(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偶数段に積重され、導波管の面に複数のスロットを切ることでアンテナとして動作する複数の導波管スロットアレーアンテナを備え、
前記スロットの傾斜角は、前記導波管スロットアレーアンテナの中央に近づくにつれて大であり、端部に近づくにつれて小となっており、
一の前記導波管スロットアレーアンテナに形成されるスロットパターンと、積重方向に隣り合う他の前記導波管スロットアレーアンテナに形成されるスロットパターンとは、当該両導波管スロットアレーアンテナ間の中心線に関して線対称であり、
前記両導波管スロットアレーアンテナには、互いに逆位相の電力が入力可能に構成されている、
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
偶数段に積重され、導波管の面に複数のスロットを切ることでアンテナとして動作する複数の導波管スロットアレーアンテナを備え、
前記スロットの傾斜角は、前記導波管スロットアレーアンテナの中央に近づくにつれて大であり、端部に近づくにつれて小となっており、
前記導波管スロットアレーアンテナの積重方向中心線から一側に設けられる前記導波管スロットアレーアンテナには、同一のスロットパターンが形成されており、且つ、前記積重方向中心線から他側に設けられる前記導波管スロットアレーアンテナにも、同一のスロットパターンが形成されており、
前記一側の前記導波管スロットアレーアンテナのスロットパターンと、前記他側の前記導波管スロットアレーアンテナのスロットパターンは、前記積重方向中心線に関して線対称であり、
前記一側の前記導波管スロットアレーアンテナと、前記他側の前記導波管スロットアレーアンテナには、互いに逆位相の電力が入力可能に構成されている、ことを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
複数の前記導波管スロットアレーアンテナの長手方向端部において給電され、一の前記導波管スロットアレーアンテナに形成されるスロットパターンと、積重方向に隣り合う他の前記導波管スロットアレーアンテナに形成されるスロットパターンとは、当該両導波管スロットアレーアンテナ間の中心線に関して線対称であり、または、複数の前記導波管スロットアレーアンテナの長手方向中央部において給電され、一の前記導波管スロットアレーアンテナに形成されるスロットパターンと、積重方向に隣り合う他の前記導波管スロットアレーアンテナに形成されるスロットパターンとは、当該長手方向中央部に最も近い一対のスロット以外は、当該両導波管スロットアレーアンテナ間の中心線に関して線対称であり、当該長手方向中央部に最も近い一対のスロットのみ同一方向に傾斜されている、ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項４】
複数の前記導波管スロットアレーアンテナの長手方向端部において給電され、前記一側の前記導波管スロットアレーアンテナのスロットパターンと、前記他側の前記導波管スロットアレーアンテナのスロットパターンは、前記積重方向中心線に関して線対称であり、または、複数の前記導波管スロットアレーアンテナの長手方向中央部において給電され、前記一側の前記導波管スロットアレーアンテナのスロットパターンと、前記他側の前記導波管スロットアレーアンテナのスロットパターンは、当該長手方向中央部に最も近い一対のスロット以外は、前記積重方向中心線に関して線対称であり、当該長手方向中央部に最も近い一対のスロットのみ同一方向に傾斜されている、ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記複数の導波管スロットアレーアンテナの積重方向中心線から積重方向に等しく離れた位置に設けられる一対の前記導波管スロットアレーアンテナには、等振幅の電力が入力可能に構成されている、ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のアンテナ。
【請求項６】
前記導波管は、第１半割部および第２半割部を備え、
前記の第１半割部または第２半割部のうち、少なくとも何れか一方は板金折り曲げ加工または引抜加工または押出加工により形成されている、ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のアンテナ。
【請求項７】
利得を高めるためのアンテナホーンを備え、
前記アンテナホーンは、その先端に向かうにつれて開き角が小となる、ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のアンテナ。
【請求項８】
前記アンテナホーンは、開き角がゼロである平行平板を先端に備える、ことを特徴とする請求項７に記載のアンテナ。
【請求項９】
レーダアンテナに適用される、ことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記第２半割部は、前記第１半割部及び前記第２半割部が重複する半割重複部において、最寄りの前記導波管の前記積重方向の面である広面から１／４管内波長離れた距離に、溝深さ１／４管内波長の溝部が形成されることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記第１半割部は、前記導波管の前記積重方向の面である広面の間に形成される前記導波管の偶数段の狭面を形成する偶数段の第１半割部分から構成されることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、船舶用レーダアンテナに用いられる導波管スロットアンテナは図１３に示すように、導波管の管壁（広面又は狭面）に斜めのスロットが設けられ、ビームアンテナ（指向性アンテナ）として電磁波を放射させる型式のものである。この導波管スロットアンテナから放出される電磁波の放射量は該スロットの傾斜角によって調節可能とされている。上記船舶用レーダアンテナは、該スロットが所定の間隔で複数配設されたアレーアンテナとして構成される。
