JP2007318348A - Antenna unit and antenna system - Google Patents

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JP2007318348A JP2006144559A JP2006144559A JP2007318348A JP 2007318348 A JP2007318348 A JP 2007318348A JP 2006144559 A JP2006144559 A JP 2006144559A JP 2006144559 A JP2006144559 A JP 2006144559A JP 2007318348 A JP2007318348 A JP 2007318348A
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Takenao Wada
武尚 和田
Tamotsu Suda
保 須田
Mitsuhiro Baba
光浩 馬場
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid influence of a radiated electromagnetic wave on an antenna to which a line converter guiding an electromagnetic wave propagated in a waveguide etc., to a plane line such as a microstrip line is applied. <P>SOLUTION: A slot 24 guides an electromagnetic wave to a microstrip line constituted including a line conductor W1 and a ground conductor plate 26, and also radiates the electromagnetic wave into space. The electromagnetic wave guided to the microstrip line is radiated from resonance parts PA1 to PAn constituted including patch type conductors W1 to Wn and the ground conductor plate 26. The length of the line conductor W1 from a long side of a part, formed by projecting the slot 24 on an upper surface Se1, on the side of the patch type conductor P1 to a side of the patch type conductor P1 where the line conductor W1 is connected and the line conductors W1 to Wn are determined preferably so that a maximum radiation direction of the electromagnetic wave of an array antenna 1 is the same with a normal direction of the upper surface Se1. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロストリップ線路によって給電されるアンテナ装置およびアンテナシステムに関する。   The present invention relates to an antenna device and an antenna system that are fed by a microstrip line.

導波管を伝搬する電磁波をマイクロストリップ線路へと導く、導波管マイクロストリップ線路変換器が広く用いられる。図9は、導波管マイクロストリップ線路変換器の構成を示す。マイクロストリップ線路変換器は、導波管10、スロット12を有する接地導体板14、その上側に設けられた誘電体板16、誘電体板16の上側の表面に設けられた線路導体18を備えて構成される。導波管10は、その断面がスロット12と重なるよう接地導体板14に取り付けられる。線路導体18は、スロット12を誘電体板16の上側の表面に投影した部分と重なるように配置される。線路導体18、誘電体板16、および接地導体板14は、マイクロストリップ線路20を構成する。   Waveguide microstrip line converters that guide electromagnetic waves propagating through a waveguide to a microstrip line are widely used. FIG. 9 shows the configuration of the waveguide microstrip line converter. The microstrip line converter includes a waveguide 10, a ground conductor plate 14 having a slot 12, a dielectric plate 16 provided on the upper side thereof, and a line conductor 18 provided on the upper surface of the dielectric plate 16. Composed. The waveguide 10 is attached to the ground conductor plate 14 so that its cross section overlaps the slot 12. The line conductor 18 is disposed so as to overlap a portion where the slot 12 is projected onto the upper surface of the dielectric plate 16. The line conductor 18, the dielectric plate 16, and the ground conductor plate 14 constitute a microstrip line 20.

導波管10より導かれた電磁波は、接地導体板14に到達するとスロット12を介して線路導体18を取り囲む磁界Hを発生させる。磁界Hによって、マイクロストリップ線路20にはスロット12から離れる方向に伝搬する電磁波が発生する。このようにして、導波管10から入射された電磁波はスロット12を介してマイクロストリップ線路20へと導かれる。   When the electromagnetic wave guided from the waveguide 10 reaches the ground conductor plate 14, it generates a magnetic field H surrounding the line conductor 18 via the slot 12. Due to the magnetic field H, an electromagnetic wave propagating in a direction away from the slot 12 is generated in the microstrip line 20. In this way, the electromagnetic wave incident from the waveguide 10 is guided to the microstrip line 20 through the slot 12.

特開平10−126114号公報JP-A-10-126114 特開平11−312909号公報JP 11-312909 A

導波管10より導かれた電磁波は、そのすべてがマイクロストリップ線路20に導かれるのではなく、一部はスロット12から空間に放射される。これによって、例えば、マイクロストリップ線路20にパッチアンテナを接続しその給電を行う場合には、パッチアンテナから放射される電磁波がスロット12から放射される電磁波から干渉を受け、パッチアンテナの放射指向特性が劣化するという問題が生じる。   The electromagnetic wave guided from the waveguide 10 is not all guided to the microstrip line 20 but part thereof is radiated from the slot 12 to the space. Thus, for example, when a patch antenna is connected to the microstrip line 20 and the power is supplied, the electromagnetic wave radiated from the patch antenna is interfered with by the electromagnetic wave radiated from the slot 12, and the radiation directivity characteristic of the patch antenna is The problem of deterioration arises.

本発明は、このような課題に対してなされたものである。すなわち、導波管等の導波路を伝搬する電磁波をマイクロストリップ線路等の平面線路へと導く線路変換器を適用したアンテナにおいて、放射される電磁波の影響を回避することを目的とする。   The present invention has been made for such a problem. That is, an object of the present invention is to avoid the influence of radiated electromagnetic waves in an antenna to which a line converter that guides electromagnetic waves propagating in a waveguide such as a waveguide to a planar line such as a microstrip line is applied.

本発明は、電磁波を放射する放射穴が設けられた接地導体と、前記接地導体の上側に設けられた誘電体層と、前記誘電体層の上側の表面上に設けられたパッチ状導体と、前記放射穴を前記誘電体層の上側の表面上へ投影した部分である投影部に重なるよう前記誘電体層の上側の表面上に設けられ、前記パッチ状導体に接続された線状導体と、を備え、前記放射穴から放射された電磁波を前記線状導体と前記接地導体とを含んで構成されるマイクロストリップ線路へと導き、前記マイクロストリップ線路へと導かれた電磁波を主電磁波として空間へ放射するアンテナ装置であって、前記線状導体のうち前記投影部と重なる部分の前記パッチ状導体側の端から、前記線状導体が前記パッチ状導体に接続される端までの前記線状導体の長さを、前記放射穴から空間へと放射される電磁波と前記主電磁波とが、前記誘電体層の上側の表面の法線方向で強度を強め合って合成されるように決定したことを特徴とする。   The present invention is a ground conductor provided with radiation holes for radiating electromagnetic waves, a dielectric layer provided on the upper side of the ground conductor, a patch-like conductor provided on the upper surface of the dielectric layer, A linear conductor provided on the upper surface of the dielectric layer so as to overlap a projected portion that is a portion of the radiation hole projected onto the upper surface of the dielectric layer, and connected to the patch-shaped conductor; The electromagnetic wave radiated from the radiation hole is guided to a microstrip line including the linear conductor and the ground conductor, and the electromagnetic wave guided to the microstrip line is used as a main electromagnetic wave to space. A radiating antenna device, wherein the linear conductor extends from an end on the patch-like conductor side of a portion of the linear conductor that overlaps the projection unit to an end where the linear conductor is connected to the patch-like conductor. The length of the An electromagnetic wave to the main electromagnetic waves radiated into space from the Iana, characterized in that it has determined as synthesized constructively strength in the normal direction of the upper surface of the dielectric layer.

