JPS6220403A - スロツト給電アレイアンテナ - Google Patents
スロツト給電アレイアンテナInfo
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- JPS6220403A JPS6220403A JP60158366A JP15836685A JPS6220403A JP S6220403 A JPS6220403 A JP S6220403A JP 60158366 A JP60158366 A JP 60158366A JP 15836685 A JP15836685 A JP 15836685A JP S6220403 A JPS6220403 A JP S6220403A
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- array
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
- H01Q21/065—Patch antenna array
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0006—Particular feeding systems
- H01Q21/0037—Particular feeding systems linear waveguide fed arrays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
- H01Q9/0457—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means electromagnetically coupled to the feed line
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ｃ発明の技術分野）
この発明はアレイアンテナに係り、特に導波管に形成し
たスロットにより放射素子としてのパッチアレイに給電
を行なうスロット給電アレイアンテナに関する。
たスロットにより放射素子としてのパッチアレイに給電
を行なうスロット給電アレイアンテナに関する。
衛星放送受信用アンテナとしてのマイクロ波帯アンテナ
については、多（の研究・報告がある。
については、多（の研究・報告がある。
代表的なものとしてパラボラアンテナがあり、現在実用
に供されているが、パラボラアンテナは製作が容易であ
る反面、雪害や風圧を受は易く、また屋根への埋め込み
や壁面への取付けが困難という問題があった。
に供されているが、パラボラアンテナは製作が容易であ
る反面、雪害や風圧を受は易く、また屋根への埋め込み
や壁面への取付けが困難という問題があった。
この問題を解決するものとして平面型のアレイアンテナ
がある。平面型アレイアンテナには、ストリップ線路の
地導体板にスロットを形成してアレイとし、このスロッ
トアレイからの放射電波を利用するもの、ストリップ線
路のストリップ導体をジグザグ状その他の電波を放射し
易い形状に変形し、ストリップ導体からの放射電波を利
用するもの、およびパッチの開放境界面からの漏れ放射
を利用するパッチアンテナを面状に配列したもの等が考
えられている。これらのアレイアンテナは薄い平面構造
であるため、雪害や風圧に強いという利点を持ち、設置
も容易である。しかし、これらのアンテナにおいては使
用波長に比べ非常に薄い誘電体を地導体板とストリップ
導体とで挟んだ構造の長いストリップ線路を介して、ス
ロットやストリップ導体あるいはパッチ等の放射素子に
給電を行なっているため、誘電体損および導体損が大き
く、従って開口効率が低いという欠点を有していた。
がある。平面型アレイアンテナには、ストリップ線路の
地導体板にスロットを形成してアレイとし、このスロッ
トアレイからの放射電波を利用するもの、ストリップ線
路のストリップ導体をジグザグ状その他の電波を放射し
易い形状に変形し、ストリップ導体からの放射電波を利
用するもの、およびパッチの開放境界面からの漏れ放射
を利用するパッチアンテナを面状に配列したもの等が考
えられている。これらのアレイアンテナは薄い平面構造
であるため、雪害や風圧に強いという利点を持ち、設置
も容易である。しかし、これらのアンテナにおいては使
用波長に比べ非常に薄い誘電体を地導体板とストリップ
導体とで挟んだ構造の長いストリップ線路を介して、ス
ロットやストリップ導体あるいはパッチ等の放射素子に
給電を行なっているため、誘電体損および導体損が大き
く、従って開口効率が低いという欠点を有していた。
一方、その他の方式のマイクロ波帯アンテナとしては、
２枚の円形導体板の中心に円形導波管で給電を行ない、
一方の円形導体板に十字形スロットを同心円状に形成し
たアンテナ、あるいは上記円形導波管の代りに同軸線路
