(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の放射素子と、
第１の誘電体板と、
第１の導電体と、
第２の誘電体板と、
第２の導電体と
を含み、
上記複数の放射素子は、上記第１の誘電体板の一方の面上に配置されており、
上記第２の導電体は、上記第２の誘電体板の一方の面上に配置されており、
上記第１の導電体は、上記第１の誘電体板の他方の面上かつ上記第２の誘電体板の他方の面上に配置されており、
上記第２の誘電体板には、上記複数の放射素子のそれぞれに対応する各位置に、上記第２の誘電体板を貫通するとともに上記第１の導電体と上記第２の導電体とを電気的に接続する一群の導体ポスト（以下、導体ポストセットと呼称する）が配列されており、
各上記導体ポストセットと、上記第１の導電体と、上記第２の導電体と、で囲まれた上記第２の誘電体板の各部分が導波路として機能し、
各上記導波路に対応する上記第１の導電体の各部位に、少なくとも一つのスロットが形成されており、
各上記導波路は、対応する上記少なくとも一つのスロットを介して、上記複数の放射素子のうち対応する放射素子に電磁結合し、
各上記導波路に、送信機と受信機の少なくともいずれかが電気的に接続されている
平面アレーアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載の平面アレーアンテナにおいて、
各上記導波路に接続されている、送信機と受信機の少なくともいずれか、のそれぞれは、モノリシックマイクロ波集積回路で構成されている
ことを特徴とする平面アレーアンテナ。
【請求項３】
請求項２に記載の平面アレーアンテナにおいて、
各上記導波路に接続されている、送信機と受信機の少なくともいずれか、のそれぞれは、上記第１の導電体に形成されたギャップ部に配置されている
ことを特徴とする平面アレーアンテナ。
【請求項４】
複数の放射素子と、
第１の誘電体板と、
第１の導電体と、
第２の誘電体板と、
第２の導電体と、
複数の第３の導電体と
を含み、
上記複数の放射素子は、上記第１の誘電体板の一方の面上に配置されており、
上記第２の導電体は、上記第２の誘電体板の一方の面上に配置されており、
上記第１の導電体は、上記第１の誘電体板の他方の面上かつ上記第２の誘電体板の他方の面上に配置されており、
上記複数の第３の導電体は、上記複数の放射素子に対応する位置にて、上記第２の誘電体板に埋設されており、
上記第２の誘電体板には、上記複数の放射素子のそれぞれに対応する各位置に、上記第２の誘電体板の内部に入り込んで、上記第１の導電体と、上記複数の第３の導電体のうち対応する第３の導電体と、を電気的に接続する一群の導体ポスト（以下、第１の導体ポストセットと呼称する）が配列されており、
各上記第１の導体ポストセットと、上記第１の導電体と、上記複数の第３の導電体のうち対応する第３の導電体と、で囲まれた上記第２の誘電体板の各部分が導波路として機能し、
上記複数の第３の導電体はそれぞれ、対応する上記導波路を構成する導体部と、当該導体部から延伸している二つのライン導体部（以下、第１のライン導体部と、第２のライン導体部と呼称する）を含み、
上記第２の誘電体板には、上記第２の誘電体板を貫通するとともに、上記複数の第３の導電体のいずれとも接触することなく上記第１の導電体と上記第２の導電体とを電気的に接続する一群の導体ポスト（以下、第２の導体ポストセットと呼称する）が、上記複数の第３の導電体のそれぞれに対応する区画を形成するように、配列されており、
上記第２の導体ポストセットによって形成された各上記区画には、上記複数の第３の導電体のうち対応する第３の導電体が配置されており、
各上記第１のライン導体部に対応する上記第１の導電体の各部位に、少なくとも一つの第１のスロットが形成されており、
上記複数の第３の導電体はそれぞれ、その上記第１のライン導体部で、対応する上記少なくとも一つの第１のスロットを介して、上記複数の放射素子のうち対応する放射素子に電磁結合し、
各上記第２のライン導体部に対応する上記第２の導電体の各部位に、少なくとも一つの第２のスロットが形成されている
平面アレーアンテナ。
【請求項５】
複数の放射素子と、
第１の誘電体板と、
複数のサブレイヤーと
上記複数の放射素子の数と同じ数の区画を持つ導電性隔壁体と、
を含み、
上記複数の放射素子は、上記第１の誘電体板の一方の面上に配置されており、
上記導電性隔壁体は、上記第１の誘電体板の他方の面上に配置されており、
上記複数のサブレイヤーのそれぞれは、第１の導電体と、第２の誘電体板と、第２の導電体と、がこの順番で積層された構造を持ち、
上記導電性隔壁体の区画は、上記複数の放射素子の配置に対応して定められており、
上記導電性隔壁体の各区画に、上記第１の導電体が上記第１の誘電体板の他方の面上に配置されるように、上記複数のサブレイヤーのうち一つのサブレイヤーが嵌め込まれており、
上記複数のサブレイヤーのそれぞれにおいて：
第３の導電体が、上記第２の誘電体板に埋設されており、
