(57)【要約】【課題】電力の伝達特性を向上可能な変換器を提供する。【解決手段】変換器１０は、導波管１と、給電部材２とを備える。給電部材２は、誘電体２１と、マイクロストリップ線路２２と、導体２３とを含む。導波管１は、抑制ポスト１１，１２およびテーパ構造１３を有する。抑制ポスト１１，１２の各々は、金属棒からなり、テーパ構造１３は、その表面が金属メッキされている。誘電体２１は、導波管１に接して配置され、マイクロストリップ線路２２は、誘電体２１の導波管１に接する面に対向する面に設けられる。また、誘電体２１の導波管１に接する面は、接地される。導体２３は、一方端がテーパ構造１３に連結され、他方端がマイクロストリップ線路２２に連結される。【選択図】図１
2007104156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電回路とアンテナ素子との間に配置される変換器であって、
前記アンテナ素子側に配置された導波管と、
前記給電回路側に配置され、前記給電回路からの電力を前記導波管に直接給電する給電部材とを備える変換器。
【請求項２】
前記給電部材は、
前記導波管に接して配置された誘電体と、
前記誘電体の前記導波管に接する面に対向する面に設けられたマイクロストリップ線路と、
一方端が前記導波管に連結され、他方端が前記マイクロストリップ線路に連結された導体とを含む、請求項１に記載の変換器。
【請求項３】
前記給電部材は、
前記導波管に接して配置された他の導波管と、
一方端が前記導波管に連結され、他方端が前記他の導波管に連結された導体とを含む、請求項１に記載の変換器。
【請求項４】
アンテナ素子と、
前記アンテナ素子に連結され、給電回路からの電力を前記アンテナ素子に給電する変換器とを備え、
前記変換器は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の変換器からなり、
前記導波管は、前記アンテナ素子に連結される、アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、給電回路からの電力をアンテナ素子に給電する変換器およびそれを備えたアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、給電回路からの電力をアンテナ素子に給電する変換器として同軸ケーブルを介して給電する変換器が知られている（非特許文献１，２）。図２２は、従来の変換器の構成を示す斜視図である。また、図２３は、図２２に示す線ＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ間における変換器の断面図である。
【０００３】
従来の変換器３００は、導波管３１０と、同軸ケーブル３２０と、マイクロストリップ線路３３０と、誘電体３４０とを備える。導波管３１０には、抑制ポスト３１１，３１２およびテーパ構造３１３が形成される。抑制ポスト３１１，３１２は、導波管３１０と同軸ケーブル３２０との間で整合を取るために用いられる。
【０００４】
マイクロストリップ線路３３０は、誘電体３４０の導波管３１０側の面に対向する面に配置される。同軸ケーブル３２０は、内導体３２１と外導体３２２とを含む。そして、同軸ケーブル３２０の内導体３２１は、一方端が導波管３１０のテーパ構造３１３に連結され、他方端がマイクロストリップ線路３３０に連結される。また、同軸ケーブル３２０の外導体３２２は、その両端がそれぞれ導波管３１０および誘電体３４０に接する。
【０００５】
変換器３００においては、マイクロストリップ線路３３０は、給電回路から電力を受け、その受けた電力を同軸ケーブル３２０を介して導波管３１０へ供給する。
【０００６】
導波管３１０は、マイクロストリップ線路３３０から受けた電力を伝搬させ、アンテナ素子へ供給する。
【０００７】
このように、従来の変換器３００は、給電回路から受けた電力を同軸ケーブル３２０を介して導波管３１０へ供給する構造を採用する。
【非特許文献１】加藤，広川，安藤，“ミリ波帯ポスト壁導波管の同軸給電構造の基礎検討”，信学技報，ＡＰ２００３−２５９（２００４−１）．
【非特許文献２】東，広川，安藤，“同軸構造を介したミリ波ＲＦ平面回路とラジアル導波管の低損失接続”，信学技報，ＡＰ２００２−１２１（２００３−１）．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の変換器は、給電回路からアンテナ素子への電力の伝達特性を向上させることが困難であるという問題がある。また、従来の変換器は、広帯域化が困難であるという問題がある。
