(57)【要約】      （修正有）【課題】短壁スロット導波路アレイに給電するためのビームフォーミングネットワークの方法。【解決手段】ビームフォーミングネットワークは、６つのビームフォーミングネットワーク出力を含み、出力は一組の導波路入力の１つに結合され、電磁エネルギーをビームフォーミングネットワーク入力から６つの位相調整部に分割するように構成されたカスケード型の一組の分配器を含む。カスケードは、電磁エネルギーをビームフォーミングネットワーク入力から２つの第１レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成されたカスケードと、電磁エネルギーを２つの第１レベルのビームフォーミング導波路から２つの第２レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成されたカスケードと、電磁エネルギーを２つの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つから２つの第３レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成されたカスケードとを含む。【選択図】図４
2019054538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダシステムであって、
導波路層に配置された６つの放射導波路であって、それぞれが放射導波路入力を有し、各放射導波路は、それぞれ他の放射導波路のそれと等しい高さ及び幅を有し、前記放射導波路は、前記放射導波路の幅の中心及び前記放射導波路の長さによって画定された平面上に整列し、かつ各放射導波路は放射層に配置された少なくとも１つの放射素子に結合されている、６つの放射導波路と、
前記導波路層に配置されたビームフォーミングネットワークと、を含み、前記ビームフォーミングネットワークは、
ビームフォーミングネットワーク入力と、
６つのビームフォーミングネットワーク出力であって、各ビームフォーミングネット出力は前記放射導波路入力の１つに結合されている、６つのビームフォーミングネットワーク出力と、
６つの位相調整部であって、前記位相調整部のそれぞれは６つのカスケード出力のそれぞれ１つに結合されている、６つの位相調整部と、
電磁エネルギーを前記ビームフォーミングネットワーク入力から前記６つの位相調整部に分割するように構成されたカスケード型の一組の分配器と、を含み、前記カスケードは、
前記電磁エネルギーを前記ビームフォーミングネットワーク入力から２つの第１レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成された第１レベルの前記カスケードと、
前記電磁エネルギーを２つの第１レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれから各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成された第２レベルの前記カスケードであって、各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つは、前記位相調整部の１つに結合されている、第２レベルの前記カスケードと、
前記電磁エネルギーを各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つから、各それぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第３レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成された第３レベルの前記カスケードであって、前記第３レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれは、前記位相調整部のそれぞれの１つに結合されている、第３レベルの前記カスケードと、を含む、レーダシステム。
【請求項２】
前記第１レベルの前記カスケードは、前記２つの第１レベルのビームフォーミング導波路間に電力を均等に分配するように構成されている、請求項１に記載のレーダシステム。
【請求項３】
前記６つの導波路の各放射導波路は、所定の振幅テーパ率を有し、前記ビームフォーミングネットワークは、前記それぞれの放射導波路の前記関連した振幅テーパ率に比例した振幅を有する電磁信号を前記それぞれの放射導波路の前記放射導波路入力に提供するように構成されている、請求項１に記載のレーダシステム。
【請求項４】
前記カスケード型の一組の分配器は、リアクタンス素子を含む、請求項１に記載のレーダシステム。
【請求項５】
前記カスケード型の一組の分配器は、それぞれが整合負荷を有する混成物を含む、請求項１に記載のレーダシステム。
【請求項６】
前記ビームフォーミング導波路はそれぞれ、前記放射導波路の前記幅と等しい幅を有する、請求項１に記載のレーダシステム。
【請求項７】
前記６つの導波路の各放射導波路は、対応する位相調整部の長さによって画定された所定の位相シフトを有する、請求項１に記載のレーダシステム。
【請求項８】
各放射素子は、
それぞれの傾斜又は湾曲経路によって画定されたそれぞれのスロットを含み、かつ
前記導波路の高さよりも大きい有効長さを有し、前記有効長さは、前記それぞれのスロットの前記それぞれの傾斜又は湾曲経路に沿って測定される、請求項１に記載のレーダシステム。
【請求項９】
前記放射素子は、約７７ギガヘルツ（ＧＨｚ）で動作し、ミリメートル（ｍｍ）電磁波を伝搬するように構成されている、請求項１に記載のレーダシステム。
【請求項１０】
電磁エネルギーを放射する方法であって、
ビームフォーミングネットワーク入力によって電磁エネルギーを受け取ることと、
前記受け取った電磁エネルギーを結合された６つの電磁エネルギー流を形成するカスケード型の一組の分配器で６つの位相調整部に分割することであって、前記分割することは、
前記電磁エネルギーを前記ビームフォーミングネットワーク入力から２つの第１レベルのビームフォーミング導波路に第１レベルの前記カスケードによって分割することと、
前記電磁エネルギーを、各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つの第１のビームフォーミング導波路のそれぞれから２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路に第２レベルの前記カスケードによって分割することであって、各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つが前記位相調整部の１つに結合されている、分割することと、
前記電磁エネルギーを、各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つから、各それぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第３レベルのビームフォーミング導波路に第３レベルの前記カスケードによって分割することであって、前記第３レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれは、前記位相調整部のそれぞれの１つに結合されている、分割することと、を含み、
前記６つの電磁エネルギー流のそれぞれの前記位相を前記６つの位相調整部によって調整し、６つの位相で調整された電磁エネルギー流を形成するように調整することと、
前記６つの位相調整された電磁エネルギー流のそれぞれを導波路層に配置された６つの放射導波路内へ結合することであって、各放射導波路は放射層に配置された少なくとも１つの放射素子に結合されている、結合することと、
各放射導波路のために、前記位相調整された電磁エネルギー流の少なくとも一部分を放射素子によって放射することと、を含む方法。
【請求項１１】
前記２つの第１レベルのビームフォーミング導波路間に前記第１レベルの前記カスケードによって電力を均等に分配することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記６つの導波路の各放射導波路は、所定の振幅テーパ率を有し、前記それぞれの放射導波路の前記関連した振幅テーパ率に比例した振幅を有する電磁信号を前記それぞれの放射導波路の放射導波路入力に提供することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記カスケード型の一組の分配器はリアクタンス素子を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記カスケード型の一組の分配器はそれぞれ整合負荷を有する混成物を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記ビームフォーミング導波路はそれぞれ、前記放射導波路の前記幅と等しい幅を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記６つの導波路の各放射導波路は、対応する位相調整部の長さによって画定された所定の位相シフトを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
