JPH05206708A - 漏れ波誘電体線路 - Google Patents

漏れ波誘電体線路

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JPH05206708A
JPH05206708A JP4012224A JP1222492A JPH05206708A JP H05206708 A JPH05206708 A JP H05206708A JP 4012224 A JP4012224 A JP 4012224A JP 1222492 A JP1222492 A JP 1222492A JP H05206708 A JPH05206708 A JP H05206708A
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leaky wave
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Akira Takahashi
章 高橋
Tsutomu Yoneyama
米山  務
Toshihiko Azuma
寿彦 我妻
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、マイクロ波,ミリ波帯における給電
線やアンテナ素子、あるいは回路素子として使用される
漏れ波誘電体線路において、大きな振幅のグレーティン
グ・ローブが発生することなく、漏れ波の放射方向を線
路前方以外の方向に設定し、上記アンテナや回路の設計
自由度を向上することを目的とする。 【構成】漏れ波誘電体線路4の誘電体ストリップに沿っ
て、ノッチ列5a,5bからなる、それぞれ同一周期を
持つ2系統の周期構造を、互いに半周期t/2ずらして
形成し、これを上部金属板1と下部金属板2との間に挾
持配設して構成することで、任意の放射方向にグレーテ
ィング・ローブなしに各種の漏れ波を発生することがで
き、これにアンテナ放射素子を結合することにより、種
々のアンテナや回路素子を構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波,ミリ波帯
における給電線やアンテナ素子、あるいは回路素子とし
て使用される漏れ波誘電体線路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば高周波用のアンテナに使用
される給電線には、マイクロストリップ線路,トリプレ
ート線路,金属導波管,同軸線路等が用いられている。
しかしながら、さらに周波数の高いマイクロ波やミリ波
になると、導体損が大きくなり、アンテナの高効率化を
妨げている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、周波数の高い
センチ波やミリ波帯においても、低損失で高効率のアン
テナが得られるようになる給電線路として、誘電体線路
や漏れ波誘電体線路が用いられているが、従来の漏れ波
誘電体線路は、その放射方向が該漏れ波誘電体線路に対
し伝送方向相当の前方のみであるため、例えば漏れ波の
放射方向を線路に対し直角な方向や後方傾斜方向等、線
路前方以外の方向として設計自由度を上げることができ
ない問題が有る。
【0004】本発明は上記課題に鑑みなされたもので、
マイクロ波やミリ波帯においても、大きな振幅のグレー
ティング・ローブが発生することなく、漏れ波の放射方
向を線路前方以外の方向に設定し、アンテナや回路素子
の設計自由度を向上することが可能になる漏れ波誘電体
線路を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係わ
る漏れ波誘電体線路は、上下平行にした2枚の金属板間
に挾持配設され、その一端に給電を受けて励振される誘
電体線路と、この誘電体線路の長さ方向に対応して、同
一周期で互いに半周期ずらして設けられ、その周期毎に
該誘電体線路に伝送される励振電力が漏れ波として放射
される2系統の周期構造部とを備えて構成したものであ
る。
【0006】
【作用】つまり、誘電体線路に同一周期を有し互いに半
周期ずらした2系統の周期的摂動を与えた場合、該線路
に沿って、伝送路波の一部が漏れ波として放射される。
【0007】例えば上記周期長が1波長の場合、2系統
の周期的摂動からの放射波が同相で重ね合わされ、その
放射方向は、漏れ波誘電体線路に対して直角な方向にグ
レーティング・ローブなしに得られることになる。
