JP5495955B2 - Waveguide slot array antenna - Google Patents
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Description
この発明は導波管スロットアレーアンテナに関し、特に、ミリ波やマイクロ波等の高周波を用いる無線通信に用いられる導波管スロットアレーアンテナに関する。 The present invention relates to a waveguide slot array antenna, and more particularly to a waveguide slot array antenna used for wireless communication using high frequency waves such as millimeter waves and microwaves.
導波管スロットアレーアンテナは、導波管に複数の放射スロット(切り口)を設けて構成したもので、ミリ波においても低損失なアンテナとして注目されている。この導波管スロットアレーアンテナの小型化のため、放射導波管と給電導波管を重ねて裏面から給電する構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 A waveguide slot array antenna is configured by providing a plurality of radiation slots (cuts) in a waveguide, and has attracted attention as a low-loss antenna even in millimeter waves. In order to reduce the size of the waveguide slot array antenna, a configuration in which a radiation waveguide and a feeding waveguide are overlapped to feed power from the back surface has been proposed (for example, see Patent Document 1).
また、近年、ミリ波に適した伝送線路として誘電体基板内に導体パターンと導体ヴィアによって形成された誘電体導波管が報告されており、この誘電体導波管に対して直列に設けられた複数のスロットについて、各スロットの大きさを変えることでスロットへの結合量を均一化する構成が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In recent years, a dielectric waveguide formed of a conductor pattern and a conductor via in a dielectric substrate has been reported as a transmission line suitable for millimeter waves, and is provided in series with the dielectric waveguide. For a plurality of slots, a configuration has been proposed in which the amount of coupling to each slot is made uniform by changing the size of each slot (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1に示される従来の導波管スロットアレーアンテナでは、複数の放射導波管に対して1つの給電導波管が放射導波管の中央部で直交するように配置されているため、アンテナ開口の大きなスロットアレーアンテナを構成するには、多数の放射スロットが設けられた管軸方向に長い放射導波管に対して中央部の1ヶ所で給電する必要があり、周波数特性が狭帯域になるという問題点がある。 However, in the conventional waveguide slot array antenna disclosed in Patent Document 1, one feed waveguide is arranged so as to be orthogonal to the central portion of the radiation waveguide with respect to the plurality of radiation waveguides. Therefore, in order to construct a slot array antenna having a large antenna opening, it is necessary to feed power to a radiation waveguide long in the tube axis direction provided with a large number of radiation slots at one central portion, and the frequency characteristics are There is a problem that it becomes a narrow band.
一方、特許文献2に示されるアレーアンテナでは、スロットへの結合量を調整するため、スロットの長手方向の長さによってスロットのインピーダンスを変化させている。しかし、スロットは給電導波管の伝搬方向に直交するように設けられており、給電導波管の幅よりもスロットを長くすることはできないため、調整できるインピーダンスの範囲が限られるという問題点があった。 On the other hand, in the array antenna shown in Patent Document 2, in order to adjust the coupling amount to the slot, the impedance of the slot is changed depending on the length of the slot in the longitudinal direction. However, since the slot is provided so as to be orthogonal to the propagation direction of the feed waveguide, and the slot cannot be made longer than the width of the feed waveguide, there is a problem that the range of impedance that can be adjusted is limited. there were.
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、放射導波管と給電導波管を上下に重ねて構成する導波管スロットアレーアンテナにおいて、周波数特性が広帯域で、所望の励振分布が容易に実現できる導波管スロットアレーアンテナを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and in a waveguide slot array antenna in which a radiating waveguide and a feeding waveguide are stacked one above the other, a frequency characteristic is wideband, and a desired An object of the present invention is to obtain a waveguide slot array antenna capable of easily realizing an excitation distribution.
