JPH03186002A - スロットアレイアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放送用、通信用アンテナ等として用いて好適の
スロットアレイアンテナに関する。

〔従来の技術〕

従来、進行波型の導波管式スロットアレイアンテナにお
いて、円偏波を発生するスロットとしては、第５図に示
すように、進行方向上のある点に上記進行方向と４５°
の角度をなすスロットにを形成する一方、この点から位
相９０″遅れあるいは進む点に、すなわち導波管の管内
波長をλｇとしたときに進行方向上のλｇ／４離れた点
にスロットＸとは直角で進行方向と４５゛の角度をなす
スロワ１−ｙを形威し、スロットＸとスロットｙとから
放射される合成波が時間の経過とともに回転して円偏波
を発生するとともに、このスロットＸとスロットｙとか
らなるスロット対を進行方向にλｇ間隔で配列したもの
や、さらに、進行方向と直角をなす方向にも配列したも
のなどが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、上述のような従来のスロットアレイアンテ
ナでは、スロットの実効面積を（λ／４）・（λ／２）
−λ２／８とし、短縮率を８０％と仮定して、この実効
面積が重なる部分を除いたスロット全体の実効面積は、
アンテナ開口面積の約７０％である。これは、進行方向
においてスロットが形成されていない放射効率上無駄な
面積Ｓが存在することを意味し、アンテナ効率は最大で
７０％しか望むことができないという問題点がある。

本発明はこの問題点の解決をはかろうとするもので、ア
ンテナ開口面にわたってスロットをほぼ一様に形成して
高いアンテナ効率が得られるスロットアレイアンテナを
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

このため、本発明のスロットアレイアレイＣよ、追打波
型導波管式スロットアレイアンテナにおいて、上記導波
管の管内波長をλｇとしたとき、電波の進行方向と直角
をなすほぼ直線状の第一の直線に沿って形成されて上記
進行方向と約４５°をなし、互いに直角な第１および第
２のスロットと、上記第一の直線から上記進行方向に約
λｇ／４進んだほぼ直線状の第二の直線に沿って形成さ
れて上記進行方向と約４５°をなす第３のスロットと、
上記第一の直線から上記進行方向に約λｇ／４遅れたほ
ぼ直線状の第三の直線に沿って形成されて上記第３のス
ロットと直角をなしかつ上記進行方向と約４５°をなす
第４のスロットとを一組として、その多数組が、導波管
の一方の面上に約λｇの間隔で形成されていることを特
徴としている。なお本明細書で「はぼ直線状」というの
は、位相がそろう同位相面が直線となることが一般であ
るので同位相になるようスロットを励振することを意味
している。

〔作　用〕

上述の本発明のスロットアレイアンテナでは、進行波型
の導波管スロットアレイアンテナにおいて、上記導波管
の管内波長をλｇとしたとき進行方向と直角をなすほぼ
直線状の第一の直線上に沿って形成されて上記進行方向
と約４５°をなし、互いに直角な第１および第２のスロ
ットと、上記第一の直線から上記進行方向に約λｇ／４
進んだほぼ直線状の第二の直線にそって形成されて進行
方向と約４５°をなす第３のスロットと、上記第一の直
線から上記進行方向に約λｇ／４遅れたほぼ直線状の第
三の直線に沿って形成されて上記第３のスロットと直角
をなしかつ上記進行方向と約４５°をなす第４のスロッ
トとを一組としたスロット群が、間隔約λｇで多数配列
されているので、導波管内を電力が進行するとこれらの
スロットから円偏波が放射されるとともに、アンテナ開
口面にわたってスロットをほぼ一様に配設されたスロッ
トアレイアンテナを得ることができる。

〔実　施　例〕

以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
第１〜４図は本発明の実施例としてのスロットアレイア
ンテナを示すもので、第１図はその斜視図、第２図はそ
のスロット部の平面図、第３ｍ、３ｂ、３ｃ図はそのス
ロットの円偏波発生の説明図であり、第４図はスロット
、パターンの変形例を示したスロット部の平面図である
。