を給電に使用し、且つ放射素子として十字形スロットの
代りにハの字形スロットをスパイラル状に形成したアン
テナ（文献：昭和６０年度電子通信学会全国大会論文集
Ｎｏ、Ｓ６−３Ｆラジアルラインスロットアンテナの試
作特性」参照）が知られている。
２枚の円形導体板の中心に円形導波管で給電を行ない、
一方の円形導体板に十字形スロットを同心円状に形成し
たアンテナ、あるいは上記円形導波管の代りに同軸線路
を給電に使用し、且つ放射素子として十字形スロットの
代りにハの字形スロットをスパイラル状に形成したアン
テナ（文献：昭和６０年度電子通信学会全国大会論文集
Ｎｏ、Ｓ６−３Ｆラジアルラインスロットアンテナの試
作特性」参照）が知られている。
これらのアンテナによれば、導波管を給電線路に使用す
るため、誘電体損および導体損からくる開口効率の低下
という問題は回避されるが、導波管に形成したスロット
アレイを放射素子とするために、放射素子の実効間隔が
大きくなり、指向性にグレーティングローブが発生し易
い。グレーティングローブ防止のためには上記文献に記
載されているように円形導体板内に遅波回路を形成する
必要があり、構造が複雑化するという問題があつた。
るため、誘電体損および導体損からくる開口効率の低下
という問題は回避されるが、導波管に形成したスロット
アレイを放射素子とするために、放射素子の実効間隔が
大きくなり、指向性にグレーティングローブが発生し易
い。グレーティングローブ防止のためには上記文献に記
載されているように円形導体板内に遅波回路を形成する
必要があり、構造が複雑化するという問題があつた。
また、高次モードで励振された広幅導波管に複数のスロ
ットを配列形成した直線偏波のスロットアレイアンテナ
も知られているが、これも円偏波励振において上記と同
様にグレーティングローブが発生するので、それを防止
するため導波管内に遅波回路を設ける必要があり、同様
に構造の複雑化を招く。
ットを配列形成した直線偏波のスロットアレイアンテナ
も知られているが、これも円偏波励振において上記と同
様にグレーティングローブが発生するので、それを防止
するため導波管内に遅波回路を設ける必要があり、同様
に構造の複雑化を招く。
このように従来のマイクロ波帯アンテナでは、開口効率
の低下、あるいはグレーティングローブ防止のための遅
波回路等の形成による構造の複雑化という問題があった
。
の低下、あるいはグレーティングローブ防止のための遅
波回路等の形成による構造の複雑化という問題があった
。
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、平面的に構成することが可能であって、また開口効
率が高く、構造の簡単なスロット給電アレイアンテナを
提供することを目的とする。
で、平面的に構成することが可能であって、また開口効
率が高く、構造の簡単なスロット給電アレイアンテナを
提供することを目的とする。
本発明に係るスロット給電アレイアンテナは、一端を給
電端とし複数の第１スロットが管内波長の半分の間隔で
電波伝搬方向に配列形成された給電用導波管を給電線路
として使用し、この給電用導波管上の第１スロットに対
応した位置に各々複数の第２スロットが管内波長の半分
の間隔で電波伝搬方向に配列形成されたアレイ用導波管
を給電用導波管に結合させて第１スロットによりアレイ
用導波管に給電し、さらにこのアレイ用導波管に近接し
て設けられ、該アレイ用導波管上の第２スロットにより
励振されるパッチを放射素子としたものである。
電端とし複数の第１スロットが管内波長の半分の間隔で
電波伝搬方向に配列形成された給電用導波管を給電線路
として使用し、この給電用導波管上の第１スロットに対
応した位置に各々複数の第２スロットが管内波長の半分
の間隔で電波伝搬方向に配列形成されたアレイ用導波管
を給電用導波管に結合させて第１スロットによりアレイ
用導波管に給電し、さらにこのアレイ用導波管に近接し
て設けられ、該アレイ用導波管上の第２スロットにより
励振されるパッチを放射素子としたものである。
本発明によれば、給電線路に誘電体損および導体損の大
きいストリップ線路を用いず、導波管に形成したスロッ
トを利用してパッチに給電を行なっているので、開口効
率が向上する。
きいストリップ線路を用いず、導波管に形成したスロッ
トを利用してパッチに給電を行なっているので、開口効
率が向上する。
また、従来の導波管を用いたマイクロ波帯アンテナにお
いて必要であった遅波回路が不要となり、構造が単純化
される。本発明ではパッチを放射素子としているため、
導波管を使用しながらも、電波放射面であるパッチの開
放境界面の間隔を自由空間波長λａに対して０，７２０
以下とすることができる。この場合、放射素子の実効間
隔はパッチの開放境界面の間隔であり、これはスロット
アレイの場合より短くなるので、グレーティングローブ
