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JPH03219706A - Planer antenna - Google Patents

Planer antenna

Info

Publication number
JPH03219706A
JPH03219706A JP2018480A JP1848090A JPH03219706A JP H03219706 A JPH03219706 A JP H03219706A JP 2018480 A JP2018480 A JP 2018480A JP 1848090 A JP1848090 A JP 1848090A JP H03219706 A JPH03219706 A JP H03219706A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
slot
radial
phase adjustment
radio wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018480A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naohisa Goto
尚久 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RAJIARU ANTENNA KENKYUSHO KK
Original Assignee
RAJIARU ANTENNA KENKYUSHO KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RAJIARU ANTENNA KENKYUSHO KK filed Critical RAJIARU ANTENNA KENKYUSHO KK
Priority to JP2018480A priority Critical patent/JPH03219706A/en
Priority to GB9017253A priority patent/GB2235590B/en
Priority to CA002023544A priority patent/CA2023544C/en
Priority to FR9010484A priority patent/FR2651608B1/en
Priority to KR1019900012877A priority patent/KR930010833B1/en
Priority to DE4026432A priority patent/DE4026432C2/en
Publication of JPH03219706A publication Critical patent/JPH03219706A/en
Priority to US07/793,314 priority patent/US5175561A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

PURPOSE:To realize a planer antenna of single layer structure with high utilization efficiency by providing a ring shaped termination lot to a termination section of a radial guide path and providing a phase adjustment member giving a prescribed phase quantity in response to a circumferential angle in the vicinity of the termination section. CONSTITUTION:A ring shaped disk 44 is arranged to an outside of an outer circumferential ridge of an upper plate 40 at a prescribed interval. An opening formed between an inner circumferential ridge of the disk 44 and an outer circumferential ridge 44 of an upper plate 40 forms a termination slot 32. Then a phase adjustment member 34 giving a prescribed phase quantity in response to the circumferential angle is provided in the vicinity of the termination section in the radial guide path. The width of the member 34, i.e., a radio wave propagation distance varies with the circumferential direction and in order to avoid the reflection of the radio wave, an angle of, e.g. 45 deg. is selected to the radio wave travelling direction. Moreover, a reflecting member 50 guiding the radio wave in the direction of the slot 32 is provided to the termination part in the radial direction of a radial guide path formed by an upper plate 40 and a lower plate 42. The inner side face of the ring member of the reflecting member 50 is tilted by nearly 45 deg. to reduce the reflection toward the center.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、平面アンテナに関し、より具体的には、ラジ
アル・ライン・スロット・アンテナと呼ばれ、軸対称モ
ート励振される平面アンテナに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a planar antenna, and more specifically to a planar antenna called a radial line slot antenna that is excited by an axially symmetrical mote.

[従来の技術] ラジアル・ライン・スロット・アンテナに関しては、種
々の文献(例えば、笹沢英生、安藤真、後藤尚久[ラジ
アルラインスロットアンテナ配置と能率の向上」電子通
信学会信学技報、AP86−106)や、特許出願公開
昭和57−87603号、6〇−199201号、60
−199202号、60−199203号、60−20
0602号、平成1−46305号なとに記載されてい
る。
[Prior art] Regarding radial line slot antennas, there are various documents (for example, Hideo Sasazawa, Makoto Ando, Naohisa Goto [Radial line slot antenna arrangement and efficiency improvement] Institute of Electronics and Communication Engineers IEICE Technical Report, AP86- 106), patent application publication No. 57-87603, 60-199201, 60
-199202, 60-199203, 60-20
No. 0602 and No. 1-46305.

これらに記載されている軸対称モード励振の平面アンテ
ナは、専ら2つの伝搬層を具備する2層構造であった。
The axially symmetric mode excitation planar antennas described in these publications had a two-layer structure exclusively comprising two propagation layers.

即ち、給電源からの電波を下伝搬層の中央に供給して下
伝搬層を半径方向外側に伝搬させ、その外端で上伝搬層
に導き、上伝搬層内を中心に向けて伝搬させ、上伝搬層
での伝搬過程て多数の放射スロットにより電波を放射さ
せるようにしていた。その放射スロットの配置により円
偏波、直線偏波か決定されていた。このような2層構造
は、アンテナ面に沿った面内で半径rに対して一様に近
い開口電力分布を理論的に得やすいという利点があるが
、2層構造であるがゆえに、製造か困難であるという欠
点がある。
That is, a radio wave from a power source is supplied to the center of the lower propagation layer, propagated through the lower propagation layer radially outward, guided to the upper propagation layer at the outer end, and propagated within the upper propagation layer toward the center. During the propagation process in the upper propagation layer, radio waves were radiated through a large number of radiation slots. Circular polarization or linear polarization was determined by the arrangement of the radiation slots. Such a two-layer structure has the advantage that it is theoretically easy to obtain an aperture power distribution that is close to uniform with respect to the radius r in a plane along the antenna surface, but because it is a two-layer structure, it is difficult to manufacture. The disadvantage is that it is difficult.

これに対して、本出願の発明者は、先に1層構造の平面
アンテナを提案した(平成1年特許願第214318号
)。この特許願に開示された平面アンテナを簡単に説明
する。第4図はその正面図を示し、第5図は第4図のA
−A線における断面図を示す。
In response to this, the inventor of the present application previously proposed a planar antenna with a single layer structure (Patent Application No. 214318 of 1999). The planar antenna disclosed in this patent application will be briefly explained. Figure 4 shows its front view, and Figure 5 shows A in Figure 4.
-A cross-sectional view along line A is shown.

この1層構造の平面アンテナ10では、所定間隔だけ離
れた円形の導電性上板(放射板)12と、同じく円形の
導電性下板14とにより軸対称モード伝搬のラジアル導
波路を形成し、下板12の中心に同軸ケーブル16を接
続して、同軸ケーブル16から当該ラジアル導波路に送
信電波を供給する。上板12の内面(下板14に向いた
面)の中央部分には、同軸ケーブル16からの送信電波
を半径方向外側に向ける整合反射体18が取り付けられ
ている。
In this one-layer structure planar antenna 10, a circular conductive upper plate (radiation plate) 12 and a circular conductive lower plate 14 separated by a predetermined interval form a radial waveguide for axisymmetric mode propagation. A coaxial cable 16 is connected to the center of the lower plate 12, and a transmission radio wave is supplied from the coaxial cable 16 to the radial waveguide. A matching reflector 18 is attached to the center of the inner surface of the upper plate 12 (the surface facing the lower plate 14) to direct the transmitted radio waves from the coaxial cable 16 outward in the radial direction.

上板12には、空間的及び電気的に直交するように配置
された2つの放射スロット(受信の場合も総称して結合
スロットと呼ぶ。)2OA、20Bを対として、このよ
うな放射スロット対20をスパイラル線に沿って多数配
置しである。参考のため、このスパイラル線を第4図に
破線で図示した。このように配置すると、アンテナ正面
で円偏波が得られることが分かつている(上記文献参照
)。また、放射スロット2OA、20Bの諸パラメータ
、具体的には放射スロット2OA、20Bの長さ及び半
径方向に隣接する放射スロット対20の距離Sr、周方
向間隔Sa、導波路の厚み(即ち、板12.14間の間
隔)なとを調節することにより、開口面電界分布の一様
性を保ちつつ、ラジアル導波路外との結合係数αを調節
できる。つまり、多数の放射スロット2OA、20Bは
、様な開口分布を得ることができように配置される。
The upper plate 12 has a pair of radiation slots 2OA and 20B arranged so as to be spatially and electrically orthogonal (also in the case of reception, collectively referred to as coupling slots). 20 are arranged in large numbers along a spiral line. For reference, this spiral line is shown as a broken line in FIG. It is known that when arranged in this way, circularly polarized waves can be obtained in front of the antenna (see the above-mentioned literature). In addition, various parameters of the radiation slots 2OA and 20B, specifically the lengths of the radiation slots 2OA and 20B, the distance Sr between the radially adjacent pairs of radiation slots 20, the circumferential spacing Sa, the thickness of the waveguide (i.e., the plate By adjusting the spacing between 12 and 14), the coupling coefficient α with the outside of the radial waveguide can be adjusted while maintaining the uniformity of the aperture surface electric field distribution. That is, the large number of radiation slots 2OA and 20B are arranged so that various aperture distributions can be obtained.

