(57)【要約】【課題】  高利得であり、かつ主ビーム幅が広い誘電体アンテナを提供すること。また、製造が容易でかつ小型で安価な誘電体アンテナを提供すること【解決手段】  本発明の誘電体アンテナは、給電される電磁波を放射する柱状の誘電体部を備える。誘電体部は、上部に凹部を含む。凹部の垂直断面形状は、誘電体部の側面方向に向かうに従って高くなる形状である。たとえば、凹部は、垂直断面形状がＶ字状となる切欠部３１である。また、たとえば、凹部は、平坦な面を有する。【選択図】  図１
2005130464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体アンテナであって、
給電される電磁波を放射する柱状の誘電体部を備え、
前記誘電体部は、上部に凹部を含み、
前記凹部の垂直断面形状は、前記誘電体部の側面方向に向かうに従って高くなる形状であることを特徴とする、誘電体アンテナ。
【請求項２】
前記凹部は、垂直断面形状がＶ字状となる切欠であることを特徴とする、請求項１に記載の誘電体アンテナ。
【請求項３】
前記凹部は、平坦な面を有することを特徴とする、請求項１に記載の誘電体アンテナ。
【請求項４】
前記誘電体部は、楕円柱状であることを特徴とする、請求項３に記載の誘電体アンテナ。
【請求項５】
前記誘電体部は、柱状の装荷誘電体ブロックであり、
さらに、前記装荷誘電体ブロックの底面部分に前記電磁波を給電する給電部を備える、請求項１に記載の誘電体アンテナ。
【請求項６】
前記給電部は、
導波管と、
前記装荷誘電体ブロックに前記電磁波を給電するための開口部とを含み、
前記装荷誘電体ブロックは、前記開口部の上に装荷されていることを特徴とする、請求項５に記載の誘電体アンテナ。
【請求項７】
前記導波管内には、誘電体が充填されていることを特徴とする、請求項６に記載の誘電体アンテナ。
【請求項８】
前記開口部は、六角形状であることを特徴とする、請求項６に記載の誘電体アンテナ。
【請求項９】
前記開口部は、互いに平行に配置されていない二つの四角形の開口からなることを特徴とする、請求項６に記載の誘電体アンテナ。
【請求項１０】
前記給電部は、
誘電体基板上に形成された高周波線路と、
前記高周波線路の終端部分に形成された給電用のパッチとを含み、
前記装荷誘電体ブロックは、前記パッチの上に装荷されていることを特徴とする、請求項５に記載の誘電体アンテナ。
【請求項１１】
前記パッチは、六角形状であることを特徴とする、請求項１０に記載の誘電体アンテナ。
【請求項１２】
さらに、前記誘電体部を一部の突出部分に一体形成して含む誘電体ブロックと、
前記誘電体ブロックの表面部分の内、前記電磁波を給電するための給電口および前記突出部以外の部分を覆う導体部とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の誘電体アンテナ。
【請求項１３】
前記誘電体ブロックには、インピーダンスの整合をとるための整合用突出部が設けられていることを特徴とする、請求項１２に記載の誘電体アンテナ。
【請求項１４】
さらに、前記誘電体部を一部の突出部分に一体形成して含む誘電体ブロックと、
前記誘電体ブロックにおける前記突出部が形成されている突出部形成面から、前記突出部形成面と対向する対向面に向けて、前記突出部を挟むように前記誘電体ブロックに穿孔されている複数のスルーホールと、
前記誘電体ブロックの表面部分の内、前記電磁波の給電口および前記突出部以外の部分であって、少なくとも前記突出部形成面、前記対向面、および前記スルーホールの内壁面を覆う導体部とを備える、請求項１に記載の誘電体アンテナ。
【請求項１５】
前記誘電体ブロックには、インピーダンスの整合をとるための整合用突出部が設けられていることを特徴とする、請求項１４に記載の誘電体アンテナ。
【請求項１６】
前記誘電体部は、柱状の装荷誘電体ブロックであり、
前記装荷誘電体ブロックの底面部分に前記電磁波を給電するための給電口および前記電磁波を放射し、前記装荷誘電体ブロックを装荷するためのスロット開口を含み、前記給電口および前記スロット開口以外の両面部分が導体で覆われている誘電体基板と、
前記給電口と前記スロット開口とを取り囲むように配列しており、内壁が導体で覆われている前記誘電体基板に穿孔された複数のスルーホールとを備える、請求項１に記載の誘電体アンテナ。
【請求項１７】
前記スロット開口は、お互いに平行に配置されていない四角形の二つの開口部からなることを特徴とする、請求項１６に記載の誘電体アンテナ。
【請求項１８】
前記スロット開口は、六角形であることを特徴とする、請求項１６に記載の誘電体アンテナ。
【請求項１９】
前記複数のスルーホールは、伝送すべき電磁波の波長に対して、五分の一以下となる間隔で周期的配列されていることを特徴とする、請求項１６に記載の誘電体アンテナ。
【請求項２０】
前記給電口は、Ｈ型であることと特徴とする、請求項１６に記載の誘電体アンテナ。
【請求項２１】
前記スロット開口は、Ｈ型であることを特徴とする、請求項１６に記載の誘電体アンテナ。
【請求項２２】
前記誘電体部は、アレー構成に配置されている複数の柱状の装荷誘電体ブロックの少なくとも一つであり、
さらに、各前記装荷誘電体ブロックの底面部分に前記電磁波を給電する給電部を備え、
前記誘電体部以外の前記装荷誘電体ブロックは、上部が前記電磁波を放射させたい方向に傾斜されていることを特徴とする、請求項１に記載の誘電体アンテナ。
【請求項２３】
前記複数の装荷誘電体ブロックの内、中心に配置されている装荷誘電体ブロック以外の装荷誘電体ブロックは、所望の指向性に応じて、様々な方向に配置されていることを特徴とする、請求項２２に記載の誘電体アンテナ。
【請求項２４】
前記電磁波を少なくとも一つの前記装荷誘電体ブロックに給電するためのスイッチ回路をさらに備える、請求項２２に記載の誘電体アンテナ。
【請求項２５】
高周波通信用の無線装置であって、
給電される電磁波を放射する誘電体アンテナと、
前記誘電体アンテナと接続されている通信回路とを備え、
前記誘電体アンテナは、
前記電磁波を放射する柱状の誘電体部を含み、
前記誘電体部は、上部に凹部を有し、
前記凹部の垂直断面形状は、前記誘電体部の側面方向に向かうに従って高くなる形状であることを特徴とする、無線装置。
【請求項２６】
前記通信回路は、前記電磁波を給電するための給電部の内部に配置されている、請求項２５に記載の無線装置。
【請求項２７】
前記通信回路は、前記電磁波を給電するための給電部の裏面に配置されている、請求項２５に記載の無線装置。
【請求項２８】
前記通信回路は、前記電磁波をパッチ給電するためのパッチ給電基板上に配置されている、請求項２５に記載の無線装置。
【請求項２９】
前記通信回路からの前記電磁波は、導波管を介して給電され、
前記通信回路には、前記電磁波を前記導波管に給電するための高周波線路が形成されており、
さらに、前記導波管と前記高周波線路との間のインピーダンス整合をとるための変換器を備える、請求項２５に記載の無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波、ミリ波帯で使用されるアンテナに関し、より特定的には、誘電体から電磁波を放射する誘電体アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波、ミリ波帯の無線通信では、マイクロストリップ線路や導波管等で構成された給電回路の上に誘電体ブロックを装荷している誘電体アンテナが多く用いられている（特許文献１、特許文献２参照）。このような誘電体アンテナを導波管給電型の誘電体アンテナという。
【０００３】
図６２は、従来の導波管給電型の誘電体アンテナの構成を示す分解斜視図である。図６２において、従来の誘電体アンテナは、下導体板１０１と、上導体板１０２と、円柱状の装荷誘電体ブロック１０３とを備える。下導体板１０１は、給電口１０４と、第１の導波管溝１０５と、開口凹部１０６と含む。上導体板１０２は、第２の導波管溝１０７と、開口部１０８とを含む。
【０００４】
下導体板１０１の上面と上導体板１０２の下面とが貼り合わされる。この貼り合わせによって、第１の導波管溝１０５と第２の導波管溝１０７とが、導波管を構成する。
【０００５】
装荷誘電体ブロック１０３は、開口部１０８の上に接着される。このように誘電体ブロックを基板の上に載せることを、誘電体ブロックを装荷するという。
【０００６】
給電口１０４に入力された電磁波は、導波管内を進行し、開口部１０８から漏れて、装荷誘電体ブロック１０３に給電されて放射される。このとき、二種類の電磁波が現れる。第１は、装荷誘電体ブロック１０３の内部を進行する電磁波である。第２は、装荷誘電体ブロック１０３の表面に沿って進行する電磁波（表面波という）である。装荷誘電体ブロック１０３は、装荷誘電体ブロック１０３の上面において、この二種類の電磁波の位相が同一となるようなサイズである。このように、二種類の電磁波の位相を装荷誘電体ブロック１０３の上面で同一となるようにすることによって、高利得なアンテナが提供されることとなる。
【０００７】
たとえば、図６２に示す構成の従来の誘電体アンテナにおいて、下導体板１０１は、材質がアルミであるとし、大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍであるとし、厚さが３ｍｍであるとする。上導体板１０２は、材質がアルミであるとし、大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍであるとし、厚さが２．５ｍｍであるとする。第１の導波管溝１０５と第２の導波管溝１０７とによって構成される導波管は、大きさが３．７６ｍｍ×１．８８ｍｍであるとする。開口部１０８は、大きさが２．８ｍｍ×２．８ｍｍであるとする。装荷誘電体ブロック１０３は、材質がポリプロピレン（比誘電率２．２６）であるとし、直径φ＝６ｍｍ、高さＬ＝７ｍｍであるとする。
【０００８】
図６３は、上記のような条件で誘電体アンテナを構成したときのｘｚ面（電界面）における放射指向性を示す図である。図６３において、縦軸は、アンテナの利得を示す。横軸は、装荷誘電体の中心からのｘｚ面上での角度を示す。図６３に示すように、当該誘電体アンテナは、±約３０度の範囲で高利得なものとなっている。
【０００９】
非特許文献１、非特許文献２には、ポスト壁（Ｐｏｓｔ−Ｗａｌｌ）導波管を利用したアンテナが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−２０９０２２号公報
【特許文献２】特開２０００−２７８０３０号公報
【非特許文献１】広川  二郎、「コセカント放射指向性ミリ波帯ポスト壁導波管反射抑圧スロットペアアレーの基礎検討（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ−Ｃａｎｃｅｌｉｎｇ  Ｓｌｏｔ  Ｐａｉｒ  Ａｒｒａｙ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｓｅｃａｎｔ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ−Ｗａｖｅ  Ｐｏｓｔ−Ｗａｌｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）」、２０００年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、２０００年、Ｂ−１−６１  ｐ．６１、および広川  二郎、外１名、
【非特許文献２】「ミリ波帯ポスト壁導波管を用いたセクタビームスロットアンテナの基礎検討（Ｓｌｏｔ  Ａｎｔｅｎｎａ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｓｅｃｔｏｒ  Ｂｅａｍ  ｏｎ  ａ  Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ−Ｗａｖｅ  Ｐｏｓｔ−Ｗａｌｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）」、２０００年電子情報通信学会総合大会、２０００年、Ｂ−１−１３３  ｐ．１３３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、図６３に示すように、従来の誘電体アンテナにおいて、高利得特性を有している範囲は、装荷誘電体ブロック１０３の中心から±約３０度の範囲内だけである。したがって、従来の誘電体アンテナのビーム幅は狭かった。そのため、従来の誘電体アンテナによってカバーされるエリアは、狭いものであった。たとえば、ミリ波帯のように空間減衰の大きな周波数帯では、高利得なアンテナが必要となるのは当然であるが、使用用途によっては、広範囲なエリアのカバーが要求される場合がある。そのため、高利得でありかつ主ビーム幅が広いアンテナが必要とされる場合がある。
【００１１】
また、図６２に示す従来の誘電体アンテナでは、給電回路として、二枚の金属板を貼り合わせることによって構成された金属導波管を用いているため、従来の誘電体アンテナは、サイズが大きく、重いものとなっていた。したがって、従来の誘電体アンテナは、加工費が高いものであった。導波管内に誘電体を充填することによって、全体を小さくすることもできるが、導波管内部に誘電体を一様に充填するには、困難な作業が必要となる。したがって、誘電体を充填することは実用的ではなかった。
【００１２】
