WO2013145842A1 - 導波管スロットアレーアンテナ装置 - Google Patents

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WO2013145842A1
WO2013145842A1 PCT/JP2013/052064 JP2013052064W WO2013145842A1 WO 2013145842 A1 WO2013145842 A1 WO 2013145842A1 JP 2013052064 W JP2013052064 W JP 2013052064W WO 2013145842 A1 WO2013145842 A1 WO 2013145842A1
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WO
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waveguide
slot
array antenna
wall
antenna device
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/052064
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English (en)
French (fr)
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渡辺　光
山口　聡
高橋　徹
成洋 中本
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0037—Particular feeding systems linear waveguide fed arrays
    • H01Q21/0043—Slotted waveguides
    • H01Q21/005—Slotted waveguides arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/12—Hollow waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/22—Longitudinal slot in boundary wall of waveguide or transmission line

Definitions

  • the present invention relates to a waveguide slot array antenna device having a slot on at least one wall surface of a waveguide.
  • the slot length is approximately 1 ⁇ 2 wavelength
  • the slot is approximately 1 / wavelength in the tube axis direction of the waveguide.
  • Waveguide slot array antenna devices arranged at intervals of two in-tube wavelengths are known.
  • FIG. 42 is a top view showing the waveguide slot array antenna device of the first conventional example.
  • the waveguide 1 has a short-circuit surface 2 at the end, and feeds power from the other side.
  • the tube axis direction of the waveguide 1 is the x direction
  • the direction perpendicular to the tube axis of the waveguide 1 is the y direction
  • the normal direction of the wall surface forming the slot 100 is the z direction.
  • the waveguide inner wall 3 represents the inner surface of the wide wall surface of the waveguide 1
  • the waveguide outer wall 4 represents the outer surface of the wide wall surface of the waveguide 1.
  • the dimension between the inner walls of the waveguide in the y direction is b
  • the dimension between the outer walls of the waveguide is B.
  • the narrow wall surface 5 is a wall surface that forms the slot 100.
  • the slots 101 and 102 provided in the narrow wall surface 5 of the waveguide 1 are inclined obliquely by angles + ⁇ and ⁇ , respectively, with respect to the y direction orthogonal to the tube axis of the waveguide 1.
  • the slots are arranged so as to be line symmetric with respect to the center line 6 in the waveguide width direction between adjacent slots. At this time, the dimension of the slot 100 in the y direction is smaller than the dimension b between the inner walls of the waveguide.
  • the slot 100 is made to resonate by setting the overall length of the slot to approximately 1 ⁇ 2 wavelength to be a pure resistance, and the angle at which the slot 100 is arranged is inclined by an angle ⁇ with respect to the y direction perpendicular to the tube axis of the waveguide 1. Therefore, impedance matching is achieved by adjusting the resistance of the slot 100.
  • the waveguide slot array antenna of Conventional Example 1 it is necessary to obtain resonance characteristics when the frequency B between the waveguide outer walls and the dimension b between the waveguide inner walls in the y direction of the waveguide 1 are reduced at a constant frequency.
  • the length of the slot 100 does not change at about 1 ⁇ 2 wavelength, and only the waveguide outer wall dimension B and the waveguide inner wall dimension b in the y direction of the waveguide 1 are reduced.
  • the dimension of the slot 100 in the y direction is larger than the dimension B between the waveguide outer walls in the y direction of the waveguide 1, and the slot 100 protrudes from the edge of the waveguide inner wall 3.
  • the slot length necessary for obtaining the resonance characteristics cannot be secured.
  • the slot does not exceed the dimension b between the inner walls of the waveguide by using a crank-shaped slot in which both ends of the slot are bent in the tube axis direction.
  • a method of ensuring the resonance length of the slot is proposed.
  • FIG. 43 is a top view showing a waveguide slot array antenna device of Conventional Example 2.
  • FIG. 43 the crank-shaped slot 200 is formed on the wall surface of the coaxial line 201. Components similar to those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the dimension of the crank-shaped slot 200 in the y direction does not exceed the dimension b between the inner walls of the waveguide (see Patent Document 1 below).
  • crank-shaped slot 200 is configured to resonate the slot 200. There is no disclosure or suggestion regarding the method of impedance adjustment.
  • crank-shaped slot 200 when used for the waveguide slot array antenna, the state of the current flowing through the wall surface of the coaxial line 201 and the waveguide wall surface is different, and accordingly, the operation of the slot 200 is also different.
  • crank-shaped slot 200 when the crank-shaped slot 200 is applied to a waveguide slot array antenna in which the slot 100 is provided in the narrow wall surface 5 of the waveguide 1 as shown in FIG.
  • the bent end of the slot 200 becomes long.
  • the bent end portion largely blocks the current flowing in the direction y perpendicular to the tube axis of the waveguide 1, the conductance per slot alone increases. Therefore, when it is necessary to increase the number of slots provided per waveguide, impedance matching with the waveguide junction cannot be achieved.
  • the polarization in the tube axis direction is the main polarization, the electric field component orthogonal to the main polarization generated from the bent end increases, so the cross polarization component of the radiation pattern of the slot alone also increases. .
  • the bent end portion of the crank-shaped slot 200 largely blocks current flowing in the direction y perpendicular to the tube axis of the waveguide 1.
  • the conductance per slot becomes large. Therefore, when it is necessary to increase the number of slots provided per waveguide, there is a problem that impedance matching with the waveguide junction cannot be achieved.
  • the polarization in the tube axis direction is the main polarization, the electric field component orthogonal to the main polarization generated from the bent end increases, so the cross polarization component of the radiation pattern of the slot alone also increases. There was a problem.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems.
  • the waveguide width is limited to be shorter than the slot length, the number of slots provided per waveguide is increased. Even in this case, it is an object to obtain a waveguide slot array antenna apparatus that can achieve impedance matching and has a small cross polarization component.
  • the central portion of the slot is installed in the waveguide width direction.
  • at least one of the tips of the slots has a shape extending along the tube axis direction of the waveguide, and a part of the tips of the slots extending along the tube axis direction is guided by the waveguide. It is configured to overlap with the inner wall of the waveguide when viewed from the normal direction of the surface on which the slot of the tube is provided.
  • a portion extending along the tube axis direction at the tip of the slot is configured to overlap the inner wall of the waveguide. Therefore, the conductance of the single slot can be reduced by adjusting the coupling amount between the tip of the slot and the inner wall of the waveguide. Therefore, when the waveguide width is limited to be shorter than the slot length, impedance matching with the waveguide junction can be achieved even when the number of slots provided per waveguide is increased. it can.
  • the center portion of the slot is inevitably long, and the tip portion extending along the tube axis direction can be shortened. Therefore, the contribution of the electric field generated at the center of the slot with respect to the component forming the radiation pattern is large, and the contribution of the electric field generated at the tip of the slot is small, so that the cross-polarized component can be reduced.
  • FIG. 2 is an enlarged view showing a single slot in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross section AA ′ of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing normalized frequency-conductance characteristics.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing normalized frequency-return loss characteristics.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing angle-normalized gain characteristics.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a cross section along DD ′ of FIG. 17. It is sectional drawing which shows the other waveguide slot array antenna apparatus by Embodiment 4 of this invention. It is sectional drawing which shows the other waveguide slot array antenna apparatus by Embodiment 4 of this invention. It is sectional drawing which shows the waveguide slot array antenna apparatus by Embodiment 5 of this invention. It is sectional drawing which shows the other waveguide slot array antenna apparatus by Embodiment 5 of this invention. It is sectional drawing which shows the waveguide slot array antenna apparatus by Embodiment 6 of this invention.
  • FIG. 25 is an enlarged view showing a single waveguide slot of FIG. 24.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view of the waveguide of FIG. 25.
  • FIG. 26 is a top perspective view of FIG. 25. It is sectional drawing which shows the other waveguide slot array antenna apparatus by Embodiment 7 of this invention.
  • FIG. 29 is a top perspective view of the slot of FIG. 28. It is sectional drawing which shows the other waveguide slot array antenna apparatus by Embodiment 7 of this invention.
  • FIG. 31 is a top perspective view of the slot of FIG. 30. It is sectional drawing which shows the other waveguide slot array antenna apparatus by Embodiment 7 of this invention.
  • FIG. 25 is an enlarged view showing a single waveguide slot of FIG. 24.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view of the waveguide of FIG. 25.
  • FIG. 26 is a top perspective view of FIG. 25. It is sectional drawing which shows the other waveguide slot array antenna apparatus by Embodiment 7 of this
  • FIG. 33 is a top perspective view of the slot of FIG. 32. It is sectional drawing which shows the other waveguide slot array antenna apparatus by Embodiment 7 of this invention.
  • FIG. 35 is a top perspective view of the slot of FIG. 34. It is sectional drawing which shows the other waveguide slot array antenna apparatus by Embodiment 7 of this invention.
  • FIG. 37 is a top perspective view of the slot of FIG. 36. It is sectional drawing which shows the other waveguide slot array antenna apparatus by Embodiment 7 of this invention.
  • FIG. 39 is a cross-sectional view showing a cross section EE ′ of FIG. 38. It is sectional drawing which shows the other waveguide slot array antenna apparatus by Embodiment 7 of this invention.
  • FIG. 41 is a top perspective view of the slot of FIG. 40. It is a top view which shows the waveguide slot array antenna apparatus of the prior art example 1.
  • FIG. It is a top view which shows the waveguide slot array antenna apparatus of the prior art example 2.
  • FIG. 1 is a top view showing a waveguide slot array antenna apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is an enlarged view showing a single slot of FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an AA ′ cross section of FIG.
  • a waveguide 1 having a rectangular cross-sectional shape has a short-circuit surface 2 at an end, and feeds power from the other side.
  • the tube axis direction of the waveguide 1 is the x direction
  • the direction perpendicular to the tube axis of the waveguide 1 is the y direction
  • the normal direction of the wall surface forming the slot 10 is the z direction.
  • the waveguide inner wall 3 represents the inner surface of the wide wall surface of the waveguide 1
  • the waveguide outer wall 4 represents the outer surface of the wide wall surface of the waveguide 1.
  • the dimension between the inner walls of the waveguide in the y direction is b
  • the dimension between the outer walls of the waveguide is B.
  • the narrow wall surface 5 is a wall surface that forms the slot 10.
