JPH05206726A - Composite structure radial line slot sntenna - Google Patents
Composite structure radial line slot sntennaInfo
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- JPH05206726A JPH05206726A JP9760791A JP9760791A JPH05206726A JP H05206726 A JPH05206726 A JP H05206726A JP 9760791 A JP9760791 A JP 9760791A JP 9760791 A JP9760791 A JP 9760791A JP H05206726 A JPH05206726 A JP H05206726A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、平面アンテナに関し、
特に衛星放送、衛星通信、あるいは地上通信等の準ミリ
波帯に用いて好適なラジアルラインスロットアンテナに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a planar antenna,
In particular, the present invention relates to a radial line slot antenna suitable for use in the quasi-millimeter wave band such as satellite broadcasting, satellite communication, or terrestrial communication.
【0002】[0002]
【従来の技術】図8(a)に示すように、多数のスロッ
トが形成された導体板からなるスロット板aとこれに相
対向する導体板からなるフレームbとでラジアル導波路
が形成されたものや、図8(b)に示すように、同様に
形成されたラジアル導波路内に中間金属板dが周壁eと
の間に給電電力迂回用隙間fを残して設けられたものが
知られている。前者は、フレームbの背面中央の給電部
gから供給された電力がラジアル導波路内を中心から周
縁に向かう放射状の進行波hとなり、スロット板に形成
されたスロットアレーを中心から周縁に向かって順次励
振する外向進行波アンテナ(一般に、一層式ラジアルラ
インスロットアンテナと呼ばれている)である。これに
対して後者は、ラジアル導波路内に中間金属板dが周壁
eとの間に給電電力迂回用隙間fを残して設けられ、前
記ラジアル導波路を空間S1 ,S2 に分割している。よ
って、フレームの背面中央の給電部から供給された電力
は、空間S1 を中心から周縁に向かう放射状の進行波と
なるが、給電電力迂回用隙間fを通って空間S2 を周縁
から中心に向かう進行波iとなってスロット板に形成さ
れたスロットアレーを順次励振していく内向進行波アン
テナ(前者に対して、二層式ラジアルラインスロットア
ンテナと呼ばれている)となる。いずれも、スロット板
全面にスロットが形成されアンテナ開口面を形成してい
る。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 8A, a radial waveguide is formed by a slot plate a made of a conductor plate having a large number of slots and a frame b made of a conductor plate facing each other. It is known that an intermediate metal plate d is provided in a similarly formed radial waveguide with a gap f for feeding power bypassing between the peripheral wall e and the peripheral wall e, as shown in FIG. 8B. ing. In the former case, the electric power supplied from the feeding part g at the center of the back surface of the frame b becomes a radial traveling wave h in the radial waveguide from the center to the peripheral edge, and the slot array formed in the slot plate moves from the central part to the peripheral edge. It is an outward traveling wave antenna that is sequentially excited (generally called a single-layer radial line slot antenna). On the other hand, in the latter, an intermediate metal plate d is provided in the radial waveguide with a gap f for feeding power bypassing between it and the peripheral wall e, and the radial waveguide is divided into spaces S 1 and S 2. There is. Therefore, the electric power supplied from the power feeding unit at the center of the back surface of the frame becomes a radial traveling wave traveling from the center of the space S1 to the periphery, but travels from the periphery of the space S2 to the center through the feeding power bypass gap f. It becomes an inward traveling wave antenna (referred to as a two-layer radial line slot antenna with respect to the former) that sequentially becomes a wave i and excites the slot array formed on the slot plate. In each case, a slot is formed on the entire surface of the slot plate to form an antenna opening surface.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】アンテナの放射素子が
スロットのような共振器で構成されるアレーアンテナで
は、共振周波数(通常は、これを設計値としている)で
利得が最大となり、この共振周波数から離れるにしたが
って利得は低下する。つまり、共振周波数(設計値)を
中心周波数とする一定の周波数帯域内(使用周波数帯
域)においては、図6の3に示すように共振周波数を離
れるにつれて利得が低下する共振特性を示す。一方、利
得は周波数およびアンテナの開口面積に比例する。すな
わち、開口面積を一定とすると共振周波数が高いほど
(波長が短かいほど)利得は高く、共振周波数を一定と
すると開口面積が大きいほど利得は高くなる。In an array antenna in which the radiating element of the antenna is composed of a resonator such as a slot, the gain becomes maximum at the resonance frequency (usually, this is the design value), and this resonance frequency The gain decreases with increasing distance from. That is, within a constant frequency band (used frequency band) having the resonance frequency (design value) as the center frequency, the resonance characteristic is shown in FIG. 6 in which the gain decreases as the resonance frequency is increased. On the other hand, the gain is proportional to the frequency and the aperture area of the antenna. That is, when the opening area is constant, the gain is higher as the resonance frequency is higher (the wavelength is shorter), and when the resonance frequency is constant, the gain is higher as the opening area is larger.
【0004】ところで、アレーアンテナでは周波数帯域
を決定する他の要素として、各素子を励振する給電線路
長差がある。すなわち、最初に励振する素子までの給電
線路長ρmin と最後に励振する素子までの給電線路長ρ
max との距離差である。これをLS とすると、周波数帯
域は1/LS つまり1/(ρmax −ρmin )に比例す
る。各素子への給電線路長が全て等しいアレーアンテナ
は、伝達損失は大きくなるが、LS は0となり理論的に
は周波数帯域は無限大となる。In the array antenna, another factor that determines the frequency band is a feed line length difference for exciting each element. That is, the feed line length ρ min to the element to be excited first and the feed line length ρ to the element to be excited last.
