JP2015097337A - Distribution circuit and array antenna - Google Patents

Distribution circuit and array antenna Download PDF

Info

Publication number
JP2015097337A
JP2015097337A JP2013236902A JP2013236902A JP2015097337A JP 2015097337 A JP2015097337 A JP 2015097337A JP 2013236902 A JP2013236902 A JP 2013236902A JP 2013236902 A JP2013236902 A JP 2013236902A JP 2015097337 A JP2015097337 A JP 2015097337A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
post
waveguide
port
distribution circuit
main waveguide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013236902A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5674904B1 (en
Inventor
雄介 上道
Yusuke Uemichi
雄介 上道
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP2013236902A priority Critical patent/JP5674904B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5674904B1 publication Critical patent/JP5674904B1/en
Publication of JP2015097337A publication Critical patent/JP2015097337A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distribution circuit which reduces influences to be exerted upon a distribution property and is capable of reducing a reflection loss in a predetermined frequency.SOLUTION: The distribution circuit includes: a main waveguide 2 of which one end side is defined as a first port P1 and another end side is defined as a second port P2; and a branched waveguide 3 in which a first branched waveguide 5 and a second branched waveguide 6 are formed side by side in parallel of which one end is connected while opposing a slit 4 formed on a side surface 2a of the main waveguide 2 and another end side is defined as a third port P3 and a fourth port P4. Inside of the main waveguide 2, a first post 8 and a second post 9 are disposed side by side along a side surface 2b at an opposite side of the side surface 2a where the slit 4 is formed. The first post 8 is provided while protruding from a position opposing the slit 4 toward the inside of the main waveguide 2 by a first protruding amount T1. The second post 9 is provided while being positioned closer to the first port P1 than the first post 8 and protruding toward the inside of the main waveguide 2 by a second protruding amount T2 smaller than the first protruding amount T1.

Description

本発明は、分配回路及びアレイアンテナに関する。   The present invention relates to a distribution circuit and an array antenna.

マイクロ波帯又はミリ波帯の電波は、波長が1m〜100μm、周波数が300MHz〜3THzの電磁波(電磁界)である。マイクロ波帯又はミリ波帯の電波は、衛星テレビ放送、マイクロ波通信、レーダー等の広い分野に亘って応用されている。例えば、周波数が数10GHz以上の準ミリ波帯からミリ波帯の電波は、航空宇宙分野で使用されている。周波数が60GHzのミリ波帯においては、大容量高速無線通信分野への応用に注目が集まっている。周波数が77GHzのミリ波帯においては、自動車衝突防止レーダーの実用化が始まっている。   The radio wave in the microwave band or the millimeter wave band is an electromagnetic wave (electromagnetic field) having a wavelength of 1 m to 100 μm and a frequency of 300 MHz to 3 THz. Radio waves in the microwave band or millimeter wave band are applied in a wide range of fields such as satellite television broadcasting, microwave communication, and radar. For example, quasi-millimeter wave to millimeter wave radio waves having a frequency of several tens of GHz or more are used in the aerospace field. In the millimeter wave band having a frequency of 60 GHz, attention is focused on application to the large-capacity high-speed wireless communication field. In the millimeter wave band with a frequency of 77 GHz, practical application of automobile collision prevention radar has begun.

マイクロ波帯又はミリ波帯の電波を用いた通信モジュールには、導波管を主体とした分配回路がしばしば用いられる。特に、多くのアンテナ素子に給電する必要があるアレイアンテナにおいて、同技術は非常に重要である。   In a communication module using radio waves in the microwave band or millimeter wave band, a distribution circuit mainly including a waveguide is often used. This technique is very important particularly in an array antenna that needs to feed many antenna elements.

導波管を用いた分配回路として、例えば図13に示す分配回路100を挙げることができる。この図13に示す分配回路100は、π分岐(Pi-Junctions)と呼ばれるものであり、一端側を第1のポートP1’とし、他端側を第2のポートP2’とする主導波管101と、主導波管101の一側面に形成されたスリット102に対向して一端が接続され、他端側を第3のポートP3’及び第4のポートP4’とする第1の分岐導波路103及び第2の分岐導波路104が仕切り壁105を挟んで平行に並んで形成された分岐導波管106とを備えた構成となっている。また、主導波管101の内側には、ポスト107が設けられている。   An example of a distribution circuit using a waveguide is a distribution circuit 100 shown in FIG. The distribution circuit 100 shown in FIG. 13 is called a π-branch (Pi-Junctions). The main waveguide 101 has one end side as a first port P1 ′ and the other end side as a second port P2 ′. And a first branching waveguide 103 having one end connected to the slit 102 formed on one side surface of the main waveguide 101 and the other end being a third port P3 ′ and a fourth port P4 ′. The second branching waveguide 104 includes a branching waveguide 106 formed in parallel with the partition wall 105 interposed therebetween. A post 107 is provided inside the main waveguide 101.

