JP2008278127A - 誘電体漏れ波アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】励振部からの漏れ放射を防ぐとともに、励振部と漏出部との特性をともに最適化できるようにする。
【解決手段】誘電体基板２１を、地板導体２２の一面側に重なり合う所定厚さの第１誘電体層２１ａと、第１誘電体層２１ａの誘電率より小さい誘電率を有し第１誘電体層に重なり合う所定厚さの第２誘電体層２１ｂとで２層構造とし、複数の漏出用金属ストリップ２３を第１誘電体層２１ａと第２誘電体層２１ｂの間に形成し、地板導体２２との間で平行平板線路を形成する励振部２４の平板部４０を、第２誘電体層２１ｂの表面側に形成している。また、給電部５０を地板導体２２の下面側に形成し、励振部２４に対してスロット等を介して結合させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘電体漏れ波アンテナにおいて、励振部と漏出部との特性をともに最適化できるようにするための技術に関する。

例えばドップラレーダ用に割り当てられている２４．０５〜２４．２ＧＨｚの準ミリ波帯で使用するアンテナで、構成が簡易で効率が高いものとして、誘電体漏れ波アンテナがある。

図１４は、誘電体漏れ波アンテナ１０の構造例を示している。この誘電体漏れ波アンテナ１０は、誘電体基板１１と、その一面（図では下面）側に設けられた地板導体１２とにより、電磁波を誘電体基板１１の厚さ方向と直交する方向へ伝送する誘電体イメージ線路を形成するとともに、誘電体基板１１の反対面（図では上面）側に所定間隔で複数の漏出用金属ストリップ１３を設け、給電された電磁波を複数の漏出用金属ストリップ１３に交差する方向に伝搬させることで、誘電体基板１１内の電磁波を誘電体基板１１の表面から漏出させる。

誘電体基板１１の表面から漏出される電磁波の放射特性は、漏出用金属ストリップ１３の幅、間隔、誘電体基板１１内を伝搬する電磁波の波面（等位相面）と漏出用金属ストリップ１３との角度によって種々設定が可能である。

例えば、誘電体基板１１内を伝搬する電磁波の波面を漏出用金属ストリップ１３と平行にすれば、誘電体基板１１の表面から漏出する電磁波のビーム方向を、誘電体基板１１の表面に直交し且つ漏出用金属ストリップ１３の長さ方向と直交する面内に設定することができる。また、この面内におけるビーム方向は、主に漏出用金属ストリップ１３の間隔によって決定され、例えば、漏出用金属ストリップ１３の間隔を放射しようとする電磁波の誘電体イメージ線路内の波長λｇにほぼ等しくすれば、ビーム方向を誘電体基板１１の表面にほぼ直交する方向に設定することができ、誘電体基板１１の向きとビーム方向をほぼ一致させることができる。

このような原理で電磁波を輻射する誘電体漏れ波アンテナでは、誘電体基板１１内に漏出用金属ストリップ１３とほぼ平行な波面を有する電磁波を伝搬させるための励振部１４が必要となる。

この励振部１４として、簡易な構成で量産性が高く低コストに構成できるものとして、特許文献１には、図１４に示しているように、誘電体基板１１を挟んで地板導体１２との間にマイクロストリップ線路を形成する線路用金属ストリップ１５と、この線路用金属ストリップ１５に対して例えばスタブ１６、１７を所定間隔に設けてマイクロストリップ線路を伝搬する電磁波を漏出用金属ストリップ１３と交差する方向に分岐させる構成のものが、本願出願人によって提案されている。

特開２００４−３２８２９１号公報

しかし、上記のようにマイクロストリップ線路は開放型の線路であるため、励振用の電磁波自体の漏れ放射が比較的大きく、サイドローブ上昇等指向性が劣化したり、効率が低下するという問題があった。

また、マイクロストリップ線路に比べて閉塞性が高い平行平板線路を、励振用の線路として用いた誘電体漏れ波アンテナも本願出願人によって提案されている（特許文献２）。しかし程度の差はあっても励振用線路からの漏れ放射による指向性の劣化という問題は残る。

