CN111446530A - 波导装置、电磁波锁定装置、天线装置以及雷达装置 - Google Patents

波导装置、电磁波锁定装置、天线装置以及雷达装置 Download PDF

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CN111446530A CN202010036212.0A CN202010036212A CN111446530A CN 111446530 A CN111446530 A CN 111446530A CN 202010036212 A CN202010036212 A CN 202010036212A CN 111446530 A CN111446530 A CN 111446530A
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Abstract

本发明提供波导装置、电磁波锁定装置、天线装置以及雷达装置。波导装置能够在用于锁定电磁波的结构部件开设孔。波导装置具有：第1导电部件，其具有沿第1方向以及第2方向扩展的第1导电性表面；第2导电部件，其具有与所述第1导电性表面相对的第2导电性表面；波导部件，其位于所述第1导电部件与所述第2导电部件之间，并沿所述第1方向延伸，所述波导部件具有与所述第1导电性表面相对的导电性的波导面；以及导电性的多个杆列，该多个杆列位于所述波导部件的两侧，各杆列包含沿所述第1方向配置的多个导电性杆。所述第1导电部件以及所述第2导电部件中的至少一方具有至少一个孔。

Description

波导装置、电磁波锁定装置、天线装置以及雷达装置
技术领域
本公开涉及波导装置、电磁波锁定装置、天线装置、微波化学反应装置以及雷达装置。
背景技术
在专利文献1至3以及非专利文献1以及2中公开了具有人工磁导体的波导结构的例。人工磁导体为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特定频带(传播截止频带)中所包含的频率的电磁波沿着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。
在专利文献1至3以及非专利文献1以及2中公开的波导装置中，通过在行以及列方向上排列的多个导电性杆实现了人工磁导体。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)隔着间隙而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。
专利文献5以及6公开了利用人工磁导体的波导装置以及天线装置的结构以及动作、以及利用天线装置的各种各样的应用例。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第8779995号说明书
专利文献2：美国专利第8803638号说明书
专利文献3：欧洲专利申请公开第1331688号说明书
专利文献4：美国专利第9786995号说明书
专利文献5：美国专利第10027032号说明书
非专利文献
非专利文献1：H.Kirino and K.Ogawa,"A 76GHz Multi-Layered Phased Array
Antenna using a Non-Metal Contact Metamaterial Waveguide",IEEETransaction on Antenna and Propagation,Vol.60,No.2,pp.840-853,February,2012
非专利文献2：A.Uz.Zaman and P.-S.Kildal,"Ku Band Linear Slot-Array inRidge Gapwaveguide Technology,EUCAP 2013,7th European Conference on Antennaand Propagation
发明内容
发明要解决的课题
本公开提供能够在用于锁定电磁波的结构部件设置孔并且具有能够应用于各种各样的用途的新型结构的波导装置以及电磁波锁定装置。
用于解决课题的手段
本公开的一方式所涉及的波导装置具有：第1导电部件，所述第1导电部件具有沿第1方向以及与所述第1方向交叉的第2方向扩展的第1导电性表面；第2导电部件，所述第2导电部件具有与所述第1导电性表面相对的第2导电性表面；波导部件，所述波导部件位于所述第1导电部件与所述第2导电部件之间，并沿所述第1方向延伸，所述波导部件具有与所述第1导电性表面相对的导电性的波导面；以及导电性的多个杆列，所述多个杆列位于所述波导部件的两侧，各杆列包含沿所述第1方向配置的多个导电性杆，各导电性杆具有与所述第2导电性表面连接的基部以及与所述第1导电性表面相对的末端部。所述第1导电部件以及所述第2导电部件中的至少一方具有至少一个孔，从与所述第1方向以及第2方向这两者垂直的第3方向观察时，所述至少一个孔位于与所述多个杆列中所包含的任一导电性杆相邻的位置处、或者与任一导电性杆重合的位置处。所述至少一个孔的开口的宽度比所述多个杆列中所包含的所述多个导电性杆中的、距所述孔最近的两个相邻的导电性杆的中心间的间隔小。从所述第3方向观察时，所述至少一个孔位于与所述波导部件不重合的位置处。
本公开的其他方式所涉及的电磁波锁定装置具有：第1导电部件，所述第1导电部件具有沿第1方向以及与所述第1方向交叉的第2方向扩展的第1导电性表面；第2导电部件，所述第2导电部件具有与所述第1导电性表面相对的第2导电性表面；以及多个导电性杆，所述多个导电性杆在所述第1导电部件与所述第2导电部件之间呈行状以及列状配置，所述多个导电性杆中的各个导电性杆具有与所述第2导电性表面连接的基部以及与所述第1导电性表面相对的末端部。所述第1导电部件以及所述第2导电部件中的至少一方具有至少一个孔，从与所述第1方向以及第2方向这两者垂直的第3方向观察时，所述至少一个孔配置在所述多个导电性杆中的两个相邻的导电性杆之间且与所述第2导电性表面或所述第1导电性表面相对的位置处、或者与所述多个导电性杆中的任一导电性杆重合的位置处。所述至少一个孔的开口的宽度比距所述孔最近的两个相邻的导电性杆的中心间的间隔小。
发明效果
根据本公开，能够实现能够在结构部件设置孔并且能够适用于大量的用途的波导装置以及电磁波锁定装置。
附图说明
图1A是示出本公开的第1实施方式的波导装置的立体图。
图1B是示出从本公开的第1实施方式的波导装置去除第1导电部件的结构的立体图。
图1C是示出从本公开的第1实施方式的波导装置去除了第1导电部件的结构的俯视图。
图1D是示出贯通孔的开口形状的例的图。
图2A是示出本公开的第2实施方式的波导装置的立体图。
图2B是示出从本公开的第2实施方式的波导装置去除了第1导电部件的结构的立体图。
图2C是示出从本公开的第2实施方式的波导装置去除了第1导电部件的结构的俯视图。
图3A是示出从本公开的第3实施方式的波导装置去除了第1导电部件的结构的立体图。
图3B是示出从本公开的第3实施方式的波导装置去除了第1导电部件的结构的俯视图。
图4A是示出从本公开的第4实施方式的波导装置去除了第1导电部件的结构的立体图。
图4B是示出从本公开的第4实施方式的波导装置去除了第1导电部件的结构的俯视图。
