JP2546034B2 - 小形アンテナ空間整合方式 - Google Patents
小形アンテナ空間整合方式Info
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- JP2546034B2 JP2546034B2 JP2160681A JP16068190A JP2546034B2 JP 2546034 B2 JP2546034 B2 JP 2546034B2 JP 2160681 A JP2160681 A JP 2160681A JP 16068190 A JP16068190 A JP 16068190A JP 2546034 B2 JP2546034 B2 JP 2546034B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ３種の誘電体を用いた小形アンテナ空間整合方式に関
し、 アンテナ素子の配列ピッチに厳しい制約の受ける広帯
域フェーズドアレイアンテナ及び小形化が必要な電界測
定用プローブを提供することを目的とし、 複数の矩形リッジ導波管をアンテナ素子として用いる
ものにおいて、前記矩形リッジ導波管の開口部面に、自
由空間に面する第一誘電体と中間の第二誘電体及び前記
開口部に面する第三誘電体の３つの誘電体を設け、さら
に、前記第一誘電体は高域整合特性を有するようにし、
前記第二誘電体は低域整合特性を有するようにし、前記
第三誘電体は低域・中域整合特性を有するようにし、か
つ前記第一誘電体と前記第二誘電体とをはめ合い構造と
し、前記矩形リッジ導波管と自由空間の間において１オ
クターブ以上の広帶域にわたりインピーダンス整合でき
るように構成する。
し、 アンテナ素子の配列ピッチに厳しい制約の受ける広帯
域フェーズドアレイアンテナ及び小形化が必要な電界測
定用プローブを提供することを目的とし、 複数の矩形リッジ導波管をアンテナ素子として用いる
ものにおいて、前記矩形リッジ導波管の開口部面に、自
由空間に面する第一誘電体と中間の第二誘電体及び前記
開口部に面する第三誘電体の３つの誘電体を設け、さら
に、前記第一誘電体は高域整合特性を有するようにし、
前記第二誘電体は低域整合特性を有するようにし、前記
第三誘電体は低域・中域整合特性を有するようにし、か
つ前記第一誘電体と前記第二誘電体とをはめ合い構造と
し、前記矩形リッジ導波管と自由空間の間において１オ
クターブ以上の広帶域にわたりインピーダンス整合でき
るように構成する。
また前記矩形リッジ導波管を円形リッジ導波管とした
構成にする。
構成にする。
本発明は、３種の誘電体を用いた小形アンテナ空間整
合方式に関する。
合方式に関する。
第５図は矩形リッジ導波管の構成を示す図であり、ダ
ブルリッジのものである。図中、51は第一リッジ、52は
第二リッジである。
ブルリッジのものである。図中、51は第一リッジ、52は
第二リッジである。
通常のリッジ導波管は第５図に示すように、長辺側の
管内横寸法をａ、短辺側の管内縦寸法をｂとし、内部長
辺上に幅ｗの導体の第一リッジ51と第二リッジ52を間隔
ｈにて設け、所要の特性インピーダンスや通過帯域周波
数などを得るようにしたものである。
管内横寸法をａ、短辺側の管内縦寸法をｂとし、内部長
辺上に幅ｗの導体の第一リッジ51と第二リッジ52を間隔
ｈにて設け、所要の特性インピーダンスや通過帯域周波
数などを得るようにしたものである。
通常、リッジ導波管の特性インピーダンスZrは、自由
空間の特性インピーダンスZo（Zo＝377Ω）より低くな
り、特にダブルリッジ導波管の場合の特性インピーダン
スZrは一般に200Ω前後である。従って、リッジ導波管
をそのまま空間に開放すると両特性インピーダンスの20
0Ωと377Ωとの間の不整合により、リッジ導波管から自
由空間への電磁波の放射効率は低いものとなる。又、周
波数帶域を保ちつつ、リッジ導波管の内寸法a,bを動作
下限周波数fLにおいてλＬ/4（λＬ＝C/fL,Cは光速）の
値以下にした場合は、特性インピーダンスZrが自由空間
の特性インピーダンスZoの約1/3（約120Ω）以下とな
り、リッジ導波管の開放の状態での自由空間への電磁波
の放射効率は極めて低いものとなる。
空間の特性インピーダンスZo（Zo＝377Ω）より低くな
り、特にダブルリッジ導波管の場合の特性インピーダン
スZrは一般に200Ω前後である。従って、リッジ導波管
