WO2010087453A1 - マルチビームアンテナ装置 - Google Patents

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WO2010087453A1
WO2010087453A1 PCT/JP2010/051273 JP2010051273W WO2010087453A1 WO 2010087453 A1 WO2010087453 A1 WO 2010087453A1 JP 2010051273 W JP2010051273 W JP 2010051273W WO 2010087453 A1 WO2010087453 A1 WO 2010087453A1
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WO
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ground conductor
antenna
rotman lens
dielectric
substrate
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/051273
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French (fr)
Inventor
太田　雅彦
岳人 野村
Original Assignee
日立化成工業株式会社
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Publication date
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    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
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    • H01Q25/002—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns providing at least two patterns of different beamwidth; Variable beamwidth antennas
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    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/007—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device
    • H01Q25/008—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device lens fed multibeam arrays

Definitions

  • the present invention relates to a configuration of a multi-beam antenna device used in a millimeter wave band on-vehicle radar or the like.
  • FIG. 11 shows an exploded perspective view of a conventional multi-beam antenna device using a Rotman lens.
  • (31) is a Rotman lens pattern, and details are shown in FIG.
  • (221), (222),... (22m) are input terminals for supplying power to the Rotman lens (1)
  • ) (24n) is an antenna element that radiates radio waves into the space
  • (205) is a plurality of antenna elements (241), (242), ... (24n) is an array antenna arranged in a straight line
  • (261), (262), ... (26n) is a feed line connecting the output terminal and the antenna element
  • (207) is a length A line section (208) composed of different feed lines (261), (262),...
  • the input terminal (221) is an elevation angle from the center line (208) as viewed from S2, which is the origin of the coordinate system (X, Y). It is in the direction of ⁇ .
  • (210) is a straight line indicating the beam direction in the space when the input terminal (221) is excited, and is directed in the direction of the angle ⁇ from the front direction of the array antenna.
  • ⁇ ⁇ Designed on the condition.
  • the electric power is supplied into the Rotman lens (201). Supplied.
  • the electric power in the Rotman lens (201) is taken out at the output terminals (231), (232),... (23n) and passes through the feed lines (261), (262),. (241), (242), ... (24n).
  • the excitation amplitude and excitation phase of the array antenna (205) are determined by which terminal of the input terminals (221), (222),... (22m) is excited, and according to the excitation phase of the array antenna (205). The beam direction in the space is determined.
  • the input terminals (221), (222),... (22m) are arranged on an arc of radius R centered on the Rotman lens focal point S1 position.
  • S2 is the intersection of the partial curve where the output terminals (231), (232),... (23n) are arranged and the center line (208), and is the origin of the coordinate system (X, Y).
  • S3 indicates the intersection of the partial curve where the input terminals (221), (222),... (22m) are arranged and the center line (208).
  • the radius R is expressed by the following formula.
  • G is the distance between S2 and S3 and the size of the Rotman lens
  • F is the distance between the input terminal (221) and S2
  • 2Ln is the aperture length of the array antenna (205).
  • ⁇ ⁇
  • 0.8 ⁇ ⁇ 1 ie
  • F is about 1 to 1.25 times Ln
  • g is designed to be about 1.137. 231), (232),... (23n) can be designed with a small excitation phase error, which is considered good.
  • JP 57-93701 A JP 2000-124727 A JP-A-5-152843
  • a thin beam scan is required in a narrow range in the distance, and a wide range beam scan is required in a short range, and it is necessary to operate each independently.
  • two radar devices having different multi-beam characteristics are attached, there is a problem that it is expensive and it is difficult to secure a mounting space.
  • FIG. 13 shows a means for realizing two orthogonally polarized pencil beam antennas with one antenna, but does not show a method for realizing multi-beam characteristics. Absent.
  • the square root in the third equation needs to be positive or zero. That is, the following equation is obtained.
  • the present invention realizes two independent multi-beam characteristics with one antenna unit, and when the beam forming direction of the array antenna (205) in space is ⁇ , the output terminals (231), (232), ... For the angle ⁇ formed by the line connecting the intersection S2 of the partial curve and the center line (208) (23n) and the input terminal, and the center line (208), ⁇ ⁇
  • a low-loss multi-beam antenna device is provided.
  • the first antenna unit (101), the second antenna unit (102), the first Rotman lens unit (103), and the second Rotman lens unit (104) are provided.
  • the planar antenna modules are laminated in this order.
  • the first antenna unit (101) includes a first radiating element (101) at a position corresponding to the position of the second radiating element (16) of the second antenna unit. 1) and a first parasitic element (67), and the first feeding line (2) and the second Rotman lens part (104) connected to the first radiating element (1) are electromagnetically coupled to each other.
  • a first ground conductor (6) having a first slot (5) at a position corresponding to the position, a first antenna substrate (4) and a first A second ground having a first coupling port forming portion (8) at a position corresponding to the position of the first dielectric (7) and the first connecting portion (3) between the ground conductor (6).
  • the antenna section (102) includes a second connection section (18) electromagnetically coupled to the second feed line (17) connected to the second radiating element (16) and the first Rotman lens section (103). ) Is a second antenna base formed with a plurality of antenna groups.
  • a third coupling port forming portion (21) is provided at a location corresponding to the position of the connecting portion (18), and a third slit (22) is provided at a location corresponding to the position of the first connecting portion (3).
  • a portion corresponding to the position of the first connecting portion (3), and having a fifth slit (29) at a location corresponding to the position of the second conductor (28) and the second connecting portion (18) Has a seventh ground conductor (24) having a sixth slit (30),
  • the first Rotman lens part (103) is electromagnetically coupled to the first Rotman lens (31) and the second connection part (18) of the third feed line (32) and the second antenna part (102).
  • the first Rotman lens having the third connection portion (33) and the fourth connection portion (36) electromagnetically coupled to the first waveguide opening (35) of the tenth ground conductor (34)
  • a fifth coupling port forming portion (39) is provided at a location corresponding to the position of the connecting portion (33), and a sixth coupling port is formed at a location corresponding to the position of the fourth connecting portion (36).
  • An eighth ground conductor (42) having a seventh slit (41) at a position corresponding to the position of the first connecting portion (3), and a first Rotman lens substrate (37) and the tenth earth guide
  • the fourth dielectric member (43) and the seventh connecting port forming portion (44) at a position corresponding to the position of the third connecting portion (33).
  • the eighth connecting port forming portion (45) is provided at a location corresponding to the position of the connecting portion (36), and the eighth slit (46 is provided at a location corresponding to the position of the first connecting portion (3).
  • Having a first waveguide opening (35) at a position corresponding to the position of the ninth ground conductor (47) and the fourth connection portion (36), and the first connection portion.
  • a tenth ground conductor (34) having a ninth slit (48) is provided at a position corresponding to the position (3), and the second Rotman lens portion (104) includes a second Rotman lens (49).
  • the 5th connection part (51) electromagnetically coupled to the 1st connection part (3) of the 4th feed line (50) and the 1st antenna part (101), and the 13th ground conductor (52) Electromagnetically coupled to the second waveguide opening (53) of A second Rotman lens substrate (55) having a sixth connecting portion (54), a tenth ground conductor (34), a second Rotman lens substrate (55), and a tenth ground conductor (34);
  • Between the seventh dielectric (56) and the fifth connecting portion (51) at a position corresponding to the position of the fifth connecting portion (51), and the sixth connecting portion (57) 54) has a tenth coupling port forming portion (58) at a position corresponding to the position of 54, and a third waveguide opening (59) at a position corresponding to the position of the
  • the eleventh coupling port forming portion (62) is provided at a location corresponding to the position of (51), and the twelfth coupling port forming portion (63 is provided at a location corresponding to the position of the sixth connecting portion (54).
  • the fourth connecting portion (36 ) At the position corresponding to the position of the sixth connecting portion (54) and the twelfth ground conductor (65) having the fourth waveguide opening (64) at the position corresponding to the position of the second waveguide).
  • a thirteenth ground conductor (52) having a wave tube opening (53) and having a fifth waveguide opening (66) at a position corresponding to the position of the fourth connection portion (36) is provided.
  • the electric body (56), the second Rotman lens substrate (55), the twelfth ground conductor (65), the eighth dielectric (61), and the thirteenth ground conductor (52) are laminated in this order. It is characterized by.
  • the multi-beam antenna device is characterized in that the slit having the above-mentioned configuration is changed to a slot.
  • the beam forming direction ⁇ of the array antenna (205) in the space is determined by the output terminals (231), (232),... (23n)
  • S3 is the input terminal ( 221), (222),... (22m) is the intersection of the partial curve and the center line (208)
  • F is the distance between the input terminal (221) and S2
  • G is the distance between S2 and S3.
  • the distance is the size of the Rotman lens and 2Ln is the aperture length of the array antenna (205)
  • a low-loss multi-beam antenna device that can be provided can be provided.
  • the beam forming direction ⁇ of the array antenna (205) in the space is determined by the output terminals (231), ( 232),... (23n) with respect to the elevation angle ⁇ formed by the line connecting the intersection S2 of the partial curve and the center line (208) and the input terminal, and the center line (208), ⁇ ⁇
  • S3 is the intersection of the partial curve where the input terminals (221), (222),... (22m) are arranged and the center line (208), and F is the input terminal (221) and S2.
  • the shape of the Rotman lens is determined so as to satisfy the relational expression of the sixth equation.
  • the multi-beam antenna device of the present invention designed on the basis of the electrical length w of (26n)
  • the center of the aperture of the array antenna (205)
  • the basic design of the Rotman lens designed under the limited condition of ⁇ ⁇ by determining the shape of the Rotman lens so as to satisfy the relational expression of the sixth expression under the condition of ⁇ ⁇ .
