(57)【要約】【課題】複数の同軸コネクタによって給電される装置を比較的容易に製造する。【解決手段】同軸−導波管変換器アレイの製造方法は、導電部材における複数の貫通孔の内周面にはんだペーストを塗布する工程と、複数の同軸コネクタを導電部材の第１の表面側から複数の貫通孔にそれぞれ差し込んで複数の貫通孔の内周面に複数の貫通孔の芯線をそれぞれ位置づける工程と、平坦面を有する１つ以上の治具を導電部材の第１の表面の反対側の第２の表面側から複数の貫通孔に挿入し、治具の平坦面を複数の同軸コネクタの芯線に接触させ、複数の貫通孔の内周面に複数の同軸コネクタの芯線をそれぞれ押し付ける工程と、はんだペーストを溶融させることによって複数の同軸コネクタの芯線を、複数の貫通孔の内周面にそれぞれ接続する工程と、治具を複数の貫通孔の内周面から外す工程とを含む。【選択図】図３
2020088863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元的に配列された複数の同軸−導波管変換器を含む同軸−導波管変換器アレイの製造方法であって、
前記同軸−導波管変換器アレイは、
第１の表面と、前記第１の表面の反対側の第２の表面と、前記第１の表面から前記第２の表面まで貫通し、各々が芯線を有する複数の同軸コネクタが接続される複数の貫通孔と、前記第２の表面から突出し、前記複数の貫通孔の各々の周囲に配置された複数の導電性ロッドとを有する導電部材を備え、
前記製造方法は、
前記複数の貫通孔の各々の内周面にはんだペーストを塗布する工程と、
前記複数の同軸コネクタを前記導電部材の前記第１の表面側から前記複数の貫通孔にそれぞれ差し込んで前記複数の貫通孔の前記内周面に前記複数の同軸コネクタの前記芯線をそれぞれ位置づける工程と、
平坦面を有する１つ以上の治具を前記導電部材の前記第２の表面側から前記複数の貫通孔に挿入し、前記１つ以上の治具の前記平坦面を前記複数の同軸コネクタの前記芯線に接触させ、前記複数の貫通孔の内周面に前記複数の同軸コネクタの前記芯線をそれぞれ押し付ける工程と、
前記複数の貫通孔の前記内周面に塗布された前記はんだペーストを溶融させることによって前記複数の同軸コネクタの前記芯線を、前記複数の貫通孔の前記内周面にそれぞれ接続する工程と、
前記接続する工程を実施した後、前記１つ以上の治具を前記複数の貫通孔の前記内周面から外して前記同軸−導波管変換器アレイを得る工程と、
を含む、同軸−導波管変換器アレイの製造方法。
【請求項２】
前記塗布する工程は、前記複数の同軸コネクタを前記複数の貫通孔にそれぞれ差し込む工程の前に実施される、
請求項１に記載の同軸−導波管変換器アレイの製造方法。
【請求項３】
アンテナアレイの製造方法であって、
請求項１または２に記載の製造方法により製造された同軸−導波管変換器アレイと、複数のホーンを備える他の導電部材と、を接続してアンテナアレイを得る工程を含む、
アンテナアレイの製造方法。
【請求項４】
導波装置の製造方法であって、
前記導波装置は、
第１の導電部材と、
第１の表面、前記第１の表面の反対側の第２の表面、前記第１の表面から前記第２の表面まで貫通する複数の貫通孔、前記第２の表面から突出する複数の導波部材、および前記第２の表面から突出し、前記複数の貫通孔および前記複数の導波部材の各々の周囲に配置された複数の導電性ロッドを備え、前記第２の表面が前記第１の導電部材の表面に対向する第２の導電部材と、
前記第２の導電部材における前記複数の貫通孔にそれぞれ接続される複数の同軸コネクタと、を備え、
前記複数の同軸コネクタの各々は芯線を含み、
前記複数の導波部材の端部は、前記複数の貫通孔の内周面にそれぞれ繋がっており、
前記製造方法は、
前記複数の導波部材の前記端部にはんだペーストを塗布する工程と、
前記同軸コネクタを前記第２の導電部材の前記第１の表面側から前記複数の貫通孔にそれぞれ差し込んで前記複数の導波部材の前記端部に前記複数の貫通孔の前記芯線をそれぞれ位置づける工程と、
平坦面を有する１つ以上の治具を前記第２の導電部材の前記第２の表面側から前記複数の貫通孔に挿入し、前記１つ以上の治具の前記平坦面を前記複数の同軸コネクタの前記芯線に接触させ、前記複数の導波部材の前記端部に前記複数の同軸コネクタの前記芯線をそれぞれ押し付ける工程と、
前記複数の導波部材の前記端部に塗布された前記はんだペーストを溶融させることによって前記複数の同軸コネクタの前記芯線を、前記複数の導波部材の前記端部にそれぞれ接続する工程と、
前記接続する工程を実施した後、前記それぞれの治具を前記複数の導波部材の前記端部から外して前記第２の導電部材を得る工程と、を含む、
導波装置の製造方法。
【請求項５】
前記塗布する工程は、前記複数の同軸コネクタを前記複数の貫通孔にそれぞれ差し込む工程の前に実施される、
請求項４に記載の導波装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１の導電部材は、電磁波の送信および受信の少なくとも一方を行うための複数のアンテナ素子を備える、請求項４または５に記載の導波装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、同軸−導波管変換器アレイの製造方法、アンテナアレイの製造方法、および導波装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のアンテナ素子の各々に独立の信号を入出力可能なアンテナアレイは、レーダなどのセンシングおよび無線通信等の広い分野において有用である。中でも、複数のホーンをアンテナ素子として備えるアンテナアレイは、周波数帯域が広く損失も小さいため、特に有用である。ホーンアンテナアレイにおける各ホーンには、導波管または同軸ケーブルによって給電する事が可能である。例えば特許文献１は、導波管と同軸ケーブルとを接続するための構造の一例を開示している。
【０００３】
一方、ワッフルアイアンリッジ導波路（waffle iron ridge waveguide: ＷＲＧ）と呼ばれる導波路が新たに開発されている。例えば特許文献２および３、ならびに非特許文献１は、そのような導波路の構造の例を開示している。本明細書では、それらの導波路を「リッジ導波路」と称する。リッジ導波路についても、同軸ケーブルと接続する事が検討されている。例えば特許文献３および非特許文献１は、そのような構造の例を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】英国特許第８２１１５０号明細書
【特許文献２】米国特許第８７７９９９５号明細書
【特許文献３】米国特許第８８０３６３８号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Mohamed Al Sharkawy and Ahmed A. Kishk, "Wideband Beam-Scanning Circularly Polarized Inclined Slots Using Ridge Gap Waveguide", IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS, VOL. 13, 2014, pp. 1187-1190.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、１つ以上の同軸コネクタによって給電される装置を、比較的容易に製造するための技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る製造方法は、２次元的に配列された複数の同軸−導波管変換器を含む同軸−導波管変換器アレイの製造方法である。前記同軸−導波管変換器アレイは、第１の表面と、前記第１の表面の反対側の第２の表面と、前記第１の表面から前記第２の表面まで貫通し、各々が芯線を有する複数の同軸コネクタが接続される複数の貫通孔と、前記第２の表面から突出し、前記複数の貫通孔の各々の周囲に配置された複数の導電性ロッドとを有する導電部材を備える。前記製造方法は、前記複数の貫通孔の各々の内周面にはんだペーストを塗布する工程と、前記複数の同軸コネクタを前記導電部材の前記第１の表面側から前記複数の貫通孔にそれぞれ差し込んで前記複数の貫通孔の前記内周面に前記複数の同軸コネクタの前記芯線をそれぞれ位置づける工程と、平坦面を有する１つ以上の治具を前記導電部材の前記第２の表面側から前記複数の貫通孔に挿入し、前記１つ以上の治具の前記平坦面を前記複数の同軸コネクタの前記芯線に接触させ、前記複数の貫通孔の内周面に前記複数の同軸コネクタの前記芯線をそれぞれ押し付ける工程と、前記複数の貫通孔の前記内周面に塗布された前記はんだペーストを溶融させることによって前記複数の同軸コネクタの前記芯線を、前記複数の貫通孔の前記内周面にそれぞれ接続する工程と、前記接続する工程を実施した後、前記１つ以上の治具を前記複数の貫通孔の前記内周面から外して前記同軸−導波管変換器アレイを得る工程と、を含む。
【０００８】
本開示の他の態様に係る製造方法は、導波装置の製造方法である。前記導波装置は、第１の導電部材と、第２の導電部材と、複数の同軸コネクタと、を備える。前記第２の導電部材は、第１の表面と、前記第１の表面の反対側の第２の表面と、前記第１の表面から前記第２の表面まで貫通する複数の貫通孔と、前記第２の表面から突出する複数の導波部材と、前記第２の表面から突出し、前記複数の貫通孔および前記複数の導波部材の各々の周囲に配置された複数の導電性ロッドとを備える。前記第２の導電部材の前記第２の表面は、前記第１の導電部材の表面に対向する。前記複数の同軸コネクタは、前記第２の導電部材における前記複数の貫通孔にそれぞれ接続される。前記複数の同軸コネクタの各々は芯線を含む。前記複数の導波部材の端部は、前記複数の貫通孔の内周面にそれぞれ繋がっている。前記製造方法は、前記複数の導波部材の前記端部にはんだペーストを塗布する工程と、前記同軸コネクタを前記第２の導電部材の前記第１の表面側から前記複数の貫通孔にそれぞれ差し込んで前記複数の導波部材の前記端部に前記複数の貫通孔の前記芯線をそれぞれ位置づける工程と、平坦面を有する１つ以上の治具を前記第２の導電部材の前記第２の表面側から前記複数の貫通孔に挿入し、前記１つ以上の治具の前記平坦面を前記複数の同軸コネクタの前記芯線に接触させ、前記複数の導波部材の前記端部に前記複数の同軸コネクタの前記芯線をそれぞれ押し付ける工程と、前記複数の導波部材の前記端部に塗布された前記はんだペーストを溶融させることによって前記複数の同軸コネクタの前記芯線を、前記複数の導波部材の前記端部にそれぞれ接続する工程と、前記接続する工程を実施した後、前記１つ以上の治具を前記複数の導波部材の前記端部から外して前記第２の導電部材を得る工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の実施形態によれば、１つ以上の同軸コネクタによって給電される装置を、比較的容易に製造する事が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】図１Ａは、本開示の例示的な第１の実施形態による同軸−導波管変換器アレイを示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示す同軸−導波管変換器アレイから同軸コネクタを除いた構成を示す図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、貫通孔３２５の構造を示す斜視図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、貫通孔３２５の開口形状を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、第１の実施形態における治具を示す斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示す治具の反対側の構造を示す斜視図である。
【図３】図３は、第１の実施形態における製造方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、第１の実施形態における導電部材における複数の貫通孔に複数の治具を挿入した状態を示す平面図である。
【図５】図５は、第１の実施形態の変形例を示す平面図である。
【図６】図６は、第１の実施形態の変形例における治具を示す斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａは、同軸−導波管変換器アレイと、ホーンアレイとを備えるアンテナアレイの一例を示す斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示すアンテナアレイを異なる視点から見た斜視図である。