また、本発明に係るアンテナ装置においては、前記線状導体のうち前記投影部と重なる部分の前記パッチ状導体側の端から、前記線状導体が前記パッチ状導体に接続される端までの前記線状導体の長さを、前記マイクロストリップ線路を伝搬する電磁波の波長の半分の長さとすることが好適である。   In the antenna device according to the present invention, from the end on the patch-like conductor side of the portion of the linear conductor that overlaps the projection unit to the end where the linear conductor is connected to the patch-like conductor. The length of the linear conductor is preferably half the wavelength of the electromagnetic wave propagating through the microstrip line.

また、本発明に係るアンテナ装置においては、前記線状導体の両端に接続される2つの前記パッチ状導体を含み、両端に前記パッチ状導体が接続された前記線状導体の長さを、前記マイクロストリップ線路を伝搬する電磁波の波長の1波長の長さすることが好適である。   In the antenna device according to the present invention, the length of the linear conductor including the two patch-like conductors connected to both ends of the linear conductor, the patch-like conductors being connected to both ends, The length of one wavelength of the electromagnetic wave propagating through the microstrip line is preferable.

また、平面状に本発明に係るアンテナ装置を複数配列したアンテナシステムにおいては、複数の前記アンテナ装置が共有する平行平板線路を備え、前記接地導体は平面形状であり、前記平行平板線路は、前記誘電体層とは反対側の前記接地導体の表面に、前記放射穴を挟んで平行に設けられた1対の導体平面によって形成され、前記平行平板線路によって前記放射穴に電磁波を入射する構成とすることが好適である。   Further, in an antenna system in which a plurality of antenna devices according to the present invention are arranged in a planar shape, the antenna device includes a parallel plate line shared by a plurality of the antenna devices, the ground conductor is a planar shape, and the parallel plate line is A structure formed by a pair of conductor planes provided in parallel across the radiation hole on the surface of the ground conductor opposite to the dielectric layer, and electromagnetic waves are incident on the radiation hole by the parallel plate line; It is preferable to do.

また、円筒状部材の外部表面に本発明に係るアンテナ装置を複数設けたアンテナシステムにおいては、前記円筒状部材の円筒形状をなす空間に複数の前記アンテナ装置が共有する空胴導体を備え、前記空胴導体によって前記放射穴に電磁波を入射する構成とすることが好適である。   Further, in the antenna system in which a plurality of antenna devices according to the present invention are provided on the outer surface of the cylindrical member, a hollow conductor shared by the plurality of antenna devices is provided in a cylindrical space of the cylindrical member, It is preferable that an electromagnetic wave is incident on the radiation hole by a hollow conductor.

本発明によれば、放射穴から空間へ放射される電磁波による放射指向特性の劣化を低減したアンテナ装置およびアンテナシステムを実現することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the antenna apparatus and antenna system which reduced the deterioration of the radiation directivity characteristic by the electromagnetic waves radiated | emitted from the radiation hole to space are realizable.

図1は本発明の実施形態に係るアレイアンテナ1の斜視図を示す。また、図2(a)は図1の一点鎖線で描かれた直線A1A2を含む面での断面図を示し、図2(b)は図1の一点鎖線で描かれた直線B1B2を含む面での断面図を示す。アレイアンテナ1は、導波管22、スロット24が設けられた接地導体板26、誘電体板28、パッチ状導体P1〜Pn(nは1以上の任意の整数)、線路導体W1〜Wn、スルーホールTHを備えて構成される。   FIG. 1 is a perspective view of an array antenna 1 according to an embodiment of the present invention. 2A is a cross-sectional view of the plane including the straight line A1A2 drawn by the one-dot chain line in FIG. 1, and FIG. 2B is a plane including the straight line B1B2 drawn by the one-dot chain line in FIG. FIG. The array antenna 1 includes a waveguide 22, a ground conductor plate 26 provided with a slot 24, a dielectric plate 28, patch-like conductors P1 to Pn (n is an arbitrary integer of 1 or more), line conductors W1 to Wn, through It is configured with a hole TH.

スロット24は、接地導体板26に設けられた長方形の穴によって構成される。スロット24を長方形ではなく、長方形以外の多角形、円形等の穴によって構成することも可能である。導波管22には矩形導波管を適用することが好適である。導波管22は、その伝搬軸方向に垂直な断面がスロット24と重なるよう接地導体板26の下側面Sc2に取り付けられる。その際、導波管22は、その伝搬軸方向に垂直な断面の長辺がスロット24の長手方向と平行になるよう接地導体板26に取り付けられることが好ましい。スロット24の長さおよび幅は、導波管22からアレイアンテナ1側をみた反射係数が最小となるよう決定されることが好適である。   The slot 24 is configured by a rectangular hole provided in the ground conductor plate 26. The slot 24 may be formed by a hole other than a rectangle, such as a polygon other than a rectangle or a circle. A rectangular waveguide is preferably used as the waveguide 22. The waveguide 22 is attached to the lower surface Sc2 of the ground conductor plate 26 so that the cross section perpendicular to the propagation axis direction overlaps the slot 24. At this time, the waveguide 22 is preferably attached to the ground conductor plate 26 so that the long side of the cross section perpendicular to the propagation axis direction is parallel to the longitudinal direction of the slot 24. The length and width of the slot 24 are preferably determined so that the reflection coefficient when the array antenna 1 is viewed from the waveguide 22 is minimized.

誘電体板28は、接地導体板26の上側面Sc1に設けられる。誘電体板28は、テフロン(登録商標)、ジュンフロン(登録商標)、デュロイド(登録商標)等、損失の小さいものが好ましい。線路導体W1は、スロット24を誘電体板28の上側面Se1へ投影した面と交差するよう、上側面Se1上に設けられる。すなわち、線路導体W1は、その長手方向がスロット24の長手方向と垂直となるように設けることが好ましい。   The dielectric plate 28 is provided on the upper side surface Sc <b> 1 of the ground conductor plate 26. The dielectric plate 28 preferably has a small loss, such as Teflon (registered trademark), Junflon (registered trademark), or Duroid (registered trademark). The line conductor W1 is provided on the upper side surface Se1 so as to intersect the surface of the slot 24 projected onto the upper side surface Se1 of the dielectric plate 28. That is, the line conductor W <b> 1 is preferably provided such that its longitudinal direction is perpendicular to the longitudinal direction of the slot 24.

パッチ状導体P1〜Pnおよび線路導体W2〜Wnは、誘電体板28の上側面Se1に設けられる。パッチ状導体P1〜Pnは、それぞれを長方形で構成し直線状に配列することが好適である。パッチ状導体P1〜Pnを長方形でなく、長方形以外の多角形、円形等で構成することも可能である。パッチ状導体P1は線路導体W1に接続される。また、nを2以上とした場合、互いに隣接するパッチ状導体PiおよびPi+1は(iは1からn−1までの任意の整数)、線路導体Wi+1を介して接続される。   The patch-like conductors P1 to Pn and the line conductors W2 to Wn are provided on the upper side surface Se1 of the dielectric plate 28. Each of the patch-like conductors P1 to Pn is preferably configured in a rectangular shape and arranged in a straight line. The patch-like conductors P1 to Pn may be formed of a polygon other than a rectangle, a circle, or the like instead of a rectangle. The patch-like conductor P1 is connected to the line conductor W1. When n is 2 or more, adjacent patch conductors Pi and Pi + 1 (i is an arbitrary integer from 1 to n−1) are connected via a line conductor Wi + 1.