この導波管スロットアンテナから放射される電磁波は、前記スロットが傾斜して形成されているので、電界成分が地表面に対して垂直である垂直偏波と、同じく地表面に対して水平である水平偏波とを含むものとなっている。一方、船舶用レーダアンテナの分野においては電磁波の伝播特性の観点から、垂直偏波成分ができるだけ抑えられ、水平偏波成分を主とする電磁波が好ましいとされている。そこで従来では、垂直偏波成分を抑えることを目的とする格子部材（図１４参照）などが用いられていた。
そこで特許文献１は、水平面パターン成形を行える導波管アンテナにおいて、アンテナ放射パターンを制御することを目的とした導波管アンテナを開示する。この導波管アンテナは、導波管１０の広壁面１２に当該導波管１０の長手方向に対して所定の角度θで傾斜して形成されるスロットＳＬ１−１と、当該スロットＳＬ１−１と所定の距離離れた位置において、導波管１０の長手方向に直交する向きに横断する横断線１４Ｂを線対称として形成されるスロットＳＬ１−２とを含む。これらスロットＳＬ１−１及びＳＬ１−２の間隔は１／２波長とされ、これにより隣り合うスロット上には逆方向の電流が流れるので、当該広壁面１２ではＹ軸方向の電流Ｈが逆向きとなり互に打消されるのに対して、Ｘ軸方向に関しては足し合わされるように構成されている。これにより、導波管１０を垂直に立てた場合、垂直偏波が放出されるようになっている。
【０００３】
ところで、放射された電波を受信する方向が決まっている場合には、アンテナ利得をより大きくするために、水平方向又は垂直方向のビーム幅を絞り、電波エネルギー（送信電力）をできるだけ集中させることが好ましいとされている。
そのうち水平方向のビーム幅を絞る手段としては、アンテナ長の延長や、与えられたサイドローブレベルで最小のビーム幅を生じさせる電流分布を求めるための指向性合成理論（チェビシェフアレー又はテーラーアレー）に基づいてアンテナ（スロット）素子の重み付けを行うこと等が公知となっている。
一方、垂直方向のビーム幅を絞る手段としては、上記の指向性合成理論によるものに加えて、アンテナホーン（電磁ホーン）の活用が知られている。前記指向性合成理論によるものは例えば図１５に示すようにアンテナ素子を垂直方向に重ねた型式（パッチアレー）が挙げられ、またアンテナホーンの代表的な形状は図１６のようなものである。
【０００４】
ところで、特許文献２は、銅パイプに引抜加工を施して導波管を形成する導波管の製造方法を開示する。
【特許文献１】特開２００４−２６６４２６号公報（段落番号００１０、００１１）
【特許文献２】特開平０８−２１３８１２号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１の構成が上記の効果を奏するには、単位アンテナ内に設けられたスロットＳＬ１−１とＳＬ１−２とが前記横断線１４Ｂに関して完全に線対称である場合に限られている。言い換えれば、単位アンテナ内において導波管長手方向で隣り合う２つのスロットの傾斜角の間に一定の制約がある。
ところで、従来のアンテナホーンを備える導波管スロットアンテナのビーム幅は、図１６に示される開き角αとホーン長さＬによって決まるものである。例えば開き角度αが一定の場合、ホーン長さＬを増やすことで、ビーム幅を絞ることができる。言い換えれば、当該ビーム幅を絞ろうとすると、必然的にアンテナ高Ｈが大きくなってしまう。上記アンテナホーンは通常、雨・雪などの外部環境からの保護を目的として、誘電体から成るレドームによって外部を覆われている。そこで、上記の如くビーム幅を絞るためにアンテナ高Ｈが大となると、上記レドームも大となる結果、風圧等の影響を大きく受けやすくなってしまう。
ところで、上記特許文献２に記載の製造方法は、構成（断面形状）が極めて簡素な導波管の製造方法のみを対象としており、適用範囲が極めて狭い。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【０００７】
アンテナは、以下のように、構成される。
偶数段に積重され、導波管の面に複数のスロットを切ることでアンテナとして動作する複数の導波管スロットアレーアンテナを備え、
前記スロットの傾斜角は、前記導波管スロットアレーアンテナの中央に近づくにつれて大であり、端部に近づくにつれて小となっており、
一の前記導波管スロットアレーアンテナに形成されるスロットパターンと、積重方向に隣り合う他の前記導波管スロットアレーアンテナに形成されるスロットパターンとは、当該両導波管スロットアレーアンテナ間の中心線に関して線対称であり、
前記両導波管スロットアレーアンテナには、互いに逆位相の電力が入力可能に構成されている。
ここで、複数の前記導波管スロットアレーアンテナの長手方向端部において給電され、一の前記導波管スロットアレーアンテナに形成されるスロットパターンと、積重方向に隣り合う他の前記導波管スロットアレーアンテナに形成されるスロットパターンとは、当該両導波管スロットアレーアンテナ間の中心線に関して線対称であり、または、複数の前記導波管スロットアレーアンテナの長手方向中央部において給電され、一の前記導波管スロットアレーアンテナに形成されるスロットパターンと、積重方向に隣り合う他の前記導波管スロットアレーアンテナに形成されるスロットパターンとは、当該長手方向中央部に最も近い一対のスロット以外は、当該両導波管スロットアレーアンテナ間の中心線に関して線対称であり、当該長手方向中央部に最も近い一対のスロットのみ同一方向に傾斜されて良い。尚、電力の供給は、導波管スロットアレーアンテナに介装された中央導波管の給電部により行われて良い。更に、端部給電の場合は中央導波管を省略して良い。
【０００８】
これにより、積重方向に隣り合う前記両導波管スロットアレーアンテナ間において夫々の垂直偏波成分が互いに打消し合うことで垂直偏波が抑えられ、水平偏波を主とする電波を出力可能なアンテナを提供できる。また、当該効果は、指向性合成理論が適用されていても奏される。言い換えれば、導波管の長手方向において隣り合うスロットの傾斜角の絶対値は、必ずしも一致している必要はない。
