JP3188174B2 - 折返し導波管 - Google Patents
折返し導波管Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波〜ミリ
波帯において使用される折返し導波管及び平面アレーア
ンテナに関する。
波帯において使用される折返し導波管及び平面アレーア
ンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にマイクロ波〜ミリ波帯において
は、低損失伝送路である導波管が多用されており、複数
の導波管を並列に並べて平面アレーアンテナを構成して
いる。図１３（ａ），（ｂ）は、従来の平面アレーアン
テナの構成例を示したものである。
は、低損失伝送路である導波管が多用されており、複数
の導波管を並列に並べて平面アレーアンテナを構成して
いる。図１３（ａ），（ｂ）は、従来の平面アレーアン
テナの構成例を示したものである。
【０００３】図１３（ａ）に示す平面アレーアンテナ
は、Ｈ面電磁ホーン１にオーバサイズ導波管２を結合し
たものである。Ｈ面電磁ホーン１は、一端に給電部３を
有すると共に、中央部に整合板４を備え、オーバサイズ
導波管２は、上面に複数の放射スロット５を形成してい
る。そして、上記給電部３より供給される電磁波は、Ｈ
面電磁ホーン１を介してオーバサイズ導波管２に伝送さ
れ、複数の放射スロット５より外部に放射される。
は、Ｈ面電磁ホーン１にオーバサイズ導波管２を結合し
たものである。Ｈ面電磁ホーン１は、一端に給電部３を
有すると共に、中央部に整合板４を備え、オーバサイズ
導波管２は、上面に複数の放射スロット５を形成してい
る。そして、上記給電部３より供給される電磁波は、Ｈ
面電磁ホーン１を介してオーバサイズ導波管２に伝送さ
れ、複数の放射スロット５より外部に放射される。
【０００４】また、図１３（ｂ）に示す平面アレーアン
テナは、上記Ｈ面電磁ホーン１に代えて導波管分岐回路
６を使用したものである。この導波管分岐回路６は、給
電部３より供給される電磁波を複数に分岐してオーバサ
イズ導波管２に伝送する。
テナは、上記Ｈ面電磁ホーン１に代えて導波管分岐回路
６を使用したものである。この導波管分岐回路６は、給
電部３より供給される電磁波を複数に分岐してオーバサ
イズ導波管２に伝送する。
【０００５】上記図１３（ａ）に示す平面アレーアンテ
ナに使用されるＨ面電磁ホーン１は、所定の特性を得る
ために緩やかなテーパ状とする必要があり、このため全
長が長くなり、製造コスト高はもとより、取扱いにおい
ても大形になるので非常に不便であった。
ナに使用されるＨ面電磁ホーン１は、所定の特性を得る
ために緩やかなテーパ状とする必要があり、このため全
長が長くなり、製造コスト高はもとより、取扱いにおい
ても大形になるので非常に不便であった。
【０００６】また、上記Ｈ面電磁ホーン１に代えて導波
管分岐回路６を使用した図１３（ｂ）に示す平面アレー
アンテナは、導波管分岐回路６の構造が非常に複雑にな
り、その製造に多大な時間がかかり、きわめてコスト高
となる問題があった。
管分岐回路６を使用した図１３（ｂ）に示す平面アレー
アンテナは、導波管分岐回路６の構造が非常に複雑にな
り、その製造に多大な時間がかかり、きわめてコスト高
となる問題があった。
【０００７】このような問題を解決するため、最近では
図１４に示すような折返し導波管１０を使用して平面ア
レーアンテナを小形化したものが考えられている。この
折返し導波管１０は、方形の下側導波管１１ａ及び上側
導波管１１ｂを積層配置し、その一方の端部を１８０°
の折返し部１２により結合している。この折返し部１２
は、上側端及び下側端に４５°カットの反射面１３を形
成し、この反射面１３に反射波打消し用の調整ネジ１４
を装着している。そして、下側導波管１１ａと上側導波
管１１ｂとの間に位置している導体板１５の先端と折返
し部１２の端面との間隔ｈを各導波管１１ａ，１１ｂの
狭壁面幅（高さ）ｂに一致させている。
図１４に示すような折返し導波管１０を使用して平面ア
レーアンテナを小形化したものが考えられている。この
折返し導波管１０は、方形の下側導波管１１ａ及び上側
導波管１１ｂを積層配置し、その一方の端部を１８０°
の折返し部１２により結合している。この折返し部１２
は、上側端及び下側端に４５°カットの反射面１３を形
成し、この反射面１３に反射波打消し用の調整ネジ１４
を装着している。そして、下側導波管１１ａと上側導波
管１１ｂとの間に位置している導体板１５の先端と折返
し部１２の端面との間隔ｈを各導波管１１ａ，１１ｂの
狭壁面幅（高さ）ｂに一致させている。
【０００８】上記折返し導波管１０によれば、入力側の
下側導波管１１ａにより伝送されてきた電磁波を折返し
部１２で１８０°反射させて出力側の上側導波管１１ｂ
に導くことができる。上記のように折返し導波管１０を
使用し、方形導波管を１８０°折返して平面アレーアン
テナを構成することにより、アンテナを小型化すること
ができる。
下側導波管１１ａにより伝送されてきた電磁波を折返し
部１２で１８０°反射させて出力側の上側導波管１１ｂ
に導くことができる。上記のように折返し導波管１０を
使用し、方形導波管を１８０°折返して平面アレーアン
テナを構成することにより、アンテナを小型化すること
ができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の折返し
導波管１０は、折返し端１２の上部及び下部に４５°カ
ットの反射面１３を形成しなければならず、しかも、こ
の反射面１３に反射波打消し用の調整ネジ１４を装着す
る必要があるので、構成が複雑であると共に、高い寸法
精度が要求され、高コストで量産に適さないという問題
があった。また、導波管１１ａ，１１ｂと折返し部１２
との整合は、調整ネジ１４からの反射波と折返し部から
の反射波を打ち消すことにより行なっているので、周波
数特性が狭帯域であり、かつ１台１台毎に調整作業を必
要としている。
導波管１０は、折返し端１２の上部及び下部に４５°カ
ットの反射面１３を形成しなければならず、しかも、こ
の反射面１３に反射波打消し用の調整ネジ１４を装着す
る必要があるので、構成が複雑であると共に、高い寸法
精度が要求され、高コストで量産に適さないという問題
があった。また、導波管１１ａ，１１ｂと折返し部１２
との整合は、調整ネジ１４からの反射波と折返し部から
の反射波を打ち消すことにより行なっているので、周波
数特性が狭帯域であり、かつ１台１台毎に調整作業を必
要としている。
【００１０】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、構成が簡単で、特別な寸法精度を要求せ
