JP3137260B2 - Radial line slot antenna - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,SHF,EHF帯において用いられるラジアル導波
路を利用したラジアルラインスロットアンテナに関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a radial line slot antenna using a radial waveguide used in SHF and EHF bands.
従来技術としては,例えば特公昭64−1965号公報に示
されるものがある。すなわち,等間隔で対設された上下
の円板型導体で構成されるラジアル導波路において最も
基本になる伝搬モードである中心から径方向へ同じ強さ
で一様に拡がる伝搬モードの波長をλgとしたとき,上
側導体の径方向軸上にその中心よりδの距離にある第1
の点,この軸と直角な軸上に該中心よりδ+1/4×λg
の距離にある第2の点,第1の点と同軸上で該中心から
第1の点と反対側にδ+1/2×λgの距離にある第3の
点,第2の点と同軸上で該中心から第2の点と反対側に
δ+3/4×λgの距離にある第4の点,第1の点と同軸
上かつ同方向に該中心からδ+λgの距離にある第5の
点,及び以下同様にして定められる点群を順次通るスパ
イラル状の線上に,直交線上に各別に1/4×λgの中心
間隔で配置された一組のスロットで構成される放射素子
を,スロットの一方が径方向に対し約45゜の傾きをなす
ほぼハの字状に,順次配設したことを特徴とする円偏波
平面アレイアンテナである。As a prior art, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Publication No. 64-1965. That is, the wavelength of the propagation mode, which is the most fundamental propagation mode in the radial waveguide composed of the upper and lower disc-shaped conductors arranged at equal intervals and spreads uniformly from the center in the radial direction with the same intensity, is λ. g , the first conductor at a distance of δ from the center on the radial axis of the upper conductor.
Point, on an axis perpendicular to this axis, from the center δ + 1/4 × λ g
A third point at a distance of δ + 1/2 × λ g coaxial with the second point and the first point and opposite to the first point from the center and coaxial with the second point. A fourth point at a distance of δ + 3/4 × λ g on the opposite side of the second point from the center, and a fifth point at a distance of δ + λ g from the center in the same direction and in the same direction as the first point. points, and the spiral lines sequentially through a group of points defined by the same manner, the radiating element comprises a set of slots disposed at the center distance of each other in 1/4 × λ g in the orthogonal line, A circularly polarized planar array antenna characterized in that one of the slots is sequentially arranged in a substantially C-shape having an inclination of about 45 ° with respect to the radial direction.
しかし,上述した従来のアンテナは,隣り合う螺線同
士の間隔がλgであるため,グレーティングローブの影
響が比較的大きく,十分な利得を得ることができないと
いう問題点がある。また,λgを空間波長λ0より短く
してグレーティングローブを抑えることも行われている
が,λgがλ0の値に近いため,グレーティングローブ
を十分抑えることはできず,十分な利得を得ることがで
きない。However, the conventional antenna described above, because the spacing between the spiral adjacent to each other is lambda g, the influence of grating lobes is relatively large, there is a problem that it is impossible to obtain a sufficient gain. Further, although also made possible to suppress the grating lobes of lambda g was shorter than the spatial wavelength lambda 0, since lambda g is close to the value of lambda 0, it can not be suppressed grating lobes enough, sufficient gain I can't get it.
ところで,一般にスロットの間隔が短い方がグレーテ
ィングローブの影響が小さいことが知られている。そこ
で,スロットを密に配置してグレーティングローブを抑
えることが考えられる。この場合,いかにして電波をラ
ジアル導波路から垂直に放射し,かつ円偏波にするかの
課題が解決されなければならない。In general, it is known that the shorter the slot interval, the smaller the effect of the grating lobe. Therefore, it is conceivable to suppress the grating lobe by arranging the slots densely. In this case, the problem of how to radiate radio waves vertically from the radial waveguide and make it circularly polarized must be solved.