特許第３８２２８１８号公報

これらの文献のように、漏出用金属ストリップと励振用の線路とを共通の誘電体基板に形成したものでは、励振部として最適な基板の厚さと漏出部に最適な基板の厚さとが異なる場合が多く、両方に対して最適設計ができず、アンテナ全体としての効率を上げることが困難であった。

本発明は、上記問題を解決して、励振用線路からの漏れ放射を抑圧するとともに、励振用線路と漏出部とをそれぞれ独立に最適化できる構成とすることにより、希望する指向性を実現し、且つアンテナ効率の高い誘電体漏れ波アンテナを実現することを目的としている。さらに、２層の誘電体構成とすることにより、アンテナ全体を印刷技術のみで製作できるので、量産性に優れた低コストな誘電体漏れ波アンテナを提供することをも目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１の誘電体漏れ波アンテナは、
誘電体基板（２１）と、
前記誘電体基板の一面側に重なり合うようにして設けられ、前記誘電体基板内でその厚さ方向と直交する方向に電磁波を伝搬させる誘電体イメージ線路を形成する地板導体（２２）と、
前記誘電体基板の前記一面と平行な面に所定間隔で平行に設けられた複数の漏出用金属ストリップ（２３、２３′）と、
前記誘電体基板の反対面側に設けられ、前記漏出用金属ストリップと平行な向きに延び前記地板導体との間で平行平板線路を形成する平板部（４０）を含み、該平行平板線路内に給電された電磁波を前記複数の漏出用金属ストリップと交差する方向に伝搬させる励振部（２４）と、
前記励振部の平行平板線路に電磁波を給電する給電部（５０）とを備えた誘電体漏れ波アンテナであって、
前記誘電体基板は、前記地板導体の一面側に重なり合う所定厚さの第１誘電体層（２１ａ）と、該第１誘電体層の誘電率より小さい誘電率を有し前記第１誘電体層に重なり合う所定厚さの第２誘電体層（２１ｂ）とで２層構造をなしており、
前記複数の漏出用金属ストリップが前記第１誘電体層と第２誘電体層の間に形成され、
前記励振部の平板部は、前記第２誘電体層の表面側に形成されていることを特徴としている。

また、本発明の請求項２の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１記載の誘電体漏れ波アンテナにおいて、前記第２誘電体層が空気層であることを特徴とする。

また、本発明の請求項３の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１または２記載の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記給電部は、
前記平板部と対向する位置で、前記誘電体基板に設けられた前記複数の漏出用金属ストリップと平行な方向に並ぶようにして前記地板導体に所定間隔で形成された複数のスロット（５１）と、
前記地板導体の前記複数のスロットが設けられている部分を覆う状態で、一面側が前記地板導体の反対面側に重なり合うように設けられた給電用誘電体基板（５３）と、
前記給電用誘電体基板の反対面側に形成され、前記複数のスロットを介して前記平行平板線路に結合し、該平行平板線路に電磁波を給電するマイクロストリップ線路（５５）とを含んでいることを特徴とする。

また、本発明の請求項４の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１または２記載の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記給電部は、
前記平板部と対向する位置で前記複数の漏出用金属ストリップと平行な方向に並ぶようにして前記地板導体に所定間隔で形成された複数の穴（２２ａ）と、
前記地板導体の穴を覆う状態で一面側を該地板導体と重なり合うように形成された給電用誘電体基板（５３）と、
前記給電用誘電体基板を貫通し、前記地板導体の各穴をそれぞれ非接触に通過して前記第１誘電体層内に進入する複数の金属ピン（７０）と、
前記給電用誘電体基板の反対面側に形成され、前記複数の金属ピンを介して前記平行平板線路に結合し、該平行平板線路に電磁波を給電するマイクロストリップ線路（５５）とを含んでいることを特徴とする。

