JP4462275B2 - 分配回路を用いたアンテナ - Google Patents

Description

この発明は、ストリップ線路による分配回路を用いたアンテナに関する。

従来の平面アンテナの分配回路は、誘電体表面に形成された複数のアンテナエレメント上に発生する電界方向に対して面対称となるように配置され、面対称の対称面と給電線との交点から、受信または送信電波の実効波長の４分の１の距離だけ電界方向に偏った位置に給電点とを備え、アンテナエレメントとの間隙に給電線を配置し、アンテナエレメントと給電線との間に電気的結合が発生しても、電界面におけるサイドローブの発生を減少させ、電界面指向特性の対称性を高めている（例えば、特許文献1参照）。

また、従来の円形導波管アレイアンテナは、８×８の放射素子からなり、周波数が６６ＧＨｚで開口径が３．２ｍｍの放射素子からなり、ストリップ線路による分配回路は、円形の放射素子が形成された上板と下板との間の分配回路基板に設けられている（非特許文献１参照）。

特開平７−２９７６３０号公報（段落００１３〜００１７、図１） Seiji Nishi、Tosiaki Matui、Hiroya Ogawa、:"Development of Milimeter-Weve Video transmission System Devlopmennt of Antenna"proc.2001 Asia-Pacific Microwave Conf.vol.2.pp509-512.Dec.2001.

特許文献１に示されるように、従来のアンテナの分配回路では、アンテナエレメントとの間隙にストリップ線路が配置されるので、アンテナエレメントと給電線との間に電気的結合が発生し指向特性の対称性が得られないので、アンテナエレメントを面対称に配置し、給電点の位置を偏らせている。

また、非特許文献１に示すような、従来の円形導波管アレイアンテナのストリップ線路の分配回路では、図１３に示すように、各々Ｘ軸のプラス方向に並んだ一対の放射素子１、２と、一対の放射素子３、４とこれらの放射素子１、２、３、４への給電を行い、Ｙ軸のマイナス方向を各々向いた給電部２１、２２、２３、２４とからなるアンテナユニットにおいて、各放射素子に電力を伝送する第一のストリップ線路１１と、この第一のストリップ線路１１の端部第一の分岐部Ｐ１から２分岐した第二のストリップ線路１２と、この第二のストリップ線路１２の両端の第二、第三の分岐部Ｐ２、Ｐ３から各々２分岐した両端部の一端が一対の放射素子１、２への給電部２１、２２に各々接続された第三のストリップ線路と、他端が一対の放射素子３、４への給電部２３、２４に各々接続された第四のストリップ線路とを備え放射素子１から４へ分配給電している。

また、図１４は図１３の給電部２１、２２、２３、２４がＸ軸のマイナス方向を各々向いたもので、アンテナユニットＵ１、Ｕ２の第一のストリップ線路１１を相互に接続し、入力分岐部Ｐ０に入力ストリップ線路１０を接続したものである。

図１３、図１４において、分配回路の要件として、給電側ストリップ線路から、第一、第二、第三の２分岐部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を経て放射素子１〜４までに至る電力分配比と位相遅れが均等でなければならず、具体的にはこれら分岐線路全ての線路長を、原則的に揃える必要がある。そのため第一の分岐部Ｐ１を放射素子１と２の間に配置することになってしまう。

ところで、ストリップ線路のインピーダンス変動を少なく抑えるため、および、ストリップ線路から円形導波管アレイアンテナの放射孔である導波管窓への漏洩結合による不要輻射を減らすためには、表層のストリップ線路を裏層のグランドプレーンに対しバランス良く配置されなければならない。具体的には表層のストリップ線路は、導波管の管径に合せて刳り抜かれている裏層グランドプレーンの縁に寄り過ぎないことが望ましい。

そのため、図１３の場合は、第一、第二のストリップ線路１１、１２は第一の分岐部Ｐ１近傍のみが直線のＴ字状であり、第三及び第四のストリップ線路１３、１４は全長に渡り直線とし、ストリップ線路１１から放射素子２の開口部周縁までの距離ｄ１と第二のストリップ線路１２から放射素子ｌのグランドプレーン縁までの距離ｄ２とを等しくして、第一の分岐部Ｐ１をＸ軸上のマイナス方向に寄せることで対処していた。このときの放射素子の間隔が４．１ｍｍであった。

また、図１４の場合は、第二、第三、第四のストリップ線路１２、１３、１４の各々の第一、第二、第三の分岐部近傍は直線状であり、第三及び第四のストリップ線路１３、１４の両端部近傍を、各々放射素子１、２及び放射素子３，４の開口部周縁に所定の間隔で沿わせており、ストリップ線路１１から放射素子２の開口部周縁までの距離ｄ１と第三のストリップ線路１３から放射素子ｌのグランドプレーン縁までの距離ｄ３と、第三のストリップ線路１３から放射素子２のグランドプレーン縁までの距離ｄ４とを等しくして、第一の分岐部Ｐ１をＸ軸上のマイナス方向に寄せることで対処していた。このときの放射素子の間隔が４．４ｍｍであった。

