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    关 键 词:
    缝隙 天线 雷达 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110091313.9

    申请日:

    2011.04.08

    公开号:

    CN102255136A

    公开日:

    2011.11.23

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01Q 1/36申请日:20110408|||公开
    IPC分类号: H01Q1/36; H01Q1/42; H01Q13/20; G01S13/02 主分类号: H01Q1/36
    申请人: 古野电气株式会社
    发明人: 箟耕治; 吉岛康隆
    地址: 日本国兵库县
    优先权: 2010.04.09 JP 2010-090964
    专利代理机构: 大连东方专利代理有限责任公司 21212 代理人: 李馨
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110091313.9

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2015.07.01|||2013.05.08|||2011.11.23

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种缝隙天线的馈电用波导管的构造、及具备上述天线的雷达装置。使在辐射用波导管内以适当的模图样进行传导电磁波,且使馈电用波导管小型化。馈电用波导管具有馈电部构造10和凹部14。关于该馈电部构造10,其槽12由各面的侧壁形成,且槽12的一侧面的板材31上串联排列着4个馈电用缝隙35;关于凹部14是沿与馈电用缝隙35的排列方向相垂直的方向,在多个馈电用缝隙35中两端以外的一个馈电用缝隙33所对应的位置延展所形成,且电力从外部被输入。另外,馈电部构造10还具有突起部16,形成在槽12的底面且与馈电用缝隙353相对。

    权利要求书

    1.一种缝隙天线,其特征在于,具备:
    电磁波辐射部,具有辐射面,在该辐射面上形成多个电磁波辐射缝隙;
    馈电部,具有由各壁面围成馈电腔,且多个馈电用缝隙沿直线排列在上述馈电
    腔的一壁面上;
    输入部,从上述多个馈电用缝隙中的至少一个馈电用缝隙所对应的位置、向与
    上述多个馈电用缝隙的排列方向垂直的垂直方向延展形成且与所述馈电部连
    通;
    上述馈电部具有突起部,该突起部形成在与上述至少一个馈电用缝隙相向的另
    一壁面上。
    2.根据权利要求1所述的缝隙天线,其特征在于:
    上述至少一个馈电用缝隙为一个。
    3.根据权利要求1所述的缝隙天线,其特征在于:
    上述突起部为长方体。
    4.根据权利要求3所述的缝隙天线,其特征在于:
    上述长方体在上述垂直方向上的长度与上述另一壁面在上述垂直方向上的长度
    大致相等。
    5.根据权利要求3所述的缝隙天线,其特征在于:
    上述长方体在上述排列方向上的长度比上述输入部在上述排列方向上的延展长
    度短。
    6.根据权利要求1或2所述的缝隙天线,其特征在于:
    与上述突起部相对的上述至少一个馈电用缝隙是所述多个缝隙中两端以外的至
    少一个馈电缝隙。
    7.根据权利要求6所述的缝隙天线,其特征在于:
    上述电磁波的中心频率位于9.38GHz~9.44GHz的范围内时,上述突起部的高
    度尺寸为1mm以上4mm以下。
    8.根据权利要求1所述的缝隙天线,其特征在于:
    上述多个辐射用缝隙二维状地排列在上述辐射面上。
    9.根据权利要求1~8所述的缝隙天线,其特征在于:
    还具备天线罩,该天线罩罩住电磁波辐射部、馈电部、输入部。
    10.根据权利要求9所述的缝隙天线,其特征在于:
    上述天线罩呈大致圆筒形状;
    上述电磁波辐射部、上述馈电部以及上述输入部平行于上述天线罩的圆筒中心
    轴,配置在靠近含有该中心轴的平面。
    11.根据权利要求10所述的缝隙天线,其特征在于:
    还具备馈电波导管,位于所述电磁波辐射部的背面且与该电磁波辐射部平行配
    置,将电能导入上述输入部。
    12.根据权利要求11所述的缝隙天线,其特征在于:
    还具备具有内部导体及外部导体的同轴连接器,将电能从上述馈电波导管馈送
    到上述输入部。
    13.根据权利要求12所述的缝隙天线,其特征在于:
    上述内部导体突出到上述馈电波导管的内部。
    14.根据权利要求13所述的缝隙天线,其特征在于:
    上述馈电波导管其截面为矩形,平行于上述电磁波辐射部的该截面的边的长度
    比垂直于上述电磁波辐射部的边的长度短。
    15.一种雷达装置,其特征在于,具备:
    缝隙天线;
    电磁波产生部,产生馈送给上述缝隙天线的上述电磁波;
    旋转部,使上述缝隙天线绕下述电磁波辐射部的中心轴在水平面内旋转;
    接收信号处理部,接收上述电磁波的来自物标的回波信号,探知该物标;
    上述缝隙天线,具备:电磁波辐射部,具有辐射面,在该辐射面上形成多个电
    磁波辐射缝隙;馈电部,具有由各壁面围成馈电腔,且多个馈电用缝隙沿直线
    排列在上述馈电腔的一壁面上;输入部,从上述多个馈电用缝隙中的至少一个
    馈电用缝隙所对应的位置、向与上述多个馈电用缝隙的排列方向垂直的垂直方
    向延展形成且与所述馈电部连通;上述馈电部具有突起部,该突起部形成在与
    上述至少一个馈电用缝隙相向的另一壁面上。
    16.根据权利要求15所述的雷达装置,其特征在于:
    与上述突起部相对的上述一个馈电用缝隙是所述多个缝隙中两端以外的一个馈
    电缝隙。
    17.根据权利要求16所述的雷达装置,其特征在于:
    上述电磁波的中心频率位于9.38GHz~9.44GHz的范围内时,上述突起部的高
    度尺寸为1mm以上4mm以下。
    18.根据权利要求15所述的雷达装置,其特征在于:
    上述多个辐射用缝隙二维状地排列在上述辐射面上。
    19.根据权利要求18所述的雷达装置,其特征在于:
    还具备天线罩,该天线罩罩住电磁波辐射部、馈电部、输入部。
    20.根据权利要求19所述的雷达装置,其特征在于:
    上述天线罩呈大致圆筒形状;
    上述电磁波辐射部、上述馈电部以及上述输入部平行于上述天线罩的圆筒中心
    轴,配置在靠近含有该中心轴的平面。

