JPS6230409A - Slot array antenna unit - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はスロット・アレー・アンテナ装置に関するもの
で、とくに共振型スロット導波管を用いた平面状スロッ
ト・アレー・アンテナであって、二端共振型スロット・
アレー給電装置を具備するものに関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a slot array antenna device, and in particular to a planar slot array antenna using a resonant slot waveguide. Resonant slot・
This invention relates to a device equipped with an array power supply device.

［従来の技術］ 従来は、スロット・アレー・アンテナは一端給電方式を
用いて、その給電を行なっていた。この方式においては
、導波管の一端部を介して給電が行なわれると、該導波
管の他端部に導波管短絡面が形成されて、導波管内に定
在波が発生する。この定在波のパターンにおける適宜の
複数の点くそれぞれ電圧または電流の波高値に対応する
点）には、並列スロットまたは直列スロットを配置して
、適正な振幅および位相をもった放射を行なわせるよう
にしている。この場合、ある周波数帯域にわたって導波
管内の定在波パターンが前記スロットの形成個所により
変動し、その結果スロットの蚤幅および位相に誤差が生
ずる。こうした誤差の大きさは、設計中心周波数からの
変動ｍに比例して増大するが、前記導波管の長さ、ひい
ては前記スロットの形成数に応じても増加する。なお、
一端給電方式においては、導波管のスロットを４個以上
とした場合、利用可能な帯域幅は±１％程度である。[Prior Art] Conventionally, slot array antennas have been fed using a single-end feeding method. In this system, when power is supplied through one end of the waveguide, a waveguide short-circuit surface is formed at the other end of the waveguide, and a standing wave is generated within the waveguide. Parallel slots or series slots are placed at appropriate multiple points in this standing wave pattern (each corresponding to the peak value of voltage or current) to ensure radiation with appropriate amplitude and phase. That's what I do. In this case, the standing wave pattern within the waveguide varies over a certain frequency band depending on the location where the slot is formed, resulting in errors in the slot width and phase. The magnitude of such an error increases in proportion to the variation m from the design center frequency, but also increases in accordance with the length of the waveguide and, ultimately, the number of slots formed. In addition,
In the one-end feeding system, when the waveguide has four or more slots, the usable bandwidth is about ±1%.

一端給電方式における帯域幅特性を向上させるためには
、Ｅ面Ｔ接合やＨ面Ｔ接合を用いた給電方式がこれまで
採用されてきた。このうち、まずＥ面Ｔ接合を用いた給
電方式は、要するに２個の一端給電装置の各給電点をＥ
面導波管Ｔ接合により互いに結合したもので、これら２
−の一端給電装置の各々と関連する導波管長（およびス
ロット数）を減少させることによる改善効果が得られる
。In order to improve the bandwidth characteristics of the one-end feeding system, feeding systems using an E-plane T junction or an H-plane T junction have been adopted so far. Among these, the first power feeding method using an E-plane T junction is to connect each power feeding point of two one-end power feeding devices to E
These two are connected to each other by a planar waveguide T-junction.
- an improvement is achieved by reducing the waveguide length (and number of slots) associated with each single-ended feed device;

しかしながらこうしたＥ面給電方式においては、スロッ
ト間の間隔を均等に保つために、１個のスロットをＥ面
Ｔ接合部の直下に配置しなければならないという問題が
ある。このような位置におけるスロットは、Ｅ面Ｔ接合
部に対する相互結合効果のために、広い周波数帯域にわ
たって位相や振幅に変動を生じさせ、これが当該アレー
中の他のスロットにおける位相や振幅と相当に異なった
ものとなる。このように、Ｅ面給電部直下のスロットに
おける位相や振幅が相当具ったものとなるため、Ｅ面Ｔ
接合を用いることにより本来骨られる筈の帯域幅上の利
点が、はとんど相殺されてしまう結果となる。However, such an E-plane feeding system has a problem in that one slot must be placed directly below the E-plane T-junction in order to maintain equal spacing between the slots. The slots at such locations will exhibit phase and amplitude variations over a wide frequency band due to mutual coupling effects on the E-plane T-junctions, which will be significantly different from the phase and amplitude at other slots in the array. It becomes something. In this way, the phase and amplitude in the slot directly under the E-plane power feeding section are considerably improved, so the E-plane T
The bandwidth advantage that would otherwise be achieved by using a bond is often offset.

上記のような１面（直列）■接合に代えてＨ面（並列）
Ｔ接合を用いることにより、スロット導波管に対する給
電点は上述のようにスロット直下にこれを位置させる代
りに、２個のスロット間の途中に設けることが可能とな
る。しかしながら、（導波管遮断効果が生ずるのを避け
るためには）Ｈ面給電部はその幅を１／２波長としなけ
ればならないので、該給電部がその近傍における２個の
スロットと結合することになって、Ｅ面給電方式とした
場合と木質的に同等の帯域幅上の制約が課される結果と
なる。1 plane (series) as above ■H plane (parallel) instead of junction
By using a T-junction, the feed point for the slot waveguide can be provided midway between two slots instead of being located directly below the slot as described above. However, since the width of the H-plane feed must be 1/2 wavelength (to avoid waveguide blocking effects), it is difficult for the feed to couple with two slots in its vicinity. As a result, the same bandwidth constraints as in the E-plane feeding system are imposed.

