(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位構造体（３）が電磁波を伝送する方向に配列された構造の右手／左手系複合導波管であって、
前記単位構造体（３）は、主導波管（１）と、前記主導波管（１）から分岐された先端短絡スタブ（２）とからなり、
前記先端短絡スタブ（２）の内部の媒質は、前記主導波管（１）の内部の媒質と同一のものであり、
左手系導波管として動作する場合は、
前記主導波管（１）は、伝送する電磁波の周波数において遮断領域となる寸法であり、
前記先端短絡スタブ（２）は、伝送する電磁波の周波数において伝搬領域となる寸法であるとともに、前記主導波管（１）から見て容量性インピーダンスを示すものであり、
右手系導波管として動作する場合は、
前記主導波管（１）は、伝送する電磁波の周波数において伝搬領域となる寸法であり、
前記先端短絡スタブ（２）は、伝送する電磁波の周波数において伝搬領域となる寸法であるとともに、前記主導波管（１）から見て誘導性インピーダンスを示すものである右手／左手系複合導波管。
【請求項２】
請求項１に記載した右手／左手系複合導波管であって、
前記主導波管（１）および前記先端短絡スタブ（２）は、断面形状が長方形の矩形導波管であり、
前記先端短絡スタブ（２）の断面の横方向の寸法が前記主導波管（１）の断面の横方向の寸法よりも大きいものである右手／左手系複合導波管。
【請求項３】
請求項２に記載した右手／左手系複合導波管であって、
片面に前記主導波管（１）を構成する凹溝（１１）を形成した第１の金属基板（１０）と、
片面に前記先端短絡スタブ（２）を構成する凹溝（２１）を複数形成した第２の金属基板（２０）とからなる右手／左手系複合導波管。
【請求項４】
請求項２に記載した右手／左手系複合導波管であって、
前記主導波管（１）は、前記先端短絡スタブ（２）に対向する位置にスロット（１３）が形成されたものである右手／左手系複合導波管。
【請求項５】
複数の単位構造体（３）が電磁波を伝送する方向に配列された構造の右手／左手系複合導波管の製造方法であって、
前記単位構造体（３）は、主導波管（１）と、前記主導波管（１）から分岐された先端短絡スタブ（２）とからなり、
前記先端短絡スタブ（２）の内部の媒質は、前記主導波管（１）の内部の媒質と同一のものであり、
左手系導波管として動作する場合は、
前記主導波管（１）は、伝送する電磁波の周波数において遮断領域となる寸法であり、
前記先端短絡スタブ（２）は、伝送する電磁波の周波数において伝搬領域となる寸法であるとともに、前記主導波管（１）から見て容量性インピーダンスを示すものであり、
右手系導波管として動作する場合は、
前記主導波管（１）は、伝送する電磁波の周波数において伝搬領域となる寸法であり、
前記先端短絡スタブ（２）は、伝送する電磁波の周波数において伝搬領域となる寸法であるとともに、前記主導波管（１）から見て誘導性インピーダンスを示すものである右手／左手系複合導波管の製造方法であり、
第１の金属板（１０）の片面に主導波管（１）を構成する凹溝（１１）を電磁波伝送方向に形成する工程と、
第２の金属板（２０）の片面に先端短絡スタブ（２）を構成する複数の凹溝（２１）を電磁波伝送方向と直交する方向に形成する工程と、
前記第１の金属板（１０）と前記第２の金属板（２０）とを互いに接合する工程とを有する右手／左手系複合導波管の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載した右手／左手系複合導波管の製造方法であって、
前記主導波管（１）および前記先端短絡スタブ（２）は、断面形状が長方形の矩形導波管であり、
