(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁放射ビームの発散を変化させるための装置（１０）であって、ビームのための電磁気的開口（２８）および磁気手段（２０）を含む本体（１２）を有し、磁気手段（２０）が電磁気的開口（２８）を横切る磁気勾配を発生してビームが本体を通過する時に作用するように配されているものにおいて、電磁気的開口（２８）を横断して勾配が変化する磁場を発生し、もってこれにより電磁気的開口（２８）の中心領域を通過するビームの部分に印加される位相遅延が、電磁気的開口（２８）の周辺領域を通過するビームの部分に印加される位相遅延とは異なるように、磁気手段（２０）が配されていることを特徴とする装置（１０）。
【請求項２】
中心領域に印加される位相遅延の大きさが電磁気的開口の周辺領域に印加される位相遅延の大きさよりも大きいことを特徴とする請求項１記載の装置（１０）。
【請求項３】
中心領域に印加される位相遅延の大きさが電磁気的開口の周辺領域に印加される位相遅延の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の装置（１０）。
【請求項４】
電磁気的開口（２８）中に副開口を少なくとも１つ画定する磁場を発生するように、磁気手段（２０）が配されていることを特徴とする前記請求項のいずれか記載の装置（１０）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの副開口が磁気手段（２０）のエレメントにより画定される境界を有することを特徴とする請求項４記載の装置（１０）。
【請求項６】
電磁放射ビームの発散を変化させるための装置（１０）であって、ビームのための電磁気的開口（２８）および磁気手段（２０）を含む本体（１２）を有し、磁気手段（２０）が電磁気的開口（２８）を横切る磁気勾配を発生してビームが本体を通過する時に作用するように配されているものにおいて、磁気手段（２０）が、電磁気的開口（２８）の少なくとも１つの付随した副開口の境界を画定する少なくとも１つのエレメントを有し、電磁気的開口（２８）を横断して勾配が変化する磁場を発生し、もってこれにより電磁気的開口（２８）の中心領域を通過するビームの部分に印加される位相遅延が、電磁気的開口（２８）の周辺領域を通過するビームの部分に印加される位相遅延とは異なるように、磁気手段（２０）が配されていることを特徴とする装置（１０）。
【請求項７】
磁気手段（２０）が、電磁気的開口（２８）を横断して発生する磁場の大きさに変動を誘導するように操作可能であることを特徴とする請求項６記載の装置（１０）。
【請求項８】
磁気手段（２０）が前記少なくとも１つの副開口を横断して発生する磁場の大きさに変化を誘導するように操作可能であることを特徴とする請求項６または請求項７記載の装置（１０）。
【請求項９】
磁気手段（２０）が１または複数の磁場の長い源の形態のエレメントを有することを特徴とする請求項６ないしは請求項８のいずれか記載の装置（１０）。
【請求項１０】
磁気手段（２０）が、互いに平行に配されている長い源の形態の複数のエレメントを有することを特徴とする請求項９記載の装置（１０）。
【請求項１１】
磁気手段（２０）のエレメントが、電流を運ぶための１または複数の電気伝導性通路を有することを特徴とする請求項６ないし請求項１０のいずれか記載の装置（１０）。
【請求項１２】
磁気手段（２０）が、各電気伝導性通路により運ばれる電流の変動を介して、磁気手段（２０）により電磁気的開口を横断して、あるいは前記少なくとも１つの副開口を横断して発生される磁場の大きさを変化させるように操作可能であることを特徴とする請求項１１記載の装置（１０）。
【請求項１３】
磁気手段（２０）が、１または複数の磁場の長い源の第１組および１または複数の磁場の長い源の第２組とを有し、第１組が第２組に対して０度以上の角度に向けられた格子形状に、第１組及び第２組の長い源が配されているであることを特徴とする請求項６ないし請求項１２のいずれか記載の装置（１０）。
