導波路結合型能動マイクロストリップアンテナ・フェイズドアレイ Transmission Line Coupled Active Microstrip Antennas for Phased Arrays

導波路で結合したアクティブアンテナのアレイにおいて、発振出力が空間合成され、かつフェイズドアレイ動作が可能となるための設計とその動作を論じた。フェイズドアレイ動作が可能となるためには、アクティブアンテナ間の結合の大きさと位相を精度良く与える必要があるが、このためには、中央に1個のチップ抵抗を配置した1波長導波路で結合を行うことが有効であることを解析的に示した。さらに、2次元格子アレイの場合に、周辺のアクティブ・アンテナ要素の白励発振周波数の制御により、2次元フェイズドアレイ動作が可能となること、および各要素の発振振幅が一様に近くなることが重要であること、を示した。実験では、ガンダイオードを用いたアクティブ・アンテナの2×2のアレイを構成し、2次元フェイズドアレイ動作を確認した。

Design of transmission-line coupled active antenna arrays is discussed for the purpose of spatial power combining and phased array operation. In active antenna arrays, precise adjustment of the magnitude and the phase of coupling between antenna elements is necessary for phased array operation. A coupling method using transmission lines of one wavelength with chip resistors at their midpoints is proposed and is analytically shown to be useful for such an adjustment. It is also shown that two-dimensional active phased array operation can be realized by frequency control of peripheral antenna elements, and in this case uniform distribution of oscillation magnitudes is important. In experiments, two-dimensional phased array operation was confirmed using a 2×2 active patch antenna array with Gunn diodes.