JP2009111463A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造制約および加工制約が課せられた中で、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを得ることができるアンテナ装置を得る。
【解決手段】導電体に設けられた第１のアンテナ１０１と、第１のアンテナ１０１と電磁的に結合を生じる距離に設けられた第２のアンテナ１０２と、第１のアンテナ１０１と第２アンテナ１０２との間に溝形状として設けられ、第１のアンテナ１０１と第２アンテナ１０２との電磁的な結合量を減少させるチョーク１０４とを備えたアンテナ装置１００において、チョーク１０４は、装置全体の構造制約および加工制約が課せられた中で、チョークの形状、配置、および内部に挿入される材料の少なくとも何れか１つを最適に構成することにより、電磁的な結合量を減少させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ素子列等により、ビームを放射するアンテナ装置に関する。

従来のアレイアンテナの一例として、自車両の周辺を監視するレーダ等に使用されるアンテナを考える。このアレイアンテナは、ビームを自車両の周辺に放射し、その反射波を受信する。車両用レーダ装置等では、アレイアンテナで送受信される信号の位相差等をもとに、自車両周辺の障害物までの距離、相対速度、方向を検出する。

送信アンテナと受信アンテナを接近させて配置すると、送信アンテナと受信アンテナとの間で結合が発生する。この結果、アンテナ放射パターン（利得、位相）が変化するだけでなく、これらのアンテナを使用したレーダにおいては、送信アンテナから放射した電磁波が、直接受信アンテナに漏れ込むこととなり、目標物の検出が非常に困難になる。従って、送信アンテナと受信アンテナとの間の結合量を減少させる必要がある。

アンテナ間の結合量を減少させる手段として、個々のアンテナ間にチョークとなる溝を設け、その溝の深さを搬送波の波長λの１／４に設定したものが、従来から広く利用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１６３７３７号公報

しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
実際にアンテナ面にチョークとなる溝を形成する場合、構造制約、または加工制約等により、溝の深さを１／４λに設定できない場合が多い。また、チョークとなる溝の深さを１／４λに設定できた場合にも、送信アンテナから受信アンテナへの結合は、存在する。

本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、構造制約および加工制約が課せられた中で、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを得ることができるアンテナ装置を得ることを目的とする。

本発明に係るアンテナ装置は、導電体に設けられた第１のアンテナと、第１のアンテナと電磁的に結合を生じる距離に設けられた第２のアンテナと、第１のアンテナと第２アンテナとの間に溝形状として設けられ、第１のアンテナと第２アンテナとの電磁的な結合量を減少させるチョークとを備えたアンテナ装置において、チョークは、装置全体の構造制約および加工制約が課せられた中で、チョークの形状、配置、および内部に挿入される材料の少なくとも何れか１つを最適に構成することにより、電磁的な結合量を減少させるものである。

本発明によれば、導体面に設けられた第１のアンテナと、第１のアンテナと電磁的に結合を生じる距離に設けられた第２のアンテナとの間に、電磁的な結合量を減少させるチョーク（溝）を形成するとともに、そのチョーク深さ、配置、構造、またはチョークに挿入される材料の各々の関係を最適に構成することにより、構造制約および加工制約が課せられた中で、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを有するアンテナ装置を得ることができる。

以下、本発明のアンテナ装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置を示す構造図である。
図１に示すように、アンテナ装置１００は、アンテナ導体面２０１、アンテナ素子１０１ａで形成された第１のアンテナ１０１、アンテナ素子１０２ａで形成された第２のアンテナ１０２、それらアンテナ素子１０１ａ、１０２ａに電磁波を給電する給電導波管１０３、および第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間に設けられたチョーク１０４で構成される。

また、図１のＡ−Ａ断面図に示された「ｂ」は、プレートが分割されていることを意味している。そして、本願発明では、それぞれのプレートごとで個別にエッチングを施した後に、重ね合わせて接合することにより、チョーク１０４を所望の形状に加工している。

