JP2010263285A - Waveguide power distributor and waveguide slot array antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プローブと導波管内の高周波信号を効率よく結合させて、信号を分配・合成することができる導波管電力分配器、および導波管電力分配器を用いた導波管スロットアレーアンテナに関する。 The present invention relates to a waveguide power distributor capable of efficiently combining high-frequency signals in a probe and a waveguide to distribute and combine signals, and a waveguide slot array using the waveguide power distributor. Regarding antennas.
従来の導波管電力分配器は、方形導波管の導波管幅広面側からプローブを挿入し、このプローブと導波管内の高周波信号の電界もしくは磁界成分と結合させることで、信号を分配・合成する（例えば、特許文献１参照）。 Conventional waveguide power distributors distribute signals by inserting a probe from the wide waveguide side of a rectangular waveguide and combining it with the electric or magnetic field component of a high-frequency signal in the waveguide. -Synthesize | combine (for example, refer patent document 1).
また、方形導波管の導波管幅狭面側からプローブを挿入する方式の従来の導波管電力分配器としては、Ｌ字状に曲げられたプローブを導波管幅狭面側から挿入し、そのＬ字プローブの先端を導波管幅広面側の導波管内壁面に接続させるものがある。このような構成とすることで、効率よくプローブと導波管内の高周波信号を結合させて、信号を分配・合成することができる（例えば、特許文献２参照）。 In addition, as a conventional waveguide power distributor of a type in which a probe is inserted from the narrow waveguide side of a rectangular waveguide, an L-shaped probe is inserted from the narrow waveguide surface side. In some cases, the tip of the L-shaped probe is connected to the waveguide inner wall surface on the wide waveguide side. With such a configuration, it is possible to efficiently combine the high frequency signals in the probe and the waveguide and distribute and synthesize the signals (see, for example, Patent Document 2).
さらに、方形導波管の導波管幅狭面側からプローブを挿入する方式のさらに別の従来の導波管電力分配器としては、導波管幅広面から突出した金属突出部を設け、この金属突出部に導波管幅狭面側から挿入したプローブの先端を接続するものがある。このような構成とすることで、Ｌ字プローブを使用することなく、導波管内の高周波信号を結合させて、信号を分配・合成することができる（例えば、特許文献３参照）。 Furthermore, as another conventional waveguide power distributor of the type in which the probe is inserted from the narrow waveguide side of the rectangular waveguide, a metal projection protruding from the wide waveguide surface is provided. There is one in which the tip of a probe inserted from the narrow side of the waveguide is connected to the metal protrusion. By adopting such a configuration, it is possible to distribute and synthesize signals by combining high-frequency signals in the waveguide without using an L-shaped probe (see, for example, Patent Document 3).
特許文献１に示された従来の導波管電力分配器においては、導波管スロットアレーアンテナの給電部にこの導波管電力分配器を適用する場合に、導波管幅広面側にスロットを配置する必要がある。このため、アレーアンテナの全体寸法が導波管幅広面側の寸法によって決まることとなり、装置が大型化する問題がある。
In the conventional waveguide power divider disclosed in
また、上述した導波管スロットアレーアンテナを素子アンテナとして、その管軸を平行にして複数個並べて配置したアレーアンテナにおいて、管軸に垂直な方向にビーム走査を行う場合には、素子間隔が導波管幅広面側の寸法により決まる。そして、この寸法が、一般には、半波長以上となるために、ビーム走査角によってはグレーティングローブが発生し、放射性能を劣化させる問題がある。 Further, in the case where the above-described waveguide slot array antenna is used as an element antenna and a plurality of array antennas arranged side by side with their tube axes parallel, when beam scanning is performed in a direction perpendicular to the tube axis, the element spacing is guided. It is determined by the dimensions on the wide tube side. Since this dimension is generally more than a half wavelength, there is a problem that a grating lobe is generated depending on the beam scanning angle, and the radiation performance is deteriorated.
また、特許文献２に示された従来の導波管電力分配器においては、プローブ形状をＬ字状に加工する必要がある。このため、プローブ製造コストが高くなるという問題がある。
Moreover, in the conventional waveguide power divider | distributor shown by
また、特許文献３に示された従来の導波管電力分配器においては、プローブ形状をＬ字状に加工する必要はない。しかしながら、短絡用導体パターンを施した誘電体基板を２つのコ字状の金属ブロックにより挟み込むことにより、金属突出部の形成を実現している。このため、製造工程が増えるとともに、挟み込む際の組み立て誤差などによって、特性が劣化するなどの問題がある。また、削り出しのみによって、このような導波管電力分配器を形成するような場合においては、金属突出部を形成すること自体が困難である問題もある。
Moreover, in the conventional waveguide power divider | distributor shown by
また、これらの従来の導波管電力分配器では、給電プローブの先端を導波管壁面もしくは金属突出部に接続する必要がある。しかしながら、この接続部の製造が非常に困難であり、製造コストが増大するという問題がある。 Further, in these conventional waveguide power distributors, it is necessary to connect the tip of the feeding probe to the waveguide wall surface or the metal protrusion. However, it is very difficult to manufacture the connection portion, and there is a problem that the manufacturing cost increases.
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、Ｌ字状の給電プローブを必要とせず、削り出しのみにより容易に製造が可能な導波管電力分配器を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a waveguide power distributor that does not require an L-shaped power supply probe and can be easily manufactured only by shaving. With the goal.