それゆえ、本発明の第１の目的は、高利得であり、かつ主ビーム幅が広い誘電体アンテナを提供することである。
【００１３】
それゆえ、本発明の第２の目的は、製造が容易でかつ小型で安価な誘電体アンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のような特徴を有する。本発明は、誘電体アンテナであって、給電される電磁波を放射する柱状の誘電体部を備え、誘電体部は、上部に凹部を含み、凹部の垂直断面形状は、誘電体部の側面方向に向かうに従って高くなる形状であることを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、凹部は、垂直断面形状がＶ字状となる切欠であるとよい。凹部は、平坦な面を有するとよい。誘電体部は、楕円柱状であるとよい。
【００１６】
好ましくは、誘電体部は、柱状の装荷誘電体ブロックであり、さらに、装荷誘電体ブロックの底面部分に電磁波を給電する給電部を備えるとよい。
【００１７】
好ましい実施形態では、給電部は、導波管と、装荷誘電体ブロックに電磁波を給電するための開口部とを含み、装荷誘電体ブロックは、開口部の上に装荷されている。
【００１８】
たとえば、導波管内には、誘電体が充填されているとよい。
【００１９】
たとえば、開口部は、六角形状であるとよい。たとえば、開口部は、互いに平行に配置されていない二つの四角形の開口からなるとよい。
【００２０】
好ましい実施形態では、給電部は、誘電体基板上に形成された高周波線路と、高周波線路の終端部分に形成された給電用のパッチとを含み、装荷誘電体ブロックは、パッチの上に装荷されているとよい。
【００２１】
たとえば、パッチは、六角形状であるとよい。
【００２２】
好ましい実施形態では、さらに、誘電体部を一部の突出部分に一体形成して含む誘電体ブロックと、誘電体ブロックの表面部分の内、電磁波を給電するための給電口および突出部以外の部分を覆う導体部とを備える。
【００２３】
好ましくは、誘電体ブロックには、インピーダンスの整合をとるための整合用突出部が設けられているとよい。
【００２４】
好ましい実施形態では、さらに、誘電体部を一部の突出部分に一体形成して含む誘電体ブロックと、誘電体ブロックにおける突出部が形成されている突出部形成面から、突出部形成面と対向する対向面に向けて、突出部を挟むように誘電体ブロックに穿孔されている複数のスルーホールと、誘電体ブロックの表面部分の内、電磁波の給電口および突出部以外の部分であって、少なくとも突出部形成面、対向面、およびスルーホールの内壁面を覆う導体部とを備える。
【００２５】
好ましくは、誘電体ブロックには、インピーダンスの整合をとるための整合用突出部が設けられているとよい。
【００２６】
好ましい実施形態では、誘電体部は、柱状の装荷誘電体ブロックであり、装荷誘電体ブロックの底面部分に電磁波を給電するための給電口および電磁波を放射し、装荷誘電体ブロックを装荷するためのスロット開口を含み、給電口およびスロット開口以外の両面部分が導体で覆われている誘電体基板と、給電口とスロット開口とを取り囲むように配列しており、内壁が導体で覆われている誘電体基板に穿孔された複数のスルーホールとを備える。
【００２７】
好ましくは、スロット開口は、お互いに平行に配置されていない四角形の二つの開口部からなるとよい。好ましくは、スロット開口は、六角形であるとよい。
【００２８】
好ましくは、複数のスルーホールは、伝送すべき電磁波の波長に対して、五分の一以下となる間隔で周期的配列されているとよい。
【００２９】
好ましくは、給電口は、Ｈ型であるとよい。好ましくは、スロット開口は、Ｈ型であるとよい。
【００３０】
好ましい実施形態では、誘電体部は、アレー構成に配置されている複数の柱状の装荷誘電体ブロックの少なくとも一つであり、さらに、各装荷誘電体ブロックの底面部分に電磁波を給電する給電部を備え、誘電体部以外の装荷誘電体ブロックは、上部が電磁波を放射させたい方向に傾斜されている。
【００３１】
好ましくは、複数の装荷誘電体ブロックの内、中心に配置されている装荷誘電体ブロック以外の装荷誘電体ブロックは、所望の指向性に応じて、様々な方向に配置されているとよい。
【００３２】
好ましくは、電磁波を少なくとも一つの装荷誘電体ブロックに給電するためのスイッチ回路をさらに備えるとよい。
【００３３】
また、本発明は、高周波通信用の無線装置であって、給電される電磁波を放射する誘電体アンテナと、誘電体アンテナと接続されている通信回路とを備え、誘電体アンテナは、電磁波を放射する柱状の誘電体部を含み、誘電体部は、上部に凹部を有し、凹部の垂直断面形状は、誘電体部の側面方向に向かうに従って高くなる形状である。
【００３４】
好ましい実施形態では、通信回路は、電磁波を給電するための給電部の内部に配置されている。また、通信回路は、電磁波を給電するための給電部の裏面に配置されていてもよい。また、通信回路は、電磁波をパッチ給電するためのパッチ給電基板上に配置されていてもよい。
【００３５】
好ましくは、通信回路からの電磁波は、導波管を介して給電され、通信回路には、電磁波を導波管に給電するための高周波線路が形成されており、さらに、導波管と高周波線路との間のインピーダンス整合をとるための変換器を備えるとよい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の誘電体アンテナは、上部に凹部を有する誘電体部を備えることによって、位相分布に差を持たせることができる。よって、高利得であり、かつ主ビーム幅が広い誘電体アンテナが提供されることとなる。
【００３７】
凹部の垂直断面形状がＶ字状の切欠である場合、誘電体アンテナの設計、製作が容易となる。凹部が平坦面を有するように形成することによって、セクタ指向性を得ることができる。また、凹部をすり鉢状にすることによって、中心部分から周囲に向かって、均等に傾斜面が形成され、底面部分が平坦となるので、全ての放射面において、主ビーム幅が広くなる。また、凹部をすり鉢状にした場合に、誘電体部を楕円柱状にすることによって、リップルを抑えることができる。
【００３８】
また、給電部は、導波管を用いて電磁波を誘電体部に給電することによって、ミリ波帯のような高周波においても、損失の少ない給電をすることができる。このとき、導波管内部に誘電体を充填することによって、誘電体アンテナの薄型化、小型化を図ることができる。
【００３９】
開口部を六角形にすることによって、円偏波または楕円偏波で動作する誘電体アンテナが提供されることなる。また、開口部を互いに平行に配置されていない二つの四角形の開口とすることによって、楕円偏波で動作する誘電体アンテナが提供されることとなる。誘電体アンテナを円偏波または楕円偏波で動作させることによって、垂直偏波で動作させる場合と異なり、移動体通信等において、送受信の偏波方向を合わせる必要がなくなる。
【００４０】
また、給電部は、高周波線路を用いて電磁波を誘電体部に給電することによって、誘電体アンテナの薄型化、小型化を図ることができる。このとき、給電用のパッチの形状を六角形にすることによって、楕円偏波または円偏波で誘電体アンテナを動作させることができる。
【００４１】
誘電体部を一体形成して含む誘電体ブロックを用いて誘電体アンテナを形成することによって、薄型化、小型化を図ることができる。また、金属導波管を給電回路として用いた場合に比べ、誘電体アンテナを軽量なものとすることができ、かつ安価にすることができる。また、給電部の誘電体、および放射部となる突出部が一体の誘電体ブロックによって構成されるので、部品点数が少なくなる。また、整合用突出部を設けることによって、インピーダンスの整合をとることができる。
【００４２】
また、本発明では、突出部を有する誘電体ブロックの上下面を導体で覆い、二つの面を通るようにスルーホールを穿孔することによって、誘電体ブロックの側面を導体メッキ等せずとも導波管を構成することができ、誘電体アンテナ自体の大きさに自由度を持たせることができる。また、このような構成にすることによって、アレー構成が可能となる。
【００４３】
また、本発明では、複数のスルーホールが列状に形成されている両面メッキされている誘電体基板に誘電体を装荷することによって、小型で安価な誘電体アンテナを提供することができる。スロット開口を六角形にすることによって、円偏波または楕円偏波で誘電体アンテナを動作させることができる。また、スロット開口をお互いに平行に配置されていない四角形の二つの開口部からなることとすることによって、楕円偏波で誘電体アンテナを動作させることができる。このとき、複数のスルーホールを周期的に配列することによって、誘電体導波管内でのインピーダンスおよび波長を一定にすることができる。したがって、誘電体アンテナを安定的に動作させることができる。また、給電口をＨ型にすることによって、給電口のサイズを等価的に大きくすることができ、誘電体導波管との結合を強くすることができる。また、スロット開口をＨ型にすることによって、装荷誘電体と導波管との結合を強くすることができる。
【００４４】
誘電体ブロックにおける突出部を複数設けたり、装荷誘電体を複数設けるような構成にすることによって、アレーアンテナを構成することができ、さらなる高利得化を図ることが可能となる。また、各素子の振幅、位相を制御することにより、任意に指向性を制御することができる。
【００４５】
また、スルーホールを分岐構造となるように配列することによって、アレーアンテナの各素子への給電のロスを低減することができる。また、各素子への電力分配を任意に行うことが可能となる。
【００４６】
誘電体アンテナをアレー構成にすることによって、様々な方向への放射指向性を形成することができる。また、電磁波を放射する誘電体部をスイッチで選択することによって、カバー可能なエリアを広くすることができる。
【００４７】
本発明の誘電体アンテナを一体化した無線装置によって、無線機の小型化を図ることができる。また、アンテナの給電回路と通信回路との接続部分に生じるインピーダンス不整合を変換器により、解消することができる。また、パッチ給電の誘電体アンテナを用いても、小型の無線機を提供することができる。
【００４８】
以上にように、本発明の誘電体アンテナは、小型で高利得なアンテナとなる。本発明の誘電体アンテナは、従来の誘電体アンテナと比較して、製造が容易であり、安価なものとなる。また、このアンテナを用いた無線装置を構成することで、小型で高感度の無線装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、図１〜図６１を用いて、本発明の実施形態について説明する。なお、下記の実施形態は、本発明の一実施形態であって、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。
【００５０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る誘電体アンテナの構成を示す分解斜視図である。図２は、図１に示す誘電体アンテナの正面図である。図１および図２では、ｘｚ面が電界面を表し、ｙｚ面が磁界面を表すこととする（以下同様）。図１および図２において、誘電体アンテナは、下導体板１と、上導体板２と、装荷誘電体ブロック３とを備える。
【００５１】
装荷誘電体ブロック３は、ポリプロピレン等の誘電体からなる。装荷誘電体ブロック３の上部には、切欠（ｎｏｔｃｈ）部３１が形成されている。切欠部３１は、円柱状の誘電体の上面部分を刃物等で切り込むことによって形成される。切欠部３１は、上面の円周上のある一点および当該一点に対向する点から、共に角度αで斜め下方に切り込まれることによって形成される。なお、切欠部３１は、金型に誘電体を流し込むことによって、形成されてもよく、円柱状の誘電体の上面部分に中心部が凹むような切欠部が形成されるのであれば、如何なる製造方法であってよい。装荷誘電体ブロック３を上導体板２に垂直な面に沿って切断したときの切欠部３１の断面形状（垂直断面形状）は、Ｖ字状である。
【００５２】
下導体板１は、アルミ等の導体からなる板状の部材である。下導体板１は、給電口４と、第１の導波管溝５と、開口凹部６とを含む。第１の導波管溝５は、下導体板１の側面と平行になるように、下導体板１の上面部分に形成されている。開口凹部６は、正方形状の窪みであって、開口凹部６の中心と下導体板１の中心とが一致するように、下導体板１の上面部分に形成されている。第１の導波管溝５の一端と開口凹部６とは、つながっている。開口凹部６は、第１の導波管溝５よりも深く掘られており、第１の導波管溝５よりも大きな幅を有する。開口凹部６と第１の導波管溝５との接続部分は、段状になっている。給電口４は、第１の導波管溝５の他端から下導体板１の底面に向けて穿孔された穴である。下導体板１は、給電口４、第１の導波管溝５、および開口凹部６が形成されるような型に導体を流し込んで成型されてもよいし、一枚の導体板を削り出すことによって作られてもよい。
【００５３】
上導体板２は、アルミ等の導体からなる板状の部材である。上導体板２における下面の大きさは、下導体板１における上面の大きさと同一である。上導体板２は、第２の導波管溝７と、開口部８とを含む。第２の導波管溝７は、上導体板２の側面と平行になるように、上導体板２の底面部分に形成されている。開口部８は、開口部８の中心と上導体板２の中心とが一致するように、上導体板２の上面から底面に向けて穿孔されている正方形状の穴である。開口部８の上面開口部分は、装荷誘電体ブロック３を載せた場合、覆い隠されるような大きさである。開口部８と第２の導波管溝７とは、つながっている。上導体板２は、第２の導波管溝７および開口部８が形成されるような型に導体を流し込んで成型されてもよいし、一枚の導体板を削り出すことによって作られてもよい。
