JPH0870217A - 格子ローブを除去するために傾斜により変位されるスロット放射器を備えたアレイアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、電磁波伝播方向に延在する２つの対
向した広い壁28，30および２つの対向した側壁32，34を
有する方形断面導波管の第１の広い壁28に放射器として
作用するスロット40を設けたスロット導波管アンテナに
おいて、格子ローブを除去するために各スロットより放
射される電磁波の位相を同じにすることができ、しかも
組立てが容易な導波管アンテナを提供することを目的と
する。 【構成】スロット40を設けた導波管の第１の広い壁28は
厚く形成され、スロットで構成された各放射素子は導波
管の内面のスロット開口である入力ポート48と導波管の
外面のスロット開口である上の出力ポートとを有し、各
列の出力ポートは列の中心線上に配置され、一方各入力
ポートは列の中心線からずらされた位置に配置されて各
入力ポートがスロットから放射される電磁波の位相を同
じにするように電磁波の磁界成分と結合するようにした
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスロット放射器のアレイ
によって形成されるブロードサイドビームアンテナ、特
に電磁波のフェイジングが導波管内の電磁波と結合する
ためにスロットの入力および出力ポートを交互に接続す
る通路の傾斜によって生成される、導波管の広い壁の厚
いプレートを通って延在するスロット放射器の複数の列
のアレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】導波管の壁に沿って直線的に配置された
スロット放射器のアレイは、電磁波ビームを発生させる
ために使用されることが多い。スロット放射器から構成
されたアレイアンテナの典型的な例として、アンテナ
は、広い壁の幅が狭い壁の高さのほぼ２倍であり、スロ
ットが広い壁の１つに形成されている方形断面導波管を
含む。アンテナはまた行および列に配列されたスロット
放射器の２次元アレイを設けるために並んで配列された
複数のこれらスロットを設けられた導波管から構成され
る。アンテナの説明を簡単にするために、スロット放射
器の列は導波管に対して縦方向、すなわち電磁波の伝播
方向に方位付けられており、スロット放射器の行は導波
管に対して横断方向であると考える。単一の導波管から
構成されたアンテナはファンビームを生成し、一方並ん
で配列された複数の導波管から構成されたアンテナは２
次元で完全に制限された指向性有するビームを生成す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】スロット放射器を使用
するアンテナは導波管の広い壁の中心線に関して角度を
なすスロットを有しているか、あるいは導波管の広い壁
の中心線に平行に配列されたスロットを有してもよい。
所望の直線偏波およびアンテナ全体の放射開口の所望の
照射関数を得るために、ここにおいて最も重要なアンテ
ナの構造は、全てが互いに平行なスロットにより構成さ
れることである。

【０００４】種々のスロット放射器からの放射間の同位
相関係は、複数の導波管を含む平面に垂直に導かれたブ
ロードサイドビームを生成するために使用される。ここ
では、列方向に配向されたスロットを具備した放射器の
行および列の２次元アレイを含むアンテナが最も重要で
ある。同位相関係を得る１つの方法は、各導波管の広い
壁の中心線に沿って交互にずれるようにスロット放射器
を配置差せることである。スロット放射器の横断方向の
変位は、各導波管における電磁波の磁界の縦方向成分の
ゼロでない値との結合を許容する。導波管内における伝
播方向に沿った１／２案内波長の間隔により、放射され
たフィールドにおける位相の一定値を得るように交互の
変位が磁界の位相における周期的な変化を補償する。導
波管は同位相で設けられ、ＴＥ10で動作する。スロット
放射器の交互の変位の間隔およびパターンは各導波管に
おいて同じなので、放射されたビームの良好な制御は過
剰の格子ローブなしに得られる。

【０００５】しかしながら、ｎ個の列および多数行のス
ロットを持つ単一の広い壁を有するＴＥ_n,0 の長方形導
波管が複数の平行なスロット導波管の代わりに使用され
た場合、各列における波成分間の関係は変化する。１列
における波の成分の位相は連続した列の波成分に関して
180 °位相がずれている。この波の成分の位相を補償す
るために１列のオフセットスロット放射器のパターン
は、位相の同一性を保証するために隣接した列のものに
対して反転されなければならない。

【０００６】オフセットスロット放射器の反転されたパ
ターンの上記の構造は、所望のビームに加えて過剰の格
子ローブを導入するという問題を生じる。アンテナ利得
の結果的損失は、格子ローブが除去できない場合にはア
ンテナとして単一の広い壁の導波管を使用する便利性を
左右する。