本発明は上記課題をその課題とする。 The present invention has the above object as its object.
そして,本発明はグレーティングローブの影響が小さ
く,十分な利得が得られる円偏波のラジアルラインスロ
ットアンテナを提供することを目的とする。It is another object of the present invention to provide a circularly polarized radial line slot antenna in which the influence of the grating lobe is small and a sufficient gain is obtained.
本発明は上記課題を解決するためになされたもので,
ほぼ等間隔に対向された2枚の導体で構成されるラジア
ル導波路における波長をλgとしたとき,上側導体の径
方向軸上に,その中心よりδの距離にある第1の点,δ
+λgの距離にある第2の点,δ+2×λgの距離にあ
る第3の点,以下同様にして得られる点群を通るアルキ
メデスの螺線からなる第1螺線上,及び前記第1の点と
同軸上でこの第1の点と同じ側にその中心からδ+1/2
×λgの距離にある第1′の点、(δ+1/2×λg)+
λgの距離にある第2′の点,(δ+1/2×λg)+2
×λgの距離にある第3′の点,以下同様にして得られ
る点群を通るアルキメデスの螺線からなる第2螺線上に
スロットを形成してなるラジアルラインスロットアンテ
ナであって,前記第1螺線上に形成されるスロットと、
前記第2螺線上に形成されるスロットは、それぞれの螺
線上においては同方向に形成されており、しかも同一の
径方向軸上においては、前記第2螺線上に形成されるス
ロットの向きは、前記第1螺線上に形成されるスロット
をスロットの中心を通る前記同一の径方向軸に対して18
0度回転した向きに形成されていることを特徴とするラ
ジアルラインスロットアンテナである。The present invention has been made to solve the above problems,
When the wavelength is lambda g of the radial waveguide consists of two conductors which face substantially at equal intervals, on the radial axis of the upper conductor, a first point at a distance of from the center [delta], [delta]
A second point at a distance of + λ g , a third point at a distance of δ + 2 × λ g , and on a first spiral consisting of Archimedes' spirals passing through a group of points obtained in the same manner; Coaxial with the point and on the same side as this first point, from its center δ + 1/2
The first point at a distance of × λ g , (δ + 1/2 × λ g ) +
The second point at a distance of λ g , (δ + 1/2 × λ g ) +2
A radial line slot antenna comprising a slot formed on a second screw consisting of an Archimedean screw passing through a third point at a distance of × λ g , and a point group obtained in the same manner. A slot formed on one spiral,
The slots formed on the second screw are formed in the same direction on each screw, and on the same radial axis, the direction of the slot formed on the second screw is The slot formed on the first spiral is aligned with the same radial axis passing through the center of the slot.
A radial line slot antenna formed in a direction rotated by 0 degrees.
本発明のラジアルラインスロットアンテナは,間隔が
1/2×λgである2本の螺線,すなわち第1螺線及び第
2螺線の上にそれぞれスロットを形成しているので,ス
ロットの配置は密となり,グレーティングローブが抑え
られ,さらに第1螺線上に形成されたスロットと第2螺
線上に形成されたスロットとが互いに180度回転した向
きに配置されているので,放射される電波は同位相で円
偏波となり,前述の課題は解決される。The radial line slot antenna of the present invention has
1/2 × a lambda g 2 pieces of spiral, i.e. respectively so to form a slot on the first spiral and the second spiral, the arrangement of the slots becomes dense, the grating lobe is suppressed, further Since the slot formed on the first spiral and the slot formed on the second spiral are arranged in a direction rotated by 180 degrees with respect to each other, the radiated radio waves are circularly polarized in the same phase. Is resolved.
本発明を実施例を用いて詳細に説明する。 The present invention will be described in detail with reference to examples.
