JP3893726B2 - 導波管スロットアレイアンテナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は放射スロット間相互結合を低減できる導波管スロットアレイアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の導波管スロットアレイアンテナを示す図である。図において１は放射スロット、２は放射用方形導波管、３は放射用方形導波管２へ電力を供給する給電スロット、４は給電用方形導波管である。
【０００３】
次に動作について説明する。尚、動作についてはアンテナより電波が放射する場合について述べる。給電用導波管４に入力された電磁波は、給電用スロット３により放射用導波管２に入力される。放射用導波管２に入力された電磁波は放射用導波管２の管軸方向の長さを１／２管内波長のｎ倍とすることにより内部に定在波を発生させる。この定在波は放射用導波管２の端部より１／４管内波長離れた位置から１／２管内波長毎の位置において定在波の振幅が最大となる。この振幅最大の位置に放射スロット１を設けることで放射スロット１上に印加される電界が最大となり、空間へ電磁波が放射される。
【０００４】
各スロットから放射する電磁波の放射パターンは、図７の座標系において図８、図９に示すようになる。ｙ−ｚ面においてはｚ軸から９０゜方向、すなわち導波管の面上での放射はゼロとなる。一方、ｘ−ｚ面では無指向性となる。
【０００５】
従来の導波管スロットアレイアンテナにおいては、放射用導波管は並列に配置されるため、隣接する放射導波管上の放射スロットは隣同士で同位置に存在する。ここで、隣接するスロットの面がｘ−ｚ面であるから、一つの放射スロットから放射される電磁波は隣接する放射スロットヘ結合を生じさせる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の導波管スロットアレイアンテナでは、上述したｘ−ｚ面内の一つの放射スロットから放射される電磁波は隣接する放射スロットヘ結合を発生させ、放射パターンの乱れやインピーダンス特性劣化の問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明による導波管スロットアレイアンテナは上述の問題を解決するために、放射導波管を導波管の管軸方向にずらして配置し、スロットが隣接しないよう構成し、素子間相互結合を低減したものである。
【０００８】
第２の発明による導波管スロットアレイアンテナは上述の問題を解決するために、放射導波管を導波管の管軸方向に１／４管内波長ずつずらして配置し、スロットが隣接しないよう構成し、素子間相互結合を低減したものである。
【０００９】
また、第３の発明による導波管スロットアレイアンテナは上述の問題を解決するために、各導波管の放射スロット面の間に遮蔽板を装荷し、上記遮蔽板の上端部を周期性を持たないような形状とすることにより素子間相互結合を低減したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す導波管スロットアレイアンテナであり、図において１は放射スロット、２は放射用方形導波管、３は放射用方形導波管２ヘ電力を供給する給電スロット、４は給電用方形導波管である。導波管スロットアレイアンテナの放射用方形導波管２を管軸方向にずらして配置することにより、隣接する位置から放射スロットがずれるため、相互結合を減少させ、放射パターン、インピーダンス特性を改善することが可能である。
【００１１】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２を示す導波管スロットアレイアンテナであり、図において１は放射スロット、２は放射用方形導波管、３は放射用方形導波管２へ電力を供給する給電スロット、４は給電用方形導波管である。導波管スロットアレイアンテナの放射用方形導波管２を管軸方向に１／４管内波長ずつずらして配置したものである。放射スロットの間隔が１／２管内波長であるため、放射用方形導波管を素子間隔の半分である１／４管内波長ずつずらして配置することが相互結合の抑制に最も効果的である。相互結合の低減により放射パターン、インピーダンス特性を改善することが可能である。
【００１２】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３を示す導波管スロットアレイアンテナであり、１は放射スロット、２は放射用方形導波管、５は遮蔽板である。導波管スロットアレイアンテナにおいて、各導波管の放射スロット面の間に遮蔽板を装荷し、上記遮蔽板の上端部を周期性を持たないような形状とすることにより、遮蔽板の上端部の回折および散乱による干渉波が特定の部位に集中することがなくなり、隣接する放射スロットの位置での干渉波の影響が小さくなり、相互結合を減少させ、放射パターン、インピーダンス特性を改善することが可能である。
【００１３】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４を示す導波管スロットアレイアンテナであり、１は放射スロット、２は放射用方形導波管、５は遮蔽板、６は遮蔽板５に設けられた穴である。
【００１４】
実施の形態４を図４を参照し詳細に説明する。図中Ａは任意の放射用導波管上の任意のスロットの位置を示し、Ｂは上記導波管に併設された導波管上の上記スロットに隣接するスロットの位置を示し、ＣはＡより放射され遮蔽板の上端部で回折、散乱してＢに到達する電波を示し、ＤはＡより放射され遮蔽板上に設けられた穴を通ってＢに到達する電波を示す。Ａから放射された電波のうち遮蔽板の上端部で回折、散乱されＢに到達する電波Ｃが存在する。また、Ａから放射された電波のうち遮蔽板上に設けられた穴を通してＢに到達する電波Ｄが存在する。一般にはＣとＤの振幅は等しくならず、任意の位相差をもつ。Ｂにおける２つの電波Ｃ、Ｄの振幅が等しく、位相差が１８０度となるような遮蔽板の高さ、穴の寸法、位置とすることにより、２つの電波は相殺され相互結合を減少させ、放射パターン、インピーダンス特性を改善することが可能である。