この発明は、給電導波管と、前記給電導波管に対して、互いに並行かつ隣接して配置され、前記給電導波管によって給電される、第1の放射導波管および第2の放射導波管と、前記第1の放射導波管および前記第2の放射導波管に設けられた複数の放射スロットと、前記給電導波管と前記第1の放射導波管および前記第2の放射導波管との間に設けられた複数の第1の結合スロットと、前記給電導波管と前記第1の放射導波管および前記第2の放射導波管との間に設けられた複数の第2の結合スロットとを備え、前記第1の結合スロットと前記第2の結合スロットは、前記給電導波管の管軸方向に対して直交する方向に設けられ、前記第1の結合スロットは、その端部が前記給電導波管の管軸方向に向かって延伸しているものであって、前記第1の結合スロットは、前記第2の結合スロットよりも前記給電導波管の中心に近い位置に設けられていることを特徴とする導波管スロットアレーアンテナである。 The present invention provides a first radiating waveguide and a second radiating waveguide, which are arranged in parallel and adjacent to each other with respect to the feeding waveguide, and are fed by the feeding waveguide. A waveguide, a plurality of radiation slots provided in the first radiation waveguide and the second radiation waveguide, the feed waveguide, the first radiation waveguide, and the second A plurality of first coupling slots provided between the first and second radiation waveguides; and a plurality of first coupling slots provided between the first radiation waveguide and the second radiation waveguide. A plurality of second coupling slots, wherein the first coupling slot and the second coupling slot are provided in a direction perpendicular to a tube axis direction of the feed waveguide, coupling slot is a one whose ends are extended toward the tube axis direction of the feed waveguide, wherein 1 of the coupling slot is a slotted waveguide array antenna, characterized in that provided at a position near the center of the feed waveguide than the second coupling slot.
この発明は、給電導波管と、前記給電導波管に対して、互いに並行かつ隣接して配置され、前記給電導波管によって給電される、第1の放射導波管および第2の放射導波管と、前記第1の放射導波管および前記第2の放射導波管に設けられた複数の放射スロットと、前記給電導波管と前記第1の放射導波管および前記第2の放射導波管との間に設けられた複数の第1の結合スロットと、前記給電導波管と前記第1の放射導波管および前記第2の放射導波管との間に設けられた複数の第2の結合スロットとを備え、前記第1の結合スロットと前記第2の結合スロットは、前記給電導波管の管軸方向に対して直交する方向に設けられ、前記第1の結合スロットは、その端部が前記給電導波管の管軸方向に向かって延伸しているものであって、前記第1の結合スロットは、前記第2の結合スロットよりも前記給電導波管の中心に近い位置に設けられていることを特徴とする導波管スロットアレーアンテナであるので、周波数特性が広帯域で、所望の励振分布が容易に実現できるという効果を奏する。 The present invention provides a first radiating waveguide and a second radiating waveguide, which are arranged in parallel and adjacent to each other with respect to the feeding waveguide, and are fed by the feeding waveguide. A waveguide, a plurality of radiation slots provided in the first radiation waveguide and the second radiation waveguide, the feed waveguide, the first radiation waveguide, and the second A plurality of first coupling slots provided between the first and second radiation waveguides; and a plurality of first coupling slots provided between the first radiation waveguide