JP3960793B2

JP3960793B2 - 導波管スロットアレーアンテナ

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Publication number: JP3960793B2
Application number: JP2001393375A
Authority: JP
Inventors: 勉遠藤; 正人佐藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP2003198242A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁波の電力を分配、合成する導波管分岐回路を有し、導波管管壁上に設けられたスロット列によるアレーアンテナで構成されるサブアレーからなる導波管スロットアレーアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、例えば、特開２０００−１５１２６３号公報に記載された従来の導波管スロットアレーアンテナを構成するサブアレーの導波管分岐回路を示す斜視図である。
【０００３】
図１６（ａ）において、電力を供給する副導波管４１、内面がＵ字型で外面がコの字型の曲導波管４２、及び導波管分岐回路上の天向面４３が示されている。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示す構成を天向面４３とは反対側見た斜視図であり、この図において、互いの広壁面を接近させて平行に配置された導波管４４ａ，４４ｂ、天向面４３と対面する曲導波管４２のもう一方の面である結合面４５、結合面４５に対して垂直に副導波管４１の一方の口部が曲導波管４３に結合する際に副導波管４１の口部端に囲まれる長方形の結合窓４６、導波管４４ａ，４４ｂの中心軸に平行で、天向面４３に垂直で、結合窓４６に対して垂直に設けられた整合壁４７が示されている。
【０００４】
次に動作について説明する。副導波管４１から供給される電力は、結合窓４６を通じて、曲導波管４２から導波管４４ａ，４４ｂに供給される。整合壁４７は、副導波管４１および曲導波管４２に対して対称の位置で、結合窓４６に対して直交して配置されているため、導波管４４ａ，４４ｂのそれぞれに対して等分配、かつ逆位相で電磁波が供給される。
【０００５】
【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ーアンテナを構成するサブアレーの導波管分岐回路は以上のように構成されているため、曲導波管４２内部に設ける整合壁４７の高さ、副導波管４１の口部の大きさ、結合窓４６の大きさ、そして整合壁４７、結合窓４６と副導波管４１の口部との相互の位置関係など、効率よく電力を得るためのパラメータが多く、それぞれの部品の寸法精度の管理といった設計作業が複雑になるという問題があった。
【０００６】
そして、サブアレーを、サブアレーを構成する導波管の管軸方向に、すなわち、サブアレーの長手方向に直交する方向に複数配列すると、サブアレーの長手方向におけるスロットの配列の周期性が目立ってきて、その周期性によるグレーティングローブが当該長手方向を含む面内に発生するという問題があった。
【０００７】
そして、サブアレーを、スロットが設けられた蓋部と、導波管路に対応した溝が形成された底部とを部品として、これらをはんだや接着剤のような接合剤による貼り合わせてできる導波管で構成する場合、余分な接合剤が導波管内部にはみ出し、導波管断面の寸法と設計寸法との間に誤差が生じ、特性が劣化するという問題があった。
