(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電導波管の広壁面（Ｈ面）から複数平行に延びる放射導波管に対しＥ面方向十字分岐で給電する給電導波管のアンテナ背面側狭壁面内側には、放射導波管の結合位置に対応させて反射抑圧壁が設けられ且つ給電導波管の長手方向中央部分の広壁面（Ｈ面）に、管軸方向がアンテナ放射面に対して垂直方向でアンテナ背面側へ延びる矩形導波管の狭壁面を結合させた給電構造を有することを特徴とする中央給電導波管スロットアレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にマイクロ波帯、ミリ波帯に用いられる導波管スロットアレイアンテナの給電構造に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスロットアレイアンテナでは、放射導波路用の溝と給電導波路用の溝が設けられたベース体に、放射導波路に対応させてスロットが切られたスロット板を被せる構造となっている。
そして、中央給電導波管スロットアレイアンテナでは、中央給電導波管は狭壁面（Ｅ面）がアンテナ開口面の向きと一致させる構造となっている。
その理由は、スロット板の給電導波管の位置に対応する部分にはスロットを設けることができず、給電導波管の広壁面（Ｈ面）をアンテナ開口面の向きと一致させると、スロットを設けることができない部分の幅が大きくなり、指向特性におけるサイドローブレベルが上昇するという問題があるためである。
【０００３】
そして給電は、給電導波管の中央部分でアンテナの背面側（Ｅ面）に給電孔を設けてそこから行われるようにしている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【特許文献１】特願２００４−２１２９０９（［０００８］、［００１０］、図１、図４）
【特許文献２】特願２００５−０４２０５３（図３、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、給電導波管の中央部分でＥ面から給電すると、その中央部分から両側に給電される電磁波の位相は同相給電となる。従って、給電孔の両側の最初のＥ面方向十字分岐で給電される、隣り合う放射導波路同士は同相で給電されることになる。
上記以外の放射導波路へは逆相で給電されるように給電導波路の広壁面の幅（即ち深さ）を調整し、給電導波路内部の２分の１管内波長となる位置毎に放射導波路が配置されているので、隣り合う放射導波路同士は逆位相で給電されるようになっている。
つまり、給電孔を通り給電導波路長手方向に対して直角な線を挟んで隣り合う放射導波路同士が同相給電ということになる。給電導波路の両Ｈ面に放射導波路が設けられている場合には、一方のＨ面側で１組、他方のＨ面側で１組の計２組が同相給電ということになる。同相給電の場合には、隣り合う放射導波路を区画する境界壁とスロット板との間に電流が流れなければならないので境界壁の上面とスロット板とは良好な導通が得られるようによく密着させておかなければならない。
【０００５】
そのため、スロット板とベース体放射導波路間境界壁との導通をとるために、スロット板として銅箔プリント薄型誘電体シートの銅箔にスロットを設けたものを導電性粘着シートでベース体に貼着したり（特願２００２−１２３３７５）、金属板スロットの場合にはスロット板を要所部分でベース体にねじ止め或いは鋲止めをしたり（特願２００２−１２３３７６）、スロット板がベース体の溝部以外の平面部で接着剤又は接着シートで接着させるとともにスロット板の接着該当箇所に予め設けられた導電性バンプを接着剤層又は接着シートを貫通させてベース体に接触導通させる（特願２００２−１６８０５０）など種々の工夫が行われて来た。
【０００６】
しかしこれらの工夫は当然のことながら、そのための部品や工程が増加し、コストが嵩むとともに、接着剤、粘着剤、導電性粘着シート等にあっては経年劣化の問題もある。
【０００７】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点に鑑みて、隣り合う放射導波路を区画する境界壁とスロット板の部位において、ねじや接着剤等を用いてまで完全に密着導通をとらなくてもよい給電構造の導波管スロットアレイ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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の中央給電導波管スロットアレイアンテナは、以下の構成を有する。