各放射素子は、
それぞれの傾斜又は湾曲経路によって画定されたそれぞれのスロットを含み、かつ前記導波路の高さよりも大きい有効長さを有し、前記有効長さは、前記それぞれのスロットの前記それぞれの傾斜又は湾曲経路に沿って測定される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記電磁エネルギーは、約７７ギガヘルツ（ＧＨｚ）の周波数を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
導波路層に配置されたビームフォーミングネットワークであって、
ビームフォーミングネットワーク入力と、
６つのビームフォーミングネットワーク出力であって、各ビームフォーミングネットワーク出力は、一組の導波路のそれぞれの導波路入力に結合されている、６つのビームフォーミングネットワーク出力と、
６つの位相調整部に結合されたカスケード型の一組の分配器であって、前記カスケード型は、電磁エネルギーを前記ビームフォーミングネットワーク入力から前記６つの位相調整部に所定のテーパ形状に基づき供給するように構成されている、カスケード型の一組の分配器と、を含み、前記カスケードは、
前記電磁エネルギーを前記ビームフォーミングネットワーク入力から２つの第１レベルのビームフォーミング導波路にほぼ均等に分割するように構成された第１レベルの前記カスケードと、
前記電磁エネルギーを２つの第１レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれから各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成された第２レベルの前記カスケードであって、各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つは、前記位相調整部の１つに結合されている、第２レベルの前記カスケードと、
前記電磁エネルギーを各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つから、各それぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第３レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成された第３レベルの前記カスケードであって、前記第３レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれは、前記位相調整部のそれぞれの１つに結合されている、第３レベルの前記カスケードと、を含み、
各位相調整部は、各導波路用のそれぞれの位相オフセットを提供するそれぞれの長さを有する、ビームフォーミングネットワーク。
【請求項２０】
前記ビームフォーミングネットワークは、約７７ギガヘルツ（ＧＨｚ）で動作するように構成されている、請求項１９に記載のビームフォーミングネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
[0001]  本明細書で別段の指示がない限り、本セクションで記載される事項は、本出願の請求項に対する先行技術ではなく、かつ、本セクションに含めることにより先行技術として認められるものでもない。
【０００２】
[0002]  電波探知測距（レーダ）システムは、電波信号を発し、反射された反射信号を検出することによって、環境特性への距離を能動的に推定するために使用することができる。電波反射特性の距離は、送信と受信との間の時間遅延に従って決定することができる。レーダシステムは、時間変化する周波数ランプを有する信号などの、時間とともに周波数が変化する信号を発し、その後、発された信号と反射された信号との間の周波数の差異を距離推定値に関連付けることができる。いくつかのシステムは、受信した反射信号のドップラー周波数シフトに基づき、反射物体の相対的な動きを推定することもできる。
【０００３】
[0003]  指向性アンテナは、信号の送信及び／又は受信に使用して、各範囲推定値をベアリングと関連付けることができる。より一般的には、指向性アンテナを使用して、対象の所定の視野に放射エネルギーを集中（ｆｏｃｕｓ）させることもできる。測定された距離と方向情報とを組み合わせることにより、周囲の環境特性をマッピングすることが可能になる。したがって、レーダセンサは、センサ情報によって示される障害物を回避するために、例えば、自律車両制御システムによって使用され得る。
【０００４】
[0004]  いくつかの例示的な自動車レーダシステムは、ミリメートル（ｍｍ）波電磁波長（例えば、７７ＧＨｚに対して３．９ｍｍ）に対応する７７ギガヘルツ（ＧＨｚ）の電磁波周波数で動作するように構成され得る。これらのレーダシステムは、自律車両の周囲の環境などの環境を高精度にレーダシステムが測定できるようにするために、放射エネルギーを狭いビームに集中させることができるアンテナを使用し得る。そのようなアンテナは、小型（典型的には長方形因子を有する）、効率的（すなわち、７７ＧＨｚのエネルギーのほとんどは、アンテナ内で熱が失われたり、反射して送信機電子機器に戻ったりすることがない）、かつ低コストで製造が容易（すなわち、これらのアンテナを備えたレーダシステムは大量に製造することができる）であり得る。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]  第１の態様では、本出願は、レーダシステムに関する実施形態を開示する。レーダシステムは、導波層内に配置された６つの放射導波路を含み得る。各放射導波路は、放射導波路入力を有し得る。加えて、各放射導波路は、互いの放射導波路の高さ及び幅と等しい高さ及び幅を有し得る。放射導波路は、放射導波路の幅の中心及び放射導波路の長さによって画定される平面上に整列され得る。さらに、各放射導波路は、放射層に配置された少なくとも１つの放射素子に結合されている。レーダシステムはまた、導波層に配置されたビームフォーミングネットワークを含み得る。ビームフォーミングネットワークは、ビームフォーミングネットワーク入力を含み得る。加えて、ビームフォーミングネットワークは、６つのビームフォーミングネットワーク出力を含むことができ、各ビームフォーミングネットワーク出力は、放射導波路入力の１つに結合される。さらに、ビームフォーミングネットワークは、６つの位相調整部を含み得る。各位相調整部は、６つのカスケード出力のそれぞれの１つに結合されていてもよい。さらに、ビームフォーミングネットワークは、ビームフォーミングネットワーク入力からの電磁エネルギーを６つの位相調整部に分割するように構成されたカスケード型の一組の分配器を含み得る。カスケードは、電磁エネルギーをビームフォーミングネットワーク入力から２つの第１レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成された第１のカスケードを含み得る。カスケードはまた、電磁エネルギーを２つの第１レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれから、各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用のそれぞれの２つの第２レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成された第２レベルのカスケードを含み得る。各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路のうちの１つは、位相調整部の１つに結合され得る。カスケードはまた、電磁エネルギーを各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用のそれぞれの２つの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つから、各それぞれの第２レベルのビームフォーミング用の２つのそれぞれの第３レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成された第３レベルのカスケードをも含み得る。第３レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれは、位相調整部のそれぞれの１つに結合されていてもよい。
【０００６】
