JP6033349B2 - Waveguide type slot array antenna and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、導波路型スロットアレイアンテナ、及び、その製造方法に関する。 The present invention relates to a waveguide slot array antenna and a manufacturing method thereof.
導波管の広壁に複数のスロットを形成した導波管スロットアレイアンテナや、ポスト壁導波路などの基板型導波路の広壁にスロットを形成した導波路スロットアレイアンテナなどの導波路型スロットアレイアンテナが広く用いられている。導波路型スロットアレイアンテナは、マイクロ波又はミリ波帯で動作させることが可能であり、通信、レーダ、センサ等の分野への応用が期待されている。 Waveguide slot array antennas such as waveguide slot array antennas with multiple slots formed on wide waveguide walls, and waveguide slot array antennas with slots formed on wide walls of substrate-type waveguides such as post-wall waveguides Array antennas are widely used. The waveguide slot array antenna can be operated in a microwave or millimeter wave band, and is expected to be applied to fields such as communication, radar, and sensors.
導波管スロットアレイアンテナを開示した文献としては、例えば、特許文献1が挙げられる。特許文献1に記載の導波管スロットアレイアンテナにおいては、スロットが形成された金属製の導波管の内部に壁板を形成し、スロットでの反射波を壁板での反射波によって相殺する構成が採用されている。
As a document disclosing the waveguide slot array antenna, for example,
ところで、複数のスロット(給電部に近い方から順にスロットS1,スロットS2,…,スロットSnとする)を有する導波路型スロットアレイアンテナの利得を最大化するためには、これらのスロットS1〜Snから出力される電磁波の振幅a1〜anを均一にすればよい。また、これらのスロットS1〜Snから出力される電磁波の振幅a1〜anを均一にするためには、これらのスロットS1〜Snの結合量C1〜CnをC1=1/n,C2=1/(n−1),…,Cn=1に設定すればよい。ここで、スロットSiの結合量Ciとは、導波路型スロットアレイアンテナに入力された電力に対する、スロットSiから出力される電力の割合のことを意味する。 By the way, in order to maximize the gain of the waveguide type slot array antenna having a plurality of slots (slot S1, slot S2,..., Slot Sn in order from the side closer to the power feeding section), these slots S1 to Sn are maximized. The amplitudes a1 to an of the electromagnetic waves output from the power may be made uniform. In order to make the amplitudes a1 to an of the electromagnetic waves output from these slots S1 to Sn uniform, the coupling amounts C1 to Cn of these slots S1 to Sn are set to C1 = 1 / n, C2 = 1 / ( n-1),..., Cn = 1. Here, the coupling amount Ci of the slot Si means the ratio of the power output from the slot Si to the power input to the waveguide slot array antenna.
スロットS1〜Snの結合量C1〜CnをC1=1/n,C2=1/(n−1),…,Cn=1に設定することによって、等振幅励振を実現することができる理由は以下のとおりである。すなわち、例えば、導波路型スロットアレイアンテナに入力された電力が1Wである場合、スロットS1の結合量C1が1/nであれば、導波路型スロットアレイアンテナに入力された電力の1/n、すなわち、1/n[W]の電力がスロットS1から出力されることになる。スロットS2の結合量C2が1/(n−1)であれば、スロットS1から出力されずに残った1−1/n[W]の1/(n−1)、すなわち、1/n[W]の電力がスロットS2から出力されることになる。同様に、スロットS3,S4,…,Snの結合量C3,C4,…,Cnが1/(n−2),1/(n−3),…,1であれば、1/n[W]の電力がスロットS3,S4,…,Snからも出力されることになる。スロットS1〜Snから出力される電力が均一であることは、スロットS1〜Snから出力される電磁波の振幅a1〜anが均一であることを意味する。したがって、スロットS1〜Snの結合量C1〜CnをC1=1/n,C2=1/(n−1),…,Cn=1に設定することによって、等振幅励振を実現することができる。 The reason why the equal amplitude excitation can be realized by setting the coupling amounts C1 to Cn of the slots S1 to Sn to C1 = 1 / n, C2 = 1 / (n−1),..., Cn = 1 is as follows. It is as follows. That is, for example, when the power input to the waveguide slot array antenna is 1 W, if the coupling amount C1 of the slot S1 is 1 / n, 1 / n of the power input to the waveguide slot array antenna. That is, 1 / n [W] of power is output from the slot S1. If the coupling amount C2 of the slot S2 is 1 / (n-1), 1 / (n-1) of 1-1 / n [W] remaining without being output from the slot S1, that is, 1 / n [ W] is output from the slot S2. Similarly, if the coupling amounts C3, C4, ..., Cn of the slots S3, S4, ..., Sn are 1 / (n-2), 1 / (n-3), ..., 1, 1 / n [W ] Is also output from the slots S3, S4,. The uniform power output from the slots S1 to Sn means that the amplitudes a1 to an of the electromagnetic waves output from the slots S1 to Sn are uniform. Therefore, equal amplitude excitation can be realized by setting the coupling amounts C1 to Cn of the slots S1 to Sn to C1 = 1 / n, C2 = 1 / (n-1),..., Cn = 1.
なお、スロットSnの結合量を1にすることは原理的に不可能である。したがって、給電部から最も遠いスロットSnの結合量Cnは、できるだけ大きな値に設定することにより導波路型スロットアレイアンテナの利得を近似的に最大化することになる。 In principle, it is impossible to set the coupling amount of the slot Sn to 1. Therefore, the gain C of the waveguide slot array antenna is approximately maximized by setting the coupling amount Cn of the slot Sn farthest from the feeding portion to a value as large as possible.
従来の導波路型スロットアレイアンテナにおいて、各スロットSi(i=1,2,…,n)の結合量Ciを、そのスロットSiのオフセット量を変化させることにより調整していた。スロットS1〜Snには、導波路の広壁の中心軸(導波路の中心軸の広壁への正射影)からの距離に応じて結合量が変化するという性質がある(概略的に言えば、導波路の広壁の中心軸から遠ざかるほど、結合量が小さくなるという傾向がある)ためである。 In the conventional waveguide slot array antenna, the coupling amount Ci of each slot Si (i = 1, 2,..., N) is adjusted by changing the offset amount of the slot Si. The slots S1 to Sn have a property that the amount of coupling changes according to the distance from the central axis of the wide wall of the waveguide (the orthogonal projection of the central axis of the waveguide onto the wide wall) (schematically speaking). This is because the amount of coupling tends to decrease with increasing distance from the central axis of the wide wall of the waveguide).
しかしながら、各スロットSiのオフセット量は、導波管の幅の1/2からスロット幅を引いた差よりも大きくすることができない。このため、従来の導波路型スロットアレイアンテナにおいては、スロット数が多い場合、給電部に最も近いスロットS1の結合量を1/n程度まで小さくすることが困難であり、その結果、利得を最大値に近づける困難であるという問題があった。 However, the offset amount of each slot Si cannot be made larger than the difference obtained by subtracting the slot width from ½ of the width of the waveguide. For this reason, in the conventional waveguide slot array antenna, when the number of slots is large, it is difficult to reduce the coupling amount of the slot S1 closest to the feeding portion to about 1 / n, and as a result, the gain is maximized There was a problem that it was difficult to approach the value.
