JP6379072B2 - Beam scanner - Google Patents

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Description

本発明は、ビームスキャナの製造を容易にする技術に関する。   The present invention relates to a technique for facilitating manufacture of a beam scanner.

従来、漏れ波ビームスキャナは、周波数可変によりスキャニング角を広くとるために、広帯域の周波数帯を使用する必要があった。近年、伝送路アプローチによる左手系メタマテリアルの進展により、複合右手/左手系の概念から、バックファイアとエンドファイアの両方への偏角を実現した漏れ波アンテナが報告されている。また、メタマテリアルを利用したビームスキャナは、伝送路アプローチによりバラクタダイオードを用いた電気的な掃引を用いた漏れ波ビームスキャナ(非特許文献1)や周波数掃引による導波管型の漏れ波ビームスキャナ(非特許文献2)がある。   Conventionally, a leaky wave beam scanner has to use a wide frequency band in order to increase the scanning angle by changing the frequency. In recent years, leaky wave antennas have been reported that have realized a declination to both the backfire and the endfire from the concept of a composite right / left hand system due to the development of left-handed metamaterials through a transmission path approach. Further, beam scanners using metamaterials include leaky wave beam scanners (non-patent document 1) using electrical sweeping using a varactor diode by a transmission path approach, and waveguide-type leaky wave beam scanners using frequency sweeping. (Non-Patent Document 2).

図9に周波数掃引による漏れ波導波管型ビームスキャナを示す。このようなビームスキャナは金属切削により導波管や周期的なショートスタブを作成する方法、もしくは導波管やショートスタブを形成した後に電鋳により作成する方法が挙げられる。また周期的なアイリスの作製法としては、別途作成したアイリス層をスタブと交互に配置する方法がある。その他には、金属切削により周期的なアイリスを作成する方法、周期的なアイリスの型を形成した後に電鋳により作成する方法等があり、いずれもショートスタブやアイリスの互いの位置関係やサイズに高い寸法精度が求められる。特に、スロットをミリ波やテラヘルツ波帯では波長がサブミリのオーダとなるため、導波管も同等のサイズとなる他、スタブの場合は、溝の深さが浅くなり、ピッチ間隔が狭くなる。そのような漏れ波導波管型アンテナを製造するには、数十μmオーダの高い寸法精度が求められる。   FIG. 9 shows a leaky wave waveguide beam scanner using frequency sweeping. Examples of such a beam scanner include a method of creating a waveguide and a periodic short stub by metal cutting, or a method of producing by electroforming after forming a waveguide and a short stub. In addition, as a method of periodically producing the iris, there is a method in which a separately prepared iris layer is alternately arranged with a stub. In addition, there are a method of creating periodic irises by metal cutting, a method of creating periodic iris molds by electroforming, etc., both of which depend on the positional relationship and size of short stubs and irises. High dimensional accuracy is required. In particular, since the slot is in the order of sub-millimeters in the millimeter wave or terahertz wave band, the waveguide is of the same size, and in the case of a stub, the groove depth is shallow and the pitch interval is narrowed. In order to manufacture such a leaky wave waveguide antenna, high dimensional accuracy of the order of several tens of μm is required.

Sungjoon Lim, Christophe Caloz, and Tatsuo Itoh, ”Metamaterial-Based Electronically Controlled Transmission-Line Structure as a Novel Leaky-Wave Antenna With Tunable Radiation Angle and Beamwidth”, IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 53, NO. 1, JANUARY 2005Sungjoon Lim, Christophe Caloz, and Tatsuo Itoh, “Metamaterial-Based Electronically Controlled Transmission-Line Structure as a Novel Leaky-Wave Antenna With Tunable Radiation Angle and Beamwidth”, IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 53, NO. 1 , JANUARY 2005 Takaoki Ikeda, Kunio Sakakibara, Toru Matsui, Nobuyoshi Kikuma, and Hiroshi Hirayama, ”Beam-Scanning Performance of Leaky-Wave Slot-Array Antenna on Variable Stub-Loaded Left-Handed Waveguide”, IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 56, NO. 12, DECEMBER 2008Takaoki Ikeda, Kunio Sakakibara, Toru Matsui, Nobuyoshi Kikuma, and Hiroshi Hirayama, “Beam-Scanning Performance of Leaky-Wave Slot-Array Antenna on Variable Stub-Loaded Left-Handed Waveguide”, IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 56 , NO. 12, DECEMBER 2008

しかしながら、ビームスキャナの周期的なスタブやアイリスを構成するには、高度な位置精度を要する製造技術が必要なため、製造が難しく安価に製造できなかった。   However, in order to construct a periodic stub or iris of the beam scanner, a manufacturing technique that requires a high degree of positional accuracy is required, so that it is difficult to manufacture and cannot be manufactured at low cost.

