(57)【要約】【課題】ビームの走査角度を変化させた場合であっても、不要ローブの信号レベルを低減する導波管スロットアンテナを提供することを目的としている。【解決手段】表面に複数のスロットが形成されている複数の導波管スロットアンテナを備え、複数の導波管スロットアンテナは、チョーク構造を介して積重方向に連続して配置され、スロットパターンが第１パターンの導波管スロットアンテナと、第１パターンと導波管スロットアンテナの積重方向に線対称であるスロットパターンが第２パターンの導波管スロットアンテナと、を備え、第１パターンの導波管スロットアンテナと第２パターンの導波管スロットアンテナとが不規則に配置され、第１パターンと第２パターンの各導波管スロットアンテナへ、互いに逆位相の電力が供給される。【選択図】図２
2014093552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数のスロットが形成されている複数の導波管スロットアンテナを備え、
複数の前記導波管スロットアンテナは、
チョーク構造を介して積重方向に連続して配置され、スロットパターンが第１パターンの導波管スロットアンテナと、前記第１パターンと導波管スロットアンテナの積重方向に線対称であるスロットパターンが第２パターンの導波管スロットアンテナと、を備え、
前記第１パターンの導波管スロットアンテナと前記第２パターンの導波管スロットアンテナとが不規則に配置され、
前記第１パターンと前記第２パターンの各導波管スロットアンテナへ、互いに逆位相の電力が供給される
ことを特徴とする導波管スロットアンテナ。
【請求項２】
前記複数の前記導波管スロットアンテナは、
チョーク構造を介して隣接する２つ以上の前記導波管スロットアンテナが１つの組であり、
複数の組のうち第１組と第２組との導波管スロットアンテナのスロットパターンが、前記第１組と前記第２組との間の中心線に対して非対象に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の導波管スロットアンテナ。
【請求項３】
前記複数の前記導波管スロットアンテナは、
チョーク構造を介して隣接する２つ以上の前記導波管スロットアンテナが１つの組であり、
第１組の第１の前記導波管スロットアンテナのスロットパターンが第１パターンに形成され、
第１組の第２の前記導波管スロットアンテナのスロットパターンが第２パターンに形成され、
第２組の第１の前記導波管スロットアンテナのスロットパターンが前記第１組の第１の前記導波管スロットアンテナのスロットパターンと逆の第２パターンに形成され、
第２組の第２の前記導波管スロットアンテナのスロットパターンが前記第１組の第２の前記導波管スロットアンテナのスロットパターンと逆の第１パターンに形成され、
前記第１組から前記第２組までを第１組から第２組の順に積重されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導波管スロットアンテナ。
【請求項４】
前記複数の前記導波管スロットアンテナは、
第ｎ組（ｎは、３以上の整数）の第ｍ（ｍは１以上の整数）の前記導波管スロットアンテナのスロットパターンが、前記第１組の第１、前記第１組の第２、前記第２組の第１、及び前記第２組の第２のうちのいずれか１つの前記導波管スロットアンテナのスロットパターンと逆のパターンに形成され、
前記第１組から前記第ｎ組までを第１組から第ｎ組の順に積重されている
ことを特徴とする請求項３に記載の導波管スロットアンテナ。
【請求項５】
前記第１組から前記第ｎ組の順に隣接して積重されている前記導波管スロットアンテナのうち２のべき乗以外の素子数だけ連続する前記導波管スロットアンテナが選択されて形成されている
ことを特徴とする請求項４に記載の導波管スロットアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波管スロットアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダアンテナにおいて、導波管の管壁（広壁面または狭壁面）に複数のスロットが水平方向に配列されている導波管アンテナ（以下、導波管スロットアンテナという）がある。このような導波管スロットアンテナにおいて、特に狭壁面において各スロットは、管内波長の半分より少しずらした間隔で配置されており、導波管の垂直方向に対して斜めに形成され、隣接する複数のスロットの傾斜が各々、逆の傾斜角度に形成されている。導波管スロットアンテナでは、導波管に供給された信号により発生する管上の電流により、スロット内で電界が発生する。導波管スロットアンテナでは、隣接するスロットの隣接角度が逆に形成されているので、アンテナ正面方向に近い角度から見ると、この隣接するスロットにより発生する電界成分のうち垂直成分が互いに打ち消し合い、水平方向の成分のみが重畳されることで指向性が得られる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような導波管スロットアンテナでは、アンテナの構造上、前述の垂直成分である交差偏差が発生する。この交差偏差は、不要ローブの発生原因でもある。このため、特許文献２では、隣接する導波管スロットアンテナ間において、スロットの向きを逆に配置することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９５２２２号公報
【特許文献２】特開２００７−２２１５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２の技術では、ビームの走査角度を変化させた場合に、不要ローブの信号レベルが大きくなるという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑み成されたものであって、ビームの走査角度を変化させた場合であっても、不要ローブの信号レベルを低減する導波管スロットアンテナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る導波管スロットアンテナは、表面に複数のスロットが形成されている複数の導波管スロットアンテナを備え、複数の前記導波管スロットアンテナは、チョーク構造を介して積重方向に連続して配置され、スロットパターンが第１パターンの導波管スロットアンテナと、前記第１パターンと導波管スロットアンテナの積重方向に線対称であるスロットパターンが第２パターンの導波管スロットアンテナと、を備え、前記第１パターンの導波管スロットアンテナと前記第２パターンの導波管スロットアンテナとが不規則に配置され、前記第１パターンと前記第２パターンの各導波管スロットアンテナへ、互いに逆位相の電力が供給されることを特徴としている。
