JP3308895B2 - Microstrip array antenna with waveguide / microstrip line converter - Google Patents
Microstrip array antenna with waveguide / microstrip line converterInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、導波管/マイクロ
ストリップライン変換器を有するマイクロストリップア
レイアンテナに関し、特に、導波管インターフェイスを
持ったマイクロストリップアレイアンテナの平面アンテ
ナ給電部分に用いる、導波管/マイクロストリップライ
ン変換器を備えたマイクロストリップアレイアンテナに
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microstrip array antenna having a waveguide / microstrip line converter, and more particularly, to a microstrip array antenna having a waveguide interface, which is used for a planar antenna feeding portion. A microstrip array antenna with a waveguide / microstrip line converter.
【0002】[0002]
【従来の技術】マイクロストリップアレイアンテナにお
いて、マイクロストリップライン(給電線路)による損
失は、その特性上、無視できるものではなく、アンテナ
の効率に大きく影響する。通常、マイクロストリップラ
イン変換器は、マイクロストリップアレイアンテナの基
板の外側に配置するが、その場合、変換部分からマイク
ロストリップアレイアンテナの基板の中心部分までの給
電損失があり、利得が低下する。この損失を少なくする
ためには、アレイの中心部分で給電することが望まれ
る。2. Description of the Related Art In a microstrip array antenna, a loss due to a microstrip line (feeding line) is not negligible due to its characteristics, and greatly affects the efficiency of the antenna. Usually, the microstrip line converter is arranged outside the substrate of the microstrip array antenna. In this case, however, there is a feed loss from the conversion portion to the center of the substrate of the microstrip array antenna, and the gain is reduced. To reduce this loss, it is desirable to supply power at the center of the array.
【0003】そこで、アンテナ給電部を基板の中央部に
設けることにより、マイクロストリップラインの長さを
最小にすることが、例えば、特開平9−172323号
公報などに開示されているように、種々、提唱されてい
る。Therefore, minimizing the length of the microstrip line by providing an antenna feed portion at the center of the substrate has been proposed in various Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-172323. , Has been advocated.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方式で
は、マイクロストリップライン変換器が大きいと、その
分、基板中央部のアンテナ素子を取り除かなければなら
ない。However, in this method, if the microstrip line converter is large, the antenna element at the center of the substrate must be removed accordingly.
【0005】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
ので、その目的とするところは、基板上のアンテナ素子
の取り除きをできるだけ少なくするために、アンテナプ
ローブからの給電を分配する機能も兼ね、しかも、ポー
トによる位相の反転を相殺するマイクロストリップライ
ン変換器を有するマイクロストリップアレイアンテナを
提供するにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object the purpose of distributing power supply from an antenna probe in order to minimize the removal of antenna elements on a substrate . Moreover, Po
Microstrip line that cancels phase inversion due to
The present invention provides a microstrip array antenna having a transducer .
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロストリ
ップアレイアンテナは、導波管の開口部に対向してアン
テナプローブを位置するようにマイクロストリップライ
ンを設けた基板を、前記導波管の開口部に対応するキャ
ップとベース部財との間に挟持する導波管/マイクロス
トリップライン変換器を有するマイクロストリップアレ
イアンテナにおいて、前記アンテナプローブは、その両
端に前記マイクロストリップラインが接続された構成で
あって、前記基板に取り付けられており、前記導波管/
マイクロストリップライン変換器は、前記基板の中央部
に配置された状態で、平面アンテナ給電部に装備され、
各マイクロストリップラインを経由して、基板上の各ア
ンテナ素子に、相互に逆位相で給電するものであり、そ
の給電出力は、上記マイクロストリップラインについ
て、相互に逆位相であると共に、それぞれについてのア
ンテナ素子への給電方向が反対となっており、前記マイ
クロストリップアンテナは、導波管/マイクロストリッ
プライン変換器に対して対称な回路であることを特徴と
する。According to the present invention, there is provided a microstrip array antenna comprising: a substrate provided with a microstrip line in which an antenna probe is positioned so as to face an opening of a waveguide; In a microstrip array antenna having a waveguide / microstrip line converter sandwiched between a cap corresponding to a portion and a base member, the antenna probe has a configuration in which the microstrip lines are connected to both ends. And attached to the substrate, the waveguide /
The microstrip line converter is mounted on the planar antenna feeder while being arranged at the center of the substrate,
Via each microstrip line, power is supplied to each antenna element on the substrate in the opposite phase to each other, and the power supply output thereof is in opposite phase to each other with respect to the microstrip line. The feeding direction to the antenna element is opposite ,
The cross-trip antenna is a waveguide / micro strip
It is characterized in that the circuit is symmetrical with respect to the pline converter .