  • the central portion 13 of the slot 11 provided on the narrow wall surface 5 of the waveguide 1 extends in the y direction perpendicular to the tube axis of the waveguide 1, and the bent portions at both ends of the central portion 13 are bent.
  • the end portions 14 and 15 extend parallel to the tube axis direction of the waveguide 1.
  • the angle formed by the central portion 13 of the slot 11 and the bent end portions 14 and 15 of the tip portion is a crank shape having a right angle.
  • the total length of the slot 11 is approximately 1 ⁇ 2 wavelength. If the inside of the bent end portions 14 and 15 of the slot 11 is P1 and the outside is P2, the inside P1 exists inside the waveguide 1 rather than the waveguide inner wall 3, and the outside P2 is inside the waveguide.
  • the hatched portion is a portion of the bent end portions 14 and 15 that penetrates the inside of the waveguide when the slot 11 is viewed from above, and is a coupling portion P3 between the slot 11 and the inside of the waveguide 1. is there.
  • the dimension Sb is set between the waveguide inner wall dimension b and the waveguide outer wall dimension B. That is, the slot 11 is configured to overlap the inner wall 3 of the waveguide 1 when the slot 11 is viewed from above.
  • a plurality of these slots 10 are arranged in the tube axis direction of the waveguide 1 and are arranged at intervals of approximately 1 ⁇ 2 in-tube wavelength, and with respect to a center line 6 perpendicular to the tube axis direction. They are arranged in an inverted manner so as to be line-symmetric with each other.
  • each slot 11, 12 is provided so as to block the maximum current flowing through the narrow wall surface 5.
  • the waveguide slot array antenna device is represented by an equivalent circuit in which the load of each slot 10 is configured by a parallel circuit.
  • the hatched portion becomes the coupling portion P ⁇ b> 3 between the slot 11 and the inside of the waveguide 1 at the bent end portions 14 and 15.
  • the larger the portion parallel to the tube axis direction of the slot is, the larger the conductance of the slot is to block the current. For this reason, a part of the slot 11 protrudes from the inner wall 3 of the waveguide, and the amount of coupling between the bent end portions 14 and 15 of the slot 11 and the inside of the waveguide 1 is adjusted, so that the slot alone Conductance can be reduced. Thereby, the number of slots provided per waveguide can be increased.
  • the central portion 13 of the slot 11 is necessarily long and the bent end portions 14 and 15 can be shortened. For this reason, the contribution of the electric field generated at the central portion 13 of the slot 11 is large and the contribution of the electric field generated at the bent end portions 14 and 15 of the slot 11 is small with respect to the components forming the radiation pattern. It can be made smaller.
  • the narrow wall surface 5 of the waveguide 1 is provided with the crank-shaped slot 200 of the conventional example 2 shown in FIG. 43, and the embodiment shown in FIG. FIG. 5 shows a calculation result comparing the conductance values of the single slot elements when the slot 10 according to the first embodiment is provided.
  • the horizontal axis of FIG. 5 represents the frequency normalized by the resonance frequency
  • the vertical axis represents the real part of the admittance normalized by the characteristic admittance of the waveguide, that is, the normalized conductance value.
  • A1 is the characteristic of the slot 200 of the conventional example 2
  • FIG. 6 shows the frequency of the reflection coefficient when the slot 200 of the conventional example 2 compared with FIG. 5 and the slot 10 of the first embodiment are applied to an array antenna having 6 slots N per waveguide. It is a characteristic.
  • a low reflection coefficient can be obtained even when the number of slots N is increased.
  • FIG. 7 shows a calculation result of the radiation pattern of the slot single element as an example of the cross polarization level reduction effect.
  • the horizontal axis represents the angle
  • the broken lines A3 and A4 are the characteristics of the slot 200 of the conventional example 2
  • the solid lines B3 and B4 are the characteristics of the slot 10 of the first embodiment
  • A3 and B3 are the main polarization
  • A4 and B4 are the cross polarization. Represents. From FIG.
  • the cross polarization level with respect to the main polarization in the front direction of the antenna is ⁇ 4.51 dB in the slot 200 of the conventional example 2, and ⁇ 9.76 dB in the slot 10 of the first embodiment. Therefore, the cross polarization level can be reduced to 5.25 dB.
  • the central portion 13 of the slot 11 is configured to protrude from the waveguide inner wall 3, and the slot 11 and the waveguide are formed at the bent end portions 14 and 15 of the slot 11. 1 is provided with a connecting portion P3. Therefore, the conductance of the single slot can be reduced by adjusting the amount of coupling between the bent end portions 14 and 15 of the slot 11 and the inside of the waveguide 1. Therefore, when the waveguide width is limited to be shorter than the slot length, impedance matching with the waveguide junction can be achieved even when the number of slots provided per waveguide is increased. it can.
  • the central portion 13 of the slot 11 is inevitably long, and the bent end portions 14 and 15 extending along the tube axis direction can be shortened. Therefore, the contribution of the electric field generated at the central portion 13 of the slot 11 with respect to the component forming the radiation pattern is large, and the contribution of the electric field generated at the bent end portions 14 and 15 of the slot 11 is small. be able to.
  • FIG. FIG. 8 is a top view showing a waveguide slot array antenna apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is an enlarged view showing a single slot of FIG. In the figure, the slot 30 is formed in a Z shape on the narrow wall surface 5 of the waveguide 1.
  • the central portion 33 of the slot 31 provided in the narrow wall surface 5 of the waveguide 1 is installed so as to be inclined by an angle ⁇ with respect to the y direction orthogonal to the tube axis of the waveguide 1.
  • the bent end portions 34 and 35 extend parallel to the tube axis direction of the waveguide 1.
  • the angle formed by the central portion 33 of the slot 31 and the bent end portions 34 and 35 at the tip portion is an acute Z shape.
  • the total length of the slot 31 is approximately 1 ⁇ 2 wavelength.
  • the hatched portion is a portion of the bent end portions 34 and 35 penetrating the inside of the waveguide when the slot 31 is viewed from above, and becomes a coupling portion P3 between the slot 31 and the inside of the waveguide 1.
  • the electric field E1 in the central portion 33 of the slot 31 is generated in the width direction of the slot 31 and decomposed into components in the x direction and the y direction, respectively, is an electric field E2 and an electric field E3.
  • E4 is an electric field at the bent ends 34 and 35 of the slot. Components similar to those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the central portion 33 of the slot 31 has an angle ⁇ for realizing a desired conductance.
  • the electric field E1 generated from the central portion 33 of the slot 31 is generated in the slot width direction.
  • a cross polarization component is generated from the central portion 33 of the slot 31 depending on the angle ⁇ of the central portion 33.
  • the electric field E1 generated in the central portion 33 of the slot 31 can be considered as being decomposed into a tube axis component electric field E2 and a component electric field E3 orthogonal to the tube axis.
  • an electric field E4 is generated from the bent end portions 34 and 35 of the slot 31 in a direction perpendicular to the tube axis. Therefore, by forming the slot 31 in the Z shape, the electric field E3 of the component in the waveguide width direction of the electric field E1 generated from the central portion 33 of the slot 31, and the electric field E4 generated from the bent end portions 34 and 35 of the slot 31. Are combined so as to cancel the cross-polarized wave component, so that the cross-polarized wave component can be reduced.
  • the central portion 33 of the slot 31 is installed so as to be inclined by the angle ⁇ with respect to the y direction orthogonal to the tube axis of the waveguide 1.
  • the degree of current interruption by the slot 31 can also be adjusted by changing the angle ⁇ of the central portion 33 of the slot 31, so that the conductance can be further adjusted. It is. Therefore, when the waveguide width is limited to be shorter than the slot length, impedance matching with the waveguide junction can be achieved even when the number of slots provided per waveguide is increased. it can.
  • the cross polarization component can be reduced.
  • FIG. 10 is a top view showing a waveguide slot array antenna apparatus according to the third embodiment.
  • the slot 40 is formed in a crank shape on the narrow wall surface 5 of the waveguide 1.
  • the bent ends at both ends of the slots 41 and 42 extend in parallel with the tube axis direction of the waveguide 1. It is formed so that the angle formed by the central part of the slots 41 and 42 and the bent end part of the tip part becomes an obtuse angle.
  • Components similar to those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • FIG. 11 is a top view showing another waveguide slot array antenna apparatus according to the third embodiment.
  • the slot 50 is formed in an L shape on the narrow wall surface 5 of the waveguide 1.
  • the bent ends at one ends of the slots 51 and 52 extend parallel to the tube axis direction of the waveguide 1. It is formed so that the angle formed between the central portion of the slots 51 and 52 and the bent end portion of the tip portion is a right angle.
  • Components similar to those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • FIG. 12 is a top view showing another waveguide slot array antenna apparatus according to the third embodiment.
  • the slot 60 is formed in an L shape on the narrow wall surface 5 of the waveguide 1.
  • the bent ends at one end of the slots 61 and 62 extend parallel to the tube axis direction of the waveguide 1. It is formed so that the angle formed by the central portion of the slots 61 and 62 and the bent end portion of the tip end portion is an acute angle.
  • Components similar to those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • FIG. 13 is a top view showing another waveguide slot array antenna apparatus according to the third embodiment.
  • the slot 70 is formed in an L shape on the narrow wall surface 5 of the waveguide 1.
  • the bent ends at one ends of the slots 71 and 72 extend parallel to the tube axis direction of the waveguide 1. It is formed so that the angle formed between the central part of the slots 71 and 72 and the bent end part of the tip part becomes an obtuse angle.
  • Components similar to those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • FIG. 14 is a top view showing another waveguide slot array antenna apparatus according to the third embodiment.
  • the slot 80 is formed in an S shape on the narrow wall surface 5 of the waveguide 1.
  • the central portions of the slots 81 and 82 are curved, and the bent end portions at both ends extend parallel to the tube axis direction of the waveguide 1. Components similar to those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the shape of the slot is shown.
  • the shape is not limited to this, and the shape may be as shown in FIGS.
  • the slots shown in FIGS. 10 to 13 are formed by bending a straight line, as shown in FIG. 14, the slots may be formed by a curved line.
  • the bent end portions at both ends of the slot extend only in either the + x direction or the ⁇ x direction, but the bent end portions of the slot are in the + x direction and the ⁇ x direction. It can also be configured to branch in both directions.
  • FIG. 15 is a top view showing another waveguide slot array antenna apparatus according to the third embodiment.