【0008】
【実施例】以下図面により本発明の一実施例について説
明する。
【0009】図1は漏れ波誘電体線路の構成を示すもの
で、半波長以下の間隔aで上部金属板1と下部金属板2
を平行に配置し、この間に1本の漏れ波誘電体線路4を
挿入配置する。
【0010】この漏れ波誘電体線路4は、断面寸法a×
bの誘電体ストリップに対し、上部及び下部のそれぞれ
で同一周期tのノッチ列5a,5bを形成し、該ノッチ
周期tを互いに半周期t/2ずらして構成している。
【0011】すなわち、同軸線路6の中心導体7より給
電された電力は、漏れ波誘電体線路4を励振し、伝送し
ながら上記ノッチ列5a,5bに対応して漏れ波を放射
する。
【0012】これにより、上下金属板1,2に平行な電
界が伝送波となって漏れ波誘電体線路4を図中座標軸の
z軸方向に伝送され、ノッチ列5a,5bにより該伝送
波の一部が漏れ波として放射されるようになる。
【0013】ここで、ノッチ列5a,5bの配設周期t
を1波長とすると、上側のノッチ列5aからの漏れ波と
下側のノッチ列5bからの漏れ波の電界分布は互いに逆
位相になる。
【0014】例えば、上下のノッチ列5a,5b間に半
周期t/2のずれがなく、それぞれ同一断面位置にノッ
チが形成された場合、互いに打ち消し合って漏れ波は発
生されないが、本実施例における2系統の周期的構造で
示すように、ノッチ列5a,5bそれぞれの周期tが伝
送波長に等しく、且つそれぞれ半周期t/2ずらした位
置に配設すれば、漏れ波誘電体線路4と平行な線上にて
同相となる漏れ波が発生される。この場合、該漏れ波誘
電体線路4の終端にて反射波が存在しても、上記漏れ波
の発生に対しては影響を受けることはない。
【0015】図2は上記漏れ波誘電体線路のx−y面電
界強度分布特性を示すもので、この場合の漏れ波誘電体
線路4の寸法は、高さa=5.9mm,幅b=5.4mm,
測定周波数f=23.9GHzで、ノッチ列5a,5bの
構造は、幅w=2mm,深さd=2mm,周期t=23mmで
ある。同図において、伝送波である水平電界成分Exは
黒丸で、漏れ波の垂直電界成分Eyは白丸で示す。
【0016】すなわち、水平電界成分Exは、漏れ波誘
電体線路4の付近にその電界が集中しており、該線路4
から離れると急激に減衰する。また、垂直電界成分Ey
は、漏れ波誘電体線路4の中央付近で弱く、中心から離
れると急激に増加しており、該線路の端部付近で最大値
を示し以後緩やかに減衰する。つまり、これが漏れ波と
して放射される。なお、左右における漏れ波の位相は逆
相になっている。
【0017】図3は上記漏れ波誘電体線路における水平
電界成分Exのy−z面電界強度分布特性を示すもの
で、この場合の漏れ波誘電体線路4の線路長は195m
m、ノッチ数は上下合計18個であり、その他の諸元は
前記図2で示した場合と同様である。同図上方には、そ
の横軸zに対応して漏れ波誘電体線路4の概略構造を示
す。
【0018】すなわち、水平電界成分Exの山はノッチ
列5a,5bの形成位置に一致しており、その電界の山
の高さは線路4の励振点で弱く離れるに従って強くな
り、ノッチ終端部にて山ができた後は急激に弱くなる。
このようなノッチ列5a,5bの構造を、線路上非対象
として構成することにより、容易に漏れ波が発生される
ようになる。
【0019】図4は上記漏れ波誘電体線路をアンテナに
応用した場合の放射指向特性を示すもので、前記図1に
おける上部金属板1と下部金属板2との間より放射さ
せ、x−z面内のθ方向を横軸に、電界強度Eyを縦軸
とした場合を示す。
【0020】この放射指向特性によれば、漏れ波誘電体
線路4に直角となるθ=90°にて最大の電界強度Ey
を示しており、その半値幅は4.3°,サブ・ローブ・
レベルは−12.5dBで、グレーティング・ローブの発
生はない。
【0021】すなわち、誘電体線路に同一周期を有する
2系統の周期的摂動を与えると、該線路に沿って伝送路
波の一部が漏れ波として放射され、上記周期が適当な場
合、2系統の周期的摂動からの放射波は同相で重ね合わ
される。例えば周期長が1波長の場合、その放射波は漏
れ波誘電体線路4に対して直角な方向にクレーティング
・ローブなしに放射される。
【0022】よって、この漏れ波誘電体線路4をブロー
ド・サイドに放射するアンテナに使用した場合には、該
線路の終端を整合させる必要がないので、その損失は極
めて小さくなり、高効率な定在波型アンテナを実現する
ことができる。