【０００９】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、電力の伝達特性を向上可能な変換器を提供することである。
【００１０】
また、この発明の別の目的は、広帯域化が容易な変換器を提供することである。
【００１１】
さらに、この発明の別の目的は、量産に適した変換器を提供することである。
【００１２】
さらに、この発明の別の目的は、電力の伝達特性を向上可能な変換器を備えるアンテナ装置を提供することである。
【００１３】
さらに、この発明の別の目的は、広帯域化が容易な変換器を備えるアンテナ装置を提供することである。
【００１４】
さらに、この発明の別の目的は、量産に適したアンテナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明によれば、変換器は、給電回路とアンテナ素子との間に配置される変換器であって、導波管と、給電部材とを備える。導波管は、アンテナ素子側に配置される。給電部材は、給電回路側に配置され、給電回路からの電力を導波管に直接給電する。
【００１６】
好ましくは、給電部材は、誘電体と、マイクロストリップ線路と、導体とを含む。誘電体は、導波管に接して配置される。マイクロストリップ線路は、誘電体の導波管に接する面に対向する面に設けられる。導体は、一方端が導波管に連結され、他方端がマイクロストリップ線路に連結される。
【００１７】
好ましくは、給電部材は、他の導波管と、導体とを含む。他の導波管は、導波管に接して配置される。導体は、一方端が導波管に連結され、他方端が他の導波管に連結される。
【００１８】
また、この発明によれば、アンテナ装置は、アンテナ素子と、変換器とを備える。変換器は、アンテナ素子に連結され、給電回路からの電力をアンテナ素子に給電する。そして、変換器は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の変換器からなり、導波管は、アンテナ素子に連結される。
【発明の効果】
【００１９】
この発明においては、給電回路とアンテナ素子との間に配置される変換器は、給電回路から電力を受ける給電部材がアンテナ素子側に配置された導波管に電力を直接給電する構成からなる。その結果、接続部が相対的に少なくなる。
【００２０】
従って、この発明によれば、変換器の伝達特性を向上できる。また、変換器の帯域を広くできる。
【００２１】
また、この発明によれば、アンテナ装置は、伝達特性が向上した変換器または帯域が広い変換器を備える。
【００２２】
従って、この発明によれば、アンテナ装置の伝達特性を向上できる。また、アンテナ装置の帯域を広くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２４】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による変換器の構成を示す斜視図である。図２は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における変換器の断面図である。この発明の実施の形態１による変換器１０は、導波管１と、給電部材２とを備える。給電部材２は、誘電体２１と、マイクロストリップ線路２２と、導体２３とを含む。なお、変換器１０は、ミリ波帯の電波を送受信するアンテナ素子に給電する。
【００２５】
導波管１は、比誘電率が２．０８である誘電体からなり、抑制ポスト１１，１２と、テーパ構造１３とを有する。そして、導波管１の長さＬは、例えば、１１．０ｍｍであり、導波管１の幅Ｗ１は、例えば、３．０８ｍｍであり、導波管１の厚さＤ１は、例えば、１．２ｍｍである。
【００２６】
抑制ポスト１１，１２は、金属棒からなる。そして、抑制ポスト１１，１２の直径は、例えば、０．３ｍｍである。テーパ構造１３は、略Ｖ字形状の断面形状を有し、その表面１３Ａが金属メッキされている。そして、テーパ構造１３は、その中心が導波管１の一方端１Ａから距離Ｌ１の位置に設けられ、距離Ｌ１は、例えば、３．０ｍｍに設定される。その結果、テーパ構造１３の中心と導波管１の他方端１Ｂとの距離Ｌ２は、例えば、８．０ｍｍに設定される。また、テーパ構造１３は、主面１Ｄにおいて、例えば、２．０ｍｍの直径ｒ１を有し、主面１Ｅにおいて、例えば、０．３ｍｍの直径ｒ２を有する。
【００２７】
抑制ポスト１１，１２は、直径が０．３ｍｍである孔を導波管１に開け、その開けた孔に挿入することによって導波管１に形成される。また、テーパ構造１３は、断面形状が略Ｖ字形状である凹部を導波管１に形成し、その形成した凹部の表面を金属メッキすることによって導波管１に形成される。
【００２８】
