JP2733472B2 - 導波管スロット・アンテナ及びその製造方法並びに導波管の結合構造 - Google Patents
導波管スロット・アンテナ及びその製造方法並びに導波管の結合構造Info
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- JP2733472B2 JP2733472B2 JP63037203A JP3720388A JP2733472B2 JP 2733472 B2 JP2733472 B2 JP 2733472B2 JP 63037203 A JP63037203 A JP 63037203A JP 3720388 A JP3720388 A JP 3720388A JP 2733472 B2 JP2733472 B2 JP 2733472B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/10—Resonant slot antennas
-
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- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
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- H01Q21/0037—Particular feeding systems linear waveguide fed arrays
- H01Q21/0043—Slotted waveguides
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は導波管スロット・アンテナ及びその製造方法
並びに導波管の結合構造に関し、より具体的には、通信
衛星や放送衛星などの送受信用に適した導波管スロット
・アンテナ及びその製造方法並びに導波管の結合構造に
関する。
並びに導波管の結合構造に関し、より具体的には、通信
衛星や放送衛星などの送受信用に適した導波管スロット
・アンテナ及びその製造方法並びに導波管の結合構造に
関する。
通信衛星や放送衛星などとの送受信用アンテナとして
は、パラボラ・アンテナが一般的であるが、近年、風圧
や雪害に強く、設置が容易である点から、平面アンテナ
が注目されている。
は、パラボラ・アンテナが一般的であるが、近年、風圧
や雪害に強く、設置が容易である点から、平面アンテナ
が注目されている。
このような平面アンテナのアンテナ面構造に対して
は、直線偏波及び円偏波に対して種々の構造のものが提
案されているが、その給電方式は、代表的には、マイク
ロストリップ、３相構造のトリプレートなどである。平
面アンテナの一つとして、軸方向に多数の放射スロット
を設けた直線導波管を横方向に多数並べて導波管アレイ
とし、全体として平面のアンテナ面を持たせたものが、
公知である。例えば、W.J.GETSINGER,"Elliptically Po
larized Leaky−Wave Array",IRE TRANSACTIONS ON ANT
ENNAS AND PROPAGATION,pp165−172,March,1962に記載
されている。
は、直線偏波及び円偏波に対して種々の構造のものが提
案されているが、その給電方式は、代表的には、マイク
ロストリップ、３相構造のトリプレートなどである。平
面アンテナの一つとして、軸方向に多数の放射スロット
を設けた直線導波管を横方向に多数並べて導波管アレイ
とし、全体として平面のアンテナ面を持たせたものが、
公知である。例えば、W.J.GETSINGER,"Elliptically Po
larized Leaky−Wave Array",IRE TRANSACTIONS ON ANT
ENNAS AND PROPAGATION,pp165−172,March,1962に記載
されている。
第２図は従来の導波管スロット・アンテナの斜視図を
示す。10,12,14,16,18はその上面に、電波放射用の多数
の十字スロット20を具備する金属導波管であり、22は給
電用導波管である。放射用導波管10,12,14,16,18は放射
面を上にしてアレイ状に密接配置されており、給電管22
は導波管10,12,14,16,18のアレイの下側に固定されてい
る。そして、給電管22の、各導波管10,12,14,16,18に接
する箇所には、電波結合用のスロット24が設けられてい
る。
示す。10,12,14,16,18はその上面に、電波放射用の多数
の十字スロット20を具備する金属導波管であり、22は給
電用導波管である。放射用導波管10,12,14,16,18は放射
面を上にしてアレイ状に密接配置されており、給電管22
