(57)【要約】  ラットレース回路が搭載される装置の製造工程の煩雑化およびコスト増加を防止しつつ、装置の小型化および薄型化に対応でき、さらに、装置性能の向上に寄与する技術を提供する。ラットレース回路１を構成する３λ/４線路６は入り込み線路部位７を有する。入り込み線路部位７は、λ/４線路３〜５と３λ/４線路６により構成される閉ループ８によって囲まれた領域の内側に向けて入り込んでいる。線路３〜６の各接続部１５〜１８において、端子線路１０（１１〜１３）から当該端子線路１０に接続する２本の線路３，４にそれぞれ向かう線路の伸長方向α、βは、端子線路１０における線路幅の中心線Ｏ10を対称中心線とした線対称となっている。
2014192255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送対象の信号における波長λの４分の１に対応する電気的な長さを持つ導体パターンによるλ/４線路と、
前記波長λの４分の３に対応する電気的な長さを持つ導体パターンによる３λ/４線路とを有し、
３本の前記λ/４線路と、前記３λ/４線路とは、一連に接続されることによって、閉ループを形成し、前記３λ/４線路は、その閉ループによって囲まれた領域の内側に向けて入り込む線路部位を有し、当該線路部位は、入り込み入側が開口し、かつ、入り込み奥側が前記開口間隔よりも広がっている領域の縁部に沿うような環状に形成されており、
前記閉ループを形成している前記線路間の各接続部には、前記信号が入出力する端子線路がさらに接続されており、各接続部において、前記端子線路から当該端子線路に接続する前記λ/４線路あるいは前記３λ/４線路である２本の線路にそれぞれ向かう線路の伸長方向は、前記端子線路における線路幅の中心線を対称中心線とした線対称である構成を有しているラットレース回路。
【請求項２】
隣り合う前記接続部間の間隔は等間隔又は略等間隔である請求項１記載のラットレース回路。
【請求項３】
前記４つの接続部は、互いに向かい合う２つの接続部間を結ぶ２つの直線が直交するように、配置されている請求項１又は請求項２記載のラットレース回路。
【請求項４】
前記λ/４線路と前記３λ/４線路は、マイクロストリップ線路である請求項１又は請求項２又は請求項３記載のラットレース回路。
【請求項５】
共通の基板に形成され信号を送受信する導体パターンによる複数の放射素子と、
前記放射素子による受信信号を合成する回路とを有し、
前記回路は、請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載のラットレース回路であるアンテナ装置。
【請求項６】
前記複数の放射素子は配列配置されており、前記ラットレース回路が前記基板における前記放射素子と同じ基板面あるいは同じ層に形成される場合には、前記ラットレース回路は前記放射素子の形成領域間に形成され、前記ラットレース回路が前記基板における前記放射素子とは異なる層に形成される場合には、前記ラットレース回路は前記基板の層の積層方向に前記放射素子の形成領域とオーバーラップしない領域に形成される請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
伝送対象の信号における波長λの４分の１に対応する電気的な長さを持つ導体パターンによる３本のλ/４線路と、前記波長λの４分の３に対応する電気的な長さを持つ導体パターンによる３λ/４線路とは、一連に接続されることによって、閉ループを形成し、
前記３λ/４線路は、その閉ループによって囲まれた領域の内側に向けて入り込む線路部位を有し、当該線路部位は、入り込み入側が開口し、かつ、入り込み奥側が前記開口間隔よりも広がっている領域の縁部に沿うような環状に形成されており、
前記閉ループを形成している前記線路間の各接続部において、前記信号が入出力する端子線路をさらに接続し、当該端子線路から当該端子線路に接続する前記λ/４線路あるいは前記３λ/４線路である２本の線路にそれぞれ向かう線路の伸長方向は、前記端子線路における線路幅の中心線を対称中心線とした線対称であるラットレース回路の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送線路により構成される回路構成に係る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０はアンテナ装置の一例を模式的に表している。このアンテナ装置１００は、第１アレーアンテナ１０１と、第２アレーアンテナ１０２と、Σ/Δ回路１０３と、伝送線路１０５〜１０８とを有している。【０００３】
第１アレーアンテナ１０１は、基板（例えば、誘電体基板）１１０と、当該基板１１０に形成された導体パターンによる複数の放射素子１１１とを有している。ここでは、それら放射素子１１１のパターンは、同様な形状および同様な大きさを有し、マトリックス状に基板１１０に配置されている。【０００４】
第２アレーアンテナ１０２は、第１アレーアンテナ１０１と同様な構成を有し、当該第１アレーアンテナ１０１に並設されている。つまり、第２アレーアンテナ１０２は、第１アレーアンテナ１０１と共通の基板１１０に複数の同様な放射素子１１２がマトリックス状に配置された構成を備えている。【０００５】
伝送線路１０５は、第１アレーアンテナ１０１の各放射素子１１１をΣ/Δ回路１０３に電気的に接続する線路（給電線路）である。当該伝送線路１０５は、各放射素子１１１で受信した電波に応じた受信信号（以下、第１アレーアンテナ１０１の受信信号Ｓ１とも記す）をΣ/Δ回路１０３に伝送する機能を備えている。伝送線路１０６は、第２アレーアンテナ１０２の各放射素子１１２をΣ/Δ回路１０３に電気的に接続する線路（給電線路）である。当該伝送線路１０６は、各放射素子１１２で受信した電波に応じた受信信号（以下、第２アレーアンテナ１０２の受信信号Ｓ２とも記す）をΣ/Δ回路１０３に伝送する機能を備えている。【０００６】