誘電体２１は、主面２１Ａが導波管１の主面１Ｃに接するように配置され、その主面２１Ａは、接地される。そして、誘電体２１は、例えば、０．１２ｍｍの厚さＤ２を有する。マイクロストリップ線路２２は、導体からなり、誘電体２１の導波管１に接する主面２１Ａに対向する主面２１Ｂに配置される。そして、マイクロストリップ線路２２は、延長部２２１を有し、延長部２２１の長さｈ＿ｌｉｎｅは、例えば、１．４ｍｍに設定される。
【００２９】
導体２３は、直径がｒ２である円形の断面形状を有し、同軸ケーブルの内導体からなる。そして、導体２３は、その一方端が導波管１のテーパ構造１３に連結され、他方端が誘電体２１を介してマイクロストリップ線路２２に連結される。
【００３０】
図３は、図１および図２に示す変換器１０の平面図である。図３の（ａ）は、図１に示すＡ方向から見た変換器１０の平面図であり、図３の（ｂ）は、図１に示すＢ方向から見た変換器１０の平面図である。
【００３１】
抑制ポスト１１，１２は、テーパ構造１３の中心から距離ｑ、および中心線ＡＸ１から距離Ｌ３の位置に設けられる。そして、距離ｑは、例えば、０．７ｍｍに設定され、距離Ｌ３は、例えば、１．２ｍｍに設定される。その結果、抑制ポスト１１，１２は、中心線ＡＸ１に対して対称に配置される（図３の（ａ）参照）。
【００３２】
誘電体２１は、例えば、３．３ｍｍの幅Ｗ２と、導波管１の長さＬと同じ長さＬとを有する。マイクロストリップ線路２２は、幅方向において誘電体２１の中央部に配置され、例えば、０．３ｍｍの幅Ｗ３を有する。
【００３３】
なお、抑制ポスト１１，１２およびマイクロストリップ線路２２の延長部２２１は、インピーダンス整合を取るために設けられる。
【００３４】
図４は、図１に示す導波管１の具体例を示す斜視図である。導波管３０は、抑制ポスト１１，１２と、テーパ構造１３と、誘電体３１と、ビアホール３２〜５５と、孔５６とを含む。抑制ポスト１１，１２およびテーパ構造１３は、図１から図３において説明したのと同じように、誘電体３１に形成される。
【００３５】
誘電体３１は、例えば、テフロン（登録商標）からなる。そして、誘電体３１は、出射面３１Ａを有する。ビアホール３２〜５５は、金属棒からなり、出射面３１Ａを除く側面に沿って配列されるように誘電体３１に形成される。
【００３６】
孔５６は、直径ｒ２の円形からなる断面形状を有し、誘電体３１の底面３１Ｂとテーパ構造１３との間に形成される。そして、孔５６は、図１に示す導体２３の一方端をテーパ構造１３に連結させるための孔である。
【００３７】
図５は、図４に示すＣ方向から見た導波管３０の平面図である。誘電体３１中を伝搬する電波の波長をλとすると、ビアホール３２〜５５の各々は、０．０８λの直径ｒ３を有する。そして、隣接する２つのビアホールの間隔ｄは、０．１６λに設定される。
【００３８】
このように、所定の直径ｒ３を有する複数のビアホール３２〜５５が所定の間隔ｄで略コの字形状に誘電体３１に形成されることによって、導波管３０は、テーパ構造１３に供給された電波を矢印３の方向へ伝搬させ、出射面３１Ａから放射する。
【００３９】
図６は、図１に示す導波管１の他の具体例を示す斜視図である。導波管６０は、抑制ポスト１１，１２と、テーパ構造１３と、空洞導体６１と、孔６２とを含む。抑制ポスト１１，１２は、図１から図３において説明したのと同じように、空洞導体６１に形成される。
【００４０】
空洞導体６１は、断面形状が矩形であり、内部に空洞部６３を有する。そして、空洞導体６１は、出射口６１Ａを有する。孔６２は、テーパ構造１３に対向するように空洞導体６１の底面６１Ｂに設けられる。そして、孔６２は、図１に示す導体２３の一方端をテーパ構造１３に連結するために導体２３を空洞導体６１の内部へ導入するための孔である。
【００４１】
図７は、図６に示すＤ方向から見た導波管６０の平面図である。導波管６０は、テーパ構造１３に供給された電波を空洞部６３へ伝搬させ、更に、空洞部６３を矢印４の方向へ伝搬させて出射口６１Ａから放射する。
【００４２】
なお、導波管６０においては、テフロン（登録商標）等の誘電体を空洞導体６１の空洞部６３に充填するようにしてもよい。
【００４３】
変換器１０においては、導波管１は、上述した導波管３０，６０のいずれかからなる。導波管１が導波管３０からなる場合、導体２３は、その一方端が誘電体３１の孔５６に挿入されてテーパ構造１３に連結される。また、導波管１が導波管６０からなる場合、導体２３は、その一方端が空洞導体６１の孔６２から空洞部６３に挿入されてテーパ構造１３に連結される。
【００４４】
変換器１０がアンテナ装置に用いられる場合、導波管１は、アンテナ素子側に配置され、給電部材２（主に誘電体２１およびマイクロストリップ線路２２）は、給電回路側に配置される。そして、マイクロストリップ線路２２は、給電回路から電力を受け、その受けた電力を導体２３を介して導波管１のテーパ構造１３へ供給する。即ち、誘電体２１、マイクロストリップ線路２２および導体２３からなる給電部材２は、給電回路から受けた電力を導波管１へ直接給電する。
