JP6474634B2 - Planar array antenna - Google Patents

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Description

本発明は、平面アレーアンテナに関する。   The present invention relates to a planar array antenna.

複数の放射素子を平面状に配置した平面アレーアンテナが知られている。このようなアンテナは、空港用レーダー、気象用レーダー、航空機搭載用レーダーなど狭いビーム幅を生成するアンテナとして使用されている。これらのレーダーは、一般的に4GHz以上の周波数帯域で利用され、特に10GHz以上の高い周波数帯域でよく利用される。   A planar array antenna in which a plurality of radiating elements are arranged in a planar shape is known. Such an antenna is used as an antenna for generating a narrow beam width, such as an airport radar, a weather radar, and an aircraft radar. These radars are generally used in a frequency band of 4 GHz or higher, and are often used particularly in a high frequency band of 10 GHz or higher.

送受信機の数が放射素子の数よりも少ない場合、多数の放射素子を含む平面アレーアンテナ(以下、多素子平面アレーアンテナと呼称する)は、アンテナ、分配回路、フィルタ、電力増幅器、受信増幅器などで構成される。分配回路は送受信機から複数の放射素子に信号を分配する回路である。ミリ波帯での使用の場合、挿入損失低減の観点から分配回路は導波管で構成される場合が多い。フィルタの構成として空洞共振器を用いた構成または金属製の導波管を用いた構成がよく採用される。このような理由により、多素子平面アレーアンテナは、製造が難しく、規模が大きく、高価格な装置である。   When the number of transceivers is smaller than the number of radiating elements, a planar array antenna including a large number of radiating elements (hereinafter referred to as a multi-element planar array antenna) is an antenna, a distribution circuit, a filter, a power amplifier, a receiving amplifier, etc. Consists of. The distribution circuit is a circuit that distributes a signal from a transceiver to a plurality of radiating elements. In the case of use in the millimeter wave band, the distribution circuit is often composed of a waveguide from the viewpoint of reducing insertion loss. As a filter configuration, a configuration using a cavity resonator or a configuration using a metal waveguide is often employed. For these reasons, multi-element planar array antennas are difficult to manufacture, large in scale, and expensive.

従来の多素子平面アレーアンテナは、レーダー用途であることから、高出力電力(数100W以上)に耐えられる分配回路とフィルタを必要としていた。このようなレーダー分野での多素子平面アレーアンテナ技術は確立している。このため、高々10W程度のモバイル通信用無線機に多素子平面アレーアンテナを使用する場合でさえ、多素子平面アレーアンテナは金属製導波管で構成された分配器とフィルタを用いていた。   Since the conventional multi-element planar array antenna is used for radar, it requires a distribution circuit and a filter that can withstand high output power (several hundred watts or more). Such a multi-element planar array antenna technology in the radar field has been established. For this reason, even when a multi-element planar array antenna is used for a mobile communication radio of about 10 W at most, the multi-element planar array antenna uses a distributor and a filter made of a metal waveguide.

Robert C. Hansen, “Phased Array Antennas,” John Wiley & Sons, Inc., 1998.Robert C. Hansen, “Phased Array Antennas,” John Wiley & Sons, Inc., 1998.

従来の多素子平面アレーアンテナは、分配回路とフィルタのそれぞれの寸法に依存した厚みを持っていた。このため、モバイル通信用無線機に多素子平面アレーアンテナを使用する場合を想定して多素子平面アレーアンテナの厚さ寸法の低減を図るには、分配回路とフィルタのそれぞれの厚さ寸法を低減する必要がある。ここで厚さ寸法は、放射素子が配置された平面に対する法線方向の長さである。金属製の分配回路とフィルタはその外形寸法が動作モードと直結しており、分配回路とフィルタのそれぞれの厚さ寸法を単純に低減することができない。   Conventional multi-element planar array antennas have thicknesses that depend on the dimensions of the distribution circuit and the filter. For this reason, in order to reduce the thickness of the multi-element planar array antenna assuming that a multi-element planar array antenna is used for a mobile communication radio, the thickness of each of the distribution circuit and the filter is reduced. There is a need to. Here, the thickness dimension is the length in the normal direction with respect to the plane on which the radiating elements are arranged. The external dimensions of the metal distribution circuit and the filter are directly connected to the operation mode, and the thickness dimensions of the distribution circuit and the filter cannot be simply reduced.

したがって、本発明の目的は、厚さ寸法の低減が容易な平面アレーアンテナを提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a planar array antenna in which the thickness dimension can be easily reduced.

本発明の平面アレーアンテナは、第1の誘電体板と、第1の誘電体板の一面に配置された複数の放射素子と、第1の誘電体板の他面に複数の放射素子に対応する複数のスロットが形成された第1の導電体とを含む平面アレーアンテナであって、複数の放射素子に対応する複数のポスト壁導波路が第1の導電体の上に設置されており、各ポスト壁導波路は対応する1個のスロットを介して対応する1個の放射素子に給電可能であることを特徴とする。   The planar array antenna of the present invention corresponds to a first dielectric plate, a plurality of radiating elements disposed on one surface of the first dielectric plate, and a plurality of radiating elements on the other surface of the first dielectric plate. A planar array antenna including a first conductor formed with a plurality of slots, wherein a plurality of post wall waveguides corresponding to the plurality of radiating elements are installed on the first conductor, Each post-wall waveguide can be fed to a corresponding radiating element via a corresponding slot.

本発明によると、放射素子に給電可能なポスト壁導波路が第1の導電体の上に設置されているので、厚さ寸法の低減が容易である。   According to the present invention, since the post wall waveguide capable of feeding the radiating element is disposed on the first conductor, the thickness dimension can be easily reduced.

第1実施形態の平面アレーアンテナの正面図。The front view of the planar array antenna of 1st Embodiment. 第1実施形態の平面アレーアンテナのA−A’線断面図。A-A 'line sectional view of the plane array antenna of a 1st embodiment. 第1実施形態の平面アレーアンテナの斜視図。The perspective view of the planar array antenna of 1st Embodiment. 第1実施形態の平面アレーアンテナの分解斜視図。The disassembled perspective view of the planar array antenna of 1st Embodiment. 第1実施形態の平面アレーアンテナの背面図。The rear view of the planar array antenna of 1st Embodiment. 第1実施形態の平面アレーアンテナにおけるポスト壁導波路を説明する図。The figure explaining the post-wall waveguide in the planar array antenna of 1st Embodiment. 第2実施形態の平面アレーアンテナの正面図。The front view of the planar array antenna of 2nd Embodiment. 第2実施形態の平面アレーアンテナのB−B’線断面図。B-B 'line sectional drawing of the planar array antenna of 2nd Embodiment. 第2実施形態の平面アレーアンテナの斜視図。The perspective view of the planar array antenna of 2nd Embodiment. 第2実施形態の平面アレーアンテナの分解斜視図。The disassembled perspective view of the planar array antenna of 2nd Embodiment. 第2実施形態の平面アレーアンテナの背面図。The rear view of the planar array antenna of 2nd Embodiment. 第2実施形態の平面アレーアンテナにおけるポスト壁導波路とストリップライン構造を説明する図。The figure explaining the post wall waveguide and stripline structure in the planar array antenna of 2nd Embodiment. 第3実施形態の平面アレーアンテナの分解斜視図。The disassembled perspective view of the planar array antenna of 3rd Embodiment. 第3実施形態の平面アレーアンテナにおける一区画のポスト壁導波路と導電性隔壁体の一部分を説明する図。The figure explaining a part of post wall waveguide of one division and a conductive partition in a plane array antenna of a 3rd embodiment.

図面を参照して本発明の実施形態を説明する。各図では、見易さを考慮して、複数の同じ構成要素のうち一部にのみ符号を附している。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, only a part of a plurality of the same constituent elements is given a reference in consideration of easy viewing.