  • the waveguide inner wall 7 indicates the inner surface of the narrow wall surface of the waveguide 1
  • the waveguide outer wall 8 indicates the outer surface of the narrow wall surface of the waveguide 1.
  • the dimension between the inner walls of the waveguide in the z direction is c
  • the dimension between the outer walls of the waveguide is C.
  • the wide wall surface 9 is a wall surface that forms the slots 90 and 91.
  • the slots 90 and 91 are formed in a crank shape on the wide wall surface 9 of the waveguide 1.
  • the bent ends at both ends of the slots 90 and 91 extend parallel to the tube axis direction of the waveguide 1.
  • the total length of the slots 90 and 91 is approximately 1 ⁇ 2 wavelength. Note that, when the slots 90 and 91 are viewed from above, the bent ends of the slots 90 and 91 are configured to overlap the inner wall 7 of the waveguide 1. Components similar to those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the slot is provided on the narrow wall surface 5 of the waveguide 1.
  • the slots 90 and 91 are provided on the wide wall surface 9 of the waveguide 1. May be. Further, slots may be provided on both the narrow wall surface 5 and the wide wall surface 9 of the waveguide 1.
  • FIG. 16 is a top view showing another waveguide slot array antenna device according to the third embodiment.
  • the waveguide slot array antenna shown in the second embodiment is used as one subarray, and an array antenna is configured by arranging a plurality of subarrays. Components similar to those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • an array antenna may be configured by arranging a plurality of waveguide slot array antennas shown in the first and third embodiments.
  • the waveguide 1 is a ridge waveguide provided with a ridge, the waveguide 1 is a coaxial waveguide that is a coaxial line, or the waveguide 1 is at least one inside the waveguide.
  • a dielectric-filled waveguide having a dielectric filled in the portion may be used.
  • Embodiment 3 in addition to the configurations shown in Embodiments 1 and 2, the design can be given more flexibility by various modifications of the configuration.
  • FIG. 17 is a top perspective view showing a waveguide slot array antenna apparatus according to the fourth embodiment.
  • FIG. 17 as an example, the case where the slot 10 is provided on the narrow wall surface 5 of the waveguide as in the first embodiment is shown.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the line DD ′ of FIG.
  • the waveguide slot array antenna apparatus includes a concave conductive member 301 provided with a rectangular groove 303, and a concave conductive member 302 provided with a rectangular groove 304.
  • the waveguide 300 having a substantially rectangular cross section is formed.
  • the dividing surface 330 of the waveguide 300 is a substantially central portion of the wide wall surface 9 of the waveguide 300, and the dividing surface 330 is intentionally laminated with two concave conductive members 301 and 302.
  • a gap 310 is formed in the space.
  • the slot 10 is provided on the bottom surface 331 of the rectangular groove 303.
  • the waveguide 300 divided by the dividing surface 330 and composed of two concave conductive members 301 and 302 is manufactured by applying metal plating to a member formed by resin injection molding.
  • the dividing surface 330 of the waveguide 300 in the present embodiment is the central portion of the wide wall surface 9, and as shown in the first embodiment, the high-frequency signal input to the waveguide propagates in the TE10 mode. At this time, no current is generated in the central portion of the wide wall surface 9 where the dividing surface 330 is located. Therefore, in the present embodiment, the current flowing through the waveguide inner wall 3 is not divided at the dividing surface 330 of the waveguide 300. As a result, the high-frequency signal in the waveguide propagates without leaking from the dividing surface 330, and the high-frequency signal is coupled to each of the plurality of slots 10. Therefore, an efficient waveguide slot array antenna device can be realized. it can.
  • the two concave conductive members 301 and 302 are manufactured by performing metal plating on a member formed by resin injection molding. Therefore, peeling of the metal plating can be prevented by preventing the contact friction generated at the contact portion between the two concave conductive members 301 and 302. If the metal plating of the waveguide 300 is peeled off, the propagation characteristics are deteriorated and the antenna characteristics are also deteriorated. By preventing this, the life of the antenna can be extended.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing another waveguide slot array antenna apparatus according to the fourth embodiment.
  • the protrusion 340 is provided on the surface of the conductive member 301 that faces the conductive member 302. In this way, when the two concave conductive members 301 and 302 are laminated, the predetermined gap 310 is maintained by providing the protrusions 340 that are in contact with each other at a position sufficiently away from the waveguide inner wall 3. Can be fixed.
  • a protrusion may be provided on both the conductive member 301 and the conductive member 302, or a protrusion may be provided on only one of them.
  • FIG. 20 is a sectional view showing another waveguide slot array antenna apparatus according to the fourth embodiment.
  • the spacer 341 is provided so as to be sandwiched between opposing surfaces of the conductive member 301 and the conductive member 302. In this way, the spacer 341 may be sandwiched instead of the protrusion 340, and similarly, the predetermined gap 310 can be held and fixed.
  • the metal plating is not applied to the protrusions 340 and the spacers 341 of the conductive members 301 and 302 to be the contact portions. This is to prevent the metal plating exfoliation part from expanding from the metal plating exfoliation part caused by friction.
  • the method for manufacturing the conductive members 301 and 302 constituting the waveguide slot array antenna apparatus has been described only for resin molding.
  • the present invention is not limited to this. Manufacturing methods such as metal cutting, die casting, and diffusion bonding may be used, and any arbitrary combination thereof may be used.
  • the concave conductive member 301 provided with the rectangular groove 303 and the concave conductive member 302 provided with the rectangular groove 304 are spaced from each other.
  • the waveguide 300 having a substantially rectangular cross section was formed. Therefore, the high-frequency signal in the waveguide propagates without leaking from the dividing surface 330, and an efficient waveguide slot array antenna device can be realized.
  • the conductive members 301 and 302 are formed of a resin having a surface plated with metal, peeling of the metal plating due to contact friction can be prevented, and deterioration of antenna characteristics can be prevented.
  • FIG. 21 is a sectional view showing a waveguide slot array antenna apparatus according to the fifth embodiment.
  • the waveguide slot array antenna apparatus according to the present embodiment is an odd number of about 1/4 of the free space wavelength at the operating frequency from the inner wall 3 of the waveguide.
  • a groove 350 is provided at a double position. Components similar to those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the waveguide in the case of a rectangular waveguide having an ideal waveguide cross section, the waveguide is divided by approximately the center of the wide wall surface 9 where the current flowing in the waveguide is zero.
  • An efficient waveguide slot array antenna device can be obtained without leaking high-frequency signals flowing in the tube from the dividing plane.
  • the waveguide cross section becomes an asymmetric structure with respect to the dividing surface 330 due to the draft at the time of resin injection molding, processing R, and the like.
  • the central portion of the wide wall surface 9 of the waveguide 300 may not necessarily be an ideal dividing surface.
  • the waveguide 300 may not be divided at the center of the wide wall surface 9.
  • the waveguide 300 of the fifth embodiment has a structure in which a conductive member 301 and a conductive member 302 are stacked while holding a predetermined gap 310 as in the fourth embodiment.
  • the groove 350 is opened at the ends O of the grooves 350 at both ends of the waveguide (impedance). Infinite), at the starting point S on the gap 310 side of the waveguide inner wall 3, it operates as a short-circuited choke structure. Thereby, it is possible to minimize the high-frequency signal leaking from the gap 310 of the dividing surface 330 of the waveguide 300.
  • the adjacent groove 350 may be an adjacent subarray or waveguide line. Further, the groove 350 provided in the conductive member 301 can be provided in both of the conductive members 301 and 302, or can be provided only in the conductive member 302. In this case, the same operation is performed.
  • FIG. 22 is a sectional view showing another waveguide slot array antenna apparatus according to the fifth embodiment.
  • the concave conductive member 305 is provided with a rectangular groove 306.
  • the flat conductor 360 is provided in place of the conductive member 302, and is disposed to face the conductive member 305 while holding a predetermined gap 310.
  • the division surface 330 of the waveguide is not limited to the central portion of the wide wall surface 9 of the waveguide, and the position can be arbitrarily selected. .
  • the conductive member 305 constituting the waveguide can be constituted by one, the cost for manufacturing the waveguide slot array antenna device can be reduced to about half.
  • the groove 350 is provided from the inner wall 3 of the waveguide at an odd number multiple of 1/4 of the free space wavelength at the used frequency. For this reason, even if there is a manufacturing error in the waveguide 300, a high-frequency signal leaking from the gap can be minimized.
  • the flat conductor 360 is disposed opposite to the conductive member 305 while maintaining a predetermined gap 310. For this reason, the electroconductive member 305 can be comprised by one, and manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 23 is a sectional view showing a waveguide slot array antenna apparatus according to the sixth embodiment.
  • a concave dielectric substrate 370 is disposed opposite to the concave conductive member 305 shown in FIG. .
  • the dielectric substrate 370 is a surface facing the conductive member 305 of the dielectric 371, and a copper foil 372 is formed except for a surface facing the groove 306, and a copper foil 373 is formed on the back surface of the dielectric 371.
  • the A plurality of through holes 374 are provided through the dielectric 371 to conduct between the copper foils 372 and 373. Therefore, the dielectric 371, the copper foils 372 and 373, and the through hole 374 form a rectangular groove partially filled with the dielectric 371. Components similar to those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • a concave dielectric substrate 370 is opposed to a concave conductive member 305 to operate as a waveguide.
  • the waveguide dividing surface 330 is determined by the thickness of the dielectric substrate 370.
  • the cross-sectional structure of the waveguide is asymmetric with respect to the dividing surface 330 of the waveguide.
  • the dividing surface 330 is provided with a choke structure similar to that of the fifth embodiment. Thereby, it is possible to obtain a waveguide in which loss due to leakage of a high-frequency signal from the gap 310 is suppressed and the dielectric 371 is partially filled.
  • a waveguide in which a dielectric 371 is partially filled in the waveguide can be easily configured, and the waveguide can be configured in a small size due to the wavelength shortening effect of the wavelength in the waveguide.
  • the concave conductive member is formed with the dielectric 371, the copper foils 372 and 373, and the rectangular groove partially filled with the dielectric 371.
  • a dielectric substrate 370 For this reason, the waveguide can be reduced in size by the effect of shortening the in-tube wavelength of the waveguide by the dielectric 371.
  • FIG. 24 is a top perspective view showing a waveguide slot array antenna device according to the seventh embodiment.