前記先端短絡スタブ（２）の断面の横方向の寸法が前記主導波管（１）の断面の横方向の寸法よりも大きいものである右手／左手系複合導波管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁波を伝播させるための導波管であって右手系伝送路としても左手系伝送路としても動作可能な複合導波管およびその製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、主導波管と先端短絡スタブとからなる単位構造体を周期的に配列した構造を有し、低損失かつ高耐電力であるとともに、低コストで製造可能な右手／左手系複合導波管およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属、誘電体、磁性体、超伝導体などの小片（単位構造体）を、波長に対して十分短い間隔（波長の１０分の１程度以下）で並べることで自然にはない性質を持った媒質を人工的に構成することができる。この媒質を自然にある媒質のカテゴリに比べてより大きいカテゴリに属する媒質と言う意味でメタマテリアル（metamaterials）と呼んでいる。メタマテリアルの性質は、単位構造体の形状、材質およびそれらの配置により様々に変化する。
【０００３】
中でも、等価的な誘電率εと透磁率μとが同時に負となるメタマテリアルは、その電界と磁界と波数ベクトルが左手系をなすことから「左手系媒質（ＬＨＭ：Left-Handed Materials）」と名付けられた。この左手系媒質を本明細書においては左手系メタマテリアルと呼ぶ。これに対して、等価的な誘電率εと透磁率μとが同時に正となる通常の媒質は「右手系媒質（ＲＨＭ：Right-Handed Materials）」と呼ばれる。これら誘電率ε、透磁率μと媒質との関係領域は、図１に示すように、誘電率εの正負および透磁率μの正負に応じた第１象限〜第４象限の媒質に分類できる。右手系媒質は第１象限の媒質であり、左手系媒質は第３象限の媒質である。
【０００４】
特に、左手系メタマテリアルは、波の群速度（エネルギーの伝播する速度）と位相速度（位相の進む速度）の符号が逆転している波（バックワード波と呼ばれる）の存在や、また、非伝播領域で指数関数的に減衰する波であるエバネセント波の増幅、等の特異な性質を持つものである。そして、左手系メタマテリアルによるバックワード波を伝送する線路を人工的に構成することができる。このことは、下記の非特許文献１、非特許文献２にも記載されているように公知である。
【０００５】
この左手系媒質構成の概念に基づき、金属パターンからなる単位セルを周期的に並べてバックワード波を伝播させる線路が提案されている。これまで、その伝送特性が理論的に取り扱われ、この線路が左手系伝送帯域を持つこと、左手系伝送帯域と右手系伝送帯域との間にバンドギャップが生じること、そのバンドギャップ幅は単位セル中のリアクタンスによりコントロールすることができること等が理論的に明らかになっている。これらに関しては、下記の非特許文献３に記載されている。
【０００６】
また、左手系媒質の特性を有する導波管としては、下記の非特許文献４、非特許文献５に記載されたものが提案されている。非特許文献４には、伝送する電磁波の周波数において伝搬領域となる主導波管と、主導波管中に設けた絞り（誘導性窓）と、主導波管から分岐した先端短絡スタブとを備えた周期構造の左手系導波管が記載されている。また、非特許文献５には、伝送する電磁波の周波数において遮断領域となる主導波管と、主導波管から分岐した先端短絡スタブとを備えた周期構造の左手系導波管が記載されている。この非特許文献５の左手系導波管における先端短絡スタブ中には誘電体が挿入されている。
【非特許文献１】D.R.Smith,W.J.Padilla,D.C.Vier,S.C.Nemat-Nasser,andS.Schultz,“Composite medium with simultaneously negative permeability andpermittivity”,Phys.Rev.Lett.,vol.84,no.18,p.4184-4187,May 2000
【非特許文献２】C.Caloz,andT.Itoh,“Application of the transmission line theory of left-handed(LH)materialsto the realization of a microstrip LH line”,IEEE-APS Int'lSymp.Digest,vol.2,p.412-415,June 2002
