JP3932767B2 - Array antenna - Google Patents

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JP3932767B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体導波路を用いたアレイアンテナに係り、特に、分岐部の放射損失を低減させた高利得・高効率なアレイアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信および無線通信機器、車載レーダ等に用いられる固定、半固定または移動端末の平面アンテナに、誘電体導波路を用いたアレイアンテナ（誘電体アンテナ）が適用される。
【０００３】
従来、小型化された移動端末、車載レーダ等に用いられる平面アンテナは、導波系にマイクロストリップ線路やトリプレート線路等を用いたアンテナが主流である。しかしながら、上記のような従来の平面アンテナは、電磁波の伝送路に細い導体線を使用するため、周波数の上昇とともに、導体に電磁波を励振した際に生ずる損失（導体損失）や放射による損失（放射損失）が大きくなり、高効率な送受信特性を得ることが困難となる。そこで、高い周波数で用いるアンテナにおいて、誘電体導波路を用いたアレイアンテナが提案されている。
【０００４】
図８に示されるように、従来のアレイアンテナは、誘電体導波路１と、誘電体導波路１とは異なる誘電率の誘電体ブロック２と、金属導体板４と、金属導体ピン６とにより構成されており、誘電体導波路１は金属導体板４の上面に密着して配置されており、誘電体導波路１は複数の分岐を有し、誘電体導波路１の一端に外部電力源（図示せず）から供給された電力を各分岐に導波させ、分岐上の誘電体ブロック２を配置した部分から外部空間に電力を放射するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、誘電体導波路による分岐構造に屈曲部９が存在するため、この屈曲部９から導波するべき電磁波がアンテナ外部に放射されてしまい、アンテナ全体の効率を低下させてしまう問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、分岐部の放射損失を低減させた高利得・高効率なアレイアンテナを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、誘電体導波路と、該誘電体導波路とは誘電率の異なる誘電体ブロックと、円筒形の誘電体共振器と、金属導体板と、外部電力源から電力を供給する給電素子とにより構成されており、前記金属導体板の上面には複数の前記誘電体導波路が互いに平行になるよう配置されており、これら誘電体導波路の上面には複数の前記誘電体ブロックが該誘電体導波路に密着して配置されており、互いに平行に配置した複数の誘電体導波路の両端には金属導体ブロックが密着して配置されており、前記平行に配置した誘電体導波路の間にはそれぞれ誘電体導波路に近接して前記誘電体共振器が配置されており、ひとつの誘電体導波路には前記給電素子が取り付けられており、該給電素子によって外部電力源から供給された電力を当該誘電体導波路に導波させて前記金属導体ブロック間で定在波を励起させ、かつ前記電力を前記誘電体共振器を介して隣接した誘電体導波路に導波させ、これら誘電体導波路の前記誘電体ブロックを配置した部分から外部空間に電力を放射するものである。
【０００８】
また、誘電体導波路と、円筒形の誘電体共振器と、金属導体板と、外部電力源から電力を供給する給電素子とにより構成されており、前記金属導体板の上面には複数の前記誘電体導波路が互いに平行になるよう配置されており、これら誘電体導波路の上面には複数の凹部が設けられており、互いに平行に配置した複数の誘電体導波路の両端には金属導体ブロックが密着して配置されており、前記平行に配置した誘電体導波路の間にはそれぞれ誘電体導波路に近接して前記誘電体共振器が配置されており、ひとつの誘電体導波路には前記給電素子が取り付けられており、該給電素子によって外部電力源から供給された電力を当該誘電体導波路に導波させて前記金属導体ブロック間で定在波を励起させ、かつ前記電力を前記誘電体共振器を介して隣接した誘電体導波路に導波させ、これら誘電体導波路上の前記凹部から外部空間に電力を放射するものである。
【０００９】
また、片面に複数の直線状の凸部を設けた誘電体基板と、該誘電体基板とは誘電率の異なる誘電体ブロックと、円筒形の誘電体共振器と、金属導体板と、外部電力源から電力を供給する給電素子とにより構成されており、前記誘電体基板の凸部の無い面には前記金属導体板が密着して取り付けられており、前記誘電体基板の前記凸部の上面には複数の前記誘電体ブロックが前記凸部に密着して配置されており、互いに平行に配置した複数の誘電体導波路の両端には金属導体ブロックが密着して配置されており、前記凸部の間にはそれぞれ凸部に近接して前記誘電体共振器が配置されており、前記誘電体基板の一部には前記給電素子が取り付けられており、該給電素子によって外部電力源から供給された電力を前記凸部に導波させて前記金属導体ブロック間で定在波を励起させ、かつ前記電力を前記誘電体共振器を介して隣接した凸部に導波させ、これら凸部の前記誘電体ブロックを配置した部分から外部空間に電力を放射するものである。
【００１０】
また、片面に複数の直線状の凸部を設けた誘電体基板と、円筒形の誘電体共振器と、金属導体板と、外部電力源から電力を供給する給電素子とにより構成されており、前記誘電体基板の凸部の無い面には前記金属導体板が密着して取り付けられており、前記誘電体基板の前記凸部の上面には複数の凹部が設けられており、互いに平行に配置した複数の誘電体導波路の両端には金属導体ブロックが密着して配置されており、前記凸部の間にはそれぞれ凸部に近接して前記誘電体共振器が配置されており、前記誘電体基板の一部には前記給電素子が取り付けられており、該給電素子によって外部電力源から供給された電力を前記凸部に導波させて前記金属導体ブロック間で定在波を励起させ、かつ前記電力を前記誘電体共振器を介して隣接した凸部に導波させ、これら凸部上の前記凹部から外部空間に電力を放射するものである。