    说明书

    缝隙天线及雷达装置

    技术领域

    本发明涉及一种缝隙天线及具备上述天线的雷达装置。

    背景技术

    针对在长边方向上排列多个辐射用缝隙的波导管上安装辐射用喇叭的现有
    型式的天线,近年来,为了谋求制造容易且小型化,提出了具有在二维辐射面
    上纵横排列缝隙阵列的辐射用波导管的缝隙阵列天线的方案(专利文献1)。专
    利文献1中所记载的缝隙阵列天线,馈电用波导管与具有二维缝隙阵列的辐射
    用波导管相耦合,该馈电用波导管具有从与电磁波传导方向垂直的方向上导入
    电磁波(馈送)的缝隙阵列(参照专利文献1的图3(c))。

    专利文献1所记载的与辐射用波导管耦合的馈电用波导管,一般具有如图
    25的示意图所示的构造。即,在图25中,图25(a)是表示在相对于辐射用
    波导管200垂直的方向(短边方向)上简易地耦合馈电用波导管100,图25
    (b)是表示使馈电用波导管101呈L状弯曲,将在辐射用波导管200的短边
    方向上的馈电用波导管101的尺寸设计成在该辐射用波导管200的短边尺寸范
    围之内。

    【专利文献1】国际公开WO2008/018481号公报

    【发明要解决的课题】

    在图25(a)的构造中,馈电用波导管100的馈电用缝隙100a的部分控制
    在辐射用波导管200的短边尺寸之内,而基端100b侧突出到辐射用波导管200
    的短边尺寸之外,故缝隙阵列天线的小型化有极限。并且,图22(b)的构造
    中,虽然馈电用波导管101的构造控制在辐射用波导管200的宽度尺寸之内,
    由于存在馈电用波导管101的弯曲部101c即不连续部位,故从馈电用波导管
    101的馈电用缝隙101a向辐射用波导管200的馈电特性特别是在短边方向上不
    均一,其结果,导致在辐射用波导管200内传导的电磁波的传输模图样(mode?
    pattern)就会走样。

    本发明就是鉴于上述课题提出的,通过研究馈电用波导管的构造,提供一
    种能够在辐射用波导管内以适当的模图样传导电磁波,并且能够实现小型化的
    缝隙天线、及具备缝隙天线的雷达装置。

    发明内容

    本发明提供一种缝隙天线,其特征在于,具备:电磁波辐射部,具有辐射
    面,在该辐射面上形成多个电磁波辐射缝隙;馈电部,具有由各壁面围成馈电
    腔,且多个馈电用缝隙沿直线排列在上述馈电腔的一壁面上;输入部,从上述
    多个馈电用缝隙中的至少一个馈电用缝隙所对应的位置、向与上述多个馈电用
    缝隙的排列方向垂直的垂直方向延展形成且与所述馈电部连通;上述馈电部具
    有突起部,该突起部形成在与上述至少一个馈电用缝隙相向的另一壁面上。