【図８Ａ】図８Ａは、ホーンアレイを示す斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、ホーンアレイを示す平面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、１つのホーンの構造を示す斜視図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、１つのホーンの開口形状を示す図である。
【図８Ｅ】図８Ｅは、図８Ａに示すホーンアレイの背面側の構造を示す図である。
【図９】図９は、アンテナアレイの側面図である。
【図１０】図１０は、図９におけるＡ−Ａ´線に沿ったアンテナアレイの断面図である。
【図１１】図１１は、図１０におけるＢ−Ｂ´線に沿ったアンテナアレイの断面図である。
【図１２】図１２は、導電部材を背面側から見た模式図である。
【図１３】図１３は、アンテナアレイと、通信装置とを備える通信システムの構成例を模式的に示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、第２の実施形態における導波装置の構成例を示す斜視図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４Ａに示す導波装置における第１の導電部材を除去した構造を示す斜視図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、図１４Ｂに示す第２の導電部材の反対側の構造を示す斜視図である。
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、図１４Ｂに示す第２の導電部材上の構造を拡大して示す図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、第２の実施形態における治具を示す斜視図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１５Ａに示す治具の反対側の構造を示す図である。
【図１６】図１６は、第２の実施形態における治具が挿入される部位を拡大して示す図である。
【図１７】図１７は、同軸コネクタ、治具、貫通孔、およびリッジの端部の切断面を示す図である。
【図１８】図１８は、第２の実施形態における治具の変形例を示す図である。
【図１９】図１９は、導波装置が備える基本構成の限定的ではない例を模式的に示す斜視図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、導波装置１００のＸＺ面に平行な断面の構成を模式的に示す図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、導波装置１００のＸＺ面に平行な断面の他の構成を模式的に示す図である。
【図２１】図２１は、わかりやすさのため、導電部材１１０と導電部材１２０との間隔を極端に離した状態にある導波装置１００を模式的に示す斜視図である。
【図２２】図２２は、図２０Ａに示す構造における各部材の寸法の範囲の例を示す図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは、導波部材１２２の上面である導波面１２２ａのみが導電性を有し、導波部材１２２の導波面１２２ａ以外の部分は導電性を有していない構造の例を示す断面図である。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、導波部材１２２が導電部材１２０上に形成されていない変形例を示す図である。
【図２３Ｃ】図２３Ｃは、導電部材１２０、導波部材１２２、および複数の導電性ロッド１２４の各々が、誘電体の表面に金属などの導電性材料がコーティングされた構造の例を示す図である。
【図２３Ｄ】図２３Ｄは、導電部材１１０、１２０、導波部材１２２、および導電性ロッド１２４の各々の最表面に、誘電体の層１１０ｂ、１２０ｂを有する構造の例を示す図である。
【図２３Ｅ】図２３Ｅは、導電部材１１０、１２０、導波部材１２２、および導電性ロッド１２４の各々の最表面に、誘電体の層１１０ｂ、１２０ｂを有する構造の他の例を示す図である。
【図２３Ｆ】図２３Ｆは、導波部材１２２の高さが導電性ロッド１２４の高さよりも低く、導電部材１１０の導電性表面１１０ａのうち、導波面１２２ａに対向する部分が、導波部材１２２の側に突出している例を示す図である。
【図２３Ｇ】図２３Ｇは、図２３Ｆの構造において、さらに、導電性表面１１０ａのうち導電性ロッド１２４に対向する部分が、導電性ロッド１２４の側に突出している例を示す図である。
【図２４Ａ】図２４Ａは、導電部材１１０の導電性表面１１０ａが曲面形状を有する例を示す図である。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、さらに、導電部材１２０の導電性表面１２０ａも曲面形状を有する例を示す図である。
【図２５Ａ】図２５Ａは、導波部材１２２の導波面１２２ａと導電部材１１０の導電性表面１１０ａとの間隙における幅の狭い空間を伝搬する電磁波を模式的に示す図である。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、中空導波管の断面を模式的に示す図である。
【図２５Ｃ】図２５Ｃは、導電部材１２０上に２個の導波部材１２２が設けられている形態を示す断面図である。
【図２５Ｄ】図２５Ｄは、２つの中空導波管を並べて配置した導波装置の断面を模式的に示す図である。
【図２６Ａ】図２６Ａは、ＷＲＧの構造を利用したスロットアンテナアレイ２００の構成の一部を模式的に示す斜視図である。
【図２６Ｂ】図２６Ｂは、スロットアンテナアレイ２００におけるＸ方向に並ぶ２つのスロット１１２の中心を通るＸＺ面に平行な断面の一部を模式的に示す図である。
【図２７】図２７は、スロットアンテナアレイ３００の構成の一部を模式的に示す斜視図である。
【図２８Ａ】図２８Ａは、スロットアンテナアレイ３００の構成の一部を示す平面図である。
【図２８Ｂ】図２８Ｂは、スロットアンテナアレイ３００の構成の一部を示す断面図である。
【図２８Ｃ】図２８Ｃは、スロットアンテナアレイ３００における導電部材１２０上の構造を示す平面図である。
【図２８Ｄ】図２８Ｄは、スロットアンテナアレイ３００における導電部材１４０上の構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の一実施形態における製造方法は、２次元的に配列された複数の同軸−導波管変換器を含む同軸−導波管変換器アレイの製造方法である。前記同軸−導波管変換器アレイは、第１の表面と、前記第１の表面の反対側の第２の表面と、前記第１の表面から前記第２の表面まで貫通し、各々が芯線を有する複数の同軸コネクタが接続される複数の貫通孔と、前記第２の表面から突出し、前記複数の貫通孔の各々の周囲に配置された複数の導電性ロッドとを有する導電部材を備える。前記製造方法は、前記複数の貫通孔の各々の内周面にはんだペーストを塗布する工程と、前記複数の同軸コネクタを前記導電部材の前記第１の表面側から前記複数の貫通孔にそれぞれ差し込んで前記複数の貫通孔の前記内周面に前記複数の同軸コネクタの前記芯線をそれぞれ位置づける工程と、平坦面を有する１つ以上の治具を前記導電部材の前記第２の表面側から前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入し、前記１つ以上の治具の前記平坦面を前記複数の同軸コネクタの前記芯線に接触させ、前記複数の貫通孔の内周面に前記複数の同軸コネクタの前記芯線をそれぞれ押し付ける工程と、前記複数の貫通孔の前記内周面に塗布された前記はんだペーストを溶融させることによって前記複数の同軸コネクタの前記芯線を、前記複数の貫通孔の前記内周面にそれぞれ接続する工程と、前記接続する工程を実施した後、前記１つ以上の治具を前記複数の貫通孔の前記内周面から外して前記同軸−導波管変換器アレイを得る工程と、を含む。
【００１２】
上記の製造方法によれば、治具を用いることにより、各同軸コネクタの芯線を貫通孔の内表面に接続する工程を容易に行うことができる。また、各同軸コネクタの芯線と貫通孔の内表面との接続状態を安定化することができる。このため、より好ましい特性の同軸−導波管変換器アレイを容易に製造することが可能になる。
【００１３】
前記１つ以上の治具の少なくとも１つは、複数の第１の部分と、前記複数の第１の部分に連接され一方向に延びる第２の部分とを備えていてもよい。前記１つ以上の治具を挿入する工程において、前記複数の第１の部分の各々は、前記複数の貫通孔のうちの対応する１つに挿入され得る。
【００１４】
ある実施形態において、前記塗布する工程は、前記複数の同軸コネクタを前記複数の貫通孔にそれぞれ差し込む工程の前に実施される。前記塗布する工程は、前記複数の同軸コネクタを前記複数の貫通孔にそれぞれ差し込む工程よりも後に実施することも可能である。しかし、はんだペーストを塗布する工程を、各同軸コネクタを貫通孔に差し込む工程の前に行うことにより、製造をさらに容易にすることができる。
【００１５】
上記の同軸−導波管変換器アレイは、例えば複数のホーンをアンテナ素子として備えるアンテナアレイの構成要素として用いられ得る。そのようなアンテナアレイは、上記の製造方法によって製造された同軸−導波管変換器アレイと、複数のホーンを備える他の導電部材とを接続することによって製造され得る。ここで、複数のホーンは、複数の同軸−導波管変換器の位置と整合するように配置される。
【００１６】
本開示の他の実施形態による製造方法は、導波装置の製造方法である。前記導波装置は、第１の導電部材と、第２の導電部材と、複数の同軸コネクタとを備える。前記第２の導電部材は、第１の表面と、前記第１の表面の反対側の第２の表面と、前記第１の表面から前記第２の表面まで貫通する複数の貫通孔と、前記第２の表面から突出する複数の導波部材と、前記第２の表面から突出し、前記複数の貫通孔および前記複数の導波部材の各々の周囲に配置された複数の導電性ロッドと、を備える。前記第２の導電部材の前記第２の表面は、前記第１の導電部材の表面に対向する。前記複数の同軸コネクタは、前記第２の導電部材における前記複数の貫通孔にそれぞれ接続される。前記複数の同軸コネクタの各々は芯線を含む。前記複数の導波部材の端部は、前記複数の貫通孔の内周面にそれぞれ繋がっている。前記製造方法は、前記複数の導波部材の前記端部にはんだペーストを塗布する工程と、前記同軸コネクタを前記第２の導電部材の前記第１の表面側から前記複数の貫通孔にそれぞれ差し込んで前記複数の導波部材の前記端部に前記複数の貫通孔の前記芯線をそれぞれ位置づける工程と、平坦面を有する１つ以上の治具を前記第２の導電部材の前記第２の表面側から前記複数の貫通孔に挿入し、前記１つ以上の治具の前記平坦面を前記複数の同軸コネクタの前記芯線に接触させ、前記複数の導波部材の前記端部に前記複数の同軸コネクタの前記芯線をそれぞれ押し付ける工程と、前記複数の導波部材の前記端部に塗布された前記はんだペーストを溶融させることによって前記複数の同軸コネクタの前記芯線を、前記複数の導波部材の前記端部にそれぞれ接続する工程と、前記接続する工程を実施した後、前記１つ以上の治具を前記複数の導波部材の前記端部から外して前記第２の導電部材を得る工程と、を含む。
【００１７】
上記の製造方法によれば、治具を用いることにより、各同軸コネクタの芯線を導波部材の端部に接続する工程を容易に行うことができる。また、各同軸コネクタの芯線と導波部材の端部との接続状態を安定化することができる。このため、より好ましい特性の導波装置を容易に製造することが可能になる。
【００１８】
ある実施形態において、前記塗布する工程は、前記複数の同軸コネクタを前記複数の貫通孔にそれぞれ差し込む工程の前に実施される。前記塗布する工程は、前記複数の同軸コネクタを前記複数の貫通孔にそれぞれ差し込む工程よりも後に実施することも可能である。しかし、はんだペーストを塗布する工程を、各同軸コネクタを貫通孔に差し込む工程の前に行うことにより、製造をさらに容易にすることができる。
【００１９】
前記第１の導電部材は、電磁波の送信および受信の少なくとも一方を行うための複数のアンテナ素子を備えていてもよい。例えば、前記第１の導電部材は、各々がアンテナ素子として機能する複数のスロットを備えていてもよい。第１の導電部材の正面側の表面は、複数のスロットをそれぞれ囲む複数のホーンを規定する形状を有していてもよい。
【００２０】
以下、本開示の実施形態の具体的な構成例を説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明においては、同一または類似する構成要素には、同一の参照符号を付している。
【００２１】
＜第１の実施形態：同軸−導波管変換器アレイの製造方法＞
