(57)【要約】【課題】スロットアンテナから放射される電波の位相分布を所望の分布に近づけること。【解決手段】スロットアンテナ１００において、入射開口面２４は、放射すべき電波が入射される。導波体は、入射開口面２４から入射された電波を伝える。複数のスロット孔１８は、導波体のＨ面の一部を切り込みながら、導波体のＥ面の一方の面を導波体の短手方向に向けて横切るように形成され、導波体を伝わった電波が放射される。複数のスロット孔のそれぞれを形成するＥ面上の４辺のうちの導波体の長手方向に沿った１辺の幅は、複数のスロット孔からそれぞれ放射される電波の位相分布が所望の分布となるように、調整されている。複数のスロット孔のＨ面２２上の切り込みの深さが調整されていてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射すべき電波が入射される入射開口面と、
前記入射開口面から入射された電波を伝える導波体と、
前記導波体のＨ面の一部を切り込みながら、前期導波体のＥ面の一方の面を前期導波体の短手方向に向けて横切るように形成され、前期導波体を伝わった電波が放射されるべき複数のスロット孔と、
を含み、複数のスロット孔のＨ面上の切り込みの深さを、複数のスロット孔からそれぞれ放射される電波の位相分布が所望の分布に近づくように決定していることを特徴とするスロットアンテナ。
【請求項２】
放射すべき電波が入射される入射開口面と、
前記入射開口面から入射された電波を伝える導波体と、
前記導波体のＨ面の一部を切り込みながら、前記導波体のＥ面の一方の面を前記導波体の短手方向に向けて横切るように形成され、前記導波体を伝わった電波が放射されるべき複数のスロット孔と、
を含み、前記複数のスロット孔のそれぞれを形成するＥ面上の幅であって、前記導波体の長手方向に沿った幅は、前記複数のスロット孔のうちの少なくとも２以上のスロット孔において、同一の深さを有し、深さを前記複数のスロット孔からそれぞれ放射される電波の位相分布が所望の分布に近づくように決定していることを特徴とするスロットアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ技術に関し、特に導波管のＥ面の一方に電波を放射するスロットが設けられたスロットアンテナおよびスロットアンテナの位相分布調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーダ機器に使用される導波管アンテナとして、電波の放射面にスロットを設けたスロットアンテナが知られている。スロットアンテナの指向性は、スロットを設けた導体板の正面方向に電波が放射され、側面方向には放射されない性質を持つ。ここで、スロットは、導波管上に複数形成される。そうすると、それぞれのスロットから放射される電波は、スロットごとにその位相特性が異なる場合があり、アンテナ全体として、所望の特性を得ることが難しかった。従来、スロットアンテナから放射される電波の位相制御として、スロット角度を調整していた（たとえば、特許文献１参照）。また、スロットを配置する位置を調整していた（たとえば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１４７１６９号公報
【特許文献２】特開２００１−３４５６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的に、導波管のそれぞれのスロットから放射される電波の位相特性を調整し、所望のアンテナ特性を得ることが望ましい。
【０００４】
放射する電波の位相分布が所望の分布に近づくように調整されたスロット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】
【０００５】
本発明の態様は、スロットアンテナである。このスロットアンテナは、放射すべき電波が入射される入射開口面と、入射開口面から入射された電波を伝える導波体と、導波体のＨ面の一部を切り込みながら、導波体のＥ面の一方の面を導波体の短手方向に向けて横切るように形成され、導波体を伝わった電波が放射されるべき複数のスロット孔と、を含む。複数のスロット孔のＨ面上の切り込みの深さは、複数のスロット孔からそれぞれ放射される電波の位相分布が所望の分布に近づくように、それぞれ調整されている。
【０００６】
この態様によると、複数のスロット孔のＨ面上の切り込みの深さをそれぞれ調整することによって、複数のスロット孔からそれぞれ放射される電波の位相分布が所望の分布に近づくように調整できる。
【０００７】
ここで、「所望の分布」とは、一様な分布を含み、たとえば、それぞれの電波の位相が同一となるような分布ことを含み、また、それぞれの電波の位相がほぼ同一間隔の等差数列となるような分布も含む。この態様によると、スロット孔の幅をそれぞれ調整することによって、複数のスロット孔からそれぞれ放射される電波の位相分布を所望の分布に近づけることができる。
【０００８】
深さは、スロット孔ごとにそれぞれ異なるように調整されてもよい。この場合、深さをそれぞれ異なるように調整することによって、位相分布を所望の分布に近づけることができる。
【０００９】
