(57)【要約】【課題】放射パターンの形状の整ったアクティブインピーダンスの劣化の少ないアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ装置は、導体平板からなる複数の平行平板を有し、隣接する平行平板間に複数のテーパスロットアンテナを同じ方向を向けて順次配列し、さらに平行平板間のテーパスロットアンテナ間に散乱体を備えた。散乱体は、２枚の平行平板間を短絡する導体短絡板である。また、散乱体は、誘電部材である。散乱体は、テーパスロットアンテナ間に備えられた切り込みである。【選択図】        図２
2005020389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体平板からなる複数の平行平板を有し、隣接する上記平行平板間に複数のテーパスロットアンテナを同じ方向を向けて順次配列し、さらに上記平行平板間の上記テーパスロットアンテナ間に散乱体を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
上記散乱体は、上記２枚の平行平板間を短絡する導電部材であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
上記散乱体は、誘電部材であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
上記平行平板は、上記テーパスロットアンテナ間に切り込みを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
上記導電部材は、所定数の上記テーパスロットアンテナ毎に周期的に配置したことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
上記散乱体を特定の上記テーパスロットアンテナに対して配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
導体平板からなる複数の平行平板を有し、隣接する上記平行平板間に複数のテーパスロットアンテナを同じ方向を向けて順次配列し、さらに上記平行平板の上記テーパスロットアンテナ間に切り込みを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーダなどに用いられるアンテナ装置に関し、特に素子アンテナをアレーにしたアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テーパスロットアンテナ（以下、ＴＳＡと称す。）を素子アンテナとしたアレーアンテナは、アレーのエッジ近傍の素子アンテナの反射特性の劣化を防止するために、平行平板を取り付けている。この平行平板装荷テーパスロットアンテナ（以下、平行平板装荷ＴＳＡと称す。）は、ＴＳＡを構成する平面と直交するように平行平板を配置し、ＴＳＡを構成する２つの導体とそれぞれ隣接する平行平板とを接続している（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
山口  聡  他４名、「超広帯域平行平板装荷テーパスロットアンテナ」、信学技報、Ａ・Ｐ、電子情報通信学会、平成１４年７月、第１０２巻、２３２号、図１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のアンテナ装置において、給電された進行波およびアンテナ開口部からの反射波は平行平板の長手方向に伝搬されるため、ＴＳＡを素子アンテナとするアレーアンテナを構成した場合に、素子アンテナ間の結合量が増大してしまい、その結果、隣接した素子アンテナからの再放射により素子アンテナの放射パターンの形状が乱れたり、アクティブインピーダンスが劣化するという問題点があった。
【０００５】
この発明の目的は、放射パターンの形状の乱れの少なくアクティブインピーダンスの劣化の少ないアンテナ装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるアンテナ装置は、導体平板からなる複数の平行平板を有し、隣接する平行平板間に複数のテーパスロットアンテナを同じ方向を向けて順次配列し、さらに平行平板間のテーパスロットアンテナ間に散乱体を備えた。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１のアンテナ装置の正面図である。図２は、図１の１列部分の平行平板装荷ＴＳＡの斜視図である。図３は、図１の素子アンテナとしてのＴＳＡの斜視図である。図４は、図１のアンテナ装置の素子アンテナ間相互結合量の周波数特性を示す図である。
