JP6896107B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、導波管を伝搬する電力とマイクロストリップ線路を伝搬する電力とを相互に変換可能なアンテナ装置に関する。

導波管マイクロストリップ線路変換器は、導波管とマイクロストリップ線路とを接続し、導波管からマイクロストリップ線路へ、あるいはマイクロストリップ線路から導波管へ信号を伝送する。導波管マイクロストリップ線路変換器は、マイクロ波帯あるいはミリ波帯の高周波信号を伝送するアンテナ装置において広く用いられている。

誘電体基板の両面のうち一方の面には地導体、他方の面にはマイクロストリップ線路が設けられた導波管マイクロストリップ線路変換器が知られている。地導体には、導波管の開口端が接続される。特許文献１には、地導体と、マイクロストリップ線路に接続された導体板とが、誘電体基板に埋め込まれた導通構造を介して電気的に接続されている導波管マイクロストリップ線路変換器が開示されている。導通構造は、導波管の開放端を囲むように配置された複数のスルーホールによって形成される。

特許第５２８９５５１号公報

導波管マイクロストリップ線路変換器は、高い電気性能を安定して得ること、および信頼性を高めることが要求されている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高い電気性能を安定して得ることができ、かつ信頼性を向上可能とするアンテナ装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるアンテナ装置は、導波管マイクロストリップ線路変換器と、導波管マイクロストリップ線路変換器に接続されたアンテナ素子と、を有する。導波管マイクロストリップ線路変換器は、開口端を有する導波管と、開口端に向けられた第１の面と第１の面とは逆側の第２の面とを有する誘電体基板と、第１の面に設けられており開口端が接続されるとともに、開口端の縁部により囲まれた領域にスロットが設けられている地導体と、第２の面に設けられた線路導体とを備える。線路導体は、第１の線路幅のマイクロストリップ線路である第１の部位と、スロットの直上に位置し、第１の線路幅より大きい第２の線路幅の第２の部位と、第２の部位から第１の方向へ延ばされており、第１の部位と第２の部位との間におけるインピーダンス整合を担う第３の部位とを有する。第３の部位の第１の方向における両端のうちの１つの端は第２の部位に繋げられている。第１の部位は、第３の部位の両端のうちの他の端に続けて第１の方向に垂直な第２の方向へ延ばされている。第３の部位のうち他の端を含む部分の線路幅は、第１の線路幅より大きい。第１の部位の第１の方向における１つの端と第３の部位の他の端とが１つの直線をなすことによって、第１の部位と第３の部位との間の線路幅が不連続である部分と線路導体の折り曲げ箇所とが一体とされている。アンテナ素子は、第１の部位の第２の方向における１つの端に繋げられている。

本発明にかかるアンテナ装置は、高い電気性能を安定して得ることができ、信頼性を向上できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器の外観構成を示す上面図 実施の形態１にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器の内部構成を示す断面図 図１に示す導波管マイクロストリップ線路変換器が有する導波管の外観構成を示す斜視図 図１に示す導波管マイクロストリップ線路変換器が有する地導体の平面図 図１に示す導波管マイクロストリップ線路変換器が有する線路導体の平面図 図１に示す導波管マイクロストリップ線路変換器が有するスロットの変形例を示す図 実施の形態１にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器の一つの応用例を示す断面図 実施の形態１の第１変形例にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器が有する線路導体の平面図 実施の形態１の第２変形例にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器が有する線路導体の平面図 実施の形態１の第３変形例にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器が有する線路導体の平面図 本発明の実施の形態２にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器の外観構成を示す上面図 図１１に示す導波管マイクロストリップ線路変換器が有する線路導体の平面図 本発明の実施の形態３にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器の外観構成を示す上面図 図１３に示す導波管マイクロストリップ線路変換器が有する線路導体の平面図 実施の形態３の第１変形例にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器が有する線路導体の平面図 実施の形態３の第２変形例にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器が有する線路導体の平面図 実施の形態３の第３変形例にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器が有する線路導体の平面図 本発明の実施の形態４にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器の外観構成を示す上面図 図１８に示す導波管マイクロストリップ線路変換器が有する線路導体の平面図 本発明の実施の形態５にかかるアンテナ装置の平面図 実施の形態５の変形例にかかるアンテナ装置の平面図 本発明の実施の形態６にかかるアンテナ装置の平面図 図２２に示すアンテナ装置が有するアンテナ素子の放射パターンの例を示す図 実施の形態６の第１変形例にかかるアンテナ装置の平面図 実施の形態６の第２変形例にかかるアンテナ装置の平面図 実施の形態６の第３変形例にかかるアンテナ装置の平面図 本発明の実施の形態７にかかるアンテナ装置の平面図 本発明の実施の形態８にかかるアンテナ装置の平面図 本発明の実施の形態９にかかるアンテナ装置の平面図 本発明の実施の形態１０にかかるアンテナ装置の平面図

以下に、本発明の実施の形態にかかるアンテナ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器１０の外観構成を示す上面図である。図２は、実施の形態１にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器１０の内部構成を示す断面図である。図１では、実線で示された構成よりも紙面奥側に設けられている構成を破線により示している。

Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに垂直な３軸とする。Ｘ軸に平行な方向を第１の方向であるＸ軸方向、Ｙ軸に平行な方向を第２の方向であるＹ軸方向、Ｚ軸に平行な方向を第３の方向であるＺ軸方向とする。Ｘ軸方向のうち図中矢印で示す方向をプラスＸ方向、プラスＸ方向とは逆の方向をマイナスＸ方向とする。Ｙ軸方向のうち図中矢印で示す方向をプラスＹ方向、プラスＹ方向とは逆の方向をマイナスＹ方向とする。Ｚ軸方向のうち図中矢印で示す方向をプラスＺ方向、プラスＺ方向とは逆の方向をマイナスＺ方向とする。

導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、開口端１６を有する導波管１４と、開口端１６に向けられた第１の面Ｓ１と第１の面Ｓ１とは逆側の第２の面Ｓ２とを有する誘電体基板１１とを備える。導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、第１の面Ｓ１に設けられており開口端１６が接続された地導体１２と、第２の面Ｓ２に設けられた線路導体１３とを備える。なお、図２には、図１に示すII−II線における導波管マイクロストリップ線路変換器１０の断面構成のうち導波管１４を中心とする部分を示している。

導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、導波管１４を伝搬する電力と線路導体１３を伝搬する電力とを相互に変換可能とする。導波管１４と線路導体１３とは、高周波信号を伝送する伝送路である。地導体１２は、開口端１６の縁部である開口縁部１８により囲まれた領域に形成されたスロット１５を有する。第１の面Ｓ１および第２の面Ｓ２は、いずれもＸ軸およびＹ軸に平行な面とする。導波管１４の管軸方向は、Ｚ軸方向とする。管軸は、導波管１４の中心線である。

図３は、図１に示す導波管マイクロストリップ線路変換器１０が有する導波管１４の外観構成を示す斜視図である。導波管１４は、矩形のＸＹ断面をなす方形導波管であって、中空の金属管からなる。導波管１４のＸＹ断面は、Ｙ軸に平行な長辺とＸ軸に平行な短辺とを備える長方形である。導波管１４では、金属材料で構成された管壁１９で囲まれた内部空間にて電磁波が伝搬する。開口端１６は、導波管１４のうち管軸方向における１つの端であって、導波管１４のＸＹ断面と同じ形状の開口縁部１８を備える。開口縁部１８は、地導体１２に接続される短絡面となる。導波管１４のうち管軸方向における他方の端である入出力端１７では、導波管１４にて伝搬させる高周波信号が入力され、あるいは導波管１４にて伝搬した高周波信号が出力される。

なお、開口縁部１８と地導体１２との接続は、地導体１２と開口縁部１８とを直接接触させたことによる接続に限られない。開口縁部１８と地導体１２とは、高周波信号を変換可能に接続されていれば良く、互いに非接触であっても良い。開口縁部１８と地導体１２とは、開口縁部１８と地導体１２との間にチョーク構造などが設けられることにより互いに接続されても良い。

実施の形態１において導波管１４の構成は任意であるものとする。導波管１４は、金属材料で構成された管壁１９に代えて、複数のスルーホールが形成された誘電体基板を備えたものであっても良い。また、導波管１４は、管壁１９で囲まれた内部が誘電体材料によって充填されたものであっても良い。導波管１４は、ＸＹ断面における角部に曲率を持たせた形状の導波管、繭形の断面形状の導波管、またはリッジ型導波管であっても良い。

誘電体基板１１は、樹脂材料で構成された平板部材である。地導体１２は、誘電体基板１１の第１の面Ｓ１の全体に設けられている。スロット１５は、地導体１２のうち開口端１６の開口縁部１８で囲まれるＸＹ領域内において、地導体１２の材料である導体が除かれて形成されている。１つの例では、地導体１２は、導電性金属箔である銅箔を第１の面Ｓ１に圧着することにより形成される。スロット１５は、第１の面Ｓ１に圧着された銅箔をパターニングすることにより形成される。線路導体１３は、誘電体基板１１の第２の面Ｓ２において、導波管１４の開口の直上を通過するように設けられている。線路導体１３は、第２の面Ｓ２に圧着された銅箔をパターニングすることにより形成される。地導体１２および線路導体１３は、あらかじめ成形されてから誘電体基板１１に取り付けられた金属板であっても良い。

図４は、図１に示す導波管マイクロストリップ線路変換器１０が有する地導体１２の平面図である。スロット１５は、地導体１２の一部を除去して形成された開口部分である。スロット１５は、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向が長い平面形状をなす。スロット１５は、Ｙ軸方向における両端に位置する端部２２と、端部２２同士の間の中央部２１とを備える。端部２２のＸ軸方向の幅は、中央部２１のＸ軸方向の幅よりも大きい。図４に示すスロット１５の形状を、適宜「Ｈ形状」と称する。中央部２１は、線路導体１３の直下に位置する。

端部２２のＸ軸方向の幅を中央部２１のＸ軸方向の幅よりも大きくしたことで、端部２２では電界が弱められる一方、中央部２１では電界が強められる。スロット１５のうち線路導体１３の直下に位置する中央部２１における電界が強められることで、導波管１４の開口端１６と線路導体１３との間の電磁結合が強められる。これにより、導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、導波管１４および線路導体１３の間において効率良く電力を変換することができる。

図１に示すように、線路導体１３は、マイクロストリップ線路３５である第１の部位と、スロット１５の直上に位置する変換部３１である第２の部位と、第１の部位および第２の部位の間の第３の部位とを含む。第３の部位は、マイクロストリップ線路３５および変換部３１の間におけるインピーダンス整合を担う複数のインピーダンス変成部である第１、第２および第３のインピーダンス変成部３２，３４，３３を含む。線路導体１３は、変換部３１から分岐された分岐部位である２つのスタブ３６を含む。

変換部３１は、線路導体１３のうちＸ軸方向における中心に位置する。変換部３１は、線路導体１３のうち、導波管１４との間における電力変換を担う部位である。第１のインピーダンス変成部３２は、Ｘ軸方向における変換部３１の隣に位置する。第３のインピーダンス変成部３３は、Ｘ軸方向における第１のインピーダンス変成部３２の隣であって、第１のインピーダンス変成部３２から見て変換部３１とは逆側に位置する。第２のインピーダンス変成部３４は、第３のインピーダンス変成部３３とマイクロストリップ線路３５との間に位置している。実施の形態１において、マイクロストリップ線路３５は、導波管マイクロストリップ線路変換器１０の外部から線路導体１３への高周波信号の入力と、線路導体１３から導波管マイクロストリップ線路変換器１０の外部への高周波信号の出力とを担う。

２つのスタブ３６は、Ｘ軸方向における変換部３１の中心位置に設けられている。１つのスタブ３６は、変換部３１のプラスＹ方向側の端からプラスＹ方向へ延ばされている。もう１つのスタブ３６は、変換部３１のマイナスＹ方向側の端からマイナスＹ方向へ延ばされている。各スタブ３６のうち変換部３１側とは逆側の端３７は、開放端である。Ｘ軸方向におけるスタブ３６の中心位置は、Ｘ軸方向におけるスロット１５の中心位置と一致している。端３８は、Ｘ軸方向における第２のインピーダンス変成部３４の端である。端３９は、Ｘ軸方向におけるマイクロストリップ線路３５の端である。

図５は、図１に示す導波管マイクロストリップ線路変換器１０が有する線路導体１３の平面図である。図５では、参考として、スロット１５を破線により示している。線路導体１３には、変換部３１を中心に、Ｘ軸方向における一方の側であるプラスＸ方向側に位置する第３の部位と、Ｘ軸方向における他方の側であるマイナスＸ方向側に位置する第３の部位とが設けられている。変換部３１のプラスＸ方向側に位置する第３の部位は、第１、第２および第３のインピーダンス変成部３２−１，３４−１，３３−１を含む。変換部３１のマイナスＸ方向側に位置する第３の部位は、第１、第２および第３のインピーダンス変成部３２−２，３４−２，３３−２を含む。なお、第１のインピーダンス変成部３２とは、第１のインピーダンス変成部３２−１，３２−２の各々を区別せずに称したものとする。第２のインピーダンス変成部３４とは、第２のインピーダンス変成部３４−１，３４−２の各々を区別せずに称したものとする。第３のインピーダンス変成部３３とは、第３のインピーダンス変成部３３−１，３３−２の各々を区別せずに称したものとする。

線路導体１３は、変換部３１のプラスＸ方向側に位置する第３の部位からＹ軸方向へ延ばされているマイクロストリップ線路３５−１と、変換部３１のマイナスＸ方向側に位置する第３の部位からＹ軸方向へ延ばされているマイクロストリップ線路３５−２とを有する。マイクロストリップ線路３５−１は、第２のインピーダンス変成部３４−１からプラスＹ方向へ延ばされている。マイクロストリップ線路３５−２は、第２のインピーダンス変成部３４−２からプラスＹ方向へ延ばされている。

マイクロストリップ線路３５−１は、線路導体１３に含まれる第１のマイクロストリップ線路であって、変換部３１を中心にＸ軸方向における一方の側であるプラスＸ方向側に位置する。マイクロストリップ線路３５−２は、線路導体１３に含まれる第２のマイクロストリップ線路であって、変換部３１を中心にＸ軸方向における他方の側であるマイナスＸ方向側に位置する。なお、マイクロストリップ線路３５とは、マイクロストリップ線路３５−１，３５−２の各々を区別せずに称したものとする。

変換部３１のプラスＸ方向側に位置する第３の部位のＸ軸方向における両端のうちの１つの端は、第１のインピーダンス変成部３２−１のマイナスＸ方向側の端であって、変換部３１に繋げられている。当該第３の部位の両端のうちの他の端は、第２のインピーダンス変成部３４−１のプラスＸ方向側の端３８−１である。マイクロストリップ線路３５−１は、端３８−１に続けてＹ軸方向へ延ばされている。図５に示す平面構成において、端３８−１と、マイクロストリップ線路３５−１のプラスＸ方向側の端３９−１とは、Ｙ軸方向の１つの直線をなす。