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、製造の容易なビームスキャナを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a beam scanner that can be easily manufactured.

上記課題を解決するために、本発明のビームスキャナは、導波路を形成するための孔を有する誘電体基板が積層されたビームスキャナであって、前記導波路の周方向における第1部分においては、複数のビアが貫通する1以上の前記誘電体基板とビアが貫通しない1以上の前記誘電体基板が交互に積層されており、前記第1部分以外の第2部分においては、積層された前記誘電体基板を複数のビアが貫通しており、前記ビアが貫通する前記各誘電体基板には導体層が形成されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the beam scanner of the present invention is a beam scanner in which a dielectric substrate having a hole for forming a waveguide is laminated, and in the first portion in the circumferential direction of the waveguide, The one or more dielectric substrates through which a plurality of vias penetrate and the one or more dielectric substrates through which no via penetrates are alternately laminated, and the second portion other than the first portion is laminated. A plurality of vias pass through the dielectric substrate, and a conductive layer is formed on each dielectric substrate through which the via passes.

本発明によれば、ビアが貫通しない誘電体基板がスロットとして機能し、誘電体基板の積層技術を用いて製造できるので、ビームスキャナを容易に製造できる。   According to the present invention, since the dielectric substrate that does not penetrate the via functions as a slot and can be manufactured using the dielectric substrate lamination technique, the beam scanner can be easily manufactured.

本実施の形態に係わるビームスキャナの斜視図である。It is a perspective view of the beam scanner concerning this Embodiment. 図1のA線における断面を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cross section in the A line of FIG. 図1のA線における断面図であるIt is sectional drawing in the A line of FIG. 図3の符号Mの方向を見た図である。It is the figure which looked at the direction of the code | symbol M of FIG. 図3の符号Nの方向に見た図である。It is the figure seen in the direction of the code | symbol N of FIG. 変形例のビームスキャナについて、図3の符号Nの方向に見た図である。It is the figure which looked at the direction of the code | symbol N of FIG. 3 about the beam scanner of a modification. ビームスキャナにおけるアンテナ利得(Directivity(dBi))の分布についての周波数依存性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the frequency dependence about the distribution of the antenna gain (Directivity (dBi)) in a beam scanner. スロット/漏れ波導波路層の周期pと1つのスロット/漏れ波導波路層における誘電体基板1の層数slotとアンテナ偏向角(Direction)に対するアンテナ利得(Directivity(dBi))を示す図である。It is a figure which shows the antenna gain (Directivity (dBi)) with respect to the period p of the slot / leakage wave waveguide layer, the number of slots of the dielectric substrate 1 in one slot / leakage wave waveguide layer, and the antenna deflection angle (Direction). 従来の周波数掃引による漏れ波導波管型ビームスキャナを示す図である。It is a figure which shows the leaky wave waveguide type beam scanner by the conventional frequency sweep.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施の形態に係わるビームスキャナの斜視図である。図2は、図1のA線における断面を示す斜視図である。図3は、図1のA線における断面図である。   FIG. 1 is a perspective view of a beam scanner according to the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing a cross section taken along line A of FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A in FIG.

ビームスキャナは、誘電体基板1を積層したものであり、積層方向に導波路2が貫通する。導波路2の開口形状は長方形であり、最も手前の誘電体基板1には、図示しない導波管を導波路2と接続するための導波管接続口21が取り付けられている。   The beam scanner is obtained by laminating dielectric substrates 1, and the waveguide 2 penetrates in the laminating direction. The opening shape of the waveguide 2 is rectangular, and a waveguide connection port 21 for connecting a waveguide (not shown) to the waveguide 2 is attached to the foremost dielectric substrate 1.

