JP2824505B2 - Slot array antenna - Google Patents

Slot array antenna

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JP2824505B2
JP2824505B2 JP8052468A JP5246896A JP2824505B2 JP 2824505 B2 JP2824505 B2 JP 2824505B2 JP 8052468 A JP8052468 A JP 8052468A JP 5246896 A JP5246896 A JP 5246896A JP 2824505 B2 JP2824505 B2 JP 2824505B2
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slot
conductor
array antenna
antenna
slot array
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扶 手代木
恭一 飯草
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郵政省通信総合研究所長
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、端末局と無線通信
を行うための基地局アンテナに好適なスロットアレーア
ンテナに関する。
The present invention relates to a slot array antenna suitable for a base station antenna for performing radio communication with a terminal station.

【0002】[0002]

【従来の技術】任意のアンテナパターンを成形する(ビ
ーム成形をする)方法として、複数の素子アンテナを並
べ、各素子アンテナに給電する電磁波の振幅と位相を制
御するアレーアンテナの技術がある。
2. Description of the Related Art As a method of forming an arbitrary antenna pattern (forming a beam), there is an array antenna technique in which a plurality of element antennas are arranged and the amplitude and phase of an electromagnetic wave supplied to each element antenna are controlled.

【0003】素子アンテナとしてマイクロストリップア
ンテナを用い、また、給電回路としてマイクロストリッ
プラインを用いるマイクロストリップアレーアンテナが
その薄型、軽量、製作の容易さ等の特徴により広く用い
られている。しかし、ミリ波のような高い周波数帯にお
いて、マイクロストリップラインは誘電体損や放射損に
よる伝送損失が大きいため、アンテナの効率の低下を招
く。
A microstrip array antenna using a microstrip antenna as an element antenna and a microstrip line as a feeding circuit has been widely used due to its features such as thinness, light weight, and ease of manufacture. However, in a high frequency band such as a millimeter wave, a microstrip line has a large transmission loss due to a dielectric loss and a radiation loss, which causes a decrease in antenna efficiency.

【0004】一方、導波管や平行平板などの導体で包ま
れた導波路や共振器の一部に複数のスロットを切り、そ
れらを素子アンテナとして動作させたスロットアレーア
ンテナがある。斯かるスロットアレーアンテナにおいて
は、一組のスロットのペアを導波路あるいは共振器にお
ける伝搬波長の4分の1の長さ間隔離して設けることに
よって導波路あるいは共振器内に生じるスロットペアに
よる反射波を抑えることができ、また、例えばペアのス
ロットの方向を伝搬方向に対してそれぞれ45度と−4
5度に配置することによってこのスロットペアを円偏波
を発生する素子アンテナとして作用させることができ
る。すなわち、スロットペアの形成状態に応じた種々の
特性を現出させることができるのである。
On the other hand, there is a slot array antenna in which a plurality of slots are cut in a part of a waveguide or a resonator wrapped by a conductor such as a waveguide or a parallel plate, and these are operated as element antennas. In such a slot array antenna, by providing a pair of slots separated by a quarter of the propagation wavelength in the waveguide or resonator, the reflected wave generated by the slot pair in the waveguide or resonator is provided. In addition, for example, the direction of the slot of the pair is set to 45 degrees and −4 to the propagation direction, respectively.
By arranging at 5 degrees, this slot pair can function as an element antenna that generates circularly polarized waves. That is, various characteristics according to the formation state of the slot pair can be exhibited.

【0005】したがって、部屋の任意の位置に分散して
設置される端末局と部屋の天井に設置した基地局アンテ
ナとを無線回線をつなぐ室内無線LANにおいては、室
内形状や端末局の配置状況に応じたアンテナパターンと
なるようにスロットペアを形成した基地局アンテナを用
いることで、比較的安定した無線通信を実現することが
可能なのである。
[0005] Therefore, in an indoor wireless LAN that connects a wireless line to a terminal station dispersedly installed at an arbitrary position in a room and a base station antenna installed on the ceiling of the room, the indoor shape and the arrangement state of the terminal station are different. By using a base station antenna in which a slot pair is formed so as to have a corresponding antenna pattern, relatively stable wireless communication can be realized.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、無線通
信の特徴を活かすためには、端末局の位置が変わっても
基地局アンテナに微調整を施すことなく安定した通信状
態を維持できることが望ましいが、上記したようなスロ
ットアレーアンテナを基地局アンテナとして用いる場
合、スロットの形成状態による指向性があるために、端
末局の位置が若干変わっただけでも通信状態が悪化する
ようなケースもあり、必ずしも安定した均質な通信状態
を保持できるとは言えなかった。なお、複数の基地局を
室内に分散配置することにより、安定した通信領域を広
域に渡って確保する方法も考えられるが、コスト面や回
線制御の運用面を考えると、基地局数を最少に抑えるこ
とが望ましい。
However, in order to take advantage of the characteristics of wireless communication, it is desirable to be able to maintain a stable communication state without making fine adjustments to the base station antenna even if the position of the terminal station changes. When the slot array antenna as described above is used as a base station antenna, there is a case where even if the position of the terminal station is slightly changed, the communication state is deteriorated due to the directivity due to the formation state of the slot. It cannot be said that a uniform communication state can be maintained. In addition, a method of securing a stable communication area over a wide area by distributing a plurality of base stations indoors is also conceivable, but considering the cost and operation aspects of line control, the number of base stations can be minimized. It is desirable to suppress.

【0007】従って、一つの基地局アンテナで広い部屋
全体を満遍なく照らすことができれば、極めて有用な基
地局用アンテナとなり、一つの基地局アンテナで部屋全
体を均一な照射電力で照らすためには、基地局アンテナ
は水平面内で無指向性であることが望ましい。そこで、
本発明は単一のアンテナでありながら水平面内で無指向
性の得られるスロットアレーアンテナの提供を目的とす
る。
[0007] Therefore, if one base station antenna can illuminate the entire large room evenly, it becomes an extremely useful base station antenna. In order to illuminate the whole room with uniform irradiation power with one base station antenna, the base station must be illuminated. The station antenna is desirably omnidirectional in a horizontal plane. Therefore,
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a slot array antenna which is omnidirectional in a horizontal plane while being a single antenna.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るスロットアレーアンテナは、少なくと
も一つの円形状外面と該円形状外面に連なる外周面とを
備えた外観形状の内部導体(例えば内部円柱導体1)
と、該内部導体の一つの円形状外面および外周面と各々
誘電体(2)を介して対峙する円形状内面および内周面
を備えた外部導体(例えば外部円筒導体3)とからな
り、外部導体の周面部には複数のスロット(例えばスロ
ットペア4)を少なくとも周方向に所定間隔で開設し、
内部導体の円形状外面と外部導体の円形状内面との間に
形成された誘電体の円盤部(2a)の中心から給電する
ことにより、各スロットからの放射電波による電界およ
び磁界の強度変化が周方向に略々均等となるようにし
た。
In order to solve the above-mentioned problems, a slot array antenna according to the present invention has an external conductor having at least one circular outer surface and an outer peripheral surface continuous with the circular outer surface. (For example, inner cylindrical conductor 1)
And an outer conductor (for example, an outer cylindrical conductor 3) having a circular inner surface and an inner peripheral surface which are opposed to one circular outer surface and an outer peripheral surface of the inner conductor via the dielectric (2), respectively. A plurality of slots (for example, slot pair 4) are formed at least in the circumferential direction at predetermined intervals on the peripheral surface of the conductor,
By feeding power from the center of the disk (2a) of the dielectric formed between the circular outer surface of the inner conductor and the circular inner surface of the outer conductor, the intensity change of the electric field and the magnetic field due to the radio wave radiated from each slot is reduced. It was made substantially even in the circumferential direction.