をそのまま空間に開放すると両特性インピーダンスの20
0Ωと377Ωとの間の不整合により、リッジ導波管から自
由空間への電磁波の放射効率は低いものとなる。又、周
波数帶域を保ちつつ、リッジ導波管の内寸法a,bを動作
下限周波数fLにおいてλＬ/4（λＬ＝C/fL,Cは光速）の
値以下にした場合は、特性インピーダンスZrが自由空間
の特性インピーダンスZoの約1/3（約120Ω）以下とな
り、リッジ導波管の開放の状態での自由空間への電磁波
の放射効率は極めて低いものとなる。
このような特性をもつリッジ導波管を用いて、アンテ
ナを形成した例を第６図〜第８図に示す。第６図はダブ
ルリッジホーンアンテナの一例の構造図、第７図はダブ
ルリッジホーンアンテナの他の例の構造図、また第８図
はダブルリッジ導波管の開口部に薄膜と誘電体を用いた
アンテナの一例の構造図である。
ナを形成した例を第６図〜第８図に示す。第６図はダブ
ルリッジホーンアンテナの一例の構造図、第７図はダブ
ルリッジホーンアンテナの他の例の構造図、また第８図
はダブルリッジ導波管の開口部に薄膜と誘電体を用いた
アンテナの一例の構造図である。
従来、リッジ導波管と自由空間とのインピーダンス整
合には、 （１）リッジ導波管の開口部64の内寸法ａ′,b′の寸法
を矩形リッジ導波管の内寸法a,bより広げ、先端の開口
部64の第一リッジ61および第二リッジ62をテーパ形状に
する。
合には、 （１）リッジ導波管の開口部64の内寸法ａ′,b′の寸法
を矩形リッジ導波管の内寸法a,bより広げ、先端の開口
部64の第一リッジ61および第二リッジ62をテーパ形状に
する。
（第６図参照） （２）リッジ導波管の内寸法a,bを、導波管根元75から
開口部74まで同一とし、リッジ導波管根元75から開口部
74にかけて第一リッジ71と第二リッジ72の高さを徐々に
小さくするようにする。（第７図参照） （３）リッジ導波管の開口部84の内側にアルミや銅など
の金属薄膜81、外側に誘電体82を重ねた構造にし、イン
ピーダンス整合を図る。（第８図参照） などがある。しかし、（１）はリッジ導波管の開口寸
法を広げてインピーダンス整合を容易にしているが、開
口部64の寸法は大きくなる。又（２）は開口部74の寸法
がλL/4程度の場合、導波管部インピーダンスが自由空
間インピーダンスの約1/3以下となるため、リッジ導波
管に対する広帶域インピーダンス整合は得られない。な
お（３）は形状を小形化したとき、インピーダンス変化
幅が大きいため広帶域インピーダンス整合が得られなく
なる。
開口部74まで同一とし、リッジ導波管根元75から開口部
74にかけて第一リッジ71と第二リッジ72の高さを徐々に
小さくするようにする。（第７図参照） （３）リッジ導波管の開口部84の内側にアルミや銅など
の金属薄膜81、外側に誘電体82を重ねた構造にし、イン
ピーダンス整合を図る。（第８図参照） などがある。しかし、（１）はリッジ導波管の開口寸
法を広げてインピーダンス整合を容易にしているが、開
口部64の寸法は大きくなる。又（２）は開口部74の寸法
がλL/4程度の場合、導波管部インピーダンスが自由空
間インピーダンスの約1/3以下となるため、リッジ導波
管に対する広帶域インピーダンス整合は得られない。な
お（３）は形状を小形化したとき、インピーダンス変化
幅が大きいため広帶域インピーダンス整合が得られなく
なる。
一般にアンテナの小形化と広帯域化は相反する技術で
ある。特に、下限周波数を低くすればする程小形化が困
難となる。
ある。特に、下限周波数を低くすればする程小形化が困
難となる。
第９図にフェーズドアレイアンテナの構成を示す。第
９図においてのアンテナ素子90は、第６図〜第８図に示
すアンテナの複数個を平面上に直列に並べたものであ
る。
９図においてのアンテナ素子90は、第６図〜第８図に示
すアンテナの複数個を平面上に直列に並べたものであ
る。
一般にフェーズドアレイアンテナではアンテナ素子間
の配列間隔ｄが次の条件を満足していない場合、メイン
ビーム以外の方向に不要ビーム（グレーティングと称
し、メインビームと同レベル）が発生する。第９図の直
線配列のフェーズドアレイアンテナにおいて、不要ビー
ムが発生しないための配列間隔ｄの条件は、 で与えられる。
の配列間隔ｄが次の条件を満足していない場合、メイン
ビーム以外の方向に不要ビーム（グレーティングと称
し、メインビームと同レベル）が発生する。第９図の直
