DE102019134670A1

DE102019134670A1 - Wellenleitervorrichtung, antennenvorrichtung und kommunikationsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019134670A1
Application number: DE102019134670.3A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki KAMO; Hideki Kirino
Original assignee: Nidec Corp; WGR Co Ltd
Current assignee: Nidec Corp; WGR Co Ltd
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2020-06-18
Also published as: US20200194862A1; CN111342185A; JP2020099051A

Abstract

Eine Wellenleitervorrichtung weist auf: ein erstes elektrisch leitendes Bauglied mit einer ersten elektrisch leitenden Oberfläche und ein zweites elektrisch leitendes Bauglied mit einer zweiten elektrisch leitenden Oberfläche, die zu der ersten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist. Das zweite elektrisch leitende Bauglied weist auf: ein Durchgangsloch; ein rippenförmiges Wellenleiterbauglied, das von der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche absteht; und eine Vielzahl elektrisch leitender Stäbe, die von der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche abstehen. Das Wellenleiterbauglied hat eine elektrisch leitende Wellenleiterfläche, die zu der ersten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist, und ein Ende desselben erstreckt sich in das Durchgangsloch. Die Vielzahl elektrisch leitender Stäbe liegt auf entgegengesetzten Seiten des Wellenleiterbauglieds, wobei jeder davon ein führendes Ende hat, das zu der ersten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist. Das erste elektrisch leitende Bauglied oder das zweite elektrisch leitende Bauglied weist eine elektrisch leitende Wand auf, die von der ersten elektrisch leitenden Oberfläche oder der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche absteht. Die elektrisch leitende Wand erstreckt sich um das eine Ende des Wellenleiterbauglieds.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet:
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Wellenleitervorrichtung, eine Antennenvorrichtung und eine Kommunikationsvorrichtung.
Beschreibung des Standes der Technik:
Als Wellenleiter mit geringem Ausbreitungsverlust für elektromagnetische Wellen wurden in jüngster Zeit Wellenleiter entwickelt, die als Waffeleisen-Rippenwellenleiter (WRG) bezeichnet werden. Beispielsweise offenbaren das Patentdokument 1 und die Nicht-Patentdokumente 1 und 2 Beispielstrukturen für solche Wellenleiter. Die in diesen Veröffentlichungen offenbarten Wellenleitervorrichtungen weisen jeweils als Ganzes ein Paar entgegengesetzter elektrisch leitender Platten auf. Eine der elektrisch leitenden Platten hat eine Rippe, die in Richtung der anderen elektrisch leitenden Platte absteht, und eine Vielzahl elektrisch leitender Stäbe, die in Zeilen- und Spalten-Richtungen auf beiden Seiten der Rippe vorgesehen sind. Die Vielzahl leitender Stäbe bildet einen künstlichen magnetischen Leiter. Über einen Abstand ist die elektrisch leitende obere Fläche der Rippe zu der elektrisch leitenden Oberfläche der anderen elektrisch leitenden Platte entgegengesetzt. Eine elektromagnetische Welle mit einer Wellenlänge, die in einem Ausbreitungssperrband des künstlichen magnetischen Leiters liegt, breitet sich in einem Raum zwischen dieser elektrisch leitenden Oberfläche und der oberen Fläche der Rippe aus, wobei sie der Rippe folgt. In der vorliegenden Spezifikation wird ein Wellenleiter dieser Art als WRG-Wellenleiter oder Rippenwellenleiter bezeichnet. Ein WRG-Wellenleiter kann z.B. in einer Antennenvorrichtung mit einem oder mehreren Schlitzen als Antennenelement(en) als Wellenleiter zum Speisen der Schlitze verwendet werden.
Ein WRG-Wellenleiter ist in Kombination mit einem Hohlwellenleiter verwendbar. Beispielsweise offenbart das Nicht-Patentdokument 2 eine Beispielstruktur, bei der ein Rippenwellenleiter mit einem Hohlwellenleiter verbunden ist, der sich entlang einer zu der oberen Fläche der Rippe senkrechten Richtung erstreckt. Eine solche Struktur ist zum Aufbau einer Vorrichtung verwendbar, bei der mit dem Rippenwellenleiter eine MMIC (monolithische integrierte Mikrowellenschaltung oder integrierte Mikrowellen- und Millimeterwellenschaltung) verbunden ist, die auf der Rückseite eines elektrisch leitenden Bauglieds mit einer Rippe vorgesehen ist.

Patentdokument 1: Spezifikation des US-Patents Nr. 8779995
Nicht-Patentdokument 1: Kirino et al., „A 76 GHz Multi-Layered Phased Array Antenna using a Non-Metal Contact Metamaterial Waveguide", IEEE Transaction on Antennas and Propagation, Vol. 60, Nr. 2, Februar 2012, S. 840-853
Nicht-Patentdokument 2: Syed Kamal Mustafa, „Hybrid Analog-Digital Beam-Steered Slot Antenna Array for mm-Wave Applications in Gap Waveguide Technology“

ZUSAMMENFASSUNG
Durch Computersimulationen wurde bestätigt, dass die im Nicht-Patentdokument 2 offenbarte Vorrichtung über ein breites Frequenzband hinweg funktioniert. Diese Vorrichtung ist jedoch so strukturiert, dass ein Abschnitt, der den Hohlwellenleiter und den Rippenwellenleiter verbindet, von einer Metallwand umgeben ist, was die tatsächliche Herstellung dieser Struktursehrschwierig macht. Insbesondere ist es bislang schwierig, ein Gussverfahren, das hohe Eignung zur Massenfertigung bietet, z.B. mit Verwendung eines Formwerkzeugs oder dergleichen, auf die Herstellung einer Vorrichtung mit der vorgenannten Struktur anzuwenden.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Vorrichtung mit einer Struktur, bei der ein Rippenwellenleiter und ein Hohlwellenleiter verbunden sind, in der Weise bereit, dass die Struktur leichter auf übliche Weise massengefertigt werden kann.
Eine Wellenleitervorrichtung gemäß einer Implementierung der vorliegenden Offenbarung umfasst: ein erstes elektrisch leitendes Bauglied mit einer ersten elektrisch leitenden Oberfläche und ein zweites elektrisch leitendes Bauglied mit einer zweiten elektrisch leitenden Oberfläche, die zu der ersten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist. Das zweite elektrisch leitende Bauglied umfasst: ein Durchgangsloch; ein rippenförmiges Wellenleiterbauglied, das von der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche absteht; und eine Vielzahl elektrisch leitender Stäbe, die von der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche abstehen. Das Wellenleiterbauglied hat eine elektrisch leitende Wellenleiterfläche, die zu der ersten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist, und ein Ende desselben erstreckt sich in das Durchgangsloch. Die Vielzahl elektrisch leitender Stäbe liegt auf entgegengesetzten Seiten des Wellenleiterbauglieds und hat jeweils ein führendes Ende, das zu der ersten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist. Das erste elektrisch leitende Bauglied oder das zweite elektrisch leitende Bauglied umfasst eine elektrisch leitende Wand, die von der ersten elektrisch leitenden Oberfläche oder der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche absteht. Die elektrisch leitende Wand erstreckt sich um das eine Ende des Wellenleiterbauglieds. Die elektrisch leitende Wand weist eine innere Oberfläche, die zu einer Endfläche an dem einen Ende des Wellenleiterbauglieds und entgegengesetzten Seitenflächen an dem einen Ende des Wellenleiterbauglieds entgegengesetzt ist. Ein erster Wellenleiter ist zwischen der Wellenleiterfläche und der ersten elektrisch leitenden Oberfläche definiert. Ein zweiter Wellenleiter ist einwärts von der elektrisch leitenden Wand und innerhalb des Durchgangslochs definiert, wobei der zweite Wellenleiter mit dem ersten Wellenleiter verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist eine Vorrichtung mit einer Struktur, bei der ein Rippenwellenleiter und ein Hohlwellenleiter verbunden sind, in der Weise realisierbar, dass die Struktur leichter als auf übliche Weise massengefertigt werden kann.
Figurenliste

1 ist eine Planansicht, die eine Kommunikationsvorrichtung 500 zeigt, welche mithilfe einer Wellenleitervorrichtung gemäß einer veranschaulichenden ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist.
2 ist ein Diagramm, das eine in 1 gezeigte Antennenvorrichtung vergrößert zeigt.
3A ist eine Planansicht, die die Antennenvorrichtung zeigt, aus der ein erstes leitendes Bauglied entfernt ist.
3B ist ein Diagramm, das die Struktur an der Rückseite eines zweiten leitenden Bauglieds zeigt.
4A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Beispielstruktur eines jeweiligen Umsetzungsteilabschnitts zwischen einem Hohlwellenleiter und einem WRG-Wellenleiter zeigt.
4B ist ein Diagramm, in dem das in 4A gezeigte erste leitende Bauglied durchscheinend dargestellt ist.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur an der Vorderseite des zweiten leitenden Bauglieds in der Nähe von Umsetzungsteilabschnitten zeigt.
6A ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines ersten leitenden Bauglieds in der Nähe von Umsetzungsteilabschnitten zeigt.
6B ist ein Diagramm, das eine Variante des ersten leitenden Bauglieds zeigt.
7A ist eine perspektivische Ansicht, die die Wellenleitervorrichtung von der Rückseite zeigt.
7B ist eine perspektivische Ansicht, die die Wellenleitervorrichtung aus 7A zeigt, aus der ein MSL-Modul entfernt ist.
7C ist eine perspektivische Ansicht, bei der in der in 7A gezeigten Wellenleitervorrichtung Abschnitte des MSL-Moduls transparent dargestellt sind.
8 ist ein Diagramm, das eine Beispielkonstruktion zeigt, bei der ein IC-bestücktes Substrat auf der Rückseite der Antennenvorrichtung vorgesehen ist.
9A ist ein Diagramm, das einen Abschnitt eines Abstrahlteilabchnitts des ersten leitenden Bauglieds vergrößert zeigt.
9B ist ein Diagramm, das die Vorrichtung aus 9A zeigt, aus der das zweite leitende Bauglied entfernt ist.
9C ist ein Diagramm, das den Abstrahlteilabchnitt des ersten leitenden Bauglieds in 9B von der Rückseite zeigt.
10A ist ein Diagramm, das eine Variante der Wellenleitervorrichtung in 4A zeigt.
10B ist eine Vorderansicht der in 10A gezeigten Wellenleitervorrichtung.
11A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Wellenleitervorrichtung gemäß einer veranschaulichenden zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
11B ist eine perspektivische Ansicht, die die Wellenleitervorrichtung aus 11A zeigt, aus der das erste leitende Bauglied entfernt ist.
11C ist ein Diagramm, das eine Variante der in 11A dargestellten Wellenleitervorrichtung zeigt.
11D ist eine Planansicht, die die Wellenleitervorrichtung gemäß der Variante in 11C zeigt, aus der das erste leitende Bauglied entfernt ist.
12A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Wellenleitervorrichtung gemäß einer veranschaulichenden dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
12B ist eine perspektivische Ansicht, die die Wellenleitervorrichtung aus 12A zeigt, aus der das erste leitende Bauglied entfernt ist.
13 ist ein Diagramm, das die Struktur an der Rückseite des zweiten leitenden Bauglieds gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
14A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Wellenleitervorrichtung gemäß einer veranschaulichenden vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
14B ist eine perspektivische Ansicht, die die Wellenleitervorrichtung aus 14A zeigt, aus der das erste leitende Bauglied entfernt ist.
15 ist ein Diagramm, das ein erstes leitendes Bauglied gemäß der vierten Ausführungsform von der Rückseite zeigt.
16 ist ein Diagramm, das ein zweites leitendes Bauglied gemäß der vierten Ausführungsform von der Rückseite zeigt.
17 ist ein Diagramm, das die Wellenleitervorrichtung in 14A zeigt, wobei das zweite leitende Bauglied unsichtbar ist.
18 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konstruktion einer Wellenleitervorrichtung schematisch zeigt.
19A ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonstruktion einer Wellenleitervorrichtung schematisch zeigt.
19B ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonstruktion einer Wellenleitervorrichtung schematisch zeigt.
20 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Wellenleitervorrichtung zeigt, welche so dargestellt ist, dass die Beabstandung zwischen zwei leitenden Baugliedern übertrieben ist.
21 ist ein Diagramm, das einen Beispielbereich der Maße eines jeden Bauglieds in der Wellenleitervorrichtung zeigt.
22A ist eine Querschnittsansicht, die eine Variante der Wellenleitervorrichtung zeigt.
22B ist eine Querschnittsansicht, die eine weitere Variante der Wellenleitervorrichtung zeigt.
22C ist eine Querschnittsansicht, die noch eine weitere Variante der Wellenleitervorrichtung zeigt.
22D ist eine Querschnittsansicht, die noch eine weitere Variante der Wellenleitervorrichtung zeigt.
22E ist eine Querschnittsansicht, die noch eine weitere Variante der Wellenleitervorrichtung zeigt.
22F ist eine Querschnittsansicht, die noch eine weitere Variante der Wellenleitervorrichtung zeigt.
22G ist eine Querschnittsansicht, die noch eine weitere Variante der Wellenleitervorrichtung zeigt.
23A ist eine Querschnittsansicht, die noch eine weitere Variante der Wellenleitervorrichtung zeigt.
23B ist eine Querschnittsansicht, die noch eine weitere Variante der Wellenleitervorrichtung zeigt.
24A ist ein Diagramm, das schematisch eine elektromagnetische Welle zeigt, die sich in einem Abstand zwischen dem Wellenleiterbauglied und dem leitenden Bauglied ausbreitet.
24B ist ein Diagramm, das einen Querschnitt eines Hohlwellenleiters schematisch zeigt.
24C ist eine Querschnittsansicht, die eine Implementierung zeigt, bei der zwei Wellenleiterbauglieder auf dem leitenden Bauglied vorgesehen sind.
24D ist ein Diagramm, das schematisch einen Querschnitt einer Wellenleitervorrichtung zeigt, bei der zwei Hohlwellenleiter nebeneinander angeordnet sind.
25A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Beispielkonstruktion eines Schlitzantennen-Arrays schematisch zeigt.
25B ist eine Querschnittsansicht des in 25A gezeigten Schlitzantennen-Arrays.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Zunächst werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung schematisch umrissen.
Eine Wellenleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst: ein erstes elektrisch leitendes Bauglied mit einer ersten elektrisch leitenden Oberfläche und ein zweites elektrisch leitendes Bauglied mit einer zweiten elektrisch leitenden Oberfläche, die zu der ersten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist. Das zweite elektrisch leitende Bauglied umfasst: ein Durchgangsloch; ein rippenförmiges Wellenleiterbauglied, das von der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche absteht; und eine Vielzahl elektrisch leitender Stäbe, die von der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche abstehen. Das Wellenleiterbauglied hat eine elektrisch leitende Wellenleiterfläche, die zu der ersten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist, und ein Ende derselben erstreckt sich in das Durchgangsloch. Die Vielzahl elektrisch leitender Stäbe liegt auf entgegengesetzten Seiten des Wellenleiterbaugliedsund hat jeweils ein führendes Ende, das zu der ersten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist. Das erste elektrisch leitende Bauglied oder das zweite elektrisch leitende Bauglied umfasst eine elektrisch leitende Wand, die von der ersten elektrisch leitenden Oberfläche oder der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche absteht. Die elektrisch leitende Wand erstreckt sich um das eine Ende des Wellenleiterbauglieds. Die elektrisch leitende Wand weist eine innere Oberfläche auf, die zu einer Endfläche an dem einen Ende des Wellenleiterbauglieds und entgegengesetzten Seitenflächen an dem einen Ende des Wellenleiterbauglieds entgegengesetzt ist. Ein erster Wellenleiter ist zwischen der Wellenleiterfläche und der ersten elektrisch leitenden Oberfläche definiert. Ein zweiter Wellenleiter ist einwärts von der elektrisch leitenden Wand und innerhalb des Durchgangslochs definiert, wobei der zweite Wellenleiter mit dem ersten Wellenleiter verbunden ist.
Der erste Wellenleiter ist ein Rippenwellenleiter, wie oben angegeben. Der zweite Wellenleiter ist ein Hohlwellenleiter. Bei der obigen Konstruktion braucht ein Abschnitt, an dem der Hohlwellenleiter und der Rippenwellenleiter verbunden sind, nicht vollständig von einer Metallwand umgeben zu sein. Dies ermöglicht eine relativ einfache Herstellung der Wellenleitervorrichtung. Beispielsweise kann eine Wellenleitervorrichtung mit der obigen Struktur durch ein zur Massenfertigung geeignetes Gussverfahren, z.B. mithilfe eines Formwerkzeugs oder dergleichen, hergestellt werden.
Die innere Oberfläche der elektrisch leitenden Wand kann aufweisen: eine erste innere Oberfläche, die zu der Endfläche an dem einen Ende des Wellenleiterbauglieds entgegengesetzt ist; und ein Paar zweiter innerer Oberflächen, die mit der ersten inneren Oberfläche kontinuierlich sind, wobei sie jeweils zu den entgegengesetzten Seitenflächen an dem einen Ende des Wellenleiterbauglieds entgegengesetzt sind. Die Region zwischen der Endfläche des Wellenleiterbauglieds und der ersten inneren Oberfläche bildet den zweiten Wellenleiter, d.h. einen Abschnitt des Hohlwellenleiters.
Die elektrisch leitende Wand kann aufweisen: einen ersten Abschnitt, der im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung steht, in der sich das Wellenleiterbauglied erstreckt, und ein Paar zweiter Abschnitte, die jeweils mit entgegengesetzten Enden des ersten Abschnitts kontinuierlich sind und die zu der Richtung, in dersich das Wellenleiterbauglied erstreckt, im Wesentlichen parallel sind. In diesem Fall weist ein Querschnitt der elektrisch leitenden Wand, auf einer zu der Wellenleiterfläche parallelen Ebene genommen, eine U-Form auf. Es wird darauf hingewiesen, dass der erste Abschnitt und die zweiten Abschnitte nicht senkrecht kontinuierlich zu sein brauchen, sondern auf eine Weise kontinuierlich sein können, die eine Krümmung darstellt.