図13に示す分配回路100では、第1のポートP1’から電力(マイクロ波帯又はミリ波帯の電磁界)が入力されることによって、必要な分の電力が第3のポートP3’及び第4のポートP4’に分配された後、残りの電力が第2のポートP2’から出力される。また、第3のポートP3’及び第4のポートP4’から出力される電力は、互いに同位相且つ同振幅であることが要求される。   In the distribution circuit 100 shown in FIG. 13, when power (a microwave band or a millimeter wave band electromagnetic field) is input from the first port P1 ′, a necessary amount of power is supplied to the third port P3 ′ and the third port P3 ′. After being distributed to the four ports P4 ′, the remaining power is output from the second port P2 ′. Further, the power output from the third port P3 'and the fourth port P4' is required to have the same phase and the same amplitude.

“Waveguide π-Junction with an Inductive Post”、IEICE TRANS.ELECTRON.,VOL.E75-C,NO.3 MARCH 1992、Jiro HIROKAWA,Makoto ANDO and Naohisa GOTO“Waveguide π-Junction with an Inductive Post”, IEICE TRANS.ELECTRON., VOL.E75-C, NO.3 MARCH 1992, Jiro HIROKAWA, Makoto ANDO and Naohisa GOTO

しかしながら、上述した図13に示す従来の分配回路100では、設計中心周波数の制御方法が不明であり、周波数特性制御に関わる指針が見出せないという問題があった。具体的には、この分配回路100の設計パラメータのうち、図14に示すスリット102の中心から仕切り壁105の中心までの距離「d」や、スリット102の中心からポスト107の中心までの距離「q」といった寸法を変えると、制御すべき反射係数がミニマムとなる中心周波数の他にも位相バランス及び振幅バランスといった他のパラメータの周波数特性にも多大な影響を及ぼすという問題があった。   However, in the conventional distribution circuit 100 shown in FIG. 13 described above, there is a problem that the control method of the design center frequency is unknown and a guideline for frequency characteristic control cannot be found. Specifically, among the design parameters of the distribution circuit 100, the distance “d” from the center of the slit 102 to the center of the partition wall 105 shown in FIG. 14 and the distance “from the center of the slit 102 to the center of the post 107” When the dimension such as “q” is changed, there is a problem that the frequency characteristics of other parameters such as phase balance and amplitude balance are greatly affected in addition to the center frequency at which the reflection coefficient to be controlled becomes the minimum.

ここで、「d」を100μm刻みで3水準W1,W2,W3(W1<W2<W3)としたときの周波数[GHz]の変化に対する反射係数[dB]をシミュレーションにより計算した結果を図15に示し、振幅バランス特性[dB]をシミュレーションにより計算した結果を図16に示し、位相バランス特性[dB]をシミュレーションにより計算した結果を図17に示す。   Here, the result of calculating the reflection coefficient [dB] with respect to the change of the frequency [GHz] when “d” is set to three levels W1, W2, and W3 (W1 <W2 <W3) in 100 μm increments is shown in FIG. FIG. 16 shows the result of calculating the amplitude balance characteristic [dB] by simulation, and FIG. 17 shows the result of calculating the phase balance characteristic [dB] by simulation.

なお、3水準W1,W2,W3の位置については、図18に示すように、分岐導波管106の中心線L1’に沿った位置を原点(0)とし、主導波管101の長手方向(X’方向)において第1のポートP1側を+方向とした。そして、仕切り壁105の位置を100μm(0.1mm)刻みで3水準W1=+0.1,W2=0,W3=−0.1としてシミュレーションによる計算を行った。また、本例では、設計周波数を60GHzとし、これに対応した導波管のサイズを想定して計算を実施した。   As for the positions of the three levels W1, W2, and W3, as shown in FIG. 18, the position along the center line L1 ′ of the branching waveguide 106 is the origin (0), and the longitudinal direction of the main waveguide 101 ( In the X ′ direction), the first port P1 side is set to the + direction. Then, the calculation by simulation was performed by setting the position of the partition wall 105 to 3 levels W1 = + 0.1, W2 = 0, and W3 = −0.1 in 100 μm (0.1 mm) increments. In this example, the calculation was performed assuming that the design frequency was 60 GHz and the size of the waveguide corresponding to this was assumed.

図15〜図17に示すように、W1の水準では、60GHzよりも高い周波数側に設計中心周波数が制御されており、振幅バランス特性も優れたものとなっている。しかしながら、位相バランス特性が悪いと言える。また、「d」を100μm刻みで調整しただけで、特性が大きく変動していることがわかる。   As shown in FIGS. 15 to 17, at the level of W1, the design center frequency is controlled to a frequency higher than 60 GHz, and the amplitude balance characteristic is excellent. However, it can be said that the phase balance characteristic is poor. Further, it can be seen that the characteristics fluctuate greatly only by adjusting “d” in increments of 100 μm.

具体的に、反射損失(反射係数)がミニマムになる周波数は、おおよそW1の水準では55GHz付近であり、W2の水準では60GHz付近であり、W3の水準では65GHz付近である。したがって、「d」の位置を100μm刻みで変化させると、反射損失がミニマムになる周波数が5GHzも変化することとなり、感度が高いということが言える。   Specifically, the frequency at which the reflection loss (reflection coefficient) becomes minimum is approximately 55 GHz at the W1 level, approximately 60 GHz at the W2 level, and approximately 65 GHz at the W3 level. Therefore, if the position of “d” is changed in increments of 100 μm, the frequency at which the reflection loss becomes the minimum changes by 5 GHz, and it can be said that the sensitivity is high.