また、本発明の請求項５の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１〜４のいずれかに記載の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記励振部には、
前記平行平板線路に供給された電磁波のうち、前記漏出用金属ストリップ側と反対側に伝搬される電磁波を前記漏出用金属ストリップ側に反射させるための反射壁（４２）が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項６の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１〜４のいずれかに記載の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記励振部が前記誘電体基板のほぼ中央部に設けられ、該励振部の両側にそれぞれ複数の前記漏出用金属ストリップが設けられていることを特徴とする。

このように、本発明の誘電体漏れ波アンテナは、励振部を平行平板線路型とするとともに、誘電体基板を第１誘電体層と第２誘電体層との２層構造としているので、平行平板線路からなる励振部の特性と漏出部の特性をそれぞれ最良の状態にすることができるとともに、給電用のマイクロストリップ線路を地板導体の下面側に配置することができるので、その給電部からの漏れ放射による指向性の劣化を防ぎ、且つ高効率なアンテナを実現できる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１、図２は、本発明を適用した誘電体漏れ波アンテナ２０の構成を示している。

この誘電体漏れ波アンテナ２０は、準ミリ波帯のうち、ドップラレーダ等に使用される２４．０５〜２４．２ＧＨｚをカバーするアンテナであり、誘電体基板２１と、誘電体基板２１の一面側（下面側）に隙間なく重なり合うように設けられた地板導体２２により、誘電体基板２１内でその厚さ方向（図１でｚ方向）と直交する方向に電磁波を伝搬させる誘電体イメージ線路が形成されている。

ここで、誘電体基板２１は、地板導体２２の上に重なり合う厚さｔ１、誘電率ε１（例えばε１＝６）の第１の誘電体層２１ａと、第１の誘電体層２１ａの誘電率ε１より小さい誘電率ε２（例えばε２＝２．２）を有し第１の誘電体層２１ａの上に重なり合う厚さｔ２の第２の誘電体層２１ｂとで２層構造をなしている。なお、後述するが、第２の誘電体層２１ｂの特殊な場合としては、誘電率ε２＝１の空気層を含むものとする。

誘電体基板２１の厚さ方向と直交する方向（図１でｘ方向）に延びた漏出用金属ストリップ２３は、誘電体基板２１の第１誘電体層２１ａと第２誘電体層２１ｂの間、即ち、第１誘電体層２１ａの上面側または第２誘電体層２１ｂの下面側に、所定間隔、例えば誘電体イメージ線路内を伝搬する電磁波の線路内波長λｇとほぼ等しい間隔で平行に設けられている。

なお、地板導体２２や漏出用金属ストリップ２３は、誘電体基板２１の一方の誘電体層に対する金属膜の印刷やエッチングによって形成されている。

各漏出用金属ストリップ２３は、誘電体イメージ線路内で金属ストリップ２３と直交する方向に伝搬する電磁波に対する反射成分を抑圧するために、互いに平行で線路内波長λｇのほぼ１／４だけ離れた２本の金属ストリップ２３ａ、２３ｂによって構成されている。

即ち、漏出用金属ストリップ２３を線路内波長λｇとほぼ等しい間隔の金属ストリップ２３ａのみで構成した場合、各金属ストリップ２３ａによって発生する反射波が互いに同相となり効率が低下するが、上記のように金属ストリップ２３ａに対して線路内波長λｇのほぼ１／４だけ離れた位置に、各金属ストリップ２３ａと同一寸法の金属ストリップ２３ｂをそれぞれ設けることで、両者の反射波が互いに逆相となり反射成分を相殺することができる。

ここで、上記したように誘電体基板２１は２層構造で漏出用金属ストリップ２３は２つの誘電体層２１ａ、２１ｂの間にあるが、下層の第１誘電体層２１ａの誘電率ε１が上層の第２誘電体層２１ｂの誘電率ε２に比べて大きいので、イメージ線路としては、主にこの第１誘電体層２１ａ内を電磁波が伝搬されることになり、上記線路内波長λｇもこの第１誘電体層２１ａの誘電率ε１により大きく依存した値となる。

