JP2019514281A - Waveguide device and antenna array - Google Patents

Waveguide device and antenna array Download PDF

Info

Publication number
JP2019514281A
JP2019514281A JP2018552279A JP2018552279A JP2019514281A JP 2019514281 A JP2019514281 A JP 2019514281A JP 2018552279 A JP2018552279 A JP 2018552279A JP 2018552279 A JP2018552279 A JP 2018552279A JP 2019514281 A JP2019514281 A JP 2019514281A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductive
waveguide
port
horn
slot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018552279A
Other languages
English (en)
Inventor
桐野 秀樹
秀樹 桐野
宏幸 加茂
宏幸 加茂
Original Assignee
日本電産株式会社
株式会社Wgr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2016075684 priority Critical
Priority to JP2016075684 priority
Application filed by 日本電産株式会社, 株式会社Wgr filed Critical 日本電産株式会社
Priority to PCT/JP2017/014182 priority patent/WO2017175782A1/en
Publication of JP2019514281A publication Critical patent/JP2019514281A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/064Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/12Hollow waveguides
    • H01P3/123Hollow waveguides with a complex or stepped cross-section, e.g. ridged or grooved waveguides
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced with unbalanced lines or devices
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12Coupling devices having more than two ports
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02Waveguide horns
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02Waveguide horns
    • H01Q13/0283Apparatus or processes specially provided for manufacturing horns
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10Resonant slot antennas
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006Particular feeding systems
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0087Apparatus or processes specially adapted for manufacturing antenna arrays
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart

Abstract

ある実施形態におけるアンテナアレイは、隣り合う第1および第2のスロットを有する導電部材を備える。前記導電部材の正面側の導電性表面は、前記第1および第2のスロットにそれぞれ連通する第1および第2のホーンを規定する形状を有する。各スロットのE面は、同一平面上または実質的に平行な複数の平面上にある。前記第1のホーンのE面断面において、前記E面と前記第1のスロットの縁との2つの交点の一方から前記E面と前記第1のホーンの開口面の縁との2つの交点の一方までの前記第1のホーンの内壁面に沿った長さは、前記E面と前記第1のスロットの縁との交点の他方から前記E面と前記開口面の縁との交点の他方までの前記内壁面に沿った長さよりも長い。The antenna array in one embodiment comprises a conductive member having adjacent first and second slots. The conductive surface on the front side of the conductive member is shaped to define first and second horns in communication with the first and second slots, respectively. The E plane of each slot is coplanar or substantially parallel to multiple planes. In an E-plane cross section of the first horn, from one of two intersections of the E surface and the edge of the first slot, of two intersections of the E surface and an edge of the opening surface of the first horn The length along the inner wall surface of the first horn up to one is from the other of the intersection of the E surface and the edge of the first slot to the other of the intersection of the E surface and the edge of the opening surface. Longer than the length along the inner wall of the

Description

本開示は、導波路装置およびアンテナアレイに関する。   The present disclosure relates to waveguide devices and antenna arrays.

線上または面上に1つまたは複数のアンテナ素子(「放射素子」と称することもある。)が配列されたアンテナ装置が、様々な用途、例えばレーダおよび通信システムに利用されている。アンテナ装置から電磁波を放射するには、電磁波を生成する回路からアンテナ素子に電磁波(例えば高周波の信号波)を供給する必要がある。電磁波の供給は、導波路を介して行われる。導波路は、アンテナ素子で受けた電磁波を受信回路に送るためにも用いられる。   Antenna devices in which one or more antenna elements (sometimes referred to as "radiating elements") are arranged on a line or plane are used in various applications, such as radar and communication systems. In order to radiate an electromagnetic wave from the antenna device, it is necessary to supply an electromagnetic wave (for example, a high frequency signal wave) to the antenna element from a circuit that generates the electromagnetic wave. The supply of electromagnetic waves is performed via a waveguide. The waveguide is also used to send an electromagnetic wave received by the antenna element to the receiving circuit.

従来、アンテナ素子への給電には、マイクロストリップ線路が用いられることが多かった。しかし、送信または受信する電磁波の周波数が、例えば30ギガヘルツ(GHz)を超える高い周波数である場合、マイクロストリップ線路の誘電体損失が大きくなり、アンテナの効率が低下する。このため、このような高周波領域では、マイクロストリップ線路に代わる導波路が必要となる。   Heretofore, a microstrip line has often been used for feeding an antenna element. However, if the frequency of the electromagnetic wave to be transmitted or received is a high frequency, for example, exceeding 30 gigahertz (GHz), the dielectric loss of the microstrip line becomes large, and the efficiency of the antenna decreases. Therefore, in such a high frequency region, a waveguide that replaces the microstrip line is required.

マイクロストリップ線路の代わりに中空導波管を用いて各アンテナ素子への給電を行えば、30GHzを超える周波数領域でも損失を低減できる。中空導波管は、円形または方形の断面を持つ金属製の管である。導波管の内部では、管の形状およびサイズに応じた電磁界モードが形成される。このため、電磁波は特定の電磁界モードで管内を伝搬することができる。管の内部は中空であるため、伝搬すべき電磁波の周波数が高くなっても誘電体損失の問題は生じない。中空導波管を利用したアンテナ装置は、例えば特許文献1に開示されている。   By feeding each antenna element using a hollow waveguide instead of the microstrip line, it is possible to reduce the loss even in the frequency range above 30 GHz. A hollow waveguide is a metal tube with a circular or square cross section. Inside the waveguide, an electromagnetic field mode is formed according to the shape and size of the tube. Thus, the electromagnetic waves can propagate in the tube in a specific electromagnetic field mode. Since the inside of the tube is hollow, the problem of dielectric loss does not occur even if the frequency of the electromagnetic wave to be propagated increases. An antenna device using a hollow waveguide is disclosed, for example, in Patent Document 1.

一方、人工磁気導体を備える導波構造の例が特許文献2から4、ならびに非特許文献1および2に開示されている。人工磁気導体は、自然界には存在しない完全磁気導体(PMC: Perfect Magnetic Conductor)の性質を人工的に実現した構造体である。完全磁気導体は、「表面における磁界の接線成分がゼロになる」という性質を有している。これは、完全導体(PEC: Perfect Electric Conductor)の性質、すなわち、「表面における電界の接線成分がゼロになる」という性質とは反対の性質である。完全磁気導体は、自然界には存在しないが、例えば複数の導電性ロッドの配列のような人工的な構造によって実現され得る。人工磁気導体は、その構造によって定まる特定の周波数帯域において、完全磁気導体として機能する。人工磁気導体は、特定の周波数帯域(伝搬阻止帯域)に含まれる周波数を有する電磁波が人工磁気導体の表面に沿って伝搬することを抑制または阻止する。このため、人工磁気導体の表面は、高インピーダンス面と呼ばれることがある。   On the other hand, examples of a waveguide structure provided with an artificial magnetic conductor are disclosed in Patent Documents 2 to 4 and Non-Patent Documents 1 and 2. An artificial magnetic conductor is a structure that artificially realizes the properties of a perfect magnetic conductor (PMC) that does not exist in nature. The perfect magnetic conductor has the property that "the tangential component of the magnetic field at the surface is zero". This is the opposite of the property of a perfect conductor (PEC), that is, the property that "the tangential component of the electric field at the surface is zero". A perfect magnetic conductor is not present in nature but can be realized by artificial structures, such as an array of conducting rods, for example. The artificial magnetic conductor functions as a perfect magnetic conductor in a specific frequency band determined by its structure. The artificial magnetic conductor suppresses or blocks the propagation of an electromagnetic wave having a frequency included in a specific frequency band (propagation stop band) along the surface of the artificial magnetic conductor. For this reason, the surface of the artificial magnetic conductor may be called a high impedance surface.

特許文献2から4、ならびに非特許文献1および2に開示されている導波路装置では、行および列方向に配列された複数の導電性ロッドによって人工磁気導体が実現されている。このようなロッドは、ポストまたはピンと呼ばれることもある。これらの導波路装置のそれぞれは、全体として、対向する一対の導電プレートを備えている。一方の導電プレートは、他方の導電プレートの側に突出するリッジと、リッジの両側に位置する人工磁気導体とを有している。リッジの上面(導電性を有する面)は、ギャップを介して、他方の導電プレートの導電性表面に対向している。人工磁気導体の伝搬阻止帯域に含まれる波長を有する電磁波は、この導電性表面とリッジの上面との間の空間(ギャップ)をリッジに沿って伝搬する。   In the waveguide devices disclosed in Patent Documents 2 to 4 and Non-Patent Documents 1 and 2, the artificial magnetic conductor is realized by a plurality of conductive rods arranged in the row and column directions. Such rods are sometimes referred to as posts or pins. Each of these waveguide devices generally comprises a pair of opposing conductive plates. One conductive plate has a ridge projecting to the side of the other conductive plate and an artificial magnetic conductor located on both sides of the ridge. The upper surface (surface having conductivity) of the ridge faces the conductive surface of the other conductive plate via the gap. An electromagnetic wave having a wavelength included in the propagation stop band of the artificial magnetic conductor propagates along the ridge in a space (gap) between the conductive surface and the top surface of the ridge.

米国特許第9136605号明細書U.S. Pat. No. 9,136,605 国際公開第2010/050122号WO 2010/050122 米国特許第8803638号明細書U.S. Patent No. 8803638 欧州特許出願公開第1331688号明細書European Patent Application Publication No. 1331688

導波路装置またはアンテナ装置において、その性能を向上させたり、構成要素をより自由に配置できるようにしたりすることが求められていた。   There has been a need to improve the performance of waveguide devices or antenna devices and to allow more freedom in arranging the components.

本開示の一態様に係るアンテナアレイは、正面側の第1導電性表面および背面側の第2導電性表面を有する導電部材を備える。前記導電部材は、第1の方向に沿って並ぶ複数のスロットを有する。前記導電部材の前記第1導電性表面は、前記複数のスロットにそれぞれ連通する複数のホーンを規定する形状を有する。前記複数のスロットの各々のE面は、同一平面上または実質的に平行な複数の平面上にある。前記複数のスロットは、隣り合う第1のスロットおよび第2のスロットを含む。前記複数のホーンは、前記第1のスロットに連通する第1のホーンおよび前記第2のスロットに連通する第2のホーンを含む。前記第1のホーンのE面断面において、前記第1のスロットの一方の縁から前記第1のホーンの開口面の一方の縁までの前記第1のホーンの内壁面に沿った長さは、前記第1のスロットの他方の縁から前記開口面の他方の縁までの前記内壁面に沿った長さよりも長い。前記第2のホーンのE面断面において、前記第2のスロットの一方の縁から前記第2のホーンの開口面の一方の縁までの前記第2のホーンの内壁面に沿った長さは、前記第2のスロットの他方の縁から前記開口面の他方の縁までの前記内壁面に沿った長さ以下である。前記第1のスロットの中心と前記第1のホーンの前記開口面の中心とを通る軸の方向は、前記第2のスロットの中心と前記第2のホーンの前記開口面の中心とを通る軸の方向とは異なる。   An antenna array according to an aspect of the present disclosure includes a conductive member having a first conductive surface on the front side and a second conductive surface on the back side. The conductive member has a plurality of slots aligned along the first direction. The first conductive surface of the conductive member has a shape defining a plurality of horns respectively communicating with the plurality of slots. An E-plane of each of the plurality of slots is coplanar or substantially parallel. The plurality of slots include adjacent first and second slots. The plurality of horns include a first horn in communication with the first slot and a second horn in communication with the second slot. In an E-plane cross section of the first horn, a length along an inner wall surface of the first horn from one edge of the first slot to one edge of an opening surface of the first horn is The length along the inner wall surface from the other edge of the first slot to the other edge of the open surface is longer. In the E-plane cross section of the second horn, the length along the inner wall surface of the second horn from one edge of the second slot to one edge of the opening face of the second horn is It is less than or equal to the length along the inner wall from the other edge of the second slot to the other edge of the open surface. The direction of the axis passing through the center of the first slot and the center of the open surface of the first horn is the axis passing through the center of the second slot and the center of the open surface of the second horn Different from the direction of

本開示の他の態様に係るアンテナアレイは、正面側の第1導電性表面および背面側の第2導電性表面を有する導電部材を備える。前記導電部材は、第1の方向に沿って並ぶ複数のスロットを有する。前記導電部材の前記第1導電性表面は、前記複数のスロットにそれぞれ連通する複数のホーンを規定する形状を有する。前記複数のスロットの各々のE面は、同一平面上または実質的に平行な複数の平面上にある。前記複数のホーンは、前記第1の方向に沿って並ぶ第1のホーン、第2のホーン、および第3のホーンを含む。前記第1から第3のホーンにそれぞれ連通する第1から第3のスロットに電磁波が供給されたとき、前記第1から第3のホーンからそれぞれ放射される3つの主ローブは互いに重なり、前記3つの主ローブの中心軸の方位は互いに異なり、前記3つの主ローブの前記中心軸の方位の差は、前記3つの主ローブの各々の幅よりも小さい。   An antenna array according to another aspect of the present disclosure includes a conductive member having a front side first conductive surface and a back side second conductive surface. The conductive member has a plurality of slots aligned along the first direction. The first conductive surface of the conductive member has a shape defining a plurality of horns respectively communicating with the plurality of slots. An E-plane of each of the plurality of slots is coplanar or substantially parallel. The plurality of horns includes a first horn, a second horn, and a third horn aligned along the first direction. When electromagnetic waves are supplied to the first to third slots respectively communicating with the first to third horns, the three main lobes respectively emitted from the first to third horns overlap each other, The orientations of the central axes of one main lobe are different from one another, and the difference in orientation of the central axes of the three main lobes is smaller than the width of each of the three main lobes.

本開示の他の態様に係る導波路装置は、正面側の第1導電性表面および背面側の第2導電性表面を有する第1導電部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記第2導電性表面に対向するストライプ形状の導電性の導波面を有し、前記第2導電性表面に沿って延びる導波部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記導波部材を支持し、前記第2導電性表面に対向する正面側の第3導電性表面、および背面側の第4導電性表面を有する第2導電部材と、前記導波部材の両側に位置し、前記第2導電性表面および前記第3導電性表面の少なくとも一方にある人工磁気導体と、を備える。前記第2導電性表面、前記導波面、および前記人工磁気導体により、前記第2導電性表面と前記導波面との間隙に導波路が規定される。前記第2導電部材は、前記導波部材の一端に隣接する位置に配置された、前記第4導電性表面から前記導波路に連通するポートと、前記ポートを介して前記導波部材の前記一端に対向する位置に設けられたチョーク構造と、を有する。前記チョーク構造は、前記ポートに隣接する位置に設けられた導電性のリッジと、前記リッジの、前記ポートから遠い側の一端に対して間隙を空けて前記第3導電性表面上に配置された一本以上の導電性のロッドと、を含む。前記導波路を伝搬する電磁波の自由空間における中心波長をλ0とするとき、前記導波路に沿った方向における前記リッジの長さは、λ0/16以上λ0/4未満である。   A waveguide device according to another aspect of the present disclosure includes: a first conductive member having a first conductive surface on the front side and a second conductive surface on the back side; and a back side of the first conductive member, A waveguide member having a stripe-shaped conductive waveguide surface opposed to the second conductive surface, the waveguide member extending along the second conductive surface, and the back surface side of the first conductive member; A second conductive member supporting a wave member and having a third conductive surface on the front side facing the second conductive surface and a fourth conductive surface on the back side, and located on both sides of the waveguide member And an artificial magnetic conductor on at least one of the second conductive surface and the third conductive surface. A waveguide is defined in a gap between the second conductive surface and the waveguide surface by the second conductive surface, the waveguide surface, and the artificial magnetic conductor. The second conductive member is disposed at a position adjacent to one end of the waveguide member, a port communicating with the waveguide from the fourth conductive surface, and the one end of the waveguide member via the port And a choke structure provided at a position opposite to. The choke structure is disposed on the third conductive surface with a gap between a conductive ridge provided at a position adjacent to the port and one end of the ridge far from the port. And one or more conductive rods. When the central wavelength in free space of the electromagnetic wave propagating in the waveguide is λ0, the length of the ridge in the direction along the waveguide is λ0 / 16 or more and less than λ0 / 4.

本開示の他の態様に係る導波路装置は、正面側の第1導電性表面および背面側の第2導電性表面を有する第1導電部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記第2導電性表面に対向するストライプ形状の導電性の導波面を有し、前記第2導電性表面に沿って延びる導波部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記導波部材を支持し、前記第2導電性表面に対向する正面側の第3導電性表面、および背面側の第4導電性表面を有する第2導電部材と、前記導波部材の両側に位置し、前記第2導電性表面および前記第3導電性表面の少なくとも一方にある人工磁気導体と、を備える。前記第2導電性表面、前記導波面、および前記人工磁気導体により、前記第2導電性表面と前記導波面との間隙に導波路が規定される。前記第1導電部材は、前記導波部材の一端に隣接する前記導波面の部位に対向する位置に配置された、前記第1導電性表面から前記第2導電性表面に連通するポートを有する。前記第2導電部材は、前記導波部材の前記一端を含む領域にチョーク構造を有する。前記チョーク構造は、前記ポートの開口を前記導波面に投影した際の縁から前記導波部材の前記一端の縁までの範囲の導波部材端部と、前記導波部材の前記一端に対して間隙を空けて前記第3導電性表面上に配置された一本以上の導電性のロッドと、を含む。前記導波路を伝搬する電磁波の自由空間における中心波長をλ0とするとき、前記導波路に沿った方向における前記導波部材端部の長さは、λ0/16以上λ0/4未満である。   A waveguide device according to another aspect of the present disclosure includes: a first conductive member having a first conductive surface on the front side and a second conductive surface on the back side; and a back side of the first conductive member, A waveguide member having a stripe-shaped conductive waveguide surface opposed to the second conductive surface, the waveguide member extending along the second conductive surface, and the back surface side of the first conductive member; A second conductive member supporting a wave member and having a third conductive surface on the front side facing the second conductive surface and a fourth conductive surface on the back side, and located on both sides of the waveguide member And an artificial magnetic conductor on at least one of the second conductive surface and the third conductive surface. A waveguide is defined in a gap between the second conductive surface and the waveguide surface by the second conductive surface, the waveguide surface, and the artificial magnetic conductor. The first conductive member has a port disposed at a position facing the part of the waveguide surface adjacent to one end of the waveguide member and communicating with the second conductive surface from the first conductive surface. The second conductive member has a choke structure in a region including the one end of the waveguide member. The choke structure has a waveguide member end portion ranging from an edge when the opening of the port is projected to the waveguide surface to an edge of the one end of the waveguide member, and the one end of the waveguide member. And one or more conductive rods disposed on the third conductive surface with a gap therebetween. When the central wavelength in free space of the electromagnetic wave propagating through the waveguide is λ0, the length of the end portion of the waveguide member in the direction along the waveguide is λ0 / 16 or more and less than λ0 / 4.

本開示の他の態様に係る導波路装置は、正面側の第1導電性表面および背面側の第2導電性表面を有する第1導電部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記第2導電性表面に対向するストライプ形状の導電性の導波面を有し、前記第2導電性表面に沿って延びる導波部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記導波部材を支持し、前記第2導電性表面に対向する正面側の第3導電性表面、および背面側の第4導電性表面を有する第2導電部材と、前記導波部材の両側に位置し、前記第2導電性表面および前記第3導電性表面の少なくとも一方にある人工磁気導体と、を備える。前記第2導電性表面、前記導波面、および前記人工磁気導体により、前記第2導電性表面と前記導波面との間隙に導波路が規定される。前記第2導電部材は、前記導波部材の一端に隣接する位置に配置された、前記第4導電性表面から前記導波路に連通するポートと、前記ポートを介して前記導波部材の前記一端に対向する位置に設けられたチョーク構造と、を有する。前記チョーク構造は、前記ポートに隣接する位置に設けられた導電性のリッジと、前記リッジの、前記ポートから遠い側の一端に対して間隙を空けて前記第3導電性表面上に配置された一本以上の導電性のロッドと、を含む。前記リッジは、前記ポートに隣接する第1部分と、前記第1部分に隣接する第2部分とを有する。前記第1部分と前記第2導電性表面との距離は、前記第2部分と前記第2導電性表面との距離よりも長い。   A waveguide device according to another aspect of the present disclosure includes: a first conductive member having a first conductive surface on the front side and a second conductive surface on the back side; and a back side of the first conductive member, A waveguide member having a stripe-shaped conductive waveguide surface opposed to the second conductive surface, the waveguide member extending along the second conductive surface, and the back surface side of the first conductive member; A second conductive member supporting a wave member and having a third conductive surface on the front side facing the second conductive surface and a fourth conductive surface on the back side, and located on both sides of the waveguide member And an artificial magnetic conductor on at least one of the second conductive surface and the third conductive surface. A waveguide is defined in a gap between the second conductive surface and the waveguide surface by the second conductive surface, the waveguide surface, and the artificial magnetic conductor. The second conductive member is disposed at a position adjacent to one end of the waveguide member, a port communicating with the waveguide from the fourth conductive surface, and the one end of the waveguide member via the port And a choke structure provided at a position opposite to. The choke structure is disposed on the third conductive surface with a gap between a conductive ridge provided at a position adjacent to the port and one end of the ridge far from the port. And one or more conductive rods. The ridge has a first portion adjacent to the port and a second portion adjacent to the first portion. The distance between the first portion and the second conductive surface is longer than the distance between the second portion and the second conductive surface.

本開示の他の態様に係る導波路装置は、正面側の第1導電性表面および背面側の第2導電性表面を有する第1導電部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記第2導電性表面に対向するストライプ形状の導電性の導波面を有し、前記第2導電性表面に沿って延びる導波部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記導波部材を支持し、前記第2導電性表面に対向する正面側の第3導電性表面、および背面側の第4導電性表面を有する第2導電部材と、前記導波部材の両側に位置し、前記第2導電性表面および前記第3導電性表面の少なくとも一方にある人工磁気導体と、を備える。前記第2導電性表面、前記導波面、および前記人工磁気導体により、前記第2導電性表面と前記導波面との間隙に導波路が規定される。前記第1導電部材は、前記導波部材の一端に隣接する前記導波面の部位に対向する位置に配置された、前記第1導電性表面から前記第2導電性表面に連通するポートを有する。前記第2導電部材は、前記導波部材の前記一端を含む領域にチョーク構造を有する。前記チョーク構造は、前記ポートの開口を前記導波面に投影した際の縁から前記導波部材の前記一端の縁までの範囲の導波部材端部と、前記導波部材の前記一端に対して間隙を空けて前記第3導電性表面上に配置された一本以上の導電性のロッドと、を含む。前記第1導電部材の前記第2導電性表面は、前記導波部材端部が対向する部位において前記ポートに隣接する第1部分と、前記第1部分に隣接する第2部分とを有する。前記第1部分と前記導波面との距離は、前記第2部分と前記導波面との距離よりも長い。   A waveguide device according to another aspect of the present disclosure includes: a first conductive member having a first conductive surface on the front side and a second conductive surface on the back side; and a back side of the first conductive member, A waveguide member having a stripe-shaped conductive waveguide surface opposed to the second conductive surface, the waveguide member extending along the second conductive surface, and the back surface side of the first conductive member; A second conductive member supporting a wave member and having a third conductive surface on the front side facing the second conductive surface and a fourth conductive surface on the back side, and located on both sides of the waveguide member And an artificial magnetic conductor on at least one of the second conductive surface and the third conductive surface. A waveguide is defined in a gap between the second conductive surface and the waveguide surface by the second conductive surface, the waveguide surface, and the artificial magnetic conductor. The first conductive member has a port disposed at a position facing the part of the waveguide surface adjacent to one end of the waveguide member and communicating with the second conductive surface from the first conductive surface. The second conductive member has a choke structure in a region including the one end of the waveguide member. The choke structure has a waveguide member end portion ranging from an edge when the opening of the port is projected to the waveguide surface to an edge of the one end of the waveguide member, and the one end of the waveguide member. And one or more conductive rods disposed on the third conductive surface with a gap therebetween. The second conductive surface of the first conductive member has a first portion adjacent to the port and a second portion adjacent to the first portion at a portion where the waveguide end portion faces. The distance between the first portion and the waveguide surface is longer than the distance between the second portion and the waveguide surface.

本開示の他の態様に係る導波路装置は、正面側の第1導電性表面および背面側の第2導電性表面を有する第1導電部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記第2導電性表面に対向するストライプ形状の導電性の導波面を有し、前記第2導電性表面に沿って延びる導波部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記導波部材を支持し、前記第2導電性表面に対向する正面側の第3導電性表面、および背面側の第4導電性表面を有する第2導電部材と、前記導波部材の両側に位置し、前記第2導電性表面および前記第3導電性表面の少なくとも一方にある人工磁気導体と、を備える。前記第2導電性表面、前記導波面、および前記人工磁気導体により、前記第2導電性表面と前記導波面との間隙に導波路が規定される。前記第2導電部材は、前記第4導電性表面から前記導波路に連通するポートを有する。前記導波部材は、前記ポート上で第1部分と第2部分とに空間的に分離している。前記ポートの内壁の一部は、前記導波部材の前記第1部分の一端に接続している。前記ポートの前記内壁の他の一部は、前記導波部材の前記第2部分の一端に接続している。前記導波部材の前記第1部分の前記一端および前記第2部分の前記一端における対向する2つの端面で規定される導波部材間隙は、その大きさが、前記導波部材の前記第1部分に接続する前記ポートの前記内壁の部分と、前記導波部材の前記第2部分に接続する前記ポートの前記内壁の他の部分との間隙の大きさよりも小さい狭幅部を含む。   A waveguide device according to another aspect of the present disclosure includes: a first conductive member having a first conductive surface on the front side and a second conductive surface on the back side; and a back side of the first conductive member, A waveguide member having a stripe-shaped conductive waveguide surface opposed to the second conductive surface, the waveguide member extending along the second conductive surface, and the back surface side of the first conductive member; A second conductive member supporting a wave member and having a third conductive surface on the front side facing the second conductive surface and a fourth conductive surface on the back side, and located on both sides of the waveguide member And an artificial magnetic conductor on at least one of the second conductive surface and the third conductive surface. A waveguide is defined in a gap between the second conductive surface and the waveguide surface by the second conductive surface, the waveguide surface, and the artificial magnetic conductor. The second conductive member has a port communicating with the waveguide from the fourth conductive surface. The waveguide member is spatially separated on the port into a first portion and a second portion. A portion of the inner wall of the port is connected to one end of the first portion of the waveguide member. Another portion of the inner wall of the port is connected to one end of the second portion of the waveguide. The gap between the waveguide members defined by the one end of the first portion of the waveguide and the two opposing end faces of the one end of the second portion is the size of the first portion of the waveguide And a narrow portion that is smaller than the size of the gap between the portion of the inner wall of the port connecting to the other portion of the inner wall of the port connecting to the second portion of the waveguide member.

本開示の他の態様に係るアレーアンテナ装置は、正面側の第1導電性表面および背面側の第2導電性表面を有し、複数のスロットを備える第1導電部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記第2導電性表面に対向するストライプ形状の導電性の導波面を有し、前記第2導電性表面に沿って延びる導波部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記導波部材を支持し、前記第2導電性表面に対向する正面側の第3導電性表面、および背面側の第4導電性表面を有する第2導電部材と、前記導波部材の両側に位置し、前記第2導電性表面および前記第3導電性表面の少なくとも一方にある人工磁気導体と、を備え、前記第2導電性表面、前記導波面、および前記人工磁気導体により、前記第2導電性表面と前記導波面との間隙に導波路が規定されており、前記第2導電部材は、前記第4導電性表面から前記導波路に連通するポートを有し、前記複数のスロットのうちの隣り合う第1のスロットおよび第2のスロットは、前記ポートの中心に対して対称な位置に配置され、前記導波部材は、前記ポートに隣接する一対のインピーダンス整合構造を有し、前記一対のインピーダンス整合構造のそれぞれは、前記ポートに隣接する平坦部と、前記平坦部に隣接する凹部とを含み、かつ、前記第1および第2のスロットの一方に部分的に対向している。   An array antenna device according to another aspect of the present disclosure includes a first conductive member having a first conductive surface on the front side and a second conductive surface on the back side, and including a plurality of slots, and the first conductive member. A waveguide member having a stripe-shaped conductive waveguide surface located on the back surface side of the second conductive surface and facing the second conductive surface, the waveguide member extending along the second conductive surface, and the back surface of the first conductive member A second conductive member positioned on the side, supporting the waveguide member, and having a third conductive surface on the front side facing the second conductive surface and a fourth conductive surface on the back side; An artificial magnetic conductor located on both sides of the wave member and at least one of the second conductive surface and the third conductive surface, the second conductive surface, the waveguide surface, and the artificial magnetic conductor Waveguided to the gap between the second conductive surface and the waveguide surface. And the second conductive member has a port communicating with the waveguide from the fourth conductive surface, and the adjacent first and second slots of the plurality of slots are The waveguide member has a pair of impedance matching structures adjacent to the port, each of the pair of impedance matching structures being adjacent to the port A flat portion and a recess adjacent to the flat portion are partially opposed to one of the first and second slots.

本開示の他の態様に係るアレーアンテナ装置は、正面側の第1導電性表面および背面側の第2導電性表面を有する第1導電部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記第2導電性表面に対向するストライプ形状の導電性の導波面を有し、前記第2導電性表面に沿って延びる導波部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記導波部材を支持し、前記第2導電性表面に対向する正面側の第3導電性表面、および背面側の第4導電性表面を有する第2導電部材と、前記導波部材の両側に位置し、前記第2導電性表面および前記第3導電性表面の少なくとも一方にある人工磁気導体と、を備え、前記第2導電性表面、前記導波面、および前記人工磁気導体により、前記第2導電性表面と前記導波面との間隙に導波路が規定されており、前記第2導電部材は、前記第4導電性表面から前記導波路に連通するポートを有し、前記導波部材は、前記ポート上で第1部分と第2部分とに空間的に分離しており、前記ポートの内壁の一部は、前記導波部材の前記第1部分の一端に接続し、前記ポートの前記内壁の他の一部は、前記導波部材の前記第2部分の一端に接続し、前記導波部材の前記第1部分の前記一端および前記第2部分の前記一端における対向する2つの端面の間の距離は、前記導波部材の前記第1部分に接続する前記内壁の前記部分と、前記導波部材の前記第2部分に接続する前記内壁の前記他の部分との間の距離とは異なっている。   An array antenna device according to another aspect of the present disclosure includes a first conductive member having a first conductive surface on the front side and a second conductive surface on the back side, and is positioned on the back side of the first conductive member. A waveguide member having a stripe-shaped conductive waveguide surface opposed to the second conductive surface, the waveguide member extending along the second conductive surface, and the back surface side of the first conductive member; A second conductive member supporting a wave member and having a third conductive surface on the front side facing the second conductive surface and a fourth conductive surface on the back side, and located on both sides of the waveguide member An artificial magnetic conductor on at least one of the second conductive surface and the third conductive surface, the second conductive surface, the waveguide surface, and the artificial magnetic conductor, the second conductive A waveguide is defined in the gap between the surface and the waveguide surface, and The second conductive member has a port communicating with the waveguide from the fourth conductive surface, and the waveguide member is spatially separated on the port into a first portion and a second portion A portion of the inner wall of the port is connected to one end of the first portion of the waveguide member, and another portion of the inner wall of the port is connected to one end of the second portion of the waveguide member A distance between two opposing end faces of the one end of the first portion of the waveguide and the one end of the one end of the second portion is the distance of the inner wall connected to the first portion of the waveguide The distance between the portion and the other portion of the inner wall connected to the second portion of the waveguide member is different.

本開示の他の態様に係るアレーアンテナ装置は、正面側の第1導電性表面および背面側の第2導電性表面を有し、複数のスロットを備える第1導電部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記第2導電性表面に対向するストライプ形状の導電性の導波面を有し、前記第2導電性表面に沿って延びる導波部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記導波部材を支持し、前記第2導電性表面に対向する正面側の第3導電性表面、および背面側の第4導電性表面を有する第2導電部材と、前記導波部材の両側に位置し、前記第2導電性表面および前記第3導電性表面の少なくとも一方にある人工磁気導体と、を備え、前記第2導電性表面、前記導波面、および前記人工磁気導体により、前記第2導電性表面と前記導波面との間隙に導波路が規定されており、前記第2導電部材は、前記第4導電性表面から前記導波路に連通するポートを有し、前記複数のスロットは前記導波面に対向し、前記複数のスロットのうちの隣り合う第1のスロットおよび第2のスロットは、前記第2導電性表面において、前記ポートの中心に対して対称な位置に配置され、前記第1導電部材の前記第1導電性表面は、それぞれが各スロットに連通する複数のホーンを規定する形状を有し、前記複数のホーンのうちの隣り合う2個のホーンの開口中心間の距離は、前記第2導電性表面における前記第1のスロットの中心から前記第2のスロットの中心までの距離よりも短い。   An array antenna device according to another aspect of the present disclosure includes a first conductive member having a first conductive surface on the front side and a second conductive surface on the back side, and including a plurality of slots, and the first conductive member. A waveguide member having a stripe-shaped conductive waveguide surface located on the back surface side of the second conductive surface and facing the second conductive surface, the waveguide member extending along the second conductive surface, and the back surface of the first conductive member A second conductive member positioned on the side, supporting the waveguide member, and having a third conductive surface on the front side facing the second conductive surface and a fourth conductive surface on the back side; An artificial magnetic conductor located on both sides of the wave member and at least one of the second conductive surface and the third conductive surface, the second conductive surface, the waveguide surface, and the artificial magnetic conductor Waveguided to the gap between the second conductive surface and the waveguide surface. The second conductive member has a port communicating with the waveguide from the fourth conductive surface, and the plurality of slots face the waveguide surface, and one of the plurality of slots is selected. Adjacent first slots and second slots are disposed at symmetrical positions on the second conductive surface with respect to the center of the port, and the first conductive surfaces of the first conductive member are respectively Has a shape defining a plurality of horns communicating with each slot, and a distance between opening centers of two adjacent ones of the plurality of horns is the first slot in the second conductive surface Less than the distance from the center of the second slot to the center of the second slot.