（２）また、本発明の一態様に係る導波管スロットアンテナにおいて、前記複数の前記導波管スロットアンテナは、チョーク構造を介して隣接する２つ以上の前記導波管スロットアンテナが１つの組であり、複数の組のうち第１組と第２組との導波管スロットアンテナのスロットパターンが、前記第１組と前記第２組との間の中心線に対して非対象に配置されているようにしてもよい。
（３）また、本発明の一態様に係る導波管スロットアンテナにおいて、前記複数の前記導波管スロットアンテナは、チョーク構造を介して隣接する２つ以上の前記導波管スロットアンテナが１つの組であり、第１組の第１の前記導波管スロットアンテナのスロットパターンが第１パターンに形成され、第１組の第２の前記導波管スロットアンテナのスロットパターンが第２パターンに形成され、第２組の第１の前記導波管スロットアンテナのスロットパターンが前記第１組の第１の前記導波管スロットアンテナのスロットパターンと逆の第２パターンに形成され、第２組の第２の前記導波管スロットアンテナのスロットパターンが前記第１組の第２の前記導波管スロットアンテナのスロットパターンと逆の第１パターンに形成され、前記第１組から前記第２組までを第１組から第２組の順に積重されているようにしてもよい。
（４）また、本発明の一態様に係る導波管スロットアンテナにおいて、前記複数の前記導波管スロットアンテナは、第ｎ組（ｎは、３以上の整数）の第ｍ（ｍは１以上の整数）の前記導波管スロットアンテナのスロットパターンが、前記第１組の第１、前記第１組の第２、前記第２組の第１、及び前記第２組の第２のうちのいずれか１つの前記導波管スロットアンテナのスロットパターンと逆のパターンに形成され、前記第１組から前記第ｎ組までを第１組から第ｎ組の順に積重されているようにしてもよい。
（５）また、本発明の一態様に係る導波管スロットアンテナにおいて、前記第１組から前記第ｎ組の順に隣接して積重されている前記導波管スロットアンテナのうち２のべき乗以外の素子数だけ連続する前記導波管スロットアンテナが選択されて形成されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、導波管スロットアンテナは、ビームの走査角度を変化させた場合であっても、不要ローブの信号レベルを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るアンテナシステムの概略構成図である。
【図２】本実施形態に係るアンテナの配置の一例を説明する図である。
【図３】本実施形態に係る導波管スロットアンテナの配置の決定手順を説明する図である。
【図４】本実施形態に係る導波管スロットアンテナの配置の他の決定手順を説明する図である。
【図５】アンテナの解析モデルである。
【図６】図５におけるｘｙ平面の断面図である。
【図７】座標系を説明する図である。
【図８】図７の座標系におけるビーム特性をシミュレーションした結果の一例である。
【図９】導波管スロットアンテナのスロットパターンを同じ向きに配置し、各導波管スロットアンテナに同相の電力を供給する導波管スロットアレーアンテナである。
【図１０】導波管スロットアンテナの第１パターンと第２パターンを交互に配置し、各導波管スロットアンテナに逆相の電力を供給するアンテナである。
【図１１】図９に示したアンテナのビーム走査が０度の場合のシミュレーション結果である。
【図１２】図９に示したアンテナのビーム走査が０度の場合のシミュレーション結果である。
【図１３】図９に示したアンテナのビーム走査が−３０度の場合のシミュレーション結果である。
【図１４】図９に示したアンテナのビーム走査が−３０度の場合のシミュレーション結果である。
【図１５】図１０に示したアンテナのビーム走査が０度の場合のシミュレーション結果である。
【図１６】図１０に示したアンテナのビーム走査が０度の場合のシミュレーション結果である。
【図１７】図１０に示したアンテナのビーム走査が−３０度の場合のシミュレーション結果である。
【図１８】図１０に示したアンテナのビーム走査が−３０度の場合のシミュレーション結果である。
【図１９】図２に示したアンテナのビーム走査が０度の場合のシミュレーション結果である。
【図２０】図２に示したアンテナのビーム走査が０度の場合のシミュレーション結果である。
【図２１】図２に示したアンテナのビーム走査が−３０度の場合のシミュレーション結果である。
【図２２】図２に示したアンテナのビーム走査が−３０度の場合のシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係るアンテナシステム１の概略構成図である。図１に示すように、アンテナシステム１は、アンテナ１０、給電装置２０を含んで構成される。図１において、ｚ方向は、紙面左右方向、ｙ方向は、紙面上でｚ軸と垂直な方向であり、ｘ方向は、導波管スロットアンテナの厚み方向である。
アンテナ１０は、ｚ方向にスロットを有する複数の導波管スロットアンテナが、ｙ方向にチョーク構造を介して積重されているアレーアンテナである。アンテナ１０は、ｚ方向がＷの長さ、ｙ方向がＬの長さである。また、アンテナ１０は、不図示の駆動装置の制御に基づいて、ビームの走査角度（以下、ビーム走査角度という）を可変することができる。また、アンテナ１０の上面には、平行平板４０が設けられている。平行平板４０は、アンテナを保護するレドームである。なお、アンテナシステム１は、平行平板４０を備えなくてもよい。
給電装置２０は、アンテナ１０の各導波管スロットアンテナに電力を供給する装置である。アンテナ１０と給電装置２０とは、例えば同軸ケーブル３０により接続されている。
【００１１】