しかしこの対処方法ではｄ１、d２、d３、d４を一定の距離に保つ必要があるため、放射素子の間隔をこれ以上縮めることができず、これは、放射素子への給電位相を揃えなければならないアレイアンテナにとって欠点となっていた。

従って、各放射素子への給電位相を揃えることができ、長さを短くでき、各放射素子の配列間隔を狭めることができるストリップ線路による分配回路を用いたアンテナを提供することが望まれていた。

この発明の分配回路を用いたアンテナは、ＸＹ平面に設けられ、各々Ｘ軸のプラス方向に並んだ一対の第一、第二の放射素子及び第三、第四の放射素子と、これらの放射素子への給電を行い、Ｙ軸のマイナス方向を各々向いた給電部とからなる少なくとも一つのアンテナユニット内で、前記各放射素子に電力を伝送する第一の線路と、この第一の線路の端部で前記第一、第二の放射素子の間に位置する第一の分岐部から２分岐した第二の線路と、この第二の線路の一端の第二の分岐部から２分岐して、一方の端部が前記第一の放射素子の前記給電部に接続され、他方の端部が前記第二の放射素子の前記給電部に接続された第三の線路と、前記第二の線路の他端の第三の分岐部から２分岐して、一方の端部が前記第三の放射素子の前記給電部に接続され、他方の端部が前記第四の放射素子の前記給電部に接続された第四の線路とを有する分配回路を用いたアンテナにおいて、前記第一の放射素子、前記第二の放射素子、前記第三の放射素子、および前記第四の放射素子は、円形導波管を用い、前記第一の線路、前記第二の線路、前記第三の線路、および前記第四の線路は、ストリップ線路により構成され、前記第二の線路の前記第一の分岐部近傍は、Ｔ字状とし、前記第三の線路の前記第二の分岐部近傍は、Ｙ字状とし、前記第四の線路の前記第三の分岐部近傍は、傘状とし、前記第一の線路を前記第二の放射素子の開口部の周縁部に所定の間隔を保つように沿わせ、前記第二の線路の前記Ｔ字状の横線部の両端部近傍を傾斜させ、前記第二の線路の前記Ｔ字状の前記横線部を前記第一の放射素子の開口部の周縁部に前記所定の間隔を保つように沿わせ、前記第一の分岐部を前記Ｘ軸のマイナス方向にずらし、前記第三の線路の両端部近傍を傾斜させ、前記第三の線路の一方の端部近傍を前記第一の放射素子の開口部の周縁部に前記所定の間隔を保つように沿わせ、前記第三の線路の他方の端部近傍を前記第二の放射素子の開口部の周縁部に前記所定の間隔を保って沿わせ、前記第二の分岐部を前記Ｙ軸のマイナス方向にずらし、前記第四の線路の両端部近傍を傾斜させ、前記第四の線路の一方の端部近傍を前記第三の放射素子の開口部の周縁部に前記所定の間隔を保って沿わせ、前記第四の線路の他方の端部近傍を前記第四の放射素子の開口部の周縁部に前記所定の間隔を保つように沿わせ、前記第三の分岐部を前記Ｙ軸のマイナス方向にずらし、前記第一の線路と前記第四の線路の端部近傍の間隔を前記所定間隔以上に保つようにし、前記第一の分岐部から２分岐し、Ｙ字状の前記第二の分岐部から２分岐して前記第一の放射素子及び前記第二の放射素子の前記給電部に給電される電力の位相と、前記第一の分岐部から２分岐し、傘状の前記第三の分岐部から２分岐して前記第三の放射素子及び前記第四の放射素子の前記給電部に給電される電力の位相とが同位相となるように、前記第一の分岐部から前記第二の分岐部までの前記第二の線路の長さを、前記第一の分岐部から前記第三の分岐部までの前記第二の線路の長さより短くしたものである。