パッチ状導体P1〜Pnの直線B1B2に平行な辺の長さは、それぞれ線路導体W1〜Wnの幅よりも大きいものとする。パッチ状導体P1〜Pnは接地導体板26および誘電体板28と共に、それぞれ共振部PA1〜PAnを構成する。パッチ状導体Piの辺の長さは、アレイアンテナ1が放射する電磁波の周波数と共振部PA1〜PAnの共振周波数とが一致するよう決定することが好ましい。   The lengths of the sides of the patch-like conductors P1 to Pn parallel to the straight line B1B2 are greater than the widths of the line conductors W1 to Wn, respectively. The patch-like conductors P1 to Pn together with the ground conductor plate 26 and the dielectric plate 28 constitute resonance parts PA1 to PAn, respectively. The length of the side of the patch-like conductor Pi is preferably determined so that the frequency of the electromagnetic wave radiated from the array antenna 1 matches the resonance frequency of the resonance parts PA1 to PAn.

線路導体W1〜Wnは、接地導体板26および誘電体板28と共にそれぞれマイクロストリップ線路M1〜Mnを構成する。線路導体W1〜Wnの幅および長さは、アレイアンテナ1の電磁波の最大放射方向が、上側面Se1の法線方向と一致するよう、および導波管22からアレイアンテナ1側をみた反射係数が最小となるよう決定することが好適である。具体的には、スロット24を上側面Se1に投影した部分のパッチ状導体P1側の長辺から、パッチ状導体P1の線路導体W1が接続される辺までの線路導体W1の長さを、マイクロストリップ線路M1を伝搬する電磁波の波長λの約半分とすることが好適である。また、線路導体Wj(jは2からnまでの任意の整数)の長さは、マイクロストリップ線路Mjを伝搬する電磁波の波長λの約半分とすることが好適である。なお、マイクロストリップ線路M1〜Mnを伝搬する電磁波の波長λは、線路導体W1〜Wnの幅、誘電体板28の比誘電率、誘電体板28の厚さ等によって定まる。   The line conductors W1 to Wn together with the ground conductor plate 26 and the dielectric plate 28 constitute microstrip lines M1 to Mn, respectively. The width and length of the line conductors W1 to Wn are such that the maximum radiation direction of the electromagnetic wave of the array antenna 1 coincides with the normal direction of the upper side surface Se1 and the reflection coefficient viewed from the waveguide 22 toward the array antenna 1 side. It is preferable to determine to be the minimum. Specifically, the length of the line conductor W1 from the long side on the patch-like conductor P1 side where the slot 24 is projected onto the upper side surface Se1 to the side to which the line conductor W1 of the patch-like conductor P1 is connected It is preferable to set it to about half the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the strip line M1. The length of the line conductor Wj (j is an arbitrary integer from 2 to n) is preferably about half the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the microstrip line Mj. The wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the microstrip lines M1 to Mn is determined by the width of the line conductors W1 to Wn, the relative dielectric constant of the dielectric plate 28, the thickness of the dielectric plate 28, and the like.

線路導体W1のパッチ状導体P1に接続される端とは反対側の端は、スルーホールTHを介して接地導体板26に接続される。スロット24を上側面Se1に投影した部分のスルーホールTH側の長辺からスルーホールTHの中心軸までの長さは、マイクロストリップ線路M1を伝搬する電磁波の波長λの約4分の1とすることが好適である。   The end of the line conductor W1 opposite to the end connected to the patch conductor P1 is connected to the ground conductor plate 26 through the through hole TH. The length from the long side on the through hole TH side of the portion where the slot 24 is projected onto the upper side surface Se1 to the central axis of the through hole TH is set to about one quarter of the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the microstrip line M1. Is preferred.

導波管22には、図2(a)の描画面と平行であり伝搬方向に垂直な電界成分を有する電磁波F0が伝搬する。なお、本願の図面においては、電磁波をその伝搬方向を表す矢印を以て表すものとする。導波管22によって導かれた電磁波F0が、接地導体板26に設けられたスロット24に到達すると、マイクロストリップ線路M1には電磁波F1が励振される。また、それと共に電磁波R0が空間に放射される。スロット24のスルーホールTH側の長辺を含む断面からスルーホールTH側をみた、線路導体W1と接地導体板26との間のインピーダンスは開放値となるため、電磁波F1は、スロット投影部分から共振部PA1の方向へと導かれる。   An electromagnetic wave F0 having an electric field component that is parallel to the drawing surface of FIG. 2A and perpendicular to the propagation direction propagates through the waveguide 22. In the drawings of the present application, an electromagnetic wave is represented by an arrow indicating the propagation direction. When the electromagnetic wave F0 guided by the waveguide 22 reaches the slot 24 provided in the ground conductor plate 26, the electromagnetic wave F1 is excited in the microstrip line M1. At the same time, the electromagnetic wave R0 is radiated into the space. Since the impedance between the line conductor W1 and the ground conductor plate 26 when the through hole TH side is viewed from the cross section including the long side of the through hole TH side of the slot 24 is an open value, the electromagnetic wave F1 resonates from the slot projection portion. It is led in the direction of the part PA1.

電磁波F1はマイクロストリップ線路M1を伝搬し、共振部PA1に導かれる。これによって、共振部PA1のパッチ状導体P1と接地導体板26との間には、パッチ状導体P1の線路導体W1が接続される辺を含むマイクロストリップ線路M1の伝搬軸と垂直な面(以下、入力面とし、共振部PA2〜PAnについても同様にして入力面を定義する。)と、パッチ状導体P1の線路導体W2が接続される辺を含むマイクロストリップ線路M2の伝搬軸と垂直な面(以下、出力面とし、共振部PA2〜PAn−1についても同様にして出力面を定義する。)との間を電磁波が多重反射する共振電磁波Res1が発生する。共振部PA1は、共振電磁波Res1によって空間に電磁波R1を放射する。   The electromagnetic wave F1 propagates through the microstrip line M1 and is guided to the resonance part PA1. As a result, a plane perpendicular to the propagation axis of the microstrip line M1 including the side to which the line conductor W1 of the patch-like conductor P1 is connected between the patch-like conductor P1 of the resonance part PA1 and the ground conductor plate 26 (hereinafter referred to as “a”). The input surface is defined in the same manner for the resonance portions PA2 to PAn.) And the plane perpendicular to the propagation axis of the microstrip line M2 including the side to which the line conductor W2 of the patch-like conductor P1 is connected. (Hereinafter, the output surface is defined as the output surface, and the resonance surfaces PA2 to PAn-1 are similarly defined.) A resonant electromagnetic wave Res1 is generated in which the electromagnetic waves are multiple-reflected. The resonance part PA1 radiates the electromagnetic wave R1 to the space by the resonant electromagnetic wave Res1.

また、共振電磁波Res1は、マイクロストリップ線路M2に電磁波F2を励振する。電磁波F2は、マイクロストリップ線路M2を伝搬し、共振部PA2に導かれる。   The resonance electromagnetic wave Res1 excites the electromagnetic wave F2 in the microstrip line M2. The electromagnetic wave F2 propagates through the microstrip line M2 and is guided to the resonance part PA2.