大型アレー・アンテナの場合、給電マニホルドの複雑度
を適当な限界内に収める必要上、上記方式のうち何れか
を用いて、帯域幅を２．５％以下とするのが通常であっ
た。また開口照射の振幅および位相は、中心周波数のプ
ラス１％で著しく劣化しはじめる、なお、共振型導波管
アレイの一端給電方式については、アンテナに関する多
数の著作物に記述されているが、さらに詳細に述べてい
るものとしては例えばジョンソン（Ｊｏｈｎｓｏｎ　）
およびジエイシク（Ｊａｓｉｋ　）の［アンテナ工学ハ
ンドブック］　（＾ｎｔｅｎｎａ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉ
ｎｇ　１ｌａｎｄｂｏｏｋ）、第２版第９章（１９８４
年および１９６１年）にその記載がある。For large array antennas, one of the above approaches has typically been used to achieve bandwidths of 2.5% or less due to the need to keep feed manifold complexity within reasonable limits. In addition, the amplitude and phase of aperture irradiation begin to deteriorate significantly at +1% of the center frequency.Note that the single-end feeding system for resonant waveguide arrays is described in numerous works related to antennas; For example, Johnson describes it in detail.
and Jasik's [Antenna Engineering Handbook] (^ntenna Engineeri)
ng 1landbook), 2nd edition Chapter 9 (1984
and 1961).

添付図面の第１図は平面状スロット・アレー・アンテナ
１０の一般的な構造を示すもので、このスロット・アレ
ー・アンテナ１０は、偏波板１２と、長手方向並列スロ
ット板１４と、回転直列スロット板１６と、給電マニホ
ルド１８とを有し、直列導波管により１列の直列スロッ
ト１７を励振することによって、マイクロ波ＲＦエネル
ギを並列導波管内に結合させるようにしである。（ただ
し、これら直列導波管素子は上記直列スロット板１６の
裏側に設けであるため、この図面では見えない。）また
並列導波管は並列スロワ＋を励振するものであり、これ
らの並列スロットは放射素子としてはたらく、なお上記
スロットはすべて、同一の導波管から給電される相隣る
スロットから１／２導波管波長くλｇ／２）だけ隔てで
ある。FIG. 1 of the accompanying drawings shows the general structure of a planar slot array antenna 10, which consists of a polarizing plate 12, a longitudinally parallel slot plate 14, and a rotating series It has a slot plate 16 and a feed manifold 18, and is configured to couple microwave RF energy into the parallel waveguides by exciting a row of series slots 17 with the series waveguides. (However, since these series waveguide elements are provided on the back side of the series slot plate 16, they are not visible in this drawing.) Also, the parallel waveguides are for exciting the parallel thrower +, and these parallel slots acts as a radiating element, where all the slots are separated by 1/2 waveguide wave length λg/2) from adjacent slots fed from the same waveguide.

第２ａ図は直列スロット用の導波管給電システムの従来
例を示すものである。直列スロット導波管２４の各々は
、給電マニホルド１８により、その一端部に給電される
。直列スロットを適正に励振するのに必要な定在波は、
導波管の反対端の導波管の短絡壁２３により生成される
。なお、使用目的によっては、可変位相シフタ２２を追
加使用して当該アンテナの放射パターンを走査するよう
にしてもよい。FIG. 2a shows a conventional example of a waveguide feeding system for series slots. Each of the series slot waveguides 24 is powered at one end thereof by the power supply manifold 18. The standing wave required to properly excite the series slot is:
It is created by a shorting wall 23 of the waveguide at the opposite end of the waveguide. Note that depending on the purpose of use, the variable phase shifter 22 may be additionally used to scan the radiation pattern of the antenna.

さらに他の形式の従来技術において、直列スロットアン
テナは第２ｂ図に示すように給電される。In yet another type of prior art, series slot antennas are fed as shown in Figure 2b.

この例では、Ｅ面導波管Ｔ接合１００がらのＲＦエネル
ギがＥ面Ｔ接合部１１４及び１１６を介して２個の直列
スロット導波管１０２及び１０４に分割される。これら
の導波管１０２．１０４の外側端における短絡壁１０６
により適宜の定在波が生成されて、直列スロット１０８
，１１０．１１２等によりアンテナの正面にＲＦエネル
ギが結合される。この定在波を適正なものとするために
は、上記導波管短絡壁１０６は図示のように最端部のス
ロットから１／２波長（λｇ／２）だけ隔たっているこ
とが必要である。In this example, the RF energy from E-plane waveguide T-junction 100 is split into two series slot waveguides 102 and 104 via E-plane T-junctions 114 and 116. Shorting walls 106 at the outer ends of these waveguides 102, 104
An appropriate standing wave is generated by the series slot 108.
, 110, 112, etc., RF energy is coupled in front of the antenna. In order to make this standing wave appropriate, the waveguide shorting wall 106 needs to be separated from the slot at the end by 1/2 wavelength (λg/2) as shown in the figure. .

