(57)【要約】【課題】パッチ素子の中心が同心円上にあり、且つ励振プローブのハンダ付け工作のないラジアル導波路給電のアレーアンテナ装置を得ること。【解決手段】概ね半波長あるいは１波長間隔で同心円状に配列された複数のスロット素子１０からなるスロットアレーを設け、スロットアレーの上部に、スロット素子１０と重ならない位置に、誘電体基板３の一方の面に概ね同心円状に配置され、且つ誘電体基板３の他方の面を接地導体板とする、スロット素子１０と同数のパッチ素子６からなるパッチアレーと、スロットアレーとパッチアレーの間に設けられ、一方の端部がスロット素子１０と空間的に結合し、他方の端部はパッチ素子６と、パッチアレーの接地導体板に設けられた結合スロットを介して結合、あるいは円筒状導体１２を経由して接続し、且つスロットアレー面およびパッチアレーの接地導体板４を接地導体とするストリップ線路１１とを備えた。【選択図】　　　　　　　　図６
2004096286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアル導波路を有するアレーアンテナ装置において、
一方の面が接地導体で形成された誘電体基板の他方の面に同心円状に配置されて電磁波を放射する複数のアンテナ素子と、
上記誘電体基板の接地導体側に同心円状に配置され、上記アンテナ素子と重ならない位置に配置された複数のスロット素子と、
上記スロット素子と上記アンテナ素子を結合するためのストリップ線路と、
ラジアル導波路と電力の授受を行う給電ポートと、
を備えたことを特徴とするアレーアンテナ装置。
【請求項２】
上記ストリップ線路が上記アンテナ素子と同一面に設けられ、一方の端部が上記スロット素子と空間的に結合し、他方の端部は上記アンテナ素子と接続したことを特徴とする請求項１記載のアレーアンテナ装置。
【請求項３】
上記誘電体基板は多層構造から成り、上記ストリップ線路が上記スロット素子とアンテナ素子の間の面に設けられ、一方の端部が上記スロット素子と空間的に結合し、他方の端部は上記アンテナ素子と空間的に結合、あるいは円筒状導体を介して接続したことを特徴とする請求項１記載のアレーアンテナ装置。
【請求項４】
上記誘電体基板は多層構造から成り、上記ストリップ線路が上記スロット素子とアンテナ素子の間に設けられ、一方の端部が上記スロット素子と空間的に結合し、他方の端部は上記アンテナ素子と、上記アンテナ素子の接地導体板に設けられた結合スロットを介して結合、あるいは円筒状導体を経由して接続したことを特徴とする請求項１記載のアレーアンテナ装置。
【請求項５】
給電ポートにより給電されたラジアル導波路と、
該ラジアル導波路の接地導体板であり、上記給電ポートと対向する面に、同心円状に配列された複数の第一のスロット素子と、
上記第一のスロット素子の上部に設けられ、上記第一のスロット素子と重ならない位置に、概ね同心円状に配置された上記第一のスロット素子と同数の第二のスロット素子と、
上記第一のスロット素子と上記第二のスロット素子の間の面に設けられ、一方の端部が上記第一のスロット素子と空間的に結合し、他方の端部は上記第二のスロット素子と空間的に結合し、且つ上記第一および上記第二のスロット素子面を接地導体板とするストリップ線路と、
を備えたことを特徴とするアレーアンテナ装置。
【請求項６】
上記スロット素子あるいは上記第一のスロット素子と上記第二のスロット素子が半波長あるいは１波長間隔で同心円状に配列されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアレーアンテナ装置。
【請求項７】
