(57)【要約】【課題】高利得・高効率な従来トリプレート型平面アンテナの特性を損なうことなく、所望の放射面内でのビーム幅設定自由度が高く、かつ、広角方向でも低サイドローブレベルを確保可能なトリプレート型平面アレーアンテナを提供する。【解決手段】二次元的に縦横に配列された複数の放射素子と給電線路を含むアンテナ回路が形成されたアンテナ回路基板と、そのアンテナ回路基板を両面から挟む２枚の誘電体と、一方の誘電体に対して重ね合わせた地導体と、他方の誘電体に対して重ね合わせたスロット板と、を備えたトリプレート型平面アレーアンテナであって、前記スロット板は、複数のスロット開口を有し前記スロット開口の長手方向に、１列に並んだ複数の放射素子が配列して前記スロット開口が引き当てられた基本アレーと１つの放射素子に１つのスロット開口が割り当てられたアンテナエレメントとを備えるトリプレート型平面アレーアンテナ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元的に縦横に配列された複数の放射素子と給電線路を含むアンテナ回路が形成されたアンテナ回路基板と、そのアンテナ回路基板を両面から挟む２枚の誘電体と、一方の誘電体に対して重ね合わせた地導体と、他方の誘電体に対して重ね合わせたスロット板と、を備えたトリプレート型平面アレーアンテナであって、前記スロット板は、複数のスロット開口を有し前記スロット開口の長手方向に、１列に並んだ複数の放射素子が配列して前記スロット開口が引き当てられた基本アレーと１つの放射素子に１つのスロット開口が割り当てられたアンテナエレメントとを備えることを特徴とするトリプレート型平面アレーアンテナ。
【請求項２】
前記基本アレーと前記アンテナエレメントとを組み合わせて小ブロックを形成し、前記小ブロックが複数設けられていることを特徴とする請求項１記載のトリプレート型平面アレーアンテナ。
【請求項３】
前記小ブロックの中心線に対して前記基本アレー及び前記アンテナエレメントが線対称となるように形成されていることを特徴とする請求項２記載のトリプレート型平面アレーアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トリプレート型平面アレーアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ミリ波帯の車載レーダや高速通信に用いられる平面アレーアンテナでは、高利得・低サイドローブ特性が重要である。本発明者らは、これらの用途に適用可能な高利得平面アレーアンテナとして図４に示すような構成で、給電線路の損失低減並びに線路不要放射が抑制可能なアンテナを提案している（特許文献１参照）。この種のアンテナは、図５に示すように、給電線路からパッチを励振した際に、スロットから外部空間へ直接放射されるエネルギー成分以外に、地導体とスロット板間を横方向で伝播する成分が発生する。この伝播成分は、隣接するスロットから空間へ放射する為、スロットから外部空間へ直接放射されるエネルギー成分との位相関係によって、アレーアンテナ利得に影響を及ぼすことが知られている。すなわち、アレーアンテナ利得は、特殊な素子配列間隔において、図６に示すような利得・効率の極大点を示し、高利得・高効率のアンテナが実現可能である。
【０００３】
また、図７に示すように配列素子のそれぞれへの供給電力を所望のテーパ分布にすることで、図８に示すように、均一に電力供給したユニフォームの場合に比べてサイドローブを低減することが可能となることは、周知である。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２６７９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４に示すトリプレート型平面アンテナにおいて、各配列素子のそれぞれへの供給電力を所望のテーパ分布にすることで、図８の例に示したように、±６０度以内の角度領域のサイドローブは低減できる。しかし、高効率のアンテナを実現する為に、配列間隔が、０．９λｏ（λｏは、自由空間波長）近傍に制約されることから、配列素子数が４素子から８素子程度のアレーでは、６０度以上の広角方向のサイドローブレベルを−２０ｄＢ程度以下にすることは困難であった。また、配列間隔が、０．９λｏ（λｏは、自由空間波長）近傍に制約されることから、例えば、配列素子数が、４素子程度の場合のビーム幅は、約１５度程度に狭まり、より太いビーム幅とすることは困難であった。
【０００６】
すなわち、従来のトリプレート型平面アンテナにおいて、横方向伝播成分の影響を考慮せずに、配列間隔を０．９λｏより狭めた場合は、スロットから直接放射された成分のみの指向性は、図９の実線で示すように、配列間隔が、０．９λｏの時のビーム幅より広いビーム幅のアンテナを得ることが可能であり、かつ、素子励振分布の与え方によって、６０度以上の広角方向のサイドローブも低減することが可能となるはずである。しかし、実際には、横方向伝播成分の影響により、配列間隔を狭めた場合、隣接スロットから放射される横方向伝播成分の位相が、スロットから直接放射された成分の位相と異なる為、図９の点線で示すように、指向性の乱れを生じ、かつ、正面方向の利得も低下して、効率も低下してしまうと言う問題が生じ、広角方向のサイドローブ低減要求やビーム幅を広くする要求が生じても、対応は困難であった。
【０００７】
以上より本発明は、高利得・高効率な従来トリプレート型平面アンテナの特性を損なうことなく、所望の放射面内でのビーム幅設定自由度が高く、かつ、広角方向でも低サイドローブレベルを確保可能なトリプレート型平面アレーアンテナ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】
【０００８】
即ち本発明は、次のものに関する。