更に、スロットの傾斜角は、スロットアレーアンテナの中央に近づくにつれて大であり、端部に近づくにつれて小となるようにスロットアレーアンテナの長手方向に沿ってスロットを適宜に傾斜させることにより、各スロットから放射される電磁波に重み付けが付されるので（指向性合成理論）、水平方向のビーム幅が効率よく絞られる。
【０００９】
また、アンテナは、以下のようにも、構成される。
偶数段に積重され、導波管の面に複数のスロットを切ることでアンテナとして動作する複数の導波管スロットアレーアンテナを備え、
前記スロットの傾斜角は、前記導波管スロットアレーアンテナの中央に近づくにつれて大であり、端部に近づくにつれて小となっており、
前記導波管スロットアレーアンテナの積重方向中心線から一側に設けられる前記導波管スロットアレーアンテナには、同一のスロットパターンが形成されており、且つ、前記積重方向中心線から他側に設けられる前記導波管スロットアレーアンテナにも、同一のスロットパターンが形成されており、
前記一側の前記導波管スロットアレーアンテナのスロットパターンと、前記他側の前記導波管スロットアレーアンテナのスロットパターンは、前記積重方向中心線に関して線対称であり、
前記一側の前記導波管スロットアレーアンテナと、前記他側の前記導波管スロットアレーアンテナには、互いに逆位相の電力が入力可能に構成されている。
ここで、複数の前記導波管スロットアレーアンテナの長手方向端部において給電され、前記一側の前記導波管スロットアレーアンテナのスロットパターンと、前記他側の前記導波管スロットアレーアンテナのスロットパターンは、前記積重方向中心線に関して線対称であり、または、複数の前記導波管スロットアレーアンテナの長手方向中央部において給電され、前記一側の前記導波管スロットアレーアンテナのスロットパターンと、前記他側の前記導波管スロットアレーアンテナのスロットパターンは、当該長手方向中央部に最も近い一対のスロット以外は、前記積重方向中心線に関して線対称であり、当該長手方向中央部に最も近い一対のスロットのみ同一方向に傾斜されて良い。尚、電力の供給は、導波管スロットアレーアンテナに介装された中央導波管の給電部により行われて良い。更に、端部給電の場合は中央導波管を省略して良い。
【００１０】
これにより、前記一側の前記導波管スロットアレーアンテナから出力される電波の垂直偏波成分と、前記他側の前記導波管スロットアレーアンテナから出力される電波の垂直成分とが打消し合うことで垂直偏波が抑えられ、水平偏波を主とする電波を出力可能なアンテナを提供できる。また、当該効果は、指向性合成理論が適用されていても奏される。言い換えれば、導波管の長手方向において隣り合うスロットの傾斜角の絶対値は、必ずしも一致している必要はない。
また、例え前記導波管スロットアレーアンテナを４段以上積重したとしても、隣り合う前記導波管スロットアレーアンテナ間において位相を反転させなければならないのは一箇所のみとなるので、隣り合う前記導波管スロットアレーアンテナ間において位相を反転させることが困難な場合には端給電方式を適用することができる。
更に、スロットの傾斜角は、スロットアレーアンテナの中央に近づくにつれて大であり、端部に近づくにつれて小となるようにスロットアレーアンテナの長手方向に沿ってスロットを適宜に傾斜させることにより、各スロットから放射される電磁波に重み付けが付されるので（指向性合成理論）、水平方向のビーム幅が効率よく絞られる。
【００１１】
前記複数の導波管スロットアレーアンテナの積重方向中心線から積重方向に等しく離れた位置に設けられる一対の前記導波管スロットアレーアンテナには、等振幅の電力が入力可能に構成されていることが好ましい。これにより、上述した、垂直偏波成分が互いに打消し合う、という効果がより効果的に奏される。
【００１２】
前記導波管は、第１半割部および第２半割部を備え、前記の第１半割部または第２半割部のうち、少なくとも何れか一方は板金折り曲げ加工または引抜加工または押出加工により形成されていることが好ましい。これにより、複雑な形状のアンテナでも容易に製造できる。
ここで、前記第２半割部は、前記第１半割部及び前記第２半割部が重複する半割重複部において、最寄りの前記導波管の前記積重方向の面である広面から１／４管内波長離れた距離に、溝深さ１／４管内波長の溝部が形成されて良い。これにより、半割重複部の隙間に入社する入射波が溝部で生じ逆位相となる波と打消しあうことになるので、機械的手段に基づく短絡が発揮する効果と同等の効果、即ち半割重複部における損失を低減できる効果を奏することができる。なお、当該溝部を設ければ、導波管は完全な半割構造ではなくてもよい。
また、前記第１半割部は、前記導波管の前記積重方向の面である広面の間に形成される前記導波管の偶数段の狭面を形成する偶数段の第１半割部分から構成されて良い。
【００１３】
前記アンテナは、利得を高めるためのアンテナホーンを備え、前記アンテナホーンは、その先端に向かうにつれて開き角が小となることが好ましい。これにより、アンテナから放射される電波の垂直方向のビーム幅を、アンテナ高を増加させることなく、効果的に絞ることができる。また、別の観点から言えば、当該ビーム幅を増減させることなくアンテナ高を小さくできるので、アンテナをコンパクトとできる。
【００１４】
前記アンテナホーンは、開き角がゼロである平行平板を先端に備えることが好ましい。これにより、上記の効果を奏するアンテナホーンの製造が容易となる。
【００１５】
