WO2017134819A1 - アンテナ装置 - Google Patents

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WO2017134819A1
WO2017134819A1 PCT/JP2016/053515 JP2016053515W WO2017134819A1 WO 2017134819 A1 WO2017134819 A1 WO 2017134819A1 JP 2016053515 W JP2016053515 W JP 2016053515W WO 2017134819 A1 WO2017134819 A1 WO 2017134819A1
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conductor
ground conductor
ground
conductors
antenna device
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準 後藤
山口　聡
大塚　昌孝
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三菱電機株式会社
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    • H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices
    • H01P5/107—Hollow-waveguide/strip-line transitions

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device using a triplate line as a feed line.
  • the antenna device disclosed in the following Non-Patent Document 1 is formed of an upper ground plate having an opening, a lower ground plate, and a strip line disposed between the upper ground plate and the lower ground plate. It has a triplate line.
  • the electromagnetic wave propagating through the triplate line has a small attenuation and is in a stable state, so that it is difficult for the electromagnetic wave to be radiated from the opening provided in the upper ground plate.
  • a cavity is provided in the lower ground plate at a position facing the opening. The cavity is a recess that is recessed in a direction away from the upper ground plate. Since the cavity is applied to the lower ground plate, the stable state is lost, so that electromagnetic waves are emitted from the opening provided in the upper ground plate.
  • An antenna device disclosed in Patent Document 1 below includes a first conductor plate corresponding to the upper ground plate, a second conductor plate corresponding to the lower ground plate, and the strip line.
  • a third conductor plate and a second power supply path are further provided, and the triplate line has a two-layer configuration.
  • a cavity is provided in the second conductor plate at a position facing the opening provided in the first conductor plate.
  • the conventional antenna device is configured as described above, it is possible to break the stable state by the cavity applied to the lower ground plate, but to break the stable state, About 0.25 wavelength is required as the depth of the cavity. Therefore, the subject that the triplate track
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an antenna device capable of reducing the thickness of the feed line.
  • the antenna device includes: a first ground conductor provided with an opening that radiates electromagnetic waves; and a first ground conductor at a position facing the opening provided in the first ground conductor.
  • a second ground conductor provided with a cavity recessed in a direction away from the first ground conductor, and a first central conductor disposed between the first ground conductor and the second ground conductor so as to overlap the opening.
  • the first central conductor is arranged closer to the first ground conductor side than the second ground conductor.
  • the first central conductor is arranged closer to the first ground conductor side than the second ground conductor, the first and second ground conductors and the first ground conductor are arranged. There is an effect that the thickness of the feed line made of the central conductor can be reduced.
  • FIG. 3 is a top view showing the antenna device in a state in which a ground conductor 1 is removed from the antenna device of FIG. 2 and central conductors 5, 6 and 7 are visible.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in the antenna device of FIG. 2.
  • FIG. 3 is a B-B ′ sectional view of the antenna device of FIG. 2.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in the antenna device of FIG. 6.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in the antenna device of FIG. 6.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in the antenna device of FIG. 6.
  • FIG. 12 is a B-B ′ sectional view of the antenna device of FIG. 11.
  • FIG. 13A is an explanatory diagram showing the reflection characteristic A of horizontal polarization and the reflection characteristic B of vertical polarization
  • FIG. 13B shows the frequency characteristics C of the main polarization gain in the boresight direction and the cross polarization gain in the horizontal polarization excitation.
  • FIG. 13A is an explanatory diagram showing the reflection characteristic A of horizontal polarization and the reflection characteristic B of vertical polarization
  • FIG. 13B shows the frequency characteristics C of the main polarization gain in the boresight direction and the cross polarization gain in the horizontal polarization excitation.
  • FIG. 13A is an explanatory diagram showing the reflection characteristic A of horizontal polarization and the reflection characteristic B of
  • FIG. 13C is an explanatory diagram showing the frequency characteristic D
  • FIG. 13C is an explanatory diagram showing the frequency characteristic E of the main polarization gain and the frequency characteristic F of the cross polarization gain in the boresight direction during vertical polarization excitation. It is a top view which shows the antenna apparatus by Embodiment 4 of this invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a top view showing the antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention
  • 3 is a top view showing the antenna device in a state where the ground conductor 1 is removed from the antenna device of FIG. 2 and the central conductors 5, 6, and 7 are visible
  • FIG. 4 is a diagram of the antenna device of FIG. AA ′ sectional view
  • FIG. 5 is a BB ′ sectional view of the antenna device of FIG.
  • a ground conductor 1 is a first ground conductor provided with an opening that radiates electromagnetic waves.
  • the slots 2a to 2g are openings provided in the ground conductor 1, and electromagnetic waves are radiated into the space from the slots 2a to 2g.
  • the ground conductor 3 is a second ground conductor.
  • the ground conductor 3 is provided with a cavity 4 which is recessed in a direction away from the ground conductor 1 at a position facing the slots 2a to 2g provided on the ground conductor 1. In the example of FIG. 4, the ground conductor 3 is provided with a cavity 4 that is recessed downward in the drawing.
  • the center conductors 5, 6, and 7 are first center conductors disposed between the ground conductor 1 and the ground conductor 3.
  • the center conductor 5 includes a center conductor 5a branched from the middle and a center conductor 5b whose tip is bent.
  • the center conductor 6 includes center conductors 6a and 6b branched from the middle, and a center conductor 6c whose tip is bent.
  • the center conductor 7 includes a center conductor 7a branched from the middle and a center conductor 7b bent at the tip. In the example of FIG. 3, the right side of the drawing is the tips of the center conductors 5, 6, and 7.
  • the center conductor 5a is disposed at a position overlapping the slot 2a, and the center conductor 5b is disposed at a position overlapping the slot 2b.
  • the center conductor 6a is disposed at a position overlapping the slot 2c
  • the center conductor 6b is disposed at a position overlapping with the slot 2d
  • the center conductor 6c is disposed at a position overlapping with the slot 2e.
  • the center conductor 7a is disposed at a position overlapping the slot 2f
  • the center conductor 7b is disposed at a position overlapping the slot 2g.
  • the arrangement of the center conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b is closer to the ground conductor 1 side than the ground conductor 3.
  • the tapered conductors 8a to 8f are conductors connected to the top of the ground conductor 1. When the tapered conductors 8a to 8f are viewed from above the antenna device, they have a cross shape as shown in FIGS. 2 and 3, and when viewed from the side of the antenna device, they have a triangular shape as shown in FIG. ing.
  • the tapered conductors 8a to 8f are mounted for the purpose of increasing the bandwidth of the antenna device, and when it is not necessary to increase the bandwidth, it is not necessary to mount the tapered conductors 8a to 8f. .