Die elektrisch leitende Wand kann entweder für das erste elektrisch leitende Bauglied oder für das zweite elektrisch leitende Bauglied vorgesehen sein. In einer Ausführungsform umfasst das zweite elektrisch leitende Bauglied die elektrisch leitende Wand. Spezifische Beispiele für solche Ausführungsformen werden unten als eine „erste Ausführungsform“, eine „zweite Ausführungsform“ und eine „dritte Ausführungsform“ beschrieben. In diesen Ausführungsformen ist die elektrisch leitende Wand so vorgesehen, dass sie sich um das eine Ende des Wellenleiterbauglieds und um das Durchgangsloch erstreckt. Das erste elektrisch leitende Bauglied hat einen Spalt oder eine Ausnehmung, der beziehungsweise die mindestens einen Abschnitt der elektrisch leitenden Wand aufnimmt.
Zwischen einer inneren Oberfläche des Spalts oder der Ausnehmung des ersten elektrisch leitenden Bauglieds und einer Oberfläche der elektrisch leitenden Wand kann ein Zwischenraum bestehen. Beispielsweise kann ein Zwischenraum zwischen einer Bodenfläche der Ausnehmung und einer obersten Fläche der elektrisch leitenden Wand bestehen. Des Weitieren kann ein Zwischenraum zwischen einer inneren Seitenoberfläche des Spalts oder der Ausnehmung und einer Seitenoberfläche (d.h. einer inneren Seitenoberfläche oder äußeren Seitenoberfläche) der elektrisch leitenden Wand bestehen. Die Erfinder haben festgestellt, dass auch beim Vorhandensein solcher Zwischenräume eine elektromagnetische Welle zufriedenstellend zwischen dem ersten Wellenleiter (Rippenwellenleiter) und dem zweiten Wellenleiter (Hohlwellenleiter) gesendet werden kann. Da solche Zwischenräume toleriert sind, kann die Präzision gemindert werden, die für die Maßgestaltung für das erste elektrisch leitende Bauglied und das zweite elektrisch leitende Bauglied erforderlich ist, was eine erhöhte Eignung für die Massenfertigung ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das erste elektrisch leitende Bauglied die elektrisch leitende Wand. Ein spezifisches Beispiel für eine solche Ausführungsform wird unten als eine „vierte Ausführungsform“ beschrieben. In einer solchen Ausführungsform liegt ein Abschnitt der elektrisch leitenden Wand innerhalb des Durchgangslochs. Die elektrisch leitende Wand kann sich von der ersten elektrisch leitenden Oberfläche des ersten elektrisch leitenden Bauglieds, durch das Durchgangsloch und über das zweite elektrisch leitende Bauglied hinaus erstrecken.
Das zweite elektrisch leitende Bauglied kann ferner eine dritte elektrisch leitende Oberfläche umfassen, die zu der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist. Zusätzlich zu dem Wellenleiterbauglied (ersten Wellenleiterbauglied) kann das zweite elektrisch leitende Bauglied ferner ein rippenförmiges zweites Wellenleiterbauglied umfassen, das von der dritten elektrisch leitenden Oberfläche absteht, wobei ein Ende des zweiten Wellenleiterbauglieds sich in das Durchgangsloch erstreckt, um mit dem einen Ende des ersten Wellenleiterbauglieds kontinuierlich zu sein. Bei einer solchen Konstruktion ist ein dritter Wellenleiter entlang einer obersten Fläche des zweiten Wellenleiterbauglieds definiert, und der dritte Wellenleiter ist mit dem zweiten Wellenleiter verbunden.
Die Wellenleitervorrichtung kann ferner eine Mikrostreifenleitung umfassen, die mit einem Abschnitt der obersten Fläche des zweiten Wellenleiterbauglieds verbunden ist. Mit einer solchen Konstruktion können elektromagnetische Wellen wechselseitig zwischen der Mikrostreifenleitung und dem dritten Wellenleiter gesendet werden. Die Mikrostreifenleitung kann beispielsweise mit einer integrierten Mikrowellenschaltung verbunden sein.
Die Wellenleitervorrichtung kann ferner ein drittes elektrisch leitendes Bauglied mit einer vierten elektrisch leitenden Oberfläche umfassen, die mit der dritten elektrisch leitenden Oberfläche in Kontakt steht. Das zweite elektrisch leitende Bauglied kann eine Vertiefung mit einer elektrisch leitenden inneren Oberfläche an der Seite der dritten elektrisch leitenden Oberfläche aufweisen. Das zweite Wellenleiterbauglied kann innerhalb der Vertiefung liegen. Mindestens ein Abschnitt der obersten Fläche des zweiten Wellenleiterbauglieds kann zu der vierten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt sein. Bei einer solchen Konstruktion ist innerhalb der Vertiefung ein Hohlwellenleiter, der sich entlang des zweiten Wellenleiterbauglieds erstreckt, als dritter Wellenleiter erzeugt. Das dritte elektrisch leitende Bauglied kann ein Mikrostreifenleitungsmodul sein, das die vorgenannte Mikrostreifenleitung aufweist.
Die Wellenleitervorrichtung kann ferner ein drittes elektrisch leitendes Bauglied mit einer vierten elektrisch leitenden Oberfläche umfassen, die zu der dritten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist. Das zweite elektrisch leitende Bauglied kann ferner eine Vielzahl von zweiten elektrisch leitenden Stäben umfassen, die von der dritten elektrisch leitenden Oberfläche abstehen und auf entgegengesetzten Seiten eines jeden aus der Vielzahl von zweiten Wellenleiterbaugliedern liegen, wobei jeder der zweiten elektrisch leitenden Stäbe ein führendes Ende hat, das zu der vierten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist. Mindestens ein Abschnitt der obersten Fläche des zweiten Wellenleiterbauglieds kann zu der vierten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt sein. Bei einer solchen Konstruktion ist zwischen der obersten Fläche des zweiten Wellenleiterbauglieds und der vierten elektrisch leitenden Oberfläche ein Rippenwellenleiter als dritter Wellenleiter erzeugt. Das dritte elektrisch leitende Bauglied kann ein Mikrostreifenleitungsmodul sein, das die vorgenannte Mikrostreifenleitung aufweist.
Es wird darauf hingewiesen, dass die vierte elektrisch leitende Oberfläche mit einer Schicht aus einem Dielektrikum bedeckt sein kann. Anders ausgedrückt, liegt die vierte elektrisch leitende Oberfläche möglicherweise nicht an der äußersten Oberfläche des dritten elektrisch leitenden Bauglieds. Eine solche dielektrische Schicht kann ein Lötstopplack oder eine Platte sein, die aus einem Dielektrikum hergestellt ist. In dem Fall, in dem die dielektrische Schicht eine Platte ist, kann ferner eine elektrisch leitende Schicht darauf vorgesehen sein. In dem Fall, in dem eine solche elektrisch leitende Schicht eine Metallfolie in Streifenform ist, kann durch die elektrisch leitende Schicht in Streifenform und die vierte elektrisch leitende Oberfläche sowie die dielektrische Schicht dazwischen eine Mikrostreifenleitung aufgebaut sein.
Das zweite elektrisch leitende Bauglied kann ferner eine zweite elektrisch leitende Wand umfassen, die von der dritten elektrisch leitenden Oberfläche absteht. Die zweite elektrisch leitende Wand kann sich um das eine Ende des zweiten Wellenleiterbauglieds und um das Durchgangsloch erstrecken. Eine oberste Fläche der zweiten elektrisch leitenden Wand kann mit dem dritten elektrisch leitenden Bauglied in Kontakt stehen. Die oberste Fläche der zweiten elektrisch leitenden Wand kann mit der vierten elektrisch leitenden Oberfläche des dritten elektrisch leitenden Bauglieds in Kontakt stehen oder mit einer dielektrischen Schicht in Kontakt stehen, die die vierte elektrisch leitende Oberfläche bedeckt. Außerdem kann zwischen der obersten Fläche der zweiten elektrisch leitenden Wand und der Oberfläche des dritten elektrisch leitenden Bauglieds ein Zwischenraum von 50 µm oder weniger bestehen.
Alternativ kann in dem Fall, in dem das erste elektrisch leitende Bauglied die elektrisch leitende Wand umfasst, die elektrisch leitende Wand sich über das Durchgangsloch hinaus erstrecken, und die oberste Fläche der elektrisch leitenden Wand kann mit der vierten elektrisch leitenden Oberfläche in Kontakt stehen.
Das zweite elektrisch leitende Bauglied kann eine Vielzahl von Durchgangslöchern einschließlich des genannten Durchgangslochs und eine Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern einschließlich des genannten Wellenleiterbauglieds umfassen. Das erste elektrisch leitende Bauglied oder das zweite elektrisch leitende Bauglied kann eine Vielzahl elektrisch leitender Wände einschließlich der genannten elektrisch leitenden Wand umfassen. Die Vielzahl elektrisch leitender Stäbe kann um die und zwischen der Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern vorgesehen sein. Jedes von der Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern kann ein rippenförmiges Wellenleiterbauglied sein, das von der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche absteht, eine elektrisch leitende Wellenleiterfläche hat, die zu der ersten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist, und wobei ein Ende desselben sich in eines von der Vielzahl von Durchgangslöchern erstreckt. Jede von der Vielzahl elektrisch leitender Wände kann von der ersten elektrisch leitenden Oberfläche oder der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche abstehen und sich um das eine Ende von einem aus der Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern erstrecken. Eine Vielzahl erster Wellenleiter kann zwischen den Wellenleiterflächen der Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern und der ersten elektrisch leitenden Oberfläche definiert sein. Eine Vielzahl zweiter Wellenleiter, die jeweils mit der Vielzahl erster Wellenleiter verbunden sind, kann einwärts von der Vielzahl elektrisch leitender Wände und innerhalb der Vielzahl von Durchgangslöchern definiert sein.
Vermittels der obigen Konstruktion kann eine Vielzahl von ersten Wellenleitern (d.h. Rippenwellenleitern) und eine Vielzahl von zweiten Wellenleitern (d.h. Hohlwellenleitern) verbunden sein.
Das zweite elektrisch leitende Bauglied kann die Vielzahl elektrisch leitender Wände umfassen. Jede von der Vielzahl elektrisch leitender Wände kann sich um das eine Ende von einem aus der Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern und um eines von der Vielzahl von Durchgangslöchern erstrecken. Das erste elektrisch leitende Bauglied kann eine Vielzahl Spalte oder eine Vielzahl Ausnehmungen aufweisen, die jeweils mindestens einen Abschnitt einer entsprechenden von der Vielzahl elektrisch leitender Wände aufnehmen. Mindestens einer beziehungsweise eine von derVielzahl Spalte oder der Vielzahl Ausnehmungen hat einen zugeordneten Zwischenraum zwischen einer inneren Seitenoberfläche derselben und einer Seitenoberfläche von einer aus der Vielzahl elektrisch leitender Wände.
Die Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern kann zwei benachbarte Wellenleiterbauglieder aufweisen. Die Vielzahl elektrisch leitender Wände kann zwei benachbarte elektrisch leitende Wände aufweisen. Die zwei elektrisch leitenden Wände können einen gemeinsamen Abschnitt umfassen, der zwischen dem jeweiligen einen Ende derzwei benachbarten Wellenleiterbauglieder liegt. In diesem Fall bilden die zwei elektrisch leitenden Wände ein kontinuierliches Stück.
Der gemeinsame Abschnitt kann oben eine Vertiefung aufweisen, die sich entlang einer Richtung erstreckt, in der sich die zwei Wellenleiterbauglieder erstrecken.
Eine Antennenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst: eine der vorgenannten Wellenleitervorrichtungen und ein oder mehrere Antennenelemente, die mit der Wellenleitervorrichtung verbunden sind.
Das erste elektrisch leitende Bauglied kann einen oder mehrere Schlitze aufweisen, die als die ein oder mehreren Antennenelemente wirksam sind. Die ein oder mehreren Schlitze können zu der Wellenleiterfläche des Wellenleiterbauglieds entgegengesetzt sein.
Eine Kommunikationsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst: eine der obigen Antennenvorrichtungen und eine integrierte Mikrowellenschaltung, die mit der Antennenvorrichtung verbunden ist.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung spezifischer beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass unnötig ausführliche Beschreibungen weggelassen sein können. Beispielsweise können ausführliche Beschreibungen technisch bekannter Sachverhalte oder redundante Beschreibungen von im Wesentlichen gleichen Ausbildungen weggelassen sein. Hierdurch soll eine übermäßig lange Beschreibung vermieden und dem Fachmann das Verständnis erleichtert werden. Die beigefügten Zeichnungen und die folgende Beschreibung, die von den Erfindern vorgelegt werden, um dem Fachmann ein ausreichendes Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen, sollen den Umfang der Ansprüche nicht einschränken. In der vorliegenden Spezifikation sind gleiche oder ähnliche Bestandteile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
[Erste Ausführungsform]
1 ist eine Planansicht, die eine Kommunikationsvorrichtung 500 zeigt, welche mithilfe einer Wellenleitervorrichtung gemäß einer veranschaulichenden ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist. 1A und 18 zeigen XYZ-Koordinaten entlang von X-, Y- und Z-Richtungen, die zueinander rechtwinklig sind. Die Konstruktion gemäßjeder Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden mit diesem Koordinatensystem beschrieben. Die +Z-Richtung wird als die „Vorderseite“ und die -Z-Richtungals die „Rückseite“ bezeichnet. „Vorderseite“ bedeutet die Seite, auf der eine elektromagnetische Welle abgestrahlt wird, oder die Seite, auf der eine elektromagnetische Welle eintrifft, „Rückseite“ dagegen bedeutet die zu der Vorderseite entgegengesetzte Seite. Es wird darauf hingewiesen, dass jede in einer Figur der vorliegenden Anmeldung vorkommende Struktur in einer Ausrichtung gezeigt ist, die zur einfacheren Erläuterung gewählt ist, was ihre Ausrichtung bei einer tatsächlichen Ausübung einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken soll. Zudem sollen Form und Größe eines Ganzen oder eines Teils jeder Struktur, die in einer Figur gezeigt ist, ihre tatsächliche Form und Größe nicht einschränken.
1 zeigt die Struktur der Kommunikationsvorrichtung 500 auf der Vorderseite. Die Kommunikationsvorrichtung 500 weist vier Antennenvorrichtungen 300 auf. Die vier Antennenvorrichtungen 300 sind entlang der X-Richtung bezogen auf die Y-Richtung in der Position zueinander so verschoben angeordnet, dass die Position jeder zweiten Antennenvorrichtung 300 bezogen auf die Y-Richtung identisch ist. Eine solche Anordnung wird als „gestaffelte Anordnung“ bezeichnet. Jede Antennenvorrichtung 300 ist mit einer integrierten Mikrowellenschaltung wie etwa einer MMIC und einer elektronischen Schaltung wie etwa einer Signalverarbeitungsschaltung verbunden und führt mindestens entweder Abstrahlung oder Empfang von elektromagnetischen Wellen durch. Jede Antennenvorrichtung 300 ist klein bemessen, so dass das Maß einer jeden Antennenvorrichtung 300 entlang der Y-Richtung beispielsweise in der Größenordnung von 20 cm liegen kann. Es wird darauf hingewiesen, dass Zahl und Anordnung der Antennenvorrichtungen 300, die in der Kommunikationsvorrichtung 500 enthalten sind, an die Anwendung angepasst sein können, ohne auf die dargestellte Zahl und Anordnung begrenzt zu sein.
2 ist ein Diagramm, das eine der in 1 gezeigten Antennenvorrichtungen 300 vergrößert zeigt. An einem linken Ende, wie in 2 gezeigt, weist die Antennenvorrichtung 300 eine Vielzahl von Hohlwellenleitern 350 auf, die sich jeweils entlang der Z-Richtung erstrecken. Die Vielzahl der Hohlwellenleiter 350 liegt innerhalb derAntennenvorrichtung300 und ist entlang der X-Richtung angeordnet. Jeder in 2 gezeigte U-förmige Abschnitt steht für eine oberste Fläche einer elektrisch leitenden Wand 354, die innerhalb derAntennenvorrichtung 300 liegt.
Die Antennenvorrichtung 300 weist ein plattenartiges erstes elektrisch leitendes Bauglied 310 auf. Das erste leitende Bauglied 310 hat eine Vielzahl U-förmiger Spalte 313 (d.h. Durchgangslöcher) an einem linken Ende, wie in 2 gezeigt. Die Spalte 313 nehmen jeweils führende Enden der Vielzahl von leitenden Wänden 354 auf. Das erste leitende Bauglied 310 weist ferner eine Vielzahl von Schlitzantennenelementen 312 auf, die in einem zweidimensionalen Array entlang der X-Richtung und entlang der Y-Richtung angeordnet sind. In dem ersten leitenden Bauglied 310 wird der Abschnitt, an dem diese Schlitzantennenelemente 312 vorgesehen sind, als „Abstrahlteilabchnitt“ bezeichnet. Jedes Schlitzantennenelement 312 wird zum Abstrahlen oder zum Empfang elektromagnetischer Wellen verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich die Öffnung an der Vorderseite eines jeden Schlitzantennenelements 312 entlang einer Richtung, die bezogen auf die X-Richtung um 45 Grad geneigt ist. Ohne auf die dargestellte Richtung begrenzt zu sein, kann die Richtung der Öffnung an der Vorderseite eines jeden Schlitzantennenelements 312 jede beliebige Richtung sein, die bezogen auf die Y-Richtung geneigt ist. Jedes Schlitzantennenelement 312 strahlt eine elektromagnetische Welle mit einer Feldkomponente entlang einer Richtung ab, die zu der Richtung, in der sich diese Öffnung erstreckt, senkrecht verläuft. In dem Fall, in dem die Antennenvorrichtung 300 zum Empfang verwendet wird, ist jedes Schlitzantennenelement 312 dazu wirksam, eine elektromagnetische Welle, die aus dem äußeren Raum eintrifft, in einen WRG-Wellenleiter auf der Rückseite des ersten leitenden Bauglieds 310 zu bringen.
