DE102015114967A1

DE102015114967A1 - Verteiler und Planarantenne

Info

Publication number: DE102015114967A1
Application number: DE102015114967.2A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Okunaga; Akira Nakatsu; Eisuke Hayakawa; Hiroaki Yoshitake
Original assignee: Denso Ten Ltd; Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd; Denso Corp
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2016-03-17
Also published as: US20160079674A1; JP6470930B2; US9972900B2; JP2016063321A

Abstract

Es wird ein Verteiler geschaffen, der in der Lage ist, die Einfügungsdämpfung zu reduzieren, während eine Veränderung eines Verhältnisses der Leistungsverteilung unter den Ausgangsleitungen unterdrückt wird. Der Verteiler 4 ist ein Verteiler, der mit einer Eingangsleitung Lin und zwei oder mehr Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 verbunden ist, die jeweils auf einem dielektrischen Substrat 10 als Mikrostreifenleitungen gebildet sind, und verteilt an die Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 Hochfrequenzleistung, die von einem Einspeisungspunkt durch die Eingangsleitung Lin zu einem Verzweigungspunkt eingespeist wurde. Darüber hinaus ist der Verteiler 4 so konfiguriert, dass er einen Stichleitungsbereich 42 enthält, der in der Eingangsleitung Lin gebildet ist, von dem Verzweigungspunkt 41 getrennt ist und eine rechteckige Form hat, die breiter ist als die Leitungsbreiten eines ersten Bereichs La und eines zweiten Bereichs Lb der Eingangsleitung Lin. Der Stichleitungsbereich 42 ist an einer Position angeordnet, wo der Abstand d1 zwischen einem Rand auf der Seite des Einspeisungspunkts und Seitenrändern 3a auf einer Eingangsseite der zu der Eingangsleitung Lin im Wesentlichen senkrechten Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 im Wesentlichen gleich (λg/4) × (2n + 1) ist, wobei λg eine Leiterwellenlänge ist und n eine ganze Zahl ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verteiler und eine Planarantenne und insbesondere eine Verbesserung eines Verteilers, der mit einer Eingangsleitung und zwei oder mehr Ausgangsleitungen verbunden ist, die jeweils auf einem dielektrischen Substrat als Mikrostreifenleitungen gebildet sind, und von einem Einspeisungspunkt eingespeiste Hochfrequenzleistung durch die Eingangsleitung zu einem Verzweigungspunkt zu den zwei oder mehr Ausgangsleitungen verteilt.
Stand der Technik
Eine Mikrostreifenantenne ist eine Planarantenne, in welcher eine Einspeisungsleitung, die mit einer im Wesentlichen konstanten Breite verläuft, und Strahlerelemente, die durch eine sich durch die Einspeisungsleitung ausbreitende Wanderwelle erregt werden, auf einem dielektrischen Substrat gebildet sind und unter Verwendung eines Wellenleiters oder dergleichen mit Leistung versorgt werden. Die Einspeisungsleitung ist eine Mikrostreifenleitung, die so konfiguriert ist, dass sie einen auf der Vorderfläche des dielektrischen Substrats gebildeten Mikrostreifenleiter und eine auf der Rückfläche des dielektrischen Substrats gebildete Erdungsplatte aufweist. Eine derartige Planarantenne verwendet einen Verteiler, um Hochfrequenzleistung gemäß der Anzahl der Strahlerelemente zu verteilen. Der Verteiler ist eine Leistungsverteilungsschaltung, die dafür ausgelegt ist, die von einem Einspeisungspunkt eingespeiste Hochfrequenzleistung durch eine Eingangsleitung zu einem Verzweigungspunkt zu zwei oder mehr Ausgangsleitungen zu verteilen (siehe beispielsweise Patentliteratur 1 und 2).
Liste der Druckschriften
Patentliteratur

Patentliteratur 1: japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung JP-H11-330811-A
Patentliteratur 2: japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung JP-2001-196816-A

Kurzbeschreibung der Erfindung
Technisches Problem
Ein herkömmlicher Verteiler hat das Problem, dass er ein großes Reflexionsausmaß und eine hohe Einfügungsdämpfung hat. Auch wenn man einen Impedanzwandler vorsieht, um das Reflexionsausmaß zu reduzieren, entsteht das Problem, dass ein Verhältnis der Leistungsverteilung unter den Ausgangsleitungen verändert wird.
8A und 8B sind Darstellungen, die herkömmliche Verteiler 100 und 110 veranschaulichen. 8A zeigt als ein herkömmliches Beispiel 1 den Verteiler 100, der Hochfrequenzleistung, die durch eine in senkrechter Richtung verlaufende Eingangsleitung Lin eingespeist wird, auf Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 verteilt. Der Verteiler 100 enthält ein Leitermuster, das auf einem dielektrischen Substrat gebildet ist. Zusätzlich hat der Verteiler 100 einen Verzweigungspunkt 101, der mit der Eingangsleitung Lin und den Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 verbunden ist, und wird mit Hochfrequenzleistung von dem oberen Ende 102 der Eingangsleitung Lin als Einspeisungspunkt gespeist. Ferner verlaufen die Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 in horizontaler Richtung und die Ausgangsleitung Lo2 verläuft in senkrechter Richtung.
Ein Verhältnis der Leistungsverteilung unter den Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 wird durch die Kennimpedanzen der Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 bestimmt. Ferner wird die Kennimpedanz einer Einspeisungsleitung durch die Breite der Leitung, die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Substrats, die Dicke des dielektrischen Substrats und dergleichen bestimmt. Aus diesem Grund kann die Veränderung der Breiten der Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 das Verhältnis der Leistungsverteilung unter den Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 anpassen. Der dargestellte Verteiler 100 hatte jedoch ein großes Reflexionsausmaß und eine hohe Einfügungsdämpfung.
8B zeigt als herkömmliches Beispiel 2 den Verteiler 110, der einen Impedanzwandler 111 auf einer Eingangsseite eines Verzweigungspunkts 101 enthält. Der Verteiler 110 enthält den Impedanzwandler 111 mit einer Form, die durch Erweitern der Leitungsbreite eines unteren Endteils einer Eingangsleitung Lin links und rechts gebildet wird. Der Impedanzwandler 111 ist eine Anpassungsschaltung zum Anpassen der Eingangsleitung Lin und des Verzweigungspunkts 101 aneinander und ist seitlichen Rändern der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 benachbart an der Eingangsseite angeordnet. Die Länge des Impedanzwandlers 111 in Richtung der Leitungslänge beträgt im Wesentlichen ein Viertel einer Wellenlänge des Leiters und die Länge in horizontaler Richtung hat einen Wert, der dem geometrischen Mittel zwischen der Kennimpedanz der Eingangsleitung Lin und der kombinierten Impedanz des Verzweigungspunkts 101 entspricht.
9 ist eine Darstellung, die die Betriebskenngrößen der Verteiler 100 und 110 in 8A und 8B zeigt, wobei ein Reflexionsausmaß und Übertragungsausmaße der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 jeweils für den Verteiler 100 und 101 angegeben sind, wobei ein Übertragungsausmaß der Ausgangsleitung Lo2 als 1,00 angenommen wird. Im Fall des Verteilers 100 sind die Übertragungsausmaße der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 0,88, wohingegen das Reflexionsausmaß 0,83 ist, woraus sich ergibt, dass zu den Übertragungsausmaßen vergleichbare Hochfrequenzleistung an dem Verzweigungspunkt 101 reflektiert wird. Wie beschrieben reduziert das große Reflexionsausmaß die zu den Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 gespeiste Hochfrequenzleistung.