変換部３１のマイナスＸ方向側に位置する第３の部位のＸ軸方向における両端のうちの１つの端は、第１のインピーダンス変成部３２−２のプラスＸ方向側の端であって、変換部３１に繋げられている。当該第３の部位の両端のうちの他の端は、第２のインピーダンス変成部３４−２のマイナスＸ方向側の端３８−２である。マイクロストリップ線路３５−２は、端３８−２に続けてＹ軸方向へ延ばされている。図５に示す平面構成において、端３８−２と、マイクロストリップ線路３５−２のマイナスＸ方向側の端３９−２とは、Ｙ軸方向の１つの直線をなす。

実施の形態１において、マイクロストリップ線路３５が第３の部位の端３８に続けてＹ軸方向へ延ばされているとは、マイクロストリップ線路３５の端３９と第３の部位の端３８とが１つの直線をなしてマイクロストリップ線路３５が設けられていることを指すものとする。なお、端３８とは、端３８−１，３８−２の各々を区別せずに称したものとする。端３９とは、端３９−１，３９−２の各々を区別せずに称したものとする。

伝送路の方向に垂直な方向における線路導体１３の幅を、線路幅とする。伝送路の方向における線路導体１３の長さを、線路長とする。線路導体１３のうち、変換部３１と第１、第２および第３のインピーダンス変成部３２，３４，３３とは、Ｘ軸方向へ延ばされた伝送路を構成する。変換部３１と第１、第２および第３のインピーダンス変成部３２，３４，３３とにおいて、線路幅とはＹ軸方向における幅を表し、線路長とはＸ軸方向における長さを表すものとする。線路導体１３のうち、マイクロストリップ線路３５は、Ｙ軸方向へ延ばされた伝送路を構成する。マイクロストリップ線路３５において、線路幅とはＸ軸方向における幅を表し、線路長とはＹ軸方向における長さを表すものとする。スタブ３６についても、線路幅とはＸ軸方向における幅を表し、線路長とはＹ軸方向における長さを表すものとする。

変換部３１と、第１、第２および第３のインピーダンス変成部３２，３４，３３と、マイクロストリップ線路３５と、スタブ３６とは、一体の金属部材である金属箔あるいは金属板で構成されている。変換部３１と、第１、第２および第３のインピーダンス変成部３２，３４，３３と、マイクロストリップ線路３５とは、隣り合う部位同士にて互いに線路幅が異なるように形成されている。

マイクロストリップ線路３５の線路幅を、第１の線路幅であるＷ_０、変換部３１の線路幅を、第２の線路幅であるＷ_１として、Ｗ_１はＷ_０より大きい。すなわち、Ｗ_１とＷ_０との間には、Ｗ_１＞Ｗ_０の関係が成り立つ。線路導体１３を伝搬する高周波信号の波長がλであるとして、変換部３１の線路長は、λ／２に相当する長さである。マイクロストリップ線路３５の線路長は任意であるものとする。

第１のインピーダンス変成部３２の線路幅であるＷ_Ａは、Ｗ_０より大きく、かつＷ_１より小さい。すなわち、Ｗ_Ａと、Ｗ_０と、Ｗ_１との間には、Ｗ_１＞Ｗ_Ａ＞Ｗ_０の関係が成り立つ。第３のインピーダンス変成部３３の線路幅であるＷ_Ｂは、Ｗ_０と等しく、かつＷ_Ａより小さい。すなわち、Ｗ_Ｂと、Ｗ_０と、Ｗ_Ａとの間には、Ｗ_Ａ＞Ｗ_Ｂ＝Ｗ_０の関係が成り立つ。第２のインピーダンス変成部３４の線路幅であるＷ_Ｃは、Ｗ_ＢとＷ_０とのいずれよりも大きい。また、Ｗ_Ｃは、Ｗ_Ａより小さい。すなわち、Ｗ_Ｃと、Ｗ_Ｂと、Ｗ_０と、Ｗ_Ａとの間には、Ｗ_Ａ＞Ｗ_Ｃ＞Ｗ_Ｂ＝Ｗ_０の関係が成り立つ。

Ｗ_ＡおよびＷ_Ｃは、Ｗ_０より大きい。また、Ｗ_ＡおよびＷ_Ｃは、Ｗ_１より小さい。すなわち、Ｗ_Ａと、Ｗ_Ｃと、Ｗ_０と、Ｗ_１との間には、Ｗ_１＞Ｗ_Ａ＞Ｗ_Ｃ＞Ｗ_０の関係が成り立つ。第１、第２および第３のインピーダンス変成部３２，３４，３３の線路長は、いずれもλ／４に相当する長さである。スタブ３６の線路長は、λ／４に相当する長さである。

次に、図１から図５を参照して、導波管マイクロストリップ線路変換器１０の動作を説明する。ここでは、導波管１４にて伝搬した高周波信号をマイクロストリップ線路３５へ伝送させる場合を例とする。

導波管１４の内部を伝搬した電磁波は、地導体１２に到達する。地導体１２に到達した電磁波は、スロット１５を通って変換部３１へ伝搬する。なお、変換部３１へ電磁波が伝搬するとは、地導体１２と変換部３１との間に電磁波のエネルギーが生じることを含むものとする。変換部３１へ伝搬した電磁波は、変換部３１からプラスＸ方向とマイナスＸ方向とへ伝搬する。

変換部３１から第１のインピーダンス変成部３２−１、第３のインピーダンス変成部３３−１、および第２のインピーダンス変成部３４−１にてプラスＸ方向へ伝搬した電磁波は、マイクロストリップ線路３５−１にてプラスＹ方向へ伝搬する。変換部３１から第１のインピーダンス変成部３２−２、第３のインピーダンス変成部３３−２、および第２のインピーダンス変成部３４−２にてマイナスＸ方向へ伝搬した電磁波は、マイクロストリップ線路３５−２にてプラスＹ方向へ伝搬する。導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、マイクロストリップ線路３５−１とマイクロストリップ線路３５−２とからプラスＹ方向へ伝送される高周波信号を出力する。マイクロストリップ線路３５−１から出力される高周波信号の位相とマイクロストリップ線路３５−２から出力される高周波信号の位相とは、互いに逆となる。

変換部３１に相当する部分の導体に微細な間隙を設けて線路を分断し、電磁結合によって高周波信号を伝送させる構成では、かかる間隙の加工不良が生じた場合に、線路長に誤差が生じ得る。これに対し、実施の形態１の線路導体１３では、一体の金属部材で変換部３１からマイクロストリップ線路３５までの各部位が構成されている。実施の形態１では、線路導体１３における間隙の形成が不要であるため、間隙の加工不良の問題を回避でき、かつ線路導体１３を容易に加工することができる。

変換部３１と、第１、第２および第３のインピーダンス変成部３２，３４，３３と、マイクロストリップ線路３５とは、線路幅に対応する特性インピーダンスを持つ。変換部３１の特性インピーダンスは、変換部３１の線路幅であるＷ_１に対応するＺ_１であるとする。マイクロストリップ線路３５の特性インピーダンスは、マイクロストリップ線路３５の線路幅であるＷ_０に対応するＺ_０であるとする。Ｚ_１はＺ_０より小さい。すなわち、Ｚ_１とＺ_０との間には、Ｚ_１＜Ｚ_０の関係が成り立つ。変換部３１とマイクロストリップ線路３５とでは線路幅の違いが大きいことから、仮にマイクロストリップ線路３５が変換部３１に直接隣り合わせられた場合、変換部３１の特性インピーダンスとマイクロストリップ線路３５の特性インピーダンスとの不整合に起因して電磁波の不要な放射が増大し、電力損失が大きくなる。

第１、第２および第３のインピーダンス変成部３２，３４，３３は、変換部３１とマイクロストリップ線路３５との間におけるインピーダンス整合を担う。第１のインピーダンス変成部３２の特性インピーダンスは、第１のインピーダンス変成部３２の線路幅であるＷ_Ａに対応するＺ_Ａであるとする。Ｚ_Ａは、Ｚ_０より小さく、かつＺ_１より大きい。すなわち、Ｚ_Ａと、Ｚ_０と、Ｚ_１との間には、Ｚ_１＜Ｚ_Ａ＜Ｚ_０の関係が成り立つ。

第３のインピーダンス変成部３３の特性インピーダンスは、第３のインピーダンス変成部３３の線路幅であるＷ_Ｂに対応するＺ_Ｂであるとする。Ｚ_Ｂは、Ｚ_０と等しく、かつＺ_Ａより大きい。すなわち、Ｚ_Ｂと、Ｚ_０と、Ｚ_Ａとの間には、Ｚ_Ａ＜Ｚ_Ｂ＝Ｚ_０の関係が成り立つ。第２のインピーダンス変成部３４の特性インピーダンスは、第２のインピーダンス変成部３４の線路幅であるＷ_Ｃに対応するＺ_Ｃであるとする。Ｚ_Ｃは、Ｚ_Ｂと、Ｚ_０とのいずれよりも小さく、かつＺ_Ａより大きい。すなわち、Ｚ_Ｃと、Ｚ_Ｂと、Ｚ_０と、Ｚ_Ａとの間には、Ｚ_Ａ＜Ｚ_Ｃ＜Ｚ_Ｂ＝Ｚ_０の関係が成り立つ。

実施の形態１では、導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、マイクロストリップ線路３５の線路幅よりも拡大された線路幅を持つ第１および第２のインピーダンス変成部３２，３４が設けられることで、変換部３１とマイクロストリップ線路３５との間のインピーダンス整合を図る。導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、変換部３１とマイクロストリップ線路３５との間のインピーダンス整合により、電力損失を低減できる。

また、第３のインピーダンス変成部３３および第２のインピーダンス変成部３４は、第１のインピーダンス変成部３２とマイクロストリップ線路３５との線路幅の違いによるインピーダンスの不整合を低減させる機能を果たす。線路導体１３は、線路幅を段階的に異ならせた部位である第１、第２および第３のインピーダンス変成部３２，３４，３３が含まれることで、電磁波の伝送におけるインピーダンスの急峻な変化を緩和可能とする。これにより、導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、電力損失を効果的に低減できる。また、導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、線路導体１３におけるインピーダンスの変化を緩和できることで、広い周波数帯域の信号を扱うことが可能となる。

第３のインピーダンス変成部３３の線路幅は、マイクロストリップ線路３５の線路幅とは異なっていても良い。第３のインピーダンス変成部３３の線路幅であるＷ_Ｂは、Ｗ_Ａ＞Ｗ_ＢおよびＷ_Ｃ＞Ｗ_Ｂを満足すれば良く、マイクロストリップ線路３５の線路幅であるＷ_０とは異なることとしても良い。また、マイクロストリップ線路３５より拡大された線路幅を持つ部位であるインピーダンス変成部は２つに限られず、１つあるいは３つ以上であっても良い。

実施の形態１では、第２のインピーダンス変成部３４の端３８とマイクロストリップ線路３５の端３９とが１つの直線となるように、端３８からＹ軸方向へマイクロストリップ線路３５が延ばされている。第２のインピーダンス変成部３４とマイクロストリップ線路３５との間では、第２のインピーダンス変成部３４とマイクロストリップ線路３５との間の線路幅が不連続である部分と伝送路の折り曲げ箇所とが一体とされている。

仮に、一定の線路幅のマイクロストリップ線路３５内に、Ｘ軸方向へ延ばされた部分とＹ軸方向へ延ばされた部分との折り曲げ箇所が含まれる場合、第２のインピーダンス変成部３４とマイクロストリップ線路３５との間の線路幅が不連続な部分と伝送路の折り曲げ箇所とにおいて不要な電磁波放射が生じ得ることになる。導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、線路幅が不連続である部分と伝送路の折り曲げ箇所とが一体とされたことで、不要な電磁波放射が生じ得る箇所を少なくすることができる。これにより、導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、変換部３１からの伝送方向であるＸ軸方向に垂直なＹ軸方向へ高周波信号を伝送する構成において、不要な電磁波放射による電力損失を低減できる。

図５において、Ｘ軸方向におけるスタブ３６の中心位置は、Ｘ軸方向におけるスロット１５の中心位置と一致している。この場合、スロット１５の中心に対する対称性を線路導体１３が持つことにより、２つのスタブ３６への電力の伝搬は生じない。ただし、導波管マイクロストリップ線路変換器１０の製造誤差等により、Ｘ軸方向におけるスロット１５の中心位置とスタブ３６の中心位置とにずれが生じることがある。

線路導体１３の位置とスロット１５の位置とのずれに伴って、スタブ３６に電界が生じる。スタブ３６の端３７が開放端とされているため、スタブ３６と変換部３１との接続部にて電界がゼロとなる境界条件が成り立つ。これにより、線路導体１３における電気的対称性が確保されることで、２つのマイクロストリップ線路３５から出力される高周波信号の位相が、互いに逆位相となる。このように、導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、スタブ３６が設けられていることで、線路導体１３の位置とスロット１５の位置とのずれが高周波信号へ与える影響を少なくすることができる。線路導体１３は、２つのスタブ３６を用いた電気的対称性の確保により、マイクロストリップ線路３５−１，３５−２における高周波信号の位相の変動を低減できる。なお、線路導体１３に設けられるスタブ３６は、１つであっても良い。スタブ３６が１つとされる場合、スタブ３６は、変換部３１のプラスＹ方向側の端とマイナスＹ方向側の端とのどちらに設けられても良い。

導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、マイクロストリップ線路３５にて伝搬した高周波信号を導波管１４へ伝送させることも可能である。マイクロストリップ線路３５−１とマイクロストリップ線路３５−２とには、マイナスＹ方向へ伝送される高周波信号が入力される。マイクロストリップ線路３５−１へ入力される高周波信号の位相とマイクロストリップ線路３５−２へ入力される高周波信号の位相とは、互いに逆となる。導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、導波管１４からマイクロストリップ線路３５への高周波信号の伝搬と同様に、マイクロストリップ線路３５から導波管１４への高周波信号の伝搬においても電力損失を低減できる。

変換部３１の線路幅であるＷ_１は、開口端１６の長辺よりも短く、かつＹ軸方向におけるスロット１５の長さよりも短い。導波管１４と変換部３１との電磁的な結合が十分に確保されていれば、導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、導波管１４と変換部３１との物理的な寸法に関わらず、導波管１４と変換部３１との間における電力の高い変換効率を得ることができる。

実施の形態１によると、導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、変換部３１とマイクロストリップ線路３５との間のインピーダンス整合を担う第１、第２および第３のインピーダンス変成部３２，３４，３３が設けられることで電磁波の放射を低減させ、電力損失を低減できる。また、導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、Ｈ形状のスロット１５が設けられたことで変換部３１の直下における電磁結合が強められ、導波管１４および線路導体１３の間において効率良く電力を変換することができる。これにより、導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、誘電体基板１１にスルーホールが設けられなくても、高い電気性能を得ることができる。

