JP3042364B2 - 誘電体アンテナ - Google Patents
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- JP3042364B2 JP3042364B2 JP7121745A JP12174595A JP3042364B2 JP 3042364 B2 JP3042364 B2 JP 3042364B2 JP 7121745 A JP7121745 A JP 7121745A JP 12174595 A JP12174595 A JP 12174595A JP 3042364 B2 JP3042364 B2 JP 3042364B2
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- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
- H01Q21/064—Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials
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- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/10—Resonant slot antennas
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- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/28—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave comprising elements constituting electric discontinuities and spaced in direction of wave propagation, e.g. dielectric elements or conductive elements forming artificial dielectric
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- H01Q21/0006—Particular feeding systems
- H01Q21/0037—Particular feeding systems linear waveguide fed arrays
- H01Q21/0068—Dielectric waveguide fed arrays
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- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/2658—Phased-array fed focussing structure
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- Waveguide Aerials (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Waveguides (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車衝突防止装置、
無線伝送装置などに用いられる非放射性誘電体線路(N
RDガイド)を用いた誘電体アンテナに関する。
無線伝送装置などに用いられる非放射性誘電体線路(N
RDガイド)を用いた誘電体アンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】本発明者は、この種の誘電体アンテナに
ついて先に特願平7−1506号として出願をした。こ
の先の出願に係る誘電体アンテナについて、図7〜図1
0を参照して説明する。図7は先の出願に係る誘電体ア
ンテナの展開斜視図、図8は図7の組み立て平面図、図
9は図8のB−B線断面縦方向拡大図、図10は図8に
示す誘電体アンテナに誘電体レンズを取り付けた斜視図
である。
ついて先に特願平7−1506号として出願をした。こ
の先の出願に係る誘電体アンテナについて、図7〜図1
0を参照して説明する。図7は先の出願に係る誘電体ア
ンテナの展開斜視図、図8は図7の組み立て平面図、図
9は図8のB−B線断面縦方向拡大図、図10は図8に
示す誘電体アンテナに誘電体レンズを取り付けた斜視図
である。
【0003】図7から図9において、11は第1面状導
体(裏面導体板)、12は第2面状導体(表面導体板)
である。第1面状導体11と第2面状導体12との間に
は、誘電体ストリップ13と誘電体共振器14とが間隔
をおいて同一方向(図において、X軸方向)に配置され
て挟持されている。誘電体ストリップ13の一端13a
は、導波管、伝送回路(図示せず)に接続され、他端1
3bは開放端を構成している。そして、誘電体共振器1