誘電体基板1の材料はセラミックスやガラスフィラーを混入したセラミックス混合材料、ポリイミド等のポリマー材料でも良いが、誘電損失が小さい材料が望ましい。   The material of the dielectric substrate 1 may be a ceramic mixed material mixed with ceramics or glass filler, or a polymer material such as polyimide, but a material having a small dielectric loss is desirable.

誘電体基板1の総数は、例えば、10〜40層程度である。これを多くすることで、導波路2を長くできる。   The total number of dielectric substrates 1 is, for example, about 10 to 40 layers. By increasing this, the waveguide 2 can be lengthened.

導波路2の高さHは、例えば、250μmあり、幅Wは、例えば、500μmである。導波管接続口21の縦の長さは、例えば、864μm、横幅は、例えば、432μmである。   The height H of the waveguide 2 is, for example, 250 μm, and the width W is, for example, 500 μm. The longitudinal length of the waveguide connection port 21 is 864 μm, for example, and the lateral width is 432 μm, for example.

ビームスキャナは,太線で示す導体層3が形成された誘電体基板1をz方向に積層することにより形成する。誘電体基板1の厚さは、例えば、数十〜数百μmである。誘電体基板1には、導波路2の開口形状と同じサイズの孔が予め形成され、積層することにより、開口面積と形状が一定の導波路2を形成する。   The beam scanner is formed by laminating a dielectric substrate 1 on which a conductor layer 3 indicated by a thick line is formed in the z direction. The thickness of the dielectric substrate 1 is, for example, several tens to several hundreds μm. A hole having the same size as the opening shape of the waveguide 2 is formed in the dielectric substrate 1 in advance, and the waveguide 2 having a constant opening area and shape is formed by stacking.

ビームスキャナは、導波路2の中心軸周りの方向(周方向)における第1部分1Aと、残りの第2部分1Bとに分かれる。   The beam scanner is divided into a first portion 1A in the direction around the central axis of the waveguide 2 (circumferential direction) and a remaining second portion 1B.

(第1部分1A)
第1部分1Aは、例えば、導波路2の2つの長辺のうちの1つとビームスキャナの外部空間に接する。第1部分1Aは、例えば、導波路2の一方端から他方端に渡り設けられる。
(First part 1A)
The first portion 1A contacts, for example, one of the two long sides of the waveguide 2 and the external space of the beam scanner. For example, the first portion 1A is provided from one end of the waveguide 2 to the other end.

第1部分1Aでは、複数のビア4が貫通する1以上の誘電体基板1とビア4が貫通しない1以上の誘電体基板1が交互に積層されている。ビア4が貫通しない1以上の誘電体基板1の部分を漏れ波導波路層(符号1a)という。   In the first portion 1A, one or more dielectric substrates 1 through which the plurality of vias 4 penetrate and one or more dielectric substrates 1 through which the vias 4 do not penetrate are alternately stacked. One or more portions of the dielectric substrate 1 through which the vias 4 do not penetrate are referred to as leakage wave waveguide layers (reference numeral 1a).

ビア4は、金属が充填されたものであり、例えば、円柱状であり、所定の間隔をもって複数配置される。なお、ビア4の形状は四角柱等でも良く、間隔は必ずしも同一である必要はない。以下、ビア4について同様である。   The vias 4 are filled with metal, and are, for example, cylindrical, and a plurality of vias are arranged at a predetermined interval. The via 4 may be a quadrangular prism or the like, and the intervals are not necessarily the same. The same applies to the via 4 below.

導波路2に導入された電磁波の一部は、漏れ波導波路層1aを通り、外部に放出する。すなわち、この部分は、スロットとして機能する。   A part of the electromagnetic wave introduced into the waveguide 2 passes through the leaky wave waveguide layer 1a and is emitted to the outside. That is, this part functions as a slot.

誘電体基板1の総数を多くすることで、スロットも多くなり、アンテナ利得を高くできる。   Increasing the total number of dielectric substrates 1 increases the number of slots and increases the antenna gain.

一方、導波路2に導入された電磁波の一部は、ビア4が貫通する誘電体基板1の部分に進入するがビア4、導体層3によって反射し、導波路2に戻る。   On the other hand, a part of the electromagnetic wave introduced into the waveguide 2 enters the portion of the dielectric substrate 1 through which the via 4 penetrates, but is reflected by the via 4 and the conductor layer 3 and returns to the waveguide 2.