【請求項１４】
第１組の長い源を第２組の長い源とは独立に操作して、磁場を発生させ、ビームの発散を方位角方向及び仰角方向の一方又は両方について変化させることが可能であることを特徴とする請求項１３記載の装置（１０）。
【請求項１５】
磁気手段（４４、４６）の少なくとも１つのエレメントが電磁気的開口（５６）の側方の近くに設けられていることを特徴とする請求項６ないし請求項１４のいずれか記載の装置（４０）。
【請求項１６】
磁気手段（４４、４６）が２つのエレメントを有し、該２つのエレメントの各々が電磁気的開口（５６）の異なる側方の近くに設けられていることを特徴とする請求項１５記載の装置（４０）。
【請求項１７】
磁気手段（４４、４６）が電磁気的開口（５６）の反対側方に設けられている１または複数のエレメントの対を有することを特徴とする請求項１６記載の装置（４０）。
【請求項１８】
マイクロ波放射のビームの発散を変化させるように操作可能である請求項６ないし請求項１７のいずれか記載の装置（１０）。
【請求項１９】
マイクロ波放射ビームはミリメータ波長を有する請求項１８に記載の装置（１０）。
【請求項２０】
前記請求項のいずれかに記載の装置（１０）を含むレーダーシステムを有する制御システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の制御システムを含む乗物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自由空間内を伝播する電磁放射のビーム経路上に置かれて、ビームの性質を変化させる装置に関する。本発明は限定的ではないが特にマイクロ波装置に関する。
【０００２】
マイクロ波という言葉は、実質的に０．２ないし３００ＧＨｚの周波数範囲内の電磁波スペクトルの部分を言う。これはミリメータ波（３０ないし３００ＧＨｚの範囲内周波数を含む）と呼ばれるスペクトルの部分を含む。
【０００３】
ＥＰ０５０５０４０公報には走査装置を使用してマイクロ波ビームの方向を操舵することが知られている。この装置は、フェライト材料の本体の第１側方に沿う第１磁気コイルと本体の反対側の第２側方に沿う第２磁気コイルとを持つ。各コイルは本体の面を通過する磁場を発生する。装置は各コイルからの磁場が本体を反対方向に通過するように構成されている。これは、本体を横切る磁化に勾配を生ずる。装置から出ていくビームの方向は本体を横切る磁場の勾配と直交する。従って、ビームの偏向の程度は磁化の勾配により制御される。
【０００４】
このような装置の１つの応用は、乗物、すなわち運搬手段、の自動または半自動制御のための制御システムである。このような制御システムは、他の乗物および他の物体または特徴、例えば道端の装置、に対して乗物の速度と位置を決定するためのレーダーシステムを有する。これは制御システムが乗物を巡航制御および衝突回避モードで自動的に操作することを可能にする。」
【０００５】
レーダーシステムは、２度ないし４度の半出力（３ｄＢ）ビーム幅を持った狭いビーム幅のマイクロ波ビームを使用する。狭いビーム幅は、他の乗物から反射された時に、処理のために比較的強くて使用可能な信号を入手するために使用される。さらに、狭いビーム幅は障害物の角度位置選定のために必要である。狭いビーム幅は乗物の通常の道路走行の速度、例えば１５から１００Ｋｍ／時間、には役立つけれども、より低い速度で乗物を運転する時、例えば、駐車、バック、障害物を回避する時などには役立たない。
【０００６】