以下、給電部に最も近いスロットS1の結合量を1/n程度まで小さくすることが困難なことを、具体例に即して説明する。図6は、従来の導波路型スロットアレイアンテナ5の導波路の平面図である。導波路型スロットアレイアンテナ5は、比誘電率3.82の誘電体が充填された幅1.94mm、高さ0.5mmの導波管の広壁5aに、幅0.2mmのスロット5s1〜5s6を6つ形成したものである。この導波路型スロットアレイアンテナを60GHzで動作させた場合、管内波長λgは3.4mmになる。従来の設計理論に倣い、各スロット5si(i=1,2,…,6)の長さは、λg/2=1.7mmとし、スロット5s1〜5s6の周期は、λg=3.4mmとした。導波路型スロットアレイアンテナ5の導波路の内部には、各スロット5siに対応する制御壁5ciを設けている。
Hereinafter, it will be described with reference to a specific example that it is difficult to reduce the coupling amount of the slot S1 closest to the power feeding unit to about 1 / n. FIG. 6 is a plan view of a waveguide of a conventional waveguide
この導波路型スロットアレイアンテナ5において、スロット5s1〜5s6を等振幅励振させるためには、給電部に最も近いスロット5s1の結合量を1/6≒0.167に設定する必要がある。従来の設計手法によれば、このために必要なスロット5s1のオフセット量Δは0.72mmである。このとき、スロット5s1と狭壁5bとの間隔δは、δ=1.94(導波管幅)/2−0.72(オフセット量)−0.2(スロット幅)=0.05mmとなる。このように狭壁に近接したスロットを、広く用いられているプリント基板製造技術を用いて製造することは、極めて困難である。スロット数が増えれば、給電部に最も近いスロット5s1の結合量を更に小さくする必要が生じるので、このような困難性に拍車がかかることは明らかであろう。
In this waveguide
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来の導波路型スロットアレイアンテナよりも容易に、利得を最大値(全てのスロットを等振幅励振した場合の利得)に近づけることが可能な導波路型スロットアレイアンテナを実現することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to maximize the gain (gain when all the slots are equally amplitude excited) more easily than the conventional waveguide slot array antenna. An object of the present invention is to realize a waveguide slot array antenna that can be made close to.
上記の課題を解決するために、本発明に係る導波路型スロットアレイアンテナは、導波路の広壁に形成されたスロット群と、上記導波路の内部に形成された制御壁群と、を備えた導波路型スロットアレイアンテナであって、上記スロット群に含まれる2個以上の連続するスロットについて、上記導波路の管軸に沿って測ったスロットの長さが給電部から遠ざかるに従って長くなり、上記広壁に直交する方向から見たスロットから対応する制御壁までの距離が上記給電部から遠ざかるに従って短くなる、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a waveguide slot array antenna according to the present invention includes a slot group formed on a wide wall of the waveguide, and a control wall group formed inside the waveguide. In the waveguide slot array antenna, for two or more continuous slots included in the slot group, the length of the slot measured along the tube axis of the waveguide increases as the distance from the power feeding unit increases. The distance from the slot seen from the direction orthogonal to the wide wall to the corresponding control wall becomes shorter as the distance from the power feeding unit increases.
上記の構成によれば、上記スロット群に含まれる上記2個以上の連続するスロットについて、各スロットのオフセット量を変化させることなく、特定の周波数において各スロットから出力される電磁波の振幅を均一化又は略均一化することができる。すなわち、従来の導波路型スロットアレイアンテナよりも容易に、上記特定の周波数における利得を最大値(全てのスロットを等振幅励振した場合の利得)に近づけることができる。 According to the above configuration, the amplitude of the electromagnetic wave output from each slot at a specific frequency is made uniform without changing the offset amount of each of the two or more consecutive slots included in the slot group. Or it can be made substantially uniform. That is, the gain at the specific frequency can be made closer to the maximum value (gain when all slots are excited with equal amplitude) more easily than the conventional waveguide slot array antenna.
本発明に係る導波路型スロットアレイアンテナにおいて、上記2個以上の連続するスロットは、上記スロット群のなかで最も給電部に近いスロットを含む、ことが好ましい。 In the waveguide slot array antenna according to the present invention, it is preferable that the two or more continuous slots include a slot closest to the feeding portion in the slot group.
上記の構成によれば、最も給電部に近いスロットを含む2個以上の連続するスロットについて、各スロットのオフセット量を変化させることなく、特定の周波数において各スロットから出力される電磁波の振幅を均一化又は略均一化することができる。これにより、従来の導波路型スロットアレイアンテナように、給電部に最も近いスロットの製造が困難になるという問題を生じることなく、上記特定の周波数における利得を最大値に近づけることができる。 According to the above configuration, the amplitude of the electromagnetic wave output from each slot at a specific frequency is uniform for two or more consecutive slots including the slot closest to the power feeding unit without changing the offset amount of each slot. Or substantially uniform. As a result, unlike the conventional waveguide slot array antenna, the gain at the specific frequency can be made close to the maximum value without causing the problem that it becomes difficult to manufacture the slot closest to the feeding portion.
本発明に係る導波路型スロットアレイアンテナにおいては、上記2個以上の連続するスロットについて、各スロットのオフセット量が均一である、ことが好ましい。 In the waveguide slot array antenna according to the present invention, it is preferable that the offset amount of each slot is uniform for the two or more consecutive slots.
上記の構成によれば、給電部に最も近いスロットの製造が困難になるという問題をより確実に回避することができる。 According to said structure, the problem that manufacture of the slot nearest to an electric power feeding part becomes difficult can be avoided more reliably.
本発明に係る導波路型スロットアレイアンテナにおいては、上記2個以上の連続するスロットについて、各スロットから出力される電磁波の振幅が均一又は略均一である、ことが好ましい。 In the waveguide slot array antenna according to the present invention, it is preferable that the amplitude of the electromagnetic wave output from each slot is uniform or substantially uniform for the two or more consecutive slots.
上記の構成によれば、特定の周波数における利得をより確実に最大値に近づけることができる。 According to said structure, the gain in a specific frequency can be made to approach a maximum value more reliably.
本発明に係る導波路型スロットアレイアンテナにおいて、上記導波路は、ポスト壁導波路であり、上記制御壁は、上記導波路を構成する誘電体層の内部に柵状に配列された複数の導体ポストの集合である、ことが好ましい。 In the waveguide slot array antenna according to the present invention, the waveguide is a post wall waveguide, and the control wall is a plurality of conductors arranged in a fence shape inside the dielectric layer constituting the waveguide. It is preferably a set of posts.
上記の構成によれば、上記導波路が金属導波管である場合と比べて、また、上記制御壁が金属板である場合と比べて、より軽量でより小型な導波路型スロットアレイアンテナを実現することができる。また、プリント基板技術を用いて製造することが可能になるので、より低背な導波管型スロットアレイアンテナを実現することができる。 According to said structure, compared with the case where the said waveguide is a metal waveguide, and compared with the case where the said control wall is a metal plate, a lighter and smaller waveguide type slot array antenna is obtained. Can be realized. Further, since it becomes possible to manufacture using a printed circuit board technology, a waveguide slot array antenna with a lower profile can be realized.