  • 25 is a top perspective view of the single slot shown in FIG. 24,
  • FIG. 26 is a cross-sectional view perpendicular to the tube axis direction of FIG. 25, and
  • FIG. 27 is a top view parallel to the tube axis direction of FIG. 24 to 27, in the waveguide slot array antenna device according to the seventh embodiment, the inner surface of the narrow wall forming the slot 10 of the waveguide 1 shown in FIG.
  • the opposing surface of the waveguide inner wall 410 is referred to as a waveguide inner wall 411.
  • the conductor members 400 are respectively disposed on the waveguide inner wall 411 immediately below the slot 10. In the conductor member 400, one side surface formed in a rectangular column is disposed on the waveguide inner wall 411 so that the interval between the waveguide inner walls 410 and 411 immediately below the slot 10 is narrowed.
  • a, b and d are the dimensions between the waveguide inner walls, a is the dimension between the waveguide inner walls 410 and 411 of the narrow wall surface except just below the slot 10, and b is the distance between the waveguide inner walls of the wide wall surface.
  • the dimension d is a dimension from the waveguide inner wall 410 to the conductor member 400, which is a narrow wall just below the slot 10.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view showing another waveguide slot array antenna device according to Embodiment 7, and FIG. 29 is a top view of FIG. 28 and 29, the inner surface of the wide wall surface of the waveguide 1 shown in FIG. 1 is defined as a waveguide inner wall 412, and conductor members 401 are respectively disposed on the waveguide inner wall 412 immediately below the slot 10 formed therein. Be placed.
  • the conductor member 401 has one side surface formed on a square pole disposed on the waveguide inner wall 412 so that the interval between the waveguide inner walls 412 immediately below the slot 10 is narrowed.
  • f is a dimension between the waveguide inner walls, and is a dimension between the conductor members 401 arranged on the waveguide inner wall 412 of the wide wall surface immediately below the slot 10.
  • FIG. 30 is a sectional view showing another waveguide slot array antenna apparatus according to Embodiment 7, and FIG. 31 is a top view of FIG. 30 and 31, the conductor members 402 are respectively disposed on the waveguide inner wall 411 immediately below where the slot 10 is formed.
  • the conductor member 402 has a bottom surface formed in a square pole disposed at a part of the waveguide inner wall 411 so that the interval between the waveguide inner walls 410 and 411 immediately below the slot 10 is narrowed.
  • symbol is attached
  • FIG. 32 is a cross-sectional view showing another waveguide slot array antenna device according to Embodiment 7, and FIG. 33 is a top view of FIG. 32 and 33, the conductor members 403 are arranged on the waveguide inner wall 411 immediately below where the slot 10 is formed.
  • the conductor member 403 has a bottom surface formed in a cylindrical shape disposed at a part of the waveguide inner wall 411 so that the interval between the waveguide inner walls 410 and 411 immediately below the slot 10 is narrowed.
  • symbol is attached
  • FIG. 34 is a sectional view showing another waveguide slot array antenna apparatus according to Embodiment 7, and FIG. 35 is a top view of FIG. 34 and 35, the conductor members 404 are respectively disposed on one of the waveguide inner walls 412 immediately below where the slot 10 is formed.
  • the conductor member 404 is disposed on the waveguide inner wall 412 with one side surface formed in a square pole so that the interval between the waveguide inner walls 412 immediately below the slot 10 is narrowed.
  • symbol is attached
  • FIG. 36 is a sectional view showing another waveguide slot array antenna apparatus according to Embodiment 7, and FIG. 37 is a top view of FIG. 36 and 37, the conductor members 405 are respectively disposed on the waveguide inner walls 411 and 412 immediately below where the slots 10 are formed.
  • the conductor member 405 has a waveguide inner wall 411 having one side surface formed in a rectangular column so that the interval between the waveguide inner walls 410 and 411 immediately below the slot 10 and the interval between the waveguide inner walls 412 are reduced. 412.
  • symbol is attached
  • FIG. 38 is a cross-sectional view showing another waveguide slot array antenna apparatus according to Embodiment 7, and FIG. 39 is a cross-sectional view taken along line EE ′ of FIG. 38 and 39, a recess 406 is formed in the waveguide inner wall 412 immediately below where the slot 10 is formed.
  • the recess 406 is notched in the waveguide inner wall 412 so that the interval between the waveguide inner walls 412 immediately below the slot 10 is widened.
  • g is a dimension between the waveguide inner walls, and is a dimension between the waveguide inner walls 412 in consideration of the wide wall concave portion 406 immediately below the slot 10.
  • the recess 406 is notched in the waveguide inner wall 412 so that the interval between the waveguide inner walls 412 immediately below the slot 10 is widened.
  • the waveguide inner wall 411 may be cut away so that the space between the walls 410 and 411 is widened.
  • FIG. 40 is a cross-sectional view showing another waveguide slot array antenna device according to Embodiment 7, and FIG. 41 is a top view of FIG. 40 and 41, the conductor members 407 are respectively disposed between the waveguide inner wall 410 and the waveguide inner wall 411 immediately below where the slot 10 is formed.
  • the conductor member 407 has both bottom surfaces formed on the rectangular pillars arranged on the waveguide inner wall 412 so that the interval between the waveguide inner walls 410 and 411 immediately below the slot 10 is narrowed.
  • d1 and d2 are the dimensions between the waveguide inner walls
  • d1 is the dimension from the waveguide inner wall 410 of the narrow wall immediately below the slot 10 to the conductor member 407
  • d2 is the narrow dimension immediately below the slot 10 from the conductor member 407. It is a dimension to the waveguide inner wall 411 of the wall surface. Since the waveguide inner wall dimension d1 + d2 is smaller than the waveguide inner wall dimension d, the interval between the waveguide inner walls 410 and 411 immediately below the slot 10 can be reduced.
  • symbol is attached
  • the present invention is not limited to this, and as shown in FIGS. 26 to 29, an example of the shape of the conductor member for changing the dimension between the inner walls of the waveguide is shown.
  • the present invention is not limited to this, and as shown in FIGS. You may make the shape of the conductor member which extended only the part.
  • the conductor member for changing the dimension between the inner walls of the waveguide is the waveguide inner wall facing the inner wall of the slot in which the slot is formed and the conductive member in which the slot is formed. It can be provided on at least one waveguide inner wall of the waveguide inner wall adjacent to the wave tube inner wall. Further, as shown in FIGS.
  • the structure for changing the dimension between the inner walls of the waveguide is a structure in which the inner wall of the waveguide is recessed and the dimension between the inner walls of the waveguide immediately below the slot is widened.
  • the structure which provides a conductor member in the space between the waveguide inner walls directly under a slot may be sufficient. Even in this case, it is possible to arbitrarily adjust the reactance component of the slot portion.
  • the inter-waveguide inner wall dimension between the wide wall surface or the narrow wall surface immediately below where the slot 10 is formed is set to the inter-waveguide inner wall dimension other than immediately below the slot 10 formation. It was configured differently. For this reason, the reactance component of the slot portion can be arbitrarily adjusted by adjusting the dimension between the waveguide inner walls between the wide wall surfaces or the narrow wall surfaces immediately under the slot 10 formation.
  • the central portion of the slot is installed in the waveguide width direction
  • the tip of the slot is At least one has a shape extending along the tube axis direction of the waveguide, and a portion extending along the tube axis direction of the tip of the slot is a part of the surface of the waveguide provided with the slot. Since it is configured to overlap the inner wall of the waveguide when viewed from the normal direction, it is suitable for a waveguide slot array antenna device in which a slot is formed on at least one wall surface of the waveguide.