3A ist eine Planansicht, die die Antennenvorrichtung 300 zeigt, aus der das erste leitende Bauglied 310 entfernt ist. Die Antennenvorrichtung 300 weist ferner plattenartige zweite leitende Bauglieder 320 auf, die zu dem ersten leitenden Bauglied 310 über einen Abstand entgegengesetzt sind. 3A zeigt die Struktur an der Vorderseite des zweiten leitenden Bauglieds 320. Das zweite leitende Bauglied 320 weist auf: eine zweite leitende Oberfläche 320a, die zu einer ersten elektrisch leitenden Oberfläche auf der Rückseite des ersten leitenden Bauglieds 310 entgegengesetzt ist; und eine Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern 322 sowie eine Vielzahl elektrisch leitender Stäbe 324, die von der zweiten leitenden Oberfläche 320a abstehen. Jedes von der Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern 1 hat eine rippenförmige Struktur. Jedes Wellenleiterbauglied 322 hat eine elektrisch leitende Wellenleiterfläche, die zu der ersten leitenden Oberfläche auf der Rückseite des ersten leitenden Bauglieds 310 entgegengesetzt ist. Die Vielzahl leitender Stäbe 324 ist um die und zwischen der Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern 322 vorgesehen. Jeder leitende Stab 324 hat eine Wurzel, die mit der zweiten leitenden Oberfläche 320a verbunden ist, und ein führendes Ende, das zu der ersten leitenden Oberfläche auf der Rückseite des ersten leitenden Bauglieds 310 entgegengesetzt ist. Jeder dargestellte leitende Stab 324 hat zwar die Form eines Quaders, jedoch kann er auch jede andere Form haben, z.B. die eines kreisförmigen Zylinders, Pyramidenstumpfes oder Kegelstumpfes.
Als Ganzes ist die Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern 322 entlang der X-Richtung angeordnet. Jedes Wellenleiterbauglied 322 erstreckt sich allgemein entlang der Y-Richtung. Jedoch hat jedes Wellenleiterbauglied 322 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwei Biegungen 322b. An jeder Biegung 322b ändert sich die Richtung, in der sich das Wellenleiterbauglied 322 erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Biegungen 322b Ausnehmungen. Dass die Biegungen 322b Ausnehmungen sind, beschränkt das Auftreten einer Reflexion von Signalwellen an den Biegungen 322b. Jedes Wellenleiterbauglied 322 weist einen Abschnitt auf, der sich linear entlang der Y-Richtung erstreckt; dieser Abschnitt ist zu 13 Schlitzantennenelementen 312, die einander entlang der Y-Richtung flankieren, aus der Vielzahl von in 2 gezeigten Schlitzantennenelementen 312 entgegengesetzt.
Die Vielzahl leitender Stäbe 324 ist auf entgegengesetzten Seiten eines jeden Wellenleiterbauglieds 322 vorgesehen. Die Vielzahl leitender Stäbe 324 ist als künstlicher magnetischer Leiter wirksam. Mit einer solchen Struktur ist zwischen der Wellenleiterfläche eines jeden Wellenleiterbauglied 322 und der leitenden Oberfläche auf der Rückseite des ersten leitenden Bauglieds 310 der vorgenannte WRG-Wellenleiter erzeugt.
An dem linken Ende, wie in 3A gezeigt, hat das zweite leitende Bauglied 320 eine Vielzahl von Durchgangslöchern 352 und eine Vielzahl U-förmiger leitender Wände 354, die die Vielzahl von Durchgangslöchern 352 jeweils teilweise umgeben. Die Durchgangslöcher 352 und die leitenden Wände 354 bilden die Vielzahl von Hohlwellenleitern 350, die sich entlang der Z-Richtung erstrecken. Ein Ende eines jeden Wellenleiterbauglieds 322 erstreckt sich in den Hohlwellenleiter 350. Über eine solche Struktur sind ein WRG-Wellenleiter (erster Wellenleiter) und ein Hohlwellenleiter 350 (zweiter Wellenleiter) verbunden.
In der vorliegenden Ausführungsform sind acht Wellenleiterbauglieder 322 vorhanden; jedoch kann die Zahl der Wellenleiterbauglieder 322 jede Zahl gleich oder größer als eins sein. Entsprechend der Zahl und Anordnung der Wellenleiterbauglieder 322 sind die Zahl und die Anordnungen der Durchgangslöcher 352 und leitenden Wände 354 sowie die Zahl und die Anordnung der Vielzahl von Schlitzantennenelementen 312 des ersten leitenden Bauglieds 310 zu bestimmen.
3B ist ein Diagramm, das die Struktur an der Rückseite des zweiten leitenden Bauglieds 320 zeigt. Die Vielzahl von Durchgangslöchern 352 öffnet sich in einer dritten leitenden Oberfläche 320b auf der Rückseite des zweiten leitenden Bauglieds 320. Auf seiner Rückseite weist das zweite leitende Bauglied 320 eine Vielzahl von relativ kurzen, rippenförmigen Wellenleiterbaugliedern 326 (zweiten Wellenleiterbaugliedern) auf. Ein Ende eines jeden Wellenleiterbauglieds 326 steht in das Durchgangsloch 352 ab, während das andere Ende über eine Übertragungsleitung wie etwa eine Mikrostreifenleitung, nicht dargestellt, mit einer integrierten Mikrowellenschaltung verbunden ist.
4A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Beispielstruktur eines jeweiligen Umsetzungsteilabschnitts zwischen einem Hohlwellenleiter und einem WRG-Wellenleiter zeigt. Der Einfachheit halber ist in 4A nur die Struktur in der Nähe von Umsetzungsteilabschnitten zwischen zwei benachbarten Hohlwellenleitern und zwei benachbarten WRG-Wellenleitern gezeigt. Eine solche Struktur für Umsetzungsteilabschnitte ist nicht nur auf die Antennenvorrichtung 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform anwendbar, sondern auch auf jede Wellenleitervorrichtung. Im Folgenden kann die in 4A gezeigte Vorrichtung als „Wellenleitervorrichtung“ bezeichnet sein. 4B ist ein Diagramm, in dem das erste leitende Bauglied 310 zum leichteren Verständnis durchscheinend dargestellt ist. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur an der Vorderseite des zweiten leitenden Bauglieds 320 in der Nähe der Umsetzungsteilabschnitte zeigt.
Wie in 5 gezeigt, weist das zweite leitende Bauglied 320 eine Vielzahl U-förmiger leitender Wände 354 auf, die von der leitenden Oberfläche 320a abstehen. Jede leitende Wand 354 bildet drei Wandflächen des Hohlwellenleiters 350. Jede leitende Wand 354 ist Teil des zweiten leitenden Bauglieds 320. Durch ein Bildungsverfahren mit Verwendung eines Formwerkzeugs können die leitenden Wände 354 und andere Abschnitte, aus denen sich das zweite leitende Bauglied 320 zusammensetzt, beispielsweise jeweils als kontinuierliches Stück hergestellt sein.
Die Vielzahl von Durchgangslöchern 352 in dem zweiten leitenden Bauglied 320 liegt jeweils einwärts von der Vielzahl leitender Wände 354. Jede leitende Wand 354 hat eine erste innere Oberfläche, die zu einer Endfläche an einem Ende des Wellenleiterbauglieds 322 entgegengesetzt ist, und ein Paar zweiter innerer Oberflächen, die jeweils zu entgegengesetzten Seitenflächen an dem einen Ende des Wellenleiterbauglieds 322 entgegengesetzt sind. In dem Beispiel aus 5 weist jede leitende Wand 354 einen ersten Abschnitt, der im Wesentlichen senkrecht zu der Y-Richtung steht (entlang derer sich das Wellenleiterbauglied 322 erstreckt) und ein Paar zweiterAbschnitte auf, die im Wesentlichen parallel zu der Y-Richtung sind. Das Paar zweiter Abschnitte ist senkrecht mit entgegengesetzten Enden des ersten Abschnitts verbunden. Der erste Abschnitt und das Paar zweiter Abschnitte einer jeden leitenden Wand 354 können die gleiche Höhe haben; dementsprechend hat die oberste Fläche einer jeden leitenden Wand 354 eine flache U-Form. Die innere Oberfläche einer jeden leitenden Wand 354 umgibt das Durchgangsloch 352 teilweise, d.h. auf drei der vier Seiten der Öffnung des Durchgangslochs 352. Das leitende Bauglied 354 kann auch andere Strukturen haben. Beispielsweise kann die leitende Wand 354 so strukturiert sein, dass ihre innere Oberfläche glatt gekrümmt ist. Ein Ende eines jeden Wellenleiterbauglieds 322 erstreckt sich in die Region, die teilweise von der leitenden Wand 354 umgeben ist, und steht in das Durchgangsloch 352 ab. Innerhalb des Durchgangslochs 352 ist dieser abstehende Abschnitt mit dem Wellenleiterbauglied 326 kontinuierlich, das an der Rückseite des zweiten leitenden Bauglieds 320 liegt.
Die Vielzahl leitender Stäbe 324 ist um die Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern 322 und um die Vielzahl leitender Wände 354 vorgesehen. Zwischen zwei benachbarten Wellenleiterbaugliedern 322 sind zwei Zeilen leitender Stäbe 324 vorgesehen. Keine leitenden Stäbe 324 sind jeweils zwischen zwei benachbarten leitenden Wänden 354 vorgesehen. Zahl und Anordnung der leitenden Stäbe 324 sind nicht auf das in der Figur Dargestellte beschränkt, sondern können gegebenenfalls entsprechend den erforderlichen Eigenschaften der Wellenleitervorrichtung bestimmt sein.
Auf seiner Rückseite weist das zweite leitende Bauglied 320 eine Vielzahl von Vertiefungen 328, die sich entlang der Y-Richtung erstrecken, und eine Vielzahl rippenförmiger Wellenleiterbauglieder 326 auf, die jeweils innerhalb der Vertiefungen 328 liegen. Jede Vertiefung 328 hat eine elektrisch leitende innere Oberfläche. Ein Ende eines jeden Wellenleiterbauglieds 326 auf der Rückseite steht in das Durchgangsloch 352 ab, um mit einem Ende des Wellenleiterbauglieds 322 auf der Vorderseite kontinuierlich zu sein.
Das erste leitende Bauglied 310 und das zweite leitende Bauglied 320 können jeweils hergestellt sein, indem beispielsweise eine Plattierungsschicht auf der Oberfläche eines elektrisch isolierenden Materials, z.B. Harz, gebildet ist. In diesem Fall weist jedes leitende Bauglied ein dielektrisches Bauglied, das die Form des leitenden Bauglieds definiert, und eine Plattierungsschicht aus elektrisch leitendem Material auf, die die Oberfläche des dielektrischen Bauglieds bedeckt. Als elektrisch leitendes Material, das die Plattierungsschicht bildet, ist beispielsweise ein Metall wie etwa Magnesium verwendbar. Es braucht nicht die gesamte Form eines jeden leitenden Bauglieds durch das dielektrische Bauglied definiert zu sein. Beispielsweise kann ein Abschnitt eines jeden leitenden Bauglieds in der Form direkt durch ein Metallbauglied definiert sein. Des Weiteren kann statt einer Plattierungsschicht durch Aufdampfen oder dergleichen eine Schicht eines elektrischen Leiters gebildet sein. Jedes leitende Bauglied kann durch Metallverarbeitung wie etwa Gießen, Schmieden oder dergleichen gefertigt sein. Jedes leitende Bauglied kann durch spanende Bearbeitung einer Metallplatte geformt sein. Jedes leitende Bauglied kann durch Formguss oder dergleichen geformt sein.
6A ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines ersten leitenden Bauglieds 310 in der Nähe der Umsetzungsteilabschnitte zeigt. Das erste leitende Bauglied 310 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise eine Platte aus Metall. Das erste leitende Bauglied 310 hat eine leitende Oberfläche 310a auf der Vorderseite, eine erste leitende Oberfläche 310b auf der Rückseite und eine Vielzahl U-förmiger Spalte 313. Wie in 4A gezeigt, sind führende Enden der Vielzahl leitender Wände 354 in der Vielzahl der Spalte 313 aufgenommen. Zwischen der inneren Oberfläche eines jeden Spalts 313 des ersten leitenden Bauglieds 310 und mindestens einem Abschnitt der Seitenoberfläche des führenden Endes der leitenden Wand 354 kann ein Abstand bestehen.
Jeder Hohlwellenleiter 350 erstreckt sich von der Rückseite des zweiten leitenden Bauglieds 320 zu der ersten leitenden Oberfläche 310b auf der Rückseite des ersten leitenden Bauglieds 310, wo er sich in der Y-Richtung biegt, um sich mit einem WRG auf dem Wellenleiterbauglied 322 zu verbinden. Dieser verbindende Abschnitt wird in der vorliegenden Spezifikation als „Umsetzungsteilabschnitt“ bezeichnet. Würde die Verbindung zwischen zwei Hohlwellenleitern bestehen, müssten ein Hohlwellenleiter, der sich entlang der Z-Richtung erstreckt, und ein Hohlwellenleiter, der sich entlang der Y-Richtung erstreckt, vollständig zusammengefügt sein. Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass bei der Verbindung eines WRG und eines Hohlwellenleiters ein Abstand zwischen der leitenden Wand 354 (als Abschnitt des Hohlwellenleiters, der sich entlang der Z-Richtung erstreckt) und dem ersten leitenden Bauglied 310 zugelassen sein kann. In dem Beispiel aus 4A ist die Dicke der leitenden Wand 354 kleiner als die Breite des U-förmigen Spalts 313. Daher ist das führende Ende der leitenden Wand 354 in Spielpassung in den U-förmigen Spalt 313 gepasst.
6B ist ein Diagramm, das eine Variante des ersten leitenden Bauglieds 310 zeigt. 6B zeigt die Struktur des ersten leitenden Bauglieds 310 von der Rückseite. In diesem Beispiel hat das erste leitende Bauglied 310 statt der Spalte 313 eine Vielzahl U-förmiger Ausnehmungen 314 in der ersten leitenden Oberfläche 310b auf der Rückseite. In die U-förmigen Ausnehmungen 314 sind die führenden Enden von U-förmigen leitenden Wänden 354 gepasst. Auch mit einer solchen Struktur können Umsetzungsteilabschnitte zwischen Hohlwellenleitern 350 und WRG-Wellenleitern gebildet sein. Das führende Ende jeder leitenden Wand 354 und die Bodenfläche jeder U-förmigen Ausnehmung 314 können einen Abstand aufweisen oder miteinander in Kontakt stehen.
In beiden Konstruktionen aus 6A und 6B besteht ein Zwischenraum zwischen der Seitenoberfläche an dem führenden Ende einer jeden leitenden Wand 354 und der inneren Oberfläche eines jeden U-förmigen Spalts 313 oder der Seitenoberfläche jeder U-förmigen Ausnehmung 314. Dies erleichtert die Kontrolle der Maße und der Montage des ersten leitenden Bauglieds 310 und des zweiten leitenden Bauglieds 320. Der Zwischenraum kann auch wegfallen, so dass die führenden Enden der leitenden Wände 354 in die Spalte 313 oder die Ausnehmungen 314 in dem ersten leitenden Bauglied 310 pressgepasst sind. Auch bei einer Ausbildung mit Presspassung können jedoch durch Schwankungen der Maße einiger Bauglieder während der Fertigung lokal Zwischenräume entstehen, odersie können zu einem Zustand ähnlich einer Spielpassung führen. Bei einer herkömmlichen Konstruktion, bei derzwei Hohlwellenleiter verbunden sind, verursacht ein solcher Zwischenraum eine Minderung der Eigenschaften und wird nicht toleriert. Der Umsetzungsteilabschnitt zwischen einem Hohlwellenleiter und einem WRG gemäß der vorliegenden Ausführungsform eignet sich dagegen von vornherein für die Tolerierung des Bestehens eines Zwischenraums, so dass ein solches Problem nicht auftritt. Des Weiteren kann jeder in Spielpassung eingepasste Abschnitt oder pressgepasste Abschnitt mit Laser oder dergleichen bestrahlt werden, um die zwei Bauglieder miteinander zu verschweißen, so dass die leitende Wand 354 und das erste leitende Bauglied 310 integriert sind. Das Auftreten von Blasen oder anderen Schweißfehlern an einem geschweißten Abschnitt ist allgemein nur schwer ganz zu unterbinden; jedoch sind solche Fehler für die vorliegende Ausführungsform nicht problematisch.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Form der Spalte 313 oder Ausnehmungen 314 in dem ersten leitenden Bauglied 310 nicht auf eine U-Form begrenzt ist. Die Form der Spalte 313 oder Ausnehmungen 314 kann abhängig von der Form des führenden Endes einer jeden leitenden Wand 354 unterschiedlich sein. Wenn beispielsweise das führende Ende einer jeden leitenden Wand 354 eine Bogenform hat, kann jeder Spalt 313 oder jede Ausnehmung 314 in dem ersten leitenden Bauglied 310 ebenfalls eine Bogenform haben.
Die in 4A gezeigte Wellenleitervorrichtung weist ferner ein Mikrostreifenleitungs-(MSL-) Modul 330 auf der Rückseite des zweiten leitenden Bauglieds 320 auf. Das MSL-Modul 330 weist ein dielektrisches Substrat 331, einen ersten Erdleiter 332 auf der Rückseite, einen zweiten Erdleiter 333 auf der Vorderseite und eine Vielzahl von Streifenleitern 334 auf. Der erste Erdleiter 332 ist auf der Oberfläche an der Rückseite des dielektrischen Substrats 331 vorgesehen. Die Vielzahl von Streifenleitern 334 ist auf der Oberfläche an der Vorderseite des dielektrischen Substrats 331 vorgesehen. Innerhalb der vorderen Oberfläche des dielektrischen Substrats 331 ist der zweite Erdleiter 333 um die Vielzahl von Streifenleitern 334 vorgesehen. Aus einer solchen Struktur ist eine Vielzahl von Mikrostreifenleitungen gebildet. Die Vielzahl von Streifenleitern 334 erstreckt sich entlang der Y-Richtung und steht jeweils mit einem Teil der obersten Flächen der Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern 326 auf der Rückseite in Kontakt. Der zweite Erdleiter 333 steht mit der dritten leitenden Oberfläche 320b auf der Rückseite des zweiten leitenden Bauglieds 320 in Kontakt.
