(57)【要約】【課題】給電導波路の両側の放射導波路のオフセット配列のスロット配列が給電導波路を挟んで対称であり、且つ給電導波路の幅の狭い中央給電オフセットアレーアンテナの提供。【解決手段】給電導波路の底部幅方向中央位置に管軸方向に沿ったリッジを設ける。リッジの存在によりリッジの左右における電界ベクトルは左右対称になる。これにより、左右の放射導波路への給電は同相となる。また、リッジを設けたことにより導波路の遮断周波数が低くなるので、使用周波数が変らず遮断周波数が同じでよいとすれば、低くなる分を高くしてもよいことになり、給電導波路のサイズを小さくすることができ給電導波路の幅を狭くすることができる。【選択図】図１
2008109197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電導波路の管軸方向上等間隔を置いた複数の位置毎における左右両側の壁面の上側壁面寄りに、広幅方向が給電導波路の管軸方向と平行になるようにして結合された複数の放射導波路を有し、
給電導波路の底部幅方向中央には、管軸方向に沿ってリッジを有し、該リッジの峰部の、各放射導波路に対応する位置に切り込みが設けられており、
放射導波路の上面側広壁面にその管軸方向に沿って、幅中心線に対して左右交互にオフセットしつつ配列されたスロット配置が給電導波路を挟んで対称であることを特徴とするリッジ導波路中央給電スロットアレーアンテナ。
【請求項２】
給電導波路および放射導波路が、板状導電性部材の１面に断面矩形状の溝を設けたベース体と、この溝の上に被せるように配置され、放射導波路用溝に沿ってスロットが配列されているスロット板とから成るものであることを特徴とする請求項１記載のリッジ導波路中央給電スロットアレーアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中央給電導波路型平面スロットアンテナの給電導波路構造とスロットアレーの配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、中央給電スロットアレーアンテナにおいては、両側の放射導波路への給電は、給電導波路のＥ面から行われていた。そのため同相給電であった。
図３はその給電構造を示す図であり、（ａ）はスロット板を除いた平面図、（ｂ）はその断面図である。
即ち、給電導波路８の幅はＨ面（広壁面）の幅となっていた。
このため、スロット板の給電導波路の幅に対応する部分には、スロットを設けることができず、結局、アンテナの中央帯にスロットのないエリア（ブロッキングエリア）が生じ、スロット配列の一様性が不完全となりサイドローブなどアンテナの特性に悪影響をもたらしていた。そこで、このブロッキングエリアを小さくする工夫として、通常の矩形導波路はＥ面の幅がＨ面の幅より小さいことに着目して、給電導波路を、図３の（ｂ）において、紙面に垂直な軸を中心にして９０度回転して、放射導波路への給電（結合）をＨ面で行うようにした。
【０００３】
図４はＨ面結合の断面を示す図であり、図３の（ｂ）に対応する。
これにより平面で見た給電導波路の幅は狭くなり、その分だけブロッキングエリアが小さくなり、アンテナの特性は改善されるようになった（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特願２００４−２１２９０９号公報（図４、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、左右の放射導波路への給電を給電導波路のＨ面で行うようにしたため、給電導波路内における電界ベクトルの垂直成分の向きは、給電導波路の中央の左右では逆向きとなるため、左右の放射導波路９への給電は逆相になる。
【０００５】
一方、スロット板においてスロットの配列が、図５のように放射導波路９の管軸方向に沿って、幅中心線に対して左右交互にオフセットしつつ配列されるものである場合に、各スロットから放射される電磁波が同相であるようにするためには、給電が逆相であるので、給電導波路１１から１番目同士のスロットの、放射導波路９の管軸方向中心線に対するオフセットは互いに逆側にオフセットさせなければならない。以下、２番目同士、３番目同士、それ以後についても同様である。
その結果、図５のような、給電導波路１１の両側で対称にならないスロット配列となる。
【０００６】
ところが、このようなアンテナ２個を図６のようにアンテナの開口面中心法線を軸として偏波面を９０度回転させて隣接配置し、直交偏波アンテナとして用いようとした場合、左側のアンテナの、給電導波路１１を挟む或る放射導波路の１番目同士のスロットから右側のアンテナの中心までの２つ距離、例えばｒ１とｒ２にはオフセットが逆であるため差がある。これは２番目同士以降の全スロットについても同様である。