前記アンテナは、レーダアンテナに適用されることが好ましい。これにより、上記の有用な効果を有するレーダアンテナを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る船舶用レーダアンテナの斜視図である。本図に示す船舶用レーダアンテナ（以下、単にレーダアンテナと称する場合もある。）１００は、偶数段（本実施形態では２段）に積み重ねられ、各方形導波管（導波管）１・１の狭面（面・Ｅ面）１ａ・１ａの一方に複数のスロット２を切ることでアンテナとして動作する導波管スロットアレーアンテナ（以下、単にアレーアンテナと称する場合もある。）１Ａ・１Ａを備えている。また、前記両アレーアンテナ１Ａ・１Ａは、夫々の広面（Ｈ面）１ｂが互いに平行であって、且つ、スロット２が設けられる前記狭面１ａが同一側を向くように配置されている。また、両アレーアンテナ１Ａ・１Ａの間には、中央導波管３が介装されている。
【００１８】
前記アレーアンテナ１Ａ・１Ａには、スロット２から放射される電波の利得を高めるためのアンテナホーン４が取り付けられている。このアンテナホーン４は、アレーアンテナ１Ａ・１Ａの外側広面１ｂから垂直に若干延在するホーン底部４ａ・４ａと、当該ホーン底部４ａ・４ａの先端を基点として、電波の放射方向に延びるアンテナホーン本体４ｂ・４ｂと、から構成されている。
また、当該アンテナホーン４や前記アレーアンテナ１Ａ・１Ａなどは、図略の樹脂製レドームにより外部が覆われており、外部環境から保護されるようになっている。
【００１９】
前記中央導波管３には、図略の給電部が設けられており、例えば図示しない同軸ケーブルにより電力が前記アレーアンテナ１Ａ・１Ａに供給されるようになっている。本実施形態において当該給電部は中央導波管３の長手方向中央部に設けられている。
【００２０】
図２は、図１のＸ矢視図であって、アレーアンテナの正面図である。本図に示すように複数の前記スロット２は、アレーアンテナ１Ａ・１Ａの長手方向に所定の間隔で並べて設けられている。より具体的には、前記所定の間隔は、導波管１・１の管内波長λｇの半波長（λｇ／２）である。これによりアレーアンテナ１Ａ・１Ａの長手方向で隣り合うスロット２における管壁電流は、常に逆位相となる。
また、前記スロット２は、前記アレーアンテナ１Ａ・１Ａの長手方向に垂直な線Ｄから所定の傾斜角θだけ所定の方向へ傾斜して形成されている。当該傾斜角θは、アレーアンテナ１Ａ・１Ａの中央に近づくにつれて大であり、端部に近づくにつれて小となっている（本図において｜θ１｜＜｜θ２｜）。このようにアレーアンテナ１Ａ・１Ａの長手方向に沿ってスロット２を適宜に傾斜させることにより、各スロット２から放射される電磁波に重み付けが付されるので（指向性合成理論）、水平方向のビーム幅が効率よく絞られている。なお、複数の前記スロット２が前記垂直線Ｄから傾斜する方向は、原則、アレーアンテナ１Ａ・１Ａの長手方向で隣り合うもの同士間で逆方向となっているが、本実施形態のように長手方向中央部において給電する型式（中央給電）においては、当該中央部に最も近い一対の前記スロット２のみ、同一方向へ傾斜されている。これに対し、長手方向端部において給電する型式（端給電）においては、当該一対の前記スロット２も、互いに逆方向へ傾斜される（端給電型式のものを示す図１９（ｂ）及び図２０（ｂ）参照）。
また、本図に示すように、前記複数のスロット２は、前記両アレーアンテナ１Ａ・１Ａの間を通る中心線Ｃに関して線対称に形成されている。換言すれば、一の前記アレーアンテナ１Ａに形成されるスロットパターンと、積重方向に隣り合う他の前記アレーアンテナ１Ａに形成されるスロットパターンとは、当該両アレーアンテナ１Ａ・１Ａ間の中心線Ｃに関して線対称に形成されている。
さらに、当該両アレーアンテナ１Ａ・１Ａには、等振幅で且つ互いに逆位相の電力が前記の給電部を介して入力されるように構成されている。
【００２１】
図３は、図２におけるＷ部拡大図である。
一般的な導波管スロットアレーアンテナでは、導波管内において電磁波がＴＥ１０モードで伝搬し、側面（Ｅ面またはＨ面）に流れる管壁電流がスロットによって切られることで当該管壁電流がスロットを共振させ、これにより生じる電界によって、電磁波が外部に放射されるようになっている。
そこで、本実施形態では前述の如く各アレーアンテナ１Ａ・１Ａには逆位相の電力が入力されるので、本図において破線矢印で示すように互いに逆向きの電流が管壁を流れるようになっている。言い換えれば、導波管内壁に生じる表面電流の分布は、前記中心線Ｃに関して線対称となっている。また、前述の如く各入力電力は等振幅とされており、前記スロット２も前記中心線Ｃに関して線対称に形成されているので、結果として本図においてベクトル表示される電界Ｅ１及びＥ２が生じるようになっている。
具体的に電界Ｅ１及びＥ２は、大きさが等しく、方向およびベクトル基点が前記中心線Ｃに関して線対称に形成される。これにより、以下の効果を奏する。
【００２２】
即ち、電界Ｅ１の垂直偏波成分ＥＶ１は、電界Ｅ２の垂直偏波成分ＥＶ２と大きさが等しく逆向きに発生するので、前記スロット２からの放射直後に互いに打消し合うこととなる。マクロな視点から言えば、レーダアンテナ１００から放射される電波の垂直偏波成分は、前記のアンテナホーン４内、又はその開放端において互いに打消し合うようになっている。
一方、電界Ｅ１の水平偏波成分ＥＨ１と電界Ｅ２の水平偏波成分ＥＨ２は同一方向に発生するので、これらは重畳されることとなる。
【００２３】
以上の如く、本実施形態においてレーダアンテナ（アンテナ）１００は、以下のように構成されている。
即ち、偶数段（本実施形態：２段）に積重され、導波管１の狭面１ａに複数のスロット２を切ることでアンテナとして動作するアレーアンテナ（導波管スロットアレーアンテナ）１Ａ・１Ａを備える（図２参照）。
また、一の前記アレーアンテナ１Ａのスロットパターンと、積重方向に隣り合う他の前記アレーアンテナ１Ａのスロットパターンとは、前記中心線Ｃに関して線対称となるように形成される。
また、前記両アレーアンテナ１Ａ・１Ａには、互いに逆位相の電力が入力可能に構成されている。
【００２４】
