(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットアレイが２次元上に配列された第１の導体平面と、この第１の導体平面に平行な第２の導体平面、および該第１・第２の導体平面の端部を閉じる側面とを有し、前記第１・第２の導体平面および前記側面で挟まれた空間を導波空間とし、前記第１の導体平面にスロットアレイを有する放射用導波管と、前記導波空間に電磁波を導入するスロットアレイを有する導入用導波管と、当該導入用導波管内に電磁波を励振する励振手段と、を備えたスロットアレイアンテナにおいて、
前記導入用導波管に形成されたスロットアレイの各スロットは、当該導入用導波管の電磁波伝搬方向に対して前記導入用導波管内の電磁波の半波長または半波長の整数倍毎に設けられ、前記放射用導波管に、前記導入用導波管の電磁波伝搬方向に複数の磁界ループが並ぶ高次モードの電磁波を励振するものであり、
前記放射用導波管の第１の導体平面に形成したスロットアレイは、前記高次モードの電磁波に結合して放射電界の主要偏波面が同一方向を向き、且つ主要偏波面に直交する偏波成分が互いに打ち消されるように形成したものであり、
前記放射用導波管の第１・第２の導体平面は金属平板から成り、該放射用導波管内を伝搬する電界定在波分布の節に、前記第１・第２の導体平面を成す金属平板同士を固定する支持部材を設けたスロットアレイアンテナ。
【請求項２】
前記放射用導波管に形成したスロットアレイのうち一部のスロットは、前記放射用導波管の側面にまで回り込んでいる請求項１に記載のスロットアレイアンテナ。
【請求項３】
前記放射用導波管の電磁波伝搬方向の中央から両端方向へ離れる程、放射する電磁波の強度が低くなるように、前記放射用導波管の第１の導体平面に形成するスロットアレイの各スロットの形状または配置を定めた、請求項１または２に記載のスロットアレイアンテナ。
【請求項４】
前記放射用導波管に形成するスロットアレイは、互いに直交する２つのスロットの対を複数対備え、且つ各対をなす２つのスロットから放射される電磁波の位相が９０°ずれるようにスロットの長さまたは形状または位置を定めて、当該スロットアレイから円偏波の電磁波を放射する請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のスロットアレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はレーダ用スロットアレイアンテナに関する。このスロットアレイアンテナは通信用・放送用のアンテナ等としても用いられる。
【背景技術】
【０００２】
導波管の側面に、送受信電磁波に共振する複数のスロットを配列したスロットアレイアンテナは、一般に低利得でサイドローブレベルが高い特性を備えているが、この特性を改善するために、振幅の開口分布を所望の分布にしたスロットアレイアンテナが特開平２−２８８７０８号公報に開示されている。【０００３】
また、方形の平行平板導波路を用いて、２本のスロットを放射素子単位として互いのスロットからの反射を相殺させ、スロットによる反射を抑圧させた平行平板スロットアンテナが特許２５２６３９３号公報に開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以下、この発明をレーダ用スロットアレイアンテナに実施した場合につき説明する。【０００５】
特開平２−２８８７０８号公報に示されているスロットアレイアンテナの構成を、図１を基に説明する。図１において、導入用導波管１０には左右４５°方向に傾けた複数のスロット９が管内波長λｇの半波長のピッチで形成されている。一方、２枚の平行な導体平面によって導波空間Ｓが構成されていて、放射面側の導体平面にはスロット１ａが形成されている。導入用導波管１０のスロット９から放射された電磁波は導波空間Ｓに放射され、ＴＥＭモードの電磁波が伝搬する。図中破線のループはその磁界ループ、実線の矢印は導体平面に流れる電流（管壁電流）の方向および分布をそれぞれ表している。第１の導体平面に形成した複数のスロット１ａは、上記管壁電流を遮る方向に形成されていて、これらのスロット１ａから水平偏波の電磁波が放射されることになる。【０００６】
なお、導入用導波管１０に左または右に４５°傾けた複数のスロット９が管内波長λｇのピッチで形成されている場合も同様に作用する。【０００７】
特許２５２６３９３号公報についても、導波空間（平行平板導波路）にＴＥＭモードの電磁波を伝搬させ、放射用スロット対から電磁波を放射させるようにしている。この特許２５２６３９３号公報では導入用導波管（給電用導波管）に、同方向に傾いた給電用スロット対が配列されているが、導波空間にＴＥＭモードの電磁波を伝搬させるものであるので、これらのスロット対は導波空間に対して同方向に同位相で電磁波を給電するように、それらの間隔が定められている。【０００８】