<第1実施形態>
図1〜図6に本発明による第1実施形態を示す。第1実施形態の平面アレーアンテナ100は、それぞれが矩形平板状のN個(ただしNは2以上の予め定められた整数である)の放射素子101と、矩形平板状の第1の誘電体板103と、矩形平板状の第1の導電体105と、矩形平板状の第2の誘電体板107と、矩形平板状の第2の導電体109とを含んでいる。各放射素子101と、第1の導電体105と、第2の導電体109はそれぞれ例えば銅箔である。各放射素子101と、第1の誘電体板103と、第1の導電体105と、第2の誘電体板107と、第2の導電体109のそれぞれの形状は、平板状であることが好ましく、矩形に限定されず、例えばそれぞれが円形であってもよい。また、各放射素子101と、第1の誘電体板103と、第1の導電体105と、第2の誘電体板107と、第2の導電体109のそれぞれの厚さは、所望のアンテナ特性を得られるように設計される。
<First Embodiment>
1 to 6 show a first embodiment according to the present invention. The planar array antenna 100 according to the first embodiment includes N radiating elements 101 each having a rectangular flat plate shape (where N is a predetermined integer equal to or greater than 2) and a first dielectric plate having a rectangular flat plate shape. 103, a rectangular flat plate-like first conductor 105, a rectangular flat plate-like second dielectric plate 107, and a rectangular flat plate-like second conductor 109. Each radiating element 101, the first conductor 105, and the second conductor 109 are, for example, copper foils. Each of the radiation elements 101, the first dielectric plate 103, the first conductor 105, the second dielectric plate 107, and the second conductor 109 may have a flat plate shape. Preferably, it is not limited to a rectangle, for example, each may be a circle. The thickness of each of the radiating elements 101, the first dielectric plate 103, the first conductor 105, the second dielectric plate 107, and the second conductor 109 depends on the desired antenna. Designed to obtain characteristics.

N個の放射素子101は、第1の誘電体板103の一方の面上に配置されている。第1実施形態では、N個の放射素子101はm×nのマトリックス状(つまり、四角配列)に配置されている。図1に示す例では、m=n=6、N=36である。N個の放射素子101の配置はマトリックス状に限定されず、三角配列、線状配置、円形配置などであってもよい。また、隣り合う放射素子101の距離は所望のアンテナ特性を得られるように設計される。   The N radiating elements 101 are arranged on one surface of the first dielectric plate 103. In the first embodiment, the N radiating elements 101 are arranged in an m × n matrix (that is, a square array). In the example shown in FIG. 1, m = n = 6 and N = 36. The arrangement of the N radiating elements 101 is not limited to a matrix, and may be a triangular arrangement, a linear arrangement, a circular arrangement, or the like. The distance between adjacent radiating elements 101 is designed so as to obtain desired antenna characteristics.

第2の導電体109は、第2の誘電体板107の一方の面上に配置されており、第1の導電体105は、第1の誘電体板103の他方の面上かつ第2の誘電体板107の他方の面上に配置されている。このように、平面アレーアンテナ100は、第2の導電体109と、第2の誘電体板107と、第1の導電体105と、第1の誘電体板103と、N個の放射素子101が、この順番で積層された構造を持っている。   The second conductor 109 is disposed on one surface of the second dielectric plate 107, and the first conductor 105 is disposed on the other surface of the first dielectric plate 103 and the second dielectric plate 103. It is disposed on the other surface of the dielectric plate 107. As described above, the planar array antenna 100 includes the second conductor 109, the second dielectric plate 107, the first conductor 105, the first dielectric plate 103, and the N radiating elements 101. However, it has a structure laminated in this order.

第2の誘電体板107には、N個の放射素子101のそれぞれに対応する各位置に、第2の誘電体板107を第1の誘電体板103の上記一方の面に対して垂直に貫通するとともに第1の導電体105と第2の導電体109とを電気的に接続する一群の導体ポスト(以下、「一群の導体ポスト」を導体ポストセット111と呼称する)が配列されている。1個の放射素子101と1個の導体ポストセット111とは一対一の関係にあるので、第2の誘電体板107にはN個の導体ポストセット111が配列されている。第1実施形態では、図1に示すように、N個の放射素子101が配置された平面、つまり第1の誘電体板103の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ100を見たときに、1個の放射素子101と1個の導体ポストセット111とが重なり合うように、N個の導体ポストセット111が第2の誘電体板107に配列されている。1個の導体ポストセット111を構成する複数の導体ポスト111a(図6では便宜上、15個の導体ポスト111aを図示している)のそれぞれの材質は導電性材料であり、例えば銅などの金属である。各導体ポスト111aは、第2の誘電体板107を貫通するとともに、第1の導電体105と第2の導電体109とを電気的に接続している。   The second dielectric plate 107 is placed perpendicular to the one surface of the first dielectric plate 103 at each position corresponding to each of the N radiating elements 101. A group of conductor posts that penetrate and electrically connect the first conductor 105 and the second conductor 109 (hereinafter, “group of conductor posts” is referred to as a conductor post set 111) are arranged. . Since one radiating element 101 and one conductor post set 111 are in a one-to-one relationship, N conductor post sets 111 are arranged on the second dielectric plate 107. In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the planar array antenna 100 is viewed in the normal direction to the plane on which the N radiating elements 101 are arranged, that is, the one surface of the first dielectric plate 103. In some cases, N conductor post sets 111 are arranged on the second dielectric plate 107 so that one radiating element 101 and one conductor post set 111 overlap each other. Each of the plurality of conductor posts 111a composing one conductor post set 111 (for convenience, FIG. 6 shows 15 conductor posts 111a) is a conductive material, for example, a metal such as copper. is there. Each conductor post 111 a penetrates through the second dielectric plate 107 and electrically connects the first conductor 105 and the second conductor 109.

N個の導体ポストセット111と、第1の導電体105と、第2の導電体109と、で囲まれた第2の誘電体板107のN箇所の部位のそれぞれは導波路として機能する。このような導波路は、ポスト壁導波路(Post Wall Waveguide)、SIW(Substrate Integrated Waveguide)、積層導波路(Laminated Waveguide)などと呼ばれており、その原理はよく知られているので、その説明を省略する。なお、1個の導体ポストセット111に含まれる導体ポスト111aの数、伝送方向に隣り合う任意の二つ導体ポスト111aの間隔、伝送方向に直交する面に沿って切断したときのポスト壁導波管の断面における長辺の長さ(つまり、伝送方向に並ぶ導体ポスト111aの列のうち最も広い部分の間隔)、導体ポスト111aの配置形状などは、所望の伝送特性を得られるように設計される。   Each of N portions of the second dielectric plate 107 surrounded by the N conductor post sets 111, the first conductor 105, and the second conductor 109 functions as a waveguide. Such waveguides are called Post Wall Waveguide, SIW (Substrate Integrated Waveguide), Laminated Waveguide, etc., and their principles are well known. Is omitted. The number of conductor posts 111a included in one conductor post set 111, the interval between any two conductor posts 111a adjacent to each other in the transmission direction, and post-wall waveguide when cut along a plane orthogonal to the transmission direction. The length of the long side in the cross section of the tube (that is, the widest portion of the row of conductor posts 111a arranged in the transmission direction), the arrangement shape of the conductor posts 111a, and the like are designed so as to obtain desired transmission characteristics. The

N個のポスト壁導波路(言い換えればN個の導体ポストセット111)に対応する第1の導電体105のN箇所の部位のそれぞれには、少なくとも一つのスロット113が形成されている。第1実施形態では、1個の放射素子101(あるいは1個の導体ポストセット111)と1個のスロット113とは一対一の関係にあるので、第1の導電体105に形成されるスロット113の数はN個である。第1実施形態では、図1に示すように、N個の放射素子101が配置された平面、つまり第1の誘電体板103の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ100を見たときに、1個のスロット113が1個の導体ポストセット111によって囲まれるように(言い換えれば、1個のポスト壁導波路と1個のスロット113が重なり合うように)、N個のスロット113が第1の導電体105に形成されている。各スロット113は、第1の導電体105の一部が例えばエッチングによって除去されることによって形成された領域であり、第1の導電体105の開口部である。   At least one slot 113 is formed in each of N portions of the first conductor 105 corresponding to N post-wall waveguides (in other words, N conductor post sets 111). In the first embodiment, since one radiating element 101 (or one conductor post set 111) and one slot 113 are in a one-to-one relationship, the slot 113 formed in the first conductor 105 is used. Is N. In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the planar array antenna 100 is viewed in the normal direction to the plane on which the N radiating elements 101 are arranged, that is, the one surface of the first dielectric plate 103. Sometimes, one slot 113 is surrounded by one conductor post set 111 (in other words, one post wall waveguide and one slot 113 overlap), so that N slots 113 are It is formed on the first conductor 105. Each slot 113 is an area formed by removing a part of the first conductor 105 by etching, for example, and is an opening of the first conductor 105.