Andererseits beträgt im Fall des Verteilers 110 das Reflexionsausmaß 0,9, was sehr gering ist. Die Übertragungsausmaße der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 sind jedoch 0,81 und im Vergleich zu dem Verteiler 100, der nicht den Impedanzwandler 111 enthält, stellt sich heraus, dass ein Verhältnis der Leistungsverteilung klein ist. Wie beschrieben verhindert die Veränderung des Leistungsverteilungsverhältnisses unter den Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3, dass Hochfrequenzleistung in angemessener Weise zu den jeweiligen Strahlerelementen verteilt wird, und folglich kann eine gewünschte Richtwirkung nicht erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehenden Situationen vollzogen und soll einen Verteiler bereitstellen, der in der Lage ist, die Einfügungsdämpfung zu reduzieren, während eine Veränderung eines Verhältnisses der Leistungsverteilung unter den Ausgangsleitungen unterdrückt wird. Insbesondere soll die vorliegende Erfindung einen Verteiler bereitstellen, der in der Lage ist, die Einfügungsdämpfung zu reduzieren, während eine Veränderung des Verhältnisses der Leistungsverteilung von einem Wert, der den Leitungsbreiten der Ausgangsleitungen entspricht, verhindert wird.
Ferner soll die vorliegende Erfindung eine Planarantenne bereitstellen, die in der Lage ist, eine gewünschte Richtwirkung zu erzielen, während die Einfügungsdämpfung eines Verteilers reduziert wird.
Lösung des Problems
Ein Verteiler gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verteiler, der mit einer Eingangsleitung und zwei oder mehr Ausgangsleitungen verbunden ist, die jeweils auf einem dielektrischen Substrat als Mikrostreifenleitungen gebildet sind, und verteilt an die zwei oder mehr Ausgangsleitungen Hochfrequenzleistung, die von einem Einspeisungspunkt durch die Eingangsleitung zu einem Verzweigungspunkt eingespeist wurde. Darüber hinaus enthält der Verteiler einen Stichleitungsbereich, der in der Eingangsleitung gebildet ist, von dem Verzweigungspunkt getrennt ist und eine rechteckige Form hat, die breiter ist als die Leitungsbreiten der Eingangsleitung auf der Seite des Einspeisungspunkts und auf der Seite des Verzweigungspunkts. Ferner ist der Stichleitungsbereich so konfiguriert, dass er an einer Position angeordnet ist, wo der Abstand zwischen einem Rand auf der Seite des Einspeisungspunkts und Seitenrändern auf einer Eingangsseite der zu der Eingangsleitung im Wesentlichen senkrechten Ausgangsleitungen im Wesentlichen gleich (λg/4) × (2n + 1) ist, wobei λg eine Leiterwellenlänge ist und n eine ganze Zahl ist.
Da bei dieser Konfiguration der Unterschied des Ausbreitungswegs ein ungeradzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge ist, werden nach der Ausbreitung durch die Eingangsleitung eine reflektierte Welle, die an einer dem Rand des Stichleitungsbereichs auf der Seite des Einspeisungspunkts entsprechenden Position reflektiert wird, und eine reflektierte Welle, die an einer Position reflektiert wird, die den Seitenrändern auf der Eingangsseite der zu der Eingangsleitung im Wesentlichen senkrechten Ausgangsleitungen entspricht, durch Interferenz gegenseitig ausgelöscht. Aus diesem Grund kann ein Reflexionsausmaß, wenn die Hochfrequenzleistung durch die Eingangsleitung zu dem Verzweigungspunkt gespeist wird, reduziert werden, wodurch die Einfügungsdämpfung des Verteilers reduziert wird. Ferner wird durch Trennen des Stichleitungsbereichs von dem Verzweigungspunkt ein Bereich, der eine schmälere Leitungsbreite als der Stichleitungsbereich hat, zwischen dem Stichleitungsbereich und dem Verzweigungspunkt gebildet, und daher kann die elektromagnetische Kopplung zwischen dem Stichleitungsbereich und den Ausgangsleitungen geschwächt werden. Aus diesem Grund kann unterdrückt werden, dass ein Verhältnis der Leistungsverteilung von einem Wert, der den Leitungsbreiten der Ausgangsleitungen entspricht, geändert wird.
Ein Verteiler gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich zu der vorstehend genannten Konfiguration so konfiguriert, dass die Länge des Stichleitungsbereichs in Richtung der Leitungslänge im Wesentlichen gleich (λg/4) × (2m + 1) ist, wobei m eine ganze Zahl ist. Da bei dieser Konfiguration der Unterschied des Ausbreitungswegs ein ungeradzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge ist, werden nach der Ausbreitung durch die Eingangsleitung eine reflektierte Welle, die an der Position reflektiert wird, die dem Rand des Stichleitungsbereichs auf der Seite des Einspeisungspunkts entspricht, und eine reflektierte Welle, die an einer Position reflektiert wird, die einem Rand des Stichleitungsbereichs auf der dem Einspeisungspunkt gegenüberliegenden Seite, das heißt einem Rand auf der Seite des Verzweigungspunkts entspricht, durch Interferenz gegenseitig ausgelöscht. Aus diesem Grund kann das Reflexionsausmaß beim Einspeisen von Hochfrequenzleistung durch die Eingangsleitung zu dem Verzweigungspunkt weiter reduziert werden.
Ein Verteiler gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich zu der vorstehend genannten Konfiguration so konfiguriert, dass die Leitungsbreiten der Eingangsleitung näher auf der Seite des Verzweigungspunkts als dem Stichleitungsbereich und näher auf der Seite des Einspeisungspunkts als dem Stichleitungsbereich im Wesentlichen einander gleich sind. Da bei dieser Konfiguration die Leitungsbreite der Eingangsleitung gleich ist wie in dem Fall, in dem der Stichleitungsbereich nicht vorgesehen ist, kann ein Verhältnis der Leistungsverteilung zwischen den Ausgangsleitungen erzielt werden, welches demjenigen in dem Fall entspricht, in welchem der Stichleitungsbereich nicht vorgesehen ist.
Ein Verteiler gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich zu der vorstehend genannten Konfiguration so konfiguriert, dass der Stichleitungsbereich zwei Vorsprungsteile enthält, die von den beiden Seitenrändern der Eingangsleitung in jeweils entgegengesetzte Richtungen vorspringen. Im Fall eines Verteilers, bei welchem eine Eingangsleitung und zwei Ausgangsleitungen im Wesentlichen senkrecht zu der Eingangsleitung miteinander an einem Verzweigungspunkt verbunden sind, macht es die Konfiguration gemäß dem vierten Aspekt möglich, Hochfrequenzleistung gleichmäßig zu den Ausgangsleitungen zu verteilen.
Ein Verteiler gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich zu der vorstehend genannten Konfiguration so konfiguriert, dass der Verzweigungspunkt als ein kreuzförmiger Bereich gebildet ist, der mit der Eingangsleitung, zwei der Ausgangsleitungen im Wesentlichen senkrecht zu der Eingangsleitung und einer Ausgangsleitung im Wesentlichen parallel zu der Eingangsleitung verbunden ist. Diese Konfiguration ermöglicht es, eine Reflexionsausmaß an dem Verzweigungspunkt zu reduzieren, während die Veränderung eines Verhältnisses der Leistungsverteilung zwischen den beiden zu der Eingangsleitung im Wesentlichen senkrechten Ausgangsleitungen unterdrückt wird.