ところが、このような特開平２−２８８７０８号公報・特許２５２６３９３号公報に示されているスロットアレイアンテナでは、各スロットから放射される電磁波の強度を制御することができない。アンテナの指向性を制御するためには各スロットから放射される電磁波の強度に重み付けを行う方法が有効であるが、特開平２−２８８７０８号公報・特許２５２６３９３号公報に示されているスロットアレイアンテナでは、構造上そのような重み付けができないので、指向性の制御ができなかった。【０００９】
また、特開平２−２８８７０８号公報，２では導波空間を構成する２つの導体平面の一方に形成した複数のスロットから放射する電磁波強度の分布を制御することができないので、最適なサイドローブ制御が行えないという問題もあった。【００１０】
そこでこの発明の目的は、高利得・高効率で、サイドローブ制御可能で、種々の偏波に対応可能なスロットアレイアンテナを提供することにある。
この発明の他の目的は、構造が簡単化され軽量のスロットアレイ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】
【００１１】
前記課題を解決するためにこの発明のスロットアレイアンテナは次のように構成する。【００１２】
（１）この発明のスロットアレイアンテナは、スロットアレイが２次元上に配列された第１の導体平面と、この第１の導体平面に平行な第２の導体平面、および該第１・第２の導体平面の端部を閉じる側面とを有し、前記第１・第２の導体平面および前記側面で挟まれた空間を導波空間とし、前記第１の導体平面にスロットアレイを有する放射用導波管と、前記導波空間に電磁波を導入するスロットアレイを有する導入用導波管と、当該導入用導波管内に電磁波を励振する励振手段とを備え、前記導入用導波管に形成されたスロットアレイの各スロットは、当該導入用導波管の電磁波伝搬方向に対して前記導入用導波管内の電磁波の半波長または半波長の整数倍毎に設けられ、前記放射用導波管に、前記導入用導波管の電磁波伝搬方向に複数の磁界ループが並ぶ高次モードの電磁波を励振するものであり、前記放射用導波管の第１の導体平面に形成したスロットアレイは、前記高次モードの電磁波に結合して放射電界の主要偏波面が同一方向を向き、且つ主要偏波面に直交する偏波成分が互いに打ち消されるように形成する。【００１３】
（２）前記放射用導波管に形成したスロットアレイのうち一部のスロットは放射用導波管の側面にまで回り込んで形成する。【００１４】
（３）前記放射用導波管の第１・第２の導体平面は金属平板から成り、該放射用導波管内を伝搬する電磁波の節に、前記第１・第２の導体平面を成す金属平板同士を固定する支持部材を設ける。【００１５】
（４）前記放射用導波管の第１の導体平面に形成するスロットアレイの各スロットは、前記放射用導波管の電磁波伝搬方向の中央から両端方向へ離れる程、放射する電磁波の強度が低くなるように、それらの形状または配置を定める。
（５）また、この発明のスロットアレイアンテナは、前記高次モードによる異なった管壁電流をそれぞれ遮る、互いに直交する２つのスロットの対を放射用導波管に複数対備え、且つ各対をなす２つのスロットから放射される電磁波の位相が９０°ずれるようにスロットの長さまたは形状または位置を定めて、そのスロットアレイから円偏波の電磁波を放射するように構成する。
【発明の効果】
【００１６】
（１）導入用導波管に形成されたスロットアレイの各スロットは、放射用導波管にその電磁波伝搬方向に複数の電界強度分布の山および磁界ループが縦横に並ぶ高次モードの電磁波を励振するので、放射用導波管に形成されたスロットは上記高次モードの管壁電流を任意の箇所で遮って第１の導体平面から電磁波を放射させることが可能となる。【００１７】
（２）前記放射用導波管に形成されたスロットアレイの一部は、その放射用導波管の側面にまで回り込んでいることにより、放射用導波管の表面積が有効利用でき、全体のサイズを大型化することなく利得・効率を高めることができる。【００１８】
（３）導体空間を構成する第１・第２の導体平面を金属平板で構成し、放射用導波管内を伝搬する電磁波の節に第１・第２の導体平面を成す金属平板同士を支持部材で固定することによって、放射用導波管を伝搬する電磁波に影響を与えることなく、その放射用導波管の剛性を高めることができる。そのため、モータを用いて回転させたり、移動体に搭載したりする場合でも、一定のアンテナ特性を得ることができる。【００１９】
（４）放射用導波管に形成するスロットアレイの各スロットから放射される電磁波の強度が電磁波伝搬方向（長手方向）の中央から両端方向へ離れるほど低くなるようにすることによってサイドローブを効果的に抑圧できる。【００２０】
（５）互いに直交する２つのスロットの対を放射用導波管に複数対備え、且つ各対をなす２つのスロットから放射される電磁波の位相が９０°ずれるようにスロットの長さまたは形状を定めることによって、円偏波に適応したスロットアレイアンテナが構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】特開平２−２８８７０８号公報に示されているスロットアレイアンテナの導入用導波管のスロットの配置と放射用導波管内の電磁波伝搬モードとの関係を示す図
