JP2916412B2 - 漏れ波nrdガイド及び漏れ波nrdガイドを用いた平面アンテナ - Google Patents

漏れ波nrdガイド及び漏れ波nrdガイドを用いた平面アンテナ

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JP2916412B2
JP2916412B2 JP8119120A JP11912096A JP2916412B2 JP 2916412 B2 JP2916412 B2 JP 2916412B2 JP 8119120 A JP8119120 A JP 8119120A JP 11912096 A JP11912096 A JP 11912096A JP 2916412 B2 JP2916412 B2 JP 2916412B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、漏れ波NRDガイ
ド及び漏れ波NRDガイドを用いた平面アンテナに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、ミリ波集積回路用誘電体線路とし
て、上部金属板及び下部金属板を平行配置し、この平行
配置した上部及び下部金属板間に誘電体ストリップを配
置してなる非放射性誘電体線路(Nonradiative Dielect
ric Waveguide :以下NRDガイドという)が知られて
いる。
【0003】上記NRDガイドにおいて、誘電体ストリ
ップに複数の凹部を設け、NRDガイド端部に信号を入
力することによって上部及び下部金属板間に漏れ波を放
射する漏れ波NRDガイドが提案されている。
【0004】更に上記従来技術の漏れ波NRDガイドを
給電線路にして、スロットアンテナとを組み合わせた平
面アンテナが提案されている。図7は、従来技術の漏れ
波NRDガイドの一例を示す斜視図である。
【0005】図7に示すように上部金属板1及び下部金
属板2を所定の間隔を保って平行配置し、この金属板
1,2間に誘電体ストリップ3を配置している。そし
て、この誘電体ストリップ3の上面に複数の凹部からな
る凹部素子4を形成している。
【0006】上記のように構成された漏れ波NRDガイ
ドは、誘電体ストリップ3に設けた複数の凹部素子4に
よって、NRDガイドの伝送波の電界が、誘電率分布の
非対称性により上部及び下部金属板1,2間に漏れ波を
放射する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術による漏
れ波NRDガイドは、放射効率が比較的低く、従って、
この漏れ波NRDガイドを給電線路にしてスロットアン
テナと組み合わせて構成した平面アンテナは大きくなっ
てしまうという問題があった。
【0008】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、簡単な構造プロセスで、放射効率の高い漏
れ波NRDガイドを提供することを目的とする。また、
本発明は、小型で、かつ、アンテナ効率の高い漏れ波N
RDガイドを用いた平面アンテナを提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、面状の平
行金属板間に誘電体ストリップを設けてなるNRDガイ
ドにおいて、上記金属板に対向する上記誘電体ストリッ
プの一方の面に形成されて上記平行金属板間に漏れ波を
放射する複数の凹部素子と、上記誘電体ストリップの上
記凹部素子とは反対側に設けられた金属板に該誘電体ス
トリップに対応して形成され、上記誘電体ストリップに
おける誘電率分布の非対称性を強める溝からなる金属板
素子とを具備したことを特徴とする。
【0010】第2の発明は、上記金属板素子を構成する
溝内に誘電体ストリップの一部を挿入することを特徴と
する漏れ波NRDガイドである。
【0011】第3の発明は、上記金属板素子を構成する
溝を誘電体ストリップに形成された凹部素子に対応させ
て凹凸状に形成したことを特徴とする漏れ波NRDガイ
ドである。第4の発明は、上記第1、第2または第3の
発明における漏れ波NRDガイドを使用し、該漏れ波N
RDガイドから放射される高周波によって平面状のアン
テナ部を駆動することを特徴とする漏れ波NRDガイド