加えて、W2の水準からW3の水準に変化させたとき、反射損失がミニマムになる周波数を60GHzから65GHzに制御できるが、位相バランスが同時に劣化してしまう。また、W2の水準からW1の水準に変化させたとき、反射損失がミニマムになる周波数を60GHzから65GHzに制御できるが、振幅バランスが同時に劣化してしまう。   In addition, when the W2 level is changed to the W3 level, the frequency at which the reflection loss becomes the minimum can be controlled from 60 GHz to 65 GHz, but the phase balance deteriorates at the same time. Further, when the W2 level is changed to the W1 level, the frequency at which the reflection loss becomes the minimum can be controlled from 60 GHz to 65 GHz, but the amplitude balance is simultaneously deteriorated.

したがって、「d」は、制御パラメータとしてはコントロールすべき周波数特性以外の分配回路100の特性に対する影響が大きい(感度が高い)という問題があった。また、「d」や「q」といった主導波管101と分岐導波管106との接続部付近にある設計パラメータを制御する場合、スリット102から第1の分岐導波路104及び第2の分岐導波路105に分配される電力(電磁界)に及ぼす影響が大きい。その結果として、分配特性(位相バランス及び振幅バランス)に悪影響を与えてしまうと考えられる。   Therefore, “d” has a problem that it has a large influence (high sensitivity) on the characteristics of the distribution circuit 100 other than the frequency characteristics to be controlled as a control parameter. In addition, when controlling design parameters such as “d” and “q” in the vicinity of the connection portion between the main waveguide 101 and the branch waveguide 106, the first branch waveguide 104 and the second branch guide are formed from the slit 102. The influence on the power (electromagnetic field) distributed to the waveguide 105 is large. As a result, it is considered that the distribution characteristics (phase balance and amplitude balance) are adversely affected.

本発明の一つの態様は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、分配特性に与える影響が小さく、所定の周波数において反射損失を低減できる分配回路、並びにそのような分配回路を備えたアレイアンテナを提供することを目的の一つとする。   One aspect of the present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, a distribution circuit that has a small influence on distribution characteristics and can reduce reflection loss at a predetermined frequency, and such a distribution circuit. An object of the present invention is to provide an array antenna including

上記目的を達成するために、本発明の一つの態様に係る分配回路は、一端側を第1のポートとし、他端側を第2のポートとする主導波管と、主導波管の側面に形成されたスリットに対向して一端が接続され、他端側を第3のポート及び第4のポートとする第1の分岐導波路及び第2の分岐導波路が平行に並んで形成された分岐導波管と、を備える。主導波管の内側には、スリットが形成された側面とは反対側の側面に沿って、第1のポストと、第2のポストとが並んで配置されている。第1のポストは、スリットと対向する位置から主導波管の内側に向かって第1の突出量で突出して設けられている。第2のポストは、第1のポストよりも第1のポート側に位置し、且つ、主導波管の内側に向かって第1の突出量よりも小さい第2の突出量で突出して設けられている。   In order to achieve the above object, a distribution circuit according to an aspect of the present invention includes a main waveguide having one end as a first port and the other end as a second port, and a side surface of the main waveguide. A branch in which a first branching waveguide and a second branching waveguide are formed in parallel with one end connected to the formed slit and the other end side as a third port and a fourth port. A waveguide. Inside the main waveguide, a first post and a second post are arranged side by side along the side surface opposite to the side surface on which the slit is formed. The first post is provided so as to protrude from the position facing the slit toward the inside of the main waveguide by the first protrusion amount. The second post is located closer to the first port than the first post, and is provided so as to protrude toward the inside of the main waveguide with a second protrusion amount smaller than the first protrusion amount. Yes.

また、第2のポストは、分岐導波管の一端が主導波管に接続された角部の延長線に沿った位置又はその近傍に配置されていてもよい。   In addition, the second post may be disposed at or near a position along an extension of a corner where one end of the branching waveguide is connected to the main waveguide.

また、第1のポスト及び/又は第2のポストは、壁から構成されていてもよい。   Moreover, the 1st post and / or the 2nd post may be comprised from the wall.

また、第1のポスト及び/又は第2のポストは、少なくとも1つ又は複数の柱から構成されていてもよい。   Further, the first post and / or the second post may be composed of at least one or a plurality of pillars.

また、第1のポストは、分岐導波管の中心線よりも第2のポート側に偏倚して設けられていてもよい。   Further, the first post may be provided so as to be biased toward the second port side with respect to the center line of the branching waveguide.

また、主導波管及び前記分岐導波管は、ポスト壁導波路から構成されていてもよい。   Further, the main waveguide and the branching waveguide may be composed of post wall waveguides.

また、本発明の一つの態様に係るアレイアンテナは、前記何れかの分配回路を備える。   An array antenna according to an aspect of the present invention includes any one of the distribution circuits.