は導波管10,12,14,16,18のアレイの下側に固定されてい
る。そして、給電管22の、各導波管10,12,14,16,18に接
する箇所には、電波結合用のスロット24が設けられてい
る。
このような従来の導波管スロット・アンテナを製造す
る場合には、先ず、各導波管10,12,14,16,18を目的周波
数に適合する精度で金属板により製造し、それらをアレ
イ状に横方向に固定し、その導波管アレイの下側に給電
管22を固定することになる。このような製造工程では、
量産化は難しく、安価にはならない。また、導波管アレ
イの各導波管の変形を避けるためには、補強材が必要に
なる。更には、給電管22が放射用導波管アレイの下側に
配置される三次元構造となるので、平面アンテナとして
の利点が損なわれ、大掛かりなものになるという欠点が
ある。何れにしても、従来の導波管スロット・アンテナ
は、安価及び／又は大量に製造するのには不向きであ
る。
る場合には、先ず、各導波管10,12,14,16,18を目的周波
数に適合する精度で金属板により製造し、それらをアレ
イ状に横方向に固定し、その導波管アレイの下側に給電
管22を固定することになる。このような製造工程では、
量産化は難しく、安価にはならない。また、導波管アレ
イの各導波管の変形を避けるためには、補強材が必要に
なる。更には、給電管22が放射用導波管アレイの下側に
配置される三次元構造となるので、平面アンテナとして
の利点が損なわれ、大掛かりなものになるという欠点が
ある。何れにしても、従来の導波管スロット・アンテナ
は、安価及び／又は大量に製造するのには不向きであ
る。
そこで本発明は、極めて容易且つ安価に製造しうる導
波管スロット・アンテナ及びその製造方法を提示するこ
とを目的とする。
波管スロット・アンテナ及びその製造方法を提示するこ
とを目的とする。
本発明はまた、１本の導波管と複数の導波管との間で
電波の分割又は合成を行うための新規な結合構造を提示
することを目的とする。
電波の分割又は合成を行うための新規な結合構造を提示
することを目的とする。
本発明に係る導波管スロット・アンテナは、それぞれ
少なくとも１つの放射用スロットを具備する複数の放射
用導波管と、当該放射用導波管の各々に給電する給電用
導波管とからなる。そして、当該放射用導波管を、その
放射スロットを同一方向に向けてアレイ状に並置し、そ
の同じ平面内に、給電用導波管を配置する。給電用導波
管の側壁に、その管内波長の間隔で周期的に給電窓を設
け、また、放射用導波管の横幅を当該給電窓の間隔の半
分にして、各給電窓が２つの放射用導波管に給電するよ
うにしている。
少なくとも１つの放射用スロットを具備する複数の放射
用導波管と、当該放射用導波管の各々に給電する給電用
導波管とからなる。そして、当該放射用導波管を、その
放射スロットを同一方向に向けてアレイ状に並置し、そ
の同じ平面内に、給電用導波管を配置する。給電用導波
管の側壁に、その管内波長の間隔で周期的に給電窓を設
け、また、放射用導波管の横幅を当該給電窓の間隔の半
分にして、各給電窓が２つの放射用導波管に給電するよ
うにしている。
また、本発明に係る製造方法では、誘電体板を２つの
金属導体板で挟んだ積層体を用意し、上記給電用導波管
及び放射用導波管並びに給電窓を形成するように、当該
積層体に、貫通孔又は導電ピンを開け又は通す。
金属導体板で挟んだ積層体を用意し、上記給電用導波管
及び放射用導波管並びに給電窓を形成するように、当該
積層体に、貫通孔又は導電ピンを開け又は通す。
本発明に係る導波管の結合構造は、第１導波管と、少
なくとも導波管端部が同一平面上に並置された複数の第
２導波管との間で電波を結合するための導波管の結合構
造であって、第１導波管の管壁に、当該第１導波管の管
内波長の整数倍の間隔で結合窓を設けてあり、各結合窓
が１つの第１導波管又は隣接する２つの導波管の端面の
開口に連通することを特徴とする。
なくとも導波管端部が同一平面上に並置された複数の第
２導波管との間で電波を結合するための導波管の結合構
造であって、第１導波管の管壁に、当該第１導波管の管
内波長の整数倍の間隔で結合窓を設けてあり、各結合窓
が１つの第１導波管又は隣接する２つの導波管の端面の
開口に連通することを特徴とする。
給電用導波管の給電窓の構成により、各放射用導波管
には同一振幅及び同一位相の電波を供給できる。また、
給電用導波管と放射用導波管は同一平面上に位置するの
で、全体を平面で形成できる。
には同一振幅及び同一位相の電波を供給できる。また、
給電用導波管と放射用導波管は同一平面上に位置するの
で、全体を平面で形成できる。
製造方法としては、貫通孔、導電ピンにより各仕切り
壁を形成するので、非常に簡単に製造でき、しかも量産