同様にして、共振部PAjには(jは2からnまでの任意の整数)、入力面と出力面との間を電磁波が多重反射して共振する共振電磁波Resjが発生する。共振部PAjは、共振電磁波Resjによって空間に電磁波Rjを放射する。また、共振電磁波Resj(j=nを除く)は、マイクロストリップ線路Mj+1に電磁波Fj+1を励振する。   Similarly, in the resonance part PAj (j is an arbitrary integer from 2 to n), a resonance electromagnetic wave Resj that resonates due to multiple reflection of electromagnetic waves between the input surface and the output surface is generated. The resonance part PAj radiates the electromagnetic wave Rj into the space by the resonance electromagnetic wave Resj. Further, the resonance electromagnetic wave Resj (excluding j = n) excites the electromagnetic wave Fj + 1 on the microstrip line Mj + 1.

共振部PAi(iは1からn−1までの任意の整数)の共振現象は基本共振であるため、共振部PAiの入力面に到達した電磁波Fiの当該入力面での位相と、共振部PAiの出力面からマイクロストリップに励振される電磁波Fi+1の当該出力面での位相の差はおよそπとなる。また、マイクロストリップ線路Mjの長さは、マイクロストリップ線路Mjを伝搬する電磁波の波長λの約半分、すなわちその電気長をおよそπとしている。そのため、共振部PA1〜PAnのそれぞれに到達する電磁波F1〜Fnの、共振部PA1〜PAnのそれぞれの入力面における位相は互いに等しくなる。   Since the resonance phenomenon of the resonance part PAi (i is an arbitrary integer from 1 to n−1) is basic resonance, the phase of the electromagnetic wave Fi that has reached the input surface of the resonance part PAi on the input surface, and the resonance part PAi The phase difference at the output surface of the electromagnetic wave Fi + 1 excited from the output surface to the microstrip is approximately π. The length of the microstrip line Mj is about half the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the microstrip line Mj, that is, its electrical length is about π. Therefore, the phases of the electromagnetic waves F1 to Fn reaching the resonance parts PA1 to PAn on the input surfaces of the resonance parts PA1 to PAn are equal to each other.

アレイアンテナ1の最大放射方向は、電磁波R0、および電磁波R1〜Rnを合成した電磁波の強度が最大となる方向として定まる。したがって、放射指向特性は電磁波R1〜Rnのみならず電磁波R0をも考慮して決定することが好ましい。   The maximum radiation direction of the array antenna 1 is determined as a direction in which the intensity of the electromagnetic wave R0 and the electromagnetic wave R1 to Rn synthesized is maximum. Therefore, the radiation directivity is preferably determined in consideration of not only the electromagnetic waves R1 to Rn but also the electromagnetic wave R0.

従来の技術では、共振部PA1〜PAnのそれぞれに到達する電磁波F1〜Fnの位相関係を上述のように決定することによって電磁波R1〜Rnの位相関係を調整しさえすれば、最大放射方向が上側面Se1の法線方向と一致する所望の放射指向特性が得られると考えられていた。しかし、実際には、電磁波R1〜Rnが電磁波R0からの干渉を受けることにより、所望の放射指向特性が得られないという問題点があった。   In the conventional technique, if the phase relationship of the electromagnetic waves R1 to Rn is adjusted as described above by determining the phase relationship of the electromagnetic waves F1 to Fn reaching the resonance parts PA1 to PAn, the maximum radiation direction is increased. It has been considered that a desired radiation directivity characteristic that coincides with the normal direction of the side surface Se1 can be obtained. However, in practice, there has been a problem that desired radiation directivity characteristics cannot be obtained because the electromagnetic waves R1 to Rn receive interference from the electromagnetic wave R0.

そこで、本実施形態においては、スロット24を上側面Se1に投影した部分のパッチ状導体P1側の長辺から、パッチ状導体P1の線路導体W1が接続される辺までの線路導体W1の長さを、マイクロストリップ線路M1を伝搬する電磁波の波長λの約半分としている。これによって、電磁波R0、および電磁波R1〜Rnを合成した電磁波の強度が最大となる方向が上側面Se1の法線方向と一致した所望の放射指向特性を得ることができる。   Therefore, in the present embodiment, the length of the line conductor W1 from the long side on the patch-like conductor P1 side where the slot 24 is projected onto the upper side surface Se1 to the side to which the line conductor W1 of the patch-like conductor P1 is connected. Is about half the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the microstrip line M1. As a result, it is possible to obtain desired radiation directivity characteristics in which the direction in which the intensity of the electromagnetic wave R0 and the electromagnetic waves R1 to Rn synthesized is maximum coincides with the normal direction of the upper side surface Se1.

アレイアンテナ1の設計は、時間領域解析法、周波数領域解析法等を用いた電磁界シミュレーションによって行うことが好適である。その際、共振部PA1〜PAnをそれらと等価なスロットに置き換えることで計算を単純化することができる。アレイアンテナ1の各構成部の大きさは、各構成部の大きさを任意の初期値から変化させつつアレイアンテナ1の特性を計算し、計算された特性が設計目標を満足するよう決定する。最適な初期値としては、例えば、線路導体Wjの長さを、マイクロストリップ線路Mjを伝搬する電磁波の波長λの半分とする、スロット24を上側面Se1に投影した部分のパッチ状導体P1側の長辺から、パッチ状導体P1の線路導体W1が接続される辺までの線路導体W1の長さを、マイクロストリップ線路M1を伝搬する電磁波の波長λの半分とする、スロット24を上側面Se1に投影した部分のスルーホールTH側の長辺からスルーホールTHの中心軸までの長さをマイクロストリップ線路M1を伝搬する電磁波の波長λの4分の1とする、等が考えられる。   The array antenna 1 is preferably designed by electromagnetic field simulation using a time domain analysis method, a frequency domain analysis method, or the like. At that time, the calculation can be simplified by replacing the resonance parts PA1 to PAn with slots equivalent to them. The size of each component of the array antenna 1 is determined by calculating the characteristics of the array antenna 1 while changing the size of each component from an arbitrary initial value and satisfying the design target. As an optimal initial value, for example, the length of the line conductor Wj is set to half the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the microstrip line Mj, and the portion on the patch-like conductor P1 side of the portion where the slot 24 is projected onto the upper side Se1 is used. The length of the line conductor W1 from the long side to the side to which the line conductor W1 of the patch-like conductor P1 is connected is half the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the microstrip line M1, and the slot 24 is formed on the upper side surface Se1. The length from the long side of the projected portion on the through-hole TH side to the central axis of the through-hole TH may be set to ¼ of the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the microstrip line M1.