【図２】第１の実施形態に係るスロットアレイアンテナの概略外観図
【図３（Ａ）】同スロットアレイアンテナの三面図
【図３（Ｂ）】同スロットアレイアンテナの左側面図の拡大図
【図３（Ｃ）】同スロットアレイアンテナの導入用導波管２０付近の拡大断面図
【図４（Ａ）】スロット２１を同一方向に所定角度傾けるとともに、管内波長λｇの半波長のピッチで配置した図
【図４（Ｂ）】スロット２１を導入用導波管２０の電磁波伝搬方向を向く一点鎖線で示す中心線から左右いずれか一方（右側）にオフセットをもたせた位置で且つ、導入用導波管２０の電磁波伝搬方向に沿って、管内波長λｇの半波長のピッチで配置した図
【図５（Ａ）】同スロットアレイアンテナの導入用導波管のスロットの配置が図４（Ａ）に示した構造である場合の図
【図５（Ｂ）】同スロットアレイアンテナの導入用導波管のスロットの配置が図４（Ｂ）に示した構造である場合の図
【図６】第２の実施形態に係るスロットアレイアンテナの斜視図
【図７】同スロットアレイアンテナの放射用導波管内の電界分布とスロットとの関係を示す図
【図８】第３の実施形態に係るスロットアレイアンテナにおける放射用導波管内の電磁波伝搬モードとスロットの関係を示す図
【図９（Ａ）】第４の実施形態に係るスロットアレイアンテナにおける放射用導波管内の電磁波伝搬モード（水平方向）とスロットの関係を示す図
【図９（Ｂ）】第４の実施形態に係るスロットアレイアンテナにおける放射用導波管内の電磁波伝搬モード（垂直方向）とスロットの関係を示す図
【図１０】第５の実施形態に係るスロットアレイアンテナにおける放射用導波管内の電磁波伝搬モードとスロットの関係を示す図
【図１１】同スロットアレイアンテナにおけるスロットの形状を示す図
【図１２】第６の実施形態に係るスロットアレイアンテナにおける放射用導波管内の電磁波伝搬モードとスロットの関係を示す図
【図１３】第７の実施形態に係るスロットアレイアンテナにおける放射用導波管内の電磁波伝搬モードとスロットの関係を示す図
【図１４】第８の実施形態に係るスロットアレイアンテナにおける放射用導波管内の電磁波伝搬モードとスロットの関係を示す図
【図１５】第９の実施形態に係るスロットアレイアンテナにおける放射用導波管内の電磁波伝搬モードとスロットの関係を示す図
【図１６（Ａ）】導入用導波管２０のスロット２１を同一方向に所定角度傾けるとともに、管内波長λｇの半波長のピッチで配置した構造で、放射用導波管内の電磁波伝搬モードとスロットの関係を示す図
【図１６（Ｂ）】スロット２１を導入用導波管２０の電磁波伝搬方向を向く一点鎖線で示す中心線から左右いずれか一方（右側）にオフセットをもたせた位置で且つ、導入用導波管２０の電磁波伝搬方向に沿って、管内波長λｇの半波長のピッチで配置した構造で、放射用導波管内の電磁波伝搬モードとスロットの関係を示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
第１の実施形態に係るスロットアレイアンテナについて図２〜図５を参照して説明する。【００２３】
図２は第１の実施形態に係るスロットアレイアンテナの外観斜視図である。このスロットアレイアンテナは大きく分けて導入用導波管２０と放射用導波管３０とで構成している。導入用導波管２０は放射用導波管３０に対して電磁波を導入するために設けていて、後述するようにスロットを形成している。また放射用導波管３０は平行な第１・第２の導体平面とその端部を閉じる側面とを有し、内部を導波空間としている。この放射用導波管３０の図における上面には複数のスロットアレイを形成しているが、図２では図示を省略している。これら導入用導波管２０および放射用導波管３０は、後述するようにアルミニウム板のパンチングおよび折り曲げ加工により製造する。【００２４】
図３（Ａ）は、この第１の実施形態に係るスロットアレイアンテナの三面図である。図３（Ｂ）は左側面図の拡大図である。また、図３（Ｃ）は導入用導波管２０付近の拡大断面図である。放射用導波管３０の上面である第１の導体平面用金属板３０ａには複数のスロット３１を縦横に配列している。この放射用導波管３０は第１の導体平面用金属板３０ａと第２の導体平面用金属板３０ｂとで構成している。第１の導体平面用金属板３０ａは放射用導波管３０の上面から側面を経由して下面の一部にまで延びている。第２の導体平面用金属板３０ｂは放射用導波管３０の下面の主要部を成している。第１の導体平面用金属板３０ａと第２の導体平面用金属板３０ｂとは、ねじ３３によって接合している。【００２５】
導入用導波管２０は、図３（Ｃ）に示すように、略矩形の樋型に折り曲げ加工したアルミニウム板を複数のねじ２２により第２の導体平面用金属板３０ｂに接合することによって構成している。
【００２６】