4上方の第2面状導体12には、誘電体ストリップ13
と同一方向(X軸方向)の1個のスロット12aが形成
されている。なお、誘電体ストリップ13を第1面状導
体11と第2面状導体12とで挟んだ構造はNRDガイ
ドを構成している。
体(裏面導体板)、12は第2面状導体(表面導体板)
である。第1面状導体11と第2面状導体12との間に
は、誘電体ストリップ13と誘電体共振器14とが間隔
をおいて同一方向(図において、X軸方向)に配置され
て挟持されている。誘電体ストリップ13の一端13a
は、導波管、伝送回路(図示せず)に接続され、他端1
3bは開放端を構成している。そして、誘電体共振器1
4上方の第2面状導体12には、誘電体ストリップ13
と同一方向(X軸方向)の1個のスロット12aが形成
されている。なお、誘電体ストリップ13を第1面状導
体11と第2面状導体12とで挟んだ構造はNRDガイ
ドを構成している。
【0004】図8に示す誘電体アンテナのスロット12
a上に、図10に示すように、誘電体レンズ15を設置
して誘電体レンズアンテナを構成している。この誘電体
レンズアンテナにおいて、導波管、伝送回路などから誘
電体ストリップ13に伝送された電磁波は、誘電体スト
リップ13内を、同図においてXZ面の成分を持つ電界
とYZ面の成分を持つ磁界とを生じるLSM(Longitudi
nal Section Magnetic) モードとなって伝播する。そし
て、誘電体ストリップ13と誘電体共振器14とが電磁
界結合し、誘電体共振器14内に誘電体ストリップ13
と同一方向の電界成分を持つHE111 モードが生じる。
そして、誘電体共振器14よりスロット12aを介して
電磁波が放射される。この先出願の誘電体アンテナは、
これを自動車の衝突防止装置に用いた場合には、自動車
の進行方向と直角方向に配置できるため、薄型のレーダ
ーヘッドが実現することになる。
a上に、図10に示すように、誘電体レンズ15を設置
して誘電体レンズアンテナを構成している。この誘電体
レンズアンテナにおいて、導波管、伝送回路などから誘
電体ストリップ13に伝送された電磁波は、誘電体スト
リップ13内を、同図においてXZ面の成分を持つ電界
とYZ面の成分を持つ磁界とを生じるLSM(Longitudi
nal Section Magnetic) モードとなって伝播する。そし
て、誘電体ストリップ13と誘電体共振器14とが電磁
界結合し、誘電体共振器14内に誘電体ストリップ13
と同一方向の電界成分を持つHE111 モードが生じる。
そして、誘電体共振器14よりスロット12aを介して
電磁波が放射される。この先出願の誘電体アンテナは、
これを自動車の衝突防止装置に用いた場合には、自動車
の進行方向と直角方向に配置できるため、薄型のレーダ
ーヘッドが実現することになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先の出
願に係る発明においては、図10に示すように、スロッ
ト12aの上に立てたブロードサイド方向軸(Z軸)を
中心にして、スロット12aの長手方向のYZ面(以
下、H面と略称する)における放射角度は45°以内に
あって問題ないが、長手方向に直交する方向のXZ面
(以下、E面と略称する)における放射角度は±90°
以上と広くなり、誘電体レンズ15をはみでる電磁界成
分、いわゆる、スピルオーバ損が大きくなって、誘電体
レンズアンテナとして効率の低下を招いていた。
願に係る発明においては、図10に示すように、スロッ
ト12aの上に立てたブロードサイド方向軸(Z軸)を
中心にして、スロット12aの長手方向のYZ面(以
下、H面と略称する)における放射角度は45°以内に
あって問題ないが、長手方向に直交する方向のXZ面
(以下、E面と略称する)における放射角度は±90°
以上と広くなり、誘電体レンズ15をはみでる電磁界成
分、いわゆる、スピルオーバ損が大きくなって、誘電体
レンズアンテナとして効率の低下を招いていた。
【0006】したがって、本発明は、電磁波の放射を所
望の角度に設定可能な誘電体アンテナを提供することを
目的とする。
望の角度に設定可能な誘電体アンテナを提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、第1面状導体と第2面状導体とで誘電体
ストリップを挟んだ構造の非放射性誘電体線路を使用す
る誘電体アンテナにおいて、前記誘電体ストリップの延
長線上で、第1面状導体と第2面状導体との間に一つ以
上の誘電体共振器を配置し、該誘電体共振器の上方およ
び近傍の第2面状導体に、複数個の略平行なスロットが
前記誘電体共振器に対し点対称に配置されていることを
特徴とする。
成するために、第1面状導体と第2面状導体とで誘電体
ストリップを挟んだ構造の非放射性誘電体線路を使用す
る誘電体アンテナにおいて、前記誘電体ストリップの延
長線上で、第1面状導体と第2面状導体との間に一つ以
上の誘電体共振器を配置し、該誘電体共振器の上方およ
び近傍の第2面状導体に、複数個の略平行なスロットが
