JP2011254220A - 導波管スロットアレーアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】周波数特性が広帯域で、所望の励振分布を容易に実現する。
【解決手段】入力導波管７から給電スロット６を介して高周波信号が入力される給電導波管１２と、給電導波管１２に対して互いに並行かつ隣接して配置された放射導波管１１ａ，１１ｂと、放射導波管１１ａ，１１ｂに設けられた複数の放射スロット４ａ，４ｂと、給電導波管１２と放射導波管１１ａ，１１ｂとの間に設けられた複数の結合スロット５ｂ，５ａとを備え、結合スロット５ａ，５ｂは、共に、給電導波管１２の管軸方向に対して直交する方向に設けられ、結合スロット５ａは略々長方形形状を有し、結合スロット５ｂは、中央部分が略々長方形形状で、その端部が給電導波管１２の管軸方向に向かって延伸し、全体としてＨ形状になるように形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は導波管スロットアレーアンテナに関し、特に、ミリ波やマイクロ波等の高周波を用いる無線通信に用いられる導波管スロットアレーアンテナに関する。

導波管スロットアレーアンテナは、導波管に複数の放射スロット（切り口）を設けて構成したもので、ミリ波においても低損失なアンテナとして注目されている。この導波管スロットアレーアンテナの小型化のため、放射導波管と給電導波管を重ねて裏面から給電する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、近年、ミリ波に適した伝送線路として誘電体基板内に導体パターンと導体ヴィアによって形成された誘電体導波管が報告されており、この誘電体導波管に対して直列に設けられた複数のスロットについて、各スロットの大きさを変えることでスロットへの結合量を均一化する構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−２２３１１５号公報 特開２００１−１０２８６１号公報

しかしながら、特許文献１に示される従来の導波管スロットアレーアンテナでは、複数の放射導波管に対して１つの給電導波管が放射導波管の中央部で直交するように配置されているため、アンテナ開口の大きなスロットアレーアンテナを構成するには、多数の放射スロットが設けられた管軸方向に長い放射導波管に対して中央部の１ヶ所で給電する必要があり、周波数特性が狭帯域になるという問題点がある。

一方、特許文献２に示されるアレーアンテナでは、スロットへの結合量を調整するため、スロットの長手方向の長さによってスロットのインピーダンスを変化させている。しかし、スロットは給電導波管の伝搬方向に直交するように設けられており、給電導波管の幅よりもスロットを長くすることはできないため、調整できるインピーダンスの範囲が限られるという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、放射導波管と給電導波管を上下に重ねて構成する導波管スロットアレーアンテナにおいて、周波数特性が広帯域で、所望の励振分布が容易に実現できる導波管スロットアレーアンテナを得ることを目的とする。

この発明は、給電導波管と、前記給電導波管に対して、互いに並行かつ隣接して配置され、前記給電導波管によって給電される、第１の放射導波管および第２の放射導波管と、前記第１の放射導波管および前記第２の放射導波管に設けられた複数の放射スロットと、前記給電導波管と前記第１の放射導波管および前記第２の放射導波管との間に設けられた複数の第１の結合スロットと、前記給電導波管と前記第１の放射導波管および前記第２の放射導波管との間に設けられた複数の第２の結合スロットとを備え、前記第１の結合スロットと前記第２の結合スロットは、前記給電導波管の管軸方向に対して直交する方向に設けられ、前記第１の結合スロットは、その端部が前記給電導波管の管軸方向に向かって延伸していることを特徴とする導波管スロットアレーアンテナである。