図２は、本実施形態に係るアンテナ１０の配置の一例を説明する図である。図２において、ｚ方向は、導波管スロットアンテナ１１−ｉ（ｉは１〜ｎの整数、ｎは２以上の整数）の長手方向であり、ｙ方向は、図１と同様にｚ軸と垂直な方向である。なお、スロット１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、・・・、及びスロット１２ａ’、１２ｂ’、１２ｃ’、１２ｄ’、１２ｅ’、１２ｆ’、・・・を総称してスロット１２と呼ぶ。また、導波管スロットアンテナ１１−１〜１１−ｎを総称して、導波管スロットアンテナ１１という。
図２に示すように、アンテナ１０は、ｎ（ｎは２以上の整数）個の導波管スロットアンテナ１１−ｉ、ｎ−１個のチョーク構造１３を備えている。
導波管スロットアンテナ１１−ｉには、各々、スロット１２が、ｗの間隔で交互に形成されている。間隔ｗは、導波管内を進む電波の波長λの半分の波長λ／２より少しずらした間隔である。
【００１２】
導波管スロットアンテナ１１−１及び１１−４は、ｚ方向に対して、位置ｚ１にｙ軸に対して左回りの角度θ１を有するスロット１２ａが形成され、位置ｚ２にｙ軸に対して右回りの角度θ２を有するスロット１２ｂが形成されている。導波管スロットアンテナ１１−１及び１１−４は、ｚ方向に対して、位置ｚ３にｙ軸に対して左回りの角度θ３を有するスロット１２ｃが形成され、位置ｚ４にｙ軸に対して右回りの角度θ４を有するスロット１２ｄが形成されている。導波管スロットアンテナ１１−１及び１１−４は、ｚ方向に対して、位置ｚ５にｙ軸に対して左回りの角度θ５を有するスロット１２ｅが形成され、位置ｚ６にｙ軸に対して右回りの角度θ６を有するスロット１２ｆが形成されている。角度θ１〜θ６は、アンテナ１０に対する所望の電界の分布特性に応じて、互いに異なっている。また、スロット１２ａ〜１２ｆのｘ方向の深さは、互いに異なっていてもよい。
導波管スロットアンテナ１１−１及び１１−４のスロットパターンを、本実施形態では、第１パターンという。また、導波管スロットアンテナ１１−１及び１１−４には、給電装置２０から第１位相の電力ＥＬ１が供給される。
【００１３】
導波管スロットアンテナ１１−２、１１−３、１１−５及び１１−６は、位置ｚ１にｙ軸に対して右回りの角度θ１を有するスロット１２ａ’が形成され、位置ｚ２にｙ軸に対して左回りの角度θ２を有するスロット１２ｂ’が形成されている。導波管スロットアンテナ１１−１及び１１−４は、ｚ方向に対して、位置ｚ３にｙ軸に対して右回りの角度θ３を有するスロット１２ｃ’が形成され、位置ｚ４にｙ軸に対して左回りの角度θ４を有するスロット１２ｄ’が形成されている。導波管スロットアンテナ１１−１及び１１−４は、ｚ方向に対して、位置ｚ５にｙ軸に対して右回りの角度θ５を有するスロット１２ｅ’が形成され、位置ｚ６にｙ軸に対して左回りの角度θ６を有するスロット１２ｆ’が形成されている。また、スロット１２ａ’〜１２ｆ’のｘ方向の深さは、互いに異なっていてもよい。
導波管スロットアンテナ１１−２、１１−３、１１−５及び１１−６のスロットパターンを、本実施形態では、第２パターンという。また、導波管スロットアンテナ１１−２、１１−３、１１−５及び１１−６には、給電装置２０から第２位相の電力ＥＬ２が供給される。第２位相の電力ＥＬ２は、第１位相と逆相の電力である。例えば、第１位相は、０度、第２位相は、１８０度である。
なお、導波管スロットアンテナ１１−２、１１−３、１１−５及び１１−６のスロットパターンが第１パターンであり、導波管スロットアンテナ１１−１及び１１−４のスロットパターンが第２パターンであってもよい。
【００１４】
また、導波管スロットアンテナ１１−１と導波管スロットアンテナ１１−２とは、チョーク構造１３を介して、ｙ方向に積重されている。また、図２に示すように、スロットの形状パターンは、導波管スロットアンテナ１１−１と導波管スロットアンテナ１１−２間の中心線ｃ１に対して線対称に形成されている。導波管スロットアンテナ１１−２と導波管スロットアンテナ１１−３とは、チョーク構造１３を介して、ｙ方向に積重されている。また、導波管スロットアンテナ１１−２と導波管スロットアンテナ１１−３では、同じスロットパターンである第２パターンが、連続して形成されている。
【００１５】
導波管スロットアンテナ１１−３と導波管スロットアンテナ１１−４とは、チョーク構造１３を介して、ｙ方向に積重されている。また、スロットの形状パターンは、導波管スロットアンテナ１１−３と導波管スロットアンテナ１１−４間の中心線ｃ３に対して線対称に形成されている。導波管スロットアンテナ１１−４と導波管スロットアンテナ１１−５とは、チョーク構造１３を介して、ｙ方向に積重されている。また、スロットパターンは、導波管スロットアンテナ１１−４と導波管スロットアンテナ１１−５間の中心線ｃ４に対して線対称に形成されている。
【００１６】
導波管スロットアンテナ１１−５と導波管スロットアンテナ１１−６とは、チョーク構造１３を介して、ｙ方向に積重される。また、導波管スロットアンテナ１１−５と導波管スロットアンテナ１１−６では、同じスロットパターンである第２パターンが、連続して形成されている。
なお、各導波管スロットアンテナ１１−ｉ間に形成されているチョーク構造１３のｙ方向の長さは各々、長さｌである。
【００１７】
このように、本実施形態のアンテナ１０は、第１パターンの導波管スロットアンテナ１１−ｉと、第２パターンの導波管スロットアンテナ１１−ｉとが、チョーク構造１３を介して、ｙ方向にランダムに積重されている。また、本実施形態のアンテナ１０では、第１パターンの導波管スロットアンテナ１１−ｉに給電装置２０から供給される電力ＥＬ１と、第２パターンの導波管スロットアンテナ１１−ｉに給電装置２０から供給される電力ＥＬ２との位相が逆相である。ただし積重のランダムではあるが、第１パターンまたは第２パターンのいずれかのみが繰り返して積重されるものと、第１パターンまたは第２パターンが交互に繰り返されて積重されるものは除くものとする。
すなわち、本実施形態のアンテナ１０は、表面に複数のスロット（１２）が形成されている複数の導波管スロットアンテナ（１１−ｉ）を備え、複数の導波管スロットアンテナは、スロットパターンが第１パターンの導波管スロットアンテナ（１１−１、１１−４）と、第１パターンと積重方向に線対称であるスロットパターンが第２パターンの導波管スロットアンテナ（１１−２、１１−３、１１−５、及び１１−６）と、がチョーク構造（１３）を介して同じパターンが所定の数、連続して配置され、第１パターンと第２パターンの各導波管スロットアンテナへ、互いに逆位相（ＥＬ１、及びＥＬ２）の電力が供給される。