本発明に係る導波管電力分配器は、方形導波管と、方形導波管の導波管幅狭面から挿入されたプローブとを備えた導波管電力分配器であって、方形導波管の壁面の一部から突出するように、かつ挿入されたプローブに対応する位置に設けられ、方形導波管内の高周波信号とプローブとの間に磁界結合が生じるように、方形導波管内の一部を遮る金属構造部をさらに備えるものである。 A waveguide power divider according to the present invention is a waveguide power divider comprising a rectangular waveguide and a probe inserted from a waveguide narrow surface of the rectangular waveguide. In the rectangular waveguide so that it protrudes from a part of the wall surface of the wave tube and is provided at a position corresponding to the inserted probe so that magnetic field coupling occurs between the high-frequency signal in the rectangular waveguide and the probe. The metal structure part which shields a part of is further provided.
本発明に係る導波管電力分配器によれば、方形導波管の壁面の一部から突出し、方形導波管内の高周波信号とプローブとの間に磁界結合が生じるように、方形導波管内の一部を遮る金属構造部を設けることにより、Ｌ字状の給電プローブを必要とせず、削り出しのみにより容易に製造が可能な導波管電力分配器を得ることができる。 The waveguide power divider according to the present invention projects from a part of the wall surface of the rectangular waveguide so that magnetic field coupling occurs between the high-frequency signal in the rectangular waveguide and the probe. By providing a metal structure portion that blocks a part of the waveguide power divider, it is possible to obtain a waveguide power distributor that does not require an L-shaped power supply probe and can be easily manufactured only by shaving.
以下、本発明の導波管電力分配器の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a waveguide power divider according to the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における導波管電力分配器を示した斜視図である。また、図２は、本発明の実施の形態１における導波管電力分配器を示した導波管幅広面に平行な面での断面図である。また、図３は、本発明の実施の形態１における図２の導波管電力分配器のＡ−Ａ’断面図である。さらに、図４は、本発明の実施の形態１における図２および図３の導波管電力分配器のＢ−Ｂ’断面図である。なお、図２は、図３および図４の導波管電力分配器のＣ−Ｃ’断面図にあたる。
FIG. 1 is a perspective view showing a waveguide power distributor according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the wide waveguide surface, showing the waveguide power divider according to
これらの図１から図４において、本実施の形態１における導波管電力分配器は、方形導波管１、プローブ４、金属壁部５、同軸線路６、導波管端子７ａ、７ｂ、および同軸端子８で構成される。方形導波管１は、２つの導波管幅狭面２ａ、２ｂと、２つの導波管幅広面３ａ、３ｂとからなる。
1 to 4, the waveguide power divider according to the first embodiment includes a
また、金属壁部５は、方形導波管１にプローブ４を挿入する側の導波管幅狭面２ａに対向した導波管幅狭面２ｂと、導波管幅広面のうちいずれか一方の壁面（図１から図４では、導波管幅広面３ａ）との間に、導波管内の一部を遮るように設けられており、金属構造部に相当する。また、導波管端子７ａ、７ｂは、方形導波管１に設けられ、同軸端子８は、同軸線路６に設けられている。
The
導波管幅狭面２ａの中央付近から、同軸線路６の先端に設けられたプローブ４を導波管１に垂直に挿入し、挿入したプローブ４の先端と、プローブ４を挿入する導波管幅狭面２ａと対向する金属壁部５の端面とを、接続点９において接続する。このような構成とすることで、方形導波管１内の高周波信号とプローブ４との間に結合が生じることとなる。
The
このとき、金属壁部５は、プローブ４を挿入する側の導波管幅狭面２ａに対向した導波管幅狭面２ｂと、導波管幅広面３ａもしくは３ｂのうちいずれか一方の導波管幅広面（図１から図４では、導波管幅広面３ａ）との間に、方形導波管１内の一部を遮るような形で設けられる。すなわち、方形導波管１の壁面の一部（図１から図４では、導波管幅狭面２ｂおよび導波管幅広面３ａ）から突出し、方形導波管１内の一部を遮るように、金属壁部５が設けられている。
At this time, the
図５は、本発明の実施の形態１における導波管電力分配器の、同軸端子８からみたインピーダンス特性のスミスチャートを示した図である。図５において、インピーダンス特性２０は、従来の導波管電力分配器としてＬ字状の給電プローブを用いた場合の、導波管電力分配器のインピーダンス特性を示している。一方、インピーダンス特性２１は、本実施の形態１におけるインピーダンス特性を示している。
FIG. 5 is a diagram showing a Smith chart of impedance characteristics as viewed from the
本実施の形態１におけるインピーダンス特性２１は、設計周波数付近においてインピーダンスが１となっており、スミスチャートの中心付近にあることが分かる。これは、図５に示す従来の導波管電力分配器のインピーダンス特性２０とほぼ同様の特性となっており、本実施の形態１における導波管電力分配器が、従来の導波管電力分配器と同等の性能を有していることが分かる。
It can be seen that the impedance characteristic 21 in the first embodiment has an impedance of 1 near the design frequency and is near the center of the Smith chart. This is substantially the same as the
次に、本実施の形態１における導波管電力分配器の動作原理について説明する。図６は、本発明の実施の形態１において、方形導波管１を伝搬する高周波信号の基本モードにおける電磁界の様子を示した図である。なお、図６は、導波管の管軸方向に垂直な面での断面を示している。また、図中の実線は電界成分を、破線は磁界成分を、それぞれ示す。図６に示すように、方形導波管１を伝搬する基本モードの電界成分は、導波管幅狭面２に平行かつ管軸方向に対して垂直なものとなり、一方、磁界成分は、管軸方向および導波管幅広面３に平行なものとなる。
Next, the operation principle of the waveguide power divider according to the first embodiment will be described. FIG. 6 is a diagram showing the state of the electromagnetic field in the fundamental mode of the high-frequency signal propagating through the
本実施の形態１では、プローブ４、金属壁部５の導波管幅狭面２ａ側の端面、導波管幅狭面２ａ、および導波管幅広面３ａによって形成されたループ部に磁界成分が鎖交することにより、磁界結合によって導波管内の高周波信号とプローブ４が結合する。
In the first embodiment, a magnetic field component is formed in the loop formed by the
以上のように、実施の形態１によれば、プローブを挿入する側の導波管幅狭面に対向する導波管幅狭面と、導波管幅広面のうちいずれか一方の壁面との間に、導波管内の一部を遮るように金属壁部（金属構造部）を設けている。さらに、挿入されたプローブの先端と、プローブが挿入される導波管幅狭面に対向する金属壁部の端面とを接続している。 As described above, according to the first embodiment, the narrow waveguide surface facing the narrow waveguide surface on the side where the probe is inserted, and one of the wide wall surfaces of the wide waveguide surface In the middle, a metal wall (metal structure) is provided so as to block a part of the waveguide. Further, the tip of the inserted probe is connected to the end surface of the metal wall portion facing the narrow waveguide surface into which the probe is inserted.