本開示の他の態様に係るアレーアンテナ装置は、正面側の第1導電性表面および背面側の第2導電性表面を有する第1導電部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記第2導電性表面に対向するストライプ形状の導電性の導波面を有し、前記第2導電性表面に沿って延びる導波部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記導波部材を支持し、前記第2導電性表面に対向する正面側の第3導電性表面、および背面側の第4導電性表面を有する第2導電部材と、前記導波部材の両側に位置し、前記第2導電性表面および前記第3導電性表面の少なくとも一方にある人工磁気導体と、を備え、前記第2導電性表面、前記導波面、および前記人工磁気導体により、前記第2導電性表面と前記導波面との間隙に導波路が規定されており、前記第2導電部材は、前記導波部材の一端に隣接する位置に配置された、前記第4導電性表面から前記導波路に連通するポートと、前記ポートを介して前記導波部材の前記一端に対向する位置に設けられたチョーク構造と、を有し、前記チョーク構造は、前記ポートに隣接する第1部分と、前記第1部分に隣接する第2部分とを有し、前記第1部分と前記第2導電性表面との距離は、前記第2部分と前記第2導電性表面との距離よりも長い。   An array antenna device according to another aspect of the present disclosure includes a first conductive member having a first conductive surface on the front side and a second conductive surface on the back side, and is positioned on the back side of the first conductive member. A waveguide member having a stripe-shaped conductive waveguide surface opposed to the second conductive surface, the waveguide member extending along the second conductive surface, and the back surface side of the first conductive member; A second conductive member supporting a wave member and having a third conductive surface on the front side facing the second conductive surface and a fourth conductive surface on the back side, and located on both sides of the waveguide member An artificial magnetic conductor on at least one of the second conductive surface and the third conductive surface, the second conductive surface, the waveguide surface, and the artificial magnetic conductor, the second conductive A waveguide is defined in the gap between the surface and the waveguide surface, and A second conductive member is disposed at a position adjacent to one end of the waveguide member, a port communicating with the waveguide from the fourth conductive surface, and the one end of the waveguide member via the port A choke structure provided at an opposite position, the choke structure having a first portion adjacent to the port and a second portion adjacent to the first portion, and the first portion The distance between the second conductive surface and the second conductive surface is longer than the distance between the second portion and the second conductive surface.

本開示の他の態様に係るアレーアンテナ装置は、正面側の第1導電性表面および背面側の第2導電性表面を有し、2N個(Nは2以上の整数)のポートを備える第1導電部材と
、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記第2導電性表面に対向する導電性の導波面を有し、前記第2導電性表面に沿って延びる導波部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記導波部材を支持し、前記第2導電性表面に対向する正面側の第3導電性表面を有する第2導電部材と、前記導波部材の両側に位置し、前記第2導電性表面および前記第3導電性表面の少なくとも一方にある人工磁気導体と、を備え、前記第2導電性表面、前記導波面、および前記人工磁気導体により、前記第2導電性表面と前記導波面との間隙に導波路が規定され、前記導波部材は、複数のT型分岐部の組み合わせによって1個の幹部から2N個の終端導波部に分岐し、2N個の前記ポートは、それぞれ、2N個の前記終端導波
部に対向しており、2N個の前記終端導波部の少なくとも一つの形状は、他のいずれかの形状とは異なっている、アレーアンテナ装置。
An array antenna apparatus according to another aspect of the present disclosure includes a first conductive surface on the front side and a second conductive surface on the back side, and includes 2 N (N is an integer of 2 or more) ports. A conductive member, and a waveguide member located on the back side of the first conductive member and having a conductive waveguide surface facing the second conductive surface, the waveguide member extending along the second conductive surface; A second conductive member positioned on the back side of the first conductive member to support the waveguide member and having a third conductive surface on the front side facing the second conductive surface; An artificial magnetic conductor located on both sides and at least one of the second conductive surface and the third conductive surface, the second conductive surface, the waveguide surface, and the artificial magnetic conductor, A waveguide is defined in a gap between the second conductive surface and the waveguide surface, and the waveguide member Branches to the 2 N of the terminal waveguide from one trunk by a combination of a plurality of T-shaped branch, is the 2 N of the ports, respectively, to face the 2 N pieces of said terminal waveguide An array antenna arrangement in which the shape of at least one of the 2 N terminating waveguides is different from any other shape.

本開示の他の態様に係るアレーアンテナ装置は、正面側の第1導電性表面および背面側の第2導電性表面を有する第1導電部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記第2導電性表面に対向する導電性の導波面を有し、前記第2導電性表面に沿って延びる導波部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記導波部材を支持し、前記第2導電性表面に対向する正面側の第3導電性表面を有する第2導電部材と、前記導波部材の両側に位置し、前記第2導電性表面および前記第3導電性表面の少なくとも一方にある人工磁気導体と、を備え、前記第2導電性表面、前記導波面、および前記人工磁気導体により、前記第2導電性表面と前記導波面との間隙に導波路が規定されており、前記導波部材は、複数のT型分岐部の組み合わせによって1個の幹部から2N個(Nは2以上の整数)の終端導波部に分岐しており、前記導波部材は、前記複数のT型分岐部に隣接する前記幹部側の部分に、前記導波路のキャパシタンスを増加させる複数のインピーダンス変成部をそれぞれ有し、前記複数のインピーダンス変成部のうち、前記終端導波部から相対的に遠い第1インピーダンス変成部の前記導波路に沿った方向の長さは、前記終端導波部に相対的に近い第2インピーダンス変成部の前記導波路に沿った方向の長さよりも短い。 An array antenna device according to another aspect of the present disclosure includes a first conductive member having a first conductive surface on the front side and a second conductive surface on the back side, and is positioned on the back side of the first conductive member. A waveguide member having a conductive waveguide surface facing the second conductive surface, the waveguide member extending along the second conductive surface, and the back surface of the first conductive member, the waveguide member And a second conductive member having a front side third conductive surface opposite to the second conductive surface, and located on both sides of the waveguide member, the second conductive surface and the third conductive An artificial magnetic conductor on at least one of the surfaces, wherein a waveguide is defined in a gap between the second conductive surface and the waveguide surface by the second conductive surface, the waveguide surface, and the artificial magnetic conductor And the waveguide member is formed of a combination of a plurality of T-shaped branches. Is branched at the end waveguide portions of 2 N (N is an integer of 2 or more) from a single trunk Te, the waveguide member, said stem-side portion adjacent to the plurality of T-shaped branch A plurality of impedance transformation portions for increasing the capacitance of the waveguide, and the plurality of impedance transformation portions along the waveguide of the first impedance transformation portion relatively distant from the termination waveguide portion; The length of the direction is shorter than the length of the direction along the waveguide of the second impedance transformation portion relatively close to the termination waveguide.

本開示の他の態様に係るアレーアンテナ装置は、正面側の第1導電性表面および背面側の第2導電性表面を有する第1導電部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記第2導電性表面に対向する導電性の導波面を有し、前記第2導電性表面に沿って延びる導波部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記導波部材を支持し、前記第2導電性表面に対向する正面側の第3導電性表面、および背面側の第4導電性表面を有する第2導電部材と、前記導波部材の両側に位置し、前記第3導電性表面上の複数の導電性のロッドを有する人工磁気導体と、を備え、前記第2導電性表面、前記導波面、および前記人工磁気導体により、前記第2導電性表面と前記導波面との間隙に導波路が規定されており、前記第2導電部材は、前記導波部材の一端に隣接する位置に配置された、前記第4導電性表面から前記導波路に連通する方形導波管と、前記方形導波管を介して前記導波部材の前記一端に対向する位置に設けられたチョーク構造と、を有し、前記複数のロッドは、前記導波部材に沿って前記導波部材の両側に配列された少なくとも2列のロッドを含んでおり、前記第3導電性表面の法線方向から見たとき、前記方形導波管は、一対の長辺と、前記長辺に直交する一対の短辺とによって規定される長方形の形状を有し、前記一対の長辺の一方が前記導波部材の前記一端に接しており、前記方形導波管の前記長辺の長さは、前記少なくとも2列のロッドの最短中心間距離の2倍よりも長く、前記最短中心間距離の3.5倍よりも短い。   An array antenna device according to another aspect of the present disclosure includes a first conductive member having a first conductive surface on the front side and a second conductive surface on the back side, and is positioned on the back side of the first conductive member. A waveguide member having a conductive waveguide surface facing the second conductive surface, the waveguide member extending along the second conductive surface, and the back surface of the first conductive member, the waveguide member A second conductive member having a third conductive surface on the front side opposite to the second conductive surface and a fourth conductive surface on the back side, supported, and located on both sides of the waveguide member; An artificial magnetic conductor having a plurality of conductive rods on three conductive surfaces, the second conductive surface, the waveguide surface, and the artificial magnetic conductor, the second conductive surface and the waveguide surface And a waveguide is defined in the gap between the second conductive member and the second conductive member. A rectangular waveguide which is disposed adjacent to one end and which is in communication with the waveguide from the fourth conductive surface, and is provided at a position facing the one end of the waveguide member via the rectangular waveguide. The plurality of rods including at least two rows of rods arranged on both sides of the waveguide member along the waveguide member, the third conductive surface of When viewed from the normal direction, the rectangular waveguide has a rectangular shape defined by a pair of long sides and a pair of short sides orthogonal to the long sides, and one of the pair of long sides Is in contact with the one end of the waveguide member, and the length of the long side of the rectangular waveguide is longer than twice the shortest center-to-center distance of the at least two rows of rods, and the shortest center-to-center distance Less than 3.5 times of.

本開示の他の態様に係るアレーアンテナ装置は、正面側の第1導電性表面および背面側の第2導電性表面を有し、複数のスロットを備える第1導電部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記第2導電性表面および前記複数のスロットの少なくとも1つに対向するストライプ形状の導電性の導波面を有し、前記第2導電性表面に沿って延びる導波部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記導波部材を支持し、前記第2導電性表面に対向する正面側の第3導電性表面を有する第2導電部材と、前記導波部材の両側に位置し、前記第3導電性表面にある人工磁気導体であって、前記第3導電性表面上の複数の導電性のロッドを有する人工磁気導体と、を備え、前記第2導電性表面、前記導波面、および前記人工磁気導体により、前記第2導電性表面と前記導波面との間隙に導波路が規定されており、前記第2導電性表面から前記導波面までの距離、および前記導波面の幅の少なくとも一方は、前記導波路に沿って変動しており、前記複数のロッドのうち、前記導波部材に隣接する複数の第1ロッドは、前記導波路に沿った方向に第1周期で周期的に配列されており、前記複数のロッドのうち、前記導波部材に隣接しない複数の第2ロッドは、前記導波路に沿った方向に、前記第1周期よりも長い第2周期で周期的に配列されている。   An array antenna device according to another aspect of the present disclosure includes a first conductive member having a first conductive surface on the front side and a second conductive surface on the back side, and including a plurality of slots, and the first conductive member. A waveguide member having a stripe-shaped conductive waveguide surface located on the back surface side of the second conductive surface and facing at least one of the second conductive surface and the plurality of slots, and extending along the second conductive surface And a second conductive member positioned on the back side of the first conductive member, supporting the waveguide member, and having a third conductive surface on the front side facing the second conductive surface, and the waveguide An artificial magnetic conductor located on both sides of the member and on the third conductive surface, the artificial magnetic conductor having a plurality of conductive rods on the third conductive surface, the second conductive Surface, the waveguide surface, and the artificial magnetic conductor A waveguide is defined in a gap between the second conductive surface and the waveguide surface, and at least one of the distance from the second conductive surface to the waveguide surface and the width of the waveguide surface corresponds to the waveguide. Among the plurality of rods, the plurality of first rods adjacent to the waveguide member are periodically arranged in a first cycle in the direction along the waveguide, and Among the rods, the plurality of second rods not adjacent to the waveguide member are periodically arranged in a second period longer than the first period in the direction along the waveguide.

本開示の他の態様に係るアレーアンテナ装置は、正面側の第1導電性表面および背面側の第2導電性表面を有し、複数のスロットを備える第1導電部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記第2導電性表面および前記複数のスロットの少なくとも1つに対向するストライプ形状の導電性の導波面を有し、前記第2導電性表面に沿って延びる導波部材と、前記第1導電部材の背面側に位置し、前記導波部材を支持し、前記第2導電性表面に対向する正面側の第3導電性表面を有する第2導電部材と、前記導波部材の両側に位置し、前記第3導電性表面にある人工磁気導体であって、前記第3導電性表面上の複数の導電性のロッドを有する人工磁気導体と、を備え、前記第2導電性表面、前記導波面、および前記人工磁気導体により、前記第2導電性表面と前記導波面との間隙に導波路が規定されており、前記第2導電部材に平行な平面内において、前記導波路に沿って延びる方向を第1の方向とし、前記第1の方向に垂直な方向を第2の方向としたとき、前記複数のロッドのうちの前記導波部材に隣接するロッド群の各々に関し、前記第1の方向の寸法は、前記第2の方向の寸法よりも大きい。   An array antenna device according to another aspect of the present disclosure includes a first conductive member having a first conductive surface on the front side and a second conductive surface on the back side, and including a plurality of slots, and the first conductive member. A waveguide member having a stripe-shaped conductive waveguide surface located on the back surface side of the second conductive surface and facing at least one of the second conductive surface and the plurality of slots, and extending along the second conductive surface And a second conductive member positioned on the back side of the first conductive member, supporting the waveguide member, and having a third conductive surface on the front side facing the second conductive surface, and the waveguide An artificial magnetic conductor located on both sides of the member and on the third conductive surface, the artificial magnetic conductor having a plurality of conductive rods on the third conductive surface, the second conductive Surface, the waveguide surface, and the artificial magnetic conductor A waveguide is defined in a gap between the second conductive surface and the waveguide surface, and in a plane parallel to the second conductive member, a direction extending along the waveguide is a first direction, and When a direction perpendicular to the direction 1 is taken as a second direction, the dimension of the first direction is the second direction with respect to each of a group of rods adjacent to the waveguide member among the plurality of rods. Larger than the size of.

本開示の実施形態によると、導波路装置またはアンテナ装置において、その性能を高めたり、構成要素をより自由に配置したりすることができる。   According to embodiments of the present disclosure, the waveguide device or antenna device can have its performance enhanced or components can be arranged more freely.

これらの一般的な態様および特定の態様は、システム、方法、およびコンピュータプログラム、ならびにシステム、方法、およびコンピュータプログラムの任意の組み合わせを用いて実現され得る。   These general and specific aspects may be implemented using systems, methods, and computer programs, and any combination of systems, methods, and computer programs.

本開示の実施形態のさらなる利益および利点は、明細書および図面から明らかになるであろう。この利益および/または利点は、種々の実施形態と、明細書および図面に開示された事項によって個別に提供され得る。それらの1つ以上を得るために、全てが設けられている必要はない。   Further benefits and advantages of the embodiments of the present disclosure will be apparent from the description and the drawings. This benefit and / or advantage may be separately provided by the various embodiments and matters disclosed in the specification and the drawings. Not all need be provided to obtain one or more of them.

図1は、導波路装置が備える基本構成の限定的ではない例を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing a non-limiting example of the basic configuration of the waveguide device. 図2Aは、導波路装置100のXZ面に平行な断面の構成を模式的に示す図である。FIG. 2A is a view schematically showing the configuration of a cross section parallel to the XZ plane of the waveguide device 100. As shown in FIG. 図2Bは、導波路装置100のXZ面に平行な断面の他の構成を模式的に示す図である。FIG. 2B is a view schematically showing another configuration of a cross section parallel to the XZ plane of the waveguide device 100. As shown in FIG. 図3は、わかりやすさのため、導電部材110と導電部材120との間隔を極端に離した状態にある導波路装置100を模式的に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view schematically showing the waveguide device 100 in which the conductive member 110 and the conductive member 120 are extremely separated from each other for the sake of clarity. 図4は、図2Aに示す構造における各部材の寸法の範囲の例を示す図である。FIG. 4 is a view showing an example of a range of dimensions of each member in the structure shown in FIG. 2A. 図5Aは、導波部材122の導波面122aと導電部材110の導電性表面110aとの間隙における幅の狭い空間を伝搬する電磁波を模式的に示す図である。FIG. 5A schematically shows an electromagnetic wave propagating in a narrow space in the gap between the waveguide surface 122 a of the waveguide member 122 and the conductive surface 110 a of the conductive member 110. 図5Bは、中空導波管130の断面を模式的に示す図である。FIG. 5B is a view schematically showing a cross section of the hollow waveguide 130. As shown in FIG. 図5Cは、導電部材120上に2個の導波部材122が設けられている形態を示す断面図である。FIG. 5C is a cross-sectional view showing an embodiment in which two waveguide members 122 are provided on the conductive member 120. As shown in FIG. 図5Dは、2つの中空導波管130を並べて配置した導波路装置の断面を模式的に示す図である。FIG. 5D is a view schematically showing a cross section of a waveguide device in which two hollow waveguides 130 are arranged side by side. 図6は、スロットアレーアンテナ装置300の構成の一部を模式的に示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view schematically showing a part of the configuration of slot array antenna apparatus 300. As shown in FIG. 図7は、図6に示すスロットアレーアンテナ装置300におけるX方向に並ぶ2つのスロット112の中心を通るXZ面に平行な断面の一部を模式的に示す図である。7 schematically shows a part of a cross section parallel to the XZ plane passing through the centers of two slots 112 aligned in the X direction in slot array antenna apparatus 300 shown in FIG. 図8は、スロットアレーアンテナ装置300の構成を模式的に示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view schematically showing the configuration of the slot array antenna device 300. As shown in FIG. 図9は、図8に示すスロットアレーアンテナ装置300におけるX方向に並ぶ3つのスロット112の中心を通るXZ面に平行な断面の一部を模式的に示す図である。FIG. 9 schematically shows a part of a cross section parallel to the XZ plane passing through the centers of three slots 112 aligned in the X direction in the slot array antenna apparatus 300 shown in FIG. 図10は、わかりやすさのため、第1の導電部材110と第2の導電部材120との間隔を極端に離した状態にあるスロットアレーアンテナ装置300を模式的に示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view schematically showing the slot array antenna apparatus 300 in which the first conductive member 110 and the second conductive member 120 are extremely separated from each other for the sake of clarity. 図11は、図9に示す構造における各部材の寸法の範囲の例を示す図である。FIG. 11 is a view showing an example of the range of dimensions of each member in the structure shown in FIG. 図12は、スロット112毎にホーン114を有するスロットアレーアンテナ装置の構造の一部を模式的に示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view schematically showing a part of the structure of a slot array antenna apparatus having a horn 114 for each slot 112. As shown in FIG. 図13Aは、図12に示すアレーアンテナ装置を+Z方向からみた上面図である。FIG. 13A is a top view of the array antenna device shown in FIG. 12 as viewed from the + Z direction. 図13Bは、図13AのC−C線断面図である。13B is a cross-sectional view taken along line C-C of FIG. 13A. 図13Cは、第1の導波路装置100aにおける導波部材122Uの平面レイアウトを示す図である。FIG. 13C is a diagram showing a planar layout of the waveguide member 122U in the first waveguide device 100a. 図13Dは、第2の導波路装置100bにおける導波部材122Lの平面レイアウトを示す図である。FIG. 13D is a diagram showing a planar layout of the waveguide member 122L in the second waveguide device 100b. 図14Aは、変形例における複数のホーン114の構造を示す上面図である。FIG. 14A is a top view showing the structure of the plurality of horns 114 in the modification. 図14Bは、図14AにおけるB−B線断面図である。FIG. 14B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 14A. 図15は、傾斜した平面状の側壁を有するホーン114を有するスロットアレーアンテナ装置の例を示す斜視図である。FIG. 15 is a perspective view showing an example of a slot array antenna apparatus having a horn 114 having inclined flat side walls. 図16は、本実施形態における導波部材122U、122Lに沿ったアレーアンテナ装置の断面を模式的に示す図である。FIG. 16 is a view schematically showing a cross section of the array antenna apparatus along the waveguide members 122U and 122L in the present embodiment. 図17は、本実施形態における第2導電部材120の一部を示す平面図である。FIG. 17 is a plan view showing a part of the second conductive member 120 in the present embodiment. 図18は、導波部材122Uとポート145Uとの結合部分を示す斜視図である。FIG. 18 is a perspective view showing the coupling portion between the waveguide member 122U and the port 145U. 図19は、波長短縮のための凹凸が設けられた第1導波部材122Uの例を示す斜視図である。FIG. 19 is a perspective view showing an example of the first waveguide member 122U provided with irregularities for shortening the wavelength. 図20は、インピーダンス整合構造123の変形例を示す斜視図である。FIG. 20 is a perspective view showing a modification of the impedance matching structure 123. As shown in FIG. 図21Aは、ポート145Uにおけるインピーダンス整合構造の他の例を示す図である。FIG. 21A shows another example of the impedance matching structure at port 145U. 図21Bは、ポート145Uにおけるインピーダンス整合構造の更に他の例を示す図である。FIG. 21B shows still another example of the impedance matching structure at port 145U. 図21Cは、ポート145Uにおけるインピーダンス整合構造の更に他の例を示す図である。FIG. 21C shows still another example of the impedance matching structure at port 145U. 図22Aは、ポート145Uの形状例を示す平面図である。FIG. 22A is a plan view showing an example of the shape of the port 145U. 図22Bは、ポートまたはスロットの断面形状の例をより詳細に説明するための図である。FIG. 22B is a diagram for describing the example of the cross-sectional shape of the port or the slot in more detail. 図23Aは、本実施形態におけるアレーアンテナ装置の基本構成を模式的に示す断面図である。FIG. 23A is a cross-sectional view schematically showing a basic configuration of the array antenna device in the present embodiment. 図23Bは、本実施形態におけるアレーアンテナ装置の基本構成の他の例を模式的に示す断面図である。FIG. 23B is a cross-sectional view schematically showing another example of the basic configuration of the array antenna device in the present embodiment. 図23Cは、本実施形態におけるアレーアンテナ装置の基本構成の更に他の例を模式的に示す断面図である。FIG. 23C is a cross-sectional view schematically showing still another example of the basic configuration of the array antenna device in the present embodiment. 図24は、本実施形態におけるアレーアンテナ装置の断面を模式的に示す図である。FIG. 24 is a view schematically showing a cross section of the array antenna device in the present embodiment. 図25は、図24のアレーアンテナ装置の第1導電部材110の正面側にある第1導電性表面110bを示す平面形状、第1導電部材110のA−A線断面およびB−B線断を示す図である。FIG. 25 is a plan view showing the first conductive surface 110b on the front side of the first conductive member 110 of the array antenna device of FIG. FIG. 図26は、図24のアレーアンテナ装置の第2導電部材120の正面側にある第3導電性表面120aを示す平面形状、第2導電部材120のA−A線断面およびB−B線断を示す図である。FIG. 26 is a plan view showing the third conductive surface 120a on the front side of the second conductive member 120 of the array antenna device of FIG. FIG. 図27は、図24のアレーアンテナ装置の第3導電部材140の正面側にある第5導電性表面140aを示す平面形状、第3導電部材140のA−A線断面およびB−B線断を示す図である。FIG. 27 is a plan view showing a fifth conductive surface 140a on the front side of the third conductive member 140 of the array antenna apparatus of FIG. FIG. 図28は、第4導電部材160の構成例を示す図である。FIG. 28 is a view showing a configuration example of the fourth conductive member 160. As shown in FIG. 図29は、実施形態2におけるアレーアンテナ装置の変形例におれる第1導電部材110の正面側の形状を示す平面図である。FIG. 29 is a plan view showing the shape of the front side of the first conductive member 110 in the modification of the array antenna device in the second embodiment. 図30は、第1導電部材110の正面側の形状を示す斜視図である。FIG. 30 is a perspective view showing the shape of the front side of the first conductive member 110. As shown in FIG. 図31は、変形例における第2導電部材120の正面側の形状を示す斜視図である。FIG. 31 is a perspective view showing the shape of the front side of the second conductive member 120 in the modification. 図32Aは、図29におけるA−A線断面(E面断面)の構造を示す図である。FIG. 32A is a diagram showing a structure of a cross section along line A-A in FIG. 図32Bは、複数のホーン114のうちの第1および第2のホーン114A、114Bの部分を拡大して示す図である。FIG. 32B is an enlarged view of the first and second horns 114A and 114B of the plurality of horns 114. As shown in FIG. 図32Cは、隣り合って並ぶ3つのホーン114A、114B、114Cから放射される電磁波の方位を模式的に示す図である。FIG. 32C is a view schematically showing the directions of the electromagnetic waves radiated from the three horns 114A, 114B, 114C arranged side by side. 図33Aは、1列のアンテナアレイの構成例を示す平面図である。FIG. 33A is a plan view showing a configuration example of a single-row antenna array. 図33Bは、シミュレーションにおいて用いた導電部材110、120の構造および寸法を示す断面図である。FIG. 33B is a cross-sectional view showing the structure and dimensions of the conductive members 110 and 120 used in the simulation. 図33Cは、シミュレーション結果を示すグラフである。FIG. 33C is a graph showing simulation results. 図33Dは、6個のホーン114の形状が全て対称形状である構成例を示す図である。FIG. 33D is a diagram showing a configuration example in which the shapes of the six horns 114 are all symmetrical. 図33Eは、図33Dに示す例におけるシミュレーション結果を示すグラフである。FIG. 33E is a graph showing the simulation result in the example shown in FIG. 33D. 図34Aは、複数のスロット112の配列方向がE面と交差する方向である例を示す平面図である。FIG. 34A is a plan view showing an example in which the arrangement direction of the plurality of slots 112 is a direction intersecting the E plane. 図34Bは、複数のスロット112の配列方向がE面と交差する方向である他の例を示す平面図である。FIG. 34B is a plan view showing another example in which the arrangement direction of the plurality of slots 112 intersects with the E plane. 図34Cは、導電部材110が分割された複数の部分から構成される例を示す図である。FIG. 34C is a diagram showing an example in which the conductive member 110 is composed of a plurality of divided parts. 図35Aは、中空導波管を利用したアンテナアレイの構成例を示す平面図である。FIG. 35A is a plan view showing a configuration example of an antenna array using hollow waveguides. 図35Bは、図35AにおけるB−B線断面を示す図である。FIG. 35B is a view showing a cross section taken along the line BB in FIG. 35A. 図35Cは、図35AにおけるC−C線断面を示す図である。FIG. 35C is a view showing a cross section along a line C-C in FIG. 35A. 図35Dは、他の変形例を示す平面図である。FIG. 35D is a plan view showing another modified example. 図36Aは、さらに他の変形例を示す平面図である。FIG. 36A is a plan view showing still another modification. 図36Bは、図36AにおけるB−B線断面を示す図である。36B is a view showing a cross section taken along line B-B in FIG. 36A. 図37Aは、図27に示されるような第3導電部材140のポート145Lにおけるインピーダンス整合構造の一例を示す斜視図である。FIG. 37A is a perspective view showing an example of the impedance matching structure at the port 145L of the third conductive member 140 as shown in FIG. 図37Bは、図37Aに示されるポート145Lおよびチョーク構造150の断面を模式的に示す図である。FIG. 37B schematically shows a cross section of port 145L and choke structure 150 shown in FIG. 37A. 図38Aは、実施形態3の変形例におけるインピーダンス整合構造を示す斜視図である。FIG. 38A is a perspective view showing an impedance matching structure in a modification of the third embodiment. 図38Bは、図38Aに示されるポート145Lおよびチョーク構造150の断面を模式的に示す図である。FIG. 38B schematically shows a cross section of port 145L and choke structure 150 shown in FIG. 38A. 図39Aは、実施形態3の他の変形例におけるインピーダンス整合構造を示す斜視図である。FIG. 39A is a perspective view showing an impedance matching structure according to another modification of the third embodiment. 図39Bは、図39Aに示されるポート145Lおよびチョーク構造150の断面を模式的に示す図である。FIG. 39B schematically shows a cross section of port 145L and choke structure 150 shown in FIG. 39A. 図40Aは、実施形態3の更に他の変形例におけるインピーダンス整合構造を示す斜視図である。FIG. 40A is a perspective view showing an impedance matching structure according to still another modification of the third embodiment. 図40Bは、図40Aに示されるポート145Lおよびチョーク構造150の断面を模式的に示す図である。FIG. 40B schematically shows a cross section of port 145L and choke structure 150 shown in FIG. 40A. 図41は、実施形態3のインピーダンス整合構造を備える具体的な構成例を示す斜視図である。FIG. 41 is a perspective view showing a specific configuration example provided with the impedance matching structure of the third embodiment. 図42は、実施形態3のインピーダンス整合構造を備える他の具体的な構成例を示す斜視図である。FIG. 42 is a perspective view showing another specific configuration example provided with the impedance matching structure of the third embodiment. 図43Aは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 43A is a diagram for describing an example of a choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図43Bは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 43B is a diagram for describing an example of a choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図43Cは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 43C is a diagram for describing an example of the choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図43Dは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 43D is a diagram for describing an example of a choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図43Eは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 43E is a diagram for describing an example of a choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図43Fは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 43F is a diagram for describing an example of the choke structure and the structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図43Gは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 43G is a diagram for describing an example of a choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図43Hは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 43H is a diagram for describing an example of a choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図43Iは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 43I is a diagram for describing an example of a choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図44Aは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 44A is a diagram for describing an example of a choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図44Bは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 44B is a diagram for describing an example of a choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図44Cは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 44C is a diagram for describing an example of a choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図44Dは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 44D is a diagram for describing an example of a choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図44Eは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 44E is a diagram for describing an example of a choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図44Fは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 44F is a diagram for describing an example of a choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図44Gは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 44G is a diagram for describing an example of a choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図45Aは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 45A is a diagram for describing an example of a choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図45Bは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 45B is a diagram for describing an example of a choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図45Cは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 45C is a diagram for describing an example of the choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図45Dは、実施形態3におけるチョーク構造およびポート145の近傍の構造の例を説明するための図である。FIG. 45D is a diagram for describing an example of the choke structure and a structure in the vicinity of the port 145 in the third embodiment. 図46Aは、実施形態4における第3導電部材140(分配層)の構造を模式的に示す平面図である。FIG. 46A is a plan view schematically showing the structure of the third conductive member 140 (distribution layer) in the fourth embodiment. 図46Bは、実施形態4における第2導電部材120(励振層)の構造を示す平面図である。FIG. 46B is a plan view showing the structure of the second conductive member 120 (excitation layer) in the fourth embodiment. 図46Cは、実施形態4における第1導電部材110の構造を示す平面図である。FIG. 46C is a plan view showing the structure of the first conductive member 110 in the fourth embodiment. 図47は、実施形態4の変形例を示す斜視図である。FIG. 47 is a perspective view showing a modification of the fourth embodiment. 図48Aは、図47に示す導波部材122Lの一部を拡大して示す図である。48A is a diagram showing a part of the waveguide member 122L shown in FIG. 47 in an enlarged manner. 図48Bは、インピーダンス変成部122i1、122i2の寸法を説明するための図である。FIG. 48B is a diagram for describing the dimensions of the impedance transformation units 122i1 and 122i2. 図49は、実施形態5における第4導電部材160の一部の構造を示す斜視図である。FIG. 49 is a perspective view showing a part of the structure of the fourth conductive member 160 in the fifth embodiment. 図50Aは、実施形態6による、アスペクト比が1でない導電性ロッド170a1および170a2を有する第2導電部材120を示す。FIG. 50A shows a second conductive member 120 having conductive rods 170a1 and 170a2 with an aspect ratio that is not 1 according to Embodiment 6. 図50Bは、高密度導電性ロッド群170a、171a、172a、および、標準導電性ロッド群170bおよび171bを模式的に示す上面図である。FIG. 50B is a top view schematically showing the high density conductive rod groups 170a, 171a, 172a and the standard conductive rod groups 170b and 171b. 図51Aは、各々の両側が2列の導電性ロッド群で囲まれた2本の導波部材122L−cおよび122L−dを示す図である。FIG. 51A is a diagram showing two waveguide members 122L-c and 122L-d each surrounded by two rows of conductive rod groups on both sides. 図51Bは、本実施形態による導電性ロッドの寸法および配置を模式的に示す上面図である。FIG. 51B is a top view schematically showing the dimensions and the arrangement of the conductive rod according to the present embodiment. 図52は、例示的なアレーアンテナ装置1000の立体斜視図である。FIG. 52 is a perspective view of an exemplary array antenna apparatus 1000. 図53は、アレーアンテナ装置1000の側面図である。FIG. 53 is a side view of the array antenna apparatus 1000. FIG. 図54Aは、放射層である第1導電部材110を示す図である。FIG. 54A is a view showing the first conductive member 110 which is a radiation layer. 図54Bは、励振層である第2導電部材120を示す図である。FIG. 54B is a view showing the second conductive member 120 which is an excitation layer. 図54Cは、分配層である第3導電部材140を示す図である。FIG. 54C is a view showing the third conductive member 140 which is a distribution layer. 図54Dは、接続層である第4導電部材160を示す図である。FIG. 54D is a view showing a fourth conductive member 160 which is a connection layer. 図55Aは、導波部材122の上面である導波面122aのみが導電性を有し、導波部材122の導波面122a以外の部分は導電性を有していない構造の例を示す断面図である。FIG. 55A is a cross-sectional view showing an example of a structure in which only the waveguide surface 122a which is the upper surface of the waveguide member 122 has conductivity, and the portion other than the waveguide surface 122a of the waveguide member 122 does not have conductivity. is there. 図55Bは、導波部材122が第2の導電部材120上に形成されていない変形例を示す図である。FIG. 55B is a view showing a modification in which the waveguide member 122 is not formed on the second conductive member 120. 図55Cは、第2の導電部材120、導波部材122、および複数の導電性ロッド124の各々が、誘電体の表面に金属などの導電性材料がコーティングされた構造の例を示す図である。FIG. 55C is a diagram showing an example of a structure in which each of the second conductive member 120, the waveguide member 122, and the plurality of conductive rods 124 is coated with a conductive material such as metal on the surface of the dielectric. . 図55Dは、導電部材110、120、導波部材122、および導電性ロッド124の各々の最表面に、誘電体の層110c、120cを有する構造の例を示す図である。FIG. 55D is a view showing an example of a structure having the dielectric layers 110 c and 120 c on the outermost surfaces of the conductive members 110 and 120, the waveguide member 122 and the conductive rod 124. 図55Eは、導電部材110、120、導波部材122、および導電性ロッド124の各々の最表面に、誘電体の層110c、120cを有する構造の他の例を示す図である。FIG. 55E is a view showing another example of the structure having the dielectric layers 110 c and 120 c on the outermost surface of each of the conductive members 110 and 120, the waveguide member 122 and the conductive rod 124. 図55Fは、導波部材122の高さが導電性ロッド124の高さよりも低く、第1の導電部材110の導電性表面110aが、導波部材122の側に突出している例を示す図である。FIG. 55F is a view showing an example in which the height of the waveguide member 122 is lower than the height of the conductive rod 124, and the conductive surface 110a of the first conductive member 110 protrudes toward the waveguide member 122. is there. 図55Gは、図55Fの構造において、さらに、導電性表面110aのうち導電性ロッド124に対向する部分が、導電性ロッド124の側に突出している例を示す図である。FIG. 55G is a diagram showing an example in which in the structure of FIG. 55F, a portion of the conductive surface 110a facing the conductive rod 124 protrudes toward the conductive rod 124. 図56Aは、第1の導電部材110の導電性表面110aが曲面形状を有する例を示す図である。FIG. 56A is a diagram showing an example in which the conductive surface 110 a of the first conductive member 110 has a curved shape. 図56Bは、第2の導電部材120の導電性表面120aも曲面形状を有する例を示す図である。FIG. 56B is a diagram showing an example in which the conductive surface 120a of the second conductive member 120 also has a curved shape. 図57は、自車両500と、自車両500と同じ車線を走行している先行車両502とを示す図である。FIG. 57 shows a host vehicle 500 and a leading vehicle 502 traveling in the same lane as the host vehicle 500. As shown in FIG. 図58は、自車両500の車載レーダシステム510を示す図である。FIG. 58 is a diagram showing an on-vehicle radar system 510 of the host vehicle 500. As shown in FIG. 図59Aは、車載レーダシステム510のアレーアンテナ装置AAと、複数の到来波kとの関係を示している。FIG. 59A shows the relationship between the array antenna device AA of the on-vehicle radar system 510 and a plurality of incoming waves k. 図59Bは、k番目の到来波を受信するアレーアンテナ装置AAを示している。FIG. 59B shows an array antenna apparatus AA that receives the k-th incoming wave. 図60は、本開示による車両走行制御装置600の基本構成の一例を示すブロック図である。FIG. 60 is a block diagram showing an example of a basic configuration of a vehicle travel control device 600 according to the present disclosure. 図61は、車両走行制御装置600の構成の他の例を示すブロック図である。FIG. 61 is a block diagram showing another example of the configuration of the vehicle travel control device 600. As shown in FIG. 図62は、車両走行制御装置600のより具体的な構成の例を示すブロック図である。FIG. 62 is a block diagram showing an example of a more specific configuration of the vehicle travel control device 600. As shown in FIG. 図63は、本応用例におけるレーダシステム510のより詳細な構成例を示すブロック図である。FIG. 63 is a block diagram showing a more detailed configuration example of the radar system 510 in the present application example. 図64は、三角波生成回路581が生成した信号に基づいて変調された送信信号の周波数変化を示す図である。FIG. 64 is a diagram showing a change in frequency of the transmission signal modulated based on the signal generated by the triangular wave generation circuit 581. 図65は、「上り」の期間におけるビート周波数fu、および「下り」の期間におけるビート周波数fdを示す図である。FIG. 65 is a diagram showing the beat frequency fu in the “uplink” period and the beat frequency fd in the “downlink” period. 図66は、信号処理回路560がプロセッサPRおよびメモリ装置MDを備えるハードウェアによって実現されている形態の例を示す図である。FIG. 66 is a diagram showing an example of a form in which the signal processing circuit 560 is realized by hardware including the processor PR and the memory device MD. 図67は、3つの周波数f1、f2、f3の関係を示す図である。FIG. 67 is a diagram showing the relationship between three frequencies f1, f2 and f3. 図68は、複素平面上の合成スペクトルF1〜F3の関係を示す図である。FIG. 68 is a diagram showing the relationship of combined spectra F1 to F3 on the complex plane. 図69は、相対速度および距離を求める処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 69 is a flow chart showing a procedure of processing for obtaining relative velocity and distance. 図70は、スロットアレーアンテナを有するレーダシステム510、および車載カメラシステム700を備えるフュージョン装置に関する図である。FIG. 70 is a diagram related to a fusion system comprising a radar system 510 having a slot array antenna and an on-vehicle camera system 700. 図71は、ミリ波レーダ510とカメラとを車室内のほぼ同じ位置に置くことで、それぞれの視野・視線が一致し、照合処理が容易になることを示す図である。FIG. 71 shows that by placing the millimeter wave radar 510 and the camera at substantially the same position in the vehicle compartment, the visual field and line of sight coincide with each other, and the matching process becomes easy. 図72は、ミリ波レーダによる監視システム1500の構成例を示す図である。FIG. 72 is a diagram showing a configuration example of a monitoring system 1500 using a millimeter wave radar. 図73は、デジタル式通信システム800Aの構成を示すブロック図である。FIG. 73 is a block diagram showing a configuration of digital communication system 800A. 図74は、電波の放射パターンを変化させることのできる送信機810Bを含む通信システム800Bの例を示すブロック図である。FIG. 74 is a block diagram showing an example of a communication system 800B including a transmitter 810B capable of changing the radiation pattern of radio waves. 図75は、MIMO機能を実装した通信システム800Cの例を示すブロック図である。FIG. 75 is a block diagram showing an example of a communication system 800C in which the MIMO function is implemented.