【００１１】
前記誘電体導波路または前記誘電体基板の両端に金属導体ブロックを密着して配置し、該金属導体ブロックを利用して前記誘電体導波路または前記誘電体基板に定在波を励振させてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施形態を図１、図２、図３に基づいて詳述する。
【００１３】
本発明に係る平面アンテナ（アレイアンテナ）は、所定の誘電率を有する誘電体導波路１と、この誘電体導波路１とは誘電率の異なる誘電体ブロック２と、円筒形の誘電体共振器３と、金属導体板４と、金属導体ブロック５と、外部電力源から電力を供給する給電素子となる金属導体ピン６及び同軸コネクタ７とによって構成されている。図２では、誘電体導波路１を１１〜１５で示す。
【００１４】
以下、これら１〜７の構成要素の特徴をアンテナ製造方法と共に説明する。
【００１５】
誘電体導波路１の素材にはアルミナなどのセラミックを用いる。誘電体導波路１は、長方形に形成されている金属導体板４の奥行き方向（図では右上がりの方向）を長手方向とする所定長、所定幅、所定高さの直方体に形成する。また、誘電体導波路１の一つには金属導体ピン６を取り付ける孔２１を設けておく。円筒形の誘電体共振器３は、素材にセラミックを用い、このアレイアンテナの使用周波数で共振するよう、誘電体共振器３の形状（直径、高さ等）を設計する。金属導体板４には、金属導体ピン６と同軸コネクタ７とを取り付けるネジ孔（図示せず）を設けておき、そのネジ孔に同軸コネクタ７を取り付けておく。
【００１６】
次に、金属導体板４の上面に誘電体導波路１を接着剤などで固定する。このとき、誘電体導波路１は、互いに等間隔で平行になるように取り付ける。また、孔２１を設けた誘電体導波路１には金属導体ピン６を取り付け、この金属導体ピン６が金属導体板４に取り付けた同軸コネクタ７の中心に位置するように組み合わせる。
【００１７】
次に、金属導体板４に誘電体共振器３を取り付ける。このとき、誘電体共振器３を、既に取り付けた誘電体導波路１と誘電体導波路１との間に取り付けることにより、誘電体共振器３を誘電体導波路１，１のそれぞれに近接させる。
【００１８】
次に、誘電体導波路１の両端に密着するように金属導体ブロック５を金属導体板４に固定する。金属導体ブロック５は、金属導体板４の幅方向（図では左上がりの方向）を長手方向とする所定長、所定幅、所定高さの直方体に形成する。
【００１９】
次に、誘電体導波路１の上面に誘電体ブロック２をセラミック用接着剤で密着するように取り付ける。このとき、誘電体ブロック２は、このアレイアンテナの使用周波数によって決まる間隔で配置する。誘電体ブロック２の形状は、所定長、所定幅、所定高さの直方体であり、誘電体導波路１の幅と同じ長さを有する。
【００２０】
次に、このアレイアンテナの動作を説明する。
【００２１】
金属導体ピン６及び同軸コネクタ７によってアンテナ外部（図示しない外部電力源）から給電された電力は、金属導体ピン６によって誘電体導波路１１内に伝搬する。誘電体導波路１１の両端には金属導体ブロック５があるため、この金属導体ブロック５による反射で、誘電体導波路１１に定在波が励振される。このとき、誘電体導波路１１から漏れ出る磁界は、隣接した誘電体共振器３を励振し、電磁的な結合によって、誘電体共振器３にも定在波が励振される。さらに、誘電体共振器３に隣接した誘電体導波路１２にも電磁的な結合によって定在波が励振される。このように、ひとつの誘電体導波路１から誘電体共振器３を介して隣接した誘電体導波路１に導波させることを繰り返すと、すべての誘電体導波路１１〜１５に電力が分配され、すべての誘電体導波路１１〜１５に定在波が励振される。それぞれの誘電体導波路１１〜１５には動作周波数に応じた間隔で誘電体ブロック２が配置されているので、この誘電体ブロック２を設けた部分からアンテナ外部（空間）に電磁波が漏洩する。
【００２２】
このアレイアンテナは、分岐構造に従来のような屈曲部がないので、望まない電磁波の放射が少なく、放射損失による効率の低下が少ない。よって、小さいサイズで高利得・高効率なアンテナを実現することができる。
【００２３】
図４には、前記第一の実施形態を変形した第二の実施形態を示す。給電素子である金属導体ピン６及び同軸コネクタ７をアレイアンテナの中心に配置し、その金属導体ピン６及び同軸コネクタ７の両脇に誘電体共振器３を配置する。
【００２４】
以下、本発明の第三の実施形態を図５に基づいて詳述する。
【００２５】
このアレイアンテナは、誘電体導波路１と、円筒形の誘電体共振器３と、金属導体板４と、金属導体ブロック５と、外部電力源から電力を供給する給電素子となる金属導体ピン６及び同軸コネクタ７とによって構成されている。
【００２６】
以下、これら１〜７の構成要素の特徴をアンテナ製造方法と共に説明する。
【００２７】
誘電体導波路１の素材にはアルミナなどのセラミックを用い、誘電体導波路１の上面には等間隔に凹部８１を設けておく。また、誘電体導波路１の一つには金属導体ピン６を取り付ける孔２１を設けておく。前記第一の実施形態と同様に、円筒形の誘電体共振器３、金属導体板４を作製する。さらに、第一の実施形態と同様に、金属導体板４に同軸コネクタ７、誘電体導波路１、誘電体共振器３、金属導体ブロック５を取り付ける。このとき、凹部８１が上面に位置するように誘電体導波路１を取り付ける。
【００２８】
次に、このアレイアンテナの動作を説明する。
【００２９】
金属導体ピン６及び同軸コネクタ７から給電された電力が、第一の実施形態と同様に、各誘電体導波路１に分配され、すべての誘電体導波路１に定在波が励振される。それぞれの誘電体導波路１１〜１５には動作周波数に応じた間隔で凹部８１が配置されているので、この凹部８１を設けた部分からアンテナ外部に電磁波が漏洩する。
【００３０】
この第三の実施形態によれば、第一、第二の実施形態と同様に導波路の屈曲部をなくして高利得・高効率なアレイアンテナを実現できると共に、第一、第二の実施形態に比べて誘電体導波路１に誘電体ブロック２を接着する必要がないため安価に製造することができる。