さらに、導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、第３の部位のうちプラスＸ方向の端３８−１とマイナスＸ方向の端３８−２から続けてＹ軸方向へマイクロストリップ線路３５−１，３５−２が延ばされている。導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、不要な電磁波の放射を低減しつつ、開口端１６の長辺の方向へマイクロストリップ線路３５を延ばした構成を実現できる。これにより、導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、高い電気性能を得ることができる。

導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、誘電体基板１１のスルーホールが不要となるため、スルーホールの加工の省略による製造工程の簡易化および製造コスト低減が可能となる。また、導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、スルーホールの破断による電気性能の劣化という事態を回避できることで、信頼性を向上できるとともに、安定した電気性能を得ることができる。アンテナ装置の給電回路に導波管マイクロストリップ線路変換器１０が使用される場合、アンテナ装置は、安定した送信電力および受信電力を得ることができる。以上により、導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、安定かつ高い電気性能が得られ、信頼性の向上が可能となるという効果を奏する。

導波管マイクロストリップ線路変換器１０では、スロット１５から、あるいは線路導体１３のうち線路幅が不連続な部分から、不要な電磁波放射が生じ得る。導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、スロット１５の寸法または線路導体１３の各部位の寸法の調整により、放射される電磁波の位相の調整が可能である。放射される電磁波の位相の調整により、導波管マイクロストリップ線路変換器１０から特定の方向であるプラスＺ方向への不要な電磁波放射が低減されても良い。全方向のうち特定の方向への電磁波放射が大きくなるような電磁波放射の偏りが少なくなるように、電磁波放射を全方向へ均等に拡散させる調整が行われても良い。このような調整によっても、導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、高い電気性能を得ることができる。

導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、電磁波の放射が許容可能な程度であれば、いずれの形状のスロットを備えることとしても良い。図６は、図１に示す導波管マイクロストリップ線路変換器１０が有するスロットの変形例を示す図である。変形例にかかるスロット２５の平面形状は、Ｙ軸に平行な長辺とＸ軸に平行な短辺とを備える長方形である。Ｈ形状を備えるスロット１５が用いられる場合と同等の電気性能を実現するために、スロット２５の長辺は、スロット１５のＹ軸方向の幅より長くしても良い。

図７は、実施の形態１にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器１０の一つの応用例を示す断面図である。図７に示す応用例では、導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、誘電体基板２６に実装されている。図７には、図２に示す断面構成に誘電体基板２６が追加された断面構成を示している。誘電体基板２６は、樹脂材料で構成された平板部材である。

地導体１２は、誘電体基板２６の表面に積層されている。導波管１４は、誘電体基板２６の表面と裏面との間を貫通して設けられている。入出力端１７は、誘電体基板２６の裏面において開放されている。導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、導波管１４に代えて、誘電体基板２６の表面と裏面との間を貫通して形成された複数のスルーホールが設けられていても良い。複数のスルーホールは、矩形、繭型といった形状に沿って配置される。導波管マイクロストリップ線路変換器１０は、複数のスルーホールが設けられる場合も、導波管１４が設けられる場合と同様に、高周波信号を伝送可能である。

図８は、実施の形態１の第１変形例にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器５１が有する線路導体５２の平面図である。図８では、参考として、スロット１５を破線により示している。導波管マイクロストリップ線路変換器５１は、線路導体５２にスタブ３６が設けられていないことを除いて、導波管マイクロストリップ線路変換器１０と同様の構成を備える。

Ｘ軸方向における線路導体５２の位置とスロット１５の位置とのずれを小さくできることで、マイクロストリップ線路３５−１，３５−２における高周波信号の位相の変動を少なくできる場合に、スタブ３６が省略されても良い。これにより、導波管マイクロストリップ線路変換器５１は、上記の導波管マイクロストリップ線路変換器１０と同様に、安定かつ高い電気性能を得ることができる。この他、マイクロストリップ線路３５−１，３５−２における高周波信号の位相の変動の有無を問わない態様にて高周波信号が伝送される場合においても、スタブ３６が省略されても良い。なお、実施の形態１の第１変形例以外の変形例、および後述する実施の形態２から５においても、実施の形態１の第１変形例と同様にスタブ３６が省略されても良い。

図９は、実施の形態１の第２変形例にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器５３が有する線路導体５４の平面図である。図９では、参考として、スロット１５を破線により示している。導波管マイクロストリップ線路変換器５３は、線路導体５４における２つのマイクロストリップ線路３５が第２のインピーダンス変成部３４から互いに逆向きに延ばされていることを除いて、導波管マイクロストリップ線路変換器１０と同様の構成を備える。マイクロストリップ線路３５−１は、第２のインピーダンス変成部３４−１からマイナスＹ方向へ延ばされている。マイクロストリップ線路３５−２は、第２のインピーダンス変成部３４−２からプラスＹ方向へ延ばされている。

変換部３１から第１のインピーダンス変成部３２−１、第３のインピーダンス変成部３３−１、および第２のインピーダンス変成部３４−１にてプラスＸ方向へ伝搬した電磁波は、マイクロストリップ線路３５−１にてマイナスＹ方向へ伝送される。変換部３１から第１のインピーダンス変成部３２−２、第３のインピーダンス変成部３３−２、および第２のインピーダンス変成部３４−２をマイナスＸ方向へ伝搬した電磁波は、マイクロストリップ線路３５−２にてプラスＹ方向へ伝送される。また、マイクロストリップ線路３５−１には、プラスＹ方向へ伝送される高周波信号が入力される。マイクロストリップ線路３５−２には、マイナスＹ方向へ伝送される高周波信号が入力される。導波管マイクロストリップ線路変換器５３は、上記の導波管マイクロストリップ線路変換器１０と同様に、安定かつ高い電気性能を得ることができる。

図１０は、実施の形態１の第３変形例にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器５５が有する線路導体５６の平面図である。図１０では、参考として、スロット１５を破線により示している。導波管マイクロストリップ線路変換器５５は、線路導体５６における第２のインピーダンス変成部３４の線路幅であるＷ_Ｃと第３のインピーダンス変成部３３の線路幅であるＷ_Ｂとが等しいことを除いて、導波管マイクロストリップ線路変換器１０と同様の構成を備える。

第３のインピーダンス変成部３３の線路幅であるＷ_Ｂと、マイクロストリップ線路３５の線路幅であるＷ_０とは等しい。第１のインピーダンス変成部３２の線路幅であるＷ_Ａ、第３のインピーダンス変成部３３の線路幅であるＷ_Ｂと、第２のインピーダンス変成部３４の線路幅であるＷ_Ｃと、マイクロストリップ線路３５の線路幅であるＷ_０との間には、Ｗ_Ａ＞Ｗ_Ｂ＝Ｗ_Ｃ＝Ｗ_０の関係が成り立つ。

導波管マイクロストリップ線路変換器５５では、第２のインピーダンス変成部３４の線路幅と第３のインピーダンス変成部３３の線路幅とが等しいことから、第２のインピーダンス変成部３４と第３のインピーダンス変成部３３との間におけるインピーダンス整合は行われない。電磁波の放射が許容可能な程度であれば、導波管マイクロストリップ線路変換器５５のように、第３の部位のうち互いに隣り合う変成部同士の線路幅を同じとしても良い。

第２のインピーダンス変成部３４の線路幅と第３のインピーダンス変成部３３の線路幅とがマイクロストリップ線路３５の線路幅と等しいことで、第２のインピーダンス変成部３４と第３のインピーダンス変成部３３とでは、マイクロストリップ線路３５と同様に高周波信号が伝搬する。なお、第２のインピーダンス変成部３４の線路幅と第３のインピーダンス変成部３３の線路幅とは、マイクロストリップ線路３５の線路幅とは異なっていても良い。

導波管マイクロストリップ線路変換器５５では、第２のインピーダンス変成部３４の線路長または第３のインピーダンス変成部３３の線路長の調整により、Ｘ軸方向における端３８の位置が調整されても良い。端３８の位置の調整により、放射される電磁波の振幅と位相とが調整されることで、導波管マイクロストリップ線路変換器５５は、放射される電磁波の低減を図り得る。導波管マイクロストリップ線路変換器５５は、上記の導波管マイクロストリップ線路変換器１０と同様に、安定かつ高い電気性能を得ることができる。

実施の形態２．
図１１は、本発明の実施の形態２にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器５７の外観構成を示す上面図である。導波管マイクロストリップ線路変換器５７の第３の部位では、第１および第２のインピーダンス変成部３２，３４がＸ軸方向へ延ばされ、第３のインピーダンス変成部３３がＸ軸方向とＹ軸方向との間の斜め方向へ延ばされている。実施の形態２では、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる構成について主に説明する。

図１２は、図１１に示す導波管マイクロストリップ線路変換器５７が有する線路導体５８の平面図である。図１２では、参考として、スロット１５を破線により示している。第１のインピーダンス変成部３２−１は、変換部３１のプラスＸ方向側に位置する。第３のインピーダンス変成部３３−１は、第１のインピーダンス変成部３２−１からプラスＸ方向とプラスＹ方向との間の斜め方向へ延ばされている。Ｙ軸方向における第２のインピーダンス変成部３４−１の中心は、Ｙ軸方向における第１のインピーダンス変成部３２−１の中心よりもプラスＹ方向側へシフトしている。第３のインピーダンス変成部３３−１は、Ｘ軸方向とＹ軸方向との間の斜め方向の伝送路を構成している。第３のインピーダンス変成部３３−１において、線路幅とは当該斜め方向に垂直な方向における幅を表し、線路長とは当該斜め方向における長さを表すものとする。第３のインピーダンス変成部３３−１の線路長は、任意の長さとする。

第１のインピーダンス変成部３２−２は、変換部３１のマイナスＸ方向側に位置する。第３のインピーダンス変成部３３−２は、第１のインピーダンス変成部３２−２からマイナスＸ方向とプラスＹ方向との間の斜め方向へ延ばされている。Ｙ軸方向における第２のインピーダンス変成部３４−２の中心は、Ｙ軸方向における第１のインピーダンス変成部３２−２の中心よりもプラスＹ方向側へシフトしている。第３のインピーダンス変成部３３−２は、Ｘ軸方向とＹ軸方向との間の斜め方向の伝送路を構成している。第３のインピーダンス変成部３３−２において、線路幅とは当該斜め方向に垂直な方向における幅を表し、線路長とは当該斜め方向における長さを表すものとする。第３のインピーダンス変成部３３−２の線路長は、任意の長さとする。

導波管マイクロストリップ線路変換器５７では、第１、第２および第３のインピーダンス変成部３２，３４，３３のうち線路幅が最も小さい第３のインピーダンス変成部３３が斜め方向の伝送路とされている。導波管マイクロストリップ線路変換器５７は、第１のインピーダンス変成部３２または第２のインピーダンス変成部３４を斜め方向の伝送路とする場合よりも、斜め方向の伝送路を第３の部位に含めた構成を容易に実現することができる。

導波管マイクロストリップ線路変換器５７では、第３のインピーダンス変成部３３の線路長の調整により、Ｘ軸方向における端３８の位置が調整されても良い。端３８の位置の調整により、放射される電磁波の振幅と位相とが調整されることで、導波管マイクロストリップ線路変換器５７は、放射される電磁波の低減を図り得る。

導波管マイクロストリップ線路変換器５７では、実施の形態１の構成と比較して、第２のインピーダンス変成部３４の位置がプラスＹ方向へシフトされている。第２のインピーダンス変成部３４からプラスＹ方向へマイクロストリップ線路３５が延ばされている構成において、第２のインピーダンス変成部３４の位置がプラスＹ方向へシフトされることで、導波管マイクロストリップ線路変換器５７は、変換部３１からマイクロストリップ線路３５までの伝送路の長さを短縮することができる。誘電体基板１１の材料の性質に起因する電力の損失と、線路導体５８の導電率に起因する電力の損失とは、線路導体５８全体の線路長と概ね比例する。このため、導波管マイクロストリップ線路変換器５７は、変換部３１からマイクロストリップ線路３５のプラスＹ方向側の端までの伝送路の長さを短縮できることで、高周波信号の伝送による電力損失を低減できる。

導波管マイクロストリップ線路変換器５７は、実施の形態１の導波管マイクロストリップ線路変換器１０と同様に、不要な電磁波放射による電力損失を低減できる。導波管マイクロストリップ線路変換器５７は、実施の形態１の導波管マイクロストリップ線路変換器１０と同様に、信頼性を向上できるとともに、安定した電気性能を得ることができる。これにより、導波管マイクロストリップ線路変換器５７は、安定かつ高い電気性能が得られ、信頼性の向上が可能となるという効果を奏する。

導波管マイクロストリップ線路変換器５７において、マイクロストリップ線路３５−１，３５−２のうちの１つまたは２つは、第２のインピーダンス変成部３４−１，３４−２からマイナスＹ方向へ延ばされていても良い。この場合、マイナスＹ方向へ延ばされているマイクロストリップ線路３５に隣接する第３の部位内の第３のインピーダンス変成部３３は、第１のインピーダンス変成部３２からＸ軸方向とマイナスＹ方向との間の斜め方向へ延ばされても良い。これにより、導波管マイクロストリップ線路変換器５７は、伝送路の長さを短縮できる。

実施の形態３．
図１３は、本発明の実施の形態３にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器５９の外観構成を示す上面図である。導波管マイクロストリップ線路変換器５９の線路導体６０は、１つのマイクロストリップ線路３５を含む伝送路と、もう１つのマイクロストリップ線路３５を含む伝送路とが繋げられた第５の部位を有する。第５の部位は、導波管マイクロストリップ線路変換器５９の外部から線路導体６０への高周波信号の入力と、線路導体６０から導波管マイクロストリップ線路変換器５９の外部への高周波信号の出力とを担う。実施の形態３では、実施の形態１および２と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１および２とは異なる構成について主に説明する。

導波管マイクロストリップ線路変換器５９の線路導体６０のうち、変換部３１と、第１、第２および第３のインピーダンス変成部３２，３４，３３と、マイクロストリップ線路３５とは、上記の実施の形態２の線路導体５８と同様に構成されている。線路導体６０は、さらに、マイクロストリップ線路４０と、第４および第５のインピーダンス変成部４１，４２と、第５の部位であるマイクロストリップ線路４３とを有する。

図１４は、図１３に示す導波管マイクロストリップ線路変換器５９が有する線路導体６０の平面図である。図１４では、参考として、スロット１５を破線により示している。マイクロストリップ線路４０は、マイクロストリップ線路３５−２に続けて設けられた第４の部位であり、線路導体６０に設けられた第３のマイクロストリップ線路である。