[0006]  別の態様では、本出願は、電磁エネルギーを放射する方法を説明する。この方法は、ビームフォーミングネットワーク入力によって電磁エネルギーを受け取ることを含む。この方法はまた、６つの位相調整部に結合された６つの分配された電磁エネルギー流を形成するために、受け取った電磁エネルギーをカスケード型の一組の分配器で分割することを含む。分割することは、電磁エネルギーをビームフォーミングネットワーク入力から２つの第１レベルのビームフォーミング導波路に第１レベルのカスケードによって分割することを含む。分割はまた、電波エネルギーを２つの第１レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれから、各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路に分割することを含み、各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つは、位相調整部のうちの１つに結合される。分割することはまた、電磁エネルギーを各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路のうちの１つから各それぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第３レベルのビームフォーミング導波路に第３レベルのカスケードによって分割することを含み、ここで第３レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれは位相調整部のそれぞれの１つに結合されている。この方法はさらに、６つの位相調整された電磁エネルギー流を形成するために、６つの位相調整部によって６つの電磁エネルギー流のそれぞれの位相を調整することを含む。この方法は加えて、６つの位相調整された電磁エネルギー流のそれぞれを、導波層に配置された６つの放射導波路のそれぞれの放射導波路に結合することを含む。各放射導波路は放射層に位置する少なくとも１つの放射素子に結合される。この方法はさらに、各放射導波路のために、放射調整要素によって位相調整された電磁エネルギー流の少なくとも一部を放射することを含む。
【０００７】
[0007]  さらに別の態様では、本出願は、導波層に配置されたビームフォーミングネットワークを説明する。ビームフォーミングネットワークは、ビームフォーミングネットワーク入力を含む。加えて、ビームフォーミングネットワークは、６つのビームフォーミングネットワーク出力を含み、各ビームフォーミングネットワーク出力は、１組の導波路のそれぞれの導波路入力に結合されている。ビームフォーミングネットワークは、６つの位相調整部に結合されたカスケード型の一組の分配器をさらに含み、各カスケードは、所定のテーパ形状に基づき電磁エネルギーをビームフォーミングネットワーク入力から６つの位相調整部に分配するよう構成されている。カスケードは、電磁エネルギーをビームフォーミングネットワーク入力から２つの第１レベルのビームフォーミング導波路にほぼ均等に分割するように構成された第１レベルのカスケードを含み得る。カスケードは、電磁エネルギーを２つの第１レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれから各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれの２つの第２レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成された第２レベルのカスケードをさらに含み得るが、ここで各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つが、位相調整部のうちの１つに結合されている。また、カスケードは、電磁エネルギーを各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つから各それぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第３のビームフォーミング導波路に分割するように構成された第３レベルのカスケードも含み得るが、ここで第３レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれは、位相調整部のそれぞれの１つに結合されている。加えて、各位相調整部は、各導波路に対してそれぞれの位相オフセットを提供するそれぞれの長さを有する。
【０００８】
[0008]  別の態様では、本出願は、電磁エネルギーを放射するための装置を説明する。この装置は、電磁エネルギーを受け取る手段を含む。この装置はまた、受け取った電磁エネルギーを分割して６つの分配された電磁エネルギー流を形成する手段を含む。分割するための手段は、受け取るための手段からの電磁エネルギーを２つの第１レベルのビームフォーミング導波路に分割することを含む。分割するための手段はまた、電磁エネルギーを２つの第１レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれから各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路に分割することを含み、ここで各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つは、位相調整のための手段の１つに結合されている。分割するための手段は、電磁エネルギーを各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つから各それぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれの２つの第３レベルのビームフォーミング導波路に分割することも含み、ここで第３レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれは、位相調整のための手段の１つに結合されている。この方法はさらに、６つの位相調整された電磁エネルギー流を形成するために６つの放射電磁エネルギー流のそれぞれの位相調整のための手段を含む。この方法はさらに、６つの位相調整された電磁エネルギー流のそれぞれを、導波層に配置された６つの放射導波路のそれぞれの放射導波路に結合する手段を含み、ここで各放射導波路は少なくとも放射層に位置する放射手段に結合されている。この方法はさらに、各放射導波路のために、位相調整された電磁エネルギー流の少なくとも一部を放射する手段を含む。
【０００９】
[0009]  前述の概要は例示に過ぎず、決して限定することを意図するものではない。上記の例示的な態様、実施形態、及び特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、及び特徴は、図面及び以下の詳細な説明を参照することによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】[0010]  導波路上の放射スロットの例を示す図である。
【図２】[0011]  １０の放射Ｚスロットを備えた例示的な導波路を示す図である。
【図３】[0012]  ６つの放射導波路を備えた例示的なレーダシステムを示す図である。
【図４】[0013]  ６つの放射導波路及び導波路供給システムを例示的なレーダシステムを示す図である。
【図５】[0014]  例示的な実施形態による、例示的なシステムの分波チャネルのネットワークを示す図である。
【図６】[0015]  例示的な実施形態による、図５の例示的なシステムの分波チャネルのネットワークを示す代替的な図である。
【図７】[0016]  例示的な導波路アンテナでの電磁エネルギーを放射する例示的な方法を示す図である。
【図８】[0017]  例示的な導波路装置の一部分を示す分解立体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0018]  以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照する。図面において、類似の記号は、文脈がそうでないと指示しない限り、典型的には同様の構成要素を特定する。詳細な説明、図面、及び特許請求の範囲に記載された例示的な実施形態は、限定を意味するものではない。本明細書に提示される主題の範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用されてもよく、他の変更が行われてもよい。本明細書に一般的に記載され、図示されている本開示の態様は、広範囲の異なる構成で配置、置換、組み合わせ、分離、及び設計することができ、そのすべてがここで明示的に企図されていることは容易に理解されるであろう。
【００１２】
[0019]  以下の詳細な説明は、ミリメートル電磁波シグナリングのために使用される自動車の高周波（例えば、７７ＧＨｚ）レーダアンテナなどの短壁スロット導波路アレイに給電するためのビームフォーミングネットワークの装置及び方法に関する。実際には、導波路及び導波路アンテナは、様々なやり方で製造され得る。例えば、プリント導波路送信線（ＰＷＴＬ）アンテナの場合、導電性接着薄膜を使用してＰＷＴＬアンテナの様々な層を互いに接着することができる。しかし、このようなアンテナの性能は、アンテナの放射効率及び利得が、導電性接着層の導電率、その整列及び積層の時間に大きく依存するため、最適ではない可能性がある。加えて、このような導波路の性能は、ＰＷＴＬ構成が導波路への送信損失を生じさせ得るため、最適ではない可能性がある。
【００１３】
[0020]  この理由から、はんだ付け（又は金属と金属の融着）は、銅箔／シートに接着されたアルミニウム板金層（銅めっきあり）などの金属層の間のより良好な接着性を提供し得る。他の例では、シート金属は、フォイルではなく他のシート金属に接着されてもよい。加えて、いくつかの例では、金属層が接着される前に、様々な構造がそれぞれの金属層に形成されてもよい。接着後、様々な構造物は、自律車両に使用するための導波路ユニットなどの導波路ユニットを形成し得る。