It is the distance difference from max . Letting this be L S , the frequency band is proportional to 1 / L S, that is, 1 / (ρ max −ρ min ). An array antenna having the same feed line length to each element has a large transmission loss, but L S is 0 and theoretically the frequency band is infinite.
【0005】図7はラジアルラインスロットアンテナの
開口径に対する使用周波数帯域の最大利得と、各周波数
帯域端の利得を示している。例えば、開口径50cmの
ラジアルラインスロットアンテナについてみると、周波
数帯域300MHzでは最大利得に対して帯域端の利得
低下量は0.5dB程度でそれほど問題ではない。しか
し、使用周波数帯域500MHz、800MHzでは、
利得低下量は各々1.5dB、3.5dBとなる。ま
た、800MHzでは開口径を大きくしていくと帯域端
利得は逆に低下してしまう。現在は、規定の周波数帯域
を多数チャンネルに分割して利用しているため、周波数
帯域が広くなると周波数帯域端近傍のチャンネルでの受
信画像の品質は著しく低下することになる。FIG. 7 shows the maximum gain in the used frequency band and the gain at each frequency band end with respect to the aperture diameter of the radial line slot antenna. For example, regarding a radial line slot antenna with an aperture diameter of 50 cm, the gain reduction amount at the band edge is about 0.5 dB with respect to the maximum gain in the frequency band of 300 MHz, which is not a problem. However, in the frequency bands of 500MHz and 800MHz,
The gain reduction amounts are 1.5 dB and 3.5 dB, respectively. At 800 MHz, as the aperture diameter is increased, the band edge gain is decreased. At present, the specified frequency band is divided into a number of channels for use. Therefore, if the frequency band becomes wider, the quality of the received image on the channels near the ends of the frequency band will be significantly reduced.
【0006】また、近年は、混信、盗信を防ぐために衛
星の出力を低下する傾向にある。このとき受信画像の品
質を保つには、アンテナの性能向上が必要となる。この
一手段としてアンテナ開口径の増大が考えられる。そこ
で、図8に示すアンテナの開口径つまりスロット板aを
大きくすると共振周波数での利得は高くなるが、いずれ
もLS がスロット板aの半径とほぼ等しいためLS も大
きくなり、利得の周波数特性は図6の4に示すように、
急峻な共振特性を示すことになるので最高利得と周波数
帯域端との利得低下量は、さらに大きくなり実用となら
ない。In recent years, the output of satellites has tended to decrease in order to prevent interference and theft. At this time, in order to maintain the quality of the received image, it is necessary to improve the performance of the antenna. As one means for this, an increase in the antenna aperture diameter can be considered. Therefore, the gain increases at the resonance frequency to increase the opening diameter, i.e. the slot plate a of the antenna shown in FIG. 8, both L S is also large L S for substantially equal to the radius of the slot plate a, the frequency gain The characteristics are as shown in 4 of FIG.
Since the steep resonance characteristic is exhibited, the amount of decrease in gain between the maximum gain and the end of the frequency band is further increased, which is not practical.
【0007】そこで本発明は、使用周波数帯域端での利
得低下量が少なくい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。Therefore, an object of the present invention is to provide a radial line slot antenna in which the amount of gain reduction at the end of the used frequency band is small.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、多数のスロットを有するス
ロット板とこのスロット板に対向配置されたフレームと
で構成されるラジアル導波路と、このラジアル導波路内
に電力を供給する給電部とを具備してなるラジアルライ
ンスロットアンテナにおいて、周縁から中心方向に向か
う進行波が前記スロットを励振する内向進行波励振部
と、中心から周縁方向に向かう進行波が前記スロットを
励振する外向進行波励振部とに分割する中板が前記ラジ
アル導波路内に配置されたことを特徴とする複合構造ラ
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, and a radial waveguide comprising a slot plate having a large number of slots and a frame arranged to face the slot plate. A radial line slot antenna comprising a power supply section for supplying electric power into the radial waveguide, wherein an inward traveling wave excitation section in which a traveling wave traveling from a peripheral edge toward the center excites the slot, and a radial direction from the center to the peripheral edge A composite structure radial line slot antenna, characterized in that an intermediate plate that divides a traveling wave traveling toward a slot into an outward traveling wave excitation portion that excites the slot is disposed in the radial waveguide.
【0009】また、前記スロット板のスロットの配置
は、前記内向進行波励振部と、前記外向進行波励振部と
で異なることを特徴とする複合構造ラジアルラインスロ
ットアンテナである。Further, in the radial line slot antenna of the composite structure, the slot arrangement of the slot plate is different between the inward traveling wave exciting portion and the outward traveling wave exciting portion.
【0010】さらに、前記スロット板のスロットが配置
される螺旋の向きが、前記内向進行波励振部と、前記外
向進行波励振部とで異なることを特徴とする複合構造ラ
ジアルラインスロットアンテナである。Further, in the radial line slot antenna having a composite structure, the spiral direction in which the slots of the slot plate are arranged is different between the inward traveling wave excitation portion and the outward traveling wave excitation portion.
【0011】[0011]
【作用】上記のように構成されているので、給電部から
供給された電力は内向進行波励振部と外向進行波励振部
とに分割され、この分割点から順次スロットアレーを励
振することになり、最初に励振するスロットと最後に励
振するスロットとの給電線路長差が短縮されることにな
る。With the above-mentioned structure, the electric power supplied from the power feeding portion is divided into the inward traveling wave excitation portion and the outward traveling wave excitation portion, and the slot array is sequentially excited from this division point. , The feed line length difference between the first excited slot and the last excited slot is reduced.