Eine Planarantenne gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält: Einspeisungsleitungen, die auf einem dielektrischen Substrat als Mikrostreifenleitungen gebildet sind; einen Verteiler, der mit einer Eingangsleitung und zwei oder mehr Ausgangsleitungen jeweils als die Einspeisungsleitungen verbunden ist und Hochfrequenzleistung, die von einem Einspeisungspunkt durch die Eingangsleitung zu einem Verzweigungspunkt zu den zwei oder mehr Ausgangsleitungen eingespeist wird, verteilt; und zwei oder mehr Strahlerelemente, die durch Wanderwellen erregt werden, die sich durch die Ausgangsleitungen ausbreiten. Darüber hinaus enthält der Verteiler einen Stichleitungsbereich, der in der Eingangsleitung gebildet ist, von dem Verzweigungspunkt getrennt ist und eine rechteckige Form hat, die breiter ist als die Leitungsbreiten der Eingangsleitung auf der Seite des Einspeisungspunkts und auf der Seite des Verzweigungspunkts. Ferner ist der Stichleitungsbereich so konfiguriert, dass er an einer Position angeordnet ist, wo der Abstand zwischen einem Rand auf der Seite des Einspeisungspunkts und Seitenrändern auf einer Eingangsseite der zu der Eingangsleitung im Wesentlichen senkrechten Ausgangsleitungen im Wesentlichen gleich (λg/4) × (2n + 1) ist, wobei λg eine Leiterwellenlänge ist und n eine ganze Zahl ist.
Da bei dieser Konfiguration der Unterschied des Ausbreitungswegs ein ungeradzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge ist, werden nach der Ausbreitung durch die Eingangsleitung eine reflektierte Welle, die an einer dem Rand des Stichleitungsbereichs auf der Seite des Einspeisungspunkts entsprechenden Position reflektiert wird, und eine reflektierte Welle, die an einer Position reflektiert wird, die den Seitenrändern auf der Eingangsseite der zu der Eingangsleitung im Wesentlichen senkrechten Ausgangsleitungen entspricht, durch Interferenz gegenseitig ausgelöscht. Aus diesem Grund kann eine Reflexionsausmaß, wenn die Hochfrequenzleistung durch die Eingangsleitung zu dem Verzweigungspunkt gespeist wird, reduziert werden, wodurch die Einfügungsdämpfung des Verteilers reduziert wird. Ferner wird durch Trennen des Stichleitungsbereichs von dem Verzweigungspunkt ein Bereich, der eine schmälere Leitungsbreite als der Stichleitungsbereich hat, zwischen dem Stichleitungsbereich und dem Verzweigungspunkt gebildet, und daher kann die elektromagnetische Kopplung zwischen dem Stichleitungsbereich und den Ausgangsleitungen geschwächt werden. Aus diesem Grund kann unterdrückt werden, dass ein Verhältnis der Leistungsverteilung von einem Wert, der den Leitungsbreiten der Ausgangsleitungen spricht, geändert wird. Als Resultat ist die Planarantenne in der Lage, eine gewünschte Richtwirkung zu erzielen, da die Hochfrequenzleistung durch den Verteiler in geeigneter Weise auf die jeweiligen Ausgangsleitungen verteilt wird und den jeweiligen Strahlerelementen zugeführt wird.
Auswirkungen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung kann einen Verteiler bereitstellen, der in der Lage ist, die Einfügungsdämpfung zu reduzieren, während die Veränderung eines Verhältnisses der Leistungsverteilung unter Ausgangsleitungen unterdrückt wird. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung einen Verteiler bereitstellen, der in der Lage ist, die Einfügungsdämpfung zu reduzieren, während unterdrückt wird, dass ein Verhältnis der Leistungsverteilung von einem Wert, der den Leitungsbreiten der Ausgangsleitungen entspricht, geändert wird.
Ferner ist die Planarantenne gemäß der vorliegenden Erfindung in der Lage, eine gewünschte Richtwirkung zu erzielen, während die Einfügungsdämpfung eines Verteilers reduziert wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel einer Planarantenne 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei die Vorderfläche der Planarantenne 1 dargestellt ist;
2A ist eine Darstellung, die den Verteiler 4 in 1 in vergrößertem Maßstab zeigt;
2B ist eine Darstellung, die eine Variante des Verteilers 4 in 1 darstellt;
3 ist eine Darstellung, die ein Beispiel der Betriebskenngrößen des Verteilers 4 in 2A und 2B zeigt, wobei ein Reflexionsausmaß und Übertragungsausmaße der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 für jeden der Verteiler 4 angegeben sind, wobei ein Übertragungsausmaß der Ausgangsleitungen Lo2 als 1,00 angenommen wird;
4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel der Betriebskenngrößen des Verteilers 4 darstellt, wobei die Reflexionscharakteristiken dargestellt sind, wenn die Stichleitungslänge Ls ohne Veränderung der Position des Eingangsrands 42a verändert wird;
5 ist eine Darstellung, die ein Beispiel der Betriebskenngrößen des Verteilers 4 darstellt, wobei die Reflexionscharakteristiken dargestellt sind, wenn die Stichleitungslänge Ls ohne Veränderung der Position des Eingangsrands 42b verändert wird;
6 ist eine Darstellung, die ein Beispiel der Betriebskenngrößen des Verteilers 4 zeigt, wobei die Reflexionscharakteristiken dargestellt sind, wenn der Eingangsrand 42a an einer Position festgelegt wurde, an welcher der Abstand d₁ ein ganzzahliges Vielfaches der halben Leiterwellenlänge λg ist;
7A ist eine Darstellung, die einen Verteiler 4 der Bauart mit dreifacher Verzweigung zeigt, bei welchem die Leitungsbreite einer Ausgangsleitung Lo3 schmäler ist als diejenigen einer Eingangsleitung Lin und von Ausgangsleitungen Lo1 und Lo2;
7B ist eine Darstellung, die einen Verteiler 4 der Bauart mit dreifacher Verzweigung zeigt, bei welchem die Leitungsbreite einer Ausgangsleitung Lo2 schmäler ist als diejenigen einer Eingangsleitung Lin und einer Ausgangsleitung Lo1 und die Leitungsbreite einer Ausgangsleitung Lo 3 schmäler ist also die der Ausgangsleitung Lo2;
7C ist eine Darstellung, die einen Verteiler 4 der Bauart mit zweifacher Verzweigung zeigt, der dafür ausgelegt ist, Hochfrequenzleistung auf zwei Ausgangsleitungen Lo1 und Lo2 zu verteilen;
7D ist eine Darstellung, die einen Verteiler 4 der Bauart mit vierfacher Verzweigung zeigt, der dafür ausgelegt ist, Hochfrequenzleistung auf vier Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo4 zu verteilen;
8A ist eine Darstellung, die als ein herkömmliches Beispiel 1 den Verteiler 100 zeigt, der Hochfrequenzleistung, die durch eine in senkrechter Richtung verlaufende Eingangsleitung Lin eingespeist wird, auf Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 verteilt;
8B ist eine Darstellung, die als herkömmliches Beispiel 2 den Verteiler 110 zeigt, der einen Impedanzwandler 111 auf einer Eingangsseite eines Verzweigungspunkts 101 enthält; und
9 ist eine Darstellung, die die Betriebskenngrößen der Verteiler 100 und 110 in 8A und 8B zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
In der folgenden Beschreibung beziehen sich oben, unten, links und rechts jeweils auf die entsprechenden Zeichnungsblätter als Bezugsgröße.
