CN111384596A - 天线装置、雷达系统以及通信系统 - Google Patents

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桐野秀树
佐藤洋介
加茂宏幸
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Nidec Corp
WGR Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种天线装置、雷达系统以及通信系统。实现缓和了电场集中于脊部分的程度的脊形喇叭天线。天线装置具有：导电部件，所述导电部件具有导电性表面以及在所述导电性表面开口的缝隙；导电性的一对侧壁，所述一对侧壁在所述缝隙的两侧从所述导电性表面突出，所述一对侧壁在第1方向上排列，并分别沿与所述第1方向交叉的第2方向延伸；以及导电性的一对脊部，所述一对脊部从所述导电性表面突出并沿所述第2方向延伸，所述一对脊部分别具有隔着间隙而彼此相对的端面，在从与所述导电性表面垂直的第3方向观察时，所述间隙与所述缝隙的中央部重合。在所述缝隙的内部以及所述一对脊部的所述端面之间的空间内规定出与外部空间连接的波导。

Description

天线装置、雷达系统以及通信系统
技术领域
本公开涉及天线装置、雷达系统以及通信系统。
背景技术
喇叭天线具有能够辐射或接收比较宽的频带的电磁波等优选的特性。因此，广泛地使用具有喇叭天线的天线装置。例如，专利文献1公开了具有在喇叭状部的内部带有阶梯差的一对脊部的喇叭天线的例。在本说明书中，将这样的具有一对脊部的喇叭天线称作“脊形喇叭天线”或简称为“脊形喇叭状部”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第5359339号说明书
发明内容
发明要解决的课题
脊形喇叭状部能够在比较宽的频带中工作。但是，在辐射电磁波时或接收电磁波时，由于电场集中于一对脊部之间，因此与不具有脊部的通常的喇叭天线相比，电场容易集中于喇叭状部开口的中央部。这样的特性通常不会成为问题，但是有可能根据用途而成为问题。例如，具有在E面方向(即，所集中的电场的振动方向)上排列的多个脊形喇叭状部的阵列天线就是其一例。在这样的阵列天线中，若在E面方向上排列的多个脊形喇叭状部之间的间隔超过所辐射或接收的电磁波在自由空间中的波长λo，则会出现栅瓣。栅瓣在阵列天线的大多用途中导致性能的劣化。可以认为，只要能够缓和电场集中于脊部分的程度，则能够抑制栅瓣。并且，在具有单个脊形喇叭状部的天线装置中，也有时要求抑制电场集中于脊部分。
本公开提供用于实现缓和了电场集中于脊部分的程度的脊形喇叭状部的技术。
用于解决课题的手段
本公开的一方式所涉及的天线装置具有：导电部件，所述导电部件具有导电性表面以及在所述导电性表面开口的缝隙；导电性的一对侧壁，所述一对侧壁在所述缝隙的两侧从所述导电性表面突出，所述一对侧壁在第1方向上排列，并分别沿与所述第1方向交叉的第2方向延伸；以及导电性的一对脊部，所述一对脊部从所述导电性表面突出并沿所述第2方向延伸，所述一对脊部分别具有隔着间隙而彼此相对的端面，在从与所述导电性表面垂直的第3方向观察时，所述间隙与所述缝隙的中央部重合。在所述缝隙的内部以及所述一对脊部的所述端面之间的空间内规定了与外部空间连接的波导。
发明效果
根据本公开的实施方式，能够实现具有缓和了电场集中于脊部分的程度的脊形喇叭状部的天线装置。
附图说明
图1是示出本公开的例示性的实施方式的天线装置10的一部分的立体图。
图2A是示出第1导电部件110的正面侧的结构的立体图。
图2B是示出第1导电部件110的正面侧的结构的俯视图。
图3A是示出部分阵列11以及12的一部分的放大图。
图3B是示出部分阵列13以及14的一部分的放大图。
图4是沿图2B所示的A-A线的剖视图。
图5A是用于对本实施方式中的各缝隙112的形状进行说明的图。
图5B是示出各缝隙112的形状的其他例的图。
图5C是示出各缝隙112的形状的其他例的图。
图5D是示出各缝隙112的形状的其他例的图。
图6是示出第2导电部件120的正面侧的结构的一例的图。
图7是示出第3导电部件130的正面侧的结构的一例的图。
图8是示意性地示出波导装置的结构例的立体图。
图9A是示意性地示出波导装置100的与XZ面平行的截面的结构的图。
图9B是示意性地示出波导装置100的与XZ面平行的截面的结构的其他例的图。
图10是示意性地示出处于使导电部件110与导电部件120之间的间隔过大地分开的状态的波导装置100的立体图。
图11是示出图9A所示的结构中的各部件的尺寸的范围的例的图。
图12A是示出波导装置的其他例的图。
图12B是示出波导装置的其他例的图。
图12C是示出波导装置的其他例的图。
图12D是示出波导装置的其他例的图。
图12E是示出波导装置的其他例的图。
图12F是示出波导装置的其他例的图。
图12G是示出波导装置的其他例的图。
图13A是示出波导装置的其他例的图。
图13B是示出波导装置的其他例的图。
图14A是示意性地示出在波导部件122的波导面122a与导电部件110的导电性表面110b之间的间隙中的宽度窄的空间中传播的电磁波的图。
图14B是示意性地示出中空波导管730的截面的图。
图14C是示出在导电部件120上设置有两个波导部件122的方式的剖视图。
图14D是示意性地示出排列配置有两个中空波导管730的波导装置的截面的图。
图15A是示意性地示出天线装置200的结构的一部分的立体图。
图15B是示意性地示出天线装置200的通过在X方向上排列的两个缝隙112的中心并与XZ面平行的截面的一部分的图。
图16是示意性地示出每个缝隙112具有一个喇叭状部114的天线装置200的结构的一部分的立体图。
图17A是从Z方向观察图16所示的天线装置200的俯视图。
图17B是图17A的C-C线剖视图。
图17C是示出第1波导装置100a中的波导部件122U的平面布局的图。
图17D是示出第2波导装置100b中的波导部件122L的平面布局的图。
标号说明
10 天线装置(阵列天线)
11、12、13、14 部分阵列
110 第1导电部件
110a、110b 第1导电部件的导电性表面
110c 底面
111 辐射部
112 缝隙
114 脊部
120 第2导电部件
120a 第2导电部件的导电性表面
130 第3导电部件
160 侧壁
170 周壁
180 天线元件
具体实施方式
首先，对本公开的实施方式的概要进行说明。
本公开的实施方式的天线装置具有：导电部件，所述导电部件具有导电性表面以及在所述导电性表面开口的缝隙；导电性的一对侧壁，所述一对侧壁在所述缝隙的两侧从所述导电性表面突出，所述一对侧壁在第1方向上排列，并分别沿与所述第1方向交叉的第2方向延伸；以及导电性的一对脊部，所述一对脊部从所述导电性表面突出并沿所述第2方向延伸，所述一对脊部分别具有隔着间隙而彼此相对的端面，在从与所述导电性表面垂直的第3方向观察时，所述间隙与所述缝隙的中央部重合。在所述缝隙的内部以及所述一对脊部的所述端面之间的空间内规定了与外部空间连接的波导。
在上述的结构中，缝隙、一对脊部以及一对侧壁作为一个天线元件发挥功能。在本说明书中，将被辐射电磁波的一侧或电磁波入射的一侧称作“正面侧”，将该正面侧的相反侧称作“背面侧”。上述的一对脊部以及一对侧壁配置在导电部件的正面侧。在辐射电磁波时，高频的信号波从导电部件的背面侧供给到缝隙内。随之，电磁波在缝隙的内部(主要是中央部)以及一对脊部的端面之间的间隙中传播，并辐射到外部空间。在接收时相反，从外部空间入射的电磁波在一对脊部的端面之间的间隙以及缝隙的内部(主要是中央部)的空间中传播，并传输到导电部件的背面侧。能够在导电部件的背面侧构成与缝隙内的波导连接的其他波导。该其他波导例如能够与微波集成电路连接。微波集成电路作为发送机以及接收机中的至少一方发挥功能。
根据上述的结构，由于在缝隙的两侧存在导电性的一对侧壁，因此能够缓和当发送时或接收时在一对脊部之间产生的电场的集中程度。一对侧壁起到使各缝隙所辐射或吸入的电磁波的电场强度分布在第2方向上扩展的作用。或者，得到使显示电场的强度极大的位置在第2方向上分裂成多个部位的效果。因此，能够抑制因电场集中于脊部之间而产生的各种各样的影响。例如，在具有多个上述的天线元件(即，缝隙、一对脊部以及一对侧壁的组)的天线装置(以下，还称作“阵列天线”。)中，能够缓和在天线元件之间的间隔比较宽的情况下产生的栅瓣的影响。
另外，本公开中使用的“缝隙”这样的用语并不仅仅是意味着所谓的“缝隙阵列”，是指缝隙(slot)这样的单词所意味着的所有的形态。通常，使用“缝隙天线”这样的专门用语的情况下，该缝隙的深度是以与电磁波的波长相比实质上可以忽视地较小为前提。与此相对，本公开中的“缝隙”并不限定于这样的浅的缝隙。即使是缝隙朝向深度方向较大地扩展，从其下端被供电的电磁波在缝隙内传播而从上端辐射的情况下，在本公开中也将其结构称作“缝隙”。然后，将具有这样的结构的天线看作是能够通过缝隙来实现的天线。
所述一对脊部中的各个脊部的一端也可以具有从所述第3方向观察时朝向所述缝隙的内侧突出的结构。
