JP2000307334A - アンテナ装置及びそれを用いたレーダ装置 - Google Patents
アンテナ装置及びそれを用いたレーダ装置Info
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- JP2000307334A JP2000307334A JP11110976A JP11097699A JP2000307334A JP 2000307334 A JP2000307334 A JP 2000307334A JP 11110976 A JP11110976 A JP 11110976A JP 11097699 A JP11097699 A JP 11097699A JP 2000307334 A JP2000307334 A JP 2000307334A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｈ面放射パターンを適性化でき、走査機能を
有する高性能な平面アンテナを簡単な構成で提供するこ
と。 【解決手段】 上層導波管11と下層導波管12を２層構造
として構成する。下層導波管12内に放物状に形成された
主反射壁１と、双曲状に形成された副反射壁２と、扇形
ホーン３を設け、副反射壁２の２つの焦点のうち、１つ
を主反射壁１の焦点Ｆ０と一致させ、もう１つの焦点Ｆ
１は扇形ホーン３の位相中心とする。扇形ホーン３の放
射方向を副反射壁２に向けて配置する。上層導波管11の
上面に長尺スロットアレイ７を配置し、上層導波管11と
下層導波管12を３ｄＢ結合スロット14に接続する。
有する高性能な平面アンテナを簡単な構成で提供するこ
と。 【解決手段】 上層導波管11と下層導波管12を２層構造
として構成する。下層導波管12内に放物状に形成された
主反射壁１と、双曲状に形成された副反射壁２と、扇形
ホーン３を設け、副反射壁２の２つの焦点のうち、１つ
を主反射壁１の焦点Ｆ０と一致させ、もう１つの焦点Ｆ
１は扇形ホーン３の位相中心とする。扇形ホーン３の放
射方向を副反射壁２に向けて配置する。上層導波管11の
上面に長尺スロットアレイ７を配置し、上層導波管11と
下層導波管12を３ｄＢ結合スロット14に接続する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主にレーダ装置用
アンテナに関し、特に高性能な走査機能を有する平面ア
ンテナを簡単な構成で提供するものである。
アンテナに関し、特に高性能な走査機能を有する平面ア
ンテナを簡単な構成で提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、60GHz帯又は77GHz帯等の電波を用
いるレーダ装置用アンテナとしては、利得が30dBi以上
の高利得アンテナが求められている。
いるレーダ装置用アンテナとしては、利得が30dBi以上
の高利得アンテナが求められている。
【０００３】この種のアンテナの一例として、例えば、
特開平9-199901号公報、又は、電気学会誌118巻10号,19
98年,pp.610-611に示されるように３ｄＢ結合スロット
と平行平板スロットアレイを組み合わて小型化を図った
アンテナが知られていた。また、上記のアンテナの給電
部に漏れ波非放射性誘電体線路を用いたもの（NRDガイ
ド平面アンテナ）が知られていた。また、上記のアンテ
ナ装置の下層部にミリ波回路や低周波回路を搭載した実
用的な小型レーダ装置が知られていた。
特開平9-199901号公報、又は、電気学会誌118巻10号,19
98年,pp.610-611に示されるように３ｄＢ結合スロット
と平行平板スロットアレイを組み合わて小型化を図った
アンテナが知られていた。また、上記のアンテナの給電
部に漏れ波非放射性誘電体線路を用いたもの（NRDガイ
ド平面アンテナ）が知られていた。また、上記のアンテ
ナ装置の下層部にミリ波回路や低周波回路を搭載した実
用的な小型レーダ装置が知られていた。
【０００４】また、他のアンテナの例として、例えば、
特開平6-260834号公報、又は、電気学会誌118巻10号,19
98年,pp.610-611に示されるように、平行平板スロット
アレイと放物反射壁を組み合わせたアンテナ（進行波給
電平行板スロットアレイアンテナ）が知られていた。
特開平6-260834号公報、又は、電気学会誌118巻10号,19
98年,pp.610-611に示されるように、平行平板スロット
アレイと放物反射壁を組み合わせたアンテナ（進行波給
電平行板スロットアレイアンテナ）が知られていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のNRDガイド
平面アンテナでは、平行平板スロットアレイを励振する
平面波の振幅が非対称となり、また、平面波の放射方向
の制御が困難であり、Ｈ面の放射パターンを適性化でき
ないという課題があった。
平面アンテナでは、平行平板スロットアレイを励振する
平面波の振幅が非対称となり、また、平面波の放射方向
の制御が困難であり、Ｈ面の放射パターンを適性化でき
ないという課題があった。
【０００６】また、Ｈ面内のビーム走査機能を実現する
場合において、その方法が限定され、例えば、アンテナ
全体の向き、または平行平板導波管の短絡板の向きを機
械的に変える機構が必要になるという課題があった。
場合において、その方法が限定され、例えば、アンテナ
全体の向き、または平行平板導波管の短絡板の向きを機
械的に変える機構が必要になるという課題があった。
【０００７】また、上記従来の進行波給電平行板スロッ
トアレイアンテナでは、放物反射壁及び１次放射器を配
置する面積が必要となり、アンテナを小型化できないと
いう課題があった。
トアレイアンテナでは、放物反射壁及び１次放射器を配
置する面積が必要となり、アンテナを小型化できないと
いう課題があった。
【０００８】本発明は、こうした従来の問題点を解決す
るものであり、走査機能を有する高性能な平面アンテナ
を簡単な構成で提供することを目的とするものである。
るものであり、走査機能を有する高性能な平面アンテナ
を簡単な構成で提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決する手段】そこで、本発明のアンテナ装置
では、２層構造の第１の平行平板導波管の上面に放射部
を設け、第２の平行平板導波管内に主放物反射壁、副双
曲反射壁及び１次放射器からなるカセグレン放射系を構
成し、第１及び第２の平行平板導波管を３ｄＢ結合スロ
ットを通して電波的に結合するように構成している。
では、２層構造の第１の平行平板導波管の上面に放射部
を設け、第２の平行平板導波管内に主放物反射壁、副双
曲反射壁及び１次放射器からなるカセグレン放射系を構
成し、第１及び第２の平行平板導波管を３ｄＢ結合スロ
ットを通して電波的に結合するように構成している。
【００１０】また、本発明のアンテナ装置では、上記の
アンテナ装置において、第２の平行平板導波管内に設け
た電子装置から給電される誘電体ロッドアンテナを１次
放射器として用いるように構成している。
アンテナ装置において、第２の平行平板導波管内に設け
た電子装置から給電される誘電体ロッドアンテナを１次
放射器として用いるように構成している。
【００１１】また、本発明のアンテナ装置では、上記の
アンテナ装置において、副双曲反射壁の方向を変化する
手段を備え、ビーム走査機能を実現するように構成して
いる。
アンテナ装置において、副双曲反射壁の方向を変化する
手段を備え、ビーム走査機能を実現するように構成して
いる。
【００１２】また、本発明のアンテナ装置では、２層構
造の第１の平行平板導波管の上面に放射部を設け、第２
の平行平板導波管内に放物反射壁及び１次放射器からな
るオフセットパラボラ放射系を構成し、第１及び第２の
平行平板導波管を３ｄＢ結合スロットを通して電波的に
結合するように構成している。