本開示の実施形態を説明する前に、本開示の基礎となった知見を説明する。   Before describing the embodiments of the present disclosure, the findings underlying the present disclosure will be described.

本開示の実施形態は、従来の中空導波管もしくはリッジ導波路を利用した導波路装置、またはアンテナ装置の改良を提供する。まず、リッジ導波路を利用した導波路装置の基本構成を説明する。   Embodiments of the present disclosure provide improvements to waveguide devices, or antenna devices, that utilize conventional hollow waveguides or ridge waveguides. First, the basic configuration of a waveguide device using a ridge waveguide will be described.

前述の特許文献2および非特許文献1等に開示されているリッジ導波路は、人工磁気導体として機能するワッフルアイアン構造中に設けられている。このような人工磁気導体を本開示に基づいて利用するリッジ導波路(以下、WRG:Waffle−iron Ridge waveGuideと称する場合がある。)は、マイクロ波またはミリ波帯において、損失の低いアンテナ給電路を実現できる。   The ridge waveguides disclosed in the aforementioned Patent Document 2 and Non-Patent Document 1 etc. are provided in a waffle iron structure that functions as an artificial magnetic conductor. A ridge waveguide using such an artificial magnetic conductor according to the present disclosure (hereinafter, may be referred to as WRG: Waffle-iron Ridge waveGuide) has a low loss antenna feed path in the microwave or millimeter wave band. Can be realized.

図1は、このような導波路装置が備える基本構成の限定的ではない例を模式的に示す斜視図である。図1では、互いに直交するX、Y、Z方向を示すXYZ座標が示されている。図示されている導波路装置100は、対向して平行に配置されたプレート状の第1の導電部材110および第2の導電部材120を備えている。第2の導電部材120には複数の導電性ロッド124が配列されている。   FIG. 1 is a perspective view schematically showing a non-limiting example of the basic configuration of such a waveguide device. In FIG. 1, XYZ coordinates indicating X, Y, Z directions orthogonal to one another are shown. The illustrated waveguide device 100 includes a plate-like first conductive member 110 and a second conductive member 120 which are disposed opposite to and in parallel. A plurality of conductive rods 124 are arranged in the second conductive member 120.

なお、本願の図面に示される構造物の向きは、説明のわかりやすさを考慮して設定されており、本開示の実施形態が現実に実施されるときの向きをなんら制限するものではない。また、図面に示されている構造物の全体または一部分の形状および大きさも、現実の形状および大きさを制限するものではない。   In addition, the orientation of the structure shown in the drawings of the present application is set in consideration of the ease of explanation, and does not limit the orientation when the embodiment of the present disclosure is actually implemented. In addition, the shape and size of all or a part of the structure shown in the drawings do not limit the actual shape and size.

図2Aは、導波路装置100のXZ面に平行な断面の構成を模式的に示す図である。図2Aに示されるように、導電部材110は、導電部材120に対向する側に導電性表面110aを有している。導電性表面110aは、導電性ロッド124の軸方向(Z方向)に直交する平面(XY面に平行な平面)に沿って二次元的に拡がっている。この例における導電性表面110aは平滑な平面であるが、後述するように、導電性表面110aは平面である必要は無い。   FIG. 2A is a view schematically showing the configuration of a cross section parallel to the XZ plane of the waveguide device 100. As shown in FIG. As shown in FIG. 2A, the conductive member 110 has a conductive surface 110 a on the side opposite to the conductive member 120. The conductive surface 110 a extends in a two-dimensional manner along a plane (plane parallel to the XY plane) orthogonal to the axial direction (Z direction) of the conductive rod 124. The conductive surface 110a in this example is a smooth plane, but as described later, the conductive surface 110a does not have to be a plane.

図3は、わかりやすさのため、導電部材110と導電部材120との間隔を極端に離した状態にある導波路装置100を模式的に示す斜視図である。現実の導波路装置100では、図1および図2Aに示したように、導電部材110と導電部材120との間隔は狭く、導電部材110は、導電部材120の全ての導電性ロッド124を覆うように配置されている。   FIG. 3 is a perspective view schematically showing the waveguide device 100 in which the conductive member 110 and the conductive member 120 are extremely separated from each other for the sake of clarity. In the actual waveguide device 100, as shown in FIGS. 1 and 2A, the distance between the conductive member 110 and the conductive member 120 is narrow, and the conductive member 110 covers all the conductive rods 124 of the conductive member 120. Is located in

再び図2Aを参照する。導電部材120上に配列された複数の導電性ロッド124は、それぞれ、導電性表面110aに対向する先端部124aを有している。図示されている例において、複数の導電性ロッド124の先端部124aは同一平面上にある。この平面は人工磁気導体の表面125を形成している。導電性ロッド124は、その全体が導電性を有している必要はなく、ロッド状構造物の少なくとも上面および側面に沿って拡がる導電層があればよい。この導電層はロッド状構造物の表層に位置してもよいが、表層が絶縁塗装または樹脂層からなり、ロッド状構造物の表面には導電層が存在していなくてもよい。また、導電部材120は、複数の導電性ロッド124を支持して人工磁気導体を実現できれば、その全体が導電性を有している必要はない。導電部材120の表面のうち、複数の導電性ロッド124が配列されている側の面120aが導電性を有し、隣接する複数の導電性ロッド124の表面が導電体によって電気的に接続されていればよい。言い換えると、導電部材120および複数の導電性ロッド124の組み合わせの全体は、導電部材110の導電性表面110aに対向する凹凸状の導電層を有していればよい。   Refer again to FIG. 2A. The plurality of conductive rods 124 arranged on the conductive member 120 each have a tip 124 a facing the conductive surface 110 a. In the illustrated example, the tips 124a of the plurality of conductive rods 124 are coplanar. This plane forms the surface 125 of the artificial magnetic conductor. The conductive rod 124 does not have to be entirely conductive, and may have a conductive layer extending along at least the upper surface and the side surface of the rod-like structure. The conductive layer may be located on the surface layer of the rod-like structure, but the surface layer may be an insulating coating or a resin layer, and the conductive layer may not be present on the surface of the rod-like structure. In addition, as long as the conductive member 120 can support the plurality of conductive rods 124 to realize the artificial magnetic conductor, it is not necessary for the entire conductive member 120 to have conductivity. Of the surfaces of the conductive member 120, the surface 120a on the side on which the plurality of conductive rods 124 are arranged has conductivity, and the surfaces of the plurality of adjacent conductive rods 124 are electrically connected by a conductor. Just do it. In other words, the entire combination of the conductive member 120 and the plurality of conductive rods 124 may have a concavo-convex conductive layer facing the conductive surface 110 a of the conductive member 110.

導電部材120上には、複数の導電性ロッド124の間にリッジ状の導波部材122が配置されている。より詳細には、導波部材122の両側にそれぞれ人工磁気導体が位置しており、導波部材122は両側の人工磁気導体によって挟まれている。図3からわかるように、この例における導波部材122は、導電部材120に支持され、Y方向に直線的に延びている。図示されている例において、導波部材122は、導電性ロッド124の高さおよび幅と同一の高さおよび幅を有している。後述するように、導波部材122の高さおよび幅は、導電性ロッド124の高さおよび幅とは異なる値を有していてもよい。導波部材122は、導電性ロッド124とは異なり、導電性表面110aに沿って電磁波を案内する方向(この例ではY方向)に延びている。導波部材122も、全体が導電性を有している必要は無く、導電部材110の導電性表面110aに対向する導電性の導波面122aを有していればよい。導電部材120、複数の導電性ロッド124、および導波部材122は、連続した単一構造体の一部であってもよい。さらに、導電部材110も、この単一構造体の一部であってもよい。   A ridge-like waveguide member 122 is disposed between the plurality of conductive rods 124 on the conductive member 120. More specifically, the artificial magnetic conductors are respectively located on both sides of the waveguide member 122, and the waveguide members 122 are sandwiched by the artificial magnetic conductors on both sides. As can be seen from FIG. 3, the waveguide member 122 in this example is supported by the conductive member 120 and extends linearly in the Y direction. In the illustrated example, the waveguide member 122 has the same height and width as the height and width of the conductive rod 124. As described below, the height and width of the waveguide member 122 may have values different from the height and width of the conductive rod 124. Unlike the conductive rod 124, the waveguide member 122 extends in the direction (in this example, the Y direction) for guiding the electromagnetic wave along the conductive surface 110a. The waveguide member 122 does not have to be entirely conductive as long as it has a conductive waveguide surface 122 a facing the conductive surface 110 a of the conductive member 110. The conductive member 120, the plurality of conductive rods 124, and the waveguide member 122 may be part of a continuous unitary structure. Furthermore, the conductive member 110 may also be part of this unitary structure.

導波部材122の両側において、各人工磁気導体の表面125と導電部材110の導電性表面110aとの間の空間は、特定周波数帯域内の周波数を有する電磁波を伝搬させない。そのような周波数帯域は「禁止帯域」と呼ばれる。導波路装置100内を伝搬する電磁波(以下、「信号波」と称することがある。)の周波数(以下、「動作周波数」と称することがある。)が禁止帯域に含まれるように人工磁気導体は設計される。禁止帯域は、導電性ロッド124の高さ、すなわち、隣接する複数の導電性ロッド124の間に形成される溝の深さ、導電性ロッド124の幅、配置間隔、および導電性ロッド124の先端部124aと導電性表面110aとの間隙の大きさによって調整され得る。   The space between the surface 125 of each artificial magnetic conductor and the conductive surface 110 a of the conductive member 110 on both sides of the waveguide member 122 does not propagate an electromagnetic wave having a frequency within a specific frequency band. Such frequency bands are called "forbidden bands". The artificial magnetic conductor such that the frequency of an electromagnetic wave (hereinafter sometimes referred to as “signal wave”) propagating in the waveguide device 100 (hereinafter sometimes referred to as “operating frequency”) is included in the forbidden band. Is designed. The forbidden zone is the height of the conductive rod 124, that is, the depth of the groove formed between the plurality of adjacent conductive rods 124, the width of the conductive rod 124, the arrangement interval, and the tip of the conductive rod 124. It can be adjusted by the size of the gap between the portion 124a and the conductive surface 110a.

次に、図4を参照しながら、各部材の寸法、形状、配置等の例を説明する。   Next, with reference to FIG. 4, an example of dimensions, shapes, arrangement, and the like of each member will be described.

図4は、図2Aに示す構造における各部材の寸法の範囲の例を示す図である。本明細書において、導電部材110の導電性表面110aと導波部材122の導波面122aとの間の導波路を伝搬する電磁波(信号波)の自由空間における波長の代表値(例えば、動作周波数帯域の中心周波数に対応する中心波長)をλ0とする。また、動作周波数帯域における最高周波数の電磁波の自由空間における波長をλmとする。各導電性ロッド124のうち、導電部材120に接している方の端の部分を「基部」と称する。図4に示すように、各導電性ロッド124は、先端部124aと基部124bとを有する。各部材の寸法、形状、配置等の例は、以下のとおりである。   FIG. 4 is a view showing an example of a range of dimensions of each member in the structure shown in FIG. 2A. In the present specification, representative values of wavelengths in free space of an electromagnetic wave (signal wave) propagating in the waveguide between the conductive surface 110 a of the conductive member 110 and the waveguide surface 122 a of the waveguide member 122 (for example, operating frequency band The center wavelength corresponding to the center frequency of is denoted by .lambda.0. Further, the wavelength of the highest frequency electromagnetic wave in the operating frequency band in free space of the electromagnetic wave is λm. The portion of the end of each of the conductive rods 124 which is in contact with the conductive member 120 is referred to as a “base”. As shown in FIG. 4, each conductive rod 124 has a tip 124 a and a base 124 b. Examples of dimensions, shapes, arrangements and the like of each member are as follows.

(1)導電性ロッドの幅
導電性ロッド124の幅(X方向およびY方向のサイズ)は、λm/2未満に設定され得る。この範囲内であれば、X方向およびY方向における最低次の共振の発生を防ぐことができる。なお、XおよびY方向だけでなくXY断面の対角方向でも共振が起こる可能性があるため、導電性ロッド124のXY断面の対角線の長さもλm/2未満であることが好ましい。ロッドの幅および対角線の長さの下限値は、工法的に作製できる最小の長さであり、特に限定されない。
(1) Width of Conductive Rod The width (size in the X direction and the Y direction) of the conductive rod 124 can be set to less than λm / 2. Within this range, it is possible to prevent the occurrence of the lowest order resonance in the X direction and the Y direction. Since resonance may occur not only in the X and Y directions but also in the diagonal direction of the XY cross section, the length of the diagonal of the XY cross section of the conductive rod 124 is also preferably less than λm / 2. The lower limit value of the width of the rod and the length of the diagonal line is the minimum length that can be manufactured by a method, and is not particularly limited.

(2)導電性ロッドの基部から導電部材110の導電性表面までの距離
導電性ロッド124の基部124bから導電部材110の導電性表面110aまでの距離は、導電性ロッド124の高さよりも長く、かつλm/2未満に設定され得る。当該距離がλm/2以上の場合、導電性ロッド124の基部124bと導電性表面110aとの間において共振が生じ、信号波の閉じ込め効果が失われる。
(2) The distance from the base of the conductive rod to the conductive surface of the conductive member 110 The distance from the base 124b of the conductive rod 124 to the conductive surface 110a of the conductive member 110 is longer than the height of the conductive rod 124, And it can be set to less than λm / 2. When the distance is λm / 2 or more, resonance occurs between the base 124b of the conductive rod 124 and the conductive surface 110a, and the signal wave confinement effect is lost.

導電性ロッド124の基部124bから導電部材110の導電性表面110aまでの距離は、導電部材110と導電部材120との間隔に相当する。例えば導波路をミリ波帯である76.5±0.5GHzの信号波が伝搬する場合、信号波の波長は、3.8923mmから3.9435mmの範囲内である。したがって、この場合、λmは3.8923mmとなるので、導電部材110と導電部材120との間隔は、3.8923mmの半分よりも小さく設定され得る。導電部材110と導電部材120とが、このような狭い間隔を実現するように対向して配置されていれば、導電部材110と導電部材120とが厳密に平行である必要はない。また、導電部材110と導電部材120との間隔がλm/2未満であれば、導電部材110および/または導電部材120の全体または一部が曲面形状を有していても良い。他方、導電部材110、120の平面形状(XY面に垂直に投影した領域の形状)および平面サイズ(XY面に垂直に投影した領域のサイズ)は、用途に応じて任意に設計され得る。   The distance from the base 124 b of the conductive rod 124 to the conductive surface 110 a of the conductive member 110 corresponds to the distance between the conductive member 110 and the conductive member 120. For example, when a signal wave of 76.5 ± 0.5 GHz, which is a millimeter wave band, propagates through the waveguide, the wavelength of the signal wave is in the range of 3.8923 mm to 3.9435 mm. Therefore, since λm is 3.8923 mm in this case, the distance between the conductive member 110 and the conductive member 120 can be set smaller than half of 3.8923 mm. If the conductive member 110 and the conductive member 120 are disposed to face each other so as to realize such a narrow space, the conductive member 110 and the conductive member 120 do not have to be strictly parallel. In addition, as long as the distance between the conductive member 110 and the conductive member 120 is less than λm / 2, all or part of the conductive member 110 and / or the conductive member 120 may have a curved shape. On the other hand, the planar shape (the shape of the area projected perpendicularly to the XY plane) and the plane size (the size of the area projected perpendicular to the XY plane) of the conductive members 110 and 120 can be arbitrarily designed according to the application.

図2Aで示される例において、導電性表面120aは平面であるが、本開示の実施形態はこれに限られない。例えば、図2Bに示すように、導電性表面120aは断面がU字またはV字に近い形状である面の底部であっても良い。導電性ロッド124または導波部材122が、基部に向かって幅が拡大する形状をもつ場合に、導電性表面120aはこのような構造になる。このような構造であっても、導電性表面110aと導電性表面120aとの間の距離が波長λmの半分よりも短ければ、図2Bに示す装置は、本開示の実施形態における導波路装置として機能し得る。   In the example shown in FIG. 2A, the conductive surface 120a is a plane, but embodiments of the present disclosure are not limited thereto. For example, as shown in FIG. 2B, the conductive surface 120a may be the bottom of a surface having a U-shaped or V-shaped cross section. The conductive surface 120a has such a structure when the conductive rod 124 or the waveguide member 122 has a shape in which the width increases toward the base. Even with such a structure, if the distance between the conductive surface 110a and the conductive surface 120a is shorter than half of the wavelength λm, the device shown in FIG. 2B is used as a waveguide device in the embodiment of the present disclosure. It can work.

(3)導電性ロッドの先端部から導電性表面までの距離L2
導電性ロッド124の先端部124aから導電性表面110aまでの距離L2は、λm/2未満に設定される。当該距離がλm/2以上の場合、導電性ロッド124の先端部124aと導電性表面110aとの間を電磁波が往復する伝搬モードが生じ、電磁波を閉じ込められなくなるからである。なお、複数の導電性ロッド124のうち、少なくとも導波部材122と隣り合うものについては、先端が導電性表面110aとは電気的には接触していない状態にある。ここで、導電性ロッドの先端が導電性表面に電気的に接触していない状態とは、先端と導電性表面との間に空隙がある状態、あるいは、導電性ロッドの先端と導電性表面との少なくとも一方に絶縁層が存在し、導電性ロッドの先端と導電性表面とが絶縁層を介して接触している状態、のいずれかを指す。
(3) The distance L2 from the tip of the conductive rod to the conductive surface
The distance L2 from the tip 124a of the conductive rod 124 to the conductive surface 110a is set to less than λm / 2. When the distance is λm / 2 or more, a propagation mode in which the electromagnetic wave reciprocates between the tip 124a of the conductive rod 124 and the conductive surface 110a is generated, and the electromagnetic wave can not be confined. Note that among the plurality of conductive rods 124, at least those that are adjacent to the waveguide member 122, the tip is not in electrical contact with the conductive surface 110a. Here, the state in which the tip of the conductive rod is not in electrical contact with the conductive surface means that there is a gap between the tip and the conductive surface, or the tip of the conductive rod and the conductive surface The insulating layer is present on at least one side of the conductive rod and the tip of the conductive rod is in contact with the conductive surface via the insulating layer.

(4)導電性ロッドの配列および形状
複数の導電性ロッド124のうちの隣接する2つの導電性ロッド124の間の隙間は、例えばλm/2未満の幅を有する。隣接する2つの導電性ロッド124の間の隙間の幅は、当該2つの導電性ロッド124の一方の表面(側面)から他方の表面(側面)までの最短距離によって定義される。このロッド間の隙間の幅は、ロッド間の領域で最低次の共振が起こらないように決定される。共振が生じる条件は、導電性ロッド124の高さ、隣接する2つの導電性ロッド間の距離、および導電性ロッド124の先端部124aと導電性表面110aとの間の空隙の容量の組み合わせによって決まる。よって、ロッド間の隙間の幅は、他の設計パラメータに依存して適宜決定される。ロッド間の隙間の幅には明確な下限はないが、製造の容易さを確保するために、ミリ波帯の電磁波を伝搬させる場合には、例えばλm/16以上であり得る。なお、隙間の幅は一定である必要はない。λm/2未満であれば、導電性ロッド124の間の隙間は様々な幅を有していてもよい。
(4) Arrangement and Shape of Conducting Rods The gap between two adjacent ones of the plurality of conductive rods 124 has a width of, for example, less than λm / 2. The width of the gap between two adjacent conductive rods 124 is defined by the shortest distance from one surface (side surface) of the two conductive rods 124 to the other surface (side surface). The width of the gap between the rods is determined such that the lowest order resonance does not occur in the region between the rods. The conditions under which resonance occurs are determined by the combination of the height of the conductive rod 124, the distance between two adjacent conductive rods, and the capacity of the air gap between the tip 124a of the conductive rod 124 and the conductive surface 110a. . Thus, the width of the gap between the rods is appropriately determined depending on other design parameters. There is no clear lower limit to the width of the gap between the rods, but it may be, for example, λm / 16 or more in the case of propagating an electromagnetic wave in the millimeter wave band to ensure ease of manufacture. The width of the gap does not have to be constant. The gap between the conductive rods 124 may have various widths as long as it is less than λm / 2.

複数の導電性ロッド124の配列は、人工磁気導体としての機能を発揮する限り、図示されている例に限定されない。複数の導電性ロッド124は、直交する行および列状に並んでいる必要は無く、行および列は90度以外の角度で交差していても良い。複数の導電性ロッド124は、行または列に沿って直線上に配列されている必要は無く、単純な規則性を示さずに分散して配置されていても良い。各導電性ロッド124の形状およびサイズも、導電部材120上の位置に応じて変化していて良い。   The arrangement of the plurality of conductive rods 124 is not limited to the illustrated example as long as it functions as an artificial magnetic conductor. The plurality of conductive rods 124 need not be arranged in orthogonal rows and columns, and the rows and columns may intersect at angles other than 90 degrees. The plurality of conductive rods 124 need not be arranged in a straight line along a row or a column, and may be distributed without showing a simple regularity. The shape and size of each conductive rod 124 may also vary depending on the position on the conductive member 120.

複数の導電性ロッド124の先端部124aが形成する人工磁気導体の表面125は、厳密に平面である必要は無く、微細な凹凸を有する平面または曲面であってもよい。すなわち、各導電性ロッド124の高さが一様である必要はなく、導電性ロッド124の配列が人工磁気導体として機能し得る範囲内で個々の導電性ロッド124は多様性を持ち得る。   The surface 125 of the artificial magnetic conductor formed by the tip portions 124 a of the plurality of conductive rods 124 does not have to be strictly flat, and may be a flat or curved surface having fine asperities. That is, the heights of the respective conductive rods 124 do not have to be uniform, and the individual conductive rods 124 may have diversity as long as the arrangement of the conductive rods 124 can function as an artificial magnetic conductor.

導電性ロッド124は、図示されている角柱形状に限らず、例えば円筒状の形状を有していてもよい。さらに、導電性ロッド124は単純な柱状の形状を有している必要はない。人工磁気導体は、導電性ロッド124の配列以外の構造によっても実現することができ、多様な人工磁気導体を本開示の導波路装置に利用することができる。なお、導電性ロッド124の先端部124aの形状が角柱形状である場合は、その対角線の長さはλm/2未満であることが好ましい。楕円形状であるときは、長軸の長さがλm/2未満であることが好ましい。先端部124aがさらに他の形状をとる場合でも、その差し渡し寸法は一番長い部分でもλm/2未満であることが好ましい。   The conductive rod 124 is not limited to the illustrated prismatic shape, and may have, for example, a cylindrical shape. Furthermore, the conductive rod 124 need not have a simple columnar shape. The artificial magnetic conductor can also be realized by a structure other than the arrangement of the conductive rods 124, and various artificial magnetic conductors can be used for the waveguide device of the present disclosure. When the shape of the end portion 124 a of the conductive rod 124 is a prismatic shape, the length of the diagonal is preferably less than λm / 2. In the case of an elliptical shape, the length of the major axis is preferably less than λm / 2. Even when the distal end portion 124a has another shape, it is preferable that the crosswise dimension thereof is less than λm / 2 even in the longest portion.

導電性ロッド124の高さ、すなわち、基部124bから先端部124aまでの長さは、導電性表面110aと導電性表面120aとの間の距離(λm/2未満)よりも短い値、例えば、λ0/4に設定され得る。   The height of the conductive rod 124, that is, the length from the base 124b to the tip 124a, is shorter than the distance (less than λm / 2) between the conductive surface 110a and the conductive surface 120a, eg, λ0 It may be set to / 4.

(5)導波面の幅
導波部材122の導波面122aの幅、すなわち、導波部材122が延びる方向に直交する方向における導波面122aのサイズは、λm/2未満(例えばλ0/8)に設定され得る。導波面122aの幅がλm/2以上になると、幅方向で共振が起こり、共振が起こるとWRGは単純な伝送線路としては動作しなくなるからである。
(5) Width of Waveguide Surface The width of the waveguide surface 122a of the waveguide member 122, that is, the size of the waveguide surface 122a in the direction orthogonal to the extending direction of the waveguide member 122 is less than λm / 2 (eg, λ0 / 8). It can be set. When the width of the waveguide surface 122a is λm / 2 or more, resonance occurs in the width direction, and when resonance occurs, the WRG does not operate as a simple transmission line.

(6)導波部材の高さ
導波部材122の高さ(図示される例ではZ方向のサイズ)は、λm/2未満に設定される。当該距離がλm/2以上の場合、導電性ロッド124の基部124bと導電性表面110aとの距離がλm/2以上となるからである。同様に、導電性ロッド124(特に、導波部材122に隣接する導電性ロッド124)の高さについても、λm/2未満に設定される。
(6) Height of Waveguide Member The height (the size in the Z direction in the illustrated example) of the waveguide member 122 is set to less than λm / 2. When the distance is λm / 2 or more, the distance between the base 124b of the conductive rod 124 and the conductive surface 110a is λm / 2 or more. Similarly, the height of the conductive rod 124 (in particular, the conductive rod 124 adjacent to the waveguide member 122) is also set to less than λm / 2.

(7)導波面と導電性表面との間の距離L1
導波部材122の導波面122aと導電性表面110aとの間の距離L1については、λm/2未満に設定される。当該距離がλm/2以上の場合、導波面122aと導電性表面110aとの間で共振が起こり、導波路として機能しなくなるからである。ある例では、当該距離はλm/4以下である。製造の容易さを確保するために、ミリ波帯の電磁波を伝搬させる場合には、距離L1を、例えばλm/16以上とすることが好ましい。
(7) The distance L1 between the waveguide surface and the conductive surface
The distance L1 between the waveguide surface 122a of the waveguide member 122 and the conductive surface 110a is set to less than λm / 2. When the distance is λm / 2 or more, resonance occurs between the waveguide surface 122a and the conductive surface 110a, and the waveguide does not function. In one example, the distance is less than or equal to λm / 4. In order to ensure ease of manufacture, in the case of propagating an electromagnetic wave in the millimeter wave band, it is preferable to set the distance L1 to, for example, λm / 16 or more.

導電性表面110aと導波面122aとの距離L1の下限、および導電性表面110aと導電性ロッド124の先端部124aとの距離L2の下限は、機械工作の精度と、上下の2つの導電部材110、120を一定の距離に保つように組み立てる際の精度とに依存する。プレス工法またはインジェクション工法を用いた場合、上記距離の現実的な下限は50マイクロメートル(μm)程度である。MEMS(Micro−Electro−Mechanical System)技術を用いて例えばテラヘルツ領域の製品を作る場合には、上記距離の下限は、2〜3μm程度である。   The lower limit of the distance L1 between the conductive surface 110a and the waveguide surface 122a and the lower limit of the distance L2 between the conductive surface 110a and the tip 124a of the conductive rod 124 are the accuracy of machining and the two upper and lower conductive members 110. , 120 depends on the accuracy in assembling to keep a constant distance. When the press method or the injection method is used, the practical lower limit of the above distance is about 50 micrometers (μm). When manufacturing a product in the terahertz region, for example, using MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) technology, the lower limit of the distance is about 2 to 3 μm.