【００３１】
以下、本発明の第四の実施形態を図６に基づいて詳述する。図６では、見やすくするために金属導体ブロック５の図示を省略してある。
【００３２】
このアレイアンテナは、上面に直線状の凸部１７を設けた所定の誘電率を有する誘電体基板１６と、誘電体基板１６とは誘電率の異なる誘電体ブロック２と、円筒形の誘電体共振器３と、金属導体板４と、金属導体ブロック５（図示省略）と、外部電力源から電力を供給する給電素子となる金属導体ピン６及び同軸コネクタ７とによって構成されている。
【００３３】
以下、これら１〜７の構成要素の特徴をアンテナ製造方法と共に説明する。
【００３４】
誘電体基板１６の素材にはアルミナなどのセラミックを用いる。誘電体基板１６の上面には、等間隔に直線状の凸部１７を設けておき、金属導体ピン６を取り付ける孔２１を一箇所設けておく。凸部１７の間隔はこのアレイアンテナの動作周波数（使用周波数）によって決定される。凸部１７の形状は、金属導体板４の奥行き方向を長手方向とする所定長、所定幅、所定高さの直方体に形成する。また、第一の実施形態と同様に、円筒形の誘電体共振器３、金属導体板４を作製する。誘電体基板１６に設けた孔２１に金属導体ピン６を取り付け、この金属導体ピン６が金属導体板４に取り付けた同軸コネクタ７の中心に位置するように組み合わせる。
【００３５】
次に、誘電体基板１６に誘電体共振器３を取り付ける。このとき誘電体共振器３は、凸部１７と凸部１７との間に取り付け、それぞれの凸部１７に近接させる。
【００３６】
次に、誘電体基板１６の両端に密着するように金属導体ブロック（図示せず）を金属導体板４に固定する。
【００３７】
次に、凸部１７の上面に誘電体ブロック２をセラミック用接着剤で密着するように取り付ける。このとき、誘電体ブロック２は、このアレイアンテナの使用周波数（動作周波数）によって決まる間隔で配置する。
【００３８】
次に、このアレイアンテナの動作を説明する。
【００３９】
金属導体ピン６及び同軸コネクタ７から給電された電力が、第一の実施形態と同様に、各凸部１７に分配され、すべての凸部１７に定在波が励振される。それぞれの凸部１７には動作周波数に応じた間隔で誘電体ブロック２が配置されているので、この誘電体ブロック２を設けた部分からアンテナ外部に電磁波が漏洩する。
【００４０】
この第四の実施形態によれば、第一〜第三の実施形態と同様に導波路の屈曲部をなくして高利得・高効率なアレイアンテナを実現できると共に、第一〜第三の実施形態のように複数の誘電体導波路１を金属導体板４に接着する必要がなく、１枚の誘電体基板１６を金属導体板４に接着するだけでよいので、安価に製造することが可能で、かつ組立時に生じる取り付け位置誤差を小さくすることができる。
【００４１】
以下、本発明の第五の実施形態を図７に基づいて詳述する。図７では、見やすくするために金属導体ブロック５の図示を省略してある。
【００４２】
このアレイアンテナは、上面に直線状の凸部１７を設けた所定の誘電率を有する誘電体基板１６と、円筒形の誘電体共振器３と、金属導体板４と、金属導体ブロック５（図示省略）と、外部電力源から電力を供給する給電素子となる金属導体ピン６及び同軸コネクタ７とによって構成されている。
【００４３】
以下、これら１〜７の構成要素の特徴をアンテナ製造方法と共に説明する。
【００４４】
誘電体基板１６の上面には等間隔に直線状の凸部１７を設けておき、さらに、凸部１７の上面には等間隔に凹部８１を設けておく。その他の構成要素については、第四の実施形態と同様に加工、組立を行う。ただし、誘電体ブロック２は設けない。
【００４５】
次に、このアレイアンテナの動作を説明する。
【００４６】
第四の実施形態と同様に金属導体ピン６及び同軸コネクタ７から給電された電力が、各凸部１７に分配され、すべての凸部１７に定在波が励振される。それぞれの凸部１７には動作周波数に応じた間隔で凹部８１が配置されているので、この凹部８１を設けた部分からアンテナ外部に電磁波が漏洩する。
【００４７】
この第五の実施形態によれば、第四の実施形態と同様に導波路の屈曲部をなくして高利得・高効率なアレイアンテナを実現できると共に、１枚の誘電体基板１６を金属導体板４に接着するだけでよく、第四の実施形態と比べると誘電体ブロック２を接着する必要がないため安価に製造することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００４９】
（１）従来技術による誘電体アンテナに代わり、高利得・高効率な平面アンテナが安価に実現でき、固定端末、半固定端末、移動端末、車載レーダ等に好適な平面アンテナを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態を示すアレイアンテナの斜視図である。
【図２】図１に示したアレイアンテナのＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図１に示したアレイアンテナのＢ−Ｂ’断面図である。
【図４】本発明の第二の実施形態を示すアレイアンテナの斜視図である。
【図５】本発明の第三の実施形態を示すアレイアンテナの斜視図である。
【図６】本発明の第四の実施形態を示すアレイアンテナの斜視図である。
【図７】本発明の第五の実施形態を示すアレイアンテナの斜視図である。
【図８】従来のアレイアンテナの斜視図である。
【符号の説明】
１ 誘電体導波路
２ 誘電体ブロック
３ 誘電体共振器
４ 金属導体板
５ 金属導体ブロック
６ 金属導体ピン
７ 同軸コネクタ
１６ 誘電体基板
１７ 凸部
８１ 凹部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an array antenna using a dielectric waveguide, and more particularly to a high gain and high efficiency array antenna with reduced radiation loss at a branching portion.