图5是示出本公开的第5实施方式的电磁波锁定装置的立体图。
图6是示意性地示出微波化学反应装置的结构的一例的图。
图7A是示意性地示出缝隙阵列天线300的结构的立体图。
图7B是示意性地示出图7A所示的缝隙阵列天线300的通过在X方向上排列的三个缝隙112的中心并与XZ面平行的截面的一部分的图。
图7C是示意性地示出处于使第1导电部件110与第2导电部件120之间的间隔过大地分开的状态的缝隙阵列天线300的立体图。
图8是示意性地示出每个缝隙112具有一个喇叭状部114的缝隙阵列天线装置的结构的一部分的立体图。
图9A是从+Z方向观察图8所示的阵列天线装置的俯视图。
图9B是图9A的C-C线剖视图。
图9C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9D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
100A、100B 波导装置
110 第1导电部件
110a 第1导电部件的导电性表面
112 缝隙
114 喇叭状部
120 第2导电部件
120a 第2导电部件的导电性表面
122、122U、122L 波导部件
122a 波导面
124、124U、124L 导电性杆
124a 导电性杆的末端部
124b 导电性杆的基部
125 人工磁导体的表面
130 第3导电部件
300 缝隙阵列天线
250 微波发生装置
310 电子电路
具体实施方式
(成为本公开的基础的知识)
在说明本公开的实施方式之前，对成为本公开的基础的知识进行说明。
前述的专利文献1至5以及非专利文献1以及2所公开的脊形波导设置于作为人工磁导体发挥功能的华夫板结构中。根据本公开利用这样的人工磁导体的脊形波导(以下，有时称作WRG：Waffle-iron Ridge waveGuide。)能够在微波段或毫米波段中实现损耗低的天线馈线。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(还称作辐射元件)。在专利文献4以及5中公开了这样的波导结构的基本结构以及动作的例。将这些文献的公开内容全部引用于本申请说明书中。
华夫板结构代表性地由具有导电性的多个杆的导电部件和具有与各杆的末端部相对的导电性表面的另一导电部件这两个导电部件构成。这些两个导电部件无需电连接。在这一点上，华夫板结构的制造以及组装比较容易。但是，这些导电部件的表面需要具有连续的导电性的表面。因此，各导电部件的至少表面需要无中断地被金属覆盖。该制约大大地制约了华夫板结构的用途。与此相对，本发明人等发现：即使在各导电部件开设孔，只要孔的开口径较小，则也能够维持作为人工磁导体的功能。孔能够是贯通导电部件的贯通孔或不贯通导电部件的有底的孔。在以下说明中，有时将有底的孔称作“凹部”。设应通过华夫板结构锁定的电磁波的自由空间波长为λo时，在孔的开口径(在圆形的情况下为直径，在矩形的情况下为长边的长度)小于λo/4的情况下，能够维持作为人工磁导体的功能。并且，在开口径为λo/4以上但小于λo/2的情况下，即使孔是贯通孔，也能够避免电磁波通过贯通孔而泄漏到外部。这样的至少一个导电部件具有贯通孔或凹部等孔的华夫板结构能够用作用于防止电磁波从微波集成电路泄漏的锁定部件。并且，在导电部件中的任一方具有脊状的波导部件的情况下，能够构成WRG结构。而且，只要开口径较小，则在脊状的波导部件的波导面也能够设置贯通孔或凹部。通过采用这样的结构，大大地扩大了华夫板结构的用途。
本公开的波导装置并不限于用于天线装置，能够用于其他各种各样的用途。例如能够在微波化学反应装置或太赫兹光谱分析装置等各种装置中利用本公开的波导装置。而且，本公开还提供具有华夫板结构的新型电磁波锁定装置。通过开设多个孔，还能够实现这些装置的轻量化。在本说明书中，“华夫板结构”是指在导电部件上排列有多个导电性杆并具有电磁波的锁定功能的结构。
以下，对本公开的实施方式进行更详细的说明。但是，有时省略不必要的详细说明。例如，有时省略众所周知的事项的详细说明以及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，易于本领域技术人员理解。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，并非通过这些来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。
(实施方式1)
图1A是示出本公开的例示性的第1实施方式的波导装置100A的立体图。图1B是示出本实施方式的波导装置100A中的去除了第1导电部件110的结构的立体图。图1C是从+Z方向观察图1B所示的结构时的俯视图。另外，图1A至图1C只示出了波导装置100A的一部分。这一点在以下的实施方式中也相同。
在图1A至图1C中示出了表示彼此垂直的X、Y、Z方向的XYZ坐标。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，并不对在实际实施本公开的实施方式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。
波导装置100A具有第1导电部件110、第2导电部件120、波导部件122以及位于波导部件122的两侧的多个杆列124X。多个杆列124X中的各个杆列124X包含在Y方向上排列的多个导电性杆124。
第1导电部件110具有沿第1方向(在本实施方式中为Y方向)以及与第1方向交叉的第2方向(在本实施方式中为X方向)扩展的第1导电性表面110a。第2导电部件120具有与第1导电性表面110a相对的第2导电性表面120a。本实施方式中的第1导电部件110以及第2导电部件120均具有板形状。第1导电部件110以及第2导电部件120也可以分别具有块形状。
波导部件122位于第1导电部件110与第2导电部件120之间，具有沿第1方向(Y方向)延伸的结构。本实施方式中的波导部件122具有从第2导电部件120的第2导电性表面120a突出的脊形状。波导部件122在其顶部具有与第1导电性表面110a相对的导电性的波导面122a。
多个杆列124X沿波导部件122配置。多个杆列124X沿第2方向(X方向)排列。各杆列124X包含沿第1方向(Y方向)配置的多个导电性杆124。各导电性杆124具有：与第2导电性表面120a连接的基部；以及与第1导电性表面110a相对的末端部。这些多个导电性杆124作为前述的人工磁导体发挥功能。
波导部件122的波导面122a以及各导电性杆124的末端部不与第1导电性表面110a接触，存在间隙。在第1导电性表面110a与波导面122a之间规定了波导。
波导装置100A以使规定频带(称作“工作频带”。)的电磁波沿着波导面122a传播的用途使用。在本说明书中，将在第1导电性表面110a与波导面122a之间的波导中传播的电磁波的与工作频带的中心频率对应的在自由空间中的波长设为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。