ここで、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２とが近接して配置されると、第１のアンテナ１０１から送信された電磁波の一部が第２のアンテナ１０２に直接入力される。この結果、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２とが電磁的に結合した状態となる。

そこで、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２の結合量を減少させるために、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間にチョーク１０４が設置されている。

従来、アンテナ導体面２０１を流れる電流を打ち消すために、チョーク１０４の深さｄ１は、チョーク表面のインピーダンスを無限大にするという考えに基づいて、一般的に、搬送波長λの１／４に設定されていた。

しかし、従来の１／４λ深さのチョーク１０４は、導体面２０１を流れる電流を打ち消すには適した深さのチョークであるが、空間を伝搬する電磁波等で効果が低減される。また、構造制約、加工制約等により、チョーク１０４の深さを１／４λで構成できない場合がある。

本発明においては、空間を伝搬する電磁波と、アンテナ導体面２０１を流れる表面電流による結合を合わせたものを打ち消すために、１／４λ以外の深さで結合が最小となるチョーク１０４を第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間に配置している。

また、チョーク１０４の配置、形状を工夫することで、あるいはチョーク１０４に誘電体等の材料を挿入することで、アンテナ間の結合量を減少させ、かつ、所望のアンテナ放射パターンが得られるチョーク構造としている。具体的な構成については、実施の形態２以降で詳述する。

以上のように、実施の形態１によれば、導体面に設けられた第１のアンテナと、第１のアンテナと電磁的に結合を生じる距離に設けられた第２のアンテナとの間に、電磁的な結合量を減少させる溝（チョーク）を形成するとともに、そのチョーク深さ、配置、構造、またはチョークに挿入される材料の各々の関係を最適に構成することにより、構造制約および加工制約が課せられた中で、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを有するアンテナ装置を得ることができる。

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置を示す構造図である。本実施の形態２では、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを有するアンテナ装置を得るために、チョーク１０４を第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間の中央に配置している。図２において、Ｌ１は、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２のアンテナ中心間隔を示している。そして、チョーク１０４をＬ３＝Ｌ４＝１／２・Ｌ１となる位置に配置した。

本実施の形態２においては、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間の電磁結合を低減させるために、チョーク１０４の深さを約１／５λで形成している。さらに、図２に示すように、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２のそれぞれと、チョーク１０４との間隔を同一距離とすることで、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２のそれぞれとチョーク１０４との結合度合いを均等なものとし、アンテナパターンを均一化させている。

以上のように、実施の形態２によれば、チョークをアンテナ間の中央に配置することにより、チョークの両側に配置されたそれぞれのアンテナとチョークとの結合度合いを均等化し、アンテナパターンを均一化できる。この結果、チョークの深さを約１／５λで形成した場合にも、アンテナ間の電磁結合を低減させることが可能となる。

実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３におけるアンテナ装置を示す構造図である。本実施の形態３では、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを有するアンテナ装置を得るために、チョーク１０４を第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間に複数本配置した。複数本のチョークを配置することで、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間の結合量を、さらに減少させることが可能となる。

また、図３では２本のチョークを配置した場合を例示しているが、この２本のチョーク１０４の間隔Ｌ５を、搬送波λの約１／２で配置している。これにより、アンテナ間の電磁結合を減らすとともに、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間に配置された複数本のチョーク１０４の間を流れる電流が、互いに逆相となり打ち消されるため、各チョーク１０４からの再放射を防ぐ効果がある。

以上のように、実施の形態３によれば、複数本のチョークをアンテナ間に配置するとともに、それぞれのチョーク間の間隔を搬送波λの約１／２にすることにより、アンテナ間の電磁結合を減らすことができる。さらに、複数本のチョークを配置することにより、隣接するチョークには互いに逆相となる電流が流れることになり、チョークからの再放射を防ぐことができる。