In der vorliegenden Ausführungsform entspricht das MSL-Modul 330 dem vorgenannten „dritten leitenden Bauglied“, während der zweite Erdleiter 333 der vorgenannten „vierten leitenden Oberfläche“ entspricht. Ein Abschnitt der obersten Fläche des zweiten Wellenleiterbauglieds 326 steht mit dem Streifenleiter 334 in Kontakt. Da der erste Erdleiter 332 auf der Rückseite des dielektrischen Substrats 331 liegt, ist der Abschnitt der obersten Fläche zu dem ersten Erdleiter 332 entgegengesetzt, wobei das dielektrische Substrat 331 dazwischen eingefügt ist. Außerdem sind der erste Erdleiter 332 und der zweite Erdleiter 333 über eine Durchkontaktierung, nicht dargestellt, verbunden.
7A ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur an der Rückseite der in 4A gezeigten Wellenleitervorrichtung zeigt. 7B ist eine perspektivische Ansicht, die die Wellenleitervorrichtung aus 7A zeigt, aus der ein MSL-Modul 330 entfernt ist. 7C ist eine perspektivische Ansicht, bei der in der in 7A gezeigten Wellenleitervorrichtung das dielektrische Substrat 331 und der erste Erdleiter 332 des MSL-Moduls 330 transparent dargestellt sind.
Wie in 7B gezeigt, liegt die Vielzahl von Vertiefungen 328, die sich entlang der Y-Richtung erstrecken, auf der Rückseite des zweiten leitenden Bauglieds 320, wobei die Vielzahl von Vertiefungen 328 Quaderformen aufweist. Innerhalb der Vielzahl von Vertiefungen 328 liegt jeweils die Vielzahl rippenförmiger Wellenleiterbauglieder 326. Ein Ende eines jeden Wellenleiterbauglieds 326 erstreckt sich in das Durchgangsloch 352 und ist mit einem Ende des Wellenleiterbauglieds 322 auf der Vorderseite verbunden. Jede Vertiefung 328 ist als Hohlwellenleiter (dritter Wellenleiter) wirksam und erlaubt das Senden einer elektromagnetischen Welle entlang des Wellenleiterbauglieds 326. Jedes Wellenleiterbauglied 326 weist an einem Ende einen Vorsprung 326b auf, der näher an der Öffnung der Vertiefung 328 liegt. Die oberste Fläche des Vorsprungs 326b ist flach und steht, wie in 7C gezeigt, in Kontakt mit dem Streifenleiter 334 des MSL-Moduls 330.
Jeder Streifenleiter 334 ist mit einer integrierten Mikrowellenschaltung verbunden. Die integrierte Mikrowellenschaltung ist ein Chip oder Baustein einer integrierten Halbleiterschaltung, die ein Hochfrequenzsignal im Mikrowellenband erzeugt oder verarbeitet. Ein „Baustein“ ist ein Baustein mit einem oder mehreren integrierten Halbleiterchip(s) (monolithischen IC-Chip(s)), der ein Hochfrequenzsignal im Mikrowellenband erzeugt oder verarbeitet. Insbesondere wird eine IC, bei der eine oder mehrere Mikrowellen-ICs auf einem einzigen Halbleitersubstrat integriert sind, als „monolithische integrierte Mikrowellenschaltung“ (MMIC) bezeichnet. Obwohl die vorliegende Offenbarung hauptsächlich ein Beispiel beschreibt, bei dem als „Mikrowellen-IC“ eine „MMIC“ verwendet wird, ist die Mikrowellen-IC nicht auf eine MMIC begrenzt. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können anstelle einer MMIC Mikrowellen-ICs anderen Typs verwendet werden.
„Mikrowelle“ bedeutet eine elektromagnetische Welle, deren Frequenz im Bereich von 300 MHz bis 300 GHz liegt. Unter den „Mikrowellen“ werden elektromagnetische Wellen, deren Frequenz im Bereich von 30 GHz bis 300 GHz liegt, als „Millimeterwellen“ bezeichnet. Die Wellenlänge einer „Mikrowelle“ im Vakuum liegt im Bereich von 1 mm bis 1 m, während die Wellenlänge einer „Millimeterwelle“ im Bereich von 1 mm bis 10 mm liegt. Des Weiteren kann eine elektromagnetische Welle, deren Wellenlänge im Bereich von 10 mm bis 30 mm liegt, als „Quasi-Millimeterwelle“ bezeichnet werden.
Eine Signalwelle einer Hochfrequenz, die durch die Mikrowellen-IC erzeugt ist, wird über den Streifenleiter 334 nacheinander an das Wellenleiterbauglied 326 auf der Rückseite und an das Wellenleiterbauglied 322 auf der Vorderseite gesendet. Während des Empfangs wird eine Signalwelle, die sich entlang des Wellenleiterbauglieds 322 ausgebreitet hat, nacheinander an das Wellenleiterbauglied 326 auf der Rückseite und an den Streifenleiter 334 gesendet, so dass sie die Mikrowellen-IC erreicht.
8 ist ein Diagramm, das eine Beispielkonstruktion zeigt, bei der ein IC-bestücktes Substrat 370 auf der Rückseite der Antennenvorrichtung 300 vorgesehen ist. Das IC-bestückte Substrat 370 weist das MSL-Modul330 und eine Mikrowellen-IC 340 auf. Die Mikrowellen-IC 340 weist eine Vielzahl von Antenne Ein-/Ausgangs-Anschlüssen auf. Die Vielzahl der Antennen-Ein-/Ausgangs-Anschlüsse ist jeweils elektrisch mit der Vielzahl von Streifenleitern 334 des MSL-Moduls 330 verbunden.
Die Mikrowellen-IC 340 ist zum Erzeugen oder Verarbeiten von Hochfrequenzsignalen eingerichtet. Das Frequenzband von Hochfrequenzsignalen, die durch die Mikrowellen-IC 340 zu erzeugen sind, kann beispielsweise ein Band von circa 28 GHz sein, das bei der 5G-Kommunikation verwendet wird, ist jedoch nicht darauf begrenzt. Die Mikrowellen-IC 340 ist mindestens entweder als Sender oder als Empfänger wirksam. Das IC-bestückte Substrat 370 kann einen A/D-Wandler, der mit einem Sender verbunden ist, einen D/A-Wandler, der mit einem Empfänger verbunden ist, oder beides aufweisen. Das IC-bestückte Substrat 370 kann ferner eine Signalverarbeitungsschaltung aufweisen, die mit einem A/D-Wandler, einem D/A Wandler oder beidem verbunden ist. Die Signalverarbeitungsschaltung führt mindestens entweder eine Codierung von Digitalsignalen oder eine Decodierung von Digitalsignalen durch. Eine solche Signalverarbeitungsschaltung kann extern zu der Antennenvorrichtung 300 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die in 1 gezeigte Kommunikationsvorrichtung500 eine einzige Signalverarbeitungsschaltung für eine Vielzahl von Antennenvorrichtungen 300 aufweisen. Eine solche Signalverarbeitungsschaltung erzeugt ein durch jede Antennenvorrichtung 300 zu sendendes Signal oder verarbeitet ein durch jede Antennenvorrichtung 300 empfangenes Signal.
Als Nächstes wird die Konstruktion des in 2 gezeigten Abstrahlteilabchnitts ausführlicher beschrieben.
9A ist ein Diagramm, das einen Abschnitt des Abstrahlteilabchnitts des in 2 gezeigten ersten leitenden Bauglieds 310 vergrößert zeigt. 9A zeigt eine Vielzahl von Schlitzantennenelementen 312, die sich bezogen auf die Y-Richtung, entlang derer sich das Wellenleiterbauglied 322 erstreckt, schräg erstrecken. Durch die Schlitzantennenelemente 312 hindurch sind die Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern 322 (als Teil des auf der Rückseite des Abstrahlteilabchnitts vorgesehenen, zweiten leitenden Bauglieds 320) und die Vielzahl leitender Stäbe 324 sichtbar.
9B ist ein Diagramm, das die Vorrichtung aus 9A zeigt, aus der das zweite leitende Bauglied 320 entfernt ist, d.h. das den Abstrahlteilabchnitt des ersten leitenden Bauglieds 310 allein zeigt. Jedes von der Vielzahl von Schlitzantennenelementen 312 in dem Abstrahlteilabchnitt hat einen I-förmigen Schlitz 312I auf der Vorderseite, der sich bezogen auf die Y-Richtung schräg erstreckt, und einen H-förmigen Schlitz 312H auf der Rückseite, der mit dem I-förmigen Schlitz 312l kontinuierlich ist. Wie in 9A und 9B gezeigt, ist bei Ansicht des Schlitzantennenelements 312 von der Vorderseite nur ein Abschnitt des H-förmigen Schlitzes 312H sichtbar.
9C ist ein Diagramm, das den Abstrahlteilabchnitt des ersten leitenden Bauglieds 310 von der Rückseite zeigt. Von der Rückseite gesehen, sind jeder H-förmige Schlitz 312H und ein Abschnitt des I-förmigen Schlitzes 312l sichtbar, der mit dem H-förmigen Schlitz 312H kontinuierlich ist. Der H-förmige Schlitz 312H weist einen lateralen Abschnitt, der sich entlang der X-Richtung erstreckt, und ein Paar vertikaler Abschnitte auf, die sich entlang der Y-Richtung erstrecken und die mit entgegengesetzten Enden des lateralen Abschnitts kontinuierlich sind. Der zentrale Abschnitt des lateralen Abschnitts eines jeden H-förmigen Schlitzes 312H ist so vorgesehen, dass er sich, aus der Z-Richtung gesehen, mit dem Wellenleiterbauglied 322 überlagert. Es besteht ein Abstand zwischen der Wellenleiterfläche des Wellenleiterbauglieds 322 und dem H-förmigen Schlitz 312H. Wenn eine elektromagnetische Welle sich entlang der Wellenleiterfläche des Wellenleiterbauglieds 322 ausbreitet, wird mit einer solchen Konstruktion ein Abschnitt der elektromagnetischen Welle, die sich ausgebreitet hat, in den H-förmigen Schlitz 312H gelassen. Diese elektromagnetische Welle wird dann an den I-förmigen Schlitz 312I, der sich bezogen auf die Y-Richtung schräg erstreckt, weitergegeben, so dass sie in den äußeren Raum abgestrahlt wird. Mit einer solchen Konstruktion kann eine elektromagnetische Welle mit einem elektrischen Feld abgestrahlt werden, das bezogen auf die Richtung, in der sich das Wellenleiterbauglied 322 erstreckt, in einer geneigten Richtung liegt. Durch einen umgekehrten Vorgang kann auch eine elektromagnetische Welle mit einem elektrischen Feld in einer schrägen Richtung empfangen werden. In diesem Beispiel beträgt der Neigungswinkel des I-förmigen Schlitzes 312l bezogen auf die Richtung, in der sich das Wellenleiterbauglied 322 erstreckt, 45 Grad; dieser Winkel kann jedoch auch jeden anderen Betrag als 45 Grad haben. Außerdem kann der I-förmige Schlitz 312l auch weggelassen sein. Bei einer Konstruktion ohne den I-förmigen Schlitz 312l ist das Abstrahlen oder der Empfang einer elektromagnetischen Welle mit einer Feldkomponente in derY-Richtung möglich.
In dem in 9C gezeigten Beispiel ist eine Vielzahl H-förmiger Schlitze 312H entlang der X-Richtung nebeneinander angeordnet, so dass ihre vertikalen Abschnitte zueinander benachbart sind. Die Länge h eines vertikalen Abschnitts eines jeden H-förmigen Schlitzes 312H ist länger als die Distanz L von der Mitte des lateralen Abschnitts des H-förmigen Schlitzes zu dem äußeren Rand des vertikalen Abschnitts. Mit einer solchen Konstruktion kann das Intervall zwischen benachbarten H-förmigen Schlitzen 312H reduziert werden. Außerdem ist in diesem Beispiel mehr als die Hälfte der Öffnung des H-förmigen Schlitzes 312H an dem sich schräg erstreckenden I-förmigen Schlitz 312l verschlossen. Eine solche Struktur wirkt sich jedoch nicht nachteilig auf das Senden und den Empfang elektromagnetischer Wellen aus.
Somit weist in der vorliegenden Ausführungsform das zweite leitende Bauglied 320 die leitenden Wände 354 auf, die sich jeweils um ein Ende des Wellenleiterbauglieds 322 und um das Durchgangsloch 352 erstrecken. Das erste leitende Bauglied 310 hat einen Spalt 313 oder eine Ausnehmung 314, der beziehungsweise die mindestens einen Abschnitt (z.B. ein führendes Ende) der leitenden Wand 354 aufnimmt. Ein erster Wellenleiter (WRG) ist zwischen der Wellenleiterfläche des Wellenleiterbauglieds 322 und der ersten leitenden Oberfläche 310b definiert. Einwärts von der leitenden Wand 354, und innerhalb des Durchgangslochs 352, ist ein zweiter Wellenleiter (Hohlwellenleiter) zur Verbindung mit dem ersten Wellenleiter definiert. Mit einer solchen Konstruktion kann eine Verbindungsstruktur zwischen einem WRG und einem Hohlwellenleiter realisiert werden, die leicht herstellbar ist und gute Eigenschaften hat.
Als Nächstes wird eine Variante der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
10A ist ein Diagramm, das eine Variante der Wellenleitervorrichtung in 4A zeigt. Das erste leitende Bauglied 310 ist in der Darstellung in 10A weggelassen. Die Wellenleitervorrichtung nach dieser Variante weist ebenfalls ein erstes leitendes Bauglied 310 auf, wie in 6A und 6B gezeigt. 10B ist ein Diagramm, das die Wellenleitervorrichtung nach dieser Variante aus der +Y-Richtung zeigt. In diesem Beispiel sind zwei benachbarte leitende Wände 354 miteinander kontinuierlich. Anders ausgedrückt, weisen die zwei benachbarten leitenden Wände 354 einen gemeinsamen Abschnitt auf, der an einem Ende eines jeden der zwei benachbarten Wellenleiterbauglieder 322 liegt. Oben an dem gemeinsamen Abschnitt befindet sich jedoch eine Vertiefung 356, die sich entlang der Richtung erstreckt, in der sich die zwei Wellenleiterbauglieder 322 erstrecken, wodurch das führende Ende der wellenleitenden Wand 354 in zwei Abschnitte geteilt ist. Wie in 10B gezeigt, steht die Bodenfläche der Vertiefung 356 nicht mit dem ersten leitenden Bauglied 310 in Kontakt. Bei einer solchen Struktur hat der Abschnitt, an dem die zwei benachbarten leitenden Wände 354 kontinuierlich sind, eine vergrößerte Dicke, was bei der Herstellung mit einem Verfahren wie etwa Formguss ein leichteres Fließen der Schmelze ermöglicht und so die Herstellung erleichtert. Auch im Fall eines Schneideverfahrens ist es nicht nötig, eine tiefe Vertiefung zwischen den benachbarten leitenden Wänden 354 auszufräsen, was eine verbesserte Herstellbarkeit zulässt.
[Zweite Ausführungsform]
11A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Wellenleitervorrichtung gemäß einer veranschaulichenden zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 11B ist eine perspektivische Ansicht, die die Wellenleitervorrichtung aus 11A zeigt, aus der das erste leitende Bauglied 310 entfernt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist zwischen zwei benachbarten leitenden Wänden 354 eine Zeile leitender Stäbe 124 vorgesehen. Zwischen zwei benachbarten Wellenleiterbaugliedern 322 sind drei Zeilen leitender Stäbe 124 vorgesehen. Eine solche Konstruktion verbessert die Isolierung zwischen Signalwellen, die sich in zwei WRGs ausbreiten, welche entlang der zwei benachbarten Wellenleiterbauglieder 322 erzeugt sind.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Zahl der Zeilen leitender Stäbe 324 zwischen zwei benachbarten leitenden Wänden 354 nicht auf eins begrenzt ist, sondern zwei oder mehr betragen kann.
11C ist ein Diagramm, das eine Variante der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Zum leichteren Verständnis der Struktur des zweiten leitenden Bauglieds 320 ist in 11C das erste leitende Bauglied 310 durchscheinend dargestellt. 11D ist eine Planansicht, die die Wellenleitervorrichtung gemäß dieser Variante zeigt, aus der das erste leitende Bauglied 310 entfernt ist. Diese Variante beruht auf der in 11A und 11B dargestellten Konstruktion, aus der die leitenden Stäbe 324 zwischen und um zwei benachbarte leitende Wände 354 entlang der X-Richtung entfernt sind. Wie durch dieses Beispiel dargestellt, können die leitenden Stäbe um jede leitende Wand 354 weggelassen sein. Eine ähnliche Struktur ist auch auf andere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung anwendbar.
[Dritte Ausführungsform]
12A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Wellenleitervorrichtung gemäß einer veranschaulichenden dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 12B ist eine perspektivische Ansicht, die die Wellenleitervorrichtung aus 12A zeigt, aus der das erste leitende Bauglied 310 entfernt ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei benachbarte leitende Wände 354 als ein Stück kontinuierlich, so dass als Ganzes eine E-förmige leitende Wand 354 gebildet ist. Auch eine solche Konstruktion ist gemäß der vorliegenden Offenbarung in der Idee inbegriffen, eine Vielzahl leitender Wände 354 so vorzusehen, dass sie jeweils teilweise ein Ende eines entsprechenden aus der Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern 322 umgeben.
