(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地板導体（２１）と、
前記地板導体の一面側に対向するように配置され、前記地板導体との間で誘電体伝送路を形成する誘電体基板（２３）と、
前記誘電体基板の少なくとも反対面側に平行に形成され、前記誘電体伝送路内の電磁波を前記誘電体基板の反対面側に漏出させる複数の金属ストリップ（２５）と、
前記誘電体基板の前記金属ストリップが設けられている部分に電磁波を給電する給電部（２６）と、
前記給電部と前記金属ストリップの間で前記誘電体基板の反対面側に隙間をあけた状態で配置された金属板（３０、３０′）と、
前記誘電体基板の反対面に対する前記金属板の前記金属ストリップの長さ方向に沿った位置毎の高さを変化させて、前記誘電体基板の前記金属板と前記地板導体とで挟まれた部分を伝送する電磁波の位相を、前記金属ストリップの長さ方向に沿った位置毎に制御する位相制御手段（３５、５４、５５、６１、６２）とを備えた誘電体漏れ波アンテナ。
【請求項２】
前記金属板は、前記金属ストリップの長さとほぼ等しい長さを有し、該金属ストリップの長さ方向に沿って配置され、
前記位相制御手段は、前記誘電体基板の反対面に対する前記金属板の角度を可変して、前記金属ストリップの長さ方向に沿った位置毎の高さを変化させることを特徴とする請求項１記載の誘電体漏れ波アンテナ。
【請求項３】
前記金属板は、それぞれが前記金属ストリップより短い長さを有し、該金属ストリップの長さ方向に沿って所定間隔で複数並んで配置され、
前記位相制御手段は、前記誘電体基板の反対面に対する前記複数の金属板の高さをそれぞれ変化させることを特徴とする請求項１記載の誘電体漏れ波アンテナ。
【請求項４】
前記給電部は、前記誘電体基板の前記金属ストリップが設けられている部分に対して、等位相面が前記金属ストリップとほぼ平行な電磁波を給電するように構成されており、
前記位相制御手段は、前記誘電体基板の反対面に対する前記金属板の前記金属ストリップの長さ方向に沿った位置毎の高さを周期的に変化させ、前記給電部から給電された電磁波の等位相面を所定の角度範囲内で周期変化させるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載の誘電体漏れ波アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給電部から誘電体基板内に給電された電磁波を誘電体基板の表面から漏出させる誘電体漏れ波アンテナにおいて、漏出される電磁波のビーム方向を簡単な構成で制御できるようにするための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ミリ波帯や準ミリ波帯で高効率のアンテナとして、誘電体漏れ波アンテナがある。
【０００３】
誘電体漏れ波アンテナは、地板導体上に誘電体基板を配置して、誘電体伝送路を形成し、その誘電体基板の表面に金属ストリップを平行に設け、誘電体基板内に給電された電磁波を誘電体基板の表面から漏出させている。
【０００４】
このような構造の誘電体漏れ波アンテナでは、金属ストリップと平行な等位相面の電磁波を給電することで、誘電体基板および金属ストリップに直交する平面上にビームの中心をもつ電磁波を放射することができる。
【０００５】
この誘電体漏れ波アンテナは、前記したようにミリ波帯や準ミリ波帯での効率が高いので車載用レーダや無線ＬＡＮ等に好適であるが、レーダ等に用いる場合にはビーム方向を所定の角度範囲で周期的に可変する必要がある。
【０００６】
このようにアンテナのビーム方向を走査する方法として、従来からアンテナ全体の向きを所定の角度範囲内で往復回転させる方式や、給電部を往復回転させる方式が採用されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにアンテナ全体あるいは給電部全体を回転してビームを走査する方式では、構造が大掛かりとなり、コストが高くなり、アンテナ全体としての形状が大型化してしまい、車載レーダのように限られた空間にしか取り付けることができないシステムでは実現が困難である。また、このように機械的にビームを走査するアンテナでは、機器の信頼性が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明は、この問題を解決して、簡単な構成で信頼性が高く、小型で低コストにビーム方向の制御が可能な誘電体漏れ波アンテナを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の誘電体漏れ波アンテナは、
