JP3870902B2 - Bowtie antenna device and bowtie array antenna device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、広帯域アンテナ装置において広帯域に亙って高効率で且つ平滑な周波数特性を得るためのアンテナ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のボウタイアンテナ装置においては、アンテナ導体に具備された筒導体の内部に電波吸収体としてフェライトを設け、更にアンテナ導体と前記筒導体とを接続した抵抗素子が設けられているため、進行波型のアンテナとして動作し、広帯域に亙り平滑な周波数特性を有する。(例えば、非特許文献1参照。)
【0003】
【非特許文献1】
Yasuhiro Nishioka著 「Effective Radiation Efficiency of Resisitor−Loaded Bow−Tie Antenna Covered with Ferrite−Coated Conducting Cavity Located above Ground Surface」、IEICE TRANS、COMMUN、VOL.E83−B、NO.2、FEBRUARY 2000。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のボウタイアンテナ装置では、筒導体の内部に電波吸収体としてフェライトが設けられていることから、筒導体の寸法で決まる共振現象を抑圧し、さらに、アンテナ導体と前記筒導体と接続した抵抗素子が設けられていることで広帯域特性を有する進行波アンテナとして動作することから、広帯域に亙り平滑な周波数特性を有する構成となっている。しかし、電波吸収体と抵抗素子による熱損失によりアンテナ効率を低下させるという問題点があった。また、抵抗素子を実際に設ける際に製造が困難であるという問題点があった。
【0005】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、電波吸収体と抵抗素子を用いないことでアンテナ利得を低下させずに広帯域に亙り平滑な周波数特性を有するボウタイアンテナ装置を得ることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明のボウタイアンテナ装置は、三角形形状を有する第1の導体と前記第1の導体の一個の頂点からある空隙をもって設けられた軸線を仮定し、前記軸線に対して軸対称となるように前記第1の導体を対称に配置した第2の導体を設け、前記第1の導体と前記第2の導体で構成されるアンテナ導体と、一方の底面が開放され且つ他方の底面にコネクタが具備された円筒導体の内部に前記円筒導体に接触しないように前記アンテナ導体を設け、且つ前記コネクタから供給される同軸モードの電磁界を平衡モードに変換する手段を具備したバラン回路を前記円筒導体の内部に設置し、更に前記第1の導体と前記第2の導体の近接対向する2個の頂点に前記バラン回路を接続してなるボウタイアンテナ装置において、前記第1の導体と前記第2の導体の各々は、前記バラン回路との接続点を頂点とする前記三角形の底辺と略平行に形成された切断部を有し、前記第1の導体と前記第2の導体の各々は、前記切断部により、電気的結線の無い導体パターンに分割される構成としたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1を示すボウタイアンテナ装置を示すものである. また、図2は図1における実施の形態1の断面図である。図1において、コネクタの内導体1は円筒導体2の内部に突き出し、コネクタの外導体3は円筒導体の底面4に接続されている。円筒導体2の内部に設けられているバラン回路5のシグナル線路6にはコネクタの内導体1を接続し、バラン回路5のグランド線路7には円筒導体の底面4に接続する。また、バラン回路5には切断部を有する第1の導体8および切断部を有する第2の導体9に給電するための平衡二線線路10が設けられており、切断部を有する第1の導体の頂点11と切断部を有する第2の導体の頂点12に接続する。