上記第２の誘電体板には、上記第２の誘電体板の内部に入り込んで上記第１の導電体と上記第３の導電体とを電気的に接続する一群の導体ポスト（以下、導体ポストセットと呼称する）が配列されており、
上記第２の誘電体板において、上記導体ポストセットと、上記第１の導電体と、上記第３の導電体と、で囲まれた上記第２の誘電体板の部分が導波路として機能し、
上記第３の導電体は、上記導波路を構成する導体部と、当該導体部から延伸している二つのライン導体部（以下、第１のライン導体部と、第２のライン導体部と呼称する）を含み、
上記第１のライン導体部に対応する上記第１の導電体の部位には、少なくとも一つの第１のスロットが形成されており、
上記第３の導電体は、その上記第１のライン導体部で、上記少なくとも一つの第１のスロットを介して、上記複数の放射素子のうち対応する放射素子に電磁結合し、
上記第２のライン導体部に対応する上記第２の導電体の部位には、少なくとも一つの第２のスロットが形成されている
平面アレーアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面アレーアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の放射素子を平面状に配置した平面アレーアンテナが知られている。このようなアンテナは、空港用レーダー、気象用レーダー、航空機搭載用レーダーなど狭いビーム幅を生成するアンテナとして使用されている。これらのレーダーは、一般的に４GHz以上の周波数帯域で利用され、特に１０GHz以上の高い周波数帯域でよく利用される。
【０００３】
送受信機の数が放射素子の数よりも少ない場合、多数の放射素子を含む平面アレーアンテナ（以下、多素子平面アレーアンテナと呼称する）は、アンテナ、分配回路、フィルタ、電力増幅器、受信増幅器などで構成される。分配回路は送受信機から複数の放射素子に信号を分配する回路である。ミリ波帯での使用の場合、挿入損失低減の観点から分配回路は導波管で構成される場合が多い。フィルタの構成として空洞共振器を用いた構成または金属製の導波管を用いた構成がよく採用される。このような理由により、多素子平面アレーアンテナは、製造が難しく、規模が大きく、高価格な装置である。
【０００４】
従来の多素子平面アレーアンテナは、レーダー用途であることから、高出力電力（数１００Ｗ以上）に耐えられる分配回路とフィルタを必要としていた。このようなレーダー分野での多素子平面アレーアンテナ技術は確立している。このため、高々１０Ｗ程度のモバイル通信用無線機に多素子平面アレーアンテナを使用する場合でさえ、多素子平面アレーアンテナは金属製導波管で構成された分配器とフィルタを用いていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Robert C. Hansen, “Phased Array Antennas,” John Wiley & Sons, Inc., 1998.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の多素子平面アレーアンテナは、分配回路とフィルタのそれぞれの寸法に依存した厚みを持っていた。このため、モバイル通信用無線機に多素子平面アレーアンテナを使用する場合を想定して多素子平面アレーアンテナの厚さ寸法の低減を図るには、分配回路とフィルタのそれぞれの厚さ寸法を低減する必要がある。ここで厚さ寸法は、放射素子が配置された平面に対する法線方向の長さである。金属製の分配回路とフィルタはその外形寸法が動作モードと直結しており、分配回路とフィルタのそれぞれの厚さ寸法を単純に低減することができない。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、厚さ寸法の低減が容易な平面アレー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】
【０００８】
本発明の平面アレーアンテナは、第１の誘電体板と、第１の誘電体板の一面に配置された複数の放射素子と、第１の誘電体板の他面に複数の放射素子に対応する複数のスロットが形成された第１の導電体とを含む平面アレーアンテナであって、複数の放射素子に対応する複数のポスト壁導波路が第１の導電体の上に設置されており、各ポスト壁導波路は対応する１個のスロットを介して対応する１個の放射素子に給電可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、放射素子に給電可能なポスト壁導波路が第１の導電体の上に設置されているので、厚さ寸法の低減が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の平面アレーアンテナの正面図。
【図２】第１実施形態の平面アレーアンテナのＡ−Ａ’線断面図。
【図３】第１実施形態の平面アレーアンテナの斜視図。