and the second radiation waveguide. A plurality of second coupling slots, wherein the first coupling slot and the second coupling slot are provided in a direction perpendicular to a tube axis direction of the feed waveguide, coupling slot is a one whose ends are extended toward the tube axis direction of the feed waveguide, wherein 1 binding slot, since it is the second waveguide slot array antenna, characterized in that is provided at a position close to the center of the feed waveguide than the coupling slot, the frequency characteristic is broadband, There is an effect that a desired excitation distribution can be easily realized.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1における導波管スロットアレーアンテナの分解構成図である。本実施の形態1においては、金属プレート1a,1b,1c,1d,1eを、順に、上下に重ね合わせて、電気的に接続することで、導波管スロットアレーアンテナが構成されている。図2は、金属プレート1aの平面図、図3は、金属プレート1cの平面図である。なお、図2および図3には、相対的な位置関係を示すために、他の金属プレート1b,1d,1eに設けられたスロット等の構造を破線で示している。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an exploded configuration diagram of a waveguide slot array antenna according to Embodiment 1 of the present invention. In the first embodiment, a waveguide slot array antenna is configured by electrically connecting
図1〜3において、2a,2bは金属プレート1bに設けられた放射導波管用抜き部、3は金属プレート1dに設けられた給電導波管用抜き部である。4a,4bは金属プレート1aに設けられた放射スロット、5a,5bは金属プレート1cに設けられた結合スロット、6は金属プレート1eに設けられた給電スロット、7は入力導波管である。
1 to 3,
放射導波管11a,11bは、金属プレート1a,1b,1cを重ねることで構成されている。図1〜図3において、放射導波管部分(符号11aおよび11b)のうち、左半分が放射導波管11aを構成し、右半分が放射導波管11bを構成している。すなわち、本実施の形態においては、図1に示すように、放射導波管11a,11bは、共通の金属プレート1a,1b,1cを用いて構成されており、それらは隣接し、管軸方向に1列に並べられている。但し、必ずしも、共通の金属プレート1a,1b,1cから構成する必要はなく、金属プレート1a,1b,1cと同構造でかつ半分の長さの別個の金属プレート3枚からそれぞれ構成して、それらを管軸方向に1列に並べるようにしてもよい。
The
また、給電導波管12は、金属プレート1c,1d,1eを重ねることで構成されている。給電導波管12は、2つの放射導波管11a,11bの裏面に1つ配置されている。この位置関係により、単一の給電導波管12から、互いに並列かつ隣接して設けられた2つの放射導波管11a,11bのそれぞれに対して、給電を行う。
The
放射導波管11aおよび給電導波管12の構成について説明する。放射導波管11bの構成は、放射導波管11aの構成と線対称で同じであるため、ここでは、放射導波管11aについてのみ説明する。放射導波管11aにおいて、金属プレート1aに、放射スロット4a,4bが、それぞれ4個ずつ設けられている。放射スロット4a,4bは、すべて、同型であり、それぞれ、管軸方向に延びた長方形形状となっている。図1においては、左端から、放射スロット4aが4個並び、その後に、放射スロット4bが4個並んでいる。隣り合う放射スロット4aは、放射導波管11aの管軸に対して左右に交互になるように入れ違いに配置され、隣接する互いの管軸方向の間隔は、放射導波管11aにおける管内波長の1/2に等しくなっている。隣り合う放射スロット4bも同様に、管軸に対して左右に交互に配置され、互いの管軸方向の間隔も同じく放射導波管11aにおける管内波長の1/2に等しくなっている。なお、放射スロット4aは金属プレート1aの端部寄りに設けられ、放射スロット4bは金属プレート1aの中央寄り(すなわち、放射導波管11b寄り)に設けられている。従って、放射導波管11aの放射スロット4bと放射導波管11bの放射スロット4bとが、図2に示すように、隣り合わせに配置され、放射導波管11aの放射スロット4aと放射導波管11bの放射スロット4aとが、金属プレート1aの両端にそれぞれ配置される。
The configurations of the