この構造により、後述するように不要ローブが分散されるため、ビームの走査角度を可変した場合であっても、不要ローブの信号レベルを低減できる。
【００１８】
このように、第１パターンの導波管スロットアンテナ１１−ｉと、第２パターンの導波管スロットアンテナ１１−ｉとを、チョーク構造１３を介して、ｙ方向にランダムに積重した場合、ｙ方向に隣接する導波管スロットアンテナ１１−ｉ間の組み合わせは、以下のように４つある。
（１）第１パターンと第１パターンの積重、給電は同相
（２）第２パターンと第２パターンの積重、給電は同相
（３）上が第１パターン、下が第２パターンの積重、給電は逆相
（４）上が第２パターン、下が第１パターンの積重、給電は逆相
なお、給電が同相とは、積重された２つの隣接する導波管スロットアンテナ１１−ｉに同じ位相の電力が供給されることである。給電が逆相とは、積重された２つの隣接する導波管スロットアンテナ１１−ｉに互いに反転した位相の電力が供給されることである。
本実施形態のアンテナ１０では、この（１）〜（４）の組み合わせもランダムに配置されている。これにより、隣接する導波管スロットアンテナ１１−ｉに基づくサイドローブは、（１）〜（４）の組み合わせ毎に異なる。このように、本実施形態のアンテナ１０では、（１）〜（４）の組み合わせがランダムに配置されることで、不要なサイドローブ（以下、不要ローブという）が分散する。この結果、本実施形態のアンテナ１０は、ビームの走査角度を振った場合であっても、不要ローブの信号レベルを抑えることができる。
【００１９】
次に、アンテナ１０における導波管スロットアンテナ１１−ｉａ（ｉは１から８までの整数）の配置の決定手順の一例を、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る導波管スロットアンテナ１１−ｉａの配置の決定手順を説明する図である。なお、導波管スロットアンテナ１１−ｉａが、８素子の場合を説明する。また、以下の手順は、アンテナの設計者が行ってもよく、あるいは以下の手順を不図示の制御装置に組み込まれているプログラムにより実行するようにしてもよい。
（手順１）まず、導波管スロットアンテナ１１−１ａ（第１組の第１の導波管スロットアンテナ）を第１パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−１ａに給電装置２０から供給する電力の位相を０度に決定する。
（手順２）次に、導波管スロットアンテナ１１−１ａの下にチョーク構造１３を介して配置する導波管スロットアンテナ１１−２ａ（第１組の第２の導波管スロットアンテナ）について、スロットパターンと供給する電力の位相を決定する。具体的には、導波管スロットアンテナ１１−１ａと組になる導波管スロットアンテナ１１−２ａのスロットパターンを、導波管スロットアンテナ１１−１ａの第１パターンとは逆の第２パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−２ａに給電装置２０から供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−１ａに給電する電力の位相と逆相である１８０度に決定する。この導波管スロットアンテナ１１−１ａと導波管スロットアンテナ１１−２ａとの組み合わせを第１組（I）という。
【００２０】
（手順３）次に、第１組（Ｉ）の下に配置する第２組（ＩＩ）の導波管スロットアンテナ１１−３ａと導波管スロットアンテナ１１−４ａについて、スロットパターンと供給する電力の位相を決定する。具体的には、第２組（ＩＩ）のスロットパターンの組み合わせと、供給する電力の位相の組み合わせを、隣接する第１組（Ｉ）の導波管スロットアンテナ１１−１ａと導波管スロットアンテナ１１−２ａの場合とは逆の組み合わせに決定する。すなわち、導波管スロットアンテナ１１−３ａ（第２組の第１の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、導波管スロットアンテナ１１−１ａと逆の第２パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−３ａに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−１ａと逆相の１８０度に決定する。
次に、導波管スロットアンテナ１１−４ａ（第２組の第２の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、導波管スロットアンテナ１１−２ａと逆の第１パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−４ａに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−２ａと逆相の０度に決定する。
【００２１】
（手順４）次に、第２組（ＩＩ）の下に配置する第３組（ＩＩＩ）と第４組（ＩＶ）について、スロットパターンと供給する電力の位相を決定する。第３組（ＩＩＩ）は、導波管スロットアンテナ１１−５ａと導波管スロットアンテナ１１−６ａにより構成される。第４組（ＩＶ）は、導波管スロットアンテナ１１−７ａと導波管スロットアンテナ１１−８ａにより構成される。
第３組（ＩＩＩ）と第４組（ＩＶ）のスロットパターンと供給する電力の位相の組み合わせは、第３組（ＩＩＩ）を第１組（Ｉ）と逆に構成し、第４組（ＩＶ）を第２組（ＩＩ）と逆に構成する。
すなわち、第３組（ＩＩＩ）の導波管スロットアンテナ１１−５ａ（第３組の第１の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、第１組（Ｉ）の導波管スロットアンテナ１１−１ａと逆の第２パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−５ａに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−１ａと逆相の１８０度に決定する。次に、第３組（ＩＩＩ）の導波管スロットアンテナ１１−６ａ（第３組の第２の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、第１組（Ｉ）の導波管スロットアンテナ１１−２ａと逆の第１パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−６ａに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−２ａと逆相の０度に決定する。