【０００７】しかし、アンテナの製造を容易にし、アン
テナの全重量を軽減するために、広い壁がＴＥ_n,0 モー
ドで動作する広い導波管の単一の広い壁内にスロット放
射器の多数の列を形成するのに十分な幅であるようにこ
の単一の導波管のアンテナを構成することが好ましい。
これは並んで接合されたｎ個の個別の導波管を備えたア
ンテナを構成することを不要にする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】平行な列および平行な行
の配列で配置されたスロット放射器のアレイを具備した
アンテナによって上記の問題が克服され、別の利点が提
供される。スロット放射器は全て長方形断面を有する幅
の広い導波管の単一の上部の広い壁内に形成される。ス
ロット放射器は互いに平行であり、本発明の好ましい実
施例において各スロットの縦のディメンションは列に平
行に方位付けされている。導波管は高いオーダーの横断
電界電波ＴＥ_n,o 方形導波管モードによって励起され、
ここでｎは任意の整数である。

【０００９】本発明によると、上部の広い壁は厚さを増
加されて構成され、自由空間波長のほぼ１／８に等しい
厚さが本発明の好ましい実施例において使用される。こ
の厚さは自由空間波長のほぼ１／２、スロット長の１／
４であり、自由空間波長のほぼ１／20のスロット幅より
大きい。上部の広い壁の厚さの増加により、スロットは
導波管の内部から導波管の外部への３次元の通路と見る
ことができ、スロットは通路の対向した端部に入力ポー
トおよび出力ポートを有する。スロットの入力ポートは
上部の広い壁の内面にあり、スロットの出力ポートは上
部の広い壁の外面にある。スロット通路を右または左に
傾斜することによって、入力ポートは出力ポートの右ま
たは左に偏位されることができる。

【００１０】ＴＥ_n,0 電磁波が導波管中に存在する状況
において、各スロットの出力ポートは電界の最大値のｎ
個のラインのうちの１つのライン上に正確に配置され
る。したがって、全スロットの出力ポートの中心はその
列中の他の全スロットと共に同一ラインに配置される。
外側ではオフセットは見られない。スロットの出力ポー
トの位置において導波管モードとスロットとの間に電磁
パワーを結合するため、スロットの一側に平行な磁界の
縦方向の成分はない。しかしながら、スロットの出力ポ
ートの右または左のいずれかの位置にスロットの入力ポ
ートを変位させることによって、入力ポートは磁界の縦
方向の成分のゼロでない値の位置に設けられる。したが
って、スロットの出力ポートに関して入力ポートを変位
させることによって、スロットは導波管の外側からパワ
ーを放射するために導波管内の波から電磁波を結合する
ことができる。スロットの出力ポートに関するスロット
の入力ポートの変位は、入力および出力ポートを接続す
るスロット通路を傾斜させる。

【００１１】磁気ベクトルの方向はスロットの位置に応
じて時計方向または反時計方向であることが認められ
る。等しい位相を持つ種々のスロットから電磁波を放射
するために、磁界ベクトルの方向の相違を補償する必要
がある。これは、１つのスロット通路が左に傾斜され、
一方次のスロット通路が右に傾斜されるようにスロット
通路の傾斜を交互にすることによって実現される。スロ
ット通路の交互の傾斜は同様にして行中の連続したスロ
ットおよび列中の連続したスロットに適用される。それ
によって、種々のスロットの入力ポートは、ブロードサ
イド放射を行うために均一な位相の波を放射する同位相
の電磁波を結合する。

【００１２】これは、幅の広い導波管の下部の壁プラス
側壁並びに端部壁の構成体が単一の構成体として鋳造ま
たは機械加工されることができるために製造を容易にす
る。したがって、上記の構成体を完成するように側壁お
よび端部壁上において放射スロットを有する上部の広い
壁を単に配置するだけで製造が完了する。