第1导电性表面110a与第2导电性表面120a之间的间隔被设定成小于λm/2。波导部件122的宽度(X方向的尺寸)、各导电性杆124的宽度(X方向以及Y方向的尺寸)、相邻的两个导电性杆124之间的间隙的宽度、波导部件122与导电性杆124之间的间隙的宽度也同样地被设定成小于λm/2。设置该条件是为了避免在第1导电性表面110a与第2导电性表面120a之间的空间中产生谐振而丧失电磁波的锁定效果。
作为一例，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。在该情况下，λm为3.8934mm，因此第1导电部件110与第2导电部件120之间的间隔被设计为比3.8934mm的一半小的值。只要第1导电部件110和第2导电部件120以实现这样的狭窄的间隔的方式相对配置，则第1导电部件110与第2导电部件120无需严格地平行。并且，第1导电部件110和/或第2导电部件120的整体或一部分的表面也可以具有曲面形状。
多个导电性杆124的形状以及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。各导电性杆124的形状以及尺寸也可以根据第2导电部件120上的位置而不同。各导电性杆124的高度无需相同，各个导电性杆124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的宽度无需从基部至末端部恒定。例如也可以是宽度从基部朝向末端部而单调地减小的形状。
本实施方式中的波导部件122在Y方向上具有相同的宽度以及相同的高度。并不限定于这样的方式，波导部件122的宽度以及高度也可以沿着Y方向发生变动。例如，也可以以调整所传播的电磁波的相位为目的，局部改变波导部件122的波导面122a的高度或宽度。
在本实施方式中，在波导部件122的+X方向侧以及-X方向侧分别配置有各三个杆列124X。这些杆列124X中的各个杆列124X包含8个导电性杆124。而且，从波导部件122的+Y方向侧的一端隔着间隙而配置有包含三个导电性杆124的杆列124X。这些共7个杆列124X在X方向上等间隔排列。另外，这样的结构始终是例示，杆列的数量以及各杆列中所包含的杆的数量以及它们的排列方式根据用途而各种各样地决定。
第1导电部件110具有沿多个杆列124X配置的多个贯通孔116。第2导电部件120也具有沿多个杆列124X配置的多个贯通孔126。在本实施方式中，第1导电部件110以及第2导电部件120这两者具有多个贯通孔。并不限于这样的结构，也可以只是导电部件110、120中的一方具有多个贯通孔。并且，也可以将多个贯通孔中的至少一个贯通孔置换成有底的孔即凹部。多个贯通孔或凹部并非必须沿多个杆列124X整体而配置，也可以沿一部分杆列124X配置。第1导电部件110以及第2导电部件120中的至少一方所具有的孔的个数也可以是一个。换句话说，第1导电部件110以及第2导电部件120中的至少一方能够具有与多个杆列124X中所包含的任一导电性杆相邻配置的至少一个孔。
通过设置贯通孔或凹部等孔，能够实现第1导电部件110或第2导电部件120的轻量化。在以该目的设置贯通孔或凹部的情况下所实现的轻量化的程度不依赖于贯通孔或凹部的位置。但是，在以得到其他效果为目的的情况下，贯通孔或凹部的位置有时给效果带来差异。例如，在将波导装置用于微波化学反应装置的情况下，优选在与波导部件122相邻的位置处或者在波导部件122上设置一个以上的贯通孔。这是因为，电磁波的强度在波导部件122的周边最高，通过贯通孔而供给的原料物质暴露于该较强的电磁波，高效地进行反应。另一方面，在设置用于定位第1导电部件110或者第2导电部件120的贯通孔或凹部等孔的情况下，更优选在与波导部件122之间隔开一个杆列的位置处配置孔。换句话说，从第3方向(在本实施方式中Z方向)观察时，能够在与波导部件122相邻的第1种杆列跟与第1种杆列相邻的第2种杆列之间以存在开口的中心的方式配置贯通孔或凹部等孔。这是因为，通过设成这样的配置，电磁波在贯通孔或凹部的位置处的强度大幅下降，贯通孔或凹部对波导的特性带来的影响变小。而且，只要在波导部件122与贯通孔或凹部之间只存在一个杆列即可，因此能够将波导装置的尺寸设计成小型。图1C示出了从与第1方向以及第2方向这两者垂直的第3方向(在本实施方式中Z方向)观察的第2导电部件120、波导部件122、多个贯通孔126以及多个杆列124X的位置关系。多个贯通孔126在X方向以及Y方向这两个方向上构成列。并且，多个杆列124X中的各个杆列124X包含沿Y方向排列的多个导电性杆124。因此，多个导电性杆124也在X方向以及Y方向这两个方向上构成列。在本实施方式中，多个贯通孔126的列与多个导电性杆124的列无论是在X方向上还是在Y方向上均不重合。采用了多个贯通孔126的列位于不存在多个导电性杆124的列的场所的配置。通过采用这样的配置，即使开设大量的贯通孔126，也能够比较高地保持第2导电部件120的机械强度。
在图1C中虽未图示，但是第1导电部件110中的多个贯通孔116从Z方向观察时位于与第2导电部件120中的多个贯通孔126相同的位置处。多个贯通孔116、126各自的中心位于从Z方向观察时与波导部件122以及导电性杆124不重合的位置处。更具体地说，多个贯通孔116、126的大部分的中心位于从Z方向观察时彼此相邻的四个导电性杆124之间。
在例如通过压铸法或注射成型等，向模具内的空腔注入处于流动状态的材料的方法制造导电部件110、120的情况下，使孔成为如上的配置，从而能够提高产品的质量。这是由于：通过将各孔的中心配置在与导电性杆的正下方不同的位置处，处于流动状态的材料容易流入到空腔中的形成导电性杆的部分。而且，可以使孔的中心位于构成第1种杆列或第2种杆列的多个导电性杆中的相邻的任意两个导电性杆之间。在该情况下，也能够得到同样的效果。
并不限于这样的方式，也可以使多个贯通孔116、126的一部分从第3方向观察时与波导部件122或导电性杆124重合。但是，多个贯通孔116、126的至少一部分配置在从第3方向观察时不重合于波导部件122以及与波导部件122相邻的杆列124X跟波导部件122之间的间隙中的任一方的位置处。
本实施方式中的多个导电性杆124沿X方向以及Y方向呈行状以及列状配置。多个贯通孔116、126也沿X方向以及Y方向呈行状以及列状配置。在本实施方式中，多个导电性杆124的行数是8行，列数是7列，多个贯通孔116、126的行数是7行，列数是6列。但是，这只是例示。这些行数以及列数能够根据用途而设定为最佳的数量。
在本实施方式中，多个导电性杆124以及多个贯通孔116、126在X方向(第1方向)以及Y方向(第2方向)上的配置周期固定，但是并非必须固定。在各杆列124X中的多个导电性杆124在Y方向上以第1周期配置的情况下，多个贯通孔116、126也能够在Y方向上以第1周期配置。多个导电性杆124以及多个贯通孔116、126能够在X方向上以第2周期配置。第2周期可以与第1周期一致，也可以与第1周期不同。
在本实施方式中，多个贯通孔116、126各自的从第3方向观察的形状是带圆角的正方形状。其一个边的长度s是所使用的频带的中心频率中的电磁波的自由空间波长λo的1/8左右。但是，并不限定于这样的形状以及尺寸。作为各贯通孔116、126的从第3方向观察时的形状，例如能够采用圆形、椭圆形、多边形或带圆角的多边形等各种形状。关于各贯通孔116、126的大小，只要不影响功能或耐久性，也能够自由地设定。但是，各贯通孔的开口的宽度被设定为比距该贯通孔最近的两个相邻的导电性杆124的中心间的间隔小的值。在此，贯通孔的“开口”是指该贯通孔中的视为与第1导电性表面110a或第2导电性表面120a位于同一平面内的部分。“开口的宽度”是指将该开口的中心与该开口的两端部连结起来的直线或折线的长度。以下，参照图1D对“开口的宽度”的例进行说明。