この発明は、給電導波管と、前記給電導波管に対して、互いに並行かつ隣接して配置され、前記給電導波管によって給電される、第１の放射導波管および第２の放射導波管と、前記第１の放射導波管および前記第２の放射導波管に設けられた複数の放射スロットと、前記給電導波管と前記第１の放射導波管および前記第２の放射導波管との間に設けられた複数の第１の結合スロットと、前記給電導波管と前記第１の放射導波管および前記第２の放射導波管との間に設けられた複数の第２の結合スロットとを備え、前記第１の結合スロットと前記第２の結合スロットは、前記給電導波管の管軸方向に対して直交する方向に設けられ、前記第１の結合スロットは、その端部が前記給電導波管の管軸方向に向かって延伸していることを特徴とする導波管スロットアレーアンテナであるので、周波数特性が広帯域で、所望の励振分布が容易に実現できるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る導波管スロットアレーアンテナの分解構成図である。 この発明の実施の形態１に係る導波管スロットアレーアンテナにおける金属プレートの平面図である。 この発明の実施の形態１に係る導波管スロットアレーアンテナにおける他の金属プレートの平面図である。 この発明の実施の形態２に係る導波管スロットアレーアンテナの分解構成図である。 この発明の実施の形態２に係る導波管スロットアレーアンテナにおける誘電体基板の導体パターンの平面図である。 この発明の実施の形態２に係る導波管スロットアレーアンテナにおける誘電体基板上の他の導体パターンの平面図である。 この発明の実施の形態３に係る導波管スロットアレーアンテナの分解構成図である。 この発明の実施の形態３に係る導波管スロットアレーアンテナにおける誘電体基板の導体パターンの平面図である。 この発明の実施の形態３に係る導波管スロットアレーアンテナにおける誘電体基板の他の導体パターンの平面図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における導波管スロットアレーアンテナの分解構成図である。本実施の形態１においては、金属プレート１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅを、順に、上下に重ね合わせて、電気的に接続することで、導波管スロットアレーアンテナが構成されている。図２は、金属プレート１ａの平面図、図３は、金属プレート１ｃの平面図である。なお、図２および図３には、相対的な位置関係を示すために、他の金属プレート１ｂ，１ｄ，１ｅに設けられたスロット等の構造を破線で示している。

図１〜３において、２ａ，２ｂは金属プレート１ｂに設けられた放射導波管用抜き部、３は金属プレート１ｄに設けられた給電導波管用抜き部である。４ａ，４ｂは金属プレート１ａに設けられた放射スロット、５ａ，５ｂは金属プレート１ｃに設けられた結合スロット、６は金属プレート１ｅに設けられた給電スロット、７は入力導波管である。

放射導波管１１ａ，１１ｂは、金属プレート１ａ，１ｂ，１ｃを重ねることで構成されている。図１〜図３において、放射導波管部分（符号１１ａおよび１１ｂ）のうち、左半分が放射導波管１１ａを構成し、右半分が放射導波管１１ｂを構成している。すなわち、本実施の形態においては、図１に示すように、放射導波管１１ａ，１１ｂは、共通の金属プレート１ａ，１ｂ，１ｃを用いて構成されており、それらは隣接し、管軸方向に１列に並べられている。但し、必ずしも、共通の金属プレート１ａ，１ｂ，１ｃから構成する必要はなく、金属プレート１ａ，１ｂ，１ｃと同構造でかつ半分の長さの別個の金属プレート３枚からそれぞれ構成して、それらを管軸方向に１列に並べるようにしてもよい。

また、給電導波管１２は、金属プレート１ｃ，１ｄ，１ｅを重ねることで構成されている。給電導波管１２は、２つの放射導波管１１ａ，１１ｂの裏面に１つ配置されている。この位置関係により、単一の給電導波管１２から、互いに並列かつ隣接して設けられた２つの放射導波管１１ａ，１１ｂのそれぞれに対して、給電を行う。

