(57)【要約】【課題】給電構造が簡単で、且つ任意に開口面分布を容易に実現でき、開口効率の高い４５度を含む任意角偏波の誘電体漏れ波アンテナを実現する。【解決手段】誘電体基板２１の一面側に地板導体２２を設けられ、反対面側に複数の金属ストリップ２５を所定間隔で平行に設ける。金属ストリップ２５は、給電部３５によって誘電体基板２１内に放射された電磁波を誘電体基板２１の反対面側から漏出させる。給電部３５は、誘電体基板２１の上辺に沿って形成され、金属ストリップ２５に対して所定の角度を成す方向に電磁波を伝搬させる線路３６と、該線路を伝搬する電磁波を前記金属ストリップに対して直交する方向に放射する放射部３７とからなる。【選択図】      図３
2004304571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板（２１）と、
前記誘電体基板の一面側に設けられた地板導体（２２）と、
前記誘電体基板内に電磁波を放射する給電部（３５）と、
前記誘電体基板の反対面側に所定間隔で平行に設けられ、前記給電部によって前記誘電体基板内に放射された電磁波を該誘電体基板の反対面側から漏出させる複数の金属ストリップ（２５）とを有する誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記給電部は、
前記誘電体基板の上辺に沿って形成され、前記金属ストリップに対して所定の角度を成す方向に電磁波を伝搬させる線路（３６）と、該線路を伝搬する電磁波を前記金属ストリップに対して直交する方向に放射する放射部（３７）とからなることを特徴とする誘電体漏れ波アンテナ。
【請求項２】
前記誘電体基板の外形が平行四辺形で、
前記平行四辺形の左右の辺が前記上辺に対して４５度で形成され、かつ前記所定の角度が４５度となるように、前記複数の金属ストリップが前記誘電体基板の上辺に対して４５度をなすように形成されていることを特徴とする請求項１記載の誘電体漏れ波アンテナ。
【請求項３】
前記給電部の放射部は、線路から突起した複数のスタブを有し、そのスタブは、前記線路を伝般する電磁波を金属ストリップに直交する方向に放射するような間隔で設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の誘電体漏れ波アンテナ。
【請求項４】
前記金属ストリップの各々は、長さ方向に沿って幅が変化し、所望の開口分布を得るようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載の誘電体漏れ波アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体漏れ波アンテナにおいて、簡単な給電構造で４５度を含む任意角の偏波を実現し、また、開口分布の制御を容易にするための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ミリ波帯や準ミリ波帯のアンテナとして、図７に示すように、誘電体基板１の一面側に地板導体２を設けて電磁波を伝搬させる誘電体線路を形成し、その誘電体線路内に給電した電磁波Ｐを、誘電体基板１の反対面側に所定間隔で設けられた金属ストリップ３によって、誘電体基板１の反対面側から漏出させる誘電体漏れ波アンテナが実現されている。
【０００３】
この構造の誘電体漏れ波アンテナの偏波面は、誘電体線路内を伝搬する電磁波の伝搬方向が金属ストリップ３と直交する方向であれば金属ストリップ３の長さ方向に直交する。例えば図８のように、金属ストリップ３が上下に並ぶように誘電体基板１を立てた状態で、その金属ストリップ３に直交する方向に電磁波Ｐを伝搬させると、誘電体基板２１の表面から漏出される電磁波の偏波方向は矢印Ａのように垂直方向（垂直偏波）となる。
【０００４】
このような誘電体漏れ波アンテナを、車載レーダのように対向車への干渉防止が必要な４５度偏波のアンテナとして用いる場合、単に、金属ストリップ３の長さ方向が水平面に対して４５度傾くようにアンテナ全体を傾けて支持する方法があるが、このように矩形のアンテナを傾けて車に搭載することは、スペースの点やデザイン上問題がある。
【０００５】
