JP7076550B2 - 自律運転のための適応型ポラリメトリックレーダアーキテクチャ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１２月１４日に出願された米国特許出願第１５／８４２，７０
４号に対する優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に援用される。

無線検出および測距（ＲＡＤＡＲ）システムは、無線信号を発信し、環境内の表面で
反射する戻り反射信号を検出することで、環境内の地物までの距離をアクティブに推定
できる。その結果、電波反射地物までの距離は、送信と受信の間の時間遅延に従って決
定できる。レーダシステムは、時間変化周波数ランプを有する信号など、時間とともに
周波数が変化する信号を発信し、発信信号と反射信号との間の周波数の差を範囲推定に
関連付けることができる。

一部のシステムは、受信した反射信号のドップラー周波数シフトに基づいて、反射物
体の相対運動を推定する場合もある。指向性アンテナ（例えば、配列アンテナ）は、信
号の送信および／または受信に使用して、各距離推定をベアリングに関連付けることが
できる。より一般的には、指向性アンテナを使用して、放射エネルギーを対象の所与の
視野に集中させることもできる。測定された距離と方向情報を組み合わせることで、周
囲の環境の地物を識別および／またはマッピングすることができる。したがって、レー
ダセンサは、例えば、自律型車両制御システムによって使用されて、センサ情報によっ
て示される障害物を回避することができる。

例示的実施形態は、レーダユニット上で動作する１つまたは複数のアンテナの偏波を
調整することを含む。いくつかの例では、レーダアンテナの偏波を調整することには、
そのアンテナがもともと設計されていた偏波とは異なる偏波で放射するレーダ信号をア
ンテナに送信または受信させる偏波フィルタを使用することが含まれる。例えば、偏波
フィルタをレーダユニット内に取り付けるか、または生成して、１つまたは複数のアン
テナを異なる偏波内で動作させることができる。他の例では、レーダアンテナの偏波を
調整することは、レーダアンテナの偏波をねじる（例えば、変更する）ためにレーダユ
ニットの開発中にレーダユニットの内部構成を変更することを含む。例えば、レーダユ
ニット内で追加のねじれ修正を行うと、所望の偏波で出力するためにレーダユニット内
を通過する電磁波をねじれさせることができる。

一態様では、本出願はレーダユニットについて説明する。レーダユニットは、第１の
偏波を有するレーダ信号を送信するように構成された複数の送信アンテナと、第１の偏
波を有するレーダ信号を受信するように構成された複数の受信アンテナとを含む。レー
ダユニットはまた、複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナの少なくとも一部に
結合された偏波フィルタを含む。特に、偏波フィルタは、複数の送信アンテナの送信ア
ンテナのサブセットに第２の偏波を有するレーダ信号を送信させ、偏波フィルタは、複
数の受信アンテナの受信アンテナのサブセットに第２の偏波を有するレーダ信号を受信
させる。

別の態様では、本出願は、レーダシステムについて説明する。レーダシステムは、第
１の偏波を有するレーダ信号を送信するように構成された複数の送信アンテナと、第１
の偏波を有するレーダ信号を受信するように構成された複数の受信アンテナとを含む。
レーダシステムはまた、複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナの少なくとも一
部に結合された偏波フィルタを含む。特に、偏波フィルタは、複数の送信アンテナの送
信アンテナのサブセットに、第２の偏波を有するレーダ信号を送信させる。加えて、偏
波フィルタはまた、複数の受信アンテナの受信アンテナのサブセットに、第２の偏波を
有するレーダ信号を受信させる。

さらに別の態様では、本出願は、レーダシステムを用いたシグナリングの方法を説明
する。この方法は、送信アンテナの配列を使用して１つ以上のレーダ信号を送信するこ
とを含む。例えば、送信アンテナの配列は、第１の偏波を有するレーダ信号を送信する
ように構成されている。さらに、偏波フィルタが送信アンテナの配列に結合され、送信
アンテナの配列に、第２の偏波を有する１つ以上のレーダ信号を送信させる。この方法
はさらに、受信アンテナの配列を使用して１つ以上のレーダ信号を受信することを含む
。例えば、受信アンテナの配列は、第１の偏波を有するレーダ信号を受信するように構
成されている。さらに、偏波フィルタは、受信アンテナの配列に結合され、受信アンテ
ナの配列に、第２の偏波を有する１つ以上のレーダ信号を受信させる。

上記の概要は、単に例証であり、多少なりとも限定することを意図するものではない
。上記の例証的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、お
よび特徴が、図面および以下の「発明を実施するための形態」を参照することによって
、明らかになるであろう。

例示的実施形態による、偏波フィルタのユニットセルを示す。 例示的実施形態による、偏波フィルタのユニットセルおよび導波路を示す 。 例示的実施形態による、偏波フィルタのユニットセルおよび２つの導波路 を示す。 例示的実施形態による、導波路、偏波フィルタのユニットセル、およびホ ーンアンテナを示す。 例示的実施形態による、別の偏波フィルタのユニットセルを示す。 例示的実施形態による、別の偏波フィルタのユニットセルおよび２つの導 波路を示す。 例示的実施形態による、偏波フィルタ層を示す。 例示的実施形態による、アンテナの波放射部分を示す。 例示的実施形態による、別のアンテナを示す。 例示的実施形態による、開放端導波路アンテナ要素の配列を示す。 例示的実施形態による、開放端導波路アンテナ要素の別の配列および偏 波フィルタを示す。 例示的実施形態による、導波路アンテナ要素の配列、偏波フィルタ、お よび導波路出力ポートの配列を示す。 例示的実施形態による、ねじれアンテナ構成を示す。 例示的実施形態による、別のねじれアンテナ構成を示す。 例示的実施形態による、ねじれアンテナを示す。 例示的実施形態による、電磁波を放射する方法を示す。

以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照する。図では、
特に文脈によって説明しない限り、同様の記号は通常、同様のコンポーネント素を指し
ている。発明を実施するための形態、図面、および特許請求の範囲に記載されている例
証的な実施形態は、限定することを意味するものではない。本明細書において提示され
る主題の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、他の変更を
行なうことができる。本明細書で概して説明され、かつ図に例証されている、本開示の
態様は、多種多様な異なる構成で配置、置換、結合、分離、および設計することができ
、そのすべてが本明細書で明示的に企図されることは容易に理解されよう。

上述したように、レーダシステムは、１つまたは複数の送信アンテナを使用して、環
境を測定するためにレーダ信号を所定の方向に発信することができる。環境内の表面に
接触すると、レーダ信号は複数の方向に反射または散乱する可能性がある。レーダ信号
の一部は、反射してレーダシステムに戻る場合があり、１つまたは複数の受信アンテナ
によってキャプチャされる。次に、受信した反射信号を処理して、レーダシステムに対
する表面の位置を決定できる。

地物までの距離と環境内の移動する地物の動きを測定する機能（例えば、移動する地
物の動き、レーダプラットフォームに対する地物の相対的な動き、および／または動き
の組み合わせ）により、車両のナビゲーションと安全を支援するためにレーダシステム
がますます使用されている。特に、車両は、自律または半自律運転中にレーダシステム
に依存して、車両制御システムが、例えば、車両を取り巻く環境内の地物の中でもとり
わけ、近くの車両、道路境界、気象条件、交通標識および信号、ならびに歩行者などを
検出できるようにし得る。車両レーダシステムの数が増え続けるにつれて、レーダの周
囲環境、例えば、車両の周囲環境を正確に測定でき、レーダシステムを有する複数の車
両が存在する環境でも動作できる、手頃な価格のレーダユニットが望まれている。

本明細書に提示される実施例は、車両の様々な位置および向きに取り付けて、車両の
環境の正確な測定値を取り込むことができる低コストのレーダユニットを含む。特に、
本明細書に記載されるいくつかの例示的なレーダユニットは、送信および受信アンテナ
がレーダ信号を送信または受信する偏波を操作することができる１つまたは複数の偏波
フィルタを含んでいてもよい。したがって、偏波フィルタのレーダユニット上の位置、
構成、およびそれが及ぼす影響は、例の中で異なる可能性がある。

例示的な実装を説明すると、レーダユニットは、送信配列と受信配列を含み、各配列
は、特定の偏波でレーダ信号を最初に送信または受信するように構成された１つまたは
複数のアンテナからなり得る。レーダ信号の偏波などの偏波は、横波（例えば、電磁レ
ーダ信号）に該当する特性を表す。特に、偏波は横波の振動の幾何学的方向を指定する
。例えば、線形偏波は、伝播方向に沿った所与の面への電界ベクトルに制限する。

さらに詳しく説明すると、レーダ信号が進行中に垂直方向を向いている（つまり、信
号が進行するにつれてレーダ信号が上下の経路で交互に変わる）場合、レーダ信号は垂
直線形偏波レーダ信号として説明できる。レーダ信号が進行中に水平方向を向いている
（つまり、信号が進行するにつれてレーダ信号が平行面に沿って左右に交互に変わる）
場合、レーダ信号は水平線形偏波レーダ信号として説明できる。これらの偏波は、レー
ダ信号が通過できる唯一可能な偏波ではない。むしろ、レーダ信号は、水平線形偏波と
垂直線形偏波の間を横断する傾斜偏波など、他の偏波に沿って進行することもできる。
例えば、傾斜偏波で進行するレーダ信号は、水平面から正または負の４５度で進行する
場合がある。

そのため、レーダユニットは、しばしば、アンテナが特定の偏波で送受信するように
設計される。例えば、レーダユニットは、特定の偏波（例えば、垂直線形偏波）でレー
ダ信号を送信または受信する送信アンテナの配列および受信アンテナの配列を含んでい
てもよい。レーダユニットは、大量生産を可能にする特定のデザインを備えている場合
がある。これらの状況では、レーダユニットは特定の偏波で測定値を取り込むことがで
きるが、レーダユニットは他の偏波で測定値を取り込むことができない場合がある。そ
の結果、車両やその他のエンティティで動作するレーダシステムは、レーダシステムが
複数の偏波で環境を測定できるようにするために他の偏波で送受信するように設計され
た追加のレーダユニットから恩恵を受ける場合もある。

本明細書に提示されるいくつかの例は、特定の偏波（複数可）で動作するように設計
されたレーダユニットが他の偏波で動作することを可能にする偏波フィルタの使用を含
む。したがって、レーダユニットの送信配列および／または受信配列は、特定の偏波（
複数可）でレーダ信号を送信または受信するように構成されたアンテナを含んでいても
よいが、レーダユニットは、偏波を変更して、アンテナのすべてまたはいくつかがレー
ダ信号を送信および／または受信するようにできる１つまたは複数の偏波フィルタをさ
らに含んでいてもよい。

偏波フィルタは、アンテナの極性を操作するために、放射アンテナに対して様々な位
置に結合できる。例えば、偏波フィルタは、放射要素の直下またはレーダユニットの別
の層でレーダユニットに結合できる。さらに、偏波フィルタは、送信または受信アンテ
ナの偏波を様々な程度に調整することもできる。例えば、レーダユニットを１つまたは
複数の偏波フィルタで構成して、所与の偏波の複数の信号を、レーダユニット設計の元
の偏波と直交する別の偏波に送信（および受信）することで調整できる。

信号が別の信号と直交している場合、これは、各信号が環境を通過する方法により、
各信号が他の信号とは無関係に解決できることを意味する。例えば、レーダユニットが
垂直線形偏波信号と水平線形偏波信号の両方を送信する場合、これらの信号は互いに直
交する場合がある。実際には、２つの直交は、環境内の物体によって反射され、レーダ
ユニットによって受信され得る。したがって、垂直偏波反射信号は、垂直偏波アンテナ
によって受信され得、水平偏波反射信号は、水平偏波アンテナによって受信され得る。
垂直偏波信号は水平偏波信号と直交しているため、垂直偏波アンテナは水平偏波信号を
全く（または非常に小さいパーセンテージ）受信せず、水平偏波アンテナは垂直偏波信
号を全く（または非常に小さいパーセンテージ）受信しない。さらに、これにより、レ
ーダは、地面、または複雑な地形、低木、樹木、雪、雨、および複雑なターゲットなど
の交差偏波変換を示す他の物体によって反射されたレーダ信号の交差偏波成分を拾うこ
とができる。これにより、車両制御システムまたは別のシステムがレーダを使用して、
様々な偏波のある運転シーンの測定と分析を含め、環境をより完全に分析できるように
なる。

上記のように、偏波フィルタは、レーダユニットの１つまたは複数のアンテナの動作
を操作できる材料の層を表す。いくつかの実施形態では、偏波フィルタは、送信アンテ
ナが偏波フィルタなしで第１の偏波でレーダ信号を送信するようにする初期設計を有す
るにもかかわらず、送信アンテナのサブセットに第２の偏波でレーダ信号を送信させる
ことができる。例えば、垂直線形偏波レーダ信号を送信するように構成された送信アン
テナに偏波フィルタが位置付けられている場合、偏波フィルタは送信アンテナの出力を
調整して、送信アンテナが異なる偏波（例えば、水平線形偏波）のレーダ信号を送信す
るようにする。さらに、さらなる例示的実施形態では、レーダユニットは、水平面から
±約４５度の傾斜偏波で放射するレーダ信号を送信アンテナに送信させ、かつ受信アン
テナに受信させる１つまたは複数の偏波フィルタを含んでいてもよい。

いくつかの例示的実施形態は、レーダユニットの１つまたは複数のアンテナの偏波を
調整するために複数のレーダ偏波フィルタを使用することを含んでいてもよい。例えば
、レーダユニットは、そのアンテナの第１のサブセットに結合された第１の偏波フィル
タと、そのアンテナの第２のサブセットに結合された第２の偏波フィルタとを含んでい
てもよい。上記の実装において、第１の偏波フィルタは、アンテナの第１のサブセット
に第１の偏波（例えば、垂直線形偏波）で移動するレーダ信号を送信および受信させる
ことができ、第２の偏波フィルタは、アンテナの第２のサブセットに第２の偏波（例え
ば、水平線形偏波）で移動するレーダ信号を送信および受信させることができる。レー
ダユニットの他の例には、追加の偏波フィルタが含まれる場合がある。さらなる例では
、偏波フィルタは重なり合うことができる。