    本发明的缝隙天线中,上述至少一个馈电用缝隙为一个。

    本发明的缝隙天线中,上述突起部为长方体。

    本发明的缝隙天线中,上述长方体在上述垂直方向上的长度与上述另一壁
    面在上述垂直方向上的长度大致相等。

    本发明的缝隙天线中,上述长方体在上述排列方向上的长度比上述输入部
    在上述排列方向上的延展长度短。

    本发明的缝隙天线中,与上述突起部相对的上述一个馈电用缝隙是所述多
    个缝隙中两端以外的一个馈电缝隙。

    本发明的缝隙天线中,上述电磁波的中心频率位于9.38GHz~9.44GHz的
    范围内时,上述突起部的高度尺寸为1mm以上4mm以下。

    本发明的缝隙天线中,上述多个辐射用缝隙二维状地排列在上述辐射面
    上。

    本发明的缝隙天线中,还具备天线罩,该天线罩罩住电磁波辐射部、馈电
    部、输入部。

    本发明的缝隙天线中,上述天线罩呈大致圆筒形状;上述电磁波辐射部、
    上述馈电部以及上述输入部平行于上述天线罩的圆筒中心轴,配置在靠近含有
    该中心轴的平面。

    本发明的缝隙天线中,还具备馈电波导管,位于所述电磁波辐射部的背面
    且与该电磁波辐射部平行配置,将电能导入上述输入部。

    本发明的缝隙天线中,还具备具有内部导体及外部导体的同轴连接器,将
    电能从上述馈电波导管馈送到上述输入部。

    本发明的缝隙天线中,上述内部导体突出到上述馈电波导管的内部。

    本发明的缝隙天线中,上述馈电波导管其截面为矩形,平行于上述电磁波
    辐射部的该截面的边的长度比垂直于上述电磁波辐射部的边的长度短。

    本发明提供一种雷达装置,其特征在于,具备:缝隙天线;电磁波产生
    部,产生馈送给上述缝隙天线的上述电磁波;旋转部,使上述缝隙天线绕下述
    电磁波辐射部的中心轴在水平面内旋转;接收信号处理部,接收上述电磁波的
    来自物标的回波信号,探知该物标;上述缝隙天线,具备:电磁波辐射部,具
    有辐射面,在该辐射面上形成多个电磁波辐射缝隙;馈电部,具有由各壁面围
    成馈电腔,且多个馈电用缝隙沿直线排列在上述馈电腔的一壁面上;输入部,
    从上述多个馈电用缝隙中的至少一个馈电用缝隙所对应的位置、向与上述多个
    馈电用缝隙的排列方向垂直的垂直方向延展形成且与所述馈电部连通;上述馈
    电部具有突起部,该突起部形成在与上述至少一个馈电用缝隙相向的另一壁面
    上。

    本发明的雷达装置中,与上述突起部相对的上述一个馈电用缝隙是所述多
    个缝隙中两端以外的一个馈电缝隙。

    本发明的雷达装置中,上述电磁波的中心频率位于9.38GHz~9.44GHz的
    范围内时,上述突起部的高度尺寸为1mm以上4mm以下。

    本发明的雷达装置中,上述多个辐射用缝隙二维状地排列在上述辐射面
    上。

    本发明的雷达装置中,还具备天线罩,该天线罩罩住电磁波辐射部、馈电
    部、输入部。

    本发明的雷达装置中,上述天线罩呈大致圆筒形状;上述电磁波辐射部、
    上述馈电部以及上述输入部平行于上述天线罩的圆筒中心轴,配置在靠近含有
    该中心轴的平面。

    【发明效果】

    根据本发明,使在辐射用波导管内以适当的模图样进行传导电磁波,且能
    够提供小型化的缝隙天线、及具备该缝隙天线的雷达装置。

    附图说明

    图1是表示涉及本发明缝隙天线的一实施方式的分解构成图。

    图2是表示缝隙天线构成的一例的外部斜视图。

    图3是表示缝隙天线的馈电部及其周边的详细结构图,为了说明耦合特
    性,其中,图3(a)表示平面图,(b)及(c)表示侧视图,图3(d)表示图3(a)I
    -I的断面图,在此天线罩罩住馈电部结构及其周边。