に向いていることから、安価に製造できるようになる。
印刷技術を利用できるので、製造精度の向上も期待でき
る。
壁を形成するので、非常に簡単に製造でき、しかも量産
に向いていることから、安価に製造できるようになる。
印刷技術を利用できるので、製造精度の向上も期待でき
る。
また、上記結合構造では、第１導波管を伝播する電波
は、各結合窓から同じ振幅及び位相で漏洩するので、第
２導波管は、第１導波管によりほぼ同じ振幅及び位相で
励振される。また、複数の第２導波管を同じ位相で伝播
する電波は、上記結合窓で第１導波管を同じ位相で励振
し、これにより、第２導波管の伝播電波は第１導波管に
おいて合成されることになる。
は、各結合窓から同じ振幅及び位相で漏洩するので、第
２導波管は、第１導波管によりほぼ同じ振幅及び位相で
励振される。また、複数の第２導波管を同じ位相で伝播
する電波は、上記結合窓で第１導波管を同じ位相で励振
し、これにより、第２導波管の伝播電波は第１導波管に
おいて合成されることになる。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
尚、以下の説明では、送信アンテナとして用いる場合を
例にとって説明するが、勿論、相反定理に従い受信用ア
ンテナとしても使用できる。
尚、以下の説明では、送信アンテナとして用いる場合を
例にとって説明するが、勿論、相反定理に従い受信用ア
ンテナとしても使用できる。
第1A図は本発明の一実施例の正面図、第1B図は第1A図
のＢ−Ｂ線の断面図、第1Cは第1A図のＣ−Ｃ線の断面図
であり、第３図はその実施例の導波構造を示す図であ
る。本実施例は基本的に、一定厚みの誘電体板30と、当
該誘電体板30を挟むように当該誘電体板30の上面及び下
面に配置された金属導体板32,34とからなる３相構造体
をしている。金属導体板32,34の代わりに、片面に金属
膜を張り付けた板材であってもよい。この３相構造体に
おいて、後述する壁44,48を各部に設けて導波管壁と
し、給電用導波管36及び複数（本実施例では６個）の放
射用導波管38（38−1,38−2,……38−６）を形成する。
各放射用導波管38は多数の放射用スロット40を具備す
る。放射用スロット40は例えば、放射用導波管38の管内
波長の間隔又はその整数倍の間隔で周期的に設けられて
いる。42は同軸ケーブルであり、その一端は給電用導波
管36に接続し、他端は図示しない信号源に接続する。
のＢ−Ｂ線の断面図、第1Cは第1A図のＣ−Ｃ線の断面図
であり、第３図はその実施例の導波構造を示す図であ
る。本実施例は基本的に、一定厚みの誘電体板30と、当
該誘電体板30を挟むように当該誘電体板30の上面及び下
面に配置された金属導体板32,34とからなる３相構造体
をしている。金属導体板32,34の代わりに、片面に金属
膜を張り付けた板材であってもよい。この３相構造体に
おいて、後述する壁44,48を各部に設けて導波管壁と
し、給電用導波管36及び複数（本実施例では６個）の放
射用導波管38（38−1,38−2,……38−６）を形成する。
各放射用導波管38は多数の放射用スロット40を具備す
る。放射用スロット40は例えば、放射用導波管38の管内
波長の間隔又はその整数倍の間隔で周期的に設けられて
いる。42は同軸ケーブルであり、その一端は給電用導波
管36に接続し、他端は図示しない信号源に接続する。
第３図から分かるように、給電用導波管36の、放射用
導波管38側の壁44には、給電用導波管36の管内波長λｇ
の間隔で給電窓46（46−1,46−2,46−３）が設けられて
いる。詳細な理由は後述するが、各放射用導波管38−ｎ
（ｎ＝１〜６）の横幅ｄは、給電用導波管36の管内波長
λｇの半分に等しくしてあり、各給電窓46には、２つの
放射用導波管38が割り当てられている。即ち、各給電窓
46から放射用導波管38の方を見て、２つの放射用導波管
38が中心で線対称になるように設計配置されている。
導波管38側の壁44には、給電用導波管36の管内波長λｇ
の間隔で給電窓46（46−1,46−2,46−３）が設けられて
いる。詳細な理由は後述するが、各放射用導波管38−ｎ
（ｎ＝１〜６）の横幅ｄは、給電用導波管36の管内波長
λｇの半分に等しくしてあり、各給電窓46には、２つの
放射用導波管38が割り当てられている。即ち、各給電窓
46から放射用導波管38の方を見て、２つの放射用導波管
38が中心で線対称になるように設計配置されている。
導波管理論によれば、導波管の管壁は、必ずしも完全
に密閉されている必要は無く、その管内波長にもよる
が、多少の隙間が存在しても支障の無いことが知られて
いる。従って、本実施例では、第1A図から分かるよう
に、給電用導波管36の、放射用導波管38側の壁44及び、