Planarantenne 1
1 ist eine Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel einer Planarantenne 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei die Vorderfläche der Planarantenne 1 dargestellt ist. Die Planarantenne 1 ist eine Mikrostreifenantenne, bei welcher leitfähige Schichten auf beiden Oberflächen eines dielektrischen Substrats 10 gebildet sind, welches rohrförmig gebildet ist, und die durch einen Wellenleiter (nicht dargestellt) mit Hochfrequenzleistung versorgt wird. In der Planarantenne 1 sind ein Wandler 2, Einspeisungsleitungen 3, ein Verteiler 4, Strahlerelemente 5 und Anpassungselemente 6 auf dem dielektrischen Substrat 10 gebildet. Der Wellenleiter ist als Hohlstruktur gebildet, die eine elektromagnetische Welle im Mikrowellen- oder Milliwellenband in Richtung der Rohrachse überträgt, und ist so angeordnet, dass er von der Rückfläche des dielektrischen Substrats 10 vorspringt.
Das dielektrische Substrat 10 ist ein Antennensubstrat, das aus einem Dielektrikum hergestellt ist. Als das dielektrische Substrat 10 wird beispielsweise ein rechteckig geformtes gedrucktes Substrat verwendet, das aus einem Fluorharz oder einem isolierenden Harz hergestellt ist. Jede der Einspeisungsleitungen 3 ist eine Übertragungsleitung, durch welche sich eine Wanderwelle ausbreitet, und ist als Mikrostreifenleitung gebildet, die mit einer im Wesentlichen konstanten Breite entlang der Vorderfläche des dielektrischen Substrats 10 verläuft.
Jede der Einspeisungsleitungen 3 ist so konfiguriert, dass sie das dielektrische Substrat 10, einen Mikrostreifenleiter, der auf der Vorderfläche des dielektrischen Substrats 10 gebildet ist, und eine Erdungsplatte (nicht dargestellt), die an der Rückfläche des dielektrischen Substrats 10 gebildet ist, umfasst. Die Erdungsplatte ist als Leitermuster gebildet, das dafür ausgelegt ist, als Erdungselektrode für die Einspeisungsleitungen 3 und dem Verteiler 4 zu wirken und bedeckt beinahe die gesamte Rückfläche des dielektrischen Substrats 10.
Der Wandler 2 ist eine Stromwandlerschaltung, die die Hochfrequenzleistung zwischen dem Wellenleiter und Einspeisungsleitung 3 umwandelt, und ist so konfiguriert, dass er einen Öffnungsteil 21 enthält, der in der Erdungsplatte gebildet ist, ein Anpassungselement 22, das innerhalb des Öffnungsteils 21 gebildet ist, und eine Kurzschlussplatte 23, die an der Vorderfläche des dielektrischen Substrats 10 gebildet ist. Der Wellenleiter ist an der Planarantenne 1 so befestigt, dass eine Stirnfläche desselben in Kontakt mit der Erdungsplatte ist.
Der Öffnungsteil 21 bildet einen rechteckig geformten Verschlussbereich, der den Wellenleiter verschließt, und hat breiten Wänden und schmalen Wänden des Wellenleiters entsprechende Abmessungen. Beispielsweise ist der Öffnungsteil 21 eine seitlich lange rechteckig geformte Durchgangsöffnung, die die Erdungsplatte durchdringt, und so angeordnet, dass die langen Seiten den breiten Wänden des Wellenleiters entsprechen und die kurzen Seiten den schmalen Wänden entsprechen. Das Anpassungselement 23 ist ein Resonator, der so ausgelegt ist, dass er die elektromagnetische Welle in Resonanz bringt, und hat ein rechteckig geformtes Leitermuster, das inselförmig innerhalb des Öffnungsteils 21 gebildet ist.
Die Kurzschlussplatte 23 hat ein rechteckig geformtes Leitermuster zum Kurzschließen des Wellenleiters und bedeckt den Öffnungsteil 21 und ist mit einem Ausschnitt 23a zum Anordnen der Einspeisungsleitung 3 gebildet. Der Ausschnitt 23a ist in dem Mittelteil des Öffnungsteils 21 in der horizontalen Richtung gebildet, in welcher der obere Endteil der in senkrechter Richtung verlaufenden Einspeisungsleitung 3 angeordnet ist. Der obere Endteil der Einspeisungsleitung 3 kreuzt den langen Rand des Öffnungsteils 21 und den unteren Rand des Anpassungselements 22. Bei der Planarantenne 1 wird die Hochfrequenzleitung von dem Wandler 2 als Einspeisungspunkt in die Einspeisungsleitung 3 eingespeist.
Der Verteiler 4 ist eine Leistungsverteilungsschaltung, die mit einer Eingangsleitung Lin und Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 verbunden ist, und verteilt die Hochfrequenzleistung, die von dem Einspeisungspunkt zu einem Verzweigungspunkt 41 eingespeist wird, durch die Eingangsleitung Lin zu den zwei oder mehr Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3. Der Verteiler 4 ist eine Verteilungsschaltung der Bauart mit dreifacher Verzweigung, die die Hochfrequenzleistung zu den drei Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 verteilt, und hat den mit der Eingangsleitung Lin und den Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 verbundenen Verzweigungspunkt 41 und einen Stichleitungsbereich 42, der eine größere Leitungsbreite als die Eingangsleitung Lin hat.
Die gesamte Eingangsleitung Lin und die Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 sind Einspeisungsleitungen 3, die auf dem dielektrischen Substrat 10 als die Mikrostreifenleitungen gebildet sind. Die Eingangsleitung Lin verläuft linear von dem Verzweigungspunkt 41 nach oben und ihr oberer Endteil ist in dem Ausschnitt 23a der Kurzschlussplatte 23 angeordnet. Die Ausgangsleitung Lo1 verläuft linear von dem Verzweigungspunkt 41 nach links. Die Ausgangsleitung Lo1 ist auf ihrem Weg gekrümmt und an die Einspeisungsleitung 3 angeschlossen, die nach unten verläuft.
Die Ausgangsleitung Lo2 verläuft linear von dem Verzweigungspunkt 41 nach unten. Die Ausgangsleitung Lo3 verläuft linear von dem Verzweigungspunkt 41 nach rechts. Die Ausgangsleitung Lo3 ist auf ihrem Weg gekrümmt und an die Einspeisungsleitung 3 angeschlossen, die nach unten verläuft. Der Stichleitungsbereich 42 wirkt als ein Reflexionsunterdrückungselement, das dafür ausgelegt ist, eine Reflexion an dem Verzweigungspunkt 41 zu unterdrücken, und ist in der Eingangsleitung Lin vorgesehen.
Jedes der Strahlerelemente 5 ist ein Antennenelement, das durch eine Wanderwelle erregt wird, die sich durch eine entsprechende Einspeisungsleitung 3 ausbreitet, um eine elektromagnetische Welle in den freien Raum auszustrahlen, und hat eine Form, die in einer die Einspeisungsleitung 3 schneidenden Richtung verläuft. Das Strahlerelement 5 ist an einem Ende mit der Einspeisungsleitung 3 verbunden und am anderen Ende offen. Die Elementlänge des Strahlerelements 5 ist im Wesentlichen die Hälfte einer Leiterwellenlänge λg. Die Leiterwellenlänge λg ist eine Wellenlänge der elektromagnetischen Welle, die sich durch die Einspeisungsleitung 3 fortpflanzt.
In der Planarantenne 1 sind die zwei oder mehr Strahlerelemente 5 entlang den Einspeisungsleitungen 3 gebildet und jedes der Strahlerelemente 5 hat ein rechteckig geformtes Leitermuster. Die Anzahl und Formen der Strahlerelemente 5 werden in Abhängigkeit von der für die Planarantenne 1 erforderlichen Leistung und Richtcharakteristik bestimmt. Jedes der Anpassungselemente 6 ist eine Abschlussschaltung, die dafür ausgelegt ist, eine entsprechende Einspeisungsleitung 3 abzuschließen, und hat ein rechteckig geformtes Leitermuster. Das Anpassungselement 6 ist am unteren Ende der Einspeisungsleitung 3 angeordnet.