即ち、給電導波管の広壁面（Ｈ面）から複数平行に延びる放射導波管に対しＥ面方向十字分岐で給電する給電導波管のアンテナ背面側狭壁面内側には、放射導波管の結合位置に対応させて反射抑圧壁が設けられ且つ給電導波管の長手方向中央部分の広壁面（Ｈ面）に、管軸方向がアンテナ放射面に対して垂直方向でアンテナ背面側へ延びる矩形導波管の狭壁面を結合させた給電構造を有することを特徴とする中央給電導波管スロットアレイアンテナである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の中央給電導波管スロットアレイアンテナは、従来のように給電導波路の底面即ち狭壁面（Ｅ面）に給電孔を設けて給電するのではなく、給電導波路の長手方向中央部分から放射導波路管軸方向に外れた位置でアンテナ後方からの給電路が給電導波路の広壁面（Ｈ面）へ結合されるようになっている。即ち、中央給電導波管へはそのＨ面から給電されるようになっている。
【００１０】
このため、給電点から両側への給電は逆相給電となる。
これにより、給電点の両側の最初のＥ面方向十字分岐で給電される隣り合う放射導波路同士も逆相給電され、その他の隣り合う放射導波路は前述のように逆相給電であるから、すべての隣り合う放射導波路同士が逆相給電になる。
逆相給電の場合には、隣接する放射導波路を区画する境界壁とスロット板との間に流れる電流が隣接する放射導波路同士、丁度逆相となり相殺し合ってゼロとなるため、結果的に境界壁とスロット板との間には電流が流れないので境界壁上面とスロット板が密着せず隙間が生じて絶縁状態になっていても電気的には問題がないことになる。
【００１１】
このため、従来のように両者間の導通を確実にするためにねじ止めや鋲止めをしたり、導電性接着剤を用いたり、スロット板に導電性バンプを設けて接着剤を貫通させて境界壁上面と接触させるなどということが不要となり、部品や工程の増加やそれに伴うコスト高という問題や接着剤、粘着剤等の経年劣化という問題もなくなるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
導波管スロットアレイアンテナは、放射導波路用、給電導波路用の溝が設けられた板状金属のベース体とこれに被せるスロット板とで構成されている。
本発明アンテナにおける給電構造を設けるためには、ベース体の給電導波路の長手方向中央部両側に配置される放射導波路間の境界壁の幅を、他の部分の境界壁の幅よりも大きくとって、この部分の給電導波路のどちらか一方の広壁面（Ｈ面）部分から境界壁幅より狭い幅で境界壁長手方向に所定寸法の角型溝を切り、その角型溝の底部からベース体裏面側（背面側）へ貫通する開口部を設けることにより、ベース体裏面側から給電導波路の広壁面（Ｈ面）へ給電することができ、この構造が最も単純であり、ザグリ工法によってもダイカスティング法によっても製造が容易であり最良の実施形態である。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明アンテナの実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明アンテナのベース体１のアンテナ開口面側平面図である。
基本構造は、厚みを持った板状金属体の一方の面に、上下方向真ん中の位置に横一直線の給電導波路４が溝状に設けられ、この給電導波路４を中心にして図で上下方向に、放射導波路２が溝状に設けられている。図では上下各１６本ずつの放射導波路２の溝が設けられている。
隣接する放射導波路２の間は境界壁３となっている。丁度真ん中の境界壁７は境界壁３よりも幅広となっており、この部分に給電孔６が設けられている。
【００１４】
給電孔６はベース体１を紙面垂直方向に貫通しており、図１における上辺が給電導波路４のＨ面に開口結合している。これにより、ベース体１の背面側より給電された電磁波は給電導波路４の側壁面即ちＨ面から給電されることになる。
５は給電導波路４の底部に、各放射導波路２に対応させて設けた反射抑圧壁である。
【００１５】
図２は、図１のベース体１に被せるスロット板８の平面図である。
スロット板８には、ベース体１へ被せたときの各放射導波路２に対応する位置にスロット９が切られている。
【００１６】
