower surface to the upper waveguide, and two or more slots 2 (slits) are provided in the phase shifter, and slots 2 (slits) are provided in the hybrid circuit. By installing three or more, and using these phase shifters and hybrid circuits to form a Butler-type power supply circuit, each hybrid circuit, phase shifter, and Butler-type power supply circuit can be configured with a simple structure. It is possible to provide an antenna feed circuit that is easy to manufacture, is compact, has low loss, and has a wide operating band.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of a phase shifter, and FIG. 1B is a perspective view illustrating a configuration of a hybrid circuit, for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing an example of slot arrangement that can be used in the embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a graph for explaining the reflection characteristics of the hybrid circuit shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a graph showing frequency characteristics of distribution amplitude of the hybrid circuit shown in FIG. 1;
5 is a graph showing a frequency characteristic of a difference between distribution amplitudes shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a graph showing frequency characteristics of a distribution phase shift difference of the hybrid circuit shown in FIG. 1;
FIG. 7 is a diagram for explaining the structure of a Butler-type power supply circuit described in Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 8 is a plan view illustrating a conventional antenna feed circuit.
FIG. 9 is a diagram for explaining a Butler-type feeding circuit constituted by a conventional antenna feeding circuit.
[Explanation of symbols]
1 waveguide 2 slot (slit)
