JP2011055413A - ラジアルラインスロットアレイアンテナの広帯域化 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、広い周波数帯にわたり均一な電気的特性を有するラジアルラインスロットアレイアンテナを提供する。
【解決手段】
ラジアルラインスロットアレイアンテナは、複数のスロットがスパイラル状に配列形成されたスロット導体板を備える。スロット導体板における複数のスロットの径方向に関する配置間隔を、第１の周波数に基づいて決定した第１の部分と、第１の周波数とは異なる第２の周波数に基づいて決定した第２の部分との間で、漸次変化させるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラジアルラインスロットアレイアンテナに関し、特に、スロット導体板に形成される複数のスロットの配置に関する。

従来のラジアルラインスロットアレイアンテナでは、所望の電波が放射されるようにスロットパターンが設定されている（例えば、特許文献１参照）。

また、別の従来のラジアルラインスロットアレイアンテナでは、複数の周波数帯域にそれぞれ対応するような径方向間隔で複数のスロットが同心円状に配置されている（例えば、特許文献２参照）。

また、さらに別のラジアルラインスロットアレイアンテナでは、半円弧又は円弧上に形成される複数のスロットの間隔を、放射電力が均一となるように周方向に順次狭くしている（例えば、特許文献３参照）。

特開平５−６７９１８号公報 特開平５−８３０２９号公報 特開平５−２８３９３１号公報

ラジアルラインスロットアレイアンテナは、通常、特定の周波数（使用周波数帯域の中心周波数）に適合するように複数のスロットが配列形成されており、使用周波数帯域が狭いという問題点がある。

特許文献２に記載されたラジアルラインスロットアンテナは、上記問題点を解決しようとするものである。しかしながら、このアンテナでは、使用周波数帯においてより均一な利得・軸比等の電気的特性を得ようとすると、スロットを配置する同心円の数（使用周波数帯の分割数）を増やさなければならず、また、隣接する同心円上に配置されるスロットが互いに重ならないようにしなければならないという制約もあるため、構成が複雑で製造が困難という問題点がある。

そこで、本発明は、簡易な構成で、広い周波数範囲にわたって均一な所望の利得・軸比等の電気的特性が得られるラジアルラインスロットアレイアンテナを提供することを目的とする。

本発明の一要旨によれば、複数のスロットがスパイラル状に配列形成されたスロット導体板を備えるラジアルラインスロットアレイアンテナにおいて、前記複数のスロットの径方向の配置間隔を、第１の周波数に基づいて決定した第１の部分と、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数に基づいて決定した第２の部分との間で、漸次変化させるようにしたことを特徴とするラジアルラインスロットアレイアンテナが得られる。

ラジアルラインスロットアレイアンテナにおいて、複数のスロットの径方向の配置間隔を、第１の周波数に基づいて決定した第１の部分と、第２の周波数に基づいて決定した第２の部分との間で、漸次変化させるようにしたことにより、簡易な構成でありながら、広い周波数帯域にわたって均一な周波数特性が得られる。

本発明の一実施の形態に係るラジアルラインスロットアレイアンテナに用いられるスロット導体板の平面図である。 本発明の他の実施の形態に係るラジアルラインスロットアレイアンテナに用いられるスロット導体板の平面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明のラジアルラインスロットアレイアンテナの基本的構成は、公知のものと同一であるので、以下では、相違点であるスロット導体板についてのみ説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るラジアルラインスロットアレイアンテナに用いられるスロット導体板の平面図である。

図示のスロット導体板１０は、その平面形状が楕円形で、スパイラル状に配列形成された複数のスロット１１を有している。これら複数のスロット１１には２種類のスロットが含まれる。即ち、これら複数のスロット１１の配置位置を決めるスパイラル線を想定したときに、内周側に位置するものと、外周側に位置するものである。これら２種類のスロット１１は、ともに矩形で、互いに所定の角度となるように距離を置いて配置されている。また、これら２種類のスロット１１は、種類ごとにスパイラル線に対して所定の角度となるように配置されている。なお、各スロットの大きさは、その形成位置（中心からの距離）に応じて調整されてよい。