マイクロストリップ線路３５−２は、変換部３１を中心にＸ軸方向における一方の側であるマイナスＸ方向側の第２のインピーダンス変成部３４−２から延ばされた第１の部位である。マイクロストリップ線路４０は、マイクロストリップ線路３５−２に続けてプラスＹ方向へ延ばされている第１範囲４４と、第１範囲４４からＸ軸方向における他方の側であるプラスＸ方向へ向けて延ばされている第２範囲４５と、第１範囲４４と第２範囲４５との間の折り曲げ部４６とを含む。第２範囲４５には、鈍角をなす折り曲げ部４７が設けられている。

第１範囲４４は、マイクロストリップ線路３５−２と折り曲げ部４６との間の部分であって、Ｙ軸方向へ延ばされている。第２範囲４５のうち折り曲げ部４６と折り曲げ部４７との間の部位は、プラスＸ方向へ向かうにしたがいプラスＹ方向へ向かうようにＸ軸方向に対してわずかに傾けられた斜め方向へ延ばされている。第２範囲４５のうち折り曲げ部４７よりプラスＸ方向側の部位は、Ｘ軸方向へ延ばされている。第１範囲４４について、線路幅とはＸ軸方向における幅を表し、線路長とはＹ軸方向における長さを表すものとする。第２範囲４５のうち折り曲げ部４６と折り曲げ部４７との間の部位について、線路幅とは当該斜め方向に垂直な方向における幅を表し、線路長とは当該斜め方向における長さを表すものとする。第２範囲４５のうち折り曲げ部４７よりプラスＸ方向側の部位について、線路幅はＹ軸方向における幅を表し、線路長とはＸ軸方向における長さを表すものとする。

第４のインピーダンス変成部４１は、第２範囲４５のプラスＸ方向側に位置する。第４のインピーダンス変成部４１は、マイクロストリップ線路３５−２，４０とマイクロストリップ線路４３との間のインピーダンス整合を担う。第４のインピーダンス変成部４１は、Ｘ軸方向へ延ばされている。第４のインピーダンス変成部４１について、線路幅とはＹ軸方向における幅を表し、線路長とはＸ軸方向における長さを表すものとする。

第５のインピーダンス変成部４２は、マイクロストリップ線路３５−１のプラスＹ方向側に位置する。第５のインピーダンス変成部４２は、マイクロストリップ線路３５−１とマイクロストリップ線路４３との間のインピーダンス整合を担う。第５のインピーダンス変成部４２は、Ｙ軸方向へ延ばされている。第５のインピーダンス変成部４２について、線路幅とはＸ軸方向における幅を表し、線路長とはＹ軸方向における長さを表すものとする。

マイクロストリップ線路４３は、第４のインピーダンス変成部４１からプラスＸ方向へ延ばされている。マイクロストリップ線路４３のマイナスＸ方向側の端部と第５のインピーダンス変成部４２のプラスＹ方向側の端部とは、互いに垂直に繋げられている。マイクロストリップ線路４３について、線路幅とはＹ軸方向における幅を表し、線路長とはＸ軸方向における長さを表すものとする。

導波管マイクロストリップ線路変換器５９では、マイクロストリップ線路３５−１および第５のインピーダンス変成部４２の伝送路と、マイクロストリップ線路３５−２、マイクロストリップ線路４０および第４のインピーダンス変成部４１の伝送路とが、マイクロストリップ線路４３である１つの伝送路に繋げられている。導波管マイクロストリップ線路変換器５９では、変換部３１と、第１から第５のインピーダンス変成部３２，３４，３３，４１，４２と、マイクロストリップ線路３５，４０とによるループ状の伝送路が構成されている。

マイクロストリップ線路４０の第１範囲４４と第２範囲４５とにおける線路幅は、マイクロストリップ線路３５の線路幅と同じ線路幅Ｗ_０である。線路導体６０にて伝送される高周波信号の波長がλであるとして、マイクロストリップ線路３５−２の線路長と第１範囲４４の線路長との合計の長さＬ_０は、概ねλ／４に相当する長さ、またはλ／４以下の長さである。マイクロストリップ線路３５−２の線路長は、第１範囲４４の線路長を合わせた長さがＬ_０≦λ／４を満足する任意の長さとする。マイクロストリップ線路３５−１の線路長は、マイクロストリップ線路３５−２の線路長と等しい。

マイクロストリップ線路４３の線路幅と線路長とは、いずれも任意であるものとする。第４のインピーダンス変成部４１の線路長と第５のインピーダンス変成部４２の線路長とは、λ／４に相当する長さである。第４のインピーダンス変成部４１の線路幅と第５のインピーダンス変成部４２の線路幅とは、マイクロストリップ線路３５，４０の線路幅であるＷ_０より小さい。

次に、図１４を参照して、導波管マイクロストリップ線路変換器５９の動作を説明する。ここでは、導波管１４にて伝搬した高周波信号をマイクロストリップ線路４３へ伝送させる場合を例とする。導波管１４からマイクロストリップ線路３５−１，３５−２までは、実施の形態２と同様に高周波信号が伝搬する。マイクロストリップ線路３５−２とマイクロストリップ線路４０との境界４８−２における高周波信号の位相と、マイクロストリップ線路３５−１と第５のインピーダンス変成部４２との境界４８−１における高周波信号の位相とは、互いに逆となる。

境界４８−２を通過した高周波信号は、マイクロストリップ線路４０と第４のインピーダンス変成部４１とを経由して、マイクロストリップ線路４３へ伝搬する。境界４８−１を通過した高周波信号は、第５のインピーダンス変成部４２を経由して、マイクロストリップ線路４３へ伝搬する。導波管マイクロストリップ線路変換器５９は、マイクロストリップ線路４３からプラスＸ方向へ伝送される高周波信号を出力する。第４のインピーダンス変成部４１と第５のインピーダンス変成部４２との交点において、第４のインピーダンス変成部４１を経由した高周波信号の位相と第５のインピーダンス変成部４２を経由した高周波信号の位相とが同じとなるように、マイクロストリップ線路４０の線路長が設定されている。

Ｌ_０は、Ｙ軸方向へ延ばされたマイクロストリップ線路３５−２および第１範囲４４と、第１範囲４４から斜め方向へ延ばされた第２範囲４５との間の直角に近い角度の折り曲げを折り曲げ部４６にて実現可能な限りにおいて、できるだけ短くされても良い。Ｌ_０がλ／４以下の長さであり、さらにλ／４よりできるだけ短くされることで、折り曲げ部４６が端３８−２に近づけられる。これにより、ループ状の伝送路のうち、第２のインピーダンス変成部３４−２およびマイクロストリップ線路３５−２の間と、マイクロストリップ線路３５−２とマイクロストリップ線路４０の間とに形成される折り曲げ箇所が集約される。

導波管マイクロストリップ線路変換器５９は、伝送路の折り曲げ箇所が集約されたことで、不要な電磁波放射が生じ得る箇所を少なくすることができる。これにより、導波管マイクロストリップ線路変換器５９は、ループ状の伝送路を含む線路導体６０において、不要な電磁波放射による電力損失を低減できる。

折り曲げ部４７では、マイクロストリップ線路４０の折り曲げの度合いが小さいことから、導波管マイクロストリップ線路変換器５９は、折り曲げ部４７が設けられていることによる電磁波放射を少なくすることができる。なお、マイクロストリップ線路４０には折り曲げ部４７が含まれていなくても良い。第２範囲４５は、折り曲げ部４６からＸ軸方向へ延ばされて第４のインピーダンス変成部４１に繋げられていても良く、折り曲げ部４６から斜め方向へ延ばされた第４のインピーダンス変成部４１に繋げられていても良い。第２範囲４５が斜め方向へ延ばされている構成では、第４のインピーダンス変成部４１は、第２範囲４５と同じ斜め方向へ延ばされて、マイクロストリップ線路４３に繋げられていても良い。

導波管マイクロストリップ線路変換器５９では、ループ状の伝送路内に第４および第５のインピーダンス変成部４１，４２が含まれている。導波管マイクロストリップ線路変換器５９は、ループ状の伝送路の外にインピーダンス変成部が含まれる場合に比べて、構成の小型化が可能となる。

なお、マイクロストリップ線路４３は、第４のインピーダンス変成部４１の端部と第５のインピーダンス変成部４２の端部とからＸ軸方向以外の方向へ延ばされたものであっても良い。導波管マイクロストリップ線路変換器５９は、導波管マイクロストリップ線路変換器５９から高周波信号が出力される方向と導波管マイクロストリップ線路変換器５９へ高周波信号が入力される方向とを任意に設定できる。

導波管マイクロストリップ線路変換器５９は、実施の形態２の導波管マイクロストリップ線路変換器５７と同様に、不要な電磁波放射による電力損失を低減でき、信頼性の向上と安定した電気性能を得ることとが可能である。さらに、導波管マイクロストリップ線路変換器５９は、Ｌ_０をλ／４以下の長さとしたことで、ループ状の伝送路での不要な電磁波放射による電力損失を低減できる。これにより、導波管マイクロストリップ線路変換器５９は、安定かつ高い電気性能が得られ、信頼性の向上が可能となるという効果を奏する。

図１５は、実施の形態３の第１変形例にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器６１が有する線路導体６２の平面図である。図１５では、参考として、スロット１５を破線により示している。導波管マイクロストリップ線路変換器６１は、スロット１５に対するＸ軸方向における線路導体６２の相対位置が上記の導波管マイクロストリップ線路変換器５９の場合とは異なることを除いて、導波管マイクロストリップ線路変換器５９と同様の構成を備える。

上記の導波管マイクロストリップ線路変換器５９では、Ｘ軸方向におけるスタブ３６の中心位置は、Ｘ軸方向におけるスロット１５の中心位置と一致している。これに対し、図１５に示す導波管マイクロストリップ線路変換器６１では、Ｘ軸方向におけるスタブ３６の中心位置は、Ｘ軸方向におけるスロット１５の中心位置よりもマイナスＸ方向側にある。

実施の形態１と同様に、導波管マイクロストリップ線路変換器６１は、スタブ３６が設けられていることで、線路導体６２とスロット１５とのＸ軸方向におけるずれによる高周波信号の位相への影響の低減が図られている。導波管マイクロストリップ線路変換器６１は、線路導体６２とスロット１５との位置のずれによる不要な電磁波放射を生じ得る。導波管マイクロストリップ線路変換器６１は、線路導体６２における対称性の崩れに起因する電磁波放射を低減するように、線路導体６２とスロット１５との位置のずれが設定されても良い。これにより、導波管マイクロストリップ線路変換器６１は、不要な電磁波放射による電力損失を低減できる。

図１６は、実施の形態３の第２変形例にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器６３が有する線路導体６４の平面図である。図１６では、参考として、スロット１５を破線により示している。導波管マイクロストリップ線路変換器６３は、第４および第５のインピーダンス変成部４１，４２とマイクロストリップ線路４３とに代えて、マイクロストリップ線路７０と、第５の部位であるマイクロストリップ線路７１とが設けられていることを除いて、上記の導波管マイクロストリップ線路変換器５９と同様の構成を備える。

マイクロストリップ線路７０は、マイクロストリップ線路３５−１のプラスＹ方向側に位置する。マイクロストリップ線路７０は、Ｙ軸方向へ延ばされている。マイクロストリップ線路７０について、線路幅とはＸ軸方向における幅を表し、線路長とはＹ軸方向における長さを表すものとする。

マイクロストリップ線路７１は、マイクロストリップ線路４０の第２範囲４５のプラスＸ方向側に位置する。マイクロストリップ線路７１は、Ｘ軸方向へ延ばされている。マイクロストリップ線路７１のマイナスＸ方向側の端部とマイクロストリップ線路７０のプラスＹ方向側の端部とは、互いに垂直に繋げられている。マイクロストリップ線路７１について、線路幅とはＹ軸方向における幅を表し、線路長とはＸ軸方向における長さを表すものとする。導波管マイクロストリップ線路変換器６３では、マイクロストリップ線路３５−１およびマイクロストリップ線路７０の伝送路と、マイクロストリップ線路３５−２およびマイクロストリップ線路４０の伝送路とが、マイクロストリップ線路７１である１つの伝送路に繋げられている。

マイクロストリップ線路７０の線路幅は、マイクロストリップ線路３５の線路幅と同じ線路幅Ｗ_０である。マイクロストリップ線路７１の線路幅であるＷ_２は、マイクロストリップ線路３５およびマイクロストリップ線路７０の線路幅であるＷ_０より大きい。すなわち、Ｗ_０とＷ_２との間には、Ｗ_２＞Ｗ_０の関係が成り立つ。マイクロストリップ線路７０の線路長とマイクロストリップ線路７１の線路長とは、任意であるものとする。

マイクロストリップ線路３５−２とマイクロストリップ線路４０との境界４８−２における高周波信号の位相と、マイクロストリップ線路３５−１とマイクロストリップ線路７０との境界４８−１における高周波信号の位相とは、互いに逆となる。導波管マイクロストリップ線路変換器６３は、マイクロストリップ線路７１からプラスＸ方向へ伝送される高周波信号を出力する。なお、マイクロストリップ線路７１は、マイクロストリップ線路４０の端部とマイクロストリップ線路７０の端部とからＸ軸方向以外の方向へ延ばされたものであっても良い。導波管マイクロストリップ線路変換器６３は、導波管マイクロストリップ線路変換器６３から高周波信号が出力される方向と導波管マイクロストリップ線路変換器６３へ高周波信号が入力される方向とを任意に設定できる。

マイクロストリップ線路７１の特性インピーダンスが、マイクロストリップ線路７１の線路幅であるＷ_２に対応するＺ_２であるとする。マイクロストリップ線路４０，７０の線路幅であるＷ_０よりＷ_２が大きいことで、Ｚ_２は、マイクロストリップ線路４０，７０の特性インピーダンスであるＺ_０より小さい。マイクロストリップ線路４０とマイクロストリップ線路７１との間、またはマイクロストリップ線路７０とマイクロストリップ線路７１との間にインピーダンス変成部が設けられなくても特性インピーダンスの整合が取れている場合は、導波管マイクロストリップ線路変換器６３のように、マイクロストリップ線路４０，７０とマイクロストリップ線路７１とが直接繋げられても良い。導波管マイクロストリップ線路変換器６３は、マイクロストリップ線路４０，７０，７１の間の特性インピーダンスの整合により、電磁波の不要な放射による電力損失を低減できる。

図１７は、実施の形態３の第３変形例にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器６５が有する線路導体６６の平面図である。図１７では、参考として、スロット１５を破線により示している。導波管マイクロストリップ線路変換器６５は、マイクロストリップ線路７１に代えて、第６のインピーダンス変成部７２およびマイクロストリップ線路７３が設けられていることを除いて、上記の第２変形例にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器６３と同様の構成を備える。第６のインピーダンス変成部７２およびマイクロストリップ線路７３は、１つのマイクロストリップ線路３５を含む伝送路と、もう１つのマイクロストリップ線路３５を含む伝送路とに繋げられた第５の部位である。また、導波管マイクロストリップ線路変換器６５は、ループ状の伝送路の外に第６のインピーダンス変成部７２が設けられている点で、ループ状の伝送路内に第４および第５のインピーダンス変成部４１，４２が設けられている上記の導波管マイクロストリップ線路変換器５９とは異なる。