【0012】すなわち、開口面の半径をa:bに分割し
た場合について説明する。開口面をその半径のa:bの
位置で内側部と外側部に分割する。内側部にはラジアル
導波路内に中板が設けられ、内側上部と内側下部に分割
されている。給電部から供給された給電電力はまず、内
側下部を中心から周縁に向かう放射状の進行波となって
伝送する。そして、中板の周縁部で、内側上部を周縁か
ら中心方向に向かって収斂する進行波(内向進行波)と
外側部を中心から周縁方向に向かう放射状の進行波(外
向進行波)に分割される。そして、内向進行波は内側部
のスロットアレーを、外向進行波は外側部のスロットア
レーを分割点から順次励振することになる。つまり、内
側部は内向進行波励振部、外側部は外向進行波励振部と
なる。よって、内向進行波励振部の給電線路長差LS は
a/(a+b)に、外向進行波励振部の給電線路長差L
S はb/(a+b)に、いずれも短縮されることにな
る。例えば、a<bとすれば使用周波数帯域は給電線路
長差LS に反比例するため、(a+b)/bだけ広帯域
化される。That is, a case where the radius of the opening surface is divided into a: b will be described. The opening surface is divided into an inner part and an outer part at the position of a: b of the radius. An inner plate is provided inside the radial waveguide and is divided into an inner upper part and an inner lower part. The power supplied from the power supply unit is first transmitted as a radial traveling wave from the center of the inner lower portion to the periphery. Then, at the peripheral edge of the middle plate, the inner upper part is divided into a traveling wave that converges from the peripheral edge toward the center (inward traveling wave) and an outer portion is divided into a radial traveling wave (outward traveling wave) extending from the center toward the peripheral edge. It The inward traveling wave excites the inner slot array and the outward traveling wave sequentially excites the outer slot array from the division points. That is, the inner portion is the inward traveling wave excitation portion, and the outer portion is the outward traveling wave excitation portion. Therefore, the feeding line length difference L S of the inward traveling wave excitation unit is a / (a + b), and the feeding line length difference L of the outward traveling wave excitation unit is
S will be shortened to b / (a + b). For example, if a <b, the used frequency band is inversely proportional to the feed line length difference L S, and thus the band is widened by (a + b) / b.
【0013】また、内側部と外側部とでは各々のスロッ
トアレーを励振する進行波の向きが異なるため、内側部
は周縁から中心方向に向かって収斂する進行波が励振す
る内向進行波アンテナのスロット配置とし、外側部は中
心から周縁方向に向かう放射状の進行波(励振波)が励
振する外向進行波アンテナのスロット配置というよう
に、異ならせることにより全開口面から互いに打消し合
うことがなく同一の偏波面をもつ電波が放射される。Since the directions of the traveling waves exciting the respective slot arrays are different between the inner portion and the outer portion, the inner portion has a slot of the inward traveling wave antenna in which the traveling waves converging from the peripheral edge toward the center are excited. The outer part is the same as the slot configuration of the outward traveling wave antenna in which the radial traveling wave (exciting wave) from the center to the peripheral direction is excited, so that the outer portions do not cancel each other out from the entire opening surface and are the same. Radio waves with the plane of polarization of are emitted.
【0014】さらに、スロットが螺旋上に配置される場
合は、内側部と外側部で前記螺旋の向きを異ならせるこ
とにより、全開口面から互いに打消し合うことがなく同
一の偏波面をもつ電波が放射される。Further, when the slots are arranged in a spiral, by making the directions of the spiral different in the inner part and the outer part, radio waves having the same plane of polarization without canceling each other out from the entire opening surface. Is emitted.
【0015】[0015]
【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図1は本考案の第一の実施例を示す断面図である。
導体からなるフレーム2と、このフレーム2に対向して
設けられた導体からなるスロット板1とで、ラジアル導
波路(以下、単に「導波路」と記す)が形成されてい
る。前記スロット板1は、所定位置にスロットを配列し
ており、内側部Aと外側部Bとに半径の1/2の位置
(つまり、a:b=1:1)で分割されている。各々1
A 、1B とする。よって、内側部Aと外側部Bの開口面
積比SA :SB は1:3となる。前記ラジアル導波路内
の内側部Aには、前記スロット板1の分割に対応して中
板3が、その上部に低発泡誘電体からなる遅波回路7A
を介在して、前記スロット板1と平行に挿入されてい
る。中心部には、金属で裏打ちされた電波吸収体10A
が設置されている。前記フレーム2には前記スロット板
1の分割に対応して内側部に凹部4が形成され、その終
端部はエッジがカットされたコーナー部6を形成してい
る。前記フレーム2の背面中央には同軸線路からなる給
電部5が結合されている。この給電部5は、先端にトッ
プローディング部8をもつ同軸線路で構成されている。
また、前記フレーム凹部4と前記中板3から構成される
ラジアル導波路内には、空気の誘電率に等しい誘電率の
高発泡誘電体からなるスペーサ7が介在し、前記中板3
を所定の間隔に保持してる。そして、前記ラジアル導波
路の外側部Bには低発泡誘電体からなる遅波回路6B が
介在している。内側部Aのスロット板1と中板3との高
さdA と、外側部Bのスロット板1とフレーム2の高さ
dB はdA :dB =1:3に設定されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention.