【００１３】

【実施例】図１乃至図３を参照すると、本発明にしたが
って構成されたアンテナ20が示されており、アンテナ20
は長方形アレイに配列され、１組の行22および列24で限
定された位置に配置された放射素子の平面アレイを有す
る。行22および列24は図１において破線で示されてい
る。アンテナ20は、空洞または幅の広い導波管26の形態
を持つマイクロ波構造を含む。導波管26は上部の広い壁
28、下部の広い壁30、右側壁32、左側壁34、前方壁36お
よび後方壁38を具備している。広い壁28および30は互い
に平行に配置され、互いに間隔を隔てられ、側壁32およ
び34、前方壁36および後方壁38によってそれらの周辺エ
ッジで接合されている。“上部”および“下部”という
用語は図２および図３の断面図にアンテナの説明を関連
させて便宜上使用され、アンテナ20に対する好ましい方
位を示すものではなく、任意の所望の方位において動作
されることができる。同様にして、“右側”および“左
側”という用語は図１の図面に対してアンテナ素子を関
連させて使用され、アンテナ20に対する任意の好ましい
方位を示すものではない。また、アンテナ20の説明は放
射ビームの生成および送信に関連して示されているが、
アンテナの動作はこの説明が放射ビームの受信にも適用
されるレシプロ方式であることが理解される。

【００１４】広い壁28および30、側壁32および34、前方
壁36および後方壁38はそれぞれ導電材料、好ましくは真
鍮またはアルミニウムのような金属から形成され、空洞
または導波管として示されている完全に包囲された空間
を生成する。マイクロ波エネルギが前方壁36において供
給され、各放射素子から放出されるという事実から、ア
ンテナのマイクロ波構造は導波管26として示される。１
つの実施例は進行波を使用し、反射波の発生を阻止する
ために終端部分（以下示されるような）を有し、他の実
施例は変動する定在波比の定在波を使用し、逆方向の波
を反射するために短絡端部壁を有する２つの導波管26の
実施例がある。

【００１５】各放射素子は上部の広い壁28内の開口とし
て形成され、各開口は縦および幅のディメンションを有
する縦方向のスロット40として構成され、スロット40の
長さはスロット40の幅の多数倍の大きさである。各スロ
ット40の縦方向は列24の方向に平行である。各スロット
40の中心は、行22および列24の交差した破線によって限
定された方形または長方形セルの中心に示されている。

【００１６】導波管26を示す際に、図３において垂直の
破線42と44との間あるいは線44と右側壁32との間に示さ
れているように列24の縦方向の図を考慮することが都合
良い。列24の縦方向の図に関して、列内に含まれた導波
管26の部分はほぼ２×１（アスペクト比）の方形導波管
断面寸法を有し、広い壁は側壁の断面寸法のほぼ２倍で
ある。多数の列24に関して、広い壁28および30は共に側
壁32および34の多数倍の大きさである。導波管26の断面
のこの構成は、導波管26がモードのオーダーが列数に等
しい横断方向の電界（ＴＥ）方形導波管モードの高いオ
ーダーのモードを支持することを可能にする。例示する
と、５，10、さらに100 列が存在し、図１乃至図３に示
された実施例は列24のうちの６つおよび行22のうちの６
つが示されている。導波管26のいくつかの図およびスロ
ット40の方向を理解し易くするために、図１の下部から
３番目の行と右端の列との交差部分に配置されたスロッ
ト40の１つはスロット40Ａで示され、このスロットは図
１乃至図６および図８の全てに示されている。

【００１７】本発明の重要な特徴によると、図１乃至図
６に示すように上部の広い壁28は厚さＤに増加されて構
成され、自由空間波長のほぼ１／８に等しい厚さが本発
明の好ましい実施例において使用される。この厚さは、
自由空間波長のほぼ１／２であるスロット40の長さより
も実質的に少ない。この厚さは、自由空間波長のほぼ１
／20であるスロット40の幅よりも実質的に大きい。厚さ
が増加された上部の広い壁28のために、スロット40は導
波管の内部から導波管の外部への３次元通路またはマイ
クロ波エネルギの経路を構成する。したがって、スロッ
ト40は通路46、並びに通路46の両端部の入力ポート48お
よび出力ポート50を含むものとして示されている。スロ
ット40の入力ポート48は上部の広い壁の内面52に位置
し、スロット40の出力ポート50は上部の広い壁28の外面
54に位置している。

