JP6874476B2 - 導波管およびアンテナ - Google Patents

Description

本発明は、導波管およびアンテナに関する。

従来、ミリ波帯の電波の送信または受信を行うためのアンテナとして、伝搬損失を低く抑えることのできる導波管スロットアレイアンテナが用いられることがある。たとえば、非特許文献１（榊原久二男、外３名、”自動車レーダ用ミリ波帯導波管スロットアレイアンテナ”、「Ｒ＆Ｄ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｔｏｙｏｔａ ＣＲＤＬ」、Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．３、２００１年９月、ｐ．３５−４０）には、導波管スロットアレイアンテナを用いた自動車用のレーダが開示されている。

すなわち、非特許文献１に記載されている自動車用のレーダは、送信アンテナから電波等のレーダ波を送信し、当該レーダ波の検知対象物での反射波を、ある間隔で水平方向に並べられた複数のスロットアンテナにより受信する。そして、受信波の位相差に基づいて、検知対象物の位置を検知する。

榊原久二男、外３名、"自動車レーダ用ミリ波帯導波管スロットアレイアンテナ"、「Ｒ＆Ｄ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｔｏｙｏｔａ ＣＲＤＬ」、Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．３、２００１年９月、ｐ．３５−４０

非特許文献１に記載の技術を超えて、複数のアンテナ素子を備える優れたアンテナを実現可能な技術が求められている。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、優れたアンテナを実現可能な導波管、およびこれを備えたアンテナを提供することである。

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる導波管は、第１端部と、複数の第２端部と、前記第１端部に接続され、かつ分岐して各前記第２端部に接続される管部とを備え、前記管部の内壁は、前記各第２端部において所望の位相差の電波が送信されるか、または前記第１端部において所望の位相差の電波が合成されるように形成されている。

（１１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるアンテナは、アンテナ素子と、前記アンテナ素子へ電波を伝搬させるか、または前記アンテナ素子からの電波を伝搬させるための導波管とを備え、前記導波管は、第１端部と、複数の第２端部と、前記第１端部に接続され、かつ分岐して各前記第２端部に接続される管部とを含み、前記管部の内壁は、前記各第２端部において所望の位相差の電波が送信されるか、または前記第１端部において所望の位相差の電波が合成されるように形成されている。

本発明によれば、優れたアンテナを実現することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るスロットアレイアンテナの構成の一例を示す図である。 図２は、図１に示すスロットアレイアンテナの詳細な構成を示す分解図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態に係るスロットアンテナにおける金属板１０ｄに形成された貫通孔の形状を示す図である。 図４は、導波管の比較例１の構成を示す図である。 図５は、導波管の比較例２の構成を示す図である。 図６は、導波管の比較例３の構成を示す図である。 図７は、導波管の比較例４の構成を示す図である。 図８は、本発明の第１の実施の形態に係る導波管の構成を示す図である。 図９は、図８に示す屈曲部における角部の面取り部分における長さＣ１と、屈曲部を通過する電波のＶＳＷＲとの関係のシミュレーション結果を示すグラフである。 図１０は、図８に示す屈曲部における角部の面取り部分における長さＣ１と、屈曲部を通過する電波の位相変化量との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。 図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る導波管に設けられた突出部の構成を示す図である。 図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る導波管に設けられた突出部の変形例の構成を示す図である。 図１３は、本発明の第１の実施の形態の変形例１に係る導波管の構成を示す図である。 図１４は、図１３に示す屈曲部におけるＲ面の曲率半径と、屈曲部を通過する電波のＶＳＷＲとの関係のシミュレーション結果を示すグラフである。 図１５は、図１３に示す屈曲部におけるＲ面の曲率半径と、屈曲部を通過する電波の位相変化量との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。 図１６は、本発明の第１の実施の形態の変形例２に係る導波管の構成を示す図である。 図１７は、本発明の第２の実施の形態に係る導波管の構成を示す図である。 図１８は、導波管の内部空間の幅と、導波管を通過する電波のＶＳＷＲとの関係を得るためのシミュレーション条件を示す図である。 図１９は、導波管の内部空間の幅と、導波管を通過する電波のＶＳＷＲとの関係のシミュレーション結果を示すグラフである。 図２０は、導波管の内部空間の幅と、導波管を通過する電波の位相変化量との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。 図２１は、本発明の第２の実施の形態の変形例１に係る導波管を示す図である。 図２２は、本発明の第２の実施の形態の変形例２に係る導波管を示す図である。 図２３は、本発明の第２の実施の形態の変形例３に係る導波管の構成を示す図である。 図２４は、本発明の第２の実施の形態の変形例４に係る導波管の構成を示す図である。

最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

（１）本発明の実施の形態に係る導波管は、第１端部と、複数の第２端部と、前記第１端部に接続され、かつ分岐して各前記第２端部に接続される管部とを備え、前記管部の内壁は、前記各第２端部において所望の位相差の電波が送信されるか、または前記第１端部において所望の位相差の電波が合成されるように形成されている。

このように、導波管の内壁を調整して複数の経路の電波の位相差を調整する構成により、たとえば、導波管の形状を複雑化したり、導波管のサイズを大きくしたりすることなく、導波管において、所望の位相差の電波を送信するか、または所望の位相差の電波を合成することができる。したがって、優れたアンテナを実現することができる。

（２）好ましくは、前記導波管は、平板状であり、前記管部は、分岐部分における複数の屈曲部を含み、前記複数の屈曲部のうちの少なくともいずれか２つの前記屈曲部は、自己の前記導波管の主表面に沿った方向の断面において、各々の内壁の形状が互いに異なる。

このような構成により、簡単な方法で電波の位相差を調整することができる。

（３）より好ましくは、前記複数の屈曲部のうちの少なくともいずれか２つの前記屈曲部は、自己の前記導波管の主表面に沿った方向の断面において、各々の内壁のうちの外側の形状が互いに異なる。

たとえば、導波管の内壁を加工する場合、内側の内壁の形状を加工するよりも、外側の内壁の形状を加工する方が、電波の分配比等の変化が大きくなることを抑えて、電波の位相を変化させることができるため、設計作業が容易である。上記のような構成により、各々の内壁の形状が互いに異なる２つの屈曲部を容易に設計することができる。

（４）より好ましくは、前記複数の屈曲部のうちの少なくともいずれか１つの前記屈曲部は、自己の前記導波管の主表面に沿った方向の断面において、内壁の角部がＣ面取りまたはＲ面取りされた形状を有している。

たとえば、２つの屈曲部間で、面取り部分の深さを異ならせることにより、各々の内壁の形状が互いに異なる２つの屈曲部を容易に形成することができる。

また、内壁の角部をＣ面に形成する場合、Ｒ面に形成する場合と比較して、たとえば加工後の寸法の検査を容易に行うことができるので、加工作業を容易に行うことができる。また、内壁の角部をＲ面に形成する場合、複数の導波管同士の間隔が狭い場合であっても、角部の加工作業を容易に行うことができる。

（５）より好ましくは、Ｃ面取りまたはＲ面取りされた形状を有する前記屈曲部を経由する、前記第１端部および前記第２端部間の電波の経路、に含まれる分岐の数が多いほど、前記屈曲部は、深く面取りされた形状を有する。

屈曲部の内壁の角部が深く面取りされた形状を有するほど、当該屈曲部を通過した電波の位相は早くなる。このため、上記のように、第１端部および第２端部間の電波の経路に含まれる分岐の数が多いほど、電波の位相を早める構成により、電波の位相調整を適切に行うことができる。

（６）より好ましくは、Ｃ面取りまたはＲ面取りされた形状を有する前記屈曲部を経由する、前記第１端部および前記第２端部間の電波の経路が長いほど、前記屈曲部は、深く面取りされた形状を有する。

屈曲部の内壁の角部が深く面取りされた形状を有するほど、当該屈曲部を通過した電波の位相は早くなる。このため、上記のように、第１端部および第２端部間の電波の経路が長いほど、電波の位相を早める構成により、電波の位相調整を適切に行うことができる。

（７）好ましくは、前記管部は、異なる前記第２端部にそれぞれ接続される複数の直線部を有し、前記複数の直線部のうちの少なくともいずれか２つの前記直線部は、各々の内部空間の少なくとも一部の幅が異なる。

