(57)【要約】【課題】誘電体を用いることなくグレーチング・ローブを改善したスロットアンテナを提供する。【解決手段】中空筒状に形成された地導体２と、地導体２に、軸方向に離間して形成された複数のスロット３と、地導体２の中空部に配置され、スロット３を逐次的に励起させ給電を行うための伝送線路４と、を備え、伝送線路４は、隣接するスロット３の間の区間の少なくとも１区間に、軸方向に対して傾斜した傾斜部５を備えたものである。【選択図】図１
2016152451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空筒状に形成された地導体と、
前記地導体に、軸方向に離間して形成された複数のスロットと、
前記地導体の中空部に配置され、前記スロットを逐次的に励起させ給電を行うための伝送線路と、を備え、
前記伝送線路は、隣接する前記スロットの間の区間の少なくとも１区間に、前記軸方向に対して傾斜した傾斜部を備える
ことを特徴とするスロットアンテナ。
【請求項２】
前記地導体は、断面視で矩形状に形成されており、
前記スロットは、前記地導体の一面に形成され、
前記伝送線路の前記傾斜部は、前記スロットを形成した面と平行な面内で傾斜するように構成されている
請求項１記載のスロットアンテナ。
【請求項３】
前記伝送線路は、基板の両面に、前記基板の厚さ方向における中心面に対して対称に形成された配線パターンからなる
請求項１または２記載のスロットアンテナ。
【請求項４】
前記スロットは、長方形状に形成され、
前記伝送線路は、前記スロットの長軸方向に対して垂直に交差するように配置される
請求項１〜３いずれかに記載のスロットアンテナ。
【請求項５】
前記地導体の一部が、地導体用基板の一方の面に形成された金属箔からなり、
前記スロットは、前記金属箔の一部をくり抜いて形成される
請求項１〜４いずれかに記載のスロットアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スロットアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、中空筒状に形成された地導体と、地導体に軸方向に離間して形成された複数のスロットと、地導体の中空部に配置され、スロットを逐次的に励起させ給電を行うための伝送線路と、を備えたスロットアンテナが知られている。
【０００３】
このスロットアンテナの一形態として、断面矩形状の地導体を用い、地導体の１面にスロットを形成した方形導波管型スロットアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
従来の方形導波管型スロットアンテナでは、地導体の１面に、軸方向（長手方向）に所定の間隔でスロットを形成し、軸方向（長手方向）と平行に直線状に形成された伝送線路により、逐次的にスロットを励起するように構成されていた。
【０００５】
軸方向（スロットの配列方向）が鉛直方向、あるいは水平方向に沿うように配置されるスロットアンテナにおいて、垂直面指向性にて所望の電気チルトを実現する場合、各スロットに所定の位相差で給電が行われるように、その位相差に相当する間隔でスロットを配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２８４９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の位相差に相当する間隔にスロットの間隔を設定した場合であっても、設定したスロットの間隔が自由空間波長（λ）に近くなってしまうと、所望の電気チルト方向とは別の方向（例えば、９０度方向から給電される場合における−９０度方向付近）に不要な電波（グレーチング・ローブ）が発生してしまう、という問題がある。不要な電波の発生は、アンテナの利得低下につながるため、グレーチング・ローブを改善したスロットアンテナが望まれる。
【０００８】
グレーチング・ローブを改善する方法として、伝送線路と地導体との間に誘電体を配置することで、伝送線路を伝播する電気信号の位相を遅らせて、自由空間波長との干渉を避ける方法も提案されている。
【０００９】
しかし、この方法では、誘電体の形状とその設置に高精度を要するため、安定した電気特性を得ることが困難であり、特に高周波数帯向けのアンテナには不向きであるという問題がある。また、誘電体を用いることで部品点数が増加し、コストが増大してしまうという問題も生じる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、誘電体を用いることなくグレーチング・ローブを改善したスロットアンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、中空筒状に形成された地導体と、前記地導体に、軸方向に離間して形成された複数のスロットと、前記地導体の中空部に配置され、前記スロットを逐次的に励起させ給電を行うための伝送線路と、を備え、前記伝送線路は、隣接する前記スロットの間の区間の少なくとも１区間に、前記軸方向に対して傾斜した傾斜部を備えるスロットアンテナである。