Σ/Δ回路１０３は、第１アレーアンテナ１０１の受信信号Ｓ１と、第２アレーアンテナ１０２の受信信号Ｓ２とを同相で合成する回路構成と、それら受信信号Ｓ１，Ｓ２を逆相で合成する回路構成とを備えている。伝送線路１０７は、Σ/Δ回路１０３から、受信信号Ｓ１，Ｓ２が同相で合成された信号を出力する線路（Σポート）である。伝送線路１０８は、Σ/Δ回路１０３から、受信信号Ｓ１，Ｓ２が逆相で合成された信号を出力する線路（Δポート）である。【０００７】
上記のように構成されているアンテナ装置１００は、例えば、レーダに使用される。アンテナ装置１００では、伝送線路１０８から出力する信号に基づいて、レーダの探知（追尾）対象（目標物）に対するアンテナ装置１００の向きを検知することができる。すなわち、伝送線路（Δポート）１０８から出力する信号のレベルが低い場合には、第１アレーアンテナ１０１と第２アレーアンテナ１０２との受信信号Ｓ１，Ｓ２は同相か、あるいは、それら受信信号の位相ずれが小さい状態である。つまり、第１アレーアンテナ１０１と第２アレーアンテナ１０２は、レーダの探知対象（目標物）に正面を向けている状態である。反対に、伝送線路（Δポート）１０８から出力する信号のレベルが高い場合には、第１アレーアンテナ１０１と第２アレーアンテナ１０２との受信信号Ｓ１，Ｓ２の位相ずれが大きい状態である。この場合には、第１アレーアンテナ１０１と第２アレーアンテナ１０２とは、レーダの探知対象（目標物）に対して遠近方向にずれている状態である。【０００８】
ところで、Σ/Δ回路１０３として、図１３に表されるようなラットレース回路が用いられることがある。このラットレース回路は、例えば、基板１１０の基板面に形成される線路（導体パターン）により構成される。つまり、当該ラットレース回路は、ポート（端子）として機能する４本のポート線路１１５〜１１８と、これらポート線路１１５〜１１８に共通に接続するリング状線路１１９とを有している。図１３の例では、リング状線路１１９は、線路１２０〜１２３に区分することができる。線路１２０は、ポート線路１１５，１１６がそれぞれ接続している接続部間の線路である。線路１２１は、ポート線路１１６，１１７がそれぞれ接続している接続部間の線路である。線路１２２は、ポート線路１１７，１１８がそれぞれ接続している接続部間の線路である。線路１２３は、ポート線路１１８，１１５がそれぞれ接続している接続部間の線路である。線路１２０はλg/４線路として機能する。つまり、線路１２０は、ポート線路を伝送する信号（第１と第２のアレーアンテナ１０１，１０２の受信信号Ｓ１，Ｓ２）の波長λgの４分の１に応じた電気的な長さ（電気長）を有する。同様に、線路１２１および線路１２２もλg/４線路として機能する。線路１２３は３λg/４線路として機能する。【０００９】
例えば、図１３に表されるラットレース回路を図１０に表されるアンテナ装置１００のΣ/Δ回路１０３に適用する場合には、ポート線路１１５は伝送線路１０５に接続され、ポート線路１１７は伝送線路１０６に接続される。また、ポート線路１１６は伝送線路（Σポート）１０７に接続され、ポート線路１１８は伝送線路（Δポート）１０８に接続される。【００１０】
リング状線路１１９において、上記の如く、ポート線路１１５，１１６間の線路１２０と、ポート線路１１６，１１７間の線路１２１とは同様な線路長である。このため、ポート線路１１５を伝送する受信信号と、ポート線路１１７を伝送する受信信号とは、ポート線路１１６において同相で合成される。また、ポート線路１１５，１１８間の線路１２３と、ポート線路１１７，１１８間の線路１２２とには、半波長（（１/２）×λg）分の線路長の差がある。このため、ポート線路１１５を伝送する受信信号と、ポート線路１１７を伝送する受信信号とは、ポート線路１１８において逆相で合成される。【００１１】
特許文献１（特開２００８−００５０６３号公報）はフェーズドアレイアンテナ装置に関し、当該特許文献１には、信号を合成する回路としてラットレース回路を利用する構成が表されている。特許文献２（特開２０１２−１７５３２９号公報）には、フェーズドアレイアンテナの給電回路にラットレース回路が含まれている構成が表されている。特許文献３（実開平０１−００３３０７号公報）には、複数のラットレース回路を組み合わせたラットレース回路が表されている。特許文献４（特開２００７−０１３９２２号公報）には、アンテナの給電線に介設されているフィルターをマイクロストリップ線路により形成する構成が表されている。特許文献５（特開２０１０−０５７０９９号公報）には、センサやレーダ等の信号の送受信に関わる高周波送受信回路の構成が表されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−００５０６３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７５３２９号公報
【特許文献３】実開平０１−００３３０７号公報
【特許文献４】特開２００７−０１３９２２号公報
【特許文献５】特開２０１０−０５７０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、アンテナの電気的性能の確保のため、放射素子間の間隔が狭くなる傾向にある。これにより、放射素子を形成する基板１１０において、Σ/Δ回路１０３（ラットレース回路）を形成することが可能な領域が狭くなってきている。このため、放射素子１１１，１１２とΣ/Δ回路１０３とが基板１１０の同じ基板面（あるいは同じ層）に形成される場合には、放射素子１１１，１１２とΣ/Δ回路１０３とが互いに干渉してしまうことが懸念される。また、放射素子１１１，１１２とΣ/Δ回路１０３とが基板１１０の互いに異なる層に形成される場合には、アンテナの放射特性の悪化を防止することを考慮すると、放射素子の放射方向にΣ/Δ回路１０３の形成領域がオーバーラップしないことが好ましい。【００１４】