【０００８】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構造で効率よく電力を得ることができるサブアレーで構成される導波管スロットアレーアンテナを実現することを目的としている。また、グレーティングローブが低減された導波管スロットアレーアンテナを実現することを目的としている。さらに、構成部品を貼り合わせて製作する時に、設計された寸法が良好に実現される導波管スロットアレーアンテナを実現することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る導波管スロットアレーアンテナは、管軸に沿った壁面として、複数のスロットが管内波長に応じた所定間隔で管軸方向に配列された幅の広い第１の広壁面、前記第１の広壁面に対向する第２の広壁面、及び互いに対向する一対の幅の狭い狭壁面をそれぞれ備え、互いに前記狭壁面を接近させて平行配置される２本の方形導波管と、前記２本の方形導波管それぞれの一方端を相互に連結する曲導波管と、いずれかの前記広壁面と共通の面を形成する前記曲導波管の壁面上に垂直に一方端を接続され他方端を給電回路に接続される給電導波管とを含むサブアレーを少なくとも１つ有する導波管スロットアレーアンテナであって、前記各スロットは、共振長より長い長さを有し、前記給電導波管の前記曲導波管に接続される給電開口は、その長手方向が前記曲導波管の管軸方向に直交するように配置され、前記各方形導波管の他方端はそれぞれ短絡面で終端され、前記各方形導波管に配列された前記複数のスロットのうち前記短絡面に最も近い位置に設けられたスロットはそれぞれ、前記短絡面から前記管内波長の１／２より長い距離に位置し、２つの前記方形導波管は、前記複数のスロットのうち前記曲導波管に最も近い位置に設けられたスロットの前記給電開口からの導波管路長が、互いに前記管内波長の１／２に応じた長さだけ相違するように、前記管軸方向に互いにずれて配置されるものである。
また、本発明に係る導波管スロットアレーアンテナにおいては、前記各方形導波管に配列された前記複数のスロットのうち前記短絡面に最も近い位置に設けられたスロットはそれぞれ、当該スロットが設けられた前記方形導波管の前記曲導波管が接続される一方端から当該方形導波管の側を見たインピーダンスと、当該一方端から前記曲導波管の側を見たインピーダンスとの間の整合条件が成立するよう、前記短絡面から前記管内波長の１／２より長い距離に位置する構成とすることが好適である。また、本発明に係る導波管スロットアレーアンテナにおいては、前記各方形導波管に配列された前記複数のスロットのうち前記短絡面に最も近い位置に設けられたスロットはそれぞれ、当該スロットが設けられた前記方形導波管の前記曲導波管が接続される一方端から当該方形導波管の側を見たインピーダンスのリアクタンス成分が打ち消されるよう、前記短絡面から前記管内波長の１／２より長い距離に位置する構成とすることが好適である。
【００１１】
他の本発明に係る導波管スロットアレーアンテナは、前記各方形導波管の前記曲導波管に接続される前記一方端が、前記広壁面から導波管内部へ向けて立設され、当該一方端における導波管路を前記広壁面に垂直な方向に狭める導体壁を備えるものである。
【００１２】
また他の本発明に係る導波管スロットアレーアンテナは、前記サブアレーを複数備え、前記複数のサブアレーは、前記方形導波管の前記管軸に平行な方向に対して不規則な長さで互いに前後させつつ、前記方形導波管の前記管軸に直交する方向に配列されるものである。
【００１３】
さらに他の本発明に係る導波管スロットアレーアンテナは、前記サブアレーが、前記方形導波管及び前記曲導波管が構成する導波管壁面のうち前記第１の広壁面とこれに共通の面とを除く壁面、を規定する溝が、前記第１の広壁面に垂直な面を有する金属板によって形成された金属ブロックと、前記方形導波管及び前記曲導波管が構成する導波管壁面のうち、前記第１の広壁面とこれに共通する面とを構成し、前記金属ブロックの前記溝を覆う導体パネルと、を接合して構成され、前記金属ブロックは、前記金属板の前記導体パネルが接合される縁に沿って設けられ接合剤を注入される接合溝を有し、前記導体パネルは、前記接合溝に対向する位置に前記接合溝と略同一の平面形状に形成されたスリットと、前記スロットを接続されるスロット接続開口とを有するものである。
【００１４】