[0002]
[Prior art]
An array antenna (dielectric antenna) using a dielectric waveguide is applied to a planar antenna of a fixed, semi-fixed or mobile terminal used in mobile communication and wireless communication devices, in-vehicle radars, and the like.
[0003]
Conventionally, planar antennas used for miniaturized mobile terminals, on-vehicle radars, and the like are mainly antennas using a microstrip line, a triplate line, or the like for a waveguide system. However, the conventional planar antenna as described above uses a thin conductor wire in the electromagnetic wave transmission path, and therefore, as the frequency increases, the loss caused by exciting the electromagnetic wave in the conductor (conductor loss) and the loss due to radiation (radiation) Loss) increases, and it becomes difficult to obtain highly efficient transmission / reception characteristics. Thus, an array antenna using a dielectric waveguide has been proposed as an antenna used at a high frequency.
[0004]
As shown in FIG. 8 , the conventional array antenna includes a dielectric waveguide 1, a dielectric block 2 having a dielectric constant different from that of the dielectric waveguide 1, a metal conductor plate 4, and metal conductor pins 6. The dielectric waveguide 1 is disposed in close contact with the upper surface of the metal conductor plate 4. The dielectric waveguide 1 has a plurality of branches, and an external power source is provided at one end of the dielectric waveguide 1. The power supplied from (not shown) is guided to each branch, and the power is radiated to the external space from the portion where the dielectric block 2 on the branch is arranged.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art, since the bent portion 9 exists in the branching structure by the dielectric waveguide, the electromagnetic wave to be guided from the bent portion 9 is radiated to the outside of the antenna, which reduces the efficiency of the entire antenna. is there.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a high gain and high efficiency array antenna that solves the above-described problems and reduces the radiation loss of the branching portion.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention provides a dielectric waveguide, a dielectric block having a dielectric constant different from that of the dielectric waveguide, a cylindrical dielectric resonator, a metal conductor plate, and an external power source. A plurality of dielectric waveguides are arranged on the upper surface of the metal conductor plate so as to be parallel to each other, and a plurality of dielectric waveguides are arranged on the upper surface of the dielectric waveguides. The dielectric block is disposed in close contact with the dielectric waveguide, and metal conductor blocks are disposed in close contact with both ends of the plurality of dielectric waveguides disposed in parallel to each other. The dielectric resonators are disposed between the disposed dielectric waveguides in close proximity to the dielectric waveguides, and the feeding element is attached to one dielectric waveguide. Supplied by an external power source Power the dielectric waveguide is guided by exciting a standing wave between said metal conductor block, and is guided through the electric power to the dielectric waveguide adjacent via said dielectric resonator, these dielectric Electric power is radiated from the portion of the body waveguide where the dielectric block is disposed to the external space.
[0008]
Further, the dielectric waveguide, a cylindrical dielectric resonator, a metal conductor plate, and a power feeding element that supplies power from an external power source, a plurality of the upper surfaces of the metal conductor plate Dielectric waveguides are arranged so as to be parallel to each other, and a plurality of recesses are provided on the top surfaces of these dielectric waveguides, and metal conductors are provided at both ends of the plurality of dielectric waveguides arranged in parallel to each other. The blocks are arranged in close contact with each other, and the dielectric resonators are arranged in close proximity to the dielectric waveguides between the parallel dielectric waveguides. is the feed element is mounted, the electric power supplied from an external power source by the power feed element excites a standing wave between the dielectric waveguide to the waveguide is not in the metallic conductor block, and the power Via the dielectric resonator Is guided to a dielectric waveguide in contact, it is intended to radiate power to the external space from the recess on these dielectric waveguide.