この発明によれば、第一の放射素子、第二の放射素子、第三の放射素子、および第四の放射素子は、円形導波管を用い、第一の線路、第二の線路、第三の線路、および第四の線路は、ストリップ線路により構成され、第二の線路の第一の分岐部近傍は、Ｔ字状とし、第三の線路の第二の分岐部近傍は、Ｙ字状とし、第四の線路の第三の分岐部近傍は、傘状とし、第一の線路を第二の放射素子の開口部の周縁部に所定の間隔を保つように沿わせ、第二の線路のＴ字状の横線部の両端部近傍を傾斜させ、第二の線路のＴ字状の横線部を第一の放射素子の開口部の周縁部に所定の間隔を保つように沿わせ、第一の分岐部をＸ軸のマイナス方向にずらし、第三の線路の両端部近傍を傾斜させ、第三の線路の一方の端部近傍を第一の放射素子の開口部の周縁部に所定の間隔を保つように沿わせ、第三の線路の他方の端部近傍を第二の放射素子の開口部の周縁部に所定の間隔を保って沿わせ、第二の分岐部をＹ軸のマイナス方向にずらし、第四の線路の両端部近傍を傾斜させ、第四の線路の一方の端部近傍を第三の放射素子の開口部の周縁部に所定の間隔を保って沿わせ、第四の線路の他方の端部近傍を第四の放射素子の開口部の周縁部に所定の間隔を保つように沿わせ、第三の分岐部をＹ軸のマイナス方向にずらし、第一の線路と第四の線路の端部近傍の間隔を所定間隔以上に保つようにし、第一の分岐部から２分岐し、Ｙ字状の第二の分岐部から２分岐して第一の放射素子及び第二の放射素子の給電部に給電される電力の位相と、第一の分岐部から２分岐し、傘状の第三の分岐部から２分岐して第三の放射素子及び第四の放射素子の給電部に給電される電力の位相とが同位相となるように、第一の分岐部から第二の分岐部までの第二の線路の長さを、第一の分岐部から第三の分岐部までの第二の線路の長さより短くしたので、給電側から各放射素子への位相遅れを揃えつつ、漏洩結合による不要輻射を起こさせずに、各放射素子の配列間隔を狭めることができる。
また、放射素子の配列間隔の自由度が増すことは、半値幅を広めに確保しつつも不要輻射を極小に抑えられることに繋がり、アンテナとして優れた特性を発揮することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示すストリップ線路による分配回路を用いたアンテナの分解斜視図、図２は発明の実施の形態１を示すアンテナユニットのストリップ線路による分配回路図、図３は図２の部分拡大図、図４はアンテナユニットの放射素子の間隔を示す分配回路図、図５は実施の形態１を示すストリップ線路による分配回路を用いたアンテナの放射パターンである。

図１において、アンテナは円形導波管アレーアンテナを例として示している。円形導波管アレーアンテナは、放射素子３１となるホーン型円形導波管が等間隔で設けられ放射面となる上板３２と、誘電体シート３３と、放射素子３１に給電するためのストリップ線路が設けられた分配回路基板３４と、分配回路基板３４のストリップ線路に接続され、放射素子３１に設けられた給電部の先端から放射する電磁波を上部の放射素子３１の開口部に戻す電磁波反射部とストリップ線路に給電する給電口が設けられた下板３５から構成されている。上板３２の放射素子３１は８×８個形成され、周波数は６６ＧＨｚ、放射素子３１の開口部の直径は３．２ｍｍである。

この構成において、下板３５給電口から電磁波が給電されると、分配回路基板３４のストリップ線路により放射素子３１の給電部まで、位相的に同等の電磁波が給電される。
また、上板３２の各放射素子３１の給電部の方向も同方向なので、放射素子３１の開口面の電界分布も同じ方向になり、上板３２上の偏波面が揃うことになる。

次に、上記の円形導波管アレーアンテナは８×８素子アンテナであるが、ストリップ線路の２分岐を２段重ねる４つの放射素子を用いた円形導波管アレーアンテナユニットのストリップ線路による分配回路について以下説明する。

図２において、円形導波管アレーアンテナユニットは、ＸＹ平面に設けられ、各々Ｘ軸方向に並んだ一対の第一、第二の放射素子１、２及び第三、第四の放射素子３、４と、これらの第一、第二、第三、第四の放射素子１〜４への給電を行い、Ｙ軸の同方向を各々向いた給電部２１〜２４とからなる少なくとも一つのアンテナユニット内で、第一、第二、第三、第四の放射素子１〜４に電力を伝送するストリップ線路による分配回路が設けられている。

ストリップ線路による分配回路は、第一のストリップ線路１１と、この第一のストリップ線路１１の端部で第一、第二の放射素子１、２の間に位置する第一の分岐部Ｐ１から２分岐した第二のストリップ線路１２と、この第二のストリップ線路１２の両端の第二、第三の分岐部Ｐ２、Ｐ３から各々２分岐して両端部１２ｂが一対の第一、第二の放射素子１、２及び第三、第四の放射素子３、４への給電部２１〜２４に各々接続部ｑ２，〜ｑ５で接続された第三、第四のストリップ線路１３、１４が設けられている。

そして、第二、第三、第四のストリップ線路１２、１３、１４の第一、第二、第三の分岐部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３近傍はＴ字状に保ち、第一のストリップ線路１１は第一の分岐部Ｐ１から曲げ部ｑ１までは直線であり、第二のストリップ線路１２の第一の分岐部Ｐ１近傍１２ａは直線である。そして、第一のストリップ線路１１を第二の放射素子２の開口部の周縁部との間隔を間隔ｄ１に保つようにして第二の放射素子２の開口部の周縁部に沿わせ、第二のストリップ線路１２のＴ字状の横線部の両端部近傍１２ｂを傾斜させて第二のストリップ線路１２のＴ字状の横線部１２ａと第一の放射素子１の開口部の周縁部との間隔を所定の間隔に保つように第一の分岐部Ｐ１をＸ軸のマイナス方向にずらしている。