線配列のフェーズドアレイアンテナにおいて、不要ビー
ムが発生しないための配列間隔ｄの条件は、 で与えられる。
なおここで、λＨ:c/fH（ｃは光速） fH：動作上限周波数 ±θ：ビーム走査範囲 式（１）が示すように、間隔ｄはλＨが小さくなる
（周波数が大になる）ほど小となり、このため周波数帶
域を確保しようとすれば、アンテナに対する形状寸法の
制約も大となってくる。
（周波数が大になる）ほど小となり、このため周波数帶
域を確保しようとすれば、アンテナに対する形状寸法の
制約も大となってくる。
例えば、周波数帯域2:1,ビーム走査範囲±30°のと
き、不要ビームを発生しない直線配列の配列ピッチｄ
は、ｄ＝0.67λＨ＝0.33λＬ以下に設定する必要があ
り、アンテナ素子は小形化を強いられる。
き、不要ビームを発生しない直線配列の配列ピッチｄ
は、ｄ＝0.67λＨ＝0.33λＬ以下に設定する必要があ
り、アンテナ素子は小形化を強いられる。
従って、周波数を広帯域化したフェーズドアレイアン
テナのアンテナ素子は寸法上において大きな制約を受
け、かつアンテナ素子のインピーダンス整合は帶域が広
くなればなるほど困難になるという課題がある。
テナのアンテナ素子は寸法上において大きな制約を受
け、かつアンテナ素子のインピーダンス整合は帶域が広
くなればなるほど困難になるという課題がある。
本発明は、アンテナ素子の配列ピッチに厳しい制約の
受ける広帶域フェーズドアレイアンテナ用素子アンテナ
及び小形化が必要な電界測定用プローブを提供すること
を目的とする。
受ける広帶域フェーズドアレイアンテナ用素子アンテナ
及び小形化が必要な電界測定用プローブを提供すること
を目的とする。
本発明は、複数の矩形リッジ導波管10aをアンテナ素
子として用いるものにおいて、前記矩形リッジ導波管10
aの開口部16面に、自由空間に面する第一誘電体11aと中
間の第二誘電体12及び前記開口部16に面する第三誘電体
13の３つの誘電体を設け、さらに、前記第一誘電体11a
は高域整合特性を有するようにし、前記第二誘電体12は
低域整合特性を有するようにし、前記第三誘電体13は低
域・中域整合特性を有するようにし、かつ前記第一誘電
体11aと前記第二誘電体12とをはめ合い構造とし、前記
矩形リッジ導波管10aと自由空間の間において１オクタ
ーブ以上の広帶域にわたりインピーダンス整合ができる
ように構成する。
子として用いるものにおいて、前記矩形リッジ導波管10
aの開口部16面に、自由空間に面する第一誘電体11aと中
間の第二誘電体12及び前記開口部16に面する第三誘電体
13の３つの誘電体を設け、さらに、前記第一誘電体11a
は高域整合特性を有するようにし、前記第二誘電体12は
低域整合特性を有するようにし、前記第三誘電体13は低
域・中域整合特性を有するようにし、かつ前記第一誘電
体11aと前記第二誘電体12とをはめ合い構造とし、前記
矩形リッジ導波管10aと自由空間の間において１オクタ
ーブ以上の広帶域にわたりインピーダンス整合ができる
ように構成する。
また、前記矩形リッジ導波管10aを円形リッジ導波管1
0bとした構成とする。
0bとした構成とする。
本発明では第１図に示す如き構成において、矩形リッ
ジ導波管10aの開口部16面に、外側に高域整合特性をも
つ11aの第一誘電体Ａを配設し、中間には低域整合特性
をもつ第二誘電体12を配設し、更に前記開口部16面に密
着して低域・中域整合特性をもつ第三誘電体（13）を配
設している。
ジ導波管10aの開口部16面に、外側に高域整合特性をも
つ11aの第一誘電体Ａを配設し、中間には低域整合特性
をもつ第二誘電体12を配設し、更に前記開口部16面に密
着して低域・中域整合特性をもつ第三誘電体（13）を配
設している。
従って、前記矩形リッジ導波管10aと自由空間の間に
おいて１オクターブ以上の広帶域にわたりインピーダン
ス整合が可能になる。
おいて１オクターブ以上の広帶域にわたりインピーダン
ス整合が可能になる。
また、矩形リッジ導波管10aを第２図の円形リッジ導
波管10bに置き換えることにより、前記矩形リッジ導波
管10aを用いた場合と同一特性を得るようにしている。
波管10bに置き換えることにより、前記矩形リッジ導波
管10aを用いた場合と同一特性を得るようにしている。
更に、３種の各誘電体11aまたは11b,12,13の外形を前
記開口部16と同一形状とし、かつ前記第三誘電体13は平