Bei den in 4A bis 11D dargestellten Ausführungsformen ist der dritte Wellenleiter, der entlang jedes Wellenleiterbauglieds 326 auf der Rückseite des zweiten leitenden Bauglieds 320 erzeugt ist, ein Hohlwellenleiter. Dagegen ist in der vorliegenden Ausführungsform ein WRG als dritter Wellenleiter entlang eines jeden Wellenleiterbauglieds 326 auf der Rückseite erzeugt. Das zweite leitende Bauglied 320 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine Vielzahl leitender Stäbe 325 (zweiter leitender Stäbe) auf, die von der dritten leitenden Oberfläche 320b auf der Rückseite abstehen. Die leitenden Stäbe 325 sind um die und zwischen derVielzahl von Wellenleiterbaugliedern 326 auf der Rückseite vorgesehen. Da die leitenden Stäbe 325 als künstlicher magnetischer Leiter wirksam sind, sind WRGs auch auf der Rückseite des zweiten leitenden Bauglieds 320 erzeugt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der zweite Erdleiter333 (die vierte leitende Oberfläche) des MSL-Moduls 330 (des dritten leitenden Bauglieds) zu der leitenden Oberfläche 320b (dritten leitenden Oberfläche) des zweiten leitenden Bauglieds 320 entgegengesetzt. Das führende Ende eines jeden leitenden Stabs 325 auf der Rückseite ist zu dem zweiten Erdleiter 333 entgegengesetzt. Ein Abschnitt der obersten Fläche eines jeden Wellenleiterbauglieds 326 auf der Rückseite steht mit dem Streifenleiter 334 in Kontakt, während ein anderer Abschnitt der obersten Fläche zu dem dielektrischen Substrat 331 entgegengesetzt ist. Da der erste Erdleiter 332 auf der Rückseite des dielektrischen Substrats 331 liegt, ist der Abschnitt der obersten Fläche zu dem ersten Erdleiter 332 entgegengesetzt, wobei das dielektrische Substrat 331 dazwischen eingefügt ist. Außerdem sind der erste Erdleiter 332 und der zweite Erdleiter 333 über eine Durchkontaktierung, nicht dargestellt, verbunden. Mit einer solchen Struktur ist die Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle entlang jedes Wellenleiterbauglieds 326 auf der Rückseite möglich.
13 ist ein Diagramm, das die Struktur an der Rückseite des zweiten leitenden Bauglieds 320 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Das zweite leitende Bauglied 320 in der vorliegenden Ausführungsform weist auch eine E-förmige leitende Wand 355 (zweite leitende Wand) auf der Rückseite auf. Die innere Oberfläche der leitenden Wand 355 auf der Rückseite umgibt jedes der zwei Durchgangslöcher 352 in dem zweiten leitenden Bauglied 320 teilweise (d.h. auf drei Seiten). Die oberste Fläche einer jeden leitenden Wand 355 steht über den zweiten Erdleiter 333 des MSL-Moduls 330 mit dem MSL-Modul 330 (dritten leitenden Bauglied) in Kontakt. Ein Ende eines jeden Wellenleiterbauglieds 326 auf der Rückseite erstreckt sich in das Durchgangsloch 352, um mit einem Ende des Wellenleiterbauglieds 322 auf der Vorderseite innerhalb des Durchgangslochs 352 kontinuierlich zu sein. Eine solche Struktur verbindet: einen WRG, der entlang des Wellenleiterbauglieds 326 auf der Rückseite erzeugt ist; einen Hohlwellenleiter, der in einer Region erzeugt ist, die von der leitenden Wand 355 auf der Rückseite, dem Durchgangsloch 352 und der leitenden Wand 354 auf der Vorderseite umgeben ist; und einen WRG, der entlang des Wellenleiterbauglieds 322 auf der Vorderseite erzeugt ist. Ähnlich wie bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen können infolgedessen Signalwellen zwischen der Mikrowellen-IC und jedem Schlitzantennenelement 312 gesendet werden.
[Vierte Ausführungsform]
14A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Wellenleitervorrichtung gemäß einer veranschaulichenden vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 14B ist eine perspektivische Ansicht, die die Wellenleitervorrichtung aus 14A zeigt, aus der das erste leitende Bauglied 310 entfernt ist. 15 ist ein Diagramm, das das erste leitende Bauglied 310 von der Rückseite zeigt. 16 ist ein Diagramm, das das zweite leitende Bauglied 320 von der Rückseite zeigt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die leitenden Wände 354 Teil des ersten leitenden Bauglieds 310. Anders ausgedrückt, können im Fall einer Herstellung durch Formverfahren wie etwa Formguss die leitenden Wände 354 und andere Abschnitte, die das erste leitende Bauglied 310 bilden, als ein kontinuierliches Stück erzeugt sein. Die leitenden Wände 354 sind in den Durchgangslöchern 352 des zweiten leitenden Bauglieds 320 aufgenommen. Eine Endfläche 354a jeder leitenden Wand 354 ist flach und hat eine U-Form. Die Endfläche jeder leitenden Wand 354 kann auch jede andere Form haben, etwa eine E-Form, wie in 13 gezeigt, eine C-Form usw.
17 ist ein Diagramm, das die Wellenleitervorrichtung in 14A zeigt, wobei das zweite leitende Bauglied 320 unsichtbar ist. Die Endflächen 354a der leitenden Wände 354 stehen mit dem zweiten Erdleiter 333 des MSL-Moduls 330 in Kontakt.
Wie bei der dritten Ausführungsform verbindet eine solche Struktur: einen WRG, der entlang des Wellenleiterbauglieds 326 auf der Rückseite erzeugt ist; einen Hohlwellenleiter, der in einer Region erzeugt ist, welche teilweise von der leitenden Wand 355 umgeben ist; und einen WRG, der entlang des Wellenleiterbauglieds 322 auf der Vorderseite erzeugt ist. Infolgedessen können wie bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen Signalwellen zwischen der Mikrowellen-IC und jedem Schlitzantennenelement 312 gesendet werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass das zweite leitende Bauglied 320 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine ähnliche Struktur wie das zweite leitende Bauglied 320 der ersten oder zweiten Ausführungsform haben kann. Anders ausgedrückt, können die Wellenleiter auf der Rückseite des zweiten leitenden Bauglieds 320 durch Hohlwellenleiter anstelle von WRGs ausgebildet sein.
Bei der obigen ersten bis vierten Ausführungsform ist das MSL-Modul 330 als drittes leitendes Bauglied auf der Rückseite des zweiten leitenden Bauglieds 320 vorgesehen; jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf solche Ausführungsformen begrenzt. Statt des MSL-Moduls 330 kann als drittes leitendes Bauglied auch ein leitendes Bauglied ohne Mikrostreifenleitungen vorgesehen sein.
<WRG-Konstruktionsbeispiel>
Als Nächstes wird eine Beispielkonstruktion für einen WRG, der in einer obigen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, ausführlicher beschrieben. Ein WRG ist ein Rippenwellenleiter, der in einer Waffeleisenstruktur vorgesehen sein kann, die als künstlicher magnetischer Leiter wirksam ist. Ein solcher Rippenwellenleiter eignet sich zur Realisierung eines Antennenspeisenetzes mit niedrigen Verlusten im Mikrowellen- oder Millimeterwellenband. Außerdem erlaubt die Verwendung eines solchen Rippenwellenleiters das Vorsehen von Antennenelementen mit hoher Dichte. Nachfolgend wird ein Beispiel für eine Grundkonstruktion und einen Betrieb einer solchen Wellenleiterstruktur beschrieben.
Ein künstlicher magnetischer Leiter ist eine Struktur, die die Eigenschaften eines perfekten magnetischen Leiters (PMC), der in der Natur nicht vorkommt, künstlich realisiert. Eine Eigenschaft eines perfekten magnetischen Leiters besteht darin, dass „ein Magnetfeld auf seiner Oberfläche eine Tangentialkomponente von null hat“. Diese Eigenschaft ist entgegengesetzt zu der Eigenschaft eines perfekten elektrischen Leiters (PEC), dass nämlich „ein elektrisches Feld auf seiner Oberfläche eine Tangentialkomponente von null hat“. Obwohl ein perfekter magnetischer Leiter in der Natur nicht vorkommt, ist er durch eine künstliche Struktur ausführbar, z.B. durch ein Array aus einer Vielzahl elektrisch leitender Stäbe. Ein künstlicher magnetischer Leiter ist als perfekter magnetischer Leiter in einem spezifischen Frequenzband wirksam, das durch seine Struktur definiert ist. Ein künstlicher magnetischer Leiter beschränkt oder verhindert die Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle jeder Frequenz, die in dem spezifischen Frequenzband enthalten ist (ausbreitungsbeschränktes Band), entlang der Oberfläche des künstlichen magnetischen Leiters. Daher kann die Oberfläche eines künstlichen magnetischen Leiters als Oberfläche mit hoher Impedanz bezeichnet werden.
Beispielsweise kann eine Vielzahl elektrisch leitender Stäbe, die entlang von Zeilen- und Spalten-Richtungen angeordnet sind, einen künstlichen magnetischen Leiter bilden. Solche Stäbe können als Pfeiler oder Stifte bezeichnet werden. Jede dieser Wellenleitervorrichtungen weist als Ganzes ein Paar entgegengesetzter elektrisch leitender Platten auf. Eine der elektrisch leitenden Platten hat eine Rippe, die in Richtung der anderen elektrisch leitenden Platte absteht, und einen künstlichen magnetischen Leiter, der auf beiden Seiten der Rippe liegt. Über einen Abstand ist eine obere Fläche (die eine elektrisch leitende Fläche ist) der Rippe zu der elektrisch leitenden Oberfläche der anderen elektrisch leitenden Platte entgegengesetzt. Eine elektromagnetische Welle (Signalwelle) einer Wellenlänge, die in dem Ausbreitungssperrband des künstlichen magnetischen Leiters enthalten ist, breitet sich entlang der Rippe in dem Raum (Abstand) zwischen dieser leitenden Oberfläche und der oberen Fläche der Rippe aus.
18 ist eine perspektivische Ansicht, die ein nicht einschränkendes Beispiel für eine Grundkonstruktion einer solchen Wellenleitervorrichtung zeigt. Die in der Figur gezeigte Wellenleitervorrichtung 100 weist plattenförmige (plattenartige) elektrisch leitende Bauglieder 110 und 120 auf, die zueinander in entgegengesetzten und parallelen Positionen liegen. Eine Vielzahl von elektrisch leitenden Stäben 124 ist auf dem leitenden Bauglied 120 arrayartig angeordnet.
19A ist ein Diagramm, das eine Querschnittskonstruktion der Wellenleitervorrichtung 100, parallel zu der XZ-Ebene genommen, schematisch zeigt. Wie in 19A gezeigt, hat das leitende Bauglied 110 auf der dem leitenden Bauglied 120 zugewandten Seite eine elektrisch leitende Oberfläche 110a. Die leitende Oberfläche 110a hat eine zweidimensionale Ausdehnung entlang einer Ebene, die zu der axialen Richtung (d.h. der Z-Richtung) der leitenden Stäbe 124 rechtwinklig ist (d.h. einer Ebene, die zu der XY-Ebene parallel ist). Obwohl die leitende Oberfläche 110a in diesem Beispiel als glatte Ebene gezeigt ist, braucht die leitende Oberfläche 110a keine Ebene zu sein, wie später beschrieben wird.
20 ist eine perspektivische Ansicht, die die Wellenleitervorrichtung 100 schematisch so illustriert, dass die Beabstandung zwischen dem leitenden Bauglied 110 und dem leitenden Bauglied 120 zum leichteren Verständnis übertrieben ist. In einer tatsächlichen Wellenleitervorrichtung 100, wie in 18 und 19A gezeigt, ist die Beabstandung zwischen dem leitenden Bauglied 110 und dem leitenden Bauglied 120 schmal, wobei das leitende Bauglied 110 alle leitenden Stäbe 124 auf dem leitenden Bauglied 120 überdeckt.
18 bis 20 zeigen nur Abschnitte der Wellenleitervorrichtung 100. Tatsächlich erstrecken sich die leitenden Bauglieder 110 und 120, das Wellenleiterbauglied 122 und die Vielzahl leitender Stäbe 124 aus den in den Figuren dargestellten Abschnitten heraus. An einem Ende des Wellenleiterbauglieds 122 ist eine Drosselstruktur zum Verhindern eines Leckens elektromagnetischer Wellen in den äußeren Raum vorgesehen. Die Drosselstruktur kann beispielsweise eine Zeile aus leitenden Stäben aufweisen, die an das Ende des Wellenleiterbauglieds 122 angrenzen.
Siehe wiederum 19A. Die Vielzahl leitender Stäbe 124, die arrayartig auf dem leitenden Bauglied 120 angeordnet sind, haben jeweils ein führendes Ende 124a, das zu der leitenden Oberfläche 110a entgegengesetzt ist. Bei dem in der Figur gezeigten Beispiel befinden sich die führenden Enden 124a der Vielzahl leitender Stäbe 124 auf derselben Ebene oder im Wesentlichen derselben Ebene. Diese Ebene definiert die Oberfläche 125 eines künstlichen magnetischen Leiters. Jeder leitende Stab 124 braucht nicht vollständig elektrisch leitend zu sein, solange er eine elektrisch leitende Schicht aufweist, die sich mindestens entlang der oberen Fläche und der Seitenflächen der stabartigen Struktur erstreckt. Diese elektrisch leitende Schicht kann auf der Oberflächenschicht derstabartigen Struktur liegen; alternativ kann die Oberflächenschicht aus einer Isolierbeschichtung oder einer Harzschicht bestehen, ohne dass eine elektrisch leitende Schicht auf der Oberfläche der stabartigen Struktur vorhanden ist. Zudem braucht jedes leitende Bauglied 120 nicht vollständig elektrisch leitend zu sein, solange es die Vielzahl leitender Stäbe 124 stützen kann, um einen künstlichen magnetischen Leiter zu bilden. Von den Oberflächen des leitenden Bauglieds 120 kann eine Fläche, welche die Vielzahl leitender Stäbe 124 trägt, elektrisch leitend sein, so dass der elektrische Leiter die Oberflächen von benachbarten aus der Vielzahl leitender Stäbe 124 elektrisch miteinander verbindet. Die elektrisch leitende Schicht des leitenden Bauglieds 120 kann mit einer Isolierbeschichtung oder einer Harzschicht bedeckt sein. Anders ausgedrückt, kann die gesamte Kombination aus dem leitenden Bauglied 120 und der Vielzahl leitender Stäbe 124 mindestens eine elektrisch leitende Schicht mit Anstiegen und Senkungen aufweisen, die zu der leitenden Oberfläche 110a des leitenden Bauglieds 110 entgegengesetzt ist.
Auf dem leitenden Bauglied 120 ist ein rippenartiges Wellenleiterbauglied 122 zwischen der Vielzahl leitender Stäbe 124 vorgesehen. Insbesondere sind Erstreckungen eines künstlichen magnetischen Leiters auf beiden Seiten des Wellenleiterbauglieds 122 vorhanden, so dass das Wellenleiterbauglied 122 sandwichartig zwischen den Erstreckungen des künstlichen magnetischen Leiters auf beiden Seiten angeordnet ist. Wie aus 20 ersichtlich, ist das Wellenleiterbauglied 122 in diesem Beispiel auf das leitende Bauglied 120 gestützt und erstreckt sich geradlinig entlang derY-Richtung. Bei dem in der Figur gezeigten Beispiel hat das Wellenleiterbauglied 122 dieselbe Höhe und Breite wie diejenigen der leitenden Stäbe 124. Wie unten beschrieben wird, können jedoch Höhe und Breite des Wellenleiterbauglieds 122 auch jeweils andere Werte als die des leitenden Stabes 124 haben. Anders als die leitenden Stäbe 124 erstreckt sich das Wellenleiterbauglied 122 entlang einer Richtung (in diesem Beispiel entlang derY-Richtung), in der elektromagnetische Wellen entlang der leitenden Oberfläche 110a zu führen sind. Ebenso braucht das Wellenleiterbauglied 122 nicht vollständig elektrisch leitend zu sein, sondern kann mindestens eine elektrisch leitende Wellenleiterfläche 122a aufweisen, die zu der leitenden Oberfläche 110a des leitenden Bauglieds 110 entgegengesetzt ist. Das leitende Bauglied 120, die Vielzahl leitender Stäbe 124 und das Wellenleiterbauglied 122 können Abschnitte eines kontinuierlichen einstückigen Körpers sein. Darüber hinaus kann das leitende Bauglied 110 ebenfalls ein Abschnitt eines solchen einstückigen Körpers sein.
Auf beiden Seiten des Wellenleiterbauglieds 122 erlaubt der Raum zwischen der Oberfläche 125 einer jeden Erstreckung eines künstlichen magnetischen Leiters und der leitenden Oberfläche 110a des leitenden Bauglieds 110 nicht die Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle einer Frequenz, die innerhalb eines spezifischen Frequenzbandes liegt. Dieses Frequenzband wird als „verbotenes Band“ bezeichnet. Der künstliche magnetische Leiter ist so gestaltet, dass die Frequenz einer elektromagnetischen Welle (Signalwelle) (die nachfolgend als „Betriebsfrequenz“ bezeichnet werden kann) zur Ausbreitung in der Wellenleitervorrichtung 100 in dem verbotenen Band enthalten ist. Das verbotene Band ist auf Basis von Folgendem einstellbar: die Höhe der leitenden Stäbe 124, d.h. die Tiefe einer jeden Vertiefung, die zwischen angrenzenden leitenden Stäben 124 gebildet ist; die Breite eines jeden leitenden Stabes 124; das Intervall zwischen den leitenden Stäben 124 sowie die Größe des Abstands zwischen dem führenden Ende 124a und der leitenden Oberfläche 110a eines jeden leitenden Stabes 124.
Als Nächstes werden mit Bezug auf 21 Maße, Form, Positionierung und dergleichen eines jeden Bauglieds beschrieben.
21 ist ein Diagramm, das einen Beispiel-Maßbereich eines jedes Bauglieds in der in 19A gezeigten Struktur zeigt. Die Wellenleitervorrichtung wird mindestens entweder zum Senden oder zum Empfang elektromagnetischer Wellen eines vorbestimmten Bandes verwendet (als „Betriebsfrequenzband“ bezeichnet). In der vorliegenden Spezifikation bezeichnet λo einen repräsentativen Wert für Wellenlängen im freien Raum (z.B. eine Zentralwellenlänge, die einer Mittelfrequenz in dem Betriebsfrequenzband entspricht) einer elektromagnetischen Welle (Signalwelle), die sich in einem Wellenleiter ausbreitet, welcher sich zwischen der leitenden Oberfläche 110a des leitenden Bauglieds 110 und der Wellenleiterfläche 122a des Wellenleiterbauglieds 122 erstreckt. Des Weiteren bezeichnet λm eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle der höchsten Frequenz in dem Betriebsfrequenzband im freien Raum. Das Ende eines jeden leitenden Stabes 124, das mit dem leitenden Bauglied 120 in Kontakt steht, wird als die „Wurzel“ bezeichnet. Wie in 21 gezeigt, hat jeder leitende Stab 124 das führende Ende 124a und die Wurzel 124b. Beispiele für Maße, Formen, Positionierung und dergleichen der jeweiligen Bauglieder sind folgende.