他の本発明に係る導波管スロットアレーアンテナは、前記給電導波管の前記曲導波管への接続位置を前記曲導波管内に発生する電界の振幅の最大の位置に合わせたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この実施の形態１における導波管スロットアレーアンテナを示す上平面側からみた透視斜視図であり、図２は上記導波管スロットアレーを構成するサブアレーの上面透視図であり、図３は上記サブアレーのＡ-Ａ'断面図である。図４は、図１における「コ」の字形状の曲導波管周辺の上面透視図であり、図５は上記曲導波管のＢ−Ｂ'断面図である。図６は、図４，図５に示す「コ」の字形状の曲導波管の代わりに、Ｕ字形状の曲導波管を用いた場合の周辺の上面透視図である。
【００１６】
これらの図において、導波管（方形導波管）１ａ，１ｂ、導波管１ａ，１ｂそれぞれの狭壁面２、導波管１ａ，１ｂそれぞれの広壁面３、導波管１ａ，１ｂそれぞれの広壁面３上に配列されたスロット４、給電導波管５、「コ」の字形状の曲導波管６、サブアレー７、導波管１ａ，１ｂそれぞれの管軸８ａ，８ｂ、導波管１ａ，１ｂそれぞれの短絡面９ａ，９ｂ、スロット４のうち短絡面９ｂに一番近いスロットからの距離ｄ_ｅ、スロット４の素子間隔ｄ_Ｓ、導波管１ａ，１ｂの管軸８ａ，８ｂ方向のスロットのオフセット長Δ、導波管１ｂ内部のＡ−Ａ'断面における電磁界分布１３、導波管１ｂのＡ−Ａ'断面における磁界分布１４、放射電磁界１５、放射電磁界の等位相面１６、Ｂ−Ｂ'断面におけるそれぞれ導波管１ａ，１ｂ内部の電界１７ａ，１７ｂ、Ｕ字形状の曲導波管１８が示されている。
【００１７】
次に、この導波管スロットアレーアンテナの動作について説明する。導波管スロットアレーは２本の導波管１ａ，１ｂと、導波管１ａ，１ｂの広壁面３上に配列されたスロット４と、給電導波管５と、給電導波管５に広壁面３で接続し、かつ導波管１ａ，１ｂの両方に接続する「コ」の字形状の曲導波管６とからなるサブアレー７を複数配列して構成されているので、サブアレー７の動作について説明する。
【００１８】
図３に示す導波管１ｂの管軸８ｂに沿ったＡ−Ａ'断面に表されるように、導波管１ｂの一方端部は短絡面９ｂで終端され、これにより導波管１ｂ内の電界分布１３は定在波となる。短絡面９ｂから最初のスロットまでの距離ｄ_ｅを管内波長の半波長にすると、この最初のスロット４の位置は定在波の節になって磁界分布１４が極大になる。また、当該最初のスロット４に続く他のスロット４を、それらの素子間隔ｄ_Ｓを管内波長にほぼ等しくして管軸８ｂ方向に配列すると、それら他のスロットの位置でも磁界分布１４が極大となる。つまり、このスロット４の配置により、導波管１ｂに供給された電力によって効率よく各スロットが励振される。導波管１ａにおいてもスロット４は同様に配列され、導波管１ａに供給された電力によって効率よく各スロットが励振される。
【００１９】
一方、短絡面９ｂから最初のスロットにおいて短絡面９ｂ方向を見たインピーダンスは、スロット４の長さを共振長としているのでスロット４のインピーダンスの実部になる。従って、短絡面９ｂから遠ざかる方向、すなわち給電側に向かって順次、各スロット４から短絡面９ｂ方向を見たインピーダンスは、当該スロット４より短絡面９ｂ方向にある他のスロット４のインピーダンスの実部が積み上がったものとなる。よって、導波管１ｂの給電側から見たインピーダンスはスロット４のインピーダンスの実部をスロットの素子数倍したものとなり、実部のみの値になる。給電側の導波管の特性インピーダンスと整合が取れるようにスロット４のインピーダンスの実部及び素子数を選べば良い。これは導波管１ａについても同様である。
【００２０】
次に、サブアレー７を構成する導波管１ａ，１ｂ上の各スロット４は同相で給電される必要があるが、スロット４を三角配列するために、図２に示したようにスロットのオフセット長Δを管内波長のほぼ半分にしている。また図４のように給電導波管５を、給電導波管５の広壁面が導波管１ａ，１ｂの管軸８ａ，８ｂと平行になるようにしてコの字形の曲導波管６の広壁面の導波管１ａ，１ｂの管軸８ａ，８ｂの中間の位置に垂直に接続する。この構成により、給電導波管５から導波管１ａの最初のスロット位置Ｃまでの距離と、給電導波管５から導波管１ｂの最初のスロット位置Ｄまでの距離とは、管内波長のほぼ半分だけ相違することになる。