【００５４】
第１の導波管溝５は、第２の導波管溝７と同一の長さおよび幅を有する。開口凹部６における開口部分の正方形は、開口部８における開口部分の正方形と同じ大きさである。下導体板１と上導体板２とを側面同士が一致するように合わせた場合、開口凹部６の開口部分と開口部８の下側開口部分とが一致し、かつ、第１の導波管溝５と第２の導波管溝７とが一致して中空の導波管９が構成されるように、開口凹部６、開口部８、第１の導波管溝５、および第２の導波管溝７は、それぞれ、下導体板１および上導体板２の適切な位置に形成されている。
【００５５】
下導体板１と上導体板２とは、接着剤やネジ、溶接等によって、貼り合わされる。装荷誘電体ブロック３は、開口部８を覆い隠すように、接着剤等で、上導体板２に貼り付けられる。これによって、導波管９を有する誘電体アンテナが作られる。
【００５６】
上記のように構成された誘電体アンテナにおいて、外部通信回路（図示せず）から給電口４に入力された電磁波は、導波管９を導波して、開口部８を通って、装荷誘電体ブロック３に給電される。装荷誘電体ブロック３に給電された電磁波は、装荷誘電体ブロック３から放射される。
【００５７】
また、空間を伝搬してきた電磁波は、装荷誘電体ブロック３および導波管９を介して、給電口４から出力され、外部通信回路（図示せず）に入力される。
【００５８】
このように、第１の実施形態に係る誘電体アンテナでは、円柱の上面中心部分を最も低くするような切欠部３１を有する装荷誘電体ブロック３を用いる。したがって、装荷誘電体ブロック３は、上面の中心部分の高さが最も低く、側面方向に向かうに従って高さが高くなるような形状をしている。一般に、電磁波の伝搬速度は、自由空間内よりも誘電体内の方が遅いので、このような装荷誘電体ブロックを用いると、上面部分の中心部分から周辺部分に向けて電磁波の位相が遅れている分布を得ることができる。位相分布に大きな差を与えることによって、主ビーム幅が広くなる（後述の図２８参照）。
【００５９】
なお、上記実施形態において、装荷誘電体ブロック３は、上面の中心部分の高さが最も低く、側面方向に向かうに従って高さが高くなるような形状を有している切欠部３１を含むこととしたが、最も高さが低い箇所は、上面の中心部分でなくてもよい。垂直断面形状が装荷誘電体ブロックの側面方向に向かうに従って高くなるような形状を有する切欠部を上部に含む装荷誘電体ブロックであれば、同様の効果を得ることができる。
【００６０】
なお、装荷誘電体ブロックの形状は、図３Ａに示すように、上部の凹部３２ａが凹レンズ状になっていてもよい。また、図３Ｂに示すように、上部の凹部３２ｂが、半円柱状に切り抜かれた形状になっていてもよい。すなわち、少なくとも、装荷誘電体部ロックの上部は、垂直断面形状が側面方向に向かうに従って高くなるような形状を有する凹部であれば、同様の効果を得ることができる。
【００６１】
なお、上記では、装荷誘電体ブロックの上部に形成される切欠部または凹部は、装荷誘電体ブロックの側面から鋭角に切り込まれるような形状を有していた。しかし、側面からでなく、図４に示すように、凹部３２ｃは、上面３２ｄから切り込まれるような形状であってもよい。
【００６２】
なお、傾斜角αを変えることによって、主ビーム幅を調整することができる。たとえば、傾斜角αを小さくする、すなわち、上面の中心部分の凹みの深さをより深くすることによって、主ビーム幅が広がる傾向にある。当然、所望の主ビーム幅を得るためには、傾斜角αを適切な値に決定しなければならない。
【００６３】
なお、上記実施形態では、切欠部における傾斜面３１ｘ，３１ｙは、磁界面方向に形成されていることとしたが、この傾斜面の向きは、アンテナの偏波に依存するものではない。図５は、図１に示す装荷誘電体ブロックを９０度回転させて配置したときの誘電体アンテナの側面図である。図５のように、装荷誘電体ブロック３ａを配置することによって、傾斜面を電界面方向に形成することができ、ｙｚ面における主ビーム幅を広くすることができる。
【００６４】
なお、上記実施形態では、円柱の上面部分を切り込んだ形の装荷誘電体ブロックを用いることとしたが、これに限定されるものではない。たとえば、四角柱の上面部分を三角柱状に切り込んだ装荷誘電体ブロックを用いてもよい。円柱を用いた場合、利得については上面部分の表面積の大きさによる影響が支配的であり、指向性については直径の大きさによる影響が支配的である。四角柱を用いた場合、利得については上面部分の表面積の大きさによる影響が支配的であり、指向性については長軸および短軸の大きさならびに比率による影響が支配的である。
【００６５】
なお、上記実施形態では、上下の導体板に形成された二つの溝によって、中空の導波管を形成することとしたが、電磁波の給電路は、導波管に限られるものではない。図６は、給電路としてマイクロストリップ線路を用いる場合の誘電体アンテナの構成を示す分解斜視図である。図６において、図１に示す誘電体アンテナと同一の機能を有する部分については、同一の参照符号を付し、説明を省略する。図６において、誘電体アンテナは、装荷誘電体ブロック３と、誘電体基板１０と、接地導体１１と、誘電体基板１０上に形成されたマイクロストリップ線路１２と、誘電体基板１０上に形成された励振パッチ１３とを備える。装荷誘電体ブロック３は、励振パッチ１３の上に装荷されている。マイクロストリップ線路１２に入力された電磁波は、マイクロストリップ線路１２上を進行し、励振パッチ１３を介して、装荷誘電体ブロック３に給電されて放射される。マイクロストリップ線路を用いて電磁波を給電する場合、導波管を用いて給電するのに比べて、伝送損失を多少生させることとなるが、薄型の給電部が構成されることとなるので、アンテナ全体としては、小型になるという効果がある。
【００６６】
なお、マイクロストリップ線路を用いて電磁波を給電する場合、図７に示すように、スタブ１４を設け、その長さを調整することによって、インピーダンス整合をとるようにしてもよい。
【００６７】
また、図８に示すように、励振パッチ１３ａの一部に凹み部分を設けることによって、インピーダンス整合をとるようにしてもよい。
【００６８】
なお、上記実施形態では、中空の導波管を用いることとしたが、導波管内に誘電体が充填されていてもよい。これにより、導波管を小型にすることができる。
【００６９】
なお、上記実施形態では、開口の形状を正方形であるとしたが、開口の形状はこれに限定されるものではなく、長方形であってもよいし、その他の多角形であってもよいし、円形や楕円形であってもよい。
【００７０】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態では、装荷誘電体ブロックの形状のみが第１の実施形態と異なる。それ以外の部分については同様であるので、図１を援用し、装荷誘電体の形状についてのみ説明する。図９は、本発明の第２の実施形態に係る誘電体アンテナに用いられる装荷誘電体ブロックの斜視図である。図１０は、図９における装荷誘電体ブロックの線Ａ−Ｂに沿う垂直断面図である。
【００７１】
図９および図１０に示すように、装荷誘電体ブロック３ｂの上部には、凹部３２が形成されている。凹部３２は、円柱状の誘電体の上面部分を刃物等で切り込むことによって形成される。凹部３２は、上面の円周上のある一点および当該一点に対向する点から、共に角度αで斜め下方に切り込まれることによって形成される。ただし、第１の実施形態と異なり、互いに交差する手前までしか角度αでの切り込みは行われない。一定の所まで切り込んだら、凹部３２の底面部分が平坦になるように、水平に切り込まれる。これにより、凹部３２は、底面部分に、装荷誘電体ブロックの３ｂの底面に水平な平坦面３２ｘを有することとなる。図１０に示すように、上導体板２に垂直な面に沿って装荷誘電体ブロック３ｂを切断した場合、凹部３２の断面形状は、上底が下底よりも長い台形が切り欠かれているような形状である。なお、凹部３２は、金型に誘電体を流し込むことによって形成されてもよく、円柱状の誘電体の上面部分に平坦面（水平面）を有する凹部が形成されるのであれば、如何なる製造方法であってよい。
【００７２】
このように、第２の実施形態では、平坦な面を有する凹部３２を装荷誘電体ブロック３ｂに設けることとなるので、第１の実施形態に比べて主ビームの指向性の分布を平坦にすることができ、セクタ指向性のアンテナを提供することができる（後述の図２９参照）。
【００７３】
なお、図１０において、傾斜角α、頂面長さφ１を変えることによって、主ビーム幅、指向性形状を変えることができる。
【００７４】
なお、上記実施形態では、傾斜角αが左右同じであるとしたが、左右異なる傾斜角を有するような非対称の凹部であってよい。すなわち、装荷誘電体ブロックの上部にある凹部は、装荷誘電体ブロックの側面方向に向かうに従って高くなるような垂直断面形状を有し、かつ平坦な面を有していればよい。
【００７５】
なお、上記実施形態では、円柱の上面部分を切り込んだ装荷誘電体ブロックを用いることとしたが、切り込む誘電体ブロックは円柱に限られるものではない。たとえば、四角柱等の多角形柱や楕円柱等の誘電体ブロックの上面部分を底面部分が平坦（水平）になるように切り込んでもよい。図１１は、四角柱の誘電体ブロックを切り込んだ装荷誘電体ブロック３ｃの斜視図である。図１１に示すように、装荷誘電体ブロック３ｃの上部には、台形柱状に切り込まれている凹部３３が形成されている。これにより、凹部３３には、平坦面（水平面）３３ａが形成されることとなり、主ビーム幅の拡大を図ることができる。
【００７６】
（第３の実施形態）
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る誘電体アンテナの構成を示す分解斜視図である。図１２において、第１の実施形態と同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付し、説明を省略することとする。第３の実施形態では、装荷誘電体として、上面部分を円錐台に切り抜く凹部３４を有する装荷誘電体ブロック３ｄを用いる。装荷誘電体ブロック３ｄは、凹部３４を有することによって、上部がすり鉢状になっており、切り抜かれた底の部分に装荷誘電体ブロック３ｄの平面に水平な平坦面（水平面）３４ａが形成されている。図１３は、装荷誘電体ブロック３ｄの拡大斜視図である。
【００７７】
このように、上部がすり鉢型になっている装荷誘電体ブロックを用いることによって、中心部分から周囲に向かって、均等に傾斜面が形成され、底面部分が平坦となるので、主ビームの指向性の分布を平坦にすることに加え、全ての放射面において、主ビーム幅が広くなる。
【００７８】
なお、後述するようにすり鉢型の装荷誘電体ブロックを用いる場合、電界面において、リップルが生じる（後述の図３０および図３１参照）。誘電体アンテナに接続されるシステムが要求する特性によっては、リップルが問題となる場合がある。このような場合は、リップルを抑えるために、上部がすり鉢状になっている楕円柱の装荷誘電体ブロックを用いることが有効である。図１４は、楕円柱のすり鉢型装荷誘電体ブロック３ｅの斜視図である。図１４において、楕円の長軸ａ，ａ１と短軸ｂ，ｂ１とを電界面および磁界面でリップルを抑えることができる長さにする。この長さは、実験的に求めることができる。これにより、電界面および磁界面におけるビームを広くすることができ、かつリップルを抑えることができる。そのため、広い角度範囲において等電力の放射をすることができるアンテナが提供されることとなる。ただし、開口の形状が正方形の場合、磁界面に比べ、電界面の方が、楕円の軸長さが短くなる。
【００７９】
なお、角柱においても、同様に、長軸、短軸の長さを調整することで、リップルを抑えるという効果を得ることができる。
【００８０】
（第４の実施形態）
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る誘電体アンテナの構成を示す分解斜視図である。図１５において、第１の実施形態と同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付し、説明を省略する。第４の実施形態では、装荷誘電体ブロック３へ電磁波を給電するための開口部として、六角形の開口部８００を用いる。六角形の開口部８００は、上導体板２の中心部分に穿孔されている。下導体板１の中心部分には、六角形の開口凹部６００が形成されている。開口部８００と開口凹部６００とは、同じの大きさの六角形である。
【００８１】
図１６は、上導体板２と下導体板１とを貼り合わせたときに形成される開口部分の拡大斜視図である。図１６に示すように、開口部分の形状を正方形の角を角度βだけ切り込んだ形にすることによって、楕円偏波を装荷誘電体ブロック３に給電することができる。このとき、正方形の四つの角の内、切り込みを入れる角を変えることで、電界ベクトルの回転方向を変えることができるので、右旋、左旋偏波を決めることができる。また、切り込み位置ｐを変えることで、偏波の軸比を変えることができる。軸比が１対１の場合、円偏波となり、それ以外の場合、楕円偏波となる。
【００８２】
このように、六角形の開口部の上に誘電体ブロックを装荷させることで、楕円偏波または円偏波で電磁波を放射する誘電体アンテナが提供されることとなる。
【００８３】
なお、誘電体アンテナを楕円偏波または円偏波で動作させることができるのであれば、上記のような構成に限定されるものではない。