以上のように、本発明の一つの態様によれば、分配特性に与える影響が小さく、所定の周波数において反射損失を低減できる分配回路、並びにそのような分配回路を備えたアレイアンテナを提供することが可能である。   As described above, according to one aspect of the present invention, there is provided a distribution circuit that has a small influence on distribution characteristics and can reduce reflection loss at a predetermined frequency, and an array antenna including such a distribution circuit. Is possible.

本発明の一実施形態に係る分配回路の概略構成を示す透視斜視図である。It is a see-through | perspective perspective view which shows schematic structure of the distribution circuit which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に分配回路の概略構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a distribution circuit. 図2に示す分配回路の内部で伝送される電界の強度分布を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the intensity distribution of the electric field transmitted inside the distribution circuit shown in FIG. 第2のポストの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of a 2nd post. 第2のポストの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of a 2nd post. 分配回路の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of a distribution circuit. 本発明の一実施形態に係るアレイアンテナの概略構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows schematic structure of the array antenna which concerns on one Embodiment of this invention. 第2のポストの位置を変化させたときの反射損失の周波数特性の変化をシミュレーションにより計算した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having calculated by simulation the change of the frequency characteristic of reflection loss when the position of the 2nd post is changed. 第2のポストの位置を変化させたときの振幅バランスの周波数特性の変化をシミュレーションにより計算した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having calculated the change of the frequency characteristic of the amplitude balance when changing the position of the 2nd post by simulation. 第2のポストの位置を変化させたときの位相バランスの周波数特性の変化をシミュレーションにより計算した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having calculated the change of the frequency characteristic of the phase balance when changing the position of the 2nd post by simulation. 実施例における分配回路の各部の寸法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the dimension of each part of the distribution circuit in an Example. 実施例における第2のポストの位置を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the position of the 2nd post in an Example. 従来の分配回路の概略構成を示す透視斜視図である。It is a see-through | perspective perspective view which shows schematic structure of the conventional distribution circuit. 図13に示す分配回路の設計パラメータを説明するための要部断面図である。It is principal part sectional drawing for demonstrating the design parameter of the distribution circuit shown in FIG. 図14中に示すdを変化させたときの反射損失の周波数特性の変化をシミュレーションにより計算した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having calculated by simulation the change of the frequency characteristic of reflection loss when d shown in FIG. 14 is changed. 図14中に示すdを変化させたときの振幅バランスの周波数特性の変化をシミュレーションにより計算した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having calculated by simulation the change of the frequency characteristic of an amplitude balance when changing d shown in FIG. 図14中に示すdを変化させたときの位相バランスの周波数特性の変化をシミュレーションにより計算した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having calculated by simulation the change of the frequency characteristic of a phase balance when d shown in FIG. 14 is changed. 図14中に示すdの3水準の位置を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the 3 level position of d shown in FIG.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In all of the following drawings, in order to make each component easy to see, the scale of the size may be changed depending on the component.

(分配回路)
先ず、本発明の一実施形態として図1及び図2示す分配回路1について説明する。
なお、図1は、分配回路1の概略構成を示す透視斜視図である。図2は、分配回路1の概略構成を示す断面図である。
(Distribution circuit)
First, a distribution circuit 1 shown in FIGS. 1 and 2 will be described as an embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the distribution circuit 1. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the distribution circuit 1.

分配回路1は、図1に示すように、主導波管2と、分岐導波管3とを備えている。主導波管2は、方形筒状の導波路を形成するものであり、その一端側を第1のポートP1とし、その他端側を第2のポートP1としている。また、主導波管2の一側面2aには、スリット4が形成されている。スリット4は、分岐導波管3の一側面2aの中央部を所定の幅で開口させた導波管窓である。   As shown in FIG. 1, the distribution circuit 1 includes a main waveguide 2 and a branch waveguide 3. The main waveguide 2 forms a rectangular cylindrical waveguide, and has one end side as a first port P1 and the other end side as a second port P1. A slit 4 is formed on one side surface 2 a of the main waveguide 2. The slit 4 is a waveguide window in which a central portion of one side surface 2a of the branching waveguide 3 is opened with a predetermined width.

分岐導波管3は、方形筒状の導波路を形成するものであり、その一端をスリット4に対向させた状態で主導波管2の一側面2a接続されている。また、分岐導波管3は、その他端側を第3のポートP3及び第4のポートP4とする第1の分岐導波路5及び第2の分岐導波路6を形成している。第1の分岐導波路5及び第2の分岐導波路6は、分岐導波管3の内側を仕切る仕切り壁7を挟んで互いに平行に並んで形成されている。仕切り壁7は、分岐導波管3の中心線L1に沿って配置されている。また、仕切り壁7の一端は、スリット4から所定の距離だけ離間して配置されている。   The branching waveguide 3 forms a rectangular cylindrical waveguide, and is connected to one side surface 2 a of the main waveguide 2 with one end thereof facing the slit 4. The branching waveguide 3 forms a first branching waveguide 5 and a second branching waveguide 6 having the other end side as a third port P3 and a fourth port P4. The first branching waveguide 5 and the second branching waveguide 6 are formed in parallel to each other with a partition wall 7 partitioning the inside of the branching waveguide 3 interposed therebetween. The partition wall 7 is disposed along the center line L1 of the branching waveguide 3. In addition, one end of the partition wall 7 is disposed away from the slit 4 by a predetermined distance.