導入用導波管２０の上面（放射用導波管３０の第２の導体平面用金属板３０ｂに接する面）にはスロット２１を形成している。したがって、第２の導体平面用金属板３０ｂは放射用導波管の下面と導入用導波管の上面を兼ねている。【００２７】
放射用導波管３０の、導入用導波管２０から離れた側の一方端には電波吸収体３４を設けている。これに対向する他方端（導入用導波管２０に近い側の端部）と２つの側面はそれぞれ短絡面としている。そして、この短絡面から導入用導波管２０の電磁波伝搬方向（放射用導波管の電磁波伝搬方向に直交する方向）で最も近いスロットまでの距離をλｇ′／２としている（λｇ′は放射用導波管内の電磁波伝搬方向に直交する方向の管内波長）。また、導入用導波管２０に近い側の短絡面から放射用導波管の電磁波伝搬方向で最も近いスロットまでの距離をλｇ″／２としている（λｇ″は放射用導波管内の電磁波伝搬方向の管内波長）。これにより、放射用導波管３０の電磁波伝搬方向（長辺方向）を進行波型、放射用導波管３０の電磁波伝搬方向に直交する方向（短辺方向）を共振型として用いる。このように放射用導波管の短辺方向を共振型とすれば、短辺を短くしても多数のスロットを配置することができるので小型化に有利である。
【００２８】
この第１の導体平面用金属板３０ａと第２の導体平面用金属板３０ｂとの接合部は、放射用導波管３０内を伝搬する電磁波のモードによって定まる管壁電流の節に相当する位置としている。これにより、第１の導体平面用金属板３０ａと第２の導体平面用金属板３０ｂとの接合部（不連続部）での電波の漏れを防止している。【００２９】
上記放射用導波管３０に設けるスロット３１の一部は放射用導波管３０の上面から側面にかけて設けている（切っている）。これによりアンテナ開口面を有効に利用することができ、アンテナの小型化に寄与できる。これらのスロット３１は、側部の折り曲げ加工の前の板金状態で例えばＮＣターレットパンチで形成する。【００３０】
また、上記第１の導体平面用金属板３０ａと第２の導体平面用金属板３０ｂとの間には、その複数箇所に支持部材３２を配置している。これらの支持部材３２は第１の導体平面用金属板３０ａと第２の導体平面用金属板３０ｂとの間隔を一定に保つとともに放射用導波管３０全体の剛性を高めるものである。具体的には図３（Ｂ）に示すように第１の導体平面用金属板３０ａと第２の導体平面用金属板３０ｂとの間にスペーサ３２ｓを配置するとともに、このスペーサ３２ｓに対して外側からねじ３２ａ，３２ｂを螺合させている。これらの支持部材３２は放射用導波管３０を伝搬する電磁波の節および管壁電流の節に相当する位置に配置する。このことによって放射用導波管３０内を伝搬する電磁波に対する悪影響を回避できる。【００３１】
なお、発泡された低誘電率の誘電体を金属板間に貼り付けて、この誘電体を導波空間とする構造にしてもよい。この構造によって、誘電体と金属板とのサンドイッチ構造になり、アンテナ全体の剛性を高めることができる。【００３２】
図４は上記導入用導波管２０内の電磁波伝搬モードの２つの例を示している。【００３３】
図４（Ａ）（Ｂ）のいずれの例でも、導入用導波管２０の内部には励振用プローブを設けていて、その励振用プローブには外部からは同軸コネクタを介して給電する。導入用導波管２０は、その両端部あるいは片端部を短絡していて、内部に定在波が生じる共振型で用いる。図中破線のループは電界強度の高い部分を取り囲むように周回する磁界ループを表している。また隣接する磁界ループの間を跨ぐように表している実線の矢印は管壁電流の方向および分布を表している。スロット２１はこの管壁電流を遮るように形成している。【００３４】
図４（Ａ）に示す例では、スロット２１を同一方向に所定角度傾けるとともに、管内波長λｇの半波長のピッチで配置している。また、図４（Ｂ）に示す例では、スロット２１を導入用導波管２０の電磁波伝搬方向（導入用導波管２０の長手方向）を向く一点鎖線で示す中心線から左右いずれか一方（図４（Ｂ）では右側）にオフセットをもたせた位置で且つ、導入用導波管２０の電磁波伝搬方向に沿って、管内波長λｇの半波長のピッチで配置している。【００３５】
図４（Ａ）（Ｂ）のいずれの構造でも、これらのスロット２１は管壁電流を遮るように形成しているので、各スロット２１から直線の矢印Ｅｓで示すような方向に電界が向く電磁波が放射されることになる。【００３６】
図５は導入用導波管内の電磁波伝搬モードとともに放射用導波管内の電磁波伝搬モードの２つの例を示している。図５（Ａ）は導入用導波管２０が図４（Ａ）に示した構造である場合の例、図５（Ｂ）は導入用導波管２０が図４（Ｂ）に示した構造である場合の例である。【００３７】
図５（Ａ）（Ｂ）において、二点鎖線のループは導入用導波管内の共振モード（定在波）の磁界ループ、破線のループは放射用導波管内に励振する電磁波の磁界ループをそれぞれ表している。図５（Ａ）と図５（Ｂ）とでは、導入用導波管２０内の定在波はπ／２だけずれている。【００３８】