【００８４】
なお、六角形の開口部の上に装荷させる誘電体ブロックを第２の実施形態に示したように平坦面を有する形状（たとえば、図９〜図１１参照）や、すり鉢状の切り抜きを有する形状（たとえば、図１２〜図１４参照）にすることによって、ビーム幅が広い楕円偏波または円偏波を放射する誘電体アンテナを提供することができる。その他、誘電体ブロックは、本明細書で説明する種々の形状に置き換えることができる。
【００８５】
図１７Ａは、開口部８を互いに平行に配置されていない二つの四角形の開口８００ａ，８００ｂからなることとした場合の誘電体アンテナの構成を示す分解斜視図である。図１７Ａに示すように、開口部８を、互いに平行に配置されていない二つの四角形の開口８００ａ，８００ｂによって構成すると、開口８００ａと開口８００ｂとは平行でないため、各開口における励振電磁界の向きが互いに異なっている。そのため、装荷誘電体ブロック３内には、向きが異なり、かつ位相差を有する二種類の電磁界が給電されることとなる。したがって、装荷誘電体ブロック３の放射電磁界は、楕円偏波となる。
【００８６】
なお、上記実施形態では、電磁波の給電のために、中空の導波管を用いることとしたが、マイクロストリップ線路によって電磁波を給電するようにしてもよい。図１７Ｂは、マイクロストリップ線路によって電磁波を給電するための構成を有する誘電体アンテナの構成を示す分解斜視図である。図１７Ｂにおいて、図６に示した誘電体アンテナと同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付す。図１７Ｂに示すように、励振パッチ１３ｂの形状を六角形にすることによって、楕円偏波または円偏波を給電することができる。
【００８７】
（第５の実施形態）
図１８は、本発明の第５の実施形態に係る誘電体アンテナのｙｚ面による断面図である。図１８において、第１の実施形態と同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付し、説明を省略する。第５の実施形態では、上導体板２の上面に装荷誘電体一体型レドーム２３が載せられている。
【００８８】
装荷誘電体一体型レドーム２３は、箱状部２３ａと、第１〜第４の実施形態で示したような装荷誘電体と同様の形状を有する装荷誘電体部２３ｂとを含む。箱状部２３ａと装荷誘電体部２３ｂとは、一体的に形成されている。
【００８９】
まず、製造者は、装荷誘電体部２３ｂと同じ径を有する円柱状の突出部が設けられるように、直方体の誘電体ブロックが箱状になるように、削る。なお、ここまでは、型出しによって一体形成してもよい。次に、製造者は、切欠部２３ｃが形成されるように、円柱状の突出部をＶ字状にくり抜く。
【００９０】
ここで、装荷誘電体一体型レドーム２３の厚さｈは、以下に示すように、反射波を抑圧することができる大きさであるとする。
【００９１】
【数１】
2005130464.tif 000003
上記式において、λは自由空間波長、εｒは樹脂の比誘電率を示す。
【００９２】
装荷誘電体一体型レドーム２３は、上導体板２の上面部分を全て覆い隠してしまうような大きさを有している。図１８では、箱状部２３ａの両側面と上導体板２の両側面とが一致するような装荷誘電体一体型レドームを図示している。装荷誘電体部２３ｂは、開口部８の上に装荷されるように、箱状部２３ａの中心部分に配置されている。装荷誘電体一体型レドーム２３を上導体板２に取り付ける場合、製造者は、装荷誘電体一体型レドーム２３の両側面と上導体板２の両側面とを一致させるようにして、装荷誘電体一体型レドーム２３と上導体板２とを貼り合わせる。
【００９３】
このように、第５の実施形態では、装荷誘電体とレドームとを一体化して形成してしまうので、開口部に装荷すべき誘電体の位置決めが容易となる。第１〜第４の実施形態における誘電体アンテナの場合、装荷誘電体と開口との設置位置調整が、困難である。特に、ミリ波帯などの高周波においては、装荷誘電体や開口の大きさが小さくなるため、これらの位置調整の難度が上がる。設置位置がずれることによって、利得が低下し、主ビーム方向の変動が生じてしまう。また、装荷誘電体と開口との間の接合面に接着剤等の一つの層が形成されることとなり、所望の特性が得られない場合がある。これらの要因は、製品のバラツキにもつながる。第５の実施形態のように、装荷誘電体とレドームとを一体化してしまうことで、装荷誘電体を個別に設置する困難さが解消される。
【００９４】
また、装荷誘電体一体型レドームと上導体板とを接着するため、装荷誘電体の底面と開口との間に接着層ができないため、所望の特性を容易に得ることができる。
【００９５】
なお、上記実施形態では、装荷誘電体一体型レドームの形状は、直方体であるとしたが、上導体板と一致する形状であれば、直方体に限られるものではない。
【００９６】
また、装荷誘電体を多数装荷するアレーアンテナの場合でも、全ての装荷誘電体とレドームとを一体化することができる。
【００９７】
なお、上記実施形態では、導波管によって給電する誘電体アンテナについて、説明したが、ストリップ線路によって給電する誘電体アンテナについても、装荷誘電体とレドームとを一体化することができる。
【００９８】
なお、上記実施形態では、Ｖ字状の切欠部を設けることとしたが、図９や図１１に示すように、平坦面が形成されている凹部を設けることとしてもよい。その他、凹部は、本明細書で提示する種々の形状に変形することができる。
【００９９】
（第６の実施形態）
図１９は、本発明の第６の実施形態に係るスイッチ切り替え型の誘電体アンテナアレーの構造を示す分解斜視図である。図１９において、誘電体アンテナアレーは、下導体板１ａと、上導体板２ａと、装荷誘電体ブロック３１ａ〜３１ｅと、下導体板１ａの背面に取り付けられる回路基板９０とを備える。回路基板９０は、切り替えスイッチ回路９１を含む。下導体板１ａは、給電口４ａ〜４ｅと、導波管溝５ａ〜５ｅと、開口凹部６ａ〜６ｅとを含む。上導体板２ａは、導波管溝７ａ〜７ｅと、開口部８ａ〜８ｅとを含む。
【０１００】
切り替えスイッチ回路９１は、一つの入力端子と、五つの出力端子とを有し、入力端子といずれか一つの出力端子との接続を切り替えることができる。この切り替えは、制御回路（図示せず）からの指示に応じて行われる。切り替えスイッチ回路９１における五つの出力端子は、同軸やストリップ線路から導波管に変換する変換器、導波管に給電するプローブ等を介して、それぞれ給電口４ａ〜４ｅに接続される。
【０１０１】
給電口４ａ〜４ｅは、切り替えスイッチ回路９１における各出力端子と対応して設けられている。導波管溝５ａ〜５ｅは、その一端がそれぞれ給電口４ａ〜４ｅとつながるように、下導体板１ａの上面に形成されている。導波管溝５ａ〜５ｅの他端には、それぞれ開口凹部６ａ〜６ｅが形成されている。
【０１０２】
導波管溝７ａ〜７ｅは、下導体板１ａと上導体板２ａとを貼り合わせることによって、導波管溝５ａ〜５ｅと合わさって五本の導波管を構成するように、上導体板２ａの背面に形成された溝である。開口部８ａ〜８ｅは、それぞれ導波管溝７ａ〜７ｅの一端に穿孔されている。
【０１０３】
装荷誘電体ブロック３１ａ〜３１ｅは、それぞれ開口部８ａ〜８ｅの上に装荷されている。装荷誘電体ブロック３１ａは、第３の実施形態で示したようなすり鉢型の誘電体である（図１３参照）。装荷誘電体ブロック３１ｂ〜３１ｅは、円柱の頂面を傾斜するように切り込んだ形状であって、装荷誘電体ブロック３１ａを中心にして囲むように、図中のｘ軸方向、ｙ軸方向に各々配置されている。装荷誘電体ブロック３１ｂ〜３１ｅにおける頂面部分の傾斜は、それぞれ、装荷誘電体ブロック３１ａに向かっている。装荷誘電体ブロック３１ａは、開口部８ａの中心に装荷されている。装荷誘電体ブロック３１ｂ〜３１ｅは、それぞれ、開口部８ｂ〜８ｅの中心に装荷されている。
【０１０４】
このように、第６の実施形態では、すり鉢状の装荷誘電体ブロック３１ａを中心に配置し、その周りに、中心に向かって上部が傾斜している装荷誘電体ブロック３１ｂ〜３１ｅを配置する。この場合、中心に配置された一つの装荷誘電体ブロック３１ａは、アンテナ正面方向への放射指向性を有する。一方、周囲に配置された四つの装荷誘電体ブロック３１ｂ〜３１ｅは、各々、アンテナ正面から外側に傾斜した放射指向性を有している。本実施形態におけるアンテナは五素子のアレーアンテナであるが、切り替えスイッチによって、電磁波が入射される装荷誘電体を一つだけ選択することができる。したがって、通信相手のいる方向に合わせて、スイッチを切り替えれば、如何なる方向に通信相手がいたとしても、常に高利得の状態で通信できる。つまり、複数の装荷誘電体にそれぞれ別方向の放射指向性を持たせ、切り替えスイッチによって一つの装荷誘電体を選択するようなアレーアンテナを構成することによって、高利得でかつ広いエリアをカバーできる誘電体アンテナを提供することができる。
【０１０５】
なお、上記実施形態では、中心部が凹んでいる装荷誘電体ブロック３１ａを中心に配置することとしたが、当該装荷誘電体ブロック３１ａは、中心以外に配置されていてもよい。また、周辺の装荷誘電体は、中心に向かって上部が傾斜していることとしたが、電磁波を放射したい方向に傾斜しているのであれば、これに限定されるものではない。周辺の装荷誘電体の傾斜方向を様々に変えることによって、電磁波の放射方向を様々な向きにすることができる。
【０１０６】
なお、切り替えスイッチを用いずに、全ての装荷誘電体から電波が放射されるようにしてもよい。
【０１０７】
なお、上記実施形態では、中心に配置された装荷誘電体ブロック３１ａに給電するための導波管（以下、中心導波管という）と周辺に配置された装荷誘電体ブロック３１ｂ〜３１ｅに給電するための導波管（以下、周辺導波管という）とが平行に並ぶように構成したが、導波管の配置方向はこれに限られるものではない。たとえば、中心導波管と周辺導波管とが互いに垂直な関係にあるように、導波管を配置してもよい。図２０は、中心導波管と周辺導波管とが垂直な関係にある隣接素子偏波直交型の誘電体アンテナの全体構成を示す分解斜視図である。図２１は、図２０に示す下導体板の斜視図である。
【０１０８】
図２０および図２１に示すように、中心導波管溝５ｆ，７ｆと周辺導波管溝５ｇ〜５ｊ，７ｇ〜７ｊ（７ｉ，７ｊについては図示省略）とが互いに垂直な関係にある。このような場合、中心導波管における電界方向はＹ方向となり、周辺導波管における電界方向はＸ方向となる。これによって、偏波が直交する状態となるため、中心に配置されている装荷誘電体ブロックと周辺に配置されている装荷誘電体ブロックとのアイソレーションを向上させることができる。なお、ここでは、中心導波管と周辺導波管とが互いに垂直な関係にあるとしたが、アイソレーションを向上させたい導波管同士が垂直な関係にあるのであれば、垂直な関係にある導波管は図２０に示す構成に限定されるものではない。
【０１０９】
なお、上記実施形態では、装荷誘電体ブロックの数を５個としたが、４個以下であってもよいし、６個以上であってもよい。ただし、少なくとも一つの装荷誘電体ブロックは、上部が側面方向に向かうに従って高くなるような垂直断面形状を有していなければならない。
【０１１０】
なお、上記実施形態では、中心の装荷誘電体ブロックを円形に取り囲むように、装荷誘電体ブロックが周辺に配置されることとしたが、所望の指向性に応じて、様々な方向に各装荷誘電体ブロックを配置してもよい。
【０１１１】
なお、上記実施形態では、導波管を用いて給電することとしたが、ストリップ線路を用いて給電することとしてもよい。
【０１１２】
なお、上記複数の装荷誘電体ブロックをレドームと一体形成するようにしてもよい。
【０１１３】
（第７の実施形態）
図２２は、本発明の第７の実施形態に係る回路埋め込み型の無線装置の構成を示す分解斜視図である。図２２において、第１の実施形態と同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付し説明を省略することとする。図２２において、無線装置は、下導体板１ｃと、回路基板８１と、上導体板２ｃと、装荷誘電体ブロック３とを備える。下導体板１ｃは、第１の回路基板収納凹部４１と、第１の導波管溝５１と、開口凹部６とを含む。上導体板２ｃは、第２の回路基板収納凹部４２と、第２の導波管溝７１と、開口部８とを含む。回路基板８１は、通信回路８２と、マイクロストリップ線路８３とを含む。回路基板８１は、上導体板２ｃと下導体板１ｃとを貼り合わせることによって第１および第２の回路基板収納凹部４１，４２によって形成される空洞部分に収納される。
【０１１４】
空間を伝搬してきた電磁波は、装荷誘電体ブロック３、導波管、およびマイクロストリップ線路８３を介して、通信回路８２に入力される。通信回路８２では、入力された電磁波に対して、フィルタリング、増幅、ミキシング、変復調等の処理を施す。これにより、図２２に示す無線装置が受信機として機能する。
【０１１５】
送信の場合、通信回路８２内における発振器（図示せず）、変調回路（図示せず）等から出力される電磁波は、マイクロストリップ線路８３および導波管を介して、開口部８に入力されて装荷誘電体ブロック３に給電され、放射される。
【０１１６】
このように、第７の実施形態では、小型な誘電体アンテナに通信回路を一体的に接続することとなるので、小型の無線装置を提供することができる。さらに、ミリ波などの高周波帯では、回路を非常に小型に形成できるので、全体がより小型な無線装置が提供されることとなる。
【０１１７】
なお、装荷誘電体ブロック３は、第１〜第３の実施形態に示したような種々の形状であってもよい。