【非特許文献３】AtsushiSanada,Chritophe Caloz and Tatsuo Itoh,“Characteristics of the CompositeRight/Left-Handed Transmission Lines”,IEEE Microwave and Wireless ComponentLetters,vol.14,no.2,p.68-70,February 2004
【非特許文献４】池田宇宙、榊原久二男、菊間信良、平山裕、“左手系導波管漏れ波スロットアレーアンテナのビーム走査特性”、２００７年電子情報通信学会総合大会講演論文集（ＢＳ−１−６）、２００７年３月、ｐ．Ｓ２１−Ｓ２２
【非特許文献５】久保洋、笹井雅彦、真田篤志、“導波管型左手系線路とアンテナへの応用”、２００７年電子情報通信学会総合大会講演論文集（ＢＳ−１−５）、２００７年３月、ｐ．Ｓ１９−Ｓ２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
誘電体基板とその表面上の金属パターンとからなる平面型の左手系伝送線路は、誘電体による損失が比較的大きく、さらに基板の表面波モードとの結合によるエネルギー散逸があるという問題点があった。また、伝送し得る電力の上限値が小さい（低耐電力）という問題点があった。導波管型の左手系伝送路は、平面型の左手系伝送線路に比較して損失が小さく、伝送し得る電力の上限値を大きくすることができる。すなわち、低損失、高耐電力の伝送路とすることができる。
【０００８】
ただし、非特許文献４の左手系導波管は、主導波管中に誘導性窓となる絞りを設ける必要があり、構造が複雑となるため製造コストも増大してしまうという問題点があった。また、非特許文献５の左手系導波管は、誘導性窓が必要なく構造自体は簡素化されているが、先端短絡スタブ中に誘電体を挿入する必要があるため、製造工程においても導波管構造を形成する工程に加えて誘電体を挿入する工程が必要となり、製造工程が複雑で製造コストも増大してしまうという問題点があった。さらに、挿入した誘電体により損失が増加してしまうという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、右手系伝送路としても左手系伝送路としても動作可能な低損失かつ高耐電力の複合導波管を低コストで提供することを目的とする。また、そのような右手／左手系複合導波管を低コストで製造するための製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の右手／左手系複合導波管は、複数の単位構造体が電磁波を伝送する方向に配列された構造の右手／左手系複合導波管であって、前記単位構造体は、主導波管と、前記主導波管から分岐された先端短絡スタブとからなり、前記先端短絡スタブの内部の媒質は、前記主導波管の内部の媒質と同一のものである。そして、左手系導波管として動作する場合は、前記主導波管は、伝送する電磁波の周波数において遮断領域となる寸法であり、前記先端短絡スタブは、伝送する電磁波の周波数において伝搬領域となる寸法であるとともに、前記主導波管から見て容量性インピーダンスを示すものである。また、右手系導波管として動作する場合は、前記主導波管は、伝送する電磁波の周波数において伝搬領域となる寸法であり、前記先端短絡スタブは、伝送する電磁波の周波数において伝搬領域となる寸法であるとともに、前記主導波管から見て誘導性インピーダンスを示すものである。
【００１１】
また、上記の右手／左手系複合導波管において、前記主導波管および前記先端短絡スタブは、断面形状が長方形の矩形導波管であり、前記先端短絡スタブの断面の横方向の寸法が前記主導波管の断面の横方向の寸法よりも大きいものであることが好ましい。
【００１２】
また、上記の右手／左手系複合導波管において、片面に前記主導波管を構成する凹溝を形成した第１の金属基板と、片面に前記先端短絡スタブを構成する凹溝を複数形成した第２の金属基板とからなることが好ましい。
【００１３】
また、上記の右手／左手系複合導波管において、前記主導波管は、前記先端短絡スタブに対向する位置にスロットが形成されたものとすることができる。
【００１４】
