JP3822818B2

JP3822818B2 - Dielectric Leaky Wave Antenna

Info

Publication number: JP3822818B2
Application number: JP2001355400A
Authority: JP
Inventors: 孝比田井; 綾山本
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2021-11-20
Also published as: JP2003158421A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体漏れ波アンテナを容易に且つ低コストに製造するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
準ミリ波帯やミリ波帯の通信等に使用可能な平面型のアンテナとして、誘電体漏れ波アンテナがある。
【０００３】
図２９は、この誘電体漏れ波アンテナの基本構造を示すものであり、誘電体基板１の一面（図では下面）側に地板導体２を設けて、電磁波を誘電体基板１の厚さ方向と直交する方向へ伝送する誘電体誘電体線路を形成し、誘電体基板１の反対面側に所定間隔で複数の漏出用金属ストリップ３を設ける。
【０００４】
このように誘電体誘電体線路の表面に漏出用金属ストリップ３を所定の間隔で設け、その漏出用金属ストリップ３と交差する方向に電磁波を伝搬させると、誘電体基板内の電磁波が漏出用金属ストリップ３により、誘電体基板１の表面から漏出される。
【０００５】
この誘電体基板１の表面から漏出される電磁波の放射特性は、漏出用金属ストリップ３の幅、間隔、誘電体基板１内を伝搬する電磁波の波面（等位相面）と漏出用金属ストリップ３との角度によって種々設定が可能である。
【０００６】
例えば、誘電体基板１内を伝搬する電磁波の波面を漏出用金属ストリップ３と平行にすれば、この誘電体基板１の表面全体から漏出される電磁波のビーム方向を、誘電体基板１の表面に直交し且つ漏出用金属ストリップ３の長さ方向と直交する面内に設定することができる。またこの面内におけるビーム方向は、主に漏出用金属ストリップ３の間隔によって決定され、例えば漏出用金属ストリップ３の間隔を放射しようとする電磁波の誘電体誘電体線路内の線路内波長λｇにほぼ等しく設定すれば、ビーム方向を誘電体基板１の表面にほぼ直交する方向に設定することができ、誘電体基板１の向きとビーム方向とをほぼ一致させることができる。
【０００７】
このような原理で電磁波を輻射する誘電体漏れ波アンテナでは、誘電体基板１内に漏出用金属ストリップ３とほぼ平行な波面を有する電磁波を伝搬させるための励振部４が必要となる。
【０００８】
この励振部４としては、電磁ホーンから出力される球面波の電磁波を誘電体レンズ、パラボラ型の反射鏡等を用いて波面が一直線状に揃った電磁波に変換して誘電体基板１の端面に向いた面４ａから出射する構造のものが従来から用いられていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように励振部を電磁ホーン、誘電体レンズあるいはパラボラ型の反射鏡等を用いて構成した従来の誘電体漏れ波アンテナでは、構造が必然的に立体的になり、アンテナ全体として大型化してしまう。
【００１０】
また、電磁ホーンや反射鏡は誘電体基板１と別部材で構成しなければならず、コストがかかり、量産ができないという問題があった。
【００１１】
本発明は、この問題を解決して、製造が容易で量産に適した誘電体漏れ波アンテナを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の誘電体漏れ波アンテナは、
誘電体基板（１）と、該誘電体基板の一面側に設けられ、前記誘電体基板内でその厚さ方向と直交する方向に電磁波を伝搬させる誘電体線路を形成する地板導体（２）と、前記誘電体基板の少なくとも一方の面に所定間隔で平行に設けられた複数の漏出用金属ストリップ（３）と、前記誘電体基板内に前記複数の漏出用金属ストリップと交差する方向に電磁波を伝搬させて、前記誘電体基板の前記一面側の反対面から漏出させる励振部（２４）とを有する誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記励振部が、前記誘電体基板に一体化して形成されており、
前記誘電体基板の前記一面側の前記地板導体および前記誘電体基板に設けられた前記漏出用金属ストリップから離間した位置で、前記誘電体基板を挟んで平行に対向して、平行平板線路を形成する一対の線路用金属ストリップ（４０Ａ、４０Ｂ）と、
前記一対の線路用金属ストリップの側縁に所定間隔に設けられ、前記平行平板線路に給電された電磁波を、前記誘電体基板内で前記漏出用金属ストリップと交差する方向に分岐出力する強さに応じて定めた長さの複数のスタブ（４１Ａ、４１Ｂ、５１Ａ、５１Ｂ）とを有している。
【００１３】
また、本発明の請求項２の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１記載の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記一対の線路用金属ストリップの幅を、前記電磁波を給電する給電端側から終端側に向かって段階的に狭めるように形成し、その幅が変化する位置に前記スタブを備えたことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の請求項３の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１または請求項２記載の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記平行平板線路は、そのほぼ中央から給電された電磁波を両端に伝搬するように構成されていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の請求項４の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１〜３のいずれかに記載の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記一対の線路用金属ストリップの側縁には、前記平行平板線路内の電磁波の線路内波長の１／４から前記スタブの幅を減じた値にほぼ等しい幅と所定の深さと有する反射抑圧用の切欠（４２）が前記各スタブに隣接する位置に設けられていることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の請求項５の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１〜４のいずれかに記載の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記スタブによって前記漏出用金属ストリップ側と反対側に分岐される電磁波を前記漏出用金属ストリップ側に反射させるための反射壁を備えたことを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の請求項６の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１〜４のいずれかに記載の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記励振部が前記誘電体基板のほぼ中央部に設けられ、該励振部の両側にそれぞれ複数の前記漏出用金属ストリップが設けられていることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の請求項７の誘電体漏れ波アンテナは、請求項６記載の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記スタブが、前記一対の線路用金属ストリップの両方の側縁に設けられていることを特徴としている。
【００１９】
また、本発明の請求項８の誘電体漏れ波アンテナは、請求項７記載の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記スタブは、前記一対の線路用金属ストリップの両側に左右対称に設けられ、前記一対の線路用金属ストリップから左右の最初の前記漏出用金属ストリップまでのそれぞれの距離が、前記平行平板線路内を伝搬する電磁波の線路内波長のほほ゛１／２に等しい距離だけずれていることを特徴としている。
【００２０】
また、本発明の請求項９の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１〜８のいずれかに記載の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
漏出用金属ストリップは前記誘電体基板の前記反対面側に形成され、
前記地板導体は、前記漏出用金属ストリップに対向する位置で前記誘電体基板の前記一面側に隙間なく密着していることを特徴としている。
【００２１】
また、本発明の請求項１０の誘電体漏れ波アンテナは、請求項１〜８のいずれかに記載の誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記地板導体は、前記誘電体基板の前記一面側と空気を含む低誘電率層を挟んで対向していることを特徴としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した誘電体漏れ波アンテナ２０の構成を模式的に且つ透視的に表している。
【００２７】
この誘電体漏れ波アンテナ２０は、例えば、無線による加入者系データ通信サービス方式の一つであるＦＷＡ（ＦｉｘｅｄＷｉｒｅｌｅｓｓＡｃｃｅｓｓ）システムあるいは車載用レーダ等に用いるためのものであり、前記同様に、矩形の誘電体基板１とその一面側（下面側）に設けられた地板導体２とで、電磁波を誘電体基板内でその厚さ方向と直交する方向に伝搬する誘電体線路が形成され、誘電体基板１の反対面側（上面側）には、複数の漏出用金属ストリップ３が所定間隔、例えば誘電体線路内を伝搬する電磁波の線路内波長λｇとほぼ等しい間隔で平行に設けられている。
【００２８】
なお、誘電体基板１は、テフロン、アルミナ、セラミック等が使用され、また、漏出用金属ストリップ３は、誘電体基板１に対する金属膜の印刷やエッチングによって形成されている。
【００２９】
また、誘電体基板１の一面側と地板導体２との間には、誘電体線路を伝搬する電磁波の導体損を減らすために、比誘電率が誘電体基板１の比誘電率より低い空気やガス等の気体、誘電体からなる低誘電率層７が設けられており、この低誘電率層７が例えば空気の場合には、誘電体基板１と地板導体２とは、図示しないスペーサによって隙間のある状態で対向するように一体化されている。
【００３０】
また、各漏出用金属ストリップ３は、誘電体誘電体線路内の反射成分を抑圧するために、互いに平行で線路内波長λｇのほぼ１／４だけ離れた２本の金属ストリップ３ａ、３ｂによって構成されている。
【００３１】
即ち、漏出用金属ストリップ３を線路内波長λｇとほぼ等しい間隔の金属ストリップ３ａだけで構成すると、各金属ストリップ３ａによって発生する反射波が互いに同相となり効率が低下するが、上記のように各金属ストリップ３ａに対して線路内波長λｇのほぼ１／４だけ離れた位置に、各金属ストリップ３ａと同一寸法の金属ストリップ３ｂをそれぞれ設けると、両者の反射波が互いに逆相となって反射成分を相殺することができる。
【００３２】
なお、この金属ストリップ３ａ、３ｂはともに電磁波を漏出する作用を有しているので、上記のように漏出用金属ストリップ３を２つの金属ストリップ３ａ、３ｂで構成した場合、誘電体基板１の表面から漏出される電磁波の放射特性は、２つの金属ストリップ３ａ、３ｂによって漏出される電磁波の放射特性を合成したものとなる。
【００３３】
また、この例および以下に示す全ての誘電体漏れ波アンテナでは、漏出用金属ストリップ３を２本の金属ストリップ３ａ、３ｂで構成しているが、これは本発明を限定するものでなく、金属ストリップによる反射成分が無視できる程度に小さい場合には、１本の金属ストリップで漏出用金属ストリップ３を構成してもよい。また、漏出用金属ストリップ３の間隔を、線路内波長λｇより短く設定したり、長く設定することで反射波を抑圧することも可能であり、この場合にも１本の金属ストリップで構成することができる。
【００３４】
一方、誘電体基板１の一端側には励振部２４が設けられている。
励振部２４は、漏出用金属ストリップ３から離間した位置で誘電体基板１を挟んで互い対向するように帯状に延びた一対の線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂと、一対の線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂの一方の側縁（この図では漏出用金属ストリップ３が設けられている側の側縁）に所定間隔でそれぞれ設けられた複数（図では簡単に３つで示している）のスタブ４１Ａ_１、４１Ａ_２、４１Ａ_３、４１Ｂ_１、４１Ｂ_２、４１Ｂ_３とによって構成されている。
【００３５】
ここで、誘電体基板１を挟む一対の線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂは平行平板線路を形成し、その一端側の給電点５から給電された電磁波を他端側に伝搬する。なお、この給電点５に対する電磁波の給電は、例えば同軸ケーブルによって行なわれる。
【００３６】
また、スタブ４１Ａ_１、４１Ａ_２、４１Ａ_３と、それにそれぞれ対向するスタブ４１Ｂ_１、４１Ｂ_２、４１Ｂ_３は、互いに重なり合うように同一形状で同一位置に設けられており、図２の（ａ）に示すように、各線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂの一方の側縁から、幅がそれぞれＷ１、Ｗ２、Ｗ３、長さがそれぞれＬ１、Ｌ２、Ｌ３の帯状に突設されている。
【００３７】
また、各スタブの間隔Ｑは、例えば放射しようとする電磁波の平行平板線路内の波長λｇ′の整数倍に近い値に設定し、給電点５に給電されて平行平板線路の一端側から他端側に伝搬する電磁波を、誘電体基板１内で漏出用金属ストリップ３が設けられている方向へ分岐して励振波として出力する。
【００３８】
このような励振部２４から漏出用金属ストリップ３が設けられている方向へ伝搬される電磁波（以下、励振波という）の振幅特性や位相特性は、各スタブの幅、長さおよび間隔Ｑによって任意に設定することができる。
【００３９】
即ち、スタブ４１Ａ_１、４１Ｂ_１、スタブ４１Ａ_２、４１Ｂ_２、およびスタブ４１Ａ_３、４１Ｂ_３の対向部分からそれぞれ分岐出力される励振波の振幅は、各スタブの幅Ｗ１〜Ｗ３と長さＬ１〜Ｌ３に依存しており、これらの幅と長さによって励振波全体として任意の振幅分布特性を与えることができる。
【００４０】