このような事情を考慮した対策としては、例えば、Σ/Δ回路１０３（ラットレース回路）を基板１１０とは別の基板に形成する（Σ/Δ回路１０３を別部品とする）ことが考えられる。この場合には、別部品であるΣ/Δ回路１０３（ラットレース回路は、例えば、基板１１０に形成されている伝送線路１０５，１０６に同軸コネクタによって接続される。あるいは、Σ/Δ回路１０３をラットレース回路ではなく、導波管により構成し、当該Σ/Δ回路１０３（マジックＴ）を、基板１１０における放射素子１１１，１１２の形成面とは反対側の基板面に設ける対策も考えられる。【００１５】
しかしながら、放射素子１１１，１１２とΣ/Δ回路１０３を基板１１０の別々の層に形成する手法や、Σ/Δ回路１０３を別部品とする手法や、Σ/Δ回路１０３を導波管により構成する手法では、次のような問題が発生する。つまり、それらのような手法は、アンテナ装置の製造工程が煩雑化するという問題や、アンテナ装置のコストが増加するという問題や、アンテナ装置の小型化および薄型化を妨げるという問題等を招く。【００１６】
本発明は上記課題を解決するためになされている。すなわち、本発明の主な目的は、ラットレース回路が搭載される装置の製造工程の煩雑化およびコスト増加を防止しつつ、当該装置の小型化および薄型化に対応でき、さらに、装置性能の向上に寄与できる回路構成の技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明のラットレース回路は、
伝送対象の信号における波長λの４分の１に対応する電気的な長さを持つ導体パターンによるλ/４線路と、
前記波長λの４分の３に対応する電気的な長さを持つ導体パターンによる３λ/４線路とを有し、
３本の前記λ/４線路と、前記３λ/４線路とは、一連に接続されることによって、閉ループを形成し、前記３λ/４線路は、その閉ループによって囲まれた領域の内側に向けて入り込む線路部位を有し、当該線路部位は、入り込み入側が開口し、かつ、入り込み奥側が前記開口間隔よりも広がっている領域の縁部に沿うような環状に形成されており、
前記閉ループを形成している前記線路間の各接続部には、前記信号が入出力する端子線路がさらに接続されており、各接続部において、前記端子線路から当該端子線路に接続する前記λ/４線路あるいは前記３λ/４線路である２本の線路にそれぞれ向かう線路の伸長方向は、前記端子線路における線路幅の中心線を対称中心線とした線対称である構成を有している。【００１８】
本発明のアンテナ装置は、
共通の基板に形成され信号を送受信する導体パターンによる複数の放射素子と、
前記放射素子による受信信号を合成する回路とを有し、
前記回路は、上記本発明のラットレース回路である。【００１９】
本発明のラットレース回路の形成方法は、
伝送対象の信号における波長λの４分の１に対応する電気的な長さを持つ導体パターンによる３本のλ/４線路と、前記波長λの４分の３に対応する電気的な長さを持つ導体パターンによる３λ/４線路とは、一連に接続されることによって、閉ループを形成し、
前記３λ/４線路は、その閉ループによって囲まれた領域の内側に向けて入り込む線路部位を有し、当該線路部位は、入り込み入側が開口し、かつ、入り込み奥側が前記開口間隔よりも広がっている領域の縁部に沿うような環状に形成されており、
前記閉ループを形成している前記線路間の各接続部において、前記信号が入出力する端子線路をさらに接続し、当該端子線路から当該端子線路に接続する前記λ/４線路あるいは前記３λ/４線路である２本の線路にそれぞれ向かう線路の伸長方向は、前記端子線路における線路幅の中心線を対称中心線とした線対称である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、ラットレース回路が搭載される装置（例えば、アンテナ装置）の製造工程の煩雑化およびコスト増加を防止しつつ、装置の小型化および薄型化に対応でき、さらに、装置性能の向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】本発明に係る第１実施形態のラットレース回路を説明する図である。
【図１Ｂ】第１実施形態のラットレース回路の部分構成を説明する図である。
【図２Ａ】本発明に係る第２実施形態のラットレース回路を説明する図である。
【図２Ｂ】第２実施形態のラットレース回路の部分構成を説明する図である。
【図３】第２実施形態のラットレース回路から得られる効果を説明するグラフである。
【図４】図３のグラフと比較する比較例としてのグラフである。
【図５】３λ/４線路に入り込み線路部位を設けない場合のラットレース回路の形態例を表すモデル図である。
【図６】さらに、３λ/４線路に入り込み線路部位を設けない場合のラットレース回路の別の形態例を表すモデル図である。
【図７】本発明に係るラットレース回路のその他の実施形態例を表す図である。
【図８】さらに、本発明に係るラットレース回路のその他の実施形態例を表す図である。
【図９】ラットレース回路が組み込まれるアンテナ装置の一構成例を表すモデル図である。
【図１０】ラットレース回路が組み込まれるアンテナ装置の別の構成例を表すモデル図である。
【図１１】アンテナ装置にラットレース回路を組み込む組込態様のその他の実施形態を表すモデル図である。
【図１２】アンテナ装置にラットレース回路を組み込む組込態様のさらに別のその他の実施形態を表すモデル図である。
【図１３】ラットレース回路を説明するモデル図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１Ａは、本発明に係る第１実施形態のラットレース回路を表すモデル図である。このラットレース回路１は、３本のλ/４線路３〜５と、３λ/４線路６と、４本の端子線路１０〜１３とを有している。なお、λは線路を伝送する信号の波長である。
【００２４】
λ/４線路３〜５は、それぞれ、伝送対象の信号における波長λの４分の１に対応する電気的な長さを持つ導体パターンにより形成されている。３λ/４線路６は、波長λの４分の３に対応する電気的な長さを持つ導体パターンにより形成されている。この３λ/４線路６は、入り込み線路部位７を有している。
【００２５】