これを解決する方法として、図９のように、矩形の誘電体基板１の中央部に４５度の角度をなすように延びた線路型の給電部４を設け、その両側に金属ストリップ３を平行に設け、給電部４から両側の金属ストリップ３が設けられている部分へ電磁波Ｐを給電して、誘電体基板２１の表面から漏出される電磁波の偏波方向を、矢印Ｂのように水平面に対して４５度傾けることが考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車載用レーダ等では水平面のビーム幅を絞るために、開口面の横幅がある程度必要で通常は上記のような横長の長方形状になるため、前記のように誘電体基板１の中央部に設けた線路型の給電部４から両側に電磁波を給電する構造では、給電部４に対してその両側に配列されている金属ストリップ３が非対称となり、給電部４の両側から漏出される電磁波の特性を合わせることが極めて困難となり、開口面分布をレーダに適した特性にすることができない。
【０００７】
また、上記した図９の構造のアンテナでは、誘電体基板１の隅部にデッドスペースＳｄが生じるという問題もあった。
【０００８】
【特許文献】
特開２００２−２３７７１６号公報
【０００９】
上記特許文献では、水平偏波や垂直偏波のアンテナの前面に偏波変換板を配置して、４５度偏波を発生させる方法を採用していたが、このように偏波変換板を用いた場合、部品点数が増えてコスト高になり、またアンテナ全体の厚さが増してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、これらの問題を解決し、偏波変換板を必要とせず、給電構造が簡単で、且つ任意の開口面分布を容易に実現でき、開口効率の高い４５度を含む任意角偏波の誘電体漏れ波アンテナを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の誘電体漏れ波アンテナは、誘電体基板（２１）と、
前記誘電体基板の一面側に設けられた地板導体（２２）と、
前記誘電体基板内に電磁波を放射する給電部（３５）と、
前記誘電体基板の反対面側に所定間隔で平行に設けられ、前記給電部によって前記誘電体基板内に放射された電磁波を該誘電体基板の反対面側から漏出させる複数の金属ストリップ（２５）とを有する誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記給電部は、
前記誘電体基板の上辺に沿って形成され、前記金属ストリップに対して所定の角度を成す方向に電磁波を伝搬させる線路（３６）と、該線路を伝搬する電磁波を前記金属ストリップに対して直交する方向に放射する放射部（３７）とによって構成したことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の請求項２の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記誘電体基板の外形が平行四辺形で、
前記平行四辺形の左右の辺が前記上辺に対して４５度で形成され、かつ前記所定の角度が４５度となるように、前記複数の金属ストリップが前記誘電体基板の上辺に対して４５度をなすように形成されていることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の請求項３の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１または請求項２の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記給電部の放射部は、線路から突起した複数のスタブを有し、そのスタブは、前記線路を伝般する電磁波を金属ストリップに直交する方向に放射するような間隔で設けられていることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の請求項４の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１または請求項２または請求項３の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記金属ストリップの各々は、長さ方向に沿って幅が変化し、所望の開口分布を得るようにしたことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図３は、本発明を適用した誘電体漏れ波アンテナ２０の構造を示している。
【００１６】
この誘電体漏れ波アンテナ２０は、例えば７５ＧＨｚ帯の車載レーダ用のもので、図１〜図３に示しているように、外形が横長の長方形で厚さ一定の誘電体基板（例えばアルミナ基板）２１と、その誘電体基板２１の背面２１ａ側に平行に対向するように設けられた地板導体２２とを有している。
