(57)【要約】【課題】断面が長方形の導体壁で囲まれた導波管の一方の幅広面の内面に、表面が導体のリッジを有し、もう一方の幅広面の管軸に平行に、スロットアンテナを概ね一直線に配置する導波管スロットアンテナにおいて、スロットアンテナから放射する電波の電力と、導波管内の管内波長とを同時に調整することができないという課題があった。【解決手段】すべてのスロットアンテナの中心線が概ね一直線となるように、さらに、スロットアンテナの中心線とスロットアンテナを形成する導波管幅広面の管軸中心線が一致あるいは平行となるようにスロットアンテナを配置し、また、断面形状が四角形のリッジを、リッジ断面の導波管幅広面とが接触する面の中心線と導波管幅広面の管軸中心線とを一致させず、かつ、リッジ断面の中心線と幅広面中心線との距離を連続的に変化させると共に、リッジの四角形断面の各辺の寸法を、連続的に変化させて配置する。【選択図】図１
2017200001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が長方形の導体壁で囲まれた導波管の二つの幅広面の一方の幅広面の内面に、表面が導体のリッジを有し、もう一方の幅広面の管軸に平行に、少なくとも一つのスロットアンテナを形成する導波管スロットアンテナにおいて、スロットアンテナが二個以上ある場合には、すべてのスロットアンテナの中心線が概ね一直線となるように、さらに、スロットアンテナの中心線と、スロットアンテナを形成する導波管幅広面の管軸中心線が一致あるいは平行となるようにスロットアンテナを配置し、また断面形状が長方形のリッジを、リッジ断面の導波管幅広面とが接触する面の中心線と導波管幅広面の管軸中心線とを一致させず、かつ、リッジ断面の中心線と幅広面中心線との距離を連続的に変化させると共に、リッジの長方形断面の幅広面方向の寸法を、一定値から連続的に変化させて配置することを特徴とする導波管スロットアンテナ。
【請求項２】
断面形状が長方形の導体壁で囲まれた導波管の二つの幅広面の一方の幅広面の内面に、表面が導体のリッジを有し、もう一方の幅広面の管軸に平行に、少なくとも一つのスロットアンテナを形成する導波管スロットアンテナにおいて、スロットアンテナが二個以上ある場合には、すべてのスロットアンテナの中心線が概ね一直線となるように、さらに、スロットアンテナの中心線と、スロットアンテナを形成する導波管幅広面の管軸中心線が一致あるいは平行となるようにスロットアンテナを配置し、また断面形状が幅広面と接触する面を下底とする台形形状のリッジを、リッジ断面の導波管幅広面とが接触する面の中心線と導波管幅広面の管軸中心線とを一致させず、かつ、リッジ断面の中心線と幅広面中心線との距離を連続的に変化させると共に、リッジの上底と下底の寸法を、各々独立に、一定値から連続的に変化させて配置することを特徴とする導波管スロットアンテナ。
【請求項３】
断面形状が長方形の導体壁で囲まれた導波管の二つの幅広面の一方の幅広面の内面に、表面が導体のリッジを有し、もう一方の幅広面の管軸に平行に、少なくとも一つのスロットアンテナを形成する導波管スロットアンテナにおいて、スロットアンテナが二個以上ある場合には、すべてのスロットアンテナの中心線が概ね一直線となるように、さらに、スロットアンテナの中心線と、スロットアンテナを形成する導波管幅広面の管軸中心線が一致あるいは平行となるようにスロットアンテナを配置し、また断面形状が長方形のリッジを、リッジ断面の導波管幅広面とが接触する面の中心線と導波管幅広面の管軸中心線とを一致させず、かつ、リッジ断面の中心線と幅広面中心線との距離を連続的に変化させると共に、リッジの長方形断面の幅広面と垂直な方向の寸法を、一定値から連続的に変化させて配置することを特徴とする導波管スロットアンテナ。
【請求項４】
断面形状が長方形の導体壁で囲まれた導波管の二つの幅広面の一方の幅広面の内面に、表面が導体のリッジを有し、もう一方の幅広面の管軸に平行に、少なくとも一つのスロットアンテナを形成する導波管スロットアンテナにおいて、スロットアンテナが二個以上ある場合には、すべてのスロットアンテナの中心線が概ね一直線となるように、さらに、スロットアンテナの中心線と、スロットアンテナを形成する導波管幅広面の管軸中心線が一致あるいは平行となるようにスロットアンテナを配置し、また断面形状が長方形のリッジを、リッジ断面の導波管幅広面とが接触する面の中心線と導波管幅広面の管軸中心線とを一致させず、かつ、リッジ断面の中心線と幅広面中心線との距離を連続的に変化させると共に、リッジの長方形断面の幅広面と平行な方向と垂直な方向の各寸法を、各々独立に、一定値から連続的に変化させて配置することを特徴とする導波管スロットアンテナ。