【００１８】スロット通路46を右または左に傾斜するこ
とによって、入力ポート48は出力ポート50の右または左
に変位されることができる。右および左への変位を示す
ために、スロット40は図８に示されるように文字Ｒおよ
びＬによりそれぞれ示されてもよく、スロット40Ｒは右
に変位される入力ポートとして誇張して示され、スロッ
ト40Ｌは左に変位される入力ポートとして示されてい
る。上部の広い壁28の平面への垂線に関して任意のスロ
ット40中の通路46の傾斜角度Ａ（図４）は、合計380 の
スロット40のために19行および20列から構成された本発
明の好ましい実施例において13度36分の大きさを有す
る。使用される傾斜の角度Ａは導波管26における波から
スロット40に結合されるパワーの量に依存し、角度の大
きさの増加は結合されるパワーの量を増加させる。行22
における連続したスロット40の出力ポート50の中心間の
間隔Ｂは自由空間波長のほぼ 0.7倍である。列24におけ
る連続したスロット40の出力ポート50間の中心間の間隔
Ｃ（図５）は案内波長の１／２である。 図１乃至図７
を参照し、また本発明の別の特徴によると電磁波は、導
波管26内において前方壁36から全スロット40を通って後
方壁38に進行するＴＥ_{6, 0} 波を発射するために前方壁36
に配置された高オーダーモードの波供給結合部56を介し
て供給される。供給結合部56は長方形断面を有し、導波
管58の側壁として機能する上記の前方壁36およびこの壁
36に対向する第２の側壁60から成る導波管58を具備して
いる。導波管58は、壁36および60によって接合される上
部および下部の広い壁62および64（図２）を含む。導波
管58は４つの壁36、60、62および64間に延在する端部壁
66によって閉じられている。導波管58の入力ポート68
は、導波管58に電磁波を供給する電磁波の外部ソース70
（図９）と接続する。ソース70は、例えば導波管72によ
って入力ポート68に接続される。広い壁62および64の各
横断方向の寸法は、導波管58の断面に２×１アスペクト
比を与えるように壁36および60の各横断方向の寸法の２
倍である。

【００１９】結合スロット74は前方壁36に配置され、各
結合スロット74は長さおよび幅を持つ直線形態を有し、
長さは幅の多数倍の大きさである。結合スロット74は広
い壁62および64に側部が平行に配向され、結合スロット
74は広い壁62と64との中間に配置される。結合スロット
74は、導波管58に沿って縦方向に案内波長の１／２だけ
中心間間隔を有する。導波管58は、電界Ｅが図２に示さ
れたように広い壁62および64に垂直なＴＥ_1,0 モードで
電磁波により励起される。各スロット74を通して結合さ
れる電界は、図２に示されるように広い壁28および30に
垂直に配置された電界Ｅを持つ導波管26において上記の
横断方向電界の電波を誘導する。アンテナ20および供給
結合部56の実際の寸法は、アンテナ20から放射される電
磁波の周波数にしたがって選択される。

【００２０】供給結合部56の導波体58において、電界ベ
クトルＥの方向は図７に示されるように結合スロット74
の一つから結合スロット74の次のもので位相が交互に変
化する。これは、パワー伝播方向を横断する方向のＴＥ
波の高いオーダーモードの電界の方向を交互に変化させ
る特性である導波体26中の電界方向の交互の変化を発生
させる。電界方向におけるこの交互は、アンテナ導波管
26の各行および各列に沿って連続した位置においてスロ
ット40における反対方向の磁界ベクトルの結合を生じさ
せるために図８において詳細に示されるようにスロット
通路を交互に傾斜することによって補償される。したが
って、スロット40の全てのからの放射は同位相である。
また、スロット40の全てのからの放射はスロット40の全
ての平行な配置から見て同じ偏波を有する。

【００２１】図８はスロット40を備えた上部の広い壁28
の一部分を示す。スロット40のアレイ上に重ねられてい
るため、図８は導波体26中を進行する電磁波の一部分を
概略的に表し、パワーが流れる方向は矢印Ｐで示され
る。ＴＥ定在波の電界および磁界形状並びにＴＥ進行波
の伝播特性において良く知られているように、電界ライ
ンは導波体26の上部および下部の広い壁に垂直に向き
（図２）、電気ベクトルの方向はそれぞれ導波体26の列
24に沿って（図１）１／２案内波長で反転されている。
ＴＥ波の高いオーダーモードにおいて、電界ベクトルの
交互に変化する構造はまた導波体26の各行22に沿って方
向を交互に変化する。磁界Ｈは電界を囲む。囲んでいる
磁界ラインは、実際に通路はもっと複雑であるが図８に
おいて円で概略的に表されている。図８に示された磁界
の表示はまた定在波に基づいている。しかしながら、こ
の図はまた進行電磁波の場合に関して本発明の動作を説
明するのにも適用される。