放射導波管１１ａおよび給電導波管１２の構成について説明する。放射導波管１１ｂの構成は、放射導波管１１ａの構成と線対称で同じであるため、ここでは、放射導波管１１ａについてのみ説明する。放射導波管１１ａにおいて、金属プレート１ａに、放射スロット４ａ，４ｂが、それぞれ４個ずつ設けられている。放射スロット４ａ，４ｂは、すべて、同型であり、それぞれ、管軸方向に延びた長方形形状となっている。図１においては、左端から、放射スロット４ａが４個並び、その後に、放射スロット４ｂが４個並んでいる。隣り合う放射スロット４ａは、放射導波管１１ａの管軸に対して左右に交互になるように入れ違いに配置され、隣接する互いの管軸方向の間隔は、放射導波管１１ａにおける管内波長の１／２に等しくなっている。隣り合う放射スロット４ｂも同様に、管軸に対して左右に交互に配置され、互いの管軸方向の間隔も同じく放射導波管１１ａにおける管内波長の１／２に等しくなっている。なお、放射スロット４ａは金属プレート１ａの端部寄りに設けられ、放射スロット４ｂは金属プレート１ａの中央寄り（すなわち、放射導波管１１ｂ寄り）に設けられている。従って、放射導波管１１ａの放射スロット４ｂと放射導波管１１ｂの放射スロット４ｂとが、図２に示すように、隣り合わせに配置され、放射導波管１１ａの放射スロット４ａと放射導波管１１ｂの放射スロット４ａとが、金属プレート１ａの両端にそれぞれ配置される。

また、放射導波管１１ａにおいて、金属プレート１ｂに形成された放射導波管用抜き部２ａ，２ｂは、それぞれ１個ずつ設けられている。また、放射導波管用抜き部２ａ，２ｂは、すべて、同型であり、それぞれ、管軸方向に延びた長方形形状となっている。放射導波管用抜き部２ａ，２ｂの管軸方向の長さは、金属プレート１ｂの１／４の長さよりも若干短くなっており、隣接する各放射導波管用抜き部２ａ，２ｂ間の管軸方向の距離は、隣接する放射スロット４ａ，４ｂ間の距離よりも短い。また、放射導波管用抜き部２ａは金属プレート１ｂの端部寄りに設けられ、放射導波管用抜き部２ｂは金属プレート１ｂの中央寄り（すなわち、放射導波管１１ｂ寄り）に設けられている。従って、放射導波管１１ａの放射導波管用抜き部２ｂと放射導波管１１ｂの放射導波管用抜き部２ｂとが、図１に示すように、隣り合わせに配置され、放射導波管１１ａの放射導波管用抜き部２ａと放射導波管１１ｂの放射導波管用抜き部２ａとが、金属プレート１ｂの両端にそれぞれ配置されている。

金属プレート１ｃは、放射導波管１１ａ，１１ｂと給電導波管１２の両方において共通に用いられている。金属プレート１ｃに設けられた結合スロット５ａ，５ｂは、各放射導波管１１ａ，１１ｂに対してそれぞれ１個ずつ設けられており、給電導波管１２に対してそれぞれ２個ずつ、合計４個設けられている。結合スロット５ａ，５ｂの管軸方向の間隔は、給電導波管１２における管内波長の１／２の整数倍となっている。また、結合スロット５ａは、図２に示すように、放射導波管１１ａ，１１ｂの管軸方向に対して、４つの放射スロット４ａの位置のちょうど中間になる位置に設けられている。同様に、結合スロット５ｂは、放射導波管１１ａ，１１ｂの管軸方向に対して、４つの放射スロット４ｂの位置のちょうど中間になる位置に設けられている。また、結合スロット５ａは金属プレート１ｃの端部寄りに設けられ、結合スロット５ｂは金属プレート１ｃの中央寄り（すなわち、放射導波管１１ｂ寄り）に設けられている。従って、放射導波管１１ａの結合スロット５ｂと放射導波管１１ｂの結合スロット５ｂとが、図２，３に示すように、隣り合わせに配置され、放射導波管１１ａの結合スロット５ａと放射導波管１１ｂの結合スロット５ａとが、金属プレート１ｃの両端にそれぞれ配置されている。また、結合スロット５ｂは、結合スロット５ａに比べて、スロットの長さが長くなるように形成されている。また、結合スロット５ａと結合スロット５ｂとは、共に、給電導波管１２の管軸に対して直行する方向に設けられている。結合スロット５ａは、当該管軸方向に対して直行する方向（垂直方向）に延びた長方形形状となっており、一方、結合スロット５ｂの形状は、図３に示すように、中央部分は、当該管軸方向に対して直行する方向（垂直方向）に延びた長方形形状となっているが、その端部は、給電導波管１２の管軸方向に延ばされており、全体として、Ｈ形形状となっている。