A radial waveguide (hereinafter, simply referred to as “waveguide”) is formed by the frame 2 made of a conductor and the slot plate 1 made of a conductor provided so as to face the frame 2. The slot plate 1 has slots arranged at predetermined positions, and is divided into an inner portion A and an outer portion B at a position having a half radius (that is, a: b = 1: 1). 1 each
And A, 1 B. Therefore, the opening area ratio S A : S B of the inner portion A and the outer portion B is 1: 3. In the inner part A in the radial waveguide, a middle plate 3 corresponding to the division of the slot plate 1 is provided, and a slow wave circuit 7 A made of a low foamed dielectric material is provided on the middle plate 3.
It is inserted in parallel with the slot plate 1 with the interposition of. In the center, a radio wave absorber 10 A lined with metal
Is installed. Corresponding to the division of the slot plate 1, the frame 2 has a concave portion 4 formed on the inner side thereof, and a terminal portion thereof forms a corner portion 6 having an edge cut. A feeding portion 5 made of a coaxial line is coupled to the center of the back surface of the frame 2. The power feeding section 5 is composed of a coaxial line having a top loading section 8 at its tip.
In addition, a spacer 7 made of a highly foamed dielectric having a dielectric constant equal to that of air is interposed in the radial waveguide constituted by the frame recess 4 and the intermediate plate 3, and the intermediate plate 3 is formed.
Are held at a predetermined interval. Further, a slow wave circuit 6 B made of a low foaming dielectric material is interposed on the outer side portion B of the radial waveguide. The height d A between the slot plate 1 and the intermediate plate 3 of the inner portion A, the height d B of the slot plate 1 and frame 2 of the outer part B d A: d B = 1 : set to 3.
【0016】給電部5から供給されたTEM波の給電電
力は、同軸線路のトップローディング部8が設けられた
プローブを介してフレーム凹部4と中板3から構成され
る導波路内を中心から周縁に向かう放射状の進行波とな
って伝送される。この進行波は、前記中板3の周縁部で
外側部Bの導波路と内側部A上部の導波路とに分割され
る。ここで、中板3に対応して前記フレーム凹部4の終
端部にはコーナー部9が形成されているため滑らかに分
割される。このコーナー部9のカット量はフレーム2と
中板3の距離に対応した値である。そして、この分割点
から順次スロットアレーを励振することになる。外側部
Bはスロット板1B 、遅波回路6B 、フレーム2により
導波路が構成され、中心から周縁に向かう外向進行波に
よって前記スロット板1B のスロットアレーを励振する
外向進行波励振部となる。また、内側部Aの上部は、ス
ロット板1A 、遅波回路6A 、中板3により導波路が構
成され、周縁から中心に向かう内向進行波によってスロ
ット板1A のスロットアレーを励振する内向進行波励振
部となる。The power of the TEM wave supplied from the power supply section 5 is passed through the probe provided with the top loading section 8 of the coaxial line to the periphery from the center in the waveguide constituted by the frame recess 4 and the intermediate plate 3. It is transmitted as a radial traveling wave toward. This traveling wave is split into a waveguide at the outer portion B and a waveguide at the upper portion of the inner portion A at the peripheral portion of the intermediate plate 3. Here, since the corner portion 9 is formed at the terminal end of the frame concave portion 4 corresponding to the intermediate plate 3, the frame concave portion 4 is smoothly divided. The cut amount of the corner portion 9 is a value corresponding to the distance between the frame 2 and the middle plate 3. Then, the slot array is sequentially excited from this division point. The outer portion B is a waveguide constituted by the slot plate 1 B , the slow wave circuit 6 B , and the frame 2, and is an outward traveling wave excitation portion that excites the slot array of the slot plate 1 B by an outward traveling wave traveling from the center toward the periphery. Become. Further, the upper portion of the inner portion A, slot plate 1A, the waveguide is constituted by the slow-wave circuit 6A, intermediate plate 3, inward traveling wave that excites the slot array of the slot plate 1 A by inward traveling wave toward the center from the periphery It becomes an exciter.
【0017】ここで、低発泡誘電体からなる遅波回路6
A 、6B は同材質、同誘電率のものを使用することが好
ましい。こうすれば、給電部5からの給電電力を内側部
Aと外側部Bの各々の導波路に開口面積に応じて分割す
ることが容易となる。さらに、給電電力の分割をスムー
ズに行うためには、中板3の半径を分割点の半径Rより
も少し小さくし、フレーム凹部4の半径をRよりも少し
大きくすることが好ましい。Here, the slow wave circuit 6 made of a low foam dielectric material
A, 6 B, it is preferable to use a same material, the same dielectric constant. In this way, it becomes easy to divide the power supplied from the power supply unit 5 into the waveguides of the inner portion A and the outer portion B according to the opening area. Further, in order to smoothly divide the supplied power, it is preferable that the radius of the intermediate plate 3 be slightly smaller than the radius R of the dividing point and the radius of the frame recess 4 be slightly larger than R.
【0018】内側部Aの内向進行波励振部のスロットア
レーで放射しきれない残留電力は、中心部の電波吸収体
10A で吸収消滅される。また、外側部Bの外向進行波
励振部の部4のスロットアレーで放射しきれない残留電
力は、周端部の電波吸収体(図示せず)で吸収消滅され
る。また、この周端部には整合スロット、整合スパイラ
ル等の整合素子を設けて残留電力を積極的に放射し有効
に利用することもできる。Residual power that cannot be radiated by the slot array of the inward traveling wave excitation part of the inner part A is absorbed and extinguished by the radio wave absorber 10A in the central part. Residual power that cannot be radiated by the slot array of the outward traveling wave excitation part 4 of the outer part B is absorbed and extinguished by a radio wave absorber (not shown) at the peripheral end. In addition, a matching element such as a matching slot or a matching spiral may be provided at this peripheral end portion to positively radiate the residual power and effectively utilize the residual power.