【図４】第１実施形態の平面アレーアンテナの分解斜視図。
【図５】第１実施形態の平面アレーアンテナの背面図。
【図６】第１実施形態の平面アレーアンテナにおけるポスト壁導波路を説明する図。
【図７】第２実施形態の平面アレーアンテナの正面図。
【図８】第２実施形態の平面アレーアンテナのＢ−Ｂ’線断面図。
【図９】第２実施形態の平面アレーアンテナの斜視図。
【図１０】第２実施形態の平面アレーアンテナの分解斜視図。
【図１１】第２実施形態の平面アレーアンテナの背面図。
【図１２】第２実施形態の平面アレーアンテナにおけるポスト壁導波路とストリップライン構造を説明する図。
【図１３】第３実施形態の平面アレーアンテナの分解斜視図。
【図１４】第３実施形態の平面アレーアンテナにおける一区画のポスト壁導波路と導電性隔壁体の一部分を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照して本発明の実施形態を説明する。各図では、見易さを考慮して、複数の同じ構成要素のうち一部にのみ符号を附している。
【００１２】
＜第１実施形態＞
図１〜図６に本発明による第１実施形態を示す。第１実施形態の平面アレーアンテナ１００は、それぞれが矩形平板状のＮ個（ただしＮは２以上の予め定められた整数である）の放射素子１０１と、矩形平板状の第１の誘電体板１０３と、矩形平板状の第１の導電体１０５と、矩形平板状の第２の誘電体板１０７と、矩形平板状の第２の導電体１０９とを含んでいる。各放射素子１０１と、第１の導電体１０５と、第２の導電体１０９はそれぞれ例えば銅箔である。各放射素子１０１と、第１の誘電体板１０３と、第１の導電体１０５と、第２の誘電体板１０７と、第２の導電体１０９のそれぞれの形状は、平板状であることが好ましく、矩形に限定されず、例えばそれぞれが円形であってもよい。また、各放射素子１０１と、第１の誘電体板１０３と、第１の導電体１０５と、第２の誘電体板１０７と、第２の導電体１０９のそれぞれの厚さは、所望のアンテナ特性を得られるように設計される。
【００１３】
Ｎ個の放射素子１０１は、第１の誘電体板１０３の一方の面上に配置されている。第１実施形態では、Ｎ個の放射素子１０１はｍ×ｎのマトリックス状（つまり、四角配列）に配置されている。図１に示す例では、ｍ＝ｎ＝６、Ｎ＝３６である。Ｎ個の放射素子１０１の配置はマトリックス状に限定されず、三角配列、線状配置、円形配置などであってもよい。また、隣り合う放射素子１０１の距離は所望のアンテナ特性を得られるように設計される。
【００１４】
第２の導電体１０９は、第２の誘電体板１０７の一方の面上に配置されており、第１の導電体１０５は、第１の誘電体板１０３の他方の面上かつ第２の誘電体板１０７の他方の面上に配置されている。このように、平面アレーアンテナ１００は、第２の導電体１０９と、第２の誘電体板１０７と、第１の導電体１０５と、第１の誘電体板１０３と、Ｎ個の放射素子１０１が、この順番で積層された構造を持っている。
【００１５】
第２の誘電体板１０７には、Ｎ個の放射素子１０１のそれぞれに対応する各位置に、第２の誘電体板１０７を第１の誘電体板１０３の上記一方の面に対して垂直に貫通するとともに第１の導電体１０５と第２の導電体１０９とを電気的に接続する一群の導体ポスト（以下、「一群の導体ポスト」を導体ポストセット１１１と呼称する）が配列されている。１個の放射素子１０１と１個の導体ポストセット１１１とは一対一の関係にあるので、第２の誘電体板１０７にはＮ個の導体ポストセット１１１が配列されている。第１実施形態では、図１に示すように、Ｎ個の放射素子１０１が配置された平面、つまり第１の誘電体板１０３の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ１００を見たときに、１個の放射素子１０１と１個の導体ポストセット１１１とが重なり合うように、Ｎ個の導体ポストセット１１１が第２の誘電体板１０７に配列されている。１個の導体ポストセット１１１を構成する複数の導体ポスト１１１ａ（図６では便宜上、１５個の導体ポスト１１１ａを図示している）のそれぞれの材質は導電性材料であり、例えば銅などの金属である。各導体ポスト１１１ａは、第２の誘電体板１０７を貫通するとともに、第１の導電体１０５と第２の導電体１０９とを電気的に接続している。
【００１６】
Ｎ個の導体ポストセット１１１と、第１の導電体１０５と、第２の導電体１０９と、で囲まれた第２の誘電体板１０７のＮ箇所の部位のそれぞれは導波路として機能する。このような導波路は、ポスト壁導波路（Post Wall Waveguide）、ＳＩＷ（Substrate Integrated Waveguide）、積層導波路（Laminated Waveguide）などと呼ばれており、その原理はよく知られているので、その説明を省略する。なお、１個の導体ポストセット１１１に含まれる導体ポスト１１１ａの数、伝送方向に隣り合う任意の二つ導体ポスト１１１ａの間隔、伝送方向に直交する面に沿って切断したときのポスト壁導波管の断面における長辺の長さ（つまり、伝送方向に並ぶ導体ポスト１１１ａの列のうち最も広い部分の間隔）、導体ポスト１１１ａの配置形状などは、所望の伝送特性を得られるように設計される。