図１Ａは、本開示の例示的な第１の実施形態による製造方法によって製造される同軸−導波管変換器アレイの一例を示している。図１Ｂは、図１Ａに示す同軸−導波管変換器アレイから同軸コネクタ３５０を取り除いた構造を示している。図１Ａおよび図１Ｂには、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ方向を示すＸＹＺ座標が示されている。以下、この座標系を用いて装置の構成を説明する。＋Ｚ方向側を「正面側」と称し、−Ｚ方向側を「背面側」と称する。「正面側」は、電磁波が放射される側、または電磁波が到来する側を指し、「背面側」は、正面側の反対側である。なお、本願の図面に示される構造物の向きは、説明のわかりやすさを考慮して設定されており、本開示の実施形態が現実に実施されるときの向きをなんら制限するものではない。また、図面に示されている構造物の全体または一部分の形状および大きさも、現実の形状および大きさを制限するものではない。
【００２２】
図１Ａに示す同軸−導波管変換器アレイは、後述するように、複数のホーンアンテナ素子を備えるホーンアレイと組み合わせて利用され得る。同軸−導波管変換器アレイは、板形状の導電部材３２０を備える。導電部材３２０は、複数の貫通孔３２５と、各貫通孔３２５の周囲に配置された複数の導電性ロッド３３４とを有する。複数の貫通孔３２５は、Ｘ方向およびＹ方向に沿って２次元的に配列されている。
【００２３】
同軸−導波管変換器アレイにおける複数の貫通孔３２５の各々の内周面には、同軸コネクタ３５０の芯線３５２が接続される。各貫通孔３２５は、芯線３５２から生じた電磁波を、貫通孔３２５に対向する不図示のホーンアンテナ素子における導波管に伝達する同軸−導波管変換器として機能する。
【００２４】
導電部材３２０は、平坦な導電性表面３２０ａを正面側に有する。複数の導電性ロッド３３４は、導電性表面３２０ａから突出する。複数の導電性ロッド３３４は、貫通孔３２５の周囲に配置されている。本実施形態における各貫通孔３２５の開口の周囲は平坦な面であるが、当該開口を囲む導電性の壁が配置されていてもよい。導電部材３２０は、背面側にも平坦な導電性表面３２０ｂを有する。同軸コネクタ３５０は、導電部材３２０の背面側の導電性表面３２０ｂから差し込まれる。本実施形態では、導電部材３２０の背面側の導電性表面３２０ｂが前述の「第１の表面」に該当し、正面側の導電性表面３２０ａが前述の「第２の表面」に該当する。
【００２５】
複数のロッド３３４には、Ｚ方向から見通した場合に、複数の貫通孔３２５の１つの中心部からＹ方向に離れて位置するロッド３３４が含まれる。それらのロッド３３４の一部は、Ｙ方向において隣り合う２つの貫通孔３２５の間に位置している。複数の貫通孔３２５の間のロッド３３４は、八角柱状の形状を有する。他方、複数の貫通孔３２５の周囲のロッド３３４は、四角柱状の形状を有する。各ロッド３３４は、他の形状、例えば円柱形状を有していてもよい。また、複数の貫通孔３２５の周囲にロッド３３４が設けられていなくてもよい。
【００２６】
導電性表面３２０ａ上に配列された複数のロッド３３４によってワッフルアイアン（Waffle Iron）構造が構成される。ワッフルアイアン構造は、後に詳しく説明するように、電磁波の漏洩を抑制する機能を果たす。適切な形状および寸法を有する導電性ロッド３３４を貫通孔３２５の周囲に適切な間隔で配置することにより、各同軸−導波管変換器からの電磁波の漏洩を抑制することができる。
【００２７】
図１Ｃは、貫通孔３２５を拡大して示す斜視図である。本実施形態における各貫通孔３２５は、背面側から正面側に向かうにつれてＸＹ面に平行な断面の面積が拡大する形状を有する。各貫通孔３２５の背面側の基部は、円形に近い形状を有する。各貫通孔３２５の正面側の部分は、ＸＹ面に平行な断面の形状（以下、「開口形状」と称する。）が、アルファベットの「Ｈ」に近い形状を有する。このような形状を、本明細書において「Ｈ形状」と称する。
【００２８】
図１Ｄは、貫通孔３２５の開口形状を示す平面図である。この例における各貫通孔３２５は、Ｘ方向に延びる横部分３２５ａと、横部分の両端に接続され、Ｙ方向に延びる一対の縦部分３２５ｂとを含む。各貫通孔３２５の横部分３２５ａは、一対の縦部分３２５ｂの中央部同士を接続している。
【００２９】
本実施形態における各貫通孔３２５の内表面は、内側に向けて突出する一対の凸部分３２７および３２９を有する。このうち、凸部分３２９は、貫通孔３２５の中心に向けてさらに突出する受け部３２６を有する。受け部３２６は、横部分３２５ａの中央に位置している。受け部３２６の上面は、芯線３５２の形状に整合するように、湾曲したＵ字形状の溝３２６ｇを有する。このような構造により、芯線３５２を受け部３２６に容易に取り付けることができる。溝３２６ｇは、Ｕ字形状に限らず、Ｖ字形状等の他の形状でもよい。受け部３２６の溝３２６ｇに同軸コネクタ３５０の芯線３５２がはんだ付けによって接続される。
【００３０】
図１Ｃに示すように、本実施形態における導電部材３２０は、各貫通孔３２５の縦部分３２５ｂの位置で、かつ、中央の孔に隣接した位置に、底部（底面）３２８を有する段差構造を備える。この段差構造により、ＸＹ面に平行な断面が、基部から開口に向かうにつれて単調に拡大する。
【００３１】
［第１の実施形態における治具］
図２Ａは、上記の同軸−導波管変換器アレイを製造するときに使用される治具４００の例を示す斜視図である。図２Ｂは、図２Ａに示す治具４００の反対側の構造を示す斜視図である。図２Ａおよび図２Ｂに示す治具４００は、同軸コネクタ３５０の芯線３５２を受け部３２６に密着させた状態で、はんだ付けを行うために、芯線３５２を受け部３２６に向けて押さえつけるために用いられる。
【００３２】
治具４００は、図１Ａに示す導電部材３２０の貫通孔３２５毎に１つ用いられる。治具４００は、板状の本体４１０を備える。図２Ａに示す本体４１０の一方側の面は、平坦面４２１であり、芯線３２５に接触する。この平坦面４２１は、芯線３５２を受け部３２６に押さえつけることができる。
【００３３】
本体４１０は、導電部材３２０の貫通孔３２５に挿入される第１の部分４１１と、第１の部分４１１に連接され第１の部分４１１よりも幅広の第２の部分４１２とを備える。第１の部分４１１の下端面４２３および第２の部分４１２の下端面４２４は、平坦である。
【００３４】
治具４００は、図２Ｂに示すように、本体４１０における平坦面４２１の反対側に、本体４１０の上端面４２２から下端面４２３に延びる直線状の溝４１３を備える。図示される例では、溝４１３の端が本体４１０の上端面４２２および下端面４２３にまで達している。このため、本体４１０の上端面４２２および下端面４２３のうち、溝４１３の端が位置する部分が開口している。溝４１３には、Ｈ型の貫通孔３２５の横部分の位置にある凸部分３２７が配置される。凸部分３２７の大きさに応じて、溝４１３の幅および深さを適宜変更することができる。
【００３５】
本実施形態では、治具４００は、本体４１０の上端面４２２から下端面４２３にまで延びる溝４１３を備えるが、他の構造を備えていてもよい。例えば、治具４００は、本体４１０の下端面４２３から上端面４２２に至らない途中の部分まで溝４１３を備えてもよい。また、本体４１０は溝４１３を備えなくてもよい。本体４１０が溝４１３を備えない場合、治具４００を取り付けた後で、位置のずれが起きやすくなる。しかし、治具４００の取り付け作業が容易になるという利点もある。
【００３６】
図２Ａに示す第１の部分４１１の平坦面４２１のうち、下端面４２３側の部分は、受け部３２６の溝３２６ｇに接した状態の芯線３５２に対して平行でもよいし、下端面４２３側から上端面４２２側に近付くに従って芯線３５２に近づくように傾斜していてもよい。第１の部分４１１の厚さを、下端面４２３側に近付くに従って薄くなるテーパ形状とする事は、そのような状態を実現するための方法の一つである。このような形状としておくことで、貫通孔３２５への治具４００の装着作業が容易になる。
【００３７】
図２Ｂに示す第２の部分４１２の高さＨは、治具４００を貫通孔３２５に取り付けたときの導電部材３２０の表面３２０ａの位置よりも第２の部分４１２の上端が高くなるように決定され得る。
【００３８】
治具４００は、リフロー（reflow soldering）時の環境に耐え得る耐熱性を有する材料で構成され得る。例えば、エポキシ樹脂、ＰＴＦＥ(polytetrafluoroethylene)などのフッ素樹脂、または液晶ポリマー樹脂などの材料が用いられ得る。
【００３９】
治具４００は、単一の部材を切削することにより、所望の形状に成形され得る。
【００４０】
［同軸−導波管変換器アレイの製造方法］
図３は、本実施形態における同軸−導波管変換器アレイの製造方法を示すフローチャートである。本製造方法は、塗布工程（ステップＳ１１０）、差し込み工程（ステップＳ１２０）、押し付け工程（ステップＳ１３０）、接続工程（ステップＳ１４０）、および取り外し工程（ステップＳ１５０）を含む。以下、各工程を説明する。
【００４１】
（ステップＳ１１０：塗布工程）
導電部材３２０の各貫通孔３２５の内周面にはんだペーストを塗布する。本実施形態では、各貫通孔３２５の横部分の中央部にある受け部３２６にはんだペーストを塗布する。すべての受け部３２６にはんだペーストを塗布する。
【００４２】
（ステップＳ１２０：差し込み工程）
図１Ａに示す複数の同軸コネクタ３５０を導電部材３２０の背面側（図１Ａにおける奥側）から複数の貫通孔３２５にそれぞれ差し込み、各芯線３５２の先端を受け部３２６に位置づける。これにより、芯線３５２と受け部３２６の溝３２６ｇとの間にはんだペーストが介在する。
【００４３】
（ステップＳ１３０：押し付け工程）
次に、導電部材３２０の正面側（図１Ａにおける手前側）から治具４００の第１の部分４１１をＨ型の貫通孔３２５に挿入していき、第２の部分４１２が導電部材３２０の表面３２０ａに突き当たるまで押し下げる。この際、治具４００の平坦面４２１が芯線３５２に接触し、芯線３５２が受け部３２６に押し付けられる。このとき、圧力を受けた芯線３５２は受け部３２６の中心に位置決めされる。図４は、治具４００が貫通孔３２５に挿入された状態を示す平面図である。図４に示すように、すべての貫通孔３２５に治具４００を挿入し、平坦面４２１を芯線３５２に接触させて受け部３２６に向けて芯線３５２を押し付ける。
【００４４】
（ステップＳ１４０：接続工程）
次に、はんだペーストを溶融させることにより、芯線３５２を貫通孔３２５の内表面に接続する。本実施形態では、リフロー炉に導電部材３２０を投入する。導電部材３２０をリフロー炉内の高温エリアに移動すると、導電部材３２０のはんだペーストが溶融する。続いて、導電部材３２０が冷却エリアに移動して、はんだペーストが固化し、芯線３５２を受け部３２６に接続させる。リフロー中は、治具４００が芯線３５２の動きを制限する。このため、芯線３５２が受け部３２６から浮き上がることを防ぐことができる。リフローを実施した後、リフロー炉から導電部材３２０が取り出される。
【００４５】
（ステップＳ１５０：取り外し工程）
接続工程が完了したら、すべての貫通孔３２５から治具４００を取り外して、同軸−導波管変換器アレイを取得する。このようにすることで、すべての貫通孔３２５において、芯線３５２が受け部３２６に均一に接続された状態となる。なお、治具４００は、繰り返し利用することが可能である。
【００４６】
以上のように、本実施形態によれば、治具４００を用いることにより、各貫通孔３２５の内周面に同軸コネクタ３５０の芯線３５２を均一に接続することが容易になる。治具４００を用いずに芯線３５２を貫通孔３２５の内周面にはんだ付けする場合と比較して、複数の同軸−導波管変換器の特性を揃えることが容易になる。このため、同軸−導波管変換器アレイを備えるアンテナアレイに、所望の特性を発揮させることが容易になる。
【００４７】
［第１の実施形態における治具の変形例］
図５は、第１の実施形態の変形例において用いられる治具４００が導電部材３２０の貫通孔３２５に挿入された状態を示す平面図である。図６は、本変形例において用いられる治具４００を示す斜視図である。図５および図６に示す治具４００は、横方向（Ｘ方向）に本体４１０の第２の部分４１２が延びた構成を備える。横一列に並んだ３つのＨ型の貫通孔３２５の各位置に第１の部分４１１が設けられている。治具４００の本体４１０の第２の部分４１２の横方向における長さは、図示される長さに限られず、芯線３５２が接続される貫通孔３２５の数に応じて適宜変更可能である。本変形例の治具４００によれば、１つの治具４００で複数の貫通孔３２５における各受け部３２６に芯線３５２を効率よく接続することができる。治具４００は、縦方向に本体４１０の第２の部分４１２が延びた構成であってもよい。その場合は、本体４１０の第２の部分４１２が導電性ロッド３３４を迂回するように構成され得る。このように、１つの治具４００が複数の貫通孔３２５に挿入される構成であってもよい。
【００４８】
［工程の順序の変形例］
上記の第１の実施形態では、塗布工程（ステップＳ１１０）および差し込み工程（ステップＳ１２０）を経てから押し付け工程（ステップＳ１３０）を実施しているが、この順序に限られない。塗布工程は、差し込み工程および押し付け工程の後に実施してもよい。あるいは、塗布工程は、差し込み工程実施後、押し付け工程の前に実施してもよい。つまり、塗布工程は、接続工程の実施前までの適切な段階で実施され得る。
【００４９】
＜アンテナアレイの製造方法＞