图1D示出了贯通孔的开口的形状的几个例。图1D的(a)示出了带圆角的正方形状的贯通孔的开口。图1D的(b)示出了直线形状的贯通孔的开口。图1D的(c)示出了具有U型的开口形状的贯通孔的一例。图1D的(d)示出了具有Z型的开口形状的贯通孔的一例。图1D的(c)以及(d)的例中的贯通孔包含：平行的一对直线状部分；以及将一对直线状部分的端部彼此连结起来的其他直线状部分。图1D的(e)示出了具有H型的开口形状的贯通孔的一例。该例中的贯通孔包含：平行的一对直线状部分(还称作“纵向部”。)；以及将一对直线状部分的中央部彼此连结起来的其他直线状部分(还称作“横向部”。)。这样，能够在本公开的实施方式中使用的贯通孔的开口形状是多样的。
在图1D的(a)至(e)中，用双箭头示出了贯通孔的开口的宽度。如图1D的(a)所示，在贯通孔的开口形状接近矩形的情况下，长边的长度相当于开口的“宽度”。如图1D的(b)所示，在贯通孔的开口形状接近椭圆形的情况下，长轴的长度相当于开口的“宽度”。如图1D的(c)至(e)所示，在贯通孔的开口由多个直线状部分的组合构成的情况下，将这些直线状部分的中心线从开口的一端连结至另一端的长度中的最大的长度相当于该开口的“宽度”。
第1导电部件110的各贯通孔116的形状、尺寸、位置被设定成不发挥作为天线元件的缝隙的功能的形状、尺寸、位置。即，各贯通孔116的形状、尺寸以及位置被设计成不妨碍沿波导部件122的波导面122a传播的电磁波的传播。假定最靠近波导部件122的多个贯通孔116具有在Y方向上较长且在X方向上较短的平面形状且配置在与波导面122a的缘相对的位置处或其附近的情况下，该贯通孔116能够作为缝隙即天线元件发挥功能。在该情况下，导致沿着波导面122a传播的电磁能量的损耗。由此，本实施方式中的各贯通孔116被设计成不满足作为天线元件发挥功能的条件。例如，各贯通孔116被设计成具有比λo/2小的尺寸(例如边的长度或直径)。
在波导装置100A用于传输毫米波的情况下，所使用的频率为约30GHz以上且300GHz以下，λo为约1mm以上且10mm以下。在该情况下，各贯通孔116、126的Y方向以及X方向的尺寸例如能够被设定成小于0.5mm，代表性地小于0.25mm。在所使用的电磁波是太赫兹波的情况下，该尺寸更小。
另外，第1导电部件110的+Z方向侧的表面以及各贯通孔116的内壁面并非必须具有导电性。第2导电部件120的-Z方向侧的表面以及各贯通孔126的内壁面也同样地并非必须具有导电性。
在本实施方式中，从Z方向观察时，第1导电部件110中的多个贯通孔116与第2导电部件120中的多个贯通孔126以重合的方式配置。但是，本公开并不限定于这样的结构。从第3方向观察时，第1导电部件110中的多个贯通孔116与第2导电部件120中的多个贯通孔126可以局部重合，也可以完全不重合。
在本实施方式中，第2导电部件120中的多个贯通孔126配置于未配置有波导部件122以及多个导电性杆124的部位。并不限于这样的结构，例如后述的实施方式3、4那样，多个贯通孔126也可以包含一个以上的贯通第2导电部件120和波导部件122或导电性杆124的贯通孔。
多个贯通孔116、126有助于波导装置100A的轻量化。因而，能够将具有本实施方式的波导装置100A的装置(例如天线装置)更加轻量化。并且，多个贯通孔116、126还带来散热效果。因而，例如能够有效地对从与波导装置100A连接的电子电路(例如微波集成电路)产生的热进行散热。而且，这些贯通孔116、126能够将液体等流体供给到第1导电部件110与第2导电部件120之间的空间。这能够如后述那样将波导装置100A例如用于微波化学反应装置以及太赫兹波分析装置等各种用途。进而，还能够使用水或除了水以外的清洗液清洗第1导电部件110与第2导电部件120之间。因而，能够将波导装置100A设置于室外等容易污染的环境中来使用。
(实施方式2)
图2A是示出本公开的例示性的第2实施方式的波导装置100B的立体图。图2B是示出从波导装置100B去除了第1导电部件110的结构的立体图。图2C是示出从波导装置100B去除了第1导电部件110的结构的俯视图。
在本实施方式中，第1导电部件110以及第2导电部件120中的贯通孔的个数以及配置与实施方式1不同。在本实施方式中，第1导电部件110具有：具有大致矩形的平面形状的多个贯通孔116a；以及具有大致圆形的平面形状的多个贯通孔116b。第1导电部件110中的矩形的贯通孔116a分别位于彼此相邻的四个圆形的贯通孔116b之间的位置处。多个贯通孔116b的一部分位于与波导部件122的波导面相对的位置处。
如图2B以及图2C所示，第2导电部件120也具有：具有大致矩形的平面形状的多个贯通孔126a；以及具有大致圆形的平面形状的多个贯通孔126b。矩形的贯通孔126a分别位于在X方向上相邻的两个导电性杆124之间或在X方向上相邻的波导部件122与导电性杆124之间。圆形的贯通孔126b分别位于在Y方向上相邻的两个导电性杆124之间。通过设成这样的结构，能够与实施方式1的第2导电部件120相比增大孔的区域。从Z方向观察时，第1导电部件110中的矩形的贯通孔116a与第2导电部件120中的矩形的贯通孔126a重合，第1导电部件110中的圆形的贯通孔116b与第2导电部件120中的圆形的贯通孔126b重合。
在本实施方式中，第1导电部件110具有与波导部件122的波导面122a相对的多个圆形的贯通孔116b。这些贯通孔116b的直径充分小于在波导中传播的电磁波的自由空间波长λo的1/2，例如比λo的1/8小。即使配置有这样的贯通孔116b，电磁波也不会从贯通孔116b漏出到外部，而是沿着波导部件122传播。
(实施方式3)
图3A是示出本公开的例示性的第3实施方式的波导装置中的第2导电部件120的立体图。图3B是示出本实施方式中的第2导电部件120的俯视图。虽未图示，但是本实施方式中的第1导电部件110具有与第1实施方式中的第1导电部件110相同的结构。第1导电部件110也可以具有与第2实施方式中的第1导电部件110相同的结构。
本实施方式中的第2导电部件120除了具有配置于与第1实施方式中的多个贯通孔126相同的位置处的多个贯通孔126a之外，还具有贯通第2导电部件120和波导部件122的多个贯通孔126b。这些贯通孔126b具有从Z方向观察时一个边的长度比波导部件122的波导面的宽度小的正方形状。这些贯通孔126b的平面形状并不限于正方形状，也可以是圆形等其他形状。通过设置这样的贯通孔126b，能够调整沿着波导部件122传播的电磁波的相位。也可以在波导面设置多个凹部或凸部来代替这样的贯通孔126b。在该情况下，也同样能够调整相位。
(实施方式4)
图4A是示出本公开的例示性的第4实施方式的波导装置中的第2导电部件120的立体图。图4B是示出本实施方式中的第2导电部件120的俯视图。虽未图示，但是本实施方式中的第1导电部件110具有与第1实施方式中的第1导电部件110相同的结构。第1导电部件110也可以具有与第2实施方式中的第1导电部件110相同的结构。