ず、無調整で安定した性能を得ることができ、しかも、
低コストの折返し導波管及びこの折返し導波管を使用し
た平面アレーアンテナを提供することを目的とする。
れたもので、構成が簡単で、特別な寸法精度を要求せ
ず、無調整で安定した性能を得ることができ、しかも、
低コストの折返し導波管及びこの折返し導波管を使用し
た平面アレーアンテナを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、方形導波
管（広壁面幅：ａ、狭い壁面幅：ｂ）の広壁面をほぼ１
８０°折返して構成した折返し導波管において、上記折
返し部の開口窓の寸法をａ×ｈとし、該ｈの値を 「（π／２）／（β1 −β2 ）」 但し、β1 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＥ10モードにおけ
る伝搬定数 β2 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＭ11モードにおける伝搬
定数 ２ｂ＞λ0 ／２，λ0 ：自由空間波長 の値にほぼ等しくなるように設定したことを特徴とする
折返し導波管である。
管（広壁面幅：ａ、狭い壁面幅：ｂ）の広壁面をほぼ１
８０°折返して構成した折返し導波管において、上記折
返し部の開口窓の寸法をａ×ｈとし、該ｈの値を 「（π／２）／（β1 −β2 ）」 但し、β1 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＥ10モードにおけ
る伝搬定数 β2 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＭ11モードにおける伝搬
定数 ２ｂ＞λ0 ／２，λ0 ：自由空間波長 の値にほぼ等しくなるように設定したことを特徴とする
折返し導波管である。
【００１２】第２の発明は、方形導波管（広壁面幅：
ａ、狭い壁面幅：ｂ）の広壁面をほぼ１８０°折返して
構成した折返し導波管において、少なくとも折返し部に
比誘電率εr の誘電体を充填すると共に、該折返し部の
開口窓の寸法をａ×ｈとし、該ｈの値を 「（π／２）／（β1 −β2 ）」 但し、β1 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＥ10モードにおけ
る伝搬定数 β2 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＭ11モードにおける伝搬
定数 ２ｂ＞λｇ／２，λｇ＝λ0 ／√（εr ） λ0 ：自由空間波長、λｇ：誘電体内伝搬波長 の値にほぼ等しくなるように設定したことを特徴とする
折返し導波管である。
ａ、狭い壁面幅：ｂ）の広壁面をほぼ１８０°折返して
構成した折返し導波管において、少なくとも折返し部に
比誘電率εr の誘電体を充填すると共に、該折返し部の
開口窓の寸法をａ×ｈとし、該ｈの値を 「（π／２）／（β1 −β2 ）」 但し、β1 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＥ10モードにおけ
る伝搬定数 β2 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＭ11モードにおける伝搬
定数 ２ｂ＞λｇ／２，λｇ＝λ0 ／√（εr ） λ0 ：自由空間波長、λｇ：誘電体内伝搬波長 の値にほぼ等しくなるように設定したことを特徴とする
折返し導波管である。
【００１３】第３の発明は、Ｈ面電磁ホーンの放射開口
部のサイズのオーバーサイズ導波管に、上記第１の発明
に係る折返し導波管を介して、Ｈ面電磁ホーンの片面側
にオーバーサイズ導波管を展張し、該オーバーサイズ導
波管のＨ面電磁ホーンと反対側の面に電磁放射用のスロ
ットを設けて構成したことを特徴とする平面アレーアン
テナである。
部のサイズのオーバーサイズ導波管に、上記第１の発明
に係る折返し導波管を介して、Ｈ面電磁ホーンの片面側
にオーバーサイズ導波管を展張し、該オーバーサイズ導
波管のＨ面電磁ホーンと反対側の面に電磁放射用のスロ
ットを設けて構成したことを特徴とする平面アレーアン
テナである。
【００１４】第４の発明は、Ｈ面電磁ホーンの放射開口
部のサイズのオーバーサイズ導波管に、第１の発明に係
る折返し導波管を介して、Ｈ面電磁ホーンの片面側にオ
ーバーサイズ導波管を展張し、該オーバーサイズ導波管
のＨ面電磁ホーンと反対側の面に結合孔を介して複数個
の放射素子を設けて構成したことを特徴とする平面アレ
ーアンテナである。
部のサイズのオーバーサイズ導波管に、第１の発明に係
る折返し導波管を介して、Ｈ面電磁ホーンの片面側にオ
ーバーサイズ導波管を展張し、該オーバーサイズ導波管
のＨ面電磁ホーンと反対側の面に結合孔を介して複数個
の放射素子を設けて構成したことを特徴とする平面アレ
ーアンテナである。
【００１５】
【００１６】第６の発明は、方形導波管の広壁面が次第
に広がるＨ面電磁ホーンを第１の発明における関係式に
基づいて折返して構成したことを特徴とする折返し扇形
ホーンである。
に広がるＨ面電磁ホーンを第１の発明における関係式に
基づいて折返して構成したことを特徴とする折返し扇形
ホーンである。
【００１７】第７の発明は、折返し扇形ホーン、あるい
は電波レンズ付き扇形ホーンの開口部を第１の発明にお
ける関係式に基づいて折返して給電し、上記扇形ホーン
の上面に複数の放射素子を形成したことを特徴とする平
面アレーアンテナである。
は電波レンズ付き扇形ホーンの開口部を第１の発明にお
ける関係式に基づいて折返して給電し、上記扇形ホーン
の上面に複数の放射素子を形成したことを特徴とする平
面アレーアンテナである。
【００１８】第８の発明は、３枚の円形導体板と最外郭
の側面金属板からなる下側及び上側の上下２層のラジア
ル導波路の、中間に位置する円形導体板の半径を外側の
円形導体板より短くして開放部を設けた折返しラジアル
導波路において、上記側面金属板から中間の円形導体板
の縁端部までの寸法をｈとし、該円形導体板の半径が波
長に比して大きい場合、上記ｈを 「（π／２）／（β1 −β2 ）」 但し、β1 ：間隔２ｂの平行平板導波路におけるＴＭ0
モード（基本伝搬モード）の伝搬定数 β2 ：間隔２ｂの平行平板導波路におけるＴＭ1 モード
（高次伝搬モード）の伝搬定数 ２ｂ＞λ0 ／２，λ0 ：自由空間波長 の値にほぼ等しくなるように設定したことを特徴とする
折返しラジアル導波路である。
の側面金属板からなる下側及び上側の上下２層のラジア
ル導波路の、中間に位置する円形導体板の半径を外側の