上記の課題を解決するために、本発明に係る導波路型スロットアレイアンテナの製造方法は、導波路の広壁に形成されたスロット群と、上記導波路の内部に形成された制御壁群と、を有する導波路型スロットアレイアンテナの製造方法であって、上記スロット群に含まれる2個以上の連続するスロットについて、上記導波路の管軸に沿って測ったスロットの長さが給電部から遠ざかるに従って長くなるように設定すると共に、上記広壁に直交する方向から見たスロットから対応する制御壁までの距離が上記給電部から遠ざかるに従って短くなるように設定する工程を含む、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a method of manufacturing a waveguide slot array antenna according to the present invention includes a slot group formed on a wide wall of a waveguide, and a control wall group formed inside the waveguide. The slot length measured along the tube axis of the waveguide from two or more continuous slots included in the slot group is determined from the feeder section. And a step of setting the distance from the slot viewed from a direction orthogonal to the wide wall to be shorter as the distance from the power feeding unit is shorter. To do.
上記の構成によれば、上記スロット群に含まれる上記2個以上の連続するスロットについて、各スロットのオフセット量を変化させることなく、特定の周波数において各スロットから出力される電磁波の振幅を均一化又は略均一化することができる。すなわち、従来の導波路型スロットアレイアンテナよりも容易に、利得を最大値(全てのスロットを等振幅励振した場合の利得)に近づけることができる。 According to the above configuration, the amplitude of the electromagnetic wave output from each slot at a specific frequency is made uniform without changing the offset amount of each of the two or more consecutive slots included in the slot group. Or it can be made substantially uniform. That is, the gain can be made closer to the maximum value (gain when all the slots are excited with equal amplitude) more easily than the conventional waveguide slot array antenna.
本発明によれば、従来の導波路型スロットアレイアンテナよりも容易に、利得を最大値(全てのスロットを等振幅励振した場合の利得)に近づけることが可能になる。 According to the present invention, the gain can be made closer to the maximum value (gain when all the slots are excited with equal amplitude) more easily than the conventional waveguide slot array antenna.
〔導波路型スロットアレイアンテナを含むアンテナモジュールの構成〕
本発明の一実施形態に係る導波路型スロットアレイアンテナ1Aを含むアンテナモジュール1の構成について、図1を参照して説明する。図1は、導波路型スロットアレイアンテナ1Aを含むアンテナモジュール1の分解斜視図である。
[Configuration of antenna module including waveguide slot array antenna]
A configuration of an
アンテナモジュール1は、図1に示すように導波路型スロットアレイアンテナ1A及び導波管1Bを備えている。
As shown in FIG. 1, the
導波路型スロットアレイアンテナ1Aは、第1の導体層11、第1の誘電体層12、及び第2の導体層13を、この順に積層した構造を有している。換言すれば、導波路型スロットアレイアンテナ1Aは、第1の誘電体層12と、第1の誘電体層12を介して互いに対向する第1の導体層11及び第2の導体層13によって構成されている。第1の導体層11、第1の誘電体層12、及び第2の導体層13は、図示した座標系において、主面がxy面と平行になるように配置され、z軸方向に積層される。
The waveguide
第1の導体層11及び第2の導体層13の材料としては、任意の導体を用いることができ、例えば銅などの金属を用いることができる。また、第1の誘電体層12の材料としては、任意の誘電体を用いることができ、例えば石英ガラス等のガラス、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素系樹脂、液晶ポリマー、又はシクロオレフィンポリマーなどを用いることができる。
Arbitrary conductors can be used as the material of the
第1の導体層11には、複数(本実施形態においては6つ)のスロット11d1〜11d6からなるスロット群が形成されている。各スロット11dj(j=1,2,…,6)は、図示した座標系においてy軸と略平行(本実施形態においては平行)な長辺を有する長方形の開口である。これらのスロット11d1〜11d6は、図示した座標系においてy軸に沿って並べられる。なお、スロット11d1〜11d6のより具体的な配置例に関しては、参照する図面を代えて後述する。
The
第1の誘電体層12の内部には、ポスト壁12aが形成されている。ポスト壁12aは、柵状に配列されたM個の導体ポスト12a1〜12aMの集合である。ポスト壁12aを構成する導体ポスト12a1〜12aMの中心軸は、図示した座標系において、(1)zx面と平行な第1の平面、(2)y軸負方向側の端辺が第1の平面のx軸正方向側の端辺に連なる、yz面と平行な第2の平面、(3)x軸正方向側の端辺が第2の平面のy軸正方向側の端辺に連なる、zx面と平行な第3の平面、(4)y軸正方向側の端辺が第3の平面のx軸負方向側の端辺に連なり、y軸負方向側の端辺が第1の平面のx軸負方向側の端辺に連なる、yz面と平行な第4の面を張る。
A
ポスト壁12aを構成する各導体ポスト12ai(i=1,2,…,M)は、その上端が第1の導体層11に接続され、その下端が第2の導体層13に接続された円筒状又は円柱状導体である。ポスト壁12aを構成する各導体ポスト12aiのより具体的な構成例については、参照する図面を代えて後述する。
Each of the conductor posts 12ai (i = 1, 2,..., M) constituting the
ポスト壁12aを構成する導体ポスト12a1〜12aMは、導波路1A1を伝搬する電磁波の波長λよりも十分に短い間隔で配置されている。このため、ポスト壁12aにより四方を囲まれ、第1の導体層11及び第2の導体層13により上下を挟まれた直方体状の領域は、導波路型スロットアレイアンテナ1Aの導波路1A1として機能する。この際、ポスト壁12aは、導波路1A1の狭壁として機能し、第1の導体層11及び第2の導体層13は、導波路1A1の広壁として機能する。なお、以下の説明においては、導体ポスト12a1〜12aMが張る、上述した第1の平面、第2の平面、第3の平面、及び第4の平面を、それぞれ、導波路1A1の後狭壁、右狭壁、前狭壁、及び左狭壁とも記載する(導波路1A1の前狭壁及び後狭壁は、ショート壁と呼ばれることもある)。また、第1の導体層11及び第2の導体層13を、それぞれ、上部広壁及び下部広壁とも記載する。ただし、これらの呼称は、4つの狭壁あるいは2つの広壁を互いに区別するための便宜的な呼称であり、導波路型スロットアレイアンテナ1Aの配置に関して何ら制限を課すものではない。
The conductor posts 12a1 to 12aM constituting the
第1の誘電体層12の内部には、更に、スロット11d1〜11d6と同数の制御壁12c1〜12c6が形成されている(スロット11d1〜11d6と制御壁12c1〜12c6とは一対一に対応する)。各制御壁12cj(j=1,2,…,6)は、柵状に配列された複数の(本実施形態においては5つの)導体ポスト12cj1〜12cj5の集合である。各制御壁12cjを構成する導体ポスト12cj1〜12cj5の中心軸は、図示した座標系においてzx面と略平行(本実施形態においては平行)な平面を張る。これらの制御壁12c1〜12c6は、図示した座標系においてy軸と平行に並べられる。なお、制御壁12c1〜12c6のより具体的な配置に関しては、参照する図面を代えて後述する。 The same number of control walls 12c1 to 12c6 as slots 11d1 to 11d6 are further formed inside first dielectric layer 12 (slots 11d1 to 11d6 and control walls 12c1 to 12c6 correspond one-to-one). . Each control wall 12cj (j = 1, 2,..., 6) is a set of a plurality (five in the present embodiment) of conductor posts 12cj1 to 12cj5 arranged in a fence shape. The central axes of the conductor posts 12cj1 to 12cj5 constituting each control wall 12cj form a plane substantially parallel to the zx plane (parallel in this embodiment) in the illustrated coordinate system. These control walls 12c1 to 12c6 are arranged in parallel with the y-axis in the illustrated coordinate system. A more specific arrangement of the control walls 12c1 to 12c6 will be described later with reference to another drawing.