の発生が抑圧されることになり、グレーティングローブ
の防止のための遅波回路等の形成が不要となるのである
。
いて必要であった遅波回路が不要となり、構造が単純化
される。本発明ではパッチを放射素子としているため、
導波管を使用しながらも、電波放射面であるパッチの開
放境界面の間隔を自由空間波長λａに対して０，７２０
以下とすることができる。この場合、放射素子の実効間
隔はパッチの開放境界面の間隔であり、これはスロット
アレイの場合より短くなるので、グレーティングローブ
の発生が抑圧されることになり、グレーティングローブ
の防止のための遅波回路等の形成が不要となるのである
。
さらに、本発明においては例えば従来のラジアルライン
スロットアレイアンテナのように３つの導体板を間隔を
置いて配置した立体構造とする必要がなく、広幅導波管
（アレイ用導波管）の一端部に方形導波管（給電用導波
管）を結合させただけの構造でよい。そのため薄い平面
的な構造が可能であり、製作が容易で、しかも設置し易
く風圧に強いアンテナが得られるという利点がある。
スロットアレイアンテナのように３つの導体板を間隔を
置いて配置した立体構造とする必要がなく、広幅導波管
（アレイ用導波管）の一端部に方形導波管（給電用導波
管）を結合させただけの構造でよい。そのため薄い平面
的な構造が可能であり、製作が容易で、しかも設置し易
く風圧に強いアンテナが得られるという利点がある。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例に係るスロット給電アレイア
ンテナの構成を示す図である。このアンテナは第１スロ
ットを有する給電用導波管１と、パッチアレイに給電す
るための第２スロットを有するアレイ用導波管２と、パ
ッチアレイ３とにより構成されている。
ンテナの構成を示す図である。このアンテナは第１スロ
ットを有する給電用導波管１と、パッチアレイに給電す
るための第２スロットを有するアレイ用導波管２と、パ
ッチアレイ３とにより構成されている。
給電用導波管１は第２図にその詳細を示すように、幅ｂ
ｆ、高さｈｆのＴＥｏ ｓモード波を伝搬する方形導波
管であり、そのカットオフ周波数λｃｆはλｃｆ −２
ｂ ｆで与えられる。給電用導波管１の一端１７が給電
端であり、他端１８はこの例では短絡されている。そし
て、給電用導波管１の一側面（Ｈ面）上に、複数（この
例では６個）の第１スロット１１〜１６（これら第１ス
ロットを総称する場合は符号１０を用いる）が該導波管
１の管内波長くλｇｆ＞の半分（λＯｆ／−２）の中心
間間隔で配列形成されている。給電用導波管１に給電端
１３から入力されたＴＥ０１モード波は、これらの第１
スロット１１へ１６を通してアレイ用導波管２へ伝搬さ
れる。
ｆ、高さｈｆのＴＥｏ ｓモード波を伝搬する方形導波
管であり、そのカットオフ周波数λｃｆはλｃｆ −２
ｂ ｆで与えられる。給電用導波管１の一端１７が給電
端であり、他端１８はこの例では短絡されている。そし
て、給電用導波管１の一側面（Ｈ面）上に、複数（この
例では６個）の第１スロット１１〜１６（これら第１ス
ロットを総称する場合は符号１０を用いる）が該導波管
１の管内波長くλｇｆ＞の半分（λＯｆ／−２）の中心
間間隔で配列形成されている。給電用導波管１に給電端
１３から入力されたＴＥ０１モード波は、これらの第１
スロット１１へ１６を通してアレイ用導波管２へ伝搬さ
れる。
第３図はアレイ用導波管２の詳細を示す図であり、幅す
、高さり、の広幅導波管からなっている。
、高さり、の広幅導波管からなっている。
このアレイ用導波管２の給電用導波管１に対向した側の
一端２７は開放され、これと対向する側の他＃１ｉ２Ｂ
は短絡されている。アレイ用導波管２の入力端２７に給
電用導波管１から導かれた電波は、高次モードであるＴ
Ｅｏｎモード波として伝搬する。第３図はｎ＝６の場合
の例であり、アレイ用導波管２の入力端２７におけるＴ
Ｅ［＋６モード波を模式的に正弦波状の１１１９で示し
ている。
一端２７は開放され、これと対向する側の他＃１ｉ２Ｂ
は短絡されている。アレイ用導波管２の入力端２７に給
電用導波管１から導かれた電波は、高次モードであるＴ
Ｅｏｎモード波として伝搬する。第３図はｎ＝６の場合
の例であり、アレイ用導波管２の入力端２７におけるＴ
Ｅ［＋６モード波を模式的に正弦波状の１１１９で示し
ている。
アレイ用導波管２はその幅方向において等測的に、管内
波長くλｇａ）の半分（λｇａ／ ２ ＞の距離毎に点
線２つで示す電気壁で仕切られていると考えることがで
きるから、第４図に示すような幅ｂａ、高さｈＯの方形
導波管を６個並べたものと等価である。但し、アレイ用
導波管２の電気壁２っで仕切られた６つの方形導波管２
を伝搬する波は、上記正弦波状の線１９から明らかなよ
うに隣接する導波管どうしで位相が１８０°異なってい
る。このことは、後述するようにアレイ用導波管２に形