【００４５】
テーパ構造１３は、給電部材２から受けた電力を誘電体３１または空洞導体６１へ伝搬させ、導波管１は、電力を出射面３１Ａまたは出射口６１Ａからアンテナ素子へ供給する。
【００４６】
変換器１０においては、導体２３がテーパ構造１３とマイクロストリップ線路２２とに連結されることにより、誘電体２１は、導波管１に接して配置される。その結果、導波管１は、誘電体２１によって支えられるため、変換器１０の機械的強度を増加できる。また、変換器１０においては、マイクロストリップ線路２２が用いられているため量産に適している。
【００４７】
図８は、図１に示す変換器１０の周波数特性を示す図である。図８に示す周波数特性は、マイクロストリップ線路２２の延長部２２１の長さｈ＿ｌｉｎｅおよび抑制ポスト１１，１２の位置（＝ｑ）を変化させて、６２．５ＧＨｚにおいて伝達特性が最適になるように整合を取ったときの周波数特性である。そして、図８に示す周波数特性は、有限要素法シミュレータによって解析された。
【００４８】
図８の（ａ）は、入力反射特性を示すＳ１１および伝達特性を示すＳ２１の振幅の周波数依存性を示す。図８の（ａ）において、縦軸は、Ｓ１１，Ｓ２１の振幅を表し、横軸は、周波数を表す。また、図８の（ｂ）は、Ｓ１１，Ｓ２１の位相の周波数依存性を示す。図８の（ｂ）において、縦軸は、Ｓ１１，Ｓ２１の位相を表し、横軸は、周波数を表す。
【００４９】
図８の（ａ）に示す結果から、反射特性Ｓ１１が−１５ｄＢ以下の比帯域は、３．８４％であり、伝達特性Ｓ２１が−０．５ｄＢ以上の比帯域は、３．２％である。また、図８の（ｂ）に示す結果から、反射特性Ｓ１１および伝達特性Ｓ２１の位相特性は、６２ＧＨｚ〜６３ＧＨｚの周波数範囲において非線形になるが、それ以外の周波数範囲においては、線形になる。
【００５０】
図９は、図２２および図２３に示す変換器３００の周波数特性を示す図である。図９に示す周波数特性も、マイクロストリップ線路３３０の延長部の長さｈ＿ｌｉｎｅおよび抑制ポスト３１１，３１２の位置（＝ｑ）を変化させて、６２．５ＧＨｚにおいて伝達特性が最適になるように整合を取ったときの周波数特性であり、有限要素法シミュレータによって解析された。そして、図９に示す周波数特性の解析においては、ｑ＝２．６ｍｍ、ｈ＿ｌｉｎｅ＝１．９５ｍｍに設定された。
【００５１】
図９の（ａ）は、反射特性Ｓ１１および伝達特性Ｓ２１の振幅の周波数依存性を示す。図９の（ａ）において、縦軸は、Ｓ１１，Ｓ２１の振幅を表し、横軸は、周波数を表す。また、図９の（ｂ）は、Ｓ１１，Ｓ２１の位相の周波数依存性を示す。図９の（ｂ）において、縦軸は、Ｓ１１，Ｓ２１の位相を表し、横軸は、周波数を表す。
【００５２】
図９の（ａ）に示す結果から、反射特性Ｓ１１が−１５ｄＢ以下の比帯域は、２．５６％であり、伝達特性Ｓ２１が−０．５ｄＢ以上の比帯域は、０％である。また、図９の（ｂ）に示す結果から、反射特性Ｓ１１および伝達特性Ｓ２１の位相特性は、６２ＧＨｚ〜６３ＧＨｚの周波数範囲において非線形になる。
【００５３】
図８および図９に示す結果から、マイクロストリップ線路２２から導波管１へ直接給電する変換器１０は、マイクロストリップ線路３３０から同軸ケーブル３２０を介して導波管３１０へ給電する変換器３００よりも反射特性Ｓ１１および伝達特性Ｓ２１の比帯域が広くなる。
【００５４】
これは、従来の変換器３００においては、同軸ケーブル３２０が用いられるため接続部が相対的に多くなり、整合を取る箇所が相対的に多くなるのに対し、変換器１０においては、マイクロストリップ線路２２から導波管１へ直接給電するため、接続部が相対的に少なくなり、整合を取る箇所が相対的に少なくなるからである。即ち、変換器１０は、従来の変換器３００における同軸ケーブル３２０の長さを零に設定したのと同じ構造からなるため、マイクロストリップ線路２２と同軸ケーブルとの整合および同軸ケーブルと導波管１との整合を取る必要がないからである。
【００５５】
従って、マイクロストリップ線路２２から導波管１へ直線給電する構造を採用することによって、伝達特性を向上できるとともに、比帯域を広くできる。
【００５６】
［実施の形態２］
図１０は、実施の形態２による変換器の構成を示す斜視図である。また、図１１は、図１０に示す線ＸＩ−ＸＩ間における変換器の断面図である。実施の形態２による変換器２０は、図１に示す変換器１０の給電部材２を給電部材７０に代えたものであり、その他は、変換器１０と同じである。なお、変換器２０も、ミリ波帯の電波を送受信するアンテナ素子に給電する。