［発明が解決しようとする問題点］ 上記導波管１０２．１０４の反対側の端面における導波
管短絡壁も、上記同様λ９／２の間隔を必要とするもの
ではあるが、実際には、図から判るように、これらの各
短絡壁に対してはわずかに１／４波長分の空間を利用で
きるにすぎない（これはアレーグリッドの構成上、λｇ
／２の直列スロット開隔を常に確保しておく必要がある
ことによる）。このため従来のアンテナにおいては、折
返し短絡部１１８を設けて角度１８０°のＥ面一がりを
形成することによって、短絡壁と最端部スロットとの間
に必要なλ９／２の間隔を得るようにしている。こうし
た折返し短絡部構造は、本来の導波管短絡回路を近似的
に実現するものに過ぎず、その結果得られるアレーの周
波数帯域幅は限られたものであり、当該アンテナの製作
および組立て上、様々な問題を提起することになる。[Problems to be Solved by the Invention] Although the waveguide shorting walls on the opposite end faces of the waveguides 102 and 104 also require a spacing of λ9/2 as described above, in reality, As can be seen from the figure, only 1/4 wavelength space can be used for each of these shorting walls (this is because of the array grid configuration, λg
This is due to the need to always maintain a serial slot spacing of /2). For this reason, in the conventional antenna, the necessary distance of λ9/2 is obtained between the shorting wall and the endmost slot by providing the folded shorting part 118 to form an E plane with an angle of 180°. I have to. This folded short circuit structure only approximates the original waveguide short circuit, and the frequency bandwidth of the resulting array is limited, making it difficult to manufacture and assemble the antenna. This will raise various issues.

前記スロットのうち、とくに図示スロット１１０．１１
２はＥ面■接合部１１４．１１６の直下にそれぞれ位置
しており、このため各Ｔ接合部に対して直接結合効果を
示すことになって、これらのスロット１１０．１１２に
ついて位相および振幅上の誤差が生ずる結果となる。か
くしてこのようなスロット１１０，１１２の存在もまた
、当該アンテナにおける使用帯域幅に制約を加える別の
要因となるのである。Among the slots, especially the illustrated slots 110.11
2 are located directly below the E-plane ■ junctions 114 and 116, and therefore exhibit a direct coupling effect for each T-junction, resulting in phase and amplitude changes for these slots 110 and 112. This results in an error. Thus, the existence of such slots 110 and 112 also becomes another factor that limits the usable bandwidth of the antenna.

［発明の目的］ かくて本発明の目的は、周波数帯域幅を実質的に増大さ
せたスロット・アレー・アンテナ装置を提供することに
ある。[Object of the Invention] Thus, an object of the present invention is to provide a slot array antenna device in which the frequency bandwidth is substantially increased.

本発明の第２の目的は、スロット・アレー・アンテナの
帯域幅特性を一端給電方式を用いた場合にくらべて実質
的に向上させるようにした給電方式を提供することにあ
る。A second object of the present invention is to provide a feeding system that substantially improves the bandwidth characteristics of a slot array antenna compared to the case where a single-end feeding system is used.

本発明の第３の目的は、スロット・アレー・アンテナの
開口照射の振幅および位相精度を実質的に向上させるこ
とにある。A third object of the present invention is to substantially improve the amplitude and phase accuracy of the aperture illumination of a slot array antenna.

［問題点を解決しようとするための手段］このようなら
目的を達成づべく本発明は、直列スロットの給電にも並
列スロットの給電にも適用可能な二端共振スロット・ア
レー給電方式を具備するスロット・アレー・アンテナ装
置を提供するものであり、１／２導波管波長の間隔をも
って相隔てた並列もしくは直列スロットをそなえた共振
導波管部に対して、その両端から給電ないし励振を行な
うようにしたものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention includes a two-end resonant slot array power supply system that is applicable to both series slot power supply and parallel slot power supply. This provides a slot array antenna device, in which power is fed or excited from both ends of a resonant waveguide section provided with parallel or series slots spaced apart by 1/2 waveguide wavelength. This is how it was done.

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第３ａ図および第３ｂ図は本発明によるアンテナ装置の
一実施例における二端直列スロット給電方式２６を示す
もので、この二端直列スロット給電方式２６は、Ｅｉｉ
ｉＴ接合２８（第３ａ図）あるいは１」面Ｔ接合３０（
第３ｂ図）としたＴ接合部と、一対の導波管部３２．３
４と、同じく一対のＥ面導波管曲がり部３６．３８とか
らなっている。3a and 3b show a two-end series slot feeding system 26 in an embodiment of the antenna device according to the present invention, and this two-end series slot feeding system 26 is based on Eii
iT junction 28 (Figure 3a) or 1'' plane T junction 30 (
3b) and a pair of waveguide sections 32.3.
4 and a pair of E-plane waveguide bends 36 and 38.

上記一対の導波管部３２．３４および一対のＥ面導波管
曲がり部３６．３８は、セプタム（隔壁部）４０によっ
て形成されるものである。このセプタム４０は導波管４
２を異通して、すべて（ｎ個）のスロット４４をＴ接合
部２８／３０から分離する。上記一対のＥ面導波管曲が
り部３６．３８は、このセプタム４０の両端と導波管４
２の両端面との間のスペースにより形成され、このスペ
ースによって前記一対の導波管部３２．３４を互いに結
合している。なお該セプタム４０の厚みは導波管波長よ
りもこれをはるかに小さくすることによって、当該アン
テナの全体の厚みが最小限のもので済むようにする。ま
た上記スロット４４の直列抵抗値は導波管入力部５０に
対してインピーダンスマツチングが得られるようにこれ
を選定する。The pair of waveguide sections 32 , 34 and the pair of E-plane waveguide bend sections 36 , 38 are formed by a septum (partition wall section) 40 . This septum 40 is the waveguide 4
2 to separate all (n) slots 44 from T-junctions 28/30. The pair of E-plane waveguide bends 36 and 38 are connected to both ends of the septum 40 and the waveguide 4.
2, and this space connects the pair of waveguide sections 32 and 34 to each other. By making the thickness of the septum 40 much smaller than the waveguide wavelength, the overall thickness of the antenna can be minimized. Further, the series resistance value of the slot 44 is selected so as to obtain impedance matching with respect to the waveguide input section 50.