いくつかの例示的なレーダユニットは、複数の偏波でレーダ信号を送信および／また
は受信するように設計されたアンテナを備えたいくつかのレーダユニットを含む、様々
な構成を持つことができる。例えば、レーダユニットは、各配列が水平線形偏波、垂直
線形偏波、および傾斜線形偏波（例えば、水平面から±約４５度）のような特定の偏波
でレーダ信号を送信または受信するように設計されたアンテナの配列を有していてもよ
い。そのため、複数の偏波でレーダ信号を使用できるこれらのレーダユニットには、そ
のアンテナのすべてまたはサブセットの性能を変更するための１つ以上の偏波フィルタ
が依然として含まれている場合がある。

偏波フィルタのパラメータは、例の中で異なる場合がある。例えば、偏波フィルタの
寸法、厚さ、および設計は、レーダユニットの設計および所望の性能に応じて異なる場
合がある。いくつかの例では、レーダユニットは、レーダユニットのアンテナのすべて
またはセットをカバーする単一の偏波フィルタを使用してもよい。他の例では、レーダ
ユニットは、重複してもしなくてもよい複数の偏波フィルタを含んでいてもよい。複数
の偏波フィルタを含むレーダユニットは、偏波フィルタ間にギャップを設けることがで
きるか、または、偏波フィルタは、その間の任意のスペース内に整列することができる
。

加えて、いくつかの実施形態では、偏波フィルタをレーダユニットに組み込んでもよ
い。例えば、偏波フィルタは、レーダユニットの一部（例えば、層）として生成するこ
とができる。偏波フィルタは、アンテナの上または別の層として位置付けられる最上層
にすることができる。他の実施形態では、偏波フィルタは、レーダユニットに取り付け
るように構成可能でもよい。例えば、偏波フィルタは、締結具または接着剤を介してレ
ーダユニットに結合することができる。したがって、いくつかの例示的実施形態は、調
整可能であり、同じレーダユニットの異なる部分に結合し、それらの間で切り替えるこ
とができる偏波フィルタを含んでいてもよい。

さらなる例では、１つまたは複数の偏波フィルタは、１つまたは複数の回転成分に従
って動作し得る。例えば、レーダユニットは、１つまたは複数の偏波フィルタの１つま
たは複数の位置を調整することができる回転成分を含んでいてもよい。偏波フィルタの
位置を調整すると、偏波フィルタの現在の位置に応じて、偏波フィルタがレーダユニッ
トのアンテナの偏波を変更する可能性がある。回転成分は、調整を実行するために、様
々な手法または電力源を使用して偏波フィルタの位置を調整できる。

いくつかの例では、回転成分は微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）である。ＭＥＭＳ
および他の潜在的な回転成分は、微細加工技術を使用して作製されてもよい。ＭＥＭＳ
デバイスを使用することにより、レーダユニットは、１つ以上のレーダユニットの偏波
をその場で調整できる場合がある。例として、現場調整により、レーダユニット（また
は車両）は、車両上のレーダハードウェアを物理的に交換する必要なく、レーダユニッ
トの偏波を調整することができる。

送信または受信アンテナ、ならびにその下層の導波路チャネルの構成、位置、および
配向は、アンテナがレーダ信号を送信または受信する偏波、送信または受信の幅および
距離、ならびにアンテナの操作の方向に影響を与える可能性がある。したがって、本明
細書では、車両または他のデバイスからの近距離、中距離、および遠距離を含む、様々
なタイプの動作が可能なレーダユニットを示す、レーダユニットの異なるレイアウトが
提示されている。レーダユニットのこれらの異なるレイアウトには、所与のアンテナに
よる送信ならびに受信の偏波を調整する１つまたは複数の偏波フィルタを含めることが
できる。

いくつかの例示的実施形態では、レーダユニットの構成は、レーダユニットのアンテ
ナの性能にさらに影響を及ぼし得る。特に、レーダユニットは、アンテナが所望のよう
に修正された電磁波を送信する前に、所望の程度まで電磁波の偏波をさらに修正する（
例えば、ねじる）ように内部的に構成されてもよい。同様に、レーダユニットは、レー
ダ信号の反射を受信し、受信信号を所望の偏波に内部的に修正する（例えば、ねじる）
ように構成されてもよい。一例として、レーダユニットは、電磁波を受信して所望の偏
波（例えば、傾斜偏波）にねじることができる。

複数の偏波で動作可能なレーダユニットは、複数の車両またはデバイスが同じエリア
でレーダを使用するときに発生する可能性のある干渉と妨害を減らすのに役立ち得る。
干渉または妨害により、レーダユニットは、レーダユニットの観点から環境を正確に表
さないレーダ信号を受信する可能性がある。例えば、車両に位置付けられたレーダユニ
ットは、別の車両のレーダシステムによって同じ範囲と偏波で送信されたレーダ信号を
不必要に受信する場合がある。さらに、レーダ信号のすべての異なる送信と反射は、レ
ーダユニットのパフォーマンスに影響を与えるノイズを生成する可能性がある。

一例として、２つの車両が互いに向かって運転しており、両方が垂直偏波（または水
平偏波）でレーダ信号を送信している場合、各車両は、他の車両によって送信された、
いくつかのレーダ信号を受信することがある。他の車両からのこれらのレーダ信号は、
車両のレーダユニットを妨害（または他の方法で干渉）することがある。ただし、２つ
の車両からのレーダ信号が互いに直交している場合、信号が他の車両のレーダを妨害し
たり、干渉したりする可能性ははるかに低くなる。

２つ以上の偏波で送受信できるレーダユニットの例では、近くのレーダシステムで使
用されている偏波とは異なる偏波でレーダ信号を送受信することにより、潜在的に妨害
や干渉を回避できる可能性がある。同様に、レーダユニットは、複数の偏波のうちの１
つ以上（例えば、４つすべて）でレーダ信号を選択的に送受信することができる。レー
ダシステムは、複数の偏波からの測定値の累積を使用して、環境を測定することができ
る。したがって、１つ以上のレーダユニットは、１つ以上の偏波でレーダユニットの視
野を撮像することができる場合がある。

さらに、複数の偏波で動作するレーダユニットにより、環境をさらに分析できる。例
えば、レーダシステムは、複数の偏波におけるレーダ測定に基づいて、道路上またはそ
の近くに位置付けられた水（例えば、水たまりおよび／または気象条件）を検出するこ
とができる。水には偏波固有の反射特性があるため、偏波を変更すると、道路上の水を
検出する機能が向上する場合がある。車両制御システムは、様々な偏波からの強化され
た検出を使用して、浸水した道路を回避したり、他の方法でナビゲーションに適さない
環境をナビゲートしたりできる。同様に、複数の偏波でのレーダ信号の測定は、一時停
止標識や道路標識などの金属交通標識の検出を支援することができる。

いくつかの例では、偏波測定は、環境内の複雑なＲＦ反射物体（例えば、自動車、道
路標識）をプレート、端、円柱、および３面体などの標準的な散乱成分に分解するのを
支援することができる。例えば、複数の偏波で金属交通標識の端に反射するレーダ信号
は、レーダシステムが位置を検出し、標識の境界の推定を支援することができる。その
結果、測定は、ターゲットの分類や物体の識別に使用できる可能性のある、豊富で特徴
的な地物空間の形成に役立ち得る。さらに、偏波測定のマルチルックの性質に加えて、
システムは測定を使用してターゲットの偏波スペクトルを特徴付け、分類機能を潜在的
に提供してもよい。例えば、システムは、レーダの測定と分析を使用して、検出された
形状、道路の障壁、他の車両、歩行者、および環境内の他の地物に基づいて交通標識を
識別してもよい。

以下の詳細な説明は、単一入力単一出力、単一入力複数出力（ＳＩＭＯ）、複数入力
単一出力（ＭＩＳＯ）、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）、および／または合成開口レー
ダ（ＳＡＲ）レーダアンテナアーキテクチャの形を取り得る１つまたは複数のアンテナ
配列を有する装置で使用されてもよい。

いくつかの実施形態では、レーダアンテナアーキテクチャは、複数の「デュアルオー
プンエンド導波路」（ＤＯＥＷＧ）アンテナを含んでいてもよい。いくつかの例では、
「ＤＯＥＷＧ」という用語は、水平導波路チャネルの短いセクションと、２つの部分に
分割される垂直チャネルとを指してもよく、垂直チャネルの２つの部分のそれぞれは、
アンテナに入る電磁波の少なくとも一部を放射するように構成された出力ポートを含む
。さらに、複数のＤＯＥＷＧアンテナをアンテナ配列に配置してもよい。しかしながら
、この技術は、ＤＯＥＷＧアンテナに限定されず、他のアンテナもまた、本開示の文脈
内で使用されてもよい。

例示的なアンテナアーキテクチャは、例えば、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）で機
械加工され、適切に位置合わせされ、互いに接合され得る複数の金属層（例えば、アル
ミニウム板）を含んでいてもよい。第１の金属層は、入力導波路チャネルの前半を含ん
でいてもよく、第１の導波路チャネルの前半は、電磁波（例えば、７７ＧＨｚミリ波）
を第１の導波路チャネルに受信するように構成され得る入力ポートを含む。第１の金属
層は、複数の波分割チャネルの前半も含んでいてもよい。複数の波分割チャネルは、入
力導波路チャネルから分岐し、入力導波路チャネルから電磁波を受け取り、電磁波を電
磁波の複数の部分に分割するように構成され得るチャネルのネットワーク（すなわち、
電力分割器）を含み、電磁波のそれぞれの部分を複数の波放射チャネルのそれぞれの波
放射チャネルに伝搬してもよい。

いくつかの例示的な自動車レーダシステムは、ＩＥＥＥＷ帯域（７５－１１０ギガヘ
ルツ（ＧＨｚ））および／またはＮＡＴＯ Ｍ帯域（６０－１００ＧＨｚ）の周波数で
動作するように構成してもよい。一例では、本システムは、７７ＧＨｚの電磁波周波数
で動作することができ、これは、電磁波長（例えば、７７ＧＨｚに対して３．９ｍｍ）
を有するミリメートル（ｍｍ）波に対応する。これらのレーダシステムは、自律型車両
の周囲の環境など、レーダシステムが高精度で環境を測定できるようにするために、放
射エネルギーをビームに集中させることができるアンテナを使用してもよい。かかるア
ンテナは、コンパクトで効率的（すなわち、アンテナの熱のために７７ＧＨｚという少
しのエネルギーしか失われないか、または反射して送信機の電子機器に戻る）であり、
安価で製造が容易である。

いくつかの例示的実施形態では、アンテナの２つの層の間に偏波フィルタを配設する
ことができる。２つの層のうちの１つは、信号を放射または受信するために使用される
導波路アンテナ要素（例えば、ＤＯＥＷＧアンテナの導波路）の配列を含んでいてもよ
い。他の層は、導波路出力ポート（すなわち、偏波フィルタと周囲環境との間のポート
）を含んでいてもよい。

偏波フィルタは、角丸矩形の偏波修正チャネルが導波路アンテナ要素および／または
導波路出力ポートに対して位置付けられるように位置付けられてもよい（例えば、導波
路アンテナ要素に対して４４～４６度の角度で、また、導波路出力ポートに対して４４
～４６度の角度で回転される）。

いくつかの実施形態では、導波路アンテナ要素および／または導波路出力ポートは、
形状が矩形であってもよい。代替の実施形態では、導波路アンテナ要素および／または
導波路出力ポートは、形状が円形であってもよい。他の形状も可能である。

偏波フィルタは、様々な実施形態において、ＣＮＣ機械加工または金属メッキされた
プラスチック成形を使用して製造できる。偏波フィルタは、様々な例示的実施形態では
、金属および／または誘電体で製造することができる。

角丸矩形のチャネルは、入射電磁波の偏波を変えることができる共鳴チャンバとして
機能することができる。例えば、１つの偏波から別の偏波への（例えば、水平ＴＥ₁₀偏
波から垂直ＴＥ₁₀偏波への）高エネルギー漏れが、チャンバ内で発生することがある。
多くの波長距離にわたって発生する導波路の物理的なねじれを利用する導波路の偏波を
変更する代替的な方法とは異なり、偏波フィルタの厚さは、波長よりも薄くすることが
できるが（例えば、対応する入力電磁波の半波長と全波長の間）、依然として、十分な
偏波変換を実現する。また、角丸矩形の偏波修正チャネルは、チャネルから発散するエ
バネセント導波モードがチャネルから離れるように伝播するときに十分に速く消滅する
ように設計することもできる。これらの両方の要因により、偏波変換中に発生するエネ
ルギー損失が少なくなり、偏波を回転／変更する代替の方法と比較したとき、エネルギ
ー効率が向上し得る。

いくつかの例では、レーダシステムは、レーダ信号の偏波を調整するように構成され
た１つ以上のレーダユニットを含んでいてもよい。特に、システム内のレーダユニット
は、フィードガイドからの電磁波入力を受信し、電磁波を複数のチャネルに分割するＤ
ＯＥＷＧとして動作するように構成されてもよい。レーダユニットはさらに、フィード
導波路のネックから分割されて予めねじられた電磁波を受信し、チャネル内の１つまた
は複数の所望の偏波に、分割電磁波の追加のねじれ（またはその他の変更）を提供でき
る構成を含んでいてもよい。例えば、追加のねじれにより、電磁波が水平線形偏波から
傾斜偏波に調整される場合がある。

そのため、レーダユニットには、寄生エバネセント波のすべて（または一部）が存在
しなくなり、希望する伝播電磁波が所望のねじれ角度で（すなわち、所望の偏波で）存
続するように、十分な伝播経路がねじれた電磁波を安定させることができるようにする
構成を含んでいてもよい。いくつかの例では、レーダユニットは、電磁波をレーダ信号
として環境に放射するのを支援するために、ガイドの端部の自由空間へのインピーダン
ス整合をさらに含んでいてもよい。また、車両に取り付け可能なレーダユニットの寸法
では、ねじれた電磁波が発生する場合があるため、ＣＮＣ加工工程を利用して電磁波の
ねじれを許容する構成を構築してもよい。さらに、ねじれた構成は、異なる配列のアン
テナで構成されたレーダユニットなど、様々なタイプのレーダユニットに含めてもよい
。例えば、電磁波を所望の偏波に内部でねじるレーダユニットは、１×１０の放射要素
配列を含んでいてもよい。