  • a small Rotman lens having a size of ⁇ / ⁇ times the size G can be designed.
  • an increase in loss proportional to the size of the Rotman lens can be suppressed, and the number of antenna elements (241), (242),... (24n) is increased to increase the aperture 2Ln of the array antenna (205).
  • the Rotman lens has a triplate configuration, so that a complicated input terminal portion, output terminal portion taper shape and phase adjustment power supply are provided.
  • the lines (32) and (50) can be easily configured by a technique such as etching, and the first antenna substrate is provided via the sixth slit (30) provided in the seventh ground conductor (24).
  • the first connection part (3) of (4) and the fifth connection part (51) of the feeder line (50) can be electromagnetically coupled, and the second directivity characteristic as shown in FIG.
  • a beam antenna device can be realized, and similarly, the second connection portion (18) of the second antenna substrate (19) is connected to the second antenna substrate (19) via a fifth slit (29) provided in the seventh ground conductor (24).
  • the third connection part (33) of the feed line (32) is electromagnetically coupled to First directional characteristics as shown in can multibeam antenna device realized with, can function independently.
  • a low-loss multi-beam antenna device can be configured with a simple laminated configuration of all components.
  • the radiating element (1) formed on the first antenna substrate (4) and the radiating element (2) formed on the second antenna substrate (19) shown in FIGS. 16) is fed from a direction orthogonal to each other by 90 degrees, and functions by electromagnetically coupling with a slot (15) formed in the fourth ground conductor (10), so that orthogonal polarizations of a desired frequency are independent. Can be emitted. Further, by arranging a plurality of antenna elements, an array antenna (205) is formed as a whole.
  • the second ground conductor (9), the third ground conductor (13), and the second antenna board disposed above and below the first antenna board (4).
  • the eleventh ground conductor (60) and the twelfth ground conductor (65) disposed above and below the ninth ground conductor (47) and the second Rotman lens substrate (55) are connected to the antenna substrate (4) ( 19) and the Rotman lens substrate (37) (55) are held hollow, and the first connecting portion (3) formed on the antenna substrate (4) and the second formed on the antenna substrate (19).
  • a dielectric (7, 11, 20, 25, 38, 43, 56, 61) is filled. Also good.
  • connection portion (36) and the sixth connection portion (54), which are input terminal portions of the antenna device, are connected to the sixth coupling port forming portion (40) of the eighth ground conductor (42).
  • a metal wall is formed around the coupling port forming portion (63), and a fifth waveguide opening (66) and a second waveguide opening (53 are formed in the thirteenth ground conductor (52). ),
  • the power can be efficiently transmitted to the high frequency circuit without leaking to the surroundings, and low loss characteristics can be realized even at high frequencies.
  • the antenna substrate (4) (19) and the Rotman lens substrate (37) (55) used in the multi-beam antenna device according to the present invention a flexible substrate in which a copper foil is bonded to a polyimide film is used, and unnecessary copper foil is etched.
  • the flexible substrate is a power supply that connects multiple radiating elements and connecting them by etching away unnecessary copper foil (metal foil) on a substrate that has a film as a base material and a metal foil such as copper foil laminated on it. A track is formed.
  • the flexible substrate can be constituted by a copper-clad laminate in which a copper foil is bonded to a thin resin plate in which a glass cloth is impregnated with a resin.
  • Polyethylene polypropylene, polytetrafluoroethylene, fluorinated ethylene polypropylene copolymer, ethylene tetrafluoroethylene copolymer, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyarylate, thermoplastic polyimide, polyetherimide, polyetheretherketone, polyethylene terephthalate,
  • the film include polybutylene terephthalate, polystyrene, polysulfone, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, and polymethylpentene.
  • An adhesive may be used for laminating the film and the metal foil.
  • a flexible substrate in which a copper foil is laminated on a polyimide film is preferable from the viewpoint of heat resistance, dielectric properties, and versatility.
  • a fluorine-based film is preferably used because of its dielectric properties.
  • a metal plate or a plate plated with plastic can be used as the ground conductor or the metal spacer used in the multi-beam antenna device according to the present invention.
  • an aluminum plate is preferably used because it can be manufactured lightly and inexpensively.
  • they can be constituted by a flexible substrate in which a film is used as a base material and a copper foil is laminated thereon, and a copper-clad laminate in which a copper foil is laminated on a thin resin plate in which a glass cloth is impregnated with a resin.
  • Slots and joint opening forming portions formed in the ground conductor can be formed by punching with a mechanical press or by etching. Punching with a mechanical press is preferred from the standpoint of simplicity and productivity.
  • the dielectric (7) (11) (20) (25) (38) (43) (56) (61) used in the multi-beam antenna device according to the present invention uses a foam having a low dielectric constant relative to air. Is preferred.
  • the foam include polyolefin-based foams such as polyethylene and polypropylene, polystyrene-based foams, polyurethane-based foams, polysilicone-based foams, rubber-based foams, and the like. This is preferable because the rate is smaller.
  • the dielectric (7) (11) (20) (25) (38) (43) (56) (61) was made of foamed polyethylene foam having a thickness of 0.3 mm and a relative dielectric constant of about 1.1. .
  • the antenna substrate (4) (19) and the Rotman lens substrate (37) (55) a flexible substrate obtained by bonding a copper foil (for example, 25 ⁇ m) to a polyimide film (for example, 25 ⁇ m) is used, and unnecessary copper foil is used. Are removed by etching, and the radiating elements (1) and (16), the feed lines (2) and (17), the connecting portions (3) and (18), the Rotman lenses (31) and (49), and the feed lines (32) and (50). , Connecting portions (33) (51), connecting portions (36) (54)). All ground conductors used were punched out of an aluminum plate with a mechanical press.
  • Slit (30), slit (41) formed in the eighth ground conductor (42), slit (46) formed in the ninth ground conductor (47), and slit formed in the tenth ground conductor (34) (48) and (35) are waveguide openings each having a length of 1.25 mm and a width of 2.53 mm.
  • An array antenna (205) having a size of 24 ⁇ 0.77 ⁇ o was formed.
  • a Rotman lens (1) having eight output terminals was designed based on the coordinates and the y-coordinate and the electrical length w of the feeder line.
  • the above-described members are sequentially stacked to form a multi-beam antenna device, and the characteristics are measured by connecting measuring instruments.
  • waveguide openings corresponding to the eight input terminals are obtained.
  • the reflection loss of the section (53) is -15 dB or less, and gain directivity corresponding to each of the eight input terminals is obtained as shown in FIG. 10.
  • Table 1 the reflection loss with respect to the input terminal angle ⁇ is obtained.
  • the beam direction ⁇ of the array antenna (205) can be formed in about half the angular direction.
  • a Rotman lens (31) having 24 output terminals was designed based on the coordinates and the electrical length w of the feeder line.
  • the above-described members are sequentially stacked to form a multi-beam antenna device, and the characteristics are measured by connecting a measuring instrument.
  • waveguide openings (66 ) Is less than ⁇ 15 dB, gain directivity corresponding to each of the six input terminals is obtained as shown in FIG. 8, and as shown in Table 2, the array has an array with respect to the input terminal angle ⁇ . It was confirmed that the beam direction ⁇ of the antenna (205) can be formed in about half the angular direction.
  • the insertion loss of (1) was about 5 dB.
  • the multi-beam antenna device has improved the relative gain by 2.5 dB or more compared with the case where the loss when the conventional design is configured is used as a reference, and has realized a good characteristic.
  • the slit (46) formed in the conductor (47) and the slit (48) (35) formed in the tenth ground conductor (34) were waveguide openings of 1.25 mm long ⁇ 2.53 mm wide.
  • an array antenna (205) having an antenna opening 2Ln of 24 ⁇ 0.77 ⁇ o was formed.
  • the radiating element (1) is an excitation feed with the same phase.
  • An array antenna (205) having a size of 24 ⁇ 0.77 ⁇ o was formed.
  • a lens (31) (49) was designed.
  • the above-described members are sequentially stacked as shown in FIGS. 14 and 15 to form a multi-beam antenna device, and the characteristics are measured by connecting measuring instruments.
  • the six input terminals shown in FIG. 19 are supported.
  • the reflection loss of the waveguide openings (66) and (53) is -15 dB or less, and the same gain directivity as shown in FIG. 8 is obtained.
  • Table 3 with respect to the angle ⁇ of the input terminal, Thus, it was confirmed that the beam direction ⁇ of the array antenna (205) can be formed in about half the angular direction.
  • the insertion loss of (1) was about 5 dB.
  • the multi-beam antenna device of the third embodiment is improved in relative gain by 2.5 dB or more as compared with the case where the loss when the conventional design is configured is used as a reference, and has good characteristics. Was realized.
  • the first connection portion on the first antenna substrate 4 and the fifth connection portion on the second Rotman lens substrate 55 are electromagnetically coupled to each other, and the second antenna substrate.
  • the second connection part on 19 and the third connection part on the first Rotman lens substrate 37 are arranged to be electromagnetically coupled.
  • the first connection part on the first antenna substrate 4 and the third connection part on the first Rotman lens substrate 37 are electromagnetically coupled, and the second connection on the second Rotman lens substrate 55 is performed.
  • 5 and the second connection part on the second antenna substrate 19 may be arranged to be electromagnetically coupled.
  • the first connection portion on the first antenna substrate 4 and the fifth connection portion on the second Rotman lens substrate 55 are electromagnetically coupled, and the second antenna.
  • the second connection part on the substrate 19 and the third connection part on the first Rotman lens substrate 37 are arranged to be electromagnetically coupled.