以上の構成により、積重方向に隣り合う前記両アレーアンテナ１Ａ・１Ａ間において垂直偏波成分が互いに打消し合うよう構成されているので、垂直偏波が抑えられ、水平偏波成分を主とする電波がレーダアンテナ１００から放射されることとなる。また、図１４に示される、垂直偏波成分を抑制するための格子部材を必要としないので、構成を簡素とできる。さらに、当該効果は、指向性合成理論が適用されていても奏される。言い換えれば、導波管１・１の長手方向において隣り合うスロット２の傾斜角θの絶対値は、必ずしも一致している必要はない。
なお、水平偏波成分を主とする電波は、伝播特性の観点から、船舶用レーダアンテナに好適とされている。
【００２５】
また、本実施形態においてレーダアンテナ１００は、以下のように構成されている。
即ち、前記複数のアレーアンテナ１Ａ・１Ａの積重方向中心線（中心線Ｃ：図２参照）から積重方向に等しく離れた位置に設けられる一対の前記アレーアンテナ１Ａ・１Ａには、等振幅の電力が入力可能に構成されている。
これにより、上述した、垂直偏波成分が互いに打消し合う、という効果がより効果的に奏される。即ち、上記の、互いに打消し合うとされる各垂直偏波成分ＥＶ１・ＥＶ２が共に等しい大きさで発生することとなるので、より確実に当該垂直偏波成分ＥＶ１・ＥＶ２が相殺されるのである（図３参照）。
【００２６】
なお、上記実施形態で説明した、２段に積重されるアレーアンテナ１Ａ・１Ａの組み合わせを２組・３組・・・と積み重ねて使用する構成も考えられる。
【００２７】
次に、表１及び図１９に基づいて、上記実施形態の第１変形例に関して説明する。図１９は、図２に類似する図である。表１は、図１９に図示されるアレーアンテナ１Ａ・１Ａ・１Ａ・・・に入力される電力と位相の組み合わせを示す。
【００２８】
【表１】
0004773226.tif 000002
【００２９】
〔第１変形例：中央給電〕
図１９（ａ）に示すように本変形例において前記レーダアンテナ１００Ａは、６段に積重されたアレーアンテナ１Ａ・１Ａ・１Ａ・・・を備えており、各アレーアンテナ１Ａには、その長手方向中央部において給電されるように構成されている。
また、上記実施形態と同様に、一の前記アレーアンテナ１Ａに形成されるスロットパターンと、積重方向に隣り合う他の前記アレーアンテナ１Ａに形成されるスロットパターンとは、当該両アレーアンテナ１Ａ・１Ａ間の中心線（例えば、本図符号Ｃａ）に関して線対称となるように構成されている。
また、上記実施形態と同様に、又は表１に示す通り、前記両アレーアンテナ１Ａ・１Ａには、互いに逆位相の電力が入力可能に構成されている。換言すれば、複数段に積重されたアレーアンテナ１Ａ・１Ａ・１Ａ・・・は、その最上段から最下段に向かって、入力される電力が交互に位相が反転するように構成されている。
【００３０】
以上の構成により、積重方向に隣り合う前記両アレーアンテナ１Ａ・１Ａ間において垂直偏波成分が互いに打消し合うことで垂直偏波が抑えられ、水平偏波を主とする電波を出力できる、という作用効果などは上述した実施形態と同様である。
【００３１】
なお、前記レーダアンテナ１００Ａの備えるアレーアンテナ１Ａ・１Ａ・１Ａ・・・の夫々に入力される電力の振幅は、表１に示す通り、少なくとも３通りのパターンが考えられる。
例えば、表１に示すパターンＡのように、アレーアンテナ１Ａ・１Ａ・１Ａ・・・の夫々に入力される電力の振幅（Ｐ１〜Ｐ６）は、互いに異なるものであってもよい。この場合でも、上記の「垂直偏波成分が打消し合う」という作用効果は奏される。
しかし、より好ましくは、パターンＢのように、前記複数のアレーアンテナ１Ａ・１Ａ・１Ａ・・・の積重方向中心線（図１９（ａ）符号Ｃｂ）から積重方向に等しく離れた位置に設けられる一対の前記アレーアンテナ１Ａ・１Ａには、等振幅の電力が入力可能に構成されているとよい。これによれば、当該中心線Ｃｂに関して線対称に、大きさが等しく方向が反対の一対の垂直偏波成分が出力されることとなるから、上記の「垂直偏波成分が打消し合う」という作用効果がより効果的に奏されることになる。
なお、パターンＣのように、すべてのアレーアンテナ１Ａ・１Ａ・１Ａ・・・に、等振幅の電力が入力可能に構成されていても勿論よい。
【００３２】
〔第１変形例：端給電〕
図１９（ｂ）に示す通り、上記のレーダアンテナ１００Ａは、その給電型式を、中央給電に代えて、端給電としてもよい。この場合、各アレーアンテナ１Ａに設けられるスロット２のスロットパターンが図１９（ａ）で示したものと若干相違する。具体的には、各アレーアンテナ１Ａに設けられる前記複数のスロット２は、その傾斜方向が、常に、長手方向で隣り合うもの同士間で逆方向となるように形成される。
【００３３】
次に、表２及び図２０に基づいて、上記実施形態の第２変形例に関して説明する。図２０は、図２に類似する図である。表２は、図２０に図示されるアレーアンテナ１Ａ・１Ａ・１Ａ・・・に入力される電力と位相の組み合わせを示す。ここでは、前述の第１変形例と相違する点を中心に説明する。
【００３４】
【表２】
0004773226.tif 000003
【００３５】
〔第２変形例：中央給電〕
図２０（ａ）に示すように本変形例において、前記アレーアンテナ１Ａ・１Ａ・１Ａ・・・の積重方向中心線Ｃｃから一側に設けられる前記アレーアンテナ１Ａ（ｉ）・１Ａ（ｉｉ）・１Ａ（ｉｉｉ）には、同一のスロットパターンが形成されており、当該中心線Ｃｃから他側に設けられる前記アレーアンテナ１Ａ（ｉｖ）・１Ａ（ｖ）・１Ａ（ｖｉ）にも、同一のスロットパターンが形成されている。
また、前記一側の前記アレーアンテナ１Ａ（ｉ）・１Ａ（ｉｉ）・１Ａ（ｉｉｉ）のスロットパターンと、前記他側の前記アレーアンテナ（ｉｖ）・１Ａ（ｖ）・１Ａ（ｖｉ）のスロットパターンは、前記中心線Ｃｃに関して線対称となるように構成されている。
また、表２に示すとおり、前記一側の前記アレーアンテナ１Ａ（ｉ）・１Ａ（ｉｉ）・１Ａ（ｉｉｉ）と、前記他側の前記アレーアンテナ１Ａ（ｉｖ）・１Ａ（ｖ）・１Ａ（ｖｉ）には、互いに逆位相の電力が入力可能に構成されている。
【００３６】
