JP2007318348A - Antenna unit and antenna system - Google Patents
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Abstract
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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)
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.
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.
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.
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.
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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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010125835A1 (en) * | 2009-04-28 | 2010-11-04 | 三菱電機株式会社 | Waveguide conversion portion connection structure, method of fabricating same, and antenna device using this connection structure |
JP2011223050A (en) * | 2010-04-02 | 2011-11-04 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | Planar antenna |
JP2011239258A (en) * | 2010-05-12 | 2011-11-24 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | Wave guide, msl converter, and planar antenna |
JP2012049991A (en) * | 2010-08-30 | 2012-03-08 | Nagoya Institute Of Technology | Progressive wave exciting antenna |
KR101137060B1 (en) | 2008-12-23 | 2012-04-20 | 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 | Millimeter wave transmission line for slow phase velocity |
KR101865135B1 (en) * | 2015-10-21 | 2018-06-08 | 광주과학기술원 | Array Antenna |
JP2018133782A (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | 株式会社デンソーテン | Antenna device and manufacturing method therefor |
WO2020053935A1 (en) * | 2018-09-10 | 2020-03-19 | 三菱電機株式会社 | Antenna device |
CN116315647A (en) * | 2023-04-28 | 2023-06-23 | 天津七六四通信导航技术有限公司 | Microstrip antenna and electronic equipment |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04369104A (en) * | 1991-06-18 | 1992-12-21 | Sharp Corp | Strip line feeding type plane antenna |
-
2006
- 2006-05-24 JP JP2006144559A patent/JP2007318348A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04369104A (en) * | 1991-06-18 | 1992-12-21 | Sharp Corp | Strip line feeding type plane antenna |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101137060B1 (en) | 2008-12-23 | 2012-04-20 | 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 | Millimeter wave transmission line for slow phase velocity |
US8299873B2 (en) | 2008-12-23 | 2012-10-30 | International Business Machines Corporation | Millimeter wave transmission line for slow phase velocity |
US9136576B2 (en) | 2009-04-28 | 2015-09-15 | Mitsubishi Electric Corporation | Connecting structure for a waveguide converter having a first waveguide substrate and a second converter substrate that are fixed to each other |
WO2010125835A1 (en) * | 2009-04-28 | 2010-11-04 | 三菱電機株式会社 | Waveguide conversion portion connection structure, method of fabricating same, and antenna device using this connection structure |
JP2011223050A (en) * | 2010-04-02 | 2011-11-04 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | Planar antenna |
JP2011239258A (en) * | 2010-05-12 | 2011-11-24 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | Wave guide, msl converter, and planar antenna |
JP2012049991A (en) * | 2010-08-30 | 2012-03-08 | Nagoya Institute Of Technology | Progressive wave exciting antenna |
KR101865135B1 (en) * | 2015-10-21 | 2018-06-08 | 광주과학기술원 | Array Antenna |
JP2018133782A (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | 株式会社デンソーテン | Antenna device and manufacturing method therefor |
WO2020053935A1 (en) * | 2018-09-10 | 2020-03-19 | 三菱電機株式会社 | Antenna device |
JPWO2020053935A1 (en) * | 2018-09-10 | 2021-02-15 | 三菱電機株式会社 | Antenna device |
CN116315647A (en) * | 2023-04-28 | 2023-06-23 | 天津七六四通信导航技术有限公司 | Microstrip antenna and electronic equipment |
CN116315647B (en) * | 2023-04-28 | 2023-10-27 | 天津七六四通信导航技术有限公司 | Microstrip antenna and electronic equipment |
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