同特許願ではまた、中央から外周に向かって給電電波が
伝搬する過程で正面に放射されずに残る電波も、残らず
アンテナ正面に放射するために、ラジアル導波路の外周
終端部分に、伝搬電波を正面方向に向ける反射(誘導)
材22を配置し、上板12には、反射材22により誘導
された電波を外部に放射するためのスパイラル状のスロ
ット24を設けた。但し、スロット24による放射電波
も、スロット対20による放射電波と同相にする必要が
あるので、スロット24を、スロット対20のスパイラ
ル線に沿って延びるスロットとした。
In the same patent application, in order to radiate all the radio waves that are not radiated to the front during the process of the feeding radio waves propagating from the center to the outer periphery to the front of the antenna, the propagating radio waves are Reflection (guidance) that directs the
The upper plate 12 is provided with a spiral slot 24 for radiating radio waves guided by the reflective material 22 to the outside. However, since it is necessary that the radio waves radiated by the slot 24 be in phase with the radio waves radiated by the slot pair 20, the slot 24 is a slot extending along the spiral line of the slot pair 20.

[発明か解決しようとする課題] 上記のような、終端部に位置するスロット24(以下、
これを終端スロットと呼ぶ。)は電波の有効利用の点て
有益である。しかし、アンテナ面において終端スロット
24の外側部分はアンテナとしては何等の寄与もなく、
無駄な面積になっている。
[Problem to be solved by the invention] As described above, the slot 24 (hereinafter referred to as
This is called a terminal slot. ) is beneficial in terms of effective use of radio waves. However, in the antenna plane, the outer part of the terminal slot 24 does not make any contribution as an antenna.
It's a wasted area.

第6図は、アンテナ正面を2軸とする円筒座標系(r、
  θ、2)のr−θ面(即ち、アンテナ面)における
放射スロット対20及び終端スロット24の配置図を示
す。第6図から分かるように、放射スロット対20は周
方向角度θに比例する半径位置に配置され、半径rの方
向に対して2πの周期性を具備する基準線に沿って配置
される。終端スロット24も周方向角度θに比例する半
径位置を占める。平面アンテナ10の上板12を半径a
の円板で形成した場合、第6図で斜線を施した部分の面
積ΔSは、アンテナとして作用せず、無駄な部分となる
。例えば12GHz(波長25mm)の場合、ΔSの占
有割合ΔS/S (但し、S = πa 2)は、直径
が40cmの場合で11.8%、直径が50cmの場合
で95%、直径か60cmの場合で8%にもなる。
Figure 6 shows a cylindrical coordinate system (r,
2) shows the arrangement of the radiation slot pair 20 and the termination slot 24 in the r-θ plane (i.e., the antenna plane). As can be seen from FIG. 6, the radial slot pair 20 is arranged at a radial position proportional to the circumferential angle θ, and is arranged along a reference line having a periodicity of 2π in the direction of the radius r. The terminal slot 24 also occupies a radial position proportional to the circumferential angle θ. The radius of the upper plate 12 of the planar antenna 10 is a
When the antenna is formed of a disk, the area ΔS of the shaded portion in FIG. 6 does not function as an antenna and becomes a wasted portion. For example, in the case of 12 GHz (wavelength 25 mm), the occupation ratio of ΔS ΔS/S (where S = πa 2) is 11.8% when the diameter is 40 cm, 95% when the diameter is 50 cm, and 95% when the diameter is 60 cm. In some cases, it can reach 8%.

そこで本発明は、このような無駄な部分ΔSが生じない
平面アンテナを提示することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a planar antenna that does not generate such a wasteful portion ΔS.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る平面アンテナは、ラジアル導波路の一面に
円偏波用の多数の電波結合スロットを具備する1層構造
の平面アンテナであって、当該ラジアル導波路の終端部
にリング状の終端スロットを設け、当該ラジアル導波路
内でその終端部近傍に、周方向角度に応じた所定の位相
量を与える位相調整部材を設けたである。
[Means for Solving the Problems] A planar antenna according to the present invention is a planar antenna with a single layer structure that includes a large number of radio wave coupling slots for circularly polarized waves on one side of a radial waveguide, A ring-shaped terminal slot is provided at the terminal end of the radial waveguide, and a phase adjustment member is provided near the terminal end within the radial waveguide to provide a predetermined phase amount depending on the circumferential angle.

また、ラジアル導波路が、半径方向で中心から見て第1
の等価誘電率を第1の導波路領域、第2の等価誘電率の
第2の導波領域及び第3の等価誘電率の第3の導波領域
の少なくとも3つの導波領域を具備し、当該第2の等価
誘電率が当該第1の等価誘電率より大きく、当該第2の
導波領域が、周方向角度に応じた所定の位相量を伝搬電
波に与えるようにしである。第1の導波領域と第2の導
波領域との間、及び第2の導波領域と第3の導波領域と
の間のそれぞれに、整合領域を設けるのか好ましい。
In addition, the radial waveguide is the first one when viewed from the center in the radial direction.
comprising at least three waveguide regions, a first waveguide region having an equivalent permittivity of , a second waveguide region having a second equivalent permittivity, and a third waveguide region having a third equivalent permittivity; The second equivalent dielectric constant is larger than the first equivalent dielectric constant, and the second waveguide region gives a predetermined phase amount to the propagating radio wave depending on the circumferential angle. Preferably, matching regions are provided between the first waveguide region and the second waveguide region and between the second waveguide region and the third waveguide region.

[作用] 上記位相調整部材により、ラジアル導波路の終端部分で
、周方向角度に応じて電波の位相速度を調整する。送信
の場合、この位相調整により、位相調整部材の出射位置
では、同心円上の各周方向角度で電波が円偏波の位相に
なる。従って、終端スロットにより上記電波結合スロッ
トと位相整合した円偏波を送信又は受信できる。終端ス
ロットがリング状でよく、実質的には円形でよいので、
その外側に無駄な平面部分を設けなくてよくなる。
[Function] The phase adjustment member adjusts the phase velocity of the radio wave at the end portion of the radial waveguide according to the circumferential angle. In the case of transmission, this phase adjustment causes the radio waves to have a circularly polarized phase at each circumferential angle on the concentric circle at the output position of the phase adjustment member. Therefore, the terminal slot can transmit or receive circularly polarized waves whose phase is matched with the radio wave coupling slot. Since the terminal slot may be ring-shaped or substantially circular,
There is no need to provide unnecessary flat parts on the outside.

[実施例コ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。 なお
、本明細書に添付した図面は、理解を容易にするために
幾分誇張して作図されており、縦横の関係は必ずしも正
確ではない。
[Embodiment] The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the drawings attached to this specification are drawn in a somewhat exaggerated manner for ease of understanding, and the vertical and horizontal relationships are not necessarily accurate.

先ず、本発明の基本的な考え方を説明する。従来例(第
4図、第5図及び第6図)において、終端スロット24
が、放射スロット対20の位置を規定するスパイラル線
(基準線)の延長線に沿って延びるのは、終端スロット
24による放射電波が、スロット対20による放射電波
と同じ位相になるようにするためである。従って、例え
ば、終端スロット24の内側に位相速度を調整する誘電
体材料を配置すれば、終端スロット24の半径方向の伸
びを抑制でき、平面アンテナの半径aを小さくできるこ
とになる。
First, the basic idea of the present invention will be explained. In the conventional example (FIGS. 4, 5, and 6), the terminal slot 24
is extended along the extension line of the spiral line (reference line) that defines the position of the radiation slot pair 20 so that the radio waves radiated by the terminal slot 24 are in the same phase as the radio waves radiated by the slot pair 20. It is. Therefore, for example, by arranging a dielectric material that adjusts the phase velocity inside the terminal slot 24, the extension of the terminal slot 24 in the radial direction can be suppressed, and the radius a of the planar antenna can be reduced.

例えば、第8図に示すように、終端スロット24より内
側にあって半径a−λから半径aの範囲の部分に、周方
向角度に応じて電波伝搬距離が変化する誘電体材料から
なる位相調整材28を埋め込む。λは波長である。この
位相調整材28の比誘電率をε、とすると、終端スロッ
ト24の外側部分の面積ΔSは、下記式で与えられる。
For example, as shown in FIG. 8, a phase adjustment made of a dielectric material whose radio wave propagation distance changes depending on the circumferential angle is located inside the terminal slot 24 and ranges from radius a-λ to radius a. Embed the material 28. λ is the wavelength. If the relative dielectric constant of this phase adjustment material 28 is ε, then the area ΔS of the outer portion of the terminal slot 24 is given by the following formula.