第１の実施形態の製造方法によって製造された同軸−導波管変換器アレイと、導電部材とを、後に詳述するワッフルアイアン（Waffle Iron）構造を介して接続することによってアンテナアレイを構成してもよい。導電部材は、例えばアンテナ素子として機能する複数のホーンを備えるホーンアレイであってもよい。
【００５０】
図７Ａは、アンテナアレイ３００の一例を示す斜視図である。図７Ｂは、このアンテナアレイ３００を別の角度から見た斜視図である。アンテナアレイ３００は、第１の導電部材３１０と、第２の導電部材３２０とを備える。第１の導電部材３１０は、各々がアンテナ素子として機能する複数のホーン３１３のアレイを備える。第２の導電部材３２０は、図１Ａに示すように、複数の同軸−導波管変換器のアレイを備える。複数の同軸−導波管変換器は、複数のホーン３１３にそれぞれ対応して配置される。複数のホーン３１３および複数の同軸−導波管変換器は、第１の方向（この例ではＸ方向）および第２の方向（この例ではＹ方向）に沿って２次元的に配列されている。本実施形態では、第２の方向は第１の方向に直交するが、第２の方向は、９０度とは異なる角度で第１の方向と交差していてもよい。
【００５１】
本実施形態におけるアンテナアレイ３００は、３行３列に配列された９個のホーン３１３をアンテナ素子として備える。ホーン３１３の個数は９個とは異なっていてもよい。例えば、１６行１６列に配列された２５６個のホーン３１３によってアンテナアレイ３００を構成してもよい。複数のホーン３１３の個数および配列は、用途および目的に応じて決定される。複数のホーン３１３の配列は、単純な行列状の配列でなくてもよい。
【００５２】
第１の導電部材３１０は、比較的薄い導電プレート３１１と、導電プレート３１１の正面側に配置されたホーンアレイ部３１２とを含む。ホーンアレイ部３１２は、導電プレート３１１よりも厚い外周壁を有し、その内部に、複数のホーン３１３をそれぞれ規定する複数の空洞が設けられている。ホーン３１３を規定する各空洞は、背面側から正面側に向かうにつれて内部空間が拡大する構造を有する。各ホーン３１３は、その内表面に、互いに対向する一対のリッジ３１４を備える。一対のリッジ３１４は、内周面から、第１の方向（この例ではＸ方向）と交差する方向（この例ではＹ方向）に突出し、Ｙ方向およびＺ方向に平行な平面に沿って延びる。一対のリッジ３１４の間の間隙は、背面側から正面側に向かうにつれて単調に増加する。一対のリッジ３１４は階段状の構造を有し、それらの間隔は、正面側に向かうにつれて拡大する。各リッジ３１４は、階段状の構造に限らず、滑らかにリッジ間隔が拡がる構造を有していてもよい。各ホーン３１３の内部の空洞は、導波管として機能する。送信時において、一対のリッジ３１４は、同軸コネクタ３５０の芯線３５２から生じた高周波の電磁波を案内し、外部空間に放射する。
【００５３】
図７Ｂに示すように、第１の導電部材３１０は、正面側の第１の導電性表面３１０ａと、背面側の第２の導電性表面３１０ｂとを有する。第２の導電部材３２０は、正面側に第３導電性表面３２０ａを有する。第３導電性表面３２０ａは、第２の導電性表面３１０ｂに対向する。ホーン３１３を規定する複数の空洞の各々は、第１の導電部材３１０を貫通し、第１の導電性表面３１０ａおよび第２の導電性表面３１０ｂに開口する。第２の導電性表面３１０ｂと第３導電性表面３２０ａとの間に複数の導電性ロッド３３４および複数の導波壁３３５が配置されている。各導電性ロッド３３４は、第３導電性表面３２０ａに接続された基部と、第２の導電性表面３１０ｂに対向する先端部とを有する。これらの導電性ロッド３３４は、同軸コネクタ３５０からホーン３１３に伝送される電磁波が外部に漏洩することを抑制する。各導電性ロッド３３４は、第２の導電性表面３１０ｂの側に設けられていてもよい。複数の導波壁３３５は、第２の導電性表面３１０ｂに接続されている。
【００５４】
第１の導電部材３１０、第２の導電部材３２０、複数の導電性ロッド３３４、および複数の導波壁３３５の各々は、例えば金属板を加工して成型され得る。ダイキャスト法等の鋳造によって各部材を成形してもよい。あるいは、各部材は、樹脂などの絶縁材料の表面にメッキ層を形成することによって作製されてもよい。導電部材３１０、３２０、ロッド３３４、導波壁３３５の各々を構成する導電性材料として、例えばマグネシウムなどの金属を用いることができる。メッキ層に代えて、蒸着等により導電体の層が形成されていてもよい。本実施形態において、第１の導電部材３１０および複数の導波壁３３５の各々は、単一構造体の一部であり、第２の導電部材３２０および複数のロッド３３４の各々は、他の単一構造体の一部である。これらの単一構造体の各々は、一体的に製造されてもよい。
【００５５】
図８Ａは、第１の導電部材３１０を示す斜視図である。図８Ｂは、第１の導電部材３１０を示す正面図である。第１の導電部材３１０は、Ｘ方向およびＹ方向に２次元的に配列された複数の貫通孔３１５を有する。各貫通孔３１５は、ホーン３１３を規定する空洞の基部に開口する。各貫通孔３１５は、ホーン３１３の正面側の開口に繋がる。各貫通孔３１５のＸＹ面に平行な断面の形状は、Ｈ形状である。
【００５６】
図８Ｃは、１つのホーン３１３を拡大して示す斜視図である。この例における各ホーン３１３の一対のリッジ３１４は、３段の階段構造を有する。一対のリッジ３１４は、互いに対向する頂面を有し、それらの頂面の間に、主にＹ方向に振動する電界が形成される。送信時において、電磁波は、リッジ３１４に沿って背面側から正面側に伝搬し、外部空間に放射される。
【００５７】
図８Ｄは、各ホーン３１３の貫通孔３１５の開口形状を示す図である。この例における貫通孔３１５は、Ｘ方向に延びる横部分３１５ａと、横部分３１５ａの両端に接続され、Ｙ方向に延びる一対の縦部３１５ｂとを含む。貫通孔３１５の形状は、他の形状であってもよい。いずれの形状においても、各貫通孔３１５は、少なくとも中央部がＸ方向に延びる開口形状を有する。同軸コネクタ３５０の芯線３５２から生じた電磁波は、貫通孔３１５の横部分３１５ａの中央部を通ってリッジ３１４に伝送される。
【００５８】
図１Ａに示すように、第２の導電部材３２０は、複数の貫通孔３２５を有する板形状の部材である。複数の貫通孔３２５は、第１および第２の方向に垂直な第３の方向（本実施形態ではＺ方向）から見通した場合に、第１の導電部材３１０における複数の空洞にそれぞれ重なる位置に配置される。各貫通孔３２５は、同軸コネクタ３５０の芯線３５２から生じた電磁波をホーン３１３内の導波管に伝達する同軸−導波管変換器として機能する。
【００５９】
図８Ｅは、第１の導電部材３１０の背面側の構造を示す斜視図である。第１の導電部材３１０は、背面側に複数の導波壁３３５を備える。複数の導波壁３３５は、複数の貫通孔３１５をそれぞれ囲む。各導波壁３３５の内表面は、貫通孔３１５の断面と同様、Ｈ型の構造を有する。各導波壁３３５の内表面は、一対のリッジ３１４を規定する形状を有する。各導波壁３３５の頂面は、第２の導電部材３２０の導電性表面３２０ａに対向する。各導波壁３３５の頂面は、一対のリッジ３１４の第２の導電部材３２０側の端面３１４ａを含む。一対のリッジ３１４の一方の端面３１４ａは、図１Ｃに示す貫通孔３２５の受け部３２６の正面側の面に対向する。各導波壁３３５は、Ｙ方向において隣接する他の導波壁３３５に面する外周面に凹部３３６を有する。Ｙ方向において隣接する２つの導波壁３３５が有する外周面の凹部３３６は、互いに対向しており、それらの導波壁３３５の間に間隙拡大部３３７Ａが形成されている。また、Ｘ方向において隣接する２つの導波壁３３５の間に、Ｙ方向に沿って延びる溝３３９Ａが存在する。同様に、Ｘ方向において隣接する２つの導波壁３３５の間に、Ｘ方向に沿って延びる溝３３９Ｂが存在する。これらの溝３３９Ａ、３３９Ｂが交わる領域にも間隙拡大部３３７Ｂが存在する。これらの間隙拡大部３３７Ａ、３３７Ｂに、第２の導電部材３２０上の導電性ロッド３３４が配置される。本実施形態では、各導波壁３３５の外周面の凹部３３６に隣接する位置に導電性ロッド３３４が配置される。このような配置により、Ｙ方向に隣接する複数のホーン３１３の間の高周波信号のアイソレーションが向上するため、ホーン３１３間の距離を短縮することができる。
【００６０】
図９は、アンテナアレイ３００の側面図である。第２の導電部材３２０上の複数の導電性ロッド３３４は、第１の導電部材３１０上の複数の導波壁３３５の間および周囲に位置する。このような構造により、同軸ケーブルとホーン３１３との間を伝搬する電磁波の漏洩が効果的に抑制される。
【００６１】
図１０は、図９におけるＡ−Ａ´線に沿ったアンテナアレイ３００の断面図である。図１０には、導波壁３３５の断面と導電性ロッド３３４の断面の両方が示されている。図示されるように、導波壁３３５の間に位置する導電性ロッド３３４は、導波壁３３５間の間隙の拡大部に収容される。
【００６２】
図１１は、図１０におけるＢ−Ｂ´線に沿ったアンテナアレイ３００の断面図である。図１１には、ホーン３１３の内壁面の断面と、導波壁３３５の断面と、導電性ロッド３３４および同軸コネクタ３５０の軸方向を含む断面とが示されている。同軸コネクタ３５０の芯線３５２の端部は、第２の導電部材３２０の導電性表面３２０ａの近傍に達しており、そこで貫通孔３２５の内表面に接続されている。このような構造により、同軸−導波管変換器アレイとして機能する第２の導電部材３２０を製造した後、芯線３５２と導電部材３２０との間の接続が確実になされているかを個々に確認することが容易になる。
【００６３】
導波壁３３５と第２の導電部材３２０の導電性表面３２０ａとの間には僅かに間隙がある。導波壁３３５と導電性表面３２０ａとの間の間隙ｄ１は、導電性ロッド３３４の先端部と第１の導電部材３１０の背面側の導電性表面３１０ｂとの間の間隙ｄ２よりも小さい。各導波壁３３５の内部に、第２の導電部材３２０の貫通孔３２５から第１の導電部材３１０のホーン３１３に連続する貫通孔３１５が形成されている。ｄ１はゼロであってもよい。すなわち導波壁３３５と第２の導電部材３２０の導電性表面３２０ａとが接触していてもよい。
【００６４】
本実施形態では、第１の導電部材３１０の背面側には、複数の貫通孔３１５をそれぞれ囲む複数の導波壁３３５が設けられている。また、第２の導電部材３２０の正面側には、複数の導波壁３３５を囲む複数の導電性ロッド３３４が設けられている。このような構造により、隣接する複数の同軸−導波管変換器の間での信号の分離度が向上し、複数の同軸−導波管変換器、および複数のホーンを近接して配置することが可能になる。
【００６５】
以上のように、アンテナアレイ３００は、ホーンアンテナ素子の２次元アレイを構成する第１の導電部材３１０（「ホーンアレイ」とも称する。）と、同軸導波管変換器の２次元アレイを構成する第２の導電部材３２０（「変換器アレイ」とも称する。）とを備える。変換器アレイとホーンアレイとは、例えばネジなどの部品を用いて互いに固定され得る。このような構造により、製造し易く、かつメンテナンス性に優れたアンテナアレイを実現できる。例えば、アンテナアレイの使用開始後、不具合が生じたときに、変換器アレイとホーンアレイとを分離し、同軸コネクタ３５０の芯線３５２と変換器アレイの貫通孔３２５との接続状態を容易に確認することができる。また、変換器アレイとホーンアレイとがワッフルアイアン構造を介して接続されるため、両者の間を伝搬する電磁波の漏洩を抑制することができる。
【００６６】
近年、マッシブＭＩＭＯと呼ばれる通信技術が知られている。マッシブＭＩＭＯは、場合によっては１００個以上のアンテナ素子を用いることによって通信容量の飛躍的な拡大を実現する技術である。マッシブＭＩＭＯによれば、同一の周波数帯を用いて多数のユーザーの同時接続が可能になる。マッシブＭＩＭＯは、２０ＧＨｚ帯などの、比較的高い周波数を利用する際に有用であり、第５世代移動通信システム（５Ｇ）などの通信に利用され得る。本開示の実施形態によるアンテナアレイは、このようなマッシブＭＩＭＯを用いる通信システムにおいて利用され得る。このアンテナアレイは、通信システムに限らず、レーダシステムにも利用され得る。
【００６７】
図１２は、第２の導電部材３２０の背面側の構造の例を示す模式図である。第２の導電部材３２０の背面側には、複数のコネクタ３５０が並ぶ。これらのコネクタ３５０の配置間隔は、ホーンアンテナ素子の配置間隔に等しい。各コネクタ３５０には、同軸ケーブルが接続される。
【００６８】
図１３は、アンテナアレイ３００と、通信装置６００とを備える通信システムの構成例を模式的に示す図である。このシステムは、例えばマッシブＭＩＭＯシステムであり得る。通信装置６００は、複数のコネクタ３６０を備える。アンテナアレイ３００と通信装置６００は、複数の同軸ケーブル３４０を介して接続される。通信装置６００は、内部に複数の送信器を収容し、各同軸ケーブル３４０に独立の位相の信号を送信できる。同軸ケーブル３４０の本数は、アンテナアレイ３００におけるホーンアンテナ素子の数に等しい。アンテナアレイ３００におけるコネクタ３５０の間隔は、通信装置６００におけるコネクタ３６０の間隔よりも小さい。