所述缝隙的内表面可以具有沿所述第2方向的间隔局部地缩小且彼此相对的两个面。所述一对脊部的所述端面也可以分别与所述两个面连接，所述两个面之间的间隔以及所述端面之间的间隔随着朝向所述外部空间而连续地或阶段性地扩大。
所述一对脊部中的各个脊部具有与所述端面交叉并沿所述第2方向延伸的顶面。所述顶面包含从所述导电性表面测量的高度随着靠近所述端面而连续或阶段性地变低的部位。为了实现该结构，一对脊部也可以分别在远离端面的位置处具有凸部。各脊部也可以代替凸部而具有倾斜面。
所述一对侧壁中的各个侧壁也可以具有与所述缝隙的内表面连接且形成连续的一个面的侧面。所述一对侧壁中的各个侧壁的侧面也可以带有阶梯差地与所述缝隙的内表面连接。
所述一对脊部的端面之间的间隙的至少一部分也可以位于所述一对侧壁之间。所述一对脊部各自的一端也可以位于所述一对侧壁之间。所述一对侧壁的从所述导电性表面测量的高度也可以比所述一对脊部在所述一端处的从所述导电性表面测量的高度高。
从所述第3方向观察时，所述缝隙具有包含如下两个部分的形状：沿所述第1方向延伸的横向部分；以及分别与所述横向部分连接并沿所述第2方向延伸的一对纵向部分，所述一对脊部的所述端面之间的所述间隙也可以与所述缝隙的所述横向部分重合，所述一对侧壁分别与所述一对纵向部分相邻。
天线装置也可以在所述一对侧壁的两侧还具有分别隔着间隙而存在的一对导电壁。
所述导电部件也可以具有包含所述缝隙的多个缝隙。在该情况下，所述天线装置能够具有：包含所述一对侧壁的导电性的多对侧壁；以及包含所述一对脊部的导电性的多对脊部。所述多对侧壁中的各对侧壁具有如下结构：在所述多个缝隙中的对应的缝隙的两侧从所述导电性表面突出并沿所述第2方向延伸，在所述第1方向上排列，并分别沿所述第2方向延伸。所述多对脊部中的各对脊部从所述导电性表面突出，并分别具有隔着间隙而彼此相对的端面，在从所述第3方向观察时，所述间隙与所述多个缝隙中的对应的缝隙的中央部重合。在所述多个缝隙的内部以及所述多对脊部的所述端面之间的间隙内规定了多个波导。
根据上述的结构，天线装置具有多个天线元件。各天线元件包含缝隙、与该缝隙连接的一对脊部以及位于该缝隙的两侧的一对侧壁。通过上述结构，多个天线元件例如能够构成一维或二维地排列的阵列天线。
所述多个缝隙也可以包含在所述第1方向上排列的两个以上的缝隙。在该情况下，能够构成在第1方向上排列有多个天线元件的阵列天线。
所述多个缝隙可以包含在所述第1方向上相邻的第1缝隙以及第2缝隙。所述多对侧壁可以包含：位于所述第1缝隙的两侧的第1侧壁对；以及位于所述第2缝隙的两侧的第2侧壁对。所述第1侧壁对中的一个侧壁可以是所述第2侧壁对中的一个侧壁。换句话说，位于所述第1缝隙的两侧的所述一对侧壁中的一方以及位于所述第2缝隙的两侧的所述一对侧壁中的一方也可以分别是单一的壁状结构体的各一部分。根据该结构，在第1方向上相邻的两个侧壁连接而构成单一的壁状结构体。即使是这样的结构，也解释为在沿第1方向相邻的两个缝隙中的各个缝隙的两侧存在一对侧壁。
所述导电性表面中的与所述第1缝隙连接的所述一对脊部中的一个基部与跟所述第2缝隙连接的所述一对脊部中的一个基部之间的部分也可以是平坦面或凹面。
所述多个缝隙也可以包含在所述第2方向上排列的两个以上的缝隙。在该情况下，能够构成在第2方向上排列有多个天线元件的阵列天线。
所述多个缝隙可以包含在所述第2方向上相邻的第1缝隙以及第3缝隙。与所述第1缝隙连接的所述一对脊部中的一个脊部以及与所述第3缝隙连接的所述一对脊部中的一个脊部也可以分别是单一的脊状结构体的各一部分。根据该结构，在第2方向上相邻的两个脊部连接而构成单一的脊状结构体。
所述多个缝隙也可以包含：第1缝隙；在所述第1方向上与所述第1缝隙隔开第1间隔而存在的第2缝隙；以及在所述第2方向上与所述第1缝隙隔开比所述第1间隔大的第2间隔而存在的第3缝隙。
天线装置也可以在两个以上的侧壁的两侧还具有分别隔着间隙而存在的一对导电壁，所述两个以上的侧壁分别位于所述多对侧壁中的在所述第2方向上排列的所述两个以上的缝隙的两侧。
天线装置也可以在所述多对侧壁整体的两侧还具有分别隔着间隙而存在的一对导电壁。
在将所述导电部件设为第1导电部件，将所述导电性表面设为第1导电性表面时，所述第1导电部件也可以在与所述第1导电性表面相反的一侧具有第2导电性表面。所述天线装置也可以还具有：第2导电部件，其具有与所述第2导电性表面相对的第3导电性表面；脊状的波导部件，其从所述第3导电性表面突出并沿所述第2方向延伸，并具有与所述第2导电性表面以及所述缝隙相对的导电性的波导面；以及多个导电性杆，其在所述波导部件的两侧从所述第3导电性表面突出，并具有与所述第2导电性表面相对的末端部。
在上述结构中，在波导部件的波导面与第2导电性表面之间规定了波导。多个导电性杆作为人工磁导体发挥功能，抑制沿着波导面传播的电磁波漏出。在本说明书中，将这样的波导称作华夫板脊形波导(Waffle-iron Ridge waveGuide：WRG)或WRG波导。WRG波导与形成于缝隙的内部以及各对脊部的端面之间的波导连接。WRG波导能够直接或借助其他波导而与微波集成电路连接。微波集成电路作为发送机以及接收机中的至少一方发挥功能。
本公开的实施方式的雷达系统具有：上述的任一天线装置；与所述天线装置连接的发送机以及接收机中的至少一方；与所述发送机连接的D/A转换器以及与所述接收机连接的A/D转换器中的至少一方；以及与所述D/A转换器以及所述A/D转换器中的所述至少一方连接的信号处理电路。所述发送机以及所述接收机中的所述至少一方包含微波集成电路。所述信号处理电路执行入射方向估计以及距离估计中的至少一方。
本公开的其他实施方式的通信系统具有：上述的任一天线装置；与所述天线装置连接的发送机以及接收机中的至少一方；与所述发送机连接的D/A转换器以及与所述接收机连接的A/D转换器中的至少一方；以及与所述D/A转换器以及所述A/D转换器中的所述至少一方连接的信号处理电路。所述信号处理电路执行数字信号的编码以及数字信号的解码中的至少一方。
以下，对本公开的实施方式进行更具体的说明。但是，有时省略不必要的详细说明。例如，有时省略已周知的事项的详细说明或对实质上相同的结构的重复说明。这是为了避免以下说明不必要地冗长并使本领域技术人员容易理解。另外，发明人等为了使本领域技术人员充分理解本公开而提供附图以及以下说明，并不表示通过这些限定权利要求书中记载的主题。在以下说明中，对相同或类似的构成要素标注同一参照标号。
另外，本申请的附图所示的结构物的朝向是考虑说明的理解容易度而设定的，并不对本公开的实施方式在实际实施时的朝向进行任何限制。并且，附图所示的结构物的整体或一部分的形状以及大小也不限制实际的形状以及大小。并且，也可以适当地组合以下说明的实施方式的结构来构成其他实施方式。
(实施方式)
图1是示出本公开的例示性的实施方式的天线装置10的一部分的立体图。天线装置10是具有多个天线元件180的阵列天线。在以下说明中，还将天线装置10称作“阵列天线10”。天线装置10具有第1导电部件110、第2导电部件120以及第3导电部件130。第1导电部件110、第2导电部件120以及第3导电部件130依次层叠。第1导电部件110在正面侧具有第1导电性表面110a。在第1导电部件110上设置有包含多个天线元件180的辐射部。
在图1中示出了表示相互垂直的X、Y、Z方向的XYZ坐标。以下，利用该坐标系对本公开的实施方式的结构进行说明。将+Z方向侧设为“正面侧”，将-Z方向侧设为“背面侧”。在本实施方式中，X方向相当于“第1方向”，Y方向相当于“第2方向”，Z方向相当于“第3方向”。
图2A是示出第1导电部件110的正面侧的结构的立体图。图2B是示出第1导电部件110的正面侧的结构的俯视图。如图示，该阵列天线10具有二维地排列的多个天线元件180。各天线元件180是脊形喇叭天线，沿X方向以及Y方向排列。
该阵列天线10包含在X方向上排列的四个部分阵列11～14。各部分阵列包含在Y方向上排列的四个天线元件180。分别从设置于第1导电部件110的背面侧的四个波导对部分阵列11～14进行供电。四个波导中的第1波导对部分阵列11进行供电，第2波导对部分阵列12进行供电，第3波导对部分阵列13进行供电，第4波导对部分阵列14进行供电。四个波导设置于第1导电部件110与第2导电部件120之间。后面对这些波导的具体结构的例进行叙述。另外，关于部分阵列的数量以及各部分阵列中所包含的天线元件180的数量，能够根据用途而适当地调整。并且，也可以根据用途而构成具有单个天线元件180的天线装置。
如图2B所示，本实施方式中的部分阵列11～14在X方向(第1方向)上构成最小冗余阵列(minimum redundancy array)。即，部分阵列11～14被配置成任意地选自这些部分阵列中的两个部分阵列在X方向上的间隔(即、中心间距离)的冗余性最小。更具体地说，在设部分阵列13与部分阵列14之间的间隔为d时，部分阵列11与部分阵列12之间的间隔是2d，部分阵列12与部分阵列13之间的间隔是3d，部分阵列12与部分阵列14之间的间隔是4d，部分阵列11与部分阵列13之间的间隔是5d，部分阵列11与部分阵列14之间的间隔是6d。这样，任意地选自部分阵列11～14中的两个部分阵列之间的间隔均为间隔d的整数倍，并且将间隔的重复抑制到最小限度。根据这样的最小冗余阵列的结构，在将多个天线元件180用作接收天线的情况下，即使在部分阵列的数量较少的情况下，也容易地实现较高的空间分辨率。