各放射用導波管38−ｎを区切る壁48は、上記３層構造体
を貫通し、且つ金属導体板32,34を短絡する多数の貫通
孔により形成してある。貫通孔にはスルーホール鍍金を
施す。このようにすると、プリント回路盤の製造技術を
利用でき、導波管に必要な製造精度を簡単に得ることが
できるので、量産性に優れている。貫通孔の代わりに導
電ピンを打ち込む方法で当該壁44,48を形成するように
してもよい。勿論、貫通孔と導電ピンとを併用してもよ
いことはいうまでもない。
に密閉されている必要は無く、その管内波長にもよる
が、多少の隙間が存在しても支障の無いことが知られて
いる。従って、本実施例では、第1A図から分かるよう
に、給電用導波管36の、放射用導波管38側の壁44及び、
各放射用導波管38−ｎを区切る壁48は、上記３層構造体
を貫通し、且つ金属導体板32,34を短絡する多数の貫通
孔により形成してある。貫通孔にはスルーホール鍍金を
施す。このようにすると、プリント回路盤の製造技術を
利用でき、導波管に必要な製造精度を簡単に得ることが
できるので、量産性に優れている。貫通孔の代わりに導
電ピンを打ち込む方法で当該壁44,48を形成するように
してもよい。勿論、貫通孔と導電ピンとを併用してもよ
いことはいうまでもない。
放射用導波管38の終端には、電波反射防止のための部
材、例えば、電波吸収材52を設けてある。その他には、
公知の無反射終端構造にしたり、後述する反射軽減構造
を採用してもよい。また、説明を省略したが、第1A図の
３層構造の外周部分には、導波管36,38に必要な管壁を
形成してある。上述の貫通孔や導電ピンでも、導電膜、
導電板であってもよい。
材、例えば、電波吸収材52を設けてある。その他には、
公知の無反射終端構造にしたり、後述する反射軽減構造
を採用してもよい。また、説明を省略したが、第1A図の
３層構造の外周部分には、導波管36,38に必要な管壁を
形成してある。上述の貫通孔や導電ピンでも、導電膜、
導電板であってもよい。
第1A図に示すアンテナを製造する場合には、先ず、所
定厚みの誘電体板30を導体板32,34で挟み、給電用導波
管36及び放射用導波管38の管壁を規定するように、所定
間隔密度で上記貫通孔を開けたり、導電ピンを打ち込
む。導電管36,38の管壁が、上記３層構造体の外周にな
る場合とは、その部分を導電体で覆い、導電管壁とす
る。
定厚みの誘電体板30を導体板32,34で挟み、給電用導波
管36及び放射用導波管38の管壁を規定するように、所定
間隔密度で上記貫通孔を開けたり、導電ピンを打ち込
む。導電管36,38の管壁が、上記３層構造体の外周にな
る場合とは、その部分を導電体で覆い、導電管壁とす
る。
次に、給電用導波管36、特に給電窓46の位置に関し
て、理論背景を説明する。導波管の側壁に或る程度以上
の大きさの開口又はスロットを設けると、そこから電波
が漏れるが、本発明者により計算によれば、第４図に示
すように、導波管54の管内波長λｇの間隔でその側壁に
スロット56を周期的に設けると、そのスロット56から漏
れる電波の振幅及び位相は、導波管の長手方向で周期的
に変化する。第５図は、12GHz導波管（自由空間波長λ
＝25mm、管幅ａ＝19mm、λｇ＝1.32λ＝33mm）につい
て、スリット56からλ/2離れた位置での振幅特性及び位
相特性を示す。第５図（ａ）が振幅特性、同（ｂ）が位
相特性である。
て、理論背景を説明する。導波管の側壁に或る程度以上
の大きさの開口又はスロットを設けると、そこから電波
が漏れるが、本発明者により計算によれば、第４図に示
すように、導波管54の管内波長λｇの間隔でその側壁に
スロット56を周期的に設けると、そのスロット56から漏
れる電波の振幅及び位相は、導波管の長手方向で周期的
に変化する。第５図は、12GHz導波管（自由空間波長λ
＝25mm、管幅ａ＝19mm、λｇ＝1.32λ＝33mm）につい
て、スリット56からλ/2離れた位置での振幅特性及び位
相特性を示す。第５図（ａ）が振幅特性、同（ｂ）が位
相特性である。
第４図及び第５図から分かるように、第３図の各給電
窓46−1,46−2,46−３からは、等振幅及び等位相の電波
が得られ、それが、対応する各導波管38−ｎ（ｎ＝１〜
６）に供給される。第３図において、37は磁力線を示
す。従って、各放射用導波管38−1,……,38−６は等し
く励振されることになり、各放射用導波管の放射スロッ
ト40から、そのスロット形状及び配置に応じて直線偏波
又は円偏波などの所望の電波が放射される。多数のクロ
ス・スロットにより円偏波の電波を放射する導波管スロ
ット・アンテナにおけるクロス・スロットの配置につい
ては、上記論文に記載されている。
窓46−1,46−2,46−３からは、等振幅及び等位相の電波