上記の構成を有する導波路装置100によれば、動作周波数の信号波は、人工磁気導体の表面125と導電部材110の導電性表面110aとの間の空間を伝搬することはできず、導波部材122の導波面122aと導電部材110の導電性表面110aとの間の空間を伝搬する。このような導波路構造における導波部材122の幅は、中空導波管とは異なり、伝搬すべき電磁波の半波長以上の幅を有する必要はない。また、導電部材110と導電部材120とを厚さ方向(YZ面に平行)に延びる金属壁によって接続する必要もない。   According to the waveguide device 100 having the above-described configuration, the signal wave of the operating frequency can not propagate in the space between the surface 125 of the artificial magnetic conductor and the conductive surface 110 a of the conductive member 110. The space between the waveguide surface 122 a of the member 122 and the conductive surface 110 a of the conductive member 110 propagates. Unlike the hollow waveguide, the width of the waveguide member 122 in such a waveguide structure does not have to have a width equal to or more than a half wavelength of the electromagnetic wave to be propagated. Moreover, it is not necessary to connect the conductive member 110 and the conductive member 120 by a metal wall extending in the thickness direction (parallel to the YZ plane).

図5Aは、導波部材122の導波面122aと導電部材110の導電性表面110aとの間隙における幅の狭い空間を伝搬する電磁波を模式的に示している。図5Aにおける3本の矢印は、伝搬する電磁波の電界の向きを模式的に示している。伝搬する電磁波の電界は、導電部材110の導電性表面110aおよび導波面122aに対して垂直である。   FIG. 5A schematically shows an electromagnetic wave propagating in a narrow space in the gap between the waveguide surface 122 a of the waveguide member 122 and the conductive surface 110 a of the conductive member 110. Three arrows in FIG. 5A schematically indicate the direction of the electric field of the propagating electromagnetic wave. The electric field of the propagating electromagnetic wave is perpendicular to the conductive surface 110 a and the waveguide surface 122 a of the conductive member 110.

導波部材122の両側には、それぞれ、複数の導電性ロッド124によって形成された人工磁気導体が配置されている。電磁波は導波部材122の導波面122aと導電部材110の導電性表面110aとの間隙を伝搬する。図5Aは、模式的であり、電磁波が現実に作る電磁界の大きさを正確には示していない。導波面122a上の空間を伝搬する電磁波(電磁界)の一部は、導波面122aの幅によって区画される空間から外側(人工磁気導体が存在する側)に横方向に拡がっていてもよい。この例では、電磁波は、図5Aの紙面に垂直な方向(Y方向)に伝搬する。このような導波部材122は、Y方向に直線的に延びている必要は無く、不図示の屈曲部および/または分岐部を有し得る。電磁波は導波部材122の導波面122aに沿って伝搬するため、屈曲部では伝搬方向が変わり、分岐部では伝搬方向が複数の方向に分岐する。   Artificial magnetic conductors formed of a plurality of conductive rods 124 are disposed on both sides of the waveguide member 122, respectively. The electromagnetic wave propagates through the gap between the waveguide surface 122 a of the waveguide member 122 and the conductive surface 110 a of the conductive member 110. FIG. 5A is schematic and does not accurately show the magnitude of the electromagnetic field that the electromagnetic wave actually produces. A part of the electromagnetic wave (electromagnetic field) propagating in the space on the waveguide surface 122a may extend laterally from the space defined by the width of the waveguide surface 122a to the outside (the side on which the artificial magnetic conductor is present). In this example, the electromagnetic wave propagates in a direction (Y direction) perpendicular to the sheet of FIG. 5A. Such a waveguide member 122 does not have to extend linearly in the Y direction, and may have bends and / or branches not shown. Since the electromagnetic wave propagates along the waveguide surface 122 a of the waveguide member 122, the propagation direction changes in the bending portion, and the propagation direction branches in a plurality of directions in the branch portion.

図5Aの導波路構造では、伝搬する電磁波の両側に、中空導波管では不可欠の金属壁(電気壁)が存在していない。このため、この例における導波路構造では、伝搬する電磁波が作る電磁界モードの境界条件に「金属壁(電気壁)による拘束条件」が含まれず、導波面122aの幅(X方向のサイズ)は、電磁波の波長の半分未満である。   In the waveguide structure of FIG. 5A, the metal wall (electrical wall) which is indispensable in the hollow waveguide does not exist on both sides of the propagating electromagnetic wave. For this reason, in the waveguide structure in this example, the boundary condition of the electromagnetic field mode generated by the propagating electromagnetic wave does not include the “restriction condition by metal wall (electric wall)”, and the width (size in the X direction) , Less than half the wavelength of the electromagnetic wave.

図5Bは、参考のため、中空導波管130の断面を模式的に示している。図5Bには、中空導波管130の内部空間132に形成される電磁界モード(TE10)の電界の向きが矢印によって模式的に表されている。矢印の長さは電界の強さに対応している。中空導波管130の内部空間132の幅は、波長の半分よりも広く設定されなければならない。すなわち、中空導波管130の内部空間132の幅は、伝搬する電磁波の波長の半分よりも小さく設定され得ない。 FIG. 5B schematically shows a cross section of the hollow waveguide 130 for reference. In FIG. 5B, the direction of the electric field of the electromagnetic field mode (TE 10 ) formed in the internal space 132 of the hollow waveguide 130 is schematically represented by an arrow. The length of the arrow corresponds to the strength of the electric field. The width of the internal space 132 of the hollow waveguide 130 should be set wider than half the wavelength. That is, the width of the internal space 132 of the hollow waveguide 130 can not be set smaller than half the wavelength of the propagating electromagnetic wave.

図5Cは、導電部材120上に2個の導波部材122が設けられている形態を示す断面図である。このように隣接する2個の導波部材122の間には、複数の導電性ロッド124によって形成される人工磁気導体が配置されている。より正確には、各導波部材122の両側に複数の導電性ロッド124によって形成される人工磁気導体が配置され、各導波部材122が独立した電磁波の伝搬を実現することが可能である。   FIG. 5C is a cross-sectional view showing an embodiment in which two waveguide members 122 are provided on the conductive member 120. As shown in FIG. The artificial magnetic conductor formed by the plurality of conductive rods 124 is disposed between the two adjacent waveguide members 122 as described above. More precisely, artificial magnetic conductors formed by a plurality of conductive rods 124 are disposed on both sides of each waveguide member 122, and each waveguide member 122 can realize independent propagation of electromagnetic waves.

図5Dは、参考のため、2つの中空導波管130を並べて配置した導波路装置の断面を模式的に示している。2つの中空導波管130は、相互に電気的に絶縁されている。電磁波が伝搬する空間の周囲が、中空導波管130を構成する金属壁で覆われている必要がある。このため、電磁波が伝搬する内部空間132の間隔を、金属壁の2枚の厚さの合計よりも短縮することはできない。金属壁の2枚の厚さの合計は、通常、伝搬する電磁波の波長の半分よりも長い。したがって、中空導波管130の配列間隔(中心間隔)を、伝搬する電磁波の波長よりも短くすることは困難である。特に、電磁波の波長が10mm以下となるミリ波帯、あるいはそれ以下の波長の電磁波を扱う場合は、波長に比して十分に薄い金属壁を形成することが難しくなる。このため、商業的に現実的なコストで実現することが困難になる。   FIG. 5D schematically shows a cross section of a waveguide device in which two hollow waveguides 130 are arranged side by side for reference. The two hollow waveguides 130 are electrically isolated from each other. It is necessary that the space in which the electromagnetic wave propagates be covered by the metal wall that constitutes the hollow waveguide 130. For this reason, the space | interval of the interior space 132 which electromagnetic waves propagate can not be shortened rather than the sum total of the thickness of two sheets of a metal wall. The total thickness of the two metal walls is usually longer than half the wavelength of the propagating electromagnetic wave. Therefore, it is difficult to make the arrangement interval (center interval) of the hollow waveguides 130 shorter than the wavelength of the propagating electromagnetic wave. In particular, when dealing with an electromagnetic wave having a wavelength of 10 mm or less in the millimeter wave band or a wavelength smaller than 10 mm, it becomes difficult to form a metal wall that is sufficiently thin compared to the wavelength. This makes it difficult to achieve commercially realistic costs.

これに対して、人工磁気導体を備える導波路装置100は、導波部材122を近接させた構造を容易に実現することができる。このため、複数のアンテナ素子が近接して配置されたアレーアンテナ装置への給電に好適に用いられ得る。   On the other hand, the waveguide device 100 provided with the artificial magnetic conductor can easily realize the structure in which the waveguide members 122 are brought close to each other. Therefore, it can be suitably used for feeding power to an array antenna apparatus in which a plurality of antenna elements are arranged in close proximity.

本開示では、主に人工磁気導体を備えるリッジ導波路を用いた例を説明するが、一部の実施形態では、従来の中空導波管を利用することができる。そのような実施形態については、実施形態2の変形例として後述する。   Although this disclosure primarily describes examples using ridge waveguides with artificial magnetic conductors, in some embodiments, conventional hollow waveguides can be utilized. Such an embodiment will be described later as a modification of the second embodiment.

次に、上記のような導波路構造を利用したスロットアレーアンテナ装置の構成例を説明する。「スロットアレーアンテナ装置」とは、アンテナ素子として複数のスロットを備えたアレーアンテナ装置を意味する。以下の説明では、スロットアレーアンテナ装置を単にアレーアンテナ装置と称することがある。   Next, a configuration example of a slot array antenna device using the above waveguide structure will be described. "Slot array antenna apparatus" means an array antenna apparatus provided with a plurality of slots as antenna elements. In the following description, a slot array antenna device may be referred to simply as an array antenna device.

図6は、スロットアレーアンテナ装置300の構成例の一部を模式的に示す斜視図である。図7は、このスロットアレーアンテナ装置300におけるX方向に並ぶ2つのスロット112の中心を通るXZ面に平行な断面の一部を模式的に示す図である。このスロットアレーアンテナ装置300においては、第1の導電部材110が、X方向およびY方向に配列された複数のスロット112を有している。この例では、複数のスロット112は2つのスロット列を含む。各スロット列は、Y方向に等間隔に並ぶ6個のスロット112を含んでいる。第2の導電部材120には、2つの導波部材122が設けられている。各導波部材122は、1つのスロット列に対向する導電性の導波面122aを有する。2つの導波部材122の間の領域、および2つの導波部材122の外側の領域には、複数の導電性ロッド124が配置されている。これらの導電性ロッド124は、人工磁気導体を形成する。   FIG. 6 is a perspective view schematically showing a part of a configuration example of the slot array antenna apparatus 300. As shown in FIG. FIG. 7 schematically shows a part of a cross section parallel to the XZ plane passing through the centers of two slots 112 aligned in the X direction in the slot array antenna apparatus 300. As shown in FIG. In the slot array antenna apparatus 300, the first conductive member 110 has a plurality of slots 112 arranged in the X direction and the Y direction. In this example, the plurality of slots 112 includes two slot rows. Each slot row includes six slots 112 equally spaced in the Y direction. The second conductive member 120 is provided with two waveguide members 122. Each waveguide member 122 has a conductive waveguide surface 122 a facing one slot row. A plurality of conductive rods 124 are disposed in the region between the two waveguide members 122 and in the region outside the two waveguide members 122. These conductive rods 124 form an artificial magnetic conductor.

各導波部材122と導電性表面110aとの間の導波路には、不図示の送信回路から電磁波が供給される。この例では、Y方向におけるスロット112の中心間隔は、導波路を伝搬する電磁波の波長と同じ値に設計される。このため、Y方向に並ぶ6個のスロット112から、位相の揃った電磁波が放射される。   An electromagnetic wave is supplied to the waveguide between each of the waveguide members 122 and the conductive surface 110 a from a transmission circuit (not shown). In this example, the center spacing of the slots 112 in the Y direction is designed to be the same value as the wavelength of the electromagnetic wave propagating in the waveguide. Therefore, the electromagnetic waves having the same phase are emitted from the six slots 112 aligned in the Y direction.

図5Cを参照して説明したように、このような構造を有するスロットアレーアンテナ装置300によれば、従来の中空導波管を用いた導波路構造と比較して、2つの導波部材122の間隔を狭くすることができる。   As described with reference to FIG. 5C, according to the slot array antenna device 300 having such a structure, compared with the waveguide structure using the conventional hollow waveguide, the two waveguide members 122 can be obtained. The spacing can be narrowed.

図8は、隣接する2つの導波部材122の間に1列のロッドが配列されたスロットアレーアンテナ装置300の構成を模式的に示す斜視図である。図9は、このスロットアレーアンテナ装置300におけるX方向に並ぶ3つのスロット112の中心を通るXZ面に平行な断面の一部を模式的に示す図である。   FIG. 8 is a perspective view schematically showing the configuration of a slot array antenna apparatus 300 in which a row of rods is arranged between two adjacent waveguide members 122. As shown in FIG. FIG. 9 is a view schematically showing a part of a cross section parallel to the XZ plane passing through the centers of three slots 112 aligned in the X direction in the slot array antenna apparatus 300. As shown in FIG.

図8の構成では、図6の構成と比較して、隣接する2つの導波部材122の間の導電性ロッド124の列数が少ない(すなわち、1列)。このため、複数の導波部材122の相互の間隔、およびX方向のスロット間隔を短縮し、X方向において、スロットアレーアンテナ装置300のグレーティングローブの発生する方位を、中心方向から離すことができる。周知のように、アンテナ素子の配列間隔(即ち、隣接する2つのアンテナ素子の中心間隔)が、使用する電磁波の波長の半分よりも大きくなると、アンテナの可視領域内にグレーティングローブが現れる。アンテナ素子の配列間隔がさらに広がると、グレーティングローブの生じる方位が主ローブの方位に近づく。グレーティングローブの利得は、セカンドローブの利得よりも高く、主ローブの利得と同等である。このため、グレーティングローブの発生は、レーダの誤検知および通信アンテナの効率の低下を招く。そこで、図8の構成例では、隣り合う2つの導波部材122の間の導電性ロッド124の列数を1列にして、X方向のスロット間隔を短縮している。これにより、グレーティングローブの影響をさらに低減できる。   In the configuration of FIG. 8, the number of rows of conductive rods 124 between two adjacent waveguide members 122 is smaller (that is, one row) as compared with the configuration of FIG. 6. For this reason, the mutual spacing of the plurality of waveguide members 122 and the slot spacing in the X direction can be shortened, and the direction in which the grating lobes of the slot array antenna apparatus 300 are generated can be separated from the central direction in the X direction. As well known, grating lobes appear in the visible region of the antenna when the array spacing of the antenna elements (i.e., the center spacing of two adjacent antenna elements) is greater than half the wavelength of the electromagnetic wave used. As the array spacing of the antenna elements further increases, the orientation in which the grating lobes occur approaches the orientation of the main lobe. The grating lobe gain is higher than the second lobe gain and is equal to the main lobe gain. For this reason, the generation of grating lobes leads to a false detection of the radar and a reduction in the efficiency of the communication antenna. Therefore, in the configuration example of FIG. 8, the number of rows of conductive rods 124 between two adjacent waveguide members 122 is one row, and the slot interval in the X direction is shortened. This can further reduce the influence of grating lobes.

以下、スロットアレーアンテナ装置300の構成をより詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of slot array antenna apparatus 300 will be described in more detail.

スロットアレーアンテナ装置300は、対向して平行に配置されたプレート状の第1の導電部材110および第2の導電部材120を備えている。第1の導電部材110は、第1の方向(Y方向)および第1の方向に交差(この例では直交)する第2の方向(X方向)に沿って配列された複数のスロット112を有している。第2の導電部材120には複数の導電性ロッド124が配列されている。   The slot array antenna device 300 includes a plate-like first conductive member 110 and a second conductive member 120 which are disposed in an opposite and parallel manner. The first conductive member 110 has a plurality of slots 112 arranged along a second direction (X direction) intersecting (orthogonal in this example) with the first direction (Y direction) and the first direction. doing. A plurality of conductive rods 124 are arranged in the second conductive member 120.

第1の導電部材110における導電性表面110aは、導電性ロッド124の軸方向(Z方向)に直交する平面(XY面に平行な平面)に沿って二次元的に拡がっている。この例における導電性表面110aは平滑な平面であるが、後述するように、導電性表面110aは、必ずしも平滑な平面である必要はなく、湾曲していたり、微細な凹凸を有したりしていてもよい。複数の導電性ロッド124および複数の導波部材122は、第2の導電性表面120aに接続されている。   The conductive surface 110 a of the first conductive member 110 two-dimensionally extends along a plane (plane parallel to the XY plane) orthogonal to the axial direction (Z direction) of the conductive rod 124. The conductive surface 110a in this example is a smooth flat surface, but as described later, the conductive surface 110a does not have to be a flat surface and is curved or has fine irregularities. May be The plurality of conductive rods 124 and the plurality of waveguide members 122 are connected to the second conductive surface 120 a.

図10は、わかりやすさのため、第1の導電部材110と第2の導電部材120との間隔を極端に離した状態にあるスロットアレーアンテナ装置300を模式的に示す斜視図である。現実のスロットアレーアンテナ装置300では、図8および図9に示すように、第1の導電部材110と第2の導電部材120との間隔は狭く、第1の導電部材110は、第2の導電部材120の導電性ロッド124を覆うように配置される。   FIG. 10 is a perspective view schematically showing the slot array antenna apparatus 300 in which the first conductive member 110 and the second conductive member 120 are extremely separated from each other for the sake of clarity. In a real slot array antenna apparatus 300, as shown in FIGS. 8 and 9, the distance between the first conductive member 110 and the second conductive member 120 is narrow, and the first conductive member 110 is a second conductive member. It is arranged to cover the conductive rod 124 of the member 120.

図10に示されている各導波部材122の導波面122aは、Y方向に延びるストライプ形状(「ストリップ形状」と称することもある。)を有する。各導波面122aは平坦であり、一定の幅(X方向のサイズ)を有する。ただし、本開示はこのような例に限定されず、導波面122aの一部に、高さまたは幅が他の部分とは異なる部分を有していてもよい。そのような部分を意図的に設けることにより、導波路の特性インピーダンスを変化させ、導波路内の電磁波の伝搬波長を変化させたり、各スロット112の位置での励振状態を調整したりすることができる。なお、本明細書において「ストライプ形状」とは、縞(stripes)の形状を意味するのではなく、単一のストライプ(a stripe)の形状を意味
する。一方向に直線的に延びる形状だけでなく、途中で曲がったり、分岐したりする形状も「ストライプ形状」に含まれる。導波面122a上に高さまたは幅の変化する部分が設けられている場合も、導波面122aの法線方向から見て一方向に沿って延びる部分を含む形状であれば、「ストライプ形状」に該当する。
The waveguide surface 122 a of each of the waveguide members 122 shown in FIG. 10 has a stripe shape (sometimes referred to as “strip shape”) extending in the Y direction. Each waveguide surface 122a is flat and has a fixed width (size in the X direction). However, the present disclosure is not limited to such an example, and a portion of the waveguide surface 122a may have a portion whose height or width is different from other portions. By intentionally providing such a portion, the characteristic impedance of the waveguide can be changed to change the propagation wavelength of the electromagnetic wave in the waveguide, or to adjust the excitation state at the position of each slot 112. it can. In the present specification, “stripe shape” does not mean the shape of stripes, but means the shape of a single stripe. Not only the shape linearly extending in one direction, but also a shape which is bent or branched halfway is included in the “stripe shape”. Even in the case where a portion of varying height or width is provided on the waveguide surface 122a, if it is a shape including a portion extending along one direction when viewed from the normal direction of the waveguide surface 122a, it is "striped". Applicable

導電性ロッド124は、その全体が導電性を有している必要はなく、ロッド状構造物の少なくとも上面および側面に沿って広がる導電層があればよい。この導電層はロッド状構造物の表層に位置してもよいが、表層が絶縁塗装または樹脂層からなり、ロッド状構造物の表面には導電層が存在していない状態であってもよい。また、第2の導電部材120は、複数の導電性ロッド124を支持して外側の人工磁気導体を実現できれば、その全体が導電性を有している必要はない。第2の導電部材120の表面のうち、複数の導電性ロッド124が配列されている側の面120aが導電性を有し、隣接する複数の導電性ロッド124の表面が電気的に接続されていればよい。また、第2の導電部材120の導電性を有する層は、絶縁塗装や樹脂層で覆われていてもよい。言い換えると、第2の導電部材120および複数の導電性ロッド124の組み合わせの全体は、第1の導電部材110の導電性表面110aに対向する凹凸状の導電層を有していればよい。   The conductive rod 124 does not have to be conductive as a whole, and may have a conductive layer extending along at least the upper surface and the side surface of the rod-like structure. The conductive layer may be located on the surface layer of the rod-like structure, but the surface layer may be made of an insulating coating or a resin layer, and the conductive layer may not be present on the surface of the rod-like structure. In addition, the second conductive member 120 need not be entirely conductive as long as it can support the plurality of conductive rods 124 to realize the outer artificial magnetic conductor. Of the surfaces of the second conductive member 120, the surface 120a on the side on which the plurality of conductive rods 124 are arranged has conductivity, and the surfaces of the plurality of adjacent conductive rods 124 are electrically connected. Just do it. The conductive layer of the second conductive member 120 may be covered with an insulating coating or a resin layer. In other words, the entire combination of the second conductive member 120 and the plurality of conductive rods 124 may have the uneven conductive layer facing the conductive surface 110 a of the first conductive member 110.

この例では、第1の導電部材110の全体が導電性の材料で構成され、各スロット112は、第1の導電部材110に設けられた開口である。しかし、スロット112はこのような構造に限定されない。例えば、第1の導電部材110が内部の誘電体層と表面の導電層とを含む構成では、導電層にのみ開口が設けられ、誘電体層には開口が設けられていない構造であってもスロットとして機能する。   In this example, the entire first conductive member 110 is made of a conductive material, and each slot 112 is an opening provided in the first conductive member 110. However, the slot 112 is not limited to such a structure. For example, in the configuration in which the first conductive member 110 includes the dielectric layer inside and the conductive layer on the surface, the opening is provided only in the conductive layer, and the opening is not provided in the dielectric layer. Act as a slot.

第1の導電部材110と各導波部材122との間の導波路は、両端が開放される。。図8から図10には示されていないが、各導波部材122の両端に近接してチョーク構造が設けられ得る。チョーク構造は、典型的には、長さがおよそλ0/8の付加的な伝送線路と、その付加的な伝送線路の端部に配置される深さがおよそλ0/4である複数の溝、または高さがおよそλ0/4である導電性のロッドの列から構成され、入射波と反射波との間に約180°(π)の位相差を与える。これにより、導波部材122の両端から電磁波が漏洩することを抑制できる。このようなチョーク構造は、第2の導電部材120上に限らず、第1の導電部材110に設けられていてもよい。   The waveguide between the first conductive member 110 and each of the waveguide members 122 is open at both ends. . Although not shown in FIGS. 8-10, choke structures may be provided proximate both ends of each waveguide member 122. The choke structure typically includes an additional transmission line of about λ0 / 8 in length and a plurality of grooves having a depth of about λ0 / 4 disposed at the end of the additional transmission line. Alternatively, it consists of a row of conductive rods that are approximately λ0 / 4 in height and provides a phase difference of approximately 180 ° (π) between the incident and reflected waves. Thereby, it can suppress that an electromagnetic wave leaks from the both ends of the waveguide member 122. FIG. Such a choke structure may be provided not only on the second conductive member 120 but also on the first conductive member 110.

チョーク構造における付加的な伝送線路の長さはλr/4が良いと考えられていた。ここでλrは伝送線路上での信号波の波長である。しかし、本発明者らは、チョーク構造における付加的な伝送線路の長さがλr/4よりも短い場合において、電磁波の漏洩を抑制し、良好に機能し得ることを見出している。実際には、付加的な伝送線路の長さは、λr/4よりも短いλ0/4以下とする事がより好ましい。本開示のある実施形態において、付加的な伝送線路の長さは、λ0/16以上λ0/4未満に設定され得る。そのような構成の例は実施形態3として後述する。   The additional transmission line length in the choke structure was considered to be λr / 4. Here, λ r is the wavelength of the signal wave on the transmission line. However, the present inventors have found that electromagnetic wave leakage can be suppressed and function well when the length of the additional transmission line in the choke structure is shorter than λr / 4. In practice, it is more preferable to set the length of the additional transmission line to λ0 / 4 or less, which is shorter than λr / 4. In certain embodiments of the present disclosure, the length of the additional transmission line may be set to λ0 / 16 or more and less than λ0 / 4. An example of such a configuration will be described later as a third embodiment.

図示されていないが、スロットアレーアンテナ装置300における導波構造は、不図示の送信回路または受信回路(すなわち電子回路)に接続されるポート(開口部)を有する。ポートは、例えば図10に示す各導波部材122の一端または中間の位置(例えば中央部)に設けられ得る。ポートを介して送信回路から送られてきた信号波は、導波部材122上の導波路を伝搬し、各スロット112から放射される。一方、各スロット112から導波路に導入された電磁波は、ポートを介して受信回路まで伝搬する。第2の導電部材120の裏側に、送信回路または受信回路に接続された他の導波路を備えた構造体(本明細書において「分配層」または「給電層」と称することがある。)が設けられていてもよい。その場合、ポートは、分配層または給電層における導波路と導波部材122上の導波路とを繋ぐ役割を担う。   Although not shown, the waveguide structure in the slot array antenna apparatus 300 has a port (aperture) connected to a transmission circuit or a reception circuit (ie, an electronic circuit) not shown. The port may be provided, for example, at one end or an intermediate position (e.g., the central portion) of each of the waveguide members 122 shown in FIG. A signal wave sent from the transmission circuit through the port propagates through the waveguide on the waveguide member 122 and is emitted from each slot 112. On the other hand, the electromagnetic wave introduced into the waveguide from each slot 112 propagates to the receiving circuit through the port. A structure (sometimes referred to herein as a “distribution layer” or a “feed layer”) comprising another waveguide connected to the transmitter circuit or the receiver circuit on the back side of the second conductive member 120. It may be provided. In that case, the port plays a role of connecting the waveguide in the distribution layer or the feed layer to the waveguide on the waveguide member 122.

この例では、X方向に隣接する2つのスロット112が等位相で励振される。そのために、送信回路からそれらの2つのスロット112までの伝送距離が一致するように給電路が構成されている。より好ましくは、それらの2つのスロット112は、等位相かつ等振幅で励振される。さらに、Y方向に隣接する2つのスロット112の中心間の距離は、導波路中での波長λgに一致するように設計される。これにより、全てのスロット112から等位相の電磁波が放射されるため、高い利得の送信アンテナを実現することができる。   In this example, two slots 112 adjacent in the X direction are excited with equal phase. For that purpose, the feed path is configured such that the transmission distances from the transmission circuit to those two slots 112 match. More preferably, those two slots 112 are excited with equal phase and equal amplitude. Furthermore, the distance between the centers of two adjacent slots 112 in the Y direction is designed to coincide with the wavelength λg in the waveguide. As a result, since electromagnetic waves of equal phase are radiated from all the slots 112, a high gain transmitting antenna can be realized.

なお、Y方向に隣接する2つのスロットの中心間隔を波長λgとは異なる値にしてもよい。そのようにすることにより、複数のスロット112の位置で位相差が生じるため、放射される電磁波が強め合う方位を正面方向からYZ面内の他の方位にずらすことができる。また、X方向において隣接する2つのスロット112は、厳密に等位相で励振されなくてもよい。用途によっては、π/4未満の位相差であれば許容される。   The center distance between two slots adjacent in the Y direction may be different from the wavelength λg. By doing so, a phase difference occurs at the positions of the plurality of slots 112, so that the direction in which the emitted electromagnetic waves strengthen can be shifted from the front direction to another direction in the YZ plane. Also, the two adjacent slots 112 in the X direction may not be excited with exactly the same phase. In some applications, phase differences less than π / 4 are acceptable.

このような、複数のスロット112が平板状の導電部材110に二次元的に設けられたアレーアンテナ装置は、フラットパネルアレーアンテナ装置とも呼ばれる。用途によっては、X方向に並ぶ複数のスロット列の長さ(スロット列の両端のスロットの間の距離)が互いに異なっていても良い。X方向に隣り合う2つの列の間で、各スロットのY方向の位置をずらした千鳥状の(staggered)配列を採用してもよい。また、用途によっては複数のスロット列および複数の導波部材は、平行ではなく角度を持たせて配置された部分を有していてもよい。各導波部材122の導波面122aが、Y方向に並ぶ全てのスロット112に対向している形態に限らず、各導波面122aは、Y方向に並ぶ複数のスロットのうちの少なくとも1つのスロットに対向していればよい。   Such an array antenna apparatus in which a plurality of slots 112 are two-dimensionally provided on a flat conductive member 110 is also referred to as a flat panel array antenna apparatus. In some applications, the lengths of the plurality of slot rows arranged in the X direction (the distance between the slots at both ends of the slot rows) may be different from each other. A staggered arrangement in which the positions of the slots in the Y direction are shifted between two rows adjacent in the X direction may be employed. Also, depending on the application, the plurality of slot rows and the plurality of waveguide members may have portions that are not parallel but disposed at an angle. The waveguide surface 122 a of each waveguide member 122 is not limited to the configuration in which all the slots 112 aligned in the Y direction are opposed, and each waveguide surface 122 a is at least one of a plurality of slots aligned in the Y direction. It is only necessary to face each other.

図8から図11に示す例では、各スロットは、X方向に長く、Y方向に短い矩形に近い平面形状を有している。各スロットのX方向のサイズ(長さ)をL、Y方向のサイズ(幅)をWとすると、LおよびWは、高次モードの振動が起こらず、かつ、スロットのインピーダンスが小さくなり過ぎない値に設定される。例えば、Lはλ0/2<L<λ0の範囲内に設定される。Wは、λ0/2未満であり得る。なお、高次モードを積極的に利用することを目的に、Lをλ0より大きくすることもあり得る。   In the example shown in FIGS. 8 to 11, each slot has a planar shape close to a rectangle long in the X direction and short in the Y direction. Assuming that the size (length) in the X direction of each slot is L and the size (width) in the Y direction is W, high-order mode vibration does not occur in L and W, and the impedance of the slot does not become too small. Set to a value. For example, L is set within the range of λ0 / 2 <L <λ0. W may be less than λ0 / 2. Note that L may be made larger than λ 0 for the purpose of actively using the higher order mode.

図12は、スロット112毎にホーン114を有するスロットアレーアンテナ装置300aの構造の一部を模式的に示す斜視図である。このスロットアレーアンテナ装置300aは、二次元的に配列された複数のスロット112および複数のホーン114を有する第1の導電部材110と、複数の導波部材122Uおよび複数の導電性ロッド124Uが配列された第2の導電部材120とを備える。第1の導電部材110における複数のスロット112は、第1の導電部材110の導電性表面110aに沿った第1の方向(Y方向)および第1の方向に交差(この例では直交)する第2の方向(X方向)に配列されている。図12では、簡単のため、導波部材122Uの各々の端部または中央に配置され得るポートおよびチョーク構造の記載は省略されている。   FIG. 12 is a perspective view schematically showing a part of the structure of a slot array antenna apparatus 300a having a horn 114 for each slot 112. As shown in FIG. In this slot array antenna device 300a, a first conductive member 110 having a plurality of slots 112 and a plurality of horns 114 two-dimensionally arranged, a plurality of waveguide members 122U and a plurality of conductive rods 124U are arrayed. And a second conductive member 120. The plurality of slots 112 in the first conductive member 110 crosses (orthogonally in this example) a first direction (Y direction) along the conductive surface 110 a of the first conductive member 110 and a first direction It is arranged in the 2 direction (X direction). In FIG. 12, for the sake of simplicity, the description of the port and choke structure that can be disposed at each end or center of the waveguide member 122U is omitted.

図13Aは、図12に示す20個のスロットが5行4列に配列されたアレーアンテナ装置300aを+Z方向からみた上面図である。図13Bは、図13AのC−C線断面図である。このアレーアンテナ装置300aにおける第1の導電部材110は、複数のスロット112にそれぞれ対応して配置された複数のホーン114を備えている。複数のホーン114の各々は、スロット112を囲む4つの導電壁を有している。このようなホーン114により、指向特性を向上させることができる。   FIG. 13A is a top view of the array antenna device 300a in which 20 slots shown in FIG. 12 are arranged in 5 rows and 4 columns from the + Z direction. 13B is a cross-sectional view taken along line C-C of FIG. 13A. The first conductive member 110 in the array antenna device 300 a includes a plurality of horns 114 disposed corresponding to the plurality of slots 112 respectively. Each of the plurality of horns 114 has four conductive walls surrounding the slot 112. Such a horn 114 can improve directivity.

図示されるアレーアンテナ装置300aにおいては、スロット112に直接的に結合する導波部材122Uを備える第1の導波路装置100aと、第1の導波路装置100aの導波部材122Uに結合する他の導波部材122Lを備える第2の導波路装置100bとが積層されている。第2の導波路装置100bの導波部材122Lおよび導電性ロッド124Lは、第3の導電部材140上に配置されている。第2の導波路装置100bは、基本的には、第1の導波路装置100aの構成と同様の構成を備えている。   In the illustrated array antenna device 300a, a first waveguide device 100a comprising a waveguide member 122U directly coupled to the slot 112, and another coupled to the waveguide member 122U of the first waveguide device 100a. The second waveguide device 100b including the waveguide member 122L is stacked. The waveguide member 122L and the conductive rod 124L of the second waveguide device 100b are disposed on the third conductive member 140. The second waveguide device 100b basically has the same configuration as that of the first waveguide device 100a.