例えば、各スタブの対向部分からそれぞれ分岐出力される励振波の振幅を等しくする場合には、前段の分岐による損失を考慮して、後段のスタブほど分岐率が大きくなるように設定する。これは、長さＬ１〜Ｌ３を一定として、幅をＷ１＜Ｗ２＜Ｗ３のように徐々に大きくするか、幅Ｗ１〜Ｗ３を一定として、長さをＬ１＜Ｌ２＜Ｌ３のように徐々に大きくするか、あるいは、幅と長さを、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３のように徐々に大きくすること等で実現できる。
【００４１】
また、各スタブの対向部分からそれぞれ分岐出力される励振波の位相はスタブの間隔Ｑに依存しており、この間隔Ｑによって励振波全体としての位相分布特性を任意に設定することができる。
【００４２】
例えば、間隔Ｑを線路内波長λｇ′の整数倍に設定すれば、各スタブ対向部分からそれぞれ分岐出力される励振波の位相が等しくなり、励振波全体の位相面が図２の（ｂ）のＰｈ１−Ｐｈ１′のように一対の線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂ（即ち、平行平板線路）と平行となる。
【００４３】
このように一対の線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂと平行な位相面Ｐｈ１−Ｐｈ１′の励振波を、一対の線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂと平行な漏出用金属ストリップ３側に伝搬させると、ビームの中心方向が誘電体基板１の表面に直交し且つ線路用金属ストリップ４０Ａに直交する面上に位置する電磁波を誘電体基板１の表面から放射することができる。
【００４４】
また、間隔Ｑを線路内波長λｇ′の整数倍より短く設定すると、各スタブ対向部分からそれぞれ分岐出力される励振波の位相が少しずつ進んで、励振波全体の位相面が図２の（ｂ）のＰｈ３−Ｐｈ３′のように一対の線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂに対して僅かに傾き、逆に、間隔Ｑを線路内波長λｇ′の整数倍より長く設定すると、各スタブ４１_１、４１_２、４１_３部分からそれぞれ分岐出力される励振波の位相が少しずつ遅れて、励振波全体の位相面が図２の（ｂ）のＰｈ４−Ｐｈ４′のように一対の線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂに対してＰｈ３−Ｐｈ３′と逆方向に傾く。
【００４５】
このように線路用金属ストリップ４０に対して傾いた位相面Ｐｈ３−Ｐｈ３′、Ｐｈ４−Ｐｈ４′の励振波を、線路用金属ストリップ４０と平行な漏出用金属ストリップ３側に伝搬させると、誘電体基板１の表面からビームの中心方向が給電端側あるいは終端側に傾いた電磁波を放射することができる。
【００４６】
なお、ここでは一対の線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂを漏出用金属ストリップ３に対して平行に設けた例について説明したが、一対の線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂ（平行平板線路）が、漏出用金属ストリップ３に対して傾きをもつようにしてもよい。
【００４７】
このように、実施形態の誘電体漏れ波アンテナ２０の励振部２４は、誘電体基板１の漏出用金属ストリップ３および地板導体２から離間した位置で誘電体基板１を挟んで互い対向して帯状に延びて平行平板線路を形成する一対の線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂと、一対の線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂの側縁に所定間隔に設けられ、平行平板線路に給電された電磁波を誘電体基板１内で漏出用金属ストリップ３と交差する方向に分岐出力する複数のスタブ４１Ａ、４１Ｂとを有している。
【００４８】
このため、励振部２４を誘電体基板１に一体化することができ、アンテナ全体を小型化することができる。また、一対の線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂおよびスタブ４１Ａ、４１Ｂを漏出用金属ストリップ３と同様に印刷やエッチングによって形成することができるので、少ない工程で、安価に且つ容易に製造でき、量産が可能となる。
【００４９】
また、前記したように、スタブ４１Ａ、４１Ｂの間隔Ｑを線路内波長λｇ′の整数倍に等しく設定した場合、前記した漏出用金属ストリップ３の場合と同様に、平行平板線路内で各スタブ４１Ａ、４１Ｂによる反射波が同相で発生して、効率が低下する恐れがある。
【００５０】
この反射波の影響が無視できない場合には、例えば、図３に示すように、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂの側縁に、線路内波長λｇ′／４から各スタブ４１の幅Ｗｎを減じた値にほぼ等しい幅ＣＷｎと所定の深さＤｎと有する反射抑圧用の切欠４２ｎを、各スタブ４１ｎに隣接する位置にそれぞれ設けて、スタブ４１ｎのエッジＰ１による反射成分を切欠４２ｎのエッジＰ２による反射成分によって相殺することができる。
【００５１】
また、前記したように一対の線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂに設けた各スタブ４１Ａ、４１Ｂの各対向部分から分岐させる電磁波の強さは、スタブの幅や長さを変えても限界があり、所望の振幅分布特性を得ようとすると、終端部で無駄な電力が残ってしまい、その分効率が低下したり、残った電力が反射して振幅分布特性や位相特性を乱す恐れがある。また、通常の設計ではこの電力は全電力の数パーセントから１０数パーセント程度であるが、この電力も有効に使いたい場合がある。
【００５２】
このような場合には、例えば、図４、図５に示すように、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂの幅を、少なくともその末端側でＶ１＋Ｖ２＋Ｖ３からＶ２＋Ｖ３、Ｖ３と段階的に狭めるように形成し、その幅が変化する位置にスタブ４１Ａ、４１Ｂをそれぞれ設ける。
【００５３】
このように一対の線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂの幅を狭めて行くことにより、分岐効率が高くなり、末端部に無駄な電力が残らず、給電された電力のほとんどを励振波として利用することができ、能率が高くなる。
【００５４】
なお、図４に示した例は、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂとスタブ４１Ａ、４１Ｂとの間を斜め（図では直線の例を示しているが曲線でもよい）の線路４０ａを介して接続して、分岐による反射成分を少なくしている。
【００５５】
また、図５に示した例は、スタブ４１Ａ、４１Ｂの幅Ｗｅを線路内波長λｇ′の１／４程度まで広げることで、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂに対してスタブを直交するように接続したことによる反射を減らしている。
【００５６】
なお、上記した誘電体漏れ波アンテナ２０では、漏出用金属ストリップ３を構成する１組の金属ストリップ３ａ、３ｂを、誘電体基板１の両面のうち、地板導体２が設けられている側と反対側の面に設けていたが、図６に示す誘電体漏れ波アンテナ３０のように、１組の金属ストリップ３ａ、３ｂの一方（この場合金属ストリップ３ｂ）を地板導体２が設けられている側の面に設けてもよい。
【００５７】
また、図示しないが、漏出波に対する地板導体２の反射を利用することを考慮して、漏出用金属ストリップ３を構成する金属ストリップ３ａ、３ｂを地板導体２が設けられている側だけに設けることも可能である。
【００５８】
また、上記の誘電体漏れ波アンテナ２０、３０では、誘電体線路の導体損を減らすために誘電体基板１の一面側と地板導体２との間に低誘電率層７を設けているが、この導体損が無視できる場合（放射しようとする電磁波の周波数が低い場合等）には、図７の誘電体漏れ波アンテナ３１のように、誘電体基板１の一面側（下面側）のうち、その反対面側の漏出用金属ストリップ３と対向する範囲に地板導体２を隙間なく密着するように設けてもよい。この場合、地板導体２は金属膜の印刷やエッチングによって形成する。
【００５９】
このように地板導体２を誘電体基板１の一面側に密着するように設けた場合、開放型線路である平行平板線路に正常に電磁波を伝送させ、且つ、誘電体基板１を支持するために、図７に示しているように、金属のベース板８を少なくとも地板導体２と同一面側の線路用金属ストリップ４０Ｂに対して離間した状態に配置し、図示しないスぺーサを介して誘電体基板１を支持する。なお、図７ではベース板８を平板にしているが、ベース板８の地板導体２と対向する部分に高段部を設けて、その高段部の表面と地板導体２とを密着させてもよい。
【００６０】
ただし、このように地板導体２を誘電体基板１の一面側に密着するように形成した場合には、漏出用金属ストリップ３を誘電体基板１の両面のうち、地板導体２が設けられている面と反対側の面だけに設ける。
【００６１】
なお、以下の説明では、誘電体基板１の両面のうち地板導体２が設けられている側と反対側の面に漏出用金属ストリップ３が設けられ、且つその地板導体２が誘電体基板１の一面側から離間している例を代表的に示すが、これらの全ての例に関して、図６に示した誘電体漏れ波アンテナ３０と同様に、漏出用金属ストリップ３を構成する金属ストリップ３ａ、３ｂの少なくとも一方を誘電体基板１の両面のうち地板導体２が設けられている側に設けたものや、図７に示した誘電体漏れ波アンテナ３１と同様に、地板導体２を誘電体基板１の一面側に密着するように形成したものも、本願発明に含まれるものとする。
【００６２】
前記した誘電体漏れ波アンテナ２０、３０、３１では、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂの側縁のうち、漏出用金属ストリップ３が設けられている側にスタブ４１Ａ、４１Ｂを設けていたが、このスタブ４１Ａ、４１Ｂは、その長さによって、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂの側縁の一方側に電磁波を強く分岐したり、他方側に強く分岐したり、あるいは両側に同程度に分岐させることができる。
【００６３】
したがって、スタブ４１Ａ、４１Ｂの長さを選ぶことで、例えば、図８に示す誘電体漏れ波アンテナ３２のように、複数のスタブ４１Ａ、４１Ｂを、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂの側縁のうち、漏出用金属ストリップ３が設けられている側と反対側に設けることも可能である。
【００６４】
また、図示しないが、前記したように、この誘電体漏れ波アンテナ３２の漏出用金属ストリップ３を構成する金属ストリップ３ａ、３ｂの少なくとも一方を前記誘電体漏れ波アンテナ３０のように地板導体２側に設けたり、あるいは前記誘電体漏れ波アンテナ３１のように地板導体２を誘電体基板１の一面側に密着させて、ベース板８で支持するように構成することもできる。
【００６５】
また、漏出用金属ストリップ３が設けられている側と反対側へ分岐される励振波の成分が無視できない程度に大きい場合には、その励振波を漏出用金属ストリップ３が設けられている側へ反射させる必要がある。
【００６６】
この場合、例えばセラミックやアルミナのように比誘電率が大きい誘電体基板１を用いれば、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂが設けられている側の誘電体基板１の端面１ａを反射壁として利用することができる。その際には、誘電体基板１の端面１ａから反射して漏出用金属ストリップ３が設けられている側へ向かう反射波と、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂから漏出用金属ストリップ３が設けられている側へ直接向かう励振波との位相が一致するように、反射壁の位置から線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂ、漏出用金属ストリップ３の距離等を設定すればよい。
【００６７】
また、テフロンのように比誘電率が小さい誘電体基板１を用いる場合には、端面から電磁波が放射されて、効率が大きく低下する恐れがある。
【００６８】
このような場合には、図９に示す誘電体漏れ波アンテナ３３のように、反射壁として誘電体基板１の端面に金属の反射板６０を設け、その漏出用金属ストリップ３が設けられている側と反対側へ分岐される励振波を漏出用金属ストリップ３が設けられている側へ反射させる。なお、この反射板６０を印刷によって形成する場合には、図９に示しているように誘電体基板１の両面に補助板６０ａ、６０ｂを延長形成して、反射板６０の剥離等を防止する。なお、この補助板６０ｂと地板導体２とを電気的に接続してもよい。
【００６９】
また、上記のように端面に反射板６０を設ける代わりに、図１０に示す誘電体漏れ波アンテナ３４のように、スルーホール加工等により誘電体基板１を貫通する金属柱６１を励振波の波長に比べて十分短い間隔で線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂの長さ方向に沿って並べて反射壁を形成し、漏出用金属ストリップ３が設けられている側と反対側へ分岐される励振波を漏出用金属ストリップ３が設けられている側へ反射させることもできる。なお、図１０では、各金属柱６１の一端側を誘電体基板１の表面に形成された短絡板６１ａによって電気的に接続し、各金属柱６１の他端側を誘電体基板１の表面に形成された短絡板６１ｂによって電気的に接続しているが、この短絡板６１ａ、６１ｂは必ずしも必要ではなく、省略することも可能である。また、短絡板６１ｂと地板導体２とを電気的に接続してもよい。
【００７０】
このように反射板６０や金属柱６１を用いた場合も、前記同様に、誘電体基板１の端面から反射して漏出用金属ストリップ３が設けられている側へ向かう反射波と、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂから漏出用金属ストリップ３が設けられている側へ直接向かう励振波との位相が一致するように、各部の位置を設定する。
【００７１】
また、図示しないが、上記のように反射壁を有する誘電体漏れ波アンテナ３３、３４についても、漏出用金属ストリップ３を構成する金属ストリップ３ａ、３ｂの少なくとも一方を前記誘電体漏れ波アンテナ３０のように地板導体２側に設けたり、あるいは前記誘電体漏れ波アンテナ３１のように地板導体２を誘電体基板１の一面側に密着させて、ベース板８で支持するように構成することもできる。
【００７２】
また、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂが形成する平行平板線路のような開放型の線路では、誘電体基板１の表面から空間へ直接放射される電磁波成分があり、この成分によってアンテナ全体の放射特性が乱れる場合がある。
【００７３】