【0009】斯く構成したスロットアレーアンテナにお
いては、誘電体の円盤部の中心から給電された電磁波が
誘電体の円盤部を径方向へ外側に向かって進むことによ
り、ラジアル導波路が形成され、このラジアル導波路を
経て電磁波が周面部に到達すると、円筒部をもう一方の
端面に向かって進むことにより、同軸導波路が形成され
る。そして、電磁波が同軸導波路を伝搬する過程で、外
部導体に開設したスロットから外部へ電磁波が放射され
ると共に、これらのスロットは周方向に所定間隔で複数
配置してあるので、各スロットからの放射電波による電
界及び磁界の強度変化は周方向に略々均等となる。な
お、アンテナの送受の可逆性により、外部導体のスロッ
トが電磁波を受けた場合には、逆のプロセスで受信する
ことができる。
In the slot array antenna thus configured, a radial waveguide is formed by an electromagnetic wave fed from the center of the dielectric disk portion traveling radially outward through the dielectric disk portion. When the electromagnetic wave reaches the peripheral surface portion via the radial waveguide, the electromagnetic wave proceeds through the cylindrical portion toward the other end surface to form a coaxial waveguide. In the process of the electromagnetic wave propagating through the coaxial waveguide, the electromagnetic waves are radiated to the outside from the slots opened in the outer conductor, and a plurality of these slots are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. The intensity changes of the electric field and the magnetic field due to the radiated radio waves are substantially uniform in the circumferential direction. When the slot of the outer conductor receives an electromagnetic wave due to the reversibility of the transmission and reception of the antenna, the reception can be performed in a reverse process.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るスロットアレ
ーアンテナの実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明
する。図1はスロットアレーアンテナの第1実施形態を
示すもので、(a)は概略縦断面図、(b)は概略横断
面図、(c)は外部円筒面導体の展開図、(d)はスロ
ットペアの拡大正面図である。
Next, an embodiment of a slot array antenna according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1A and 1B show a first embodiment of a slot array antenna, in which FIG. 1A is a schematic longitudinal sectional view, FIG. 1B is a schematic transverse sectional view, FIG. 1C is a development view of an outer cylindrical surface conductor, and FIG. It is an enlarged front view of a slot pair.

【0011】このスロットアレーアンテナは使用する周
波数の波長より大きな直径を有する中実な円柱型の外形
を有する内部円柱導体1の外側に、円盤部2a及び円筒
部2bの厚さが使用する周波数の管内波長の半分より薄
く夫々一定である誘電体2を配設し、さらに誘電体2の
円盤部2a及び円筒部2bの外側に外部円筒導体3を配
設し、エッチング、機械加工あるいはレーザー加工等の
技術により外部円筒導体3の円筒部3bに、複数のスロ
ットペア4…を開設してある。なお、各スロットペア4
…は、誘電体2の内部を伝搬する電波の波長λg の4分
の1の長さだけ伝搬方向に離し、互いに向きを直交させ
た第1スロット4a,および第2スロット4bとからな
るものとしてある。
In this slot array antenna, the thickness of the disk portion 2a and the cylindrical portion 2b is outside the inner cylindrical conductor 1 having a solid cylindrical shape having a diameter larger than the wavelength of the frequency to be used. A dielectric 2 which is thinner than a half of the guide wavelength and which is constant is provided, and an outer cylindrical conductor 3 is provided outside the disk portion 2a and the cylindrical portion 2b of the dielectric 2, and is etched, machined or laser-processed. A plurality of slot pairs 4 are formed in the cylindrical portion 3b of the outer cylindrical conductor 3 by the technique described in (1). Note that each slot pair 4
.. Are separated from each other by a quarter of the wavelength λg of the radio wave propagating in the dielectric 2 in the propagation direction, and include a first slot 4a and a second slot 4b whose directions are orthogonal to each other. is there.

【0012】また、アンテナ軸の回りに無指向性になる
ように、等しい放射特性を有する(大きさ形状の等し
い)スロットペア4…を周方向に少なくとも1波長以下
の間隔の高い密度で等間隔に配列するものとしてある。
例えば、図1(c)に示すように周方向に16列のスロ
ットペア4…を配列すれば、本発明に係るスロットアレ
ーアンテナのアンテナ軸を鉛直方向に向けて配置した場
合、水平面内無指向性を実現できる。また、アンテナ軸
方向に関するスロットの形成態様は特に限定されるもの
ではなく、スロットアレーアンテナを設置する環境(室
内形状やアンテナの設置位置等)に適した軸を含む面内
の指向性ビーム成形を行うために、スロットペア4…は
軸方向にも配列するものとし、大きさ形状やそれらの間
隔は軸方向の位置によって変化させるようにしても良
い。例えば、第1実施形態では、電波の伝搬距離が真下
方向からの仰角のコセカントに比例して長くなり伝搬損
失が増えるのを補うようにするために真下方向に弱く斜
め下方向に強い電波を送受信できるコセカントビームを
実現するため、図1(c)に示すように20行のスロッ
トペア4…を、それらの放射電波が中央付近で極大とな
り約90度の位相シフトを持つように、同軸導波路の伝
搬波が徐々に弱くなることを考慮し、大きさと位置を調
整して配列してある。
Slot pairs 4 having the same radiation characteristics (equal in size and shape) are arranged at equal intervals of at least one wavelength or less in the circumferential direction so as to be non-directional around the antenna axis. It is arranged in the.
For example, as shown in FIG. 1 (c), if 16 pairs of slot pairs 4 are arranged in the circumferential direction, when the antenna axis of the slot array antenna according to the present invention is arranged vertically, Can be realized. The mode of forming the slots in the antenna axis direction is not particularly limited, and the directional beam shaping in a plane including an axis suitable for the environment (indoor shape, antenna installation position, etc.) in which the slot array antenna is installed is described. In order to do so, the slot pairs 4 are arranged in the axial direction, and the size and the interval between them may be changed depending on the position in the axial direction. For example, in the first embodiment, in order to compensate for the propagation distance of a radio wave becoming longer in proportion to the cosecant of the elevation angle from the lower right direction and to increase the propagation loss, a radio wave that is weaker in the lower direction and stronger in the oblique lower direction is transmitted and received. In order to realize a cosecant beam as possible, as shown in FIG. 1 (c), the coaxial conductors are arranged so that the slot pairs 4 of 20 rows are maximized near the center and have a phase shift of about 90 degrees. Considering that the propagation wave of the wave path gradually weakens, the size and position are adjusted and arranged.

【0013】また、外部円筒導体3の給電側端面(図示
の実施形態においては上側)には、同軸線路5で給電す
るための孔を設け、内部円柱導体1と導通させるように
してある。すなわち、この孔を介して同軸線路5の中心
導体を内部円柱導体1に、同軸線路の外導体を外部円筒
導体3に電気的に接触させる。なお、図面に示す実施形
態においては、内部円柱導体1における上端面中心部に
円錐状の突起6を設けることによって、同軸線路5と誘
電体2の円盤部2aを伝搬する電波の整合を良好ならし
めるものとしてある。
Further, a hole for supplying power by the coaxial line 5 is provided on the power supply side end face (upper side in the illustrated embodiment) of the outer cylindrical conductor 3 so as to be electrically connected to the inner cylindrical conductor 1. That is, the center conductor of the coaxial line 5 is brought into electrical contact with the inner cylindrical conductor 1 and the outer conductor of the coaxial line is brought into electrical contact with the outer cylindrical conductor 3 through this hole. In the embodiment shown in the drawings, by providing a conical protrusion 6 at the center of the upper end surface of the inner cylindrical conductor 1, if the coordination of the radio waves propagating through the coaxial line 5 and the disk portion 2a of the dielectric 2 is good. There is a thing to tighten.

【0014】さらに、本第1実施形態においては、外部
円筒導体3における上側円盤部3aと円筒部3bとの接
合部に隅切り部7aを設けることによって、誘電体2の
円盤部2aと円筒部2bを伝搬する電波の整合を良好な
らしめるものとしてある。
Further, in the first embodiment, a corner cut portion 7a is provided at the joint between the upper disk portion 3a and the cylindrical portion 3b of the outer cylindrical conductor 3, so that the disk portion 2a and the cylindrical portion of the dielectric 2 are provided. This is intended to improve the matching of the radio waves propagating through the 2b.