地板導体（２１）と、
前記地板導体の一面側に対向するように配置され、前記地板導体との間で誘電体伝送路を形成する誘電体基板（２３）と、
前記誘電体基板の少なくとも反対面側に平行に形成され、前記誘電体伝送路内の電磁波を前記誘電体基板の反対面側に漏出させる複数の金属ストリップ（２５）と、
前記誘電体基板の前記金属ストリップが設けられている部分に電磁波を給電する給電部（２６）と、
前記給電部と前記金属ストリップの間で前記誘電体基板の反対面側に隙間をあけた状態で配置された金属板（３０、３０′）と、
前記誘電体基板の反対面に対する前記金属板の前記金属ストリップの長さ方向に沿った位置毎の高さを変化させて、前記誘電体基板の前記金属板と前記地板導体とで挟まれた部分を伝送する電磁波の位相を、前記金属ストリップの長さ方向に沿った位置毎に制御する位相制御手段（３５、５４、５５、６１、６２）とを備えている。
【００１０】
また、本発明の請求項２の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記金属板は、前記金属ストリップの長さとほぼ等しい長さを有し、該金属ストリップの長さ方向に沿って配置され、
前記位相制御手段は、前記誘電体基板の反対面に対する前記金属板の角度を可変して、前記金属ストリップの長さ方向に沿った位置毎の高さを変化させることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の請求項３の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記金属板は、それぞれが前記金属ストリップより短い長さを有し、該金属ストリップの長さ方向に沿って所定間隔で複数並んで配置され、
前記位相制御手段は、前記誘電体基板の反対面に対する前記複数の金属板の高さをそれぞれ変化させることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の請求項４の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１〜３のいずれかに記載の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記給電部は、前記誘電体基板の前記金属ストリップが設けられている部分に対して、等位相面が前記金属ストリップとほぼ平行な電磁波を給電するように構成されており、
前記位相制御手段は、前記誘電体基板の反対面に対する前記金属板の前記金属ストリップの長さ方向に沿った位置毎の高さを周期的に変化させ、前記給電部から給電された電磁波の等位相面を所定の角度範囲内で周期変化させるように構成されていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図３は、本発明の実施形態の誘電体漏れ波アンテナ２０の構造を示している。
【００１４】
これらの図において、誘電体漏れ波アンテナ２０は、金属で矩形の地板導体２１を有し、その一面２１ａ側には所定の隙間をあけて、矩形の誘電体基板２３がその一面２３ａ側を平行に対向させた状態で配置されている。
【００１５】
この誘電体基板２３は、スペーサ２４を介して地板導体２１の一面２１ａ側に支持され、地板導体２１とともに電磁波をその厚さ方向と直交する方向に沿って伝送する誘電体伝送路を形成する。
【００１６】
誘電体基板２３の反対面２３ｂのほぼ中央部から下部までの範囲には、誘電体基板２３内を伝送する電磁波を漏出させるための所定幅の金属ストリップ２５が所定間隔で平行に形成されている。
【００１７】
この金属ストリップ２５の幅と間隔は、このアンテナの放射特性を決定するものであり、主に、金属ストリップ２５の幅が放射ビームの振幅特性を決定し、金属ストリップ２５の間隔が誘電体基板２３に対する放射ビームの角度を決定する。
【００１８】
なお、放射ビームの方向は、金属ストリップ２５の長さ方向に対する電磁波の等位相面の角度にも依存するが、金属ストリップ２５が設けられている部分に入力される電磁波の等位相面が金属ストリップ２５の長さ方向と平行であれば、一本の金属ストリップ２５から漏出される電磁波は、その長さ方向に沿った位置の違いに無関係に同相となるので、アンテナ全体のビームの中心は、誘電体基板２３に直交し、且つ金属ストリップ２５に直交する平面上に存在する。