対応する偏波修正チャネルおよび導波路の形状および材料に基づいて、例えば、伝搬
エネルギーの分布は、アンテナ内の異なる場所で変化する可能性がある。偏波修正チャ
ネルおよび導波路の形状と材料は、電磁エネルギーの境界条件を画定する。境界条件は
、偏波修正チャネルおよび導波路の端部での電磁エネルギーの既知の条件である。例え
ば、金属導波路では、偏波修正チャネルと導波路壁がほぼ完全に導電性である（つまり
、導波路壁は完全な電気導体－ＰＥＣとして近似できる）と仮定すると、境界条件は、
壁の側面のいずれにも、接線方向に（つまり、導波路壁の平面内に）向けられた電界は
ないことを規定する。境界条件が判明したら、マクスウェルの方程式を使用して、電磁
エネルギーが偏波修正チャネルと導波路をどのように伝播するかを決定できる。

マクスウェルの方程式は、所与の偏波修正チャネルまたは導波路のいくつかの動作モ
ードを画定することができる。各モードには、電磁エネルギーが偏波修正チャネルまた
は導波路を介して伝播できる一つの特定の方法がある。各モードには、関連するカット
オフ周波数がある。電磁エネルギーの周波数がカットオフ周波数より低い場合、偏波修
正チャネルまたは導波路ではモードはサポートされない。（ｉ）寸法と（ｉｉ）動作周
波数の両方を適切に選択することにより、電磁エネルギーは、特定のモードで偏波修正
チャネルと導波路を介して伝播することができる。偏波修正チャネルおよび／または導
波路は、設計周波数でサポートされる伝播モードが１つだけになるように設計できる。

導波路伝搬モードには、主に４つのタイプがある。横電気（ＴＥ）モード、横磁気（
ＴＭ）モード、横電磁（ＴＥＭ）モード、およびハイブリッドモードである。ＴＥモー
ドでは、電磁エネルギーは電磁エネルギーの伝搬方向に電界を持たない。ＴＭモードで
は、電磁エネルギーは電磁エネルギーの伝播方向に磁場を持たない。ＴＥＭモードでは
、電磁エネルギーは、電磁エネルギーの伝播方向に電界も磁界を持たない。ハイブリッ
ドモードでは、電磁エネルギーは電界と磁場の両方の一部を電磁エネルギーの伝播方向
に有する。

ＴＥ、ＴＭ、およびＴＥＭモードは、幅方向や高さ方向など、伝播方向に直交する２
つの方向に対応する２つの接尾番号を使用してさらに指定できる。ゼロ以外の接尾番号
は、それぞれの偏波修正チャネルまたは導波路の幅と高さに等しい電磁エネルギーのそ
れぞれの半波長の数を示す（例えば、矩形導波路を想定している）。ただし、接尾番号
がゼロの場合は、その方向に関してフィールドの変化がないことを示す。例えば、ＴＥ
₁₀モードは、偏波修正チャネルまたは導波路の幅が半波長で、高さ方向に電界の変化が
ないことを示す。典型的には、接尾番号がゼロに等しい場合、それぞれの方向における
導波路の寸法は、波長の半分未満である。別の例では、ＴＥ₂₁モードは、導波路の幅が
１波長（すなわち、２つの半波長）であり、高さが１／２波長であることを示す。

導波路をＴＥモードで操作する場合、接尾番号は、導波路のそれぞれの方向に沿った
最大電界の数も示す。例えば、ＴＥ₁₀モードは、導波路が幅方向に最大で電界を１つ持
ち、高さ方向には最大ゼロであることを示す。別の例では、ＴＥ₂₁モードは、導波路が
幅方向に最大で２つの電界と、高さ方向に最大で１つの電界を持つことを示す。

アンテナは、レーダシステムの送信側、受信側、または送信および受信側の両方で使
用してもよい。さらに、偏波フィルタの追加により、無線通信を使用して、異なる固有
の偏波配向を有するアンテナが互いに通信できるようにすることができる。例えば、垂
直偏波を有するアンテナは、本来水平偏波を有するであろう受信アンテナに信号を送信
してもよい。ただし、偏波修正層と導波路出力ポートを含めることにより、受信アンテ
ナは垂直偏波信号を受信して変換できるため、２つのコンポーネント間の通信が可能と
なる。

いくつかのアプリケーションでは、１つまたは複数の偏波フィルタを含めることで、
レーダシステム内の様々なレーダが異なる偏波を使用して測定を実行できる。かかる機
能により、単一のシーンの複数の視点（例えば、水平偏波電磁エネルギーの１つおよび
垂直偏波電磁エネルギーの１つ）を可能にすることができる。例えば、特定のタイプの
悪天候（例えば、雪、雨、みぞれ、およびひょう）は、レーダのシグナリングに悪影響
を及ぼすことがある。複数の偏波を使用すると、このような悪影響を減らすことができ
る。

追加的または代替的に、異なる偏波を使用する異なるレーダは、レーダシステム内の
異なるレーダ間の干渉を防ぐようにしてもよい。例えば、レーダシステムは、合成開口
レーダ（ＳＡＲ）機能を介して自律型車両の進行方向に垂直な方向に問い合わせる（す
なわち、レーダ信号を送信および／または受信する）ように構成してもよい。したがっ
て、レーダシステムは、車両が通過する道端の物体に関する情報を決定できることもあ
る。いくつかの例では、この情報は二次元でもよい（例えば、様々な物体の道端からの
距離）。他の例では、この情報は三次元でもよい（例えば、検出された物体の様々な部
分の点群）。したがって、車両は、例えば、道路を運転するときに道路の脇を「マッピ
ング」できる場合がある。

２台の自律型車両が類似のレーダシステムを使用して環境について問い合わせる（例
えば、上記のＳＡＲ手法を使用する）場合、それらの自律型車両が異なる偏波（例えば
、直交偏波）を使用して問い合わせを行うことによって、干渉を避けるのに役立ち得る
。さらに、単一の車両が、直交する偏波を有する２つのレーダユニットを操作して、各
レーダユニットが他のレーダユニットと干渉しないようにすることができる。したがっ
て、レーダユニットを再設計する必要なく、偏波フィルタはレーダユニットを異なる偏
波で動作させることができる。

いくつかの実施形態では、複数の偏波フィルタをともにカスケード接続することがで
きる。これにより、対応するアンテナを使用して効果的な偏波変換が行われる得る周波
数の帯域幅を増やすことができる。さらに、カスケード接続された偏波フィルタの様々
な組み合わせ、およびカスケード接続された偏波修正層内の角丸矩形偏波チャネルの様
々な寸法は、周波数フィルタリング機構として機能することができる。したがって、関
連付けられたアンテナは、測定を実行する特定の周波数帯域内の特定の偏波を選択する
ことができるので、干渉を低減する追加の方法を導入し、レーダシステムの様々な異な
るレーダコンポーネントで使用する追加のレーダチャネルを提供する。

次に図を参照すると、図１は、ペグ１０２、貫通孔１０４、および偏波修正チャネル
１０６を含む偏波フィルタ１００を示している。偏波フィルタ１００は、他の構成を有
していてもよく、ＣＮＣを使用して製造された金属などの様々なタイプの材料で生成す
ることができる。さらに、偏波フィルタ１００は、レーダユニットのコンポーネントで
もよいが、同様に他の用途を有していてもよい。さらに、偏波フィルタ１００は、アン
テナによって送信される偏波を回転させるために、複数のアンテナにわたって複数回複
製できる単一の偏波ユニットの例でもよい。

複数の偏波フィルタ１００をさらにカスケード接続して、偏波をさらに回転できるよ
うにしてもよい。さらに、カスケード接続された偏波フィルタは、偏波変換が起こり得
る周波数の帯域幅の増加を可能にすることができる。

ペグ１０２は、偏波フィルタ１００が他のコンポーネントに接続および／または整列
することを可能にすることができる。例えば、ペグ１０２は、偏波フィルタ１００を、
導波路またはアンテナ（例えば、図４に示すようなホーンアンテナ）などの他のレーダ
コンポーネント上の位置合わせ穴と位置合わせしてもよい。代替の実施形態では、２つ
を超えるペグ１０２が存在しても、２つ未満のペグ１０２があってもよく、またはペグ
１０２が全く存在しなくてもよい。

貫通孔１０４は、ペグ１０２によって実行されるものと同様のタスクを実行する（例
えば、偏波フィルタ１００を他のコンポーネントに接続および／または整列させる）こ
とができる。例えば、いくつかの実施形態では、貫通孔１０４はねじ切りされ、貫通孔
１０４が締結具によって係合されて、偏波フィルタ１００を他のレーダコンポーネント
に接続できるようにしてもよい。図１に示すように、４つの貫通孔１０４がある。代替
の実施形態では、４つより多い貫通孔１０４があってもよいし、４つ未満の貫通孔１０
４があってもよいし、貫通孔１０４が全くなくてもよい。

偏波修正チャネル１０６は、電磁波が偏波の変更を受ける偏波フィルタ１００の一部
を表す。偏波修正チャネル１０６の厚さおよび場合によっては他のパラメータ、したが
っていくつかの実施形態では、偏波フィルタ１００全体の本体の厚さは、偏波フィルタ
１００を使用して偏波修正を受けると予想される１つ以上の波長に基づいて画定するこ
とができる（例えば、偏波フィルタ１００が７７ＧＨｚの電磁波を利用するレーダ用途
で使用されている場合、偏波フィルタ１００の厚さは、約３．９ｍｍ、または約１波長
となり得る）。

１つ以上の取り付け点（例えば、ペグ１０２または貫通孔１０４）に対する偏波修正
チャネル１０６の角度は、偏波フィルタ１００が電磁波に作用するときにどれだけの偏
波回転が生じるかを画定することができる。図１に示す例示的実施形態では、偏波修正
チャネル１０６は、ペグ１０２間の線に対して４５度の角度にある。したがって、例え
ば導波路がペグ１０２と整列する場合、偏波修正チャネル１０６を通過する電磁波は、
４５度の偏波回転を受ける。その結果、アンテナは、アンテナに元々設定されていた偏
波とは異なる偏波で放射するレーダ信号を送信または受信する。他の角度も可能である
（例えば、４４度または４６度）。

いくつかの実施形態では、偏波修正チャネル１０６は、空気以外の材料で充填するか
、または部分的に充填することができる。例えば、誘電体を使用して偏波修正チャネル
１０６を充填し、偏波修正チャネル１０６の内部の共振波長を変更し、それにより、偏
波フィルタ１００を使用して偏波修正が行われ得る入力波長範囲を変更することができ
る。

いくつかの実施形態では、偏波修正チャネル１０６の形状を変更することができる。
例えば、偏波修正チャネル１０６は、円形または略円形でもよく、円形導波路を有する
偏波フィルタ１００の整列を可能にする。図１に図示された実施形態では、偏波修正チ
ャネル１０６は、角丸矩形の形状を有する。幾何学的に、かかる形状は、所与の半径の
４つの等しい円の凸包を取り、４つの円の中心を第１辺の長さと第２辺の長さを持つ矩
形の４つの角に配置することによって得られる形状として画定できる。

図２は、偏波フィルタ１００および導波路２０２を示す。図示のように、図２は、図
１に示す偏波フィルタ１００（ペグ１０２、貫通孔１０４、および偏波修正チャネル１
０６を含む）、ならびにシステム２００を形成する角丸矩形導波路２０２を含む。した
がって、矩形導波路２０２および偏波フィルタ１００は、例えば、７７ＧＨｚの周波数
を有する電磁波を収容するような寸法の特徴を有していてもよい。無線スペクトルの内
側と外側の他の周波数も可能である。

図２に示すように、導波路２０２上のポートの長い端（例えば、導波路２０２の長さ
）は、偏波フィルタ１００のペグ１０２の間の線に平行に延びていてもよい。その結果
、偏波修正チャネル１０６は、矩形導波路２０２上のポートの向きに対して４５度の角
度で結合することができる（他の角度も可能である）。これにより、システム２００は
、導波路２０２の基部（例えば、偏波フィルタ１００の反対側の導波路２０２の側のポ
ート）での入力偏波に対してある角度（例えば、４４～４６度）だけ回転する偏波を有
する電磁波を放射するように構成することができる。

他の実施形態では、システム２００は、偏波修正チャネル１０６で特定の偏波を有す
る電磁波を受信し、受け入れられた電磁偏波の偏波を４４～４６度の角度だけ回転また
は他の方法で調整する（すなわち、送信機としてではなく受信機として機能する）こと
ができる。システム２００は、コンポーネントが異なる固有の偏波を有する場合でも、
レーダシステムの一端（例えば、送信端）のコンポーネント間の通信を可能にして、レ
ーダシステムの第２の端（例えば、受信端）のコンポーネントと通信することができる
。例えば、偏波修正チャネル１０６は、２つのコンポーネント間の偏波の差に対応する
適切な角度に調整されてもよい。

代替の実施形態では、矩形導波路２０２を、円形導波路、楕円導波路、または矩形導
波路で置き換えることができる。かかる実施形態では、結果的に、偏波修正チャネル１
０６は、異なる形状（例えば、円形、楕円形、または矩形）で設計されてもよい。

追加的または代替的に、偏波フィルタ１００を使用して、フィルタリングを通じて特
定の偏波または周波数を選択することができる。かかるフィルタリングの検討により、
偏波修正チャネル１０６内で使用される形状、寸法、または充填材料にバリエーション
を持たせることもできる。いくつかの実施形態では、偏波修正チャネル１０６は、円偏
波または楕円偏波を有する電磁波を送信し、場合によっては変更するように設計しても
よい。

加えて、偏波フィルタ１００は、矩形導波路の上部の補正アイリスとして機能するこ
とができる。例えば、矩形導波路が奇形である（例えば、矩形導波路の片側が曲がって
いる）場合、偏波修正チャネル１０６は、矩形導波路の形状を補償する形状とすること
ができる。

上述のように、システム２００は、例えば、レーダアンテナまたは無線通信システム
のコンポーネントを形成することができる。システム２００の他の様々な用途も可能で
ある。かかる代替の用途では、導波路２０２または偏波フィルタ１００の寸法は、例え
ば、それぞれの用途で使用される電磁波に対応する所与の波長を考慮する他の構成を有
していてもよい。

図３は、偏波フィルタ１００および導波路２０２、３０２を示す。図示のように、偏
波フィルタ１００は、図１および図２に示す偏波フィルタ１００であってもよく、導波
路２０２は、図２に示す角丸矩形導波路２０２であってもよい。