【請求項５】
断面形状が長方形の導体壁で囲まれた導波管の二つの幅広面の一方の幅広面の内面に、表面が導体のリッジを有し、もう一方の幅広面の管軸に平行に、少なくとも一つのスロットアンテナを形成する導波管スロットアンテナにおいて、スロットアンテナが二個以上ある場合には、すべてのスロットアンテナの中心線が概ね一直線となるように、さらに、スロットアンテナの中心線と、スロットアンテナを形成する導波管幅広面の管軸中心線が一致あるいは平行となるようにスロットアンテナを配置し、また断面形状が不等辺四角形のリッジを、リッジ断面の導波管幅広面とが接触する面の中心線と導波管幅広面の管軸中心線とを一致させず、かつ、リッジ断面の中心線と幅広面中心線との距離を連続的に変化させると共に、リッジ断面の四つの辺の寸法を、各々独立に、一定値から連続的に変化させて配置することを特徴とする導波管スロットアンテナ。
【請求項６】
概ね誘電率が一定の誘電体を、導波管の内側に充填させるように配置したことを特徴とする、請求項１から５記載の導波管スロットアンテナ。
【請求項７】
概ね誘電率が一定の誘電体で導波管、スロットアンテナ、および、リッジの構造を構成した誘電体構造体を形成し、この誘電体構造体の表面に導体の膜を構成することを特徴とする、請求項１から５記載の導波管スロットアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
断面形状が長方形の導体壁で囲まれた導波管の二つの幅広面の一方の幅広面の内面に、表面が導体のリッジを有し、もう一方の幅広面の管軸に平行に、少なくとも一つのスロットアンテナを形成する導波管スロットアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
断面形状が長方形の導体壁で囲まれた導波管の二つの幅広面の一方の幅広面の内面に表面が導体のリッジを有し、もう一方の幅広面の管軸に平行に、複数のスロットアンテナを形成する導波管スロットアンテナにおいて、スロットアンテナの長さを自由空間波長の概ね1/2波長、スロットアンテナの幅を長さの1/10から1/20程度とし、各スロットアンテナから空間に放射させる電力の値を要求に応じて変化させるため、スロットアンテナの中心線を、導波管管軸の中心線からずらして配置する導波管スロットアンテナは公知である。
【０００３】
図14は、例えば特開2012-204975公報記載の従来例1の導波管スロットアンテナを示す斜視図である。
【０００４】
図15は、従来例1の導波管スロットアンテナを示す三面図である。
【０００５】
各図において、導波管1は、厚さが波長に比べて十分小さい導体板を用いた導体壁で断面形状が長方形の管を構成した導波管、中心線2は、導波管1の二つの幅広面の中央を、導波管1の長手方向、すなわち、電波が伝送する方向に沿って示された中心線、リッジ3は、表面が導体であり、断面形状が長方形で、導波管1の幅広面と接触するリッジ3の面の中心線と、導波管1の幅広面の中心線2とが一致するように配置されたリッジ、スロットアンテナ4は、リッジ3が形成された導波管1の幅広面と反対側のもう一方の幅広面の導体壁に、導波管の中心線2と平行に長細い概ね長方形形状の穴を設け、導波管1内を伝送する電波を導波管1内から空間に漏らすスロットアンテナ、スロット中心線5は、スロットアンテナ4の長手方向の中心線である。
【０００６】
図14および図15においては、導波管1の中心線2に沿って、等間隔にスロットアンテナ4は4個配置され、スロットアンテナ4の中心線と、導波管1の中心線2との間隔は、両端の2個のスロットアンテナ4の中心線2からの間隔は小さく、中央部の2個のスロットアンテナ4の中心線2からの間隔は大きく設定されている。
【０００７】
次に動作について説明する。従来例1の導波管1内を伝搬する電波信号の一部はスロットアンテナ4から導波管1の外部に漏れ出し、外部空間に放射される。この時、スロットアンテナ4から導波管1の外部に結合する電波の結合量、すなわち、スロットアンテナ4から導波管1外部に漏れ出す電波の電力の大きさは、導波管1の中心線2と、スロットアンテナ４のスロット中心線5との距離で定まり、中心線2とスロット中心線5との距離が0の場合、すなわち中心線2とスロット中心線5が重なっている場合には結合量も0であり、電波は放射されない。中心線2とスロット中心線5との距離が大きくなると、その距離の大きさに比例して電波の結合量は大きくなり、大きな電力が空間に放射される。従来例1においては、中央の2個のスロットアンテナ4は、中心線2とスロット中心線5との距離が、両端の2個のスロットアンテナ4に比べ大きい。そのため、中央の2個のスロットアンテナ4から空間に放射される電波の電力は大きく、両端のスロットアンテナ4から空間に放射される電波の電力は小さくなる。