さらに、第三のストリップ線路１３の両端部近傍１３ｂを第一、第二の放射素子１、２の開口部の周縁部に、第四のストリップ線路１４の両端部近傍１４ｂを第三、第四の放射素子３、４の開口部の周縁部に各々間隔ｄ３、ｄ４を保って沿わせ、第一のストリップ線路１１と第四のストリップ線路１４の端部近傍１４ｂの間隔を間隔ｄ５以上に保つようにして、第一の分岐部Ｐ１をＹ軸のマイナス方向へずらすようにしている。
このようにして、各放射素子１〜４への給電位相を揃え、ストリップ線路の長さを短くし、各放射素子１〜４の配列間隔を狭めている。

各ストリップ線路１〜４と各放射素子１〜４の各々間隔について図３により説明すると、例えば、第三のストリップ線路１３の端部近傍１３ｂを放射素子１の開口部の周縁部との間隔をｄ３に保つようにして第一の放射素子１の開口部の周縁部に沿わせるには、放射素子１の開口部の半径１．６ｍｍを０．１２ｍｍ大きくした補助線に沿って第三のストリップ線路１３の端部近傍１３ｂを沿わせる。そのため、第三のストリップ線路１３の端部近傍１３ｂと給電部２１の接続部ｑ２では給電部２１に対して９０°に曲げ、その先はＸ軸に対して約２０°に傾斜させている。また、他のストリップ線路も同様にして間隔ｄ１、ｄ２、ｄ４を保って、各放射素子に沿わせる。なお、第一のストリップ線路１１と第四のストリップ線路１４の端部近傍１４ｂの間隔をｄ５以上に保つ必要がある。

上記の間隔ｄ１〜ｄ５は同じであり、０．１２ｍｍとした。その結果、各放射素子１〜４の間隔は図４（ａ）に示すように、４．０ｍｍとなり、図４（ｂ）の従来の各放射素子１〜４の間隔４．１ｍｍより狭くなった。なお、各ストリップ線路１１〜１４の幅は０．２ｍｍである。

上記構成の本実施の形態の円形導波管アレーアンテナユニットを用いた８×８放射素子の円形導波管アレーアンテナの放射パターンを計算した結果を図５に示す。円形導波管アレーアンテナの周波数は６６ＧＨｚである。
従来の円形導波管アレーアンテナでは、放射素子の間隔が４．１ｍｍで、９０°と−９０°にグレーテイングローブが生じ、−２０ｄＢを越しているが、本実施の形態の円形導波管アレーアンテナユニットを用いた円形導波管アレーアンテナの放射素子の間隔が４．０ｍｍと狭くできたので、−２０ｄＢ以下に抑えられた。

以上のように、第一のストリップ線路１１を第二の放射素子２の開口部の周縁部に所定の間隔を保って沿わせ、第二のストリップ線路１２のＴ字状の横線部の両端部近傍を傾斜させて第二のストリップ線路１２のＴ字状の横線部と第一の放射素子１の開口部の周縁部に所定の間隔を保って第一の分岐部Ｐ１をＸ軸のマイナス方向にずらし、さらに、第三のストリップ線路１３の両端部１３ｂ近傍を第一、第二の放射素子１、２の開口部の周縁部に、第四のストリップ線路１４の両端部近傍１４ｂを第三、第四の放射素子３、４の開口部の周縁部に各々所定の間隔を保って沿わせ、第一のストリップ線路１１と第四のストリップ線路１４の端部１４ｂ近傍の間隔を所定間隔以上に保つようにして、第一の分岐部Ｐ１をＹ軸のマイナス方向へずらすようにしたので、給電側から各放射素子１〜４への位相遅れを揃えつつも、各放射素子１〜４の配列間隔を狭めることができる。
また、各放射素子１〜４の配列間隔の自由度が増すことは、半値幅を広めに確保しつつも不要輻射を極小に抑えられることに繋がり、アンテナとして優れた特性を発揮することができる。

実施の形態２．
本実施の形態は、実施の形態１の第一の分岐部をさらに、Ｙ軸のマイナス方向にずらしたものである。
図６はこの発明の実施の形態２を示すストリップ線路による分配回路を用いたアンテナユニットのストリップ線路による分配回路図、図７はストリップ線路の形状の説明図、図８はアンテナユニットの放射素子の間隔を示す分配回路図、図９はアンテナの放射パターンである。

図６は実施の形態１の図２の 第３、第４のストリップ線路１３、１４の第二、第三の分岐部Ｐ２、Ｐ３のＴ字状の部分を各々Ｙ字状と傘状としたものであり、他は同じなので説明を省略する。
図６において、第一ストリップ線路１１と第一放射素子２との間隔ｄ１、第二ストリップ線路１２と第一放射素子１との間隔ｄ２、第３のストリップ線路１３の端部近傍１３ｂと第１、第２の放射素子１、２との間隔ｄ３、ｄ４、第４のストリップ線路１４の端部近傍１４ｂと第３、第４の放射素子３、４との間隔ｄ３、ｄ４を０．１ｍｍとして、第一の分岐部Ｐ１を実施の形態１よりも、Ｙ軸のマイナス方向にずらしている。

