JPH0486107A - 十字給電式方形導波管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〕 本発明は通信用アンテナ・放送用アンテナ等に用いて好
適の方形導波管スロットアレイアンテナに関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来の方形導波管内の伝播モードとしては、第５図の直
交座標系における電波伝播の説明図（同図（ａ）はｔ磁
界分布を示し、（ｂ）は電流分布を示す。）に示すよう
に、直交座標系で表される減衰の最も小さい基本モード
（ＴＥＩ。、　Ｔ　Ｅ　ｏ　ｒ波）が用いられる。した
がって方形導波管は、遮断周波数（遮断周波数をｆｌ、
光の速さをＣ１方形導波管の長辺をａとすると　ｆｔ＝
ｃ／２ａ）から他の高次モードの減衰域となるような周
波数　（ｆ、　（２０］−ｃ／ａ）までの範囲内で使用
されるため、長辺ａは、λを自由空間波長とするとａ−
λ／１．０６〜１．５６の範囲にあり、短辺すはほぼａ
　／　２となるのが一般的である。

そして、従来のスロットアレイアンテナは、上述のよう
な方形導波管の管壁にスロットを切ったものであり、こ
のアンテナでは、第６図の斜視図に示すように、管壁の
電流が半波長λｇ／２（λｇを管内波長とする）ごとに
方向が逆になるので、それに合わせてスロットの傾斜方
向も交互に逆になっている。これにより、一対のスロッ
トから放射される電波の合成電界のＺ成分は同位相とな
って加え合わされ、Ｙ成分は逆位相となって相殺される
。したがって、第６図のような配置の場合は、直線偏波
を放射する。

〔発明か解決しようとする課題〕

ところで、前述のような従来のスロットアレイアンテナ
は、レーダ用アンテナとしては好適であるか、垂直面ビ
ーノ、幅が１６°〜２０°と広いため利得が小さく通信
用アンテナ・放送用アンテナ等には不適である。

また、進行波型アンテナであるため、第７図（、）に示
すように、管内波長λｇが設定したスロ・ント間隔Ｓｐ
より短い場合、スロットｂ′から放射される電力の位相
よりスロットすから放射される電力の位相の方がＳｐ−
λｇだけ進むため、第７図（ｂ）ｉこ示すように、主ロ
ーブＰはａ方向へ傾き、逆に波長が長くなるとｂ方向へ
傾き、周波数か変化することによって指向性か変わって
しまう。

なおスロットアレイアンテナを複数並べると、ビーム幅
を狭くでき、かつ互いに直交する直線偏波を放射させた
りでき乙か、構造か複雑になり重量か増すとともｊこ、
生産コス［・か高くなる。

等の問題点かある。

本発明は、これらの問題点の解決をはかろうとするもσ
）で、筒車な構造で軽量となり生産コストを下けること
かでき、主ｔフープの変化による指向性のずれを防き、
周波数帯域の広域化かできる十字給電式方形導波管スロ
・ｌ、　ｈアレイアンチ→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、本発明の十字給電式方形導波管スロットアレ
イアンテナは、相互ｌこ離隔して対向するように配設さ
れたほぼ方形な一対の金属板と、上記一対の金属板のい
ずれか一方に縦横に列設された多数の電力放射用スｒ７
　／ｈとで構成さｈる方形導波線路と、同方形導波線路
に電力を供給可能な電力給電部とをそなえ、同給電部か
、電界方向を上記一対の金属板に平行でかつ、直交する
二つの独立な基本モー　ドのほぼ平面波として給電可能
なニーつの直交した独立の給電手段により構成されたこ
とを特徴としている。

〔作　　用〕

上述の本発明の十字給電式方形導波管スｌニア／ドアレ
イアンテナでは、給電手段によって方形導波線路空間へ
電力が供給されると、電力放射用スロットを通じてほぼ
同位相の電力が、独立した互いに直交する偏波として自
由空間へ放射される。

また、周波数の変化による主ローブの変動を防ぐ作用が
行なわれる。

〔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（ｃ）は本発明の一実施例としての十字給電
式方形導波管スロットアレイアンテナを示すもので、第
１図はその全体の斜視図、第２図はその電力放射用スロ
ットの配置の説明図、第３図（ａ）、（ｂ）いずれもそ
の指向性を説明する説明図、第４図（ａ）、（ｂ）、（
ｅ）はいずれもその方形導波線路空間への給電手段の変
形例を示す図である。

第１．２図１こ示すように、相互に寸法ｄだけ離隔して
対向するように幅Ｗが８コ０以上（ここでのλ、は自由
空間波長である）、長さしか８コ６以上となるは１よブ
５形な一対Ｊ〕金属板１．２か配設されており、金属板
】、２は高さｄ（λ、・７２以上）の金属板３により連
結されて方形導波管空間Ｓを形成している。金属板１に
は電力放射用スｒｉ　ソトｌａ、１ｂ７５；縦横に列設
されている。また、従来技術で説明したように、給電用
スロ／トｉａ、４ｂを管壁に設けられた二本の方形導波
管Ｓａ、Ｓｂが給電手段として金属板１．２のほぼ中心
付近で十字状に接続されて、方形導波管空間Ｓ内に設け
られている。

さら１コ、方形導波管空間Ｓ内には遅波回路どしての誘
電体が配設されている。

また、給電手段の二本の導波管Ｓａ、５ｂの接合の中心
部には、給電部６としての同軸の中心導体およびその周
りの絶縁体である誘電体か導波管と整合するような長さ
で導波管内に突出するように取付けられている。