上記ストリップ線路の他方の端部は２端子あり、一方の端子に対し他方の端子は位相が約９０度もしくは約１８０度異なることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のアレーアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーダ、通信などに用いるアレーアンテナ装置、特にラジアル導波路で給電する平面アレーアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は特許第３０５５２９１号にて示されたアレーアンテナ装置をもとに図示した従来のラジアル導波路で給電する平面アレーアンテナ装置の構成図であり、図１０（ａ）は上面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図において、１はラジアル導波路、２はラジアル導波路１の給電ポート、３は誘電体基板、４は接地導体板、５は励振プローブ、６は誘電体基板３上に設けられたアンテナ素子、７はパッチ素子６からなるアレーアンテナ、８は金属筐体、１９ａ，１９ｂ，１９ｃは励振プローブ５の配列による仮想的な配置円である。配置円１９ａ，１９ｂ，１９ｃは半波長間隔で同心円となっている。また、励振プローブ５とパッチ素子６との接続のため、励振プローブ５の先端とパッチ素子６がハンダ付けされている。
【０００３】
アンテナ素子６は導体でできた矩形、円形等からなる金属体であり、誘電体の表面上にエッチングやメッキ等により形成されるものであり、以下ではパッチ素子と呼んで説明する。
【０００４】
次に、動作について説明する。
給電ポート２により給電された信号はラジアル導波路１内を円筒波として伝搬する。この円筒波は励振プローブ５のモノポールモードと結合し、励振プローブ５を介してパッチ素子６を励振する。ここで、配置円１９ａと１９ｃの励振プローブ５と接続したパッチ素子６と配置円１９ｂの励振プローブ５と接続したパッチ素子６の向きはＹ軸方向に逆向きであるので、パッチ素子６に流れるＹ軸方向の電流は同位相となる。したがって、各パッチ素子６の放射電磁界のベクトル合成であるアレーアンテナ７の放射電磁界は、Ｚ軸上でＹ軸方向に電界ベクトルを有する直線偏波の指向性となる。
【０００５】
尚、励振プローブ５の長さを変えることによりパッチ素子６の励振振幅を変えることができ、所望のアレーアンテナ７の放射パターンを得ることができる。
そのために、長さの異なる励振プローブ５を用意する必要があり、励振プローブ５は一般に銅製の加工品にメッキ耐性を向上させるために金メッキしたものであり、長さの精度が要求されるため高価なものとなる。また、励振プローブ５をハンダ付けする場合、励振プローブ５の挿入、予備ハンダ等の各種工程があり、多くの組立て時間を要する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアレーアンテナ装置は以上のように構成されているので、励振プローブのハンダ付け作業に費やす時間の多さから製品コストが高くなると共に、ハンダの量の極度のばらつき、長さの異なる励振プローブの混入など、ハンダ付け工作の不備が発生しやすく、改修作業に多大の時間を要するという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、励振プローブを必要としないアレーアンテナ装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明のアレーアンテナ装置は、ラジアル導波路を有するアレーアンテナ装置において、一方の面が接地導体で形成された誘電体基板の他方の面に同心円状に配置されて電磁波を放射する複数のアンテナ素子と、誘電体基板の接地導体側に同心円状に配置され、アンテナ素子と重ならない位置に配置された複数のスロット素子と、スロット素子と上記アンテナ素子を結合するためのストリップ線路と、ラジアル導波路と電力の授受を行う給電ポートとを備えたものである。
【０００９】
また、ストリップ線路がパッチ素子と同一面に設けられ、一方の端部がスロット素子と空間的に結合し、他方の端部はパッチ素子と接続したものでも良い。
【００１０】
なお、誘電体基板は多層構造から成り、ストリップ線路がスロット素子とパッチ素子の間の面に設けられ、一方の端部がスロット素子と空間的に結合し、他方の端部はパッチ素子と空間的に結合、あるいは円筒状導体を介して接続したものでも良い。
【００１１】
さらに、誘電体基板は多層構造から成り、ストリップ線路がスロット素子とパッチ素子の間に設けられ、一方の端部がスロット素子と空間的に結合し、他方の端部はパッチ素子と、パッチ素子の接地導体板に設けられた結合スロットを介して結合、あるいは円筒状導体を経由して接続したものでも良い。