図3に本発明の第1の実施例に係るアレイアンテナ2の斜視図を示す。また、図4は、図3の一点鎖線で描かれた直線C1C2とそれに平行な直線D1D2で挟まれた平面での断面図である。アレイアンテナ2は、導波管22、アレイアンテナ素子1aおよび1bを備えて構成される。アレイアンテナ素子1aは、スロット30a、接地導体板32、誘電体板34、線路導体W1a〜Wnaを備えて構成される。アレイアンテナ素子1bは、スロット30b、接地導体板32、誘電体板34、線路導体W1b〜Wmb(mは1以上の任意の整数)を備えて構成される。アレイアンテナ素子1aおよび1bは、接地導体板32および誘電体板34を共有する。線路導体W1aの幅とW1bの幅は同一であり、線路導体W1aおよびW1bは直線状に接続され線路導体Wabをなす。アレイアンテナ素子1aおよび1bの構成は、上述のアレイアンテナ1からスルーホールTHおよび導波管22を取り除いた構成と同様となる。アレイアンテナ素子1aおよび1bの構成部のうち、アレイアンテナ1と同一の構成部については、同一の符号にアレイアンテナ素子1aまたは1bのいずれに属する構成部であるかを示す符号「a」または「b」を付し、その説明を省略する。   FIG. 3 is a perspective view of the array antenna 2 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of a plane sandwiched between a straight line C1C2 drawn by a one-dot chain line in FIG. 3 and a straight line D1D2 parallel thereto. The array antenna 2 includes a waveguide 22 and array antenna elements 1a and 1b. The array antenna element 1a includes a slot 30a, a ground conductor plate 32, a dielectric plate 34, and line conductors W1a to Wna. The array antenna element 1b includes a slot 30b, a ground conductor plate 32, a dielectric plate 34, and line conductors W1b to Wmb (m is an arbitrary integer equal to or greater than 1). Array antenna elements 1 a and 1 b share ground conductor plate 32 and dielectric plate 34. The widths of the line conductors W1a and W1b are the same, and the line conductors W1a and W1b are connected in a straight line to form the line conductor Wab. The configuration of the array antenna elements 1a and 1b is the same as the configuration in which the through hole TH and the waveguide 22 are removed from the array antenna 1 described above. Of the constituent parts of the array antenna elements 1a and 1b, the same constituent parts as those of the array antenna 1 have the same reference numerals “a” or “a” indicating whether they belong to the array antenna element 1a or 1b. "b" is attached and the description is omitted.

スロット30aとスロット30bは、長手方向が平行になるよう接地導体板32に設けられる。スロット30aと30bとの間の距離は、アレイアンテナ2の電磁波の最大放射方向が、誘電体板34の上側面Se2の法線方向と一致するよう、および導波管22からアレイアンテナ2側をみた反射係数が最小となるよう決定する。具体的には、スロット30aの長手方向の中心線とスロット30bの長手方向の中心線との間の距離は、マイクロストリップ線路M1aまたはM1bを伝搬する電磁波の波長λの約半分となる。   The slot 30a and the slot 30b are provided on the ground conductor plate 32 so that their longitudinal directions are parallel to each other. The distance between the slots 30a and 30b is determined so that the maximum radiation direction of the electromagnetic wave of the array antenna 2 coincides with the normal direction of the upper surface Se2 of the dielectric plate 34 and the array antenna 2 side from the waveguide 22 Determine the reflection coefficient to be minimized. Specifically, the distance between the longitudinal center line of the slot 30a and the longitudinal center line of the slot 30b is about half the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the microstrip line M1a or M1b.

導波管22は、その伝搬軸方向に垂直な断面がスロット30aおよび30bと重なるよう接地導体板32の下側面Sc4に取り付けられる。その際、導波管22は、その伝搬軸方向に垂直な断面の長辺がスロット30aおよび30bの長手方向と平行になるよう接地導体板32に取り付けられる。   The waveguide 22 is attached to the lower surface Sc4 of the ground conductor plate 32 so that the cross section perpendicular to the propagation axis direction overlaps the slots 30a and 30b. At that time, the waveguide 22 is attached to the ground conductor plate 32 so that the long side of the cross section perpendicular to the propagation axis direction is parallel to the longitudinal direction of the slots 30a and 30b.

線路導体Wabは、スロット30aおよび30bを誘電体板34の上側面Se2へ投影した面と垂直に交差するよう上側面Se2上に設けられる。線路導体W1aの長さは、マイクロストリップ線路M1aを伝搬する電磁波の波長λの約半分とする。線路導体W1bの長さは、マイクロストリップ線路M1bを伝搬する電磁波の波長λの約半分とする。すなわち、線路導体Wabの長さは、マイクロストリップ線路M1aまたはM1bを伝搬する電磁波の1波長λとなる。   The line conductor Wab is provided on the upper side surface Se2 so as to intersect perpendicularly with the plane in which the slots 30a and 30b are projected onto the upper side surface Se2 of the dielectric plate. The length of the line conductor W1a is approximately half the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the microstrip line M1a. The length of the line conductor W1b is approximately half the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the microstrip line M1b. That is, the length of the line conductor Wab is one wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the microstrip line M1a or M1b.

このような構成によって、アレイアンテナ素子1aから放射される電磁波とアレイアンテナ素子1bから放射される電磁波とを合成した電磁波の強度が最大となる方向を上側面Se2の法線の方向と一致させることができる。   With such a configuration, the direction in which the intensity of the electromagnetic wave obtained by synthesizing the electromagnetic wave radiated from the array antenna element 1a and the electromagnetic wave radiated from the array antenna element 1b is maximized is made to coincide with the normal direction of the upper side surface Se2. Can do.

アレイアンテナ1には、スルーホールTHの構造が複雑であるため設計製造コストがかさむという問題点がある。本実施例によればスルーホールを設ける必要がないため、設計製造コストを低減することができる。   The array antenna 1 has a problem that the manufacturing cost is increased because the structure of the through hole TH is complicated. According to the present embodiment, since it is not necessary to provide a through hole, the design and manufacturing cost can be reduced.

図5(a)および(b)にn=7およびm=8として設計したアレイアンテナ2の放射指向特性を示す。図5(a)は電磁界シミュレータによる計算値を、図5(b)は実験値を示す。横軸は線路導体W1aと線路導体W1bとが接続される点に立てた、上側面Se2の法線の方向を0°としたときの、直線C1C2および直線D1D2を含む断面内での放射角度を示し、縦軸は無指向性点放射源から放射される電磁波の電界強度を基準としたアンテナ利得を示す。ここで、放射角度は当該法線からアレイアンテナ素子1aへの回転方向を正とする。図5(a)および(b)から、アレイアンテナ2では、電力半値角が10°以下の鋭い放射指向特性が得られており、サイドローブが生じていないことがわかる。   5A and 5B show radiation directivity characteristics of the array antenna 2 designed with n = 7 and m = 8. FIG. 5A shows a calculated value by an electromagnetic field simulator, and FIG. 5B shows an experimental value. The horizontal axis represents the radiation angle in the cross section including the straight line C1C2 and the straight line D1D2 when the direction of the normal of the upper side surface Se2 is 0 °, which is set at the point where the line conductor W1a and the line conductor W1b are connected. The vertical axis indicates the antenna gain based on the electric field strength of the electromagnetic wave radiated from the omnidirectional point radiation source. Here, the radiation angle is positive in the direction of rotation from the normal to the array antenna element 1a. 5 (a) and 5 (b), it can be seen that the array antenna 2 has a sharp radiation directivity characteristic with a half-power angle of 10 ° or less, and no side lobe is generated.

