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JP2008148149A - Antenna device - Google Patents

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JP2008148149A
JP2008148149A JP2006334922A JP2006334922A JP2008148149A JP 2008148149 A JP2008148149 A JP 2008148149A JP 2006334922 A JP2006334922 A JP 2006334922A JP 2006334922 A JP2006334922 A JP 2006334922A JP 2008148149 A JP2008148149 A JP 2008148149A
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JP
Japan
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radiation
waveguide
slot
wide side
tube axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006334922A
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Japanese (ja)
Inventor
Jun Goto
準 後藤
Satoshi Yamaguchi
山口  聡
Hiroaki Miyashita
裕章 宮下
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to JP2006334922A priority Critical patent/JP2008148149A/en
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Abstract

【課題】 高次モードが伝搬可能な方形導波管において、伝搬可能な高次モードを減衰させることを目的とする。
【解決手段】 方形導波管で成る放射導波管10と給電導波管17を互いの管軸を直交させて2層に重ねて配置し、第1の幅広側面11Aに管軸に垂直な第1の放射スロット12と管軸に平行な第2の放射スロット13を形成し、第2の放射スロット13と対向する位置に第2の放射スロット13を励振するように第1の給電スロット16を形成し、放射導波管10の内面に第1の幅広側面11Aと第2の幅広側面11Bの間隔を高次モードの伝搬を低減する間隔に狭めるステップ構造14を設け、給電導波管17から第1の給電スロット16を介して第2の放射スロット13を励振することを特徴とするアンテナ装置。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To attenuate a high-order mode capable of propagating in a rectangular waveguide capable of propagating a high-order mode.
A radiation waveguide 10 and a feeding waveguide 17 made of a rectangular waveguide are arranged in two layers with their tube axes orthogonal to each other, and perpendicular to the tube axis on a first wide side surface 11A. A first radiation slot 16 is formed so as to form a second radiation slot 13 parallel to the first radiation slot 12 and the tube axis, and to excite the second radiation slot 13 at a position facing the second radiation slot 13. , And a step structure 14 is provided on the inner surface of the radiation waveguide 10 to narrow the distance between the first wide side surface 11A and the second wide side surface 11B to an interval that reduces the propagation of higher-order modes. The antenna device is characterized in that the second radiation slot 13 is excited through the first feeding slot 16.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、アンテナ装置に関し、より詳細には、方形導波管に設けたスロットにより電波を送受信するアンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device, and more particularly to an antenna device that transmits and receives radio waves using a slot provided in a rectangular waveguide.

従来のこの種のアンテナ装置として、例えば、特開2003−133850号公報に示されたものがある。図6は、この従来の導波管スロットアンテナ装置の斜視図である。また、図7は図6の導波管スロットアンテナ装置において、第1の放射スロット1から放射される方形導波管で成る放射導波管3の管軸7と平行な偏波面を有する電波の放射を説明する説明図である。図8は第2の放射スロット2から管軸7と直交する偏波面を有する電波を放射する場合を説明する説明図である。ここで、4Aは放射導波管3の一方の幅広側面である上面、4Bは放射導波管3の他方の幅広側面である下面、5は放射導波管3と方形導波管で成る給電用導波管6との対向面の同一位置にそれぞれ形成された給電スロット、8は第1の放射スロット1を励振する場合の電波の経路、9は第2の放射スロット2を励振する場合の電波の経路を表す矢印である。なお、この例では、放射導波管3を管軸7に対して垂直な方向に複数配列してアレーアンテナ装置を形成した場合を示している。   As this type of conventional antenna device, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-133850. FIG. 6 is a perspective view of this conventional waveguide slot antenna device. FIG. 7 shows a radio wave having a plane of polarization parallel to the tube axis 7 of the radiation waveguide 3 formed of a rectangular waveguide radiated from the first radiation slot 1 in the waveguide slot antenna apparatus of FIG. It is explanatory drawing explaining radiation. FIG. 8 is an explanatory view for explaining a case where a radio wave having a polarization plane orthogonal to the tube axis 7 is radiated from the second radiation slot 2. Here, 4A is an upper surface which is one wide side surface of the radiation waveguide 3, 4B is a lower surface which is the other wide side surface of the radiation waveguide 3, and 5 is a power feeding composed of the radiation waveguide 3 and a rectangular waveguide. Feed slots formed at the same position on the surface facing the waveguide 6 for use, 8 is a path of radio waves when exciting the first radiation slot 1, and 9 is when exciting the second radiation slot 2. It is an arrow indicating the path of radio waves. In this example, a case is shown in which an array antenna device is formed by arranging a plurality of radiation waveguides 3 in a direction perpendicular to the tube axis 7.