【００６９】
＜第２の実施形態：導波装置の製造方法＞
次に、導波装置の製造方法の実施形態を説明する。
【００７０】
図１４Ａは、導波装置５００の構成例を示す斜視図である。この導波装置５００は、板状の第１の導電部材５１０と、第１の導電部材５１０に対向する板状の第２の導電部材５２０とを備える。第１の導電部材５１０および第２の導電部材５２０の各々は、導電性表面を有する。第１の導電部材５１０の導電性表面は、第２の導電部材５２０の導電性表面に、間隙を介して対向する。第１の導電部材５１０は、各々がアンテナ素子として機能する複数のスロット５１２すなわち貫通孔を有する。本実施形態におけるスロット５１２はＨ形状を有するが、他の形状であってもよい。
【００７１】
図１４Ｂは、図１４Ａに示す導波装置５００から第１の導電部材５１０を除去した構造を示す斜視図である。第２の導電部材５２０は、複数のリッジ状の導波部材５２２（以下、「リッジ５２２」と称することがある。）と、複数の貫通孔５２５と、複数の貫通孔５２５の各々の周囲に配置された複数の導電性ロッド５２４とを備える。図１４Ｂには、導波装置５００の製造時に使用される複数の治具４００も示されている。これらの治具４００は、製造後は取り外される。
【００７２】
図１４Ｃは、図１４Ｂに示す第２の導電部材５２０の反対側の構造を示す斜視図である。導波装置５００は、第２の導電部材５２０に接続される複数の同軸コネクタ３５０を備える。各同軸コネクタ３５０は、芯線を有する。
【００７３】
図１４Ｂおよび図１４Ｃに示す第２の導電部材５２０は、第１の導電部材５１０における複数のスロット５１２に給電する給電層として機能する。第２の導電部材５２０は、第１の導電部材５１０の導電性表面に対向する導電性表面５２０ａを有する。第２の導電部材５２０の当該導電性表面５２０ａに、複数のリッジ５２２および複数の導電性ロッド５２４が配置されている。この第２の導電部材５２０の上に、間隙を空けて第１の導電部材５１０が積層される。第１の導電部材５１０の導電性表面と、複数のリッジ５２２の上面（本明細書において、「導波面」と称する。）との間に複数の導波路が規定される。これらの導波路は、第１の導電部材５１０における複数のスロット５１２に接続される。このような構造により、導波装置５００は、アンテナアレイとして機能し得る。このように、１つ以上のアンテナ素子が、第１の導電部材５１０に設けられた１つ以上のスロットによって実現されていてもよい。そのようなスロットは、複数のリッジ５２２の少なくとも１つの導波面に対向する位置に設けられ得る。
【００７４】
図１４Ｄは、第２の導電部材５２０の導電性表面５２０ａ上の構造を拡大して示す図である。第２の導電部材５２０は、複数のリッジ５２２と、各リッジ５２２の周囲を囲む複数の導電性ロッド５２４と、複数のリッジ５２２の端部に位置するＨ型の複数の凹部５２５ａと、各凹部５２５ａの中心に位置する貫通孔５２５とを備える。各リッジ５２２の端部は、芯線３５２がはんだ付けされる受け部５２６を備える。受け部５２６は、Ｕ字形状の溝を有する。溝は、Ｖ字形状などの他の形状でもよい。複数の導波部材５２２の端部は、複数の貫通孔５２５の内周面にそれぞれ繋がっている。第２の導電部材５２０の導電性表面５２０ａに垂直な方向から見たとき、各リッジ５２２の端部は、貫通孔５２５に重なる。
【００７５】
［第２の実施形態における治具］
図１５Ａは、上記の導波装置５００を製造するときに使用される治具４００を示す斜視図である。図１５Ｂは、図１５Ａに示す治具４００の反対側の構造を示す図である。図１５Ａに示すように、治具４００は、板状の本体４１０を備える。本体４１０の一方側の面は、第１の実施形態と同様に、平坦面４２１である。本体４１０は、第２の導電部材５２０の貫通孔５２５に挿入される第１の部分４１１と、第１の部分４１１に連接され第１の部分４１１よりも幅広の第２の部分４１２とを備える。
【００７６】
図１５Ｂに示す本体４１０の反対側には、本体４１０の上端から下端に延びる直線状の溝４１３が設けられている。第２の実施形態における治具４００は、第１の実施形態における治具４００とは異なり、本体４１０の上端中央部が窪んでおり、大きく開口している。第２の実施形態における治具４００の第２の部分４１２は、第１の実施形態における治具４００の第２の部材よりも短い。
【００７７】
［導波装置の製造方法］
本実施形態における導波装置の製造方法は、図３に示す製造方法と同様、塗布工程、差し込み工程、押し付け工程、接続工程、および取り外し工程を含む。以下、各工程を説明する。
【００７８】
（塗布工程）
図１４Ｄに示すリッジ５２２の先端の受け部５２６にはんだペーストを塗布する。すべての受け部５２６にはんだペーストを塗布する。
【００７９】
（差し込み工程）
図１４Ｃに示す複数の同軸コネクタ３５０を第２の導電部材５２０の背面側から複数の貫通孔５２５にそれぞれ差し込み、図１４Ｄに示す芯線３５２の先端を受け部５２６の溝に位置づける。これにより、芯線３５２と受け部５２６の溝との間にはんだペーストが介在する。
【００８０】
（押し付け工程）
次に、図１６に示すように、治具４００の第１の部分４１１を、第２の導電部材５２０の正面側から貫通孔５２５の凹部５２５ａに挿入し、第２の部分４１２が第２の導電部材５２０の表面５２０ａから突出した導電性ロッド５２４に突き当たるまで押し下げる。この際、治具４００の平坦面４２１が芯線３５２に接触し、芯線３５２が受け部５２６に押し付けられる。このとき、圧力を受けた芯線３５２は受け部５２６の中心の溝に位置決めされる。治具４００の溝４１３には、リッジ５２２の一部であるチョークリッジ５２２Ｃが嵌る。なお、チョークリッジ５２２Ｃは、リッジ５２２の他の部分から分離した部分であり、リッジ５２２が延びる方向において隣接する１つ以上の導電性ロッド５２４とともに、チョーク構造を構成する。チョーク構造は、リッジ５２２の端部から電磁波が漏出することを抑制する。すべてのＨ型の凹部５２５ａに治具４００を入れて、平坦面４２１を芯線３５２に接触させて受け部５２６に向けて押し付ける。
【００８１】
図１７は、同軸コネクタ３５０、治具４００、貫通孔５２５、およびリッジ５２２の端部の切断面を示す図である。図１７に示すように、Ｈ型の凹部５２５ａに挿入された状態において、治具４００の第２の部分４１２の上面の高さは、リッジ５２２の導波面の高さよりも高い。
【００８２】
（接続工程）
第１の実施形態と同様の接続工程を実施する。
【００８３】
（取り外し工程）
接続工程が完了したら、すべてのＨ型の凹部５２５ａから治具４００を取り外して、第２の導電部材５２０を取得する。このようにすることにより、すべてのＨ型の凹部５２５ａにおいて、芯線３５２が受け部５２６に均一に接続された状態となる。なお、治具４００は、第１の実施形態と同様に、繰り返し利用することが可能である。
【００８４】
上記の方法で第２の導電部材５２０を製造した後、第１の導電部材５１０と第２の導電部材５２０とが、互いに対向した状態で接続される。接続は、例えば不図示のネジなどの部品を用いて行われ得る。
【００８５】
以上のように、本実施形態によれば、治具４００を用いることにより、リッジ５２２の端部に同軸コネクタ３５０の芯線３５２を均一に接続することが容易になる。治具４００を用いずに芯線３５２をリッジ５２２の端部にはんだ付けする場合と比較して、複数のアンテナ素子の特性を揃えることが容易になる。このため、アンテナアレイに、所望の特性を発揮させることが容易になる。
【００８６】
［第２の実施形態における治具の変形例］
図１８は、第２の実施形態における治具４００の変形例を示す図である。図１８に示すように、治具４００は、板状の本体４１０を備える。本体４１０は、第２の導電部材５２０の貫通孔５２５に挿入される第１の部分４１１と、第１の部分４１１に連接される第２の部分４１２とを備える。第２の部分４１２は、第１の部分４１１よりも幅広で、かつ、外側に段差を有し、第１の部分４１１よりも薄い。本変形例における治具４００を用いて接続工程を実施する場合、第２の部分４１２における平坦な面が導電性ロッド５２４の側面に接触する。
【００８７】
［工程の順序の変形例］
第２の実施形態についても、第１の実施形態と同様、塗布工程および差し込み工程を経てから押し付け工程が実施されるが、この順序に限られない。塗布工程は、差し込み工程および押し付け工程の後に実施してもよい。あるいは、塗布工程は、差し込み工程が実施された後、押し付け工程の前に実施してもよい。つまり、塗布工程は、接続工程の実施前までの適切な段階で実施され得る。
【００８８】
以上の実施形態およびその変形例における構造は例示的なものに過ぎず、適宜変形可能である。例えば、各導電部材における貫通孔、導電性ロッド、導波部材のそれぞれの個数、形状、位置および寸法は、用途および要求される特性に応じて変更してもよい。同軸−導波管変換器アレイ、導波装置、またはアンテナ装置の製造に使用される治具４００の構造についても同様に、種々の変形が可能である。
【００８９】
また、上記の各実施形態では、複数の貫通孔に複数の同軸コネクタの芯線をそれぞれ接続するための方法を説明したが、同様の方法を、単一の貫通孔に単一の同軸コネクタの芯線を接続する目的で用いてもよい。
【００９０】
［ＷＲＧの構成例］
次に、同軸−導波管変換器アレイ、導波装置、またはアンテナ装置が備えるワッフルアイアンリッジ導波路（ＷＲＧ）の構成例をより詳細に説明する。ＷＲＧは、人工磁気導体として機能するワッフルアイアン構造中に設けられ得るリッジ導波路である。このようなリッジ導波路は、マイクロ波またはミリ波帯において、損失の低いアンテナ給電路を実現できる。また、このようなリッジ導波路を利用することにより、アンテナ素子を高密度に配置することが可能である。以下、そのような導波路構造の基本的な構成および動作の例を説明する。
【００９１】
人工磁気導体は、自然界には存在しない完全磁気導体（ＰＭＣ：  Ｐｅｒｆｅｃｔ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）の性質を人工的に実現した構造体である。完全磁気導体は、「表面における磁界の接線成分がゼロになる」という性質を有している。これは、完全導体（ＰＥＣ：  Ｐｅｒｆｅｃｔ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）の性質、すなわち、「表面における電界の接線成分がゼロになる」という性質とは反対の性質である。完全磁気導体は、自然界には存在しないが、例えば複数の導電性ロッドの配列のような人工的な構造によって実現され得る。人工磁気導体は、その構造によって定まる特定の周波数帯域において、完全磁気導体として機能する。人工磁気導体は、特定の周波数帯域（伝搬阻止帯域）に含まれる周波数を有する電磁波が人工磁気導体の表面に沿って伝搬することを抑制または阻止する。このため、人工磁気導体の表面は、高インピーダンス面と呼ばれることがある。
【００９２】
例えば、行および列方向に配列された複数の導電性ロッドによって人工磁気導体が実現され得る。このようなロッドは、ポストまたはピンと呼ばれることもある。これらの導波装置のそれぞれは、全体として、対向する一対の導電プレートを備えている。一方の導電プレートは、他方の導電プレートの側に突出するリッジと、リッジの両側に位置する人工磁気導体とを有している。リッジの上面（導電性を有する面）は、ギャップを介して、他方の導電プレートの導電性表面に対向している。人工磁気導体の伝搬阻止帯域に含まれる波長を有する電磁波（信号波）は、この導電性表面とリッジの上面との間の空間（ギャップ）をリッジに沿って伝搬する。
【００９３】
図１９は、このような導波装置が備える基本構成の限定的ではない例を模式的に示す斜視図である。図示されている導波装置１００は、対向して平行に配置された板形状（プレート状）の導電部材１１０および１２０を備えている。導電部材１２０には複数の導電性ロッド１２４が配列されている。
【００９４】
図２０Ａは、導波装置１００のＸＺ面に平行な断面の構成を模式的に示す図である。図２０Ａに示されるように、導電部材１１０は、導電部材１２０に対向する側に導電性表面１１０ａを有している。導電性表面１１０ａは、導電性ロッド１２４の軸方向（Ｚ方向）に直交する平面（ＸＹ面に平行な平面）に沿って二次元的に拡がっている。この例における導電性表面１１０ａは平滑な平面であるが、後述するように、導電性表面１１０ａは平面である必要は無い。
【００９５】
図２１は、わかり易さのため、導電部材１１０と導電部材１２０との間隔を極端に離した状態にある導波装置１００を模式的に示す斜視図である。現実の導波装置１００では、図１９および図２０Ａに示したように、導電部材１１０と導電部材１２０との間隔は狭く、導電部材１１０は、導電部材１２０の全ての導電性ロッド１２４を覆うように配置されている。
【００９６】
図１９から図２１は、導波装置１００の一部分のみを示している。導電部材１１０、１２０、導波部材１２２、および複数の導電性ロッド１２４は、実際には、図示されている部分の外側にも拡がって存在する。導波部材１２２の端部には、前述のように、電磁波が外部空間に漏洩することを防止するチョーク構造が設けられる。チョーク構造は、例えば、導波部材１２２の端部に隣接して配置された導電性ロッドの列を含む。