本实施方式中的第2导电部件120除了具有配置在与第1实施方式中的多个贯通孔126相同的位置处的多个贯通孔126a之外，还具有分别贯通多个导电性杆124的多个贯通孔126b。这些贯通孔126b具有从Z方向观察时直径比导电性杆124的宽度小的圆形状。通过设成这样的结构，能够与实施方式2的导电部件120相比增大孔的区域。在设置有这样的贯通孔126b的情况下，多个导电性杆124也作为人工磁导体发挥功能。由此，能够在不损害波导的功能的情况下得到上述的效果。
除了本实施方式的结构之外，还可以如实施方式3那样设置贯通波导部件122的一个以上的贯通孔。并且，也可以只设置贯通导电性杆124的贯通孔126b，不设置与导电性杆124相邻的贯通孔126a。
(实施方式5)
图5是示意性地示出本公开的例示性的第5实施方式的电磁波锁定装置的结构的立体图。本实施方式的电磁波锁定装置具有类似于前述的波导装置的结构，但是不具有波导部件。在图5中示出了为了易于理解而将第1导电部件110与第2导电部件120之间的间隔过大地扩大的样子。在实际使用时，第1导电部件110与第2导电部件120之间的间隔被保持成小于所使用的电磁波的自由空间波长的1/2的间隔。
本实施方式中的第1导电部件110不具有贯通孔。第2导电部件120具有沿多个导电性杆124呈行状以及列状配置的多个贯通孔126a、126b。多个贯通孔126a分别与导电性杆124相邻配置，多个贯通孔126b分别贯通第2导电部件120和导电性杆124。在本实施方式中，各贯通孔126a、126b具有圆形的平面形状。
高频的电磁波从外部供给到本实施方式的电磁波锁定装置。在此，高频(radiofrequency：RF)是指10kHz以上的频率。电磁波锁定装置具有锁定高频的电磁能量的华夫板结构。多个导电性杆124作为人工磁导体发挥功能。因此，被供给的电磁波的能量被锁定在第1导电部件110与第2导电部件120之间。
在本实施方式中，第2导电部件120具有贯通孔126a、126b。也可以使第1导电部件110代替第2导电部件120而具有一个以上的贯通孔。或者，也可以使第1导电部件110以及第2导电部件120这两者具有一个以上的贯通孔。也可以在第1导电部件110或第2导电部件120设置有底的孔来代替贯通孔。第1导电部件110以及第2导电部件120中的至少一方能够构成为具有至少一个孔，从Z方向观察时，该至少一个孔配置在两个相邻的导电性杆124之间并且与第2导电部件120的导电性表面或第1导电部件110的导电性表面相对的位置处或与任一导电性杆124重合的位置处。该至少一个孔的开口的宽度能够被设定为比距该孔最近的两个相邻的导电性杆的中心间的间隔小的值。该至少一个孔可以包含从Z方向(第3方向)观察时中心位于多个导电性杆124中的相邻的任意两个导电性杆之间或与多个杆列中所包含的彼此相邻的四个导电性杆124之间的孔。
(其他实施方式)
在本公开的实施方式的波导装置中，第1导电部件110以及第2导电部件120中的至少一方具有一个或多个贯通孔。能够通过这些贯通孔而将液体或气体等流体供给到第1导电部件110与第2导电部件120之间。因此，能够将波导装置例如用于微波化学反应装置。
微波化学反应装置是通过向原料照射微波来加热原料从而促进化学反应的装置。由于微波化学反应装置具有能够在比较短时间内均匀地加热原料等优点，因此能够期待用于各种化学反应。
微波化学反应装置具有前述的任一实施方式中的波导装置和与波导装置连接的微波发生装置。图6示意性地示出了微波化学反应装置的结构的一例。该微波化学反应装置具有实施方式1中的波导装置100A和微波发生装置250。微波发生装置250能够包含高频振荡器(radio frequency oscillator)。作为高频振荡器，例如能够使用磁控管(cavitymagnetron)或者速调管(klystron)。高频振荡器与波导装置100A连接，向波导部件122的波导面122a与第1导电部件110的导电性表面110a之间的WRG波导供给微波。高频振荡器可以直接与WRG波导连接，也可以借助其他波导而与WRG波导连接。
第1导电部件110以及第2导电部件120能够配置在反应容器的内部。或者，第1导电部件110以及第2导电部件120能够用作反应容器的一部分。能够通过多个贯通孔而将作为原料的溶液供给到第1导电部件110与第2导电部件120之间。高频振荡器将微波供给到WRG波导。在WRG波导中传播的微波对原料进行加热，促进化学反应。微波化学反应装置也可以为了进一步促进反应而还具有使第1导电部件110与第2导电部件120之间的溶液循环的搅拌装置(例如，具有叶轮)。
本公开的波导装置以及电磁波锁定装置并不限于利用微波的用途，例如还能够用于利用太赫兹波的用途。太赫兹波具有比微波高的频率(约300GHz以上且3THz以下)。太赫兹波例如能够用于光谱分析。作为一例，本公开的实施方式的波导装置能够用于利用了太赫兹波的光谱分析装置。这样的分析装置能够具有前述的波导装置、与该波导装置连接的太赫兹波源(例如，飞秒激光器)以及检测太赫兹波的检测器。作为分析对象的气体或液体被供给到波导装置的第1导电部件110与第2导电部件120之间。
在以上说明的本公开的实施方式中，第1导电部件以及第2导电部件中的至少一方具有多个贯通孔。在本公开的实施方式中，还能够代替贯通孔而使用凹部即有底的孔。即，在上述本公开的实施方式中，即使利用在导电性表面具有开口的凹部即有底的孔置换多个贯通孔的一部分或全部，也能够得到波导装置或电磁波锁定装置。在以下说明的例中，也同样地能够利用有底的孔置换贯通孔。
接着，对天线装置的实施方式进行说明。
本公开的实施方式的天线装置具有：前述的波导装置；以及跟波导装置中的导电部件的波导面与第1导电部件的导电性表面之间的波导耦合的一个以上的天线元件。以下，作为天线装置的一例，对具有多个缝隙作为多个天线元件的缝隙阵列天线进行说明。
图7A是示意性地示出例示性的实施方式的缝隙阵列天线300的结构的立体图。图7B是示意性地示出该缝隙阵列天线300的通过在X方向上排列的三个缝隙112的中心并与XZ面平行的截面的一部分的图。
图7C是示意性地示出处于为了易于理解而使第1导电部件110与第2导电部件120之间的间隔过大地分开的状态的缝隙阵列天线300的立体图。在实际的缝隙阵列天线300中，如图7A以及图7B所示，第1导电部件110与第2导电部件120之间的间隔狭窄，第1导电部件110以覆盖第2导电部件120的导电性杆124的方式配置。
本实施方式中的第1导电部件110具有三个缝隙列和配置在该三个缝隙列的周围的多个贯通孔116。各缝隙列包含沿Y方向排列的多个缝隙112。在第2导电部件120上配置有三个波导部件122和多个导电性杆124。第2导电部件120不具有贯通孔。