電波の経路8に示すように、放射導波管3を伝搬した電波は、第1の放射スロット1から放射される。第1の放射スロット1は管軸7に平行な向きの電流を切断する向きに配置してあるので、管軸7に平行な偏波面を有する電波を空中に放射する。一方、電波の経路9に示すように給電用導波管6を伝搬した電波は、給電スロット5を介して第2の放射スロット2から空中へ放射する。なお、ここでは、第2の放射スロット2を励振するために、第2の放射スロット2と給電スロット5との距離は自由空間波長の半分の長さに設定される。このように、同一開口で直交する偏波を1つの放射導波管から放射させることで、放射導波管の数を減じ、導波管スロットアンテナ装置の製造コストを低減する利点を有する。   As shown in the radio wave path 8, the radio wave propagated through the radiation waveguide 3 is radiated from the first radiation slot 1. Since the first radiation slot 1 is arranged in such a direction as to cut the current parallel to the tube axis 7, it emits radio waves having a plane of polarization parallel to the tube axis 7 in the air. On the other hand, the radio wave propagated through the power supply waveguide 6 as indicated by the radio wave path 9 is radiated from the second radiation slot 2 into the air via the power supply slot 5. Here, in order to excite the second radiation slot 2, the distance between the second radiation slot 2 and the power supply slot 5 is set to a half length of the free space wavelength. Thus, by radiating polarized waves orthogonal to each other from the same aperture from one radiation waveguide, there is an advantage that the number of radiation waveguides is reduced and the manufacturing cost of the waveguide slot antenna device is reduced.

特開2003−133850号公報(図1〜3)JP 2003-133850 A (FIGS. 1 to 3)

しかしながら、従来の導波管スロットアンテナ装置では、第2の放射スロット2を励振するために、第2の放射スロット2と給電スロット5との距離を自由空間波長の半分の長さに設定する必要があり、放射導波管3は高次モードが伝搬可能となって、モード間の干渉のため位相歪みを生じたり、伝送損失が多くなるという問題点があった。   However, in the conventional waveguide slot antenna apparatus, in order to excite the second radiation slot 2, it is necessary to set the distance between the second radiation slot 2 and the feed slot 5 to a length half of the free space wavelength. Therefore, the radiation waveguide 3 has a problem that a higher-order mode can propagate and phase distortion occurs due to interference between modes, and transmission loss increases.

この発明は、上記従来技術の問題点を解決するもので、伝搬可能な高次モードを減衰させた導波管スロットアンテナ装置を得ることを目的とする。更に、伝搬可能な高次モードを減衰させると共に基本モードに対するインピーダンス整合の取れた導波管スロットアンテナ装置を得ることを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to obtain a waveguide slot antenna device in which a high-order mode capable of propagation is attenuated. It is another object of the present invention to obtain a waveguide slot antenna device that attenuates higher-order modes that can be propagated and is impedance-matched to the fundamental mode.

この発明に係わるアンテナ装置は、対向する第1と第2の幅広側面を有する断面矩形の方形導波管で成る放射導波管と給電導波管を、前記放射導波管の第2の幅広側面と前記給電導波管の第1の幅広側面を合わせ、互いの管軸を直交させて2層に重ねて配置し、前記放射導波管の第1の幅広側面に放射導波管の管軸に垂直な第1の放射スロットと前記管軸上に設けられ前記管軸に平行な第2の放射スロットを形成し、前記放射導波管の第2の幅広側面の管軸上の前記第2の放射スロットと対向する位置に、前記第2の放射スロットを励振するように前記管軸に平行な第1の給電スロットを形成し、前記給電導波管の前記第1の幅広側面に前記第1の給電スロットを介して前記放射導波管に給電する第2の給電スロットを形成し、前記放射導波管の内面に、前記放射導波管の前記第1の幅広側面と第2の幅広側面の間隔を高次モードの伝搬を低減する間隔に狭める凸部を設けたことを特徴とするものである。   An antenna apparatus according to the present invention includes a radiation waveguide and a feed waveguide formed of a rectangular waveguide having a rectangular cross section having first and second wide side surfaces facing each other, and a second wide waveguide of the radiation waveguide. The side surface and the first wide side surface of the feeding waveguide are aligned, the tube axes are orthogonal to each other, and the two layers are arranged to overlap each other, and the radiation waveguide tube is disposed on the first wide side surface of the radiation waveguide. Forming a first radiation slot perpendicular to the axis and a second radiation slot provided on the tube axis and parallel to the tube axis, the first on the tube axis of the second wide side surface of the radiation waveguide; Forming a first feeding slot parallel to the tube axis so as to excite the second radiating slot at a position facing the two radiating slots, and forming the first feeding side surface of the feeding waveguide on the first wide side surface. Forming a second feeding slot that feeds the radiation waveguide through the first feeding slot; The inner surface and is characterized in that a convex portion to narrow the interval between the first wide side surface and a second broad side surface of said radiating waveguides interval to reduce the propagation of higher order modes.