図３に示す実施形態では、導波路２０２は、下部導波路２０２と称する場合があり、
導波路３０２は、上部導波路３０２と称する場合がある。偏波フィルタ１００、下部矩
形導波路２０２、および上部矩形導波路３０２は、協働してシステム３００を構成する
ことができる。図示のように、システム３００は、図２に示すシステム２００と同様の
ものに、上部矩形導波路３０２が、下部矩形導波路２０２が着座または固定されている
偏波フィルタ１００の側と反対の偏波フィルタ１００の側に追加で着座または固定され
ていてもよい。

図示のように、システム３００は、例えば、下部矩形導波路２０２の基部における入
力偏波に対して９０度の偏波回転を有する電磁波を放射するように構成してもよい。こ
のような配置により、例えば、入力電磁波（例えば、偏波フィルタ１００の反対側の下
部矩形導波路２０２側のポートで）を、出力（例えば、偏波フィルタ１００の反対側の
上部矩形導波路３０２側のポート）で水平ＴＥ₁₀偏波から垂直ＴＥ₁₀偏波に回転させる
ことができる。入力と出力の間の他の角回転も可能である。

あるいは、システム３００を使用して、上部矩形導波路３０２のポートで所与の偏波
の電磁波を受信し、その後、回転した偏波を有する電磁波を下部矩形導波路２０２の基
部のポートから発信する前に電磁波の偏波をある角度（例えば、７５～１０５度の角度
）で回転させることができる。

いくつかの実施形態では、上部導波路３０２は、例えば、放射アンテナの導波路出力
ポートを表してもよい。さらに、下部導波路２０２は、例えば、レーダシステム内の電
気回路に接続された導波路アンテナ要素を表してもよい。

図３に示す実施形態では、上部導波路３０２および下部導波路２０２は、同様の形状
および寸法でよいが、互いに対して配向が（例えば、８８～９２度の角度で）回転して
いてもよい。また、垂直軸の周りの互いに対する回転に加えて、またはその代替として
、上部導波路３０２および下部導波路２０２の一方または両方を、偏波フィルタ１００
の表面の面に平行に延びる軸に対して回転させることができる。代替の実施形態では、
上部導波路３０２および下部導波路２０２は、異なる長さ、幅、高さ、または形状でも
よい。図２に示すシステム２００と類似して、上部導波路３０２および下部導波路２０
２が互いに同じ形状または寸法であるかどうかに関係なく、上部導波路３０２および下
部導波路２０２の一方または両方は、角丸矩形の導波路とは対照的に、円形、楕円形、
または、矩形導波路でもよい。上部導波路３０２および下部導波路２０２のそれぞれの
形状が同等でない場合、それぞれの導波路の寸法は、形状差に対応するように変更する
ことができる（例えば、下部導波路２０２が角丸矩形であり、上部導波路３０２が矩形
の場合、下部導波路２０２は、上部導波路３０２に収容されるモードと同等のモードを
収容するために、わずかに長くても広くてもよい）。さらに他の実施形態では、上部導
波路３０２および下部導波路２０２の一方または両方を、他のコンポーネント（例えば
、フォトニックコンポーネントまたは電子コンポーネント）で置き換えることができる
。

図４は、例示的実施形態による、導波路２０２、偏波フィルタ１００のユニットセル
、およびホーンアンテナ４０４を示す。図示のように、偏波フィルタ１００は、図１、
図２、および図３に示す偏波修正ユニットセルでもよく、導波路２０２は、図２および
図３に示す導波路２０２でもよい。偏波フィルタ１００、導波路２０２、およびホーン
アンテナ４０４は、協働してシステム４００を構成することができる。図４に示すシス
テム４００には、システム４００の他のコンポーネント（すなわち、導波路２０２、偏
波フィルタ１００、およびホーンアンテナ４０４）を互いに接続するために使用する２
つの固定プレート４０２も含まれる。図示のように、システム４００は、図２に示すシ
ステム２００と同様のものに、ホーンアンテナ４０４が、導波路２０２が固定される側
と反対側の偏波フィルタ１００の側に追加で固定されていてもよい。

図４に示すように、偏波フィルタ１００は、固定プレート４０２を使用してホーンア
ンテナ４０４および導波路２０２に取り外し可能に接続することができる。例えば、固
定プレート４０２は、半永久的に（例えば、ホーンアンテナ４０４および導波路２０２
に溶接される）ホーンアンテナ４０４および導波路２０２にそれぞれ直接接続されても
よい。次に、例えば、図示のように、ボルトを使用して、固定プレート４０２を互いに
、偏波フィルタ１００に、または両方に取り付けることができる。ボルトは、図１に示
すペグ１０２に取って代わることができる。代替的に、ボルトは、ネジ付きポート、ま
たはペグ１０２内に画定された貫通孔、または図１に示す貫通孔１０４などの１つ以上
の他の貫通孔を通してねじ込まれてもよい。さらに、システム４００は、固定プレート
４０２を互いにまたは偏波フィルタ１００に固定するために、ナット、ワッシャ、また
は両方を採用してもよい。

代替の実施形態では、システム４００内での固定プレート４０２の使用は、不必要な
場合もある。例えば、ホーンアンテナ４０４、導波路２０２、またはその両方を、偏波
フィルタ１００の一部に直接接続（例えば、溶接または固定）してもよく、それにより
、固定プレート４０２を使用する必要がなくなる。さらに他の実施形態では、固定プレ
ート４０２は、異なる形状（例えば、円形ではなく矩形）であってもよい。

ホーンアンテナ４０４は、図４に示すシステム４００の放射要素を表す。ホーンアン
テナ４０４は、図３に示す上部導波路３０２の代わりに使用される代替の放射要素であ
ってもよい。ホーンアンテナ４０４を使用することの潜在的な利点には、図３に示す上
部導波路３０２などの代替のアンテナ放射要素と比較した場合、指向性、帯域幅、およ
び定在波比（ＳＷＲ）の改善が含まれ得る。代替の実施形態では、ホーンアンテナ４０
４は、代替の形状（例えば、ピラミッド型ホーンとは対照的に、扇形ホーン、円錐ホー
ン、指数ホーン、波形ホーン、デュアルモード円錐ホーン、対角ホーン、リッジホーン
、セプタムホーン、または開口が制限されたホーン）を有していてもよく、または別の
方法で寸法設定されていてもよい（例えば、ホーンアンテナ４０４の出力ポートの幅寸
法がホーンアンテナ４０４の出力ポートの長さ寸法より大きい）。ホーンアンテナ４０
４へのかかる変更は、ホーンアンテナ４０４が、例えば、異なる周波数の電磁波をより
効率的に、または異なる偏波に対応して放射するように行われてもよい。代替の実施形
態では、図３および図４に示されているものに加えて、他の放射要素も可能である（例
えば、ボウタイアンテナまたはコーナー反射器アンテナ）。

ホーンアンテナ４０４は、図３に示す上部導波路３０２と類似して、導波路２０２の
基部のポートに入力された偏波から回転した偏波を有する電磁波を放射してもよい。例
えば、偏波は、８８～９２度で回転することができる（例えば、おおよそ水平のＴＥ₁₀
偏波からおおよそ垂直のＴＥ₁₀偏波、またはその逆）。

図５は、例示的実施形態による、別の偏波修正５００のユニットセルを示す。図１に
示す実施形態と同様に、図５に示す偏波修正ユニットセル５００は、ペグ５０２、貫通
孔５０４、および偏波修正チャネル５０６を含む。偏波修正ユニットセル５００は、そ
の内部（例えば、偏波修正チャネル５０６）および／またはその上（例えば２つのペグ
５０２）に画定された他のコンポーネントを有する、例えば、ＣＮＣを使用して製造さ
れた金属板でもよい。偏波修正ユニットセル５００は、アンテナまたはレーダシステム
のコンポーネントでよいが、偏波修正ユニットセル５００は、他の様々な用途に使用し
てもよい。

複数の偏波修正ユニットセル５００をさらにカスケード接続して、偏波の追加の回転
を可能にすることができる。例えば、それぞれが偏波修正ユニットセル５００と同様で
ある、９つのカスケード接続された偏波修正ユニットセルは、それぞれが次々にカスケ
ード接続されてもよい。９つのカスケードされた偏波修正ユニットセルのそれぞれは、
隣接する偏波修正ユニットセルの偏波修正チャネル５０６から１０度オフセットした、
連続する偏波修正チャネル５０６を有していてもよい。このようにして、９つのカスケ
ード接続された偏波修正ユニットセルは、入力電磁波の偏波を出力電磁波の偏波に９０
度回転させてもよい。さらに、カスケード接続された偏波修正ユニットセルは、偏波変
換が発生し得る周波数の帯域幅の増加を可能にし得る。例えば、カスケード接続された
偏波修正ユニットセルのセットは、広帯域（許容される電磁周波数の観点から）偏波回
転デバイスとして機能してもよい。いくつかの実施形態では、かかるデバイスは、例え
ば、「Ｅバンド」（すなわち、６０～９０ＧＨｚ）内の周波数を有する任意の電磁波を
回転させることができる。

図１に示す実施形態と同様に、ペグ５０２は、偏波修正ユニットセル５００が他のコ
ンポーネントに接続および／または整列することを可能にするように構成してもよい。
例えば、ペグ５０２は、偏波修正ユニットセル５００を、導波路またはアンテナ（例え
ば、図４に示すホーンアンテナ４０４）などの他のレーダコンポーネント上の位置合わ
せ穴と整列させてもよい。代替の実施形態では、２つを超えるペグ５０２があっても、
２つ未満のペグ５０２があってもよく、またはペグ５０２が全くなくてもよい。

また、図１に示す実施形態と類似して、貫通孔５０４は、ペグ５０２によって実行さ
れるものと同様のタスクを実行することができる（例えば、偏波修正ユニットセル５０
０を他のコンポーネントに接続および／または整列させる）。例えば、いくつかの実施
形態では、貫通孔５０４は、貫通孔５０４が締結具によって係合されて、偏波修正ユニ
ットセル５００を他のレーダコンポーネントに接続できるようにねじ切りされてもよい
。図５に示すように、４つの貫通孔５０４がある。代替の実施形態では、４つより多い
貫通孔５０４があっても、４つ未満の貫通孔５０４があってもよく、または、貫通孔５
０４が全くなくてもよい。

この実施形態では、偏波修正チャネル５０６は、電磁波が偏波の回転を受ける偏波修
正ユニットセル５００のコンポーネントである。偏波修正チャネル５０６の厚さ、した
がって、いくつかの実施形態では、偏波修正ユニットセル５００の本体の厚さは、偏波
修正ユニットセル５００を使用して偏波修正を行うと予想される１つ以上の波長（また
は波長の一部）に基づいて画定してもよい（例えば、偏波修正ユニットセル５００が７
７ＧＨｚの電磁波を利用するレーダアプリケーションで使用されている場合、偏波修正
ユニットセル５００の厚さは約３．９ｍｍ、または約１波長であり得る）。

１つ以上の取り付け点（例えば、ペグ５０２または貫通孔５０４）に対する偏波修正
チャネル５０６の角度は、偏波修正ユニットセル５００が電磁波に作用するときにどれ
だけの偏波修正が生じるかを決定することができる。しかしながら、図１に示す実施形
態とは異なり、図５に示す偏波修正チャネル５０６は、２つのペグ５０２の間の線に垂
直な線に対して１０～１５度回転される。代替の実施形態では、他の角度も可能である
。上述のように、角度が小さいほど、特に複数の偏波修正ユニットセル５００がカスケ
ード接続されている場合に、偏波修正チャネル５０６が効果的に偏波を回転させること
ができる入射電磁波の周波数の帯域幅が増加する場合がある。

いくつかの実施形態では、偏波修正チャネル５０６は、空気以外の材料で充填しても
、または部分的に充填してもよい。例えば、誘電体を使用して偏波修正チャネル５０６
を充填し、偏波修正チャネル５０６の内部の共振波長を変更し、それにより、偏波修正
ユニットセル５００を使用して偏波回転が発生し得る入力波長範囲を変更してもよい。

さらに、いくつかの代替実施形態では、偏波修正チャネル５０６の形状を変更しても
よい。例えば、偏波修正チャネル５０６は、円形導波路を有する偏波修正ユニットセル
５００に整列させることができる円形または略円形でもよい。図５に示す実施形態では
、偏波修正チャネル５０６は、角丸矩形の形状を有する（すなわち、形状は略矩形であ
る）。幾何学的に、かかる形状は、所与の半径の４つの等しい円の凸包を取り、４つの
円の中心を第１辺の長さと第２辺の長さを持つ矩形の４つの角に配置することによって
得られる形状として画定できる。

追加的または代替的に、いくつかの実施形態は、２つ以上の縮退モードに影響を与え
て、単一の円偏波を形成することができる。かかる実施形態では、ユニットセルは、入
力として直線偏波のみを受信すると、円偏波を発射または放射することが可能であり得
る。例えば、これは、偏波修正チャネルの形状が、偏心の少ない楕円、台形、またはほ
ぼ等しい辺の長さを有する矩形である実施形態で起こり得る。

図６は、例示的実施形態による、別の偏波修正５００のユニットセルおよび２つの導
波路６０２／６０４を示す。図示のように、偏波修正ユニットセル５００は、図５に図
示されている偏波修正ユニットセル５００であってよい。図６の実施形態では、導波路
６０２、６０４は、それぞれ、上部導波路６０４および下部導波路６０２と称してもよ
い。偏波修正ユニットセル５００、下部導波路６０２、および上部導波路６０４は、協
働してシステム６００を構成することができる。図示のように、システム６００は、図
３に示すシステム３００と同様でもよい。しかしながら、主な違いは、偏波修正ユニッ
トセル５００および下部導波路６０２に対する上部導波路６０４の配向である。図６に
示すように、上部導波路６０４は、（図３に示すような約９０度とは対照的に）約３０
度だけ下部導波路６０２から垂直軸の周りに角度的にオフセットされる。他のシステム
および導波路に関して上述したように、図６に示すシステム６００は、他の様々な偏波
回転角度を達成するために複数回カスケードすることができる（例えば、システム６０
０の３つのインスタンスをカスケードして、偏波を約９０度回転させることができる）
。