面板状に、前記第二誘電体12は中空構造として前記11a
の第一誘電体Ａまたは11bの第一誘電体Ｂと嵌め合い構
造にして一体化固定を可能にしている。
記開口部16と同一形状とし、かつ前記第三誘電体13は平
面板状に、前記第二誘電体12は中空構造として前記11a
の第一誘電体Ａまたは11bの第一誘電体Ｂと嵌め合い構
造にして一体化固定を可能にしている。
第１図は本発明の構成を示す図であり、矩形リッジ導
波管の場合について記載する。また第２図は本発明の一
実施例の構成を示す図であり、円形リッジ導波管の場合
について記載する。なお第１図と第２図において、
（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は要部平面図（その１）、
（ｃ）は要部平面図、（その２）、（ｄ）はＡ−Ａ′断
面図である。更に、第３図は本発明の一実施例の詳細構
造を示す図であり、前記第２図に対応している。そし
て、第４図は本発明の他の実施例の詳細構造を示す図で
あり、第３図の変形である。
波管の場合について記載する。また第２図は本発明の一
実施例の構成を示す図であり、円形リッジ導波管の場合
について記載する。なお第１図と第２図において、
（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は要部平面図（その１）、
（ｃ）は要部平面図、（その２）、（ｄ）はＡ−Ａ′断
面図である。更に、第３図は本発明の一実施例の詳細構
造を示す図であり、前記第２図に対応している。そし
て、第４図は本発明の他の実施例の詳細構造を示す図で
あり、第３図の変形である。
図中、10aは矩形リッジ導波管、10bは円形リッジ導波
管である。また11a（又は11b）は高域整合用の第一誘電
体Ａ（又は第一誘電体Ｂ）、12は低域整合用の第二誘電
体、13は低域〜中域整合用の第三誘電体である。なお14
は第一リッジ、15は第二リッジ、16は開口部である。更
に、17は誘電体の固定用のねじ、18はねじ止め用穴、19
は貫通穴、20は電界壁、21は磁界壁、22は切削部であ
る。
管である。また11a（又は11b）は高域整合用の第一誘電
体Ａ（又は第一誘電体Ｂ）、12は低域整合用の第二誘電
体、13は低域〜中域整合用の第三誘電体である。なお14
は第一リッジ、15は第二リッジ、16は開口部である。更
に、17は誘電体の固定用のねじ、18はねじ止め用穴、19
は貫通穴、20は電界壁、21は磁界壁、22は切削部であ
る。
第１図はフェーズドアレイアンテナを実現するための
アンテナ素子を示し、矩形リッジ導波管10aと自由空間
との間の急激なインピーダンス変化を避けるために、３
種の11aの第一誘電体Ａ（又は11b）の第一誘電体Ｂ）と
第二誘電体12および第三誘電体13を用いている。
アンテナ素子を示し、矩形リッジ導波管10aと自由空間
との間の急激なインピーダンス変化を避けるために、３
種の11aの第一誘電体Ａ（又は11b）の第一誘電体Ｂ）と
第二誘電体12および第三誘電体13を用いている。
第１図（ａ）に示す如く、矩形リッジ導波管10aはダ
ブルリッジタイプであり、又内寸法a,bはλL/4以下とし
て、基本モードTE10のカットオフ周波数を0.8〜0.9f
L（fLは動作下限周波数となる様に矩形リッジ導波管10a
の内寸法a,b,w,hを決定する。この矩形リッジ導波管10a
の特性インピーダンスZrは、自由空間の特性インピーダ
ンスZoに対し約1/3〜1/4となる。矩形リッジ導波管10a
の開口部16面側の第一リッジ14と第二リッジ15の先端
は、自由空間とのインピーダンス整合を行いやすくする
ため、若干部分を削り取る。
ブルリッジタイプであり、又内寸法a,bはλL/4以下とし
て、基本モードTE10のカットオフ周波数を0.8〜0.9f
L（fLは動作下限周波数となる様に矩形リッジ導波管10a
の内寸法a,b,w,hを決定する。この矩形リッジ導波管10a
の特性インピーダンスZrは、自由空間の特性インピーダ
ンスZoに対し約1/3〜1/4となる。矩形リッジ導波管10a
の開口部16面側の第一リッジ14と第二リッジ15の先端
は、自由空間とのインピーダンス整合を行いやすくする
ため、若干部分を削り取る。
この３種の11aの第一誘電体Ａ（又は11bの第一誘電体
Ｂ）と第二誘電体12および第三誘電体13の構成は第１図