成する第２スロット２０の位置およびパンチ３０の励振
位相に関係する。
波長くλｇａ）の半分（λｇａ／ ２ ＞の距離毎に点
線２つで示す電気壁で仕切られていると考えることがで
きるから、第４図に示すような幅ｂａ、高さｈＯの方形
導波管を６個並べたものと等価である。但し、アレイ用
導波管２の電気壁２っで仕切られた６つの方形導波管２
を伝搬する波は、上記正弦波状の線１９から明らかなよ
うに隣接する導波管どうしで位相が１８０°異なってい
る。このことは、後述するようにアレイ用導波管２に形
成する第２スロット２０の位置およびパンチ３０の励振
位相に関係する。
アレイ用導波管２には、給電用導波管１に形成された第
１スロット１１〜１６の各々に対応して管内で結合され
た各々複数（この例では３個）の第２スロット２１ａ、
２１ｂ、２１ｃ、 〜２６ａ。
１スロット１１〜１６の各々に対応して管内で結合され
た各々複数（この例では３個）の第２スロット２１ａ、
２１ｂ、２１ｃ、 〜２６ａ。
２６ｂ、２６ｃ （これら第２スロットを総称する場合
は符号２０を用いる）が配列形成されている。
は符号２０を用いる）が配列形成されている。
これら第２スロット２０のアレイ用導波管２の管軸方向
における中心間間隔（２１ａ−２１ｂ間。
における中心間間隔（２１ａ−２１ｂ間。
２１ ｂ−２１ｃ間、〜２６ａ−２６ｂ間、２６ｂ−２
６Ｃ間の間隔）は、アレイ用導波管２の管内波長λｇａ
の半分（λａａ／ ２ ）に選ばれている。
６Ｃ間の間隔）は、アレイ用導波管２の管内波長λｇａ
の半分（λａａ／ ２ ）に選ばれている。
そして、アレイ用導波管２に近接して、第２スロット２
１ａ、２１ｂ、２１ｃ、〜２６ａ。
１ａ、２１ｂ、２１ｃ、〜２６ａ。
２６ｂ、２６ｃによりそれぞれ給電されるパッチ３１ａ
、３１ｂ、３１ｃ、 〜３６ａ、３６ｂ。
、３１ｂ、３１ｃ、 〜３６ａ、３６ｂ。
３６Ｃ（これらパッチを総称する場合は符号３０を用い
る）が設けられ、パッチアレイ３が形成されている。
る）が設けられ、パッチアレイ３が形成されている。
パッチ３０は例えば第５図（ａ）に断面を示すように、
プリント基板を利用して形成される。即ち、絶縁性基板
４１の一方の面にアレイ用導波管２の第２スロット２０
が形成された壁面を形成するところの地導体板４２を被
着し、他方の面にパッチ３０を被着形成している。この
ようにプリント基板を用いれば、地導体板４２およびパ
ッチ３０となる導体膜を絶縁性基板４１の両面に被着し
た後、フォトリソグラフィ技術を用いて第２スロット２
０と同時にパッチ３０を形成することができるので、生
産性が高くなる。
プリント基板を利用して形成される。即ち、絶縁性基板
４１の一方の面にアレイ用導波管２の第２スロット２０
が形成された壁面を形成するところの地導体板４２を被
着し、他方の面にパッチ３０を被着形成している。この
ようにプリント基板を用いれば、地導体板４２およびパ
ッチ３０となる導体膜を絶縁性基板４１の両面に被着し
た後、フォトリソグラフィ技術を用いて第２スロット２
０と同時にパッチ３０を形成することができるので、生
産性が高くなる。
なお、本実施例では第５図（ｂ）に示すようにパッチ３
０において、ＷＸＬの矩形パターンのコーナ部をａＸａ
／２に相当する面積弁だけ切り欠いであるが、これは円
偏波を放射させるためである。また、第２スロット２０
とパッチ３０との結合度は、両者の位置関係によって調
整することができ、第５図に示すように第２スロット２
０に対してパッチ３ｏをそのエツジの近傍で結合させた
場合に、結合度はより高くなる。
０において、ＷＸＬの矩形パターンのコーナ部をａＸａ
／２に相当する面積弁だけ切り欠いであるが、これは円
偏波を放射させるためである。また、第２スロット２０
とパッチ３０との結合度は、両者の位置関係によって調
整することができ、第５図に示すように第２スロット２
０に対してパッチ３ｏをそのエツジの近傍で結合させた
場合に、結合度はより高くなる。
ところで、アレイアンテナとしては基本的にパッチ３０
から放射される円偏波はその回転方向が同一で、且つ位
相が同じ（共相）であることが望まれる。この条件を満
足させるため、本実施例では前述したようにアレイ用導
波管２の管軸方向における第２スロット２０の中心間間
隔（２１ａ−２１ｂ間、２１ｂ−２１ｃ間、〜２６ａ−
２６ｂ間、２６ｂ−２６Ｃ間の間隔）を管内波長λｇａ
の半分（λａａ／ ２ ）に選定すると共に、アレイ用
導波管２の管軸方向におけるパンチ３０の配列を１８０
°ずつ回転させている。即ち、アレイ用導波管２の管軸
方向に並んだ３個のパッチ（例えば３１ａ、３１ｂ、３
１ｃ）は同一形状であるが、互いに１８０°回転して形
成される。これによりパッチ３０から放射される円偏波
は、アレイ用導波管２のパッチ配列面に垂直な方向にお
いて共相となり、且つ同一方向に回転する円偏波となる
。