  • the antenna device is arranged between a ground conductor 1 provided with slots 2a to 2g, a ground conductor 3 provided with a cavity 4, and between the ground conductor 1 and the ground conductor 3. It has a triplate line formed from the central conductor 5.
  • the antenna device has a triplate line formed of the ground conductor 1, the ground conductor 3, and the center conductor 6, and is formed of the ground conductor 1, the ground conductor 3, and the center conductor 7. It has a triplate line.
  • These triplate lines are used as feed lines of the antenna device, and electromagnetic waves propagating through the triplate line have a small attenuation and are in a stable state. In a stable state, it is difficult to radiate electromagnetic waves into the space from the slots 2a to 2g provided on the ground conductor 1.
  • the ground conductor 3 In order to operate as an antenna device, it is necessary to radiate electromagnetic waves into the space from the slots 2a to 2g provided in the ground conductor 1. In order to destroy the stable state, the ground conductor 3 is provided with the cavity 4. However, in order to destroy the stable state with only the cavity 4, the depth of the cavity 4 is 0.25. About a wavelength is required, and the triplate line that is a feed line becomes thick. Therefore, in the first embodiment, even when the depth of the cavity 4 is reduced, the arrangement of the central conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b is changed in order to break the stable state. It is closer to the ground conductor 1 side than the ground conductor 3.
  • the arrangement of the central conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, and 7b is closer to the ground conductor 1 side than the ground conductor 3, so that the discontinuous points on the ground conductor 1 are slots 2a to 2b. Since 2g approaches the central conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, and 7b, the electromagnetic field in the triplate line is disturbed by the influence of discontinuous points and is in a stable state. Can be broken. For example, when the distance between the ground conductor 1 and the ground conductor 3 is 0.03 wavelength, the distance between the center conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b and the ground conductor 1 is set to 0.
  • the stable state can be broken even if the depth of the cavity 4 is about 0.08 wavelength.
  • the center conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, and 7b are arranged at the center of the ground conductor 1 and the ground conductor 3, the depth of the cavity 4 can be used to break the stable state. About 0.25 wavelength is required.
  • the arrangement of the central conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b seems to be closer to the ground conductor 1 side than the ground conductor 3. Therefore, even when the thickness of the feeder line composed of the ground conductors 1 and 3 and the central conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, and 7b is reduced, the stable state is lost and the slot 2a There is an effect that electromagnetic waves can be radiated from 2 g to space.
  • the shapes of the slots 2a to 2g are rectangular.
  • the shape of the slots 2a to 2g is not limited to the rectangular shape.
  • the shape of the slots 2a to 2g is alphabetical.
  • the shape of H may be sufficient.
  • the shape of the slots 2a to 2g may be a shape in which ends of the slots 2a to 2g are rounded.
  • the ends of the slots 2a to 2g may be rounded.
  • each antenna element in the antenna device includes a slot 2 and a central conductor. That is, the slot 2a and the center conductor 5a constitute one antenna element, and the slot 2b and the center conductor 5b constitute one antenna element.
  • the slot 2c and the center conductor 6a constitute one antenna element
  • the slot 2d and the center conductor 6b constitute one antenna element
  • the slot 2e and the center conductor 6c constitute one antenna element.
  • the slot 2f and the center conductor 7a constitute one antenna element
  • the slot 2g and the center conductor 7b constitute one antenna element.
  • an example in which the two-dimensional arrangement of seven antenna elements is two columns in the x direction and three columns in the y direction is merely an example, and in the x direction and the y direction, Any number of antenna elements can be arranged.
  • the two-dimensional arrangement of antenna elements is the same in the second to fourth embodiments described later.
  • Embodiment 2 the arrangement of the center conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, and 7b is closer to the ground conductor 1 side than the ground conductor 3 in order to break the stable state.
  • a disturbance conductor may be provided as a conductor that disturbs the electromagnetic field between the ground conductor 1 and the ground conductor 3.
  • FIG. 6 is a top view showing an antenna apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. However, FIG. 6 shows a state in which the ground conductor 1 is removed from the antenna device and the central conductors 5, 6, and 7 are visible. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in the antenna apparatus of FIG. However, FIG. 7 shows the antenna device in a state where the ground conductor 1 is not removed. 6 and 7, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 5 denote the same or corresponding parts, and the description thereof will be omitted.
  • the ground conductors 11 a to 11 i are third ground conductors having one end connected to the ground conductor 1 and the other end connected to the ground conductor 3.
  • the ground conductors 11 a to 11 i are connected to the ground conductor 1 and the ground conductor 3. It is used as a conductor (disturbing conductor) that disturbs the electromagnetic field between them.
  • ground conductors 11a to 11i are provided in the vicinity of the slots 2a to 2g as conductors that disturb the electromagnetic field between the ground conductor 1 and the ground conductor 3.
  • the ground conductors 11a to 11i become discontinuous points when propagating electromagnetic waves.
  • the electromagnetic field in the triplate line is disturbed by the influence of the discontinuous points due to the ground conductors 11a to 11i, and the stable state can be destroyed.
  • electromagnetic waves can be emitted from the slots 2a to 2g into the space.
  • one end is connected to the ground conductor 1 and the other end is the ground conductor 3 as a conductor that disturbs the electromagnetic field between the ground conductor 1 and the ground conductor 3. Since the ground conductors 11a to 11i connected to each other are provided, when the thickness of the feeder line composed of the ground conductors 1 and 3 and the center conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, and 7b is reduced, However, there is an effect that the electromagnetic wave can be radiated from the slots 2a to 2g to the space by breaking the stable state.
  • the center conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, and 7b are arranged at the center of the ground conductor 1 and the ground conductor 3 .
  • the arrangement of the center conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, and 7b may be made closer to the ground conductor 1 side than the ground conductor 3. In this case, since there are more elements that break the stable state, the stable state can be broken even if the depth of the cavity 4 is further reduced. As a result, the thickness of the feed line of the antenna device can be further reduced.
  • ground conductors 11a to 11a having one end connected to the ground conductor 1 and the other end connected to the ground conductor 3.
  • one end of the ground conductors 11a to 11i is connected to the ground conductor 1, but the other end of the ground conductors 11a to 11i is connected to the ground conductor 3, as shown in FIG.
  • the other end may extend to the vicinity of the ground conductor 3.
  • the other ends of the ground conductors 11a to 11i are connected to the ground conductor 3, but one end of each of the ground conductors 11a to 11i is not connected to the ground conductor 1, and one end is the ground conductor.
