(57)【要約】【課題】簡素かつ安価な構成で、電磁波の指向方向を、アンテナの正面方向からチルトさせることができるテーパスロットアンテナおよびアンテナ装置を提供する。【解決手段】一端が放射部開口となるようにその幅が漸次拡大するテーパスロット３を構成する第１導体板４および第２導体板５と、テーパスロット３に給電するための給電手段とを備えたテーパスロットアンテナ１であって、テーパスロット３は、互いに対向する第１導体板４の端部の第１縁線６と第２導体板５の端部の第２縁線７とで構成され、第１縁線６と第２縁線７とは、給電手段の基準点２を通りテーパスロットアンテナ１の中心線と平行な基準線８に対して非対称に形成されているものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が放射部開口となるようにその幅が漸次拡大するスロットを構成する第１導体板および第２導体板と、
前記スロットに給電するための給電手段と
を備えたテーパスロットアンテナであって、
前記スロットは、互いに対向する前記第１導体板の端部の第１縁線と前記第２導体板の端部の第２縁線とで構成され、
前記第１縁線と前記第２縁線とは、前記給電手段の給電点を通り前記テーパスロットアンテナの中心線と平行な基準線に対して非対称に形成されていることを特徴とするテーパスロットアンテナ。
【請求項２】
前記第１導体板および前記第２導体板は、誘電体基板の一方の面にパターニングされていることを特徴とする請求項１に記載のテーパスロットアンテナ。
【請求項３】
前記第１導体板は、誘電体基板の一方の面にパターニングされ、前記第２導体板は、前記誘電体基板の他方の面にパターニングされていることを特徴とする請求項１に記載のテーパスロットアンテナ。
【請求項４】
前記第１導体板および前記第２導体板の前記放射部開口の反対側は、導体幅が互いに等しく、かつ互いに重なるようにパターニングされて、前記給電手段である平行２線が構成されていることを特徴とする請求項３に記載のテーパスロットアンテナ。
【請求項５】
互いに積層される第１誘電体基板および第２誘電体基板と、
前記第１誘電体基板の前記第２誘電体基板と接触しない一方の面にパターニングされた第１導体板と、
前記第１誘電体基板の他方の面にパターニングされた第２導体板と、
前記第２誘電体基板の前記第１誘電体基板と接触しない面にパターニングされた第３導体板と、
切り替え手段と
を備えたテーパスロットアンテナであって、
互いに対向する前記第１導体板の端部の第１縁線と前記第２導体板の端部の第２縁線と、および前記第２導体板の端部の第３縁線と前記第３導体板の端部の第４縁線とは、一端が放射部開口となるようにその幅が漸次拡大する第１スロットおよび第２スロットをそれぞれ構成し、
前記第１導体板、前記第２導体板および前記第３導体板の前記放射部開口の反対側は、導体幅が互いに等しく、かつ互いに重なるようにパターニングされて、前記第１スロットおよび前記第２スロットに給電するための給電手段である平行２線が構成され、
前記第１縁線と前記第２縁線と、および前記第３縁線と前記第４縁線とは、前記給電手段の給電点を通り前記テーパスロットアンテナの中心線と平行な基準線に対して非対称に形成され、
前記切り替え手段は、前記第１スロットに給電するか、または前記第２スロットに給電するかを切り替えることを特徴とするテーパスロットアンテナ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のテーパスロットアンテナを、合成した指向方向がそれぞれの前記テーパスロットアンテナの指向方向と一致するように複数個配置したことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばレーダやセンサに用いられるテーパスロットアンテナおよびアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーダやセンサにおいて、探知性能、識別性能の向上を図るために、広帯域特性を有するアンテナが選定されている。このようなアンテナの１つとして、例えばテーパスロットアンテナが挙げられる。
【０００３】
図１１は、一般的なテーパスロットアンテナ８０を示す構成図である。
図１１において、テーパスロットアンテナ８０は、誘電体基板７１と、誘電体基板７１の一方の面にパターニングされた第１導体板７２および第２導体板７３と、誘電体基板７１の他方の面に形成され、第１導体板７２と第２導体板７３とで構成されるテーパスロット７４に給電するためのマイクロストリップ線路７５と、マイクロストリップ線路７５の端部において誘電体基板７１に設けられたスルーホール７６とを備えている。
【０００４】
ここで、テーパスロット７４は、給電点側（マイクロストリップ線路７５が設けられた側）から前方側（図中の左側）に向けて、その幅が漸次テーパ状に拡大するように構成され、先端部が放射部開口となっている。
また、テーパスロット７４のテーパ形状は、テーパスロットアンテナ８０の中心線７７に対して対称に形成されている。
【０００５】
以下、上記構成のテーパスロットアンテナ８０の動作について説明する。
まず、外部から入力される入力信号は、テーパスロット７４に電磁結合される。このとき、第２導体板７３と、スルーホール７６を介してマイクロストリップ線路７５と導通された第１導体板７２とは、互いに逆相で励振される。
