(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層アンテナ（３０、１４０、１５０、１６０）であって、
波を生成する給電部と、
放射部と、
前記波を前記給電部から前記放射部まで誘導できるようにする誘導部であって、
少なくとも２つの平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層と、
隣接する層の対毎に、スロットによる結合手段と協動する反射部（Ｒ１、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ１’’、Ｒ２’’、Ｒ１’’’、Ｒ２’’’）を備える、該隣接する層間の移行手段とを備える、誘導部と
を備えており、
該アンテナは、前記誘導部が非平面形状の反射部を備える少なくとも一対の隣接する層に関して、前記スロットによる結合手段が複数のスロット（１０、１０ａ’、１０ｂ’、１０ａ’’、１０ｂ’’、１０ａ’’’、１０ｂ’’’）を備え、該スロットのそれぞれが、少なくとも１つの軸に沿って延びる形状を有する本体を含み、前記複数のスロットが少なくとも１つの行内にレイアウトされ、合わされてパターンを形成し、該パターンが、前記反射部に沿って延び、前記反射部の形状に応じた形状を有しており、前記複数のスロットは、連続する単一スロットにおいて従来に直面した望ましくない共鳴効果を減少又は除去することにより、前記少なくとも一対の隣接する層間での前記波の電力の伝達を最適化することを特徴とする、多層アンテナ。
【請求項２】
前記スロットのそれぞれが、前記反射部に対して実質的に平行又は垂直である少なくとも１つの軸に沿って延びる形状を有する本体を有することを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
少なくとも或るスロット（１７０、１７１、１７２）が、１つの軸だけに沿って延びる形状を有する本体を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のアンテナ。
【請求項４】
少なくとも或るスロット（１７３、１７４）が、十字形を有する本体を有し、該本体は、第１の軸に沿って延びる形状を有する第１のアームと、該第１の軸に対して実質的に垂直である第２の軸に沿って延びる形状を有する第２のアームとを備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記複数のスロットによって合わされて形成される前記パターンの前記形状は、前記反射部の前記形状と実質的に同一であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記複数のスロットのうちの各スロットが、
０．２５λｄ〜０．５λｄの範囲の長さ（ｌｓｉ）と、
０．１λｄ〜０．２λｄの範囲の幅（ｗｓｉ）とを有し、
λｄは、前記アンテナの動作周波数における、前記平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層内の波長であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記複数のスロットのうちの各スロットは、前記反射部に対して、０．３λｄ〜０．５λｄの範囲の距離（Δｓｉ）にあり、λｄは、前記アンテナの動作周波数における、前記平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層内の波長であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記複数のスロットのうちの２つの隣接するスロット間の距離（δｓｉ）は、０．０２λｄ〜０．１λｄの範囲にあり、λｄは前記アンテナの動作周波数における、前記平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層内の波長であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記給電部は少なくとも２つの信号源（５１〜５５、Ｓ１〜Ｓ９）を備え、該信号源は物理的又は電気的に互いにずらして配置されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記給電部は、少なくとも１つの信号源（Ｓ１）と、前記平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層に対して平行な平面内で該少なくとも１つの信号源を機械的にシフトする１つの第１の手段とを有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記給電部は、少なくとも２つの信号源（５１〜５５、Ｓ１〜Ｓ９）と、該少なくとも２つの信号源の選択的給電手段とを備えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の多層アンテナ（３０、１４０、１５０、１６０）と、前記アンテナを機械的にシフトする第２の手段とを備えることを特徴とする、アンテナシステム。
【請求項１３】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の多層アンテナを備えるアンテナシステム（１３０）であって、該多層アンテナは、
第１の波を生成する第１の給電部と、
放射部と、
前記第１の波を前記第１の給電部から前記放射部まで誘導できるようにする誘導部であって、該誘導部は少なくとも２つの平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層と、隣接する層の対毎に、スロットによる結合手段と協動する第１の反射部（Ｐ．１）を備える、該隣接する層間の第１の移行手段とを備える、誘導部と
を備えており、
該アンテナシステムは、第２の波を生成する第２の給電部を更に備え、前記誘導部は、前記第２の波も前記第２の給電部から前記放射部まで誘導できるようにし、前記誘導部は、隣接する層の対毎に、スロットによる第２の結合手段と協動する第２の反射部（Ｐ２）を備える、該隣接する層間の第２の移行手段を更に備え、該第２の移行手段は前記第１の移行手段に対して９０度だけオフセットされることを特徴とし、
前記誘導部が非平面形状の反射部を備える少なくとも一対の隣接する層に関して、前記スロットによる第１の結合手段は、複数の第１のスロットを備え、該第１のスロットのそれぞれは、少なくとも１つの軸に沿って延びる形状を有し、前記複数の第１のスロットは、少なくとも１つの行内に配置され、合わされてパターンを形成し、該パターンは、前記第１の反射部に沿って延び、前記第１の反射部の形状に応じた形状を有することを特徴とし、
前記誘導部が非平面形状の反射部を備える少なくとも一対の隣接する層に関して、前記スロットによる第２の結合手段は、複数の第２のスロットを備え、該第２のスロットのそれぞれは、少なくとも１つの軸に沿って延びる形状を有し、前記複数の第２のスロットは、少なくとも１つの行内に配置され、合わされてパターンを形成し、該パターンは、前記第２の反射部に沿って延び、前記第２の反射部の形状に応じた形状を有することを特徴とする、アンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
１．発明の分野
本発明は、ピルボックス・アンテナ又はチーズ・アンテナとも呼ばれる、多層平行板導波路アンテナの分野に関する。
【０００２】
本発明は、数多くの応用例を有し、例えば、
−自動車レーダー、
−移動プラットフォーム（車、トラック、列車、船舶等）と衛星との間の通信、
−移動プラットフォーム（高い高度のプラットフォーム又はＨＡＰ、航空機等）と地上との間の通信（例えば、Ｋｕバンド、Ｋａバンド及びＱバンド）、
−多重ビーム、ビーム整形及びビーム再構成能力を有する陸上無線通信（屋内又は屋外）において数多くの応用例を有する。
【背景技術】
【０００３】
２．技術的状況及び背景
２．１  状況
近年、特に電気通信、レーダー及び監視に適用するために、ミリ波範囲内の低コスト及び高性能のアンテナを生産することへの要求が高まってきている。