λ/４線路３〜５と３λ/４線路６とは、一連（一続き）に接続されることによって、閉ループ８を形成している。３λ/４線路６における入り込み線路部位７は、その閉ループ８によって囲まれた領域の内側に入り込んでいる。入り込み線路部位７は、入り込み入側が開口し（図１に表されているＡ部分を参照）、かつ、入り込み奥側（図１に表されているＢ部分を参照）が前記開口間隔よりも広がっている環状に形成されている。なお、ここでは、環状とは、或る領域を囲むような形状であり、入り込み線路部位７は円形状に限定されない。
【００２６】
端子線路１０〜１３は、線路３〜６に信号を入力する、あるいは、線路３〜６から信号を出力する線路（線路３〜６に流れる信号が入出力する線路）である。各端子線路１０〜１３は、線路３〜６の各接続部１５〜１８に、一対一の関係をもって接続されている。
【００２７】
図１Ｂは、ラットレース回路１において、接続部１５（１６〜１８）を含む部分的な領域を拡大して表すモデル図である。各接続部１５〜１８において、端子線路１０（１１〜１３）から当該端子線路１０に接続する２本の線路３，４にそれぞれ向かう伸長方向α、βは、端子線路１０における線路幅の中心線Ｏ10を対称中心線とした線対称である。
【００２８】
第１実施形態のラットレース回路１は上記のように構成されている。このラットレース回路１は、例えば、図１０に表されるΣ/Δ回路１０３としてアンテナ装置１００に組み込むことができる。この場合には、ラットレース回路１を構成する線路３〜６，１０〜１３は、基板１１０の基板面に形成される。また、端子線路１０はΣポートとして機能する伝送線路１０７に接続され、端子線路１２はΔポートとして機能する伝送線路１０８に接続される。さらに、端子線路１１，１３は、それぞれ、伝送線路１０６，１０５に接続される。なお、放射素子１１１，１１２は、基板１１０の基板面に形成されている場合もあるし、基板１１０においてΣ/Δ回路１０３の形成面（形成層）とは異なる層に形成されている場合もある。つまり、基板１１０における放射素子１１１，１１２が形成される層は限定されない。
【００２９】
このようにアンテナ装置１００に組み込まれたラットレース回路１において、第１アレーアンテナ１０１の受信信号は端子線路１３を通って入力し、第２アレーアンテナ１０２の受信信号は端子線路１１を通って入力する。ここでは、第１アレーアンテナ１０１から端子線路１３に入力する受信信号と第２アレーアンテナ１０２から端子線路１１に入力する受信信号との位相は同相とする。この場合には、ラットレース回路１は、第１アレーアンテナ１０１の受信信号と第２アレーアンテナ１０２の受信信号とを同相でもって合成した信号を端子線路１０を通して出力する。また、ラットレース回路１は、第１アレーアンテナ１０１の受信信号と第２アレーアンテナ１０２の受信信号とを逆相でもって合成した信号を端子線路１２を通して出力する。
【００３０】
この第１実施形態のラットレース回路１およびそれを備えたアンテナ装置１００は上記のような構成を備えることによって、次のような効果を得ることができる。すなわち、図１３に表されるラットレース回路では、リング状線路１１９の形成領域（つまり、リング状線路１１９により囲まれている領域）の面積（以下、入り込み無し形状の面積とも記す）は、９×λ2÷（１６×π）≒０．１７９×λ2と表すことができる。
【００３１】
これに対し、第１実施形態のラットレース回路１では、線路３〜６の形成領域（つまり、線路３〜５と線路６の一部とを辺として持つ四角形状の領域）の面積（以下、入り込み有り形状の面積とも記す）は、λ2÷１６≒０．０６２５×λ2と表すことができる。この入り込み有り形状の面積は、図１３に表される入り込み無し形状の面積の３分の１程度となっている。
【００３２】
すなわち、第１実施形態のラットレース回路１は、図１３に表されるラットレース回路よりも小型化が可能である。また、ラットレース回路１は、小型化できるので、アンテナ装置１００の基板１１０の大型化（基板面が拡大する方向の大型化）を回避しつつ、放射素子１１１，１１２とオーバーラップすることなく基板１１０に形成できるという効果を得ることができる。これにより、ラットレース回路１を形成するために基板１１０の層数を増加しなければならないという問題や、アンテナ装置１００の製造工程の煩雑化の問題や、コスト増加の問題が防止される。
【００３３】
さらに、この第１実施形態のラットレース回路１においては、接続部１５〜１８において、図１Ｂに表されるように、端子線路１０（１１〜１３）に接続している２本の線路３，４の伸長方向α、βは、端子線路１０の中心線Ｏ10に対して線対称である。このため、例えば、第１アレーアンテナ１０１の受信信号が端子線路１３からλ/４線路３と３λ/４線路６とに分流する際に、受信信号は、λ/４線路３と３λ/４線路６とにほぼ等分に分流する。第２アレーアンテナ１０２の受信信号に関しても同様であり、当該受信信号は、λ/４線路４と３λ/４線路６とにほぼ等分に分流する。これにより、端子線路１０，１２において合成される第１と第２のアレーアンテナ１０１，１０２の信号量のバランスが良くなる。これにより、ラットレース回路１は、精度の良い信号の合成結果を出力できる。つまり、合成される信号量のバランスが悪い場合には、本来なら相殺されることによって信号レベルがゼロとなるはずのところが相殺されずにゼロからずれたレベルの信号が出力されるという事態が発生する。このような事態は、アンテナ装置１００の性能の悪化を招く。これに対し、ラットレース回路１は、合成される信号量のバランスが良いので、そのような事態を回避できる。すなわち、ラットレース回路１は、アンテナ装置１００の性能向上を図ることができる。
【００３４】
よって、第１実施形態のラットレース回路１は、アンテナ装置１００の製造工程の煩雑化およびコスト増加を防止しつつ、アンテナ装置１００の小型化および薄型化に対応でき、さらに、アンテナ装置１００の性能の向上に寄与できる。
【００３５】
（第２実施形態）