第１図、第２図において、磁界面の幅が管内波長λｇの
４倍以上で電界面の幅がλｇ／４程度の偏平な方形導波
管１０のいずれか一方の磁界面上に、電波の進行方向と
直角をなすほぼ直線状の第一の直線ａに沿って形成され
て上記進行方向と約４５゜をなし、互いに直角な第１お
よび第２のスロット１ａおよびｌａ′と、第一の直線ａ
から上記進行方向に約λｇ／４進んだほぼ直線状の第二
の直線すに沿って形成されて上記進行方向と約４５°を
なす第３のスロット１ｂと、第一の直線ａから上記進行
方向にλｇ／４遅れたほぼ直線状の第三の直線Ｃに沿っ
て形成されて上記第３のスロット１ｂと直角をなすとと
もに上記進行方向と約４５°をなす第４のスロワ）１ｃ
とを一組としたスロット群が形成されている。そして、
その多数組が約λｇの間隔（直線ａと、直線ｎとの間隔
が約λｇ〉のちとに形成されている。

そしてこの場合各スロットｌａ、ｌａ’、ｌｂ、ｌｃの
長さはそれぞれ０．４５λに選定されている。

なお、スロット長さは一般的には０．５λ前後とされて
いるが、遅波率、誘電体等の存在により最適値はこの前
後となる。

また、方形導波管１０の一方の開口には給電部として電
波レンズ２が配設されたホーン型導波管３が接続され、
もう一方の開口には余剰電力の有無に応じて用いること
が任意の終端抵抗体４が配設されている。この終端抵抗
体は終端においてスロ・〉１・との整αをとり、抵抗体
を省くこともできる。

上述の構成により、電界成分が方形導波管１の磁界面と
垂直なＴＥ、、モードでボーン型導波管３を励振すると
、ボーン型導波管３で広げられた電波Ｇま電波レンズ２
で位相Ｆｌｌｉ償され、波面が方形導波管ｌの開口とほ
ぼ平行で偏平なＴＥ、。モードが発生し、方形導波管１
０内ｌ＼伝播する。ＴＥ、。モードで供給された電力は
、方形導波管１０の磁界面上に列設された各スロットｌ
ａ、ｌａ′、ｌｂ、ｌｃから徐々に外部空間へ放射され
、電力が残った場αは終端抵抗体４で消費される。

第３ａ図、第３し図、第３ｃ図により各スロットからの
電力の放射について詳しく説明すると、図中の矢印５は
表面電流の方向を示しており、矢印の中心部が最も値の
大きい正弦分布となっている。

ある時刻りにおける表面電流の模様およびその場合にス
ロットから放射される電力の電界成分は、第３ａ図に示
すとおりであるが、スロット１ムの点を流れる表面電流
の値が最も大きく、これを１とすれば、スロット１ｂが
らは１３５°の方向に大きさ１の電界６′を生じ、スロ
ット１ｃがらは４５°の方向に大きさ１の電界６′を生
じる。この時スロット１ａ、ｌａ’の点では電流は流れ
ず電界は発生しない、したがって、スロット１ｍ、１ａ
′、ｌｂ、１ｃがら放射されるき戒電界６は進行方向と
９０”の方向に大きさＩ２の電界となる０次に、電力が
図の下方から上方へ伝播するとすれば、１周期をＴとし
て、時刻ｔ＋Ｔ／８における表面電流の模様およびその
場合のスロワ）〜から放射される電力の電界成分は、第
３ｂ図に示すように、スロット１ａからは４５°の方向
に大きさ１／Ｊ２、（スロワ）へ１１か乙は３１５°の
方向に大きさ１／−’２）スロワ）−１ｂからは１３５
°の方向に大きさｌ／ｖ′２、そして１ｃがらは４５゛
の方向に大きさ１／Ｉ２の各電界６′がそれぞれ発生し
て、これらの合成電界６は１３５°の方向に大きさＩ２
となる０次に、時刻Ｌ＋Ｔ／４にＪ、）ける表面Ｔｈ流
の模様およびその場合のスロットから放射される電界成
分は第３ｃ図に示すように、スロット１ｍからは４５°
の方向に大きさ１／−／′２、スロット１１からは３１
５°の方向に大きさ１／ｆ２の各電界６′が発生し、ス
ロワ１〜ｌｂ、ｌｃからは電界が発生せず、したがって
合成電界６はＯｏの方向に大きさＩ２となる。