[0009]
In addition, a dielectric substrate having a plurality of linear protrusions on one side, a dielectric block having a dielectric constant different from that of the dielectric substrate, a cylindrical dielectric resonator, a metal conductor plate, and external power A power supply element for supplying power from a source, and the metal conductor plate is attached in close contact with the surface of the dielectric substrate without the convex portion, and the upper surface of the convex portion of the dielectric substrate. The plurality of dielectric blocks are disposed in close contact with the convex portions, and metal conductor blocks are disposed in close contact with both ends of the plurality of dielectric waveguides disposed in parallel to each other. The dielectric resonators are disposed between the respective portions in proximity to the convex portion, and the feeding element is attached to a part of the dielectric substrate, and is supplied from an external power source by the feeding element. the metal conductive been power by guided to the convex portion Excites a standing wave between the blocks, and the power is guided to the convex portion adjacent via said dielectric resonator, radiated power from said portion of the dielectric block and the arrangement of these protrusions to the outer space To do.
[0010]
In addition, it is composed of a dielectric substrate provided with a plurality of linear protrusions on one side, a cylindrical dielectric resonator, a metal conductor plate, and a power feeding element that supplies power from an external power source, The metal conductor plate is closely attached to the surface of the dielectric substrate that does not have a convex portion, and a plurality of concave portions are provided on the upper surface of the convex portion of the dielectric substrate, and are arranged in parallel to each other. Metal conductor blocks are disposed in close contact with both ends of the plurality of dielectric waveguides, and the dielectric resonators are disposed between the protrusions in close proximity to the protrusions. The power feeding element is attached to a part of the body substrate, and the power supplied from the external power source by the power feeding element is guided to the convex portion to excite the standing wave between the metal conductor blocks , and convex said power adjacent via said dielectric resonator A is guided, it is intended to radiate power from said recess on these protrusions to the outer space.
[0011]
A metal conductor block may be disposed in close contact with both ends of the dielectric waveguide or the dielectric substrate, and a standing wave may be excited in the dielectric waveguide or the dielectric substrate using the metal conductor block. Good.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail based on FIG. 1, FIG. 2, and FIG.
[0013]
A planar antenna (array antenna) according to the present invention includes a dielectric waveguide 1 having a predetermined dielectric constant, a dielectric block 2 having a dielectric constant different from that of the dielectric waveguide 1, and a cylindrical dielectric resonator. 3, a metal conductor plate 4, a metal conductor block 5, and metal conductor pins 6 and a coaxial connector 7 that serve as power feeding elements that supply power from an external power source. In FIG. 2, the dielectric waveguide 1 is shown by 11-15.
[0014]
Hereinafter, the characteristics of these components 1 to 7 will be described together with the antenna manufacturing method.
[0015]
The dielectric waveguide 1 is made of a ceramic such as alumina. The dielectric waveguide 1 is formed in a rectangular parallelepiped having a predetermined length, a predetermined width, and a predetermined height with the depth direction (the upward direction in the figure) of the metal conductor plate 4 formed in a rectangle as the longitudinal direction. One of the dielectric waveguides 1 is provided with a hole 21 for attaching the metal conductor pin 6. The cylindrical dielectric resonator 3 uses ceramic as a material, and the shape (diameter, height, etc.) of the dielectric resonator 3 is designed so as to resonate at the operating frequency of the array antenna. A screw hole (not shown) for attaching the metal conductor pin 6 and the coaxial connector 7 is provided in the metal conductor plate 4, and the coaxial connector 7 is attached to the screw hole.
[0016]
Next, the dielectric waveguide 1 is fixed to the upper surface of the metal conductor plate 4 with an adhesive or the like. At this time, the dielectric waveguides 1 are attached so as to be parallel to each other at equal intervals. Further, a metal conductor pin 6 is attached to the dielectric waveguide 1 provided with the hole 21, and the metal conductor pin 6 is combined so as to be positioned at the center of the coaxial connector 7 attached to the metal conductor plate 4.
[0017]
Next, the dielectric resonator 3 is attached to the metal conductor plate 4. At this time, by attaching the dielectric resonator 3 between the dielectric waveguide 1 and the dielectric waveguide 1 that have already been attached, the dielectric resonator 3 is brought close to each of the dielectric waveguides 1 and 1. .
[0018]
Next, the metal conductor block 5 is fixed to the metal conductor plate 4 so as to be in close contact with both ends of the dielectric waveguide 1. The metal conductor block 5 is formed in a rectangular parallelepiped having a predetermined length, a predetermined width, and a predetermined height with the width direction of the metal conductor plate 4 (the upward direction in the figure) as the longitudinal direction.
[0019]
Next, the dielectric block 2 is attached to the upper surface of the dielectric waveguide 1 so as to be in close contact with a ceramic adhesive. At this time, the dielectric blocks 2 are arranged at intervals determined by the operating frequency of the array antenna. The shape of the dielectric block 2 is a rectangular parallelepiped having a predetermined length, a predetermined width, and a predetermined height, and has the same length as the width of the dielectric waveguide 1.
[0020]
Next, the operation of this array antenna will be described.
