(57)【要約】【課題】製造が容易で動作帯域が広いアンテナ給電回路を提供する。【解決手段】導波管１０Ａ，１０Ｂの広壁面ＵＳを重ね合わせて接合し、積層構造とした導波管型線路で構成したアンテナ給電回路において、導波管の長手方向と直交する方向で導波管の接合面の幅とほぼ同じ長さの一つ以上の細隙ＳＬを形成し、この細隙により導波管の一方から他方への経路、及び他方から一方への経路を形成し、これらの経路により移相器又はハイブリッド回路を構成し、広帯域のアンテナ給電回路を実現した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波管の広壁面を重ね合わせ接合し積層構造とした導波管型線路で構成したアンテナ給電回路において、
導波管の長手方向と直交する方向で導波管の接合面の幅とほぼ同じ長さの一つ以上の細隙を形成し、この細隙により導波管の一方から他方への経路及び他方から一方への経路を形成し、これらの経路により移相器又はハイブリッド回路を構成したことを特徴とするアンテナ給電回路。
【請求項２】
請求項１記載の移相器及びハイブリッド回路を用いてバトラー型給電回路を構成したアンテナ給電回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は例えば移動通信の基地局等に用いることができるアンテナ給電回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアンテナ給電回路で、ハイブリッド及び移相回路を構成するには、導波管同士を横方向に接続し、その間を空洞で繁いで金属ポストを立てる方法があった。この構造でパラメータを適切に選ぶことで、ハイブリッド及び移相回路を構成する。この回路をハイブリッド回路や移相回路として正確に動作させるには、多くのパラメータを解析して決定し、更にそれを非常に高い工作精度で実現しなければならない。このため、非常に高い工作精度が要求される。また移相器は単純に導波管の長さで位相を調整していた。この方法は当然所望の移相量によって導波間の長さが異なり、大きな移相変化を得るには導波管が長くなる欠点があった。また導波管を用いているため帯域が狭いという欠点があった。
更にハイブリッド回路や移相器でバトラーマトリクスを作ると、各回路部分は互いに複雑に交差しながら結線される。また、各線路は互いのポート間の位相差を保持するため、各ハイブリッド間の線路の長さは正確に同じである必要があった。このため、一般の回路であっても、交差部分に余長が必要であり、かつ各線路の長さを同じにする難しさがあった。
【０００３】
これらの欠点を解消するために、導波管の広壁面同士を接合し、その接合面に導波管の長手方向と直交する向の細隙を形成し、この細隙の形成位置に移相器又はハイブリッド回路を構成するアンテナ給電回路を提案した（非特許文献１）。図５に非特許文献１で提案したアンテナ給電回路の構成を示す。図５は移相器の構成を示し、図５Ｂはハイブリッド回路の構成を示す。図５Ａに示す移相器は導波管１０Ａと１０Ｂの終端部同士を広壁面ＵＳで接合し、その接合面に導波管１０Ａ及び１０Ｂの長手方向と直交する向の細隙ＳＬ（スロット）を複数形成して構成した例を示す。複数本の細隙は相互にわずかながら異なる長さに形成される。図５Ａでは細隙ＳＬをＮ本形成した場合を示す。
この細隙ＳＬを形成したことにより、細隙ＳＬを通じて導波管１０Ａと１０Ｂが一方から他方、他方から一方への経路で接続され、その経路上で移相器が構成される。
【０００４】
一方、図５Ｂに示すハイブリッド回路は導波管１０Ａと１０Ｂを広壁面ＵＳ同士で互いに長い距離にわたって接合し、その接合面の一部に導波管１０Ａと１０Ｂの長手方向と直交する向の長さがわずかに異なる細隙ＳＬを複数本形成して構成することができる。
この場合も、細隙ＳＬで導波管１０Ａと１０Ｂが接続され、その接続経路においてハイブリッド回路が構成される。
このように、導波管１０Ａと１０Ｂを広壁面ＵＳ同士で接合し、その接合面に細隙ＳＬを設け、更にその各細隙ＳＬの長さをわずかに違わせるだけで移相器やハイブリッド回路を実現することができる。