【００２１】
図５に示したＢ−Ｂ'断面及び斜視透視図のように、給電導波管５に給電された電界は、「コ」の字形状の曲導波管６内において、給電導波管５より導波管１ａ側と導波管１ｂ側とで互いに逆相の電界１７ａ，１７ｂを生じ、そのまま導波管１ａ、ｂに供給される。上述のように位置Ｃ，Ｄそれぞれまでの導波管路の長さは互いに管内波長のほぼ半分の長さ相違するので、曲導波管６から同時に逆相で供給された電界は位置Ｃ，Ｄでは互いに同相になる。
【００２２】
従って、管軸８ａ，８ｂが互いに平行で、互いに管内波長のほぼ半分の長さオフセットされた導波管１ａ，１ｂの管壁上に管内波長とほぼ等しい間隔で配列された各スロット４により、位相調整用に導波管を追加せずに同相で給電されるサブアレー７が得られるという効果がある。
【００２３】
そして、曲導波管６に対して給電導波管５が接続される方向は、サブアレー７が配列される方向と直交するので、サブアレー７の配列に影響の少ない給電構成が得られるという効果がある。
【００２４】
ここで、給電導波管５の接続位置について説明する。
【００２５】
図７はサブアレー７の等価回路表示である。図において、導波管１ａ，１ｂの等価回路表示５０，５１、曲導波管６の等価回路表示５３、給電導波管５の等価回路表示５２、曲導波管６の短絡終端５４、曲導波管６内部の導波管１ａ，１ｂの管軸に平行な方向に沿った電界分布５５、給電導波管５の給電端子５６が示されている。
【００２６】
図７のようにサブアレー７は伝送線路による等価回路表示が可能である。曲導波管６内部では導波管１ａ，１ｂの管軸に平行な方向に沿った電界分布５５のように、短絡終端５４のために定在波が生じている。給電導波管５を導波管１ａ，１ｂの管軸に平行な方向に沿って移動させると、電界分布５５に従って得られる電界の強度が異なることがわかる。よって、給電導波管５の曲導波管６への接続位置を最適化することによって給電端子から効率よく電力を得ることが可能になる。すなわち、給電導波管５の接続位置を曲導波管内に発生する電界の振幅の最大の位置に合わせることにより、給電端子から効率よく電力を得ることができる。
【００２７】
なお、「コ」の字形状の曲導波管６に代えて、曲げ部分を緩やかにしたＵ字形状の曲導波管を採用しても同様な効果が得られる。
【００２８】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２を示す導波管スロットアレーアンテナを構成するサブアレーの斜視透視図であり、図９は導波管と「コ」の字形状の曲導波管との接続部における断面図である。この実施の形態２は、導波管１ａ及び１ｂとコの字形状曲げ導波管６との接続部の間に、それぞれ導体壁１９ａ、１９ｂを設けるものである。
【００２９】
なお、この実施の形態２における導波管スロットアレーアンテナを示す上平面透視図及び上記導波管スロットアレーアンテナを構成するサブアレーの上面透視図及び上記サブアレーのＡ−Ａ'断面図は、図３と同様であり、図８に示す曲導波管周辺の上面透視図及び上記曲導波管のＢ−Ｂ'断面図はそれぞれ図４，図５と同様である。
【００３０】
以上説明したように、この実施の形態２による導波管スロットアレーアンテナによれば、図９に示した導体壁１９ａは、導波管１ａに対して、導波管１ａの特性アドミタンスをＹo、管内波長をλg、導体壁の高さをｄ、狭壁面の高さをｈとすると、以下の式で表される規格化された等価サセプタンスを与える。
【００３１】
【数１】

導体壁１９ａで作られる窓に導波管内の電界が集中するので、導体壁１９ａを追加することは容量性素子を追加することと等価になり、その大きさは式（１）で示される。従って、この導体壁１９ａを挿入することで導波管１ａの入力インピーダンスの虚部を打ち消して整合を取ることが可能になり、反射特性が改善できるという効果が得られる。これは導波管１ｂについても同様である。