ここで、マイクロストリップ線路７５は、テーパスロット７４と交差した直後で第１導体板７２と導通されるので、入力信号は、広帯域に亘って効率的にテーパスロット７４に電磁結合される。
【０００６】
テーパスロット７４に電磁結合された入力信号は、テーパスロット７４の放射部開口に向かって伝搬され、電磁波として放射される。
このテーパスロットアンテナ８０では、テーパスロット７４のテーパ形状が、中心線７７に対して対称に形成されているので、電磁波の放射方向は、テーパスロットアンテナ８０の正面方向となり、かつ放射パターンは、中心線７７に対してほぼ対称となる。
【０００７】
このとき、入力信号が低周波信号の場合には、放射部開口側から電磁波が放射され、入力信号が高周波信号の場合には、給電点側から電磁波が放射される。
すなわち、このテーパスロットアンテナ８０では、テーパスロット７４の幅が放射部開口に向かうにつれて漸次拡大するように構成されているので、空間との整合が広帯域にわたって実現される。
【０００８】
なお、上記の説明では、マイクロストリップ線路７５を用いてテーパスロット７４に給電したが、これに限定されず、例えば同軸線路等を用いてテーパスロット７４に給電してもよい。
【０００９】
ここで、レーダやセンサでは、その使用状況によって、周辺環境からの反射による影響を受けることが考えられる。例えば、地上用レーダでは、地面からの反射が影響し、艦船等に搭載されるレーダでは、海面からの反射が影響する。
一般的に、垂直偏波は、地面や海面からの反射による影響を受けにくいと考えられており、従来から各種のレーダやセンサに用いられているが、これらの影響をさらに低減するために、地面や海面への放射量を低減した非対称の放射パターンが要求される。
【００１０】
そこで、地面や海面への放射量を低減し、所望する覆域の方向のみに電磁波を放射するアレーアンテナ素子が有効であると考えられている。
しかしながら、図１１に示したテーパスロットアンテナ８０では、電磁波の放射方向がテーパスロットアンテナ８０の正面方向となるので、地面や海面への放射量が多く、反射による影響を受けやすいという問題点があった。
また、このテーパスロットアンテナ８０を最初から所望する覆域の方向に傾けて配置させることも考えられるが、この場合には、アンテナ装置の構造が複雑になるという問題点があった。
【００１１】
そこで、上記の問題点を解決するために、従来のテーパードスロットアンテナは、スロットライン（テーパスロット）のスロット幅が傾きをもって広くなるように導体が形成され、この導体の電磁波放射方向に平行な両端側にコルゲート構造が設けられたものであり、コルゲート構造は、テーパードスロットアンテナの中心軸から見て非対称とされている（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
【特許文献１】特開平１１−１６３６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来のテーパードスロットアンテナでは、導体の電磁波放射方向に平行な両端側に、アンテナの中心軸から見て非対称にコルゲート構造を設けることにより、電磁波の放射方向をアンテナの正面方向からチルト（傾斜）させている。
しかしながら、導体にコルゲート構造を設けることにより、構成が複雑になって工作性が低下するとともに、製造コストが高くなるという問題点があった。
【００１４】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、アンテナ自身を傾けて配置させることなく、簡素かつ安価な構成で、電磁波の指向方向（放射方向）を、アンテナの正面方向からチルトさせることができるテーパスロットアンテナおよびアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明に係るテーパスロットアンテナは、一端が放射部開口となるようにその幅が漸次拡大するスロットを構成する第１導体板および第２導体板と、スロットに給電するための給電手段とを備えたテーパスロットアンテナであって、スロットは、互いに対向する第１導体板の端部の第１縁線と第２導体板の端部の第２縁線とで構成され、第１縁線と第２縁線とは、給電手段の給電点を通りテーパスロットアンテナの中心線と平行な基準線に対して非対称に形成されているものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のテーパスロットアンテナによれば、スロットは、給電手段の給電点を挟んで互いに対向する第１導体板の端部の第１縁線と第２導体板の端部の第２縁線とで構成されている。また、第１縁線と第２縁線とは、給電点を通りテーパスロットアンテナの中心線と平行な基準線に対して非対称に形成されている。
そのため、アンテナ自身を傾けて配置させることなく、簡素かつ安価な構成で、電磁波の指向方向を、アンテナの正面方向からチルトさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。
なお、以下の実施の形態では、電磁波を送信する場合について説明するが、このテーパスロットアンテナは、送信および受信の何れにも対応することができる。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るテーパスロットアンテナ１を示す構成図である。また、図２は、図１の基準点２近傍を拡大して示す拡大図である。