在本实施方式中，相邻的两个波导部件122之间的导电性杆124的列数较少，只有一列。因此，与在相邻的两个波导部件122之间配置有两列以上的导电性杆124的列的结构相比，能够缩短多个波导部件122彼此之间的间隔以及X方向的缝隙间隔。因此，能够使缝隙阵列天线300的栅瓣的产生方位在X方向上远离中心方向。众所周知，若天线元件的排列间隔(即，相邻的两个天线元件的中心间隔)比所使用的电磁波的波长的一半大，则会在天线的可见区域内出现栅瓣。若天线元件的排列间隔进一步扩大，则栅瓣的产生方位会靠近主瓣的方位。栅瓣的增益比旁瓣的增益高，与主瓣的增益等同。因此，栅瓣的产生会导致雷达的误检测以及通信天线的效率下降。因此，在本实施方式中，将相邻的两个波导部件122之间的导电性杆124的列数设为一列，缩短了X方向的缝隙间隔。由此，能够减少栅瓣的影响。
图7C所示的各波导部件122的波导面122a具有沿Y方向延伸的条形状(有时还称作“带形状”。)。各波导面122a平坦，具有固定的宽度(X方向的尺寸)。但是，本公开并不限定于这样的例，也可以在波导面122a的一部分具有高度或宽度与其他部分不同的部分。通过有目的地设置这样的部分，能够使波导的特性阻抗发生变化，使波导内的电磁波的传播波长发生变化，或者能够调整在各缝隙112的位置处的激励状态。另外，在本说明书中，“条形状”并非是指条纹(stripes)形状，而是指单一的条(a stripe)形状。不仅是沿一个方向直线延伸的形状，中途弯曲或分支的形状也包含于“条形状”。只要是从波导面122a的法线方向观察时包含沿一个方向延伸的部分的形状，则在波导面122a上设置有高度或宽度发生变化的部分的情况也符合“条形状”。
在本实施方式中，第1导电部件110整体由导电性的材料构成，各缝隙112是设置于第1导电部件110的开口。但是，缝隙112并不限定于这样的结构。例如，在第1导电部件110包含内部的电介质层和表面的导电层的结构中，即使是只在导电层设置有开口而在电介质层未设置有开口的结构，也作为缝隙发挥功能。
如图7B所示，排列在第2导电部件120上的多个导电性杆124中的各个导电性杆124具有与导电性表面110a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位于同一平面上或实质上相同的平面上。该平面形成了人工磁导体的表面125。导电性杆124无需其整体具有导电性，只要具有沿杆状结构物的至少上表面以及侧面扩展的导电层即可。该导电层可以位于杆状结构物的表层，也可以是表层由绝缘涂装或树脂层构成，并在杆状结构物的表面不存在导电层。只要第2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。只要第2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具有导电性且相邻的多个导电性杆124的表面通过导电体而电连接即可。第2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，只要第2导电部件120以及多个导电性杆124的组合的整体具有与第1导电部件110的导电性表面110a相对的凹凸状的导电层即可。
图示的第1导电部件110与各波导部件122之间的波导的两端开放。在图7A至图7C中虽未示出，但是能够与各波导部件122的一端靠近地设置阻塞结构。阻塞结构代表性地由长度为约λo/8的附加传输线路和配置在该附加传输线路的端部的深度为约λo/4的多个槽或高度为约λo/4的导电性杆的列构成，在入射波与反射波之间赋予约180°(π)的相位差。由此，能够抑制电磁波从波导部件122的两端泄漏。
认为阻塞结构中的附加传输线路的长度优选为λr/4。在此，λr是传输线路上的信号波的波长。但是，本发明人等发现在阻塞结构中的附加传输线路的长度比λr/4短的情况下，能够抑制电磁波泄漏而良好地发挥功能。实际上，附加传输线路的长度更优选为比λr/4短的λo/4以下。在本公开的某个实施方式中，附加传输线路的长度能够被设定成λo/16以上且小于λo/4。
虽未图示，但是缝隙阵列天线300中的波导结构具有与未图示的发送电路或接收电路(即电子电路)连接的端口(贯通孔)。端口例如能够设置于图7C所示的各波导部件122的一端或中间的位置(例如中央部)。从发送电路经由端口而输送来的信号波在波导部件122上的波导中传播，并从各缝隙112辐射。另一方面，从各缝隙112导入到波导中的电磁波经由端口而传播至接收电路。也可以在第2导电部件120的背面侧设置具有与发送电路或接收电路连接的其他波导的结构体(在本说明书中，有时称作“分配层”或“供电层”。)。在该情况下，端口起到将分配层或供电层中的波导与波导部件122上的波导连接起来的作用。
在该例中，在X方向上相邻的两个缝隙112以等相位被激励。因此，馈线被构成为从发送电路至该两个缝隙112为止的传输距离一致。该两个缝隙112能够以等相位且等振幅被激励。而且，在Y方向上相邻的两个缝隙112的中心间的距离能够被设计成与波导中的波长λg一致。由此，从所有缝隙112辐射等相位的电磁波，因此能够实现较高的增益的发送天线。
另外，也可以将在Y方向上相邻的两个缝隙112的中心间隔设为与波长λg不同的值。通过这样设定，由于在多个缝隙112的位置处产生相位差，因此能够将所辐射的电磁波加强的方位从正面方向移到YZ面内的其他方位。并且，在X方向上相邻的两个缝隙112也可以不严格地以等相位被激励。只要是小于π/4的相位差，则能够根据用途而容许。
这样的在平板状的第1导电部件110二维地设置有多个缝隙112的天线装置还被称作平板阵列天线装置。在X方向上排列的多个缝隙列的长度(缝隙列的两端的缝隙之间的距离)也可以根据用途而彼此不同。也可以采用在X方向上相邻的两个列之间错开各缝隙的Y方向的位置的交错状的(staggered)排列。并且，多个缝隙列以及多个波导部件也可以根据用途而具有不平行且带有角度地配置的部分。并不限于各波导部件122的波导面122a与在Y方向上排列的所有缝隙112相对的方式，各波导面122a只要与在Y方向上排列的多个缝隙中的至少一个缝隙相对即可。
图8是示意性地示出每个缝隙112具有一个喇叭状部114的缝隙阵列天线300A的结构的一部分的立体图。该缝隙阵列天线300A具有：具有二维地排列的多个缝隙112以及多个喇叭状部114的第1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的第2导电部件120。第1导电部件110中的多个缝隙112在沿第1导电部件110的导电性表面110a的第1方向(Y方向)以及与第1方向交叉(在该例中为垂直)的第2方向(X方向)上排列。在图8中，为了简化而省略了能够配置在波导部件122U各自的端部或中央的端口以及阻塞结构的记载。
图9A是从+Z方向观察图8所示的20个缝隙排列成五行四列的阵列天线300A的俯视图。图9B是图9A的C-C线剖视图。该阵列天线300A中的第1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，能够提高指向特性。