前記誘電体共振器に対し点対称に配置されていることを
特徴とする。
【0008】また、本発明は、第1面状導体と第2面状
導体とで誘電体ストリップを挟んだ構造の非放射性誘電
体線路を使用する誘電体アンテナにおいて、前記誘電体
ストリップの延長線上で、第1面状導体と第2面状導体
との間に一つ以上の誘電体共振器を配置し、該誘電体共
振器の上方および近傍の第2面状導体に、複数個の略平
行なスロットが誘電体ストリップの中心線に対し線対称
に配置されていることを特徴とする。
導体とで誘電体ストリップを挟んだ構造の非放射性誘電
体線路を使用する誘電体アンテナにおいて、前記誘電体
ストリップの延長線上で、第1面状導体と第2面状導体
との間に一つ以上の誘電体共振器を配置し、該誘電体共
振器の上方および近傍の第2面状導体に、複数個の略平
行なスロットが誘電体ストリップの中心線に対し線対称
に配置されていることを特徴とする。
【0009】また、本発明は、前記第2面状導体のスロ
ットの上方に誘電体レンズを設置したことを特徴とす
る。
ットの上方に誘電体レンズを設置したことを特徴とす
る。
【0010】
【作用】本発明は、誘電体共振器上の第2面状導体に、
複数個のスロットを併設しているので、スロットのE面
方向の実効開口面積が広くなり、放射角度が狭くなって
アンテナ利得が向上する。また、同時に、スロットと誘
電体共振器との結合が強くなるため、アンテナ効率が向
上する。
複数個のスロットを併設しているので、スロットのE面
方向の実効開口面積が広くなり、放射角度が狭くなって
アンテナ利得が向上する。また、同時に、スロットと誘
電体共振器との結合が強くなるため、アンテナ効率が向
上する。
【0011】また、本発明は、誘電体ストリップと誘電
体共振器との間に、一つ以上の別の誘電体共振器を配置
した場合には、スプリアスに対するフィルタ効果が改善
され、また、フィルタの広帯域化が図られる。
体共振器との間に、一つ以上の別の誘電体共振器を配置
した場合には、スプリアスに対するフィルタ効果が改善
され、また、フィルタの広帯域化が図られる。
【0012】さらに、スロット上に誘電体レンズを配置
することにより、電磁波をスロット付近に集中させ、高
利得の誘電体アンテナを得ることができる。
することにより、電磁波をスロット付近に集中させ、高
利得の誘電体アンテナを得ることができる。
【0013】
【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。図1は本発明の誘電体アンテナの第1実
施例の展開斜視図、図2は図1の組み立て平面図、図3
は図2のA−A断面縦方向拡大図である。これらの図に
おいて、1は第1面状導体(裏面導体板)、2は第2面
状導体(表面導体板)である。第1面状導体1と第2面
状導体2との間には、誘電体ストリップ3と誘電体共振
器4とが間隔をおいて同一方向(図において、X軸方
向)に挟持されている。そして、誘電体共振器4の上方
の第2面状導体2には、二つの長方形のスロット2a、
2bが、誘電体ストリップ3の中心線に対しそれぞれ平
行かつ線対称に設けられている。スロット2a、2b
は、誘電体共振器4の両側の円弧上に配置されている。
して説明する。図1は本発明の誘電体アンテナの第1実
施例の展開斜視図、図2は図1の組み立て平面図、図3
は図2のA−A断面縦方向拡大図である。これらの図に
おいて、1は第1面状導体(裏面導体板)、2は第2面
状導体(表面導体板)である。第1面状導体1と第2面
状導体2との間には、誘電体ストリップ3と誘電体共振
器4とが間隔をおいて同一方向(図において、X軸方
向)に挟持されている。そして、誘電体共振器4の上方
の第2面状導体2には、二つの長方形のスロット2a、
2bが、誘電体ストリップ3の中心線に対しそれぞれ平
行かつ線対称に設けられている。スロット2a、2b
は、誘電体共振器4の両側の円弧上に配置されている。
【0014】誘電体ストリップ3の一端3aは、導波
管、伝送回路(図示せず)に接続され、他端3bは開放
端を構成している。なお、誘電体ストリップ3を第1面
状導体1と第2面状導体2とで挟んだ構造はNRDガイ
ドを構成している。
管、伝送回路(図示せず)に接続され、他端3bは開放
端を構成している。なお、誘電体ストリップ3を第1面
状導体1と第2面状導体2とで挟んだ構造はNRDガイ
ドを構成している。
【0015】つぎに、本実施例の動作について説明す
る。導波管、伝送回路などから誘電体ストリップ3に伝
送された電磁波は、誘電体ストリップ3内を、図1にお
いてYZ面の成分を持つ電界とH面の成分を持つ磁界と
を生じるLSM(LongitudinalSection Magnetic) モー
ドで伝播する。そして、誘電体ストリップ3と誘電体共
振器4とが電磁界結合し、誘電体共振器14内に誘電体
ストリップ3と同一方向の電界成分を持つHE111 モー
ドが生じる。そして、誘電体共振器4よりスロット2
a、2bを介して電磁波が放射される。
る。導波管、伝送回路などから誘電体ストリップ3に伝