【００１９】
誘電体基板２３の上端側には、この誘電体基板２３と地板導体２１とで形成される誘電体伝送路に電磁波を給電するための給電部２６が設けられている。
【００２０】
この給電部２６は、金属ストリップ２５の長さ方向とほぼ平行な等位相面の電磁波（平面波）を誘電体基板２３に給電できるものであればよく、その構成は任意である。
【００２１】
例えば、図４の（ａ）のように電磁ホーン２６ａから円筒状の等位相面Ｐ０で放射された円筒波を誘電体レンズ２６ｂによって、金属ストリップ２５の長さ方向に平行な直線状の等位相面Ｐを有する平面波に変換する方式、図４の（ｂ）のように地板導体２１の裏側に配置された電磁ホーン２６ａから円筒状の等位相面Ｐ０で放射された円筒波をパラボラ反射板２６ｃで反射させて金属ストリップ２５の長さ方向に平行な直線状の等位相面Ｐを有する平面波に変換して地板導体２１の表側に折り返す方式の他に、図示しないが、導波管スロットから金属ストリップ２５の長さ方向に平行な平面波を給電するもの、誘電体基板２３の他端側に金属ストリップ２５と平行な給電用誘電体伝送路を形成し、その給電用誘電体伝送路から金属ストリップ２５の長さ方向に平行な直線状の等位相面を有する平面波を給電するものであってもよい。
【００２２】
給電部２６と金属ストリップ２５の間で誘電体基板２３の反対面２３ｂ側には、一定の幅で金属ストリップ２５のほぼ等しい長さを有する帯状の金属板３０が、金属ストリップ２５の長さ方向に沿って、誘電体基板２３に対して隙間をあけた状態で配置されている。
【００２３】
この金属板３０は、給電部２６から誘電体基板２３に給電された電磁波の位相を変化させるためのものである。
【００２４】
ここで、金属板３０と誘電体基板２３内の電磁波の位相との関係について説明する。
【００２５】
図５の（ａ）、（ｂ）に示しているように、地板導体２１上に誘電体基板２３が配置されて誘電体伝送路を形成するが、この誘電体基板２３の上に金属板３０があると、金属板３０と地板導体２１とで挟まれた範囲の誘電体伝送路の伝搬定数がその他の部分と異なる値になり、他の部分を伝搬するときの管内波長（誘電体内波長）λｇ０と異なる管内波長λｇ１で電磁波が伝搬する。
【００２６】
この金属板３０の誘電体伝送路に対する影響は、誘電体基板２３から金属板３０までの距離と電磁波の伝送方向に沿った金属板３０の長さ（幅Ｌ）に依存する。
【００２７】
そこで、図５の（ａ）のように誘電体基板２３の厚さを２ｔとし、その厚さ中心から金属板３０の下面３０ａまでの距離（高さ）をｈ、金属板３０の電磁波伝搬方向の長さをＬとし、高さｈがα１ｔのときの管内波長がλｇ１であるとすると、この金属板３０と地板導体２１とで挟まれた範囲を電磁波が伝搬したとき、その電磁波の位相は、２πＬ／λｇ１だけ変化する。
【００２８】
また、図５の（ｂ）のように高さｈがα２ｔのときの管内波長がλｇ２であるとすると、この金属板３０と地板導体２１とで挟まれた範囲を電磁波が伝搬したとき、その電磁波の位相は、２πＬ／λｇ２だけ変化することになる。
【００２９】
したがって、高さｈがα１ｔの位置を通過した電磁波と、高さｈがα２ｔの位置を通過した電磁波とは、
２πＬ［（１／λｇ１）−（ｌ／λｇ２）］
だけ位相差をもつことになる。
【００３０】
図６は、誘電体基板２３として厚さ２ｔ＝０．６４ｍｍのアルミナを地板導体２１から０．５ｍｍの位置に配置した状態で、誘電体基板２３の厚さ中心から金属板３０（長さＬは無限大と仮定する）の高さｈ（係数α）を可変したときの管内波長λｇの変化を調べたものであり、高さ係数αの増加に対して管内波長λｇが単調増加することがわかる。
【００３１】
よって、誘電体基板２３に対する金属板３０の高さが誘電体基板２３の幅方向の各位置毎に徐々に変化するようにしておけば、この金属板３０と地板導体２１とで挟まれた範囲を通過する電磁波の等位相面を金属ストリップ２５に対して傾けることができ、誘電体基板２３に対して金属板３０を所定の角度範囲で周期的に往復回転させれば、金属ストリップ２５が設けられている部分から漏出される電磁波のビームを走査することができる。
【００３２】