【0007】[0007]
【0008】従って、1つのアンテナプローブから複数
の比較的短いマイクロストリップラインを介して、各ア
ンテナ素子へ給電できるという分配機能を発揮できる。
このため、高いアンテナ効率を維持し、しかも、アンテ
ナ素子の集積化を阻害しない。しかも、ポートによる位
相の反転を相殺することができる。 Accordingly, a distribution function of supplying power to each antenna element from one antenna probe via a plurality of relatively short microstrip lines can be exhibited.
Therefore, high antenna efficiency is maintained, and the integration of the antenna elements is not hindered. Besides, it depends on the port
Phase inversion can be offset.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
1ないし図3を参照して、具体的に説明する。ここでは
管軸がベース板1に垂直な導波管2の上部に、プリント
基板3上にエッチングされたマイクロストリップライン
5およびその先端にあるアンテナプローブ4が位置され
る配置の構成で、導波管2の開口部にアンテナプローブ
4を向けて配置されたプリント基板3を、導波管2の開
口部に対応するキャップ6とベース部材1との間に挟持
している。また、この実施の形態では、キャップ6のキ
ャビティ7は、これに対向する垂直な導波管2の開口に
対応しており、その深さが、導波管2のλ/4波長延長
したものに相当するものである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
This will be specifically described with reference to FIGS. In this example, a waveguide is arranged in such a manner that a microstrip line 5 etched on a printed circuit board 3 and an antenna probe 4 at the tip thereof are positioned above a waveguide 2 whose tube axis is perpendicular to the base plate 1. A printed circuit board 3 having an antenna probe 4 facing the opening of the tube 2 is sandwiched between a base 6 and a cap 6 corresponding to the opening of the waveguide 2. Further, in this embodiment, the cavity 7 of the cap 6 corresponds to the opening of the vertical waveguide 2 opposed thereto, and the depth thereof is extended by λ / 4 wavelength of the waveguide 2. Is equivalent to
【0010】このような導波管/マイクロストリップラ
イン変換器において、本発明では、マイクロストリップ
ライン5が、それぞれ、符号5a、5bで示すように、
アンテナプローブ4の両端に接続された構成になってい
る。このため、これらマイクロストリップライン5a、
5bを経由して、マイクロストリップアレイアンテナの
各マイクロ素子9a、9b(それぞれ、複数素子の群で
示される)に給電される出力は、各マイクロ素子につい
て、相互に逆位相となる。なお、本発明の実施の形態に
おいて、符号8a、8bは、プリント基板3に平行なポ
ートの部分を示している。In such a waveguide / microstrip line converter, according to the present invention, the microstrip lines 5 are, as indicated by reference numerals 5a and 5b, respectively:
The antenna probe 4 is connected to both ends. Therefore, these microstrip lines 5a,
The outputs fed to the microelements 9a and 9b (each represented by a group of a plurality of elements) of the microstrip array antenna via 5b have opposite phases to each other for each microelement. In the embodiment of the present invention, reference numerals 8 a and 8 b indicate port portions parallel to the printed circuit board 3.
【0011】しかして、導波管2からアンテナプローブ
4を経由してマイクロストリップライン5a、5bに入
力された信号は、それぞれ、等振幅で逆位相の信号とし
て、基板B上の給電ラインを介して各アンテナ素子9
a、9bに出力される。The signals input from the waveguide 2 to the microstrip lines 5a and 5b via the antenna probe 4 are output as signals having the same amplitude and opposite phases through the feed line on the substrate B. Each antenna element 9
a and 9b.
【0012】図2には、このような構成の導波管/マイ
クロストリップライン変換器Aを、マイクロストリップ
アレイアンテナの基板Bの中央部に装備した状態が平面
的に示されている。FIG. 2 is a plan view showing a state in which the waveguide / microstrip line converter A having such a configuration is mounted at the center of the substrate B of the microstrip array antenna.
【0013】従って、導波管/マイクロストリップライ
ン変換器と分配器を一体化することにより、前記変換器
と分配構造に費やすスペースを減らすことができる。通
常、変換器はアレーの外側に配置するが、その場合、変
換部分からアレーの中心部までの給電損失があり、利得
が低下する。この損失を少なくするため、図2のように
アレーの中心部分で給電することが臨まれるが、その際
に、変換器に割かれるスペースが小さければ、アレーの
素子数をあまり減らさずに済み、これにより、アンテナ
放射パターンの劣化を軽減させることができる。Therefore, by integrating the waveguide / microstrip line converter and the distributor, the space consumed for the converter and the distribution structure can be reduced. Usually, the converter is placed outside the array, in which case there is a feed loss from the conversion portion to the center of the array, which reduces the gain. In order to reduce this loss, it is necessary to supply power at the center of the array as shown in FIG. Thereby, deterioration of the antenna radiation pattern can be reduced.