本変形例では、上記第１変形例とは若干異なり、前記一側の前記アレーアンテナ１Ａ（ｉ）・１Ａ（ｉｉ）・１Ａ（ｉｉｉ）から出力される電波の垂直偏波成分と、前記他側の前記アレーアンテナ（ｉｖ）・１Ａ（ｖ）・１Ａ（ｖｉ）から出力される電波の垂直成分とが打消し合うようになっている。これにより、本変形例に係るレーダアンテナ１００Ｂは、上記実施形態や上記第１変形例と同様に、垂直偏波が抑えられ、水平偏波を主とする電波を出力することができるのである。
【００３７】
なお、前記レーダアンテナ１００Ｂの備えるアレーアンテナ１Ａ・１Ａ・１Ａ・・・の夫々に入力される電力の振幅は、表２に示す通り、少なくとも３通りのパターンが考えられる。
例えば、表２に示すパターンＡのように、アレーアンテナ１Ａ・１Ａ・１Ａ・・・の夫々に入力される電力の振幅（Ｐ１〜Ｐ６）は、互いに異なるものであってもよい。この場合でも、上記の「垂直偏波成分が打消し合う」という作用効果は奏される。
しかし、より好ましくは、パターンＢのように、前記複数のアレーアンテナ１Ａ・１Ａ・１Ａ・・・の積重方向中心線（図２０（ａ）符号Ｃｃ）から積重方向に等しく離れた位置に設けられる一対の前記アレーアンテナ１Ａ・１Ａには、等振幅の電力が入力可能に構成されているとよい。これによれば、当該中心線Ｃｃに関して線対称に、大きさが等しく方向が反対の一対の垂直偏波成分が出力されることとなるから、上記の「垂直偏波成分が打消し合う」という作用効果がより効果的に奏されることになる。
なお、パターンＣのように、すべてのアレーアンテナ１Ａ・１Ａ・１Ａ・・・に、等振幅の電力が入力可能に構成されていても勿論よい。
【００３８】
〔第２変形例：端給電〕
図２０（ｂ）に示す通り、上記のレーダアンテナ１００Ｂは、その給電型式を、中央給電に代えて、端給電としてもよい。この場合も、各アレーアンテナ１Ａに設けられるスロット２のスロットパターンが図２０（ａ）で示したものと若干相違する。
ところで、本変形例では表２からも判る通り、隣り合う前記アレーアンテナ１Ａ・１Ａ間において位相を反転させなければならないのは、一箇所のみである。即ち、アレーアンテナ１Ａ（ｉｉｉ）と１Ａ（ｉｖ）の間においてのみである。
従って、本変形例のように例え前記アレーアンテナ１Ａを４段以上積重したとしても、隣り合う前記導波管スロットアレーアンテナにおいて位相を反転させなければならないのは一箇所のみとなるので、隣り合う前記アレーアンテナ１Ａにおいて位相を反転させることが困難な場合には端給電方式を適用することができる。
【００３９】
なお、前述の実施形態（図１参照）では、前記両アレーアンテナ１Ａ・１Ａの間には、中央導波管３が介装されており、当該中央導波管３に設けられた図略の給電部を介して電力供給されるとしたが（中央給電）、これに代えて、図１９（ｂ）や図２０（ｂ）に示す如く導波管の端より給電するよう構成すれば、図２１及び図２２に示す如く、中央導波管３は省略してもよい。なお、「中央導波管３を省略する」とは、実際には、例えば図９において中央導波管３を構成する管壁のうち図中上側のものを省略することに相当する。なお、図２１及び図２２には板金折り曲げ加工により形成される構成が示されているが、その一部又は全部が後述の如く引抜加工や押出加工により形成されていてもよい。
【００４０】
次に、図４に基づいて、前述の実施形態（図１参照）に係るレーダアンテナ１００の実施例を比較例と共に説明する。図４は、（ａ）が上記実施形態に係るレーダアンテナの水平方向でみた垂直偏波成分とその比較例を示す図であり、（ｂ）が同じく垂直方向でみた垂直偏波成分とその比較例を示す図である。なお、これら図４（ａ）及び（ｂ）において実線は上記実施形態に係るレーダアンテナ１００の垂直偏波成分を示し、破線は比較例のものを示す。また、比較例とされるレーダアンテナとは、図１３に示される従来の導波管スロットアレーアンテナ（１段のみ）に図１４で示される従来のアンテナホーン（開き角α：一定）のみを取り付けた型式のものである。言い換えれば、図１４で示される構成から、格子部材のみを取り除いた型式である。
図４によると、上記実施形態に係るレーダアンテナ１００の垂直偏波成分が、水平方向・垂直方向の何れの方向でみても、比較例である従来型式のレーダアンテナのそれと比較して略一様に小さくなっている（抑制されている）ことが判る。
【００４１】
〔垂直ビーム幅〕
次に、前記アンテナホーン４に関して説明する。図５（ａ）は上記実施形態に係るレーダアンテナのアンテナホーンの側面模式図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に類似する図であって、前記アンテナホーンの変形例を示す。なお、本図において前記のアレーアンテナ１Ａ・１Ａは鎖線によって略示されている。
上記実施形態において前記アンテナホーン４は、ホーン底部４ａ・４ａとアンテナホーン本体４ｂ・４ｂとから構成されていると前述したが、より詳しくは前記アンテナホーン本体４ｂ・４ｂは図５（ａ）に示すように、アレーアンテナ１Ａ・１Ａの開口面積を拡大するためのホーン傾斜部４１・４１と、当該ホーン傾斜部４１・４１の先端に設けられ、互いに平行をなすホーン平板部４２・４２とから構成されている。言い換えれば、当該アンテナホーン４は、その先端に向かうにつれて開き角αが小となっており、具体的にはその先端に開き角αがゼロである平行平板（ホーン平板部４２・４２）が設けられている。
【００４２】
本図において破線で示すように、当該ホーン傾斜部４１・４１は、その仮想交点Ｏまわりに開き角αを形成している。そして、前記アレーアンテナ１Ａ・１Ａから放射される電波は、本図において細線で示す如く、仮想交点Ｏを中心とする球面波として近似できる。そして放射された電波は、前記のホーン平板部４２・４２に到達すると、球面波から平面波へ移行することとなる。より具体的には、本図において細線で示される位相面は、ホーン傾斜部４１・４１に囲まれる領域においては曲面状であって、ホーン平板部４２・４２に囲まれる領域では平面状となる。これにより、アレーアンテナ１Ａ・１Ａから放射される電波を垂直方向において集中させることができるのである。言い換えれば、当該電波の垂直方向のビーム幅を効果的に絞ることができる。