この直接放射成分による影響が無視できない場合には、図１１、図１２に示す誘電体漏れ波アンテナ３５、３６のように、シールド板６２、６３を設けて、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂおよびスタブ４１Ａ、４１Ｂの部分をシールドすればよい。
【００７４】
なお、図１１の誘電体漏れ波アンテナ３５のシールド板６２は、その一端側を前記した図１０の誘電体漏れ波アンテナ３４の短絡板６１ａ（図９の誘電体漏れ波アンテナ３３の補助板６０ａでもよい）を介して金属柱６１（図９の反射板６０でもよい）に接続させ、他端側を線路用金属ストリップ４０Ａに対向する位置まで延ばして平行平板線路から空間への直接輻射成分の漏れを防いでいる。なお、金属柱６１は短絡板６１ｂを介して地板導体２に電気的に接続してもよい。
【００７５】
また、図１２の誘電体漏れ波アンテナ３６のシールド板６３は、一端側を地板導体２と連続させ、他端側を線路用金属ストリップ４０Ａに対向する位置まで延ばして平行平板線路から空間への直接輻射成分の漏れを防いでいる。
【００７６】
また、図示しないが、上記のようにシールド板６２、６３を有する誘電体漏れ波アンテナ３５、３６についても、漏出用金属ストリップ３を構成する金属ストリップ３ａ、３ｂの少なくとも一方を前記誘電体漏れ波アンテナ３０のように地板導体２側に設けたり、前記誘電体漏れ波アンテナ３１のように地板導体２を誘電体基板１の一面側に密着させて、ベース板８で支持するように構成することもできる。なお、図１２の誘電体漏れ波アンテナ３６で、誘電体漏れ波アンテナ３１のように地板導体２を誘電体基板１の一面側に密着させて、ベース板８で支持するように構成する場合には、シールド板６３をベース板８と連続するように形成し、ベース板８と地板導体２に電気的に接続する。
【００７７】
また、平行平板線路から空間への直接輻射成分を有効に利用することも可能である。例えば、図１３に示す誘電体漏れ波アンテナ３７のように、金属で帯状の輻射板６４を、線路用金属ストリップ４０Ａとスタブ４１Ａが設けられている部分に対向するように配置し、その幅Ｗｐ等を調整することで、この部分から直接輻射される電磁波の位相と振幅を漏出用金属ストリップ３によって漏出される電磁波に合わせて輻射することができる。
【００７８】
このように、直接輻射成分を利用することで、アンテナ全体としての有効開口面積を大きくすることができ、能率がさらに高くなる。
【００７９】
また、図示しないが、上記のように輻射板６４を有する誘電体漏れ波アンテナ３７についても、漏出用金属ストリップ３を構成する金属ストリップ３ａ、３ｂの少なくとも一方を前記誘電体漏れ波アンテナ３０のように地板導体２側に設けたり、前記誘電体漏れ波アンテナ３１のように地板導体２を誘電体基板１の一面側に密着させて、ベース板８で支持するように構成することもできる。
【００８０】
また、上記した各誘電体漏れ波アンテナでは、平行平板線路の一端側から電磁波５を給電（エッジ給電）していたが、図１４に示す誘電体漏れ波アンテナ７０のように、平行平板線路の中央部の給電点５から電磁波を給電（センタ給電）してもよい。
【００８１】
この場合、図１５の（ａ）のように、励振波の位相面を給電点５から一方側のスタブ４１Ａ_１〜４１Ａ_３、４１Ｂ_１〜４１Ｂ_３の間隔Ｑと他方側のスタブ４１Ａ_１′〜４１Ａ_３′、４１Ｂ_１′〜４１Ｂ_３′の間隔Ｑ′によって任意に設定することができる。
【００８２】
例えば、スタブ間隔Ｑ、Ｑ′をともに、線路内波長λｇ′の整数倍に等しく設定すれば、図１５の（ｂ）のように、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂと平行な位相面Ｐｈ１−Ｐｈ１′が得られ、スタブ間隔Ｑを線路内波長λｇ′の整数倍より短く設定し、スタブ間隔Ｑ′を線路内波長λｇ′の整数倍より長く設定すれば、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂに対して傾いた位相面Ｐｈ３−Ｐｈ３′が得られ、逆に、スタブ間隔Ｑを線路内波長λｇ′の整数倍より長く設定し、スタブ間隔Ｑ′を線路内波長λｇ′の整数倍より短く設定すれば、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂに対して位相面Ｐｈ３−Ｐｈ３′と逆方向に傾いた位相面Ｐｈ４−Ｐｈ４′が得られる。
【００８３】
このようなセンタ給電の場合、前記したエッジ給電に対して平行平板線路の長さが同一であれば、その線路内で生じる損失（導体損失や誘電体損失）がほぼ半減するため能率が高くなる。
【００８４】
また、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂと平行な位相面Ｐｈ１−Ｐｈ１′を得るように設計した場合に、製造誤差等があった場合でも、それらの誤差が給電点に対して対称に発生している場合には、図１５の（ｂ）の位相面Ｐｈ２−Ｐｈ２′のように対称に傾くことになり、ビームの中心方向は大きくずれずに済む。
【００８５】
また、図示しないが、上記のように片側励振、センタ給電の誘電体漏れ波アンテナ７０についても、漏出用金属ストリップ３を構成する金属ストリップ３ａ、３ｂの少なくとも一方を前記誘電体漏れ波アンテナ３０のように地板導体２側に設けたり、前記誘電体漏れ波アンテナ３１のように地板導体２を誘電体基板１の一面側に密着させて、ベース板８で支持するように構成することもできる。
【００８６】
また、前記した各誘電体漏れ波アンテナでは、漏出用金属ストリップ３が、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂの一方の側縁側にだけ配置された片側励振の場合を示したが、図１６に示す誘電体漏れ波アンテナ７１のように、誘電体基板１の中央部に線路用金属ストリップ４０とスタブ４１Ａ、４１Ｂ、５１Ａ、５１Ｂを含む励振部２４を設け、その両側に複数の漏出用金属ストリップ３、３′をそれぞれ平行に配置して、両側励振にすることも可能である。
【００８７】
この場合、スタブ４１Ａ、４１Ｂとスタブ５１Ａ、５１Ｂは、図１７に示しているように、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂの両側にほぼ等しい強さの励振波を分岐できるように、左右対称に設けられている。
【００８８】
ただし、このようにスタブを左右対称に設けた場合、左右の分岐波には、線路内波長λｇ′の１／２にほぼ等しい位相差が生じる。
【００８９】
したがって、図１６に示しているように、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂから左右の最初の漏出用金属ストリップ３、３′までの距離ｄ、ｄ′を、この位相差に相当する分だけ異なるように設定しておけば、左右の漏出用金属ストリップ３、３′から同相の電磁波を漏出させることができる。
【００９０】
また、このように両側励振を効率的に行なう場合、図１８、図１９に示しているように、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂの少なくとも末端側の幅を前記同様に段階的に狭めるとともに対称な２線路に分け、幅が変化する位置にスタブ４１、５１をそれぞれ対称に設ける。なお、図１８は、線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂと末端側の各スタブを斜め（曲線でもよい）の線路４０ａを介して接続して反射を抑圧した例であり、図１９は、末端側の各スタブの幅を線路内波長λｇ′の１／４にほぼ等しくして、各スタブを線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂに直交するように設けたことによって生じる反射を抑圧した例である。
【００９１】
また、上記のように、左右対称に設けたスタブによる両側励振は、図２０に示すセンタ給電型の誘電体漏れ波アンテナ７２にも適用することができる。
【００９２】
また、上記誘電体漏れ波アンテナ７１、７２では、左右のスタブ４１、５１を対称に設けたことによる分岐波の左右の位相差を、漏出用金属ストリップ３、３′の位置で補正していたが、図２１、図２２に示す誘電体漏れ波アンテナ７３、７４のように、左右のスタブ４１、５１の位置をずらして左右の分岐波の位相を合わせて、左右の漏出用金属ストリップ３、３′の位置を線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂに対して対称な位置に設定することもできる。なお、図２１の誘電体漏れ波アンテナ７３はエッジ給電の場合を示し、図２２の誘電体漏れ波アンテナ７４はセンタ給電の場合を示している。この場合、左右のスタブ４１、５１は、図２３、図２４、図２５に示すように、右側のスタブ４１Ａ、４１Ｂのほぼ中間に左側のスタブ５１Ａ、５１Ｂが位置するようにほぼλｇ′／２だけずらして設定して、左右の分岐波の位相を合わせる。
【００９３】
また、このように左右の分岐波の位相があっている場合には、図２６、図２７に示す誘電体漏れ波アンテナ７５、７６のように、前記した輻射板６４を、線路用金属ストリップ４０Ａおよびスタブ４１Ａ、５１Ａと対向する位置に配置し、その幅Ｗｐ等を調整することで、平行平板線路からの直接輻射成分を、左右の漏出用金属ストリップ３、３′から漏出される電磁波の位相に合わせて輻射することができ、アンテナ全体としての有効開口面を大きくすることができる。なお、図２６の誘電体漏れ波アンテナ７５はエッジ給電の場合を示し、図２７の誘電体漏れ波アンテナ７６はセンタ給電の場合を示している。
【００９４】
また、前記した各誘電体漏れ波アンテナでは、漏出用金属ストリップ３、３′と線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂが、矩形の誘電体基板１の１辺にほぼ平行となるように形成されていたが、これは本発明を限定するものでなく、誘電体基板１の外形に対する漏出用金属ストリップ３、３′および線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂの向きは任意に設定することができる。
【００９５】
例えば、図２８に示す誘電体漏れ波アンテナ７７のように、正方形の誘電体基板１の対角線に一致するように線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂを設け、その両側の側縁にスタブ４１、５１を設け、さらにその両側に漏出用金属ストリップ３、３′を平行に設けてもよい。この場合、励振部２４から両側の漏出用金属ストリップ３、３′に平行な位相面の電磁波を伝搬させれば、漏出用金属ストリップ３、３′からその長さ方向に直交する偏波の電磁波を漏出させることができる。この電磁波の偏波方向は、矩形の誘電体基板１の一辺を基準にして４５度傾いた４５度偏波となり、車載用レーダ等に適している。この誘電体漏れ波アンテナ７７のように線路用金属ストリップ４０Ａ、４０Ｂが誘電体基板１の一辺に対して傾いたものの場合でも、前記同様に輻射板６４を設けて能率を高くすることが可能であり、また、エッジ給電にすることもできる。
【００９６】
また、図示しないが、上記のような両側励振の各誘電体漏れ波アンテナ７１〜７７についても、漏出用金属ストリップ３を構成する金属ストリップ３ａ、３ｂの少なくとも一方を前記誘電体漏れ波アンテナ３０のように地板導体２側に設けたり、前記誘電体漏れ波アンテナ３１のように地板導体２を誘電体基板１の一面側に密着させて、ベース板８で支持するように構成することもできる。
【００９７】
なお、上記した両側励振の各誘電体漏れ波アンテナ７１〜７７で、地板導体２を誘電体基板１の一面側で左右の漏出用金属ストリップ３、３′に対向する範囲に密着させて、ベース板８で支持する場合、線路用金属ストリップ４０Ｂの表面側の空間を確保するために中央部が窪んだ凹状のベース板を用い、その両側の高段部を左右の地板導体２に密着するように一体化する。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の誘電体漏れ波アンテナでは、漏出用金属ストリップおよび地板導体と離間した位置で誘電体基板を挟んで平行に対向する一対の線路用金属ストリップを設けて平行平板線路を形成し、その一対の線路用金属ストリップの側縁にスタブを所定間隔で設けて、平行平板線路に給電された電磁波を漏出用金属ストリップと交差する方向に分岐して励振している。
【００９９】
このため、励振部を誘電体基板に一体化することができ、アンテナ全体を小型化することができる。また、線路用金属ストリップおよびスタブを漏出用金属ストリップや地板導体と同時に印刷やエッチングで形成することができるので、少ない工程で、安価に且つ容易に製造でき、量産が可能となる。
【０１００】
また、スタブを、線路用金属ストリップの側縁から所定の幅で線路用金属ストリップと直交する方向に所定距離延びた帯状に形成し、所定の周期で設けたものでは、そのスタブの幅と長さ、および間隔によって、任意の特性を得ることができる。
【０１０１】
また、線路用金属ストリッブの側縁に、平行平板線路内の電磁波の線路内波長の１／４からスタブの幅を減じた値にほぼ等しい幅と所定の深さと有する反射抑圧用の切欠を各スタブに隣接する位置に設けたものでは、スタブによる反射成分を抑圧することができ、励振部の効率を高くすることができる。
【０１０２】
また、線路用金属ストリップの末端側でその幅を段階的に狭めるように形成し、その幅が変化する位置にスタブを設けたものでは、末端部の電力を無駄なく漏出用金属ストリップ側へ供給することができ、能率が高くなる。
【０１０３】
また、スタブによって漏出用金属ストリップが設けられている側と反対側に分岐される電磁波を漏出用金属ストリップが設けられている側に反射させる反射壁を備えたものでは、漏出用金属ストリップが設けられている側と反対側に分岐される電磁波も有効に利用でき、能率が高くなる。
【０１０４】
また、反射壁あるいは地板導体に一端側が接続され、他端側が誘電体基板の反対面の線路用金属ストリップに対向するように延び、平行平板線路から空間へ直接輻射される電磁波をシールドするシールド板を備えものでは、平行平板線路からの直接輻射成分による特性の乱れを防止できる。
【０１０５】
また、誘電体基板の反対面側で線路用金属ストリップと対向するように配置され、平行平板線路から空間へ直接輻射される電磁波の位相と振幅を漏出用金属ストリップによって漏出される電磁波に合わせて輻射する輻射板を備えたものでは、アンテナ全体の有効開口面積を大きくすることができ、能率が高くなる。
【０１０６】
また、励振部が誘電体基板のほぼ中央部に設けられ、励振部の両側にそれぞれ複数の前記漏出用金属ストリップが設けられているものでは、励振部から分岐される電磁波を有効に漏出させることができる。
【０１０７】
また、スタブが、一対の線路用金属ストリップの両方の側縁に設けられているものでは、両側の漏出用金属ストリップへ同一振幅の励振波を分岐することができる。
【０１０８】
また、一対の線路用金属ストリップの一方の側縁に設けられたスタブを、他方の側縁に設けられたスタブに対して平行平板線路内を伝搬する電磁波の線路内波長のほほ゛１／２に等しい距離だけずらしたものでは、両側に分岐される励振波の位相を等しくすることができ、両側の漏出用金属ストリップを対称に形成することができる。