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Abstract

　スロット１１の折曲端部１４，１５の一部は、導波管１のスロット１１を設けた狭壁面５の法線方向から見て、導波管内壁３と重なるように構成される。　したがって、スロット１１の先端部と導波管１の内壁との結合量を調節することによって、スロット単体のコンダクタンスを小さくすることができる。　よって、スロット長に対して導波管幅が短く制限された際に、導波管一つ当たりに設けられるスロット数を多くした場合においても、導波管接合部とのインピーダンス整合を取ることができる。

Description

導波管スロットアレーアンテナ装置
　本発明は、導波管の少なくとも一つの壁面にスロットを有する導波管スロットアレーアンテナ装置に関する。
　断面形状が矩形の導波管の壁面に複数のスロットが形成された導波管スロットアレーアンテナ装置において、スロット長を概ね１／２波長とし、スロットを導波管の管軸方向に概ね１／２管内波長の間隔で配置した導波管スロットアレーアンテナ装置は公知である。
　図４２は従来例１の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。
　図４２において、導波管１は、端部に短絡面２を有し、もう一方側から給電を行う。
　導波管１の管軸方向をｘ方向、スロット１００を形成する壁面上で、導波管１の管軸に直交する方向をｙ方向、スロット１００を形成する壁面の法線方向をｚ方向とする。
　導波管内壁３は、導波管１の広壁面の内部面、導波管外壁４は、導波管１の広壁面の外部面をそれぞれ示す。
　便宜上、ｙ方向の導波管内壁間寸法をｂ、導波管外壁間寸法をＢとする。
　狭壁面５は、スロット１００を形成する壁面である。
　導波管１の狭壁面５に設けられた各々のスロット１０１，１０２は、導波管１の管軸に直交するｙ方向に対して角度＋τ，－τだけそれぞれ斜めに傾けられ、隣り合う各スロットを、隣り合う合スロット間の導波管幅方向の中心線６に対して線対称になるように配列される。
　このとき、スロット１００のｙ方向の寸法は、導波管内壁間寸法ｂより小さい。
　スロット１００は、スロット全長を概ね１／２波長とすることで共振させ、純抵抗とし、スロット１００の配置する角度を、導波管１の管軸に直交するｙ方向に対して角度τだけ傾けて配置することにより、スロット１００の抵抗を調整することで、インピーダンス整合を取っている。
　また、スロット１００の幅方向に電界が立つため、隣り合う各スロットを中心線６に対して線対称になるように配列することで、管軸方向の偏波を主偏波とした直線偏波を放射させている（下記非特許文献１参照）。
　従来例１の導波管スロットアレーアンテナにおいて、周波数一定で導波管１のｙ方向の導波管外壁間寸法Ｂおよび導波管内壁間寸法ｂを小さくした場合、共振特性を得るのに必要なスロット１００の長さは、概ね１／２波長で変わらず、導波管１のｙ方向の導波管外壁間寸法Ｂおよび導波管内壁間寸法ｂのみが小さくなる。
　このため、図４２において、スロット１００のｙ方向の寸法が、導波管１のｙ方向の導波管外壁間寸法Ｂより大きくなってしまい、スロット１００が導波管内壁３の縁を突出し、共振特性を得るのに必要なスロット長を確保できない。
　これに対して、導波管幅がスロット長に対して小さいときには、スロットの両端部を管軸方向に折り曲げたクランク形状のスロットを用いることで、スロットが導波管内壁間寸法ｂを超えないようにスロットの共振長を確保するといった方法が提示されている。
　図４３は従来例２の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。
　図４３において、クランク形状のスロット２００は、同軸線路２０１の壁面に形成される。上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　このとき、クランク形状のスロット２００のｙ方向の寸法は、導波管内壁間寸法ｂを超えないように構成される（下記特許文献１参照）。
　上述した同軸線路２０１の壁面に、クランク形状のスロット２００を形成したスロットアレーアンテナにおいて、クランク形状のスロット２００は、スロット２００を共振させるための構成であることは記載されているものの、スロット２００のインピーダンス調整の方法に関しては開示も示唆もされていない。
　特に、導波管スロットアレーアンテナにクランク形状のスロット２００を用いると、同軸線路２０１の壁面と導波管壁面を流れる電流の様子が異なり、それに伴いスロット２００の動作も異なる。
　特に、図４２に示したような、導波管１の狭壁面５にスロット１００を設けた導波管スロットアレーアンテナに、クランク形状のスロット２００を適用した場合には、導波管幅に対して共振を得るために求められるスロット長が十分長い場合には、スロット２００の折曲端部が長くなる。
　これにより、折曲端部が導波管１の管軸に直交する方向ｙに流れる電流を大きく遮るために、スロット単体当たりのコンダクタンスが大きくなってしまう。
　したがって、導波管一つ当たりに設けられるスロット数を多くする必要がある場合には、導波管接合部とのインピーダンス整合を取ることができない。
　また、管軸方向の偏波を主偏波とすると、折曲端部から生じる主偏波と直交する電界成分が大きくなるために、スロット単体の放射パターンの交差偏波成分も大きくなってしまう。
米国特許３６９６４３３号公報
RICHARD　C.JOHNSON，ANTENNA　ENGINEERING　HANDBOOK　THIRD　EDITION，McGrawHill，1993，pp9-5-9-6
　従来の導波管スロットアレーアンテナ装置は以上のように構成されているので、クランク形状のスロット２００の折曲端部が導波管１の管軸に直交する方向ｙに流れる電流を大きく遮るために、スロット単体当たりのコンダクタンスが大きくなってしまう。
　したがって、導波管一つ当たりに設けられるスロット数を多くする必要がある場合には、導波管接合部とのインピーダンス整合を取ることができない課題があった。
　また、管軸方向の偏波を主偏波とすると、折曲端部から生じる主偏波と直交する電界成分が大きくなるために、スロット単体の放射パターンの交差偏波成分も大きくなってしまう課題があった。
　本発明は、上記のような課題を解消するためになされたものであり、スロット長に対して導波管幅が短く制限された際に、導波管一つ当たりに設けられるスロット数を多くした場合においても、インピーダンス整合を取ることが可能で、かつ、交差偏波成分の小さい導波管スロットアレーアンテナ装置を得ることを目的とする。
　本発明の導波管スロットアレーアンテナ装置は、導波管のスロットを設けた面の管軸と直交方向を導波管幅方向とすると、スロットの中央部は、導波管幅方向に設置され、かつ、スロットの先端部の少なくとも一方は、導波管の管軸方向に沿って伸張した形状を有しており、スロットの先端部の管軸方向に沿って伸張した一部は、導波管のスロットを設けた面の法線方向から見て導波管の内壁と重なるように構成されるものである。
　本発明によれば、スロットの先端部の管軸方向に沿って伸張した一部を、導波管の内壁と重なるように構成した。
　したがって、スロットの先端部と導波管の内壁との結合量を調節することによって、スロット単体のコンダクタンスを小さくすることができる。
　よって、スロット長に対して導波管幅が短く制限された際に、導波管一つ当たりに設けられるスロット数を多くした場合においても、導波管接合部とのインピーダンス整合を取ることができる。
　また、必然的にスロットの中央部を長く、管軸方向に沿って伸張した先端部を短く構成することができる。
　よって、放射パターンを形成する成分に関してスロットの中央部に生じる電界の寄与が大きく、スロットの先端部に生じる電界の寄与が小さくなるため、交差偏波成分を小さくすることができる効果がある。
本発明の実施の形態１による導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。 図１のスロット単体を示す拡大図である。 図１のＡ－Ａ´断面を示す断面図である。 導波管スロットアレーアンテナ装置の等価回路を示す回路図である。 正規化周波数－コンダクタンス特性を示す特性図である。 正規化周波数－リターンロス特性を示す特性図である。 角度－正規化利得特性を示す特性図である。 本発明の実施の形態２による導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。 図８のスロット単体を示す拡大図である。 本発明の実施の形態３による導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。 本発明の実施の形態３による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。 本発明の実施の形態３による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。 本発明の実施の形態３による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。 本発明の実施の形態３による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。 本発明の実施の形態３による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。 本発明の実施の形態３による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。 本発明の実施の形態４による導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面斜視図である。 図１７のＤ－Ｄ´断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態４による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態４による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態５による導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態５による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態６による導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態７による導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面斜視図である。 図２４の導波管スロット単体を示す拡大図である。 図２５の導波管断面図である。 図２５の上面透視図である。 本発明の実施の形態７による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。 図２８のスロット上面透視図である。 本発明の実施の形態７による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。 図３０のスロット上面透視図である。 本発明の実施の形態７による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。 図３２のスロット上面透視図である。 本発明の実施の形態７による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。 図３４のスロット上面透視図である。 本発明の実施の形態７による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。 図３６のスロット上面透視図である。 本発明の実施の形態７による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。 図３８のＥ－Ｅ´断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態７による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。 図４０のスロット上面透視図である。 従来例１の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。 従来例２の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１は実施の形態１による導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。
　図２は図１のスロット単体を示す拡大図、図３は図１のＡ－Ａ´断面を示す断面図である。
　図１において、断面形状が矩形の導波管１は、端部に短絡面２を有し、もう一方側から給電を行う。
　導波管１の管軸方向をｘ方向、スロット１０を形成する壁面上で、導波管１の管軸に直交する方向をｙ方向、スロット１０を形成する壁面の法線方向をｚ方向とする。
　導波管内壁３は、導波管１の広壁面の内部面、導波管外壁４は、導波管１の広壁面の外部面をそれぞれ示す。
　便宜上、ｙ方向の導波管内壁間寸法をｂ、導波管外壁間寸法をＢとする。
　狭壁面５は、スロット１０を形成する壁面である。
　図２において、導波管１の狭壁面５に設けられたスロット１１の中央部１３は、導波管１の管軸に直交するｙ方向に伸張しており、中央部１３の両端の折曲端部１４，１５は、導波管１の管軸方向に平行に伸張している。
　スロット１１の中央部１３と、先端部の折曲端部１４，１５とのなす角度が直角のクランク形状となっている。
　スロット１１の全体の長さは、概ね１／２波長である。
　スロット１１の折曲端部１４，１５の内側をＰ１、外側をＰ２とすれば、内側Ｐ１は、導波管内壁３よりも導波管１の内側に存在し、外側Ｐ２は、導波管内壁３よりも導波管１の外側に存在する。
　なお、斜線部は、折曲端部１４，１５において、スロット１１を上面から見て導波管内部に貫通している部分であり、スロット１１と導波管１の内部との結合部Ｐ３である。
　図３において、スロット１１のｙ方向の寸法をＳｂとすれば、寸法Ｓｂは、導波管内壁間寸法ｂと導波管外壁間寸法Ｂとの間に設定される。
　すなわち、スロット１１を上面から見て、スロット１１は、導波管１の内壁３と重なるように構成される。
　図１において、これらスロット１０は、導波管１の管軸方向の長さで、概ね１／２管内波長の間隔で複数個配置され、かつ、管軸方向と直交する中心線６に対して互いに線対称になるように、反転して配列される。
　次に動作について説明する。
　導波管１に入力された高周波信号は、ＴＥ１０モードで伝搬するため、導波管１の狭壁面５には、管軸に直交する方向ｙに電流が流れる。
　導波管１は、短絡されており、その短絡面２から概ね１／４管内波長離れた所で電流は最大となり、その位置にスロット１１を配置する。
　そのスロット１１の位置から複数のスロット１１，１２を概ね１／２管内波長おきに配置することにより、各スロット１１，１２は、狭壁面５を流れる最大電流を遮るように設けられる。