図１および図２において、テーパスロットアンテナ１は、テーパスロット３を構成する第１導体板４および第２導体板５と、基準点２（給電点）においてテーパスロット３に給電するための給電手段（図示せず）とを備えている。
【００１９】
テーパスロット３は、基準点２を挟んで互いに対向する第１導体板４の端部の第１縁線６と、第２導体板５の端部の第２縁線７とで構成されている。また、テーパスロット３は、基準点２側から前方側（図中の左側）に向けて、その幅が漸次拡大するように構成され、先端部が放射部開口となっている。
なお、第１縁線６および第２縁線７は、直線であってもよいし、直線部分を含んでいてもよい。
【００２０】
ここで、第１縁線６と第２縁線７とは、基準点２を通りテーパスロットアンテナ１の中心線（図示せず）と平行な基準線８（図中では水平方向）に対して非対称に形成されている（以下、この構造を「非対称テーパスロット構造」と称する）。
すなわち、基準点２の近傍を除いて、基準点２からそれぞれ等しい任意の経路長Ｌだけ離れた第１縁線６上の点と第２縁線７上の点とを結んだ線分９が、基準線８と直角でない角度で交差している。
【００２１】
以下、上記構成のテーパスロットアンテナ１の動作について説明する。なお、前述した一般的なテーパスロットアンテナ８０（図１１参照）と同様の動作については、詳述を省略する。
まず、外部から入力される入力信号は、テーパスロット３に電磁結合される。
続いて、テーパスロット３に電磁結合された入力信号は、テーパスロット３の放射部開口に向かって伝搬され、周波数帯域によって異なるテーパスロット３の各位置から、電磁波として放射される。
【００２２】
なお、テーパスロット３への給電方法は特に限定されず、前述したマイクロストリップ線路を用いる方法や同軸線路を用いる方法等を、用途に応じて選択してもよい。また、後段に接続されるモジュール等への接続が容易な給電方法を選択してもよい。
【００２３】
ここで、前述した一般的なテーパスロットアンテナ８０では、テーパスロット７４のテーパ形状が、テーパスロットアンテナ８０の中心線７７に対して対称に形成されている。
そのため、電磁波の指向方向は、テーパスロットアンテナ８０の正面方向、すなわち、中心線７７と平行な水平方向となる。
【００２４】
これに対して、本実施の形態のテーパスロットアンテナ１は、非対称テーパスロット構造を有している。
そのため、電磁波の指向方向は、テーパスロットアンテナ１の正面方向、すなわち、基準線８と平行な水平方向から傾きを持つことになり、チルトされる。
【００２５】
この発明の実施の形態１に係るテーパスロットアンテナ１によれば、テーパスロット３は、基準点２を挟んで互いに対向する第１縁線６と第２縁線７とで構成されている。また、第１縁線６と第２縁線７とは、基準線８に対して非対称に形成されている。
そのため、テーパスロットアンテナ１自体を傾けて配置させることなく、簡素かつ安価な構成で、電磁波の指向方向を、テーパスロットアンテナ１の正面方向からチルトさせることができる。
【００２６】
また、基準点２の近傍を除くテーパスロット３のほぼ全ての位置において、線分９が基準線８と直角でない角度で交差するという関係が成立するので、広帯域に電磁波の指向方向をチルトさせることができる。
また、テーパスロットアンテナ１自体を傾ける必要がないので、機構的に有利である。
【００２７】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係るテーパスロットアンテナ１Ａを示す構成図である。
図３において、テーパスロットアンテナ１Ａは、誘電体基板１１と、誘電体基板１１の一方の面にパターニングされ、テーパスロット３Ａを構成する第１導体板４Ａおよび第２導体板５Ａと、基準点２Ａ（給電点）においてテーパスロット３Ａに給電するための同軸線路１２（給電手段）とを備えている。
【００２８】
テーパスロット３Ａは、基準点２Ａを挟んで互いに対向する第１導体板４Ａの端部の第１縁線６Ａと、第２導体板５Ａの端部の第２縁線７Ａとで構成されている。また、第１縁線６Ａと第２縁線７Ａとは、基準点２Ａを通りテーパスロットアンテナ１Ａの中心線１０と平行な基準線８Ａに対して非対称に形成されている。
【００２９】
ここで、誘電体基板１１の開口部は、第１縁線６Ａの端部と第２縁線７Ａの端部とを結ぶ線分でカットされた構造となっている。
また、同軸線路１２の外周導体は、第２導体板５Ａに導通され、同軸線路１２の芯線は、テーパスロット３Ａを跨いで第１導体板４Ａに導通されている。
その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、詳述を省略する。
【００３０】
以下、上記構成のテーパスロットアンテナ１Ａの動作について説明する。なお、前述した実施の形態１と同様の動作については、詳述を省略する。
まず、外部から入力される入力信号は、テーパスロット３Ａに電磁結合される。このとき、同軸線路１２の芯線に接続された第１導体板４Ａと、同軸線路１２の外周導体に接続された第２導体板５Ａとは、互いに逆相で励磁される。
【００３１】
続いて、テーパスロット３Ａに電磁結合された入力信号は、テーパスロット３Ａの放射部開口に向かって伝搬され、周波数帯域によって異なるテーパスロット３Ａの各位置から、電磁波として放射される。
ここで、テーパスロットアンテナ１Ａは、非対称テーパスロット構造を有しているので、電磁波の指向方向は、図３に示すように、テーパスロットアンテナ１Ａの正面方向からチルトされる。