上述のように、システム６００は、例えば、下部矩形導波路６０２の基部における入
力偏波に対して３０度の偏波回転を有する電磁波を放射するように構成することができ
る。例えば、かかる配置により、（例えば、偏波フィルタ１００の反対側の下部導波路
６０２の側のポートにおける）入力電磁波を、出力（例えば、偏波フィルタ１００の反
対側の上部導波路６０４の側のポート）において１つのＴＥ₁₀偏波から別のＴＥ₁₀偏波
に回転させることができる。入力と出力の間の他の角回転も可能である。

代替的に、システム６００を使用して、上部導波路６０４のポートで所与の偏波の電
磁波を受信し、次に、下部導波路６０２の基部のポートから偏波が回転した電磁波を発
信する前に、電磁波の偏波をある角度（例えば、２５～３５度の角度）だけ回転させる
ことができる。

いくつかの実施形態では、上部導波路６０４は、例えば、放射アンテナの導波路出力
ポートを表してもよい。さらに、下部導波路６０２は、例えば、レーダシステム内の電
気回路またはフィード導波路に接続された導波路アンテナ要素を表してもよい。

図６に示す実施形態では、上部導波路６０４および下部導波路６０２は、同様の形状
および寸法でよいが、互いに対して配向が（例えば、２５～３５度の角度で）回転して
いてもよい。また、垂直軸の周りの互いに対する回転に追加で、または代替的に、上部
導波路６０４および下部導波路６０２の一方または両方を、偏波修正ユニットセル５０
０の表面の面に平行に延びる軸に対して回転させてもよい。代替の実施形態では、上部
導波路６０４および下部導波路６０２は、異なる長さ、幅、高さ、または形状でもよい
。また、上部導波路６０４および下部導波路６０２が互いに同じ形状または寸法である
かどうかに関係なく、上部導波路６０４および下部導波路６０２の一方または両方は、
角丸矩形導波路とは対照的に、円形、楕円形、または矩形導波路としてもよい。上部導
波路６０４および下部導波路６０２のそれぞれの形状が同等でない場合、それぞれの導
波路の寸法は、形状差に対応するように変更することができる（例えば、下部導波路６
０２が角丸矩形であり、上部導波路６０４が矩形の場合、下部導波路６０２は、上部導
波路６０４に収容されるモードと同等のモードを収容するために、わずかに長くても広
くてもよい）。

図７は、例示的実施形態による、偏波フィルタ７００を示す。図７に示す偏波フィル
タ７００は、その内部に画定された複数の偏波修正チャネル７０２を有する。偏波修正
チャネル７０２は、偏波修正チャネルの配列を形成してもよい。各偏波修正チャネル７
０２は、図１に示す偏波修正チャネル１０６と同様でもよい。さらに、偏波フィルタ７
００は、図９に示すアンテナ９００などのアンテナ（例えば、レーダアンテナ）と共に
使用されるように設計されてもよい。

図示のように、偏波修正チャネル７０２は、偏波フィルタ７００内で配列状に画定し
てもよい。偏波修正チャネル７０２はさらに、例えば、偏波フィルタ７００の配向に対
して４４～４６度の角度（例えば、４５度）でもよい。他の角度も可能である。さらに
、図７に示す実施形態は、偏波修正チャネル７０２のそれぞれを、偏波フィルタ７００
に対して同様の向きを有するものとして示しているが、これは必ずしも必要ない。追加
の実施形態では、偏波修正チャネル７０２は、不規則に配置されてもよく、互いに異な
る角度を有していてもよい。いくつかのデバイスまたはシステムでは、偏波修正層７０
０を使用して発生し得る偏波回転は、デバイス／システム内のすべての領域に対して等
方性でない場合もある。

図７に示すように、偏波修正チャネル７０２は、スタジアムの形状を有する。幾何学
的に、スタジアム（つまり、円盤状の矩形または別の部分的に丸みを帯びた形状）は、
一対の対向する側に半円を有する矩形として定義される。しかしながら、偏波修正チャ
ネル７０２は、様々な代替的形状（例えば、楕円、円、角丸矩形、または矩形）または
寸法（例えば、異なる半径、長さ、幅など）を有していてもよい。さらに、偏波修正チ
ャネル７０２は、互いに同じ寸法または形状でなくてもよい。偏波修正層７００に対す
る回転角度と同様に、偏波修正チャネル７０２は、偏波修正層７００の周りにおそらく
不規則に間隔を空けて、様々な形状および寸法を有していてもよい。さらに、偏波修正
層７００の厚さは、実施形態間で異なっていてもよい。例えば、偏波修正層７００の厚
さは、偏波修正層７００の設計に関連付けられた電磁波の半波長と全波長の間であって
もよい（例えば、関連付けられた周波数７７ＧＨｚを有する入射電磁波の偏波を回転さ
せるように設計された偏波修正層７００の場合、１．４５～３．９ｍｍ）。

いくつかの例では、偏波修正層７００はまた、１つまたは複数の共振空洞を含んでい
てもよい。例えば、共振空洞は、偏波修正層７００の底面に位置してもよく、偏波修正
層７００のインピーダンスを、偏波修正層７００が結合されるアンテナのインピーダン
スに整合させるように機能することができる。

追加的または代替的に、偏波修正層７００を使用して、フィルタリングを通じて特定
の偏波または周波数を選択してもよい。また、かかるフィルタリングの検討により、偏
波修正チャネル７０２内で使用される形状、寸法、または充填材料にバリエーションを
持たすこともできる。他の実施形態では、偏波修正チャネル７０２は、円偏波または楕
円偏波を有する電磁波を送信し、場合によっては変更するように設計されてもよい。

図８Ａは、例示的実施形態による、例示的なアンテナの例示的な波放射ダブレットを
示す。例示的実施形態では、例示的なアンテナを使用して、電波を放射または受信する
ことができる。より具体的には、図８Ａは、例示的なＤＯＥＷＧ８００の断面を示す。
ＤＯＥＷＧ８００は、水平フィード（すなわち、チャネル）、垂直フィード（すなわち
、ダブレットネック）、および波指向部材８０４を含んでいてもよい。垂直フィードは
、水平フィードからのエネルギーを２つの出力ポート８０２に結合するように構成され
ていてもよく、そのそれぞれは、ＤＯＥＷＧ８００から電磁波の少なくとも一部を放射
するように構成されている。いくつかの実施形態では、入力ポートから最も遠いＤＯＥ
ＷＧは、位置８０６にバックストップを含んでいてもよい。最後のＤＯＥＷＧの前に来
るＤＯＥＷＧは位置８０６で単に開放されていてもよく、電磁波はその位置８０６を介
して後続のＤＯＥＷＧに伝播してもよい。例えば、複数のＤＯＥＷＧは、（図８Ｂに示
すように）直列に接続されてもよく、水平フィードが複数のＤＯＥＷＧにわたって共通
である。図８Ａは、放射要素に結合する電磁信号の振幅および／または位相を同調させ
るために調整され得る様々なパラメータを示す。

ＤＯＥＷＧ８００などのＤＯＥＷＧを同調させるために、垂直フィード幅、ｖｆｅｅ
ｄ＿ａ、およびステップ８０４の様々な寸法（例えば、ｄｗ、ｄｘ、およびｄｚ１）を
調整して、ＤＯＥＷＧ８００からの放射エネルギーを異なる割合にすることができる。
ステップ８０４はまた、水平フィードをから垂直フィードに伝搬する電磁波の一部を反
射するので、反射コンポーネントと称することもある。さらに、いくつかの例では、反
射コンポーネントの高さｄｚ１は負でもよい。すなわち、ステップ８０４は、水平フィ
ードの底部の下に延在していてもよい。同様の同調メカニズムを使用して、オフセット
フィードを同調させることもできる。例えば、オフセットフィードは、放射要素に関し
て説明したように、垂直フィード幅、ｖｆｅｅｄ＿ａ、およびステップの様々な寸法（
例えば、ｄｗ、ｄｘ、およびｄｚ１）のいずれかを含んでいてもよい。

いくつかの例では、ＤＯＥＷＧ８００の各出力ポート８０２は、関連づけられた位相
および振幅を有していてもよい。各出力ポート８０２について所望の位相および振幅を
達成するために、様々な幾何学的コンポーネントを調整してもよい。前述のように、ス
テップ（反射コンポーネント）７０４は、垂直フィードを通して電磁波の一部を導くこ
とができる。それぞれのＤＯＥＷＧ８００の各出力ポート８０２に関連付けられた振幅
を調整するために、それぞれの出力ポート８０２に関連付けられた高さを調整してもよ
い。さらに、各出力ポート８０２に関連付けられる高さは、出力ポート８０２のこのフ
ィードセクションの高さまたは深さでもよい。

図８Ａに示すように、高さｄｚ２および高さｄｚ３は、２つの出力ポート８０２に対
する振幅を制御するように調整してもよい。図９の実施形態などのいくつかの実施形態
では、２つの出力ポート８０２（図９では所与の参照番号９０２）は、それらが、導波
路と同様の形状であるとともに導波路として機能することができ、さらに電磁波を放射
または受信する機能を果たすことができるため、代わりに導波路アンテナ要素（例えば
、図９に示す導波路アンテナ要素９０２）と称してもよい。高さｄｚ２と高さｄｚ３を
調整することにより、ダブレットネックの物理的な寸法が変わる場合がある（例えば、
図８Ａの垂直フィード）。ダブレットネックは、高さｄｚ２と高さｄｚ３に基づいた寸
法を有していてもよい。したがって、高さｄｚ２および高さｄｚ３が様々なダブレット
に対して変更されると、ダブレットネックの寸法（すなわち、ダブレットネックの少な
くとも片側の高さ）が変化し得る。一例では、高さｄｚ２が高さｄｚ３より大きいので
、高さｄｚ２に関連付けられた（すなわち、隣接して位置する）出力ポート８０２は、
高さｄｚ３に関連付けられた出力ポート８０２によって放射される信号の振幅よりも大
きな振幅で放射することができる。

さらに、各出力ポート８０２に関連付けられた位相を調整するために、各出力ポート
８０２に対してステップを導入してもよい。ステップの高さは、それぞれのステップに
関連付けられた出力ポート８０２によって放射される信号の位相を変化させる場合があ
る。したがって、各出力ポート８０２に関連付けられた高さとそれぞれのステップの両
方を制御することにより、出力ポート８０２によって送信される信号の振幅と位相の両
方を制御することができる。様々な実施形態では、ステップは、アップステップとダウ
ンステップの組み合わせなど、様々な形をとることができる。さらに、位相を制御する
ために、ステップ数を増減できる。

また、上述のジオメトリの調整は、それが導波路に接続するオフセットフィードのジ
オメトリを調整するために使用してもよい。例えば、システムの放射特性を調整するた
めに、高さ、幅、およびステップを調整してもよく、オフセットフィードに追加しても
よい。インピーダンス整合、位相制御、および／または振幅制御は、オフセットフィー
ドのジオメトリを調整することで実施できる。

図８Ｂは、例示的実施形態による、例示的なアンテナ８５０の例示的なオフセットフ
ィード導波路部分８５６を示す。図８Ｂに示すように、導波路８５４は、複数の放射要
素（８５２Ａ～８５２Ｅとして示される）およびオフセットフィード８５６を含んでい
てもよい。図８Ｂでは複数の放射要素がダブレットとして示されているが、他の放射構
造も同様に使用してもよい。例えば、シングレット、および導波路に結合することがで
きる他の任意の放射構造も使用してもよい。

導波路８５４は、電磁力を導波路８５４の様々な放射要素８５２Ａ～Ｅに向けるよう
に構成された様々な形状および構造を含んでいてもよい。導波路８５４を通って伝播す
る電磁波の一部は、様々な凹状波指向部材および隆起波指向部材によって分割および方
向付けてもよい。図８Ｂに示す波指向部材のパターンは、波指向部材の一例である。特
定の実装に基づいて、波指向部材は、異なる寸法、形状、および位置を有していてもよ
い。さらに、導波路は、同調短絡する導波路端部８６０Ａおよび８６０Ｂを有するよう
に設計してもよい。例えば、導波路の端部のジオメトリは、導波路端部８６０Ａおよび
８６０Ｂが同調短絡として機能するように調整してもよい。

導波路８５４のそれぞれの放射要素８５２Ａ～Ｅのうちの１つの各接合部において、
接合部は、双方向電力分割器と見なしてもよい。電磁力のパーセンテージは、それぞれ
の放射要素８５２Ａ～Ｅのネックに結合してもよく、残りの電磁力は、導波路を伝搬し
続けてもよい。それぞれの放射要素８５２Ａ～Ｅの様々なパラメータ（例えば、ネック
の幅、高さ、およびステップ）を調整することにより、電磁力のそれぞれのパーセンテ
ージを制御してもよい。したがって、所望の電力テーパを達成するために、それぞれの
放射要素８５２Ａ～Ｅのジオメトリを制御してもよい。したがって、各オフセットフィ
ードおよびそれぞれの放射要素８５２Ａ～Ｅのジオメトリを調整することによって、そ
れぞれの導波路およびその関連する放射要素に対する所望の電力テーパを達成すること
ができる。

電磁エネルギーは、導波路フィード８５６を介して導波路８５４に注入されてもよい
。いくつかの実施形態では、導波路フィード８５６は、底部金属層内のポート（例えば
、貫通孔）でもよい。電磁信号は、アンテナユニットの外部から導波路フィード８５６
を介して導波路８５４に結合されてもよい。電磁信号は、プリント回路基板、別の導波
路、または他の信号源など、アンテナユニットの外部にあるコンポーネントから送られ
てくる場合もある。いくつかの例では、導波路フィード８５６は、（図９および図１０
に示されているような）導波路の別の分割ネットワークに結合されてもよい。

いくつかの例では、本システムは、２つのモードのうちの１つで動作することができ
る。第１のモードでは、システムは、送信源から電磁エネルギーを受け取ることができ
る（すなわち、システムは送信アンテナとして動作することができる）。第２のモード
では、システムは、処理のためにシステムの外部から電磁エネルギーを受け取ることが
できる（すなわち、システムは受信アンテナとして動作することができる）。第１のモ
ードでは、システムは、導波路フィードで電磁エネルギーを受け取り、複数の放射要素
による送信のために電磁エネルギーを分割し、分割された電磁エネルギーを放射要素に
よって放射することができる。第２のモードでは、システムは、複数の放射要素で電磁
エネルギーを受け取り、受け取った電磁エネルギーを結合し、結合された電磁エネルギ
ーをさらなる処理のためにシステムの外に結合することができる。