図３はベース体１にスロット板８を被せたときのスロット９の位置関係を示す図である。
スロット板８を被せることにより放射導波路２の部分は放射導波管となり、給電導波路４の部分は給電導波管となる。
【００１７】
図４は、本発明アンテナの給電構造を放射導波管１０と給電導波管１１と給電導波管１１への給電導波構造１２で示した立体斜視図である。
給電導波構造１２の下方開口面には、同軸導波管変換器１３又は標準導波管が結合される。
給電は同軸導波管変換器１３又は標準導波管から行われ給電導波構造１２を経て、給電導波管１１のＨ面から給電導波管１１内の左右両方向へ逆相給電され、給電導波管１１にＥ面からＨ面で十字状に結合されている複数の放射導波管１０へ給電され図示されていないスロットから空間へ放射されることになる。
【００１８】
図１および図４との対応で見るならば、ベース体１にスロット板８を被せた状態での放射導波路２が図４の放射導波管１０に対応し、同様に、給電導波路４が給電導波管１１に対応し、給電孔６が給電導波構造１２に対応する。
【００１９】
以下、図４の如く構成された給電構造の諸特性について述べる。
まず、給電導波構造１２の整合は、寸法ａ１、ａ２、ｂを変化させてとり、設計周波数
２５．３ＧＨｚで、ａ１＝１０．６６８mm、ａ２＝９．２mm、ｂ＝３．４mmとした。
また、給電導波管１１の寸法は、Ｅ面幅＝３．６mm、Ｈ面幅＝７．２mm、放射導波管１０の寸法は、狭壁面幅＝３mm、広壁面幅＝８mmとし、その間隔は６mmとした。
【００２０】
図５は、図４においてＰｏｒｔ１から給電したときの反射および分配特性を示すグラフである。
実線はＰｏｒｔ１における反射の周波数特性、点線はＰｏｒｔ１からＰｏｒｔ４、５、６、７の各Ｐｏｒｔへの分配の周波数特性、破線はＰｏｒｔ１からＰｏｒｔ２、３の各Ｐｏｒｔへの分配の周波数特性を示している。
反射特性は、設計周波数帯２５．３ＧＨｚ±２００ＭＨｚにおいて−２０ｄＢ以下の良好な特性であり、分配特性も平坦で良好である。
【００２１】
図６は、分配位相特性図である。
実線はＰｏｒｔ２への分配の位相であり、破線はＰｏｒｔ３への分配の位相である。両者の位相差は図６の周波数の全域に渡って１８０°差、即ち逆相であることが示されている。
これらの解析は有限要素法によるシミュレータを用いた。
【００２２】
図７は、図３のように構成されたアンテナ全体の反射特性を示す図である。
設計周波数帯２５．１ＧＨｚ〜２５．５ＧＨｚにおいて、−２０ｄＢ以下と良好な結果が得られている。
【００２３】
図８は、図３のように構成されたアンテナの、設計周波数（２５．３ＧＨｚ）におけるＨ面放射指向性図である。
第１サイドローブは−１４ｄＢ以下となり良好である。
【００２４】
図９は、同じくＥ面放射指向性図である。
第１サイドローブは−１２ｄＢとＨ面の場合より高くなっているが、これは図１における境界壁７の幅が大きいことによるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明アンテナのベース体のアンテナ開口面側の平面図である。
【図２】図１のベース体に被せるスロット板の平面図である。
【図３】図１のベース体に図２のスロット板を被せたときのスロットの位置関係を示す図である。
【図４】本発明アンテナの給電構造を放射導波管と給電導波管と該給電導波管への給電導波構造で示した立体斜視図である。
【図５】図４においてＰｏｒｔ１から給電したときの反射および分配特性を示すグラフである。
【図６】図４においてＰｏｒｔ１から給電したときの分配位相特性図である。
【図７】図３のように構成されたアンテナ全体の反射特性を示す図である。
【図８】図３のように構成されたアンテナの、設計周波数におけるＨ面放射指向性図である。
【図９】図３のように構成されたアンテナの、設計周波数におけるＥ面放射指向性図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  ベース体
２  放射導波路
３  境界壁
４  給電導波路
５  反射抑圧壁
６  給電孔
７  境界壁
８  スロット板
９  スロット
１０  放射導波管
１１  給電導波管
１２  給電導波構造
１３  同軸導波管変換器
【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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