[0021]
The power supplied from the outside of the antenna (external power source not shown) by the metal conductor pin 6 and the coaxial connector 7 propagates into the dielectric waveguide 11 by the metal conductor pin 6. Since the metal conductor block 5 is provided at both ends of the dielectric waveguide 11, a standing wave is excited in the dielectric waveguide 11 due to reflection by the metal conductor block 5. At this time, the magnetic field leaking from the dielectric waveguide 11 excites the adjacent dielectric resonator 3, and a standing wave is also excited in the dielectric resonator 3 by electromagnetic coupling. Furthermore, a standing wave is also excited in the dielectric waveguide 12 adjacent to the dielectric resonator 3 by electromagnetic coupling. As described above, when the waveguide from one dielectric waveguide 1 to the adjacent dielectric waveguide 1 through the dielectric resonator 3 is repeated, power is distributed to all the dielectric waveguides 11 to 15. , Standing waves are excited in all the dielectric waveguides 11 to 15. Since the dielectric blocks 2 are arranged in the dielectric waveguides 11 to 15 at intervals according to the operating frequency, electromagnetic waves leak from the portion where the dielectric blocks 2 are provided to the outside (space) of the antenna.
[0022]
Since this array antenna does not have a conventional bent portion in the branch structure, there is little radiation of unwanted electromagnetic waves, and there is little reduction in efficiency due to radiation loss. Therefore, an antenna with a small size and high gain and high efficiency can be realized.
[0023]
FIG. 4 shows a second embodiment obtained by modifying the first embodiment. A metal conductor pin 6 and a coaxial connector 7 which are power feeding elements are arranged at the center of the array antenna, and the dielectric resonator 3 is arranged on both sides of the metal conductor pin 6 and the coaxial connector 7.
[0024]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
[0025]
This array antenna includes a dielectric waveguide 1, a cylindrical dielectric resonator 3, a metal conductor plate 4, a metal conductor block 5, and metal conductor pins 6 that serve as power feeding elements that supply power from an external power source. And the coaxial connector 7.
[0026]
Hereinafter, the characteristics of these components 1 to 7 will be described together with the antenna manufacturing method.
[0027]
A ceramic such as alumina is used as a material of the dielectric waveguide 1, and concave portions 81 are provided on the upper surface of the dielectric waveguide 1 at equal intervals. One of the dielectric waveguides 1 is provided with a hole 21 for attaching the metal conductor pin 6. Similarly to the first embodiment, the cylindrical dielectric resonator 3 and the metal conductor plate 4 are produced. Further, similarly to the first embodiment, the coaxial connector 7, the dielectric waveguide 1, the dielectric resonator 3, and the metal conductor block 5 are attached to the metal conductor plate 4. At this time, the dielectric waveguide 1 is attached so that the recess 81 is located on the upper surface.
[0028]
Next, the operation of this array antenna will be described.
[0029]
The power supplied from the metal conductor pin 6 and the coaxial connector 7 is distributed to each dielectric waveguide 1 as in the first embodiment, and standing waves are excited in all the dielectric waveguides 1. Since the concave portions 81 are arranged in the dielectric waveguides 11 to 15 at intervals according to the operating frequency, electromagnetic waves leak from the portion where the concave portions 81 are provided to the outside of the antenna.
[0030]
According to the third embodiment, similarly to the first and second embodiments, it is possible to realize a high gain and high efficiency array antenna without the bent portion of the waveguide, and the first and second embodiments. Compared to the above, since it is not necessary to bond the dielectric block 2 to the dielectric waveguide 1, it can be manufactured at low cost.
[0031]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 6, the metal conductor block 5 is not shown for easy viewing.
[0032]
This array antenna includes a dielectric substrate 16 having a predetermined dielectric constant provided with linear protrusions 17 on the upper surface, a dielectric block 2 having a dielectric constant different from that of the dielectric substrate 16, and a cylindrical dielectric resonance. It comprises a device 3, a metal conductor plate 4, a metal conductor block 5 (not shown), and metal conductor pins 6 and a coaxial connector 7 that serve as power feeding elements for supplying power from an external power source.
[0033]
Hereinafter, the characteristics of these components 1 to 7 will be described together with the antenna manufacturing method.
[0034]
The material of the dielectric substrate 16 is ceramic such as alumina. On the upper surface of the dielectric substrate 16, linear protrusions 17 are provided at equal intervals, and one hole 21 for attaching the metal conductor pin 6 is provided. The interval between the convex portions 17 is determined by the operating frequency (use frequency) of the array antenna. The shape of the convex part 17 is formed in a rectangular parallelepiped having a predetermined length, a predetermined width, and a predetermined height with the depth direction of the metal conductor plate 4 as the longitudinal direction. Further, similarly to the first embodiment, the cylindrical dielectric resonator 3 and the metal conductor plate 4 are produced. The metal conductor pins 6 are attached to the holes 21 provided in the dielectric substrate 16, and the metal conductor pins 6 are combined so as to be positioned at the center of the coaxial connector 7 attached to the metal conductor plate 4.
[0035]
Next, the dielectric resonator 3 is attached to the dielectric substrate 16. At this time, the dielectric resonator 3 is attached between the protrusions 17 and 17 so as to be close to the protrusions 17.
[0036]
Next, a metal conductor block (not shown) is fixed to the metal conductor plate 4 so as to be in close contact with both ends of the dielectric substrate 16.
[0037]
Next, the dielectric block 2 is attached to the upper surface of the convex portion 17 so as to be in close contact with a ceramic adhesive. At this time, the dielectric blocks 2 are arranged at intervals determined by the operating frequency (operating frequency) of the array antenna.
[0038]
Next, the operation of this array antenna will be described.
[0039]
The electric power fed from the metal conductor pin 6 and the coaxial connector 7 is distributed to each convex portion 17 as in the first embodiment, and standing waves are excited to all the convex portions 17. Since the dielectric blocks 2 are arranged at intervals corresponding to the operating frequency in each convex portion 17, electromagnetic waves leak from the portion where the dielectric blocks 2 are provided to the outside of the antenna.
