JPH07170122A - 導波管スロットアレーアンテナ - Google Patents
導波管スロットアレーアンテナInfo
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- JPH07170122A JPH07170122A JP31376293A JP31376293A JPH07170122A JP H07170122 A JPH07170122 A JP H07170122A JP 31376293 A JP31376293 A JP 31376293A JP 31376293 A JP31376293 A JP 31376293A JP H07170122 A JPH07170122 A JP H07170122A
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- slots
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
波数変化に伴うビームチルトを小さくし、オフセット距
離の変化に伴ってスロットの共振長が変化するのを防止
する。 【構成】 導波管の中央部に給電点を設けるとともに、
スロットの管軸方向のピッチPをほぼλg/2(λg:
中心波長)に設定し、最大ビーム方向をアンテナの正面
からずらせて、スロットに周波数変化に対してビームチ
ルト角の偏位が少ない位相分布を持たせ、コセカント2
乗ビームを形成する。 【効果】 素子間隔が狭くなることによって生じる素子
相互間に与える影響を少なくすることができ、アレーの
設計を簡単にすることができる。
Description
る。本発明は電波の送信および受信に利用する。本発明
は、電磁波を給電する導波管に電磁波を漏洩させる複数
のスロットをアレー状に配列して形成し、その導波管そ
のものをアンテナ素子として利用する形態のアンテナに
関する。特に、コセカント2乗ビームを成形するアンテ
ナの改良に関する。
(長軸方向が管軸に平行であって導波管壁面を電磁波が
貫通するように設けた長孔)を間隔を設けて多数形成
し、導波管に給電した電磁波をこのスロットから漏洩さ
せて空間に電磁波ビームを形成する導波管スロットアレ
ーアンテナが知られている。図11は特開昭61−62
211号公報に開示された従来例構造である。すなわ
ち、矩形導波管の一つの面に複数のスロットを形成し、
この導波管の一端から給電を行うように構成されてい
る。この図に示す構造例ではスロットが配置された導波
管部分の両側に反射鏡が設けられアンテナ利得を大きく
するようになっている。
スロット1のピッチpは必ずしも導波管の形状により定
まる中心波長λgの2分の1に等しくなく、また、管軸
2からの各スロットのオフセット距離dは両端で小さく
中央部で大きくなるように形成されている。そしてこの
導波管に対する給電はこの導波管の開放端の一端から行
われる。
明の説明には直接関係がないので、反射鏡を省略した要
部形状を例示して説明する。また、この明細書で「給
電」という用語を用いるが、これはアンテナを送信アン
テナとして利用する場合に限るものではなく、この明細
書で説明するアンテナはすべて送信アンテナとしても受
信アンテナとしても利用することができる。さらに、
「スロット」は導波管の金属壁面に形成される孔である
が、物理的にはこの孔は電磁波に影響を及ぼすことが少
ない誘電体で埋められ、あるいは覆われて導波管内に雨
水等が侵入しないように工作される。
しては、特開昭61−62212号公報、および社団法
人電子通信学会「アンテナ工学ハンドブック」オーム社
1980年、223頁などに詳しい記載がある。
管スロットアレーアンテナは、導波管の端部から給電す
るため、周波数変化に伴う各スロットの位相ずれによ
り、ビームチルト角の周波数特性が大きくなってしまう
問題があった。
で、周波数変化に伴う各スロットの位相ずれにより生じ
るビームチルト角の周波数特性が大きくなることを防止
することができる導波管スロットアレーアンテナを提供
することを目的とする。
pで複数の長手方向スロットを形成した導波管スロット
アレーアンテナにおいて、この導波管に対する給電点が
前記複数のスロット配列のほぼ中央部に設けられたこと
を特徴とする。前記複数のスロットは、管軸に対して交
互に設けるオフセット距離dを一定値に設定して配置さ
れ、間隔pは前記導波管の形状により定まる中心波長λ
gのほぼ2分の1に等しく、前記複数のスロットの数
は、前記中央部から一方向にn個、他方向にn個であ
り、利用周波数fは、前記中心波長λgに対応する周波
数をfgとするとき、 f=fg(1±m) ただし 0≦m≦0.1 であることが望ましい。
ーム方向をアンテナ正面方向から適当にずらすことによ
って電流位相分布の傾きを無くし、管軸方向の素子間隔
(ピッチP)をすべてλg/2にする。その結果、素子
間隔が狭くなることによって生じる素子同士の相互影響
の問題が無くなり、アレーの設計を簡単にすることがで
きる。
給電されるので、周波数変化に伴うビームの偏移する角
度が、従来の導波管の端部からの給電に比べて約1/4
になる。さらに、導波管内を伝搬するエネルギーは、ア
レーの中央から両端に行くにつれて放射しながら減衰し
ていくため、コセカント2乗ビームの電流振幅分布が図
2に示すようにアレーの中央部から両端に向かってほぼ
一定の割合で減衰するので、放射素子であるスロットの
管軸からのオフセット距離dをほぼ一定にすることがで
き、オフセット距離の変化に伴いスロットの共振長が変
化するのを抑止することができる。
る。図1は本発明実施例の構成を示す斜視図である。
長手方向スロット1を形成し、この導波管に対する給電
部(給電点)5が複数のスロット1の配列のほぼ中央部
4に設けらる。複数のスロット1は、管軸2に対して交
互に設けるオフセット距離dを一定値に設定して配置さ
れ、間隔pは導波管の形状により定まる中心波長λgの
ほぼ2分の1に等しく、複数のスロット1の数は、中央
部4から一方向にn個、他方向にn個設けられる。本実
施例の場合はn=5として説明する。また、利用周波数