実施の形態４．
本実施の形態４では、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを有するアンテナ装置を得るために、各々のチョーク１０４の間隔を第１のアンテナ１０１または第２のアンテナ１０２の配列間隔と同一間隔で配置するものである。先の図３を用いて説明する。

図３において、Ｌ４は、第２のアンテナ１０２の各アンテナ間隔を示している。また、Ｌ５は、２本のチョーク１０４の間隔を示している。さらに、Ｌ２は、第２のアンテナ１０２と隣接するチョーク１０４との間隔を示している。本実施の形態４のアンテナ装置では、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ２が、それぞれ同一距離となるように配置する。

このように、Ｌ２＝Ｌ４＝Ｌ５となるように配置することで、チョーク１０４は、第２のアンテナ１０２のダミーアンテナとして作用する。この結果、第２のアンテナ１０２の連続性が向上し、アンテナパターンが均一化される。

以上のように、実施の形態４によれば、先の実施の形態３と同様に、複数本のチョークをアンテナ間に配置するとともに、複数のチョーク間の間隔、アンテナとチョークとの間の間隔、およびアンテナ間の間隔をそれぞれ同一距離とすることにより、アンテナパターンの均一化を図ることができる。

実施の形態５．
図４は、本発明の実施の形態５におけるアンテナ装置を示す構造図である。本実施の形態５では、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを有するアンテナ装置を得るために、チョーク１０４の長手方向の長さＬ１０を、搬送波長λの１／２の整数倍以外で分割して配置した。

チョーク１０４の長さが、搬送波長λの１／２の整数倍となった場合、搬送波がチョーク内の長手方向で共振し、増幅されてアンテナ側に戻る。このため、この戻ってくる搬送波と、アンテナから放射される搬送波とが干渉し、アンテナ放射特性を低下させる。

そこで、本実施の形態５においては、チョーク１０４の長さＬ１０を搬送波長λの約１／２の整数倍からオフセットさせた長さとして分割配置している。この結果、チョーク１０４内の長手方向での共振が起こらず、アンテナ放射特性の低下を招く恐れがない。さらに、チョーク１０４を長手方向で分割することで、構造強度を増す効果も得られる。

以上のように、実施の形態５によれば、アンテナ間に配置されるチョークを長手方向に分割するとともに、それぞれの長さを搬送波長λの約１／２の整数倍からオフセットさせた長さとすることにより、アンテナ放射特性の低下を防止し、かつ構造強度の増加を図ることができる。

実施の形態６．
図５は、本発明の実施の形態６におけるアンテナ装置を示す構造図である。本実施の形態６では、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを有するアンテナ装置を得るために、複数本の深さの違うチョーク１０４ａ、１０４ｂを第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間に配置した。

これは、アンテナ構成部位により深さ方向に構造制約がある場合など、部位毎にチョーク深さを変え、チョーク間隔と深さの関係を最適化することで、各アンテナ間の結合度合いを減少させるものである。また、深さを変えることで、各アンテナへの結合度合いを任意に可変することも可能となる。

ここで、図５のＡ−Ａ断面図に示された「ｂ」は、プレートが分割されていることを意味している。そして、本実施の形態６では、それぞれのプレートごとで個別にエッチングを施した後に、重ね合わせて接合することにより、チョーク１０４の深さを部位毎に所望の形状に加工している。

以上のように、実施の形態６によれば、アンテナ間に配置されるチョークの深さを、配置される場所およびチョーク間隔に応じて最適化することにより、各アンテナ間の結合度合いを減少させるとともに、各アンテナへの結合度合いを任意に可変設定することが可能となる。

実施の形態７．
図６は、本発明の実施の形態７におけるアンテナ装置を示す構造図である。本実施の形態７では、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを有するアンテナ装置を得るために、複数本のチョーク１０４を第１のアンテナと第２のアンテナとの間に千鳥配置した。千鳥配置することで構造強度が増すとともに、各部位毎にチョーク１０４の深さ、間隔を調整することで、各部位におけるアンテナとの結合度合いを変えることができる。