【0014】図2のアレーアンテナは、変換器に対して
アンテナの方向が左右で逆になっているが、これは変換
器の2つの出力ポートの位相が反転するのを、アンテナ
の向きを逆にする、即ち、物理的に位相を反転させるこ
とにより、相殺している。これにより、変換器に対して
完全に対称な回路が実現でき、良好な放射パターンが得
られ、かつCAD設計の省力化が図れる。反転した位相
を電気的にλg/2、ずらして調整すると、周波数によ
って放射パターンに影響がある。In the array antenna of FIG. 2, the direction of the antenna is reversed left and right with respect to the converter. This is because the phase of the two output ports of the converter is inverted. , Ie, by physically inverting the phase to cancel each other. As a result, a completely symmetrical circuit with respect to the converter can be realized, a good radiation pattern can be obtained, and labor saving in CAD design can be achieved. If the inverted phase is electrically shifted by λg / 2, the radiation pattern is affected by the frequency.
【0015】先述の説明における変換器は、アレーアン
テナの中央部に設けているが、特に、本発明の実施の形
態では、導波管から分配された2本のマイクロストリッ
プラインの位相を逆位相とし、更に、図3のように、ア
ンテナ素子への給電方向を反対にすることを組み合わせ
ることにより、ポートによる位相の反転を相殺すること
ができる。In the above description, the converter is an array
Although it is provided at the center of the tena, it is particularly important to
State, the two microstrips distributed from the waveguide
By reversing the phase of the pipeline and further reversing the power supply direction to the antenna element as shown in FIG. 3, the inversion of the phase by the port can be canceled.
【0016】なお、本発明のような分配構造を持たない
通常の変換器(符号A’で示す)を用いた場合、図4の
ようにアンテナへの給電方向を全素子同じ(ルートaと
ルートbとの線路長は同じ)にすると、あるいは、図5
のようにアンテナへの給電方向を左右で対称にして、線
路長で位相を反転する(ルートaとルートbとの線路長
は、前者が後者に比べてλg/2だけ長い)ことによる
方法が考えられるが、何れにせよ、レイアウトがし難
く、あるいは、周波数特性を持つという欠点がある。When a normal converter having no distribution structure as shown in the present invention (indicated by reference numeral A ') is used, the feeding direction to the antenna is the same for all elements (route a and route b), or as shown in FIG.
And the phase is inverted by the line length (the line length of route a and route b is longer by λg / 2 than the latter by λg / 2). It is conceivable, however, that there is a drawback that the layout is difficult or that it has frequency characteristics.
【0017】[0017]
【発明の効果】本発明は、以上詳述したようになり、導
波管の開口部に対向してアンテナプローブを位置するよ
うにマイクロストリップラインを設けた基板を、前記導
波管の開口部に対応するキャップとベース部材との間に
挟持する導波管/マイクロストリップライン変換器にお
いて、前記アンテナプローブは、その両端に前記マイク
ロストリップラインが接続された構成で、前記基板に取
り付けられている。According to the present invention, as described in detail above, a substrate provided with a microstrip line so that an antenna probe is located opposite to an opening of a waveguide is provided. In the waveguide / microstrip line converter sandwiched between the cap and the base member corresponding to the above, the antenna probe is attached to the substrate with the microstrip line connected to both ends. .
【0018】また、この変換器を用いたマイクロストリ
ップアレイアンテナにおいて、その導波管/マイクロス
トリップアレイ変換器が基板の中央部に配置され、各マ
イクロストリップラインを経由して、基板上の各アンテ
ナ素子に、相互に逆位相で給電することにより、更に
は、各マイクロストリップラインを経由して、基板上の
各アンテナ素子に給電される前記変換器の出力が、上記
マイクロストリップラインについて、相互に逆位相であ
ると共に、それぞれについてのアンテナ素子への給電方
向が反対である変換器と分配器を一体化することによ
り、マイクロストリップアレイアンテナの基板上での前
記変換器の取付スペースとアンテナ素子への分配構造に
費やすスペースを減らすことができ、アンテナ放射パタ
ーンの劣化を軽減できる。このため、高いアンテナ効率
を維持し、しかも、アンテナ素子の集積化を阻害しな
い。In a microstrip array antenna using this converter, the waveguide / microstrip array converter is disposed at the center of the substrate, and each antenna on the substrate passes through each microstrip line. By feeding the elements out of phase with each other, and further via each microstrip line, the output of the converter, which is fed to each antenna element on the substrate, By integrating the converter and the distributor, which are in opposite phases and the feeding directions to the antenna elements for each are opposite, to the mounting space of the converter and the antenna element on the substrate of the microstrip array antenna. Space for the distribution structure of the antenna can be reduced, and the deterioration of the antenna radiation pattern can be reduced. . Therefore, high antenna efficiency is maintained, and the integration of the antenna elements is not hindered.