Entlang der Ausgangsleitung Lo2 sind sechs Strahlerelemente 5 angeordnet und entlang jeder der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 sind vier Strahlerelemente 5 angeordnet. Diese Strahlerelemente 5 sind so angeordnet, dass sie die elektromagnetischen Wellen, die jeweils dieselben Phasen und gleichförmige Polarisationsebenen haben, die alle in Bezug auf die Seitenränder der Einspeisungsleitung in 3 gekippt sind, in den freien Raum ausstrahlen. Auch sind die Strahlerelemente 5 entlang beiden Seitenrändern der entsprechenden Einspeisungsleitungen 3 angeordnet.
Entlang dem rechten Seitenrand jeder der Einspeisungsleitungen 3 angeordnete Strahlerelemente 5 sind in vorbestimmten Abständen angeordnet, so dass sie jeweils wechselweise mit der gleichen Phase erregt werden. Beispielsweise sind die jeweiligen Strahlerelemente 5 in Intervallen angeordnet, die einem ganzzahligen Vielfachen der Leiterwellenlänge λg entsprechen. Auch sind diese Strahlerelemente 5 parallel zueinander angeordnet, um die Polarisationsebenen gleichförmig zu machen. Um es ferner zu ermöglichen, die gewünschte Richtwirkung zu erzielen, sind die Elementbreiten der jeweiligen Strahlerelemente unterschiedlich ausgeführt. Beispielsweise nimmt die Elementbreite eines Strahlerelements 5 mit zunehmendem Abstand von dem Einspeisungspunkt zu. Entlang dem linken Seitenrand der Einspeisungsleitung 3 gebildete Strahlerelemente 5 sind ebenfalls so konfiguriert, dass sie den entlang dem rechten Seitenrand der Einspeisungsleitung 3 gebildeten Strahlerelementen 5 ähnlich sind.
Die in dem Wandler 2, Einspeisungsleitungen 3, Verteiler 4, Strahlerelementen 5 und Anpassungselementen 6 enthaltenen Leitermuster werden hergestellt, indem ein Metalldünnfilm, beispielsweise Kupferfolie, auf dem dielektrischen Substrat 10 angebracht wird und der Metalldünnfilm auf dem dielektrischen Substrat 10 durch Ätzung oder dergleichen mit einem Muster versehen wird. Die Leitungsbreiten der Einspeisungsleitungen 3 werden in Abhängigkeit von Frequenz, Bandbreite und Strahlungscharakteristiken einer zu sendenden/empfangenden elektromagnetischen Welle bestimmt. Auch sind die Leitungsbreiten der Einspeisungsleitungen 3 kürzer als die Leiterwellenlänge λg.
Verteiler 4
Die 2A und 2B sind Darstellungen, die Konfigurationsbeispiele des Verteilers 4 in 1 veranschaulichen. 2A zeigt den Verteiler 4 in 1 in einem vergrößerten Maßstab und 2B zeigt eine Variante des Verteilers 4. Die beiden Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 sind die Einspeisungsleitungen, die im Wesentlichen senkrecht zu der Eingangsleitung Lin sind. Andererseits ist die Ausgangsleitung Lo2 die Einspeisungsleitung, die im Wesentlichen parallel zu der Eingangsleitung Lin ist. Die Leitungsbreiten der Eingangsleitung Lin und der Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 sind einander im Wesentlichen gleich.
Der Verteiler 4 ist so konfiguriert, dass er den Verzweigungspunkt 41 enthält, der als kreuzförmiger Bereich gebildet ist, sowie den rechteckig gebildeten Stichleitungsbereich 42. Der Stichleitungsbereich 42 ist in der Eingangsleitung Lin von dem Verzweigungspunkt 41 getrennt und mit einer konvexen Form gebildet, die gebildet wird, indem die Leitungsbreite der Eingangsleitung Lin nach links und rechts erweitert wird. Es sei angemerkt, dass ein Teil der Eingangsleitung Lin auf der Seite des Einspeisungspunkts eher als der Stichleitungsbereich 42 als ein erster Bereich La bezeichnet wird und ein Teil auf der Seite des Verzweigungspunkts eher als der Stichleitungsbereich 42 als ein zweiter Bereich Lb bezeichnet wird.
Der Stichleitungsbereich 42 ist ein rechteckig geformter Bereich, dessen Leitungsbreite Ws breiter ist als die Leitungsbreite des ersten Bereichs La und die Leitungsbreite des zweiten Bereichs Lb. Entsprechend hat der zweite Bereich Lb eine schmälere Leitungsbreite als der Stichleitungsbereich 42 und wirkt als ein Kopplungspufferbereich, der dafür ausgelegt ist, die elektromagnetische Kopplung zwischen dem Stichleitungsbereich 42 und den Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 zu schwächen.
Im Fall des in 2A dargestellten Verteilers 4 enthält der Stichleitungsbereich 42 zwei Vorsprungsteile, die von den beiden Seitenrändern 3a der Eingangsleitung Lin in jeweils entgegengesetzte Richtungen vorspringen. Die Längen der Vorsprungsteile in horizontaler Richtung auf der linken und der rechten Seite sind näher an der Eingangsleitung Lin im Wesentlichen einander gleich. Das heißt, dass die Länge des Vorsprungsteils, der von dem rechten Seitenrand 3a der Eingangsleitung Lin vorspringt, und die Länge des Vorsprungsteils, der von dem linken Seitenrand 3a vorspringt, im Wesentlichen gleich sind. Eine derartige Konfiguration macht es möglich, die Hochfrequenzleistung gleichförmig auf die Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 zu verteilen. Im Fall eines in 2B dargestellten Verteilers 4 enthält ein Stichleitungsbereich 42 einen Vorsprungsteil, der von dem rechten Seitenrand 3a einer Eingangsleitung Lin vorspringt.
Der Stichleitungsbereich 42 entspricht einer offenen Stichleitung, da die vorderen Enden der Vorsprungsteile offene Enden sind. Der Stichleitungsbereich 42 ist an einer Position angeordnet, an welcher der Abstand d₁ zwischen dem Eingangsrand 42a des Stichleitungsbereichs 42 und den Seitenrändern 3a auf einer Eingangsseite der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 im Wesentlichen gleich (λg/4) × (2n + 1) ist, wobei λg die Leiterwellenlänge ist und N eine ganze Zahl ist. Der Eingangsrand 42a ist ein Rand auf der Seite des Einspeisungspunkts zwischen den beiden Rändern des Stichleitungsbereichs 42, die in horizontaler Richtung verlaufen. Der Begriff "im Wesentlichen gleich" bedeutet, dass der Unterschied zwischen dem Abstand d₁ und (λg/4) × (2n + 1) im Vergleich zu der Leiterwellenlänge λg ausreichend klein ist. Beispielsweise ist der Unterschied λg/8 oder geringer.
Bei dieser Konfiguration werden, da der Unterschied 2d ₁ im Ausbreitungsweg ein ungeradzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge (λg/2) ist, nach der Ausbreitung durch die Eingangsleitung Lin eine reflektierte Welle, die an einer dem Eingangsrand 42a des Stichleitungsbereichs 42 entsprechenden Position reflektiert wird, und eine reflektierte Welle, die an einer den Seitenrändern 3a auf der Eingangsseite der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 entsprechenden Position reflektiert wird, wechselseitig durch Interferenz ausgelöscht. Aus diesem Grund kann ein Reflexionsausmaß, wenn die Hochfrequenzleistung durch die Eingangsleitung Lin zu dem Verzweigungspunkt 41 eingespeist wird, reduziert werden, wodurch die Einfügungsdämpfung des Verteilers 4 reduziert wird. Es versteht sich, dass der Grund dafür darin liegt, dass die Eingangsimpedanz von der Seite des Einspeisungspunkts gesehen zwischen der dem Eingangsrand 42a des Stichleitungsbereichs 42 entsprechenden Position und der den Seitenrändern 3a auf der Eingangsseite der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 entsprechenden Position an dem Verzweigungspunkt 41 angepasst wird.