【００３２】
なお、実施の形態１と同様に、導波管１ａ，１ｂ上のスロット４が位相調整用の導波管を追加せずに同相で給電されるという効果が得られる。
【００３３】
実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３を示す導波管スロットアレーアンテナを構成するサブアレーの導波管部分を示す上平面図である。また、図１１は、スロット長とスロット一個当りのインピーダンスの関係図である。この実施の形態３は、導波管２２の管壁上に共振長より長いスロット２３を配列したものである。本実施の形態での素子間隔ｄ_Ｓは管内波長にほぼ等しい。導波管２２の一方端は短絡面２５で終端される。また、ここで、ｄ_ｅはスロット２３のうち短絡面２５に一番近いスロットと短絡面２５との距離であり、ｄ_Ｐはスロット２３のうち給電側に一番近いスロットと給電側との距離である。また、図１０には、給電側から見たインピーダンスの基準面２８が示されている。図１１において、横軸は上記スロット２３のスロット長を、縦軸は上記スロット２３、一個当りのインピーダンスの実部、及び虚部の大きさを示す。実線はインピーダンスの実部を、点線はインピーダンスの虚部を示す。
【００３４】
なお、この実施の形態３における導波管スロットアレーアンテナを示す上平面側から見た透視斜視図、及び導波管スロットアレーアンテナを構成するサブアレーの上面透視図はそれぞれ図１，図２と同様であり、曲導波管周辺の上面透視図、及び曲導波管のＢ−Ｂ'断面図は図４，図５と同様である。
【００３５】
図１１において、上記スロット２３は、共振長ｌ_０では虚部が０になる。そして、実部が極大値となる。従って、ここでスロット長がわずかに変化するとインピーダンスは実部、虚部とも大きく変化する。それに対し、共振長より長いスロット長ｌ_１ではインピーダンスは誘導性を示す。この時、スロット長がわずかに変化しても、共振長ｌ_０のときに比べて、インピーダンスの実部及び虚部の変化は少ない。図１１では、スロット長はそれぞれ共振長より長く、給電側から見たインピーダンスは、リアクタンス成分が負になる。一方、短絡面２５に一番近いスロットから見た規格化インピーダンスは導波管内部の損失が非常に小さいと仮定すればリアクタンス成分のみで表され、以下の式で表すことができる。
【００３６】
【数２】

従って、ｄ_ｅが管内波長の半分の場合、規格化インピーダンスは０になり、半波長より短いとその成分は負の値を、長くなるとその成分は正の値を示す。ｄ_ｅの長さを管内波長の半分より長くして適当に選ぶことによって、給電側から見たインピーダンスのリアクタンス成分を打ち消し、導波管２２でインピーダンス整合をとることができる。
【００３７】
すなわち、寸法誤差に対してインピーダンスの変化の少ないスロットからなり、簡単な構造でインピーダンス整合が可能なサブアレーを得ることができるという効果がある。
【００３８】
実施の形態４．
図１２は、この発明の実施の形態４を示す導波管スロットアレーアンテナの上平面透視図である。
【００３９】
なお、この実施の形態４における導波管スロットアレーアンテナを構成するサブアレーの上面透視図及びサブアレーのＡ−Ａ'断面図はそれぞれ図２，図３と同様であり、曲導波管周辺の上面透視図及び曲導波管のＢ−Ｂ'断面図はそれぞれ図４，図５と同様である。
【００４０】
次に動作原理を説明する。実施の形態１〜４のいずれかと同様な原理でサブアレー２９ａ〜ｄは励振される。サブアレーごとの単位では、スロット３０は三角配列されている。図上において上下方向、つまり導波管の管軸方向にサブアレー２９ａ〜ｄを不規則にずらして配置すると、各導波管のスロットの配列の管軸方向の規則性が崩れ、管軸方向のグレーティングローブレベルを低減できるという効果がある。
【００４１】
実施の形態５．
図１３は、この発明の実施の形態５を示す導波管スロットアレーアンテナの上平面図であり、図１４は導体板接合前の図１３のＡ−Ａ'断面を表した斜視図であり、図１５は導体板接合後の図１３のＡ−Ａ'断面を表した斜視図である。