以下に、本発明に係る第２実施形態を説明する。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と同一の名称部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００３６】
図２Ａは、第２実施形態のラットレース回路１をアンテナ装置の放射素子と共に表すモデル図である。この第２実施形態のラットレース回路１は、第１実施形態と同様に、３本のλ/４線路３〜５と、３λ/４線路６と、４本の端子線路１０〜１３とを有している。また、３λ/４線路６は、入り込み線路部位７を有している。この入り込み線路部位７は、第１実施形態では円形の環状であるのに対して、第２実施形態では四角形の環状となっている。
【００３７】
この第２実施形態のラットレース回路１は、例えば、図１０に表されるアンテナ装置１００にΣ/Δ回路１０３として組み込まれている。すなわち、ラットレース回路１を構成する各線路３〜６，１０〜１３は、アンテナ装置１００の放射素子１１１，１１２と共通の基板１１０の同じ基板面に形成されている。つまり、閉ループを構成する線路３〜６は、マトリックス状に配置された４つの放射素子１１１，１１２間の間隙に形成されている。端子線路１０〜１３は、２つの放射素子間の間隙に、直線状の態様で形成されている。ここでは、放射素子１１１，１１２はマイクロストリップ線路の態様を備えている。ラットレース回路１の各線路３〜６，１０〜１３も、放射素子１１１，１１２と同様に、マイクロストリップ線路の態様を備えている。
【００３８】
また、ラットレース回路１における端子線路１３は、第１アレーアンテナ１０１の伝送線路１０５に、また、端子線路１１は、第２アレーアンテナ１０２の伝送線路１０６に、それぞれ接続されている。ここでは、第１実施形態と同様に、第１アレーアンテナ１０１（伝送線路１０５）から端子線路１３に入力する受信信号と第２アレーアンテナ１０２（伝送線路１０６）から端子線路１１に入力する受信信号との位相は同相とする。これにより、端子線路１０から出力する信号は、第１アレーアンテナ１０１の受信信号と第２アレーアンテナ１０２の受信信号とが同相でもって合成された信号となる。このことから、端子線路１０は伝送線路（Σポート）１０７に接続される。また、端子線路１２から出力する信号は、第１アレーアンテナ１０１の受信信号と第２アレーアンテナ１０２の受信信号とが逆相でもって合成された信号となる。このことから、端子線路１２は伝送線路（Δポート）１０８に接続されている。
【００３９】
この第２実施形態では、接続部１５〜１８に関し、隣り合う接続部間の間隔は等間隔又は略等間隔である。また、図２Ｂに表されるように、互いに向かい合う接続部１５，１７を結ぶ直線Ｌａと、接続部１６，１８を結ぶ直線Ｌｂとは、直交する関係となっている。
【００４０】
この第２実施形態のラットレース回路１における上記以外の構成は、第１実施形態と同様であり、その重複説明は省略する。
【００４１】
この第２実施形態のラットレース回路１は、第１実施形態と同様に、３λ/４線路６が入り込み線路部位７を有し、当該入り込み線路部位７は閉ループ８により囲まれた領域の内側に入り込む態様を備えている。このため、第２実施形態のラットレース回路１は、第１実施形態と同様に、当該回路１の形成領域（占有面積）を縮小できる。これにより、当該ラットレース回路１は、当該回路１が組み込まれるアンテナ装置１００の製造工程の煩雑化およびコスト増加を防止しつつ、アンテナ装置１００の小型化および薄型化に対応できる。
【００４２】
図５および図６には、それぞれ、第２実施形態のラットレース回路１と比較する比較例としてのラットレース回路２５，２６が表されている。これらラットレース回路２５，２６は、３λ/４線路６が入り込み線路部位７を持たない態様を有している。
【００４３】
図５のラットレース回路２５では、接続部１５〜１８が、ラットレース回路１の接続部１５〜１８と同様な位置に配置されている。この場合に、放射素子１１１，１１２間の間隔が図２に表される放射素子１１１，１１２間の間隔と同様であると、３λ/４線路６は、放射素子１１１の形成領域に入り込む虞がある。つまり、３λ/４線路６と放射素子１１１が干渉してしまうという問題が発生する虞がある。
【００４４】
また、図６のラットレース回路２６では、線路３〜６による閉ループ８が、放射素子１１１，１１２に干渉しないように形成されている。また、各λ/４線路３〜５がλ/４に対応する電気的な長さを持ち、かつ、３λ/４線路６が３λ/４に対応する電気的な長さを持つことができるように、各接続部１５〜１８の配置位置が設定されている。接続部１６〜１８の配置位置は、ラットレース回路１の各接続部１６〜１８の配置位置からずれている。このため、当該接続部１６〜１８に接続する端子線路１１〜１３は、接続部１６〜１８に向けて迂曲する部位ｋを有する。この部位ｋが放射素子１１１，１１２に干渉する虞がある。
【００４５】
図５および図６のラットレース回路２５，２６において発生する虞のある干渉問題を防止しようとすると、前述したような、アンテナ装置１００の小型化や薄型化を妨げる問題や、コスト増加の問題や、製造工程の煩雑化の問題が発生する虞がある。これに対し、第２実施形態のラットレース回路１は、そのような問題を回避できる。
【００４６】
また、この第２実施形態のラットレース回路１は、接続部１５〜１８において、図１Ｂに表されるように、端子線路１０（１１〜１３）に接続している２本の線路３，４の伸長方向α、βは、端子線路１０の中心線Ｏ10に対して線対称である。これにより、第１実施形態と同様に、第２実施形態のラットレース回路１もアンテナ装置１００の性能の向上に寄与できる。
【００４７】
本発明者は、その効果を実験により確認している。この実験では、本発明者は、アンテナ装置１００に、Σ/Δ回路１０３として、第２実施形態のラットレース回路１を組み込んだ場合におけるラットレース回路１から伝送線路（Δポート）１０８への出力信号を測定している。また、本発明者は、比較例として、図５に表される態様のラットレース回路２５をアンテナ装置１００にΣ/Δ回路１０３として組み込んだ場合におけるラットレース回路２５から伝送線路（Δポート）１０８への出力信号を測定している。この実験では、ラットレース回路以外の条件は同条件としている。