Breite des leitenden Stabes
Die Breite (d.h. die Größe entlang der X-Richtung und derY-Richtung) des leitenden Stabes 124 kann auf weniger als λm/2 eingestellt sein. Innerhalb dieses Bereiches kann das Auftreten von Resonanz niedrigster Ordnung entlang der X-Richtung und der Y-Richtung verhindert werden. Da eine Resonanz möglicherweise nicht nur in der X- und derY-Richtung, sondern auch in jeder diagonalen Richtung in einem X-Y-Querschnitt auftreten kann, ist die diagonale Länge eines X-Y-Querschnitts des leitenden Stabes 124 bevorzugt ebenfalls kleiner als λm/2. Die unteren Grenzwerte für Breite und diagonale Länge des Stabes entsprechen den minimalen Längen, die mit dem gegebenen Fertigungsverfahren erzeugbar sind, sind jedoch nicht in besonderer Weise eingeschränkt.
Distanz von der Wurzel des leitenden Stabes zu der leitenden Oberfläche des leitenden Bauglieds 110
Die Distanz von der Wurzel 124b eines jeden leitenden Stabes 124 zu der leitenden Oberfläche 110a des leitenden Bauglieds 110 kann länger als die Höhe der leitenden Stäbe 124, dabei aber kleiner als λm/2 sein. Wenn die Distanz λm/2 oder mehr beträgt, kann zwischen der Wurzel 124b eines jeden leitenden Stabes 124 und der leitenden Oberfläche 110a Resonanz auftreten, was die Wirkung der Signalwelleneindämmung verringert.
Die Distanz von der Wurzel 124b eines jeden leitenden Stabes 124 zu der leitenden Oberfläche 110a des leitenden Bauglieds 110 entspricht der Beabstandung zwischen dem leitenden Bauglied 110 und dem leitenden Bauglied 120. Wenn sich beispielsweise eine Signalwelle von 76,5 ± 0,5 GHz (die dem Millimeterband oder dem extrem hohen Frequenzband angehört) in dem Wellenleiter ausbreitet, liegt die Wellenlänge der Signalwelle im Bereich von 3,8934 mm bis 3,9446 mm. Daher beträgt λm in diesem Fall 3,8934 mm, so dass die Beabstandung zwischen dem leitenden Bauglied 110 und dem leitenden Bauglied 120 auf weniger als die Hälfte von 3,8934 mm eingestellt sein kann. Solange das leitende Bauglied 110 und das leitende Bauglied 120 eine so schmale Beabstandung realisieren und dabei zueinander entgegengesetzt angeordnet sind, brauchen das leitende Bauglied 110 und das leitende Bauglied 120 nicht exakt parallel zu sein. Wenn die Beabstandung zwischen dem leitenden Bauglied 110 und dem leitenden Bauglied 120 kleiner als λm/2 ist, kann außerdem die Gesamtheit oder ein Teil des leitenden Bauglieds 110 und/oder des leitenden Bauglieds 120 als gekrümmte Oberfläche geformt sein. Andererseits haben die leitenden Bauglieder 110 und 120 jeweils eine plane Form (d.h. die Form ihrer Region, senkrecht auf die XY-Ebene projiziert) und eine plane Größe (d.h. die Größe ihrer Region, senkrecht auf die XY-Ebene projiziert), die je nach Zweckbestimmung beliebig gestaltet sein können.
Bei dem in 19A gezeigten Beispiel ist die leitende Oberfläche 120a als Ebene dargestellt; jedoch sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt. Wie in 19B gezeigt, kann es sich bei der leitenden Oberfläche 120a beispielsweise um die unteren Teile von Flächen handeln, die jeweils einen Querschnitt ähnlich einer U-Form oder einer V-Form haben. Die leitende Oberfläche 120a hat eine solche Struktur, wenn jeder leitende Stab 124 oder das Wellenleiterbauglied 122 mit einer Breite geformt ist, die zur Wurzel hin zunimmt. Auch mit einer solchen Struktur kann die in 19B gezeigte Vorrichtung als die Wellenleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wirksam sein, solange die Distanz zwischen der leitenden Oberfläche 110a und der leitenden Oberfläche 120a kleiner als eine Hälfte der Wellenlänge Am ist.
Distanz L2 von dem führenden Ende des leitenden Stabes zu der leitenden Oberfläche
Die Distanz L2 von dem führenden Ende 124a eines jeden leitenden Stabes 124 zu der leitenden Oberfläche 110a ist auf weniger als λm/2 eingestellt. Wenn die Distanz λm/2 oder mehr beträgt, kann eine Ausbreitungsmode auftreten, bei der elektromagnetische Wellen zwischen dem führenden Ende 124a eines jeden leitenden Stabes 124 und der leitenden Oberfläche 110a hin und her bewegt sind, so dass ein Eindämmen einer elektromagnetischen Welle nicht mehr möglich ist. Es wird darauf hingewiesen, dass von der Vielzahl leitender Stäbe 124 mindestens bei den an das Wellenleiterbauglied 122 angrenzenden die führenden Enden nicht in elektrischem Kontakt mit der leitenden Oberfläche 110a stehen. Dass das führende Ende eines leitenden Stabes nicht in elektrischem Kontakt mit der leitenden Oberfläche steht, bedeutet, wie hier verwendet, einen der folgenden Zustände: Zwischen dem führenden Ende und der leitenden Oberfläche besteht ein Luftspalt; oder das führende Ende des leitenden Stabes und die leitende Oberfläche grenzen über eine isolierende Schicht aneinander, die sich in dem führenden Ende des leitenden Stabes oder in der leitenden Oberfläche befinden kann.
Anordnung und Form der leitenden Stäbe
Der Zwischenraum zwischen zwei benachbarten leitenden Stäben 124 aus der Vielzahl leitender Stäbe 124 hat beispielsweise eine Breite von weniger als λm/2. Die Breite des Zwischenraums zwischen jeweils zwei benachbarten leitenden Stäben 124 ist definiert durch die kürzeste Distanz von der Oberfläche (Seitenfläche) eines der zwei leitenden Stäbe 124 zu der Oberfläche (Seitenfläche) des anderen. Diese Breite des Zwischenraums zwischen den Stäben ist so zu bestimmen, dass in den Regionen zwischen den Stäben keine Resonanz niedrigster Ordnung auftritt. Die Bedingungen, unter denen Resonanz auftritt, werden auf Basis einer Kombination aus Folgendem bestimmt: die Höhe der leitenden Stäbe 124; die Distanz zwischen jeweils zwei benachbarten leitenden Stäben sowie die Kapazität des Luftspalts zwischen dem führenden Ende 124a eines jeden leitenden Stabes 124 und der leitenden Oberfläche 110a. Daher kann die Breite des Zwischenraums zwischen den Stäben in geeigneter Weise nach anderen Gestaltungsparametern bestimmt sein. Obwohl es keine klare Untergrenze für die Breite des Zwischenraums zwischen den Stäben gibt, kann diese zur leichteren Fertigung z.B. λm/16 oder mehr betragen, wenn eine Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle im extrem hohen Frequenzbereich erfolgen soll. Es wird darauf hingewiesen, dass der Zwischenraum keine konstante Breite zu haben braucht. Solange diese unter λm/2 bleibt, kann der Zwischenraum zwischen den leitenden Stäben 124 variieren.
Die Anordnung der Vielzahl leitender Stäbe 124 ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, solange sie eine Funktion als künstlicher magnetischer Leiter aufweist. Die Vielzahl leitender Stäbe 124 braucht nicht in rechtwinkligen Zeilen und Spalten angeordnet zu sein; die Zeilen und Spalten können sich auch in anderen Winkeln als 90 Grad überschneiden. Die Vielzahl leitender Stäbe 124 braucht kein lineares Array entlang von Zeilen oder Spalten zu bilden, sondern kann eine gestreute Anordnung haben, die keine einfache Regelmäßigkeit zeigt. Die leitenden Stäbe 124 können auch je nach der Position auf dem leitenden Bauglied 120 in Form und Größe variieren.
Die Oberfläche 125 des künstlichen magnetischen Leiters, die durch die führenden Enden 124a der Vielzahl leitender Stäbe 124 gebildet ist, braucht keine exakte Ebene zu sein, sondern kann eine Ebene mit sehr kleinen Anstiegen und Senkungen oder sogar eine gekrümmte Oberfläche sein. Anders ausgedrückt, brauchen die leitenden Stäbe 124 keine einheitliche Höhe zu haben, vielmehr können die leitenden Stäbe 124 verschieden sein, solange das Array aus leitenden Stäben 124 als künstlicher magnetischer Leiter funktionsfähig ist.
Jeder leitende Stab 124 braucht keine Prismenform zu haben, wie in der Figur gezeigt, sondern kann beispielsweise auch zylindrische Form haben. Außerdem braucht jeder leitende Stab 124 keine einfache Säulenform zu haben. Der künstliche magnetische Leiter kann auch durch jede andere Struktur als durch ein Array aus leitenden Stäben 124 realisiert sein, und verschiedene künstliche magnetische Leiter sind für die Wellenleitervorrichtung der vorliegenden Offenbarung anwendbar. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn das führende Ende 124a eines jeden leitenden Stabes 124 Prismenform hat, seine diagonale Länge bevorzugt weniger als λm/2 beträgt. Wenn das führende Ende 124a eines jeden leitenden Stabes 124 als Ellipse geformt ist, beträgt die Länge ihrer großen Achse bevorzugt weniger als λm/2. Auch bei jeder anderen Form des führenden Endes 124a beträgt das Maß darüber auch an der längsten Position bevorzugt weniger als λm/2.
Die Höhe eines jeden leitenden Stabes 124 (insbesondere der leitenden Stäbe 124, die zu dem Wellenleiterbauglied 122 benachbart sind), d.h. die Länge von der Wurzel 124b zu dem führenden Ende 124a, kann auf einen Wert eingestellt sein, der kürzer als die Distanz (d.h. kleiner als λm/2) zwischen der leitenden Oberfläche 110a und der leitenden Oberfläche 120a ist, z.B. λo/4.
Breite der Wellenleiterfläche
Die Breite der Wellenleiterfläche 122a des Wellenleiterbauglieds 122, d.h. die Größe der Wellenleiterfläche 122a entlang einer Richtung, die rechtwinklig zu der Richtung ist, in der sich das Wellenleiterbauglied 122 erstreckt, kann auf weniger als λm/2 (z.B. λο/8) eingestellt sein. Wenn die Breite der Wellenleiterfläche 122a λm/2 oder mehr beträgt, tritt Resonanz entlang der Breitenrichtung auf, was bei jedem WRG ein Funktionieren als einfache Übertragungsleitung verhindert.
Höhe des Wellenleiterbauglieds
Die Höhe des Wellenleiterbauglieds 122 (d.h. bei dem in der Figur gezeigten Beispiel die Größe entlang der Z-Richtung) ist auf weniger als λm/2 eingestellt. Der Grund hierfür ist, dass bei einer Distanz von λm/2 oder mehr die Distanz zwischen der Wurzel 124b eines jeden leitenden Stabes 124 und der leitenden Oberfläche 110a λm/2 oder mehr beträgt.
Distanz L1 zwischen der Wellenleiterfläche und der leitenden Oberfläche
Die Distanz L1 zwischen der Wellenleiterfläche 122a des Wellenleiterbauglieds 122 und der leitenden Oberfläche 110a ist auf weniger als λm/2 eingestellt. Wenn die Distanz λm/2 oder mehr beträgt, tritt Resonanz zwischen der Wellenleiterfläche 122a und der leitenden Oberfläche 110a auf, was eine Funktionalität als Wellenleiter verhindert. In einem Beispiel beträgt die Distanz L1 λm/4 oder weniger. Um eine einfache Fertigung zu gewährleisten, beträgt die Distanz L1 bevorzugt beispielsweise λm/16 oder mehr, wenn sich eine elektromagnetische Welle im extrem hohen Frequenzbereich ausbreiten soll.
Die Untergrenze der Distanz L1 zwischen der leitenden Oberfläche 110a und der Wellenleiterfläche 122a sowie die Untergrenze der Distanz L2 zwischen der leitenden Oberfläche 110a und dem führenden Ende 124a eines jeden leitenden Stabes 124 sind abhängig von der Bearbeitungsgenauigkeit und auch von der Genauigkeit beim Montieren der zwei oberen/unteren leitenden Bauglieder 110 und 120 in der Weise, dass sie um eine konstante Distanz voneinander entfernt sind. Bei Verwendung einer Presstechnik oder einer Spritztechnik beträgt die praktische Untergrenze der genannten Distanz circa 50 Mikrometer (µm). Im Fall der Verwendung einer MEMS-Technik (mikro-elektromechanisches System) zur Herstellung eines Produktes z.B. im Terahertzbereich beträgt die Untergrenze für die genannte Distanz circa 2 bis circa 3 µm.
Als Nächstes werden weitere Varianten für Wellenleiterstrukturen einschließlich des leitenden Bauglieds 122, der leitenden Bauglieder 110 und 120 sowie der Vielzahl leitender Stäbe 124 beschrieben. Die folgenden Varianten sind auf die WRG-Struktur an jeder Stelle in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung anwendbar.
22A ist eine Querschnittsansicht, die eine Beispielstruktur zeigt, bei der nur die Wellenleiterfläche 122a, die eine obere Fläche des Wellenleiterbauglieds 122 definiert, elektrisch leitend ist, während jeder andere Teil des Wellenleiterbauglieds 122 außer der Wellenleiterfläche 122a nicht elektrisch leitend ist. Beide leitenden Bauglieder 110 und 120 sind gleichermaßen nur an der Oberfläche, auf der das Wellenleiterbauglied 122 vorgesehen ist (d.h. der leitenden Oberfläche 110a, 120a), jedoch in keinem anderen Abschnitt elektrisch leitend. Somit braucht von dem Wellenleiterbauglied 122, dem leitenden Bauglied 110 und dem leitenden Bauglied 120 nicht jedes elektrisch leitend zu sein.
22B ist ein Diagramm, das eine Variante zeigt, bei der das Wellenleiterbauglied 122 nicht auf dem leitenden Bauglied 120 gebildet ist. In diesem Beispiel ist das Wellenleiterbauglied 122 an einem Stützbauglied fixiert (z.B. der Innenwand des Gehäuses), welches die leitenden Bauglieder 110 und 120 stützt. Zwischen dem Wellenleiterbauglied 122 und dem leitenden Bauglied 120 besteht ein Abstand. Somit braucht das Wellenleiterbauglied 122 nicht mit dem leitenden Bauglied 120 verbunden zu sein.
22C ist ein Diagramm, das eine Beispielstruktur zeigt, bei der das leitende Bauglied 120, das Wellenleiterbauglied 122 und jeder von der Vielzahl leitender Stäbe 124 aus einer dielektrischen Oberfläche gebildet sind, die mit einem elektrisch leitenden Material wie etwa einem Metall beschichtet ist. Das leitende Bauglied 120, das Wellenleiterbauglied 122 und die Vielzahl leitender Stäbe 124 sind über den elektrischen Leiter miteinander verbunden. Dagegen ist das leitende Bauglied 110 aus einem elektrisch leitenden Material wie etwa einem Metall hergestellt.
22D und 22E sind Diagramme, die jeweils eine Beispielstruktur zeigen, in der dielektrische Schichten 110b und 120b jeweils auf den äußersten Oberflächen von leitenden Baugliedern 110 und 120, einem Wellenleiterbauglied 122 und leitenden Stäben 124 vorgesehen sind. 22D zeigt eine Beispielstruktur, bei der die Oberfläche leitender Metallbauglieder, die elektrische Leiter sind, mit einer dielektrischen Schicht bedeckt ist. 22E zeigt ein Beispiel, bei dem das leitende Bauglied 120 so strukturiert ist, dass die Oberfläche von Baugliedern, die aus einem Dielektrikum, z.B. Harz, gebildet sind, mit einem elektrischen Leiter wie etwa einem Metall bedeckt ist, wobei diese Metallschicht ferner mit einer dielektrischen Schicht beschichtet ist. Die dielektrische Schicht, die die Metalloberfläche bedeckt, kann eine Beschichtung aus Harz oder dergleichen oder ein Oxidfilm einer Passivierungsbeschichtung oder dergleichen sein, die mit der Oxidation des Metalls erzeugt wird.
Die dielektrische Schicht auf der äußersten Oberfläche erlaubt eine Erhöhung von Verlusten in der elektromagnetischen Welle, die sich durch den WRG-Wellenleiter ausbreitet, vermagjedoch die leitenden Oberflächen 110a und 120a (die elektrisch leitend sind) vor Korrosion zu schützen. Sie verhindert auch Einflüsse einer Gleichspannung oder einer Wechselspannung von so niedriger Frequenz, dass sie nicht zur Ausbreitung auf bestimmten WRG-Wellenleitern fähig ist.
22F ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem die Höhe des Wellenleiterbauglieds 122 niedriger als die Höhe der leitenden Stäbe 124 ist und der Abschnitt der leitenden Oberfläche 110a des leitenden Bauglieds 110, die zu der Wellenleiterfläche 122a entgegengesetzt ist, in Richtung des Wellenleiterbauglieds 122 absteht. Auch eine solche Struktur funktioniert ähnlich wie die oben beschriebene Ausführungsform, solange die in 21 abgebildeten Maßbereiche eingehalten sind.
22G ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem weiterhin in der Struktur aus 22F Abschnitte der leitenden Oberfläche 110a, die zu den leitenden Stäben 124 entgegengesetzt sind, in Richtung der leitenden Stäbe 124 abstehen. Auch eine solche Struktur funktioniert ähnlich wie die oben beschriebene Ausführungsform, solange die in 21 abgebildeten Abmessungsbereiche eingehalten sind. Anstelle einer Struktur, bei der die leitende Oberfläche 110a teilweise absteht, kann eine Struktur verwendet werden, bei der die leitende Oberfläche 110a teilweise vertieft ist.