導波路チャネル、導波路チャネルの一部、導波路チャネルの側面、波指向部材などの
他の形状および寸法も可能であることを理解されたい。いくつかの実施形態では、矩形
形状の導波路チャネルは、製造するのに非常に便利であり得るが、同等またはさらに優
れた利便性で導波路チャネルを製造するために、既知またはまだ知られていない他の方
法を実施してもよい。

図９は、例示的実施形態による、導波路アンテナ要素９０２の配列を示す。導波路ア
ンテナ要素９０２の寸法および形状、ならびに図９に示す対応するフィード導波路は、
導波路アンテナ要素９０２の配列が動作するように設計された所与の電磁周波数（例え
ば、７７ＧＨｚ）および／または偏波（例えば、水平ＴＥ₁₀偏波）に対応し得る。図示
の他のコンポーネントとともに、導波路アンテナ要素９０２は、アンテナシステム９０
０の一部であってもよい。導波路アンテナ要素９０２は、図９に示すように、配列に配
置されてもよい。さらに、導波路アンテナ要素９０２の配列は、図８に示すように、個
々のアンテナ８５０のグループに配置されてもよい。具体的には、図９に示す実施形態
は、図８に示すアンテナ８５０の６つのインスタンスを含み、その結果、導波路アンテ
ナ要素９０２の６×１０配列が得られる。他の数の導波路アンテナ要素９０２および／
またはアンテナ８５０も可能である。アンテナシステム９００は、例えば、レーダまた
は無線通信システムの送信端および／または受信端上にあってもよい。さらに、アンテ
ナシステム９００の２つのインスタンスを互いに組み合わせて使用して、送信／受信シ
ステム（例えば、無線通信システム）を形成してもよい。さらに、アンテナシステム９
００は、電磁波をＴＥ₁₀導波モードで放射および／または受信するように設計されても
よい。

図９に示すアンテナ８５０のグループに配置された導波路アンテナ要素９０２に加え
て、アンテナシステム９００は、位相調整部９１０および導波路入力９１２をさらに含
んでいてもよい。いくつかの実施形態では、導波路入力９１２は、電磁源（例えば、レ
ーダ源）に接続されてもよい。位相調整部９１０は、例えば、導波路入力９１２に入力
される、電磁波に関連付けられた位相を調整してもよい。これにより、信号を送信する
ときに、適切な位相を導波路アンテナ要素９０２のそれぞれに分配することができるよ
うになる。さらに、位相調整部９１０は、入射電磁波の電力を、アンテナ８５０の複数
のインスタンスに関連付けられた複数のフィード導波路の間で分割するように構成して
もよい。

いくつかの実施形態では、上述のように、アンテナシステム９００は、共通の導波路
入力９１２に接続された一連の独立したアンテナ８５０を含んでいてもよい。独立した
アンテナ８５０である代わりに、アンテナ８５０は、図９に示すように、単一のアンテ
ナユニットとして機能してもよい。アンテナシステム９００が独立したアンテナまたは
単一のアンテナユニットを表すかどうかにかかわらず、導波路アンテナ要素９０２は、
電磁波を放射するおよび／または電磁波を受信するように機能することができる。図８
に関して説明したように、放射および／または受信された電磁波は、対応する導波路の
水平および垂直フィードに送信されてもよい。

図１０は、例示的実施形態による、導波路アンテナ要素９０２の配列および偏波修正
層７００を示す。いくつかの実施形態では、導波路アンテナ要素９０２の配列は、業界
標準（例えば、自動車業界標準）に従って設計されてもよく、偏波修正層７００は、そ
の業界標準に適合するように設計されてもよい。代替的に、導波路アンテナ要素９０２
の配列および対応する偏波修正層７００は、１つ以上の特定の用途のために設計されて
もよい。集合的に、導波路アンテナ要素９０２の配列および偏波修正層７００は、アン
テナ１０００を備えていてもよい。いくつかの実施形態では、図１０に示す実施形態の
ように、アンテナ１０００は、図９に示す位相調整部９１０および／または導波路入力
９１２を追加で含んでいてもよい。図１０の例示的な実施形態では、偏波修正層７００
の厚さは、アンテナ１０００が送信または受信するように設計された電磁波の厚い波長
（例えば、四分の一波長と全波長の間）よりも薄くてよい。他の厚さも可能である。さ
らに、アンテナ１０００は、ＴＥ₁₀導波モードで電磁波を放射または受信するように設
計されていてもよい。

図１０に示す実施形態では、偏波修正層７００内に画定された偏波修正チャネル７０
２は、導波路アンテナ要素９０２によって発信された偏波を回転させるように機能して
もよい。したがって、アンテナ１０００によって放射される電磁波は、導波路アンテナ
要素９０２によって出力される偏波に対して回転された偏波のものであってもよい。追
加で、または代替的に（例えば、アンテナ１０００がレーダシステムまたは無線通信シ
ステム内の受信機として機能している場合）、偏波修正層７００内に画定された偏波修
正チャネル７０２は、電磁波を導波路アンテナ要素９０２に送信する前に、受信された
電磁波に関連付けられた偏波を回転させるよう機能してもよい。

図７に関して前述したように、偏波修正層７００はまた、偏波修正チャネル７０２の
それぞれの一部として共振空洞を含んでいてもよい。共振空洞は、各導波路アンテナ要
素９０２と、導波路アンテナ要素９０２に結合された偏波修正チャネル７０２のそれぞ
れの１つとの間のインピーダンス整合を実行するように構成してもよい。例えば、いく
つかのレーダシステムでは、送信機は、図１０に示すアンテナ１０００のように構成し
てもよい。かかる送信機は、図１０に示すアンテナ１０００のように構成された受信機
と通信してもよい。

図１０に示すように、上記のいずれの場合においても（すなわち、アンテナ１０００
が送信機として機能していようが受信機として機能してようが）、偏波修正チャネル７
０２によって放射された、または受け入れられた偏波は、導波路アンテナ要素９０２に
対してある角度である。この対応する角度は、例えば、４４～４６度（例えば、４５度
）であってよい。様々な実施形態において、様々な代替角度を使用してもよい。さらに
他の実施形態では、偏波修正チャネル７０２はすべて、導波路アンテナ要素９０２に対
して同じ角度で配設される必要はない。これにより、例えば、対応するアンテナが、様
々な偏波を有する電磁波を放射および受信することが可能になる。さらに他の実施形態
では、偏波修正チャネル７０２は、互いにすべて同じ寸法および形状である必要はない
。これにより、例えば、対応するアンテナは、様々な偏波（例えば、偏波修正チャネル
７０２がスタジアム形状ではなく円形の場合）および／または様々な周波数を持つ（例
えば、偏波修正チャネル７０２が、異なる周波数で共振するような寸法の場合）電磁波
を放射および受信できるようになる。さらに、偏波修正チャネル７０２の１つ以上は、
材料（例えば、誘電体材料）で充填して、それにより、対応する偏波修正チャネル７０
２を介して伝播し得る、関連付けられた電磁波の特性（例えば、共振周波数）の１つ以
上をさらに変化させることができる。

いくつかの実施形態では、２つ以上の偏波修正層７００は、導波路アンテナ要素９０
２の上にカスケード接続してもよい。導波路アンテナ要素９０２の上にカスケード接続
された複数の偏波修正層７００があった場合、対応する偏波修正チャネル７０２は、電
磁波が対応するアンテナによって放射または受信できる周波数帯域幅を増加させること
が可能である。さらに、複数の偏波修正層７００をカスケードすることにより、放射ま
たは受信される偏波の角度を、図１０に示す角度よりも大きくまたは小さくすることが
できる。例えば、代替のアンテナは、２つのカスケードされた偏波修正層を有していて
もよい。第１の層は、導波路アンテナ要素９０２の配列に対して２０～２５度の角度で
もよく、第２の層は、第１の層に対して２０～２５度でもよい。このようにして、電磁
波が受ける偏波回転の角度（すなわち、４５度）は、図１１の実施形態と同じであるが
、帯域幅を増加させてもよい。

図１０に示すアンテナ１０００の設計はまた、２つの別個のアンテナ間の干渉を低減
するよう機能してもよい。例えば、レーダシステムは、類似の設計の２つのアンテナを
使用してもよいが、１つのアンテナの偏波修正層内の偏波修正チャネルは、他のアンテ
ナの偏波修正層内の偏波修正チャネルに直交する角度で回転させる。別の例では、２つ
の別個のアンテナは、互いに平行な角度で、ただし、互いに向き合うように配向された
偏波修正チャネルを備えた偏波修正層を有してもよい（例えば、反対方向に走行する車
両にアンテナが同じ向きで取り付けられている場合）。上記のいずれの方法でも、２つ
のアンテナが直交偏波を使用するため、干渉が減る可能性がある。したがって、２つの
アンテナ間で交差偏波分離が発生する場合もある。例えば、一方のアンテナから出力さ
れた信号は、他方のアンテナの偏波修正層を介して送信されると、４０ｄＢ（デシベル
）も減衰することがある。

図１１は、例示的実施形態による、導波路アンテナ要素９０２の配列、偏波修正層７
００、および導波路出力ポート１１０２の配列を示す。図示のように、図１１に示す実
施形態は、図１０に示す実施形態に類似していてもよく、導波路出力ポート１１０２の
配列が追加されている。位相調整部９１０および導波路入力９１２に加えて、導波路ア
ンテナ要素９０２の配列、偏波修正層７００、および導波路出力ポート１１０２の配列
で、アンテナ１１００を形成してもよい。さらに、アンテナ１１００は、ＴＥ₁₀導波モ
ードで電磁波を放射または受信するように設計してもよい。

アンテナ１１００は、様々な目的（例えば、レーダまたは無線通信を使用する自律車
両内のナビゲーション）のために電磁波（例えば、電波）を送信および／または受信す
るために使用してもよい。さらなる実施形態では、アンテナ１１００は、より多いまた
はより少ない数の導波路アンテナ要素９０２、導波路出力ポート１１０２、および／ま
たは偏波修正チャネル７０２を有していてもよい。追加で、または代替的に、アンテナ
１１００は、位相調整部９１０または導波路入力９１２を有していなくてもよい。例え
ば、個々の導波路アンテナ要素９０２の１つ以上は、位相調整部９１０および導波路入
力９１２に接続されたフィード導波路ではなく、フォトニックまたは電子源（複数可）
によって供給されてもよい。

図１１の実施形態では、導波路アンテナ要素９０２は、例えば、電磁波を出力するよ
うにしてもよい。次に、これらの電磁波を、偏波修正チャネル７０２に伝搬させてもよ
い。次に、偏波修正チャネル７０２は、関連する電磁波の偏波を画定された角度（例え
ば、４５度）だけ回転させるよう、機能してもよい。次に、現在中間偏波を有する電磁
波を、導波路出力ポート１１０２に送信してもよい。導波路出力ポート１１０２は、偏
波修正チャネル７０２から導波路出力ポート１１０２に送信される任意のエバネセント
波が、導波路出力ポート１１０２の端部に位置する放射ポートに到達する前に、確実に
十分に減衰されるように、十分な長さに設計してもよい。導波路出力ポート１１０２に
入射すると、電磁波は別の偏波回転（例えば、追加の４５度だけ）を受ける場合がある
。次に、導波路アンテナ要素９０２に対して所与の角度だけ回転した偏波（例えば、４
５度または９０度回転した偏波、したがって、入力偏波は出力偏波に直交している）を
現在有する関連付けられた電磁波を、導波路出力ポート１１０２を出る際に環境内に放
射してもよい。このプロセスは、同じアンテナ１１００を使用して電磁波を受信する疑
似反転に発生する可能性もある（すなわち、電磁波は導波路出力ポート１１０２で受信
され、偏波修正チャネル７０２に入ると偏波が回転し、導波路アンテナ要素９０２に入
ると、再び、偏波が回転し、次に、電磁波が、偏波が２回回転したアンテナに取り付け
られた１つ以上のデバイスに送信される）。

いくつかの実施形態では、図１１に示すように、配列内の導波路アンテナ要素９０２
の数、偏波修正層７００内に画定された偏波修正チャネル７０２の数、および配列内の
導波路出力ポート１１０２の数は、すべて同じである。いくつかの実施形態では、偏波
修正チャネル７０２よりも多いかまたは少ない導波路出力ポート１１０２があってもよ
く、偏波修正チャネル７０２は、導波路アンテナ要素９０２の数より多いかまたは少な
くてもよい。さらに、導波路出力ポート１１０２の配列の配置は、図１１に示すように
、偏波修正チャネル７０２の配置に対応しなくてもよい。いくつかの実施形態では、例
えば、導波路出力ポート１１０２の配列は、不規則に、または偏波修正チャネル７０２
の間隔とは異なるように離間されていてもよい。

図１１に示すように、導波路出力ポート１１０２のそれぞれは、下層の偏波修正チャ
ネル７０２に対して同じ量（例えば、４４～４６度）だけ回転される。さらに、各偏波
修正チャネル７０２は、下層の導波路アンテナ要素９０２に対して同じ量（例えば、４
４～４６度）だけ回転される。したがって、図１１のアンテナ１１００では、導波路出
力ポート１１０２のそれぞれが、下層の導波路アンテナ要素９０２に対して等しい量（
例えば、８８～９２度）だけ回転する。図１１に示す角度以外の他の角度も可能である
。例えば、偏波修正チャネル７０２と導波路アンテナ要素９０２との間の角度は１５度
であり、偏波修正チャネル７０２と導波路出力ポート１１０２との間の角度は１５度で
あり、その結果、導波路出力ポート１１０２と導波路アンテナ要素９０２の間の角度は
３０度となる。

いくつかの実施形態では、偏波修正チャネル７０２および／または導波路アンテナ要
素９０２に対する導波路出力ポート１１０２の回転は、導波路出力ポート間で変化して
もよい（例えば、ある導波路出力ポートが、下層の導波路アンテナ要素に対して７５度
回転し、別のものは、下層の導波路アンテナ要素に対して９０度回転する）。かかる変
化は、例えば、アンテナ１１００が発信する複数の偏波角に依存し得る。さらに、かか
る角度の変化により、配列内の導波路出力ポートの対応する配置、または様々な導波路
出力ポートの対応する寸法／形状が変化して、かかる差異に対応するようにしてもよい
。