造の第１の平行平板導波管の上面に放射部を設け、第２
の平行平板導波管内に放物反射壁及び１次放射器からな
るオフセットパラボラ放射系を構成し、第１及び第２の
平行平板導波管を３ｄＢ結合スロットを通して電波的に
結合するように構成している。
【００１３】また、本発明のアンテナ装置では、２層構
造の第１の平行平板導波管の上面に放射部を設け、第２
の平行平板導波管内に誘電体レンズ及び１次放射器から
なる電波レンズ系を構成し、第１及び第２の平行平板導
波管を３ｄＢ結合スロットを通して電波的に結合するよ
うに構成している。
造の第１の平行平板導波管の上面に放射部を設け、第２
の平行平板導波管内に誘電体レンズ及び１次放射器から
なる電波レンズ系を構成し、第１及び第２の平行平板導
波管を３ｄＢ結合スロットを通して電波的に結合するよ
うに構成している。
【００１４】また、本発明のレーダ装置では、上記のア
ンテナ装置を備えるように構成している。
ンテナ装置を備えるように構成している。
【００１５】また、本発明のレーダ装置では、第２の平
行平板導波管内の主放物反射壁をもって隔てられた部分
にレーダフロントエンド回路を備えるように構成してい
る。
行平板導波管内の主放物反射壁をもって隔てられた部分
にレーダフロントエンド回路を備えるように構成してい
る。
【００１６】また、本発明のレーダ装置では、非放射性
誘電体線路によって構成されたレーダフロントエンド回
路と誘電体ロッドアンテナを仲介する偏波変換素子を備
えるように構成している。
誘電体線路によって構成されたレーダフロントエンド回
路と誘電体ロッドアンテナを仲介する偏波変換素子を備
えるように構成している。
【００１７】また、本発明のレーダ装置では、非放射性
誘電体線路によって構成されたレーダフロントエンド回
路から偏波変換素子を仲介して誘電体ロッドアンテナで
給電するように構成している。
誘電体線路によって構成されたレーダフロントエンド回
路から偏波変換素子を仲介して誘電体ロッドアンテナで
給電するように構成している。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、厚さが半波長以下で両端を短絡した第１及び第２の
平行平板導波管を重ねて２層構造とし、前記第１の平行
平板導波管の上面に放射部を設け、前記第２の平行平板
導波管内に主放物反射壁、副双曲反射壁及び１次放射器
からなるカセグレン放射系を構成し、前記第１及び第２
の平行平板導波管は共通の仕切導体板の端部に沿って設
けられた３ｄＢ結合スロットを通して互いに電波的に結
合されることを特徴とするアンテナ装置であり、高性能
な平面アンテナを簡単な構成で提供することができると
いう作用を有する。
は、厚さが半波長以下で両端を短絡した第１及び第２の
平行平板導波管を重ねて２層構造とし、前記第１の平行
平板導波管の上面に放射部を設け、前記第２の平行平板
導波管内に主放物反射壁、副双曲反射壁及び１次放射器
からなるカセグレン放射系を構成し、前記第１及び第２
の平行平板導波管は共通の仕切導体板の端部に沿って設
けられた３ｄＢ結合スロットを通して互いに電波的に結
合されることを特徴とするアンテナ装置であり、高性能
な平面アンテナを簡単な構成で提供することができると
いう作用を有する。
【００１９】本発明の請求項２に記載の発明は、第２の
平行平板導波管内に設けた電子装置から給電される誘電
体ロッドアンテナアンテナを１次放射器として用いるこ
とを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置であり、高
性能な平面アンテナを簡単な構成で提供することができ
るという作用を有する。
平行平板導波管内に設けた電子装置から給電される誘電
体ロッドアンテナアンテナを１次放射器として用いるこ
とを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置であり、高
性能な平面アンテナを簡単な構成で提供することができ
るという作用を有する。
【００２０】本発明の請求項３に記載の発明は、副双曲
反射壁の方向を変化することにより走査機能を備えたこ
とを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ装置であ
り、特にビーム走査機能を有する高性能な平面アンテナ
を簡単な構成で提供することができるという作用を有す
る。
反射壁の方向を変化することにより走査機能を備えたこ
とを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ装置であ
り、特にビーム走査機能を有する高性能な平面アンテナ
を簡単な構成で提供することができるという作用を有す
る。
【００２１】本発明の請求項４に記載の発明は、厚さが
半波長以下で両端を短絡した第１及び第２の平行平板導
波管を重ねて２層構造とし、前記第１の平行平板導波管
の上面に放射部を設け、前記第２の平行平板導波管内に
放物反射壁及び１次放射器からなるオフセットパラボラ
放射系を構成し、前記第１及び第２の平行平板導波管は
共通の仕切導体板の端部に沿って設けられた３ｄＢ結合
スロットを通して互いに電波的に結合されることを特徴
とするアンテナ装置であり、高性能な平面アンテナを簡
単な構成で提供することができるという作用を有する。
半波長以下で両端を短絡した第１及び第２の平行平板導
波管を重ねて２層構造とし、前記第１の平行平板導波管
の上面に放射部を設け、前記第２の平行平板導波管内に
放物反射壁及び１次放射器からなるオフセットパラボラ
放射系を構成し、前記第１及び第２の平行平板導波管は
共通の仕切導体板の端部に沿って設けられた３ｄＢ結合
スロットを通して互いに電波的に結合されることを特徴
とするアンテナ装置であり、高性能な平面アンテナを簡
単な構成で提供することができるという作用を有する。
【００２２】本発明の請求項５に記載の発明は、厚さが
半波長以下で両端を短絡した第１及び第２の平行平板導
波管を重ねて２層構造とし、前記第１の平行平板導波管
の上面に放射部を設け、前記第２の平行平板導波管内に
誘電体レンズ及び１次放射器からなる電波レンズ系を構
成し、前記第１及び第２の平行平板導波管は共通の仕切
導体板の端部に沿って設けられた３ｄＢ結合スロットを
通して互いに電波的に結合されることを特徴とするアン
テナ装置であり、高性能な平面アンテナを簡単な構成で
提供することができるという作用を有する。
半波長以下で両端を短絡した第１及び第２の平行平板導
波管を重ねて２層構造とし、前記第１の平行平板導波管
の上面に放射部を設け、前記第２の平行平板導波管内に
誘電体レンズ及び１次放射器からなる電波レンズ系を構
成し、前記第１及び第２の平行平板導波管は共通の仕切
導体板の端部に沿って設けられた３ｄＢ結合スロットを
通して互いに電波的に結合されることを特徴とするアン
テナ装置であり、高性能な平面アンテナを簡単な構成で
提供することができるという作用を有する。
【００２３】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
１乃至５記載のアンテナ装置を備えたことを特徴とする
レーダ装置であり、高性能な平面アンテナを有するレー
ダ装置を提供することができるという作用を有する。
１乃至５記載のアンテナ装置を備えたことを特徴とする
レーダ装置であり、高性能な平面アンテナを有するレー
ダ装置を提供することができるという作用を有する。
【００２４】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
１乃至４記載のアンテナ装置において、第２の平行平板
導波管内の主放物反射壁をもって隔てられた部分にレー
ダフロントエンド回路を備えたことを特徴とするレーダ
装置であり、高性能な平面アンテナを有するレーダ装置
を簡単な構成で提供することができるという作用を有す
る。
１乃至４記載のアンテナ装置において、第２の平行平板