このような構成により、簡単な方法で電波の位相差を調整することができる。

（８）より好ましくは、前記直線部は、自己を経由する前記第１端部および前記第２端部間の距離が長いほど、内部空間の幅が狭く形成されている。

導波管の内部空間の幅が狭いほど、当該導波管を通過した電波の位相は早くなる。このため、上記のように、第１端部および第２端部間の電波の経路が長いほど、電波の位相を早める構成により、電波の位相調整を適切に行うことができる。

（９）より好ましくは、前記複数の直線部のうちの少なくともいずれか１つは、幅広部または幅狭部を有し、前記幅広部または前記幅狭部の長手方向における長さは、前記導波管における管内波長の０．３倍から０．８倍である。

直線部を通過する電波の一部は、直線部における幅広部または幅狭部の第１端および第２端において反射する。上記のように、幅広部または幅狭部の長手方向における長さが、導波管を伝搬する電波の管内波長の０．３倍から０．８倍である場合、第１端における反射および第２端における反射が互いに打ち消し合うことができる。これにより、直線部を通過する電波の良好なＶＳＷＲ特性を得ることができる。なお、幅広部または幅狭部の長手方向における長さが、導波管を伝搬する電波の管内波長の丁度０．５倍である場合には、第１端における反射および第２端における反射が互いに理想的に打ち消し合うことができるため、最良のＶＳＷＲ特性を得ることができる。

（１０）好ましくは、前記管部は、自己の内壁において設けられた突出部を含む。

このような構成により、管部を通過する電波の良好なＶＳＷＲ特性を得ることができる。

（１１）本発明の実施の形態に係るアンテナは、アンテナ素子と、前記アンテナ素子へ電波を伝搬させるか、または前記アンテナ素子からの電波を伝搬させるための導波管とを備え、前記導波管は、第１端部と、複数の第２端部と、前記第１端部に接続され、かつ分岐して各前記第２端部に接続される管部とを含み、前記管部の内壁は、前記各第２端部において所望の位相差の電波が送信されるか、または前記第１端部において所望の位相差の電波が合成されるように形成されている。

このように、導波管の内壁を調整して複数の経路の電波の位相差を調整する構成により、たとえば、導波管の形状を複雑化したり、導波管のサイズを大きくしたりすることなく、導波管において、所望の位相差の電波を送信するか、または所望の位相差の電波を合成することができる。したがって、優れたアンテナを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

＜第１の実施の形態＞
［スロットアレイアンテナの構成］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るスロットアレイアンテナの構成の一例を示す図である。

図１を参照して、スロットアレイアンテナ３００は、平板状であり、１または複数の送信用アンテナ１００ａと、１または複数の受信用アンテナ１００ｂとを備える。図１では、スロットアレイアンテナ３００は、一例として、１つの送信用アンテナ１００ａと、４つの受信用アンテナ１００ｂとを備える。

送信用アンテナ１００ａは、１または複数のスロットアンテナ２０を含む。また、受信用アンテナ１００ｂは、１または複数のスロットアンテナ２０を含む。

図１では、送信用アンテナ１００ａは、一例として、３つのスロットアンテナ２０を含む。また、図１では、各受信用アンテナ１００ｂは、一例として、スロットアンテナ２０を１つずつ含む。送信用アンテナ１００ａにおける３つのスロットアンテナ２０は、たとえば、スロットアレイアンテナ３００の短手方向において、所定の間隔で並べられている。以下、スロットアンテナ２０の並ぶ方向を、「水平方向」と称する。

スロットアンテナ２０は、たとえば、スロットアレイアンテナ３００の長手方向において並ぶ複数のスロット素子（アンテナ素子）１２と、後述する導波管とを有する。以下、スロット素子１２の並ぶ方向を、「垂直方向」と称する。

このように、複数のスロット素子１２が垂直方向において並ぶ構成により、垂直方向におけるビーム幅を絞り、利得を向上させることができる。また、上述のとおり、送信用アンテナ１００ａにおける３つのスロットアンテナ２０が水平方向において並ぶ構成により、水平方向におけるビーム幅を絞り、利得を向上させることができる。

図２は、図１に示すスロットアレイアンテナの詳細な構成を示す分解図である。

図２を参照して、スロットアレイアンテナ３００は、たとえば、５つの金属板１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅがこの順番で積み重なることにより形成されている。

金属板１０ａには、スロット素子１２として、複数の貫通孔が形成されている。また、金属板１０ｂ，１０ｄには、導波管１１の内部空間を規定する複数の貫通孔が形成されている。また、金属板１０ｃ，１０ｅには、導波管１１へ電波を伝搬するための接続部１３として、複数の貫通孔が形成されている。これら５つの金属板１０ａから１０ｅは、たとえば拡散接合されることにより一体化される。

また、金属板１０ａから１０ｅの各々は、たとえば、同じ形状の薄い金属板を重ね合わせて一体化されることにより、製作される。

［導波管の構成］
（概略構成）
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るスロットアンテナにおける金属板１０ｄに形成された貫通孔の形状を示す図である。

ここで、金属板１０ｄに形成された貫通孔を、図２に示す金属板１０ｃおよび金属板１０ｅにて挟むことにより、導波管１１が形成される。この導波管１１を伝搬する電波の伝搬方向に垂直な平面における、導波管１１の断面は長方形である。そして、導波管１１における、当該長方形の長辺を含む面がＥ面であり、当該長方形の短辺を含む面がＨ面である。

ここでは、一例として、金属板１０ｄに形成された貫通孔の幅が、金属板１０ｄの厚さよりも大きいとする。すなわち、金属板１０ｄに形成された貫通孔の幅が導波管１１の断面の長辺に相当し、金属板１０ｄの厚さが導波管１１の断面の短辺に相当する。このため、図３に示す貫通孔の形状は、導波管１１のＥ面の形状に相当する。

なお、金属板１０ｄに形成された貫通孔の幅が、金属板１０ｄの厚さよりも小さい場合、図３に示す貫通孔の形状は、導波管１１のＨ面の形状に相当する。

図３を参照して、導波管１１は、たとえば、１つの第１端部２１と、３つの第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、第１端部２１に接続され、かつ分岐して３つの第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃにそれぞれ接続される管部２３とを有する。

管部２３は、第１分岐部２４と、第２分岐部２５とを有する。第１分岐部２４は、３つの第１分岐端部３１，３２ａ，３２ｂを有する。第２分岐部２５は、３つの第２分岐端部３３，３４ａ，３４ｂを有する。

管部２３は、さらに、第１端部２１と第１分岐端部３１とを接続する第１管部２６と、第２分岐端部３４ａと第２端部２２ａとを接続する第２管部（直線部）２７と、第２分岐端部３４ｂと第２端部２２ｂとを接続する第３管部（直線部）２８と、第１分岐端部３２ｂと第２端部２２ｃとを接続する第４管部（直線部）２９とを有する。

第１分岐部２４には凸部３５が形成されており、水平方向における凸部３５の位置が調整されることにより、たとえば、第１分岐端部３２ａおよび第１分岐端部３２ｂから２：１の分配比で電波が出力される。

そして、第１分岐端部３２ａから出力された電波は、たとえば、第２分岐端部３４ａおよび第２分岐端部３４ｂから１：１の分配比で出力される。これにより、第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃから同じ強度の電波が出力される。

［課題の説明］
ここで、第１端部２１から第２端部２２ａまでの電波の経路Ｋ１、第１端部２１から第２端部２２ｂまでの電波の経路Ｋ２、および第１端部２１から第２端部２２ｃまでの電波の経路Ｋ３を比較すると、経路Ｋ１および経路Ｋ２の方が、経路Ｋ３よりも、多くの分岐を経由するため、距離が長い。

すなわち、経路Ｋ１，Ｋ２をそれぞれ通過した電波と、経路Ｋ３を通過した電波とは、互いに位相が異なる。このため、経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３をそれぞれ通過した電波、すなわち第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃからそれぞれ出力される電波の位相を同位相にする場合など、所望の位相差を得るためには、経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の長さを調整することが考えられる。

経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の長さを調整するための構成として、たとえば、図４から図７に示す構成が考えられる。以下、本発明の第１の実施の形態に係る導波管１１の比較例として、図４から図７に示す導波管について説明する。