【0015】第1,第2スロット4a,4bからなるス
ロットペア4…は、その大きさ形状と位置を調整するこ
とにより、スロットアレーアンテナの円筒面上の電磁界
の強度と位相を制御することができるので、比較的容易
に所望のビームを成形することが可能である。スロット
ペア4の各スロット4a,4bの開口を大きくすれば、
スロットペア4に到達した電磁波のうち放射される電磁
波の割合を大きくすることができる。ただし、一般にス
ロットの開口長さは管内波長λg の半分以下で用いる。
また、本発明に係るスロットアレーアンテナにおいて
は、同軸導波路を伝搬する電磁波はスロットペア4…か
ら徐々に放射されるため、給電点から離れるにしたがっ
て弱くなるので、例えば、給電側から離れるにしたがっ
てスロットペア4…が徐々に大きくなるように形成して
おけば、均一開口電磁界分布を実現することができる。
位相分布制御に関しては、スロットペアの間隔をその導
波部の管内波長λg にする事によって同位相にし、それ
より狭めることによって後ろ側のスロットペアの位相を
前のものより進ませ、広めることによって位相を遅らせ
ることができる。
The slot pair 4 consisting of the first and second slots 4a, 4b controls the intensity and phase of the electromagnetic field on the cylindrical surface of the slot array antenna by adjusting its size, shape and position. Therefore, a desired beam can be relatively easily formed. If the opening of each slot 4a, 4b of the slot pair 4 is enlarged,
The proportion of the radiated electromagnetic wave among the electromagnetic waves that have reached the slot pair 4 can be increased. However, in general, the opening length of the slot is less than half the guide wavelength λg.
Further, in the slot array antenna according to the present invention, the electromagnetic wave propagating through the coaxial waveguide is gradually radiated from the slot pairs 4 and becomes weaker as the distance from the feeding point increases. If the slot pairs 4 are formed so as to gradually increase, a uniform aperture electromagnetic field distribution can be realized.
Regarding the phase distribution control, the slot pairs are made in-phase by setting the interval between the slot pairs to the guide wavelength λg of the waveguide, and by narrowing the interval, the phase of the slot pair on the rear side is advanced and spread from the previous one. The phase can be delayed.

【0016】さらに、第1,第2スロット4a,4bの
間隔を管内波長λg の4分の1の長さにし、両スロット
4a,4bからの反射波が打ち消し合うようにすれば、
同軸導波路を進む電磁波が各スロットペア4…で反射が
起きることを良好に防止できる。しかも、各スロットペ
ア4…を形成する第1,第2スロット4a,4bが各々
伝搬方向に対して夫々45度、−45度の傾きを持つよ
うに形成しておけば、時間的にも空間的にも90度ずれ
た直線偏波が合成されることとなるので、円偏波が発生
する。なお、本第1実施形態の如きスロットペア4…と
すれば、左旋の円偏波が発生することとなる。スロット
の電波放射効率は、長さが管内波長λgの約半分の時に
極大となる。また、各スロットペア4を構成する第1,
第2スロット4a,4bのスロット長が管内波長λg 半
分近くある場合、図1(d)に示す如く、例えば第2ス
ロット4bを第1スロット4aに重ならないように伝搬
方向に垂直な方向(図では右側)にずらすようにして配
置すれば、周方向におけるスロットペア4…の配置密度
を高めることができる。
Furthermore, if the interval between the first and second slots 4a and 4b is set to be a quarter of the guide wavelength λg so that the reflected waves from both slots 4a and 4b cancel each other,
Electromagnetic waves traveling through the coaxial waveguide can be satisfactorily prevented from being reflected at each slot pair 4. Moreover, if the first and second slots 4a and 4b forming each slot pair 4 are formed so as to have an inclination of 45 degrees and -45 degrees with respect to the propagation direction, respectively, the space can be temporally improved. Also, since linearly polarized waves shifted by 90 degrees are combined, circularly polarized waves are generated. If slot pairs 4 are used as in the first embodiment, left-handed circularly polarized waves will be generated. The radio wave radiation efficiency of the slot becomes maximum when the length is about half of the guide wavelength λg. Also, the first and the first constituting each slot pair 4
If the slot lengths of the second slots 4a and 4b are close to half the guide wavelength λg, as shown in FIG. 1D, for example, the second slot 4b is perpendicular to the propagation direction so as not to overlap the first slot 4a (see FIG. 1D). (To the right), the arrangement density of the slot pairs 4 in the circumferential direction can be increased.

【0017】なお、外部円筒導体3の円筒部3bに開設
するスロットは、第1,第2スロット4a,4bよりな
るスロットペア4に限定されるものではなく、スロット
単体や二つのスロットが交わった十字スロットが混在し
ているようなものでも良い。
The slot formed in the cylindrical portion 3b of the outer cylindrical conductor 3 is not limited to the slot pair 4 composed of the first and second slots 4a and 4b, but a single slot or a crossing of two slots. A cross slot may be mixed.

【0018】上記のように構成したスロットアレーアン
テナにおいては、外部導体側から誘電体円盤部2aの中
心へ給電された電磁波が誘電体2の円盤部2aを径方向
へ外側に向かって進むことにより、ラジアル導波路が形
成され、このラジアル導波路を経て電磁波が周面部に到
達すると、誘電体2の円筒部2bをもう一方の端面に向
かって進むことにより、同軸導波路が形成される。そし
て、電磁波が同軸導波路を伝搬する過程で、外部導体に
開設したスロットペア4…から外部へ電磁波が放射され
ることとなる。すなわち、外部円筒導体3の円筒部3b
に対するスロットの形成状態を適宜に設定すれば、水平
面内無指向性を保ったまま垂直面内に任意の放射特性を
備えたスロットアレーアンテナを実現することができる
ので、単一の基地局と複数の端末局とで無線通信を行う
室内無線LANの基地局用アンテナや移動通信基地局用
アンテナとして、本発明に係るスロットアレーアンテナ
を用いれば、高品質で効率の良い無線通信を期せる。
In the slot array antenna configured as described above, the electromagnetic wave fed from the outer conductor side to the center of the dielectric disk portion 2a travels radially outward through the disk portion 2a of the dielectric material 2. When the electromagnetic wave reaches the peripheral surface portion via the radial waveguide, the electromagnetic wave proceeds through the cylindrical portion 2b of the dielectric 2 toward the other end surface, thereby forming a coaxial waveguide. During the propagation of the electromagnetic wave through the coaxial waveguide, the electromagnetic wave is radiated to the outside from the slot pairs 4 opened in the outer conductor. That is, the cylindrical portion 3b of the external cylindrical conductor 3
By appropriately setting the slot formation state with respect to, it is possible to realize a slot array antenna having arbitrary radiation characteristics in a vertical plane while maintaining omnidirectionality in a horizontal plane, so that a single base station and multiple If the slot array antenna according to the present invention is used as an antenna for an indoor wireless LAN base station or a mobile communication base station antenna for performing wireless communication with a terminal station, high quality and efficient wireless communication can be expected.

【0019】また、本発明に係るスロットアレーアンテ
ナにおいては、アンテナの送受の可逆性より、受信の場
合も同様な原理により動作する。例えば、上記実施形態
の如く、円偏波アンテナとして直交した第1,第2スロ
ット4a,4bを4分の1管内波長離して配置したスロ
ットペア4を設けた場合、円偏波により各スロット4
a,4bに励振される電磁波は位相差が90度あり、導
波路中でスロットの間隔が4分の1波長あるため、各ス
ロット4a,4bで励振された電磁波は片方向に強め合
い、他方向には弱め合う。このような働きによって、例
えば左旋偏波の信号のみが各スロットペア4…で給電点
側に向かって励振されることとなり、受信アンテナとし
て動作するのである。
Further, the slot array antenna according to the present invention operates on the same principle in the case of reception due to the reversibility of transmission and reception of the antenna. For example, as in the above-described embodiment, when a slot pair 4 in which orthogonal first and second slots 4a and 4b are arranged as a circularly polarized antenna and separated by a quarter of the guide wavelength is provided, each slot 4 is circularly polarized.
Since the electromagnetic waves excited in the slots a and 4b have a phase difference of 90 degrees and the interval between the slots in the waveguide is a quarter wavelength, the electromagnetic waves excited in the slots 4a and 4b reinforce each other in one direction. Weaken in the direction. By such a function, for example, only the left-handed polarized signal is excited toward the feeding point side in each slot pair 4..., And operates as a receiving antenna.