【００１４】
[0021]  一例では、最下層はポート機構（ｐｏｒｔ  ｆｅａｔｕｒｅ）を有し得る。ポート機構は、電磁エネルギー（電磁波など）が導波路ユニットに入ることを可能にし得る。ポート機構は、信号生成ユニットからの電磁エネルギーを、導波路ユニットの周りの環境（又は導波路ユニットが結合されている車両の周り）への送信のために導波路ユニットに結合させることを可能にする。加えて、ポートは、導波路ユニット内の電磁エネルギーを導波路ユニットから外に結合させることができる。例えば、導波路ユニットは、電磁エネルギーを受け取る場合、ポートから処理電子機器に電磁エネルギーを結合し得る。したがって、ポートは、導波路ユニットと、導波路ユニットを動作させることができる信号生成及び／又は処理電子機器との間のゲートウェイ（ｇａｔｅｗａｙ）として機能し得る。
【００１５】
[0022]  最下層と最上層の両方に中間層が結合され得る。中間層は、導波路層と呼ばれ得る。中間層は、その中に少なくとも１つの導波路を有し得る。導波路は、中間層の厚さに対して測定される幅を有し得る（例えば、中間層の導波路の最大幅は、中間層の厚さと等しくてもよい）。さらに、導波路の高さは、層が互いに接着される平面に平行な方向に測定され得る。加えて、いくつかの例では、導波路の幅は導波路の高さよりも大きい。導波路層の導波路は、電磁エネルギーの経路づけ（ｒｏｕｔｉｎｇ）、結合、及び分割などのいくつかの機能を実行し得る。
【００１６】
[0023]  一例では、中間層は、最下層のポートから電磁エネルギーを受け取ることができる。中間層の導波路は、電磁エネルギーを分割し、電磁エネルギーを最上層に位置する少なくとも１つの放射構造に送ることができる。別の例では、中間層は、最上層の少なくとも１つの放射構造から電磁エネルギーを受け取ることができる。中間層の導波路は、電磁エネルギーを結合し、電磁エネルギーを最下層に位置するポートに送ることができる。
【００１７】
[0024]  最上層は、少なくとも１つの放射構造を含み得る。放射構造は、中間層に接着された金属シート上にエッチングされ、切断され、又は他の方法で配置され得る。放射構造は、２つの機能のうちの少なくとも１つを実行するように構成され得る。第１に、放射構造は、導波路内を伝搬する電磁エネルギーを自由空間に放射するように構成され得る（すなわち、放射構造は、導波路内の誘導エネルギーを自由空間内を伝搬する放射無誘導エネルギーに変換する）。第２に、放射構造は、自由空間内を伝搬する電磁エネルギーを受け取り、受け取ったエネルギーを導波路内に経路づけるように構成され得る（すなわち、放射構造は、自由空間から無導波路エネルギーを導波路内を伝搬する誘導エネルギーに変換する）。
【００１８】
[0025]  いくつかの実施形態では、放射構造は、放射スロットの形態をとり得る。放射スロットは、長さ寸法を有し得る。長さ寸法は、スロットの動作の共振周波数に対応し得る。スロットの共振周波数は、導波路内の電磁エネルギーの周波数に等しいか、又は実質的に近くてよい。例えば、スロットの長さは、導波路内の電磁エネルギーの波長の約半分で共振し得る。いくつかの例では、スロットの共振長さは導波路の高さよりも大きくてもよい。スロットが導波路よりも長い場合、スロットの有効長さは、導波路内（すなわち、導波路に対して開放しているスロットの部分）のエネルギーが結合することができるスロットの長さであるので、エネルギーはスロットに正しく結合しないことがある。したがって、電磁エネルギーはスロットから放射されないことがある。しかし、いくつかの例では、スロットの全長が共振長さと等しいが、スロットは導波路の高さ内にまだ収まるように、スロットを成形することができる。これらの形状は、Ｚ、Ｓ、７、又は他の類似の形状であってもよい（例えば、形状の全長は全スロット有効長さであり、形状の曲がりはより小さい空間でより長いスロットを可能にする）。したがって、スロットは、導波路の高さよりも長いが、依然として所望の放射周波数で共振するスロットのように機能することができる。
【００１９】
[0026]  導波路ユニットの製造の一例では、各層上に配置された構造物は、層が互いに接着される前に、各層上に配置、切断、エッチング又はミリングされ得る。したがって、各素子が機械加工されると、素子の位置は各層上にかなり正確に配置され得る。最下層が中間層に接着されていると、ポートは導波部の直下に配置され得る。したがって、ポート全体が中間層の導波路に対して開放されていてもよい。加えて、最上層の放射素子は、放射素子全体が導波路セクションの真上に配置され得るように位置決めされ得る。したがって、放射素子の全体が中間層の導波路に対して開放されていてもよい。
【００２０】
[0027]  図１〜４は、短壁導波路放射用の折畳式放射スロットのための例示的な装置が実施され得る例示的な導波路及びレーダシステムを示す。
【００２１】
[0028]  ここで図面を参照すると、図１は、導波路ユニット１００の導波路１０２上の放射スロット（１０４、１０６ａ、１０６ｂ）の一例を示している。導波路ユニット１００は、放射スロット（１０４、１０６ａ、１０６ｂ）の導波路１０２上の１つの可能な構成を示すことが理解されよう。
【００２２】
[0029]  また、このようなアンテナの所与の用途が、放射スロット（１０４、１０６ａ、１０６ｂ）及び導波路１０２の両方の適切な寸法及びサイズを決定し得ることも理解されよう。例えば、上述のように、いくつかの例示的なレーダシステムは、３．９ミリメートル電磁波長に相当する７７ＧＨｚの電磁波周波数で動作するように構成され得る。この周波数では、方法１００によって製造された装置のチャネル、ポート等は、７７ＧＨｚの周波数に適した所定の寸法とすることができる。他のアンテナ及びアンテナの応用例も可能である。
【００２３】
[0030]  導波路ユニット１００の導波路１０２は、高さがＨ、幅がＷである。図１に示されているように、導波路の高さはＹ方向に延び、幅はＺ方向に延びている。導波路の高さと幅は両方とも導波路１０２の動作の周波数に基づき選ばれ得る。例えば、導波路１０２を７７ＧＨｚで動作させる場合、導波路１０２は高さＨ及び幅Ｗで構成され、７７ＧＨｚ波の伝搬を可能にし得る。電磁波は導波路を通ってＸ方向に伝搬し得る。いくつかの例では、導波路は、ＷＲ−１２又はＷＲ−１０などの標準サイズを有し得る。ＷＲ−１２導波路は、６０ＧＨｚ（５ｍｍ波長）と９０ＧＨｚ（３．３３ｍｍ波長）との間の電磁波の伝搬を支援し得る。加えて、ＷＲ−１２導波路は、約３．１ｍｍ×１．５５ｍｍの内部寸法を有し得る。ＷＲ−１０導波路は、７５ＧＨｚ（４ｍｍ波長）と１１０ＧＨｚ（２．７２７ｍｍ波長）との間の電磁波の伝搬を支援し得る。加えて、ＷＲ−１２導波路は、約２．５４ｍｍ×１．２７ｍｍの内部寸法を有し得る。例として、ＷＲ−１２及びＷＲ−１０導波路の寸法を示す。他の寸法も可能である。
【００２４】
[0031]  導波路１０２は、導波路を通って伝搬する電磁エネルギーを放射するようにさらに構成され得る。放射スロット（１０４、１０６ａ、１０６ｂ）は、図１に示されているように、導波路１０２の表面上に配置され得る。加えて、図１に示されているように、放射スロット（１０４、１０６ａ、１０６ｂ）は、高さＨの寸法を有する導波路１０２の側面に主に配置され得る。さらに、放射スロット（１０４、１０６ａ、１０６ｂ）は、電磁エネルギーをＺ方向に放射するように構成され得る。
【００２５】
[0032]  線形スロット１０４は、伝統的な導波路放射スロットであってもよい。線形スロット１０４は、スロットの長寸法と同じ方向に偏波を有し得る。Ｙ方向に測定された線形スロット１０４の長寸法は、導波路を通って伝搬する電磁エネルギーの波長の約半分であり得る。７７Ｇｈｚでは、線形スロット１０４の長寸法は、線形スロットを共振させるために約１．９５ｍｍであり得る。図１に示されているように、線形スロット１０４は、導波路１０２の高さＨよりも長い長寸法を有し得る。したがって、線形スロット１０４は、高さＨ寸法を有する導波路のちょうど側面に嵌合するには長すぎる可能性がある。線形スロット１０４は、導波路１０２の最上部及び最下部に続くことができる。加えて、線形スロット１０４の回転は、導波路の向きに関して調整され得る。線形スロット１０４を回転させることによって、線形スロット１０４のインピーダンス、及び放射の偏光及び強度が調整され得る。
【００２６】
[0033]  加えて、線形スロット１０４は、Ｘ方向に測定され得る幅寸法を有する。一般的に、線形スロット１０４の帯域幅を調整するために、導波路の幅を変えることができる。多くの実施形態では、線形スロット１０４の幅は、導波路を通って伝搬する電磁エネルギーの波長の約１０％である。７７Ｇｈｚでは、線形スロット１０４の幅は、約０．３９ｍｍであり得る。しかし、線形スロット１０４の幅は、様々な実施形態において、より広く又は狭くし得る。
【００２７】