ΔS= (πa” −yr (a−λg)”)/2a 
        2a 但し、 λg=λ/fε2 アンテナの面積S (=πa2)に対するΔSの割合Δ
S/Sは、比誘電率ε1に対して第9図のように変化す
る。これから、位相調整材28として比誘電率ε2の高
い誘電体材料を使用することにより、ΔSの面積割合を
小さくできることか分かる。
ΔS= (πa"-yr (a-λg)")/2a
2a However, λg=λ/fε2 Ratio of ΔS to antenna area S (=πa2) Δ
S/S changes as shown in FIG. 9 with respect to the dielectric constant ε1. From this, it can be seen that by using a dielectric material with a high relative permittivity ε2 as the phase adjustment material 28, the area ratio of ΔS can be reduced.

しかし、単に、第8図のように周方向角度θに応じて電
波伝搬距離の変化する誘電体材料28を終端スロット2
4の内側に配置するだけでは、ΔSをセロに、即ち終端
スロット24を円形にすることはできない。
However, as shown in FIG.
4, it is not possible to make ΔS zero, that is, to make the terminal slot 24 circular.

そこで本発明では逆に、終端スロットを先ず円形とし、
このような円形の終端スロットでも放射スロット対によ
る放射電波と同位相になるように、周方向角度θ方向で
電波伝搬距離の変化する誘電体材料を配置する。終端ス
ロットを先ず円形に決定すると、このような位相調整用
の誘電体材料はラジアル導波路内で放射スロット対の下
部にも位置するようになる。そこで放射スロット対の位
置も、位相調整用の誘電体材料による位相変化量に応じ
て調整する。
Therefore, in the present invention, on the contrary, the terminal slot is first made circular, and
A dielectric material whose radio wave propagation distance changes in the circumferential angle θ direction is arranged so that even such a circular terminal slot has the same phase as the radio waves radiated by the pair of radiation slots. If the termination slot is first determined to be circular, such a phase adjustment dielectric material will also be located below the pair of radiating slots in the radial waveguide. Therefore, the positions of the radiation slot pairs are also adjusted according to the amount of phase change caused by the dielectric material for phase adjustment.

第1図は、このような位相調整材として比誘電率ε、が
4の誘電体材料を用いた場合の一実施例のr−θ面のス
ロット配置図である。30は従来例(第4図)に図示し
た放射スロット対20と同様に2つの放射スロットを対
として持つ放射スロット対であり、最外周の放射スロッ
ト対30を除いては、第4図と同様の形状に設計され配
置されている。32は放射スロット対30で放射されな
かった電波を放射する終端スロットであり、内径aのリ
ング状開口である。
FIG. 1 is a slot arrangement diagram in the r-θ plane of an example in which a dielectric material having a relative dielectric constant ε of 4 is used as such a phase adjustment material. 30 is a radiating slot pair having two radiating slots as a pair, similar to the radiating slot pair 20 shown in the conventional example (FIG. 4); except for the outermost radiating slot pair 30, the structure is the same as that in FIG. 4. It is designed and arranged in the shape of 32 is a terminal slot that radiates radio waves not radiated by the radiation slot pair 30, and is a ring-shaped opening with an inner diameter a.

また、34は上述の位相調整材(但し、比誘電率ε1=
4)である。この位相調整材34は、終端スロット32
より2πだけ内側、即ち半径(a−λ)の位置から終端
スロット32(即ち、半径aの位置)までの範囲で、周
方向角度θがゼロの位置では電波伝搬距離、即ち幅がゼ
ロであり、周方向角度θが360度の位置では幅がλと
なるように、幅が連続的に変化している。
Moreover, 34 is the above-mentioned phase adjustment material (however, relative permittivity ε1=
4). This phase adjustment material 34 is connected to the terminal slot 32
The radio wave propagation distance, that is, the width, is zero at the position where the circumferential angle θ is zero in the range from the position of the radius (a-λ) to the terminal slot 32 (that is, the position of the radius a) by 2π inside from the , the width changes continuously so that the width becomes λ at a position where the circumferential angle θ is 360 degrees.

最外周の1周分の放射スロット対3oは、終端スロット
32より2πだけ内側の基準線(スパイラル線)に沿っ
て位置し、また、より内側の放射スロット対30を規定
する基準線(スパイラル線)より2πだけ外側に位置し
なければならない。また、位相調整材34の比誘電率ε
、が4であり、その部分での波長λgは、 λg;λ/「ε、=λ/2       (2)である
から、最外周の放射スロット対30は、周方向角度θが
ゼロの位置で半径a−λ、周方向角度θが360度の位
置で半径a−λ/2となるスパイラル線上に配置すれば
、上記位相条件を満たすことになる。位相調整材34が
第1図に図示するような位置及び幅を有し、且つその比
誘電率ε7が4であることから、最外周の1周分の放射
スロット対30の位置をこのように数学的に簡単に決定
できる。
The pair of radial slots 3o on the outermost circumference are located along a reference line (spiral line) that is 2π inward from the terminal slot 32, and is located along a reference line (spiral line) that defines the pair of radial slots 30 on the inner side. ) must be located 2π outside. Further, the relative dielectric constant ε of the phase adjustment material 34
, is 4, and the wavelength λg at that part is λg;λ/'ε,=λ/2 (2) Therefore, the outermost radiation slot pair 30 is at the position where the circumferential angle θ is zero. If it is arranged on a spiral line with a radius a-λ and a circumferential angle θ of 360 degrees and a radius a-λ/2, the above phase condition will be satisfied.The phase adjustment member 34 is shown in FIG. Since it has such a position and width, and its dielectric constant ε7 is 4, the position of the pair of radiation slots 30 for one circumference of the outermost circumference can be determined mathematically and easily in this way.

第2A図は、第1図のスロット配置に基づき設計した平
面アンテナの正面図、第2B図は第2A図のB−B線の
断面図である。第1図に図示した放射スロット対30.
終端スロツト32及び位相調整材34については、同じ
符号で図示しである。
2A is a front view of a planar antenna designed based on the slot arrangement of FIG. 1, and FIG. 2B is a sectional view taken along line BB in FIG. 2A. The pair of radiating slots 30 illustrated in FIG.
The terminal slot 32 and the phase adjustment member 34 are shown with the same reference numerals.

本実施例も、終端スロット32、最外周の放射スロット
対30及び終端スロット32の位置、並びに位相調整材
34の存在を除いて、基本的に第4図及び第5図に図示
した従来例と同様の1層構造をしている。
This embodiment is basically the same as the conventional example shown in FIGS. 4 and 5, except for the position of the terminal slot 32, the outermost radial slot pair 30, the terminal slot 32, and the presence of the phase adjustment material 34. It has a similar one-layer structure.

アンテナ面を構成する円形の上板40と、当該上板40
から所定間隔離れて平行な円形の下板42とにより、ラ
ジアル導波路か形成されている。
A circular upper plate 40 that constitutes an antenna surface, and the upper plate 40
A radial waveguide is formed by a parallel circular lower plate 42 spaced apart from the radial waveguide by a predetermined distance.

上板40の外周縁の外側には、所定間隔離れて、リング
状の円板44が配置されている。リング状円板44の内
周縁と上板40の外周縁との間に形成される開口部が、
終端スロット32になる。上板40、下板42及びリン
グ状円板44は、導電性材料からなるか、又は、表面を
導電体で被覆した材料からなる。図示していないが、適
当な複数の箇所で、上板40とリング状円板44とをア
ンテナ特性にあまり影響しない態様及び部材により相互
に連結してもよい。
A ring-shaped disk 44 is arranged outside the outer peripheral edge of the upper plate 40 at a predetermined interval. An opening formed between the inner peripheral edge of the ring-shaped disc 44 and the outer peripheral edge of the upper plate 40 is
This becomes the terminal slot 32. The upper plate 40, the lower plate 42, and the ring-shaped disk 44 are made of a conductive material or a material whose surface is coated with a conductor. Although not shown, the upper plate 40 and the ring-shaped disk 44 may be connected to each other at a plurality of suitable locations in a manner and by members that do not significantly affect the antenna characteristics.