次に、第４組（ＩＶ）の導波管スロットアンテナ１１−７ａ（第４組の第１の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、第２組（ＩＩ）の導波管スロットアンテナ１１−３ａと逆の第１パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−７ａに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−３ａと逆相の０度に決定する。次に、第４組（ＩＶ）の導波管スロットアンテナ１１−８ａ（第４組の第２の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、第２組（ＩＩ）の導波管スロットアンテナ１１−４ａと逆の第２パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−８ａに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−４ａと逆相の１８０度に決定する。
【００２２】
（手順５）次に、手順３と手順４で決定した導波管スロットアンテナ１１−５ａ〜１１−８ａのうち、少なくとも１つの導波管スロットアンテナ１１のスロットパターンを逆のパターンにし、供給する電力の位相を逆相にする。例えば、手順４で決定した第４組（ＩＶ）の導波管スロットアンテナ１１−８ａのスロットパターンを、第２パターンから第１パターンに決定する。さらに、導波管スロットアンテナ１１−８ａに供給する電力の位相を０度に決定する。手順５により、第２組目（ＩＩ）の導波管スロットアンテナ１１−４ａと第３組（ＩＩＩ）の導波管スロットアンテナ１１−５ａ間の中心線でスロットパターンが線対称ではなく不規則に配置される。
【００２３】
（手順４の変形例）手順４の変形例として、以下のように決定してもよい。
この場合、第３組（ＩＩＩ）の導波管スロットアンテナ１１−５ａのスロットパターンを、第２組（ＩＩ）の導波管スロットアンテナ１１−４ａと逆の第２パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−５ａに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−４ａと逆相の１８０度に決定する。次に、第３組（ＩＩＩ）の導波管スロットアンテナ１１−６ａのスロットパターンを、第２組（ＩＩ）の導波管スロットアンテナ１１−３ａと逆の第１パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−６ａに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−３ａと逆相の０度に決定する。
次に、第４組（ＩＶ）の導波管スロットアンテナ１１−７ａのスロットパターンを、第１組（Ｉ）の導波管スロットアンテナ１１−２ａと逆の第１パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−７ａに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−２ａと逆相の０度に決定する。次に、第４組（ＩＶ）の導波管スロットアンテナ１１−８ａのスロットパターンを、第１組（Ｉ）の導波管スロットアンテナ１１−１ａと逆の第２パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−８ａに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−１ａと逆相の１８０度に決定する。次に、決定した導波管スロットアンテナ１１−５ａ〜１１−８ａのうち、少なくとも１つの導波管スロットアンテナ１１のスロットパターンを逆のパターンにし、供給する電力の位相を逆相にする。
【００２４】
なお、図３では、手順１で第１組（Ｉ）の導波管スロットアンテナ１１−１ａのスロットパターンを第１パターン、供給する電力の位相を０度に決定する例を説明したが、第１組（Ｉ）の導波管スロットアンテナ１１−１ａのスロットパターンを第２パターン、供給する電力の位相を１８０度に決定するようにしてもよい。
また、図３では、導波管スロットアンテナ１１−ｉａが８素子の場合を説明したが、導波管スロットアンテナ１１−ｉａの素子数の合計は９素子以上の２のべき乗であってもよい。このような場合であっても、２素子の組み合わせ、４素子の組み合わせ、８素子の組み合わせに順次拡大していき、図３で説明した手順と同様に、隣接する組のスロットパターン及び供給させる電力の位相を決定していく。
【００２５】
ここで、素子数の合計が２のべき乗以外の場合における決定手順の一例を説明する。例えば、素子数の合計が７素子の場合、図３に示した導波管スロットアンテナ１１−１ａ〜１１−８ａの中から連続して隣接する７素子を選択するようにしてもよい。連続して隣接する７素子とは、導波管スロットアンテナ１１−１ａ〜１１−７ａ、または導波管スロットアンテナ１１−２ａ〜１１−８ａである。
同様に、１３素子の場合、まず１６素子分の組み合わせを配置し、その中から連続して隣接する１３素子を選択するようにしてもよい。
【００２６】
さらに、素子数の合計は、３のべき乗、４のべき乗、・・・等であってもよい。例えば、素子数の合計が３のべき乗の場合、３素子分の導波管スロットアンテナ１１を第１組として配置し、２組目の３素子について、手順３と同様に、第１組の各導波管スロットアンテナ１１のスロットパターンと逆に配置していくようにしてもよい。この場合、第１組のスロットパターンは、例えば第１パターン、第２パターン、第１パターンの順の組み合わせ、または第１パターン、第２パターン、第２パターンの順の組み合わせであってもよい。また、例えば、素子数の合計が３のべき乗以外の場合における決定手順は、３のべき乗の配置を行った後、所望の素子数だけ隣接して連続する導波管スロットアンテナ１１を選択するようにしてもよい。