なお、上記位相差の式から、位相差は管内波長分の１に依存して非直線的に変化し、また、図６から明らかなように、金属板３０の高さ変化に対して管内波長は非直線的に変化するが、金属板３０の電磁波伝搬方向に沿った長さＬを管内波長に比べて十分長く設定しておき、金属板３０の高さの変化範囲を狭く設定しておけば、この高さの変化に対して位相差をほぼ直線的に変化させることができる。
【００３３】
この実施形態の誘電体漏れ波アンテナ２０は上記原理に基づいて構成されたものであり、前記したように金属ストリップ２５の長さ方向に沿って延びた帯状の金属板３０の誘電体基板２５の反対面２３ｂに対する角度を変化させて、金属ストリップ２５の長さ方向に沿った各位置毎の高さを周期的に可変して、漏出される電磁波のビームを走査している。
【００３４】
即ち、図１、図３に示しているように、金属板３０の中心部は、給電部２６の上部に一端側を固定された支持部材３１の他端側に回動自在に支持されている。この支持形態は任意であるが、ここでは、支持部材３１の先端に突設した円柱状のピン３１ａを金属板３０の中心部に挿通させ抜けないようにして、このピン３１ａを中心にして回転できるようにしている。
【００３５】
なお、この支持部材３１は、誘電体伝送路の伝搬定数を変化させないように、誘電率の低い非金属（合成樹脂等）によって構成されている。
【００３６】
また、金属板３０の一端側には、支持部材３１と同様に誘電率が低い非金属（合成樹脂等）からなる腕部材３２が取り付けられている。この腕部材３２の先端側は、位相制御部３５に進入している。
【００３７】
位相制御部３５は、誘電体基板２３の反対面２３ｂに対する金属板３０の角度を所定の角度範囲内で周期的に可変して、金属ストリップ２５が設けられている部分に出力される電磁波の等位相面の金属ストリップ２５の長さ方向に対する角度を周期的に変化させるためのものである。
【００３８】
この金属板３０の角度の可変は、磁界あるいは電界に生じる力あるいはモータの回転力等を利用している。
【００３９】
図７は、磁界によって生じる力を用いた位相制御部３５の構成例を示すものである。この位相制御部３５は、金属板３０を誘電体基板２３と平行な状態に付勢するための弾性部材（バネ、ゴム、スポンジ等）３６、腕部材３２の先端に取り付けられた永久磁石３７、この永久磁石３７に対向する位置に固定されたコイル３８およびコイル３８に交流電流（正弦波、三角波等）を供給する交流電源３９によって構成されている。
【００４０】
この構成の位相制御部３５では、コイル３８が発生する交番磁界と永久磁石３７の直流磁界との間に発生する吸引力と反発力を、永久磁石３７および腕部材３２を介して金属板３０の一端側（左端側）に伝達して、金属板３０をピン３１ａを中心にして所定角度範囲内で周期的に往復回転させる。
【００４１】
なお、ここでは、永久磁石３７を金属板３０側に取り付け、コイル３８を固定しているが、逆に、コイル３８を金属板３０側に取り付け、永久磁石３７を固定してもよい。また、永久磁石３７の代わりにコイルを用いて、そのコイルとコイル３８のいずれか一方に直流を与え、他方に交流を与えてもよい。
【００４２】
また、図８は、電界によって生じる力を用いた位相制御部３５の構成例を示すものである。この位相制御部３５は、金属板３０を誘電体基板２３と平行な状態に付勢するための弾性部材（バネ、ゴム、スポンジ等）３６、腕部材３２の先端に取り付けられた第１電極板４０、第１電極板４０に対向する位置に固定された第２電極板４１および第１電極板４０と第２電極板４１との間に交流電圧（正弦波、三角波等）を印加する交流電源４２によって構成されている。
【００４３】
なお、第１電極板４０は、交流電源４２のみで駆動できるように、永久磁石３７と同様に一定の電界を保持している部材（エレクトレットという）や圧電素子等に金属膜を蒸着して形成したものを用いている。
【００４４】
この構成の位相制御部３５では、交流電源４２から電極板間に印加される交番電界と第１の電極板４０の直流電界との間に交互に発生する吸引力と反発力を、第１電極板４０および腕部材３２を介して金属板３０の一端側（左端側）に伝達して、金属板３０を、ピン３１ａを中心にして所定角度範囲内で周期的に往復回転させる。なお、第１の電極板４０として上記したエレクトレット型や圧電素子でない単なる金属板を用いる場合には、直流のバイアス電圧を印加する。
【００４５】
また、図示しないが、モータでカム等の偏心体を回転させ、この偏心体に連結された金属板３０を所定角度範囲内で往復回転させてもよい。
【００４６】