各天线元件180具有缝隙112、一对侧壁160以及一对脊部115。缝隙112是穿过导电部件110的具有规定形状的孔。在本实施方式中，作为一例，在导电部件110设置有H字形状的多个缝隙112，但是只要能够进行电磁波的辐射或吸入，则缝隙112的形状是任意的。一对侧壁160以及一对脊部115从导电部件110突出，至少在表面具有导电性。
一对侧壁160沿X方向(第1方向)排列。一对脊部115沿Y方向(第2方向)排列。一对侧壁160在X方向上隔着第1间隙而相对。一对脊部115的端面在Y方向上隔着第2间隙而相对。各脊部115的端面是位于各脊部115的端部的与XZ面实质上平行的面，与对应的缝隙112的中央部的缘连接。一对脊部115的端部以及它们之间的间隙(第2间隙)位于一对侧壁160之间。即，第1间隙与第2间隙局部重合。另外，在该例中，各脊部115的端面是平面状，但是，端面可以是凸面或凹面等曲面状。
在本实施方式中，一对侧壁160以及一对脊部115与导电部件110一体形成。换句话说，导电部件110、该导电部件110上的多对侧壁160以及多对脊部115分别是单一结构体的一部分。脊部115以及侧壁160中的至少一方也可以是与导电部件110不同的部件。在该情况下，这些脊部115以及侧壁160配置在导电部件110上，并被导电部件110支承。在该情况下，也使用具有导电性的部件来形成脊部115以及侧壁160。
如图2A所示，第1导电部件110在正面侧具有第1导电性表面110a，在背面侧具有第2导电性表面110b。第1导电部件110具有在导电性表面110a以及110b开口的多个缝隙112。如上述，多个缝隙112中的各个缝隙112与一对脊部115以及一对侧壁160一起构成脊形喇叭天线。
一对侧壁160以及一对脊部115分别具有沿Y方向(第2方向)延伸的结构，从正面侧的第1导电性表面110a突出。一对侧壁160位于对应的缝隙112的两侧。一对侧壁160在X方向(第1方向)上排列，并分别具有沿Y方向(第2方向)延伸的结构。另外，在本实施方式中，第1方向与第2方向相互垂直，但是也可以以与90度不同的角度交叉。一对脊部115分别具有隔着间隙而彼此相对的端面，从与导电性表面110a垂直的Z方向(第3方向)观察时，该间隙与对应的缝隙112的中央部重合。一对脊部115分别沿Y方向延伸。在从第3方向观察时，一对脊部115各自的一端朝向缝隙112的内侧突出。各缝隙112的内表面在中央部具有沿Y方向的间隔局部地缩小且彼此相对的两个面。一对脊部115的端面分别与该两个面连接。该两个面之间的间隔以及一对脊部115的端面之间的间隔随着朝向外部空间而扩大。在本实施方式中，各侧壁160的从第1导电性表面110a开始测量的高度比各脊部115的从第1导电性表面110a开始测量的高度高。在缝隙112的内部以及一对脊部115的端面之间的空间内规定了与外部空间连接的波导。该波导沿Z方向延伸，并与第1导电部件110的背面侧的其他波导连接。
本实施方式中的各缝隙112的开口具有H字形状，该H字形状具有：沿Y方向延伸的一对纵向部分；以及与一对纵向部分的中央部连接并沿X方向(第1方向)延伸的横向部分。一对侧壁160配置在沿纵向部分相邻的位置处。横向部分位于一对脊部115的端面之间。即，第2间隙与缝隙112的横向部分的内侧的空间连接。一对侧壁160之间的第1间隙也与缝隙112的内侧的空间连接。这样，在本实施方式中，从Z方向观察时，一对脊部115的端面之间的第2间隙与缝隙112的横向部分重合，一对侧壁160分别与一对纵向部分相邻。
部分阵列13上的脊部115与部分阵列14的脊部115在X方向上相邻。在X方向上相邻的脊部115的基部与第1导电部件110的底面110d连接。在Y方向上相邻的侧壁160的基部也与第1导电部件110的底面110d连接。底面110d是第1导电性表面110a的一部分。在该例中，底面110d平坦，但是也可以是凹面。如该例，在多个缝隙112包含在X方向(第1方向)上相邻的第1缝隙和第2缝隙的情况下，与第1缝隙连接的一对脊部中的一个基部跟与第2缝隙连接的一对脊部中的一个基部之间的部分可以是平坦面或凹面。底面110d也可以是凸面，但是在该情况下，凸面的高度被设计成比侧壁160以及周壁170中的任一个的高度的一半低。换句话说，在侧壁160与脊部115之间确保一定的宽大空间。通过确保这样的空间，能够确保各天线元件180以及包含这些天线元件180的天线阵列的带宽较宽。
在本实施方式中，各天线元件180中的一对侧壁160具有使各天线元件180所辐射或者接收的电磁波的电场强度分布在Y方向上扩展的作用。或者，得到使显示电场的强度极大的位置在Y方向上分裂成多个部位的效果。具有这样的特性的天线元件180能够利用于各种各样的用途。其中，在使用于如本实施方式这样的阵列天线10的情况下尤其有用。例如，能够得到降低栅瓣的影响等优选的效果。
在图2B所示的例中，部分阵列13与部分阵列14之间的间隔d例如能够被设定为λo/2。λo是阵列天线10的工作频带中的中心频率的电磁波在自由空间中的波长。在该情况下，部分阵列13与部分阵列14的X方向的间距是λo/2。另一方面，在部分阵列13以及部分阵列14各自中，在Y方向上相邻的任意两个天线元件180之间的间距是λo。即，两个部分阵列13、14中的在X方向上相邻的两个天线元件180之间的间隔比部分阵列13内或部分阵列14内的在Y方向上相邻的两个天线元件180之间的间隔短。这样，本实施方式中的多个缝隙112包含：第1缝隙；在X方向上与第1缝隙隔开第1间隔而存在的第2缝隙；以及在Y方向上与第1缝隙隔开比第1间隔大的第2间隔而存在的第3缝隙。
如上述的例，在各个天线元件180以自由空间波长λo以上的间隔配置的情况下，容易在Y方向上产生较强的栅瓣。但是，本实施方式的阵列天线10由于各个天线元件180带有沿Y方向延伸的一对侧壁160，因此显示电场的强度极大的位置在Y方向上扩展，或者缓和电场的集中度。其结果是，栅瓣的强度也下降。
在将电磁波供电至沿着一个波导配置的多个天线元件180的情况下，天线元件180的配置间隔通常受到制约，未必容易以小于λo的间隔配置。在该情况下，无法避免产生栅瓣。但是，只要将如本实施方式这样的带有一对侧壁160的脊形喇叭状部用作各天线元件180，则能够降低栅瓣的强度。
本实施方式中的阵列天线10具有包围多个天线元件180的导电性的周壁170。周壁170从正面侧的第1导电性表面110a突出。如图2A所示，周壁170包含沿Y方向延伸的四个导电壁170y和沿X方向延伸的两个导电壁170x。
部分阵列11以及12各自中所包含的在Y方向上排列的四个天线元件180被周壁170所具有的导电壁170x以及170y包围。在部分阵列11以及12中的各天线元件180的一对侧壁160的两侧，隔着间隙而存在一对导电壁170y。部分阵列11与部分阵列12之间的导电壁170y作为分别包围部分阵列11和部分阵列12的周壁的一部分共用。
部分阵列13以及14中所包含的多个天线元件180统一被周壁170包围。在本实施方式的阵列天线10中，电磁波的Y方向的指向性能够通过脊部115和侧壁160调整。与此相对，电磁波的X方向的指向性除了能够通过脊部115以及侧壁160调整之外，还能够通过周壁170来进行调整。通过配置周壁170，能够容易地调节X方向的指向性。
一对脊部115分别具有与端面交叉并沿Y方向延伸的顶面。在本实施方式中的各脊部115的顶面、即+Z侧的上端面设置有阶梯差。脊部115的顶面距导电性表面110a的高度随着经由阶梯差靠近缝隙112的中央而变低。即，顶面距导电性表面110a的高度在远离端面的位置处比在靠近端面的位置处高。也可以采用倾斜面来代替阶梯差。这样，各脊部115的顶面的从导电性表面110a测量的高度可以包含随着接近端面连续地或阶段性地变低的部位。
图3A是示出部分阵列11以及12的一部分的放大图。在图3A中示出了构成部分阵列11的天线元件和构成部分阵列12的天线元件。为了便于观察，使底面110d的颜色与从底面110d突出的部分的颜色不同。即，从+Z侧沿-Z方向观察时，标注相对浅的颜色的底面110d位于比标注相对浓的颜色的从底面110d突出的部分的面靠里侧的位置处。
在图3A中，将右侧的缝隙112的位于左侧(-X侧)的侧壁以及导电壁(周壁170的一部)分别设为“侧壁160a”以及“导电壁170a”，将缝隙112的位于右侧(+X侧)的侧壁以及导电壁设为“侧壁160b”以及“导电壁170b”。在该例中，侧壁160a的长度与侧壁160b的长度相同。
缝隙112的各纵向部分由缘是曲线的两端部和两端部之间的直线部分构成。在该例中，关于Y方向，缝隙112的纵向部分的直线部分的长度与侧壁160a以及160b的长度大致相同，或者比其长。并且，在侧壁160a与导电壁170a之间以及侧壁160b与导电壁170b之间存在间隙，底面110d的一部分扩大。如该例，也可以在各天线元件180的一对侧壁160a以及160b的两侧设置有分别隔着间隙而存在的一对导电壁170a以及170b。