また、図７は、本発明の実施の形態７におけるアンテナ装置を示す別の構造図である。この図７に示すように、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間に２次元的かつ、周期的に複数の凹形状を有するチョーク１０４を配置した。複数の凹形状をワッフル状（図７に示すように、縦横に凹形状のチョークを配列した形状）、またはハニカム状（凹形状のチョークを千鳥配列した形状）に配置することにより、より多くの方向に対して電磁波遮蔽の効果が得られる。

以上のように、実施の形態７によれば、アンテナ間に配置されるチョークを、千鳥配置、あるいは２次元的かつ周期的な複数の凹凸形状配置とし、各部位のチョーク深さ、チョーク間隔を最適化することにより、各アンテナ間の結合度合いを減少させるとともに、各アンテナへの結合度合いを任意に可変設定することが可能となる。さらに、複数の凹凸形状を、ワッフル型、またはハニカム状に配置することにより、より多くの方向に対して電磁波遮蔽を行うことができる。

実施の形態８．
図８〜図１０は、本発明の実施の形態８におけるアンテナ装置を示す構造図である。本実施の形態８では、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを有するアンテナ装置を得るために、チョーク１０４の長手方向をアンテナ正偏波に対して傾けた形態で配置した。

例えば、先の実施の形態２の説明で用いた図２に示すように、アンテナ鉛直方向にチョーク１０４の長手方向を配置した場合には、アンテナ水平方向の電磁結合を減らす効果がある。これに対して、図８に示すように、アンテナ水平方向にチョーク１０４の長手方向を配置した場合には、アンテナ垂直方向の電磁結合を減らす効果がある。

また、図９に示すように、チョーク１０４の長手方向をアンテナ正偏波に対して９０度傾けた形態で配置した場合には、アンテナ正偏波方向の結合を減少させることができるとともに、アンテナの偏波がチョークによって回転することがないため、アンテナの偏波に対して影響度合いの小さいチョーク１０４が形成できる。

また、図１０に示すように、チョーク１０４の長手方向をアンテナ偏波に対して水平となる形態で配置した場合は、アンテナの交差偏波を打ち消す効果がある。

以上のように、実施の形態８によれば、チョークの長手方向をアンテナ正偏波に対して特定の角度となるように配置することにより、所望の方向の電磁結合を減らす効果、アンテナの偏波に対して影響度合いを減らす効果、あるいはアンテナの交差偏波を打ち消す効果を得ることができる。

実施の形態９．
図１１は、本発明の実施の形態９におけるアンテナ装置を示す構造図である。本実施の形態９では、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを有するアンテナ装置を得るために、チョーク１０４を深さ方向に折り曲げてＬ型形状とした。図１１において、チョーク１０４ｂは、Ｄ１＋Ｄ２が約１／４λとなるように構成される。構造的な制約等で直線的なチョークが構成できない場合など、本実施の形態９のようなＬ型形状のチョーク１０４ｂとすることで、配置の自由度が増すとともに、装置の薄型化が可能となる。さらに、チョーク折り曲げ部で分割構成すれば、加工性も向上する。

なお、図１１に示したように、チョークを、さらに深さ方向に折り曲げてステップ状としてもよい。このようなステップ形状に相当するチョーク１０４ａは、Ｄ１＋Ｄ４＋Ｄ３が約１／４λとなるように構成され、Ｌ型形状であるチョーク１０４ｂと同様に、アンテナ装置の薄型化が可能となる。

ここで、図１１のＡ−Ａ断面図に示された「ｂ」は、プレートが分割されていることを意味している。そして、本実施の形態９では、それぞれのプレートごとで個別にエッチングを施した後に、重ね合わせて接合することにより、チョーク１０４の形状をチョーク１０４ｂのようなＬ字形状、あるいはチョーク１０４ａのようなステップ状の所望の形状に加工している。

以上のように、実施の形態９によれば、チョーク１０４の深さ方向の形状を折り曲げ構造とし、その深さが約１／４λとなるように構成することにより、配置の自由度が増し、加工性が向上するとともに、装置の薄型化が可能となる。