【0019】このように構成することにより、開口面の
分割点から順次スロットアレーを励振することになるた
め、図8に示す従来のアンテナに比較しての給電線路長
差L S が1/2となる。即ち、周波数帯域はLS に反比
例するため、帯域端での利得を同一値とすると使用周波
数帯域は2倍となる(図6の5)。またマイクロストリ
ップ線路による給電と異なり損失の少ない導波路により
構成されているので、広帯域かつ低損失である。With this structure, the opening surface
The slot array will be excited sequentially from the division points.
Therefore, the feed line length compared to the conventional antenna shown in FIG.
Difference L SBecomes 1/2. That is, the frequency band is LSContrary to
For example, if the gain at the band edge is the same, the frequency
The number of bands is doubled (5 in FIG. 6). See also Microstori
Unlike the power supply by the up line, the waveguide with less loss
Since it is configured, it has a wide band and low loss.
【0020】次に、本発明のスロット板の一実施例を図
4に示す。これは、直線偏波のうちX軸の正の方向(図
中の矢印)に向かう水平偏波に対応すべくスロットアレ
ーを配置した場合である。アンテナ開口面は半径Rの位
置で内側部Aと外側部Bとに分割されており、内側部A
は周縁より中心に向かう内向進行波がスロットアレーを
励振することになる。半径方向の間隔が管内波長λg の
1/2の同心円上でX軸と角度φの交点上にある二つの
スロット111 ,112 の長手方向とY軸とのなす各々
の角度をθ1 、θ2 として、 θ1 =φ/2 θ2 =φ/2−π/2 の関係をもつペアスロット11A をスロットアレーとし
ている。このとき前記ペアスロット11A の合成放射波
は、X軸の正の方向に向かう水平偏波となる。そして、
周方向の間隔Sφは相隣合うペアスロットが機械的に干
渉しない程度に密とし、半径方向の間隔Sρ=λg の同
心円上に配列されている。Next, one embodiment of the slot plate of the present invention is shown in FIG. This is a case where the slot array is arranged so as to correspond to the horizontal polarized wave in the positive direction of the X axis (arrow in the figure) of the linear polarized wave. The antenna opening surface is divided into an inner part A and an outer part B at a position of radius R, and the inner part A
The inward traveling wave from the edge toward the center excites the slot array. The angle between the longitudinal direction of the two slots 11 1 and 11 2 and the Y axis on the intersection of the X axis and the angle φ on a concentric circle having a radial interval of 1/2 of the guide wavelength λ g is θ 1 , As θ 2 , a pair slot 11A having a relationship of θ 1 = φ / 2 θ 2 = φ / 2−π / 2 is used as a slot array. At this time, the combined radiation wave of the pair slot 11 A becomes a horizontally polarized wave in the positive direction of the X axis. And
The circumferential spacing Sφ is so dense that adjacent pair slots do not mechanically interfere with each other, and are arranged on concentric circles with a radial spacing Sρ = λg.
【0021】一方、外側部Bは中心より周縁に向かう外
向進行波がスロットアレーを励振することになり、半径
方向の間隔が管内波長λg の1/2の同心円上でX軸と
角度φの交点上にある二つのスロット113 ,114 の
長手方向とY軸とのなす各々の角度をθ3 、θ4 とし
て、 θ3 =φ/2−π/2 θ4 =φ/2−π の関係をもつペアスロット11B をスロットアレーとし
ている。このとき、前記ペアスロット11B の合成放射
波は、X軸の正の方向に向かう水平偏波となる。そし
て、周方向の間隔Sφは相隣合うペアスロットが機械的
に干渉しない程度に密とし、半径方向の間隔Sρ=λg
の同心円上に配列されている。On the other hand, in the outer portion B, an outward traveling wave traveling from the center toward the peripheral edge excites the slot array, and the radial distance between the X axis and the angle φ on a concentric circle of 1/2 of the guide wavelength λ g . Letting θ 3 and θ 4 be the respective angles between the longitudinal directions of the two slots 11 3 and 11 4 on the intersection and the Y axis, θ 3 = φ / 2−π / 2 θ 4 = φ / 2−π The related pair slot 11 B is used as a slot array. At this time, the combined radiation wave of the pair slot 11 B becomes a horizontally polarized wave that extends in the positive direction of the X axis. The circumferential spacing Sφ is set so dense that adjacent pair slots do not mechanically interfere with each other, and the radial spacing Sρ = λg
Are arranged in concentric circles.
【0022】このようにスロットアレーを配列すること
によって、開口面から放射される電波はすべて同一の偏
波となり、しかも放射電力は開口面全体に一様分布とな
るBy arranging the slot arrays in this way, all the radio waves radiated from the aperture plane have the same polarization, and the radiated power has a uniform distribution over the aperture plane.
【0023】図5は、スロットアレーの他の実施例を示
す図である。これは、BS対応の右旋円偏波用を示して
いる。内側部Aは内向進行波励振部であり、外側部Bは
外向進行波励振部である。また、これらは同一導体円板
で構成されている。FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the slot array. This shows a right-handed circularly polarized wave corresponding to BS. The inner portion A is an inward traveling wave excitation portion, and the outer portion B is an outward traveling wave excitation portion. Also, these are composed of the same conductor disk.