图3B是示出部分阵列13以及14的一部分的放大图。在图3B中示出了构成部分阵列13的天线元件和构成部分阵列14的天线元件。与图3A相同地，为了便于观察，使底面110d的颜色与从底面110d突出的部分的颜色不同。对底面110d标注相对浅的颜色，对从底面110d突出的部分的面标注相对浓的颜色。
在该例中，在沿X方向排列的两个天线元件之间不存在周壁。并且，图中的沿着X方向配置的三个侧壁160a、160b以及160c中的中央的侧壁160b由两个天线元件共有。即，侧壁160b作为具有缝隙112a的天线元件的一对侧壁中的缝隙112b侧的侧壁发挥功能，并且作为具有缝隙112b的天线元件的一对侧壁中的缝隙112a侧的侧壁发挥功能。与图3A的例不同，两个天线元件不隔着周壁所具有的导电壁而相邻。为了调节因该差异产生的指向性的差，侧壁160a～160c的长度比各缝隙112的纵向部分的直线部分短。
图4是沿图2B所示的A-A线的剖视图。如图示，缝隙112是贯通导电部件110的孔。可以说，侧壁160是从缝隙112的+Z侧的开口在缝隙112的内表面延长并延伸的壁。周壁170是位于侧壁160之间或者侧壁160的外侧的壁。本实施方式的各天线元件180中的一对侧壁160分别具有平坦地与缝隙112的内表面连接的侧面。各侧壁160也可以借助阶梯差而与缝隙112的内表面连接。换言之，一对侧壁160分别具有与缝隙112的内表面连接且形成连续的一个面的侧面。
在本实施方式中，如图2A以及图2B所示，周壁170包围多个天线元件180。但是，周壁170并非必须完全包围多个天线元件180。并且，若不需要，则也可以去除周壁170。
图5A是用于对本实施方式中的各缝隙112的形状进行说明的图。本实施方式中的各缝隙112是具有H字形状的H型缝隙，该H字形状由一对纵向部分112L以及连接一对纵向部分112L的横向部分112T构成。横向部分112T与一对纵向部分112L大致垂直，将一对纵向部分112L的大体中央部彼此连接起来。缝隙的形状以及尺寸被确定成不会引起高次谐振并且缝隙112的阻抗不会变得过小。为了满足上述条件，设从H字形状的中心点(横向部分112T的中心点)到端部(纵向部分112L的任一端部)为止的沿横向部分112T以及纵向部分112L的长度的两倍的尺寸为L，被设定成λo/2＜L＜λo，例如约λo/2。由此，能够使横向部分112T的长度(在图中用箭头表示的长度)例如小于λo/2。
各缝隙112并不限于如图5A所示的H型缝隙，除H型以外的复合缝隙。复合缝隙是指具有由一对纵向部分以及连接一对纵向部分的横向部分构成的形状的缝隙。复合缝隙除了有横向部分将一对纵向部分的中心之间连接起来的H型缝隙之外，还有横向部分将一对纵向部分的端部彼此连接起来的Z型缝隙等。
图5B至图5D示出了除H型缝隙以外的复合缝隙的例。任一缝隙均具有一对纵向部分112L和横向部分112T。位于中央的横向部分112T所延伸的方向相当于第1方向。通过使用这样的形状的缝隙，能够缩短横向部分112T的长度方向的缝隙间隔。
图5B示出了具有横向部分112T以及从横向部分112T的两端延伸的一对纵向部分112L的Z型缝隙的例。一对纵向部分112L的从横向部分112T延伸的方向与横向部分112T大致垂直，并彼此相反。横向部分112T的一端与一个纵向部分112L的一端连接，横向部分112T的另一端与另一纵向部分112L的一端连接。由于这样的形状类似于字母“Z”或反转的“Z”形状，因此有时称作“Z字形状”。在该例中，也能够使横向部分112T的长度(在图中用箭头表示的长度)例如小于λo/2。
图5C以及图5D分别示出了在缝隙附加了凸部112D的缝隙的例。即使在使用这样的形状的缝隙的情况下，也能够同样地发挥功能。尤其，在图5C的例中，与缝隙112相邻的一对侧壁160上设置有凹部，该凹部可以与缝隙112的凸部112D连续。
图6是示出第2导电部件120的正面侧的结构的一例的图。第2导电部件120在正面侧具有第3导电性表面120a。第3导电性表面120a与第1导电部件110的第2导电性表面110b相对。在第3导电性表面120a上配置有多个波导部件122和多个导电性杆124。各波导部件122具有从第3导电性表面120a突出并沿Y方向(第2方向)延伸的脊状的结构。各波导部件122具有与第2导电性表面110b以及多个缝隙112相对的导电性的波导面(顶面)。多个导电性杆124在各个波导部件122的两侧从第3导电性表面120a突出，并具有与第2导电性表面110b相对的末端部。多个导电性杆124作为人工磁导体发挥功能，抑制沿着波导部件122传播的电磁波漏出到外部。通过这样的结构，沿着各波导部件122形成前述的WRG波导。后面对WRG波导的更详细的结构进行叙述。
该例中的第2导电部件120具有在多个波导部件122的中央的位置处开口的多个贯通孔126(端口)。贯通孔126与位于第2导电部件120的背面侧的其他波导连接。
另外，在本实施方式中，在第2导电部件120上设置有四个贯通孔126以及四个波导部件122，但是这些数量依赖于第1导电部件110上的部分阵列的数量。在部分阵列的数量是一个的情况下，贯通孔126以及波导部件122的数量有可能各为一个。
图7是示出第3导电部件130的正面侧的结构的一例的图。第3导电部件130在正面侧具有第3导电性表面130a。第3导电性表面130a与第2导电部件120的背面侧的导电性表面相对。在第3导电性表面130a上也设置有多个波导部件132以及多个导电性杆134。多个导电性杆134作为人工磁导体发挥功能。沿着多个波导部件132形成WRG波导。各波导部件132的一端132e1与第2导电部件120中的一个贯通孔126相对。各波导部件132的另一端132e2与未图示的微波集成电路连接。微波集成电路所生成的高频的信号波沿着波导部件132传播，并通过第2导电部件120中的贯通孔126。通过了贯通孔126的信号波沿着第2导电部件120中的波导部件122传播，并对第1导电部件110中的多个缝隙112进行激励。由此，能够从各缝隙112辐射电磁波。在接收时，通过相反的过程，从各缝隙112吸入的电磁波沿着波导部件122以及波导部件132传播，并由微波集成电路接收。
第1导电部件110、第2导电部件120、第3导电部件130以及配置在这些部件上的结构物例如能够分别通过在树脂等绝缘材料的表面形成电镀层而制成。在该情况下，各导电部件包含规定该导电部件的形状的电介质部件和覆盖该电介质部件的表面的导电材料的电镀层。作为构成电镀层的导电性材料，例如能够使用镍或铜等金属。无需各导电部件整体的形状由电介质部件规定。例如也可以直接由金属部件规定各导电部件的一部分的形状。而且，也可以通过蒸镀等而形成导电体的层，来代替电镀层。各导电部件也可以通过铸造或锻造等金属加工而制成。各导电部件也可以对金属板进行加工而成型。也可以通过压铸法等而成型各导电部件。
另外，图6以及图7所示的波导结构只是一例，与第1导电部件110中的各缝隙112连接的波导可以考虑各种各样的结构。例如，也可以使与前述的WRG波导不同的其他种类的波导与各缝隙112连接。其他种类的波导例如可以举出中空波导管以及微带线。也可以组合这些不同种类的多个波导来将各缝隙112与微波集成电路连接起来。
以上的实施方式以及其变形例中的结构只是例示性的结构，能够适当地变形。例如，各导电部件中的缝隙、侧壁、脊部、周壁、贯通孔、导电性杆、波导部件等各自的形状、个数、位置以及尺寸也可以根据用途以及所需的特性而变更。
[WRG的结构例]
接着，对本公开的实施方式的天线装置能够具有的华夫板脊形波导(WRG)的结构例进行更详细的说明。WRG是能够设置于作为人工磁导体发挥功能的华夫板结构中的脊形波导。这样的脊形波导能够在微波段或毫米波段中实现损耗较低的天线馈线。并且，通过利用这样的脊形波导，能够高密度地配置天线元件。以下，对这样的波导结构的基本结构以及动作的例进行说明。
人工磁导体是通过人工方式实现自然界中不存在的理想磁导体(PMC：PerfectMagnetic Conductor)的性质的结构体。理想磁导体具有“表面的磁场的切线分量为零”的性质。这是与理想电导体(PEC：Perfect Electric Conductor)的性质、即“表面的电场的切线分量为零”的性质相反的性质。理想磁导体虽不存在于自然界中，但是能够通过例如多个导电性杆的排列这样的人工结构而实现。人工磁导体在由该结构规定的特定频带中作为理想磁导体发挥功能。人工磁导体抑制或阻止具有被包含在特定频带(传播截止频带)中的频率的电磁波沿人工磁导体的表面传播。因此，人工磁导体的表面有时被称作高阻抗面。
例如，能够通过在行方向以及列方向上排列的多个导电性杆实现人工磁导体。这样的杆有时还被称作柱或销。这些波导装置各自在整体上具有相对的一对导电板。一个导电板具有向另一导电板侧突出的脊部和位于脊部的两侧的人工磁导体。脊部的上表面(具有导电性的面)隔着间隙与另一导电板的导电性表面相对。具有被包含在人工磁导体的传播截止频带中的波长的电磁波(信号波)在该导电性表面与脊部的上表面之间的空间(间隙)中沿着脊部传播。