【００５７】
給電部材７０は、導波管７１と、導体７２とを含む。導波管７１は、抑制ポスト７３，７４およびテーパ構造７５を有する。抑制ポスト７３，７４は、金属棒からなる。テーパ構造７５は、略Ｖ字形状の断面形状を有し、その表面７５Ａが金属メッキされている。抑制ポスト７３，７４およびテーパ構造７５は、それぞれ、抑制ポスト１１，１２およびテーパ構造１３が導波管１に形成されるのと同じ方法によって導波管７１に形成される。
【００５８】
そして、導体７２は、導波管７１が導波管１に接するように導波管１のテーパ構造１３と導波管７１のテーパ構造７５とを連結する。その結果、導波管１は、導波管７１によって支えられ、変換器２０の機械的強度を向上できる。
【００５９】
導波管７１は、より具体的には、導波管３０（図４および図５参照）または導波管６０（図６および図７参照）からなる。
【００６０】
なお、変換器２０においては、抑制ポスト１１，１２は、テーパ構造１３の中心からｑ＝１．７ｍｍの位置に配置され、抑制ポスト７３，７４は、テーパ構造７５の中心からｑ＝１．７ｍｍの位置に配置される。
【００６１】
変換器２０においては、導波管７１は、給電回路から電力を受け、その受けた電力を導体７２を介して導波管１へ給電する。即ち、給電部材７０は、給電回路から受けた電力を導波管１へ直接給電する。そして、導波管１は、導波管７１から受けた電力を伝搬させて放射する。従って、変換器２０においては、電力は、矢印８の方向および矢印９の方向へ順次伝搬する。
【００６２】
図１２は、従来の変換器の構成を示す斜視図である。また、図１３は、図１２に示す線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ間における変換器の断面図である。従来の変換器４００は、図１０および図１１に示す変換器２０の導体７２を同軸ケーブル４１０に代えたものであり、その他は、変換器２０と同じである。
【００６３】
同軸ケーブル４１０は、内導体４１１と、外導体４１２とからなる。内導体４１１の直径は、例えば、０．３ｍｍであり、外導体４１２の直径は、例えば、１．０３ｍｍである。そして、同軸ケーブル４１０は、例えば、２．２の比誘電率を有する。
【００６４】
同軸ケーブル４１０の内導体４１１は、導波管１のテーパ構造１３および導波管７１のテーパ構造７５に連結され、外導体４１２は、その両端部がそれぞれ導波管１および導波管７１に接するように配置される。
【００６５】
なお、変換器４００においては、抑制ポスト１１，１２は、テーパ構造１３の中心からｑ＝２．０ｍｍの位置に配置され、抑制ポスト７３，７４は、テーパ構造７５の中心からｑ＝２．０ｍｍの位置に配置される。
【００６６】
変換器４００においては、導波管７１は、給電回路から電力を受け、その受けた電力を同軸ケーブル４１０を介して導波管１へ給電する。そして、導波管１は、導波管７１から受けた電力を伝搬させて放射する。従って、変換器４００においては、電力は、矢印１４の方向および矢印１５の方向へ順次伝搬する。
【００６７】
図１４は、図１０および図１１に示す変換器２０の周波数特性を示す図である。図１４に示す周波数特性は、抑制ポスト１１，１２，７３，７４の位置（＝ｑ）を変化させて、６２．５ＧＨｚにおいて伝達特性が最適になるように整合を取ったときの周波数特性であり、有限要素法シミュレータによって解析された。
【００６８】
図１４の（ａ）は、入力反射特性を示すＳ１１および伝達特性を示すＳ２１の振幅の周波数依存性を示す。図１４の（ａ）において、縦軸は、Ｓ１１，Ｓ２１の振幅を表し、横軸は、周波数を表す。また、図１４の（ｂ）は、Ｓ１１，Ｓ２１の位相の周波数依存性を示す。図１４の（ｂ）において、縦軸は、Ｓ１１，Ｓ２１の位相を表し、横軸は、周波数を表す。
【００６９】
図１４の（ａ）に示す結果から、反射特性Ｓ１１が−１５ｄＢ以下の比帯域は、６．７２％であり、伝達特性Ｓ２１が−０．５ｄＢ以上の比帯域は、９．６％である。また、図１４の（ｂ）に示す結果から、反射特性Ｓ１１および伝達特性Ｓ２１の位相特性は、５７ＧＨｚ〜６７ＧＨｚの周波数範囲において線形である。
【００７０】
図１５は、図１２および図１３に示す変換器４００の周波数特性を示す図である。図１５に示す周波数特性も、抑制ポスト１１，１２，７３，７４の位置（＝ｑ）を変化させて、６２．５ＧＨｚにおいて伝達特性が最適になるように整合を取ったときの周波数特性であり、有限要素法シミュレータによって解析された。
【００７１】
図１５の（ａ）は、反射特性Ｓ１１および伝達特性Ｓ２１の振幅の周波数依存性を示す。図１５の（ａ）において、縦軸は、Ｓ１１，Ｓ２１の振幅を表し、横軸は、周波数を表す。また、図１５の（ｂ）は、Ｓ１１，Ｓ２１の位相の周波数依存性を示す。図１５の（ｂ）において、縦軸は、Ｓ１１，Ｓ２１の位相を表し、横軸は、周波数を表す。