なお、導波管22には、断面が縦10.668mm、横4.318mmの標準導波管WRJ−220を用いた。誘電体板34aおよび34bには、厚さ0.381mmのデュロイド(商標)を用いた。スロット30aおよび30bは、長さを3.5mm、幅を0.5mmとし、スロット30aの長手方向の中心線とスロット30bの長手方向の中心線との距離は2.90mmとした。線路導体W1a〜W7aおよびW1b〜W8bの幅はすべて0.2mmとし、長さはすべて4.455mmとした。パッチ状導体P1a〜P7aの幅はそれぞれ、3.976mm、2.804mm、1.849mm、1.1210mm、0.783mm、0.501mm、0.321mmとし、長さはそれぞれ3.769mm、3.847mm、3.960mm、4.086mm、4.213mm、4.323mm、4.408mmとした。パッチ状導体P1b〜P8b幅はそれぞれ、4.266mm、3.006mm、2.278mm、1.848mm、1.210mm、0.782mm、0.501mm、0.321mmとし、長さはそれぞれ3.755mm、3.830mm、3.902mm、3.960mm、4.086mm、4.213mm、4.323mm、4.408mmとした。   As the waveguide 22, a standard waveguide WRJ-220 having a cross section of 10.668 mm in length and 4.318 mm in width is used. For the dielectric plates 34a and 34b, Duroid (trademark) having a thickness of 0.381 mm was used. The slots 30a and 30b had a length of 3.5 mm and a width of 0.5 mm, and the distance between the longitudinal center line of the slot 30a and the longitudinal center line of the slot 30b was 2.90 mm. The widths of the line conductors W1a to W7a and W1b to W8b were all 0.2 mm, and the lengths were all 4.455 mm. The widths of the patch-like conductors P1a to P7a are 3.976 mm, 2.804 mm, 1.849 mm, 1.1210 mm, 0.783 mm, 0.501 mm, and 0.321 mm, respectively, and the lengths are 3.769 mm and 3.69 mm, respectively. It was set to 847 mm, 3.960 mm, 4.086 mm, 4.213 mm, 4.323 mm, and 4.408 mm. The widths of the patch-like conductors P1b to P8b are 4.266 mm, 3.006 mm, 2.278 mm, 1.848 mm, 1.210 mm, 0.782 mm, 0.501 mm, 0.321 mm, and the lengths are 3.755 mm, respectively. 3.830 mm, 3.902 mm, 3.960 mm, 4.086 mm, 4.213 mm, 4.323 mm, 4.408 mm.

図6に第2の実施例に係るアレイアンテナ3の斜視図を示す。アレイアンテナ3は、アレイアンテナ素子2−1〜2−kを備えて構成される(kは2以上の任意の整数)。アレイアンテナ素子2−1〜2−kは、共通の平行平板導波路36、共通の接地導体板38、共通の誘電体板40を備える。アレイアンテナ素子2−1〜2−kは、第1の実施例に係るアレイアンテナ2の導波管22を平行平板導波路36に置き換えた構成をとる。アレイアンテナ素子2−1〜2−kは、それぞれn=m=8としているが、nおよびmは1以上の任意の整数とすることができる。アレイアンテナ2と同一の構成部については、同一の符号にアレイアンテナ素子2−1〜2−kのいずれに属する構成部であるかを示す符号「−1」〜「−k]を付し、その説明を省略する。   FIG. 6 is a perspective view of the array antenna 3 according to the second embodiment. The array antenna 3 includes array antenna elements 2-1 to 2-k (k is an arbitrary integer equal to or greater than 2). The array antenna elements 2-1 to 2-k include a common parallel plate waveguide 36, a common ground conductor plate 38, and a common dielectric plate 40. The array antenna elements 2-1 to 2-k have a configuration in which the waveguides 22 of the array antenna 2 according to the first embodiment are replaced with parallel plate waveguides 36. Each of the array antenna elements 2-1 to 2-k is set to n = m = 8, but n and m can be any integer of 1 or more. Constituent parts that are the same as those of the array antenna 2 are assigned the same reference numerals “−1” to “−k” that indicate which of the array antenna elements 2-1 to 2-k belong to, The description is omitted.

接地導体板38には、アレイアンテナ素子2−1〜2−kのそれぞれのスロット30a−1〜30a−k、およびアレイアンテナ素子2−1〜2−kのそれぞれのスロット30b−1〜30b−kが設けられる。スロット30a−1〜30a−kはこれらの長手方向の中心線が、同一の直線に重なるよう配列される。また、スロット30b−1〜30b−kは、それぞれスロット30a−1〜30a−kの長手方向と平行となるよう配列される。   The ground conductor plate 38 includes slots 30a-1 to 30a-k of the array antenna elements 2-1 to 2-k and slots 30b-1 to 30b- of the array antenna elements 2-1 to 2-k. k is provided. The slots 30a-1 to 30a-k are arranged such that their longitudinal center lines overlap the same straight line. The slots 30b-1 to 30b-k are arranged so as to be parallel to the longitudinal direction of the slots 30a-1 to 30a-k, respectively.

平行平板導波路36は、導体板36aおよび36bを備えて構成される。導体板36aおよび36bは、接地導体板38と垂直に、スロット30a−1〜30a−kおよび30b−1〜30b−kを挟んで互いに平行になるよう、かつ、アレイアンテナ素子2−1〜2−kの長手方向と垂直となるよう、接地導体板38に取り付けられる。誘電体板40は接地導体板38の上側の面に設けられる。アレイアンテナ素子2−1〜2−kが備えるパッチ状導体Pの配列方向は互いに平行とする。   The parallel plate waveguide 36 includes conductor plates 36a and 36b. The conductor plates 36a and 36b are perpendicular to the ground conductor plate 38 so as to be parallel to each other across the slots 30a-1 to 30a-k and 30b-1 to 30b-k, and to the array antenna elements 2-1 to 2 It is attached to the ground conductor plate 38 so as to be perpendicular to the longitudinal direction of -k. The dielectric plate 40 is provided on the upper surface of the ground conductor plate 38. The arrangement directions of the patch-like conductors P included in the array antenna elements 2-1 to 2-k are parallel to each other.

平行平板導波路36の導体板36aと36bとの間には、導体板36aおよび36bの法線と方向が一致する電界成分を有する電磁波が伝搬し、スロット30a−1〜30a−kおよび30b−1〜30b−kに導かれる。アレイアンテナ素子2−1〜2−kは、スロット30a−1〜30a−kおよび30b−1〜30b−kに導かれた電磁波を放射する。   Between the conductor plates 36a and 36b of the parallel plate waveguide 36, an electromagnetic wave having an electric field component whose direction coincides with the normal line of the conductor plates 36a and 36b propagates, and the slots 30a-1 to 30a-k and 30b- 1-30b-k. The array antenna elements 2-1 to 2-k radiate electromagnetic waves guided to the slots 30a-1 to 30a-k and 30b-1 to 30b-k.

本実施例に係るアレイアンテナ3では、kの値およびアレイアンテナ素子2−1〜2−kの配列間隔を最適に決定することで、アレイアンテナ素子2−1〜2−kの長手方向に垂直な平面内での放射指向特性を鋭くすることができる。   In the array antenna 3 according to the present embodiment, the value of k and the arrangement interval of the array antenna elements 2-1 to 2-k are optimally determined, thereby being perpendicular to the longitudinal direction of the array antenna elements 2-1 to 2-k. It is possible to sharpen the radiation directivity in a flat plane.