図５（Ａ）（Ｂ）のいずれの構造においても、導入用導波管２０のスロット２１から放射される電磁波によって放射用導波管による導波空間ＳにはＴＥｎ０モードの電磁波が伝搬される。すなわち、導入用導波管２０に形成したスロット２１は、λｇ／２毎に配置しているので、電界の向きが交互に逆方向を向くように電磁波が放射される。そのため導波空間ＳにはＴＥｎ０モードが生じる。ここでｎは放射用導波管の幅方向（導入用導波管２０の電磁波伝搬方向）の電界強度分布の山の数である。以下、このモードをＴＥモードの高次モードという。【００３９】
この例では、導入用導波管２０のスロットアレイの各スロットは導入用導波管２０の電磁波伝搬方向に対して管内波長λｇの半波長毎に設けたが、これをλｇ毎等に設けてもよい。λｇの整数倍のピッチで設ければ、放射用導波管にＴＥＭモードを生じさせることができる。また、λｇ／２の奇数倍のピッチで設ければ、放射用導波管にＴＥｎ０モードが生じるものと推測できる。【００４０】
図５（Ａ）（Ｂ）に示す放射用導波管内の導波空間Ｓにおいて、破線のループは電界強度の高い部分を取り囲むように周回する磁界ループを表している。また隣接する磁界ループの間を跨ぐように表している実線の矢印は管壁電流の方向および分布を表している。【００４１】
放射用導波管３０に形成したスロット３１は、上記高次モードによって生じる管壁電流を遮る位置に形成していて、且つ放射される電界の向きが同方向を向くようにスロット３１の傾き方向を交互に（直列型に）傾けている。すなわち、導波空間Ｓ内の高次モードの電磁波に結合して放射電界の主要偏波面が同一方向を向き、且つ主要偏波面に直交する偏波成分が互いに打ち消されるように形成している。【００４２】
これらの複数のスロット３１から放射される電磁波の電界成分の合成ベクトルは放射用導波管３０の長手方向（電磁波伝搬方向）を向くので、このスロットアレイアンテナの長手方向を水平に配置したとき、このスロットアレイアンテナを水平偏波アンテナとして用いることができる。【００４３】
図３に示した例では放射用導波管３０に形成したスロット３１の傾斜角は全て同一となるように表したが、その電磁波伝搬方向（長手方向）の中央から両端方向へ離れるほどスロット３１の傾きが小さくなるように構成してもよい。これらスロット３１の傾きが大きいほど、遮る管壁電流の向きとのなす角度が大きくなるため放射効率が高く、傾斜角が０のとき管壁電流を殆ど遮らないので電磁波放射量はほぼ０となる。したがって上記のようにスロット３１の傾きを設定しておくことによって、放射用導波管３０の長手方向の中央で放射強度が最大となり、中央から離れるに従って放射強度が次第に低下する放射強度分布となる。これによりサイドローブ発生および強度を抑制することができる。【００４４】
なお、以上に述べた例では放射用導波管３０の電磁波伝搬方向（長辺方向）を進行波型として用いるようにしたが、この電磁波伝搬方向（長辺方向）を共振型として用いることもできる。その場合は、放射用導波管３０の、導入用導波管２０から離れた側の一方端に電波吸収体を設けないで短絡面とする。そして、この短絡面から放射用導波管の電磁波伝搬方向で最も近いスロットまでの距離をλｇ″／２とする（λｇ″は放射用導波管内の電磁波伝搬方向の管内波長）。他の三方の短絡面からスロットまでの距離については進行波型の場合と同様である。
なお、図５（A）及び図５（B）にそれぞれ示す実施例の放射用導波管３０の長手方向（電磁波伝播方向）の放射用導波管に形成された相隣るスロット３１の間隔dは、共振型のときはd = λｇ′／２であり、進行波型のときはd > λｇ′／２又はd < λｇ′／２である。
図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）を用いて他の実施例を説明する。
図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）において、二点鎖線のループは導入用導波管内の共振モード（定在波）の磁界ループ、破線のループは放射用導波管内に励振する電磁波の磁界ループをそれぞれ表している。図１６（Ａ）と図１６（Ｂ）とでは、導入用導波管２０内の定在波はπ／２だけずれている。なお、図１６（Ａ）と図１６（Ｂ）に示される実施例の導入用導波管２０内の構造や電磁波が伝播する態様は、図５（Ａ）と図５（Ｂ）に示す実施例のものとそれぞれ同じである。図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す実施例と図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す実施例とがそれぞれ異なる点は、放射用導波管に形成したスロットの配列である。