ビーム幅が狭いから、乗物からある距離においては広い範囲をカバーするが、乗物に近い距離においてはビームのいずれの側も見えないブラインドスポットがある。ブラインドスポット内の障害物は検出されず、乗物が自動制御下にある時に危険である。さらに、低速度の時または自動車が停止している時には、歩行者または他の乗物が比較的に容易にブラインドスポットに入り、自動制御された乗物にとって危険となる。危険を探すために上記した装置のようにビームを一方の側から他方の側へ水平に走査するビーム操舵装置を使用することが可能であるが、ビーム操舵はビームを大きな角度で走査することはできず、ブラインドスポットはなお存在する。これらの理由のため、乗物が静止している時または低速度で移動している時、レーダー検出手段を使用不可にするある制御システムが提案されている。制御システムは乗物が静止状態から動きだして所定の速度に到達した時または乗物が所定の速度まで加速された時に再び活性化される。
【０００７】
１つの観点によれば、本発明は、電磁放射のビームの発散を変化させるため装置であって、ビームのための電磁気的開口を有する本体およびビームが本体を通過する際に作用する本体を横切る磁気的勾配を発生するように配された磁気手段を備えた装置において、磁気手段が電磁気的開口に作用して電磁気的開口の中央領域から周辺領域にわたって差動的な位相遅延が存在することを特徴とする装置を提供する。
【０００８】
好ましくは、中央領域での位相遅延の大きさは周辺領域の位相遅延に比較して相対的に大きくしてもよい。代替的に、中央領域の位相遅延の大きさは周辺領域の位相遅延と比較して相対的に小さくしてもよい。
【０００９】
開口は磁気手段の活動により誘導される少なくとも一つの副開口を有してもよい。各副開口は磁気手段により画定される境界を有してもよい。
【００１０】
第２の観点によれば、本発明は、電磁放射のビームの発散を変化させるための装置であって、ビームのための電磁気的開口を有する本体とビームが本体を通過する際に作用するように配された本体を横切る磁気的勾配を発生するように配された磁気手段とを備えた装置において、磁気手段が少なくとも１つのエレメントを有し、副開口が各エレメントに付随して各エレメントは付随した副開口の境界を画定し、電磁気的開口２８の中心領域から周辺領域の電磁気的開口にわたって差動的な位相遅延が存在するように磁気手段が電磁気的開口に作用することを特徴とする装置を提供する。
【００１１】
好ましくは、磁気手段は開口を横切って存在する磁化の大きさに変化を誘導するように配されてもよい。磁気手段は各副開口を横切って存在する磁化の大きさに変化を誘導するように配されてもよい。例えば、開口または各副開口を横切る磁化のグラフを見ると、磁場を発生する磁気手段の各エレメントに付随して、ピークまたは谷のいずれかの「ねじれ」が存在するであろう。これは開口を横切る磁化の勾配の平均値が正または負の非ゼロ値を持つかまたはゼロであるかどうかに適用される。副開口の境界を画定するのはこれら「ねじれ」である。
【００１２】
好ましくは、磁気手段は１つまたは複数の磁場の長い源を有する。もし複数の長い源があると、互いに平行に配置されてもよい。もっと好ましくは、磁気手段は電流を流すための１または複数の通路である。通常は、各通路は金属線である。もし複数の通路が存在すると、電流は他の通路に実質的に平行な方向に各通路上を流れてもよい。代替的に、いくつかの通路の電流は一方向に流れ、他の通路の電流は反対方向に流れてもよい。近傍の通路では、電流が反対方向に流れてもよい。異なる量の電流が近傍の通路ごとに流されてもよい。
【００１３】
好ましくは、磁気手段により発生される磁場の大きさしたがって本体内に誘導された磁化を変化させるために、各通路に流れる電流は変化されてもよい。各通路に流れる電流はオンまたはオフに切り替えられて、ビームをより広いビーム幅とより狭いビーム幅との間で切り換えてもよい。代替的に、電流はオンとオフ状態の間の値に変化されてもよい。この結果、開口を横切る磁化のねじれの程度が変化して、ビームを発散または集中する（すなわち、ビームを収束するまたは非収束する）程度もまた変化できる。個別の通路（または個別の通路のグループ）は別々に制御されてもよい。例えば、これらは互いに独立にオンとオフに切り替えられおよび変化されてもよい。
【００１４】
