逆相給電一層構造導波管平面アンテナの高利得・高能率化の研究

负相馈电单层平面波导高增益高效率天线研究

基本信息

批准号：
16760287
负责人：
木村雄一
金额：
$ 2.05万
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：
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

平成17年度においては、準ミリ波帯およびミリ波帯で高利得・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の高利得・高能率化を目的として、以下の検討を行った。(1)本研究により提案されたスロットを直線状に配列した逆相給電導波管平面アレーを設計するため、スロット単素子の解析モデルを構築した。本解析モデルは、方形導波管の広壁中央に置かれたスロットおよびスロット励振するための壁構造の摂動素子により構成される。2次元的に配列されたスロットアレーの外部領域における素子間相互結合を考慮するため、導波管の外部に周期境界条件を導入した。(2)本研究費により導入された3次元有限要素法電磁界シミュレータ(Ansoft HFSS)を用いて上述の単素子モデルを解析し、摂動素子長に対する反射・透過特性の変化を求めた。なお、設計・解析周波数は25.33GHzとし、スロット長は共振長と設定した。解析の結果、摂動素子自身が有するリアクタンス成分の影響により、透過位相が30°〜50°前後の比較的大きな値を示した。そこで、このリアクタンス成分を打ち消すため、スロット長を共振長よりやや短く設定すると透過位相の値は最大で15°以内に抑制されることが明らかにされた。(3)単素子モデルの解析結果を基にして、一様開口分布となる16素子アレーの設計を行った。スロットの放射量は摂動素子長により制御し、スロットを一定の間隔で配置するためスロット長は透過位相の値が最小となるように設定した。なお、アレーの反射量を抑制するため、ビームチルト設計を採用した。その結果、一様な励振分布が実現され、放射パターンの第1サイドローブレベルは-13dBとなることを確認した。以上のことから、本研究により提案された新しいスロットアレーの設計手法を確立した。

在2005财年中，进行了以下研究，目的是在相反的型单层波导槽阵列阵列天线中实现高增益和效率，其具有简单结构的结构，预计可以在半毫升和毫米波带中提供高增益和效率，并具有可以大量生产的简单结构。（1）为了设计相反的相馈波指导平面阵列，其中本研究中提出的插槽以线性方式排列，则构建了单元素插槽的分析模型。分析模型由放置在方波导的宽壁中心的插槽和带有壁结构的扰动元件组成。为了说明元素间偶联在二维安排的插槽阵列的外部区域中，在波导之外引入了周期性边界条件。（2）使用3D有限元方法电磁场模拟器（ANSOFT HFSS）分析了上述单元素模型，并确定了相对于受扰动元件长度的反射性和透射特性的变化。设计和分析频率设置为25.33GHz，插槽长度设置为谐振长度。分析的结果，由于电抗成分的影响，扰动元件本身的摄动元件本身显示出相对较大的值约为30°至50°。因此，据透露，如果将插槽长度设置为比共振长度稍短以取消此电抗分量，则可以将传输相值抑制至最大15°。（3）基于单元素模型的分析结果，设计了一个具有均匀光圈分布的16个元素阵列。插槽中的辐射量由扰动元件的长度控制，并且由于插槽以定期的间隔排列，因此设置了插槽长度，以使传输相值是最小值。此外，采用了光束倾斜设计来抑制阵列的反射量。结果，实现了均匀的激发分布，并证实了辐射模式的第一侧叶水平为-13dB。基于上述内容，我们为本研究提出的插槽阵列建立了一种新的设计方法。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

格子状金属板を装荷した逆相給電一層構造導波管スロットアレーにおけるスロット結合量の検討

格状金属板负相馈电单层波导缝隙阵列缝隙耦合量研究

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
2005年電子情報通信学会ソサイエティ大会
影响因子：
0
作者：
大室富広;木村雄一;羽石操
通讯作者：
羽石操

A low-cost and very compact wireless terminal integrated on the back of a waveguide planar array for 26 GHz band fixed wireless access (FWA) systems

DOI：
10.1109/tap.2005.852320
发表时间：
2005-08
期刊：
IEEE Transactions on Antennas and Propagation
影响因子：
5.7
作者：
Yuichi Kimura;Y. Miura;T. Shirosaki;T. Taniguchi;Yasuhiro Kazama;J. Hirokawa;M. Ando;Tetsuya Shirouzu
通讯作者：
Yuichi Kimura;Y. Miura;T. Shirosaki;T. Taniguchi;Yasuhiro Kazama;J. Hirokawa;M. Ando;Tetsuya Shirouzu

緩やかに導波路をオフセットした逆相給電一層構造導波管スロットアレーの基礎検討

微偏置波导负相位馈电单层结构波导缝隙阵列基础研究