(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面が金属膜によって覆われた誘電体基板と；
前記基板を貫通して設けられたスルーホールをそれぞれ有し、列間の距離が列の長さ方向の中央で狭く、長さ方向の両端に寄るに従って広くなるように形成された第１のスルーホール列および第２のスルーホール列と；
前記基板を貫通して設けられたスルーホールを有し、前記第１のスルーホール列の長さ方向の両端近傍部と前記第２のスルーホール列の長さ方向の両端近傍部との間に形成され、前記第１のスルーホール列と共に第１のポスト壁導波路を形成し、前記第２のスルーホール列と共に第２のポスト壁導波路を形成する第３のスルーホール列と；を具備し、
前記第１のポスト壁導波路、前記第２のポスト壁導波路、および前記第１のスルーホール列および前記第２のスルーホール列で形成される第３のポスト壁導波路のうちＴＥ２０モード以上の高次モードが伝搬可能な領域における、前記第１のスルーホール列、前記第２のスルーホール列および前記第３のスルーホール列のスルーホール間隔は、スルーホール径より小さく設定され、
前記ＴＥ２０モード以上の高次モードが伝搬可能な領域以外の領域における前記第１のスルーホール列、前記第２のスルーホール列および前記第３のスルーホール列の前記スルーホール間隔はスルーホール径と同じである、ことを特徴とするショートスロット方向性結合器。
【請求項２】
一方の面が互いに対向して配置され、他方の面が金属膜によって覆われた第１の誘電体基板及び第２の誘電体基板と；
前記第１の誘電体基板と前記第２の誘電体基板との間に設けられた中間誘電体層と；
前記第１の誘電体基板及び第２の誘電体基板を貫通して設けられたスルーホールをそれぞれ有し、列間の距離が列の長さ方向の中央で狭く、長さ方向の両端に寄るに従って広くなるように形成された第１のスルーホール列および第２のスルーホール列と；
前記第１の誘電体基板、前記中間誘電体層及び前記第２の誘電体基板を貫通して設けられたスルーホールを有し、前記第１のスルーホール列の長さ方向の両端近傍部と前記第２のスルーホール列の長さ方向の両端近傍部との間に形成され、前記第１のスルーホール列と共に第１のポスト壁導波路を形成し、前記第２のスルーホール列と共に第２のポスト壁導波路を形成する第３のスルーホール列と；を具備し、
前記第１のポスト壁導波路、前記第２のポスト壁導波路、および前記第１のスルーホール列および前記第２のスルーホール列で形成される第３のポスト壁導波路のうちＴＥ２０モード以上の高次モードが伝搬可能な領域における、前記第１のスルーホール列、前記第２のスルーホール列および前記第３のスルーホール列のスルーホール間隔は、スルーホール径より小さく設定され、
前記ＴＥ２０モード以上の高次モードが伝搬可能な領域以外の領域における前記第１のスルーホール列、前記第２のスルーホール列および前記第３のスルーホール列の前記スルーホール間隔はスルーホール径と同じである、ことを特徴とするショートスロット方向性結合器。
【請求項３】
両面が金属膜によって覆われた誘電体基板と；
前記基板を貫通して設けられたスルーホールをそれぞれ有し、列間の距離が列の長さ方向の中央で狭く、長さ方向の両端に寄るに従って広くなるように形成された第１のスルーホール列および第２のスルーホール列と；
前記基板を貫通して設けられたスルーホールを有し、前記第１のスルーホール列の長さ方向の両端近傍部と前記第２のスルーホール列の長さ方向の両端近傍部との間に形成され、前記第１のスルーホール列と共に第１のポスト壁導波路を形成し、前記第２のスルーホール列と共に第２のポスト壁導波路を形成する第３のスルーホール列と；を具備し、
前記第１のポスト壁導波路、前記第２のポスト壁導波路および前記第３のポスト壁導波路のＨ面の幅ｗが次式
【数１】
0005172481.tif 000006
（ただし、ｆ０は動作周波数、εｒは前記基板の誘電率、ｃは光速）を満たす領域における、前記第１のスルーホール列、前記第２のスルーホール列および前記第３のスルーホール列のスルーホール間隔は、スルーホール径の９０％以下に設定され、
前記第１のポスト壁導波路、前記第２のポスト壁導波路および前記第３のポスト壁導波路のＨ面の幅ｗが前記式を満たす領域以外の領域の前記スルーホール間隔は、スルーホール径と同じである、ショートスロット方向性結合器。
