(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体ストリップを２枚の金属板で挟持した構造のＬＳＥ０１モード伝送ＮＲＤガイドを用いたアンテナであって、
前記誘電体ストリップの端部を前記２枚の金属板の間に位置させると共に、前記誘電体ストリップの端部の前記金属板に対向する方向の面に、非対称の形状となり、且つ前記誘電体ストリップの軸方向の外部空間を向く切り欠き部を形成し、前記誘電体ストリップの端部と前記２枚の金属板の少なくともいずれか一方との間に離間部が形成され、前記誘電体ストリップの端部から外部空間に電波が放射されるようにしたことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
前記離間部に前記誘電体ストリップと異なる別の材料が挿入され、該別の材料は、前記誘電体ストリップと誘電率の異なる誘電材料、又は金属であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記切り欠き部は、前記端部の少なくとも一部が電波の進行方向に対し斜めに形成されたテーパ部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載のアンテナを所定ピッチで複数個並列に並べ、該複数のアンテナをＬＳＥ０１モード伝送ＮＲＤガイドを給電線として励振することを特徴とするアレイ型のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波やミリ波を放射又は受信するためのアンテナに係り、特に給電線路としてＮＲＤガイドを用いた高性能・低価格なアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＲＤガイドはマイクロ波やミリ波を伝搬させる伝送線路の一つであり、周波数の高い領域で伝送損失が小さい等の優れた特性を持つため、マイクロ波やミリ波帯の製品への応用研究・開発が進められている。
【０００３】
ＮＲＤガイドを伝送線路として用いたマイクロ波やミリ波の装置において、マイクロ波やミリ波の放射又は受信の機能を持たせるためには、ＮＲＤガイドのアンテナもしくはＮＲＤガイドでアンテナ素子を励振する構造が必要である。
【０００４】
ＮＲＤガイドでアンテナ素子を励振する構造として、従来では図７に示すように誘電体ストリップ２１とその誘電体ストリップ２１を挟持する上下の金属板２２（上側の金属板は図示せず）からなるＮＲＤガイド２３の当該誘電体ストリップ２１の先端の両側面にテーパ部２１ａ，２１ｂを形成し、そのＮＲＤガイド２３の先端にアンテナ素子としてのホーンアンテナ２４を取り付けた構造がある。なお、ＮＲＤガイド２３の先端に矩形導波管を取り付け、その先端にホーンアンテナ２４を取り付ける構造もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ＮＲＤガイドで一般的に使用されている動作モードはＬＳＭ０１モードであり、このモードは最低次のモードではないが伝送損失が小さいということで広く用いられている。
【０００６】
しかし、ＬＳＭ０１モードよりも低次のモードであるＬＳＥ０１モードも、誘電体ストリップに高誘電率の誘電体を用いることによってＬＳＭ０１モードと同等以上の特性が得られることが近年明らかとなってきた。
【０００７】
動作モードは、低次のモードの方がモード競合の問題が少なく、より安定に装置を動作させることが可能であるので、低次のモードであるＬＳＥ０１モードを使用出来れば、そのメリットは大きい。
【０００８】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたもので、低次のＬＳＥ０１モードの伝送ＮＲＤガイドの端部でアンテナを構成し、特別なホーンアンテナ等を必要とせず、且つアンテナ素子として理想的な指向性の広い点波源を形成可能なアンテナを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、誘電体ストリップを２枚の金属板で挟持した構造のＬＳＥ０１モード伝送ＮＲＤガイドを用いたアンテナであって、前記誘電体ストリップの端部を前記２枚の金属板の間に位置させると共に、前記誘電体ストリップの端部の前記金属板に対向する方向の面に、非対称の形状となり、且つ前記誘電体ストリップの軸方向の外部空間を向く切り欠き部を形成し、前記誘電体ストリップの端部と前記２枚の金属板の少なくともいずれか一方との間に離間部が形成され、前記誘電体ストリップの端部から外部空間に電波が放射されるように構成した。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記離間部に前記誘電体ストリップと異なる別の材料が挿入され、該別の材料は、前記誘電体ストリップと誘電率の異なる誘電材料、又は金属であるよう構成した。
【００１１】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記切り欠き部は、前記端部の少なくとも一部が電波の進行方向に対し斜めに形成されたテーパ部であるよう構成した。
【００１２】
第４の発明は、第１乃至第３のいずれか１つの発明のアンテナを所定ピッチで複数個並列に並べ、該複数のアンテナをＬＳＥ０１モード伝送ＮＲＤガイドを給電線として励振するよう構成した。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
図１及び図２は本発明の第１の実施形態のアンテナを示す図であり、図１は上の金属板の一部を除去した斜視図、図２は縦断面図を示す。これらの図において、１は高誘電率の誘電体からなる誘電体ストリップ、２，３はその誘電体ストリップ１を上下から挟持する金属板であり、これらによってＮＲＤガイド４が構成されている。
【００１５】