送された電磁波は、誘電体ストリップ3内を、図1にお
いてYZ面の成分を持つ電界とH面の成分を持つ磁界と
を生じるLSM(LongitudinalSection Magnetic) モー
ドで伝播する。そして、誘電体ストリップ3と誘電体共
振器4とが電磁界結合し、誘電体共振器14内に誘電体
ストリップ3と同一方向の電界成分を持つHE111 モー
ドが生じる。そして、誘電体共振器4よりスロット2
a、2bを介して電磁波が放射される。
【0016】本実施例は、二つのスロット2a、2b
を、第2面状導体2に誘電体ストリップ3の中心線に対
しそれぞれ平行かつ線対称に設けているので、E面(図
1において、YZ面)の実効開口面積が広くなり、放射
角度が鋭くなる。
を、第2面状導体2に誘電体ストリップ3の中心線に対
しそれぞれ平行かつ線対称に設けているので、E面(図
1において、YZ面)の実効開口面積が広くなり、放射
角度が鋭くなる。
【0017】つぎに、本発明の第2実施例について図4
を参照して説明する。本実施例は、第1実施例に対し、
誘電体ストリップ3と誘電体共振器4との間に、もう一
つの誘電体共振器4aを配置したものである。他の構造
は第1実施例と同様なので同一番号を付して、その説明
を省略する。
を参照して説明する。本実施例は、第1実施例に対し、
誘電体ストリップ3と誘電体共振器4との間に、もう一
つの誘電体共振器4aを配置したものである。他の構造
は第1実施例と同様なので同一番号を付して、その説明
を省略する。
【0018】本実施例は、もう一つの誘電体共振器4a
を追加したことにより、フィルタ効果が向上して高周波
などの不要輻射の電波を遮断したり、また、フィルタの
通過帯域の広帯域化を図ることができる。
を追加したことにより、フィルタ効果が向上して高周波
などの不要輻射の電波を遮断したり、また、フィルタの
通過帯域の広帯域化を図ることができる。
【0019】つぎに、本発明の第3実施例について図5
を参照して説明する。本実施例は、第1実施例の誘電体
アンテナを筐体6に収納し、スロット2a、2b上に誘
電体レンズ5を設置して、放射電磁波の指向性と利得を
向上したものである。本実施例においては、スロット2
a、2bの各スロット幅および間隔を調整し、スロット
2a、2bのE面方向の電磁波の放射角度を適宜の値に
設定し、スロット2a、2bからの放射電磁波が誘電体
レンズ5に放射するようにする。
を参照して説明する。本実施例は、第1実施例の誘電体
アンテナを筐体6に収納し、スロット2a、2b上に誘
電体レンズ5を設置して、放射電磁波の指向性と利得を
向上したものである。本実施例においては、スロット2
a、2bの各スロット幅および間隔を調整し、スロット
2a、2bのE面方向の電磁波の放射角度を適宜の値に
設定し、スロット2a、2bからの放射電磁波が誘電体
レンズ5に放射するようにする。
【0020】上記各実施例においては、スロット2a、
2bを、誘電体ストリップ4の中心線に対し、平行かつ
線対称に配置した場合について説明したが、図6Aにス
ロット2c、2dとして示すように、誘電体ストリップ
3の中心線に対し、不平行なものでもよい。スロットの
配置に関しては、一般的には複数個の略平行なスロット
が誘電体共振器4の略中心を中心として点対称に配置さ
れておればよい。図6Bはスロット2a、2bの外側
に、これらのスロット2a、2bと略平行な別のスロッ
ト2e、2fを設けたものである。このように、スロッ
トの数を4個にすると前記E面方向の放射角度をさらに
狭くすることができる。
2bを、誘電体ストリップ4の中心線に対し、平行かつ
線対称に配置した場合について説明したが、図6Aにス
ロット2c、2dとして示すように、誘電体ストリップ
3の中心線に対し、不平行なものでもよい。スロットの
配置に関しては、一般的には複数個の略平行なスロット
が誘電体共振器4の略中心を中心として点対称に配置さ
れておればよい。図6Bはスロット2a、2bの外側
に、これらのスロット2a、2bと略平行な別のスロッ
ト2e、2fを設けたものである。このように、スロッ
トの数を4個にすると前記E面方向の放射角度をさらに
狭くすることができる。
【0021】つぎに、本発明の具体例について説明す
る。なお、比較のために、従来例の場合も例示する。条
件は下記表の通りである。
る。なお、比較のために、従来例の場合も例示する。条
件は下記表の通りである。
【0022】
【表1】
【0023】上記具体例において測定した一次放射器の
E面方向の放射指向パターンを、図11(本発明)と図
12(従来例)に示す。これらの図11および図12か
ら、スロットを2個有する本発明の方が、スロットを1
個有する従来例に比べて、E面方向の指向性が鋭くなっ
ていることが理解できる。即ち、本発明の図11におい
ては、E面における主ビームの10dB落ちの放射角度
が、主ビームの中心から±45゜であるのに対し、従来
例の図12においては、放射角度が±110゜である。
また、本発明のアンテナ効率は44%であるのに対し、
従来例のアンテナ効率は30%である。アンテナ効率に