（比較例１）
図４は、導波管の比較例１の構成を示す図である。

図４を参照して、たとえば、比較例１に係る導波管１１Ａのように、第４管部２９を、第２管部２７および第３管部２８よりも長くすることにより、第１端部２１から第２端部２２ｃまでの電波の経路Ｋ３を長くして位相を遅らせる構成が考えられる。しかしながら、このような構成では、第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃの位置が垂直方向においてずれるため、各スロット素子１２の列の垂直方向における位置がずれる。このため、電波の所望の指向性を得ることが難しい。

（比較例２）
図５は、導波管の比較例２の構成を示す図である。

図５を参照して、たとえば、比較例２に係る導波管１１Ｂのように、第４管部２９を屈曲させることにより、第１端部２１から第２端部２２ｃまでの電波の経路Ｋ３を長くして位相を遅らせる構成が考えられる。しかしながら、このような構成では、第１端部２１から第２端部２２ａまでの電波の経路Ｋ１、および第１端部２１から第２端部２２ｂまでの電波の経路Ｋ２の長さが同じであり、経路Ｋ１を通過した電波および経路Ｋ２を通過した電波は同位相となるため、得ることのできる位相差の自由度が少ない。

（比較例３）
図６は、導波管の比較例３の構成を示す図である。

図６を参照して、たとえば、比較例３に係る導波管１１Ｃのように、第４管部２９に加えて、さらに、第２管部２７および第３管部２８を屈曲させることにより、第１端部２１から第２端部２２ａまでの電波の経路Ｋ１、第１端部２１から第２端部２２ｂまでの電波の経路Ｋ２、および第１端部２１から第２端部２２ｃまでの電波の経路Ｋ３の長さの関係を任意に調整可能とする構成が考えられる。しかしながら、このような構成では、導波管１１の形状の複雑化および大型化という問題がある。

（比較例４）
図７は、導波管の比較例４の構成を示す図である。

図７を参照して、たとえば、比較例４に係る導波管１１Ｄのように、第１分岐端部３１および第２分岐端部３３の水平方向における位置を調整することにより、第１端部２１から第２端部２２ａまでの電波の経路Ｋ１、第１端部２１から第２端部２２ｂまでの電波の経路Ｋ２、および第１端部２１から第２端部２２ｃまでの電波の経路Ｋ３の長さの関係を任意に調整可能とする構成が考えられる。

しかしながら、たとえば、第１分岐部２４および第２分岐部２５の水平方向における長さを長くして、水平方向における第１分岐端部３１および第２分岐端部３３の位置を調整する場合、第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃの互いの間隔が大きくなる。

ここで、第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃの互いの間隔は、経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の通
過後の電波が合成された際におけるグレーティングローブの発生を抑えるため、電波の真空波長λ０よりも小さいことが好ましい。

すなわち、第１分岐部２４および第２分岐部２５の水平方向における長さを長くして、第１分岐端部３１および第２分岐端部３３の水平方向における位置を調整する構成では、第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃの互いの間隔が大きくなり、グレーティングローブが発生する可能性がある。また、このような構成では、導波管１１のサイズが大きくなるという問題がある。

また、第１分岐端部３１および第２分岐端部３３の水平方向における位置を調整する構成では、第１分岐部２４および第２分岐部２５の各々における分配部分の形状が変化するため、電波の分配比の調整が複雑になる場合がある。

また、導波管１１の幅、すなわち導波管１１の主表面Ｓの法線方向に沿った断面の長辺の長さを変更すると、導波管１１を伝搬する電波の波長が変化するという特性がある。このことを利用して、第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃの各々において所望の位相が得られるように、第１端部２１から第２端部２２ａまでの電波の経路Ｋ１、第１端部２１から第２端部２２ｂまでの電波の経路Ｋ２、および第１端部２１から第２端部２２ｃまでの電波の経路Ｋ３のうちの少なくともいずれか１つにおける導波管１１全体の幅を調整するという方法が考えられる。

しかしながら、図４に示すように、第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃには、同じ構成の３つのアンテナがそれぞれ接続され、第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃと各アンテナとの接続条件を同一にする必要がある。すなわち、上記のような方法では、導波管１１の各経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３のインピーダンスが変わり、第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃと各アンテナとの接続条件に差が生じる。

また、導波管１１の各経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３のインピーダンスが変わることにより、分配部分における分配比が乱れたり、反射波が発生してＶＳＷＲ特性が劣化したりするという問題も起こりうる。

このため、導波管１１の第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃにおける各々の断面寸法は一致している必要があり、上記のような方法を採用することは困難である。

上記のような比較例１から比較例４に対して、本発明の第１の実施の形態に係る導波管１１は以下のように構成されている。

［導波管の詳細な構成］
図８は、本発明の第１の実施の形態に係る導波管の構成を示す図である。

（第２端部の間隔）
図８を参照して、導波管１１は、第２端部２２ａおよび第２端部２２ｂの各々の中央同士の間隔Ｐ１、および第２端部２２ｂおよび第２端部２２ｃの各々の中央同士の間隔Ｐ２が、いずれも、電波の真空波長λ０の略０．８６倍の長さになるように形成されている。具体的には、使用される電波の周波数が７６．５ＧＨｚである場合、真空波長λ０は略３．９３ｍｍであり、導波管１１は、間隔Ｐ１および間隔Ｐ２の長さが略３．３８ｍｍ（＝３．９３ｍｍ×０．８６）になるように形成されている。

（第１分岐部）
第１分岐部２４は、第１分岐端部３１，３２ａ，３２ｂに加えて、さらに、第１分岐端部３１と第１分岐端部３２ａとを接続する屈曲部４１と、第１分岐端部３１と第１分岐端部３２ｂとを接続する屈曲部４２とを有する。屈曲部４１，４２は、図２に示す導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面において、各々の内壁の形状が互いに異なるように構成されている。

たとえば、屈曲部４１，４２は、導波管１１の主表面Ｓの法線方向に沿って導波管１１を平面視した場合において、水平方向における第１分岐部２４の中央を通り、かつ垂直方向に延びる線を対象軸として、各々の内壁の形状が互いに異なるように構成されている。

なお、上述のとおり、導波管１１は、図２に示すように、貫通孔が形成された複数の金属板１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが積み重なることにより形成されている。このため、導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面における内壁の形状は、たとえば、金属板１０ｄに形成された貫通孔の形状に相当する。

たとえば、屈曲部４１，４２は、導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面において、内壁のうちの外側の角部４３ａ，４４ａが面取り加工された形状を有する。

より詳細には、屈曲部４１の内壁のうちの外側の角部４３ａ、および屈曲部４２の内壁のうちの外側の角部４４ａが、それぞれ、導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面において直線状であるＣ面を有する。そして、角部４３ａのＣ面の形状と角部４４ａのＣ面の形状とは、非対称である。

具体的には、角部４３ａは、等辺の長さがＣ１である二等辺三角形でＣ面取りされた形状を有する。また、角部４４ａは、等辺の長さがＣ２である二等辺三角形でＣ面取りされた形状を有する。なお、長さＣ１，Ｃ２が大きいほど、角部４３ａ，４４ａは深く面取りされた形状を有する。

そして、角部４３ａ，４４ａは、長さＣ１と長さＣ２とが異なる長さとなるように形成されている。

なお、屈曲部４１，４２は、導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面において、外側の角部４３ａ，４４ａの代わりに、内側の角部４３ｂ，４４ｂが互いに異なる形状に形成されてもよい。この場合、たとえば、内側の角部４３ｂ，４４ｂが、それぞれ、導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面において直線状であるＣ面を有する。そして、角部４３ｂのＣ面の形状と角部４４ｂのＣ面の形状とは、非対称である。

また、屈曲部４１，４２は、導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面において、外側の角部４３ａ，４４ａが互いに異なる形状に形成され、かつ内側の角部４３ｂ，４４ｂが互いに異なる形状に形成されてもよい。この場合、上記と同様に、たとえば、角部４３ａのＣ面の形状と角部４４ａのＣ面の形状とは非対称であり、角部４３ｂのＣ面の形状と角部４４ｂのＣ面の形状とは非対称である。

（面取り部分における長さＣ１，Ｃ２とＶＳＷＲの関係）
ここで、屈曲部４１，４２の面取り部分における長さＣ１，Ｃ２と、屈曲部４１，４２を通過する電波のＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）との関係について説明する。