各ポスト壁導波路は、対応する1個のスロット113を介して、N個の放射素子101のうち対応する放射素子101に電磁結合可能である。換言すると、図1に示すように、N個の放射素子101が配置された平面、つまり第1の誘電体板103の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ100を見たときに、1個の放射素子101と1個のスロット113とが重なり合うように、N個のスロット113が第1の導電体105に配列されており、このため、いわゆるスロット結合給電方法と同様に、1個のポスト壁導波路は1個のスロット113を介して1個の放射素子101と電磁結合可能になっている。   Each post wall waveguide can be electromagnetically coupled to a corresponding radiating element 101 among the N radiating elements 101 via a corresponding one slot 113. In other words, as shown in FIG. 1, when the planar array antenna 100 is viewed in the normal direction to the plane on which the N radiation elements 101 are arranged, that is, the one surface of the first dielectric plate 103, N slots 113 are arranged in the first conductor 105 so that one radiating element 101 and one slot 113 overlap. For this reason, as in the so-called slot coupling power feeding method, one slot is arranged. These post wall waveguides can be electromagnetically coupled to one radiating element 101 via one slot 113.

各ポスト壁導波路に、送信機(図示せず)と受信機(図示せず)の少なくともいずれかが電気的に接続されている。例えば、導体ポストセット111の周辺に十分なスペースがあれば送信機および受信機(以下、両者を一括りにして送受信機とも呼称する)を入力部105aの近傍に配置してもよい。送受信機が配置される場所は、第1の導電体105の一部が例えばエッチングによって除去されることによって形成されたギャップ部である。1個の送受信機と一つの入力部105aとは例えばマイクロストリップ線路によって接続される。また、送信機と受信機の少なくともいずれかは、厚さ寸法の低減の観点から、モノリシックマイクロ波集積回路で構成されていることが好ましい。   At least one of a transmitter (not shown) and a receiver (not shown) is electrically connected to each post wall waveguide. For example, if there is sufficient space around the conductor post set 111, a transmitter and a receiver (hereinafter collectively referred to as a transceiver) may be disposed in the vicinity of the input unit 105a. The place where the transceiver is arranged is a gap formed by removing a part of the first conductor 105 by, for example, etching. One transceiver and one input unit 105a are connected by, for example, a microstrip line. In addition, at least one of the transmitter and the receiver is preferably composed of a monolithic microwave integrated circuit from the viewpoint of reducing the thickness dimension.

平面アレーアンテナ100を時分割複信(Time Division Duplex)方式で使用する場合、高周波スイッチ(図示せず)を介して入力部105aと送受信機とが接続される。このような高周波スイッチとしてFET(Field Effect Transistor)スイッチを例示できる。また、平面アレーアンテナ100を周波数分割複信(Frequency Division Duplex)方式で使用する場合、デュプレクサ(図示せず)を介して入力部105aと送受信機とが接続される。このようなデュプレクサは例えば複数のポスト壁導波路を用いて実現できる。   When the planar array antenna 100 is used in a time division duplex system, the input unit 105a and the transceiver are connected via a high frequency switch (not shown). An example of such a high frequency switch is an FET (Field Effect Transistor) switch. In addition, when the planar array antenna 100 is used in the frequency division duplex system, the input unit 105a and the transceiver are connected via a duplexer (not shown). Such a duplexer can be realized by using, for example, a plurality of post wall waveguides.

導体ポストセット111の周辺に十分なスペースが無い場合には、例えば高周波スイッチの一端と入力部105aとを誘電体線路で接続し、高周波スイッチの他端を送受信機に接続するようにしてもよい。この場合、送受信機の構成や配置場所に特に限定はない。   If there is not enough space around the conductor post set 111, for example, one end of the high frequency switch and the input unit 105a may be connected by a dielectric line, and the other end of the high frequency switch may be connected to the transceiver. . In this case, there is no particular limitation on the configuration and location of the transceiver.

このような平面アレーアンテナ100の厚さは、通常、各放射素子101と第1の導電体105と第2の導電体109のそれぞれが銅箔で形成されることから、主に、第1の誘電体板103と第2の誘電体板107のそれぞれの厚さに依存する。よく知られている従来の平面アンテナのように、第1の誘電体板103と第2の誘電体板107のそれぞれの厚さは1mm〜2mm程度であるので、金属製の分配回路とフィルタを用いた従来の平面アレーアンテナと比較して十分に薄い、つまり厚さ寸法が小さい平面アレーアンテナを実現できることがわかる。   The thickness of such a planar array antenna 100 is mainly that the first radiating element 101, the first conductor 105, and the second conductor 109 are each formed of copper foil. It depends on the thickness of each of the dielectric plate 103 and the second dielectric plate 107. Like the well-known conventional planar antenna, the thickness of each of the first dielectric plate 103 and the second dielectric plate 107 is about 1 mm to 2 mm. It can be seen that a planar array antenna that is sufficiently thinner than the conventional planar array antenna used, that is, having a small thickness dimension, can be realized.

<第2実施形態>
図7〜図12に本発明による第2実施形態を示す。第1実施形態では、入力部105aへの接続をマイクロストリップライン構造で実現すると、隣接するポスト壁導波路の間で電磁結合が発生する可能性を否定できない。第2実施形態では、このような電磁結合を防止する構造を持つ平面アレーアンテナ200を説明する。
Second Embodiment
7 to 12 show a second embodiment according to the present invention. In the first embodiment, if the connection to the input unit 105a is realized with a microstrip line structure, the possibility that electromagnetic coupling occurs between adjacent post wall waveguides cannot be denied. In the second embodiment, a planar array antenna 200 having a structure for preventing such electromagnetic coupling will be described.

第2実施形態の平面アレーアンテナ200は、それぞれが矩形平板状のN個(ただしNは2以上の予め定められた整数である)の放射素子201と、矩形平板状の第1の誘電体板203と、矩形平板状の第1の導電体205と、矩形平板状の第2の誘電体板207と、矩形平板状の第2の導電体209と、それぞれが平板状の複数の第3の導電体221とを含んでいる。各放射素子201と、第1の導電体205と、第2の導電体209と、各第3の導電体221はそれぞれ例えば銅箔である。各放射素子201と、第1の誘電体板203と、第1の導電体205と、第2の誘電体板207と、第2の導電体209のそれぞれの形状は、平板状であることが好ましく、矩形に限定されず、例えばそれぞれが円形であってもよい。また、各放射素子201と、第1の誘電体板203と、第1の導電体205と、第2の誘電体板207と、第2の導電体209と、各第3の導電体221のそれぞれの厚さは、所望のアンテナ特性を得られるように設計される。第2実施形態では、1個の放射素子101と1個の第3の導電体221とは一対一の関係にあるので、第3の導電体221の数は、放射素子201の数と同じN個である。   The planar array antenna 200 of the second embodiment includes N radiating elements 201 each having a rectangular flat plate shape (where N is a predetermined integer equal to or greater than 2), and a first dielectric plate having a rectangular flat plate shape. 203, a rectangular flat plate-like first conductor 205, a rectangular flat plate-like second dielectric plate 207, a rectangular flat plate-like second conductor 209, and a plurality of third plates each having a flat plate shape. And a conductor 221. Each radiating element 201, the first conductor 205, the second conductor 209, and each third conductor 221 are, for example, copper foils. Each of the radiation elements 201, the first dielectric plate 203, the first conductor 205, the second dielectric plate 207, and the second conductor 209 may have a flat plate shape. Preferably, it is not limited to a rectangle, for example, each may be a circle. In addition, each of the radiating elements 201, the first dielectric plate 203, the first conductor 205, the second dielectric plate 207, the second conductor 209, and each of the third conductors 221 Each thickness is designed to obtain desired antenna characteristics. In the second embodiment, since one radiating element 101 and one third conductor 221 are in a one-to-one relationship, the number of third conductors 221 is the same as the number of radiating elements 201 N. It is a piece.

N個の放射素子201は、第1の誘電体板203の一方の面上に配置されている。第2実施形態では、N個の放射素子201はm×nのマトリックス状(つまり、四角配列)に配置されている。図7に示す例では、m=n=4、N=16である。N個の放射素子201の配置はマトリックス状に限定されず、三角配列、線状配置、円形配置などであってもよい。また、隣り合う放射素子201の距離は所望のアンテナ特性を得られるように設計される。   N radiating elements 201 are arranged on one surface of the first dielectric plate 203. In the second embodiment, the N radiating elements 201 are arranged in an m × n matrix (that is, a square array). In the example shown in FIG. 7, m = n = 4 and N = 16. The arrangement of the N radiating elements 201 is not limited to a matrix, and may be a triangular arrangement, a linear arrangement, a circular arrangement, or the like. Further, the distance between adjacent radiating elements 201 is designed so as to obtain desired antenna characteristics.