図7に第3の実施例に係るアレイアンテナ4の斜視図を示す。また、図8は図7の一点鎖線で描かれた直線E1E2とそれに平行な直線G1G2に挟まれた平面での断面図である。アレイアンテナ4は、アレイアンテナ素子2−1〜2−kを備えて構成される(kは2以上の任意の整数)。アレイアンテナ素子2−1〜2−kは、共通の円筒状接地導体42、共通の円筒状誘電体44、共通の円板状導体46aおよび46bを備える。アレイアンテナ素子2−1〜2−kは、第1の実施例に係るアレイアンテナ2の導波管22を円板状導体46aおよび46bに置き換えた構成をとる。アレイアンテナ素子2−1〜2−kは、それぞれn=m=8としているが、nおよびmは1以上の任意の整数とすることができる。アレイアンテナ2と同一の構成部については、同一の符号にアレイアンテナ素子2−1〜2−kのいずれに属する構成部であるかを示す符号「−1」〜「−k]を付し、その説明を省略する。   FIG. 7 is a perspective view of the array antenna 4 according to the third embodiment. 8 is a cross-sectional view of a plane sandwiched between a straight line E1E2 drawn by a one-dot chain line in FIG. 7 and a straight line G1G2 parallel thereto. The array antenna 4 is configured to include array antenna elements 2-1 to 2-k (k is an arbitrary integer of 2 or more). The array antenna elements 2-1 to 2-k include a common cylindrical ground conductor 42, a common cylindrical dielectric 44, and common disk-shaped conductors 46a and 46b. The array antenna elements 2-1 to 2-k have a configuration in which the waveguides 22 of the array antenna 2 according to the first embodiment are replaced with disk-shaped conductors 46a and 46b. Each of the array antenna elements 2-1 to 2-k is set to n = m = 8, but n and m can be any integer of 1 or more. Constituent parts that are the same as those of the array antenna 2 are assigned the same reference numerals “−1” to “−k” that indicate which of the array antenna elements 2-1 to 2-k belong to, The description is omitted.

円筒状接地導体42には、アレイアンテナ素子2−1〜2−kのそれぞれのスロット30a−1〜30a−kおよびアレイアンテナ素子2−1〜2−kのそれぞれのスロット30b−1〜30b−kが設けられる。スロット30a−1〜30a−kは、これらの長手方向の中心線が円筒状誘電体44を取り囲む円周と重なるよう配列される。また、スロット30b−1〜30b−kは、それぞれスロット30a−1〜30a−kの長手方向と平行となるよう配列される。   The cylindrical ground conductor 42 includes slots 30a-1 to 30a-k of the array antenna elements 2-1 to 2-k and slots 30b-1 to 30b- of the array antenna elements 2-1 to 2-k. k is provided. The slots 30 a-1 to 30 a-k are arranged such that their longitudinal center lines overlap with the circumference surrounding the cylindrical dielectric 44. The slots 30b-1 to 30b-k are arranged so as to be parallel to the longitudinal direction of the slots 30a-1 to 30a-k, respectively.

円板状導体46aおよび46bは、これらの中心軸と円筒状接地導体42の中心軸とが一致し、スロット30a−1〜30a−kおよび30b−1〜30b−kを挟んで互いに平行になるよう、円筒状接地導体42に取り付けられる。円板状導体46a、46bおよび円筒状接地導体42は、円柱状に導体で囲まれた空胴である円柱状空胴46を形成する。   The disk-shaped conductors 46a and 46b have their central axes coincident with the central axis of the cylindrical ground conductor 42, and are parallel to each other across the slots 30a-1 to 30a-k and 30b-1 to 30b-k. It is attached to the cylindrical grounding conductor 42. The disk-shaped conductors 46a and 46b and the cylindrical ground conductor 42 form a columnar cavity 46 that is a cavity surrounded by a columnar conductor.

同軸線路48は、中心導体48a、外皮導体48b、充填誘電体48cを備えて構成される。同軸線路48は、その中心軸が円板状導体46bの中心軸と一致するよう、円板状導体46bの中心に取り付けられる。外皮導体48bおよび充填誘電体48cは、円板状導体46bの円柱状空胴46側の表面に達した面をそれらの端面とするが、中心導体48aは、円柱状空胴46に所定の長さだけ挿入される。この長さは、同軸線路48から円柱状空胴46側をみた反射係数が最小となるよう決定する。円筒状誘電体44は円筒状接地導体42の外側の表面に設けられる。アレイアンテナ素子2−1〜2−kが備えるパッチ状導体Pの配列方向は、円筒状誘電体44の長手方向に平行とする。   The coaxial line 48 includes a central conductor 48a, an outer conductor 48b, and a filling dielectric 48c. The coaxial line 48 is attached to the center of the disk-like conductor 46b so that the center axis thereof coincides with the center axis of the disk-like conductor 46b. The outer conductor 48b and the filling dielectric 48c have the end surfaces of the surface of the disk-shaped conductor 46b that has reached the surface of the cylindrical cavity 46. The central conductor 48a has a predetermined length on the cylindrical cavity 46. Just inserted. This length is determined so that the reflection coefficient when the coaxial cavity 48 is viewed from the cylindrical cavity 46 side is minimized. The cylindrical dielectric 44 is provided on the outer surface of the cylindrical ground conductor 42. The arrangement direction of the patch-like conductors P included in the array antenna elements 2-1 to 2-k is parallel to the longitudinal direction of the cylindrical dielectric 44.

同軸線路48を伝搬する電磁波が円柱状空胴46に導かれると、円柱状空胴46には、円板状導体46aおよび46bの法線と方向が一致する電界成分を有する電磁波が発生する。この電磁波は、スロット30a−1〜30a−kおよび30b−1〜30b−kを介してアレイアンテナ素子2−1〜2−kから放射される。   When the electromagnetic wave propagating through the coaxial line 48 is guided to the cylindrical cavity 46, an electromagnetic wave having an electric field component whose direction coincides with the normal line of the disk-shaped conductors 46a and 46b is generated in the cylindrical cavity 46. The electromagnetic waves are radiated from the array antenna elements 2-1 to 2-k through the slots 30a-1 to 30a-k and 30b-1 to 30b-k.

このような構成によって、円筒状誘電体44の中心軸を含む面内での放射指向特性はアレイアンテナ2と同様のものとし、円筒状誘電体44の中心軸に垂直な面内における放射指向特性は、無指向特性に近似させることが可能となる。   With such a configuration, the radiation directivity characteristic in the plane including the central axis of the cylindrical dielectric 44 is the same as that of the array antenna 2, and the radiation directivity characteristic in the plane perpendicular to the central axis of the cylindrical dielectric 44 is provided. Can be approximated to omnidirectional characteristics.

以上の説明では、アレイアンテナ1〜4を送信アンテナとして使用する場合を考え、放射指向特性に着目した。しかし、アンテナの相反定理によれば放射指向特性と受信指向特性は一致するため、本発明を、受信アンテナについても適用することができることは明らかである。   In the above description, considering the case where the array antennas 1 to 4 are used as transmission antennas, attention is paid to the radiation directivity characteristics. However, according to the antenna reciprocity theorem, the radiation directivity characteristic and the reception directivity characteristic coincide with each other, so that it is clear that the present invention can be applied to the reception antenna.

本発明の実施形態に係るアレイアンテナの斜視図である。1 is a perspective view of an array antenna according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るアレイアンテナの断面図である。It is sectional drawing of the array antenna which concerns on embodiment of this invention. 第1の実施例に係るアレイアンテナの斜視図である。It is a perspective view of the array antenna which concerns on a 1st Example. 第1の実施例に係るアレイアンテナの断面の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of cross section of the array antenna which concerns on a 1st Example. アレイアンテナの放射指向特性を示す図である。It is a figure which shows the radiation directivity characteristic of an array antenna. 第2の実施例に係るアレイアンテナの斜視図である。It is a perspective view of the array antenna which concerns on a 2nd Example. 第3の実施例に係るアレイアンテナの斜視図である。It is a perspective view of the array antenna which concerns on a 3rd Example. 第3の実施例に係るアレイアンテナの断面の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of cross section of the array antenna which concerns on a 3rd Example. 導波管マイクロストリップ線路変換器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a waveguide microstrip line converter.