【0020】次に、図2に基づいて、本発明に係るスロ
ットアレーアンテナの他の実施形態につき説明する。な
お、図2(a)〜(e)において、特に符号を付してい
ないものは、図1(a)の構成と同様のものである。ま
た、アンテナの設置される場所は任意であるが、図2で
は天井8に固定され、信号や電力の供給を受ける配置で
示す。
Next, another embodiment of the slot array antenna according to the present invention will be described with reference to FIG. 2 (a) to 2 (e), those which are not particularly denoted by reference numerals are the same as those in FIG. 1 (a). Further, the place where the antenna is installed is arbitrary, but in FIG. 2, it is fixed to the ceiling 8 and is shown as an arrangement for receiving a signal or power supply.

【0021】図2(a)に示すスロットアレーアンテナ
の第2実施形態は、内部円柱導体の非給電側を凸状の球
面形状9としたものである。斯くの如く非給電側端面部
の形状を適宜に設定すれば回折波を制御したり、あるい
は、電波吸収体やその他の装置を装着するための構造を
設ける事が可能となる。図2(b)に示すスロットアレ
ーアンテナの第3実施形態は、内部円柱導体の非給電側
を凹状とし深い開放空部10を設けたものである。斯く
すれば、アンテナの軽量化・経済化を期せる。なお、内
部円柱導体1に空洞部があると、物理的な強度が低下す
るので、内部円柱導体1の開放空部10を比較的軽量の
誘電体(テフロン、発泡テフロン、発泡スチロール、ゴ
ム等)で埋めるようにしても良い。図2(c)に示すス
ロットアレーアンテナの第4実施形態は、内部円柱導体
1が閉鎖空部11を有する中空状としてある。斯くすれ
ば、アンテナの軽量化・経済化を期せる。なお、内部円
柱導体1の内部が空洞であると、物理的な強度が低下す
るので、内部円柱導体1の閉鎖空部11を比較的軽量の
誘電体で埋めるようにしても良い。
In the second embodiment of the slot array antenna shown in FIG. 2A, the non-feed side of the inner cylindrical conductor has a convex spherical shape 9. By appropriately setting the shape of the end face on the non-feeding side as described above, it becomes possible to control a diffracted wave or to provide a structure for mounting a radio wave absorber or other devices. In the third embodiment of the slot array antenna shown in FIG. 2B, the non-feed side of the inner cylindrical conductor is concave and a deep open space 10 is provided. In this case, the weight and economy of the antenna can be reduced. If the inner cylindrical conductor 1 has a hollow portion, the physical strength is reduced. Therefore, the open space 10 of the inner cylindrical conductor 1 is made of a relatively lightweight dielectric (Teflon, foamed Teflon, styrofoam, rubber, etc.). You may fill it. In the fourth embodiment of the slot array antenna shown in FIG. 2C, the inner cylindrical conductor 1 has a hollow shape having a closed space 11. In this case, the weight and economy of the antenna can be reduced. If the inside of the inner cylindrical conductor 1 is hollow, the physical strength is reduced. Therefore, the closed space 11 of the inner cylindrical conductor 1 may be filled with a relatively lightweight dielectric.

【0022】図2(d)に示すスロットアレーアンテナ
の第5実施形態は、非給電側端面部にもラジアル導波路
を形成するために、内部円柱導体1の非給電側端面部と
外部円筒導体3における非給電側の下側円盤部3cとの
間に、誘電体2の下側円盤部2cを介在させると共に、
下側円盤部3cにもスロットペア4…を開設するように
したものである。斯くすれば、誘電体2の円筒部2bを
下端部まで到達した電磁波はその端部に接続された下側
円盤部2cを径方向に内側に向かって進みながら、外部
導体面に開設したスロットペア4…から徐々に放射され
ることとなる。
In the fifth embodiment of the slot array antenna shown in FIG. 2D, a non-feed side end face of the inner cylindrical conductor 1 and an outer cylindrical conductor are formed in order to form a radial waveguide also on the non-feed side end face. 3, a lower disk portion 2c of the dielectric 2 is interposed between the lower disk portion 3c and the non-power-supply side lower disk portion 3c.
Slot pairs 4 are also set up in the lower disk portion 3c. In this way, the electromagnetic wave that has reached the lower end portion of the cylindrical portion 2b of the dielectric 2 travels inward in the radial direction on the lower disk portion 2c connected to the end portion, and the slot pair formed on the outer conductor surface 4 will be gradually emitted.

【0023】すなわち、スロットアレーアンテナの下端
面に形成したスロットアレーによって、真下方向の指向
性と円偏波軸比の改善を有効に行うことができるのであ
る。なお、下側円盤部3cに設ける複数のスロットペア
4…の配列は、図3に示すようなもので、(a)の如く
同径位置によらずアレー数が一定となるように配列した
り、(b)の如く中心に近づくにつれてアレー数が少な
くなるように配列したり、(c)の如く渦巻状に配列し
たりする。(b)の如くスロットペア4…を配列すれば
中心に近づくにつれスロットを開設する面積が小さくな
ることに対処する上で有効であり、また、(c)の如く
スロットペア4…を配列すれば下方向の円偏波軸比を向
上する上で有効である。なお、アンテナ下端面に開設さ
れるスロットはスロットペア4に限定されるものではな
く、スロット単体や十字スロットとしたり、それらを混
在したりしても良い。
That is, the slot array formed on the lower end surface of the slot array antenna can effectively improve the directivity in the downward direction and the circular polarization axis ratio. The arrangement of the plurality of slot pairs 4 provided in the lower disk portion 3c is as shown in FIG. 3 and is arranged such that the number of arrays is constant regardless of the position of the same diameter as shown in FIG. , (B), the array is arranged so that the number of arrays decreases as approaching the center, or (c), it is arranged in a spiral. Arranging the slot pairs 4 as shown in (b) is effective in coping with the reduction of the area for opening the slots as approaching the center, and arranging the slot pairs 4 as shown in (c). This is effective for improving the circular polarization axis ratio in the downward direction. The slot formed on the lower end face of the antenna is not limited to the slot pair 4 and may be a single slot, a cross slot, or a mixture of them.

【0024】さらに、この第5実施形態においては、誘
電体2の円筒部2bと下側円盤部2cを伝搬する電波の
整合を良好ならしめるため、外部円筒導体3の円筒部3
bと下側円盤部3cの接合部に隅切り7bを設けると共
に、下側円盤部2cの中心まで到達した電波を反射させ
ないようにするため、下側円盤部2cの中心に電波吸収
体12を設けるものとしてある。なお、電波吸収体12
の代わりに反射体を設け、そこまで到達した電波を有効
に放射に寄与させるようにしても良い。
Further, in the fifth embodiment, the cylindrical portion 3 of the external cylindrical conductor 3 is formed in order to improve the matching between radio waves propagating through the cylindrical portion 2b of the dielectric 2 and the lower disk portion 2c.
In addition to providing a corner cut 7b at the joint between the lower disk portion 3c and the lower disk portion 3c, a radio wave absorber 12 is provided at the center of the lower disk portion 2c so as not to reflect a radio wave reaching the center of the lower disk portion 2c. It is provided. The radio wave absorber 12
Instead, a reflector may be provided so that the radio wave that has reached there may be effectively contributed to radiation.