【０００８】
また、従来例1においては、リッジ3が導波管1の中央に設置されており、かつ、リッジ3の形状と大きさが、導波管1のどの位置でも同じであるので、導波管1内を伝搬する電波の管内波長は、導波管1のどの部分においても一定である。そのため、スロットアンテナ4から空間に放射される電波の位相は隣接するスロットアンテナ4間の中心線2に沿った距離で定まり、図14および図15のように一定間隔でスロットアンテナ4が設置されている場合には、一定の位相勾配で電波は空間に放射されることになる。例えば、隣接するスロットアンテナ4間の中心線2に沿った距離が管内波長に等しい場合には、離接するスロットアンテナ4は同位相で電波を空間に放射する。
【０００９】
この従来例1における導波管スロットアンテナでは、アンテナ放射指向パターンのサイドローブを制御するためには、各スロットアンテナ4から空間に放射される電波の電力を、スロットアンテナ4毎に変える必要があるので、図14および図15に示すように、スロットアンテナ4を一直線に配置する、すなわち、スロット中心線5を一直線にすることはできないという課題があった。このため、導波管1の中心線2に沿った方向では、低サイドローブ特性を実現できるが、中心線2からずれた方向のサイドローブが高くなるという課題があった。
【００１０】
図16は、米国電気電子学会IEEEの論文誌IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Vol.10, pp.764-767, 2011に記載の従来例2の導波管スロットアンテナを示す三面図である。
【００１１】
図において、スロットアンテナ4は、スロット中心線5と導波管1の中心線2が一致し、かつ、隣接するスロットアンテナ4との中心線2に沿った距離が一定となるように一直線に配置されている。また、リッジ3は、断面形状は長方形であるが、スロットアンテナ4の直下では、リッジの中心が中心線2からずれるように、くの字状に配置されている。また、リッジ3の中心が中心線2から直角にずれる大きさは、中央の2個のスロットアンテナ4の直下は大きく、両端のスロットアンテナ4では小さく設定されている。
【００１２】
次に動作について説明する。従来例2における導波管スロットアンテナでは、スロットアンテナ4の直下においては、リッジ3が、導波管1の中心線2からずれて配置されるため、導波管1内の電磁界分布は中心線2に対して非対称となる。そのため、スロットアンテナ4が導波管1の中心線2上に配置されている、すなわち、中心線2とスロット中心線5が一致していても、スロットアンテナ4から電波が空間に放射される。また、スロットアンテナ4から空間に放射される電波の電力は、リッジ3の中心線2からのずれの大きさに比例して大きくなる。従って、従来例2の導波管スロットアンテナでは、スロットアンテナ4を一直線に配置しても、各スロットアンテナ4から空間に放射する電力の大きさを制御できるという効果がある。
【００１３】
しかし、従来例2の導波管スロットアンテナでは、リッジ3を中心線2からずらして配置するため、導波管1内を伝搬する電波の管内波長がリッジ3をずらす大きさに対応して変化してしまうという課題があった。すなわち、図16に示すようにスロットアンテナ4を等間隔で配置しても、各スロットアンテナ4から空間に放射する電波の位相勾配を一定にはできないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１２−２０４９７５号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Mahdi Moradian，Majid Tayarani and Mohammad Khalaj-Amirhosseini，“Planar Slotted Array Antenna Fed by Single Wiggly-Ridge Waveguide”，IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Ｖｏｌ．１０, ｐｐ．７６４−７６７, ２０１１年。