【００２２】図１の行22および列24によって限定された
セルにおけるスロット40の位置は最大強度の電界位置と
一致し、したがって包囲する磁界ラインの中心と一致す
る。したがって、図８の表示において磁界Ｈの円は各ス
ロット40Ｒおよび40Ｌの各出力ポート50を中心にして示
されている。スロット40Ｒおよび40Ｌは列よび行の両方
向に沿って交互に変化している。さらに、磁界の円の方
向、すなわち時計方向か反時計方向かはスロット出力ポ
ート50の位置に関して交互に代替する。

【００２３】各出力ポート50の中心線に沿って磁界の方
向は中心線に対して横断方向であることが認められる。
したがって、磁界から各スロットへの電磁波パワーの結
合は少く、または全く存在しない。このような結合は、
スロットの長手側に平行な磁界成分を与えることによっ
て実現される。

【００２４】本発明によると、各スロットはスロット40
Ｒの場合には右に、またスロット40Ｌの場合には左に各
スロットの入力ポート48を変位させるように傾斜された
通路46を具備している。スロット入力ポート48の変位
は、磁界の円がスロットの長手に平行な磁界成分を提供
する位置にスロット入力ポート48を移動させる。これは
上部の広い壁28の内面52における磁界からの電磁波パワ
ーの結合を可能にし（図２および図３）、スロット入力
ポート48はまた上部の広い壁28の内面52に位置される。
しかしながら、スロット入力ポート48の変位は、上部の
広い壁28の外面54上にそれらのアレイにおいて保持され
ている出力ポート50の位置に影響を与えず、アレイは図
１に示される。

【００２５】図９に示されたビーム76のようなビームを
発生させるためにそれらのアレイで均一に位置されたス
ロット出力ポート50を保持することは重要であり、この
ビームは広い導波体26の規則的なアレイ中のその位置か
らスロット出力ポートを変位させることから結果的に生
じる４つの格子ビームのない所望の２次元指向パターン
を有する。それにより、スロット通路46を傾斜すること
によって本発明はスロット入力ポート48の長手に平行な
磁界の１成分によりスロット中に電磁波パワーを結合
し、一方２次オーダーのビームとしても知られる望まし
くない“格子ローブ”の発生の所望の阻止のためにスロ
ット出力ポート50の位置の規則的なアレイを保持する目
的を実現する。

【００２６】本発明の目的は、各スロット出力ポート50
によって放射された放射に対して同じ位相を得ることで
ある。各スロット出力ポートから現れた電界の方向が各
スロット出力ポート50の縦方向に対して横断方向である
ことが認められる。出力された電界の方向は磁界の円の
時計方向か反時計方向かに依存する。磁界ラインの円の
交互の方向に関して、磁界の円の交互に変化する方向を
補償するようにパワーを磁界から結合することが必要で
ある。これは、図８に示されるようにスロット通路46の
傾斜を交互に右または左のいずれかにすることによって
行われる。交互の傾斜は、図１および図８に示されるよ
うに列中のスロットの連続したものとの間、および行中
のスロットの連続したものとの間で発生する。例示する
と、スロット入力ポート48がそれぞれ同じ偏波の電磁波
により励起されるように、図８に示されるように下方に
（図面の向きに関して）各スロット入力ポート48を通っ
て伝播する磁気ベクトルが示されている。図８における
スロット出力ポート50からのスロット入力ポート48の変
位は概略的に示し易いように誇張されている。実際の物
理的構造は図２乃至図６に示されるように近接してい
る。

【００２７】図１に示されるようなスロット40は列方向
にパワーを伝送するために発射された波を使用すること
によって励起されることが認められる。しかしながら、
本発明は広い導波体が列および行の両方向に配向された
スロットを有する状態にも適用される。行の方向に配向
されたスロットは分離した波供給結合部を必要とする。
実際に、このような２つの直交する波の同時発生に関し
て、供給結合部が米国特許第4,716,415 号明細書（Ｋen
neth Ｃ．Ｋelly氏により1897年12月29日出願）に示さ
れるようにアンテナの４つの側のそれぞれに沿って配置
されるように対の供給結合部を使用する必要がある。し
かしながら、２つの波におけるパワー伝播の直交方向お
よび列に平行な１組のスロットの、行に平行な１組のス
ロットとの直交関係に関して、２つの波の間および２組
のスロットの放射の間には本質的に全く干渉はない。各
スロット組において、スロット通路は図１に示された単
一の供給結合部による単一波の場合に関して上記で示さ
れるように傾斜される。２組の直交するスロットが使用
された場合、スロットは米国特許第 4,716,415号明細書
に記載されたように２乗を繰返すことにより配置され
る。