さらに、上述のように、導波路ガイド出力ポート１１０２の１つ以上は、追加で、ま
たは代替的に、（偏波修正層７００の平面に垂直な垂直軸を中心に回転するのとは対照
的に）偏波修正層７００の平面に平行な軸を中心に回転させてもよい。これは、例えば
、アンテナ１１００の指向性を可能にすることができる。

図１１に示すように、導波路出力ポート１１０２は、角丸矩形の形状である。さらに
、図１１に示す出力ポート１１０２に関連付けられた寸法は、アンテナ１１００によっ
て送信および／または受信される電磁波の特定の波長（例えば、７７ＧＨｚの周波数を
有する電磁波に関連付けられた波長）に対応していてもよい。しかしながら、導波路出
力ポート１１０２の１つ以上は、代替の形状および／または寸法決定された出力ポート
（例えば、ホーンアンテナまたは略円形の導波路）によって置き換えてもよい。さらに
、導波路出力ポート１１０２は、追加で、または代替的に、空気以外の材料（例えば、
誘電体材料）で全体的または部分的に充填されていてもよい。これらの要因（例えば、
導波路出力ポート１１０２の形状、寸法、または充填）のいずれか、ならびに他の要因
は、アンテナ１１００に関連付けられたフィルタリング特性を強化または低減する可能
性がある。例えば、１つ以上の導波路出力ポート１１０２が誘電体で充填されている場
合、それぞれの導波路出力ポート１１０２に関連付けられた共振波長を変更し、それに
より、それぞれの導波路出力ポート１１０２を通る特定の波長の伝送を増強または減少
させてもよい。

上記に類似して、導波路出力ポート１１０２配列の複数の層をカスケードしてもよい
。これにより、例えば、アンテナ１１０２で効果的に使用できる周波数の帯域幅を増加
させることができる。さらに、かかるカスケードは、導波路出力ポート１１０２と導波
路アンテナ要素９０２との間の角度を増加または減少させることができる。追加で、ま
たは代替的に、偏波修正層７００の交互層に続いて導波路出力ポート１１０２配列層を
カスケードして、同様の効果を達成することができる。例えば、代替のアンテナ設計は
、導波路アンテナ要素の配列と、それに続く２つの偏波修正層と、それに続く導波路出
力ポートの配列とを含んでいてもよい。このような設計では、追加の偏波回転を実行す
る各連続層の間に角度が存在する可能性がる（例えば、最初の偏波修正層の偏波修正チ
ャネルは、導波路アンテナ要素の配列に対して、例えば、２５～３５度の角度にあり、
第２の偏波修正層内の偏波修正チャネルは、第１の偏波修正層内の偏波修正チャネルに
対して別の角度、例えば、２５～３５度であり、導波路出力ポートの配列は、第２の偏
波修正層の偏波修正チャネルに対してさらに別の角度、例えば、２５～３５度である）
。加えて、かかるカスケード層内の導波路出力ポート１１０２および／または偏波修正
チャネル７０２の角度、寸法、形状、分布、または数は、層ごとに異なっていてもよい
。

図１２～図１３は、所望の電力分割比を提供できるＤＯＥＷのスロートに統合された
偏波回転と、１つまたは複数のステップ、リッジ、または組み合わせを使用するポート
すべて（またはサブセット）に対するインピーダンス整合を有するアンテナのさらなる
構成を示す。図示の例示的なアンテナは、全体的にコンパクトな寸法および位置を維持
する能力も有しながら、電磁波がねじれた所望の偏波を提供することができる。場合に
よっては、図１２～図１３に示すアンテナは、アンテナブロックの上部に統合された回
転部分を含んでいてもよい。したがって、前の説明とは異なり、分割ブロックアンテナ
構造内で偏波ねじれを実現できるため、偏波回転を実現するために偏波フィルタを使用
しなくてもよい。

図１２Ａは、ねじれアンテナ構成１２００の例を示す。図示のように、アンテナ構成
１２００は、それぞれがレーダユニットの一部としてレーダ信号を送信または受信する
ことができる放射要素１２０２、１２０４、１２０６、および１２０８を含む。放射要
素１２０２～１２０８の構成は、各放射要素１２０２～１２０８がレーダ信号を送信ま
たは受信する偏波を調整することができる。例えば、内部構成１２００は、９０度で送
信または受信されるレーダ信号の偏波をねじるように構成してもよい。

いくつかの例では、アンテナ構成１２００の導波路に対する放射要素１２０２～１２
０８のねじれた構成は、４５度で送信または受信される電磁波の偏波を調整することが
できる。例えば、放射要素１２０２～１２０８は、レーダ信号を、垂直線形偏波の代わ
りに水平偏波から４５度の傾斜で送信させることができる。他の例では、放射要素１２
０２～１２０８は、レーダ信号の偏波を多少調整することができる。一例として、放射
要素１２０２～１２０８の構成は、９０度（例えば、水平線形偏波から垂直線形偏波へ
）だけ偏波を調整してもよい。さらなる例では、偏波修正の範囲は、放射要素のセット
１２０２～１２０８の間で異なっていてもよい。

図１２Ｂは、別のねじれアンテナ構成１２１０を示す。図示のように、アンテナ構成
１２１０は、ねじれ放射要素１２１２、１２１４、１２１６、１２１８、１２２０、お
よび１２２２を含む。他の例では、アンテナ構成１２１０の構成、数量または放射要素
、および他のパラメータは異なっていてもよい。

放射要素１２１２～１２２２は、アンテナ構成１２１０の性能を調整する方法でアン
テナ構成１２１０の内部直列フィード導波路に接続する。特に、ねじれ構成は、放射要
素１２１２～１２２２の動作を変更して、各放射要素が所望に応じて異なる偏波で動作
するようにすることができる。例えば、放射要素１２１２～１２２２は、傾斜偏波（例
えば、水平から正または負に４５度傾斜した偏波）でレーダ信号を送信または受信して
もよい。他の例では、レーダ信号の偏波の修正の程度は、放射要素１２１２～１２２２
の構成に応じて変えてもよい。例えば、放射要素１２１２～１２２２は、アンテナ構成
１２１０の導波路に対する放射要素１２１２～１２２２の構成に応じて、９０度だけ電
磁波の偏波を変えてもよい。さらに、電磁波を導波路に向けるフィードのタイプ（例え
ば、並列、直列）は、例内で異なっていてもよい。

図１３は、ねじれアンテナ１３００を示している。図１３に示すように、導波路１３
０４は、（１３０２Ａ～１３０２Ｅとして示される）複数の放射要素を含んでいてもよ
い。放射要素１３０２Ａ～１３０２Ｅはダブレットとして示しているが、同様に他の放
射構造も使用してよい。例えば、シングレット、および導波路に結合することができる
他の任意の放射構造が、他の実装例に存在し得る。

導波路１３０４は、導波路１３０４に結合された様々な放射要素１３０２Ａ～１３０
２Ｅに電磁力を向けるように構成された様々な形状および構造を含んでいてもよい。導
波路１３０４を通って伝播する電磁波の一部は、様々な凹状波指向部材および隆起波指
向部材によって分割および方向付けてもよい。図１３に示す波指向部材のパターンは、
波指向部材の一例である。特定の実装に基づいて、波指向部材は、異なる寸法、形状、
および位置を有していてもよい。

導波路１３０４のそれぞれの放射要素１３０２Ａ～１３０２Ｅのうちの１つの各接合
部において、接合部は、双方向電力分割器と見なしてもよい。このように、電磁力のパ
ーセンテージは、それぞれの放射要素１３０２Ａ～１３０２Ｅのネックに結合してもよ
く、残りの電磁力は、導波路１３０４に伝搬し続けてもよい。それぞれの放射要素１３
０２Ａ～１３０２Ｅの様々なパラメータ（例えば、ネックの幅、高さ、およびステップ
）を調整することにより、電力分配器に関連付けられた影響を受けるすべてのポートで
インピーダンス整合を維持しながら、電磁力のそれぞれのパーセンテージを制御しても
よい。したがって、所望の電力テーパを達成するために、それぞれの放射要素１３０２
Ａ～１３０２Ｅのジオメトリを制御してもよい。各オフセットフィードおよびそれぞれ
の放射要素１３０２Ａ～１３０２Ｅのジオメトリを調整することにより、導波路１３０
４を所望の電力テーパにし、それに関連付けられた放射要素１３０２Ａ～１３０２Ｅを
実現できる。

電磁エネルギーは、導波路フィードを介して導波路１３０４に注入されてもよい。例
えば、いくつかの実施形態では、導波路フィードは、底部金属層内のポート（例えば、
貫通孔）でもよい。電磁信号は、アンテナユニットの外部から導波路フィードを通じて
導波路１３０４に結合されてもよい。電磁信号は、プリント回路基板、別の導波路、ま
たは他の信号源など、アンテナユニットの外部にあるコンポーネントから送られてくる
場合もある。いくつかの例では、導波路フィードは、導波路の別の分割ネットワークに
結合されてもよい。

いくつかの例では、本システムは、２つのモードのうちの１つで動作することができ
る。第１のモードでは、システムは、送信源から電磁エネルギーを受け取ることができ
る（すなわち、システムは送信アンテナとして動作することができる）。第２のモード
では、システムは、処理のためにシステムの外部から電磁エネルギーを受け取ることが
できる（すなわち、システムは受信アンテナとして動作することができる）。第１のモ
ードでは、システムは、導波路フィードで電磁エネルギーを受け取り、複数の放射要素
による送信のために電磁エネルギーを分割し、分割された電磁エネルギーを放射要素に
よって放射することができる。第２のモードでは、システムは、複数の放射要素で電磁
エネルギーを受け取り、受け取った電磁エネルギーを結合し、結合された電磁エネルギ
ーをさらなる処理のためにシステムの外に結合することができる。

図１３にさらに示すように、放射要素１３０２Ａ～１３０２Ｅは、それぞれ回転位置
で示されている。特に、回転は、各放射要素の性能を調整することができ、放射要素１
３０２Ａ～１３０２Ｅを所望に応じて異なる偏波で動作させる。例えば、放射要素１３
０２Ａ～１３０２Ｅのねじれ構成により、放射要素１３０２Ａ～１３０２Ｅがネックか
ら分割されて予めねじられた電磁波を受信し、その後、電磁波の偏波を所望の偏波（例
えば、水平から４５度傾斜した）に調整することができる。導波路１３０４と放射要素
１３０２Ａ～１３０２Ｅとの間の構成は、電磁波を安定させることができる十分な伝搬
経路を含む。また、電磁波を安定化させると、ねじれアンテナ１３００に関連付けられ
た寄生エバネセント波を減少させるか、または排除することさえできる。ねじれアンテ
ナ１３００の構成および伝播経路の結果として、所望の伝播電磁波のみが、所望のねじ
れ角度で存続することができる。

さらに、導波路１３０４は、同調短絡される導波路端部１３０６Ａおよび１３０６Ｂ
を有するように設計してもよい。例えば、導波路の端部のジオメトリは、導波路端部１
３０６Ａおよび１３０６Ｂが同調短絡として機能するように調整されてもよい。いくつ
かの実装形態では、導波路端部１３０６Ａ、１３０６Ｂまたは他のコンポーネントは、
導波路１３０４の端部の自由空間とインピーダンス整合することができる。したがって
、ねじれアンテナ１３００は、反射することなく電磁波を自由空間に放射することがで
きる。

導波路チャネル、導波路チャネルの一部、導波路チャネルの側面、波指向部材などの
他の形状、構成、および寸法も可能であることを理解されたい。いくつかの実施形態で
は、矩形形状の導波路チャネルは、製造するのに非常に便利であり得るが、同等または
さらに優れた利便性で導波路チャネルを製造するために、既知またはまだ知られていな
い他の方法を実施してもよい。さらなる例では、放射要素１３０２Ａ～１３０２Ｅは、
放射要素１３０２Ａ～１３０２Ｅが、所望に応じて異なる偏波でレーダ信号を送信また
は受信するように、導波路１３０４に対して異なる構成を有していてもよい。

加えて、いくつかの例は、放射要素１３０２Ａ～１３０２Ｅのサブセットを含み、サ
ブセットがねじれアンテナ１３００の他の放射要素と比較して異なる偏波で動作するよ
うに異なる構成を有していてもよい。例えば、放射要素１３０２Ａ、１３０２Ｂ、およ
び１３０２Ｃは、第１の偏波で動作するように構成してもよく、放射要素１３０２Ｄ、
１３０２Ｅは、第１の偏波とは異なる第２の偏波で動作するように構成してもよい。ア
ンテナ１３００は、他のシステムからのレーダによる潜在的な妨害を低減するために、
１つまたは複数の偏波で動作するレーダシステムの一部としてもよい。さらに、アンテ
ナ１３００の構成は、信号対雑音比（ＳＮＲ）を高めて、アンテナ１３００が動作して
いる間、不要な雑音を低減することができる。

図１４は、例示的な例示的実施形態による、電磁波を放射する方法１４００を示す。
方法１４００は、いくつかの例示的実施形態では、図１１に示すアンテナ１１００を使
用して実行してもよい。さらに、方法１４００は、いくつかの実施形態では、（放射と
は対照的に）電磁波を受信するために疑似反転で実行してもよい。方法１４００は、例
えば、自律車両に取り付けられたレーダシステムを使用して自律車両のナビゲーション
を支援するために実行してもよい。代替的に、方法１４００は、無線通信技術を使用し
て通信するために実行しもよい。

ブロック１４０２で、方法１４００は、第１の配列内の複数の導波路アンテナ要素か
ら第１の偏波を有する電磁波を発信することを含む。第１の配列内の導波路アンテナ要
素は、例えば、図９に示す導波路アンテナ要素９０２の配列に類似していてもよい。一
例として、車両の一部に結合された（または一部に組み込まれた）レーダユニットは、
電磁波を発信してもよい

ブロック１４０４において、方法１４００は、導波路アンテナ要素と第２の配列に配
置された複数の導波路出力ポートとの間に配設された偏波修正層内に画定されたチャネ
ルによって、第１の偏波を有する電磁波を受信することを含む。チャネルは、導波路ア
ンテナ要素に対して第１の角度で配向されてもよい。第１の角度は、例えば、４４～４
６度（例えば、４５度）であってよい。さらに、偏波修正層およびチャネルは、例えば
、図７に示すように、それぞれ偏波修正層７００および偏波回転チャネル７０２であっ
てもよい。さらに、導波路出力ポートは、例えば、図１１に示す導波路出力ポート１１
０２であってもよい。