　スロット１０の長さは、概ね１／２波長となっているため、導波管１を伝搬してきた高周波信号が複数の各スロット１０に結合し、スロット１０が共振する。
　このとき、導波管スロットアレーアンテナ装置は、各スロット１０による負荷が並列回路で構成された等価回路で表される。
　図４はこの導波管スロットアレーアンテナ装置の等価回路を表しており、２１はスロット単体のアドミタンス（Ｙ＝Ｇ＋ｊＢ（Ｇ：コンダクタンス、Ｂ：サセプタンス））である。
　この際、各スロット１０は共振長としているため、スロット単体のアドミタンス２１のサセプタンス成分は０である。
　このため、導波管内のスロット１０の数をＮ（Ｎは任意の自然数）とすると、給電側から短絡面を見たアドミタンスは、各スロットのアドミタンス２１の実部、すなわち、コンダクタンスをＮ倍したものとなる。
　したがって、導波管１の特性アドミタンスと、給電側から短絡面を見た負荷アドミタンスを整合させるためには、導波管１の特性アドミタンスを１に規格化すると、スロット一つ当たりに求められるコンダクタンスは、１／Ｎとなる。
　各スロット１０が、この条件を満たすことにより、各スロット１０から効率良く電波が放射される。
　次に効果について説明する。
　図２において、斜線部が、折曲端部１４，１５において、スロット１１と導波管１の内部との結合部Ｐ３となる。
　スロットの配置方法に関して、スロットの管軸方向に平行な部分が大きいほど、電流を大きく遮るために、スロットのコンダクタンスは大きくなる。
　このため、スロット１１の一部を導波管内壁３から突出させて構成し、スロット１１の折曲端部１４，１５と導波管１の内部との結合量を調節することによって、スロット単体のコンダクタンスを小さくすることができる。
　これにより、導波管一つ当たり設けられるスロット数を増加させることができる。
　さらに、スロット１１の両端部を導波管１の外側に寄せたことにより、必然的にスロット１１の中央部１３が長く、折曲端部１４，１５が短く構成できる。
　このため、放射パターンを形成する成分に関して、スロット１１の中央部１３に生じる電界の寄与が大きく、スロット１１の折曲端部１４，１５に生じる電界の寄与が小さくなるため、交差偏波レベルを小さくすることが可能となる。
　この実施の形態１による低コンダクタンス効果の一例として、導波管１の狭壁面５に、図４３に示した従来例２のクランク状のスロット２００を設けた場合と、図１に示した実施の形態１によるスロット１０を設けた場合において、スロット単素子のコンダクタンス値を比較した計算結果を図５に示す。
　なお、スロットは、それぞれ中心周波数（ｆ／ｆ０＝１）において、共振特性を得るようにスロット全長を調整している。
　図５の横軸は、共振周波数で規格化した周波数を表し、縦軸は、導波管の特性アドミタンスで規格化したアドミタンスの実部、すなわち、規格化コンダクタンス値を表す。
　また、Ａ１が従来例２のスロット２００の特性であり、Ｂ１が実施の形態１のスロット１０の特性である。
　図５から、中心周波数（ｆ／ｆ０＝１）の際の規格化コンダクタンス値は、従来例２のスロット２００の場合、０．４８、実施の形態１のスロット１０の場合、０．１６という値を採り、従来例２のスロット２００の特性Ａ１に対して、実施の形態１のスロット１０の特性Ｂ１は、１／３のコンダクタンス値に低減していることが確認できる。
　図６は、図５で比較した従来例２のスロット２００と、実施の形態１のスロット１０をそれぞれ導波管当たりのスロット数Ｎを６としたアレーアンテナに適用した場合においての反射係数の周波数特性である。
　図６において、中心周波数（ｆ／ｆ０＝１）の反射係数は、従来例２のスロット２００の特性Ａ２では、－３．８２ｄＢであるのに対し、実施の形態１のスロット１０の特性Ｂ２では、－１４．７５ｄＢであり、反射係数を１０．９３ｄＢ改善することが確認できる。
　このように、実施の形態１を用いてスロット単体の低コンダクタンス化を実現することにより、スロット数Ｎを増加させた場合においても、低い反射係数を得ることが可能である。
　上述と同様に、交差偏波レベル低減効果の一例として、スロット単素子の放射パターンの計算結果を図７に示す。
　図７の横軸は、角度、縦軸は、アンテナ正面方向（角度＝０°）の利得の値で規格化した利得を表している。
　また、Ａ３，Ａ４の破線が従来例２のスロット２００の特性、Ｂ３，Ｂ４の実線が実施の形態１のスロット１０の特性で、Ａ３，Ｂ３は主偏波、Ａ４，Ｂ４は交差偏波を表している。
　図７からアンテナ正面方向の主偏波に対する交差偏波レベルは、従来例２のスロット２００で、－４．５１ｄＢで、実施の形態１のスロット１０で、－９．７６ｄＢとなり、実施の形態１によって交差偏波レベルを、５．２５ｄＢ低く抑えることができる。
　これらは計算の一例であるが、図２で示した導波管１の内部とスロット１１の折曲端部１４，１５との結合部Ｐ３の量を変えることにより、さらに、コンダクタンスや交差偏波レベルの調整が可能となる。
　以上のように、実施の形態１によれば、スロット１１の中央部１３を導波管内壁３から突出させて構成し、スロット１１の折曲端部１４，１５において、スロット１１と導波管１の内部との結合部Ｐ３を設けた。
　このため、スロット１１の折曲端部１４，１５と導波管１の内部との結合量を調節することにより、スロット単体のコンダクタンスを小さくすることができる。
　よって、スロット長に対して導波管幅が短く制限された際に、導波管一つ当たりに設けられるスロット数を多くした場合においても、導波管接合部とのインピーダンス整合を取ることができる。
　また、必然的にスロット１１の中央部１３を長く、管軸方向に沿って伸張した折曲端部１４，１５を短く構成することができる。
　よって、放射パターンを形成する成分に関してスロット１１の中央部１３に生じる電界の寄与が大きく、スロット１１の折曲端部１４，１５に生じる電界の寄与が小さくなるため、交差偏波成分を小さくすることができる。
実施の形態２．
　図８は実施の形態２による導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。
　図９は図８のスロット単体を示す拡大図である。
　図において、スロット３０は、導波管１の狭壁面５にＺ形状に形成される。
　導波管１の狭壁面５に設けられたスロット３１の中央部３３は、導波管１の管軸に直交するｙ方向に対して角度τだけ傾斜するように設置され、中央部３３の両端の折曲端部３４，３５は、導波管１の管軸方向に平行に伸張している。
　スロット３１の中央部３３と、先端部の折曲端部３４，３５とのなす角度が鋭角のＺ形状となっている。
　スロット３１の全体の長さは、概ね１／２波長である。
　斜線部は、折曲端部３４，３５において、スロット３１を上面から見て導波管内部に貫通している部分であり、スロット３１と導波管１の内部との結合部Ｐ３となる。
　スロット３１の中央部３３の電界Ｅ１は、スロット３１の幅方向に発生し、それぞれｘ方向、ｙ方向の成分に分解したものが、電界Ｅ２、電界Ｅ３である。また、Ｅ４はスロットの折曲端部３４，３５の電界である。上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　次に動作について説明する。
　まず、コンダクタンスに関して説明する。
　スロット３１の中央部３３の角度τを変化させることでも、スロット３１による電流の遮りの度合を調整できるため、さらに、コンダクタンスを調整することが可能である。
　したがって、導波管一つ当たりに設けられるスロット数を多くした場合においても、導波管接合部とのインピーダンス整合を取ることができる。
　次に、交差偏波に関して説明する。
　管軸方向の偏波を主偏波とすると、スロット３１の中央部３３は、所望のコンダクタンスを実現するためにある角度τを有している。
　このとき、スロット３１の中央部３３から生じる電界Ｅ１は、スロット幅方向に生じる。
　このため、スロット３１の中央部３３からは、中央部３３の角度τに依存して交差偏波成分が生じる。
　このスロット３１の中央部３３に生じる電界Ｅ１は、管軸成分の電界Ｅ２と管軸と直交する成分の電界Ｅ３に分解して考えることができる。
　一方、スロット３１の折曲端部３４，３５からは管軸に垂直方向に電界Ｅ４が生じる。
　したがって、このスロット３１をＺ形状にすることにより、スロット３１の中央部３３から生じる電界Ｅ１の導波管幅方向の成分の電界Ｅ３と、スロット３１の折曲端部３４，３５から生じる電界Ｅ４とが、交差偏波成分を打ち消すように合成されるため、交差偏波成分を小さくすることが可能となる。
　以上のように、実施の形態２によれば、スロット３１の中央部３３を、導波管１の管軸に直交するｙ方向に対して角度τだけ傾斜するように設置した。
　このため、実施の形態１の効果に加えて、スロット３１の中央部３３の角度τを変化させることでも、スロット３１による電流の遮りの度合を調整できるため、さらに、コンダクタンスを調整することが可能である。
　したがって、スロット長に対して導波管幅が短く制限された際に、導波管一つ当たりに設けられるスロット数を多くした場合においても、導波管接合部とのインピーダンス整合を取ることができる。
　また、スロット３１をＺ形状にすることにより、スロット３１の中央部３３から生じる電界Ｅ１の導波管幅方向の成分の電界Ｅ３と、スロット３１の折曲端部３４，３５から生じる電界Ｅ４とが、交差偏波成分を打ち消すように合成されるため、交差偏波成分を小さくすることができる。
実施の形態３．
　図１０は実施の形態３による導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。
　図において、スロット４０は、導波管１の狭壁面５にクランク形状に形成される。
　スロット４１，４２の両端の折曲端部は、導波管１の管軸方向に平行に伸張している。
　スロット４１，４２の中央部と、先端部の折曲端部とのなす角度が鈍角になるように形成される。上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　図１１は実施の形態３による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。
　図において、スロット５０は、導波管１の狭壁面５にＬ字形状に形成される。
　スロット５１，５２の一端の折曲端部は、導波管１の管軸方向に平行に伸張している。
　スロット５１，５２の中央部と、先端部の折曲端部とのなす角度が直角になるように形成される。上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　図１２は実施の形態３による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。
　図において、スロット６０は、導波管１の狭壁面５にＬ字形状に形成される。
　スロット６１，６２の一端の折曲端部は、導波管１の管軸方向に平行に伸張している。
　スロット６１，６２の中央部と、先端部の折曲端部とのなす角度が鋭角になるように形成される。上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　図１３は実施の形態３による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。
　図において、スロット７０は、導波管１の狭壁面５にＬ字形状に形成される。
　スロット７１，７２の一端の折曲端部は、導波管１の管軸方向に平行に伸張している。
　スロット７１，７２の中央部と、先端部の折曲端部とのなす角度が鈍角になるように形成される。上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　図１４は実施の形態３による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。
　図において、スロット８０は、導波管１の狭壁面５にＳ字形状に形成される。
　スロット８１，８２の中央部が湾曲しており、両端の折曲端部は、導波管１の管軸方向に平行に伸張している。上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　実施の形態１および実施の形態２において、スロットの形状を示したが、この限りではなく、図１０から図１４に示したような形状をしていても良い。
　また、図１０から図１３に示したスロットは、直線を折り曲げた形状となっているが、図１４に示したように、スロットが曲線で構成される形状としても良い。
　さらに、図１０から図１４では、スロット両端の折曲端部が、＋ｘ方向または－ｘ方向のどちらか一方のみに伸張しているが、スロットの折曲端部は、＋ｘ方向および－ｘ方向の双方向に分岐して構成することもできる。
　図１５は実施の形態３による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。
　図１５において、導波管内壁７は、導波管１の狭壁面の内部面、導波管外壁８は、導波管１の狭壁面の外部面をそれぞれ示す。
　便宜上、ｚ方向の導波管内壁間寸法をｃ、導波管外壁間寸法をＣとする。
　広壁面９は、スロット９０，９１を形成する壁面である。
　スロット９０，９１は、導波管１の広壁面９にクランク形状に形成される。
　スロット９０，９１の両端の折曲端部は、導波管１の管軸方向に平行に伸張している。
　スロット９０，９１の中央部と、先端部の折曲端部とのなす角度が鈍角になるように形成される。
　スロット９０，９１の全体の長さは、概ね１／２波長である。
　なお、スロット９０，９１を上面から見て、スロット９０，９１の一端の折曲端部は、導波管１の内壁７と重なるように構成される。上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　実施の形態１および実施の形態２において、導波管１の狭壁面５にスロットを設置したが、図１５に示したように、導波管１の広壁面９にスロット９０，９１を設置しても良い。
　また、導波管１の狭壁面５および広壁面９の両方にスロットを設置しても良い。
　図１６は実施の形態３による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面図である。
　図において、実施の形態２に示した導波管スロットアレーアンテナを一つのサブアレーとし、そのサブアレーを複数個配列することでアレーアンテナを構成する。
　上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　なお、実施の形態２の他、実施の形態１および実施の形態３に示した導波管スロットアレーアンテナを複数個配列することでアレーアンテナを構成しても良い。
　さらに、導波管１として、リッジが設けられたリッジ導波管としたり、導波管１として、同軸線路である同軸導波管としたり、導波管１として、導波管内部の少なくとも一部に誘電体を充填した誘電体充填導波管としても良い。
　以上のように、実施の形態３によれば、様々な構成の変形例により、実施の形態１および実施の形態２に示した構成に加えて、より設計に自由度を持たせることができる。
実施の形態４.