【請求項４】
一方の面が互いに対向して配置され、他方の面が金属膜によって覆われた第１の誘電体基板及び第２の誘電体基板と；
前記第１の誘電体基板と前記第２の誘電体基板との間に設けられた中間誘電体層と；
前記第１の誘電体基板及び前記第２の誘電体基板を貫通して設けられたスルーホールをそれぞれ有し、列間の距離が列の長さ方向の中央で狭く、長さ方向の両端に寄るに従って広くなるように形成された第１のスルーホール列および第２のスルーホール列と；
前記第１の誘電体基板、前記中間誘電体層及び前記第２の誘電体基板を貫通して設けられたスルーホールを有し、前記第１のスルーホール列の長さ方向の両端近傍部と前記第２のスルーホール列の長さ方向の両端近傍部との間に形成され、前記第１のスルーホール列と共に第１のポスト壁導波路を形成し、前記第２のスルーホール列と共に第２のポスト壁導波路を形成する第３のスルーホール列と；を具備し、
前記第１のポスト壁導波路、前記第２のポスト壁導波路および前記第３のポスト壁導波路のＨ面の幅ｗが次式
【数２】
0005172481.tif 000007
（ただし、ｆ０は動作周波数、εｒは前記基板の誘電率、ｃは光速）を満たす領域における、前記第１のスルーホール列、前記第２のスルーホール列および前記第３のスルーホール列のスルーホール間隔は、スルーホール径の９０％以下に設定され、
前記第１のポスト壁導波路、前記第２のポスト壁導波路および前記第３のポスト壁導波路のＨ面の幅ｗが前記式を満たす領域以外の領域の前記スルーホール間隔は、スルーホール径と同じである、ショートスロット方向性結合器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載のショートスロット方向性結合器により構成された複数のハイブリッド結合器と；
請求項１〜４のいずれか１項記載のショートスロット方向性結合器により構成された複数の交差結合器と；
前記第３のポスト壁導波路を用いて構成された移相器と；が組み合わせられたバトラーマトリクス。
【請求項６】
スロットアレーアンテナと；
前記スロットアレーアンテナに給電を行う請求項５記載のバトラーマトリクスと；を具備する車載レーダアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ポスト壁導波路によるショートスロット方向性結合器とこれを用いたバトラーマトリクス及び車載レーダアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ショートスロット方向性結合器は、一般には幅の異なる導波管を多段に接続して実現される。例えば、非特許文献１には平行に配置された２列の導波管の長さ方向中央部が取り除かれ、管幅の異なる多段の導波管が接続された構造を持つショートスロット方向性結合器が開示されている。多段とすることで、任意の結合量に対しても良好な反射特性を実現できる。
【０００３】
一方、ショートスロット方向性結合器をいわゆるポスト壁導波路を用いて実現することも知られている（例えば、非特許文献２参照）。ポスト壁導波路は、誘電体基板に空けたスルーホールにより形成されるため、プリント基板加工技術で製作できる。非特許文献２では、スルーホールはスルーホール間から電波が漏れ出さないように、スルーホールの直径のおおむね２倍以下の間隔で、管軸方向に配置される。
【０００４】
また、非特許文献２のショートスロット方向性結合器では、リニアに配列されたスルーホール列により形成される２列のポスト壁導波路を平行にならべて、両導波路が接する部分のいわゆる狭壁面を共有する。共有の狭壁面の一部は取り除かれることによって、結合素子として機能するショートスロットが形成される。さらに、ショートスロットが形成された領域においてＴＥ30モードがカットオフとなるようにするためのステップと、ＴＥ20モードの不要反射を抑圧するためのポストが設置される。
【非特許文献１】肥野 明大，河合 正，小久保 吉裕，太田 勲，“広帯域小型H面方向性結合器の設計，”信学技報，MW2000-163, 2000年12月