【００１２】
また、この発明のアレーアンテナ装置は、給電ポートにより給電されたラジアル導波路と、該ラジアル導波路の接地導体板であり、給電ポートと対向する面に、同心円状に配列された複数の第一のスロット素子と、第一のスロット素子の上部に設けられ、第一のスロット素子と重ならない位置に、概ね同心円状に配置された第一のスロット素子と同数の第二のスロット素子と、第一のスロット素子と第二のスロット素子の間の面に設けられ、一方の端部が上記第一のスロット素子と空間的に結合し、他方の端部は上記第二のスロット素子と空間的に結合し、且つ第一および第二のスロット素子面を接地導体板とするストリップ線路とを備えたものである。
【００１３】
また、スロット素子あるいは第一のスロット素子と第二のスロット素子が半波長あるいは１波長間隔で同心円状に配列されたものでも良い。
【００１４】
なお、ストリップ線路の他方の端部は２端子あり、一方の端子に対し他方の端子は位相が約９０度もしくは約１８０度異なるものでも良い
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１を示す図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図において、１〜４、６、８は従来技術の説明と同じものであり、９ａ，９ｂ，９ｃはスロット素子及びパッチ素子６の中心の仮想的配置円であり半波長間隔の同心円であり、１０は接地導体板４に設けられたスロット素子、１１は誘電体基板３の表面上に形成されたストリップ線路である。
【００１６】
次に本実施の形態の動作について説明する。ラジアル導波路１内の円筒波はほぼ円筒波の進行方向と直交するように設けられたスロット素子１０のスロットモードと結合し、スロット素子１０に電磁界が発生する。さらに、ストリップ線路１１の一方の端部をスロット素子１０と交差して配置することでスロット素子１０のスロットモードとストリップ線路１１の電磁界モードとに結合が生じ、ストリップ線路１１に電流が励起される。ストリップ線路１１に励起された電流はストリップ線路１１を流れ、ストリップ線路１１の他方の端部でパッチ素子６に伝達され、パッチ素子６を励振する。ここで、すべてのパッチ素子６に流れるＹ軸方向電流が同位相となるように、スロット素子１０とストリップ線路１１の結合の向き、パッチ素子６への接続方向及びストリップ線路１１の電気長を決定することにより、パッチ素子６による放射電界はＺ軸上ですべてＹ軸方向を向き、したがってアレーアンテナの放射電界はＺ軸上でＹ軸方向を向いた直線偏波の指向性が得られる。
【００１７】
また、本発明は円偏波のアレーアンテナを構成することができる。すなわち、パッチ素子６として、切り欠き部を設けたパッチアンテナなどの一点給電方式の円偏波アンテナを用いることで、容易に円偏波の放射指向性が得られる。
【００１８】
なお、従来アンテナでは、砺振プローブの長さを変えることにより、パッチ素子の砺振振幅を変えて所望のアンテナパターンを得ることは、本発明では、スロット素子に結合するストリップ線路の位置を変えることにより、励振振幅を制御することが可能である。
【００１９】
以上のように、ラジアル導波路の接地導体板にスロットアレーを設け、スロットアレーの上部に、誘電体基板の一方の面に、スロットアレー面を接地導体板とするパッチアレーと、一方の端部がスロット素子と空間的に結合し、他方の端部はパッチ素子と接続するストリップ線路とを設けた構成にすることにより、誘電体基板の単層構造で、励振プローブを必要としないアレーアンテナ装置を実現できる。
【００２０】
基板のエッチング加工と、必要であれば基板の接着作業のみというハンダ付けを必要としない作業で構成でき、組立てに伴う不備も低減できるため、製品コストを抑えることができる。
【００２１】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２を示す図であり、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図において、１〜４、６、８は従来技術の説明と、１０、１１は実施の形態２の説明と同じものであり、１４ａ，１４ｂはスロット素子１０の仮想配置円、１５ａ，１５ｂはパッチ素子６の仮想配置円である。