　図１７は実施の形態４による導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面斜視図である。
　図１７において、ここでは一例としてスロット１０が、実施の形態１のように導波管の狭壁面５に設けられた場合について示す。
　図１８は図１７のＤ－Ｄ´断面を示す断面図である。
　図１７において、本実施の形態による導波管スロットアレーアンテナ装置は、矩形の溝３０３が設けられた凹状の導電性部材３０１と、同じく矩形の溝３０４が設けられた凹状の導電性部材３０２とを対向させることにより、断面が概ね矩形の導波管３００を形成している。
　図１８において、導波管３００の分割面３３０は、導波管３００の広壁面９の略中央部とし、分割面３３０には２つの凹状の導電性部材３０１，３０２を積層する際に意図的に空けられた隙間３１０を有している。
　また、スロット１０は、矩形の溝３０３の底面３３１に設けられる。
　なお、分割面３３０で分割され２つの凹状の導電性部材３０１，３０２より構成される導波管３００は、樹脂射出成形により成形した部材に金属メッキを施すことにより製作される。
　次に動作について説明する。
　本実施の形態における導波管３００の分割面３３０は、広壁面９の中央部としており、実施の形態１で示したように、導波管に入力された高周波信号はＴＥ１０モードで伝搬する。
　このとき、分割面３３０がある広壁面９の中央部には電流が生じない。
　したがって、本実施の形態において、導波管３００の分割面３３０では導波管内壁３を流れる電流を分断することがない。
　これにより、導波管内の高周波信号は、分割面３３０から漏れることなく伝搬し、複数の各スロット１０には高周波信号が結合するため、効率の良い導波管スロットアレーアンテナ装置を実現することができる。
　また、導波管３００の分割面３３０に所定の隙間３１０を保持することによって、導電性部材３０１，３０２の接触部に生じる接触摩擦を防止できる。
　本実施の形態では、２つの凹状の導電性部材３０１，３０２は、樹脂射出成形により成形した部材に金属メッキを施すことにより製作される。
　したがって、２つの凹状の導電性部材３０１，３０２の接触部に生じる接触摩擦を防止により、金属メッキの剥離を防止できる。
　導波管３００の金属メッキが剥離すると伝搬特性が劣化してしまい、アンテナ特性にも劣化を招いてしまうため、これを未然に防ぐことによってアンテナの寿命を長くすることが可能となる。
　図１９は実施の形態４による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。
　図１９において、突起部３４０は、導電性部材３０１の導電性部材３０２との対向面に設けられる。
　このように、２つの凹状の導電性部材３０１，３０２を積層する際に、導波管内壁３から十分離れた位置に、互いに接触する突起部３４０を設けることによって、所定の隙間３１０を保持して固定することができる。
　なお、図１９において、突起部３４０の形態としては、導電性部材３０１および導電性部材３０２の双方にそれぞれ突起を設けても、どちらか一方にだけ突起を設けても構わない。
　図２０は実施の形態４による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。
　図２０において、スペーサ３４１は、導電性部材３０１と導電性部材３０２との対向面に挟まれるように設けられる。
　このように、突起部３４０の代わりにスペーサ３４１を挟むようにしても良く、同様に所定の隙間３１０を保持して固定することができる。
　なお、接触部となる導電性部材３０１，３０２の突起部３４０およびスペーサ３４１には、金属メッキを施さない。これは摩擦による金属メッキの剥離部が起点となって金属メッキの剥離箇所が拡大するのを防ぐためである。
　なお、本実施の形態において、導波管スロットアレーアンテナ装置を構成する導電性部材３０１，３０２の製造方法は、樹脂成形についてのみに限定して説明したが、この限りではなく、導波管を金属の切削、ダイカスト、拡散接合といった製造方法を用いても良く、これらの任意の自由な組み合わせでも良い。
　以上のように、実施の形態４によれば、矩形の溝３０３が設けられた凹状の導電性部材３０１と、矩形の溝３０４が設けられた凹状の導電性部材３０２とを、隙間３１０を空けて対向させることにより、断面が概ね矩形の導波管３００を形成した。
　このため、導波管内の高周波信号は、分割面３３０から漏れることなく伝搬し、効率の良い導波管スロットアレーアンテナ装置を実現することができる。
　また、導電性部材３０１，３０２が表面に金属メッキを施した樹脂で形成された場合においても、接触摩擦による金属メッキの剥離を防止し、アンテナ特性の劣化を防止することができる。
実施の形態５.
　図２１は実施の形態５による導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。
　図２１において、本実施の形態による導波管スロットアレーアンテナ装置は、実施の形態４の導波管構造に加え、導波管の内壁３から使用周波数における自由空間波長の概ね１／４の奇数倍の位置に溝３５０を設けたものである。上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　次に動作について説明する。
　上述した実施の形態４においては、導波管断面が理想的な矩形導波管の場合に、導波管内を流れる電流が０となる広壁面９の概ね中央部で分割することにより、導波管内を流れる高周波信号が分割面から漏れることなく、効率の良い導波管スロットアレーアンテナ装置が得られる。
　しかし、導波管３００の狭壁面５にスロット１０などの非対称構造があった場合、樹脂射出成形時の抜き勾配、加工Ｒなどにより、導波管断面が分割面３３０に対して非対称構造になった場合には、必ずしも導波管３００の広壁面９の中央部が理想的な分割面とならない場合がある。
　また、導波管３００を構成する凹状の導電性部材３０１，３０２の溝３０３，３０４の深さに製造誤差が生じると、導波管３００が広壁面９の中央部で分割されない場合もある。
　図２１において、実施の形態５の導波管３００は、実施の形態４と同様、導電性部材３０１と導電性部材３０２を所定の隙間３１０を保持して積層した構造となっている。
　導波管内壁３の隙間３１０側の始点Ｓから自由空間波長の概ね１／４の奇数倍の位置Ｏに溝３５０を設けることによって、導波管両端の溝３５０の端部Ｏで開放（インピーダンス無限大）、導波管内壁３の隙間３１０側の始点Ｓでは短絡となったチョーク構造として動作する。
　これにより、導波管３００の分割面３３０の隙間３１０から漏れる高周波信号を最小限に抑えることが可能となる。
　なお、隣接させる溝３５０は、隣接するサブアレーや導波管線路であっても良い。
　また、導電性部材３０１に設けた溝３５０は、導電性部材３０１，３０２の両方に設けることや、導電性部材３０２のみに設けることも可能であり、この場合にも同様に動作する。
　図２２は実施の形態５による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。
　図２２において、凹状の導電性部材３０５は、矩形の溝３０６が設けられる。
　平板導体３６０は、導電性部材３０２に代えて設けられ、導電性部材３０５と所定の隙間３１０を保持して対向配置される。
　図２１で示したとおり、チョーク構造が正常に動作することにより、導波管の分割面３３０は、導波管の広壁面９の中央部に限らず、任意に位置を選ぶことが可能である。
　例えば、図２２のように、導波管のスロット１０を設けた面に対向する面で分割し、導波管の管壁をプリント基板の平板導体３６０と共用することも可能である。
　この場合には、導波管を構成する導電性部材３０５が一つで構成できるため、導波管スロットアレーアンテナ装置を製造するコストを約半分にすることができる。
　以上のように、実施の形態５によれば、導波管の内壁３から使用周波数における自由空間波長の概ね１／４の奇数倍の位置に溝３５０を設けた。
　このため、導波管３００に製造誤差があっても、隙間から漏れる高周波信号を最小限に抑えることができる。
　また、平板導体３６０を、導電性部材３０５と所定の隙間３１０を保持して対向配置した。
　このため、導電性部材３０５が一つで構成でき、製造コストを低減することができる。
実施の形態６.
　図２３は実施の形態６による導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図である。
　図２３において、本実施の形態による導波管スロットアレーアンテナ装置は、図２２で示した凹状の導電性部材３０５に、凹状の誘電体基板３７０を所定の隙間３１０を保持して対向配置される。
　誘電体基板３７０は、誘電体３７１の導電性部材３０５との対向面であって、溝３０６に対向する面を除いて銅箔３７２が形成され、誘電体３７１の背面に銅箔３７３が形成される。
　また、誘電体３７１を貫通して銅箔３７２，３７３間を導通させる複数のスルーホール３７４が設けられる。
　よって、誘電体３７１、銅箔３７２，３７３およびスルーホール３７４により、誘電体３７１が一部充填された矩形の溝が形成される。上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　次に動作について説明する。
　本実施の形態６においては、凹状の導電性部材３０５に、凹状の誘電体基板３７０を対向させることにより、導波管として動作させるものである。
　この場合には、導波管の分割面３３０は、誘電体基板３７０の厚みによって決定される。
　このため、導波管の断面構造は、導波管の分割面３３０に対して非対称な構造となる。
　図２３において、分割面３３０には実施の形態５同様のチョーク構造を設けている。
　これにより、隙間３１０からの高周波信号の漏れによる損失が抑制され、かつ、誘電体３７１が一部充填された導波管を得ることができる。
　また、導波管内の一部に誘電体３７１が充填された導波管を容易に構成可能で、導波管管内波長の波長短縮効果により導波管を小型に構成することができる。
　以上のように、実施の形態６によれば、凹状の導電性部材を、誘電体３７１、銅箔３７２，３７３およびスルーホール３７４により、誘電体３７１が一部充填された矩形の溝が形成される誘電体基板３７０からなるものとした。
　このため、誘電体３７１による導波管の管内波長の短縮効果により、導波管を小型化することができる。
実施の形態７.