【非特許文献２】Shin-ichi YAMAMOTO, Jiro HIROKAWA, Makoto ANDO, "A Beam Switching Slot Array with a 4-Way Butler Matrix Installed in a Single Layer Post-Wall Waveguide," IEICE Trans. Commun., Vol. E86-B, No. 5, pp.1653-1659, May 2003.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に開示されたような導波管を用いた多段型ショートスロット方向性結合器は、幅の異なる導波管を多段に接続する必要があるため、製作が困難であった。一方、非特許文献２に開示されたポスト壁導波路を用いたショートスロット方向性結合器は、反射抑圧ポストが必要である。この反射抑圧ポストはスロットが開いている領域にあり、結合を妨げる位置にあるため、高い位置精度が要求される。その結果、マイクロ波帯やミリ波帯においては製作が困難であった。
【０００６】
この発明は、プリント基板加工技術により容易にかつ安価に、また特に高い精度を必要とする反射抑圧ポストを用いることなく不要反射を抑圧できるショートスロット方向性結合器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様では、両面が金属膜によって覆われた誘電体基板と；前記基板を貫通して設けられたスルーホールをそれぞれ有し、列間の距離が列の長さ方向の中央で狭く、長さ方向の両端に寄るに従って広くなるように形成された第１のスルーホール列および第２のスルーホール列と；前記基板を貫通して設けられたスルーホールを有し、前記第１のスルーホール列の長さ方向の両端近傍部と前記第２のスルーホール列の長さ方向の両端近傍部との間に形成され、前記第１のスルーホール列と共に第１のポスト壁導波路を形成し、前記第２のスルーホール列と共に第２のポスト壁導波路を形成する第３のスルーホール列と；を具備するショートスロット方向性結合器を提供する。
【０００８】
本発明の他の態様では、一方の面が互いに対向して配置され、他方の面が金属膜によって覆われた第１の誘電体基板及び第２の誘電体基板と；前記第１の誘電体基板と前記第２の誘電体基板との間に設けられた中間誘電体層と；前記第１の誘電体基板及び第２の誘電体基板を貫通して設けられたスルーホールをそれぞれ有し、列間の距離が列の長さ方向の中央で狭く、長さ方向の両端に寄るに従って広くなるように形成された第１のスルーホール列および第２のスルーホール列と；前記第１の誘電体基板、前記中間誘電体層及び前記第２の誘電体基板を貫通して設けられたスルーホールを有し、前記第１のスルーホール列の長さ方向の両端近傍部と前記第２のスルーホール列の長さ方向の両端近傍部との間に形成され、前記第１のスルーホール列と共に第１のポスト壁導波路を形成し、前記第２のスルーホール列と共に第２のポスト壁導波路を形成する第３のスルーホール列と；を具備するショートスロット方向性結合器を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、ポスト壁導波路を用いてプリント基板加工技術により容易にかつ安価に、しかも反射抑圧ポストを用いることなく不要反射を抑圧可能なショートスロット方向性結合器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】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）  
図１および図２は、本発明の第１の実施形態に従うショートスロット方向性結合器の斜視図および平面図を示している。このショートスロット方向性結合器は、２つのポスト壁導波路１１，１２を用いて実現される。ポスト壁導波路１１，１２は、誘電体基板１３と、基板１３を貫通するスルーホール１６によって形成される。誘電体基板１３は、上下両面が例えば銅のような導電性金属材料により作られた金属膜１４，１５により覆われている。スルーホール１６は、誘電体基板１３を貫通して金属膜１４，１５間を短絡する金属部材（スルーホール部材と呼ばれる）によって作られる。
【００１２】