もし装置がビームを方位角および仰角方向に発散するならば、磁気手段は１または複数の磁場の長い源の第１組と１または複数の磁場の長い源の第２組を含む格子の形状を有し、第１組は第２組に対して０度以上の角度でもって配置されている。好ましくは、第１組と第２組は互いに９０度に配置される。磁場の源の第１組および第２組の磁場の大きさは、独立にビームを方位角および仰角方向に広げるために独立に制御可能であってもよい。
【００１５】
放射ビームはマイクロ波放射でもよい。または、ミリメータ波長の放射であってもよい。もっとも好ましくは、放射ビームはレーダーシステムにより発生される。
【００１６】
装置は、放射ビームに対してズームレンズとして効果的に機能してもよい。ズームレンズはビームを集中または発散できる装置を意味する。
【００１７】
磁気材料は、その内部磁化が磁場により影響されるものである。それはソフトなフェライトであってよい。フェライト材料は、高い透磁率を低伝導率と低損失と組合わせているから特別にふさわしいであろう。低伝導率により、フェライト材料はマイクロ波により容易に貫通される。
【００１８】
磁気手段は開口の１または複数の側方の近傍に位置してもよい。好ましくは、２つの磁気手段がある。各磁気手段は単一の線であってもよく、または、１または複数のコイルであってもよい。好ましくは、磁気手段は開口の対向する側方に１または複数の対で提供される。もし装置が開口の一側方に北極を提供する一つの磁気手段とその開口の他側方に南極を提供する他の磁気手段とを有するように構成されていると、これは開口を横切る磁化内に正または負の非ゼロ勾配を誘導してビームを角度Θだけ操舵するのに使用できる。磁気手段の各対の差動的な運転が角度Θの値を変化するようにしてもよい。もし磁気手段の各対が共に開口の側方に同じ極（北極または南極のどちらか）を提供すると、ビームが装置を通過する時にビームの中心および周辺領域の間に差動的な位相遅延を誘導する。この様にして、装置は例えば開口を複数の副開口に分割する別個の磁気手段を提供する必要無しにビームの発散を変化できる。代替方法としては、開口分割磁気手段は磁気手段と一緒に提供されてもよい。
【００１９】
好ましくは、磁化には互いに直交する方向の２つの勾配が存在する。これは、ビームの方向を仰角方向と同様に方位角方向にも制御できるようにして円錐形ビーム操舵を達成する。装置が表面上の乗物（陸上または海上）に使用される一実施例においても、仰角制御手段は必要である。例えば、陸上の乗物において仰角制御手段は乗物の前部を沈める作用を有するブレーキを補償するために必要となるであろう。また、それは振動の影響を補償するであろう。仰角走査は道端の設備または橋などの他の対象を識別するための情報を集めることを可能にする。
【００２０】
本体は、第１材料を含み、第１材料は第１材料の透磁率よりも小さい透磁率を持つ第２材料の少なくとも１領域を含む。その領域は開口または副開口の側方から延びてもよい。その領域は開口または副開口の中心方向に延びてもよい。好ましくは、その領域は開口または副開口の側方の間の中心点までの約３分の２の距離延びている。好ましくは、相対的に低い透磁率の領域の存在は、領域が存在しない場合に比べてより多くの磁束を開口または副開口の側方からそらせて、開口または副開口の中心方向に向かわせる。
【００２１】
好ましくは、領域は第２材料を挿入物または充填物としてその中に含む第１材料内のスロットを有する。そのスロットは先細りであって、開口または副開口の中心に最も近い端においてより細くなっている。好ましくは、スロットは線形の先細りを有する。代替的には、先細りは曲がっていてもよい。
【００２２】
第３の観点によれば、本発明は本発明の第１の観点または第２の観点のいずれかまたは両方による装置を含んだレーダーシステムを有する制御システムを提供する。
【００２３】
第４の観点によれば、本発明は本発明の第３の観点による制御システムを含んだ乗物を提供する。
【００２４】
好ましくは、乗物は陸上の乗物である。代替的には、乗物は水または空の乗物である。
【００２５】
本発明によるマイクロ波装置の一実施例が添付の図面を参照して例示として説明される。