このように構成された誘電体漏れ波アンテナ２０では、例えば、誘電体基板２３の下端側からみた図９に示しているように、金属板３０が誘電体基板２３と平行な状態にあるときには、図１０のように、給電部２６から誘電体基板２３内に給電された電磁波は、金属ストリップ２５と平行な等位相面Ｐで金属板３０と地板導体２１で挟まれた領域に進入して、金属板３０の影響を受けてより短い管内波長で伝搬されるが、誘電体基板２３に対する金属板３０の高さが全ての位置で同一であるため、この領域を通過した電磁波の等位相面Ｐ′は、給電部２６から給電されたときと同様に金属ストリップ２５と平行となる。
【００４７】
したがって、金属ストリップ２５が設けられている部分から漏出される電磁波は各金属ストリップ２５の長さ方向について同相となり、図９に示しているように、漏出される電磁波のビーム方向Ｂは誘電体基板２３および金属ストリップ２５に直交する平面上に位置することになる。
【００４８】
また、この図９に示した状態から、誘電体基板２３の下端側からみた図１１に示しているように、金属板３０の左端側の高さが増し、右端側の高さが減少すると、図１２のように、給電部２６から金属ストリップ２５と平行な等位相面Ｐで給電されて金属板３０と地板導体２１で挟まれた領域に進入した電磁波のうち、誘電体基板２３の中央部から左端までの範囲を通過する電磁波は、左端に近づく程管内波長が長くなって位相が徐々に遅れ、逆に中央部から右端までの範囲を通過する電磁波は、右端に近づく程管内波長が短くなって位相が徐々に進む。
【００４９】
前記したように、金属板３０の左端と右端との高さの差が小さく、且つ金属板３０の幅Ｌが管内波長に対して十分大きいとすれば、高さの違いに対して位相差がほぼ直線的に変化する。
【００５０】
なお、位相が進む程電磁波が基準位相となるタイミングが早まるから、各電磁波が基準位相で一致する等位相面は、位相が進んでいるものほど給電部側に近くなる。
【００５１】
したがって、この領域を通過した電磁波の等位相面Ｐ′は、図１２に示しているように正面からみて金属ストリップ２５の長さ方向に対して左回りに傾いた状態となり、このように傾いた等位相面Ｐ′の電磁波が給電されると、金属ストリップ２５が設けられている部分から漏出される電磁波のビーム方向Ｂは、図１１に示しているように、誘電体基板２３の右端側、即ち金属板３０の傾き方向と同一方向に傾くことになる。
【００５２】
また、誘電体基板２３の下端側からみた図１３に示しているように、金属板３０の右端側の高さが増し、左端側の高さが減少すると、図１４のように、給電部２６から金属ストリップ２５と平行な等位相面Ｐで給電されて金属板３０と地板導体２１で挟まれた領域に進入した電磁波のうち、誘電体基板２３の中央部から左端までの範囲を通過する電磁波は、左端に近づく程管内波長が短くなって位相が徐々に進み、逆に中央部から右端までの範囲を通過する電磁波は、右端に近づく程管内波長が長くなって位相が徐々に遅れる。
【００５３】
前記したように、金属板３０の左端と右端との高さの差が小さく、且つ金属板３０の幅Ｌが管内波長に対して十分大きいとすれば、高さの違いに対して位相差がほぼ直線的に変化する。
【００５４】
したがって、この領域を通過した電磁波の等位相面Ｐ′は、図１４に示すように、正面からみて金属ストリップ２５の長さ方向に対して右回りに傾いた状態となり、このように傾いた等位相面Ｐ′の電磁波が給電されると、金属ストリップ２５が設けられている部分から漏出される電磁波のビーム方向Ｂは、図１３に示しているように、誘電体基板２３の左端側、即ち金属板３０の傾き方向と同一方向に傾くことになる。
【００５５】
よって、前記したように位相制御部３５によって誘電体基板２３の反対面２３ｂに対する金属板３０の角度を平行な状態を基準にして所定範囲内で周期的に往復回転させれば、ビーム方向を図１１に示した方向と図１３に示した方向の間で往復走査することができる。
【００５６】
なお、ここでは、金属板３０を、その中心を支点にして往復回転させていたが、金属板３０の回転中心の位置は任意であり、例えば金属板３０の一端側を支点にし、他端側を上下に移動させてもよい。
【００５７】
また、上記した誘電体漏れ波アンテナ２０では、金属ストリップ２５とほぼ等しい長さを有する連続した１枚の金属板３０を用いていたが、金属ストリップ２５の長さより短い長さの複数の金属板を誘電体基板２３の幅方向に所定間隔で並べ、各金属板の高さを制御してビームの方向を可変することもできる。