以上の記載から理解されるように、本発明によるアンテ
ナ装δにおける二端給電型スロット・アレー給電方式の
典型的な設計条件は下記の通りである。As can be understood from the above description, typical design conditions of the slot array feeding system of the two-end feeding type in the antenna device δ according to the present invention are as follows.

１、Ｈ面またはＥ面下接合部はセプタムによりこれをス
ロットから分離する。その際、Ｅ面Ｔ接合部（第３ａ図
）は直列スロットの上方に位置させ、また１−１面Ｔ接
合部（第３ｂ図）は２個の直列スロットの中間点に位置
させる。1. The H-plane or E-plane subjunction is separated from the slot by a septum. In this case, the E-plane T-junction (FIG. 3a) is located above the series slot, and the 1-1 plane T-junction (FIG. 3b) is located at the midpoint between the two series slots.

２、一端給電ユニットにおける計ｎ個の直列スロットの
正規化共振スロット抵抗の和は、これを２とする。2. The sum of the normalized resonant slot resistances of a total of n series slots in the one-end power supply unit is 2.

３、導波管のループ長はこれをほぼｎλｊとする。3. The loop length of the waveguide is approximately nλj.

４、　ｎ　　＞　ｎ　２としたとき、ｎ１個の直列スロ
ットからなるアレーと０２個の直列スロットからなるア
レーのＴ接合部入力部に結合する導波管の長さは（ｎ　
　−ｎ２）λ９／２でなければならない。4. When n > n 2, the length of the waveguide coupled to the T-junction input of the array consisting of n1 series slots and the array consisting of 02 series slots is (n
-n2) must be λ9/2.

５、８面Ｔ接合部にしても、あるいはＥ面Ｔ接合部にし
ても、そのオフセット量は±ｏ、ｏｉ％λ９を越えては
ならない。Whether it is a 5 or 8-plane T-junction or an E-plane T-junction, the offset amount must not exceed ±o, oi%λ9.

次に上述のように構成した本発明によるアンテナ装置に
おける二端給電方式について、理想的なト１面曲がりお
よび同じく理想的なＥ面曲がりを用いた８直列スロット
導波管を理論的に分析することにより、その性能の向上
度を示すこととする。Next, regarding the two-end feeding system in the antenna device according to the present invention configured as described above, an 8-series slot waveguide using an ideal T-plane bend and an ideal E-plane bend will be theoretically analyzed. By doing so, we will show the degree of improvement in performance.

ただし、スロットはすべて同等なものとし、またその正
規化抵抗値は０．２５とする。理想的な電流と比較した
放射電流分布を第５ａ図および第５ｂ図に示す。この１
１ｉ射電流は、中心周波数から±１．８％の範囲内でず
れていることが、計算の結果判明している。対称型のカ
ーブはＴ接合部を中心に配置した場合の計ｎ結果を示す
ものであり、また非対称型のカーブで示すものはＴ接合
部を中心から１／２導波管、波長だけずらした点に配置
した場合の計膵結果である。なお、放射電流の振幅や位
相の変動は、３．６％帯域幅にわたる対称型給電パター
ンとしたとき、それぞれわずか０．１６ｄＢ、３．５°
である。このような放射電流分布の変動は、■接合部の
オフセットｍをλび／２とすると、振幅および位相につ
いてそれぞれ０．４４ｄＢ、１３°に増大する。However, all slots are assumed to be equal, and their normalized resistance value is assumed to be 0.25. The radiation current distribution compared to the ideal current is shown in Figures 5a and 5b. This one
As a result of calculation, it has been found that the 1i injection current deviates from the center frequency within a range of ±1.8%. The symmetrical curve shows the total n results when the T-junction is placed at the center, and the asymmetrical curve shows the result when the T-junction is shifted by 1/2 waveguide and wavelength from the center. This is the total pancreas result when placed at points. Note that the amplitude and phase fluctuations of the radiated current are only 0.16 dB and 3.5°, respectively, when using a symmetric feed pattern over a 3.6% bandwidth.
It is. Such fluctuations in the radiation current distribution increase to 0.44 dB and 13° in amplitude and phase, respectively, when the offset m of the junction is λ/2.