【００４８】
図３は、ラットレース回路１を組み込んだ場合における実験結果を表すグラフである。図４は、ラットレース回路２５を組み込んだ場合における実験結果を表すグラフである。図３および図４のグラフにおいて、横軸は周波数を表し、縦軸は反射損失を表している。また、実線Ｒは、端子線路１１，１３に入力した信号レベル（入力電力）に対する端子線路１０から伝送線路（Δポート）１０８に出力した信号レベル（出力電力）の比に応じた反射損失と、周波数との関係を表している。
【００４９】
図３に表されているように、第２実施形態のラットレース回路１を利用することにより、アンテナ装置１００における通信の周波数帯（ここでは９．４ＧHz帯）において、ラットレース回路１のΔポートでの反射損失は、−３５ｄＢ以下という良好な結果を得ている。これに対し、図４に表されるように、ラットレース回路２５を利用した場合には、ラットレース回路２５のΔポートでの反射損失は、−１５ｄＢ程度である。このような実験結果の差異は、前述したような接続部１６〜１８における信号の分流の対称性が関与しており、その分流の対称性が良い程、出力信号の特性が向上する。したがって、この実験によっても、第２実施形態のラットレース回路１を利用することによりアンテナ装置１００の性能を向上できるという効果が確認できる。
【００５０】
（その他の実施形態）
なお、この発明は第１と第２実施形態に限定されずに様々な実施の態様を採り得る。例えば、ラットレース回路１は、図７や図８に表されるような形状であってもよい。これら図７および図８においても、第２実施形態と同様に、接続部１５〜１８の配置位置に関し、互いに向かい合う接続部１５，１７を結ぶ直線と、接続部１６，１８を結ぶ直線とは、直交する関係となっている。また、隣り合う接続部間の間隔は、等間隔あるいは略等間隔となっている。さらに、端子線路に接続する２本の線路の対称性に関わる構成も、第２実施形態と同様となっている。
【００５１】
また、第１や第２の実施形態では、ラットレース回路１を図１０に表されるアンテナ装置１００に組み込む例が表されている。これに代えて、ラットレース回路１は、図９に表されるようなアンテナ装置１３０に組み込まれてもよい。アンテナ装置１３０は、第１アレーアンテナ１３１と、第２アレーアンテナ１３２と、第３アレーアンテナ１３３と、第４アレーアンテナ１３４と、３つのΣ/Δ回路１３５〜１３７とを有している。なお、このアンテナ装置１３０は、例えば、アジマス（Azimuth）方向と仰角（Elevation）方向に追尾が可能なレーダに組み込まれる。
【００５２】
第１〜第４のアレーアンテナ１３１〜１３４は、アンテナ装置１００の第１や第２のアレーアンテナ１０１，１０２と同様な構成を備えている。
【００５３】
Σ/Δ回路１３５は、第１アレーアンテナ１３１の受信信号と第２アレーアンテナ１３２の受信信号とを同相で合成した信号を伝送線路１３８を通してΣ/Δ回路１３６に向けて出力する機能を備えている。さらに、Σ/Δ回路１３５は、第１アレーアンテナ１３１の受信信号と第２アレーアンテナ１３２の受信信号とを逆相で合成した信号を伝送線路１４２に出力する機能を備えている。
【００５４】
Σ/Δ回路１３７は、第３アレーアンテナ１３３の受信信号と第４アレーアンテナ１３４の受信信号とを同相で合成した信号を伝送線路１３９を通してΣ/Δ回路１３６に向けて出力する機能を備えている。さらに、Σ/Δ回路１３７は、第３アレーアンテナ１３３の受信信号と第４アレーアンテナ１３４の受信信号とを逆相で合成した信号を伝送線路１４３に向けて出力する機能を備えている。なお、伝送線路１４２，１４３を伝送する信号は、伝送線路（Δポート）１４４において合成され、外部に向けて出力する。
【００５５】
Σ/Δ回路１３６は、Σ/Δ回路１３５，１３７からの出力信号を同相で合成した信号を伝送線路（Σポート）１４０に向けて出力する機能を備えている。さらに、Σ/Δ回路１３６は、Σ/Δ回路１３５，１３７からの出力信号を逆相で合成した信号を伝送線路（Δポート）１４１に向けて出力する機能を備えている。
【００５６】
このアンテナ装置１３０では、伝送線路（Δポート）１４１の信号のレベルが低い場合には、第１〜第４のアレーアンテナ１３１〜１３４は、探知対象（目標物）に対し正面を向いている状態である。一方、伝送線路（Δポート）１４１の信号のレベルが高い場合には、第１および第２のアレーアンテナ１３１，１３２側よりも第３および第４のアレーアンテナ１３３，１３４側が探知対象（目標物）から離れている、あるいは、近付いている状態である。換言すれば、この場合には、第１および第２のアレーアンテナ１３１，１３２側と第３および第４のアレーアンテナ１３３，１３４側とが探知対象（目標物）に対し遠近方向にずれている状態である。
【００５７】
また、伝送線路（Δポート）１４４の信号のレベルが低い場合には、第１〜第４のアレーアンテナ１３１〜１３４は、探知対象（目標物）に対し正面を向いている状態である。一方、伝送線路（Δポート）１４４の信号のレベルが高い場合には、第１および第３のアレーアンテナ１３１，１３３側よりも第２および第４のアレーアンテナ１３２，１３４側が探知対象（目標物）から離れている、あるいは、近付いている状態である。換言すれば、この場合には、第１および第３のアレーアンテナ１３１，１３３側と第２および第４のアレーアンテナ１３２，１３４側とが探知対象（目標物）に対し遠近方向にずれている状態である。
【００５８】