このような構成を備えることで、方形導波管内の高周波信号とプローブとの間に磁界結合を生じさせることができ、従来の導波管電力分配器と同等のインピーダンス特性を実現できる。さらに、Ｌ字状の給電プローブを必要とせず、削り出しのみによって容易に製造ができる導波管電力分配器を得ることができる。 With such a configuration, magnetic field coupling can be generated between the high-frequency signal in the rectangular waveguide and the probe, and impedance characteristics equivalent to those of the conventional waveguide power distributor can be realized. Furthermore, it is possible to obtain a waveguide power distributor that does not require an L-shaped feeding probe and can be easily manufactured only by shaving.
実施の形態２．
先の実施の形態１では、プローブ４の先端と金属壁部５の端面とを接続する構成を備えた導波管電力分配器について説明した。これに対して、本実施の形態２では、プローブ４の先端と金属壁部５の端面との間に隙間を持たせた構成を備えた導波管電力分配器について説明する。
In the first embodiment described above, the waveguide power distributor having a configuration for connecting the tip of the
図７は、本発明の実施の形態２における導波管電力分配器を示した斜視図である。また、図８は、本発明の実施の形態２における導波管電力分配器を示した導波管幅広面に平行な面での断面図である。また、図９は、本発明の実施の形態２における図８の導波管電力分配器のＡ−Ａ’断面図である。さらに、図１０は、本発明の実施の形態２における図８および図９の導波管電力分配器のＢ−Ｂ’断面図である。なお、図８は、図９および図１０の導波管電力分配器のＣ−Ｃ’断面図にあたる。
FIG. 7 is a perspective view showing a waveguide power divider according to
これらの図７から図１０において、本実施の形態２における導波管電力分配器は、方形導波管１、プローブ４、金属壁部５、同軸線路６、導波管端子７ａ、７ｂ、および同軸端子８で構成される。方形導波管１は、２つの導波管幅狭面２ａ、２ｂと、２つの導波管幅広面３ａ、３ｂとからなる。
7 to 10, the waveguide power divider according to the second embodiment includes a
また、金属壁部５は、方形導波管１にプローブ４を挿入する側の導波管幅狭面２ａに対向した導波管幅狭面２ｂと、導波管幅広面のうちいずれか一方の壁面（図７から図１０では、導波管幅広面３ａ）との間に、導波管内の一部を遮るように設けられており、金属構造部に相当する。また、導波管端子７ａ、７ｂは、方形導波管１に設けられ、同軸端子８は、同軸線路６に設けられている。
The
導波管幅狭面２ａの中央付近から、同軸線路６の先端に設けられたプローブ４を導波管１に垂直に挿入し、挿入したプローブ４の先端と、プローブ４を挿入する導波管幅狭面２ａと対向する金属壁部５の端面との間に隙間を設けている。このような構成とすることで、方形導波管１内の高周波信号とプローブ４との間に結合が生じることとなる。
The
このとき、金属壁部５は、プローブ４を挿入する側の導波管幅狭面２ａに対向した導波管幅狭面２ｂと、導波管幅広面３ａもしくは３ｂのうちいずれか一方の導波管幅広面（図７から図１０では、導波管幅広面３ａ）との間に、方形導波管１内の一部を遮るような形で設けられる。すなわち、方形導波管１の壁面の一部（図７から図１０では、導波管幅狭面２ｂおよび導波管幅広面３ａ）から突出し、方形導波管１内の一部を遮るように、金属壁部５が設けられている。
At this time, the
図１１は、本発明の実施の形態２における導波管電力分配器の、同軸端子８からみたインピーダンス特性のスミスチャートを示した図である。図１１において、インピーダンス特性２０は、従来の導波管電力分配器としてＬ字状の給電プローブを用いた場合の、導波管電力分配器のインピーダンス特性を示している。一方、インピーダンス特性２２は、本実施の形態２におけるインピーダンス特性を示している。
FIG. 11 is a diagram showing a Smith chart of impedance characteristics as viewed from the
本実施の形態２におけるインピーダンス特性２２は、設計周波数付近においてインピーダンスが概ね１となっており、スミスチャートの中心付近にあることが分かる。これは、図１１に示す従来の導波管電力分配器のインピーダンス特性２０と比較すると、本発明の実施の形態２における導波管電力分配器が、設計周波数引付近において従来の導波管電力分配器と概ね同等の特性が得られていることを示している。
It can be seen that the impedance characteristic 22 according to the second embodiment has an impedance of approximately 1 near the design frequency and is near the center of the Smith chart. Compared with the
次に、本実施の形態２における導波管電力分配器の動作原理について説明する。本実施の形態２においても、先の実施の形態１の場合と同様に、プローブ４、金属壁部５の導波管幅狭面２ａ側の端面、導波管幅狭面２ａ、および導波管幅広面３ａによって形成されたループ部に磁界成分が鎖交することにより、磁界結合によって導波管内の高周波信号とプローブ４が結合する。
Next, the operation principle of the waveguide power divider according to the second embodiment will be described. Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the
ただし、本実施の形態２では、プローブ４の先端と金属壁部５の導波管幅狭面２ａ側の端面を接続することなく、両者の間に隙間が設けられている。このため、同軸端子８からみたインピーダンスは、先の実施の形態１のインピーダンス特性２０に容量性を直列に足し合わせたものとなる。
However, in the second embodiment, a gap is provided between the