【0024】まず、内側部Aについて述べる。使用波長
をλ、導波路(内向進行波励振部)の管内波長をλg と
すると、スロットの長さがλ/2でスロットの長手方向
が互いに直交し、かつ中心距離がλg /4であるハの字
の一組をペアスロット12A として合成波が円偏波とな
るようにしている。また、各ペアスロット12A から導
波路への反射波を互いに相殺さすためにアルキメデスの
螺旋上にペアスロットを配列してスロットアレーを構成
している。アルキメデスの螺旋の方向はスロット板に対
向して見て時計方向とすることによって、右旋円偏波と
なる。First, the inner portion A will be described. Assuming that the wavelength used is λ, and the guide wavelength of the waveguide (incoming traveling wave excitation part) is λg, the slot length is λ / 2, the longitudinal directions of the slots are orthogonal to each other, and the center distance is λg / 4. A pair of letters is used as a pair slot 12 A so that the composite wave is circularly polarized. Further, in order to cancel the reflected waves from the pair slots 12 A to the waveguides, pair slots are arranged on the spiral of Archimedes to form a slot array. The archimedean spiral turns clockwise when viewed in the clockwise direction when facing the slot plate.
【0025】次に外側部Bは、使用波長をλ、導波路
(外向進行波励振部)の管内波長をλg とすると、同様
に、スロットの長さがλ/2でスロットの長手方向が互
いに直交し、かつ中心距離がλg /4であるハの字の一
組をペアスロット12B としている。また、各ペアスロ
ット12B から導波路への反射波を互いに相殺さすため
にアルキメデスの螺旋上にペアスロットを配列してスロ
ットアレーを構成している。アルキメデスの螺旋の方向
は、前記スロットアレーを外側進行が励振するため内側
部Aと反対方向となる。つまり、スロット板に対向して
見て反時計方向とすることによって、右旋円偏波とな
る。Next, assuming that the used wavelength is λ and the guide wavelength of the waveguide (outgoing traveling wave excitation part) is λg, the outer portion B similarly has a slot length of λ / 2 and a longitudinal direction of the slots. orthogonal, and center distance is paired slot 12 B of the pair of shaped Ha is a lambda] g / 4. Moreover, in order to cancel the reflected waves from the pair slots 12 B to the waveguides, the pair slots are arranged on the spiral of Archimedes to form a slot array. The direction of the spiral of Archimedes is opposite to that of the inner part A because the outward travel excites the slot array. In other words, by setting the counterclockwise direction when facing the slot plate, a right-handed circularly polarized wave is obtained.
【0026】ここで、アンテナの性能向上は、放射され
る電力の振幅と位相を開口面全体で一様分布とすること
にある。内向進行波励振部(内側部A)では、周縁より
中心方向に向かってスロットを順次励振する。ラジアル
導波路内の進行波の減衰量は、半径方向の長さをρとす
ると1/√ρに比例するが、スロット数が周縁から中心
方向に向かって急激に減少するので、ペアスロットを配
置する螺旋の半径方向の距離をSρ、ペアスロットの周
方向の距離をSφ、スロット長をlとすると、Sρ=λ
g 、Sφ=λ/2、l=λ/2といずれも一定としても
放射電力はほぼ一様分布となる。しかも、供給された給
電電力はペアスロットよりほとんど放射されるため、中
心に収束する残留電力は極めて微量となる。この微量の
残留電力を中心金属で裏打された電波吸収体で吸収し消
滅させることによって高効率とすることができる。Here, the performance improvement of the antenna is to make the amplitude and phase of the radiated power uniform in the entire aperture plane. In the inward traveling wave excitation portion (inner portion A), the slots are sequentially excited from the peripheral edge toward the center. The attenuation of the traveling wave in the radial waveguide is proportional to 1 / √ρ, where ρ is the radial length, but the number of slots decreases sharply from the periphery toward the center, so paired slots are arranged. Sρ is the radial distance of the spiral, Sφ is the circumferential distance of the paired slot, and l is the slot length.
Even if all of g, Sφ = λ / 2, and l = λ / 2 are constant, the radiated power has a substantially uniform distribution. Moreover, since the supplied power is almost radiated from the pair slot, the residual power that converges to the center becomes extremely small. High efficiency can be achieved by absorbing and extinguishing this small amount of residual power by the radio wave absorber backed by the central metal.
【0027】一方、外向進行波励振部(外側部B)で
は,導波路内の進行波が中心から周縁方向に向かって、
同様に1/√ρに比例して減衰する。しかも、スロット
数が中心から周縁方向に向かって急激に増大するので、
ペアスロットからの放射電力と、さらに導波路内の遅波
回路による波長短縮効果を考慮し、周縁部に行くに従っ
て、Sρはλに対して徐々に小さくし、Sφは0.35
λから0.5λと徐々に大きくしてペアスロットが機械
的に相互に干渉しない程度に近づける。スロット長は内
周側をl1 、周縁側をl2 とすると中心部は放射を押さ
えるためにl1 <λ/2とし、周縁部に向かって徐々に
大きくしていきl2 ≒1.2l1 としてスロットの結合
率を強めて放射量を増加させることにより、開口面の放
射電力を一様分布とする。On the other hand, in the outward traveling wave excitation portion (outer portion B), the traveling wave in the waveguide is directed from the center toward the peripheral edge,
Similarly, it attenuates in proportion to 1 / √ρ. Moreover, since the number of slots rapidly increases from the center toward the peripheral direction,
Considering the radiated power from the pair slot and the wavelength shortening effect of the slow wave circuit in the waveguide, Sρ is gradually decreased with respect to λ and Sφ is set to 0.35 in the peripheral portion.
Gradually increase from λ to 0.5λ so that the paired slots are close to each other so that they do not mechanically interfere with each other. Slot length is the inner circumferential side l 1, the central portion when the peripheral edge side and l 2 is set to l 1 <λ / 2 in order to suppress radiation, l 2 ≒ 1.2 l gradually increases toward the periphery By setting the slot to 1 and increasing the radiation rate by increasing the coupling rate of the slots, the radiation power on the aperture plane is made uniform.