第1図は,本発明によるラジアルラインスロットアン
テナの説明図であり,図中(1)はスロット板で,この
スロット板(1)は金属製の円板で,エッチング加工等
により形成される複数のスロット(2)を有している。
また(3)はフレームで,このフレーム(3)は金属円
板の周縁を絞り加工したもので,この周縁に前記スロッ
ト板(1)を接合し,エポキシ樹脂等でシールし,その
内部にラジアル導波路(4)を形成する。すなわち,ス
ロット板(1)とフレーム(3)の底部からなる2枚の
導体でラジアル導波路(4)が形成されている。そし
て,前記スロット板(1)のほぼ中央には同軸(5)が
取り付けられている。FIG. 1 is an explanatory view of a radial line slot antenna according to the present invention. In FIG. 1, (1) is a slot plate, and the slot plate (1) is a metal disk, which is formed by etching or the like. Slot (2).
Further, (3) is a frame, and the frame (3) is obtained by drawing a peripheral edge of a metal disk, and the slot plate (1) is joined to the peripheral edge, sealed with an epoxy resin or the like, and a radial is inserted therein. A waveguide (4) is formed. That is, a radial waveguide (4) is formed by two conductors consisting of the slot plate (1) and the bottom of the frame (3). At the approximate center of the slot plate (1), a coaxial (5) is attached.
なお,前記スロット板(1)とフレーム(3)とで形
成される内部空間内に仕切板(図示せず)を配置し,ラ
ジアル導波路(4)を上層導波路と下層導波路に分け,
仕切板の外周で導波路の折り返し部を形成してもよい。A partition plate (not shown) is disposed in an internal space formed by the slot plate (1) and the frame (3), and the radial waveguide (4) is divided into an upper waveguide and a lower waveguide.
A folded portion of the waveguide may be formed on the outer periphery of the partition plate.
前記スロット板(1)の上には,雨等の浸入を防ぐた
めにレドーム(6)が取り付けられている。このレドー
ム(6)は雪等が積もらないようにすべりやすいテフロ
ン材料等で成形したもので,その周縁をスロット板
(1)及びフレーム(3)と重ね合わせてシールしてい
る。また,このレドーム(6)とスロット板(1)との
間に,必要に応じて発泡スチロール等よりなるスペーサ
(7)を積層してもよい。A radome (6) is mounted on the slot plate (1) to prevent intrusion of rain or the like. The radome (6) is formed of a Teflon material or the like which is easy to slip so that snow or the like does not accumulate, and its periphery is overlapped with the slot plate (1) and the frame (3) and sealed. Further, a spacer (7) made of styrene foam or the like may be laminated between the radome (6) and the slot plate (1) as necessary.
次に前記スロット板(1)に設けられているスロット
(2)の配列パターンについて説明する。Next, an arrangement pattern of the slots (2) provided in the slot plate (1) will be described.
第2図に示すように、ハの字をなすペアのスロットか
ら成るスロット(2)は2つの螺線、すなわち第1螺線
(11)及び第2螺線(12)上に形成されている。前記第
1螺線(11)は,ラジアル導波路(4)内の軸対称伝搬
モードの波長をλgとすると,スロット板(1)の中心
Oよりδの距離にある第1の点,δ+λgの距離にある
第2の点,δ+2×λgの距離にある第3の点,以下同
様にして得られる点群,すなわちλgの間隔で与えられ
る点群を通るアルキメデスの螺線からなる。つまり,ス
ロット(2)の中点の極座標(R,θ)が,方程式 R=
δ+λg×θ/2πを満足するようにスロット(2)が順
次配置されている。As shown in FIG. 2, a slot (2) consisting of a pair of slots forming a C-shape is formed on two spirals, namely a first spiral (11) and a second spiral (12). . The first screw (11) is a first point, δ + λ g , which is a distance δ from the center O of the slot plate (1), where λg is the wavelength of the axially symmetric propagation mode in the radial waveguide (4). , A third point at a distance of δ + 2 × λ g , and a point group obtained in the same manner, that is, an Archimedes spiral passing through a point group given at an interval of λ g . That is, the polar coordinates (R, θ) of the midpoint of slot (2) are given by the equation R =
Slots (2) are sequentially arranged so as to satisfy δ + λ g × θ / 2π.