を用いた平面アンテナである。
【0012】上記のように誘電体ストリップに設けた凹
部素子と一方の金属板に形成した金属板素子とを組み合
わせることにより、誘電率分布の非対称性が強まり、従
来技術の漏れ波NRDガイドより強い漏れ波を得ること
ができる。また、上記漏れ波NRDガイドを用いて平面
アンテナを構成することにより、小型化が可能で、か
つ、高いアンテナ効率を得ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。 (第1実施形態)図1は、本発明の第1実施形態に係る
漏れ波NRDガイドの斜視図、図2(a)は同漏れ波N
RDガイドの側断面図、同図(b)は図2(a)のA−
A′断面図である。
【0014】図2(a),(b)に示すよう上部金属板
1及び下部金属板2が所定の間隔を保って平行配置さ
れ、この金属板1,2間に誘電体ストリップ3が配置さ
れる。そして、この誘電体ストリップ3の上面に複数の
凹部からなる凹部素子4が形成される。この場合、凹部
素子4は、NRDガイド(誘電体ストリップ3)伝送波
長に対して十分短いピッチで形成される。更に、下部金
属板2には、誘電体ストリップ3に対向して該誘電体ス
トリップ3より幅の狭い金属板素子5が設けられる。こ
の金属板素子5は、下部金属板2に設けられた溝あるい
は金属素子によって形成される。
【0015】上記のように構成された漏れ波NRDガイ
ドは、NRDガイド伝送波長に対して十分短いピッチの
凹部素子4が誘電体ストリップ3に刻まれ、また、誘電
体ストリップ3の構造が上下非対称なため、上部及び下
部金属板1,2に平行な電界は、誘電率分布の非対称性
により、NRDガイド進行方向の各素子から左右の金属
板1,2間に連続的に漏れ波が生じる。この場合、誘電
体ストリップ3に形成されている凹部素子4とは反対側
の下部金属板2には、金属板素子5が形成されているの
で、誘電体ストリップ3における誘電率分布の非対称性
が更に強められ、より多くの漏れ波が生じる。
【0016】この漏れ波は、各凹部素子4での漏れ波の
位相がNRDガイド伝送波と同じであるので、誘電体ス
トリップ3に対して斜め方向に放射する。更に、終端で
の反射波により副放射が発生するため、無反射終端器を
必要とするが、単位長当りの凹部素子4の数が多いの
で、広帯域な漏れ波が得られる。
【0017】上記のように誘電体ストリップ3に設けた
凹部素子4と下部金属板2に形成した金属板素子5とを
組み合わせることにより、誘電率分布の非対称性が強ま
り、従来技術の漏れ波NRDガイドより強い漏れ波が得
られる。
【0018】(第2実施形態)図3(a)は、本発明の
第2実施形態に係る同漏れ波NRDガイドの側断面図、
同図(b)は同図(a)のB−B′断面図である。
【0019】この第2実施形態は、上記第1実施形態の
漏れ波NRDガイドにおいて、下部金属板2に誘電体ス
トリップ3の幅で一定深さの溝を形成し、この溝内に誘
電体ストリップ3の一部を位置させ、更に、上記溝の中
央に沿って金属板素子5を形成したものである。
【0020】この第2実施形態の漏れ波NRDガイド
は、上記第1実施形態の漏れ波NRDガイドより強い漏
れ波が得られる。また、誘電体ストリップ3を下部金属
板2に形成した溝内に位置させているので、誘電体スト
リップ3を真っ直ぐに配置できると共に非常に簡単に組
み込むことができ、かつ、構造上何等かの力が加わって
もその位置を確実に保持することができる。
【0021】(第3実施形態)図4(a)は、本発明の
第3実施形態に係る漏れ波NRDガイドの側断面図、図
4(b)は同図(a)のC−C′断面図である。
【0022】この第3実施形態は、上記第2実施形態に
おける金属板素子5に代えて、誘電体ストリップ3の凹
部素子4に対応するように凹凸状の金属板素子6を形成
したものである。
【0023】この第3実施形態における漏れ波NRDガ
イドは、誘電体ストリップ3の凹部素子4と金属板素子
6の各素子を対応させることにより、誘電率分布の非対
称性が強まり、かつ、対応した素子を複数個設けること
により強い漏れ波が得られる。
【0024】なお、この第3実施形態では、第2実施形
態における金属板素子5に代えて金属板素子6を用いた
場合について示したが、第1実施形態金属板素子5に代