また、金属プレート１ｄには、給電導波管用抜き部３が１個設けられている。給電導波管用抜き部３は、管軸方向に延びた長方形形状となっている。給電導波管用抜き部３の管軸方向の長さは、図３に示すように、金属プレート１ｃの両端に設けられた２つの結合スロット５ａ間の距離よりも若干長くなっている。

金属プレート１ｅに形成された給電スロット６は、給電導波管１２に対して１個設けられおり、金属プレート１ｅの中央部に配置されている。給電スロット６の位置は、入力導波管７の位置に対応しており、給電スロット６と入力導波管７とは、所定の距離だけ離間して互いに対向するように配置される。

なお、各金属プレート１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅは、放射導波管用抜き部２ａ，２ｂおよび給電導波管用抜き部３の周囲に沿って上下に電気的な導通がとれていればよく、金属拡散接合やはんだ付け、ろう付けなどによって接続されてもよいし、波長の１／４未満の間隔でねじで固定されてもよい。

次に動作について説明する。
入力導波管７に入力された高周波信号は、給電スロット６を介して給電導波管１２に入って２分配され、それぞれ、給電導波管１２の両端部に向かって、給電導波管１２を伝搬する。その途中で一部の電力が結合スロット５ｂに結合し、残りが結合スロット５ａに結合する。このとき、結合スロット５ｂは結合スロット５ａに比べてスロットの長さが長いため、結合スロット５ｂから放射導波管１１ａ，１１ｂ側を見たアドミタンスが大きくなり、結合スロット５ａよりも結合スロット５ｂの方が結合量が大きくなる。

結合スロット５ａ，５ｂを介して放射導波管１１ａ，１１ｂに入力された高周波信号は、各放射スロット４ａ，４ｂからそれぞれ等振幅かつ同相で空間に放射される。このとき、結合スロット５ａよりも結合スロット５ｂの方が結合量が大きいことから、アレーアンテナ全体としては端部寄りの放射スロット４ａよりも中央寄りの放射スロット４ｂからの放射量の方が大きくなるため、アレーアンテナの励振分布は中央付近の振幅が大きい分布となり、すべての放射スロット４ａ，４ｂを等振幅で励振した場合に比べて、放射パターンのサイドローブレベルを低下させることができる。

特に、本実施の形態１では、結合スロット５ｂの形状をスロット端部が給電導波管１２の管軸方向に延ばされたＨ形としているため、結合スロット５ｂから放射導波管１１ｂ側を見たアドミタンスをより大きくすることができ、端部寄りと中央寄りで振幅差の大きなアレーアンテナの励振分布を実現することができる。

以上のように、本実施の形態１によれば、１列に並べられた複数の放射導波管１１ａ，１１ｂに対して、それらの裏面に設けられた給電導波管１２から、それぞれ給電するようにしたので、管軸方向に長い導波管スロットアレーアンテナであっても、１つの放射導波管１１ａ，１１ｂで定在波給電される放射スロット４ａ，４ｂの数が少ないため、周波数特性が広帯域な導波管スロットアレーアンテナが得られる。また、放射スロット４ａと放射スロット４ｂの配置パターンと個数とをそれぞれ適宜決めることにより、アレーアンテナ全体として、所望の励振分布を容易に実現でき、それにより、所望の放射パターンを容易に実現することができる。さらに、複数の放射導波管１１ａ，１１ｂに対して、それらの裏面に配置された１つの給電導波管１２で直列給電するため、薄型な導波管スロットアレーアンテナを実現することができる。