【００９７】
再び図２０Ａを参照する。導電部材１２０上に配列された複数の導電性ロッド１２４は、それぞれ、導電性表面１１０ａに対向する先端部１２４ａを有している。図示されている例において、複数の導電性ロッド１２４の先端部１２４ａは同一または実質的に同一の平面上にある。この平面は人工磁気導体の表面１２５を形成している。導電性ロッド１２４は、その全体が導電性を有している必要はなく、ロッド状構造物の少なくとも上面および側面に沿って拡がる導電層があればよい。この導電層はロッド状構造物の表層に位置してもよいが、表層が絶縁塗装または樹脂層からなり、ロッド状構造物の表面には導電層が存在していなくてもよい。また、導電部材１２０は、複数の導電性ロッド１２４を支持して人工磁気導体を実現できれば、その全体が導電性を有している必要はない。導電部材１２０の表面のうち、複数の導電性ロッド１２４が配列されている側の面１２０ａが導電性を有し、隣接する複数の導電性ロッド１２４の表面が導電体によって電気的に接続されていればよい。導電部材１２０の導電性を有する層は、絶縁塗装や樹脂層で覆われていてもよい。言い換えると、導電部材１２０および複数の導電性ロッド１２４の組み合わせの全体は、導電部材１１０の導電性表面１１０ａに対向する凹凸状の導電層を有していればよい。
【００９８】
導電部材１２０上には、複数の導電性ロッド１２４の間にリッジ状の導波部材１２２が配置されている。より詳細には、導波部材１２２の両側にそれぞれ人工磁気導体が位置しており、導波部材１２２は両側の人工磁気導体によって挟まれている。図２１からわかるように、この例における導波部材１２２は、導電部材１２０に支持され、Ｙ方向に直線的に延びている。図示されている例において、導波部材１２２は、導電性ロッド１２４の高さおよび幅と同一の高さおよび幅を有している。後述するように、導波部材１２２の高さおよび幅は、導電性ロッド１２４の高さおよび幅とは異なる値を有していてもよい。導波部材１２２は、導電性ロッド１２４とは異なり、導電性表面１１０ａに沿って電磁波を案内する方向（この例ではＹ方向）に延びている。導波部材１２２も、全体が導電性を有している必要は無く、導電部材１１０の導電性表面１１０ａに対向する導電性の導波面１２２ａを有していればよい。導電部材１２０、複数の導電性ロッド１２４、および導波部材１２２は、連続した単一構造体の一部であってもよい。さらに、導電部材１１０も、この単一構造体の一部であってもよい。
【００９９】
導波部材１２２の両側において、各人工磁気導体の表面１２５と導電部材１１０の導電性表面１１０ａとの間の空間は、特定周波数帯域内の周波数を有する電磁波を伝搬させない。そのような周波数帯域は「禁止帯域」と呼ばれる。導波装置１００内を伝搬する電磁波（信号波）の周波数（以下、「動作周波数」と称することがある。）が禁止帯域に含まれるように人工磁気導体は設計される。禁止帯域は、導電性ロッド１２４の高さ、すなわち、隣接する複数の導電性ロッド１２４の間に形成される溝の深さ、導電性ロッド１２４の幅、配置間隔、および導電性ロッド１２４の先端部１２４ａと導電性表面１１０ａとの間隙の大きさによって調整され得る。
【０１００】
次に、図２２を参照しながら、各部材の寸法、形状、配置等の例を説明する。
【０１０１】
図２２は、図２０Ａに示す構造における各部材の寸法の範囲の例を示す図である。導波装置は、所定の帯域（「動作周波数帯域」と称する。）の電磁波の送信および受信の少なくとも一方に用いられる。本明細書において、導電部材１１０の導電性表面１１０ａと導波部材１２２の導波面１２２ａとの間の導波路を伝搬する電磁波（信号波）の自由空間における波長の代表値（例えば、動作周波数帯域の中心周波数に対応する中心波長）をλｏとする。また、動作周波数帯域における最高周波数の電磁波の自由空間における波長をλｍとする。各導電性ロッド１２４のうち、導電部材１２０に接している方の端の部分を「基部」と称する。図２２に示すように、各導電性ロッド１２４は、先端部１２４ａと基部１２４ｂとを有する。各部材の寸法、形状、配置等の例は、以下のとおりである。
【０１０２】
（１）導電性ロッドの幅
導電性ロッド１２４の幅（Ｘ方向およびＹ方向のサイズ）は、λｍ／２未満に設定され得る。この範囲内であれば、Ｘ方向およびＹ方向における最低次の共振の発生を防ぐことができる。なお、ＸおよびＹ方向だけでなくＸＹ断面の対角方向でも共振が起こる可能性があるため、導電性ロッド１２４のＸＹ断面の対角線の長さもλｍ／２未満であることが好ましい。ロッドの幅および対角線の長さの下限値は、工法的に作製できる最小の長さであり、特に限定されない。
【０１０３】
（２）導電性ロッドの基部から導電部材１１０の導電性表面までの距離
導電性ロッド１２４の基部１２４ｂから導電部材１１０の導電性表面１１０ａまでの距離は、導電性ロッド１２４の高さよりも長く、かつλｍ／２未満に設定され得る。当該距離がλｍ／２以上の場合、導電性ロッド１２４の基部１２４ｂと導電性表面１１０ａとの間において共振が生じ、信号波の閉じ込め効果が失われる。
【０１０４】
導電性ロッド１２４の基部１２４ｂから導電部材１１０の導電性表面１１０ａまでの距離は、導電部材１１０と導電部材１２０との間隔に相当する。例えば導波路をミリ波帯である７６．５±０．５ＧＨｚの信号波が伝搬する場合、信号波の波長は、３．８９３４ｍｍから３．９４４６ｍｍの範囲内である。したがって、この場合、λｍは３．８９３４ｍｍとなるので、導電部材１１０と導電部材１２０との間隔は、３．８９３４ｍｍの半分よりも小さく設計される。導電部材１１０と導電部材１２０とが、このような狭い間隔を実現するように対向して配置されていれば、導電部材１１０と導電部材１２０とが厳密に平行である必要はない。また、導電部材１１０と導電部材１２０との間隔がλｍ／２未満であれば、導電部材１１０および／または導電部材１２０の全体または一部が曲面形状を有していてもよい。他方、導電部材１１０、１２０の平面形状（ＸＹ面に垂直に投影した領域の形状）および平面サイズ（ＸＹ面に垂直に投影した領域のサイズ）は、用途に応じて任意に設計され得る。
【０１０５】
図２０Ａに示される例において、導電性表面１２０ａは平面であるが、本開示の実施形態はこれに限られない。例えば、図２０Ｂに示すように、導電性表面１２０ａは断面がＵ字またはＶ字に近い形状である面の底部であってもよい。導電性ロッド１２４または導波部材１２２が、基部に向かって幅が拡大する形状をもつ場合に、導電性表面１２０ａはこのような構造になる。このような構造であっても、導電性表面１１０ａと導電性表面１２０ａとの間の距離が波長λｍの半分よりも短ければ、図２０Ｂに示す装置は、本開示の実施形態における導波装置として機能し得る。
【０１０６】
（３）導電性ロッドの先端部から導電性表面までの距離Ｌ２
導電性ロッド１２４の先端部１２４ａから導電性表面１１０ａまでの距離Ｌ２は、λｍ／２未満に設定される。当該距離がλｍ／２以上の場合、導電性ロッド１２４の先端部１２４ａと導電性表面１１０ａとの間を電磁波が往復する伝搬モードが生じ、電磁波を閉じ込められなくなるからである。なお、複数の導電性ロッド１２４のうち、少なくとも導波部材１２２と隣り合うものについては、先端が導電性表面１１０ａとは電気的には接触していない状態にある。ここで、導電性ロッドの先端が導電性表面に電気的に接触していない状態とは、先端と導電性表面との間に空隙がある状態、あるいは、導電性ロッドの先端と導電性表面とのいずれかに絶縁層が存在し、導電性ロッドの先端と導電性表面が絶縁層を間に介して接触している状態、のいずれかを指す。
【０１０７】
（４）導電性ロッドの配列および形状
複数の導電性ロッド１２４のうちの隣接する２つの導電性ロッド１２４の間の隙間は、例えばλｍ／２未満の幅を有する。隣接する２つの導電性ロッド１２４の間の隙間の幅は、当該２つの導電性ロッド１２４の一方の表面（側面）から他方の表面（側面）までの最短距離によって定義される。このロッド間の隙間の幅は、ロッド間の領域で最低次の共振が起こらないように決定される。共振が生じる条件は、導電性ロッド１２４の高さ、隣接する２つの導電性ロッド間の距離、および導電性ロッド１２４の先端部１２４ａと導電性表面１１０ａとの間の空隙の容量の組み合わせによって決まる。よって、ロッド間の隙間の幅は、他の設計パラメータに依存して適宜決定される。ロッド間の隙間の幅には明確な下限はないが、製造の容易さを確保するために、ミリ波帯の電磁波を伝搬させる場合には、例えばλｍ／１６以上であり得る。なお、隙間の幅は一定である必要はない。λｍ／２未満であれば、導電性ロッド１２４の間の隙間は様々な幅を有していてもよい。
【０１０８】
複数の導電性ロッド１２４の配列は、人工磁気導体としての機能を発揮する限り、図示されている例に限定されない。複数の導電性ロッド１２４は、直交する行および列状に並んでいる必要は無く、行および列は９０度以外の角度で交差していてもよい。複数の導電性ロッド１２４は、行または列に沿って直線上に配列されている必要は無く、単純な規則性を示さずに分散して配置されていてもよい。各導電性ロッド１２４の形状およびサイズも、導電部材１２０上の位置に応じて変化していてよい。
【０１０９】
複数の導電性ロッド１２４の先端部１２４ａが形成する人工磁気導体の表面１２５は、厳密に平面である必要は無く、微細な凹凸を有する平面または曲面であってもよい。すなわち、各導電性ロッド１２４の高さが一様である必要はなく、導電性ロッド１２４の配列が人工磁気導体として機能し得る範囲内で個々の導電性ロッド１２４は多様性を持ち得る。
【０１１０】
各導電性ロッド１２４は、図示されている角柱形状に限らず、例えば円筒状の形状を有していてもよい。さらに、各導電性ロッド１２４は、単純な柱状の形状を有している必要はない。人工磁気導体は、導電性ロッド１２４の配列以外の構造によっても実現することができ、多様な人工磁気導体を本開示の導波装置に利用することができる。なお、導電性ロッド１２４の先端部１２４ａの形状が角柱形状である場合は、その対角線の長さはλｍ／２未満であることが好ましい。楕円形状であるときは、長軸の長さがλｍ／２未満であることが好ましい。先端部１２４ａがさらに他の形状をとる場合でも、その差し渡し寸法は一番長い部分でもλｍ／２未満であることが好ましい。
【０１１１】
導電性ロッド１２４（特に、導波部材１２２に隣接する導電性ロッド１２４）の高さ、すなわち、基部１２４ｂから先端部１２４ａまでの長さは、導電性表面１１０ａと導電性表面１２０ａとの間の距離（λｍ／２未満）よりも短い値、例えば、λｏ／４に設定され得る。
【０１１２】
（５）導波面の幅
導波部材１２２の導波面１２２ａの幅、すなわち、導波部材１２２が延びる方向に直交する方向における導波面１２２ａのサイズは、λｍ／２未満（例えばλｏ／８）に設定され得る。導波面１２２ａの幅がλｍ／２以上になると、幅方向で共振が起こり、共振が起こるとＷＲＧは単純な伝送線路としては動作しなくなるからである。
【０１１３】
（６）導波部材の高さ
導波部材１２２の高さ（図示される例ではＺ方向のサイズ）は、λｍ／２未満に設定される。当該距離がλｍ／２以上の場合、導電性ロッド１２４の基部１２４ｂと導電性表面１１０ａとの距離がλｍ／２以上となるからである。
【０１１４】
（７）導波面と導電性表面との間の距離Ｌ１
導波部材１２２の導波面１２２ａと導電性表面１１０ａとの間の距離Ｌ１については、λｍ／２未満に設定される。当該距離がλｍ／２以上の場合、導波面１２２ａと導電性表面１１０ａとの間で共振が起こり、導波路として機能しなくなるからである。ある例では、当該距離Ｌ１はλｍ／４以下である。製造の容易さを確保するために、ミリ波帯の電磁波を伝搬させる場合には、距離Ｌ１を、例えばλｍ／１６以上とすることが好ましい。
【０１１５】
導電性表面１１０ａと導波面１２２ａとの距離Ｌ１の下限、および導電性表面１１０ａと導電性ロッド１２４の先端部１２４ａとの距離Ｌ２の下限は、機械工作の精度と、上下の２つの導電部材１１０、１２０を一定の距離に保つように組み立てる際の精度とに依存する。プレス工法またはインジェクション工法を用いた場合、上記距離の現実的な下限は５０マイクロメートル（μｍ）程度である。ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いて例えばテラヘルツ領域の製品を作る場合には、上記距離の下限は、２〜３μｍ程度である。
【０１１６】
次に、導波部材１２２、導電部材１１０、１２０、および複数の導電性ロッド１２４を有する導波路構造の変形例を説明する。以下の変形例は、本開示の各実施形態におけるいずれの箇所のＷＲＧ構造にも適用され得る。
【０１１７】
図２３Ａは、導波部材１２２の上面である導波面１２２ａのみが導電性を有し、導波部材１２２の導波面１２２ａ以外の部分は導電性を有していない構造の例を示す断面図である。導電部材１１０および導電部材１２０も同様に、導波部材１２２が位置する側の表面（導電性表面１１０ａ、１２０ａ）のみが導電性を有し、他の部分は導電性を有していない。このように、導波部材１２２、導電部材１１０、１２０の各々は、全体が導電性を有していなくてもよい。