【００２８】波供給結合部56を持つアンテナ20のような
アンテナ製造を容易にするために、どのようなマイクロ
波構造素子でも上部および下部の広い壁の両方に固定さ
れることを避けることが望ましい。スロット開口以外の
素子は上部の広い壁に設けられていない。マイクロ波素
子のこのような構成は、上部の広い壁が装置のカバーの
ようにして置かれ配置された後、容易にモールドされて
１つの一体構造として機械加工されることができるため
製造を容易にする。マイクロ波素子が上部および下部の
広い壁の両者に固定されなければならないマイクロ波構
造を製造することは著しく困難である。本発明はこの構
造の問題を回避する。ここにおいて、上部および下部の
広い壁の両者を相互接続する導波体26の内部空間に配置
されるマイクロ波素子は存在しない。波から結合される
信号に対して所望の位相および偏波を生成するための電
磁波の特定部分の選択は、厚くされた上部の広い壁にお
けるスロット通路を傾斜するだけで行われる。本発明の
原理はまた別の構造の導波体、スロット通路が導波体の
外面にから突出した翼板（示されていない）になる固体
誘電体スラブの導波体でも適用されることが認められ
る。

【００２９】上記のように、導波体26は定在波モードま
たは進行波モードで動作されることができる。進行波モ
ードにおいて、終端負荷78（図１、図２、図３）はスロ
ット40によって導波体から結合されて取出されない前方
伝播電磁波のパワーを吸収するように後方壁38に配置さ
れる。前方伝播電磁波は供給結合部56に隣接したスロッ
ト40の第１の行において後方壁38に隣接したスロット40
の最後の行より強い。したがって、第１の行のスロット
40の寸法に関して最後の行のスロット40を拡大し（図面
には示されていない）、また最後の行のスロットから結
合されたパワーの量を増加させるようにスロット入力ポ
ート48とスロット出力ポート50との間の変位を増加する
ために最後の行のスロット通路46をさらに延在すること
が望ましい。このようにして全てのスロットは同じ量の
パワーを放射する。

【００３０】定在波モードにおいて、負荷78は使用され
ず、その代わりとして後方壁38の位置は、電磁波に対す
る短絡回路を形成するように最後の行のスロット40の中
心を越えて案内波長の１／４（または１／４波長の奇数
倍）の距離で配置される。それにより、前方に伝播する
電磁波の部分は全パワーがスロット40を通って導波体26
の外部の空間中に放射するように定在波比を変化させた
定在波を生成するように後方壁38から反射される。最大
の定在波比は後方壁38で生成され、定在波率はスロット
40を通る波からのパワーの放射のために前方壁36の近く
において導波体26の部分に向かって値が下降する。アン
テナ20の構造はスロット40の全てが同じ寸法で製造さ
れ、スロット40の全てが等量の電磁力を放射する空洞と
類似している。

【００３１】しかしながら、図９に示されるように実際
の状況において電磁パワーのビーム76の放射のために、
スロット40の寸法およびスロット通路46の傾斜がビーム
76の成形に有効な所望の振幅テーパーを生成するように
選択される振幅テーパーを導入することが望ましいこと
が多い。ビーム76はアンテナ20の上部の広い壁28からブ
ロードサイドビームを放射する。例えば導波体72の使用
によるアンテナ20へのソース70の結合はブロードサイド
ビーム76がソース70によって妨害されない便利な位置に
ソース70を配置することを可能にする。

【００３２】供給結合部56の構造において、動作モード
すなわち進行波モードまたは定在波モードの使用の選択
が行われる。進行波モードの場合には、終端負荷80は導
波体58の端部壁66の前面に配置され、端部壁66は壁36と
60との間、並びに広い壁62と64との間に延在する。それ
により、導波体58の入力ポート68においてソース70から
入力されたパワーは端部壁66に向かって導波体58を伝播
し、大部分のパワーはスロット74を介して導波体26中に
結合され、一方残りのパワーは負荷80において吸収され
る。代わりの動作モードにおいて、負荷80は除去され、
端部壁66は入力ポート68方向に電磁波を反射するように
結合スロット74の最後の行のものの中心を越えて案内波
長の１／４（または１／４波長の奇数倍）に位置され
る。これは端部壁66の近くにおいて導波体58の端部にお
いて最大定在波比の定在波を生成し、定在波比は結合ス
ロット74を通る波のパワー放射のために入力ポート68の
近くにおいて導波体58の部分に向かって値が下降する。