【００１２】
前記地導体は、断面視で矩形状に形成されており、前記スロットは、前記地導体の一面に形成され、前記伝送線路の前記傾斜部は、前記スロットを形成した面と平行な面内で傾斜するように構成されていてもよい。
【００１３】
前記伝送線路は、基板の両面に、前記基板の厚さ方向における中心面に対して対称に形成された配線パターンからなってもよい。
【００１４】
前記スロットは、長方形状に形成され、前記伝送線路は、前記スロットの長軸方向に対して垂直に交差するように配置されてもよい。
【００１５】
前記地導体の一部が、地導体用基板の一方の面に形成された金属箔からなり、前記スロットは、前記金属箔の一部をくり抜いて形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、誘電体を用いることなくグレーチング・ローブを改善したスロットアンテナを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るスロットアンテナを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】図１のスロットアンテナの垂直面指向性を示すグラフ図である。
【図３】本発明の比較となる従来のスロットアンテナを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は垂直面指向性を示すグラフ図である。
【図４】本発明の比較となる従来のスロットアンテナを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は垂直面指向性を示すグラフ図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一変形例に係るスロットアンテナの断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の一変形例に係るスロットアンテナの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係るスロットアンテナを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【００２０】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、スロットアンテナ１は、中空筒状に形成された地導体２と、地導体２に軸方向に離間して形成された複数のスロット３と、地導体２の中空部に配置され、スロット３を逐次的に励起させ給電を行うための伝送線路４と、を備えている。スロットアンテナ１は、例えば、３ＧＨｚ以上の高周波数帯用のアンテナとして用いられるものである。
【００２１】
本実施形態では、地導体２は、断面視で矩形状に形成されており、スロット３は、地導体２の一面に形成されている。つまり、スロットアンテナ１は、方形導波管型スロットアンテナである。地導体２の幅（図１（ａ）の左右方向の長さ）は、自由空間波長をλとしたとき、約０．５４λとされる。
【００２２】
地導体２は、金属板（導電性物質）からなり断面視でコの字状に形成された第１地導体２ａと、第１地導体２ａの開口を塞ぐように設けられた平面状の第２地導体２ｂと、からなる。
【００２３】
本実施形態では、第２地導体２ｂは、地導体用基板２ｃの一方の面に形成された銅箔等の金属箔からなる。地導体用基板２ｃは、第２地導体２ｂとなる金属箔を形成した面を、第１地導体２ａ側として配置され、第２地導体２ｂの両側端部（図１（ａ）の左右方向における両端部）を、第１地導体２ａの両端部（図１（ａ）の上側の端面）に当接させた状態で、第１地導体２ａに固定されている。
【００２４】
スロット３は、第２地導体２ｂである金属箔の一部をくり抜いて形成される。本実施形態では、軸方向に沿って所定の間隔で、長方形状のスロット３を形成している。スロット３は、その短軸方向が地導体２の軸方向と一致するように、幅方向（図１（ａ）の左右方向）の中央部に整列して形成されている。スロット３の寸法は、自由空間波長をλとしたとき、長軸方向の長さが０．２λ、短軸方向の長さが約０．０３λとされる。また、スロット３の間隔は、約０．５４λとされる。本実施形態では、２０個のスロット３を形成し、スロットアンテナ１の全長（軸方向における長さ）を約１ｍとした。スロットアンテナ１は、例えば、軸方向（スロット３の配列方向）が鉛直方向または垂直方向と一致するように設置される。
【００２５】