下板42の中心には同軸ケーブル46が接続され、上板
40の内面(下板42に向いた面)の中央部分には、同
軸ケーブル46の電波を半径方向外側に向ける円錐形状
の整合反射体48が取り付けられている。
A coaxial cable 46 is connected to the center of the lower plate 42, and at the center of the inner surface of the upper plate 40 (the surface facing the lower plate 42), there is a conical matching reflection that directs the radio waves of the coaxial cable 46 radially outward. A body 48 is attached.

位相調整材34の幅、即ち電波伝搬距離は、第1図で説
明したように、周方向角度位置に応じて変化するが、第
2B図に図示したように、電波の反射を避けるために、
電波進行方向に対して電波入射端面及び電波出射端面を
斜め、例えば45度程度に形成しである。
The width of the phase adjustment material 34, that is, the radio wave propagation distance, changes depending on the circumferential angular position as explained in FIG. 1, but as shown in FIG. 2B, in order to avoid reflection of radio waves,
The radio wave input end face and the radio wave output end face are formed obliquely, for example, at about 45 degrees with respect to the direction of radio wave propagation.

また、上板40及び下板42により形成されるラジアル
導波路の半径方向外側の終端部分には、伝搬電波を終端
スロット32の方に誘導する反射(誘導)材50を設け
である。終端スロット32が円形のリング状であるから
、反射材50は、中心側への反射が極力少なくなるよう
に、例えば円形リング状部材の内周面を約45度程度に
傾斜さ也その傾斜面を電波反射面に加工すればよく、製
造は極めて簡単である。
Further, a reflective (guiding) material 50 for guiding propagating radio waves toward the terminal slot 32 is provided at the radially outer terminal end portion of the radial waveguide formed by the upper plate 40 and the lower plate 42 . Since the terminal slot 32 is in the shape of a circular ring, the reflective material 50 has an inner circumferential surface of the circular ring-shaped member inclined at an angle of about 45 degrees, or a sloped surface of the reflective member 50, so that reflection toward the center is minimized. The manufacturing process is extremely simple, as it only needs to be processed into a radio wave-reflecting surface.

上板40と下板42とにより形成されるラジアル導波路
内は、位相調整材34を除いて全くの空間であるが、適
当な誘電体材料を全体又は部分的に充填してもよい、こ
のように誘電体材料を充填する場合には、充填した誘電
体材料による等値化誘電率との比較において位相調整材
34の比誘電率を決定する。上板40と下板42との間
隔は上板40及び下板42自身の強度により保持されて
いるが、電波伝搬に悪影響を与えないような適当な支持
部材によりその間隔を保持し又は補強するようにしても
よい。
The inside of the radial waveguide formed by the upper plate 40 and the lower plate 42 is completely empty except for the phase adjustment material 34, but it may be filled entirely or partially with a suitable dielectric material. When filling with a dielectric material like this, the relative permittivity of the phase adjustment material 34 is determined by comparison with the equivalent permittivity of the filled dielectric material. The distance between the upper plate 40 and the lower plate 42 is maintained by the strength of the upper plate 40 and the lower plate 42 themselves, but this distance is maintained or reinforced by a suitable support member that does not adversely affect radio wave propagation. You can do it like this.

上板40には、第1図に関連して説明したように、放射
スロット対30が配置されている。勿論、平成1年特許
願第214318号に記載したように、実用的に−様な
開口面分布を得られるように、各放射スロット対30を
構成する個々の放射スロットの長さ、半径方向に隣接す
る放射スロット対30間の距離Sr及び周方向間隔Sa
、導波路の厚み(即ち、板40.42間の間隔)などを
調節する。
Top plate 40 has a pair of radiating slots 30 disposed therein as described in connection with FIG. Of course, as described in Patent Application No. 214318 of 1999, the lengths of the individual radiating slots constituting each radiating slot pair 30 are adjusted in the radial direction in order to obtain a practically similar aperture distribution. Distance Sr and circumferential spacing Sa between adjacent pairs of radial slots 30
, the thickness of the waveguide (ie, the spacing between the plates 40, 42), etc.

参考のため、放射スロット対3oの位置基準となる基準
線52(スパイラル線)を第2A図に破線で示した。基
準線52の内、最外周の1周分では、内周のそれに比べ
、半径方向での変化量が1/2になっている。これは位
相調整材34の比誘電率が4だからである。
For reference, a reference line 52 (spiral line) serving as a positional reference for the pair of radiation slots 3o is shown as a broken line in FIG. 2A. Among the reference lines 52, the amount of change in the radial direction on one circumference of the outermost circumference is 1/2 compared to that on the inner circumference. This is because the relative dielectric constant of the phase adjustment material 34 is 4.

放射スロット対30の基準線52(スパイラル線)、終
端スロット32及び位相調整材34の位置関係を第3図
に図示した。位相調整材34にはハツチングを施しであ
る。第3図で、位相調整材34としては、上板40に接
する端面形状を図示した。理解を容易にするために、位
相調整材34にはハツチングを施して図示した。位相調
整材34の内側端面は、半径a−λの円形であり、外側
端面は、a−λからaに半径が変化するスパイラル線に
なっている。
The positional relationship between the reference line 52 (spiral line) of the radiation slot pair 30, the terminal slot 32, and the phase adjustment material 34 is illustrated in FIG. The phase adjustment material 34 is hatched. In FIG. 3, the end face shape of the phase adjustment material 34 in contact with the upper plate 40 is illustrated. In order to facilitate understanding, the phase adjustment material 34 is illustrated with hatching. The inner end face of the phase adjustment member 34 is circular with a radius of a-λ, and the outer end face is a spiral line whose radius changes from a-λ to a.

第2A図及び第2B図に図示した平面アンテナの動作を
簡単に説明する。図示しない電波源の電波信号は同軸ケ
ーブル46を介して、上板40及び下板42により形成
されるラジアル導波路内に供給され、整合反射体48に
より当該ラジアル導波路内を半径方向外側に向って伝搬
する。この伝搬過程で、放射スロット対30により少し
ずつアンテナ正面に円偏波の電波が放射される。最外周
の放射スロット対30では、位相調整材34により、内
周の放射スロット対30による放射電波の位相と同じに
なるように位相調整された電波が放射される。全放射ス
ロット対30によっても放射されなかった電波は、位相
調整材34を殆ど無反射で通過し、反射材50により終
端スロット32に向けられ、アンテナ正面に放射される
。位相調整材34を通過した電波は、アンテナ中心を中
心とする同心円上で円偏波の電波になっており、従って
、終端スロット32から放射される電波は、放射スロッ
ト対30による円偏波に完全に同調している。
The operation of the planar antenna shown in FIGS. 2A and 2B will be briefly described. A radio wave signal from a radio wave source (not shown) is supplied via a coaxial cable 46 into a radial waveguide formed by an upper plate 40 and a lower plate 42, and is directed radially outward within the radial waveguide by a matching reflector 48. and propagate. During this propagation process, the radiation slot pair 30 gradually radiates circularly polarized radio waves to the front of the antenna. In the outermost pair of radiation slots 30, the phase adjustment material 34 emits radio waves whose phase is adjusted to be the same as the phase of the radio waves radiated by the innermost pair of radiation slots 30. The radio waves that are not radiated by all the radiation slot pairs 30 pass through the phase adjustment material 34 with almost no reflection, are directed toward the terminal slot 32 by the reflection material 50, and are radiated to the front of the antenna. The radio waves that have passed through the phase adjustment material 34 are circularly polarized radio waves on concentric circles centered on the antenna center. Therefore, the radio waves radiated from the terminal slot 32 are circularly polarized waves due to the radiation slot pair 30. completely in sync.

