ミリ波帯導波管給電ラジアルラインスロットアンテナの研究

毫米波段波导馈电径向线缝隙天线研究

基本信息

批准号：
04J04417
负责人：
須藤薫
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

ラジアルラインスロットアンテナ(RLSA)はオーバーサイズ導波管を利用した初めての実用化アレーであり、スロット結合の解析、設計には内部界の軸対称も含めた評価、設計が必要であり、課題となっていた。著者らは同心同配列RLSA(CA-RLSA)の給電回路と円周配列の放射スロットを全配列解析し、給電回路とハの字放射スロット配列の開口分布への影響を正確に表現できた。螺旋配列RLSA(SA-RLSA)の解析については、過去にスペクトル領域法を用いたモーメント法による解析について検討したが、計算機の問題で波数領域積分に膨大な解析時間を必要としスロット配列一周程度の計算しかできなかった。本報告ではSA-RLSAにおいてイメージ波源を用いた全配列解析し、開口分布の周方向特性について測定結果と比較をした。22GHz帯において周波数が高くなったときに振幅分布が周方向に回転する傾向が一致しており、周波数変化時の周方向分布の変化を表現できた。2層誘電体構造を用いたRLSAの設計、測定を行った。RLSAのミリ波における高効率化には損失の小さい材料を用いる必要があり、またグレーティングによる極端な利得低下を抑える観点から導波路内の比誘電率は1.3〜1.4程度が望ましい。ミリ波帯で使用できる誘電体は限られており、損失の低い基板は入手困難である。等価的に比誘電率を制御するため比誘電率と厚さの異なる2種類の誘電体を重ねるRLSAが提案されている。前回までに著者らは本構造において固有関数展開法を用いた放射スロットペア付導波管の解析法を提案した。本解析法を用いて比誘電率1.08と2.08の材料を用いて2層誘電体構造を用いたRLSAを設計し、測定結果の比較を行った。等価誘電率が等しくてもスロット直下の誘電率の値が1.08と2.08のときで比較すると、開口効率60%を超える帯域が解析結果としてそれぞれ4%と3%、測定結果として3%と1.5%と特性が異なることが確認できた。

径向线缝隙天线（RLSA）是第一个使用超大波导的实用阵列，缝隙耦合的分析和设计需要包括内部场的轴对称性在内的评估和设计，这已经成为一个挑战。作者分析了同心阵列RLSA（CA-RLSA）馈电回路和周向布置的辐射槽的整体布置方式，能够准确表达馈电回路和V形辐射槽阵列对孔径的影响分配。对于螺旋阵列RLSA（SA-RLSA）的分析，过去考虑使用谱域法的矩量法进行分析，但由于计算机问题，波数域积分需要大量的分析时间，并且我所能做的就是计算。在本报告中，我们使用SA-RLSA中的图像波源分析了整个阵列，并将孔径分布的周向特征与测量结果进行了比较。在22 GHz频段，随着频率的增加，幅度分布倾向于沿圆周方向旋转，我们能够表达频率变化时圆周分布的变化。我们使用两层电介质结构设计并测量了 RLSA。为了提高RLSA在毫米波的效率，需要使用低损耗的材料，并且从抑制光栅引起的极端增益降低的角度来看，波导中的介电常数优选在1.3至1.4左右。可用于毫米波段的电介质材料有限，且低损耗基板难以获得。为了等效地控制介电常数，已经提出了RLSA，其中堆叠具有不同介电常数和厚度的两种介电材料。此前，作者提出了一种针对具有一对辐射槽的波导的分析方法，利用该结构的特征函数展开法。利用这种分析方法，我们使用相对介电常数为1.08和2.08的材料设计了具有两层介电结构的RLSA，并比较了测量结果。即使等效介电常数相同，当槽正下方的介电常数为1.08和2.08时，孔径效率超过60%的频带作为分析结果为4%和3%，作为测量结果为3%和1.5%，分别确认了特性不同。