から放射される円偏波はその回転方向が同一で、且つ位
相が同じ（共相）であることが望まれる。この条件を満
足させるため、本実施例では前述したようにアレイ用導
波管２の管軸方向における第２スロット２０の中心間間
隔（２１ａ−２１ｂ間、２１ｂ−２１ｃ間、〜２６ａ−
２６ｂ間、２６ｂ−２６Ｃ間の間隔）を管内波長λｇａ
の半分（λａａ／ ２ ）に選定すると共に、アレイ用
導波管２の管軸方向におけるパンチ３０の配列を１８０
°ずつ回転させている。即ち、アレイ用導波管２の管軸
方向に並んだ３個のパッチ（例えば３１ａ、３１ｂ、３
１ｃ）は同一形状であるが、互いに１８０°回転して形
成される。これによりパッチ３０から放射される円偏波
は、アレイ用導波管２のパッチ配列面に垂直な方向にお
いて共相となり、且つ同一方向に回転する円偏波となる
。
さらに、給電用導波管１からアレイ用導波管２に入力さ
れるＴＥＯｎ波が、前述のようにアレイ用導波管２の電
気壁２９で仕切られた６つの方形導波管を伝搬する際に
、隣接する導波管どうしで位相が１８０°異なるため、
給電導波管１の管軸方向におけるパッチ３０の配列を１
８０°ずつ回転させている。即ち、給電用導波管１の管
軸方向に並んだ６個のパッチ（例えば３１ａ、３１ｂ、
〜３６ａ）は同一形状であるが、互いに１８０°回転し
て形成される。これによりパッチ３０から放射される円
偏波は給電用導波管１の管軸方向においても同一方向に
回転し、且っ共相となる。以上から、結局パッチ３０の
全てから放射される円偏波は同一方向に回転し、且っ共
相となる。
れるＴＥＯｎ波が、前述のようにアレイ用導波管２の電
気壁２９で仕切られた６つの方形導波管を伝搬する際に
、隣接する導波管どうしで位相が１８０°異なるため、
給電導波管１の管軸方向におけるパッチ３０の配列を１
８０°ずつ回転させている。即ち、給電用導波管１の管
軸方向に並んだ６個のパッチ（例えば３１ａ、３１ｂ、
〜３６ａ）は同一形状であるが、互いに１８０°回転し
て形成される。これによりパッチ３０から放射される円
偏波は給電用導波管１の管軸方向においても同一方向に
回転し、且っ共相となる。以上から、結局パッチ３０の
全てから放射される円偏波は同一方向に回転し、且っ共
相となる。
なお、実際上は上述のようにパッチ３ｏがらの円偏波が
同一方向に回転し、且っ共相となるようにすることに加
えて、その励振振幅を例えば均一分布あるいはテーパー
分布に設定することが望まれる場合がある。この要求に
対しては、第４図に×１で示した距離、即ちアレイ用導
波管２の電気壁２９で仕切られた方形導波管の管軸中心
線４゜と、第２スロツ１へ２０の中心との間の距離によ
って励振振幅の分布を決定できる。例えば、この距ｗｉ
Ｘ工を小さくすれば、励振振幅が大きくなる。
同一方向に回転し、且っ共相となるようにすることに加
えて、その励振振幅を例えば均一分布あるいはテーパー
分布に設定することが望まれる場合がある。この要求に
対しては、第４図に×１で示した距離、即ちアレイ用導
波管２の電気壁２９で仕切られた方形導波管の管軸中心
線４゜と、第２スロツ１へ２０の中心との間の距離によ
って励振振幅の分布を決定できる。例えば、この距ｗｉ
Ｘ工を小さくすれば、励振振幅が大きくなる。
その場合、距離ｘ１のとり方によっては、一般的に第６
図に示すようにパッチ３ｏは千鳥状に配列される形とな
る。また、距離Ｘｌの調整は、給電用導波管１の第１ス
ロット１ｏからアレイ用導波管２の第２スロット２０へ
の結合を変える場合にも利用できる。
図に示すようにパッチ３ｏは千鳥状に配列される形とな
る。また、距離Ｘｌの調整は、給電用導波管１の第１ス
ロット１ｏからアレイ用導波管２の第２スロット２０へ
の結合を変える場合にも利用できる。
上述した本発明のスロット給電アレイアンテナを１２Ｇ
Ｈ７用に適用した具体的な一例を以下に示す。パッチ３
０の寸法をＷ＝ Ｌ ＝ ７．１０ｓ、 ａ ＝１．９
０＃、第２スロット２０の寸法をり＝７．１０ｓ。
Ｈ７用に適用した具体的な一例を以下に示す。パッチ３
０の寸法をＷ＝ Ｌ ＝ ７．１０ｓ、 ａ ＝１．９
０＃、第２スロット２０の寸法をり＝７．１０ｓ。
ｄ ＝０．２ ｍ、 Ｘ １＝８．３ ｕｒｔｔｔとし
、アレイ用導波管２ （ｂａ ＝１７．６７７４． ｈ
ａ ＝１０＃ｌ）の管軸方向に第６図に示すような配列
で１４素子配列した。このアンテナを動作試験に供した
ところ、開口効率が高く、またグレーティングローブの
少ない良好な特性が得られ、本発明の有効性が確認され
た。
、アレイ用導波管２ （ｂａ ＝１７．６７７４． ｈ
ａ ＝１０＃ｌ）の管軸方向に第６図に示すような配列
で１４素子配列した。このアンテナを動作試験に供した
ところ、開口効率が高く、またグレーティングローブの
少ない良好な特性が得られ、本発明の有効性が確認され
た。
本発明によるアンテナの開口効率が高い理由としては、
給電線路に導波管が使用されているため損失が少ないこ