Ferner wird durch Trennen des Stichleitungsbereichs 42 von dem Verzweigungspunkt 41 der erste Bereich Lb, der eine schmälere Leitungsbreite hat als der Stichleitungsbereich 42, zwischen dem Verzweigungspunkt 41 und dem Stichleitungsbereich 42 gebildet, und daher kann die elektromagnetische Kopplung zwischen dem Stichleitungsbereich 42 und den Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 geschwächt werden. Aus diesem Grund kann eine Veränderung eines Verhältnisses der Leistungsverteilung von einem den Leitungsbreiten der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 entsprechenden Wert unterdrückt werden.
Der Stichleitungsbereich 42 hat eine Stichleitungslänge Ls, die im Wesentlichen gleich (λg/4) × (2m + 1) ist, wobei m eine ganze Zahl ist. Die Stichleitungslänge Ls ist eine Länge in Richtung der Leitungslänge, das heißt in der senkrechten Richtung, und vorausgesetzt, das zwischen den beiden Rändern des Stichleitungsbereichs 42, die in horizontaler Richtung verlaufen, ein Rand an einem dem Einspeisungspunkt entgegengesetzten Rand, das heißt ein Rand auf der Seite des Verzweigungspunkts als ein Ausgangsrand 42b bezeichnet wird, entspricht sie dem Abstand zwischen dem Eingangsrand 42a und dem Ausgangsrand 42b. Sowohl der Eingangsrand 42a als auch der Ausgangsrand 42b sind Ränder, die im Wesentlichen senkrecht zu den Seitenrändern 3a der Eingangsleitung Lin verlaufen. Beispielsweise hat der Verteiler 4 ein Leitermuster, das d₁ = (λg/4) × 3, Ls = (λg/4), und d₂ = (λg/2) aufweist.
Da bei dieser Konfiguration der Unterschied 2Ls des Ausbreitungsweges ein ungeradzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge (λg/2) ist, werden nach der Ausbreitung durch die Eingangsleitung Lin eine reflektierte Welle, die an einer dem Eingangsrand 42a des Stichleitungsbereichs 42 entsprechenden Position reflektiert wird, und eine reflektierte Welle, die an einer dem Ausgangsrand 42n des Stichleitungsbereichs 42 entsprechenden Position reflektiert wird, durch Interferenz wechselseitig ausgelöscht. Aus diesem Grund kann das Reflexionsausmaß, wenn die Hochfrequenzleistung durch die Eingangsleitung Lin zu dem Verzweigungspunkt 41 eingespeist wird, weiter reduziert werden.
Es sei angemerkt, dass der Abstand d₂ zwischen der Ausgangsseite 42b und den Seitenrändern 3a auf der Eingangsseite der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 d₂ = (d₁ – Ls) ist. Aus diesem Grund ist in dem Fall, in dem der Abstand d₁ d₁ = (λg/4) × (2n + 1) ist und die Stichleitungslänge Ls Ls = (λg/4) × (2m + 1) ist, der Abstand d₂ ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge (λg/2).
Die Leitungsbreite Ws des Stichleitungsbereichs 42 wird durch die Kennimpedanzen der Eingangsleitung Lin und der Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 bestimmt. Beispielsweise hat die Leitungsbreite Ws eine Länge, die dem geometrischen Mittel zwischen der Kennimpedanz der Eingangsleitung Lin und der kombinierten Impedanz des Verzweigungspunkts 41 entspricht. Ferner ist die Leitungsbreite des zweiten Bereichs Lb im Wesentlichen gleich derjenigen des ersten Bereichs La. Da bei dieser Konfiguration die Leitungsbreite der Eingangsleitung Lin gleich derjenigen in dem Fall ist, in welchem der Stichleitungsbereich 42 nicht vorgesehen ist, kann ein Verhältnis der Leistungsverteilung zwischen den Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 erzielt werden, welches demjenigen in dem Fall entspricht, in dem der Stichleitungsbereich 42 nicht vorgesehen ist.
3 ist eine Darstellung, die die Betriebskenngrößen der Verteiler 4 in 2A und 2B darstellt, wobei ein Reflexionsausmaß und ein Übertragungsausmaß der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 für jeden der Verteiler 4 angegeben sind, wobei ein Übertragungsausmaß der Ausgangsleitung Lo2 als 1,00 angenommen wird. Im Fall des in 2A gezeigten Verteilers 4 sind die Übertragungsausmaße der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 0,88, wohingegen das Reflexionsausmaß 0,09 beträgt, was sehr gering ist.
Vergleicht man die Betriebskenngrößen dieses Verteilers 4 mit den Betriebskenngrößen des Verteilers 110, der den Impedanzwandler 111 enthält, stellt sich heraus, dass der Verteiler 4 die Reflexion in demselben Ausmaß wie der Verteiler 110 unterdrücken kann. Andererseits sind die Übertragungsausmaße der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 0,88, woraus sich zeigt, dass ein Verhältnis der Leistungsverteilung entsprechend demjenigen des Verteilers 100, der keinen Impedanzwandler 111 enthält, erreicht wird.
Im Fall des in 2B gezeigten Verteilers 4 ist das Reflexionsausmaß 0,14, was sehr gering ist, wohingegen das Übertragungsausmaß der Ausgangsleitung Lo1 0,89 ist und das Übertragungsausmaß der Ausgangsleitung Lo3 0,88 ist. Bei diesem Verteiler 4 ist die Überstandslänge des Stichleitungsbereichs 42 von einem Seitenrand 3a der Eingangsleitung Lin zwischen der linken und der rechten Seite der Eingangsleitung Lin asymmetrisch und daher ist ein Verhältnis der Leistungsverteilung zwischen der linken und der rechten Seite unterschiedlich.
Das heißt, dass dadurch, dass die Überstandslänge des Stichleitungsbereichs 42 zwischen der linken und der rechten Seite unterschiedlich ist, das Verhältnis der Leistungsverteilung zwischen den Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 eingestellt werden kann. Indem beispielsweise die Überstandslänge auf der Seite der Ausgangsleitung Lo3 (der rechten Seite) erhöht wird, kann ein Leistungsverteilungsverhältnis der Ausgangsleitung Lo1 größer gemacht werden als das der Ausgangsleitung Lo3.
4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel der Betriebskenngrößen des Verteilers 4 veranschaulicht, wobei die Reflexionkenngrößen dargestellt sind, wenn die Stichleitungslänge Ls ohne Veränderung der Position des Eingangsrandes 42a geändert wurde. Diese Darstellung veranschaulicht ein Analyseergebnis der Reflexionskenngrößen mit der horizontalen Achse als der Stichleitungslänge (λg) und der senkrechten Achse als dem Reflexionsausmaß (dB). Beispielsweise ist der Eingangsrand 42a an einer Position festgelegt, an welcher der Abstand d₁ von den Seitenrändern 3a auf der Eingangsseite der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 das Doppelte der Leiterwellenlänge λg übersteigt.