[0040]
According to the fourth embodiment, similarly to the first to third embodiments, it is possible to realize a high gain and high efficiency array antenna without the bent portion of the waveguide, and the first to third embodiments. Thus, it is not necessary to bond the plurality of dielectric waveguides 1 to the metal conductor plate 4, and it is only necessary to bond the single dielectric substrate 16 to the metal conductor plate 4, so that it can be manufactured at low cost. In addition, it is possible to reduce the mounting position error that occurs during assembly.
[0041]
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 7, the metal conductor block 5 is not shown for easy viewing.
[0042]
This array antenna has a dielectric substrate 16 having a predetermined dielectric constant with a linear protrusion 17 on the upper surface, a cylindrical dielectric resonator 3, a metal conductor plate 4, and a metal conductor block 5 (illustrated). And a metal conductor pin 6 and a coaxial connector 7 serving as a power feeding element for supplying power from an external power source.
[0043]
Hereinafter, the characteristics of these components 1 to 7 will be described together with the antenna manufacturing method.
[0044]
Linear protrusions 17 are provided at equal intervals on the upper surface of the dielectric substrate 16, and recesses 81 are provided at equal intervals on the upper surface of the protrusion 17. Other components are processed and assembled in the same manner as in the fourth embodiment. However, the dielectric block 2 is not provided.
[0045]
Next, the operation of this array antenna will be described.
[0046]
As in the fourth embodiment, the power supplied from the metal conductor pin 6 and the coaxial connector 7 is distributed to each convex portion 17, and standing waves are excited in all the convex portions 17. Since the concave portions 81 are arranged at intervals corresponding to the operating frequency in each convex portion 17, electromagnetic waves leak from the portion where the concave portions 81 are provided to the outside of the antenna.
[0047]
According to the fifth embodiment, similarly to the fourth embodiment, it is possible to realize a high gain and high efficiency array antenna by eliminating the bent portion of the waveguide, and to connect one dielectric substrate 16 to the metal conductor plate. 4, and it is not necessary to bond the dielectric block 2 as compared with the fourth embodiment, so that it can be manufactured at low cost.
[0048]
【The invention's effect】
The present invention exhibits the following excellent effects.
[0049]
(1) A high-gain and high-efficiency planar antenna can be realized at low cost instead of a dielectric antenna according to the prior art, and it is possible to provide a planar antenna suitable for fixed terminals, semi-fixed terminals, mobile terminals, in-vehicle radars, etc. It becomes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an array antenna showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the array antenna shown in FIG. 1 taken along the line AA ′.
3 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of the array antenna shown in FIG.
FIG. 4 is a perspective view of an array antenna showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view of an array antenna showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view of an array antenna showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view of an array antenna showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view of a conventional array antenna.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dielectric waveguide 2 Dielectric block 3 Dielectric resonator 4 Metal conductor board 5 Metal conductor block 6 Metal conductor pin 7 Coaxial connector 16 Dielectric board | substrate 17 Convex part 81 Concave part

Claims (4)

誘電体導波路と、該誘電体導波路とは誘電率の異なる誘電体ブロックと、円筒形の誘電体共振器と、金属導体板と、外部電力源から電力を供給する給電素子とにより構成されており、前記金属導体板の上面には複数の前記誘電体導波路が互いに平行になるよう配置されており、これら誘電体導波路の上面には複数の前記誘電体ブロックが該誘電体導波路に密着して配置されており、互いに平行に配置した複数の誘電体導波路の両端には金属導体ブロックが密着して配置されており、前記平行に配置した誘電体導波路の間にはそれぞれ誘電体導波路に近接して前記誘電体共振器が配置されており、ひとつの誘電体導波路には前記給電素子が取り付けられており、該給電素子によって外部電力源から供給された電力を当該誘電体導波路に導波させて前記金属導体ブロック間で定在波を励起させ、かつ前記電力を前記誘電体共振器を介して隣接した誘電体導波路に導波させ、これら誘電体導波路の前記誘電体ブロックを配置した部分から外部空間に電力を放射することを特徴とするアレイアンテナ。The dielectric waveguide includes a dielectric block having a dielectric constant different from that of the dielectric waveguide, a cylindrical dielectric resonator, a metal conductor plate, and a power feeding element that supplies power from an external power source. A plurality of dielectric waveguides are arranged on the upper surface of the metal conductor plate so as to be parallel to each other, and a plurality of the dielectric blocks are arranged on the upper surface of the dielectric waveguides. The metal conductor blocks are arranged in close contact with both ends of the plurality of dielectric waveguides arranged in parallel to each other, and the dielectric waveguides arranged in parallel are respectively disposed between the two dielectric waveguides. The dielectric resonator is disposed in the vicinity of the dielectric waveguide, and the feeding element is attached to one dielectric waveguide, and the power supplied from the external power source by the feeding element is It is guided to the dielectric waveguide Wherein between the metal conductor blocks excite the standing wave, and is guided through the electric power to the dielectric waveguide adjacent via said dielectric resonator, arranged said dielectric block of a dielectric waveguide portion An array antenna characterized in that power is radiated from outside to outside space. 