第2の導電体209は、第2の誘電体板207の一方の面上に配置されており、第1の導電体205は、第1の誘電体板203の他方の面上かつ第2の誘電体板207の他方の面上に配置されている。このように、平面アレーアンテナ200は、第2の導電体209と、第2の誘電体板207と、第1の導電体205と、第1の誘電体板203と、N個の放射素子201が、この順番で積層された構造を持っている。なお、N個の第3の導電体221は、N個の放射素子201に対応する位置にて、第3の導電体221の板面のそれぞれが第2の誘電体板207の板面と平行になるように、第2の誘電体板207に埋設されている。図7に示すように、N個の放射素子201が配置された平面、つまり第1の誘電体板203の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ200を見たときに、1個の放射素子201と1個の第3の導電体221とが重なり合うように、N個の第3の導電体221が第2の誘電体板207に埋設されている。   The second conductor 209 is disposed on one surface of the second dielectric plate 207, and the first conductor 205 is disposed on the other surface of the first dielectric plate 203 and the second dielectric plate 203. It is disposed on the other surface of the dielectric plate 207. As described above, the planar array antenna 200 includes the second conductor 209, the second dielectric plate 207, the first conductor 205, the first dielectric plate 203, and the N radiating elements 201. However, it has a structure laminated in this order. Note that, in the N third conductors 221, the plate surfaces of the third conductors 221 are parallel to the plate surface of the second dielectric plate 207 at positions corresponding to the N radiation elements 201. So as to be embedded in the second dielectric plate 207. As shown in FIG. 7, when the planar array antenna 200 is viewed in the normal direction to the plane on which the N radiating elements 201 are arranged, that is, the one surface of the first dielectric plate 203, N third conductors 221 are embedded in the second dielectric plate 207 such that the radiating element 201 and one third conductor 221 overlap each other.

第2の誘電体板207には、N個の放射素子201のそれぞれに対応する各位置に、第2の誘電体板207の内部に第1の誘電体板203の上記一方の面に対して垂直に入り込んで、第1の導電体205と、N個の第3の導電体221のうち対応する第3の導電体221と、を電気的に接続する一群の導体ポスト(以下、「一群の導体ポスト」を第1の導体ポストセット211と呼称する)が配列されている。1個の放射素子201と1個の第1の導体ポストセット211とは一対一の関係にあるので、第2の誘電体板207にはN個の第1の導体ポストセット211が配列されている。第2実施形態では、図7に示すように、N個の放射素子201が配置された平面、つまり第1の誘電体板203の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ200を見たときに、1個の放射素子201と1個の第1の導体ポストセット211とが重なり合うように、N個の第1の導体ポストセット211が第2の誘電体板207に配列されている。1個の第1の導体ポストセット211を構成する複数の導体ポスト211a(図12では便宜上、16個の導体ポスト211aを図示している)のそれぞれの材質は導電性材料であり、例えば銅などの金属である。各導体ポスト211aは、第2の誘電体板207の内部に入り込んで、第1の導電体205と、N個の第3の導電体221のうち対応する第3の導電体221を電気的に接続している。 The second dielectric plate 207 has a position corresponding to each of the N radiating elements 201, and is located inside the second dielectric plate 207 with respect to the one surface of the first dielectric plate 203. A group of conductor posts (hereinafter referred to as a group of conductor posts) that vertically enter and electrically connect the first conductor 205 and the corresponding third conductor 221 among the N third conductors 221. The “conductor post” is referred to as the first conductor post set 211). Since one radiating element 201 and one first conductor post set 211 are in a one-to-one relationship, N first conductor post sets 211 are arranged on the second dielectric plate 207. Yes. In the second embodiment, as shown in FIG. 7, the planar array antenna 200 is viewed in the normal direction to the plane on which the N radiating elements 201 are arranged, that is, the one surface of the first dielectric plate 203. In some cases, N first conductor post sets 211 are arranged on the second dielectric plate 207 so that one radiating element 201 and one first conductor post set 211 overlap each other. Each of the plurality of conductor posts 211a composing one first conductor post set 211 (for convenience, FIG. 12 shows 16 conductor posts 211a) is a conductive material, such as copper. The metal. Each conductor post 211a is enters the inside of the second dielectric plate 207, electrical and first conductor 205, and third conductor 221 corresponding one of the N third conductor 221, the Connected.

N個の第1の導体ポストセット211と、第1の導電体205と、N個の第3の導電体221と、で囲まれた第2の誘電体板207のN箇所の部位のそれぞれは既述のようにポスト壁導波路として機能する。なお、1個の第1の導体ポストセット211に含まれる導体ポスト211aの数、伝送方向に隣り合う任意の二つ導体ポスト211aの間隔、伝送方向に直交する面に沿って切断したときのポスト壁導波管の断面における長辺の長さ(つまり、伝送方向に並ぶ導体ポスト211aの列のうち最も広い部分の間隔)、導体ポスト211aの配置形状などは、所望の伝送特性を得られるように設計される。   Each of the N portions of the second dielectric plate 207 surrounded by the N first conductor post sets 211, the first conductor 205, and the N third conductors 221 is As described above, it functions as a post-wall waveguide. The number of conductor posts 211a included in one first conductor post set 211, the interval between any two conductor posts 211a adjacent to each other in the transmission direction, and the post when cut along a plane orthogonal to the transmission direction. The length of the long side in the cross section of the wall waveguide (that is, the interval between the widest portions of the row of conductor posts 211a arranged in the transmission direction), the arrangement shape of the conductor posts 211a, and the like can obtain desired transmission characteristics. Designed to.

N個の第3の導電体221はそれぞれ、対応するポスト壁導波路を構成する導体部221cと、導体部221cから伝送方向に延伸している二つのライン導体部、つまり第1のライン導体部221aと第2のライン導体部221bとを含んでいる。   Each of the N third conductors 221 includes a conductor part 221c constituting a corresponding post wall waveguide, and two line conductor parts extending from the conductor part 221c in the transmission direction, that is, a first line conductor part. 221a and the 2nd line conductor part 221b are included.

第2の誘電体板207には、第2の誘電体板207を第1の誘電体板203の上記一方の面に対して垂直に貫通するとともに、N個の第3の導電体221のいずれとも接触することなく第1の導電体205と第2の導電体209とを電気的に接続する一群の導体ポスト(以下、この「一群の導体ポスト」を第2の導体ポストセット223と呼称する)が、N個の第1の導体ポストセット211のそれぞれに対応する区画を形成するように、配列されている。第2実施形態では、各区画の形状は矩形である。各区画には、第2の導体ポストセット223を構成する複数の導体ポスト223aによって囲まれるようにして、N個の第1の導体ポストセット211のうち対応する1個の第1の導体ポストセット211が配置されている。別の観点から述べると、第2実施形態では、図7に示すように、N個の放射素子201が配置された平面、つまり第1の誘電体板203の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ200を見たときに、1個の区画に、1個の第1の導体ポストセット211と1個の第3の導電体221と1個の放射素子201が含まれるように、第2の導体ポストセット223が第2の誘電体板207に配置されている。第2の導体ポストセット223を構成する複数の導体ポスト223aのそれぞれの材質は導電性材料であり、例えば銅などの金属である。各導体ポスト223aは、第2の誘電体板207を貫通するとともに第1の導電体205と第2の導電体209とを電気的に接続している。   The second dielectric plate 207 penetrates through the second dielectric plate 207 perpendicularly to the one surface of the first dielectric plate 203, and any of the N third conductors 221. A group of conductor posts that electrically connect the first conductor 205 and the second conductor 209 without contact with each other (hereinafter, this “group of conductor posts” will be referred to as a second conductor post set 223). ) Are arranged so as to form a section corresponding to each of the N first conductor post sets 211. In the second embodiment, the shape of each section is a rectangle. Each section is surrounded by a plurality of conductor posts 223a constituting the second conductor post set 223, so that one corresponding first conductor post set among the N first conductor post sets 211 is included. 211 is arranged. From another point of view, in the second embodiment, as shown in FIG. 7, the plane in which N radiating elements 201 are arranged, that is, in the normal direction to the one surface of the first dielectric plate 203. When the planar array antenna 200 is viewed, the first section includes one first conductor post set 211, one third conductor 221, and one radiating element 201. Two conductor post sets 223 are arranged on the second dielectric plate 207. Each of the plurality of conductor posts 223a constituting the second conductor post set 223 is a conductive material, for example, a metal such as copper. Each conductor post 223 a penetrates the second dielectric plate 207 and electrically connects the first conductor 205 and the second conductor 209.