【0008】
上記の構成において、送信アンテナとして用いた場合の動作を説明する。なお、アンテナの可逆性を用いて、受信時にも同様な動作が説明できる。コネクタより不平衡信号のマイクロ波を入力する。コネクタに入力された不平衡信号のマイクロ波はバラン回路5に入力され、バラン回路5により平衡信号のマイクロ波に変換され、切断部を有する第1の導体8と切断部を有する第2の導体9に180°の位相差を有するマイクロ波信号を出力する。このマイクロ波信号が入力された切断部を有する第1の導体8と切断部を有する第2の導体9は図3に示すような実施の形態1の電界13を作り、円筒導体2を励振し、電磁波が空間へ放射する。このときの放射パターンは図4となる。
【0009】
従来のボウタイアンテナ装置における電波吸収体と抵抗素子によるアンテナ効率低下分14は、非特許文献によれば図5のようになり、広帯域に亙って35%以上のアンテナ効率低下となる。
【0010】
次に吸収体と抵抗素子を用いない場合のアンテナ効率低下について説明する。従来のボウタイアンテナ装置において、電波吸収体と抵抗素子を設けない構成にした場合、アンテナの反射特性における反射電力損失、即ちコネクタに戻る反射電力を入力電力で除算した損失電力は図6における電波吸収体と抵抗素子を設けない構成にした場合の実測データ15となり、反射電力損失は低い周波数で60%を超えてしまう。これは、非特許文献に記載されている通り、アンテナの共振を減少させる抵抗素子を除去したために進行波アンテナとして動作しなくなり、その結果、第1の導体と第2の導体を足した寸法が概ねλ/2となる周波数付近もしくはその周波数以下の周波数帯域では放射する電気長が足りなくなるため放射抵抗が低下し、空間のインピーダンスである約377オームと整合が取れず、入力電力の内、ほとんどのエネルギーがコネクタへ戻り、低域におけるアンテナ効率を低下させ、広帯域に亙る平滑な周波数特性は得られない。したがって、従来のボウタイアンテナ装置における抵抗素子は平滑な周波数特性を得るためには必要不可欠となる。なお、進行波アンテナとは励振部と導波部および終端部より構成されるアンテナで、励振部から終端部へと一方向のみ電磁波のエネルギーが流れる。上記従来のボウタイアンテナ装置においては、励振部がバラン回路5、導波部がアンテナ導体、終端部が抵抗素子に対応する。
【0011】
一方、アンテナ導体に切断面を設けた実施の形態1のボウタイアンテナ装置においては、図6に示す実施の形態1の実測データ16となり、反射電力損失が15%以下となる。このとき、実施の形態1は電波吸収体と抵抗素子を設けていないため、前記電波吸収体と抵抗素子によるアンテナ効率低下がない。したがって、アンテナ導体に切断面を設けた場合、電波吸収体と抵抗素子が無くても高効率で且つ平滑な広帯域周波数特性が得られるボウタイアンテナ装置となる。
【0012】
なお、実施の形態1の説明図は円筒導体となっているが、任意形状の筒導体においても同等な効果を得る。
【0013】
実施の形態2
図7はこの発明の実施の形態2を示すボウタイアンテナ装置を示すものである。図7において、コネクタの内導体1は矩形管状導体17の内部に突き出し、コネクタの外導体3は矩形管状導体の底面18に接続されている。矩形管状導体17の内部に設けられているバラン回路5のシグナル線路6にはコネクタの内導体1を接続し、バラン回路5のグランド線路7には矩形管状導体の底面18に接続する。また、バラン回路5には切断部を有する第1の導体8および切断部を有する第2の導体9に給電するための平衡二線線路10が設けられており、切断部を有する第1の導体の頂点11と切断部を有する第2の導体の頂点12に接続する。
【0014】