【００３２】
この発明の実施の形態２に係るテーパスロットアンテナ１Ａによれば、テーパスロット３Ａは、基準点２Ａを挟んで互いに対向する第１縁線６Ａと第２縁線７Ａとで構成されている。また、第１縁線６Ａと第２縁線７Ａとは、基準線８Ａに対して非対称に形成されている。
そのため、テーパスロットアンテナ１Ａ自体を傾けて配置させることなく、簡素かつ安価な構成で、電磁波の指向方向を、テーパスロットアンテナ１Ａの正面方向からチルトさせることができる。
【００３３】
また、誘電体基板１１の開口部が、第１縁線６Ａの端部と第２縁線７Ａの端部とを結ぶ線分でカットされているので、テーパスロットアンテナ１Ａを軽量化することができるとともに、テーパスロット３Ａから放射される電磁波が誘電体から受ける影響を均等にすることができる。
また、同軸線路１２の芯線は、テーパスロット３Ａと交差した直後で第１導体板４Ａと導通されるので、入力信号は、広帯域に亘って効率的にテーパスロット３Ａに電磁結合される。
【００３４】
なお、上記実施の形態２では、誘電体基板１１の開口部を、第１縁線６Ａの端部と第２縁線７Ａの端部とを結ぶ線分でカットしたが、必ずしもカットする必要はない。
図４は、この発明の実施の形態２に係る別のテーパスロットアンテナ１Ｂを示す構成図である。
図４において、テーパスロットアンテナ１Ｂは、図３に示した同軸線路１２に代えて、基準点２Ｂ（給電点）においてテーパスロット３Ｂに給電するためのマイクロストリップ線路１３（給電手段）と、マイクロストリップ線路１３の端部において誘電体基板１１に設けられたスルーホール１４（給電手段）とを備えている。
【００３５】
ここで、テーパスロット３Ｂは、矩形の誘電体基板１１Ｂ上に構成されており、誘電体基板１１Ｂの開口部には、誘電体基板端部１５がカットされずに残されている。
その他の構成、および上記構成のテーパスロットアンテナ１Ｂの動作については、前述の実施の形態２と同様であり、詳述を省略する。
【００３６】
このとき、誘電体基板１１Ｂの開口部に残された誘電体基板端部１５によって、テーパスロット３Ｂから放射される電磁波が影響を受け、電磁波の指向方向のチルト角度が所望の値から多少ずれる（チルトずれが生じる）可能性がある。
しかしながら、このチルトずれが小さい場合には、誘電体基板端部１５をカットせずに残しても問題はないと考えられる。
この場合には、誘電体基板端部１５をカットする工程を省略して、テーパスロットアンテナ１Ｂの工作性を向上させることができる。
【００３７】
また、上記実施の形態２では、同軸線路１２、またはマイクロストリップ線路１３を用いてテーパスロット３Ａ（３Ｂ）に給電したが、これに限定されず、他の方法を用いてテーパスロット３Ａ（３Ｂ）に給電してもよい。
この場合も、上記実施の形態２と同様の効果を奏することができる。
【００３８】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、基準点２Ａが、誘電体基板１１の中央よりも下側の位置に設けられている（図３参照）。これは、非対称テーパスロット構造を構成する第１縁線６Ａと第２縁線７Ａとが互いに等しい長さとなり、かつ線分９Ａ（図３参照）が基準線８Ａと直角でない角度で交差するように、第１導体板４Ａおよび第２導体板５Ａを誘電体基板１１にパターニングすることが必要となるからである。
しかしながら、これに限定されず、誘電体基板の中央に基準点が設けられてもよい。
【００３９】
図５は、この発明の実施の形態３に係るテーパスロットアンテナ１Ｃを示す構成図である。
図５において、テーパスロットアンテナ１Ｃは、誘電体基板１１Ｃと、誘電体基板１１Ｃの一方の面にパターニングされ、テーパスロット３Ｃを構成する第１導体板４Ｃおよび第２導体板５Ｃと、基準点２Ｃ（給電点）においてテーパスロット３Ｃに給電するための給電手段（図示せず）とを備えている。
【００４０】
テーパスロット３Ｃは、誘電体基板１１Ｃの中央に設けられた基準点２Ｃを挟んで互いに対向する第１導体板４Ｃの端部の第１縁線６Ｃと、第２導体板５Ｃの端部の第２縁線７Ｃとで構成されている。
また、基準点２Ｃの近傍を除いて、基準点２Ｃからそれぞれ等しい任意の経路長Ｌだけ離れた第１縁線６Ｃ上の点と第２縁線７Ｃ上の点とを結んだ線分９Ｃが、基準線８Ｃと直角でない角度で交差している。
【００４１】
このとき、基準点２Ｃが誘電体基板１１Ｃの中央に設けられているので、第２縁線７Ｃが誘電体基板１１Ｃの端部（テーパスロット３Ｃの放射部開口）に到達した際に、第１縁線６Ｃは、誘電体基板１１Ｃの端部に到達していない。
そのため、テーパスロットアンテナ１Ｃには、第１縁線６Ｃ上の第２縁線７Ｃよりも長い部分が余分な縁線部分１６として付加され、また余分な縁線部分１６に対応した余分な誘電体が付加されていることとなる。
その他の構成、および上記構成のテーパスロットアンテナ１Ｃの動作については、前述の実施の形態２と同様であり、詳述を省略する。
【００４２】
ここで、電磁波は、基準点２Ｃからのテーパスロット３Ｃの長さが入力信号の波長に対して適度に長く、かつテーパスロット３Ｃの開口径が入力信号のほぼ半波長となる位置から放射される。
そこで、これらの条件を考慮してテーパスロットアンテナ１Ｃを構成することにより、余分な縁線部分１６および余分な誘電体によって影響を受ける周波数帯域を、対象とする周波数帯域の外にすることができる。