【００２６】
乗物に関する制御システムはレーダーシステムを有する。レーダーシステムは、マイクロ波の送信機と受信機とを有する。そして、乗物の最適方法で運転するために乗物の速度と方向を制御するためにレーダーシステムにより提供されるデータを受取りそして解析する制御手段を有する。送信機はガン発振器とパッチアンテナを有する。
【００２７】
ガン発振器はマイクロ波の源である。パッチアンテナは、波面を有する発散ビームとしてマイクロ波を放射する。発散ビームはビームの中心部分を収束するレンズにより収束されて、平面の波面を有する発散の少ないビームを作る。ビームは自由空間に送信される。ビームはビーム幅ｗ0と呼ばれるパラメータにより分類される。ビーム幅は、ビームのピーク出力値よりも出力値が３ｄＢ低いビームを横切る点の角度分離として定義できる。レンズから発射されるビームのビーム幅は７７ＧＨｚにおいて約３度ないし４度である。この周波数は乗物のレーダーに使用される制御システムに典型的に使用される。
【００２８】
ビームは、乗物または他の物体または特徴により反射されると、制御システムにより受信される。いかなる適当な形式の受信機を使用してもよい。受信機は送信機と同じレンズ／パッチアンテナの組合せまたは反射された信号を受信するため別の手段を使用してもよい。制御システムは反射された信号からデータを得、そしてそれらを乗物を制御するために使用する。
【００２９】
図１は、源から自由空間に発射されたビームの走査角度に対する相対的出力を極プロットした図である。与えられた値は、単にビーム伝播方向に対する角度Θにおける相対出力レベルである。この場合、ビーム幅は約７度である。
【００３０】
図２は、マイクロ波放射ビームを発散するための装置１０の斜視図を示す。装置１０は、典型的にはトランステックＴＴＩ−３０００のような材料から構成されるフェライト本体１２を有する。複数の孔１４が上面１６から下面１８へ本体１２を通過する。各孔１４は電流を流すために単一の線２０を有してもよいが、好ましい実施例においては、各孔は複数の線、例えば、２ないし３の線により占められていてもよい。このような配置において、もし各線が単一線と同じ電流を流せば、これはより大きな磁化を提供する。追加の長所は、より多い数の線に僅かに低い電流を流すことにより線の発熱効果を減少できることである。複数の電力源を提供する必要があるかもしれない。第１の電力源が孔の中の第１線の組に電力を与え、他の電力源が孔内の第２線の組およびさらに他の組の線に電力を与える。複数の電力源は独立に動作されてもよい。明らかに、この配列においては線は互いに絶縁されなければならない。典型的には、線はタングステンから作られる。本体を通過する線２０は、都合良く図１に示されように平行な配置のリード２２および２４に接続される。代替的には、本体を通過する個々の部分の全てが直列に配されるように単一線が近傍の孔に通される。線２０は２５０μｍの直径を有する。近傍の線２０の間隔は、装置１０を通過するマイクロ波放射のビームの波長におおよそ等しく選ばれる。周波数７７ＧＨｚを有するマイクロ波放射に対して、間隔は約４ｍｍである。もし、間隔がこれより小さければ、線は少なくとも一部のマイクロ波放射を反射し、そして装置１０の動作は妥協される。
【００３１】
この実施例において、線が磁気手段であり、ビームの発散を変化させる役割を有する。
【００３２】
装置は、ビームが後面２６を通り、本体１２を通過し、そして前面２８から出るようにマイクロ波放射のビームの通路に置かれる。全体の損失を最小にするために、前面と後面には例えば溶融シリカの層の抗反射被膜が設けられている。本体の外形の大きさは、本体を通過すべきマイクロ波放射ビームの幅により決定される。乗物レーダーのようなアプリケーションの用途のためには、前面および後面はおおよそ７０ｍｍ平方である。本体の厚さは１５ｍｍである。
【００３３】