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、第三誘電体13は
開口部16に密着させるようにし、又11aの第一誘電体Ａ
（又は11bの第一誘電体Ｂ）と第三誘電体13は、第二誘
電体12を中心にして第三誘電体13を内側にしかつ11aの
第一誘電体Ａ（又は11bの第一誘電体Ｂ）を外側にした
嵌め合い構造にする。11aの第一誘電体Ａ（又は11bの第
一誘電体Ｂ），第二誘電体12,第三誘電体13の比誘電率
は異なった値とし、11aの第一誘電体Ａ（又は11bの第一
誘電体Ｂ）の比誘電率ε１は低めの値とし、第三誘電体
13の比誘電率ε３は高めの値とし、かつ第二誘電体12の
比誘電率ε２はε１とε３の中間の値（ε１＜ε２＜ε
３）に設定する。
Ｂ）と第二誘電体12および第三誘電体13の構成は第１図
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、第三誘電体13は
開口部16に密着させるようにし、又11aの第一誘電体Ａ
（又は11bの第一誘電体Ｂ）と第三誘電体13は、第二誘
電体12を中心にして第三誘電体13を内側にしかつ11aの
第一誘電体Ａ（又は11bの第一誘電体Ｂ）を外側にした
嵌め合い構造にする。11aの第一誘電体Ａ（又は11bの第
一誘電体Ｂ），第二誘電体12,第三誘電体13の比誘電率
は異なった値とし、11aの第一誘電体Ａ（又は11bの第一
誘電体Ｂ）の比誘電率ε１は低めの値とし、第三誘電体
13の比誘電率ε３は高めの値とし、かつ第二誘電体12の
比誘電率ε２はε１とε３の中間の値（ε１＜ε２＜ε
３）に設定する。
なお、３種の誘電体である11aの第一誘電体Ａと第二誘
電体12および第三誘電体13との固定は、11aの第一誘電
体Ａと第二誘電体12とは嵌め合い固定し、また11aの第
一誘電体Ａと第二誘電体12と第三誘電体13および第三誘
電体13と矩形リッジ導波管10aとの固定は、例えば接着
によるものとする。
電体12および第三誘電体13との固定は、11aの第一誘電
体Ａと第二誘電体12とは嵌め合い固定し、また11aの第
一誘電体Ａと第二誘電体12と第三誘電体13および第三誘
電体13と矩形リッジ導波管10aとの固定は、例えば接着
によるものとする。
第２図はフェーズドアレイアンテナに第１図のものを
用いたときよりも更にフェーズドアレイアンテナの素子
配列性を向上させるためアンテナ全周を円形としたもの
である。
用いたときよりも更にフェーズドアレイアンテナの素子
配列性を向上させるためアンテナ全周を円形としたもの
である。
リッジ導波管の構造はアンテナ全周に合わせ、導波管
内部の磁界壁に丸味を持たせた円形リッジ導波管構造で
ある。そして円形リッジ導波管10bの開口部16は、３種
の11aの第一誘電体Ａ（又は11bの第一誘電体Ｂ）と第二
誘電体12および第三誘電体13との固定を考慮し、円形リ
ッジ導波管10bの外側および円形リッジ導波管10bの内部
の磁壁21および３種の11aの第一誘電体Ａ（又は11bの第
一誘電体Ｂ）と第二誘電体12および第三誘電体13の形状
を円形構造としている。また３種の11aの第一誘電体Ａ
（又は11bの第一誘電体Ｂ）と第二誘電体12および第三
誘電体13の円形リッジ導波管10bの開口部16との固定
は、ねじ17とねじ止め用穴18と貫通穴19をを用いて行
う。この場合、第２図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）
に示す如く、円形リッジ導波管10bの開口部16の電界壁2
0の外側の切削部22を例えば平面になるように削り取
り、３種の11aの第一誘電体Ａ（又は11bの第一誘電体
Ｂ）と第二誘電体12および第三誘電体13の取りつけスペ
ースを確保する。削り取った切削部22には、円形リッジ
導波管10bの内部にねじ17が挿入されないように穴18を
設ける。このような構造にすることにより、円形リッジ
導波管10bへの３種の11aの第一誘電体Ａ（又は11bの第
一誘電体Ｂ）と第二誘電体12および第三誘電体13の固定
が確実に行うことができ、フェーズドアレイアンテナの
素子配列性を向上させることができる。
内部の磁界壁に丸味を持たせた円形リッジ導波管構造で
ある。そして円形リッジ導波管10bの開口部16は、３種
の11aの第一誘電体Ａ（又は11bの第一誘電体Ｂ）と第二
誘電体12および第三誘電体13との固定を考慮し、円形リ
ッジ導波管10bの外側および円形リッジ導波管10bの内部