[0034]  しかし、いくつかの状況では、導波路１０２が、高さＨの寸法を有する導波路の側面以外の任意の側面上にスロットを有することは、実用的ではあり得ない。例えば、いくつかの製造プロセスは、層状の導波路構造を作り出し得る。これらの層は、導波路の片側のみが自由空間に曝露されるようにすることができる。層が形成されるとき、それぞれの導波路の最上部及び最下部は自由空間に曝露されないことがある。したがって、導波路の最上部及び最下部に延びる放射スロットは、自由空間に完全に曝露されず、したがって、導波路のいくつかの構成では正しく機能しないであろう。したがって、いくつかの実施形態では、折畳式スロット１０６ａ及び１０６ｂを使用して、導波路の内部から電磁エネルギーを放射することができる。
【００２８】
[0035]  導波路は、電磁エネルギーを放射するために、折畳式スロット１０６ａ及び１０６ｂなどの様々な寸法のスロットを含み得る。例えば、半波長サイズのスロットが導波路の側面に嵌合できない状況において、折畳式スロット１０６ａ及び１０６ｂが導波路に使用され得る。折畳式スロット１０６ａ及び１０６ｂはそれぞれ、関連する長さ及び幅を有し得る。折畳式スロットの湾曲部又は屈曲部を介して測定されるように、折畳式スロット１０６ａ及び１０６ｂの全長は、波中の電磁エネルギーの波長の約半分に等しくてもよい。したがって、同じ動作周波数では、折畳式スロット１０６ａ及び１０６ｂは、線形スロット１０４とほぼ同じ全長を有し得る。図１に示されているように、折畳式スロット１０６ａ及び１０６ｂは、それぞれ文字のＺのような形状である、Ｚスロットである。様々な実施形態において、他の形状も同様に使用され得る。例えば、Ｓスロットと７スロットの両方も使用され得る（ここでスロットはそれに因んだ文字又は番号のような形状になる）。
【００２９】
[0036]  折畳式スロット１０６ａ及び１０６ｂはそれぞれ、回転を有し得る。上記と同様に、折畳式スロット１０６ａ及び１０６ｂの回転は、導波路の向きに関して調整され得る。折畳式スロット１０６ａ及び１０６ｂを回転させることによって、折畳式スロット１０６ａ及び１０６ｂのインピーダンス及び放射の偏光が調整され得る。放射強度はまた、低めのサイドローブレベル（ＳＬＬ）に整列させるための振幅テーパに使用できるような回転によって変化させることができる。ＳＬＬについてはアレイ構造に関してさらに説明する。
【００３０】
[0037]  図２は、導波路ユニット２００内に１０の放射Ｚスロット（２０４ａ〜２０４ｊ）を有する例示的な導波路２０２を示す。電磁エネルギーが導波路２０２を伝搬するにつれて、電磁エネルギーの一部は、導波路２０２上の放射Ｚスロット（２０４ａ〜２０４ｊ）の１つ以上に結合し得る。したがって、導波路２０２上の放射Ｚスロット（２０４ａ〜２０４ｊ）のそれぞれは（Ｚ方向の）電磁信号を放射するように構成され得る。場合によっては、放射Ｚスロット（２０４ａ〜２０４ｊ）のそれぞれは、関連するインピーダンスを有し得る。各それぞれの放射Ｚスロット（２０４ａ〜２０４ｊ）のインピーダンスは、それぞれのスロットの寸法とそれぞれのスロットの回転の両方の関数であり得る。各それぞれスロットのインピーダンスは、それぞれの放射Ｚスロットの結合係数を決定し得る。結合係数は、各それぞれのＺスロットによって放射される導波路２０２を伝搬する電磁エネルギーの割合を決定する。
【００３１】
[0038]  いくつかの実施形態では、放射Ｚスロット（２０４ａ〜２０４ｊ）は、テーパ形状に基づき回転するように構成され得る。テーパ形状は、各放射Ｚスロット（２０４ａ〜２０４ｊ）に対する所与の結合係数を指定し得る。加えて、テーパ形状は、所望のビーム幅でビームを放射するように選択され得る。例えば、図２に示された一実施形態では、テーパ形状を得るために、放射Ｚスロット（２０４ａ〜２０４ｊ）がそれぞれ関連する回転を有し得る。各放射Ｚスロット（２０４ａ〜２０４ｊ）の回転は、各スロットのインピーダンスを異なるようにし、したがって各放射Ｚスロット（２０４ａ〜２０４ｊ）の結合係数をテーパ形状に対応させる。導波路２０２の放射Ｚスロット２０４ａ〜２０４ｊのテーパ形状、ならびに他の導波路の他の放射Ｚスロットのテーパ形状は、そのような導波路のグループを含むアンテナアレイのビーム幅を制御し得る。アレイが電磁エネルギーを放射するとき、エネルギーは、主ビーム及びサイドローブに一般に放射される。典型的には、サイドローブはアレイからの望ましくない副作用である。したがって、テーパ形状は、アレイからＳＬＬ（すなわち、サイドローブに放射されるエネルギーの量）を最小限に抑え又は低減するように選択され得る。
【００３２】
[0039]  図３は、６つの放射導波路３０４ａ〜３０４ｆを有する例示的なレーダシステム３００を示す。６つの放射導波路３０４ａ〜３０４ｆのそれぞれは、放射Ｚスロット３０６ａ〜３０６ｆを有し得る。６つの放射導波路３０４ａ〜３０４ｆのそれぞれは、図２に関して説明した導波路２０２と同様であり得る。いくつかの実施形態では、一群の導波路は、それぞれ放射スロットを含み、アンテナアレイとしても知られているかもしれない。６つの放射導波路３０４ａ〜３０４ｆのアンテナアレイの構成は、レーダシステム３００の所望の放射パターンと製造プロセスの両方に基づき得る。レーダシステム３００の放射パターンの構成要素の２つは、ビーム幅もビーム角も含む。例えば、図２で説明したのと同様に、放射導波路３０４ａ〜３０４ｆのそれぞれの放射Ｚスロット３０６ａ〜３０６ｆのテーパ形状が、アンテナアレイのビーム幅を制御し得る。レーダシステム３００のビーム幅は、その全体にわたって多数のレーダシステムの大半の放射エネルギーが向けられているアンテナ面（例えば、Ｘ〜Ｙ面）に対する角度に対応し得る。
【００３３】
[0040]  図４は、６つの放射導波路４０４ａ〜４０４ｆ及び導波路給電システム４０２を有する例示的なレーダシステム４００を示す。６つの放射導波路４０４ａ〜４０４ｆは、図３の６つの放射導波路３０４ａ〜３０４ｆと同様であり得る。いくつかの実施形態では、導波路給電システム４０２は、入力ポート４１０で電磁信号を受け取り、６つの放射導波路４０４ａ〜４０４ｆ間で電磁信号を分配するように構成され得る。このように、放射導波路４０４ａ〜４０４ｆのそれぞれの各放射Ｚスロット４０６ａ〜４０６ｆが放射する信号は、導波路給電システムを通ってＸ方向に伝搬し得る。様々な実施形態において、導波路給電システム４０２は、図４に示されているものと異なる形状又は構成を有し得る。導波路給電システム４０２の形状及び構成に基づき、放射信号の様々なパラメータが調整され得る。例えば、放射ビームの方向とビーム幅の両方は、導波路給電システム４０２の形状及び構成に基づき調整され得る。
【００３４】
[0041]  図４に示したように、導波路システム４００は、導波路入力４１０に入る電力を６つの放射導波路４０４ａ〜４０４ｆに分配し得る。１つの入力からの電力を６つの出力に分配するために、導波路システムは３つのレベルのカスケードシステムを使用し得る。第１レベルのカスケード（平面４０８ａと４０８ｂの間）は、導波路入力４１０からの電磁エネルギーを２つの第１レベルのビームフォーミング導波路４１２ａと４１２ｂに分割するように構成され得る。導波路システム４００は、２つの第１レベルのビームフォーミング導波路４１２ａ及び４１２ｂのそれぞれからの電磁エネルギーを、各それぞれの第１レベルのビームフォーミング用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路４１４ａ〜４１４ｃに分割するように構成され得る第２レベルのカスケード（平面４０８ｂと４０８ｃとの間に）を有し得るが、ここで各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路４１４ｂ及び４１４ｃの１つが、（図６に示した）位相調整部の１つに結合されている。導波路システム４００はまた、各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用のそれぞれの２つの第２レベルのビームフォーミング導波路４１４ａ及び４１４ｄの１つからの電磁エネルギーを、各それぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路用に２つのそれぞれの第３レベルのビームフォーミング導波路４１６ａ〜４１６ｄに分割するように構成された第３レベルのカスケード（平面４０８ｃと４０８ｄとの間に）有し得るが、ここで第３レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれは（図６に示した）位相調整部の１つに結合されている。いくつかの例では、図６に示した位相調整部は、平面４０８ｄに配置され得る。
【００３５】
[0042]  図５は、例示的な実施形態による、例示的な導波路の分波チャネル５００のネットワークを示す。また図６は、例示的な実施形態による、分波チャネルのネットワークの代替的な図を示す。
【００３６】
[0043]  いくつかの実施形態では、分波チャネル５００のネットワーク（例えば、上記のビームフォーミングネットワーク）は、図５に示したように、電力分配器のツリーの形をとることができる。図５の上半分の各電力分配器（ＰＤ１〜ＰＤ５）は、図５の下半分に示した例示的なＰＤ１と同様に構成され得る。エネルギーは、入力導波路チャネルを通って入ることができ、電力分配器５０２などの各電力分配器でエネルギーの小さい部分に分配（すなわち、分割）され、それぞれの量のエネルギーが放波チャネル（図示されているように、エネルギーＡ〜Ｆ）のそれぞれに供給されるように、その後の電力分配器を介して複数回、分配され得る。所定の電力分配器で分配されるエネルギーの量は、電力分配比（すなわち、どれほど多くのエネルギーが一方のチャネル５０４に入り、それに対してどれほど多くのエネルギーが他方のチャネル５０６に分配後に入るか）によって制御され得る。電力分配器の形状を変化させることにより、電力分配比が制御され得る。例えば、長さ、幅、分離距離、及び（ＰＤ１として示した）電力分配器の他のパラメータは、所望の電力分配比を達成するように調整され得る。