  • the first connection portion on the first antenna substrate 4 and the third connection portion on the first Rotman lens substrate 37 are electromagnetically coupled, and the second connection on the second Rotman lens substrate 55 is made. 5 and the second connection part on the second antenna substrate 19 may be arranged to be electromagnetically coupled.
  • the second embodiment is useful as an on-vehicle radar antenna
  • the third embodiment can be used as a transmission / reception antenna for an indoor wireless LAN provided with a transmission antenna and a reception antenna as one antenna.
  • the seventh ground conductor 24 is overlapped in FIGS. 1 to 2, FIGS. 4 to 5, FIGS. 14 to 15, and FIGS. 17 to 18.
  • FIG. the same member is not composed of two layers. This is because the description is repeated for the sake of convenience, and the seventh ground conductor 24 in FIG. 1 and the seventh ground conductor 24 in FIG. 2 are the same. Similarly, the seventh ground conductor 24 in FIG. 4 and the seventh ground conductor 24 in FIG. 5 are the same. Similarly, the seventh ground conductor 24 in FIG. 14 and the seventh ground conductor 24 in FIG. 15 are the same. Similarly, the seventh ground conductor 24 in FIG. 17 and the seventh ground conductor 24 in FIG. 18 are the same.
  • the 4th earth conductor 10 is described overlappingly from FIG. 3 to FIG. 4 and from FIG. 16 to FIG. 17, the same member is not two layers. This is because the description is repeated for convenience of explanation, and the fourth ground conductor 10 in FIG. 3 and the fourth ground conductor 10 in FIG. 4 are the same. For the same reason, the fourth ground conductor 10 in FIG. 16 and the fourth ground conductor 10 in FIG. 17 are the same.
  • the tenth ground conductor 34 is described in an overlapping manner from FIGS. 5 to 6 and FIGS. 18 to 19, the same member is not two layers. This is because the description is repeated for convenience of explanation, and the tenth ground conductor 34 in FIG. 5 and the tenth ground conductor 34 in FIG. 6 are the same. For the same reason, the tenth ground conductor 34 in FIG. 18 and the tenth ground conductor 34 in FIG. 19 are the same.

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Abstract

　１つのアンテナユニットで２つの独立したマルチビーム特性を実現し利得を向上するマルチビームアンテナ装置を提供する。　第１のアンテナ部と第２のアンテナ部と第１のロトマンレンズ部と第２のロトマンレンズ部とをこの順に積層した平面アンテナモジュールであって、第１のアンテナ部と第１のロトマンレンズ部とで、１つのマルチビーム特性を実現し、第２のアンテナ部と第２のロトマンレンズ部とで、もう一つの独立したマルチビーム特性を実現する。その際のロトマンレンズ設計において、ビーム形成角度をβとし、交点Ｓ２と複数の入力端子の１つとを結ぶ線と、中心線(208)とがなす角度をαとしたとき、β＜αであり、さらに、η＝（β／α）・（Ｌｎ／Ｆ）＜１の関係式を満たし、Ｇをβ＝αの条件で設計した場合のロトマンレンズの大きさよりも小さくするようロトマンレンズの形状を決定する。

Description

マルチビームアンテナ装置
　本発明は、ミリ波帯の車載レーダ等に利用されるマルチビームアンテナ装置の構成に関する。
　まず、ロトマンレンズを用いた従来のマルチビームアンテナ装置の分解斜視図を図１１に示す。図において(31)はロトマンレンズパターンであり、詳細は図１２に示す。図１２において(221),(222),・・・(22m)はロトマンレンズ(1)に電力を供給する入力端子、(231),(232),・・・(23n)はロトマンレンズ(201)内の電力を取り出す出力端子、(241),(242),・・・(24n)は空間に電波を放射するアンテナ素子、(205)は複数個のアンテナ素子(241),(242),・・・(24n)が直線状に配列されたアレーアンテナ、(261),(262),・・・(26n)は上記出力端子と上記アンテナ素子を結ぶ給電線路、(207)は長さの異なった給電線路(261),(262),・・・(26n)からなる線路部、(208)は中心線であり、このアンテナ装置は、中心線(208)に対して線対称である。(209)は入力端子(221)の位置を表すための補助線であり、入力端子(221)は、座標系(X、Y)の原点となるＳ２から見て、中心線(208)から仰角αの方向にある。(210)は入力端子(221)を励振したときの空間でのビーム方向を示す直線であり、上記アレーアンテナの正面方向から角度βの方向に向いているが、基本設計では、通常β＝αを条件に設計される。
　以上のように構成された従来のアンテナ装置では、入力端子(221),(222),・・・(22m)のうちの１つの入力端子を励振したとき、電力はロトマンレンズ(201)内に供給される。ロトマンレンズ(201)内の電力は出力端子(231),(232),・・・(23n)で取り出され、給電線路(261),(262),・・・(26n)を通ってアンテナ素子(241),(242),・・・(24n)に至る。アレーアンテナ(205)の励振振幅、励振位相は、入力端子(221),(222),・・・(22m)のどの端子を励振するかによって決定され、アレーアンテナ(205)の励振位相に応じて空間でのビーム方向が決まる。
　ここで、図１２の従来ロトマンレンズパターンでは、入力端子(221),(222),・・・(22m)は、ロトマンレンズ焦点Ｓ１位置を中心とする半径Ｒの円弧上に配置される。Ｓ２は、出力端子(231),(232),・・・(23n)の配置される部分曲線と中心線(208)との交点で示し、座標系(X、Y)の原点である。Ｓ３は、入力端子(221),(222),・・・(22m)の配置される部分曲線と中心線(208)との交点を示す。なお、出力端子(231),(232),・・・(23n)のｘ座標、ｙ座標、及び給電線路(261),(262),・・・(26n)の電気長wは、それぞれ次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
　ここで、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
である。
　また、半径Ｒは次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
　ここで、ＧはＳ２とＳ３との距離でロトマンレンズの大きさであり、Ｆは入力端子(221)とＳ２との距離であり、２Ｌｎはアレーアンテナ(205)の開口長である。通常、基本設計では、β＝αの限定条件で設計され、0.8＜η＜1程度、すなわち、ＦがＬｎの1から1.25倍程度で、ｇは、1.137程度として設計することが、出力端子(231),(232),・・・(23n)の励振位相誤差が小さく設計でき、良好とされる。
　一方、一つのアンテナで２つの直交する偏波のペンシルビームアンテナの実現手段としては、図１３に示すように、２層のトリプレートアンテナを電磁結合させた構造が、有効であるとされている。
特開昭５７－９３７０１号公報 特開２０００－１２４７２７号公報 特開平５－１５２８４３号公報
　ここで、車載レーダ等に用いられるマルチビームアンテナ装置では、遠方は狭い範囲で細いビーム走査が必要とされ、近距離では、広い範囲のビーム走査が必要であり、それぞれ独立に動作させる必要性が高まっているが、異なるマルチビーム特性のレーダ装置を２つ取り付ける場合、高価であると共に、搭載スペースの確保が困難であると言った問題があった。
　また、図１３には、一つのアンテナで２つの直交する偏波のペンシルビームアンテナの実現手段が示されているものの、マルチビーム特性の実現方法は示されておらず、実現された事例も見当たらない。
　さらに、図１２の従来のマルチビームアンテナ装置において、線路部(207)が構成できるためには、第３式における平方根内が正あるいは零である必要がある。すなわち、次式となる。