    图4是表示缝隙天线构成的另一例的外部斜视图。

    图5是表示缝隙天线的馈电部及其周边的例子详细结构图,为了说明耦合
    特性,其中,图5(a)表示平面图,(b)及(c)表示侧视图,图5(d)表示图
    5(a)I-I的断面图,在此天线罩罩住馈电部结构及其周边。

    图6是表示宽a=17.5mm、长b=22.9mm不变、高c是0mm时波导管传播
    模式状态的图。

    图7是表示宽a=17.5mm、长b=22.9mm不变、高c是1mm时波导管传导
    模的状态的图。

    图8是表示宽a=17.5mm、长b=22.9mm不变、高c是2mm时波导管传导
    模的状态的图。

    图9是表示宽a=17.5mm、长b=22.9mm不变、高c是3mm时波导管传导
    模的状态的图。

    图10是表示宽a=17.5mm、长b=22.9mm不变、高c是4mm时波导管传
    导模的状态的图。

    图11是表示宽a=17.5mm、长b=22.9mm不变、高c是5mm时波导管传
    导模的状态的图。

    图12是表示宽a=17.5mm、长b=22.9mm不变、高c是6mm时波导管传
    导模的状态的图。

    图13是表示宽a=17.5mm、高c=3mm不变、长b是10mm时波导管传导
    模的状态的图。

    图14是表示宽a=17.5mm、高c=3mm不变、长b是30mm时波导管传导
    模的状态的图。

    图15是表示长b=22.9mm、高c=3mm不变、宽a是10mm时波导管传导
    模的状态的图。

    图16是表示长b=22.9mm、高c=3mm不变、宽a是30mm时波导管传导
    模的状态的图。

    图17是表示宽a=17.5mm、长b=22.9mm、高c在0.5mm~9mm变化的情
    况下,频带内(9.38GHz、9.41GHz、9.44GHz)的微波的回波损耗
    (相对于输入的反射比率(dB))状态的图。

    图18是表示宽a=17.5mm、高c=3mm、长b在10mm~30mm变化的情况
    下,频带内(9.38GHz、9.41GHz、9.44GHz)的微波的回波损耗(相
    对于输入的反射比率(dB))状态的图。

    图19是表示长b=22.9mm、高c=3mm、宽a在10mm~30mm变化的情况
    下,频带内(9.38GHz、9.41GHz、9.44GHz)的微波的回波损耗(相
    对于输入的反射比率(dB))状态的图。

    图20是表示宽a=17.5mm、长b=22.9mm、高c在0.5mm~9mm变化的情
    况下,频带内(9.38GHz、9.41GHz、9.44GHz)的微波的插入损失
    (输入被热能等消耗的比率(dB))状态的图。

    图21是表示宽a=17.5mm、高c=3mm、长b在10mm~30mm变化的情况
    下,频带内(9.38GHz、9.41GHz、9.44GHz)的微波的插入损失(输
    入被热能等消耗的比率(dB))状态的图。

    图22是表示长b=22.9mm、高c=3mm、宽在10mm~30mm变化的情况
    下,频带内(9.38GHz、9.41GHz、9.44GHz)的微波的插入损失(输
    入被热能等消耗的比率(dB))状态的图。

    图23是表示宽a=17.5mm、长b=22.9mm、高c=3mm时,频带内
    (9.38GHz、9.41GHz、9.44GHz)的微波的回波损耗状态的图。

    图24是表示宽a=17.5mm、长b=22.9mm、高c=3mm时,频带内
    (9.38GHz、9.41GHz、9.44GHz)的微波的插入损失状态的图。

    图25A是表示现有技术中辐射用波导管的馈电用波导管的构造的图;图
    25B是表示现有技术中辐射用波导管的馈电用波导管的其他构造。

    图26表示涉及本发明的一实施方式的雷达装置的框图。

    图中:

    10?馈电部构造

    11?馈电用波导管构造体

    12?槽

    14?凹部

    15?孔

    16?突起部

    20?辐射部构造

    21?辐射用波导管构造体

    22?缝隙

    31?板材

    35,351~354?缝隙(馈电用缝隙)

    具体实施方式

    以下参照附图详细地说明本发明的实施方式。

    图1是表示涉及本发明缝隙天线的一实施方式的分解构成图。

    在图1中,缝隙天线由馈电部构造10和辐射部构造20构成。辐射部构造20
    将在辐射用波导管构造体21等形成的内腔传导而来的电磁波向规定的外部方
    向辐射。馈电部构造10将所需要的电磁波导入(馈电)辐射用波导管构造体
    21。