また、入力信号が低周波信号の場合には、余分な縁線部分１６の長さが相対的に短くなって影響が小さくなるので、電磁波の指向方向のチルト角度のずれ（チルトずれ）を小さくすることが設計上可能である。
【００４３】
この発明の実施の形態３に係るテーパスロットアンテナ１Ｃによれば、テーパスロット３Ｃは、基準点２Ｃを挟んで互いに対向する第１縁線６Ｃと第２縁線７Ｃとで構成されている。また、第１縁線６Ｃと第２縁線７Ｃとは、基準線８Ｃに対して非対称に形成されている。
そのため、テーパスロットアンテナ１Ｃ自体を傾けて配置させることなく、簡素かつ安価な構成で、電磁波の指向方向を、テーパスロットアンテナ１Ｃの正面方向からチルトさせることができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態２および３では、誘電体基板１１上に第１導体板４Ａおよび第２導体板５Ａをパターニングしてテーパスロットアンテナ１Ａを構成する場合を例として説明した。しかしながら、この発明は、導体板のみで図１に示した非対称テーパスロット構造を構成すれば、同様の効果が得られるものである。
すなわち、例えば、リッジホーンアンテナのリッジ部分を非対称テーパ形状にすることによっても、電磁波の指向方向をチルトさせることができる。
【００４５】
実施の形態４．
上記実施の形態２（または、実施の形態３）では、誘電体基板１１の一方の面にパターニングされた第１導体板４Ａおよび第２導体板５Ａでテーパスロット３Ａが構成されると説明した。しかしながら、これに限定されず、誘電体基板の一方の面にパターニングされた第１導体板と誘電体基板の他方の面にパターニングされた第２導体板とを一対としてテーパスロットが構成されてもよい。
【００４６】
図６は、この発明の実施の形態４に係るテーパスロットアンテナ１Ｄを示す構成図である。
図６において、テーパスロットアンテナ１Ｄは、誘電体基板１１Ｄと、誘電体基板１１Ｄの一方の面（以下、「第１面」と称する）にパターニングされた第１導体板４Ｄと、誘電体基板１１Ｄの他方の面（以下、「第２面」と称する）にパターニングされた第２導体板５Ｄとを備えている。
【００４７】
ここで、第１導体板４Ｄおよび第２導体板５Ｄの基準点２Ｄ側（放射部開口の反対側）は、それぞれ導体幅が縮小するようにパターニングされて、導体幅が互いに等しく、かつ互いに重なった部分を対として平行２線１７（給電手段）が構成されている。
また、第１導体板４Ｄおよび第２導体板５Ｄの前方側（図中の左側）は、互いに重ならない方向（例えば、図中の上方向および下方向）に曲線を描きつつ、かつそれぞれ導体幅が漸次拡大するようにパターニングされている。
【００４８】
テーパスロット３Ｄは、互いに対向する第１導体板４Ｄの端部の第１縁線６Ｄと、第２導体板５Ｄの端部の第２縁線７Ｄとで構成されている。また、テーパスロット３Ｄは、基準点２Ｄ（給電点）側から前方側（図中の左側）に向けて、その幅が漸次拡大するように構成され、先端部が放射部開口となっている。
【００４９】
ここで、第１縁線６Ｄと第２縁線７Ｄとは、基準点２Ｄを通りテーパスロットアンテナ１Ｄの中心線と平行な基準線８Ｄ（図中では水平方向）に対して非対称（非対称テーパスロット構造）に形成されている。
すなわち、基準点２Ｄの近傍を除いて、基準点２Ｄからそれぞれ等しい任意の経路長Ｌだけ離れた第１縁線６Ｄ上の点と第２縁線７Ｄ上の点とを結んだ線分９Ｄが、基準線８Ｄと直角でない角度で交差している。
【００５０】
以下、上記構成のテーパスロットアンテナ１Ｄの動作について説明する。
まず、外部から平行２線１７に入力される入力信号（図面に対して垂直方向の電界）は、平行２線１７を伝搬するにつれて徐々に回転し、テーパスロット３Ｄとほぼ平行な方向となって、テーパスロット３Ｄに電磁結合される。
【００５１】
続いて、テーパスロット３Ｄに電磁結合された入力信号は、テーパスロット３Ｄの放射部開口に向かって伝搬され、周波数帯域によって異なるテーパスロット３Ｄの各位置から、テーパスロット３Ｄとほぼ平行な方向の直線偏波として放射される。
ここで、テーパスロットアンテナ１Ｄは、非対称テーパスロット構造を有しているので、電磁波の指向方向は、図６に示すように、テーパスロットアンテナ１Ｄの正面方向からチルトされる。
【００５２】
この発明の実施の形態４に係るテーパスロットアンテナ１Ｄによれば、テーパスロット３Ｄは、互いに対向する第１縁線６Ｄと第２縁線７Ｄとで構成されている。また、第１縁線６Ｄと第２縁線７Ｄとは、基準線８Ｄに対して非対称に形成されている。
そのため、テーパスロットアンテナ１Ｄ自体を傾けて配置させることなく、簡素かつ安価な構成で、電磁波の指向方向を、テーパスロットアンテナ１Ｄの正面方向からチルトさせることができる。
【００５３】
また、第１導体板４Ｄおよび第２導体板５Ｄの前方側は、互いに重ならない方向に曲線を描きつつ、かつそれぞれ導体幅が漸次拡大するようにパターニングされている。
そのため、平行２線１７に入力された入力信号をテーパスロット３Ｄに給電する際に、平衡−不平衡変換器（バラン）を必要としない。
【００５４】
なお、上記実施の形態４のテーパスロットアンテナ１Ｄにおいて、誘電体基板１１Ｄの開口部には、誘電体基板端部（図４の誘電体基板端部１５参照）が残されている。そのため、電磁波の指向方向のチルト角度が所望の値から多少ずれる（チルトずれが生じる）可能性がある。
しかしながら、このチルトずれが小さい場合には、誘電体基板端部をカットせずに残しても問題はないと考えられる。
【００５５】