スロット導体板１０の長軸をＸ軸（第１の径方向）、短軸をＹ軸（第２の径方向）とすると、複数のスロット１１の径方向の配置間隔（スパイラル線の間隔）は、Ｘ軸上（第１の部分）については周波数ｆ１に基づいて決定され、Ｙ軸上（第２の部分）については周波数ｆ２（＞ｆ１）に基づいて決定される。具体的には、周波数ｆ１の電磁波の管内波長がλｇ１のとき、Ｘ軸上のスロット対の配置間隔をλｇ１とする。また、周波数ｆ２の電磁波の管内波長がλｇ２のとき、Ｙ軸上のスロット対の配置間隔をλｇ２（＜λｇ１）とする。ただし、これらの配置間隔は、スロットの形成よって生じる内部を伝播する伝送波への影響（位相変化）を無視したものであり、その影響を考慮する場合には、λｇ１、λｇ２から多少ずれた値となる。

スロット１１の径方向の配置間隔が周方向に沿って漸次変化するように、隣り合うＸ軸とＹ軸との間（補間部分）には、Ｘ軸上に配置形成されたスロット１１とＹ軸上に配置形成されたスロット１１との間を補間するように複数のスロットが配列形成される。

上記構成によれば、Ｘ軸方向は周波数ｆ１に最適化され、Ｙ軸方向は周波数ｆ２に最適化されており、さらにそれらの間が補間されているので、少なくとも周波数ｆ１からｆ２の範囲において、ほぼ均一のアンテナ利得（振幅）を得ることができる。

本実施の形態に係るスロット導体板は、一見、特許文献１の記載されたスロット導体板と同じものように見えるかもしれない。しかしながら、本実施の形態に係るスロット導電板のスロット配置が使用周波数に基づくものであるのに対して、特許文献１のものは異方性を持つ誘電体の誘電率に応じてスロットパターンを設定している。本実施の形態では、等方性を持つ誘電体の使用を想定しているため、図１のような楕円形となっているが、異方性を持つ誘電体を使用する場合には、図１とは異なる形状、例えば円形となる。

以上、本発明について一実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、第１の部分をＸ軸上の部分、第２の部分をＹ軸上の部分としたが、図２に示すように、スパイラル状に配置されたスロット列の一端に位置するスロットに対応する部分２１を第１の部分、他端に位置するスロットに対応する部分２２を第２の部分としてもよい。この場合、スロット列の一端に位置するスロットと径方向（外周側）に隣接するスロットとの間隔（スパイラル線の間隔）を周波数ｆ１（又はｆ２）に基づいて定め、他端に位置するスロットと径方向（内周側）に隣接するスロットとの間隔を周波数ｆ２（又はｆ１）に基づいて定める。そして、径方向の配置間隔が、周波数ｆ１に基づいて定めた値と周波数ｆ２に基づいて定めた値との間で周方向に沿って漸次変化するように、両端のスロットの間に複数のスロットをスパイラル状に配列形成する。

１０ スロット導体板
１１ スロット
２１ 一端に位置するスロットに対応する部分
２２ 他端に位置するスロットに対応する部分

Claims (5)

1. 複数のスロットがスパイラル状に配列形成されたスロット導体板を備えるラジアルラインスロットアレイアンテナにおいて、
   前記複数のスロットの径方向の配置間隔を、第１の周波数に基づいて決定した第１の部分と、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数に基づいて決定した第２の部分との間で、漸次変化させるようにしたことを特徴とするラジアルラインスロットアレイアンテナ。
2. 前記第１の部分が第１の径方向に沿った部分であり、
   前記第２の部分が第１の径方向に直交する第２の径方向に沿った部分である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のラジアルラインスロットアレイアンテナ。
3. 前記第１の部分が前記複数のスロットが形成するスロット列の内周側端部に対応する部分であり、
   前記第２の部分が前記スロット列の外周側端部に対応する部分である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のラジアルラインスロットアレイアンテナ。
4. 前記第１の部分と前記第２の部分との間に前記配置間隔が漸次変化するように配置された一以上のスロットを含む補完部分を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のラジアルラインスロットアレイアンテナ。
5. 前記複数のスロットが円偏波を送受信するように配列形成されていることを特徴とするラジアルラインスロットアレイアンテナ。

Images