次に一端給電方式と二端給電方式について、それぞれ８
スロツト・アレーとした場合の理論的特性を比較した結
果を第１表に示す。この第１表は、３．６％帯域幅以内
の８スロツト給電に対する放射電流分布と入力電圧定在
波比（ＶＳＷＲ）についての一端部直列スロット給電方
式と二重端部直列スロット給電方式を比較して示したも
ので、ここに示した数値は、３．６％帯域幅について計
算した結果得られたものである。この表から、二端給電
方式は一端給電方式にくらべて、帯域幅特性が向上して
いることが明らかである。Next, for the one-end feeding method and the two-end feeding method, 8
Table 1 shows the results of a comparison of theoretical characteristics when used as a slot array. This Table 1 compares single-ended series slot feeding and double-ended series slot feeding in terms of radiated current distribution and input voltage standing wave ratio (VSWR) for 8-slot feeding within 3.6% bandwidth. The numbers shown here were obtained as a result of calculations for a 3.6% bandwidth. From this table, it is clear that the two-end feeding method has improved bandwidth characteristics compared to the one-end feeding method.

（制作例） 本発明のアンテナ装置に適用される第４ａ図のＥ面導波
管曲がり部、および第４ｂ図のＨ面導波管曲がり部を有
する二端直列スロット給電方式を製作した。その際、導
波管部としては１６．５ギガヘルツの中心周波数とし、
スロットは不均一のスロットを８個とした。導波管４２
（第４ａ図）の寸法は１２．５９８Ｍ　（０，４９８イ
ンチ）×３．９３７順（０，１５５インチ）とした。Ｅ
面導波管曲がり部としては、前記セプタム４０の厚みｔ
を０．８１３ｊ１１１（０，０３２インチ）とし、間隔
Ｗは４．４９６ｍ＋（０，１７フインチ）とした。また
Ｅ面Ｔ接合部（第４ｂ図）としては、入力部の幅を１２
．５９８Ｍｍ　（０，４９６インチ）とし、同調スタブ
の高さを０．６３５履（０，０２５インチ）とし、直径
を３．５０５１１ＩＩ（０，１３８インチ）として導波
管部３２の端部から１６．１８０履（０，６３フインチ
）の個所に位置させた。また導波管部３２０幅は１２．
５９８Ｍｍ（０，４９６）インチとし、Ｔ型マツヂング
ベーン５４は入力部５０に対して中心配置とした。この
Ｔ型マツチングベーン５４の長さは５．６３９ｍ（０，
２２２インチ）、厚みは０．７６２ｍ（０，０３０イン
チ）とした。テストの結果、Ｅ面導波管曲がり部の電圧
定在波比■ＳＷＲは６％の帯域幅に対して１．１０以下
であり、またｌ」面Ｔ接合部の入力ＶＳＷＲは同一の帯
域幅に対して１．１８以下であった。(Manufacturing Example) A two-end series slot feeding system having an E-plane waveguide bent portion shown in FIG. 4a and an H-plane waveguide bent portion shown in FIG. 4b, which is applied to the antenna device of the present invention, was manufactured. At that time, the center frequency of the waveguide section was set to 16.5 GHz,
There were 8 non-uniform slots. Waveguide 42
The dimensions of (Figure 4a) were 12.598M (0.498 inch) x 3.937 order (0.155 inch). E
As the plane waveguide bending portion, the thickness t of the septum 40
was set to 0.813j111 (0.032 inches), and the interval W was set to 4.496 m+(0.17 inches). In addition, for the E-plane T joint (Fig. 4b), the width of the input part is 12
．． The height of the tuning stub is 0.635 mm (0.025 inch), and the diameter is 3.50511 II (0.138 inch) from the end of the waveguide section 32 to 16 mm. It was located at a location of 180 feet (0.63 feet). The width of the waveguide section 320 is 12.
598 mm (0,496) inches, and the T-shaped mating vane 54 was centered with respect to the input section 50. The length of this T-shaped matching vane 54 is 5.639 m (0,
222 inches), and the thickness was 0.762 m (0,030 inches). As a result of the test, the voltage standing wave ratio (SWR) of the E-plane waveguide bend is less than 1.10 for a 6% bandwidth, and the input VSWR of the L"-plane T-junction is less than 1.10 for the same bandwidth. It was 1.18 or less.

個々のスロットからの出力電圧の振幅および位相の測定
結果を、第６ａ図および第６ｂ図に示す。Measurements of the amplitude and phase of the output voltage from the individual slots are shown in Figures 6a and 6b.

スロット出力電圧は、ＲＦエネルギを直列スロットを介
して結合させたそれぞれ一連の同一導波管群から測定し
たものである。The slot output voltage is measured from each series of identical waveguides with RF energy coupled through series slots.

第６ａ図から、測定電圧振幅は広い周波数帯域にわたっ
て、−員して一様に分布していることがわかる。スロッ
ト２の長さはく製作誤差により）やや短かすぎるため、
振幅は低周波で降下している。また位相を示すカーブ（
第６ｂ図）はスロット３の位相を正規化する、すなわち
スロット３の位相−〇とすることにより得られたもので
ある。It can be seen from FIG. 6a that the measured voltage amplitude is uniformly distributed over a wide frequency band. The length of slot 2 is slightly too short (due to manufacturing error),
The amplitude drops at low frequencies. Also, a curve showing the phase (
FIG. 6b) is obtained by normalizing the phase of slot 3, that is, by setting the phase of slot 3 to −0.

第１のスロット以外はすべてのスロットが良好な平坦度
をもっているが、６％帯域幅に対する（１６．０ギガヘ
ルツにおける）＠大幅差量はわずかに１７度である。All slots except the first slot have good flatness, but the significant difference (at 16.0 GHz) for 6% bandwidth is only 17 degrees.