本体は、前半分３０と後半分３２の２つの半部分で作られる。これが図３に示されている。半分３０には一続きの平行な溝が刻まれている。半分３２にはいかなる溝もない。半分３０および３２が一緒に結合されて図２に示されるような本体１２を形成する時、半分３２の平らな表面が半分３０の溝を被い、本体を貫通する孔１４を形成する。半分が一緒に接合されて本体１２を形成する前に、線２０わ溝に沿って配置するのが便利である。この次に、半分が本体１２を形成するために一緒に接合される。半分は接着剤の薄い層を使用してしっかりと接合してもよい。接着剤は線２０と孔１４との間に存在するどんな隙間も占めてもよく、そして、線２０を孔１４内にしっかりと固定してもよい。この実施例においては、孔１４当たり単一の線２０がある。電流が流されてその結果として磁場が発生される時、近傍の線は近傍の副開口を画定する。
【００３４】
動作時には、線２０に典型的には２ボルトで５から１０アンペアのＤＣ電流でエネルギが与えられる。これは、フェライト内に磁化を誘導する線回りの磁場を誘導する。図２および図３の実施例においては、近傍の線２０間において、磁化の大きさは相対的に線の領域内では高くて、それらの間では相対的に低いことを知ることができる。材料内の磁化は本体内を波面が通過する時に波面内に位相遅延を誘導するから、相対的に高い磁化の領域を通過するビームの部分と相対的に弱い磁化の領域を通過するビームの部分との間で差動的な遅延が誘導される。この結果、磁場を発生する２つの線により境界が形成された副開口上の、その領域のビームが発散する。発散は各副開口で発生するから、装置１０の正味の効果はもし可干渉性が近傍の副開口間で維持されなければビームの全体の発散である。
【００３５】
図４は、図２および図３の装置を使用して発散されたビームの走査角度に対する相対出力の極プロットを示す。図４を作成するために使用された特定の実施例の装置において、開口の一半分を横切る副開口を定義する線２０は同じ方向に流れる電流を有するように構成され、一方、開口の他半分を横切る線は反対方向に流れる電流を有するように構成されている。この実施例では、孔当たり２つの線、それぞれ直径が０．５ｍｍ、を使用する。各線は１アンペアの電流を流す。線を磁化する効果はビームを７度から２０度まで相当に広げることが理解できる。
【００３６】
図５は、図２および図３の装置を使用して発散されたビームについて走査角度に対する相対的出力の別の極プロットを示す。しかし、図４とは異なり、線はずっと大きな電流、この場合は１０アンペア、を流す。この結果、ビームは２つの主な副ビームに分割される。装置を図１の効果と図５の効果との間で交互に動作させることにより、ビーム発散装置を達成する単純な方法を提供できる。単一の主ビームが送信機のボアサイト回りと中心領域とをカバーしそして２つの副ビームがこの中心領域の外側の領域をカバーするように、単一の主ビームは２つの副ビームに分割される。
【００３７】
図６は、他の実施例の装置の上の平面図である。図２および図３の実施例と異なり、図５の装置４０は、フェライト本体４２を貫通する線の形の磁気手段を持っていない。その代わりに、コイル４４、４６の形式の磁場発生手段が提供されていて、本体４２の１つの側方に１つのコイルが存在する。各コイルはそれぞれの端部４８、５０の回りに巻かれている。
【００３８】
もし、両コイルが装置の開口５６の端面５２、５４上に同じ磁極を提供するようにコイルが巻かれまたは励磁されると、開口５６の中心よりはコイル４４、４６に近い開口５６の側方領域に相対的に高い磁化の値が存在する。上記した理由により、これは開口５６を通過するビームを発散させる。
【００３９】
図７は、励磁状態において図６の装置を通過するビームによるビーム幅拡大効果を示す。ビーム幅ｗ0は約２８度であることが理解される。図１と図７を比較すると、コイルはビームを３倍以上拡大することが理解できる。典型的な動作周波数の７７ＭＨｚにおいて、挿入損失は１ｄＢの領域である。
【００４０】
興味ある周波数範囲に対して、磁気材料中の伝播の自然なモードであるから標準的にフェライトまたは適当な磁気材料は円偏光放射で動作する。しかし、反対の意味で２つの円偏光ビームの効果的な組合せであるから、直線偏光放射もフェライトと共に用いることができる。