導波管内の主放物反射壁をもって隔てられた部分にレー
ダフロントエンド回路を備えたことを特徴とするレーダ
装置であり、高性能な平面アンテナを有するレーダ装置
を簡単な構成で提供することができるという作用を有す
る。
【００２５】本発明の請求項８に記載の発明は、請求項
１乃至４記載のアンテナ装置において、第２の平行平板
導波管内の主放物反射壁をもって隔てられた部分に非放
射性誘電体線路によって構成されたレーダフロントエン
ド回路を備え、前記フロントエンド回路と誘電体ロッド
アンテナを仲介する偏波変換素子を備えることを特徴と
するレーダ装置であり、高性能な平面アンテナを有する
レーダ装置を簡単な構成で提供することができるという
作用を有する。
１乃至４記載のアンテナ装置において、第２の平行平板
導波管内の主放物反射壁をもって隔てられた部分に非放
射性誘電体線路によって構成されたレーダフロントエン
ド回路を備え、前記フロントエンド回路と誘電体ロッド
アンテナを仲介する偏波変換素子を備えることを特徴と
するレーダ装置であり、高性能な平面アンテナを有する
レーダ装置を簡単な構成で提供することができるという
作用を有する。
【００２６】本発明の請求項９に記載の発明は、請求項
５記載のアンテナ装置において、第２の平行平板導波管
内に非放射性誘電体線路によって構成されたレーダフロ
ントエンド回路を備え、前記フロントエンド回路から偏
波変換素子を仲介して誘電体ロッドアンテナで給電する
ことを特徴とするレーダ装置であり、高性能な平面アン
テナを有するレーダ装置を簡単な構成で提供することが
できるという作用を有する。
５記載のアンテナ装置において、第２の平行平板導波管
内に非放射性誘電体線路によって構成されたレーダフロ
ントエンド回路を備え、前記フロントエンド回路から偏
波変換素子を仲介して誘電体ロッドアンテナで給電する
ことを特徴とするレーダ装置であり、高性能な平面アン
テナを有するレーダ装置を簡単な構成で提供することが
できるという作用を有する。
【００２７】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図１０を用いて説明する。
から図１０を用いて説明する。
【００２８】（第１の実施の形態）第１の実施形態のア
ンテナ装置の基本的構成を図１に示す。図１において、
(a)はアンテナ装置を上面から見た図、(b)は側面から見
た図、(c)は底面から見た図を示す。本実施形態のアン
テナ装置は、主反射壁１、副反射壁２、扇形ホーン３、
導波管４、フロントエンド回路５、誘電体シート６、長
尺スロットアレイ７、仕切導体板８、短絡板９、短絡板
10を備えている。
ンテナ装置の基本的構成を図１に示す。図１において、
(a)はアンテナ装置を上面から見た図、(b)は側面から見
た図、(c)は底面から見た図を示す。本実施形態のアン
テナ装置は、主反射壁１、副反射壁２、扇形ホーン３、
導波管４、フロントエンド回路５、誘電体シート６、長
尺スロットアレイ７、仕切導体板８、短絡板９、短絡板
10を備えている。
【００２９】主反射壁１は、開口寸法をＤｍ、焦点をＦ
０とする放物状に形成されて、下層導波管12内に設けら
れる。副反射壁２は、幅Ｄｓの双曲状に形成されて、下
層導波管12内に設けられる。また、副反射壁２は、その
双曲線の２つの焦点のうち１つを主反射壁１の焦点Ｆ０
と一致するように配置される。他の焦点Ｆ１は扇形ホー
ン３の位相中心と一致するように配置される。扇形ホー
ン３の放射方向は副反射壁２に向けられている。導波管
４は、下層導波管12に挿入されており、フロントエンド
回路５と扇形ホーン３を接続している。フロントエンド
回路５は、レーダ電波の送受信回路である。
０とする放物状に形成されて、下層導波管12内に設けら
れる。副反射壁２は、幅Ｄｓの双曲状に形成されて、下
層導波管12内に設けられる。また、副反射壁２は、その
双曲線の２つの焦点のうち１つを主反射壁１の焦点Ｆ０
と一致するように配置される。他の焦点Ｆ１は扇形ホー
ン３の位相中心と一致するように配置される。扇形ホー
ン３の放射方向は副反射壁２に向けられている。導波管
４は、下層導波管12に挿入されており、フロントエンド
回路５と扇形ホーン３を接続している。フロントエンド
回路５は、レーダ電波の送受信回路である。
【００３０】誘電体シート６は、例えば、厚さが約４分
の１波長のガラスエポキシ基板が用いられる。長尺スロ
ットアレイ７は、誘電体シート６にエッチングにより形
成される。また、長尺スロットアレイ７は、スロットの
幅をｗ、スロットの長さをＬｓとし、電波の進行方向15
に対して直交するように間隔ｓで配列される。仕切導体
板８は、厚さｔの導体板で、高さｈ１の上層導波管11と
高さｈ２の下層導波管12の間に挿入されて、上下層導波
管共通の管壁となっている。また、仕切導体板８は、上
層導波管11側に溝列13を形成している。仕切導体板８の
端部は、短絡板９から幅ｄだけ切り取られて３ｄＢ結合
スロット14を構成している。上下層導波管11及び12は、
短絡板９及び10で両端が短絡されている。
の１波長のガラスエポキシ基板が用いられる。長尺スロ
ットアレイ７は、誘電体シート６にエッチングにより形
成される。また、長尺スロットアレイ７は、スロットの
幅をｗ、スロットの長さをＬｓとし、電波の進行方向15
に対して直交するように間隔ｓで配列される。仕切導体
板８は、厚さｔの導体板で、高さｈ１の上層導波管11と
高さｈ２の下層導波管12の間に挿入されて、上下層導波
管共通の管壁となっている。また、仕切導体板８は、上
層導波管11側に溝列13を形成している。仕切導体板８の
端部は、短絡板９から幅ｄだけ切り取られて３ｄＢ結合
スロット14を構成している。上下層導波管11及び12は、
短絡板９及び10で両端が短絡されている。
【００３１】次に、以上のように構成されたアンテナ装
置の動作について説明する。導波管４を伝搬してきた電
波は扇形ホーン３に給電される。扇形ホーン３に給電さ
れた電波は副反射壁２に向け放射され、副反射壁２で反
射される。ここで、主反射壁１の焦点と副反射壁２の焦
点を同一の点Ｆ０としており、更に副反射壁２の他の焦
点Ｆ１を扇形ホーン３の位相中心としているため、副反
射壁２で反射された電波は主反射壁１の焦点Ｆ０から放
射された電波のように進行する。
置の動作について説明する。導波管４を伝搬してきた電
波は扇形ホーン３に給電される。扇形ホーン３に給電さ
れた電波は副反射壁２に向け放射され、副反射壁２で反
射される。ここで、主反射壁１の焦点と副反射壁２の焦
点を同一の点Ｆ０としており、更に副反射壁２の他の焦
点Ｆ１を扇形ホーン３の位相中心としているため、副反
射壁２で反射された電波は主反射壁１の焦点Ｆ０から放
射された電波のように進行する。
【００３２】このとき、主反射壁１の中心Ｏから焦点Ｆ
０までの距離をｆ０、主反射壁１の中心Ｏから焦点Ｆ１
までの距離をｆ１とし、主反射壁１の中心Ｏを原点とし
て座標軸を図１(c)におけるｘｙｚ表示に示すように設
定すると、主反射壁１の放物線は、 ｚ ＝ ｘ2／4ｆｏ … （１） という式（１）で与えられる。
０までの距離をｆ０、主反射壁１の中心Ｏから焦点Ｆ１
までの距離をｆ１とし、主反射壁１の中心Ｏを原点とし
て座標軸を図１(c)におけるｘｙｚ表示に示すように設
定すると、主反射壁１の放物線は、 ｚ ＝ ｘ2／4ｆｏ … （１） という式（１）で与えられる。
【００３３】また、副反射壁２の双曲線はａをパラメー
タとして、 ｘ2／ａ2−(ｚ−ｆ１−ｃ)2／(ｃ2−ａ2) ＝ 1 … （２） という式（２）で与えられる。但し、 ｃ ＝ (ｆ０−ｆ１)／２ … （３） である。
タとして、 ｘ2／ａ2−(ｚ−ｆ１−ｃ)2／(ｃ2−ａ2) ＝ 1 … （２） という式（２）で与えられる。但し、 ｃ ＝ (ｆ０−ｆ１)／２ … （３） である。
【００３４】そのため、副反射壁２からの反射波は主反
射壁１で反射されると、Ｘ軸に沿って等位相、かつ、Ｚ