    下面,参照图1详细说明馈电部构造10、辐射部构造20的构造。馈电部
    构造10具有馈电用波导管构造体11和构成侧壁一部分的板材31。馈电部构造
    10是由馈电用波导管构造体11和板材31相对配置而构成的。馈电用波导管构
    造体11及板材31,由例如铝等导电材料构成。

    呈大致长方体形状且断面为凹状,具有必要尺寸的槽12沿长边方向(平
    行图1中箭头A的方向)贯穿馈电用波导管构造体11。另外,槽12被作为馈
    电腔发挥作用。并且,沿与长边方向垂直的方向在槽12的两侧上形成中段面
    13。中段面13如后面所述,作为从上面罩住板材31时的安装面发挥作用。

    凹部14在沿槽12的长边方向的部分上具有规定的宽度,且凹部14在沿
    与槽12的长边方向相垂直的方向上具有规定的长度(进深),凹部14与槽12
    相连通。凹部14与槽12具有相同深度,形成长方体形状的输入腔。在凹部14
    的底面的适当位置处朝底侧贯穿设有具有必要尺寸直径的孔15。如图3所示,
    为了将微波从外部输入凹部14(例如、同轴连接部41)插入孔15中(图1中省
    略)。同轴连接部41由激励用的金属探针42及其外周由聚四氟乙烯(注册商
    标)形成的圆筒状绝缘体43构成。另外,孔15的位置设置在凹部14中且在
    使用的微波的频率能取得匹配的位置上,在槽12中形成驻波。另外,同轴连
    接部41的基端侧配置成露出到波导管内。并且,通过该波导管将来自微波产
    生器即磁控管或半导体振荡器的微波(电磁波)传导至同轴连接部41。

    与辐射用波导管构造体21平行地延展配置波导管,该波导管在垂直于后
    述辐射面的方向上的截面是矩形且该波导管的一对相向的侧壁与后述辐射面所
    在的平面平行,另外,在截面中的该一对相向的侧壁的长度比该波导管的另一
    对侧壁的长度短。

    在槽12的至少一个部位上,在对应凹部14的部分形成具有规定形状的
    突起部16。另外,馈电用波导管构造体11能以如下方法制造:首先开槽至突
    起部16的深度为止,然后在突起部16以外处、即槽12和凹部14开槽至所需
    的深度为止?;蛘?,也可以在槽12形成后,通过将规定的导电材料铺设在槽
    12上等,形成突起部16。在本实施方式中,突起部16的形状是长方体形状。
    即,如图1(a)所示,长度尺寸为b、与长度方向垂直的宽度尺寸为a、及厚度
    (高度)尺寸为c。

    在馈电用波导管构造体11的顶部、中段面13上分别形成必要数量的安装
    孔111、安装孔131。在板材31上的整个长边方向的一末端位置上,形成一个
    倒置L形状的弯曲部32。并且,在板材31上从倒L字状的弯曲部32沿长边方
    向形成平板部33,从其中途开始将宽边方向两末端部分弯折形成侧面部34。

    另外,馈电用波导管构造体11的槽12、突起部16、板材31及板材31的
    缝隙351~354构成馈电部,馈电用波导管构造体11的凹部14、孔15及板材
    31构成输入部。

    本实施方式中,在平板部33的长边方向的规定位置上,以规定间距沿宽
    边方向线性排列地形成具有4个缝隙(351~354)的缝隙35。缝隙351~354具
    有相同形状,在与槽12相对的位置上,通过例如冲压加工的方式形成。该实
    施方式中,在与上述突起部16相对的位置上形成缝隙353。这样,在缝隙
    351~354中除了两端的缝隙351、354,与中央部的缝隙352、353中的一个相
    对应配置凹部14,由于采用了这样的在缝隙排列方向上分支的构造,容易取得
    匹配,能够有效及时地阻止馈电时的模的走样。另外,匹配状态及上述各尺寸
    a、b、c之间的关系将在后面叙述。

    并且,在弯曲部32的顶部侧及平板部33上形成安装孔331,并利用系紧
    部材(例如,螺钉、螺丝等)将馈电用波导管构造体11跟板材31系紧。其结
    果,平板部33罩住凹部14、槽12,构成作为输入腔及馈电腔的波导管。另
    外,根据后述的辐射用波导管构造体21的弯折部211、或者在沿缝隙排列方向
    的两端设置其他例如短路部件等,在内部的馈电腔产生驻波。