ビア4の間から電磁波が漏れるのを抑制するため、ビア4の間隔は、所望帯域の周波数から決まる波長の1/4以下であることが望ましい。   In order to suppress leakage of electromagnetic waves from between the vias 4, the interval between the vias 4 is desirably ¼ or less of a wavelength determined from a frequency in a desired band.

図では、ビア4が貫通する1層の誘電体基板1と漏れ波導波路層1aが交互に積層されている。ビア4が貫通する誘電体基板1の数は2層以上でもよい。例えば、図3の最も左側の誘電体基板1は2層であり、最も右側も2層であり、このように部分的に層数を変えてもよい。漏れ波導波路層1aにおける誘電体基板1の数は、1層又は3層以上でもよい。   In the figure, the one-layer dielectric substrate 1 through which the via 4 penetrates and the leaky wave waveguide layer 1a are alternately laminated. The number of dielectric substrates 1 through which the vias 4 penetrate may be two or more. For example, the leftmost dielectric substrate 1 in FIG. 3 has two layers and the rightmost layer has two layers, and the number of layers may be partially changed in this way. The number of dielectric substrates 1 in the leaky wave waveguide layer 1a may be one layer or three or more layers.

第1部分1Aにおいて、ビア4が貫通する各誘電体基板1の一方の表面には、ビア4の位置を除き全面に導体層3(太線)が形成される。その裏面(導体層3がない面)に対向する、漏れ波導波路層1aの誘電体基板1の表面にも全面に渡り、導体層3(太線)が形成される。一方、漏れ波導波路層1aの誘電体基板1間には導体層3は形成されない。   In the first portion 1A, the conductor layer 3 (thick line) is formed on the entire surface of each dielectric substrate 1 through which the via 4 passes, except for the position of the via 4. The conductor layer 3 (thick line) is also formed over the entire surface of the dielectric substrate 1 of the leaky wave waveguide layer 1a facing the back surface (surface without the conductor layer 3). On the other hand, the conductor layer 3 is not formed between the dielectric substrates 1 of the leaky wave waveguide layer 1a.

導体層3の厚さは、例えば、数〜数十μmであり、シルクスクリーン印刷やメッキ処理により形成する。導体層3の材料は、金、銀、タングステン、銅でも良い。導体層3は、誘電体基板1の表や裏の面において、ビア4から導波路2までを覆うことで、導波路2の内壁を同電位とするだけでなく、波長以下のコルゲート構造を実効的に形成することができる。   The thickness of the conductor layer 3 is, for example, several to several tens of μm, and is formed by silk screen printing or plating. The material of the conductor layer 3 may be gold, silver, tungsten, or copper. The conductor layer 3 covers not only the inner wall of the waveguide 2 with the same potential by covering the front and back surfaces of the dielectric substrate 1 from the via 4 to the waveguide 2, but also has a corrugated structure with a wavelength equal to or less than the wavelength. Can be formed.

漏れ波導波路層1aの厚さ(誘電体基板1の合計の厚さ)は、短いほど誘電損の影響を受けないので、可能な限り短くすることが好ましい。例えば、合計の厚さは1000μm(1mm)である。   The shorter the leakage wave waveguide layer 1a (total thickness of the dielectric substrate 1) is, the less affected by dielectric loss, it is preferable to make it as short as possible. For example, the total thickness is 1000 μm (1 mm).

(第2部分1B)
第2部分1Bは、導波路2の残りの長辺及び2つの短辺とビームスキャナの外部空間に接する。第2部分1Bは、例えば、導波路2の一方端から他方端にまで渡り設けられる。
(Second part 1B)
The second portion 1B is in contact with the remaining long side and two short sides of the waveguide 2 and the external space of the beam scanner. For example, the second portion 1B is provided from one end of the waveguide 2 to the other end.

第2部分1Bでは、積層された誘電体基板1を複数のビア4が貫通し、その各誘電体基板1には一方の表面全面に渡り、導体層3が形成されている。   In the second portion 1B, a plurality of vias 4 penetrate through the laminated dielectric substrate 1, and the conductor layer 3 is formed over the entire surface of one of the dielectric substrates 1.