  • FIG. 8 and 9 are AA ′ cross-sectional views of the antenna device of FIG. However, in FIG.8 and FIG.9, the antenna apparatus in the state in which the ground conductor 1 is not removed is shown. As described above, even when one end or the other end of the ground conductors 11a to 11i is not connected to the ground conductors 1 and 3, the ground conductors 11a to 11i are discontinuous points in propagating electromagnetic waves, so that both ends are As in the case of being connected, the stable state can be broken.
  • the ground conductors 11a to 11i are plate-like conductors.
  • the ground conductors 11a to 11i are not limited to plate-like conductors.
  • the ground conductors 11a to 11i are It may be a rod-shaped conductor.
  • Embodiment 3 In the second embodiment, as the conductor for disturbing the electromagnetic field between the ground conductor 1 and the ground conductor 3, the ground conductors 11a to 11a having one end connected to the ground conductor 1 and the other end connected to the ground conductor 3 are used. Although the one provided with 11i is shown, the second central conductor may be connected to the tip of the central conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b as the disturbance conductor.
  • FIG. 10 is a top view showing an antenna apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 10 shows a state where the ground conductor 1 is removed from the antenna device and the central conductors 5, 6, and 7 are visible.
  • the same reference numerals as those in FIGS. 3 and 6 denote the same or corresponding parts, and the description thereof is omitted.
  • the center conductors 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, and 12g are used as conductors (disturbing conductors) that disturb the electromagnetic field between the ground conductor 1 and the ground conductor 3.
  • the center conductors 12a and 12b are connected to the tips 5a t and 5b t of the center conductors 5a and 5b at a right angle to the center conductors 5a and 5b, and are arranged in the same plane as the center conductors 5a and 5b. It is. Central conductors 12c, 12d, 12e central conductor 6a, 6b, 6c of the tip 6a t, 6b t, to 6c t, the center conductor 6a, 6b, coupled 6c at right angles, the central conductor 6a, 6b, 6c and flush It is the 2nd center conductor arrange
  • the center conductors 12f and 12g are connected to the tips 7a t and 7b t of the center conductors 7a and 7b at right angles to the center conductors 7a and 7b, and are arranged in the same plane as the center conductors 7a and 7b. It is.
  • the central conductors 12a to 12g are provided as conductors that disturb the electromagnetic field between the ground conductor 1 and the ground conductor 3.
  • the central conductors 12a to 12g become discontinuous points when propagating electromagnetic waves.
  • the electromagnetic field in the triplate line is disturbed by the influence of the discontinuous points due to the central conductors 12a to 12g, and the stable state can be destroyed.
  • electromagnetic waves can be emitted from the slots 2a to 2g into the space.
  • the central conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b are used as conductors that disturb the electromagnetic field between the ground conductor 1 and the ground conductor 3.
  • 5a t , 5b t , 6a t , 6b t , 6c t , 7a t , 7b t are connected in the same plane as the central conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b.
  • the arrangement of the center conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b is arranged on the ground conductor 1 side with respect to the ground conductor 3. You may make it approach. In this case, since the elements that break the stable state increase, the stable state can be broken even if the depth of the cavity 4 is further reduced. As a result, the thickness of the feed line of the antenna device can be further reduced.
  • ground conductors 11a to 11i may be provided between the ground conductor 1 and the ground conductor 3.
  • ground conductors 11a to 11i are provided.
  • the central conductors 12a to 12g are connected to the tips 5a t , 5b t , 6a t , 6b t , 6c t , 7a t , 7b of the central conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b.
  • the center conductors 12a to 12g may be discontinuous points for propagating electromagnetic waves, and are not limited to those connected at right angles.
  • the center conductor 12a ⁇ 12 g is, the center conductor 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b of the tip 5a t, 5b t, 6a t , to 6b t, 6c t, 7a t , 7b t
  • it may be connected at an angle of 45 degrees or 60 degrees.
  • Embodiment 4 FIG.
  • an electromagnetic field is concentrated near the center conductor, but the center conductors 5, 6, and 7 are close to each other as in the antenna devices of the first to third embodiments.
  • an electromagnetic wave called a parallel plate mode may be generated between the ground conductor 1 and the ground conductor 3. .
  • coupling suppression conductors are provided on both sides of the central conductors 5, 6 and 7 as conductors for forcibly blocking the coupling between the triplate lines. What provides is described.
  • FIG. 11 is a top view showing an antenna apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. However, FIG. 11 shows a state where the ground conductor 1 is removed from the antenna device and the central conductors 5, 6, and 7 are visible. 12 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in the antenna apparatus of FIG. However, FIG. 12 shows the antenna device in a state where the ground conductor 1 is not removed. 11 and 12, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 10 denote the same or corresponding parts, and a description thereof will be omitted.
  • the side walls 13a, 13b, 13c, and 13d are used as coupling suppression conductors.
  • the side wall 13 a is disposed on one side of the central conductor 5, one end is connected to the ground conductor 1, and the other end is connected to the ground conductor 3.
  • the side wall 13 b is disposed on the other side of the center conductor 5 and one side of the center conductor 6, one end connected to the ground conductor 1, and the other end connected to the ground conductor 3.
  • the side wall 13 c is disposed on the other side of the center conductor 6 and one side of the center conductor 7, and one end is connected to the ground conductor 1 and the other end is connected to the ground conductor 3.
  • the side wall 13 d is disposed on the other side of the central conductor 7, one end is connected to the ground conductor 1, and the other end is connected to the ground conductor 3.
  • the side wall 13 a is arranged on the upper side of the paper surface of the center conductor 5, and the side wall 13 b is arranged between the center conductor 5 and the center conductor 6.
  • a side wall 13 c is disposed between the center conductor 6 and the center conductor 7, and a side wall 13 d is disposed below the center conductor 7 in the drawing.
  • the side walls 13a to 13d are applied to the antenna device of the third embodiment, but the side walls 13a to 13d are applied to the antenna devices of the first and second embodiments. It may be a thing.
  • the side walls 13a to 13d are the same as those in the first to third embodiments except for the side walls 13a to 13d, and therefore the side walls 13a to 13d will be described here. Since the side walls 13a to 13d are conductors arranged so as to isolate the center conductors 5, 6, and 7, the triplate line including the center conductor 5, the triplate line including the center conductor 6, and the center conductor 7 are provided. Is isolated from the triplate line including As a result, even when the central conductors 5, 6 and 7 are arranged close to each other or when there are discontinuous portions such as the slots 2a to 2g and the cavity 4, the coupling between the triplate lines is performed. Can be forcibly shut off. Therefore, generation of electromagnetic waves called a parallel plate mode between the ground conductor 1 and the ground conductor 3 can be prevented.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing electromagnetic field simulation results for the antenna device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • 13A shows the reflection characteristic A of the horizontal polarization and the reflection characteristic B of the vertical polarization.