    这里对由同轴连接部41输入的电磁波的动作进行说明。通过同轴连接部
    41被传送来的电磁波,在凹部14处被辐射且传向槽12侧。根据槽12的形状
    以及突起部16的形状,电磁波的模的形状实际上并不走样,其传导方向变换
    到与图1(a)的箭头“A”平行的缝隙排列的两侧方向,传向各缝隙351~354。
    并且,经由各缝隙351~354大致均匀地向辐射用波导管构造体21侧传导。

    辐射部构造20是由辐射用波导管构造体21和板材31相间隔必要距离平
    行配置而构成的。辐射用波导管构造体21和板材31,在如图1(c)的箭头B所
    示的长边方向上(电磁波传导的方向)具备规定长度,两者间构成的管状内腔
    形成天线波导管。另外,辐射用波导管构造体21由导电材料例如铝构成。辐
    射用缝隙22例如通过简单的冲压加工二维状地排列形成在辐射用波导管构造
    体21的至少在一个面上,从而构成辐射面。在宽边方向(与电磁波的传播方
    向B垂直的方向A)上形成有规定个数的辐射用缝隙22,在本实施方式中形成
    为3个辐射用缝隙交替地具有逆向的倾斜角。这样的辐射用缝隙22在电磁波
    传导方向B上以规定间距的排列,例如以管内波长的1/2的间距排列。据此,
    TEn0模的电磁波在辐射部构造20内传导,从辐射用缝隙22辐射且具有所
    需的指向性。另外,从辐射用波导管构造体21的弯曲部211沿传导方向B、且
    从辐射面以小于弯曲部211的尺寸形成弯部212。该弯部212是为了与板材31
    的平板部33维持规定间距而安装的,在其间,形成所谓的天线内腔。这样,
    由同轴连接部41输入的微波经由缝隙351~354被导入辐射用波导管构造体21
    侧,电磁波在天线内腔边沿传导方向B传导边根据各缝隙取得所需的指向性并
    向与辐射面垂直的外方向辐射。

    在本实施方式中,该波导管、馈电部构造10、辐射部构造20被配置在天
    线罩内,以使该天线罩罩住馈电部构造10和辐射部构造20,并且在水平面内
    旋转。该天线罩大致管状,该波导管、馈电部构造10、辐射部构造20与天线
    罩的中心轴平行配置且都接近该中心轴。

    图2是表示缝隙天线构成的一例的外部斜视图。图3是表示缝隙天线的馈
    电部及其周边的详细结构图,为了说明耦合特性,其中,图3(a)表示平面图,
    (b)及(c)表示侧视图,图3(d)表示图3(a)I-I的断面图,在此一天线罩罩
    住馈电部结构及其周边。图4是表示缝隙天线构成的其他例的外部斜视图。图
    5是表示缝隙天线的馈电部及其周边的例子详细结构图,为了说明耦合特性,
    其中,图5(a)表示平面图,(b)及(c)表示侧视图,图5(d)表示图5(a)I-I
    的断面图,在此一天线罩罩住馈电部结构及其周边。另外,在图2~5中,与
    图1相同构造的部分使用了与图1相同的符号,省略对于该部分的说明。

    图4、5所示的结构与图2、图3所示的结构的不同之处在于馈电用波导管
    构造体11的朝向相反,对于辐射用波导管构造体21、板材31、馈电部构造
    10。并且,比较图2及图3,同轴连接部41被延展到馈电部构造10的末端侧
    内。另外,图2及图3的构造实用性强,且小型化。在上述两种构造中,在特
    性上都没有大的差别。

    在本实施方式,如图3(d)和图5(d)所示,一部分的构件(即、辐射用波导
    管构造体21,板材31,馈电用波导管构造体11)都具有比较宽的宽度,天线罩
    中所有构件都偏离天线罩中心轴被配置??墒?,这些构件以比较宽的宽度能更
    加紧凑地靠向天线罩的中心轴,因此,减小了天线罩的直径。

    图1、3、5,为了取得高阻抗匹配,设定各要素(各参数)如下:突起部16
    的宽边尺寸a、突起部16的长边尺寸b,以及突起部16(距槽12的底)的高度
    尺寸c。

    图6~图24是表示各参数适当变化时各特性的仿真结果的图。在本实施方
    式中,使用的微波的频率其中心频率是9.41GHz,频带为9.38GHz~
    9.44GHz。并且,根据这样的频率,尺寸a、b、c分别设定为宽a=
    17.5mm、长b=22.9mm、高c=3mm。另外,9.41GHz所对应的波导管剖面
    构造的管内波长的长边方向尺寸为22.2mm,馈电部的波导管尺寸,比由频率决
    定的尺寸稍微大些设定,使频带内的微波能够很好地通过。