【0028】ところが、このようなスロットアレーの場
合、励振波の約20%は残留電力として周縁部に進行す
る。この残留電力を有効利用することにより、さらに高
性能とすることができる。すなわち、周端から2巻目ほ
ど内側の位置よりスロットの結合率を一定とする。つま
り、この部分のSρ、Sφ、lを一定とすると進行波は
減衰して放射エネルギーは非一様分布となるが残留電力
は数%にまで低減できるため全放射電力を増加させ高性
能となる。However, in the case of such a slot array, about 20% of the excitation wave propagates to the peripheral portion as residual power. By making effective use of this residual power, higher performance can be achieved. That is, the coupling ratio of the slots is made constant from the position inside the second roll from the circumferential end. That is, if Sρ, Sφ, and l in this portion are made constant, the traveling wave is attenuated and the radiant energy has a non-uniform distribution, but the residual power can be reduced to several percent, so that the total radiated power is increased and high performance is achieved. ..
【0029】さらに、内側部Aと外側部Bの境界点は螺
旋の方向が反転し、ペアスロット同士が重なるためこれ
を避け、かつ開口面内に密に配列するために内側部Aの
終点と外側部Bの始点とを螺旋の中心に対して対称位置
に配置することで、開口面全面の有効活用を可能にして
いる。このため隔壁は、半径R1 、R2 の半円よりなり
(R1 +R2 )/2=(ρmax −ρmin )/2であり、
中板の端部は隔壁と所定の間隔をおいた一回り小さい形
状となる。また、本実施例はBS対応の右旋円偏波用に
ついて、スロット配置について説明したが、これを裏返
せば左旋円偏波用となる。Further, at the boundary point between the inner side portion A and the outer side portion B, the spiral direction is reversed and the paired slots are overlapped with each other, so that this is avoided and the end point of the inner side portion A is arranged so as to be densely arranged in the opening surface. By arranging the starting point of the outer side portion B at a symmetrical position with respect to the center of the spiral, it is possible to effectively utilize the entire opening surface. Therefore, the partition wall is composed of a semicircle with radii R 1 and R 2 , and is (R 1 + R 2 ) / 2 = (ρ max −ρ min ) / 2.
The end portion of the middle plate has a shape that is slightly smaller than the partition wall with a predetermined distance. Further, in the present embodiment, the slot arrangement has been described for the right-handed circularly polarized wave corresponding to the BS, but if it is turned over, it becomes the left-handed circularly polarized wave.
【0030】このようにスロットアレーを配列すること
によって、円偏波、直線偏波いずれの場合も開口面から
放射される電波はすべて同一の偏波となり、しかも放射
電力は開口面全体に一様分布となる高性能アンテナとな
る。By arranging the slot arrays in this way, the radio waves radiated from the aperture plane are all the same polarization in both circular polarization and linear polarization, and the radiated power is uniform over the entire aperture plane. It becomes a high-performance antenna that is distributed.
【0031】以上説明したように、本実施例のラジアル
ラインスロットアンテナは、内側部Aは内向進行波アン
テナの条件を満足し、外側部Bは外向進行波アンテナの
条件を満足することになる。つまり、これらを合成した
複合構造ラジアルラインスロットアンテナとなる。よっ
て、図3の2に示すスロットアレーを励振する進行波の
電力分布に対して全開口面からは互いに打消し合うこと
がなく同一の偏波面をもつ電波が放射され、かつ、放射
電力は図3の1に示すように開口面全体に一様分布とな
り高性能アンテナとなる。しかも、周波数帯域端での利
得低下量を一定とすると周波数帯域は2倍となる。As described above, in the radial line slot antenna of this embodiment, the inner portion A satisfies the condition of the inward traveling wave antenna, and the outer portion B satisfies the condition of the outward traveling wave antenna. In other words, it is a composite structure radial line slot antenna that combines these. Therefore, with respect to the power distribution of the traveling wave that excites the slot array shown in 2 of FIG. 3, radio waves having the same polarization plane are radiated from the full aperture plane without canceling each other, and the radiated power is As shown in No. 3-3, it becomes a high-performance antenna with a uniform distribution over the entire aperture surface. Moreover, if the amount of gain reduction at the end of the frequency band is constant, the frequency band is doubled.
【0032】また、本実施例ではアンテナ開口面を二つ
に分割した場合について説明したが、三つ以上に分割し
た場合についても同様に構成することができる。この場
合はさらに広帯域とすることが可能となる。In this embodiment, the case where the antenna aperture plane is divided into two has been described, but the case where the antenna aperture plane is divided into three or more can be similarly configured. In this case, a wider band can be obtained.
【0033】[0033]
【効果】以上説明したように、本発明によればアンテナ
開口面を分割して給電することによって、アレーアンテ
ナを構成する各素子の給電線路長の最長差を縮小し、使
用周波数帯域端での利得低下量が少ない広帯域アンテナ
とすることができる。しかも、マイクロストリップ線路
による給電と異なり損失の少ないラジアル導波路により
構成されているので、広帯域かつ低損失の高性能アンテ
ナとすることができる。As described above, according to the present invention, the longest difference of the feed line length of each element forming the array antenna is reduced by dividing the antenna aperture plane and feeding the power. A wideband antenna with a small amount of gain reduction can be provided. Moreover, unlike the power feeding by the microstrip line, since the radial waveguide has a small loss, a high-performance antenna with a wide band and low loss can be obtained.