【００２２】
次に本実施の形態の動作について説明する。実施の形態１と同様に、ラジアル導波路１の円筒波はスロット素子１０との電磁界結合によりストリップ線路１１に電流を誘起し、ストリップ線路１１からパッチ素子６に給電される。すべてのパッチ素子６に流れるＹ軸方向電流が同位相となるように、スロット素子１０とストリップ線路１１の結合の向き、パッチ素子６への接続方向及びストリップ線路１１の電気長を決定することにより、パッチ素子６による放射電界はＺ軸上ですべてＹ軸方向を向き、したがってアレーアンテナの放射電界はＺ軸上でＹ軸方向を向いた直線偏波の指向性が得られる。
【００２３】
本発明は以下の利点を有する。パッチ素子６の配置円を半波長から広げることができるため、パッチ素子間の相互結合による励振分布の乱れを低減することができ、良好なアレーパターンを得ることができる。
【００２４】
尚、実施の形態１と同様に、一点給電方式の円偏波パッチ素子を用いることにより円偏波指向性のアレーアンテナを構成できる。
【００２５】
以上のように、スロット素子の配置円とパッチ素子の配置円とを変えたことにより、誘電体基板の単層構造で、良好な放射特性を有する、励振プローブを必要としないアレーアンテナ装置を実現できる。
【００２６】
実施の形態３．
図３は本発明の実施の形態３を示す図であり、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図において、１〜４、６、８は従来技術の説明と、９ａ、９ｂ、９ｃ、１０、１１は実施の形態１の説明と同じものであり、３ａ及び３ｂは誘電体基板、１１ａは誘電体基板３ａと誘電体基板３ｂの間に設けられたストリップ線路、１２は誘電体基板３ａを貫通しスルーホールメッキにより形成された円筒状導体である。
【００２７】
次に本実施の形態の動作について説明する。ラジアル導波路１の円筒波はスロット素子１０との電磁界結合によりストリップ線路１１ａに電流を誘起し、ストリップ線路１１ａの端部に設けられた円筒状導体１２からパッチ素子６に給電される。すべてのパッチ素子６に流れるＹ軸方向電流が同位相となるように、スロット素子１０とストリップ線路１１ａの結合の向き、パッチ素子６への円筒状導体１２の接続位置およびストリップ線路１１ａの電気長を決定することにより、パッチ素子６による放射電界はＺ軸上ですべてＹ軸方向を向き、したがってアレーアンテナの放射電界はＺ軸上でＹ軸方向を向いた直線偏波の指向性が得られる。なお、パッチ素子６とストリップ線路１１ａは、スルーホールメッキにより形成された円筒導体１２を介して接続している。
【００２８】
本発明は以下の効果がある。
ストリップ線路１１ａは誘電体基板３ａと３ｂの間にあり、ストリップ線路１１ａが形成するストリップ線路１１ａの上部への電磁界はほぼ誘電体基板３ａ内に閉じ込められるので、ストリップ線路１１ａの不要放射が小さくなり、パッチ素子６の放射電磁界がストリップ線路１１ａに及ぼす影響も小さくなるため、良好な放射特性が得られる。
【００２９】
尚、本発明は円偏波のアレーアンテナとしても構成できる。すなわち、一点給電方式の円偏波パッチ素子を用いて、円偏波指向性を得ることができる。
【００３０】
また、本発明はスロット素子の配置円とパッチ素子の配置円が異なる場合においても構成できるのは明らかである。
【００３１】
以上のように、パッチアレーとスロットアレーの間にストリップ線路を設け、ストリップ線路とパッチ素子を円筒状導体にて接続したことにより、ストリップ線路の不要放射が小さく、パッチ素子の放射電磁界がストリップ線路に及ぼす影響も小さい良好な放射特性を有する、励振プローブを必要としないアレーアンテナ装置を実現できる。
【００３２】
円筒状導体を使用することにより、基板のエッチング加工と、必要であれば基板の接着作業のみというハンダ付けを必要としない作業で構成でき、組立てに伴う不備も低減できるため、製品コストを抑えることができる。
【００３３】
実施の形態４．