スロットｎ、ｎ（ただしｎ　１＞　ｎ　２とする）のア
レイに相異なるスロット数とした２個の二端スロット・
アレー給電装置４２（第７図）はそのＴ接合部５０を導
波管部５６．５８に結合することが可能である。これら
導波管部５６．５８は給電マニホルド１８のエネルギ分
割部６ｏに結合されている。導波管をｎ２個のスロット
からなるアレーのＴ接合部入力に結合させるためには、
ｎｌ〉ｎ　として、ｎ　個および０２個の直列スロワト
からなる２個のアレー間には、（ｎ　　−ｎ２）λｇ／
２の導波管長が必要である。Two double-ended slots with different numbers of slots in an array of slots n, n (where n 1 > n 2)
Array feeder 42 (FIG. 7) can be coupled at its T-junction 50 to waveguide section 56.58. These waveguide sections 56,58 are coupled to the energy splitting section 6o of the feed manifold 18. To couple the waveguide to the T-junction input of an array of n2 slots,
As nl〉n, there is (n −n2)λg/ between two arrays consisting of n and 02 serial slots.
A waveguide length of 2 is required.

［発明の効果］ 上述のように、本発明によるアンテナ１０は二端共振ス
ロット・アレー給電装置２６をもってその特徴とするも
ので、これにより共振スロット導波管を用いた平面状ア
レー・アンテナの帯域幅特性を向上させるものである。[Effects of the Invention] As described above, the antenna 10 according to the present invention is characterized by the two-end resonant slot array power feeding device 26, which increases the bandwidth of a planar array antenna using a resonant slot waveguide. This improves width characteristics.

この二端共振スロット・アレー給電装置２６は、Ｅ面Ｔ
接合２８またはＨ面下接合部３ｏとした１−接合部２８
／３０と、一対の導波管部３２．３４と、同じく一対の
Ｅ面導波管曲がり部３６．３８とを有し、該一対の導波
管部３２．３４はスロット導波管４２に設けたセプタム
４２により形成され、入力Ｔ接合部２８゜３０をスロッ
ト導波管のスロット４４から分離している。また上記セ
プタム４０の両端部４６，４８は、該導波管４２の両端
面とともにＥｉｉ導波管曲がり部３６．３８を形成する
。かくて、互いに対抗する進行波により直列スロット導
波管部５０の共振給電が行なわれることとなって、共振
短絡回路やキャビティ、あるいは折返し短絡回路を用い
ることが不要となる。さらに前記給電点と前記スロット
列との間に前記セプタムを形成することにより、Ｅ面下
接合部２８またはＨ面Ｔ）１合部３０の給電点５０の直
接近傍に位置する直列スロット４４が直接結合されるこ
とを防止されることになる（第３ａ図、第３ｂ図）。This two-ended resonant slot array power supply device 26 has an E-plane T
1-joint part 28 with joint 28 or H-plane lower joint part 3o
/30, a pair of waveguide parts 32.34, and a pair of E-plane waveguide bend parts 36.38, and the pair of waveguide parts 32.34 are connected to the slot waveguide 42. A septum 42 is provided separating the input T-junction 28.30 from the slot 44 of the slot waveguide. The ends 46 and 48 of the septum 40 together with the end surfaces of the waveguide 42 form Eii waveguide bends 36 and 38. Thus, the series slot waveguide section 50 is resonantly powered by the mutually opposing traveling waves, making it unnecessary to use a resonant short circuit, a cavity, or a folded short circuit. Further, by forming the septum between the feed point and the slot row, the series slots 44 located directly in the vicinity of the feed point 50 of the E-plane lower joint 28 or the H-plane T)1 joint 30 can be directly connected. This will prevent them from being combined (Figures 3a and 3b).

［開示の要点］ 以上の説明にＷＡＭしてさらに以下の項を開示する。[Key points of disclosure] In addition to the above description, the following items will be further disclosed.

（１）　　共振スロット導波管部と、該共振スロット導
波管部の両端からそれの複数のスロットにＲＦエネルギ
を給電するために該共振スロット導波管部に作動的に接
続された二端共振スロット・アレー給電部とを含むこと
、を特徴とするスロット・アレー・アンテナ装置。(1) a resonant slot waveguide section and two ends operatively connected to the resonant slot waveguide section for feeding RF energy from both ends of the resonant slot waveguide section to a plurality of slots thereof; A slot array antenna device comprising: a resonant slot array power feeding section.

（２）　　前記二端共振スロット・アレー給電装置は、
ＲＦエネルギを受は取るＴ接合部と、このＴ接合部に結
合して前記ＲＦエネルギを受は取る導波管部と、前記導
波管部および前記スロット導波管部と結合して該導波管
部の両端から該スロット導波管部のスロットにＲＦエネ
ルギを給電するようにした複数個の導波管曲がり部とか
らなり、互いに対抗する進行波により直列スロット導波
管の共振給電を行なうことにより、共振短絡回路やキャ
ビティ、あるいは折返し短絡回路を用いることを不要に
した上記（１）記載のアンテナ装置。(2) The two-ended resonant slot array power supply device includes:
a T-junction for receiving and taking RF energy; a waveguide portion coupled to the T-junction for receiving and receiving the RF energy; and a waveguide portion coupled to the waveguide portion and the slot waveguide portion for the waveguide. It consists of a plurality of waveguide bends that feed RF energy from both ends of the waveguide section to the slots of the slotted waveguide section, and the resonant feeding of the series slot waveguide is performed by mutually opposing traveling waves. The antenna device according to (1) above, which eliminates the need for using a resonant short circuit, a cavity, or a folded short circuit.