主導波管2の内側には、スリット4が形成された側面2aとは反対側の側面2bに沿って、第1のポスト8と、第2のポスト9とが並んで配置されている。第1のポスト8は、壁8aにより構成されている。壁8aは、スリット4に対向する位置から主導波管2の内側に向かって第1の突出量T1で突出して設けられている。また、第1のポスト8(複数のポール8a)は、分岐導波管3の中心線L1よりも第2のポートP2側に所定の距離(偏倚量という。)Sだけ偏倚して設けられている。   Inside the main waveguide 2, a first post 8 and a second post 9 are arranged side by side along a side surface 2 b opposite to the side surface 2 a where the slit 4 is formed. The first post 8 is constituted by a wall 8a. The wall 8a is provided so as to protrude from the position facing the slit 4 toward the inside of the main waveguide 2 by the first protrusion amount T1. Further, the first post 8 (the plurality of poles 8a) is provided by being deviated by a predetermined distance (referred to as a deviation amount) S on the second port P2 side from the center line L1 of the branching waveguide 3. Yes.

なお、第1のポスト8の第1の突出量T1及び偏倚量Sについては、後述する第1のポートP1から入力された電力を第3のポートP3及び第4のポートP4と第2のポートP4との間で分配する割合に応じて適宜調整することが可能である。   For the first protrusion amount T1 and the deviation amount S of the first post 8, the power input from the first port P1 described later is used as the third port P3, the fourth port P4, and the second port. It is possible to adjust appropriately according to the proportion distributed to P4.

第2のポスト9は、1つのポール(柱)9aにより構成されている。このポール9aは、第1のポスト8よりも第1のポートP1側に位置し、且つ、主導波管2の内側に向かって第1の突出量T1よりも小さい第2の突出量T2で突出して設けられている。また、第2のポスト9(ポール9a)は、分岐導波管3の一端が主導波管2に接続された角部Cの延長線L2に沿った位置又はその近傍に配置されている。   The second post 9 is composed of a single pole 9a. The pole 9a is located closer to the first port P1 than the first post 8 and protrudes toward the inside of the main waveguide 2 with a second protrusion amount T2 smaller than the first protrusion amount T1. Is provided. The second post 9 (pole 9 a) is disposed at or near the position along the extension line L 2 of the corner C where one end of the branching waveguide 3 is connected to the main waveguide 2.

なお、ここで言う角部の延長線に沿った位置とは、主導波管2に一端が接続された分岐導波管3の厚み分を含んだ角部の延長線に沿った位置を言う。したがって、図2では、主導波管2と分岐導波管3との外側の輪郭線に基づく角部Cの延長線L2を基準にして、第2のポスト9の位置を規定しているが、主導波管2と分岐導波管3との内側の輪郭線に基づく角部C’の延長線L2’を基準にして、第2のポスト9の位置を規定してもよい。また、第2のポスト9については、これらの延長線L2,L2’上に少なくとも一部が位置すればよい。さらに、ここで言う近傍とは、後述する本発明の効果が得られる範囲で延長線L2,L2’に沿った位置から第2のポスト9の位置がずれていてもよいことを意味する。   In addition, the position along the extension line of a corner said here means the position along the extension line of the corner including the thickness of the branched waveguide 3 having one end connected to the main waveguide 2. Therefore, in FIG. 2, the position of the second post 9 is defined with reference to the extension line L <b> 2 of the corner C based on the outer contour line of the main waveguide 2 and the branch waveguide 3. The position of the second post 9 may be defined on the basis of the extension line L2 ′ of the corner C ′ based on the inner contour lines of the main waveguide 2 and the branch waveguide 3. Further, at least a part of the second post 9 may be positioned on the extension lines L2 and L2 '. Furthermore, the vicinity mentioned here means that the position of the second post 9 may be deviated from the position along the extension lines L2 and L2 'within a range in which the effects of the present invention described later can be obtained.

以上のような構成を有する分配回路1では、図3に示すように、第1のポートP1から電力(マイクロ波帯又はミリ波帯の電磁界)が入力されることによって、必要な分の電力が第3のポートP3及び第4のポートP4に分配された後、残りの電力が第2のポートP2から出力される。また、第3のポートP3及び第4のポートP4から出力される電力は、互いに同位相且つ同振幅である。なお、図3は、分配回路1の内部で伝送される電界の強度分布を示す模式図である。   In the distribution circuit 1 having the above-described configuration, as shown in FIG. 3, when power (a microwave band or a millimeter wave band electromagnetic field) is input from the first port P1, a necessary amount of power is obtained. Is distributed to the third port P3 and the fourth port P4, the remaining power is output from the second port P2. Moreover, the electric power output from the third port P3 and the fourth port P4 has the same phase and the same amplitude. FIG. 3 is a schematic diagram showing the intensity distribution of the electric field transmitted inside the distribution circuit 1.