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記のような課題を解消するためになされたものであり、すべてのスロットアンテナの中心線が概ね一直線となるように、さらに、スロットアンテナの中心線と、スロットアンテナを形成する導波管幅広面の管軸中心線が一致あるいは平行となるようにスロットアンテナを配置した導波管スロットアンテナで、スロットアンテナから空間に放射する電波の電力と、導波管内の管内波長とを同時に調整できる導波管スロットアンテナを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の導波管スロットアンテナは、すべてのスロットアンテナの中心線が概ね一直線となるように、さらに、スロットアンテナの中心線と、スロットアンテナを形成する導波管幅広面の管軸中心線が一致あるいは平行となるようにスロットアンテナを配置し、また、断面形状が四角形のリッジを、リッジ断面の導波管幅広面とが接触する面の中心線と導波管幅広面の管軸中心線とを一致させず、かつ、リッジ断面の中心線と幅広面中心線との距離を連続的に変化させると共に、リッジの四角形断面の各辺の寸法を、一定値から連続的に変化させて配置するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、断面形状が四角形のリッジを、リッジ断面の導波管幅広面とが接触する面の中心線と導波管幅広面の管軸中心線とを一致させず、かつ、リッジ断面の中心線と幅広面中心線との距離を連続的に変化させることにより、スロットアンテナを導波管の中心軸上に配置することができ、かつ、各スロットアンテナから空間に放射する電力を変化させることができる。
【００１９】
また、リッジの四角形断面の各辺の寸法を、一定値から連続的に変化させることで、導波管内を伝搬する電波の管内波長を連続的に変化することができる。
【００２０】
そのため、リッジ断面の中心線と幅広面中心線との距離を連続的に変化させることにより各スロットアンテナから空間に放射する電力を変化させると、導波管内の管内波長が変化してしまうが、同時に、リッジの四角形断面の各辺の寸法を、一定値から連続的に変化させることで、導波管内の管内波長を一定に保つことができる。
【００２１】
また、各スロットアンテナから空間に放射する電波の位相を自由に制御することも可能となる。
【００２２】
よって、導波管の中心線2に沿った方向だけでなく、中心線からずれた方向においても低サイドローブ特性を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図1は、本発明の実施の形態1による導波管スロットアンテナを示す斜視図である。
【００２４】
【図２】図2は、本発明の実施の形態1による導波管スロットアンテナを示す三面図である。
【００２５】
【図３】図3は、本発明の実施の形態2による導波管スロットアンテナを示す三面図である。
【００２６】
【図４】図4は、本発明の実施の形態3による導波管スロットアンテナを示す斜視図である。
【００２７】
【図５】図5は、本発明の実施の形態3による導波管スロットアンテナを示す三面図である。
【００２８】
【図６】図6は、本発明の実施の形態4による導波管スロットアンテナを示す斜視図である。
【００２９】
【図７】図7は、本発明の実施の形態4による導波管スロットアンテナを示す三面図である。
【００３０】
【図８】図8は、本発明の実施の形態5による導波管スロットアンテナを示す斜視図である。
【００３１】
【図９】図9は、本発明の実施の形態5による導波管スロットアンテナを示す三面図である。
【００３２】
【図１０】図10は、本発明の実施の形態6による導波管スロットアンテナを示す斜視図である。
【００３３】
【図１１】図11は、本発明の実施の形態6による導波管スロットアンテナを示す三面図である。
【００３４】
【図１２】図12は、本発明の実施の形態1による導波管スロットアンテナを示す斜視図である。
【００３５】
【図１３】図13は、本発明の実施の形態8による導波管スロットアンテナを示す導波管の断面図である。
【００３６】
【図１４】図14は、従来例1の導波管スロットアンテナを示す斜視図である。
【００３７】
【図１５】図15は、従来例1の導波管スロットアンテナを示す三面図である。
【００３８】
【図１６】図16は、従来例2の導波管スロットアンテナを示す三面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【００４０】
実施の形態１
図1は、実施の形態1による導波管スロットアンテナを示す斜視図である。
【００４１】
図2は、実施の形態1による導波管スロットアンテナを示す三面図である。
【００４２】