各ストリップ線路１１〜１４と各放射素子１〜４との間隔については、例えば、第三のストリップ線路１３の端部近傍１３ｂを放射素子１の開口部の周縁部との間隔ｄ３を０．１ｍｍに保つようにして第一の放射素子１の開口部の周縁部に沿わせるには、放射素子１の開口部の半径１．６ｍｍを０．１ｍｍ大きくした補助線に沿って第三のストリップ線路１３の端部近傍１３ｂを沿わせる。そのため、第三のストリップ線路１３の端部近傍１３ｂと給電部２１の接続部ｑ２では給電部２１に対して９０°に曲げ、その先はＸ軸に対して約２０°に傾斜させる。また、他のストリップ線路も同様にして間隔ｄ１、ｄ２、ｄ４を０．１ｍｍに保って、各放射素子１〜４に沿わせる。なお、各ストリップ線路１１〜１４の幅を０．２ｍｍとした。また、第一のストリップ線路１１と第四のストリップ線路１４の端部近傍１４ｂの間隔ｄ５を０．１ｍｍとした。

このようにして、各放射素子１〜４の間隔は図８（ａ）に示すように、３．９ｍｍとなり、図８（ｂ）の実施の形態１の各放射素子１〜４の間隔４．０ｍｍより狭くなった。
なお、各放射素子１〜４の間隔は、図６に示すように第２、第３の放射素子２、４の開口部周縁の間隔Ｌにより制約される。

なお、本実施の形態では、 第３、第４のストリップ線路１３、１４の第二、第三の分岐部Ｐ２、Ｐ３のＴ字状の部分を各々Ｙ字状と傘状としたが、第一の分岐部Ｐ１から第二、第三の分岐部Ｐ２、Ｐ３までの距離を同じにすると、第２分岐部Ｐ２がＹ字形のためここから第一、第二の放射素子１．２に給電される電力の位相が、傘状の第三の分岐Ｐ３から第三、第四の放射素子３、４に給電される電力に比べ位相が遅れる。そこで、同じ位相で給電されるように、第一の分岐部Ｐ１を第二の分岐部Ｐ２寄りにずらして補正している。

上記構成の本実施の形態の円形導波管アレーアンテナユニットを用いた８×８放射素子の円形導波管アレーアンテナの放射パターンを計算した結果を図９に示す。円形導波管アレーアンテナの周波数は６６ＧＨｚである。
従来の円形導波管アレーアンテナでは、放射素子の間隔が４．１ｍｍで、９０°と−９０°にグレーテイングローブが生じ、−２０ｄＢを越しており、実施の形態１の円形導波管アレーアンテナユニットの放射素子の間隔が４．０ｍｍであり、−２０ｄＢ以下であったが、本実施の形態の円形導波管アレーアンテナユニットの放射素子の間隔が３．９ｍｍと狭くできたので、グレーテイングローブを完全に抑えることができた。

以上のように、第３、第４のストリップ線路１３、１４の第二、第三の分岐部Ｐ２、Ｐ３のＴ字状の部分を各々Ｙ字状と傘状としたので、給電側から各放射素子１〜４への位相遅れを揃えつつも、各放射素子１〜４の配列間隔をさらに狭めることができる。
また、第一の分岐部Ｐ１は、各放射素子１〜４への給電が同位相となるように、第二、第三の分岐部の中間点の第一の分岐部Ｐ１から第二の分岐部Ｐ２寄りの位置に補正するので各放射素子１〜４に 同じ位相で給電することができる。

実施の形態３．
実施の形態１、２は各放射素子の給電部をＹ軸のマイナス方向を向けたものを示したが、本実施の形態は給電部をＸ軸のマイナス方向を向け、また、放射素子４つのアンテナユニットを二つ組み合わせたものである。
図１０はこの発明の実施の形態３を示すストリップ線路による分配回路を用いたアンテナユニットのストリップ線路による分配回路図、図１１はアンテナユニットの放射素子の間隔を示す分配回路図、図１２は実施の形態３を示すストリップ線路による分配回路を用いたアンテナの放射パターンである。
図１０において、アンテナユニットＵ１、Ｕ２の各々の構成は同じであり、実施の形態１と異なる点は、給電部２１〜２４の向きと、第三、第四のストリップ線路１３、１４の両端部１３ｅ、１４ｅの形状と、第一分岐部Ｐ１の形状である。

ストリップ線路による分配回路をアンテナユニットＵ１について説明すると、第一のストリップ線路１１を第二の放射素子２の開口部の周縁部に間隔ｄ１を保って沿わせ、第一の分岐部Ｐ１をＹ字状または傘状とし、第三のストリップ線路１３の両端部近傍１３ｅを第一、第二の放射素子１、２の開口部の周縁部に、第四のストリップ線路１４の両端部近傍１４ｅを第三、第四の放射素子３、４の開口部の周縁部に各々間隔ｄ３、ｄ４を保って沿わせ、第一の分岐部Ｐ１をＸ軸のマイナス方向にずらしている。