上述の構成により、この実施例のものでは、給電部６と
しての同軸Ｉ：給電された電力は、方形導波管Ｓａ、Ｓ
ｂ内を伝播していき、その電力は給電用スロワＨａ、ｌ
ｂから同位相で方形導波管空間Ｓ内に給電され、第１図
に示すように、給電用スロット４ａからは、電界Ｅａの
基本モードで方形導波管空間Ｓ内をＸ方向に、また給電
用スロｚト４ｂからは、電界Ｅｂの基本モードで方形導
波管空間Ｓ内をＹ方向に伝播する。

このとき、給電用スロット４３からの給電電力は、第２
図に示すように、スロット間隔Ｓａをλｇａ（給電用ス
ロット４ａから給電された電力の管内波長）に設定され
ている電力放射用スロットｌａを励振し、電界の向きが
Ｅａとなる同位相の電力を自由空間に放射する。しかし
、電力放射用スロット１ｂは励振されない。

同様に、給電用スロワｔｉｂからの給電電力は、第２図
に示すように、スロット間隔ｓｂをλｇｂ（給電用スロ
ワＨｂから給電された電力の管内波長）に設定されてい
る電力放射用スロワＨｂを励振し、電界の向きがＥｈと
なる同位相の電力を自由空間に放射する。しかし電力放
射用スロット１ａは励振されない。よってスロットｌａ
、ｌｂからは各々が独立で電界かＥａ、Ｅｂのように直
交する直線偏波を放射することができる。

このようＩこスロットｌａ、Ｉｂは縦横に多数個（例え
は数十個）ずつ設けられているので指向性が鋭くなり、
利得が上がる さらに、第３図（ａ）、（ｂ）に示すように、給電手段
５ａ、５ｂからの方形導波管空間Ｓ内に給電された電力
の伝播方向を対称にさせることにより、給電電力の周波
数が変化しても左側の主ローブＰ１と右側の主ローブＰ
２とは互いに対称な方向に傾くことｌこなり、その双方
の主ローブＰＩ、Ｐ２を合成してできたアンテナ全体と
しての主ローブＰの方向は、一定になる。

さらに、遅波回路によって、管内波長λｇを自由空間波
長λ。に比べ短縮されているので、グレーティングロー
ブの発生を抑制できる。

次に、給電手段の変形例について説明すると、上述の実
施例では、従来技術で説明したようなスロット配置のス
ロットアレイアンテナで給電しているが、この外に、第
４図（ａ）に示したものでは、方形導波９５ｃの管壁に
スロワＨｃが配置される。

このとき、スロット間隔Ｓｃは、方形導波管ｓＣ内の管
内波長λｇと等しくなっている。この構造により、上記
の実施例の場合と同様な電界を方形導波管空間Ｓ内に発
生することができる。

またその他にも、給電手段としては、第４図（ｂ）や第
４図（Ｃ）に示すようなマイクロストリップライン７で
同相給電することもできる。

なお第４図（Ｃ）中の符号８は導体板、８ａはスロット
、９は誘電体をそれぞれ示している。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の十字給電式方形導波管ス
ロットアレイアンテナによれば、方形導波管空間に二つ
の直交した独立の電界で給電しかつ、基本モードとして
各々の電界が対称に伝播するように給電したことにより
、放射用スロットから互いに直交する直線偏波を放射す
ることができるとともに、給電電力の周波数変化による
アンテナ全体としての主ローブの方向の移動を防ぐこと
ができるため、通常の進行波型アンテナと同等の利得を
得た場合、周波数特性の広帯域化が可能になるという効
果ないしは利点を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

＄１〜３図およびｖｇ４図（ａ）、同（ｂ）ならびに同
（Ｃ）は本発明の一実施例としての十字給電式方形導波
管スロットアレイアンテナを示すもので、第１図はその
全体の斜視図、第２図はその電力放射用スロットの配置
の説明図、第３図（ａ）、（ｂ）はいずれもその指向性
を説明する説明図、第４図（ａ）。 （ｂ）、（ｃ）はいずれもその方形導波線路空間への給
電手段の変形例を示す図であり、第５〜７図は従来の技
術を示すもので、第５図（ａ）、　（ｂ）はその直交座
標系における電波伝播の説明図、第６図はそのスロット
アレイアンテナの斜視図、第７図（ａ）。 （ｂ）はその指向性を説明する説明図である。 １．２・・・金属板、Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｂ’・・・電力放
射用スロット、３・・・金属壁、４ａ、４ｂ、４ｃ・・
・給電用スロット、５ａ。 ５ｂ、Ｓｃ・・・方形導波管、６・・・給電部の同軸の
ピン、Ｓ・・・方形導波管空間、Ｓ　ａ、　Ｓ　ｂ、　
Ｓ　ｃ、　Ｓ　ｐ・・・スロット間隔、ｄ・・・方形導
波線路の高さ、Ｗ・・・方形導波線路の幅、Ｌ・・・方
形導波線路の長さ、Ｐ、Ｐｌ、Ｐ２・主’−”　、７・
・・マイケロストリ・１７’、８・・・導体板、８３・
・又「フ・・・ト、９・・誘電体。 代理人　弁理士　飯　沼　義　彦 同　　　　安　　　達　　　功 第 図 第 図 （ｂ） 第 図 第 図 （ｂ） 第 （ａ） （ｂ） 第 図 第７図 （ａ） ／ ！ （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 相互に離隔して対向するように配設されたほぼ方形な一
   対の金属板と、上記一対の金属板のいずれか一方に縦横
   に列設された多数の電力放射用スロットとで構成される
   方形導波線路と、同方形導波線路に電力を供給可能な電
   力給電部とをそなえ、同給電部が、電界方向を上記一対
   の金属板に平行でかつ、直交する二つの独立な基本モー
   ドのほぼ平面波として給電可能な二つの直交した独立の
   給電手段により構成されたことを特徴とする、十字給電
   式方形導波管スロットアレイアンテナ。