スルーホール１６によって、第１、第２および第３のスルーホール列１７，１８および１９が形成され、さらに第１、第２及び第３のポスト壁導波路１１，１２および１３が形成される。第１のポスト壁導波路１１は、第１のスルーホール列１７と第３のスルーホール列１９によって形成される。第２のポスト壁導波路１２は、第２のスルーホール列１８と第３のスルーホール列１９によって形成される。第３のポスト壁導波路２５は、第１のスルーホール列１１と第２のスルーホール列１２によって形成される。このように、スルーホール列１７，１８及び１９がポスト壁として機能する。
【００１３】
第１および第２のポスト壁導波路１１，１２の一端は、第１および第２入出力ポート２１，２２として設定され、ポスト壁導波路１１，１２の他端は、第３および第４入出力ポート２３，２４として設定される。
【００１４】
次に、スルーホール列１７，１８および１９について詳しく説明する。第１のスルーホール列１７および第２のスルーホール列１８は、列間の距離が列の長さ方向の中央で狭く、長さ方向の両端に寄るに従って広くなるように蛇行して形成される。一方、第３のスルーホール列１９は、第１のスルーホール列１７の長さ方向の両端近傍部と第２のスルーホール列１８の長さ方向の両端近傍部との間にライン状に形成される。これにより、第１のスルーホール列１７と第３のスルーホール列１９を両側のポスト壁とする第１のポスト壁導波路１１が形成される。また、第２のスルーホール列１８と第３のスルーホール列１９を両側のポスト壁とする第２のポスト壁導波路１２が形成される。さらに、第１のスルーホール列１７と第２のスルーホール列１８を両側のポスト壁とする第３のポスト壁導波路２５が形成される。
【００１５】
第１および第２のポスト壁導波路１１，１２は、非特許文献１と同様に導波管の狭壁面に相当する側面を共有している。共有される狭壁面の長さ方向の中央部が図示のように取り除かれることによって、結合素子として機能するショートスロット２０が形成される。第３のポスト壁導波路２５は、ショートスロット２０が形成された領域を含むように第１および第２のスルーホール列により形成される。
【００１６】
ここで、非特許文献２においては２列のポスト壁導波路はリニアに配列されたスルーホール列により形成されるのに対して、本実施形態におけるポスト壁導波路１１，１２は蛇行した第１および第２のスルーホール列１７，１８とリニアな第３スルーホール列１９によって形成されている。これにより第１のポスト壁導波路１１、第２のポスト壁導波路１２および第３のポスト壁導波路２５の幅は、多段階に変化する。
【００１７】
具体的には、本実施形態では図２に示されるように第１のスルーホール列１７と第２のスルーホール列１８との間隔は、例えば♯１〜♯７で示されるように７段階に変化している。言い換えれば、本実施形態に従うショートスロット方向性結合器は、非特許文献１に開示されているような、導波管を用いた多段のショートスロット方向性結合器をポスト壁導波路によって実現している。
【００１８】
また、本実施形態に従うショートスロット方向性結合器は、非特許文献２に開示されたような、従来のポスト壁導波路を用いたショートスロット方向性結合器と比較して、結合スロットが形成された領域においてＴＥ30モードがカットオフとなるようにするためのステップと、反射抑圧ポストが不要となっている。このようにポスト壁導波路を用いて多段のショートスロット方向性結合器を作製することにより、反射抑圧ポストを用いずに、任意の結合量に対して不要反射の抑圧が可能となる。
【００１９】
図３および図４は、第１の実施形態に従うショートスロット方向性結合器を用いて結合量３ｄＢのハイブリッド結合器（３ｄＢハイブリッド結合器という）を実現した例を示している。この場合、例えば第１入出力ポート２１に信号電力が入力されたとすると、入力された信号電力は等分されて第３および第４入出力ポート２３，２４から出力される。
【００２０】
図５および図６は、第１の実施形態に従うショートスロット方向性結合器を用いて結合量０ｄＢの交差結合器を実現した例を示している。この場合には、例えば第１入出力ポート２１に信号電力が入力されたとすると、入力された信号電力は第４入出力ポート２４から出力される。
【００２１】