実施の形態１０．
図１２は、本発明の実施の形態１０におけるアンテナ装置を示す構造図である。本実施の形態１０では、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを有するアンテナ装置を得るために、チョーク１０４の開口部の縁、またはチョーク１０４の底に曲率Ｒ２、Ｒ３を設けた。

曲率Ｒ２やＲ３を設けることで、開口部の縁に集中する電磁界を分散できるとともに、ダイカストなどでの製造が可能となる。この結果、加工性が向上し、低価格化が可能となる。また、チョーク１０４の開口角部に曲率Ｒ１を設けることで、チョーク角部の電磁界の集中を防げるとともに、加工が容易となる。

以上のように、実施の形態１０によれば、チョーク１０４の開口部の縁、底部、あるいは開口角部に曲率をもたせることにより、電磁界の集中を防げるとともに、加工性が向上し、低価格化が可能となる。

実施の形態１１．
図１３は、本発明の実施の形態１１におけるアンテナ装置を示す構造図である。本実施の形態１１では、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを有するアンテナ装置を得るために、チョーク１０４ａ、１０４ｂの一部または全部に誘電体を挿入したものである。誘電体を挿入することで、λ／√ε（ε：誘電率）の分だけ、チョーク１０４の深さが短縮でき、アンテナ装置の小型化が可能となる。

また、図１３に示すように、チョーク１０４ａ、１０４ｂの一部または全部に挿入する誘電体材料を、チョーク毎に変えるか、またはチョーク１０４ａと１０４ｂで異なる材料とすることで、各アンテナへの結合度合いを可変することができ、各アンテナの放射パターンを任意に整形することができる。

また、図１４は、本発明の実施の形態１１におけるアンテナ装置を示す別の構造図である。図１４に示すように、チョーク１０４の一部または全部に挿入した誘電体材料をチョーク１０４の一定深さ毎に変えて、各誘電体層で誘電率や厚みを最適化することで、誘電体層が整合層として作用し、反射の少ないチョークが形成可能となる。

以上のように、実施の形態１１によれば、チョーク１０４に挿入する誘電体材料を、チョーク毎、あるいは１つのチョークにおける一定深さ毎に変えて、誘電体層の厚みや誘電率を最適化することにより、各アンテナへの結合度合いを可変とし、各アンテナの放射パターンを任意に整形することができるとともに、反射の少ないチョークの形成が可能となる。

実施の形態１２．
本実施の形態１２では、先の実施の形態１１で示した図１４の構成において、チョーク１０４の一部または全部に挿入する材料として発泡誘電体を用いている。発泡誘電体は、発泡率により誘電率を変えることで、チョーク１０４を流れる電磁波の波長を変えることができる。このため、先の実施の形態１０、１１における誘電体挿入時と同様に、チョーク１０４の深さの設定の自由度が増す。

以上のように、実施の形態１２によれば、チョーク１０４に挿入する誘電体材料として、発泡誘電体を用いることにより、誘電率を任意に設定でき、チョーク深さの設定の自由度が増すこととなる。

実施の形態１３．
図１５は、本発明の実施の形態１３におけるアンテナ装置を示す構造図である。本実施の形態１３では、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを有するアンテナ装置を得るために、チョーク１０４の一部または全部に吸収体を挿入している。吸収体を挿入することにより、チョーク１０４内を伝搬する電磁波を減衰、吸収させることができ、チョーク１０４からの再放射を防ぐ効果が得られる。

なお、このような吸収体は、図１５（ａ）の部分拡大図に示すように、チョークの端部を覆うように構成することも可能であり、同様の効果を得ることができる。

以上のように、実施の形態１３によれば、チョークに吸収体を挿入することにより、チョーク内を伝搬する電磁波を減衰、吸収させることができ、チョークからの再放射を防ぐことができる。