なお、この金属ストリップ２３ａ、２３ｂとともに電磁波を漏出する作用を有しているので、上記のように漏出用金属ストリップ２３を２つの金属ストリップ２３ａ、２３ｂで構成した場合、誘電体基板２１の表面から漏出される電磁波の放射特性は、２つの金属ストリップ２３ａ、２３ｂによってそれぞれ漏出される電磁波の放射特性を合成したものとなる。

また、この実施形態および以下に示す全ての実施形態では、漏出用金属ストリップ２３を２本の金属ストリップ２３ａ、２３ｂで構成しているが、これは本発明を限定するものではなく、金属ストリップによる反射成分が無視できる程小さい場合には、１本の金属ストリップで漏出用金属ストリップ２３を構成してもよい。また、漏出用金属ストリップ２３の間隔を、線路内波長λｇより短くしたり長く設定することで、反射波を抑圧することも可能であり、この場合にも１本の金属ストリップで構成することができる。

一方、漏出用金属ストリップ２３から離れた位置で、誘電体基板２１の一端側には、励振部２４が形成されている。

励振部２４は、漏出用金属ストリップ２３と平行に帯状に延び、地板導体２２との間で電磁波を漏出用金属ストリップ２３方向へ伝搬させるための平行平板線路を形成する平板部４０と、地板導体２２の端部と平板部４０の側縁の間を短絡するように形成され、後述するスロット５１を介して地板導体２２と平板部４０の間に給電された電磁波のうち、漏出用金属ストリップ２３と反対方向に伝搬する電磁波を漏出用金属ストリップ２３方向に反射する反射壁４２とで構成されている。

ここで、反射壁４２は誘電体基板２１の端面に蒸着された金属膜とするが、図３のように、スルーホール加工により誘電体基板２１を貫通するように形成した金属ポスト４２ａを線路内波長に比べて十分狭い間隔で並べて形成してもよい。

地板導体２２と平板部４０の間で形成される平行平板線路に対する電磁波の給電は、スロット結合型の給電部５０より行われる。

即ち、平板部４０と対向する位置の地板導体２２には、複数のスロット５１、５１、…が所定間隔で漏出用金属ストリップ２３と平行に並んで形成されている。

各スロット５１は地板導体２２の下面側に設けられた給電用誘電体基板５３で覆われており、この給電用誘電体基板５３の下面側には、地板導体２２との間でマイクロストリップ線路を形成する金属ストリップ５５が設けられている。

この金属ストリップ５５は、図４に示すように、センタ部５５ａの先端から２方向に分かれたＴ分岐構造を有し、両分岐部５５ｂ、５５ｃは、各スロット５１に対向する位置の近傍を通過するように直線状に形成され、分岐部５５ｂ、５５ｃの側縁には、各スロット５１と交差するスタブ５６が形成されている。

金属ストリップ５５のセンタ部５５ａは図示しない高周波回路（アンテナと回路が一体化されている場合）あるいは図示しない同軸コネクタ（アンテナと回路が一体化されていない場合）に接続されている。

したがって、このセンタ部５５ａに供給され分岐部５５ｂ、５５ｃに分岐された電磁波Ｅは、各スタブ５６でさらに所定量ずつ分岐され、各スロット５１を介して平板部４０と地板導体２２の間に給電されることになる。

ここで、スロット５１およびスタブ５６の間隔Ｑは、スロット５１を介して平板部４０と地板導体２２の給電される各電磁波が同相となるように、金属ストリップ５５と地板導体２２とで形成されるマイクロストリップ線路を伝搬する電磁波の線路内波長λｇ′の整数倍に設定されている。

また、スタブ５６の間には、スタブ５６によってセンタ部５５ａ側に反射する成分を抑圧するために幅狭く切欠かれた切欠部５７が形成されている。切欠部５７は、図５の（ｂ）のように、スタブ５６で発生する反射成分Ｅｒと逆位相の反射成分Ｅｒ′を生じさせて、反射成分同士を相殺できるように、スタブ５６からほぼλｇ′／４の距離に設けられている。