【０００４】
基板上の平行板システムの形をとり、プリント回路基板（ＰＣＢ）技術に適合する平面型の解決策が提案されており、性能、コスト及び小型化に関して最も有望であると考えられている。
【０００５】
平行板単層導波路アンテナシステム（単一層システムとも呼ばれる）では、信号源によって与えられるエネルギーが基板層の両側に配置される２つの金属板間に閉じ込められ、その後、同じくこの層内に含まれる放射部に向かって誘導される。この放射部は一般的に、例えば、ＳＩＷ（基板集積導波路）を用いて作製されるスロット付導波路アレイ、又は漏洩波構造によって形成される。
【０００６】
２つの金属板を接続し、波のエネルギーに対して鏡のように挙動する導電性垂直壁によって、エネルギーの反射又は方向付けができるようになる。これらの垂直壁は、信号源から到来するエネルギーのコリメーションを実行するために、一般的に放物線プロファイルを有する。しかしながら、信号源に向かって後方散乱するのを防ぐために、複反射鏡に基づく解決策、若しくは偏心構成、又はそうでない場合２層構造を用いる必要がある。
【０００７】
２層平行板構造の場合、信号源及び放射部は２つの異なる層であり、該２つの異なる層は多くの場合に放物線プロファイルを有する「１８０度平行板ベンド」として知られる１８０度ベンドを有する板によって接続される。
【０００８】
そのような平行板多層アンテナが、例えば、以下の２つの科学文献において記述されている。
−C. J. Sletten著「Reflector Antennas」（Antenna theory, R. E. Collin and F. J. Zucker, Eds. New York: McGraw-Hill, 1969, Part. 2, Ch. 17）
−W. Rotman著「Wide Angle Scanning With Microwave Double-Layer Pillboxes」（IRE Transaction on Antennas and Propagation, Vol. 6, No. 1, pp. 96-105, Jan 1958）
【０００９】
これらのアンテナの主な利点は、そのモジュール性である。実際に、異なる機能に対応する３つの部分、すなわち給電部（信号源）、放射部及び誘導部を区別することができる。誘導部は、信号源によって生成される波のエネルギーを、重ね合わせられた平行板導波路タイプの層を通して、給電部から放射部まで上方に誘導するために用いられる。隣接する層の対毎に、誘導部は、スロットと協動する反射部を備える、これらの層間の移行手段を有する。
【００１０】
ここで、自動車レーダーの或る応用例を通じて、アンテナのための或る所望の特性を提示する。
【００１１】
自動車に適用する場合の次世代レーダーのための目標は、自動車の前方において起こり得る種々のシナリオ（事故、車間の過度な近接等）の効率的な制御、及びこれらのシナリオへの効率的な反応を通して、道路の安全を改善することである。
【００１２】
車両の前方には、２つの特に明確な動作ゾーン、すなわち短距離レーダーレンジ（ＳＲＲ）及び長距離レーダーレンジ（ＬＲＲ）があり、埋込検出アンテナが従来配置されている車両の前方から、それぞれ０ｍ〜３０ｍ及び３０ｍ〜２００ｍ（典型値）の範囲に及ぶ。
【００１３】
アンテナ理論の観点から、これは結局、レーダーに適用するために用いられるアンテナの放射及びビームステアリング範囲（視野）に関する性能がＳＲＲモードとＬＲＲモードとでは異ならなければならないということに等しい。そのようなアンテナは、「再構成可能放射パターンアンテナ」と呼ばれる。また、美観及び空気力学の理由から、このタイプのアンテナは小型で軽量でなければならず、更には製造コストがほとんどかからないようにしなければならない。１つの同じ車両内にＳＲＲアンテナ及びＬＲＲアンテナの両方を組み込むのは、特にコスト及び空間要件の理由から不可能であるので、このアンテナは再構成可能にする必要があり、すなわち、ＳＲＲモード及びＬＲＲモードにおいて動作できるようにすべきである。このため、後に更に詳細に説明するように、マルチビームの再構成可能な平面及び／又はビームステアリングのアンテナが最も有望な解決策であると思われる。
【００１４】
２．２  技術的背景
この節では、自動車に適用するために用いることができるいくつかのタイプのアンテナを記述する。
【００１５】
第１の既知の技法は、誘電体レンズを使用することによる。市販の解決策が既に存在している。これらの解決策は非常に魅力的であるが、依然として嵩が大きい。
【００１６】
第２の既知の技法は、以下の科学文献、非特許文献１において記述されるような、３つの焦点を有する準光学平面システムであるロトマンレンズを使用することからなる。この第２の技法の主な欠点は、アンテナシステム全体のサイズが大きいこと、及び全ての部分（給電部、誘導部及び放射部）が１つの同じ基板上に形成されるので、モジュール性が低いことである。
【００１７】
また、ロトマンレンズは大きな寸法を有し、この大きな寸法は、アンテナの全体サイズを小さくできないことを意味する。
【００１８】
この構造は、完全なビームステアリングを達成するための入力ビームの数に関しても制限される。
【００１９】
最後に、そのような構造は高い挿入損失を示す。
【００２０】
第３の既知の技法は、以下の科学文献、非特許文献２において提示されるような、２層平行板（ピルボックス）アンテナに関連する。
【００２１】
図１及び図２は、この第３の既知の技法によるアンテナのそれぞれ斜視図及び断面図を提示する。そのアンテナは、底層５及び上層６を含む。底層５は２つの金属板８、９を含む平行板構造である。上層６も２つの金属板９、４を含む平行板構造であり、金属板のうちの一方（９で参照される）は両方の層及び両方の平行板構造に共通である。２つの層５、６は移行手段によって接続され、移行手段は、放物線プロファイルを有する反射部２（１８０度平行板ベンド）と、放物線反射部２の長さに沿ってその長さ全体にわたって延びる単一のスロット７とを含む。底層５には、単一の扇形ホーン１を含む給電部が配置される。上部６には、放射部３が配置される。移行手段（反射部２及び単一のスロット７）によって、底層５と上層６との間で（すなわち、ホーン１から放射部３に）エネルギーを伝達できるようになり、放物線反射部上に衝突する波面は円筒形波面である。
【００２２】
この第３の既知の技法の主な欠点は、移行手段が単一のスロットを備えているが、それではエネルギーを最適に伝達することはできず（単一のスロット内に共鳴現象が存在するため）、狭い角度範囲においてのみ効率的であるという事実にある。それゆえ、その解決策は最適ではない。
【００２３】
さらに、特許文献１に従って、放物線反射部及び単一のスロットを組み合わせて使用しても、底層の衝突する波面が円筒形（より一般的には、平面でない）波面である場合には、（反射部において反射した後に）上層において完全に平面の波面は得ることが可能にならない。
【００２４】
さらに、この第３の既知の技法は、ホーンが放物線反射部（扇形ホーン）のエッジまで直接延びるので、いくつかの励起源を使用できるようにしない。それゆえ、ビーム再構成又はビームステアリングは不可能である。
【００２５】
第４の既知の技法は、上記の第３の既知の技法を変形した形態である以下の科学文献、非特許文献３において記述される。
【００２６】
この変形した形態では、単一のスロット（２つの層間の移行手段に含まれる）が、反射部に沿って延びる三角形メッシュ（すなわち、その基本パターンが三角形であるメッシュ）内に分散する複数の円形開口部に置き換えられる。したがって、移行手段によって実行される結合が改善され、動作周波数帯が広くなり、角度範囲も広くなる。それはＥ平面（２つの層の平行な平面を形成する金属板に対して平行な電界）内で機能する。
【００２７】
第４の技法の１つの欠点は、１つの偏波（水平偏波：平行板導波路すなわちＰＰＷにおけるＴＥモード）でしか機能できないことである。それゆえ、二重偏波では機能することができない。
【００２８】