の磁壁21および３種の11aの第一誘電体Ａ（又は11bの第
一誘電体Ｂ）と第二誘電体12および第三誘電体13の形状
を円形構造としている。また３種の11aの第一誘電体Ａ
（又は11bの第一誘電体Ｂ）と第二誘電体12および第三
誘電体13の円形リッジ導波管10bの開口部16との固定
は、ねじ17とねじ止め用穴18と貫通穴19をを用いて行
う。この場合、第２図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）
に示す如く、円形リッジ導波管10bの開口部16の電界壁2
0の外側の切削部22を例えば平面になるように削り取
り、３種の11aの第一誘電体Ａ（又は11bの第一誘電体
Ｂ）と第二誘電体12および第三誘電体13の取りつけスペ
ースを確保する。削り取った切削部22には、円形リッジ
導波管10bの内部にねじ17が挿入されないように穴18を
設ける。このような構造にすることにより、円形リッジ
導波管10bへの３種の11aの第一誘電体Ａ（又は11bの第
一誘電体Ｂ）と第二誘電体12および第三誘電体13の固定
が確実に行うことができ、フェーズドアレイアンテナの
素子配列性を向上させることができる。
第３図において、円形リッジ導波管10bの切円形の寸
法l31，l32は9mm×6mmであり、動作下限周波数fLにおい
てl31は0.24λLmm、l32は0.16λＬになるように形成し
た変形の円形リッジ導波管10bと３種の11aの第一誘電体
Ａ（又は11bのの第一誘電体Ｂ）と第二誘電体12および
第三誘電体13とで構成される。また第一リッジ14と第二
リッジ15の横幅ｗは2mm、また間隔ｈは0.5〜0.6mmであ
り、周波数帶域は８〜18GHzである。
法l31，l32は9mm×6mmであり、動作下限周波数fLにおい
てl31は0.24λLmm、l32は0.16λＬになるように形成し
た変形の円形リッジ導波管10bと３種の11aの第一誘電体
Ａ（又は11bのの第一誘電体Ｂ）と第二誘電体12および
第三誘電体13とで構成される。また第一リッジ14と第二
リッジ15の横幅ｗは2mm、また間隔ｈは0.5〜0.6mmであ
り、周波数帶域は８〜18GHzである。
ここで円形リッジ導波管10bの遮断周波数の値は、基
本モードTE10でfc10＝6.7GHz、高次モードTE20でfc20＝
45GHzである。なお円形リッジ導波管10bの特性インピー
ダンスZrは、8,18GHzにおいて各々130Ωと78Ωである。
11aの第一誘電体Ａと第二誘電体12と第三誘電体13は、
前記特性インピーダンスZrを８〜18GHzの広帶域にわた
り、自由空間の特性インピーダンスZo（Zo＝377）と整
合させるために用いられる。11aの第一誘電体Ａと第二
誘電体12のそれぞれは厚みを変えることにより、周波数
帶域内に定在波比（以下VSWRとも称す）を劣化させるこ
となくアンテナのビーム幅を変えることができる。この
構成により、円形リッジ導波管10bにより実現したアン
テナ素子の外寸法l30は直径10mm（0.27λＬ）となる。
なお11aの第一誘電体Ａの長さl35は２〜5mm、l36は４〜
5mmであり、また第三誘電体13の厚みl37は0.5〜0.8mmで
ある。この11aの第一誘電体Ａと第二誘電体12と第三誘
電体13の固定は、２本のねじ17にて行う。
本モードTE10でfc10＝6.7GHz、高次モードTE20でfc20＝
45GHzである。なお円形リッジ導波管10bの特性インピー
ダンスZrは、8,18GHzにおいて各々130Ωと78Ωである。
11aの第一誘電体Ａと第二誘電体12と第三誘電体13は、
前記特性インピーダンスZrを８〜18GHzの広帶域にわた
り、自由空間の特性インピーダンスZo（Zo＝377）と整
合させるために用いられる。11aの第一誘電体Ａと第二
誘電体12のそれぞれは厚みを変えることにより、周波数
帶域内に定在波比（以下VSWRとも称す）を劣化させるこ
となくアンテナのビーム幅を変えることができる。この
構成により、円形リッジ導波管10bにより実現したアン
テナ素子の外寸法l30は直径10mm（0.27λＬ）となる。
なお11aの第一誘電体Ａの長さl35は２〜5mm、l36は４〜
5mmであり、また第三誘電体13の厚みl37は0.5〜0.8mmで
ある。この11aの第一誘電体Ａと第二誘電体12と第三誘
電体13の固定は、２本のねじ17にて行う。