図９は、図８に示す屈曲部４１における角部４３ａの面取り部分における長さＣ１と、屈曲部４１を通過する電波のＶＳＷＲとの関係のシミュレーション結果を示すグラフである。図９に示すグラフの、縦軸はＶＳＷＲを示し、横軸は屈曲部４１の面取り部分における長さＣ１を示す。図９は、屈曲部４１を通過する電波の周波数を７６．５ＧＨｚとした場合における、シミュレーション結果を示している。

なお、屈曲部４２における角部４４ａの面取り部分における長さＣ２と、屈曲部４２を通過する電波のＶＳＷＲとの関係のシミュレーション結果は、図９に示すグラフと同様である。

図９に示すグラフの横軸は、長さＣ１が１．６６ｍｍである場合を基準としている。たとえば、横軸の「１．００」は、長さＣ１が１．６６ｍｍであることを示し、横軸の「０．８０」は、深さＣ１が１．３３ｍｍであることを示し、横軸の「１．２０」は、長さＣ１が１．９９ｍｍであることを示す。

図９に示すように、横軸が略「０．８０」から「１．２０」である場合、すなわち長さＣ１が略１．３３ｍｍから１．９９ｍｍである場合、ＶＳＷＲは１．５以下となる。一方、横軸が略「０．８０」未満である場合、または横軸が略「１．２０」を超える場合、すなわち長さＣ１が略１．３３ｍｍ未満である場合、または長さＣ１が略１．９９ｍｍを超える場合、ＶＳＷＲは１．５を超える。

このため、屈曲部４１の面取り部分における長さＣ１は、１．３３ｍｍから１．９９ｍｍであることが好ましい。また、屈曲部４２についても同様に、屈曲部４２の面取り部分における長さＣ２は、１．３３ｍｍから１．９９ｍｍであることが好ましい。

（面取り部分における長さＣ１，Ｃ２と位相変化量の関係）
次に、屈曲部４１，４２の面取り部分における長さＣ１，Ｃ２と、屈曲部４１，４２の通過後の電波の位相変化量との関係について説明する。

図１０は、図８に示す屈曲部４１における角部４３ａの面取り部分における長さＣ１と、屈曲部４１を通過する電波の位相変化量との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。図１０に示すグラフの、縦軸は位相変化量［度］を示し、横軸は屈曲部４１の面取り部分における長さＣ１を示す。図１０は、屈曲部４１を通過する電波の周波数を７６．５ＧＨｚとした場合における、シミュレーション結果を示している。

なお、屈曲部４２における角部４４ａの面取り部分における長さＣ２と、屈曲部４２を通過する電波の位相変化量との関係のシミュレーション結果は、図１０に示すグラフと同様である。

図１０に示すグラフの横軸は、図９と同様に、屈曲部４１の面取り部分における長さＣ１が１．６６ｍｍである場合を基準としている。また、図１０に示すグラフの縦軸は、屈曲部４１の面取り部分における長さＣ１が１．６６ｍｍである場合の位相を基準としている。

図１０に示すように、屈曲部４１の面取り部分における長さＣ１が長くなるほど、屈曲部４１の通過後の電波の位相が早くなる。

再び図８を参照して、上述のとおり、第１端部２１から第２端部２２ａまでの電波の経路Ｋ１、および第１端部２１から第２端部２２ｂまでの電波の経路Ｋ２は、第１端部２１から第２端部２２ｃまでの電波の経路Ｋ３よりも長い。

このため、たとえば、経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３をそれぞれ通過した電波を同位相にする場合、導波管１１の内壁は、経路Ｋ１，Ｋ２を通過した電波の位相が、経路Ｋ３を通過した電波の位相よりも早くなるように形成される。すなわち、導波管１１は、屈曲部４１の面取り部分における長さＣ１が、屈曲部４２の面取り部分における長さＣ２よりも長くなるように形成される。

具体的には、上述のとおり、長さＣ１および長さＣ２は、いずれも１．３３ｍｍから１．９９ｍｍであることが好ましいため、導波管１１は、たとえば、長さＣ１が１．８８ｍｍであり、長さＣ２が１．４６ｍｍであるように形成される。

なお、第１分岐部２４は、上記のような構成に限定されず、導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面において、屈曲部４１および屈曲部４２の内壁の形状が互いに異なるように形成されていればよい。たとえば、第１分岐部２４は、屈曲部４１および屈曲部４２のいずれか一方のみがＣ面取りされた形状を有してもよい。

（第１管部）
図８に示すように、導波管１１における第１管部２６には、たとえば、内壁に２つの突出部６１ａ，６１ｂが設けられている。突出部６１ａ，６１ｂは、たとえば誘導性アイリスであり、屈曲部４１，４２を通過する電波のＶＳＷＲを調整する。

図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る導波管に設けられた突出部の構成を示す図である。図１１は、スロットアレイアンテナ３００における金属板１０ｃ，１０ｄ，１０ｅの一部分の断面を示している。

図１１を参照して、導波管１１の内壁のうちの垂直方向に平行な面を有する２つの内壁を内壁６２ａ，６２ｂとすると、突出部６１ａは、内壁６２ａから導波管１１の内部へ向けて突出しており、突出部６１ｂは、内壁６２ｂから導波管１１の内部へ向けて突出している。

図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る導波管に設けられた突出部の変形例の構成を示す図である。図１２は、図１１と同様に、スロットアレイアンテナ３００における金属板１０ｃ，１０ｄ，１０ｅの一部分の断面を示している。

図１２を参照して、たとえば、導波管１１には、突出部６１ａ，６１ｂの代わりに、たとえば、導波管１１の内壁のうちの水平方向に平行な面を有する内壁６４ａまたは内壁６４ｂから導波管１１の内部へ向けて突出した１または複数の突出部６３が設けられてもよい。図１２では、一例として、１つの突出部６３が設けられた場合を示している。

なお、第１管部２６は、突出部６１ａ，６１ｂまたは突出部６３のような誘導性アイリスが設けられない構成であってもよい。

（第２分岐部）
再び図８を参照して、第２分岐部２５は、３つの第２分岐端部３３，３４ａ，３４ｂに加えて、さらに、第２分岐端部３３と第２分岐端部３４ａとを接続する屈曲部３６と、第２分岐端部３３と第２分岐端部３４ｂとを接続する屈曲部３７とを有する。屈曲部３６，３７とは、たとえば、導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面において、各々の内壁の形状が対称であるように形成されている。

具体的には、屈曲部３６の内壁のうちの外側の角部４５、および屈曲部３７の内壁のうちの外側の角部４６には、それぞれ、導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面において曲線状であるＲ面が形成されている。角部４５のＲ面および角部４６のＲ面の各々の曲率半径Ｒ１１，Ｒ１２は、同じ大きさである。

なお、第２端部２２ａを通過した電波と、第２端部２２ｂを通過した電波との位相差をゼロ以外の所望の値にする場合、たとえば、導波管１１は、角部４５のＲ面および角部４６のＲ面が互いに異なる曲率半径を有するように形成される。

上述した例では、屈曲部４１，４２が互いに非対称な形状を有する。しかしながら、本発明の第１の実施の形態に係る導波管１１は、屈曲部４１，４２が互いに異なる形状となるように形成されていればよく、たとえば、屈曲部４１が１つの角部を有し、屈曲部４２が複数の角部を有するように形成されてもよい。

［変形例１］
図１３は、本発明の第１の実施の形態の変形例１に係る導波管の構成を示す図である。

図１３を参照して、導波管１１における屈曲部４１，４２の外側の角部４７，４８は、Ｃ面の代わりに、Ｒ面に形成されてもよい。

（Ｒ面の曲率半径Ｒ２１，Ｒ２２とＶＳＷＲの関係）
ここで、屈曲部４１，４２のＲ面の曲率半径Ｒ２１，Ｒ２２と、屈曲部４１，４２を通過する電波のＶＳＷＲとの関係について説明する。

図１４は、図１３に示す屈曲部４１におけるＲ面の曲率半径Ｒ２１と、屈曲部４１を通過する電波のＶＳＷＲとの関係のシミュレーション結果を示すグラフである。図１４に示すグラフの、縦軸はＶＳＷＲを示し、横軸は屈曲部４１におけるＲ面の曲率半径Ｒ２１を示す。図１４は、屈曲部４１を通過する電波の周波数を７６．５ＧＨｚとした場合における、シミュレーション結果を示している。