  • FIG. 13B shows the frequency characteristic C of the main polarization gain and the frequency characteristic of the cross polarization gain in the bore sight direction during horizontal polarization excitation. D is shown.
  • FIG. 13C shows the frequency characteristic E of the main polarization gain and the frequency characteristic F of the cross polarization gain in the boresight direction during vertical polarization excitation.
  • the depth of the cavity 4 is 0.08 wavelength.
  • the band where the voltage standing wave ratio (VSWR) is 1.5 or less is about 8 to about 12.
  • the side walls 13a to 13d are arranged on both sides of the central conductors 5, 6 and 7 as conductors for forcibly blocking the coupling between the triplate lines. Therefore, even when the central conductors 5, 6, and 7 are arranged close to each other or when there are discontinuous portions such as the slots 2a to 2g and the cavity 4, the ground conductor 1 and the ground There is an effect that it is possible to prevent the generation of electromagnetic waves called parallel plate mode between the conductors 3 and to prevent deterioration of electrical characteristics. Therefore, an antenna device capable of two-dimensional electronic scanning with good electrical characteristics and orthogonal two-polarization excitation can be realized.
  • the side walls 13a to 13d are arranged as the coupling suppression conductors.
  • the ground conductor 1 and the ground conductor 3 are electrically connected as the coupling suppression conductors.
  • a plurality of conductor bars or the like may be arranged on both sides of the center conductors 5, 6, 7.
  • a choke structure having a convex portion or a concave portion may be provided on the ground conductor 1 or the ground conductor 3 as a coupling suppressing conductor. Even when a conductor rod or choke structure is provided, the generation of an electromagnetic wave called a parallel plate mode can be prevented between the ground conductor 1 and the ground conductor 3, as with the side walls 13a to 13d.
  • the antenna device capable of exciting two orthogonal polarizations has been described.
  • the present invention is not limited to the antenna device capable of exciting two orthogonal polarizations, and is an antenna of single polarization excitation. It can also be applied to devices.
  • the antenna apparatus of FIG. 2 if the three cavities 4 corresponding to the central conductors 6a, 6b, 6c, the slots 2c, 2d, 2e and the slots 2c, 2d, 2e are deleted, single polarization excitation can be achieved. It can be operated as an antenna device.
  • the central conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, and 7b are linear in shape.
  • the ends 5a t , 5b t , 6a t , 6b t , 6c t , 7a t , 7b t are bent in the vicinity of the slots 2a to 2g. Also good.
  • FIG. 14 shows a state where the ground conductor 1 is removed from the antenna device and the central conductors 5, 6, and 7 are visible.
  • the center conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, and 7b and the center conductors 12a to 12g are supported by spacers.
  • the dielectric substrate on which the central conductors 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b and the central conductors 12a to 12g are patterned is used as the ground conductor 1 and the ground conductor. Similar electrical characteristics can be obtained even if it is arranged between the three.
  • the antenna device according to the present invention uses a triplate line as a feed line and is suitable for reducing the thickness of the feed line.

Landscapes

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  • Waveguides (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

　電磁波を放射するスロット（２ａ）～（２ｇ）が施されている地導体（１）と、地導体（１）に施されているスロット（２ａ）～（２ｇ）と対向する位置に、地導体（１）と離れる方向に凹んでいるキャビティ（４）が施されている地導体（３）と、地導体（１）と地導体（３）の間で、スロット（２ａ）～（２ｇ）と重なる位置に配置されている中心導体（５ａ），（５ｂ），（６ａ）～（６ｃ），（７ａ），（７ｂ）とを備え、中心導体（５ａ），（５ｂ），（６ａ）～（６ｃ），（７ａ），（７ｂ）の配置が、地導体（３）よりも地導体（１）側に近づけられている。

Description

アンテナ装置
　この発明は、給電線路として、トリプレート線路が用いられるアンテナ装置に関するものである。
　以下の非特許文献１に開示されているアンテナ装置は、開口部が施されている上方接地板と、下方接地板と、上方接地板と下方接地板の間に配置されているストリップ線路とから形成されているトリプレート線路を有している。
　トリプレート線路を伝搬する電磁波は、減衰量が小さく、安定している状態にあるため、上方接地板に施されている開口部から電磁波が放射され難いことに鑑み、上方接地板に施されている開口部と対向する位置に、キャビティが下方接地板に施されている。このキャビティは、上方接地板と離れる方向に凹んでいる凹部である。
　キャビティが下方接地板に施されることで、安定している状態が崩れるため、上方接地板に施されている開口部から電磁波が放射されるようになる。
　以下の特許文献１に開示されているアンテナ装置は、上記の上方接地板に相当する第１の導電体板と、上記の下方接地板に相当する第２の導電体板と、上記のストリップ線路に相当する第１の給電路との他に、第３の導電体板と、第２の給電路とを更に備え、トリプレート線路を２層構成としている。
　このアンテナ装置でも、第１の導電体板に施されている開口部と対向する位置に、キャビティが第２の導電体板に施されている。
特開平８－１３０４１０号公報（図１）
仲山, 中野, "キャビティ装着トリプレート形開口アンテナ," 電子情報通信学会論文誌 B, Vol. J82-B, No.3 pp.410-419, March 1999.