制御壁12cjを構成する各導体ポスト12cjk(k=1,2,…,5)は、その上端が第1の導体層11に接続され、その下端が第2の導体層13に接続された円筒状導体である。制御壁12cjを構成する各導体ポスト12cjkのより具体的な構成例については、参照する図面を代えて後述する。
Each conductor post 12cjk (k = 1, 2,..., 5) constituting the control wall 12cj is a cylinder whose upper end is connected to the
制御壁12cjを構成する導体ポスト12cj1〜12cj5は、導波路1A1を伝搬する電磁波の波長λよりも十分に短い間隔で配置されている。これにより、制御壁12cjは、導波路1A1を伝播する電磁波を反射する反射壁として機能する。 The conductor posts 12cj1 to 12cj5 constituting the control wall 12cj are arranged at intervals sufficiently shorter than the wavelength λ of the electromagnetic wave propagating through the waveguide 1A1. Thereby, the control wall 12cj functions as a reflection wall that reflects the electromagnetic wave propagating through the waveguide 1A1.
第2の導体層13には、開口13aが形成されている。導波管1Bは、導波路1B1として機能する内部の空洞が開口13aを介して導波路型スロットアレイアンテナ1Aの導波路1A1と連通するように、導波路型スロットアレイアンテナ1Aに接続される。
An
導波管1Bは、導波路型スロットアレイアンテナ1Aに電磁波を給電(入力)する給電手段である。導波管1Bは、両端が開放した管状部材であり、その管壁は、金属などの導体からなる。導波管1Bの内部に形成された空洞は、空気で満たされていてもよいし、空気以外の誘電体で満たされていてもよいが、本実施形態においては、前者の構成を採用する。すなわち、本実施形態においては、導波管1Bとして中空導波管を用いる。
The
導波管1Bの導波路1B1をz軸正方向に伝播した電磁波は、(1)開口13aを介して導波路型スロットアレイアンテナ1Aの導波路1A1に入射し、(2)導波路型スロットアレイアンテナ1Aの導波路1A1をy軸正方向に伝播し、(3)スロット11d1〜11d6を介して外部に出射する。この際、スロット11d1〜11d6において反射が生じるが、各スロット11djにおいて生じる反射波は、対応する制御壁12cjにおいて生じる反射波によって打ち消される。すなわち、導波路1A1内に制御壁12c1〜12c6を設けることによって、導波路1A1において生じる反射損失を小さく抑えることができる。
The electromagnetic wave propagating in the z-axis positive direction through the waveguide 1B1 of the
なお、図1に示す座標系は、以下のように定められたものである。すなわち、(1)導波路型スロットアレイアンテナ1Aの導波路1A1の長手軸をy軸とする。y軸の向きは、導波路1A1の給電部から導波路1A1の先端に向かう方向が正の向きとなるように定める。(2)第1の誘電体層12の厚み方向に平行な軸をz軸とする。z軸の向きは、第2の導体層13から第1の導体層11に向かう方向が正の向きとなるように定める。(3)上述したy軸及びz軸の双方に直交する軸をx軸とする。x軸の向きは、このx軸が上述したy軸及びz軸と共に右手系を構成するように定める。
Note that the coordinate system shown in FIG. 1 is determined as follows. (1) The longitudinal axis of the waveguide 1A1 of the waveguide
なお、本明細書における「上面視」とは、上記のように定められた座標系におけるz軸正方向から対象物を見ることを指す。また、本明細書における「導波方向」とは、上記のように定められた座標系におけるy軸正方向のことを指す。また、本明細書における「管内波長」とは、以下のように与えられる波長λgのことを指す。すなわち、導波路1A1のような直方体状の導波路を導波するTE10モードは、2つの平面波を合成したものになる。これら2つの平面波の伝播方向と導波路1A1の管軸方向とのなす角θは、cos(θ)={1−(fc/f)2}1/2を満たす。ここで、fは周波数、fcは導波路1A1のカットオフ周波数である。導波路1A1を伝搬する平面波の波長λは、λ=c/f/εr 1/2により与えられる(cは光速、εrは比誘電率)。管内波長λgは、λg=λ/cos(θ)により与えられる。 Note that “viewed from above” in this specification refers to viewing an object from the positive z-axis direction in the coordinate system defined as described above. In addition, the “waveguide direction” in this specification refers to the positive y-axis direction in the coordinate system defined as described above. In addition, “in-tube wavelength” in this specification refers to a wavelength λg given as follows. That is, the TE 10 mode that guides a rectangular parallelepiped waveguide such as the waveguide 1A1 is a combination of two plane waves. An angle θ formed by the propagation direction of these two plane waves and the tube axis direction of the waveguide 1A1 satisfies cos (θ) = {1− (fc / f) 2 } 1/2 . Here, f is a frequency, and fc is a cutoff frequency of the waveguide 1A1. The wavelength λ of the plane wave propagating through the waveguide 1A1 is given by λ = c / f / ε r 1/2 (c is the speed of light and ε r is the relative dielectric constant). The guide wavelength λg is given by λg = λ / cos (θ).
〔導体ポストの構成例〕
ポスト壁12aを構成する各導体ポスト12ai、及び、制御壁12cjを構成する各導体ポスト12cjkの構成例について、図2を参照して説明する。図2は、制御壁12cjを通るzx面と平行な断面における導波路型スロットアレイアンテナ1Aの断面図である。
[Configuration example of conductor post]
A configuration example of each conductor post 12ai constituting the
ポスト壁12aは、上述したように、柵状に配列されたM個の導体ポスト12a1〜12aMの集合であり、各導体ポスト12aiは、その上端が第1の導体層11に接続され、その下端が第2の導体層13に接続された円筒状又は円柱状導体である。
As described above, the
導体ポスト12aiは、例えば図2に示すように、第1の導体層11、第1の誘電体層12、及び第2の導体層13に形成された貫通孔の壁面に形成された導体メッキ層により構成することができる(この場合、導体ポスト12aiは、円筒状の導体と見做せる)。
For example, as shown in FIG. 2, the
導体ポスト12aiは中空構造であってもよいし、内部が任意の誘電体又は導体で満たされていてもよい(導体で満たされている場合、導体ポスト12aiは、円柱状の導体と見做せる)。 The conductor post 12ai may have a hollow structure, and the inside may be filled with an arbitrary dielectric or conductor (when filled with a conductor, the conductor post 12ai can be regarded as a cylindrical conductor. ).