　この第５式が成立するためには、η＝Ｌｎ/Ｆ≦１である必要があるが、このことから、アンテナ素子(241),(242),・・・(24n)の数が増えてアレーアンテナ(205)の開口２Ｌnが大きくなった場合は、入力端子(221)とＳ２との距離Ｆもアレーアンテナ(205)の開口２Ｌnに比例して大きくする必要があり、結果としてロトマンレンズの大きさＧが大きくなってしまう。従って、アンテナ素子(241),(242),・・・(24n)の数が増えた場合、アンテナ素子の増加比率に合せてロトマンレンズの大きさＧを大きくする必要があり、Ｇの拡大に伴って損失も増加してしまうため、アンテナ素子数を増やしても、その分の利得向上効果が得られないという問題があった。
　本発明は、１つのアンテナユニットで、２つの独立したマルチビーム特性を実現すると共に、空間でのアレーアンテナ(205)のビーム形成方向をβとしたとき、出力端子(231),(232),・・・(23n)の配置される部分曲線及び中心線(208)の交点Ｓ2と入力端子とを結ぶ線と、中心線(208)とがなす角度αに対して、β＜αの条件において、ロトマンレンズの大きさＧをβ＝αの限定条件で設計した基本設計寸法未満の大きさにすることができ、これによって、ロトマンレンズの損失増加を抑制し、利得を向上することが可能となる低損失マルチビームアンテナ装置を提供するものである。
　本発明にかかるマルチビームアンテナ装置においては、第１のアンテナ部(１０１)と第２のアンテナ部(１０２)と第１のロトマンレンズ部(１０３)と第２のロトマンレンズ部(１０４)とをこの順に積層した平面アンテナモジュールであって、第１のアンテナ部(１０１)には、第２のアンテナ部の第２の放射素子(１６)の位置に相当する箇所に、第１の放射素子(１)と第１の無給電素子(６７)を有し、かつ、第１の放射素子(１)と接続された第１の給電線路(２)と第２のロトマンレンズ部(１０４)に電磁結合した第１の接続部(３)を組とするアンテナ群を複数形成した第１のアンテナ基板(４)と、第１の放射素子(１)及び、第１の無給電素子(６７)の位置に相当する箇所に第１のスロット(５)を有する第１の地導体(６)と、第１のアンテナ基板(４)と第１の地導体(６)との間に第１の誘電体(７)と、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第１の結合口形成部(８)を有する第２の地導体(９)と、第１のアンテナ基板(４)と第４の地導体(１０)との間に第２の誘電体(１１)と、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第２の結合口形成部(１２)を有する第３の地導体(１３)と、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第１のスリット(１４)を有し、かつ、第１の放射素子(１)及び、第１の無給電素子(６７)の位置に相当する箇所に第２のスリット(１５)を有する第４の地導体(１０)を備え、第２のアンテナ部(１０２)には、第２の放射素子(１６)と接続された第２の給電線路(１７)と第１のロトマンレンズ部(１０３)に電磁結合した第２の接続部(１８)を組とするアンテナ群を複数形成した第２のアンテナ基板(１９)と、第４の地導体(１０)と、第２のアンテナ基板(１９)と第４の地導体(１０)との間に第３の誘電体(２０)と、第２の接続部(１８)の位置に相当する箇所に第３の結合口形成部(２１)を有し、かつ、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第３のスリット(２２)を有する第５の地導体(２３)と、第２のアンテナ基板(１９)と第７の地導体(２４)との間に第４の誘電体(２５)と、第２の接続部(１８)の位置に相当する箇所に第４の結合口形成部(２６)を有し、かつ、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第４のスリット(２７)を有する第６の地導体(２８)と、第２の接続部(１８)の位置に相当する箇所に第５のスリット(２９)を有し、かつ、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第６のスリット(３０)を有する第７の地導体(２４)を備え、第１のロトマンレンズ部(１０３)には、第１のロトマンレンズ(３１)及び、第３の給電線路(３２)と第２のアンテナ部(１０２)の第２の接続部(１８)に電磁結合した第３の接続部(３３)及び、第１０の地導体(３４)の第１の導波管開口部(３５)と電磁結合した第４の接続部(３６)を有する第１のロトマンレンズ基板(３７)と、第７の地導体(２４)と、第１のロトマンレンズ基板(３７)と第７の地導体(２４)との間に第５の誘電体(３８)と、第３の接続部(３３)の位置に相当する箇所に第５の結合口形成部(３９)を有し、かつ、第４の接続部(３６)の位置に相当する箇所に第６の結合口形成部(４０)を有し、かつ、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第７のスリット(４１)を有する第８の地導体(４２)と、第１のロトマンレンズ基板(３７)と第１０の地導体(３４)との間に第６の誘電体(４３)と、第３の接続部(３３)の位置に相当する箇所に第７の結合口形成部(４４)を有し、かつ、第４の接続部(３６)の位置に相当する箇所に第８の結合口形成部(４５)を有し、かつ、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第８のスリット(４６)を有する第９の地導体(４７)と、第４の接続部(３６)の位置に相当する箇所に第１の導波管開口部(３５)を有し、かつ、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第９のスリット(４８)を有する第１０の地導体(３４)を備え、第２のロトマンレンズ部(１０４)には、第２のロトマンレンズ(４９)及び、第４の給電線路(５０)と第１のアンテナ部(１０１)の第１の接続部(３)に電磁結合した第５の接続部(５１)及び、第１３の地導体(５２)の第２の導波管開口部(５３)と電磁結合した第６の接続部(５４)を有する第２のロトマンレンズ基板(５５)と、第１０の地導体(３４)と、第２のロトマンレンズ基板(５５)と第１０の地導体(３４)との間に第７の誘電体(５６)と、第５の接続部(５１)の位置に相当する箇所に第９の結合口形成部(５７)を有し、かつ、第６の接続部(５４)の位置に相当する箇所に第１０の結合口形成部(５８)を有し、かつ、第４の接続部(３６)の位置に相当する箇所に第３の導波管開口部(５９)を有する第１１の地導体(６０)と、第２のロトマンレンズ基板(５５)と第１３の地導体(５２)との間に第８の誘電体(６１)と、第５の接続部(５１)の位置に相当する箇所に第１１の結合口形成部(６２)を有し、かつ、第６の接続部(５４)の位置に相当する箇所に第１２の結合口形成部(６３)を有し、かつ、第４の接続部(３６)の位置に相当する箇所に第４の導波管開口部(６４)を有する第１２の地導体(６５)と、第６の接続部(５４)の位置に相当する箇所に第２の導波管開口部(５３)を有し、かつ、第４の接続部(３６)の位置に相当する箇所に第５の導波管開口部(６６)を有する第１３の地導体(５２)を備え、第１の地導体(６)、第２の地導体(９)と第１の誘電体(７)、第１のアンテナ基板(４)、第３の地導体(１３)と第２の誘電体(１１)、第４の地導体(１０)、第５の地導体(２３)と第３の誘電体(２０)、第２のアンテナ基板(１９)、第６の地導体(２８)と第４の誘電体(２５)、第７の地導体(２４)、第８の地導体(４２)と第５の誘電体(３８)、第１のロトマンレンズ基板(３７)、第９の地導体(４７)と第６の誘電体(４３)、第１０の地導体(３４)、第１１の地導体(６０)と第７の誘電体(５６)、第２のロトマンレンズ基板(５５)、第１２の地導体(６５)と第８の誘電体(６１)、第１３の地導体(５２)の順に積層して構成したことを特徴とする。
　また、本発明にかかるマルチビームアンテナ装置においては、前記構成のスリットをスロットに変えて構成したことを特徴とする。
　さらに、本発明にかかるロトマンレンズ設計においては、図７に示すように、空間でのアレーアンテナ(205)のビーム形成方向βが、出力端子(231),(232),・・・(23n)の配置される部分曲線及び中心線(208)の交点Ｓ2と入力端子とを結ぶ線と、中心線(208)との角度αに対して、β＜αの条件において、Ｓ３は、入力端子(221),(222),・・・(22m)の配置される部分曲線と中心線(208)との交点とし、Ｆは入力端子(221)とＳ２との距離、ＧはＳ２とＳ３との距離でロトマンレンズの大きさ、２Ｌｎはアレーアンテナ(205)の開口長としたとき
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
の関係式を満足するようにロトマンレンズの形状を決定して、ロトマンレンズの大きさＧをβ＝αの限定条件で設計した基本設計寸法未満の大きさとしたことを特徴とする。
　本発明にかかるマルチビームアンテナ装置によれば、１つのアンテナユニットで、２つの独立したマルチビーム特性を実現すると共に、空間でのアレーアンテナ(205)のビーム形成方向βが、出力端子(231),(232),・・・(23n)の配置される部分曲線及び中心線(208)の交点Ｓ2と入力端子とを結ぶ線と、中心線(208)とがなす角度αに対して、β＜αの条件において、ロトマンレンズの大きさＧをβ＝αの限定条件で設計した基本設計寸法未満の大きさにすることができ、ロトマンレンズの損失増加を抑制し、利得を向上することが可能となる低損失マルチビームアンテナ装置を提供することができる。
本発明にかかるマルチビームアンテナ装置の構成を説明する説明図である。 本発明にかかるマルチビームアンテナ装置の構成を説明する第２説明図である。 本発明にかかるマルチビームアンテナ装置における第１のアンテナ部の構成を説明する説明図である。 本発明にかかるマルチビームアンテナ装置における第２のアンテナ部の構成を説明する説明図である。 本発明にかかるマルチビームアンテナ装置における第１のロトマンレンズ部の構成を説明する説明図である。 本発明にかかるマルチビームアンテナ装置における第２のロトマンレンズ部の構成を説明する説明図である。 本発明にかかるロトマンレンズパターンを説明する説明図である。 本発明にかかるマルチビームアンテナ装置の第１の指向特性を説明する説明図である。 本発明にかかるマルチビームアンテナ装置の所定の入力端子に応じたアレーアンテナ開口面の位相傾斜を説明する説明図である。 本発明にかかるマルチビームアンテナ装置の第２の指向特性を説明する説明図である。 従来例のマルチビームアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 従来例のロトマンレンズパターンを説明する説明図ある。 従来例の２層トリプレートアンテナの構成を示す斜視図である。 本発明にかかるマルチビームアンテナ装置の他の構成（実施例３）を説明する説明図である。 本発明にかかるマルチビームアンテナ装置の他の構成（実施例３）を説明する第２説明図である。 本発明にかかるマルチビームアンテナ装置の他の構成（実施例３）における第１のアンテナ部の構成を説明する説明図である。 本発明にかかるマルチビームアンテナ装置の他の構成（実施例３）における第２のアンテナ部の構成を説明する説明図である。 本発明にかかるマルチビームアンテナ装置の他の構成（実施例３）における第１のロトマンレンズ部の構成を説明する説明図である。 本発明にかかるマルチビームアンテナ装置の他の構成（実施例３）における第２のロトマンレンズ部の構成を説明する説明図である。