上記した給電部５０を構成するスロット５１の幅と長さ、金属ストリップ５５のスタブ５６の幅と長さおよびそれらの間隔、交差位置等は、励振部２４の平行平板線路に対して効率よく電磁波を供給でき、且つ所望の放射パターンが得られるように設定されている。

つまり、スロット５１の大きさを一定とすると、スタブ５６からスロット５１を介して励振部２４に出力される電磁波の振幅はスタブ５６の幅と長さに依存し、スタブ５６の幅と長さにより励振波全体の振幅特性を任意に設定することができる。また、各スタブ５６から出力される励振波の位相は、スタブ間隔Ｑに依存しているので、スタブ間隔Ｑにより励振波全体の位相特性を任意に設定することができる。

例えば、スタブ間隔Ｑを線路内波長λｇ′（あるいはその整数倍）に等しく設定すれば（Ｑ＝λｇ′）、各スタブ５６からそれぞれスロット５１を介して供給される電磁波の位相が等しくなり、励振波全体の位相面が漏出用金属ストリップ２３と平行となり、アンテナのビームの中心方向が誘電体基板２１の表面に直交し且つ漏出用金属ストリップ２３に直交する面上に位置する電磁波を放射することができる。

上記のように構成された誘電体漏れ波アンテナ２０では、誘電体基板２１を、地板導体２２の上に重なり合う第１の誘電体層２１ａと、第１の誘電体層２１ａの誘電率ε１より小さい誘電率ε２を有し第１の誘電体層２１ａの上に重なり合う第２の誘電体層２１ｂとの２層構造とし、地板導体２２との間で、励振部２４の平行平板線路を構成する平板部４０を第２誘電体層２１ｂの表面に設け、漏出用金属ストリップ２３を第１の誘電体層２１ａと第２の誘電体層２１ｂの間に設けた構造であるので、励振用線路と漏出用線路とを、いずれの伝送特性も犠牲にすることなく、それぞれ最適に設計することができる。

励振部２４および給電部５０の特性は、図５の（ａ）、（ｂ）に示している各パラメータ、即ち、誘電体層２１ａ、２１ｂの厚さｔ１、ｔ２、誘電率ε１、ε２、スロット中心から反射壁４２までの距離ａ、スロット中心から平板部４０の先端までの距離ｂ、スロット長Ｌｓ、スロット幅Ｗｓ、スタブ幅Ｗｓｔ、スロット中心からスタブ先端までの距離Ｌｓｔ、スタブからスロット側を見た負荷インピーダンスＺによって決まる。

上記実施形態のように給電部５０がスロット５１を介して励振部２４に結合している場合、励振部２４から漏出用金属ストリップ２３側へ効率よく電磁波を伝搬させるための条件として、スロット中心から反射壁４２までの距離ａと平板部４０の先端までの距離ｂを、平行平板線路内の電磁波の波長λｇ′に対して、
ａ＝λｇ′／２，ｂ≧λｇ′
の関係を成立させる必要があることが確認されている。

また、後述するようにスロット結合の代わりに金属ピン７０を介して結合する場合には、
ａ＝λｇ′／４，ｂ≧λｇ′
の関係を成立させる必要があることが確認されている。

図６は、第１誘電体層２１ａとして、誘電率ε１＝６、厚さｔ１＝１ｍｍの材料を用い、第２誘電体層２１ｂとして、誘電率ε２＝２．２、厚さｔ１＝２．０ｍｍの材料を用い
、給電用誘電体基板５３として、誘電率ε１＝６、厚さｔ３＝０．５ｍｍの材料を用い、周波数２４．１５ＧＨｚ、励振部２４の線路内波長＝７．０２ｍｍ、給電部５０の線路内波長６．１１ｍｍ、スタブ幅Ｗｓｔ０．３ｍｍ、スタブ５６からスロット５１側を見た負荷インピーダンスＺ＝７６．５オーム、スロット長Ｌｓ＝２．９６ｍｍ、スロット幅Ｗｓ＝０．９７ｍｍ、反射壁面からスロット中心線Ｃまでの距離ａ＝３．５１ｍｍ、スロット中心線Ｃからスタブ先端までの長さＬｓｔ＝２．３ｍｍとしたときの、スロット中心線Ｃから平板４０の先端までの距離ｂに対する給電特性Ｓ_２１（損失）、Ｓ_１１（反射）の変化を表したものである。