本発明の別の態様は、スロットアンテナである。このスロットアンテナは、放射すべき電波が入射される入射開口面と、入射開口面から入射された電波を伝える導波体と、導波体のＨ面の一部を切り込みながら、導波体のＥ面の一方の面を導波体の短手方向に向けて横切るように形成され、導波体を伝わった電波が放射されるべき複数のスロット孔と、を含む。前記複数のスロット孔のそれぞれを形成するＥ面上の幅であって、前記導波体の長手方向に沿った幅は、前記複数のスロット孔のうちの少なくとも２以上のスロット孔において、同一の深さを有し、前記複数のスロット孔からそれぞれ放射される電波の位相分布が所望の分布に近づくように、それぞれの深さが調整されている。
【００１０】
この態様によると複数のスロット孔のうちの少なくとも２以上のスロット孔は、同一の深さとなるように調整されることを有してもよい。この場合、複数のスロット孔のうちの少なくとも２以上のスロット孔については、同一の深さに調整することによって、位相分布を簡易に調整でき、位相分布を所望の分布に近づけることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スロットアンテナから放射される電波の位相分布を所望の分布に近づけることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態を具体的に説明する前に、まず概要を述べる。本発明の実施形態は、電波を放射すべきスロット孔が設けられた導波管を備えたスロットアンテナに関する。スロットアンテナは、港湾監視レーダ等に用いられ、目的物に対して電波を放射し、反射された電波を受信することによって、目的物までの距離などを測定する。測定には、目的物から反射された電波のうち、水平偏波成分についての電波が用いられる。
【００１３】
スロットアンテナは、複数のスロットからそれぞれ電波を放射する。それぞれの電波の位相はそれぞれ異なる場合が多い。前述したように、放射電波の位相の分布が所望の分布でないほど、特性が劣化する。したがって、電波の位相分布は、できるだけ、所望の分布、たとえば、一様もしくは均一な分布に近づくことが望ましい。本実施形態においては、スロット孔のサイズを調整することによって、電波の位相分布を均一に近づくようにする。詳細は後述する。
【００１４】
ここで、スロットが設けられた導波管について説明する。図１は、本発明の実施形態にかかるスロットアンテナ１００の構成例を示す斜視図である。スロットアンテナ１００は、アンテナ外板１０と、導波管１２と、フレア板１４と、レドーム板１６と、を含み、図示するように構成される。導波管１２は、入射開口面２４から電波される。入射された電波は、導波管１２の内部を伝わり、スロット孔１８から放射される。
【００１５】
また、導波管１２は、導波路の周囲のいずれかの面に、電波を放射すべき孔として、スロット孔１８が設けられる。一般的に、スロット孔１８が設けられた面とその面に対向する面とをＥ面という。また、Ｅ面の側面であって、導波管１２を構成する面のうち、導波路が横切る面以外の面をＨ面２２という。以下においては、Ｅ面のうち、スロット孔１８の大部分が設けられた面を「スロット面２０」と表記し、スロット面２０でないＥ面を「対向面」と表記する。なお、スロット孔１８は、導波管１２の導波路を横切るようにスロット面２０に設けられる。また、Ｅ面上のスロット孔１８は、導波管１２から方形状に切り取られることによって形成されるため、図示するごとく、Ｈ面２２にも切り込みの一部が存在することとなる。
【００１６】
図２は、図１の導波管１２のＨ面２２を示す断面図である。ここで、スロット孔１８は、Ｈ面２２にＮ個設けられたものと仮定している。図示するごとく、スロット面２０に設けられたスロット孔１８は、第１スロット孔１８ａ〜第Ｎスロット孔１８ｎを含む。入射開口面２４から入射された電波は、導波管１２の内部を伝わって、第１スロット孔１８ａ〜第Ｎスロット孔１８ｎのそれぞれから放射される。
【００１７】
図３は、図２の導波管１２のそれぞれのスロット孔１８から放射される電波の位相分布の例を示す図である。縦軸は、所定の位相０degreeを基準としたときの位相誤差量を示す。横軸は、スロット孔１８を示す番号であり、第１スロット孔１８ａ〜第Ｎスロット孔１８ｎのそれぞれに対応する。
【００１８】
一般的に、導波管１２に複数のスロット孔１８からそれぞれ放射される電波の位相は、導波管１２の長さなどに影響される。したがって、図示するごとく、位相分布は所望の分布、たとえば、一様な分布とはならず、スロット孔１８ごとに放射される電波の位相特性はそれぞれ異なる。そうすると、位相特性がそれぞれ異なることにより、特性が劣化することとなる。
【００１９】
そこで、本実施形態においては、スロット孔１８のサイズを調整することによって、位相分布を調節することした。スロット孔１８のサイズを調節することにより、導波管１２のアドミッタンスＹが変化する。アドミッタンスＹが変化することにより、それぞれのスロット孔１８の孔上において発生する電界Ｅが影響される。それにより、スロット孔１８から放射される電波も影響され、その位相特性が変化する。すなわち、スロット孔１８のサイズを調整することによって、放射電波の位相特性を調節することができる。したがって、スロット孔１８のサイズを調整することによって、所望の位相分布に近づけることができることとなる。