実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５に係るテーパスロットアンテナ１Ｅを示す構成図である。
図７において、テーパスロットアンテナ１Ｅは、誘電体基板１１Ｅと、誘電体基板１１Ｅの第１面にパターニングされた第１導体板４Ｅと、誘電体基板１１Ｅの第２面にパターニングされた第２導体板５Ｅとを備えている。
【００５６】
ここで、第１導体板４Ｅの基準点２Ｅ（給電点）側は、平行２線１７Ｅ（図６参照）を構成した後、そのままの導体幅で延長してパターニングされて、マイクロストリップ線路１８（給電手段）が構成されている。また、第２導体板５Ｅの基準点２Ｅ側は、平行２線１７Ｅを構成した後、導体幅が漸次拡大するようにパターニングされて、テーパバラン１９が構成されている。マイクロストリップ線路１８は、誘電体基板１１Ｅの上下辺からほぼ等距離に設けられている。
その他の構成については、前述の実施の形態４と同様であり、詳述を省略する。
【００５７】
以下、上記構成のテーパスロットアンテナ１Ｅの動作について説明する。なお、前述した実施の形態４と同様の動作については、詳述を省略する。
まず、外部からマイクロストリップ線路１８の入力端に入力される入力信号は、線路内を伝搬し、テーパバラン１９を介して平行２線１７Ｅに入力される。平行２線１７Ｅに入力された入力信号は、テーパスロット３Ｅに電磁結合されて、テーパスロット３Ｄの各位置から、直線偏波として放射される。
【００５８】
この発明の実施の形態５に係るテーパスロットアンテナ１Ｅによれば、テーパスロット３Ｅは、互いに対向する第１縁線６Ｅと第２縁線７Ｅとで構成されている。また、第１縁線６Ｅと第２縁線７Ｅとは、基準線８Ｅに対して非対称に形成されている。
そのため、テーパスロットアンテナ１Ｅ自体を傾けて配置させることなく、簡素かつ安価な構成で、電磁波の指向方向を、テーパスロットアンテナ１Ｅの正面方向からチルトさせることができる。
【００５９】
また、テーパバラン１９を用いることにより、マイクロストリップ線路１８から平行２線１７Ｅへの変換を、導体のパターニングのみで容易に実現することができる。
また、マイクロストリップ線路１８を用いてテーパスロット３Ｅに給電する方法によれば、テーパスロットアンテナ１Ｅの後段に設けられるモジュール等への接続が容易になるとともに、マイクロストリップ線路１８を一体モジュールとしてアンテナ基板に実装することも可能となる。
【００６０】
なお、実施の形態２で示したテーパスロットアンテナ１Ｂ（図４参照）であっても、同様にマイクロストリップ線路１３による給電が可能である。しかしながら、この場合には、テーパスロット３Ｂとの電磁結合に広帯域特性を持たせるために、スルーホール１４を設ける必要がある。
これに対して、本実施の形態のテーパスロットアンテナ１Ｅは、スルーホールを設ける必要がないので、構成を簡素にすることができる。
【００６１】
また、上記実施の形態５のテーパスロットアンテナ１Ｅにおいて、基準点２Ｅは、誘電体基板１１Ｅの中央に設けられている。そのため、テーパスロットアンテナ１Ｅには、第１縁線６Ｅ上の第２縁線７Ｅよりも長い部分が余分な縁線部分（図５の余分な縁線部分１６参照）として付加され、また余分な縁線部分に対応した余分な誘電体が付加されていることとなる。
ここで、電磁波は、基準点２Ｅからのテーパスロット３Ｅの長さが入力信号の波長に対して適度に長く、かつテーパスロット３Ｅの開口径が入力信号のほぼ半波長となる位置から放射される。
そこで、これらの条件を考慮してテーパスロットアンテナ１Ｅを構成することにより、余分な縁線部分および余分な誘電体によって影響を受ける周波数帯域を、対象とする周波数帯域の外にすることができる。
また、入力信号が低周波信号の場合には、余分な縁線部分の長さが相対的に短くなって影響が小さくなるので、電磁波の指向方向のチルト角度のずれ（チルトずれ）を小さくすることが設計上可能である。
【００６２】
実施の形態６．
上記実施の形態４（または、実施の形態５）では、誘電体基板１１Ｄの第１面にパターニングされた第１導体板４Ｄと、第２面にパターニングされた第２導体板５Ｄとで非対称テーパスロット構造を有するテーパスロットアンテナ１Ｄが構成されると説明した。ここで、テーパスロットアンテナは１系統である必要はなく、誘電体基板を２枚積層して２系統のテーパスロットアンテナを構成してもよい。
【００６３】
図８は、この発明の実施の形態６に係るテーパスロットアンテナ１Ｆを示す斜視図である。また、図９は、図８のテーパスロットアンテナ１Ｆを上方から見た構成図である。
図８および図９において、テーパスロットアンテナ１Ｆは、互いに積層される第１誘電体基板２１および第２誘電体基板２２と、第１誘電体基板２１の第２誘電体基板２２と接触しない第１面にパターニングされた第１導体板２３と、第１誘電体基板２１の第２面にパターニングされた第２導体板２４と、第２誘電体基板２２の第１誘電体基板２１と接触しない面にパターニングされた第３導体板２５と、第１マイクロストリップ線路３６（後述する）および第２マイクロストリップ線路３７（後述する）に接続された切り替え手段２６とを備えている。
【００６４】
ここで、互いに対向する第１導体板２３の端部の第１縁線２７と、第２導体板２４の端部の第２縁線２８とで、第１テーパスロット２９が構成されている。また、互いに対向する第２導体板２４の第３縁線３０と、第３導体板２５の端部の第４縁線３１とで、第２テーパスロット３２が構成されている。