Bei diesem Analyseergebnis nimmt das Reflexionsausmaß lokale Minimumwerte von –26,6 dB bei Ls = 0,14, –20,8 dB bei Ls = 0,64 und –17,8 dB bei Ls = 1,20 an, wohingegen das Reflexionsausmaß –7,1 dB bei der Stichleitungslänge Ls = 0 beträgt, d.h. in dem Fall, in dem die Stichleitung 42 nicht vorgesehen ist. Das heißt, dass dann, wenn die Stichleitungslänge Ls einem vorbestimmten Wert erreicht, der kürzer als λg/4 ist, das Reflexionsausmaß zunächst ein Minimum annimmt, und mit zunehmender Stichleitungslänge Ls ein Minimum in Wiederholungsintervallen von annähernd λg/2 erscheint.
5 ist eine Darstellung, die ein Beispiel der Betriebskenngrößen des Verteilers 4 darstellt, in welcher Reflexionskenngrößen dargestellt sind, wenn die Stichleitungslänge Ls ohne Veränderung der Position des Ausgangsrands 42b verändert wird. Diese Darstellung veranschaulicht ein Analyseergebnis der Reflexionskenngrößen mit der horizontalen Achse als der Stichleitungslänge (λg) und der senkrechten Achse als dem Reflexionsausmaß (dB). Beispielsweise ist der Eingangsrand 42b an einer Position festgelegt, an welcher der Abstand d₂ von den Seitenrändern 3a auf der Eingangsseite der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 die Hälfte der Leiterwellenlänge λg ist.
In diesem Analyseergebnis nimmt das Reflexionsausmaß Minimumwerte von –29,4 dB, –26,9 dB und –23,5 dB bei Ls = 0,14, 0,64 und 1,13 an, wohingegen das Reflexionsausmaß –7,1 dB bei der Stichleitungslänge Ls = 0 beträgt. Das heißt, dass dann, wenn die Stichleitungslänge Ls einen vorbestimmten Wert erreicht, der kürzer ist als λg/4, das Reflexionsausmaß zunächst ein Minimum annimmt, und mit zunehmender Stichleitungslänge Ls ein Minimum in Wiederholungsintervallen von annähernd λg/2 erscheint.
Ebenso wenn der Ausgangsrand 42b an einer Position festgelegt wird, an welcher der Abstand d₂ von den Seitenrändern 3a auf der Seite der Eingangsleitung der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 (λg/2) × (k + 1) beträgt (wobei k eine ganze Zahl gleich oder größer als 1 ist), können Reflexionskenngrößen erzielt werden, die ähnlich denjenigen sind, wenn die Ausgangsseite 42b an der Position festgelegt wird, die (λg/2) entspricht.
6 ist eine Darstellung, die ein Beispiel der Betriebskenngrößen des Verteilers 4 veranschaulicht, in welcher Reflexionskenngrößen dargestellt sind, wenn die Eingangsseite 42a an einer Position festgelegt wurde, an welcher der Abstand d₁ ein ganzzahliges Vielfaches der Hälfte der Leiterwellenlänge λg ist. Diese Darstellung veranschaulicht ein Analyseergebnis der Reflexionskenngrößen mit der horizontalen Achse als der Stichleitungslänge (λg) und der senkrechten Achse als dem Reflexionsausmaß (dB). Beispielsweise ist der Eingangsrand 42a an einer Position festgelegt, an welcher der Abstand d₁ von den Seitenrändern 3a auf der Eingangsseite der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 das Doppelte der Leiterwellenlänge λg ist.
In diesem Analyseergebnis nimmt das Reflexionsausmaß Minimumwerte von –8,1 dB, –8,6 dB und –9,2 dB bei Ls = 0,49, 0,99 bzw. 1,48 an, wohingegen das Reflexionsausmaß –7,1 dB bei der Stichleitungslänge Ls = 0 beträgt. Es stellt sich jedoch heraus, dass diese Minimumwerte größer sind als ein Soll-Reflexionsausmaß, beispielsweise –15 dB; an jedem von den Minimumpunkten verschiedenen Punkt ist das Reflexionsausmaß größer als das in dem Fall, in welchem der Stichleitungsbereich 42 und der zweite Bereich LB vorgesehen sind; und die Stichleitungslänge Ls, die eine Anpassung ermöglicht, ist nicht vorhanden.
Der Grund für derartige Reflexionskenngrößen kann darin liegen, dass die von der Seite des Einspeisungspunkts gesehene Eingangsimpedanz zwischen der Position, die dem Eingangsrand 42a des Stichleitungsbereichs 42 entspricht, und der Position, die den Seitenrändern 3a auf der Eingangsseite der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3 an dem Verzweigungspunkt 41 entspricht (die beiden Positionen haben eine Positionsbeziehung, in welcher die reflektierten Wellen in derselben Phase kombiniert werden), gleich ist und daher nicht angepasst werden kann, auch wenn die Stichleitungslänge Ls verändert wird.
Aus den Analyseergebnissen der Reflexionskenngrößen, die in den 4 bis 6 veranschaulicht sind, stellt sich (1) heraus, dass durch Anordnen des Stichleitungsbereichs 42 an dem Punkt, an welchem der Abstand d₁ im Wesentlichen gleich (λg/4) × (2n + 1) ist, eine Anpassung erreicht wird, und das Ausmaß der Reflexion durch den Verteiler 4 kleiner als vorher ist. Insbesondere stellt sich (2) heraus, dass dadurch, dass die Stichleitungslänge Ls des Stichleitungsbereichs 42 im Wesentlichen gleich (λg/4) × (2m + 1) gemacht wird, das Reflexionsausmaß minimiert wird. Andererseits stellt sich (3) heraus, dass dann, wenn der Stichleitungsbereich 42 an einer Position angeordnet wird, an welcher der Abstand d₁ gleich (λg/2) × 2 ist, keine Anpassung erzielt werden kann und das Ausmaß der Reflexion durch den Verteiler 4 größer als vorher ist.
Die 7A bis 7D sind Darstellungen, die andere Konfigurationsbeispiele des Verteilers 4 zeigen. 7A zeigt einen Verteiler 4 der Bauart mit dreifacher Verzweigung, bei welchem die Leitungsbreite einer Ausgangsleitung Lo3 schmäler ist als die einer Eingangsleitung Lin und von Ausgangsleitungen Lo1 und Lo2. 7B zeigt einen Verteiler 4 der Bauart mit dreifacher Verzweigung, bei welchem die Leitungsbreite einer Ausgangsleitung Lo2 schmäler ist als die einer Eingangsleitung Lin und einer Ausgangsleitung Lo1, und die Leitungsbreite einer Ausgangsleitung Lo3 schmäler ist als die der Ausgangsleitung Lo2.
Verzweigungspunkte 41 sind jeweils als kreuzförmige Bereiche gebildet. Die Leitungsbreite Ws eines Stichleitungsbereichs 42 des Verteilers 4 in 7B ist schmäler als die des Verteilers 4 in 7A entsprechend der kombinierten Impedanz des Verzweigungspunkts 41. Auch solche Verteiler 4, die hinsichtlich der Eingangsleitung Lin asymmetrisch sind, können die Einfügungsdämpfung reduzieren, während eine Veränderung des Verhältnisses der Leistungsverteilung unter den Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 unterdrückt wird.
7C zeigt einen Verteiler 4 der Bauart mit zweifacher Verzweigung, der dafür ausgelegt ist, Hochfrequenzleistung auf zwei Ausgangsleitungen Lo1 und Lo2 zu verteilen. Bei diesem Verteiler 4 ist ein Verzweigungspunkt 41 als T-förmiger Bereich gebildet und die Ausgangsleitungen Lo1 und Lo2 schneiden sich mit einer Eingangsleitung Lin in einem im Wesentlichen rechten Winkel. Auch ein derartiger Verteiler 4 kann die Einfügungsdämpfung reduzieren, während eine Veränderung des Verhältnisses der Leistungsverteilung zwischen den Ausgangsleitungen Lo1 und Lo2 unterdrückt wird.