图8是示意性地示出这样的波导装置所具有的基本结构的非限定性例的立体图。图示的波导装置100具有相对且平行地配置的板形状(板状)的导电部件110以及120。在导电部件120排列有多个导电性杆124。
图9A是示意性地示出波导装置100的与XZ面平行的截面的结构的图。如图9A所示，导电部件110在与导电部件120相对的一侧具有导电性表面110b。导电性表面110b沿与导电性杆124的轴向(Z方向)垂直的平面(与XY面平行的平面)二维地扩展。该例中的导电性表面110b是平滑的平面，但是如后述，导电性表面110b无需是平面。
图10是示意性地示出处于为了容易理解而使导电部件110与导电部件120之间的间隔过大地分开的状态的波导装置100的立体图。如图8以及图9A所示，在实际的波导装置100中，导电部件110与导电部件120之间的间隔窄，导电部件110以覆盖导电部件120的所有导电性杆124的方式配置。
图8至图10只示出了波导装置100的一部分。实际上，导电部件110、120、波导部件122以及多个导电性杆124还向图示部分的外侧扩展而存在。如前述，在波导部件122的端部设置有防止电磁波向外部空间泄漏的阻塞结构。阻塞结构例如包含与波导部件122的端部相邻配置的导电性杆的列。
再次参照图9A。排列在导电部件120上的多个导电性杆124分别具有与导电性表面110b相对的末端部124a。在图示的例中，多个导电性杆124的末端部124a位于相同或实质上相同的平面上。该平面形成人工磁导体的表面125。导电性杆124无需其整体具有导电性，只要杆状结构物的至少沿上表面以及侧面扩展的导电层具有导电性即可。该导电层可以位于杆状结构物的表层，但是也可以由绝缘涂装或树脂层构成表层，在杆状结构物的表面不存在导电层。并且，只要导电部件120能够支承多个导电性杆124而实现人工磁导体，则无需其整体具有导电性。只要导电部件120的表面中的排列有多个导电性杆124的一侧的面120a具有导电性，相邻的多个导电性杆124的表面通过导电体而电连接即可。导电部件120的具有导电性的层也可以被绝缘涂装或树脂层覆盖。换句话说，只要导电部件120以及多个导电性杆124的组合的整体具有与导电部件110的导电性表面110b相对的凹凸状的导电层即可。
在导电部件120上的多个导电性杆124之间配置有脊状的波导部件122。更详细地说，在波导部件122的两侧分别存在人工磁导体，波导部件122被两侧的人工磁导体夹住。由图10可知，该例中的波导部件122被导电部件120支承，并沿着Y方向直线延伸。在图示的例中，波导部件122具有与导电性杆124的高度以及宽度相同的高度以及宽度。如后述，波导部件122的高度以及宽度也可以具有与导电性杆124的高度以及宽度不同的值。与导电性杆124不同地，波导部件122在沿着导电性表面110b引导电磁波的方向(在该例中为Y方向)上延伸。波导部件122也无需整体具有导电性，只要具有与导电部件110的导电性表面110b相对的导电性的波导面122a即可。导电部件120、多个导电性杆124以及波导部件122也可以是连续的单一结构体的一部分。而且，导电部件110也可以是该单一结构体的一部分。
在波导部件122的两侧，各人工磁导体的表面125与导电部件110的导电性表面110b之间的空间不传播具有特定频带内的频率的电磁波。这种频带称作“受限带”。人工磁导体被设计成在波导装置100内传播的电磁波(信号波)的频率(以下，有时称作“工作频率”)包含于受限带。受限带能够根据导电性杆124的高度、即形成于相邻的多个导电性杆124之间的槽的深度、导电性杆124的宽度、配置间隔以及导电性杆124的末端部124a与导电性表面110b之间的间隙的大小进行调整。
接下来，参照图11对各部件的尺寸、形状、配置等的例进行说明。
图11是示出图9A所示的结构中的各部件的尺寸的范围的例的图。波导装置用于规定频带(称作“工作频带”。)的电磁波的发送以及接收中的至少一方。在本说明书中，将在导电部件110的导电性表面110b与波导部件122的波导面122a之间的波导中传播的电磁波(信号波)在自由空间中的波长的代表值(例如，与工作频带的中心频率对应的中心波长)设为λo。并且，将工作频带中的最高频率的电磁波在自由空间中的波长设为λm。将各导电性杆124中的与导电部件120接触的一端的部分称作“基部”。如图11所示，各导电性杆124具有末端部124a和基部124b。各部件的尺寸、形状、配置等的例如下。
(1)导电性杆的宽度
导电性杆124的宽度(X方向以及Y方向的大小)能够设定成小于λm/2。若在该范围内，则能够防止在X方向以及Y方向上产生最低次的谐振。另外，不仅是X方向以及Y方向，在XY截面的对角方向上也有可能引起谐振，因此优选导电性杆124的XY截面的对角线的长度也小于λm/2。杆的宽度以及对角线的长度的下限值为能够通过加工方法制作的最小长度，并无特别限定。
(2)从导电性杆的基部至导电部件110的导电性表面的距离
从导电性杆124的基部124b至导电部件110的导电性表面110b的距离能够设定成比导电性杆124的高度长且小于λm/2。在该距离为λm/2以上的情况下，在导电性杆124的基部124b与导电性表面110b之间产生谐振，失去信号波的锁定效应。
从导电性杆124的基部124b至导电部件110的导电性表面110b的距离相当于导电部件110与导电部件120之间的间隔。例如，在作为毫米波段的76.5±0.5GHz的信号波在波导中传播的情况下，信号波的波长在3.8934mm至3.9446mm的范围内。因而，在该情况下，λm为3.8934mm，因此导电部件110与导电部件120之间的间隔能够设计成比3.8934mm的一半小。若导电部件110与导电部件120以实现这样的窄间隔的方式相对配置，则导电部件110与导电部件120无需严格地平行。并且，若导电部件110与导电部件120之间的间隔小于λm/2，则导电部件110和/或导电部件120的整体或一部分也可以具有曲面形状。另一方面，导电部件110、120的平面形状(与XY面垂直地投影的区域的形状)以及平面大小(与XY面垂直地投影的区域的大小)能够按照用途任意设计。
在图9A所示的例中，导电性表面120a是平面，但是本公开的实施方式并不限于此。例如图9B所示，导电性表面120a也可以是截面为接近U字或V字的形状的面的底部。在导电性杆124或波导部件122具有宽度朝向基部扩大的形状的情况下，导电性表面120a成为这样的结构。即使是这样的结构，只要导电性表面110b与导电性表面120a之间的距离比波长λm的一半短，则图9B所示的装置也能够作为本公开的实施方式中的波导装置发挥功能。
(3)从导电性杆的末端部至导电性表面的距离L2
从导电性杆124的末端部124a至导电性表面110b的距离L2设定成小于λm/2。这是因为，在该距离为λm/2以上的情况下，产生电磁波在导电性杆124的末端部124a与导电性表面110b之间往返的传播模式，无法锁定电磁波。另外，关于多个导电性杆124中的至少与波导部件122相邻的导电性杆124，处于末端与导电性表面110b非电接触的状态。在此，导电性杆的末端与导电性表面非电接触的状态是指以下状态中的任一状态：在末端与导电性表面之间存在空隙的状态；在导电性杆的末端和导电性表面中的任一方存在绝缘层，并且导电性杆的末端与导电性表面隔着绝缘层接触的状态。
(4)导电性杆的排列以及形状
多个导电性杆124中的相邻的两个导电性杆124之间的间隙例如具有小于λm/2的宽度。相邻的两个导电性杆124之间的间隙的宽度由从该两个导电性杆124中的一个导电性杆124的表面(侧面)至另一导电性杆124的表面(侧面)的最短距离定义。该杆之间的间隙的宽度被确定成在杆之间的区域不引起最低次的谐振。产生谐振的条件根据导电性杆124的高度、相邻的两个导电性杆之间的距离以及导电性杆124的末端部124a与导电性表面110b之间的空隙的容积的组合而确定。由此，杆之间的间隙的宽度依赖其他设计参数适当地确定。杆之间的间隙的宽度并无明确的下限，但是为了确保制造的容易度，在使毫米波段的电磁波传播的情况下，例如能够为λm/16以上。另外，间隙的宽度并非必须固定。只要小于λm/2，则导电性杆124之间的间隙也可以具有各种各样的宽度。
多个导电性杆124的排列只要发挥作为人工磁导体的功能，则并不限定于图示的例。多个导电性杆124无需排列成垂直的行状以及列状，行以及列也可以以90度以外的角度交叉。多个导电性杆124无需沿行或列排列在直线上，也可以不呈现简单的规律性而分散配置。各导电性杆124的形状以及大小也可以按照导电部件120上的位置发生变化。
多个导电性杆124的末端部124a所形成的人工磁导体的表面125无需严格地为平面，也可以是具有微细的凹凸的平面或曲面。即，各导电性杆124的高度无需相同，在导电性杆124的排列能够作为人工磁导体发挥功能的范围内，每个导电性杆124能够具有多样性。
各导电性杆124并不限于图示的棱柱形状，例如也可以具有圆筒状的形状。而且，各导电性杆124无需具有简单的柱状的形状。人工磁导体还能够通过导电性杆124的排列以外的结构实现，能够将多种多样的人工磁导体利用于本公开的波导装置。另外，在导电性杆124的末端部124a的形状为棱柱形状的情况下，优选其对角线的长度小于λm/2。在为椭圆形状时，优选长轴的长度小于λm/2。即使在末端部124a呈另一其他形状的情况下，也优选其跨度尺寸在最长的部分中小于λm/2。