第６のインピーダンス変成部７２は、マイクロストリップ線路４０の第２範囲４５のプラスＸ方向側に位置する。第６のインピーダンス変成部７２は、Ｘ軸方向へ延ばされている。第６のインピーダンス変成部７２のマイナスＸ方向側の端部とマイクロストリップ線路７０のプラスＹ方向側の端部とは、互いに垂直に繋げられている。第６のインピーダンス変成部７２は、マイクロストリップ線路３５−２，４０とマイクロストリップ線路７３との間のインピーダンス整合と、マイクロストリップ線路７０とマイクロストリップ線路７３との間のインピーダンス整合とを担う。

マイクロストリップ線路７３は、第６のインピーダンス変成部７２のプラスＸ方向側に位置する。マイクロストリップ線路７３は、Ｘ軸方向へ延ばされている。第６のインピーダンス変成部７２とマイクロストリップ線路７３とについて、線路幅とはＹ軸方向における幅を表し、線路長とはＸ軸方向における長さを表すものとする。

導波管マイクロストリップ線路変換器６５では、マイクロストリップ線路３５−１およびマイクロストリップ線路７０の伝送路と、マイクロストリップ線路３５−２およびマイクロストリップ線路４０の伝送路とが、第６のインピーダンス変成部７２およびマイクロストリップ線路７３を含む１つの伝送路に繋げられている。

第６のインピーダンス変成部７２の線路幅は、マイクロストリップ線路４０の線路幅であるＷ_０とマイクロストリップ線路７０の線路幅であるＷ_０との和である２Ｗ_０より小さく、かつマイクロストリップ線路７３の線路幅より大きい。線路導体６６にて伝送される高周波信号の波長がλであるとして、第６のインピーダンス変成部７２の線路長は、λ／４に相当する長さである。マイクロストリップ線路７３の線路幅は、第６のインピーダンス変成部７２の線路幅より小さければ良く、任意であるものとする。マイクロストリップ線路７３の線路長は、任意であるものとする。

導波管マイクロストリップ線路変換器６５は、マイクロストリップ線路７３からプラスＸ方向へ伝送される高周波信号を出力する。なお、第６のインピーダンス変成部７２とマイクロストリップ線路７３とは、マイクロストリップ線路４０の端部とマイクロストリップ線路７０の端部とからＹ軸方向へ延ばされたものであっても良い。導波管マイクロストリップ線路変換器６５は、第６のインピーダンス変成部７２が設けられたことによるマイクロストリップ線路４０，７０，７３の間の特性インピーダンスの整合により、電磁波の不要な放射による電力損失を低減できる。

実施の形態４．
図１８は、本発明の実施の形態４にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器６７の外観構成を示す上面図である。導波管マイクロストリップ線路変換器６７では、１つのマイクロストリップ線路３５を含む伝送路ともう１つのマイクロストリップ線路３５を含む伝送路との２つの伝送路から、同じ向きへ伝送される高周波信号が出力される。また、導波管マイクロストリップ線路変換器６７の当該２つの伝送路へ、同じ向きへ伝送される高周波信号が入力される。導波管マイクロストリップ線路変換器６７は、ループ状の伝送路が含まれていない点において、上記の実施の形態３にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器６１，６３，６５とは異なる。実施の形態４では、実施の形態１から３と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から３とは異なる構成について主に説明する。

導波管マイクロストリップ線路変換器６７の線路導体６８のうち、変換部３１と、第１、第２および第３のインピーダンス変成部３２，３４，３３と、マイクロストリップ線路３５とは、上記の実施の形態２の線路導体５８と同様に構成されている。線路導体６８は、さらに、マイクロストリップ線路７４，７５を有する。

図１９は、図１８に示す導波管マイクロストリップ線路変換器６７が有する線路導体６８の平面図である。図１９では、参考として、スロット１５を破線により示している。マイクロストリップ線路７４は、マイクロストリップ線路３５−２に続けて設けられた第４の部位であり、線路導体６８に設けられた第３のマイクロストリップ線路である。実施の形態４において、マイクロストリップ線路７４，７５は、導波管マイクロストリップ線路変換器６７の外部から線路導体６８への高周波信号の入力と、線路導体６８から導波管マイクロストリップ線路変換器６７の外部への高周波信号の出力とを担う。

マイクロストリップ線路７４は、マイクロストリップ線路３５−２に続けてプラスＹ方向へ延ばされている第１範囲４４と、第１範囲４４からＸ軸方向における他方の側であるプラスＸ方向へ向けて延ばされている第２範囲４５と、第１範囲４４と第２範囲４５との間の折り曲げ部４６とを含む。第２範囲４５には、鈍角をなす折り曲げ部４７が設けられている。このように、マイクロストリップ線路７４は、上記の実施の形態３の線路導体６２，６４，６６に設けられているマイクロストリップ線路４０と同様の構成を備える。マイクロストリップ線路７４についての線路幅と線路長との定義は、マイクロストリップ線路４０の場合と同様であるものとする。マイクロストリップ線路７４は、マイクロストリップ線路７４のプラスＸ方向側の端部が線路導体６８における他の部位と繋がれていない点において、マイクロストリップ線路４０とは異なる。

マイクロストリップ線路７５には、直角をなす折り曲げ部７６が設けられている。マイクロストリップ線路７５のうちマイクロストリップ線路３５−１との境界４８−１と折り曲げ部７６との間には、僅かにＹ軸方向へ延ばされている部位７７が設けられている。マイクロストリップ線路７５のうち折り曲げ部７６よりプラスＸ方向側の部位７８は、Ｘ軸方向へ延ばされている。マイクロストリップ線路７５のうちＹ軸方向へ延ばされている部位７７について、線路幅とはＸ軸方向における幅を表し、線路長とはＹ軸方向における長さを表すものとする。マイクロストリップ線路７５のうちＸ軸方向へ延ばされている部位７８について、線路幅とはＹ軸方向における幅を表し、線路長とはＸ軸方向における長さを表すものとする。

マイクロストリップ線路７４の第１範囲４４と第２範囲４５とにおける線路幅は、マイクロストリップ線路３５の線路幅と同じ線路幅Ｗ_０である。マイクロストリップ線路７５の部位７７，７８における線路幅は、マイクロストリップ線路３５の線路幅と同じ線路幅Ｗ_０である。マイクロストリップ線路７４の線路長とマイクロストリップ線路３５の線路長とは、任意であるものとする。

次に、図１９を参照して、導波管マイクロストリップ線路変換器６７の動作を説明する。ここでは、導波管１４にて伝搬した高周波信号をマイクロストリップ線路７４，７５へ伝送させる場合を例とする。導波管１４からマイクロストリップ線路３５−１，３５−２までは、実施の形態２と同様に高周波信号が伝搬する。マイクロストリップ線路３５−２とマイクロストリップ線路７４との境界４８−２における高周波信号の位相と、マイクロストリップ線路３５−１とマイクロストリップ線路７５との境界４８−１における高周波信号の位相とは、互いに逆となる。マイクロストリップ線路７４では、実施の形態３のマイクロストリップ線路４０と同様に高周波信号が伝搬する。

境界４８−１を通過した高周波信号は、マイクロストリップ線路７５を伝搬する。マイクロストリップ線路７４とマイクロストリップ線路７５とは、プラスＸ方向へ伝送される高周波信号を出力する。

マイクロストリップ線路７５の部位７７とマイクロストリップ線路３５−１とは、できるだけ短くされても良い。これにより、折り曲げ部７６が端３８−１に近づけられる。これにより、伝送路のうち、第２のインピーダンス変成部３４−１およびマイクロストリップ線路３５−１の間と、マイクロストリップ線路３５−１とマイクロストリップ線路７５の間とに形成される折り曲げ箇所が集約される。

導波管マイクロストリップ線路変換器６７は、伝送路の折り曲げ箇所が集約されたことで、不要な電磁波放射が生じ得る箇所を少なくすることができる。これにより、導波管マイクロストリップ線路変換器６７は、同じ向きへ高周波信号が出力されるマイクロストリップ線路７４，７５を含む線路導体６８において、不要な電磁波放射による電力損失を低減できる。マイクロストリップ線路７５には、Ｙ軸方向へ延ばされた部位７７が含まれなくても良い。導波管マイクロストリップ線路変換器６７は、Ｙ軸方向へ延ばされたマイクロストリップ線路３５−１とＸ軸方向へ延ばされたマイクロストリップ線路７５とが繋がれることで、折り曲げ箇所を集約することができる。

導波管マイクロストリップ線路変換器６７は、実施の形態３の導波管マイクロストリップ線路変換器６１，６３，６５と同様に、不要な電磁波放射による電力損失を低減でき、信頼性の向上と安定した電気性能を得ることとが可能である。これにより、導波管マイクロストリップ線路変換器６７は、安定かつ高い電気性能が得られ、信頼性の向上が可能となるという効果を奏する。

実施の形態５．
図２０は、本発明の実施の形態５にかかるアンテナ装置１００の平面図である。アンテナ装置１００は、マイクロ波あるいはミリ波を送受信する平面アンテナである。アンテナ装置１００は、上記の実施の形態３にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器５９を備える。実施の形態５では、実施の形態１から４と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から４とは異なる構成について主に説明する。

アンテナ装置１００は、導波管マイクロストリップ線路変換器５９とアンテナ１０１とを備える。アンテナ１０１は、導波管マイクロストリップ線路変換器５９に接続された複数のアンテナ素子１０３を備える。複数のアンテナ素子１０３は、Ｘ軸方向へ配列されている。Ｘ軸方向において互いに隣り合うアンテナ素子１０３同士は、Ｘ軸方向へ延ばされたマイクロストリップ線路１０２により互いに繋がれている。アンテナ１０１のうちマイナスＸ方向側の端に位置するマイクロストリップ線路１０２のマイナスＸ方向側の端は、導波管マイクロストリップ線路変換器５９のマイクロストリップ線路４３のうちプラスＸ方向側の端に繋がれている。

アンテナ１０１に設けられるアンテナ素子１０３の数は、図２０に示す５個に限られず、任意であるものとする。アンテナ１０１に設けられる複数のアンテナ素子１０３は、Ｘ軸方向への配列に代えて、Ｙ軸方向へ配列されていても良い。アンテナ１０１に設けられる複数のアンテナ素子１０３は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とへマトリクス状に配列されていても良い。アンテナ１０１には、分岐を含むマイクロストリップ線路１０２が設けられていても良い。分岐を含むマイクロストリップ線路１０２には、３個以上のアンテナ素子１０３が繋がれても良い。アンテナ素子１０３の平面形状は、矩形に限られず、矩形以外の形状であっても良い。

線路導体６０とアンテナ１０１とは、誘電体基板１１の第２の面Ｓ２に形成されている。線路導体６０とアンテナ１０１とは、一体の金属部材であって、第２の面Ｓ２に圧着された銅箔をパターニングすることにより形成されている。図２に示す場合と同様に、地導体１２は、誘電体基板１１のうちマイナスＺ方向側の第１の面Ｓ１全体に設けられている。

線路導体６０とアンテナ１０１とは、共通の第２の面Ｓ２への配置とされたことで、共通のプロセスにより形成することができる。１つの例では、線路導体６０とアンテナ１０１とは、共通の成膜工程およびパターニング工程により形成することができる。アンテナ装置１００は、線路導体６０の形成とは別工程によるアンテナ１０１の形成が不要となることで、製造工程の簡易化および製造コスト低減が可能となる。なお、線路導体６０とアンテナ１０１とは、あらかじめ成形されてから誘電体基板１１に取り付けられた金属板であっても良い。

実施の形態５では、アンテナ１０１と地導体１２との間の誘電体基板１１のスルーホールは不要であり、かつ上記の実施の形態３と同様に、導波管マイクロストリップ線路変換器５９における誘電体基板１１のスルーホールも不要である。アンテナ装置１００は、スルーホールの加工を省略できることで、製造工程の簡易化および製造コスト低減が可能となる。アンテナ装置１００は、安定した送信電力および受信電力が得られることで、安定した通信性能を得ることができる。

実施の形態５によると、アンテナ装置１００は、導波管マイクロストリップ線路変換器５９が設けられたことで、安定かつ高い電気性能が得られ、信頼性の向上が可能となる。また、アンテナ装置１００は、第２の面Ｓ２に線路導体６０とアンテナ１０１とが設けられたことで、製造工程の簡易化および製造コスト低減が可能となる。

図２１は、実施の形態５の変形例にかかるアンテナ装置１１０の平面図である。アンテナ装置１１０は、マイクロ波あるいはミリ波を送受信する平面アンテナである。アンテナ装置１１０は、複数の導波管マイクロストリップ線路変換器５９と、導波管マイクロストリップ線路変換器５９ごとに設けられたアンテナ１０１とを備える。

Ｘ軸方向へ配列された導波管マイクロストリップ線路変換器５９とアンテナ１０１とは、互いに繋げられている。かかる導波管マイクロストリップ線路変換器５９とアンテナ１０１との組み合わせは、Ｙ軸方向へ配列されている。アンテナ装置１１０に設けられる導波管マイクロストリップ線路変換器５９とアンテナ１０１との組み合わせの数は、図２１に示す４個に限られず、任意であるものとする。

アンテナ装置１１０は、複数の導波管マイクロストリップ線路変換器５９が設けられたことで、導波管１４が伝送する高周波信号の位相を導波管マイクロストリップ線路変換器５９ごとに制御可能とする。アンテナ装置１１０は、電磁波を送信する場合に、高周波信号の位相を制御することで、Ｙ軸方向へのビーム走査を実施可能とする。

各導波管マイクロストリップ線路変換器５９では、Ｙ軸方向において、導波管１４の範囲内に一対のスタブ３６までの構成要素が収まる。導波管マイクロストリップ線路変換器５９のＹ軸方向におけるサイズは、導波管１４と１つのマイクロストリップ線路４０が収められるサイズであれば良い。このため、各導波管マイクロストリップ線路変換器５９のＹ軸方向におけるサイズを低減できる。各導波管マイクロストリップ線路変換器５９のＹ軸方向のサイズを小さくできることで、アンテナ装置１１０における複数の導波管マイクロストリップ線路変換器５９の配置のためのレイアウト制約を低減できる。アンテナ装置１１０には、複数の導波管マイクロストリップ線路変換器５９を密に配置することができる。

本変形例にかかるアンテナ装置１１０も、導波管マイクロストリップ線路変換器５９が設けられたことで、安定かつ高い電気性能が得られ、信頼性の向上が可能となる。また、アンテナ装置１１０は、第２の面Ｓ２に線路導体６０とアンテナ１０１とが設けられたことで、製造工程の簡易化および製造コスト低減が可能となる。