また、放射導波管11aにおいて、金属プレート1bに形成された放射導波管用抜き部2a,2bは、それぞれ1個ずつ設けられている。また、放射導波管用抜き部2a,2bは、すべて、同型であり、それぞれ、管軸方向に延びた長方形形状となっている。放射導波管用抜き部2a,2bの管軸方向の長さは、金属プレート1bの1/4の長さよりも若干短くなっており、隣接する各放射導波管用抜き部2a,2b間の管軸方向の距離は、隣接する放射スロット4a,4b間の距離よりも短い。また、放射導波管用抜き部2aは金属プレート1bの端部寄りに設けられ、放射導波管用抜き部2bは金属プレート1bの中央寄り(すなわち、放射導波管11b寄り)に設けられている。従って、放射導波管11aの放射導波管用抜き部2bと放射導波管11bの放射導波管用抜き部2bとが、図1に示すように、隣り合わせに配置され、放射導波管11aの放射導波管用抜き部2aと放射導波管11bの放射導波管用抜き部2aとが、金属プレート1bの両端にそれぞれ配置されている。
Further, in the
金属プレート1cは、放射導波管11a,11bと給電導波管12の両方において共通に用いられている。金属プレート1cに設けられた結合スロット5a,5bは、各放射導波管11a,11bに対してそれぞれ1個ずつ設けられており、給電導波管12に対してそれぞれ2個ずつ、合計4個設けられている。結合スロット5a,5bの管軸方向の間隔は、給電導波管12における管内波長の1/2の整数倍となっている。また、結合スロット5aは、図2に示すように、放射導波管11a,11bの管軸方向に対して、4つの放射スロット4aの位置のちょうど中間になる位置に設けられている。同様に、結合スロット5bは、放射導波管11a,11bの管軸方向に対して、4つの放射スロット4bの位置のちょうど中間になる位置に設けられている。また、結合スロット5aは金属プレート1cの端部寄りに設けられ、結合スロット5bは金属プレート1cの中央寄り(すなわち、放射導波管11b寄り)に設けられている。従って、放射導波管11aの結合スロット5bと放射導波管11bの結合スロット5bとが、図2,3に示すように、隣り合わせに配置され、放射導波管11aの結合スロット5aと放射導波管11bの結合スロット5aとが、金属プレート1cの両端にそれぞれ配置されている。また、結合スロット5bは、結合スロット5aに比べて、スロットの長さが長くなるように形成されている。また、結合スロット5aと結合スロット5bとは、共に、給電導波管12の管軸に対して直行する方向に設けられている。結合スロット5aは、当該管軸方向に対して直行する方向(垂直方向)に延びた長方形形状となっており、一方、結合スロット5bの形状は、図3に示すように、中央部分は、当該管軸方向に対して直行する方向(垂直方向)に延びた長方形形状となっているが、その端部は、給電導波管12の管軸方向に延ばされており、全体として、H形形状となっている。
The
また、金属プレート1dには、給電導波管用抜き部3が1個設けられている。給電導波管用抜き部3は、管軸方向に延びた長方形形状となっている。給電導波管用抜き部3の管軸方向の長さは、図3に示すように、金属プレート1cの両端に設けられた2つの結合スロット5a間の距離よりも若干長くなっている。
Further, the metal plate 1d is provided with one feed
金属プレート1eに形成された給電スロット6は、給電導波管12に対して1個設けられおり、金属プレート1eの中央部に配置されている。給電スロット6の位置は、入力導波管7の位置に対応しており、給電スロット6と入力導波管7とは、所定の距離だけ離間して互いに対向するように配置される。
One
なお、各金属プレート1a,1b,1c,1d,1eは、放射導波管用抜き部2a,2bおよび給電導波管用抜き部3の周囲に沿って上下に電気的な導通がとれていればよく、金属拡散接合やはんだ付け、ろう付けなどによって接続されてもよいし、波長の1/4未満の間隔でねじで固定されてもよい。
Each of the
次に動作について説明する。
入力導波管7に入力された高周波信号は、給電スロット6を介して給電導波管12に入って2分配され、それぞれ、給電導波管12の両端部に向かって、給電導波管12を伝搬する。その途中で一部の電力が結合スロット5bに結合し、残りが結合スロット5aに結合する。このとき、結合スロット5bは結合スロット5aに比べてスロットの長さが長いため、結合スロット5bから放射導波管11a,11b側を見たアドミタンスが大きくなり、結合スロット5aよりも結合スロット5bの方が結合量が大きくなる。
Next, the operation will be described.
The high-frequency signal input to the
結合スロット5a,5bを介して放射導波管11a,11bに入力された高周波信号は、各放射スロット4a,4bからそれぞれ等振幅かつ同相で空間に放射される。このとき、結合スロット5aよりも結合スロット5bの方が結合量が大きいことから、アレーアンテナ全体としては端部寄りの放射スロット4aよりも中央寄りの放射スロット4bからの放射量の方が大きくなるため、アレーアンテナの励振分布は中央付近の振幅が大きい分布となり、すべての放射スロット4a,4bを等振幅で励振した場合に比べて、放射パターンのサイドローブレベルを低下させることができる。
The high-frequency signals input to the
特に、本実施の形態1では、結合スロット5bの形状をスロット端部が給電導波管12の管軸方向に延ばされたH形としているため、結合スロット5bから放射導波管11b側を見たアドミタンスをより大きくすることができ、端部寄りと中央寄りで振幅差の大きなアレーアンテナの励振分布を実現することができる。
In particular, in the first embodiment, since the shape of the
