JP5334242B2 - 受信イメージングアンテナアレイ - Google Patents
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Description
又、本出願人が提案した平面八木宇田アンテナは、空間分解能はよいが、アレイにしたとき、隣接するアンテナ素子同士により干渉が起きて周波数特性に大きな谷ができてしまい、周波数掃引を行う広帯域アンテナとしては不向きである。又、プリント基板が薄いことから、機械強度に欠ける問題がある。
以下、本発明を一次元アンテナアレイに具体化した第1実施形態を図1及び図2を参照して説明する。図1(a)はフレーム20Aの斜視図、図1(b)は裏返したフレーム20Aの斜視図、図1(c)は誘電体基板30の斜視図、図1(d)は裏返した誘電体基板30の斜視図、図1(e)はフレーム20Bの斜視図、図1(f)はフレーム20Aの給電部の拡大図である。図2(a)は一次元アンテナアレイの全体の斜視図、図2(b),(c)は誘電体基板30の給電部の拡大図、図2(d)は導波管43の断面図である。
フレーム20Aの板部40の重合面には、給電線を通すために、図1(f)に示すように、溝42に並設するように、枠部50側に開口する切欠溝46が形成され、該切欠溝46と溝42間は凹溝47により連通されている。
前記各枠部50は、開口部51をそれぞれ備えていることから、一対のフレーム20A,20B間に誘電体基板30を挟着して、この一次元アンテナアレイを組立てた後、前記回路を構成する各部品をマイクロストリップ線路31に開口部51を介して取付け可能である。
次に、上記の一次元アンテナアレイを使用した応用例を図4を参照して説明する。なお、前記実施形態で説明した各構成に相当する構成については、同一符号を付して、その説明を省略する。
次に、上記の一次元アンテナアレイ100を、一次元アンテナアレイ100の導波管43の並設方向とは直交する方向に複数個重ね合わせることにより、二次元アンテナアレイ300を構成した応用例を図5を参照して説明する。二次元アンテナアレイ300は、マイクロ波イメージング(Microwave Imaging)に応用できる二次元検出器として機能する。マイクロ波イメージングとは、マイクロ波でプラズマなど物体の画像を撮像することである。
(1) 本実施形態の受信イメージングアンテナアレイとしての一次元アンテナアレイは、一端が相互に同じ方向を指向するように開口するとともに他端が閉塞された溝42が複数個並設された板部40と、板部40の溝42の閉塞端42a側に隣接して設けられ、溝42の延出方向及び溝42の並設方向と直交する方向に開口する開口部51を有する枠部50とを備えた一対のフレーム20A,20Bを備える。そして、両フレーム20A,20Bが互いに重ね合されることにより、各フレーム20A,20Bの導波管用の溝42が相対することにより複数の導波管43が形成されるとともに枠部50が重ね合わされている。又、一対のフレーム20A,20Bの板部40と枠部50間に挟着され、マイクロストリップ線路31(給電線)及びディスクリートの能動素子を含むマイクロ波受信回路60が複数搭載され、各マイクロ波受信回路60が枠部50の共通の開口部51から露出される共通の誘電体基板30とを備えている。さらに、複数のマイクロ波受信回路60が各導波管43と電磁的に接続されている。
(8) 第1実施形態は、導波管43にホーン45を備えた構成の一次元アンテナアレイであるため、高ゲインと高指向性を備えた一次元アンテナアレイとすることができる。又、この一次元アンテナアレイを応用した図5に示す二次元アンテナアレイ300においても、高ゲインと高指向性を備えた二次元アンテナアレイとすることができる。そして、立体的なホーンとなるため、平面ホーンとして働くテーパースロットアンテナと比較して、高ゲインと高指向性を得ることができる。
○ 前記第1実施形態では、導波管内にミキサダイオードが設置されていた。これを以下のように変更して実施しても良い。図2(b)に示すように、誘電体基板30において、前記マイクロストリップ線路31の先端からL字状に屈曲されて、溝42内に突出する給電部32を設ける。この結果、図2(d)に示すように、導波管43が、前記給電部32を囲む形となる。これは、導波管−同軸変換器と同一の作用を持ち、水平方向の偏波をもつマイクロ波を送受信できる。すなわち、導波管43と前記マイクロストリップ線路31とが前記構成により電磁的に接続され、信号の伝搬を行うことが可能となる。給電部32と接地導体パターン33は接触してはいけないので、これらの間にはギャップ32aが設けられている。ギャップ32aの幅は広すぎると感度が落ちるので導波管の幅bの30%程度あれば良い。なお、給電部32と、導波管43の閉塞端42a(すなわち、導体端部)までの距離d(図1(f)、図2(b)参照)は、波長に応じて最適化する。なお、図1(f)及び図2(b)において、mは給電部32の位置を示している。ただし、この実施形態ではマイクロ波の周波数が高くなるにつれてマイクロストリップ線路での減衰が大きくなるため、低周波マイクロ波受信の場合に有力な実施形態である。これを第2実施形態とよぶ。
31…マイクロストリップ線路、32…給電部、32a…ギャップ、
33…接地導体パターン、34…ネジ挿通孔、34a…ノックピン貫通孔、
35…接地導体引き出し線路、36…ミキサダイオードチップ、
40…板部、41…ねじの頭が埋もれる形の貫通孔、
41a…ノックピン貫通孔、41b…ネジ挿通孔、
42…溝、42a…閉塞端、43…導波管、
44…ホーン形成凹部、45…ホーン、
46…切欠溝、47…凹溝、50…枠部、
51…開口部、60…マイクロ波受信回路、
100…一次元アンテナアレイ、200…マイクロ波発生手段、
300…二次元アンテナアレイ。
Claims (3)
- 一端が相互に同じ方向を指向するように開口するとともに他端が閉塞された導波管用の溝が複数個並設された板部と、前記板部の前記溝の閉塞端側に隣接して設けられ、前記溝の延出方向及び前記溝の並設方向と直交する方向に開口する開口部を有する枠部とを備えた一対のフレームであって、両フレームが互いに重ね合されることにより、各フレームの導波管用の溝が相対することにより複数の導波管が形成されるとともに前記枠部が重ね合される一対のフレームと、
前記一対のフレームの板部と枠部間に挟着され、給電線及びディスクリートの能動素子を含むマイクロ波受信回路が複数搭載され、前記枠部の開口部を共通の開口部として、該開口部から各前記マイクロ波受信回路が露出される共通の誘電体基板とを備え、
前記複数のマイクロ波受信回路が各前記導波管と電磁的に接続されて、一次元アンテナアレイとして構成されている受信イメージングアンテナアレイ。 - 各前記溝の開口端側には、先端に行くほど広がるホーン形成凹部が形成され、前記一対のフレームが重合状態で前記ホーン形成凹部により前記導波管に連通するホーンが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の受信イメージングアンテナアレイ。
- 請求項1又は請求項2に記載のアンテナアレイが、複数個互いに重なるように配置されて二次元アンテナアレイに構成されていることを特徴とする受信イメージングアンテナアレイ。
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