各図において、導波管1は、厚さが波長に比べて十分小さい導体板を用いた導体壁で断面形状が長方形の管を構成した導波管、中心線2は、導波管1の二つの幅広面の中央を、導波管1の長手方向、すなわち、電波が伝送する方向に沿って示された中心線、リッジ3は、表面が導体であり、断面形状が長方形で、導波管1の幅広面と接触するリッジ3の面の中心線と、導波管1の幅広面の中心線2とが一致しないように配置するとともに、幅広面と平行なリッジ3の幅寸法を、連続的に変化させたリッジ、スロットアンテナ4は、リッジ3が形成された導波管1の幅広面と反対側のもう一方の幅広面の導体壁に、導波管の中心線2がスロットアンテナ4の中心線と一致するように長細い概ね長方形形状の穴を設け、導波管1内を伝送する電波を導波管1内から空間に漏らすスロットアンテナである。
【００４３】
この実施の形態1における導波管スロットアンテナでは、図1および図2において、中央部に配置された2個のスロットアンテナ4の直下にあるリッジ3は、両端に配置されたスロットアンテナ4の直下のリッジ3に比べ、リッジ3の中心線2からのずれが大きく、かつ、リッジ3の幅は小さくなるように、リッジの形状が連続的に変化している。
【００４４】
次に動作について説明する。この実施の形態1の導波管1内を伝搬する電波信号の一部はスロットアンテナ4から導波管1の外部に漏れ出し、外部空間に放射される。この時、スロットアンテナ4から導波管1の外部に結合する電波の結合量、すなわち、スロットアンテナ4から導波管1外部に漏れ出す電波の電力の大きさは、リッジ3の中心線2からのずれの大きさに比例して定まり、リッジ3の中心線2からのずれが大きくなると、その大きさに比例して電波の結合量は大きくなり、大きな電力が空間に放射される。さらに、リッジ3の中心線2からのずれに対応してリッジ3の幅を連続的に変化させることにより、導波管1内の管内波長を一定に保ち、各スロットアンテナ4から空間に放射する電波の位相勾配値を一定に保っている。
【００４５】
次に効果について説明する。各スロットアンテナ4から空間に放射する電波の電力は、リッジ3の中心線2からのずれの大きさで制御され、また、各スロットアンテナ4から空間に放射する電波の位相は、リッジ3の幅寸法を変化させることで制御される。このため、この実施の形態1における導波管スロットアンテナでは、スロットアンテナ4を、中心線2上に一直線に、かつ、等間隔に配置した場合においても、放射されたビームの中心線2に沿った方向の指向方向や、サイドローブの形状を自由に制御することができ、低サイドローブ特性を実現することもできるという効果がある。
【００４６】
また、各スロットアンテナ4を一直線に配置することができるので、中心線2からずれた方向においても、低サイドローブ特性を実現できるという効果がある。
【００４７】
図1および図2においては、スロットアンテナ4の形状を長方形としたが、長方形の四隅の角に丸みがある形状や、スロットアンテナ4の両端が半円形や半だ円形となっており、半円あるいは半楕円と長方形が接続されている形状、あるいは、スロットアンテナ4全体が長楕円形状の場合も、同様の効果が期待できる。
【００４８】
図1および図2においては、導波管の断面を長方形形状としているが、長方形の四隅に丸みがある形状においても、同様の効果が期待できる。
【００４９】
図1および図2においては、リッジ3の断面形状を長方形形状としたが、隅に丸みのある長方形形状の場合も、同様の効果が期待できる。
【００５０】
図1および図2においては、導波管1とリッジ3を別々の要素として示しているが、一体構造として構成した場合にも同じ動作をするので、同様の効果が期待できる。
【００５１】
実施の形態２
図3は、実施の形態2による導波管スロットアンテナを示す三面図である。
【００５２】
図において、スロットアンテナ4は、リッジ3が形成された導波管1の幅広面と反対側のもう一方の幅広面の導体壁に、導波管の中心線2と平行、かつ、一直線に長細い概ね長方形形状の穴を設け、導波管1内を伝送する電波を導波管1内から空間に漏らすスロットアンテナ、スロット中心線5は、スロットアンテナ4の長手方向の中心線である。
【００５３】
この実施の形態においては、すべてのスロットアンテナ4は、そのスロット中心線5が一致するように一直線に配置されている。また、スロット中心線5は、導波管1の中心線2とは一致せず、中心線2に対して、リッジ3とは反対側にある。
【００５４】
この場合においても、上記実施の形態1と同じ動作となり、実施の形態1と同様の効果が期待できる。
【００５５】
また、図3においては、スロットアンテナ4は、中心線2に対して、リッジ3とは反対側に配置してあるが、スロットアンテナ4を、リッジ3と同じ側に配置しても、同様の効果が期待できる。
【００５６】
実施の形態３
図4は、実施の形態3による導波管スロットアンテナを示す斜視図である。
【００５７】
図5は、実施の形態3による導波管スロットアンテナを示す三面図である。
【００５８】