上記の構成において、送信アンテナとして用いた場合の動作を説明する。なお、アンテナの可逆性を用いて、受信時にも同様な動作が説明できる。コネクタより不平衡信号のマイクロ波を入力する。コネクタに入力された不平衡信号のマイクロ波はバラン回路5に入力され、バラン回路5により平衡信号のマイクロ波に変換され、切断部を有する第1の導体8と切断部を有する第2の導体9に180°の位相差を有するマイクロ波信号を出力する。このマイクロ波信号が入力された切断部を有する第1の導体8と切断部を有する第2の導体9は図8に示すような実施の形態2の電界20を作り、矩形管状導体18を励振し、電磁波を空間へ放射する。このときの放射パターンもまた実施の形態1と同等なパターンとなる。
【0015】
フェーズドアレーアンテナで電波吸収体と抵抗素子を設けないボウタイアンテナ装置を或る規則性をもって配列した場合、筒導体の寸法は配列する間隔により決定される。前記電波吸収体と抵抗素子を設けないボウタイアンテナ装置において筒導体を励振する際、導波管の基本モードを励振させることから筒導体の形状で決まるカットオフ周波数が影響し、カットオフ以下の周波数帯域では放射抵抗が低くなり放射し辛くなる。
【0016】
例えば、正三角配列において、円筒導体で構成されたボウタイアンテナ装置は図9に示すように正三角配列の一辺の長さ20と円筒導体の直径21が同一の長さになった場合、前記円筒導体の直径21が最大となるボウタイアンテナ装置が配列できる。よって、正三角形に配列した場合の円筒導体の最大直径における基本モード、即ちTE11モードのカットオフ周波数を正三角形配列の一辺の長さ20を用いて表わすと数1となる。ここで、数1のf1は円筒導体の基本モードであるTE11モードのカットオフ周波数、πは円周率、dは正三角形配列の一辺の長さ20、εは円筒導体内の誘電率、μは円筒導体内の透磁率である。
f1=1.841/{π×d×√(ε×μ)} (1)
【0017】
次に正三角配列において、矩形管状導体で構成されたボウタイアンテナ装置について説明する。正三角配列において、矩形管状導体で構成されたボウタイアンテナ装置は図10に示すように正三角配列の一辺の長さ20と矩形管状導体の電界と垂直な方向の寸法22が同一の長さになった場合、前記矩形管状導体の電界と垂直な方向の寸法22が最大となるボウタイアンテナ装置が配列できる。よって、正三角形に配列した場合の矩形管状導体における基本モード、即ちTE01モードのカットオフ周波数を正三角形配列の一辺の長さ20を用いて表わすを数2となる。ここで、数2のf2は矩形管状導体の基本モードであるTE01モードのカットオフ周波数、πは円周率、dは正三角形配列の一辺の長さ20、εは矩形管状導体内の誘電率、μは矩形管状導体内の透磁率である。
f2=1/{2×d×√(ε×μ)} (2)
【0018】
数1の円筒導体の基本モードであるTE11モードのカットオフ周波数f1と数2の矩形管状導体の基本モードであるTE01モードのカットオフ周波数f2を比べる。数1のf1と数2のf2の比を算出すると数3となる。ここで、数3のf1は円筒導体の基本モードであるTM11モードのカットオフ周波数、f2は矩形管状導体の基本モードであるTE01モードのカットオフ周波数であり、f1:f2はf1とf2の周波数比を示す。
f1:f2=3.682:π≒3.682:3.14 (3)
【0019】
上記の結果、f2の方がカットオフ周波数は低くなるため、矩形管状導体の方が放射する周波数帯域が低域の周波数で広がる。上記で説明したのは正三角配列のみであるが、正四角形配列等の規則性をもった配列においても同様に説明できる。規則性を有したアレーアンテナにボウタイアンテナ装置を用いた場合、矩形管状導体を有するボウタイアンテナ装置の筒導体のカットオフ周波数を低域に下げることができ、最も広帯域な周波数特性を有するボウタイアンテナ装置となる。これは、実施の形態1で示したアンテナ導体に切断面を有していないボウタイアンテナ用いても同様の効果があると共に、筒導体を用いた広帯域アンテナであればアレー配列した場合に同様の効果が得られる。
【0020】
実施の形態3.