N個の第1のライン導体部221aに対応する第1の導電体205のN箇所の部位のそれぞれには、少なくとも一つの第1のスロット213が形成されている。第2実施形態では、1個の放射素子201と1個の第1のスロット213とは一対一の関係にあるので、第1の導電体205に形成される第1のスロット213の数はN個である。第2実施形態では、図7に示すように、N個の放射素子201が配置された平面、つまり第1の誘電体板203の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ200を見たときに、1個の第1のスロット213が1個の第1の導体ポストセット211によって囲まれていないように(言い換えれば、1個のポスト壁導波路と1個の第1のスロット213が重なり合わないように)、且つ、1個の第1のスロット213と1個の第1のライン導体部221aとが重なり合うように、N個の第1のスロット213が第1の導電体205に形成されている。各第1のスロット213は、第1の導電体205の一部が例えばエッチングによって除去されることによって形成された領域であり、第1の導電体205の開口部である。   At least one first slot 213 is formed in each of N portions of the first conductor 205 corresponding to the N first line conductor portions 221a. In the second embodiment, since one radiating element 201 and one first slot 213 are in a one-to-one relationship, the number of first slots 213 formed in the first conductor 205 is N. It is a piece. In the second embodiment, as shown in FIG. 7, the planar array antenna 200 is viewed in the normal direction to the plane on which the N radiating elements 201 are arranged, that is, the one surface of the first dielectric plate 203. Sometimes one first slot 213 is not surrounded by one first conductor post set 211 (in other words, one post wall waveguide and one first slot 213 are N first slots 213 are formed in the first conductor 205 so that one first slot 213 and one first line conductor portion 221a overlap each other (so as not to overlap). Is formed. Each first slot 213 is an area formed by removing a part of the first conductor 205 by, for example, etching, and is an opening of the first conductor 205.

N個の第3の導電体221はそれぞれ、その第1のライン導体部221aで、対応する1個の第1のスロット213を介して、N個の放射素子201のうち対応する放射素子201に電磁結合可能である。換言すると、図7に示すように、N個の放射素子201が配置された平面、つまり第1の誘電体板203の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ200を見たときに、1個の放射素子201と1個の第1のスロット213とが重なり合うように、N個の第1のスロット213が第1の導電体205に配列されており、このため、いわゆるスロット結合給電方法と同様に、1個のポスト壁導波路は1個の第1のスロット213を介して1個の放射素子201と電磁結合可能になっている。   Each of the N third conductors 221 is connected to the corresponding radiating element 201 among the N radiating elements 201 via the corresponding first slot 213 at the first line conductor portion 221a. Electromagnetic coupling is possible. In other words, as shown in FIG. 7, when the planar array antenna 200 is viewed in the normal direction with respect to the plane on which the N radiating elements 201 are arranged, that is, the one surface of the first dielectric plate 203, The N first slots 213 are arranged in the first conductor 205 so that one radiating element 201 and one first slot 213 overlap each other. Similarly, one post-wall waveguide can be electromagnetically coupled to one radiating element 201 through one first slot 213.

また、N個の第2のライン導体部221bに対応する第2の導電体209のN箇所の部位のそれぞれには、少なくとも一つの第2のスロット215が形成されている。第2実施形態では、1個のポスト壁導波路と1個の第2のスロット215とは一対一の関係にあるので、第2の導電体209に形成される第2のスロット215の数はN個である。第2実施形態では、図7に示すように、N個の放射素子201が配置された平面、つまり第1の誘電体板203の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ200を見たときに、1個の第2のスロット215が1個の第1の導体ポストセット211によって囲まれていないように(言い換えれば、1個のポスト壁導波路と1個の第2のスロット215が重なり合わないように)、且つ、1個の第2のスロット215と1個の第2のライン導体部221bとが重なり合うように、N個の第2のスロット215が第2の導電体209に形成されている。各第2のスロット215は、第2の導電体209の一部が例えばエッチングによって除去されることによって形成された領域であり、第2の導電体209の開口部である。各第2のライン導体部221bは、対応する第2のスロット215を介して、図示しない送受信機と電磁気的に結合している。   Further, at least one second slot 215 is formed in each of N portions of the second conductor 209 corresponding to the N second line conductor portions 221b. In the second embodiment, since one post wall waveguide and one second slot 215 are in a one-to-one relationship, the number of second slots 215 formed in the second conductor 209 is as follows. N. In the second embodiment, as shown in FIG. 7, the planar array antenna 200 is viewed in the normal direction to the plane on which the N radiating elements 201 are arranged, that is, the one surface of the first dielectric plate 203. Sometimes one second slot 215 is not surrounded by one first conductor post set 211 (in other words, one post wall waveguide and one second slot 215 N second slots 215 are connected to the second conductor 209 so that one second slot 215 and one second line conductor portion 221b overlap each other. Is formed. Each second slot 215 is a region formed by removing a part of the second conductor 209 by, for example, etching, and is an opening of the second conductor 209. Each second line conductor portion 221b is electromagnetically coupled to a transceiver (not shown) through a corresponding second slot 215.

このような平面アレーアンテナ200の厚さは、通常、各放射素子201と第1の導電体205と第2の導電体209と各第3の導電体221のそれぞれが銅箔で形成されることから、主に、第1の誘電体板203と第2の誘電体板207のそれぞれの厚さに依存する。よく知られている従来の平面アンテナのように、第1の誘電体板203の厚さは1mm〜2mm程度であり、第2の誘電体板207の厚さはストリップライン構造であることを考慮しても2mm〜4mm程度であるので、金属製の分配回路とフィルタを用いた従来の平面アレーアンテナと比較して十分に薄い、つまり厚さ寸法が小さい平面アレーアンテナを実現できることがわかる。また、ポスト壁導波路への伝送をストリップライン構造で実現しており、さらに第2の導体ポストセット223によって、隣接するポスト壁導波路の間の電磁結合が防止されている。   The thickness of such a planar array antenna 200 is usually that each of the radiating elements 201, the first conductor 205, the second conductor 209, and the third conductor 221 is formed of a copper foil. Therefore, it mainly depends on the thickness of each of the first dielectric plate 203 and the second dielectric plate 207. As in a well-known conventional planar antenna, the thickness of the first dielectric plate 203 is about 1 mm to 2 mm, and the thickness of the second dielectric plate 207 is a stripline structure. Even if it is about 2 mm to 4 mm, it can be seen that a planar array antenna that is sufficiently thin, that is, has a small thickness can be realized as compared with a conventional planar array antenna using a metal distribution circuit and a filter. Further, transmission to the post wall waveguide is realized by a stripline structure, and electromagnetic coupling between adjacent post wall waveguides is prevented by the second conductor post set 223.

<第3実施形態>
図13と図14に本発明による第3実施形態を示す。第2実施形態では、隣接するポスト壁導波路の間の電磁結合を第2の導体ポストセット223によって防止した。第3実施形態では、電磁結合を防止する他の構成を持った平面アレーアンテナ300を説明する。この平面アレーアンテナ300は、電磁結合を防止するために第2の導体ポストセット223に替えて導電性隔壁体を持つこと、および、第2実施形態で説明した区画に対応する、第1の導電体205と、第2の誘電体板207と、第2の導電体209のそれぞれの部分が導電性隔壁体によって分離されていること以外は、第2実施形態の平面アレーアンテナ200と同じである。
<Third Embodiment>
13 and 14 show a third embodiment according to the present invention. In the second embodiment, electromagnetic coupling between adjacent post wall waveguides is prevented by the second conductor post set 223. In the third embodiment, a planar array antenna 300 having another configuration for preventing electromagnetic coupling will be described. The planar array antenna 300 has a conductive partition wall instead of the second conductor post set 223 in order to prevent electromagnetic coupling, and the first conductive antenna corresponding to the section described in the second embodiment. The same as the planar array antenna 200 of the second embodiment, except that the portions of the body 205, the second dielectric plate 207, and the second conductor 209 are separated by a conductive partition. .