【０１１８】
図２３Ｂは、導波部材１２２が導電部材１２０上に形成されていない変形例を示す図である。この例では、導波部材１２２は、導電部材１１０と導電部材とを支持する支持部材（例えば、筐体の内壁等）に固定されている。導波部材１２２と導電部材１２０との間には間隙が存在する。このように、導波部材１２２は導電部材１２０に接続されていなくてもよい。
【０１１９】
図２３Ｃは、導電部材１２０、導波部材１２２、および複数の導電性ロッド１２４の各々が、誘電体の表面に金属などの導電性材料がコーティングされた構造の例を示す図である。導電部材１２０、導波部材１２２、および複数の導電性ロッド１２４は、相互に導電体で接続されている。一方、導電部材１１０は、金属などの導電性材料で構成されている。
【０１２０】
図２３Ｄおよび図２３Ｅは、導電部材１１０、１２０、導波部材１２２、および導電性ロッド１２４の各々の最表面に、誘電体の層１１０ｂ、１２０ｂを有する構造の例を示す図である。図２３Ｄは、導体である金属製の導電部材の表面を誘電体の層で覆った構造の例を示す。図２３Ｅは、導電部材１２０が、樹脂などの誘電体製の部材の表面を、金属などの導体で覆い、さらにその金属の層を誘電体の層で覆った構造を有する例を示す。金属表面を覆う誘電体の層は樹脂などの塗膜であってもよいし、当該金属が酸化する事で生成された不動態皮膜などの酸化皮膜であってもよい。
【０１２１】
最表面の誘電体層は、ＷＲＧ導波路によって伝播される電磁波の損失を増やす。しかし、導電性を有する導電性表面１１０ａ、１２０ａを腐食から守ることができる。また、直流電圧や、ＷＲＧ導波路によっては伝播されない程度に周波数の低い交流電圧の影響を遮断することができる。
【０１２２】
図２３Ｆは、導波部材１２２の高さが導電性ロッド１２４の高さよりも低く、導電部材１１０の導電性表面１１０ａのうち、導波面１２２ａに対向する部分が、導波部材１２２の側に突出している例を示す図である。このような構造であっても、図２２に示す寸法の範囲を満たしていれば、前述の実施形態と同様に動作する。
【０１２３】
図２３Ｇは、図２３Ｆの構造において、さらに、導電性表面１１０ａのうち導電性ロッド１２４に対向する部分が、導電性ロッド１２４の側に突出している例を示す図である。このような構造であっても、図２２に示す寸法の範囲を満たしていれば、前述の実施形態と同様に動作する。なお、導電性表面１１０ａの一部が突出する構造に代えて、一部が窪む構造であってもよい。
【０１２４】
図２４Ａは、導電部材１１０の導電性表面１１０ａが曲面形状を有する例を示す図である。図２４Ｂは、さらに、導電部材１２０の導電性表面１２０ａも曲面形状を有する例を示す図である。これらの例のように、導電性表面１１０ａ、１２０ａは、平面形状に限らず、曲面形状を有していてもよい。曲面状の導電性表面を有する導電部材も、「板形状」の導電部材に該当する。
【０１２５】
上記の構成を有する導波装置１００によれば、動作周波数の信号波は、人工磁気導体の表面１２５と導電部材１１０の導電性表面１１０ａとの間の空間を伝搬することはできず、導波部材１２２の導波面１２２ａと導電部材１１０の導電性表面１１０ａとの間の空間を伝搬する。このような導波路構造における導波部材１２２の幅は、中空導波管とは異なり、伝搬すべき電磁波の半波長以上の幅を有する必要はない。また、導電部材１１０と導電部材１２０とを厚さ方向（ＹＺ面に平行）に延びる金属壁によって電気的に接続する必要もない。
【０１２６】
図２５Ａは、導波部材１２２の導波面１２２ａと導電部材１１０の導電性表面１１０ａとの間隙における幅の狭い空間を伝搬する電磁波を模式的に示している。図２５Ａにおける３本の矢印は、伝搬する電磁波の電界の向きを模式的に示している。伝搬する電磁波の電界は、導電部材１１０の導電性表面１１０ａおよび導波面１２２ａに対して垂直である。
【０１２７】
導波部材１２２の両側には、それぞれ、複数の導電性ロッド１２４によって形成された人工磁気導体が配置されている。電磁波は導波部材１２２の導波面１２２ａと導電部材１１０の導電性表面１１０ａとの間隙を伝搬する。図２５Ａは、模式的であり、電磁波が現実に作る電磁界の大きさを正確には示していない。導波面１２２ａ上の空間を伝搬する電磁波（電磁界）の一部は、導波面１２２ａの幅によって区画される空間から外側（人工磁気導体が存在する側）に横方向に拡がっていてもよい。この例では、電磁波は、図２５Ａの紙面に垂直な方向（Ｙ方向）に伝搬する。このような導波部材１２２は、Ｙ方向に直線的に延びている必要は無く、不図示の屈曲部および／または分岐部を有し得る。電磁波は導波部材１２２の導波面１２２ａに沿って伝搬するため、屈曲部では伝搬方向が変わり、分岐部では伝搬方向が複数の方向に分岐する。
【０１２８】
図２５Ａの導波路構造では、伝搬する電磁波の両側に、中空導波管では不可欠の金属壁（電気壁）が存在していない。このため、この例における導波路構造では、伝搬する電磁波が作る電磁界モードの境界条件に「金属壁（電気壁）による拘束条件」が含まれず、導波面１２２ａの幅（Ｘ方向のサイズ）は、電磁波の波長の半分未満である。
【０１２９】
図２５Ｂは、参考のため、中空導波管７３０の断面を模式的に示している。図２５Ｂには、中空導波管７３０の内部空間７２３に形成される電磁界モード（ＴＥ１０）の電界の向きが矢印によって模式的に表されている。矢印の長さは電界の強さに対応している。中空導波管７３０の内部空間７２３の幅は、波長の半分よりも広く設定されなければならない。すなわち、中空導波管７３０の内部空間７２３の幅は、伝搬する電磁波の波長の半分よりも小さく設定され得ない。
【０１３０】
図２５Ｃは、導電部材１２０上に２個の導波部材１２２が設けられている形態を示す断面図である。このように隣接する２個の導波部材１２２の間には、複数の導電性ロッド１２４によって形成される人工磁気導体が配置されている。より正確には、各導波部材１２２の両側に複数の導電性ロッド１２４によって形成される人工磁気導体が配置され、各導波部材１２２が独立した電磁波の伝搬を実現することが可能である。
【０１３１】
図２５Ｄは、参考のため、２つの中空導波管７３０を並べて配置した導波装置の断面を模式的に示している。２つの中空導波管７３０は、相互に電気的に絶縁されている。電磁波が伝搬する空間の周囲が、中空導波管７３０を構成する金属壁で覆われている必要がある。このため、電磁波が伝搬する内部空間７２３の間隔を、金属壁の２枚の厚さの合計よりも短縮することはできない。金属壁の２枚の厚さの合計は、通常、伝搬する電磁波の波長の半分よりも長い。したがって、中空導波管７３０の配列間隔（中心間隔）を、伝搬する電磁波の波長よりも短くすることは困難である。特に、電磁波の波長が１０ｍｍ以下となるミリ波帯、あるいはそれ以下の波長の電磁波を扱う場合は、波長に比して十分に薄い金属壁を形成することが難しくなる。このため、商業的に現実的なコストで実現することが困難になる。
【０１３２】
これに対して、人工磁気導体を備える導波装置１００は、導波部材１２２を近接させた構造を容易に実現することができる。このため、複数のアンテナ素子が近接して配置されたアンテナアレイへの給電に好適に用いられ得る。
【０１３３】
図２６Ａは、上記のような導波路構造を利用したスロットアンテナアレイ２００の構成の一部を模式的に示す斜視図である。図２６Ｂは、このスロットアンテナアレイ２００におけるＸ方向に並ぶ２つのスロット１１２の中心を通るＸＺ面に平行な断面の一部を模式的に示す図である。このスロットアンテナアレイ２００においては、第１の導電部材１１０が、Ｘ方向およびＹ方向に配列された複数のスロット１１２を有している。この例では、複数のスロット１１２は２つのスロット列を含み、各スロット列は、Ｙ方向に等間隔に並ぶ６個のスロット１１２を含んでいる。第２の導電部材１２０には、Ｙ方向に延びる２つの導波部材１２２が設けられている。各導波部材１２２は、１つのスロット列に対向する導電性の導波面１２２ａを有する。２つの導波部材１２２の間の領域、および２つの導波部材１２２の外側の領域には、複数の導電性ロッド１２４が配置されている。これらの導電性ロッド１２４は、人工磁気導体を形成している。
【０１３４】
各導波部材１２２の導波面１２２ａと、導電部材１１０の導電性表面１１０ａとの間の導波路には、不図示の送信回路から電磁波が供給される。Ｙ方向に並ぶ複数のスロット１１２のうちの隣接する２つのスロット１１２の中心間の距離は、例えば、導波路を伝搬する電磁波の波長と同じ値に設計される。これにより、Ｙ方向に並ぶ６個のスロット１１２から、位相の揃った電磁波が放射される。
【０１３５】
図２６Ａおよび図２６Ｂに示すスロットアンテナアレイ２００は、複数のスロット１１２の各々をアンテナ素子（放射素子とも称する。）とするアンテナアレイである。このようなスロットアンテナアレイ２００の構成によれば、アンテナ素子間の中心間隔を、例えば導波路を伝搬する電磁波の自由空間における波長λｏよりも短くすることができる。複数のスロット１１２には、ホーンが設けられ得る。ホーンを設けることで、放射特性または受信特性を向上させることができる。
【０１３６】
図２７は、スロット１１２毎にホーン１１４を有するスロットアンテナアレイ２００の構造の一部を模式的に示す斜視図である。このスロットアンテナアレイ２００は、二次元的に配列された複数のスロット１１２および複数のホーン１１４を有する導電部材１１０と、複数の導波部材１２２Ｕおよび複数の導電性ロッド１２４Ｕが配列された導電部材１２０とを備える。図２７は、導電部材１１０、１２０の相互の間隔を極端に離した状態を示している。導電部材１１０における複数のスロット１１２は、導電部材１１０の導電性表面１１０ａに沿った第１の方向（Ｙ方向）および第１の方向に交差（この例では直交）する第２の方向（Ｘ方向）に配列されている。図２７には、導波部材１２２Ｕの各々の中央に配置されたポート（貫通孔）１４５Ｕも示されている。導波部材１２２Ｕの両端部に配置され得るチョーク構造の図示は省略されている。本実施形態では、導波部材１２２Ｕの数は４個であるが、導波部材１２２Ｕの数は任意である。本実施形態では、各導波部材１２２Ｕは、中央のポート１４５Ｕの位置で２つの部分に分断されている。
【０１３７】
図２８Ａは、図２７に示す１６個のスロットが４行４列に配列されたアンテナアレイ２００をＺ方向からみた上面図である。図２８Ｂは、図２８ＡのＣ−Ｃ線断面図である。このアンテナアレイ２００における導電部材１１０は、複数のスロット１１２にそれぞれ対応して配置された複数のホーン１１４を備えている。複数のホーン１１４の各々は、スロット１１２を囲む４つの導電壁を有している。このようなホーン１１４により、指向性を向上させることができる。
【０１３８】
図示されるアンテナアレイ２００においては、スロット１１２に直接的に結合する第１の導波部材１２２Ｕを備える第１の導波装置１００ａと、第１の導波装置１００ａの導波部材１２２Ｕに結合する第２の導波部材１２２Ｌを備える第２の導波装置１００ｂとが積層されている。第２の導波装置１００ｂの導波部材１２２Ｌおよび導電性ロッド１２４Ｌは、導電部材１４０上に配置されている。第２の導波装置１００ｂは、基本的には、第１の導波装置１００ａの構成と同様の構成を備えている。
【０１３９】
図２８Ａに示すように、導電部材１１０は、第１の方向（Ｙ方向）および第１の方向に直交する第２の方向（Ｘ方向）に配列された複数のスロット１１２を備える。複数の導波部材１２２Ｕの導波面１２２ａは、Ｙ方向に延びており、複数のスロット１１２のうち、Ｙ方向に並んだ４つのスロットに対向している。この例では導電部材１１０は、４行４列に配列された１６個のスロット１１２を有しているが、スロット１１２の数および配列はこの例に限定されない。各導波部材１２２Ｕは、複数のスロット１１２のうち、Ｙ方向に並んだ全てのスロットに対向している例に限らず、Ｙ方向に隣接する少なくとも２つのスロットに対向していればよい。Ｘ方向に隣接する２つの導波面１２２ａの中心間隔は、例えば波長λｏよりも短く設定され、より好ましくは、波長λｏ／２よりも短く設定される。
【０１４０】
図２８Ｃは、第１の導波装置１００ａにおける導波部材１２２Ｕの平面レイアウトを示す図である。図２８Ｄは、第２の導波装置１００ｂにおける導波部材１２２Ｌの平面レイアウトを示す図である。これらの図に示すように、第１の導波装置１００ａにおける導波部材１２２Ｕは直線状に延びており、分岐部も屈曲部も有していない。一方、第２の導波装置１００ｂにおける導波部材１２２Ｌは、分岐部および屈曲部の両方を有している。
【０１４１】