また、本発明の右手／左手系複合導波管の製造方法は、第１の金属板の片面に主導波管を構成する凹溝を電磁波伝送方向に形成する工程と、第２の金属板の片面に先端短絡スタブを構成する複数の凹溝を電磁波伝送方向と直交する方向に形成する工程と、前記第１の金属板と前記第２の金属板とを互いに接合する工程とを有するものである。そして、前記右手／左手系複合導波管は、複数の単位構造体が電磁波を伝送する方向に配列された構造の右手／左手系複合導波管であって、前記単位構造体は、主導波管と、前記主導波管から分岐された先端短絡スタブとからなり、前記先端短絡スタブの内部の媒質は、前記主導波管の内部の媒質と同一のものである。さらに、前記右手／左手系複合導波管は、左手系導波管として動作する場合は、前記主導波管は、伝送する電磁波の周波数において遮断領域となる寸法であり、前記先端短絡スタブは、伝送する電磁波の周波数において伝搬領域となる寸法であるとともに、前記主導波管から見て容量性インピーダンスを示すものである。さらに、前記右手／左手系複合導波管は、右手系導波管として動作する場合は、前記主導波管は、伝送する電磁波の周波数において伝搬領域となる寸法であり、前記先端短絡スタブは、伝送する電磁波の周波数において伝搬領域となる寸法であるとともに、前記主導波管から見て誘導性インピーダンスを示すものである。
また、上記の右手／左手系複合導波管の製造方法において、前記主導波管および前記先端短絡スタブは、断面形状が長方形の矩形導波管であり、前記先端短絡スタブの断面の横方向の寸法が前記主導波管の断面の横方向の寸法よりも大きいものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、以上のように構成されているので、以下のような効果を奏する。
【００１６】
本発明の右手／左手系複合導波管は、ミリ波領域以上の周波数において低損失かつ高耐電力の伝送路を実現するものである。また、本発明の右手／左手系複合導波管は構造が簡単であり、簡単な工程により製造することができ、製造コストも低減できる。
【００１７】
本発明の右手／左手系複合導波管にスロットを設けることにより、低損失かつ高耐電力のビーム走査機能を有する漏れ波アンテナを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図２は、本発明の第１の形態の右手／左手系複合導波管４の構成を示す斜視図である。導体（典型的には金属）からなる断面が長方形の主導波管１には、周期的に配置された複数の先端短絡スタブ２が接続されている。図示のように、主導波管１の中心軸方向は、直交座標系（ｘｙｚ座標）のｚ軸方向とされている。電磁波は、右手／左手系複合導波管４のｚ軸方向に伝搬する。
【００１９】
先端短絡スタブ２は、横方向（ｘ軸方向）の寸法が主導波管１の横方向（ｘ軸方向）の寸法よりも大きくなるように形成されている。先端短絡スタブ２と主導波管１の接続部は開口とされており、先端短絡スタブ２の先端側は短絡されている。先端短絡スタブ２は、ｚ軸と直交するように配置されており、ｘｙ平面と平行に設けられている。主導波管１と先端短絡スタブ２は、ｚ軸方向に周期性を有する周期構造体である。これは、単位構造体３（図３参照）がｚ軸方向に周期的に密に配置されているのと等価である。
【００２０】
右手／左手系複合導波管４は、左手系導波管として動作可能であるとともに右手系導波管としても動作可能である。左手系導波管として動作する場合は、主導波管１は、伝送する電磁波の周波数において遮断領域となる寸法となっている。これに対して、先端短絡スタブ２は、伝送する電磁波の周波数において伝搬領域となる寸法とされている。さらに、先端短絡スタブ２は、主導波管１から見て容量性インピーダンスを示すように、ｙ軸方向の長さが設定されている。
【００２１】
言い換えれば、主導波管１が遮断領域となり、先端短絡スタブ２が伝搬領域となり、また、主導波管１から見て先端短絡スタブ２が容量性インピーダンスを示すような周波数では、右手／左手系複合導波管４は、左手系導波管として動作するのである。
【００２２】