図13Aに示すように、導電部材110は、第1の方向(Y方向)および第1の方向に直交する第2の方向(X方向)に配列された複数のスロット112を備える。各導波部材122Uの導波面122aは、Y方向に延びており、複数のスロット112のうち、Y方向に並んだ4つのスロットに対向している。この例では導電部材110は、5行4列に配列された20個のスロット112を有しているが、スロット112の数はこの例に限定されない。各導波部材122Uは、複数のスロット112のうち、Y方向に並んだ全てのスロットに対向している例に限らず、Y方向に隣接する少なくとも2つのスロットに対向していればよい。隣接する2つの導波面122aの中心間隔は、例えば波長λ0よりも短く設定され、より好ましくは、波長λ0/2よりも短く設定される。   As shown in FIG. 13A, the conductive member 110 includes a plurality of slots 112 arranged in a first direction (Y direction) and a second direction (X direction) orthogonal to the first direction. The waveguide surface 122a of each of the waveguide members 122U extends in the Y direction, and faces four slots of the plurality of slots 112 aligned in the Y direction. In this example, the conductive member 110 has 20 slots 112 arranged in 5 rows and 4 columns, but the number of slots 112 is not limited to this example. Each of the waveguide members 122U is not limited to an example facing all the slots aligned in the Y direction among the plurality of slots 112, as long as it faces at least two slots adjacent in the Y direction. The center distance between the two adjacent waveguide surfaces 122a is set, for example, shorter than the wavelength λ0, and more preferably, shorter than the wavelength λ0 / 2.

図13Cは、第1の導波路装置100aにおける導波部材122Uの平面レイアウトを示す図である。図13Dは、第2の導波路装置100bにおける導波部材122Lの平面レイアウトを示す図である。これらの図から明らかなように、第1の導波路装置100aにおける導波部材122Uは直線状に延びており、分岐部も屈曲部も有していない。一方、第2の導波路装置100bにおける導波部材122Lは分岐部および屈曲部の両方を有している。第2の導波路装置100bにおける「第2の導電部材120」と「第3の導電部材140」との組み合わせは、第1の導波路装置100aにおける「第1の導電部材110」と「第2の導電部材120」との組み合わせに相当する。   FIG. 13C is a diagram showing a planar layout of the waveguide member 122U in the first waveguide device 100a. FIG. 13D is a diagram showing a planar layout of the waveguide member 122L in the second waveguide device 100b. As is apparent from these figures, the waveguide member 122U in the first waveguide device 100a extends in a straight line, and has neither a branch nor a bend. On the other hand, the waveguide member 122L in the second waveguide device 100b has both a branch and a bend. The combination of the "second conductive member 120" and the "third conductive member 140" in the second waveguide device 100b corresponds to the "first conductive member 110" and the "second conductive member 110" in the first waveguide device 100a. Corresponds to the combination with the conductive member 120 ".

第1の導波路装置100aにおける導波部材122Uは、第2の導電部材120が有するポート(開口部)145Uを通じて第2の導波路装置100bにおける導波部材122Lに結合する。言い換えると、第2の導波路装置100bの導波部材122Lを伝搬してきた電磁波は、ポート145Uを通って第1の導波路装置100aの導波部材122Uに達し、第1の導波路装置100aの導波部材122Uを伝搬することができる。このとき、各スロット112は、導波路を伝搬してきた電磁波を空間に向けて放射するアンテナ素子(放射素子)として機能する。反対に、空間を伝搬してきた電磁波がスロット112に入射すると、その電磁波はスロット112の直下に位置する第1の導波路装置100aの導波部材122Uに結合し、第1の導波路装置100aの導波部材122Uを伝搬する。第1の導波路装置100aの導波部材122Uを伝搬してきた電磁波は、ポート145Uを通って第2の導波路装置100bの導波部材122Lに達し、第2の導波路装置100bの導波部材122Lを伝搬することも可能である。第2の導波路装置100bの導波部材122Lは、第3の導電部材140のポート145Lを介して、外部にある導波路装置または高周波回路(電子回路)に結合され得る。図13Dには、一例として、ポート145Lに接続された電子回路310が示されている。電子回路310は、特定の位置に限定されず、任意の位置に配置されていてよい。電子回路310は、例えば、第3の導電部材140の背面側(図13Bにおける下側)の回路基板に配置され得る。そのような電子回路は、マイクロ波集積回路であり、例えば、ミリ波を生成または受信するMMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)であり得る。   The waveguide member 122U in the first waveguide device 100a is coupled to the waveguide member 122L in the second waveguide device 100b through the port (opening) 145U of the second conductive member 120. In other words, the electromagnetic wave propagating through the waveguide member 122L of the second waveguide device 100b reaches the waveguide member 122U of the first waveguide device 100a through the port 145U, and the electromagnetic wave of the first waveguide device 100a The waveguide member 122U can be propagated. At this time, each slot 112 functions as an antenna element (radiating element) that radiates the electromagnetic wave propagating through the waveguide toward space. Conversely, when an electromagnetic wave propagating in space is incident on the slot 112, the electromagnetic wave is coupled to the waveguide member 122U of the first waveguide device 100a located immediately below the slot 112, and the electromagnetic wave is transmitted to the first waveguide device 100a. It propagates through the waveguide member 122U. The electromagnetic wave propagating through the waveguide member 122U of the first waveguide device 100a reaches the waveguide member 122L of the second waveguide device 100b through the port 145U, and the waveguide member of the second waveguide device 100b It is also possible to propagate 122L. The waveguide member 122L of the second waveguide device 100b may be coupled to an external waveguide device or a high frequency circuit (electronic circuit) via the port 145L of the third conductive member 140. FIG. 13D shows electronic circuit 310 connected to port 145L as an example. The electronic circuit 310 is not limited to a specific position, and may be disposed at any position. The electronic circuit 310 can be disposed, for example, on the circuit board on the back side (the lower side in FIG. 13B) of the third conductive member 140. Such an electronic circuit is a microwave integrated circuit, and may be, for example, a MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) that generates or receives millimeter waves.

図13Aに示される第1の導電部材110を「放射層」と呼ぶことができる。また、図13Cに示される第2の導電部材120、導波部材122U、および導電性ロッド124Uの全体を「励振層」と呼び、図13Dに示される第3の導電部材140、導波部材122L、および導電性ロッド124Lの全体を「分配層」と呼んでも良い。また「励振層」と「分配層」とをまとめて「給電層」と呼んでも良い。「放射層」、「励振層」および「分配層」は、それぞれ、一枚の金属プレートを加工することによって量産され得る。放射層、励振層、分配層、および分配層の背面側に設けられる電子回路は、モジュール化された1つの製品として製造され得る。   The first conductive member 110 shown in FIG. 13A can be referred to as the “emitting layer”. Further, the entire second conductive member 120, the waveguide member 122U, and the conductive rod 124U shown in FIG. 13C are referred to as “excitation layers”, and the third conductive member 140 shown in FIG. 13D and the waveguide member 122L. , And the whole of the conductive rod 124L may be referred to as a "distribution layer". The "excitation layer" and the "distribution layer" may be collectively referred to as a "feed layer". The "radiation layer", "excitation layer" and "distribution layer" can each be mass-produced by processing a single metal plate. The electronic circuit provided on the back side of the radiation layer, the excitation layer, the distribution layer, and the distribution layer can be manufactured as one modularized product.

この例におけるアレーアンテナ装置では、図13Bからわかるように、プレート状の放射層、励振層および分配層が積層されているため、全体としてフラットかつ低姿勢(low profile)のフラットパネルアンテナが実現している。例えば、図13Bに示す断面構成を持つ積層構造体の高さ(厚さ)を10mm以下にすることができる。   In the array antenna device in this example, as can be seen from FIG. 13B, since the plate-like radiation layer, the excitation layer and the distribution layer are stacked, a flat and low profile flat panel antenna is realized as a whole. ing. For example, the height (thickness) of the laminated structure having the cross-sectional configuration shown in FIG. 13B can be 10 mm or less.

図13Dに示される導波部材122Lによれば、第3の導電部材140のポート145Lから第2の導電部材120の各ポート145U(図13C参照)までの、導波部材122Lに沿って測った導波路に沿った距離が、全て等しい。このため、第3の導電部材140のポート145Lから、導波部材122Lに入力された信号波は、第2導波部材122UのY方向における中央に配置された4つのポート145Uのそれぞれに同じ位相で到達する。その結果、第2の導電部材120上に配置された4個の導波部材122Uは、同位相で励振され得る。   According to the waveguide member 122L shown in FIG. 13D, it is measured along the waveguide member 122L from the port 145L of the third conductive member 140 to each port 145U (see FIG. 13C) of the second conductive member 120. The distances along the waveguide are all equal. For this reason, the signal wave input to the waveguide member 122L from the port 145L of the third conductive member 140 has the same phase in each of the four ports 145U disposed at the center of the second waveguide member 122U in the Y direction. To reach by. As a result, the four waveguide members 122U disposed on the second conductive member 120 can be excited in the same phase.

なお、用途によっては、アンテナ素子として機能する全てのスロット112が同位相で電磁波を放射する必要はない。図13Dに示される構成において、第3の導電部材140のポート145Lから第2の導電部材120の複数のポート145U(図13C参照)までの導波路に沿った距離が、それぞれの間で異なっていてもよい。励振層および分配層(給電層に含まれる各層)における導波部材122のネットワークパターンは任意であり、図示される形態に限定されない。   Depending on the application, it is not necessary for all the slots 112 functioning as antenna elements to emit electromagnetic waves in the same phase. In the configuration shown in FIG. 13D, the distance along the waveguide from the port 145L of the third conductive member 140 to the plurality of ports 145U (see FIG. 13C) of the second conductive member 120 is different between each other. May be The network pattern of the waveguide member 122 in the excitation layer and the distribution layer (each layer included in the feed layer) is optional and is not limited to the illustrated form.

電子回路310は、図13Cおよび図13Dに示すポート145U、145Lを介して各導波部材122U上の導波路に接続されている。電子回路310から出力された信号波は、分配層で分岐した上で、複数の導波部材122U上を伝搬し、複数のスロット112まで到達する。X方向に隣接する2つのスロット112の位置で信号波の位相を同一にするために、例えば電子回路310からX方向に隣接する2つのスロット112までの導波路の長さの合計が実質的に等しくなるように設計され得る。   The electronic circuit 310 is connected to the waveguide on each of the waveguide members 122U via the ports 145U and 145L shown in FIGS. 13C and 13D. The signal wave output from the electronic circuit 310 branches at the distribution layer, propagates on the plurality of waveguide members 122 U, and reaches the plurality of slots 112. In order to make the phases of signal waves identical at the positions of two slots 112 adjacent in the X direction, for example, the sum of the lengths of the waveguides from the electronic circuit 310 to the two slots 112 adjacent in the X direction is substantially It can be designed to be equal.

次に、ホーン114の変形例を説明する。ホーン114は、図12に示すものに限定されず、様々な構造のものを利用できる。   Next, a modification of the horn 114 will be described. The horn 114 is not limited to the one shown in FIG. 12 and may have various structures.

図14Aは、変形例における複数のホーン114の構造を示す上面図である。図14Bは、図14AにおけるB−B線断面図である。本変形例における複数のホーン114は、第1の導電部材110の導電性表面110aの反対側の表面において、Y方向に配列されている。各ホーン114は、Y方向に沿って延びる一対の第1導電壁114aと、X方向に沿って延びる一対の第2導電壁114bとを有する。一対の第1導電壁114aおよび一対の第2導電壁114bは、複数のスロット112のうち、X方向に配列された複数(この例では5個)のスロット112を取り囲んでいる。第2導電壁114bのX方向の長さは、第1導電壁114aのY方向の長さよりも長い。一対の第2導電壁114bは、階段形状を有している。ここで「階段形状」とは、段差を有する形状を意味し、ステップ形状と呼ぶこともできる。このようなホーンでは、一対の第2導電壁114bのY方向の間隔は、第1の導電性表面110aから離れるほど拡大する。このような階段形状にすることにより、製造が容易になるという利点がある。なお、一対の第2導電壁114bは必ずしも階段形状を有する必要はない。例えば、図15に示すスロットアレーアンテナ装置300cのように、傾斜した平面状の側壁を有するホーン114を用いてもよい。このようなホーンにおいても、一対の第2導電壁114bのY方向の間隔は、第1の導電性表面110aから離れるほど拡大する。   FIG. 14A is a top view showing the structure of the plurality of horns 114 in the modification. FIG. 14B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 14A. The plurality of horns 114 in this modification are arranged in the Y direction on the surface opposite to the conductive surface 110 a of the first conductive member 110. Each horn 114 has a pair of first conductive walls 114 a extending along the Y direction and a pair of second conductive walls 114 b extending along the X direction. The pair of first conductive walls 114 a and the pair of second conductive walls 114 b surround a plurality of (five in this example) slots 112 arranged in the X direction among the plurality of slots 112. The length in the X direction of the second conductive wall 114 b is longer than the length in the Y direction of the first conductive wall 114 a. The pair of second conductive walls 114 b has a stepped shape. Here, “stepwise shape” means a shape having a step, and can also be referred to as a step shape. In such a horn, the distance between the pair of second conductive walls 114b in the Y direction increases with distance from the first conductive surface 110a. Such a step shape has the advantage of facilitating manufacture. The pair of second conductive walls 114b need not necessarily have a stepped shape. For example, as in a slot array antenna apparatus 300c shown in FIG. 15, a horn 114 having inclined flat side walls may be used. Also in such a horn, the distance between the pair of second conductive walls 114b in the Y direction increases as the distance from the first conductive surface 110a increases.

本発明者らは、上記のようなアレーアンテナ装置または導波路装置の性能を高めるため、以下のことが有効であることを見出した。   The present inventors have found that the following is effective in order to enhance the performance of the above array antenna device or waveguide device.

(1)励振層の導波路と分配層の導波路とを結合するポート145Uでの信号波の不要な反射を抑制する。
(2)ホーンの中心間距離をスロットの中心間距離とは異なるようにしてアンテナアレイの指向性の最適化および/または設計自由度の向上を図る。この改良は、前述のWRGの構造を利用したホーンアンテナアレイに限らず、中空導波管の構造を利用したホーンアンテナアレイにも適用できる。
(3)従来とは異なるチョーク構造により、ポートを介して電磁波を伝搬させる際に不要な反射を抑制する。
(4)複数の分岐部を有する導波部材の形状を調整してアレーアンテナの励振振幅の面内分布を制御する。
(5)複数の分岐部を有する導波部材の形状を調整して伝搬損失を低減する。
(6)MMICなどの電子回路と導波路装置とを結合する中空導波管の性能を向上させる。
(7)導波部材122U、122Lの配置間隔に応じたロッドの新しい配列パターンを提供する。
(1) The unnecessary reflection of the signal wave at the port 145U that couples the waveguide of the excitation layer and the waveguide of the distribution layer is suppressed.
(2) To optimize the directivity of the antenna array and / or improve the design freedom by making the center-to-center distance of the horn different from the center-to-center distance of the slot. This improvement can be applied not only to the horn antenna array using the WRG structure described above, but also to a horn antenna array using the hollow waveguide structure.
(3) A choke structure different from the conventional one suppresses unnecessary reflection when propagating an electromagnetic wave through the port.
(4) The in-plane distribution of the excitation amplitude of the array antenna is controlled by adjusting the shape of the waveguide member having a plurality of branching portions.
(5) The propagation loss is reduced by adjusting the shape of the waveguide member having a plurality of branch portions.
(6) Improve the performance of hollow waveguides that combine electronic circuits such as MMICs with waveguide devices.
(7) Providing a new array pattern of rods according to the spacing between the waveguide members 122U and 122L.

以下、本開示の実施形態によるアレーアンテナ装置の具体的な構成例を説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明および実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明においては、同一または類似する構成要素には、同一の参照符号を付している。   Hereinafter, a specific configuration example of the array antenna apparatus according to the embodiment of the present disclosure will be described. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of well-known matters and redundant descriptions of substantially the same configurations may be omitted. This is to avoid unnecessary redundancy in the following description and to facilitate understanding by those skilled in the art. It is noted that the inventors provide the attached drawings and the following description so that those skilled in the art can fully understand the present disclosure, and intend to limit the claimed subject matter by these is not. In the following description, the same or similar components are given the same reference numerals.

(実施形態1)
<アレーアンテナ装置>
まず、図16を参照して、本開示におけるアレーアンテナ装置の第1の実施形態を説明する。図16は、本実施形態における導波部材122U、122Lに沿ったアレーアンテナ装置の断面を模式的に示している。本開示において、便宜上、アレーアンテナ装置から放射される電磁波、またはアレーアンテナ装置に入射する電磁波が伝搬する自由空間が位置する側を「正面側」と称し、その反対の側を「背面側」と称する。本開示において、「第1(の)〜」、「第2(の)〜」などの用語は、部材、装置、部品、部分、層、領域等を区別するためにのみ用いられ、限定的な意味を何等有しない。
(Embodiment 1)
<Array antenna device>
First, with reference to FIG. 16, a first embodiment of the array antenna device in the present disclosure will be described. FIG. 16 schematically shows a cross section of the array antenna apparatus along the waveguide members 122U and 122L in the present embodiment. In the present disclosure, for convenience, the side on which the free space through which the electromagnetic wave radiated from the array antenna apparatus or the electromagnetic wave incident on the array antenna apparatus is located is referred to as "front side", and the opposite side is referred to as "back side". It is called. In the present disclosure, terms such as “first”, “second” and the like are used only to distinguish members, devices, parts, portions, layers, areas, etc., and are limited. It has no meaning.

図16に示されるように、本実施形態のアレーアンテナ装置は、各々が概略的に薄板形状を有する第1導電部材110、第2導電部材120、および第3導電部材140が適切な空隙を形成して積層された構成を有している。図16は、アレーアンテナ装置の主要部を示しており、図示されているアレーアンテナ装置の背面側にMMICなど電子部品が搭載される。また、そのような電子部品と図示されているアレーアンテナ装置との間に、他の導波路を形成する薄板形状の導電部材を更に備えていても良い。   As shown in FIG. 16, in the array antenna device of this embodiment, the first conductive member 110, the second conductive member 120, and the third conductive member 140, each having a thin plate shape, form an appropriate gap. And a laminated structure. FIG. 16 shows the main part of the array antenna apparatus, and electronic components such as MMICs are mounted on the back side of the array antenna apparatus shown. In addition, a thin plate-shaped conductive member that forms another waveguide may be further provided between such an electronic component and the array antenna device illustrated.

本実施形態において、第1導電部材110は、正面側の第1導電性表面110bおよび背面側の第2導電性表面110aを有しており、かつ、複数のスロット112−1、112−2、112−3、112−4、112−5、112−6を備えている。これらのスロットを総称してスロット112と表記する場合がある。図16では、6個のスロット112が記載されているが、本実施形態におけるスロット112の個数は、この数に限定されない。第1導電部材110の第1導電性表面110bは、それぞれがスロット112につながる複数のホーン114を規定する形状を有している。   In the present embodiment, the first conductive member 110 has a first conductive surface 110 b on the front side and a second conductive surface 110 a on the back side, and a plurality of slots 112-1, 112-2, 112-3, 112-4, 112-5, 112-6. These slots may be collectively referred to as slots 112. Although six slots 112 are described in FIG. 16, the number of slots 112 in the present embodiment is not limited to this number. The first conductive surface 110 b of the first conductive member 110 has a shape defining a plurality of horns 114 each leading to the slot 112.

第2導電部材120は、第1導電部材110の背面側に位置している。第2導電部材120は、第1導電部材110の第2導電性表面110aに対向する正面側の第3導電性表面120a、および背面側の第4導電性表面120bを有し、第1導波部材122Uを支持している。第1導波部材122Uは、第2導電性表面110aに対向するストライプ形状の導電性の導波面122aを有し、第2導電性表面110aに沿って直線状に延びている。直線状に延びる第1導波部材122Uの両側(図16における手前側および奥側)には、第2導電部材120の第3導電性表面120a上に設けられた人工磁気導体が位置している。図16に示される断面には、人工磁気導体を構成するロッドが位置していないため、図16には人工磁気導体が記載されていない。第1導波部材122Uの端部にはチョーク構造150が設けられている。チョーク構造150は、第1導波部材122Uの端部から電磁波(信号波)が漏洩することを抑制する。   The second conductive member 120 is located on the back side of the first conductive member 110. The second conductive member 120 has a third conductive surface 120 a on the front side facing the second conductive surface 110 a of the first conductive member 110 and a fourth conductive surface 120 b on the back side, and The member 122U is supported. The first waveguide member 122U has a stripe-shaped conductive waveguide surface 122a facing the second conductive surface 110a, and extends linearly along the second conductive surface 110a. The artificial magnetic conductor provided on the third conductive surface 120a of the second conductive member 120 is located on both sides (the front side and the back side in FIG. 16) of the linearly extending first waveguide member 122U. . The artificial magnetic conductor is not described in FIG. 16 because the rod constituting the artificial magnetic conductor is not located in the cross section shown in FIG. A choke structure 150 is provided at an end of the first waveguide member 122U. The choke structure 150 suppresses leakage of an electromagnetic wave (signal wave) from the end of the first waveguide member 122U.

第1導電部材110の第2導電性表面110a、第1導波部材122Uの導波面122a、および人工磁気導体(図16において不図示)により、第2導電性表面110aと導波面122aとの間隙に導波路が規定される。この導波路は、第1導電部材110のスロット112に連通し、電磁気的に結合する。   A gap between the second conductive surface 110a and the waveguide surface 122a by the second conductive surface 110a of the first conductive member 110, the waveguide surface 122a of the first waveguide member 122U, and the artificial magnetic conductor (not shown in FIG. 16) The waveguide is defined in The waveguide communicates with the slot 112 of the first conductive member 110 and is electromagnetically coupled.

第2導電性表面110aから導波面122aまでの距離および導波面122aの幅の少なくとも一方を、第1導波部材122Uが延びる方向に沿って適切に変動させると、この導波路を伝搬する信号波の波長を短縮することができる。第2導電性表面110aから導波面122aまでの距離および導波面122aの幅の両方が第1導波部材122Uの延びる方向に沿って一定であるときの信号波の中心波長をλrとする。同じ周波数の信号波が真空中を伝搬するときの信号波の中心波長は、前述のとおり、λ0である。このとき、λr>λ0の関係が成立する。しかし、例えば第1導波部材122Uの導波面122aに凹凸を形成して第2導電性表面110aから導波面122aまでの距離を適切に変動させたり、導波面122aの幅を適切に変動させたりすることにより、そのような導波路を伝搬する信号波の中心波長をλrよりも短縮することができる。   When at least one of the distance from second conductive surface 110a to waveguide surface 122a and the width of waveguide surface 122a is appropriately varied along the direction in which first waveguide member 122U extends, a signal wave propagating in this waveguide Can be shortened. The central wavelength of the signal wave when the distance from the second conductive surface 110a to the waveguide surface 122a and the width of the waveguide surface 122a are both constant along the direction in which the first waveguide member 122U extends is λr. As described above, the center wavelength of the signal wave when the signal wave of the same frequency propagates in vacuum is λ0. At this time, the relationship of λr> λ0 is established. However, for example, asperities are formed on the waveguide surface 122a of the first waveguide member 122U to appropriately change the distance from the second conductive surface 110a to the waveguide surface 122a, or to appropriately change the width of the waveguide surface 122a. By doing this, the central wavelength of the signal wave propagating through such a waveguide can be made shorter than .lambda.r.

第2導電部材120は、第3導電性表面120aから第4導電性表面120bまで貫通するポート145Uを有している。ポート145Uは、第4導電性表面120bから、第2導電性表面110aと導波面122aとの間の導波路に連通している。本明細書において、ポートが「導電性表面から導波路(即ち、他の導電性表面によって規定される導波路)に連通する」とは、当該ポートの開口面の法線方向からみたとき、ポートの内壁の位置と、当該導波路を規定する導波部材の端部の側面(端面)の位置とが整合(実質的に一致)していることを意味する。   The second conductive member 120 has a port 145U penetrating from the third conductive surface 120a to the fourth conductive surface 120b. The port 145U is in communication with the waveguide between the second conductive surface 110a and the waveguide surface 122a from the fourth conductive surface 120b. In the present specification, “a port communicates with a waveguide (that is, a waveguide defined by another conductive surface) from a conductive surface” means a port when viewed from the normal direction of the opening surface of the port. It means that the position of the inner wall of and the position of the side surface (end surface) of the end of the waveguide member that defines the waveguide are aligned (substantially matched).

複数のスロット112のうちの隣り合う第1のスロット112−1および第2のスロット112−2は、ポート145Uの中心に対して対称な位置に配置されている。図示されている例においては、6個のスロット112が全体としてポート145Uの中心に対して対称な位置に配置されている。隣り合う2個のスロット112の中心間距離は、いずれも、導波路を伝搬する信号波の波長(周波数変調によって波長が変動する場合には中心波長)に等しく設定されている。これは、各スロット112に、等位相で信号波を供給するためである。目的とするアレーアンテナの特性によっては、各スロットに供給される信号波の位相を意図的に異ならせる設計が必要になることもある。そのような場合は、隣り合う2個のスロット112の中心間距離は、導波路を伝搬する信号波の波長からやや異なる長さが選択されることもある。   Adjacent first slots 112-1 and second slots 112-2 of the plurality of slots 112 are disposed at symmetrical positions with respect to the center of the port 145U. In the illustrated example, six slots 112 are generally located at symmetrical positions with respect to the center of port 145U. The center-to-center distance between two adjacent slots 112 is set equal to the wavelength of the signal wave propagating through the waveguide (the center wavelength when the wavelength fluctuates due to frequency modulation). This is to supply signal waves to each slot 112 in equal phase. Depending on the characteristics of the target array antenna, it may be necessary to design the phase of the signal wave supplied to each slot to be intentionally different. In such a case, the distance between the centers of two adjacent slots 112 may be selected to have a length slightly different from the wavelength of the signal wave propagating through the waveguide.

第3導電部材140は、第2導電部材120の背面側に位置している。第3導電部材140は、第2導電部材120の第4導電性表面120bに対向する正面側の第5導電性表面140a、および背面側の第6導電性表面140bを有し、第2導波部材122Lを支持している。第2導波部材122Lは、第4導電性表面120bに対向する導電性の導波面122aを有し、第4導電性表面120bに沿って延びている。   The third conductive member 140 is located on the back side of the second conductive member 120. The third conductive member 140 has a fifth conductive surface 140 a on the front side facing the fourth conductive surface 120 b of the second conductive member 120 and a sixth conductive surface 140 b on the back side, and The member 122L is supported. The second waveguide member 122L has a conductive waveguide surface 122a facing the fourth conductive surface 120b, and extends along the fourth conductive surface 120b.

第2導波部材122Lの両側にも、第3導電部材140の第5導電性表面140aに設けられた人工磁気導体が位置している。第2導電部材120の第4導電性表面120b、第2導波部材120Lの導波面122a、および、この人工磁気導体(図16において不図示)により、第4導電性表面120bと第2導波部材122Lの導波面122aとの間隙に導波路が規定される。第2導波部材122Lの一端に近接してチョーク構造150が設けられている。第2導波部材122Lは、不図示の屈曲部を有しており、導波路は不図示の位置にある他のポートを介して外部の電子回路に結合する。   The artificial magnetic conductors provided on the fifth conductive surface 140a of the third conductive member 140 are also located on both sides of the second waveguide member 122L. By the fourth conductive surface 120b of the second conductive member 120, the waveguide surface 122a of the second waveguide member 120L, and the artificial magnetic conductor (not shown in FIG. 16), the fourth conductive surface 120b and the second waveguide A waveguide is defined in the gap with the waveguide surface 122a of the member 122L. A choke structure 150 is provided in proximity to one end of the second waveguide member 122L. The second waveguide member 122L has a bend (not shown), and the waveguide is coupled to an external electronic circuit through another port at a position not shown.

本実施形態では、第1導波部材122Uが、ポート145Uに隣接する一対のインピーダンス整合構造123を有している。インピーダンス整合構造123の詳細については後述する。   In the present embodiment, the first waveguide member 122U has a pair of impedance matching structures 123 adjacent to the port 145U. Details of the impedance matching structure 123 will be described later.

図16において、ミリ波などの信号波が伝搬する方向の例が太い矢印で示されている。この例は受信時の例である。ホーン114およびスロット112を介して、アレーアンテナ装置に入射したミリ波などの電磁波(信号波)は、第1導電部材110の導電性表面110aと導波部材122Uの導波面122aとの間の導波路を伝搬し、ポート145Uを通って、第2導電部材120の導電性表面120bと導波部材122Lの導波面122aとの間の導波路を伝搬する。逆に、送信時には、導波部材122Lに沿って伝搬した電磁波が、ポート145Uを通過して導波部材122Uに沿って伝搬しながら複数のスロット112を励振する。   In FIG. 16, an example of the direction in which a signal wave such as a millimeter wave propagates is indicated by a thick arrow. This example is an example at the time of reception. An electromagnetic wave (signal wave) such as a millimeter wave incident on the array antenna apparatus through the horn 114 and the slot 112 is conducted between the conductive surface 110a of the first conductive member 110 and the waveguide surface 122a of the waveguide member 122U. The light propagates through the waveguide and propagates through the port 145U between the conductive surface 120b of the second conductive member 120 and the waveguide surface 122a of the waveguide member 122L. Conversely, at the time of transmission, the electromagnetic wave propagated along the waveguide member 122L excites the plurality of slots 112 while passing through the port 145U and propagating along the waveguide member 122U.

<ポートのインピーダンス整合構造>
ポート145UのZ軸に垂直な断面は、種々の形状を有し得る。本実施形態におけるポート145Uの中心軸(本実施形態ではZ軸に平行)に垂直な断面は、図17に示されるように、H型形状である。「H型形状」とは、アルファベットの「H」のように、ほぼ平行な2つの縦部と、2つの縦部の中央部を結ぶ横部とを有する形状を意味する。図17は、本実施形態における第2導電部材120の一部を示す平面図である。第2導電部材120は複数のポート145Uと、各ポート145Uに接続する第1導波部材122Uを有しているが、図17には、簡単のため、1個のポート145Uと、そのポート145Uに接続された第1導波部材122Uの一部が示されている。図18は、導波部材122Uとポート145Uとの結合部分を示す斜視図である。
<Port impedance matching structure>
The cross section perpendicular to the Z axis of port 145U may have various shapes. The cross section perpendicular to the central axis of the port 145U (parallel to the Z axis in the present embodiment) in the present embodiment is an H-shape, as shown in FIG. The “H-shape” means a shape having two substantially parallel longitudinal portions and a lateral portion connecting the central portions of the two longitudinal portions, as in the alphabet “H”. FIG. 17 is a plan view showing a part of the second conductive member 120 in the present embodiment. The second conductive member 120 has a plurality of ports 145U and a first waveguide member 122U connected to each port 145U. In FIG. 17, for the sake of simplicity, one port 145U and its ports 145U are shown. A portion of the first waveguide member 122U connected thereto is shown. FIG. 18 is a perspective view showing the coupling portion between the waveguide member 122U and the port 145U.

図17および図18を参照しながら、インピーダンス整合構造123の詳細を説明する。   The details of the impedance matching structure 123 will be described with reference to FIGS. 17 and 18.

本実施形態における一対のインピーダンス整合構造123のそれぞれは、ポート145Uに隣接する平坦部123aと、平坦部123aに隣接する凹部123bとを含む。   Each of the pair of impedance matching structures 123 in the present embodiment includes a flat portion 123a adjacent to the port 145U and a concave portion 123b adjacent to the flat portion 123a.

インピーダンス整合構造123の導波部材122Uが延びる方向における長さ(La+Lb)は、λr/2程度である。平坦部123aの導波部材122Uが延びる方向における長さLaはλr/4よりも長い。凹部123bの導波部材122Uが延びる方向における長さLbは平坦部123aの長さLaよりも短い。長さLbは、典型的には、λr/4よりも短く設定される。   The length (La + Lb) of the impedance matching structure 123 in the extending direction of the waveguide member 122U is about λr / 2. The length La of the flat portion 123a in the direction in which the waveguide member 122U extends is longer than λr / 4. The length Lb of the recess 123b in the direction in which the waveguide member 122U extends is shorter than the length La of the flat portion 123a. The length Lb is typically set shorter than λr / 4.

再び図16を参照する。本実施形態では、ポート145Uに最も近い第1および第2のスロット112−1、112−2の中心間距離はλrに等しい。ポート145Uに最も近いスロット112−1、112−2は、導波面122aに垂直な方向から見たとき、インピーダンス整合構造123の少なくとも一部(図示されている例では、凹部123bの一部)と重なっている。   Refer to FIG. 16 again. In the present embodiment, the center-to-center distance of the first and second slots 112-1 and 112-2 closest to the port 145U is equal to λr. The slots 112-1 and 112-2 closest to the port 145U are at least part of the impedance matching structure 123 (part of the recess 123b in the illustrated example) when viewed from the direction perpendicular to the waveguide surface 122a. overlapping.