第１と第２の各実施形態のラットレース回路１は、Σ/Δ回路１３５〜１３７のそれぞれに適用することができる。なお、それらΣ/Δ回路１３５〜１３７の全てにラットレース回路１が適用されてもよいし、Σ/Δ回路１３５〜１３７のうちの何れか１つあるいは２つにラットレース回路１が適用されてもよい。ただ、Σ/Δ回路１３６に接続されている伝送線路（Δポート）１４４から精度良いレベルの信号が出力されるためには、Σ/Δ回路１３５，１３７からそれぞれΣ/Δ回路１３６に向けて出力される信号のレベルバランスが取れていることが好ましい。このことから、性能向上のためには、Σ/Δ回路１３５，１３７は同じ回路構成であることが好ましい。これにより、Σ/Δ回路１３５（１３７）としてラットレース回路１を適用する場合には、Σ/Δ回路１３７（１３５）にもラットレース回路１が適用されることが好ましい。
【００５９】
さらに、第１と第２の実施形態では、第１と第２のアレーアンテナ１０１，１０２からラットレース回路１の端子線路１１，１３にそれぞれ入力する受信信号の位相は同相としている。これにより、端子線路１０はアンテナ装置１００の伝送線路（Σポート）１０７に接続され、端子線路１２はアンテナ装置１００の伝送線路（Σポート）１０８に接続されている。これに対し、端子線路１１，１３にそれぞれ入力する受信信号の位相が互いに逆相である場合がある。この場合には、ラットレース回路１において、端子線路１０から出力する信号は、第１アレーアンテナ１０１の受信信号と第２アレーアンテナ１０２の受信信号とが逆相でもって合成された信号となる。このことから、図１１に表されるように、端子線路１０は伝送線路（Δポート）１０８に接続される。また、端子線路１２から出力する信号は、第１アレーアンテナ１０１の受信信号と第２アレーアンテナ１０２の受信信号とが同相でもって合成された信号となる。このことから、端子線路１２は伝送線路（Σポート）１０７に接続される。つまり、図１１の例では、ラットレース回路１は、図２Ａに表されている状態から半回転した態様でもってアンテナ装置１００に組み込まれる。
【００６０】
なお、ラットレース回路１は、図１１に表される態様ではなく、図１２に表される態様でもってアンテナ装置１００に組み込まれてもよい。すなわち、図１２に表されている態様は、図１１に表されているλ/４線路５と３λ/４線路６とが互いに入れ替わっている形態である。この図１２の構成においても、端子線路１１，１３に互いに逆相の信号が入力する場合には、図１１と同様に、同相でもって合成された信号が端子線路１２から伝送線路（Σポート）１０７に出力される。また、逆相でもって合成された信号が端子線路１０から伝送線路（Δポート）１０８に出力される。このように、ラットレース回路１は、λ/４線路５と３λ/４線路６とが入れ替わっても同様に機能する。このことから、ラットレース回路１は、端子線路１１，１３に同相の信号が入力する場合には、図１Ａ、図２Ａ、図７と図８等に表されているλ/４線路５と３λ/４線路６とが入れ替わっている態様でもってアンテナ装置に組み込まれてもよい。
【００６１】
また、本発明のラットレース回路は、右旋円偏波および左旋円偏波を送受信可能なアンテナ装置や、互いに直交する直線偏波を送受信可能なアンテナ装置を構成するΣ/Δ回路（合成回路）として適用できる。さらに、本発明のラットレース回路は、アンテナ装置以外の装置にも適用可能である。
【００６２】
以上、上述した実施形態を例にして本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００６３】
なお、この出願は、２０１３年５月２８日に出願された日本出願特願２０１３−１１１９４８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、アレーアンテナを備える様々な装置に適用可能な技術であり、様々な分野に展開することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１，２５，２６  ラットレース回路
３，４，５  λ/４線路
６  ３λ/４線路
７  入り込み線路部位
１５，１６，１７，１８  接続部
１００，１３０  アンテナ装置
１１１，１１２  放射素子
【図１Ａ】
2014192255.tif 000003
【図１Ｂ】
2014192255.tif 000004
【図２Ａ】
2014192255.tif 000005
【図２Ｂ】
2014192255.tif 000006
【図３】
2014192255.tif 000007
【図４】
2014192255.tif 000008
【図５】
2014192255.tif 000009
【図６】
2014192255.tif 000010
【図７】
2014192255.tif 000011
【図８】
2014192255.tif 000012
【図９】
2014192255.tif 000013
【図１０】
2014192255.tif 000014
【図１１】
2014192255.tif 000015
【図１２】
2014192255.tif 000016
【図１３】
2014192255.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月19日(2016.7.19)
【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】
伝送対象の信号における波長λの４分の１に対応する電気的な長さを持つ導体パターンによるλ／４線路と、
前記波長λの４分の３に対応する電気的な長さを持つ導体パターンによる３λ／４線路とを有し、
３本の前記λ／４線路と、前記３λ／４線路とは、一連に接続されることによって、環状の閉ループを形成し、前記３λ／４線路は、前記３本のλ／４線路に近付くように曲折している線路部位を有し、
前記λ／４線路と前記λ／４線路との２つの接続部および前記３λ／４線路と前記λ／４線路との２つの接続部には、それぞれ、前記信号が入出力する端子線路がさらに接続されており、
前記端子線路に接続する２本の前記λ／４線路の前記接続部側の端部、あるいは、前記３λ／４線路と前記λ／４線路のそれぞれの前記接続部側の端部は、前記端子線路における前記接続部側の端部の線路幅の中心線を対称中心線とした線対称に配置されているラットレース回路。