以上のように、本実施の形態1によれば、1列に並べられた複数の放射導波管11a,11bに対して、それらの裏面に設けられた給電導波管12から、それぞれ給電するようにしたので、管軸方向に長い導波管スロットアレーアンテナであっても、1つの放射導波管11a,11bで定在波給電される放射スロット4a,4bの数が少ないため、周波数特性が広帯域な導波管スロットアレーアンテナが得られる。また、放射スロット4aと放射スロット4bの配置パターンと個数とをそれぞれ適宜決めることにより、アレーアンテナ全体として、所望の励振分布を容易に実現でき、それにより、所望の放射パターンを容易に実現することができる。さらに、複数の放射導波管11a,11bに対して、それらの裏面に配置された1つの給電導波管12で直列給電するため、薄型な導波管スロットアレーアンテナを実現することができる。
As described above, according to the first embodiment, power is supplied to the plurality of
また、本実施の形態1によれば、給電導波管12の管軸方向に対して複数個設けられた結合スロット5a,5bのうち、給電導波管12の端部寄りに設けられた結合スロット5aの長さよりも中央寄りに設けられた結合スロット5bの長さを長くしたので、アレーアンテナの中央寄りの放射導波管11a,11bに給電される高周波信号の振幅が大きくなり、サイドローブレベルの低い良好な放射パターンを得ることができる。
Further, according to the first embodiment, the coupling provided near the end of the feeding
さらに、本実施の形態1によれば、給電導波管12の中央寄りに設けられた結合スロット5bの形状を、スロット端部が給電導波管12の管軸方向に延ばされたH形としたため、結合スロット5bから放射導波管11a,11b側を見たアドミタンスを給電導波管12の幅に制限されずに更に大きくすることができる。したがって、端部寄りの放射スロット4aと中央寄りの放射スロット4bとで振幅差の大きな励振分布を実現することができ、よりサイドローブレベルの低い良好な放射パターンを得やすいという効果がある。
Further, according to the first embodiment, the shape of the
なお、本実施の形態1では、放射導波管11aに設けられた放射スロット4aの個数と、放射導波管11bに設けられた放射スロット4bの個数を、ともに4つとしたが、これに限るものではない。アレーアンテナ全体として所望の放射パターンを実現するために求められる励振分布に応じて、放射スロット4aと放射スロット4bの個数をそれぞれ決めればよく、また、それらは必ずしも同数でなくともよく、互いに異なる個数でもよい。
In the first embodiment, the number of
実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2における導波管スロットアレーアンテナの分解構成図である。本実施の形態2は、誘電体基板8a,8bと導体パターン9a,9b,9cを交互に上下に重ね、誘電体基板8a,8bに導体ヴィア10a,10b,10cを設けてポスト壁導波管を形成することで導波管スロットアレーアンテナが構成されている。図5は、誘電体基板8a上に設けられた導体パターン9aの平面図、図6は、誘電体基板8b上に設けられた導体パターン9bの平面図である。なお、図5および図6には、相対的な位置関係を示すために、他の導体パターンに設けられたスロット等の構造を破線で示している。
Embodiment 2. FIG.
4 is an exploded configuration diagram of a waveguide slot array antenna according to Embodiment 2 of the present invention. In the second embodiment,
図4〜6において、10a,10bは、電導性の高い導体から構成され、誘電体基板8aに設けられた導体ヴィア、10cは、同様に、電導性の高い導体から構成され、誘電体基板8bに設けられた導体ヴィアである。本実施の形態においても、左半分が放射導波管11aで、右半分が放射導波管11bとなっている。放射導波管11aは、誘電体基板8aと、導体パターン9a,9bと、導体ヴィア10a,10bとから構成されたポスト壁導波管である。同様に、放射導波管11bは、誘電体基板8a、導体パターン9a,9b、および、導体ヴィア10a,10bから構成されたポスト壁導波管である。給電導波管12は、誘電体基板8b、導体パターン9b,9c、および、導体ヴィア10cから構成されたポスト壁導波管である。各導体パターン9a,9b,9cは、導体ヴィア10a,10b,10cを介して互いに電気的な接続がとられている。導体ヴィア10a,10b,10cは、高周波信号の漏れを防ぐために、放射導波管11a,11bおよび給電導波管12における管内波長の1/2未満の間隔で列状に配列する必要があり、本実施の形態2では、放射導波管11a,11bおよび給電導波管12の管軸方向に対して、管内波長の1/4の間隔で設けられている。
4-6, 10a and 10b are comprised from a conductor with high electroconductivity, The conductor via provided in the