なお、屈曲部４２におけるＲ面の曲率半径Ｒ２２と、屈曲部４２を通過する電波のＶＳＷＲとの関係のシミュレーション結果は、図１４に示すグラフと同様である。

図１４に示すグラフの横軸は、曲率半径Ｒ２１が３．２ｍｍである場合を基準としている。たとえば、横軸の「１．００」は、曲率半径Ｒ２１が３．２ｍｍであることを示し、横軸の「０．７０」は、曲率半径Ｒ２１が２．２４ｍｍであることを示し、横軸の「１．２０」は、曲率半径Ｒ２１が３．８４ｍｍであることを示す。

図１４に示すように、横軸が略「０．７０」から略「１．２０」である場合、すなわち曲率半径Ｒ２１が略２．２４ｍｍから略３．８４ｍｍである場合、ＶＳＷＲは１．５以下となる。一方、横軸が略「０．７０」未満である場合、または横軸が略「１．２０」を超える場合、すなわち曲率半径Ｒ２１が略２．２４ｍｍ未満である場合、または曲率半径Ｒ２１が略３．８４ｍｍを超える場合、ＶＳＷＲは１．５を超える。

このため、屈曲部４１におけるＲ面の曲率半径Ｒ２１は、２．２４ｍｍから３．８４ｍｍであることが好ましい。また、屈曲部４２についても同様に、屈曲部４２におけるＲ面の曲率半径Ｒ２２は、２．２４ｍｍから３．８４ｍｍであることが好ましい。

（Ｒ面の曲率半径Ｒ２１，Ｒ２２と位相変化量の関係）
次に、屈曲部４１，４２のＲ面の曲率半径Ｒ２１，Ｒ２２と、屈曲部４１，４２の通過後の電波の位相変化量との関係について説明する。

図１５は、図１３に示す屈曲部４１におけるＲ面の曲率半径Ｒ２１と、屈曲部４１を通過する電波の位相変化量との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。図１５に示すグラフの、縦軸は位相変化量［度］を示し、横軸は屈曲部４１におけるＲ面の曲率半径Ｒ２１を示す。図１５は、屈曲部４１を通過する電波の周波数を７６．５ＧＨｚとした場合における、シミュレーション結果を示している。

なお、屈曲部４２におけるＲ面の曲率半径Ｒ２２と、屈曲部４２を通過する電波の位相変化量との関係のシミュレーション結果は、図１５に示すグラフと同様である。

図１５に示すグラフの横軸は、図１４と同様に、曲率半径Ｒ２１が３．２ｍｍである場合を基準としている。また、図１５に示すグラフの縦軸は、曲率半径Ｒ２１が３．２ｍｍである場合の位相を基準としている。

図１５に示すように、屈曲部４１におけるＲ面の曲率半径Ｒ２１が大きくなるほど、屈曲部４１の通過後の電波の位相が早くなる。

このため、たとえば、図１３に示す第１端部２１から第２端部２２ａまでの電波の経路Ｋ１、第１端部２１から第２端部２２ｂまでの電波の経路Ｋ２、および第１端部２１から第２端部２２ｃまでの電波の経路Ｋ３をそれぞれ通過した電波を同位相にする場合、導波管１１は、屈曲部４１が屈曲部４２よりも深くＲ面取りされた形状を有するように形成される。すなわち、導波管１１は、角部４７のＲ面の曲率半径Ｒ２１が、角部４８のＲ面の曲率半径Ｒ２２よりも大きい値となるように形成される。

具体的には、上述のとおり、曲率半径Ｒ２１，Ｒ２２は、いずれも２．２４ｍｍから３．８４ｍｍであることが好ましいため、導波管１１は、たとえば、曲率半径Ｒ２１が３．２ｍｍであり、曲率半径Ｒ２２が２．４ｍｍであるように形成される。

なお、導波管１１は、屈曲部４１，４２の一方にＣ面が形成され、他方にＲ面が形成されてもよい。

［変形例２］
図１６は、本発明の第１の実施の形態の変形例２に係る導波管の構成を示す図である。

図１６を参照して、導波管１１は、３つの第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃを有する代わりに、２つの第２端部２２ｄ，２２ｅを有する構成であってもよい。この場合、導波管１１における管部２３は、分岐部５０を有する。

分岐部５０は、３つの分岐端部５１，５２ａ，５２ｂと、分岐端部５１と分岐端部５２ａとを接続する屈曲部５３と、分岐端部５１と分岐端部５２ｂとを接続する屈曲部５４とを有する。

そして、たとえば、導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面において、屈曲部５３，５４の各々の内壁が異なる形状に形成される。これにより、第１端部２１から第２端部２２ｄまでの電波の経路Ｋ４を通過した電波と、第１端部２１から第２端部２２ｅまでの電波の経路Ｋ５を通過した電波とを、所望の位相差にすることができる。

具体的には、たとえば、屈曲部５３の外側の角部５５は、曲率半径Ｒ３１が２．４ｍｍであるＲ面に形成され、屈曲部５４の外側の角部５６は、曲率半径Ｒ３２が３．２ｍｍであるＲ面に形成される。これにより、経路Ｋ４を通過した電波の位相を、経路Ｋ５を通過した電波の位相よりも遅らせることができる。

なお、本発明の第１の実施の形態に係る導波管１１は、Ｅ面における屈曲部４１，４２が互いに異なる形状に形成されることにより、第１端部２１において所望の位相差の電波が合成される。しかしながら、このような構成に限定されず、導波管１１は、たとえば、Ｈ面において複数の屈曲部を有する場合、Ｈ面におけるこれら複数の屈曲部が互いに異なる形状に形成されることにより、第１端部２１において所望の位相差の電波が合成されるように構成されてもよい。

ところで、従来、ミリ波帯の電波の送信または受信を行うためのアンテナとして、伝搬損失を低く抑えることのできる導波管スロットアレイアンテナが用いられることがある。たとえば、非特許文献１には、導波管スロットアレイアンテナを用いた自動車用のレーダが開示されている。

そして、非特許文献１に記載の技術を超えて、複数のアンテナ素子を備える優れたアンテナを実現可能な技術が求められている。

これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る導波管１１は、第１端部２１と、複数の第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、第１端部２１に接続され、かつ分岐して第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃに接続される管部２３とを備える。また、管部２３の内壁は、第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃにおいて所望の位相差の電波が送信されるか、または第１端部２１において所望の位相差の電波が合成されるように形成されている。

このように、導波管１１の内壁を調整して複数の経路の電波の位相差を調整する構成により、たとえば、導波管１１の形状を複雑化したり、導波管１１のサイズを大きくしたりすることなく、導波管１１において、所望の位相差の電波を送信するか、または所望の位相差の電波を合成することができる。したがって、優れたアンテナ１００ａ，１００ｂを実現することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る導波管１１は、平板状である。また、管部２３は、分岐部分における屈曲部４１，４２を含み、屈曲部４１，４２は、自己の導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面において、各々の内壁の形状が互いに異なる。

このような構成により、簡単な方法で電波の位相差を調整することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る導波管１１における屈曲部４１，４２は、自己の導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面において、各々の内壁のうちの外側の形状が互いに異なる。

たとえば、導波管１１の内壁を加工する場合、内側の内壁の形状を加工するよりも、外側の内壁の形状を加工する方が、電波の分配比等の変化が大きくなることを抑えて、電波の位相を変化させることができるため、設計作業が容易である。上記のような構成により、各々の内壁の形状が互いに異なる２つの屈曲部４１，４２を容易に設計することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る導波管１１では、屈曲部４１，４２は、自己の導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面において、内壁の角部４３ａ，４４ａがＣ面取りまたはＲ面取りされた形状を有している。

たとえば、２つの屈曲部４１，４２間で、面取り部分の深さを異ならせることにより、各々の内壁の形状が互いに異なる２つの屈曲部４１，４２を容易に形成することができる。

また、内壁の角部４３ａ，４４ａにＣ面に形成する場合、Ｒ面に形成する場合と比較して、たとえば加工後の寸法の検査を容易に行うことができるので、加工作業を容易に行うことができる。また、内壁の角部４３ａ，４４ａにＲ面に形成する場合、第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃの互いの間隔が小さい場合であっても、角部４３ａ，４４ａの加工作業を容易に行うことができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る導波管１１における屈曲部４１，４２は、自己を経由する電波の経路に含まれる分岐の数が多いほど、深く面取りされた形状を有する。