図４は本発明の実施の形態４を示す図であり、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図において、１〜４、６、８は従来技術の説明と、９ａ、９ｂ、９ｃ、１０、１１は実施の形態１の説明と、３ａ、３ｂ、１１ａは実施の形態３の説明と同じものである。
【００３４】
次に本実施の形態の動作について説明する。ラジアル導波路１の円筒波はスロット素子１０との電磁界結合によりストリップ線路１１ａに電流を誘起し、電流がストリップ線路１１ａを流れる。ストリップ線路１１ａの端部において、ストリップ線路１１ａの電磁界とパッチ素子６の電磁界モードとに結合が生じ、パッチ素子６に電流が励起される。すべてのパッチ素子６に流れるＹ軸方向電流が同位相となるように、スロット素子１０とストリップ線路１１ａの結合の向き、パッチ素子６へのストリップ線路１１ａ短部の方向及びストリップ線路１１ａの電気長を決定することにより、パッチ素子６による放射電界はＺ軸上ですべてＹ軸方向を向き、したがってアレーアンテナの放射電界はＺ軸上でＹ軸方向を向いた直線偏波の指向性が得られる。
【００３５】
本発明は以下の効果がある。パッチ素子６はストリップ線路１１ａとの電磁結合で励振されているので、パッチ素子の入力インピーダンス特性はパッチ素子１５単体の特性とパッチ素子６とストリップ線路１１ａとの結合特性の重畳となるため、実施の形態１に対して、動作周波数帯域を広げることができる。
【００３６】
尚、本発明は円偏波のアレーアンテナとしても構成できる。すなわち、電磁結合方式の円偏波パッチ素子を用いて、円偏波指向性を得ることができる。
【００３７】
また、本発明はスロット素子の配置円とパッチ素子の配置円が異なる場合においても構成できるのは明らかである。
【００３８】
以上のように、パッチアレーとスロットアレーの間にストリップ線路を設け、ストリップ線路とパッチ素子を電磁結合にて励振したことにより、比較的広い動作周波数帯域を有する、励振プローブを必要としないアレーアンテナ装置を実現できる。
【００３９】
実施の形態５．
図５は本発明の実施の形態５を示す図であり、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図において、１〜４、６、８は従来技術の説明と、９ａ、９ｂ、９ｃ、１０、１１は実施の形態１の説明と、３ａ、３ｂ、１１ａは実施の形態３の説明と同じものでり、３ｃは誘電体基板、４ａはパッチ素子６の接地導体板、１１ｂはストリップ線路、１２ａはスルーホールメッキによる円筒状導体、４ｂは円弧状に設けられたスルーホールメッキによる接地導体である。
【００４０】
次に本実施の形態の動作について説明する。ラジアル導波路１の円筒波はスロット素子１０との電磁界結合によりストリップ線路１１ｂに電流を誘起し、円筒状導体１２ａを経由してパッチ素子６に電流が励起される。すべてのパッチ素子６に流れるＹ軸方向電流が同位相となるように、スロット素子１０とストリップ線路１１ｂの結合の向き、パッチ素子６への接続方向及びストリップ線路１１ｂの電気長を決定することにより、パッチ素子６による放射電界はＺ軸上ですべてＹ軸方向を向き、したがってアレーアンテナの放射電界はＺ軸上でＹ軸方向を向いた直線偏波の指向性が得られる。
【００４１】
本発明は以下の効果がある。誘電体基板３ｂ内において円筒状導体１２ａは接地導体４ｂの効果により疑似同軸線路の内導体を形成する。したがって、接地導体板４ａを境界としてパッチ素子６とストリップ線路１１ｂは完全分離されるので、パッチ素子６とストリップ線路１１ｂの設計は独立して行うことができ、設計が容易であり、またストリップ線路の不要放射がなく、パッチ素子の放射電磁界がストリップ線路に影響を及ぼさないため良好な放射指向性が得られる。
【００４２】
尚、本発明は円偏波のアレーアンテナとしても構成できる。すなわち、電磁結合方式の円偏波パッチ素子を用いて、円偏波指向性を得ることができる。
【００４３】
また、本発明はスロット素子の配置円とパッチ素子の配置円が異なる場合においても構成できるのは明らかである。
【００４４】