軸に関して振幅が対称な平面波となって３ｄＢ結合スロ
ット14に入射する。
射壁１で反射されると、Ｘ軸に沿って等位相、かつ、Ｚ
軸に関して振幅が対称な平面波となって３ｄＢ結合スロ
ット14に入射する。
【００３５】ここで、３ｄＢ結合スロット14の高さ（ｈ
１＋ｔ＋ｈ２）を、 λ/2 ≦ （ｈ１＋ｔ＋ｈ２） ＜ λ … （４） とし、更に仕切導体板８の端部と短絡板９の間隔ｄを、
ＴＥ１０モードとＴＭ１１モードの位相定数をそれぞれ
β０、β１として、 ｄ＝（π/2）/（β０-β１） … （５） となるようにすれば、下層導波管12から３ｄＢ結合スロ
ット14に入射された電波は、ほぼ無損失に上層導波管11
に伝送される。上層導波管11に伝送された平面波は、長
尺スロットアレイ７を励振し、空間に電波を放射する。
１＋ｔ＋ｈ２）を、 λ/2 ≦ （ｈ１＋ｔ＋ｈ２） ＜ λ … （４） とし、更に仕切導体板８の端部と短絡板９の間隔ｄを、
ＴＥ１０モードとＴＭ１１モードの位相定数をそれぞれ
β０、β１として、 ｄ＝（π/2）/（β０-β１） … （５） となるようにすれば、下層導波管12から３ｄＢ結合スロ
ット14に入射された電波は、ほぼ無損失に上層導波管11
に伝送される。上層導波管11に伝送された平面波は、長
尺スロットアレイ７を励振し、空間に電波を放射する。
【００３６】なお、上層導波管11内に形成されている溝
列13は長尺スロットアレイ７による反射を打ち消すため
の整合素子である。また、長尺スロットアレイ７を誘電
体シート６で覆うことでスロットと自由空間とのインピ
ーダンス整合をとり、放射効率を増大している。
列13は長尺スロットアレイ７による反射を打ち消すため
の整合素子である。また、長尺スロットアレイ７を誘電
体シート６で覆うことでスロットと自由空間とのインピ
ーダンス整合をとり、放射効率を増大している。
【００３７】以上の説明のように本発明の特徴の一つ
は、下層導波管内に配置される平面波励振系をカセグレ
ン放射系として、長尺スロットアレイを同位相かつ振幅
が対称な平面波により励振することで、Ｈ面（ＸＹ面）
において正面方向（Ｙ方向）に放射し、Ｈ面放射パター
ンを適性化していることである。
は、下層導波管内に配置される平面波励振系をカセグレ
ン放射系として、長尺スロットアレイを同位相かつ振幅
が対称な平面波により励振することで、Ｈ面（ＸＹ面）
において正面方向（Ｙ方向）に放射し、Ｈ面放射パター
ンを適性化していることである。
【００３８】また、本発明の他の特徴は、放射部を備え
た上層導波管とカセグレン放射系を備えた下層導波管を
２層構造として構成して、３ｄＢ結合スロットを介して
電波的に結合しているため、簡単な構成でかつ平面寸法
を小型化できることである。
た上層導波管とカセグレン放射系を備えた下層導波管を
２層構造として構成して、３ｄＢ結合スロットを介して
電波的に結合しているため、簡単な構成でかつ平面寸法
を小型化できることである。
【００３９】このように、第１の実施形態のアンテナ装
置では、Ｈ面放射パターンを適性化できる高性能な平面
アンテナを簡単な構成で提供することができる。
置では、Ｈ面放射パターンを適性化できる高性能な平面
アンテナを簡単な構成で提供することができる。
【００４０】また、本実施形態のアンテナ装置をレーダ
装置に備えることで、高性能な平面アンテナを有するレ
ーダ装置を簡単な構成で提供することができる。
装置に備えることで、高性能な平面アンテナを有するレ
ーダ装置を簡単な構成で提供することができる。
【００４１】なお、上層導波管の上面にある放射部の放
射素子は、本実施形態に示すものに限るものではなく、
半波長スロット列や小孔列であっても同様な効果が得ら
れる。
射素子は、本実施形態に示すものに限るものではなく、
半波長スロット列や小孔列であっても同様な効果が得ら
れる。
【００４２】また、本実施形態においては、下層導波管
内にフロントエンド回路を内蔵し、フロントエンド回路
から直接給電を行なっているが、外部から給電を行ない
アンテナ装置単体として動作させた場合においても同様
な効果が得られる。
内にフロントエンド回路を内蔵し、フロントエンド回路
から直接給電を行なっているが、外部から給電を行ない
アンテナ装置単体として動作させた場合においても同様
な効果が得られる。
【００４３】（第２の実施の形態）第２の実施形態のア
ンテナ装置の基本的構成を図２に示す。図２において、
（ａ）はアンテナ装置を上面から見た図、（ｂ）は側面
から見た図、（ｃ）は底面から見た図を示し、図１と同
一の符号を付すものは同一の動作を行なう。本実施形態
のアンテナ装置は、誘電体ロッドアンテナ16、偏波変換
素子17を備えている。
ンテナ装置の基本的構成を図２に示す。図２において、
（ａ）はアンテナ装置を上面から見た図、（ｂ）は側面
から見た図、（ｃ）は底面から見た図を示し、図１と同
一の符号を付すものは同一の動作を行なう。本実施形態
のアンテナ装置は、誘電体ロッドアンテナ16、偏波変換
素子17を備えている。
【００４４】誘電体ロッドアンテナ16は一次放射器であ
り、その位相中心が副反射壁２の焦点Ｆ１と一致するよ
うに配置される。誘電体ロッドアンテナ16の放射方向は
副反射壁２に向けられている。偏波変換素子17は、誘電
体ロッドアンテナ16とフロントエンド回路５の間に挿入
される。フロントエンド回路５は、例えば、非放射性誘
電体線路により構成される。
り、その位相中心が副反射壁２の焦点Ｆ１と一致するよ
うに配置される。誘電体ロッドアンテナ16の放射方向は
副反射壁２に向けられている。偏波変換素子17は、誘電
体ロッドアンテナ16とフロントエンド回路５の間に挿入
される。フロントエンド回路５は、例えば、非放射性誘
電体線路により構成される。
【００４５】以上のように構成されたアンテナ装置にお
いて、次に動作の説明をする。フロントエンド回路５か
らの電波は、偏波変換素子17により非放射性誘電体線路
の伝送モードであるＬＳＭモードから誘電体ロッドアン
テナの主伝送モードであるＴＥモードに変換され、一次
放射器である誘電体ロッドアンテナ16から副反射壁２に
向け放射され、副反射壁２で反射される。その他の動作
は、図１に示す第１の実施形態におけるアンテナ装置と
同様である。
いて、次に動作の説明をする。フロントエンド回路５か
らの電波は、偏波変換素子17により非放射性誘電体線路
の伝送モードであるＬＳＭモードから誘電体ロッドアン
テナの主伝送モードであるＴＥモードに変換され、一次
放射器である誘電体ロッドアンテナ16から副反射壁２に
向け放射され、副反射壁２で反射される。その他の動作
は、図１に示す第１の実施形態におけるアンテナ装置と
同様である。
【００４６】以下、図２において、例えば、動作周波数
を60GHzに設定した場合の動作について説明する。ここ
で、平面アンテナの寸法Ｌ１×Ｌ２を126×136mmと設定
する。また、長尺スロットアレイ７のスロットの幅ｗを
1mm、スロットの長さＬｓを120mm、スロットの間隔ｓを
波長に等しく5mmと設定する。また、誘電体シート６の
比誘電率εｒを５とし、厚さを４分の１波長に等しく0.
6mmと設定する。また、上層導波管11の高さｈ１を1.5m
m、下層導波管12の高さｈ２を2.25mm、仕切導体板８の
厚さｔを1mmと設定する。また、主反射壁１の開口寸法
Ｄｍを126mm、副反射壁２の幅Ｄｓを20mmと設定する。
また、主反射壁１の中心Ｏから焦点Ｆ０までの距離ｆ０
を70mm、主反射壁１の中心Ｏから焦点Ｆ１までの距離ｆ
１を43mmと設定する。
を60GHzに設定した場合の動作について説明する。ここ
で、平面アンテナの寸法Ｌ１×Ｌ２を126×136mmと設定
する。また、長尺スロットアレイ７のスロットの幅ｗを
1mm、スロットの長さＬｓを120mm、スロットの間隔ｓを
波長に等しく5mmと設定する。また、誘電体シート６の
比誘電率εｒを５とし、厚さを４分の１波長に等しく0.