この発明によれば、放射導波管の内面に、前記放射導波管の前記第1の幅広側面と第2の幅広側面の間隔を高次モードの伝搬を低減する間隔に狭める凸部を設けたので、放射導波管を伝搬可能な高次モードを減衰させることができ、モード間の干渉による位相歪みを低減し、伝送損失の小さいアンテナ装置を得られる。   According to the present invention, the inner surface of the radiation waveguide is provided with a convex portion that narrows the distance between the first wide side surface and the second wide side surface of the radiation waveguide to an interval that reduces the propagation of higher-order modes. Therefore, higher order modes that can propagate through the radiating waveguide can be attenuated, phase distortion due to interference between modes can be reduced, and an antenna device with a small transmission loss can be obtained.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係わるアンテナ装置を示す構成説明図である。また、図2は、図1のアンテナ装置の上面図である。図において、10は対向する第1と第2の幅広側面を有する断面矩形の方形導波管で成る放射導波管、11Aは放射導波管10の第1の幅広側面、11Bは放射導波管10の第2の幅広側面、12は放射導波管10の第1の幅広側面11Aに形成され、放射導波管10の管軸と平行な偏波面を有する電波を放射する第1の放射スロット、13は放射導波管10の第1の幅広側面11Aに形成され、放射導波管10の管軸と直交する偏波面を有する電波を放射する第2の放射スロット、14は放射導波管10の第2の幅広側面11Bの内面に形成した凸部であり、ここでは放射導波管10の管軸に垂直な方向に延在するステップ状の突起のステップ構造14としている。また、放射導波管10の第2の幅広側面の管軸15上の前記第2の放射スロット13と対向する位置に、前記第2の放射スロット13を励振するように前記管軸に平行な第1の給電スロット16を形成する。また、17は対向する第1と第2の幅広側面を有する断面矩形の方形導波管で成る給電導波管であり、給電導波管17は放射導波管10と直交させて2層に重ねて配置し、第1の給電スロット16に対向する給電導波管17の第1の幅広側面に第2の給電スロットを形成し、第1の給電スロット16を介して放射導波管10と電磁結合させて励振する。この発明の実施の形態1に係わるアンテナ装置では、第1の放射スロット12と第2の放射スロット13を第1の幅広側面11Aの同じ位置に形成して十字スロットとした場合を例示して説明する。なお、ステップ構造14は、放射導波管10の管軸15に対して直交方向に放射導波管10の第1の幅広側面11Aの隣り合う第2の放射スロット13の間の部位に対向する第2の幅広側面11Bに設ける。なお、ステップ構造14は、放射導波管10の管軸15に対して直交方向に放射導波管10の第1の幅広側面11Aの隣り合う第2の放射スロット13の間の部位に設けてもよい。ここで、Aは放射導波管10の幅、Bは放射導波管10の高さである。Hはステップ構造14の放射導波管10の内側へのステップ状の突起の高さ、Lは管軸15の方向のステップ構造14の長さ、Dは第1の放射スロット12とステップ構造14との距離である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration explanatory view showing an antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a top view of the antenna device of FIG. In the figure, reference numeral 10 denotes a radiation waveguide composed of a rectangular waveguide having a rectangular cross section having first and second wide side surfaces facing each other, 11A denotes a first wide side surface of the radiation waveguide 10, and 11B denotes a radiation waveguide. A second wide side surface 12 of the tube 10 is formed on the first wide side surface 11A of the radiating waveguide 10 and radiates a radio wave having a polarization plane parallel to the tube axis of the radiating waveguide 10. A slot 13 is formed on the first wide side surface 11A of the radiation waveguide 10 and a second radiation slot 14 radiates a radio wave having a plane of polarization perpendicular to the tube axis of the radiation waveguide 10. It is a convex portion formed on the inner surface of the second wide side surface 11B of the tube 10, and here is a step structure 14 having a step-like protrusion extending in a direction perpendicular to the tube axis of the radiation waveguide 10. Also, parallel to the tube axis so as to excite the second radiation slot 13 at a position facing the second radiation slot 13 on the tube axis 15 on the second wide side surface of the radiation waveguide 10. A first power supply slot 16 is formed. Reference numeral 17 denotes a feeding waveguide formed by a rectangular waveguide having a rectangular cross section having first and second wide side surfaces facing each other. The feeding waveguide 17 is orthogonal to the radiating waveguide 10 in two layers. A second feed slot is formed on the first wide side surface of the feed waveguide 17 facing the first feed slot 16 so as to overlap with the radiation waveguide 10 via the first feed slot 16. Excited by electromagnetic coupling. In the antenna device according to the first embodiment of the present invention, the case where the first radiating slot 12 and the second radiating slot 13 are formed at the same position on the first wide side surface 11A to form a cross slot will be described as an example. To do. The step structure 14 is opposed to a portion between the adjacent second radiation slots 13 of the first wide side surface 11A of the radiation waveguide 10 in a direction orthogonal to the tube axis 15 of the radiation waveguide 10. Provided on the second wide side surface 11B. The step structure 14 is provided at a position between the adjacent second radiation slots 13 of the first wide side surface 11A of the radiation waveguide 10 in a direction orthogonal to the tube axis 15 of the radiation waveguide 10. Also good. Here, A is the width of the radiation waveguide 10, and B is the height of the radiation waveguide 10. H is the height of the step-like protrusions inside the radiation waveguide 10 of the step structure 14, L is the length of the step structure 14 in the direction of the tube axis 15, and D is the first radiation slot 12 and the step structure 14. And the distance.