図11はこの発明の実施の形態3を示すボウタイアンテナ装置を示すものである。ここでは、偏平導体部を設けた場合について説明する。図11において、コネクタの内導体1は偏平導体部を設けた場合の円筒導体23の内部に突き出し、コネクタの外導体3は偏平導体部を設けた場合の円筒導体の底面24に接続されている。偏平導体部を設けた場合の円筒導体23の内部に設けられているバラン回路5のシグナル線路6にはコネクタの内導体1を接続し、バラン回路5のグランド線路7には電界方向を狭くした偏平導体部を設けた場合の円筒導体の底面24に接続する。また、バラン回路5には切断部を有する第1の導体8および切断部を有する第2の導体9に給電するための平衡二線線路10が設けられており、切断部を有する第1の導体の頂点11と切断部を有する第2の導体の頂点12に接続する。
【0021】
上記の構成において、送信アンテナとして用いた場合の動作を説明する。なお、アンテナの可逆性を用いて、受信時にも同様な動作が説明できる。コネクタより不平衡信号のマイクロ波を入力する。コネクタに入力された不平衡信号のマイクロ波はバラン回路5に入力され、バラン回路5により平衡信号のマイクロ波に変換され、切断部を有する第1の導体8と切断部を有する第2の導体9に180°の位相差を有するマイクロ波信号を出力する。このマイクロ波信号が入力された切断部を有する第1の導体8と切断部を有する第2の導体9は図12に示すような実施の形態3の電界25を作り、偏平導体部を設けた場合の円筒導体23を励振し、電磁波を空間へ放射する。このときの放射パターンもまた実施の形態1と同等の放射パターンとなる。
【0022】
実施の形態3におけるボウタイアンテナ装置が偏平導体部を設けた場合の円筒導体23を励振する基本モードは図13に示す方形導波管の基本モードに似た電界26となり、電界に概ね垂直となる方向の寸法が電気長において延長されると、カットオフ周波数が低域の周波数にずれる。したがって、実施の形態2で説明した円筒導体と矩形管状導体では、電界に概ね垂直となる方向の寸法27が円筒導体の中心部では矩形管状導体と同等の電気長を有するが、中心部から離れるに従い短くなり、筒導体全体での電気長は円筒導体の方が短くなる。その結果、円等導体の方がカットオフ周波数が高周波数となる。
【0023】
さらに、円筒導体部を偏平導体部を設けた形状にすることにより、切断部を有する第1の導体8および切断部を有する第2の導体9と偏平部との間に発生する電界も実施の形態2と同様に前記切断部を有する第1の導体8および切断部を有する第2の導体9と偏平部との間が均一間隔になることから実施の形態2のボウタイアンテナ装置の電界態様により近づく。
【0024】
この原理より、実施の形態3では円筒導体より筒導体全体では電界に概ね垂直となる方向の寸法27が長くなりカットオフ周波数が円筒導体より低域となる。その結果、円筒導体で構成されたボウタイアンテナ装置より低域の周波数が拡大され、より広帯域性を得るボウタイアンテナ装置となる。これにより、円筒導体の内部を加工するだけで広帯域性が得られる、また、円筒導体より小さい筒導体を用いても広帯域性を得られる効果があり、アンテナの小型化が可能となる。
【0025】
なお、円筒導体を偏平導体部を設ける変わりに凸導体部を設けた場合、誘導性を有することから前記電界に概ね垂直となる方向の寸法27の電気長が延長され、偏平導体部を設けた場合と同様な効果を得る。
【0026】
実施の形態4.
なお、上記実施の形態1から実施の形態3を複数並べたボウタイアレーアンテナ装置においても、高効率で且つ平滑な周波数特性を有するボウタイアレーアンテナ装置を実現できる。また、抵抗素子を用いていないため、抵抗素子の耐電力を上回るアンテナシステム、例えば、図14のような各々のアンテナ素子の背面に大電力を供給する増幅器を搭載したモジュール29を有するアクテイブフェーズドアレーレーダシステム等への適用が可能となる。
【0027】
【発明の効果】
電波吸収体および抵抗素子を設けずに広帯域に亙り平滑な周波数特性を得るため、ボウタイアンテナ素子に切り込みを入れたことにより、電波吸収体および抵抗素子を設けずに広帯域に亙り平滑な周波数特性のボウタイアンテナ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1を示すボウタイアンテナ装置の構成図である。
【図2】この発明の実施の形態1を示すボウタイアンテナ装置の断面図である。
【図3】この発明の実施の形態1のボウタイアンテナ装置が作る筒導体内部の電界態様図である。
【図4】実施の形態1の放射パターン態様図である。
【図5】非特許文献より算出した電波吸収体と抵抗素子のアンテナ効率低下量を示す図である。
【図6】従来のボウタイアンテナ装置において、電波吸収体と抵抗素子を除去した場合の測定データから得られた反射電力損失と実施の形態1のボウタイアンテナ装置の測定データから得られた反射電力損失を比較した図である。
【図7】この発明の実施の形態2を示すボウタイアンテナ装置の構成図である。
【図8】この発明の実施の形態2のボウタイアンテナ装置が作る筒導体内部の電界態様図である。
【図9】この発明の実施の形態2を説明するための、正三角配列に並べた円筒導体を用いたボウタイアンテナ装置の態様図である。
【図10】この発明の実施の形態2を説明するための、正三角配列に並べた矩形管状導体を用いたボウタイアンテナ装置の態様図である。
【図11】この発明の実施の形態3を示すボウタイアンテナ装置の構成図である。
【図12】この発明の実施の形態3のボウタイアンテナ装置が作る筒導体内部の電界態様図である。
【図13】実施の形態3の筒導体の断面を導波管として考えた場合の基本モードの電界態様図である。
【図14】この発明の実施の形態4のアクティブフェーズドアレーアンテナシステムに用いた場合の形態図である。
【符号の説明】
1 コネクタの内導体、 2 筒導体、 3 コネクタの外導体、 4 筒導体の底面、 5 バラン回路、 6 シグナル線路、 7 グランド線路、 8切断部を有する第1の導体、 9 切断部を有する第2の導体、 10 平衡二線線路、 11 切断部を有する第1の導体の頂点、 12 切断部を有する第2の導体の頂点、 13 実施の形態1の電界、 14 電波吸収体と抵抗素子によるアンテナ効率低下分、 15 電波吸収体と抵抗素子を設けない構成にした場合の実測データ、 16 実施の形態1の実測データ、 17 矩形管状導体、 18 矩形管状導体の底面、 19 実施の形態2の電界、 20 正三角配列の一辺の長さ、 21 円筒導体の直径、 22 矩形管状導体の電界と垂直な方向の寸法、 23 偏平導体部を設けた場合の円筒導体、 24 偏平導体部を設けた場合の円筒導体の底面、 25 実施の形態3の電界、 26 方形導波管の基本モードに似た電界、 27 電界に概ね垂直となる方向の寸法、 28 増幅器を搭載したモジュール。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna device for obtaining a highly efficient and smooth frequency characteristic over a wide band in a broadband antenna device.
[0002]
[Prior art]
In the conventional bow tie antenna device, since a ferrite is provided as a radio wave absorber inside the cylindrical conductor provided in the antenna conductor, and a resistance element connecting the antenna conductor and the cylindrical conductor is provided, the traveling wave type It has a smooth frequency characteristic over a wide band. (For example, refer