図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）において、放射用導波管３０に形成される放射用導波管の長手方向（電磁波伝播方向）に傾斜しているスロットと傾斜していないスロットが交互に配列される。相隣る傾斜しているスロットと傾斜していないスロットとの間隔はほぼλｇ′／４に設定される。この構成により得られる効果として、各スロットに負担させる放射コンダクタンスまたはインピーダンスを約１／２に低減できる。それにより、各スロットの傾き角度や各スロットのオフセット量を減らせ、例えば、直交偏波成分の不要成分を低減することができる。【００４５】
次いで、第２の実施形態に係るスロットアレイアンテナについて説明する。【００４６】
図６は第２の実施形態に係るスロットアレイアンテナの斜視図である。また、図７は、上記スロットアレイアンテナの放射用導波管３０内に生じる電磁波伝搬モードの電界分布とスロットとの位置関係を示す平面図である。【００４７】
第１の実施形態では放射用導波管の一方の端部から導入用導波管によって電磁波を給電するエンドフィードタイプの構成例を示したが、この第２の実施形態では放射用導波管３０の中央部の下部に導入用導波管２０を配置してセンターフィード型としている。【００４８】
このセンターフィード型についても導入用導波管２０に形成するスロットは、図５に示したものと同様に同方向に傾けている。このことによって放射用導波管３０にはＴＥモードの高次モードが生じる。放射用導波管３０の上面に形成した複数のスロットの配置も基本的には第１の実施形態で示したエンドフィード型と同様であるが、この第２の実施形態では、アンテナのＶＳＷＲ（電圧定在波比）を改善するために、導入用導波管２０の右側と左側とでスロット３１Ｌと３１ＲのＹ方向（長手方向）の配列ピッチを異ならせている。放射用導波管３０のＹ方向へのスロット３１の配列ピッチは基本的には管内波長λｇの半波長であるが、左側のスロット３１Ｌのピッチはλｇ／２より１０％程度広げ、右側のスロット３１Ｒのピッチは１０％程度短くしている。これにより放射用導波管３０のＺ方向（法線方向）に対して左側は右方向に約３°傾き、右側は左方向に約３°ビームの向きが傾く。【００４９】
上述のとおりスロットピッチをλｇ／２からずらすことによって、よく知られているように各スロットで生じる反射波の位相がそれぞれずれることになり、アンテナのＶＳＷＲが改善される。【００５０】
次いで、第３の実施形態に係るスロットアレイアンテナについて説明する。【００５１】
図８は、第３の実施形態に係る、円偏波用のスロットアレイアンテナの放射用導波管内に生じる電磁波モードと放射用導波管に形成するスロットとの関係を示す図である。【００５２】
この例では、図８中破線のループは電界強度の高い部分を取り囲むように周回する磁界ループを表している。また隣接する磁界ループの間を跨ぐように表している実線の矢印は管壁電流の方向および分布を表している。この図８は縦横に配列している複数のスロットのうち一部を示している。【００５３】
スロット３１ａ，３１ｂは第１・第２の実施形態で示したスロットアレイアンテナにおいて放射用導波管に形成したものと同様であり、放射用導波管の電磁波伝搬方向に対して直交方向に流れる管壁電流を遮るように配置している。【００５４】
一方、スロット３１ｃ，３１ｄは、放射用導波管の電磁波伝搬方向に流れる管壁電流を遮るように配置している。【００５５】
したがって、上記スロット３１ａ，３１ｂから放射される電界の位相と上記スロット３１ｃ，３１ｄから放射される電界の位相とがπ／２ずれていると円偏波の電磁波を放射することになる。【００５６】
一般に、スロットはスロット長に応じてサセプタンスが変化し、スロットの共振状態からのずれに応じてサセプタンスの虚数項が変化する。したがって、スロットから放射される電磁波位相はスロット長に応じて変化する。そこで、上記スロット３１ａ，３１ｂから放射される電界の位相と上記スロット３１ｃ，３１ｄから放射される電界の位相とが＋π／２または−π／２ずれるように、各スロットのスロット長を定めておく。【００５７】
このようにして上記位相のずれる方向に応じて右旋円偏波または左旋円偏波のアンテナとして作用する。【００５８】
次いで、第４の実施形態に係るスロットアレイアンテナについて説明する。【００５９】
図９は、第４の実施形態に係る円偏波用スロットアレイアンテナの放射用導波管内に生じる電磁波モードと放射用導波管に形成するスロットとの関係を示す図である。【００６０】
この例では、放射用導波管を進行波型として用いる。図９中破線のループは電界強度の高い部分を取り囲むように周回する磁界ループを表している。また隣接する磁界ループの間を跨ぐように表している実線の矢印は管壁電流の方向および分布を表している。この図９は縦横に配列している複数のスロットのうち一部を示している。ここで進行波は図において左方向に進行する。【００６１】
図９（Ａ）の状態で、スロット３１ｈ，３１ｉから、これらのスロットから延びる直線の矢印で示すような方向（水平方向）に電界が向く電磁波が放射されることになる。【００６２】
図９（Ｂ）の状態で、スロット３１ｆ，３１ｇから、これらのスロットから延びる直線の矢印で示すような方向（垂直方向）に電界が向く電磁波が放射されることになる。【００６３】