【００２７】
図４は、本実施形態に係る導波管スロットアンテナ１１−ｉｂの配置の他の決定手順を説明する図である。なお、アンテナ１０ｂは、導波管スロットアンテナ１１−ｉｂが、１２素子の場合を説明する。なお、手順１、２は、図３を用いて説明した手順１、手順２と同様である。
（手順３）次に、導波管スロットアンテナ１１−２ｂの下にチョーク構造１３を介して配置する導波管スロットアンテナ１１−３ｂ（第１組の第３の導波管スロットアンテナ）について、スロットパターンと供給する電力の位相を決定する。具体的には、導波管スロットアンテナ１１−３ｂのスロットパターンを、導波管スロットアンテナ１１−２ｂのスロットパターンと同じ第２パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−３ｂに給電装置２０から供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−２ｂに給電する電力の位相と同相である０度に決定する。これらの導波管スロットアンテナ１１−１ｂ〜１１−３ｂとの組み合わせを第１組（I）という。
【００２８】
（手順３）次に、第１組（Ｉ）の下に配置する第２組（ＩＩ）の導波管スロットアンテナ１１−４ｂ〜１１−６ｂについて、スロットパターンと供給する電力の位相を決定する。具体的には、第２組（ＩＩ）のスロットパターンの組み合わせと、供給する電力の位相の組み合わせを、隣接する第１組（Ｉ）の導波管スロットアンテナ１１−１ｂ〜１１−３ｂの場合とは逆の組み合わせに決定する。例えば、導波管スロットアンテナ１１−４ｂ（第２組の第１の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、導波管スロットアンテナ１１−１ｂと逆の第２パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−４ｂに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−１ｂと逆相の１８０度に決定する。
次に、導波管スロットアンテナ１１−５ｂ（第２組の第２の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、導波管スロットアンテナ１１−２ｂと逆の第１パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−５ｂに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−２ｂと逆相の０度に決定する。次に、導波管スロットアンテナ１１−６ｂ（第２組の第３の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、導波管スロットアンテナ１１−３ｂと逆の第１パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−６ｂに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−３ｂと逆相の０度に決定する。
【００２９】
（手順４）次に、第２組（ＩＩ）の下に配置する第３組（ＩＩＩ）の導波管スロットアンテナ１１−７ｂ〜１１−９ｂについて、スロットパターンと供給する電力の位相を決定する。例えば、第３組（ＩＩＩ）のスロットパターンの組み合わせと、供給する電力の位相の組み合わせを、隣接する第１組（Ｉ）の導波管スロットアンテナ１１−１ｂ〜１１−３ｂの場合とは逆の組み合わせに決定する。例えば、導波管スロットアンテナ１１−７ｂ（第３組の第１の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、導波管スロットアンテナ１１−１ｂと逆の第２パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−４ｂに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−１ｂと逆相の１８０度に決定する。
次に、導波管スロットアンテナ１１−８ｂ（第３組の第２の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、導波管スロットアンテナ１１−２ｂと逆の第１パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−８ｂに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−２ｂと逆相の０度に決定する。次に、導波管スロットアンテナ１１−９ｂ（第３組の第３の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、導波管スロットアンテナ１１−３ｂと逆の第１パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−９ｂに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−３ｂと逆相の０度に決定する。
【００３０】
（手順５）次に、第３組（ＩＩＩ）の下に配置する第４組（ＩＶ）の導波管スロットアンテナ１１−１０ｂ〜１１−１２ｂについて、スロットパターンと供給する電力の位相を決定する。例えば、第４組（ＩＶ）のスロットパターンの組み合わせと、供給する電力の位相の組み合わせを、隣接する第２組（ＩＩ）の導波管スロットアンテナ１１−４ｂ〜１１−６ｂの場合とは逆の組み合わせに決定する。例えば、導波管スロットアンテナ１１−１０ｂ（第４組の第１の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、導波管スロットアンテナ１１−４ｂと逆の第１パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−１０ｂに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−４ｂと逆相の０度に決定する。