ブロック１４０６で、方法１４００は、偏波修正層内に画定されたチャネルによって
、中間偏波を有する電磁波を送信することを含む。

ブロック１４０８において、方法１４００は、導波路出力ポートによって、中間偏波
を有する電磁波を受信することを含む。導波路出力ポートは、チャネルに対して第２の
角度で配向されてもよい。第２の角度は、例えば、４４～４６度（例えば、４５度）で
あってよい。

ブロック１４１０で、方法１４００は、導波路出力ポートによって、第２の偏波を有
する電磁波を放射することを含む。第２の偏波は、第１の偏波とは異なっていてもよい
。第２の偏波はまた、中間偏波とは異なっていてもよい。さらに、第１の偏波は、中間
偏波とは異なっていてもよい。第１の偏波、中間偏波、および第２の偏波は、それぞれ
、水平ＴＥ₁₀偏波、水平と垂直との間の４５度の角度のＴＥ₁₀偏波、および垂直ＴＥ₁₀
偏波であってもよい。

他の形状および寸法の導波路チャネル、導波路チャネルの一部、導波路チャネルの側
面、波指向部材なども可能であることを理解されたい。いくつかの実施形態では、導波
路チャネルの矩形または角丸矩形は、製造するのに非常に便利であり得るが、既知また
はまだ知られていない他の方法を実施して、同等またはそれ以上の利便性で導波路チャ
ネルを製造してもよい。

いくつかの例では、アンテナ構成は、第１の偏波で動作するように構成された第１の
配列に配置された複数の導波路アンテナ要素と、第２の偏波で動作するように構成され
た第２の配列に配置された複数の導波路出力ポートとを含んでいてもよい。特に、第２
の偏波は、第１の偏波とは異なっていてもよい（例えば、互いに直交）。アンテナ構成
はまた、偏波修正層が導波路アンテナ要素と導波路出力ポートとの間に配設されるよう
に、内部にチャネルが画定された偏波修正層を含んでいてもよい。したがって、チャネ
ルは、導波路アンテナ要素に対して第１の角度で、そして導波路出力ポートに対して第
２の角度で配向されてもよい。例えば、第１の角度は４４～４６度でもよく、第２の角
度は４４～４６度でもよい。加えて、チャネルは、第１の偏波を有する入力電磁波を受
信し、第１の中間偏波を有する出力電磁波を送信するように構成してもよい。同様に、
導波路出力ポートは、入力電磁波を受信し、第２の偏波を有する電磁波を放射するよう
に構成してもよい。

さらなる例では、導波路アンテナ要素および導波路出力ポートは、略矩形の形状でも
よい。他の例では、導波路アンテナ要素および導波路出力ポートは、形状が略円形であ
ってもよい。さらに、チャネルは、角丸矩形の形状でもよく、また、チャネルは、誘電
体材料で充填してもよい。場合によっては、偏波修正層の厚さは変化してもよい。例え
ば、偏波修正層の厚さは、第１の偏波を有する入力電磁波の半波長と全波長の間でもよ
い。

加えて、いくつかの例は、内部に二次チャネルが画定された二次偏波修正層も含んで
いてもよい。特に、二次偏波修正層は、偏波修正層と導波路出力ポートとの間に配設さ
れてもよく、二次チャネルは、導波路アンテナ要素に対して第３の角度で、そして、導
波路出力ポートに対して第４の角度で配向されてもよい。さらに、二次チャネルは、第
１の中間偏波を有する入力電磁波を受信し、第２の中間偏波を有する出力電磁波を送信
するように構成してもよい。したがって、第１の中間偏波は、第２の中間偏波とは異な
っていてもよい。一例として、レーダアンテナに関連付けられた使用可能な周波数の帯
域幅は、７７ＧＨｚ帯域内にあってもよい。いくつかの例では、第１の角度は２５～３
５度でもよく、第２の角度は５０～７０度でもよく、第３の角度は５０～７０度でもよ
く、第４の角度は２５～３５度でもよい。他の角度も可能である。

さらに、図に示された様々な要素の他のレイアウト、配置、量、または寸法も可能で
あることを理解されたい。例えば、アンテナまたはアンテナシステムの所与の用途が、
図に示された偏波修正ユニットセルの様々な機械加工部分、および／または本明細書に
記載のアンテナ（複数可）およびアンテナシステム（複数可）のその他の機械加工（ま
たは非機械加工）部分／コンポーネントについての適切な大きさおよび寸法（例えば、
チャネル寸法、金属層の厚さなど）を決定し得ることを理解されたい。例えば、上述の
ように、いくつかの例示的なレーダシステムは、ミリメートルの電磁波長に相当する７
７ＧＨｚの電磁波周波数で動作するように構成されていてもよい。この周波数では、装
置のチャネル、ポートなどは、７７ＧＨｚの周波数に適した所与の寸法のものでよい。
他の例のアンテナとアンテナアプリケーションも可能である。

さらに、「アンテナ」という用語は、電磁スペクトルの無線周波数内にのみ電磁波を
含む用途に限定されるべきではない。「アンテナ」という用語は、本明細書では、電磁
波を送信および／または受信することができるデバイスを説明するために広く使用され
る。例えば、本明細書に記載されているアンテナまたはアンテナのコンポーネントはい
ずれも、光を送信および／または受信することを可能としてもよい。さらに、本明細書
で説明するアンテナまたはアンテナのコンポーネントはいずれも、光源（例えば、光フ
ァイバまたは光レーザ）によって給電できる。かかる例示的なアンテナは、例えば、コ
ンピューティングデバイス内の光相互接続として使用してもよい。加えて、かかるアン
テナ内のコンポーネントの対応する形状と寸法は、波長に応じて変化してもよい（例え
ば、光学の実施形態で使用されるコンポーネントは、無線の実施形態のミリメートルの
フィーチャ寸法とは対照的に、数百ナノメートルのスケールのフィーチャ寸法を有して
いてもよい）。加えて、レーダユニットは、車両レーダシステムの一部として動作して
もよい。したがって、レーダユニットは、車両コンポーネント上に位置付けられても、
車両コンポーネントに組み込まれても、または、いくつかの例では、その組み合わせで
もよい。

本明細書において説明される配置は、例示のみを目的としていることを理解されたい
。このように、当業者であれば、他の配置および他の要素（例えば、機械、装置、イン
ターフェース、機能、順序、および機能のグループ化など）を代わりに使用してもよく
、いくつかの要素が所望の結果に応じて一括して省略できることを理解できよう。さら
に、説明される要素の多くは、個別のコンポーネントもしくは分散したコンポーネント
として、または他のコンポーネントと共に、任意の適切な組み合わせおよび場所で実装
することができる機能エンティティである。

様々な態様および実施形態が本明細書において開示されているが、当業者には、その
他の態様および実施形態が明白であろう。本明細書に開示される様々な態様および実施
形態は、例証を目的とするものであり、限定することを意図するものではなく、その範
囲は、以下の特許請求の範囲によって示される。

Claims (20)

1. アンテナであって、
   第１の偏波で動作するように構成された第１の配列に配置された複数の導波路アンテナ要素と、
   第２の偏波で動作するように構成された第２の配列に配置された複数の導波路出力ポートであって、前記第２の偏波は前記第１の偏波とは異なる、複数の導波路出力ポートと、
   内部にチャネルが画定された偏波修正層と、
   前記偏波修正層に結合された回転コンポーネントと、を備え、
   前記偏波修正層は、前記導波路アンテナ要素と前記導波路出力ポートとの間に配設され、
   前記チャネルは、前記導波路アンテナ要素に対して第１の角度で、そして前記導波路出力ポートに対して第２の角度で配向され、
   前記チャネルは、前記第１の偏波を有する入力電磁波を受信し、第１の中間偏波を有する出力電磁波を送信するように構成され、
   前記導波路出力ポートは、入力電磁波を受信し、前記第２の偏波を有する電磁波を放射するように構成され、
   前記回転コンポーネントは、前記導波路アンテナ要素および前記導波路出力ポートに対する前記偏波修正層の相対的な位置を調整するように構成されている、アンテナ。
2. 前記導波路アンテナ要素および前記導波路出力ポートは、略矩形の形状である、請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記導波路アンテナ要素および前記導波路出力ポートは、略円形の形状である、請求項１に記載のアンテナ。
4. 前記チャネルは、角丸矩形の形状である、請求項１に記載のアンテナ。
5. 前記第１の偏波は、前記第２の偏波と直交する、請求項１に記載のアンテナ。
6. 前記第１の角度は、４４～４６度であり、前記第２の角度は、４４～４６度である、請求項１に記載のアンテナ。
7. 前記偏波修正層の厚さが、前記第１の偏波を有する前記入力電磁波の半波長と全波長との間である、請求項１に記載のアンテナ。
8. 前記チャネルが誘電体材料で充填されている、請求項１に記載のアンテナ。
9. 内部に二次チャネルが画定された二次偏波修正層をさらに備え、
   前記二次偏波修正層は、前記偏波修正層と前記導波路出力ポートとの間に配設され、
   前記二次チャネルは、前記導波路アンテナ要素に対して第３の角度で、そして前記導波路出力ポートに対して第４の角度で配向され、
   前記二次チャネルは、第１の中間偏波を有する入力電磁波を受信し、第２の中間偏波を有する出力電磁波を送信するように構成され、
   前記第１の中間偏波は、前記第２の中間偏波とは異なる、請求項１に記載のアンテナ。
10. レーダアンテナと関連付けられた使用可能な周波数の帯域幅が、７７ＧＨｚ帯域内にある、請求項９に記載のアンテナ。
11. 前記第１の角度は２５～３５度であり、前記第２の角度は５０～７０度であり、前記第３の角度は５０～７０度であり、前記第４の角度は２５～３５度である、請求項９に記載のアンテナ。
12. レーダシステムであって、
    送信機であって、
    第１の偏波で動作するように構成された第１の配列に配置された複数の第１の導波路アンテナ要素と、
    内部に第１のチャネルが画定された第１の偏波修正層と、
    前記第１の偏波修正層に結合された回転コンポーネントと、を備え、
    前記第１の偏波修正層は、前記第１の導波路アンテナ要素に隣接して配設され、
    前記第１のチャネルは、前記第１の導波路アンテナ要素に対して第１の角度で配向され、
    前記第１のチャネルは、前記第１の偏波を有する入力電磁波を受信し、第２の偏波を有する出力電磁波を送信するように構成され、
    前記回転コンポーネントは、前記第１の導波路アンテナ要素および第１の導波路出力ポートに対する前記第１の偏波修正層の相対的な位置を調整するように構成されている、送信機と、
    受信機であって、
    前記第１の偏波で動作するように構成された第２の配列に配置された複数の第２の導波路アンテナ要素と、
    内部に第２のチャネルが画定された第２の偏波修正層と、を備え、
    前記第２の偏波修正層は、前記第２の導波路アンテナ要素に隣接して配設され、
    前記第２のチャネルは、前記第２の導波路アンテナ要素に対して第１の角度で配向され、
    前記第２のチャネルは、前記第２の偏波を有する入力電磁波を受信し、前記第１の偏波を有する出力電磁波を前記第２の導波路アンテナ要素に送信するように構成されている、受信機と、を備える、レーダシステム。
13. 前記送信機はさらに、
    内部に第３のチャネルが画定された第３の偏波修正層を備え、
    前記第３の偏波修正層は、前記第１の偏波修正層に隣接して配設され、
    前記第３のチャネルは、前記第１のチャネルに対して第２の角度で配向され、
    前記第３のチャネルは、前記第２の偏波を有する入力電磁波を受信し、第３の偏波を有する出力電磁波を送信するように構成され、
    前記受信機はさらに、
    内部に第４のチャネルが画定された第４の偏波修正層を備え、
    前記第４の偏波修正層は、前記第２の偏波修正層に隣接して配設され、
    前記第４のチャネルは、前記第２のチャネルに対して前記第２の角度で配向され、
    前記第４のチャネルは、前記第３の偏波を有する入力電磁波を受信し、前記第２の偏波を有する出力電磁波を前記第２のチャネルに送信するように構成されている、請求項１２に記載のレーダシステム。
14. 前記第１の角度は、２０～２５度であり、前記第２の角度は、２０～２５度である、請求項１３に記載のレーダシステム。
15. 前記レーダシステムは、さらに、
    車両を備え、前記レーダシステムの前記送信機が前記車両の一部に結合されている、請求項１２に記載のレーダシステム。
16. 前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルは、角丸矩形の形状である、請求項１２に記載のレーダシステム。
17. 前記第１の角度は、４４度～４６度である、請求項１２に記載のレーダシステム。
18. 前記第１の偏波修正層の厚さは、前記第１の偏波を有する前記入力電磁波の波長よりも短い、請求項１２に記載のレーダシステム。
19. 前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルは、誘電体材料で充填されている、請求項１２に記載のレーダシステム。
20. 第１の配列に配置された複数の導波路アンテナ要素から第１の偏波を有する電磁波を発信することと、
    前記導波路アンテナ要素と第２の配列に配置された複数の導波路出力ポートとの間に配設された偏波修正層内に画定されたチャネルによって、前記第１の偏波を有する前記電磁波を受信することであって、前記チャネルは、前記導波路アンテナ要素に関して第１の角度で配向されている、受信することと、
    前記偏波修正層内に画定された前記チャネルによって、中間偏波を有する電磁波を送信することと、
    前記導波路出力ポートによって、前記中間偏波を有する電磁波を受信することであって、前記導波路出力ポートは、前記チャネルに対して第２の角度で配向されている、受信することと、
    前記導波路出力ポートによって、第２の偏波を有する電磁波を放射することであって、前記第２の偏波は前記第１の偏波とは異なり、前記第２の偏波は前記中間偏波とは異なり、前記第１の偏波は前記中間偏波とは異なる、放射することと、
    前記偏波修正層に結合された回転コンポーネントによって、前記導波路アンテナ要素および前記導波路出力ポートに対する前記偏波修正層の相対的な位置を調整することと、
    を含む、方法。

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