さらに、第４の技法は、第３の既知の技法と同様に、いくつかの励起源を使用できるようにしない。それゆえ、ビーム再構成は不可能である。
【００２９】
第４の既知の技法の別の欠点は、移行効率を上げるには、結合領域（三角形メッシュに含まれる円形開口部の数及びサイズ）の増加、それゆえ、最終的には、アンテナの空間要件及びコストの増加という代償を払うことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】国際公開第９１／１７５８６号公報
【非特許文献】
【００３１】
【非特許文献１】W. Rotman、R. F. Turner著「Wide-angle microwave lens for line source applications」（IEEE Transaction on Antennas and Propagation, Vol. 11, No. 6, pp. 623-632, Nov. 1956）
【非特許文献２】T. Teshirogi、Y. Kawahara、A. Yamamoto、Y. Sekine、N. Baba、M. Kobayashi著「Dielectric Slab Based Leaky-Wave Antennas for Millimeter-Wave Applications」（IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, 2001, Vol. 1, pp. 346-349, Jul. 2001）
【非特許文献３】V. Mazzola, J. E. Becker著「Coupler-Type Bend for Pillbox Antennas」（IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques, Vol. 15, no.8, pp. 462-468, Aug. 1967）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
３．発明の目的
少なくとも１つの実施の形態では、本発明は、上記で検討された既知の技術的解決策の欠点を持たないピルボックスタイプ平行板多層アンテナを提案することを特に目的とする。
【００３３】
本発明の少なくとも１つの実施の形態の目的は、２つの隣接する層（例えば、底層及び上層と呼ばれる）間の移行手段を備え、広い範囲の角度及び周波数において最適で効率的にエネルギーを伝達できるようにし、これらの移行手段が平面形状でない（例えば、放物線である）反射部を含む場合であっても、最適で効率的にエネルギーを伝達できるようにするアンテナを提案することである。それゆえ、底層の衝突する波面が平面でない（例えば、円筒形の）波面である場合でも、（反射部において反射した後に）上層において完全に平面の波面が得ることが追求される。
【００３４】
本発明の少なくとも１つの実施の形態の別の目的は、二重偏波及び円偏波において機能することができるアンテナを提供することである。
【００３５】
本発明の少なくとも１つの実施の形態の別の目的は、いくつかの励起源を使用できるようにするアンテナを、それゆえ、そのビームが再構成可能である（多重ビーム、ビームオフセット、可変指向性ビーム）アンテナを提供することである。
【００３６】
本発明の少なくとも１つの実施の形態の別の目的は、小型で軽量のアンテナを提供することである。
【００３７】
本発明の少なくとも１つの実施の形態の別の目的は、実装するのが簡単であり、コストがほとんどかからないアンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
４．発明の概要
本発明の１つの特定の実施の形態では、多層アンテナであって、
波を生成する給電部と、
放射部と、
前記波を前記給電部から前記放射部まで誘導できるようにする誘導部であって、
少なくとも２つの平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層と、
隣接する層の対毎に、スロットによる結合手段と協動する反射部を備える、該隣接する層間の移行手段とを備える、誘導部と
を備えており、
該アンテナは、前記誘導部が非平面形状の反射部を備える少なくとも一対の隣接する層に関して、前記スロットによる結合手段が、複数のスロットを備え、該スロットのそれぞれが、少なくとも１つの軸に沿って延びる形状を有する本体を含み、前記複数のスロットが、少なくとも１つの行内にレイアウトされ、合わされてパターンを形成し、該パターンが、前記反射部に沿って延び、前記反射部の形状に応じた形状を有するようになっている、多層アンテナを提供する。
【００３９】
したがって、本発明は、全く新規で進歩的な手法に基づいており、その手法では、非平面形状（例えば、放物線タイプ）の反射部が保持され、２つの層間の移行手段において、第３の既知の解決策の単一のスロットが
（既知の第４の技法の場合のように）反射部の長さ全体にわたって延びる三角形メッシュ内に分散する複数の円形開口部に置き換えられるのではなく、
複数のスロット（本発明との関連における用語「スロット」の定義に関して、及び網羅的ではない、スロットのいくつかの例に関しては、図１７Ａ〜図１７Ｅの以下の説明を参照されたい）に置き換えられる。
【００４０】
したがって、連続的なスロットにおいて現れる共鳴効果が低減される。それにより、２つの連続する層間のエネルギーの伝達が、広い角度範囲において、そして広い周波数帯にわたって改善される。言い換えると、電力伝達に関して最適化された収量を示すアンテナが得られる。
【００４１】
さらに、非平面形状（それゆえ、底層の衝突する波面は非平面の波面である）を有する反射部と複数のスロットとを（移行手段において）組み合わせて使用することによって、上層において（反射部において反射した後に）完全に平面の波面を得ることが可能になる。
【００４２】
さらに、そして後に詳細に説明されるように、複数のスロットを使用することによって、二重偏波において機能することができるアンテナを提供することが可能になる。これは、いくつかの励起源を使用することができるアンテナ、それゆえ、そのビームが再構成可能であるアンテナも与える。
【００４３】
１つの特定の実施の形態では、上記複数のスロットは単一の行にレイアウトされる。
【００４４】
有利には、各スロットは前記反射部に対して実質的に平行又は垂直である少なくとも１つの軸に沿って延びる形状を有する本体を有する。
【００４５】
したがって、複数のスロットによって達成される結合が更に改善される。
【００４６】
第１の特定の実施の形態では、少なくとも或るスロットは、１つの軸だけに沿って延びる形状を有する本体を有する。
【００４７】
したがって、そのアンテナは、単偏波において機能することができる。後に詳細に示される図１７Ａ〜図１７Ｃは、網羅的ではない、スロットのいくつかの例を示しており、それらのスロットは本発明の第１の実施の形態において用いることができる。
【００４８】
第２の特定の実施の形態では、少なくとも或るスロットは十字形を有する本体を有し、該本体は、第１の軸に沿って延びる形状を有する第１のアームと、該第１の軸に対して実質的に垂直である第２の軸に沿って延びる形状を有する第２のアームとを備える。
【００４９】
したがって、これらの十字形（すなわち、本体が十字形である）スロットの結果として、そのアンテナは二重偏波において機能することができる。後に詳細に示される図１７Ｄ及び図１７Ｅは、網羅的ではない、スロットのいくつかの例を示しており、それらのスロットは本発明の第２の実施の形態において用いることができる。
【００５０】
この第２の実施の形態の１つの代替形態では、複数の十字形スロットを、第１の軸に沿って延びる形状を有する本体を含む１組の第１のスロット、及び第１の軸に対して実質的に垂直な第２の軸に沿って延びる形状を有する本体を含む１組の第２のスロットに置き換えることができることに留意しなくてはならない。
【００５１】
有利には、前記複数のスロットによって合わされて形成される前記パターンの前記形状は、前記反射部の前記形状と実質的に同一である。
【００５２】