【００１７】
Ｎ個のポスト壁導波路（言い換えればＮ個の導体ポストセット１１１）に対応する第１の導電体１０５のＮ箇所の部位のそれぞれには、少なくとも一つのスロット１１３が形成されている。第１実施形態では、１個の放射素子１０１（あるいは１個の導体ポストセット１１１）と１個のスロット１１３とは一対一の関係にあるので、第１の導電体１０５に形成されるスロット１１３の数はＮ個である。第１実施形態では、図１に示すように、Ｎ個の放射素子１０１が配置された平面、つまり第１の誘電体板１０３の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ１００を見たときに、１個のスロット１１３が１個の導体ポストセット１１１によって囲まれるように（言い換えれば、１個のポスト壁導波路と１個のスロット１１３が重なり合うように）、Ｎ個のスロット１１３が第１の導電体１０５に形成されている。各スロット１１３は、第１の導電体１０５の一部が例えばエッチングによって除去されることによって形成された領域であり、第１の導電体１０５の開口部である。
【００１８】
各ポスト壁導波路は、対応する１個のスロット１１３を介して、Ｎ個の放射素子１０１のうち対応する放射素子１０１に電磁結合可能である。換言すると、図１に示すように、Ｎ個の放射素子１０１が配置された平面、つまり第１の誘電体板１０３の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ１００を見たときに、１個の放射素子１０１と１個のスロット１１３とが重なり合うように、Ｎ個のスロット１１３が第１の導電体１０５に配列されており、このため、いわゆるスロット結合給電方法と同様に、１個のポスト壁導波路は１個のスロット１１３を介して１個の放射素子１０１と電磁結合可能になっている。
【００１９】
各ポスト壁導波路に、送信機（図示せず）と受信機（図示せず）の少なくともいずれかが電気的に接続されている。例えば、導体ポストセット１１１の周辺に十分なスペースがあれば送信機および受信機（以下、両者を一括りにして送受信機とも呼称する）を入力部１０５ａの近傍に配置してもよい。送受信機が配置される場所は、第１の導電体１０５の一部が例えばエッチングによって除去されることによって形成されたギャップ部である。１個の送受信機と一つの入力部１０５ａとは例えばマイクロストリップ線路によって接続される。また、送信機と受信機の少なくともいずれかは、厚さ寸法の低減の観点から、モノリシックマイクロ波集積回路で構成されていることが好ましい。
【００２０】
平面アレーアンテナ１００を時分割複信（Time Division Duplex）方式で使用する場合、高周波スイッチ（図示せず）を介して入力部１０５ａと送受信機とが接続される。このような高周波スイッチとしてＦＥＴ（Field Effect Transistor）スイッチを例示できる。また、平面アレーアンテナ１００を周波数分割複信（Frequency Division Duplex）方式で使用する場合、デュプレクサ（図示せず）を介して入力部１０５ａと送受信機とが接続される。このようなデュプレクサは例えば複数のポスト壁導波路を用いて実現できる。
【００２１】
導体ポストセット１１１の周辺に十分なスペースが無い場合には、例えば高周波スイッチの一端と入力部１０５ａとを誘電体線路で接続し、高周波スイッチの他端を送受信機に接続するようにしてもよい。この場合、送受信機の構成や配置場所に特に限定はない。
【００２２】
このような平面アレーアンテナ１００の厚さは、通常、各放射素子１０１と第１の導電体１０５と第２の導電体１０９のそれぞれが銅箔で形成されることから、主に、第１の誘電体板１０３と第２の誘電体板１０７のそれぞれの厚さに依存する。よく知られている従来の平面アンテナのように、第１の誘電体板１０３と第２の誘電体板１０７のそれぞれの厚さは１ｍｍ〜２ｍｍ程度であるので、金属製の分配回路とフィルタを用いた従来の平面アレーアンテナと比較して十分に薄い、つまり厚さ寸法が小さい平面アレーアンテナを実現できることがわかる。
【００２３】
＜第２実施形態＞
図７〜図１２に本発明による第２実施形態を示す。第１実施形態では、入力部１０５ａへの接続をマイクロストリップライン構造で実現すると、隣接するポスト壁導波路の間で電磁結合が発生する可能性を否定できない。第２実施形態では、このような電磁結合を防止する構造を持つ平面アレーアンテナ２００を説明する。
【００２４】