えて、誘電体ストリップ3の凹部素子4に対応するよう
に凹凸状の金属板素子6を形成するようにしても良い。
【0025】(第4実施形態)この第4実施形態は、上
記第1実施形態の漏れ波NRDガイドを用いて平面アン
テナを構成した場合について示したものである。
【0026】図5は第4実施形態に係る平面アンテナの
斜視図、図6は図5のD−D′断面図である。この第4
実施形態に係る平面アンテナは、第1実施形態の漏れ波
NRDガイド10とスロットアンテナ部11により構成
される。
【0027】上記漏れ波NRDガイド10における上部
金属板1と下部金属板2との間には、誘電体ストリップ
3と平行する端縁部に短絡壁12が設けられる。また、
上部金属板1と下部金属板2との間の他の端縁部にも上
記短絡壁12と同様に短絡壁が設けられる。
【0028】そして、上記漏れ波NRDガイド10に
は、短絡壁12の一方の端部近傍に同軸線路13が設け
られ、この同軸線路13を介して誘電体ストリップ3に
給電される。漏れ波NRDガイド10は、スロットアン
テナ部11に対して斜めに結合されるもので、例えば図
示上端の側部により図示下端の側部が長く形成され、誘
電体ストリップ3に形成される凹部素子4がスロットア
ンテナ部11の方向に対してθd だけ傾いて形成される
ようにしている。
【0029】一方、スロットアンテナ部11は、上部金
属板1に複数のスロット15が例えば所定の間隔で平行
に形成される。上記の構成において、同軸線路13によ
り給電された誘電体ストリップ3には、NRDガイド伝
送波であるLSM01モードの電磁波が誘電体ストリップ
3に集中して伝搬する。この誘電体ストリップ3に凹部
素子4を形成すると共に、凹部素子4とは反対側の位置
に金属板素子5を形成することにより、LSM01モード
の電磁波の一部が上部金属板1と下部金属板2との空間
に放射される。この放射された電磁波は、オーバーサイ
ズ導波管内のTEn0モードと同じ電界の向きを持つ。ま
た、この放射された電磁波は、誘電体ストリップ3の両
側に逆位相で放射されるため、短絡壁12側に向かう電
磁波をスロット15側に向かう電磁波と同位相となるよ
うに反射させるために、短絡壁12と誘電体ストリップ
3の側壁(同軸線路13側)の間隔は、約3/4λ0
(λ0 =自由空間波長)離れている。
【0030】スロット15側に同位相で向かう電磁波
は、誘電体ストリップ3に漏れ波NRDガイド伝送波長
(λg )に対して十分に短いピッチで形成された凹部素
子4と金属板素子5により連続的に漏れ波が生じ、各素
子での漏れ波の位相が漏れ波NRDガイド伝送波長λg
と同じため、線路に対して斜め方向(θd 方向)に放射
する。このθd は、次式により求められる。
【0031】θd =sin-1(λ0 /λg ) 但し、λg は漏れ波NRDガイド伝送波長である。この
斜め方向に放射する漏れ波とスロット15を同位相で励
振させるために、誘電体ストリップ3に対してθd だけ
スロット15を傾けた電磁波は、各々のスロット15か
ら同位相で直線偏波が放射される。
【0032】なお、上記第4実施形態では、第1実施形
態の漏れ波NRDガイドを用いて平面アンテナを構成し
た場合について示したが、第2実施形態、第3実施形態
の漏れ波NRDガイドを用いても、上記第4実施形態と
同様にして平面アンテナを構成し得るものである。
【0033】また、上記第4実施形態では、複数のスロ
ット15を設けてなるスロットアンテナに実施した場合
について示したが、これに限らず他の種類の平面アンテ
ナ(直線偏波、円偏波)を形成しても良い。
【0034】上記のように第1〜第3実施形態で示した
漏れ波NRDガイドを用いて平面アンテナを構成するこ
とにより、小型で、かつ、動作効率の高い平面アンテナ
を構成することができる。
【0035】なお、上記各実施形態では、誘電体ストリ
ップ3の凹部素子4の反対側の下部金属板2に金属板素
子5を形成した場合について示したが、この金属板素子
5は上記実施形態に限定されるものでなく、どのような
形状であっても良い。また、上記各実施形態で示した漏
れ波NRDガイド及び平面アンテナは、可逆素子である
ので、送信及び受信の双方に利用することができる。
【0036】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、誘