【０１０９】
また、平行平板線路がそのほぼ中央から給電された電磁波を両端に伝搬するように構成されたものでは、エッジ給電に比べて平行平板線路内での損失を減らすことができ、能率が高くなる。
【０１１０】
また、地板導体を、漏出用金属ストリップに対向する位置で誘電体基板の一面側に隙間なく密着するように構成したものでは、アンテナ本体の厚さを薄くすることができる。
【０１１１】
また、地板導体を、誘電体基板の一面側と空気を含む低誘電率層を挟んで対向させたものでは、誘電体線路の導体損が小さくなり、高い周波数での能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を模式的に示す透視的斜視図
【図２】実施形態の要部と波面との関係を説明するための図
【図３】実施形態の要部の変形例を示す図
【図４】実施形態の要部の変形例を示す図
【図５】実施形態の要部の変形例を示す図
【図６】漏出用金属ストリップを両面に設けた例を示す図
【図７】地板導体を誘電体基板に密着するように設けた例を示す図
【図８】スタブを反対側に設けた例を示す図
【図９】反射壁を設けた例を示す図
【図１０】反射壁を設けた例を示す図
【図１１】シールド板を設けた例を示す図
【図１２】シールド板を設けた例を示す図
【図１３】輻射板を設けた例を示す図
【図１４】センタ給電の例を示す図
【図１５】センタ給電の場合の要部と波面の関係を説明するための図
【図１６】エッジ給電、両側励振の例を示す図
【図１７】両側励振の場合の要部を示す図
【図１８】両側励振の場合の要部を示す図
【図１９】両側励振の場合の要部を示す図
【図２０】センタ給電、両側励振の例を示す図
【図２１】エッジ給電、両側励振、対称配置の例を示す図
【図２２】センタ給電、両側励振、対称配置の例を示す図
【図２３】両側励振、対称配置の場合の要部を示す図
【図２４】両側励振、対称配置の場合の要部を示す図
【図２５】両側励振、対称配置の場合の要部を示す図
【図２６】エッジ給電、両側励振、輻射板付きの例を示す図
【図２７】センタ給電、両側励振、輻射板付きの例を示す図
【図２８】誘電体基板の一辺に対して漏出用金属ストリップおよび線路用金属ストリップを４５度傾けた例を示す図
【図２９】誘電体漏れ波アンテナの概略構成を示す図
【符号の説明】
１……誘電体基板、２……地板導体、３、３′……漏出用金属ストリップ、３ａ、３ｂ……金属ストリップ、２０、３１〜３７、７０〜７７……誘電体漏れ波アンテナ、２４……励振部、４０Ａ、４０Ｂ……線路用金属ストリップ、４１Ａ、４１Ｂ、５１Ａ、５１Ｂ……スタブ、４２……切欠、６０……反射板、６０ａ、６０ｂ……補助板、６１……金属柱、６１ａ、６１ｂ……短絡板、６２、６３……シールド板、６４……輻射板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for manufacturing a dielectric leakage wave antenna easily and at low cost.
[0002]
[Prior art]
As a planar antenna that can be used for quasi-millimeter wave band and millimeter wave band communication, there is a dielectric leakage wave antenna.
[0003]
FIG. 29 shows the basic structure of this dielectric leakage wave antenna. A ground plane conductor 2 is provided on one surface (the lower surface in the figure) of the dielectric substrate 1, and electromagnetic waves are transmitted in the thickness direction of the dielectric substrate 1. Dielectric dielectric lines that transmit in the orthogonal direction are formed, and a plurality of leakage metal strips 3 are provided at predetermined intervals on the opposite surface side of the dielectric substrate 1.
[0004]
As described above, when the leakage metal strips 3 are provided on the surface of the dielectric dielectric line at predetermined intervals and the electromagnetic waves are propagated in a direction intersecting with the leakage metal strips 3, the electromagnetic waves in the dielectric substrate are absorbed by the leakage metal. The strip 3 leaks from the surface of the dielectric substrate 1.
[0005]
The radiation characteristics of the electromagnetic wave leaked from the surface of the dielectric substrate 1 are as follows: the width and interval of the leakage metal strip 3, the wavefront (equal phase surface) of the electromagnetic wave propagating through the dielectric substrate 1, and the leakage metal strip 3 Various settings are possible depending on the angle.
[0006]
For example, if the wavefront of the electromagnetic wave propagating in the dielectric substrate 1 is made parallel to the leakage metal strip 3, the beam direction of the electromagnetic wave leaking from the entire surface of the dielectric substrate 1 is changed to the surface of the dielectric substrate 1. It can be set in a plane perpendicular to the length direction of the leakage metal strip 3. Further, the beam direction in this plane is mainly determined by the interval between the leaking metal strips 3, for example, approximately equal to the in-line wavelength λg in the dielectric dielectric line of the electromagnetic wave trying to radiate the interval between the leaking metal strips 3. If they are set equal, the beam direction can be set in a direction substantially orthogonal to the surface of the dielectric substrate 1, and the direction of the dielectric substrate 1 and the beam direction can be substantially matched.
[0007]
In the dielectric leaky wave antenna that radiates electromagnetic waves based on such a principle, the excitation unit 4 for propagating the electromagnetic wave having a wavefront substantially parallel to the leakage metal strip 3 is required in the dielectric substrate 1.
[0008]
As the excitation unit 4, a spherical wave electromagnetic wave output from the electromagnetic horn is converted into an electromagnetic wave having a straight wavefront using a dielectric lens, a parabolic reflector, or the like, and applied to the end face of the dielectric substrate 1. A structure that emits light from the facing surface 4a has been conventionally used.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional dielectric leaky wave antenna in which the excitation unit is configured by using an electromagnetic horn, a dielectric lens, or a parabolic reflector as described above, the structure is inevitably three-dimensional, and the entire antenna is large. It will become.
[0010]
In addition, the electromagnetic horn and the reflecting mirror must be formed of a separate member from the dielectric substrate 1, and there is a problem that it is costly and cannot be mass-produced.
[0011]
An object of the present invention is to solve this problem and provide a dielectric leakage wave antenna that is easy to manufacture and suitable for mass production.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a dielectric leaky wave antenna according to claim 1 of the present invention comprises:
  A dielectric substrate (1), and a ground plane conductor (2) that is provided on one surface side of the dielectric substrate and forms a dielectric line that propagates electromagnetic waves in a direction perpendicular to the thickness direction in the dielectric substrate; , A plurality of leakage metal strips (3) provided in parallel at a predetermined interval on at least one surface of the dielectric substrate, and electromagnetic waves in a direction intersecting the plurality of leakage metal strips in the dielectric substrate. Propagating the dielectric substrateOne sideIn a dielectric leaky wave antenna having an excitation part (24) for leaking from the opposite surface,
  The excitation unit isIt is formed integrally with the dielectric substrate,
  The one surface of the dielectric substrateSideThe ground plane conductor andProvided on the dielectric substrateA pair of line metal strips (40A, 40B) that form parallel plate lines opposite to each other across the dielectric substrate at a position spaced from the metal strip for leakage;
  Electromagnetic waves fed to the parallel plate lines are provided at predetermined intervals on the side edges of the pair of line metal strips.,Branch and output in a direction intersecting the leakage metal strip in the dielectric substrateOf a length determined according to strengthA plurality of stubs (41A, 41B, 51A, 51B).