【０００８】
最初に素子アンテナであるＴＳＡ１について図３を参照して説明する。ＴＳＡ１は、誘電体基板２と、誘電体基板２の一方の面である接地導体面２ａに設けられた導体板３ａ、３ｂと、導体板３ａ、３ｂの一端に接続した同軸線路４とを有している。導体板３ａ、３ｂは、同軸線路４との給電点５からスロット幅Ｗがテーパ状に徐々に広がり、その先端はアンテナ開口部６を構成している。
ＴＳＡ１に電力を給電する同軸線路４の外導体４ａは、導体板３ａに、同軸線路４の芯線４ｂは、導体板３ｂにそれぞれ電気的に接続している。これにより、ＴＳＡ１を構成する導体板３ａ、３ｂは、同軸線路４からの給電によって互いに逆相で励振されている。
【０００９】
次に、図２に示すように、アンテナ装置の一列分である平行平板装荷ＴＳＡは、アンテナ開口部６を同一平面上に位置し、並列に配列した複数のＴＳＡ１と、ＴＳＡ１の導体板３ａ、３ｂと直交した平行平板としての第１の平行導体板７ａおよび第２の平行導体板７ｂと、平行導体板７ａ、７ｂの間に挟まり、かつ隣接するＴＳＡ１の間にそれぞれ配設した散乱体としての導電部材８とを有する。
なお、この発明において散乱体とは、電波の進行方向、周波数、位相、偏向を変更する手段を意味する。
平行導体板７ａ、７ｂは、それぞれＴＳＡ１の導体板３ａ、３ｂと導体９ａ、９ｂによって電気的に接続している。図２では、図面を見やすくするために、導体９ａ、９ｂはそれぞれ１本ずつ図示しているが、平行平板装荷ＴＳＡは、それぞれのＴＳＡ１と平行導体板７ａ、７ｂとの間を電気的に接続する導体を有している。
図２の平行平板装荷ＴＳＡでは、各ＴＳＡ１の間に１つずつ導電部材８を配設している。導電部材８は、板状の形状を有し、平行導体板７ａ、７ｂと電気的に接続している。
【００１０】
さらに、図１に示すように、アンテナ装置は、図２の平行平板装荷ＴＳＡを平行導体板７ａ、７ｂの厚み方向に一方の平行導体板７ａ、７ｂを共通にして５列分積層した２次元アレーアンテナである。
【００１１】
次に、アンテナ装置の動作について図１から図３を参照して説明する。ＴＳＡ１の導体板３ａ、３ｂは、同軸線路４との給電点５から動径方向に向けて進行波を伝播する。このとき、アンテナ開口部６以外に、平行導体板７ａ、７ｂの長手方向（図２中のブロック矢印方向）にも電波が伝搬する。また、アンテナ開口部６において、アンテナ構造の不連続により反射波が生じる。この反射波は、ＴＳＡ１の給電点５方向（図２の左手方向）および平行導体板７ａ、７ｂの長手方向に伝搬する。
【００１２】
このとき、散乱体としての導電部材８は、平行導体板７ａ、７ｂの長手方向に伝搬する電波を反射するので、隣接する素子アンテナに到達する電波の電界強度は低減し、素子アンテナ間の相互結合量は低下する。このため、隣接する素子アンテナからの再放射によるアンテナ放射パターンの乱れを防ぐ。さらに、アクティブ反射係数を低下することができる。
【００１３】
図４において、実線は図２の平行平板装荷ＴＳＡ（Ａ）の素子アンテナ間相互結合量│Ｓｎ１│２の周波数特性であり、破線は導電部材を配置しない平行平板装荷ＴＳＡ（Ｂ）の素子アンテナ間相互結合量の周波数特性である。図４の実線の特性から明らかなように、散乱体としての導電部材を素子アンテナ間に配置することにより、相互結合量は大きく改善することが分かる。
なお、導電部材は、各素子アンテナ間に１個ずつ配置しているが、配置する箇所は素子アンテナの特性を考慮して適宜設定すればよい。
【００１４】
このようなアンテナ装置は、素子アンテナ間の相互結合量を低減することにより、放射パターンの形状の乱れとアクティブインピーダンスの劣化とを防ぐことができる。
【００１５】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２のアンテナ装置の平行平板装荷ＴＳＡの斜視図である。図５の平行平板装荷ＴＳＡは、図２の導電部材の形状と異なった形状の導電部材を用いている。その他は、図２と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。なお、図５において、ＴＳＡと導電部材の関係を分かりやすく表現するために、図の上方に位置する平行導体板は省略する。
【００１６】
図５に示すように、平行平板装荷ＴＳＡの導電部材１０は、柱状形状であり、それぞれのＴＳＡ１間に所望の隙間を有して２本配置している。この柱状の導電部材１０を配置することによっても、平行導体板７ａ、７ｂの長手方向に伝搬する電波は、導電部材１０により反射されて隣接するＴＳＡへの電波の伝搬を防止する。そして、ＴＳＡ間の相互結合の振幅の絶対値は低減する。