また、本実施の形態１によれば、給電導波管１２の管軸方向に対して複数個設けられた結合スロット５ａ，５ｂのうち、給電導波管１２の端部寄りに設けられた結合スロット５ａの長さよりも中央寄りに設けられた結合スロット５ｂの長さを長くしたので、アレーアンテナの中央寄りの放射導波管１１ａ，１１ｂに給電される高周波信号の振幅が大きくなり、サイドローブレベルの低い良好な放射パターンを得ることができる。

さらに、本実施の形態１によれば、給電導波管１２の中央寄りに設けられた結合スロット５ｂの形状を、スロット端部が給電導波管１２の管軸方向に延ばされたＨ形としたため、結合スロット５ｂから放射導波管１１ａ，１１ｂ側を見たアドミタンスを給電導波管１２の幅に制限されずに更に大きくすることができる。したがって、端部寄りの放射スロット４ａと中央寄りの放射スロット４ｂとで振幅差の大きな励振分布を実現することができ、よりサイドローブレベルの低い良好な放射パターンを得やすいという効果がある。

なお、本実施の形態１では、放射導波管１１ａに設けられた放射スロット４ａの個数と、放射導波管１１ｂに設けられた放射スロット４ｂの個数を、ともに４つとしたが、これに限るものではない。アレーアンテナ全体として所望の放射パターンを実現するために求められる励振分布に応じて、放射スロット４ａと放射スロット４ｂの個数をそれぞれ決めればよく、また、それらは必ずしも同数でなくともよく、互いに異なる個数でもよい。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２における導波管スロットアレーアンテナの分解構成図である。本実施の形態２は、誘電体基板８ａ，８ｂと導体パターン９ａ，９ｂ，９ｃを交互に上下に重ね、誘電体基板８ａ，８ｂに導体ヴィア１０ａ，１０ｂ，１０ｃを設けてポスト壁導波管を形成することで導波管スロットアレーアンテナが構成されている。図５は、誘電体基板８ａ上に設けられた導体パターン９ａの平面図、図６は、誘電体基板８ｂ上に設けられた導体パターン９ｂの平面図である。なお、図５および図６には、相対的な位置関係を示すために、他の導体パターンに設けられたスロット等の構造を破線で示している。

図４〜６において、１０ａ，１０ｂは、電導性の高い導体から構成され、誘電体基板８ａに設けられた導体ヴィア、１０ｃは、同様に、電導性の高い導体から構成され、誘電体基板８ｂに設けられた導体ヴィアである。本実施の形態においても、左半分が放射導波管１１ａで、右半分が放射導波管１１ｂとなっている。放射導波管１１ａは、誘電体基板８ａと、導体パターン９ａ，９ｂと、導体ヴィア１０ａ，１０ｂとから構成されたポスト壁導波管である。同様に、放射導波管１１ｂは、誘電体基板８ａ、導体パターン９ａ，９ｂ、および、導体ヴィア１０ａ，１０ｂから構成されたポスト壁導波管である。給電導波管１２は、誘電体基板８ｂ、導体パターン９ｂ，９ｃ、および、導体ヴィア１０ｃから構成されたポスト壁導波管である。各導体パターン９ａ，９ｂ，９ｃは、導体ヴィア１０ａ，１０ｂ，１０ｃを介して互いに電気的な接続がとられている。導体ヴィア１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、高周波信号の漏れを防ぐために、放射導波管１１ａ，１１ｂおよび給電導波管１２における管内波長の１／２未満の間隔で列状に配列する必要があり、本実施の形態２では、放射導波管１１ａ，１１ｂおよび給電導波管１２の管軸方向に対して、管内波長の１／４の間隔で設けられている。

