專利名稱：波導管縫隙天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種波導管縫隙天線，特別涉及一種能夠產(chǎn)生圓偏振波的波導管縫隙天線的構(gòu)造。
背景技術(shù)：
在無線通信終端的基站等中，正在逐漸利用以波導管為饋電線路的波導管縫隙天線作為在微米波段和毫米波段中有用的天線元件。
在無線通信終端的用途中，有時希望衰減的影響比直線偏振波小的圓偏振波，要求一種發(fā)射圓偏振波的波導管縫隙天線，提出了使用各種波導管縫隙天線的圓偏振波天線。
基本上從具有直線形狀的縫隙的波導管縫隙天線發(fā)射直線偏振波。
因此，現(xiàn)有的發(fā)射圓偏振波的波導管縫隙天線如非專利文件I飛所示那樣，組合一對直線形狀的縫隙以產(chǎn)生相互正交的偏振波，來將直線偏振波變換為圓偏振波。另外，在特開2012-65229號公報中記載了如下一種波導管縫隙天線:使寄生元件與直線形狀的縫隙耦合來產(chǎn)生正交的偏振波成分，將直線偏振波變換為圓偏振波。
圖11是表示現(xiàn)有的發(fā)射圓偏振波的波導管縫隙天線的例子的立體圖。如圖11所示，在空洞波導管89的一個壁面，偏 離空洞波導管89的管軸中心線CL地設(shè)置有由兩個直線形狀的縫隙79、79構(gòu)成的交叉縫隙59。
非專利文件1:A.J.Simmons, "Circularly polarized slotradiators, "IRETrans.Antennas Propag.，vol.5，pp.31—36，Jan.1957.
非專利文件2:W.J.Getsinger，"Elliptically polarizedleaky-wavearray, 〃IRE Trans.Antennas Propag.，vol.10，pp.165-171，Mar.1957.
非專利文件3:Τ.Hirano，J.Hirokawa and Μ.Ando，"Adesign of a leakywaveguide crossed—slot linear array with amatching element by the methodof moments with numerical-eigenmode basis functions, 〃IEICE TransactionsonCommunication, vol.E88-B，N0.3，pp.1219-1226，Sep.2004.
非專利文件4:G.Montisci，Μ.Musa and G.Mazzarella^Waveguide slotantennas for circularly polarized radiated field〃，IEEE Trans.AntennasPropag.，vol.52，pp.619-623，2004.
非專利文件5:Κ.Minj J.Hirokawaj K.Sakuraij M.Ando, N.Goto and Y.Haraj "ACircularly Polarized WaveguideNarrow-wall Slot Array using a Single LayerPolarizationConverterj ^IEEE AP-S International Symposium 1996,pp.1004-1007.發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題
在設(shè)計非專利文件1飛所記載的現(xiàn)有的波導管縫隙天線、特開2012-65229號公報所記載的波導管縫隙天線時，需要復雜的計算，作為其結(jié)果所得到的圓偏振波天線只能在窄頻帶得到良好的軸比。
用于解決問題的方案
為了解決上述問題，在一個方式中，本發(fā)明的波導管縫隙天線將波導管作為饋電線路并在上述波導管的壁面上設(shè)置有直線形狀的縫隙，該波導管縫隙天線的特征在于，設(shè)置有包圍上述縫隙的外周且通過與上述縫隙交叉的切槽進行分割而得到的一對偏振波變換構(gòu)造體。