が得られ、それが、対応する各導波管38−ｎ（ｎ＝１〜
６）に供給される。第３図において、37は磁力線を示
す。従って、各放射用導波管38−1,……,38−６は等し
く励振されることになり、各放射用導波管の放射スロッ
ト40から、そのスロット形状及び配置に応じて直線偏波
又は円偏波などの所望の電波が放射される。多数のクロ
ス・スロットにより円偏波の電波を放射する導波管スロ
ット・アンテナにおけるクロス・スロットの配置につい
ては、上記論文に記載されている。
第６図は、単一の放射用導波管38の斜視図を示す。導
波管では、その管内波長λgrは自由空間波長λより大き
いので、第６図に示すように、放射スロット40により形
成される放射面からの放射角度をθとすると、 sinθ＝λ／λgr となり、本実施例では、放射面（アンテナ面）に垂直な
方向ではなく、傾斜方向に電波が放射される。放射用導
波管38の横幅をｄ、その管内波長をλgrとすると、 である。また、上述したように、ｄは、給電用導波管36
の管内波長λｇに対してｄ＝λg/2となるように設計さ
れている。
波管では、その管内波長λgrは自由空間波長λより大き
いので、第６図に示すように、放射スロット40により形
成される放射面からの放射角度をθとすると、 sinθ＝λ／λgr となり、本実施例では、放射面（アンテナ面）に垂直な
方向ではなく、傾斜方向に電波が放射される。放射用導
波管38の横幅をｄ、その管内波長をλgrとすると、 である。また、上述したように、ｄは、給電用導波管36
の管内波長λｇに対してｄ＝λg/2となるように設計さ
れている。
例えば、λ＝25mm（12GHz）の場合、ｄ＝16.5mmとす
ると、λgr＝38.3mm、放射角度θ＝40.7゜である。
ると、λgr＝38.3mm、放射角度θ＝40.7゜である。
次に、放射用導波管38の終端構造について説明する。
終端部は、上記のように無反射終端とするのが最もよい
が、無反射終端化するのは容易では無く、従って、アン
テナを高価なものにしてしまう。また、電波吸収材を設
けるにしても、反射を無視できる程に電波を吸収できる
材料は、あっても高価であり、製造の手間も考慮に入れ
ると、あまり有効な方法ではない。そこで、本発明で
は、以下のようにすることを提案する。即ち、円偏波の
場合には、隣接する放射用導波路間で、目的の偏波面に
なるような特定の位相関係になる直線状の放射用スロッ
トを設け、放射用導波路の先端部分は、導波管壁を形成
するときのように、貫通孔、ピンなどにより短絡壁とす
る。また、直線偏波の場合には例えば、各放射用導波管
毎に終端壁位置を設定し、同様の方法で短絡すればよ
い。
終端部は、上記のように無反射終端とするのが最もよい
が、無反射終端化するのは容易では無く、従って、アン
テナを高価なものにしてしまう。また、電波吸収材を設
けるにしても、反射を無視できる程に電波を吸収できる
材料は、あっても高価であり、製造の手間も考慮に入れ
ると、あまり有効な方法ではない。そこで、本発明で
は、以下のようにすることを提案する。即ち、円偏波の
場合には、隣接する放射用導波路間で、目的の偏波面に
なるような特定の位相関係になる直線状の放射用スロッ
トを設け、放射用導波路の先端部分は、導波管壁を形成
するときのように、貫通孔、ピンなどにより短絡壁とす
る。また、直線偏波の場合には例えば、各放射用導波管
毎に終端壁位置を設定し、同様の方法で短絡すればよ
い。
以下、円偏波用の場合について説明する。放射用導波
管38の長手方向をｚ軸とし、横方向をｘ軸として、ｚ軸
の適当な箇所を原点にし、第７図（ａ）に示すように、
原点から距離ｌのところを短絡し、その直前箇所に、ｘ
軸方向に延びるスロット60を設ける。導波管38を伝播す
るTEモードは、進行波のみの場合で、 Ey＝A exp（−ｊβｚ） （１） Hx＝−B exp（−ｊβｚ） （２） Hz＝jC exp（−ｊβｚ） （３） であり、 Hz/Hx＝−jD （４） である、但し、A,B,C,Dは実数である。ここでｚ＝ｌで
短絡すると、後退波の発生により、 Ey＝Ａ〔exp（−ｊβｚ）−exp（ｊβ（ｚ−2l））〕 ＝−2jA exp（−ｊβｌ）sinβ（ｚ−ｌ） （５） Hx＝−Ｂ〔exp（−ｊβｚ）＋exp（ｊβ（ｚ−2l））〕 ＝−2B exp（−ｊβｌ）cosβ（ｚ−ｌ） （６） Hz＝jC〔exp（−ｊβｚ）−exp（ｊβ（ｚ−2l））〕 ＝2C exp（−ｊβｌ）sinβ（ｚ−2l） （７） となる。従って、ｚ＝ｌの箇所では、 Hx＝−2B exp（−ｊβｌ） （８） である。
管38の長手方向をｚ軸とし、横方向をｘ軸として、ｚ軸
の適当な箇所を原点にし、第７図（ａ）に示すように、
原点から距離ｌのところを短絡し、その直前箇所に、ｘ