【００１５】
実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５を示す導波管スロットアレイアンテナであり、図において１は放射スロット、２は放射用方形導波管、７は給電用導波管の幅の狭い面に設けられた穴である。
【００１６】
実施の形態５を図５を参照し詳細に説明する。図中Ａは任意の放射用導波管上の任意のスロットの位置を示し、Ｂは上記導波管に併設された導波管上の上記スロットに隣接するスロットの位置を示し、ＣはＡから放射されＢに到達する電波、ＤはＣによりＢを通し導波管内に誘起される電磁波、Ｅは上記２つの放射用導波管が接する管壁に設けられた穴により導波管内に生じる電磁波を示す。ＡからＢへ放射される電波ＣによりＢを通し導波管内に電磁波Ｄが生じる。また、上記２つの放射用導波管が接する管壁に設けられた穴により、導波管内に電磁波Ｅが生じる。一般に、導波管内の２つの電磁波Ｄ、Ｅの振幅は等しくなく、任意の位相差をもつ。２つの電磁波Ｄ、Ｅの振幅が等しく、位相差が１８０度となるような穴の寸法、位置とすることにより２つの電波は相殺され相互結合を減少させ、放射パターン、インピーダンス特性を改善することが可能である。
【００１７】
【発明の効果】
第１の発明によれば、方形導波管の幅広面上に設けられたスロットに上記導波管より給電する導波管給電スロットアンテナを複数並接した導波管スロットアレイアンテナにおいて、方形導波管を長手方向にずらし、スロットが隣接しないよう構成することにより素子間相互結合を低減し、放射パターン、インピーダンス特性を改善することが可能である。また、素子間相互結合を考慮した設計が不要となり、設計が容易になる。
【００１８】
また、第２の発明によれば、方形導波管の幅広面上に設けられたスロットに上記導波管より給電する導波管給電スロットアンテナを複数並接した導波管スロットアレイアンテナにおいて、方形導波管を管軸方向に１／４管内波長ずつずらし、スロットが隣接しないよう構成することにより素子間相互結合を低減し、放射パターン、インピーダンス特性を改善することが可能である。また、素子間相互結合を考慮した設計が不要となり、設計が容易になる。
【００１９】
また、第３の発明によれば、方形導波管の幅広面上に設けられたスロットに上記導波管より給電する導波管給電スロットアンテナを複数並接した導波管スロットアレイアンテナにおいて、導波管と導波管の間に遮蔽板を装荷し、上記遮蔽板の上端部を周期性を持たないような形状とすることにより、素子間相互結合を低減し、放射パターン、インピーダンス特性を改善することが可能である。また、遮蔽板を設けることにより、スロットから放射される広角方向の電磁波を抑制することにより、広角方向のサイドローブを低減させることが可能である。また、素子間相互結合を考慮した設計が不要となり、設計が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る導波管スロットアレイアンテナを示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態２に係る導波管スロットアレイアンテナを示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態３に係る導波管スロットアレイアンテナを示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態４に係る導波管スロットアレイアンテナを示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態５に係る導波管スロットアレイアンテナを示す図である。
【図６】 従来の導波管スロットアレイアンテナを示す図である。
【図７】 導波管スロットアレイアンテナの構成図および座標系を示す図である。
【図８】 スロットアンテナの放射パターンを示す図である。
【図９】 スロットアンテナの放射パターンを示す図である。
【符号の説明】
１ 放射スロット、２ 放射用方形導波管、３ 放射用方形導波管へ電力を供給する給電スロット、４ 給電用方形導波管、５ 遮蔽板、６ 遮蔽板に設けられた穴、７ ２つの放射用方形導波管が接する管壁に設けられた穴。
【発明の属する技術分野】
この発明は放射スロット間相互結合を低減できる導波管スロットアレイアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の導波管スロットアレイアンテナを示す図である。図において１は放射スロット、２は放射用方形導波管、３は放射用方形導波管２へ電力を供給する給電スロット、４は給電用方形導波管である。
【０００３】
次に動作について説明する。尚、動作についてはアンテナより電波が放射する場合について述べる。給電用導波管４に入力された電磁波は、給電用スロット３により放射用導波管２に入力される。放射用導波管２に入力された電磁波は放射用導波管２の管軸方向の長さを１／２管内波長のｎ倍とすることにより内部に定在波を発生させる。この定在波は放射用導波管２の端部より１／４管内波長離れた位置から１／２管内波長毎の位置において定在波の振幅が最大となる。この振幅最大の位置に放射スロット１を設けることで放射スロット１上に印加される電界が最大となり、空間へ電磁波が放射される。
【０００４】