【００４１】
図８は、さらに別の実施例の装置の上からの平面図を示す。図８の装置６０は要するに、図２と図３に示される装置と図６に示される装置との組合せである。装置６０には装置がビームを走査できるコイル６２、６４の形式の磁場発生手段が提供されている。コイル６２、６４に加えて、装置６０はフェライト本体６８を貫通する線６６の形式の磁気手段も提供されている。線６６を通じて電流を送ると、装置６０は図２および図３の装置に関連して上述したと同じ態様でビームを発散させることができる。
【００４２】
前述において、説明された装置が入射放射の平面波面を発散する波面に変える。この結果、説明された装置がビーム拡大装置として使用されている。しかし、装置は入射する発散波面を平面波面に変化させるように構成することもできる。これは、ビームの収束または平行化と等価である。
【００４３】
図９は、マイクロ波の供給または送信機７２およびフェライト本体７４を有する装置７０を示す。この実施例において、フェライト本体７４は本体を貫通する線などの磁気手段により複数の副開口に分割される。供給７２は、フェライト本体７４により平面波面８０に収束される発散波面７８を放射する。フェライト本体は７４は前に説明された実施例の装置のどれに基づいても構成できる。このような収束を達成するために、本体内の磁化勾配は適当に構成された磁気手段により形成される必要がある。
【００４４】
図１０は、走査供給または送信機９２を組込んだ装置９０に適用される図９の原理を示す。供給または送信機９２は機械的にまたは電子的に回転または走査してもよい。それは環形状のフェライト本体９４により囲まれている。本体９４は、それを貫通して、本体を複数の副開口１００に分割する複数の電流を運ぶ線を有する。線は、波面の発散を制御する本体９４内の適当な磁化勾配を発生するために、本発明の上記実施例に従って制御される。
【００４５】
供給または送信機９２は発散する波面９６を発射する。もし、本体９４が適当に磁化されているならば、供給または送信機９２の完全な３６０度回りにわたって、発散する波面を平面波面９８に収束できる。本体９４は、本体９４により占められている平面内にある、供給または送信機９２の回転軸に垂直な平面内に、波面を収束する。このような装置は、典型的には方位角のような一平面のみにビームを収束するのに使用されるアプリケーションの使用に適している。このような効果は、単一の軸の回りに回転するだけのアンテナに適している。もし、本体９４が走査供給または送信機が中心に位置するドーナッツ形状であると、ビームが本体に出会う時、それは仰角方向および方位角方向の両方にレンズとして作用する曲面に出会う。従って、ドーナッツ形状本体９４はこれらの方向の両方に収束できる。
【００４６】
図９および図１０は発散するビームを収束する能力について説明したが、もちろん、これらは非発散ビームの無収束にするためにもまたは既に発散しているビームをさらに発散するために使用できる。
【００４７】
図１１から１３は、上述した実施例の構造的な変形例を示す。例えば、図１１には、装置１０６の本体１０４の一半分１０２が、磁性材料の本体部１１２に取り付けられた非磁性材料のくさび部分１０８および１１０を有する複合構造である。くさび部分１０８、１１０は、本体部分１１２を形成するのに使用された磁気材料と同様の誘電定数を有する。本体部分１１２の磁気材料は装置の端１１４および１１６の方向に向かって薄くなるため、磁気回路はより効率的でなくなる。この結果、複合構造は本体の一端から他端への所望の磁化勾配を調製するのに役立つ。
【００４８】
