JP4573352B2 - 中央給電導波管終端電力分配器 - Google Patents

Description

本発明は、中央給電導波管終端電力分配器に関し、特にマイクロ波帯、ミリ波帯等の高周波帯における中央給電導波路型平面スロットアンテナに対し有効利用できる構造の中央給電導波管終端電力分配器に関する。

まず、中央給電導波路型平面スロットアンテナの構造、及び構成について説明する。
この、中央給電導波路型平面スロットアンテナの従来の一般的な例（以下、第１の例という）は、図３に示すように、その主要構成が、アンテナベース部１００ｙと、その電波放射側の面に配置固定されるスロット板２００ｙとから成っている。

このアンテナベース部１００ｙは、四辺形板状を成し、その中心点部分を表裏貫通するように形成された給電源導波孔１１０ｙと、電波放射側の面の、中心線上にこの給電源導波孔１１０ｙにつながって延在する給電導波路１２０ｙと、この給電導波路１２０ｙにそれぞれの一端を接続してその両辺に延在する複数本づつの放射導波路１４０ｙと、が形成されている。更に、給電導波路１２０ｙの底面（１２３）には、各放射導波路１４０ｙと対応する部位に、終端部分には１本の、それ以外の部分では４本づつの誘電性ポスト１２４，１２５が形成されていて、これら誘電性ポストにより、給電導波路１２０ｙからの電力を放射導波路１４０ｙに分配する（又はその逆）構造となっている。

一方、スロット板２００ｙには、アンテナベース部１００ｙの各放射導波路１４０ｙそれぞれと対応して、複数個づつのスロット２１０ｙが形成されている（ただし、給電導波路１２０ｙの部分には形成されていない）。
この中央給電導波路型平面スロットアンテナでは、給電導波路１２０ｙと各放射導波路１４０ｙとが、その低面（１２３，１４２ｙ）を１つの共通な面としかつ、電波放射面も１つの平面となっているので、全ての導波路（１２０ｙ，１４０ｙ）はその縦横方向が同一方向であり、しかも電波放射面側の開口面が縦横寸法の幅広側の寸法となっている。なお、放射導波路終端部分の配置図を図４（ａ），（ｂ）に示しておく。

この第１の例では、電波放射面に対する、給電導波路１２０ｙの幅寸法も大きくなり、スロット板２００ｙのこの部分にはスロット２１０ｙは形成されていないので、スロット板２００ｙにおけるスロット２１０ｙが形成されていない部分の寸法ｄが大きくなって、サイドローブレベルが上昇するなどの、アンテナ指向特性が悪化する、という問題点があった。

そこで、発明者らは、スロット２１０ｙが形成されていない部分の寸法ｄを小さくして、アンテナ指向特性を改善すべく、特願２００４−２１２９０９号の発明（以下、第２の例という）にて、給電導波路の配置向きを、前述のものに対し９０度回転させて、その縦横方向の短辺側が電波放射面に開口するような構造の中央給電導波路型平面スロットアンテナを提案した（図５、図６参照）。

この第２の例では、電波放射面における給電導波路１２０の幅寸法が、その短辺側となっているので、スロット板２００における給電導波路と対応する部分の、スロットが形成されていない部分の寸法ｄを小さくすることができて、その分、アンテナ指向特性を改善することができる。

また、この発明では、給電導波路１２０の電力を各放射導波路１４０に配分する際、各放射導波路１４０に対応して、給電導波路底面１２２に反射抑圧壁１２１を配置しており、また、各放射導波路が給電導波路とつながる部分に、結合調整部１３０を設けた構造を主要な構成としている。更にまた、給電導波路１２０の終端部分においても、図６に示すように（図５の終端部分を拡大、斜視図にしたもの）、放射導波路１４０に対し、反射抑圧壁１２１及び結合調整部１３０が設けられているものの、給電導波路１２０の終端壁は放射導波路１４０の外側の側壁と同一壁面となるように形成されているだけであった（例えば、特許文献１参照）。

なお、中央給電導波路型平面スロットアンテナにおける、前述の第１の例及び第２の例に相当する、給電導波路の電力を放射導波路に給電する技術については、発明者らにより、学会発表されている(例えば、非特許文献１参照)。
特願２００４−２１２９０９号公報 常光康弘、他２名、"中央給電導波管スロットアレイアンテナ用Ｅ面方向十字分岐"、電子情報通信学会２００４年通信ソサイエティ大会 講演論文集１