円形導体板より短くして開放部を設けた折返しラジアル
導波路において、上記側面金属板から中間の円形導体板
の縁端部までの寸法をｈとし、該円形導体板の半径が波
長に比して大きい場合、上記ｈを 「（π／２）／（β1 −β2 ）」 但し、β1 ：間隔２ｂの平行平板導波路におけるＴＭ0
モード（基本伝搬モード）の伝搬定数 β2 ：間隔２ｂの平行平板導波路におけるＴＭ1 モード
（高次伝搬モード）の伝搬定数 ２ｂ＞λ0 ／２，λ0 ：自由空間波長 の値にほぼ等しくなるように設定したことを特徴とする
折返しラジアル導波路である。
【００１９】第９の発明は、３枚の円形導体板と最外郭
の側面金属板からなる下側及び上側の上下２層のラジア
ル導波路の、中間に位置する円形導体板の半径を外側の
円形導体板より短くして開放部を設けた折返しラジアル
導波路において、上記折返しラジアル導波路の少なくと
も折返し部に比誘電率εr の誘電体を充填すると共に、
上記側面金属板から中間の円形導体板の縁端部までの寸
法をｈとし、該円形導体板の半径が波長に比して大きい
場合、上記ｈを 「（π／２）／（β1 −β2 ）」 但し、β1 ：間隔２ｂの平行平板導波路におけるＴＭ0
モード（基本伝搬モード）の伝搬定数 β2 ：間隔２ｂの平行平板導波路におけるＴＭ1 モード
（高次伝搬モード）の伝搬定数 ２ｂ＞λｇ／２，λｇ＝λ0 ／√（εr ） λ0 ：自由空間波長、λｇ：誘電体内伝搬波長 の値にほぼ等しくなるように設定したことを特徴とする
折返しラジアル導波路である。
の側面金属板からなる下側及び上側の上下２層のラジア
ル導波路の、中間に位置する円形導体板の半径を外側の
円形導体板より短くして開放部を設けた折返しラジアル
導波路において、上記折返しラジアル導波路の少なくと
も折返し部に比誘電率εr の誘電体を充填すると共に、
上記側面金属板から中間の円形導体板の縁端部までの寸
法をｈとし、該円形導体板の半径が波長に比して大きい
場合、上記ｈを 「（π／２）／（β1 −β2 ）」 但し、β1 ：間隔２ｂの平行平板導波路におけるＴＭ0
モード（基本伝搬モード）の伝搬定数 β2 ：間隔２ｂの平行平板導波路におけるＴＭ1 モード
（高次伝搬モード）の伝搬定数 ２ｂ＞λｇ／２，λｇ＝λ0 ／√（εr ） λ0 ：自由空間波長、λｇ：誘電体内伝搬波長 の値にほぼ等しくなるように設定したことを特徴とする
折返しラジアル導波路である。
【００２０】第１０の発明は、第８またはは第９の発明
に係る折返しラジアル導波路の下側ラジアル導波路より
給電し、上側ラジアル導波路に複数の放射素子を形成し
たことを特徴とする平面アレーアンテナである。
に係る折返しラジアル導波路の下側ラジアル導波路より
給電し、上側ラジアル導波路に複数の放射素子を形成し
たことを特徴とする平面アレーアンテナである。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。 （第１実施形態）図１は、本発明の第１実施形態に係る
折返し導波管２０の概略構成を示すもので、同図（ａ）
は斜視図、同図（ｂ）は側断面図である。
施形態を説明する。 （第１実施形態）図１は、本発明の第１実施形態に係る
折返し導波管２０の概略構成を示すもので、同図（ａ）
は斜視図、同図（ｂ）は側断面図である。
【００２２】この折返し導波管２０は、広壁面幅（横
幅）がａ，狭壁面幅（高さ）がｂの方形導波管を広壁面
にてほぼ１８０°折返して構成したもので、積層状態に
ある下側導波管２１ａ及び上側導波管２１ｂと、この両
者を結合する折返し部２２からなっている。この折返し
部２２は、方形状に形成され、導波管２１ａ，２１ｂに
対向する面に反射板２３が形成されている。また、折返
し部２２は、導波管２１ａ，２１ｂの積層高さと同じ高
さ、つまり、「２×ｂ」の高さとし、導波管２１ａ，２
１ｂを分離する導体板２４の先端と反射板２３との間隔
をｈに設定する。従って、折返し部２２における導波管
２１ａ，２１ｂに対する開口窓の寸法は、ａ×ｈとな
る。このｈの値は、 ｈ＝（π／２）／（β1 −β2 ） β1 ＝｛（２π／λ）2 −（π／ａ）2 ｝1/2 β2 ＝｛（２π／λ）2 −（π／ａ）2 −（π／２ｂ）
2 ｝1/2 但し、β1 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＥ10モードにおけ
る伝搬定数 β2 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＭ11モードにおける伝搬
定数 ２ｂ＞λ0 ／２，λ0 ：自由空間波長 なる関係式から求める。
幅）がａ，狭壁面幅（高さ）がｂの方形導波管を広壁面
にてほぼ１８０°折返して構成したもので、積層状態に
ある下側導波管２１ａ及び上側導波管２１ｂと、この両
者を結合する折返し部２２からなっている。この折返し
部２２は、方形状に形成され、導波管２１ａ，２１ｂに
対向する面に反射板２３が形成されている。また、折返
し部２２は、導波管２１ａ，２１ｂの積層高さと同じ高
さ、つまり、「２×ｂ」の高さとし、導波管２１ａ，２
１ｂを分離する導体板２４の先端と反射板２３との間隔
をｈに設定する。従って、折返し部２２における導波管
２１ａ，２１ｂに対する開口窓の寸法は、ａ×ｈとな
る。このｈの値は、 ｈ＝（π／２）／（β1 −β2 ） β1 ＝｛（２π／λ）2 −（π／ａ）2 ｝1/2 β2 ＝｛（２π／λ）2 −（π／ａ）2 −（π／２ｂ）
2 ｝1/2 但し、β1 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＥ10モードにおけ
る伝搬定数 β2 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＭ11モードにおける伝搬
定数 ２ｂ＞λ0 ／２，λ0 ：自由空間波長 なる関係式から求める。
【００２３】次に上記のように構成された折返し導波管
２０の動作原理を図２を参照して説明する。図２（ａ）
は折返し導波管２０の寸法関係を示し、図２（ｂ）は折
返し導波管２０の反射面（反射板２３）に対して対称な
位置に鏡像の原理に基づいた影像を示し、結合伝送線路
による高周波電力の入力端子Ａから出力端子Ｂ′への移
行の様子を示している。
２０の動作原理を図２を参照して説明する。図２（ａ）
は折返し導波管２０の寸法関係を示し、図２（ｂ）は折
返し導波管２０の反射面（反射板２３）に対して対称な
位置に鏡像の原理に基づいた影像を示し、結合伝送線路
による高周波電力の入力端子Ａから出力端子Ｂ′への移
行の様子を示している。
【００２４】図２（ｂ）において、入力Ａからの基本伝
搬モードＴＥ10の電界ｅ，ｅは、幅２ｈの結合部では、