【請求項２】
隣り合う前記接続部間の間隔は等間隔又は略等間隔である請求項１記載のラットレース回路。
【請求項３】
前記４つの接続部は、互いに向かい合う２つの接続部間を結ぶ２つの直線が直交するように、配置されている請求項１又は請求項２記載のラットレース回路。
【請求項４】
前記λ／４線路と前記３λ／４線路は、マイクロストリップ線路である請求項１又は請求項２又は請求項３記載のラットレース回路。
【請求項５】
共通の基板に形成され信号を送受信する導体パターンによる複数の放射素子と、
前記放射素子による受信信号を合成する回路とを有し、
前記回路は、請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載のラットレース回路であるアンテナ装置。
【請求項６】
前記複数の放射素子は配列配置されており、前記ラットレース回路が前記基板における前記放射素子と同じ基板面あるいは同じ層に形成される場合には、前記ラットレース回路は前記放射素子の形成領域間に形成され、前記ラットレース回路が前記基板における前記放射素子とは異なる層に形成される場合には、前記ラットレース回路は前記基板の層の積層方向に前記放射素子の形成領域とオーバーラップしない領域に形成される請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
伝送対象の信号における波長λの４分の１に対応する電気的な長さを持つ導体パターンによる３本のλ／４線路と、前記波長λの４分の３に対応する電気的な長さを持つ導体パターンによる３λ／４線路とは、一連に接続されることによって環状の閉ループを形成し、
前記３λ／４線路は、前記３本のλ／４線路に近付くように曲折している線路部位を有し、
前記λ／４線路と前記λ／４線路との２つの接続部および前記３λ／４線路と前記λ／４線路との２つの接続部には、それぞれ、前記信号が入出力する端子線路をさらに接続し、
前記端子線路に接続する２本の前記λ／４線路の前記接続部側の端部、あるいは、前記３λ／４線路と前記λ／４線路のそれぞれの前記接続部側の端部を、前記端子線路における前記接続部側の端部の線路幅の中心線を対称中心線とした線対称に配置しているラットレース回路の形成方法。
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月19日(2016.10.19)
【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】
伝送対象の信号における波長λの４分の１に対応する電気的な長さを持つ導体パターンによるλ／４線路と、
前記波長λの４分の３に対応する電気的な長さを持つ導体パターンによる３λ／４線路とを有し、
３本の前記λ／４線路と、前記３λ／４線路とは、一連に接続されることによって、環状の閉ループを形成し、前記３λ／４線路は、前記３本のλ／４線路により画定される領域の内部に入り込む線路部位を有し、当該線路部位は、前記３本のλ／４線路に近付くように曲折しながら環状に引き回されており、
前記λ／４線路と前記λ／４線路との２つの接続部および前記３λ／４線路と前記λ／４線路との２つの接続部には、それぞれ、前記信号が入出力する端子線路がさらに接続されており、
前記端子線路に接続する２本の前記λ／４線路の前記接続部側の端部、あるいは、前記３λ／４線路と前記λ／４線路のそれぞれの前記接続部側の端部は、前記端子線路における前記接続部側の端部の線路幅の中心線を対称中心線とした線対称に配置されているラットレース回路。
【請求項２】
隣り合う前記接続部間の間隔は等間隔又は略等間隔である請求項１記載のラットレース回路。
【請求項３】
前記４つの接続部は、互いに向かい合う２つの接続部間を結ぶ２つの直線が直交するように、配置されている請求項１又は請求項２記載のラットレース回路。
【請求項４】
前記λ／４線路と前記３λ／４線路は、マイクロストリップ線路である請求項１又は請求項２又は請求項３記載のラットレース回路。
【請求項５】
共通の基板に形成され信号を送受信する導体パターンによる複数の放射素子と、
前記放射素子による受信信号を合成する回路とを有し、
前記回路は、請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載のラットレース回路であるアンテナ装置。
【請求項６】
前記複数の放射素子は配列配置されており、前記ラットレース回路が前記基板における前記放射素子と同じ基板面あるいは同じ層に形成される場合には、前記ラットレース回路は前記放射素子の形成領域間に形成され、前記ラットレース回路が前記基板における前記放射素子とは異なる層に形成される場合には、前記ラットレース回路は前記基板の層の積層方向に前記放射素子の形成領域とオーバーラップしない領域に形成される請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
伝送対象の信号における波長λの４分の１に対応する電気的な長さを持つ導体パターンによる３本のλ／４線路と、前記波長λの４分の３に対応する電気的な長さを持つ導体パターンによる３λ／４線路とは、一連に接続されることによって環状の閉ループを形成し、
前記３λ／４線路は、前記３本のλ／４線路により画定される領域の内部に入り込む線路部位を有し、当該線路部位は、前記３本のλ／４線路に近付くように曲折しながら環状に引き回されており、
前記λ／４線路と前記λ／４線路との２つの接続部および前記３λ／４線路と前記λ／４線路との２つの接続部には、それぞれ、前記信号が入出力する端子線路をさらに接続し、
前記端子線路に接続する２本の前記λ／４線路の前記接続部側の端部、あるいは、前記３λ／４線路と前記λ／４線路のそれぞれの前記接続部側の端部を、前記端子線路における前記接続部側の端部の線路幅の中心線を対称中心線とした線対称に配置しているラットレース回路の形成方法。
【国際調査報告】
2014192255.tif 000018
2014192255.tif 000019