次に、本実施形態に限らないが、ショートスロット方向性結合器における結合量制御の一般的な原理について説明する。ショートスロット方向性結合器では、ショートスロットが開いている領域の管幅（導波路幅に相当）が広がるため、基本モードであるＴＥ10モード以外の高次モードＴＥ20モードでの伝搬も可能である。ＴＥ10モードとＴＥ20モードの伝搬位相が異なるために、ショートスロット長により、結合量を制御できる。ショートスロットが形成されている領域でのＴＥ10およびＴＥ20モードの伝搬定数をβ1，β2とし、第１入出力ポートの入射電界の振幅を１とすると、第２および第４入出力ポートの電界振幅Ｅ2,Ｅ4は下記のように求められる。
【数２】
0005172481.tif 000002
【００２２】
ただし、lはショートスロット長である。
【００２３】
導波管（広壁の長さa、狭壁の長さbとする）に対するＴＥmnモードの伝搬定数は、
【数３】
0005172481.tif 000003
【００２４】
となる。よって、ＴＥ10およびＴＥ20モードの伝搬定数β1，β2は、
【数４】
0005172481.tif 000004
【００２５】
となり、管幅aに対して変わることがわかる。
【００２６】
（β1-β2）l／２＝π／４の場合、｜Ｅ2｜＝｜Ｅ4｜＝１／√２となり、結合量が３ｄＢのハイブリッド結合器が実現される。（β1-β2）l／２＝π／２の場合、｜Ｅ2｜＝０，｜Ｅ4｜＝０となり、結合量が０ｄＢの交差結合器が実現される。
【００２７】
ここで、管幅aの値によっては、ＴＥ30以上の高次モードも伝搬可能となる。その場合は、上記の式関係で結合量が制御できず、設計が複雑となるため、ショートスロットが開いている領域の管幅は、ＴＥ30モードがカットオフとなるようにする。
【００２８】
次に、反射の原理について説明する。反射となる主なモードは、電界が進行方向に対して垂直方向の中心部で０となるＴＥ20モードでなく、電界が真ん中で大きくなるＴＥ10モードと考えられる。よって、ＴＥ10モードに対する位相定数に対して、β1ｌがπ／４となるように調整すれば、反射が抑圧されると考えられる。２つの条件を満足するような管幅を選ぶ。斜め構造のため、管幅を変えたステップからの反射を抑圧できる。ステップからの反射波は、ＴＥ10モードのみならずＴＥ20モードに対しても発生するため、反射抑圧が困難となる。
【００２９】
次に、スルーホール列１７，１８及び１９のスルーホール間隔について説明する。  
前述したように、本実施形態に従うショートスロット方向性結合器は、導波管を用いた多段のショートスロット方向性結合器をスルーホール列１７，１８および１９により形成されたポスト壁導波路１１，１２によって模擬した構造となっている。導波管を用いたショートスロット方向性結合器では、スルーホール列に相当するものは連続した管壁であるのに対し、スルーホール列１７，１８および１９はスルーホールであるポストを離散的に配置して実現される。従って、本実施形態ではスルーホール間からの電波の漏れを防ぐため、スルーホール列１７，１８および１９のスルーホール間隔について考慮する必要がある。
【００３０】
好ましい態様によると、ポスト壁導波路１１，１２および２５のうちＴＥ20モード以上の高次モードが伝搬可能な領域のスルーホール間隔は、スルーホール径よりも小さく設定される。より具体的には、ポスト壁導波路１１，１２および２５の幅ｗが次式を満たす領域においては、スルーホール列１７，１８および１９のスルーホール間隔は、スルーホール径の９０％以下に設定される。
【数５】
0005172481.tif 000005
【００３１】
ただし、ｆ0は動作周波数、εrは誘電体基板の誘電率、ｃは光速。
【００３２】
一般的に、ポスト壁導波路のポストとして用いられるスルーホール列のスルーホール間隔は、スルーホール径（直径）と同じにするとポスト壁導波路からの電波が漏れないとされる。実際、ＴＥ10モードに対しては、スルーホール径と同一のスルーホール間隔の下で、電波の漏れが抑圧されている。
【００３３】
しかし、本実施形態においてポスト壁導波路１１，１２及び２５の導波路幅ｗが式（５）を満たす程度まで広がると、ＴＥ20以上の高次モードが励振される場合、スルーホール列１７，１８および１９のスルーホール間隔がスルーホール径と同じでは電波が漏れてしまう。具体的には、スルーホール径と同じスルーホール間隔にすると、ＴＥ20モードではＴＥ10モードよりも１０dBほど漏れ電力が増えるという減少が見られる。