第１テーパスロット２９および第２テーパスロット３２は、基準点３３（給電点）側から前方側（図中の左側）に向けて、その幅が漸次拡大するように構成され、先端部が放射部開口となっている。
【００６５】
また、第１導体板２３、第２導体板２４および第３導体板２５の基準点３３側（放射部開口の反対側）は、それぞれ導体幅が縮小するようにパターニングされて、導体幅が互いに等しく、かつ互いに重なった部分を対として、第１テーパスロット２９および第２テーパスロット３２に給電するための平行２線３４（給電手段）が構成されている。
また、第２導体板２４は、平行２線３４を構成した後、導体幅が漸次拡大するようにパターニングされて、テーパバラン３５が構成されている。
【００６６】
また、第１導体板２３および第３導体板２５は、平行２線３４を構成した後、そのままの導体幅で延長してパターニングされて、第１マイクロストリップ線路３６および第２マイクロストリップ線路３７がそれぞれ構成されている。
なお、第１マイクロストリップ線路３６と第２マイクロストリップ線路３７とは、互いの入力端が重ならないように、それぞれ蛇行して配線され、切り替え手段２６に接続されている。
切り替え手段２６は、外部から入力される入力信号を、第１マイクロストリップ線路３６および第２マイクロストリップ線路３７の何れかに切り替えて出力する。すなわち、切り替え手段２６は、第１テーパスロット２９に給電するか、または第２テーパスロット３２に給電するかを切り替える。
【００６７】
ここで、第１縁線２７と第２縁線２８とは、基準点３３を通りテーパスロットアンテナ１Ｆの中心線と平行な基準線３８（図中では水平方向）に対して非対称に形成されている。また、第３縁線３０と第４縁線３１とは、同じく基準線３８に対して非対称に形成されている。
すなわち、第１テーパスロット２９は、非対称テーパスロット構造を有し、平行２線３４から給電される第１アンテナ部３９を構成している。また、第２テーパスロット３２は、非対称テーパスロット構造を有し、平行２線３４から給電される第２アンテナ部４０を構成している。
このとき、第１アンテナ部３９と第２アンテナ部４０とは、それぞれ電磁波の指向方向が異なる方向にチルトされるように構成されている。
【００６８】
以下、上記構成のテーパスロットアンテナ１Ｆの動作について説明する。なお、前述した実施の形態５と同様の動作については、詳述を省略する。まず、切り替え手段２６は、第１マイクロストリップ線路３６側に切り替えられているとする。
まず、外部から切り替え手段２６に入力される入力信号は、第１マイクロストリップ線路３６の入力端に入力される。第１マイクロストリップ線路３６に入力された入力信号は、線路内を伝搬し、テーパバラン３５を介して平行２線３４に入力される。
【００６９】
続いて、平行２線３４に入力された入力信号は、第１テーパスロット２９に電磁結合され、第１アンテナ部３９から直線偏波として放射される。
また、切り替え手段２６が第２マイクロストリップ線路３７側に切り替えられた場合には、同様にして、切り替え手段２６に入力される入力信号は、第２アンテナ部４０から直線偏波として出力される。
【００７０】
この発明の実施の形態６に係るテーパスロットアンテナ１Ｆによれば、第１テーパスロット２９は、互いに対向する第１縁線２７と第２縁線２８とで構成され、第２テーパスロット３２は、互いに対向する第３縁線３０と第４縁線３１とで構成されている。また、第１縁線２７と第２縁線２８と、および第３縁線３０と第４縁線３１とは、基準線３８に対して非対称に形成されている。
そのため、テーパスロットアンテナ１Ｆ自体を傾けて配置させることなく、簡素かつ安価な構成で、電磁波の指向方向を、テーパスロットアンテナ１Ｆの正面方向からチルトさせることができる。
【００７１】
また、切り替え手段２６は、第１マイクロストリップ線路３６および第２マイクロストリップ線路３７に接続され、外部から入力される入力信号を、第１マイクロストリップ線路３６および第２マイクロストリップ線路３７の何れかに切り替えて出力する。
そのため、切り替え手段２６を切り替えることによって、電磁波の指向方向を切り替えることができる。
また、第１誘電体基板２１および第２誘電体基板２２が積層されてテーパスロットアンテナ１Ｆが構成されているので、省スペース化とともに、電磁波の指向方向の切り替えという高機能化を実現することができる。
【００７２】
なお、切り替え手段２６としては、半導体スイッチやＭＥＭＳスイッチ等を適用することが考えられる。また、スイッチの小型化を図ることにより、図９に示したように蛇行させることなく、第１マイクロストリップ線路３６および第２マイクロストリップ線路３７を配線することができる。
【００７３】
また、上記実施の形態６では、誘電体基板を２枚積層して２系統のテーパスロットアンテナを構成し、電磁波の指向方向を２方向に切り替えると説明したが、これに限定されない。誘電体基板をさらに多層化することにより、構成は複雑になるものの、多系統のテーパスロットアンテナを構成して、電磁波の指向方向を複数の方向に切り替えることができる。
【００７４】
実施の形態７．
上記実施の形態１〜６では、単体のテーパスロットアンテナ１について説明したが、このテーパスロットアンテナ１を素子アンテナとしてアレーアンテナを構成してもよい。
図１０は、この発明の実施の形態７に係るアレーアンテナ４１（アンテナ装置）を示す斜視図である。