おいても、本発明の方が従来例に比べて約10%以上改
善されている。なお、ここにアンテナ効率とは、指向パ
ターンから計算される指向性利得に対する実験値利得の
比で現される。
E面方向の放射指向パターンを、図11(本発明)と図
12(従来例)に示す。これらの図11および図12か
ら、スロットを2個有する本発明の方が、スロットを1
個有する従来例に比べて、E面方向の指向性が鋭くなっ
ていることが理解できる。即ち、本発明の図11におい
ては、E面における主ビームの10dB落ちの放射角度
が、主ビームの中心から±45゜であるのに対し、従来
例の図12においては、放射角度が±110゜である。
また、本発明のアンテナ効率は44%であるのに対し、
従来例のアンテナ効率は30%である。アンテナ効率に
おいても、本発明の方が従来例に比べて約10%以上改
善されている。なお、ここにアンテナ効率とは、指向パ
ターンから計算される指向性利得に対する実験値利得の
比で現される。
【0024】
【発明の効果】本発明は、電磁界を放射する誘電体共振
器上の面状導体に複数個のスロットを設けるので、スロ
ットのE面方向の実効開口面積が広くなり、放射角度が
狭くなってアンテナ利得が向上する。また、スロットと
誘電体共振器との結合が強くなるので、アンテナ放射効
率が向上する。スロットの個数および間隔を調整するこ
とにより、所定の放射角度を有する誘電体アンテナを得
ることができる。
器上の面状導体に複数個のスロットを設けるので、スロ
ットのE面方向の実効開口面積が広くなり、放射角度が
狭くなってアンテナ利得が向上する。また、スロットと
誘電体共振器との結合が強くなるので、アンテナ放射効
率が向上する。スロットの個数および間隔を調整するこ
とにより、所定の放射角度を有する誘電体アンテナを得
ることができる。
【0025】誘電体ストリップと誘電体共振器との間
に、一つ以上の誘電体共振器を配置した場合には、フィ
ルタのスカート特性が改善されてスプリアスに対するフ
ィルタ効果が改善され、他のシステムに対する影響を防
ぐことができる。また、通過帯域の広帯域化も図ること
ができる。
に、一つ以上の誘電体共振器を配置した場合には、フィ
ルタのスカート特性が改善されてスプリアスに対するフ
ィルタ効果が改善され、他のシステムに対する影響を防
ぐことができる。また、通過帯域の広帯域化も図ること
ができる。
【0026】更に、誘電体レンズを使用することによ
り、高利得のアンテナを得ることができる。
り、高利得のアンテナを得ることができる。
【図1】 本発明の誘電体アンテナの一実施例の展開斜
視図
視図
【図2】 図1の組み立て平面図
【図3】 図2のA−A線断面縦方向拡大図
【図4】 本発明の誘電体アンテナの他の実施の平面図
【図5】 本発明の誘電体アンテナの更に他の実施例の
斜視図
斜視図
【図6】 本発明の誘電体アンテナにおけるスロットの
他の変形例を示す図
他の変形例を示す図
【図7】 従来アンテナの展開斜視図
【図8】 図7の組み立て平面図
【図9】 図8のB−B線断面縦方向拡大図
【図10】 従来アンテナに誘電体レンズを取り付けた
斜視図
斜視図
【図11】 本発明におけるスロットのE面方向の放射
指向パターン図
指向パターン図
【図12】 従来例におけるスロットのE面方向の放射
指向パターン図
指向パターン図
1 第1面状導体 2 第2面状導体 2a、2b、2c、2d スロット 3 誘電体ストリップ 4 誘電体共振器 5 誘電体レンズ 6 筐体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 13/10 - 13/18 H01P 3/16 H01P 7/10 WPI(DIALOG) JICSTファイル(JOIS)
Claims (3)
- 【請求項1】 第1面状導体と第2面状導体とで誘電体
ストリップを挟んだ構造の非放射性誘電体線路を使用す
る誘電体アンテナにおいて、 前記誘電体ストリップの延長線上で、第1面状導体と第
2面状導体との間に一つ以上の誘電体共振器を配置し、
該誘電体共振器の上方および近傍の第2面状導体に、複
数個の略平行なスロットが前記誘電体共振器に対し点対
称に配置されていることを特徴とする誘電体アンテナ。 - 【請求項2】 第1面状導体と第2面状導体とで誘電体
ストリップを挟んだ構造の非放射性誘電体線路を使用す
る誘電体アンテナにおいて、 前記誘電体ストリップの延長線上で、第1面状導体と第
2面状導体との間に一つ以上の誘電体共振器を配置し、
該誘電体共振器の上方および近傍の第2面状導体に、複
数個の略平行なスロットが誘電体ストリップの中心線に
対し線対称に配置されていることを特徴とする誘電体ア
ンテナ。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の誘電体ア
ンテナの前記第2面状導体のスロットの上方に誘電体レ
ンズを設置したことを特徴とする誘電体アンテナ。
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