右手／左手系複合導波管４が右手系導波管として動作する場合は、主導波管１および先端短絡スタブ２は、伝送する電磁波の周波数において伝搬領域となっている。また、先端短絡スタブ２は、主導波管１から見て誘導性インピーダンスを示すように、ｙ軸方向の長さが設定されている。言い換えれば、主導波管１および先端短絡スタブ２が伝搬領域となり、主導波管１から見て先端短絡スタブ２が誘導性インピーダンスを示すような周波数では、右手／左手系複合導波管４は、右手系導波管として動作するのである。
【００２３】
先端短絡スタブ２の内部の媒質は、主導波管１の内部の媒質と同一のものである。先端短絡スタブ２の横方向寸法が主導波管１の横方向寸法よりも大きくなるようにしているので、左手系導波管として動作させる場合でも動作条件を満足させることができる。
【００２４】
図３は、右手／左手系複合導波管４を構成する単位構造体３の構造を示す図である。単位構造体３は、主導波管１および先端短絡スタブ２からなり、ｚ軸方向の寸法Ｐは周期構造の周期（ピッチ）である。主導波管１と先端短絡スタブ２の接続部は開口１２とされており、電磁界は開口１２を通して相互に伝達される。先端短絡スタブ２の先端側は短絡されている。主導波管１の横方向（ｘ軸方向）寸法をＡとし、縦方向（ｙ軸方向）寸法をＢとする。先端短絡スタブ２の横方向（ｘ軸方向）寸法をＡｓとし、縦方向（ｚ軸方向）寸法をＢｓとする。また、先端短絡スタブ２の長さ（ｙ軸方向寸法）をＬｓとする。
【００２５】
右手／左手系複合導波管４は、このような構造の多数の単位構造体３がｚ軸方向にピッチＰで周期的に配置されているのと等価である。寸法ＢｓはピッチＰより小さくされており、ｚ軸方向に配列された先端短絡スタブ２と先端短絡スタブ２の間には寸法（Ｐ−Ｂｓ）の間隔が設けられる。このような単位構造体３の実際の寸法の例を次に示す。
【００２６】
Ｐ＝９．５［ｍｍ］
Ａ＝１９．０［ｍｍ］
Ｂ＝６．５［ｍｍ］
Ａｓ＝３８．０［ｍｍ］
Ｂｓ＝５．５［ｍｍ］
Ｌｓ＝１７．５［ｍｍ］
【００２７】
単位構造体３の各部の寸法を上記のようにした場合、右手／左手系複合導波管４が左手系導波管として動作するとともに、右手系導波管としても動作することが、電磁界シミュレーションによって確認されている。また、上記の寸法例の場合、左手系の伝送帯域と右手系の伝送帯域の間に非通過帯域（バンドギャップ）がなくなることが分かった。本発明では、このようにバンドギャップをなくすバランス型設計が可能である。
【００２８】
図４は、本発明の第２の形態の右手／左手系複合導波管５の構成を示す斜視図である。これは、右手／左手系複合導波管５を漏れ波アンテナとして利用するものである。右手／左手系複合導波管５の基本的な構成は、図２の右手／左手系複合導波管４の構成と同様である。導体からなる断面が長方形の主導波管１に、周期的に配置された複数の先端短絡スタブ２が接続されている。主導波管１の各先端短絡スタブ２に対向する位置には、スロット１３，１３，…が設けられている。右手／左手系複合導波管５に伝送される電磁波は、その一部のエネルギーがスロット１３，１３，…から順次外部に放出される。
【００２９】
これにより、右手／左手系複合導波管５は漏れ波アンテナとして機能する。また、右手／左手系複合導波管５に伝送される電磁波の周波数を変更することにより、漏れ波アンテナの放射特性を変更することができる。導波管が右手系となる周波数から左手系となる周波数まで連続的に変化させることで、電磁波の放射方向を前方から後方まで１８０度走査することができる。すなわち、右手／左手系複合導波管５によりビーム走査機能を有する漏れ波アンテナを実現できる。
【００３０】
スロット１３は各先端短絡スタブ２に対応して同じピッチＰで配置する。なお、図４では各スロット１３が全て同じ形状であるように表示しているが、各スロット１３の幅や長さを順次変化させるようにしてもよい。各スロット１３の幅や長さを順次変化させた場合は、全て同一形状の場合とは放射特性が異なってくる。望ましい放射特性となるように各スロット１３の幅や長さを順次変化させることができる。
【００３１】