制御壁12cjは、上述したように、柵状に配列された5つの導体ポスト12cj1〜12cj5の集合であり、各導体ポスト12cj1〜12cj5は、その上端が第1の導体層11に接続され、その下端が第2の導体層13に接続された円筒状又は円柱状導体である。
As described above, the control wall 12cj is a set of five conductor posts 12cj1 to 12cj5 arranged in a fence shape, and the upper ends of the conductor posts 12cj1 to 12cj5 are connected to the
導体ポスト12cjkは、例えば図2に示すように、第1の誘電体層12に形成された貫通孔の壁面に形成された導体メッキ層により構成することができる(この場合、導体ポスト12cjkは、円筒状の導体と見做せる)。導体ポスト12cjkは、中空構造であってもよいし、内部が任意の誘電体又は導体で満たされていてもよい(導体で満たされている場合、導体ポスト12cjkは、円柱状の導体と見做せる)。
The conductor post 12cjk can be constituted by a conductor plating layer formed on the wall surface of the through hole formed in the
〔制御壁及びスロットの配置〕
次に、導波路型スロットアレイアンテナ1Aにおけるスロット11d1〜11d6及び制御壁12c1〜12c6の配置について、図3を参照して説明する。図3は、導波路型スロットアレイアンテナ1Aの導波路1A1の平面図である。なお、図3においては、ポスト壁12aを構成する導体ポスト12a1〜12aMを図示する代わりに、その壁芯面(ポスト壁12aを構成する導体ポスト12a1〜12aMの中心軸が張る平面)を図示している。
[Arrangement of control walls and slots]
Next, the arrangement of the slots 11d1 to 11d6 and the control walls 12c1 to 12c6 in the waveguide
各スロット11dj(j=1,2,…,6)は、導波路1A1の上部広壁に形成された、導波路1A1の管軸と略平行(本実施形態においては平行)な長辺を有する長方形の開口であり、スロット11d1〜d6は、導波路1A1の管軸に沿って並べられている。スロット11d1〜d6は、上部広壁の中心軸L(導波路1A1の管軸の上部広壁への正射影)の左側に並べられていてもよいし右側に並べられていてもよいが、本実施形態においては前者の配置が採用されている。 Each slot 11dj (j = 1, 2,..., 6) has a long side which is formed on the upper wide wall of the waveguide 1A1 and is substantially parallel to the tube axis of the waveguide 1A1 (parallel in this embodiment). It is a rectangular opening, and the slots 11d1 to d6 are arranged along the tube axis of the waveguide 1A1. The slots 11d1 to d6 may be arranged on the left side or the right side of the central axis L of the upper wide wall (the orthogonal projection of the tube axis of the waveguide 1A1 onto the upper wide wall). In the embodiment, the former arrangement is adopted.
各スロット11djの長さ(長辺の長さ)Lsjは、導波路型スロットアレイアンテナ1Aの管内波長λgの1/2程度であればよく、スロット11d1〜11d6の等振幅励振を実現するべく、後述するようにスロット毎に個別の値に設定されている。各スロット11djの幅(短辺の長さ)Wsjは、特に限定されないが、本実施形態においては一律0.2mmに設定されている。
The length (long side length) Lsj of each slot 11dj may be about ½ of the in-tube wavelength λg of the waveguide
導波路1A1の管軸に沿って測った、互いに隣接する2つのスロット11dj,11dj+1(j=1,2,…,5)の中心間隔Dは、導波路型スロットアレイアンテナ1Aの管内波長λgと同程度であればよく、本実施形態においては一律3.4mmに設定されている。
The center distance D between two adjacent slots 11dj, 11dj + 1 (j = 1, 2,..., 5) measured along the tube axis of the waveguide 1A1 is equal to the waveguide wavelength λg of the waveguide
各スロット11djのオフセット量Δj、すなわち、導波路1A1の上部広壁の中心軸Lからそのスロット11djまでの距離は、導波路幅W(本実施形態においては、1.94mmに設定されている)の1/2からそのスロット11djのスロット幅Wsj(本実施形態においては0.2mmに設定されている)を引いた差W/2−Wsjよりも小さければよく、スロット11d1〜11d6の等振幅励振を実現するべく、後述するようにスロット毎に個別の値に設定されている。なお、本実施形態の構成においては、スロット11djの右側長辺と導波路1A1の上部広壁の中心軸Lとの距離がオフセット量Δjとなる。 The offset amount Δj of each slot 11dj, that is, the distance from the central axis L of the upper wide wall of the waveguide 1A1 to the slot 11dj is set to the waveguide width W (in the present embodiment, 1.94 mm). Is equal to the difference W / 2−Wsj obtained by subtracting the slot width Wsj (set to 0.2 mm in the present embodiment) of the slot 11dj from 1/2 of the slot 11d1, and the equal amplitude excitation of the slots 11d1 to 11d6 In order to realize this, an individual value is set for each slot as described later. In the configuration of the present embodiment, the distance between the right long side of the slot 11dj and the central axis L of the upper wide wall of the waveguide 1A1 is the offset amount Δj.
各制御壁12cj(j=1,2,…,6)は、導波路1A1の内部に形成された、導波路1A1の管軸と略直交(本実施形態においては直交)する壁芯面を有する壁であり、その壁芯面の延長が対応するスロット11djの中央付近と交差するように配置されている。制御壁12cjが複数の導体ポスト12cj1〜12cj5により構成されている場合には、これらの導体ポスト12cj1〜12cj5の中心軸が張る面を壁芯面となる。各制御壁12cjは、対応するスロット11djの右側に配置されていてもよいし左側に配置されていてもよいが、本実施形態においては前者の配置が採用されている。 Each control wall 12cj (j = 1, 2,..., 6) has a wall core surface that is formed inside the waveguide 1A1 and is substantially orthogonal (or orthogonal in the present embodiment) to the tube axis of the waveguide 1A1. It is a wall and is arranged so that the extension of the wall core surface intersects with the vicinity of the center of the corresponding slot 11dj. When the control wall 12cj is composed of a plurality of conductor posts 12cj1 to 12cj5, the surface on which the central axis of these conductor posts 12cj1 to 12cj5 extends is the wall core surface. Each control wall 12cj may be arranged on the right side or the left side of the corresponding slot 11dj, but the former arrangement is adopted in the present embodiment.
各制御壁12cjの幅Wcjは、導波路1A1の幅Wの1/2程度であればよく、本実施形態においては一律0.8mmに設定されている。なお、本実施形態の構成においては、右端の導体ポスト12cj1の中心軸と左端の導体ポスト12cj5の中心軸との距離が制御壁12cjの幅Wcjとなる。 The width Wcj of each control wall 12cj may be about ½ of the width W of the waveguide 1A1, and is uniformly set to 0.8 mm in the present embodiment. In the configuration of the present embodiment, the distance between the central axis of the rightmost conductor post 12cj1 and the central axis of the leftmost conductor post 12cj5 is the width Wcj of the control wall 12cj.