また、図3は、図1のアンテナ装置において、第1の放射スロット12から放射される放射導波管10の管軸15と平行な偏波面を有する電波の放射を説明する説明図であり、18は第1の放射スロット12を励振する場合の電波の経路を表す矢印である。図4は、第2の放射スロット13から放射導波管10の管軸15と直交する偏波面を有する偏波を放射する場合を説明する説明図であり、19は第2の放射スロット13を励振する電波の経路を表す矢印である。   FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the radiation of a radio wave having a plane of polarization parallel to the tube axis 15 of the radiation waveguide 10 radiated from the first radiation slot 12 in the antenna device of FIG. Reference numeral 18 denotes an arrow indicating a path of a radio wave when the first radiation slot 12 is excited. FIG. 4 is an explanatory view for explaining a case where a polarized wave having a polarization plane orthogonal to the tube axis 15 of the radiating waveguide 10 is radiated from the second radiating slot 13, and 19 denotes the second radiating slot 13. It is an arrow showing the path | route of the electromagnetic wave to excite.

次に動作について説明する。
図3に示すように、放射導波管10の中を進行した電波は第1の放射スロット12を励振する。なお、放射導波管10に進行する電波は、放射導波管10の端から他の導波管等の給電手段(図示省略)で供給すればよい。このとき、放射導波管10の第1の幅広側面11Aに垂直な成分である基本モードが励振された場合、ステップ構造14において特性インピーダンスは変化する。
一方、図4に示すように、給電導波管17を伝搬する電波を、第1の給電スロット16を介して第2の放射スロット13と結合させるためには、自由空間波長をλとしたとき、放射導波管10の高さをλ/2とする必要がある。このような設定のときには、放射導波管10において高次モードが発生する。
Next, the operation will be described.
As shown in FIG. 3, the radio wave traveling through the radiation waveguide 10 excites the first radiation slot 12. The radio wave traveling to the radiation waveguide 10 may be supplied from the end of the radiation waveguide 10 by a power feeding means (not shown) such as another waveguide. At this time, when a fundamental mode that is a component perpendicular to the first wide side surface 11A of the radiation waveguide 10 is excited, the characteristic impedance changes in the step structure 14.
On the other hand, as shown in FIG. 4, in order to couple the radio wave propagating through the feed waveguide 17 to the second radiation slot 13 via the first feed slot 16, the free space wavelength is λ. The height of the radiation waveguide 10 needs to be λ / 2. In such a setting, a higher-order mode is generated in the radiation waveguide 10.

なお、実施の形態1に例示するアンテナ装置では、放射導波管10または給電導波管17への給電により、第1の放射スロット12と第2の放射スロット13の励振を電気的に切り替えることで偏波面を変えられる。   In the antenna device illustrated in the first embodiment, the excitation of the first radiation slot 12 and the second radiation slot 13 is electrically switched by feeding power to the radiation waveguide 10 or the feed waveguide 17. Can change the plane of polarization.

この発明に係わるアンテナ装置では、ステップ構造14を有するため、ステップ構造14の高さHなどを調整することにより伝搬可能な高次モードを減衰させることができる。さらに、ステップ構造14の高さH、長さL、ステップ構造14と第1の放射スロット12との距離Dを調整することでインピーダンス整合を取ることができる。
ステップ構造14により、このような効果を得られることについて以下に説明する。
Since the antenna device according to the present invention has the step structure 14, it is possible to attenuate a higher-order mode that can be propagated by adjusting the height H of the step structure 14 or the like. Furthermore, impedance matching can be achieved by adjusting the height H and length L of the step structure 14 and the distance D between the step structure 14 and the first radiation slot 12.
The fact that such an effect can be obtained by the step structure 14 will be described below.

減衰量P(>0)は、減衰定数αとステップ構造14の長さLを用いて表される。 The attenuation amount P A (> 0) is expressed using the attenuation constant α and the length L of the step structure 14.

Figure 2008148149
Figure 2008148149

ここで、減衰定数αは自由空間波長をλとすると、BおよびHを用いて次式で与えられる。   Here, the attenuation constant α is given by the following equation using B and H, where λ is a free space wavelength.

Figure 2008148149
Figure 2008148149

式(1)と式(2)より、(B−H)<λ/2のとき、αは実数となり、上記高次モードが抑圧されることがわかる。   From equations (1) and (2), it can be seen that when (B−H) <λ / 2, α is a real number and the higher-order mode is suppressed.

高次モードが伝搬可能な方形導波管においては、モード間の干渉のために位相歪みが生じたり、伝送損失が多くなるなどの問題がある。しかしながら、上記のようにステップ構造14を設けることにより、この問題を回避することができる。
さらに、ステップ構造14の寸法を調整することにより、放射導波管10のインピーダンス整合をさせることができる。
In a rectangular waveguide capable of propagating higher-order modes, there are problems such as phase distortion due to interference between modes and an increase in transmission loss. However, this problem can be avoided by providing the step structure 14 as described above.
Furthermore, the impedance matching of the radiation waveguide 10 can be performed by adjusting the dimensions of the step structure 14.