図５は、右手／左手系複合導波管４の製造方法の概略を示す図である。図２のような構造の右手／左手系複合導波管４は、図５に示すように、２つの金属板から容易に製造することができる。まず、第１の金属板１０の片面（ここでは下面）に主導波管１を構成するための凹溝１１を電磁波伝送方向に形成する。また、第２の金属板２０の片面（ここでは上面）に先端短絡スタブ２を構成するための複数の凹溝２１を電磁波伝送方向と直交する方向に形成する。そして最後に、第１の金属板１０と第２の金属板２０とを互いに接合する。その際、主導波管１と先端短絡スタブ２の位置を整合させるようにする。すなわち、金属板の表面上における、それぞれの中心軸が一致するように接合する。
【００３２】
第１の金属板１０と第２の金属板２０とを接合すると、凹溝１１と複数の凹溝２１とにより、主導波管１と先端短絡スタブ２とが構成される。主導波管１と先端短絡スタブ２の接続部は開口となり、他の部分はいずれかの金属板により閉塞される。金属板に対する加工は、凹溝１１と複数の凹溝２１だけであるため、加工コストも低減でき、低コストで右手／左手系複合導波管４を製造することができる。なお、第１の金属板１０と第２の金属板２０との接合固定方法は、ねじ止め、溶接等の任意の固定方法が使用できる。
【００３３】
図６に、右手／左手系複合導波管４の分散特性を示す。右手／左手系複合導波管４の単位構造体３の寸法は前述の通りである。図６の分散特性は、ｚ軸方向に周期境界条件を与えて計算した有限要素法による電磁界シミュレーション結果である。図６のグラフの横軸はｚ軸方向の波数すなわち伝搬定数βを表すが、横軸目盛は伝搬定数βを（π／Ｐ）で規格化した値として表している。ただし、πは円周率、Ｐは単位構造体３のｚ軸方向の周期（ピッチ）である。図６のグラフの縦軸は伝送する電磁波の周波数である。
【００３４】
図６の分散特性を示す曲線の接線の傾きが負である領域は、この領域で右手／左手系複合導波管４が左手系媒質の特性となっていることを示すものである。前述のような構造・寸法の右手／左手系複合導波管４は、図示のように７．１８〜７．８６ＧＨｚの範囲で左手系媒質の特性を示し、７．８６〜１２．０ＧＨｚの範囲で右手系媒質の特性を示す。この右手／左手系複合導波管４では、左手系伝送特性と右手系伝送特性とがバンドギャップ無しに接続しており、バランス型の右手／左手系複合導波管が実現できている。この場合のバランス周波数は７．８６ＧＨｚである。
【００３５】
なお、右手／左手系複合導波管４の前述の寸法例は一例であり、他の任意の寸法とすることができる。右手／左手系複合導波管４の構造・寸法を変更すれば、左手系媒質・右手系媒質の特性を示す周波数領域も変化する。
【００３６】
図７は、右手／左手系複合導波管４のブロッホインピーダンスを示すグラフである。図７のグラフの横軸は伝送する電磁波の周波数であり、縦軸はブロッホインピーダンスである。ブロッホインピーダンスとは、周期構造線路のインピーダンスを示すものであり、図３の単位構造体３の主導波管１端面における伝送電力と長辺の中心位置での電界の縦方向積分値（電圧）から計算したものである。
【００３７】
図７には、主導波管１の縦方向寸法Ｂを変化させた場合のブロッホインピーダンスが示されている。点「□」で示されているのがＢ＝４．０ｍｍの場合であり、点「●」で示されているのがＢ＝６．５ｍｍの場合であり、点「○」で示されているのがＢ＝９．０ｍｍの場合である。ＷＲＪ１０と記されている曲線は、導波管ＷＲＪ１０のＴＥ10波に対するインピーダンスの理論値である。図７は、Ｂ＝６．５ｍｍの場合の右手／左手系複合導波管４では導波管ＷＲＪ１０との広帯域にわたるインピーダンス整合が可能であることを示している。
【００３８】
図８は、右手／左手系複合導波管４の反射・透過特性を示すグラフである。図８のグラフの横軸は伝送する電磁波の周波数であり、縦軸は右手／左手系複合導波管４の反射係数Ｓ11と透過係数Ｓ21の大きさ［ｄＢ]を示す。反射係数Ｓ11、透過係数Ｓ21ともに、点線は実測値であり、実線は電磁界シミュレーションによる計算値である。実測値は、単位構造体を２０個接続した右手／左手系複合導波管を試作し、実際にその散乱特性を測定したものである。電磁界シミュレーションは、単位構造体を４個接続した構造の右手／左手系複合導波管に対して行い、その散乱特性を計算によって求めたものである。
【００３９】