上述した背景技術における第１の例では、アンテナベース部１００ｙは、給電導波路１２０ｙと各放射導波路１４０ｙとが、その底面を同一面とし、かつその縦横方向を同一方向として電波放射面が同一面となるように開口しており、その給電導波路１２０ｙの底面には誘電性ポスト１２４，１２５が設けられていてこれらポスト（１２４，１２５）により、給電導波路１２０ｙの電力を各放射導波路１４０ｙに分配する構造となっており、またスロット板２００ｙは、各放射導波路１４０ｙと対応してスロット２１０ｙが形成されているものの給電導波路１２０ｙの部分にはスロットは形成されておらず、そのため、アンテナ指向特性が悪化するという問題点があり、この点を改善した第２の例では、給電導波路を９０度回転させて配置しているので、スロット板におけるスロットのない部分が小さくなってアンテナ指向特性は改良されるものの、給電導波路終端部分は、最外端の端面が最も外側の放射導波路１４０ｙの外側の側面と同一面となっており、かつ、反射抑圧壁１２１の位置は給電源側からの電力分配しか考慮されておらず、給電導波路１２０の最外端壁面からの反射成分のことは考慮されていないため、この反射成分により、各放射導波路への電力供給が不十分になってしまう、という問題点がある。また、第１の例におけるポストの技術も給電導波路と各放射導波路との間の底面が異なるため使用できない。

本発明の目的は、このような背景技術における問題点に鑑みて、給電導波路及び各放射導波路の底面が同一平面でない構造であっても、給電導波管の終端部分における各放射導波管への電力が十分行える中央給電導波管終端電力分配器を提供することにある。

本発明の中央給電導波管終端電力分配器は、管軸方向断面が矩形の給電導波管の両側広壁面に、同じく管軸方向断面が矩形の放射導波管が、前記放射導波管の一方の広壁面が給電導波管の一方の狭壁面と同一面となり且つ前記放射導波管の管軸方向が給電導波管の管軸方向と直交するようにして、給電導波管の管軸方向で数えて複数組が給電導波管に接続して配置され、前記給電導波管の他方の狭壁面の、前記放射導波管との接続部位には反射抑圧壁が配置されてこれら反射抑圧壁により前記給電導波管の電力を前記放射導波管へと給電する装置における中央給電導波管終端電力分配器であって、前記給電導波管の終端部分に接続された放射導波管の接続部位に配置された反射抑圧壁は、対応する放射導波管からの反射波を抑圧するとともに、前記給電導波管の終端面からの反射波を抑圧するものであることを特徴とする。

また、前記給電導波管の終端部分に接続された放射導波管と前記給電導波管との接続部分である結合窓は、前記放射導波管自身の横断面がそれのみで直接前記給電導波管と結合した構造である前記中央給電導波管終端電力分配器である。

更にまた、前記給電導波管の終端面には、そのコーナー部分に、ザグリ加工やダイキャストによる加工上のコーナー丸みがついた構造である前記中央給電導波管終端電力分配器である。

本発明においては、給電導波管の終端部分に接続された放射導波管と対応する反射抑圧壁の配置位置及び高さを、給電導波管の終端面からの反射波及び対応する放射導波管からの反射波を抑圧する位置及び高さとしているので、これら反射波を無くすことができ、終端部分を含む各放射導波管への電力の供給が十分行えるようになる。

本発明を実施するための最良の形態は、給電導波管の両サイドに複数本づつの放射導波管がその一端を上記給電導波管と接続して配置され、上記給電導波管の底面の、上記放射導波管との接続部位には反射抑圧壁が配置されてこれら反射抑圧壁により上記給電導波管の電力を上記放射導波管へと給電する装置における中央給電導波管終端電力分配器であって、上記給電導波管の終端部分に接続された放射導波管に対し、電力を給電する反射抑圧壁は、上記給電導波管の終端面からの反射波及び対応する放射導波管からの反射波を抑圧する位置及び高さで配置された構造、構成となっており、
上記給電導波管の終端面に対する終端部分の反射抑圧壁の配置位置を、導波管管内波長の１／４波長分離れた位置とし、
また、上記給電導波管の終端部分に接続された放射導波管と上記給電導波管との接続部分である結合窓は、上記放射導波管自身の横断面がそれのみで直接上記給電導波管と結合した構造であり、
更にまた、上記給電導波管の終端面には、そのコーナー部分に、コーナー丸みがついた構造である構成となっている。