　従来のアンテナ装置は以上のように構成されているので、下方接地板に施されているキャビティによって、安定している状態を崩すことが可能になるが、安定している状態を崩すには、キャビティの深さとして、０．２５波長程度必要となる。そのため、アンテナ装置の給電線路であるトリプレート線路が厚くなるという課題があった。
　この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、給電線路の厚みを薄くすることができるアンテナ装置を得ることを目的とする。
　この発明に係るアンテナ装置は、電磁波を放射する開口部が施されている第１の地導体と、第１の地導体に施されている開口部と対向する位置に、第１の地導体と離れる方向に凹んでいるキャビティが施されている第２の地導体と、第１の地導体と第２の地導体の間で、その開口部と重なる位置に配置されている第１の中心導体とを備え、第１の中心導体の配置が、第２の地導体よりも第１の地導体側に近づけられているようにしたものである。
　この発明によれば、第１の中心導体の配置が、第２の地導体よりも第１の地導体側に近づけられているように構成したので、第１及び第２の地導体と第１の中心導体からなる給電線路の厚みを薄くすることができる効果がある。
この発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す上面図である。 図２のアンテナ装置から地導体１が除去されて、中心導体５，６，７が見えている状態のアンテナ装置を示す上面図である。 図２のアンテナ装置におけるＡ－Ａ’断面図である。 図２のアンテナ装置におけるＢ－Ｂ’断面図である。 この発明の実施の形態２によるアンテナ装置を示す上面図である。 図６のアンテナ装置におけるＡ－Ａ’断面図である。 図６のアンテナ装置におけるＡ－Ａ’断面図である。 図６のアンテナ装置におけるＡ－Ａ’断面図である。 この発明の実施の形態３によるアンテナ装置を示す上面図である。 この発明の実施の形態４によるアンテナ装置を示す上面図である。 図１１のアンテナ装置におけるＢ－Ｂ’断面図である。 図１３Ａは水平偏波の反射特性Ａ及び垂直偏波の反射特性Ｂを示す説明図、図１３Ｂは水平偏波励振時のボアサイト方向における主偏波利得の周波数特性Ｃと交差偏波利得の周波数特性Ｄを示す説明図、図１３Ｃは垂直偏波励振時のボアサイト方向における主偏波利得の周波数特性Ｅと交差偏波利得の周波数特性Ｆを示す説明図である。 この発明の実施の形態４によるアンテナ装置を示す上面図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。
実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す斜視図であり、図２はこの発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す上面図である。
　また、図３は図２のアンテナ装置から地導体１が除去されて、中心導体５，６，７が見えている状態のアンテナ装置を示す上面図であり、図４は図２のアンテナ装置におけるＡ－Ａ’断面図、図５は図２のアンテナ装置におけるＢ－Ｂ’断面図である。
　図１から図５において、地導体１は電磁波を放射する開口部が施されている第１の地導体である。
　スロット２ａ～２ｇは地導体１に施されている開口部であり、スロット２ａ～２ｇから電磁波が空間に放射される。
　地導体３は第２の地導体である。
　地導体３には、地導体１に施されているスロット２ａ～２ｇと対向する位置に、地導体１と離れる方向に凹んでいるキャビティ４が施されている。図４の例では、紙面下方向に凹んでいるキャビティ４が地導体３に施されている。
　中心導体５，６，７は地導体１と地導体３の間に配置されている第１の中心導体である。
　また、中心導体５は、途中から分岐されている中心導体５ａと、先端が折り曲げられている中心導体５ｂとを含んでいる。中心導体６は、途中から分岐されている中心導体６ａ，６ｂと、先端が折り曲げられている中心導体６ｃとを含んでいる。中心導体７は、途中から分岐されている中心導体７ａと、先端が折り曲げられている中心導体７ｂとを含んでいる。図３の例では、紙面右側が中心導体５，６，７の先端である。
　中心導体５ａはスロット２ａと重なる位置に配置され、中心導体５ｂはスロット２ｂと重なる位置に配置されている。中心導体６ａはスロット２ｃと重なる位置に配置され、中心導体６ｂはスロット２ｄと重なる位置に配置され、中心導体６ｃはスロット２ｅと重なる位置に配置されている。中心導体７ａはスロット２ｆと重なる位置に配置され、中心導体７ｂはスロット２ｇと重なる位置に配置されている。
　なお、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂの配置は地導体３よりも地導体１側に近づけられている。
　テーパー状導体８ａ～８ｆは地導体１の上部に接続されている導体である。
　テーパー状導体８ａ～８ｆをアンテナ装置の上方から見ると、図２及び図３に示すように十字形状をなしており、アンテナ装置の側方から見ると、図４に示すように三角形状をなしている。
　なお、テーパー状導体８ａ～８ｆは、アンテナ装置の広帯域化を図る目的で実装されているものであり、広帯域化を図る必要がない場合には、テーパー状導体８ａ～８ｆを実装する必要がない。
　次に動作について説明する。
　この実施の形態１のアンテナ装置は、スロット２ａ～２ｇが施されている地導体１と、キャビティ４が施されている地導体３と、地導体１と地導体３の間に配置されている中心導体５とから形成されているトリプレート線路を有している。また、このアンテナ装置は、地導体１と、地導体３と、中心導体６とから形成されているトリプレート線路を有し、地導体１と、地導体３と、中心導体７とから形成されているトリプレート線路を有している。
　これらのトリプレート線路は、アンテナ装置の給電線路として用いられ、トリプレート線路を伝搬する電磁波は、減衰量が小さく、安定している状態にある。安定している状態では、地導体１に施されているスロット２ａ～２ｇから電磁波を空間に放射させることが困難である。
　アンテナ装置として動作させるには、地導体１に施されているスロット２ａ～２ｇから電磁波を空間に放射させる必要がある。
　そこで、安定している状態を崩すために、地導体３にキャビティ４が施されているが、キャビティ４だけで、安定している状態を崩すには、キャビティ４の深さとして、０．２５波長程度必要となり、給電線路であるトリプレート線路が厚くなる。
　そこで、この実施の形態１では、キャビティ４の深さを薄くした場合においても、安定している状態を崩すために、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂの配置を、地導体３よりも地導体１側に近づけている。
　このように、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂの配置を、地導体３よりも地導体１側に近づけることで、地導体１上の不連続点であるスロット２ａ～２ｇが中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂに近づくことになるため、トリプレート線路内の電磁界が不連続点の影響で攪乱されることになり、安定している状態を崩すことができる。
　例えば、地導体１と地導体３との間の距離が０．０３波長であるとき、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂと地導体１との間の距離を０．０１波長程度にすると、キャビティ４の深さが０．０８波長程度であっても、安定している状態を崩すことができる。
　なお、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂが、地導体１と地導体３の中央に配置されている場合、安定している状態を崩すには、キャビティ４の深さとして、０．２５波長程度が必要である。