この図から明らかなように、上記条件において、スロット中心線Ｃから平板部４０の先端縁までの距離ｂをほぼ３．５ｍｍ（線路内波長のほぼ１／２）に設定することで、損失および反射が最小な最良状態に設定することができる。

なお、上記パラメータを種々変更してシミュレーションした結果、次の条件が必要であることが判明した。

ε１＞ε２ ……（１）
（ε１・ｔ１）^１／２＋（ε２・ｔ２）^１／２≦λ_０／２ ……（２）
λ_０は自由空間波長

上記条件式（１）では、ε１とε２の差が大きい程良好で、上記条件式（２）では、左辺がλ_０／２を超えると高次モードが発生してしまうが、左辺がλ_０／２に対して小さすぎると平板部４０の先端からの漏れ放射が増加するので、λ_０／２に近い程良好な結果を得ることができる。

このように２層の誘電体構造とすることにより、アンテナ全体を印刷技術のみで製作できるようになる。これにより量産性に富み、低コストな誘電体漏れ波アンテナを製作することができる。

前記実施形態では、第２誘電体層２１ｂとして誘電率ε２＝２．２の材料を用いた例を示したが、図７の誘電体漏れ波アンテナ２０′のように、第２誘電体層を空気層２１ｂとすることも可能である。なお、図７で符号４５は金属板からなる平板部４０を支持するスペーサである。

この場合、漏出用金属ストリップ２３は、第１誘電体層２１ａの表面に設けられ、漏れ波は空気中に直に放射されることになるが、平板部４０と地板導体２２との間に形成される平行平板線路の間には、前記第１誘電体層２１ａと所定厚さｔ２の空気層２１ｂが存在する。

したがって、誘電体基板２１の第１誘電体層２１ａは、漏出用の誘電体イメージ線路に最適な厚さｔ１に設定し、励振部２４の平行平板線路を形成する地板導体２２と平板部４０との間に形成される空気層２１ｂの厚さｔ２は、励振の効率が最良となるように設計することができる。

図８は、ε１＝ε３＝３．５５、ｔ１＝１．４１ｍｍ、ｔ３＝０．３ｍｍの状態で、空気層２１ｂの厚さｔ２を変えたときの給電部５０から励振部２４への透過係数（損失）を求めたものであり、図８の（ａ）のｔ２＝１ｍｍの場合の透過係数Ｓ２１＝−１．７６ｄＢに比べて、図８の（ｂ）のｔ２＝３ｍｍの場合の透過係数Ｓ２１＝−０．８４ｄＢと改善されていることが判り、空気層２１ｂの厚さを選ぶことで給電部５０から励振部２４への透過効率を最良の状態にすることができる。なお、図８の（ａ）は、Ｌｓ＝４．３ｍｍ、Ｗｓ＝０．２５、Ｌｓｔ＝２．９ｍｍに設定しており、図８の（ｂ）は、Ｌｓ＝３．８ｍｍ、Ｗｓ＝０．２５、Ｌｓｔ＝３．０ｍｍに設定した場合のシミュレーション結果である。

また、図９は、第２誘電体層を空気層２１ｂとした場合のｙｚ面の電界分布（瞬時値）を示すものであり、図９の（ａ）は、図８の（ａ）の場合と同様にｔ２＝１ｍｍの場合であり、白く表されている電界が図の右端に近い位置の励振部２４の上部に漏出して効率が低下している。これに対し、図９の（ｂ）は、図８の（ｂ）と同様にｔ２＝３ｍｍの場合であり、図の右端に近い位置の励振部２４の上部の漏出成分が格段に小さくなって効率が向上していることが判る。