【0025】また、図2(e)に示すスロットアレーア
ンテナの第6実施形態は、非給電側端面部に上記第5実
施形態と同様なラジアル導波路を形成し、かつ、第4実
施形態に示すように内部円柱導体1を閉鎖空部11を有
する中空状としたものである。斯くすれば、下方向の指
向性と円偏波軸比の改善とアンテナの軽量化・経済化を
期せる。なお、内部円柱導体1の内部が空洞であると、
物理的な強度が低下するので、内部円柱導体1の閉鎖空
部11を比較的軽量の誘電体で埋めるようにしても良
い。
In the sixth embodiment of the slot array antenna shown in FIG. 2E, a radial waveguide similar to that of the fifth embodiment is formed on the non-feeding side end face portion. As shown, the inner cylindrical conductor 1 is hollow having a closed space 11. In this way, it is possible to improve the directivity in the downward direction, the circular polarization axis ratio, and reduce the weight and economy of the antenna. If the inside of the inner cylindrical conductor 1 is hollow,
Since the physical strength is reduced, the closed space 11 of the inner cylindrical conductor 1 may be filled with a relatively lightweight dielectric.

【0026】なお、本発明に係るスロットアレーアンテ
ナの天井8への設置方法は、図2に示されるような同軸
線路5で支持する方法に限定されるものでなく、導波管
等の他の種類の給電線により支持する方法、外部導体に
設けた支持用の棒等により支持する方法、接着剤や粘着
テープにより接着する方法やこれらの方法を併用した設
置方法等でもあっても良い。
The method of installing the slot array antenna according to the present invention on the ceiling 8 is not limited to the method of supporting with the coaxial line 5 as shown in FIG. There may be a method of supporting with a type of power supply line, a method of supporting with a supporting rod provided on an external conductor, a method of bonding with an adhesive or an adhesive tape, a setting method using these methods in combination, or the like.

【0027】さらに、図4に基づいて、給電を内部導体
側から行う場合の本発明に係るスロットアレーアンテナ
の実施形態につき説明する。なお、図4(a)〜(g)
において、特に符号を付していないものは、図1(a)
の構成と同様のものである。また、アンテナの接地され
る場所は任意であるが、図4では天井8に固定され、信
号や電力の供給を受ける配置で示す。したがって、給電
位置から見たアンテナの上下方向は図1、図2とは反対
である。
Further, an embodiment of the slot array antenna according to the present invention when power is supplied from the inner conductor side will be described with reference to FIG. 4A to 4G.
In FIG. 1A, those not particularly denoted by reference numerals are those shown in FIG.
This is the same as the configuration described above. Further, the place where the antenna is grounded is arbitrary, but in FIG. 4, it is fixed to the ceiling 8 and is shown as an arrangement for receiving supply of signals and power. Therefore, the vertical direction of the antenna viewed from the feeding position is opposite to that in FIGS.

【0028】図4(a)に示すスロットアレーアンテナ
の第7実施形態は、内部円柱導体1の内部に給電線路を
配設し、内部導体側から誘電体円盤部2bの中心へ給電
したものである。また、外部導体円盤部3aにも図3の
様にスロットペア4…を複数開設し、電磁波が誘電体2
の円盤部2aを径方向へ外側に向かって進みながら外部
導体の円盤部に開設したスロットペア4…から徐々に放
射され、下方向の指向性や円偏波軸比の改善を有効に行
うものである。
In the seventh embodiment of the slot array antenna shown in FIG. 4A, a feed line is provided inside the inner cylindrical conductor 1, and power is fed from the inner conductor side to the center of the dielectric disk portion 2b. is there. Also, a plurality of slot pairs 4 are provided in the outer conductor disk portion 3a as shown in FIG.
Are gradually radiated from the slot pairs 4 provided in the disk portion of the outer conductor while traveling radially outward along the disk portion 2a of the outer conductor 2a to effectively improve the downward directivity and the circular polarization axis ratio. It is.

【0029】図4(b)に示すスロットアレーアンテナ
の第8実施形態は、上記第7実施形態のスロットアレー
アンテナの内部円柱導体の非給電側を凹状とし深い開放
空部10を設けたものである。斯くすれば、アンテナの
軽量化・経済化を期せる。なお、内部円柱導体1に空洞
部があると、物理的な強度が低下するので、内部円柱導
体1の開放空部10を比較的軽量の誘電体で埋めるよう
にしても良い。
The eighth embodiment of the slot array antenna shown in FIG. 4 (b) is a slot array antenna of the seventh embodiment in which the non-feed side of the inner cylindrical conductor is concave and a deep open space 10 is provided. is there. In this case, the weight and economy of the antenna can be reduced. If the inner cylindrical conductor 1 has a hollow portion, the physical strength is reduced. Therefore, the open space 10 of the inner cylindrical conductor 1 may be filled with a relatively lightweight dielectric.

【0030】図4(c)に示すスロットアレーアンテナ
の第9実施形態は、上記第7実施形態のスロットアレー
アンテナの内部円柱導体1が閉鎖空部11を有する中空
状としてある。斯くすれば、アンテナの軽量化・経済化
を期せる。なお、内部円柱導体1の内部が空洞である
と、物理的な強度が低下するので、内部円柱導体1の閉
鎖空部11を比較的軽量の誘電体で埋めるようにしても
良い。
In the ninth embodiment of the slot array antenna shown in FIG. 4C, the inner cylindrical conductor 1 of the slot array antenna of the seventh embodiment has a hollow shape having a closed space 11. In this case, the weight and economy of the antenna can be reduced. If the inside of the inner cylindrical conductor 1 is hollow, the physical strength is reduced. Therefore, the closed space 11 of the inner cylindrical conductor 1 may be filled with a relatively lightweight dielectric.

【0031】図4(d)に示すスロットアレーアンテナ
の第10実施形態は、上記第7実施形態のスロットアレ
ーアンテナの非給電側端面部にもラジアル導波路を形成
するために、内部円柱導体1の非給電側端面部と外部円
筒導体3における非給電側の上側円盤部3cとの間に、
誘電体2の上側円盤部2cを介在させ、さらに誘電体2
の上側円盤部2cの中央部を通る電線路の外側に電波吸
収体12を設けたものである。斯くすれば、誘電体2の
円筒部2bを上端部まで到達した電磁波はその端部に接
続された上側円盤部2cを径方向に内側に向かって進み
中央部の電波吸収体12で吸収されるため、円筒導波路
端部で生じる不要反射を抑圧することができる。
In the tenth embodiment of the slot array antenna shown in FIG. 4D, an inner cylindrical conductor 1 is formed in order to form a radial waveguide also on the non-feed side end face of the slot array antenna of the seventh embodiment. Between the non-power-feeding-side end face portion and the non-power-feeding-side upper disk portion 3c of the external cylindrical conductor 3;
The upper disk portion 2c of the dielectric 2 is interposed and the dielectric 2
A radio wave absorber 12 is provided outside a wire path passing through the center of the upper disk portion 2c. In this way, the electromagnetic wave that has reached the upper end portion of the cylindrical portion 2b of the dielectric 2 travels inward in the radial direction through the upper disk portion 2c connected to the end portion and is absorbed by the radio wave absorber 12 in the central portion. Therefore, unnecessary reflection generated at the end of the cylindrical waveguide can be suppressed.

【0032】図4(e)に示すスロットアレーアンテナ
の第11実施形態は、上記第10実施形態のスロットア
レーアンテナの内部円柱導体1が閉鎖空部11を有する
中空状としてある。斯くすれば、アンテナの軽量化・経
済化を期せる。なお、内部円柱導体1の内部が空洞であ
ると、物理的な強度が低下するので、内部円柱導体1の
閉鎖空部11を比較的軽量の誘電体で埋めるようにして
も良い。
In the eleventh embodiment of the slot array antenna shown in FIG. 4 (e), the inner cylindrical conductor 1 of the slot array antenna of the tenth embodiment has a hollow shape having a closed space 11. In this case, the weight and economy of the antenna can be reduced. If the inside of the inner cylindrical conductor 1 is hollow, the physical strength is reduced. Therefore, the closed space 11 of the inner cylindrical conductor 1 may be filled with a relatively lightweight dielectric.