図６の左側アンテナを送信アンテナ、右側アンテナを受信アンテナとした場合、送信アンテナから受信アンテナ方向への主偏波は送信アンテナの給電導波路１１を中心軸として上下で振幅は対称となるが、距離ｒ１、ｒ２との差により受信アンテナ方向への電波が到達する位相差が生じる。右側の受信アンテナにおいて、左側の送信アンテナからの主偏波は交差偏波として受信する。受信アンテナの給電導波路１１に垂直で中心点を通る対称線Ａ−Ａ′の上下で交差偏波の受信感度は逆位相で等振幅である。送信アンテナのスロット配置が対称でｒ１、ｒ２の距離に差が無ければ、送信アンテナからの主偏波成分を受信アンテナの交差偏波成分として受信し、キャンセルされるので極めて高いアイソレーション特性を得ることができる（例えば、特願２００５−３５５６２３号（［００２８］、［００３０］、図２、図３（ａ）、図３（ｂ））参照）。
しかし、送信アンテナの給電導波路１１を挟んだスロットは逆向きにオフセットされているため、ｒ１、ｒ２の距離による位相差を生じるため、キャンセルされない。
このため、左右両アンテナ間の偏波間のアイソレーションが充分とれないという問題を生じた。
【０００７】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点に鑑みて、給電導波路を挟んだスロットのオフセットを逆にしなくとも、即ち、給電導波路から左右両側の放射導波路への給電を同相で給電しつつも、給電導波路の幅、即ちブロッキングエリアを小さくできる中央給電スロットアレーアンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するために、以下の各構成を有する。
本発明の第１の構成は、給電導波路の管軸方向上等間隔を置いた複数の位置毎における左右両側の壁面の上側壁面寄りに、広幅方向が給電導波路の管軸方向と平行になるようにして結合された複数の放射導波路を有し、
給電導波路の底部幅方向中央には、管軸方向に沿ってリッジを有し、該リッジの峰部の、各放射導波路に対応する位置に切り込みが設けられており、
放射導波路の上面側広壁面にその管軸方向に沿って、幅中心線に対して左右交互にオフセットしつつ配列されたスロット配置が給電導波路を挟んで対称であることを特徴とするリッジ導波路中央給電スロットアレーアンテナである。
【０００９】
本発明の第２の構成は、前記第１の構成において、給電導波路および放射導波路が、板状導電性部材の１面に断面矩形状の溝を設けたベース体と、この溝の上に被せるように配置され、放射導波路用溝に沿ってスロットが配列されているスロット板とから成るものであることを特徴とするリッジ導波路中央給電スロットアレーアンテナである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明第１の構成においては、給電導波路の底部幅方向中央に管軸方向に沿うリッジを有しているため、給電導波路を管軸方向断面で見た場合の電界ベクトルの向きがリッジを挟んで左右対称となるので、給電導波路の左右両壁面で結合されている左側放射導波路および右側放射導波路への給電は同相となる。
従って、スロットの配列は、給電導波路から数えて同じ順位のスロットは放射導波路の幅中心線に対するオフセットは同じでよいこととなる。即ち、片側の放射導波路で見た場合のスロットは幅中心線に対して左右交互にオフセットしているが、給電導波路を挟んでは対称な位置関係になっている。
【００１１】
このようなアンテナを、図６のように偏波面を直交させて隣接配置した場合、左側のアンテナの給電導波路を挟んだ同じ列の放射導波路のスロットで給電導波路から同じ順番にあるスロットから右側アンテナの中心に到る距離は同一であり、左側アンテナの主偏波は右側アンテナの交差偏波として受信され、右側アンテナの対称線Ａ−Ａ′の上下において逆位相で受信された波は受信アンテナの中心点で重なり合い全てキャンセルされるため、偏波間のアイソレーションが充分とれることになる。
【００１２】
また、リッジ導波管はリッジがない場合に較べて遮断周波数が低くなるので、用いる周波数が同じとすれば導波管の幅をリッジのない導波路を用いる場合より小さくすることができるので、給電導波路の底部にリッジを設けることにより、放射面で見た場合の給電導波路の幅を小さくすることができスロットを設けない領域（ブロッキングエリア）を小さくすることができ、サイドローブその他のアンテナ特性を向上させることができるという効果がある。
【００１３】
更に、リッジの峰部の、各放射導波路に対応する位置に切り込みを設けているので、この部分で反射が生ずるが、この反射が放射導波路からの反射を相殺するように作用するので、アンテナへの給電点から見た反射損失が少なくなるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明アンテナにおける給電導波路の底部に立てるリッジの形状は、断面長方形の板状のものが、上面壁との間における平行電界を形成するうえで最良である。