とが挙げられる。例えば従来のパッチアレイアンテナで
給電に使用されていたストリップ線路では、１２ＧＨ７
で１ｍにつき約４ｄＢ以上の減衰があるのに対し、方形
導波管、例えばＷＲＪ−１０では損失が約ｏ、１ｄＢ／
ｍと極めて低い。
給電線路に導波管が使用されているため損失が少ないこ
とが挙げられる。例えば従来のパッチアレイアンテナで
給電に使用されていたストリップ線路では、１２ＧＨ７
で１ｍにつき約４ｄＢ以上の減衰があるのに対し、方形
導波管、例えばＷＲＪ−１０では損失が約ｏ、１ｄＢ／
ｍと極めて低い。
また、グレーティングローブが抑圧される理由は、アレ
イ用導波管２に形成した第２スロット２０の間隔は伝搬
方向に対して管内波長の半分であるが、第２スロット２
０により給電されるパンチ３０はその開放境界面が３０
ａ、３０ｂ （第６図参照）のようになることから、放
射素子の実効間隔（グレーティングローブはこの実効間
隔に依存する）は開放境界面の間隔により決定され、０
．７２０ （λ０ ：自由空間波長）以下と小さい値に
なるためである。また、本アンテナはこのようにグレー
ティングローブが出ない良好な特性を有しながらも、従
来必要であった遅波回路等の形成を必要としないから、
構造が非常に簡単となり、製作が容易である。
イ用導波管２に形成した第２スロット２０の間隔は伝搬
方向に対して管内波長の半分であるが、第２スロット２
０により給電されるパンチ３０はその開放境界面が３０
ａ、３０ｂ （第６図参照）のようになることから、放
射素子の実効間隔（グレーティングローブはこの実効間
隔に依存する）は開放境界面の間隔により決定され、０
．７２０ （λ０ ：自由空間波長）以下と小さい値に
なるためである。また、本アンテナはこのようにグレー
ティングローブが出ない良好な特性を有しながらも、従
来必要であった遅波回路等の形成を必要としないから、
構造が非常に簡単となり、製作が容易である。
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、次
のように種々変形して実施が可能である。
のように種々変形して実施が可能である。
例えばアレイ用導波管２については、第７図に示すよう
に電気壁２９の全部、あるいは１個ないし数個置きのい
くつかを金属製の仕切り板２９′に置換えてもよい。こ
のようにすると、アレイ用導波管２全体としての機械的
強度を高めることができ、また製作時の寸法精度も向上
する。同様の考えにより、アレイ用導波管２を複数の方
形導波管または広幅導波管を並べて構成することもでき
る。
に電気壁２９の全部、あるいは１個ないし数個置きのい
くつかを金属製の仕切り板２９′に置換えてもよい。こ
のようにすると、アレイ用導波管２全体としての機械的
強度を高めることができ、また製作時の寸法精度も向上
する。同様の考えにより、アレイ用導波管２を複数の方
形導波管または広幅導波管を並べて構成することもでき
る。
また、上記実施例では１個の第２スロットにより１個の
パッチを励振するようにしたが、第８図に示すように１
個の第２スロットで２個のパッチを励振することもでき
る。
パッチを励振するようにしたが、第８図に示すように１
個の第２スロットで２個のパッチを励振することもでき
る。
また、パッチ３０の配列については、第９図に示すよう
にアレイ用導波管２の管軸方向において１８０°回転し
ない配列であってもかまわない。
にアレイ用導波管２の管軸方向において１８０°回転し
ない配列であってもかまわない。
さらに、以上の説明では円偏波を放射するアンテナにつ
いて述べたが、パンチをそのコーナを除去しない単なる
矩形状のパターンとすれば、直線偏波を放射することが
できる。パッチの形状はその他にも種々の変形が考えら
れる。
いて述べたが、パンチをそのコーナを除去しない単なる
矩形状のパターンとすれば、直線偏波を放射することが
できる。パッチの形状はその他にも種々の変形が考えら
れる。
バラ≠を形成する第５図の絶縁性基板４１は、ハネカム
構造であってもよい。その場合、誘電体損が減少する利
点がある。
構造であってもよい。その場合、誘電体損が減少する利
点がある。
ざらに、上記実施例では給電用導波管１をアレイ用導波
管２の横に並べ“Ｃ設置したが、第１０図に示すように
アレイ用導波管２の一端下側部に給電用導波管１を設置
することも可能である。その場合、給電用導波管１は第
１１図に示すように、Ｅ而に第１スロット１１〜１６を
形成した構造とする。第１２図は給電用導波管１とアレ
イ用導波管２との結合部の断面図である。給電用導波管
１の第１スロット１０から出た電波は、アレイ用導波管
２内に入り、給電用導波管１およびアレイ導波管２の両
管軸方向に対して斜めに設置された反射導体５０により
図で右方に効率良く伝搬されるこの第１０図〜第１２図
で説明した実施例によると、第１図の実施例と異なり、