【0023】また、この漏れ波誘電体線路4は、進行波
型アンテナとしても使用でき、この場合でも、グレーテ
ィング・ローブなしに任意の放射方向が得られるように
なる。
【0024】ここで、上記漏れ波誘電体線路4は、ノッ
チ列5a,5bの幅w,深さd,周期tのパラメータを
変えることで、その伝搬速度や減衰定数を簡単に制御す
ることができる。
【0025】したがって、上記構成の漏れ波誘電体線路
によれば、漏れ波誘電体線路4の誘電体ストリップに沿
って、ノッチ列5a,5bからなる、それぞれ同一周期
を持つ2系統の周期構造を、互いに半周期t/2ずらし
て形成し、これを上部金属板1と下部金属板2との間に
挾持配設して構成したので、任意の放射方向にグレーテ
ィング・ローブなしに各種の漏れ波を発生することがで
き、これにアンテナ放射素子を結合することにより、種
々のアンテナや回路素子を構成することができる。
【0026】図5は本発明の漏れ波誘電体線路を電力分
配回路に応用した場合の構成を示すもので、この電力分
配回路は、2本の漏れ波誘電体線路11、12と、この
漏れ波誘電体線路11、12の漏れ波発生部となる各ノ
ッチ列11a,11b、12a,12bに平行対応する
両側に金属ブロック13、14を配置して構成する。
【0027】すなわち、第1の漏れ波誘電体線路11の
端子T1 より給電された電力は、該線路11のノッチ列
11a,11bから漏れ波として放射され第2の漏れ波
誘電体線路12のノッチ列12a,12bに結合され
る。そして、第2の漏れ波誘電体線路12の端子T2 と
T3 から等電力で出力されるようになる。
【0028】一方、上記各漏れ波誘電体線路11,12
の対向側面と反対方向に放射された漏れ波は、金属ブロ
ック13、14により反射され外部に伝搬することはな
く、しかも、各漏れ波誘電体線路11、12の配置間隔
に伴う変動がないので、安定な結合動作が得易い電力分
配回路を実現することができる。
【0029】なお、上記図1における実施例を応用すれ
ば、1本の漏れ波誘電体線路を使用してアンテナや回路
素子を構成することができるが、複数本組合わせて上部
金属板に設けた放射素子と結合し、アンテナとして利用
したり、他回路間の結合等に利用することができる。
【0030】また、上記各実施例における漏れ波誘電体
線路は、NRDガイド、イメージガイド、インシュラガ
イド、グーボ線路、逆誘電体ストリップ等、各種の誘電
体線路を基に構成され、この漏れ波誘電体線路への給電
には、誘電体線路、ストリップ線路、レッヘル線路、同
軸線路、導波管等が用いられる。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、上下平行
にした2枚の金属板間に挾持配設され、その一端に給電
を受けて励振される誘電体線路と、この誘電体線路の長
さ方向に対応して、同一周期で互いに半周期ずらして設
けられ、その周期毎に該誘電体線路に伝送される励振電
力が漏れ波として放射される2系統の周期構造部とを備
えて構成したので、マイクロ波やミリ波帯においても、
大きな振幅のグレーティング・ローブが発生することな
く、漏れ波の放射方向を線路前方以外の方向に設定し、
アンテナや回路素子の設計自由度を向上することが可能
になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる漏れ波誘電体線路の
構成を示す図。
【図2】上記漏れ波誘電体線路のx−y面電界強度分布
特性を示す図。
【図3】上記漏れ波誘電体線路における水平電界成分E
xのy−z面電界強度分布特性を示す図。
【図4】上記漏れ波誘電体線路をアンテナに応用した場
合の放射指向特性を示す図。
【図5】本発明の漏れ波誘電体線路を電力分配回路に応
用した場合の構成を示す図。
【符号の説明】
1…上部金属板、2…下部金属板、4、11、12…漏
れ波誘電体線路、5a,5b、11a,11b、12
a,12b…ノッチ列、6…同軸線路、7…中心導体、
13、14…金属ブロック。
【手続補正書】
【提出日】平成4年3月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、周波数の高い
センチ波やミリ波帯においても、低損失で高効率のアン
テナが得られるようになる給電線路として、誘電体線路
や漏れ波誘電体線路が用いられている。誘電体線路は、
Nonradiative Dielectric W
aveguide(NRD Waveguide)とも