【００４３】
なお、垂直方向の当該ビーム幅を絞る方法として、前記アンテナホーン本体４ｂ・４ｂのアンテナ長を本図において鎖線で示す如く仮想交点Ｏから離れる方向へ延長させることも考えられる。しかし、これによると当該レーダアンテナ１００のアンテナ高が大きくなってしまい、種々の問題を生じる。
即ち、前述の如く上記実施形態におけるアンテナホーン４はレドームで完全に覆われている。そこで、前記の如くアンテナ高が大きくなってしまうと、アンテナホーン４を覆う図略のレドームも必然的に大となり、結果として当該レドームが風圧などの影響を受けやすくなってしまうのである。
【００４４】
その点、上記実施形態におけるアンテナホーン４は上述の如く、アンテナ高を増加させることなく、即ち同じ開口面積で、アレーアンテナ１Ａ・１Ａから放射される電波の垂直方向のビーム幅を効果的に絞ることができる。
また、別の観点から言えば、当該ビーム幅を増減させることなくアンテナ高を小さくできるので、本レーダアンテナ１００をよりコンパクトとできる。
さらに、前記アンテナホーン４は、開き角αがゼロであるホーン平板部４２・４２（平行平板）が先端に設けられて構成されているので、上記の効果を奏するアンテナホーン４を容易に製造できる。即ち、前記アンテナホーン本体４ｂ・４ｂを該当箇所で単に折り曲げさえすればよいのである。
なお、２つの面の開き角αがゼロであるとは、当該２つの面が例え仮想的に延長されたとしても決して交差することがない、即ち平行平面であることと同義である。
【００４５】
また、上記のアンテナホーン４は例えば図５（ｂ）に示す如く以下のようにも変更できる。即ち、前記のホーン傾斜部４１・４１とホーン平板部４２・４２とが、滑らかに接続されるように構成されていてもよい。言い換えれば、前記のアンテナホーン本体４ｂ・４ｂは、その先端に向かうにつれて開き角αが緩やかに小さくなるように構成されていてもよい。また、当該開き角αが段階的に小さくなるように、前記のアンテナホーン本体４ｂ・４ｂは、折れ板（折れ線状）に構成されていてもよい。
【００４６】
〔垂直ビーム幅〕〔実施例〕
次に、図６及び図７に基づいて、上記実施形態に係るレーダアンテナ１００の実施例に関して説明する。図６は本実施例（ホーン平板部あり）とその比較例（ホーン平板部なし）に係るアンテナホーンの各寸法と、垂直ビーム幅等を表で示す図であり、図７は本実施例とその比較例に係る垂直パターンを示す図である。
図６に現された表から判る通り、前記アンテナホーン４の形状を上述の如くとすることで、Ｇａｉｎ及び垂直ビーム幅θｖを略維持したまま、アンテナ高さＨを約１０％小さくできた。また図７に示す如く、３ｄＢ巾を比較すると略同一の垂直パターン特性が得られた。
【００４７】
〔アンテナの製造方法〕
次に、レーダアンテナ１００の製造方法に関して説明する。図８は上記実施形態に係るレーダアンテナの側面図である。
本図に示すように上記導波管１・１（アレーアンテナ１Ａ・１Ａ）は、板金折り曲げ加工により形成された第１半割部５および第２半割部６から構成されている。言い換えれば、第１半割部５および第２半割部６は双方とも板金折り曲げ加工により形成されており、これら第１半割部５および第２半割部６を適宜の締結手段により固定することで前記の導波管１・１は構成されている。
【００４８】
前記導波管１・１の構成をより詳細に以下に説明する。
前記の第１半割部５および第２半割部６は、導波管１・１の両広面１ｂ・１ｂの中央を境に互いに分離可能となっている。また、すべての広面１ｂ・１ｂ・１ｂ・１ｂの中央には、第１半割部５の第２半割部６に対する位置決め機能を発揮可能な当接部７・７・７・７が形成されている。
前記導波管１・１の中央に形成される中央導波管３は、４つの側面のうち３つが前記第１半割部５によって形成されている。
また、前記アンテナホーン４のホーン底部４ａ・４ａは、当該第１半割部５および第２半割部６が重複する半割重複部８・８により形成されている。当該半割重複部８・８も、前記当接部７・７・７・７同様、第１半割部５の第２半割部６に対する位置決め機能を発揮できるように構成されている。
また、前記導波管１・１の広面１ｂ・１ｂ・１ｂ・１ｂのうち、前記中央導波管３から遠い面において、前記当接部７・７と上記の半割重複部８・８との間には、前記第１半割部５が１８０°外側に折れ曲がって自己と当接することで二重層をなし、且つ前記第２半割部６がその外側を覆うように重複している第２半割重複部９・９が形成されている。
上記の如く、前記ホーン底部４ａ・４ａ（半割重複部８・８）と、アンテナホーン４側の狭面１ａ・１ａとの距離を適宜に調節することで、より好ましいアンテナ特性とすることができる。
また本図に示す如く前記導波管１・１を広面１ｂ・１ｂの中央を境とする完全な半割構造とすることで、後述のチョークを省略可能となっている。
【００４９】
また、前記の第１半割部５および第２半割部６は、適宜の締結手段により締結されているとしたが、当該締結手段とは例えばボルト締結やリベット等が考えられる。上記実施形態において第１半割部５および第２半割部６は、前述した半割重複部８・８と中央導波管３をそれぞれ個別に貫通してなるボルト締結により固定されており、当該ボルト締結は導波管１・１の長手方向に沿って数箇所に亘って施されている。
【００５０】
上記の如く、前記導波管１・１は、第１半割部５および第２半割部６を備え、前記の第１半割部５または第２半割部６のうち、少なくとも何れか一方（上記実施形態では両方）は板金折り曲げ加工（引抜加工または押出加工でもよい。）により形成されているので、以下の効果を奏する。
即ち、複雑な形状のアンテナでも容易に製造できる。この複雑な形状のアンテナとしては、例えば上記実施形態におけるレーダアンテナ１００のように前記導波管１を複数備える型式のものが一例として挙げられる。
【００５１】
上記導波管１・１の製造方法は、以下のように変更することもできる。