次に、導波管スロットアンテナ１１−１１ｂ（第４組の第２の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、導波管スロットアンテナ１１−５ｂと逆の第２パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−１１ｂに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−５ｂと逆相の１８０度に決定する。次に、導波管スロットアンテナ１１−１２ｂ（第４組の第３の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、導波管スロットアンテナ１１−６ｂと逆の第２パターンに決定する。また、導波管スロットアンテナ１１−１２ｂに供給する電力の位相を、導波管スロットアンテナ１１−６ｂと逆相の１８０度に決定する。
【００３１】
以下、第５組目以降のスロットパターンも同様に、決定していく。なお、上述した例では、第４組のスロットパターンを第２組のスロットパターンに基づいて決定する例を説明したが、これに限られない。例えば、第１組〜第３組を対として、第４組のスロットパターンは、第１組のスロットパターンに基づいて決定するようにしてもよい。具体的には、導波管スロットアンテナ１１−１０ｂ（第４組の第１の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、導波管スロットアンテナ１１−１ｂと逆の第２パターンに決定するようにしてもよい。導波管スロットアンテナ１１−１１ｂ（第４組の第２の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、導波管スロットアンテナ１１−２ｂと逆の第１パターンに決定するようにしてもよい。導波管スロットアンテナ１１−１２ｂ（第４組の第３の導波管スロットアンテナ）のスロットパターンを、導波管スロットアンテナ１１−３ｂと逆の第１パターンに決定するようにしてもよい。上述したように、図４に示したアンテナ１０ｂは、第１組（Ｉ）と第２組（ＩＩ）とが導波管スロットアンテナ１１−３ｂと１１−４ｂの間を通る中心線に対して線対象ではない。また、アンテナ１０ｂは、第２組（ＩＩ）と第３組（ＩＩＩ）とが導波管スロットアンテナ１１−６ｂと１１−７ｂの間を通る中心線に対して線対象ではない。また、アンテナ１０ｂは、第３組（ＩＩＩ）と第４組（ＩＶ）とが導波管スロットアンテナ１１−８ｂと１１−９ｂの間を通る中心線に対して線対象ではない。このように、アンテナ１０ｂにおいて、導波管スロットアンテナ１１が不規則に配置されている。
なお、図４を用いて説明した例においても、導波管スロットアンテナ１１の素子数は３の倍数でなくてもよい。この場合、図４に示した構造の中から、所望の隣接する素子数分の導波管スロットアンテナ１１を選択するようにしてもよい。
【００３２】
次に、本実施形態に係るアンテナ１０の特性について説明する。
図５は、アンテナ１０の解析モデルである。図６は、図５におけるｘｙ平面の断面図である。図５及び図６に示すように、ｚ軸方向（水平方向）に各導波管スロットアンテナ１１のスロットが形成されている。また、ｙ軸方向（垂直方向）に導波管スロットアンテナ１１とチョーク構造１３とが交互に形成されている。
図７は、座標系を説明する図である。図７に示すように、アンテナ１０の解析モデルを球の中心に配置した場合、仰府角をφで表し、方位角をθで表す。球上の各点ａ〜ｅの座標（θ、φ）は、以下のように表される。点ａの座標は（９０、６０）であり、点ｂの座標は（１８０、φ）であり、点ｃの座標は（９０、−３０）であり、点ｄの座標は（９０、０）であり、点ｅの座標は（０、φ）である。
図８は、図７の座標系におけるビーム特性をシミュレーションした結果の一例である。図８では、ビームの特性を仰府角φ、方位角θ、および信号レベルを用いて３次元で表示している。以下、ビーム特性のシミュレーション結果を、この図８における仰府角φ（ｐｈｉ）−方位角θ（ｔｈｅｔａ）平面、メインローブの信号レベルのピーク値で正規化した場合の仰府角φにおける方位角θ対信号レベルを用いて説明する。
【００３３】
まず、本実施形態のアンテナ１０（図２参照）と特性を比較するアンテナの比較例について、図９と図１０を用いて説明する。
図９は、導波管スロットアンテナ１１−１ｃ〜１１−ｎｃ（ｎは２以上の整数）のスロットパターンを同じ向きに配置し、各導波管スロットアンテナに同相の電力を供給するアンテナ１０ｃ（比較例１）である。図１０は、導波管スロットアンテナ１１−１ｄ〜１１−ｎｄ（ｎは２以上の整数）の第１パターンと第２パターンを交互に配置し、各導波管スロットアンテナに逆相の電力を供給するアンテナ１０ｄ（比較例２）である。また、図９及び図１０は、ｙｚ平面上の平面図である。
図９に示すように、導波管スロットアンテナ１１−ｉｃ（ｉは１〜ｎの整数）同士は、チョーク構造１３ｃを介して、ｙ方向に積重されている。図９に示した例では、導波管スロットアンテナ１１−ｉｃのスロットパターンは、全て第１パターンである。また、導波管スロットアンテナ１１−ｉｃに供給される電力は全て同相である。
図１０に示すように、導波管スロットアンテナ１１−ｉｄ（ｉは１〜ｎの整数）同士は、チョーク構造１３ｄを介して、ｙ方向に積重されている。導波管スロットアンテナ１１−１ｄと１１−２ｄは、スロットパターンが、導波管スロットアンテナ１１−１ｄと１１−２ｄ間の中心線ｃ１ｄに関して線対象であり、供給される電流の位相が逆相である。導波管スロットアンテナ１１−２ｄと１１−３ｄは、スロットパターンが、導波管スロットアンテナ１１−２ｄと１１−３ｄ間の中心線ｃ２ｄに関して線対象であり、供給される電流の位相が逆相である。以下同様に、隣接する導波管スロットアンテナ１１−（ｉ＋１）ｄと１１−（ｉ＋２）ｄは、スロットパターンが、導波管スロットアンテナ１１−（ｉ＋１）ｄと１１−（ｉ＋２）ｄ間の中心線ｃｉｄに関して線対称であり、供給される電流の位相が逆相である。
【００３４】
次に、図２、図９及び図１０の構成のアンテナにおける特性のシミュレーション結果を説明する。なお、以下のシミュレーションにおいて、垂直方向の素子数を１２８素子、水平方向（ビーム走査方向）の素子数を９４素子として計算している。