第1図、第2A図、第2B図及び第3図で説明した実施
例では、位相調整材34の内側端面は、半径a−λの円
形であり、外側端面はa−λからaに半径が変化するス
パイラル線になっているが、その他の形状であってもよ
い。第1θ図は、他の実施例での、第1図と同様のr−
θ面でのスロット配置図である。60は放射スロット対
30と同様の放射スロット対、62は終端スロット32
と同様に、円形リング状の終端スロット、64が位相調
整材34に対応する位相調整材である。この実施例では
、位相調整材60は比誘電率が4であり、その内側端面
はa(周方向角度θ=0)からaλ(周方向角度θ= 
360)に半径が変化するスパイラル線であり、外側端
面が半径aの円形になる。
In the embodiments described in FIGS. 1, 2A, 2B, and 3, the inner end surface of the phase adjustment member 34 is circular with a radius a-λ, and the outer end surface has a radius from a-λ to a. Although the shape is a spiral line in which the shape changes, other shapes may be used. FIG. 1θ shows the same r-
FIG. 3 is a slot arrangement diagram in the θ plane. 60 is a radiating slot pair similar to the radiating slot pair 30; 62 is a terminal slot 32;
Similarly, the circular ring-shaped terminal slot 64 is a phase adjustment material corresponding to the phase adjustment material 34. In this embodiment, the phase adjustment material 60 has a dielectric constant of 4, and its inner end surface ranges from a (circumferential angle θ=0) to aλ (circumferential angle θ=0).
It is a spiral wire whose radius changes to 360), and the outer end face is circular with radius a.

この場合、最外周の放射スロット対60は、周方向角度
θが0度から180度の範囲では、a−λ(θ=0)か
らa−λ/2(θ=180)i、:半径が変化するスパ
イラル線に沿って配置し、周方向角度θが180度から
360度の範囲では、a−λ/2の半径の円に沿って配
置すればよい。
In this case, the outermost radial slot pair 60 has a radius of a-λ(θ=0) to a-λ/2(θ=180)i, in the range of circumferential angle θ from 0 degrees to 180 degrees. They may be arranged along a changing spiral line, and if the circumferential angle θ is in the range of 180 degrees to 360 degrees, they may be arranged along a circle with a radius of a−λ/2.

上記実施例では、位相調整材34.64として、比誘電
率が4の誘電体を使用したが、これは−例であり、その
他の比誘電率の材料を使用してもよいことは明らかであ
る。また、上記実施例では位相調整材34.64の内端
面及び外端面は、半径位置が周方向角度で滑らかに変化
する曲面になっているが、勿論、その一方又は両方を多
角形状で近似してもよい。更には、位相調整材34.6
1の周方向角度での位相量を、誘電率又は、電波伝搬距
離と誘電率を変えることによって変化させるようにして
もよい。
In the above embodiment, a dielectric material with a dielectric constant of 4 was used as the phase adjustment material 34.64, but this is just an example, and it is clear that materials with other dielectric constants may be used. be. Further, in the above embodiment, the inner end surface and outer end surface of the phase adjustment material 34.64 are curved surfaces whose radial position changes smoothly with the circumferential angle, but of course, one or both of them may be approximated by a polygonal shape. You can. Furthermore, the phase adjustment material 34.6
The phase amount at one circumferential angle may be changed by changing the dielectric constant or by changing the radio wave propagation distance and the dielectric constant.

上記実施例では、電波をアンテナ正面に放射する場合を
例に説明したが、本発明は勿論、アンテナ正面から所定
角度斜め方向に放射するビーム・チルト型アンテナにも
適用できる。例えば、第11図に示すように、アンテナ
正面をZ軸とし、アンテナ面上にx、y軸を配置した場
合で、主ビームをy−z面内で2軸から角度φ。たけ傾
斜させる場合を考える。原点Oからでる電波(基準とす
る仮想的な波)と、原点0がら2点まで伝搬してがら出
る電波が、主ビーム方向で同相になる条件は、2πrn
/λg −2yr r 1.1cosa /λ2 (n
+C)π十θ       (3)但し、Cは定数、n
は最内周のスパイラルで01最外周のスパイラルでNと
なる正の整数である。
In the above embodiment, the case where radio waves are radiated in front of the antenna has been described as an example, but the present invention can of course be applied to a beam tilt type antenna in which radio waves are radiated obliquely at a predetermined angle from the front of the antenna. For example, as shown in FIG. 11, when the front side of the antenna is the Z axis and the x and y axes are arranged on the antenna surface, the main beam is set at an angle φ from the two axes in the yz plane. Let's consider the case where it is tilted a lot. The condition that the radio wave emitted from the origin O (virtual wave as a reference) and the radio wave emitted while propagating from the origin O to two points are in phase in the main beam direction is 2πrn
/λg −2yr r 1.1cosa /λ2 (n
+C) π10θ (3) However, C is a constant, n
is a positive integer that is 01 for the innermost spiral and N for the outermost spiral.

cos a = sinφosinθ        
(4)であるから、 従って、 式(5)から、放射スロット対20.30と同様の放射
スロット対を+y軸方向ではより中心から遠く、−y軸
方向ではより中心に近くなるように配置すればよいこと
が分かる。また、式(6)から、スパイラル間隔はnに
依存しないことが分かる。第12図は、このような場合
のアンテナ面におけるスロット配置を示す。
cos a = sinφosinθ
(4) Therefore, from Equation (5), a pair of radiation slots similar to pair 20.30 of radiation slots is arranged so that it is farther from the center in the +y-axis direction and closer to the center in the -y-axis direction. I know what to do. Furthermore, from equation (6), it can be seen that the spiral spacing does not depend on n. FIG. 12 shows the slot arrangement on the antenna plane in such a case.

このようなビーム・チルト型アンテナでは、放射スロッ
ト対に平成1年特許願第214318号の発明を適用し
て終端スロットを設けると、当該終端スロットも放射ス
ロット対と同様の基準線に沿って湾曲させればよい。ビ
ーム・チルト型の場合の終端スロット及び放射スロット
対の、r−0面での配置を第13図及び第14図に示す
。なお、これらでは簡単のため、管内波長λgが空間波
長λに等しいとして図示しである。第13図は傾斜角度
φ。=15°の場合を示し、第14図は傾斜角度φ。;
5゜の場合を示す。基本的には、上記説明から理解でき
るように、周方向角度θ=90°又は270°の部分て
互いに反対方向にふくらむ湾曲線に沿って配置すればよ
い。第13図において、符号70.72は放射スロット
対を配置する基準線を示し、符号74は終端スロットを
示す。第14図において、符号76.78は放射スロッ
ト対を配置する基準線を示し、符号80は終端スロット
を示す。
In such a beam tilt type antenna, when the invention of Patent Application No. 214318 of 1999 is applied to the pair of radiation slots to provide a termination slot, the termination slot is also curved along the same reference line as the pair of radiation slots. Just let it happen. The arrangement of the terminal slot and the radiation slot pair in the r-0 plane in the case of the beam tilt type is shown in FIGS. 13 and 14. Note that, for the sake of simplicity, these illustrations assume that the tube wavelength λg is equal to the spatial wavelength λ. Figure 13 shows the inclination angle φ. =15°, and FIG. 14 shows the case where the inclination angle φ. ;
The case of 5° is shown. Basically, as can be understood from the above description, the portions at the circumferential angle θ=90° or 270° may be arranged along curved lines that swell in mutually opposite directions. In FIG. 13, numerals 70 and 72 indicate reference lines for arranging pairs of radial slots, and numeral 74 indicates terminal slots. In FIG. 14, reference numerals 76 and 78 indicate reference lines for arranging pairs of radial slots, and numeral 80 indicates terminal slots.

第15図は、第14図のビーム・チルト型平面アンテナ
に本発明を適用した場合のr−6面でのスロット配置図
を示す。符号82,84.86は、放射スロット対30
に相当する放射スロット対が配置される基準線を示し、
符号88は終端スロットを示す。また、符号90は、終
端スロット88をより外側に配置すると仮定した場合の
、放射スロット対の配置基準線を示す。基準線82.8
4はそれぞれ第14図の基準線76.78に一致する。
FIG. 15 shows a slot arrangement diagram in the r-6 plane when the present invention is applied to the beam tilt type planar antenna of FIG. 14. Reference numerals 82, 84, and 86 indicate the pair of radiation slots 30.
indicates a reference line on which a pair of radial slots corresponding to is placed;
Reference numeral 88 indicates a terminal slot. Further, reference numeral 90 indicates a placement reference line for the pair of radial slots, assuming that the terminal slot 88 is placed further outside. Reference line 82.8
4 coincide with reference lines 76 and 78 in FIG. 14, respectively.