ＴＥ10モードの電界「ｅ＋ｅ＝２ｅ」と高次伝搬モード
ＴＭ11の電界「−ｅm ＋ｅm ＝０」が存在している。こ
の電界ｅとｅm は、その絶対値が等しいので、出力端子
Ｂへは、図示したように「ｅ−ｅm ＝０」となる。
搬モードＴＥ10の電界ｅ，ｅは、幅２ｈの結合部では、
ＴＥ10モードの電界「ｅ＋ｅ＝２ｅ」と高次伝搬モード
ＴＭ11の電界「−ｅm ＋ｅm ＝０」が存在している。こ
の電界ｅとｅm は、その絶対値が等しいので、出力端子
Ｂへは、図示したように「ｅ−ｅm ＝０」となる。
【００２５】一方、出力端子Ａ′及びＢ′へは、結合部
の寸法２ｈを適度に定めることにより、出力端子Ａ′に
おいて「ｅ−ｅm ＝０」、出力端子Ｂ′において「ｅ＋
ｅm」となり、入力端子Ａからの入力電力は、全部出力
端子Ｂ′に結合させることができる。
の寸法２ｈを適度に定めることにより、出力端子Ａ′に
おいて「ｅ−ｅm ＝０」、出力端子Ｂ′において「ｅ＋
ｅm」となり、入力端子Ａからの入力電力は、全部出力
端子Ｂ′に結合させることができる。
【００２６】すなわち、図２（ｂ）で、入力端子Ａへの
反射を零にすることは、影像による端子Ａ′への透過を
零にすることであり、これは端子Ａ，Ｂ，Ａ′，Ｂ′な
る４端子の結合部の導波管サイズ「ａ×２ｂ」における
基本伝搬モードＴＥ10と高次伝搬モードＴＭ11の各位相
定数をそれぞれβ1 ，β2 とした場合、「β1 ・２ｈ−
β2 ・２ｈ＝π」となる条件を満たすように寸法ｈを定
めると、両モードの高周波電力が互いに打ち消して、端
子Ａ′への出力は原理上零となる。
反射を零にすることは、影像による端子Ａ′への透過を
零にすることであり、これは端子Ａ，Ｂ，Ａ′，Ｂ′な
る４端子の結合部の導波管サイズ「ａ×２ｂ」における
基本伝搬モードＴＥ10と高次伝搬モードＴＭ11の各位相
定数をそれぞれβ1 ，β2 とした場合、「β1 ・２ｈ−
β2 ・２ｈ＝π」となる条件を満たすように寸法ｈを定
めると、両モードの高周波電力が互いに打ち消して、端
子Ａ′への出力は原理上零となる。
【００２７】一方、端子Ｂ′への透過電力は、ＴＭ11モ
ードの極性が端子Ａと１８０°重なっているため、端子
Ａ→端子Ｂ′へは「β1 ・２ｈ−β2 ・２ｈ＝２π」と
なり、両モードの位相が同相となり、全電力は端子Ｂへ
伝搬する。
ードの極性が端子Ａと１８０°重なっているため、端子
Ａ→端子Ｂ′へは「β1 ・２ｈ−β2 ・２ｈ＝２π」と
なり、両モードの位相が同相となり、全電力は端子Ｂへ
伝搬する。
【００２８】従って、図２（ａ）において、端子Ａから
入力した電力は、反射することなく端子Ｂに伝送され
る。上記のことを確認するため、周波数ｆ＝２４ＧＨｚ
におけるａ＝１７０ｍｍ、ｂ＝５．５ｍｍなるオーバー
サイズ導波管について確認した。前式の関係より、ｈ＝
１８ｍｍを求め、実測した結果、図３に示すように、ｈ
＝１８ｍｍ近傍において、ＶＳＷＲがほぼ１．１程度の
良好な結果が得られた。図３は、導体板２４の先端と反
射板２３との間隔ｈを０ｍｍから６０ｍｍまで変化させ
たときのＶＳＷＲの値を測定して示したものである。
入力した電力は、反射することなく端子Ｂに伝送され
る。上記のことを確認するため、周波数ｆ＝２４ＧＨｚ
におけるａ＝１７０ｍｍ、ｂ＝５．５ｍｍなるオーバー
サイズ導波管について確認した。前式の関係より、ｈ＝
１８ｍｍを求め、実測した結果、図３に示すように、ｈ
＝１８ｍｍ近傍において、ＶＳＷＲがほぼ１．１程度の
良好な結果が得られた。図３は、導体板２４の先端と反
射板２３との間隔ｈを０ｍｍから６０ｍｍまで変化させ
たときのＶＳＷＲの値を測定して示したものである。
【００２９】また、図４は、上記実験結果のｈ＝１８ｍ
ｍとした時の周波数（２２〜２６ＧＨｚ）に対するＶＳ
ＷＲの値を測定して示したものである。この図より、広
帯域に亘って反射波の少ないことが判る。
ｍとした時の周波数（２２〜２６ＧＨｚ）に対するＶＳ
ＷＲの値を測定して示したものである。この図より、広
帯域に亘って反射波の少ないことが判る。
【００３０】上記のように本発明の折返し導波管によれ
ば、通常の公差で加工するのみで、調整することなく、
図３及び図４の実測結果に示す特性を得ることができ
る。 （第２実施形態）図５は、上記折返し導波管２０に誘電
体を充填した場合の実施形態例を示したものである。
ば、通常の公差で加工するのみで、調整することなく、
図３及び図４の実測結果に示す特性を得ることができ
る。 （第２実施形態）図５は、上記折返し導波管２０に誘電
体を充填した場合の実施形態例を示したものである。
【００３１】図５（ａ）は、折返し導波管２０に対して
全体に比誘電率εr の誘電体２５を充填した場合の例を
示したものである。上記のように誘電体２５を充填した
場合、折返し部２２におけるｈの値を 「（π／２）／（β1 −β2 ）」 但し、β1 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＥ10モードにおけ
る伝搬定数 β2 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＭ11モードにおける伝搬
定数 ２ｂ＞λｇ／２，λｇ＝λ0 ／√（εr ） λ0 ：自由空間波長、λｇ：誘電体内伝搬波長 の値にほぼ等しくなるように設定する。
全体に比誘電率εr の誘電体２５を充填した場合の例を
示したものである。上記のように誘電体２５を充填した
場合、折返し部２２におけるｈの値を 「（π／２）／（β1 −β2 ）」 但し、β1 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＥ10モードにおけ
る伝搬定数 β2 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＭ11モードにおける伝搬
定数 ２ｂ＞λｇ／２，λｇ＝λ0 ／√（εr ） λ0 ：自由空間波長、λｇ：誘電体内伝搬波長 の値にほぼ等しくなるように設定する。
【００３２】このように誘電体２５を充填することによ
り、導波管の寸法を１／√（εr ）に縮小することがで
き、全体を小型化することができる。図５（ｂ）は、折
返し部２２にのみ誘電体２５を充填したもので、誘電体
２５の先端にテーパ部２６を形成している。この場合、
誘電体２５のテーパ部２６は、下側導波管２１ａ及び上
側導波管２１ｂの端部に位置するようにしている。上記
のように誘電体２５の先端をテーパ状に形成したのは、
インピーダンスを整合するためである。このような構成
とすることにより、導波管２１ａ，２１ｂの寸法ｂ（高
さ）を小さく（薄く）して小形化しても、折返し部２２