【０１１８】
なお、上記実施形態では、通信回路８２とマイクロストリップ線路８３とを別々のものとしてとらえたが、これら二つをまとめて、通信回路としてとらえてもよい。また、上記実施形態では、電磁波を導波管に給電するための構成としてマイクロストリップ線路を用いることとしたが、コプレーナ線路、グラウンド付きコプレーナ線路などの高周波線路を用いて電磁波を導波管に給電するようにしてもよい。つまり、通信回路には、電磁波を導波管に給電するためのマイクロストリップ線路、コプレーナ線路もしくはグラウンド付きコプレーナ線路などの高周波線路が形成されていてもよい。
【０１１９】
なお、上記実施形態における高周波線路としては、マイクロストリップ線路やコプレーナ線路、グラウンド付きコプレーナ線路のほかに、同軸線路、ストリップ線路、スロット線路、トリプレート線路、平行平板、ＮＲＤなどを用いることができる。
【０１２０】
なお、上記実施形態では、電磁波をマイクロストリップ線路等の高周波線路から直接導波管に給電することとしたが、リッジ導波管変換器やプローブ変換器を用いて電磁波を給電することとしてもよい。
【０１２１】
図２３は、リッジ導波管変換器を用いて電磁波を給電するための構成を示す分解斜視図である。図２４は、リッジ導波管変換器を用いて電磁波を給電するための構成を示す断面図である。図２３および図２４において、図２２に示す無線装置と同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付し、説明を省略することとする。
【０１２２】
図２３および図２４に示すように、リッジ導波管変換器は、第２の導波管溝７１の端部に取り付けられたテーパ７２と、テーパ７２の回路側端面に形成されたプローブ７３とを有する。テーパ７２およびプローブ７３は、上導体板２ｃと一体形成されている。プローブ７３は、マイクロストリップ線路８３と結合している。このように、プローブおよびテーパを介して電磁波を給電することによって、導波管内をＴＥ波で導波する電磁波をＴＥＭ波に変換することができるので、電磁波の反射損を低減することができ、電力ロスを少なく給電することができる。
【０１２３】
なお、上記実施形態では、回路基板が上導体板と下導体板との間に挿入されることとしたが、回路基板の配置位置は、これに限られるものではない。たとえば、回路基板が下導体板の下面に形成されていてもよい。図２５は、回路基板を下導体板の下面に配置している無線装置の構成を示す分解斜視図である。図２５において、第１の実施形態と同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付し、説明を省略する。図２５に示すように、通信回路８５が形成されている回路基板８４を下導体板１の下面に配置するようにしても、同様の効果が得られる。なお、この場合、給電口４に電磁波を給電するための構成として、リッジ導波管変換器やプローブ変換器を用いてもよい。
【０１２４】
図２６は、図２５に示す無線装置においてプローブ変換器を用いた場合の給電部分の構成を示す分解斜視図である。図２６において、図２５に示す無線装置と同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付し、説明を省略する。図２６に示すように、通信回路８５（図２６では、図示を省略）から延びているマイクロストリップ線路８６の一端に、プローブ８７が設けられている。プローブ８７には、シールド壁８８が取り付けられている。プローブ８７をモノポールアンテナとして動作させることによって、導波管内にＴＥ波モードの電磁波を進行させることができる。このとき、プローブ長やシールド壁と給電口との距離を調整することによって、インピーダンスを調整することができる。なお、図２６では、回路基板８４からはみ出るようにシールド壁８８が構成されるように図示したが、シールド壁８８は、回路基板８４内に埋め込まれていてもよい。
【０１２５】
なお、上記実施形態では、導波管を用いて電磁波を給電することとしたが、ストリップ線路を用いて給電することとしてもよい。図２７は、ストリップ線路を用いて給電する場合の無線装置の構成を示す分解斜視図である。図２７において、図６に示す誘電体アンテナと同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付す。図２７に示すように、通信回路８９からの電磁波は、ストリップ線路１２ａおよび励振パッチ１３を介して、装荷誘電体ブロック３に給電されて放射される。
【０１２６】
なお、上記実施形態では、装荷誘電体が一つのアンテナの場合を例にして説明したが、複数の装荷誘電体で構成されるアレーアンテナについても、同様に、通信回路をアンテナと一体的に接続してもよい。
【０１２７】
また、回路と導波管との接続においては、リッジ変換器、プローブ変換器を例に説明しているが、これらに限定されるものではない。
【０１２８】
（実施例１）
次に、図１を参照しながら、第１の実施形態の実施例１について説明する。下導体板１は、材質がアルミであり、大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍであり、厚さが３ｍｍであるとする。上導体板２は、材質がアルミであり、大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍであり、厚さが２．５ｍｍであるとする。下導体板１と上導体板２とを貼り合せたときの導波管９の大きさは、３．７６ｍｍ×１．８８ｍｍであるとする。開口部８の大きさは、２．８ｍｍ×２．８ｍｍであるとする。装荷誘電体ブロック３において、材質はポリプロピレン（比誘電率２．２６）であり、水平断面直径φ＝６．１ｍｍであり、高さＬ１＝６．９ｍｍであり、傾斜角α＝４５°であるとする。装荷誘電体ブロック３は、図１および図２に示すように、傾斜面が電磁界面方向であるように、配置されているとする。
【０１２９】
図２８は、上記実施例１における誘電体アンテナのｘｚ面における放射指向性を示す図である。このように、装荷誘電体ブロックの上面部分において、中心が凹んでおり、周辺に向かうにつれて高くなるような傾斜を設けることによって、±約６０度付近まで、高い利得を維持することができる。したがって、第１の実施形態に係る誘電体アンテナは、高利得でかつ主ビーム幅が広いものとなる。
【０１３０】
（実施例２）
次に、図９および図１０を参照しながら、第２の実施形態の実施例２について説明する。下導体板、上導体板、導波管、開口部の材質および形状は、実施例１で挙げたものと同様であるとする。装荷誘電体ブロック３ｂにおいて、材質はポリプロピレン（比誘電率２．２６）であり、水平断面直径φ＝８．１ｍｍであり、頂面の平面部の長さφ１＝２．０ｍｍであり、高さＬ＝６．９ｍｍであり、傾斜角α＝４５°であるとする。この装荷誘電体ブロックは、図１０に示す垂直断面がｘｚ面上に配置されるように開口部８の中心に装荷されている。
【０１３１】
図２９は、上記実施例２における誘電体アンテナのｘｚ面における放射指向性を示す図である。このように、装荷誘電体の底面に平行な平坦部分が形成され、周辺部分に向かって傾斜面が形成されているような装荷誘電体を用いることによって、±約６０度付近まで、高い利得を維持することができる。したがって、第２の実施形態に係る誘電体アンテナは、高利得でかつ主ビーム幅が広いものとなる。また、実施例１の放射指向性を示す図２８と実施例２の放射指向性を示す図２９とを比較すると分かるように、第２の実施形態に係る誘電体アンテナのセクタ指向性は、向上している。
【０１３２】
（実施例３）
次に、図１２および図１３を参照しながら、第３の実施形態の実施例３について説明する。下導体板、上導体板、導波管、開口部の材質および形状は、実施例１で挙げたものと同様であるとする。装荷誘電体ブロック３ｄにおいて、材質はポリプロピレン（比誘電率２．２６）であり、水平断面直径φ＝８．６ｍｍであり、頂面直径φ１＝２．５ｍｍであり、高さＬ＝６．９ｍｍであり、傾斜角α＝４５°であるとする。
【０１３３】
図３０は、上記実施例３における誘電体アンテナのｙｚ面（磁界面）における放射指向性を示す図である。図３１は、実施例３における誘電体アンテナのｘｚ面（電界面）の放射指向性を示す図である。図３０および図３１に示すように、装荷誘電体の頂面部分をすり鉢状にしたことによって、電界面および磁界面の両面において、±約６０度付近まで、高い利得を維持することができる。したがって、第３の実施形態に係る誘電体アンテナは、高利得でかつビーム幅が広いものとなる。
【０１３４】
ただし、第３の実施形態でも説明したように、電界面において、リップルが生じている。このリップルを解消するためには、図１４に示すように、楕円柱状の装荷誘電体を用いることとすればよい。
【０１３５】
（第８の実施形態）
図３２は、本発明の第８の実施形態に係る誘電体アンテナの斜視図である。図３３は、第８の実施形態に係る誘電体アンテナの断面図である。図３２および図３３において、誘電体アンテナは、誘電体ブロック２０３と、誘電体ブロック２０３における所定の表面部分を導体で覆う導体メッキ部２０２とを備える。誘電体ブロック２０３は、給電口２０１と、誘電体突出部２０４とを含む。給電口２０１は、誘電体ブロック２０３の正面部分が導体メッキされていないことによって形成されている。誘電体突出部２０４は、誘電体ブロック２０３の上面から突出している直方体部分であって、その表面は導体メッキされていない。
【０１３６】
誘電体突出部２０４は、誘電体ブロック２０３と一体形成されている。したがって、図３３の断面図に示すように、誘電体突出部２０４の底面部分は、導体メッキされていない。誘電体突出部２０４の上部には、切欠部２３１が形成されている。切欠部２３１の垂直断面形状は、Ｖ字状である。切欠部２３１は、四角柱であることを除いては、第１の実施形態における切欠部３１と同様の特徴を有する。
【０１３７】
次に、本実施形態に係る誘電体アンテナの製造方法について説明する。まず、製造者は、誘電体突出部２０４を有する誘電体ブロック２０３を形成するための型に、誘電体を流し込み、誘電体ブロック２０３を形成する。もしくは、製造者は、誘電体の塊を、切り込むことによって、誘電体突出部２０４を有する誘電体ブロック２０３を形成する。
【０１３８】
次に、製造者は、給電口２０１および誘電体突出部２０４以外の部分（右側面部２０２ａ、上面部２０２ｂ、左側面部２０２ｃ、底面部２０２ｄ、および背面部２０２ｅ）が導体で囲まれるように、メッキする。これによって、導体メッキ部２０２が形成される。このようにして、本実施形態に係る誘電体アンテナが製造される。
【０１３９】
誘電体アンテナにおいて、導体メッキ部２０２で囲まれている誘電体は、誘電体導波管を形成する。また、誘電体突出部２０４には導体メッキが施されていないので、アンテナ放射部となる。給電口２０１は、導波管へ信号電磁波を給電するための入口となる。
【０１４０】
このような構成を有する誘電体アンテナにおいて、給電口２０１に信号電磁波が入力されると、当該電磁波は、導体メッキ部２０２と誘電体ブロック２０３とによって構成された誘電体導波管内を導波し、誘電体突出部２０４から放射される。
【０１４１】
誘電体ブロック２０３において、誘電体突出部２０４以外の部分は、給電導波管として機能するので、誘電体ブロック２０３の幅が導波管の幅となり、誘電体ブロック２０３の高さが導波管の高さとなる。したがって、誘電体ブロック２０３の幅および／または高さを調整することによって、導波管の遮断周波数を決めることができる。導波管内では、遮断周波数より高い周波数の電磁波は、減衰することなく伝送し、誘電体突出部２０４から放射されることとなる。
【０１４２】
誘電体突出部２０４は、誘電体ブロック２０３の背面２０２ｅから距離ｈだけ離れたところに設けられている。この距離ｈを調整することによって、誘電体導波管部と放射突出部との間でのインピーダンスの整合をとることができる。これにより、電磁波の反射による影響をなくすことができる。なお、距離ｈは、実験的に求められる。距離ｈは、信号電磁波の波長に対して、約１／４波長の大きさである。
【０１４３】
このように、第８の実施形態における誘電体アンテナは、誘電体ブロックの周りを導体でメッキすることによって形成された導波管と、導体メッキされていない部分で形成された電波を放射するための放射突出部および給電口とを備える。導波管が誘電体で構成されているので、従来の誘電体アンテナに比べ、本実施形態に係る誘電体アンテナは、小型である。また、誘電体ブロックを導体メッキすることによって導波管が構成されるので、本実施形態に係る誘電体アンテナは、従来の誘電体アンテナに比べて、製造が容易でかつ安価である。加えて、第１の実施形態と同様に、誘電体突出部２０４の上部には、切欠部２３１が設けられているので、本実施形態に係る誘電体アンテナは、高利得であり、かつ主ビーム幅が広くなる。
【０１４４】
なお、誘電体突出部２０４の底面積や高さを調整することによって、誘電体アンテナの利得を調整することができる。導波管部の大きさは、導波させる電磁波の波長によって、ほぼ一意に決まってしまうので、誘電体突出部２０４を利得が高くなるような形状にした場合、導波管部よりも誘電体突出部の方が、大きくなる場合がある。したがって、誘電体アンテナは、図３２に示したように、誘電体突出部２０４が導波管部よりも小さくなっているものに限られるものではない。
【０１４５】
なお、誘電体ブロックの比誘電率を大きくすればするほど、誘電体アンテナを小型にすることができる。