実施の形態５にかかるアンテナ装置１００，１１０は、導波管マイクロストリップ線路変換器５９に代えて、上記の各実施の形態の導波管マイクロストリップ線路変換器のいずれが備えられても良い。アンテナ装置１００，１１０の構成は、レーダ装置に備えられても良い。レーダ装置は、安定した送信電力および受信電力が得られることで、安定した検出性能を得ることができる。

実施の形態６．
図２２は、本発明の実施の形態６にかかるアンテナ装置１２０の平面図である。アンテナ装置１２０は、上記の実施の形態２にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器５７を備える。実施の形態６では、実施の形態１から５と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から５とは異なる構成について主に説明する。

アンテナ装置１２０は、マイクロ波あるいはミリ波を送受信する平面アンテナである。アンテナ装置１２０は、アンテナを構成する２つのアンテナ素子１２１−１，１２１−２を備える。なお、アンテナ素子１２１とは、アンテナ素子１２１−１，１２１−２の各々を区別せずに称したものとする。線路導体５８とアンテナ素子１２１とは、誘電体基板１１の第２の面Ｓ２に設けられている。マイクロストリップ線路３５−１，３５−２は、第２のインピーダンス変成部３４からＹ軸方向へ延ばされた直線形をなしている。

アンテナ素子１２１−１は、Ｙ軸方向におけるマイクロストリップ線路３５−１の両端のうち、第２のインピーダンス変成部３４に繋げられている端とは逆側の端であるプラスＹ方向側の端に繋げられている。アンテナ素子１２１−２は、Ｙ軸方向におけるマイクロストリップ線路３５−２の両端のうち、第２のインピーダンス変成部３４に繋げられている端とは逆側の端であるプラスＹ方向側の端に繋げられている。このように、マイクロストリップ線路３５−１，３５−２のうちプラスＹ方向側の端は、導波管マイクロストリップ線路変換器５７のうちアンテナ素子１２１を接続可能な端子とされている。

線路導体５８とアンテナ素子１２１とは、共通の第２の面Ｓ２への配置とされたことで、共通のプロセスにより形成することができる。１つの例では、線路導体５８とアンテナ素子１２１とは、共通の成膜工程およびパターニング工程により形成することができる。アンテナ装置１２０は、線路導体５８の形成とは別工程によるアンテナ素子１２１の形成が不要となることで、製造工程の簡易化および製造コスト低減が可能となる。なお、線路導体５８とアンテナ素子１２１とは、あらかじめ成形されてから誘電体基板１１に取り付けられた金属板であっても良い。なお、アンテナ素子１２１の平面形状は、矩形に限られず、矩形以外の形状であっても良い。

ここで、Ｘ軸とＹ軸とに基づいて表される二次元座標によって第２の面Ｓ２上の位置を表現するとして、第２の面Ｓ２内のＹ軸方向における位置をＹ座標、第２の面Ｓ２内のＸ軸方向における位置をＸ座標、とする。アンテナ素子１２１−１のうちＸ軸方向における中心のＸ座標は、マイクロストリップ線路３５−１のうちＸ軸方向における中心のＸ座標と一致する。アンテナ素子１２１−２のうちＸ軸方向における中心のＸ座標は、マイクロストリップ線路３５−２のうちＸ軸方向における中心のＸ座標と一致する。

次に、電磁波の不要な放射によるアンテナ装置１２０の放射パターンへの影響について説明する。一般に、誘電体基板１１の誘電正接または線路導体５８の導電率に起因する導波管マイクロストリップ線路変換器５７の電力損失は、線路長が長くなるほど増加する。また、伝送路の折り曲げまたは分岐といった箇所では、電磁波の不要な放射が生じ得る。線路導体５８の線路長が長くなるにしたがい、または伝送路における電磁波の放射が多くなるにしたがい、アンテナ装置１２０は、アンテナ素子１２１から放射される電磁波が減少する。

アンテナ素子１２１による電磁波の放射源と、伝送路における電磁波の放射源とが、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に平行な１つのＸＹ平面である第２の面Ｓ２上において互いに異なる位置に存在するため、アンテナ素子１２１による放射パターンに伝送路からの不要な電磁波が重畳される。アンテナ素子１２１から放射される電磁波と伝送路からの不要な電磁波との位相差が、ＸＹ平面内の方位角ごとに変化することによって、アンテナ素子１２１の放射パターンには、周期的な起伏であるリプルが生じることがある。

図２３は、図２２に示すアンテナ装置１２０が有するアンテナ素子１２１の放射パターンの例を示す図である。図２３に示すグラフは、ＸＹ平面内における方位角と利得との関係を表している。利得の単位は任意とする。利得が最大となる方位を、方位角の基準である０度とする。図２３には、リプルが生じていないケースと、リプルが生じた２つのケースとの３つのケースについて、方位角ごとの利得の変化を表している。グラフＧ１は、リプルが生じていないケースを表す。グラフＧ２は、リプルが生じた２つのケースのうち長い周期のリプルが生じたケースを表す。グラフＧ３は、リプルが生じた２つのケースのうち短い周期のリプルが生じたケースを表す。

アンテナ装置１２０の設計において、導波管マイクロストリップ線路変換器５７のＹ座標とアンテナ素子１２１のＹ座標とが、設計上の制約によってあらかじめ決定されているとする。導波管マイクロストリップ線路変換器５７は、線路導体５８の各部の線路長の調整と、Ｘ軸に対する第３のインピーダンス変成部３３の傾きとの調整によって、高い自由度での設計が可能である。アンテナ装置１２０は、導波管マイクロストリップ線路変換器５７の構成を調整することによって、直線形のマイクロストリップ線路３５にアンテナ素子１２１を直接繋げるための調整を行うことができる。また、アンテナ装置１２０は、導波管マイクロストリップ線路変換器５７の設計における調整によって、電磁波の不要な放射を抑制するための調整を図ることができる。

アンテナ装置１２０は、直線形のマイクロストリップ線路３５にアンテナ素子１２１が直接繋げられることで、導波管マイクロストリップ線路変換器５７とアンテナ素子１２１とが最短の配線によって接続される。アンテナ装置１２０は、導波管マイクロストリップ線路変換器５７とアンテナ素子１２１とを接続するための配線を短くできることで、かかる配線の線路長に起因する電力損失を低減できる。アンテナ装置１２０には、導波管マイクロストリップ線路変換器５７の伝送路が折り曲げ箇所を有する以外に、導波管マイクロストリップ線路変換器５７へのアンテナ素子１２１の接続による折り曲げ箇所の追加はない。アンテナ装置１２０は、伝送路の折り曲げに起因する電磁波の不要な放射を導波管マイクロストリップ線路変換器５７によるものに抑えることができるため、電磁波の不要な放射の増大を抑制できる。よって、アンテナ装置１２０は、アンテナ素子１２１の放射パターンへ重畳される不要な電磁波の抑制が可能であるため、リプルを抑制することができる。アンテナ装置１２０は、リプルの抑制と電力損失の低減とによって、安定かつ高い電気性能を得ることができる。

アンテナ装置１２０の伝送路は、Ｘ軸方向において対称である。Ｘ軸方向において対称とは、線路導体５８のうちＸ軸方向における中心を通りかつＹ軸に平行な線に対して対称、すなわち図２２での左右方向において対称であることを指すものとする。アンテナ装置１２０は、伝送路がＸ軸方向において対称な構成を有することによって、全方位のうち特定の方向への電磁波放射が大きくなるような電磁波放射の偏りを少なくすることができ、高い電気性能を得ることができる。

実施の形態６によると、アンテナ装置１２０は、導波管マイクロストリップ線路変換器５７を備えるとともに、直線形をなすマイクロストリップ線路３５にアンテナ素子１２１が繋げられていることにより、安定かつ高い電気性能が得られ、信頼性の向上が可能となる。

マイクロストリップ線路３５には、複数のアンテナ素子１２１が接続されても良い。図２４は、実施の形態６の第１変形例にかかるアンテナ装置１２２の平面図である。アンテナ装置１２２は、２個のアレイアンテナ１２３−１，１２３−２を備える。アレイアンテナ１２３−１，１２３−２は、それぞれ、Ｙ軸方向へ配列された複数のアンテナ素子１２１を有するアンテナである。なお、アレイアンテナ１２３とは、アレイアンテナ１２３−１，１２３−２の各々を区別せずに称したものとする。

図２４において、アレイアンテナ１２３には、４個のアンテナ素子１２１が設けられている。Ｙ軸方向において互いに隣り合うアンテナ素子１２１同士は、Ｙ軸方向へ延ばされた直線形をなすマイクロストリップ線路１２４により互いに繋がれている。アレイアンテナ１２３−１のうちマイナスＹ方向側の端に位置するアンテナ素子１２１は、図２２に示すアンテナ素子１２１−１と同様に、マイクロストリップ線路３５−１に繋げられている。アレイアンテナ１２３−２のうちマイナスＹ方向側の端に位置するアンテナ素子１２１は、図２２に示すアンテナ素子１２１−２と同様に、マイクロストリップ線路３５−２に繋げられている。

なお、アレイアンテナ１２３に設けられるアンテナ素子１２１の数は、４個に限られず、任意であるものとする。アレイアンテナ１２３に設けられる複数のアンテナ素子１２１は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とへマトリクス状に配列されていても良い。マトリクス状に配列されたアンテナ素子１２１は、分岐を有するマイクロストリップ線路に繋げられても良い。アンテナ素子１２１は、複数に分岐されてＸＹ平面における任意の方向へ延ばされたマイクロストリップ線路に繋げられ得る。

マイクロストリップ線路３５には、アンテナ素子１２１のうちＸ軸方向における中心以外の位置が繋げられても良い。図２５は、実施の形態６の第２変形例にかかるアンテナ装置１２５の平面図である。アンテナ装置１２５は、アンテナを構成する２つのアンテナ素子１２１−１，１２１−２を備える。マイクロストリップ線路３５−１は、アンテナ素子１２１−１のうちマイナスＸ方向側の端部に繋げられている。マイクロストリップ線路３５−２は、アンテナ素子１２１−２のうちプラスＸ方向側の端部に繋げられている。Ｘ軸方向において、アンテナ素子１２１のうちマイクロストリップ線路３５が繋げられる位置は、任意であるものとする。

マイクロストリップ線路３５には、Ｘ軸方向へ配列された複数のアンテナ素子１２１が接続されても良い。図２６は、実施の形態６の第３変形例にかかるアンテナ装置１２６の平面図である。アンテナ装置１２６は、２個のアレイアンテナ１２７−１，１２７−２を備える。アレイアンテナ１２７−１，１２７−２は、それぞれ、Ｘ軸方向へ配列された複数のアンテナ素子１２１を有するアンテナである。なお、アレイアンテナ１２７とは、アレイアンテナ１２７−１，１２７−２の各々を区別せずに称したものとする。

図２６において、アレイアンテナ１２７には、４個のアンテナ素子１２１が設けられている。Ｘ軸方向において互いに隣り合うアンテナ素子１２１同士は、Ｘ軸方向へ延ばされた直線形をなすマイクロストリップ線路１２８により互いに繋がれている。アレイアンテナ１２７−１のうちマイナスＸ方向側の端に位置するアンテナ素子１２１は、図２５に示すアンテナ素子１２１−１と同様に、マイクロストリップ線路３５−１に繋げられている。アレイアンテナ１２７−２のうちプラスＸ方向側の端に位置するアンテナ素子１２１は、図２５に示すアンテナ素子１２１−２と同様に、マイクロストリップ線路３５−２に繋げられている。

なお、アレイアンテナ１２７に設けられるアンテナ素子１２１の数は、４個に限られず、任意であるものとする。アレイアンテナ１２７に設けられる複数のアンテナ素子１２１は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とへマトリクス状に配列されていても良い。マトリクス状に配列されたアンテナ素子１２１は、分岐を有するマイクロストリップ線路に繋げられても良い。アンテナ素子１２１は、複数に分岐されてＸＹ平面における任意の方向へ延ばされたマイクロストリップ線路に繋げられ得る。

実施の形態６の各変形例にかかるアンテナ装置１２２，１２５，１２６も、図２２に示すアンテナ装置１２０と同様に、リプルの抑制と電力損失の低減とによって、安定かつ高い電気性能を得ることができる。

実施の形態６にかかるアンテナ装置１２０，１２２，１２５，１２６は、導波管マイクロストリップ線路変換器５７に代えて、上記の実施の形態１にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器１０，５１，５３，５５のいずれかを備えていても良い。導波管マイクロストリップ線路変換器１０，５１，５３，５５は、Ｙ軸方向へ延ばされた２つのマイクロストリップ線路３５の端にアンテナ素子１２１を接続可能である点で、導波管マイクロストリップ線路変換器５７と共通の構成を有する。アンテナ装置１２０，１２２，１２５，１２６は、導波管マイクロストリップ線路変換器１０，５１，５３，５５のいずれかを備える場合も、導波管マイクロストリップ線路変換器５７を備える場合と同様に、リプルの抑制と電力損失の低減とによって、安定かつ高い電気性能を得ることができる。

実施の形態７．
図２７は、本発明の実施の形態７にかかるアンテナ装置１３０の平面図である。アンテナ装置１３０は、実施の形態６におけるマイクロストリップ線路３５−１，３５−２に代えて、折り曲げ部１３４を有するマイクロストリップ線路１３１−１，１３１−２を備える。実施の形態７では、実施の形態１から６と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から６とは異なる構成について主に説明する。

アンテナ装置１３０は、マイクロ波あるいはミリ波を送受信する平面アンテナである。アンテナ装置１３０は、アンテナを構成する２つのアンテナ素子１２１−１，１２１−２を備える。マイクロストリップ線路１３１とは、マイクロストリップ線路１３１−１，１３１−２の各々を区別せずに称したものとする。

マイクロストリップ線路１３１−１は、第２のインピーダンス変成部３４からプラスＹ方向へ延ばされた部分１３２−１と、部分１３２−１からプラスＹ方向とプラスＸ方向との間の斜め方向へ延ばされた部分１３３−１との間の折り曲げ部１３４で折り曲げられている。マイクロストリップ線路１３１−１において、折り曲げ部１３４は、部分１３２−１と部分１３３−１との境界である。折り曲げ部１３４における折り曲げの角度は、鈍角である。部分１３３−１のうちプラスＹ方向側の端１３６には、アンテナ素子１２１−１が繋げられている。部分１３２−１のうちマイナスＹ方向側の端１３５には、第２のインピーダンス変成部３４が繋げられている。

マイクロストリップ線路１３１−２は、第２のインピーダンス変成部３４からプラスＹ方向へ延ばされた部分１３２−２と、部分１３２−２からプラスＹ方向とマイナスＸ方向との間の斜め方向へ延ばされた部分１３３−２との間の折り曲げ部１３４で折り曲げられている。マイクロストリップ線路１３１−２において、折り曲げ部１３４は、部分１３２−２と部分１３３−２との境界である。折り曲げ部１３４における折り曲げの角度は、鈍角である。部分１３３−２のうちプラスＹ方向側の端１３６には、アンテナ素子１２１−２が繋げられている。部分１３２−２のうちマイナスＹ方向側の端１３５には、第２のインピーダンス変成部３４が繋げられている。