[0003]
[Non-Patent Document 1]
Yasuhiro Nishioka "Effective Radiation Efficiency of Resistor-Loaded Bow-Tie Antenna Covered with Ferrite-Coated Conducting Cavity LoC. E83-B, NO. 2, FEBRUARY 2000.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional bow tie antenna device, since the ferrite is provided inside the cylindrical conductor as a radio wave absorber, the resonance phenomenon determined by the dimension of the cylindrical conductor is suppressed, and further, the resistance element connected to the antenna conductor and the cylindrical conductor Since it operates as a traveling wave antenna having a broadband characteristic, it has a configuration having a smooth frequency characteristic over a wide band. However, there is a problem that the antenna efficiency is lowered due to heat loss due to the radio wave absorber and the resistance element. In addition, there is a problem that it is difficult to manufacture the resistor element when it is actually provided.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a bow-tie antenna device having a smooth frequency characteristic over a wide band without reducing antenna gain by not using a radio wave absorber and a resistance element. The purpose is to obtain.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The bow tie antenna device according to the present invention assumes a first conductor having a triangular shape and an axis provided with a gap from one apex of the first conductor, and the axis is symmetrical with respect to the axis. A second conductor in which the first conductor is arranged symmetrically is provided, an antenna conductor composed of the first conductor and the second conductor, one bottom surface is opened, and a connector is provided on the other bottom surface. A balun circuit having means for converting the coaxial-mode electromagnetic field supplied from the connector into a balanced mode is provided inside the cylindrical conductor so that the antenna conductor is provided so as not to contact the cylindrical conductor. In the bow tie antenna device further comprising the balun circuit connected to two apexes of the first conductor and the second conductor that are close to each other, the first conductor and the second conductor. Each of the conductors has a cutting portion formed substantially in parallel with the base of the triangle whose apex is a connection point with the balun circuit, and each of the first conductor and the second conductor is the cutting The structure is divided into conductor patterns having no electrical connection by the portion.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a bow tie antenna apparatus according to
[0008]
The operation when used as a transmitting antenna in the above configuration will be described. The same operation can be explained at the time of reception using the reversibility of the antenna. Input unbalanced signal microwave from the connector. The unbalanced signal microwave input to the connector is input to the
[0009]
According to non-patent literature, the antenna efficiency decrease 14 due to the radio wave absorber and the resistance element in the conventional bow tie antenna device is as shown in FIG. 5, and the antenna efficiency is decreased by 35% or more over a wide band.
