ミリ波帯における逆相給電一層構造導波管平面アンテナの研究

毫米波波段反相馈电单层平面波导天线研究

基本信息

批准号：
14750277
负责人：
木村雄一
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

平成15年度においては、ミリ波帯において高利得・高能率が期待され、かつ、大量生産可能な簡素な構造である逆相給電一層構造導波管スロットアレーアンテナについて、76GHz帯においてサイドローブ抑圧設計を行った。はじめに、E面指向性のサイドローブ抑圧を目的として、本アンテナの電力分配回路の設計を行った。電力分配回路はT分岐回路を縦続接続した構造である。このT分岐回路の散乱行列をモーメント法を用いた電磁界解析により導出した。この結果から結合窓の幅により分配電力が、また、その位置により分配位相がほぼ独立して制御可能であることが明らかにされた。そこで、目標とするサイドローブレベルを-25dBとしてテイラー分布設計を行った。試作アンテナは29個のスロットを有する放射導波管24本で構成され、アンテナの大きさは約80mm四方である。近傍界測定により、設計周波数の76.5GHzにおいてアンテナ中央から端部にかけて約-8dBのテーパを有する振幅分布と一様な位相分布が観測された。また、遠方界測定によりサイドローブレベルは-25dB以下に抑圧され、所望の特性が得られた。一方、利得は31.7dB(効率28%)となり、一様励振時に比較して効率の低下は6%にとどまった。これにより、設計手法の有効性が確認された一方で、利得および効率の更なる向上については課題が残った。なお、遠方界特性を測定する際、本研究費で購入したマイクロ波増幅器が威力を発揮した。次に、H面指向性のサイドローブ抑圧を目的として、スロットアレーにサイドローブレベル-25dBのテイラー分布設計を行った。設計手法としては、一様励振設計のために開発されたスロットの外部領域に周期境界条件および電気壁条件を仮定した解析モデルを拡張して利用した。設計の結果、所望のレベルよりわずかながらサイドローブが上昇したがほぼ所望の指向性が得られる見通しを得た。

2003财年，我们开发了76GHz频段反相馈电单层波导缝隙阵列天线的旁瓣抑制设计，预计在毫米波频段具有高增益和高效率，且结构简单，可实现我做到了。首先，我们为该天线设计了功率分配电路，旨在抑制E面方向性的旁瓣。配电电路具有T分支电路级联的结构。该 T 形分支电路的散射矩阵是使用矩量法通过电磁场分析得出的。结果表明，分布功率几乎可以通过耦合窗口的宽度来控制，分布相位可以通过其位置来几乎独立地控制。因此，我们设计了目标旁瓣电平为-25dB的泰勒分布。原型天线由24个带有29个槽的辐射波导组成，天线尺寸约为80毫米见方。近场测量显示，在 76.5 GHz 的设计频率下，幅度分布的锥度约为 -8 dB，并且从天线中心到末端的相位分布均匀。此外，远场测量表明旁瓣电平被抑制到-25dB以下，获得了所需的特性。另一方面，增益为31.7dB（效率28%），与均匀激励的情况相比，效率下降仅为6%。虽然这证实了设计方法的有效性，但进一步提高增益和效率仍然存在问题。此外，用这笔研究经费购买的微波放大器在测量远场特性方面非常有效。接下来，为了抑制H面指向性的旁瓣，对缝隙阵列进行了旁瓣电平为-25 dB的泰勒分布设计。作为一种设计方法，我们扩展了为均匀激励设计而开发的分析模型，并假设了槽外部区域的周期性边界条件和电壁条件。设计的结果是，虽然旁瓣略高于所需水平，但我们几乎能够获得所需的方向性。