図７の構成の場合には、前述の誘電体２層構造のようにアンテナ全体を印刷技術で製作することができないが、単一な誘電体基板２１ａと金属で形成した平行平板線路の励振部２４を組合せることで簡易に誘電体漏れ波アンテナを製作することができる。

なお、ここでは励振部２４が漏出用金属ストリップ２３に平行な位相面で電磁波を供給する例について説明したが、励振部２４が漏出用金属ストリップ２３に対して傾きをもつ位相面で電磁波を供給するようにしてもよい。

また、前記した誘電体漏れ波アンテナ２０、２０′の給電部５０は、Ｔ分岐型のマイクロストリップ線路を用いた所謂センタ給電方式であったが、図１０のように、一直線型のマイクロストリップ線路の一方のエッジから電磁波を給電するエッジ給電方式にしてもよい。なお、センタ給電方式の場合、エッジ給電に対してマイクロストリップ線路の長さが同一であれば、その線路内で生じる損失（導体損失や誘電体損失）がほぼ半減するため能率が高くなる。

また、図１１に示す誘電体漏れ波アンテナ６０のように、誘電体基板２１の中央部に励振部２４および給電部５０を設け、その両側の第１誘電体層２１ａと第２誘電体層２１ｂ（空気層の場合もある）の間に漏出用金属ストリップ２３、２３′をそれぞれ平行に配置することも可能である。

この場合、励振部２４の反射壁４２は省略し、スロット５１を介して給電される電磁波を左右両側へ伝搬させる。

なお、スロット中心Ｃから右方の漏出用金属ストリップ２３までの距離ｄと、スロット中心Ｃから左方の漏出用金属ストリップ２３′までの距離ｄ′を等しくした場合、左右の漏出部での電界のｙ方向成分は逆方向となり、ビームは正面に放射しなくなる。したがって、正面にビームを放射させるためには、両者の距離ｄ、ｄ′に誘電体イメージ線路の管内波長の半分の差を与える必要がある。

また、前記した各誘電体漏れ波アンテナでは、漏出用金属ストリップ２３、２３′と励振部２４が、矩形の誘電体基板２１の１辺にほぼ平行となるように形成されていたが、これは本発明を限定するものでなく、誘電体基板２１の外形に対する漏出用金属ストリップ２３、２３′および励振部２４の向きは任意に設定することができる。

例えば、図１２に示す誘電体漏れ波アンテナ６０′のように、正方形の誘電体基板２１の対角線に沿って励振部２４と給電部５０を設け、その両側に漏出用金属ストリップ２３、２３′を平行に設けてもよい。この場合、励振部２４から両側の漏出用金属ストリップ２３、２３′に平行な位相面の電磁波を伝搬させれば、漏出用金属ストリップ２３、２３′からその長さ方向に直交する偏波の電磁波を漏出させることができる。この電磁波の偏波方向は、矩形の誘電体基板２１の一辺を基準にして４５度傾いた４５度偏波となり、車載用レーダ等に適している。

また、前記実施形態では、スロット結合で励振部２４に電磁波を給電していたが、図１３のように、金属ストリップ５５（またはスタブ５６）に一端側が接続され、誘電体基板５３を貫通し、地板導体２２の穴２２ａを非接触に通過して誘電体基板２１の第１誘電体層２１ａ内に進入する金属ピン７０を用いて、平行平板線路に電磁波を給電してもよい。

本発明の実施形態の斜視図 実施形態の分解斜視図 反射壁の別の構成例を示す図 給電部の構成例を示す図 アンテナの特性を決めるパラメータを示す図 スロット中心から平板部の先端までの距離に対する損失、反射の変化特性図 第２誘電体層を空気層とした実施形態の図 空気層の層厚変化に対する特性変化を示す図 空気層の層厚変化に対する電界分布の変化を示す図 エッジ給電の例を示す図 励振部を誘電体基板の中央部に設けた例を示す図 誘電体基板の辺に対する漏出用金属ストリップ、励振部の角度を変えた例を示す図 金属ピンを介して給電する例を示す図 従来の誘電体漏れ波アンテナの構成図