呼ばれ、2枚の金属並行板の間に誘電体棒を挟んだ線路
で、放射なしで電波を伝送する線路である。漏れ波誘電
体線路は、誘電体線路の誘電体棒などの構造を非対称と
することにより、2枚の金属並行板間に放射電波を発生
する。従来の漏れ波誘電体線路は、その放射方向が該漏
れ波誘電体線路に対し伝送方向相当の前方のみであるた
め、例えば漏れ波の放射方向を線路に対し直角な方向や
後方傾斜方向等、線路前方以外の方向として設計自由度
を上げることができない問題が有る。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】例えば、上下のノッチ列5a,5b間に半
周期t/2のずれがなく、それぞれ同一断面位置にノッ
チが形成された場合、互いに打ち消し合って漏れ波は発
生されないが、本実施例における2系統の周期的構造で
示すように、ノッチ列5a,5bそれぞれの周期tが伝
送波長に等しく、且つそれぞれ半周期t/2ずらした位
置に配設すれば、漏れ波誘電体線路4と平行な線上にて
同相となる漏れ波が発生される。この場合、該漏れ波誘
電体線路4の終端にて反射波が存在しても、上記漏れ波
の発生に対しては影響を受けることはない。このノッチ
配列は、上下のノッチにて説明したが、直角に配置し、
あるいは複数角度をずらして配置しても良い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米山 務 宮城県仙台市太白区袋原字小平12−17 (72)発明者 我妻 寿彦 宮城県仙台市泉区鶴が丘4丁目16−20

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下平行にした2枚の金属板間に挾持配
    設され、その一端に給電を受けて励振される誘電体線路
    と、 この誘電体線路の長さ方向に対応して、同一周期で互い
    に半周期ずらして設けられ、その周期毎に該誘電体線路
    に伝送される励振電力が漏れ波として放射される2系統
    の周期構造部と、 を具備したことを特徴とする漏れ波誘電体線路。
JP4012224A 1992-01-27 1992-01-27 漏れ波誘電体線路 Expired - Fee Related JP2573768B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002007251A1 (en) * 2000-07-13 2002-01-24 Nrdtech Co. A non-radiative dielectric waveguide circuit positioned between two metal plates which are multi-layered for different sizes of spacers
WO2004077602A1 (ja) * 2003-02-26 2004-09-10 Intelligent Cosmos Research Institute Nrdガイドモードサプレサ
US7375696B2 (en) 2004-07-12 2008-05-20 Japan Aviation Electronics Industry Limited Electromagnetic wave transmitting/receiving device

Cited By (4)

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WO2002007251A1 (en) * 2000-07-13 2002-01-24 Nrdtech Co. A non-radiative dielectric waveguide circuit positioned between two metal plates which are multi-layered for different sizes of spacers
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US7375696B2 (en) 2004-07-12 2008-05-20 Japan Aviation Electronics Industry Limited Electromagnetic wave transmitting/receiving device

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