このようにして合成電界は時間Ｔで１回転して円廚波が
発生ずる。

ここでは時間で説明したが、進行波がスロットを励振す
る位相で説明しても同様なことがいえる。

上述のとおりこの実施例では、方形導波管１０は開平で
電波がＴＥ、。モードで伝播して４３す、進行方向と直
角な方向では大きさは異なるが同一の方向と周期で表面
電流が流れるので、この方向にスロットｌａ、ｌａ′、
ｌｂ、ｌｃを配列すれば同相の円偏波が放射できる。進
行方向に関しては、スロット１　ｍ、ｌａ’、　１　ｂ
、　１　ｃを一組としてその多数組を間隔る。

また、スロットのりアクタンス成分による位相の遅れや
進みはその角度や長さ等によって異なるが、この場きは
進行方向での各スロットの間隔を調整すればよい。

さらにまた、方形導波管１０への給電部としては、上述
の実施例ではホーン型導波管を用いたが、その他はぼ平
面波を励振できる任意の給電部を用いてもよい、説明で
は偏平な導波管について行なっているが一般の導波管で
も同様な作用効果が得られる。

上述のごとく、本発明の実施例としてのスロットアレイ
アンテナによれば、アンテナ開口面に対するスロット全
体の実効面積が７５％以上になるよう設計することがで
きるので高効率のスロットアレイアンテナが得られる。

また、従来サイズの方形導波管を列設したアンテナにお
いても、これと同じパターンのスロットを形成して同様
の作用効果が得られる。

を発生するスロットパターンを示したが、第４図のよう
なスロットパターンに形成すれば左回りの一波を発生で
きることは当然である。

〔発明の効果〕

上述のごとく、本発明のスロットアレイアンテナによれ
ば、スロットをアンテナ開口面に対するスロット全体の
実効面積が７５％以上になるよう設＝１することができ
高効率のスロットアレイアンテナが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１〜１１図は本発明の第一実施例としてのスロットア
レイアンテナを示すもので、第１図はその斜１見図、第
２図はそのスロット部の平面図、第３ａ。 ３１１．３０図はそのスロットの円偏波発生の説明図で
あり、第４図はスロットパターンの変形例を示したスロ
ット部の平面図であり、第５図は従来のスロットアレイ
のスロット部の平面図である。 ｌａ、ｌａ’、ｌｂ、ｌｃ・・・スロット、２・・・電
波レンズ、３・・・ホーン型導波管、４・・・終端抵抗
体、５・・・表面電流、６・・・合成電界、１０・・・
方形導波管。 第 図 第 図 第 ３０図 第３ｂ図 第 ３Ｃ図 第 図 第 ５ 図 手 続 補 正 書 平成 ２年 ２月 ８日 平成 １年 特 許 願 第３２５３６１号 郵便番号 ５３ 住所 神奈川県茅ケ崎市松浪二丁目２−１６ 名称 アリムラ技研株式会社 代 理 人 郵便番号 ６０ 住所 東京都新宿区南元町５番地３号 小田急信濃町マンション第７０６号室 補正命令の日付 （自発補正） ６　補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 ７　補正の内容 （１）明細書第９頁第４行に記載された「１／を「１、
」と補正する。 （２）明細書第９頁第５行に記載された「１／を、「１
」と補正する。 （乙 Ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 進行波型導波管式スロットアレイアンテナにおいて、上
   記導波管の管内波長をλ＿ｇとしたとき、電波の進行方
   向と直角をなすほぼ直線状の第一の直線に沿って形成さ
   れて上記進行方向と約４５゜をなし、互いに直角な第１
   および第２のスロットと、上記第一の直線から上記進行
   方向に約λ＿ｇ／４進んだほぼ直線状の第二の直線に沿
   って形成されて上記進行方向と約４５゜をなす第３のス
   ロットと、上記第一の直線から上記進行方向に約λ＿ｇ
   ／４遅れたほぼ直線状の第三の直線に沿って形成されて
   上記第３のスロットと直角をなしかつ上記進行方向と約
   ４５゜をなす第４のスロットとを一組として、その多数
   組が、導波管の一方の面上に約λ＿ｇの間隔で形成され
   ていることを特徴とする、スロットアレイアンテナ。