第１の導波装置１００ａにおける導波部材１２２Ｕは、導電部材１２０が有するポート（開口部）１４５Ｕを通じて第２の導波装置１００ｂにおける導波部材１２２Ｌに結合する。言い換えると、第２の導波装置１００ｂの導波部材１２２Ｌを伝搬してきた電磁波は、ポート１４５Ｕを通って第１の導波装置１００ａの導波部材１２２Ｕに達し、第１の導波装置１００ａの導波部材１２２Ｕを伝搬することができる。このとき、各スロット１１２は、導波路を伝搬してきた電磁波を空間に向けて放射するアンテナ素子として機能する。反対に、空間を伝搬してきた電磁波がスロット１１２に入射すると、その電磁波はスロット１１２の直下に位置する第１の導波装置１００ａの導波部材１２２Ｕに結合し、第１の導波装置１００ａの導波部材１２２Ｕを伝搬する。第１の導波装置１００ａの導波部材１２２Ｕを伝搬してきた電磁波は、ポート１４５Ｕを通って第２の導波装置１００ｂの導波部材１２２Ｌに達し、第２の導波装置１００ｂの導波部材１２２Ｌに沿って伝搬することも可能である。
【０１４２】
図２８Ｄに示すように、第２の導波装置１００ｂの導波部材１２２Ｌは、１本の幹状部分と、幹状部分から分岐した４つの枝状部分を有する。導波部材１２２Ｌの幹状部分は、Ｙ方向に延びており、第１リッジ１２２ｗと第２リッジ１２２ｘとに分割されている。導電部材１４０は、第１リッジ１２２ｗと第２リッジ１２２ｘとの間の間隙の位置に、貫通孔２１２を有する。貫通孔２１２には、同軸ケーブル２７０または同軸ケーブル２７０に接続されたコネクタが挿入される。同軸ケーブル２７０またはコネクタの芯線２７１は、第１リッジ１２２ｗまたは第２リッジ１２２ｘの端面に接続される。この芯線２７１と導波部材１２２Ｌとの接続構造は、図１Ａおよび図１Ｂを参照して説明した接続構造と同様である。同軸ケーブル２７０は、高周波信号を生成または受信する電子回路２９０に接続される。
【０１４３】
電子回路２９０は、特定の位置に限定されず、任意の位置に配置されていてよい。電子回路２９０は、例えば、導電部材１４０の背面側（図２８Ｂにおける下側）の回路基板に配置され得る。そのような電子回路は、例えば、ミリ波を生成または受信するＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのマイクロ波集積回路を含み得る。電子回路２９０は、マイクロ波集積回路に加えて、他の回路、例えば、信号処理回路をさらに含んでいてもよい。そのような信号処理回路は、例えばアンテナ装置を備えたシステムの動作に必要な各種の処理を実行するように構成され得る。電子回路２９０は、通信回路を含んでいてもよい。通信回路は、アンテナ装置を備えた通信システムの動作に必要な各種の処理を実行するように構成され得る。
【０１４４】
なお、電子回路と導波路とを接続する構造は、例えば、米国特許出願公開第２０１８／０３５１２６１、米国特許出願公開第２０１９／０００６７４３、米国特許出願公開第２０１９／０１３９９１４、米国特許出願公開第２０１９／００６７７８０、米国特許出願公開第２０１９／０１４０３４４、および国際特許出願公開第２０１８／１０５５１３に開示されている。これらの文献の開示内容の全体を本願明細書に援用する。
【０１４５】
図２８Ａに示される導電部材１１０を「放射層」と呼ぶことができる。また、図２８Ｃに示される導電部材１２０、導波部材１２２Ｕ、および導電性ロッド１２４Ｕの全体を含む層を「励振層」と呼び、図２８Ｄに示される導電部材１４０、導波部材１２２Ｌ、および導電性ロッド１２４Ｌの全体を含む層を「分配層」と呼んでもよい。また「励振層」と「分配層」とをまとめて「給電層」と呼んでもよい。「放射層」、「励振層」および「分配層」は、それぞれ、一枚の金属プレートを加工することによって量産され得る。放射層、励振層、分配層、および分配層の背面側に設けられる電子回路は、モジュール化された１つの製品として製造され得る。
【０１４６】
この例におけるアンテナアレイでは、図２８Ｂからわかるように、プレート状の放射層、励振層および分配層が積層されているため、全体としてフラットかつ低姿勢(ｌｏｗ  ｐｒｏｆｉｌｅ)のフラットパネルアンテナが実現されている。例えば、図２８Ｂに示す断面構成を持つ積層構造体の高さ(厚さ)を１０ｍｍ以下にすることができる。
【０１４７】
図２８Ｄに示される導波部材１２２Ｌは、芯線２７１に接続される１本の幹状部分と、幹状部分から分岐した４つの枝状部分を有する。４つの枝状部分の先端部の上面に対向して、４つのポート１４５Ｕがそれぞれ位置している。貫通孔２１２から導電部材１２０の４つのポート１４５Ｕまでの、導波部材１２２Ｌに沿って測った距離は、全て等しい。このため、導電部材１４０の貫通孔２１２から、導波部材１２２Ｌに入力された信号波は、導波部材１２２ＵのＹ方向における中央に配置された４つのポート１４５Ｕのそれぞれに同じ位相で到達する。その結果、導電部材１２０上に配置された４個の導波部材１２２Ｕは、同位相で励振され得る。
【０１４８】
なお、用途によっては、アンテナ素子として機能する全てのスロット１１２が同位相で電磁波を放射する必要はない。励振層および分配層における導波部材１２２Ｕおよび１２２Ｌのネットワークパターンは任意であり、図示される形態に限定されない。
【０１４９】
励振層、分配層を構成するに当たっては、導波路における様々の回路要素を利用する事ができる。それらの例は、例えば米国特許第１００４２０４５、米国特許第１００９０６００、米国特許第１０１５８１５８、国際特許出願公開第２０１８／２０７７９６、国際特許出願公開第２０１８／２０７８３８、米国特許出願公開第２０１９／００７４５６９に開示されている。これらの文献の開示内容の全体を本願明細書に援用する。
【０１５０】
本開示におけるアンテナ装置は、例えば車両、船舶、航空機、ロボット等の移動体に搭載されるレーダ装置またはレーダシステムに好適に用いられ得る。レーダ装置は、上述したいずれかの実施形態における導波装置を備えたアンテナ装置と、当該アンテナ装置に接続されたＭＭＩＣなどのマイクロ波集積回路とを備える。レーダシステムは、当該レーダ装置と、当該レーダ装置のマイクロ波集積回路に接続された信号処理回路とを備える。本開示の実施形態におけるアンテナ装置と、小型化が可能なＷＲＧ構造とを組み合わせた場合、従来の中空導波管を用いた構成と比較して、アンテナ素子が配列される面の面積を小さくすることができる。このため、当該アンテナ装置を搭載したレーダシステムを、狭小な場所にも容易に搭載することができる。レーダシステムは、例えば道路または建物に固定されて使用され得る。信号処理回路は、例えば、マイクロ波集積回路によって受信された信号に基づき、到来波の方位を推定する処理等を行う。信号処理回路は、例えば、ＭＵＳＩＣ法、ＥＳＰＲＩＴ法、およびＳＡＧＥ法などのアルゴリズムを実行して、到来波の方位を推定し、推定結果を示す信号を出力するように構成され得る。信号処理回路は、さらに、公知のアルゴリズムにより、到来波の波源である物標までの距離、物標の相対速度、物標の方位を推定し、推定結果を示す信号を出力するように構成されていてもよい。
【０１５１】
本開示における「信号処理回路」の用語は、単一の回路に限られず、複数の回路の組み合わせを概念的に１つの機能部品として捉えた態様も含む。信号処理回路は、１個または複数のシステムオンチップ（ＳｏＣ）によって実現されてもよい。例えば、信号処理回路の一部または全部がプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）であるＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）であってもよい。その場合、信号処理回路は、複数の演算素子（例えば汎用ロジックおよびマルチプライヤ）および複数のメモリ素子（例えばルックアップテーブルまたはメモリブロック）を含む。または、信号処理回路は、汎用プロセッサおよびメインメモリ装置の集合であってもよい。信号処理回路は、プロセッサコアとメモリとを含む回路であってもよい。これらは信号処理回路として機能し得る。
【０１５２】
本開示の実施形態におけるアンテナ装置は、無線通信システムにも利用され得る。そのような無線通信システムは、上述したいずれかの実施形態における導波装置を含むアンテナ装置と、当該アンテナ装置に接続された通信回路（送信回路または受信回路）とを備える。送信回路は、例えば、送信すべき信号を表す信号波をアンテナ装置内の導波路に供給するように構成され得る。受信回路は、アンテナ装置を介して受信された信号波を復調してアナログまたはデジタルの信号として出力するように構成され得る。
【０１５３】
本開示の実施形態におけるアンテナ装置は、さらに、屋内測位システム（ＩＰＳ：Ｉｎｄｏｏｒ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）におけるアンテナとしても利用することができる。屋内測位システムでは、建物内にいる人、または無人搬送車（ＡＧＶ：Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｇｕｉｄｅｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの移動体の位置を特定することができる。アンテナ装置はまた、店舗または施設に来場した人が有する情報端末（スマートフォン等）に情報を提供するシステムにおいて用いられる電波発信機（ビーコン）に用いることもできる。そのようなシステムでは、ビーコンは、例えば数秒に１回、ＩＤなどの情報を重畳した電磁波を発する。その電磁波を情報端末が受信すると、情報端末は、通信回線を介して遠隔地のサーバコンピュータに、受け取った情報を送信する。サーバコンピュータは、情報端末から得た情報から、その情報端末の位置を特定し、その位置に応じた情報（例えば、商品案内またはクーポン）を、当該情報端末に提供する。
【０１５４】
ＷＲＧ構造を有するスロットアレイアンテナを備えたレーダシステム、通信システム、および各種監視システムの応用例が、例えば米国特許第９７８６９９５号明細書および米国特許第１００２７０３２号に開示されている。これらの文献の開示内容の全体を本願明細書に援用する。本開示のスロットアレイアンテナは、これらの文献に開示された各応用例に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本開示における導波装置は、アンテナを利用するあらゆる技術分野において利用可能である。例えばギガヘルツ帯域またはテラヘルツ帯域の電磁波の送受信を行う各種の用途に利用され得る。特に小型化が求められる車載レーダシステム、各種の監視システム、屋内測位システム、およびＭａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯなどの無線通信システムに用いられ得る。
【符号の説明】
【０１５６】
１００    導波装置
１１０    導電部材
１１０ａ    導電部材の導電性表面
１２０    導電部材
１２０ａ    導電部材の導電性表面
１２２    導波部材（リッジ）
１２２ａ    導波面
１２４    導電性ロッド
２００    アンテナアレイ
２７０    同軸ケーブル
２９０    電子回路
３００    アンテナアレイ
３１０    導電部材（ホーンアレイ）
３１０ａ、３１０ｂ    導電性表面
３１１    導電プレート
３１２    ホーンアレイ部
３１３    ホーン
３１４    ホーンのリッジ
３１５    貫通孔
３２０    導電部材（同軸−導波管変換器アレイ）
３２５    貫通孔
３２５ａ    凹部
３２６    受け部
３２６ｇ    溝
３２７    凸部分
３２８    底面
３３４    導電性ロッド
３４０    同軸ケーブル
３５０    同軸コネクタ
３５２    同軸コネクタの芯線
３６０    同軸コネクタ
４００    治具
４１０    治具の本体
４１１    本体の第１の部分
４１２    本体の第２の部分
４１３    治具の溝
４２１    平坦面
４２２    上端面
４２３、４２４    下端面
４３０    開口
５００    導波装置
５１０    第１の導電部材
５１２    スロット
５２０    第２の導電部材
５２２    導波部材（リッジ）
５２２Ｃ    チョークリッジ
５２４    導電性ロッド
５２５    貫通孔
５２５ａ    凹部
５２６    受け部
６００    通信装置
【図１Ａ】
2020088863.tif 000003
【図１Ｂ】
2020088863.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２３Ｅ】
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【図２３Ｆ】
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【図２３Ｇ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２５Ｄ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【図２８Ｄ】
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