6mmと設定する。また、上層導波管11の高さｈ１を1.5m
m、下層導波管12の高さｈ２を2.25mm、仕切導体板８の
厚さｔを1mmと設定する。また、主反射壁１の開口寸法
Ｄｍを126mm、副反射壁２の幅Ｄｓを20mmと設定する。
また、主反射壁１の中心Ｏから焦点Ｆ０までの距離ｆ０
を70mm、主反射壁１の中心Ｏから焦点Ｆ１までの距離ｆ
１を43mmと設定する。
【００４７】この場合のＨ面放射パターンを従来のNRD
ガイド平面アンテナの放射パターンと比較して図３に示
す。図３において、横軸は方位角、縦軸は相対振幅であ
る。図３より、従来のNRDガイド平面アンテナよりもＨ
面放射パターンが適性化されて、高性能なアンテナであ
ることがわかる。
ガイド平面アンテナの放射パターンと比較して図３に示
す。図３において、横軸は方位角、縦軸は相対振幅であ
る。図３より、従来のNRDガイド平面アンテナよりもＨ
面放射パターンが適性化されて、高性能なアンテナであ
ることがわかる。
【００４８】このように、第２の実施形態のアンテナ装
置では、Ｈ面放射パターンを適性化でき、特に非放射性
誘電体線路により構成されたフロントエンド回路をアン
テナ装置に内蔵し、フロントエンド回路から直接給電す
ることができる高性能な平面アンテナを簡単な構成で提
供することができる。
置では、Ｈ面放射パターンを適性化でき、特に非放射性
誘電体線路により構成されたフロントエンド回路をアン
テナ装置に内蔵し、フロントエンド回路から直接給電す
ることができる高性能な平面アンテナを簡単な構成で提
供することができる。
【００４９】また、本実施形態のアンテナ装置をレーダ
装置に備えることで、高性能な平面アンテナを有するレ
ーダ装置を簡単な構成で提供することができる。
装置に備えることで、高性能な平面アンテナを有するレ
ーダ装置を簡単な構成で提供することができる。
【００５０】また、上層導波管の上面にある放射部の放
射素子は、本実施形態に示すものに限るものではなく、
半波長スロット列や小孔列であっても同様な効果が得ら
れる。
射素子は、本実施形態に示すものに限るものではなく、
半波長スロット列や小孔列であっても同様な効果が得ら
れる。
【００５１】また、本実施形態においては、下層導波管
内にフロントエンド回路を内蔵し、フロントエンド回路
から直接給電を行なっているが、外部から給電を行ない
アンテナ装置単体として動作させた場合においても同様
な効果が得られる。
内にフロントエンド回路を内蔵し、フロントエンド回路
から直接給電を行なっているが、外部から給電を行ない
アンテナ装置単体として動作させた場合においても同様
な効果が得られる。
【００５２】また、各部の寸法は本実施形態に示すもの
に限るものではなく、例えば、アンテナ装置全体の寸法
を大きくすることで、副反射壁の影響を相対的に減少で
きサイドローブを低減することができる。
に限るものではなく、例えば、アンテナ装置全体の寸法
を大きくすることで、副反射壁の影響を相対的に減少で
きサイドローブを低減することができる。
【００５３】（第３の実施の形態）第３の実施形態のア
ンテナ装置は、図４に示すように、平面アンテナ19と、
モータ20を備えている。図４において、図２と同一の記
号を付したものは、同一の動作を行なう。
ンテナ装置は、図４に示すように、平面アンテナ19と、
モータ20を備えている。図４において、図２と同一の記
号を付したものは、同一の動作を行なう。
【００５４】図４に示すアンテナ装置において、平面ア
ンテナ19は、図２に示す本発明の第２の実施形態の平面
アンテナである。モータ20は、例えば、ステッピングモ
ータが用いられる。モータ20は、取り付け金具21によっ
て平面アンテナ19の底面に配置される。モータ20の軸に
は、副反射壁２が接続されており、モータ20の回転によ
って副反射壁２を回転することができる。
ンテナ19は、図２に示す本発明の第２の実施形態の平面
アンテナである。モータ20は、例えば、ステッピングモ
ータが用いられる。モータ20は、取り付け金具21によっ
て平面アンテナ19の底面に配置される。モータ20の軸に
は、副反射壁２が接続されており、モータ20の回転によ
って副反射壁２を回転することができる。
【００５５】以上のように構成されたアンテナ装置にお
いて、次に動作の説明をする。一次放射器である誘電体
ロッドアンテナ16から給電された電波は、副反射壁２に
向け放射され、副反射壁２で反射される。ここで、主反
射壁１の焦点と副反射壁２の焦点を同一の点Ｆ０として
おり、更に副反射壁２のもう１つの焦点Ｆ１を一次放射
器の位相中心としているため、副反射壁２で反射された
電波は主反射壁１の焦点Ｆ０から放射された電波のよう
に進行する。
いて、次に動作の説明をする。一次放射器である誘電体
ロッドアンテナ16から給電された電波は、副反射壁２に
向け放射され、副反射壁２で反射される。ここで、主反
射壁１の焦点と副反射壁２の焦点を同一の点Ｆ０として
おり、更に副反射壁２のもう１つの焦点Ｆ１を一次放射
器の位相中心としているため、副反射壁２で反射された
電波は主反射壁１の焦点Ｆ０から放射された電波のよう
に進行する。
【００５６】この際、モータ20により副反射壁２を回転
すると、図５に示すように副反射壁２からの反射波は主
反射壁１の焦点Ｆ０から放射された電波のようにはなら
ず、焦点Ｆ０からずれた点、例えば点Ｆ２より放射され
た電波のように進行する。このため、主反射壁１からの
反射波は、等位相面22がある角度をもった平面波となっ
て３ｄＢ結合スロット14に入射する。下層導波管12から
３ｄＢ結合スロット14に入射された電波は上層導波管11
に伝送され、長尺スロットアレイ７を励振する。ここ
で、長尺スロットアレイを励振する平面波は同相ではな
くある一定の傾き持つことになり、その結果、アンテナ
の放射パターンはＨ面において正面方向より傾くことに
なる。
すると、図５に示すように副反射壁２からの反射波は主
反射壁１の焦点Ｆ０から放射された電波のようにはなら
ず、焦点Ｆ０からずれた点、例えば点Ｆ２より放射され
た電波のように進行する。このため、主反射壁１からの
反射波は、等位相面22がある角度をもった平面波となっ
て３ｄＢ結合スロット14に入射する。下層導波管12から
３ｄＢ結合スロット14に入射された電波は上層導波管11
に伝送され、長尺スロットアレイ７を励振する。ここ
で、長尺スロットアレイを励振する平面波は同相ではな
くある一定の傾き持つことになり、その結果、アンテナ
の放射パターンはＨ面において正面方向より傾くことに
なる。
【００５７】以下、図４において、例えば、動作周波数
を60GHzに設定した場合の動作について説明する。ここ
で、副反射壁７の角度を３度回転させたときのＨ面放射
パターンを図６に示す。図６において、横軸は方位角、
縦軸は相対振幅である。図６より、主放射方向は、６度
傾き、他の特性は副反射鏡を回転させないときとほぼ同
等となっており、Ｈ面方向のビーム走査が可能であるこ
とがわかる。
を60GHzに設定した場合の動作について説明する。ここ
で、副反射壁７の角度を３度回転させたときのＨ面放射
パターンを図６に示す。図６において、横軸は方位角、
縦軸は相対振幅である。図６より、主放射方向は、６度
傾き、他の特性は副反射鏡を回転させないときとほぼ同
等となっており、Ｈ面方向のビーム走査が可能であるこ
とがわかる。
【００５８】このように、第３の実施形態のアンテナ装
置では、副反射壁を機械的に回転することでＨ面方向の
ビーム走査機能を有する高性能な平面アンテナを簡単な
構成で提供することができる。
置では、副反射壁を機械的に回転することでＨ面方向の
ビーム走査機能を有する高性能な平面アンテナを簡単な
構成で提供することができる。
【００５９】また、本実施形態のアンテナ装置をレーダ
装置に備えることで、Ｈ面方向のビーム走査機能を有す
る高性能な平面アンテナを備えたレーダ装置を簡単な構
成で提供することができる。
装置に備えることで、Ｈ面方向のビーム走査機能を有す
る高性能な平面アンテナを備えたレーダ装置を簡単な構