の透過寸法は√（εr ）倍されるため、インピーダンス
整合を無理なく行なうことができる。
り、導波管の寸法を１／√（εr ）に縮小することがで
き、全体を小型化することができる。図５（ｂ）は、折
返し部２２にのみ誘電体２５を充填したもので、誘電体
２５の先端にテーパ部２６を形成している。この場合、
誘電体２５のテーパ部２６は、下側導波管２１ａ及び上
側導波管２１ｂの端部に位置するようにしている。上記
のように誘電体２５の先端をテーパ状に形成したのは、
インピーダンスを整合するためである。このような構成
とすることにより、導波管２１ａ，２１ｂの寸法ｂ（高
さ）を小さく（薄く）して小形化しても、折返し部２２
の透過寸法は√（εr ）倍されるため、インピーダンス
整合を無理なく行なうことができる。
【００３３】図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示したように
誘電体２５の先端にテーパ部２６を形成する代わりに、
誘電体２５とは異なる比誘電率εr ′の誘電体２７をイ
ンピーダンス整合用として設けたものである。この場
合、誘電体２７は、その厚さをλｇ／４とし、比誘電率
εr ′が例えば誘電体２５の比誘電率εr より大きいも
のを使用する。なお、λｇは、誘電体２７内の伝搬波長
である。
誘電体２５の先端にテーパ部２６を形成する代わりに、
誘電体２５とは異なる比誘電率εr ′の誘電体２７をイ
ンピーダンス整合用として設けたものである。この場
合、誘電体２７は、その厚さをλｇ／４とし、比誘電率
εr ′が例えば誘電体２５の比誘電率εr より大きいも
のを使用する。なお、λｇは、誘電体２７内の伝搬波長
である。
【００３４】上記のように誘電体２５の端部に、この誘
電体２５とは異なる比誘電率εr ′の誘電体２７を設け
ることにより、図５（ｂ）のように誘電体２５の先端に
テーパ部２６を形成した場合と同様にインピーダンス整
合を行なわせることができる。
電体２５とは異なる比誘電率εr ′の誘電体２７を設け
ることにより、図５（ｂ）のように誘電体２５の先端に
テーパ部２６を形成した場合と同様にインピーダンス整
合を行なわせることができる。
【００３５】（第３実施形態）次に本発明の第３実施形
態について、図６及び図７を参照して説明する。この第
３実施形態は、図６に示す扇形ホーン３０に対して上記
第１実施形態と同様にして折返しを行なった場合の例を
示したものである。図７の（ａ）はこの第２実施形態に
おける折返し扇形ホーン３１の斜視図、（ｂ）は（ａ）
の中心線上の断面図である。
態について、図６及び図７を参照して説明する。この第
３実施形態は、図６に示す扇形ホーン３０に対して上記
第１実施形態と同様にして折返しを行なった場合の例を
示したものである。図７の（ａ）はこの第２実施形態に
おける折返し扇形ホーン３１の斜視図、（ｂ）は（ａ）
の中心線上の断面図である。
【００３６】一般にこの種の扇形ホーン３０は、性能向
上のため、緩やかなテーパ状として長く形成し、始端よ
り給電して終端の開口部より出力している。図７は、上
記扇形ホーン３０に対し、２つの折返し部３２を設けて
折返し扇形ホーン３１を構成し、その全長を１／３にし
ている。この折返し扇形ホーン３１においても、折返し
部３２は前記第１実施形態と同様に構成されるものであ
り、その詳細については省略する。
上のため、緩やかなテーパ状として長く形成し、始端よ
り給電して終端の開口部より出力している。図７は、上
記扇形ホーン３０に対し、２つの折返し部３２を設けて
折返し扇形ホーン３１を構成し、その全長を１／３にし
ている。この折返し扇形ホーン３１においても、折返し
部３２は前記第１実施形態と同様に構成されるものであ
り、その詳細については省略する。
【００３７】（第４実施形態）上記図７に示したような
折返し扇形ホーン３１は、各種の形態のホーンにも適用
することができる。
折返し扇形ホーン３１は、各種の形態のホーンにも適用
することができる。
【００３８】すなわち、折返し導波管の出力波は、その
原理から入射波の位相に等しく、進行方向が反対であ
る。この動作は、反射板の入射波と反射波の関係と同じ
である。従って、折返し扇形ホーン３１における折返し
部３２の形状を変えることにより、種々の波面の出力波
を得ることができる。
原理から入射波の位相に等しく、進行方向が反対であ
る。この動作は、反射板の入射波と反射波の関係と同じ
である。従って、折返し扇形ホーン３１における折返し
部３２の形状を変えることにより、種々の波面の出力波
を得ることができる。
【００３９】図８は、１つの折返し部３２を有する折返
し扇形ホーン３１に対する実施形態例を示したものであ
る。図８（ａ）は、（ｂ）〜（ｄ）に示した折返し扇形
ホーン３１の中心線上の断面図であり、各折返し部３２
の状態を示している。図８（ｂ）は、折返し部（反射板
部）３２を直線状としたもので、折返し部３２からの放
射は発散円筒波となる。これは給電電磁波が円筒波であ
るので、円筒波−発散円筒波変換器を形成する。
し扇形ホーン３１に対する実施形態例を示したものであ
る。図８（ａ）は、（ｂ）〜（ｄ）に示した折返し扇形
ホーン３１の中心線上の断面図であり、各折返し部３２
の状態を示している。図８（ｂ）は、折返し部（反射板
部）３２を直線状としたもので、折返し部３２からの放
射は発散円筒波となる。これは給電電磁波が円筒波であ
るので、円筒波−発散円筒波変換器を形成する。
【００４０】図８（ｃ）は、折返し部３２を円形状に形
成したものである。これは折返し部３２からの電磁波の
放射は、同図に示すように一点に収束するので、円筒波
−収束円筒波変換器を形成する。このように折返し部３
２を円形状に形成した折返し扇形ホーン３１は、電波レ
ンズとして応用することができる。
成したものである。これは折返し部３２からの電磁波の
放射は、同図に示すように一点に収束するので、円筒波
−収束円筒波変換器を形成する。このように折返し部３
２を円形状に形成した折返し扇形ホーン３１は、電波レ
ンズとして応用することができる。
【００４１】図８（ｄ）は、折返し部３２を放物面状に
形成したもので、折返し部３２からの電磁波の放射は平
行となり、平行円筒波、すなわち平面波となる。従っ
て、この場合には、円筒波−平面波変換器を形成する。
このように折返し部３２を放物面状に形成した折返し扇
形ホーン３１は、平面アレーアンテナの給電に給電に用
いられる。
形成したもので、折返し部３２からの電磁波の放射は平
行となり、平行円筒波、すなわち平面波となる。従っ
て、この場合には、円筒波−平面波変換器を形成する。
このように折返し部３２を放物面状に形成した折返し扇
形ホーン３１は、平面アレーアンテナの給電に給電に用