屈曲部４１，４２の内壁の角部４３ａ，４４ａが深く面取りされた形状を有するほど、屈曲部４１，４２を通過した電波の位相は早くなる。このため、上記のように、電波の経路に含まれる分岐の数が多いほど、電波の位相を早める構成により、電波の位相調整を適切に行うことができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る導波管１１における屈曲部４１，４２は、自己を経由する電波の経路が長いほど、深く面取りされた形状を有する。

屈曲部４１，４２の内壁の角部４３ａ，４４ａが深く面取りされた形状を有するほど、屈曲部４１，４２を通過した電波の位相は早くなる。このため、上記のように、電波の経路が長いほど、電波の位相を早める構成により、電波の位相調整を適切に行うことができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る導波管１１における管部２３は、自己の内壁において設けられた突出部６１ａ，６１ｂを含む。

このような構成により、管部２３を通過する電波の良好なＶＳＷＲ特性を得ることができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ１００ａ，１００ｂは、スロット素子１２と、スロット素子１２へ電波を伝搬させるか、またはスロット素子１２からの電波を伝搬させるための導波管１１とを備える。また、導波管１１は、第１端部２１と、複数の第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、第１端部２１に接続され、かつ分岐して各第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃに接続される管部２３とを含む。また、管部２３の内壁は、各第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃにおいて所望の位相差の電波が送信されるか、または第１端部２１において所望の位相差の電波が合成されるように形成されている。

このように、導波管１１の内壁を調整して複数の経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の電波の位相差を調整する構成により、たとえば、導波管１１の形状を複雑化したり、導波管１１のサイズを大きくしたりすることなく、導波管１１において、所望の位相差の電波を送信するか、または所望の位相差の電波を合成することができる。したがって、優れたアンテナ１００ａ，１００ｂを実現することができる。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第２の実施の形態＞
上述した本発明の第１の実施の形態では、図８に示すように、導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面において、屈曲部４１，４２の各々の内壁を互いに異なる形状に形成する構成により、第１端部２１から第２端部２２ａまでの電波の経路Ｋ１、第１端部２１から第２端部２２ｂまでの電波の経路Ｋ２、および第１端部２１から第２端部２２ｃまでの電波の経路Ｋ３をそれぞれ通過した電波の位相差を、所望の値にすることができる。

これに対して、本発明の第２の実施の形態では、屈曲部４１，４２の各々の内壁を互いに異なる形状に形成する代わりに、第２管部２７、第３管部２８および第４管部２９の各々の内部空間の幅、すなわち導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面における幅を調整する。

図１７は、本発明の第２の実施の形態に係る導波管の構成を示す図である。

図１７を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る導波管１１では、第２管部２７の一部、および第３管部２８の一部が、導波管１１における他の部分と比較して、内部空間の幅が異なる大きさに形成されている。以下、より詳細な構成について説明する。

［導波管の内部空間の幅とＶＳＷＲとの関係］
ここで、導波管１１の内部空間の幅と、導波管１１を通過する電波のＶＳＷＲとの関係について説明する。

図１８は、導波管の内部空間の幅と、導波管を通過する電波のＶＳＷＲとの関係を得るためのシミュレーション条件を示す図である。

図１８を参照して、ここでは、導波管を通過する電波の周波数を７６．５ＧＨｚとする。また、図１８の（ｂ）に示すように、導波管の内部空間の幅Ｗ０が、導波管規格の「ＷＲ−１０」に従う寸法、すなわち２．５４ｍｍである場合を基準として、図１８の（ａ）に示すように導波管の一部の幅Ｗを２．５４ｍｍよりも広くしたり、図１８の（ｃ）に示すように導波管の一部の幅Ｗを２．５４ｍｍよりも狭くしたりする。

また、導波管のうち、幅を広くする部分（以下、「幅広部」と称する。）または幅を狭くする部分（以下、「幅狭部」と称する。）の垂直方向における長さを「Ｌ」とすると、長さＬが長いほど、図１８の（ｂ）に示す場合と比較した場合における、電波の位相変化量は大きくなる。

ここで、導波管を通過する電波の一部は、幅広部または幅狭部の第１端Ｔ２１および第２端Ｔ２２において反射する。このとき、幅広部または幅狭部の長さＬが、導波管における管内波長λｇの１／２程度である場合、第１端Ｔ２１における反射および第２端Ｔ２２における反射が互いに打ち消し合う。これにより、良好なＶＳＷＲ特性を得ることができる。

なお、管内波長λｇは、導波管の内部空間を伝搬する電波の波長、導波管の形状およびサイズ、ならびに電波の伝搬モードに基づいて定まる波長である。

このため、ここでは、シミュレーション条件として、幅広部の長さＬを、導波管の内部空間の幅を２．５４ｍｍとした場合における管内波長λｇの１／２としている。

また、ここでは、シミュレーション条件として、導波管の第１端Ｔ１１から幅広部または幅狭部の第１端Ｔ２１までの長さ、および、幅広部または幅狭部の第２端Ｔ２２から導波管の第２端Ｔ１２までの長さを、導波管の内部空間の幅を２．５４ｍｍとした場合における管内波長λｇと同じ長さとしている。以下、このようなシミュレーション条件によって得られたシミュレーション結果について説明する。

図１９は、導波管の内部空間の幅と、導波管を通過する電波のＶＳＷＲとの関係のシミュレーション結果を示すグラフである。図１９に示すグラフの、縦軸はＶＳＷＲを示し、横軸は導波管における幅広部または幅狭部の幅を示す。

図１９に示すグラフの横軸は、幅広部および幅狭部が設けられておらず、導波管全体の幅が２．５４ｍｍである場合を基準としている。具体的には、横軸の「１．００」は、幅広部および幅狭部が設けられていない、すなわち導波管１１の一部の幅Ｗが、幅Ｗ０＝２．５４ｍｍと同一であることを示し、横軸の「０．８４」は、幅狭部が設けられ、当該幅狭部の幅が２．２１ｍｍであることを示す。

図１９に示すように、横軸が略「０．８４」以上である場合、すなわち導波管における幅広部または幅狭部の幅が略２．２ｍｍ以上である場合、ＶＳＷＲは２以下となる。一方、横軸が略「０．８４」未満である場合、すなわち導波管における幅広部または幅狭部の幅が略２．２ｍｍ未満である場合、ＶＳＷＲは２を超える。このため、導波管における幅広部または幅狭部の幅は２．２ｍｍ以上であることが好ましい。

［導波管の内部空間の幅と位相変化量の関係］
次に、導波管の内部空間の幅と、当該導波管を通過する電波の位相変化量との関係について説明する。

図２０は、導波管の内部空間の幅と、導波管を通過する電波の位相変化量との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。図２０に示すグラフの、縦軸は位相変化量［度］を示し、横軸は導波管における幅広部または幅狭部の幅を示す。図２０は、図１８に示すシミュレーション条件において得られたシミュレーション結果を示している。

図２０に示すグラフの縦軸は、導波管１１の内部空間の幅が２．５４ｍｍである場合の位相を基準としている。

図２０に示すように、導波管における幅広部または幅狭部の幅が広くなるほど、導波管の通過後の電波の位相は遅くなる。

また、上述のとおり、導波管における幅広部または幅狭部の幅は２．２ｍｍ以上であることが好ましいため、電波の位相変化量は５０度以下、具体的には「＋５０度」から「−５０度」であることが好ましい。このため、導波管における幅広部または幅狭部の幅は、２．２ｍｍから３．６５ｍｍであることが好ましい。

また、導波管における幅広部または幅狭部の幅が変わることに伴い、管内波長λｇが変わる。このため、幅広部または幅狭部の幅が２．２ｍｍから３．６５ｍｍであるとすると管内波長λｇが略８．６ｍｍから略４．６ｍｍと変わるため、導波管における幅広部または幅狭部の長さＬである２．５４ｍｍは、管内波長λｇの０．３倍から０．８倍となる。すなわち、導波管における幅広部または幅狭部の長さＬは、管内波長λｇの０．３倍から０．８倍であることが好ましい。より好ましくは、導波管における幅広部または幅狭部の長さＬは、管内波長λｇの０．３５倍から０．７倍である。