前述したように、第2導電性表面110aから導波面122aまでの距離、および導波面122aの幅の少なくとも一方を導波路に沿って変動させると、導波路を伝搬する信号波の中心波長をλ0よりも短くすることができる。導波路を伝搬する信号波の中心波長をこのように短縮した場合、第1のスロット112−1の中心から第3のスロット112−3の中心までの距離を、第1のスロット112−1の中心から第2のスロット112−2の中心までの距離よりも短くすることができる。なお、第1のスロット112−1の中心から第3のスロット112−3の中心までの距離、および、第3のスロット112−3の中心から第5のスロット112−5の中心までの距離は、いずれも、導波路を伝搬する信号波の導波路内における波長に等しく設定されている。同様に、第2のスロット112−2の中心から第4のスロット112−4の中心までの距離、および、第4のスロット112−4の中心から第6のスロット112−6の中心までの距離も、それぞれ、導波路を伝搬する信号波の導波路内における波長に等しく設定される。   As described above, when at least one of the distance from the second conductive surface 110a to the waveguide surface 122a and the width of the waveguide surface 122a is changed along the waveguide, the central wavelength of the signal wave propagating in the waveguide is λ0. It can be shorter than When the central wavelength of the signal wave propagating in the waveguide is thus shortened, the distance from the center of the first slot 112-1 to the center of the third slot 112-3 is The distance from the center to the center of the second slot 112-2 can be shorter. The distance from the center of the first slot 112-1 to the center of the third slot 112-3 and the distance from the center of the third slot 112-3 to the center of the fifth slot 112-5 are Both are set equal to the wavelength in the waveguide of the signal wave propagating in the waveguide. Similarly, the distance from the center of the second slot 112-2 to the center of the fourth slot 112-4 and the distance from the center of the fourth slot 112-4 to the center of the sixth slot 112-6 Each is also set equal to the wavelength in the waveguide of the signal wave propagating in the waveguide.

図19は、波長短縮のための凹凸が設けられた第1導波部材122Uの例を示す斜視図である。図19には、このような凹凸の一部である1個の凹部122bが例示されている。複数の凹部122bを第1導波部材122Uの適切な位置に設けることにより、導波路を伝搬する信号波の波長を短縮することができる。このような導波部材の具体的構成例は、特願2015−217657およびPCT/JP2016/083622に開示されている。ここに、特願2015−217657およびPCT/JP2016/083622の開示内容の全体を援用する。   FIG. 19 is a perspective view showing an example of the first waveguide member 122U provided with irregularities for shortening the wavelength. FIG. 19 exemplifies one concave portion 122 b which is a part of such unevenness. By providing the plurality of recesses 122 b at appropriate positions on the first waveguide member 122 U, the wavelength of the signal wave propagating through the waveguide can be shortened. A specific configuration example of such a waveguide member is disclosed in Japanese Patent Application No. 2015-217657 and PCT / JP2016 / 083622. The entire disclosure of Japanese Patent Application No. 2015-217657 and PCT / JP2016 / 0836222 is incorporated herein by reference.

図20は、インピーダンス整合構造123の変形例を示す斜視図である。この例において、インピーダンス整合構造123の平坦部123aの長さLaは、λr/4よりも短く、凹部123bの長さLbにほぼ等しい。このような構成を採用すると、平坦部123aの高さを、導波部材122Uの高さよりも大きくする必要があり、平坦部123aと第1導電部材110の第2導電性表面110aとの間隔が短くなる。この間隔(設計値)が短くなると、製造ばらつきによって間隔の大きさが設計値から変動したときにアンテナ性能のばらつきに及ぼす影響が大きくなる。なお、図20に示すようなインピーダンス整合構造123は、ポート145Uに最も近い2個のスロットである第1のスロット112−1と第2のスロット112−2との間の中心間距離がλ0よりも小さく設定された形態においてインピーダンス整合の機能を充分に発揮することが確認されている。   FIG. 20 is a perspective view showing a modification of the impedance matching structure 123. As shown in FIG. In this example, the length La of the flat portion 123a of the impedance matching structure 123 is shorter than λr / 4 and substantially equal to the length Lb of the recess 123b. If such a configuration is adopted, the height of the flat portion 123a needs to be larger than the height of the waveguide member 122U, and the distance between the flat portion 123a and the second conductive surface 110a of the first conductive member 110 is It becomes short. When this interval (design value) becomes short, the influence on the variation of the antenna performance becomes large when the size of the interval changes from the design value due to the manufacturing variation. In the impedance matching structure 123 as shown in FIG. 20, the center-to-center distance between the first slot 112-1 and the second slot 112-2 which are the two slots closest to the port 145U is λ0 It has been confirmed that the function of impedance matching is sufficiently exhibited in a mode set to a small size.

本実施形態における第1のスロット112−1と第2のスロット112−2との間の中心間距離は、λrに等しい。このため、図20に示されるインピーダンス整合構造123を採用することなく、図18、図19などに例示されているインピーダンス整合構造123を採用することが好ましい。   The center-to-center distance between the first slot 112-1 and the second slot 112-2 in this embodiment is equal to λr. For this reason, it is preferable to adopt the impedance matching structure 123 illustrated in FIG. 18, FIG. 19 and the like without adopting the impedance matching structure 123 shown in FIG.

(実施形態1の変形例)
次に、図21Aから図21Cを参照して、ポート145Uにおけるインピーダンス整合構造の他の例を説明する。
(Modification of Embodiment 1)
Next, another example of the impedance matching structure at the port 145U will be described with reference to FIGS. 21A to 21C.

図示されているポート145Uは、第1導波部材122Uを第1部分122−1と第2部分122−2とに空間的に分離する位置にある。第1部分122−1の一端と第2部分122−2の一端とがポート145Uを介して対向している。ポート145Uの内壁の一部は、第1導波部材122Uの第1部分122−1の一端に接続している。ポート145Uの内壁の対向する他の一部は、第1導波部材122Uの第2部分122−2の一端に接続している。   The illustrated port 145U is in a position that spatially separates the first waveguide member 122U into a first portion 122-1 and a second portion 122-2. One end of the first portion 122-1 and one end of the second portion 122-2 face each other through the port 145U. A portion of the inner wall of the port 145U is connected to one end of the first portion 122-1 of the first waveguide member 122U. Another opposing part of the inner wall of the port 145U is connected to one end of the second portion 122-2 of the first waveguide member 122U.

図21Aに示される例において、第1導波部材122Uの第1部分122−1の一端および第2部分122−2の一端は、インピーダンス整合のための凸部123cを有している。第1導波部材122Uの第1部分122−1の一端および第2部分122−2の一端における対向する2つの端面で規定される間隙を、「導波部材間隙」と呼ぶことにする。図21Aに示す例では、対向する一対の凸部123cの間の領域は、その間隙の大きさが、導波部材122Uの第1部分122−1に接続するポート145Uの内壁の部分と、導波部材122Uの第2部分122−2に接続するポート145Uの内壁の他の部分との間隙の大きさよりも小さい。本開示においては、このような部分を「狭幅部」と呼ぶ。本発明者らの解析によれば、導波部材間隙が狭幅部を有することにより、インピーダンスの整合度が向上することが確認されている。   In the example shown in FIG. 21A, one end of the first portion 122-1 and one end of the second portion 122-2 of the first waveguide member 122U have a convex portion 123c for impedance matching. A gap defined by two opposing end faces of one end of the first portion 122-1 of the first waveguide member 122U and one end of the second portion 122-2 will be referred to as a "waveguide member gap". In the example shown in FIG. 21A, in the region between the pair of opposed convex portions 123c, the size of the gap leads the portion of the inner wall of the port 145U connected to the first portion 122-1 of the waveguide member 122U. The size of the gap with the other portion of the inner wall of the port 145U connected to the second portion 122-2 of the wave member 122U is smaller. In the present disclosure, such a portion is referred to as a “narrow portion”. According to the analysis of the present inventors, it is confirmed that the degree of impedance matching is improved by the narrowing of the gap between the waveguide members.

この例では、ポート145Uの中心軸に直交するポート145Uの断面はH型形状を有しているが、後述するように他の形状を有していてもよい。ポート145Uの中心軸とは、ポート145Uの開口の中心を通り、当該開口が形成する面に垂直な直線を意味する。   In this example, the cross section of the port 145U orthogonal to the central axis of the port 145U has an H-shape, but may have another shape as described later. The central axis of the port 145U means a straight line passing through the center of the opening of the port 145U and perpendicular to the plane formed by the opening.

この例における一対の凸部123cの間の狭幅部は、導波部材122Uの導波面122aにまで達している。狭幅部の位置および大きさは、図21Aに示す構成に限定されず、要求される性能に応じて適宜設定される。例えば、図21Bに示すように、一対の凸部123cの間の狭幅部は、ポート145Uの内部にまで達していてもよい。   The narrow portion between the pair of convex portions 123c in this example reaches the waveguide surface 122a of the waveguide member 122U. The position and size of the narrow portion are not limited to the configuration shown in FIG. 21A, and are appropriately set according to the required performance. For example, as shown in FIG. 21B, the narrow portion between the pair of convex portions 123c may extend to the inside of the port 145U.

図21Cに示される例において、第1導波部材122Uの第1部分122−1の一端および第2部分122−2の一端は、ポートにおける反射抑制のための凹部123dを有している。この例においては、第1導波部材122Uの第1部分122−1の一端および第2部分122−2の一端における対向する2つの端面で規定される導波部材間隙は、その大きさが、導波部材122Uの第1部分122−1に接続する内壁の部分と、導波部材122Uの第2部分122−2に接続する内壁の他の部分との間の間隙の大きさよりも大きい広幅部を含む。   In the example shown in FIG. 21C, one end of the first portion 122-1 of the first waveguide member 122U and one end of the second portion 122-2 have a recess 123d for reflection suppression in the port. In this example, the size of the waveguide member gap defined by the two opposing end faces at one end of the first portion 122-1 of the first waveguide member 122U and one end of the second portion 122-2 is A wide portion larger than the size of the gap between the portion of the inner wall connected to the first portion 122-1 of the waveguide member 122U and the other portion of the inner wall connected to the second portion 122-2 of the waveguide member 122U including.

このような凸部123cまたは凹部123dを含む構造は、第1導波部材122Uの第1部分122−1の一端および第2部分122−2の一端の少なくとも一方に設けられていればよい。また、凸部123cおよび凹部123dの一方が第1導波部材122Uの第1部分122−1の一端に設けられ、他方が第2部分122−2の一端に設けられていてもよい。また、第1導波部材122Uの第1部分122−1の一端に凸部123cおよび凹部123dの両方が設けられたり、第1導波部材122Uの第2部分122−2の一端に凸部123cおよび凹部123dの両方が設けられたりしてもよい。図21Aから図21Cに示す例では、第1導波部材122Uの第1部分122−1の一端および第2部分122−2の一端のそれぞれに、凸部123cまたは凹部123dが1つだけ設けられているが、そのような例に限定されない。第1部分122−1の一端および第2部分122−2の一端のそれぞれに、階段状に複数個の凸部123cまたは凹部123dを設けてもよい。複数個の凸部123cまたは凹部123dを適切に形成することにより、信号波の反射をより効果的に抑制し得る。   Such a structure including the convex portion 123c or the concave portion 123d may be provided on at least one of one end of the first portion 122-1 and the one end of the second portion 122-2 of the first waveguide member 122U. Further, one of the convex portion 123c and the concave portion 123d may be provided at one end of the first portion 122-1 of the first waveguide member 122U, and the other may be provided at one end of the second portion 122-2. Further, both the convex portion 123c and the concave portion 123d are provided at one end of the first portion 122-1 of the first waveguide member 122U, or the convex portion 123c is provided at one end of the second portion 122-2 of the first waveguide member 122U. And the recess 123d may be provided. In the example shown in FIGS. 21A to 21C, only one convex portion 123c or one concave portion 123d is provided at one end of the first portion 122-1 and one end of the second portion 122-2 of the first waveguide member 122U. However, it is not limited to such an example. A plurality of convex portions 123c or concave portions 123d may be provided stepwise in one end of the first portion 122-1 and one end of the second portion 122-2. By appropriately forming the plurality of convex portions 123c or concave portions 123d, reflection of the signal wave can be more effectively suppressed.

図18に示したインピーダンス整合構造123を図21Aから図21Cのいずれかの構造に組み合わせてもよい。   The impedance matching structure 123 shown in FIG. 18 may be combined with any of the structures in FIGS. 21A to 21C.

図22Aは、ポート145Uの形状の例を示す平面図である。H型形状のポート145a、I型形状のポート145b、Z型形状のポート145c、C型形状のポート145dが図示されている。図から明らかなように、I型形状のポート145bは、X軸方向のサイズが最も大きくなる。H型形状のポート145aは、X軸に関して対称であるが、Z型形状のポート145cおよびC型形状のポート145dは、X軸に関して非対称である。本実施形態におけるアレーアンテナ装置では、他の形状を排除しないが、H型形状のポート145aが好適に用いられる。   FIG. 22A is a plan view showing an example of the shape of the port 145U. An H-shaped port 145a, an I-shaped port 145b, a Z-shaped port 145c, and a C-shaped port 145d are illustrated. As apparent from the figure, the I-shaped port 145b has the largest size in the X-axis direction. The H-shaped port 145a is symmetrical about the X-axis, while the Z-shaped port 145c and the C-shaped port 145d are asymmetric about the X-axis. In the array antenna apparatus according to the present embodiment, the H-shaped port 145a is preferably used, although other shapes are not excluded.

図22Aに示すポート145Uの多様な形状は、スロット112にも採用することが可能である。スロット112は、図13Aに示されるような長方形の形状(I型形状)以外の形状、例えばH型形状を有していてもよい。   Various shapes of port 145U shown in FIG. 22A can be employed for slot 112 as well. The slot 112 may have a shape other than the rectangular shape (I shape) as shown in FIG. 13A, for example, an H shape.

以下、図22Bを参照しながら、ポートまたはスロットの断面形状の例をより詳細に説明する。以下の説明では、ポートおよびスロットをまとめて「貫通孔」と称することがある。本開示の実施形態におけるいずれのポートまたはスロットについても、以下の変形が可能である。   Hereinafter, an example of the cross-sectional shape of the port or slot will be described in more detail with reference to FIG. 22B. In the following description, ports and slots may be collectively referred to as "through holes". The following variations are possible for any port or slot in the embodiments of the present disclosure.

図22Bにおける(a)は、楕円形状の貫通孔1400aの例を示している。図中において矢印で示す、貫通孔1400aの長半径Laは、高次の共振が起こらず、かつ、インピーダンスが小さくなり過ぎないように設定される。より具体的には、Laは、動作周波数帯域の中心周波数に対応する自由空間中での波長をλoとして、λo/4<L<λo/2に設定され得る。   (A) in FIG. 22B shows an example of an elliptical through hole 1400a. The long radius La of the through hole 1400a indicated by an arrow in the drawing is set so that high-order resonance does not occur and the impedance does not become too small. More specifically, La may be set to λo / 4 <L <λo / 2, where λo is a wavelength in free space corresponding to the center frequency of the operating frequency band.

図22Bにおける(b)は、一対の縦部分113Lおよび一対の縦部分113Lを繋ぐ横部分113Tを有する形状(本明細書において「H型形状」と称する。)を有する貫通孔1400bの例を示している。横部分113Tは、一対の縦部分113Lにほぼ垂直であり、一対の縦部分113Lのほぼ中央部同士を繋いでいる。このようなH型形状の貫通孔1400bでも、高次の共振が起こらず、かつ、インピーダンスが小さくなり過ぎないように、その形状およびサイズが決定される。横部分113Tの中心線g2と横部分113Tに垂直なH型形状全体の中心線h2との交点と、中心線g2と縦部分113Lの中心線k2との交点との間の距離をLbとする。中心線g2と中心線k2との交点と、縦部分113Lの端部との距離をWbとする。LbとWbとの和は、λo/2<Lb+Wb<λoを満たすように設定される。距離Wbを相対的に長くすることにより、距離Lbを相対的に短くすることができる。これによりH型形状のX方向の幅を例えばλo/2未満にでき、横部分113Tの長さ方向におけるスロット間隔を短縮することができる。   (B) in FIG. 22B shows an example of the through-hole 1400b having a shape (referred to as an “H-shape” in the present specification) having a horizontal portion 113T connecting a pair of vertical portions 113L and a pair of vertical portions 113L. ing. The horizontal portion 113T is substantially perpendicular to the pair of vertical portions 113L, and connects approximately central portions of the pair of vertical portions 113L. The shape and size of such an H-shaped through hole 1400b are determined so that high-order resonance does not occur and the impedance does not become too small. Let Lb be the distance between the intersection of the center line g2 of the lateral portion 113T and the central line h2 of the entire H shape perpendicular to the lateral portion 113T and the intersection of the central line g2 and the central line k2 of the longitudinal portion 113L . A distance between an intersection of the center line g2 and the center line k2 and an end of the vertical portion 113L is Wb. The sum of Lb and Wb is set to satisfy λo / 2 <Lb + Wb <λo. By relatively increasing the distance Wb, the distance Lb can be relatively shortened. As a result, the width of the H shape in the X direction can be made, for example, less than λo / 2, and the slot spacing in the longitudinal direction of the horizontal portion 113T can be shortened.

図22Bにおける(c)は、横部分113Tおよび横部分113Tの両端から延びる一対の縦部分113Lを有する貫通孔1400cの例を示している。一対の縦部分113Lの横部分113Tから延びる方向は横部分113Tにほぼ垂直であり、互いに逆である。横部分113Tの中心線g3と横部分113Tに垂直な全体形状の中心線h3との交点と、中心線g3と縦部分113Lの中心線k3との交点との間の距離をLcとする。中心線g3と中心線k3との交点と、縦部分113Lの端部との距離をWcとする。LcとWcとの和は、λo/2<Lc+Wc<λoを満たすように設定される。距離Wcを相対的に長くすることにより、距離Lcを相対的に短くすることができる。これにより、図22Bにおける(c)の全体形状のX方向の幅を、例えばλo/2未満にでき、横部分113Tの長さ方向の間隔を短縮することができる。   (C) in FIG. 22B shows an example of a through hole 1400c having a horizontal portion 113T and a pair of vertical portions 113L extending from both ends of the horizontal portion 113T. The directions extending from the lateral portions 113T of the pair of longitudinal portions 113L are substantially perpendicular to the lateral portions 113T and opposite to each other. A distance between an intersection of a center line g3 of the horizontal portion 113T and a center line h3 of the entire shape perpendicular to the horizontal portion 113T and an intersection of the center line g3 and a center line k3 of the vertical portion 113L is Lc. The distance between the intersection of the center line g3 and the center line k3 and the end of the vertical portion 113L is Wc. The sum of Lc and Wc is set to satisfy λo / 2 <Lc + Wc <λo. By relatively increasing the distance Wc, the distance Lc can be relatively shortened. As a result, the width in the X direction of the overall shape of (c) in FIG. 22B can be, for example, less than λo / 2, and the interval in the longitudinal direction of the horizontal portion 113T can be shortened.

図22Bにおける(d)は、横部分113Tおよび横部分113Tの両端から横部分113Tに垂直な同じ方向に延びる一対の縦部分113Lを有する貫通孔1400dの例を示している。このような形状を、本明細書では「U字形状」と称することがある。なお、図22Bにおける(d)に示す形状は、H字形状の上半分の形状と考えることもできる。横部分113Tの中心線g4と横部分113Tに垂直なU字形状全体の中心線h4との交点と、中心線g4と縦部分113Lの中心線k4との交点との間の距離をLdとする。中心線g4と中心線k4との交点と、縦部分113Lの端部との距離をWdとする。LdとWdとの和は、λo/2<Ld+Wd<λoを満たすように設定される。距離Wdを相対的に長くすることにより、距離Ldを相対的に短くすることができる。これにより、U形状のX方向の幅を、例えばλo/2未満にでき、横部分113Tの長さ方向の間隔を短縮することができる。   (D) in FIG. 22B shows an example of a through hole 1400d having a pair of vertical portions 113L extending in the same direction perpendicular to the horizontal portion 113T from both ends of the horizontal portion 113T and the horizontal portion 113T. Such shapes may be referred to herein as "U-shaped". The shape shown in (d) in FIG. 22B can also be considered as the shape of the upper half of the H shape. Let Ld be the distance between the intersection of the center line g4 of the horizontal portion 113T and the central line h4 of the entire U shape perpendicular to the horizontal portion 113T and the intersection of the central line g4 and the central line k4 of the vertical portion 113L . A distance between an intersection of the center line g4 and the center line k4 and an end of the vertical portion 113L is Wd. The sum of Ld and Wd is set to satisfy λo / 2 <Ld + Wd <λo. By relatively increasing the distance Wd, the distance Ld can be relatively shortened. Thereby, the width in the X direction of the U shape can be made, for example, less than λo / 2, and the interval in the longitudinal direction of the horizontal portion 113T can be shortened.

(実施形態2)
本実施形態では、形状が非対称のホーンを用いることにより、隣り合う2つのスロットの中心間距離よりも隣り合う2つのホーンの開口の中心間距離(位相中心の距離)を短くする、または長くすることができる。例えば、導波部材に沿った方向に関して、スロットの中心間距離はλr程度であるが、ホーン開口の中心間距離はλ0よりも短くすることができる。これにより、構成要素をより自由に配置することが可能になる。
Second Embodiment
In the present embodiment, by using a horn whose shape is asymmetric, the center-to-center distance (phase center distance) of the openings of two adjacent horns is made shorter or longer than the center-to-center distance of two adjacent slots. be able to. For example, with respect to the direction along the waveguide member, the center-to-center distance of the slots is about λr, but the center-to-center distance of the horn openings can be shorter than λ0. This makes it possible to arrange the components more freely.

従来、複数のホーンアンテナを含むアンテナアレイにおいては、例えば特許文献1に開示されているように、全てのホーンが同一方向を向いて配置されることが一般的であった。また、アレイを構成する個々のホーンの形状は、全て同一であることが一般的であった。そのような構成では、ホーンの開口の配置間隔と、ホーンの基部におけるスロットの配置間隔とが等しくなる。各ホーンの基部に信号波を供給または受信するための導波路が接続される場合、その接続部の配置間隔もホーンの開口の配置間隔と等しくなる。このため、従来の構成では、ホーンの開口および導波路の配置に制約があった。   Conventionally, in an antenna array including a plurality of horn antennas, as disclosed in, for example, Patent Document 1, it has been general that all the horns are arranged to face the same direction. Also, the shapes of the individual horns that make up the array were generally the same. In such a configuration, the spacing between the openings of the horn and the spacing between the slots at the base of the horn will be equal. When a waveguide for supplying or receiving a signal wave is connected to the base of each horn, the arrangement interval of the connection portion is equal to the arrangement interval of the opening of the horn. For this reason, in the conventional configuration, the arrangement of the opening of the horn and the waveguide is limited.

本実施形態では、一列に並ぶ複数のホーンのうちの少なくとも1つのホーンが、ホーンの開口面およびE面の両方に垂直な平面に対して非対称な形状を有する。これにより、隣り合う2つのホーンの開口中心間の距離と、それらのホーンに連通する2つのスロットの中心間の距離とを異なるようにすることが可能である。その結果、ホーンの開口および導波路の配置をより自由に設計することができるようになった。   In the present embodiment, at least one horn of the plurality of horns aligned in a row has a shape that is asymmetric with respect to a plane perpendicular to both the opening face of the horn and the E surface. By this, it is possible to make the distance between the opening centers of two adjacent horns different from the distance between the centers of two slots communicating with the horns. As a result, the arrangement of the horn opening and the waveguide can be designed more freely.

本実施形態における導波路は、これまでに説明したワッフルアイアンリッジ導波路(WRG)に限らず、中空導波管であってもよい。以下、まずWRGを用いた例を説明し、その後、中空導波管を用いた例を説明する。   The waveguide in the present embodiment is not limited to the waffle iron ridge waveguide (WRG) described above, and may be a hollow waveguide. Hereinafter, an example using WRG will be described first, and then an example using a hollow waveguide will be described.

図23A、図23B、および図23Cは、それぞれ、本実施形態におけるアレーアンテナ装置(本明細書において、「アンテナアレイ」と称することもある。)の構成の例を模式的に示す断面図である。アレーアンテナ装置は、一方向に沿って並ぶ複数のホーン114を有する。各ホーンの基部には、スロットが開口している。   FIG. 23A, FIG. 23B, and FIG. 23C are cross-sectional views schematically showing an example of the configuration of the array antenna apparatus (sometimes referred to as "antenna array" in this specification) in the present embodiment. . The array antenna apparatus has a plurality of horns 114 aligned along one direction. A slot is open at the base of each horn.

本実施形態におけるアンテナアレイは、正面側の第1導電性表面110bおよび背面側の第2導電性表面110aを有する導電部材110を備える。導電部材110は、第1の方向に沿って並ぶ複数のスロット112を有する。導電部材110の第1導電性表面110bは、複数のスロット112にそれぞれ連通する複数のホーン114を規定する形状を有する。複数のスロット112の各々のE面は、同一平面上または実質的に平行な複数の平面上にある。「実質的に平行な複数の平面」とは、厳密に平行な複数の平面を意味しない。本開示において、複数の平面が互いになす角度が、±π/32の範囲内であれば、それらの平面は実質的に平行であるものとする。この条件は、±5.63度とも表現できる。実質的に平行な複数の平面を、「方位が一様な複数の平面」と表現することもある。図23Aから図23Cの各例では、全てのスロット112のE面が同一平面上にある。スロット112のE面は、スロット112の中央部に形成される電界ベクトルを含む平面であり、スロット112の中心を通り、第2導電性表面110aにほぼ垂直である。図23Aから図23Cは、それぞれのアンテナアレイをE面で切断したときの切断面(本明細書において、「E面断面」と称することがある。)を示している。   The antenna array in the present embodiment includes a conductive member 110 having a first conductive surface 110 b on the front side and a second conductive surface 110 a on the rear side. The conductive member 110 has a plurality of slots 112 aligned along the first direction. The first conductive surface 110 b of the conductive member 110 has a shape defining a plurality of horns 114 respectively communicating with the plurality of slots 112. The E-plane of each of the plurality of slots 112 is coplanar or substantially parallel. "Substantially parallel planes" does not mean strictly parallel planes. In the present disclosure, the planes are substantially parallel if the angle between the planes is within ± π / 32. This condition can also be expressed as ± 5.63 degrees. A plurality of substantially parallel planes may be expressed as "a plurality of planes having a uniform orientation". In each of FIGS. 23A-23C, the E-planes of all the slots 112 are coplanar. The E plane of the slot 112 is a plane containing the electric field vector formed in the center of the slot 112, passing through the center of the slot 112 and approximately perpendicular to the second conductive surface 110a. 23A to 23C show cut surfaces (sometimes referred to as “E-plane cross section” in this specification) when the respective antenna arrays are cut at the E-plane.

本実施形態においては、複数のホーン114に含まれる少なくとも1つのホーンのE面断面において、当該E面と当該ホーンに連通するスロットの縁との2つの交点の一方から、当該E面と当該ホーンの開口面の縁との2つの交点の一方までの、当該ホーンの内壁面に沿った長さが、当該E面と当該スロットの縁との交点の他方から当該E面と当該ホーンの開口面の縁との交点の他方までの前記内壁面に沿った長さよりも長い。すなわち、当該ホーンの内壁面は、スロットの中心を通り開口面およびE面に垂直な平面に対して非対称な形状を有する。   In the present embodiment, in the E-plane cross section of at least one horn included in the plurality of horns 114, from one of two intersections of the E plane and the edge of the slot communicating with the horn, the E plane and the horn The length along the inner wall surface of the horn to one of the two intersections with the edge of the opening surface of the horn is from the other point of intersection of the E surface and the edge of the slot to the opening surface of the E surface and the horn Longer than the length along the inner wall surface to the other of the intersection with the edge of the. That is, the inner wall surface of the horn has an asymmetric shape with respect to a plane passing through the center of the slot and perpendicular to the opening surface and the E surface.

一方、そのホーンに隣り合う他のホーンは、前述のホーンとは異なる非対称形状、または対称形状を有する。ある例において、隣り合う2つのホーンの一方においては開口中心がスロットの中心よりも第1の方向にシフトしており、他方においては開口中心がスロットの中心よりも第1の方向の逆方向にシフトしている。したがって、これらの隣り合う2つのホーンにおいて、スロットの中心とホーンの開口面の中心とを通る軸の方向は平行にはならず、異なる。このような構造により、隣り合う2つのスロットの中心間距離と、それらのスロットにそれぞれ連通する2つのホーンの開口中心間の距離とが異なるようにすることができる。   On the other hand, other horns adjacent to the horn have an asymmetrical shape or a symmetrical shape different from the horn described above. In one example, in one of two adjacent horns, the opening center is shifted in the first direction relative to the slot center, and in the other, the opening center is in the opposite direction of the first direction relative to the slot center. It is shifting. Therefore, in these two adjacent horns, the directions of the axes passing through the center of the slot and the center of the opening surface of the horn are not parallel but different. With such a structure, it is possible to make the distance between the centers of two adjacent slots different from the distance between the centers of openings of two horns respectively communicating with the slots.

スロットの間隔は、導波路を伝搬する電磁波の波長によって制約される。従来のホーン構造を採用した場合には、ホーンの開口中心の間隔をスロットの中心間隔に合せる必要があった。本実施形態によれば、そのような制約を除くことができるため、より自由に構成要素を配置することができる。   The slot spacing is constrained by the wavelength of the electromagnetic wave propagating in the waveguide. When the conventional horn structure is adopted, it is necessary to make the distance between the opening centers of the horns equal to the distance between the centers of the slots. According to the present embodiment, such restrictions can be removed, and therefore, the components can be arranged more freely.

図23Aの例では、第1導波部材122Uには凹凸が設けられておらず、その上の導波路を伝搬する信号波の中心波長は、λrである。隣り合う2個のスロット112の中心間距離Sdは、いずれも、λrに設定されている。隣り合う2個のホーン114の開口中心間距離Hdは、いずれも、隣り合う2個のスロット112の中心間距離Sdよりも小さい。   In the example of FIG. 23A, the first waveguide member 122U is not provided with asperities, and the central wavelength of the signal wave propagating through the waveguide thereon is λr. Center-to-center distances Sd of two adjacent slots 112 are both set to λr. The distance between the centers of openings Hd of two adjacent horns 114 is smaller than the distance between the centers Sd of two adjacent slots 112.

図23Bの例では、第1導波部材122Uには波長短縮のための凹凸が設けられ、かつ、ポート145Uに接続する部分には、前述したインピーダンス整合構造123が設けられている。波長短縮のための凹凸により、凹凸が形成された導波路を伝搬する信号波の中心波長λgは、λrよりも短縮されている。隣り合う2個のスロット112の中心間距離Sdは、凹凸が形成された導波路を伝搬する信号波の中心波長λgに一致している。ポート145Uに最も近い一対のスロット112の中心間距離Sdoはλr程度に維持しつつ、他の隣り合う2個のスロット112の中心間距離Sdはλrよりも短い。   In the example of FIG. 23B, the first waveguide member 122U is provided with irregularities for shortening the wavelength, and the impedance matching structure 123 described above is provided in the portion connected to the port 145U. The center wavelength λg of the signal wave propagating through the waveguide in which the unevenness is formed is shorter than λr due to the unevenness for shortening the wavelength. The center-to-center distance Sd between two adjacent slots 112 matches the center wavelength λg of the signal wave propagating in the waveguide in which the asperities are formed. The center-to-center distance Sd of the other two adjacent slots 112 is shorter than λr while maintaining the center-to-center distance Sdo of the pair of slots 112 closest to the port 145U to about λr.

図23Cの例では、波長短縮のための凹凸の効果を高めることにより、図23Bの例に比べて、導波路を伝搬する信号波の中心波長を更に短縮している。この例においても、隣り合う2個のスロット112の中心間距離Sdは、凹凸が形成された導波路を伝搬する信号波の中心波長λgに一致している。ただし、ポート145Uに最も近い一対のスロット112の中心間距離Sdoはλr程度に維持されている。   In the example of FIG. 23C, the central wavelength of the signal wave propagating through the waveguide is further shortened compared to the example of FIG. 23B by enhancing the effect of the unevenness for shortening the wavelength. Also in this example, the center-to-center distance Sd of the two adjacent slots 112 coincides with the central wavelength λg of the signal wave propagating in the waveguide in which the unevenness is formed. However, the center-to-center distance Sdo of the pair of slots 112 closest to the port 145U is maintained at about λr.

以下、図24から図28を参照して、本実施形態におけるアレーアンテナ装置の構成例をより詳細に説明する。   Hereinafter, with reference to FIG. 24 to FIG. 28, a configuration example of the array antenna apparatus in the present embodiment will be described in more detail.

図24は、本実施形態におけるアレーアンテナ装置の断面を模式的に示す図である。図16を参照して説明した第1の実施形態におけるアレーアンテナ装置との相違点のひとつは、第1導電部材110の形状の差異、具体的には、ホーン114の形状の差異にある。   FIG. 24 is a view schematically showing a cross section of the array antenna device in the present embodiment. One of the differences from the array antenna apparatus of the first embodiment described with reference to FIG. 16 is the difference in the shape of the first conductive member 110, specifically, the difference in the shape of the horn 114.

図25は、図24のアレーアンテナ装置における第1導電部材110の正面側にある第1導電性表面110bの平面形状、並びに、第1導電部材110のA−A線断面およびB−B線断面を示している。なお、参考のため、破線によって第2導電部材120の形状も示している。   FIG. 25 is a plan view of the first conductive surface 110b on the front side of the first conductive member 110 in the array antenna apparatus of FIG. 24, and a cross section taken along the line AA and a line BB of the first conductive member 110. Is shown. In addition, the shape of the 2nd conductive member 120 is also shown with the broken line for reference.