　本発明にかかるマルチビームアンテナ装置において、１つのアンテナユニットで、２つの独立したマルチビーム特性を実現すると共に、空間でのアレーアンテナ(205)のビーム形成方向βが、出力端子(231),(232),・・・(23n)の配置される部分曲線及び中心線(208)の交点Ｓ2と入力端子とを結ぶ線と、中心線(208)とがなす仰角αに対して、β＜αの条件において、Ｓ３は、入力端子(221),(222),・・・(22m)の配置される部分曲線と中心線(208)との交点とし、Ｆは入力端子(221)とＳ２との距離、ＧはＳ２とＳ３との距離でロトマンレンズの大きさ、２Ｌｎはアレーアンテナ(205)の開口長としたとき、第６式の関係式を満足するようにロトマンレンズの形状を決定して、ロトマンレンズの大きさＧをβ＝αの限定条件で設計した基本設計寸法未満の大きさとしたことを特徴とする。
　すなわち、β＝αの限定条件でロトマンレンズを設計した場合、第５式が成立するためには、η＝Ｌｎ/Ｆ≦１である必要がある。さらに、0.8＜η＜1程度、すなわち、ＦがＬｎの1から1.25倍程度で、ｇは、1.137程度として設計すると、出力端子(231),(232),・・・(23n)の励振位相誤差が小さく設計でき、良好とされる。したがって、Ｆ及びＧは、Ｌｎに対して、それぞれ
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
の範囲が望ましい。また、アンテナ素子（241）,（242),・・・(24n)の数が増えてアレーアンテナ(205)の開口２Ｌnが大きくなった場合は、入力端子(221)とＳ２との距離Ｆは、２Ｌnに比例して大きくなり、結果としてロトマンレンズの基本設計寸法Ｇは大きくなる。
　一方、本発明によれば、例えばβ＝α／２の場合を考えると、第５式が成立するためには、η＝Ｌｎ/２Ｆ≦１である必要があり、ＦがＬｎの0.5から0.625倍程度で、ｇは、1.137程度として設計すると、出力端子(231),(232),・・・(23n)の励振位相誤差が小さく設計でき、良好となる。したがって、Ｆ及びＧは、Ｌｎに対して、それぞれ
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
の範囲で望ましい設計が可能となる。この場合、β＝αの限定条件で設計したロトマンレンズの基本設計寸法Ｇに対して、１／２倍の寸法で設計できる。
　また、この時、第１式～第４式で求められた出力端子(231),(232),・・・(23n)のｘ座標及びｙ座標と、給電線路(261),(262),・・・(26n)の電気長wとに基づいて設計された本発明のマルチビームアンテナ装置において、入力端子とＳ２との角度αの端子から給電した場合、アレーアンテナ(205)の開口中心の位相を基準としたアンテナ素子（241）,（242),・・・(24n)における励振位相は、図９の直線２に示すように、β＝αの限定条件で設計した基本設計マルチビームアンテナ装置のアンテナ素子（241）,（242),・・・(24n)における励振位相を示す図９の直線１と比較して半分の位相傾斜となり、空間でのアレーアンテナ(205)のビーム形成方向βが、β＝αの限定条件で設計した基本設計マルチビームアンテナ装置の空間でのアレーアンテナ(205)のビーム形成方向αの半分となる。
　従って、本発明によれば、β＜αの条件において、第６式の関係式を満足するようにロトマンレンズの形状を決定することで、β＝αの限定条件で設計したロトマンレンズの基本設計寸法Ｇに対して、β／α倍の大きさの小型のロトマンレンズが設計できる。これにより、ロトマンレンズの大きさに比例した損失の増加を抑制できると共に、アンテナ素子（241）,（242),・・・(24n)の数が増えてアレーアンテナ(205)の開口２Ｌnが大きくなった場合は、入力端子(221)とＳ２との距離Ｆは、２Ｌnに比例して大きくなっても、ロトマンレンズの大きさを、β＝αの限定条件で設計したロトマンレンズの基本設計寸法Ｇに対して、β／α倍に抑制した小型のロトマンレンズが設計でき、空間でのアレーアンテナ(205)のビーム形成方向βのマルチビームアンテナ装置を構成できる。
　また、本発明にかかるマルチビームアンテナ装置では、図１～図６に示すように、ロトマンレンズをトリプレート構成とすることにより、複雑な入力端子部や出力端子部のテーパ形状や位相調整の給電線路(３２)および(５０)を、エッチング等の技術で容易に構成することができ、第７の地導体（２４）に設けた第６のスリット（３０）を介して、第１のアンテナ基板(４)の第１の接続部(３)と給電線路(５０)の第５の接続部(５１)を電磁結合させることができ、第１０図に示すような第２の指向特性を有するマルチビームアンテナ装置が実現でき、同様に、第７の地導体（２４）に設けた第５のスリット（２９）を介して、第２のアンテナ基板(１９)の第２の接続部(１８)と給電線路(３２)の第３の接続部(３３)を電磁結合させることで、第８図に示すような第１の指向特性を有するマルチビームアンテナ装置が実現でき、それぞれ独立して機能させることができる。さらに、本発明にかかるマルチビームアンテナ装置では、全ての部品の単純積層構成で低損失のマルチビームアンテナ装置が構成できる。
　なお、ここまでの説明は、一般的な中空の平行平板ロトマンレンズや、ロトマンレンズ基板(３７)や(５５)を、ほぼ空気と同じ低εの誘電体で支持したトリプレート構成の場合を前提に説明したが、比誘電率εrの誘電体による平行平板やトリプレート構成の場合、本発明の第６式を、次式として扱えばよいことは、自明である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
　本発明にかかるマルチビームアンテナ装置において、図３、図４に示す第１のアンテナ基板（４）に形成された放射素子(１)と第２のアンテナ基板（１９）に形成された放射素子(１６)とは互いに９０度直交する方向から給電され、かつ、第４の地導体（１０）に形成されたスロット（１５）によって電磁結合して機能し、所望の周波数の直交する偏波を独立に放射することができる。また、このアンテナ素子を複数配置することで、全体としてアレーアンテナ(205)を形成している。
　その際、図３～図６に示すように、第１のアンテナ基板（４）の上下に配置される第２の地導体(９)と第３の地導体(１３)及び第２のアンテナ基板（１９）の上下に配置される第５の地導体(２３)と第６の地導体(２８)及び第１のロトマンレンズ基板（３７）の上下に配置された第８の地導体(４２)と第９の地導体(４７) 及び第２のロトマンレンズ基板（５５）の上下に配置された第１１の地導体(６０)と第１２の地導体(６５)が、アンテナ基板（４）(１９)及びロトマンレンズ基板（３７）(５５)を中空に保持し、かつ、前記アンテナ基板（４）に形成された第１の接続部（３）とアンテナ基板（１９）に形成された第２の接続部（１８）とロトマンレンズ基板（３７）に形成された第３の接続部（３３）とロトマンレンズ基板（５５）に形成された第５の接続部（５１）の周囲に金属壁を形成し、電力を周囲に漏洩させずに、効率よく伝達されることに寄与し、高周波でも低損失特性が実現できる。
　なお、アンテナ基板（４）(１９)及びロトマンレンズ基板（３７）(５５)を安定に保持するため、誘電体(７、１１、２０、２５、３８、４３、５６、６１)を充填してもよい。
　また、アンテナ装置の入力端子部である第４の接続部（３６）、第６の接続部(５４)は、第８の地導体(４２)の第６の結合口形成部(４０) と第９の地導体(４７)の第８の結合口形成部(４５)および第１１の地導体(６０)の第１０の結合口形成部(５８) と第１２の地導体(６５)の第１２の結合口形成部(６３)で周囲に金属壁を形成し、第１３の地導体(５２)に形成した第５の導波管開口部（６６）と第２の導波管開口部（５３）を介して、電力を周囲に漏洩させずに、効率よく高周波回路に伝達されることに寄与し、高周波でも低損失特性が実現できる。
　また、各構成部品を積層構成するのみでよく、送受信電力が電磁結合によって伝達されるため、組立時の位置精度も、従来の組立精度ほど、高精度でなくともよい。
　本発明にかかるマルチビームアンテナ装置において用いるアンテナ基板（４）(１９)及びロトマンレンズ基板（３７）(５５)は、ポリイミドフィルムに銅箔を貼り合わせたフレキシブル基板を用い、不要な銅箔をエッチングで除去して放射素子（１）(１６)、給電線路（２）(１７)、接続部（３）(１８)及びロトマンレンズ（３１）(４９)、給電線路（３２）(５０)、接続部（３３）(５１)、接続部（３６）(５４)）を形成することが好ましい。
　また、フレキシブル基板は、フィルムを基材とし、その上に銅箔等の金属箔を張り合わせた基板の不要な銅箔(金属箔)をエッチング除去することにより複数の放射素子やそれらを接続する給電線路が形成される。また、フレキシブル基板には、ガラスクロスに樹脂を含浸させた薄い樹脂板に銅箔を張り合わせた銅張り積層板でも構成できる。フィルムとして、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化エチレンポリプロピレンコポリマー、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアリレート、熱可塑ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリサルフォン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリメチルペンテンなどのフィルムが挙げられ、フィルムと金属箔との積層には接着剤を用いてもよい。耐熱性、誘電特性と汎用性からポリイミドフィルムに銅箔を積層したフレキシブル基板が好ましい。誘電特性からフッ素系フィルムが好ましく用いられる。
　本発明にかかるマルチビームアンテナ装置において用いる地導体または金属スペーサには、金属板あるいはプラスチックにメッキした板を用いることができるが、特にアルミニウム板を用いれば、軽量で安価に製造でき好ましい。また、それらは、フィルムを基材とし、その上に銅箔を張り合わせたフレキシブル基板、さらにガラスクロスに樹脂を含浸させた薄い樹脂板に銅箔を張り合わせた銅張り積層板でも構成することができる。地導体に形成するスロットや結合口形成部は、機械プレスで打ち抜き加工するか、あるいはエッチングにより形成することができる。簡便性、生産性等から機械プレスでの打ち抜き加工が好ましい。
　本発明にかかるマルチビームアンテナ装置において用いる誘電体（７）(１１)(２０)(２５)(３８)(４３)(５６)(６１)は、対空気比誘電率の小さい発泡体などを用いるのが好ましい。発泡体としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系発泡体、ポリスチレン系発泡体、ポリウレタン系発泡体、ポリシリコーン系発泡体、ゴム系発泡体などが挙げられ、ポリオレフィン系発泡体が、対空気比誘電率がより小さいので好ましい。