【0033】図4(f)に示すスロットアレーアンテナ
の第12実施形態は、上記第8実施形態のスロットアレ
ーアンテナの内部円柱導体1の閉鎖空部11に送受信機
系14を納めたものである。斯くすれば、アンテナ全体
をコンパクト化・軽量化することができる。なお、アン
テナへの電力の供給や信号の受け渡しをするためのケー
ブル15は上端面側を通して送受信機に接続される。
In the twelfth embodiment of the slot array antenna shown in FIG. 4F, the transceiver system 14 is housed in the closed space 11 of the inner cylindrical conductor 1 of the slot array antenna of the eighth embodiment. . This makes it possible to reduce the size and weight of the entire antenna. The cable 15 for supplying power to the antenna and transferring signals is connected to the transceiver through the upper end face.

【0034】図4(g)に示すスロットアレーアンテナ
の第13実施形態は、上記第10実施形態のスロットア
レーアンテナの内部円柱導体1の閉鎖空部11に送受信
機系14を納めたものである。斯くすれば、アンテナ全
体をコンパクト化・軽量化することができる。なお、ア
ンテナへの電力の供給や信号の受け渡しをするためのケ
ーブル15は上端面側を通して送受信機に接続される。
In the thirteenth embodiment of the slot array antenna shown in FIG. 4G, a transceiver system 14 is housed in the closed space 11 of the inner cylindrical conductor 1 of the slot array antenna of the tenth embodiment. . This makes it possible to reduce the size and weight of the entire antenna. The cable 15 for supplying power to the antenna and transferring signals is connected to the transceiver through the upper end face.

【0035】なお、本発明に係るスロットアレーアンテ
ナの天井8への設置方法は、図4に示されるような同軸
線路5や、電力や信号の受け渡しをするためのケーブル
15で支持する方法に限定されるものでなく、導波管等
の他の種類の給電線により支持する方法、導体部あるい
は誘電体部に設けた支持用の棒等により支持する方法、
接着剤や粘着テープにより接着する方法やこれらの方法
を併用した設置方法等であっても良い。
The method of installing the slot array antenna according to the present invention on the ceiling 8 is limited to a method of supporting the coaxial line 5 as shown in FIG. 4 or a cable 15 for transmitting and receiving power and signals. Not supported, a method of supporting with another type of power supply line such as a waveguide, a method of supporting with a supporting rod or the like provided on a conductor portion or a dielectric portion,
A method of bonding with an adhesive or an adhesive tape, an installation method using these methods in combination, or the like may be used.

【0036】なお、上記した各実施形態においては、ス
ロットペア4…を水平方向および鉛直方向に整列配置す
るものとしたが、これに限定されるものではない。図5
はスロットペア4…の配列の他の例を示すもので、
(a)〜(d)は各々外部円筒導体3の展開図である。
例えば、(a)に示すように軸の回りに螺旋状にスロッ
トペア4…を配列するものもある。斯くすれば下方向の
円偏波軸比の向上が期待できる。また、(b)に示すよ
うに互い違いにスロットペア4…を配列するものもあ
る。斯くすればスロットペアの配列の密度を高くした
り、配列の自由度を増すことが期待できる。また、
(c)に示すようにスロットペアを所々間引きして配列
するものもある。斯くすればスロットペアの配列数が多
い場合の作製を容易にできる等の効果が期待できる。さ
らに、(d)に示す如く十字スロット16やスロット単
体17を混在して配列するものもある。斯くすることに
より、円筒導波路終端に到達した伝搬波を無駄なく放射
に寄与させることができる等の効果が期待できる。この
ように、スロットアレーアンテナの使用環境に応じて、
適宜なスロットペア配列を選定すれば良い。
In the above embodiments, the slot pairs 4 are arranged in the horizontal and vertical directions, but the present invention is not limited to this. FIG.
Shows another example of an array of slot pairs 4...
(A)-(d) is a development view of the outer cylindrical conductor 3, respectively.
For example, there is a type in which slot pairs 4 are spirally arranged around an axis as shown in FIG. In this case, an improvement in the circular polarization axis ratio in the downward direction can be expected. Further, there is a type in which slot pairs 4 are alternately arranged as shown in FIG. In this way, it can be expected that the density of the arrangement of the slot pairs is increased and the degree of freedom of the arrangement is increased. Also,
As shown in (c), some slot pairs are thinned out and arranged. In this way, it is possible to expect effects such as facilitating the production when the number of slot pairs is large. Further, there is a type in which the cross slot 16 and the single slot 17 are mixedly arranged as shown in FIG. By doing so, it is possible to expect the effect that the propagated wave reaching the end of the cylindrical waveguide can be contributed to radiation without waste. Thus, depending on the usage environment of the slot array antenna,
An appropriate slot pair arrangement may be selected.

【0037】また、上記した各実施形態においては、各
スロットペア4…の第1スロット4aと第2スロット4
bによって左旋偏波を発生させるものであったが、スロ
ットペア4…は、これに限定されるものではない。図6
はスロットペアの他の例を示すもので、例えば(a)に
示すような図1(d)のスロットペアを左右反転させた
右旋円偏波を発生する直交スロットペア18や、(b)
に示すような直線偏波を発生する平行スロットペア19
や、(c)に示すような楕円偏波を発生する非直交スロ
ットペア20等が考えられる。
In each of the above embodiments, the first slot 4a and the second slot 4a of each slot pair 4...
b generates left-handed polarization, but the slot pairs 4 are not limited to this. FIG.
Shows another example of the slot pair. For example, as shown in FIG. 1D, an orthogonal slot pair 18 which generates right-handed circularly polarized light obtained by inverting the slot pair shown in FIG.
A parallel slot pair 19 that generates linear polarization as shown in FIG.
A non-orthogonal slot pair 20 that generates elliptical polarization as shown in FIG.

【0038】すなわち、本発明に係るスロットアレーア
ンテナは円偏波アンテナに限定されたものではなく、使
用形態によっては任意の方向の直線偏波アンテナや楕円
偏波アンテナであっても良いのである。また、円偏波ア
ンテナとして用いる場合にも、各スロットペアが円偏波
素子アンテナであると限定されるものではなく、アレー
アンテナの全方向の円偏波軸比を改善するために、設置
位置によっては直線あるいは楕円偏波のスロットペアと
して設計しても良い。
That is, the slot array antenna according to the present invention is not limited to the circularly polarized antenna, but may be a linearly polarized antenna or an elliptically polarized antenna in an arbitrary direction depending on the use form. Also, when used as a circularly polarized antenna, each slot pair is not limited to a circularly polarized element antenna. Depending on the case, it may be designed as a slot pair of linear or elliptical polarization.

【0039】さらに、導波部を伝搬する電磁波の方向と
スロットペアを構成する各スロットの方向の成す角度が
異なる場合には、各スロットによる反射波の大きさを等
しくするため、(d)に示すように各スロットの大きさ
を異ならしめたスロットペア21のようなものも考えら
れる。
When the direction of the electromagnetic wave propagating in the waveguide and the angle of the direction of each slot forming the slot pair are different, the magnitude of the reflected wave by each slot is made equal. As shown, a slot pair 21 in which the size of each slot is different is also conceivable.

【0040】図7は、本発明に係るスロットアレーアン
テナへの給電方法の例を示すものであり、(a)は上記
第1実施形態で説明したような同軸線路5を用いた給電
法である。また、(b)は外部円筒導体3の円盤導体3
aに円形導波管22を軸を揃えて電気的に接続し、TE
01やTM01モードの軸対称な導波管モードで給電する方
法である。
FIG. 7 shows an example of a method for feeding a slot array antenna according to the present invention. FIG. 7A shows a feeding method using the coaxial line 5 as described in the first embodiment. . (B) shows the disk conductor 3 of the outer cylindrical conductor 3.
a, and electrically connect the circular waveguide 22 to the same axis.
In this method, power is supplied in an axially symmetric waveguide mode such as 01 or TM 01 mode.