さらに、第二のストリップ線路１２の端部近傍１２ｄを第二の放射素子２の開口部の周縁部に間隔ｄ２を保って沿わせ、第三のストリップ線路１３の端部近傍１３ｄを第四の放射素子３の開口部の周縁部に間隔ｄ４を保って沿わせ、 第四のストリップ線路１４の端部近傍１４ｄを第四の放射素子４の開口部の周縁部に間隔ｄ４を保って沿わせ、第一のストリップ線路１１と第四のストリップ線路の端部近傍の間隔を間隔ｄ５以上に保つようにして、第二、第三の分岐部Ｐ２、Ｐ３を各々Ｙ字状と傘状とし、第一の分岐部Ｐ１をＹ軸のマイナス方向へずらしている。

上記の間隔ｄ１〜ｄ５は０．１２ｍｍとして、各放射素子１〜４の間隔は図１１（ａ）に示すように、４．１ｍｍとなり、図１１（ｂ）の従来の各放射素子１〜４の間隔４．４ｍｍより狭くなった。

なお、本実施の形態では、実施の形態２と同様に、第３、第４のストリップ線路１３、１４の第二、第三の分岐部Ｐ２、Ｐ３のＴ字状の部分を各々Ｙ字状と傘状としたので、第一の分岐部Ｐ１を第二の分岐部Ｐ２寄りにずらして補正して、各放射素子１〜４に同じ位相で給電されるようにしている。

また、本実施の形態は図１０に示すように、放射素子４つのアンテナユニットＵ１、Ｕ２を二つ組み合わせ、アンテナユニットＵ１、Ｕ２の第一のストリップ線路１１を相互に接続し、入力分岐部Ｐ０に入力ストリップ線路１０を接続している。
このとき、アンテナユニットＵ１の第一の分岐部Ｐ１が傘状で、 アンテナユニットＵ２の第一の分岐部Ｐ１がＹ字状となるので、第二、第三の分岐部Ｐ２、Ｐ３と同様に、入力分岐部Ｐ０をアンテナユニットＵ２のＹ字状の第一分岐部Ｐ１寄りに補正して、アンテナユニットＵ１、Ｕ２の各放射素子１〜４に同じ位相で給電されるようにしている。

また、第一のストリップ線路１１が第一の分岐部Ｐ１近くで大きく下側に曲がっているので、位相が遅れ、振幅も変わってしまうので、第一の分岐部Ｐ１を中間点より第二の分岐部Ｐ２寄り（Ｙ軸のプラス方向）にずらして補正する他に、第二のストリップ線路１２の第一の分岐部Ｐ１近傍の狭隘線幅部分の幅を変えて補正している。

上記構成の本実施の形態の円形導波管アレーアンテナユニットを用いた８×８放射素子の円形導波管アレーアンテナの放射パターンを計算した結果を図１２に示す。円形導波管アレーアンテナの周波数は６６ＧＨｚである。
従来の円形導波管アレーアンテナでは、放射素子の間隔が４．４ｍｍで、９０°と−９０°にグレーテイングローブは、−１１ｄＢと非常に大きい。本実施の形態の円形導波管アレーアンテナユニットの放射素子の間隔が４．１ｍｍと狭くできたのでグレーテイングローブを−１９ｄＢに抑えることができた。

以上のように、第一のストリップ線路１１を第二の放射素子２の開口部の周縁部に所定の間隔を保って沿わせ、第一の分岐部１１をＹ字状または傘状とし、第三のストリップ線路１３の両端部近傍を第一、第二の放射素子１、３の開口部の周縁部に、第四のストリップ線路１４の両端部１４ｅ近傍を第三、第四の放射素子の開口部の周縁部に各々所定の間隔を保って沿わせ、第一の分岐部Ｐ１をＸ軸のマイナス方向にずらし、さらに、第二のストリップ線路１２の端部１２ｅ近傍を第二の放射素子２の開口部の周縁部に各々所定の間隔を保って沿わせ、第四のストリップ線路１４の端部１４ｅ近傍を第四の放射素子４の開口部の周縁部に各々所定の間隔を保って沿わせ、第三のストリップ線路１３の端部１３ｅ近傍を第四の放射素子３の開口部の周縁部に所定の間隔を保って沿わせ、第一のストリップ線路１１と第四のストリップ線路１４の端部近傍の間隔を所定間隔以上に保つようにして、第二、第三の分岐部を各々Ｙ字状と傘状とし、第一の分岐部をＹ軸のマイナス方向へずらすようにしたので、給電側から各放射素子１〜４への位相遅れを揃えつつもストリップ線路の長さを短くすることができ、各放射素子１〜４の配列間隔を狭めることができる。

また、アンテナユニットＵ１、Ｕ２が相互に隣接し、Ｙ字状と傘状の第一のストリップライン１１を接続し、中間に入力ストリップ線路が接続される入力分岐部Ｐ０を設けるときは、Ｙ字状の第一分岐部Ｐ１寄りの位置に補正したので、アンテナユニットＵ１、Ｕ２の各放射素子１〜４に同じ位相で給電することができる。