本実施形態の分配回路1では、第2のポスト9の位置を調整することによって、分配特性に与える影響を軽減しながら、周波数特性を制御することが可能である。例えば、主導波管2の長手方向(図3中のX方向)のうち、第2のポスト9を第1のポートP1側(−X方向)に位置させることよって、低周波数側に調整することができ、第2のポスト9を第2のポートP2側(+X方向)に位置させることよって、高周波数側に調整することができる。   In the distribution circuit 1 of the present embodiment, the frequency characteristic can be controlled while reducing the influence on the distribution characteristic by adjusting the position of the second post 9. For example, in the longitudinal direction of the main waveguide 2 (X direction in FIG. 3), the second post 9 is positioned on the first port P1 side (−X direction), thereby adjusting to the low frequency side. By positioning the second post 9 on the second port P2 side (+ X direction), the high frequency side can be adjusted.

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第1のポスト8や第2のポスト9については、上述した1つの壁8aやポール9aにより構成されたものに限らず、例えば、図4(a)に示すような複数のポール8b,9bが連結して配置された構成や、図4(b)に示すような複数のポール8c,9cが離間して配置された構成としてもよい。また、第2のポスト9は、上述したポール9aにより構成されたものに限らず、図5に示すような壁9dにより構成されたものであってもよい。また、第1のポスト8及び第2のポスト9については、スリット4が形成された側面2aとは反対側の側面2bに対して、接触している(一体に形成されている)構成であっても、接触していない(離間して形成されている)構成であってもよい。
In addition, this invention is not necessarily limited to the thing of the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, the first post 8 and the second post 9 are not limited to those configured by the one wall 8a and the pole 9a described above, but, for example, a plurality of poles 8b, A configuration in which 9b is connected and a plurality of poles 8c and 9c as shown in FIG. Further, the second post 9 is not limited to the pole 9a described above, and may be a wall 9d as shown in FIG. Further, the first post 8 and the second post 9 are configured to be in contact (integrally formed) with the side surface 2b opposite to the side surface 2a where the slit 4 is formed. Alternatively, it may be configured such that it is not in contact (formed apart).

また、図6に示すような分配回路1Aのように、主導波管2及び分岐導波管3がポスト壁導波路(PWW:Post-Wall Waveguide)により構成されたものであってもよい。ポスト壁導波路は、プリント回路基板(PCB:Print Circuit Board)の両面に形成された導体(銅箔)の間を、孔部(スルーホール)にめっきを施すことによって形成されたポスト壁10により電気的に接続し、このポスト壁10を多数配列して方形状の導波路を構成したものである。また、第1のポスト8及び第2のポスト9についても、ポスト壁(ポール)8e,9eにより形成されている。この分配回路1Aでは、上記分配回路1と同様に、第2のポスト9の位置を調整することによって、分配特性に与える影響を軽減しながら、周波数特性を制御することが可能である。   Further, as in a distribution circuit 1A as shown in FIG. 6, the main waveguide 2 and the branch waveguide 3 may be configured by a post-wall waveguide (PWW). The post wall waveguide is formed by a post wall 10 formed by plating a hole (through hole) between conductors (copper foils) formed on both surfaces of a printed circuit board (PCB). Electrically connected, and a large number of post walls 10 are arranged to form a rectangular waveguide. The first post 8 and the second post 9 are also formed by post walls (poles) 8e and 9e. In the distribution circuit 1A, as in the distribution circuit 1, by adjusting the position of the second post 9, it is possible to control the frequency characteristics while reducing the influence on the distribution characteristics.

(アレイアンテナ)
次に、本発明の一実施形態として図7に示すアレイアンテナ50について説明する。
なお、図7は、アレイアンテナ50の概略構成を示す分解斜視図である。
なお、以下の説明では、上記分配回路1と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
(Array antenna)
Next, an array antenna 50 shown in FIG. 7 will be described as an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the array antenna 50.
In the following description, portions equivalent to those of the distribution circuit 1 are not described and are denoted by the same reference numerals in the drawings.

アレイアンテナ50は、図7に示すように、上記分配回路1を複数並べた構成であり、具体的には、主導波路2に対して分岐導波路3を複数並べた構成を有している。また、各分岐導波路3の上部壁51には、給電部(図示せず。)から送給された電力(電磁界)を外部空間に放射する複数のスロット52が所定の間隔で互い違いに並んで設けられている。   As shown in FIG. 7, the array antenna 50 has a configuration in which a plurality of distribution circuits 1 are arranged. Specifically, the array antenna 50 has a configuration in which a plurality of branch waveguides 3 are arranged with respect to the main waveguide 2. A plurality of slots 52 that radiate electric power (electromagnetic field) supplied from a power feeding unit (not shown) to the external space are alternately arranged at predetermined intervals on the upper wall 51 of each branching waveguide 3. Is provided.

本実施形態のアレイアンテナ50では、分配特性に与える影響を軽減しながら、周波数特性を制御することが可能な分配回路1により構成されることで、平面アンテナとして安定した周波数特性(アンテナ特性)を得ることができ、なお且つ、小型化及び省電力化に対応することが可能である。   The array antenna 50 of the present embodiment is configured by the distribution circuit 1 capable of controlling the frequency characteristics while reducing the influence on the distribution characteristics, thereby providing a stable frequency characteristic (antenna characteristics) as a planar antenna. In addition, it is possible to cope with downsizing and power saving.