（１）二次元的に縦横に配列された複数の放射素子と給電線路を含むアンテナ回路が形成されたアンテナ回路基板と、そのアンテナ回路基板を両面から挟む２枚の誘電体と、一方の誘電体に対して重ね合わせた地導体と、他方の誘電体に対して重ね合わせたスロット板と、を備えたトリプレート型平面アレーアンテナであって、前記スロット板は、複数のスロット開口を有し前記スロット開口の長手方向に、１列に並んだ複数の放射素子が配列して前記スロット開口が引き当てられた基本アレーと１つの放射素子に１つのスロット開口が割り当てられたアンテナエレメントとを備えることを特徴とするトリプレート型平面アレーアンテナ。
（２）前記基本アレーと前記アンテナエレメントとを組み合わせて小ブロックを形成し、前記小ブロックが複数設けられていることを特徴とする（１）記載のトリプレート型平面アレーアンテナ。
（３）前記小ブロックの中心線に対して前記基本アレー及び前記アンテナエレメントが線対称となるように形成されていることを特徴とする（２）記載のトリプレート型平面アレーアンテナ。
【発明の効果】
【０００９】
高利得・高効率な従来トリプレート型平面アンテナの特性を損なうことなく、所望の放射面内でのビーム幅設定自由度が高く、かつ、広角方向でも低サイドローブレベルを確保可能なトリプレート型平面アレーアンテナが実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
地導体およびスロット板は、金属板あるいはプラスチックにメッキした板でも用いることができるが、特にアルミニウム板を用いれば、軽量で安価に製造でき、好ましい。また、フィルムを基材とし、その上に銅箔を張り合わせたフレキシブル基板の不要な銅箔をエッチング除去しても構成でき、さらにガラスクロスに樹脂を含浸させた薄い樹脂板に銅箔を張り合わせた銅張り積層板でも構成することができる。
【００１１】
誘電体には、比誘電率の低い発泡体などを用いるのが好ましい。アンテナ回路基板は、フィルムを基材とし、その上に銅箔を張り合わせたフレキシブル基板の不要な銅箔をエッチング除去して、放射素子や給電線路を形成して構成できるが、ガラスクロスに樹脂を含浸させた薄い樹脂板に銅箔を張り合わせた銅張り積層板でも構成できる。また、放射素子とスロットの基本形状は、菱形が好ましいが、正方形または円形であってもかまわない。
【実施例】
【００１２】
実施例１
地導体として厚さ１ｍｍのアルミニウム板を用い、誘電体として比誘電率が約１で厚みが０．３ｍｍの発泡ポリエチレンを用いた。また、アンテナ回路基板として厚さ２５μｍのポリイミドフィルムに厚さ１８μｍの銅箔をはり合わせたフィルム基板を用い、エッチングにより不要な銅箔を除去して放射素子及び給電線路を形成した。また、スロット板として厚さ１ｍｍのアルミニウム板にプレス工法による打ち抜きでスロット開口を形成したものを用いた。
【００１３】
本構成において、アンテナ回路基板に、一辺の長さが利用周波数７６．５ＧＨｚの自由空間波長λｏの約０．４倍となる正方形の放射素子を形成した。さらにスロット板に、短辺がλｏの約０．５５倍となる長方形のスロット開口を形成した。以上の構成により、縦方向の放射素子とスロット開口の配列間隔を、λｏの約０．９倍とし、横方向の放射素子の配列間隔を、λｏの約０．９倍で配置して、横２４素子、縦１６素子の３８４素子アレーを構成した。この３８４素子アレーの利得及び２４素子面（水平面）、１６素子面（垂直面）の指向性は、図１０，１１，１２に示すように、利得は３０．５ｄＢｉ以上、サイドローブレベルも安定した特性が実現できた。
【００１４】
実施例２
実施例２は、実施例１と同様の方法において、同一平面上に３つのアレーアンテナ（図２参照）を構成し、各アンテナの素子を横２素子、縦１６素子の３２素子アレー（図１参照）を並べた。この３２素子アレーの利得及び２素子面（水平面）、１６素子面（垂直面）の指向性、サイドローブレベルについても、実施例１と同等の安定した特性が実現できた。
【００１５】
実施例３
実施例３は、実施例２と同様の方法において、同一平面上に構成した９つのアレーアンテナで、その中の８つのアレーアンテナのスロット開口９を間隔的に配置させたものである。この３２素子アレーの利得及び２素子面（水平面）、１６素子面（垂直面）の指向性は、実施例２の結果とほとんど変わらず、利得１８ｄＢｉ、サイドローブレベルも安定した特性が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例２の３２素子アレーを示す正面図である。
【図２】本発明の実施例２の３つのアレーアンテナを示す正面図である。
【図３】本発明の実施例３を示す正面図である。
【図４】従来例１を示す分解斜視図である。
【図５】従来例のアンテナにおける横方向伝播成分の説明図である。
【図６】従来例のアンテナにおける素子配列間隔と利得・効率の関係を示す線図である。
【図７】従来例のアンテナにおける素子給電電力分布を示す線図である。
【図８】従来例のアンテナにおける指向性を示す線図である。
【図９】従来例のアンテナにおける指向性の影響を説明する為の線図である。
【図１０】本発明の実施例１の利得を示す線図である。
【図１１】本発明の実施例１の２素子面のサイドローブレベルを示す線図である。
【図１２】本発明の実施例１の１６素子面のサイドローブレベルを示す線図である。
【符号の説明】
【００１７】
４：アンテナ回路基板
５：給電線路
７：放射素子（素子アレー）
８：スロット板
９：スロット開口
１０：基本アレー
１１：アンテナエレメント
【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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