（３）　　前記Ｔ接合部はこれをＥ画工接合部とした上
記（２）記載のアンテナ装置。(3) The antenna device according to (2) above, wherein the T-junction is an E-art joint.

（４）　　前記Ｔ接合部はこれを１」面Ｔ接合部とした
上記（２）記載のアンテナ装置。(4) The antenna device according to (2) above, wherein the T-junction is a 1'' plane T-junction.

（５）■接合部と、スロット導波管と、このスロット導
波管を第１および第２の導波管ループ形成部に分割する
セプタムとを有し、前記Ｔ接合部はこれを前記第１の導
波管形成部に結合して前記セプタムにより複数個のスロ
ットが前記Ｔ接合部から直接ＲＦエネルギを受は取るこ
とのないようにするとともに、前記セプタムは前記第１
および第２の導波管形成部とともに導波管ループ用の端
部導波管曲がり部を形成することにより、前記Ｔ接合部
に入るＲＦエネルギが前記第１の導波管形成部を流れる
ようにし、さらに前記給電点と前記スロット列との間に
前記セプタムを形成することにより、Ｅ面またはＨ面給
電点の直接近傍に位置する直列スロットが直接結合され
ることを防止するにうにしたことを特徴とするアンテナ
装置。(5) ■ A junction, a slot waveguide, and a septum that divides the slot waveguide into first and second waveguide loop forming parts, and the T-junction connects this to the first and second waveguide loops. The septum prevents the plurality of slots from directly receiving RF energy from the T-junction, and the septum is coupled to the first waveguide formation.
and forming an end waveguide bend for a waveguide loop with a second waveguide formation so that RF energy entering the T-junction flows through the first waveguide formation. Further, by forming the septum between the feeding point and the slot row, the series slots located directly in the vicinity of the E-plane or H-plane feeding point are prevented from being directly coupled. An antenna device characterized by:

（６）　　前記Ｔ接合部はこれを前記第１の導波管形成
部上に配置したＥ面Ｔ接合部として、前記スロット導波
管部の２個のスロット間の垂直面から最大約±０．０１
λ９だけオフセットさせた上記（５）記載のアンテナ装
置。(6) The T-junction is an E-plane T-junction placed on the first waveguide forming part, and the angle is approximately ±0 at most from the vertical plane between the two slots of the slot waveguide part. .01
The antenna device according to (5) above, which is offset by λ9.

（７）　　前記Ｔ接合部はこれを前記第１の導波管形成
部の側部に配置したＨ面Ｔ接合部として、前記スロット
導波管部の２個のスロット間の垂直面から最大約±０．
０１λシだけオフセットさせた上記（５）記載のアンテ
ナ装置。(7) The T-junction is an H-plane T-junction disposed on the side of the first waveguide forming section, and the T-junction is located at a maximum distance of approximately approximately ±0.
The antenna device according to (5) above, which is offset by 01λ.

（８）　　前記導波管のループ長はこれをｎｌグとした
上記（５）記載のアンテナ装置。(8) The antenna device according to (5) above, wherein the loop length of the waveguide is nl.

（９）　　前記複数個のスロットはこれを直列スロット
として、その正規化共振スロット抵抗を約２とした上記
（５）記載のアンテナ装置。(9) The antenna device according to (5) above, wherein the plurality of slots are series slots, and the normalized resonant slot resistance is about 2.

（１０）前記入力はこれをＨ面下接合部とし、前記導波
管曲がり部はこれをＥ面端部曲がり部とした上記（５）
記載のアンテナ装置。(10) The above-mentioned (5) wherein the input is the H-plane lower junction, and the waveguide bend is the E-plane end bend.
The antenna device described.

（１１）ａ）Ｉ（Ｆエネルギ出力を偏波させる偏波子と
、ｂ）この偏波子の結合して該偏波子を介してエネルギ
を放射させるようにした長手方向並列スロット板と、 Ｃ）この長手方向並列スロット板に結合してこれにＲＦ
エネルギを給電し、縦列に配置したスロットを有する回
転直列スロット板と、 ｄ）この回転直列スロット板の第１および第２のスロッ
ト縦列とそれぞれ結合し、第１および第２の入力Ｔ接合
部を有する第１および第２の二端スロット・アレー給電
部と、 ｅ）該第１および第２の入力Ｔ接合部に結合して、ｎ　
１　＞　ｎ　２としたときそれぞれｎ１個およびｎ２個
のスロワ１−からなる前記第１および第２のスロット縦
列にＲＦエネルギを給電するようになされたマニホルド
とからなり、このマニホルドはエネルギ分割部と、この
エネルギ分割部に結合した第１および第２の導波管部を
有し、前記第２の導波管部はこれを（ｎｌ−ｎｌ）λｇ
／２の長さとした前記第２の縦列（ｎｌ）に結合されて
成ることを特徴とするアンテナ装置。(11) a) a polarizer for polarizing the I(F energy output); b) a longitudinally parallel slot plate coupled to the polarizer for radiating energy through the polarizer; coupled to the longitudinal parallel slot plate to which the RF
d) a rotating series slot plate energized and having slots arranged in tandem; e) first and second two-ended slot array feeds having n
a manifold adapted to supply RF energy to said first and second slot columns of n1 and n2 throwers 1-, respectively, where 1 > n 2, said manifold comprising an energy divider and , having first and second waveguide sections coupled to the energy splitting section, the second waveguide section coupling this to (nl-nl)λg
An antenna device, characterized in that it is coupled to said second column (nl) having a length of /2.