【００７２】
図１５の（ａ）に示す結果から、反射特性Ｓ１１が−１５ｄＢ以下の比帯域は、４，３２％であり、伝達特性Ｓ２１が−０．５ｄＢ以上の比帯域は、８％である。また、図１５の（ｂ）に示す結果から、反射特性Ｓ１１および伝達特性Ｓ２１の位相特性は、６３ＧＨｚ〜６４ＧＨｚの周波数範囲において非線形になる。
【００７３】
図１４および図１５に示す結果から、導波管７１から導波管１へ直接給電する変換器２０は、導波管７１から同軸ケーブル４１０を介して導波管１へ給電する変換器４００よりも反射特性Ｓ１１および伝達特性Ｓ２１の比帯域が広くなる。
【００７４】
これは、従来の変換器４００においては、同軸ケーブルが用いられるため接続部が相対的に多くなり、整合を取る箇所が相対的に多くなるのに対し、変換器２０においては、導波管７１から導波管１へ直接給電するため、接続部が相対的に少なくなり、整合を取る箇所が相対的に少なくなるからである。即ち、変換器２０は、従来の変換器４００における同軸ケーブル４１０の長さを零に設定したのと同じ構造からなるため、導波管７１と同軸ケーブルとの整合および同軸ケーブルと導波管１との整合を取る必要がないからである。
【００７５】
従って、導波管７１から導波管１へ直線給電する構造を採用することによって、伝達特性を向上できるとともに、比帯域を広くできる。
【００７６】
表１は、実施の形態１による変換器１０、実施の形態２による変換器２０および従来の変換器３００，４００の比帯域および位相特性の比較表である。
【００７７】
【表１】
2007104156.tif 000003
【００７８】
なお、表１において、ＭＳＬは、マイクロストリップ線路を表す。
【００７９】
マイクロストリップ線路３３０から同軸ケーブル３２０を介して導波管３１０へ給電する変換器３００を、マイクロストリップ線路２２から導波管１へ直接給電する変換器１０と比較すると、変換器１０は、一部が非線形である位相特性を有する点で変換器３００と共通するが、反射特性Ｓ１１および伝達特性Ｓ２１の比帯域が変換器３００よりも広くなることが解る。
【００８０】
また、導波管７１から同軸ケーブル４１０を介して導波管１へ給電する変換器４００を、導波管７１から導波管１へ直接給電する変換器２０と比較すると、変換器２０は、位相特性が変換器４００よりも改善され、反射特性Ｓ１１および伝達特性Ｓ２１の比帯域が変換器４００よりも広くなることが解る。
【００８１】
従って、給電回路からの電力をマイクロストリップ線路２２および導波管７１のいずれで受けた場合も、その受けた電力を導波管１へ直接給電する構成を採用することによって反射特性Ｓ１１および伝達特性Ｓ２１の比帯域を広くできる。
【００８２】
以下、この発明による変換器１０，２０を用いたアンテナ装置について説明する。図１６は、実施の形態１による変換器１０を用いたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。また、図１７は、図１６に示す線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ間におけるアンテナ装置の断面図である。アンテナ装置１００は、変換器１０と、ホーンアンテナ８０とを備える。
【００８３】
ホーンアンテナ８０は、変換器１０の導波管１の出射面に連結される。より具体的には、導波管１が導波管３０（図４および図５参照）からなる場合、ホーンアンテナ８０は、出射面３１Ａに連結され、導波管１が導波管６０（図６および図７参照）からなる場合、ホーンアンテナ８０は、出射口６１Ａに連結される。
【００８４】
変換器１０は、給電回路から電力をマイクロストリップ線路２２に受け、その受けた電力を導体２３を介して導波管１へ直接給電し、導波管１からホーンアンテナ８０へ給電する。そして、ホーンアンテナ８０は、変換器１０から受けた電力を放射する。従って、アンテナ装置１００においては、電力は、矢印５の方向および矢印６の方向へ変換器１０中を順次伝搬し、ホーンアンテナ８０から矢印７の方向へ放射される。
【００８５】
これによって、アンテナ装置１００は、矢印７の方向に指向性を有する指向性ビームを放射する。
【００８６】
上述したように、変換器１０においては、反射特性Ｓ１１および伝達特性Ｓ２１の比帯域を同軸ケーブルを用いる従来の変換器３００よりも広くできるので、アンテナ装置１００において、ミリ波帯における帯域を相対的に広くできる。
【００８７】
また、変換器１０は、同軸ケーブルを用いる従来の変換器３００よりも強い機械的強度を有し、量産性に適しているので、アンテナ装置１００の機械的強度および量産性を向上できる。