【００３７】
[0044]  さらに、各電力分配器及び関連した電力分配比は、放波チャネルで所望の電力テーパを達成するために計算され／設計され得る。このような場合には、アンテナは、アンテナの遠視野放射パターンのサイドローブを低くし得るように、テイラーウィンドウ（例えば、放射波紋がエッジで落ちる）又は他のウィンドウで設計され得る。一例として、電力分配器の電力分配比は、エネルギー部分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦが、それぞれエネルギーの約３．２％、１５．１％、３１．７％、１５．１％、３．２％であるように設定され得る。他の例示的な電力分配も可能である。
【００３８】
[0045]  例示の範囲内で、２つのチャネル５０４、５０６間でエネルギーを分配するための技術は、図５の下部で示したものなどのチャネルの構造（すなわち「４ポートブランチラインカプラ」）を使用することであり得る。一例では、このような技術及び構造設計は、図５に示した（また図６の６０８として示した）ように、チャネルの末端でターミネータ５０８を含み得るが、ここで無線周波吸収材料の小さなくさびが配置され、チャネルを通って、そのターミネータ５０８に逆戻りするエネルギーを吸収し得る。別の例では、導波路構造は、整合負荷とのハイブリッドカプラを特徴とし得る。整合負荷は導波路でいくらかの電磁エネルギーを吸収し得る。
【００３９】
[0046]  さらなる例では、導波路構造は、電磁エネルギーを吸収しないリアクタンス素子を含む電力分配部を特徴とし得る。むしろ導波管は、リアクタンス素子を含むことができ、最小の電力損失で電磁エネルギーを分配できるようにすることができる。例えば、図４に示したものと同様の導波路は、リアクタンス素子で構成され得る。リアクタンス性成分の異なる変化により、吸収された電磁エネルギーのかなりの量を有することなく電力を分配することが可能であり得る。したがって、いくつかの例では、エネルギー吸収成分ではなくリアクタンス性成分が使用され得るので、導波路構造は、エネルギー効率がより大きい。
【００４０】
[0047]  図６は、例示的な実施形態による、図５の分波チャネルのネットワークの代替的な図を示す。図６の導波路６００は、図５に関連して説明した様々な要素の例示的な描写を示す。例えば、導波路６００は、電力分配器の電力分配比に基づき、単一の入力及び出力の６つの位相調整された電磁エネルギー流を受け取るように構成されている。６つの位相調整された電磁エネルギー流は、図６のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、及びＦであり得る。加えて、図６は、６つの異なる電力分配器を示し、そのうちの１つは６０２で表示されている。図６の電力分配器は、図５のＰＤ１〜ＰＤ５と同様に編成されている。さらに、図６は、チャネルの末端にターミネータを備えている。図６のターミネータ６０８は、図５のターミネータ５０８と同様であり得る。加えて、ターミネータ６０８と同様のターミネータが６つの導波路チャネルのそれぞれの末端に配置され得る。いくつかのさらなる例では、ターミネータ６０８と同様のターミネータも、他位置を有し得る。ターミネータ（又は負荷）は、それぞれの導波路に結合されたポートの外側に配置され得る。他の例では、ポートは、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、及びＦであり得る、電磁エネルギー流より下にさらに配置され得る。ターミネータ６０８と同様のターミネータ（又は負荷）の他の可能な位置も本導波路とともに使用され得る。
【００４１】
[0048]  前述のように、放射ビームの方向とビーム幅は両方とも導波路給電システムの形状及び構成に基づき調整され得る。図５に関して説明したように、電力テーパは、導波路システムに結合された放射素子によって放射されるビームのパラメータを決定し得る。送信されるビームの角度は、図６の６つの位相調整された電磁エネルギー流Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、及びＦにわたって位相を変化させることによって制御され得る。図６は、平面６０４と平面６０６によって画定された位相調整部の特徴も示す。図６に示したように、平面６０４と平面６０６は、説明のために例として示されている。
【００４２】
[0049]  一例では、６つのそれぞれの導波路のそれぞれについて、平面６０４と平面６０６との距離により、それぞれの導波路に対する位相オフセットが決定される。一例では、平面６０４は、図４の平面４０８ｄに対応し得る。したがって、平面６０４と平面６０６が平行である場合は、各導波路は同じ位相オフセットを有し得る。いくつかの例では、各導波路が同じオフセットを有すると、導波路システムに結合された放射素子は、放射ビームをブロードサイド方向に送信し得る。他の例では、平面６０４と平面６０６は平行でなくてもよい。したがって、平面６０４と平面６０６との間の角度を変化させることによって、放射素子の送信されたビームの角度が調整され得る。
【００４３】
[0050]  さらに、位相調整は集中型、又は準集中型の位相反転部でも実行され得る。集中型、又は準集中型の位相反転部は、測定された導波路の長さを用いることによって１８０度の位相反転を与えることができる。集中型、又は準集中型の位相反転部も首尾一貫したやり方で位相調整を有効にし、導波路デバイスのより簡単な製造を可能にするとともに、導波路が特異的な形状因子で設計可能である。
【００４４】
[0051]  図７は、短壁スロット導波路アレイを給電するためのビームフォーミングネットワークの例示的な方法である。ブロック７００〜７０８は順番に示されているが、これらのブロックは、並列に、及び／又は本明細書に記載されたものとは異なる順序で実行されてもよい。また、様々なブロックがより少ないブロックに結合され、追加のブロックに分配され、及び／又は所望の実施に基づき除去され得る。
【００４５】
[0052]  いくつかの実施形態では、導波路アンテナのいくつかの形状及び寸法は、製造するにはきわめて便利であるが、他の形状、寸法、及び既知又はまだ既知ではないそれと関連した方法が、同等に、又はより便利に実施され得る。本明細書に記載されたもの以外の形状及び寸法を含む、アンテナに形成された導波路チャネルの部分などの製造された導波路アンテナの部分の様々な形状及び寸法も可能である。後続及び／又は中間ブロックも他の実施形態では包含され得る。
【００４６】
[0053]  さらに、図７の方法の態様は、図１〜４及び図８を参照して説明されるが、図８は例示的な導波路装置８００の一部分を示す分解立体図である。
【００４７】
[0054]  ブロック７００では、この方法は、導波路層の導波路を介して電磁エネルギーを伝搬することを含む。加えて、ブロック７００は、ビームフォーミングネットワーク入力によって電磁エネルギーを受け取ることも含み得る。一例では、ビームフォーミングネットワーク入力によって電磁エネルギーを受け取ることは、最下層のポートを介して実行され、電磁エネルギーをポートから導波路内へ結合し得る。
【００４８】
[0055]  例示的な導波路層８０２が、導波路層に形成された導波路８０４の一部と一緒に図８に示されている。図８は、例示的な導波路装置８００の断面図を示す（すなわち、図８は、例示的な導波路装置８００の縦断面を正面から見たかのような図である）。実施例内では、導波路層内に形成された１つ以上の導波路チャネルは、電磁波が導波路アンテナに入った後、電磁波（例えば、ミリメートル電磁波）を上記のＺスロットなどの様々な放射スロットに誘導するように構成された導波路チャネルをルーティングし得る。導波路層内に形成されたこれら及び／又は他の導波路チャネルは、図１の導波路１０２に関して上述した寸法などの、様々な形状及び寸法を有し得る。一例として、導波路チャネルの１つ以上の部分は、第１の金属層８０２が厚さ約２．５４ｍｍである上記の内部寸法に応じて、約２．５４ｍｍ×約１．２７ｍｍであり得る。
【００４９】
[0056]  さらに、最下層８１４は、その後、１つ以上の導波路チャネル８０４を通って伝搬され、放射素子８２０から放射され得る、導波路装置８００内で電磁波を受け取るように構成された入力ポート８２２を含み得る。入力ポート８２２は放射素子８２０の真下にあるように示されているが、いくつかの実施形態では、入力ポート８２２は、放射素子８２０に対して最下層８１４のどこにでも配置され、放射素子の真下には配置され得ないことが理解されよう。加えて、いくつかの実施形態では、入力ポート８２２は、実際に出力ポートとして機能し、電磁エネルギーが導波路８０４を出ることを可能にし得る。
【００５０】