いられる。
【００４２】更に、その他の応用として折返し部３２を
楕円形状に形成したものも考えられる。 （第５実施形態）次に本発明に係る折返し導波管を平面
アレーアンテナに応用した実施形態について説明する。
楕円形状に形成したものも考えられる。 （第５実施形態）次に本発明に係る折返し導波管を平面
アレーアンテナに応用した実施形態について説明する。
【００４３】図９は、前記第１実施形態に示した折返し
導波管２０を平面アレーアンテナ４０に応用した場合の
例を示したものである。この図９に示す平面アレーアン
テナ４０は、折返し導波管２０を複数個連結して構成し
たものである。すなわち、８個の方形導波管４１を広壁
面が密接するように平行配置すると共に、その各端部を
上記折返し部２２により連結し、始端側の方形導波管４
１に給電部４２を設け、上記連結した方形導波管４１の
一方のＨ面（狭い面）に複数の放射用スロット４３を形
成して平面アレーアンテナ４０を構成している。上記放
射用スロット４３は、例えば始端側では小さく、終端側
に行くに従って段々大きくなるように形成され、各放射
用スロット４３から平均した電波が放射されるようにし
ている。
導波管２０を平面アレーアンテナ４０に応用した場合の
例を示したものである。この図９に示す平面アレーアン
テナ４０は、折返し導波管２０を複数個連結して構成し
たものである。すなわち、８個の方形導波管４１を広壁
面が密接するように平行配置すると共に、その各端部を
上記折返し部２２により連結し、始端側の方形導波管４
１に給電部４２を設け、上記連結した方形導波管４１の
一方のＨ面（狭い面）に複数の放射用スロット４３を形
成して平面アレーアンテナ４０を構成している。上記放
射用スロット４３は、例えば始端側では小さく、終端側
に行くに従って段々大きくなるように形成され、各放射
用スロット４３から平均した電波が放射されるようにし
ている。
【００４４】上記のように構成された平面アレーアンテ
ナ４０は、給電部４２より方形導波管４１に供給された
電磁波は、各折返し部２２を介して各方形導波管４１内
を伝送され、放射用スロット４３から外部に放射され
る。
ナ４０は、給電部４２より方形導波管４１に供給された
電磁波は、各折返し部２２を介して各方形導波管４１内
を伝送され、放射用スロット４３から外部に放射され
る。
【００４５】（第６実施形態）図１０（ａ），（ｂ）
は、扇形ホーンを用いて平面アレーアンテナ５０を形成
した場合の実施形態を示したものである。同図（ａ）は
平面アレーアンテナ５０の上面側の斜視図、同図（ｂ）
は裏面側の斜視図である。この平面アレーアンテナ５０
は、扇形ホーンからなるＨ面電磁ホーン５１を折返し、
その折返し部５２から先を単にオーバサイズ（幅広）の
導波管５３とし、このオーバサイズ導波管５３の上面に
複数の放射スロット（非共振スロット）５４を設け、ま
た、上記Ｈ面電磁ホーン５１の始端部に給電コネクタ５
５を設けたものである。上記折返し部５２は、前記第１
実施形態と同様に構成される。
は、扇形ホーンを用いて平面アレーアンテナ５０を形成
した場合の実施形態を示したものである。同図（ａ）は
平面アレーアンテナ５０の上面側の斜視図、同図（ｂ）
は裏面側の斜視図である。この平面アレーアンテナ５０
は、扇形ホーンからなるＨ面電磁ホーン５１を折返し、
その折返し部５２から先を単にオーバサイズ（幅広）の
導波管５３とし、このオーバサイズ導波管５３の上面に
複数の放射スロット（非共振スロット）５４を設け、ま
た、上記Ｈ面電磁ホーン５１の始端部に給電コネクタ５
５を設けたものである。上記折返し部５２は、前記第１
実施形態と同様に構成される。
【００４６】上記放射スロット５４としては、図示した
直線状のものの他に、例えば円形孔、十字状スロット
等、種々の形状のものが考えられる。また、その他、放
射スロット５４に代えて円形の結合用孔を設け、この孔
にコイルとプローブで形成されたヘリカル放射素子や、
パッチ状放射素子をプローブで結合するもの等、種々の
放射素子を使用することができる。
直線状のものの他に、例えば円形孔、十字状スロット
等、種々の形状のものが考えられる。また、その他、放
射スロット５４に代えて円形の結合用孔を設け、この孔
にコイルとプローブで形成されたヘリカル放射素子や、
パッチ状放射素子をプローブで結合するもの等、種々の
放射素子を使用することができる。
【００４７】（第７実施形態）図１１（ａ），（ｂ）
は、図１０の場合と同様に折返し扇形ホーンを用いて構
成した平面アレーアンテナ５０において、Ｈ面電磁ホー
ン５１の折返し直前に電波レンズ、例えば半円状の誘電
体レンズ５６を装荷したものである。図１１（ａ）は平
面アレーアンテナ５０の斜視図、同図（ｂ）は（ａ）の
中心線断面図である。
は、図１０の場合と同様に折返し扇形ホーンを用いて構
成した平面アレーアンテナ５０において、Ｈ面電磁ホー
ン５１の折返し直前に電波レンズ、例えば半円状の誘電
体レンズ５６を装荷したものである。図１１（ａ）は平
面アレーアンテナ５０の斜視図、同図（ｂ）は（ａ）の
中心線断面図である。
【００４８】上記のように誘電体レンズ５６を装荷する
ことにより、折返し後の電磁波を平面波としてオーバサ
イズ導波管５３に導かれ、このオーバサイズ導波管５３
の上面に形成された放射スロット５４から外部に放射さ
れる。
ことにより、折返し後の電磁波を平面波としてオーバサ
イズ導波管５３に導かれ、このオーバサイズ導波管５３
の上面に形成された放射スロット５４から外部に放射さ
れる。
【００４９】（第８実施形態）図１２は、折返しラジア
ル導波路（円形導波路）を用いて平面アレーアンテナ６
０を構成した場合の実施形態を示したものである。同図
において、折返しラジアル導波路６１は、３枚の円形導
体板６２ａ〜６２ｃと最外郭の側面金属板６３により、
下側及び上側の上下２層のラジアル導波路６１ａ，６１
ｂを形成し、中間に位置する円形導体板６２ｂの半径を
外側の円形導体板６２ａ，６２ｃより小さくし、ラジア
ル導波路６１ａ，６１ｂ間の周縁に開放部を形成して折
返し導波管６４としている。そして、下側ラジアル導波
路６１ａに対して給電用の同軸線路６５を結合し、上側
ラジアル導波路６１ｂの上面に放射スロット（または放
射素子）６６を形成している。
ル導波路（円形導波路）を用いて平面アレーアンテナ６
０を構成した場合の実施形態を示したものである。同図
において、折返しラジアル導波路６１は、３枚の円形導
体板６２ａ〜６２ｃと最外郭の側面金属板６３により、
下側及び上側の上下２層のラジアル導波路６１ａ，６１
ｂを形成し、中間に位置する円形導体板６２ｂの半径を
外側の円形導体板６２ａ，６２ｃより小さくし、ラジア