各制御壁12cjの対応するスロット11djに対する相対位置は、2つのパラメータdxjとdyjとにより規定される。ここで、dxjは、導波路1A1の上部広壁において、その中心軸Lに直交する軸(図3におけるx軸)に沿って測った、スロット11djの右端(制御壁12cj側の長辺)から制御壁12cjまでの距離である。換言すれば、導波路1A1の上部広壁に直交する方向から見た、スロット11djから制御壁12cjまでの距離である。本実施形態の構成においては、左端の導体ポスト12cj5の上端面の中心点から、スロット11djの右側長辺に下した垂線の長さがdxjとなる。一方、dyjは、導波路1A1の上部広壁において、その中心軸Lに平行な軸(図3におけるy軸)に沿って測った、スロット11djの後端(入射側の短辺)から制御壁12cjまでの距離である。本実施形態の構成においては、各導体ポスト12cjkの上端面の中心点から、スロット11djの後側短辺の延長線に下した垂線の長さがdyjとなる。これら2つのパラメータdxj,dyjは、スロット11d1〜11d6の等振幅励振を実現するべく、後述するようにスロット毎に個別の値に設定される。 The relative position of each control wall 12cj to the corresponding slot 11dj is defined by two parameters dxj and dyj. Here, dxj is measured from the right end (long side on the control wall 12cj side) of the slot 11dj measured along the axis (x-axis in FIG. 3) orthogonal to the central axis L in the upper wide wall of the waveguide 1A1. This is the distance to the control wall 12cj. In other words, it is the distance from the slot 11dj to the control wall 12cj as seen from the direction orthogonal to the upper wide wall of the waveguide 1A1. In the configuration of the present embodiment, the length of a perpendicular line extending from the center point of the upper end surface of the leftmost conductor post 12cj5 to the right long side of the slot 11dj is dxj. On the other hand, dyj is a control wall from the rear end (short side on the incident side) of the slot 11dj measured along an axis parallel to the central axis L (y-axis in FIG. 3) in the upper wide wall of the waveguide 1A1. It is the distance to 12cj. In the configuration of the present embodiment, the length of the perpendicular line extending from the center point of the upper end surface of each conductor post 12cjk to the extended line of the rear short side of the slot 11dj is dyj. These two parameters dxj and dyj are set to individual values for each slot as will be described later in order to realize equal amplitude excitation in the slots 11d1 to 11d6.
〔各スロットに関するパラメータの設定例〕
次に、各スロット11djに関するパラメータLsj、dxj、dyj、Δjの設定例について説明する。
[Parameter setting example for each slot]
Next, an example of setting parameters Lsj, dxj, dyj, and Δj for each slot 11dj will be described.
まず、各スロット11djの長さLsjと、そのスロット11djの結合量Cj及び共振周波数fjとの間には、以下の関係がある。すなわち、長さLsjを長くすると、結合量Cjは大きくなるが、共振周波数fjは低くなる、という関係である。また、各スロット11djから対応する制御壁12cjまでの距離dxj(dxjのより正確な定義については前節を参照のこと)と、そのスロット11djの共振周波数fjとの間には、以下の関係がある。すなわち、距離dxjを小さくすると、共振周波数fjは高くなる、という関係である。 First, the following relationship exists between the length Lsj of each slot 11dj and the coupling amount Cj and resonance frequency fj of the slot 11dj. That is, when the length Lsj is increased, the coupling amount Cj is increased, but the resonance frequency fj is decreased. Further, there is the following relationship between the distance dxj from each slot 11dj to the corresponding control wall 12cj (see the previous section for a more accurate definition of dxj) and the resonance frequency fj of the slot 11dj. . That is, when the distance dxj is reduced, the resonance frequency fj is increased.
このため、あるスロット11djの長さLsjを長くすると共に、そのスロット11djから対応する制御壁12cjまでの距離dxjを小さくすれば、そのスロット11djの共振周波数を殆ど変化させることなく、そのスロット11djの結合量Cjを大きくすることができる。また、あるスロット11djの長さLsjを短くすると共に、そのスロット11djから対応する制御壁12cjまでの距離dxjを大きくすれば、そのスロット11djの共振周波数fjを殆ど変化させることなく、そのスロット11djの結合量Cjを小さくすることができる。 Therefore, if the length Lsj of a certain slot 11dj is increased and the distance dxj from the slot 11dj to the corresponding control wall 12cj is decreased, the resonance frequency of the slot 11dj is hardly changed. The coupling amount Cj can be increased. Further, if the length Lsj of a slot 11dj is shortened and the distance dxj from the slot 11dj to the corresponding control wall 12cj is increased, the resonance frequency fj of the slot 11dj is hardly changed, and the slot 11dj The coupling amount Cj can be reduced.
図4は、(1)Lj=1.65mm、dxj=0.62mm、dyj=0.887mm、Δj=0.65mmと設定した場合と、(2)Lj=1.9mm、dxj=0.42mm、dyj=1.012mm、Δj=0.65mmと設定した場合とについて、スロット11djの結合量Cjの周波数依存性を示すグラフである。 FIG. 4 shows the case where (1) Lj = 1.65 mm, dxj = 0.62 mm, dyj = 0.877 mm, Δj = 0.65 mm, and (2) Lj = 1.9 mm, dxj = 0.42 mm. , Dyj = 1.012 mm, and Δj = 0.65 mm are graphs showing the frequency dependence of the coupling amount Cj of the slot 11dj.
図4を参照すると、以下のことが確かめられる。すなわち、オフセット量Δjを同一の値(0.65)が同一の値に設定されていても、長さLjが異なる値(1.65,1.9)に設定されていれば、各周波数における結合量Cjを異なる値にできることが確かめられる。また、長さLjが大きな値(1.9)に設定されている場合の方が、長さLjが小さな値(1.65)に設定されている場合よりも、結合量Cjが大きくなることが確かめられる。 Referring to FIG. 4, the following can be confirmed. That is, even if the offset amount Δj is set to the same value (0.65), the length Lj is set to a different value (1.65, 1.9). It can be seen that the coupling amount Cj can be a different value. Further, the amount of coupling Cj is larger when the length Lj is set to a large value (1.9) than when the length Lj is set to a small value (1.65). Is confirmed.
本実施形態においては、これらの事実に基づいて、各スロット11djに関するパラメータLsj,dxj,dyj,Δjを、下記の表1に示すように設定する。 In the present embodiment, based on these facts, parameters Lsj, dxj, dyj, and Δj for each slot 11dj are set as shown in Table 1 below.
各スロット11djに関するパラメータLsj,dxj,dyj,Δjを、上記の表1に示すように設定すると、各スロット11djの結合量Cjは、以下のようになる。 When the parameters Lsj, dxj, dyj, and Δj for each slot 11dj are set as shown in Table 1 above, the coupling amount Cj for each slot 11dj is as follows.
C1=0.166(≒1/6)、
C2=0.2 (=1/5)、
C3=0.25 (=1/4)、
C4=0.33 (≒1/3)、
C5=0.50 (=1/2)、
C6=0.65。
C1 = 0.166 (≒ 1/6),
C2 = 0.2 (= 1/5),
C3 = 0.25 (= 1/4),
C4 = 0.33 (≒ 1/3),
C5 = 0.50 (= 1/2),
C6 = 0.65.
したがって、1Wの電力を入力したときに各スロット11djから出力される電力Pjは、以下のようになる。 Therefore, the power Pj output from each slot 11dj when 1W of power is input is as follows.
P1=1×0.166=0.166 W、
P2=(1−0.166)×0.2=0.1668 W、
P3=(1−0.166−0.1668)×0.25=0.1688 W、
P4=(1−0.166−0.1668−0.1668)×0.33=0.165132 W、
P5=(1−0.166−0.1668−0.1668−0.165132)×0.5=0.167634 W、
P6=(1−0.166−0.1668−0.1668−0.165132−0.167634)×0.65=0.1089 W。
P1 = 1 × 0.166 = 0.166 W,
P2 = (1−0.166) × 0.2 = 0.1668 W,
P3 = (1−0.166−0.1668) × 0.25 = 0.1688 W,
P4 = (1−0.166−0.1668−0.1668) × 0.33 = 0.165132 W,
P5 = (1−0.166−0.1668−0.1668−0.165132) × 0.5 = 0.167634 W,
P6 = (1−0.166−0.1668−0.1668−0.165132−0.167634) × 0.65 = 0.1089 W.