また、図4〜図6において、4a,4bは導体パターン9aに設けられた放射スロット、5a,5bは導体パターン9bに設けられた結合スロット、6は導体パターン9cに設けられた給電スロット、7は入力導波管である。放射スロット4a,4bは、それぞれ、各放射導波管11a,11bに対して4個ずつ設けられており、放射スロット4a,4bは、すべて、放射導波管11a,11bの管軸に対して同じ側に配置され、互いの管軸方向の間隔は放射導波管11a,11bにおける管内波長に等しくなっている。本実施の形態2では、放射スロット4a,4bは、すべて、放射導波管11a,11bの管軸に対して同じ側に配置されており、この点が、実施の形態1と異なる。一方、結合スロット5a,5bは、各放射導波管11a,11bに対してそれぞれ1個ずつ設けられており、結合スロット5a,5bの間隔は、給電導波管12における管内波長の1/2の整数倍となっている。また、結合スロット5a(または5b)は、放射導波管11a(または11b)の管軸方向に対して、4つの放射スロット4a(または4b)のうち導体パターン9aの中央部から数えて2番目のスロットから導体パターン9aの端部に向かって管内波長の1/4だけ離れた位置に設けられている(なお、結合スロット5aは、4つの放射スロット4aの中の内側の2つのスロットのちょうど中間ではなく、間を3:1で分割する位置に設けている。また、この位置に限定するものではなく、隣接する放射スロットから管内波長の1/4の奇数倍だけ離れた位置に設ければよい。)。さらに、給電スロット6は、給電導波管12に対して管軸方向の中央部に設けられている。また、導体ヴィア10aは、図5に示すように、4つの放射スロット4aを取り囲むように、略々矩形状に配列されている。同様に、導体ヴィア10bは、図5に示すように、4つの放射スロット4bを取り囲むように、略々矩形状に配列されている。また、導体ヴィア10cは、図6に示すように、4つの結合スロット5a,5bを取り囲むように、略々矩形状に配列されている。他の構成については、実施の形態1と同じであるため、ここでは説明を省略する。
4 to 6, 4a and 4b are radiation slots provided in the
本実施の形態2は、放射導波管11a,11bおよび給電導波管12がそれぞれポスト壁導波管で構成された場合を示しており、動作は実施の形態1と同様である。すなわち、入力導波管7に入力された高周波信号は、給電スロット6を介して給電導波管12に入って2分配され、それぞれ両端部に向かって給電導波管12を伝搬する。その途中で一部の電力が結合スロット5bに結合し、残りが結合スロット5aに結合する。このとき、結合スロット5bは結合スロット5aに比べてスロットの長さが長いため、結合スロット5bから放射導波管11a,11b側を見たアドミタンスが大きくなり、結合スロット5aよりも結合スロット5bの方が結合量が大きくなる。結合スロット5a,5bを介して放射導波管11a,11bに入力された高周波信号は、各放射スロット4a,4bからそれぞれ等振幅かつ同相で空間に放射される。このとき、結合スロット5aよりも結合スロット5bの方が結合量が大きいことから、アレーアンテナ全体としては端部寄りの放射スロット4aよりも中央寄りの放射スロット4bからの放射量の方が大きくなるため、アレーアンテナの励振分布は中央付近の振幅が大きい分布となり、すべての放射スロット4a,4bを等振幅で励振した場合に比べて、放射パターンのサイドローブレベルを低下させることができる。
The second embodiment shows a case where the
このように、本実施の形態2においても、結合スロット5bは結合スロット5aに比べてスロットの長さが長く、さらに結合スロット5bの形状をスロット端部が給電導波管12の管軸方向に延ばされたH形としているため、結合スロット5bから放射導波管11b側を見たアドミタンスを大きくすることができ、端部寄りの放射スロットに比べて中央寄りの放射スロットの方が放射される高周波信号の振幅が大きいアレーアンテナの励振分布を実現することができる。
As described above, also in the second embodiment, the
以上のように、本実施の形態2によれば、実施の形態1と同様に、1列に並べられた複数の放射導波管11a,11bに対して、裏面の給電導波管12からそれぞれ給電するようにしたので、管軸方向に長い導波管スロットアレーアンテナであっても、1つの放射導波管で定在波給電される放射スロットの数が少ないため、周波数特性が広帯域な導波管スロットアレーアンテナが得られる。また、放射スロット4aと放射スロット4bの配置パターンと個数とをそれぞれ適宜決めることにより、アレーアンテナ全体として、所望の励振分布を容易に実現でき、それにより、所望の放射パターンを容易に実現することができる。また、複数の放射導波管11a,11bに対して、裏面に平行に配置された1つの給電導波管12で直列給電するため、薄型な導波管スロットアレーアンテナを実現することができる。
As described above, according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, the plurality of
また、給電導波管12の管軸方向に対して複数個設けられた結合スロット5a,5bのうち、給電導波管12の端部寄りに設けられた結合スロット5aよりも中央寄りに設けられた結合スロット5bの長さを長くし、さらに、結合スロット5bの形状をスロット端部が給電導波管12の管軸方向に延ばされたH形としたため、アレーアンテナの放射導波管11a,11bの中央寄りに設けられた放射スロット4bから放射される高周波信号の振幅が大きくなり、サイドローブレベルの低い良好な放射パターンを得ることができる。
Of the plurality of
また、本実施の形態2は、誘電体基板8a,8bと導体パターン9a,9b,9cを重ねた多層基板で構成されるため、導波管が中空で構成される金属を重ねた構造に比べて、小形で軽量なアンテナが得られるという効果がある。さらに、本実施の形態2で示したような1次元の導波管スロットアレーアンテナを、導波管幅方向に複数個配列して2次元のアレーアンテナを構成する場合、誘電体基板8a,8bの誘電率による波長短縮効果により導波管幅が小さいため、導波管幅方向の配列間隔を狭くすることができ、導波管幅方向にビーム走査しても放射パターンにグレーティングローブが出にくいという効果がある。