伝送線路４は、基板４ａの両面に、基板４ａの厚さ方向（図１（ａ）の上下方向）における中心面に対して対称に形成された配線パターン４ｂ，４ｃからなる。つまり、基板４ａの両面に形成される配線パターン４ｂ，４ｃは、平面視で基板４ａを透視したときに重なる位置に形成された同形状のパターンからなる。両配線パターン４ｂ，４ｃは、所定の間隔でスルーホールにより電気的に接続されていてもよい。
【００２６】
基板４ａの片面のみに伝送線路４となる配線パターンを形成することも考えられるが、この場合、基板４ａを構成する誘電体の影響が大きくなり、所望の特性が得られない場合がある。本実施形態のように、基板４ａの両面に配線パターン４ｂ，４ｃを形成することで、基板４ａを構成する誘電体の影響を抑制することが可能である。
【００２７】
さて、本実施形態に係るスロットアンテナ１では、伝送線路４は、隣接するスロット３の間の区間の少なくとも１区間に、軸方向に対して傾斜した傾斜部５を備えている。本実施形態では、隣接するスロット３の間の各区間に傾斜部５を配置しているが、傾斜部５の存在しない直線状の区間があっても構わない。なお、ここでいうスロット３の間の区間とは、平面視（上面視）で隣接するスロット３に挟まれた区間をいう。
【００２８】
本実施形態では、軸方向に対してθ傾斜した第１傾斜部５ａと、軸方向に対して−θ傾斜した第２傾斜部５ｂとを備え、両傾斜部５ａの隣接する端部同士を、軸方向に対して平行な接続部６により接続するように構成されている。傾斜部５ａ，５ｂの接続部６と反対側の端部には、軸方向に対して平行な交差部７が接続され、この交差部７にて、平面視でスロット３と交差するように構成されている。つまり、本実施形態では、伝送線路４は、スロット３の長軸方向に対して垂直に交差するように配置されている。交差部７は、スロット３の長軸方向における中心を通るように配置されている。
【００２９】
このように、本実施形態では、スロット３の間の区間に配置される伝送線路４に、パルス波形のような形状（幅方向に凸となる形状）の屈曲構造を施している。このような構造を採用することにより、隣り合うスロット３を通過するのに必要な線路長（電気長）を長くすることが可能になり、スロット３の間の区間において、伝送線路４の線路長をスロット３の間隔よりも長くすることが可能になる。
【００３０】
また、本実施形態では、隣接する区間（スロット３の間の区間）において、伝送線路４の幅方向（図１（ｂ）における左右方向）における突出方向が、反対方向となるように設定されている。これは、隣接する区間にて突出方向を同じにすると、伝送線路４の突出部分の距離が近くなり、特性が劣化してしまうおそれがあるためである。
【００３１】
なお、本実施形態では、伝送線路４として基板４ａに形成した配線パターン４ｂ，４ｃを用いたが、これに限らず、伝送線路４を金属板（導電性物質）で構成することも可能である。伝送線路４となる金属板の断面形状は矩形状に限らず、例えば円形状、楕円形状であってもよい。
【００３２】
この場合、軸方向に対して高さ方向（図１（ａ）の上下方向）に傾斜するように傾斜部５を形成しても構わない。ただし、方形導波管型スロットアンテナにおいては、伝送線路４の高さ方向における位置は、伝送線路４の特性に大きな影響を与えてしまい、高さ方向の位置の変化は特性の劣化につながるおそれがある。つまり、方形導波管型スロットアンテナにおいては、伝送線路４の傾斜部５は、スロット３を形成した面と平行な面内で傾斜するように構成されることが望ましい。
【００３３】
傾斜部５の中心軸に対する角度θは、できるだけ小さいことが望ましい。これは、角度θが大きくなると、傾斜部５の端部にて急角度の曲がりが伝送線路４に発生することとなり、この曲げ部分での損失が大きくなってしまうためである。
【００３４】
スロットアンテナ１の垂直面指向性を図２に示す。また、比較のため、図３（ａ），（ｂ）に示すように、伝送線路４を直線状とした従来のスロットアンテナ３１の垂直面指向性を図３（ｃ）に示す。さらに、比較のため、図４（ａ），（ｂ）に示すように伝送線路４を直線状とし、かつ伝送線路４と地導体２との間に誘電体４２を配置した従来のスロットアンテナ４１の垂直面指向性を図４（ｃ）に示す。なお、図２，図３（ｃ），図４（ｃ）では、給電方向を９０度方向としている。
【００３５】
図２と図３（ｃ）とを比較すれば分かるように、本実施形態に係るスロットアンテナ１では、従来のスロットアンテナ３１と比較して、−９０度方向付近のグレーチング・ローブを低減できていることが分かる。
【００３６】
