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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750277/
• 关键词: ミリ波アンテナ; 平面アンテナ; 導波管スロットアンテナ; 高利得・高能率; 量産可能; 低サイドローブ; モーメント法; 電磁界解析; 低サイドローブ化; ミリ波アンテナ; 平面アンテナ; 導波管スロットアンテナ; 高利得・高能率; 量産可能; 低サイドローブ; モーメント法; 電磁界解析; 低サイドローブ化

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年，在76GHz频带中进行了侧lobe抑制设计，用于相反的型单层波导插槽阵列天线，其简单结构有望在毫米波带中提供高增益和高效率，并且能够产生质量。首先，我们设计了该天线的功率分布电路，目的是抑制用电子方向侧瓣抑制旁边。功率分布电路具有一个结构，其中t分支电路连接在级联反应中。该T分支电路的散射矩阵是通过电磁场分析得出的。该结果表明，分布功率可以通过耦合窗口的宽度来控制，并且分布阶段几乎可以独立地由位置控制。因此，泰勒分布的设计为-25dB的目标侧叶水平。原型天线由带有29个插槽的24个辐射波导组成，天线的大小约为80 mm。近场测量值观察到幅度分布和均匀的相分布，锥度从天线的中心到边缘的锥度为76.5 GHz的边缘。此外，侧叶水平在远处测量中被抑制至-25 dB或更少，从而导致所需的特性。另一方面，增益为31.7dB（效率28％），与均匀激发相比，效率下降仅为6％。这证实了设计方法的有效性，但仍有进一步提高增益和效率的挑战。此外，在测量远场特征时，使用此研究资金购买的微波放大器是有效的。接下来，为了抑制h-平面定向旁边的旁路，在sidelobe水平为-25db的插槽阵列上进行了泰勒分布设计。作为一种设计方法，使用定期边界条件和电壁条件的分析模型用于扩展和利用插槽的外部区域，该区域是用于均匀激发设计的。该设计导致侧叶略高于所需的水平，但几乎达到了所需的方向性。