また、図４〜図６において、４ａ，４ｂは導体パターン９ａに設けられた放射スロット、５ａ，５ｂは導体パターン９ｂに設けられた結合スロット、６は導体パターン９ｃに設けられた給電スロット、７は入力導波管である。放射スロット４ａ，４ｂは、それぞれ、各放射導波管１１ａ，１１ｂに対して４個ずつ設けられており、放射スロット４ａ，４ｂは、すべて、放射導波管１１ａ，１１ｂの管軸に対して同じ側に配置され、互いの管軸方向の間隔は放射導波管１１ａ，１１ｂにおける管内波長に等しくなっている。本実施の形態２では、放射スロット４ａ，４ｂは、すべて、放射導波管１１ａ，１１ｂの管軸に対して同じ側に配置されており、この点が、実施の形態１と異なる。一方、結合スロット５ａ，５ｂは、各放射導波管１１ａ，１１ｂに対してそれぞれ１個ずつ設けられており、結合スロット５ａ，５ｂの間隔は、給電導波管１２における管内波長の１／２の整数倍となっている。また、結合スロット５ａ（または５ｂ）は、放射導波管１１ａ（または１１ｂ）の管軸方向に対して、４つの放射スロット４ａ（または４ｂ）のうち導体パターン９ａの中央部から数えて２番目のスロットから導体パターン９ａの端部に向かって管内波長の１／４だけ離れた位置に設けられている（なお、結合スロット５ａは、４つの放射スロット４ａの中の内側の２つのスロットのちょうど中間ではなく、間を３：１で分割する位置に設けている。また、この位置に限定するものではなく、隣接する放射スロットから管内波長の１／４の奇数倍だけ離れた位置に設ければよい。）。さらに、給電スロット６は、給電導波管１２に対して管軸方向の中央部に設けられている。また、導体ヴィア１０ａは、図５に示すように、４つの放射スロット４ａを取り囲むように、略々矩形状に配列されている。同様に、導体ヴィア１０ｂは、図５に示すように、４つの放射スロット４ｂを取り囲むように、略々矩形状に配列されている。また、導体ヴィア１０ｃは、図６に示すように、４つの結合スロット５ａ，５ｂを取り囲むように、略々矩形状に配列されている。他の構成については、実施の形態１と同じであるため、ここでは説明を省略する。

本実施の形態２は、放射導波管１１ａ，１１ｂおよび給電導波管１２がそれぞれポスト壁導波管で構成された場合を示しており、動作は実施の形態１と同様である。すなわち、入力導波管７に入力された高周波信号は、給電スロット６を介して給電導波管１２に入って２分配され、それぞれ両端部に向かって給電導波管１２を伝搬する。その途中で一部の電力が結合スロット５ｂに結合し、残りが結合スロット５ａに結合する。このとき、結合スロット５ｂは結合スロット５ａに比べてスロットの長さが長いため、結合スロット５ｂから放射導波管１１ａ，１１ｂ側を見たアドミタンスが大きくなり、結合スロット５ａよりも結合スロット５ｂの方が結合量が大きくなる。結合スロット５ａ，５ｂを介して放射導波管１１ａ，１１ｂに入力された高周波信号は、各放射スロット４ａ，４ｂからそれぞれ等振幅かつ同相で空間に放射される。このとき、結合スロット５ａよりも結合スロット５ｂの方が結合量が大きいことから、アレーアンテナ全体としては端部寄りの放射スロット４ａよりも中央寄りの放射スロット４ｂからの放射量の方が大きくなるため、アレーアンテナの励振分布は中央付近の振幅が大きい分布となり、すべての放射スロット４ａ，４ｂを等振幅で励振した場合に比べて、放射パターンのサイドローブレベルを低下させることができる。

このように、本実施の形態２においても、結合スロット５ｂは結合スロット５ａに比べてスロットの長さが長く、さらに結合スロット５ｂの形状をスロット端部が給電導波管１２の管軸方向に延ばされたＨ形としているため、結合スロット５ｂから放射導波管１１ｂ側を見たアドミタンスを大きくすることができ、端部寄りの放射スロットに比べて中央寄りの放射スロットの方が放射される高周波信号の振幅が大きいアレーアンテナの励振分布を実現することができる。