反射部は従来通りの形状（放物線、楕円、双曲線、円）を有するか、又は特定の要求に合わせた任意の他の形状を有することを思い起こされたい。
【００５３】
有利には、前記複数のスロットの各スロットは、
０．２５λｄ〜０．５λｄの範囲の長さと、
０．１λｄ〜０．２λｄの範囲の幅とを有し、
λｄは、前記アンテナの動作周波数における、前記平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層内の波長である。
【００５４】
したがって、スロットの長さ及び幅は、スロットが関与する移行の効率を容易に最適化するために、スロット毎に利用することができるパラメーターである。
【００５５】
有利な特徴によれば、前記複数のスロットの各スロットは、０．３λｄ〜０．５λｄの範囲の長さを有し、λｄは、前記アンテナの動作周波数における、前記平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層内の波長である。
【００５６】
したがって、反射部からのスロットの距離は、スロットが関与する移行の効率を最適化するのを容易にするために、スロット毎に利用することができるパラメーターである。
【００５７】
有利には、前記複数のスロットのうちの２つの隣接するスロット間の距離（δｓｉ）は、０．０２λｄ〜０．１λｄの範囲にあり、λｄは、前記アンテナの動作周波数における、前記平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層内の波長である。
【００５８】
したがって、２つの隣接するスロット間の距離は、スロットが関与する移行の効率を最適化するのを容易にするために、スロット毎に利用することができるパラメーターである。
【００５９】
１つの有利な特徴によれば、前記給電部は、少なくとも２つの信号源を備え、該信号源は、物理的に電気的に互いにずらして配置（interlace：インターレース）される。
【００６０】
したがって、より広い角度範囲において均一なビーム幅を有することができ、そのビーム幅は、上記ずらして配置された信号源の位置によって決まる。
【００６１】
１つの代替的な実施の形態では、前記給電部は、少なくとも１つの信号源と、前記平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層に対して平行な平面内で該少なくとも１つの信号源を機械的にシフトする１つの第１の手段とを有する。
【００６２】
したがって、ビームステアリングは機械的に達成することができる。ビームステアリングの概念は、図１８を参照しながら後に詳細に示される。
【００６３】
１つの有利な特徴によれば、前記給電部は少なくとも２つの信号源と、該少なくとも２つの信号源の選択的給電手段とを備える。
【００６４】
したがって、時間の経過と共に、実効的に給電される１つ又は複数の信号源を変更することによって、ビーム形状変更及び／又はビーム掃引動作（照準軸の変更）を得ることができる。ビーム形状変更及びビーム掃引の概念は、図１８を参照しながら後に詳細に示される。
【００６５】
本発明の別の実施の形態によれば、アンテナシステムであって、上述した実施の形態のうちの１つによる多層アンテナと、前記アンテナを機械的にシフトする第２の手段とを備える、アンテナシステムが提案される。
【００６６】
したがって、３Ｄ再構成（ビーム形状変更及び／又はビーム掃引）を実行することができる。実際に、多層アンテナは、第２のシフト手段がシフトすることを可能にする平面（図１８を参照）内で基本的に放射する。
【００６７】
本発明の別の実施の形態によれば、上述した実施の形態のうちの１つによる多層アンテナを備える（すなわち、第１の波を生成する第１の給電部と、放射部と、前記第１の波を前記第１の給電部から前記放射部まで誘導できるようにする誘導部であって、該誘導部は少なくとも２つの平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層と、隣接する層の対毎に、スロットによる結合手段と協動する第１の反射部を備える、該隣接する層間の第１の移行手段とを備える、誘導部とを備える）アンテナシステムが提案される。該アンテナシステムは、第２の波を生成する第２の給電部も更に備える。前記誘導部は、前記第２の波も前記第２の給電部から前記放射部まで誘導できるようにし、前記誘導部は、隣接する層の対毎に、スロットによる第２の結合手段と協動する第２の反射部を備える、該隣接する層間の第２の移行手段を更に備え、該第２の移行手段は、前記第１の移行手段に対して９０度だけオフセットされる。前記誘導部が非平面形状の反射部を備える少なくとも一対の隣接する層に関して、前記スロットによる第１の結合手段は、複数の第１のスロットを備え、各第１のスロットは、少なくとも１つの軸に沿って延びる形状を有し、前記複数の第１のスロットは、少なくとも１つの行内に配置され、合わされてパターンを形成し、該パターンは、前記第１の反射部に沿って延び、前記第１の反射部の形状に応じた形状を有する。前記誘導部が非平面形状の反射部を備える少なくとも一対の隣接する層に関して、前記スロットによる第２の結合手段は、複数の第２のスロットを備え、各第２のスロットは、少なくとも１つの軸に沿って延びる形状を有し、前記複数の第２のスロットは、少なくとも１つの行内に配置され、合わされてパターンを形成し、該パターンは、前記第２の反射部に沿って延び、前記第２の反射部の形状に応じた形状を有する。
【００６８】
したがって、簡単で、信頼性があり、小型で、しかも低コストである方法で、３Ｄ再構成（ビーム形状変更及び／又はビームステアリング）を実行することができる。
【００６９】
５．図面のリスト
本発明の他の目的、特徴及び利点は、網羅的ではない一例として与えられる以下の説明、及び添付の図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】Teshirogi他の先行技術の技法によるアンテナの斜視図である。
【図２】Teshirogi等の先行技術の技法によるアンテナの断面図である。
【図３】本発明の１つの特定の実施形態による２層アンテナの斜視図である。
【図４】本発明の１つの特定の実施形態による２層アンテナの断面図である。
【図５】本発明の１つの特定の実施形態による、給電部に含まれる信号源を物理的にずらして配置することに関する概略的な斜視図である。
【図６】２つの隣接する層間の移行手段内に含まれる反射部のための種々の可能なプロファイルを示す図である。
【図７】単偏波において動作するために、２つの隣接する層間の移行手段の第１の特定の実施形態において放物線反射部と協動する複数のスロットの概略図である。
【図８】二重偏波において動作するために、２つの隣接する層間の移行手段の第２の特定の実施形態において放物線反射部と協動する複数のスロットの概略図である。
【図９】１組の物理的にずらして配置された信号源を示す、本発明の１つの特定の実施形態による２層アンテナの断面図である。
【図１０】４つの異なる給電構成（各給電構成は３つの近接する信号源の起動に対応する）について、図９のアンテナで得られる４つの放射パターンを示す図である。
【図１１】ダイオード又は短絡負荷（分路）を使用することに基づく、放射部を再構成する第１の手段を含む、本発明の１つの特定の実施形態による２層アンテナの部分的な斜視図である。
【図１２】放射部において２組のスロットを使用することに基づく、放射部を再構成する第２の手段を含む、本発明の１つの特定の実施形態による２層アンテナの部分的な斜視図である。
【図１３】本発明の１つの特定の実施形態による、アンテナシステムの平面図である。
【図１４】本発明の第１の特定の実施形態による３層アンテナの斜視図である。
【図１５】本発明の第２の特定の実施形態による３層アンテナの斜視図である。
【図１６】本発明の第３の特定の実施形態による３層アンテナの斜視図である。
【図１７Ｄ】本発明によるアンテナにおいて用いることができる結合スロットの網羅的ではない例を示す図である。
【図１７Ｅ】本発明による、アンテナにおいて用いることができる結合スロットの網羅的ではない例を示す図である。