【００１７】
このようなアンテナ装置は、素子アンテナの間に電波を反射する色々な形状の導電部材を配置し、その導電部材で平行導体板間を短絡することにより、素子アンテナ間の相互結合振幅絶対値を低減できる。
【００１８】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３のアンテナ装置の平行平板装荷ＴＳＡの斜視図である。図６の平行平板装荷ＴＳＡは、図２の散乱体としての導電部材の替わりに誘電部材を配置している。その他は、図２と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。なお、図６において、ＴＳＡと誘電部材の関係を分かりやすく表現するために、図の上方に位置する平行導体板は省略する。
【００１９】
図６に示すように、平行平板装荷ＴＳＡは、複数のＴＳＡ１と、ＴＳＡ１の導体板３ａ、３ｂと直交した第１の平行導体板７ａおよび第２の平行導体板７ｂと、ＴＳＡ１の間に配置された散乱体としての誘電部材１１とを有している。
【００２０】
平行導体板７ａ、７ｂの長手方向に伝搬する電波は、ＴＳＡ１間の誘電部材１１を通過することにより位相が変化する。そのため、素子アンテナ間の相互結合の位相特性は変化する。よって、誘電部材１１の寸法、比誘電率を変えることにより、素子アンテナ間の相互結合の位相特性を調整することができる。例えば、素子アンテナの給電点における位相を逆相になるように調節することにより、素子アンテナ間結合を互いに打ち消すことができる。したがって、フェーズドアレーアンテナ動作時において、アクティブ反射係数を低下させることができる。
なお、誘電部材１１と導電部材８とを組み合わせて配置しても同様な効果を得ることができる。
【００２１】
このようなアンテナ装置は、素子アンテナ間相互結合の位相特性を調節するので、素子アンテナ間相互結合量を打ち消すことができる。
【００２２】
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４を示すアンテナ装置の平行平板装荷ＴＳＡの斜視図である。図７の平行平板装荷ＴＳＡは、図２の導電部材の配置された箇所に切り欠きを設けてある。その他は、図２と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。なお、図７において、ＴＳＡと切り欠きの関係を分かりやすく表現するために、図の上方に位置する平行導体板は省略する。
【００２３】
図７に示すように、平行平板装荷ＴＳＡは、複数のＴＳＡ１と、ＴＳＡ１の導体板３ａ、３ｂに直交し、切り欠き１２を設けた第１の平行導体板７ａおよび第２の平行導体板７ｂとを有している。
【００２４】
平行導体板７ａ、７ｂに切り欠き１２を設けることにより、平行導体板７ａ、７ｂを流れる電流の経路は変化する。そして、平行導体板７ａ、７ｂの長手方向に伝搬する電波の通過位相が変化するので、素子アンテナ間の相互結合の位相特性は変わる。したがって、切り欠き１２の幅および長さを変えることにより、素子アンテナ間の相互結合の位相特性の調整を行うことができる。また、平行導体板７ａ、７ｂに切り込みを入れるだけで、誘電部材１１を用いずに実施の形態３と同様の効果が得られるので、製作が容易になり、コストを低減できる。
なお、平行導体板７ａ、７ｂに切り欠き１２を設けるとともに誘電部材１１を配置しても同様な効果が得られる。
【００２５】
このようなアンテナ装置は、素子アンテナ間の相互結合の位相特性を調節することで素子アンテナ間の相互結合量を打ち消すことができる。また、製作が容易で且つコスト低減化が図れる。
【００２６】
なお、上述の実施の形態１、２、３では、散乱体として導電部材と誘電部材とを用いているが、平行平板の長手方向に伝搬する電波の進行方向、周波数、位相、偏向を変更する部材であれば同様な効果が得られる。例えば、散乱体として導体、誘電体、磁性体などの単体またはそれらを適当に組み合わせた混合物からなる部材を用いることが可能である。
【００２７】
さらに、実施の形態４では、散乱体として、導体平板の平行平板に設けられた切り欠きを用いて平行平板の長手方向に伝搬する電波を散乱しているが、平行平板に凹凸などを設けても同様に電波を散乱することができる。
【００２８】
実施の形態５．
図８は、この発明の実施の形態５のアンテナ装置の正面図である。図８のアンテナ装置は、図１の導電部材８の配置の位置を変更している。その他は、図１と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００２９】