【００５８】
図１５は、この方式を採用した誘電体漏れ波アンテナ５０を示している。
この誘電体漏れ波アンテナ５０は、前記した誘電体漏れ波アンテナ２０と基本的な構造は同一であり、地板導体２１の一面２１ａ側に隙間を開けた状態で誘電体基板２３が一面２３ａ側を平行に対向させた状態で配置され、その誘電体基板２３の反対面２３ｂ側のほぼ中央部から下部にかけて、金属ストリップ２５が所定間隔で平行に設けられ、誘電体基板２３の上部側には金属ストリップ２５の長さ方向に平行な等位相面の電磁波を給電する給電部２６が設けられている。
【００５９】
金属ストリップ２５と給電部２６の間には、位相可変ユニット５１が配置されている。
【００６０】
この位相可変ユニット５１は、電界駆動型のものであり、誘電体基板２３を跨ぐように形成されたケース５２を有している。このケース５２の誘電体基板２３の反対面に対向する下面側は開口されており、その開口部には、図１６に示すように、複数の矩形の金属板３０′が所定間隔で横並びに配置されている。
【００６１】
各金属板３０′は、ケース５２内を横方向に複数に仕切る仕切板５２ａの内壁に一端側を固定された弾性部材５３によって、常に一定高さ位置となるように付勢された状態で支持されている。これらの金属板３０′は電極板を兼ねていて、可撓性を有する共通のリード線を介して後述する交流電源５５に接続されている。
【００６２】
なお、この金属板３０′は、前記した電界保持部材のエレクトレットに金属膜を蒸着して形成されたものとし、その上面側の電界の極性をここでは正（負でもよい）とする。
【００６３】
また、ケース５２の上部には、複数の固定電極５４が各金属板３０′とそれぞれ対向する位置に固定されている。各固定電極５４はそれぞれリート線を介して交流電源５５に接続されている。
【００６４】
交流電源５５は、金属板３０′と固定電極５４との間に振幅が異なる交流電圧を印加して、誘電体基板２３の反対面２３ａに対する各金属板３０′の高さを周期的に可変する。
【００６５】
この交流電源５５は、固定電極５４とともにこの実施形態の位相制御手段を構成するものであり、例えば図１７に示すように、所定振幅の交流信号Ｖ（正弦波、三角波等）を発生する交流信号源５５ａ、交流信号源５５ａが発生した交流信号Ｖを振幅が等しく位相が互いに反転した２つの交流信号Ｖａ、Ｖｂに変換するトランス５５ｂと、トランス５５ｂから出力される一方の交流信号Ｖａを複数に分圧する第１の分圧器５５ｃ、トランス５５ｂから出力される他方の交流信号Ｖｂを複数に分圧する第２の分圧器５５ｄとで構成されている。
【００６６】
第１の分圧器５５ｃおよび第２の分圧器５５ｄの分圧出力数は、ともに固定電極５４の数２Ｎ（偶数とする）の１／２に設定されており、第１の分圧器５５ｃの各出力信号Ｖａ１〜ＶａＮおよび第２の分圧器５５ｄの各出力信号Ｖｂ１〜ＶｂＮの振幅は、
Ｖａ１＝Ｖｂ１＝ΔＶ／２
Ｖａ２＝Ｖａ１＋ΔＶ＝Ｖｂ２＝Ｖｂ１＋ΔＶ
Ｖａ３＝Ｖａ２＋ΔＶ＝Ｖｂ３＝Ｖｂ２＋ΔＶ
Ｖａ４＝Ｖａ３＋ΔＶ＝Ｖｂ４＝Ｖｂ３＋ΔＶ
………
ＶａＮ＝Ｖａ（Ｎ−１）＋ΔＶ＝ＶｂＮ＝Ｖｂ（Ｎ−１）＋ΔＶ
となっている。
【００６７】
そして、出力信号Ｖａ１〜ＶａＮは、左半分のＮ個の固定電極５４に内側から順に印加され、出力信号Ｖｂ１〜ＶｂＮは、右半分のＮ個の固定電極５４に内側から順に印加される。
【００６８】
また、出力信号Ｖａ１〜ＶａＮと出力信号Ｖｂ１〜ＶｂＮとは、位相が反転しているので、出力信号Ｖａ１〜ＶａＮが正の電圧のときには、出力信号Ｖｂ１〜ＶｂＮは負の電圧となり、逆に出力信号Ｖａ１〜ＶａＮが負の電圧のときには、出力信号Ｖｂ１〜ＶｂＮは正の電圧となる。
【００６９】
このように構成された誘電体漏れ波アンテナ５０では、全ての固定電極５４に同電圧（０ボルト）が印加された状態では、金属板３０′自身の電界しか存在しないため、図１８に示すように、各金属板３０′の高さが同一となる。
【００７０】
この場合、前記した図１０で説明したように、給電部２６から誘電体基板２３内に給電された電磁波は、金属ストリップ２５と平行な等位相面Ｐで金属板３０と地板導体２１で挟まれた領域に進入して、各金属板３０′の影響を受けてより短い管内波長で伝搬されるが、誘電体基板２３に対する各金属板３０′の高さが同一であるため、この領域を通過した電磁波の等位相面Ｐ′は、給電部２６から給電されたときと同様に金属ストリップ２５と平行となる。