23A ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem eine leitende Oberfläche 110a des leitenden Bauglieds 110 als gekrümmte Oberfläche geformt ist. 23B ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem auch eine leitende Oberfläche 120a des leitenden Bauglieds 120 als gekrümmte Oberfläche geformt ist. Wie durch diese Beispiele gezeigt, sind die leitenden Oberflächen 110a, 120a möglicherweise nicht als Ebenen geformt, sondern können auch als gekrümmte Oberflächen geformt sein. Ein leitendes Bauglied mit einer leitenden Oberfläche, die eine gekrümmte Oberfläche ist, gilt ebenfalls als leitendes Bauglied mit „Plattenform“.
In der Wellenleitervorrichtung 100 mit der oben beschriebenen Konstruktion kann sich eine Signalwelle mit der Betriebsfrequenz nicht in dem Raum zwischen der Oberfläche 125 des künstlichen magnetischen Leiters und der leitenden Oberfläche 110a des leitenden Bauglieds 110 ausbreiten, sondern breitet sich in dem Raum zwischen der Wellenleiterfläche 122a des Wellenleiterbauglieds 122 und der leitenden Oberfläche 110a des leitenden Bauglieds 110 aus. Anders als bei einem Hohlwellenleiter braucht die Breite des Wellenleiterbauglieds 122 in einer solchen Wellenleiterstruktur nicht gleich oder größer zu sein als eine Hälfte der Wellenlänge der elektromagnetischen Welle, deren Ausbreitung erfolgen soll. Zudem brauchen das leitende Bauglied 110 und das leitende Bauglied 120 nicht durch eine Metallwand, die sich entlang der Dickenrichtung (d.h. parallel zu der YZ-Ebene) erstreckt, elektrisch miteinander verbunden zu sein.
24A zeigt schematisch eine elektromagnetische Welle, die sich in einem schmalen Raum, d.h. einem Abstand zwischen der Wellenleiterfläche 122a des Wellenleiterbauglieds 122 und der leitenden Oberfläche 110a des leitenden Bauglieds 110, ausbreitet. In 24A zeigen drei Pfeile schematisch die Ausrichtung eines elektrischen Feldes der sich ausbreitenden elektromagnetischen Welle an. Das elektrische Feld der sich ausbreitenden elektromagnetischen Welle steht zu der leitenden Oberfläche 110a des leitenden Bauglieds 110 und zu der Wellenleiterfläche 122a senkrecht.
Auf beiden Seiten des Wellenleiterbauglieds 122 sind Erstreckungen eines künstlichen magnetischen Leiters vorhanden, die durch die Vielzahl leitender Stäbe 124 erzeugt sind. Eine elektromagnetische Welle breitet sich in dem Abstand zwischen der Wellenleiterfläche 122a des Wellenleiterbauglieds 122 und der leitenden Oberfläche 110a des leitenden Bauglieds 110 aus. 24A ist schematisch und stellt die Größe eines elektromagnetischen Feldes, das tatsächlich durch die elektromagnetische Welle zu erzeugen ist, nicht genau dar. Ein Teil der elektromagnetischen Welle (elektromagnetisches Feld), der sich in dem Raum über der Wellenleiterfläche 122a ausbreitet, kann eine seitliche Ausdehnung aus dem Raum heraus haben, der durch die Breite der Wellenleiterfläche 122a umgrenzt ist (d.h. dorthin, wo sich der künstliche magnetische Leiter befindet). In diesem Beispiel breitet sich die elektromagnetische Welle in einer Richtung (d.h. derY-Richtung) aus, die zu der Ebene aus 24A senkrecht steht. Als solches braucht sich das Wellenleiterbauglied 122 nicht linear entlang der Y-Richtung zu erstrecken, sondern kann eine beziehungsweise mehrere Biegungen und/oder einen beziehungsweise mehrere Verzweigungsabschnitte, nicht dargestellt, aufweisen. Da die elektromagnetische Welle sich entlang der Wellenleiterfläche 122a des Wellenleiterbauglieds 122 ausbreitet, würde sich die Ausbreitungsrichtung an einer Biegung ändern, während die Ausbreitungsrichtung an einem Verzweigungsabschnitt sich in mehrere Richtungen gabeln würde.
In der Wellenleiterstruktur aus 24A befindet sich keine Metallwand (elektrische Wand), die für einen Hohlwellenleiter unerlässlich wäre, auf beiden Seiten der sich ausbreitenden elektromagnetischen Welle. Daher ist in der Wellenleiterstruktur aus diesem Beispiel „eine Beschränkung aufgrund einer Metallwand (elektrischen Wand)“ nicht in den Grenzbedingungen für die elektromagnetische Feldmode enthalten, die durch die sich ausbreitende elektromagnetische Welle zu erzeugen ist, und die Breite (Größe entlang der X-Richtung) der Wellenleiterfläche 122a ist kleiner als eine Hälfte der Wellenlänge der elektromagnetischen Welle.
Als Referenz zeigt 24B schematisch einen Querschnitt eines Hohlwellenleiters 430. Durch Pfeile zeigt 24B schematisch die Ausrichtung eines elektrischen Feldes einer elektromagnetischen Feldmode (TE₁₀), die in dem inneren Raum 423 des Hohlwellenleiters 430 erzeugt ist. Die Längen der Pfeile entsprechen elektrischen Feldstärken. Die Breite des inneren Raums 423 des Hohlwellenleiters 430 muss breiter als eine Hälfte der Wellenlänge eingestellt sein. Anders ausgedrückt, kann die Breite des inneren Raums 423 des Hohlwellenleiters 430 nicht kleiner eingestellt sein als eine Hälfte der Wellenlänge der sich ausbreitenden elektromagnetischen Welle.
24C ist eine Querschnittsansicht, die eine Implementierung zeigt, bei der zwei Wellenleiterbauglieder 122 auf dem leitenden Bauglied 120 vorgesehen sind. Somit besteht zwischen den zwei benachbarten Wellenleiterbaugliedern 122 ein künstlicher magnetischer Leiter, der durch die Vielzahl leitender Stäbe 124 erzeugt ist. Genauer gesagt, befinden sich Erstreckungen eines künstlichen magnetischen Leiters, der durch die Vielzahl leitender Stäbe 124 erzeugt ist, auf beiden Seiten eines jeden Wellenleiterbauglieds 122, so dass jedes Wellenleiterbauglied 122 unabhängig eine elektromagnetische Welle ausbreiten kann.
Als Referenz zeigt 24D schematisch einen Querschnitt einer Wellenleitervorrichtung, bei der zwei Hohlwellenleiter 430 nebeneinander angeordnet sind. Die zwei Hohlwellenleiter 430 sind elektrisch voneinander isoliert. Jeder Raum, in dem sich eine elektromagnetische Welle ausbreiten soll, muss von einer Metallwand umgeben sein, die den jeweiligen Hohlwellenleiter 430 definiert. Daher kann das Intervall zwischen den inneren Räumen 423, in denen elektromagnetische Wellen sich ausbreiten sollen, nicht kleiner gestaltet sein als eine Gesamtdicke von zwei Metallwänden. Gewöhnlich ist eine Gesamtdicke von zwei Metallwänden länger als eine Hälfte der Wellenlänge einer sich ausbreitenden elektromagnetischen Welle. Das Intervall zwischen den Hohlwellenleitern 430 (d.h. das Intervall zwischen ihren Mitten) kann daher nur schwer kürzer als die Wellenlänge einer sich ausbreitenden elektromagnetischen Welle sein. Insbesondere bei elektromagnetischen Wellen mit Wellenlängen im extrem hohen Frequenzbereich (d.h. Wellenlänge der elektromagnetischen Welle: 10 mm oder kleiner) oder noch kürzeren Wellenlängen ist es schwierig, eine Metallwand zu bilden, die im Verhältnis zur Wellenlänge ausreichend dünn ist. Bei einer gewerblich praktikablen Implementierung stellt dies ein Kostenproblem dar.
Dagegen kann mit einer Wellenleitervorrichtung 100, die einen künstlichen magnetischen Leiter aufweist, leicht eine Struktur realisiert werden, bei der Wellenleiterbauglieder 122 nah aneinander angeordnet sind. Eine solche Wellenleitervorrichtung 100 eignet sich somit für die Verwendung in einem Antennen-Array, das mehrere Antennenelemente in einer engen Anordnung aufweist.
25A ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Abschnitt der Konstruktion eines Schlitzantennen-Arrays 200 zeigt, das die vorgenannte Wellenleiterstruktur nutzt. 25B ist ein Diagramm, das schematisch einen Abschnitt eines Querschnitts zeigt, der parallel zu einer XZ-Ebene genommen ist, welche durch die Mitten von zwei benachbarten Schlitzen 112 entlang der X-Richtung des Schlitzantennen-Arrays 200 verläuft. In der Schlitz-Array-Antenne 200 hat das erste leitende Bauglied 110 eine Vielzahl von Schlitzen 112, die entlang der X-Richtung und der Y-Richtung angeordnet sind. In diesem Beispiel weist die Vielzahl der Schlitze 112 zwei Schlitzzeilen auf, wobei jede Schlitzzeile sechs Schlitze 112 aufweist, die in gleichen Intervallen entlang der Y-Richtung angeordnetsind. Auf dem leitenden Bauglied 120 sind zwei Wellenleiterbauglieder 122 vorgesehen, die sich entlang der Y-Richtung erstrecken. Jedes Wellenleiterbauglied 122 hat eine elektrisch leitende Wellenleiterfläche 122a, die zu einer Schlitzzeile entgegengesetzt ist. In einer Region zwischen den zwei Wellenleiterbaugliedern 122 und in Regionen außerhalb der zwei Wellenleiterbauglieder 122 ist eine Vielzahl leitender Stäbe 124 angeordnet. Diese leitenden Stäbe 124 bilden einen künstlichen magnetischen Leiter.
Aus einer Sendeschaltung, nicht dargestellt, wird eine elektromagnetische Welle einem Wellenleiter zugeführt, der sich zwischen der Wellenleiterfläche 122a eines jeden Wellenleiterbauglieds 122 und der leitenden Oberfläche 110a des leitenden Bauglieds 110 erstreckt. Unter der Vielzahl von Schlitzen 112, die entlang der Y-Richtung angeordnet sind, ist die Distanz zwischen den Mitten von zwei benachbarten Schlitzen 112 so gestaltet, dass sie beispielsweise den gleichen Wert wie die Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle hat, die sich in dem Wellenleiter ausbreitet. Infolgedessen können aus den sechs Schlitzen 112, die entlang der Y-Richtung angeordnet sind, elektromagnetische Wellen mit gleicher Phase abgestrahlt werden.
Das in 25A und 25B gezeigte Schlitzantennen-Array 200 ist ein Antennen-Array, in dem eine Vielzahl von Schlitzen 112 jeweils als Antennenelemente (Abstrahlelemente) dienen. Bei einer solchen Konstruktion des Schlitzantennen-Arrays 200 ist das Intervall zwischen den Mitten der Antennenelemente beispielsweise kürzer gestaltbar als eine Wellenlänge λο einer elektromagnetischen Welle im freien Raum, die sich in dem Wellenleiter ausbreitet. Es können Hörner für die Vielzahl von Schlitzen 112 vorgesehen sein. Durch das Vorsehen von Hörnern können die Abstrahleigenschaften oder Empfangseigenschaften verbessert werden.
Eine Antennenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eignet sich zur Verwendung in einer Radarvorrichtung oder einem Radarsystem für den Einbau beispielsweise in bewegte Objekte wie etwa Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Roboter oder dergleichen. Eine Radarvorrichtung würde eine Antennenvorrichtung aufweisen, die eine Wellenleitervorrichtung gemäß einer der obigen Ausführungsformen und eine integrierte Mikrowellenschaltung enthält, welche mit derAntennenvorrichtung verbunden ist, z.B. MMIC. Ein Radarsystem würde die Radarvorrichtung und eine Signalverarbeitungsschaltung aufweisen, die mit der integrierten Mikrowellenschaltung der Radarvorrichtung verbunden ist. Wenn eine Antennenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und eine WRG-Struktur, die eine Größenverringerung zulässt, kombiniert sind, ist die Größe der Fläche, auf der Antennenelemente arrayartig angeordnet sind, gegenüber einer Konstruktion, bei der ein herkömmlicher Hohlwellenleiter verwendet wird, reduzierbar. Daher ist ein Radarsystem, das die Antennenvorrichtung enthält, leicht an einer engen Stelle montierbar. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Radarsystem beispielsweise an der Straße oder einem Gebäude fixiert verwendbar ist. Die Signalverarbeitungsschaltung kann beispielsweise einen Prozess durchführen, bei dem das Azimut einer eintreffenden Welle auf Basis eines Signals geschätzt wird, das durch eine integrierte Mikrowellenschaltung empfangen wird. Beispielsweise kann die Signalverarbeitungsschaltung dazu ausgebildet sein, das MUSIC-Verfahren, das ESPRIT-Verfahren, das SAGE-Verfahren oder andere Algorithmen zum Schätzen des Azimuts der eintreffenden Welle auszuführen und ein Signal auszugeben, das das Schätzungsergebnis anzeigt. Des Weiteren kann die Signalverarbeitungsschaltung dazu ausgebildet sein, die Distanz zum jeweiligen Ziel als Wellenquelle einer eintreffenden Welle, die relative Geschwindigkeit des Ziels und das Azimut des Ziels mithilfe eines bekannten Algorithmus zu schätzen und ein Signal auszugeben, das das Schätzungsergebnis anzeigt.
In der vorliegenden Offenbarung ist der Ausdruck „Signalverarbeitungsschaltung“ nicht auf eine einzelne Schaltung beschränkt, sondern schließt jede Implementierung ein, bei der eine Kombination aus mehreren Schaltungen konzeptionell als ein einziges funktionelles Teil betrachtet wird. Die Signalverarbeitungsschaltung kann durch ein oder mehr Ein-Chip-Systeme (SoCs) realisiert sein. Beispielsweise kann ein Teil der oder die gesamte Signalverarbeitungsschaltung ein FPGA (feldprogrammierbares Array) sein, das eine programmierbare Logikvorrichtung (PLD) ist. In diesem Fall weist die Signalverarbeitungsschaltung eine Vielzahl von Berechnungselementen (z.B. Universallogiken und Multiplizierer) und eine Vielzahl von Speicherelementen (z.B. Verweistabellen oder Speicherblöcke) auf. Alternativ kann die Signalverarbeitungsschaltung ein Satz aus (einem) Universalprozessor(en) und (einer) Hauptspeichervorrichtung(en) sein. Die Signalverarbeitungsschaltung kann eine Schaltung sein, die einen beziehungsweise mehrere Prozessorkern(e) und eine beziehungsweise mehrere Speichervorrichtung(en) aufweist. Diese können als die Signalverarbeitungsschaltung wirksam sein.
Eine Antennenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann auch in einem Drahtlos-Kommunikationssystem verwendet sein. Ein solches Drahtloskommunikationssystem würde eine Antennenvorrichtung aufweisen, die eine Wellenleitervorrichtung gemäß einer der obigen Ausführungsformen und eine Kommunikationsschaltung (Sendeschaltung oder Empfangsschaltung) enthält, welche mit der Antennenvorrichtung verbunden ist. Beispielsweise kann die Sendeschaltung dazu ausgebildet sein, einem Wellenleiter innerhalb der Antennenvorrichtung eine Signalwelle zuzuführen, die ein Signal zum Senden repräsentiert. Die Empfangsschaltung kann dazu ausgebildet sein, eine Signalwelle zu demodulieren, die über die Antennenvorrichtung empfangen wurde, und sie als analoges oder digitales Signal auszugeben.
Ein Antennen-Array gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann des Weiteren als Antenne in einem Innenpositionierungssystem (IPS) verwendet sein. Ein Innenpositionierungssystem ist fähig zum Identifizieren der Position eines bewegten Objekts wie etwa einer Person oder eines fahrerlosen Transportfahrzeugs (FTF), das sich in einem Gebäude befindet. Eine Antennenvorrichtung kann auch als Funkwellensender (Funkbake) für ein System verwendet werden, das Informationen einem Informations-Endgerät (z.B. einem Smartphone) zuführt, welches von einer Person mitgeführt wird, die ein Geschäft oder eine andere Einrichtung besucht hat. In einem solchen System kann eine Funkbake einmal alle paar Sekunden eine elektromagnetische Welle abstrahlen, die beispielsweise eine Kennung oder andere darauf aufgebrachte Informationen trägt. Wenn das Informations-Endgerät diese elektromagnetische Welle empfängt, sendet das Informations-Endgerät die empfangenen Informationen über Telekommunikationsverbindungen an einen entfernten Server-Computer. Auf Basis der Informationen, die aus dem Informations-Endgerät empfangen wurden, identifiziert der Server-Computer die Position dieses Informations-Endgerätes und führt Informationen, die dieser Position zugeordnet sind (z.B. Produktinformationen oder einen Gutschein) dem Informations-Endgerät zu.
Anwendungsbeispiele für Radarsysteme, Kommunikationssysteme und verschiedene Überwachungssysteme, die eine Schlitz-Array-Antenne mit einer WRG-Struktur aufweisen, sind beispielsweise in den Spezifikationen des US-Patents Nr. 9786995 und des US-Patents Nr. 10027032 offenbart. Die gesamte Offenbarung dieser Veröffentlichungen wird hier durch Verweis aufgenommen. Eine Schlitz-Array-Antenne gemäß der vorliegenden Offenbarung ist auf jedes Anwendungsbeispiel anwendbar, das in diesen Veröffentlichungen offenbart ist.
Eine Wellenleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist auf jedem technischen Gebiet verwendbar, auf dem eine Antenne genutzt wird. Beispielsweise steht sie für verschiedene Anwendungen zur Verfügung, bei denen Senden/Empfang von elektromagnetischen Wellen des Gigahertz-Bandes oder des Terahertz-Bandes durchgeführt werden. Insbesondere eignen sie sich zur Verwendung in Bordradarsystemen, Überwachungssystemen verschiedener Art, Innenpositionierungssystemen und Drahtlos-Kommunikationssystemen, z.B. massivem MIMO, bei denen eine Größenverringerung erwünscht ist.