【０１４６】
なお、導体で誘電体ブロックを覆うのであれば、メッキによらなくてもよい。
【０１４７】
なお、上記実施形態では、誘電体突出部２０４が直方体である例を示したが、誘電体突出部の形状は、これに限られるものではなく、円柱や楕円柱、多角形柱等、上記第１の実施形態に示したような装荷誘電体と同様の形状を有するものであればよい。図３４は、円形突出型の誘電体アンテナの斜視図である。図３４に示すように、誘電体突出部として、円柱型誘電体部２０４ａを用いてもよい。また、誘電体突出部は、楕円柱状であってもよい。すなわち、誘電体突出部の水平断面形状は、四角形等の多角形であってもよいし、円形であってもよいし、楕円形であってもよい。誘電体突出部の形状を変えることによって、指向性および利得が変わる。誘電体突出部の断面積が大きい場合、指向性が向上する。誘電体突出部と導波管部との接触面の面積が大きい場合、利得が増大する。誘電体突出部が円柱状である場合は、指向性が向上するという利点がある。誘電体突出部が楕円柱状である場合は、長軸方向への指向性が向上するという利点がある。誘電体突出部が直方体である場合は、利得が向上するという利点がある。
【０１４８】
また、誘電体突出部は、上記第２または第３の実施形態に示すような装荷誘電体ブロックと同様の形状を有してもよい。これにより、第２または第３の実施形態と同様の効果が得られる。図３５は、上部が平坦面を有する凹部となっている円柱の誘電体突出部２０４ｂを用いた誘電体アンテナの斜視図である。図３６は、上部が平坦面を有する凹部となっている四角柱の誘電体突出部２０４ｃを用いた誘電体アンテナの斜視図である。図３７は、上部がすり鉢状の凹部となっている円柱の誘電体突出部２０４ｄを用いた誘電体アンテナの斜視図である。図３８は、上部がすり鉢状の凹部となっている楕円柱の誘電体突出部２０４ｅを用いた誘電体アンテナの斜視図である。
【０１４９】
なお、上記実施形態では、誘電体ブロック２０３において、誘電体突出部２０４以外の部分は、直方体状であるとしたが、これに限られるものではなく、円柱状や楕円柱状、多角形柱状であってもよい。
【０１５０】
なお、上記実施形態では、給電口が長方形である例を示したが、給電口の形状は、これに限られるものではなく、長方形以外の形状であってもよい。
【０１５１】
なお、上記実施形態では、インピーダンスの整合をとるために、誘電体突出部を誘電体ブロックの背面部から一定の距離だけ内側に入ったところに設けることとしたが、これに限定されるものではない。たとえば、誘電体突出部の背面部と誘電体ブロックの背面部とが統一面上になるようにして、誘電体突出部の下側にバックショートを設けるようにしてもよい。図３９は、バックショートを設けた誘電体アンテナの斜視図である。図３９に示すように、バックショートとして、誘電体ブロックの底面に距離ｈだけ下向きに突出するインピーダンス整合用突出部２０５を設け、当該インピーダンス整合用突出部２０５の周りを導体メッキすることによって、バックショートを形成して、インピーダンス整合をとってもよい。これにより、電磁波の反射による影響をなくすことができる。なお、図３２および図３３に示したように、誘電体突出部２０４の背面部分から距離ｈだけ突出している部分も、インピーダンス整合用突出部といえる。
【０１５２】
なお、上記実施形態では、誘電体突出部を一つだけ設けることとしたが、複数の誘電体突出部を設けるようにして、アレーアンテナを構成するようにしてもよい。図４０は、複数の誘電体突出部２０４ｆを備える誘電体アンテナの斜視図である。図４０に示すように、複数の誘電体突出部２０４ｆを設け、それぞれの位置や、大きさを調整することによって、さらに高利得の誘電体アレーアンテナを提供することが可能となる。なお、図４０においては、複数の誘電体突出部が二つの長方体の誘電体突出部である例を示したが、誘電体突出部の個数および形状は、これに限定されるものではない。また、少なくとも一つの誘電体突出部２０４ｆが、上部に凹部を有していればよい。
【０１５３】
（第９の実施形態）
図４１は、本発明の第９の実施形態に係る誘電体アンテナの斜視図である。図４２は、図４１に示す誘電体アンテナを底面からみたときの斜視図である。図４１および図４２において、誘電体アンテナは、誘電体ブロック２１３と、誘電体ブロック２１３における所定の表面部分を導体で覆う導体メッキ部２１２とを備える。誘電体ブロック２１３は、給電口２１１と、誘電体突出部２１４と、複数のスルーホール（ビアホールともいう）２１５とを含む。給電口２１１は、誘電体ブロック２１３の背面部分２１２ｄが導体メッキされていないことによって形成されている。誘電体突出部２１４は、誘電体ブロック２１３の上面から突出している直方体部分であって、表面を導体メッキされていない。誘電体突出部２１４の上部には、切欠部２１４ｂが設けられている。誘電体突出部２１４の形状は、図４１および図４２に示した形状に限られず、第８の実施形態と同様、第１〜第３の実施形態に準じて、種々の形状に置き換えてもよい。各スルーホール２１５の内壁は、導体メッキされている。誘電体突出部２１４は誘電体ブロック２１３の一部であるので、第１の実施形態と同様、誘電体突出部２１４の底面部分は、導体メッキされていない。
【０１５４】
次に、本実施形態に係る誘電体アンテナの製造方法について説明する。まず、製造者は、第１の実施形態と同様にして、誘電体突出部２１４を有する誘電体ブロック２１３を形成する。
【０１５５】
次に、製造者は、誘電体突出部２１４が形成されている突出部形成面である誘電体ブロック２１３の上面部２１２ｂから、それに対向する対向面である背面部２１２ｄに向けて、スルーホール２１５をドリル等で穿孔する。なお、スルーホール２１５が形成するような型に誘電体を流し込んで、スルーホール２１５が形成されている誘電体ブロック２１３を形成してもよい。
【０１５６】
次に、製造者は、給電口２１１、誘電体突出部２１４、右側面部２１２ａ、左側面部２１２ｃ、背面部２１２ｅ、および正面部２１２ｆ以外の部分が導体で囲まれるように、導体メッキする。これによって、導体メッキ部２１２が形成される。この際、製造者は、スルーホール２１５の内壁も導体メッキされるようにする。このようにして、本実施形態に係る誘電体アンテナが製造される。
【０１５７】
各スルーホール２１５は、伝送したい電磁波の波長に対して、五分の一以下となる間隔で周期的に均等に並ぶよう列状に穿孔されている。スルーホール２１５によって形成されるスルーホール列は、電気的な壁として機能する。そのため、図４１に示すように、給電口２１１から誘電体突出部２１４に向けて誘電体突出部２１４を挟むように縦のスルーホール列を二列設け、右側面部２１２ａから左側面部２１２ｃに向けて誘電体突出部２１４を挟むように横のスルーホール列を二列設けることによって、誘電体突出部２１４が複数のスルーホールに取り囲まれることとなる。これにより、上面部２１２ｂにおける導体メッキ、背面部２１２ｄにおける導体メッキ、および四列のスルーホール列に囲まれた部分が導波管として機能することとなる。縦二列のスルーホール列間の幅、横二列のスルーホール列間の幅、スルーホール２１５の径、スルーホール間のピッチ幅、誘電体の比誘電率に基づいて、この導波管の伝送モードおよび波長が決定する。そのため、同じ径を有するスルーホールを直線状に、同じ周期で並べて二列のスルーホール列を形成することによって、安定した動作を有する導波管が提供されることとなる。当然、このようなスルーホール列の設計は、容易である。
【０１５８】
スルーホール列間が金属導波管の間幅にほぼ相当する。したがって、金属壁の導波管の場合と同様、スルーホール列間の幅を大きくすると、伝搬可能な波長が小さくなる。したがって、スルーホール列間の幅をある一定以上の大きさにすると、高次モードが発生する。一般に、スルーホール列間の幅と金属壁導波管の間幅とを同じにした場合、金属壁導波管における伝搬可能な波長の方が、大きくなる傾向にある。よって、スルーホール列を用いることによって、より小型の構成で高い周波数の電磁波を伝搬できるという利点がある。
【０１５９】
また、スルーホールの径を大きくすると導波路内の波長を大きくすることができる。さらに、スルーホールの配置周期を小さくすると、導波路内の波長を小さくすることができる。したがって、スルーホールを周期的に配置する構造にすることによって、導波路内における波長の設計の自由度が向上する。さらに、後述の図４４のように、スルーホールによって導波路を構成することとすれば、導波路のアレー化が可能となるので、アンテナ設計自体の自由度も向上する。
【０１６０】
給電口２１１に入力された信号電磁波は、各スルーホール２１５で形成された誘電体導波管を導波して、放射部である誘電体突出部２１４から空間に放射される。
【０１６１】
このように、第９の実施形態では、導波管がスルーホールによって構成される。第８の実施形態のように誘電体を導体メッキすることによって、導波管を構成する場合、導波管の幅が導波させたい電磁波の波長によってほぼ一意に決まってしまうので、誘電体の幅自体が決まってしまう。しかし、第９の実施形態における誘電体アンテナの場合、スルーホールを穿孔することによって導波管が構成されるので、アンテナに用いる誘電体自体の幅が制限されることがない。よって、設計の自由度を有する誘電体アンテナを提供することが可能となる。
【０１６２】
なお、上記実施形態では、導波管に電磁波を給電するための給電口を背面部分に設けることとしたが、これに限定されるものではない。図４３は、給電口の他の配置例を示す図である。図４３に示す誘電体アンテナでは、誘電体ブロック２１３の正面部側には、スルーホール２１５による横の列が形成されていない。その代わり、正面部２１２ｆには、スルーホール２１５による縦の列と並ぶように、導体メッキ部２１２ｇ，２１２ｈが形成されている。これによって、縦二列のスルーホール列、背面側の横一列のスルーホール列、および導体メッキに囲まれた部分が導波管として機能することとなる。給電口２１１ａに入力された信号電磁波は、この導波管を導波して、放射部である誘電体突出部２１４から空間に放射される。なお、導体メッキ部２１２ｇ，２１２ｈは、理想的な導波管を構成するために設けることとしたが、導体メッキ部２１２ｇ，２１２ｈがなくても導波管が形成され、電磁波を給電することができる。
【０１６３】
なお、上記実施形態では、誘電体突出部を一つだけ設けることとしたが、複数の誘電体突出部を設けることとしてもよい。たとえば、図４０に示したように、誘電体突出部を導波進行方向に一列に並ぶように複数個設けることとしてもよい。また、誘電体ブロック上に、複数列のスルーホール列を形成して導波路をアレー化し、複数の誘電体導波管を形成し、それぞれに誘電体突出部を設けることとしてもよい。図４４は、複数の誘電体突出部２１４ａを備える誘電体アレーアンテナの斜視図である。スルーホールによって導波管を形成する構成では、図４０に示すような給電進行方向のアレー構成だけでなく、図４４に示すような給電進行方向に垂直な方向のアレー構成も可能である。このように、スルーホールによって導波管を形成する構成では、平面アレーが可能となる。図４４では、スルーホール列を給電進行方向に二列存在することとし、誘電体突出部を二個設けることとしたが、アレー数については、これに限定されるものではない。また、各列上における誘電体突出部は、少なくとも一つ存在すればよく、図４４に示した数に限定されるものではない。
【０１６４】
なお、スルーホール列を導波管の分岐であるように構成してもよい。
【０１６５】
（第１０の実施形態）
図４５は、本発明の第１０の実施形態に係る誘電体基板導波管アンテナの全体構成を示す分解斜視図である。図４６は、誘電体ブロックを装荷した状態の誘電体基板導波管アンテナの斜視図である。図４７は、誘電体基板導波管アンテナの上面図である。図４５〜図４７において、誘電体基板導波管アンテナは、両面が導体メッキされている誘電体基板２２６と、装荷誘電体ブロック２２８とを備える。誘電体基板２２６は、給電口２２１と、複数のスルーホール２２５ａ〜２２５ｄと、スロット開口２２７とを含む。なお、図４５〜４７において、全てのスルーホールに参照符号を付すのを省略しているが、図上、小さい白丸がスルーホールを示している（以下同様）。給電口２２１は、誘電体基板２２６の背面部に設けられている導体メッキされていない部分である。スロット開口２２７は、誘電体基板２２６の上面部に設けられている導体メッキされていない部分である。スルーホール２２５ａ〜２２５ｄは、給電口２２１およびスロット開口２２７を取り囲むようにして誘電体基板２２６に穿孔された穴である。スルーホール２２５ａ〜２２５ｄの内壁は導体メッキされている。装荷誘電体ブロック２２８は、誘電体からなっており、スロット開口２２７を覆い隠すように、誘電体基板２２６に接着される。装荷誘電体ブロック２２８の上部には、凹部２２８ａが設けられている。凹部２２８ａの形状は、図４５および図４６に示した形状に限らず、第８の実施形態同様、第１〜第３の実施形態に準じて、種々の形状であってよい。
【０１６６】
次に、本実施形態に係る誘電体基板導波管アンテナの製造方法について説明する。まず、製造者は、誘電体からなる基板に複数の穴が長方形状になるよう並ぶように穿孔する。次に、製造者は、複数の穴が穿孔された当該基板の両面を導体メッキする。これにより、複数のスルーホール２２５ａ〜２２５ｄが形成された誘電体基板が完成する。両面導体メッキされた誘電体基板にスルーホール２２５ａ〜２２５ｄが列状に配置されることによって、電気壁が形成される。この電気壁が二列設けられることによって、この二列の電気壁と両面の導体メッキとよる誘電体基板導波管が構成されることとなる。
