(57)【要約】【課題】従来より相互結合が少ない直交偏波導波管スロットアレーアンテナを得ること。【解決手段】放射用導波管のＨ面に設けるスロットを管軸方向の長穴とし、その管幅方向における位置を、管幅中心の両側にずれた２つの位置とし、管軸方向に見た場合、スロットがこの２つの位置を交互にとるようにする。このように管幅中心からずれた位置にあることにより、２つのスロットの励振位相差が生じる。このため、スロットの管軸方向距離が管内１波長より短かくとも同相励振が可能となるのでその分だけ管軸方向距離を短くでき、自由空間波長よりも短くすることができグレーティングローブを生じないようにすることができ、偏波が直交するアンテナ間の結合を少なくすることができる。【選択図】        図１
2004187122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電用導波管の両側のＥ面からそれぞれ直角方向に延びるように設けられた複数の放射用導波管のＨ面に、その管軸方向に平行な長穴スロットが、管幅方向で管幅中心から両側にずれた２つの異なる位置を交互に取りながら管軸方向の配列ピッチが使用周波数の自由空間波長より短くなるように配列された２組のスロットアレーアンテナが、放射面を同じ方向に向け且つスロットの向きが互いに直交するように並列されたことを特徴とする直交偏波導波管スロットアレーアンテナ。
【請求項２】
長穴スロットの管軸方向の配列ピッチが使用周波数の管内波長の２分の１であることを特徴とする請求項１記載の直交偏波導波管スロットアレーアンテナ。
【請求項３】
導波管スロットアレーアンテナが、板状導電性部材の一面に、溝状の給電用導波路およびこの給電用導波路から給電される複数の溝状の放射用導波路が平行に設けられたベース体に、各放射用導波路に対応してその管軸方向に沿って放射用スロットの列が設けられたスロット板を密着させたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の直交偏波導波管スロットアレーアンテナ。
【請求項４】
平行して複数設けられている放射用導波路の配列ピッチが使用周波数の管内波長の２分の１であることを特徴とする請求項３記載の直交偏波導波管スロットアレーアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏波面が直交する同じ周波数の２つの電波で同時併行送受信する導波管スロットアレーアンテナの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の直交偏波導波管スロットアレーアンテナの典型的な例としては図３に示すようなものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特願２００２−１６６５０８号  （図１）
【０００４】
（ａ）は正面図であり、（ｂ）は断面図である。
放射用或いは受波用の導波路７を設けたベース体２にスロット板１を密着させたことにより、導波管スロットアレーアンテナを構成しているものである。このアンテナは第１アンテナ部３と第２アンテナ部４から構成され、第１アンテナ部３のスロット５は管軸方向に対して右上り４５度の向きに刻まれており、第２アンテナ部４のスロット６は管軸方向に対して右下りの４５度の向きに刻まれている。
【０００５】
従って、スロット５とスロット６の向きは直交していることになる。そのため第１アンテナ部３の送受波しうる電波の偏波面と第２アンテナ部４の送受波し得る電波の偏波面とは直交していることになり、送信用電波と受信用電波（相手方からの送信電波）の偏波面をアンテナの偏波面と合わせて直交するようにして置くことにより、送信と受信はアイソレートされることになり同じ周波数で同時併行送受信が可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように、スロットを導波管の管軸に対して４５度傾けて配置して、各スロットからの放射電波が同相になるようにしようとするとスロットの矢印Ａ方向の間隔が自由空間波長より長くなってしまい矢印Ａ方向にグレーティングローブが生じてしまうという問題がある。
【０００７】
そもそもグレーティングローブが生じるということ自体、アンテナの指向特性として問題があるうえ、矢印Ａ方向にグレーティングローブが生ずるということは、第１アンテナ部３の指向性の一部が第２アンテナ部４の方へかかり、逆に第２アンテナ部４の指向性の一部が第１アンテナ部３の方へかかるということになり、両アンテナ間のアイソレーションを損う（相互結合を生ずる）という問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術における問題点に鑑みて、各スロットの放射位相が同相ないし同相に近くなるようにしつつも、スロットの間隔が自由空間波長よりも小さくなるようにして、グレーティングローブの発生を抑圧した相互結合の殆どない直交偏波導波管スロットアレーアンテナを提供しようとすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の直交偏波導波管スロットアレーアンテナ（以下、本発明アンテナと言う）は以下の各構成を有する。