本実施例によれば、前記（１）式から、同周波数帶域に
おいてビーム走査範囲が±30°を越えるフェーズドアレ
イアンテナの実現が可能になる。実測値はつぎの通り、 VSWR…………2:1以下 アンテナ利得……0dBi以上（max7dBi） ビーム幅…………70〜150° なお第４図は、第３図の第一誘電体11aの形状を第一誘
電体11bに変えたものであり、その特性は第３図のもの
とほぼ同一である。
おいてビーム走査範囲が±30°を越えるフェーズドアレ
イアンテナの実現が可能になる。実測値はつぎの通り、 VSWR…………2:1以下 アンテナ利得……0dBi以上（max7dBi） ビーム幅…………70〜150° なお第４図は、第３図の第一誘電体11aの形状を第一誘
電体11bに変えたものであり、その特性は第３図のもの
とほぼ同一である。
なお補足説明をするに、この種のリッジ導波管に対
し、例えば１種の誘電体を用いて導波管の開口部を覆い
インピーダンス整合させた場合、１オクターブ程度の整
合周波数を得ることは極めて困難である（VSWR2:1程度
の周波数帶域）。
し、例えば１種の誘電体を用いて導波管の開口部を覆い
インピーダンス整合させた場合、１オクターブ程度の整
合周波数を得ることは極めて困難である（VSWR2:1程度
の周波数帶域）。
また２種の誘電体を用いて導波管の開口部を覆った場
合、形状及び誘電体等の適切な選択により、１オクター
ブ程度の周波数帶域が確保される場合もある。この場
合、リッジ導波管の開口部の誘電体の大きさがリッジ導
波管開口部の周囲方向に大きくなってしまうため、フェ
ーズドアレイアンテナの素子配列に制約が生じる（即
ち、導波管の外寸をできるだけ小さくしても、誘電体の
外寸が大きくなるので、所望の配列ピッチが得られなく
なる場合が発生する。）。
合、形状及び誘電体等の適切な選択により、１オクター
ブ程度の周波数帶域が確保される場合もある。この場
合、リッジ導波管の開口部の誘電体の大きさがリッジ導
波管開口部の周囲方向に大きくなってしまうため、フェ
ーズドアレイアンテナの素子配列に制約が生じる（即
ち、導波管の外寸をできるだけ小さくしても、誘電体の
外寸が大きくなるので、所望の配列ピッチが得られなく
なる場合が発生する。）。
しかし、第１図〜第４図に記載した本発明の方式を採
用することにより、導波管外寸と誘導体外寸は同一にで
きるため、フェーズドアレイアンテナの素子配列の制約
性が大きく向上させることができる。
用することにより、導波管外寸と誘導体外寸は同一にで
きるため、フェーズドアレイアンテナの素子配列の制約
性が大きく向上させることができる。
また、誘電体外寸が小さくなる分、即ち、フェーズド
アレイアンテナの各アンテナ素子の誘電体同志の距離が
大きくなる分、各アンテナ素子同志の近接により発生す
る相互干渉（相互結合）も小さくすることができる。
アレイアンテナの各アンテナ素子の誘電体同志の距離が
大きくなる分、各アンテナ素子同志の近接により発生す
る相互干渉（相互結合）も小さくすることができる。
以上の説明から明らかなように本発明によれば、導波
管への誘電体の固定が確実にできかつ小形にできるた
め、フェーズドアレイアンテナの素子配列性を向上させ
ることができる。
管への誘電体の固定が確実にできかつ小形にできるた
め、フェーズドアレイアンテナの素子配列性を向上させ
ることができる。
第１図は本発明の構成を示す図、 第２図は本発明の一実施例の構成を示す図、 第３図は本発明の一実施例の詳細構造を示す図、 第４図は本発明の他の実施例の詳細構造を示す図、 第５図は矩形リッジ導波管の構成を示す図、 第６図はダブルリッジホーンアンテナの一例の構造図、 第７図はダブルリッジホーンアンテナの他の例の構造
図、 第８図はリッジ導波管の開口部に薄膜と誘電体を用いた
アンテナの一例の構造図、 第９図はフェーズドアレイアンテナの構成を示す図 である。 図において、 10aは矩形リッジ導波管、10bは円形リッジ導波管、11a
は第一誘電体Ａ、11bは第一誘電体Ｂ、12は第二誘電
体、13は第三誘電体、16は開口部、
図、 第８図はリッジ導波管の開口部に薄膜と誘電体を用いた
アンテナの一例の構造図、 第９図はフェーズドアレイアンテナの構成を示す図 である。 図において、 10aは矩形リッジ導波管、10bは円形リッジ導波管、11a
は第一誘電体Ａ、11bは第一誘電体Ｂ、12は第二誘電
体、13は第三誘電体、16は開口部、