各図において、リッジ3は、表面が導体であり、断面形状が導波管1の幅広面と接触する面を底面とする台形で、導波管1の幅広面と接触するリッジ3の底面の中心線と、導波管1の幅広面の中心線2とが一致しないように配置するとともに、幅広面と平行なリッジ3の上底と下底の幅寸法を、独立に、かつ、連続的に変化させたリッジである。
【００５９】
この実施の形態3における導波管スロットアンテナでは、図4および図5において、中央部に配置された2個のスロットアンテナ4の直下にあるリッジ3は、両端に配置されたスロットアンテナ4の直下のリッジ3に比べ、リッジ3の中心線2からのずれが大きく、かつ、リッジ3の上底と下底の幅は小さくなるように、リッジの形状が連続的に変化している。
【００６０】
次に動作について説明する。この実施の形態3の導波管1内を伝搬する電波信号の一部はスロットアンテナ4から導波管1の外部に漏れ出し、外部空間に放射される。この時、スロットアンテナ4から導波管1の外部に結合する電波の結合量、すなわち、スロットアンテナ4から導波管1外部に漏れ出す電波の電力の大きさは、リッジ3の中心線2からのずれの大きさに比例して定まり、リッジ3の中心線2からのずれが大きくなると、その大きさに比例して電波の結合量は大きくなり、大きな電力が空間に放射される。さらに、リッジ3の中心線2からのずれに対応してリッジ3の幅を連続的に変化させることにより、導波管1内の管内波長を一定に保ち、各スロットアンテナ4から空間に放射する電波の位相勾配値を一定に保っている。
【００６１】
この実施の形態3における導波管スロットアンテナは、上記のように動作するので、実施の形態1と同様の効果が期待できる。
【００６２】
図4および図5においては、リッジ3の断面形状を台形形状としたが、隅に丸みのある台形形状の場合も、同様の効果が期待できる。
【００６３】
実施の形態４
図6は、実施の形態4による導波管スロットアンテナを示す斜視図である。
【００６４】
図7は、実施の形態4による導波管スロットアンテナを示す三面図である。
【００６５】
各図において、リッジ3は、表面が導体であり、断面形状が長方形で、導波管1の幅広面と接触するリッジ3の面の中心線と、導波管1の幅広面の中心線2とが一致しないように配置するとともに、リッジ3の幅広面と直交する方向の寸法、すなわち、リッジ3の高さを、連続的に変化させたリッジである。
【００６６】
この実施の形態4における導波管スロットアンテナでは、図4および図5において、中央部に配置された2個のスロットアンテナ4の直下にあるリッジ3は、両端に配置されたスロットアンテナ4の直下のリッジ3に比べ、リッジ3の中心線2からのずれが大きく、かつ、リッジ3の高さが導波管1の両端では低く、導波管の中央では最も高くなるように、リッジ3の高さが連続的に変化している。
【００６７】
次に動作について説明する。この実施の形態4の導波管1内を伝搬する電波信号の一部はスロットアンテナ4から導波管1の外部に漏れ出し、外部空間に放射される。この時、スロットアンテナ4から導波管1の外部に結合する電波の結合量、すなわち、スロットアンテナ4から導波管1外部に漏れ出す電波の電力の大きさは、リッジ3の中心線2からのずれの大きさに比例して定まり、リッジ3の中心線2からのずれが大きくなると、その大きさに比例して電波の結合量は大きくなり、大きな電力が空間に放射される。さらに、リッジ3の中心線2からのずれに対応してリッジ3の高さを連続的に変化させることにより、導波管1内の管内波長を一定に保ち、各スロットアンテナ4から空間に放射する電波の位相勾配値を一定に保っている。
【００６８】
この実施の形態4における導波管スロットアンテナは、上記のように動作するので、実施の形態1と同様の効果が期待できる。
【００６９】
図6および図7においては、リッジ3の断面形状を長方形形状としたが、隅に丸みのある長方形形状の場合も、同様の効果が期待できる。
【００７０】
実施の形態５
図8は、実施の形態5による導波管スロットアンテナを示す斜視図である。
【００７１】
図9は、実施の形態5による導波管スロットアンテナを示す三面図である。
【００７２】
各図において、リッジ3は、表面が導体であり、断面形状が長方形で、導波管1の幅広面と接触するリッジ3の面の中心線と、導波管1の幅広面の中心線2とが一致しないように配置するとともに、リッジ3の幅広面と平行な幅寸法と幅広面と直交する方向の高さを、独立に、かつ、連続的に変化させたリッジである。
【００７３】