【図１８】図３及び図４のアンテナの主放射面の概念、並びにビーム形状変更及びビームステアリングの概念を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
６．詳細な説明
本発明者らは、これ以降、本明細書において、最新世代の自動車レーダーのためのアンテナの分野において存在する本特許出願の発明者らが直面している問題及び課題をより詳細に説明するように努める。本発明は当然、この特定の応用分野に限定されるのではなく、非常に近いか又は類似の１組の問題及び課題に対処しなければならない任意の技法にとって有用である。
【００７２】
本明細書の全ての図面において、同一の構成要素は同じ参照番号によって指示されることにも留意しなくてはならない。
【００７３】
ここで図３及び図４を参照すると、本発明の１つの特定の実施形態による、２層アンテナ３０が提示される。そのようなアンテナは、例えば、自動車に適用するためのレーダーにおいて用いることができる。
【００７４】
この実施形態では、アンテナ３０は、２つの平行板層を備える導波部を有し、それら平行板層は共通の金属板Ｍ．２を有する。より具体的には、導波部は、以下の層を備える。
−第１の平行板層。それ自体が誘電体基板層Ｓｕｂ．１の両側に配置される２つの金属板Ｍ．１、Ｍ．２を備える。
−第２の平行板層。それ自体が誘電体基板層Ｓｕｂ．２の両側に配置される２つの金属板Ｍ．２、Ｍ．３を備える。
【００７５】
２つの基板層Ｓｕｂ．１、Ｓｕｂ．２の高さ及び誘電率は、以下の関係を満たすように選択されることが好ましい。
【数１】
0005913092.tif 000002
ただし、ｈ２及びｈ１はそれぞれ２つの基板層Ｓｕｂ．２及びＳｕｂ．１の高さであり、εｒ１及びεｒ２はそれぞれ２つの基板層Ｓｕｂ．１及びＳｕｂ２の誘電率値である。
【００７６】
簡単にするために、これ以降の説明では、以下の関係が成り立つものと見なす。
【数２】
0005913092.tif 000003
かつ、
【数３】
0005913092.tif 000004
ただし、
【数４】
0005913092.tif 000005
【００７７】
基板の２つの層は、放物線反射部Ｒ１、及び共通の金属板Ｍ．２内に作製される複数の結合スロット１０を備える、光学的移行手段によって結合される。
【００７８】
放物線反射部Ｒ１は、金属板Ｍ．１から金属板Ｍ．３まで延びる。他の反射部プロファイル（標準的な、又は最適化された任意の形状）を用いることもできる（後の図６の説明を参照されたい）。
【００７９】
この実施形態では、各結合スロット１０は長方形の形状を有し、反射部に対して実質的に平行な軸に沿って延びる。複数の結合スロット１０は１つの行内に配置され、それらのスロットは合わされて、放物線反射部に沿って広がる放物線パターンを形成する。全ての結合スロットによって形成されるパターンは、例えば、スロットの幾何学的な中心によって形成される幾何学的軌跡（例えば、後に与えられる式２によって与えられる軌跡等であるが、この式は網羅的ではない）である。
【００８０】
当然、本発明の枠組みから逸脱することなく、他の形状の結合スロットを用いることができる。
【００８１】
ここで、図１７Ｄ及び図１７Ｅを参照すると、本発明によるアンテナにおいて用いることができる結合スロットの、網羅的ではない、いくつかの例が提示される。
【００８２】
図１７Ａは、長方形のスロット１７０（すなわち、長方形の形状を有し、それゆえ、軸に沿って延びる本体を含むスロット）を提示する。
【００８３】
図１７Ｂは、軸に沿って延びる形状を有する本体を含むスロット１７１を提示する。このスロット１７１は、その端部が丸みをつけられる点で、図１７Ａのスロットと区別される。
【００８４】
図１７Ｃは、軸に沿って延びる形状と、２つの全く同じ形の端部１７２ｂ、１７２ｃとを有する本体１７２ａを含む、Ｈ形スロット（ドッグボーンスロットとも呼ばれる）を提示する。全く同じ形の各端部は、スロットの物理的な長さを短縮することを可能にするが（アンテナ小型化という目的の観点から）、その電気的な長さは短縮しない。通常、全く同じ形の各端部１７２ｂ、１７２ｃの長さＩｆは、本体１７２ａの長さＬｆよりもはるかに短い（例えば、３：４の比を成す）。１つの変形した形態（図示せず）では、Ｈ形スロットの全く同じ形の端部は丸みをつけられる。
【００８５】
図１７Ｄは、単一の十字形スロット１７３を提示する。そのスロットは、第１の軸に沿って延びる形状を有する第１のアーム１７３ａ、１７３ｂと、第１の軸に対して実質的に垂直な第２の軸に沿って延びる形状を有する第２のアーム１７３ｃ、１７３ｄとを含む本体を有する。１つの変形した形態（図示せず）では、単一の十字形スロットの端部は丸みをつけられる。
【００８６】
図１７Ｅは、エルサレム十字の形を成すスロット１７４を提示する。そのスロットは、第１の軸にそって延びる形状を有する第１のアーム１７４ａ、１７４ｂと、第１の軸に対して実質的に垂直な第２の軸に沿って延びる形状を有する第２のアーム１７４ｃ、１７４ｄとを含む本体を有する。アームの各端部１７４ｅ、１７４ｆ、１７４ｇ、１７４ｈは全く同じ形である。これは、スロットの物理的な長さを短縮することを可能にするが（アンテナ小型化という目的の観点から）、その電気的な長さは短縮しない。通常、全く同じ形の各端部の長さは、それが端部に配置される（本体の）アームの長さよりもはるかに短い（例えば、４：３の比を成す）。１つの変形した形態（図示せず）では、エルサレム十字形スロットの端部は丸みをつけられる。
【００８７】
図８を参照しながら後に詳細に説明されるように、十字形スロットによって、そのアンテナが二重偏波において動作できるようになる。
【００８８】
ここで、図３及び図４の説明を再開すると、アンテナ３０は、基板層Ｓｕｂ．１内に配置される信号源Ｓ１を含む給電部も備える。後に詳細に説明されるように、平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層に対して平行な平面内でのシフトを達成するために（達成されるシフトの経路が、図３において破線で示され１２で参照される矢印によって示される）、いくつかの信号源（図５及び図９を参照）を用いるか、又は単一の信号源を機械的に動かす手段を用いることができる。
【００８９】
また、そのアンテナは、上側の金属板Ｍ．３内に作製される複数の放射スロット１１を含む、基板層Ｓｕｂ．２上に作製される放射部も有する。
【００９０】
図３及び図４は、ビーム形成ネットワーク（ＢＦＮ）基板も示す。このＢＦＮ基板によれば、例えば、能動構成要素（例えば、ダイオード又はＥＭＳ構成要素）を用いて、１つ又は複数の信号源を励起状態又は非励起状態にすることによって、ビームを整形できるようになる。
【００９１】
このアンテナの動作は以下の通りである。信号源Ｓ１によって生成される波のエネルギーが第１の平行板層（金属板Ｍ．１、Ｍ．２及び基板層Ｓｕｂ．１）によって誘導される。光学的な移行の結果として（複数の結合スロット１０を備える反射部Ｒ１）、このエネルギーは第２の平行板層（金属板Ｍ．２、Ｍ．３及び基板層Ｓｕｂ．２）に伝達され、そこで最終的に、放射部（複数の放射スロット１１）によって放射される。
【００９２】
図１８は、図３及び図４のアンテナ３０の主放射を示す。用いられるモードが、電界がＺ軸に沿って向けられるＴＥＭモードであると仮定する。用いられる放射部のタイプによって、以下のパターンのいずれかが得られる。
−図１８においてＰで参照される、平面ＹＺ（平行板タイプガイドの重ね合わせられる層に対して直交する平面）内に位置する主放射パターン１８１
−平面ＹＺに対して角度θだけ傾けられる、図１８においてＰ’で参照される平面内に位置する主放射パターン１８２。
【００９３】
主放射パターンが配置される平面がＰ、Ｐ’いずれであっても、主放射パターンは、例えば、主ローブを含む（これは特に、１つの信号源だけが給電される場合に当てはまる）。後に詳細に説明されるように、アンテナの或る特定の実施形態では、以下のことが可能である。