図９（Ａ）の状態から図９（Ｂ）の状態へは時間経過（位相差）があるので、その結果円偏波の電磁波が放射されることになる。【００６４】
次いで、第５の実施形態に係るスロットアレイアンテナについて説明する。【００６５】
図１０は、第５の実施形態に係る、円偏波用のスロットアレイアンテナの放射用導波管内に生じる電磁波モードと放射用導波管に形成するスロットとの関係を示す図である。【００６６】
この例では、放射用導波管を共振型として用いる。図１０中破線のループは電界強度の高い部分を取り囲むように周回する磁界ループを表している。また隣接する磁界ループの間を跨ぐように表している実線の矢印は管壁電流の方向および分布を表している。この図１０は縦横に配列している複数のスロットのうち一部を示している。【００６７】
スロット３１ｋ，３１ｌ，３１ｍ，３１ｎは放射用導波管の電磁波伝搬方向に流れる管壁電流を遮るように配置している。したがって、これらのスロットから延びる直線の矢印で示すような方向（水平方向）に電界が向く電磁波が放射されることになる。また、スロット３１ｏ，３１ｐ，３１ｑ，３１ｒは放射用導波管の電磁波伝搬方向に対して直交方向に流れる管壁電流を遮るように配置している。したがって、これらのスロットから延びる直線の矢印で示すような方向（垂直方向）に電界が向く電磁波が放射されることになる。【００６８】
上記スロット３１ｋ，３１ｌ，３１ｍ，３１ｎ等による偏波面が水平方向を向く電磁波の位相と、上記スロット３１ｏ，３１ｐ，３１ｑ，３１ｒ等による偏波面が垂直方向を向く電磁波の位相とはπ／２だけずらせる。この位相差は第３の実施形態で示したとおり、各スロットのスロット長により定める。上記位相のずれる方向に応じて右旋円偏波または左旋円偏波のアンテナとして作用する。【００６９】
この図１０に示したスロットの配置では、縦方向に延びるスロットと横方向に延びるスロットの端部同士が近接するため干渉しやすい。このような場合、各スロットの両端部を図１１に示すように円形にする。このような形状によりスロットの構造上のスロット長を短縮化できる。スロットのサセプタンスはスロットの直線部の幅および円形部の径によって定めればよい。【００７０】
次いで、第６の実施形態に係るスロットアレイアンテナについて説明する。【００７１】
図１２は、第６の実施形態に係る、円偏波用のスロットアレイアンテナの放射用導波管内に生じる電磁波モードと放射用導波管に形成するスロットとの関係を示す図である。【００７２】
この例では、図１２中破線のループは電界強度の高い部分を取り囲むように周回する磁界ループを表している。また隣接する磁界ループの間を跨ぐように表している実線の矢印は管壁電流の方向および分布を表している。この図１２は縦横に配列している複数のスロットのうち一部を示している。【００７３】
スロット３１ｏ，３１ｐ，３１ｑ，３１ｒは放射用導波管の電磁波伝搬方向に対して直交方向に流れる管壁電流を遮るように、放射用導波管内の磁界ループの中心から交互にずれた位置に配置している。そのため、これらのスロットから延びる直線の矢印で示すような方向（垂直方向）に電界が向く電磁波が放射されることになる。【００７４】
また、スロット３１ｓ，３１ｔ，３１ｕ，３１ｖは放射用導波管の電磁波伝搬方向に流れる管壁電流を遮るように配置している。これらの放射用導波管の電磁波伝搬方向に流れる管壁電流を遮るスロット３１ｓ，３１ｔ，３１ｕ，３１ｖは、放射用導波管内の電磁界分布の谷（節）の中心線（一点鎖線）からオフセットｄ分だけ交互にずれた位置に配置している。そのため、これらのスロットから延びる直線の矢印で示すような方向（水平方向）に電界が向く電磁波が放射されることになる。【００７５】
上記スロット３１ｓ，３１ｔ，３１ｕ，３１ｖ等による偏波面が水平方向を向く電磁波の位相と、上記スロット３１ｏ，３１ｐ，３１ｑ，３１ｒ等による偏波面が垂直方向を向く電磁波の位相とはπ／２だけずらせる。この位相差は第３の実施形態で示したとおり、各スロットのスロット長により定める。上記位相のずれる方向に応じて右旋円偏波または左旋円偏波のアンテナとして作用する。【００７６】
なお、この図１２に示した構造では、放射用導波管が進行波型であっても共振型であっても円偏波用のスロットアレイアンテナとして作用する。【００７７】
次いで、第７の実施形態に係るスロットアレイアンテナについて説明する。【００７８】
図１３は、第７の実施形態に係る、水平偏波用のスロットアレイアンテナの放射用導波管内に生じる電磁波モードと放射用導波管に形成するスロットとの関係を示す図である。【００７９】
この例では、図１３中破線のループは電界強度の高い部分を取り囲むように周回する磁界ループを表している。また隣接する磁界ループの間を跨ぐように表している実線の矢印は管壁電流の方向および分布を表している。この図１３は縦横に配列している複数のスロットのうち一部を示している。【００８０】