另外，在另一個方式中，本發(fā)明的波導管縫隙天線將波導管作為饋電線路并在上述波導管的壁面上設(shè)置有直線形狀的縫隙，該波導管縫隙天線的特征在于，配置有板狀的導體板，該導體板在與上述縫隙相對的位置處設(shè)置有形狀與上述縫隙的形狀大致相同的第一貫通孔以及與上述第一貫通孔交叉的第二貫通孔。
發(fā)明效果
通過對現(xiàn)有的波導管縫隙天線附加簡單的構(gòu)造物，能夠得到在寬頻帶具有良好的軸比特性的發(fā)射圓偏振波的波導管縫隙天線。


圖1是本發(fā)明的第一實施例的波導管縫隙天線的立體圖。
圖2是圖1的波導管縫隙天線的分解立體圖。
圖3是詳細說明圖1的電介質(zhì)波導管的圖。
圖4是本發(fā)明的第二實施例的波導管縫隙天線的立體圖。
圖5是本發(fā)明的第三實施例的波導管縫隙天線的立體圖。
圖6是本發(fā)明的第四實施例的波導管縫隙天線的立體圖。
圖7是表不第一實施例和第四實施例的增益的圖表。
圖8是將第四實施例應(yīng)用于電介質(zhì)波導管的情況下的分解立體圖。
圖9是表示圖8的電介質(zhì)波導管縫隙天線的回波損耗的圖表。
圖10是表示圖8的電介質(zhì)波導管縫隙天線的軸比特性的圖表。
圖11是現(xiàn)有的波導管縫隙天線的立體圖。
附圖標記說明
11、12、13、14、15、19:波導管縫隙天線；21:偏振波變換發(fā)射板;22、23、24、25:偏振波變換構(gòu)造體;31、41、71、75:貫通孔;42、43、44、45:切槽;51、59:交叉縫隙；61、62、63、64,65:縫隙板;71、75、79:縫隙;81、82、83、84、89:空洞波導管；85:電介質(zhì)波導管；95:電介質(zhì)露出部。
具體實施方式
(實施例1)
以下，參照圖f圖3來說明本發(fā)明的第一實施例。
圖1是表示本發(fā)明的第一實施例的立體圖，圖2示出圖1的分解立體圖。
如圖Γ2所示，對于本發(fā)明的波導管縫隙天線11，在由一個側(cè)面開口的截面為U字形的導體構(gòu)成的波導管構(gòu)件81的開口面配置由具有直線形狀的縫隙71的導體構(gòu)成的板狀的縫隙板61，與縫隙板61重疊地配置有由在與縫隙71相對的位置處設(shè)置有交叉縫隙51的導體構(gòu)成的板狀的偏振波變換發(fā)射板21，該交叉縫隙51由形狀與縫隙71相同的第一貫通孔31、處于與第一貫通孔31交叉的位置的直線形狀的第二貫通孔41構(gòu)成。
圖3是用于詳細說明偏振波變換發(fā)射板21和縫隙板61的俯視圖，圖3的(a)是偏振波變換發(fā)射板21的俯視圖，圖3的(b)是縫隙板61的俯視圖。
如圖3的(a)所不,在偏振波變換發(fā)射板21上設(shè)置有長度方向的長度為L1的第一貫通孔31、以規(guī)定的交叉角Θ與第一貫通孔31交叉的長度方向的長度為L2的第二貫通孔41，如圖3的(b)所示，在縫隙板61上，設(shè)置有長度方向的長度為L1的縫隙71。
縫隙71和第一貫通孔31的形狀大致相同，縫隙71和第一貫通孔31都相對于與波導管的管軸垂直的方向旋轉(zhuǎn)了 Θ”
第二貫通孔41的長度方向的長度L2比第一貫通孔31的長度方向的長度L1長。
第一貫通孔31與第二貫通孔41交叉的角度Θ為-90° < Θ <90° (其中Θ關(guān)O)。
偏振波變換發(fā)射板21的厚度t是波長的長度的0.2^0.3倍。
通過第一貫通孔31和第二貫通孔41交叉的交叉縫隙51，產(chǎn)生與通過縫隙71產(chǎn)生的電場a正交的電場b。在該電場a和電場b相互正交且其相位差為90°的情況下，電場a與電場b的合成波為圓偏振波。
圓偏振波的旋轉(zhuǎn)方向由交叉角Θ決定。
在相對于第一貫通孔31向左旋轉(zhuǎn)(Θ > O)地配置第二貫通孔41時，成為左旋圓偏振波天線，在向右旋轉(zhuǎn)(Θ <0)地配置第二貫通孔時，成為右旋圓偏振波天線。
選擇交叉角Θ以使軸比特性良好，例如是30°彡Θ <90°的范圍。
縫隙71相對于與波導管軸垂直的方向的角度Θ ^是任意的，能夠以容易進行阻抗匹配的方式配置為任意的角度。
(實施例2)
圖1所示的圓偏振波的波導管縫 隙天線由于偏振波變換發(fā)射板的厚度厚，因此與直線偏振波的波導管縫隙天線相比，重量大幅增加。