−主放射パターンの形状を変更すること（給電される信号源の数を変更することによる）。図１８においてこの形状変化を示すために、平面Ｐ及びＰ’毎に２つの可能なビームが示されており、一方は狭いビーム１８１ａ、１８２ａであり、もう一方は広いビーム１８１ｂ、１８２ｂである；及び／又は
−ビーム掃引動作を実行すること（給電される信号源を変更することによるか、若しくは１つ若しくは複数の信号源を機械的にシフトする手段による）。この給電は、図１８において、１８３及び１８４で参照される２つの矢印によって示される。
【００９４】
ビーム形状変更及びビーム掃引のこれらの概念は、本発明の種々の実施形態による全ての構造に当てはまることに留意しなくてはならない。
【００９５】
図３及び図４のアンテナ３０の例では、反射部Ｒ１の放物線プロファイルに起因して、そして光学的な理由から、特に放射部に関して、放物線反射部によって反射される波の進み位相を適切に確認することによって他の位置を取り得る場合であっても（特に、アンテナの表面積を低減するために）、信号源Ｓ１及び放射部１１は、放物線反射部の焦点面に沿って、そして焦点面の直ぐ後方に（すなわち、焦点距離に）配置される。焦点差は、図３においてＦで参照される。
【００９６】
自動車レーダーの応用例の場合、７６ＧＨｚ〜８１ＧＨｚの周波数帯が一般的に用いられるのに対して、これ以降に提示される全ての結果は動作周波数ｆ０＝２４．１５ＧＨｚにおいて得られるが、それでも本発明の一般原理に影響を及ぼさないことに留意しなくてはならない。それゆえ、本明細書において提示される全ての概念は、他の周波数範囲においても適用することができる。
【００９７】
これ以降、給電部に関する更に詳細な説明が与えられる。給電部は、移行手段の反射部Ｒ１の焦点面Ｆ内に（又はこの焦点面付近に）配置される。給電部は、１つ（図３における信号源Ｓ１の場合）又はいくつかの信号源を含む。１つ又は複数の信号源を用いて、ＴＥＭ（transverse electromagnetic）波若しくはＴＥ（transverse electric）波、又はその両方の波を生成する。ＴＥＭ波は、Ｚ軸に沿って向けられる電界を有し、一方、ＴＥ波は、Ｙ軸に沿って向けられる電界を有する。これ以降、ＴＥＭモードが更に詳細に説明される。
【００９８】
本発明の一実施形態によれば、１つ又は複数の基本の信号源はＨ扇形ホーン（又は集積Ｈ面扇形ホーン）である。いくつかの信号源を用いて１つ又は複数のビームを生成し、それによりビームを再構成できるようにするときに、そのようなホーン形状は特に好都合である。しかしながら、他の既知の形状の信号源（単極ネットワーク、ずらして配置されるペロー−ファブリー信号源等）を用いることもできることに留意しなくてはならない。
【００９９】
いくつかの信号源が用いられる図５において示されるように、反射部Ｒ１の小型化及び照明効率に関して好都合な解決策は、信号源を物理的にずらして配置することを実行することにある。この例では、単位信号源５１〜５５が、Ｚ軸に沿って２段に積み重ねられる（当然、それよりも多くの段数を実現することもできる）。１つの同じ段の信号源は、Ｙ軸に沿って位置合わせされる長さｌａｐｅｒの長方形の開口部を有する。１つの段の信号源は、他の段に対して、距離ｄｄｓだけオフセットされる。この例では、ｄｄｓ＝０．５＊ｌａｐｅｒである（すなわち、２つの隣接するホーンの開口部間が５０％だけ重なり合う）。したがって、信号源のそのような構成によって、広い範囲の角度をカバーできるようになる。しかしながら、他の構成も可能である。
【０１００】
図９は、本発明の１つの特定の実施形態による、２層を有するアンテナの断面図であり、２つの段において物理的にずらして配置される１組の信号源を示す。この例では、９つの信号源が用いられる。それらの信号源は以下のように分散する（図９において左から右への順序に従う）。第１段には、信号源Ｓ９、Ｓ７、Ｓ１、Ｓ３及びＳ５がある。第２段には、信号源Ｓ８、Ｓ６、Ｓ２及びＳ４がある。第１段の信号源と比べると、第２段の信号源は、ホーン開口部の半分の長さだけ右方向にオフセットされる。
【０１０１】
ここで、誘導部が更に詳細に提示される。
【０１０２】
図６は、第１の平行板層（金属板Ｍ．１、Ｍ．２及び基板層Ｓｕｂ．１）と第２の平行板層（金属板Ｍ．２、Ｍ，３及び基板層Ｓｕｂ．２）との間の移行手段内に含まれる反射部Ｒ１のための可能な異なるプロファイルを提示する。これらの異なるプロファイルは双曲線プロファイル６３、楕円プロファイル６２、放物線プロファイル６１及び円プロファイル６４である。当然、他の最適化された任意の形状を用いることもできる。一般に、反射部のプロファイルは、光学法則に従って第２の平行板層内に到達しなければならない波形プロファイルに依拠する。ピルボックスタイプアンテナの場合に最も一般的に用いられるプロファイルは放物線プロファイル６１である。実際には、この場合、焦点Ｆ２から到来するエネルギーは、平面波として第２の平行板層内に反射され、集められて、通常、平面ネットワークである放射部に向けられる。
【０１０３】
図示される例では、全ての結合スロットによって形成されるパターンは、それに沿ってそれらのスロットが配置される反射部のパターンと同一の形状（又は実質的に同一の形状）を有する。
【０１０４】
図７は、単偏波において動作する場合に、２つの隣接する層間の移行手段の第１の特定の実施形態において放物線反射部Ｒ１と協動する複数の結合スロット１０の概略図である。
【０１０５】
図３の場合と同様に、各結合スロット１０は、反射部に対して実質的に平行な軸に沿って長方形の形状を有する。複数の結合スロット１０は１つの行にレイアウトされ、合わされて放物線パターンを形成し、そのパターンは放物線反射部に沿って延びる。必ずしも長方形とは限らない他のスロット形状を用いることもできる（図１７Ａ〜図１７Ｃの説明を参照されたい）。
【０１０６】
これらの光学的移行手段の性能（第２の平行板層へのエネルギーの伝達、及び反射部から信号源に到来する反射波の相殺に関する）は、各第ｉの結合スロットの寸法（長さｌｓｉ及びｗｓｉ）並びに位置（ｒｓｉ）を利用することによって高めることができる。
【０１０７】
このため、第ｉの結合スロット（全ての結合スロットを含む行内にある）は或る位置を占有し、その位置に対する円柱座標のうちの１つが以下の関係によって定義される。
【数５】
0005913092.tif 000006
ただし、Ｆは反射部Ｒ１の放物線プロファイルの焦点距離であり、ｒｉ及びφは第ｉのスロットの中心の従来通りの円柱座標であり、Δｓｉは、第ｉのスロットの中心と放物線反射部との間の距離である。
【０１０８】
本発明の１つの特定の実施形態によれば、以下の条件が確認される。
・０．２５＊λｄ＜ｌｓｉ＜０．５＊λｄ、
・０．１＊λｄ＜ｗｓｉ＜０．２＊λｄ、及び
・０．３＊λｄ＜Δｓｉ＜０．５＊λｄ
【０１０９】
これらの式において、λｄはアンテナの動作周波数における誘電体内の（すなわち、平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層内の）波長である。
【０１１０】
スロットの数は、２つの隣接するスロット間の間隔δｓｉが条件：０．０２＊λｄ＜δｓｉ＜０．１＊λｄを満たすように選択される。
【０１１１】
この例では、平面ｘｚに沿った構造の対称性も保持される。しかしながら、アンテナによって放射されることなるビームのタイプによっては、スロットの非対称な分布も考えることができる。
【０１１２】
この図７の構成によれば、単偏波（Ｚ軸に沿った電界を有する垂直偏波）において放射できるようになるだけである。しかし、後に更に詳細に説明されるように、二重偏波を放射することもできる（図８を参照）。
【０１１３】
シミュレーションによれば、複数の結合スロットを含む、この種の結合手段を用いることによって、波と結合手段との相互作用中に、波の反射を除去することが可能になる。したがって、第１の層と第２の層との間の電力の伝達が（広範囲の角度及び周波数にわたって）最適化される。
【０１１４】
また、複数の結合スロットを用いることによって、連続する単一のスロットによる結合手段の場合に従来に直面してきたような、望ましくない共鳴効果が除去される。