以上本発明の着想を具現した実施例につき説明して、本
発明の構成及び作用効果を明らかにしたが、本発明によ
るスロット・アレー・アンテナ装置は、これらの実施例
に対して適宜の技術手段の追加ないし変更を行なうこと
によって、これを更に改良して実施してよいことはいう
までもない。The embodiments embodying the idea of the present invention have been described above to clarify the configuration and effects of the present invention. However, the slot array antenna device according to the present invention can be implemented by appropriate technical means for these embodiments. It goes without saying that this can be further improved and implemented by adding or changing.

例えば、直列スロット素子の給？４は方形導波管の広い
壁面に対して行なう、ものとして記載してきたが、本発
明は任意の断面形状とした導波管に形成された並列およ
び８面スロットに適用することも可能である。For example, feeding a series slot element? 4 has been described as being performed on a wide wall surface of a rectangular waveguide, but the present invention can also be applied to parallel and eight-sided slots formed in a waveguide with an arbitrary cross-sectional shape. .

さらに、本発明によるスロット・アレー・アンテナはこ
れをもっばら送信用アンテナとして記載してきたが、本
発明によるアンテナは送信用にも受信用にも、同等の動
作特性をもってこれを用いることが可能である。Further, although the slot array antenna according to the present invention has been described exclusively as a transmitting antenna, the antenna according to the present invention can be used for both transmitting and receiving purposes with equivalent operating characteristics. be.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はスロット・アレー・アンテナを示す分解斜視図
、第２ａ図および第２ｂ図はスロット・アレー導波管ア
ンテナの従来例を示す平面図および斜視図、第３ａ図お
よび第３ｂ図はそれぞれ、Ｅ面Ｔ接合部給電部およびＨ
面Ｔ接合部給電部を用いた本発明によるアンテナ装置の
第１及び第２実施例における各二端直列スロット給電装
置を示す斜視図、第４ａ図および第４ｂ図はＥ面導波管
曲がり部を示す概略側面図ならびにこのＥ面導波管曲が
り部とマツチするＴ接合部を示す概略上面図、第５ａ図
および第５ｂ図はそれぞれ本発明を用いた８スロット導
波管部の放射電流振幅および同じく本発明を用いた８ス
ロット導波管部の放射電流位相を示す図、第６ａ図およ
び第６ｂ図は５スロット・アレーのスロット３と比較し
た場合の測定出力電圧振幅およびスロット出力電圧位相
（単位は度）を示す図、第７図は二端直列スロット給電
装置を２個組み合せた構成を具備する本発明のアンテナ
装置の第３の実施例を示す図である。 ２６・・・二端直列スロット給電装置、２８・・・Ｅ面
Ｔ接合部、 ３０・・・Ｈ面Ｔ接合部、 ３２．３４・・導波管部、 ３６．３８・・導波管曲がり部、 ４０・・・セプタム、 ４２・・・導波管、 ４４・・・スロット、 ５０・・・導波管入力部。Fig. 1 is an exploded perspective view showing a slot array antenna, Figs. 2a and 2b are plan and perspective views showing a conventional example of a slot array waveguide antenna, and Figs. 3a and 3b are respectively , E-plane T-junction feed section and H
A perspective view showing each two-end series slot feeder in the first and second embodiments of the antenna device according to the present invention using a plane T-junction feeder, FIGS. 4a and 4b are E-plane waveguide bends. A schematic side view showing the bending part of the E-plane waveguide, a schematic top view showing the T-junction that matches the bent part of the E-plane waveguide, and FIGS. 5a and 5b respectively show the radiation current amplitude of the 8-slot waveguide section using the present invention. and Figures 6a and 6b showing the radiation current phase of an 8-slot waveguide section also using the present invention, and Figures 6a and 6b show the measured output voltage amplitude and slot output voltage phase when compared to slot 3 of a 5-slot array. FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the antenna device of the present invention, which has a configuration in which two two-end series slot power feeding devices are combined. 26... Two-end series slot power supply device, 28... E-plane T-junction, 30... H-plane T-junction, 32.34... Waveguide section, 36.38... Waveguide bend 40... Septum, 42... Waveguide, 44... Slot, 50... Waveguide input section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 　共振スロット導波管部と、該共振スロット導波管部の
両端からその複数のスロットにＲＦエネルギを給電する
ために該共振スロット導波管部に作動的に接続された二
端共振スロット・アレー給電部とを含んで成ること、を
特徴とするスロット・アレー・アンテナ装置。a resonant slot waveguide section and a two-ended resonant slot array operatively connected to the resonant slot waveguide section for delivering RF energy to the plurality of slots from opposite ends of the resonant slot waveguide section; A slot array antenna device comprising: a power feeding section.