すなわち、各スロット11djに関するパラメータLsj,dxj,dyj,Δjを上記の表1に示すように設定すると、給電部から最も遠いスロット11d6以外のスロット11d1〜11d5において、等振幅励振が実現される。 That is, when the parameters Lsj, dxj, dyj, and Δj for each slot 11dj are set as shown in Table 1 above, equal amplitude excitation is realized in the slots 11d1 to 11d5 other than the slot 11d6 farthest from the power feeding unit.
表1において注目すべきは、以下の点である。 In Table 1, the following points should be noted.
(1)スロット11d1〜11d6(スロット群)に含まれる4つの連続するスロット11d1〜11d4に関して、長さLs1〜Ls4を給電部から遠ざかるに従って次第に大きくすることによって、オフセット量Δ1〜Δ4が均一であっても、結合量C1〜C4を給電部から遠ざかるに従って次第に大きくすることができ、その結果、これらのスロット11d1〜11d4から出力される電磁波の振幅を均一又は略均一にすることができる点。 (1) Regarding the four consecutive slots 11d1 to 11d4 included in the slots 11d1 to 11d6 (slot group), the lengths Ls1 to Ls4 are gradually increased as the distance from the power feeding unit increases, so that the offset amounts Δ1 to Δ4 are uniform. However, the amount of coupling C1 to C4 can be gradually increased as the distance from the power feeding unit increases, and as a result, the amplitude of the electromagnetic waves output from these slots 11d1 to 11d4 can be made uniform or substantially uniform.
(2)スロット11d1〜11d6(スロット群)に含まれる4つの連続するスロット11d1〜11d4に関して、対応する制御壁12c1〜12c4までの距離dx1〜dx4を給電部から遠ざかるに従って次第に小さくすることによって、長さLs1〜Ls4が給電部から遠ざかるに従って次第に大きくなっても、共振周波数f1〜f4を概ね一律にすることができる点。 (2) With respect to four consecutive slots 11d1 to 11d4 included in the slots 11d1 to 11d6 (slot group), the distances dx1 to dx4 to the corresponding control walls 12c1 to 12c4 are gradually decreased as the distance from the power feeding unit increases. Resonance frequencies f1 to f4 can be made substantially uniform even when the lengths Ls1 to Ls4 gradually increase as the distance from the power feeding unit increases.
(3)オフセット量Δjが0.65mm以下であり、その結果、スロット11djと導波路1A1の左狭壁との間の間隔(W/2−Wsj−Δj)が0.3mm以上である点。 (3) The offset amount Δj is 0.65 mm or less, and as a result, the distance (W / 2−Wsj−Δj) between the slot 11dj and the left narrow wall of the waveguide 1A1 is 0.3 mm or more.
なお、上述したとおり、等振幅励振を実現するために要求される結合量Cjが比較的小さい(具体的には0.5よりも小さい)スロット11d1〜11d4、すなわち、給電部に近いスロット11d1〜11d4については、長さLsjを変化させることによって、オフセット量Δ1〜Δ4を変化させることなく、所望の結合量C1〜C4を得ている。これに対して、等振幅励振を実現するために要求される結合量Cjが比較的大きい(具体的には0.5以上)スロット11d5〜11d6、すなわち、給電部から遠いスロット11d5〜11d6については、長さLs5〜Ls6を変化させると共に、オフセット量Δ5〜Δ6を変化させることによって、所望の結合量C5〜C6を得ている。 As described above, the amount of coupling Cj required for realizing equal amplitude excitation is relatively small (specifically, smaller than 0.5), that is, the slots 11d1 to 11d4, that is, the slots 11d1 to 11d1 close to the power feeding unit. For 11d4, the desired coupling amounts C1 to C4 are obtained by changing the length Lsj without changing the offset amounts Δ1 to Δ4. On the other hand, for the slots 11d5 to 11d6 in which the coupling amount Cj required for realizing equal amplitude excitation is relatively large (specifically 0.5 or more), that is, the slots 11d5 to 11d6 far from the power feeding unit. The desired coupling amounts C5 to C6 are obtained by changing the lengths Ls5 to Ls6 and changing the offset amounts Δ5 to Δ6.
このように、長さLsj及びオフセット量Δjの両方を変化させることにより、給電部から遠いスロット11d5についても、等振幅励振を実現するために要求される結合量C5(0.5)を得ることができる。なお、給電部から最も遠いスロット11d6について、等振幅励振を実現するために要求される結合量C6は、1である。しかしながら、スロット11d6の結合量C6を1にすることは、原理的に不可能である。そこで、本実施形態では、スロット11d6の結合量C6ができるだけ大きくなるように(具体的には0.65になるように)、すなわち、照度分布ができるだけ等振幅励振に近づくように、パラメータLs6、dx6、dy6、Δ6の値を設定している。 In this way, by changing both the length Lsj and the offset amount Δj, the coupling amount C5 (0.5) required for realizing equal amplitude excitation can be obtained even for the slot 11d5 far from the power feeding unit. Can do. Note that the coupling amount C6 required for realizing equal amplitude excitation is 1 for the slot 11d6 farthest from the power feeding unit. However, it is impossible in principle to set the coupling amount C6 of the slot 11d6 to 1. Therefore, in the present embodiment, the parameters Ls6, L6 are set so that the coupling amount C6 of the slot 11d6 is as large as possible (specifically, 0.65), that is, the illuminance distribution is as close to equal amplitude excitation as possible. The values of dx6, dy6, and Δ6 are set.
(効果の検証)
次に、各スロット11djに関するパラメータLsj、dxj、dyj、Δjを上記の表1に示すように設定した場合(実施例)と、パラメータLsj、dxj、dyj、Δjを各スロット11djの結合量Cjが一律0.34となるように設定した場合(比較例)とで、得られる利得を比較する。
(Verification of effect)
Next, when the parameters Lsj, dxj, dyj, and Δj relating to each slot 11dj are set as shown in Table 1 above (Example), the parameters Lsj, dxj, dyj, and Δj are determined based on the coupling amount Cj of each slot 11dj. The gain obtained is compared with the case where it is set to be uniformly 0.34 (comparative example).
図5は、実施例及び比較例に関するzx面内における利得の方向依存性を示すグラフである。図5に示すグラフにおいて、横軸θは、x軸正方向が+90°、z軸正方向が0°、x軸負方向が−90°となるように取っている。 FIG. 5 is a graph showing the direction dependency of the gain in the zx plane regarding the example and the comparative example. In the graph shown in FIG. 5, the horizontal axis θ is taken such that the positive x-axis direction is + 90 °, the positive z-axis direction is 0 °, and the negative x-axis direction is −90 °.