第２実施形態の平面アレーアンテナ２００は、それぞれが矩形平板状のＮ個（ただしＮは２以上の予め定められた整数である）の放射素子２０１と、矩形平板状の第１の誘電体板２０３と、矩形平板状の第１の導電体２０５と、矩形平板状の第２の誘電体板２０７と、矩形平板状の第２の導電体２０９と、それぞれが平板状の複数の第３の導電体２２１とを含んでいる。各放射素子２０１と、第１の導電体２０５と、第２の導電体２０９と、各第３の導電体２２１はそれぞれ例えば銅箔である。各放射素子２０１と、第１の誘電体板２０３と、第１の導電体２０５と、第２の誘電体板２０７と、第２の導電体２０９のそれぞれの形状は、平板状であることが好ましく、矩形に限定されず、例えばそれぞれが円形であってもよい。また、各放射素子２０１と、第１の誘電体板２０３と、第１の導電体２０５と、第２の誘電体板２０７と、第２の導電体２０９と、各第３の導電体２２１のそれぞれの厚さは、所望のアンテナ特性を得られるように設計される。第２実施形態では、１個の放射素子１０１と１個の第３の導電体２２１とは一対一の関係にあるので、第３の導電体２２１の数は、放射素子２０１の数と同じＮ個である。
【００２５】
Ｎ個の放射素子２０１は、第１の誘電体板２０３の一方の面上に配置されている。第２実施形態では、Ｎ個の放射素子２０１はｍ×ｎのマトリックス状（つまり、四角配列）に配置されている。図７に示す例では、ｍ＝ｎ＝４、Ｎ＝１６である。Ｎ個の放射素子２０１の配置はマトリックス状に限定されず、三角配列、線状配置、円形配置などであってもよい。また、隣り合う放射素子２０１の距離は所望のアンテナ特性を得られるように設計される。
【００２６】
第２の導電体２０９は、第２の誘電体板２０７の一方の面上に配置されており、第１の導電体２０５は、第１の誘電体板２０３の他方の面上かつ第２の誘電体板２０７の他方の面上に配置されている。このように、平面アレーアンテナ２００は、第２の導電体２０９と、第２の誘電体板２０７と、第１の導電体２０５と、第１の誘電体板２０３と、Ｎ個の放射素子２０１が、この順番で積層された構造を持っている。なお、Ｎ個の第３の導電体２２１は、Ｎ個の放射素子２０１に対応する位置にて、第３の導電体２２１の板面のそれぞれが第２の誘電体板２０７の板面と平行になるように、第２の誘電体板２０７に埋設されている。図７に示すように、Ｎ個の放射素子２０１が配置された平面、つまり第１の誘電体板２０３の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ２００を見たときに、１個の放射素子２０１と１個の第３の導電体２２１とが重なり合うように、Ｎ個の第３の導電体２２１が第２の誘電体板２０７に埋設されている。
【００２７】
第２の誘電体板２０７には、Ｎ個の放射素子２０１のそれぞれに対応する各位置に、第２の誘電体板２０７の内部に第１の誘電体板２０３の上記一方の面に対して垂直に入り込んで、第１の導電体２０５と、Ｎ個の第３の導電体２２１のうち対応する第３の導電体２２１と、を電気的に接続する一群の導体ポスト（以下、「一群の導体ポスト」を第１の導体ポストセット２１１と呼称する）が配列されている。１個の放射素子２０１と１個の第１の導体ポストセット２１１とは一対一の関係にあるので、第２の誘電体板２０７にはＮ個の第１の導体ポストセット２１１が配列されている。第２実施形態では、図７に示すように、Ｎ個の放射素子２０１が配置された平面、つまり第１の誘電体板２０３の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ２００を見たときに、１個の放射素子２０１と１個の第１の導体ポストセット２１１とが重なり合うように、Ｎ個の第１の導体ポストセット２１１が第２の誘電体板２０７に配列されている。１個の第１の導体ポストセット２１１を構成する複数の導体ポスト２１１ａ（図１２では便宜上、１６個の導体ポスト２１１ａを図示している）のそれぞれの材質は導電性材料であり、例えば銅などの金属である。各導体ポスト２１１ａは、第２の誘電体板２０７の内部に入り込んで、第１の導電体２０５と、Ｎ個の第３の導電体２２１のうち対応する第３の導電体２２１と、を電気的に接続している。
【００２８】
Ｎ個の第１の導体ポストセット２１１と、第１の導電体２０５と、Ｎ個の第３の導電体２２１と、で囲まれた第２の誘電体板２０７のＮ箇所の部位のそれぞれは既述のようにポスト壁導波路として機能する。なお、１個の第１の導体ポストセット２１１に含まれる導体ポスト２１１ａの数、伝送方向に隣り合う任意の二つ導体ポスト２１１ａの間隔、伝送方向に直交する面に沿って切断したときのポスト壁導波管の断面における長辺の長さ（つまり、伝送方向に並ぶ導体ポスト２１１ａの列のうち最も広い部分の間隔）、導体ポスト２１１ａの配置形状などは、所望の伝送特性を得られるように設計される。
【００２９】
Ｎ個の第３の導電体２２１はそれぞれ、対応するポスト壁導波路を構成する導体部２２１ｃと、導体部２２１ｃから伝送方向に延伸している二つのライン導体部、つまり第１のライン導体部２２１ａと第２のライン導体部２２１ｂとを含んでいる。
【００３０】