本発明アンテナの第１の構成（基本構成）は、給電用導波管の両側のＥ面からそれぞれ直角方向に延びるように設けられた複数の放射用導波管のＨ面に、その管軸方向に平行な長穴スロットが、管幅方向で管幅中心から両側にずれた２つの異なる位置を交互に取りながら管軸方向の配列ピッチが使用周波数の自由空間波長より短くなるように配列された２組のスロットアレーアンテナが、放射面を同じ方向に向け且つスロットの向きが互いに直交するように並列されたことを特徴とする直交偏波導波管スロットアレーアンテナである。
【００１０】
本発明アンテナの第２の構成は、前記第１の構成のアンテナにおいて、長穴スロットの管軸方向の配列ピッチが使用周波数の管内波長の２分の１であることを特徴とする直交偏波導波管スロットアレーアンテナである。
【００１１】
本発明アンテナの第３の構成は、前記第１又は第２の構成において、導波管スロットアレーアンテナが、板状導電性部材の一面に、溝状の給電用導波路およびこの給電用導波路から給電される複数の溝状の放射用導波路が平行に設けられたベース体に、各放射用導波路に対応してその管軸方向に沿って放射用スロットの列が設けられたスロット板を密着させたものであることを特徴とする直交偏波導波管スロットアレーアンテナである。
【００１２】
本発明アンテナの第４の構成は、前記第３の構成において、平行して複数設けられている放射用導波路の配列ピッチが使用周波数の管内波長の２分の１であることを特徴とする直交偏波導波管スロットアレーアンテナである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
スロットアレーアンテナは、アレイ配列面の垂直方向に主ビームを向けようとすれば、各スロットからの放射位相は同相でなければならない。
即ち、各スロットを同相で励振しなければならない。このため普通の導波管スロットアレーアンテナは、スロットの管軸方向での配列ピッチを管内波長と同じにしてある。
一方、問題のグレーティングローブが生じないようにするためには、スロットの間隔は自由空間波長より短くしなければならない。このような制約のもとで、本発明の導波管スロットアレーアンテナは、偏波面が直交する２つの導波管スロットアレーアンテナにおいて、それぞれのアンテナでグレーティングローブが生じないようにするため、スロットの管軸方向の配列ピッチが自由空間波長より短くできるように、スロットの管幅方向における位置を管幅中心から両側へずらした位置とし、１つのスロットが一方へずれた位置としたならば次のスロットは他方へずれた位置とするように千鳥配置としたものである。
【００１４】
このように、２つのスロットの管幅方向における位置を異ならせることにより、スロットに対する励振位相差が生じ、２つのスロットの管軸方向の距離が１管内波長より短くとも同相に近い励振を行わせることができるからである。
【００１５】
そして、管幅方向におけるずれが大きい程、同相励振になるようにするための、管軸方向でのスロット間隔を小さくすることができる。理論的には、管幅方向におけるずれを大にすることにより、管軸方向でのスロット間隔を管内波長の２分の１まで短くしても同相に近い励振ができる。
【００１６】
このようにして、管軸方向でのスロット間隔を自由空間波長より短くすることによりグレーティングローブが生じないようにしている。
グレーティングローブが生じないようにすることにより、スロットの向きが直交するようにして並設した２つの導波管スロットアレーアンテナ間のアイソレーションを高く（相互結合を小さく）することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の直交偏波導波管スロットアレーアンテナの実施例の放射面を見た平面簡略図である。上が送信アンテナ９、下が受信アンテナ１０ということで２つのアンテナがそのスロット１１とスロット１２の向きが直交するように配置されている。２つのアンテナは縦横の長さ寸法が異なるが基本構造は全く同じであるので、送信アンテナ９を例にして説明する。
まず、アンテナの上下方向の中央に横方向の給電用導波路１３が設けられており、その中央に給電開口１４が設けられている。ここから給電用導波路１３へ給電される。そして給電用導波路１３のＥ面に相当する上側と下側からそれぞれ上方及び下方に放射用導波路１５と１６が延びている。図１の例では放射用導波路１５は上側６本、下側６本となっている。１つの放射用導波路のＨ面における管幅はａで示されている。
【００１８】
なお、ここで放射用導波路１５、給電用導波路１３、給電開口１４は、このアンテナを受信用として用いたときは、受波用導波路、受電用導波路、受電開口として機能する。
【００１９】