第3実施形態の平面アレーアンテナ300は、それぞれが矩形平板状のN個(ただしNは2以上の予め定められた整数である)の放射素子301と、矩形平板状の第1の誘電体板303と、複数のサブレイヤー350と、放射素子301の数と同じ数つまりN個の区画を持つ導電性隔壁体360とを含んでいる。第3実施形態では、1個のサブレイヤー350と1個の区画とは一対一の関係にあるので、サブレイヤー350の個数はN個である。   The planar array antenna 300 of the third embodiment includes N radiating elements 301 each having a rectangular flat plate shape (where N is a predetermined integer equal to or greater than 2), and a rectangular flat plate-like first dielectric plate. 303, a plurality of sub-layers 350, and a conductive partition wall 360 having the same number as that of the radiating elements 301, that is, N partitions. In the third embodiment, since one sublayer 350 and one section have a one-to-one relationship, the number of sublayers 350 is N.

N個の放射素子301は、第2実施形態と同じように、第1の誘電体板303の一方の面上に配置されている。また、一般的に金属(例えば銅)で形成される導電性隔壁体360は、第1の誘電体板303の他方の面上に配置されている。図13の例では、導電性隔壁体360は、第1の誘電体板303の長辺に平行な方向に沿って伸びていて、且つ、第1の誘電体板303の上記他方の面の法線方向に立っている5個の薄い金属壁と、第1の誘電体板303の短辺に平行な方向に沿って伸びていて、且つ、第1の誘電体板303の上記他方の面の法線方向に立っている5個の薄い金属壁とが、16個の同じ面積を持つ矩形状の区画を形成するように組み合わされた構造を有している。この導電性隔壁体360の外側の4個の金属壁を除く6個の金属壁が設けられる位置は、第2実施形態の第2の導体ポストセット223を構成する導体ポスト223aの各列の位置に一致している。このため、導電性隔壁体360のN個の区画は、N個の放射素子301の配置に対応している。   The N radiating elements 301 are arranged on one surface of the first dielectric plate 303 as in the second embodiment. In addition, the conductive partition wall 360 generally formed of metal (for example, copper) is disposed on the other surface of the first dielectric plate 303. In the example of FIG. 13, the conductive partition wall 360 extends along a direction parallel to the long side of the first dielectric plate 303, and the method of the other surface of the first dielectric plate 303 is used. Five thin metal walls standing in the line direction, extending along a direction parallel to the short side of the first dielectric plate 303, and the other surface of the first dielectric plate 303 It has a structure in which five thin metal walls standing in the normal direction are combined so as to form 16 rectangular sections having the same area. The positions where the six metal walls excluding the four metal walls outside the conductive partition wall 360 are provided are the positions of the rows of the conductor posts 223a constituting the second conductor post set 223 of the second embodiment. It matches. For this reason, the N sections of the conductive partition wall 360 correspond to the arrangement of the N radiating elements 301.

N個のサブレイヤー350のそれぞれは、第1の導電体305と、第2の誘電体板307と、第2の導電体309と、がこの順番で積層された同一の構造を有する。そして、導電性隔壁体360のN個の区画のそれぞれには、第1の導電体305が第1の誘電体板303の上記他方の面上に配置されるように、且つ、導電性隔壁体360とサブレイヤー350との間に隙間が無いように、一つのサブレイヤー350が嵌め込まれている。導電性隔壁体360を構成する金属壁の高さ(第1の誘電体板303の上記他方の面に対する法線方向の長さ)はサブレイヤー350の高さとほぼ同じである。   Each of the N sub-layers 350 has the same structure in which a first conductor 305, a second dielectric plate 307, and a second conductor 309 are stacked in this order. In each of the N partitions of the conductive partition wall 360, the first conductive body 305 is disposed on the other surface of the first dielectric plate 303, and the conductive partition wall body. One sublayer 350 is fitted so that there is no gap between 360 and the sublayer 350. The height of the metal wall constituting the conductive partition wall 360 (the length in the normal direction relative to the other surface of the first dielectric plate 303) is substantially the same as the height of the sublayer 350.

各サブレイヤー350の構造を説明する。
第2の誘電体板307には、1個の第3の導電体321が埋設されている。第3の導電体321の板面は第2の誘電体板307の板面と平行である。具体的には、第1の誘電体板303の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ300を見たときに、1個の放射素子301と1個の第3の導電体321とが重なり合うように、1個の第3の導電体321が第2の誘電体板307に埋設されている。
The structure of each sublayer 350 will be described.
One third conductor 321 is embedded in the second dielectric plate 307. The plate surface of the third conductor 321 is parallel to the plate surface of the second dielectric plate 307. Specifically, when the planar array antenna 300 is viewed in the direction normal to the one surface of the first dielectric plate 303, one radiating element 301 and one third conductor 321 are included. One third conductor 321 is embedded in the second dielectric plate 307 so as to overlap.

また、第2の誘電体板307には、第2の誘電体板307の内部に第1の誘電体板303の上記一方の面に対して垂直に入り込んで第1の導電体305と第3の導電体321とを電気的に接続する一群の導体ポストが配列されている。この「一群の導体ポスト」(以下、第1の導体ポストセット311と呼称する)は、第2実施形態の第1の導体ポストセット211と同じである。   In addition, the second dielectric plate 307 enters the second dielectric plate 307 perpendicularly to the one surface of the first dielectric plate 303 and enters the first conductor 305 and the third dielectric plate 307. A group of conductor posts that are electrically connected to the conductors 321 are arranged. This “group of conductor posts” (hereinafter referred to as a first conductor post set 311) is the same as the first conductor post set 211 of the second embodiment.

第2の誘電体板307において、第1の導体ポストセット311と、第1の導電体305と、第3の導電体321と、で囲まれた第2の誘電体板307の部分は第2実施形態と同じくポスト壁導波路として機能する。   In the second dielectric plate 307, the portion of the second dielectric plate 307 surrounded by the first conductor post set 311, the first conductor 305, and the third conductor 321 is the second dielectric plate 307. Similar to the embodiment, it functions as a post wall waveguide.

第3の導電体321は、第2実施形態と同じく、ポスト壁導波路を構成する導体部321cと、導体部321cから伝送方向延伸している二つのライン導体部、つまり第1のライン導体部321aと第2のライン導体部321bとを含んでいる。   Similar to the second embodiment, the third conductor 321 includes a conductor portion 321c constituting a post wall waveguide and two line conductor portions extending from the conductor portion 321c in the transmission direction, that is, a first line conductor portion. 321a and a second line conductor portion 321b.

第1のライン導体部321aに対応する第1の導電体305の部位には、少なくとも一つの第1のスロット313が形成されている。第3実施形態では、1個の放射素子301(あるいは1個の第1の導体ポストセット311)と1個のスロット313とは一対一の関係にあるので、第1の導電体305に形成されるスロット113の数は1個である。第3実施形態では、N個の放射素子301が配置された平面、つまり第1の誘電体板303の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ300を見たときに、1個の第1のスロット313が1個の第1の導体ポストセット311によって囲まれていないように(言い換えれば、1個のポスト壁導波路と1個の第1のスロット313が重なり合わないように)、且つ、第1のスロット313と第1のライン導体部321aとが重なり合うように、1個の第1のスロット313が第1の導電体305に形成されている。第1のスロット313は、第1の導電体305の一部が例えばエッチングによって除去されることによって形成された領域であり、第1の導電体305の開口部である。   At least one first slot 313 is formed in a portion of the first conductor 305 corresponding to the first line conductor portion 321a. In the third embodiment, since one radiating element 301 (or one first conductor post set 311) and one slot 313 are in a one-to-one relationship, they are formed in the first conductor 305. The number of slots 113 is one. In the third embodiment, when the planar array antenna 300 is viewed in the normal direction to the plane on which the N radiating elements 301 are arranged, that is, the one surface of the first dielectric plate 303, one first One slot 313 is not surrounded by one first conductor post set 311 (in other words, one post wall waveguide and one first slot 313 do not overlap). One first slot 313 is formed in the first conductor 305 so that the first slot 313 and the first line conductor portion 321a overlap each other. The first slot 313 is a region formed by removing a part of the first conductor 305 by, for example, etching, and is an opening of the first conductor 305.