【0041】[0041]

【実施例】図8に示すのは、第1実施形態に係るスロッ
トアレーアンテナの実施例の概略構成である。すなわ
ち、(a)に示すように、片端面の中心部に半径約2.
5mm、高さ約2.5mmの円錐型の突起23をもつ直
径28mm、長さ250mmの銅製の円柱24に、内径
28mm、外径38mmの厚さ5mm一定の釣り鐘型の
テフロン25を隙間無くはめ込み、さらに中心にセミリ
ジッドケーブルを通す孔26を開けた銅製のキャップ2
7を隙間無くはめ込みアンテナ基体部としてある。
FIG. 8 shows a schematic configuration of an example of the slot array antenna according to the first embodiment. That is, as shown in (a), a radius of about 2.
A bell-shaped Teflon 25 having a constant diameter of 28 mm and an outer diameter of 38 mm and a constant thickness of 5 mm is fitted into a copper cylinder 24 having a diameter of 28 mm and a length of 250 mm having a conical protrusion 23 having a diameter of 5 mm and a height of about 2.5 mm without any gap. And a copper cap 2 having a hole 26 for passing a semi-rigid cable in the center.
7 is fitted without any gap to form an antenna base.

【0042】また、誘電率約2.17の約0.25mm
厚のガラスクロステフロンの片面に銅箔のラミネートさ
れたマイクロストリップ基板28に、図7(b)のよう
な20行16列のスロットペアのアレーをエッチング
し、それをアンテナ基体部のテフロン24の周面に巻き
付け袷目の9カ所を上から粘着テープを貼り固定し、さ
らにその袷目や銅製キャップ27との接面に導電性糊着
き銅テープを貼り、電気的に接合する。給電は約2.5
mmだけ中心導体を出したセミリジッドケーブルをアン
テナ基体部の銅製キャップ27の中心の孔26に差し込
み、セミリジッドケーブルの中心導体をアンテナの円柱
24の突起23の先端に、外導体を銅製キャップ27に
電気的に接合する。また、同軸導波路を終端まで到達し
た電波を外部に放射あるいは導波路内へ反射させないよ
うにするため、外部円筒導体28の下の部分を約15m
m長く出し、その中に直径38mm高さ30mmの円柱
形のカーボン含有発砲ウレタンで造られた電波吸収体2
9を隙間無くはめ込み固定する。
Also, a dielectric constant of about 2.17 mm of about 2.17
An array of slot pairs of 20 rows and 16 columns as shown in FIG. 7B is etched on a microstrip substrate 28 in which a copper foil is laminated on one side of a thick glass cloth Teflon, and is etched on the Teflon 24 of the antenna base. Adhesive tape is applied from above to wrap around the peripheral surface, and adhesive tape is applied and fixed to the nine surfaces of the lined line, and a conductive glued copper tape is adhered to the lined line and the contact surface with the copper cap 27 to be electrically connected. Power supply is about 2.5
A semi-rigid cable having a center conductor extended by mm is inserted into the center hole 26 of the copper cap 27 of the antenna base, and the center conductor of the semi-rigid cable is electrically connected to the tip of the projection 23 of the antenna cylinder 24, and the outer conductor is connected to the copper cap 27. Bonding. In order to prevent radio waves reaching the end of the coaxial waveguide from being radiated to the outside or reflected into the waveguide, a portion below the outer cylindrical conductor 28 is about 15 m long.
m radio wave absorber 2 made of cylindrical carbon-containing foamed urethane with a diameter of 38 mm and a height of 30 mm
9 is fixed without any gap.

【0043】図9は、上記のように構成したスロットア
レーアンテナの鉛直面内の指向性パターンの実測データ
を示すものである。本スロットアレーアンテナは円偏波
アンテナであるが、図9に垂直偏波成分のパターンを実
線で、水平偏波成分のパターンを点線で示す。また、点
線で示したのはこのアレー配列で理論的に実現可能なコ
セカントビームパターンである。本実施例では製作精度
や設計に不十分な点があるため、設計通りの指向性には
なっていないが、概ねコセカントビームが得られてい
る。なお、グラフの横軸θは鉛直下向きからの角度を表
す。
FIG. 9 shows the measured data of the directivity pattern in the vertical plane of the slot array antenna configured as described above. Although the present slot array antenna is a circularly polarized antenna, FIG. 9 shows the pattern of the vertical polarization component by a solid line and the pattern of the horizontal polarization component by a dotted line. The dotted line shows the cosecant beam pattern that can be theoretically realized with this array arrangement. In the present embodiment, the directivity is not as designed because of insufficient manufacturing accuracy and design, but a cosecant beam is generally obtained. Note that the horizontal axis θ of the graph represents an angle from vertically downward.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明した如くこの発明によれば、誘
電体円盤部の中心へ給電された電磁波が誘電体の円盤部
を径方向へ外側に向かって進むことにより、ラジアル導
波路が形成され、このラジアル導波路を経て電磁波が周
面部に到達すると、円筒部をもう一方の端面に向かって
進むことにより、同軸導波路が形成されるので、電磁波
が同軸導波路を伝搬する過程で、外部導体に開設したス
ロットから外部へ電磁波が放射されると共に、これらの
スロットは周方向に所定間隔で複数配置してあるので、
各スロットからの放射電波による電界及び磁界の強度変
化は周方向に略々均等となる。
As described above, according to the present invention, a radial waveguide is formed by an electromagnetic wave fed to the center of a dielectric disk part traveling radially outward on the dielectric disk part. When the electromagnetic wave reaches the peripheral surface portion through the radial waveguide, the coaxial waveguide is formed by advancing the cylindrical portion toward the other end surface, so that the electromagnetic wave propagates outside the coaxial waveguide in the process of being propagated through the coaxial waveguide. Since electromagnetic waves are radiated from the slots opened in the conductor to the outside and a plurality of these slots are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction,
The electric and magnetic field intensity changes due to radio waves radiated from each slot are substantially uniform in the circumferential direction.

【0045】すなわち、本発明に係るスロットアレーア
ンテナによれば、単一のアンテナでありながらも水平面
内の無指向性を実現できるのである。また、導波部の伝
搬波長の4分の1の長さ間隔離して方向の直交するスロ
ットのペアを外部導体の外周面に開設するものとすれ
ば、容易に円偏波を実現でき、さらに、スロットペアの
大きさと位置を調整することによって、真下方向を弱く
斜め下方向を強く照らすコセカントビームのような所望
の鉛直面内ビームパターンを得ることも容易に実現でき
るので、実用的価値の極めて高いものである。
That is, according to the slot array antenna of the present invention, omnidirectionality in a horizontal plane can be realized even with a single antenna. Further, if a pair of slots perpendicular to the direction is formed on the outer peripheral surface of the outer conductor while being separated from each other by a quarter of the propagation wavelength of the waveguide, circular polarization can be easily realized. By adjusting the size and position of the slot pair, it is possible to easily obtain a desired in-plane beam pattern such as a cosecant beam that weakly illuminates directly below and strongly illuminates obliquely downward. It is extremely expensive.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るスロットアレーアンテナの第1実
施形態を示すもので、(a)はその縦断面図、(b)は
横断面図、(c)は外部円筒導体の周面部の展開図、
(d)はスロットペアの拡大正面図である。
FIG. 1 shows a first embodiment of a slot array antenna according to the present invention, in which (a) is a longitudinal sectional view, (b) is a transverse sectional view, and (c) is a development of a peripheral portion of an outer cylindrical conductor. Figure,
(D) is an enlarged front view of the slot pair.