図26は、図24のアレーアンテナ装置の第2導電部材120の正面側にある第3導電性表面120aの平面形状、並びに、第2導電部材120のA−A線断面およびB−B線断面を示している。参考のため、破線によって第1導電部材110の形状も示している。   FIG. 26 is a plan view of the third conductive surface 120a on the front side of the second conductive member 120 of the array antenna apparatus of FIG. 24, and a cross section taken along the line AA and a line BB of the second conductive member 120. Is shown. For reference, the shape of the first conductive member 110 is also indicated by a broken line.

これらの図面から分かるように、本実施形態のアレーアンテナ装置では、すべてのスロット112が、ポート145Uに対して対称な位置に配置されている。また、第1導電部材110の第1導電性表面110bは、それぞれがスロット112につながる複数のホーン114を規定する形状を有している。図24に示されるように、複数のホーン114のうちの隣り合う2個のホーン114の開口中心間の距離は、第2導電性表面110aにおける第1のスロット112−1の中心から第2のスロット112−2の中心までの距離よりも短い。   As can be seen from these drawings, in the array antenna apparatus of this embodiment, all the slots 112 are arranged at symmetrical positions with respect to the port 145U. Also, the first conductive surface 110 b of the first conductive member 110 has a shape that defines a plurality of horns 114 each leading to the slot 112. As shown in FIG. 24, the distance between the opening centers of two adjacent ones of the plurality of horns 114 is a distance from the center of the first slot 112-1 in the second conductive surface 110a. It is shorter than the distance to the center of the slot 112-2.

複数のホーン114のそれぞれは、スロット112の中心を通って第2導電性表面110aおよび導波路の両方に直交する平面(図24の例では、XZ面に平行)に関して非対称な形状を有している。「導波路に直交する」とは、導波路が延びる方向(すなわち、導波部材122Uが延びるY方向)に直交することを意味する。この非対称な形状においては、各ホーン114において、基部のスロット112の中心とホーンの開口の中心を通る直線は、第2導電性表面110aとは直交しない。それら直線は、スロット112の中心から前面に向けて離れるに従ってポート145Uのある側へと近づく方向に傾いており、かつホーン114がポート145Uから離れた位置にある程、その直線の傾きは大きい。   Each of the plurality of horns 114 has an asymmetric shape with respect to a plane (parallel to the XZ plane in the example of FIG. 24) orthogonal to both the second conductive surface 110a and the waveguide through the center of the slot 112 There is. “Orthogonal to the waveguide” means orthogonal to the direction in which the waveguide extends (ie, the Y direction in which the waveguide member 122U extends). In this asymmetrical shape, in each horn 114, the straight line passing through the center of the slot 112 of the base and the center of the opening of the horn is not orthogonal to the second conductive surface 110a. The straight lines are inclined in the direction from the center of the slot 112 to the front side toward the side where the port 145U is located, and the further the horn 114 is from the port 145U, the larger the slope of the straight line.

本実施形態では、図24において、第1のスロット112−1よりも左側、および第2のスロット112−2よりも右側の領域においては、第2導電性表面110aから導波面112aまでの距離が導波路に沿って変動し、導波路を伝搬する信号波の導波路内における波長はλrよりも短縮されて、λgとなっている。また、第2導電性表面110aにおいて、第1のスロット112−1の中心から第3のスロット112−3の中心までの距離は、波長λgに等しく設定されている。   In the present embodiment, in FIG. 24, in the region to the left of the first slot 112-1 and the region to the right of the second slot 112-2, the distance from the second conductive surface 110a to the waveguide surface 112a is The wavelength in the waveguide of the signal wave propagating along the waveguide and propagating along the waveguide is shorter than λr and is λg. In the second conductive surface 110a, the distance from the center of the first slot 112-1 to the center of the third slot 112-3 is set equal to the wavelength λg.

図27は、図24のアレーアンテナ装置の第3導電部材140の正面側にある第5導電性表面140aの平面形状、並びに、第3導電部材140のA−A線断面およびB−B線断面を示している。本実施形態のアレーアンテナは、ミリ波を送信する送信用アンテナであり、図27に例示される第2導波部材122Lは、図26に示される4個のポート145Uを同位相で励振するための4ポートディバイダとして機能する。   FIG. 27 is a plan view of the fifth conductive surface 140a on the front side of the third conductive member 140 of the array antenna apparatus of FIG. 24, and a cross section taken along the line AA and a line BB of the third conductive member 140. Is shown. The array antenna of this embodiment is a transmitting antenna for transmitting millimeter waves, and the second waveguide member 122L illustrated in FIG. 27 excites the four ports 145U illustrated in FIG. 26 in the same phase. Act as a 4-port divider for

第2導電部材120の第4導電性表面120bと第2導波部材122Lの導波面122aとの間の導波路は、第3導電部材140のポート145Lを介して、例えば図28に示される第4導電部材160上の導波路に結合する。図28に例示される第4導電部材160は、第3導波部材122Xと、その両側に配列された複数の導電性のロッド124Xとを支持している。複数のロッド124Xは人工磁気導体を構成しており、第3導波部材122Xの導波面と第3導電部材140の第6導電性表面140bとの間の空隙に導波路を形成する。   The waveguide between the fourth conductive surface 120b of the second conductive member 120 and the waveguide surface 122a of the second waveguide member 122L passes through the port 145L of the third conductive member 140, for example, as shown in FIG. 4 coupled to the waveguide on the conductive member 160. The fourth conductive member 160 illustrated in FIG. 28 supports the third waveguide member 122X and the plurality of conductive rods 124X arranged on both sides thereof. The plurality of rods 124 X constitute an artificial magnetic conductor, and form a waveguide in the air gap between the waveguide surface of the third waveguide member 122 X and the sixth conductive surface 140 b of the third conductive member 140.

図27の例では、第2導波部材122Lにおける各屈曲部(図27において、点線の丸で囲まれている部分)には、凹部が形成されている。これらの凹部は、各屈曲部において信号波の不要な反射を抑制するために設けられている。各屈曲部における凹部は、必要に応じて設ければよい。   In the example of FIG. 27, a concave portion is formed in each bent portion (a portion surrounded by a dotted circle in FIG. 27) in the second waveguide member 122L. These recesses are provided to suppress unnecessary reflection of the signal wave at each bending portion. Recesses in each bent portion may be provided as necessary.

4ポートディバイダとして機能する第2導波部材122L、ポート145L、および、方形導波管165の構造の詳細については後述する。   Details of the structure of the second waveguide member 122L functioning as a four-port divider, the port 145L, and the rectangular waveguide 165 will be described later.

(実施形態2の変形例1)
図29は、実施形態2におけるアレーアンテナ装置の変形例における第1導電部材110の正面側の形状を示す平面図である。図30は、この第1導電部材110の正面側の形状を示す斜視図である。図31は、この変形例における第2導電部材120の正面側の形状を示す斜視図である。
(Modification 1 of Embodiment 2)
FIG. 29 is a plan view showing the shape of the front side of the first conductive member 110 in a modification of the array antenna device in the second embodiment. FIG. 30 is a perspective view showing the shape of the front side of the first conductive member 110. As shown in FIG. FIG. 31 is a perspective view showing the shape of the front side of the second conductive member 120 in this modification.

この変形例では、図29および図30に示されるように、ホーン114が段差を有する壁面によって構成されている。5列のホーンアレイのそれぞれは、一列に並んだ6個のホーン114を含んでいる。各列における6個のホーン114に入射した信号波は、各ホーン114につながるスロット112を通って図31に示される導波部材122U上を伝搬し、更にポート145Uを通って背面側の導波路(不図示)に入力される。なお、図31に記載されている導波部材122Uには、第1の実施形態について説明したインピーダンス整合構造123が設けられている。このようなインピーダンス整合構造123が設けられていなくてもよい。   In this modification, as shown in FIGS. 29 and 30, the horn 114 is constituted by a wall surface having a step. Each of the five rows of horn arrays includes six horns 114 aligned. The signal waves incident on the six horns 114 in each row propagate on the waveguide member 122U shown in FIG. 31 through the slots 112 connected to the respective horns 114, and further pass through the port 145U and the waveguide on the back side (Not shown) is input. The waveguide member 122U illustrated in FIG. 31 is provided with the impedance matching structure 123 described in the first embodiment. Such impedance matching structure 123 may not be provided.

この変形例では、ホーン114の偶数番目の列が奇数番目の列に比べて導波部材122Uの延びる方向に沿ってシフトしている。シフト量は、導波部材の延びる方向に沿って隣り合う2個のホーン114の開口中心間距離の半分程度である。このようなスタガー配列を採用することにより、水平方向だけでなく、上下方向においても、受信波の到来方位を検知することが可能になる。   In this modification, the even numbered rows of horns 114 are shifted along the extending direction of the waveguide member 122U as compared with the odd numbered rows. The shift amount is about half the distance between the centers of the openings of two adjacent horns 114 along the extending direction of the waveguide member. By adopting such a stagger arrangement, it is possible to detect the arrival direction of the received wave not only in the horizontal direction but also in the vertical direction.

この変形例においても、複数のスロット112は、ポート145Uに対して対称な位置に配置されている。各列において隣り合う2個のホーンの開口中心間の距離は、ポート145Uに最も近い一対のスロットの中心間の距離よりも短く設定されている。複数のホーン114のうち、各列の両端に位置するホーン以外のホーンは、スロット112の中心を通って導波路が延びる方向に直交する平面に関して非対称な形状を有している。この変形例では、各ホーン列において両端に位置する2つのホーン114については、上記平面に対して対称な形状を有し、基部のスロット112の中心とホーンの開口の中心とを通る直線が、第2導電性表面110aにほぼ直交する。それ以外の4つのホーン114については、ホーン114の基部のスロット112の中心とホーンの開口の中心とを通る直線は、スロット112の中心から前面に向けて離れるに従ってポート145Uのある側へと近づく方向に傾いている。これらの4つのホーン114については、ホーン114がポート145Uから離れた位置にある程、その直線の傾きは小さい。   Also in this modification, the plurality of slots 112 are arranged at symmetrical positions with respect to the port 145U. The distance between the opening centers of two adjacent horns in each row is set shorter than the distance between the centers of the pair of slots closest to the port 145U. Among the plurality of horns 114, the horns other than the horns located at both ends of each row have an asymmetric shape with respect to a plane orthogonal to the direction in which the waveguide extends through the center of the slot 112. In this modification, for the two horns 114 located at both ends in each horn row, a straight line passing through the center of the slot 112 of the base and the center of the opening of the horn has a symmetrical shape with respect to the above plane. It is substantially orthogonal to the second conductive surface 110a. For the other four horns 114, the straight line passing through the center of the slot 112 at the base of the horn 114 and the center of the opening of the horn approaches the side with the port 145U as moving away from the center of the slot 112 toward the front It is inclined in the direction. The slope of the straight line of the four horns 114 is smaller as the horns 114 are farther from the port 145U.

図32Aは、図29におけるA−A線断面(E面断面)の構造を示す図である。この例においては、各列の6個のホーン114のうち、ポート145Uに対して−Y側にある3つのホーンを、ポート145Uに近いものから順に、第1のホーン114A、第2のホーン114B、第3のホーン114Cとする。同様に、ポート145Uに対して+Y側にある3つのホーンを、ポート145Uに近いものから順に、第4のホーン114D、第5のホーン114E、第6のホーン114Fとする。第1から第6のホーン114A、114B、114C、114D、114E、114Fは、第1から第6のスロット112A、112B、112C、112D、112E、112Fにそれぞれ連通する。ホーン列の両端に位置する第3のホーン114Cおよび第6のホーン114Fは、それぞれのE面および開口面の両方に垂直な平面に対して対称な形状を有する。それ以外のホーン114A、114B、114D、114Eは、それぞれのE面および開口面の両方に垂直な平面に対して非対称な形状を有する。いずれのホーンも、当該ホーンの中心を通るE面に対しては対称な形状を有する。各ホーン114の内壁面は段差を有するが、近似的には角錐形状を有する。よって、このようなホーン114も角錐ホーンと称することがある。各ホーン114は、角錐ホーンに限らず、後述するように直方体(立方体を含む)形状の内部空洞を有するボックスホーンであってもよい。   FIG. 32A is a diagram showing a structure of a cross section along line A-A in FIG. In this example, among the six horns 114 in each row, three horns on the -Y side with respect to the port 145U are arranged in the order from the one closest to the port 145U, the first horn 114A, the second horn 114B. , And the third horn 114C. Similarly, three horns on the + Y side with respect to the port 145U are referred to as a fourth horn 114D, a fifth horn 114E, and a sixth horn 114F in order from the one closest to the port 145U. The first to sixth horns 114A, 114B, 114C, 114D, 114E, 114F communicate with the first to sixth slots 112A, 112B, 112C, 112D, 112E, 112F, respectively. The third horn 114C and the sixth horn 114F located at both ends of the row of horns have a symmetrical shape with respect to a plane perpendicular to both the E plane and the opening plane. The other horns 114A, 114B, 114D, 114E have an asymmetric shape with respect to a plane perpendicular to both the E plane and the opening plane. Each horn has a symmetrical shape with respect to the E plane passing through the center of the horn. The inner wall surface of each horn 114 has a step, but approximately has a pyramidal shape. Therefore, such a horn 114 may also be referred to as a pyramidal horn. Each horn 114 is not limited to a pyramidal horn, and may be a box horn having an internal cavity in the shape of a rectangular parallelepiped (including a cube) as described later.

第4から第6のホーン114D、114E、114Fは、それぞれ、第1から第3のホーン114A、114B、114Cを、第1のホーン114Aと第4のホーン114Dとの間の中心点を通りE面に垂直な面について反転した形状を有する。スロット112の中心とホーン114の開口面の中心(本明細書において「開口中心」とも呼ぶ。)とを通る軸(図32Aにおける破線)は、両端の2つのホーン114C、114Fでは導電部材110の第2導電性表面110aに垂直であり、ホーン列の中心に近いホーンほど内向きになる。言い換えれば、スロットの中心とホーンの開口中心とを通る軸と、第2導電性表面110aの法線とのなす角度は、ホーン列の中心に近いホーンほど大きい。   The fourth to sixth horns 114D, 114E, and 114F respectively pass the first to third horns 114A, 114B, and 114C through the central point between the first horn 114A and the fourth horn 114D. It has an inverted shape with respect to a plane perpendicular to the plane. The axis (dashed line in FIG. 32A) passing through the center of the slot 112 and the center of the opening surface of the horn 114 (also referred to herein as the “opening center”) is the conductive member 110 of the two horns 114C and 114F at both ends. The horns that are perpendicular to the second conductive surface 110a and closer to the center of the horn row are more inward. In other words, the angle between the axis passing the center of the slot and the opening center of the horn and the normal to the second conductive surface 110a is larger for the horn closer to the center of the horn row.

図32Bは、複数のホーン114のうちの第1および第2のホーン114A、114Bの部分を拡大して示す図である。このアンテナアレイは、中心周波数f0の周波数帯域の電磁波の送信および受信の少なくとも一方に用いられる。当該中心周波数f0の電磁波の自由空間波長をλ0とする。第1のホーン114AのE面断面において、E面と第1のスロット112Aの縁との2つの交点の一方114AcからE面と第1のホーン114Aの開口面の縁との2つの交点の一方114Aaまでの第1のホーン114Aの内壁面に沿った長さと、E面と第1のスロット112Aの縁との交点の他方114AdからE面と第1のホーン114Aの開口面の縁との交点の他方114Abまでの当該内壁面に沿った長さとの差は、例えば、λ0/32以上λ0/4以下に設定され得る。第2のホーン114B、第4のホーン114D、第5のホーン114Eについても同様の条件を満たしていてもよい。このような寸法の範囲を満たすことにより、指向性の調節をより好適に行うことができる。なお、図32Bの例において、E面とスロット112Aの縁との交点の他方114Adを含む内壁面は、ホーン114Aの内壁面に段差を有することなく繋がっている。このような構造であっても、E面とスロット112Aの縁との交点の他方114Acを含む内壁面とホーン114Aの内壁面との間に段差がある場合、第2導電性表面110aからの距離がE面と縁との交点の一方114Acと同じである部位を交点の他方114Adとする。本実施形態における複数のホーン114の各々の開口面の、E面に沿った幅Waは、例えばλ0よりも小さい値に設定され得る。各ホーン114の内壁面の長さの差および開口面の幅に関する上記の条件を満足することにより、ホーン114の各々の開口面と基部の配置の自由度を確保しつつ、アンテナアレイの指向特性の低下を回避する事が出来る。例えば、後述するように、主ローブの強度に対してサイドローブの強度を−20dBi以下に低減したアレイも得られている。   FIG. 32B is an enlarged view of the first and second horns 114A and 114B of the plurality of horns 114. As shown in FIG. The antenna array is used for at least one of transmission and reception of electromagnetic waves in a frequency band of center frequency f0. Let the free space wavelength of the electromagnetic wave of the center frequency f0 be λ0. In an E-plane cross section of the first horn 114A, one of two intersections of E surface and the edge of the first slot 112A to one of two intersections of E surface with the edge of the opening surface of the first horn 114A. The point along the inner wall surface of the first horn 114A up to 114Aa and the intersection point of the E face with the edge of the opening face of the first horn 114A from the other 114Ad of the intersection point of the E face and the edge of the first slot 112A The difference with the length along the said inner wall surface to the other 114Ab may be set, for example, as λ0 / 32 or more and λ0 / 4 or less. The same conditions may be satisfied for the second horn 114B, the fourth horn 114D, and the fifth horn 114E. By satisfying such a range of dimensions, directivity can be adjusted more suitably. In the example of FIG. 32B, the inner wall surface including the other 114Ad of the intersection of the E surface and the edge of the slot 112A is connected to the inner wall surface of the horn 114A without any step. Even in such a structure, if there is a step between the inner wall surface including the other 114Ac of the intersection of the E surface and the edge of the slot 112A and the inner wall surface of the horn 114A, the distance from the second conductive surface 110a A portion where the same as the one 114Ac of the intersections of the E surface and the edge is taken as the other 114Ad of the intersections. The width Wa along the E plane of each of the opening faces of the plurality of horns 114 in the present embodiment can be set to a value smaller than, for example, λ0. By satisfying the above conditions on the difference in length of the inner wall surface of each horn 114 and the width of the opening surface, the directivity characteristics of the antenna array while securing the freedom of the arrangement of each opening surface and the base of the horn 114 Can be avoided. For example, as described later, an array in which the side lobe intensity is reduced to -20 dBi or less relative to the main lobe intensity is also obtained.

図30からわかるように、各ホーン114の内壁面は、その開口面に垂直な方向から見たときに、そのホーン114に連通するスロット112の中央部に向かって突出する一対の突出部115を有する。一対の突出部115は、階段状に複数対設けられている。このような突出部115を設けることにより、ホーン114の動作可能な周波数帯域を拡大することができる。なお、各ホーンの内壁面は階段状である必要はない。連続した傾斜面であっても良い。同様に、突出部も階段状に限られず、連続した表面を有する凸条であっても良い。このような突出部は、複数のホーン114の一部にのみ設けられていてもよい。各ホーン114は、一対の突出部ではなく、1つの突出部を有していてもよい。少なくとも1つのホーン114における少なくとも1つの内壁面に突出部が設けられていれば、そのホーン114について上記の効果を得ることができる。   As can be seen from FIG. 30, the inner wall surface of each horn 114 has a pair of projections 115 projecting toward the central portion of the slot 112 communicating with the horn 114 when viewed from the direction perpendicular to the opening surface. Have. A plurality of pairs of protrusions 115 are provided in a step-like manner. By providing such a protrusion 115, the operable frequency band of the horn 114 can be expanded. The inner wall surface of each horn does not have to be stepped. It may be a continuous slope. Similarly, the protrusion is not limited to a stepped shape, and may be a ridge having a continuous surface. Such a protrusion may be provided only on a part of the plurality of horns 114. Each horn 114 may have one protrusion instead of a pair of protrusions. If at least one inner wall surface of at least one horn 114 is provided with a protrusion, the above effect can be obtained for that horn 114.

図32Aに示すように、第1導電部材110の第1導電性表面110bは、複数のホーン114によって構成される列の一端または両端に位置するホーン114の開口面の縁に接続して拡がる平坦面を有する。図32Aの構成における両端のホーン114C、114Fの内壁面には、第1導電性表面110bにおける平坦面が接続されている。このような平坦面が開口面の片側に近接して存在することにより、ホーン114C、114Fから放射される電磁波(ビーム)が平坦面の側に傾く。その結果、ホーン114C、114Fを傾斜させた場合と類似する効果が得られる。この平坦面の位置および面積等を調節することにより、アンテナアレイの指向性を調節することができる。   As shown in FIG. 32A, the first conductive surface 110 b of the first conductive member 110 is flat connected to the edge of the opening surface of the horn 114 located at one end or both ends of the row formed by the plurality of horns 114. It has a face. A flat surface of the first conductive surface 110b is connected to the inner wall surfaces of the horns 114C and 114F at both ends in the configuration of FIG. 32A. The presence of such a flat surface close to one side of the opening surface causes the electromagnetic waves (beams) emitted from the horns 114C and 114F to tilt toward the flat surface. As a result, an effect similar to the case where the horns 114C and 114F are inclined can be obtained. The directivity of the antenna array can be adjusted by adjusting the position, area, etc. of this flat surface.

図32Cは、本実施形態における隣り合って並ぶ3つのホーン114A、114B、114Cから放射される電磁波の方位を模式的に示す図である。図32Cにおいて、2本の実線は、第1のホーン114Aから放射される電磁波の主ローブの広がりを示している。2本の破線は、第2のホーン114Bから放射される電磁波の主ローブの広がりを示している。2本の点線は、第3のホーン114Cから放射される電磁波の主ローブの広がりを示している。3本の1点鎖線は、それぞれの主ローブの中心軸を示している。   FIG. 32C is a view schematically showing the directions of the electromagnetic waves radiated from the three adjacently arranged horns 114A, 114B, 114C in the present embodiment. In FIG. 32C, two solid lines indicate the spread of the main lobe of the electromagnetic wave emitted from the first horn 114A. Two broken lines indicate the spread of the main lobe of the electromagnetic wave emitted from the second horn 114B. Two dotted lines indicate the spread of the main lobe of the electromagnetic wave emitted from the third horn 114C. Three one-dot chain lines indicate the central axes of the respective main lobes.

図32Cに示すように、本実施形態においては、スロット112A、112B、112Cに電磁波が供給されたとき、ホーン114A、114B、114Cからそれぞれ放射される3つの主ローブは互いに重なる。3つの主ローブの中心軸の方位は互いに異なる。3つの主ローブの中心軸の方位の差は、各主ローブの幅よりも小さい。3つの主ローブの中心軸の方位の差とは、3つの中心軸のうちの任意の2つの中心軸のなす角度のうち、最大の角度を意味する。主ローブの幅は、主ローブの広がり角を意味する。図32Cには示されていない他のホーン114D、114E、114Fについても同様の放射特性を有する。本実施形態においては、各ホーン114の形状を調節することにより、上記の条件を満たす範囲で、主ローブの方位を調節することができる。   As shown in FIG. 32C, in the present embodiment, when electromagnetic waves are supplied to the slots 112A, 112B and 112C, the three main lobes respectively emitted from the horns 114A, 114B and 114C overlap each other. The orientations of the central axes of the three main lobes are different from one another. The difference in orientation of the central axes of the three main lobes is smaller than the width of each main lobe. The difference in the orientation of the central axes of the three main lobes means the largest angle among the angles formed by any two central axes of the three central axes. The width of the main lobe means the spread angle of the main lobe. Similar radiation characteristics are provided for the other horns 114D, 114E, 114F not shown in FIG. 32C. In the present embodiment, by adjusting the shape of each horn 114, the orientation of the main lobe can be adjusted within the range satisfying the above conditions.

本発明者らは、このような構造のホーンアンテナアレイを用いることにより、電磁波の放射時に、サイドローブの影響を低減でき、好適な放射が可能であることを見出した。以下、1列のアンテナアレイの構成を例に、この効果を説明する。   The inventors of the present invention have found that by using a horn antenna array of such a structure, the influence of side lobes can be reduced when electromagnetic waves are emitted, and suitable radiation is possible. Hereinafter, this effect will be described with an example of the configuration of the antenna array of one row.

図33Aは、1列のアンテナアレイの構成例を示す平面図である。このアンテナアレイの構成は、図29に示すアンテナアレイの1つの列の構成と同じである。本発明者らは、図33Aに示すアンテナアレイから放射される電磁波の強度分布をシミュレーションによって計算し、本実施形態の効果を確認した。   FIG. 33A is a plan view showing a configuration example of a single-row antenna array. The configuration of this antenna array is the same as the configuration of one column of the antenna array shown in FIG. The inventors calculated the intensity distribution of the electromagnetic wave radiated from the antenna array shown in FIG. 33A by simulation, and confirmed the effect of the present embodiment.

図33Bは、本シミュレーションにおいて用いた導電部材110、120の構造および寸法を示す断面図である。送受信する電磁波の周波数は76.5GHzである。中央のポート145Uを介して図の下方から給電し、左右に分けて各々3つのアンテナ素子に給電した。中央の2つのホーン114の基部のスロット112の中心間隔は4mmである。それ以外の外側のホーンの基部のスロット112の中心間隔は狭く、2.75mmである。ホーン114の開口中心間の距離は、全て3mmである。また、各スロット112の下側の開口から各ホーン114の開口面までの距離を各放射器の高さと呼ぶとき、この高さは3.50mmである。周波数76.5GHzにおける電磁波の自由空間波長λ0は3.92mmであり、各放射器の高さは自由空間波長よりも小さい。また、ホーン114の開口中心間の距離も自由空間波長よりも小さい。この例では、中央の2つのホーン114の基部の間に4mmの間隔を確保することで、この部分の導波部材112Uの長さを他の領域よりも延ばしている。この結果、ポート145Uから導波路が左右に分かれる分岐部における整合が改善し、反射が低減される。   FIG. 33B is a cross-sectional view showing the structure and dimensions of the conductive members 110 and 120 used in this simulation. The frequency of the electromagnetic wave to be transmitted and received is 76.5 GHz. The power was fed from the lower side of the figure through the central port 145U, and divided into left and right to feed three antenna elements respectively. The center-to-center spacing of the slots 112 at the base of the central two horns 114 is 4 mm. The center-to-center spacing of the other outer horn base slots 112 is narrow, 2.75 mm. The distance between the opening centers of the horns 114 is all 3 mm. Also, when the distance from the lower opening of each slot 112 to the opening surface of each horn 114 is called the height of each radiator, this height is 3.50 mm. The free space wavelength λ 0 of the electromagnetic wave at a frequency of 76.5 GHz is 3.92 mm, and the height of each radiator is smaller than the free space wavelength. In addition, the distance between the opening centers of the horn 114 is also smaller than the free space wavelength. In this example, by keeping a distance of 4 mm between the bases of the two central horns 114, the length of the waveguide member 112U in this portion is longer than the other regions. As a result, the alignment at the branch where the waveguide is split from the port 145U to the left and right is improved, and the reflection is reduced.

図33Cは、この例におけるシミュレーション結果を示すグラフである。図33Cのグラフは、放射される電磁波の電界強度の角度分布を示している。横軸はE面内における正面方向からの角度θを示し、縦軸は電界強度(単位:dBi)を示している。図示されるように、主ローブのレベルに対して、サイドローブのレベルを22.8dBi程度低くすることができた。   FIG. 33C is a graph showing the simulation result in this example. The graph of FIG. 33C shows the angular distribution of the electric field strength of the radiated electromagnetic wave. The horizontal axis indicates the angle θ from the front direction in the E plane, and the vertical axis indicates the electric field intensity (unit: dBi). As shown, the level of the side lobe could be lowered by 22.8 dBi relative to the level of the main lobe.

本発明者らは、比較のため、図33Dに示すように、6個のホーン114の形状が全て対称形状である構成についても同じ条件でシミュレーションを行った。この構成における各ホーン114の形状は、図33Aに示す両端に位置する2つのホーン114の形状と同じである。   For comparison, as shown in FIG. 33D, the inventors performed simulations under the same conditions as to a configuration in which the shapes of the six horns 114 are all symmetrical. The shape of each horn 114 in this configuration is the same as the shape of the two horns 114 located at both ends shown in FIG. 33A.

図33Eは、図33Dに示す例におけるシミュレーション結果を示す図である。この例では、主ローブのレベルに対して、サイドローブのレベルの低減が13.3dBi程度に留まる。この結果から、本実施形態の優位性が確認できた。   FIG. 33E is a diagram showing a simulation result in the example shown in FIG. 33D. In this example, the reduction of the side lobe level remains at about 13.3 dBi with respect to the main lobe level. From these results, the superiority of this embodiment could be confirmed.

本実施形態におけるアンテナアレイは、各列につき6個のスロット112およびホーン114を有しているが、各列のスロット112およびホーン114の個数は2個以上であれば任意である。列の個数についても、5列に限らず、1列以上の任意の列数であってよい。   The antenna array in this embodiment has six slots 112 and horns 114 in each row, but the number of slots 112 and horns 114 in each row is arbitrary as long as it is two or more. The number of columns is not limited to five, and may be one or more arbitrary number of columns.

1つの列における複数のスロット112の配列方向である第1の方向は、各スロット112のE面に平行な方向である必要はない。図34Aおよび図34Bは、複数のスロット112の配列方向がE面と交差する方向である例を示す平面図である。このような構成であっても、スロットアンテナアレイとして機能する。   The first direction, which is the arrangement direction of the plurality of slots 112 in one row, does not have to be parallel to the E-plane of each slot 112. 34A and 34B are plan views showing an example in which the arrangement direction of the plurality of slots 112 intersects with the E plane. Even with such a configuration, it functions as a slot antenna array.

図34Cは、アンテナアレイの他の例を示す図である。この例では、導電部材110がホーンごとに分離されている。この例のように、導電部材110は分離された複数の部分から構成されていてもよい。この場合、ホーンごとに位置または向きを調節して所望のアンテナ特性を得てもよい。   FIG. 34C is a diagram illustrating another example of the antenna array. In this example, the conductive members 110 are separated for each horn. As in this example, the conductive member 110 may be composed of a plurality of separate parts. In this case, the position or orientation may be adjusted for each horn to obtain desired antenna characteristics.

(実施形態2の変形例2)
前述の非対称なホーンを有するアンテナアレイは、リッジ導波路を利用したアンテナ装置だけでなく、中空導波管を利用したアンテナ装置にも適用することができる。以下、そのような構成の例を説明する。
(Modification 2 of Embodiment 2)
The antenna array having the above-mentioned asymmetric horn can be applied not only to an antenna device using a ridge waveguide, but also to an antenna device using a hollow waveguide. Hereinafter, an example of such a configuration will be described.

図35Aは、中空導波管を利用したアンテナアレイの構成例を示す平面図である。図35Bは、図35AにおけるB−B線断面を示す図である。図35Cは、図35AにおけるC−C線断面を示す図である。   FIG. 35A is a plan view showing a configuration example of an antenna array using hollow waveguides. FIG. 35B is a view showing a cross section taken along the line BB in FIG. 35A. FIG. 35C is a view showing a cross section along a line C-C in FIG. 35A.

この例におけるアンテナアレイの導電部材110は、4つのスロット112および4つのホーン114を備えている。4つのホーン114のうち、両端の2つのホーン114は対称形状を有し、内側の2つのホーン114は非対称形状を有する。いずれのホーン114も角錐形状を有する。   The conductive member 110 of the antenna array in this example comprises four slots 112 and four horns 114. Of the four horns 114, the two horns 114 at both ends have a symmetrical shape, and the inner two horns 114 have an asymmetrical shape. Each horn 114 has a pyramidal shape.

図35Bに示すように、アンテナアレイは、さらに、中空導波管192を有する導電部材190を備えている。複数のスロット112は、中空導波管192に接続されている。中空導波管192は、幹部192aと、幹部から少なくとも1つの分岐部を介して分岐した複数の枝部192bを有している。図35Bの例では、中空導波管192は、1本の幹部192aから2つの分岐部を介して分岐した4つの枝部192bを有している。複数の枝部192bの末端が、複数のスロット112にそれぞれ接続されている。中空導波管192の幹部192aは、MMICなどの電子回路に接続される。送信時には幹部192aに電子回路から信号波が供給される。その信号波は、複数の枝部192bに分かれて伝搬し、複数のスロット112を励振する。   As shown in FIG. 35B, the antenna array further comprises a conductive member 190 having a hollow waveguide 192. The plurality of slots 112 are connected to the hollow waveguide 192. The hollow waveguide 192 has a trunk 192a and a plurality of branches 192b branched from the trunk via at least one branch. In the example of FIG. 35B, the hollow waveguide 192 has four branches 192b branched from one trunk 192a via two branches. The ends of the plurality of branches 192 b are respectively connected to the plurality of slots 112. The stem 192 a of the hollow waveguide 192 is connected to an electronic circuit such as an MMIC. At the time of transmission, a signal wave is supplied from the electronic circuit to the executive 192a. The signal wave splits and propagates to the plurality of branches 192 b and excites the plurality of slots 112.