[0013]
  A dielectric leakage wave antenna according to claim 2 of the present invention is the dielectric leakage wave antenna according to claim 1,
  A width of the pair of line metal strips is formed so as to be gradually reduced from a feeding end side for feeding the electromagnetic wave toward a terminal end side, and the stub is provided at a position where the width changes.It is characterized by that.
[0014]
  Further, the dielectric leakage wave antenna according to claim 3 of the present invention is the claim.1 or claim2. The dielectric leakage wave antenna according to 2,
  The parallel plate line is configured to propagate electromagnetic waves fed from substantially the center to both ends.It is characterized by that.
[0015]
  According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a dielectric leakage wave antenna according to the fourth aspect.1 to 3In the described dielectric leakage wave antenna,
  The side edges of the pair of line metal strips are for reflection suppression having a predetermined width and a width substantially equal to a value obtained by subtracting the width of the stub from 1/4 of the in-line wavelength of the electromagnetic wave in the parallel plate line. Notch (42) is provided at a position adjacent to each stub.It is characterized by that.
[0016]
  Further, the dielectric leakage wave antenna according to claim 5 of the present invention is defined by claims 1 to 4.Described in any ofIn the dielectric leaky wave antenna of
  A reflection wall is provided for reflecting the electromagnetic wave branched to the side opposite to the leakage metal strip by the stub toward the leakage metal strip.
[0017]
  According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a dielectric leakage wave antenna according to the sixth aspect.Any one of 1-4In the described dielectric leakage wave antenna,
  The excitation part is provided at a substantially central part of the dielectric substrate, and a plurality of the metal strips for leakage are provided on both sides of the excitation part.It is characterized by that.
[0018]
  According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a dielectric leakage wave antenna according to the seventh aspect.6In the described dielectric leakage wave antenna,
  The stub is provided on both side edges of the pair of metal strips for a line.It is characterized by that.
[0019]
  The dielectric leakage wave antenna according to claim 8 of the present invention includes7 descriptionIn the dielectric leaky wave antenna of
  The stubs are provided symmetrically on both sides of the pair of line metal strips, and each distance from the pair of line metal strips to the first leakage metal strip on the left and right is within the parallel plate line. It is shifted by a distance approximately equal to 1/2 of the wavelength in the line of the propagating electromagnetic wave.It is characterized by that.
[0020]
  The dielectric leakage wave antenna according to claim 9 of the present invention includesDescribed in any of 1-8In the dielectric leaky wave antenna of
  A leakage metal strip is formed on the opposite side of the dielectric substrate;
  The ground plane conductor is in close contact with the one surface side of the dielectric substrate at a position facing the leakage metal strip without any gap.It is characterized by that.
[0021]
  The dielectric leakage wave antenna according to claim 10 of the present invention includes1 to 8In the described dielectric leakage wave antenna,
  The ground plane conductor faces the one surface side of the dielectric substrate with a low dielectric constant layer containing air interposed therebetween.It is characterized by that.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically and perspectively shows a configuration of a dielectric leakage wave antenna 20 to which the present invention is applied.
[0027]
This dielectric leaky wave antenna 20 is for use in, for example, a FWA (Fixed Wireless Access) system, which is one of the wireless subscriber-system data communication service systems, or an in-vehicle radar. The dielectric substrate 1 and the ground plane conductor 2 provided on the one surface side (lower surface side) form a dielectric line that propagates electromagnetic waves in the direction perpendicular to the thickness direction in the dielectric substrate. On the opposite surface side (upper surface side) of the substrate 1, a plurality of metal strips 3 for leakage are provided in parallel at a predetermined interval, for example, at an interval substantially equal to the in-line wavelength λg of the electromagnetic wave propagating in the dielectric line.
[0028]
The dielectric substrate 1 is made of Teflon, alumina, ceramic or the like, and the leakage metal strip 3 is formed by printing or etching a metal film on the dielectric substrate 1.
[0029]
In addition, between the one surface side of the dielectric substrate 1 and the ground plane conductor 2, air having a relative dielectric constant lower than that of the dielectric substrate 1 in order to reduce the conductor loss of the electromagnetic wave propagating through the dielectric line, When a low dielectric constant layer 7 made of a gas such as a gas or a dielectric is provided, and the low dielectric constant layer 7 is, for example, air, the dielectric substrate 1 and the ground plane conductor 2 are separated by a spacer (not shown). They are integrated so that they face each other.
[0030]
Each leakage metal strip 3 is composed of two metal strips 3a and 3b which are parallel to each other and separated from each other by about 1/4 of the in-line wavelength λg in order to suppress the reflection component in the dielectric dielectric line. Has been.
[0031]
In other words, if the leakage metal strip 3 is composed only of the metal strips 3a having an interval substantially equal to the in-line wavelength λg, the reflected waves generated by the metal strips 3a are in phase with each other and the efficiency is lowered. If the metal strips 3b having the same dimensions as the metal strips 3a are provided at positions that are separated from the strip 3a by about ¼ of the in-line wavelength λg, the reflected waves of the two are opposite to each other and the reflection components are reduced. Can be offset.
[0032]
Since the metal strips 3a and 3b both have an action of leaking electromagnetic waves, when the leakage metal strip 3 is composed of the two metal strips 3a and 3b as described above, the surface of the dielectric substrate 1 is used. The radiation characteristic of the electromagnetic wave leaked from is a combination of the radiation characteristics of the electromagnetic wave leaked by the two metal strips 3a and 3b.
[0033]
Further, in this example and all the dielectric leaky wave antennas shown below, the leakage metal strip 3 is composed of two metal strips 3a and 3b, but this is not intended to limit the present invention. If the reflection component of the strip is so small that it can be ignored, the leakage metal strip 3 may be constituted by a single metal strip. Further, it is possible to suppress the reflected wave by setting the interval between the leakage metal strips 3 to be shorter or longer than the in-line wavelength λg. Can do.
[0034]
On the other hand, an excitation unit 24 is provided on one end side of the dielectric substrate 1.
The excitation unit 24 includes a pair of line metal strips 40A and 40B extending in a strip shape so as to face each other across the dielectric substrate 1 at a position separated from the leakage metal strip 3, and a pair of line metal strips 40A, A plurality of stubs 41A (shown simply as three in the figure) provided at predetermined intervals on one side edge of 40B (in this figure, the side edge on which the metal strip 3 for leakage is provided).₁41A₂41A₃, 41B₁, 41B₂, 41B₃And is composed of.
[0035]
Here, the pair of line metal strips 40A and 40B sandwiching the dielectric substrate 1 form a parallel plate line, and propagates the electromagnetic wave fed from the feeding point 5 on one end side to the other end side. The electromagnetic wave is fed to the feeding point 5 by a coaxial cable, for example.
[0036]
Also, the stub 41A₁41A₂41A₃And stubs 41B facing each other₁, 41B₂, 41B₃Are provided in the same position in the same shape so as to overlap each other, and as shown in FIG. 2A, from one side edge of each of the metal strips for lines 40A, 40B, the widths are W1, W2, W3 is projected in a strip shape having lengths L1, L2, and L3, respectively.
[0037]
Further, the interval Q between the stubs is set to a value close to an integral multiple of the wavelength λg ′ in the parallel plate line of the electromagnetic wave to be radiated, for example, and fed to the feed point 5 and from one end side to the other end of the parallel plate line. The electromagnetic wave propagating to the side is branched in the direction in which the leakage metal strip 3 is provided in the dielectric substrate 1 and output as an excitation wave.
[0038]
The amplitude characteristics and phase characteristics of electromagnetic waves (hereinafter referred to as excitation waves) propagating in the direction in which the leakage metal strip 3 is provided from the excitation section 24 are arbitrary depending on the width, length, and interval Q of each stub. Can be set to
[0039]
That is, the stub 41A₁, 41B₁, Stub 41A₂, 41B₂And stub 41A₃, 41B₃The amplitudes of the excitation waves branched and output from the opposing portions of the stubs depend on the widths W1 to W3 and the lengths L1 to L3 of the stubs. Can be given.
[0040]
For example, when equalizing the amplitudes of the excitation waves that are branched and output from the opposing portions of the stubs, the branching rate is set to be larger as the stubs in the subsequent stage are considered in consideration of the loss due to the branching in the previous stage. This is because the lengths L1 to L3 are constant and the width is gradually increased as W1 <W2 <W3, or the widths W1 to W3 are constant and the length is gradually increased as L1 <L2 <L3. Alternatively, it can be realized by gradually increasing the width and length such that W1 <W2 <W3 and L1 <L2 <L3.
[0041]
In addition, the phase of the excitation wave branched and output from the opposing part of each stub depends on the stub interval Q, and the phase distribution characteristic of the entire excitation wave can be arbitrarily set by this interval Q.
[0042]
For example, if the interval Q is set to an integral multiple of the in-line wavelength λg ′, the phases of the excitation waves branched and output from the stub facing portions are equal, and the phase plane of the entire excitation wave is as shown in FIG. It becomes parallel to a pair of metal strips 40A and 40B (namely, parallel plate line) like Ph1-Ph1 '.
[0043]
When the excitation wave of the phase plane Ph1-Ph1 'parallel to the pair of line metal strips 40A, 40B is propagated to the leakage metal strip 3 side parallel to the pair of line metal strips 40A, 40B, the beam Can be radiated from the surface of the dielectric substrate 1 on the surface orthogonal to the surface of the dielectric substrate 1 and perpendicular to the line metal strip 40A.
[0044]
If the interval Q is set to be shorter than an integral multiple of the in-line wavelength λg ′, the phase of the excitation wave branched and output from each stub facing portion gradually advances, and the phase plane of the entire excitation wave is shown in FIG. ), When the gap Q is set to be longer than an integral multiple of the in-line wavelength λg ′, each stub 41 is inclined slightly with respect to the pair of line metal strips 40A and 40B.₁, 41₂, 41₃The phase of the excitation wave branched and output from each part is slightly delayed, and the phase surface of the entire excitation wave is compared to the pair of line metal strips 40A and 40B as shown by Ph4-Ph4 'in FIG. It tilts in the opposite direction to Ph3-Ph3 '.
[0045]
When the excitation waves of the phase planes Ph3-Ph3 'and Ph4-Ph4' inclined with respect to the line metal strip 40 are propagated to the leakage metal strip 3 side parallel to the line metal strip 40, a dielectric material is obtained. An electromagnetic wave in which the center direction of the beam is inclined from the surface of the substrate 1 toward the feeding end side or the terminal end side can be emitted.
[0046]
Here, an example in which a pair of line metal strips 40A and 40B is provided in parallel to the leakage metal strip 3 has been described, but a pair of line metal strips 40A and 40B (parallel plate lines) are used for leakage. The metal strip 3 may be inclined.
[0047]
As described above, the excitation unit 24 of the dielectric leakage wave antenna 20 according to the embodiment is in the form of a band facing each other across the dielectric substrate 1 at a position away from the leakage metal strip 3 of the dielectric substrate 1 and the ground plane conductor 2. A pair of line metal strips 40A and 40B forming a parallel plate line extending in a line, and provided at predetermined intervals on the side edges of the pair of line metal strips 40A and 40B, the electromagnetic wave fed to the parallel plate line is a dielectric. A plurality of stubs 41 </ b> A and 41 </ b> B that branch out in the direction intersecting the leakage metal strip 3 in the substrate 1 are provided.