一方,前記第2螺線(12)は,前記第1の点と同軸上
でこの第1の点と同じ側にその中心からδ+1/2×λg
の距離にある第1′の点,(δ+1/2×λg)+λgの
距離にある第2′の点,(δ+1/2×λg)+2×λg
の距離にある第3′の点,以下同様にして得られる点
群,すなわち第1′の点からλgの間隔で与えられる点
群を通るアルキメデスの螺線からなる。つまり,スロッ
ト(2)の中点の極座標(R,θ)が,方程式 R=δ+
1/2×λg+λg×θ/2πを満たすようにスロット
(2)が順次配列されている。そして、第1螺線上に形
成されているスロット(2a)と第2螺線上に形成されて
いるスロット(2b)は、それぞれにおいては同方向に形
成されており、しかも第1螺線上に形成されるスロット
と第2螺線上に形成されるスロットとは互いに180度回
転した状態で形成されている。On the other hand, the second spiral line (12) is coaxial with the first point and is δ + 1/2 × λ g from the center thereof on the same side as the first point.
1 ′ point at a distance of (δ + 1/2 × λ g ) + λ g , a second ′ point at a distance of (δ + 1/2 × λ g ) + 2 × λ g
Third 'point, point group obtained in the same manner, i.e. first' in the Distance consisting Archimedean spiral which passes through the lambda g point group given by the intervals in terms of. That is, the polar coordinates (R, θ) of the midpoint of slot (2) are given by the equation R = δ +
Slots (2) are sequentially arranged so as to satisfy 1/2 × λ g + λ g × θ / 2π. The slot (2a) formed on the first spiral and the slot (2b) formed on the second spiral are respectively formed in the same direction, and are formed on the first spiral. The slot formed on the second spiral and the slot formed on the second spiral are rotated 180 degrees from each other.
以上のように、第1螺線(11)及び第2螺線(12)を
規定することにより,これら螺線同士の間隔が1/2×λ
gとなり,従来のものより間隔を短くしている。この間
隔を1/2×λgとしているのは,アンテナ素子,すなわ
ちスロットに対して電波を垂直方向に放射させるために
は,スロット同士の間隔を1/2×λgの整数倍としなけ
ればならないからである。As described above, by defining the first spiral line (11) and the second spiral line (12), the interval between these spiral lines is 1/2 × λ.
g , which is shorter than the conventional one. This interval is set to 1/2 × λ g . In order to radiate radio waves to the antenna element, that is, the slot, the interval between the slots must be an integral multiple of 1/2 × λ g. Because it does not become.
一方,円偏波とするためには,第1螺線(11)及び第
2螺線(12)上に形成されるスロットの向きは,それぞ
れの螺線上においては同方向にしなければならない。し
かしながら,本発明のようにスロット同士の間隔が1/2
×λgの場合,隣り合うスロットから放射される位相は
逆になり,結局打消し合って電波が放射されなくなる。
そこで本発明では2本の螺線を用い,この第1螺線(1
1)上に形成するスロット(2a)と第2螺線(12)上に
形成するスロット(2b)とを互いに180度回転した状態
で形成されている。すなわち,本発明は,その間隔が1/
2×λgである2本の螺線,つまり第1螺線と第2螺線
を用いて,これらの上にスロットを形成し,しかもその
第1螺線上に形成するスロットと第2螺線上に形成する
スロットとを互いに180度回転した状態とすることによ
り,スロットの配置を密としてグレーティングローブを
抑え,利得を上げるとともに円偏波でスロットから電波
を放射させることができるのである。On the other hand, in order to achieve circular polarization, the orientation of the slots formed on the first spiral line (11) and the second spiral line (12) must be the same on each spiral line. However, as in the present invention, the interval between the slots is 1/2.