【図2】(a)は本発明に係るスロットアレーアンテナ
の第2実施形態の縦断面図、(b)は本発明に係るスロ
ットアレーアンテナの第3実施形態の縦断面図、(c)
は本発明に係るスロットアレーアンテナの第4実施形態
の縦断面図、(d)は本発明に係るスロットアレーアン
テナの第5実施形態の縦断面図、(e)は本発明に係る
スロットアレーアンテナの第6実施形態の縦断面図であ
る。
2A is a longitudinal sectional view of a slot array antenna according to a second embodiment of the present invention, FIG. 2B is a longitudinal sectional view of a slot array antenna according to a third embodiment of the present invention, and FIG.
5 is a longitudinal sectional view of a fourth embodiment of the slot array antenna according to the present invention, FIG. 5D is a longitudinal sectional view of a fifth embodiment of the slot array antenna according to the present invention, and FIG. 5E is a slot array antenna according to the present invention. It is a longitudinal section of a 6th embodiment.

【図3】外部円筒導体の下側円盤部の拡大正面図であ
り、(a)は周方向アレー数が一定のもの、(b)は周
方向アレー数が径方向位置によって異なるもの、(c)
はアレーが渦巻状に配列されるものである。
3A and 3B are enlarged front views of a lower disk portion of an outer cylindrical conductor, in which FIG. 3A shows a case where the number of circumferential arrays is constant, FIG. 3B shows a case where the number of circumferential arrays differs depending on a radial position, and FIG. )
Is an array in which the array is spirally arranged.

【図4】(a)は本発明に係るスロットアレーアンテナ
の第7実施形態の縦断面図、(b)は本発明に係るスロ
ットアレーアンテナの第8実施形態の縦断面図、(c)
は本発明に係るスロットアレーアンテナの第9実施形態
の縦断面図、(d)は本発明に係るスロットアレーアン
テナの第10実施形態の縦断面図、(e)は本発明に係
るスロットアレーアンテナの第11実施形態の縦断面
図、(f)は本発明に係るスロットアレーアンテナの第
12実施形態の縦断面図、(g)は本発明に係るスロッ
トアレーアンテナの第13実施形態の縦断面図である。
4A is a longitudinal sectional view of a slot array antenna according to a seventh embodiment of the present invention, FIG. 4B is a longitudinal sectional view of an eighth embodiment of the slot array antenna according to the present invention, and FIG.
9 is a longitudinal sectional view of a ninth embodiment of the slot array antenna according to the present invention, FIG. 9D is a longitudinal sectional view of the tenth embodiment of the slot array antenna according to the present invention, and FIG. 11F is a longitudinal sectional view of the eleventh embodiment, (f) is a longitudinal sectional view of the twelfth embodiment of the slot array antenna according to the present invention, and (g) is a longitudinal sectional view of the thirteenth embodiment of the slot array antenna according to the present invention. FIG.

【図5】外部円筒導体の周面部の展開図であり、(a)
は螺旋型配列、(b)は煉瓦積み配列、(c)は間引き
型配列、(d)は十字スロットやスロットの混在型配列
を示したものである。
FIG. 5 is a development view of a peripheral surface portion of the outer cylindrical conductor, and FIG.
The figure shows a spiral arrangement, (b) shows a brick-laying arrangement, (c) shows a thinning-out arrangement, and (d) shows a cross-shaped slot or a mixed arrangement of slots.

【図6】スロットペアの配置状態説明図であり、(a)
は右旋円偏波用直交スロットペア、(b)は直線偏波用
平行スロットペア、(c)は楕円偏波用非直交スロット
ペア、(d)は大きさの異なるスロットから成るスロッ
トペアを示したものである。
FIG. 6 is an explanatory view of the arrangement of slot pairs;
Is an orthogonal slot pair for right-hand circular polarization, (b) is a parallel slot pair for linear polarization, (c) is a non-orthogonal slot pair for elliptical polarization, and (d) is a slot pair consisting of slots of different sizes. It is shown.

【図7】給電部の拡大縦断面図であり、(a)は同軸線
路による給電、(b)は円形導波管による給電を示した
ものである。
FIGS. 7A and 7B are enlarged longitudinal sectional views of a power supply unit, in which FIG. 7A illustrates power supply by a coaxial line, and FIG. 7B illustrates power supply by a circular waveguide.

【図8】第1実施形態に即したスロットアレーアンテナ
の実施例を示すもので、(a)はアンテナ基体部の縦断
面図、(b)は外部周面導体の展開図である。
FIGS. 8A and 8B show an example of a slot array antenna according to the first embodiment. FIG. 8A is a longitudinal sectional view of an antenna base portion, and FIG. 8B is a developed view of an outer peripheral conductor.

【図9】実施例に係るスロットアレーアンテナの実測指
向性パターンを示す特性線図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram illustrating a measured directivity pattern of the slot array antenna according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 内部円柱導体 2 誘電体 2a 誘電体の円盤部 3 外部円筒導体 4 スロットペア 4a 第1スロット 4b 第2スロット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal cylindrical conductor 2 Dielectric 2a Dielectric disk part 3 External cylindrical conductor 4 Slot pair 4a 1st slot 4b 2nd slot

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくとも一つの円形状外面と該円形状
外面に連なる外周面とを備えた有端筒状の内部導体と、
該内部導体の一つの円形状外面および外周面と各々誘電
体を介して対峙する円盤部および円筒部を備えた外部導
体とからなり、外部導体の円筒部に複数のスロットを開
設すると共に、外部導体の円盤部の中心と内部導体の
形状外面の中心から給電するようにしたことを特徴とす
るスロットアレーアンテナ。
1. An end- shaped cylindrical inner conductor having at least one circular outer surface and an outer peripheral surface continuous with the circular outer surface;
Through one of the circular outer surface and an outer peripheral surface and each dielectric of the internal conductor consists of a outer conductor having a disc portion and a cylindrical portion that faces, as well as opening a plurality of slots in the cylindrical portion of the outer conductor, outer A slot array antenna wherein power is supplied from the center of the disk portion of the conductor and the center of the circular outer surface of the inner conductor .
【請求項2】 外部導体の円筒部と内部導体の外周面と
の間に形成された誘電体導波路を伝搬する電波の波長λ
gの4分の1の長さだけ伝搬方向に離して開設した2つ
のスロットを構成単位とするスロットペアを、外部導体
円筒部に複数設けたことを特徴とする請求項1に記載
のスロットアレーアンテナ。
2. The wavelength λ of a radio wave propagating through a dielectric waveguide formed between a cylindrical portion of an outer conductor and an outer peripheral surface of an inner conductor.
2. The slot according to claim 1, wherein a plurality of slot pairs each including two slots formed in the propagation direction and separated from each other by a quarter of g in the propagation direction are provided in the cylindrical portion of the outer conductor. Array antenna.
【請求項3】 内部導体は両端に円形状端面を、外部導
体は両端に円盤部を備え、誘電体を介して各両端が対峙
するものとし、外部導体の非給電側端面部に複数のスロ
ットを開設したことを特徴とする請求項1又は請求項2
に記載のスロットアレーアンテナ。
Wherein the inner conductor of the circular end faces at both ends, the outer conductor is provided with a disk at both ends, it is assumed that faces each ends through the dielectric, a plurality in the non-feeding side end surface portion of the outer Bushirube body 3. The slot of claim 1 or claim 2, wherein
The slot array antenna according to 1.
【請求項4】 内部導体は、内空部を有する中空状であ
ることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に
記載のスロットアレーアンテナ。
4. The slot array antenna according to claim 1, wherein the inner conductor has a hollow shape having an inner space.
【請求項5】 内部導体の内空部には、送受信機系を収
納するようにしたことを特徴とする請求項4に記載のス
ロットアレーアンテナ。
5. The slot array antenna according to claim 4, wherein a transceiver system is accommodated in an inner space of the inner conductor.
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JPS62252204A (en) * 1986-04-24 1987-11-04 Nec Corp Nondirectional antenna

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