【図1】本発明の実施の形態を(a)〜(c)で、それ
ぞれ、示すキャップの底面図、変換器全体の縦断側面図
および縦断端面図である。FIGS. 1A to 1C are a bottom view of a cap, a vertical side view of the entire converter, and a vertical end view, respectively, showing an embodiment of the present invention.
【図2】本発明に係わる変換器をマイクロストリップア
レイアンテナに適用した事例を示す模式的な概略平面図
である。FIG. 2 is a schematic plan view showing an example in which a converter according to the present invention is applied to a microstrip array antenna.
【図3】本発明の特徴部分を示す模式平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing a characteristic portion of the present invention .
【図4】本発明との比較のための、従来例を示す模式平
面図である。FIG. 4 is a schematic plan view showing a conventional example for comparison with the present invention.
【図5】同じく、従来例を示す模式平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view showing a conventional example.
1 ベース部材 2 導波管 3 プリント基板 4 アンテナプローブ 5(5a、5b) マイクロストリップライン 6 キャップ 7 キャビティ 8a、8b ポート 9a、9b アンテナ素子 A 導波管/マイクロストリップライン変換器 B マイクロストリップアレイアンテナの基板 a、b 給電ライン Reference Signs List 1 base member 2 waveguide 3 printed board 4 antenna probe 5 (5a, 5b) microstrip line 6 cap 7 cavity 8a, 8b port 9a, 9b antenna element A waveguide / microstrip line converter B microstrip array antenna Substrates a, b Feeding line
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−57303(JP,A) 特開 平2−171006(JP,A) 特開 平7−183724(JP,A) 特開 平4−46403(JP,A) 特開 平2−17001(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-57303 (JP, A) JP-A-2-171006 (JP, A) JP-A-7-183724 (JP, A) JP-A-4- 46403 (JP, A) JP-A-2-17001 (JP, A)
Claims (1)
ローブを位置するようにマイクロストリップラインを設
けた基板を、前記導波管の開口部に対応するキャップと
ベース部財との間に挟持する導波管/マイクロストリッ
プライン変換器を有するマイクロストリップアレイアン
テナにおいて、 前記アンテナプローブは、その両端に前記マイクロスト
リップラインが接続された構成であって、前記基板に取
り付けられており、 前記導波管/マイクロストリップライン変換器は、前記
基板の中央部に配置された状態で、平面アンテナ給電部
に装備され、各マイクロストリップラインを経由して、
基板上の各アンテナ素子に、相互に逆位相で給電するも
のであり、 その給電出力は、上記マイクロストリップラインについ
て、相互に逆位相であると共に、それぞれについてのア
ンテナ素子への給電方向が反対となっており、 前記マイクロストリップアンテナは、導波管/マイクロ
ストリップライン変換器に対して対称な回路である こと
を特徴とするマイクロストリップアレイアンテナ。1. A substrate provided with a microstrip line so that an antenna probe is positioned facing an opening of a waveguide, and a substrate provided between a cap corresponding to the opening of the waveguide and a base member. In a microstrip array antenna having a waveguide / microstrip line converter sandwiched therebetween, the antenna probe has a configuration in which the microstrip lines are connected to both ends thereof, and is attached to the substrate. The waveguide / microstrip line converter is mounted on the planar antenna feed section while being arranged at the center of the substrate, and is provided via each microstrip line.
The antenna elements on the substrate are fed in opposite phases to each other. The feed outputs of the microstrip lines are in opposite phases to each other, and the feed directions to the respective antenna elements are opposite . And the microstrip antenna is a waveguide / micro
A microstrip array antenna having a circuit symmetrical with respect to a stripline converter .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11940498A JP3308895B2 (en) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | Microstrip array antenna with waveguide / microstrip line converter |
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---|---|---|---|
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JPH11312909A JPH11312909A (en) | 1999-11-09 |
JP3308895B2 true JP3308895B2 (en) | 2002-07-29 |
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Family Applications (1)
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JP5590504B2 (en) * | 2009-08-31 | 2014-09-17 | 日立化成株式会社 | Triplate line interlayer connector and planar array antenna |
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JP6178672B2 (en) * | 2013-08-28 | 2017-08-09 | 新日本無線株式会社 | Circularly polarized patch array antenna device |
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- 1998-04-28 JP JP11940498A patent/JP3308895B2/en not_active Expired - Fee Related
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