In the case of × λ g, the phases radiated from adjacent slots are opposite, and eventually cancel each other out, so that radio waves are not radiated.
Therefore, in the present invention, two spirals are used, and the first spiral (1
1) The slot (2a) formed on the upper surface and the slot (2b) formed on the second screw (12) are formed in a state of being rotated by 180 degrees with respect to each other. That is, in the present invention, the interval is 1 /
Two spiral is 2 × lambda g, i.e. with a first spiral and the second spiral, forming a slot on these, moreover slot and a second screw line formed on a first helix By rotating the slots formed by 180 degrees with respect to each other, the slots can be densely arranged to suppress the grating lobe, increase the gain, and radiate radio waves from the slots with circular polarization.
本発明のラジアルラインスロットアンテナはグレーテ
ィングローブの影響が小さく,高い利得性能が得られる
円偏波のラジアルラインスロットアンテナを得ることが
できる。The radial line slot antenna according to the present invention can obtain a circularly polarized radial line slot antenna having a small influence of the grating lobe and a high gain performance.
図面は本発明の実施例を示し,第1図はその一部を破断
した説明図,第2図はスロットパターンの説明図であ
る。 (1)……スロット板 (2)……スロット (3)……フレーム (4)……ラジアル導波路 (5)……同軸 (6)……レドーム (7)……スペーサ (11)……第1螺線 (12)……第2螺線The drawings show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an explanatory view in which a part thereof is cut away, and FIG. 2 is an explanatory view of a slot pattern. (1) Slot plate (2) Slot (3) Frame (4) Radial waveguide (5) Coaxial (6) Radome (7) Spacer (11) 1st spiral (12) ... 2nd spiral
Claims (1)
されるラジアル導波路における波長をλgとしたとき、
上側導体の径方向軸上に、その中心よりδの距離にある
第1の点、δ+λgの距離にある第2の点、δ+2×λ
gの距離にある第3の点、以下同様にして得られる点群
を通るアルキメデスの螺線からなる第1螺線上、及び前
記第1の点と同軸上でこの第1の点と同じ側にその中心
からδ+1/2×λgの距離にある第1′の点、(δ+1/2
×λg)+λgの距離にある第2′の点、(δ+1/2×
λg)+2×λgの距離にある第3′の点、以下同様に
して得られる点群を通るアルキメデスの螺線からなる第
2螺線上にスロットを形成してなるラジアルラインスロ
ットアンテナであって、前記第1螺線上に形成されるス
ロットと、前記第2螺線上に形成されるスロットは、そ
れぞれの螺線上においては同方向に形成されており、し
かも同一の径方向軸上においては、前記第2螺線上に形
成されるスロットの向きは、前記第1螺線上に形成され
るスロットをスロットの中心を通る前記同一の径方向軸
に対して180度回転した向きに形成されていることを特
徴とするラジアルラインスロットアンテナ。When the wavelength in a radial waveguide composed of two conductors opposed at substantially equal intervals is λg,
A first point on the radial axis of the upper conductor at a distance of δ from its center, a second point at a distance of δ + λg, δ + 2 × λ
g, on a first spiral consisting of Archimedes' spirals passing through a group of points obtained in the same way, and on the same side as the first point, coaxially with said first point. The first point at a distance of δ + 1/2 × λg from the center, (δ + 1/2
× λg) + the second point at a distance of λg, (δ + 1/2 ×
λg) + 2 × λg, a radial line slot antenna having a slot formed on a second spiral consisting of an Archimedes spiral passing through a point group obtained in the same manner, The slot formed on the first spiral and the slot formed on the second spiral are formed in the same direction on the respective spirals, and further, on the same radial axis, The orientation of the slot formed on the two spirals is such that the slot formed on the first spiral is rotated by 180 degrees with respect to the same radial axis passing through the center of the slot. Radial line slot antenna.
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