以上のように、パッチアレーの接地導体板とスロットアレーの間にストリップ線路を設け、ストリップ線路とパッチ素子を円筒状導体にて接続したことにより、ストリップ線路の不要放射がなく、パッチ素子の放射電磁界がストリップ線路に影響を及ぼさない、良好な放射特性を有する、励振プローブを必要としないアレーアンテナ装置を実現できる。
【００４５】
基板のエッチング加工と、必要であれば基板の接着作業のみというハンダ付けを必要としない作業で構成でき、組立てに伴う不備も低減できるため、製品コストを抑えることができる。
【００４６】
実施の形態６．
図６は本発明の実施の形態６を示す図であり、図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図において、１〜４、６、８は従来技術の説明と、９ａ、９ｂ、９ｃ、１０、１１は実施の形態１の説明と、３ａ、３ｂ、１１ａは実施の形態３の説明と、３ｃ、４ａ、１１ｂは実施の形態５の説明と同じものであり、１６は接地導体板４ａに設けられた結合スロットである。
【００４７】
次に本実施の形態の動作について説明する。ラジアル導波路１の円筒波はスロット素子１０との電磁界結合によりストリップ線路１１ｂに電流を誘起し、電流がストリップ線路１１ｂを流れる。ストリップ線路１１ｂの端部において、ストリップ線路１１ｂの電磁界とパッチ素子６の電磁界モードが結合スロット１６を介して結合し、パッチ素子６に電流が励起される。すべてのパッチ素子６に流れるＹ軸方向電流が同位相となるように、スロット素子１０とストリップ線路１１ｂの結合の向き、パッチ素子６へのストリップ線路１１ｂ端部の方向及びストリップ線路１１ｂの電気長を決定することにより、パッチ素子６による放射電界はＺ軸上ですべてＹ軸方向を向き、したがってアレーアンテナの放射電界はＺ軸上でＹ軸方向を向いた直線偏波の指向性が得られる。
【００４８】
本発明は以下の効果がある。パッチ素子２１への励振は結合スロット１６による電磁結合方式のため、動作周波数帯域を広くすることができる。
【００４９】
尚、本発明は円偏波のアレーアンテナとしても構成できる。すなわち、電磁結合方式の円偏波パッチ素子を用いて、円偏波指向性を得ることができる。
【００５０】
また、本発明はスロット素子の配置円とパッチ素子の配置円が異なる場合においても構成できるのは明らかである。
【００５１】
以上のように、パッチアレーの接地導体板とスロットアレーの間にストリップ線路を設け、ストリップ線路とパッチ素子を結合スロットを介して電磁結合にて励振したことにより、ストリップ線路の不要放射がなく、広い動作周波数帯域を有する、励振プローブを必要としないアレーアンテナ装置を実現できる。
【００５２】
実施の形態７．
図７は本発明の実施の形態７を示す図であり、図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図において、１〜４、６、８は従来技術の説明と、９ａ、９ｂ、９ｃ、１１は実施の形態１の説明と、は実施の形態２の説明と、３ａ、３ｂは実施の形態３の説明と、４ａは実施の形態５の説明と同じものであり、１０ａは誘電体基板３ｂの表面上に形成された第一のスロット素子、１０ｂは誘電体基板３ａと誘電体基板３ｂの間に形成された第二のスロット素子である。
【００５３】
次に本実施の形態の動作について説明する。
ラジアル導波路１の円筒波は第一のスロット素子１０ａとの電磁界結合によりストリップ線路１１に電流を誘起し、電流がストリップ線路１１を流れる。ストリップ線路１１の端部において、ストリップ線路１１の電磁界と第二のスロット素子１０ｂの電磁界モードが結合し、第二のスロット素子１０ｂに電界が励起される。すべての第二のスロット素子１０ｂに流れるＹ軸方向電流が同位相となるように、第一のスロット素子１０ａとストリップ線路１１の結合の向き、第二のスロット素子１０ｂへのストリップ線路１１端部の方向及びストリップ線路１１の電気長を決定することにより、第二のスロット素子１０ｂによる放射電界はＺ軸上ですべてＹ軸方向を向き、したがってアレーアンテナの放射電界はＺ軸上でＹ軸方向を向いた直線偏波の指向性が得られる。
【００５４】
本発明は以下の効果がある。