この容量性は、プローブ４の長さと金属壁部５の寸法を調整することで打ち消すことが可能である。従って、設計により、設計周波数付近において、同軸端子８からみたインピーダンスを１とすることができる。この結果、容量性による反射が生じることなく、導波管内の高周波信号とプローブが結合することができる。
This capacitance can be canceled by adjusting the length of the
以上のように、実施の形態２によれば、プローブを挿入する側の導波管幅狭面に対向する導波管幅狭面と、導波管幅広面のうちいずれか一方の壁面との間に、導波管内の一部を遮るように金属壁部（金属構造部）を設けている。さらに、挿入されたプローブの先端と、プローブが挿入される導波管幅狭面に対向する金属壁部の端面とを接続させることなく、両者間に隙間が設けられている。 As described above, according to the second embodiment, the narrow waveguide surface facing the narrow waveguide surface on the side where the probe is inserted and either one of the wide waveguide surfaces In the middle, a metal wall (metal structure) is provided so as to block a part of the waveguide. Further, a gap is provided between the distal end of the inserted probe and the end face of the metal wall portion facing the narrow waveguide surface into which the probe is inserted without being connected.
このような構成を備えることで、方形導波管内の高周波信号とプローブとの間に磁界結合を生じさせることができ、従来の導波管電力分配器と概ね同等のインピーダンス特性を実現できる。さらに、Ｌ字状のプローブを必要とせず、削り出しのみによって容易に製造ができる導波管電力分配器を得ることができる。 With such a configuration, magnetic field coupling can be generated between the high-frequency signal in the rectangular waveguide and the probe, and impedance characteristics substantially equivalent to those of the conventional waveguide power distributor can be realized. Furthermore, it is possible to obtain a waveguide power distributor that does not require an L-shaped probe and can be easily manufactured only by shaving.
さらに、プローブの先端と金属壁部端面とを接続する必要がないため、先の実施の形態１と比較して、製作工程が少なく、かつ製造が容易な導波管電力分配器を得ることができる。 Furthermore, since it is not necessary to connect the tip of the probe and the end face of the metal wall, it is possible to obtain a waveguide power distributor that has fewer manufacturing steps and is easier to manufacture than the first embodiment. it can.
実施の形態３．
先の発明の実施の形態２では、方形導波管１にプローブ４を挿入する側の導波管幅狭面２ａに対向した導波管幅狭面２ｂと、導波管幅広面のうちいずれか一方の壁面（図７から図１０では、導波管幅広面３ａ）との間に、導波管内の一部を遮るように金属壁部５を設けるとともに、プローブ４の先端と金属壁部５の端面との間に隙間を持たせた構成を備えた導波管電力分配器について説明した。
In the second embodiment of the present invention, any one of the waveguide
これに対して、本実施の形態３では、金属構造部として、金属壁部５の代わりに、導波管幅広面３ａ、３ｂのうちいずれか一方から突出する突出金属部を備えた構成の導波管電力分配器について説明する。
On the other hand, in
図１２は、本発明の実施の形態３における導波管電力分配器を示した斜視図である。また、図１３は、本発明の実施の形態３における導波管電力分配器を示した導波管幅広面に平行な面での断面図である。また、図１４は、本発明の実施の形態３における図１３の導波管電力分配器のＡ−Ａ’断面図である。さらに、図１５は、本発明の実施の形態３における図１３および図１４の導波管電力分配器のＢ−Ｂ’断面図である。なお、図１３は、図１４および図１５の導波管電力分配器のＣ−Ｃ’断面図にあたる。
FIG. 12 is a perspective view showing a waveguide power divider according to
図１２から図１５に示すように、先の実施の形態２における金属壁部５の代わりに、導波管幅広面のうちのいずれか一方の壁面から突出し、方形導波管１内の一部を遮るように設けられた突出金属部１０が設けられている。
As shown in FIGS. 12 to 15, instead of the
図１６は、本発明の実施の形態３における導波管電力分配器の、同軸端子８からみたインピーダンス特性のスミスチャートを示した図である。図１６において、インピーダンス特性２０は、従来の導波管電力分配器としてＬ字状の給電プローブを用いた場合の、導波管電力分配器のインピーダンス特性を示している。一方、インピーダンス特性２３は、本実施の形態３におけるインピーダンス特性を示している。
FIG. 16 is a diagram showing a Smith chart of impedance characteristics as viewed from the
この図１６に示すように、金属壁部５の代わりに突出金属部１０を設けた場合においても、同軸端子８からみたインピーダンス特性を設計周波数付近において１とすることができ、先の実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
分配器
As shown in FIG. 16, even when the protruding
Distributor