【００３４】
一方、ＴＥ20モードにおいてスルーホール間隔をスルーホール径の９０％以下にすると、ポスト壁導波路１１，１２，２５からの漏れ電力は、スルーホール間隔をスルーホール径と同じにした際のＴＥ10モードでの漏れ電力と同レベルとなる。このようにショートスロット方向性結合器のようなＴＥ20モードを利用した高周波回路をスルーホールによるポスト壁導波路によって実現する場合、ＴＥ20モード以上の高次モードが伝搬可能な領域のスルーホール間隔を従来のスルーホール間隔であるスルーホール径よりも狭めることにより、ポスト壁導波路からの電力漏れを最小限に抑えることができる。
【００３５】
次に、本実施形態に従うショートスロット方向性結合器の散乱行列の周波数特性を解析によって求めた結果について示す。図７は、図３および図４で説明した３ｄＢハイブリッド結合器の散乱行列の周波数特性を示している。同様に図８は、図５および図６で説明した０ｄＢ交差結合器の散乱行列の周波数特性を示している。図７および図８のいずれにおいても、結合器の使用中心周波数、すなわち設計周波数は６０ＧＨｚであり、設計周波数において所望の結合量が実現され、また反射の抑圧が実現されていることが分かる。
【００３６】
以上述べたように、本実施形態によればショートスロット方向性結合器をプリント基板加工技術で容易かつ安価に実現でき、また高い製作精度を必要とする反射抑圧ポストを用いることなく、任意の結合量に対して不要反射を抑圧することができる。また、スルーホールの位置を変えるだけで、容易に導波路幅を変えることができるために、方形導波管を用いたと比べ容易に多段形状を実現できる。従って、本実施形態に従うショートスロット方向性結合器は、マイクロ波帯やミリ波帯といった高周波回路の製作において高い効果を示す。
【００３７】
（第２の実施形態）  
次に、第１の実施形態に従うショートスロット方向性結合器をバトラーマトリクスに応用した例について述べる。図９は、本発明の第２の実施形態に従うバトラーマトリクスの概略構成を示す平面図であり、図３および図４に示した構成の３ｄＢハイブリッド結合器３１Ａ〜３１Ｄと、図５および図６に示した構成の０ｄＢ交差結合器３２Ａ，３２Ｂ、および４５°の移相量を持つ移相器３３Ａ〜３３Ｄによって構成される。移相器３３Ａ〜３３Ｄは、結合器と同様にポスト壁導波路により作られる。
【００３８】
図９は４分岐バトラーマトリクスの例であり、入力ポートＰ１〜Ｐ４のいずれに電力が入力されても出力ポートＰ５〜Ｐ８から均等に電力が分配される。入力ポートＰ１，Ｐ２は、ハイブリッド結合器３１Ａの第１および第２入出力ポートであり、入力ポートＰ３，Ｐ４は、ハイブリッド結合器３１Ｂの第１および第２入出力ポートである。
【００３９】
ハイブリッド結合器３１Ａの出力ポートである第３入出力ポートは、移相器３３Ａの入力ポートに接続され、ハイブリッド結合器３１Ａのもう一つの出力ポートである第４入出力ポートは、交差結合器３２Ａの入力ポートである第１入出力ポートに接続される。同様に、ハイブリッド結合器３１Ｂの出力ポートである第３入出力ポートは、交差結合器３２Ａのもう一つの入力ポートである第２入出力ポートに接続され、ハイブリッド結合器３１Ｂのもう一つの出力ポートである第４入出力ポートは、移相器３３Ｂの入力ポートに接続される。
【００４０】
移相器３３Ａの出力ポートは、ハイブリッド結合器３１Ｃの入力ポートである第１入出力ポートに接続される。交差結合器３２Ａの出力ポートである第３入出力ポートは、ハイブリッド結合器３１Ｃのもう一つの入力ポートである第２入出力ポートに接続される。交差結合器３２Ｃのもう一つの出力ポートである第４入出力ポートは、ハイブリッド結合器３１Ｄの入力ポートである第３入出力ポートに接続される。移相器３３Ｂの出力ポートは、交差結合器３１Ｄのもう一つの入力ポートである第４入出力ポートに接続される。
【００４１】
ハイブリッド結合器３１Ｃ，３１Ｄと、交差結合器３２Ｂおよび移相器３３Ｃ，３３Ｄとの接続関係も上述と同様である。出力ポートＰ５〜Ｐ８のうちＰ５は移相器３３Ｃの出力ポートであり、Ｐ６，Ｐ７は交差結合器３２Ｂの第１出力ポートおよび第２出力ポートであり、Ｐ８は移相器３３Ｄの出力ポートである。
【００４２】