したがって、この発明の実施の形態1に係わるアンテナ装置は、偏波面が直交する第1の放射スロット12および第2の放射スロット13を高次モード伝搬可能な、同一の放射導波管10上に設けた構造であり、放射導波管10の第1の幅広側面11Aまたは第2の幅広側面11Bのステップ構造14によりインピーダンス整合を取り且つ高次モードを減衰させることができる。   Therefore, the antenna device according to the first embodiment of the present invention is provided on the same radiation waveguide 10 capable of high-order mode propagation in the first radiation slot 12 and the second radiation slot 13 whose polarization planes are orthogonal to each other. In this structure, impedance matching can be achieved and higher-order modes can be attenuated by the step structure 14 of the first wide side surface 11A or the second wide side surface 11B of the radiation waveguide 10.

なお、複数の第1の放射スロット12と第2の放射スロット13を同じ位置に形成して十字スロットとした場合を例示して説明したが、これに限るものではなく、従来技術として説明した図6の導波管スロットアンテナ装置と同様に、第1の放射スロット12と第2の放射スロット13を放射導波管10の第1の幅広側面11Aに別々に配置しても、上記同様の効果を得られる。   In addition, although the case where a plurality of first radiation slots 12 and second radiation slots 13 are formed at the same position to form a cross slot has been described as an example, the present invention is not limited to this, and is a diagram described as a prior art As in the case of the waveguide slot antenna device 6, even if the first radiation slot 12 and the second radiation slot 13 are separately disposed on the first wide side surface 11 </ b> A of the radiation waveguide 10, the same effect as described above. Can be obtained.

また、以上のことから、同一開口で直交する偏波を1つの高次モード伝搬可能な放射導波管から放射する導波管スロットアンテナ装置において、上記ステップ構造14は、高次モードの低減のみならずインピーダンス整合の効果も奏する。したがって、図1に例示したような、高次モード伝搬可能な放射導波管10を管軸15に対して垂直な方向に複数本配列してアレーアンテナを形成する場合の他、高次モード伝搬可能な1本の放射導波管10でアンテナを形成する場合においても有効である。   In addition, from the above, in the waveguide slot antenna apparatus that radiates orthogonally polarized waves at the same aperture from one radiating waveguide capable of propagating higher order modes, the step structure 14 only reduces the higher order modes. In addition, there is an effect of impedance matching. Therefore, in addition to the case where a plurality of radiating waveguides 10 capable of high-order mode propagation as illustrated in FIG. 1 are arranged in a direction perpendicular to the tube axis 15 to form an array antenna, high-order mode propagation is also possible. This is also effective in the case where the antenna is formed by one possible radiating waveguide 10.

なお、以上の説明では、図1に例示したように、放射導波管10と給電導波管17を互いの管軸を直交させて2層に重ねて配置して構成する場合について説明したが、この発明はこのような構成に限るものではない。アンテナ装置の用途によっては高次モード伝搬可能な放射導波管1本を用いる構成でもよく、その場合にも高次モードの低減やインピーダンス整合の効果を奏する。
放射導波管の構成は、対向する第1と第2の幅広側面を有する断面矩形の方形導波管で成る放射導波管の第1の幅広側面に、放射導波管の管軸に垂直に、管軸と平行な偏波面を有する電波を放射する単数又は複数の第1の放射スロット(第1の放射スロットに相当)を形成し、放射導波管の第1又は第2の幅広側面の内面に凸部を形成したものである。ここでも凸部を放射導波管の管軸に垂直な方向に延在するステップ状の突起のステップ構造とすると、前記説明同様となる。
In the above description, as illustrated in FIG. 1, the case where the radiating waveguide 10 and the feeding waveguide 17 are configured by stacking two layers with their tube axes orthogonal to each other has been described. The present invention is not limited to such a configuration. Depending on the application of the antenna device, a configuration using one radiation waveguide capable of propagating higher-order modes may be used. In this case as well, effects of lowering higher-order modes and impedance matching are obtained.
The configuration of the radiation waveguide is such that the first wide side surface of the radiation waveguide is a rectangular waveguide having a rectangular cross section having first and second wide side surfaces facing each other, and is perpendicular to the tube axis of the radiation waveguide. 1 or a plurality of first radiation slots (corresponding to the first radiation slots) for radiating radio waves having a plane of polarization parallel to the tube axis are formed, and the first or second wide side surface of the radiation waveguide is formed. Convex portions are formed on the inner surface of. Here, if the convex portion has a step structure of stepped protrusions extending in a direction perpendicular to the tube axis of the radiation waveguide, the same as described above.

また、放射導波管10の各部が曲率を持った場合でも、同等の効果を奏する。   Moreover, even when each part of the radiation waveguide 10 has a curvature, the same effect is produced.

以上の説明で、送信アンテナとして説明したものについて、アンテナの送受可逆性から、受信アンテナとしても同様の効果を得られることは言うまでもない。   In the above description, it is needless to say that the same effect can be obtained as a reception antenna from the transmission / reception reversibility of the antenna described as the transmission antenna.

また、以上の説明で、2つの直交する偏波を送受信するとして説明したものについて、一方の偏波を送信専用、他方の偏波を受信専用に用いることもできる。   Further, in the above description, it is also possible to use one polarized wave exclusively for transmission and the other polarized wave exclusively for reception with respect to what has been described as transmitting and receiving two orthogonal polarized waves.