fは、中心波長λgに対応する周波数をfgとすると
き、 f=fg(1±m) ただし 0≦m≦0.1 である。
うに、導波管の中央部4から給電するとともに、スロッ
ト1の管軸方向の間隔をλg/2に設定し、最大ビーム
方向をアンテナの正面方向からずらせることにより、ス
ロット1に周波数変化に対してビームチルト角の偏位が
少ない位相分布を持たせ、これによりコセカント2乗ビ
ームを成形することにある。
るコセカント2乗ビームを実現する電流振幅分布を示す
図であり、その電流振幅分布はアレーの中心に対して対
象になっている。図3はそのときの電流位相分布を示し
たものである。図4および図6はコセカント2乗ビーム
の最大ビーム方向をアンテナ正面から1.75°下方向
にずらしたパターンを実現する電流分布である。ここ
で、最大ビーム方向を正面方向からずらすことにより、
図5に示すように電流位相分布の傾きを無くすことがで
きる。また、このように電流位相分布の傾きを無くすこ
とによってアレーの中心に対して上下それぞれのスロッ
トの位相が同相になるために、管軸2の方向の素子間隔
をすべてλg/2にすればよいことになる。
ついて説明する。図6および図7に中心周波数よりも約
4%周波数が低い場合の放射パターンと電流位相分布を
示し、図8および図9には約4%周波数が高い場合のも
のを示す。図6〜図9中、6は中心周波数における特
性、7は従来の給電方法による特性、8は本発明の給電
方法による特性である。図7および図9からわかるよう
に、周波数が中心周波数からずれると、導波管の端から
給電した場合の最大ビーム方向が中心周波数のパターン
のピーク軸に対して上下にチルトするのに対し、中央部
からの給電の場合は上側のみにずれる。さらに、図9か
らわかるように、それぞれの給電方法による最大ビーム
方向が、中心周波数のパターンに対して、ともに下側に
ビームチルトする場合においても、導波管の端から給電
した場合のチルトする角度が3°であるのに対して、中
央部からの給電による方法ではチルトする角度が1.5
°と半分である。中央部からの給電による方法では、最
大ビーム方向の利得が若干低下するが、Elevati
onの0°から40°下方にかけての範囲で利得の変化
が小さいことがわかる。
する際に、アレーの中央部から両端に向かって給電する
ことにより周波数変化に伴うビームチルトは小さくな
り、また、導波管内を伝搬するエネルギーは、アレーの
中央部4から両端に行くにつれて放射しながら減衰する
ため、コセカント2乗ビームの電流振幅分布が図2およ
び図4に示すようにアレーの中央部から両端に向かって
ほぼ一定の割合で減衰し、放射素子であるスロット1の
管軸2からのオフセット距離Dはほぼ一定となり、この
オフセット距離Dの変化に伴ってスロット1の共振長が
変化するのを抑止する。さらに、最大ビーム方向をアン
テナ正面方向から適当にずらすことによって、管軸2の
方向の素子間隔をすべてλg/2にすることができるこ
とになり、素子間隔が狭くなることによって生じる素子
が相互に影響しあう問題が無くなる。
セカント2乗ビームを成形するときに、周波数変化に伴
うビームチルトを小さくすることができるとともに、オ
フセット距離の変化に伴ってスロットの共振長が変化す
ることを防止することができる。さらに、素子間隔が狭
くなることによって生じる素子相互間で影響しあうこと
を少なくすることができ、アレーの設計を簡単にするこ
とができるなどの効果がある。
構成を示す斜視図。
セカント2乗ビームの電流振幅分布を示す図。
セカント2乗ビームの電流位相分布を示す図。
セカント2乗ビームの電流振幅分布を示す図。
セカント2乗ビームの電流位相分布を示す図。
より周波数が約4%低い場合の放射パターンを示す図。
より周波数が約4%低い場合の電流位相分布を示す図。
より周波数が約4%高い場合の放射パターンを示す図。
より周波数が約4%高い場合の電流位相分布を示す図。
を示す斜視図。
pで複数の長手方向スロットを形成した導波管スロット
アレーアンテナにおいて、この導波管に対する給電点が
前記複数のスロット配列のほぼ中央部に設けられたこと
を特徴とする。前記複数のスロットは、管軸に対して交
互に設けるオフセット距離dをほぼ一定値に設定して配
置され、間隔pは前記導波管の形状により定まる中心波
長λgのほぼ2分の1に等しく、前記複数のスロットの
数は、前記中央部から一方向にn個、他方向にn個であ
り、利用周波数fは、前記中心波長λgに対応する周波
数をfgとするとき、f=fg(1±m) ただし 0
≦m≦0.1であることが望ましい。
長手方向スロット1を形成し、この導波管に対する給電
部(給電点)5が複数のスロット1の配列のほぼ中央部
4に設けらる。複数のスロット1は、管軸2に対して交
互に設けるオフセット距離dをほぼ一定値に設定して配
置され、間隔pは導波管の形状により定まる中心波長λ
gのほぼ2分の1に等しく、複数のスロット1の数は、
中央部4から一方向にn個、他方向にn個設けられる。
本実施例の場合はn=5として説明する。また、利用周
波数fは、中心波長λgに対応する周波数をfgとする
とき、 f=fg(1±m) ただし 0≦m≦0.1 である。
する際に、アレーの中央部から両端に向かって給電する
ことにより周波数変化に伴うビームチルトは小さくな
り、また、導波管内を伝搬するエネルギーは、アレーの
中央部4から両端に行くにつれて放射しながら減衰する
ため、コセカント2乗ビームの電流振幅分布が図2およ
び図4に示すようにアレーの中央部から両端に向かって
ほぼ一定の割合で減衰し、放射素子であるスロット1の
管軸2からのオフセット距離dはほぼ一定となり、この
オフセット距離dの変化に伴ってスロット1の共振長が
変化するのを抑止する。さらに、最大ビーム方向をアン
テナ正面方向から適当にずらすことによって、管軸2の
方向の素子間隔をすべてλg/2にすることができるこ
とになり、素子間隔が狭くなることによって生じる素子
が相互に影響しあう問題が無くなる。
Claims (6)
- 【請求項1】 導波管に間隔pで複数の長手方向スロッ