マイクロストリップ線路１３１は、折り曲げの角度が鈍角である折り曲げ部１３４を有することで、折り曲げの角度が直角あるいは鋭角である場合に比べて、折り曲げ部１３４における伝送路の向きの変化を緩和可能とする。アンテナ装置１３０は、アンテナ素子１２１の接続のための伝送路における伝送路の向きの変化を緩和できることによって、電磁波の不要な放射を低減できる。

アンテナ装置１３０の設計において、導波管マイクロストリップ線路変換器５７のＸ座標およびＹ座標とアンテナ素子１２１のＸ座標およびＹ座標とが、設計上の制約によってあらかじめ決定されているとする。マイクロストリップ線路１３１の各部分の長さと折り曲げの角度とが調整されることによって、導波管マイクロストリップ線路変換器５７とアンテナ素子１２１とを接続できる。かかる調整では、マイクロストリップ線路１３１−１とマイクロストリップ線路１３１−２とは、Ｘ軸方向において対称とされる。なお、折り曲げ部１３４の位置がマイクロストリップ線路１３１のうちマイナスＹ方向側の端に近いほど、折り曲げの角度が１８０度に近くなる。折り曲げの角度が１８０度に近くなるほど伝送路の向きの変化が小さくなるため、アンテナ装置１３０は、折り曲げ部１３４での電磁波の放射を少なくすることができる。

アンテナ装置１３０は、アンテナ素子１２１の放射パターンへ重畳される不要な電磁波の抑制が可能であるため、リプルを抑制することができる。アンテナ装置１３０は、リプルの抑制と電力損失の低減とによって、安定かつ高い電気性能を得ることができる。

マイクロストリップ線路１３１−１とマイクロストリップ線路１３１−２とがＸ軸方向において対称であることで、アンテナ装置１３０の伝送路全体が、Ｘ軸方向において対称となる。アンテナ装置１３０は、伝送路がＸ軸方向において対称な構成を有することで、電磁波放射の偏りを少なくすることができ、高い電気性能を得ることができる。

実施の形態７によると、アンテナ装置１３０は、導波管マイクロストリップ線路変換器５７を備えるとともに、折り曲げの角度が鈍角である折り曲げ部１３４を有するマイクロストリップ線路１３１にアンテナ素子１２１が繋げられていることにより、安定かつ高い電気性能が得られ、信頼性の向上が可能となる。

実施の形態７にかかるアンテナ装置１３０は、導波管マイクロストリップ線路変換器５７に代えて、上記の実施の形態１にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器１０，５１，５３，５５のいずれかを備えていても良い。アンテナ装置１３０は、導波管マイクロストリップ線路変換器１０，５１，５３，５５のいずれかを備える場合も、導波管マイクロストリップ線路変換器５７を備える場合と同様に、リプルの抑制と電力損失の低減とによって、安定かつ高い電気性能を得ることができる。

実施の形態８．
図２８は、本発明の実施の形態８にかかるアンテナ装置１４０の平面図である。アンテナ装置１４０は、実施の形態６におけるマイクロストリップ線路３５−１，３５−２に代えて、折り曲げ部１４５，１４６を有するマイクロストリップ線路１４１−１，１４１−２を備える。実施の形態８では、実施の形態１から７と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から７とは異なる構成について主に説明する。

アンテナ装置１４０は、マイクロ波あるいはミリ波を送受信する平面アンテナである。アンテナ装置１４０は、アンテナを構成する２つのアンテナ素子１２１−１，１２１−２を備える。マイクロストリップ線路１４１とは、マイクロストリップ線路１４１−１，１４１−２の各々を区別せずに称したものとする。

マイクロストリップ線路１４１−１は、第２のインピーダンス変成部３４からプラスＹ方向へ延ばされた部分１４２−１と、部分１４２−１からプラスＸ方向へ延ばされた部分１４３−１と、部分１４３−１からプラスＹ方向へ延ばされた部分１４４−１とを有する。部分１４４−１のうちプラスＹ方向側の端１４８には、アンテナ素子１２１−１が繋げられている。部分１４２−２のうちマイナスＹ方向側の端１４７には、第２のインピーダンス変成部３４が繋げられている。マイクロストリップ線路１４１−１は、部分１４２−１と部分１４３−１との間の折り曲げ部１４５で折り曲げられており、かつ部分１４３−１と部分１４４−１との間の折り曲げ部１４６で折り曲げられている。折り曲げ部１４５，１４６における折り曲げの角度は、直角である。マイクロストリップ線路１４１−１において、折り曲げ部１４５は、部分１４２−１と部分１４３−１との境界である。マイクロストリップ線路１４１−１において、折り曲げ部１４６は、部分１４３−１と部分１４４−１との境界である。

マイクロストリップ線路１４１−２は、第２のインピーダンス変成部３４からプラスＹ方向へ延ばされた部分１４２−２と、部分１４２−２からマイナスＸ方向へ延ばされた部分１４３−２と、部分１４３−２からプラスＹ方向へ延ばされた部分１４４−２とを有する。部分１４４−２のうちプラスＹ方向側の端１４８には、アンテナ素子１２１−２が繋げられている。部分１４２−２のうちマイナスＹ方向側の端１４７には、第２のインピーダンス変成部３４が繋げられている。マイクロストリップ線路１４１−２は、部分１４２−２と部分１４３−２との間の折り曲げ部１４５で折り曲げられており、かつ部分１４３−２と部分１４４−２との間の折り曲げ部１４６で折り曲げられている。折り曲げ部１４５，１４６における折り曲げの角度は、直角である。マイクロストリップ線路１４１−２において、折り曲げ部１４５は、部分１４２−２と部分１４３−２との境界である。マイクロストリップ線路１４１−２において、折り曲げ部１４６は、部分１４３−２と部分１４４−２との境界である。

マイクロストリップ線路１４１−１の折り曲げ部１４５，１４６のＹ座標と、マイクロストリップ線路１４１−２の折り曲げ部１４５，１４６のＹ座標とは、同じである。マイクロストリップ線路１４１では、端１４７から折り曲げ部１４５，１４６までのＹ軸方向における長さＬ１よりも、端１４８から折り曲げ部１４５，１４６までのＹ軸方向における長さＬ２のほうが短い。すなわち、折り曲げ部１４５，１４６は、Ｙ軸方向における端１４７と端１４８との間の中心よりもプラスＹ方向の側にある。

マイクロストリップ線路１４１の折り曲げ部１４５，１４６は、伝送路の向きが９０度変化する位置であることから、電磁波の不要な放射が生じ得る。アンテナ素子１２１による電磁波の放射源と伝送路における電磁波の放射源とが互いに離れているほど、ＸＹ平面内の方位角ごとにおける双方の電磁波の位相差の変化が大きくなる。双方の電磁波の位相差の変化が大きくなることで、アンテナ素子１２１の放射パターンには短い周期のリプルが発生する。

アンテナ装置１４０の伝送路では、長さＬ１よりも長さＬ２が短いことで、端１４７と端１４８との間の中心よりもアンテナ素子１２１から近い位置に折り曲げ部１４５，１４６が設けられている。折り曲げ部１４５，１４６がアンテナ素子１２１に近い位置に設けられるほど、アンテナ素子１２１の放射パターンに発生するリプルの周期が長くなる。リプルの周期が長くなることにより、アンテナ装置１４０は、方位角ごとの利得の変化を低減できる。アンテナ装置１４０は、方位角ごとの利得の変化の低減によって、安定かつ高い電気性能を得ることができる。

アンテナ装置１４０の設計において、導波管マイクロストリップ線路変換器５７のＸ座標およびＹ座標とアンテナ素子１２１のＸ座標およびＹ座標とが、設計上の制約によってあらかじめ決定されているとする。マイクロストリップ線路１４１の各部分の長さの調整によって、導波管マイクロストリップ線路変換器５７とアンテナ素子１２１とを接続できる。かかる調整において、マイクロストリップ線路１４１−１とマイクロストリップ線路１４１−２とは、Ｘ軸方向において対称とされる。

Ｘ軸方向において対称なマイクロストリップ線路１４１−１とマイクロストリップ線路１４１−２とを有することで、アンテナ装置１４０の伝送路全体が、Ｘ軸方向において対称となる。アンテナ装置１４０は、伝送路がＸ軸方向において対称な構成を有することで、電磁波放射の偏りを少なくすることができ、高い電気性能を得ることができる。

実施の形態８によると、アンテナ装置１４０は、導波管マイクロストリップ線路変換器５７を備えるとともに、長さＬ１よりも長さＬ２が短くされたマイクロストリップ線路１４１にアンテナ素子１２１が繋げられていることにより、安定かつ高い電気性能が得られ、信頼性の向上が可能となる。

実施の形態８にかかるアンテナ装置１４０は、導波管マイクロストリップ線路変換器５７に代えて、上記の実施の形態１にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器１０，５１，５３，５５のいずれかを備えていても良い。アンテナ装置１４０は、導波管マイクロストリップ線路変換器１０，５１，５３，５５のいずれかを備える場合も、導波管マイクロストリップ線路変換器５７を備える場合と同様に、リプルの抑制と電力損失の低減とによって、安定かつ高い電気性能を得ることができる。

実施の形態９．
図２９は、本発明の実施の形態９にかかるアンテナ装置１５０の平面図である。アンテナ装置１５０は、実施の形態６におけるマイクロストリップ線路３５−１，３５−２に代えて、折り曲げ部１５４を有するマイクロストリップ線路１５１−１，１５１−２を備える。実施の形態９では、実施の形態１から８と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から８とは異なる構成について主に説明する。

アンテナ装置１５０は、マイクロ波あるいはミリ波を送受信する平面アンテナである。アンテナ装置１５０は、アンテナを構成する２つのアンテナ素子１２１−１，１２１−２を備える。マイクロストリップ線路１５１とは、マイクロストリップ線路１５１−１，１５１−２の各々を区別せずに称したものとする。

マイクロストリップ線路１５１−１は、第２のインピーダンス変成部３４からプラスＹ方向へ延ばされた部分１５２−１と、部分１５２−１からプラスＸ方向へ延ばされた部分１５３−１とを有する。部分１５３−１のうちプラスＸ方向側の端１５６には、アンテナ素子１２１−１が繋げられている。部分１５２−１のうちマイナスＹ方向側の端１５５には、第２のインピーダンス変成部３４が繋げられている。マイクロストリップ線路１５１−１は、部分１５２−１と部分１５３−１との間の折り曲げ部１５４を有する。折り曲げ部１５４における折り曲げの角度は、直角である。マイクロストリップ線路１５１−１において、折り曲げ部１５４は、部分１５２−１と部分１５３−１との境界である。

マイクロストリップ線路１５１−２は、第２のインピーダンス変成部３４からプラスＹ方向へ延ばされた部分１５２−２と、部分１５２−２からマイナスＸ方向へ延ばされた部分１５３−２とを有する。部分１５３−２のうちマイナスＸ方向側の端１５６には、アンテナ素子１２１−２が繋げられている。部分１５２−２のうちマイナスＹ方向側の端１５５には、第２のインピーダンス変成部３４が繋げられている。マイクロストリップ線路１５１−２は、部分１５２−２と部分１５３−２との間の折り曲げ部１５４で折り曲げられている。折り曲げ部１５４における折り曲げの角度は、直角である。マイクロストリップ線路１５１−２において、折り曲げ部１５４は、部分１５２−２と部分１５３−２との境界である。

端１５６は、Ｙ軸方向におけるアンテナ素子１２１の中心に繋げられている。折り曲げ部１５４のＹ座標は、Ｙ軸方向におけるアンテナ素子１２１の中心のＹ座標と同じである。また、マイクロストリップ線路１５１−１の折り曲げ部１５４のＹ座標と、マイクロストリップ線路１５１−２の折り曲げ部１５４のＹ座標とは、同じである。

折り曲げ部１５４は、伝送路の向きが９０度変化する位置であることから、電磁波の不要な放射が生じ得る。折り曲げ部１５４のＹ座標とアンテナ素子１２１の中心のＹ座標とが同じであることによって、ＹＺ平面においては、アンテナ素子１２１から放射される電磁波と折り曲げ部１５４から放射される電磁波との位相差は生じない。アンテナ装置１５０は、ＹＺ平面においては、折り曲げ部１５４からの電磁波の放射に起因するリプルの発生を抑制することができる。アンテナ装置１５０は、リプルの抑制によって、安定かつ高い電気性能を得ることができる。

なお、端１５６は、アンテナ素子１２１のうちＹ軸方向における中心以外の位置に繋げられても良い。アンテナ素子１２１に端１５６が繋げられることにより、折り曲げ部１５４のＹ座標は、Ｙ軸方向におけるアンテナ素子１２１の範囲に含まれる。折り曲げ部１５４のＹ座標がＹ軸方向におけるアンテナ素子１２１の範囲に含まれることで、ＹＺ平面における上記の位相差を低減できる。よって、アンテナ装置１５０は、アンテナ素子１２１に端１５６が繋げられることで、ＹＺ平面におけるリプルの発生を抑制できる。

アンテナ装置１５０の設計において、導波管マイクロストリップ線路変換器５７のＸ座標およびＹ座標とアンテナ素子１２１のＸ座標およびＹ座標とが、設計上の制約によってあらかじめ決定されているとする。マイクロストリップ線路１５１の各部分の長さの調整によって、導波管マイクロストリップ線路変換器５７とアンテナ素子１２１とを接続できる。かかる調整において、マイクロストリップ線路１５１−１とマイクロストリップ線路１５１−２とは、Ｘ軸方向において対称とされる。

Ｘ軸方向において対称であるマイクロストリップ線路１５１−１とマイクロストリップ線路１５１−２とを有することで、アンテナ装置１５０の伝送路全体が、Ｘ軸方向において対称となる。アンテナ装置１５０は、伝送路がＸ軸方向において対称な構成を有することで、電磁波放射の偏りを少なくすることができ、高い電気性能を得ることができる。

実施の形態９によると、アンテナ装置１５０は、導波管マイクロストリップ線路変換器５７を備えるとともに、Ｙ軸方向におけるアンテナ素子１２１の範囲に折り曲げ部１５４のＹ座標が含まれることにより、安定かつ高い電気性能が得られ、信頼性の向上が可能となる。

実施の形態９にかかるアンテナ装置１５０は、導波管マイクロストリップ線路変換器５７に代えて、上記の実施の形態１にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器１０，５１，５３，５５のいずれかを備えていても良い。アンテナ装置１５０は、導波管マイクロストリップ線路変換器１０，５１，５３，５５のいずれかを備える場合も、導波管マイクロストリップ線路変換器５７を備える場合と同様に、リプルの抑制と電力損失の低減とによって、安定かつ高い電気性能を得ることができる。