[0010]
Next, a decrease in antenna efficiency when the absorber and the resistance element are not used will be described. In the conventional bow tie antenna device, when the radio wave absorber and the resistance element are not provided, the reflected power loss in the reflection characteristics of the antenna, that is, the lost power obtained by dividing the reflected power returning to the connector by the input power is the radio wave absorption in FIG. The actual measurement data 15 is obtained when the body and the resistance element are not provided, and the reflected power loss exceeds 60% at a low frequency. As described in the non-patent document, the resistance element that reduces the resonance of the antenna is removed, so that it does not operate as a traveling wave antenna. As a result, the dimension obtained by adding the first conductor and the second conductor is In the vicinity of the frequency that is approximately λ / 2 or in the frequency band below that frequency, the radiation length is insufficient, so that the radiation resistance is reduced, and it is not possible to match the spatial impedance of about 377 ohms. Energy is returned to the connector, the antenna efficiency in the low band is lowered, and a smooth frequency characteristic over a wide band cannot be obtained. Therefore, the resistance element in the conventional bow tie antenna device is indispensable for obtaining smooth frequency characteristics. The traveling wave antenna is an antenna composed of an excitation unit, a waveguide unit, and a termination unit, and electromagnetic wave energy flows from the excitation unit to the termination unit only in one direction. In the conventional bow tie antenna device, the excitation portion corresponds to the
[0011]
On the other hand, in the bow tie antenna device of the first embodiment in which the antenna conductor is provided with a cut surface, the measured data 16 of the first embodiment shown in FIG. 6 is obtained, and the reflected power loss is 15% or less. At this time, since the radio wave absorber and the resistance element are not provided in the first embodiment, there is no reduction in antenna efficiency due to the radio wave absorber and the resistance element. Therefore, when a cut surface is provided in the antenna conductor, a bow-tie antenna device can be obtained which can obtain a high-efficiency and smooth broadband frequency characteristic even without a radio wave absorber and a resistance element.
[0012]
In addition, although the explanatory drawing of
[0013]
FIG. 7 shows a bow tie antenna device according to
[0014]
The operation when used as a transmitting antenna in the above configuration will be described. The same operation can be explained at the time of reception using the reversibility of the antenna. Input unbalanced signal microwave from the connector. The unbalanced signal microwave input to the connector is input to the
[0015]
When a bow tie antenna device that is a phased array antenna and is not provided with a radio wave absorber and a resistance element is arranged with a certain regularity, the dimensions of the cylindrical conductor are determined by the arrangement interval. When exciting a cylindrical conductor in a bow tie antenna device without a wave absorber and a resistive element, the fundamental mode of the waveguide is excited, so the cutoff frequency determined by the shape of the cylindrical conductor has an effect, and the frequency below the cutoff. In the band, radiation resistance becomes low and radiation becomes difficult.
[0016]
For example, in a regular triangle arrangement, a bow tie antenna device configured with a cylindrical conductor has a cylindrical shape in which the
f1 = 1.842 / {π × d × √ (ε × μ)} (1)
[0017]
Next, a description will be given of a bow tie antenna device configured with a rectangular tubular conductor in an equilateral triangular arrangement. In the equilateral triangle arrangement, the bow tie antenna device constituted by the rectangular tubular conductor has the
f2 = 1 / {2 × d × √ (ε × μ)} (2)
[0018]
The cutoff frequency f1 of the TE11 mode that is the fundamental mode of the cylindrical conductor of
f1: f2 = 3.682: π≈3.682: 3.14 (3)
[0019]
As a result, since the cutoff frequency is lower in the case of f2, the frequency band radiated by the rectangular tubular conductor is widened at a lower frequency. Although only the regular triangle array has been described above, the same description can be applied to an array having regularity such as a regular square array. When a bow tie antenna device is used for an array antenna having regularity, a bow tie antenna device having the widest frequency characteristic can be achieved by reducing the cutoff frequency of the cylindrical conductor of the bow tie antenna device having a rectangular tubular conductor to a low frequency range. It becomes. This is the same effect even when the bow tie antenna having no cut surface is used for the antenna conductor shown in the first embodiment, and the same effect is obtained when an array arrangement is used for a broadband antenna using a cylindrical conductor. Is obtained.