さらに本実施形態では、誘電体ストリップ１の端面（先端面）に、金属板２，３に対向する方向に切り欠きによりテーパ部１ａを形成し、このテーパ部１ａによって誘電体ストリップ１と金属板２の間に離間部５（図２参照）が形成されている。
【００１６】
本ＮＲＤガイド４はＬＳＥ０１モードを伝送するために、使用周波数に応じて誘電体ストリップ１の寸法や誘電率が適当な値に選ばれている。例えば、使用周波数が６０GHzのときは、誘電体ストリップ１の材質とし窒化アルミ（比誘電率：8.5）を用い、その高さを1.6mm、幅を0.6mmとし、テーパ部１ａの長さＬを７mm（伝送線路での波長の約２倍に相当）とする。
【００１７】
高周波の電波を放射する際は、図１，２の左側から本ＮＲＤガイド４に高周波の電波が供給され、テーパ部１ａから離間部５の空間に放射される。受信の際も電波の流れが逆になるだけで同様である。
【００１８】
ＬＳＥ０１モードは、図２に示すような上下対称な高周波電界をもっているが、誘電体ストリップ１の端面を図２のようにテーパ部１ａの形状に切り欠くことで、その部分の形状が上下（金属板２，３の対向する方向）に非対称になって高周波電界が歪み、金属板２，３に垂直な方向の高周波電界成分が形成され、空間に放射される。このテーパ部１ａの長さＬは、ＮＲＤガイド４から空間へ所望の電波を放射する際の反射が小さくなるように、伝送線路での波長の1/2の整数倍の寸法とする。
【００１９】
ＬＳＥ０１モード伝送ＮＲＤガイド４から電波を放射させるためには、図２に示したように上下対称な高周波電界を歪ませれば良いので、アンテナとして各種の構造が考えられる。
【００２０】
［第２の実施形態］
図３は第２の実施形態のアンテナを示す図であり、誘電体ストリップ１の端面から長さＬにわたり矩形の切り欠き部１ｂを形成し、上の金属板２との間に離間部を設けた構造としたものである。このように構成しても、離間部と切り欠き部１ｂの形成された誘電体ストリップ１で高周波電界の分布が異なっているために、金属板２，３に垂直な方向の高周波電界成分が形成される。
【００２１】
なお、誘電体ストリップ１の切り欠き部１ｂの長さＬは、図２の場合と同様に伝送線路での波長の1/2の整数倍の寸法とする。
【００２２】
［第３の実施形態］
図４は第３の実施形態のアンテナを示す図であり、図３に示したように、誘電体ストリップ１の端面から長さＬにわたって形成した切り欠き部１ｂに、誘電体ストリップ１とは異なった誘電率の誘電材料６を重ね合わせ、形状を連続化させたものである。これは、図３における離間部（比誘電率が１）の部分に比誘電率が１よりも大きな誘電材料６が詰まっている構造であり、図３と動作は同様である。
【００２３】
［第４の実施形態］
図５は第４の実施形態のアンテナを示す図であり、図３に示したように、誘電体ストリップ１の先端から長さＬにわたって形成した切り欠き部１ｂに、金属板７を重ね合わせ形状を連続化させたものである。この構造では、金属板７が上の金属板２と一体化するので、その金属板７を挟み込んだ部分で金属板３との間隔が変化し、不連続部となっている。この不連続部ではやはり高周波電界が乱され、金属板２，３に垂直な方向の高周波電界成分が形成される。
【００２４】
［第５の実施形態］
図６は第５の実施形態のアンテナを示す図であり、図１で示した構造のアンテナを複数個並列に並べてアレイ型のアンテナにしたものである。給電線路には給電用誘電体ストリップ８を使用したＬＳＥ０１モード伝送ＮＲＤガイド４を用いており、各アンテナ素子（テーパ部１ａをもつ誘電体ストリップ１）は動作周波数での実効波長となる間隔で配置し、同相で励振するようにしている。同相で励振するため、マイクロ波、ミリ波の放射は誘電体ストリップ８のアンテナを構成する面（端面）に対し直角な向きになる。
【００２５】
ＬＳＥ０１モードでの実効波長は自由空間波長よりも短くなるため、各アンテナ素子の間隔は自由空間波長よりも狭くなり、グレーテイングローブのない、つまり目的外の方向への感度分布が小さく指向性の良好なアレイアンテナが形成できる。なお、図６において、アンテナ素子用の誘電体ストリップ１が給電用誘電体ストリップ８と離れているが、これはマッチングを良くするためである。
【００２６】
［その他の実施形態］
なお、以上の各実施形態では誘電体ストリップ１の片側（上の金属板２を向くの側）のみに切り欠きによるテーパ１ａや切り欠き部１ｂを形成したが、下の金属板３を向く側にも同様に切り欠きを形成してもよい。但し、このとき、上下形状は非対称にする。
【００２７】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、ＮＲＤガイドの端部を直接アンテナ素子として機能させるので、ホーンアンテナ等を必要とせす構造が簡単で製造コストが抑えられる。また、理想的な点波源に近いので、アレイ化した場合などグレーテイングローブがなくアンテナパターンの乱れが少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態のアンテナの斜視図である。
【図２】  図１の縦断面図である。
【図３】  第２の実施形態のアンテナの斜視図である。
【図４】  第３の実施形態のアンテナの斜視図である。
【図５】  第４の実施形態のアンテナの斜視図である。
【図６】  第５の実施形態のアレイアンテナの斜視図である。
【図７】  従来のアンテナの説明図である。
【符号の説明】
１：誘電体ストリップ、１ａ：テーパ部、１ｂ：切り欠き部、２，３：金属板、４：ＬＳＥ０１モード伝送ＮＲＤガイド、５：離間部、６：誘電体、７：金属板、８：給電用誘電体ストリップ。
【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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