また、図２と図４（ｃ）とを比較すると、本実施形態に係るスロットアンテナ１では、−９０度方向付近において、誘電体４２を用いたスロットアンテナ４１と同程度のグレーチング・ローブの低減を実現できていることがわかる。つまり、スロットアンテナ１では、誘電体４２を用いることなく、グレーチング・ローブの改善が可能である。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態に係るスロットアンテナ１では、中空筒状に形成された地導体２と、地導体２に、軸方向に離間して形成された複数のスロット３と、地導体２の中空部に配置され、スロット３を逐次的に励起させ給電を行うための伝送線路４と、を備え、伝送線路４は、隣接するスロット３の間の区間の少なくとも１区間に、軸方向に対して傾斜した傾斜部５を備えている。
【００３８】
傾斜部５を備えることで、スロット３の間の区間における伝送線路４の線路長を、スロット３の間隔よりも大きくすることが可能となり、これにより、自由空間波長との干渉を抑制して不要な電波の発生を抑制し、グレーチング・ローブを改善することが可能になる。
【００３９】
また、スロットアンテナ１では、誘電体４２を用いていないため、構造が簡単で製造が容易であり、安定した電気特性を得ることが可能であり、高周波数帯向けのアンテナとして好適である。また、スロットアンテナ１では、誘電体４２を用いないことによって部品点数の増加を抑制できるため、低コストである。
【００４０】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００４１】
例えば、図５（ａ）に示すスロットアンテナ５１のように、地導体用基板２ｃの第１地導体２ａと反対側の面に、第２地導体２ｂとなる金属箔を形成するようにしてもよい。
【００４２】
また、図５（ｂ）に示すスロットアンテナ５２のように、第２地導体２ｂとして金属板を用い、地導体用基板２ｃを省略するように構成してもよい。
【００４３】
さらに、図５（ｃ）に示すスロットアンテナ５３のように、図５（ａ）のスロットアンテナ５１において、地導体用基板２ｃの第２地導体２ｂとなる金属箔を形成した面の反対側に、伝送線路４となる配線パターン５４を形成し、伝送線路４をマイクロストリップ線路で構成してもよい。ただし、マイクロストリップ線路では、単位長さあたりの損失が比較的大きくなるため、図１の構造とすることがより望ましい。
【００４４】
また、伝送線路４の形状も図１（ｂ）のものに限定されず、例えば、図６（ａ）に示すように、第１傾斜部５ａと第２傾斜部５ｂとが直接接続されたＶ字状の伝送線路４としてもよい。ただし、この場合、両傾斜部５ａ，５ｂの接続部分にて急な曲がりが発生し損失が大きくなるため、図１（ｂ）のように接続部６を介して緩やかに接続することがより好ましい。また、伝送線路４の形状は、図６（ｂ）に示すように、メアンダ形状としてもよく、図６（ｃ）に示すように、湾曲した曲線部６１を備えるようにしてもよい。なお、曲線部６１は、傾斜部５の一態様である。
【００４５】
また、上記実施形態では、地導体２の断面形状が矩形状である場合を説明したが、これに限らず、地導体２の断面形状は、例えば、多角形状あるいは円形状、楕円形状であってもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、スロット３の間隔が一定である場合を説明したが、これに限らず、スロット３の間隔は一定でなくともよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、スロット３の形状が長方形状である場合を説明したが、これに限らず、スロット３の形状は、例えば、円形状、楕円形状、多角形状、あるいは曲線形状であってもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、スロット３の幅方向における中心を通るように伝送線路４（交差部７）を配置したが、これに限らず、図６（ｄ）に示すように、スロット３の幅方向の中心が伝送線路４からずれていてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、長方形状のスロット３をその短軸方向が軸方向と一致するように配置したが、これに限らず、図６（ｅ）に示すように、短軸方向が軸方向に対して傾斜するようにスロット３を形成してもよい。この場合、隣接するスロット３の傾斜方向を互いに異ならせることで、２つのスロット３が対となり、所望の方向に電波放射を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１  スロットアンテナ
２  地導体
３  スロット
４  伝送線路
５  傾斜部
６  接続部
７  交差部
【図１】
2016152451.tif 000003
【図２】
2016152451.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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