符号92は終端スロット88を真円若しくは実質的に真
円にするためにその内側に配置する位相調整材であり、
第1図の場合と同様に、比誘電率ε、−4の誘電体材料
を用い、その他の部分は空間(比誘電率ε2=1)であ
るとしている。位相調整材92の内径は一定である、外
径は周方向で変化する。即ち、外径の周方向角度の変化
は、基準線90を内側にそのままシフトした曲線になっ
ている。基準線86は、位相調整材92の外周端に沿っ
て延びるが、θがO〜180°の範囲では位相調整材9
2の外周端より外側jこ位置し、180〜360°の範
囲では位相調整材92の外周端より内側に位置する。基
準線86及び位相調整材92の外周端の位置は、基本的
に、第1図の実施例に関連して説明したのと同じ考え方
で設計すればよい。
Reference numeral 92 denotes a phase adjustment material disposed inside the terminal slot 88 to make it a perfect circle or a substantially perfect circle;
As in the case of FIG. 1, a dielectric material with a dielectric constant ε of -4 is used, and the other parts are spaces (relative permittivity ε2=1). The inner diameter of the phase adjustment member 92 is constant, and the outer diameter changes in the circumferential direction. That is, the change in the circumferential angle of the outer diameter is a curve obtained by shifting the reference line 90 inward. The reference line 86 extends along the outer peripheral edge of the phase adjustment material 92, and when θ is in the range of O to 180°, the phase adjustment material 9
The phase adjustment member 92 is located on the outer side of the outer circumference of the phase adjustment member 92, and is located on the inner side of the outer circumference of the phase adjustment member 92 in the range of 180 to 360°. The positions of the reference line 86 and the outer circumferential end of the phase adjustment member 92 may be basically designed using the same concept as explained in connection with the embodiment of FIG. 1.

次に、終端スロットの内側での位相調整に関する変更実
施例を説明する。一般に、電波伝搬の横方向で波長に比
べて充分薄く誘電率の異なる材料を積層した導波路構造
、及び電波伝搬方向で導波路の横幅が変化する導波路構
造の電波伝搬状況は、等価誘電率により理論的に説明で
き、等価誘電率の変化する境界面での整合条件も知られ
ている。
Next, a modified embodiment regarding phase adjustment inside the terminal slot will be described. In general, the radio wave propagation situation of a waveguide structure in which materials are laminated that are sufficiently thin and have different dielectric constants compared to the wavelength in the lateral direction of radio wave propagation, and in which the lateral width of the waveguide changes in the radio wave propagation direction is determined by the equivalent dielectric constant. This can be explained theoretically by the following, and the matching condition at an interface where the equivalent permittivity changes is also known.

従って、本発明においても、ラジアル導波路内に複数の
誘電体層を設け、また導波路横幅を調整することによっ
て、位相調整材34,64.92の位相調整機能を等測
的に実現してもよい。
Therefore, in the present invention, the phase adjustment function of the phase adjustment materials 34, 64.92 is realized isometrically by providing a plurality of dielectric layers in the radial waveguide and adjusting the width of the waveguide. Good too.

第16図は、その変更実施例の正面図(a)、中央縦断
面図(b)及び中央横断面図(C)を示す。
FIG. 16 shows a front view (a), a central vertical cross-sectional view (b), and a central cross-sectional view (C) of the modified embodiment.

但し、第16図(a)に示す正面図では、放射スロット
対の図示を省略した。100は放射スロット対30に相
当する多数の放射スロット対を具備するスロット板であ
り、第1図の上板40に対応する。また、102は、上
板100との間でラジアル導波路を形成するためのベー
ス板であり、第1図の下板42に相当する。104は同
軸ケーブルである。106は真円又は実質的に真円の終
端スロットであり、終端スロット32(第1図、第2A
図及び第2B図)に相当する。同軸ケーブル104によ
る励振電波は、スロット板100とベース板102との
間に形成されるラジアル導波路を通って半径方向外側に
伝搬し、図示しない放射スロット対及び終端スロット1
06から外部に放射される。
However, in the front view shown in FIG. 16(a), illustration of the radiation slot pair is omitted. Reference numeral 100 is a slot plate having a large number of radiating slot pairs corresponding to the radiating slot pair 30, and corresponds to the upper plate 40 in FIG. Further, 102 is a base plate for forming a radial waveguide with the upper plate 100, and corresponds to the lower plate 42 in FIG. 104 is a coaxial cable. 106 is a perfectly circular or substantially perfectly circular terminal slot, which is similar to the terminal slot 32 (FIGS. 1 and 2A).
and FIG. 2B). Excitation radio waves by the coaxial cable 104 propagate radially outward through a radial waveguide formed between the slot plate 100 and the base plate 102, and are transmitted through a pair of radiation slots (not shown) and a terminal slot 1.
06 to the outside.

スロット板100とベース板102により形成されるラ
ジアル導波路内には、周方向角度に応じて外径がスパイ
ラル状に増大する誘電体板108を配置しである。即ち
、θ=0°、90°、180°、270°、360°の
半径を夫々、旧、R2,R3,R4とすると、RO< 
R1< R2< R3< R4である。詳細は後述する
が、誘電体板108で半径ROより外側の部分が、実質
的に位相調整材34として機能する。
In the radial waveguide formed by the slot plate 100 and the base plate 102, a dielectric plate 108 whose outer diameter increases in a spiral shape according to the circumferential angle is arranged. That is, if the radii of θ=0°, 90°, 180°, 270°, and 360° are respectively old, R2, R3, and R4, then RO<
R1<R2<R3<R4. Although details will be described later, the portion of the dielectric plate 108 outside the radius RO substantially functions as the phase adjustment material 34.

誘電体板108の厚みは一定であり、その周端面は直角
に切り落としである。誘電体板108の形状を容易に理
解出来るように、第16図(a)に誘電体板108をハ
ツチングを施して図示した。
The thickness of the dielectric plate 108 is constant, and its peripheral end face is cut off at right angles. In order to easily understand the shape of the dielectric plate 108, the dielectric plate 108 is illustrated with hatching in FIG. 16(a).

誘電体板108としては例えば複数の合成樹脂を混合又
は化合して形成した板材を打ち抜いて形成することがで
き、比誘電率が4〜6程度のものを容易に且つ自在に得
ることができる。
The dielectric plate 108 can be formed, for example, by punching out a plate material formed by mixing or combining a plurality of synthetic resins, and one having a dielectric constant of about 4 to 6 can be easily and freely obtained.

中心から一定半径Rsまでの領域で誘電体板108とベ
ース板102との間には空間110があり、誘電体板1
08の誘電率と空間110の誘電率によって決まる等価
誘電率に従って電波が伝搬する。
There is a space 110 between the dielectric plate 108 and the base plate 102 in a region from the center to a certain radius Rs, and the dielectric plate 1
Radio waves propagate according to the equivalent permittivity determined by the permittivity of the space 110 and the permittivity of the space 110.

詳細は後述するが、半径Rsの直前で、整合条件により
無反射又はあっても少量の反射になるように、空間11
0の幅を徐々に狭め、最終的には誘電体板108を支え
る目的もあるか空間110の幅をゼロにしている。半径
Rsより外側では、位相調整材34として必要な電波伝
搬距離の間、誘電体板34のみを電波が伝搬するように
し、更にその外側では、整合条件により無反射又はあっ
ても少量の反射になるように、ラジアル導波路の横幅を
設定しである。誘電体板108を通過した電波は空間1
12を伝搬して終端スロット106に到達し、外部に放
射される。
Although the details will be described later, just before the radius Rs, the space 11 is
The width of the space 110 is gradually narrowed, and eventually the width of the space 110 is made zero, probably for the purpose of supporting the dielectric plate 108. Outside the radius Rs, the radio waves are made to propagate only through the dielectric plate 34 during the radio wave propagation distance necessary for the phase adjustment material 34, and further outside of that, depending on the matching conditions, there is no reflection or even a small amount of reflection. The width of the radial waveguide is set so that The radio waves passing through the dielectric plate 108 are in space 1
12, reaches the terminal slot 106, and is radiated to the outside.

第17図を参照して、半径Rsの近辺における電波伝搬
条件について簡単に説明する。なお簡単のため、平面波
近似をしている。第17図(a)、  (b)は、位相
調整を行なう導波領域の横断面図を示す。
With reference to FIG. 17, the radio wave propagation conditions in the vicinity of the radius Rs will be briefly explained. For simplicity, a plane wave approximation is used. FIGS. 17(a) and 17(b) show cross-sectional views of the waveguide region where phase adjustment is performed.