    图6~图12是表示宽a=17.5mm、长b=22.9mm不变,高c顺次取0mm,
    1mm,2mm,3mm,4mm,5mm,6mm时波导管传播模的状态的图。

    图6是c=0mm时的情况。突起部16所对应的位置的最初的磁场环路
    (field?1oop)的形状在电磁波传导方向上走样大。并且,特别是突起部16所
    对应位置的在方向B上的各磁场成分的强度能看出强弱,体现为不均匀。

    图7是c=1mm时的情况。突起部16所对应的位置的最初的磁场环路的形
    状在电磁波传播方向上稍微走样。因此,与图6相同,特别是突起部16所对
    应位置的在方向B上的各磁场成分的强度能看出强弱,体现为不均匀。

    图8是c=2mm时的情况。突起部16所对应的位置以及邻接位置的最初的
    磁场环路的形状在电磁波传播方向上稍微走样。另一方面,突起部16所对应
    位置的在方向B上的各磁场成分的强度基本看不出强弱,相当程度解除了不均
    匀的状况。

    图9是c=3mm时的情况。突起部16所对应的位置以及邻接位置的最初的
    磁场环路的形状在电磁波传播方向上稍微走样。另一方面,突起部16所对应
    的位置的在方向B上的各磁场成分的强度基本看不出强弱,相当程度地消除了
    不均匀的状况。

    图10是c=4mm时的情况。突起部16所对应的位置以及其他位置的最初
    的磁场环路的形状在电磁波传播方向上稍微走样。因此,与图4相同,特别是
    突起部16所对应位置的在方向B上的各磁场成分的强度能看出强弱,体现为
    不均匀。

    图11是c=5mm时的情况。突起部16所对应的位置以及其他位置的最初
    的磁场环路的形状在电磁波传播方向上走样大。并且,特别是突起部16所对
    应位置的在方向B上的各磁场成分的强度能看出强弱,体现为不均匀。

    图12是c=6mm时的情况。突起部16所对应的位置以及其他位置的最初
    的磁场环路的形状在电磁波传播方向上走样大。并且,特别是突起部16所对
    应位置的在方向B上的各磁场成分的强度能看出强弱,体现为不均匀。

    图13、图14是表示在宽a=17.5mm、高c=3mm不变,长度b为10mm和
    30mm时的波导管传播模的状态的图。

    图13是b=10mm时的情况。突起部16所对应的位置以及邻接位置的最初
    的磁场环路的形状在方向B的方向上走样比较大。并且,特别是突起部16所
    对应的在方向B上的各磁场成分的强度能看出强弱,体现为不均匀。

    图14是b=30mm时的情况。突起部16所对应的位置以及邻接位置的最初
    的磁场环路的形状在方向B的方向上严重走样,强度也变弱。并且,方向B上
    的各磁场成分的强度全面变弱。

    图15、图16是表示在长b=22.9mm、高c=3mm不变,宽度a为10mm和
    30mm时的波导管传播模的状态的图。

    图15是a=10mm时的情况,突起部16所对应的位置以及邻接位置的最初
    的磁场环路的形状在方向B的方向上走样比较大。并且,特别突起部16所对
    应位置的在方向B上的各磁场成分的强度能看出强弱,体现为不均匀。

    图16是a=30mm时的情况。磁场环路的形状在电磁波的传播方向上不那
    么走样。另一方面,在与方向B垂直的方向A上能够看出各磁场成分的强弱,
    体现为不均匀。

    图17~图19是表示在适当地变化宽a、长b、高c时的、频带内(9.38
    GHz、9.41GHz、9.44GHz)的微波的回波损耗(相对于输入的反射比
    率(dB))的图。图17是表示在宽a=17.5mm、长b=22.9mm,将高c变化到
    0.5mm~9mm时的频带内微波的回波损耗的图。如图17所示,高c=3mm左右
    时,频带内的微波的回波损耗全都呈大致-30dB以下。

    图18是表示宽a=17.5mm、高c=3mm,将长b变化到10mm~30mm时频
    带内的微波的回波损耗的图。如图18所示,在长c=22.9mm前后时,频带内
    的微波的回波损耗全都呈大致-30dB以下。

    图19是表示长b=22.9mm、高c=3mm,将宽a变化到10mm~30mm时频
    带内微波的回波损耗的图。如图19所示,宽a=17.5mm左右时,频带内的微
    波的回波损耗全都呈大致-30dB以下。另外,宽a=17.5mm以外处,例如15mm
    之后、16mm中间附近,频带内的微波的回波损耗也全都呈大致-30dB以下。