図１０において、アレーアンテナ４１は、反射板４２と、例えば図６で示したテーパスロットアンテナ１Ｄである素子アンテナ４３とを備えている。
【００７５】
反射板４２には、複数の素子アンテナ４３がアレー状に配置されている。
また、反射板４２の後段には、アンプ、移相器等が組み込まれた図示しないモジュールや分配・合成回路等が配置されており、アレーアンテナ４１は、アクティブフェーズドアレーアンテナを構成している。
【００７６】
また、素子アンテナ４３の平行２線に対する給電手段は、反射板４２の裏面側に設けられている。このとき、反射板４２には、平行２線と導通しないように適度な大きさの穴が設けられている。この穴の形状は、任意の形状でよく、例えば素子アンテナ４３を反射板４２の前面から抜き差しできるようにスロット状に形成されてもよい。
【００７７】
以下、上記構成のアレーアンテナ４１の動作について説明する。なお、前述した実施の形態４と同様の動作については、詳述を省略する。
外部から上記のモジュールや分配・合成回路等を介して各素子アンテナ４３の平行２線に入力された入力信号は、テーパスロットに電磁結合されて、素子アンテナ４３の正面方向から斜め上方にチルトした指向方向４４に向け、電磁波として放射される。
このとき、アレーアンテナ４１全体としての合成された電磁波の指向方向も、指向方向４４と一致する。
【００７８】
この発明の実施の形態７に係るアレーアンテナ４１によれば、各素子アンテナ４３は、正面方向からチルトした指向方向４４に向けて電磁波を放射する。
そのため、指向方向４４について、正面方向に電磁波を放射する従来のアレーアンテナと比較して利得を向上させることができる。
また、さらに上方にビーム走査を行った場合でも、従来のアレーアンテナと比較して利得の低下を低減することができる。
また、地面等への不要な電磁波の放射を低減して、反射波等による性能の劣化を防止することができる。
【００７９】
なお、上記実施の形態７では、平面状の反射板４２に複数の素子アンテナ４３を配置したが、これに限定されない。素子アンテナ４３は、例えば曲面上や多面体上に３次元的に配置されてもよい。また、より簡素な構成として、１次元的に配置されてもよい。
これらの場合も、上記実施の形態７と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】この発明の実施の形態１に係るテーパスロットアンテナを示す構成図である。
【図２】図１の基準点近傍を拡大して示す拡大図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るテーパスロットアンテナを示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る別のテーパスロットアンテナを示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係るテーパスロットアンテナを示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係るテーパスロットアンテナを示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態５に係るテーパスロットアンテナを示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態６に係るテーパスロットアンテナを示す斜視図である。
【図９】図８のテーパスロットアンテナを上面から見た構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態７に係るアレーアンテナを示す斜視図である。
【図１１】一般的なテーパスロットアンテナを示す構成図である。
【符号の説明】
【００８１】
１、１Ａ〜１Ｆ  テーパスロットアンテナ、２、２Ａ〜２Ｅ  基準点（給電点）、３、３Ａ〜３Ｅ  テーパスロット、４、４Ａ〜４Ｅ  第１導体板、５、５Ａ〜５Ｅ  第２導体板、６、６Ａ〜６Ｅ  第１縁線、７、７Ａ〜７Ｅ  第２縁線、８、８Ａ〜８Ｅ  基準線、９、１０  中心線、１１、１１Ｂ〜１１Ｅ  誘電体基板、１２  同軸線路（給電手段）、１３、１８  マイクロストリップ線路（給電手段）、１４  スルーホール（給電手段）、１７、１７Ｅ  平行２線（給電手段）、２１  第１誘電体基板、２２  第２誘電体基板、２３  第１導体板、２４  第２導体板、２５  第３導体板、２６  切り替え手段、２７  第１縁線、２８  第２縁線、２９  第１テーパスロット、３０  第３縁線、３１  第４縁線、３２  第２テーパスロット、３３  基準点（給電点）、３４  平行２線（給電手段）、４１  アレーアンテナ（アンテナ装置）。
【図１】
2009005086.tif 000003
【図２】
2009005086.tif 000004
【図３】
2009005086.tif 000005
【図４】
2009005086.tif 000006
【図５】
2009005086.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009005086.tif 000009
【図８】
2009005086.tif 000010
【図９】
2009005086.tif 000011
【図１０】
2009005086.tif 000012
【図１１】
2009005086.tif 000013