即ち、上記第２半割重複部９を形成することに代えて、例えば図９に示すように半割重複部８・８において、最寄りの広面１ｂから１／４管内波長離れた距離に溝深さ１／４管内波長の溝部１０・１０（いわゆるチョーク構造）を形成してもよい。
これにより半割重複部８・８の隙間に入射する入射波が、上記溝部１０・１０で生じ逆位相となる波と打消し合うこととなるので、機械的手段に基づく短絡が発揮する効果と同等の効果、即ち半割重複部８・８における損失を低減できる効果を奏することができる。
なお、当該溝部１０・１０を設ければ、前記導波管１・１は、図８に示すようには完全な半割構造ではなくてもよいのである。
【００５２】
また、図１０に示すように前記第１半割部５（又は前記第２半割部６）を引抜加工（又は押出加工）により形成してもよい。言い換えれば、当該第１半割部５（又は前記第２半割部６）は引抜材（又は押出材）であってもよい。
【００５３】
また、図１１に示すように前記第１半割部５は、前記導波管１・１の何れか一方のみの狭面１ａ等を形成する第１半割部分５１および第１半割部分５２とから構成されるものであってもよい。
また、図１２に示すように中央導波管３を形成するための中央半割部５３を前記の第１半割部５と第２半割部６との間に設けてもよい。
また、図１７に示すように、前記中央半割部５３を、前記第２半割部６と前記第１半割部５を挟んで反対側に設けてもよい。本図では、前記の第２半割部６及び中央半割部５３が押出加工により形成されており、前記第１半割部５が板金折り曲げ加工により形成されている。
また、図１８に示すように、前記中央半割部５３と前記第２半割部６とが、押出加工（又は引抜加工）により一体的に形成されていてもよい。また、本図においても図１１と同様に、前記第１半割部５が、第１半割部分５１及び第１半割部分５３とから構成されていてもよい。
また、以上図８〜１２、１７、１８に基づいて説明した構成・製造方法は、夫々部分的に組み合わせることもできる。
【００５４】
なお、前記船舶用レーダアンテナ１００は、上記のアレーアンテナ１Ａ・１Ａを備えているので、上記の有用な効果を発揮できる。
【００５５】
以上に本発明の好適な実施形態を説明したが、上記の実施形態は以下のように変更して実施することができる。
【００５６】
上記実施形態では、本発明が船舶用レーダアンテナに適用されている例に関して説明したが、これに限ることはなく、例えば航空用や気象観測用など他の用途にも適用できることは勿論である。
また上記実施形態では、本発明に係るアンテナホーンが導波管スロットアレーアンテナに適用されている例に関して説明したが、これに限ることはなく、例えば図１５に示すパッチアレーアンテナなど他の型式のアンテナにも適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係る船舶用レーダアンテナの斜視図。
【図２】図１のＸ矢視図であって、アレーアンテナの正面図。
【図３】図２のＷ部拡大図。
【図４】（ａ）は上記実施形態に係るレーダアンテナの水平方向でみた垂直偏波成分（ｄＢ表示）とその比較例を示す図であり、（ｂ）が同じく垂直方向でみた垂直偏波成分（ｄＢ表示）とその比較例を示す図。
【図５】（ａ）は上記実施形態に係るレーダアンテナのアンテナホーンの側面模式図であり、（ｂ）は（ａ）に類似する図であって、前記アンテナホーンの変形例を示す図。
【図６】上記実施形態に係るレーダアンテナの実施例とその比較例におけるアンテナホーンの各寸法や垂直ビーム幅等を示す図。
【図７】実施例とその比較例に係る垂直パターンを示す図。
【図８】上記実施形態に係るレーダアンテナの側面図。
【図９】図８に類似する図であって、レーダアンテナの変形例。
【図１０】図８に類似する図であって、レーダアンテナの変形例。
【図１１】図８に類似する図であって、レーダアンテナの変形例。
【図１２】図８に類似する図であって、レーダアンテナの変形例。
【図１３】従来の導波管スロットアンテナの斜視図。
【図１４】格子部材を備える導波管スロットアンテナの斜視図。
【図１５】パッチアレーアンテナを示す正面図。
【図１６】従来のアンテナホーンの側面模式図。
【図１７】図８に類似する図であって、レーダアンテナの変形例。
【図１８】図８に類似する図であって、レーダアンテナの変形例。
【図１９】図２に類似する図。
【図２０】図２に類似する図。
【図２１】図８に類似する図であって、レーダアンテナの変形例。
【図２２】図８に類似する図であって、レーダアンテナの変形例。
【符号の説明】
【００５８】
１  導波管
１ａ  狭面
１ｂ  広面
１Ａ  アレーアンテナ
２  スロット
３  中央導波管
４  アンテナホーン
４ｂ  アンテナホーン本体
４１  ホーン傾斜部
４２  ホーン平板部
【図１】
0004773226.tif 000004
【図２】
0004773226.tif 000005
【図３】
0004773226.tif 000006
【図４】
0004773226.tif 000007
【図５】
0004773226.tif 000008
【図６】
0004773226.tif 000009
【図７】
0004773226.tif 000010
【図８】
0004773226.tif 000011
【図９】
0004773226.tif 000012
【図１０】
0004773226.tif 000013
【図１１】
0004773226.tif 000014
【図１２】
0004773226.tif 000015
【図１３】
0004773226.tif 000016
【図１４】
0004773226.tif 000017
【図１５】
0004773226.tif 000018
【図１６】
0004773226.tif 000019
【図１７】
0004773226.tif 000020
【図１８】
0004773226.tif 000021
【図１９】
0004773226.tif 000022
【図２０】
0004773226.tif 000023
【図２１】
0004773226.tif 000024
【図２２】
0004773226.tif 000025