また、リッジに設ける切り込みの形状は、コの字を上に向けた形の凹状形が反射を生じさせるうえで最良である。その位置は給電側から見て、各放射導波路の幅中心位置よりも遠い方に設けるのが放射導波路からの反射を相殺するうえで最良である。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明のリッジ導波路中央給電スロットアレーアンテナの実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明中央給電スロットアレーアンテナの、スロット板を除いた、給電導波路、放射導波路の部分斜視図である。
給電導波路２の底面の幅方向中央位置から板状のリッジ１が立っている。給電導波路２の両側面には放射導波路３Ａおよび放射導波路３Ｂが結合されており、各放射導波路３Ａ，３Ｂの底面と、結合部分両側にある結合窓形成突出部５と、図示されていないスロット板とによって形成される窓部分を通して、給電導波路２から各放射導波路３Ａ，３Ｂへ電磁波が給電される。図１では、給電導波路２の両側に放射導波路が１個ずつしか示されていないが、実際には給電導波路２は長くそれに沿って放射導波路も多数設けられる。放射導波路３Ａ，３Ｂの長さももっと長いものである。そしてこの上に図２で示されるようなスロット板が被せられる。スロットの列は各放射導波路に対応するようになっている。
【００１６】
このように、リッジ１が給電導波路２の底面の幅方向中央位置に立っているために、リッジ１の左右の電界の方向はリッジ１の左右で対称となるため、放射導波路３Ａへの給電と放射導波路３Ｂへの給電位相は同相となる。このため、給電導波路２を挟む１組の放射導波路に対応するスロットの、放射導波路幅中心線からのオフセットは、給電導波路の位置順位が同じスロットは同じ側にすればよいことになる。このことは結局、スロットの配置は給電導波路の中心に関して対称であることになる。
【００１７】
このことにより、本発明のアンテナを、偏波面を直交させて隣接配置して直交偏波アンテナを構成したときに、給電導波路を挟んだ１組の放射導波路の、給電導波路から数えて同じ順位位置の２つのスロットから隣接アンテナの中心点までの距離が等しくなるので対称性があるということになり、両アンテナ間の偏波アイソレーションが充分なものとなる。
【００１８】
また、リッジを設けた給電導波路２の幅は、リッジを設けない通常の導波路を左右同相給電とするためＥ面給電とした場合の幅、即ちＨ面幅よりは小さくできるので、スロットを設けられないブロッキングエリアが小さくなり、サイドローブ抑圧等の性能も向上できる。
【００１９】
放射導波路からの反射損を相殺するための切り込み４は、その相殺効果を上げるため、給電導波路２への給電が左側矢印の方から行われるとしたならば、放射導波路３Ａ，３Ｂの幅中心位置より矢印方向にずれた位置に設けられている。
【００２０】
図２は、本発明アンテナにおけるスロット板のスロット配置の実施例を示す図である。
各スロットの配置は、各放射導波路の幅中心線を挟んで交互にオフセットしているが、このオフセットの仕方は給電導波路２を挟んで対称となるように配置されている。
その理由は、給電導波路２から両側の放射導波路への給電が同相で行われていることによるものである。
このような対称配列とすることにより、直交偏波アンテナとして用いた場合の偏波間アイソレーションが充分とれるようになることは前述した通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明中央給電スロットアレーアンテナの、スロット板を除いた、給電導波路、放射導波路の部分斜視図である。
【図２】本発明アンテナにおけるスロット板のスロット配置の実施例を示す斜視図である。
【図３】従来の、放射導波路への給電が給電導波路の狭壁面から行われていた給電構造を示す図である。
【図４】従来の、放射導波路への給電が給電導波路の広壁面から行われていた給電構造を示す図である。
【図５】従来の、放射導波路への給電が図４のように給電導波路の広壁面から行われる場合のスロットの配置を示す斜視図である。
【図６】図５のスロット配列のアンテナを偏波面を直交させて隣接配置した場合の偏波アイソレーションが不充分になることの説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  リッジ
２  給電導波路
３Ａ  放射導波路
３Ｂ  放射導波路
４  切り込み
５  結合窓形成突出部
６  スロット板
７  スロット
８  給電導波路
９  放射導波路
１０  結合窓
１１  給電導波路
１２  スロット板
１３  誘導性ポスト
【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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