第２の誘電体板２０７には、第２の誘電体板２０７を第１の誘電体板２０３の上記一方の面に対して垂直に貫通するとともに、Ｎ個の第３の導電体２２１のいずれとも接触することなく第１の導電体２０５と第２の導電体２０９とを電気的に接続する一群の導体ポスト（以下、この「一群の導体ポスト」を第２の導体ポストセット２２３と呼称する）が、Ｎ個の第１の導体ポストセット２１１のそれぞれに対応する区画を形成するように、配列されている。第２実施形態では、各区画の形状は矩形である。各区画には、第２の導体ポストセット２２３を構成する複数の導体ポスト２２３ａによって囲まれるようにして、Ｎ個の第１の導体ポストセット２１１のうち対応する１個の第１の導体ポストセット２１１が配置されている。別の観点から述べると、第２実施形態では、図７に示すように、Ｎ個の放射素子２０１が配置された平面、つまり第１の誘電体板２０３の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ２００を見たときに、１個の区画に、１個の第１の導体ポストセット２１１と１個の第３の導電体２２１と１個の放射素子２０１が含まれるように、第２の導体ポストセット２２３が第２の誘電体板２０７に配置されている。第２の導体ポストセット２２３を構成する複数の導体ポスト２２３ａのそれぞれの材質は導電性材料であり、例えば銅などの金属である。各導体ポスト２２３ａは、第２の誘電体板２０７を貫通するとともに第１の導電体２０５と第２の導電体２０９とを電気的に接続している。
【００３１】
Ｎ個の第１のライン導体部２２１ａに対応する第１の導電体２０５のＮ箇所の部位のそれぞれには、少なくとも一つの第１のスロット２１３が形成されている。第２実施形態では、１個の放射素子２０１と１個の第１のスロット２１３とは一対一の関係にあるので、第１の導電体２０５に形成される第１のスロット２１３の数はＮ個である。第２実施形態では、図７に示すように、Ｎ個の放射素子２０１が配置された平面、つまり第１の誘電体板２０３の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ２００を見たときに、１個の第１のスロット２１３が１個の第１の導体ポストセット２１１によって囲まれていないように（言い換えれば、１個のポスト壁導波路と１個の第１のスロット２１３が重なり合わないように）、且つ、１個の第１のスロット２１３と１個の第１のライン導体部２２１ａとが重なり合うように、Ｎ個の第１のスロット２１３が第１の導電体２０５に形成されている。各第１のスロット２１３は、第１の導電体２０５の一部が例えばエッチングによって除去されることによって形成された領域であり、第１の導電体２０５の開口部である。
【００３２】
Ｎ個の第３の導電体２２１はそれぞれ、その第１のライン導体部２２１ａで、対応する１個の第１のスロット２１３を介して、Ｎ個の放射素子２０１のうち対応する放射素子２０１に電磁結合可能である。換言すると、図７に示すように、Ｎ個の放射素子２０１が配置された平面、つまり第１の誘電体板２０３の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ２００を見たときに、１個の放射素子２０１と１個の第１のスロット２１３とが重なり合うように、Ｎ個の第１のスロット２１３が第１の導電体２０５に配列されており、このため、いわゆるスロット結合給電方法と同様に、１個のポスト壁導波路は１個の第１のスロット２１３を介して１個の放射素子２０１と電磁結合可能になっている。
【００３３】
また、Ｎ個の第２のライン導体部２２１ｂに対応する第２の導電体２０９のＮ箇所の部位のそれぞれには、少なくとも一つの第２のスロット２１５が形成されている。第２実施形態では、１個のポスト壁導波路と１個の第２のスロット２１５とは一対一の関係にあるので、第２の導電体２０９に形成される第２のスロット２１５の数はＮ個である。第２実施形態では、図７に示すように、Ｎ個の放射素子２０１が配置された平面、つまり第１の誘電体板２０３の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ２００を見たときに、１個の第２のスロット２１５が１個の第１の導体ポストセット２１１によって囲まれていないように（言い換えれば、１個のポスト壁導波路と１個の第２のスロット２１５が重なり合わないように）、且つ、１個の第２のスロット２１５と１個の第２のライン導体部２２１ｂとが重なり合うように、Ｎ個の第２のスロット２１５が第２の導電体２０９に形成されている。各第２のスロット２１５は、第２の導電体２０９の一部が例えばエッチングによって除去されることによって形成された領域であり、第２の導電体２０９の開口部である。各第２のライン導体部２２１ｂは、対応する第２のスロット２１５を介して、図示しない送受信機と電磁気的に結合している。
【００３４】