図5を参照すると、以下のことが確かめられる。すなわち、実施例においても比較例においても、z軸正方向における利得が最も高くなることが確かめられる。また、実施例と比較例とを比べると、実施例の指向性の方が比較例の指向性よりも鋭く、実施例の最大利得(z軸正方向の利得)の方が比較例の最大利得よりも大きいことが確かめられる。 Referring to FIG. 5, the following can be confirmed. That is, it can be confirmed that the gain in the positive z-axis direction is the highest in both the example and the comparative example. Further, comparing the example and the comparative example, the directivity of the example is sharper than the directivity of the comparative example, and the maximum gain of the example (gain in the z-axis positive direction) is the maximum gain of the comparative example. It is confirmed that it is bigger than.
〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態に含まれる各技術的手段を適宜組み合わせて得られる他の実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Additional Notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. For example, other embodiments obtained by appropriately combining the technical means included in the above-described embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
例えば、上述した実施形態においては、導波路の広壁に形成されたスロット群に含まれる、給電部に最も近いスロットを含む連続する4個のスロットが、(1)導波路の管軸に沿って測ったスロットの長さが給電部から遠ざかるに従って長くなり、(2)導波路の広壁に直交する方向から見たスロットから対応する制御壁までの距離が上記給電部から遠ざかるに従って短くなるという条件を満たすものとしているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、これらの条件を満たす2個以上の連続するスロットが存在する場合、それらのスロットが給電部に最も近いスロットを含むか否かに依らず、これらの条件を満たす2個以上の連続するスロットが存在しない場合と比べて、利得を最大値(全てのスロットを等振幅励振した場合の利得)に近づけるという効果を奏する。 For example, in the above-described embodiment, four consecutive slots included in the slot group formed on the wide wall of the waveguide, including the slot closest to the feeding portion, are (1) along the tube axis of the waveguide. (2) The distance from the slot viewed from the direction orthogonal to the wide wall of the waveguide to the corresponding control wall decreases as the distance from the power supply section increases. Although the condition is assumed to be satisfied, the present invention is not limited thereto. That is, when there are two or more consecutive slots satisfying these conditions, two or more consecutive slots satisfying these conditions are satisfied regardless of whether or not these slots include a slot closest to the power feeding unit. As compared with the case where no is present, there is an effect that the gain is brought close to the maximum value (gain when all the slots are equiamplitude excited).
例えば、上述した実施形態においては、導波路型スロットアレイアンテナに対する給電を、導波管を用いて行う構成(図1参照)を採用したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、例えば、導波路型スロットアレイに対する給電を、マイクロストリップ線路を用いて行う構成を採用してもよい。 For example, in the above-described embodiment, a configuration (see FIG. 1) in which power supply to the waveguide slot array antenna is performed using a waveguide is employed, but the present invention is not limited to this. That is, for example, a configuration in which power is supplied to the waveguide slot array using a microstrip line may be employed.
また、上述した実施形態においては、スロットを左狭壁に沿って配置し、その右側に対応する制御壁を配置する構成(図3参照)を採用したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、例えば、スロットを右狭壁に沿って配置し、その左側に対応する制御壁を配置する構成を採用してもよい。また、右狭壁に沿うスロットと左狭壁に沿うスロットとを交互に配置し、右狭壁に沿うスロットの左側と左狭壁に沿うスロットの右側とに制御壁を配置する構成を採用してもよい。この場合、導波路の管軸に沿って測った、互いに隣接する右側スロットと左側スロットとの中心間隔は、管内波長λgの1/2にすればよい。 Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the slot is arranged along the left narrow wall and the control wall corresponding to the right side is arranged (see FIG. 3) is adopted, but the present invention is not limited to this. That is, for example, a configuration may be adopted in which the slot is arranged along the right narrow wall and the control wall corresponding to the left side thereof is arranged. In addition, a configuration is adopted in which slots along the right narrow wall and slots along the left narrow wall are alternately arranged, and a control wall is arranged on the left side of the slot along the right narrow wall and the right side of the slot along the left narrow wall. May be. In this case, the center interval between the right slot and the left slot adjacent to each other measured along the tube axis of the waveguide may be ½ of the guide wavelength λg.
本発明は、例えば、通信装置やレーダ装置などに搭載される、導波管スロットアレイアンテナや導波路スロットアレイなどに好適に利用することができる。 The present invention can be suitably used for, for example, a waveguide slot array antenna or a waveguide slot array mounted on a communication device, a radar device, or the like.
1 アンテナモジュール
1A 導波路型スロットアレイアンテナ
1A1 導波路
11 第1の導体層(広壁)
11dj スロット
12 第1の誘電体層
12a ポスト壁
12ai 導体ポスト
12cj 制御壁
12cjk 導体ポスト
13 第2の導体層
13a 開口
1B 導波管
1B1 導波路
Lsj スロットの長さ
dxj スロットから対応する制御壁までの距離
Δj スロットのオフセット
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記スロット群に含まれる2個以上の連続するスロットについて、上記導波路の管軸に沿って測ったスロットの長さが給電部から遠ざかるに従って長くなり、上記広壁に直交する方向から見たスロットから対応する制御壁までの距離が上記給電部から遠ざかるに従って短くなる、
ことを特徴とする導波路型スロットアレイアンテナ。 A waveguide slot array antenna comprising a slot group formed on a wide wall of a waveguide and a control wall group formed inside the waveguide,
For two or more consecutive slots included in the slot group, the length of the slot measured along the tube axis of the waveguide becomes longer as the distance from the feeding portion increases, and the slot is viewed from the direction orthogonal to the wide wall. The distance from the corresponding control wall to the corresponding control wall decreases as the distance from the power feeding unit increases.
A waveguide type slot array antenna.
ことを特徴とする請求項1に記載の導波路型スロットアレイアンテナ。 The two or more consecutive slots include a slot closest to the power feeding unit in the slot group.
The waveguide type slot array antenna according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の導波路型スロットアレイアンテナ。 For the two or more consecutive slots, the offset amount of each slot is uniform.
The waveguide type slot array antenna according to claim 2.
ことを特徴とする請求項3に記載の導波路型スロットアレイアンテナ。 For the two or more consecutive slots, the amplitude of the electromagnetic wave output from each slot is uniform or substantially uniform.
The waveguide slot array antenna according to claim 3.
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の導波路型スロットアレイアンテナ。 The waveguide is a post wall waveguide, and the control wall is a set of a plurality of conductor posts arranged like a fence inside a dielectric layer constituting the waveguide.
The waveguide slot array antenna according to any one of claims 1 to 4, wherein
上記スロット群に含まれる2個以上の連続するスロットについて、上記導波路の管軸に沿って測ったスロットの長さが給電部から遠ざかるに従って長くなるように設定すると共に、上記広壁に直交する方向から見たスロットから対応する制御壁までの距離が上記給電部から遠ざかるに従って短くなるように設定する工程を含む、
ことを特徴とする導波路型スロットアレイアンテナの製造方法。 A method of manufacturing a waveguide slot array antenna having a slot group formed on a wide wall of a waveguide and a control wall group formed inside the waveguide,
For two or more consecutive slots included in the slot group, the length of the slot measured along the tube axis of the waveguide is set to become longer as the distance from the power feeding unit increases, and is orthogonal to the wide wall. Including a step of setting the distance from the slot viewed from the direction to the corresponding control wall to be shorter as the distance from the power feeding unit is increased.
A method for manufacturing a waveguide slot array antenna.
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