[0048]
For this reason, the excitation part 24 can be integrated with the dielectric substrate 1, and the whole antenna can be reduced in size. Further, since the pair of metal strips 40A, 40B and the stubs 41A, 41B can be formed by printing or etching in the same manner as the leakage metal strip 3, it can be easily and inexpensively manufactured with few steps, and mass production is possible. It becomes possible.
[0049]
Further, as described above, when the interval Q between the stubs 41A and 41B is set equal to an integral multiple of the in-line wavelength λg ′, as in the case of the above-described leakage metal strip 3, each stub 41A in the parallel plate line. , 41B may be generated in the same phase and efficiency may be reduced.
[0050]
When the influence of the reflected wave cannot be ignored, for example, as shown in FIG. 3, the width Wn of each stub 41 is subtracted from the in-line wavelength λg ′ / 4 at the side edges of the line metal strips 40A and 40B. A reflection suppressing notch 42n having a width CWn substantially equal to the value and a predetermined depth Dn is provided at a position adjacent to each stub 41n, and the reflection component by the edge P1 of the stub 41n is reflected by the edge P2 of the notch 42n. It can be offset by the component.
[0051]
In addition, as described above, the strength of the electromagnetic waves branched from the opposing portions of the stubs 41A and 41B provided on the pair of metal strips 40A and 40B has a limit even if the width and length of the stub are changed, If an attempt is made to obtain a desired amplitude distribution characteristic, useless power remains at the terminal portion, and the efficiency may be reduced correspondingly, or the remaining power may be reflected to disturb the amplitude distribution characteristic or the phase characteristic. In a normal design, this power is about several percent to several ten percent of the total power.
[0052]
In such a case, for example, as shown in FIGS. 4 and 5, the widths of the metal strips 40A and 40B for the line are formed so as to be gradually reduced from V1 + V2 + V3 to V2 + V3, V3 at least on the end side. Stubs 41A and 41B are provided at positions where the width changes.
[0053]
By narrowing the width of the pair of line metal strips 40A and 40B in this way, the branching efficiency is increased, no wasted power remains at the end, and most of the supplied power is used as an excitation wave. Can improve efficiency.
[0054]
In the example shown in FIG. 4, the line metal strips 40A and 40B and the stubs 41A and 41B are connected via an oblique line 40a (in the figure, a straight line is shown but a curved line may be used). Therefore, the reflection component due to branching is reduced.
[0055]
In the example shown in FIG. 5, the width We of the stubs 41A and 41B is increased to about 1/4 of the in-line wavelength λg ′, so that the stubs are connected to be orthogonal to the line metal strips 40A and 40B. To reduce reflections.
[0056]
In the above-described dielectric leakage wave antenna 20, the set of metal strips 3 a and 3 b constituting the leakage metal strip 3 is opposite to the side of the dielectric substrate 1 on which the ground plane conductor 2 is provided. Although one of the pair of metal strips 3a and 3b (in this case, the metal strip 3b) is provided on the side surface as in the case of the dielectric leakage wave antenna 30 shown in FIG. It may be provided on the surface.
[0057]
In addition, although not shown, the metal strips 3a and 3b constituting the leakage metal strip 3 are provided only on the side on which the ground plane conductor 2 is provided in consideration of utilizing the reflection of the ground plane conductor 2 with respect to the leakage wave. Is also possible.
[0058]
In the dielectric leakage wave antennas 20 and 30, the low dielectric constant layer 7 is provided between the one surface side of the dielectric substrate 1 and the ground plane conductor 2 in order to reduce the conductor loss of the dielectric line. When this conductor loss is negligible (for example, when the frequency of the electromagnetic wave to be radiated is low), like the dielectric leakage wave antenna 31 in FIG. The ground plane conductor 2 may be provided in close contact with the leakage metal strip 3 on the opposite surface side without any gap. In this case, the ground plane conductor 2 is formed by printing or etching a metal film.
[0059]
When the ground plane conductor 2 is provided so as to be in close contact with one surface side of the dielectric substrate 1 in this way, in order to normally transmit the electromagnetic wave to the parallel plate line which is an open type line and to support the dielectric substrate 1 7, the metal base plate 8 is disposed in a state of being separated from at least the line metal strip 40B on the same plane side as the ground plane conductor 2, and a dielectric is provided via a spacer (not shown). The substrate 1 is supported. In FIG. 7, the base plate 8 is a flat plate, but a high step portion may be provided in a portion facing the ground plate conductor 2 of the base plate 8, and the surface of the high step portion and the ground plate conductor 2 may be in close contact with each other. Good.
[0060]
However, when the ground plane conductor 2 is formed in close contact with one surface side of the dielectric substrate 1 in this way, the ground plane conductor 2 is provided on both sides of the dielectric substrate 1 with the leakage metal strip 3. Provide only on the surface opposite the surface.
[0061]
In the following description, a leakage metal strip 3 is provided on the opposite surface of the dielectric substrate 1 to the side on which the ground plane conductor 2 is provided, and the ground plane conductor 2 is connected to the dielectric substrate 1. Although the example which is spaced apart from the one surface side is shown typically, the metal strip 3a, 3b which comprises the metal strip 3 for a leak like all of the examples like the dielectric leaky wave antenna 30 shown in FIG. The ground plane conductor 2 is connected to the dielectric substrate 1 as in the case where at least one of the dielectric substrate 1 is provided on the both sides of the dielectric substrate 1 on the side where the ground plane conductor 2 is provided and the dielectric leakage wave antenna 31 shown in FIG. Those formed so as to be in close contact with one surface side are also included in the present invention.
[0062]
In the dielectric leakage wave antennas 20, 30, and 31 described above, the stubs 41A and 41B are provided on the side edge of the metal strips 40A and 40B for the line on the side where the metal strip 3 for leakage is provided. Depending on the length of the stubs 41A and 41B, the electromagnetic waves can be strongly branched to one side of the side edges of the line metal strips 40A and 40B, strongly branched to the other side, or equally branched to both sides. it can.
[0063]
Therefore, by selecting the lengths of the stubs 41A and 41B, for example, like the dielectric leakage wave antenna 32 shown in FIG. 8, a plurality of stubs 41A and 41B are connected to the side edges of the line metal strips 40A and 40B. It is also possible to provide on the side opposite to the side on which the leakage metal strip 3 is provided.
[0064]
Although not shown, as described above, at least one of the metal strips 3a and 3b constituting the leakage metal strip 3 of the dielectric leakage wave antenna 32 is connected to the ground conductor 2 side like the dielectric leakage wave antenna 30. Alternatively, the ground plane conductor 2 may be brought into close contact with the one surface side of the dielectric substrate 1 and supported by the base plate 8 like the dielectric leakage wave antenna 31.
[0065]
If the excitation wave component branched to the side opposite to the side where the leakage metal strip 3 is provided is so large that it cannot be ignored, the excitation wave is transferred to the side where the leakage metal strip 3 is provided. It needs to be reflected.
[0066]
In this case, if the dielectric substrate 1 having a large relative dielectric constant such as ceramic or alumina is used, the end face 1a of the dielectric substrate 1 on the side where the line metal strips 40A and 40B are provided is used as a reflecting wall. be able to. At that time, a reflected wave reflected from the end face 1a of the dielectric substrate 1 toward the side where the leakage metal strip 3 is provided, and the leakage metal strip 3 is provided from the line metal strips 40A and 40B. What is necessary is just to set the distance etc. of the metal strips 40A and 40B for lines, and the metal strip 3 for a leak from the position of a reflecting wall so that a phase with the excitation wave which goes to the side which is directly may correspond.
[0067]
Further, when the dielectric substrate 1 having a small relative dielectric constant such as Teflon is used, electromagnetic waves are radiated from the end face, and the efficiency may be greatly reduced.
[0068]
In such a case, like the dielectric leakage wave antenna 33 shown in FIG. 9, a metal reflector 60 is provided on the end face of the dielectric substrate 1 as a reflection wall, and the leakage metal strip 3 is provided. The excitation wave branched to the opposite side is reflected to the side where the leakage metal strip 3 is provided. When the reflecting plate 60 is formed by printing, auxiliary plates 60a and 60b are extended on both surfaces of the dielectric substrate 1 to prevent peeling of the reflecting plate 60 as shown in FIG. . The auxiliary plate 60b and the ground plane conductor 2 may be electrically connected.
[0069]
Further, instead of providing the reflecting plate 60 on the end face as described above, the wavelength of the excitation wave is changed to the metal column 61 penetrating the dielectric substrate 1 by through-hole processing or the like like the dielectric leakage wave antenna 34 shown in FIG. Are formed along the length direction of the line metal strips 40A and 40B at a sufficiently short interval to form a reflection wall, and the excitation wave branched to the side opposite to the side where the metal strip for leakage 3 is provided leaks out. It can also be reflected to the side on which the metal strip 3 is provided. In FIG. 10, one end side of each metal column 61 is electrically connected by a short-circuit plate 61 a formed on the surface of the dielectric substrate 1, and the other end side of each metal column 61 is connected to the surface of the dielectric substrate 1. Although electrically connected by the formed short circuit board 61b, this short circuit board 61a, 61b is not necessarily required and can also be abbreviate | omitted. Further, the short-circuit plate 61b and the ground plane conductor 2 may be electrically connected.
[0070]
When the reflector 60 and the metal pillar 61 are used as described above, similarly to the above, the reflected wave that is reflected from the end face of the dielectric substrate 1 and goes to the side where the leakage metal strip 3 is provided, and the line metal The positions of the respective parts are set so that the phases of the excitation waves directly heading from the strips 40A and 40B to the side where the leakage metal strip 3 is provided coincide with each other.
[0071]
Although not shown, the dielectric leaky wave antennas 33 and 34 having the reflection walls as described above also have at least one of the metal strips 3a and 3b constituting the leaking metal strip 3 attached to the dielectric leaky wave antenna 30. Alternatively, it can be provided on the ground plane conductor 2 side, or the ground plane conductor 2 can be closely attached to one surface side of the dielectric substrate 1 and supported by the base plate 8 like the dielectric leakage wave antenna 31. .
[0072]
In addition, in an open type line such as a parallel plate line formed by the line metal strips 40A and 40B, there is an electromagnetic wave component directly radiated from the surface of the dielectric substrate 1 to the space, and this component causes radiation characteristics of the entire antenna. May be disturbed.
[0073]
When the influence of the direct radiation component cannot be ignored, shield plates 62 and 63 are provided as in the dielectric leaky wave antennas 35 and 36 shown in FIGS. 11 and 12, and the metal strips 40A and 40B for lines and the stubs are provided. What is necessary is just to shield the part of 41A, 41B.
[0074]
11, one end of the shield plate 62 of the dielectric leaky wave antenna 35 is the short-circuit plate 61a of the dielectric leaky wave antenna 34 of FIG. 10 (the auxiliary plate 60a of the dielectric leaky wave antenna 33 of FIG. 9). The other end side is extended to a position facing the line metal strip 40A and the direct radiation component from the parallel plate line to the space is connected to the metal column 61 (or the reflector 60 of FIG. 9). Prevents leakage. The metal column 61 may be electrically connected to the ground plane conductor 2 through the short-circuit plate 61b.
[0075]
Further, the shield plate 63 of the dielectric leakage wave antenna 36 of FIG. 12 has one end side continuous with the ground plane conductor 2 and the other end side is extended to a position facing the line metal strip 40A so as to extend from the parallel plate line to the space. Direct leakage of radiation components is prevented.