【０１１５】
図８は、二重偏波において動作する場合に、２つの隣接する層間の移行手段の第２の特定の実施形態において放物線反射部と協動する複数のスロットの概略図である。
【０１１６】
上記において、特に図３の例（単偏波において動作するアンテナ）では、用いられるモードはＴＥＭモードであり、その場合、電界がＺ軸に沿って向けられる。しかしながら、電界がＹ軸に沿って向けられるＴＥモードの場合にも、移行手段に関して上記で行なわれたのと同じ検討を繰り返すことができる。光学的移行手段の唯一の変化は、２つの平行板層に対して共通の金属板Ｍ．２内に作製される結合スロットを実質的に９０度回転させることである（他の回転角を選択することもでき、例えば、４５度だけ回転した十字を選択することもできる）。
【０１１７】
したがって、図８のアンテナにおいて二重偏波モードにおいて機能するために、各結合スロットは、２つの垂直なスロットの組み合わせに対応する十字形のスロット８０である（図１７Ｄ及び図１７Ｅの説明を参照されたい）。この例では、十字を形成するために組み合わせられる２つのスロットは同一であるが、それらのスロットは異なることもできる。１つの変形した形態によれば、各十字形スロットは、互いに対して間隔を置いて配置される２つの垂直なスロットに置き換えられる。
【０１１８】
結合手段が二重偏波において機能することができるという事実は、後に詳細に示されるように、アンテナの動作及び再構成可能性の両方に関して、別の自由度を与える。
【０１１９】
二重偏波動作が可能になると、例えば、円偏波のような、全ての他の偏波も可能であることに留意しなくてはならない。
【０１２０】
本発明のアンテナの平行板多層アンテナの実施形態に依拠して、２つのタイプの放射を得ることができることも思い起こされたい。
・アンテナが単一の信号源を含む場合には、単一ビーム放射（上記で既に説明されている図３及び図４の場合）；
・アンテナがいくつかの信号源を有する場合には、マルチビーム放射（上記で既に説明されている図５及び図９の場合）。
【０１２１】
これ以降、アンテナの出力におけるビーム再構成に関連する種々の態様が検討される。
・提示された電子的な解決策及び機械的な解決策を用いた、第１の平面（主放射パターンが位置する）における２Ｄビーム再構成又はビーム掃引。この第１の平面（図１８において平面Ｐ又はＰ’と呼ばれる）は、自動車の応用例における道路の平面である。
・提示されたいくつかの解決策を用いた、第１の平面Ｐ、Ｐ’に対して直交する第２の平面におけるビーム幅の制御（この第２の平面は、自動車の応用例において、仰角面とも呼ばれる、道路に対して直交する平面である）。
・提示された電子的な解決策及び機械的な解決策を用いた、３Ｄビーム再構成又は掃引。
【０１２２】
上記のように、次世代の自動車レーダーは、２つのモード、すなわち、ＳＲＲ（ワイドビームを用いる、短距離レーダーレンジ）及びＬＲＲ（ナロービームを用いる、長距離レーダーレンジ）に適合しなければならず、１つのアンテナだけを用いて、これを達成するべきである。
【０１２３】
道路の平面において２Ｄビーム再構成又は走査を達成するために、すなわち、１つの同じアンテナがＳＲＲ及びＬＲＲの両方のモードにおいて機能することができるように、１つの解決策は、特にＳＲＲワイドビームはＬＲＲナロービームの組み合わせであるので、ＳＲＲモードに関連付けられた視野角をカバーするために、同相であるか否かにかかわらず、いくつかのＬＲＲタイプナロービームを足し合わせることである。
【０１２４】
この概念が図１０に示されており、図１０は、４つの異なる給電構成について図５のアンテナを用いて得られる４つの放射パターン１０１〜１０４を有する（各給電構成は、３つの近接する信号源、それぞれＳ６／Ｓ１／Ｓ２、Ｓ１／Ｓ２／Ｓ３、Ｓ２／Ｓ３／Ｓ４及びＳ３／Ｓ４／Ｓ５を起動することに対応する）。
【０１２５】
構成毎に、得られたビームは（単一の信号源の場合の６度に対して）１４度のビーム幅、及び−２０ｄＢ未満の副ローブＳＬＬのレベルを有する。これらの構成のうちの１つから他の構成に移行する際に掃引動作を実行することができる（信号源を１つずつ起動することによって走査を実行することができるのと同様）。
【０１２６】
図１０において示されるこの基本的な概念はビーム整形にも拡張することができる。例えば、別の解決策は、図９の信号源を連続的に給電し、ビームの形状を変更し、それにより、１つの同じビームに対してアンテナの角度範囲を広げられるようにすることである。また、この技法において、２つの異なる方向を示す２つの異なるビームを生成することもできる。
【０１２７】
道路の平面において２Ｄビーム再構成又は掃引を達成するために、上記の（そして図１０によって示される）電子的な解決策は、高速の掃引速度が必要とされるときに特に適用することができる。しかしながら、車両間又は基地局間の電気通信のような或る応用例では、低速の掃引速度が容認されるので、２Ｄビーム再構成又は掃引を達成するために、機械的な解決策を用いることができる。
【０１２８】
図３の説明において上記で既に参照されているこの機械的な解決策は、平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層に対して平行な平面において信号源を機械的にシフトすること手段を使用することからなる。図３において、１２で参照される矢印は、信号源Ｓ１のシフトの経路を示す。
【０１２９】
ここで、仰角面（自動車の応用例において道路に対して直交する平面）内のビーム幅を制御するためのいくつかの解決策が提示される。
【０１３０】
ＳＲＲモード及びＬＲＲモードは、仰角面においても異なる性能特性を必要とする。この場合、掃引は必要ではなく、ＬＲＲモードにおけるビーム幅は通常（必ずしもそうではないが）、ＳＲＲモードにおけるビーム幅の半分である。
【０１３１】
仰角面におけるビーム幅はＸ軸に沿ったアンテナのサイズに依拠するので、ＬＲＲモードにおけるビームのサイズは、ＳＲＲモードにおけるビームのサイズの２倍であるべきであることを意味する。再構成に関して、これは、Ｘ軸に沿ったサイズを自動的に拡大又は縮小できることを意味する。アンテナの観点から、これは、いくつかの方法、例えば、開口部に沿って分路ダイオードを用いること（図１１を参照）、偏波の区別を用いること（図１２を参照）、又は再びＳＲＲモードにおいていくつかのアンテナ（例えば、その間にいかなる角度オフセットも用いることなく並置される２つのアンテナ）を用いることによって果たすことができる。
【０１３２】
放射スロットのネットワークを含む放射部の場合に、最初の２つの手法が以下に詳細に説明されるが、これらの手法は他の構成においても用いることができることは明らかである。簡単にするために、放射部のみを検討し、一方、給電部及び誘導部は、例えば、既に説明されている給電部及び誘導部である。
【０１３３】
図１１は、放射部の下に（放射スロット１１が配置される放射部のエリアを横切る線に沿って）分路ダイオード１１２（又は１つの変形した形態では分路負荷）を組み込み、、金属板Ｍ．３及びＭ．２上に作製される接続部１１１及び１１３を接続できるようにすることを示す。これらのダイオードは、到達するエネルギーを短絡又は吸収して放射部を半分に減らすために、ＳＲＲモードにおいて動作する場合に起動される（図１１には起動手段は示されない）。
【０１３４】
図１２では、放射部は、ＬＲＲモードの場合及びＳＲＲモードの場合に異なる偏波に応答するように設計される。これは、２種類の放射スロット：単一スロット１２１（１つの軸に沿う）及び十字形スロット１２２（２つの垂直な軸に沿う）を用いることによって果たされる。単一スロットは、Ｚ軸に沿った電界（ＴＥＭ）によって給電される場合にのみ放射することができる。十字形スロットは、単一スロットと同様に放射するが、Ｙ軸に沿った電界（ＴＥ）によって給電される場合にも放射することができる。したがって、十字形スロットはＬＲＲ及びＳＲＲの両方のモードにおいて機能し、一方、単一スロットはＬＲＲモードにおいてのみ機能する。この手法は、移行手段（反射部及び結合スロット）が二重偏波において機能できる場合に可能である。この手法は制御電子回路を必要とせず、区別は放射に対して行なわれる。