実施の形態１４．
図１６は、本発明の実施の形態１４におけるアンテナ装置を示す構造図である。本実施の形態１４では、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを有するアンテナ装置を得るために、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間にチョーク１０４を備えるとともに、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２の配列を、垂直方向にアンテナ素子ピッチＰ１の１／２分に相当するＰ２だけオフセットさせて配置した。

図１６（ａ）においては、第１のアンテナ１０１に対して、第２のアンテナ１０２を一律にＰ２分だけオフセットして配置した場合を例示している。また、図１６（ｂ）においては、第２のアンテナ１０２を配列毎にＰ２分だけオフセットして配置した場合を例示している。

図１６に示すように、素子ピッチを１／２オフセットさせることで、水平方向で隣接するアンテナ間で放射される電磁波の位相が変わるため、隣接するアンテナ間での電磁結合を減らせる効果がある。

以上のように、実施の形態１４によれば、第１のアンテナに対する第２のアンテナの配列を、全体として一律に、あるいは配列毎に素子ピッチの１／２オフセットさせることにより、隣接するアンテナ間での電磁結合を減らすことができる。

実施の形態１５．
図１７Ａ〜図１７Ｃは、本発明の実施の形態１５におけるアンテナ装置を示す構造図である。本実施の形態１５では、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを有するアンテナ装置を得るために、チョーク１０４を第１のアンテナ１０１または第２のアンテナ１０２を挟む形態で配置した。これによりアンテナ水平左右方向の両サイドへの電磁漏洩を防ぐことができる。

図１７Ａにおいては、第１のアンテナ１０１を対称軸として、Ｌ２＝Ｌ３となるように、水平方向の左右対称位置にチョーク１０４を配置している。これにより、第１のアンテナ１０１からの放射パターンの左右対称性を保つことができる。

また、図１７Ｂにおいては、第１のアンテナ１０１を対称軸として、Ｌ２＝Ｌ３となるように、水平方向の左右対称位置に複数本のチョーク１０４を配置した。チョーク１０４を複数本配置することで、アンテナ間結合をさらに減少させることが可能である。

また、図１７Ｃにおいては、チョーク１０４ａを第１のアンテナ１０１を挟む形態で配置するとともに、チョーク１０４ｂを第２のアンテナ１０２のチャンネル毎に配置した。各アンテナのチャンネルを挟む形態でチョーク１０４ａ、１０４ｂを配置することで、各チャンネル間の電磁結合を減少させるとともに、各アンテナのチャンネル毎の放射パターンを均一化することができる。

以上のように、実施の形態１５によれば、第１のアンテナおよび第２のアンテナのそれぞれのチャンネルを挟む形態でチョークを配置することにより、各チャンネル間の電磁結合が減少するとともに、各アンテナのチャンネル毎の放射パターンを均一化することができる。

実施の形態１６．
本実施の形態１６では、実測結果に基づく具体的な効果を説明する。
図１８は、本発明の実施の形態１６におけるアンテナ装置を示す構造図である。本実施の形態１６では、各アンテナ間の結合量を減少させ、所望のアンテナ放射パターンを有するアンテナ装置を得るために、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２が、スロットアレイで形成され、それらのスロットアレイに給電する給電部が、方形同軸線路や給電導波管で構成されている。

図１８に示すように、アンテナ装置１００は、アンテナ導体面２０１、アンテナ素子１０１ａで形成された第１のアンテナ１０１、アンテナ素子１０２ａで形成された第２のアンテナ１０２、それらアンテナ素子１０１ａ、１０２ａに電磁波を給電する給電導波管１０３、第１のアンテナの左側に設けられたチョーク１０４ａ、および第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間に設けられたチョーク１０４ｂで構成される。ここで、アンテナ素子１０１ａ、１０１ｂは、導体面上のスロットとして形成される。

図１８に示すように、第１のアンテナ１０１は、水平方向に２列配列され、給電導波管１０３ａから導体面２０１上に設けられたアンテナ素子１０１ａである矩形スロット２列に同一給電される。