導波路2に導入された電磁波の一部は、第2部分1Bの誘電体基板1に進入するがビア4や導体層3によって反射し、導波路2に戻る。   A part of the electromagnetic wave introduced into the waveguide 2 enters the dielectric substrate 1 of the second portion 1B, but is reflected by the via 4 and the conductor layer 3 and returns to the waveguide 2.

よって、ビア4の間隔は、所望帯域の周波数から決まる波長の1/4以下であることが望ましい。   Therefore, the interval between the vias 4 is desirably ¼ or less of the wavelength determined from the frequency of the desired band.

導波路2に最も近いビア4から導波路2までの誘電体基板1の部分は、スタブ(後述する図4の符号2A)やアイリス(後述する図4の符号2B)として機能し、容量性または誘導性インピーダンスを生じる。そのため、アンテナ特性の設計に重要な因子であるため、所望の帯域や偏向角に対して所望の距離に設定する必要がある。   The portion of the dielectric substrate 1 from the via 4 closest to the waveguide 2 to the waveguide 2 functions as a stub (reference numeral 2A in FIG. 4 to be described later) and an iris (reference numeral 2B in FIG. 4 to be described later). Inductive impedance is generated. Therefore, since it is an important factor for designing antenna characteristics, it is necessary to set a desired distance with respect to a desired band and deflection angle.

例えば、一般に金属導波管と誘電体積層基板による給電部におけるインピーダンス整合のためには、導波路2に最も近いビア4の中心から導波路2の内壁までの距離は、所定の中心周波数に対応する波長の1/2に設定する。この距離は、コルゲート構造の溝深さに等価的に対応すると考えられる。   For example, in general, for impedance matching in a power feeding section using a metal waveguide and a dielectric laminated substrate, the distance from the center of the via 4 closest to the waveguide 2 to the inner wall of the waveguide 2 corresponds to a predetermined center frequency. Set to 1/2 of the wavelength to be used. This distance is considered to correspond equivalently to the groove depth of the corrugated structure.

実際には、電磁波の実効的な反射点はビア4の間隔やビア4の径にも依存しており、数値計算によって距離を計算する。   Actually, the effective reflection point of the electromagnetic wave also depends on the interval between the vias 4 and the diameter of the vias 4, and the distance is calculated by numerical calculation.

例えば、誘電体基板1の誘電率が6.8で、厚さが100μm、ビア4の径が100μmの場合、中心周波数を300GHzとすると、誘電体基板1の実効誘電率は、εeff=(1+εr)/2、誘電体基板1の中の波長は、λeff=λ/εeff 0.5であるから、スタブにおけるビア4の中心から導波路2の内壁までの距離は、λeff/2よりも若干大きく、250μm程度である。 For example, when the dielectric constant of the dielectric substrate 1 is 6.8, the thickness is 100 μm, the diameter of the via 4 is 100 μm, and the center frequency is 300 GHz, the effective dielectric constant of the dielectric substrate 1 is ε eff = ( 1 + ε r ) / 2, and the wavelength in the dielectric substrate 1 is λ eff = λ / ε eff 0.5. Therefore , the distance from the center of the via 4 to the inner wall of the waveguide 2 in the stub is λ eff / It is slightly larger than 2 and about 250 μm.

導波路2に最も近いビア4の中心から導波路2の内壁までの最短距離は、誘電体基板1の機械的特性(強度)に鑑み、製造上適した距離に決定される。バックファイアとエンドファイアの両方への偏角を実現した漏れ波アンテナを構成するために、所望の周波数帯域において、実効的な位相定数が正負反転(複合右手/左手系の構成)となるように、スタブにおけるビア4の中心から導波路2の内壁までの距離を設定する。   The shortest distance from the center of the via 4 closest to the waveguide 2 to the inner wall of the waveguide 2 is determined in consideration of the mechanical characteristics (strength) of the dielectric substrate 1 and is suitable for manufacturing. In order to construct a leaky wave antenna that realizes the deflection angle to both the backfire and the endfire, the effective phase constant is reversed between positive and negative (composite right / left-handed configuration) in the desired frequency band. The distance from the center of the via 4 in the stub to the inner wall of the waveguide 2 is set.