ル導波路６１ａ，６１ｂ間の周縁に開放部を形成して折
返し導波管６４としている。そして、下側ラジアル導波
路６１ａに対して給電用の同軸線路６５を結合し、上側
ラジアル導波路６１ｂの上面に放射スロット（または放
射素子）６６を形成している。
【００５０】上記折返しラジアル導波路６１において、
側面金属板６３から中間の円形導体板６２ｂの縁端部ま
での寸法ｈ、及びラジアル導波路６１ａ，６１ｂの全体
の高さ２ｂは、前記第１実施形態で説明した通りである
が、広壁面幅ａに相当するものとして２πｒを使用す
る。このｒの値は、ラジアル導波路６１の中心から折返
し導波管６４の開口部の中心位置までの距離である。
側面金属板６３から中間の円形導体板６２ｂの縁端部ま
での寸法ｈ、及びラジアル導波路６１ａ，６１ｂの全体
の高さ２ｂは、前記第１実施形態で説明した通りである
が、広壁面幅ａに相当するものとして２πｒを使用す
る。このｒの値は、ラジアル導波路６１の中心から折返
し導波管６４の開口部の中心位置までの距離である。
【００５１】そして、上記円形導体板６２ｂの半径が波
長に比して大きい場合は、上記ｈの値を 「（π／２）／（β1 −β2 ）」 但し、β1 ：間隔２ｂの平行平板導波路におけるＴＭ0
モード（基本伝搬モード）の伝搬定数 β2 ：間隔２ｂの平行平板導波路におけるＴＭ1 モード
（高次伝搬モードの伝搬定数 ２ｂ＞λ0 ／２，λ0 ：自由空間波長 の値にほぼ等しくなるように設定する。
長に比して大きい場合は、上記ｈの値を 「（π／２）／（β1 −β2 ）」 但し、β1 ：間隔２ｂの平行平板導波路におけるＴＭ0
モード（基本伝搬モード）の伝搬定数 β2 ：間隔２ｂの平行平板導波路におけるＴＭ1 モード
（高次伝搬モードの伝搬定数 ２ｂ＞λ0 ／２，λ0 ：自由空間波長 の値にほぼ等しくなるように設定する。
【００５２】上記折返しラジアル導波路６１を用いた平
面アレーアンテナ６０の動作は、前記図８（ｃ）に示し
た円形折返し導波管の場合に相当し、下側ラジアル導波
路６１ａを伝送する発散円筒波が上側ラジアル導波路６
１ｂを伝送する収束円筒波に変換される。
面アレーアンテナ６０の動作は、前記図８（ｃ）に示し
た円形折返し導波管の場合に相当し、下側ラジアル導波
路６１ａを伝送する発散円筒波が上側ラジアル導波路６
１ｂを伝送する収束円筒波に変換される。
【００５３】上記折返しラジアル導波路６１は、構造が
簡単で、低損失かつ広帯域で動作するので、実用的で高
能率な平面アレーアンテナ６０を実現することができ
る。なお、前記図５に示した実施形態では、折返し導波
管２０に対して誘電体を設けた場合について説明した
が、その他、図７，図８に示した折返し扇形ホーンに対
しても誘電体を充填して小形化を図ることができる。更
に、図９ないし図１２に示した平面アレーアンテナにお
いても、図５と同様にして誘電体を充填して小形化を図
ることができる。
簡単で、低損失かつ広帯域で動作するので、実用的で高
能率な平面アレーアンテナ６０を実現することができ
る。なお、前記図５に示した実施形態では、折返し導波
管２０に対して誘電体を設けた場合について説明した
が、その他、図７，図８に示した折返し扇形ホーンに対
しても誘電体を充填して小形化を図ることができる。更
に、図９ないし図１２に示した平面アレーアンテナにお
いても、図５と同様にして誘電体を充填して小形化を図
ることができる。
【００５４】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、方
形導波管の広壁面をほぼ１８０°折曲げて構成した折返
し導波管において、上記折返し部の開口窓の寸法をａ×
ｈとし、ｈの寸法をほぼ「（π／２）／（β1 −β2
）」の値となるように設定することにより、構成が簡
単で、特別な寸法精度を要求せず、無調整で安定した性
能を得ることができ、しかも、コストの低下を図ること
ができる。また、上記折返し導波管を利用することによ
り、小形で安定した性能の平面アレーアンテナを構成す
ることができる。
形導波管の広壁面をほぼ１８０°折曲げて構成した折返
し導波管において、上記折返し部の開口窓の寸法をａ×
ｈとし、ｈの寸法をほぼ「（π／２）／（β1 −β2
）」の値となるように設定することにより、構成が簡
単で、特別な寸法精度を要求せず、無調整で安定した性
能を得ることができ、しかも、コストの低下を図ること
ができる。また、上記折返し導波管を利用することによ
り、小形で安定した性能の平面アレーアンテナを構成す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る折返し導波管の概
略構成図。
略構成図。
【図２】同実施形態における折返し導波管の動作原理を
説明するための図。
説明するための図。
【図３】同実施形態における折返し導波管の定在波比特
性を示す図。
性を示す図。
【図４】同実施形態における折返し導波管の周波数特性
を示す図。
を示す図。
【図５】本発明に第２実施形態に係る折返し導波管の概
略構成図。
略構成図。
【図６】本発明の対象とする扇形ホーンの構成を示す斜
視図。
視図。
【図７】本発明の第３実施形態に係る折返し扇形ホーン
の構成図。
の構成図。
【図８】本発明の第４実施形態に係る折返し扇形ホーン
の構成図。
の構成図。
【図９】本発明の第５実施形態に係る折返し導波管を用
いた平面アレーアンテナの構成図。
いた平面アレーアンテナの構成図。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る折返し扇形ホー
ンを用いた平面アレーアンテナの構成図。
ンを用いた平面アレーアンテナの構成図。
【図１１】本発明の第７実施形態に係る折返し扇形ホー
ンを用いた平面アレーアンテナの構成図。
ンを用いた平面アレーアンテナの構成図。
【図１２】本発明の第８実施形態に係るラジアル導波路
を用いた平面アレーアンテナの構成図。
を用いた平面アレーアンテナの構成図。
【図１３】従来の平面アレーアンテナの構成図。
【図１４】従来の折返し導波管の概略構成図。
２０ 折返し導波管 ２１ａ 下側導波管 ２１ｂ 上側導波管 ２２ 折返し部 ２３ 反射板 ２４ 導体板 ２５，２７ 誘電体 ３０ 扇形ホーン ３１ 折返し扇形ホーン ３２ 折返し部 ４０ 平面アレーアンテナ ４１ 方形導波管 ４２ 給電部 ４３ 放射用スロット ５０ 平面アレーアンテナ ５１ Ｈ面電磁ホーン ５２ 折返し部 ５３ オーバサイズ導波管 ５４ 放射スロット ５５ 給電コネクタ ５６ 誘電体レンズ ６０ 平面アレーアンテナ ６１ 折返しラジアル導波路 ６２ａ〜６２ｃ 円形導体板 ６３ 側面金属板 ６４ 折返し導波管 ６５ 同軸線路 ６６ 放射スロット