電体ストリップに設けた複数の凹部の反対側の金属板
に、金属板素子を形成することにより、簡単な構造で、
放射効率の高い漏れ波NRDガイドを実現することがで
きる。また、上記漏れ波NRDガイドを用いて平面アン
テナを構成することにより、小型で、かつ、非常に高い
アンテナ効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る漏れ波NRDガイ
ドの構成を示す斜視図。
【図2】同実施形態における漏れ波NRDガイドの側断
面図及びA−A′断面図。
【図3】本発明の第2実施形態に係る漏れ波NRDガイ
ドの側断面図及びB−B′断面図。
【図4】本発明の第3実施形態に係る漏れ波NRDガイ
ドの側断面図及びC−C′断面図。
【図5】本発明の第4実施形態に係る漏れ波NRDガイ
ドを用いた平面アンテナの構成図。
【図6】図5におけるD−D′断面図。
【図7】従来の漏れ波NRDガイドの構成を示す斜視
図。
【符号の説明】
1 上部金属板 2 下部金属板 3 誘電体ストリップ 4 凹部素子 5,6 金属板素子 10 漏れ波NRDガイド 11 スロットアンテナ部 12 短絡壁 13 同軸線路 15 スロット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−209210(JP,A) 電子情報通信学会技術研究報告A・P −91−124 電子情報通信学会論文誌C−▲I▼, Vol.J73−C−▲I▼,No.11. 1990.pp.716−723 International Jou rnal of Infrared a nd Millimeter Wave s,Vol.11,No.11,1990,p p.1323−1332 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01Q 13/20 H01P 3/16 JICSTファイル(JOIS)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 面状の平行金属板間に誘電体ストリップ
    を設けてなるNRDガイドにおいて、 上記金属板に対向する上記誘電体ストリップの一方の面
    に形成されて上記平行金属板間に漏れ波を放射する複数
    の凹部素子と、 上記誘電体ストリップの上記凹部素子とは反対側に設け
    られた金属板に該誘電体ストリップに対応して形成さ
    、上記誘電体ストリップにおける誘電率分布の非対称
    性を強める溝からなる金属板素子とを具備したことを特
    徴とする漏れ波NRDガイド。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の漏れ波NRDガイドにお
    いて、上記金属板素子を構成する溝内に誘電体ストリッ
    プの一部を挿入することを特徴とする漏れ波NRDガイ
    ド。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の漏れ波NRDガ
    イドにおいて、金属板素子を構成する溝を誘電体ストリ
    ップに形成された凹部素子に対応させて凹凸状に形成し
    たことを特徴とする漏れ波NRDガイド。
  4. 【請求項4】 請求項1、2または3記載の漏れ波NR
    Dガイドを使用し、該漏れ波NRDガイドから放射され
    る高周波によって平面状のアンテナ部を駆動することを
    特徴とする漏れ波NRDガイドを用いた平面アンテナ。
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Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
International Journal of Infrared and Millimeter Waves,Vol.11,No.11,1990,pp.1323−1332
電子情報通信学会技術研究報告A・P−91−124
電子情報通信学会論文誌C−▲I▼,Vol.J73−C−▲I▼,No.11.1990.pp.716−723

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