図4は、図3の符号Mの方向を見た図であり、図5は、図3の符号Nの方向に見た図である。図4において、スタブは符号2A、アイリスは符号2Bで示す。   4 is a view of the direction of the symbol M in FIG. 3, and FIG. 5 is a view of the view in the direction of the symbol N in FIG. In FIG. 4, the stub is indicated by reference numeral 2A, and the iris is indicated by reference numeral 2B.

図4においては、第1部分1Aの誘電体基板1は見えておらず、導体層3が見えているのに対し、図5においては、第1部分1Aの誘電体基板1の部分が見えている。第1部分1Aにおける導波路2から外部空間までの長さLが短いほど誘電損の影響を少なくでき、好ましい。長さLは、例えば、1000μm(1mm)である。   In FIG. 4, the dielectric substrate 1 of the first portion 1A is not visible and the conductor layer 3 is visible, whereas in FIG. 5, the portion of the dielectric substrate 1 of the first portion 1A is visible. Yes. The shorter the length L from the waveguide 2 to the external space in the first portion 1A, the smaller the influence of dielectric loss, which is preferable. The length L is, for example, 1000 μm (1 mm).

(変形例)
図5は、変形例のビームスキャナについて、図3の符号Nの方向に見た図である。
(Modification)
FIG. 5 is a view of the modified beam scanner as viewed in the direction of reference numeral N in FIG.

第1部分1Aにおいて、ビア4が貫通しない誘電体基板1(漏れ波導波路層/スロット)には空気孔5が形成されており、空気孔5には誘電体基板1の材料が存在しない。これにより、誘電体基板1の材料による誘電損をより低減できる。   In the first portion 1 </ b> A, the air holes 5 are formed in the dielectric substrate 1 (leakage wave waveguide layer / slot) through which the vias 4 do not penetrate, and the material of the dielectric substrate 1 does not exist in the air holes 5. Thereby, the dielectric loss by the material of the dielectric substrate 1 can be reduced more.

本実施の形態に係わるビームスキャナによれば、課題すなわち、高周波において誘電体基板1の材料の誘電損失が増大し、伝搬損失が大きくなり、アンテナ効率が低下するという課題を解決できる。   The beam scanner according to the present embodiment can solve the problem, that is, the problem that the dielectric loss of the material of the dielectric substrate 1 increases at high frequencies, the propagation loss increases, and the antenna efficiency decreases.

そのためには、例えば上記のように、導波路2の高さHを250μm、幅Wを500μmとする。例えば、スタブを110μm、アイリスを100μmとする。スタブやアイリスは、所望の電磁波放射パターンや帯域特性が得られるように適宜調整するパラメータであり、必ずしも全ての誘電体基板1の層で一定である必要はない。   For this purpose, for example, as described above, the height H of the waveguide 2 is 250 μm and the width W is 500 μm. For example, the stub is 110 μm and the iris is 100 μm. The stub and iris are parameters that are adjusted as appropriate so as to obtain a desired electromagnetic wave radiation pattern and band characteristics, and are not necessarily constant in all layers of the dielectric substrate 1.

本実施の形態に係わるビームスキャナの効果を図表を用いて解説する。上記のように、導波路2の高さHを250μm、幅Wを500μm、スタブを110μm、アイリスを100μm、誘電体基板1の総数を30層とする。   The effect of the beam scanner according to the present embodiment will be described using a chart. As described above, the height H of the waveguide 2 is 250 μm, the width W is 500 μm, the stub is 110 μm, the iris is 100 μm, and the total number of the dielectric substrates 1 is 30 layers.

図7は、このようなビームスキャナにおけるアンテナ利得(Directivity(dBi))の分布についての周波数依存性を示す図である。この分布は計算により求めた結果である。図に示すように、250GHz〜340GHzで±30度以上の偏向特性が得られていることが分かる。   FIG. 7 is a diagram showing the frequency dependence of the distribution of antenna gain (Directivity (dBi)) in such a beam scanner. This distribution is a result obtained by calculation. As shown in the figure, it can be seen that a deflection characteristic of ± 30 degrees or more is obtained at 250 GHz to 340 GHz.