図１２は、実施例の装置１２０を示す。装置１２０は本体中に複数の孔１２２を有し、従って、複数の線を有する。これは線したがって磁化の構成により柔軟性を提供する。例えば、１２４、１２６、１２８および１３０のような四つの孔のグループは個別にコイル配列を提供するために巻かれることができる。このような配列のひとつにおいて、線が孔１２４を下向きに通過し、孔１２６を上向きに通過し、孔１３０を下向きに通過し、そして孔１２８を上向きに通過する。四つの孔の個別のグループは個別に制御可能なコイル配列を生成するために同様な方法で巻かれて、それぞれ個別の磁化を達成するために個別に制御可能な電流を流すことができる。上記した巻線の例においては、個別コイル配列が本体の前面と後面との間に磁場の強い成分を指向するであろう。この配列は、近傍の孔を通過する順次巻線などのような単純な線の配置よりはより効率的に動作するであろう。
【００４９】
装置１２０は、磁気材料１３２および１３４の外側の板と中心部分またはフオーマー１３６の三層から構成される。線はフオーマーに直接巻かれることができ、そして装置１２０は組み立てられることができる。フオーマーは磁気材料か形成されてもよい。また、同様に非磁性材料から形成されてもよい。非磁性材料は前面および後面に直交する方向に磁気抵抗経路を提供し、したがって、本体を通過する磁場がこの直交方向により平行になるようにする。フオーマー１３６は理想的には外側の板１３２および１３４の磁気材料と同じ誘電定数を持つ。しかし、他の実施例において、外側の板１３２および１３４は空気間隙で分離できる。このような実施例においては、フオーマー１３６は存在せず、なにか代替的な巻線方法が使用される必要がある。
【００５０】
孔の間隔は均一に開口を一方の側から他方の側に横切るように配されてないことに注意すべきである。装置１２０の実施例では、均一および非均一の孔の間隔を有するが、得られる発散したビームにわたって相対的に均一な出力分布を持つ顕著な発散を得るためビームの波面を横切る可干渉性を破壊するために、異なる大きさを有する副開口の一続きを生成するために非均一な間隔が好まれる。近傍の孔間の間隔が全て異なるか、または、少なくと２つの間隔が同じで、少なくとも他の１つの間隔が異なる。個別の線または個別のグループの線は可干渉性を破壊するために個別に制御可能な電流供給により供給されているが、もし、孔の間隔が正確に選択されて単一の線が順に各孔を貫通すると、個別に制御可能な電流供給を必要とせずに十分に可干渉性を破壊できる実施例となるであろう。
【００５１】
上述した実施例の装置は従来のレンズアンテナと一緒に使用して、レンズアンテナが自由空間中の所望の伝播方向に平面波面を有するビームでエネルギーを発射する構成をすることができる。このようビームは装置に出会い、そしてそれを通過する時に発散する。代替方法として、レンズを使用せずに、装置が発散装置と結合レンズの役割を果たす。この実施例において、パッチアンテナのような供給は装置に直接に発散するビームを供給する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  発散していないビームの走査角度に対する相対出力の極プロットを示す図
【図２】  一実施例の装置を示す斜視図
【図３】  図２の装置の上からの平面図
【図４】  図２および図３の装置により発散されたビームの走査角度に対する相対出力の極プロットを示す図
【図５】  図２および図３の装置により発散されたビームの走査角度に対する相対出力の極プロットを示す別の図
【図６】  別の実施例の装置の上からの平面図
【図７】  図６の装置により発散されたビームの走査角度に対する相対出力の極プロットを示す図
【図８】  さらに別の実施例の装置の上からの平面図
【図９】  発散する波面を平面波面に収束するために使用される装置を示す図
【図１０】  走査アンテナから発散する波面を平面波面に収束するために使用される装置を示す図
【図１１】  さらに別の実施例の装置の上からの平面図
【図１２】  さらに別の実施例の装置の上からの平面図
【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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