    图20~图22是表示在适当地变化宽a、长b、高c的情况下,频带内
    (9.38GHz、9.41GHz、9.44GHz)的微波的插入损失(输入被热能等
    消耗的比率(dB))的图。图20是宽a=17.5mm、长b=22.9mm,将高度c
    变化到0.5mm~9mm时频带内的微波的回波损耗情况的图。如图20所示,高
    度c=2mm~3mm左右时,频带内的微波的插入损失极低,全都呈大致-0.12dB
    左右。

    图21是表示宽a=17.5mm、高c=3mm,将长度b变化到10mm~30mm时
    频带内的微波的回波损耗情况的图。如图18所示,在长b为含22.9的23mm
    前后时,频带内的微波的插入损失极低,全都呈大致-0.12dB左右。

    图22是表示长b=22.9mm、高c=3mm,将宽a变化到10mm~30mm时频
    带内的微波的回波损耗情况的图。如图22所示,宽a=15mm~18mm左右时,
    频带内的微波的插入损失极低,全都呈大致-0.12dB左右。

    图23是表示宽a=17.5mm、长b=22.9mm、高c=3mm时,频带内(9.38
    GHz、9.41GHz、9.44GHz)的微波的回波损耗的图。在频率是9.38G
    Hz~9.44GHz的范围内,回波损耗呈大致-30dB以下。

    图24是表示宽a=17.5mm、长b=22.9mm、高c=3mm时,频带内(9.38
    GHz、9.41GHz、9.44GHz)的微波的插入损失的图。在频率是9.38G
    Hz~9.44GHz的范围内,插入损失极低,呈大致-0.12dB以下。

    如上上述,中心频率为9.41GHz频带为9.38GHz~9.44GHz的微
    波的情况下,突起部16的长b=22.9mm、突起部16的宽a=17.5mm、高c=
    3mm是最优选的。

    并且,涉及本实施方式的缝隙天线,例如,可适用例如船舶用雷达装置。
    图26表示本发明的实施方式的雷达装置的斜视框图。雷达装置具有高频电路
    部。高频电路部具有磁控管、旋转接头等,磁控管作为高频产生源通过驱动部
    间歇性地驱动振荡输出脉冲状的电磁波(微波),旋转接头将微波传送至空中
    线部侧,该空中线部侧包括在水平面上旋转的旋转侧的缝隙天线。通过发动机
    等旋转驱动部使缝隙天线绕垂直轴进行旋转(回旋)。缝隙天线的辐射用波导管
    部的微波辐射面是面向水平方向,在水平、垂直方向上具有必要的窄指向性。
    在这样的构成中,驱动部对磁控管进行脉冲驱动,在磁控管脉冲状地产生微
    波,该微波经由旋转接头、馈电用波导管、辐射用波导管并从辐射用波导管的
    辐射面向水平面上的全方位进行辐射。

    另外,本发明还可以具有以下形态。

    (1)若使用的微波的中心频率、带宽发生变化,则相应于此基于管内波
    长及带宽设定突起部16的长b、宽a及高c的各个尺寸。另外,突起部16的
    长b与使用的波导管的大小或使用频率相关。如果波导管小,或使用频率高的
    话,相应于此将其设定的短些为好。另外,突起部16的宽a与使用的波导管
    的大小或使用频率相关。如果波导管小或使用频率高的话,相应于此将其设定
    的窄些为好。另外,突起部16的高c与使用的波导管的大小或使用频率相
    关,根据使用频率来决定。

    (2)在本实施方式中,使用了同轴连接部41,也可以通过波导管来变化
    方向。

    (3)作为各参数的突起部16的长b、宽a以及高c可分别进行适当地设
    计,采用更合适的尺寸。即,对应于各参数的变化方向及变化量,根据模分布
    的走样情况、回波损耗及插入损失的变化方向以及变化程度采用更合适的尺
    寸。

    (4)突起部16的形状不限于长方体,也可以是圆柱形状。即使是圆柱形
    状,也能够实现使输入凹部14的电磁波沿沟12的两侧宽边方向进行适当地分
    支。

    (5)在本实施方式中,馈电部的缝隙35(351~354)在宽边方向上设置
    4个,辐射用波导管构造体21的缝隙22在宽边方向上设置3个,但也不限于
    此,根据与使用频率的关系以及适用的模图样可设计成各种类型。

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    本文标题:缝隙天线及雷达装置.pdf
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