【００４２】
なお、この実施の形態５における導波管スロットアレーアンテナを示す上平面側から見た透視斜視図、導波管スロットアレーアンテナを構成するサブアレーの上面透視図、及びサブアレーのＡ−Ａ'断面図はそれぞれ図１〜図３と同様であり、曲導波管周辺の上面透視図、及び曲導波管のＢ−Ｂ'断面図はそれぞれ図４，図５と同様である。
【００４３】
図１３〜図１５において、切り欠き３１、導波管スロットアレーを構成するすべてのサブアレーのスロットに対応する切り欠き３１を設けた導体板（導体パネル）３２、切り欠き３１が配列された一つの広壁面とする導波管３３、導波管３３の管壁形状にほぼ相当し導体板３２に設けられたスリット３４、導波管３３の２つの狭壁面３５ａ，３５ｂ、切り欠き３１が設けられた広壁面以外のもう１つの広壁面３６、２つの狭壁面３５ａ，３５ｂと広壁面３６とで構成される溝３７、溝３７をサブアレーの配列に対応するように彫り込んだ金属ブロック３８、スリット３４と金属ブロック３８に設けられた溝３７とが一致するように導体板３２と金属ブロック３８とを接合する接合剤３９、溝３７の周囲に設けられて接合剤３９が注入される接合溝４０が示されている。
【００４４】
図１４に示したように、導体板３２を金属ブロック３８に接合するために接合溝４０に接合剤３９を注入する。ここで、接合剤３９の特性として、例えば、導電性接着剤やハンダのように、接合前に粘性があり、接合後は硬化し、かつ、導電性を備えており、導波管を構成可能にするものである必要がある。そのため、接合後まもなくは接合剤３９は、粘性を備えており、接合のために導体板３２側から圧迫すると、接合剤３９のうち、接合に必要な量を超えた一部はスリット３４から染み出す。よって、溝３７側に接合剤３９が染み出すことが抑制され、導波管３３の断面形状と設計寸法との誤差を少なくできるので精度のよい導波管を構成することができるという効果がある。
【００４６】
【発明の効果】
第１の発明によれば、各スロットが共振長より長い長さを有し、給電導波管の曲導波管に接続される給電開口が、その長手方向が曲導波管の管軸方向に直交するように配置され、各方形導波管の他方端がそれぞれ短絡面で終端され、各方形導波管に配列された複数のスロットのうち短絡面に最も近い位置に設けられたスロットはそれぞれ、短絡面から管内波長の１／２より長い距離に位置し、２つの方形導波管は、複数のスロットのうち曲導波管に最も近い位置に設けられたスロットの給電開口からの導波管路長が、互いに管内波長の１／２に応じた長さだけ相違するように、管軸方向に互いにずれて配置されることにより、寸法誤差に対してインピーダンスの変化が少ない高効率な導波管スロットアレーアンテナを得ることができるという効果が得られる。また、第２の発明によれば、各方形導波管に配列された複数のスロットのうち短絡面に最も近い位置に設けられたスロットはそれぞれ、当該スロットが設けられた方形導波管の曲導波管が接続される一方端から方形導波管の側を見たインピーダンスと、当該一方端から曲導波管の側を見たインピーダンスとの間の整合条件が成立するよう、短絡面から管内波長の１／２より長い距離に位置することにより、寸法誤差に対してインピーダンスの変化が少ない高効率な導波管スロットアレーアンテナを得ることができるという効果が得られる。また、第３の発明によれば、各方形導波管に配列された複数のスロットのうち短絡面に最も近い位置に設けられたスロットはそれぞれ、当該スロットが設けられた方形導波管の曲導波管が接続される一方端から当該方形導波管の側を見たインピーダンスのリアクタンス成分が打ち消されるよう、短絡面から管内波長の１／２より長い距離に位置することにより、当該スロットが設けられた方形導波管の曲導波管が接続される一方端から当該方形導波管の側を見たインピーダンスと、当該一方端から曲導波管の側を見たインピーダンスとの間の整合条件を成立させることができる。
【００４７】