以上のように、実施の形態３によれば、先の実施の形態２における金属壁部５の代わりに、導波管幅広面のうちのいずれか一方の壁面から突出し、方形導波管内の一部を遮るように突出金属部を設けることによっても、先の実施の形態２と同様の効果を得ることができる。さらに、突出金属部は、導波管幅広面のうちのいずれか一方の壁面から突出させることで構成することができ、先の実施の形態２と比較して、さらに製作工程が少なく、かつ製造が容易な導波管電力分配器を得ることができる。
As described above, according to the third embodiment, instead of the
実施の形態４．
先の実施の形態１では、プローブ４の先端と金属壁部５の端面とを接続する構成を備えた導波管電力分配器について説明した。これに対して、本実施の形態４では、金属壁部５にプローブ挿入孔を設け、プローブ挿入孔を通したプローブの先端と、プローブが挿入される導波管幅狭面に対向した導波管幅狭面の壁面とを接続する構成を備えた導波管電力分配器について説明する。
In the first embodiment described above, the waveguide power distributor having a configuration for connecting the tip of the
図１７は、本発明の実施の形態４における導波管電力分配器を示した斜視図である。また、図１８は、本発明の実施の形態４における導波管電力分配器を示した導波管幅広面に平行な面での断面図である。また、図１９は、本発明の実施の形態４における図１８の導波管電力分配器のＡ−Ａ’断面図である。さらに、図２０は、本発明の実施の形態４における図１８および図１９の導波管電力分配器のＢ−Ｂ’断面図である。なお、図１８は、図１９および図２０の導波管電力分配器のＣ−Ｃ’断面図にあたる。
FIG. 17 is a perspective view showing a waveguide power divider according to
これらの図１７から図２０において、本実施の形態４における導波管電力分配器は、方形導波管１、プローブ４、金属壁部５、同軸線路６、導波管端子７ａ、７ｂ、および同軸端子８で構成される。方形導波管１は、２つの導波管幅狭面２ａ、２ｂと、２つの導波管幅広面３ａ、３ｂとからなる。
17 to 20, the waveguide power divider according to the fourth embodiment includes a
また、金属壁部５は、方形導波管１にプローブ４を挿入する側の導波管幅狭面２ａに対向した導波管幅狭面２ｂと、導波管幅広面のうちいずれか一方の壁面（図１７から図２０では、導波管幅広面３ａ）との間に、導波管内の一部を遮るように設けられており、金属構造部に相当する。さらに、金属壁部５は、プローブ４の径よりもわずかに大きな径を有したプローブ挿入孔１１が、プローブ４が挿入される導波管幅狭面２ａに対向する金属壁部５の端面から、プローブ４が挿入される導波管幅狭面２ａに対向する導波管幅狭面２ｂまでを貫通するようにあけられている。
The
また、導波管端子７ａ、７ｂは、方形導波管１に設けられ、同軸端子８は、同軸線路６に設けられている。
The
導波管幅狭面２ａの中央付近から、同軸線路６の先端に設けられたプローブ４を導波管１に垂直に挿入し、挿入したプローブ４を金属壁部５にあけられたプローブ挿入孔１１に挿入し、さらに、挿入したプローブ４の先端と、プローブ４を挿入する導波管幅狭面２ａに対向する導波管幅狭面２ｂの壁面とを、接続点１２において接続する。このような構成とすることで、方形導波管１内の高周波信号とプローブ４との間に結合が生じることとなる。
A
このとき、金属壁部５は、プローブ４を挿入する側の導波管幅狭面２ａに対向した導波管幅狭面２ｂと、導波管幅広面３ａもしくは３ｂのうちいずれか一方の導波管幅広面（図１７から図２０では導波管幅広面３ａ）との間に、方形導波管１内の一部を遮るような形で設けられる。すなわち、方形導波管１の壁面の一部（図１７から図２０では、導波管幅狭面２ｂおよび導波管幅広面３ａ）から突出し、方形導波管１内の一部を遮るように、金属壁部５が設けられている。
At this time, the
さらに、プローブ挿入孔１１は、金属壁部５の導波管幅狭面２ａ側の端面から、導波管幅広面に平行に、プローブ４を挿入する側の導波管幅狭面２ａに対向した導波管幅狭面２ｂまで貫通するようにあけられた孔であり、プローブ４の径よりもわずかに大きな径を有するようにしている。
Further, the
図２１は、本発明の実施の形態４における導波管電力分配器の、同軸端子８からみたインピーダンス特性のスミスチャートを示した図である。図２１において、インピーダンス特性２０は、従来の導波管電力分配器としてＬ字状の給電プローブを用いた場合の、導波管電力分配器のインピーダンス特性を示している。一方、インピーダンス特性２４は、本実施の形態４におけるインピーダンス特性を示している。
FIG. 21 is a diagram showing a Smith chart of impedance characteristics as viewed from the
本発明の実施の形態４におけるインピーダンス特性２４は、設計周波数付近においてインピーダンスが概ね１となっており、スミスチャートの中心付近にあることが分かる。これは、図２１に示した従来の導波管電力分配器のインピーダンス特性２０とほぼ同様の特性となっており、本実施の形態４における導波管電力分配器が、従来の導波管電力分配器と同等の性能を有していることが分かる。
It can be seen that the impedance characteristic 24 in the fourth embodiment of the present invention has an impedance of approximately 1 near the design frequency and is near the center of the Smith chart. This is substantially the same as the
次に、本実施の形態４における導波管電力分配器の動作原理について説明する。本実施の形態４においても、先の実施の形態１の場合と同様に、プローブ４、金属壁部５の導波管幅狭面２ａ側の端面、導波管幅狭面２ａ、および導波管幅広面３ａによって形成されたループ部に磁界成分が鎖交することにより、磁界結合によって導波管内の高周波信号とプローブ４が結合する。
Next, the operation principle of the waveguide power divider according to the fourth embodiment will be described. Also in the fourth embodiment, as in the first embodiment, the
ただし、本実施の形態４では、プローブ４の先端と金属壁部５の導波管幅狭面２ａ側の端面を接続することなく、プローブ４をプローブ４の径よりもわずかに大きな径を有したプローブ挿入孔１１に挿入し、導波管幅狭面２ｂと接続している。このため、同軸端子８からみたインピーダンスは、先の実施の形態１のインピーダンス特性２０に容量性を並列に足し合わせたものとなる。