【0034】また、開口面の各分割面のスロットアレー
を励振する進行波の向きに応じたスロット配置としてい
るので開口面全面からは互いに打消し合うことがなく同
一の偏波面をもつ電波が放射され、放射電力は開口面全
体に一様分布となる。Further, since the slots are arranged in accordance with the direction of the traveling wave that excites the slot array on each of the division planes of the aperture plane, radio waves having the same polarization plane are radiated from the entire aperture plane without canceling each other. The radiated power has a uniform distribution over the aperture surface.
【0035】さらに、スロットが螺旋上に配置される場
合は、内側部と外側部で前記螺旋の向きを異ならせるこ
とにより、全開口面からは互いに打消し合うことがなく
同一の偏波面をもつ電波が放射され、放射電力は開口面
全体に一様分布となる。Further, when the slots are arranged on a spiral, the spiral directions are made different between the inner part and the outer part, so that the slots do not cancel each other out from the entire aperture plane and have the same polarization plane. Radio waves are radiated, and the radiated power has a uniform distribution over the entire aperture surface.
【図1】本発明の一実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】同実施例の給電電力を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing power supply power of the embodiment.
【図3】アレーアンテナの開口径と放射電力及び給電電
力の関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an aperture diameter of an array antenna and radiated power and fed power.
【図4】本発明のスロット板の一実施例を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the slot plate of the present invention.
【図5】本発明のスロット板の他の実施例を示す図であ
る。FIG. 5 is a view showing another embodiment of the slot plate of the present invention.
【図6】アレーアンテナの利得と周波数帯域の関係を示
す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a gain of an array antenna and a frequency band.
【図7】アレーアンテナの開口径と最大利得および周波
数帯域端利得の関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the aperture diameter of the array antenna and the maximum gain and frequency band edge gain.
【図8】従来のラジアルラインスロットアンテナを示す
図である。FIG. 8 is a diagram showing a conventional radial line slot antenna.
1 スロット板 2 フレ−ム 3 中板 4 凹部 5 給電部 6 遅波回路 7 スペーサ 8 トップローディング部 9 コーナー部 10 電波吸収体 11、12 ペアスロット 1 Slot plate 2 Frame 3 Middle plate 4 Recessed part 5 Feed part 6 Slow wave circuit 7 Spacer 8 Top loading part 9 Corner part 10 Electromagnetic wave absorber 11, 12 Pair slot
Claims (3)
スロット板に対向配置されたフレームとで構成されるラ
ジアル導波路と、このラジアル導波路内に電力を供給す
る給電部とを具備してなるラジアルラインスロットアン
テナにおいて、 周縁から中心方向に向かう進行波が前記スロットを励振
する内向進行波励振部と、中心から周縁方向に向かう進
行波が前記スロットを励振する外向進行波励振部とに分
割する中板が前記ラジアル導波路内に設けられたことを
特徴とする複合構造ラジアルラインスロットアンテナ。1. A radial waveguide comprising a slot plate having a large number of slots and a frame arranged so as to face the slot plate, and a power feeding section for supplying electric power to the radial waveguide. In a radial line slot antenna, a traveling wave traveling from the peripheral edge toward the center is divided into an inward traveling wave excitation portion that excites the slot, and a traveling wave traveling from the center toward the peripheral edge is divided into an outward traveling wave excitation portion that excites the slot. A composite structure radial line slot antenna, wherein an intermediate plate is provided in the radial waveguide.
が、前記内向進行波励振部と、前記外向進行波励振部と
で異なることを特徴とする請求項1に記載の複合構造ラ
ジアルラインスロットアンテナ。2. The composite structure radial line slot antenna according to claim 1, wherein the arrangement of the slot array of the slot plate is different between the inward traveling wave excitation portion and the outward traveling wave excitation portion.
旋の向きが、前記内向進行波励振部と、前記外向進行波
励振部とで異なることを特徴とする請求項1に記載の複
合構造ラジアルラインスロットアンテナ。3. The composite structure radial according to claim 1, wherein the spiral direction in which the slots of the slot plate are arranged is different between the inward traveling wave excitation portion and the outward traveling wave excitation portion. Line slot antenna.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3097607A JP3021752B2 (en) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | Composite structure radial line slot antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3097607A JP3021752B2 (en) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | Composite structure radial line slot antenna |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05206726A true JPH05206726A (en) | 1993-08-13 |
JP3021752B2 JP3021752B2 (en) | 2000-03-15 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP (1) | JP3021752B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004508751A (en) * | 2000-08-27 | 2004-03-18 | レイセオン・カンパニー | Slot antenna with folded cavity on back |
CN103151620A (en) * | 2013-02-04 | 2013-06-12 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | High power microwave radial line slit array antenna |
JP2017506471A (en) * | 2014-02-19 | 2017-03-02 | カイメタ コーポレイション | Dynamic polarization and coupling control for a moving cylindrical feed holographic antenna |
WO2023174110A1 (en) * | 2022-03-17 | 2023-09-21 | 华为技术有限公司 | Waveguide assembly and communication apparatus |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP3097607A patent/JP3021752B2/en not_active Expired - Fee Related
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JP4933020B2 (en) * | 2000-08-27 | 2012-05-16 | レイセオン カンパニー | Slot antenna with folded cavity at the back |
CN103151620A (en) * | 2013-02-04 | 2013-06-12 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | High power microwave radial line slit array antenna |
CN103151620B (en) * | 2013-02-04 | 2014-12-24 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | High power microwave radial line slit array antenna |
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WO2023174110A1 (en) * | 2022-03-17 | 2023-09-21 | 华为技术有限公司 | Waveguide assembly and communication apparatus |
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