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2018 - 236089 , eingereicht am 18. Dezember 2018, deren gesamter Inhalt hiermit durch Verweis aufgenommen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8779995 [0003]
US 9786995 [0133]
US 10027032 [0133]
JP 2018 [0135]
JP 236089 [0135]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Kirino et al., „A 76 GHz Multi-Layered Phased Array Antenna using a Non-Metal Contact Metamaterial Waveguide“, IEEE Transaction on Antennas and Propagation, Vol. 60, Nr. 2, Februar 2012, S. 840-853 [0003]

Claims

Wellenleitervorrichtung, umfassend: ein erstes elektrisch leitendes Bauglied mit einer ersten elektrisch leitenden Oberfläche und ein zweites elektrisch leitendes Bauglied mit einer zweiten elektrisch leitenden Oberfläche, die zu der ersten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist, wobei das zweite elektrisch leitende Bauglied umfasst: ein Durchgangsloch; ein rippenförmiges Wellenleiterbauglied, das von der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche absteht, wobei das Wellenleiterbauglied eine elektrisch leitende Wellenleiterfläche hat, die zu der ersten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist, und ein Ende desselben sich in das Durchgangsloch erstreckt; und wobei eine Vielzahl elektrisch leitender Stäbe von der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche absteht, wobei die Vielzahl elektrisch leitender Stäbe auf entgegengesetzten Seiten des Wellenleiterbauglieds liegt und jeweils ein führendes Ende hat, das zu der ersten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist; das erste elektrisch leitende Bauglied oder das zweite elektrisch leitende Bauglied eine elektrisch leitende Wand umfasst, die von der ersten elektrisch leitenden Oberfläche oder der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche absteht, wobei die elektrisch leitende Wand sich um das eine Ende des Wellenleiterbauglieds erstreckt; die elektrisch leitende Wand eine innere Oberfläche, die zu einer Endfläche an dem einen Ende des Wellenleiterbauglieds entgegengesetzt ist, und entgegengesetzte Seitenflächen an dem einen Ende des Wellenleiterbauglieds aufweist; ein erster Wellenleiter zwischen der Wellenleiterfläche und der ersten elektrisch leitenden Oberfläche definiert ist und ein zweiter Wellenleiter einwärts von der elektrisch leitenden Wand und innerhalb des Durchgangslochs definiert ist, wobei der zweite Wellenleiter mit dem ersten Wellenleiter verbunden ist.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite elektrisch leitende Bauglied die elektrisch leitende Wand umfasst; die elektrisch leitende Wand sich um das eine Ende des Wellenleiterbauglieds und um das Durchgangsloch erstreckt und das erste elektrisch leitende Bauglied einen Spalt oder eine Ausnehmung aufweist, der beziehungsweise die mindestens einen Abschnitt der elektrisch leitenden Wand aufnimmt.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite elektrisch leitende Bauglied die elektrisch leitende Wand umfasst; die elektrisch leitende Wand sich um das eine Ende des Wellenleiterbauglieds und um das Durchgangsloch erstreckt; das erste elektrisch leitende Bauglied einen Spalt oder eine Ausnehmung aufweist, der beziehungsweise die mindestens einen Abschnitt der elektrisch leitenden Wand aufnimmt; und ein Zwischenraum zwischen einer inneren Oberfläche des Spalts oder der Ausnehmung des ersten elektrisch leitenden Bauglieds und einer Oberfläche der elektrisch leitenden Wand besteht.
Wellenleitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite elektrisch leitende Bauglied die elektrisch leitende Wand umfasst; die elektrisch leitende Wand sich um das eine Ende des Wellenleiterbauglieds und um das Durchgangsloch erstreckt; das erste elektrisch leitende Bauglied einen Spalt oder eine Ausnehmung aufweist, der beziehungsweise die mindestens einen Abschnitt der elektrisch leitenden Wand aufnimmt; und ein Zwischenraum zwischen einer inneren Seitenoberfläche des Spalts oder der Ausnehmung des ersten elektrisch leitenden Bauglieds und einer Seitenoberfläche der elektrisch leitenden Wand besteht.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die innere Oberfläche der elektrisch leitenden Wand aufweist: eine erste innere Oberfläche, die zu der Endfläche an dem einen Ende des Wellenleiterbauglieds entgegengesetzt ist; und ein Paar zweiter innerer Oberflächen, die mit der ersten inneren Oberfläche kontinuierlich sind, wobei sie jeweils zu den entgegengesetzten Seitenflächen an dem einen Ende des Wellenleiterbauglieds entgegengesetzt sind; das zweite elektrisch leitende Bauglied die elektrisch leitende Wand umfasst; die elektrisch leitende Wand sich um das eine Ende des Wellenleiterbauglieds und um das Durchgangsloch erstreckt und das erste elektrisch leitende Bauglied einen Spalt oder eine Ausnehmung aufweist, der beziehungsweise die mindestens einen Abschnitt der elektrisch leitenden Wand aufnimmt.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste elektrisch leitende Bauglied die elektrisch leitende Wand umfasst und ein Abschnitt der elektrisch leitenden Wand innerhalb des Durchgangslochs liegt.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die innere Oberfläche der elektrisch leitenden Wand aufweist: eine erste innere Oberfläche, die zu der Endfläche an dem einen Ende des Wellenleiterbauglieds entgegengesetzt ist; und ein Paar zweiter innerer Oberflächen, die mit der ersten inneren Oberfläche kontinuierlich sind, wobei sie jeweils zu den entgegengesetzten Seitenflächen an dem einen Ende des Wellenleiterbauglieds entgegengesetzt sind; das erste elektrisch leitende Bauglied die elektrisch leitende Wand umfasst und ein Abschnitt der elektrisch leitenden Wand innerhalb des Durchgangslochs liegt.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Wellenleiterbauglied ein erstes Wellenleiterbauglied ist; das zweite elektrisch leitende Bauglied ferner eine dritte elektrisch leitende Oberfläche, die zu der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist, und ein rippenförmiges zweites Wellenleiterbauglied umfasst, das von der dritten elektrisch leitenden Oberfläche absteht, wobei sich ein Ende des zweiten Wellenleiterbauglieds in das Durchgangsloch erstreckt, um mit dem einen Ende des ersten Wellenleiterbauglieds kontinuierlich zu sein; ein dritter Wellenleiter entlang einer obersten Fläche des zweiten Wellenleiterbauglieds definiert ist und der dritte Wellenleiter mit dem zweiten Wellenleiter verbunden ist.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Wellenleiterbauglied ein erstes Wellenleiterbauglied ist; das zweite elektrisch leitende Bauglied ferner eine dritte elektrisch leitende Oberfläche, die zu der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist, und ein rippenförmiges zweites Wellenleiterbauglied umfasst, das von der dritten elektrisch leitenden Oberfläche absteht, wobei sich ein Ende des zweiten Wellenleiterbauglieds in das Durchgangsloch erstreckt, um mit dem einen Ende des ersten Wellenleiterbauglieds kontinuierlich zu sein; ein dritter Wellenleiter entlang einer obersten Fläche des zweiten Wellenleiterbauglieds definiert ist und der dritte Wellenleiter mit dem zweiten Wellenleiter verbunden ist.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite elektrisch leitende Bauglied die elektrisch leitende Wand umfasst; das Wellenleiterbauglied ein erstes Wellenleiterbauglied ist; die elektrisch leitende Wand sich um das eine Ende des ersten Wellenleiterbauglieds und um das Durchgangsloch erstreckt; das erste elektrisch leitende Bauglied einen Spalt oder eine Ausnehmung aufweist, der beziehungsweise die mindestens einen Abschnitt der elektrisch leitenden Wand aufnimmt; ein Zwischenraum zwischen einer inneren Oberfläche des Spalts oder der Ausnehmung des ersten elektrisch leitenden Bauglieds und einer Oberfläche der elektrisch leitenden Wand besteht; das zweite elektrisch leitende Bauglied ferner eine dritte elektrisch leitende Oberfläche, die zu derzweiten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist, und ein rippenförmiges zweites Wellenleiterbauglied umfasst, das von der dritten elektrisch leitenden Oberfläche absteht, wobei sich ein Ende des zweiten Wellenleiterbauglieds in das Durchgangsloch erstreckt, um mit dem einen Ende des ersten Wellenleiterbauglieds kontinuierlich zu sein; ein dritter Wellenleiter entlang einer obersten Fläche des zweiten Wellenleiterbauglieds definiert ist und der dritte Wellenleiter mit dem zweiten Wellenleiter verbunden ist.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite elektrisch leitende Bauglied die elektrisch leitende Wand umfasst; das Wellenleiterbauglied ein erstes Wellenleiterbauglied ist; die elektrisch leitende Wand sich um das eine Ende des ersten Wellenleiterbauglieds und um das Durchgangsloch erstreckt; das erste elektrisch leitende Bauglied einen Spalt oder eine Ausnehmung aufweist, der beziehungsweise die mindestens einen Abschnitt der elektrisch leitenden Wand aufnimmt; das zweite elektrisch leitende Bauglied ferner eine dritte elektrisch leitende Oberfläche, die zu der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist, und ein rippenförmiges zweites Wellenleiterbauglied umfasst, das von der dritten elektrisch leitenden Oberfläche absteht, wobei sich ein Ende des zweiten Wellenleiterbauglieds in das Durchgangsloch erstreckt, um mit dem einen Ende des ersten Wellenleiterbauglieds kontinuierlich zu sein; ein dritter Wellenleiter entlang einer obersten Fläche des zweiten Wellenleiterbauglieds definiert ist; der dritte Wellenleiter mit dem zweiten Wellenleiter verbunden ist und die Wellenleitervorrichtung ferner eine Mikrostreifenleitung umfasst, die mit einem Abschnitt der obersten Fläche des zweiten Wellenleiterbauglieds verbunden ist.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 9, die ferner ein drittes elektrisch leitendes Bauglied mit einer vierten elektrisch leitenden Oberfläche umfasst, welche mit der dritten elektrisch leitenden Oberfläche in Kontakt steht, wobei das zweite elektrisch leitende Bauglied eine Vertiefung mit einer elektrisch leitenden inneren Oberfläche an der Seite der dritten elektrisch leitenden Oberfläche aufweist; das zweite Wellenleiterbauglied innerhalb der Vertiefung liegt und mindestens ein Abschnitt der obersten Fläche des zweiten Wellenleiterbauglieds zu der vierten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 9, die ferner ein drittes elektrisch leitendes Bauglied mit einer vierten elektrisch leitenden Oberfläche umfasst, die zu der dritten elektrisch leitenden Oberfläche des zweiten elektrisch leitenden Bauglieds entgegengesetzt ist, wobei das zweite elektrisch leitende Bauglied ferner eine Vielzahl von zweiten elektrisch leitenden Stäben umfasst, die von der dritten elektrisch leitenden Oberfläche abstehen und auf entgegengesetzten Seiten eines jeden aus der Vielzahl von zweiten Wellenleiterbaugliedern liegen, wobei jeder der zweiten elektrisch leitenden Stäbe ein führendes Ende hat, das zu der vierten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist; und mindestens ein Abschnitt der obersten Fläche des zweiten Wellenleiterbauglieds zu der vierten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein drittes elektrisch leitendes Bauglied mit einer vierten elektrisch leitenden Oberfläche umfasst, welche mit der dritten elektrisch leitenden Oberfläche in Kontakt steht, wobei das zweite elektrisch leitende Bauglied die elektrisch leitende Wand umfasst; das Wellenleiterbauglied ein erstes Wellenleiterbauglied ist; die elektrisch leitende Wand sich um das eine Ende des ersten Wellenleiterbauglieds und um das Durchgangsloch erstreckt und das erste elektrisch leitende Bauglied einen Spalt oder eine Ausnehmung aufweist, der beziehungsweise die mindestens einen Abschnitt der elektrisch leitenden Wand aufnimmt; das zweite elektrisch leitende Bauglied ferner eine dritte elektrisch leitende Oberfläche, die zu der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist, und ein rippenförmiges zweites Wellenleiterbauglied umfasst, das von der dritten elektrisch leitenden Oberfläche absteht, wobei sich ein Ende des zweiten Wellenleiterbauglieds in das Durchgangsloch erstreckt, um mit dem einen Ende des ersten Wellenleiterbauglieds kontinuierlich zu sein; ein dritter Wellenleiter entlang einer obersten Fläche des zweiten Wellenleiterbauglieds definiert ist und der dritte Wellenleiter mit dem zweiten Wellenleiter verbunden ist; das zweite elektrisch leitende Bauglied eine Vertiefung mit einer elektrisch leitenden inneren Oberfläche an der Seite der dritten elektrisch leitenden Oberfläche aufweist; das zweite Wellenleiterbauglied innerhalb der Vertiefung liegt und mindestens ein Abschnitt der obersten Fläche des zweiten Wellenleiterbauglieds zu der vierten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist; das zweite elektrisch leitende Bauglied ferner eine zweite elektrisch leitende Wand umfasst, die von der dritten elektrisch leitenden Oberfläche absteht; die zweite elektrisch leitende Wand sich um das eine Ende des zweiten Wellenleiterbauglieds und um das Durchgangsloch erstreckt und eine oberste Fläche der zweiten elektrisch leitenden Wand mit dem dritten elektrisch leitenden Bauglied in Kontakt steht.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite elektrisch leitende Bauglied eine Vielzahl von Durchgangslöchern einschließlich des genannten Durchgangslochs und eine Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern einschließlich des genannten Wellenleiterbauglieds umfasst; das erste elektrisch leitende Bauglied oder das zweite elektrisch leitende Bauglied eine Vielzahl elektrisch leitender Wände einschließlich der genannten elektrisch leitenden Wand umfasst; die Vielzahl elektrisch leitender Stäbe um die und zwischen der Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern vorgesehen ist; jedes von der Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern ein rippenförmiges Wellenleiterbauglied ist, das von der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche absteht, eine elektrisch leitende Wellenleiterfläche hat, die zu der ersten elektrisch leitenden Oberfläche entgegengesetzt ist, und wobei ein Ende desselben sich in eines von der Vielzahl von Durchgangslöchern erstreckt; jede von der Vielzahl elektrisch leitender Wände von der ersten elektrisch leitenden Oberfläche oder der zweiten elektrisch leitenden Oberfläche absteht und sich um das eine Ende von einem aus der Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern erstreckt; eine Vielzahl erster Wellenleiter zwischen den Wellenleiterflächen der Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern und der ersten elektrisch leitenden Oberfläche definiert ist und eine Vielzahl zweiter Wellenleiter, die jeweils mit der Vielzahl erster Wellenleiter verbunden sind, einwärts von derVielzahl elektrisch leitender Wände und innerhalb derVielzahl von Durchgangslöchern definiert ist.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 15, wobei das zweite elektrisch leitende Bauglied die Vielzahl elektrisch leitender Wände umfasst; jede von derVielzahl elektrisch leitender Wände sich um das eine Ende von einem aus der Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern und um eines von derVielzahl von Durchgangslöchern erstreckt und das erste elektrisch leitende Bauglied eine Vielzahl Spalte oder eine Vielzahl Ausnehmungen aufweist, die jeweils mindestens einen Abschnitt einer entsprechenden von der Vielzahl elektrisch leitender Wände aufnehmen.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 15, wobei das zweite elektrisch leitende Bauglied die Vielzahl elektrisch leitender Wände umfasst; jede von der Vielzahl elektrisch leitender Wände sich um das eine Ende von einem aus der Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern und um eines von der Vielzahl von Durchgangslöchern erstreckt; das erste elektrisch leitende Bauglied eine Vielzahl Spalte oder eine Vielzahl Ausnehmungen aufweist, die jeweils mindestens einen Abschnitt einer entsprechenden von derVielzahl elektrisch leitender Wände aufnehmen; und mindestens einer beziehungsweise eine von derVielzahl Spalte oder der Vielzahl Ausnehmungen einen zugeordneten Zwischenraum zwischen einer inneren Oberfläche derselben und einer Oberfläche von einer von der Vielzahl elektrisch leitender Wände hat.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 15, wobei das zweite elektrisch leitende Bauglied die Vielzahl elektrisch leitender Wände umfasst; jede von derVielzahl elektrisch leitender Wände sich um das eine Ende von einem von der Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern und um eines von derVielzahl von Durchgangslöchern erstreckt und das erste elektrisch leitende Bauglied eine Vielzahl Spalte oder eine Vielzahl Ausnehmungen aufweist, die jeweils mindestens einen Abschnitt einer entsprechenden von derVielzahl elektrisch leitender Wände aufnehmen; und mindestens einer beziehungsweise eine von derVielzahl Spalte oder der Vielzahl Ausnehmungen einen zugeordneten Zwischenraum zwischen einer inneren Seitenoberfläche derselben und einer Seitenoberfläche von einer von der Vielzahl elektrisch leitender Wände hat.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Vielzahl von Wellenleiterbaugliedern zwei benachbarte Wellenleiterbauglieder aufweist; die Vielzahl elektrisch leitender Wände zwei benachbarte elektrisch leitende Wände aufweist und die zwei elektrisch leitenden Wände einen gemeinsamen Abschnitt umfassen, der zwischen dem jeweiligen einen Ende der zwei benachbarten Wellenleiterbauglieder liegt.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 19, wobei der gemeinsame Abschnitt oben eine Vertiefung aufweist, die sich entlang einer Richtung erstreckt, in der sich die zwei Wellenleiterbauglieder erstrecken.
Antennenvorrichtung, umfassend: die Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 2 und ein oder mehrere Antennenelemente, die mit der Wellenleitervorrichtung verbunden sind.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 21, wobei das erste elektrisch leitende Bauglied einen oder mehrere Schlitze aufweist, die als die ein oder mehreren Antennenelemente wirksam sind; und die ein oder mehreren Schlitze zu der Wellenleiterfläche des Wellenleiterbauglieds entgegengesetzt sind.
Kommunikationsvorrichtung, umfassend: die Antennenvorrichtung nach Anspruch 21 und eine mit der Antennenvorrichtung verbundene integrierte Mikrowellenschaltung.