───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献 特開 平８−274501（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−5243（ＪＰ，Ａ) 特公 昭28−1155（ＪＰ，Ｂ１) 特表 平５−506759（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01P 1/02 H01Q 13/02 H01Q 13/20 H01Q 21/06 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (13)
- 【請求項１】 方形導波管（広壁面幅：ａ、狭い壁面
幅：ｂ）の広壁面をほぼ１８０°折返して構成した折返
し導波管において、 上記折返し部の開口窓の寸法をａ×ｈとし、該ｈの値を 「（π／２）／（β1 −β2 ）」 但し、β1 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＥ10モードにおけ
る伝搬定数 β2 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＭ11モードにおける伝搬
定数 ２ｂ＞λ0 ／２，λ0 ：自由空間波長 の値にほぼ等しくなるように設定したことを特徴とする
折返し導波管。 - 【請求項２】 方形導波管（広壁面幅：ａ、狭い壁面
幅：ｂ）の広壁面をほぼ１８０°折返して構成した折返
し導波管において、 少なくとも折返し部に比誘電率εr の誘電体を充填する
と共に、該折返し部の開口窓の寸法をａ×ｈとし、該ｈ
の値を 「（π／２）／（β1 −β2 ）」 但し、β1 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＥ10モードにおけ
る伝搬定数 β2 ：ａ×２ｂ方形導波管のＴＭ11モードにおける伝搬
定数 ２ｂ＞λｇ／２，λｇ＝λ0 ／√（εr ） λ0 ：自由空間波長、λｇ：誘電体内伝搬波長 の値にほぼ等しくなるように設定したことを特徴とする
折返し導波管。 - 【請求項３】 Ｈ面電磁ホーンの放射開口部のサイズの
オーバーサイズ導波管に、請求項１または請求項２記載
の折返し導波管を介して、Ｈ面電磁ホーンの片面側にオ
ーバーサイズ導波管を展張し、該オーバーサイズ導波管
のＨ面電磁ホーンと反対側の面に電磁放射用のスロット
を設けて構成した平面アレーアンテナ。 - 【請求項４】 Ｈ面電磁ホーンの放射開口部のサイズの
オーバーサイズ導波管に、請求項１または請求項２記載
の折返し導波管を介して、Ｈ面電磁ホーンの片面側にオ
ーバーサイズ導波管を展張し、該オーバーサイズ導波管
のＨ面電磁ホーンと反対側の面に結合孔を介して複数個
の放射素子を設けて構成した平面アレーアンテナ。 - 【請求項５】 方形導波管の広壁面が次第に広がるＨ面
電磁ホーンを請求項１または請求項２記載の関係式に基
づいて折返して構成したことを特徴とする折返し扇形ホ
ーン。 - 【請求項６】 請求項５記載の扇形ホーンの折返し部の
上面形状を直線状としたことを特徴とする円筒波−発散
円筒波変換器。 - 【請求項７】 請求項５記載の扇形ホーンの折返し部の
上面形状を円形状としたことを特徴とする円筒波−収束
円筒波変換器。 - 【請求項８】 請求項５記載の扇形ホーンの折返し部の
上面形状を放物線状としたことを特徴とする円筒波−平
面波変換器。 - 【請求項９】 請求項５記載の扇形ホーンの折返し部の
上面形状を楕円形状としたことを特徴とする円筒波−収
束円筒波変換器。 - 【請求項１０】 請求項５記載の折返し扇形ホーン、あ
るいは電波レンズ付き扇形ホーンの開口部を請求項１ま
たは請求項２記載の関係式に基づいて折返して給電し、
上記扇形ホーンの上面に複数の放射素子を形成したこと
を特徴とする平面アレーアンテナ。 - 【請求項１１】 ３枚の円形導体板と最外郭の側面金属
板からなる下側及び上側の上下２層のラジアル導波路
の、中間に位置する円形導体板の半径を外側の円形導体
板より短くして開放部を設けた折返しラジアル導波路に
おいて、上記側面金属板から中間の円形導体板の縁端部
までの寸法をｈとし、該円形導体板の半径が波長に比し
て大きい場合、上記ｈを 「（π／２）／（β1 −β2 ）」 但し、β1 ：間隔２ｂの平行平板導波路におけるＴＭ0
モード（基本伝搬モード）の伝搬定数 β2 ：間隔２ｂの平行平板導波路におけるＴＭ1 モード
（高次伝搬モード）の伝搬定数 ２ｂ＞λ0 ／２，λ0 ：自由空間波長 の値にほぼ等しくなるように設定したことを特徴とする
折返しラジアル導波路。 - 【請求項１２】 ３枚の円形導体板と最外郭の側面金属
板からなる下側及び上側の上下２層のラジアル導波路
の、中間に位置する円形導体板の半径を外側の円形導体
板より短くして開放部を設けた折返しラジアル導波路に
おいて、 上記折返しラジアル導波路の少なくとも折返し部に比誘
電率εr の誘電体を充填すると共に、上記側面金属板か
ら中間の円形導体板の縁端部までの寸法をｈとし、該円
形導体板の半径が波長に比して大きい場合、上記ｈを 「（π／２）／（β1 −β2 ）」 但し、β1 ：間隔２ｂの平行平板導波路におけるＴＭ0
モード（基本伝搬モード）の伝搬定数 β2 ：間隔２ｂの平行平板導波路におけるＴＭ1 モード
（高次伝搬モード）の伝搬定数 ２ｂ＞λｇ／２，λｇ＝λ0 ／√（εr ） λ0 ：自由空間波長、λｇ：誘電体内伝搬波長 の値にほぼ等しくなるように設定したことを特徴とする
折返しラジアル導波路。 - 【請求項１３】 請求項１１または請求項１２記載の折
返しラジアル導波路の下側ラジアル導波路より給電し、
上側ラジアル導波路に複数の放射素子を形成したことを
特徴とする平面アレーアンテナ。
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|---|---|---|---|
| JP01020596A JP3188174B2 (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | 折返し導波管 |
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- 1996-01-24 JP JP01020596A patent/JP3188174B2/ja not_active Expired - Fee Related
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