再び図１７を参照して、第１端部２１から第２端部２２ａまでの電波の経路Ｋ１、および第１端部２１から第２端部２２ｂまでの電波の経路Ｋ２は、多くの分岐を経由するため、第１端部２１から第２端部２２ｃまでの電波の経路Ｋ３よりも長い。

このため、たとえば、経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３をそれぞれ通過した電波を同位相にする場合、導波管１１の内壁は、経路Ｋ１，Ｋ２を通過した電波の位相が、経路Ｋ３を通過した電波の位相よりも早くなるように形成される。

すなわち、導波管１１の内壁は、第２管部２７の内部空間の一部の幅、および第３管部２８の内部空間の一部の幅が、第４管部２９の内部空間の幅よりも狭くなるように形成される。たとえば、導波管１１の内壁は、第２管部２７の一部に幅狭部７１が設けられ、第３管部２８の一部に幅狭部７２が設けられる。

また、上述のとおり、導波管１１の内部空間の幅は、２．２１ｍｍ以上であることが好ましい。

このため、導波管１１の内壁は、たとえば、幅狭部７１の内部空間の幅を幅Ｗ１、および幅狭部７２の内部空間の幅Ｗ２が２．４ｍｍであり、第２管部２７における幅狭部７１以外の部分、第３管部２８における幅狭部７２以外の部分、および第４管部２９の内部空間の幅Ｗ０が、いずれも２．５４ｍｍであるように形成される。

また、導波管１１の内壁は、幅狭部７１，７２の長さＬ１，Ｌ２が管内波長λｇの略１／２であるように形成される。

なお、本発明の第２の実施の形態に係る導波管１１は、Ｅ面における幅が調整されることにより、第１端部２１において所望の位相差の電波が合成される。これに対して、導波管１１のＨ面における幅を変更したとしても、第１端部２１における電波の位相は変わらない。このため、第１端部２１において所望の位相差の電波が合成されるように導波管１１の幅を調整する場合は、導波管１１のＥ面における幅を調整する。

［変形例１］
図２１は、本発明の第２の実施の形態の変形例１に係る導波管を示す図である。

図２１を参照して、導波管１１は、第２管部２７の一部分の幅、および第３管部２８の一部分の幅が狭く形成される代わりに、第４管部２９の一部分の幅が広く形成されてもよい。

たとえば、第４管部２９の一部分である幅広部７３の内部空間の幅を幅Ｗ３とすると、導波管１１は、幅Ｗ３が３ｍｍであり、第２管部２７、第３管部２８、および第４管部２９における幅広部７３以外の部分の内部空間の幅Ｗ０が２．５４ｍｍであるように形成される。

また、導波管１１は、たとえば、幅広部７３の垂直方向における長さＬ３が、管内波長λｇの略１／２であるように形成される。

［変形例２］
図２２は、本発明の第２の実施の形態の変形例２に係る導波管を示す図である。

図２２を参照して、たとえば、第２管部２７、第３管部２８および第４管部２９の各々の内部空間の幅が互いに異なる大きさに形成される構成により、経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３をそれぞれ通過した電波の位相差を所望の値にすることができる。

具体的には、導波管１１は、第２管部２７における幅狭部７１の内部空間の幅Ｗ１が２．３ｍｍであり、第４管部２９における幅広部７３の内部空間の幅Ｗ３が３ｍｍであるように形成される。また、導波管１１は、第２管部２７における幅狭部７１以外の部分、第３管部２８、および第４管部２９における幅広部７３以外の部分の内部空間の幅Ｗ０が、いずれも２．５４ｍｍであるように形成される。

これにより、経路Ｋ１を通過した電波、経路Ｋ２を通過した電波、経路Ｋ３を通過した電波の順で位相を早くすることができる。

なお、図２２に示す幅狭部７１および幅広部７３の垂直方向における長さは、いずれも、図２１に示す幅広部７３と同様に、たとえば、管内波長λｇの略１／２であるように形成される。

［変形例３］
図２３は、本発明の第２の実施の形態の変形例３に係る導波管の構成を示す図である。

図２３を参照して、導波管１１は、３つの第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃを有する代わりに、２つの第２端部２２ｄ，２２ｅを有する構成であってもよい。この場合、導波管１１における管部２３は、分岐部５０を有し、分岐部５０は、分岐端部５１と、２つの分岐端部５２ａ，５２ｂとを有する。

また、管部２３は、さらに、第１管部２６と、分岐端部５２ａと第２端部２２ｄとを接続する第２管部（直線部）３８と、分岐端部５２ｂと第２端部２２ｅとを接続する第３管部（直線部）３９とを有する。

そして、導波管１１は、たとえば、第２管部３８における幅狭部７４の内部空間の幅Ｗ１１が２．３ｍｍであり、第３管部３９における幅広部７５の内部空間の幅Ｗ１２が３ｍｍであるように形成される。また、導波管１１は、第２管部３８における幅狭部７４以外の部分、および第３管部３９における幅広部７５以外の部分の内部空間の幅Ｗ０が、いずれも２．５４ｍｍであるように形成される。

このような構成により、第１端部２１から第２端部２２ｄまでの電波の経路Ｋ４を通過した電波の位相を、第１端部２１から第２端部２２ｅまでの電波の経路Ｋ５を通過した電波の位相よりも早くすることができる。

なお、図２３に示す幅狭部７４および幅広部７５の垂直方向における長さは、いずれも、図２１に示す幅広部７３と同様に、たとえば、管内波長λｇの略１／２であるように形成される。

［変形例４］
図２４は、本発明の第２の実施の形態の変形例４に係る導波管の構成を示す図である。

図２４を参照して、導波管１１は、３つの第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃを有する代わりに、４つの第２端部２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉを有する構成であってもよい。この場合、導波管１１における管部２３は、第１管部２６と、分岐部８１とを有する。分岐部８１は、分岐端部９１，９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄを有する。

また、管部２３は、さらに、分岐端部９２ａと第２端部２２ｆとを接続する第２管部（直線部）８２と、第３管部（直線部）８３と、第４管部（直線部）８４と、第５管部（直線部）８５とを有する。

分岐部８１には、たとえば、３つの凸部９３ａ，９３ｂ，９３ｃが形成されている。そして、これら３つの凸部９３ａ，９３ｂ，９３ｃの水平方向における位置がそれぞれ調整されることにより、たとえば、１：１：１：１の分配比で、第２管部８２、第３管部８３、第４管部８４および第５管部８５へそれぞれ電波が分配される。

また、たとえば、導波管１１は、第３管部８３における幅広部７６の内部空間の幅Ｗ２１が３ｍｍであり、第４管部８４における幅広部７７の内部空間の幅Ｗ２２が３ｍｍであるように形成される。また、導波管１１は、第２管部８２、第３管部８３における幅広部７６以外の部分、第４管部８４における幅広部７７以外の部分、および第５管部８５の内部空間の幅Ｗ０が、いずれも２．５４ｍｍであるように形成される。

このような構成により、第１端部２１から第２端部２２ｆまでの電波の経路Ｋ６を通過した電波、第１端部２１から第２端部２２ｇまでの電波の経路Ｋ７を通過した電波、第１端部２１から第２端部２２ｈまでの電波の経路Ｋ８を通過した電波、および第１端部２１から第２端部２２ｉまでの電波の経路Ｋ９を通過した電波を同位相にすることができる。

なお、図２４に示す幅広部７６，７７の垂直方向における長さは、いずれも、図２１に示す幅広部７３と同様に、たとえば、管内波長λｇの略１／２であるように形成される。

また、図８に示す第１の実施の形態に係る導波管１１、および図１７に示す第２の実施の形態に係る導波管１１は、いずれも、受信用アンテナに使用されてもよい。この場合、たとえば、図１に示すスロット素子１２からの電波が、第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃへそれぞれ入力されて導波管１１の内部空間を伝搬し、１つの第１端部２１から出力される。

そして、たとえば、図８に示すように、導波管１１の主表面Ｓに沿った方向の断面において、屈曲部４１，４２の各々の内壁が互いに異なる形状に形成されることにより、第１端部２１において所望の位相差の電波が合成される。