　次に、本発明にかかるマルチビームアンテナ装置における各部材の寸法等からみた実施例を、図３～図６に沿って説明する。第１～第１３の地導体（６）(９)(１３)(１０)(２３)（２８）(２４)(４２)(４７)(３４)(６０)(６５)(５２)は、厚さ０．３ｍｍのアルミ板を用いた。また、誘電体（７）(１１)(２０)(２５)(３８)(４３)(５６)(６１)は、厚さ０．３ｍｍで比誘電率約１．１の発泡ポリエチレンフォームを用いた。アンテナ基板（４）(１９)及びロトマンレンズ基板（３７）(５５)は、ポリイミドフィルム（例えば、厚み２５μｍ）に銅箔（例えば、厚み２５μｍ）を貼り合わせたフレキシブル基板を用い、不要な銅箔をエッチングで除去して放射素子（１）(１６)、給電線路（２）(１７)、接続部（３）(１８)及びロトマンレンズ（３１）(４９)、給電線路（３２）(５０)、接続部（３３）(５１)、接続部（３６）(５４)）を形成した。地導体は、すべてアルミ板に機械プレスで打ち抜き加工したものを用いた。
　ここで、放射素子（１）(１６)は、周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約０．３８倍となる１．５ｍｍ角の正方形とした。また、第１の地導体(６)に形成したスロット(５)と第４の地導体(１０)に形成したスリット(１５)は、所望の周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約０．５８倍となる２．３ｍｍ角の正方形（又は，長辺が２．３ｍｍとなる長方形としてもよい。以下，スリット（１５）について同じ。）とし、第４の地導体(１０)に形成したスリット(１４) と第５の地導体(２３)に形成したスリット(２２)と第６の地導体(２８)に形成したスリット(２７)と第７の地導体(２４)に形成したスリット(３０)と第８の地導体(４２)に形成したスリット(４１)と第９の地導体(４７)に形成したスリット(４６)と第１０の地導体(３４)に形成したスリット(４８)(３５)は、縦１．２５ｍｍ×横２．５３ｍｍの導波管開口とした。図３に示すアンテナ基板（４）に形成された放射素子(１)と第４の地導体（１０）と第１の地導体（６）に形成されたスロット（５）と給電線路(２)とで形成されたアンテナ素子列を、所望の周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約０．７７倍となる３．０ｍｍピッチで８個配置することで、全体としてアンテナ開口２Ｌｎが８×０．７７λoのアレーアンテナ(205)を形成した。一つのアンテナ素子列には、所望の周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約０．８９倍となる３．５ｍｍピッチに放射素子(１)を１６個配置し、１６個全ての放射素子(１)を同じ位相での励振給電とした。図４に示すアンテナ基板（１９）に形成された放射素子(１６)と第７の地導体（２４）と第４の地導体（１０）に形成されたスリット（１５）と給電線路　(１７)とで形成されたアンテナ素子列を、所望の周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約０．７７倍となる３．０ｍｍピッチで２４個配置することで、全体としてアンテナ開口２Ｌｎが２４×０．７７λoのアレーアンテナ(205)を形成した。また、一つのアンテナ素子列には、所望の周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約０．８９倍となる３．５ｍｍピッチに放射素子(１６)を１６個配置し、１６個全ての放射素子(１６)を同じ位相での励振給電とした。さらに、放射素子(１６)の真上の第１のアンテナ基板(４)の放射素子(１)の無い領域には、無給電素子(６７)を配置した。
　ここで、図６に示すロトマンレンズ基板（５５）に形成するロトマンレンズ(４９)の大きさＧを、第６式にてβ＝α/２、すなわち、η＝（１/２）・(Ｌｎ/Ｆ)＜１の条件を満たすように0.568Ｌｎ＜Ｇ＜0.71Ｌｎの範囲で、Ｆ＝３．５λo、Ｇ＝４．１λoとして、第１式～第４式で求められた出力端子のｘ座標及びｙ座標と、給電線路の電気長wとに基づいて８個の出力端子を有するロトマンレンズ(１)を設計した。ロトマンレンズ(４９)の大きさＧは、所望の周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約４．１倍、すなわち１６ｍｍとした。
　以上の各部材を図１、図２に示すように順次重ねてマルチビームアンテナ装置を構成し、計測器を接続して特性を測定した結果、８個の各入力端子に対応する導波管開口部(５３)の反射損失は、－１５ｄＢ以下で、図１０に示したように８個の各入力端子に対応した利得指向性が得られ、表１に示すように入力端子の角度αに対して、アレーアンテナ(205)のビーム方向βが、約半分の角度方向に形成できることが確認できた。また、このときの大きさＧ＝１６ｍｍのロトマンレンズ(４９)の挿入損失は、約２．５ｄＢが得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
　さらに、図５に示すロトマンレンズ基板（３７）に形成するロトマンレンズ(３１)の大きさＧを、第６式にてβ＝α/２、すなわち、η＝（１/２）・(Ｌｎ/Ｆ)＜１の条件を満たすように0.568Ｌｎ＜Ｇ＜0.71Ｌｎの範囲で、Ｆ＝５λo、Ｇ＝５．７λoとして、第１式～第４式で求められた出力端子のｘ座標及びｙ座標と、給電線路の電気長wとに基づいて２４個の出力端子を有するロトマンレンズ(３１)を設計した。ロトマンレンズ(３１)の大きさＧは、所望の周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約５．７倍、すなわち２２．５ｍｍとした。
　以上の各部材を図２に示すように順次重ねてマルチビームアンテナ装置を構成し、計測器を接続して特性を測定した結果、６個の各入力端子に対応する導波管開口部(６６)の反射損失は、－１５ｄＢ以下で、図８に示したように６個の各入力端子に対応した利得指向性が得られ、表２に示すように入力端子の角度αに対して、アレーアンテナ(205)のビーム方向βが、約半分の角度方向に形成できることが確認できた。また、このときの大きさＧ＝２２．５ｍｍのロトマンレンズ(３１)の挿入損失は、約２．５ｄＢが得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
　一方、β＝αの限定条件、すなわち、η＝Ｌｎ/Ｆ＜１で、第５式の条件を満たすように1.137Ｌｎ＜Ｇ＜1.42Ｌｎの範囲で設計した従来設計のロトマンレンズの大きさＧが、少なくともＧ＝1.137、Ｌｎ＝１０．５λoが必要であり、所望の周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約１０．５倍、すなわち４１．５ｍｍとなり、このときのロトマンレンズ(１)の挿入損失は、約５ｄＢとなった。
　以上、本実施例のマルチビームアンテナ装置は、従来設計で構成した時の損失を基準とした場合に比べて、相対利得で２．５ｄＢ以上改善され、良好な特性が実現できた。
　次に、本発明にかかるマルチビームアンテナ装置における他の実施例を、図１６～図１９に沿って説明する。アンテナ基板(４)上の放射素子(１)(不図示)及びアンテナ基板(１９)上の放射素子(１６)(不図示)は、周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約０．３８倍となる１．５ｍｍ角の正方形とした。また、第１の地導体(６)に形成したスロット(５)と第４の地導体(１０)に形成したスリット(１５)は、所望の周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約０．５８倍となる２．３ｍｍ角の正方形とし、第４の地導体(１０)に形成したスリット(１４) と第５の地導体(２３)に形成したスリット(２２)と第６の地導体(２８)に形成したスリット(２７)と第７の地導体(２４)に形成したスリット(３０)と第８の地導体(４２)に形成したスリット(４１)と第９の地導体(４７)に形成したスリット(４６)と第１０の地導体(３４)に形成したスリット(４８)(３５)は、縦１．２５ｍｍ×横２．５３ｍｍの導波管開口とした。図１６に示すアンテナ基板（４）に形成された放射素子(１)と第４の地導体（１０）と第１の地導体（６）に形成されたスロット（５）と給電線路(２)(不図示)とで形成されたアンテナ素子列を、所望の周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約０．７７倍となる３．０ｍｍピッチで２４個配置することで、全体としてアンテナ開口２Ｌｎが２４×０．７７λoのアレーアンテナ(205)を形成した。一つのアンテナ素子列には、所望の周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約０．８９倍となる３．５ｍｍピッチに放射素子(１)を１６個配置し、１６個全ての放射素子(１)を同じ位相での励振給電とした。図１７に示すアンテナ基板（１９）に形成された放射素子(１６)と第４の地導体（２４）と第１の地導体（１０）に形成されたスリット（１５）と給電線路　(１７)とで形成されたアンテナ素子列を、所望の周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約０．７７倍となる３．０ｍｍピッチで２４個配置することで、全体としてアンテナ開口２Ｌｎが２４×０．７７λoのアレーアンテナ(205)を形成した。また、一つのアンテナ素子列には、所望の周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約０．８９倍となる３．５ｍｍピッチに放射素子(１６)を１６個配置し、１６個全ての放射素子(１６)を同じ位相での励振給電とした。
　ここで、図１８に示すロトマンレンズ基板（３７）に形成するロトマンレンズ(３１)の大きさＧと、図１９に示すロトマンレンズ基板（５５）に形成するロトマンレンズ(４９)の大きさＧは、同じ寸法とし、第６式にてβ＝α/２、すなわち、η＝（１/２）・(Ｌｎ/Ｆ)＜１の条件を満たすように0.568Ｌｎ＜Ｇ＜0.71Ｌｎの範囲で、Ｆ＝５λo、Ｇ＝５．７λoとして、第１式～第４式で求められた出力端子のｘ座標及びｙ座標と、給電線路の電気長wとに基づいて２４個の出力端子を有するロトマンレンズ(３１) (４９)を設計した。ロトマンレンズ(３１) (４９)の大きさＧは、所望の周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約５．７倍、すなわち２２．５ｍｍとした。