导电性杆124(尤其是与波导部件122相邻的导电性杆124)的高度、即从基部124b至末端部124a的长度能够设定成比导电性表面110b与导电性表面120a之间的距离(小于λm/2)短的值，例如λo/4。
(5)波导面的宽度
波导部件122的波导面122a的宽度、即波导面122a在与波导部件122延伸的方向垂直的方向上的大小能够设定成小于λm/2(例如λo/8)。这是因为，若波导面122a的宽度为λm/2以上，则在宽度方向上引起谐振，若引起谐振，则WRG不会作为简单的传输线路工作。
(6)波导部件的高度
波导部件122的高度(在图示的例中为Z方向的大小)设定成小于λm/2。这是因为，在该距离为λm/2以上的情况下，导电性杆124的基部124b与导电性表面110b之间的距离为λm/2以上。
(7)波导面与导电性表面之间的距离L1
关于波导部件122的波导面122a与导电性表面110b之间的距离L1，设定成小于λm/2。这是因为，在该距离为λm/2以上的情况下，在波导面122a与导电性表面110b之间引起谐振，不会作为波导发挥功能。在某一例中，该距离L1为λm/4以下。为了确保制造的容易度，在使毫米波段的电磁波传播的情况下，优选将距离L1设为例如λm/16以上。
导电性表面110b与波导面122a之间的距离L1的下限以及导电性表面110b与导电性杆124的末端部124a之间的距离L2的下限依赖于机械工作的精度和将上下两个导电部件110、120以保持一定的距离的方式组装时的精度。在利用冲压加工方法或注射加工方法的情况下，上述距离的实质下限是50微米(μm)左右。在利用MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem)技术制作例如太赫兹区域的产品的情况下，上述距离的下限是2～3μm左右。
接着，对具有波导部件122、导电部件110、120以及多个导电性杆124的波导结构的变形例进行说明。以下的变形例还能够适用于本公开的各实施方式中的任一部位的WRG结构。
图12A是示出只是波导部件122的作为上表面的波导面122a具有导电性且波导部件122的除波导面122a以外的部分不具有导电性的结构的例的剖视图。导电部件110以及导电部件120也同样地只是波导部件122所在的一侧的表面(导电性表面110b、120a)具有导电性，其他部分不具有导电性。这样，波导部件122、导电部件110、120中的各个部件也可以并非整体具有导电性。
图12B是示出波导部件122未形成于导电部件120上的变形例的图。在该例中，波导部件122固定于对导电部件110和导电部件120进行支承的支承部件(例如，壳体的内壁等)。在波导部件122与导电部件120之间存在间隙。这样，波导部件122也可以不与导电部件120连接。
图12C是示出导电部件120、波导部件122以及多个导电性杆124分别在电介质的表面涂布有金属等导电性材料的结构的例的图。导电部件120、波导部件122以及多个导电性杆124彼此通过导电体连接。另一方面，导电部件110由金属等导电性材料构成。
图12D以及图12E是示出在导电部件110、120、波导部件122以及导电性杆124各自的最表面具有电介质层110c、120b的结构的例的图。图12D示出了用电介质层覆盖由作为导体的金属制成的导电部件的表面的结构的例。图12E示出了导电部件120具有用金属等导体覆盖由树脂等电介质制成的部件的表面、再用电介质层覆盖该金属层的结构的例。覆盖金属表面的电介质层可以是树脂等涂覆膜，也可以是通过该金属的氧化而生成的钝态被膜等氧化被膜。
最表面的电介质层会增加通过WRG波导传播的电磁波的损耗。但是，能够保护具有导电性的导电性表面110b、120a不腐蚀。并且，能够切断直流电压或无法通过WRG波导传播的程度的低频率的交流电压的影响。
图12F是示出波导部件122的高度比导电性杆124的高度低且导电部件110的导电性表面110b中的与波导面122a相对的部分向波导部件122侧突出的例的图。即使是这样的结构，只要满足图11所示的尺寸的范围，则能够与前述的实施方式同样地工作。
图12G是示出在图12F的结构中还使导电性表面110b中的与导电性杆124相对的部分向导电性杆124侧突出的例的图。即使是这样的结构，只要满足图11所示的尺寸的范围，则能够与前述的实施方式同样地工作。另外，也可以以导电性表面110b的一部分凹陷的结构来代替导电性表面110a的一部分突出的结构。
图13A是示出导电部件110的导电性表面110b具有曲面形状的例的图。图13B是示出使导电部件120的导电性表面120a也具有曲面形状的例的图。如这些例，导电性表面110b、120a并不限于平面形状，也可以具有曲面形状。具有曲面状的导电性表面的导电部件也相当于“板形状”的导电部件。
根据具有上述结构的波导装置100，工作频率的信号波无法在人工磁导体的表面125与导电部件110的导电性表面110b之间的空间中传播，而是在波导部件122的波导面122a与导电部件110的导电性表面110b之间的空间中传播。与中空波导管不同地，这样的波导结构中的波导部件122的宽度无需具有应传播的电磁波的半波长以上的宽度。并且，也无需由沿厚度方向(与YZ面平行)延伸的金属壁将导电部件110与导电部件120电连接。
图14A示意性地示出在波导部件122的波导面122a与导电部件110的导电性表面110b之间的间隙中的宽度较窄的空间中传播的电磁波。图14A中的三个箭头示意性地示出所传播的电磁波的电场的方向。所传播的电磁波的电场与导电部件110的导电性表面110b以及波导面122a垂直。
在波导部件122的两侧分别配置有由多个导电性杆124形成的人工磁导体。电磁波在波导部件122的波导面122a与导电部件110的导电性表面110b之间的间隙中传播。图14A是示意图，并未准确地示出了电磁波实际形成的电磁场的大小。在波导面122a上的空间中传播的电磁波(电磁场)的一部分也可以从根据波导面122a的宽度而划分的空间向外侧(人工磁导体所在的一侧)横向扩展。在该例中，电磁波在与图14A的纸面垂直的方向(Y方向)上传播。这样的波导部件122无需沿着Y方向直线延伸，能够具有未图示的弯曲部和/或分支部。由于电磁波沿着波导部件122的波导面122a传播，因此传播方向在弯曲部发生变化，传播方向在分支部分支为多个方向。
在图14A的波导结构中，在所传播的电磁波的两侧不存在中空波导管中必不可少的金属壁(电壁)。因此，在该例中的波导结构中，所传播的电磁波形成的电磁场模式的边界条件不包含“因金属壁(电壁)产生的约束条件”，波导面122a的宽度(X方向的大小)小于电磁波的波长的一半。
图14B中为了参考而示意性地示出了中空波导管730的截面。在图14B中用箭头示意性地示出了形成于中空波导管730的内部空间723的电磁场模式(TE10)的电场的方向。箭头的长度与电场的强度对应。中空波导管730的内部空间723的宽度必须设定成比波长的一半宽。即，中空波导管730的内部空间723的宽度不可能设定成小于所传播的电磁波的波长的一半。
图14C是示出在导电部件120上设置有两个波导部件122的形态的剖视图。在这样相邻的两个波导部件122之间配置有由多个导电性杆124形成的人工磁导体。更准确地说，在各波导部件122的两侧配置有由多个导电性杆124形成的人工磁导体，各波导部件122能够实现独立地传播电磁波。
图14D中为了参考而示意性地示出了并排配置有两个中空波导管730的波导装置的截面。两个中空波导管730相互电绝缘。电磁波传播的空间的周围需要用构成中空波导管730的金属壁覆盖。因此，无法将电磁波传播的内部空间723的间隔比两张金属壁的厚度的总和还要缩短。两张金属壁的厚度的总和通常比所传播的电磁波的波长的一半长。因而，很难将中空波导管730的排列间隔(中心间隔)设成比所传播的电磁波的波长短。尤其在处理电磁波的波长为10mm以下的毫米波段或者其以下的波长的电磁波的情况下，很难形成与波长相比足够薄的金属壁。因此，在商业方面很难以现实的成本实现。
与此相比，包括人工磁导体的波导装置100能够容易地实现使波导部件122靠近的结构。因此，能够适宜地用于向多个天线元件靠近配置而成的天线阵列供电。
图15A是示意性地示出利用了如上述的波导结构的天线装置200的结构的一部分的立体图。图15B是示意性地示出该天线装置200中的通过在X方向上排列的两个缝隙112的中心并与XZ面平行的截面的一部分的图。在该天线装置200中，第1导电部件110具有在X方向以及Y方向上排列的多个缝隙112。在该例中，多个缝隙112包含两个缝隙列，各缝隙列包含在Y方向上等间隔排列的六个缝隙112。在第2导电部件120上设置有沿Y方向延伸的两个波导部件122。各波导部件122具有与一个缝隙列相对的导电性的波导面122a。在两个波导部件122之间的区域以及两个波导部件122的外侧的区域配置有多个导电性杆124。这些导电性杆124形成了人工磁导体。