軸方向に延びるスロット60を設ける。導波管38を伝播す
るTEモードは、進行波のみの場合で、 Ey＝A exp（−ｊβｚ） （１） Hx＝−B exp（−ｊβｚ） （２） Hz＝jC exp（−ｊβｚ） （３） であり、 Hz/Hx＝−jD （４） である、但し、A,B,C,Dは実数である。ここでｚ＝ｌで
短絡すると、後退波の発生により、 Ey＝Ａ〔exp（−ｊβｚ）−exp（ｊβ（ｚ−2l））〕 ＝−2jA exp（−ｊβｌ）sinβ（ｚ−ｌ） （５） Hx＝−Ｂ〔exp（−ｊβｚ）＋exp（ｊβ（ｚ−2l））〕 ＝−2B exp（−ｊβｌ）cosβ（ｚ−ｌ） （６） Hz＝jC〔exp（−ｊβｚ）−exp（ｊβ（ｚ−2l））〕 ＝2C exp（−ｊβｌ）sinβ（ｚ−2l） （７） となる。従って、ｚ＝ｌの箇所では、 Hx＝−2B exp（−ｊβｌ） （８） である。
また、第７図（ｂ）に示すように、ｚ＝０の原点か
ら、距離2lの箇所を短絡し、ｚ軸方向に延びるスロット
62をｚ＝ｌの箇所に設けると、 Hx＝−2C exp（−j2βｌ）sinβ（ｚ−2l） （９） であり、当該スロット62の箇所では、 Hz＝2C exp（−j2βｌ）sinβｌ （10） となる。式（８）のHxと式（10）のHzとの比を求める
と、 Hz/Hx＝−jD〔j exp（−ｊβｌ）〕sinβｌ （11） となり、βｌ＝π/2のときには、 Hz/Hx＝−jD となる。これは、円偏波になることを示している。従っ
て、アレイ状に並置された放射用導波管38−1,……38−
６において、その終端構造を交互に、第７図（ａ）及び
同（ｂ）に示すスロット配置及び短絡面にすることによ
って、各放射用導波管38を伝播する電波を、少なからず
外部に放射させることができ、効率を改善できる。その
ようにした場合の、終端部分の平面図を第８図に示す。
第８図において、70が、第７図（ａ）のスロット60に対
応するスロット、72が第７図（ｂ）のスロット62に対応
するスロット、74は、円偏波のための公知のクロス・ス
ロットである。
ら、距離2lの箇所を短絡し、ｚ軸方向に延びるスロット
62をｚ＝ｌの箇所に設けると、 Hx＝−2C exp（−j2βｌ）sinβ（ｚ−2l） （９） であり、当該スロット62の箇所では、 Hz＝2C exp（−j2βｌ）sinβｌ （10） となる。式（８）のHxと式（10）のHzとの比を求める
と、 Hz/Hx＝−jD〔j exp（−ｊβｌ）〕sinβｌ （11） となり、βｌ＝π/2のときには、 Hz/Hx＝−jD となる。これは、円偏波になることを示している。従っ
て、アレイ状に並置された放射用導波管38−1,……38−
６において、その終端構造を交互に、第７図（ａ）及び
同（ｂ）に示すスロット配置及び短絡面にすることによ
って、各放射用導波管38を伝播する電波を、少なからず
外部に放射させることができ、効率を改善できる。その
ようにした場合の、終端部分の平面図を第８図に示す。
第８図において、70が、第７図（ａ）のスロット60に対
応するスロット、72が第７図（ｂ）のスロット62に対応
するスロット、74は、円偏波のための公知のクロス・ス
ロットである。
第１図及び第３図に示した実施例では、給電用導波管
36の給電窓46は、それぞれ２つの放射用導波管38にのみ
給電するように、放射用導波管38の、給電窓46に対面し
ない側壁48が給電用導波管36の壁44に結合されている
が、本発明は必ずしも、これに限定されない。即ち、第
９図に示すように、給電窓46から所定距離離れた箇所
に、放射用導波管38の入口がくるようにしてもよい。給
電窓46から漏れる電波は、第５図に示すように周期性を
持ち、放射用導波管38の構造をもつ周期性に適合する規
則性を持つので、別の給電窓46からの干渉にあっても少
ないと考えられる。また、放射用導波管38が単一導波モ
ードのみが存在しうる導波管であればよいが、高次モー
ドを有する場合には、射用導波管38への結合効率を高め
るために、放射用導波管38の給電側開口の幅Ｗを、当該
導波管38の幅ｄよりも狭くしておくのが好ましい。
36の給電窓46は、それぞれ２つの放射用導波管38にのみ
給電するように、放射用導波管38の、給電窓46に対面し
ない側壁48が給電用導波管36の壁44に結合されている
が、本発明は必ずしも、これに限定されない。即ち、第
９図に示すように、給電窓46から所定距離離れた箇所
に、放射用導波管38の入口がくるようにしてもよい。給
電窓46から漏れる電波は、第５図に示すように周期性を
持ち、放射用導波管38の構造をもつ周期性に適合する規
則性を持つので、別の給電窓46からの干渉にあっても少
ないと考えられる。また、放射用導波管38が単一導波モ
ードのみが存在しうる導波管であればよいが、高次モー