図１１と図１２は、図９に示したアンテナ１０ｃのビーム走査角度が０度の場合のシミュレーション結果である。ビーム走査角度が０度の場合、図１１に示すように、仰府角φ−方位角θ平面において、丸９１１で囲ったメインローブ（主偏波）が（９０、０）に現れ、丸９１２及び９１３で囲った不要ローブのピークが約（４０、０）と約（１３０、０）に現れる。図１２に示すように、丸９１５で囲ったメインローブの信号レベルのピーク値で正規化した場合、丸９１６及び９１７で囲った不要ローブの各信号レベルが約−３０［ｄＢ］である。
【００３５】
図１３と図１４は、図９に示したアンテナ１０ｃのビーム走査が−３０度の場合のシミュレーション結果である。ビーム走査が−３０度の場合、図１３に示すように、仰府角φ−方位角θ平面において、丸９２１で囲ったメインローブが（９０、−３０）に現れ、丸９２２及び９２３で囲った不要ローブのピークが約（４０、−５０）と約（１３０、−５０）に現れる。図１４に示すように、丸９２５で囲ったメインローブの信号レベルのピーク値で正規化した場合、丸９２６及び９２７で囲った不要ローブの各信号レベルが約−２５［ｄＢ］である。
このように、同じスロットパターンを連続して積重させ、同相の電力を供給した場合、ビーム走査角度が０度でも−３０度でも、仰府角φにおいて不要ローブがメインローブの近い角度に表れ、かつ信号レベルが大きい。
【００３６】
図１５と図１６は、図１０に示したアンテナ１０ｄのビーム走査が０度の場合のシミュレーション結果である。ビーム走査が０度の場合、図１５に示すように、仰府角φ−方位角θ平面において、丸９３１で囲ったメインローブが（９０、０）に現れる。図１６に示すように、丸９３５で囲ったメインローブの信号レベルのピーク値で正規化した場合である。不要ローブのピークは、示した座標において不可視領域に移動しているため、図１５及び図１６には現れていない。
【００３７】
図１７と図１８は、図１０に示したアンテナ１０ｄのビーム走査が−３０度の場合のシミュレーション結果である。ビーム走査が−３０度の場合、図１７に示すように、仰府角φ−方位角θ平面において、丸９４１で囲ったメインローブが（９０、−３０）に現れ、丸９４２及び９４３で囲った不要ローブのピークが約（４０、４０）と約（１３０、４０）に現れる。図１８に示すように、丸９４５で囲ったメインローブの信号レベルのピーク値で正規化した場合、丸９４６及び９４７で囲った不要ローブの各信号レベルが約−２５［ｄＢ］である。このように、図１０のように第１パターンと第２パターンのスロットパターンを交互に積重させ、逆相の電力を供給した場合、ビーム走査角度が０度では不要ローブをメインローブから遠ざけることができる。しかしながら、ビーム走査角度が−３０度では、仰府角φに対して不要ローブがメインローブの近い角度に表れ、かつ信号レベルが大きい。
【００３８】
図１９と図２０は、図２に示したアンテナ１０のビーム走査が０度の場合のシミュレーション結果である。ビーム走査が０度の場合、図１９に示すように、仰府角φ−方位角θ平面において、丸９５１で囲ったメインローブが（９０、０）に現れ、楕円９５２及び９５３で囲った不要ローブは分散される。図２０に示すように、丸９５５で囲ったメインローブの信号レベルのピーク値で正規化した場合、丸９５６及び９５７で囲った不要ローブの信号レベルは約−４２［ｄＢ］である。
【００３９】
図２１と図２２は、図２に示したアンテナ１０のビーム走査が−３０度の場合のシミュレーション結果である。ビーム走査が−３０度の場合、図２１に示すように、仰府角φ−方位角θ平面において、丸９６１で囲ったメインローブが（９０、−３０）に現れ、楕円９６２及び９６３で囲った不要ローブは分散される。図２２に示すように、丸９６５で囲ったメインローブの信号レベルのピーク値で正規化した場合、丸９６６及び９６７で囲った不要ローブの信号レベルは約−３３［ｄＢ］である。
このように、図２のように第１パターンと第２パターンのスロットパターンをランダムに積重させ、電力の位相を第１パターン及び第２パターンに応じて供給した場合、ビーム走査角度が０度及び、ビーム走査角度を−３０度に振った場合においても不要ローブが分散される。この結果、ビーム走査角度が０度の場合に不要ローブの信合レベルは約−４２［ｄＢ］に抑えられ、かつビーム走査角度が−３０度の場合であっても、不要ローブの信合レベルは約−３３［ｄＢ］に抑えることができる。このように、本実施形態のアンテナ１０によれば、ビームの走査角度を所定の角度振っても、不要ローブの信号レベルを抑えることができる。
【００４０】
なお、図１９〜図２２では、ビーム走査角度を、０度と−３０に振った場合の例を示したが、これに限られない。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１…アンテナシステム、１０…導波管スロットアレーアンテナ、１１、１１−１〜１１−ｎ、１１−ｉ、１１−１ａ〜１１−８ａ…導波管スロットアンテナ、１２ａ、１２ｂ…スロット、１３…チョーク構造、２０…給電装置、ＥＬ１、ＥＬ２…供給される電力
【図１】
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【図２】
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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９】
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【図１０】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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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２０】
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【図２１】
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【図２２】
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