成で提供することができる。
【００６０】なお、本実施形態においては、モータとし
てステッピングモータを用いているが、これに限るもの
ではなく、副反射壁２を機械的に回転させる機能のもの
であれば、同様な性能が得られる。
てステッピングモータを用いているが、これに限るもの
ではなく、副反射壁２を機械的に回転させる機能のもの
であれば、同様な性能が得られる。
【００６１】（第４の実施の形態）第４の実施形態のア
ンテナ装置の基本的構成を図７に示す。図７において、
(a)はアンテナ装置を上面から見た図、(b)は側面から見
た図、(c)は底面から見た図を示し、図１と同一の符号
を付すものは同一の動作を行なう。本実施形態のアンテ
ナ装置は、反射壁23、非放射性誘電体線路24を備えてい
る。
ンテナ装置の基本的構成を図７に示す。図７において、
(a)はアンテナ装置を上面から見た図、(b)は側面から見
た図、(c)は底面から見た図を示し、図１と同一の符号
を付すものは同一の動作を行なう。本実施形態のアンテ
ナ装置は、反射壁23、非放射性誘電体線路24を備えてい
る。
【００６２】反射壁23は、開口寸法をＤｈ、焦点をＦ３
とする放物状に形成されて、下層導波管12内に設けられ
る。非放射性誘電体線路24は下層導波管12内に構成され
た非放射性誘電体線路であり、非放射性誘電体線路で構
成されたフロントエンド回路５から延長されている。非
放射性誘電体線路24の先端には偏波変換素子17が接続さ
れており、それが反射壁23の焦点Ｆ３に一致するように
配置されて一次放射器として動作する。
とする放物状に形成されて、下層導波管12内に設けられ
る。非放射性誘電体線路24は下層導波管12内に構成され
た非放射性誘電体線路であり、非放射性誘電体線路で構
成されたフロントエンド回路５から延長されている。非
放射性誘電体線路24の先端には偏波変換素子17が接続さ
れており、それが反射壁23の焦点Ｆ３に一致するように
配置されて一次放射器として動作する。
【００６３】以上のように構成されたアンテナ装置にお
いて、次に動作の説明をする。フロントエンド回路５か
らの電波は、非放射性誘電体線路24を伝送し、一次放射
器として動作する偏波変換素子17から反射壁23に向け放
射され、反射壁23で反射される。
いて、次に動作の説明をする。フロントエンド回路５か
らの電波は、非放射性誘電体線路24を伝送し、一次放射
器として動作する偏波変換素子17から反射壁23に向け放
射され、反射壁23で反射される。
【００６４】このとき、反射壁23の中心Ｏから焦点Ｆ３
までの距離をｆ３とし、反射壁23の中心Ｏを原点として
座標軸を図７(c)におけるｘｙｚ表示に示すように設定
すると、反射壁23の放物線は、 ｚ ＝ ｘ2／4ｆ３ … （６） という式（６）で与えられる。
までの距離をｆ３とし、反射壁23の中心Ｏを原点として
座標軸を図７(c)におけるｘｙｚ表示に示すように設定
すると、反射壁23の放物線は、 ｚ ＝ ｘ2／4ｆ３ … （６） という式（６）で与えられる。
【００６５】したがって、反射壁23及び一次放射器とし
て動作する偏波変換素子17はオフセットパラボラ系を構
成し、電波は反射壁23で反射されるとＸ軸に沿って等位
相な平面波となって３ｄＢ結合スロット14に入射する。
て動作する偏波変換素子17はオフセットパラボラ系を構
成し、電波は反射壁23で反射されるとＸ軸に沿って等位
相な平面波となって３ｄＢ結合スロット14に入射する。
【００６６】３ｄＢ結合スロット14及び上層導波管１内
の放射部の動作は図１及び図２に示す第１及び第２の実
施形態におけるアンテナ装置と同様である。
の放射部の動作は図１及び図２に示す第１及び第２の実
施形態におけるアンテナ装置と同様である。
【００６７】以下、図７において、例えば、動作周波数
を60GHzに設定した場合の動作について説明する。ここ
で、Ｌ１×Ｌ２、ｗ、Ｌｓ、ｓ、ｈ１、ｈ２及びｔを図
２に示す第２の実施形態におけるアンテナ装置と同一に
設定する。また、反射壁23の開口寸法Ｄｈを110mmに設
定する。また、反射壁23の中心Ｏから焦点Ｆ３までの距
離ｆ３を60mmに設定する。
を60GHzに設定した場合の動作について説明する。ここ
で、Ｌ１×Ｌ２、ｗ、Ｌｓ、ｓ、ｈ１、ｈ２及びｔを図
２に示す第２の実施形態におけるアンテナ装置と同一に
設定する。また、反射壁23の開口寸法Ｄｈを110mmに設
定する。また、反射壁23の中心Ｏから焦点Ｆ３までの距
離ｆ３を60mmに設定する。
【００６８】この場合のＨ面放射パターンを従来のNRD
ガイド平面アンテナの放射パターンと比較して図８に示
す。図８において、横軸は方位角、縦軸は相対振幅であ
る。図８より、従来のNRDガイド平面アンテナよりもＨ
面放射パターンが適性化されて、高性能なアンテナであ
ることがわかる。また、図８に示す特性は、図３に示す
第２の実施形態のアンテナ装置の特性よりサイドローブ
が改善されていることがわかる。これは本実施形態のア
ンテナ装置において、下層導波管12内を伝搬する平面波
に対して一次放射器の影響が少ないためである。
ガイド平面アンテナの放射パターンと比較して図８に示
す。図８において、横軸は方位角、縦軸は相対振幅であ
る。図８より、従来のNRDガイド平面アンテナよりもＨ
面放射パターンが適性化されて、高性能なアンテナであ
ることがわかる。また、図８に示す特性は、図３に示す
第２の実施形態のアンテナ装置の特性よりサイドローブ
が改善されていることがわかる。これは本実施形態のア
ンテナ装置において、下層導波管12内を伝搬する平面波
に対して一次放射器の影響が少ないためである。
【００６９】以上の説明のように本発明の特徴は、下層
導波管内に配置される平面波励振系をオフセットパラボ
ラ系とすることにより、Ｈ面放射パターンを適性化して
サイドローブを低減している点である。
導波管内に配置される平面波励振系をオフセットパラボ
ラ系とすることにより、Ｈ面放射パターンを適性化して
サイドローブを低減している点である。
【００７０】このように、第４の実施形態のアンテナ装
置では、Ｈ面放射パターンを適性化できサイドローブを
低減できる高性能な平面アンテナを簡単な構成で提供す
ることができる。
置では、Ｈ面放射パターンを適性化できサイドローブを
低減できる高性能な平面アンテナを簡単な構成で提供す
ることができる。
【００７１】また、本実施形態のアンテナ装置をレーダ
装置に備えることで、高性能な平面アンテナを有するレ
ーダ装置を簡単な構成で提供することができる。
装置に備えることで、高性能な平面アンテナを有するレ
ーダ装置を簡単な構成で提供することができる。
【００７２】また、本実施形態においては、下層導波管
内にフロントエンド回路を内蔵し、フロントエンド回路
から直接給電を行なっているが、外部から給電を行ない
アンテナ装置単体として動作させた場合においても同様
な効果が得られる。
内にフロントエンド回路を内蔵し、フロントエンド回路
から直接給電を行なっているが、外部から給電を行ない
アンテナ装置単体として動作させた場合においても同様
な効果が得られる。
【００７３】（第５の実施の形態）第５の実施形態のア
ンテナ装置の基本的構成を図９に示す。図９において、
(a)はアンテナ装置を上面から見た図、(b)は側面から見
た図、(c)は底面から見た図を示し、図１及び図２と同
一の符号を付すものは同一の動作を行なう。本実施形態
のアンテナ装置は、誘電体レンズ25を備えている。
ンテナ装置の基本的構成を図９に示す。図９において、
(a)はアンテナ装置を上面から見た図、(b)は側面から見
た図、(c)は底面から見た図を示し、図１及び図２と同
一の符号を付すものは同一の動作を行なう。本実施形態
のアンテナ装置は、誘電体レンズ25を備えている。
【００７４】誘電体レンズ25は、開口寸法をＬ１、焦点
をＦ４とする双曲線状に形成されて、下層導波管12内に
設けられる。誘電体ロッドアンテナ16は一次放射器であ
り、その位相中心が誘電体レンズ25の焦点Ｆ４と一致す