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施例を説明するための三方向から見た各部配置図（三面図）及び各部配置斜視図であり、（ｂ）は放射導波管２０の一方の広壁面と給電導波管１０の一方の狭壁面が同一面となっている面を水平にしたときに上から見た上面平面図であり、給電導波管の内部が分かるようにＳ字曲線から右方の狭壁面を切り欠いた図、（ａ）は（ｂ）を左方から見た側面図、（ｃ）は（ｂ）を下方から見た側面図である。（ｄ）は（ａ）のものを下面側（紙面の向う側）の方から見上げた斜視図である。このような配置では給電導波管１０の一方の狭壁面が上面となり、他方の狭壁面が底面１１となる。図２は図１の（ｄ）の斜視図と同様の図に管内での反射を矢印点線で示した図である。
この実施例は、給電導波管１０の両サイドに複数本づつの放射導波管２０がその一端をこの給電導波管１０と接続して配置され、給電導波管１０の底面１１には、各放射導波管２０との接続部位に対応させて、反射抑圧壁３０が配置されていて、これら反射抑圧壁により、給電導波管１０からの電力をこれら放射導波管２０へと給電する装置における、中央給電導波管終端電力分配器であって、給電導波管１０の終端部分に近接して接続された放射導波管２０に対し電力を給電する反射抑圧壁３０は、給電導波管１０の終端面１２からの反射波及び終端部分の放射導波管２０からの反射波を抑圧する位置及び高さで配置されている。このような反射波を抑圧するために、終端部分の反射抑圧壁３０の配置位置（図１における寸法Ｌ）を、終端面１２から導波管管内波長のほぼ１／４波長分離れた位置としている。

また、給電導波管１０の終端部分に近接して接続された放射導波管２０と、給電導波管１０との接続部分である結合窓４０は、給電導波管１０と放射導波管２０との結合を最大にするために、背景技術の第２の例（図６）におけるような結合調整部１３０は無く、放射導波管２０自身の横断面開口がそれのみで直接給電導波管１０と結合した構造となっている。
更に、給電導波管１０の終端面１２には、そのコーナー部分に、ザグリ加工やダイキャストによるコーナー丸み５０がついている。なお、コーナー丸みがついていない場合でも動作する。

以上のように、終端部分に最も近い反射抑圧壁３０を、給電導波管１０の終端面１２からほぼ１／４波長離れた位置に配置し、かつその高さを調整すると、終端面１２からの反射波ａは給電源側からの波に対し逆相となるので互いに逆相となって打ち消し合って抑圧され、反射波が給電源側に戻ることはないか少なくなる。なお、放射導波管２０からの反射波ｂは反射抑圧壁３０で反射して給電導波管１０の終端面１２で反射するので、同様に打ち消すことができる。従って、各放射導波管２０に対し、給電導波管１０からの電力を十分給電することができるようになる。

この実施例では終端部分の反射抑圧壁の位置をＬ＝１／４・λとしているので、給電導波管１０の終端面１２部分が、放射導波管２０の外側の狭壁面より突出した構造となっている。
なお、給電導波管１０及び放射導波管２０を含む、背景技術の第２の例におけるアンテナベース部１００に相当する部分は、ザグリ加工等により、一層構造にて製作することができる。

本発明の一実施例を説明するための、三方向から見た各部配置図（三面図）、及び各部配置斜視図である。 本発明の一実施例における効果を説明するための各部配置斜視図である。 背景技術の第１の例を説明するためのアンテナベース部及びスロット板の平面図である。 背景技術の第１の例における給電導波路終端部分の平面図及び斜視図である。 背景技術の第２の例を説明するためのアンテナベース部及びスロット板の平面図である。 背景技術の第２の例における給電導波路終端部分の斜視図である。

符号の説明

１０ 給電導波管
１１ 底面
１２ 終端面
２０ 放射導波管
３０ 反射抑圧壁
４０ 結合窓
５０ コーナー丸み
１００，１００ｙ アンテナベース部
１１０，１１０ｙ 給電源導波孔
１２０，１２０ｙ 給電導波路
１２１ 反射抑圧壁
１２２，１２３ 給電導波路底面
１２４，１２５ 誘電性ポスト
１３０ 結合調整部
１４０，１４０ｙ 放射導波路

Claims (3)

1. 管軸方向断面が矩形の給電導波管の両側広壁面に、同じく管軸方向断面が矩形の放射導波管が、前記放射導波管の広壁面が給電導波管の一方の狭壁面と同一面となり且つ前記放射導波管の管軸方向が給電導波管の管軸方向と直交するようにして、給電導波管の管軸方向で数えて複数組が給電導波管に接続して配置され、前記給電導波管の他方の狭壁面の、前記放射導波管との接続部位には反射抑圧壁が配置されてこれら反射抑圧壁により前記給電導波管の電力を前記放射導波管へと給電する装置における中央給電導波管終端電力分配器であって、前記給電導波管の終端部分に接続された放射導波管の接続部位に配置された反射抑圧壁は、対応する放射導波管からの反射波を抑圧するとともに前記給電導波管の終端面からの反射波を抑圧するものであることを特徴とする中央給電導波管終端電力分配器。
2. 前記給電導波管の終端部分に接続された放射導波管と前記給電導波管との接続部分である結合窓は、前記放射導波管自身の横断面がそれのみで直接前記給電導波管と結合した構造である、請求項１記載の中央給電導波管終端電力分配器。
3. 前記給電導波管の終端面には、そのコーナー部分に、ザグリ加工やダイキャストによる加工上のコーナー丸みがついた構造である、請求項１又は２のいずれか１項に記載の中央給電導波管終端電力分配器。

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