【００３３】スロット40の第１の行22は、高いオーダー
のモードのＴＥ波を生成するように結合する各結合スロ
ット74からの放射を行なわせるように案内波長から少な
くとも１／４の距離、好ましくは案内波長の１／２の距
離だけ前方壁36から間隔を隔てられている。所望なら
ば、導電壁82の短いセクション（図１および図２に破線
で示されている）が列24の隣接したものの間の境界にお
いて使用されてもよい。壁82は前方壁36から後方壁38に
向かって案内波長の１／２の距離だけ外方に延在する。
壁82は高さにおいて下部の広い壁30から上部の広い壁28
の方向に延在し、壁30および36に固定されるが、上部の
広い壁28には固定されない。壁82は所望ならば高いオー
ダーのモードのＴＥ波を形成するために供給結合部56中
に設けられてもよいが、しかしながら供給結合部56の良
好な特性は壁82を使用することなくアンテナ20の実験的
なモデルで実現されている。

【００３４】本発明の上記の実施例は単なる説明に過ぎ
ず、当業者はその技術的修正を認識するであろう。した
がって、本発明はここに示された実施例を制限するもの
ではなく、添付された特許請求の範囲によってのみ制限
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にしたがって構成された広い壁の導波管
を含むアンテナの図２のライン１−１における断面を部
分的に示す平面図。

【図２】図１および図４のライン２−２におけるアンテ
ナの断面図。

【図３】図１のライン３−３におけるアンテナの断面
図。

【図４】アンテナの導波管の一部を示す図３のアンテナ
断面の部分的拡大図。

【図５】図２に平行であり、オフセットされた、図４の
ライン５−５における導波管の上部の広い壁の部分的拡
大図。

【図６】図２に平行であり、オフセットされた、図４の
ライン６−６における導波管の上部の広い壁の部分的拡
大図。

【図７】図１のライン７−７におけるアンテナの断面
図。

【図８】導波管内における横断方向の電波の磁界の循環
路の上に重ねられている、スロットの入力ポートが出力
ポートに関して誇張して変位されているスロットのアレ
イを示した上部の広い壁の一部の概略的平面図。