　以上の各部材を図１４、図１５に示すように順次重ねてマルチビームアンテナ装置を構成し、計測器を接続して特性を測定した結果、図１９に示す６個の各入力端子に対応する導波管開口部(６６)（５３）の反射損失は、－１５ｄＢ以下で、図８に示したのと同様の利得指向性が得られ、表３に示すように入力端子の角度αに対して、アレーアンテナ(205)のビーム方向βが、約半分の角度方向に形成できることが確認できた。このとき、大きさＧ＝２２．５ｍｍのロトマンレンズ(３１) (４９)の挿入損失は、約２．５ｄＢが得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
　一方、β＝αの限定条件、すなわち、η＝Ｌｎ/Ｆ＜１で、第５式の条件を満たすように1.137Ｌｎ＜Ｇ＜1.42Ｌｎの範囲で設計した従来設計のロトマンレンズの大きさＧが、少なくともＧ＝1.137、Ｌｎ＝１０．５λoが必要であり、所望の周波数７６ＧＨｚの自由空間波長(λo＝３．９５ｍｍ)の約１０．５倍、すなわち４１．５ｍｍとなり、このときのロトマンレンズ(１)の挿入損失は、約５ｄＢとなった。
　以上、実施例３のマルチビームアンテナ装置は、従来設計で構成した時の損失を基準とした場合に比べて、実施例１～２と同様に相対利得で２．５ｄＢ以上改善され、良好な特性が実現できた。
　なお、図１及び図２においては、第１のアンテナ基板４上の第１の接続部と、第２のロトマンレンズ基板５５上の第５の接続部とが電磁結合し、第２のアンテナ基板１９上の第２の接続部と、第１のロトマンレンズ基板３７上の第３の接続部とが電磁結合するよう配置されている。しかしながら、設計上，第１のアンテナ基板４上の第１の接続部と、第１のロトマンレンズ基板３７上の第３の接続部とが電磁結合し、第２のロトマンレンズ基板５５上の第５の接続部と、第２のアンテナ基板１９上の第２の接続部とが電磁結合するよう配置することもできる。
　同様に、図１４及び図１５においては、第１のアンテナ基板４上の第１の接続部と、第２のロトマンレンズ基板５５上の第５の接続部とが電磁結合し、第２のアンテナ基板１９上の第２の接続部と、第１のロトマンレンズ基板３７上の第３の接続部とが電磁結合するよう配置されている。しかしながら、設計上、第１のアンテナ基板４上の第１の接続部と、第１のロトマンレンズ基板３７上の第３の接続部とが電磁結合し、第２のロトマンレンズ基板５５上の第５の接続部と、第２のアンテナ基板１９上の第２の接続部とが電磁結合するよう配置することもできる。
　また、実施例２は、車載レーダ用アンテナとして有用であり、実施例３は、送信用アンテナ及び受信用アンテナを１つのアンテナとして備えた屋内無線ＬＡＮ用送受信アンテナとして使用することができる。
　さらに、念のために付言しておくと、図１から図２にかけて、図４から図５にかけて、図１４から図１５にかけて、及び図１７から図１８にかけて、第７の地導体２４が重複されて記載されているが、同じ部材が２層になっているのではない。説明の便宜上重複して記載したためであり、図１の第７の地導体２４及び図２の第７の地導体２４は同一である。同様に図４の第７の地導体２４及び図５の第７の地導体２４は同一である。同様に図１４の第７の地導体２４及び図１５の第７の地導体２４は同一である。同様に図１７の第７の地導体２４及び図１８の第７の地導体２４は同一である。
　また、図３から図４にかけて、及び図１６から図１７にかけて、第４の地導体１０が重複して記載されているが、同じ部材が２層になっているのではない。説明の便宜上重複して記載したためであり、図３の第４の地導体１０及び図４の第４の地導体１０は同一である。また、同じ理由から図１６の第４の地導体１０及び図１７の第４の地導体１０も同一である。
　また、図５から図６にかけて、及び図１８から図１９にかけて、第１０の地導体３４が重複して記載されているが、同じ部材が２層になっているのではない。説明の便宜上重複して記載したためであり、図５の第１０の地導体３４及び図６の第１０の地導体３４は同一である。また、同じ理由から図１８の第１０の地導体３４及び図１９の第１０の地導体３４は同一である。
　　１　第１の放射素子
　　２　第１の給電線路
　　３　第１の接続部
　　４　第１のアンテナ基板
　　５　第１のスロット
　　６　第１の地導体
　　７　第１の誘電体
　　８　第１の結合口形成部
　　９　第２の地導体
　１０　第４の地導体
　１１　第２の誘電体
　１２　第２の結合口形成部
　１３　第３の地導体
　１４　第１のスリット
　１５　第２のスリット
　１６　第２の放射素子
　１７　第２の給電線路
　１８　第２の接続部
　１９　第２のアンテナ基板
　２０　第３の誘電体
　２１　第３の結合口形成部
　２２　第３のスリット
　２３　第５の地導体
　２４　第７の地導体
　２５　第４の誘電体
　２６　第４の結合口形成部
　２７　第４のスリット
　２８　第６の地導体
　２９　第５のスリット
　３０　第６のスリット
　３１　第１のロトマンレンズ
　３２　第３の給電線路
　３３　第３の接続部
　３４　第１０の地導体
　３５　第１の導波管開口部
　３６　第４の接続部
　３７　第１のロトマンレンズ基板
　３８　第５の誘電体
　３９　第５の結合口形成部
　４０　第６の結合口形成部
　４１　第７のスリット
　４２　第８の地導体
　４３　第６の誘電体
　４４　第７の結合口形成部
　４５　第８の結合口形成部
　４６　第８のスリット
　４７　第９の地導体
　４８　第９のスリット
　４９　第２のロトマンレンズ
　５０　第４の給電線路
　５１　第５の接続部
　５２　第１３の地導体
　５３　第２の導波管開口部
　５４　第６の接続部
　５５　第２のロトマンレンズ基板
　５６　第７の誘電体
　５７　第９の結合口形成部
　５８　第１０の結合口形成部
　５９　第３の導波管開口部
　６０　第１１の地導体
　６１　第８の誘電体
　６２　第１１の結合口形成部
　６３　第１２の結合口形成部
　６４　第４の導波管開口部
　６５　第１２の地導体
　６６　第５の導波管開口部
　６７　無給電素子
　９１　第６の接続部
　９２　接続基板
　９３　システムとの接続線路
　９４　第１３の地導体
１０１　第１のアンテナ部
１０２　第２のアンテナ部
１０３　第１のロトマンレンズ部
１０４　第２のロトマンレンズ部
１０５　システムとの接続部
２０５　アレーアンテナ
２０７　給電線路部
２０８　ロトマンレンズの中心線
２０９　入力端子の位置を表す補助線
２１０　アレーアンテナの正面方向から見たビームの方向
２２１、２２２、・・・２２ｍ　ロトマンレンズ入力端子
２３１、２３２、・・・２３ｎ　ロトマンレンズ出力端子
２４１、２４２、・・・２４ｎ　アンテナ素子
２６１、２６１、・・・２６ｎ　出力端子とアンテナ素子とを結ぶ給電線路
７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６　誘電体

Claims (3)

  1. 　第１のアンテナ部(１０１)と第２のアンテナ部(１０２)と第１のロトマンレンズ部(１０３)と第２のロトマンレンズ部(１０４)とをこの順に積層した平面アンテナモジュールであって、
    　第１のアンテナ部(１０１)には、
    　　第２のアンテナ部の第２の放射素子(１６)の位置に相当する箇所に、第１の放射素子(１)と第１の無給電素子(６７)とを有し、かつ、第１の放射素子(１)と接続された第１の給電線路(２)と第２のロトマンレンズ部(１０４)に電磁結合した第１の接続部(３)とを組とするアンテナ群を複数形成した第１のアンテナ基板(４)と、
    　　第１の放射素子(１)及び、第１の無給電素子(６７)の位置に相当する箇所に第１のスロット(５)を有する第１の地導体(６)と、
    　　第１のアンテナ基板(４)と第１の地導体(６)との間に第１の誘電体(７)と、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第１の結合口形成部(８)とを有する第２の地導体(９)と、
    　　第１のアンテナ基板(４)と第４の地導体(１０)との間に第２の誘電体(１１)と、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第２の結合口形成部(１２)とを有する第３の地導体(１３)と、
    　　第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第１のスリット(１４)を有し、かつ、第１の放射素子(１)及び、第１の無給電素子(６７)の位置に相当する箇所に第２のスリット(１５)を有する第４の地導体(１０)とを備え、
    　第２のアンテナ部(１０２)には、
    　　第２の放射素子(１６)と接続された第２の給電線路(１７)と第１のロトマンレンズ部(１０３)に電磁結合した第２の接続部(１８)とを組とするアンテナ群を複数形成した第２のアンテナ基板(１９)と、
    　　第４の地導体(１０)と、
    　　第２のアンテナ基板(１９)と第４の地導体(１０)との間に第３の誘電体(２０)と、第２の接続部(１８)の位置に相当する箇所に第３の結合口形成部(２１)とを有し、かつ、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第３のスリット(２２)を有する第５の地導体(２３)と、
    　　第２のアンテナ基板(１９)と第７の地導体(２４)との間に第４の誘電体(２５)と、第２の接続部(１８)の位置に相当する箇所に第４の結合口形成部(２６)とを有し、かつ、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第４のスリット(２７)を有する第６の地導体(２８)と、
    　　第２の接続部(１８)の位置に相当する箇所に第５のスリット(２９)を有し、かつ、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第６のスリット(３０)を有する第７の地導体(２４)とを備え、
    　第１のロトマンレンズ部(１０３)には、
    　　第１のロトマンレンズ(３１)及び、第３の給電線路(３２)と第２のアンテナ部(１０２)の第２の接続部(１８)に電磁結合した第３の接続部(３３)及び、第１０の地導体(３４)の第１の導波管開口部(３５)と電磁結合した第４の接続部(３６)を有する第１のロトマンレンズ基板(３７)と、
    　　第７の地導体(２４)と、
    　　第１のロトマンレンズ基板(３７)と第７の地導体(２４)との間に第５の誘電体(３８)と、第３の接続部(３３)の位置に相当する箇所に第５の結合口形成部(３９)を有し、かつ、第４の接続部(３６)の位置に相当する箇所に第６の結合口形成部(４０)を有し、かつ、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第７のスリット(４１)を有する第８の地導体(４２)と、
    　　第１のロトマンレンズ基板(３７)と第１０の地導体(３４)との間に第６の誘電体(４３)と、第３の接続部(３３)の位置に相当する箇所に第７の結合口形成部(４４)を有し、かつ、第４の接続部(３６)の位置に相当する箇所に第８の結合口形成部(４５)を有し、かつ、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第８のスリット(４６)を有する第９の地導体(４７)と、