アレイ用導波管２のアレイ面側方に給電用導波管１が突
出した構造とならないため、より平面的な構造とするこ
とが可能であり、また第１０図の給電用導波管１の右側
、アレイ用導波管２の下側のスペースに、増幅器やコン
バータ等のアンテナに付随する回路装置を配置でき、ス
ペースファクタが向上する。
管２の横に並べ“Ｃ設置したが、第１０図に示すように
アレイ用導波管２の一端下側部に給電用導波管１を設置
することも可能である。その場合、給電用導波管１は第
１１図に示すように、Ｅ而に第１スロット１１〜１６を
形成した構造とする。第１２図は給電用導波管１とアレ
イ用導波管２との結合部の断面図である。給電用導波管
１の第１スロット１０から出た電波は、アレイ用導波管
２内に入り、給電用導波管１およびアレイ導波管２の両
管軸方向に対して斜めに設置された反射導体５０により
図で右方に効率良く伝搬されるこの第１０図〜第１２図
で説明した実施例によると、第１図の実施例と異なり、
アレイ用導波管２のアレイ面側方に給電用導波管１が突
出した構造とならないため、より平面的な構造とするこ
とが可能であり、また第１０図の給電用導波管１の右側
、アレイ用導波管２の下側のスペースに、増幅器やコン
バータ等のアンテナに付随する回路装置を配置でき、ス
ペースファクタが向上する。
また、上記実施例においてはパッチ配列面に垂直な方向
において共相となる場合を説明したが、ビーム方向をチ
ルトさせたい場合は、そのチルトさせる方向で共相とな
るように管内位相を調整した設計を行なえばよいことは
一般のアンテナ理論で知られている通りであり、それも
本発明に含まれる。
において共相となる場合を説明したが、ビーム方向をチ
ルトさせたい場合は、そのチルトさせる方向で共相とな
るように管内位相を調整した設計を行なえばよいことは
一般のアンテナ理論で知られている通りであり、それも
本発明に含まれる。
以上の説明では、給電用導波管１およびアレイ用導波管
２の入力端側と反対側の端部が短絡されているが、これ
ら端部をダミー負荷で終端することも可能である。但し
、その場合はダミー負荷で消費される電力分だけ開口効
率が若干低下する。
２の入力端側と反対側の端部が短絡されているが、これ
ら端部をダミー負荷で終端することも可能である。但し
、その場合はダミー負荷で消費される電力分だけ開口効
率が若干低下する。
第１図は本発明の一実施例に係るスロット給電アレイア
ンテナの構成図、第２図は同実施例における給電導波管
の詳細を示す図、第３図は同じくアレイ用導波管の詳細
を示す図、第４図は第３図の７レイ用導波管の電気壁で
仕切られた中位と等価な方形導波管を示す図、第５図（
ａ）（ｂ）は同実施例におけるパッチの詳細を示す断面
図および平面図、第６図は同実施例におけるパッチの配
列を一般化して示す図、第７図はアレイ用導波管の他の
構成例を示す断面図、第８図は第２スロットとパッチと
の結合形態の他の例を示す図、第９図はパッチの他の配
列を示す図、第１０図は本発明の他の実施例に係るスロ
ット給電アレイアンテナの構成を示す図、第１１図は同
実施例における給電用導波管の詳細を示す図、第１２図
は同実施例における給電用導波管とアレイ用導波管との
結合部の詳細を示す断面図である。 １・・・給電用導波管、２・・・アレイ用導波管、３・
・・パッチアレイ、１０（１１〜１６）・・・第１スロ
ット、１７・・・給電用導波管の給電端、２０ （２１
ａ。 ２１ ｂ、２１ ｃ、 〜２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）−
・・第２スロット、２つ・・・電気壁、２９′・・・仕
切り板、３１ ａ、３１ ｂ、３１ ｃ、 〜３６ａ、
３６ｂ。 ３６Ｃ）・・・パッチ、４１・・・絶縁性基板、４２・
・・地導体板、５０・・・反射導体。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第２図 第３図 第４図 第６図 第８図 第９図 第１０図
ンテナの構成図、第２図は同実施例における給電導波管
の詳細を示す図、第３図は同じくアレイ用導波管の詳細
を示す図、第４図は第３図の７レイ用導波管の電気壁で
仕切られた中位と等価な方形導波管を示す図、第５図（
ａ）（ｂ）は同実施例におけるパッチの詳細を示す断面
図および平面図、第６図は同実施例におけるパッチの配
列を一般化して示す図、第７図はアレイ用導波管の他の
構成例を示す断面図、第８図は第２スロットとパッチと
の結合形態の他の例を示す図、第９図はパッチの他の配
列を示す図、第１０図は本発明の他の実施例に係るスロ
ット給電アレイアンテナの構成を示す図、第１１図は同
実施例における給電用導波管の詳細を示す図、第１２図
は同実施例における給電用導波管とアレイ用導波管との
結合部の詳細を示す断面図である。 １・・・給電用導波管、２・・・アレイ用導波管、３・