各放射用導波路１５の片面にはスロット１１が設けられている。このスロット１１は管軸方向に平行であり、管幅方向における位置は管幅中心よりその両側にずれた位置にあり、管軸方向で見た場合、一方の側の位置と他方の側の位置を交互にとるように配置されている。
【００２０】
このようにスロットの管幅方向における位置を管幅中心からずらすことにより、スロットの管軸方向の距離Ｂを管内波長より短くしても各スロットの放射位相を同相に近づけることができ、同相放射のための管軸方向スロットピッチを自由空間波長より短くすることができ、グレーティングローブが生じないようにすることができる。
【００２１】
この管軸方向のスロットピッチは、管幅方向のずれを最大にすることにより、管内波長の２分の１の距離まで短くすることができる。
なお、図中の矢印円は管内の磁界を示している。
【００２２】
受信アンテナ１０は、送信アンテナ９と同様のアンテナを９０度横にして送信アンテナ９と並べたものである。
送信アンテナ９と同様のスロット数とスロット配置位置にすることで、スロット数の違いとスロット配置位置の違いによる放射指向性に与える影響を考えなくても良い。
【００２３】
このように、グレーティングローブのない２つのスロットアレーアンテナをそのスロットの向きが直交するように、即ち偏波面が直交するように配置することにより、理論的には、送信アンテナ９から送信された電波が受信アンテナ１０に回り込んだり、相手無線局から受信アンテナ１０の偏波面に一致させて送信されて来た電波を送信アンテナ９が受信することはなく無限に近いアイソレーションが得られることになる。ただ実際には、導波路やスロットの位置や寸法等の加工精度の点から無限のアイソレーションを得るには至らないが、平面における直線直角の加工であるため、パラボラアンテナ等のように曲面加工を要する場合に較べて遥かに高い精度が得られるため、パラボラアンテナを用いた直交偏波アンテナのアイソレーションが３５ｄＢ程度であるのに対して、本発明の導波管スロットアレーアンテナによる直交偏波アンテナでは約５０ｄＢのアイソレーションが得られる。
【００２４】
図１に示すアンテナは、導波管を組み合わせて構成することができるが、その他図２に示すように、板状の導電性部材に、溝状の給電用導波路１３、給電開口１４、溝状の放射用導波路１５を設けたベース体１８に、導電性板に予めスロット１１を穿ったスロット板１７を、スロット１１と放射用導波路１５と対応させて密着することにより導波管としての機能を持たせてスロットアレーアンテナを構成することもできる。
【００２５】
この場合、一般的には、スロット板１７の下面とベース体１８の境界壁８の上面とは充分密着して導電性を保たなければならないところであるが、隣り合う放射用導波路１５の励振を逆相励振にすると、スロット板１７と境界壁８との間の電流は丁度逆相相殺され結果的に電流がゼロとなり、スロット板１７の下面と境界壁８の上面との導電性は要求されず、密着させるための加工、工夫が不要となり、生産コストの低減につながる。
【００２６】
ところで、隣り合う放射用導波路１５を逆相励振するためには、放射用導波路への給電ピッチを位相が１８０度回転する距離、即ち管内波長の２分の１の距離にすればよいことになる。
結局、放射用導波路の配列ピッチを２分の１波長にするということである。図１は丁度この状態を示している。即ち、給電用導波路１３における磁界が隣接する放射用導波路１５への給電部分で逆向きになっており逆相励振していることを示している。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の直交偏波導波管スロットアレーアンテナは、放射用導波管に設ける管軸方向に長穴のスロットを、管幅方向で管幅中心から両側にずれた２つの異なる位置を交互にとりながら管軸方向に配列させることにより、スロットの管軸方向でのピッチを自由空間波長より短くしたのでグレーティングローブが生ぜず、このようなアンテナ２個をスロットの向きが直交するように並べた直交偏波アンテナであるので、両アンテナ間のアイソレーションが非常に高くとれるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の直交偏波導波管スロットアレーアンテナの実施例の放射面を見た平面簡略図である。
【図２】本発明における導波管スロットアレーアンテナを、板状導電体に溝状の導波路を設けたベース体と、対応する位置にスロットを切ったスロット板とで構成する例の斜視図である。
【図３】従来の直交偏波導波管スロットアレーアンテナの構造図である。
【符号の説明】
１  スロット板
２  ベース体
３  第１アンテナ部
４  第２アンテナ部
５  スロット
６  スロット
７  導波路
８  境界壁
９  送信アンテナ
１０  受信アンテナ
１１  スロット
１２  スロット
１３  給電用導波路
１４  給電開口
１５  放射用導波路
１６  放射用導波路
１７  スロット板
１８  ベース体
【図１】
2004187122.tif 000003
【図２】
2004187122.tif 000004
【図３】
2004187122.tif 000005