このような平面アレーアンテナ２００の厚さは、通常、各放射素子２０１と第１の導電体２０５と第２の導電体２０９と各第３の導電体２２１のそれぞれが銅箔で形成されることから、主に、第１の誘電体板２０３と第２の誘電体板２０７のそれぞれの厚さに依存する。よく知られている従来の平面アンテナのように、第１の誘電体板２０３の厚さは１ｍｍ〜２ｍｍ程度であり、第２の誘電体板２０７の厚さはストリップライン構造であることを考慮しても２ｍｍ〜４ｍｍ程度であるので、金属製の分配回路とフィルタを用いた従来の平面アレーアンテナと比較して十分に薄い、つまり厚さ寸法が小さい平面アレーアンテナを実現できることがわかる。また、ポスト壁導波路への伝送をストリップライン構造で実現しており、さらに第２の導体ポストセット２２３によって、隣接するポスト壁導波路の間の電磁結合が防止されている。
【００３５】
＜第３実施形態＞
図１３と図１４に本発明による第３実施形態を示す。第２実施形態では、隣接するポスト壁導波路の間の電磁結合を第２の導体ポストセット２２３によって防止した。第３実施形態では、電磁結合を防止する他の構成を持った平面アレーアンテナ３００を説明する。この平面アレーアンテナ３００は、電磁結合を防止するために第２の導体ポストセット２２３に替えて導電性隔壁体を持つこと、および、第２実施形態で説明した区画に対応する、第１の導電体２０５と、第２の誘電体板２０７と、第２の導電体２０９のそれぞれの部分が導電性隔壁体によって分離されていること以外は、第２実施形態の平面アレーアンテナ２００と同じである。
【００３６】
第３実施形態の平面アレーアンテナ３００は、それぞれが矩形平板状のＮ個（ただしＮは２以上の予め定められた整数である）の放射素子３０１と、矩形平板状の第１の誘電体板３０３と、複数のサブレイヤー３５０と、放射素子３０１の数と同じ数つまりＮ個の区画を持つ導電性隔壁体３６０とを含んでいる。第３実施形態では、１個のサブレイヤー３５０と１個の区画とは一対一の関係にあるので、サブレイヤー３５０の個数はＮ個である。
【００３７】
Ｎ個の放射素子３０１は、第２実施形態と同じように、第１の誘電体板３０３の一方の面上に配置されている。また、一般的に金属（例えば銅）で形成される導電性隔壁体３６０は、第１の誘電体板３０３の他方の面上に配置されている。図１３の例では、導電性隔壁体３６０は、第１の誘電体板３０３の長辺に平行な方向に沿って伸びていて、且つ、第１の誘電体板３０３の上記他方の面の法線方向に立っている５個の薄い金属壁と、第１の誘電体板３０３の短辺に平行な方向に沿って伸びていて、且つ、第１の誘電体板３０３の上記他方の面の法線方向に立っている５個の薄い金属壁とが、１６個の同じ面積を持つ矩形状の区画を形成するように組み合わされた構造を有している。この導電性隔壁体３６０の外側の４個の金属壁を除く６個の金属壁が設けられる位置は、第２実施形態の第２の導体ポストセット２２３を構成する導体ポスト２２３ａの各列の位置に一致している。このため、導電性隔壁体３６０のＮ個の区画は、Ｎ個の放射素子３０１の配置に対応している。
【００３８】
Ｎ個のサブレイヤー３５０のそれぞれは、第１の導電体３０５と、第２の誘電体板３０７と、第２の導電体３０９と、がこの順番で積層された同一の構造を有する。そして、導電性隔壁体３６０のＮ個の区画のそれぞれには、第１の導電体３０５が第１の誘電体板３０３の上記他方の面上に配置されるように、且つ、導電性隔壁体３６０とサブレイヤー３５０との間に隙間が無いように、一つのサブレイヤー３５０が嵌め込まれている。導電性隔壁体３６０を構成する金属壁の高さ（第１の誘電体板３０３の上記他方の面に対する法線方向の長さ）はサブレイヤー３５０の高さとほぼ同じである。
【００３９】
各サブレイヤー３５０の構造を説明する。
第２の誘電体板３０７には、１個の第３の導電体３２１が埋設されている。第３の導電体３２１の板面は第２の誘電体板３０７の板面と平行である。具体的には、第１の誘電体板３０３の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ３００を見たときに、１個の放射素子３０１と１個の第３の導電体３２１とが重なり合うように、１個の第３の導電体３２１が第２の誘電体板３０７に埋設されている。
【００４０】
また、第２の誘電体板３０７には、第２の誘電体板３０７の内部に第１の誘電体板３０３の上記一方の面に対して垂直に入り込んで第１の導電体３０５と第３の導電体３２１とを電気的に接続する一群の導体ポストが配列されている。この「一群の導体ポスト」（以下、第１の導体ポストセット３１１と呼称する）は、第２実施形態の第１の導体ポストセット２１１と同じである。
【００４１】
第２の誘電体板３０７において、第１の導体ポストセット３１１と、第１の導電体３０５と、第３の導電体３２１と、で囲まれた第２の誘電体板３０７の部分は第２実施形態と同じくポスト壁導波路として機能する。
【００４２】
第３の導電体３２１は、第２実施形態と同じく、ポスト壁導波路を構成する導体部３２１ｃと、導体部３２１ｃから伝送方向延伸している二つのライン導体部、つまり第１のライン導体部３２１ａと第２のライン導体部３２１ｂとを含んでいる。
【００４３】