ここでは、周波数６６ＧＨｚで円形導波管直径が３．２ｍｍの場合で説明したが、周波数が変わった場合でも有効であることは、申すまでもない。

この発明の実施の形態１を示すストリップ線路による分配回路を用いたアンテナの分解斜視図である。 この発明の実施の形態１を示すストリップ線路による分配回路図である。 図２の部分拡大図である。 この発明の実施の形態１を示すストリップ線路による分配回路を用いたアンテナの放射素子の間隔を示す図である。 この発明の実施の形態１を示すストリップ線路による分配回路を用いたアンテナの放射パターンである。 この発明の実施の形態２を示すストリップ線路による分配回路図である。 この発明の実施の形態２を示すストリップ線路による分配回路図のストリップ線路の形状の説明図である。 この発明の実施の形態２を示すストリップ線路による分配回路を用いたアンテナの放射素子の間隔を示す図である。 この発明の実施の形態２を示すストリップ線路による分配回路を用いたアンテナの放射パターンである。 この発明の実施の形態３を示すストリップ線路による分配回路図である。 この発明の実施の形態３を示すストリップ線路による分配回路を用いたアンテナの放射素子の間隔を示す図である。 この発明の実施の形態３を示すストリップ線路による分配回路を用いたアンテナの放射パターンである。 従来のアレイアンテナのストリップ線路の分配回路図である。 従来のアレイアンテナのストリップ線路の分配回路図である。

符号の説明

１ 第一放射素子、２ 第二放射素子、３ 第三放射素子、第四放射素子、１０ 入力ストリップ線路、１１ 第一のストリップ線路、１２ 第二のストリップ線路、
１２ｂ、１２ｄ 第二のストリップ線路の端部、１３ 第三のストリップ線路、１３ｂ、１３ｅ 第三のストリップ線路の端部、１４ 第四のストリップ線路、１４ｂ、１４ｅ 第四のストリップ線路の端部、２１、２２、２３、２４ 給電部、Ｐ０ 入力分岐部、Ｐ１ 第一の分岐部、Ｐ２ 第二の分岐部、Ｐ３ 第三の分岐部、Ｐ４ 第四の分岐部、Ｕ１、Ｕ２ アンテナユニット。

Claims (3)