また、たとえば、図１７に示すように、第２管部２７、第３管部２８および第４管部２９の内部空間の幅を調整することにより、第１端部２１において所望の位相差の電波が合成される。

また、第１の実施の形態に係る導波管１１、および第２の実施の形態に係る導波管１１は、いずれも、アンテナ以外の物に用いられてもよい。

上記のように、本発明の第２の実施の形態に係る導波管１１における管部２３は、第２端部２２ａ，２２ｂ，２２ｃにそれぞれ接続される第２管部２７、第３管部２８および第４管部２９を有する。また、第２管部２７、第３管部２８および第４管部２９のうちの少なくともいずれか２つは、各々の内部空間の少なくとも一部の幅が異なる。

このような構成により、簡単な方法で電波の位相差を調整することができる。

また、本発明の第２の実施の形態に係る導波管１１における第２管部２７、第３管部２８および第４管部２９は、自己を経由する電波の経路が長いほど、内部空間の幅が狭く形成されている。

導波管１１の内部空間の幅が狭いほど、導波管１１を通過した電波の位相は早くなる。このため、上記のように、電波の経路が長いほど、電波の位相を早める構成により、電波の位相調整を適切に行うことができる。

また、本発明の第２の実施の形態に係る導波管１１における第２管部２７、第３管部２８および第４管部２９のうちの少なくともいずれか１つは、幅広部または幅狭部を有する。また、幅広部または幅狭部の長手方向における長さは、導波管１１における管内波長λｇの０．３倍から０．８倍である。

幅広部または幅狭部を通過する電波の一部は、幅広部または幅狭部の第１端および第２端において反射する。上記のように、幅広部または幅狭部の長手方向における長さが、導波管１１を伝搬する電波の管内波長λｇの０．３倍から０．８倍である場合、第１端における反射および第２端における反射が互いに打ち消し合うことができる。これにより、幅広部または幅狭部を通過する電波の良好なＶＳＷＲ特性を得ることができる。なお、幅広部または幅狭部の長手方向における長さが、導波管１１を伝搬する電波の管内波長λｇの丁度０．５倍である場合には、第１端における反射および第２端における反射が互いに理想的に打ち消し合うことができるため、最良のＶＳＷＲ特性を得ることができる。

なお、本発明の第１の実施の形態に係る導波管１１の構造の一部または全部と、第２の実施の形態に係る導波管１１の構造の一部または全部とを適宜組み合わせることも可能である。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。

［付記１］
第１端部と、
複数の第２端部と、
前記第１端部に接続され、かつ分岐して各前記第２端部に接続される管部とを備える導波管であって、
前記導波管は、貫通孔が形成された複数の金属板が積み重なることにより形成され、
前記管部の内壁は、前記各第２端部において所望の位相差の電波が送信されるか、または前記第１端部において所望の位相差の電波が合成されるように、前記管部の内壁の形状またはサイズが設定され、
前記管部の分岐部分において、電波の分配比を調整するための凸部が形成されている、導波管。

［付記２］
アンテナ素子と、
前記アンテナ素子へ電波を伝搬させるか、または前記アンテナ素子からの電波を伝搬させるための導波管とを備え、
前記導波管は、
第１端部と、
複数の第２端部と、
前記第１端部に接続され、かつ分岐して各前記第２端部に接続される管部とを含み、
前記導波管は、貫通孔が形成された複数の金属板が積み重なることにより形成され、
前記管部の内壁は、前記各第２端部において所望の位相差の電波が送信されるか、または前記第１端部において所望の位相差の電波が合成されるように、前記管部の内壁の形状またはサイズが設定され、
前記管部の分岐部分において、電波の分配比を調整するための凸部が形成されている、アンテナ。

１０ａ〜１０ｅ 金属板
１１ 導波管
１２ スロット素子（アンテナ素子）
１３ 接続部
２０ スロットアンテナ
２１ 第１端部
２２ａ〜２２ｉ 第２端部
２３ 管部
２４ 第１分岐部
２５ 第２分岐部
２６ 第１管部
２７，３８，８２ 第２管部（直線部）
２８，３９，８３ 第３管部（直線部）
２９，８４ 第４管部（直線部）
３１，３２ａ，３２ｂ 第１分岐端部
３３，３４ａ，３４ｂ 第２分岐端部
３５，９３ａ，９３ｂ，９３ｃ 凸部
３６，３７，４１，４２，５３，５４ 屈曲部
４３ａ，４４ａ，４５，４６，４７，４８，５５，５６ 角部
５０，８１ 分岐部
５１，５２ａ，５２ｂ，９１，９２ａ〜９２ｄ 分岐端部
６１ａ，６１ｂ，６３ 突出部
６２ａ，６２ｂ，６４ａ，６４ｂ 内壁
７１，７２，７４ 幅狭部
７１ａ 第１端
７１ｂ 第２端
７３，７５ 幅広部
８５ 第５管部
１００ａ 送信用アンテナ
１００ｂ 受信用アンテナ
３００ スロットアレイアンテナ

Claims (10)

1. 第１端部と、
   複数の第２端部と、
   前記第１端部に接続され、かつ分岐して各前記第２端部に接続される管部とを備え、
   前記管部の内壁は、前記各第２端部において所望の位相差の電波が送信されるか、または前記第１端部において所望の位相差の電波が合成されるように形成されている導波管であって、
   前記導波管は、平板状であり、
   前記管部は、分岐部分における複数の屈曲部を含み、
   前記複数の屈曲部のうちの少なくともいずれか２つの前記屈曲部は、自己の前記導波管の主表面に沿った方向の断面において、各々の内壁の形状が互いに異なる、導波管。
2. 前記複数の屈曲部のうちの少なくともいずれか２つの前記屈曲部は、自己の前記導波管の主表面に沿った方向の断面において、各々の内壁のうちの外側の形状が互いに異なる、請求項１に記載の導波管。
3. 前記複数の屈曲部のうちの少なくともいずれか１つの前記屈曲部は、自己の前記導波管の主表面に沿った方向の断面において、内壁の角部がＣ面取りまたはＲ面取りされた形状を有している、請求項１または請求項２に記載の導波管。
4. Ｃ面取りまたはＲ面取りされた形状を有する前記屈曲部を経由する、前記第１端部および前記第２端部間の電波の経路、に含まれる分岐の数が多いほど、前記屈曲部は、深く面取りされた形状を有する、請求項３に記載の導波管。
5. Ｃ面取りまたはＲ面取りされた形状を有する前記屈曲部を経由する、前記第１端部および前記第２端部間の電波の経路が長いほど、前記屈曲部は、深く面取りされた形状を有する、請求項３に記載の導波管。
6. 前記管部は、異なる前記第２端部にそれぞれ接続される複数の直線部を有し、
   前記複数の直線部のうちの少なくともいずれか２つの前記直線部は、各々の内部空間の少なくとも一部の幅が異なる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の導波管。
7. 前記直線部は、自己を経由する前記第１端部および前記第２端部間の距離が長いほど、内部空間の幅が狭く形成されている、請求項６に記載の導波管。
8. 前記複数の直線部のうちの少なくともいずれか１つは、幅広部または幅狭部を有し、
   前記幅広部または前記幅狭部の長手方向における長さは、前記導波管における管内波長の０．３倍から０．８倍である、請求項６または請求項７に記載の導波管。
9. 前記管部は、自己の内壁において設けられた突出部を含む、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の導波管。
10. アンテナ素子と、
    前記アンテナ素子へ電波を伝搬させるか、または前記アンテナ素子からの電波を伝搬させるための導波管とを備え、
    前記導波管は、
    第１端部と、
    複数の第２端部と、
    前記第１端部に接続され、かつ分岐して各前記第２端部に接続される管部とを含み、
    前記管部の内壁は、前記各第２端部において所望の位相差の電波が送信されるか、または前記第１端部において所望の位相差の電波が合成されるように形成され、
    前記導波管は、平板状であり、
    前記管部は、分岐部分における複数の屈曲部を含み、
    前記複数の屈曲部のうちの少なくともいずれか２つの前記屈曲部は、自己の前記導波管の主表面に沿った方向の断面において、各々の内壁の形状が互いに異なる、アンテナ。

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