【０１３５】
ここで引き続き、３Ｄビーム再構成又は掃引を可能にする２つの解決策を提示する（一方は機械的な解決策であり、他方は電子的な解決策である）。電気通信の応用例は通常、所定の錐体内での３Ｄ掃引を必要とする。この場合、アンテナシステムは、１つの平面内では３６０度にわたって、そして他の平面内ではそれよりも小さな角度範囲においてビーム掃引を行うことができなければならない。
【０１３６】
３Ｄ掃引のための機械的な解決策は、上記で提案された２Ｄ掃引解決策（一方は機械的で、他方は電子的）のいずれかによる。実際には、これらの解決策は、最も小さな角度範囲（図１８においてＰ又はＰ’で参照される第１の平面内の掃引）をカバーするために選択されなければならない。例えば、ｘｙ平面（平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層に対して平行な平面）内でアンテナ全体を機械的にシフトする手段を追加することによって、アンテナが主に放射する主放射面（平面Ｐ又はＰ’、図１８）の回転を達成する。
【０１３７】
３Ｄ掃引のための電子的な解決策は図１３を参照しながら提示され、図１３は、上記のような本発明の一実施形態による（２つ以上の層を有する）多層アンテナを含むアンテナシステム１３０の平面図である。
【０１３８】
手短に言うと、このアンテナは、第１の給電部（第１の波を生成する）、放射部及び誘導部を有する。誘導部によって、第１の波を第１の給電部から放射部まで上方に誘導できるようになる。ガイド部は、２つの平行板ガイドタイプの重ね合わせられた層と、隣接する層の対毎に、複数の第１の結合スロットと共に機能する第１の反射部とを備える、隣接する層間の第１の移行手段とを備える（そのような複数の結合スロットの特性は上記で既に詳細に検討されている）。
【０１３９】
図１３のアンテナシステムは、第２の波を生成する第２の給電部を更に備える。誘導部によって、同様に、第２の波を第２の給電部から放射部まで上方に誘導できるようになる。誘導部は更に、隣接する層の対毎に、複数の第２の結合スロットと協動する第２の反射部を備える、隣接する層間の第２の移行手段を備える（そのような複数の結合スロットの特性は上記で既に詳細に検討されている）。これらの第２の移行手段は、第１の移行手段に対して９０度だけオフセットされる。
【０１４０】
図１３に示される平面図では、放射部１３１と、Ｐ．１（及びＰ．２）で参照される第１（及び第２）の放物線反射部１３１とを見ることができ、その反射部は、以下のいずれかである。
・単一の第１（又は第２）の光伝送手段からなる反射部である。これは２層アンテナを含む。
・第１（又は第２）の光伝送手段の組み合わせからなる最後の反射部である。この事例は、３つ以上の層を備えるアンテナに対応する（２つの層間の各移行手段は上記で既に説明されており、反射部及び複数の結合スロットを含む）。そのエネルギーは、最も下の層内に位置する給電部（１つ又は複数の信号源）から到来し、移行手段によって伝達される。
【０１４１】
放物線反射部Ｐ．１及びＰ．２は放射部に給電し、例えば、ＹＺ平面（図１８における平面Ｐ）及びＸＺ平面のビーム方向をそれぞれ制御する。このために、第１の給電部及び第２の給電部はそれぞれ、ずらして配置されるいくつかの信号源（例えば、図５と同様）を備える。したがって、そのビームは、上側の空間のいかなる方向にも向けることができる。言い換えると、第１の給電手段及び第２の給電手段を利用することによって、放射部の上方に位置する部分空間（正のＺ値の方向）のいかなる方向においても、アンテナ構造の最大放射の方向を見つけることができる。
【０１４２】
このために、漏洩波構造を用いることができる。その制約はビーム周波数スキントの制約である。しかしながら、狭い帯域幅（＜１０％）の場合、或る決まったビーム動作が可能であり、そのアンテナ構造は、３Ｄ電子掃引に適した、平坦で、低コストで、軽量の構造であり、位相調整ネットワーク（phased network）のような他の手法と比べて損失が小さい。
【０１４３】
ここで図１４、図１５及び図１６を参照して、本発明の３つの特定の実施形態における３つの層を有するアンテナ１４０、１５０、１６０を提示する。
【０１４４】
他の実施形態も想定することができる。実際には、本発明によって導入されるタイプの移行手段（反射部に関連付けられた複数の結合スロットを用いる）を通して、２つの隣接する段間でエネルギーを効率的に伝達することが可能になると、ここで、反射アンテナのために一般的に用いられる全ての光学的構成を、基板に集積する形で（例えば、ＳＩＷ技術を用いて）実装することができる。
【０１４５】
図１４、図１５及び図１６のアンテナは、図３のアンテナと同一の給電部（この例では、１つの信号源を備えるが、いくつかの信号源を用いることもできる）及び放射部を備える。それらのアンテナは、以下の３つの平行板層を含む誘導部を備える。
−第１の平行板層。それ自体が、誘電体基板層Ｓｕｂ．１（誘電率εｒ１）の両側に位置する２つの金属板Ｍ．１、Ｍ．２を備える。
−第２の平行板層。それ自体が、誘電体基板層Ｓｕｂ．２（誘電率εｒ２）の両側に位置する２つの金属板Ｍ．２、Ｍ．３を備える。
−第３の平行板層。それ自体が、誘電体基板層Ｓｕｂ．３（誘電率εｒ３）の両側に位置する２つの金属板Ｍ．３、Ｍ．４を備える。
【０１４６】
図１４のアンテナ１４０の場合（グレゴリアンタイプ二重反射システム）、誘導部は以下の手段を更に備える。
・楕円反射部Ｒ１’と、金属板Ｍ．２内に作製される複数の結合スロット１０ａ’とを備える第１の光学的移行手段。
・放物線反射部Ｒ２’と、金属板Ｍ．３内に作製される複数の結合スロット１０ｂ’とを備える第２の光学的移行手段。
【０１４７】
図１５のアンテナ１５０の場合（カセグレンタイプ二重反射部を備えるシステム）、誘導部は以下の手段を更に備える。
・双曲線反射部Ｒ１’’と、金属板Ｍ．２内に作製される複数の結合スロット１０ａ’’とを備える第１の光学的移行手段。
・放物線反射部Ｒ２’’と、金属板Ｍ．３内に作製される複数の結合スロット１０ｂ’’とを備える第２の光学的移行手段。
【０１４８】
図１６のアンテナ１６０の場合、誘導部は以下の手段を更に備える。
・放物線反射部Ｒ１’’’と、金属板Ｍ．２内に作製される複数の結合スロット１０ａ’’’とを備える第１の光学的移行手段。
・平面鏡Ｒ２’’’と、金属板Ｍ．３内に作製される複数の結合スロット１０ｂ’’’とを備える第２の光学的移行手段。
【０１４９】
図１４及び図１５の例では、グレゴリアン又はカセグレンタイプ二重反射システムによって、光伝送システムの軸方向サイズを小さくし、そしてＹＺ平面内の掃引能力に関する性能を高めることが可能になる。
【０１５０】
図１６の例では、平面鏡を使用することによって、単に、アンテナを更に折り返し（第３の層）、その空間要件を更に緩和することが可能になる。実際に、平面鏡は、放物線反射部（第１の移行手段）によって送出される平面波を、その特性に影響を及ぼすことなく反射する。
【０１５１】
図１４、図１５及び図１６の代替（低い性能）の実施形態では、第１の光学的移行手段及び第２の光学的移行手段のうちの一方が本発明に従って（すなわち、複数の結合スロットを用いて）作製され、他方は従来通りに（すなわち、単一の結合スロットを用いて）作製される。
【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７】
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【図８】
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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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１８】
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