【００２０】
図４は、図１の導波管１２のスロット面２０とＨ面２２とを模式的に示す斜視図である。図示するごとく、それぞれのスロット孔１８は、Ｈ面２２を切り込みながら、スロット面２０を横切るように、孔として成型される。ここで、スロット孔１８のサイズを示すパラメータとして、幅２６と深さ２８を用いる。幅２６とは、図示するごとく、スロット面２０上のスロット孔１８における導波管１２の長手方向に沿った長さを示す。また、深さ２８とは、図示するごとく、Ｈ面２２上の切り込みの深さを示す。
【００２１】
本実施形態においては、複数のスロットからそれぞれ放射される電波の位相分布が所望の分布、たとえば、一様な分布となるように、たとえば、以下のように、スロット孔１８のサイズを調整する。
（３）全てのスロット孔１８の深さ２８を統一する。
（４）スロット孔１８ごとに深さ２８の値を変更する。
【００２２】
（３）シミュレーション等により、最適な深さ２８を導出する。導出された深さ２８は、略均一であるため、製造工程が簡便化され、コストが低減できる。
（４）シミュレーション等により、最適な深さ２８の組み合わせを導出することによって、位相分布を所望の位相分布に近づけることができる。
【００２３】
図５は、図２の導波管１２における位相分布のシミュレーション結果２００を示す図である。縦軸は、所定の位相を基準とした位相誤差の量を示す。横軸は、スロット孔１８を示す番号であり、第１スロット孔１８ａ〜第Ｎスロット孔１８ｎのそれぞれに対応する。ここでは、Ｎ＝７５と設定した。図６は図５で示した位相分布での指向性特性シミュレーション結果３００を示す図である。縦軸は正規化ゲイン、横軸は導波管１２から放射される電波の方位角度を示す。シミュレーション結果２００は、深さ２８＝Ａｍｍのシミュレーション結果５０１と、深さ２８＝Ｂｍｍのシミュレーション結果５０３の２通りについてと、この２通りの深さを組合せた時のシミュレーション結果５０５である。また、目標とすべき位相量を０degreeとしている。図示するごとく、深さ２８を組み合わせた時のシミュレーション結果５０５ほうが深さ２８＝Ａｍｍのシミュレーション結果５０１と、深さ２８＝Ｂｍｍのシミュレーション結果５０３の２通りの場合に比べ目標とすべき位相量からの変動量が２分の１程度となる位相分布となった。この時シミュレーション結果３００では深さ２８＝Ａｍｍのシミュレーション結果６０１と、深さ２８＝Ｂｍｍのシミュレーション結果６０３の２通りの場合より深さ２８を組み合わせた場合のシミュレーション結果６０５の方がメインローブとそれ以外の角度に発生するサイドローブのゲイン差が大きくなっていることがわかる。いいかえると、シミュレーション結果２００，３００により、深さ２８を少ない段数での調節することでも、位相分布を調整し、所望の位相分布に近づけることができることが実証された。
【００２４】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００２５】
なお、実施形態において示した（１）〜（２）の方法は、スロットアンテナ１００を製造する際のコストや設計条件によって、適宜組み合わされ、あるいは、繰り返されて実施されても、前述と同様の効果を得られること言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態にかかるスロットアンテナの構成例を示す斜視図である。
【図２】図１の導波管のＨ面を示す断面図である。
【図３】図２の導波管のそれぞれのスロットから放射される電波の位相分布の例を示す図である。
【図４】図１の導波管のスロット面とＨ面とを模式的に示す斜視図である。
【図５】図２の導波管における位相分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】図２の導波管における指向性特性のシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  アンテナ外板、  １２  導波管、  １４  フレア板、  １６  レドーム板、  １８  スロット孔、  ２０  スロット面、  ２２  Ｈ面、  ２４  入射開口面、  ２６  幅、  ２８  深さ、  １００  スロットアンテナ、  ２００  シミュレーション結果、  ３００  シミュレーション結果，５０１  シミュレーション結果２００での深さ２８＝Ａｍｍのシミュレーション結果，５０３  シミュレーション結果２００での深さ２８＝Ｂｍｍのシミュレーション結果，５０５  シミュレーション結果２００での２通りの深さを組合せた時のシミュレーション結果，６０１  シミュレーション結果３００での深さ２８＝Ａｍｍのシミュレーション結果，６０３  シミュレーション結果３００での深さ２８＝Ｂｍｍのシミュレーション結果，６０５  シミュレーション結果３００での２通りの深さを組合せた時のシミュレーション結果。
【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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