However, in the fourth embodiment, the
この容量性は、プローブ４を挿入する側の導波管幅狭面２ａに対向した導波管幅狭面２ｂの壁面と金属壁部５の導波管幅狭面２ａ側の端面との間の距離を調整することで打ち消すことが可能である。従って、設計により、設計周波数付近において、同軸端子８からみたインピーダンスを１とすることができる。この結果、容量性による反射が生じることなく、導波管内の高周波信号とプローブ４が結合することができる。
This capacitance is between the wall surface of the waveguide
以上のように、実施の形態４によれば、プローブを挿入する側の導波管幅狭面に対向する導波管幅狭面と、導波管幅広面のうちいずれか一方の壁面との間に、導波管内の一部を遮るように金属壁部（金属構造部）を設けている。さらに、金属壁部は、プローブの径よりもわずかに大きな径を有したプローブ挿入孔が設けられており、挿入されたプローブをプローブ挿入孔に挿入し、プローブの先端とプローブを挿入する導波管幅狭面に対向した導波管幅狭面の壁面とを接続している。 As described above, according to the fourth embodiment, the narrow waveguide surface facing the narrow waveguide surface on the side where the probe is inserted and one of the wide wall surfaces of the waveguide In the middle, a metal wall (metal structure) is provided so as to block a part of the waveguide. Further, the metal wall portion is provided with a probe insertion hole having a diameter slightly larger than the diameter of the probe, and the inserted probe is inserted into the probe insertion hole to guide the probe tip and the probe. The wall surface of the waveguide narrow surface facing the narrow tube surface is connected.
このような構成を備えることで、方形導波管内の高周波信号とプローブとの間に磁界結合を生じさせることができ、従来の導波管電力分配器と概ね同等のインピーダンス特性を実現できる。さらに、Ｌ字状の給電プローブを必要とせず、導波管壁面とプローブ先端との接続を容易にし、さらに削り出しのみによって容易に製造ができる導波管電力分配器を得ることができる。 With such a configuration, magnetic field coupling can be generated between the high-frequency signal in the rectangular waveguide and the probe, and impedance characteristics substantially equivalent to those of the conventional waveguide power distributor can be realized. Furthermore, it is possible to obtain a waveguide power distributor that does not require an L-shaped feeding probe, facilitates connection between the waveguide wall surface and the probe tip, and can be easily manufactured only by shaving.
実施の形態５．
本実施の形態５では、上述した実施の形態１〜４における導波管電力分配器を、給電部とする幅狭面導波管スロットアレーアンテナについて説明する。
In the fifth embodiment, a narrow-surface waveguide slot array antenna will be described in which the waveguide power divider in the first to fourth embodiments described above is used as a feeding portion.
図２２は、本発明の実施の形態５における幅狭面導波管スロットアレーアンテナを示した図である。図２２（ａ）は、本実施の形態５における幅狭面導波管スロットアレーアンテナの斜視図を示しており、図２２（ｂ）は、本実施の形態５における幅狭面導波管スロットアレーアンテナの断面図を示しており、さらに、図２２（ｃ）は、本実施の形態５における図２２（ｂ）の幅狭面導波管スロットアレーアンテナのＢ−Ｂ’断面図を示している。なお、図２２（ｂ）は、本発明の実施の形態５における図２２（ｃ）の幅狭面導波管スロットアレーアンテナのＡ−Ａ’断面図にあたる。
FIG. 22 is a diagram showing a narrow-surface waveguide slot array antenna according to
図２２において、本実施の形態５における幅狭面導波管スロットアレーアンテナは、方形導波管１、プローブ４、金属壁部５、同軸線路６、導波管端子７ａ、７ｂ、同軸端子８、スロット１３、アイリス１４、および導波管短絡壁面１５で構成される。方形導波管１は、２つの導波管幅狭面２ａ、２ｂと、２つの導波管幅広面３ａ、３ｂからなる。
In FIG. 22, the narrow waveguide slot array antenna according to the fifth embodiment includes a
また、金属壁部５は、方形導波管１にプローブ４を挿入する側の導波管幅狭面２ａに対向した導波管幅狭面２ｂと、導波管幅広面のうちいずれか一方の壁面（図２２では、導波管幅広面３ａ）との間に、導波管内の一部を遮るように設けられており、金属構造部に相当する。このように、図２２の幅狭面導波管スロットアレーアンテナは、先の実施の形態１における同軸導波管変換部構造を備えている。
The
このとき、同軸線路６の先端に設けられたプローブ４は、スロット１３が設けられた側の導波管幅狭面２ｂと反対側の導波管幅狭面２ａのほぼ中央付近から導波管１の内部に挿入される。また、金属壁部５は、プローブ４を挿入する側の導波管幅狭面２ａに対向した導波管幅狭面２ｂと、導波管幅広面３ａもしくは３ｂのうちいずれか一方の導波管幅広面（図２２では導波管幅広面３ａ）との間に、方形導波管１の一部を遮るような形で設けられる。
At this time, the