誘電体導波路と、円筒形の誘電体共振器と、金属導体板と、外部電力源から電力を供給する給電素子とにより構成されており、前記金属導体板の上面には複数の前記誘電体導波路が互いに平行になるよう配置されており、これら誘電体導波路の上面には複数の凹部が設けられており、互いに平行に配置した複数の誘電体導波路の両端には金属導体ブロックが密着して配置されており、前記平行に配置した誘電体導波路の間にはそれぞれ誘電体導波路に近接して前記誘電体共振器が配置されており、ひとつの誘電体導波路には前記給電素子が取り付けられており、該給電素子によって外部電力源から供給された電力を当該誘電体導波路に導波させて前記金属導体ブロック間で定在波を励起させ、かつ前記電力を前記誘電体共振器を介して隣接した誘電体導波路に導波させ、これら誘電体導波路上の前記凹部から外部空間に電力を放射することを特徴とするアレイアンテナ。A dielectric waveguide, a cylindrical dielectric resonator, a metal conductor plate, and a power feeding element for supplying power from an external power source, and a plurality of the dielectrics on the upper surface of the metal conductor plate The waveguides are arranged so as to be parallel to each other, and a plurality of recesses are provided on the top surfaces of the dielectric waveguides, and metal conductor blocks are provided at both ends of the plurality of dielectric waveguides arranged in parallel to each other. The dielectric resonators are disposed in close proximity to the dielectric waveguides between the parallel dielectric waveguides, and each dielectric waveguide includes the dielectric resonators. feed element is attached, the electric power supplied from an external power source by the power feed element excites a standing wave between the dielectric waveguide to the waveguide is not in the metallic conductor block, and the dielectric of the power Through the body resonator It is guided to the dielectric waveguide, an array antenna, characterized in that radiating power from the recess on these dielectric waveguide to an external space. 片面に複数の直線状の凸部を設けた誘電体基板と、該誘電体基板とは誘電率の異なる誘電体ブロックと、円筒形の誘電体共振器と、金属導体板と、外部電力源から電力を供給する給電素子とにより構成されており、前記誘電体基板の凸部の無い面には前記金属導体板が密着して取り付けられており、前記誘電体基板の前記凸部の上面には複数の前記誘電体ブロックが前記凸部に密着して配置されており、互いに平行に配置した複数の誘電体導波路の両端には金属導体ブロックが密着して配置されており、前記凸部の間にはそれぞれ凸部に近接して前記誘電体共振器が配置されており、前記誘電体基板の一部には前記給電素子が取り付けられており、該給電素子によって外部電力源から供給された電力を前記凸部に導波させて前記金属導体ブロック間で定在波を励起させ、かつ前記電力を前記誘電体共振器を介して隣接した凸部に導波させ、これら凸部の前記誘電体ブロックを配置した部分から外部空間に電力を放射することを特徴とするアレイアンテナ。From a dielectric substrate having a plurality of linear protrusions on one side, a dielectric block having a dielectric constant different from that of the dielectric substrate, a cylindrical dielectric resonator, a metal conductor plate, and an external power source A power supply element for supplying electric power, the metal conductor plate is attached in close contact with the surface of the dielectric substrate without the convex portion, and the upper surface of the convex portion of the dielectric substrate is A plurality of the dielectric blocks are disposed in close contact with the convex portion, and metal conductor blocks are disposed in close contact with both ends of the plurality of dielectric waveguides disposed in parallel with each other . The dielectric resonators are disposed in the vicinity of the convex portions, respectively, and the feeding element is attached to a part of the dielectric substrate, and is supplied from an external power source by the feeding element. said metal conductor blow by guiding the power to the protrusion Excites a standing wave between click and the power is guided to the convex portion adjacent via said dielectric resonator, radiated power from said portion of the dielectric block and the arrangement of these protrusions to the outer space An array antenna. 片面に複数の直線状の凸部を設けた誘電体基板と、円筒形の誘電体共振器と、金属導体板と、外部電力源から電力を供給する給電素子とにより構成されており、前記誘電体基板の凸部の無い面には前記金属導体板が密着して取り付けられており、前記誘電体基板の前記凸部の上面には複数の凹部が設けられており、互いに平行に配置した複数の誘電体導波路の両端には金属導体ブロックが密着して配置されており、前記凸部の間にはそれぞれ凸部に近接して前記誘電体共振器が配置されており、前記誘電体基板の一部には前記給電素子が取り付けられており、該給電素子によって外部電力源から供給された電力を前記凸部に導波させて前記金属導体ブロック間で定在波を励起させ、かつ前記電力を前記誘電体共振器を介して隣接した凸部に導波させ、これら凸部上の前記凹部から外部空間に電力を放射することを特徴とするアレイアンテナ。The dielectric substrate is provided with a plurality of linear protrusions on one side, a cylindrical dielectric resonator, a metal conductor plate, and a power feeding element that supplies power from an external power source. the free surface projections of the body substrate is mounted in close contact said metallic conductor plate, a plurality of recesses are provided on the upper surface of the convex portion of the dielectric substrate, a plurality arranged in parallel with each other A metal conductor block is disposed in close contact with both ends of the dielectric waveguide, and the dielectric resonator is disposed between the convex portions in proximity to the convex portions. of some have the feed element is mounted to excite standing waves between the supplied electric power is guided to the convex portion of the metal conductor blocks from an external power source by the power feed element, and wherein Power is guided to the adjacent convex part through the dielectric resonator. Is allowed, an array antenna, characterized in that radiate power to the external space from the recess on these protrusions.
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