ラジアル導波路給電型のスロットアレーアンテナでは直線偏波を形成するために、スロットのペア素子による空間合成を利用するが、この構成ではペア素子の指向性が異なるため広角放射特性が劣化する恐れがある。本発明ではパッチ素子は同じ指向性を有するため、広角にわたり良好な放射特性を得ることができる。
【００５５】
また、本発明は第一のスロット素子の配置円と第二のスロット素子の配置円が異なる場合においても構成できるのは明らかである。
【００５６】
以上のように、第一のスロットアレーと第二のスロットアレーの間にストリップ線路を設け、ストリップ線路の端部をそれぞれ、第一のスロット素子と第二のスロット素子に電磁結合にて励振したことにより、直線偏波の良好な広角放射特性を有する、励振プローブを必要としないアレーアンテナ装置を実現できる。
【００５７】
実施の形態８．
図８は本発明の実施の形態８を示す図であり、図８（ａ）は上面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図において、１〜４、６、８は従来技術の説明と、１０、１１は実施の形態１の説明と、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂは実施の形態２の説明と、３ａ、３ｂは実施の形態３の説明と、３ｃ、４ａ、１１ｂ、１２ａは実施の形態５の説明と同じものであり、４ｂおよび４ｃはスルーホールメッキにより形成された接地導体、６ａはパッチ素子、１３ａおよび１３ｂはストリップ線路１１ｂの分岐線路である。
【００５８】
パッチ素子６ａはパッチ素子６ａの中心に対しほぼ対称な形状であり、パッチ素子６ａとストリップ線路１１ｂはスルーホールメッキにより形成された円筒状導１２および１２ａにより接続され、円筒状導体１２および１２ａはそれぞれ、パッチ素子６ａの中心からＹ軸方向およびＸ軸方向にオフセットして設けられており、接地導体４ｂおよび４ｃはそれぞれ、円筒状導体１２および１２ａとともに同軸モードを形成する。また、分岐線路１３ａと１３ｂの線路長の差は約λｇ／４（λｇは使用周波数の線路波長）である。
【００５９】
次に本実施の形態の動作について説明する。ラジアル導波路１の円筒波はスロット素子１０との電磁界結合によりストリップ線路１１ｂに電流を誘起し、ストリップ線路１１ｂを流れた電流は分岐線路１３ａおよび１３ｂに等振幅で分配され、分岐線路１３ａおよび１３ｂにより約９０度の位相差を生じ、それぞれ円筒状導体１２および１２ａを経由してパッチ素子６ａを励起する。ここで、すべてのパッチ素子６ａに流れるＹ軸方向電流およびＸ軸方向電流が、それぞれ同位相となるように、スロット素子１０とストリップ線路１１ｂの結合の向き、パッチ素子６ａへの接続方向を決定することにより、パッチ素子６ａによる放射電界はＺ軸上ですべて同一方向に回転する円偏波となり、したがってアレーアンテナの放射電界はＺ軸上で同一方向に回転する円偏波の指向性が得られる。
【００６０】
本発明は以下の効果がある。接地導体板４ａを境界としてパッチ素子６ａとストリップ線路１１ｂは完全分離されているので、パッチ素子６ａとストリップ線路１１ｂの設計は独立して行うことができ、設計が容易であり、また良好な放射指向性が得られる。
【００６１】
尚、本発明は約９０度の位相差を分岐線路の線路長の差により形成したが、９０度ハイブリッドを用いて構成しても良い。
【００６２】
また、本発明はスロット素子の配置円とパッチ素子の配置円が同じ場合においても構成できるのは明らかである。
【００６３】
以上のように、ストリップ線路の他方の端部は２端子とし、一方の端子に対し他方の端子は位相が約９０度異なる構成にすることにより、良好な円偏波指向性を有する、励振プローブを必要としないアレーアンテナ装置を実現できるアレーアンテナ装置を得ることができる。
【００６４】
実施の形態９．
図９は本発明の実施の形態９を示す図であり、図９（ａ）は上面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図において、１〜４、６、８は従来技術の説明と、１０、１１は実施の形態１の説明と、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂは実施の形態２の説明と、３ａ、３ｂ、１１ａ、１２は実施の形態３の説明と、３ｃ、４ａ、１１ｂ、１２ａは実施の形態５の説明と同じものであり、４ｄおよび４ｅはスルーホールメッキにより形成された接地導体、１３ｃおよび１３ｄは分岐線路である。