以上のように、本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、１列に並べられた複数の放射導波管１１ａ，１１ｂに対して、裏面の給電導波管１２からそれぞれ給電するようにしたので、管軸方向に長い導波管スロットアレーアンテナであっても、１つの放射導波管で定在波給電される放射スロットの数が少ないため、周波数特性が広帯域な導波管スロットアレーアンテナが得られる。また、放射スロット４ａと放射スロット４ｂの配置パターンと個数とをそれぞれ適宜決めることにより、アレーアンテナ全体として、所望の励振分布を容易に実現でき、それにより、所望の放射パターンを容易に実現することができる。また、複数の放射導波管１１ａ，１１ｂに対して、裏面に平行に配置された１つの給電導波管１２で直列給電するため、薄型な導波管スロットアレーアンテナを実現することができる。

また、給電導波管１２の管軸方向に対して複数個設けられた結合スロット５ａ，５ｂのうち、給電導波管１２の端部寄りに設けられた結合スロット５ａよりも中央寄りに設けられた結合スロット５ｂの長さを長くし、さらに、結合スロット５ｂの形状をスロット端部が給電導波管１２の管軸方向に延ばされたＨ形としたため、アレーアンテナの放射導波管１１ａ，１１ｂの中央寄りに設けられた放射スロット４ｂから放射される高周波信号の振幅が大きくなり、サイドローブレベルの低い良好な放射パターンを得ることができる。

また、本実施の形態２は、誘電体基板８ａ，８ｂと導体パターン９ａ，９ｂ，９ｃを重ねた多層基板で構成されるため、導波管が中空で構成される金属を重ねた構造に比べて、小形で軽量なアンテナが得られるという効果がある。さらに、本実施の形態２で示したような１次元の導波管スロットアレーアンテナを、導波管幅方向に複数個配列して２次元のアレーアンテナを構成する場合、誘電体基板８ａ，８ｂの誘電率による波長短縮効果により導波管幅が小さいため、導波管幅方向の配列間隔を狭くすることができ、導波管幅方向にビーム走査しても放射パターンにグレーティングローブが出にくいという効果がある。

また、導体ヴィア１０ａ，１０ｂ，１０ｃを放射導波管１１ａ，１１ｂおよび給電導波管１２における管内波長の１／４の間隔で配列しているため、放射スロット４ａ，４ｂや結合スロット５ａ，５ｂに対する導体ヴィア１０ａ，１０ｂ，１０ｃの相対位置がすべて同じとなり、同一形状のスロットのアドミタンスに導体ヴィア１０ａ，１０ｂ，１０ｃが与える影響が同じとなるので、設計が容易であるという効果もある。

実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３における導波管スロットアレーアンテナの分解構成図である。図８は、誘電体基板８ａ上の導体パターン９ａの平面図、図９は、誘電体基板８ｂ上の導体パターン９ｂの平面図である。本実施の形態３は、実施の形態２で示した導波管スロットアレーアンテナにおいて、放射導波管１１ａ，１１ｂに設けられた放射スロット４ａ，４ｂの個数と結合スロット５ａ，５ｂの位置とを変えたものである。他の構成については、実施の形態２と同じであるため、説明は省略し、以下では、実施の形態２と異なる構成を中心に説明する。

図７において、放射導波管１１ａには放射スロット４ａが５個設けられており、放射スロット４ｂが３個設けられている。具体的には、左端から順に、まず、放射スロット４ａが５個並び、その後に、放射スロット４ｂが３個並んで配置されている。同様に、放射導波管１１ｂに、放射スロット４ａが５個設けられており、放射スロット４ｂが３個設けられている。放射導波管１１ｂの構成は放射導波管１１ａと線対称となっているので、放射導波管１１ｂでは、右端から順に、まず、放射スロット４ａが５個並び、その後に、放射スロット４ｂが３個並んでいる。また、結合スロット５ａ，５ｂは、図８に示すように、隣り合う放射導波管１１ａ，１１ｂの境界付近において、隣り合う放射スロット４ａ，４ｂからそれぞれ管内波長の１／４だけ離れた位置に設けられており、結合スロット５ａ，５ｂの間隔は管内波長の１．５倍となっている。

