Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

ミリ波 / ポスト / 平行平板導波路 / スロットアンテナ / 平面アンテナ / サイドローブ / 直線偏波

76GHzポスト壁導波路給電平行平板スロットアレーアンテナにおいて、大きさを変えて設計、試作した。大きさが26mm×24mmから104mm×100mmの5種類のアンテナにおいて40%から50%の効率が得られた。また、サイドローブ抑圧設計を行った。測定されたサイドローブレベルは、E面あるいはH面の一方で抑圧した場合は-22dB、両面で抑圧した場合には-18dBであった。さらに、入射TEM平面波面に対して45度傾いた直線偏波を放射する、3本のスロットからなる構成を新たに提案した。正面方向で-25dB以下の良好な交差偏波抑圧が実現できた。
60GHz帯において、給電窓の間隔を変えたものを3種類試作したところ、給電窓の間隔を広げるにつれて給電点での反射が少なくなることを実験的に確認した。反射が-15dB以下の帯域が1GHz程度得られ、41mm×46mmの大きさのアンテナにおいて利得27.3dBiを効率58.3%で実現できた。効率を10%以上改善することができた。
また、平行平板導波路の側壁を考慮してオーバーサイズ方形導波管とみなし、スロットによる内部散乱界をイメージ波源を用いて解析した。導波管内部で電磁波が伝搬するにつれ、両端の金属短絡板の影響により導波管端部にリップルが生じ、中央付近まで生じているのが分かった。散乱界は終端側に行くほど大きくなり、終端付近では入射波と同程度のレベルになることが分かった。

スロットアンテナ / 平行平板導波路 / ミリ波 / 誘電体 / 給電回路

昨年度本研究において提案したポスト壁導波管給電平行平板スロットアレーを76GHz帯で試作した。0.8mmのガラスファイバー入りテフロン基板に、直径0.3mmのスルーホールを中心間距離0.6mmの間隔で密に開け、その壁面に銅メッキを施してポスト壁給電導波路を構成した。給電導波路の中央にあるT分岐の背面に開口を設け給電を行った。基板上部銅箔面には幅0.2mmの放射スロットをエッチングに作成した。76.5GHzで等振幅等位相の2次元開口分布が得られるように、ポスト壁給電導波路と放射スロットアレーを設計した。設計通りに、ポスト壁給電導波路と放射スロットアレーが等振幅等位相を実現する周波数が初めて一致した。ほぼ開口面全体で振幅は4dB以内、位相は20度以内の電磁界分布の一様性を実現した。76.75GHzにおいて、給電点での反射が-6.33dBとあまり良くないにもかかわらず、利得29.7dBを45%の効率で実現した。給電点での反射が改善されれば58%程度の高効率が実現できる可能性を示した。また、反射を抑圧し任意方向の直線偏波を実現する4本のスロットからなるセットの構成法を検討した。一様振幅を実現し入射TEM平面波の波面に対して90度および45度方向の直線偏波を放射する方形平行平板スロットアレーを設計した。38GHz帯で試作し、良好な偏波特性を実験により確認した。

平面アンテナ / スロットアンテナ / TEMモード / 平行平板導波路 / NRDガイド / 漏れ波 / ミリ波 / TEM導波路 / 誘電体導波路 / スロットアレー / 高能率アンテナ / ラジアルラインスロットアンテナ / スロット結合

円形の平行平板導波路を用いたスロトアレーであるラジアルラインスロットアンテナについて、自動車衝突防止レーダや無線LANなどへのミリ波応用を目的として、60GHz帯での試作を行なった。スロットアレーを安定に動作させるには、導波路の厚さを一定に保つ必要がある。厚い下部導体板や高誘電率の硬い誘電体を用いることで、60GHz帯での基本動作を確認した。また、発振回路等のミリ波平面回路との整合性を高めるため、リングスロットを介してラジアル導波路にTEM円筒波を励振する方法を検討し、4GHz帯での実験により動作を確認した。
方形平行平板内に一様なTEM平面波を励振する新しい構造として、誘電体基板を用いた1層構造導波管給電回路を提案した。誘電体基板にスルーホールを密に配列し、その壁面にメッキ等により金属を付着させて導波路(ポスト壁導波管)を構成している。プリント基板加工技術を基に比較的簡易にアンテナを安価に製作できると考えられる。設計周波数において、給電導波路の結合窓が等振幅同位相の分配を実現したことを実験により確認した。
また、NRDガイドによりTEM波を励振した平行平板スリットアレーを60GHz帯で試作し、その基本動作を確認した。NRDガイドを用いて反射型ASK変調器を製作し良好な特性を得た。さらに、そのASK変調器を搭載した高速PCMレシ-バを試作した。

【研究分担者】
広川二郎	東京工業大学	工学部	助教授	(Kakenデータベース)
後藤尚久	拓殖大学	工学部	教授	(Kakenデータベース)
米山務	東北大学	電気通信研究所	教授	(Kakenデータベース)