ドを有する場合には、射用導波管38への結合効率を高め
るために、放射用導波管38の給電側開口の幅Ｗを、当該
導波管38の幅ｄよりも狭くしておくのが好ましい。
以上の説明から容易に理解できるように、本発明の導
波管スロット・アンテナは完全二次元構造であるので、
設置が容易であり、また、簡単な構造になっているの
で、容易且つ安価に製造できる。また、本発明の導波管
結合構造によれば、簡単な構造で電波の分割及び合成を
行え、更には、二次元構造であるので、場所をとらない
という利点がある。
波管スロット・アンテナは完全二次元構造であるので、
設置が容易であり、また、簡単な構造になっているの
で、容易且つ安価に製造できる。また、本発明の導波管
結合構造によれば、簡単な構造で電波の分割及び合成を
行え、更には、二次元構造であるので、場所をとらない
という利点がある。
第1A図は本発明の一実施例の正面図、第1B図は第1A図の
Ｂ−Ｂ線の断面図、第1Cは第1A図のＣ−Ｃ線の断面図、
第２図は従来の三次元給電構造の導波管スロット・アン
テナ、第３図は第1A図に示す実施例の導波構造を示す図
である。第４図及び第５図は給電用導波管36による給電
原理の説明図であり、第４図は導波管の給電窓の座標関
数を示し、第５図は第４図のスロット56により振幅特性
及び位相特性を示す。第６図は放射用導波管38の放射方
向の説明図、第７図は放射用導波管38の終端構造の説明
図、第８図は第７図の終端構造を用いた実施例の部分
図、第９図は第３図と同様に見た変更実施例の導波構造
図である。 10,12,14,16,18……放射用導波管、20……放射スロッ
ト、22……給電用導波管、24……給電用スロット、30…
…誘電体板、32,34……金属導体板、36……給電用導波
管、38（38−1,38−2,……,38−６）……放射用導波
管、40……放射用スロット、42……同軸ケーブル、44,4
8……導波管壁、46（46−1,46−2,46−３）……給電
窓、52……電波吸収材、54……導波管、56……スロッ
ト、60,62,70,72……スロット、74……クロス・スロッ
ト
Ｂ−Ｂ線の断面図、第1Cは第1A図のＣ−Ｃ線の断面図、
第２図は従来の三次元給電構造の導波管スロット・アン
テナ、第３図は第1A図に示す実施例の導波構造を示す図
である。第４図及び第５図は給電用導波管36による給電
原理の説明図であり、第４図は導波管の給電窓の座標関
数を示し、第５図は第４図のスロット56により振幅特性
及び位相特性を示す。第６図は放射用導波管38の放射方
向の説明図、第７図は放射用導波管38の終端構造の説明
図、第８図は第７図の終端構造を用いた実施例の部分
図、第９図は第３図と同様に見た変更実施例の導波構造
図である。 10,12,14,16,18……放射用導波管、20……放射スロッ
ト、22……給電用導波管、24……給電用スロット、30…
…誘電体板、32,34……金属導体板、36……給電用導波
管、38（38−1,38−2,……,38−６）……放射用導波
管、40……放射用スロット、42……同軸ケーブル、44,4
8……導波管壁、46（46−1,46−2,46−３）……給電
窓、52……電波吸収材、54……導波管、56……スロッ
ト、60,62,70,72……スロット、74……クロス・スロッ
ト
Claims (5)
- 【請求項１】それぞれが少なくとも１つの放射用スロッ
トを具備する複数の放射用導波管と、当該放射用導波管
の各々に給電する給電用導波管とを具備する導波管スロ
ット・アンテナであって、当該放射用導波管を、その放
射スロットを同一方向に向けてアレイ状に並置してあ
り、当該給電用導波管が当該放射用導波管のアレイと同
一平面上にあり、当該放射用導波管の管幅が当該給電用
導波管の管内波長のほぼ1/2であり、当該給電用導波管
には、当該給電用導波管の管内波長の整数倍の間隔で給
電用窓を設けてあり、各結合窓が、隣接する２つの放射
用導波管の端面の開口に連通することを特徴とする導波
管スロット・アンテナ。 - 【請求項２】特許請求の範囲第（１）項に記載する導波
管スロット・アンテナの製造方法であって、誘電体板を
金属導体板で挟み、上記給電用導波管と上記放射用導波
管との間の区切り、及び各放射用導波管の間の区切りに
相当する位置に、所定間隔密度で貫通孔を開け、当該貫
通孔により当該誘電体板を挟む両金属導体板を電気的に
接続し、導波管壁を形成することを特徴とする導波管ス
ロット・アンテナの製造方法。 - 【請求項３】特許請求の範囲第（１）項に記載する導波
管スロット・アンテナの製造方法であって、誘電体板を
金属導体板で挟み、上記給電用導波管と上記放射用導波
管との間の区切り、及び各放射用導波管の間の区切りに
相当する位置に、所定間隔密度で導電ピンを打ち込み、