【０１６７】
次に、製造者は、当該誘電体基板の裏面の一部の導体メッキをエッチング等して、給電口２２１となる開口を設ける。同様に、製造者は、当該誘電体基板の表面の一部の導体メッキをエッチング等して、スロット開口２２７となる開口を設ける。このとき、製造者は、スルーホール２２５ａ〜２２５ｄによって形成される電気壁の終端部分からある程度距離をおいた位置に、給電口２２１およびスロット開口２２７を形成し、インピーダンスマッチングをとるように留意しなければならない。このようにして、給電口２２１、スロット開口２２７、および複数のスルーホール２２５ａ〜２２５ｄを含む誘電体基板２２６が製造される。
【０１６８】
最後に、図４６に示すように、製造者は、誘電体基板２２６と装荷誘電体ブロック２２８とをスロット開口２２７上で接着剤等で接着する。こうして、誘電体基板導波管アンテナが製造される。
【０１６９】
給電口２２１に入力された信号電磁波は、スルーホール２２５ａおよび２２５ｂからなる第１のスルーホール列とスルーホール２２５ｃおよび２２５ｄからなる第２のスルーホール列とによって構成される導波管内を導波し、スロット開口２２７において励振する。その励振電磁界によって、信号電磁波と装荷誘電体ブロック２２８とが電磁界結合する。よって、装荷誘電体ブロック２２８の上面から空中に、電磁界が放射される。
【０１７０】
一般に、基板等によって形成される開口アンテナにおいて、高利得化を実現するためには、開口表面の励振振幅、励振位相をできるかぎり一様にすることが必要となる。装荷誘電体ブロックを設けないスロット開口のみの従来のアンテナでは、スロット開口の表面における励振振幅、励振位相分布を一様にすることができなかった。そのため、スロット開口のみの従来のアンテナは、高利得なものではなかった。
【０１７１】
それに対し、本実施形態に係る誘電体基板導波管アンテナでは、装荷誘電体ブロック２２８を設けることによって、スロット開口２２７で励振された電磁界が装荷誘電体ブロック２２８の中を導波するようにしている。したがって、装荷誘電体ブロック２２８の表面積および高さを調整することによって、装荷誘電体ブロック２２８の側面に生じる表面波と装荷誘電体ブロック２２８内を導波する電磁波とが、お互いに誘電体頂面において同位相になるようにすることができる。そのため、位相分布が一様となるようにすることができ、結果、正面方向に対し高利得なアンテナを提供することができる。
【０１７２】
このように、本実施形態に係る誘電体基板導波管アンテナは、一素子のアンテナであるにもかかわらず高利得であり、かつ小型なものとなる。また、装荷誘電体ブロック２２８は、垂直断面形状が側面方向に向かうに従って高くなるような形状となる凹部２２８ａを上部に有するので、第１の実施形態と同様、主ビーム幅が広い誘電体導波管アンテナが提供されることとなる。
【０１７３】
また、本実施形態に係る誘電体基板導波管アンテナは、誘電体基板を一般的に用いられるようなテフロン（登録商標）等で構成することができる。したがって、より加工が容易で、かつ材料費が安価なものとなる。
【０１７４】
なお、上記実施形態では、装荷誘電体ブロックとして、円柱状のものを用いることとしたが、装荷誘電体の形状はこれに限られるものではない。図４８は、角柱の装荷誘電体ブロック２２８ｂを用いた誘電体基板導波管アンテナの構成を示す図である。図４９は、楕円柱の装荷誘電体ブロック２２８ｃを用いた誘電体基板導波管アンテナの構成を示す図である。このように、装荷誘電体ブロックは、スロット開口において、信号電磁波と装荷誘電体とが電磁界結合するような形状であれば、ここで示した形状に限られるものではない。
【０１７５】
なお、上記実施形態では、給電口の形状が長方形のものを示したが、給電口の形状はこれに限られるものではない。図５０は、円形状の給電口２２１ａを用いた誘電体基板導波管アンテナの構成を示す図である。図５１は、Ｈ型の給電口２２１ｂを用いた誘電体基板導波管アンテナの構成を示す図である。このように、給電口は、入力電磁波が導波管と結合するような形状であればよい。特に、誘電体基板導波管の壁間は狭いので、十分な大きさの給電口を設けることが困難な場合がある。このような場合、図５１に示すように、Ｈ型の給電口２２１ｂを設ければ、長方形の給電口を設けたときと等価なスロット長を得ることができ、入力電磁波が導波管と結合するのを強めることができる。結果、アンテナを高い周波数帯域で使用することができる。
【０１７６】
なお、上記実施形態では、スロット開口の形状が長方形のものを示したが、スロット開口の形状はこれに限られるものではない。図５２は、円形のスロット開口２２７ａを用いた場合の誘電体基板導波管アンテナの構成を示す図である。図５３は、Ｈ型のスロット開口２２７ｂを用いた場合の誘電体基板導波管アンテナの構成を示す図である。このように、スロット開口は、信号電磁波と装荷誘電体とが電磁界結合するような形状であれば、ここで示した形状に限られるものではない。
【０１７７】
（第１１の実施形態）
図５４は、本発明の第１１の実施形態に係るスロットペア型の誘電体アンテナの構成を示す図である。図５４において、第１０の実施形態と同様の部分については、同一の参照符号を付し、説明を省略することとする。図５４に示すように、誘電体基板２３６には、スロット開口として、長方形状の第１のスロット開口２３７ａおよび第２のスロット開口２３７ｂが設けられている。第１のスロット開口２３７ａと第２のスロット開口２３７ｂとは、所定の間隔をおいて配置されており、互いに平行とならないように配置されている。第１のスロット開口２３７ａと第２のスロット開口２３７ｂとは平行でないため、各スロット開口における励振電磁界の向きが互いに異なっている。そのため、装荷誘電体ブロック２２８内には、向きが異なり、かつ位相差を有する二種類の電磁界が給電されることとなる。したがって、装荷誘電体ブロック２２８の放射電磁界は、楕円偏波となる。
【０１７８】
第１および第２のスロット開口２３７ａ，２３７ｂの励振振幅の大きさが等しくなるように、第１および第２のスロット開口２３７ａ，２３７ｂの大きさを調整し、第１のスロット開口２３７ａと第２のスロット開口２３７ｂとをある一定の距離だけ離し、第１および第２のスロット開口２３７ａ，２３７ｂによって生じる電磁界の向きが９０度異なるように交差角を調整することで、誘電体基板導波管アンテナは、軸比が１となる円偏波のアンテナとなる。
【０１７９】
このように、第１１の実施形態では、誘電体基板導波管アンテナを円偏波のアンテナとすることができる。円偏波のアンテナでは、直線偏波のアンテナと異なり、送受信間のアンテナの偏波方向を揃える必要がない。したがって、第１１の実施形態に係る誘電体基板導波管アンテナは、移動体通信システム等、アンテナの向きが変わりやすい通信システムにおいて、利用価値が高いものとなる。また、装荷誘電体ブロック２２８は、垂直断面形状が側面方向に向かうに従って高くなるような形状となる凹部を上部に有するので、第１の実施形態と同様、主ビーム幅が広い誘電体導波管アンテナが提供されることとなる。
【０１８０】
なお、上記実施形態では、二つのスロット開口が離れて配置されていることとしたが、二つのスロット開口は、交差していてもよい。
【０１８１】
なお、上記実施形態では、二つのスロット開口を用いることとしたが、スロット開口の形状はこれに限られるものではない。図５５は、六角形のスロット開口２３７ｃを用いた誘電体基板導波管アンテナの構成を示す図である。スロット開口を六角形にすることによって、楕円偏波を生じさせることができる。なぜなら、正方形の四つの角に対して、切り込みを入れることによって、右旋偏波および左旋偏波を生じさせることができるからである。切り込みを入れる角度、切り込みを入れる位置を調整すると、偏波の軸比を調整することができる。このように、スロット開口は、円偏波励振が行われるような形状であれば、ここで示した形状に限られるものではない。
【０１８２】
（第１２の実施形態）
図５６は、本発明の第１２の実施形態に係る誘電体アンテナの構成を示す図である。図５６において、第１０の実施形態に係る誘電体アンテナと同一の機能を有する部分については、同一の参照符号を付し、説明を省略することとする。図５６において、誘電体基板２４６には、同じ誘電体基板導波管上に、四つのスロット開口２４７ａ〜２４７ｄが形成されている。各スロット開口２４７ａ〜２４７ｄの上には、四つの装荷誘電体ブロック２４８ａ〜２４８ｄが設置されている。これによって、アレーアンテナが構成される。なお、ここでは、四つの装荷誘電体を用いることとしたが、複数の装荷誘電体を用いるのであれば、その数は四つに限定されるものではない。なお、図５６では、四つの装荷誘電体ブロックの全てが凹部を有することとしたが、少なくとも一つの装荷誘電体ブロックが凹部を有していればよい。凹部を有する誘電体ブロックの形状は、他の実施形態と同様、第１〜第３の実施形態に準じて、種々の形状に置き換えることができる。
【０１８３】
給電口２２１から入力された信号電磁波は、誘電体基板導波管内を導波しながら、給電口２２１に近い側から遠い側に向かって、装荷誘電体ブロック２４８ａ〜２４８ｄを励振させる。すなわち、図５６に示す誘電体アンテナは、進行波型のアレーアンテナである。
【０１８４】
各装荷誘電体ブロックにおける励振振幅は、各スロット開口のサイズ、および各装荷誘電体ブロックのサイズにより調整することができる。また、各装荷誘電体ブロックにおける励振位相についても、各スロット開口の位置、および各装荷誘電体ブロックのサイズによって調整することができる。
【０１８５】
一つの装荷誘電体ブロックを用いる場合であっても、ある程度の高利得特性を得ることはできる。それ以上の高利得特性を得たい場合、一つの装荷誘電体ブロックを用いる場合では、装荷誘電体ブロックのサイズを大きく（表面積および高さを共に大きく）しなければならず、アンテナ全体のサイズが大きくなってしまう。しかし、本実施形態に係る誘電体基板導波管アンテナでは、複数の装荷誘電体ブロックを用いることによって、アンテナ全体のサイズを大きくせずに、高利得特性を得ることができる。
【０１８６】
このように、第１２の実施形態における誘電体基板導波管アンテナアレーでは、複数の装荷誘電体ブロックを同振幅・同位相で励振させることで、一つの装荷誘電体ブロックを用いる場合と比べ、広い範囲にわたって、同位相の開口面積を大きくとれることができ、かつ高利得特性を得ることができる。また、少なくとも一つの装荷誘電体ブロックは、垂直断面形状が側面方向に向かうに従って高くなるような形状となる凹部を上部に有するので、第１の実施形態と同様、主ビーム幅が広い誘電体導波管アンテナが提供されることとなる。
【０１８７】
なお、図５６に示す構成において、電磁波の反射によって、各装荷誘電体ブロックとの間のインピーダンスマッチングがとれない場合、アンテナ全体が動作しなくなってしまう。各装荷誘電体ブロックとの間のインピーダンスマッチングがとれない場合、インピーダンス整合用のスルーホールであるマッチングポストを各スロット開口の導波進行方向手前に設けるとよい。図５７は、マッチングポスト付きの誘電体アンテナの構成を示す図である。なお、図５７では、一部のスロット開口におけるマッチングポストのみについて示しているが、他のスロット開口におけるマッチングポストについても同様である。マッチングポスト２４９ａ，２４９ｂは、各スロット開口で生じる反射波の位相とマッチングポストで生じる反射波の位相とが逆位相となるように、位置決めされている。このように、各装荷誘電体へのインピーダンスマッチングをとることによって、アンテナを正常に動作させることが可能となる。なお、インピーダンスマッチングをとることができる位置にマッチングポストが形成されているのであれば、マッチングポストの位置は、図５７に示すような位置に限定されるものではない。
【０１８８】
なお、上記実施形態では、スルーホールによって一本の誘電体基板導波管を形成することとし、この誘電体基板導波管の上に複数のスロット開口を設けて、各スロット開口の上に装荷誘電体ブロックを接置することとしたが、誘電体基板導波管は複数本形成されていてもよく、各誘電体基板導波管上に装荷誘電体ブロックが複数接置されていてもよい。図５８は、アレーアンテナを並列に並べた誘電体基板導波管アンテナ平面アレーの構成を示す図である。図５８に示すような平面アレーにおいて、誘電体基板２４６ａ上に接置された各装荷誘電体ブロック２４８を同振幅・同位相で励振させることによって、さらなる高利得化を図ることができる。この場合、各々の導波管列において、同振幅・同位相で励振するように各スロット開口２４７のサイズと位置、装荷誘電体ブロック２４８のサイズを決定する。なお、装荷誘電体ブロックの数、誘電体基板導波管の数は、図５８に示すものに限られない。なお、図５８では、四つの装荷誘電体ブロックの全てが凹部を有することとしたが、一つのアンテナにおいて少なくとも一つの装荷誘電体ブロックが凹部を有していればよい。凹部を有する誘電体ブロックの形状は、他の実施形態と同様、第１〜第３の実施形態に準じて、種々の形状に置き換えることができる。
【０１８９】
図５９は、図５８に示す平面アレーへの給電の構成を示す図である。図５９に示すように、各誘電体基板導波管の分岐部において、インピーダンス整合用のスルーホールであるマッチングポスト３１０を適切な位置に配置することによって、各誘電体基板導波管に給電される電磁波が同電力・同位相となり、給電口２２１に給電された電磁波を各装荷誘電体ブロックへ分配することができる。このように、全てのスルーホールは、給電口に給電された電磁波を各装荷誘電体へ分配するように配列されている。