[0020]
FIG. 11 shows a bow-tie antenna device according to
[0021]
The operation when used as a transmitting antenna in the above configuration will be described. The same operation can be explained at the time of reception using the reversibility of the antenna. Input unbalanced signal microwave from the connector. The unbalanced signal microwave input to the connector is input to the
[0022]
The basic mode for exciting the
[0023]
Furthermore, by forming the cylindrical conductor portion into a shape having a flat conductor portion, the electric field generated between the flat conductor and the
[0024]
Based on this principle, in
[0025]
When a convex conductor is provided instead of providing a flat conductor for the cylindrical conductor, the electrical length of
[0026]
Note that even in the bow tie array antenna device in which a plurality of the first to third embodiments are arranged, a bow tie array antenna device having a high-efficiency and smooth frequency characteristic can be realized. In addition, since no resistive element is used, an active phased array having an antenna system that exceeds the power resistance of the resistive element, for example, a module 29 equipped with an amplifier that supplies large power to the back of each antenna element as shown in FIG. Application to a radar system or the like becomes possible.
[0027]
【The invention's effect】
In order to obtain a smooth frequency characteristic over a wide band without providing a radio wave absorber and a resistive element, the bow tie antenna element is cut to provide a smooth frequency characteristic over a wide band without providing a radio wave absorber and a resistive element. A bowtie antenna device is obtained.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram of a bowtie antenna device showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the bow tie antenna
FIG. 3 is an electric field diagram inside a cylindrical conductor made by the bow tie antenna device according to the first embodiment of the present invention;
4 is a radiation pattern diagram of the first embodiment. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing an antenna efficiency decrease amount of a radio wave absorber and a resistance element calculated from a non-patent document.
FIG. 6 shows the reflected power loss obtained from the measurement data when the radio wave absorber and the resistance element are removed in the conventional bow tie antenna device, and the reflected power loss obtained from the measurement data of the bow tie antenna device of the first embodiment. FIG.
FIG. 7 is a configuration diagram of a bow tie antenna device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an electric field diagram inside a cylindrical conductor made by the bow tie antenna device according to
FIG. 9 is a diagram illustrating a bow tie antenna device using cylindrical conductors arranged in a regular triangular array for explaining the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view of a bow tie antenna device using rectangular tubular conductors arranged in a regular triangular array for explaining the second embodiment of the present invention;
FIG. 11 is a configuration diagram of a bow tie antenna device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an electric field diagram inside a cylindrical conductor made by the bow tie antenna device according to
FIG. 13 is an electric field diagram of a fundamental mode when a section of a cylindrical conductor according to the third embodiment is considered as a waveguide.
FIG. 14 is a view showing a configuration in the case of being used in an active phased array antenna system according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1の導体と前記第2の導体の各々は、前記バラン回路との接続点を頂点とする前記三角形の底辺と略平行に形成された切断部を有し、前記第1の導体と前記第2の導体の各々は、前記切断部により、電気的結線の無い導体パターンに分割されていることを特徴とするボウタイアンテナ装置。Assuming a first conductor having a triangular shape and an axis provided with a gap from one vertex of the first conductor, the first conductor is arranged symmetrically with respect to the axis. The cylindrical conductor is provided inside the cylindrical conductor provided with the second conductor, the antenna conductor composed of the first conductor and the second conductor, and one bottom face opened and a connector provided on the other bottom face. A balun circuit provided with the antenna conductor so as not to contact the conductor and having means for converting the electromagnetic field of the coaxial mode supplied from the connector into a balanced mode is installed inside the cylindrical conductor, and further the first conductor In the bow tie antenna device formed by connecting the balun circuit to two apexes of the conductor and the second conductor that are close to each other.
Each of the first conductor and the second conductor has a cut portion formed substantially parallel to a base of the triangle having a vertex of a connection point with the balun circuit, and the first conductor and the second conductor Each of the second conductors is divided into conductor patterns having no electrical connection by the cutting portion .
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