【００１７】
地板導体２２は、アンテナとしての放射面を誘電体基板２１の表面２１ｂ側に限定するためのものであり、電磁波が地板導体２２を流れることによる導体損を減少させるため、図２に示しているように、誘電体基板２１の背面２１ａ側に対してスペーサ２３を介して僅かに隙間をあけた状態で固定されている。
【００１８】
図１に示しているように、誘電体基板２１の表面２１ｂ側の上縁部および左縁部を除く長方形領域には、誘電体基板２１の各辺に対して４５度の角度をなす複数の金属ストリップ２５が領域全体にわたって平行に且つ所定間隔でパターン形成されている。
【００１９】
また、誘電体基板２１には、誘電体基板２１内の金属ストリップ２５が設けられている部分に電磁波を放射するための給電部３５と、電磁波を入出力させる入出部３０とが形成されている。
【００２０】
また、給電部３５は、誘電体基板２１の上辺に沿って形成された平行平板型の線路３６と放射部３７とによって構成されている。
【００２１】
線路３６は、誘電体基板２１の表面２１ｂ側の上部右端まで延びた金属ストリップ３６ａと、金属ストリップ３６ａと対向するようにして誘電体基板２１の背面２１ａ側の上部左端まで延びた金属ストリップ３６ｂとによって構成され、その長さ方向に沿って電磁波を伝搬させる。
【００２２】
放射部３７は、線路３６を形成している表面２１ｂ側の金属ストリップ３６ａの下縁から金属ストリップ２５側へ所定の間隔をもって突出されたスタブ３７ａと、線路３６を形成している背面２１ａ側の金属ストリップ３６ｂの下縁から表面側のスタブ３７ａと対向するように金属ストリップ２５側へ所定の間隔をもって突出されたスタブ３７ｂとによって構成され、線路３６を伝搬する電磁波を、金属ストリップ２５と直交する方向、即ち、線路３６の電磁波伝搬方向に対して４５度の角度をなす方向に平面電磁波として放射する。
【００２３】
つまり、給電部３５は、図３に示しているように、誘電体基板２１の複数の金属ストリップ２５と直交する方向に平面電磁波Ｐｘ′を放射する。
【００２４】
給電部３５が領域Ｅａに放射する電磁波Ｐｘ′の放射方向は、放射部３７の間隔（スタブ間隔）に依存し、放射量は放射部３７の幅（スタブ幅）に依存する。
【００２５】
即ち、図４に示しているように、放射部３７の間隔をｄ′、線路３６内の電磁波Ｐｘの波長をλｇ′、誘電体基板２１内を伝搬する電磁波の波長をλとすると、放射部３７から放射される平面電磁波Ｐｘ′の放射方向θはその放射部３７に垂直な方向を基準として、次の関係を満たす方向となる。
【００２６】
ｓｉｎθ＝（λ／λｇ′−λ／ｄ′）
【００２７】
ここで、θ＝４５度であるから、
ｄ′＝（２１／２λｇ′λ）／（２１／２λ−λｇ′）
を満たすように間隔ｄ′が設定されている。
【００２８】
また、図４の放射方向θと、誘電体基板２１の形状の関係を図５に基いて説明する。誘電体基板２１の左右の辺は、平面電磁波Ｐｘ′の放射方向θと平行となるよう垂直方向に対してθ‘（θ‘＝θ）の傾斜辺とする。さらに、金属ストリップ２５を、平面電磁波Ｐｘ′が垂直に入射するように配置する。
ここで、４５度偏波の場合は、θ‘＝θ＝４５度となる。
【００２９】
この構成により、平面電磁波Ｐｘ′が、左右辺に沿って、金属ストリップ２５に放射されるので、電磁波エネルギー無駄がない。
【００３０】
また、給電部３５の各放射部３７の幅は、アンテナ開口面から漏出される電磁波の漏出量がほぼ均等となるように設定されている。
【００３１】
一方、放射部３７から放射される電磁波は、各金属ストリップ２５と交差して電磁波を漏出するが、平行四辺形のアンテナ開口では、放射される電磁波の金属ストリップとの交差数が同一となる。そのため、上記のような給電部３５の各放射部３７からの漏出量がほぼ均等であればアンテナ開口領域全体として漏出量を均等化できる。
【００３２】
ただし、均一開口分布を実現する場合においても、各位置での漏れ係数が異なる。これを実現するためには、各金属ストリップ２５の幅を長さ方向に沿って制御する（変化させる）ことで実現できる。
【００３３】
なお、上説明では省略していたが、図６のように、各金属ストリップ２５について管内波長λｇの１／４だけ間隔をあけて金属ストリップ２６を設け、金属ストリップ２５から給電側へ戻る反射成分Γを、金属ストリップ２６から給電側に戻る反射成分Γ′で相殺して効率を上げるようにしてもよい。ただし、この場合、２つの金属ストリップ２５、２６によって電磁波が漏出されることになり、上記した金属ストリップの幅についての計算も２つの一組の金属ストリップについて行なう必要がある。