トを形成した導波管スロットアレーアンテナにおいて、 この導波管に対する給電点が前記複数のスロット配列の
ほぼ中央部に設けられたことを特徴とする導波管スロッ
トアレーアンテナ。 - 【請求項2】 前記複数のスロットは、管軸に対して交
互に設けるオフセット距離dを一定値に設定して配置さ
れた請求項1記載の導波管スロットアレーアンテナ。 - 【請求項3】 間隔pは前記導波管の形状により定まる
中心波長λgのほぼ2分の1に等しい請求項1または2
記載の導波管スロットアレーアンテナ。 - 【請求項4】 前記複数のスロットの数は、前記中央部
から一方向にn個、他方向にn個である請求項1ないし
3のいずれかに記載の導波管スロットアレーアンテナ。 - 【請求項5】 n=5である請求項4記載の導波管スロ
ットアレーアンテナ。 - 【請求項6】 利用周波数fは、前記中心波長λgに対
応する周波数をfgとするとき、 f=fg(1±m) ただし 0≦m≦0.1 である請求項1ないし3のいずれかに記載の導波管スロ
ットアレーアンテナ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5313762A JP2833983B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 導波管スロットアレーアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5313762A JP2833983B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 導波管スロットアレーアンテナ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07170122A true JPH07170122A (ja) | 1995-07-04 |
JP2833983B2 JP2833983B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=18045224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5313762A Expired - Lifetime JP2833983B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 導波管スロットアレーアンテナ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2833983B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0702393A3 (en) * | 1994-09-16 | 1997-03-26 | Daihen Corp | Plasma processing apparatus for introducing a micrometric wave from a rectangular waveguide, through an elongated sheet into the plasma chamber |
JP2008167246A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Mitsubishi Electric Corp | 導波管アレーアンテナ |
US7952532B2 (en) | 2008-03-07 | 2011-05-31 | Nec Corporation | Antenna device, feed circuit, and radio-wave transmission/reception method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5132050A (ja) * | 1974-09-11 | 1976-03-18 | Kubota Ltd | |
JPS5194743A (ja) * | 1975-02-17 | 1976-08-19 |
-
1993
- 1993-12-14 JP JP5313762A patent/JP2833983B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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JPS5194743A (ja) * | 1975-02-17 | 1976-08-19 |
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US5843236A (en) * | 1994-09-16 | 1998-12-01 | Daihen Corporation | Plasma processing apparatus for radiating microwave from rectangular waveguide through long slot to plasma chamber |
JP2008167246A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Mitsubishi Electric Corp | 導波管アレーアンテナ |
JP4727568B2 (ja) * | 2006-12-28 | 2011-07-20 | 三菱電機株式会社 | 導波管アレーアンテナ |
US7952532B2 (en) | 2008-03-07 | 2011-05-31 | Nec Corporation | Antenna device, feed circuit, and radio-wave transmission/reception method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2833983B2 (ja) | 1998-12-09 |
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