實驗的結(jié)果是，本發(fā)明的發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)了即使為了減輕重量而設(shè)為只保留縫隙周圍附近而去除偏振波變換發(fā)射板的大部分的構(gòu)造，也能夠使波導管縫隙天線作為發(fā)射圓偏振波的在寬頻帶具有良好的軸比特性的天線而動作。
圖4是說明本發(fā)明的波導管縫隙天線的第二實施例的圖，圖4的(a)是用于相對于第一實施例來說明第二實施例的立體圖，圖4的(b)示出詳細說明本發(fā)明的波導管縫隙天線的第二實施例的立體圖。
如圖4的(a)所示，以保留圖中用虛線包圍的范圍的方式來切取圖1所示的波導管縫隙天線11的偏振波變換發(fā)射板時，能夠得到圖4的(b)所示的本發(fā)明的波導管縫隙天線12。
如圖4的(b)所示，對于本發(fā)明的波導管縫隙天線12，在由一個側(cè)面開口的截面U字形的導體構(gòu)成的波導管構(gòu)件82的開口面配置由在波導管構(gòu)件82的開口面的內(nèi)側(cè)具有直線形狀的縫隙72的導體構(gòu)成的板狀的縫隙板62，并設(shè)置有包圍縫隙71的外周、由與縫隙72交叉的直線狀的切槽42進行二分割而得到的一對偏振波變換構(gòu)造體22、22。偏振波變換構(gòu)造體22、22相對于上述縫隙72的中心點以點對稱的方式配置。
期望偏振波變換構(gòu)造體22的高度是h，偏振波變換構(gòu)造體22被配置在距離縫隙72的中心半波長以內(nèi)的位置處。
波導管縫隙天線12將第一縫隙72和切槽42、42的組合視為虛擬的交叉縫隙，因此與第一實施例同樣地能夠發(fā)射圓偏振波。
(實施例3 4)
圖5是表示本發(fā)明的波導管縫隙天線的第三實施例的立體圖。如圖5所示，切槽43也可以不是直線狀。為了阻抗匹配，切槽43從第一貫通孔的中心放射狀地擴展。通過改變切槽的形狀，能夠減小回波損耗。
圖6是表示本發(fā)明的波導管縫隙天線的第四實施例的立體圖。如圖6所示，為了阻抗匹配，偏振波變換構(gòu)造體24、24的角部被倒角。通過對偏振波變換構(gòu)造體的角進行倒角，能夠減小回波損耗。
圖7是對通過電磁場模擬器計算第一實施例的波導管縫隙天線和第四實施例的波導管縫隙天線的增益所得的結(jié)果進行比較的圖表。
在圖7中，縱軸是增益(dBi)，橫軸是頻率(GHz)，虛線表示第一實施例的波導管縫隙天線，實線表示第四實施例的波導管縫隙天線。第一實施例的波導管縫隙天線和第四實施例的波導管縫隙天線均構(gòu)成為60GHz頻帶的單元件的天線。
根據(jù)圖7，在頻率為60GHz時，相對于在第一實施例的波導管縫隙天線中增益為6.ldBi，在第四實施例的波導管縫隙天線中，能夠得到9.4dBi的增益。因此，可知第四實施例所示的波導管縫隙天線的構(gòu)造不只是減少天線的重量，還具有顯著提高增益的效果。
本發(fā)明的波導管縫隙天線不只是應(yīng)用于中空波導管，還能夠應(yīng)用于電介質(zhì)波導管。圖8是表示本發(fā)明的波導管縫隙天線的第五實施例的立體圖。
如圖8所示，在波導管縫隙天線15中，長方體形狀的電介質(zhì)的表面被導體膜覆蓋，上表面的一部分設(shè)置有電介質(zhì)露出的直線狀電介質(zhì)露出部95的電介質(zhì)波導管85配置在與電介質(zhì)露出部95相對的位置處具有形狀與電介質(zhì)露出部95形狀大致相同的直線形狀的縫隙75的板狀縫隙板65上，并設(shè)置有包圍縫隙75的外周、由與縫隙75交叉的切槽45進行二分割而得到的一對偏振波變換構(gòu)造體25、25。
圖9示出通過電磁場模擬器計算實施例5的波導管縫隙天線的回波損耗特性的結(jié)果。在圖中，縱軸表示回波損耗(dB)，橫軸表示頻率(GHz)。
從圖9可知，在55GHz 70GHz范圍內(nèi)，回波損耗為20dB以上的相對帶寬為18%左右。
圖10示出通過電磁場模擬器計算實施例5的波導管縫隙天線的軸比特性的結(jié)果?？v軸表示軸比(dB)，橫軸表示頻率(GHz)。
從圖10可知，在55GHz 70GHz范圍內(nèi)，軸比特性為2dB以下的相對帶寬為17%左右。