実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係わるアンテナ装置は、上記実施の形態1に係わるアンテナ装置において、放射導波管の全体または一部に誘電体を充填するものである。
Embodiment 2. FIG.
An antenna device according to Embodiment 2 of the present invention is the antenna device according to Embodiment 1 described above, in which the whole or a part of the radiation waveguide is filled with a dielectric.

この発明に係わるアンテナ装置において、第1の放射スロット12または第2の放射スロット13のそれぞれの各放射スロットの配置間隔が自由空間波長より大きくなる場合がある。このとき、メインローブとは異なる方向に不要なグレーティングローブを生じてしまい、利得低下や放射パターンのアンビギュイティの原因となる。そこで、放射導波管の全体または一部の空気層に適当な誘電体を充填することで波長を短縮することができ、グレーティングローブの発生条件を回避することができる。   In the antenna device according to the present invention, the arrangement interval of the respective radiation slots of the first radiation slot 12 or the second radiation slot 13 may be larger than the free space wavelength. At this time, an unnecessary grating lobe is generated in a direction different from that of the main lobe, which causes a decrease in gain and an ambiguity of the radiation pattern. Therefore, the wavelength can be shortened by filling the whole or a part of the air layer of the radiating waveguide with an appropriate dielectric, and the conditions for generating grating lobes can be avoided.

以上説明したように、この実施の形態2のアンテナ装置によれば、実施の形態1の効果に加え、誘電体を充填することでグレーティングローブの発生を抑えることができる。   As described above, according to the antenna device of the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the generation of grating lobes can be suppressed by filling the dielectric.

実施の形態3.
図5は、この発明の実施の形態3に係わるアンテナ装置の構成を説明するための部分的な断面で示した構成説明図である。図において、20は上記実施の形態1のアンテナ装置に対して放射導波管10の放射面となる第1の幅広側面11Aから所定の距離離れた位置に設けられた直線偏波・円偏波変換板としてのメアンダラインポラライザである。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a configuration explanatory diagram showing a partial cross section for explaining the configuration of the antenna device according to the third embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 20 denotes a linearly polarized wave / circularly polarized wave provided at a predetermined distance from the first wide side surface 11A, which is the radiation surface of the radiation waveguide 10, with respect to the antenna device of the first embodiment. It is a meander line polarizer as a conversion plate.

次に動作について説明する。メアンダラインポラライザ20に第1の放射スロット12または第2の放射スロット13から放射される直線偏波を入射すると、メアンダラインポラライザ20により入射偏波面に応じて円偏波を発生する。また、メアンダラインポラライザ20では、入射する直線偏波が直交している場合には、それぞれに対応した2つの直交した円偏波(右旋円偏波と左旋円偏波)を発生する。ここでは、第1の放射スロット12及び第2の放射スロット13からは互いに直交する直線偏波が放射されるため、それぞれに対応した右旋円偏波と左旋円偏波を発生する。   Next, the operation will be described. When the linearly polarized wave radiated from the first radiation slot 12 or the second radiation slot 13 is incident on the meander line polarizer 20, the meander line polarizer 20 generates a circularly polarized wave according to the incident polarization plane. The meander line polarizer 20 generates two orthogonal circularly polarized waves (a right-handed circularly polarized wave and a left-handed circularly polarized wave) corresponding to each when the incident linearly polarized waves are orthogonal. Here, since linearly polarized waves orthogonal to each other are radiated from the first radiating slot 12 and the second radiating slot 13, right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized wave corresponding to each are generated.

従って、この発明の実施の形態3に係わるアンテナ装置では、2つの円偏波を送受信できるという効果を奏する。   Therefore, the antenna device according to Embodiment 3 of the present invention has an effect that two circularly polarized waves can be transmitted and received.

また、上記は、2つの直交する偏波を送受信する場合を例として説明したが、第1の放射スロット12及び第2の放射スロット13から放射される偏波に、振幅差や位相差を与えて合成する手段を備えることにより、円偏波や楕円偏波、任意の偏波面を持つ直線偏波を合成することもできる。   In the above description, two orthogonal polarized waves are transmitted and received as an example. However, an amplitude difference or a phase difference is given to the polarized waves radiated from the first radiation slot 12 and the second radiation slot 13. Therefore, it is possible to synthesize a circularly polarized wave, an elliptically polarized wave, or a linearly polarized wave having an arbitrary polarization plane.

実施の形態4.
前記実施の形態1〜3では、例えば図1に示したように、放射導波管10に第1の放射スロット12と第2の放射スロット13を設け、図3及び図4に示したように、それぞれ放射導波管10または給電導波管17への給電により第1の放射スロット12と第2の放射スロット13の励振を電気的に切り替えることで偏波面を変えていた。
これに対して、この発明の実施の形態4に係わるアンテナ装置では、図1に示したステップ構造14が設けられた放射導波管10に、一方向の第1の放射スロット12を設け、放射導波管10への給電により第1の放射スロット12を励振し、機械駆動により放射導波管10の向きを変えて偏波面を切り替えるものである。
Embodiment 4 FIG.
In the first to third embodiments, for example, as shown in FIG. 1, the radiation waveguide 10 is provided with the first radiation slot 12 and the second radiation slot 13, as shown in FIGS. 3 and 4. The plane of polarization is changed by electrically switching the excitation of the first radiation slot 12 and the second radiation slot 13 by supplying power to the radiation waveguide 10 or the feeding waveguide 17, respectively.
On the other hand, in the antenna device according to the fourth embodiment of the present invention, the radiating waveguide 10 provided with the step structure 14 shown in FIG. The first radiation slot 12 is excited by supplying power to the waveguide 10, and the polarization plane is switched by changing the direction of the radiation waveguide 10 by mechanical drive.