図35Bに示す寸法の一例は、以下の通りである。送受信する電磁波の周波数は76.5GHzであり、自由空間波長λ0は3.92mmである。隣り合う2つのホーン114の開口中心間距離Hdは、例えば3.0mm(およそ0.77λ0)である。非対称な内側の2つのホーン114のそれぞれのE面断面において、E面とスロット112の縁との2つの交点の一方からE面とホーン114の開口面の縁との2つの交点の一方までの内壁面に沿った長さと、E面とスロット112の縁との他方の交点からE面とホーン114の開口面の縁との他方の交点までの内壁面に沿った長さとの差S1は、例えば0.39mm(およそ0.10λ0)である。各ホーン114の開口面の第1の方向における幅Aは、例えば2.5mm(およそ0.64λ0)である。各ホーン114の基部から開口面までの距離Lは、例えば3.0mm(およそ0.77λ0)である。これらの寸法とは異なる寸法を採用してもよい。   An example of the dimensions shown in FIG. 35B is as follows. The frequency of the electromagnetic wave to be transmitted and received is 76.5 GHz, and the free space wavelength λ0 is 3.92 mm. The opening center distance Hd between two adjacent horns 114 is, for example, 3.0 mm (approximately 0.77 λ0). In each of the E-plane cross sections of the two asymmetric inner two horns 114, one of two intersections of the E surface and the edge of the slot 112 to one of two intersections of the E surface and the edge of the opening of the horn 114 The difference S1 between the length along the inner wall and the length along the inner wall from the other intersection of the E surface and the edge of the slot 112 to the other intersection of the E surface and the edge of the opening surface of the horn 114 is For example, it is 0.39 mm (approximately 0.10 λ0). The width A of the open surface of each horn 114 in the first direction is, for example, 2.5 mm (approximately 0.64 λ0). The distance L from the base of each horn 114 to the opening surface is, for example, 3.0 mm (approximately 0.77 λ0). Dimensions different from these dimensions may be adopted.

導電部材110、190は、複数のボルト116によって互いに固定されている。複数のホーン114の形状の少なくとも一部を非対称にすることにより、例えばボルト116によって中空導波管192の構造が制約される場合でも、所望の放射特性または受信特性を実現し易い。   The conductive members 110, 190 are fixed to one another by a plurality of bolts 116. By making at least a part of the shapes of the plurality of horns 114 asymmetric, it is easy to achieve desired radiation characteristics or reception characteristics even when the structure of the hollow waveguide 192 is restricted by, for example, the bolts 116.

図35Dは、他の変形例を示す断面図である。この例では、導電部材110の少なくとも一部は、中空導波管192の側面として機能する。複数のホーン114は、中空導波管192の側面に設けられている。この例における中空導波管192は、スロット112の配列方向に沿って延びている。中空導波管192の一端に供給された信号波は、中空導波管192を伝搬し、複数のスロット112を励振する。この場合、複数のスロット112の間隔は一定ではないため、等位相からずれた条件で複数のスロット112は励振される。このようなアンテナアレイにおいても、本実施形態の効果を得ることができる。   FIG. 35D is a cross-sectional view showing another modification. In this example, at least a portion of the conductive member 110 functions as a side surface of the hollow waveguide 192. The plurality of horns 114 are provided on the side surface of the hollow waveguide 192. The hollow waveguide 192 in this example extends along the arrangement direction of the slots 112. The signal wave supplied to one end of the hollow waveguide 192 propagates through the hollow waveguide 192 and excites the plurality of slots 112. In this case, since the intervals of the plurality of slots 112 are not constant, the plurality of slots 112 are excited under the condition of being out of phase. Also in such an antenna array, the effects of the present embodiment can be obtained.

図36Aは、さらに他の変形例を示す平面図である。図36Bは、図36AにおけるB−B線断面を示す図である。この例における各ホーン114は、直方体または立方体の内部空洞を有するボックスホーンである。各ホーン114の内壁面は、スロット112に連通する底面と、底面に垂直な側面とを有する。各ホーン114のE面断面において、スロット112の中心の位置は、ホーン114の開口面の中心から内側または外側にシフトしている。   FIG. 36A is a plan view showing still another modification. 36B is a view showing a cross section taken along line B-B in FIG. 36A. Each horn 114 in this example is a box horn having a rectangular or cubic internal cavity. The inner wall surface of each horn 114 has a bottom surface communicating with the slot 112 and a side surface perpendicular to the bottom surface. In the E-plane cross section of each horn 114, the position of the center of the slot 112 is shifted inward or outward from the center of the opening surface of the horn 114.

複数のスロット112は、導電部材110、190によって形成される中空導波管192に接続される。導電部材110の底面は、中空導波管192の側面の一部としても機能する。   The plurality of slots 112 are connected to a hollow waveguide 192 formed by the conductive members 110, 190. The bottom surface of the conductive member 110 also functions as part of the side surface of the hollow waveguide 192.

この例における寸法の一例は、以下のとおりである。隣り合う2つのホーン114の開口中心間距離Hdは、例えば3.0mm(およそ0.77λ0)である。各ホーン114のE面断面において、E面とスロット112の縁との2つの交点の一方からE面とホーン114の開口面の縁との2つの交点の一方までの直線距離と、E面とスロット112の縁との他方の交点からE面とホーン114の開口面の縁との他方の交点までの直線距離との差S2は、例えば0.39mm(およそ0.10λ0)である。各ホーン114の開口面の第1の方向における幅Aは、例えば2.5mm(およそ0.64λ0)である。各ホーン114の基部から開口面までの距離Lは、例えば3.0mm(およそ0.77λ0)である。これらの寸法とは異なる寸法を採用してもよい。   An example of dimensions in this example is as follows. The opening center distance Hd between two adjacent horns 114 is, for example, 3.0 mm (approximately 0.77 λ0). In the E-plane cross section of each horn 114, a straight distance from one of the two intersections of the E-plane and the edge of the slot 112 to one of the two intersections of the E-plane and the edge of the opening of the horn 114; The difference S2 between the linear distance from the other intersection with the edge of the slot 112 to the other intersection with the edge of the E surface and the opening of the horn 114 is, for example, 0.39 mm (approximately 0.10 λ0). The width A of the open surface of each horn 114 in the first direction is, for example, 2.5 mm (approximately 0.64 λ0). The distance L from the base of each horn 114 to the opening surface is, for example, 3.0 mm (approximately 0.77 λ0). Dimensions different from these dimensions may be adopted.

以上の中空導波管を用いた例においては、全てのスロットが1つの中空導波管に接続されていなくてもよい。複数のスロットの一部が他の一部とは異なる中空導波管に接続されていてもよい。   In the example using the above hollow waveguides, it is not necessary for all the slots to be connected to one hollow waveguide. Some of the plurality of slots may be connected to a hollow waveguide different from the other.

(実施形態3)
実施形態3は、ポートの近傍のチョーク構造を工夫することにより、ポートにおける信号波の反射を抑制する技術に関する。
(Embodiment 3)
The third embodiment relates to a technique for suppressing the reflection of a signal wave at a port by devising a choke structure in the vicinity of the port.

従来のチョーク構造は、例えば特許文献1に開示されているように、長さがおよそλr/4の付加的なリッジ(以下、「チョークリッジ」と称することがある。)を含む。チョークリッジの長さがλr/4から外れると、チョーク構造としての機能を損なうと考えられてきた。   The conventional choke structure includes an additional ridge (hereinafter sometimes referred to as “choke ridge”) having a length of about λr / 4 as disclosed in, for example, Patent Document 1. It has been considered that the function of the choke structure is impaired if the length of the choke ridge deviates from λr / 4.

しかし、本発明者らは、チョークリッジの長さをλr/4よりも短くした場合でも、チョーク構造として十分に機能すること、および、λr/4よりも短い方が好適である場合も多いことを見出した。より好ましくは、λ0/4以下である。λ0はλrよりも10%程度小さい事が多いため、λ0/4もλr/4よりも10%程度小さい。この知見に基づき、本実施形態の導波路装置では、チョークリッジの長さをλ0/4以下にしている。   However, even when the choke ridge has a length shorter than λr / 4, the inventors sufficiently function as a choke structure, and it is often preferable that the length is shorter than λr / 4. Found out. More preferably, it is λ0 / 4 or less. Since λ0 is often about 10% smaller than λr, λ0 / 4 is also about 10% smaller than λr / 4. Based on this finding, in the waveguide device of the present embodiment, the choke ridge has a length of λ0 / 4 or less.

本実施形態におけるチョーク構造は、ポートに隣接する位置に設けられた導電性のリッジ(チョークリッジ)と、当該リッジの、ポートから遠い側の一端に対して間隙を空けて導電性表面上に配置された1本以上の導電性のロッドとを含む。チョークリッジは、ポートによって分断された導波部材の一部であると考えてもよい。チョークリッジの長さは、例えばλ0/16以上λ0/4以下に設定され得る。   The choke structure in this embodiment is disposed on the conductive surface with a gap between the conductive ridge (choke ridge) provided at a position adjacent to the port and one end of the ridge far from the port. And one or more conductive rods. The choke ridge may be considered to be part of a waveguide separated by a port. The length of the choke ridge may be set to, for example, λ0 / 16 or more and λ0 / 4 or less.

本実施形態ではさらに、チョーク構造の近傍におけるリッジまたはポートの一部に切り欠きを設けたり、テーパーを設けたりすることにより、信号波の反射を抑制することができる。以下、図27の構成を例に、上記のようなチョーク構造を備える導波路装置の例を説明する。   In the present embodiment, reflection of the signal wave can be further suppressed by providing a notch or a taper in part of the ridge or port in the vicinity of the choke structure. Hereinafter, an example of a waveguide device provided with the above-described choke structure will be described by taking the configuration of FIG. 27 as an example.

図37Aは、図27に示されるような第3導電部材140のポート145Lにおけるインピーダンス整合構造の一例を示す斜視図である。   FIG. 37A is a perspective view showing an example of the impedance matching structure at the port 145L of the third conductive member 140 as shown in FIG.

本実施形態における第3導電部材140は、第2導波部材122Lの一端に隣接する位置に配置されたポート145Lを有する。ポート145Lを介して第2導波部材122Lの前記一端に対向する位置には、チョーク構造150が配置されている。   The third conductive member 140 in the present embodiment has a port 145L disposed at a position adjacent to one end of the second waveguide member 122L. A choke structure 150 is disposed at a position facing the one end of the second waveguide member 122L via the port 145L.

図37Bは、図37Aに示されるポート145Lおよびチョーク構造150の断面を模式的に示す図である。図37Bに示されるように、ポート145Lは、第3導電部材140における正面側の第5導電性表面140aから背面側の第6導電性表面140bまで貫通している。   FIG. 37B schematically shows a cross section of port 145L and choke structure 150 shown in FIG. 37A. As shown in FIG. 37B, the port 145L penetrates from the fifth conductive surface 140a on the front side to the sixth conductive surface 140b on the back side of the third conductive member 140.

本実施形態におけるチョーク構造150は、ポート145Lに隣接する第1部分150aと、第1部分150aに隣接する第2部分150bとを有している。第1部分150aは、チョーク構造150の一端の切り欠きによって構成されている。この切り欠きにより、第1部分150aから第2導電部材120の第4導電性表面120bまでの間隔(距離)は、第2部分150bから第2導電部材120の第4導電性表面120bまでの間隔(距離)よりもλ/4程度長く、インピーダンス整合構造が実現している。この例では、第1部分150aから第2導電部材120の第4導電性表面120bまでの間隔(距離)が、第3導電部材140の第5導電性表面140aから第2導電部材120の第4導電性表面120bまでの間隔(距離)に等しい。   The choke structure 150 in the present embodiment has a first portion 150a adjacent to the port 145L and a second portion 150b adjacent to the first portion 150a. The first portion 150 a is formed by a notch at one end of the choke structure 150. Due to this notch, the distance (distance) from the first portion 150a to the fourth conductive surface 120b of the second conductive member 120 is the distance from the second portion 150b to the fourth conductive surface 120b of the second conductive member 120 An impedance matching structure is realized, which is about λ / 4 longer than (distance). In this example, the distance (distance) from the first portion 150 a to the fourth conductive surface 120 b of the second conductive member 120 is the distance from the fifth conductive surface 140 a of the third conductive member 140 to the fourth conductive surface of the second conductive member 120. It is equal to the distance (distance) to the conductive surface 120b.

このようなインピーダンス整合構造がチョーク構造150の側に設けられていることにより、信号波がポート145Lを通過するとき、ポート145Lでの不要な反射が抑制される。その結果、信号波が効率的に導波部材122Lの導波面122aと第4導電性表面120bとの間の導波路に結合することができる。   By providing such an impedance matching structure on the side of the choke structure 150, unnecessary reflection at the port 145L is suppressed when the signal wave passes through the port 145L. As a result, the signal wave can be efficiently coupled to the waveguide between the waveguide surface 122a of the waveguide member 122L and the fourth conductive surface 120b.

図37Bに示す例では、チョーク構造150は、ポート145Lに隣接する位置に設けられたチョークリッジ152と、チョークリッジ152の、ポート145Lから遠い側の一端に対して間隙を空けて導電性表面140a上に配置された一本以上の導電性のロッド154とを含む。チョークリッジ152は、第1部分150aと第2部分150bとを含む。図37Bの例では、第1部分150aの上面は導電性表面140aと同じ高さのレベルにあるが、この部分もチョークリッジ152に含める。チョークリッジ152の長さLrは、例えばλ0/4以下に設定され得る。ロッド154は、導波部材122Lの両側に拡がる人工磁気導体を構成する導電性ロッド124と同じ寸法を有していてもよいし、異なる寸法を有していてもよい。   In the example shown in FIG. 37B, the choke structure 150 has a gap between the choke ridge 152 provided at a position adjacent to the port 145L and one end of the choke ridge 152 on the side far from the port 145L. And one or more conductive rods 154 disposed thereon. The choke ridge 152 includes a first portion 150a and a second portion 150b. In the example of FIG. 37B, the top surface of the first portion 150 a is at the same level as the conductive surface 140 a, but this portion is also included in the choke ridge 152. The length Lr of the choke ridge 152 can be set, for example, to λ0 / 4 or less. The rod 154 may have the same dimensions as the conductive rod 124 constituting the artificial magnetic conductor extending on both sides of the waveguide member 122L, or may have different dimensions.

(実施形態3の変形例)
図38Aは、実施形態3の変形例におけるインピーダンス整合構造を示す斜視図であり、図38Bは、断面図である。この変形例では、チョーク構造150を構成する構造物の形状が図37Aおよび図37Bの形態における形状と異なる。また、第1部分150aから第2導電部材120の第4導電性表面120bまでの間隔(距離)が、第3導電部材140の第5導電性表面140aから第2導電部材120の第4導電性表面120bまでの間隔(距離)よりも短い。さらに、導波部材122Lから第1部分150aを見たとき、第1部分150aの奥行きが伸び、それに伴って第2部分150bが短くなっている。
(Modification of Embodiment 3)
FIG. 38A is a perspective view showing an impedance matching structure in a variation of Embodiment 3, and FIG. 38B is a cross-sectional view. In this modification, the shape of the structure forming the choke structure 150 is different from the shape in the form of FIGS. 37A and 37B. In addition, the distance (distance) from the first portion 150 a to the fourth conductive surface 120 b of the second conductive member 120 is the fourth conductive property of the fifth conductive surface 140 a of the third conductive member 140. It is shorter than the distance (distance) to the surface 120b. Furthermore, when the first portion 150a is viewed from the waveguide member 122L, the depth of the first portion 150a is extended, and the second portion 150b is shortened accordingly.

図39Aは、実施形態3の他の変形例におけるインピーダンス整合構造を示す斜視図であり、図39Bは、断面図である。この変形例と、図38Aおよび38Bの構成例との相違点は、この変形例では、第1部分150aから第2導電部材120の第4導電性表面120bまでの間隔(距離)が、第3導電部材140の第5導電性表面140aから第2導電部材120の第4導電性表面120bまでの間隔(距離)に等しいことである。   39A is a perspective view showing an impedance matching structure according to another modification of Embodiment 3, and FIG. 39B is a cross-sectional view. The difference between this modification and the configuration example of FIGS. 38A and 38B is that, in this modification, the distance (distance) from the first portion 150a to the fourth conductive surface 120b of the second conductive member 120 is the third. It is equal to the distance (distance) from the fifth conductive surface 140 a of the conductive member 140 to the fourth conductive surface 120 b of the second conductive member 120.

図40Aは、実施形態3の更に他の変形例におけるインピーダンス整合構造を示す斜視図である。図40Bは、その断面図である。この変形例では、チョーク構造150の側に設けられたインピーダンス整合構造に加えて、導波部材122Lの側にも、インピーダンス整合のための凹部123dが設けられている。   FIG. 40A is a perspective view showing an impedance matching structure according to still another modification of the third embodiment. FIG. 40B is a cross-sectional view thereof. In this modification, in addition to the impedance matching structure provided on the side of the choke structure 150, a recess 123d for impedance matching is provided on the side of the waveguide member 122L.

図41および図42は、それぞれ、上述したインピーダンス整合構造を備える具体的な構成例を示す斜視図である。図38Aから図42に示すようなインピーダンス整合構造を用いた場合でも、ポート145Lを信号波が通過する際の不要な反射を抑制できる。   Each of FIG. 41 and FIG. 42 is a perspective view showing a specific configuration example including the above-described impedance matching structure. Even when the impedance matching structures as shown in FIGS. 38A to 42 are used, unnecessary reflection when the signal wave passes through the port 145L can be suppressed.

以上の各例では、第3導電部材140の正面側の第5導電性表面140aから背面側の第6導電性表面140bまで貫通するポート145Lにおけるインピーダンス整合構造を説明した。同様の構造は、ポート145L以外のポートまたはスロットに適用してもよい。本実施形態におけるチョーク構造150は、ポートまたはスロットなどの任意の貫通孔の近傍に設けられ得る。例えば、図42等に示すポート145Lをスロット(アンテナ素子)として機能させることもできる。   In each of the above examples, the impedance matching structure in the port 145L penetrating from the fifth conductive surface 140a on the front side of the third conductive member 140 to the sixth conductive surface 140b on the back side has been described. Similar structures may apply to ports or slots other than port 145L. The choke structure 150 in this embodiment may be provided in the vicinity of any through hole such as a port or a slot. For example, the port 145L illustrated in FIG. 42 and the like can also function as a slot (antenna element).

図43Aから図43Iは、本開示のバリエーションを説明するための模式断面図である。これらの例では、チョーク構造150は第1導電部材110と第2導電部材120との間にある。ポート145は第2導電部材120を貫通している。   43A to 43I are schematic cross-sectional views for describing variations of the present disclosure. In these examples, the choke structure 150 is between the first conductive member 110 and the second conductive member 120. The port 145 penetrates the second conductive member 120.

図43Aは、チョークリッジの長さをおよそλ0/8にまで短縮した例を示している。従来、このような構成では電磁波の漏洩を十分に抑制できないと考えられていたが、本発明者らの解析によれば、実用上問題ないレベルにまで漏洩を抑制できることがわかった。なお、図43Bの様に、チョークリッジの長さをλ0/8とする場合、リッジの周囲に配置される導電性ロッドの長さと幅もλ0/8である場合が多いため、チョークリッジと導電性ロッドの寸法と形状が同じになる事もある。その様な構造も本開示の実施形態である。   FIG. 43A shows an example in which the length of the choke ridge is reduced to about λ0 / 8. Conventionally, it has been considered that such a configuration can not sufficiently suppress the leakage of the electromagnetic wave, but according to the analysis of the present inventors, it has been found that the leakage can be suppressed to a level that causes no practical problems. As shown in FIG. 43B, when the length of the choke ridge is λ0 / 8, since the length and width of the conductive rods arranged around the ridge are also often λ0 / 8, the conduction between the choke ridge and the conductive rod occurs. The dimensions and shape of the sex rods may be the same. Such structures are also embodiments of the present disclosure.

図43Bから図43Dは、チョークリッジが切り欠きを有する例を示している。切欠きの深さおよび範囲は、図示されるように多様である。図43Bの例では、チョークリッジの切り欠きでは無い部分(第2部分)の長さはλ0/8の1.5倍である。図43Dの例では、導波部材122の、ポート145に隣接する部位にも切り欠きが設けられている。切り欠きの部位は間隙拡大部であり、その部位では、導電部材110の導電性表面110aと導波部材122の導波面122aとの距離が、ポート145とは逆側において切り欠きの部位に隣接する部位よりも長い。   43B to 43D show an example in which the choke ridge has a notch. The depth and extent of the notches may vary as illustrated. In the example of FIG. 43B, the length of the portion (second portion) which is not the notch of the choke ridge is 1.5 times λ0 / 8. In the example of FIG. 43D, the notch of the waveguide member 122 adjacent to the port 145 is also provided. The portion of the notch is an enlarged gap portion where the distance between the conductive surface 110a of the conductive member 110 and the waveguide surface 122a of the waveguide member 122 is adjacent to the portion of the notch on the opposite side of the port 145 Longer than the site to

図43Eから図43Iは、切り欠きの代わりにテーパーがチョークリッジまたは導波部材122の一端に設けられた例を示している。これらの例では、チョークリッジおよび導波部材122の少なくとも一方は、間隙拡大部において傾斜面を有する。このような構造でも、同様の反射抑制効果が得られる。なお、図43Bや図43Iに示す様に、切り欠きまたはテーパーが大きい場合には、基部において測ったチョークリッジ全体の長さがλ0/4を超える場合もある。   43E to 43I show an example in which a taper is provided at one end of the choke ridge or the waveguide member 122 instead of the notch. In these examples, at least one of the choke ridge and the waveguide member 122 has an inclined surface at the gap expansion portion. Even with such a structure, the same reflection suppressing effect can be obtained. As shown in FIGS. 43B and 43I, when the notch or the taper is large, the length of the entire choke ridge measured at the base may exceed λ0 / 4.

これらの例のように、切り欠きやテーパーをチョークリッジに導入してチョーク構造に間隙拡大部を設ける事により、ポート145を通過する信号波が、ポート145周辺で反射されることを抑制出来る。   As in these examples, the notch or the taper is introduced to the choke ridge to provide the choke structure with the enlarged gap portion, so that the signal wave passing through the port 145 can be prevented from being reflected around the port 145.

以上の例では、第2導電部材120にポート145が設けられているが、ポート145は第1導電部材110の側に設けられていてもよい。ポート145をスロット(アンテナ素子)として機能させてもよい。   In the above example, the port 145 is provided in the second conductive member 120, but the port 145 may be provided on the side of the first conductive member 110. The port 145 may function as a slot (antenna element).

図44Aから図44Gは、ポート145が第1導電部材110の側に設けられている例を示している。これらの例における1導電部材110は、導波部材122の一端に近接する導波面122aの部位に対向する位置に配置されたポート145を有する。ポート145は、第1導電性表面110bから第2導電性表面110aに連通する。第2導電部材120は、導波部材122の一端を含む領域にチョーク構造150を有する。チョーク構造150は、ポート145の開口を導波面122aに投影した際の縁から導波部材122の一端の縁までの範囲を占める導波部材端部156と、導波部材122の一端に対して間隙を空けて第3導電性表面120a上に配置された一本以上の導電性ロッド154とを含む。図44Aの例において、導波部材端部156の長さは、λ0/8の1.13倍である。導波路を伝搬する電磁波の、自由空間における中心波長をλ0とするとき、導波路に沿った方向における導波部材端部156の長さは、例えばλ0/16以上λ0/4未満に設定され得る。   44A to 44G show an example in which the port 145 is provided on the side of the first conductive member 110. The one conductive member 110 in these examples has a port 145 disposed at a position opposed to the portion of the waveguide surface 122 a close to one end of the waveguide member 122. The port 145 communicates from the first conductive surface 110b to the second conductive surface 110a. The second conductive member 120 has a choke structure 150 in a region including one end of the waveguide member 122. The choke structure 150 has a waveguide member end 156 covering the range from the edge when projecting the opening of the port 145 to the waveguide surface 122 a to the edge of one end of the waveguide member 122, and the one end of the waveguide member 122. And one or more conductive rods 154 disposed on the third conductive surface 120a with a gap. In the example of FIG. 44A, the length of the waveguide end 156 is 1.13 times λ0 / 8. Assuming that the central wavelength in free space of the electromagnetic wave propagating through the waveguide is λ0, the length of the waveguide member end 156 in the direction along the waveguide may be set to, for example, λ0 / 16 or more and less than λ0 / 4. .

図44Bから図44Gに示す例では、第1導電部材110の第2導電性表面110aは、導波部材端部156が対向する部位においてポート145に隣接する第1部分117と、第1部分117に隣接する第2部分118とを有している。第1部分117と導波面122aとの距離は、第2部分118と導波面122aとの距離よりも長い。第1部分117は、図44Bから図44Eの例では傾斜面を有している。図44Bの例において、第2部分の長さはλ0/8の1.5倍である。図44Fおよび図44Gの例では、第1部分117は、切り欠きが設けられた部位である。切り欠きまたは傾斜面は間隙拡大部であり、その部位では導波面122aとの距離が、隣接する部位よりも長い。間隙拡大部は、導波部材122が延びる方向においてポート145に隣接する両側に設けられていてもよい。図44C、図44E、図44Gは、そのような例を示している。   In the example shown in FIGS. 44B to 44G, the second conductive surface 110a of the first conductive member 110 is a first portion 117 adjacent to the port 145 at the portion where the waveguide member end portion 156 faces, and the first portion 117 And a second portion 118 adjacent thereto. The distance between the first portion 117 and the waveguide surface 122a is longer than the distance between the second portion 118 and the waveguide surface 122a. The first portion 117 has an inclined surface in the example of FIGS. 44B to 44E. In the example of FIG. 44B, the length of the second portion is 1.5 times λ0 / 8. In the example of FIGS. 44F and 44G, the first portion 117 is a portion provided with a notch. The notch or the inclined surface is a gap widening portion where the distance to the waveguide surface 122a is longer than the adjacent portion. The enlarged gap portions may be provided on both sides adjacent to the port 145 in the direction in which the waveguide member 122 extends. FIG. 44C, FIG. 44E, and FIG. 44G show such an example.

図44Bから図44Gに示すように間隙拡大部を設ける事により、ポート145を通過する信号波が、ポート145周辺で反射されることを抑制できる。   By providing the enlarged gap portion as shown in FIGS. 44B to 44G, it is possible to suppress the signal wave passing through the port 145 from being reflected around the port 145.

図45Aから図45Dは、さらに他の変形例を示す図である。この例では、第1導電部材110または導波部材122は、ポート145の近傍に、間隙拡大部ではなく間隙縮小部を有する。間隙縮小部では、導電性表面110aと導波面122aとの距離が隣接する部位よりも縮小する。用途によってはこのような構造を採用してもよい。これらの構造も、ポート145を通過する信号波が、ポート145周辺で反射されることを抑制できる。   45A to 45D illustrate still another modification. In this example, the first conductive member 110 or the waveguide member 122 has a gap reduction portion in the vicinity of the port 145 instead of the gap expansion portion. In the gap reduction portion, the distance between the conductive surface 110 a and the waveguide surface 122 a is smaller than that at the adjacent portion. Depending on the application, such a structure may be adopted. These structures can also suppress the signal wave passing through the port 145 from being reflected around the port 145.

(実施形態4)
図46Aは、実施形態4における第3導電部材140(分配層)の構造を模式的に示す平面図である。本実施形態では、第3導電部材140上の導波部材122Lが、8ポートディバイダの構造を有している点で、前述の各実施形態とは異なる。
(Embodiment 4)
FIG. 46A is a plan view schematically showing the structure of the third conductive member 140 (distribution layer) in the fourth embodiment. The present embodiment is different from the above-described embodiments in that the waveguide member 122L on the third conductive member 140 has an 8-port divider structure.

図46Aに示すように、本実施形態における導波部材122Lは、複数のT型分岐部122t1、122t2、122t3(以下、これらをまとめて「T型分岐部122t」と称することがある。)を有している。複数のT型分岐部122tの組み合わせによって、ポート145Lから延びる1本の導波部122L0(以下、「幹部122L0」とも称する。)が、8本の終端導波部122L3に分岐している。導波部材122Lは、ポート145Lから8本の終端導波部122L3の先端までの伝搬距離が全ての経路で等しくなるように設計されている。   As shown in FIG. 46A, the waveguide member 122L in the present embodiment includes a plurality of T-type branch portions 122t1, 122t2, 122t3 (hereinafter, these may be collectively referred to as "T-type branch portions 122t"). Have. A single waveguide 122L0 (hereinafter, also referred to as a “trunk 122L0”) extending from the port 145L is branched into eight termination waveguides 122L3 by the combination of the plurality of T-shaped branches 122t. The waveguide member 122L is designed such that the propagation distance from the port 145L to the tip of the eight termination waveguides 122L3 is equal in all paths.

複数のT型分岐部122tは、導波部材122Lの幹部122L0を2本の第1梢部122L1に分岐する第1分岐部122t1と、第1梢部122L1のそれぞれを2本の第2梢部122L2に分岐する2個の第2分岐部122t2と、第2梢部122L2のそれぞれを2本の第3梢部122L3に分岐する4個の第3分岐部122t3とを含む。8個の第3梢部122L3は、終端導波部として機能する。   The plurality of T-shaped branch portions 122t are configured such that a first branch portion 122t1 that branches the trunk 122L0 of the waveguide member 122L into two first tree-top portions 122L1 and each of the first tree-top portions 122L1 are two second tree-top portions It includes two second branch parts 122t2 branched into 122L2 and four third branch parts 122t3 branched each of the second tree top parts 122L2 into two third tree top parts 122L3. The eight third shoots 122L3 function as termination waveguides.

図46Bは、本実施形態における第2導電部材120(励振層)の構造を示す平面図である。8個の終端導波部122L3の先端部は、第2導電部材120における8個のポート145Uに対向している。8個の終端導波部122L3から8個のポート145Uを通過した信号波は、第2導電部材120上の8本の導波部材122U上を伝搬し、その上部の第1導電部材110における複数のスロット112を励振する。   FIG. 46B is a plan view showing the structure of the second conductive member 120 (excitation layer) in the present embodiment. The tips of the eight termination waveguides 122 </ b> L <b> 3 face eight ports 145 </ b> U in the second conductive member 120. A signal wave that has passed through eight ports 145U from the eight termination waveguides 122L3 propagates on the eight waveguides 122U on the second conductive member 120, and a plurality of them in the first conductive member 110 in the upper part thereof. Excite the slot 112 of the

図46Cは、本実施形態における第1導電部材110の構造を示す平面図である。本実施形態における第1導電部材110は、48個のスロット112を有している。Y方向に並んだ8個のスロット112からなるスロット列が、X方向に8列並んでいる。8個のスロット列は、第2導電部材120における8本の導波部材122Uにそれぞれ対向している。第2導電部材120における8本の導波部材122Uのそれぞれに沿って伝搬した信号波は、第1導電部材110における対向するスロット列に含まれる各スロット112を励振する。これにより、電磁波が放射される。   FIG. 46C is a plan view showing the structure of the first conductive member 110 in the present embodiment. The first conductive member 110 in the present embodiment has 48 slots 112. A slot row consisting of eight slots 112 aligned in the Y direction is arranged in eight rows in the X direction. The eight slot rows face the eight waveguide members 122U of the second conductive member 120, respectively. The signal wave propagated along each of the eight waveguide members 122U in the second conductive member 120 excites each slot 112 included in the facing slot row in the first conductive member 110. Thereby, electromagnetic waves are emitted.

再び図46Aを参照する。第3導電部材140は、導波部材122Lの幹部122L0の先端に隣接する位置に、ポート145Lを有している。幹部122L0の先端の側面(端面)は、ポート145Lの内壁につながっている。このポート145Lは、図28に例示されているような第4導電部材160上の導波部材122Xの先端部に対向している。   Refer again to FIG. 46A. The third conductive member 140 has a port 145L at a position adjacent to the tip of the stem 122L0 of the waveguide member 122L. The side surface (end surface) of the tip of the trunk 122L0 is connected to the inner wall of the port 145L. The port 145L faces the tip of the waveguide member 122X on the fourth conductive member 160 as illustrated in FIG.

図28に示されるポート(方形導波管)165を通過して導波部材122Xを伝搬した信号波は、ポート145Lを通過して導波部材122Lの幹部122L0に到達する。この信号波は、幹部122L0から、複数の分岐部122tによって分岐し、8個の終端導波部122L3の先端に到達する。そして、図46Bに示す第2導電部材120における8個のポート145Uを通過し、第2導電部材120上の8本の導波部材122U上の導波路を伝搬する。その結果、図46Cに示す各スロット112が励振され、電磁波が外部空間に放射される。   The signal wave that has propagated through the waveguide member 122X through the port (square waveguide) 165 shown in FIG. 28 passes through the port 145L and reaches the trunk 122L0 of the waveguide member 122L. This signal wave is branched from the trunk 122L0 by the plurality of branching portions 122t and reaches the tips of the eight termination waveguides 122L3. Then, it passes through eight ports 145U of the second conductive member 120 shown in FIG. 46B, and propagates the waveguide on the eight waveguide members 122U on the second conductive member 120. As a result, each slot 112 shown in FIG. 46C is excited, and an electromagnetic wave is emitted to the external space.

図46Aに示される導波部材122Lは、14個の屈曲部(図46Aにおいてハッチングされている箇所)を有している。これらの屈曲部には、凹部または凸部が形成されている。本実施形態では、8個の終端導波部122L3のうちで中央部(内側)に位置する4個の終端導波部122L3の形状は、外側に位置する4個の終端導波部122L3の形状とは異なっている。より具体的には、中央部(内側)の4個のポート145U(図46B)につながる4個の終端導波部122L3の屈曲部は、凹部を有している。外側の4個のポートにつながる4個の終端導波部122L3の屈曲部は、凸部を有している。このように、終端導波部122L3によって屈曲部の構造が異なる。このような構造により、内側の4個のポート145Uにつながるアンテナ素子に比べて、外側の4個のポート145Uにつながるアンテナ素子の励振振幅が小さくな