図１のアンテナ装置は、導電部材８をそれぞれのＴＳＡ１間に配置しているが、図８のアンテナ装置は、ＴＳＡ１の３個ごとに周期的に導電部材８を配設している。
【００３０】
平行導体板７ａ、７ｂの間に散乱体としての導電部材８を配置し、平行導体板７ａ、７ｂと電気的に接続する。この両者によって囲まれた空間は、アンテナ装置の主放射方向に沿った矩形導波管を構成する。そこで、矩形導波管のカットオフ周波数が使用周波数より低くならないように導電部材８の間隔を設定する。このように導電部材８の周期を求めることにより、アンテナ装置の主放射方向に電波が伝搬されないことを防ぐことができる。さらに、カットオフ周波数に基づけば、導電部材８の配置位置を容易に決定することができる。
【００３１】
このようなアンテナ装置は、平行導体板と導電部材とによって囲まれた矩形導波管のカットオフを防ぐことができる。
【００３２】
実施の形態６．
図９は、この発明の実施の形態６のアンテナ装置の正面図である。図９のアンテナ装置は、図１の導電部材８の配置を変更している。その他は、図１と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００３３】
散乱体としての導電部材８は、特定な素子アンテナの両側または片側に配置している。
アンテナ装置において、特定の素子アンテナだけの相互結合が問題となるときがある。例えば、ある方向へビームを走査するように各素子アンテナを励振したとき、特定の素子アンテナにおいて、隣接する素子アンテナとの相互結合の位相が互いに同相になることにより、アクティブ反射係数が増大してしまう場合がある。このとき、導電部材８を相互結合が問題となる素子アンテナの両側または片側に配置すればよい。その結果、用いる導電部材８の個数を最小限にすることができる。
【００３４】
このようなアンテナ装置は、使用する導電部材の個数を減らし、低コスト、軽量化を図ることができる。
【００３５】
なお、平行平板装荷ＴＳＡを５列に積層したアンテナ装置について説明したが、所望の指向性などを考慮して１列以上の列数を決めることができる。
【００３６】
【発明の効果】
この発明に係わるアンテナ装置の効果は、導体平板からなる複数の平行平板を有し、隣接する平行平板間に複数のテーパスロットアンテナを同じ方向を向けて順次配列し、さらに平行平板間のテーパスロットアンテナ間に散乱体を備えたので、素子アンテナ間の相互結合量を低減することにより、放射パターンの形状の乱れとアクティブインピーダンスの劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１のアンテナ装置の正面図である。
【図２】図１の１列分の平行平板装荷ＴＳＡの斜視図である。
【図３】図１の素子アンテナとしてのＴＳＡの斜視図である。
【図４】図１のアンテナ装置の素子アンテナ間相互結合量の周波数特性を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２のアンテナ装置の平行平板装荷ＴＳＡの斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態３のアンテナ装置の平行平板装荷ＴＳＡの斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態４のアンテナ装置の平行平板装荷ＴＳＡの斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態５のアンテナ装置の正面図である。
【図９】この発明の実施の形態６のアンテナ装置の正面図である。
【符号の説明】
１  テーパスロットアンテナ（ＴＳＡ）、２  誘電体基板、２ａ  （誘電体基板の）接地導体面、３ａ、３ｂ  導電板、４  同軸線路、４ａ  （同軸線路の）外導体、４ｂ  （同軸線路の）芯線、５  給電点、６  開口部、７ａ、７ｂ  平行導体板、８、１０  導電部材、９ａ、９ｂ  導体、１１  誘電部材、１２  切り欠き。
【図１】
2005020389.tif 000003
【図２】
2005020389.tif 000004
【図３】
2005020389.tif 000005
【図４】
2005020389.tif 000006
【図５】
2005020389.tif 000007
【図６】
2005020389.tif 000008
【図７】
2005020389.tif 000009
【図８】
2005020389.tif 000010
【図９】
2005020389.tif 000011