【００７１】
したがって、金属ストリップ２５が設けられている部分から漏出される電磁波は各金属ストリップ２５の長さ方向について同相となり、誘電体基板２３の下端側からみた図１８に示しているように、漏出される電磁波のビーム方向Ｂは、誘電体基板２３および金属ストリップ２５に直交する平面上に位置することになる。
【００７２】
また、左半分の固定電極５４に印加される電圧がそれぞれ負の最大値となり、右半分の固定電極５４に印加される電圧がそれぞれ正の最大値となったとき、誘電体基板２３の下端側からみた図１９に示しているように、左半分側の各金属板３０′は、自らの電界と印加される電圧による電界の極性とが反対なので、それぞれ対向する固定電極５４側に印加電圧の絶対値に相当する距離ずつ引き寄せられて、その距離分ずつ誘電体基板２３から遠ざかる。
【００７３】
また、右半分側の各金属板３０′は、自らの電界と印加される電圧による電界の極性とが同一なので、それぞれ対向する固定電極５４に対して反発して印加電圧の絶対値に相当する距離ずつ離間して、その距離分ずつ誘電体基板２３側に近づく。
【００７４】
このため、前記図１２で示したように、給電部２６から金属ストリップ２５と平行な等位相面Ｐで給電されて各金属板３０′と地板導体２１で挟まれた領域に進入した電磁波のうち、誘電体基板２３の中央部から左端までの範囲を通過する電磁波は、左端に近づく程管内波長が長くなって位相が徐々に遅れ、逆に中央部から右端までの範囲を通過する電磁波は、右端に近づく程管内波長が短くって位相が徐々に進み、この領域を通過した電磁波の等位相面Ｐ′は、金属ストリップ２５の長さ方向に対して左回りに傾いた状態となり、図１９に示しているように、漏出される電磁波のビーム方向Ｂは誘電体基板２３の右端側に傾くことになる。
【００７５】
また、左半分の固定電極５４に印加される電圧がそれぞれ正の最大値となり、右半分の固定電極５４に印加される電圧がそれぞれ負の最大値となったとき、誘電体基板２３の下端側からみた図２０に示しているように、左半分側の各金属板３０′は、自らの電界と印加される電圧による電界の極性とが同一なので、それぞれ対向する固定電極５４に対して反発して印加電圧の絶対値に相当する距離ずつ離間してその距離分ずつ誘電体基板２３側に近づき、右半分側の各金属板３０′は、自らの電界と印加される電圧による電界の極性とが反対なので、それぞれ対向する固定電極５４側に印加電圧の絶対値に相当する距離ずつ引き寄せらて、その距離分ずつ誘電体基板２３から遠ざかる。
【００７６】
このため、前記図１４で示したように、給電部２６から金属ストリップ２５と平行な等位相面Ｐで給電されて各金属板３０′と地板導体２１で挟まれた領域に進入した電磁波のうち、誘電体基板２３の中央部から左端までの範囲を通過する電磁波は、左端に近づく程管内波長が短くなって位相が徐々に進み、逆に中央部から右端までの範囲を通過する電磁波は、右端に近づく程管内波長が長くなって位相が徐々に遅れ、この領域を通過した電磁波の等位相面Ｐ′は、金属ストリップ２５の長さ方向に対して右回りに傾いた状態となり、図２０に示しているように、漏出される電磁波のビーム方向Ｂは誘電体基板２３の左端側に傾くことになる。
【００７７】
したがって、前記したように、交流電源５５によって誘電体基板２３の反対面２３ｂに対する各金属板３０′の高さを、図１８に示した状態を基準にして、図１９に示した状態と図２０に示した状態の間でそれぞれ周期的に可変することで、ビーム方向Ｂを、図１９に示した方向と図２０に示した方向の間で往復走査することができる。
【００７８】
なお、ここでは金属板３０′としてエレクトレット型のものを用いたが、これを単なる金属板にすることもできる。この場合には、直流のバイアス電圧を金属板３０′と固定電極５４間に印加すればよい。
【００７９】
また、この誘電体漏れ波アンテナ５０の位相可変ユニット５１は電界駆動型のものであったが、図２１に示す位相可変ユニット５１′のように、各金属板３０′の上に永久磁石６１をそれぞれ固定し、前記固定電極５４の代わりにコイル６２をそれぞれ設けて、交流電源５５′から各コイル６２に振幅が異なる交流電流を供給して、前記同様に、各金属板３０の高さを周期的に可変してもよい。
【００８０】
なお、この場合、交流電源５５′は、図２２に示しているように、各出力信号Ｖａ１〜ＶａＮ、Ｖｂ１〜ＶｂＮの電圧に比例した電流をそれぞれコイル６２に供給できるように電圧電流変換器（Ｖ−Ｉ変換器）５５ｅを設ける。