　以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂの配置が、地導体３よりも地導体１側に近づけられているように構成したので、地導体１，３と中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂからなる給電線路の厚みを薄くした場合においても、安定している状態を崩して、スロット２ａ～２ｇから電磁波を空間に放射させることができる効果を奏する。
　この実施の形態１では、スロット２ａ～２ｇの形状が矩形状である例を示しているが、スロット２ａ～２ｇの形状は矩形状に限るものではなく、例えば、スロット２ａ～２ｇの形状がアルファベットのＨのような形状であってもよい。
　また、スロット２ａ～２ｇの形状が、スロット２ａ～２ｇの端部が丸みを帯びている形状であってもよい。
　例えば、スロット２ａ～２ｇが機械切削加工によって作られる場合には、スロット２ａ～２ｇの端部が丸みを帯びている形状になることがある。
　この実施の形態１では、アンテナ装置における各々のアンテナ素子が、スロット２と中心導体を含んでいる。即ち、スロット２ａと中心導体５ａが１つのアンテナ素子を構成し、スロット２ｂと中心導体５ｂが１つのアンテナ素子を構成している。
　また、スロット２ｃと中心導体６ａが１つのアンテナ素子を構成し、スロット２ｄと中心導体６ｂが１つのアンテナ素子を構成し、スロット２ｅと中心導体６ｃが１つのアンテナ素子を構成している。
　さらに、スロット２ｆと中心導体７ａが１つのアンテナ素子を構成し、スロット２ｇと中心導体７ｂが１つのアンテナ素子を構成している。
　この実施の形態１では、７個のアンテナ素子の２次元配置が、ｘ方向に２列、ｙ方向に３列の例を示しているが、これは一例に過ぎず、ｘ方向及びｙ方向に任意の数のアンテナ素子を配置することができる。
　アンテナ素子の２次元配置については、後述の実施の形態２～４でも同様である。
実施の形態２．
　上記実施の形態１では、安定している状態を崩すために、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂの配置が、地導体３よりも地導体１側に近づいているものを示したが、安定している状態を崩すために、地導体１と地導体３との間の電磁界を攪乱させる導体として攪乱用導体を設けるようにしてもよい。
　図６はこの発明の実施の形態２によるアンテナ装置を示す上面図である。ただし、図６では、アンテナ装置から地導体１が除去されて、中心導体５，６，７が見えている状態を示している。
　図７は図６のアンテナ装置におけるＡ－Ａ’断面図である。ただし、図７では、地導体１が除去されていない状態でのアンテナ装置を示している。
　図６及び図７において、図１から図５と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　地導体１１ａ～１１ｉは一端が地導体１と接続され、他端が地導体３と接続されている第３の地導体であり、地導体１１ａ～１１ｉは、地導体１と地導体３との間の電磁界を攪乱させる導体（攪乱用導体）として用いられる。
　次に動作について説明する。
　キャビティ４の深さが小さくても、安定している状態を崩して、地導体１に施されているスロット２ａ～２ｇから電磁波を空間に放射させることができるようにするために、この実施の形態２では、地導体１と地導体３との間の電磁界を攪乱させる導体として、スロット２ａ～２ｇ付近に地導体１１ａ～１１ｉを設けている。地導体１１ａ～１１ｉは、電磁波を伝搬する上で不連続点となる。
　これにより、トリプレート線路内の電磁界が、地導体１１ａ～１１ｉによる不連続点の影響で攪乱されることになり、安定している状態を崩すことができる。その結果、スロット２ａ～２ｇから電磁波を空間に放射させることができるようになる。
　以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、地導体１と地導体３との間の電磁界を攪乱させる導体として、一端が地導体１と接続され、他端が地導体３と接続されている地導体１１ａ～１１ｉを設けるように構成したので、地導体１，３と中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂからなる給電線路の厚みを薄くした場合においても、安定している状態を崩して、スロット２ａ～２ｇから電磁波を空間に放射させることができる効果を奏する。
　この実施の形態２では、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂが、地導体１と地導体３の中央に配置されている例を示しているが、さらに、上記実施の形態１と同様に、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂの配置を地導体３よりも地導体１側に近づけるようにしてもよい。この場合、安定している状態を崩す要素が増えるため、キャビティ４の深さを更に薄くしても、安定している状態を崩すことができる。その結果、アンテナ装置の給電線路の厚みを更に薄くすることができる。
　この実施の形態２では、地導体１と地導体３との間の電磁界を攪乱させる導体として、一端が地導体１と接続され、他端が地導体３と接続されている地導体１１ａ～１１ｉを設ける例を示したが、図８に示すように、地導体１１ａ～１１ｉの一端が地導体１と接続されているが、地導体１１ａ～１１ｉの他端が地導体３と接続されておらず、他端が地導体３付近まで延伸しているものであってもよい。
　あるいは、図９に示すように、地導体１１ａ～１１ｉの他端が地導体３と接続されているが、地導体１１ａ～１１ｉの一端が地導体１と接続されておらず、一端が地導体１付近まで延伸しているものであってもよい。
　図８及び図９は図６のアンテナ装置におけるＡ－Ａ’断面図である。ただし、図８及び図９では、地導体１が除去されていない状態でのアンテナ装置を示している。
　このように、地導体１１ａ～１１ｉの一端又は他端が地導体１，３と接続されていない場合でも、地導体１１ａ～１１ｉは、電磁波を伝搬する上で不連続点となるため、両端が接続されている場合と同様に、安定している状態を崩すことができる。
　この実施の形態２では、地導体１１ａ～１１ｉが板状の導体である例を示しているが、地導体１１ａ～１１ｉが板状の導体に限るものではなく、例えば、地導体１１ａ～１１ｉが棒状の導体であってもよい。
実施の形態３．
　上記実施の形態２では、地導体１と地導体３との間の電磁界を攪乱させる導体として、一端が地導体１と接続され、他端が地導体３と接続されている地導体１１ａ～１１ｉを設けるものを示しているが、攪乱用導体として、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂの先端に第２の中心導体を接続するようにしてもよい。
　図１０はこの発明の実施の形態３によるアンテナ装置を示す上面図である。ただし、図１０では、アンテナ装置から地導体１が除去されて、中心導体５，６，７が見えている状態を示している。
　図１０において、図３及び図６と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　中心導体１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇは地導体１と地導体３との間の電磁界を攪乱させる導体（攪乱用導体）として用いられる。
　中心導体１２ａ，１２ｂは中心導体５ａ，５ｂの先端５ａｔ，５ｂｔに、中心導体５ａ，５ｂと直角に接続され、中心導体５ａ，５ｂと同一平面内に配置されている第２の中心導体である。
　中心導体１２ｃ，１２ｄ，１２ｅは中心導体６ａ，６ｂ，６ｃの先端６ａｔ，６ｂｔ，６ｃｔに、中心導体６ａ，６ｂ，６ｃと直角に接続され、中心導体６ａ，６ｂ，６ｃと同一平面内に配置されている第２の中心導体である。