In addition, since the second embodiment is configured by a multilayer substrate in which the
また、導体ヴィア10a,10b,10cを放射導波管11a,11bおよび給電導波管12における管内波長の1/4の間隔で配列しているため、放射スロット4a,4bや結合スロット5a,5bに対する導体ヴィア10a,10b,10cの相対位置がすべて同じとなり、同一形状のスロットのアドミタンスに導体ヴィア10a,10b,10cが与える影響が同じとなるので、設計が容易であるという効果もある。
Further, since the
実施の形態3.
図7は、この発明の実施の形態3における導波管スロットアレーアンテナの分解構成図である。図8は、誘電体基板8a上の導体パターン9aの平面図、図9は、誘電体基板8b上の導体パターン9bの平面図である。本実施の形態3は、実施の形態2で示した導波管スロットアレーアンテナにおいて、放射導波管11a,11bに設けられた放射スロット4a,4bの個数と結合スロット5a,5bの位置とを変えたものである。他の構成については、実施の形態2と同じであるため、説明は省略し、以下では、実施の形態2と異なる構成を中心に説明する。
FIG. 7 is an exploded configuration diagram of the waveguide slot array antenna according to the third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a plan view of the
図7において、放射導波管11aには放射スロット4aが5個設けられており、放射スロット4bが3個設けられている。具体的には、左端から順に、まず、放射スロット4aが5個並び、その後に、放射スロット4bが3個並んで配置されている。同様に、放射導波管11bに、放射スロット4aが5個設けられており、放射スロット4bが3個設けられている。放射導波管11bの構成は放射導波管11aと線対称となっているので、放射導波管11bでは、右端から順に、まず、放射スロット4aが5個並び、その後に、放射スロット4bが3個並んでいる。また、結合スロット5a,5bは、図8に示すように、隣り合う放射導波管11a,11bの境界付近において、隣り合う放射スロット4a,4bからそれぞれ管内波長の1/4だけ離れた位置に設けられており、結合スロット5a,5bの間隔は管内波長の1.5倍となっている。
In FIG. 7, the
本実施の形態3についても、動作は実施の形態1および2と同様である。但し、本実施の形態3では、結合スロット5a,5bが、それぞれ放射導波管11a,11bの中央付近ではなく、端部に近い位置(すなわち、放射導波管11a,11bの境界付近に)に設けられているが、放射導波管11a,11bの中は定在波が生じているため、放射スロット4a,4bと結合スロット5a,5bとの間隔が管内波長の1/4の奇数倍の関係が保たれていれば、結合スロット5a,5bの位置に関わらず、放射スロット4a,4bからの放射量は等振幅となる。
The operation of the third embodiment is the same as that of the first and second embodiments. However, in the third embodiment, the
以上のように、本実施の形態3によれば、実施の形態2と同様の効果が得られるだけでなく、さらに、隣り合う放射導波管11a,11bに対する結合スロット5a,5bの位置を互いに近づけて、給電導波管12における結合スロット5a,5bの間隔を管内波長の1.5倍と小さくしたため、給電導波管12の直列給電部分における周波数特性が緩やかとなり、広帯域な導波管スロットアレーアンテナが得られるという効果がある。
As described above, according to the third embodiment, not only the same effect as in the second embodiment is obtained, but also the positions of the
1a,1b,1c,1d,1e 金属プレート、2a,2b 放射導波管用抜き部、3 給電導波管用抜き部、4a,4b 放射スロット、5a,5b 結合スロット、6 給電スロット、7 入力導波管、8a,8b 誘電体基板、9a,9b,9c 導体パターン、10a,10b,10c 導体ヴィア、11a,11b 放射導波管、12 給電導波管。 1a, 1b, 1c, 1d, 1e Metal plate, 2a, 2b Radiation waveguide extraction part, 3 Feeding waveguide extraction part, 4a, 4b Radiation slot, 5a, 5b Coupling slot, 6 Feeding slot, 7 Input waveguide Tube, 8a, 8b Dielectric substrate, 9a, 9b, 9c Conductor pattern, 10a, 10b, 10c Conductor via, 11a, 11b Radiation waveguide, 12 Feeding waveguide.
Claims (4)
前記給電導波管に対して、互いに並行かつ隣接して配置され、前記給電導波管によって給電される、第1の放射導波管および第2の放射導波管と、