この実施の形態5における導波管スロットアンテナでは、図8および図9において、中央部に配置された2個のスロットアンテナ4の直下にあるリッジ3は、両端に配置されたスロットアンテナ4の直下のリッジ3に比べ、リッジ3の中心線2からのずれが大きい。リッジ3の幅寸法も、導波管1の両端では広く、導波管1の中央では狭くなるように幅寸法が連続的に変化している。また、リッジ3の高さも、導波管1の両端では低く、導波管1の中央では最も高くなるように、リッジ3の高さが連続的に変化している。
【００７４】
次に動作について説明する。この実施の形態5の導波管1内を伝搬する電波信号の一部はスロットアンテナ4から導波管1の外部に漏れ出し、外部空間に放射される。この時、スロットアンテナ4から導波管1の外部に結合する電波の結合量、すなわち、スロットアンテナ4から導波管1外部に漏れ出す電波の電力の大きさは、リッジ3の中心線2からのずれの大きさに比例して定まり、リッジ3の中心線2からのずれが大きくなると、その大きさに比例して電波の結合量は大きくなり、大きな電力が空間に放射される。さらに、リッジ3の中心線2からのずれに対応してリッジ3の幅寸法と高さを連続的に変化させることにより、導波管1内の管内波長を一定に保ち、各スロットアンテナ4から空間に放射する電波の位相勾配値を一定に保っている。
【００７５】
この実施の形態5における導波管スロットアンテナは、上記のように動作するので、実施の形態1と同様の効果が期待できる。
【００７６】
図8および図9においては、リッジ3の断面形状を長方形形状としたが、隅に丸みのある長方形形状の場合も、同様の効果が期待できる。
【００７７】
図8および図9においては、リッジ3の断面形状を長方形形状としたが、台形形状の場合も、同様の効果が期待できる。
【００７８】
実施の形態６
図10は、実施の形態6による導波管スロットアンテナを示す斜視図である。
【００７９】
図11は、実施の形態6による導波管スロットアンテナを示す三面図である。
【００８０】
各図において、リッジ3は、表面が導体であり、断面形状が不等辺四角形で、導波管1の幅広面と接触するリッジ3の面の中心線と、導波管1の幅広面の中心線2とが一致しないように配置するとともに、リッジ3の断面の4本の辺の長さを、各々独立に、かつ、連続的に変化させたリッジである。
【００８１】
この実施の形態6における導波管スロットアンテナでは、図8および図9において、中央部に配置された2個のスロットアンテナ4の直下にあるリッジ3は、両端に配置されたスロットアンテナ4の直下のリッジ3に比べ、リッジ3の中心線2からのずれが大きい。リッジ3の断面の導波管1の幅広面に接する辺と、この辺の対面に位置する辺の長さが、導波管1の両端では広く、導波管1の中央では狭くなるように長さが連続的に変化している。また、リッジ3の断面の残りの2辺の長さも、導波管1の両端では短く、導波管1の中央では最も長くなるように連続的に変化している。
【００８２】
次に動作について説明する。この実施の形態5の導波管1内を伝搬する電波信号の一部はスロットアンテナ4から導波管1の外部に漏れ出し、外部空間に放射される。この時、スロットアンテナ4から導波管1の外部に結合する電波の結合量、すなわち、スロットアンテナ4から導波管1外部に漏れ出す電波の電力の大きさは、リッジ3の中心線2からのずれの大きさに比例して定まり、リッジ3の中心線2からのずれが大きくなると、その大きさに比例して電波の結合量は大きくなり、大きな電力が空間に放射される。さらに、リッジ3の断面の辺の長さを連続的に変化させることにより、導波管1内の管内波長を一定に保ち、各スロットアンテナ4から空間に放射する電波の位相勾配値を一定に保っている。
【００８３】
この実施の形態6における導波管スロットアンテナは、上記のように動作するので、実施の形態1と同様の効果が期待できる。
【００８４】
図10および図11においては、リッジ3の断面形状を、隅に丸みのある不等辺四角形形状とする場合も、同様の効果が期待できる。
【００８５】
実施の形態７
図12は、実施の形態7による導波管スロットアンテナを示す斜視図である。
【００８６】
図において、導波管1は、厚さが波長に比べて十分小さい導体板を用いた導体壁で断面形状が長方形の管を構成した導波管、中心線2は、導波管1の二つの幅広面の中央を、導波管1の長手方向、すなわち、電波が伝送する方向に沿って示された中心線、リッジ3は、表面が導体であり、断面形状が不等辺四角形で、導波管1の幅広面と接触するリッジ3の面の中心線と、導波管1の幅広面の中心線2とが一致しないように配置するとともに、リッジ3の断面の4本の辺の長さを、各々独立に、かつ、連続的に変化させたリッジ、スロットアンテナ4は、リッジ3が形成された導波管1の幅広面と反対側のもう一方の幅広面の導体壁に、導波管の中心線2がスロットアンテナ4の中心線と一致するように長細い概ね長方形形状の穴を設け、導波管1内を伝送する電波を導波管1内から空間に漏らすスロットアンテナ、誘電体6は、導波管1とリッジ3に囲まれた空間に充填された誘電率が1より大きい誘電体である。