　中心導体１２ｆ，１２ｇは中心導体７ａ，７ｂの先端７ａｔ，７ｂｔに、中心導体７ａ，７ｂと直角に接続され、中心導体７ａ，７ｂと同一平面内に配置されている第２の中心導体である。
　次に動作について説明する。
　キャビティ４の深さが小さくても、安定している状態を崩して、地導体１に施されているスロット２ａ～２ｇから電磁波を空間に放射させることができるようにするために、この実施の形態３では、地導体１と地導体３との間の電磁界を攪乱させる導体として、中心導体１２ａ～１２ｇを設けている。中心導体１２ａ～１２ｇは、電磁波を伝搬する上で不連続点となる。
　これにより、トリプレート線路内の電磁界が、中心導体１２ａ～１２ｇによる不連続点の影響で攪乱されることになり、安定している状態を崩すことができる。その結果、スロット２ａ～２ｇから電磁波を空間に放射させることができるようになる。
　以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、地導体１と地導体３との間の電磁界を攪乱させる導体として、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂの先端５ａｔ，５ｂｔ，６ａｔ，６ｂｔ，６ｃｔ，７ａｔ，７ｂｔに接続され、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂと同一平面内に配置されている中心導体１２ａ～１２ｇを備えるように構成したので、地導体１，３と中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂからなる給電線路の厚みを薄くした場合においても、安定している状態を崩して、スロット２ａ～２ｇから電磁波を空間に放射させることができる効果を奏する。
　この実施の形態３では、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂの先端５ａｔ，５ｂｔ，６ａｔ，６ｂｔ，６ｃｔ，７ａｔ，７ｂｔに中心導体１２ａ～１２ｇを接続している例を示しているが、さらに、上記実施の形態１と同様に、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂの配置を地導体３よりも地導体１側に近づけるようにしてもよい。この場合、安定している状態を崩す要素が増えるため、キャビティ４の深さを更に小さくしても、安定している状態を崩すことができる。その結果、アンテナ装置の給電線路の厚みを更に薄くすることができる。
　また、上記実施の形態２と同様に、地導体１と地導体３の間に地導体１１ａ～１１ｉを設けるようにしてもよい。図１０の例では、地導体１１ａ～１１ｉを設けている。これにより、安定している状態を崩す要素が増えるため、キャビティ４の深さを更に薄くした場合においても、安定している状態を崩すことができる。その結果、アンテナ装置の給電線路の厚みを更に薄くすることができる。
　この実施の形態３では、中心導体１２ａ～１２ｇが、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂの先端５ａｔ，５ｂｔ，６ａｔ，６ｂｔ，６ｃｔ，７ａｔ，７ｂｔに対して直角に接続されている例を示しているが、中心導体１２ａ～１２ｇが電磁波を伝搬する上で不連続点となればよく、直角に接続されているものに限るものではない。したがって、例えば、中心導体１２ａ～１２ｇが、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂの先端５ａｔ，５ｂｔ，６ａｔ，６ｂｔ，６ｃｔ，７ａｔ，７ｂｔに対して、例えば、４５度や６０度の角度で接続されているものであってもよい。
実施の形態４．
　一般に、孤立しているトリプレート線路では、中心導体の近傍に電磁界が集中して存在するが、上記実施の形態１～３のアンテナ装置のように、中心導体５，６，７が近接して配置されている場合、あるいは、スロット２ａ～２ｇやキャビティ４のような不連続部分が存在している場合、地導体１と地導体３の間に平行平板モードと呼ばれる電磁波が生じることがある。このような電磁波の減衰量は小さく、電気特性を劣化させることが知られている。
　この実施の形態４では、平行平板モードと呼ばれる電磁波を抑制するために、中心導体５，６，７の両側に、各々のトリプレート線路同士の結合を強制的に遮断する導体として結合抑制用導体を設けるものについて説明する。
　図１１はこの発明の実施の形態４によるアンテナ装置を示す上面図である。ただし、図１１では、アンテナ装置から地導体１が除去されて、中心導体５，６，７が見えている状態を示している。
　図１２は図１１のアンテナ装置におけるＢ－Ｂ’断面図である。ただし、図１２では、地導体１が除去されていない状態でのアンテナ装置を示している。
　図１１及び図１２において、図１から図１０と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　側壁１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは結合抑制用導体として用いられる。
　側壁１３ａは中心導体５の一方の側に配置され、一端が地導体１と接続されて、他端が地導体３と接続されている。側壁１３ｂは中心導体５の他方の側及び中心導体６の一方の側に配置され、一端が地導体１と接続されて、他端が地導体３と接続されている。
　また、側壁１３ｃは中心導体６の他方の側及び中心導体７の一方の側に配置され、一端が地導体１と接続されて、他端が地導体３と接続されている。側壁１３ｄは中心導体７の他方の側に配置され、一端が地導体１と接続されて、他端が地導体３と接続されている。
　図１１の例では、中心導体５の紙面上側に側壁１３ａが配置され、中心導体５と中心導体６の間に側壁１３ｂが配置されている。また、中心導体６と中心導体７の間に側壁１３ｃが配置され、中心導体７の紙面下側に側壁１３ｄが配置されている。
　図１１のアンテナ装置は、側壁１３ａ～１３ｄを上記実施の形態３のアンテナ装置に適用しているものであるが、側壁１３ａ～１３ｄを上記実施の形態１，２のアンテナ装置に適用しているものであってもよい。
　次に動作について説明する。
　側壁１３ａ～１３ｄ以外は、上記実施の形態１～３と同様であるため、ここでは、側壁１３ａ～１３ｄについて説明する。
　側壁１３ａ～１３ｄは、中心導体５，６，７を隔離するように配置されている導体であるため、中心導体５を含むトリプレート線路と、中心導体６を含むトリプレート線路と、中心導体７を含むトリプレート線路とが孤立している。
　これにより、中心導体５，６，７が近接して配置されている場合や、スロット２ａ～２ｇやキャビティ４のような不連続部分が存在している場合でも、各々のトリプレート線路同士の結合を強制的に遮断することができる。
　したがって、地導体１と地導体３の間に平行平板モードと呼ばれる電磁波の発生を防止することができる。
　ここで、図１３はこの発明の実施の形態４によるアンテナ装置に対する電磁界シミュレーション結果を示す説明図である。
　図１３Ａは水平偏波の反射特性Ａ及び垂直偏波の反射特性Ｂを示し、図１３Ｂは水平偏波励振時のボアサイト方向における主偏波利得の周波数特性Ｃと交差偏波利得の周波数特性Ｄを示している。
　また、図１３Ｃは垂直偏波励振時のボアサイト方向における主偏波利得の周波数特性Ｅと交差偏波利得の周波数特性Ｆを示している。
　ただし、この電磁界シミュレーションでは、キャビティ４の深さが０．０８波長であるとしている。
　図１３Ａに示している水平偏波の反射特性Ａ及び垂直偏波の反射特性Ｂより、電圧定在波比（ＶＳＷＲ：ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｔａｎｄｉｎｇ　ｗａｖｅ　ｒａｔｉｏ）が１．５以下になる帯域が約８～約１２［ＧＨｚ］の周波数になる。即ち、ＶＳＷＲが１．５以下になる帯域が４０％（＝（（１２－８）／１０）×１００％）程度の広帯域となる。