在图示的阵列天线300A中层叠有：具有直接与缝隙112耦合的波导部件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耦合的其他波导部件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配置在第3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9A所示，第1导电部件110具有在第1方向(Y方向)以及与第1方向垂直的第2方向(X方向)上排列的多个缝隙112。各波导部件122U的波导面122a沿Y方向延伸，并与多个缝隙112中的在Y方向上排列的四个缝隙相对。在该例中，第1导电部件110具有排列成五行四列的20个缝隙112，但是缝隙112的数量并不限定于该例。各波导部件122U并不限于与多个缝隙112中的在Y方向上排列的所有缝隙相对的例，只要各波导部件122U与在Y方向上相邻的至少两个缝隙相对即可。相邻的两个波导面122a的中心间隔例如被设定成比波长λo短，在某个例中被设定成比波长λo/2短。
图9C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9D是示出第2波导装置100b中的波导部件122L的平面布局的图。由这些图可知，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两者。第2波导装置100b中的“第2导电部件120”和“第3导电部件130”的组合相当于第1波导装置100a中的“第1导电部件110”和“第2导电部件120”的组合。
图9C所示的第2导电部件120以及图9D所示的第3导电部件130分别具有贯通孔126、136。在该例中，这些贯通孔126、136的内径比导电性杆124L以及导电性杆124U的宽度小。贯通孔126以及136位于导电性杆124U的排列中，在导电性杆124U之间开口。这些贯通孔126、136能够用作用于固定第2导电部件120或第3导电部件130的螺纹孔或者用于容纳定位用的销的孔。导电性杆124U的排列是用于防止沿着波导部件122U传播的电磁波泄漏的结构，但是即使在该结构的一部分开设孔，也不会丧失防止泄漏的功能。
在贯通孔126与波导部件122U之间只存在一个导电性杆124U的列。即，在沿波导部件122U排列的导电性杆124U的列中的距波导部件122U最近的列与距波导部件122U第二近的列之间配置有贯通孔126。即使在距波导部件122U最近的列与波导部件122U之间开设贯通孔，也能够防止电磁波泄漏。但是，作为由波导部件122U构成的波导的特性是有可能发生变化的。与此相对，在将贯通孔126设置于上述的位置处的情况下，其特性的变化非常小，大多止于可容许的程度。因此，即使在结束波导的设计之后，根据需要而配置定位用的孔等贯通孔，也无需对波导的结构加以较大的修正。这样的性质在设计实际产品时有用。并且，由于能够在距波导部件122U比较近的场所配置贯通孔126，因此无需为了配置孔而不必要地增大波导装置的尺寸。
第1波导装置100a中的波导部件122U通过第2导电部件120所具有的端口(贯通孔)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的电磁波朝向空间辐射的天线元件(辐射元件)发挥功能。相反，若在空间中传播的电磁波入射到缝隙112，则其电磁波与位于缝隙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，并在第2波导装置100b的波导部件122L中传播。第2波导装置100b的波导部件122L能够经由第3导电部件130的端口145L而与位于外部的波导装置或高频电路(电子电路)耦合。在图9D中，作为一例示出了与端口145L连接的电子电路310。电子电路310并不限定于配置在特定的位置，也可以配置于任意的位置。电子电路310例如能够配置于第3导电部件130的背面侧(图9B中的下侧)的电路板。这样的电子电路是微波集成电路，例如能够是生成或接收毫米波的MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)。
能够将图9A所示的第1导电部件110称作“辐射层”。并且，也可以将图9C所示的第2导电部件120、波导部件122U以及导电性杆124U整体称作“激励层”，将图9D所示的第3导电部件130、波导部件122L以及导电性杆124L整体称作“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”能够分别通过加工一张金属板而批量生产。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。
在该例中的阵列天线装置中，由图9B可知，板状的辐射层、激励层以及分配层被层叠，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9B所示的截面结构的层叠结构体的高度(厚度)设为10mm以下。
根据图9D所示的波导部件122L，从第3导电部件130的端口145L至第2导电部件120的各端口145U(参照图9C)为止的沿波导部件122L测量的沿波导的距离全部相等。因此，从第3导电部件130的端口145L输入到波导部件122L的信号波以相同的相位分别到达至配置于第2波导部件122U的在Y方向上的中央的4个端口145U。其结果是，能够以相同的相位对配置于第2导电部件120上的4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。在图9D所示的结构中，从第3导电部件130的端口145L至第2导电部件120的多个端口145U(参照图9C)为止的沿波导的距离也可以彼此之间不同。激励层以及分配层(包含于供电层的各层)中的波导部件122的网络模式是任意的，并不限定于图示的方式。
电子电路310经由图9C以及图9D所示的端口145U、145L与各波导部件122U上的波导连接。从电子电路310输出的信号波在分配层分支，之后在多个波导部件122U上传播，并到达至多个缝隙112。为了使信号波的相位在X方向上相邻的两个缝隙112的位置处相同，能够被设计成例如从电子电路310至在X方向上相邻的两个缝隙112为止的波导的长度总和实质上相等。
另外，上述的天线装置中的缝隙112、贯通孔116、波导部件122、导电性杆124以及喇叭状部114各自的个数、形状、尺寸以及配置只是例示，也可以根据用途或目的而适当地变更。
本公开的实施方式中的天线装置例如能够适宜地用于搭载于车辆、船舶、飞行器、机器人等移动体的雷达装置或雷达系统。雷达装置具有上述的任一实施方式中的天线装置和与该天线装置连接的微波集成电路。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。由于本公开的实施方式的天线装置具有能够小型化的多层WRG结构，因此与使用以往的中空波导管的结构相比，能够显著地减小排列有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例如车辆的后视镜的镜面的相反侧的面这样狭小的地方或者UAV(Unmanned Aerial Vehicle：所谓的无人机)这样的小型移动体。另外，雷达系统不限定于搭载到车辆的方式的例，能够固定于例如道路或者建筑物中而使用。
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上述任一实施方式中的天线装置和通信电路(发送电路或者接收电路)。