・・パッチアレイ、１０（１１〜１６）・・・第１スロ
ット、１７・・・給電用導波管の給電端、２０ （２１
ａ。 ２１ ｂ、２１ ｃ、 〜２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）−
・・第２スロット、２つ・・・電気壁、２９′・・・仕
切り板、３１ ａ、３１ ｂ、３１ ｃ、 〜３６ａ、
３６ｂ。 ３６Ｃ）・・・パッチ、４１・・・絶縁性基板、４２・
・・地導体板、５０・・・反射導体。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第２図 第３図 第４図 第６図 第８図 第９図 第１０図
Claims (4)
- （１）一端を給電端とし複数の第１スロットが管内波長
の半分の間隔で電波伝搬方向に沿って配列形成された給
電用導波管と、前記第１スロットによって給電されるよ
うに前記給電用導波管に結合され、前記第１スロットの
各々に対応した位置に各々複数の第２スロットが管内波
長の半分の間隔で電波伝搬方向に配列形成されたアレイ
用導波管と、このアレイ用導波管に近接して設けられ、
前記第２スロットにより励振されるパッチとを備えたこ
とを特徴とするスロット給電アレイアンテナ。 - （２）前記アレイ用導波管は絶縁性基板の一方の面上に
形成された地導体板を前記第２スロットが形成された壁
面とするものであり、前記パッチは前記絶縁性基板の他
方の面上に被着形成されて、いることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のスロット給電アレイアンテナ。 - （３）前記絶縁性基板がハネカム構造であることを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載のスロット給電アレイ
アンテナ。 - （４）前記アレイ用導波管は電波伝搬方向に沿って形成
された複数の仕切りを有するものであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項または第２項記載のスロット給
電アレイアンテナ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60158366A JPS6220403A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | スロツト給電アレイアンテナ |
| CA000514191A CA1261060A (en) | 1985-07-19 | 1986-07-18 | Planar antenna with patch radiators |
| US06/886,676 US4755821A (en) | 1985-07-19 | 1986-07-18 | Planar antenna with patch radiators |
| EP86109904A EP0209156B1 (en) | 1985-07-19 | 1986-07-18 | Planar antenna with patch radiators |
| DE8686109904T DE3682962D1 (de) | 1985-07-19 | 1986-07-18 | Planarantenne mit streifenradiator. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60158366A JPS6220403A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | スロツト給電アレイアンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6220403A true JPS6220403A (ja) | 1987-01-29 |
Family
ID=15670112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60158366A Pending JPS6220403A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | スロツト給電アレイアンテナ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4755821A (ja) |
| EP (1) | EP0209156B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6220403A (ja) |
| CA (1) | CA1261060A (ja) |
| DE (1) | DE3682962D1 (ja) |
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