从未图示的发送电路向各波导部件122的波导面122a与导电部件110的导电性表面110b之间的波导供给电磁波。在Y方向上排列的多个缝隙112中的相邻的两个缝隙112的中心间距离例如被设计成与在波导中传播的电磁波的波长相同的值。由此，从在Y方向上排列的六个缝隙112辐射相位一致的电磁波。
图15A以及图15B所示的天线装置200是将多个缝隙112分别作为天线元件(还称作辐射元件)的天线阵列。根据这样的天线装置200的结构，能够将天线元件之间的中心间隔例如设成比在波导中传播的电磁波的自由空间中的波长λo短。能够在多个缝隙112设置喇叭状部。通过设置喇叭状部，能够提高辐射特性或接收特性。
图16是示意性地示出每个缝隙112具有一个喇叭状部114的天线装置200的结构的一部分的立体图。该天线装置200具有：具有二维地排列的多个缝隙112以及多个喇叭状部114的导电部件110；以及排列有多个波导部件122U以及多个导电性杆124U的导电部件120。图16示出了使导电部件110、120彼此的间隔过大地分开的状态。导电部件110中的多个缝隙112在X方向以及Y方向上排列。在图16中还示出了配置于各个波导部件122U的中央的端口(贯通孔)145U。省略了能够配置于波导部件122U的两端部的阻塞结构的图示。在本实施方式中，波导部件122U的数量是四个，但是波导部件122U的数量是任意的。在本实施方式中，各波导部件122U在中央的端口145U的位置分割为两个部分。
图17A是从Z方向观察图16所示的16个缝隙以4行4列排列的天线装置200的俯视图。图17B是图17A的C-C线剖视图。该天线装置200中的导电部件110具有分别与多个缝隙112对应配置的多个喇叭状部114。多个喇叭状部114分别具有包围缝隙112的四个导电壁。通过这样的喇叭状部114，能够提高指向性。另外，各喇叭状部114例如也可以如图1所示那样具有包括一对脊部和一对侧壁的结构来代替图16所示的结构。根据这样的结构，能够与前述的实施方式同样地抑制栅瓣的影响。
在图示的天线装置200中层叠有如下波导装置：具有直接与缝隙112耦合的第1波导部件122U的第1波导装置100a；以及具有与第1波导装置100a的波导部件122U耦合的第2波导部件122L的第2波导装置100b。第2波导装置100b的波导部件122L以及导电性杆124L配置在导电部件130上。第2波导装置100b具有基本上与第1波导装置100a的结构相同的结构。
如图17A所示，导电部件110具有沿第1方向(Y方向)以及与第1方向垂直的第2方向(X方向)排列的多个缝隙112。多个波导部件122U的波导面122a沿Y方向延伸，并与多个缝隙112中的沿Y方向排列的四个缝隙相对。在该例中，导电部件110具有以4行4列排列的16个缝隙112，但是缝隙112的数量以及排列并不限定于该例。各波导部件122U并不限于与多个缝隙112中的沿Y方向排列的所有缝隙相对的例，只要与在Y方向上相邻的至少两个缝隙相对即可。在X方向上相邻的两个波导面122a的中心间隔例如被设定为比波长λo短，更优选被设定为比波长λo/2短。
图17C是示出第1波导装置100a中的波导部件122U的平面布局的图。图17D是示出第2波导装置100b中的波导部件122L的平面布局的图。如这些图所示，第1波导装置100a中的波导部件122U呈直线状延伸，不具有分支部和弯曲部。另一方面，第2波导装置100b中的波导部件122L具有分支部以及弯曲部这双方。
第1波导装置100a中的波导部件122U通过导电部件120所具有的端口145U而与第2波导装置100b中的波导部件122L耦合。换句话说，在第2波导装置100b的波导部件122L中传播来的电磁波能够通过端口145U而到达第1波导装置100a的波导部件122U，并在第1波导装置100a的波导部件122U中传播。此时，各缝隙112作为将在波导中传播来的电磁波朝向空间辐射的天线元件发挥功能。相反地，若在空间中传播来的电磁波入射到缝隙112，则该电磁波与位于缝隙112的正下方的第1波导装置100a的波导部件122U耦合，并在第1波导装置100a的波导部件122U中传播。在第1波导装置100a的波导部件122U中传播来的电磁波还能够通过端口145U而到达第2波导装置100b的波导部件122L，并沿着第2波导装置100b的波导部件122L传播。
如图17D所示，第2波导装置100b的波导部件122L具有一个杆状部分和从杆状部分分支的四个枝状部分。波导部件122L的杆状部分沿Y方向延伸，并与端口145L连接。端口145L经由任意的波导而与生成或接收高频信号的电子电路290连接。
电子电路290并不限定于配置在特定的位置处，也可以配置在任意的位置处。电子电路290例如能够配置于导电部件130的背面侧(图17B中的下侧)的电路板。这样的电子电路例如能够包含生成或接收毫米波的MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)等微波集成电路。电子电路290除了包含微波集成电路之外，也可以还包含其他电路例如信号处理电路。这样的信号处理电路能够构成为例如执行具有天线装置的系统的动作所需的各种处理。电子电路290也可以包含通信电路。通信电路能够构成为执行具有天线装置的通信系统的动作所需的各种处理。
微波集成电路构成为生成或处理高频信号。微波集成电路作为发送机以及接收机中的至少一方发挥功能。电子电路290也可以具有与发送机连接的A/D转换器以及与接收机连接的D/A转换器中的一方或双方。电子电路290也可以还具有与A/D转换器以及D/A转换器中的一方或双方连接的信号处理电路。信号处理电路执行数字信号的编码以及数字信号的解码中的至少一方。这样的信号处理电路进行天线装置发送的信号的生成或由天线装置接收的信号的处理。
另外，连接电子电路与波导的结构例如公开于美国专利申请公开第2018/0351261、美国专利申请公开第2019/0006743、美国专利申请公开第2019/0139914、美国专利申请公开第2019/0067780、美国专利申请公开第2019/0140344以及国际专利申请公开第2018/105513。将这些文献的公开内容全部引用于本申请说明书中。
能够将图17A所示的导电部件110称作“辐射层”。并且，也可以将包含图17C所示的导电部件120、波导部件122U以及导电性杆124U整体的层称作“激励层”，将包含图17D所示的导电部件130、波导部件122L以及导电性杆124L整体的层称作“分配层”。并且，也可以将“激励层”和“分配层”统称为“供电层”。“辐射层”、“激励层”以及“分配层”能够分别通过对一张金属板进行加工而批量生产。辐射层、激励层、分配层以及设置于分配层的背面侧的电子电路能够作为模块化的一个产品制造。
在该例中的天线阵列中，由图17B可知，由于层叠了板状的辐射层、激励层以及分配层，因此整体实现了平坦并且低高度(low profile)的平板天线。例如，能够将具有图17B所示的截面结构的层叠结构体的高度(厚度)设为10mm以下。
图17D所示的波导部件122L具有与端口145L连接的一个杆状部分和从杆状部分分支的四个枝状部分。四个端口145U分别与四个枝状部分的末端部的上表面相对设置。从贯通孔212至导电部件120的四个端口145U的沿波导部件122L测量的距离全部相等。因此，从导电部件130的贯通孔212输入到波导部件122L的信号波以相同的相位分别到达四个端口145U，该四个端口145U配置于波导部件122U的Y方向的中央。其结果是，能够以相同的相位对配置在导电部件120上的四个波导部件122U进行激励。
另外，根据用途，无需使作为天线元件发挥功能的所有缝隙112以相同的相位辐射电磁波。激励层以及分配层中的波导部件122U以及122L的网络模式是任意的，并不限定于图示的方式。
在构成激励层和分配层时，能够利用波导中的各种各样的电路要素。这些例公开于例如美国专利第10042045、美国专利第10090600、美国专利第10158158、国际专利申请公开第2018/207796、国际专利申请公开第2018/207838、美国专利申请公开第2019/0074569。将这些文献的公开内容全部引用于本申请说明书中。
本公开的天线装置能够优选用于搭载在例如车辆、船舶、飞行器、机器人等移动体的雷达装置或雷达系统。雷达装置具有：具有上述任一实施方式中的波导装置的天线装置；以及与该天线装置连接的MMIC等微波集成电路。雷达系统具有该雷达装置和与该雷达装置的微波集成电路连接的信号处理电路。在组合本公开的实施方式中的天线装置和能够小型化的WRG结构的情况下，与使用以往的中空波导管的结构相比，能够减小排列天线元件的面的面积。因此，能够将搭载有该天线装置的雷达系统还容易地搭载到狭小的地方。雷达系统例如能够固定于道路或建筑物来使用。信号处理电路例如根据通过微波集成电路接收的信号进行估计入射波的方位的处理等。信号处理电路例如能够构成为执行MUSIC法、ESPRIT法以及SAGE法等算法而估计入射波的方位并输出表示估计结果的信号。信号处理电路还可以构成为通过公知的算法而估计与作为入射波的波源的目标之间的距离、目标的相对速度、目标的方位并输出表示估计结果的信号。