【０１９０】
なお、図５８に示すような平面アレーにおいても、各装荷誘電体ブロックのインピーダンスマッチングをとることは重要となる。そのため、必要であれば、図５７に示したようなマッチングポストを各スロット開口の前に設けるべきである。
【０１９１】
なお、第１２の実施形態で示したようなスルーホールの配置については、第９の実施形態における図４４で示した誘電体ブロックによって平面アレーを構成する誘電体アンテナについても適用することができる。
【０１９２】
（第１３の実施形態）
図６０は、本発明の第１３の実施形態に係る無線装置の構成を示す図である。図６０において、無線装置は、誘電体基板２２６および装荷誘電体ブロック２２８から構成される第１０の実施形態に係る誘電体基板導波管アンテナと、無線通信用の回路基板２１１１とを備える。誘電体基板導波管アンテナと回路基板２１１１とが重なり合わさって、第１３の実施形態に係る無線装置が構成される。
【０１９３】
図６１は、回路基板２１１１の裏面の構成を示す図である。図６０および図６１において、回路基板２１１１は、誘電体基板２２６と重なる面に形成されている接地導体面２１１２と、給電口２２１と結合するための給電結合開口２１１３と、変復調回路等を備える裏面に形成された無線回路２１１５と、無線回路２１１５と給電結合開口２１１３とを結ぶためのマイクロストリップ線路２１１４とを含む。無線回路２１１５は、マイクロストリップ線路やコプレーナ線路等の高周波線路で形成されている半導体回路である。給電結合開口２１１３は、無線回路２１１５とは反対側であって、マイクロストリップ線路２１１４の端から少し内側に入った位置にエッチング等で形成されている。
【０１９４】
無線回路２１１５から発生する信号は、マイクロストリップ線路２１１４を通じて、給電結合開口２１１３に到達する。給電結合開口２１１３はアンテナ側の給電口２２１と電磁結合するので、当該信号は、誘電体基板導波管内に給電されて、装荷誘電体ブロック２２８から電磁波として放射される。このとき、アンテナ側と回路側との整合は、給電結合開口２１１３の大きさや位置によって調整される。
【０１９５】
このように第１３の実施形態では、誘電体基板導波管アンテナと回路とを一体化することによって、小型の無線装置を提供することとなる。
【０１９６】
なお、上記実施形態では、無線回路と給電結合開口とをマイクロストリップ線路で接続することとしたが、コプレーナ等の他の高周波線路で接続してもよい。
【０１９７】
なお、上記実施形態では、アンテナとして、第１０の実施形態に係る誘電体基板導波管アンテナを用いることとしたが、その他の実施形態における誘電体アンテナを用いてもよい。ここで用いるアンテナは、装荷誘電体が一つのアンテナであってもよいし、アレー構造のアンテナであってもよい。また、装荷誘電体ブロックの形状は、第１〜第３の実施形態に準じて、種々の形状に置き換えてもよい。
【０１９８】
以上、本発明を詳細に説明してきたが、前述の説明はあらゆる点において本発明の例示にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１９９】
本発明に係る誘電体アンテナおよびそれを用いた無線装置は、高利得でかつビーム幅が広く、製造が容易でかつ小型で安価なものであり、高周波信号等の通信用等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２００】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る誘電体アンテナの構成を示す分解斜視図
【図２】図１に示す誘電体アンテナの正面図
【図３Ａ】上部の凹部が凹レンズ状になっている装荷誘電体ブロックの斜視図
【図３Ｂ】上部の凹部が半円柱状に切り抜かれた形状になっている装荷誘電体ブロックの斜視図
【図４】上部の凹部が上面から切り込まれた形状になっている装荷誘電体ブロックの斜視図
【図５】図１に示す装荷誘電体ブロックを９０度回転させて配置したときの誘電体アンテナの側面図
【図６】給電路としてマイクロストリップ線路を用いる場合の誘電体アンテナの構成を示す分解斜視図
【図７】スタブを設けてインピーダンス整合をとるようにした誘電体アンテナの構成を示す分解斜視図
【図８】励振パッチの一部に凹み部分を設けてインピーダンス整合をとるようにした誘電体アンテナの構成を示す分解斜視図
【図９】本発明の第２の実施形態に係る誘電体アンテナに用いられる装荷誘電体ブロックの斜視図
【図１０】図９における装荷誘電体ブロックの線Ａ−Ｂに沿う垂直断面図
【図１１】四角柱の誘電体ブロックを切り込んだ装荷誘電体ブロック３ｃの斜視図
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る誘電体アンテナの構成を示す分解斜視図
【図１３】装荷誘電体ブロック３ｄの拡大斜視図
【図１４】楕円柱のすり鉢型装荷誘電体ブロック３ｅの斜視図
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る誘電体アンテナの構成を示す分解斜視図
【図１６】上導体板２と下導体板１とを貼り合わせたときに形成される開口部分の拡大斜視図
【図１７Ａ】開口部８を互いに平行に配置されていない二つの四角形の開口８００ａ，８００ｂからなることとした場合の誘電体アンテナの構成を示す分解斜視図
【図１７Ｂ】マイクロストリップ線路によって電磁波を給電するための構成を有する誘電体アンテナの構成を示す分解斜視図
【図１８】本発明の第５の実施形態に係る誘電体アンテナのｙｚ面による断面図
【図１９】本発明の第６の実施形態に係るスイッチ切り替え型の誘電体アンテナアレーの構造を示す分解斜視図
【図２０】中心導波管と周辺導波管とが垂直な関係にある隣接素子偏波直交型の誘電体アンテナの全体構成を示す分解斜視図
【図２１】図２０に示す下導体板の斜視図
【図２２】本発明の第７の実施形態に係る回路埋め込み型の無線装置の構成を示す分解斜視図
【図２３】リッジ導波管変換器を用いて電磁波を給電するための構成を示す分解斜視図
【図２４】リッジ導波管変換器を用いて電磁波を給電するための構成を示す断面図
【図２５】回路基板を下導体板の下面に配置している無線装置の構成を示す分解斜視図
【図２６】図２５に示す無線装置においてプローブ変換器を用いた場合の給電部分の構成を示す分解斜視図
【図２７】ストリップ線路を用いて給電する場合の無線装置の構成を示す分解斜視図
【図２８】実施例１における誘電体アンテナのｘｚ面における放射指向性を示す図
【図２９】実施例２における誘電体アンテナのｘｚ面における放射指向性を示す図
【図３０】実施例３における誘電体アンテナのｙｚ面（磁界面）における放射指向性を示す図
【図３１】実施例３における誘電体アンテナのｘｚ面（電界面）の放射指向性を示す図
【図３２】本発明の第８の実施形態に係る誘電体アンテナの斜視図
【図３３】第８の実施形態に係る誘電体アンテナの断面図
【図３４】円形突出型の誘電体アンテナの斜視図
【図３５】上部が平坦面を有する凹部となっている円柱の誘電体突出部２０４ｂを用いた誘電体アンテナの斜視図
【図３６】上部が平坦面を有する凹部となっている四角柱の誘電体突出部２０４ｃを用いた誘電体アンテナの斜視図
【図３７】上部がすり鉢状の凹部となっている円柱の誘電体突出部２０４ｄを用いた誘電体アンテナの斜視図
【図３８】上部がすり鉢状の凹部となっている楕円柱の誘電体突出部２０４ｅを用いた誘電体アンテナの斜視図
【図３９】バックショートを設けた誘電体アンテナの斜視図
【図４０】複数の誘電体突出部２０４ｆを備える誘電体アンテナの斜視図
【図４１】本発明の第９の実施形態に係る誘電体アンテナの斜視図
【図４２】図４１に示す誘電体アンテナを底面からみたときの斜視図
【図４３】給電口の他の配置例を示す図
【図４４】複数の誘電体突出部２１４ａを備える誘電体アレーアンテナの斜視図
【図４５】本発明の第１０の実施形態に係る誘電体基板導波管アンテナの全体構成を示す分解斜視図
【図４６】誘電体ブロックを装荷した状態の誘電体基板導波管アンテナの斜視図
【図４７】誘電体基板導波管アンテナの上面図
【図４８】角柱の装荷誘電体ブロック２２８ｂを用いた誘電体基板導波管アンテナの構成を示す図
【図４９】楕円柱の装荷誘電体ブロック２２８ｃを用いた誘電体基板導波管アンテナの構成を示す図
【図５０】円形状の給電口２２１ａを用いた誘電体基板導波管アンテナの構成を示す図
【図５１】Ｈ型の給電口２２１ｂを用いた誘電体基板導波管アンテナの構成を示す図
【図５２】円形のスロット開口２２７ａを用いた場合の誘電体基板導波管アンテナの構成を示す図
【図５３】Ｈ型のスロット開口２２７ｂを用いた場合の誘電体基板導波管アンテナの構成を示す図
【図５４】本発明の第１１の実施形態に係るスロットペア型の誘電体アンテナの構成を示す図
【図５５】六角形のスロット開口２３７ｃを用いた誘電体基板導波管アンテナの構成を示す図
【図５６】本発明の第１２の実施形態に係る誘電体アンテナの構成を示す図
【図５７】マッチングポスト付きの誘電体アンテナの構成を示す図
【図５８】アレーアンテナを並列に並べた誘電体基板導波管アンテナ平面アレーの構成を示す図
【図５９】図５８に示す平面アレーへの給電の構成を示す図
【図６０】本発明の第１３の実施形態に係る無線装置の構成を示す図
【図６１】回路基板２１１１の裏面の構成を示す図
【図６２】従来の導波管給電型の誘電体アンテナの構成を示す分解斜視図
【図６３】従来の誘電体アンテナのｘｚ面（電界面）における放射指向性を示す図
【符号の説明】
【０２０１】
１，１ａ，１ｃ  下導体板
２，２ａ，２ｃ  上導体板
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  装荷誘電体ブロック
３ｅ  すり鉢型装荷誘電体ブロック
４，４ａ〜４ｅ  給電口
５  第１の導波管溝
５ａ〜５ｅ  導波管溝
５ｆ，７ｆ  中心導波管溝
６，６ａ〜６ｅ  開口凹部
７  第２の導波管溝
７ａ〜７ｅ  導波管溝
８，８ａ〜８ｅ  開口部
９  導波管
１０  誘電体基板
１１  接地導体
１２  マイクロストリップ線路
１２ａ  ストリップ線路
１３  励振パッチ
１４  スタブ
２３  装荷誘電体一体型レドーム
２３ａ  箱状部
２３ｂ  装荷誘電体部
２３ｃ，３１  切欠部
３１ｘ，３１ｙ  傾斜面
３１ａ〜３１ｅ  装荷誘電体ブロック
３２ａ  凹部
３２ｄ  上面
３２ｘ  平坦面
４１  第１の回路基板収納凹部
４２  第２の回路基板収納凹部
５１  第１の導波管溝
７１  第２の導波管溝
７２  テーパ
７３  プローブ
８１  回路基板
８２  通信回路
８３  マイクロストリップ線路
８４  回路基板
８５  通信回路
８６  マイクロストリップ線路
８７  プローブ
８８  シールド壁
８９  通信回路
９０  回路基板
９１  切り替えスイッチ回路
２０１  給電口
２０２  導体メッキ部
２０３  誘電体ブロック
２０４  誘電体突出部
２０４ａ  円柱型誘電体部
２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ，２０４ｅ，２０４ｆ  誘電体突出部
２０５  インピーダンス整合用突出部
２１１  給電口
２１２  導体メッキ部
２１３  誘電体ブロック
２１４，２１４ａ  誘電体突出部
２１５，２２５ａ〜２２５ｄ  スルーホール
２２１，２２１ａ，２２１ｂ  給電口
２２６  誘電体基板
２２７，２２７ａ，２２７ｂ  スロット開口
２２８  装荷誘電体ブロック
２２８ａ  凹部
２２８ｂ，２２８ｃ  装荷誘電体ブロック
２３１  切欠部
２３６  誘電体基板
２３７ａ  第１のスロット開口
２３７ｂ  第２のスロット開口
２３７ｃ，２４７ａ〜２４７ｄ  スロット開口
２４８ａ〜２４８ｄ  装荷誘電体ブロック
２４９ａ，２４９ｂ，３１０  マッチングポスト
６００  開口凹部
８００  開口部
８００ａ，８００ｂ  開口
２１１１  回路基板
２１１２  接地導体面
２１１３  給電結合開口
２１１４  マイクロストリップ線路
２１１５  無線回路
【図１】
2005130464.tif 000004
【図２】
2005130464.tif 000005
【図３Ａ】
2005130464.tif 000006
【図３Ｂ】
2005130464.tif 000007
【図４】
2005130464.tif 000008
【図５】
2005130464.tif 000009
【図６】
2005130464.tif 000010
【図７】
2005130464.tif 000011
【図８】
2005130464.tif 000012
【図９】
2005130464.tif 000013
【図１０】
2005130464.tif 000014
【図１１】
2005130464.tif 000015
【図１２】
2005130464.tif 000016
【図１３】
2005130464.tif 000017
【図１４】
2005130464.tif 000018
【図１５】
2005130464.tif 000019
【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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