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。   Hereinafter, the effects of the present invention will be made clearer by examples. In addition, this invention is not limited to a following example, In the range which does not change the summary, it can change suitably and can implement.

本実施例では、上記分配回路1について、第2のポスト9の位置をX方向に変化させたときの周波数[GHz]の変化に対する反射係数[dB]をシミュレーションにより計算した結果を図8に示し、振幅バランス特性[dB]をシミュレーションにより計算した結果を図9に示し、位相バランス特性[dB]をシミュレーションにより計算した結果を図10に示す。   In the present embodiment, FIG. 8 shows the result of calculating the reflection coefficient [dB] with respect to the change in the frequency [GHz] when the position of the second post 9 is changed in the X direction for the distribution circuit 1 by simulation. FIG. 9 shows the result of calculating the amplitude balance characteristic [dB] by simulation, and FIG. 10 shows the result of calculating the phase balance characteristic [dB] by simulation.

なお、本シミュレーションにおいて、上記分配回路1の各部の寸法を図11に示す。また、主導波管2及び分岐導波管3の厚み(高さ)を0.5mmとし、誘電体比誘電率を3.8として計算を行った。   In this simulation, the dimensions of each part of the distribution circuit 1 are shown in FIG. In addition, the calculation was performed with the thickness (height) of the main waveguide 2 and the branching waveguide 3 being 0.5 mm and the dielectric relative permittivity being 3.8.

第2のポスト9の位置については、図12に示すように、X方向の原点(0)を角部Cの延長線L2に沿った位置から+方向に0.175mm離れた位置とした。そして、第2のポスト9の位置を100μm(0.1mm)刻みで4水準X=−0.2,X=−0.1,X=0,X=+0.1とし、設計周波数を60GHzとしてシミュレーションによる計算を行った。   As for the position of the second post 9, as shown in FIG. 12, the origin (0) in the X direction was set to a position 0.175 mm away from the position along the extension line L2 of the corner C in the + direction. The position of the second post 9 is set to 4 levels X = −0.2, X = −0.1, X = 0, X = + 0.1 in 100 μm (0.1 mm) increments, and the design frequency is 60 GHz. Calculation by simulation was performed.

図8〜図10に示すシミュレーション結果からは、第2のポスト9の位置を調整する場合は、第2のポスト9の位置を300μmの範囲で変化させても、反射損失(反射係数)がミニマムになる周波数を60GHzから65GHzの範囲で5GHz未満に抑えられていることがわかる。したがって、従来の図14に示す「d」や「q」といった設計パラメータを調整する場合に比べて、周波数の変化に伴う分配特性への影響が少ない(感度が低い)ことがわかる。
以上のことから、本発明によれば、分配特性に与える影響を軽減しながら、周波数特性を精密に制御することが可能であることが明らかとなった。
From the simulation results shown in FIGS. 8 to 10, when adjusting the position of the second post 9, the reflection loss (reflection coefficient) is the minimum even if the position of the second post 9 is changed within a range of 300 μm. It turns out that the frequency which becomes becomes suppressed to less than 5 GHz in the range of 60 GHz to 65 GHz. Therefore, it can be understood that the influence on the distribution characteristics due to the change in the frequency is small (sensitivity is low) as compared with the conventional case where the design parameters such as “d” and “q” shown in FIG. 14 are adjusted.
From the above, according to the present invention, it has become clear that the frequency characteristics can be precisely controlled while reducing the influence on the distribution characteristics.

1…分配回路 1A…分配回路(ポスト壁導波路) 2…主導波管 3…分岐導波管 4…スリット 5…第1の分岐導波路 6…第2の分岐導波路 7…仕切り壁 8…第1のポスト 8a…壁 8b,8c…ポール(柱) 8e…ポスト壁 9…第2のポスト 9a,9b,9c…ポール(柱) 9d…壁 9e…ポスト壁 10…ポスト壁 50…アレイアンテナ 51…上部壁 52…スロット P1…第1のポート P2…第1のポート P3…第3のポート P4…第4のポート   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Distribution circuit 1A ... Distribution circuit (post-wall waveguide) 2 ... Main waveguide 3 ... Branch waveguide 4 ... Slit 5 ... 1st branch waveguide 6 ... 2nd branch waveguide 7 ... Partition wall 8 ... First post 8a ... Wall 8b, 8c ... Pole (pillar) 8e ... Post wall 9 ... Second post 9a, 9b, 9c ... Pole (pillar) 9d ... Wall 9e ... Post wall 10 ... Post wall 50 ... Array antenna 51 ... Upper wall 52 ... Slot P1 ... First port P2 ... First port P3 ... Third port P4 ... Fourth port

Claims (7)