本実施の形態３についても、動作は実施の形態１および２と同様である。但し、本実施の形態３では、結合スロット５ａ，５ｂが、それぞれ放射導波管１１ａ，１１ｂの中央付近ではなく、端部に近い位置（すなわち、放射導波管１１ａ，１１ｂの境界付近に）に設けられているが、放射導波管１１ａ，１１ｂの中は定在波が生じているため、放射スロット４ａ，４ｂと結合スロット５ａ，５ｂとの間隔が管内波長の１／４の奇数倍の関係が保たれていれば、結合スロット５ａ，５ｂの位置に関わらず、放射スロット４ａ，４ｂからの放射量は等振幅となる。

以上のように、本実施の形態３によれば、実施の形態２と同様の効果が得られるだけでなく、さらに、隣り合う放射導波管１１ａ，１１ｂに対する結合スロット５ａ，５ｂの位置を互いに近づけて、給電導波管１２における結合スロット５ａ，５ｂの間隔を管内波長の１．５倍と小さくしたため、給電導波管１２の直列給電部分における周波数特性が緩やかとなり、広帯域な導波管スロットアレーアンテナが得られるという効果がある。

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ 金属プレート、２ａ，２ｂ 放射導波管用抜き部、３ 給電導波管用抜き部、４ａ，４ｂ 放射スロット、５ａ，５ｂ 結合スロット、６ 給電スロット、７ 入力導波管、８ａ，８ｂ 誘電体基板、９ａ，９ｂ，９ｃ 導体パターン、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 導体ヴィア、１１ａ，１１ｂ 放射導波管、１２ 給電導波管。

Claims (5)

1. 給電導波管と、
   前記給電導波管に対して、互いに並行かつ隣接して配置され、前記給電導波管によって給電される、第１の放射導波管および第２の放射導波管と、
   前記第１の放射導波管および前記第２の放射導波管に設けられた複数の放射スロットと、
   前記給電導波管と前記第１の放射導波管および前記第２の放射導波管との間に設けられた複数の第１の結合スロットと、
   前記給電導波管と前記第１の放射導波管および前記第２の放射導波管との間に設けられた複数の第２の結合スロットと
   を備え、
   前記第１の結合スロットと前記第２の結合スロットは、前記給電導波管の管軸方向に対して直交する方向に設けられ、前記第１の結合スロットは、その端部が前記給電導波管の管軸方向に向かって延伸している
   ことを特徴とする導波管スロットアレーアンテナ。
2. 前記第１の結合スロットは、前記第２の結合スロットよりも前記給電導波管の中心に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の導波管スロットアレーアンテナ。
3. 前記第１の結合スロットは、前記第１の放射導波管において、管軸方向の中心位置よりも前記第２の放射導波管に近い側に設けられ、
   前記第２の結合スロットは、前記第２の放射導波管において、管軸方向の中心位置よりも前記第１の放射導波管に近い側に設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の導波管スロットアレーアンテナ。
4. 前記第１の放射導波管、前記第２の放射導波管、および、前記給電導波管のうちの少なくとも１つは、誘電体基板と導体パターンと導体ヴィアとから形成されるポスト壁導波管で構成される
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の導波管スロットアレーアンテナ。
5. 前記導体ヴィアは、前記ポスト壁導波管の管軸方向に沿って前記ポスト壁導波管における伝搬波長の１／４の間隔で配列されていることを特徴とする請求項４に記載の導波管スロットアレーアンテナ。

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