[0076]
Further, although not shown, the dielectric leakage wave antennas 35 and 36 having the shield plates 62 and 63 as described above also include at least one of the metal strips 3a and 3b constituting the leakage metal strip 3 as the dielectric leakage wave. It is provided on the ground plane conductor 2 side like the antenna 30, or the ground plane conductor 2 is brought into close contact with the one surface side of the dielectric substrate 1 and supported by the base plate 8 like the dielectric leakage wave antenna 31. You can also. Note that the dielectric leakage wave antenna 36 of FIG. 12 is configured so that the ground plane conductor 2 is brought into close contact with the one surface side of the dielectric substrate 1 and supported by the base plate 8 like the dielectric leakage wave antenna 31. The shield plate 63 is formed so as to be continuous with the base plate 8 and is electrically connected to the base plate 8 and the ground plane conductor 2.
[0077]
It is also possible to effectively use the direct radiation component from the parallel plate line to the space. For example, like the dielectric leakage wave antenna 37 shown in FIG. 13, a metal band-shaped radiation plate 64 is disposed so as to face the portion where the line metal strip 40A and the stub 41A are provided, and its width Wp. By adjusting etc., the phase and amplitude of the electromagnetic wave directly radiated from this portion can be radiated in accordance with the electromagnetic wave leaked by the leakage metal strip 3.
[0078]
Thus, by using the direct radiation component, the effective aperture area of the entire antenna can be increased, and the efficiency is further increased.
[0079]
Although not shown, the dielectric leaky wave antenna 37 having the radiation plate 64 as described above also has at least one of the metal strips 3a and 3b constituting the leakage metal strip 3 as the dielectric leaky wave antenna 30. The ground plate conductor 2 may be provided on the ground plate conductor 2 side, or the ground plate conductor 2 may be closely attached to one surface side of the dielectric substrate 1 and supported by the base plate 8 like the dielectric leakage wave antenna 31.
[0080]
Further, in each of the above-described dielectric leakage wave antennas, the electromagnetic wave 5 is fed (edge feeding) from one end side of the parallel plate line. However, like the dielectric leakage wave antenna 70 shown in FIG. An electromagnetic wave may be fed from the feeding point 5 in the center (center feeding).
[0081]
In this case, as shown in FIG. 15A, the phase plane of the excitation wave is changed from the feeding point 5 to the stub 41A on one side.₁~ 41A₃, 41B₁~ 41B₃Interval Q and stub 41A on the other side₁'-41A₃', 41B₁'-41B₃It can be arbitrarily set by the interval Q ′.
[0082]
For example, if both the stub intervals Q and Q ′ are set equal to an integral multiple of the in-line wavelength λg ′, the phase planes Ph1 to Ph1 parallel to the line metal strips 40A and 40B as shown in FIG. ′, And the stub interval Q is set shorter than an integral multiple of the in-line wavelength λg ′ and the stub interval Q ′ is set longer than an integer multiple of the in-line wavelength λg ′, the line strips 40A and 40B In this case, the stub interval Q is set longer than an integral multiple of the in-line wavelength λg ′, and the stub interval Q ′ is set shorter than an integer multiple of the in-line wavelength λg ′. For example, a phase plane Ph4-Ph4 'tilted in the direction opposite to the phase plane Ph3-Ph3' with respect to the line metal strips 40A, 40B is obtained.
[0083]
In the case of such center feeding, if the length of the parallel plate line is the same as that of the edge feeding described above, the loss (conductor loss and dielectric loss) generated in the line is almost halved, so the efficiency is increased. .
[0084]
In addition, when designing to obtain the phase planes Ph1-Ph1 'parallel to the line metal strips 40A, 40B, even if there are manufacturing errors, these errors occur symmetrically with respect to the feeding point. In this case, the phase plane Ph2-Ph2 'in FIG. 15B is inclined symmetrically, so that the beam center direction does not deviate greatly.
[0085]
Although not shown in the drawings, also for the one-side excitation and center-fed dielectric leakage wave antenna 70 as described above, at least one of the metal strips 3a and 3b constituting the leakage metal strip 3 is connected to the dielectric leakage wave antenna 30. The ground plane conductor 2 may be provided as described above, or the ground plane conductor 2 may be closely attached to one surface side of the dielectric substrate 1 and supported by the base plate 8 like the dielectric leakage wave antenna 31.
[0086]
Further, in each of the above-described dielectric leakage wave antennas, the case where the leakage metal strip 3 is single-sided excitation arranged only on one side edge side of the line metal strips 40A and 40B is shown. Like the body leakage wave antenna 71, the excitation part 24 including the line metal strip 40 and the stubs 41A, 41B, 51A, 51B is provided in the central part of the dielectric substrate 1, and a plurality of leakage metal strips 3, It is also possible to arrange both 3 'in parallel to provide both-side excitation.
[0087]
In this case, as shown in FIG. 17, the stubs 41A and 41B and the stubs 51A and 51B are provided symmetrically so that excitation waves having substantially the same strength can be branched on both sides of the metal strips 40A and 40B for the line. It has been.
[0088]
However, when the stubs are provided symmetrically in this way, the left and right branched waves have a phase difference substantially equal to ½ of the in-line wavelength λg ′.
[0089]
Therefore, as shown in FIG. 16, the distances d and d 'from the line metal strips 40A and 40B to the first left and right leakage metal strips 3 and 3' are made different by an amount corresponding to this phase difference. If it is set to, in-phase electromagnetic waves can be leaked from the left and right leakage metal strips 3, 3 ′.
[0090]
Further, when performing both-side excitation efficiently in this way, as shown in FIGS. 18 and 19, the width of at least the end side of the line metal strips 40A and 40B is gradually reduced and symmetrical as described above. Dividing into two lines, stubs 41 and 51 are provided symmetrically at positions where the width changes. FIG. 18 shows an example in which reflection is suppressed by connecting the metal strips 40A, 40B for the line and the respective stubs on the end side via an oblique (or curved) line 40a, and FIG. In this example, the width of each stub is made substantially equal to ¼ of the in-line wavelength λg ′, and reflection caused by providing each stub so as to be orthogonal to the line metal strips 40A and 40B is suppressed.
[0091]
Further, as described above, the both-side excitation by the stubs provided symmetrically can be applied to the center-feed type dielectric leakage wave antenna 72 shown in FIG.
[0092]
In the dielectric leaky wave antennas 71 and 72, the left and right phase difference of the branched wave due to the symmetrical arrangement of the left and right stubs 41 and 51 is corrected at the position of the leakage metal strips 3 and 3 '. However, like the dielectric leakage wave antennas 73 and 74 shown in FIG. 21 and FIG. 22, the left and right leakage metal strips 3 are adjusted by shifting the positions of the left and right stubs 41 and 51 to match the phases of the left and right branch waves. It is also possible to set the position 3 'symmetrical to the line metal strips 40A, 40B. The dielectric leakage wave antenna 73 of FIG. 21 shows the case of edge feeding, and the dielectric leakage wave antenna 74 of FIG. 22 shows the case of center feeding. In this case, as shown in FIGS. 23, 24, and 25, the left and right stubs 41, 51 are approximately λg ′ / 2 so that the left stubs 51A, 51B are positioned approximately in the middle of the right stubs 41A, 41B. Set it so as to shift the phase of the left and right branch waves.
[0093]
When the left and right branched waves are in phase as described above, the radiation plate 64 is replaced with the metal strip 40A for the line as in the dielectric leakage wave antennas 75 and 76 shown in FIGS. Further, by arranging the stubs 41A and 51A so as to face the stubs 41A and 51A and adjusting the width Wp and the like, the direct radiation component from the parallel plate line is changed to the phase of the electromagnetic wave leaked from the right and left leakage metal strips 3 and 3 ' The effective aperture surface of the entire antenna can be increased. 26 shows the case of edge feeding, and the dielectric leakage wave antenna 76 of FIG. 27 shows the case of center feeding.
[0094]
Further, in each of the above-described dielectric leakage wave antennas, the leakage metal strips 3 and 3 'and the line metal strips 40A and 40B are formed so as to be substantially parallel to one side of the rectangular dielectric substrate 1. However, this does not limit the present invention, and the orientation of the leakage metal strips 3 and 3 'and the line metal strips 40A and 40B with respect to the outer shape of the dielectric substrate 1 can be arbitrarily set.
[0095]
For example, like the dielectric leaky wave antenna 77 shown in FIG. 28, line metal strips 40A and 40B are provided so as to coincide with the diagonal lines of the square dielectric substrate 1, and the stubs 41 and 51 are provided on the side edges on both sides thereof. Further, the metal strips 3 and 3 'for leakage may be provided in parallel on both sides thereof. In this case, if an electromagnetic wave having a phase plane parallel to the leakage metal strips 3 and 3 ′ on both sides is propagated from the excitation unit 24, the polarized electromagnetic waves orthogonal to the length direction from the leakage metal strips 3 and 3 ′. Can be leaked. The polarization direction of the electromagnetic wave is 45 degrees polarized with an inclination of 45 degrees with respect to one side of the rectangular dielectric substrate 1 and is suitable for an on-vehicle radar or the like. Even in the case where the line metal strips 40A and 40B are inclined with respect to one side of the dielectric substrate 1 like the dielectric leaky wave antenna 77, it is possible to increase the efficiency by providing the radiation plate 64 as described above. Yes, it can also be edge-fed.
[0096]
Although not shown, each of the dielectric leakage wave antennas 71 to 77 having both-side excitation as described above is also configured such that at least one of the metal strips 3a and 3b constituting the leakage metal strip 3 is connected to the dielectric leakage wave antenna 30. The ground plane conductor 2 may be provided as described above, or the ground plane conductor 2 may be closely attached to one surface side of the dielectric substrate 1 and supported by the base plate 8 like the dielectric leakage wave antenna 31.
[0097]
The base plate conductor 2 is brought into close contact with the left and right leakage metal strips 3, 3 ′ on one surface side of the dielectric substrate 1 by using the dielectric leakage wave antennas 71 to 77 of both-side excitation described above. In the case of supporting by the plate 8, a concave base plate having a depressed central part is used to secure the space on the surface side of the metal strip 40 </ b> B for the line, and the high step portions on both sides thereof are in close contact with the left and right ground plane conductors 2. To integrate.
[0098]
【The invention's effect】
As described above, in the dielectric leaky wave antenna of the present invention, a parallel plate line is provided by providing a pair of line metal strips facing in parallel with a dielectric substrate sandwiched between a leakage metal strip and a ground plane conductor. The stubs are provided at predetermined intervals on the side edges of the pair of line metal strips, and the electromagnetic waves fed to the parallel plate lines are branched and excited in a direction crossing the leakage metal strip.
[0099]
For this reason, an excitation part can be integrated with a dielectric substrate and the whole antenna can be reduced in size. Further, since the metal strip for a line and the stub can be formed by printing or etching simultaneously with the metal strip for leakage and the ground plane conductor, it can be manufactured easily and inexpensively with a small number of processes, and mass production becomes possible.
[0100]
Further, in the case where the stub is formed in a strip shape having a predetermined width and extending from the side edge of the line metal strip in a direction orthogonal to the line metal strip and provided at a predetermined period, the width and length of the stub are provided. Depending on the length and spacing, any characteristic can be obtained.
[0101]
In addition, each side edge of the metal strip for line has a notch for reflection suppression having a width substantially equal to a value obtained by subtracting the width of the stub from ¼ of the in-line wavelength of the electromagnetic wave in the parallel plate line and a predetermined depth. In the case of being provided at a position adjacent to the stub, the reflection component due to the stub can be suppressed, and the efficiency of the excitation unit can be increased.
[0102]
In addition, if the width of the metal strip for the line is formed so that its width is gradually reduced, and the stub is provided at a position where the width changes, the power at the end is supplied to the metal strip for leakage without waste. Can be efficient.