【００８１】
また、上記した各実施形態の誘電体漏れ波アンテナでは、車載用レーダに用いることを前提として、誘電体基板２３の反対面２３ｂに対する金属板３０の角度や各金属板３０′の高さを周期的に且つ連続的に変化させてビーム方向を走査していたが、上記のようなビームの連続的な走査だけでなく、あるビーム方向から他の任意の方向にビームを向けるように制御することもできる。
【００８２】
この場合には、各ビーム方向に対する電源のデータを予めメモリに記憶しておき、指定されたビーム方向に対応するデータに基づいて電源の出力を制御して、金属板３０の角度や各金属板３０′の高さを制御する。
【００８３】
また、ここではビームの方向可変のためだけに金属板３０の角度や各金属板３０′の高さを可変していたが、給電部２６から給電される電磁波の等位相面が金属ストリップ２５の長さ方向に対して平行でない場合や不揃いの場合に、前記した金属板３０の角度や各金属板３０′の高さを可変して、等位相面を金属ストリップ２５に対して平行となるように修正することができ、しかも、その修正した状態を基準にして、ビームの走査をすることができる。
【００８４】
特に、複数の金属板３０′を用いたものでは、これらを高さを可変するための電圧や電流の大きさをそれぞれ個別に供給することができるので、より細かな位相制御が行なえる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の誘電体漏れ波アンテナでは、給電部と金属ストリップの間で誘電体基板の反対面側に隙間をあけた状態で金属板を配置し、位相制御手段によって、誘電体基板の反対面に対する金属板の金属ストリップの長さ方向に沿った位置毎の高さを変化させて、誘電体基板の金属板と地板導体とで挟まれた部分を伝送する電磁波の位相を、金属ストリップの長さ方向に沿った位置毎に制御している。
【００８６】
このため、アンテナ全体を大型化することなく、簡単な構成で高い信頼性でビーム方向を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の正面図
【図２】本発明の実施形態の左側面図
【図３】本発明の実施形態の右側面図
【図４】実施形態の要部の構成例を示す図
【図５】金属板の高さと管内波長との関係を説明するための図
【図６】金属板の高さの変化に対する管内波長の変化を示す図
【図７】本発明の実施形態の要部の構成例を示す図
【図８】本発明の実施形態の要部の他の構成例を示す図
【図９】本発明の実施形態の動作を説明するための概略底面図
【図１０】本発明の実施形態の動作を説明するための概略平面図
【図１１】本発明の実施形態の動作を説明するための概略底面図
【図１２】本発明の実施形態の動作を説明するための概略平面図
【図１３】本発明の実施形態の動作を説明するための概略底面図
【図１４】本発明の実施形態の動作を説明するための概略平面図
【図１５】本発明の他の実施形態の正面図
【図１６】本発明の他の実施形態の要部の拡大図
【図１７】本発明の他の実施形態の要部の回路構成図
【図１８】本発明の他の実施形態の動作を説明するための概略底面図
【図１９】本発明の他の実施形態の動作を説明するための概略底面図
【図２０】本発明の他の実施形態の動作を説明するための概略底面図
【図２１】本発明の他の実施形態の要部の他の構成例を示す拡大図
【図２２】本発明の他の実施形態の要部の回路構成図
【符号の説明】
２０、５０……誘電体漏れ波アンテナ、２１……地板導体、２３……誘電体基板、２４……スペーサ、２５……金属ストリップ、２６……給電部、３０、３０′……金属板、３１……支持部材、３２……腕部材、３５……位相制御部、３６……弾性部材、３７……永久磁石、３８……コイル、３９……交流電源、４０……第１の電極板、４１……第２の電極板、４２……交流電源、５１、５１′……位相可変ユニット、５２……ケース、５３……弾性部材、５４……固定電極、５５、５５′……交流電源、５５ａ……交流信号源、５５ｂ……トランス、５５ｃ……第１の分圧器、５５ｄ……第２の分圧器、５５ｅ……電圧電流変換器、６１……永久磁石、６２……コイル
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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