従って、この発明の実施の形態4に係わるアンテナ装置では、放射導波管10へ設ける放射スロットを削減できると共に給電導波管17を不要にでき、導波管の数を削減できる。   Therefore, in the antenna device according to the fourth embodiment of the present invention, the number of radiation slots provided in the radiation waveguide 10 can be reduced, the feeding waveguide 17 can be eliminated, and the number of waveguides can be reduced.

また、実施の形態1で説明した、対向する第1と第2の幅広側面を有する断面矩形の方形導波管で成る放射導波管の第1の幅広側面に、放射導波管の管軸に垂直に、管軸と平行な偏波面を有する電波を放射する単数又は複数の第1の放射スロット(第1の放射スロットに相当)を形成し、放射導波管の第1又は第2の幅広側面の内面に凸部を形成した放射導波管1本を用いる場合にも適用でき、機械駆動により放射導波管の向きを変えて偏波面の切り替えが可能となる。   Further, the tube axis of the radiation waveguide is formed on the first wide side surface of the radiation waveguide composed of the rectangular waveguide having the rectangular cross section having the first and second wide side surfaces opposed to each other as described in the first embodiment. One or more first radiation slots (corresponding to the first radiation slots) that radiate radio waves having a plane of polarization parallel to the tube axis are formed perpendicular to the first and second of the radiation waveguide. The present invention can also be applied to the case where one radiation waveguide having a convex portion formed on the inner surface of the wide side surface is used, and the polarization plane can be switched by changing the direction of the radiation waveguide by mechanical drive.

この発明の実施の形態1に係わるアンテナ装置を示す構成説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is structure explanatory drawing which shows the antenna apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係わるアンテナ装置の上面図である。It is a top view of the antenna apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. 第1の放射スロット12から放射される放射導波管10の管軸15と平行な偏波面を有する電波の放射を説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the radiation of a radio wave having a plane of polarization parallel to the tube axis 15 of the radiation waveguide 10 radiated from the first radiation slot 12. 第2の放射スロット1 3から放射導波管10の管軸15と直交する偏波面を有する偏波を放射する場合を説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a case where a polarized wave having a polarization plane orthogonal to the tube axis 15 of the radiation waveguide 10 is radiated from the second radiation slot 13. この発明の実施の形態3に係わるアンテナ装置の構成を説明するための部分的な断面で示した構成説明図である。It is the structure explanatory drawing shown in the partial cross section for demonstrating the structure of the antenna apparatus concerning Embodiment 3 of this invention. 従来の導波管スロットアンテナ装置の斜視図である。It is a perspective view of the conventional waveguide slot antenna apparatus. 図6の導波管スロットアンテナ装置において、第1の放射スロット1から放射される方形導波管で成る放射導波管3の管軸7と平行な偏波面を有する電波の放射を説明する説明図である。In the waveguide slot antenna apparatus of FIG. 6, an explanation will be given for radiation of a radio wave having a plane of polarization parallel to the tube axis 7 of the radiation waveguide 3 composed of a rectangular waveguide radiated from the first radiation slot 1. FIG. 図6の導波管スロットアンテナ装置において、第2の放射スロット2から管軸7と直交する偏波面の偏波を放射する場合を説明する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a case where a polarized wave having a polarization plane orthogonal to the tube axis 7 is radiated from the second radiation slot 2 in the waveguide slot antenna apparatus of FIG. 6.

符号の説明Explanation of symbols

1、12 第1の放射スロット、2、13 第2の放射スロット、3、10 放射導波管、4A 上面、4B 下面、5 給電スロット、6 給電用導波管、7、15 管軸、8 第1の放射スロットを励振する場合の電波の経路、9 第2の放射スロットを励振する場合の電波の経路、11A 第1の幅広側面、11B 第2の幅広側面、14 ステップ構造、16 第1の給電スロット、17 給電導波管、18 第1の放射スロットを励振する場合の電波の経路、19 第2の放射スロットを励振する場合の電波の経路、20 メアンダラインポラライザ。   1, 12 1st radiation slot, 2, 13 2nd radiation slot, 3, 10 radiation waveguide, 4A upper surface, 4B lower surface, 5 feeding slot, 6 feeding waveguide, 7, 15 tube axis, 8 Radio wave path for exciting the first radiation slot, 9 Radio wave path for exciting the second radiation slot, 11A First wide side surface, 11B Second wide side surface, 14 step structure, 16 1st , 17 feed waveguide, 18 radio wave path for exciting the first radiation slot, 19 radio wave path for exciting the second radiation slot, 20 meander line polarizer.