第１のライン導体部３２１ａに対応する第１の導電体３０５の部位には、少なくとも一つの第１のスロット３１３が形成されている。第３実施形態では、１個の放射素子３０１（あるいは１個の第１の導体ポストセット３１１）と１個のスロット３１３とは一対一の関係にあるので、第１の導電体３０５に形成されるスロット１１３の数は１個である。第３実施形態では、Ｎ個の放射素子３０１が配置された平面、つまり第１の誘電体板３０３の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ３００を見たときに、１個の第１のスロット３１３が１個の第１の導体ポストセット３１１によって囲まれていないように（言い換えれば、１個のポスト壁導波路と１個の第１のスロット３１３が重なり合わないように）、且つ、第１のスロット３１３と第１のライン導体部３２１ａとが重なり合うように、１個の第１のスロット３１３が第１の導電体３０５に形成されている。第１のスロット３１３は、第１の導電体３０５の一部が例えばエッチングによって除去されることによって形成された領域であり、第１の導電体３０５の開口部である。
【００４４】
第３の導電体３２１は、その第１のライン導体部３２１ａで、第１のスロット３１３を介して、Ｎ個の放射素子３０１のうち対応する放射素子３０１に電磁結合可能である。換言すると、Ｎ個の放射素子３０１が配置された平面、つまり第１の誘電体板３０３の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ３００を見たときに、１個の放射素子３０１と１個の第１のスロット３１３とが重なり合うように、第１のスロット３１３が第１の導電体３０５に配置されており、このため、いわゆるスロット結合給電方法と同様に、ポスト壁導波路は第１のスロット３１３を介して１個の放射素子３０１と電磁結合可能になっている。
【００４５】
また、第２のライン導体部３２１ｂに対応する第２の導電体３０９の部位には、少なくとも一つの第２のスロット３１５が形成されている。第３実施形態では、Ｎ個の放射素子３０１が配置された平面、つまり第１の誘電体板３０３の上記一方の面に対する法線方向で平面アレーアンテナ３００を見たときに、１個の第２のスロット３１５が第１の導体ポストセット３１１によって囲まれていないように（言い換えれば、ポスト壁導波路と第２のスロット３１５が重なり合わないように）、且つ、第２のスロット３１５と第２のライン導体部３２１ｂとが重なり合うように、第２のスロット３１５が第２の導電体３０９に形成されている。第２のスロット３１５は、第２の導電体３０９の一部が例えばエッチングによって除去されることによって形成された領域であり、第２の導電体３０９の開口部である。第２のライン導体部３２１ｂは、第２のスロット３１５を介して、図示しない送受信機と電磁気的に結合している。
【００４６】
第２実施形態と同様に、平面アレーアンテナ３００の厚さは、通常、各放射素子３０１と第１の導電体３０５と第２の導電体３０９と第３の導電体３２１のそれぞれが銅箔で形成されることから、主に、第１の誘電体板３０３と第２の誘電体板３０７のそれぞれの厚さに依存する。よく知られている従来の平面アンテナのように、第１の誘電体板３０３の厚さは１ｍｍ〜２ｍｍ程度であり、第２の誘電体板３０７の厚さはストリップライン構造であることを考慮しても２ｍｍ〜４ｍｍ程度であるので、金属製の分配回路とフィルタを用いた従来の平面アレーアンテナと比較して十分に薄い、つまり厚さ寸法が小さい平面アレーアンテナを実現できることがわかる。また、ポスト壁導波路への伝送をストリップライン構造で実現しており、さらに導電性隔壁体３６０によって、隣接するポスト壁導波路の間の電磁結合が防止されている。
【００４７】
上述の各実施形態から、本発明の平面アレーアンテナは、「誘電体板と、当該誘電体板の一面に配置された複数の放射素子と、当該誘電体板の他面に当該複数の放射素子に一対一で対応する複数のスロットが形成された地導体とを含む平面マイクロストリップアレーアンテナにおいて、複数の放射素子に一対一で対応する複数のポスト壁導波路（各ポスト壁導波路は、複数の導体ポストで構成されている導体ポストセットで規定されている）が当該地導体の上に設置されており、各ポスト壁導波路は対応する１個のスロットを介して対応する１個の放射素子に給電可能であることを特徴とする平面マイクロストリップアレーアンテナ」として理解することもできる。このように、分配回路とフィルタを用いずポスト壁導波路を用いて給電するので平面アレーアンテナの厚さ寸法の低減が容易である。また、ポスト壁導波路は誘電体板に形成されることから、金属製導波管と比較して製造が用意であり、価格低減も可能である。
【００４８】
この他、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【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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