各スロットから放射する電磁波の放射パターンは、図７の座標系において図８、図９に示すようになる。ｙ−ｚ面においてはｚ軸から９０゜方向、すなわち導波管の面上での放射はゼロとなる。一方、ｘ−ｚ面では無指向性となる。
【０００５】
従来の導波管スロットアレイアンテナにおいては、放射用導波管は並列に配置されるため、隣接する放射導波管上の放射スロットは隣同士で同位置に存在する。ここで、隣接するスロットの面がｘ−ｚ面であるから、一つの放射スロットから放射される電磁波は隣接する放射スロットヘ結合を生じさせる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の導波管スロットアレイアンテナでは、上述したｘ−ｚ面内の一つの放射スロットから放射される電磁波は隣接する放射スロットヘ結合を発生させ、放射パターンの乱れやインピーダンス特性劣化の問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明による導波管スロットアレイアンテナは上述の問題を解決するために、放射導波管を導波管の管軸方向にずらして配置し、スロットが隣接しないよう構成し、素子間相互結合を低減したものである。
【０００８】
第２の発明による導波管スロットアレイアンテナは上述の問題を解決するために、放射導波管を導波管の管軸方向に１／４管内波長ずつずらして配置し、スロットが隣接しないよう構成し、素子間相互結合を低減したものである。
【０００９】
また、第３の発明による導波管スロットアレイアンテナは上述の問題を解決するために、各導波管の放射スロット面の間に遮蔽板を装荷し、上記遮蔽板の上端部を周期性を持たないような形状とすることにより素子間相互結合を低減したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す導波管スロットアレイアンテナであり、図において１は放射スロット、２は放射用方形導波管、３は放射用方形導波管２ヘ電力を供給する給電スロット、４は給電用方形導波管である。導波管スロットアレイアンテナの放射用方形導波管２を管軸方向にずらして配置することにより、隣接する位置から放射スロットがずれるため、相互結合を減少させ、放射パターン、インピーダンス特性を改善することが可能である。
【００１１】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２を示す導波管スロットアレイアンテナであり、図において１は放射スロット、２は放射用方形導波管、３は放射用方形導波管２へ電力を供給する給電スロット、４は給電用方形導波管である。導波管スロットアレイアンテナの放射用方形導波管２を管軸方向に１／４管内波長ずつずらして配置したものである。放射スロットの間隔が１／２管内波長であるため、放射用方形導波管を素子間隔の半分である１／４管内波長ずつずらして配置することが相互結合の抑制に最も効果的である。相互結合の低減により放射パターン、インピーダンス特性を改善することが可能である。
【００１２】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３を示す導波管スロットアレイアンテナであり、１は放射スロット、２は放射用方形導波管、５は遮蔽板である。導波管スロットアレイアンテナにおいて、各導波管の放射スロット面の間に遮蔽板を装荷し、上記遮蔽板の上端部を周期性を持たないような形状とすることにより、遮蔽板の上端部の回折および散乱による干渉波が特定の部位に集中することがなくなり、隣接する放射スロットの位置での干渉波の影響が小さくなり、相互結合を減少させ、放射パターン、インピーダンス特性を改善することが可能である。
【００１３】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４を示す導波管スロットアレイアンテナであり、１は放射スロット、２は放射用方形導波管、５は遮蔽板、６は遮蔽板５に設けられた穴である。
【００１４】
実施の形態４を図４を参照し詳細に説明する。図中Ａは任意の放射用導波管上の任意のスロットの位置を示し、Ｂは上記導波管に併設された導波管上の上記スロットに隣接するスロットの位置を示し、ＣはＡより放射され遮蔽板の上端部で回折、散乱してＢに到達する電波を示し、ＤはＡより放射され遮蔽板上に設けられた穴を通ってＢに到達する電波を示す。Ａから放射された電波のうち遮蔽板の上端部で回折、散乱されＢに到達する電波Ｃが存在する。また、Ａから放射された電波のうち遮蔽板上に設けられた穴を通してＢに到達する電波Ｄが存在する。一般にはＣとＤの振幅は等しくならず、任意の位相差をもつ。Ｂにおける２つの電波Ｃ、Ｄの振幅が等しく、位相差が１８０度となるような遮蔽板の高さ、穴の寸法、位置とすることにより、２つの電波は相殺され相互結合を減少させ、放射パターン、インピーダンス特性を改善することが可能である。
【００１５】
実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５を示す導波管スロットアレイアンテナであり、図において１は放射スロット、２は放射用方形導波管、７は給電用導波管の幅の狭い面に設けられた穴である。
【００１６】
実施の形態５を図５を参照し詳細に説明する。図中Ａは任意の放射用導波管上の任意のスロットの位置を示し、Ｂは上記導波管に併設された導波管上の上記スロットに隣接するスロットの位置を示し、ＣはＡから放射されＢに到達する電波、ＤはＣによりＢを通し導波管内に誘起される電磁波、Ｅは上記２つの放射用導波管が接する管壁に設けられた穴により導波管内に生じる電磁波を示す。ＡからＢへ放射される電波ＣによりＢを通し導波管内に電磁波Ｄが生じる。また、上記２つの放射用導波管が接する管壁に設けられた穴により、導波管内に電磁波Ｅが生じる。一般に、導波管内の２つの電磁波Ｄ、Ｅの振幅は等しくなく、任意の位相差をもつ。２つの電磁波Ｄ、Ｅの振幅が等しく、位相差が１８０度となるような穴の寸法、位置とすることにより２つの電波は相殺され相互結合を減少させ、放射パターン、インピーダンス特性を改善することが可能である。