Claims (9)

対向する第1と第2の幅広側面を有する断面矩形の方形導波管で成る放射導波管と給電導波管を、前記放射導波管の第2の幅広側面と前記給電導波管の第1の幅広側面を合わせ、互いの管軸を直交させて2層に重ねて配置し、前記放射導波管の第1の幅広側面に放射導波管の管軸に垂直な第1の放射スロットと前記管軸上に設けられ前記管軸に平行な第2の放射スロットを形成し、前記放射導波管の第2の幅広側面の管軸上の前記第2の放射スロットと対向する位置に、前記第2の放射スロットを励振するように前記管軸に平行な第1の給電スロットを形成し、前記給電導波管の前記第1の幅広側面に前記第1の給電スロットを介して前記放射導波管に給電する第2の給電スロットを形成し、前記放射導波管の内面に、前記放射導波管の前記第1の幅広側面と第2の幅広側面の間隔を高次モードの伝搬を低減する間隔に狭める凸部を設けたことを特徴とするアンテナ装置。 A radiation waveguide and a feed waveguide, each of which is a rectangular waveguide having a rectangular cross section having first and second wide side surfaces facing each other, are connected to the second wide side surface of the radiation waveguide and the feed waveguide. The first wide side faces are aligned, the tube axes are orthogonal to each other and arranged in two layers, and a first radiation perpendicular to the tube axis of the radiation waveguide is disposed on the first wide side surface of the radiation waveguide. A slot and a second radiation slot which is provided on the tube axis and is parallel to the tube axis, and is opposed to the second radiation slot on the tube axis of the second wide side surface of the radiation waveguide; Forming a first feed slot parallel to the tube axis so as to excite the second radiation slot, and passing through the first feed slot on the first wide side surface of the feed waveguide. Forming a second feeding slot for feeding the radiation waveguide, and the inner surface of the radiation waveguide includes the radiation waveguide; Antenna apparatus characterized in that a convex portion to narrow a wide side and a distance between the second broad side to the interval to reduce the propagation of higher order modes. 前記放射導波管の第1の幅広側面に前記第1の放射スロットと前記第2の放射スロットの一対または複数対を形成したことを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。 The antenna device according to claim 1, wherein a pair or a plurality of pairs of the first radiation slot and the second radiation slot are formed on the first wide side surface of the radiation waveguide. 前記第1の放射スロットと前記第2の放射スロットを同じ位置に形成し、十字スロットとしたことを特徴とする請求項1又は2記載のアンテナ装置。 The antenna device according to claim 1 or 2, wherein the first radiation slot and the second radiation slot are formed at the same position to form a cross slot. 対向する第1と第2の幅広側面を有する断面矩形の方形導波管で成る放射導波管の第1の幅広側面に、前記放射導波管の管軸に垂直に単数又は複数の第1の放射スロットを形成し、前記放射導波管の内面に、前記放射導波管の前記第1の幅広側面と第2の幅広側面の間隔を高次モードの伝搬を低減する間隔に狭める凸部を設けたことを特徴とするアンテナ装置。 The first wide side surface of the radiating waveguide, which is a rectangular waveguide having a rectangular cross section having first and second wide side surfaces facing each other, is provided with one or more first perpendicular to the tube axis of the radiating waveguide. And a projection that narrows the interval between the first wide side surface and the second wide side surface of the radiation waveguide to an interval that reduces the propagation of higher-order modes on the inner surface of the radiation waveguide. An antenna device comprising: 前記凸部を前記放射導波管の管軸に垂直な方向に延在するステップ状の突起とし、前記突起の高さと幅及び前記第1の放射スロット位置からの距離を前記放射導波管での高次モードの伝搬の低減及びインピーダンス整合させる寸法に設定したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 The protrusion is a step-like protrusion extending in a direction perpendicular to the tube axis of the radiation waveguide, and the height and width of the protrusion and the distance from the first radiation slot position are determined by the radiation waveguide. The antenna device according to any one of claims 1 to 4, wherein the antenna device is set to a size that reduces propagation of higher-order modes and impedance matching. 前記放射導波管を放射導波管の管軸に垂直な方向に複数配列し、アレーアンテナを形成したことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 6. The antenna device according to claim 1, wherein an array antenna is formed by arranging a plurality of the radiation waveguides in a direction perpendicular to a tube axis of the radiation waveguide. 少なくとも前記放射導波管の一部に誘電体を充填したことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 The antenna device according to claim 1, wherein at least a part of the radiation waveguide is filled with a dielectric. 前記放射導波管の第1の幅広側面から所定の距離離れた位置に、直線偏波−円偏波変換板が設けられていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 8. The linearly polarized wave-circularly polarized wave conversion plate is provided at a position separated from the first wide side surface of the radiation waveguide by a predetermined distance, according to claim 1. The antenna device described. 前記放射導波管を機械的に駆動する駆動手段を備え、前記駆動手段での駆動により偏波面を変えることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 The antenna apparatus according to claim 1, further comprising a driving unit that mechanically drives the radiation waveguide, wherein the plane of polarization is changed by the driving by the driving unit.
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