【００８７】
この実施の形態7における導波管スロットアンテナでは、上記実施の形態6に示された導波管スロットアンテナにおいて、導波管1の内部に、誘電体6を充填させたものである。
【００８８】
この実施の形態7においては、誘電体6により、導波管1内を伝搬する電波の管内波長が、誘電体6の誘電率に応じて変化する。しかし、上記実施の形態6と同様に、リッジ3の断面の辺の長さを連続的に変化させることにより、導波管1内の管内波長を一定に保ち、各スロットアンテナ4から空間に放射する電波の位相勾配値を一定に保つことができる。そのため、この実施の形態7においても、実施の形態6と同様の効果が期待できる。
【００８９】
この実施の形態7では、リッジ3の断面形状を不等辺四角形としたが、実施の形態1および実施の形態3と同様に、リッジ3の断面形状を長方形あるいは台形としても、同様の効果が期待できる。
【００９０】
この実施の形態7では、スロットアンテナ4を導波管1の中心線2上に配置しているが、実施の形態2と同様に、スロットアンテナ4を、中心線2からずらして一直線に配置する場合も同様の効果が期待できる。
【００９１】
実施の形態８
図13は、実施の形態8による導波管スロットアンテナを示す導波管の断面図である。
【００９２】
図13において、誘電体構造体7は、誘電率が1より大きい誘電体でつくられた筒状の誘電体構造体、導体膜8は、誘電体構造体7の内表面および外表面に形成された導体膜である。
【００９３】
この実施の形態8における導波管スロットアンテナでは、上記実施の形態6において示した導波管1、リッジ3、そして、スロットアンテナ4を、誘電体構造体7および導体膜8で形成している。
【００９４】
そのため、この実施の形態8における導波管スロットアンテナの動作は、実施の形態6と全く同じであり、実施の形態6と同様の効果が期待できる。
【００９５】
なお、本願発明はその発明の範囲において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは、各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において、任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、すべてのスロットアンテナの中心線が概ね一直線となるように、さらに、スロットアンテナの中心線と、スロットアンテナを形成する導波管幅広面の管軸中心線が一致あるいは平行となるようにスロットアンテナを配置し、また、断面形状が四角形のリッジを、リッジ断面の導波管幅広面とが接触する面の中心線と導波管幅広面の管軸中心線とを一致させず、かつ、リッジ断面の中心線と幅広面中心線との距離を連続的に変化させると共に、リッジの四角形断面の各辺の寸法を、一定値から連続的に変化させて配置するので、スロットアンテナから空間に放射する電波の電力と、導波管内の管内波長とを同時に調整する導波管スロットアンテナに適している。
【００９７】
また、誘電体を導波管内部に充填、あるいは、導波管、リッジ、スロットアンテナを誘電体構造体と導体膜で構成することは、樹脂成形加工技術とメッキ加工技術を用いることが可能であり、量産性に優れた導波管スロットアンテナを得ることが可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１  導波管、
２  中心線、
３  リッジ、
４  スロットアンテナ、
５  スロット中心線、
６  誘電体、
７  誘電体構造体、
８  導体膜。
【図１】
2017200001.tif 000003
【図２】
2017200001.tif 000004
【図３】
2017200001.tif 000005
【図４】
2017200001.tif 000006
【図５】
2017200001.tif 000007
【図６】
2017200001.tif 000008
【図７】
2017200001.tif 000009
【図８】
2017200001.tif 000010
【図９】
2017200001.tif 000011
【図１０】
2017200001.tif 000012
【図１１】
2017200001.tif 000013
【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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