【００１７】
【発明の効果】
第１の発明によれば、方形導波管の幅広面上に設けられたスロットに上記導波管より給電する導波管給電スロットアンテナを複数並接した導波管スロットアレイアンテナにおいて、方形導波管を長手方向にずらし、スロットが隣接しないよう構成することにより素子間相互結合を低減し、放射パターン、インピーダンス特性を改善することが可能である。また、素子間相互結合を考慮した設計が不要となり、設計が容易になる。
【００１８】
また、第２の発明によれば、方形導波管の幅広面上に設けられたスロットに上記導波管より給電する導波管給電スロットアンテナを複数並接した導波管スロットアレイアンテナにおいて、方形導波管を管軸方向に１／４管内波長ずつずらし、スロットが隣接しないよう構成することにより素子間相互結合を低減し、放射パターン、インピーダンス特性を改善することが可能である。また、素子間相互結合を考慮した設計が不要となり、設計が容易になる。
【００１９】
また、第３の発明によれば、方形導波管の幅広面上に設けられたスロットに上記導波管より給電する導波管給電スロットアンテナを複数並接した導波管スロットアレイアンテナにおいて、導波管と導波管の間に遮蔽板を装荷し、上記遮蔽板の上端部を周期性を持たないような形状とすることにより、素子間相互結合を低減し、放射パターン、インピーダンス特性を改善することが可能である。また、遮蔽板を設けることにより、スロットから放射される広角方向の電磁波を抑制することにより、広角方向のサイドローブを低減させることが可能である。また、素子間相互結合を考慮した設計が不要となり、設計が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る導波管スロットアレイアンテナを示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態２に係る導波管スロットアレイアンテナを示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態３に係る導波管スロットアレイアンテナを示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態４に係る導波管スロットアレイアンテナを示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態５に係る導波管スロットアレイアンテナを示す図である。
【図６】 従来の導波管スロットアレイアンテナを示す図である。
【図７】 導波管スロットアレイアンテナの構成図および座標系を示す図である。
【図８】 スロットアンテナの放射パターンを示す図である。
【図９】 スロットアンテナの放射パターンを示す図である。
【符号の説明】
１ 放射スロット、２ 放射用方形導波管、３ 放射用方形導波管へ電力を供給する給電スロット、４ 給電用方形導波管、５ 遮蔽板、６ 遮蔽板に設けられた穴、７ ２つの放射用方形導波管が接する管壁に設けられた穴。
Claims (1)
- 複数の方形導波管を上記導波管の幅の狭い面が接するように配置し、上記各導波管の幅の広い面上に管軸に平行な複数の細長い放射スロットを１／２管内波長ごとに配置した導波管スロットアレイアンテナにおいて、上記各導波管の放射スロット面の間に遮蔽板を装荷し、上記遮蔽板の上端部を周期性を持たないような形状としたことを特徴とする導波管スロットアレイアンテナ。
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| JP07881398A JP3893726B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 導波管スロットアレイアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP07881398A JP3893726B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 導波管スロットアレイアンテナ |
Publications (2)
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| JPH11274848A JPH11274848A (ja) | 1999-10-08 |
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ID=13672293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07881398A Expired - Fee Related JP3893726B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 導波管スロットアレイアンテナ |
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| Country | Link |
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1998
- 1998-03-26 JP JP07881398A patent/JP3893726B2/ja not_active Expired - Fee Related
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