前記第1の放射導波管および前記第2の放射導波管に設けられた複数の放射スロットと、
前記給電導波管と前記第1の放射導波管および前記第2の放射導波管との間に設けられた複数の第1の結合スロットと、
前記給電導波管と前記第1の放射導波管および前記第2の放射導波管との間に設けられた複数の第2の結合スロットと
を備え、
前記第1の結合スロットと前記第2の結合スロットは、前記給電導波管の管軸方向に対して直交する方向に設けられ、前記第1の結合スロットは、その端部が前記給電導波管の管軸方向に向かって延伸しているものであって、
前記第1の結合スロットは、前記第2の結合スロットよりも前記給電導波管の中心に近い位置に設けられている
ことを特徴とする導波管スロットアレーアンテナ。 A feeding waveguide;
A first radiating waveguide and a second radiating waveguide, arranged parallel to and adjacent to each other with respect to the feeding waveguide, and fed by the feeding waveguide;
A plurality of radiation slots provided in the first radiation waveguide and the second radiation waveguide;
A plurality of first coupling slots provided between the feed waveguide and the first radiation waveguide and the second radiation waveguide;
A plurality of second coupling slots provided between the feed waveguide and the first radiation waveguide and the second radiation waveguide;
The first coupling slot and the second coupling slot are provided in a direction orthogonal to the tube axis direction of the feeding waveguide, and the end of the first coupling slot is at the feeding waveguide. Extending in the direction of the tube axis of the tube ,
The waveguide slot array antenna, wherein the first coupling slot is provided at a position closer to the center of the feeding waveguide than the second coupling slot .
前記第1の結合スロットは、前記第1の放射導波管サブアレーにおいて、管軸方向の中心位置よりも前記第2の放射導波管サブアレーに近い側に設けられ、
前記第2の結合スロットは、前記第2の放射導波管サブアレーにおいて、管軸方向の中心位置よりも前記第1の放射導波管サブアレーに近い側に設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の導波管スロットアレーアンテナ。 The first radiation waveguide and the second radiation waveguide each comprise a first radiation waveguide subarray and a second radiation waveguide subarray,
The first coupling slot is provided in the first radiation waveguide subarray closer to the second radiation waveguide subarray than the center position in the tube axis direction,
The second coupling slot is provided in the second radiating waveguide subarray closer to the first radiating waveguide subarray than the center position in the tube axis direction. Item 11. A waveguide slot array antenna according to Item 1 .
ことを特徴とする請求項1または2に記載の導波管スロットアレーアンテナ。 At least one of the first radiating waveguide, the second radiating waveguide, and the feeding waveguide is a post wall conductor formed of a dielectric substrate, a conductor pattern, and a conductor via. The waveguide slot array antenna according to claim 1 or 2 , comprising a wave tube.
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