【０００５】
【非特許文献１】
広川、後藤、常川、信学総大、Ｂ−１−１８３、２００２−３
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これらの回路は適切なパラメータを従来と同じように設計する必要があるが、細かいポストの系や位置の設計ではなく、方形の細隙であるため、その工作制度はそれほど高いものである必要はないという利点がある。この給電回路の細隙ＳＬの数と各種伝送特性の関係を図６に示す。明らかに細隙ＳＬの数が多くなるほど、高い反射量の範囲が広く広帯域となっている。しかし、細隙ＳＬの本数を４本としても、反射減衰量は−３５ｄＢの点で見て最大で約０．７７％とまだ狭い。
従って、従来の導波管を用いて構成するハイブリッド回路や移相器は高い工作精度が要求され、また、形状が大きくなる、帯域が狭いという欠点があった。更にバトラー形給電回路は、導波管線路の交差が非常に難しく、また横面結合の交差回路では、その設計及び作製制度が非常に高いことが要求されるため、実現が大変難しい、また帯域も狭いという欠点を有していた。こられの問題を改善するために積層構造の導波管給電回路が提案されたが、依然として、通信システムに用いるには帯域が狭いという欠点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１では導波管の広壁面を重ね合わせ接合し積層構造とした導波管型線路で構成したアンテナ給電回路において、導波管の長手方向と直交する方向で導波管の接合面の幅とほぼ同じ長さの一つ以上の細隙を形成し、この細隙により導波管の一方から他方への経路及び他方から一方への経路を形成し、これらの経路により移相器又はハイブリッド回路を構成したアンテナ給電回路を提案する。
この発明の請求項２では請求項１記載の移相器及びハイブリッド回路を用いてバトラー型給電回路を構成したアンテナ給電回路を提案する。
【０００８】
作用
この発明によれば導波管を広壁面同士で接合し、その接合面に導波管の長手方向と直交する向の広壁面の幅とほぼ同じ長さの細隙を一つ以上形成した構成としたから、各細隙の導波管内の電流分布との関連で各細隙毎に動作が異なり、結果的に広い帯域特性が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明の一実施例を示す。図１において、図５と対応する部分には同一符号を付して示す。図１Ａは移相器、図１Ｂはハイブリッド回路を構成した例を示す。
この発明によるアンテナ給電回路で構成される移相器は導波管１０Ａと１０Ｂの各終端部を広壁面ＵＳ同士で接合し、その接合面に導波管１０Ａと１０Ｂの長手方向と直交する向で広壁面ＵＳの幅と同じ長さの細隙ＳＬを一つ以上形成する。図１Ａでは細隙をＮ本形成した場合を示す。
細隙ＳＬの長さを導波管１０Ａ及び１０Ｂの各広壁面ＵＳの幅と同じにしたことにより、細隙ＳＬを形成するための工作制度はそれほど高いものである必要はない。更に図１に示すように複数の細隙ＳＬを導波管１０Ａと１０Ｂの間に空けてあるため、各細隙ＳＬの導波管内の電流分布との関連で各細隙毎に動作が異なり、結果的に広い帯域特性が得られる。
バトラーマトリクスの具体的な構成方法を図２に示す。図２は８分岐を例としたバトラーマトリクス回路のブロック図を示す。下側が入力ポートでＲとＬはビームの方向（左右）と、番号は大きい程広角を表す。ハイブリッド回路ＨＹを広壁面細隙接合で構成する場合、ストリップ回路の場合と異なり、対向出力はもう一つの出力ポートに対し位相が９０度進む。従来の構成（図７参照）では移相器の移相量は正ではなくてはならない。
【００１０】
しかし、図２に示す細隙ＳＬを用いた移相器ＰＳ１−１〜ＰＳ１−４及びＰＳ２−１〜ＰＳ２−８では移送量は負になる。そこで従来、移相量が（＋４５°、＋４５°、０°、０°）の部分（図７参照）は図２の第１移相器群ＰＳ１に示すように（０°、０°、−４５°、−４５°）で置き換える。すなわち従来４５度の移相器があった場所と移相器のない場所を交換する。このようにしても積層構造で実現することができる。