第3の導電体321は、その第1のライン導体部321aで、第1のスロット313を介して、N個の放射素子301のうち対応する放射素子301に電磁結合可能である。換言すると、N個の放射素子301が配置された平面、つまり第1の誘電体板303の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ300を見たときに、1個の放射素子301と1個の第1のスロット313とが重なり合うように、第1のスロット313が第1の導電体305に配置されており、このため、いわゆるスロット結合給電方法と同様に、ポスト壁導波路は第1のスロット313を介して1個の放射素子301と電磁結合可能になっている。   The third conductor 321 can be electromagnetically coupled to the corresponding radiating element 301 among the N radiating elements 301 via the first slot 313 at the first line conductor portion 321a. In other words, when the planar array antenna 300 is viewed in the normal direction to the plane on which the N radiating elements 301 are arranged, that is, the one surface of the first dielectric plate 303, The first slot 313 is arranged in the first conductor 305 so that one first slot 313 overlaps. For this reason, as in the so-called slot coupling feeding method, the post-wall waveguide is the first slot 313. One radiating element 301 can be electromagnetically coupled through one slot 313.

また、第2のライン導体部321bに対応する第2の導電体309の部位には、少なくとも一つの第2のスロット315が形成されている。第3実施形態では、N個の放射素子301が配置された平面、つまり第1の誘電体板303の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ300を見たときに、1個の第2のスロット315が第1の導体ポストセット311によって囲まれていないように(言い換えれば、ポスト壁導波路と第2のスロット315が重なり合わないように)、且つ、第2のスロット315と第2のライン導体部321bとが重なり合うように、第2のスロット315が第2の導電体309に形成されている。第2のスロット315は、第2の導電体309の一部が例えばエッチングによって除去されることによって形成された領域であり、第2の導電体309の開口部である。第2のライン導体部321bは、第2のスロット315を介して、図示しない送受信機と電磁気的に結合している。   In addition, at least one second slot 315 is formed in a portion of the second conductor 309 corresponding to the second line conductor portion 321b. In the third embodiment, when the planar array antenna 300 is viewed in the normal direction to the plane on which the N radiating elements 301 are arranged, that is, the one surface of the first dielectric plate 303, one first The second slot 315 is not surrounded by the first conductor post set 311 (in other words, the post wall waveguide and the second slot 315 do not overlap), and the second slot 315 and the second slot 315 A second slot 315 is formed in the second conductor 309 so as to overlap the two line conductor portions 321b. The second slot 315 is a region formed by removing a part of the second conductor 309 by, for example, etching, and is an opening of the second conductor 309. The second line conductor portion 321b is electromagnetically coupled to a transceiver (not shown) via the second slot 315.

第2実施形態と同様に、平面アレーアンテナ300の厚さは、通常、各放射素子301と第1の導電体305と第2の導電体309と第3の導電体321のそれぞれが銅箔で形成されることから、主に、第1の誘電体板303と第2の誘電体板307のそれぞれの厚さに依存する。よく知られている従来の平面アンテナのように、第1の誘電体板303の厚さは1mm〜2mm程度であり、第2の誘電体板307の厚さはストリップライン構造であることを考慮しても2mm〜4mm程度であるので、金属製の分配回路とフィルタを用いた従来の平面アレーアンテナと比較して十分に薄い、つまり厚さ寸法が小さい平面アレーアンテナを実現できることがわかる。また、ポスト壁導波路への伝送をストリップライン構造で実現しており、さらに導電性隔壁体360によって、隣接するポスト壁導波路の間の電磁結合が防止されている。   Similar to the second embodiment, the thickness of the planar array antenna 300 is generally such that each of the radiating elements 301, the first conductor 305, the second conductor 309, and the third conductor 321 is made of copper foil. Since it is formed, it mainly depends on the thicknesses of the first dielectric plate 303 and the second dielectric plate 307. As in a well-known conventional planar antenna, the thickness of the first dielectric plate 303 is about 1 mm to 2 mm, and the thickness of the second dielectric plate 307 is a stripline structure. Even if it is about 2 mm to 4 mm, it can be seen that a planar array antenna that is sufficiently thin, that is, has a small thickness can be realized as compared with a conventional planar array antenna using a metal distribution circuit and a filter. In addition, transmission to the post wall waveguide is realized by a stripline structure, and electromagnetic coupling between adjacent post wall waveguides is prevented by the conductive partition wall 360.

上述の各実施形態から、本発明の平面アレーアンテナは、「誘電体板と、当該誘電体板の一面に配置された複数の放射素子と、当該誘電体板の他面に当該複数の放射素子に一対一で対応する複数のスロットが形成された地導体とを含む平面マイクロストリップアレーアンテナにおいて、複数の放射素子に一対一で対応する複数のポスト壁導波路(各ポスト壁導波路は、複数の導体ポストで構成されている導体ポストセットで規定されている)が当該地導体の上に設置されており、各ポスト壁導波路は対応する1個のスロットを介して対応する1個の放射素子に給電可能であることを特徴とする平面マイクロストリップアレーアンテナ」として理解することもできる。このように、分配回路とフィルタを用いずポスト壁導波路を用いて給電するので平面アレーアンテナの厚さ寸法の低減が容易である。また、ポスト壁導波路は誘電体板に形成されることから、金属製導波管と比較して製造が用意であり、価格低減も可能である。   From each of the above-described embodiments, the planar array antenna according to the present invention includes a dielectric plate, a plurality of radiating elements arranged on one surface of the dielectric plate, and a plurality of radiating elements on the other surface of the dielectric plate. In the planar microstrip array antenna including a ground conductor in which a plurality of slots corresponding one to one are formed, a plurality of post wall waveguides corresponding one-to-one to a plurality of radiating elements (each of the post wall waveguides is a plurality of Are mounted on the ground conductor, and each post wall waveguide has a corresponding radiation through a corresponding slot. It can also be understood as a “planar microstrip array antenna characterized in that it can feed power to the element”. Thus, since the power is fed using the post wall waveguide without using the distribution circuit and the filter, the thickness of the planar array antenna can be easily reduced. In addition, since the post wall waveguide is formed on a dielectric plate, it can be manufactured in comparison with a metal waveguide, and the cost can be reduced.

この他、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。   In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

Claims (5)