また、第４の発明によれば、各方形導波管の曲導波管に接続される一方端が、広壁面から導波管内部へ向けて立設され、当該一方端における導波管路を広壁面に垂直な方向に狭める導体壁を備えることにより、反射特性を改善できるという効果も得られる。
【００４８】
また、第５の発明によれば、サブアレーを複数備え、複数のサブアレーが、方形導波管の管軸に平行な方向に対して不規則な長さで互いに前後させつつ、方形導波管の管軸に直交する方向に配列されることにより、グレーティングローブレベルを低減した導波管スロットアレーアンテナを得ることができるという効果もある。
【００４９】
また、第６の発明によれば、サブアレーが、方形導波管及び前記曲導波管が構成する導波管壁面のうち第１の広壁面とこれに共通の面とを除く壁面、を規定する溝が、第１の広壁面に垂直な面を有する金属板によって形成された金属ブロックと、方形導波管及び曲導波管が構成する導波管壁面のうち、第１の広壁面とこれに共通する面とを構成し、金属ブロックの溝を覆う導体パネルと、を接合して構成され、金属ブロックは、金属板の導体パネルが接合される縁に沿って設けられ接合剤を注入される接合溝を有し、導体パネルは、接合溝に対向する位置に接合溝と略同一の平面形状に形成されたスリットと、スロットを接続されるスロット接続開口とを有することで、余った接合剤を導波管内部以外に逃がすことができ、設計寸法との誤差が少ない、精度良い導波管を実現できるという効果もある。
【００５０】
また、第７の発明によれば、給電導波管の曲導波管への接続位置を曲導波管内に発生する電界の振幅の最大の位置に合わせることにより、効率よく電力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における導波管スロットアレーアンテナを示す上平面側からみた透視斜視図である。
【図２】導波管スロットアレーを構成するサブアレーの上面透視図である。
【図３】図２に示すサブアレーのＡ−Ａ'断面図である。
【図４】図１における曲導波管周辺の上面透視図である。
【図５】曲導波管のＢ−Ｂ'断面図である。
【図６】Ｕ字形状の曲導波管の上面透視図である。
【図７】サブアレーの等価回路表示図である。
【図８】発明の実施の形態２を示す導波管スロットアレーアンテナを構成するサブアレーの斜視透視図である。
【図９】導波管と曲導波管との接続部における断面図である。
【図１０】発明の実施の形態３を示す導波管スロットアレーアンテナを構成するサブアレーの導波管部分を示す上平面図である。
【図１１】スロット長とスロット一個当りのインピーダンスとの関係図である。
【図１２】発明の実施の形態４を示す導波管スロットアレーアンテナの上平面透視図である。
【図１３】発明の実施の形態５を示す導波管スロットアレーアンテナの上平面図である。
【図１４】導体板接合前の図１３のＡ−Ａ'断面を表した斜視図である。
【図１５】導体板接合後の図１３のＡ−Ａ'断面を表した斜視図である。
【図１６】特開２０００−１５１２６３号公報に記載された従来の導波管スロットアレーアンテナを構成するサブアレーの導波管分岐回路を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，２２，３３導波管、２，３５ａ，３５ｂ狭壁面、３，３６広壁面、４，２３，３０スロット、５給電導波管、６，１８曲導波管、７，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄサブアレー、８ａ，８ｂ管軸、９ａ，９ｂ，２５短絡面、１９ａ，１９ｂ導体壁、３１切り欠き、３２導体板、３４スリット、３７溝、３８金属ブロック、３９接合剤、４０接合溝。

Claims

管軸に沿った壁面として、複数のスロットが管内波長に応じた所定間隔で管軸方向に配列された幅の広い第１の広壁面、前記第１の広壁面に対向する第２の広壁面、及び互いに対向する一対の幅の狭い狭壁面をそれぞれ備え、互いに前記狭壁面を接近させて平行配置される２本の方形導波管と、前記２本の方形導波管それぞれの一方端を相互に連結する曲導波管と、いずれかの前記広壁面と共通の面を形成する前記曲導波管の壁面上に垂直に一方端を接続され他方端を給電回路に接続される給電導波管とを含むサブアレーを少なくとも１つ有する導波管スロットアレーアンテナであって、