第17図(b)が第16図の構造に対応しており、第1
7図(a)及び同(b)のどちらでも本発明の目的を達
成できる。第17図(a)及び同(b)は、同(C)に
示すような伝送線路と考えることができる。即ち、第1
7図(C)の領域Iは第17図(a)(b)の各領域I
a、Ibに対応し、第17図(C)の領域■は第17図
(a)、(b)の各領域IIa。
Figure 17(b) corresponds to the structure in Figure 16, and the first
The object of the present invention can be achieved with either of FIGS. 7(a) and 7(b). 17(a) and 17(b) can be considered to be transmission lines as shown in FIG. 17(C). That is, the first
Region I in Figure 7(C) is each region I in Figures 17(a) and (b).
Corresponding to regions a and Ib, region 2 in FIG. 17(C) corresponds to each region IIa in FIGS. 17(a) and (b).

mbに対応し、第17図(C)の領域■は第17図(a
)、(b)の各領域ma、 mbに対応する。
Corresponding to mb, area ■ in Fig. 17(C) corresponds to Fig. 17(a
) and (b), respectively, correspond to areas ma and mb.

伝送線路のインピーダンス2は一般に、Z=V/1 =Ed/(Hw) =ηd / w = dz o / rε、(7) 但し、Wは線路の幅(一定)、dは線路の高さ、ε8は
線路の等値化誘電率である。また、波数には、 k = k 0jε、(8) である。
The impedance 2 of the transmission line is generally Z = V / 1 = Ed / (Hw) = ηd / w = dzo / rε, (7) where W is the width of the line (constant), d is the height of the line, ε8 is the equalized dielectric constant of the line. Further, the wave number is k = k 0jε, (8).

従って、誘電体板108の比誘電率をε1、その厚みを
d I、領域ma、  llIbにおけるラジアル導波
路の横幅をd3とすると、第17図(a)、  (b)
の領域Ia、Ibでは、 Zr=d、Z0/rε、(9) kt=に0v”εr            (10)
第17図(a)、(b)の領域ma、 llIbでは、
Zi=dsZ、             (11)k
、=に、              (12)である
。第17図(a)の領域IIaでは、Z、=dZ、  
           (13)k、=に、     
         (14)である。第17図(b)の
領域nbでは、Z 2= d 3Z o/ r ε#2
        (15)k 2= k l、rε−t
           (16)但し、コンデンサの直
列接続の考え方から、である。
Therefore, assuming that the dielectric constant of the dielectric plate 108 is ε1, its thickness is dI, the area ma is, and the width of the radial waveguide in llIb is d3, as shown in FIGS. 17(a) and (b).
In regions Ia and Ib, Zr=d, Z0/rε, (9) kt=0v”εr (10)
In the areas ma and llIb in FIGS. 17(a) and (b),
Zi=dsZ, (11)k
,=to, (12). In region IIa of FIG. 17(a), Z,=dZ,
(13) k,=to,
(14). In region nb of FIG. 17(b), Z 2= d 3Z o/ r ε#2
(15) k2=kl, rε-t
(16) However, this is due to the concept of series connection of capacitors.

各領域の電圧、電流は以下のようになる。即ち、領域I
a、Ibでは、 ’b=AZs (exp(−jk+z)+Rtexp(
jk+z)l   (18)1、=Afexp(−jk
+z)−R+exp(jk+z)l    (19)領
域na、IIbでは、 V+=BZdexp(−jksz)+Rtexp(jk
zz)l   (20)It=Bfexp(−jk2z
)−Rzexp(jksz)l   (21)領域II
Ia、 mbでは、 Vs” CZseXp(−jksZ)        
  (22)Is=Cexp(−jksz)     
      (23)である。2=0の地点、即ち、領
域Ia、Ibと領域IIa、Ilbの境界では、 であり、z=a、即ち、領域IIa、IIbと領域II
[a。
The voltage and current in each region are as follows. That is, area I
a, Ib, 'b=AZs (exp(-jk+z)+Rtexp(
jk+z)l (18)1,=Afexp(-jk
+z)-R+exp(jk+z)l (19) In areas na and IIb, V+=BZdexp(-jksz)+Rtexp(jk
zz)l (20)It=Bfexp(-jk2z
)-Rzexp(jksz)l (21) Region II
In Ia, mb, Vs” CZseXp(-jksZ)
(22) Is=Cexp(-jksz)
(23). At the point where 2=0, that is, the boundary between areas Ia and Ib and areas IIa and Ilb, z=a, that is, areas IIa and IIb and area II
[a.

mbの境界では、 1−Rsexp(j2θ) 但し、θ=に、aである。式(25)から、Zs+L となり、これを式(24)に代入すると、1+R+  
  Z2  Z3+Z2+(Z3−Z2)exl)(−
J2θ)14+    ZI  Z3+22−(Z3−
Z2)expC−J2θ)(27) か得られる。領域Ia、Ibで半径方向外側へ伝搬する
電波しか存在しないとすると、 R,=O(2g) となり、これを式(27)に代入すると、整合条件は、 θ=π/2                  (2
9)L2:ZlZs                
   (30)となる。これが満足されるように、d+
+ dl−ε1゜aを選択すればよい。
At the boundary of mb, 1-Rsexp(j2θ) where θ= and a. From equation (25), we get Zs+L, and by substituting this into equation (24), we get 1+R+
Z2 Z3+Z2+(Z3-Z2)exl)(-
J2θ)14+ ZI Z3+22-(Z3-
Z2) expC-J2θ) (27) is obtained. Assuming that there are only radio waves propagating outward in the radial direction in regions Ia and Ib, R,=O(2g), and substituting this into equation (27), the matching condition is θ=π/2 (2
9) L2: ZlZs
(30). So that this is satisfied, d+
+dl-ε1°a may be selected.

具体的な数値例を示すと、第17図(a)の場合に、領
域Uaの長さaは、式(29)からλ/4のとき無反射
であり、12GHzの場合には、a=λ/4=6.25
mm であり、式(30)の整合条件から、 (dl Z O,) 2= d、d、 Z 、77 E
 I    (31)従って、 d、/d、=v−ε1(32) であり、ε1=4とすれば、 ds/ dl = 2             (3
3)である。
To give a specific numerical example, in the case of FIG. 17(a), when the length a of the area Ua is λ/4 from equation (29), there is no reflection, and in the case of 12 GHz, a= λ/4=6.25
mm, and from the matching condition of equation (30), (dl Z O,) 2= d, d, Z , 77 E
I (31) Therefore, d, /d, = v - ε1 (32) and if ε1 = 4, ds/ dl = 2 (3
3).

また、第17図(b)の場合には、 (asZo/”ε−2) ”= dldl Z 6”/
 rεl  (34)であり、従って、 d、=(ε、2/fε1) a        (35
)これと式(17)から、 d、=d、+ (rεl−1)d/ε、     (3
6)ε、2=(ε1+「εt−1)/V−ε1   (
37)が得られる。ここで、ε1=4とすると、da=
 (5/4) dx           (38)ε
。2=2.5              (39)と
なり、12G Hzでは、 a=λ/(4fε、2) = 3.95mm              (40
)となる。
In addition, in the case of FIG. 17(b), (asZo/"ε-2)"= dldl Z 6"/
rεl (34), so d,=(ε,2/fε1) a (35
) From this and equation (17), d, = d, + (rεl-1)d/ε, (3
6) ε, 2=(ε1+``εt-1)/V-ε1 (
37) is obtained. Here, if ε1=4, da=
(5/4) dx (38)ε
. 2 = 2.5 (39), and at 12 GHz, a = λ/(4fε, 2) = 3.95 mm (40
).