【００６５】
円筒状導体１２および１２ａはそれぞれ、パッチ素子６の中心からＹ軸の負方向および正方向にオフセットして設けられており、接地導体４ｄおよび４ｅはそれぞれ、円筒状導体１２および１２ａとともに同軸モードを形成する。また、分岐線路１３ｃと１３ｄの線路長の差は約λｇ／２（λｇは動作周波数の線路波長）である。
【００６６】
次に本実施の形態の動作について説明する。ラジアル導波路１の円筒波はスロット素子１０との電磁界結合によりストリップ線路１１に電流を誘起し、ストリップ線路１１を流れた電流は分岐線路１３ｃおよび１３ｄに等振幅で分配され、分岐線路１３ｃおよび１３ｄにより約１８０度の位相差を生じ、それぞれ円筒状導体１２および１２ａを経由してパッチ素子６を励起する。ここで、すべてのパッチ素子６に流れるＹ軸方向電流が同位相となるように、スロット素子１０とストリップ線路１１の結合の向き、パッチ素子６への接続方向を決定することにより、パッチ素子６による放射電界はＺ軸上ですべてＹ軸方向を向き、したがってアレーアンテナの放射電界はＺ軸上でＹ軸方向を向く直線偏波の指向性が得られる。
【００６７】
本発明は以下の効果がある。パッチ素子６はＸ軸に対称に約１８０度の位相差で給電されているので、交差偏波成分を十分抑えることができ、良好な偏波特性を有する。
【００６８】
尚、本発明は約１８０度の位相差を分岐線路の線路長の差により形成したが、１８０度ハイブリッドを用いて構成しても良い。
【００６９】
また、本発明はスロット素子の配置円とパッチ素子の配置円が同じ場合においても構成できるのは明らかである。
【００７０】
以上のように、ストリップ線路の他方の端部は２端子とし、一方の端子に対し他方の端子は位相が約１８０度異なる構成にすることにより、交差偏波成分が十分小さい良好な直線偏波特性を有する、励振プローブを必要としないアレーアンテナ装置を実現できる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、励振プローブのハンダ付け作業が不用になるために製品コストが安く、ハンダの量の極度のばらつき、励振プローブの長さの不揃い等が無くなるために製品品質が安定したアレーアンテナ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態２を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態３を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態４を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態５を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態６を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態７を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態８を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態９を示す図である。
【図１０】従来のアレーアンテナ装置を示す図である。
【符号の説明】
１　ラジアル導波路、　　２　　給電ポート、　３　誘電体基板、　４　接地導体板、　５　励振プローブ、　６　パッチ素子、　７　アレーアンテナ、　８　金属筐体、　９　配置円、　１０　スロット素子、　１１　ストリップ線路、　１２　円筒状導体、　１３　分岐線路、　１４　配置円、　１５　配置円、　１６
結合スロット、　１９　配置円。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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