このように第１の実施形態で説明したハイブリッド結合器と交差結合器および移相器を組み合わせることにより、単層構造のバトラーマトリクスを実現することができる。本実施形態に従うバトラーマトリクスは、反射抑圧ポストを必要とすることなく、ポスト壁導波路により実現されるため、基本的に第１の実施形態と同様の利点を有する。
【００４３】
（第３の実施形態）  
図１０は、本発明の第３の実施形態に従う車載レーダアンテナであり、図９に示したような、ポスト壁導波路によるショートスロット方向性結合器を用いたバトラーマトリックス４１の上に、複数のスロット４３を有するスロットアレーアンテナ４２が配置された二層構造となっている。この場合、バトラーマトリクス４１はスロットアレーアンテナ４２の給電回路として用いられる。
【００４４】
（第４の実施形態）  
図１１及び図１２は、本発明の他の実施形態に従うショートスロット方向性結合器であり、多層誘電体基板による誘電体導波管を用いて構成される。一方の面に金属膜５２Ａ，５２Ｂがそれぞれ被着された第１の誘電体基板５１Ａ及び第２の誘電体基板５２Ｂが中間誘電体層５３を介して積層される。
【００４５】
第１の誘電体基板５１Ａ及び第２の誘電体基板５２Ｂには、第１の実施形態と同様にスルーホール５６により第１、第２及び第３のスルーホール列５７，５８及び５９が形成される。中間誘電体層５３においては、スルーホール５６の位置に金属パッド５９が設けられる。この金属パッド５９によって、誘電体基板５１Ａを貫通するスルーホール部材と誘電体基板５１Ｂを貫通するスルーホール部材とが電気的に接続され、誘電体基板５１Ａ，中間誘電体層５３及び誘電体基板５２Ｂを貫通するスルーホール５６が形成される。
【００４６】
このように多層誘電体基板を用いた誘電体導波管によってショートスロット方向性結合器を実現する場合においても、スルーホール列５７，５８及び５９を第１の実施形態と同様に形成することによって、反射抑圧ポストを用いることなく任意の結合量に対して不要反射の抑圧が可能となる、という利点が得られる。また、スルーホール列５７，５８及び５９の間隔についても、式（５）に示したようなＴＥ20以上の高次モードが励振される領域においてスルーホール径より小さく、好ましくはスルーホール径の９０％以下にすることにより、漏れ電力を最小限に抑えるという効果が得られる。
【００４７】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に従うショートスロット方向性結合器を示す斜視図
【図２】図１のショートスロット方向性結合器の平面図
【図３】本発明の一実施形態に従うショートスロット方向性結合器を用いて実現した３ｄＢハイブリッド結合器を示す斜視図
【図４】図３の結合器の平面図
【図５】本発明の一実施形態に従うショートスロット方向性結合器を用いて実現した０ｄＢ交差結合器を示す斜視図
【図６】図５の結合器の平面図
【図７】本発明の一実施形態に従う３ｄＢハイブリッド結合器の散乱行列の周波数特性を示す図
【図８】本発明の一実施形態に従う０ｄＢ交差結合器の散乱行列の周波数特性を示す図
【図９】本発明の第２の実施形態に従う、ショートスロット方向性結合器を用いたバトラーマトリクスを示す図
【図１０】本発明の第３の実施形態に従う、図９のバトラーマトリクスを用いた車載レーダアンテナの概略を示す斜視図
【図１１】本発明の第４の実施形態に従うショートスロット方向性結合器を示す斜視図
【図１２】第４の実施形態に従うショートスロット方向性結合器を示す断面図
【符号の説明】
【００４９】
１１，１２，２５・・・第１、第２および第３のポスト壁導波路
１３・・・誘電体基板
１４，１５・・・金属膜
１６・・・スルーホール
１７，１８，１９・・・第１、第２および第３のスルーホール列
２０・・・ショートスロット
２１〜２４・・・入出力ポート
３１Ａ〜３１Ｄ・・・ハイブリッド結合器
３２Ａ，３２Ｂ・・・交差結合器
３３Ａ〜３３Ｄ・・・４５°移相器
４１・・・ポスト壁導波路によるバトラーマトリクス
４２・・・ポスト壁導波路によるスロットアレーアンテナ
４３・・・スロット
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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