ミリ波帯における逆相給電一層構造導波管平面アンテナの研究

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平成15年度においては、ミリ波帯において高利得・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について、76GHz帯においてサイドローブ抑圧設計を行った。はじめに、E面指向性のサイドローブ抑圧を目的として、本アンテナの電力分配回路の設計を行った。電力分配回路はT分岐回路を縦続接続した構造である。このT分岐回路の散乱行列をモーメント法を用いた電磁界解析により導出した。この結果から結合窓の幅により分配電力が、また、その位置により分配位相がほぼ独立して制御可能であることが明らかにされた。そこで、目標とするサイドローブレベルを-25dBとしてテイラー分布設計を行った。試作アンテナは29個のスロットを有する放射導波管24本で構成され、アンテナの大きさは約80mm四方である。近傍界測定により、設計周波数の76.5GHzにおいてアンテナ中央から端部にかけて約-8dBのテーパを有する振幅分布と一様な位相分布が観測された。また、遠方界測定によりサイドローブレベルは-25dB以下に抑圧され、所望の特性が得られた。一方、利得は31.7dB(効率28%)となり、一様励振時に比較して効率の低下は6%にとどまった。これにより、設計手法の有効性が確認された一方で、利得および効率の更なる向上については課題が残った。なお、遠方界特性を測定する際、本研究費で購入したマイクロ波増幅器が威力を発揮した。次に、H面指向性のサイドローブ抑圧を目的として、スロットアレーにサイドローブレベル-25dBのテイラー分布設計を行った。設計手法としては、一様励振設計のために開発されたスロットの外部領域に周期境界条件および電気壁条件を仮定した解析モデルを拡張して利用した。設計の結果、所望のレベルよりわずかながらサイドローブが上昇したがほぼ所望の指向性が得られる見通しを得た。