また、図8は、スロット/漏れ波導波路層の周期pと1つのスロット/漏れ波導波路層における誘電体基板1の層数slotとアンテナ偏向角(Direction)に対するアンテナ利得(Directivity)を示す図である。図に示すように、1つのスロット/漏れ波導波路層における誘電体基板1の層数slotを多く設計することで、どの周期p、どのアンテナ偏向角であっても、高いアンテナ利得を得ることができる。   FIG. 8 is a diagram showing the period p of the slot / leakage wave waveguide layer, the number of layers of the dielectric substrate 1 in one slot / leakage wave waveguide layer, and the antenna gain (Directivity) with respect to the antenna deflection angle (Direction). is there. As shown in the figure, a high antenna gain can be obtained at any period p and any antenna deflection angle by designing a large number of slots of the dielectric substrate 1 in one slot / leakage wave waveguide layer. it can.

本実施の形態に係わるビームスキャナは、基本的には、誘電体基板の積層技術で製造でき、導波路2、スタブ、アイリス、スロット等の構成部品を一括で容易に製造できる。よって、ビームスキャナを安価に製造できる。   The beam scanner according to the present embodiment can basically be manufactured by a dielectric substrate lamination technique, and component parts such as a waveguide 2, a stub, an iris, and a slot can be easily manufactured collectively. Therefore, the beam scanner can be manufactured at low cost.

また、誘電体基板1に予め形成した孔により導波路2を形成することで、高周波における誘電体基板1の材料の誘電損失を低減し、アンテナ利得を向上させることができる。   In addition, by forming the waveguide 2 with holes formed in advance in the dielectric substrate 1, the dielectric loss of the material of the dielectric substrate 1 at high frequencies can be reduced, and the antenna gain can be improved.

また、ビア4が貫通する誘電体基板1の部分において、導波路2に最も近いビア4の中心と導波路2の内壁の距離を所定の距離にすることで、ビームスキャナに接続される外部の金属導波管とのインピーダンス整合を行い、所望の通過帯域を中心帯域として合わせることができる。   Further, in the portion of the dielectric substrate 1 through which the via 4 penetrates, the distance between the center of the via 4 closest to the waveguide 2 and the inner wall of the waveguide 2 is set to a predetermined distance, so that an external connection connected to the beam scanner is performed. Impedance matching with the metal waveguide can be performed, and a desired pass band can be set as the center band.

また、漏れ波導波路層1aを周期的に設けることで、周期的なスロットを構成でき、ビームスキャナの利得特性を広帯域化できる。   Further, by periodically providing the leaky wave waveguide layer 1a, a periodic slot can be formed, and the gain characteristic of the beam scanner can be widened.

1 誘電体基板
2 導波路
3 導体層
4 ビア
1A (ビームスキャナの)第1部分
1B (ビームスキャナの)第2部分
1a 漏れ波導波路層(スロット)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dielectric substrate 2 Waveguide 3 Conductor layer 4 Via 1A 1st part 1B (for a beam scanner) 2nd part 1a (for a beam scanner) Leaky wave waveguide layer (slot)

Claims (2)

導波路を形成するための孔を有する誘電体基板が積層されたビームスキャナであって、
前記導波路の周方向における第1部分においては、複数のビアが貫通する1以上の前記誘電体基板とビアが貫通しない1以上の前記誘電体基板が交互に積層されており、
前記第1部分以外の第2部分においては、積層された前記誘電体基板を複数のビアが貫通しており、
前記ビアが貫通する前記各誘電体基板には導体層が形成されている
ことを特徴とするビームスキャナ。
A beam scanner in which a dielectric substrate having a hole for forming a waveguide is laminated,
In the first portion in the circumferential direction of the waveguide, one or more dielectric substrates through which a plurality of vias and one or more dielectric substrates through which a via does not penetrate are alternately laminated,
In the second part other than the first part, a plurality of vias penetrates the laminated dielectric substrate,
A conductor layer is formed on each dielectric substrate through which the via penetrates.
前記ビアが貫通しない前記各誘電体基板には空気孔が形成されている
ことを特徴とする請求項1記載のビームスキャナ。
The beam scanner according to claim 1, wherein an air hole is formed in each dielectric substrate through which the via does not penetrate.
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