符号の説明Explanation of symbols

1,2,3,4 アレイアンテナ、1a,1b,2−1〜2−k アレイアンテナ素子、10,22 導波管、12,24,30a,30b,30a−1〜30a−k,30b−1〜30b−k スロット、14,26,32,32a,32b,38 接地導体板、16,28,34,34a,34b,40 誘電体板、18 線路導体、20 マイクロストリップ線路、36 平行平板導波路、36a,36b 導体板、42 円筒状接地導体、44 円筒状誘電体、46 円柱状空胴、46a,46b 円板状導体、48 同軸線路、48a 中心導体、48b 外皮導体、48 充填誘電体、TH スルーホール、W1〜Wn,W1a〜Wna,W1b〜Wnb,Wab 線路導体、M1〜Mn,M1a,M1b マイクロストリップ線路、P1〜Pn,Pa1〜Pan,Pb1〜Pbn,P パッチ状導体、PA1〜PAn 共振部、Sc1,Se1 上側面、Sc2 下側面、R0〜Rn,F0〜Fn 電磁波、Res1〜Resn 共振電磁波。
1, 2, 3, 4 array antenna, 1a, 1b, 2-1 to 2-k array antenna element, 10, 22 waveguide, 12, 24, 30a, 30b, 30a-1 to 30a-k, 30b- 1-30b-k slot, 14, 26, 32, 32a, 32b, 38 Ground conductor plate, 16, 28, 34, 34a, 34b, 40 Dielectric plate, 18 line conductor, 20 microstrip line, 36 Parallel plate conductor Waveguide, 36a, 36b Conductor plate, 42 Cylindrical ground conductor, 44 Cylindrical dielectric, 46 Cylindrical cavity, 46a, 46b Disc conductor, 48 Coaxial line, 48a Center conductor, 48b Outer conductor, 48 Filled dielectric TH through hole, W1-Wn, W1a-Wna, W1b-Wnb, Wab line conductor, M1-Mn, M1a, M1b microstrip line, P1-Pn, Pa1-P n, Pb1~Pbn, P patch-shaped conductor, PA1~PAn resonance part, Sc1, Se1 upper surface, Sc2 lower surface, R0~Rn, F0~Fn electromagnetic wave, Res1~Resn resonant electromagnetic wave.

Claims (5)

電磁波を放射する放射穴が設けられた接地導体と、
前記接地導体の上側に設けられた誘電体層と、
前記誘電体層の上側の表面上に設けられたパッチ状導体と、
前記放射穴を前記誘電体層の上側の表面上へ投影した部分である投影部に重なるよう前記誘電体層の上側の表面上に設けられ、前記パッチ状導体に接続された線状導体と、
を備え、
前記放射穴から放射された電磁波を前記線状導体と前記接地導体とを含んで構成されるマイクロストリップ線路へと導き、
前記マイクロストリップ線路へと導かれた電磁波を主電磁波として空間へ放射するアンテナ装置であって、
前記線状導体のうち前記投影部と重なる部分の前記パッチ状導体側の端から、前記線状導体が前記パッチ状導体に接続される端までの前記線状導体の長さを、前記放射穴から空間へと放射される電磁波と前記主電磁波とが、前記誘電体層の上側の表面の法線方向で強度を強め合って合成されるように決定したことを特徴とするアンテナ装置。
A grounding conductor provided with a radiation hole for radiating electromagnetic waves;
A dielectric layer provided on the upper side of the ground conductor;
A patch-like conductor provided on the upper surface of the dielectric layer;
A linear conductor provided on the upper surface of the dielectric layer so as to overlap a projected portion that is a portion of the radiation hole projected onto the upper surface of the dielectric layer, and connected to the patch-shaped conductor;
With
The electromagnetic wave radiated from the radiation hole is guided to a microstrip line including the linear conductor and the ground conductor,
An antenna device that radiates electromagnetic waves guided to the microstrip line as a main electromagnetic wave into space,
The length of the linear conductor from the end on the patch-like conductor side of the portion overlapping the projection portion of the linear conductor to the end where the linear conductor is connected to the patch-like conductor is defined as the radiation hole. An antenna device characterized in that the electromagnetic wave radiated from space to the space and the main electromagnetic wave are determined so as to be combined with increasing strength in the normal direction of the upper surface of the dielectric layer.
請求項1に記載のアンテナ装置であって、
前記線状導体のうち前記投影部と重なる部分の前記パッチ状導体側の端から、前記線状導体が前記パッチ状導体に接続される端までの前記線状導体の長さを、前記マイクロストリップ線路を伝搬する電磁波の波長の半分の長さとしたことを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to claim 1,
The length of the linear conductor from the end on the patch-like conductor side of the portion overlapping the projection portion of the linear conductor to the end where the linear conductor is connected to the patch-like conductor is determined as the microstrip. An antenna device characterized by having a length that is half the wavelength of an electromagnetic wave propagating along a line.
請求項1に記載のアンテナ装置であって、
前記線状導体の両端に接続される2つの前記パッチ状導体を含み、
両端に前記パッチ状導体が接続された前記線状導体の長さを、
前記マイクロストリップ線路を伝搬する電磁波の波長の1波長の長さとしたことを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to claim 1,
Including two patch-like conductors connected to both ends of the linear conductor;
The length of the linear conductor having the patch-like conductor connected to both ends,
An antenna device characterized by having a length of one wavelength of an electromagnetic wave propagating through the microstrip line.
平面状に請求項1または請求項3に記載のアンテナ装置を複数配列したアンテナシステムであって、
複数の前記アンテナ装置が共有する平行平板線路を備え、
前記接地導体は平面形状であり、
前記平行平板線路は、前記誘電体層とは反対側の前記接地導体の表面に、前記放射穴を挟んで平行に設けられた1対の導体平面によって形成され、
前記平行平板線路によって前記放射穴に電磁波を入射することを特徴とするアンテナシステム。
An antenna system in which a plurality of antenna devices according to claim 1 or 3 are arranged in a plane,
A parallel plate line shared by a plurality of the antenna devices,
The ground conductor has a planar shape,
The parallel plate line is formed by a pair of conductor planes provided in parallel on the surface of the ground conductor opposite to the dielectric layer with the radiation hole interposed therebetween,
An antenna system, wherein an electromagnetic wave is incident on the radiation hole by the parallel plate line.
円筒状部材の外部表面に請求項1または請求項3に記載のアンテナ装置を複数設けたアンテナシステムであって、
前記円筒状部材の円筒形状をなす空間に複数の前記アンテナ装置が共有する空胴導体を備え、
前記空胴導体によって前記放射穴に電磁波を入射することを特徴とするアンテナシステム。
An antenna system in which a plurality of antenna devices according to claim 1 or claim 3 are provided on an outer surface of a cylindrical member,
A hollow conductor shared by a plurality of the antenna devices is provided in a cylindrical space of the cylindrical member,
An antenna system, wherein an electromagnetic wave is incident on the radiation hole by the cavity conductor.
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