先の実施の形態１と同様に、挿入したプローブ４の先端と、プローブ４を挿入する導波管幅狭面２ａ側の金属壁部５の端面とを、接続点９において接続することで、方形導波管１内の高周波信号とプローブ４との間に結合が生じることとなる。
As in the first embodiment, by connecting the tip of the inserted
また、スロット１３は、導波管幅狭面２ｂ上に導波管管軸に垂直に設けられる。このとき、導波管左右にそれぞれ設けられたスロット１３の個数は、同一である（つまり、スロット１３は合計で偶数個となる）。また、導波管の管内波長をλｇとした場合、各スロットの間隔は、λｇ／２としており、導波管の両端にあるスロット１３は、導波管短絡壁面１５からλｇ／４の距離の位置に配置する。
The
また、導波管の各スロット１３の近傍には、それぞれ２つずつスロット１３を挟むような形でアイリス１４が設けられている。そして、２つのアイリス１４のうち、一方は、導波管幅狭面２ｂと導波管幅広面３ａとの間に導波管内の一部を遮るように設けられ、もう一方は、導波管幅狭面２ｂと導波管幅広面３ａとの間に導波管内の一部を遮るように設けられる。また、各スロット１３から放射される電磁界の位相を同位相とするために、アイリス１４の配置は、隣り合うスロットで互い違いとし、さらに、導波管中心に対してアイリス１４の配置は、点対称な位置に配置している。
Further, in the vicinity of each
次に、本実施の形態５における幅狭面導波管スロットアレーアンテナの動作について説明する。図２２に示すような定在波励振導波管スロットアレーアンテナでは、各スロット１３の並列アドミタンスをＹ、スロット１３の個数をＮ（Ｎは偶数とする）とすると、導波管中心からλｇ／４離れた位置から左右それぞれを見た時のアドミタンスＹｉｎ’は、下式（１）のようになる。
Ｙｉｎ’＝Ｎ／２×Ｙ （１）
Next, the operation of the narrow waveguide slot array antenna in the fifth embodiment will be described. In the standing wave excitation waveguide slot array antenna as shown in FIG. 22, assuming that the parallel admittance of each
Yin ′ = N / 2 × Y (1)
例えば、プローブ４を導波管のちょうど中央から導波管１の内部に挿入した場合、同軸端子８から見たアドミタンスＹｉｎは、上式（１）で表わされるアドミタンスが並列に接続されていると考えると、下式（２）で表わされる。
Ｙｉｎ＝２×Ｙｉｎ’＝ＮＹ （２）
For example, when the
Yin = 2 × Yin ′ = NY (2)
本実施の形態５では、プローブ４の長さ、金属壁部５の寸法、プローブ４を導波管幅狭面２ａに挿入する位置を調整することで、上式（２）を満たすように、同軸端子８から見たアドミタンスを調整できる。これにより、反射が生じることなく、導波管内の高周波信号とプローブ４が結合することができる。
In the fifth embodiment, by adjusting the length of the
以上のように、実施の形態５によれば、幅狭面導波管スロットアレーアンテナのスロットが設けられた側の幅狭面と反対側の幅狭面のほぼ中央からプローブを導波管に挿入する。さらに、導波管のプローブを挿入する位置に対応して、プローブを挿入する側の導波管幅狭面に対向する導波管幅狭面と、導波管幅広面のうちいずれか一方の壁面との間に、導波管内の一部を遮るように金属壁部を設ける。さらに、挿入されたプローブの先端と、プローブを挿入する導波管幅狭面側の金属壁部の端面とを接続する構成を備えている。これにより、Ｌ字状の給電プローブを必要とせず、さらに削り出しのみによって容易に製造ができる幅狭面導波管スロットアレーアンテナを得ることができる。 As described above, according to the fifth embodiment, the probe is made into the waveguide from the substantially center of the narrow surface on the side opposite to the narrow surface on the side where the slot of the narrow surface waveguide slot array antenna is provided. insert. Further, either one of the narrow waveguide surface and the wide waveguide surface facing the narrow waveguide surface on the probe insertion side corresponding to the position of the waveguide probe insertion. A metal wall portion is provided between the wall surface so as to block a part of the waveguide. Furthermore, the structure which connects the front-end | tip of the inserted probe and the end surface of the metal wall part by the side of the waveguide narrow width side which inserts a probe is provided. As a result, it is possible to obtain a narrow-surface waveguide slot array antenna that does not require an L-shaped feeding probe and can be easily manufactured only by shaving.
なお、本実施の形態５における図２２に示した例では、同軸導波管変換部構造として、先の実施の形態１に示した構造を用いたが、先の実施の形態２ないし４に示した構造を用いた場合にも、同様の効果が得られる。 In the example shown in FIG. 22 in the fifth embodiment, the structure shown in the first embodiment is used as the coaxial waveguide converter structure, but the structure shown in the second to fourth embodiments is used. The same effect can be obtained when using a different structure.