　このため、図１１及び図１２のアンテナ装置は、広帯域に亘って、入出力インピーダンスの整合が取られていると言える。
　図１３Ｂより、水平偏波励振時には、５０ｄＢ以上（＝主偏波利得の周波数特性Ｃ－交差偏波利得の周波数特性Ｄ）の良好な交差偏波レベルが得られている。
　また、図１３Ｃより、垂直偏波励振時にも、５０ｄＢ以上（＝主偏波利得の周波数特性Ｅ－交差偏波利得の周波数特性Ｆ）の良好な交差偏波レベルが得られている。
　したがって、図１１及び図１２のアンテナ装置は、水平偏波励振時でも、垂直偏波励振時でも、良好な交差偏波レベルを実現できることが分かる。
　以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、各々のトリプレート線路同士の結合を強制的に遮断する導体として、中心導体５，６，７の両側に、側壁１３ａ～１３ｄを配置するように構成したので、中心導体５，６，７が近接して配置される場合や、スロット２ａ～２ｇやキャビティ４のような不連続部分が存在している場合でも、地導体１と地導体３の間に平行平板モードと呼ばれる電磁波の発生を防止して、電気特性の劣化を防止することができる効果を奏する。
　よって、電気特性が良好な２次元電子走査及び直交２偏波励振が可能なアンテナ装置を実現することができる。
　この実施の形態４では、結合抑制用導体として、側壁１３ａ～１３ｄを配置するものを示しているが、側壁１３ａ～１３ｄの代わりに、結合抑制用導体として、地導体１と地導体３を導通する導体棒などを、中心導体５，６，７の両側に複数配置するようにしてもよい。
　また、側壁１３ａ～１３ｄの代わりに、結合抑制用導体として、地導体１又は地導体３に対して、凸部又は凹部を有するチョーク構造を設けるようにしてもよい。
　導体棒やチョーク構造などを設ける場合でも、側壁１３ａ～１３ｄと同様に、地導体１と地導体３の間に平行平板モードと呼ばれる電磁波の発生を防止することができる。
　上記実施の形態１～４では、直交２偏波励振可能なアンテナ装置について説明しているが、本発明は直交２偏波励振可能なアンテナ装置に限るものではなく、単一偏波励振のアンテナ装置にも適用することができる。
　例えば、図２のアンテナ装置では、中心導体６ａ，６ｂ，６ｃ、スロット２ｃ，２ｄ，２ｅ及びスロット２ｃ，２ｄ，２ｅに対応している３つのキャビティ４を削除すれば、単一偏波励振のアンテナ装置として動作させることができる。
　上記実施の形態１～４では、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂの形状が直線状であるものを示しているが、例えば、図１４に示すように、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂの先端５ａｔ，５ｂｔ，６ａｔ，６ｂｔ，６ｃｔ，７ａｔ，７ｂｔがスロット２ａ～２ｇの近傍で屈曲している形状であってもよい。
　図１４は、アンテナ装置から地導体１が除去されて、中心導体５，６，７が見えている状態を示している。
　上記実施の形態１～４では、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂや、中心導体１２ａ～１２ｇがスペーサなどによって支持されていることを想定しているが、スペーサなどによって支持されているものに限るものではなく、例えば、中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂや中心導体１２ａ～１２ｇがパターンニングされている誘電体基板を地導体１と地導体３の間に配置するようにしても、同様の電気特性を得ることができる。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明に係るアンテナ装置は、給電線路としてトリプレート線路が用いられ、給電線路の薄型化を図るものに適している。
　１　地導体（第１の地導体）、２ａ～２ｇ　スロット（開口部）、３　地導体（第２の地導体）、４　キャビティ、５，５ａ，５ｂ　中心導体（第１の中心導体）、６，６ａ，６ｂ，６ｃ　中心導体（第１の中心導体）、７，７ａ，７ｂ　中心導体（第１の中心導体）、５ａｔ，５ｂｔ，６ａｔ，６ｂｔ，６ｃｔ，７ａｔ，７ｂｔ　中心導体５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂの先端、８ａ～８ｆ　テーパー状導体、１１ａ～１１ｉ　地導体（第３の地導体、攪乱用導体）、１２ａ～１２ｇ　中心導体（第２の中心導体、攪乱用導体）、１３ａ～１３ｄ　側壁（結合抑制用導体）。

Claims (11)

  1. 　電磁波を放射する開口部が施されている第１の地導体と、
    　前記第１の地導体に施されている開口部と対向する位置に、前記第１の地導体と離れる方向に凹んでいるキャビティが施されている第２の地導体と、
    　前記第１の地導体と前記第２の地導体の間で、前記開口部と重なる位置に配置されている第１の中心導体とを備え、
    　前記第１の中心導体の配置が、前記第２の地導体よりも前記第１の地導体側に近づけられていることを特徴とするアンテナ装置。
  2. 　前記第１の地導体と前記第２の地導体との間の電磁界を攪乱させる導体である攪乱用導体を備えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
  3. 　前記第１の中心導体の両側にそれぞれ配置され、一端が前記第１の地導体と接続されて、他端が前記第２の地導体と接続されている導体である結合抑制用導体を備えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
  4. 　前記第１の中心導体の両側にそれぞれ配置され、一端が前記第１の地導体と接続されて、他端が前記第２の地導体と接続されている導体である結合抑制用導体を備えたことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
  5. 　前記第１の地導体に施されている開口部と、前記第１の中心導体とを含むアンテナ素子が、２次元に複数配置されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
  6. 　電磁波を放射する開口部が施されている第１の地導体と、
    　前記第１の地導体に施されている開口部と対向する位置に、前記第１の地導体と離れる方向に凹んでいるキャビティが施されている第２の地導体と、
    　前記第１の地導体と前記第２の地導体の間で、前記開口部と重なる位置に配置されている第１の中心導体と、
    　前記第１の地導体と前記第２の地導体との間の電磁界を攪乱させる導体である攪乱用導体と
    　を備えたアンテナ装置。
  7. 　前記攪乱用導体として、一端が前記第１の地導体と接続され、他端が前記第２の地導体と接続されている第３の地導体を備えたことを特徴とする請求項６記載のアンテナ装置。
  8. 　前記攪乱用導体として、一端が前記第１の地導体又は前記第２の地導体と接続され、他端が前記第２の地導体又は前記第１の地導体側に延伸している第３の地導体を備えたことを特徴とする請求項６記載のアンテナ装置。
  9. 　前記攪乱用導体として、前記第１の中心導体の先端に接続され、前記第１の中心導体と同一平面内に配置されている第２の中心導体を備えたことを特徴とする請求項６記載のアンテナ装置。
  10. 　前記第１の中心導体の両側にそれぞれ配置され、一端が前記第１の地導体と接続されて、他端が前記第２の地導体と接続されている導体である結合抑制用導体を備えたことを特徴とする請求項６記載のアンテナ装置。
  11. 　前記第１の地導体に施されている開口部と、前記第１の中心導体とを含むアンテナ素子が、２次元に複数配置されていることを特徴とする請求項６記載のアンテナ装置。
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