[0057]  図７に戻って参照すると、ブロック７０２での方法は、カスケード型の一組の分配器で受け取った電磁エネルギーを分割して６つの電磁エネルギー流を形成することを含む。分割することは、３つのレベルのカスケード型の一組の分配器で実行され得る。第１レベルは、電磁エネルギーをビームフォーミングネットワーク入力から２つの第１レベルのビームフォーミング導波路（図４の導波路４１２ａ及び４１２ｂなどの）に分割するように構成され得る。第２レベルのカスケードは、電磁エネルギーを２つの第１レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれから、各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路（図４の導波路４１４ａ〜４１４ｄ）に分割するように構成され得るが、ここで各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路（図４の導波路４１４ｂ及び４１４ｃ）の１つは、位相調整部の１つに結合されている。第３レベルのカスケードは、電磁エネルギーを各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路（図４の導波路４１４ａ及び４１４ｄ）の１つから、各それぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路用の２つのそれぞれの第３レベルのビームフォーミング導波路（図４の４１６ａ〜４１６ｄ）に分割するように構成され得るが、ここで第３レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれは、位相調整部のそれぞれの１つに結合されている。
【００５１】
[0058]  ブロック７０４での方法は、６つの位相調整部によって６つの電磁エネルギー流のそれぞれの位相を調整し、６つの位相調整された電磁エネルギー流を形成することを含む。図６に示したように、各電磁エネルギー流の位相は、それぞれの導波路の位相調整部の長さに基づき調整され得る。導波路を長くすることによって、電磁波は導波路にさらに伝搬し、位相オフセットを提供する。逆に、導波路を短くすることによって、電磁波が導波路の短い距離を伝搬し、位相オフセットを提供する。したがって、各導波路は、位相オフセットを提供するために、位相調整部における関連した延長又は短縮を有し得る。導波路のセットにわたって位相オフセットは、導波路と関連したアンテナによって送信されたビームの送信角度を調整し得る。
【００５２】
[0059]  ブロック７０６では、この方法は、６つの位相調整された電磁エネルギー流のそれぞれを導波路層に配置された６つの放射導波路のそれぞれの放射導波路に結合することを含み、各放射導波路は、放射層に配置された少なくとも１つの放射素子に結合されている。図４に示したように、放射導波路４０４ａ〜４０４ｆのそれぞれは、少なくとも１つの放射素子４０６ａ〜４０６ｆを含み得る。導波路（図６のＡ〜Ｆ）の位相調整部からの出力は、放射導波路４０４ａ〜４０４ｆに結合され得る。したがって、各放射導波路は、（ｉ）位相に対して調整されるとともに（ｉｉ）入力テーパ係数を有した電磁エネルギーを受け取ることができる。
【００５３】
[0060]  ブロック７０８では、この方法は、各放射導波路のために、放射素子によって位相調整された電磁エネルギー流の少なくとも一部分を放射することを含む。一例として、図８に示されているように、最上層８１２は、少なくとも１つの放射構造８２０を含み得る。放射構造８２０は、中間層８０２に接着された金属シート上にエッチングされ、切断され、又は他の方法で配置され得る。放射構造８２０は、自由空間に出て導波路８０４の内部から接続された電磁エネルギーを放射するように構成され得る（すなわち、放射構造は、導波路８０４内の誘導エネルギーを自由空間に伝搬する無誘導エネルギーに変換する）。
【００５４】
[0061]  いくつかの実施形態では、１つ以上の導波路チャネルの少なくとも一部が、放射層及び最下部金属層の少なくとも１つ内に形成され得る。例えば、１つ以上の導波路チャネルの第１の部分が放射金属層内に形成され得るが、１つ以上の導波路チャネルの第２の部分及び第３の部分は、それぞれ、導波路層及び最下部金属層内に形成され、ここで第２の部分及び第３の部分は同一であってもなくてもよい。このような実施形態では、放射層、導波路層、及び最下層が結合されている場合、これらの層は、第２の及び／又は第３の層の１つ以上の導波路チャネルの部分が第１の金属層の１つ以上の導波路チャネルの第１の部分と整列するように結合され、したがって、電磁波（例えば、ミリメートル電磁波）を伝搬するように構成され得る１つ以上の導波路チャネルを導波路アンテナに形成し得る。この例では、導波路の一部も放射層及び／又は最下層に配置され得るように、導波路の幅は導波路層の幅よりも広くてもよい。
【００５５】
[0062]  他の実施形態では、１つ以上の導波路チャネルは、導波路金属層内に完全に形成され得る。このような他の実施形態では、放射及び最下部金属層は、電磁波の放射を促進するように構成され得る他の要素を含み得る。例えば、図８に示されているように、放射金属層は、ミリメートル電磁波などの電磁波を導波路装置８００から放射するように構成されたスロットを含む放射素子などの、放射素子８２０を含み得る。このスロットは、１つ以上の導波路チャネルの寸法に対して回転配向を有し得る。例えば、スロットは、Ｚスロット又は別のタイプのスロットであり得る。
【００５６】
[0063]  上記のものを含むがこれらに限定されない様々なプロセスは、放射、導波路、最下部、及び／又は追加の層と関係し得ることが理解されよう。また、本明細書に記載の構成は一例の目的のためであることが理解されよう。したがって、当業者は、他の構成及び他の要素（例えば、機械、装置、インターフェース、操作、順序、及び操作のグループ、等）を代わりに使用できることを理解するであろうし、いくつかの要素は、所望の結果に応じて完全に省略され得る。さらに、記載されている要素の多くは、任意の適切な組み合わせ及び場所で、個別の又は分散した構成要素として、又は他の構成要素と連携して実施することができる機能エンティティである。
【００５７】
[0064]  様々な態様及び実施形態が本明細書に開示されているが、他の態様及び実施形態が当業者には明らかであろう。本明細書で開示された様々な態様及び実施形態は例示目的のためであり、限定することは意図されず、範囲は以下の特許請求の範囲によって示されている。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年11月27日(2018.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダシステムであって、
導波路層に配置された一組の放射導波路であって、各放射導波路が放射導波路入力を有し、かつそれぞれ他の放射導波路のそれと等しい高さ及び幅を有し、前記一組の放射導波路は、前記一組の放射導波路の少なくとも１つの放射導波路の幅の中心及び前記一組の放射導波路の前記少なくとも１つの放射導波路の長さによって画定された平面上に整列し、かつ各放射導波路は放射層に配置された少なくとも１つの放射素子に結合されている、一組の放射導波路と、
前記導波路層に配置されたビームフォーミングネットワークと、を含み、前記ビームフォーミングネットワークは、
ビームフォーミングネットワーク入力と、
一組のビームフォーミングネットワーク出力であって、各ビームフォーミングネット出力は前記放射導波路入力の１つに結合されている、一組のビームフォーミングネットワーク出力と、
前記ビームフォーミングネットワーク入力からの電磁エネルギーを分割するように構成されたカスケード型の一組の分配器と、を含み、前記カスケード型の一組の分配器は、
前記電磁エネルギーを前記ビームフォーミングネットワーク入力から複数の第１レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成された第１レベルの前記カスケード型の一組の分配器と、
前記電磁エネルギーを複数の第１レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれから各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の複数のそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成された第２レベルの前記カスケード型の一組の分配器であって、各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の前記複数のそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つは、前記ビームフォーミングネットワーク出力の１つに結合されている、第２レベルの前記カスケード型の一組の分配器と、