るように配置される。誘電体ロッドアンテナ16の放射方
向は誘電体レンズ25に向けられている。フロントエンド
回路５は、例えば、非放射性誘電体線路により構成され
る。
をＦ４とする双曲線状に形成されて、下層導波管12内に
設けられる。誘電体ロッドアンテナ16は一次放射器であ
り、その位相中心が誘電体レンズ25の焦点Ｆ４と一致す
るように配置される。誘電体ロッドアンテナ16の放射方
向は誘電体レンズ25に向けられている。フロントエンド
回路５は、例えば、非放射性誘電体線路により構成され
る。
【００７５】以上のように構成されたアンテナ装置にお
いて、次に動作の説明をする。フロントエンド回路５か
らの電波は、一次放射器である誘電体ロッドアンテナ16
から誘電体レンズ25に向け放射され、誘電体レンズ25に
よって平面波に変換される。
いて、次に動作の説明をする。フロントエンド回路５か
らの電波は、一次放射器である誘電体ロッドアンテナ16
から誘電体レンズ25に向け放射され、誘電体レンズ25に
よって平面波に変換される。
【００７６】このとき、誘電体レンズ25の中心Ｏから焦
点Ｆ４までの距離をｆ４、双曲線上の任意の点Ｐから焦
点Ｆ４までの距離をｒ、それらのなす角をθとすると、
誘電体レンズ25の中心Ｏを原点として座標軸を図９(c)
におけるｘｙｚ表示に示すように設定すると、誘電体レ
ンズ25の双曲線は、 ｒ ＝ （ｎ−１）ｆ４／（ｎ・ｃｏｓθ−１） … （７） という式（７）で与えられる。ここで、ｎは誘電体レン
ズ25の屈折率である。
点Ｆ４までの距離をｆ４、双曲線上の任意の点Ｐから焦
点Ｆ４までの距離をｒ、それらのなす角をθとすると、
誘電体レンズ25の中心Ｏを原点として座標軸を図９(c)
におけるｘｙｚ表示に示すように設定すると、誘電体レ
ンズ25の双曲線は、 ｒ ＝ （ｎ−１）ｆ４／（ｎ・ｃｏｓθ−１） … （７） という式（７）で与えられる。ここで、ｎは誘電体レン
ズ25の屈折率である。
【００７７】したがって、誘電体レンズ25及び一次放射
器である誘電体ロッドアンテナ16は電波レンズ系を構成
し、電波は反射壁23を透過するとＸ軸に沿って等位相な
平面波となって３ｄＢ結合スロット14に入射する。
器である誘電体ロッドアンテナ16は電波レンズ系を構成
し、電波は反射壁23を透過するとＸ軸に沿って等位相な
平面波となって３ｄＢ結合スロット14に入射する。
【００７８】３ｄＢ結合スロット14及び上層導波管１内
の放射部の動作は図１及び図２に示す第１及び第２の実
施形態におけるアンテナ装置と同様である。
の放射部の動作は図１及び図２に示す第１及び第２の実
施形態におけるアンテナ装置と同様である。
【００７９】以下、図７において、例えば、動作周波数
を60GHzに設定した場合の動作について説明する。ここ
で、Ｌ１×Ｌ２、ｗ、Ｌｓ、ｓ、ｈ１、ｈ２及びｔを図
２に示す第２の実施形態におけるアンテナ装置と同一に
設定する。また、誘電体レンズ25の中心Ｏから焦点Ｆ４
までの距離ｆ４を51mmに設定する。誘電体レンズ25は、
比誘電率εｒが約４のガラスエポキシにより構成する。
を60GHzに設定した場合の動作について説明する。ここ
で、Ｌ１×Ｌ２、ｗ、Ｌｓ、ｓ、ｈ１、ｈ２及びｔを図
２に示す第２の実施形態におけるアンテナ装置と同一に
設定する。また、誘電体レンズ25の中心Ｏから焦点Ｆ４
までの距離ｆ４を51mmに設定する。誘電体レンズ25は、
比誘電率εｒが約４のガラスエポキシにより構成する。
【００８０】この場合のＨ面放射パターンを従来のNRD
ガイド平面アンテナの放射パターンと比較して図１０に
示す。図１０において、横軸は方位角、縦軸は相対振幅
である。図１０より、従来のNRDガイド平面アンテナよ
りもＨ面放射パターンが適性化されて、高性能なアンテ
ナであることがわかる。また、図１０に示す特性は、図
３に示す第２の実施形態のアンテナ装置の特性よりサイ
ドローブが改善されていることがわかる。
ガイド平面アンテナの放射パターンと比較して図１０に
示す。図１０において、横軸は方位角、縦軸は相対振幅
である。図１０より、従来のNRDガイド平面アンテナよ
りもＨ面放射パターンが適性化されて、高性能なアンテ
ナであることがわかる。また、図１０に示す特性は、図
３に示す第２の実施形態のアンテナ装置の特性よりサイ
ドローブが改善されていることがわかる。
【００８１】以上の説明のように本発明の特徴は、下層
導波管内に配置される平面波励振系を誘電体レンズを用
いた電波レンズ系とすることにより、Ｈ面放射パターン
を適性化してサイドローブを低減している点である。
導波管内に配置される平面波励振系を誘電体レンズを用
いた電波レンズ系とすることにより、Ｈ面放射パターン
を適性化してサイドローブを低減している点である。
【００８２】このように、第５の実施形態のアンテナ装
置では、Ｈ面放射パターンを適性化できサイドローブを
低減できる高性能な平面アンテナを簡単な構成で提供す
ることができる。
置では、Ｈ面放射パターンを適性化できサイドローブを
低減できる高性能な平面アンテナを簡単な構成で提供す
ることができる。
【００８３】また、本実施形態のアンテナ装置をレーダ
装置に備えることで、高性能な平面アンテナを有するレ
ーダ装置を簡単な構成で提供することができる。
装置に備えることで、高性能な平面アンテナを有するレ
ーダ装置を簡単な構成で提供することができる。
【００８４】また、本実施形態においては、下層導波管
内にフロントエンド回路を内蔵し、フロントエンド回路
から直接給電を行なっているが、外部から給電を行ない
アンテナ装置単体として動作させた場合においても同様
な効果が得られる。
内にフロントエンド回路を内蔵し、フロントエンド回路
から直接給電を行なっているが、外部から給電を行ない
アンテナ装置単体として動作させた場合においても同様
な効果が得られる。
【００８５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、長尺スロットアレイを励振する平面波の振幅
が対称となるため、Ｈ面の放射パターンが適性化でき、
更に主反射壁、副反射壁及び一次放射器の部分と放射部
を２層構造として分離することにより高性能な平面アン
テナを簡単な構成で提供することができる。
によれば、長尺スロットアレイを励振する平面波の振幅
が対称となるため、Ｈ面の放射パターンが適性化でき、
更に主反射壁、副反射壁及び一次放射器の部分と放射部
を２層構造として分離することにより高性能な平面アン
テナを簡単な構成で提供することができる。
【００８６】また、一次放射器の影響を低減できるた
め、Ｈ面放射パターンを適性化できサイドローブを低減
できる高性能な平面アンテナを簡単な構成で提供するこ
とができる。
め、Ｈ面放射パターンを適性化できサイドローブを低減
できる高性能な平面アンテナを簡単な構成で提供するこ
とができる。
【００８７】また、レーダフロントエンド回路を主反射
壁をもって隔てられた部分に備えることにより高性能な
平面アンテナを備えたレーダ装置を簡単な構成で提供す
ることができる。
壁をもって隔てられた部分に備えることにより高性能な
平面アンテナを備えたレーダ装置を簡単な構成で提供す
ることができる。
【００８８】また、副反射壁を回転することでＨ面方向
のビーム走査機能を有する高性能な平面アンテナを簡単
な構成で提供することができる。
のビーム走査機能を有する高性能な平面アンテナを簡単
な構成で提供することができる。
【００８９】また、Ｈ面方向のビーム走査機能を有する
高性能な平面アンテナを備えたレーダ装置を簡単な構成
で提供することができる。
高性能な平面アンテナを備えたレーダ装置を簡単な構成
で提供することができる。
【図１】第１の実施の形態におけるアンテナ装置の基本
的構成を示す図、
的構成を示す図、
【図２】第２の実施の形態におけるアンテナ装置の基本
的構成を示す図、
的構成を示す図、
【図３】第２の実施の形態におけるアンテナ装置のＨ面
放射パターンを示す図、
放射パターンを示す図、
【図４】第３の実施の形態におけるアンテナ装置の基本
的構成を示す図、