１ 方形導波管、２、２ａ、２ｂ 導波管幅狭面、３、３ａ、３ｂ 導波管幅広面、４ プローブ、５ 金属壁部（金属構造部）、６ 同軸線路、７ａ、７ｂ 導波管端子、８ 同軸端子、９ 接続点、１０ 突出金属部（金属構造部）、１１ プローブ挿入孔、１２ 接続点、１３ スロット、１４ アイリス、１５ 導波管短絡壁面。 1 rectangular waveguide, 2, 2a, 2b waveguide narrow surface, 3, 3a, 3b waveguide wide surface, 4 probe, 5 metal wall (metal structure), 6 coaxial line, 7a, 7b Wave tube terminal, 8 coaxial terminal, 9 connection point, 10 protruding metal part (metal structure part), 11 probe insertion hole, 12 connection point, 13 slot, 14 iris, 15 waveguide short-circuit wall.
Claims (6)
前記方形導波管の壁面の一部から突出するように、かつ挿入された前記プローブに対応する位置に設けられ、前記方形導波管内の高周波信号と前記プローブとの間に磁界結合が生じるように、前記方形導波管内の一部を遮る金属構造部をさらに備えることを特徴とする導波管電力分配器。 A waveguide power divider comprising a rectangular waveguide and a probe inserted from a waveguide narrow surface of the rectangular waveguide,
Protruding from a part of the wall surface of the rectangular waveguide and provided at a position corresponding to the inserted probe so that magnetic field coupling occurs between the high-frequency signal in the rectangular waveguide and the probe. In addition, the waveguide power distributor further includes a metal structure portion that blocks a part of the rectangular waveguide.
前記金属構造部は、前記プローブが挿入される側の導波管幅狭面に対向する導波管幅狭面と、導波管幅広面のうちのいずれか一方の壁面との間に、前記方形導波管内の一部を遮るように設けられた金属壁部で構成され、
挿入された前記プローブの先端と、前記プローブが挿入される導波管幅狭面に対向する前記金属壁部の端面とが接続される
ことを特徴とする導波管電力分配器。 The waveguide power divider according to claim 1, wherein
The metal structure portion is between the narrow waveguide surface facing the narrow waveguide surface on the side where the probe is inserted, and the wall surface of one of the wide waveguide surfaces, Consists of a metal wall provided to block a part of the rectangular waveguide,
A waveguide power distributor, wherein the tip of the inserted probe is connected to the end surface of the metal wall portion facing the narrow waveguide surface into which the probe is inserted.
前記金属構造部は、前記プローブが挿入される側の導波管幅狭面に対向する導波管幅狭面と、導波管幅広面のうちのいずれか一方の壁面との間に、前記方形導波管内の一部を遮るように設けられた金属壁部で構成され、
挿入された前記プローブの先端と、前記プローブが挿入される導波管幅狭面に対向する前記金属壁部の端面との間に隙間を設ける
ことを特徴とする導波管電力分配器。 The waveguide power divider according to claim 1, wherein
The metal structure portion is between the narrow waveguide surface facing the narrow waveguide surface on the side where the probe is inserted, and the wall surface of one of the wide waveguide surfaces, Consists of a metal wall provided to block a part of the rectangular waveguide,
A waveguide power distributor, wherein a gap is provided between a tip of the inserted probe and an end surface of the metal wall portion facing a waveguide narrow surface into which the probe is inserted.
前記金属構造部は、導波管幅広面のうちのいずれか一方の壁面から突出し、前記方形導波管内の一部を遮るように設けられた突出金属部で構成され、
挿入された前記プローブの先端と、前記プローブが挿入される導波管幅狭面に対向する前記突出金属部の端面との間に隙間を設ける
ことを特徴とする導波管電力分配器。 The waveguide power divider according to claim 1, wherein
The metal structure portion is configured by a protruding metal portion that protrudes from one wall surface of the wide waveguide surface and is provided so as to block a part of the rectangular waveguide,
A waveguide power distributor, wherein a gap is provided between a tip of the inserted probe and an end surface of the protruding metal portion facing a waveguide narrow surface into which the probe is inserted.
前記金属構造部は、前記プローブが挿入される側の導波管幅狭面に対向する導波管幅狭面と、導波管幅広面のうちのいずれか一方の壁面との間に、前記方形導波管内の一部を遮るように設けられた金属壁部で構成され、
前記金属壁部は、前記プローブが挿入される導波管幅狭面に対向する前記金属壁部の端面から、前記プローブが挿入される導波管幅狭面に対向する導波管幅狭面までを貫通するようにあけられたプローブ挿入孔を有し、
挿入された前記プローブを前記プローブ挿入孔に通し、前記プローブの先端と、前記プローブが挿入される導波管幅狭面に対向した導波管幅狭面の壁面とが接続される
ことを特徴とする導波管電力分配器。 The waveguide power divider according to claim 1, wherein
The metal structure portion is between the narrow waveguide surface facing the narrow waveguide surface on the side where the probe is inserted, and the wall surface of one of the wide waveguide surfaces, Consists of a metal wall provided to block a part of the rectangular waveguide,
The metal wall portion has a waveguide narrow surface facing the waveguide narrow surface into which the probe is inserted from an end surface of the metal wall portion facing the waveguide narrow surface into which the probe is inserted. Having a probe insertion hole drilled to penetrate
The inserted probe is passed through the probe insertion hole, and the tip of the probe is connected to the wall surface of the narrow waveguide surface facing the narrow waveguide surface into which the probe is inserted. Waveguide power distributor.
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|---|---|---|---|---|
| WO2018029953A1 (en) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | 三菱電機株式会社 | Waveguide strip line transducer and power feed circuit |
| WO2020161885A1 (en) * | 2019-02-08 | 2020-08-13 | 三菱電機株式会社 | Coaxial to waveguide converter and waveguide slot array antenna |
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