7D zeigt einen Verteiler 4 der Bauart mit vierfacher Verzweigung, der dafür ausgelegt ist, Hochfrequenzleistung auf vier Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo4 zu verteilen. In diesem Verteiler 4 schneiden sich die Ausgangsleitungen Lo1 und Lo4 mit einer Eingangsleitung Lin im Wesentlichen in einem rechten Winkel. Ferner sind die Leitungsbreiten der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo4 schmäler als die der Eingangsleitung Lin, und die Leitungsbreiten der Ausgangsleitungen Lo2 und Lo3 sind schmäler als die der Ausgangsleitungen Lo1 und Lo4. Auch ein derartiger Verteiler 4 kann die Einfügungsdämpfung reduzieren, während eine Veränderung des Verhältnisses der Leistungsverteilung zwischen den Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo4 unterdrückt wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann das Reflexionsausmaß, wenn die Hochfrequenzleistung durch die Eingangsleitung Lin zu dem Verzweigungspunkt 41 gespeist wird, reduziert werden, um so die Einfügungsdämpfung des Verteilers 4 zu reduzieren. Insbesondere kann das Reflexionsausmaß an dem Verzweigungspunkt 41 reduziert werden, während die Veränderung des Verhältnisses der Leistungsverteilung zwischen den beiden Ausgangsleitungen Lo1 und Lo3, die im Wesentlichen senkrecht zu der Eingangsleitung Lin sind, unterdrückt wird. Auch wird durch Trennen der Stichleitungsbereichs 42 von dem Verzweigungspunkt 41 der zweite Bereich Lb, der eine schmälere Leitungsbreite hat als der Stichleitungsbereich 42, zwischen dem Stichleitungsbereich 42 und dem Verzweigungspunkt 41 gebildet, und daher kann die elektromagnetische Kopplung zwischen dem Stichleitungsbereich 42 und den Ausgangsleitungen Lo1 bis Lo3 geschwächt werden.
Es sei angemerkt, dass in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel des Falles beschrieben wird, in welchem die Leitungsbreite des zweiten Bereichs Lb im Wesentlichen gleich derjenigen des ersten Bereichs La ist. Die vorliegende Erfindung beschränkt jedoch nicht die Leitungsbreite des zweiten Bereichs Lb darauf. Beispielsweise kann die Leitungsbreite des zweiten Bereichs Lb breiter oder schmäler als die Leitungsbreite des ersten Bereichs La sein, solange sie schmäler ist als die Leitungsbreite Ws des Stichleitungsbereichs 42.
Auch ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel des Falles beschrieben, in welchem der Stichleitungsbereich 42 an der Position angeordnet ist, in welcher der Abstand d₁ gleich (λg/4) × (2n + 1) ist und die Stichleitungslänge Ls im Wesentlichen gleich (λg/4) × (2m + 1) ist. Die vorliegende Erfindung beschränkt jedoch die Konfiguration des Stichleitungsbereichs 42 nicht darauf. Beispielsweise kann der Stichleitungsbereich 42 so konfiguriert sein, das die Stichleitungslänge Ls nicht gleich (λg/4) × (2m + 1) ist, sofern er an der Position angeordnet ist, an welcher der Abstand d₁ im Wesentlichen gleich (λg/4) × (2n + 1) ist. Auch ist, solange d₁ > Ls erfüllt ist, der zweite Bereich Lb der Eingangsleitung Lin vorhanden, und daher ist auch ein Verteiler, bei welchem der Stichleitungsbereich 42 an einer Position angeordnet ist, an welcher der Abstand d₁ im Wesentlichen gleich (λg/4) ist und die Stichleitungslänge Ls im Wesentlichen gleich (λg/4) ist, in der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.

Claims

Verteiler, der mit einer Eingangsleitung und zwei oder mehr Ausgangsleitungen verbunden ist, die jeweils auf einem dielektrischen Substrat als Mikrostreifenleitungen gebildet sind, und an die zwei oder mehr Ausgangsleitungen Hochfrequenzleistung verteilt, die von einem Einspeisungspunkt durch die Eingangsleitung zu einem Verzweigungspunkt eingespeist wird, welcher Verteiler enthält: einen Stichleitungsbereich, der in der Eingangsleitung gebildet ist, von dem Verzweigungspunkt getrennt ist und eine rechteckige Form hat, die breiter ist als die Leitungsbreiten der Eingangsleitung auf der Seite des Einspeisungspunkts und auf der Seite des Verzweigungspunkts, wobei der Stichleitungsbereich an einer Position angeordnet ist, wo ein Abstand zwischen einem Rand auf der Seite des Einspeisungspunkts und Seitenrändern auf einer Eingangsseite der zu der Eingangsleitung im Wesentlichen senkrechten Ausgangsleitungen im Wesentlichen gleich (λg/4) × (2n + 1) ist, wobei λg eine Leiterwellenlänge ist und n eine ganze Zahl ist.
Verteiler nach Anspruch 1, wobei eine Länge des Stichleitungsbereichs in Richtung einer Leitungslänge im Wesentlichen gleich (λg/4) × (2m + 1) ist, wobei m eine ganze Zahl ist.
Verteiler nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leitungsbreiten der Eingangsleitung näher auf der Seite des Verzweigungspunkts als dem Stichleitungsbereich und näher auf der Seite des Einspeisungspunkts als dem Stichleitungsbereich im Wesentlichen einander gleich sind.
Verteiler nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Stichleitungsbereich zwei Vorsprungsteile enthält, die von den beiden Seitenrändern der Eingangsleitung in jeweils entgegengesetzte Richtungen vorspringen.
Verteiler nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verzweigungspunkt als ein kreuzförmiger Bereich gebildet ist, der mit der Eingangsleitung, zwei der Ausgangsleitungen im Wesentlichen senkrecht zu der Eingangsleitung und einer Ausgangsleitung im Wesentlichen parallel zu der Eingangsleitung verbunden ist.
Planarantenne, enthaltend: Einspeisungsleitungen, die auf einem dielektrischen Substrat als Mikrostreifenleitungen gebildet sind; einen Verteiler, der mit einer Eingangsleitung und zwei oder mehr Ausgangsleitungen jeweils als die Einspeisungsleitungen verbunden ist und Hochfrequenzleistung, die von einem Einspeisungspunkt durch die Eingangsleitung zu einem Verzweigungspunkt zu den zwei oder mehr Ausgangsleitungen eingespeist wird, verteilt; und zwei oder mehr Strahlerelemente, die durch Wanderwellen erregt werden, die sich durch die Ausgangsleitungen ausbreiten, wobei: der Verteiler einen Stichleitungsbereich aufweist, der in der Eingangsleitung gebildet ist, von dem Verzweigungspunkt getrennt ist und eine rechteckige Form hat, die breiter ist als die Leitungsbreiten der Eingangsleitung auf der Seite des Einspeisungspunkts und auf der Seite des Verzweigungspunkts; und der Stichleitungsbereich an einer Position angeordnet ist, wo der Abstand zwischen einem Rand auf der Seite des Einspeisungspunkts und Seitenrändern auf einer Eingangsseite der zu der Eingangsleitung im Wesentlichen senkrechten Ausgangsleitungen im Wesentlichen gleich (λg/4) × (2n + 1) ist, wobei λg eine Leiterwellenlänge ist und n eine ganze Zahl ist.