前記電磁エネルギーを各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の前記複数のそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つから、各それぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路用の複数のそれぞれの第３レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成された第３レベルの前記カスケード型の一組の分配器であって、それぞれの第３レベルのビームフォーミング導波路は、前記ビームフォーミングネットワーク出力のそれぞれの１つに結合されている、第３レベルの前記カスケード型の一組の分配器と、を含む、レーダシステム。
【請求項２】
前記第１レベルの前記カスケード型の一組の分配器は、少なくとも２つの第１レベルのビームフォーミング導波路間に電力を均等に分配するように構成されている、請求項１に記載のレーダシステム。
【請求項３】
前記一組の放射導波路の各放射導波路は、所定の振幅テーパ率を有し、前記ビームフォーミングネットワークは、前記それぞれの放射導波路の前記所定の振幅テーパ率に比例した振幅を有する電磁信号を前記それぞれの放射導波路の前記放射導波路入力に提供するように構成されている、請求項１に記載のレーダシステム。
【請求項４】
前記カスケード型の一組の分配器は、リアクタンス素子を含む、請求項１に記載のレーダシステム。
【請求項５】
前記カスケード型の一組の分配器は、それぞれが整合負荷を有する混成物を含む、請求項１に記載のレーダシステム。
【請求項６】
各ビームフォーミング導波路は、各放射導波路の前記幅と等しい幅を有する、請求項１に記載のレーダシステム。
【請求項７】
前記一組の放射導波路の各放射導波路は、対応する位相調整部の長さによって画定された所定の位相シフトを有する、請求項１に記載のレーダシステム。
【請求項８】
各放射素子は、
それぞれの傾斜又は湾曲経路によって画定されたそれぞれのスロットを含み、かつ
前記それぞれの放射導波路の前記高さよりも大きい有効長さを有し、前記有効長さは、前記それぞれのスロットの前記それぞれの傾斜又は湾曲経路に沿って測定される、請求項１に記載のレーダシステム。
【請求項９】
前記少なくとも１つの放射素子は、約７７ギガヘルツ（ＧＨｚ）で動作し、ミリメートル（ｍｍ）電磁波を伝搬するように構成されている、請求項１に記載のレーダシステム。
【請求項１０】
電磁エネルギーを放射する方法であって、
ビームフォーミングネットワーク入力によって電磁エネルギーを受け取ることと、
前記受け取った電磁エネルギーを、一組の結合された電磁エネルギー流を形成するカスケード型の一組の分配器で一組の放射導波路に分割することであって、前記分割することは、
前記電磁エネルギーを前記ビームフォーミングネットワーク入力から複数の第１レベルのビームフォーミング導波路に第１レベルの前記カスケード型の一組の分配器によって分割することと、
前記電磁エネルギーを、複数の第１レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれから各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の複数のそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路に第２レベルの前記カスケード型の一組の分配器によって分割することであって、各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の複数のそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つが、前記一組の放射導波路のそれぞれの１つに結合されている、分割することと、
前記電磁エネルギーを、各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の複数のそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の１つから、各それぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路用の複数のそれぞれの第３レベルのビームフォーミング導波路に第３レベルの前記カスケード型の一組の分配器によって分割することであって、それぞれの第３レベルのビームフォーミング導波路は、前記一組の放射導波路のそれぞれの１つに結合されている、分割することと、を含み、
前記カスケード型の一組の分配器の各それぞれの出力を、導波路層に配置された前記一組の放射導波路のそれぞれの放射導波路内へ結合することであって、各放射導波路は放射層に配置された少なくとも１つの放射素子に結合されている、結合することと、
各放射導波路のために、前記それぞれの電磁エネルギー流の少なくとも一部分を放射素子によって放射することと、を含む方法。
【請求項１１】
前記第１レベルのビームフォーミング導波路間に前記第１レベルの前記カスケード型の一組の分配器によって電力を均等に分配することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記一組の放射導波路の各放射導波路は、所定の振幅テーパ率を有し、前記それぞれの放射導波路の前記所定の振幅テーパ率に比例した振幅を有する電磁信号を前記それぞれの放射導波路の放射導波路入力に提供することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記カスケード型の一組の分配器はリアクタンス素子を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記カスケード型の一組の分配器はそれぞれ整合負荷を有する混成物を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
各ビームフォーミング導波路は、各放射導波路の幅と等しい幅を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記一組の放射導波路の各放射導波路は、対応する位相調整部の長さによって画定された所定の位相シフトを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
各放射素子は、
それぞれの傾斜又は湾曲経路によって画定されたそれぞれのスロットを含み、かつ前記それぞれの放射導波路の高さよりも大きい有効長さを有し、前記有効長さは、前記それぞれのスロットの前記それぞれの傾斜又は湾曲経路に沿って測定される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記電磁エネルギーは、約７７ギガヘルツ（ＧＨｚ）の周波数を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
導波路層に配置されたビームフォーミングネットワークであって、
ビームフォーミングネットワーク入力と、
一組のビームフォーミングネットワーク出力であって、各ビームフォーミングネットワーク出力は、一組の導波路のそれぞれの導波路入力に結合されている、一組のビームフォーミングネットワーク出力と、
電磁エネルギーを前記ビームフォーミングネットワーク入力から前記ビームフォーミングネットワーク出力に所定のテーパ形状に基づき供給するように構成されているカスケード型の一組の分配器と、を含み、前記カスケード型の一組の分配器は、
前記電磁エネルギーを前記ビームフォーミングネットワーク入力から複数の第１レベルのビームフォーミング導波路にほぼ均等に分割するように構成された第１レベルの前記カスケード型の一組の分配器と、
前記電磁エネルギーを複数の第１レベルのビームフォーミング導波路のそれぞれから各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の複数のそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成された第２レベルの前記カスケード型の一組の分配器であって、各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の前記複数のそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の少なくとも１つは、前記ビームフォーミングネットワーク出力の１つに結合されている、第２レベルの前記カスケード型の一組の分配器と、
前記電磁エネルギーを各それぞれの第１レベルのビームフォーミング導波路用の前記複数のそれぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路の少なくとも１つから、各それぞれの第２レベルのビームフォーミング導波路用の複数のそれぞれの第３レベルのビームフォーミング導波路に分割するように構成された第３レベルの前記カスケード型の一組の分配器であって、それぞれの第３レベルのビームフォーミング導波路は、前記ビームフォーミングネットワーク出力のそれぞれの１つに結合されている、第３レベルの前記カスケード型の一組の分配器と、を含む、ビームフォーミングネットワーク。
【請求項２０】
前記ビームフォーミングネットワークは、約７７ギガヘルツ（ＧＨｚ）で動作するように構成されている、請求項１９に記載のビームフォーミングネットワーク。
【外国語明細書】
2019054538000001.pdf