前記各スロットは、共振長より長い長さを有し、
前記給電導波管の前記曲導波管に接続される給電開口は、その長手方向が前記曲導波管の管軸方向に直交するように配置され、
前記各方形導波管の他方端はそれぞれ短絡面で終端され、
前記各方形導波管に配列された前記複数のスロットのうち前記短絡面に最も近い位置に設けられたスロットはそれぞれ、前記短絡面から前記管内波長の１／２より長い距離に位置し、
２つの前記方形導波管は、前記複数のスロットのうち前記曲導波管に最も近い位置に設けられたスロットの前記給電開口からの導波管路長が、互いに前記管内波長の１／２に応じた長さだけ相違するように、前記管軸方向に互いにずれて配置されること、
を特徴とする導波管スロットアレーアンテナ。
請求項１に記載の導波管スロットアレーアンテナにおいて、
前記各方形導波管に配列された前記複数のスロットのうち前記短絡面に最も近い位置に設けられたスロットはそれぞれ、当該スロットが設けられた前記方形導波管の前記曲導波管が接続される一方端から当該方形導波管の側を見たインピーダンスと、当該一方端から前記曲導波管の側を見たインピーダンスとの間の整合条件が成立するよう、前記短絡面から前記管内波長の１／２より長い距離に位置することを特徴とする導波管スロットアレーアンテナ。
請求項２に記載の導波管スロットアレーアンテナにおいて、
前記各方形導波管に配列された前記複数のスロットのうち前記短絡面に最も近い位置に設けられたスロットはそれぞれ、当該スロットが設けられた前記方形導波管の前記曲導波管が接続される一方端から当該方形導波管の側を見たインピーダンスのリアクタンス成分が打ち消されるよう、前記短絡面から前記管内波長の１／２より長い距離に位置することを特徴とする導波管スロットアレーアンテナ。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の導波管スロットアレーアンテナにおいて、
前記各方形導波管の前記曲導波管に接続される前記一方端は、前記広壁面から導波管内部へ向けて立設され、当該一方端における導波管路を前記広壁面に垂直な方向に狭める導体壁を備えることを特徴とする導波管スロットアレーアンテナ。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の導波管スロットアレーアンテナにおいて、
前記サブアレーを複数備え、
前記複数のサブアレーは、前記方形導波管の前記管軸に平行な方向に対して不規則な長さで互いに前後させつつ、前記方形導波管の前記管軸に直交する方向に配列されること、
を特徴とする導波管スロットアレーアンテナ。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の導波管スロットアレーアンテナにおいて、
前記サブアレーは、
前記方形導波管及び前記曲導波管が構成する導波管壁面のうち前記第１の広壁面とこれに共通の面とを除く壁面、を規定する溝が、前記第１の広壁面に垂直な面を有する金属板によって形成された金属ブロックと、
前記方形導波管及び前記曲導波管が構成する導波管壁面のうち、前記第１の広壁面とこれに共通する面とを構成し、前記金属ブロックの前記溝を覆う導体パネルと、を接合して構成され、
前記金属ブロックは、前記金属板の前記導体パネルが接合される縁に沿って設けられ接合剤を注入される接合溝を有し、
前記導体パネルは、前記接合溝に対向する位置に前記接合溝と略同一の平面形状に形成されたスリットと、
前記スロットを接続されるスロット接続開口と、
を有することを特徴とする導波管スロットアレーアンテナ。
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の導波管スロットアレーアンテナにおいて、
前記給電導波管の前記曲導波管への接続位置を前記曲導波管内に発生する電界の振幅の最大の位置に合わせることを特徴とする導波管スロットアレーアンテナ。