実施の形態１０．
図３０は、本発明の実施の形態１０にかかるアンテナ装置１６０の平面図である。アンテナ装置１６０は、実施の形態６におけるマイクロストリップ線路３５−１，３５−２に代えて、分岐を有するマイクロストリップ線路１６２−１，１６２−２を備える。実施の形態１０では、実施の形態１から９と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から９とは異なる構成について主に説明する。

アンテナ装置１６０は、マイクロ波あるいはミリ波を送受信する平面アンテナである。アンテナ装置１６０は、２個のアレイアンテナ１６１−１，１６１−２を備える。アレイアンテナ１６１−１，１６１−２は、それぞれ、Ｘ軸方向は配列された２個のアンテナ素子１２１を有するアンテナである。なお、アレイアンテナ１６１とは、アレイアンテナ１６１−１，１６１−２の各々を区別せずに称したものとする。マイクロストリップ線路１６２とは、マイクロストリップ線路１６２−１，１６２−２の各々を区別せずに称したものとする。

マイクロストリップ線路１６２−１は、第２のインピーダンス変成部３４からプラスＹ方向へ延ばされた部分１６３−１と、部分１６３−１から２個のアンテナ素子１２１の各々へ向けて延ばされた分岐とを有する。部分１６３−１のうちプラスＹ方向側の端は、アレイアンテナ１６１−１が有する２個のアンテナ素子１２１の間に位置する。マイクロストリップ線路１６２−１は、部分１６３−１の端からプラスＸ方向へ延ばされた部分１６４−１と、部分１６３−１の端からマイナスＸ方向へ延ばされた部分１６５−１とを有する。マイクロストリップ線路１６２−１における分岐の位置である分岐部１６６は、部分１６３−１と部分１６４−１と部分１６５−１との境界である。アレイアンテナ１６１−１が有する２個のアンテナ素子１２１のうちの１つは、部分１６４−１のうちプラスＸ方向側の端１６７に繋げられている。２個のアンテナ素子１２１のうちの他の１つは、部分１６５−１のうちマイナスＸ方向側の端１６８に繋げられている。

マイクロストリップ線路１６２−２は、第２のインピーダンス変成部３４からプラスＹ方向へ延ばされた部分１６３−２と、部分１６３−２から２個のアンテナ素子１２１の各々へ向けて延ばされた分岐とを有する。部分１６３−２のうちプラスＹ方向側の端は、アレイアンテナ１６１−２が有する２個のアンテナ素子１２１の間に位置する。マイクロストリップ線路１６２−２は、部分１６３−２の端からプラスＸ方向へ延ばされた部分１６４−２と、部分１６３−２の端からマイナスＸ方向へ延ばされた部分１６５−２とを有する。マイクロストリップ線路１６２−２における分岐の位置である分岐部１６６は、部分１６３−２と部分１６４−２と部分１６５−２との境界である。アレイアンテナ１６１−２が有する２個のアンテナ素子１２１のうちの１つは、部分１６４−２のうちプラスＸ方向側の端１６７に繋げられている。２個のアンテナ素子１２１のうちの他の１つは、部分１６５−２のうちマイナスＸ方向側の端１６８に繋げられている。

端１６７，１６８は、Ｙ軸方向におけるアンテナ素子１２１の中心に繋げられている。分岐部１６６のＹ座標は、Ｙ軸方向におけるアンテナ素子１２１の中心のＹ座標と同じである。また、マイクロストリップ線路１６２−１の分岐部１６６のＹ座標と、マイクロストリップ線路１６２−２の分岐部１６６のＹ座標とは、同じである。

分岐部１６６は、伝送路の向きが９０度変化する位置であることから、電磁波の不要な放射が生じ得る。分岐部１６６のＹ座標とアンテナ素子１２１の中心のＹ座標とが同じであることによって、ＹＺ平面においては、アンテナ素子１２１から放射される電磁波と分岐部１６６から放射される電磁波との位相差は生じない。アンテナ装置１６０は、ＹＺ平面においては、分岐部１６６からの電磁波の放射に起因するリプルの発生を抑制することができる。アンテナ装置１６０は、リプルの抑制によって、安定かつ高い電気性能を得ることができる。

なお、端１６７，１６８は、アンテナ素子１２１のうちＹ軸方向における中心以外の位置に繋げられても良い。アンテナ素子１２１に端１６７，１６８が繋げられた状態では、分岐部１６６のＹ座標は、Ｙ軸方向におけるアンテナ素子１２１の範囲に含まれる。分岐部１６６のＹ座標がＹ軸方向におけるアンテナ素子１２１の範囲に含まれることで、ＹＺ平面における上記の位相差を低減できる。アンテナ装置１６０は、Ｙ軸方向におけるアンテナ素子１２１の範囲に分岐部１６６のＹ座標が含まれることで、ＹＺ平面におけるリプルの発生を抑制できる。

アンテナ装置１６０の設計において、導波管マイクロストリップ線路変換器５７のＸ座標およびＹ座標とアンテナ素子１２１のＸ座標およびＹ座標とが、設計上の制約によってあらかじめ決定されているとする。マイクロストリップ線路１６２の各部分の長さの調整によって、導波管マイクロストリップ線路変換器５７とアンテナ素子１２１とを接続できる。かかる調整において、マイクロストリップ線路１６２−１とマイクロストリップ線路１６２−２とは、Ｘ軸方向において対称とされる。

Ｘ軸方向において対称であるマイクロストリップ線路１６２−１とマイクロストリップ線路１６２−２とを有することで、アンテナ装置１６０の伝送路全体が、Ｘ軸方向において対称となる。アンテナ装置１６０は、伝送路がＸ軸方向において対称な構成を有することで、電磁波放射の偏りを少なくすることができ、高い電気性能を得ることができる。

実施の形態１０によると、アンテナ装置１６０は、導波管マイクロストリップ線路変換器５７を備えるとともに、Ｙ軸方向におけるアンテナ素子１２１の範囲に分岐部１６６のＹ座標が含まれることにより、安定かつ高い電気性能が得られ、信頼性の向上が可能となる。

実施の形態１０にかかるアンテナ装置１６０は、導波管マイクロストリップ線路変換器５７に代えて、上記の実施の形態１にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器１０，５１，５３，５５のいずれかを備えていても良い。アンテナ装置１６０は、導波管マイクロストリップ線路変換器１０，５１，５３，５５のいずれかを備える場合も、導波管マイクロストリップ線路変換器５７を備える場合と同様に、リプルの抑制と電力損失の低減とによって、安定かつ高い電気性能を得ることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１０，５１，５３，５５，５７，５９，６１，６３，６５，６７ 導波管マイクロストリップ線路変換器、１１，２６ 誘電体基板、１２ 地導体、１３，５２，５４，５６，５８，６０，６２，６４，６６，６８ 線路導体、１４ 導波管、１５，２５ スロット、１６ 開口端、１７ 入出力端、１８ 開口縁部、１９ 管壁、２１ 中央部、２２ 端部、３１ 変換部、３２，３２−１，３２−２ 第１のインピーダンス変成部、３３，３３−１，３３−２ 第３のインピーダンス変成部、３４，３４−１，３４−２ 第２のインピーダンス変成部、３５，３５−１，３５−２，４０，４３，７０，７１，７３，７４，７５，１０２，１２４，１２８，１３１，１３１−１，１３１−２，１４１，１４１−１，１４１−２，１５１，１５１−１，１５１−２，１６２，１６２−１，１６２−２ マイクロストリップ線路、３６ スタブ、３７，３８，３８−１，３８−２，３９，３９−１，３９−２，１３５，１３６，１４７，１４８，１５５，１５６，１６７，１６８ 端、４１ 第４のインピーダンス変成部、４２ 第５のインピーダンス変成部、４４ 第１範囲、４５ 第２範囲、４６，４７，７６，１３４，１４５，１４６，１５４ 折り曲げ部、４８−１，４８−２ 境界、７２ 第６のインピーダンス変成部、７７，７８ 部位、１００，１１０，１２０，１２２，１２５，１２６，１３０，１４０，１５０，１６０ アンテナ装置、１０１ アンテナ、１０３，１２１，１２１−１，１２１−２ アンテナ素子、１２３，１２３−１，１２３−２，１２７，１２７−１，１２７−２，１６１，１６１−１，１６１−２ アレイアンテナ、１３２−１，１３２−２，１３３−１，１３３−２，１４２−１，１４２−２，１４３−１，１４３−２，１４４−１，１４４−２，１５２−１，１５２−２，１５３−１，１５３−２，１６３−１，１６３−２，１６４−１，１６４−２，１６５−１，１６５−２ 部分、１６６ 分岐部、Ｓ１ 第１の面、Ｓ２ 第２の面。

Claims (16)

1. 導波管マイクロストリップ線路変換器と、
   前記導波管マイクロストリップ線路変換器に接続されたアンテナ素子と、を有し、
   前記導波管マイクロストリップ線路変換器は、
   開口端を有する導波管と、
   前記開口端に向けられた第１の面と前記第１の面とは逆側の第２の面とを有する誘電体基板と、
   前記第１の面に設けられており前記開口端が接続されるとともに、前記開口端の縁部により囲まれた領域にスロットが設けられている地導体と、
   第１の線路幅のマイクロストリップ線路である第１の部位と、前記スロットの直上に位置し、前記第１の線路幅より大きい第２の線路幅の第２の部位と、前記第２の部位から第１の方向へ延ばされており、前記第１の部位と前記第２の部位との間におけるインピーダンス整合を担う第３の部位と、を有し、前記第２の面に設けられた線路導体と、を備え、
   前記第３の部位の前記第１の方向における両端のうちの１つの端は前記第２の部位に繋げられており、
   前記第１の部位は、前記第３の部位の前記両端のうちの他の端に続けて前記第１の方向に垂直な第２の方向へ延ばされており、
   前記第３の部位のうち前記他の端を含む部分の線路幅は、前記第１の線路幅より大きく、
   前記第１の部位の前記第１の方向における１つの端と前記第３の部位の前記他の端とが１つの直線をなすことによって、前記第１の部位と前記第３の部位との間の線路幅が不連続である部分と前記線路導体の折り曲げ箇所とが一体とされており、
   前記アンテナ素子は、前記第１の部位の前記第２の方向における１つの端に繋げられていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記第３の部位は、前記インピーダンス整合を担う複数のインピーダンス変成部を含み、
   前記複数のインピーダンス変成部において互いに隣り合うインピーダンス変成部同士は、互いに異なる線路幅をなすことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記複数のインピーダンス変成部のそれぞれの線路幅は、前記第２の線路幅より小さいことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記複数のインピーダンス変成部は、前記第１の線路幅より大きい線路幅のインピーダンス変成部を含むことを特徴とする請求項２または３に記載のアンテナ装置。
5. 前記複数のインピーダンス変成部は、前記第１の方向の伝送路を構成するインピーダンス変成部と、前記第１の方向と前記第２の方向との間の斜め方向の伝送路を構成しているインピーダンス変成部とを含むことを特徴とする請求項２から４のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
6. 前記複数のインピーダンス変成部は、第１のインピーダンス変成部と、第２のインピーダンス変成部と、前記第１のインピーダンス変成部および前記第２のインピーダンス変成部の間に設けられ前記第１のインピーダンス変成部の線路幅と前記第２のインピーダンス変成部の線路幅とのいずれよりも小さい線路幅の第３のインピーダンス変成部と、を含み、
   前記第３のインピーダンス変成部は、前記斜め方向の伝送路を構成していることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
7. 前記線路導体には、前記第２の部位を中心に前記第１の方向における一方の側に位置する前記第３の部位と前記第１の方向における他方の側に位置する前記第３の部位とが設けられており、
   前記線路導体は、さらに、前記一方の側の前記第３の部位から延ばされた前記第１の部位に続けて前記第２の方向へ延ばされている第１範囲と、前記第１範囲から前記他方の側へ延ばされた第２範囲と、前記第１範囲と前記第２範囲との間の折り曲げ部とを含む第４の部位を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
8. 前記第１の部位および前記第１範囲の線路長の合計が、前記線路導体にて伝送される高周波信号の波長の４分の１以下の長さであることを特徴とする請求項７に記載のアンテナ装置。
9. 前記線路導体は、
   前記一方の側の前記第３の部位から延ばされた前記第１の部位を含む伝送路と、前記他方の側の前記第３の部位から延ばされた前記第１の部位を含む伝送路とが繋げられた第５の部位と、
   前記第４の部位と前記第５の部位との間のインピーダンス整合を担う第４のインピーダンス変成部と、
   前記他方の側の前記第３の部位から延ばされた前記第１の部位と前記第５の部位との間のインピーダンス整合を担う第５のインピーダンス変成部とを有することを特徴とする請求項７または８に記載のアンテナ装置。
10. 前記線路導体は、前記第２の部位から分岐され前記第２の部位の側とは逆側の端が開放端とされた分岐部位を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
11. 前記分岐部位は、前記第２の部位のうち前記第２の方向における端から前記第２の方向へ延ばされており、
    前記第１の方向における前記分岐部位の中心位置は、前記第１の方向における前記スロットの中心位置から前記第１の方向へずれていることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ装置。
12. 前記第１の部位は、前記第３の部位から前記第２の方向へ延ばされた直線形をなしており、
    前記アンテナ素子は、前記第２の方向における前記第１の部位の両端のうち、前記第３の部位に繋げられている端とは逆側の端に繋げられていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
13. 前記第１の部位は、前記第３の部位から前記第２の方向へ延ばされた部分と、当該部分から前記第１の方向と前記第２の方向との間の斜め方向へ延ばされた部分との間の折り曲げ部で折り曲げられており、前記折り曲げ部における折り曲げの角度が鈍角であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
14. 前記第１の部位は、前記第２の方向へ延ばされた部分と前記第１の方向へ延ばされた部分との間の折り曲げ部で折り曲げられており、
    前記第１の部位のうち前記第３の部位に繋げられた端から前記折り曲げ部までの前記第２の方向における長さよりも、前記第１の部位のうち前記アンテナ素子に繋げられた端から前記折り曲げ部までの前記第２の方向における長さのほうが短いことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
15. 前記第１の部位は、前記第２の方向へ延ばされた部分と当該部分から前記アンテナ素子が繋げられた前記端までの部分との間の折り曲げ部で折り曲げられており、
    前記第２の方向における前記折り曲げ部の位置が、前記第２の方向における前記アンテナ素子の範囲に含まれることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
16. 前記第１の部位は、前記第２の方向へ延ばされた部分から複数の前記アンテナ素子の各々へ向けて延ばされた分岐を有し、
    前記第２の方向における前記分岐の位置が、前記第２の方向における前記アンテナ素子の範囲に含まれることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載のアンテナ装置。

Images