更に、従来（＋６７．５°、０°、０°、＋２２．５°）の部分（図７参照）は図２に示す第２移相器群ＳＰ２に示すように（−２２．５°、−９０°、−９０°、−６７．５°）で置き換える。つまり、従来移相器が存在しないところにもコルゲーション等で構成した９０度の位相器を挿入し、これら積層構造で構成した移相器群ＳＰ１とＳＰ２でバトラーマトリクス給電回路を構成することができる。
【００１１】
図３に移相器の具体的な構造の一例を示す。２つの短絡導波管１０Ａと１０Ｂは広壁面ＵＳで重ね合わせる。細隙ＳＬの幅、細隙位置、短絡板位置は対称に配置されている。３．９〜４．１ＧＨｚの帯域で反射が−４０ｄＢ以下、移相量偏差が±３度以内を目標に２個の細隙ＳＬ１とＳＬ２を用いてマイナス４５度移相器を作製した実施例を示す。導波管１０Ａと１０Ｂの形状は広壁面の幅ａがａ＝５８．１ｍｍ、狭壁面の幅ｂ＝１４．５ｍｍ、導波管１０Ａと１０Ｂの接合面部分の厚みｔがｔ＝０．１５ｍｍとした。
モード整合法（Ｆ．Ａｒｍｄｔ，Ｂ．Ｋｏｃｈ，Ｈ−Ｊ．Ｏｒｌｏｋ  ａｎｄ  Ｎ．Ｓｃｎｒｏｅｄｅｒ，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｍｓ．Ｍｉｅｒｏｗａｖｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  Ｔｅｃｈ．Ｖｏｌ．３３，ｎｏ．２ＰＰ．９５−１０４，Ｆｅｂ．１９８５）で解析した。遺伝的アルゴリズムと修正Ｐｏｗｅｌｌ法を併用してパラメータを決定した（Ｍ．Ｏｋａｍｏｔｏ，Ｔ．Ｎｏｎａｋａ，Ｓ．ＯｃｈｉａｉａｎｄＤ．Ｔｏｍｏｎａｇａ，Ａｐｐｌ．Ｍａｔｈ．Ｃｏｍｐ，ｖｏｌ．９１，ｐｐ．６３−７２，１９９８）導波管１０Ａ及び１０Ｂの短絡板から細隙ＳＬ１及びＳＬ２までの寸法ＳｏはＳｏ＝２．３７ｍｍ、細隙ＳＬ１及びＳＬ２の幅ｌ１＝２．６４ｍｍ、細隙ＳＬ１とＳＬ２の間の寸法Ｓ１＝２．８４ｍｍとした。
【００１２】
図４に図３に示した寸法で作製した移相器の反射と透過位相を示す。たった２本の細隙ＳＬ１とＳＬ２を作製しただけでありながら、反射減衰量−３５ｄＢの点で見て帯域幅が約１０％と非常に広い帯域が得られることがわかる。このことから広壁面で導波管を接続し、その接合面に導波管の幅全体に渡る細隙を設けてハイブリッド回路や、移相器を実現でき、更に細隙の数や、位置を変えて非常に広い動作帯域が得られることがわかる。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば簡易な構造でハイブリッド回路、移相器、バトラー型給電回路を構成することができ、構造が容易で然も形状が小さく、かつ低損失で動作帯域が非常に広いアンテナ給電回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるアンテナ給電回路を構成する移相器及びハイブリッド回路の構造を説明するための斜視図。
【図２】図１に示した移相器を用いてバトラーマトリクス型給電回路を構成した例を示すブロック図。
【図３】図２に示したバトラーマトリクス型給電回路に用いた移相器の具体的な実施例を説明するための斜視図。
【図４】図２に示した移相器の反射特性と透過位相特性を示す特性曲線図。
【図５】従来の技術を説明するためのＡは従来の移相器の構造を説明する斜視図、Ｂは従来のハイブリッド回路の構造を説明するための斜視図。
【図６】図５に示した従来の移相器の特性を説明するための特性曲線図。
【図７】従来のバトラーマトリクス型給電回路の構造を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
ＳＬ      細隙                    ＵＳ      広壁面
１０Ａ、１０Ｂ      導波管          Ｐ１〜Ｐ４      ポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004266521.tif 000008
【図７】
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