一端側を第1のポートとし、他端側を第2のポートとする主導波管と、
前記主導波管の側面に形成されたスリットに対向して一端が接続され、他端側を第3のポート及び第4のポートとする第1の分岐導波路及び第2の分岐導波路が平行に並んで形成された分岐導波管と、を備え、
前記主導波管の内側には、前記スリットが形成された側面とは反対側の側面に沿って、第1のポストと、第2のポストとが並んで配置され、
前記第1のポストは、前記スリットと対向する位置から前記主導波管の内側に向かって第1の突出量で突出して設けられ、
前記第2のポストは、前記第1のポストよりも前記第1のポート側に位置し、且つ、前記主導波管の内側に向かって前記第1の突出量よりも小さい第2の突出量で突出して設けられていることを特徴とする分配回路。
A main waveguide having one end as a first port and the other end as a second port;
A first branching waveguide and a second branching waveguide having one end connected to the slit formed on the side surface of the main waveguide and the other end being a third port and a fourth port are parallel to each other. Branch waveguides formed side by side, and
Inside the main waveguide, a first post and a second post are arranged side by side along a side surface opposite to the side surface on which the slit is formed,
The first post is provided so as to protrude from the position facing the slit toward the inside of the main waveguide by a first protrusion amount,
The second post is positioned closer to the first port than the first post and has a second protrusion amount smaller than the first protrusion amount toward the inside of the main waveguide. A distribution circuit characterized by being provided protruding.
前記第2のポストは、前記分岐導波管の一端が前記主導波管に接続された角部の延長線に沿った位置又はその近傍に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の分配回路。   The said 2nd post is arrange | positioned in the position along the extension line of the corner | angular part where the one end of the said branching waveguide was connected to the said main waveguide, or its vicinity. Distribution circuit. 前記第1のポスト及び/又は前記第2のポストは、壁から構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の分配回路。   The distribution circuit according to claim 1, wherein the first post and / or the second post is formed of a wall. 前記第1のポスト及び/又は前記第2のポストは、少なくとも1つ又は複数の柱から構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の分配回路。   3. The distribution circuit according to claim 1, wherein the first post and / or the second post includes at least one or a plurality of pillars. 前記第1のポストは、前記分岐導波管の中心線よりも前記第2のポート側に偏倚して設けられていることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の分配回路。   5. The distribution according to claim 1, wherein the first post is provided so as to be biased toward the second port with respect to a center line of the branching waveguide. circuit. 前記主導波管及び前記分岐導波管は、ポスト壁導波路から構成されていることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の分配回路。   The distribution circuit according to any one of claims 1 to 5, wherein the main waveguide and the branching waveguide are configured by post-wall waveguides. 請求項1〜6の何れか一項に記載の分配回路を備えたアレイアンテナ。   An array antenna comprising the distribution circuit according to claim 1.
JP2013236902A 2013-11-15 2013-11-15 Distribution circuit and array antenna Active JP5674904B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013236902A JP5674904B1 (en) 2013-11-15 2013-11-15 Distribution circuit and array antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013236902A JP5674904B1 (en) 2013-11-15 2013-11-15 Distribution circuit and array antenna

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5674904B1 JP5674904B1 (en) 2015-02-25
JP2015097337A true JP2015097337A (en) 2015-05-21

Family

ID=52672628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013236902A Active JP5674904B1 (en) 2013-11-15 2013-11-15 Distribution circuit and array antenna

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5674904B1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2904054C2 (en) * 1979-02-02 1983-02-03 Spinner-GmbH Elektrotechnische Fabrik, 8000 München 3dB directional coupler in waveguide design
JPH07106847A (en) * 1993-10-07 1995-04-21 Nippon Steel Corp Leaky-wave waveguide slot array antenna
JP5172481B2 (en) * 2008-06-05 2013-03-27 株式会社東芝 Short slot directional coupler with post-wall waveguide, butler matrix and on-vehicle radar antenna using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP5674904B1 (en) 2015-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6470930B2 (en) Distributor and planar antenna
US10199743B2 (en) Array antenna
US9379452B2 (en) Antenna apparatus having four inverted F antenna elements and ground plane
US10522919B2 (en) Surface integrated waveguide antenna and a transceiver including a surface integrated waveguide antenna array
US10367248B2 (en) Antenna, array antenna, and radio communication apparatus
US10270180B2 (en) Antenna apparatus
JP5388943B2 (en) Waveguide / MSL converter and planar antenna
JP5979356B2 (en) Antenna device
Alreshaid et al. Compact millimeter‐wave switched‐beam antenna arrays for short range communications
JP5674904B1 (en) Distribution circuit and array antenna
JP6565838B2 (en) Waveguide type variable phase shifter and waveguide slot array antenna apparatus
JP5429459B2 (en) Mm-wave antenna
CN104124517A (en) Slot array PCB (printed circuit board) antenna
CN109196718B (en) Antenna device
JP2012182550A (en) Patch antenna
US9525213B2 (en) Antenna device
JP2019145968A (en) Array antenna
RU125778U1 (en) ULTRA-BAND ANTENNA
US20200411946A1 (en) Antenna device and on-board equipment
RU2727348C1 (en) Stripline slot linear antenna array
Esquius Morote Horn Antennas and Dual-Polarized Circuits in Substrate Integrated Waveguide (SIW) Technology
CN113519090B (en) Feeding method and feeding structure for antenna element
Wang et al. A constant phase stable over the wideband for beam steering antenna applications
JP2013214795A (en) Antenna
JP5929365B2 (en) Built-in antenna device

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141125

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141222

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5674904

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250