また、第２のアンテナ１０２は、水平方向に４列配列され、導体面２０１上に設けられたアンテナ素子１０２ａである矩形スロット１列毎に各々の給電導波管１０３ｂから給電される。なお、アンテナ素子１０１ａ、１０２ａへの給電は、図１８に示すような給電導波管１０３ａ、１０３ｂでなく、方形同軸線路による給電でも構わない。

ここで、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間隔が狭いと、導体面２０１上を伝搬する電磁波や、空間伝搬により、第１のアンテナ１０１から第２のアンテナ１０２に直接電磁波が入力される。この結果、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２とが電磁的に結合した状態が生じる。

そこで、このような電磁的な結合を減少させるために、第１のアンテナの左側にチョーク１０４ａを２本設け、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間にチョーク１０４ｂを２本設けた。本実施の形態１６におけるチョーク１０４ａ、１０４ｂのそれぞれにおいて、深さｄ１は約１／５λで構成され、溝幅Ｗは約１／４λで構成され、２本の溝ピッチＬ６は約１／２λで構成される。

さらに、図１８に示すように、第１のアンテナ１０１または第２のアンテナ１０２と、隣接するチョーク１０４ａまたは１０４ｂとのピッチがＬ２＝Ｌ３＝Ｌ４となるように構成した。また、第１のアンテナ１０１に対して水平方向で対象となる位置にそれぞれチョーク１０４ａ、１０４ｂを２本ずつ設けた。

図１９は、本発明の実施の形態１６のアンテナ装置における第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間のアイソレーション実測結果を示す図である。図１９に示したように、チョーク１０４ａ、１０４ｂを追加することにより、アンテナ間のアイソレ−ション特性が向上（すなわち、チョーク１０４ａ、１０４ｂの追加でＳ１２の値が５ｄＢ以上低下）していることがわかる。この実測結果から、本実施の形態１６のようなチョーク１０４ａ、１０４ｂを配置すれば、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間の電磁的な結合を減少させる効果があることがわかる。

図２０は、本発明の実施の形態１６のアンテナ装置における第１のアンテナ１０１の実測放射パターンを示した図である。より具体的には、図２０（ａ）において、第１のアンテナ１０１の両側に設けられたチョーク１０４ａ、１０４ｂがともにない場合の第１のアンテナ１０１の実測放射パターンが点線で示され、チョーク１０４ａ、１０４ｂがともにある場合の第１のアンテナ１０１の実測放射パターンが実線で示されている。

また、図２０（ｂ）において、チョーク１０４ｂ（内側チョークに相当）のみがある場合の第１のアンテナ１０１の実測放射パターンが一点鎖線で示され、チョーク１０４ａ（外側チョークに相当）のみがある場合の第１のアンテナ１０１の実測放射パターンが実線で示され、さらに、チョーク１０４ａ、１０４ｂ（両側チョークに相当）がともにある場合の第１のアンテナ１０１の実測放射パターンが太い実線で示されている。

図２０（ａ）により、チョーク１０４ａ、１０４ｂを追加することにより、第１のアンテナ１０１の放射パターンが絞られることが確認できる。また、図２０（ｂ）より、第１のアンテナ１０１に対して対称に設けた片方のチョーク１０４ａまたは１０４ｂを無くすことで、無くした側（＋θ側）の水平方向の放射パターンが広がっていることが確認できる。

すなわち、第１のアンテナ１０１、または第２のアンテナ１０２に対するチョーク１０４ａ、１０４ｂの配置を最適に設定することで、アンテナから放射されるパターンの最適化が可能であることが、この図２０から確認できる。

以上のように、実施の形態１６によれば、第１のアンテナまたは第２のアンテナ対するチョークの配置を最適に設定することで、アンテナから放射されるパターンの最適化が可能であることが、実測結果に基づいて確認できた。