両者の結果はよく一致しており、バランス周波数７．８６ＧＨｚにおける挿入損失は−０．８３１ｄＢ、反射損失は−１３．６６ｄＢとなっている。また、反射損失が−１０ｄＢ以下となる周波数範囲は７．４０〜１１．８ＧＨｚとなっており、低損失かつ広帯域な伝送特性を実現できている。
【００４０】
以上のような右手／左手系複合導波管４は、ミリ波領域以上の周波数において低損失かつ高耐電力の伝送路を実現するものである。また、右手／左手系複合導波管５のようにスロットを設けることにより、低損失かつ高耐電力の漏れ波アンテナを実現することができる。また、本発明の右手／左手系複合導波管は構造が簡単であり、簡単な工程により製造することができ、製造コストも低減できる。
【００４１】
以上の右手／左手系複合導波管において、単位構造体はｚ軸方向に等間隔で周期的に配置されていることが望ましい。しかし、単位構造体の位置が厳密に正確な周期性を持っていなくとも右手／左手系複合導波管として機能するので、ある程度の範囲での位置ずれは許容される。すなわち、単位構造体の位置は、完全に等間隔で周期的な配置ばかりでなく周期的位置からのずれを含んでいてもよい。また、単位構造体の間隔を所定の数式や規則に従って変化させるような規則的な配置としてもよい。ここで、規則的な配置とは周期的な配置を含むものである。
【００４２】
以上のような右手／左手系複合導波管の応用例としては、バックワード波を利用した位相器や全方向放射漏波アンテナ、分散性を利用したビームスキャンアンテナ、デュアルバンド回路、プレディストータ、パルス成形回路など、その他、強結合バックワードカプラ、零次共振器、デュアルバンド共振器等、数多くの種類の応用機器がある。
【００４３】
さらに、右手／左手系の伝送特性の間にバンドギャップを持たないバランス型の右手／左手系複合導波管として設計することができる。バランス型とすることで、小さな周波数範囲の調整で大きな特性変化を得るデバイスを実現することができる。また、誘電率可変媒質、透磁率可変媒質、構造・寸法可変機構などを利用することにより、一定の周波数であっても波数を正負の範囲で大きく変更できるデバイスを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の右手／左手系複合導波管は、低損失かつ動作周波数が広帯域であり、広範囲の産業分野で利用できる。すなわち、本発明の右手／左手系複合導波管を利用して新規な機能を有するアンテナ、位相器、共振器、結合器などの種々の応用機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】誘電率ε、透磁率μの正負領域と媒質との関係を示す図である。
【図２】本発明の第１の形態の右手／左手系複合導波管４の構成を示す斜視図である。
【図３】右手／左手系複合導波管４を構成する単位構造体３の構造を示す図である。
【図４】本発明の第２の形態の右手／左手系複合導波管５の構成を示す斜視図である。
【図５】右手／左手系複合導波管４の製造方法を示す図である。
【図６】右手／左手系複合導波管４の分散特性を示すグラフである。
【図７】右手／左手系複合導波管４のブロッホインピーダンスを示すグラフである。
【図８】右手／左手系複合導波管４の反射・透過特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１  主導波管
２  先端短絡スタブ
３  単位構造体
４，５  右手／左手系複合導波管
１０  第１の金属板
１１，２１  凹溝
１２  開口
１３  スロット
２０  第２の金属板
【図１】
0005071859.tif 000002
【図２】
0005071859.tif 000003
【図３】
0005071859.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005071859.tif 000006
【図６】
0005071859.tif 000007
【図７】
0005071859.tif 000008
【図８】
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