的構成を示す図、
【図５】第３の実施の形態におけるアンテナ装置の電波
の伝送経路図、
の伝送経路図、
【図６】第３の実施の形態におけるアンテナ装置のＨ面
放射パターンを示す図、
放射パターンを示す図、
【図７】第４の実施の形態におけるアンテナ装置の基本
的構成を示す図、
的構成を示す図、
【図８】第４の実施の形態におけるアンテナ装置のＨ面
放射パターンを示す図、
放射パターンを示す図、
【図９】第５の実施の形態におけるアンテナ装置の基本
的構成を示す図、
的構成を示す図、
【図１０】第５の実施の形態におけるアンテナ装置のＨ
面放射パターンを示す図である。
面放射パターンを示す図である。
１ 主反射壁 ２ 副反射壁 ３ 扇形ホーン ４ 導波管 ５ フロントエンド回路 ６ 誘電体シート ７ 長尺スロットアレイ ８ 仕切導体板 ９ 短絡板 10 短絡板 11 上層導波管 12 下層導波管 13 溝列 14 ３ｄＢ結合スロット 15 電波の進行方向 16 誘電体ロッドアンテナ 17 偏波変換素子 19 平面アンテナ 20 モータ 21 取り付け金具 22 等位相面 23 反射壁 24 非放射性誘電体線路 25 誘電体レンズ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｓ 13/02 Ｇ０１Ｓ 13/02 Ｈ０１Ｑ 3/20 Ｈ０１Ｑ 3/20 15/02 15/02 19/06 19/06 19/18 19/18 (72)発明者 宇野 博之 石川県金沢市彦三町二丁目１番45号 株式 会社松下通信金沢研究所内 (72)発明者 岡田 毅 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5J020 AA02 AA03 BA09 BA17 BB01 BC06 BD03 CA04 DA03 DA04 DA10 5J021 AA01 AA09 AB05 BA01 BA03 CA02 DA03 DA04 DA05 DA07 EA04 FA26 FA32 FA34 GA02 GA08 HA03 HA04 JA07 5J045 AA21 AB05 DA04 FA02 GA01 HA01 JA12 LA01 MA04 NA07 5J070 AB24 AG07 AK08 AK40 AL02
Claims (9)
- 【請求項１】 厚さが半波長以下で両端を短絡した第１
及び第２の平行平板導波管を重ねて２層構造とし、前記
第１の平行平板導波管の上面に放射部を設け、前記第２
の平行平板導波管内に主放物反射壁、副双曲反射壁及び
１次放射器からなるカセグレン放射系を構成し、前記第
１及び第２の平行平板導波管は共通の仕切導体板の端部
に沿って設けられた３ｄＢ結合スロットを通して互いに
電波的に結合されることを特徴とするアンテナ装置。 - 【請求項２】 第２の平行平板導波管内に設けた電子装
置から給電される誘電体ロッドアンテナアンテナを１次
放射器として用いることを特徴とする請求項１記載のア
ンテナ装置。 - 【請求項３】 副双曲反射壁の方向を変化することによ
り走査機能を備えたことを特徴とする請求項１又は２記
載のアンテナ装置。 - 【請求項４】 厚さが半波長以下で両端を短絡した第１
及び第２の平行平板導波管を重ねて２層構造とし、前記
第１の平行平板導波管の上面に放射部を設け、前記第２
の平行平板導波管内に放物反射壁及び１次放射器からな
るオフセットパラボラ放射系を構成し、前記第１及び第
２の平行平板導波管は共通の仕切導体板の端部に沿って
設けられた３ｄＢ結合スロットを通して互いに電波的に
結合されることを特徴とするアンテナ装置。 - 【請求項５】 厚さが半波長以下で両端を短絡した第１
及び第２の平行平板導波管を重ねて２層構造とし、前記
第１の平行平板導波管の上面に放射部を設け、前記第２
の平行平板導波管内に誘電体レンズ及び１次放射器から
なる電波レンズ系を構成し、前記第１及び第２の平行平
板導波管は共通の仕切導体板の端部に沿って設けられた
３ｄＢ結合スロットを通して互いに電波的に結合される
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 【請求項６】 請求項１乃至５記載のアンテナ装置を備
えたことを特徴とするレーダ装置。 - 【請求項７】 請求項１乃至４記載のアンテナ装置にお
いて、第２の平行平板導波管内の主放物反射壁をもって
隔てられた部分にレーダフロントエンド回路を備えたこ
とを特徴とするレーダ装置。 - 【請求項８】 請求項１乃至４記載のアンテナ装置にお
いて、第２の平行平板導波管内の主放物反射壁をもって
隔てられた部分に非放射性誘電体線路によって構成され
たレーダフロントエンド回路を備え、前記フロントエン
ド回路と誘電体ロッドアンテナを仲介する偏波変換素子
を備えることを特徴とするレーダ装置。 - 【請求項９】 請求項５記載のアンテナ装置において、
第２の平行平板導波管内に非放射性誘電体線路によって
構成されたレーダフロントエンド回路を備え、前記フロ
ントエンド回路から偏波変換素子を仲介して誘電体ロッ
ドアンテナで給電することを特徴とするレーダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11110976A JP2000307334A (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | アンテナ装置及びそれを用いたレーダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11110976A JP2000307334A (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | アンテナ装置及びそれを用いたレーダ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000307334A true JP2000307334A (ja) | 2000-11-02 |
Family
ID=14549267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11110976A Pending JP2000307334A (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | アンテナ装置及びそれを用いたレーダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000307334A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1426796A1 (de) * | 2002-12-02 | 2004-06-09 | Martin Prof. Dr. Pietralla | Vorrichtung zur Einkoppelung elektromagnetischer Strahlung in einen Wellenleiter |
| US7102582B2 (en) | 2004-09-21 | 2006-09-05 | Fujitsu Limited | Planar antenna and radio apparatus |
| JP2013507662A (ja) * | 2009-10-15 | 2013-03-04 | アルファ イメージング ソシエダッド アノニマ | 小型マルチスペクトル走査システム |
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-
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- 1999-04-19 JP JP11110976A patent/JP2000307334A/ja active Pending
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