【００８８】
図１８は、実施の形態１による変換器１０を用いたアンテナ装置の構成を示す他の斜視図である。アンテナ装置１１０は、アンテナ装置１００において、導波管１を角度θだけ回転させた構造からなる。
【００８９】
アンテナ装置１１０においては、抑制ポスト１１，１２の位置を最適化して整合を取ることによって特性の低下を防止できる。従って、導波管１を角度θだけ回転させたアンテナ装置１１０においても、ミリ波帯における帯域を相対的に広くできるとともに、機械的強度および量産性を向上できる。
【００９０】
図１９は、実施の形態２による変換器２０を用いたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。また、図２０は、図１９に示す線ＸＸ−ＸＸ間におけるアンテナ装置の断面図である。実施の形態２によるアンテナ装置２００は、変換器２０と、ホーンアンテナ８０とを備える。
【００９１】
ホーンアンテナ８０は、変換器２０の導波管１の出射面に連結される。より具体的には、導波管１が導波管３０（図４および図５参照）からなる場合、ホーンアンテナ８０は、出射面３１Ａに連結され、導波管１が導波管６０（図６および図７参照）からなる場合、ホーンアンテナ８０は、出射口６１Ａに連結される。
【００９２】
変換器２０は、給電回路から電力を導波管７１に受け、その受けた電力を導体７２を介して導波管１へ直接給電し、導波管１からホーンアンテナ８０へ給電する。そして、ホーンアンテナ８０は、変換器２０から受けた電力を放射する。従って、アンテナ装置２００においては、電力は、矢印１６の方向および矢印１７の方向へ変換器２０中を順次伝搬し、ホーンアンテナ８０から矢印１８の方向へ放射される。
【００９３】
これによって、アンテナ装置２００は、矢印１８の方向に指向性を有する指向性ビームを放射する。
【００９４】
上述したように、変換器２０においては、反射特性Ｓ１１および伝達特性Ｓ２１の比帯域を同軸ケーブルを用いる従来の変換器４００よりも広くできるので、アンテナ装置２００において、ミリ波帯における帯域を相対的に広くできる。
【００９５】
また、変換器２０は、同軸ケーブルを用いる従来の変換器４００よりも強い機械的強度を有しているので、アンテナ装置２００の機械的強度を向上できる。
【００９６】
図２１は、実施の形態２による変換器２０を用いたアンテナ装置の構成を示す他の斜視図である。アンテナ装置２１０は、アンテナ装置２００において、導波管１を角度θだけ回転させた構造からなる。
【００９７】
アンテナ装置２１０においては、抑制ポスト１１，１２，７３，７４の位置を最適化して整合を取ることによって特性の低下を防止できる。従って、導波管１を角度θだけ回転させたアンテナ装置２１０においても、ミリ波帯における帯域を相対的に広くできるとともに、機械的強度を向上できる。
【００９８】
なお、上記においては、抑制ポスト１１，１２は、金属棒からなると説明したが、この発明においては、これに限らず、抑制ポスト１１，１２は、誘電体３１にホールを形成し、その形成したホールの壁を金属メッキすることによって作製されてもよい。
【００９９】
また、ビアホール３２〜５５は、金属棒からなると説明したが、この発明においては、これに限らず、ビアホール３２〜５５は、誘電体３１の出射面３１Ａを除く側面に沿って複数のホールを形成し、その形成した複数のホールの側壁に金属メッキすることによって作製されてもよい。
【０１００】
更に、変換器１０における導体２３および変換器２０における導体７２は、ホールと、ホールの側壁に形成された金属メッキとから構成されていてもよい。
【０１０１】
更に、テーパ構造１３およびテーパ構造７５は、その表面１３Ａ，７５Ａに形成された金属メッキを削除し、略Ｖ字形状の凹部に嵌合するように配置された導体により構成されていてもよい。
【０１０２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
この発明は、電力の伝達特性を向上可能な変換器に適用される。また、この発明は、広帯域化が容易な変換器に適用される。さらに、この発明は、量産に適した変換器に適用される。さらに、この発明は、電力の伝達特性を向上可能な変換器を備えるアンテナ装置に適用される。さらに、この発明は、広帯域化が容易な変換器を備えるアンテナ装置に適用される。さらに、この発明は、量産に適したアンテナ装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】この発明の実施の形態１による変換器の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における変換器の断面図である。