[0103]
In addition, a metal strip for leakage is provided in a case having a reflection wall that reflects the electromagnetic wave branched to the side opposite to the side where the metal strip for leakage is provided by the stub to the side where the metal strip for leakage is provided. Electromagnetic waves branched off to the opposite side can be used effectively, and the efficiency is increased.
[0104]
Also, a shield plate that shields electromagnetic waves that are directly radiated from a parallel plate line to a space, with one end connected to a reflecting wall or ground plane conductor and the other end extending to face the metal strip for the line on the opposite side of the dielectric substrate With this, it is possible to prevent the disturbance of characteristics due to the direct radiation component from the parallel plate line.
[0105]
Also, it is arranged on the opposite side of the dielectric substrate so as to face the metal strip for the line, and the phase and amplitude of the electromagnetic wave directly radiated from the parallel plate line to the space is matched with the electromagnetic wave leaked by the leaking metal strip. With a radiation plate that radiates, the effective aperture area of the entire antenna can be increased, and the efficiency is increased.
[0106]
In addition, in the case where the excitation part is provided at substantially the center part of the dielectric substrate and the plurality of leakage metal strips are provided on both sides of the excitation part, the electromagnetic waves branched from the excitation part can be effectively leaked out. Can do.
[0107]
Further, when the stub is provided on both side edges of the pair of line metal strips, the excitation wave having the same amplitude can be branched to the leakage metal strips on both sides.
[0108]
Further, the stub provided on one side edge of the pair of line metal strips is set to be approximately ½ of the in-line wavelength of the electromagnetic wave propagating in the parallel plate line with respect to the stub provided on the other side edge. If they are shifted by the same distance, the phases of the excitation waves branched to both sides can be made equal, and the metal strips for leakage on both sides can be formed symmetrically.
[0109]
Further, in the case where the parallel plate line is configured to propagate the electromagnetic wave fed from almost the center to both ends, the loss in the parallel plate line can be reduced and the efficiency is increased as compared with the edge feed.
[0110]
Further, when the ground plane conductor is configured to be in close contact with the one surface side of the dielectric substrate at a position facing the leakage metal strip without any gap, the thickness of the antenna body can be reduced.
[0111]
Further, when the ground plane conductor is opposed to the one surface side of the dielectric substrate with the low dielectric constant layer containing air interposed therebetween, the conductor loss of the dielectric line is reduced, and the efficiency at a high frequency is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the main part of the embodiment and the wavefront;
FIG. 3 is a view showing a modification of the main part of the embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a modification of the main part of the embodiment
FIG. 5 is a diagram showing a modification of the main part of the embodiment.
FIG. 6 is a view showing an example in which a metal strip for leakage is provided on both sides.
FIG. 7 is a view showing an example in which a ground plane conductor is provided in close contact with a dielectric substrate.
FIG. 8 is a diagram showing an example in which a stub is provided on the opposite side
FIG. 9 is a diagram showing an example in which a reflecting wall is provided.
FIG. 10 is a diagram showing an example in which a reflecting wall is provided.
FIG. 11 is a diagram showing an example in which a shield plate is provided.
FIG. 12 is a diagram showing an example in which a shield plate is provided
FIG. 13 is a diagram showing an example in which a radiation plate is provided.
FIG. 14 is a diagram showing an example of center feeding
FIG. 15 is a diagram for explaining the relationship between the main part and the wavefront in the case of center feeding.
FIG. 16 is a diagram showing an example of edge feeding and double-sided excitation
FIG. 17 is a diagram showing a main part in the case of double-side excitation.
FIG. 18 is a diagram showing a main part in the case of double-side excitation.
FIG. 19 is a diagram showing a main part in the case of double-side excitation.
FIG. 20 is a diagram showing an example of center feeding and double-sided excitation.
FIG. 21 is a diagram showing an example of edge feeding, double-sided excitation, and symmetrical arrangement
FIG. 22 is a diagram showing an example of center feeding, bilateral excitation, and symmetrical arrangement
FIG. 23 is a diagram showing a main part in the case of bilateral excitation and symmetrical arrangement.
FIG. 24 is a diagram showing a main part in the case of bilateral excitation and symmetrical arrangement.
FIG. 25 is a diagram showing a main part in the case of bilateral excitation and symmetrical arrangement;
FIG. 26 is a diagram showing an example with edge feeding, double-sided excitation, and radiation plate
FIG. 27 is a diagram showing an example with center feeding, double-sided excitation, and radiation plate
FIG. 28 is a diagram showing an example in which the metal strip for leakage and the metal strip for line are inclined 45 degrees with respect to one side of the dielectric substrate;
FIG. 29 is a diagram showing a schematic configuration of a dielectric leakage wave antenna.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Dielectric substrate, 2 ... Ground plane conductor, 3, 3 '... Metal strip for leakage, 3a, 3b ... Metal strip, 20, 31-37, 70-77 ... Dielectric leaky wave antenna, 24 …… Excitation section, 40A, 40B …… Metal strip for line, 41A, 41B, 51A, 51B …… Stub, 42 …… Notch, 60 …… Reflector, 60a, 60b …… Auxiliary plate, 61 …… Metal pillar , 61a, 61b ... Short circuit plate, 62, 63 ... Shield plate, 64 ... Radiation plate

Claims

誘電体基板（１）と、該誘電体基板の一面側に設けられ、前記誘電体基板内でその厚さ方向と直交する方向に電磁波を伝搬させる誘電体線路を形成する地板導体（２）と、前記誘電体基板の少なくとも一方の面に所定間隔で平行に設けられた複数の漏出用金属ストリップ（３）と、前記誘電体基板内に前記複数の漏出用金属ストリップと交差する方向に電磁波を伝搬させて、前記誘電体基板の前記一面側の反対面から漏出させる励振部（２４）とを有する誘電体漏れ波アンテナにおいて、
前記励振部が、前記誘電体基板に一体化して形成されており、
前記誘電体基板の前記一面側の前記地板導体および前記誘電体基板に設けられた前記漏出用金属ストリップから離間した位置で、前記誘電体基板を挟んで平行に対向して、平行平板線路を形成する一対の線路用金属ストリップ（４０Ａ、４０Ｂ）と、
前記一対の線路用金属ストリップの側縁に所定間隔に設けられ、前記平行平板線路に給電された電磁波を、前記誘電体基板内で前記漏出用金属ストリップと交差する方向に分岐出力する強さに応じて定めた長さの複数のスタブ（４１Ａ、４１Ｂ、５１Ａ、５１Ｂ）とを有していることを特徴とする誘電体漏れ波アンテナ。A dielectric substrate (1), and a ground plane conductor (2) that is provided on one surface side of the dielectric substrate and forms a dielectric line that propagates electromagnetic waves in a direction perpendicular to the thickness direction in the dielectric substrate; , A plurality of leakage metal strips (3) provided in parallel at a predetermined interval on at least one surface of the dielectric substrate, and electromagnetic waves in a direction intersecting the plurality of leakage metal strips in the dielectric substrate. A dielectric leakage wave antenna having an excitation unit (24) that propagates and leaks from the opposite surface of the one side of the dielectric substrate;
The excitation unit is formed integrally with the dielectric substrate ;
A parallel plate line is formed in a position spaced apart from the ground plane conductor on the one surface side of the dielectric substrate and the metal strip for leakage provided on the dielectric substrate and facing in parallel with the dielectric substrate interposed therebetween. A pair of metal strips for line (40A, 40B),
Provided at a predetermined interval on the side edge of the metal strip for the pair of lines, the electromagnetic wave fed to the parallel-plate line, on the strength of branch output in a direction intersecting the seepage metal strip by the dielectric substrate A dielectric leakage wave antenna comprising a plurality of stubs (41A, 41B, 51A, 51B) having a length determined in accordance with the length .

前記一対の線路用金属ストリップの幅を、前記電磁波を給電する給電端側から終端側に向かって段階的に狭めるように形成し、その幅が変化する位置に前記スタブを備えたことを特徴とする請求項１記載の誘電体漏れ波アンテナ。 A width of the pair of line metal strips is formed so as to be gradually reduced from a feeding end side for feeding the electromagnetic wave toward a terminal end side, and the stub is provided at a position where the width changes. The dielectric leakage wave antenna according to claim 1.

前記平行平板線路は、そのほぼ中央から給電された電磁波を両端に伝搬するように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の誘電体漏れ波アンテナ。 The parallel plate line is claim 1 or claim 2 wherein the dielectric leaky wave antenna, characterized in that it is configured to propagate the electromagnetic wave fed from the approximate center to both ends.

前記一対の線路用金属ストリップの側縁には、前記平行平板線路内の電磁波の線路内波長の１／４から前記スタブの幅を減じた値にほぼ等しい幅と所定の深さと有する反射抑圧用の切欠（４２）が前記各スタブに隣接する位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の誘電体漏れ波アンテナ。 The side edges of the pair of metal strips for reflection suppression have a width substantially equal to a value obtained by subtracting the width of the stub from a quarter of the in-line wavelength of the electromagnetic wave in the parallel plate line and a predetermined depth. The dielectric leaky wave antenna according to any one of claims 1 to 3 , wherein a notch (42) is provided at a position adjacent to each stub .

前記スタブによって前記漏出用金属ストリップ側と反対側に分岐される電磁波を前記漏出用金属ストリップ側に反射させるための反射壁を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の誘電体漏れ波アンテナ。The reflection wall for reflecting the electromagnetic wave branched by the said stub on the opposite side to the said metal strip for a leakage to the said metal strip for a leakage is provided, The reflection wall in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned . Dielectric leaky wave antenna.

前記励振部が前記誘電体基板のほぼ中央部に設けられ、該励振部の両側にそれぞれ複数の前記漏出用金属ストリップが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の誘電体漏れ波アンテナ。 Substantially provided at the center, according to any one of claims 1 to 4, characterized in that on both sides of該励exciting units plurality of the seepage metal strips are provided in the excitation portion is the dielectric substrate Dielectric leaky wave antenna.

前記スタブが、前記一対の線路用金属ストリップの両方の側縁に設けられていることを特徴とする請求項６記載の誘電体漏れ波アンテナ。7. The dielectric leaky wave antenna according to claim 6 , wherein the stub is provided on both side edges of the pair of line metal strips .

前記スタブは、前記一対の線路用金属ストリップの両側に左右対称に設けられ、前記一対の線路用金属ストリップから左右の最初の前記漏出用金属ストリップまでのそれぞれの距離が、前記平行平板線路内を伝搬する電磁波の線路内波長のほほ゛１／２に等しい距離だけずれていることを特徴とする請求項７記載の誘電体漏れ波アンテナ。 The stubs are provided symmetrically on both sides of the pair of line metal strips, and each distance from the pair of line metal strips to the first leakage metal strip on the left and right is within the parallel plate line. 8. The dielectric leaky wave antenna according to claim 7 , wherein the dielectric leakage wave antenna is shifted by a distance substantially equal to ½ of the wavelength of the propagating electromagnetic wave in the line .

漏出用金属ストリップは前記誘電体基板の前記反対面側に形成され、
前記地板導体は、前記漏出用金属ストリップに対向する位置で前記誘電体基板の前記一面側に隙間なく密着していることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の誘電体漏れ波アンテナ。 A leakage metal strip is formed on the opposite side of the dielectric substrate;
9. The dielectric leakage wave according to claim 1, wherein the ground plane conductor is in close contact with the one surface side of the dielectric substrate at a position facing the leakage metal strip without a gap. antenna.

前記地板導体は、前記誘電体基板の前記一面側と空気を含む低誘電率層を挟んで対向していることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の誘電体漏れ波アンテナ。 9. The dielectric leaky wave antenna according to claim 1, wherein the ground plane conductor is opposed to the one surface side of the dielectric substrate with a low dielectric constant layer containing air interposed therebetween .