【図９】行および列で配列されたスロットからの放射に
よって形成されたビームを送信するアンテナの斜視図。

【符号の説明】 20…アンテナ、26…導波管、40…スロット、48…入力ポ
ート。

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【手続補正書】

【提出日】平成５年６月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導波管中の電磁波の伝播方向に導波管に
   沿って長手方向に延在する２つの対向した広い壁および
   ２つの対向した側壁を有し、２つの広い壁が閉じた空間
   を限定するように間隔を隔てられて２つの側壁に接合さ
   れ、広い壁がマイクロ波電磁エネルギの横断方向電界電
   磁波の高いオーダーのモードを支持するように側壁の高
   さの多数倍の大きさの幅を有する方形断面導波管と、 この導波管の広い壁の第１のものに配置され、列が前記
   側壁に平行であり、前記波の電界のピーク値の位置と一
   致し、前記第１の広い壁に沿って行および列で配列され
   ている１組の放射素子とを具備しているアンテナにおい
   て、 前記各放射素子は前記包囲された空間と連絡している前
   記導波管の内面上に配置された入力ポートと、前記内面
   の反対側の前記導波管の外面上の出力ポートとを有し、 前記各列において、前記各放射素子の出力ポートは列の
   中心線上に配置され、前記放射素子の各入力ポートは列
   の中心線からずらされた変位した位置に配置され、 前記各列において、前記変位した位置の連続したもの
   は、交互に変位した位置の位置アレイを設けるために列
   の中心線の右側および左側に前記内面に沿った変位され
   ることによって前記列の中心線から交互にずれており、 前記列の連続したものにおいて、位置アレイは放射素子
   の行を設けるように逆にされ、前記放射素子の連続した
   ものの入力ポートが共通の偏波および位相を有する各放
   射素子から放射された信号を出力するように前記導波管
   の放射素子全てに前記波の磁界成分を結合させるように
   それらの変位した位置において交互に変化しているアン
   テナ。
2. 【請求項２】 前記放射素子を通って前記導波管の第１
   の端部と反対側の導波管の第２の端部に向けて電磁波を
   導くために前記導波管の第１の端部に設けられ、モード
   のオーダーが前記放射素子の列の数に等しい高いオーダ
   ーのモードの電磁波を供給する波供給結合部とを具備し
   ている請求項１記載のアンテナ。
3. 【請求項３】 前記各放射素子は前記第１の広い壁内に
   スロット開口として形成されている請求項２記載のアン
   テナ。
4. 【請求項４】 前記各放射素子のスロット開口は単一ス
   ロットで構成され、前記放射素子全の単一スロットは互
   いに平行である請求項３記載のアンテナ。
5. 【請求項５】 前記供給結合部は列の連続したものの間
   に前記波に180 °の位相シフトを導き、スロット開口の
   前記スロットは前記側壁に平行である請求項４記載のア
   ンテナ。
6. 【請求項６】 前記第１の広い壁は前記波の自由空間波
   長のほぼ１／16乃至１／４の範囲の厚さを有する請求項
   ３記載のアンテナ。
7. 【請求項７】 前記第１の広い壁の厚さは前記波の自由
   空間波長のほぼ１／８である請求項６記載のアンテナ。
8. 【請求項８】 前記各放射素子において、円筒形通路が
   出力ポートに入力ポートを接続している請求項７記載の
   アンテナ。
9. 【請求項９】 前記円筒形通路は傾斜されている請求項
   ８記載のアンテナ。
10. 【請求項１０】 各行中に配置された放射素子の円筒形
    通路は共通平面で傾斜されている請求項８記載のアンテ
    ナ。
11. 【請求項１１】 前記放射素子の前記スロットはそれぞ
    れ前記波の自由空間波長のほぼ１／２の長さを有する請
    求項４記載のアンテナ。
12. 【請求項１２】 前記スロットはそれぞれ自由空間波長
    のほぼ１／20の幅を有する請求項１１記載のアンテナ。
13. 【請求項１３】 前記放射素子の前記スロットはそれぞ
    れ前記波の自由空間波長のほぼ１／２の長さを有し、 前記スロットはそれぞれ自由空間波長のほぼ１／20の幅
    を有する請求項９記載のアンテナ。
14. 【請求項１４】 前記各放射素子において、前記導波管
    の前記外面上の前記通路の開口が前記出力ポートを限定
    し、前記導波管の前記内面上の前記通路の開口が前記入
    力ポートを限定する請求項１３記載のアンテナ。
15. 【請求項１５】 導波管中の電磁波の伝播方向に導波管
    に沿って長手方向に延在する２つの対向した広い壁およ
    び２つの対向した側壁を有し、２つの広い壁が閉じた空
    間を限定するように間隔を隔てられて２つの側壁に接合
    され、導波管が横断方向電界電磁波を支持する方形断面
    導波管と、 この導波管の広い壁の第１のものに配置され、前記第１
    の広い壁に沿って前記波の電界のピーク値の位置と一致
    している列で配列されている１組の放射素子とを具備し
    ているアンテナにおいて、 前記各放射素子は前記閉じた空間と連絡している前記導
    波管の前記内面上に配置された入力ポートおよび前記内
    面と反対側の前記導波管の外面上の出力ポートを有し、 各放射素子の出力ポートは列の中心線上に配置され、各
    放射素子の入力ポート列の中心線からずれている変位し
    た位置に配置され、 前記変位した位置の連続したものは、交互の変位した位
    置の位置アレイを設けるために列の中心線の右側および
    左側に前記内面に沿ったずれによって前記列の中心線か
    ら交互にずれていることを特徴とするアンテナ。
16. 【請求項１６】 前記各放射素子は前記第１の広い壁内
    にスロット開口として形成されている請求項１５記載の
    アンテナ。
17. 【請求項１７】 前記第１の広い壁は前記波の自由空間
    波長のほぼ１／16乃至１／４の範囲の厚さを有する請求
    項１６記載のアンテナ。
18. 【請求項１８】 前記第１の広い壁の厚さは前記波の自
    由空間波長のほぼ１／８である請求項１７記載のアンテ
    ナ。
19. 【請求項１９】 前記各放射素子において、円筒形通路
    が出力ポートに入力ポートを接続している請求項１８記
    載のアンテナ。
20. 【請求項２０】 前記放射素子のそれぞれの前記円筒形
    通路は平行な平面において傾斜されている請求項１９記
    載のアンテナ。