【図３】図１および図２に示す変換器の平面図である。
【図４】図１に示す導波管の具体例を示す斜視図である。
【図５】図４に示すＣ方向から見た導波管の平面図である。
【図６】図１に示す導波管の他の具体例を示す斜視図である。
【図７】図６に示すＤ方向から見た導波管の平面図である。
【図８】図１に示す変換器の周波数特性を示す図である。
【図９】図２２および図２３に示す変換器の周波数特性を示す図である。
【図１０】実施の形態２による変換器の構成を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示す線ＸＩ−ＸＩ間における変換器の断面図である。
【図１２】従来の変換器の構成を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示す線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ間における変換器の断面図である。
【図１４】図１０および図１１に示す変換器の周波数特性を示す図である。
【図１５】図１２および図１３に示す変換器の周波数特性を示す図である。
【図１６】実施の形態１による変換器を用いたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図１７】図１６に示す線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ間におけるアンテナ装置の断面図である。
【図１８】実施の形態１による変換器を用いたアンテナ装置の構成を示す他の斜視図である。
【図１９】実施の形態２による変換器を用いたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図２０】図１９に示す線ＸＸ−ＸＸ間におけるアンテナ装置の断面図である。
【図２１】実施の形態２による変換器を用いたアンテナ装置の構成を示す他の斜視図である。
【図２２】従来の変換器の構成を示す斜視図である。
【図２３】図２２に示す線ＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ間における変換器の断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１，３０，６０，７１，３１０  導波管、１Ａ  一方端、１Ｂ  他方端、１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，２１Ａ，２１Ｂ  主面、２，７０  給電部材、３〜９，１４〜１８  矢印、１０，２０，３００，４００  変換器、１１，１２，７３，７４  抑制ポスト、１３，７５  テーパ構造、１３Ａ，７５Ａ  表面、２１，３１，３４０  誘電体、２２，３３０  マイクロストリップ線路、２３，７２  導体、３１Ａ  出射面、３１Ｂ  底面、３２〜５５  ビアホール、５６，６２  孔、６１  空洞導体、６１Ａ  出射口、６３  空洞部、８０  ホーンアンテナ、１００，１１０，２００，２１０  アンテナ装置、２２１  延長部、３２０，４１０  同軸ケーブル、３２１，４１１  内導体、３２２，４１２  外導体。
【図１】
2007104156.tif 000004
【図２】
2007104156.tif 000005
【図３】
2007104156.tif 000006
【図４】
2007104156.tif 000007
【図５】
2007104156.tif 000008
【図６】
2007104156.tif 000009
【図７】
2007104156.tif 000010
【図８】
2007104156.tif 000011
【図９】
2007104156.tif 000012
【図１０】
2007104156.tif 000013
【図１１】
2007104156.tif 000014
【図１２】
2007104156.tif 000015
【図１３】
2007104156.tif 000016
【図１４】
2007104156.tif 000017
【図１５】
2007104156.tif 000018
【図１６】
2007104156.tif 000019
【図１７】
2007104156.tif 000020
【図１８】
2007104156.tif 000021
【図１９】
2007104156.tif 000022
【図２０】
2007104156.tif 000023
【図２１】
2007104156.tif 000024
【図２２】
2007104156.tif 000025
【図２３】
2007104156.tif 000026