【００３４】
なお、これまでの説明は、誘電体基板２１と地板導体２２の間に僅かな隙間を開けた構造に対するものであったが、誘電体基板２１と地板導体２２とを直接密着させた所謂イメージ線路に対しても、前記同様な方法を用いて４５度偏波アンテナを実現できる。
【００３５】
ただし、上記説明では、給電部３５、入出力部３０は、上下に同形の金属ストリップが誘電体基板２１を挟んで形成されていたが、上記イメージ線路型にする場合には、給電部３５、入出力部３０を、誘電体基板２１の背面２１ａ側に密着された地板導体２２をアース導体とするマイクロストリップ型にする、即ち、入出力部３０、給電部３５の金属ストリップ部分（スタブを含む）を誘電体基板２１の表面２１ｂ側だけに設けた構造とする。
【００３６】
また、前記した給電部３５は、入出力部３０を、その入出力部３０の金属ストリップを挟み付けるように導波管を接続できるように誘電体基板２１のエッジ部分に設けていたが、給電部に対する電磁波の供給は導波管だけでなく、同軸ケーブルを用いることもできる。その場合には、同軸ケーブルの外部導体を誘電体基板２１の背面２１ａ側の金属ストリップに接続し、芯線を表面２１ｂ側の金属ストリップに接続すればよい。また、この場合には、入出力部３０を誘電体基板２１のエッジより内側の位置に設けることができ、その背面２１ａ側から表面２１ａ側に同軸ケーブル（図示せず）の芯線を貫通させて入出力部３０の金属ストリップに接続し、外部導体を背面２１ａ側で入出力部３０の金属ストリップに接続する。
【００３７】
また、上記説明では、車載用レーダに好適な４５度偏波の誘電体漏れ波アンテナの例を説明したが、この偏波方向は誘電体基板２１に対する金属ストリップ２５の角度を変えることで任意に設定でき、４５度偏波以外のアンテナにも適用できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の誘電体漏れ波アンテナは、
誘電体基板（２１）と、
前記誘電体基板の一面側に設けられた地板導体（２２）と、
前記誘電体基板内に電磁波を放射する給電部（３５）と、
前記誘電体基板の反対面側に所定間隔で平行に設けられ、前記給電部によって前記誘電体基板内に放射された電磁波を該誘電体基板の反対面側から漏出させる複数の金属ストリップ（２５）とを有する誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記給電部は、
前記誘電体基板の上辺に沿って形成され、前記金属ストリップに対して所定の角度を成す方向に電磁波を伝搬させる線路（３６）と、該線路を伝搬する電磁波を前記金属ストリップに対して直交する方向に放射する放射部（３７）とからなることを特徴とする。
【００３９】
このため、偏波変換板を用いることなく、簡単な給電構造で４５度を含めた任意角の偏波を実現でき、しかも、任意の開口面分布を容易に実現できる。
【００４０】
さらに、誘電体基板に設けられた金属ストリップの全体に無駄なく電磁波を供給することができる。
【００４１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の斜視図
【図２】本発明の実施形態の斜視図
【図３】本発明の実施形態の正面図
【図４】給電部の動作を説明するための図
【図５】放射方向と形状の関係を説明するための図
【図６】反射抑圧用の金属ストリップを設けた例を示す図
【図７】誘電体漏れ波アンテナの基本構造を示す図
【図８】誘電体漏れ波アンテナを垂直偏波で使用したときの図
【図９】４５度偏波を実現するための給電構造例を示す図
【符号の説明】
２０……誘電体漏れ波アンテナ、２１……誘電体基板、２２……地板導体、２３……スペーサ、２５……金属ストリップ、２６……金属ストリップ、３０……入出力部、３５……給電部、３６……線路、３７……放射部。
【図１】
2004304571.tif 000003
【図２】
2004304571.tif 000004
【図３】
2004304571.tif 000005
【図４】
2004304571.tif 000006
【図５】
2004304571.tif 000007
【図６】
2004304571.tif 000008
【図７】
2004304571.tif 000009
【図８】
2004304571.tif 000010
【図９】
2004304571.tif 000011