複数の放射素子と、
第1の誘電体板と、
第1の導電体と、
第2の誘電体板と、
第2の導電体と
を含み、
上記複数の放射素子は、上記第1の誘電体板の一方の面上に配置されており、
上記第2の導電体は、上記第2の誘電体板の一方の面上に配置されており、
上記第1の導電体は、上記第1の誘電体板の他方の面上かつ上記第2の誘電体板の他方の面上に配置されており、
上記第2の誘電体板には、上記複数の放射素子のそれぞれに対応する各位置に、上記第2の誘電体板を貫通するとともに上記第1の導電体と上記第2の導電体とを電気的に接続する一群の導体ポスト(以下、導体ポストセットと呼称する)が配列されており、
各上記導体ポストセットと、上記第1の導電体と、上記第2の導電体と、で囲まれた上記第2の誘電体板の各部分が導波路として機能し、
各上記導波路に対応する上記第1の導電体の各部位に、少なくとも一つのスロットが形成されており、
各上記導波路は、対応する上記少なくとも一つのスロットを介して、上記複数の放射素子のうち対応する放射素子に電磁結合し、
各上記導波路に、送信機と受信機の少なくともいずれかが電気的に接続されている
平面アレーアンテナ。
A plurality of radiating elements;
A first dielectric plate;
A first conductor;
A second dielectric plate;
A second conductor,
The plurality of radiating elements are disposed on one surface of the first dielectric plate,
The second conductor is disposed on one surface of the second dielectric plate,
The first conductor is disposed on the other surface of the first dielectric plate and on the other surface of the second dielectric plate;
In the second dielectric plate, the first conductor and the second conductor are passed through the second dielectric plate at each position corresponding to each of the plurality of radiating elements. A group of conductor posts (hereinafter referred to as conductor post sets) to be electrically connected are arranged,
Each portion of the second dielectric plate surrounded by each conductor post set, the first conductor, and the second conductor functions as a waveguide,
At least one slot is formed in each part of the first conductor corresponding to each waveguide,
Each of the waveguides is electromagnetically coupled to a corresponding radiating element among the plurality of radiating elements via the corresponding at least one slot,
A planar array antenna in which at least one of a transmitter and a receiver is electrically connected to each of the waveguides.
請求項1に記載の平面アレーアンテナにおいて、
各上記導波路に接続されている、送信機と受信機の少なくともいずれか、のそれぞれは、モノリシックマイクロ波集積回路で構成されている
ことを特徴とする平面アレーアンテナ。
The planar array antenna according to claim 1, wherein
A planar array antenna, wherein at least one of a transmitter and a receiver connected to each of the waveguides is configured by a monolithic microwave integrated circuit.
請求項2に記載の平面アレーアンテナにおいて、
各上記導波路に接続されている、送信機と受信機の少なくともいずれか、のそれぞれは、上記第1の導電体に形成されたギャップ部に配置されている
ことを特徴とする平面アレーアンテナ。
The planar array antenna according to claim 2,
A planar array antenna, wherein at least one of a transmitter and a receiver connected to each of the waveguides is disposed in a gap portion formed in the first conductor.
複数の放射素子と、
第1の誘電体板と、
第1の導電体と、
第2の誘電体板と、
第2の導電体と、
複数の第3の導電体と
を含み、
上記複数の放射素子は、上記第1の誘電体板の一方の面上に配置されており、
上記第2の導電体は、上記第2の誘電体板の一方の面上に配置されており、
上記第1の導電体は、上記第1の誘電体板の他方の面上かつ上記第2の誘電体板の他方の面上に配置されており、
上記複数の第3の導電体は、上記複数の放射素子に対応する位置にて、上記第2の誘電体板に埋設されており、
上記第2の誘電体板には、上記複数の放射素子のそれぞれに対応する各位置に、上記第2の誘電体板の内部に入り込んで、上記第1の導電体と、上記複数の第3の導電体のうち対応する第3の導電体と、を電気的に接続する一群の導体ポスト(以下、第1の導体ポストセットと呼称する)が配列されており、
各上記第1の導体ポストセットと、上記第1の導電体と、上記複数の第3の導電体のうち対応する第3の導電体と、で囲まれた上記第2の誘電体板の各部分が導波路として機能し、
上記複数の第3の導電体はそれぞれ、対応する上記導波路を構成する導体部と、当該導体部から延伸している二つのライン導体部(以下、第1のライン導体部と、第2のライン導体部と呼称する)を含み、
上記第2の誘電体板には、上記第2の誘電体板を貫通するとともに、上記複数の第3の導電体のいずれとも接触することなく上記第1の導電体と上記第2の導電体とを電気的に接続する一群の導体ポスト(以下、第2の導体ポストセットと呼称する)が、上記複数の第3の導電体のそれぞれに対応する区画を形成するように、配列されており、
上記第2の導体ポストセットによって形成された各上記区画には、上記複数の第3の導電体のうち対応する第3の導電体が配置されており、
各上記第1のライン導体部に対応する上記第1の導電体の各部位に、少なくとも一つの第1のスロットが形成されており、
上記複数の第3の導電体はそれぞれ、その上記第1のライン導体部で、対応する上記少なくとも一つの第1のスロットを介して、上記複数の放射素子のうち対応する放射素子に電磁結合し、
各上記第2のライン導体部に対応する上記第2の導電体の各部位に、少なくとも一つの第2のスロットが形成されている
平面アレーアンテナ。
A plurality of radiating elements;
A first dielectric plate;
A first conductor;
A second dielectric plate;
A second conductor;
A plurality of third conductors,
The plurality of radiating elements are disposed on one surface of the first dielectric plate,
The second conductor is disposed on one surface of the second dielectric plate,
The first conductor is disposed on the other surface of the first dielectric plate and on the other surface of the second dielectric plate;
The plurality of third conductors are embedded in the second dielectric plate at positions corresponding to the plurality of radiating elements,
The second dielectric plate enters the inside of the second dielectric plate at each position corresponding to each of the plurality of radiating elements, and includes the first conductor and the plurality of third third plates. A group of conductor posts (hereinafter referred to as a first conductor post set) that electrically connect the corresponding third conductors among the conductors of
Each of the second dielectric plates surrounded by each of the first conductor post sets, the first conductor, and a corresponding third conductor among the plurality of third conductors. Part functions as a waveguide,
Each of the plurality of third conductors includes a corresponding conductor portion constituting the waveguide, and two line conductor portions (hereinafter referred to as a first line conductor portion, A line conductor portion),
The second dielectric plate penetrates the second dielectric plate and does not contact any of the plurality of third conductors, and the first conductor and the second conductor. A group of conductor posts (hereinafter referred to as second conductor post sets) that are electrically connected to each other are arranged so as to form a section corresponding to each of the plurality of third conductors. ,
In each of the sections formed by the second conductor post set, a corresponding third conductor among the plurality of third conductors is disposed,
At least one first slot is formed in each portion of the first conductor corresponding to each first line conductor portion;
Each of the plurality of third conductors is electromagnetically coupled to a corresponding radiating element among the plurality of radiating elements through the corresponding at least one first slot at the first line conductor portion. ,
A planar array antenna in which at least one second slot is formed in each part of the second conductor corresponding to each second line conductor.
複数の放射素子と、
第1の誘電体板と、
複数のサブレイヤーと
上記複数の放射素子の数と同じ数の区画を持つ導電性隔壁体と、
を含み、
上記複数の放射素子は、上記第1の誘電体板の一方の面上に配置されており、
上記導電性隔壁体は、上記第1の誘電体板の他方の面上に配置されており、
上記複数のサブレイヤーのそれぞれは、第1の導電体と、第2の誘電体板と、第2の導電体と、がこの順番で積層された構造を持ち、
上記導電性隔壁体の区画は、上記複数の放射素子の配置に対応して定められており、
上記導電性隔壁体の各区画に、上記第1の導電体が上記第1の誘電体板の他方の面上に配置されるように、上記複数のサブレイヤーのうち一つのサブレイヤーが嵌め込まれており、
上記複数のサブレイヤーのそれぞれにおいて:
第3の導電体が、上記第2の誘電体板に埋設されており、
上記第2の誘電体板には、上記第2の誘電体板の内部に入り込んで上記第1の導電体と上記第3の導電体とを電気的に接続する一群の導体ポスト(以下、導体ポストセットと呼称する)が配列されており、
上記第2の誘電体板において、上記導体ポストセットと、上記第1の導電体と、上記第3の導電体と、で囲まれた上記第2の誘電体板の部分が導波路として機能し、
上記第3の導電体は、上記導波路を構成する導体部と、当該導体部から延伸している二つのライン導体部(以下、第1のライン導体部と、第2のライン導体部と呼称する)を含み、
上記第1のライン導体部に対応する上記第1の導電体の部位には、少なくとも一つの第1のスロットが形成されており、
上記第3の導電体は、その上記第1のライン導体部で、上記少なくとも一つの第1のスロットを介して、上記複数の放射素子のうち対応する放射素子に電磁結合し、
上記第2のライン導体部に対応する上記第2の導電体の部位には、少なくとも一つの第2のスロットが形成されている
平面アレーアンテナ。
A plurality of radiating elements;
A first dielectric plate;
A plurality of sub-layers and a conductive partition having the same number of partitions as the plurality of radiating elements;
Including
The plurality of radiating elements are disposed on one surface of the first dielectric plate,
The conductive partition is disposed on the other surface of the first dielectric plate,
Each of the plurality of sublayers has a structure in which a first conductor, a second dielectric plate, and a second conductor are stacked in this order,
The section of the conductive partition body is determined corresponding to the arrangement of the plurality of radiating elements,
One sublayer of the plurality of sublayers is fitted in each section of the conductive partition so that the first conductor is disposed on the other surface of the first dielectric plate. And
In each of the multiple sublayers:
A third conductor is embedded in the second dielectric plate;
The second dielectric plate includes a group of conductor posts (hereinafter referred to as conductors) that enter the inside of the second dielectric plate and electrically connect the first conductor and the third conductor. Are called post sets),
In the second dielectric plate, a portion of the second dielectric plate surrounded by the conductor post set, the first conductor, and the third conductor functions as a waveguide. ,
The third conductor includes a conductor part constituting the waveguide and two line conductor parts extending from the conductor part (hereinafter referred to as a first line conductor part and a second line conductor part). Including)
At least one first slot is formed in a portion of the first conductor corresponding to the first line conductor portion,
The third conductor is electromagnetically coupled to a corresponding radiating element among the plurality of radiating elements through the at least one first slot in the first line conductor portion.
A planar array antenna in which at least one second slot is formed in a portion of the second conductor corresponding to the second line conductor.
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