第16図及び第17図では、1枚の誘電体板108と空
気層110を積層した場合を例示したが、本発明は勿論
、この組み合わせに限定されず、複数の層を積層し、ま
た必要により導波路横幅を変更して、位相調整材34,
64.92と同じ位相調整作用を奏させてもよい。この
ような導波路構造では、電波伝搬方向における誘電率の
変化部分での反射を抑制又はゼロにするのはそれほと困
難ではなく、整合をとる領域の形状及び寸法も本発明は
上記例に限定されない。また、第2B図に図示したよう
に、位相調整材34の端面を斜めに形成する場合には、
加工が困難であり、製造コストの上昇につながるか、第
16図の実施例では製造が非常に簡単になり、安価に製
造できるようになる。
Although FIGS. 16 and 17 illustrate the case where one dielectric plate 108 and the air layer 110 are laminated, the present invention is of course not limited to this combination, and a plurality of layers may be laminated or By changing the width of the waveguide, the phase adjustment material 34,
The same phase adjustment effect as in 64.92 may be achieved. In such a waveguide structure, it is not so difficult to suppress or eliminate reflection at the portion where the permittivity changes in the radio wave propagation direction, and the shape and dimensions of the matching region are also similar to the above example. Not limited. Further, as shown in FIG. 2B, when the end face of the phase adjustment material 34 is formed obliquely,
However, the embodiment shown in FIG. 16 is very simple to manufacture and can be manufactured at low cost.

電波を放射する場合、即ち送信の場合を例に説明したが
、アンテナの相反定理により電波受信の場合にも同様の
議論が成立する。特許請求の範囲もそのように理解され
るべきである。また、本明細書での放射スロット対30
.60の放射スロット及び終端スロット32,62,1
06は、電波にとっての開口であればよく、物理的な開
口である必要はない。
Although the case of emitting radio waves, that is, the case of transmission, has been explained as an example, the same argument holds true in the case of receiving radio waves due to the antenna reciprocity theorem. The claims should also be understood accordingly. In addition, the radiation slot pair 30 in this specification
.. 60 radiating slots and termination slots 32, 62, 1
06 may be an aperture for radio waves, and does not need to be a physical aperture.

[発明の効果コ 以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれ
ば、アンテナ面の利用効率の高い1層構造の平面アンテ
ナを提供できる。換言すれば、より小さい平面アンテナ
を提供できる。
[Effects of the Invention] As can be easily understood from the above description, the present invention can provide a single-layer planar antenna with high utilization efficiency of the antenna surface. In other words, a smaller planar antenna can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例のr−θ面でのスロット配置
図、第2A図は第1図に従い設計した平面アンテナの正
面図、第2B図は第2A図のB−B線における断面図、
第3図は第2A図に図示したアンテナの位相調整材34
の形状を示す図、第4図は先の平成1年特許願第214
318号に記載の1層構造平面アンテナの正面図、第5
図は第4図のA−A線の断面図、第6図は第4図の平面
アンテナのr−θ面のスロット配置図、第7図は第4図
の平面アンテナにおけるΔS/Sの特性図、第8図は本
発明の詳細な説明用のr−θ面のスロット配置図、第9
図は第8図に対するΔS/Sの特性図、第10図は本発
明の別の実施例のr−θ面のスロット配置図、第11図
はビーム・チルト型平面アンテナの座標系の説明図、第
12図はビームチルト型平面アンテナのアンテナ正面図
、第13図は傾斜角θ。=15°の場合のr−θ面での
スロット配置図、第14図は傾斜角θ。=5°の場合の
r−θ面でのスロット配置図、第15図はビームチルト
型平面アンテナに本発明を適用した場合の、r−θ面で
のスロット配置図、第16図は位相調整材34゜64の
機能を実現する別の構成の正面図、縦断面図及び横断面
図、第17図は第16図の位相調整部分の断面構造例で
ある。 30.60:放射スロット対 32.62:終f[1i
iiスロツト 34.64:位相調整材 4o:上板4
2:下板 44:リング状円板 46:同軸ケーブル 
48:整合反射体 50:反射材 52:基準線(スパ
イラル線)  74,80.88=終端スロツト 92
:位相調整材 100ニスロツト板 102:ベース板
 104:同軸ケーブル 106:終端スロット 10
8:誘電体板110.112:空間
FIG. 1 is a slot arrangement diagram in the r-θ plane of an embodiment of the present invention, FIG. 2A is a front view of a planar antenna designed according to FIG. 1, and FIG. cross section,
FIG. 3 shows the phase adjustment material 34 of the antenna shown in FIG. 2A.
Figure 4 shows the shape of the previous patent application No. 214 of 1999.
Front view of the single-layer planar antenna described in No. 318, No. 5
The figure is a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 4, Figure 6 is a slot arrangement diagram on the r-θ plane of the planar antenna in Figure 4, and Figure 7 is the characteristic of ΔS/S in the plane antenna in Figure 4. FIG. 8 is a slot arrangement diagram in the r-θ plane for detailed explanation of the present invention, and FIG.
The figure is a characteristic diagram of ΔS/S with respect to Figure 8, Figure 10 is a slot arrangement diagram on the r-θ plane of another embodiment of the present invention, and Figure 11 is an explanatory diagram of the coordinate system of the beam tilt type planar antenna. , FIG. 12 is a front view of the beam tilt type planar antenna, and FIG. 13 is the inclination angle θ. Figure 14 shows the slot arrangement on the r-θ plane when = 15° is the inclination angle θ. Fig. 15 is a slot arrangement diagram in the r-θ plane when the present invention is applied to a beam tilt type planar antenna, and Fig. 16 is a diagram showing the slot arrangement in the r-θ plane when = 5°. A front view, a vertical cross-sectional view, and a cross-sectional view of another configuration for realizing the function of the member 34.64. FIG. 17 is an example of the cross-sectional structure of the phase adjustment portion of FIG. 16. 30.60: Radiation slot pair 32.62: Final f[1i
ii Slot 34.64: Phase adjustment material 4o: Upper plate 4
2: Lower plate 44: Ring-shaped disc 46: Coaxial cable
48: Matching reflector 50: Reflector 52: Reference line (spiral line) 74, 80.88=Terminal slot 92
: Phase adjustment material 100 Nislot plate 102: Base plate 104: Coaxial cable 106: Termination slot 10
8: Dielectric plate 110.112: Space

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ラジアル導波路の一面に円偏波用の多数の電波結
合スロットを具備する1層構造の平面アンテナであって
、当該ラジアル導波路の終端部にリング状の終端スロッ
トを設け、当該ラジアル導波路内でその終端部近傍に、
周方向角度に応じた所定の位相量を与える位相調整部材
を設けたことを特徴とする平面アンテナ。
(1) A planar antenna with a one-layer structure that has a large number of radio wave coupling slots for circularly polarized waves on one side of a radial waveguide, in which a ring-shaped terminal slot is provided at the end of the radial waveguide, and Near the end of the waveguide,
A planar antenna comprising a phase adjustment member that provides a predetermined phase amount depending on a circumferential angle.
(2)ラジアル導波路の一面に円偏波用の多数の電波結
合スロットを具備する1層構造の平面アンテナであって
、当該ラジアル導波路の終端部にリング状の終端スロッ
トを設け、当該ラジアル導波路が、半径方向で中心から
見て第1の等価誘電率を第1の導波路領域、第2の等価
誘電率の第2の導波領域及び第3の等価誘電率の第3の
導波領域の少なくとも3つの導波領域を具備し、当該第
2の等価誘電率が当該第1の等価誘電率より大きく、当
該第2の導波領域が、周方向角度に応じた所定の位相量
を伝搬電波に与えることを特徴とする平面アンテナ。
(2) A planar antenna with a one-layer structure that has a large number of radio wave coupling slots for circularly polarized waves on one side of a radial waveguide, in which a ring-shaped terminal slot is provided at the end of the radial waveguide, and The waveguide has a first waveguide region having a first equivalent permittivity, a second waveguide region having a second equivalent permittivity, and a third guide region having a third equivalent permittivity, viewed from the center in the radial direction. The wave region includes at least three waveguide regions, the second equivalent permittivity is larger than the first equivalent permittivity, and the second waveguide region has a predetermined phase amount according to a circumferential angle. A planar antenna characterized by giving propagating radio waves.
(3)上記ラジアル導波路が、上記第1の導波領域と上
記第2の導波領域との間、及び上記第2の導波領域と上
記第3の導波領域との間のそれぞれに、整合領域を具備
することを特徴とする特許請求の範囲第(2)項に記載
の平面アンテナ。
(3) The radial waveguide is provided between the first waveguide region and the second waveguide region and between the second waveguide region and the third waveguide region, respectively. The planar antenna according to claim 2, further comprising a matching region.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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