本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態３におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態５におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態６におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態７におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態７におけるアンテナ装置を示す別の構造図である。 本発明の実施の形態８におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態８におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態８におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態９におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態１０におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態１１におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態１１におけるアンテナ装置を示す別の構造図である。 本発明の実施の形態１３におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態１４におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態１５におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態１５におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態１５におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態１６におけるアンテナ装置を示す構造図である。 本発明の実施の形態１６のアンテナ装置における第１のアンテナと第２のアンテナとの間のアイソレーション実測結果を示す図である。 本発明の実施の形態１６のアンテナ装置における第１のアンテナの実測放射パターンを示した図である。

符号の説明

１００ アンテナ装置、１０１ 第１のアンテナ、１０１ａ 第１のアンテナ素子、１０２ 第２のアンテナ、１０２ａ 第２のアンテナ素子、１０３、１０３ａ、１０３ｂ 給電導波管、１０４、１０４ａ、１０４ｂ チョーク（溝）、２０１ アンテナ導体面。

Claims (16)

1. 導電体に設けられた第１のアンテナと、
   前記第１のアンテナと電磁的に結合を生じる距離に設けられた第２のアンテナと、
   前記第１のアンテナと前記第２アンテナとの間に溝形状として設けられ、前記第１のアンテナと前記第２アンテナとの電磁的な結合量を減少させるチョークと
   を備えたアンテナ装置において、
   前記チョークは、装置全体の構造制約および加工制約が課せられた中で、前記チョークの形状、配置、および内部に挿入される材料の少なくとも何れか１つを最適に構成することにより、前記電磁的な結合量を減少させることを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記チョークは、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間の中央に配置されることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記チョークは、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間に複数本配置され、各々のチョーク間隔が搬送波長λの約１／２で等間隔に配置されることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記チョークは、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間に複数本配置され、各々のチョーク間隔が前記第１のアンテナのチャンネル配列間隔または前記第２のアンテナのチャンネル配列間隔と同一間隔で配置されることを特徴とするアンテナ装置。
5. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記チョークは、長手方向に分割して配置され、分割された長手方向のそれぞれの長さが搬送波長λの１／２の整数倍以外となるように配置されることを特徴とするアンテナ装置。
6. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記チョークは、配置される位置に応じてそれぞれ異なる深さを有することを特徴とするアンテナ装置。
7. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記チョークは、２次元で周期的に配置されることを特徴とするアンテナ装置。
8. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記チョークは、長手方向がアンテナの偏波方向に対して傾くように配置されることを特徴とするアンテナ装置。
9. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記チョークは、深さ方向において折り曲げ形状で構成されることを特徴とするアンテナ装置。
10. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
    前記チョークは、開口部の縁、底部または角部の形状が曲率を有することを特徴とするアンテナ装置。
11. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
    前記チョークは、一部または全部に誘電体が挿入されて構成されることを特徴とするアンテナ装置。
12. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
    前記チョークは、一部または全部に発泡誘電体が挿入されて構成されることを特徴とするアンテナ装置。
13. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
    前記チョークは、一部または全部に吸収体が挿入されて構成されることを特徴とするアンテナ装置。
14. 請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のアンテナ装置において、
    前記第１のアンテナ内または前記第２のアンテナ内で互いに隣接するアンテナのチャンネル毎において、あるいは互いに隣接する前記第１のアンテナと前記第２のアンテナにおいて、垂直方向の相対的位置関係をアンテナ素子ピッチの１／２分オフセットさせて配置することを特徴とするアンテナ装置。
15. 請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のアンテナ装置において、
    前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナにおいて、同一給電されるアンテナ中心を対称軸として、各アンテナに対して対称の位置に前記チョークが配置されることを特徴とするアンテナ装置。
16. 請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のアンテナ装置において、
    前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナは、スロットアレイで形成され、前記スロットアレイに給電する給電部が方形同軸線路または給電導波管で構成されることを特徴とするアンテナ装置。

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