    　　第４の接続部(３６)の位置に相当する箇所に第１の導波管開口部(３５)を有し、かつ、第１の接続部(３)の位置に相当する箇所に第９のスリット(４８)を有する第１０の地導体(３４)とを備え、
    　第２のロトマンレンズ部(１０４)には、
    　　第２のロトマンレンズ(４９)及び、第４の給電線路(５０)と第１のアンテナ部(１０１)の第１の接続部(３)に電磁結合した第５の接続部(５１)及び、第１３の地導体(５２)の第２の導波管開口部(５３)と電磁結合した第６の接続部(５４)を有する第２のロトマンレンズ基板(５５)と、
    　　第１０の地導体(３４)と、
    　　第２のロトマンレンズ基板(５５)と第１０の地導体(３４)との間に第７の誘電体(５６)と、第５の接続部(５１)の位置に相当する箇所に第９の結合口形成部(５７)を有し、かつ、第６の接続部(５４)の位置に相当する箇所に第１０の結合口形成部(５８)を有し、かつ、第４の接続部(３６)の位置に相当する箇所に第３の導波管開口部(５９)を有する第１１の地導体(６０)と、
    　　第２のロトマンレンズ基板(５５)と第１３の地導体(５２)との間に第８の誘電体(６１)と、第５の接続部(５１)の位置に相当する箇所に第１１の結合口形成部(６２)を有し、かつ、第６の接続部(５４)の位置に相当する箇所に第１２の結合口形成部(６３)を有し、かつ、第４の接続部(３６)の位置に相当する箇所に第４の導波管開口部(６４)を有する第１２の地導体(６５)と、
    　　第６の接続部(５４)の位置に相当する箇所に第２の導波管開口部(５３)を有し、かつ、第４の接続部(３６)の位置に相当する箇所に第５の導波管開口部(６６)を有する第１３の地導体(５２)とを備え、
    　第１の地導体(６)、第２の地導体(９)と第１の誘電体(７)、第１のアンテナ基板(４)、第３の地導体(１３)と第２の誘電体(１１)、第４の地導体(１０)、第５の地導体(２３)と第３の誘電体(２０)、第２のアンテナ基板(１９)、第６の地導体(２８)と第４の誘電体(２５)、第７の地導体(２４)、第８の地導体(４２)と第５の誘電体(３８)、第１のロトマンレンズ基板(３７)、第９の地導体(４７)と第６の誘電体(４３)、第１０の地導体(３４)、第１１の地導体(６０)と第７の誘電体(５６)、第２のロトマンレンズ基板(５５)、第１２の地導体(６５)と第８の誘電体(６１)、第１３の地導体(５２)の順に積層したことを特徴とするマルチビームアンテナ装置。
  2. 　前記構成のスリットをスロットに変えたことを特徴とする請求項１に記載のマルチビームアンテナ装置。
  3. 　前記ロトマンレンズについて、電力を供給する複数の入力端子（２２１）,（２２２）,・・・（２２ｍ）及び前記複数の入力端子の電力を取り出すための複数の出力端子（２３１）,（２３２）,・・・（２３ｎ）から形成されるロトマンレンズと、複数のアンテナ素子で構成され空間に電波を放射するアレーアンテナと、前記出力端子と前記アンテナ素子とを結ぶ給電線路からなり、前記複数の出力端子が配列される曲線及び前記給電線路の長さを決定して、所定の入力端子を励振したとき当該入力端子に対応した角度方向にビームが形成されるマルチビームアンテナ装置において、
    　空間における前記アレーアンテナのビーム形成角度を前記アレーアンテナ正面からみてβとし、かつ前記出力端子（２３１）,（２３２）,・・・（２３ｎ）の配置される部分曲線及び前記ロトマンレンズの中心線（２０８）の交点Ｓ２と前記複数の入力端子の１つとを結ぶ線と、中心線（２０８）とがなす角度をαとしたとき、β＜αであり、さらに
    　Ｆを入力端子（２２１）とＳ２との距離とし、２Ｌｎをアレーアンテナの開口長とし、Ｓ３を、入力端子（２２１）,（２２２）,・・・（２２ｍ）の配置される部分曲線と中心線（２０８）との交点とし、ロトマンレンズの大きさＧをＳ２とＳ３との距離とし、２Ｌｎを前記アレーアンテナの開口長としたき、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
    の関係式を満たし、Ｇをβ＝αの条件で設計した場合のロトマンレンズの大きさよりも小さくするよう前記ロトマンレンズの形状を決定したことを特徴とする請求項１～２のいずれか１項に記載のマルチビームアンテナ装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112952390A (zh) * 2021-02-18 2021-06-11 四川大学 一种基于抛物面的衬底互换多波束缝隙天线
CN113036447A (zh) * 2021-03-05 2021-06-25 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 一种基于人工电磁材料的透镜天线及通信设备

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010061948A1 (ja) * 2008-11-28 2010-06-03 日立化成工業株式会社 マルチビームアンテナ装置
JP2013201686A (ja) 2012-03-26 2013-10-03 Furukawa Electric Co Ltd:The ロットマンレンズ
EP3120642B1 (en) * 2014-03-17 2023-06-07 Ubiquiti Inc. Array antennas having a plurality of directional beams
CN103928763A (zh) * 2014-04-14 2014-07-16 哈尔滨工业大学 基于变换光学的多波束天线
KR102435550B1 (ko) * 2015-06-09 2022-08-24 주식회사 에이치엘클레무브 레이더 신호처리 장치 및 그 신호처리방법
CN105428822B (zh) * 2015-11-24 2019-03-15 大连楼兰科技股份有限公司 车载防撞雷达一发多收siw透镜天线
EP3553879B1 (en) * 2016-12-07 2021-09-22 Fujikura Ltd. Antenna device
KR20190118832A (ko) * 2018-04-11 2019-10-21 삼성전자주식회사 안테나 및 단위 셀 구조
CN109168174B (zh) * 2018-08-02 2021-09-28 重庆邮电大学 一种利用波束特征进行移动终端定位的方法
CN112151940A (zh) * 2019-06-28 2020-12-29 深圳市超捷通讯有限公司 天线结构及具有所述天线结构的无线通信装置
CN112864606B (zh) * 2019-11-12 2022-10-18 比亚迪股份有限公司 天线部件及车辆
EP3958396B1 (en) * 2020-08-18 2022-09-14 The Boeing Company Multi-system multi-band antenna assembly with rotman lens

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5793701A (en) 1980-12-03 1982-06-10 Mitsubishi Electric Corp Antenna device
JPH05152843A (ja) 1991-11-29 1993-06-18 Hitachi Chem Co Ltd 垂直・水平偏波共用平面アンテナ
JP2000124727A (ja) 1998-10-20 2000-04-28 Hitachi Chem Co Ltd ビームスキャン用平面アンテナ
JP2002523951A (ja) * 1998-08-21 2002-07-30 レイセオン・カンパニー 改良された二次元操縦アンテナシステム

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56141602A (en) * 1980-04-07 1981-11-05 Toshiba Corp Lens antenna equipment
DE4239597C2 (de) 1991-11-26 1999-11-04 Hitachi Chemical Co Ltd Ebene Antenne mit dualer Polarisation
US5495258A (en) * 1994-09-01 1996-02-27 Nicholas L. Muhlhauser Multiple beam antenna system for simultaneously receiving multiple satellite signals
WO2001080357A1 (fr) 2000-04-18 2001-10-25 Hitachi Chemical Co., Ltd. Antenne planar de balayage de faisceau
JP4803172B2 (ja) 2005-03-16 2011-10-26 日立化成工業株式会社 平面アンテナモジュール、トリプレート型平面アレーアンテナ、およびトリプレート線路−導波管変換器
CN101291017A (zh) 2008-05-27 2008-10-22 东南大学 基于罗特曼透镜原理的基片集成波导多波束天线

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5793701A (en) 1980-12-03 1982-06-10 Mitsubishi Electric Corp Antenna device
JPH05152843A (ja) 1991-11-29 1993-06-18 Hitachi Chem Co Ltd 垂直・水平偏波共用平面アンテナ
JP2002523951A (ja) * 1998-08-21 2002-07-30 レイセオン・カンパニー 改良された二次元操縦アンテナシステム
JP2000124727A (ja) 1998-10-20 2000-04-28 Hitachi Chem Co Ltd ビームスキャン用平面アンテナ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2393156A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112952390A (zh) * 2021-02-18 2021-06-11 四川大学 一种基于抛物面的衬底互换多波束缝隙天线
CN113036447A (zh) * 2021-03-05 2021-06-25 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 一种基于人工电磁材料的透镜天线及通信设备

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