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(信标)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接收到的信息。服务器计算机根据从信息终端得到的信息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。
如以上，天线装置能够应用于各种各样的用途。这样的应用例的细节公开于专利文献4以及5中。将专利文献4以及5的公开内容整体引用于本说明书中。
另外，在本说明书中，尊重作为本发明人之一的桐野的论文(非专利文献1)以及在同时期发表了相关内容的研究的Kildal等的论文的记载，使用“人工磁导体”这一术语来记载本公开的技术。但是，本发明人等研究的结果是，明确了在本公开所涉及的发明中，以往定义中的“人工磁导体”未必是必须的。即，曾认为在人工磁导体中周期结构是必须的，但是为了实施本公开所涉及的发明，未必必须是周期结构。
在本公开中，利用导电性杆的列来实现了人工磁导体。因此，一直认为为了阻止向远离波导面的方向漏出的电磁波，沿着波导部件(脊部)排列的导电性杆的列在波导部件的单侧必须至少有两列。这是因为，如果没有最低限度的两列，那么也就不存在导电性杆列的配置“周期”。但是，根据本发明人的研究，即使在平行延伸的两个波导部件之间只配置有一列导电性杆的列的情况下，也可以将从一个波导部件向另一波导部件漏出的信号的强度抑制在-10dB以下。这是在大多用途中足以实用的值。在只具有不完整的周期结构的状态下实现这样的足够水平的分离的理由目前还不明确。但是，考虑这一事实，在本公开中，扩展了“人工磁导体”的概念，为方便起见，使“人工磁导体”这一术语还包括只配置有一列导电性杆的结构。
[产业上的可利用性]
本公开的波导装置以及电磁波锁定装置能够在利用电磁波的所有技术领域中利用。例如，能够用于利用千兆赫频带或太赫兹频带的电磁波的各种用途。尤其能够用于要求小型化的车载雷达系统、各种监控系统、室内定位系统以及无线通信系统等。波导装置以及电磁波锁定装置还能够用于利用电磁波的化学反应装置以及分析装置。

Claims (17)

1.一种波导装置，其具有：
第1导电部件，所述第1导电部件具有沿第1方向以及与所述第1方向交叉的第2方向扩展的第1导电性表面；
第2导电部件，所述第2导电部件具有与所述第1导电性表面相对的第2导电性表面；
波导部件，所述波导部件位于所述第1导电部件与所述第2导电部件之间，并沿所述第1方向延伸，所述波导部件具有与所述第1导电性表面相对的导电性的波导面；以及
导电性的多个杆列，所述多个杆列位于所述波导部件的两侧，各杆列包含沿所述第1方向配置的多个导电性杆，各导电性杆具有与所述第2导电性表面连接的基部以及与所述第1导电性表面相对的末端部，
所述第1导电部件以及所述第2导电部件中的至少一方具有至少一个孔，从与所述第1方向以及第2方向这两者垂直的第3方向观察时，所述至少一个孔位于与所述多个杆列中所包含的任一导电性杆相邻的位置处或与任一导电性杆重合的位置处，
所述至少一个孔的开口的宽度比所述多个杆列中所包含的所述多个导电性杆中的距所述孔最近的两个相邻的导电性杆的中心间的间隔小，
从所述第3方向观察时，所述至少一个孔位于与所述波导部件不重合的位置处。
2.根据权利要求1所述的波导装置，其中，
所述多个杆列包含：与所述波导部件相邻的第1种杆列；以及与所述第1种杆列相邻的第2种杆列，
从所述第3方向观察时，所述至少一个孔的开口的中心位于所述第1种杆列与所述第2种杆列之间。
3.根据权利要求1或2所述的波导装置，其中，
所述至少一个孔包含从所述第3方向观察时中心位于所述多个导电性杆中的相邻的任意两个导电性杆之间或与所述多个杆列中所包含的彼此相邻的四个导电性杆之间的孔。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的波导装置，其中，
所述第1导电部件以及所述第2导电部件中的所述至少一方具有多个孔，
所述多个孔包含两个以上的孔，从所述第3方向观察时，所述两个以上的孔位于与所述多个杆列中所包含的任一导电性杆相邻的位置处或与任一导电性杆重合的位置处，
所述两个以上的孔中的各个孔的开口的宽度比所述多个杆列中所包含的所述多个导电性杆中的距所述孔最近的两个相邻的导电性杆的中心间的间隔小，
从所述第3方向观察时，所述两个以上的孔中的各个孔位于与所述波导部件不重合的位置处。
5.根据权利要求4所述的波导装置，其中，
所述多个孔沿所述第1方向以及所述第2方向呈行状以及列状配置。
6.根据权利要求5所述的波导装置，其中，
各杆列中的所述多个导电性杆在所述第1方向上以第1周期配置，
所述多个孔在所述第1方向上以所述第1周期配置，在所述第2方向上以第2周期配置。
7.根据权利要求4至6中任意一项所述的波导装置，其中，
所述第1导电部件以及所述第2导电部件这两者具有所述多个孔。
8.根据权利要求4至7中任意一项所述的波导装置，其中，
所述多个孔包含从所述第3方向观察时位于与所述波导部件重合的位置处的孔。
9.根据权利要求4至8中任意一项所述的波导装置，其中，
所述多个孔包含从所述第3方向观察时位于与所述多个杆列中的任一导电性杆重合的位置处的孔。
10.根据权利要求4至9中任意一项所述的波导装置，其中，
所述多个孔包含一个以上的孔，所述一个以上的孔贯通所述第2导电部件以及所述多个杆列中所包含的导电性杆或所述波导部件。
11.根据权利要求4至10中任意一项所述的波导装置，其中，
从所述第3方向观察时，所述至少一个孔的形状是圆、椭圆、多边形以及带圆角的多边形中的任一形状。
12.一种电磁波锁定装置，其具有：
第1导电部件，所述第1导电部件具有沿第1方向以及与所述第1方向交叉的第2方向扩展的第1导电性表面；
第2导电部件，所述第2导电部件具有与所述第1导电性表面相对的第2导电性表面；以及
多个导电性杆，所述多个导电性杆在所述第1导电部件与所述第2导电部件之间呈行状以及列状配置，所述多个导电性杆中的各个导电性杆具有与所述第2导电性表面连接的基部以及与所述第1导电性表面相对的末端部，
所述第1导电部件以及所述第2导电部件中的至少一方具有至少一个孔，从与所述第1方向以及第2方向这两者垂直的第3方向观察时，所述至少一个孔配置在所述多个导电性杆中的两个相邻的导电性杆之间且与所述第2导电性表面或所述第1导电性表面相对的位置处、或者与所述多个导电性杆中的任一导电性杆重合的位置处，
所述至少一个孔的开口的宽度比所述多个导电性杆中的距所述孔最近的两个相邻的导电性杆的中心间的间隔小。
13.根据权利要求12所述的电磁波锁定装置，其中，
所述至少一个孔是多个孔。
14.根据权利要求13所述的电磁波锁定装置，其中，
所述多个孔包含贯通所述第2导电部件以及所述多个导电性杆中的一个导电性杆的孔。
15.一种微波化学反应装置，其具有：
权利要求1至11中任意一项所述的波导装置；以及
与所述波导装置连接的微波发生装置。
16.一种天线装置，其具有：
权利要求1至11中任意一项所述的波导装置；以及
一个以上的天线元件，所述一个以上的天线元件与所述波导装置中的所述波导面和所述第1导电性表面之间的波导耦合。
17.一种雷达装置，其具有：
权利要求16所述的天线装置；以及
与所述天线装置连接的微波集成电路。
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