Claims (2)
- 【請求項１】複数の矩形リッジ導波管をアンテナ素子と
して用いるものにおいて、 前記矩形リッジ導波管の開口部面に、自由空間に面する
第一誘電体と中間の第二誘電体及び前記開口部に面する
第三誘電体の３つの誘電体を設け、 さらに、前記第一誘電体は高域整合特性を有するように
し、前記第二誘電体は低域整合特性を有するようにし、
前記第三誘電体は低域・中域整合特性を有するように
し、かつ前記第一誘電体と前記第二誘電体とをはめ合い
構造とし、 前記矩形リッジ導波管と自由空間の間において１オクタ
ーブ以上の広帯域にわたりインピーダンス整合ができる
ことを特徴とする小形アンテナ空間整合方式。 - 【請求項２】前記請求項１項に記載する矩形リッジ導波
管を円形リッジ導波管としたことを特徴とする小形アン
テナ空間整合方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2160681A JP2546034B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 小形アンテナ空間整合方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2160681A JP2546034B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 小形アンテナ空間整合方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0449704A JPH0449704A (ja) | 1992-02-19 |
| JP2546034B2 true JP2546034B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=15720168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2160681A Expired - Fee Related JP2546034B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 小形アンテナ空間整合方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2546034B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09162631A (ja) * | 1995-12-06 | 1997-06-20 | Fujitsu Ltd | アンテナ |
| JP2001168635A (ja) * | 1999-09-29 | 2001-06-22 | Tokimec Inc | 誘電体ロッドアンテナ |
| WO2001056114A1 (fr) * | 2000-01-27 | 2001-08-02 | Tokimec Inc. | Antenne tige dielectrique |
| JP5102941B2 (ja) * | 2005-05-02 | 2012-12-19 | 株式会社ヨコオ | 広帯域アンテナ |
| US10615479B2 (en) * | 2015-12-16 | 2020-04-07 | Raytheon Company | Ultra-wideband RF/optical aperture |
| JP6434949B2 (ja) * | 2016-05-17 | 2018-12-05 | アンリツ株式会社 | アンテナ測定システム及びアンテナ測定方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS564902A (en) * | 1979-06-22 | 1981-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna unit |
-
1990
- 1990-06-18 JP JP2160681A patent/JP2546034B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0449704A (ja) | 1992-02-19 |
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