1. ＸＹ平面に設けられ、各々Ｘ軸のプラス方向に並んだ一対の第一、第二の放射素子及び第三、第四の放射素子と、
   これらの放射素子への給電を行い、Ｙ軸のマイナス方向を各々向いた給電部とからなる少なくとも一つのアンテナユニット内で、前記各放射素子に電力を伝送する第一の線路と、
   この第一の線路の端部で前記第一、第二の放射素子の間に位置する第一の分岐部から２分岐した第二の線路と、
   この第二の線路の一端の第二の分岐部から２分岐して、一方の端部が前記第一の放射素子の前記給電部に接続され、他方の端部が前記第二の放射素子の前記給電部に接続された第三の線路と、
   前記第二の線路の他端の第三の分岐部から２分岐して、一方の端部が前記第三の放射素子の前記給電部に接続され、他方の端部が前記第四の放射素子の前記給電部に接続された第四の線路と
   を有する分配回路を用いたアンテナにおいて、
   前記第一の放射素子、前記第二の放射素子、前記第三の放射素子、および前記第四の放射素子は、円形導波管を用い、
   前記第一の線路、前記第二の線路、前記第三の線路、および前記第四の線路は、ストリップ線路により構成され、
   前記第二の線路の前記第一の分岐部近傍は、Ｔ字状とし、
   前記第三の線路の前記第二の分岐部近傍は、Ｙ字状とし、
   前記第四の線路の前記第三の分岐部近傍は、傘状とし、
   前記第一の線路を前記第二の放射素子の開口部の周縁部に所定の間隔を保つように沿わせ、
   前記第二の線路の前記Ｔ字状の横線部の両端部近傍を傾斜させ、前記第二の線路の前記Ｔ字状の前記横線部を前記第一の放射素子の開口部の周縁部に前記所定の間隔を保つように沿わせ、前記第一の分岐部を前記Ｘ軸のマイナス方向にずらし、
   前記第三の線路の両端部近傍を傾斜させ、前記第三の線路の一方の端部近傍を前記第一の放射素子の開口部の周縁部に前記所定の間隔を保つように沿わせ、前記第三の線路の他方の端部近傍を前記第二の放射素子の開口部の周縁部に前記所定の間隔を保って沿わせ、前記第二の分岐部を前記Ｙ軸のマイナス方向にずらし、
   前記第四の線路の両端部近傍を傾斜させ、前記第四の線路の一方の端部近傍を前記第三の放射素子の開口部の周縁部に前記所定の間隔を保って沿わせ、前記第四の線路の他方の端部近傍を前記第四の放射素子の開口部の周縁部に前記所定の間隔を保つように沿わせ、前記第三の分岐部を前記Ｙ軸のマイナス方向にずらし、
   前記第一の線路と前記第四の線路の端部近傍の間隔を前記所定間隔以上に保つようにし、
   前記第一の分岐部から２分岐し、Ｙ字状の前記第二の分岐部から２分岐して前記第一の放射素子及び前記第二の放射素子の前記給電部に給電される電力の位相と、
   前記第一の分岐部から２分岐し、傘状の前記第三の分岐部から２分岐して前記第三の放射素子及び前記第四の放射素子の前記給電部に給電される電力の位相とが同位相となるように、
   前記第一の分岐部から前記第二の分岐部までの前記第二の線路の長さを、前記第一の分岐部から前記第三の分岐部までの前記第二の線路の長さより短くした
   ことを特徴とする分配回路を用いたアンテナ。
2. ＸＹ平面に設けられ、各々Ｘ軸のプラス方向に並んだ一対の第一、第二の放射素子及び第三、第四の放射素子と、
   これらの放射素子への給電を行い、Ｘ軸のマイナス方向を各々向いた給電部とからなる少なくとも一つのアンテナユニット内で、前記各放射素子に電力を伝送する第一の線路と、
   この第一の線路の端部で前記第一、第二の放射素子の間に位置する第一の分岐部から２分岐した第二の線路と、
   この第二の線路の一端の第二の分岐部から２分岐して、一方の端部が前記第一の放射素子の前記給電部に接続され、他方の端部が前記第二の放射素子の前記給電部に接続された第三の線路と、
   前記第二の線路の他端の第三の分岐部から２分岐して、一方の端部が前記第三の放射素子の前記給電部に接続され、他方の端部が前記第四の放射素子の前記給電部に接続された第四の線路と
   を有する分配回路を用いたアンテナにおいて、
   前記第一の放射素子、前記第二の放射素子、前記第三の放射素子、および前記第四の放射素子は、円形導波管を用い、
   前記第一の線路、前記第二の線路、前記第三の線路、および前記第四の線路は、ストリップ線路により構成され、
   前記第一の分岐部近傍は、Ｙ字状または傘状とし、
   前記第二の分岐部近傍は、Ｙ字状とし、
   前記第三の分岐部近傍は、傘状とし、
   前記第一の線路を前記第二の放射素子の開口部の周縁部に所定の間隔を保つように沿わせ、
   前記第二の線路の一端の端部近傍を前記第二の放射素子の開口部の周縁部に前記所定の間隔を保って沿わせ、前記第一の分岐部を前記Ｘ軸のマイナス方向にずらし、前記第一の分岐部を前記Ｙ軸のマイナス方向へずらし、
   前記第三の線路の一方の端部近傍を前記第一の放射素子の開口部の周縁部に前記所定の間隔を保つように沿わせ、前記第三の線路の他方の端部近傍を前記第二の放射素子の開口部の周縁部に前記所定の間隔を保って沿わせ、
   前記第四の線路の一方の端部近傍を前記第三の放射素子の開口部の周縁部に前記所定の間隔を保って沿わせ、前記第四の線路の他方の端部近傍を前記第四の放射素子の開口部の周縁部に前記所定の間隔を保つように沿わせ、
   前記第一の線路と前記第四の線路の間隔を前記所定の間隔以上に保つようにし、
   前記第一の分岐部から２分岐し、Ｙ字状の前記第二の分岐部から２分岐して前記第一の放射素子及び前記第二の放射素子の前記給電部に給電される電力の位相と、
   前記第一の分岐部から２分岐し、傘状の前記第三の分岐部から２分岐して前記第三の放射素子及び前記第四の放射素子の前記給電部に給電される電力の位相とが同位相となるように、
   前記第一の分岐部から前記第二の分岐部までの前記第二の線路の長さを、前記第一の分岐部から前記第三の分岐部までの前記第二の線路の長さより短くした
   ことを特徴とする分配回路を用いたアンテナ。
3. 前記第二の線路の前記第一の分岐部近傍をＹ字状とした請求項２記載の分配回路を用いたアンテナと、
   前記第二の線路の前記第一の分岐部近傍を傘状とした請求項２記載の分配回路を用いたアンテナとを隣接配置し、
   前記分配回路を用いたアンテナの前記各第一の線路を相互に接続し、該第一の線路に設けた入力分岐部に入力線路を接続し、
   前記入力分岐部から２分岐し、前記第一の分岐部近傍をＹ字状とした前記分配回路を用いたアンテナの前記各給電部に供給される電力の位相と、
   前記入力分岐部から２分岐し、前記第一の分岐部近傍を傘状とした前記分配回路を用いたアンテナの前記各給電部に供給される電力の位相とが同位相となるように、
   前記入力分岐部から、前記第一の分岐部近傍をＹ字状とした前記分配回路を用いたアンテナの前記第一の線路の長さを、
   前記入力分岐部から、前記第一の分岐部近傍を傘状とした前記分配回路を用いたアンテナの前記第一の線路の長さより短くした
   ことを特徴とする分配回路を用いたアンテナ。

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