図１３のスロット３１ｓ，３１ｔ，３１ｕ，３１ｖ等で示す各スロットは、第６の実施形態として図１２に示したスロットのうち放射用導波管の電磁波伝搬方向に流れる管壁電流を遮るスロットである。したがって、これらのスロットから延びる直線の矢印で示すような方向（水平方向）に電界が向く電磁波が放射されることになる。そのためこのアンテナは、偏波面が電磁波伝搬方向に対して平行な水平偏波用のアンテナとして作用する。【００８１】
次いで、第８の実施形態に係るスロットアレイアンテナについて説明する。【００８２】
図１４は、第８の実施形態に係る、垂直偏波用のスロットアレイアンテナの放射用導波管内に生じる電磁波モードと放射用導波管に形成するスロットとの関係を示す図である。【００８３】
この例では、放射用導波管を共振型として用いる。図１４中破線のループは電界強度の高い部分を取り囲むように周回する磁界ループを表している。また隣接する磁界ループの間を跨ぐように表している実線の矢印は管壁電流の方向および分布を表している。この図１４は縦横に配列している複数のスロットのうち一部を示している。【００８４】
各スロット３１は放射用導波管の電磁波伝搬方向に流れる管壁電流を遮るように配置している。したがって、これらのスロットから延びる直線の矢印で示すような方向（垂直方向）に電界が向く電磁波が放射されることになる。そのためこのアンテナは、偏波面が電磁波伝搬方向に対して直交する垂直偏波用のアンテナとして作用する。【００８５】
次いで、第９の実施形態に係るスロットアレイアンテナについて説明する。【００８６】
図１５は、第９の実施形態に係る、垂直偏波用のスロットアレイアンテナの放射用導波管内に生じる電磁波モードと放射用導波管に形成するスロットとの関係を示す図である。【００８７】
この例では、図１５中破線のループは電界強度の高い部分を取り囲むように周回する磁界ループを表している。また隣接する磁界ループの間を跨ぐように表している実線の矢印は管壁電流の方向および分布を表している。この図１５は縦横に配列している複数のスロットのうち一部を示している。【００８８】
図１５のスロット３１ｏ，３１ｐ，３１ｑ，３１ｒ等で示す各スロットは、第６の実施形態として図１２に示したスロットのうち放射用導波管の電磁波伝搬方向に対して直交方向に流れる管壁電流を遮るスロットである。したがって、これらのスロットから延びる直線の矢印で示すような方向（垂直方向）に電界が向く電磁波が放射されることになる。そのためこのアンテナは、偏波面が電磁波伝搬方向に対して直交する垂直偏波用のアンテナとして作用する。【００８９】
上述のように、この発明をレーダ用スロットアレイアンテナに実施した場合について説明した。この発明のスロットアレイアンテナは、その他に通信用や放送用のアンテナ等にも用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
この発明のスロットアレイアンテナは、レーダ用・通信用・放送用のアンテナ等として用いることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３（Ａ）】
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【図３（Ｂ）】
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【図３（Ｃ）】
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【図４（Ａ）】
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【図４（Ｂ）】
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【図５（Ａ）】
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【図５（Ｂ）】
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【図８】
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【図９（Ａ）】
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【図９（Ｂ）】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６（Ａ）】
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【図１６（Ｂ）】
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【図６】
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【図７】
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