符号の説明

２０、２０′、６０、６０′……誘電体漏れ波アンテナ、２１……誘電体基板、２１ａ……第１誘電体層、２１ｂ……第２誘電体層、２２……地板導体、２２ａ……穴、２３、２３′……漏出用金属ストリップ、２４……励振部、４０……平板部、４２……反射壁、５０……給電部、５１……スロット、５３……給電用誘電体基板、５５……金属ストリップ、５６……スタブ、５７……切欠部、７０……金属ピン

Claims (6)

1. 誘電体基板（２１）と、
   前記誘電体基板の一面側に重なり合うようにして設けられ、前記誘電体基板内でその厚さ方向と直交する方向に電磁波を伝搬させる誘電体イメージ線路を形成する地板導体（２２）と、
   前記誘電体基板の前記一面と平行な面に所定間隔で平行に設けられた複数の漏出用金属ストリップ（２３、２３′）と、
   前記誘電体基板の反対面側に設けられ、前記漏出用金属ストリップと平行な向きに延び前記地板導体との間で平行平板線路を形成する平板部（４０）を含み、該平行平板線路内に給電された電磁波を前記複数の漏出用金属ストリップと交差する方向に伝搬させる励振部（２４）と、
   前記励振部の平行平板線路に電磁波を給電する給電部（５０）とを備えた誘電体漏れ波アンテナであって、
   前記誘電体基板は、前記地板導体の一面側に重なり合う所定厚さの第１誘電体層（２１ａ）と、該第１誘電体層の誘電率より小さい誘電率を有し前記第１誘電体層に重なり合う所定厚さの第２誘電体層（２１ｂ）とで２層構造をなしており、
   前記複数の漏出用金属ストリップが前記第１誘電体層と第２誘電体層の間に形成され、
   前記励振部の平板部は、前記第２誘電体層の表面側に形成されていることを特徴とする誘電体漏れ波アンテナ。
2. 前記第２誘電体層が空気層であることを特徴とする請求項１記載の誘電体漏れ波アンテナ。
3. 前記給電部は、
   前記平板部と対向する位置で、前記誘電体基板に設けられた前記複数の漏出用金属ストリップと平行な方向に並ぶようにして前記地板導体に所定間隔で形成された複数のスロット（５１）と、
   前記地板導体の前記複数のスロットが設けられている部分を覆う状態で、一面側が前記地板導体の反対面側に重なり合うように設けられた給電用誘電体基板（５３）と、
   前記給電用誘電体基板の反対面側に形成され、前記複数のスロットを介して前記平行平板線路に結合し、該平行平板線路に電磁波を給電するマイクロストリップ線路（５５）とを含んでいることを特徴とする請求項１または２記載の誘電体漏れ波アンテナ。
4. 前記給電部は、
   前記平板部と対向する位置で前記複数の漏出用金属ストリップと平行な方向に並ぶようにして前記地板導体に所定間隔で形成された複数の穴（２２ａ）と、
   前記地板導体の穴を覆う状態で一面側を該地板導体と重なり合うように形成された給電用誘電体基板（５３）と、
   前記給電用誘電体基板を貫通し、前記地板導体の各穴をそれぞれ非接触に通過して前記第１誘電体層内に進入する複数の金属ピン（７０）と、
   前記給電用誘電体基板の反対面側に形成され、前記複数の金属ピンを介して前記平行平板線路に結合し、該平行平板線路に電磁波を給電するマイクロストリップ線路（５５）とを含んでいることを特徴とする請求項１または２記載の誘電体漏れ波アンテナ。
5. 前記励振部には、
   前記平行平板線路に供給された電磁波のうち、前記漏出用金属ストリップ側と反対側に伝搬される電磁波を前記漏出用金属ストリップ側に反射させるための反射壁（４２）が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の誘電体漏れ波アンテナ。
6. 前記励振部が前記誘電体基板のほぼ中央部に設けられ、該励振部の両側にそれぞれ複数の前記漏出用金属ストリップが設けられていることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の誘電体漏れ波アンテナ。

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