左手系導波管波長分散特性の最適化による漏れ波スロットアレー連続ビーム走査設計

摘要

Left-handed transmission line supports waves with anti-parallel phase and group velocities. It has pe culiar characteristic of backward leaky-wave radiation. Generally, we have phase delay in transmitting along the ordinary transmission lines. The traveling phase delay is canceled by the phase perturbation due to the periodic structure in transmission line and more phase advance achieves feature of left-handed transmission line. The purpose of this research is to improve design flexibility of array antenna operating on traveling-wave excitation. Beam direc tion can be controled by phase change caused by transmitting through the periodic structure in slotted waveguide. We have developed a slot array antenna with a left-handed waveguide. The antenna was composed of slots on a left-handed waveguide in which pairs of capacitive series stub on H-plane and inductive iris are periodically arranged to give the phase advance in the waveguide. However electromagnetic band gap was generated and there was a limit in the controlling dispersion property of wavelength. The design flexibility of dispersion property of wave length is improved and bandgap frequency band is eliminated by close arrangement of periodic structure continuous beam-scanning confirmed by simulation in this paper.%左手系伝送線路とは位相速度が群速度と逆方向となる伝送線路であり，漏れ波アンテナに適用するとブロードサイドよりも後方への放射が実現可能という特異な性質を有する．一般的な伝送線路では，電波の進行に伴い位相は遅れるが．これはその遅れを伝送線路内の構造による位相摂動で打ち消し，さらに，それ以上の位相進みを与えることで，全体として左手系伝送線路の特性を示すものである．本研究では，導波管内に組み込む周期構造で給電線路内の位相変化を自在に制御することにより，進行波助振アレーアンテナの設計自由度を高める手法の確立を目的としている．これまでに，我々は左手系導波管を用いたスロットアレーアンテナを設計した．導波管内に位相進みを与える構造として，導波管の広壁面に接続された容量性短絡スタブと誘導性絞りを周期的に配置することで左手系導波管を実現した．しかし，バンドギャップが生じ分散特性及び指向性の制御に限界があった．本報告では，周期配列をより密にすることによって波長分散特性の自由度向上，特にバンドギャップ消失を実現し，解析によりその特性を確認した．