本公开中的“信号处理电路”这一术语并不限于单一的电路，还包括将多个电路的组合概括地理解为一个功能元件的形态。信号处理电路也可以通过一个或多个片上系统(SoC)而实现。例如，信号处理电路的一部分或全部也可以是作为可编程逻辑设备(PLD)的FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)。在该情况下，信号处理电路包含多个运算元件(例如通用逻辑以及乘法器)以及多个存储元件(例如，查询表或存储模块)。或者，信号处理电路也可以是通用处理器以及主存储装置的集合。信号处理电路也可以是包含处理器内核和存储器的电路。这些能够作为信号处理电路发挥功能。
本公开的实施方式中的天线装置还能够利用于无线通信系统。这样的无线通信系统具有：包含上述任一实施方式中的波导装置的天线装置；以及与该天线装置连接的通信电路(发送电路或接收电路)。发送电路例如能够构成为将表示应发送的信号的信号波供给到天线装置内的波导。接收电路能够构成为对经由天线装置接收的信号波进行解调而作为模拟或数字信号进行输出。
本公开的实施方式中的天线装置还能够用作室内定位系统(IPS：IndoorPositioning System)中的天线。在室内定位系统中，能够确定建筑物内的人或者无人搬运车(AGV：Automated Guided Vehicle)等移动体的位置。天线装置还能够在电波辐射器(信标)中使用，该电波辐射器在向来到店铺或者设施的人持有的信息终端(智能手机等)提供信息的系统中使用。在这样的系统中，信标例如每几秒发送一次叠加有ID等信息的电磁波。若信息终端接收该电磁波，则信息终端经由通信线路向远程服务器计算机发送所接收到的信息。服务器计算机根据从信息终端得到的信息而确定该信息终端的位置，并将与其位置相对应的信息(例如，商品索引或者优惠券)提供给该信息终端。
包括具有WRG结构的缝隙阵列天线的雷达系统、通信系统以及各种监控系统的应用例是例如公开于美国专利第9786995号说明书以及美国专利第10027032号。将这些文献的公开内容全部引用于本申请说明书中。本公开的缝隙阵列天线能够适用于这些文献所公开的各应用例。
[产业上的可利用性]
本公开中的波导装置能够在利用天线的所有技术领域中利用。例如，能够用于进行千兆赫频带或太赫兹频带的电磁波的收发的各种用途。尤其能够用于要求小型化的车载雷达系统、各种监控系统、室内定位系统以及Massive MIMO等无线通信系统。

Claims (18)

1.一种天线装置，其具有：
导电部件，所述导电部件具有导电性表面以及在所述导电性表面开口的缝隙；
导电性的一对侧壁，所述一对侧壁在所述缝隙的两侧从所述导电性表面突出，所述一对侧壁沿第1方向排列，并分别沿与所述第1方向交叉的第2方向延伸；以及
导电性的一对脊部，所述一对脊部从所述导电性表面突出并沿所述第2方向延伸，所述一对脊部分别具有隔着间隙而彼此相对的端面，在从与所述导电性表面垂直的第3方向观察时，所述间隙与所述缝隙的中央部重合，
在所述缝隙的内部以及所述一对脊部的所述端面之间的空间内规定了与外部空间连接的波导。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
在从所述第3方向观察时，所述一对脊部各自的一端朝向所述缝隙的内侧突出。
3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其中，
所述缝隙的内表面具有沿所述第2方向的间隔局部地缩小且彼此相对的两个面，
所述一对脊部的所述端面分别与所述两个面连接，
所述两个面之间的间隔以及所述端面之间的间隔随着朝向所述外部空间而扩大。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的天线装置，其中，
所述一对脊部分别具有与所述端面交叉且沿所述第2方向延伸的顶面，
所述顶面包含从所述导电性表面测量的高度随着靠近所述端面而连续或阶段性地变低的部位。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的天线装置，其中，
所述一对侧壁分别具有与所述缝隙的内表面连接且形成连续的一个面的侧面。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的天线装置，其中，
所述一对脊部各自的一端位于所述一对侧壁之间，
所述一对侧壁的从所述导电性表面测量的高度比所述一对脊部在所述一端处的从所述导电性表面测量的高度高。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的天线装置，其中，
在从所述第3方向观察时，所述缝隙具有包含如下两个部分的形状：
横向部分，所述横向部分沿所述第1方向延伸；以及
一对纵向部分，所述一对纵向部分分别与所述横向部分连接，并沿所述第2方向延伸，
所述一对脊部的所述端面之间的所述间隙与所述缝隙的所述横向部分重合，
所述一对侧壁分别与所述一对纵向部分相邻。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的天线装置，其中，
在所述一对侧壁的两侧还具有分别隔着间隙而存在的一对导电壁。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的天线装置，其中，
所述导电部件具有包含所述缝隙的多个缝隙，
所述天线装置具有：
包含所述一对侧壁的导电性的多对侧壁；以及
包含所述一对脊部的导电性的多对脊部，
所述多对侧壁中的各对侧壁在所述多个缝隙中的对应的缝隙的两侧从所述导电性表面突出，并沿所述第1方向排列，并分别沿所述第2方向延伸，
所述多对脊部中的各对脊部从所述导电性表面突出并沿所述第2方向延伸，并分别具有隔着间隙而彼此相对的端面，在从所述第3方向观察时，所述间隙与所述多个缝隙中的对应的缝隙的中央部重合，
在所述多个缝隙的内部以及所述多对脊部的所述端面之间的间隙内规定了多个波导。
10.根据权利要求9所述的天线装置，其中，
所述多个缝隙包含在所述第1方向上相邻的第1缝隙以及第2缝隙，
所述多对侧壁包含：位于所述第1缝隙的两侧的第1侧壁对；以及位于所述第2缝隙的两侧的第2侧壁对，
所述第1侧壁对中的一个侧壁是所述第2侧壁对中的一个侧壁。
11.根据权利要求9所述的天线装置，其中，
所述多个缝隙包含在所述第1方向上相邻的第1缝隙以及第2缝隙，
所述导电性表面中的与所述第1缝隙连接的所述一对脊部中的一个基部跟与所述第2缝隙连接的所述一对脊部中的一个基部之间的部分是平坦面或凹面。
12.根据权利要求9至11中任意一项所述的天线装置，其中，
所述多个缝隙包含在所述第2方向上相邻的第1缝隙以及第3缝隙，
与所述第1缝隙连接的所述一对脊部中的一个脊部以及与所述第3缝隙连接的所述一对脊部中的一个脊部分别是单一的脊状结构体的各一部分。
13.根据权利要求9所述的天线装置，其中，
所述多个缝隙包含：
第1缝隙；
第2缝隙，所述第2缝隙在所述第1方向上与所述第1缝隙隔开第1间隔而存在；以及
第3缝隙，所述第3缝隙在所述第2方向上与所述第1缝隙隔开比所述第1间隔大的第2间隔而存在。
14.根据权利要求9至13中任意一项所述的天线装置，其中，
所述多个缝隙包含沿所述第2方向排列的两个以上的缝隙，
在两个以上的侧壁的两侧还具有分别隔着间隙而存在的一对导电壁，所述两个以上的侧壁分别位于所述多对侧壁中的所述两个以上的缝隙的两侧。
15.根据权利要求9至13中任意一项所述的天线装置，其中，
在所述多对侧壁整体的两侧还具有分别隔着间隙而存在的一对导电壁。
16.根据权利要求1至15中任意一项所述的天线装置，其中，
所述导电部件是第1导电部件，
所述导电性表面是第1导电性表面，
所述第1导电部件在与所述第1导电性表面相反的一侧具有第2导电性表面，
所述天线装置还具有：
第2导电部件，所述第2导电部件具有与所述第2导电性表面相对的第3导电性表面；
脊状的波导部件，所述波导部件从所述第3导电性表面突出并沿所述第2方向延伸，所述波导部件具有与所述第2导电性表面以及所述缝隙相对的导电性的波导面；以及
多个导电性杆，所述多个导电性杆在所述波导部件的两侧从所述第3导电性表面突出，所述多个导电性杆具有与所述第2导电性表面相对的末端部。
17.一种雷达系统，其具有：
权利要求1至16中任意一项所述的天线装置；
与所述天线装置连接的发送机以及接收机中的至少一方；
与所述发送机连接的D/A转换器以及与所述接收机连接的A/D转换器中的至少一方；以及
与所述D/A转换器以及所述A/D转换器中的所述至少一方连接的信号处理电路，
所述发送机以及所述接收机中的所述至少一方包含微波集成电路，
所述信号处理电路执行入射方向估计以及距离估计中的至少一方。
18.一种通信系统，其具有：
权利要求1至16中任意一项所述的天线装置；
与所述天线装置连接的发送机以及接收机中的至少一方；
与所述发送机连接的D/A转换器以及与所述接收机连接的A/D转换器中的至少一方；以及
与所述D/A转换器以及所述A/D转换器中的所述至少一方连接的信号处理电路，
所述信号处理电路执行数字信号的编码以及数字信号的解码中的至少一方。
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