從圖9和圖10的結(jié)果可知，在回波損耗為20dB以下的范圍內(nèi)，軸比為2dB以下，能夠得到極寬的頻帶特性。
根據(jù)上述的實施例，只要對在波導管的管壁上設(shè)置有直線狀的縫隙的波導管縫隙天線進一步附加設(shè)置有第一貫通孔與第二貫通孔交叉的交叉縫隙的偏振波變換發(fā)射板，或者只要對在波導管的管壁上設(shè)置有直線狀的縫隙的波導管縫隙天線的縫隙的外周設(shè)置一對偏振波變換構(gòu)造體，就能夠形成發(fā)射圓偏振波的波導管縫隙天線。
另外，本發(fā)明的波導管縫隙天線不只是能夠應(yīng)用于單一天線，還能夠應(yīng)用于陣列天線。
本申請主張基于2011年12月28日申請的日本申請第2011-287343號的優(yōu)先權(quán)，并引用該日本申請所記載的全部記載內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種波導管縫隙天線，將波導管作為饋電線路并在上述波導管的壁面上設(shè)置有直線形狀的縫隙，該波導管縫隙天線的特征在于， 設(shè)置有包圍上述縫隙的外周且通過與上述縫隙交叉的切槽進行分割而得到的一對偏振波變換構(gòu)造體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導管縫隙天線，其特征在于， 上述偏振波變換構(gòu)造體的高度是波長的長度的0.2^0.3倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的波導管縫隙天線，其特征在于， 上述偏振波變換構(gòu)造體被配置為距上述縫隙的中心半波長以內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波導管縫隙天線，其特征在于， 上述波導管是空洞波導管或電介質(zhì)波導管。
5.一種陣列天線，使用了根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導管縫隙天線。
6.一種波導管縫隙天線，將波導管作為饋電線路并在上述波導管的壁面上設(shè)置有直線形狀的縫隙，該波導管縫隙天線的特征在于， 配置有板狀的導體板，該導體板在與上述縫隙相對的位置處設(shè)置有形狀與上述縫隙的形狀大致相同的第一貫通孔以及與上述第一貫通孔交叉的第二貫通孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的波導管縫隙天線，其特征在于， 上述導體板的厚度是波長的長度的0.2^0.3倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的波導管縫隙天線，其特征在于， 上述第二貫通孔的長度方向的長度比上述第一貫通孔的長度方向的長度長。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的波導管縫隙天線，其特征在于， 上述波導管是空洞波導管或電介質(zhì)波導管。
10.一種陣列天線，使 用了根據(jù)權(quán)利要求6所述的波導管縫隙天線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種波導管縫隙天線。在設(shè)計現(xiàn)有的發(fā)射圓偏振波的波導管縫隙天線時，需要復雜的計算，所得到的圓偏振波天線只能在窄頻帶得到良好的軸比。本發(fā)明的波導管縫隙天線將波導管作為饋電線路并在上述波導管的壁面上設(shè)置有直線形狀的縫隙，該波導管縫隙天線的特征在于，設(shè)置有包圍上述縫隙的外周且通過與上述縫隙交叉的切槽進行分割而得到的一對偏振波變換構(gòu)造體。通過對現(xiàn)有的波導管縫隙天線附加簡單的構(gòu)造物，能夠得到在寬頻帶具有良好的軸比特性的發(fā)射圓偏振波的波導管縫隙天線。
文檔編號H01Q13/12GK103187631SQ20121058411
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者佐野和久, 谷田部主一, 伊藤一洋 申請人:東光株式會社