当該導電ピンによりっ当該誘電体板を挟む両金属導体板
を電気的に接続し、導波管壁を形成することを特徴とす
る尊波管スロット・アンテナの製造方法。 - 【請求項４】第１導波管と、少なくとも導波管端郡が同
一平面上に並置された複数の第２導波管との間で電波を
結合するための導波管の結合構造であって、当該第２導
波管の管幅が当該第１導波管の管内波長のほぼ1/2であ
り、第１導波管の管壁に、当該第１導波管の管内波長の
整数倍の間隔で結合窓を設けてあり、各結合窓が、隣接
する２つの第２導波管の端面の開口に連通することを特
徴とする導波管の結合構造。 - 【請求項５】第１導波管と、少なくとも導波管端部が同
一平面上に並置された複数の第２導波管との間で電波を
結合するための導波管の結合構造であって、当該第２導
波管の管幅が当該第１導波管の管内波長のほぼ1/2であ
り、第１導波管の管壁に、当該第１導波管の管内波長の
整数倍の間隔で結合窓を設けてあり、各結合窓が、隣接
する２つの第２導波管の端面の開口に、所定距離幅の空
間を介して連通することを特徴とする導波管の結合構
造。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63037203A JP2733472B2 (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 導波管スロット・アンテナ及びその製造方法並びに導波管の結合構造 |
| EP89102519A EP0329079B1 (en) | 1988-02-19 | 1989-02-14 | Slotted waveguide Antenna |
| DE68919419T DE68919419T2 (de) | 1988-02-19 | 1989-02-14 | Antenne mit geschlitztem Hohlleiter. |
| US07/310,433 US4916458A (en) | 1988-02-19 | 1989-02-15 | Slotted waveguide antenna |
| CA000591319A CA1319976C (en) | 1988-02-19 | 1989-02-17 | Slotted waveguide antenna |
| KR1019890001937A KR920002896B1 (ko) | 1988-02-19 | 1989-02-18 | 슬롯트형, 도파관 안테나 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63037203A JP2733472B2 (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 導波管スロット・アンテナ及びその製造方法並びに導波管の結合構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01212104A JPH01212104A (ja) | 1989-08-25 |
| JP2733472B2 true JP2733472B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=12491027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63037203A Expired - Lifetime JP2733472B2 (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 導波管スロット・アンテナ及びその製造方法並びに導波管の結合構造 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4916458A (ja) |
| EP (1) | EP0329079B1 (ja) |
| JP (1) | JP2733472B2 (ja) |
| KR (1) | KR920002896B1 (ja) |
| CA (1) | CA1319976C (ja) |
| DE (1) | DE68919419T2 (ja) |
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| WO2015146028A1 (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | マイクロ波処理装置 |
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1989
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