　図２４は実施の形態７による導波管スロットアレーアンテナ装置を示す上面斜視図である。
　図２５は図２４のスロット単体を取り出した上面斜視図、図２６は図２５の管軸方向に垂直な断面図、図２７は図２５の管軸方向に平行な上面図である。
　図２４から図２７において、本実施の形態７による導波管スロットアレーアンテナ装置は、図１で示した導波管１のスロット１０を形成する狭壁面の内部面を導波管内壁４１０とし、導波管内壁４１０の対向面を導波管内壁４１１とする。
　スロット１０が形成された直下の導波管内壁４１１に、導体部材４００が各々配置される。
　導体部材４００は、スロット１０形成直下の導波管内壁４１０，４１１の間隔が狭くなるように、四角柱に形成された一つの側面が導波管内壁４１１に配置される。
　図２６において、ａ，ｂ，ｄは導波管内壁間寸法であり、ａはスロット１０直下以外の狭壁面の導波管内壁４１０，４１１間の寸法、ｂは広壁面の導波管内壁間の寸法、ｄはスロット１０直下の狭壁面の導波管内壁４１０から導体部材４００までの寸法である。なお、上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　次に動作について説明する。
　図２６において、スロット１０直下以外の導波管内壁間寸法ａに対してスロット１０直下の導波管内壁間寸法ｄを狭くすると、スロット１０直下の導波管内壁４１０と、その導波管内壁４１０に対向する導波管内壁４１１に配置された導体部材４００との間に磁界が集中する。
　このため、スロット１０直下の導波管内壁間寸法ｄを狭くするほどスロット部の誘導性が大きくなる。
　これにより、スロット部のリアクタンス成分を任意に調節することが可能となる。
　図２８は実施の形態７による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図であり、図２９は図２８の上面図である。
　図２８および図２９において、図１で示した導波管１の広壁面の内部面を導波管内壁４１２とし、スロット１０が形成された直下の導波管内壁４１２に、導体部材４０１が各々配置される。
　導体部材４０１は、スロット１０形成直下の導波管内壁４１２同士の間隔が狭くなるように、四角柱に形成された一つの側面が導波管内壁４１２に配置される。
　図２８において、ｆは導波管内壁間寸法であり、スロット１０直下の広壁面の導波管内壁４１２に配置された導体部材４０１間の寸法である。なお、上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　次に動作について説明する。
　図２８および図２９において、スロット１０直下以外の導波管内壁間寸法ｂに対してスロット１０直下の導波管内壁間寸法ｆを狭くすると、スロット１０直下の導波管内壁４１０に隣り合う導波管内壁４１２に共に配置された導体部材４０１の間に電界が集中する。
　このため、スロット１０直下の導波管内壁間寸法ｆを狭くするほどスロット部の容量性が大きくなる。
　これにより、スロット部のリアクタンス成分を任意に調節することが可能となる。
　図３０は実施の形態７による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図であり、図３１は図３０の上面図である。
　図３０および図３１において、スロット１０が形成された直下の導波管内壁４１１に、導体部材４０２が各々配置される。
　導体部材４０２は、スロット１０形成直下の導波管内壁４１０，４１１の間隔が狭くなるように、四角柱に形成された底面が導波管内壁４１１の一部に配置される。なお、上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　図３２は実施の形態７による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図であり、図３３は図３２の上面図である。
　図３２および図３３において、スロット１０が形成された直下の導波管内壁４１１に、導体部材４０３が各々配置される。
　導体部材４０３は、スロット１０形成直下の導波管内壁４１０，４１１の間隔が狭くなるように、円柱に形成された底面が導波管内壁４１１の一部に配置される。なお、上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　図３４は実施の形態７による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図であり、図３５は図３４の上面図である。
　図３４および図３５において、スロット１０が形成された直下の一方の導波管内壁４１２に、導体部材４０４が各々配置される。
　導体部材４０４は、スロット１０形成直下の導波管内壁４１２の間隔が狭くなるように、四角柱に形成された一つの側面が導波管内壁４１２に配置される。なお、上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　図３６は実施の形態７による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図であり、図３７は図３６の上面図である。
　図３６および図３７において、スロット１０が形成された直下の導波管内壁４１１，４１２に、導体部材４０５が各々配置される。
　導体部材４０５は、スロット１０形成直下の導波管内壁４１０，４１１の間隔および導波管内壁４１２同士の間隔が狭くなるように、四角柱に形成された一つの側面が導波管内壁４１１，４１２に配置される。なお、上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　図３８は実施の形態７による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図であり、図３９は図３８のＥ－Ｅ´断面図である。
　図３８および図３９において、スロット１０が形成された直下の導波管内壁４１２に、凹部４０６が各々形成される。
　凹部４０６は、スロット１０形成直下の導波管内壁４１２同士の間隔が広くなるように、導波管内壁４１２が切欠かれる。
　図３８において、ｇは導波管内壁間寸法であり、スロット１０直下の広壁面の凹部４０６を考慮した導波管内壁４１２間の寸法である。なお、上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　なお、図３８および図３９では、凹部４０６は、スロット１０形成直下の導波管内壁４１２同士の間隔が広くなるように、導波管内壁４１２を切欠いたが、スロット１０形成直下の導波管内壁４１０，４１１の間隔が広くなるように、導波管内壁４１１を切欠いても良い。
　図４０は実施の形態７による他の導波管スロットアレーアンテナ装置を示す断面図であり、図４１は図４０の上面図である。
　図４０および図４１において、スロット１０が形成された直下の導波管内壁４１０と導波管内壁４１１との間に、導体部材４０７が各々配置される。
　導体部材４０７は、スロット１０形成直下の導波管内壁４１０，４１１の間隔が狭くなるように、四角柱に形成された両底面が導波管内壁４１２に配置される。
　図４０において、ｄ１，ｄ２は導波管内壁間寸法であり、ｄ１はスロット１０直下の狭壁面の導波管内壁４１０から導体部材４０７までの寸法、ｄ２は導体部材４０７からスロット１０直下の狭壁面の導波管内壁４１１までの寸法である。
　導波管内壁間寸法ｄ１＋ｄ２が導波管内壁間寸法ｄよりも小さくなることから、スロット１０形成直下の導波管内壁４１０，４１１の間隔を狭くすることができる。なお、上述と同様のものについては、同一符号を付して記述を省略する。
　図２４から図２９において、導波管内壁間寸法を変えるための導体部材の形状の一例を示したが、この限りではなく、図３０から図３３に示したように、導波管内壁の一部だけを伸張させた導体部材の形状をしていても良い。
　また、図３４から図３７に示したように、導波管内壁間寸法を変えるための導体部材は、スロットが形成された導波管内壁と対向する導波管内壁およびスロットが形成された導波管内壁と隣り合う導波管内壁の少なくとも一つの導波管内壁に設けることができる。
　さらに、図３８および図３９に示すように、導波管内壁間寸法を変えるための構造は、導波管内壁を凹ませ、スロット直下の導波管内壁間寸法を広くする構造や、図４０および図４１に示すように、スロット直下の導波管内壁間の空間に導体部材を設ける構造であっても良い。
　この場合においても、スロット部のリアクタンス成分を任意に調節することが可能である。
　以上のように、実施の形態７によれば、スロット１０が形成された直下の広壁面間あるいは狭壁面間の導波管内壁間寸法を、スロット１０形成直下以外の導波管内壁間寸法に対して異なるように構成した。
　このため、スロット１０形成直下の広壁面間あるいは狭壁面間の導波管内壁間寸法を調整することにより、スロット部のリアクタンス成分を任意に調整することができる。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　本発明は、導波管のスロットを設けた面の管軸と直交方向を導波管幅方向とすると、スロットの中央部は、導波管幅方向に設置され、かつ、スロットの先端部の少なくとも一方は、導波管の管軸方向に沿って伸張した形状を有しており、スロットの先端部の管軸方向に沿って伸張した一部は、導波管のスロットを設けた面の法線方向から見て導波管の内壁と重なるように構成されるので、導波管の少なくとも一つの壁面にスロットが形成された導波管スロットアレーアンテナ装置に適している。
　１，３００　導波管、２　短絡面、３，７，４１０～４１２　導波管内壁、４，８　導波管外壁、５　狭壁面、６　中心線、９　広壁面、１０～１２，３０～３２，４０～４２，５０～５２，６０～６２，７０～７２，８０～８２，９０，９１　スロット、１３，３３　中央部、１４，１５，３４，３５　折曲端部、２１　アドミタンス、３０１，３０２，３０５　導電性部材、３０３，３０４，３０６，３５０　溝、３１０　隙間、３３０　分割面、３３１　底面、３４０　突起部、３４１　スペーサ、３６０　平板導体、３７０　誘電体基板、３７１　誘電体、３７２，３７３　銅箔、３７４　スルーホール、４００～４０５，４０７　導体部材、４０６　凹部。

Claims (26)

  1. 　断面形状が矩形の導波管の少なくとも一つの壁面にスロットが形成された導波管スロットアレーアンテナ装置において、上記導波管のスロットを設けた面の管軸と直交方向を導波管幅方向とすると、上記スロットの中央部は、導波管幅方向に設置され、かつ、上記スロットの先端部の少なくとも一方は、上記導波管の管軸方向に沿って伸張した形状を有しており、上記スロットの先端部の管軸方向に沿って伸張した一部は、上記導波管のスロットを設けた面の法線方向から見て上記導波管の内壁と重なるように構成されることを特徴とする導波管スロットアレーアンテナ装置。
  2. 　スロットの先端部の一方が導波管の管軸方向に沿って伸張した形状を有しており、上記スロットの中央部と上記スロットの先端部が直角になるように形成されたことを特徴とする請求項１記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  3. 　スロットの先端部の両方が導波管の管軸方向に沿って伸張した形状を有しており、上記スロットの中央部と上記スロットの先端部が直角になるように形成されたことを特徴とする請求項１記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  4. 　断面形状が矩形の導波管の少なくとも一つの壁面にスロットが形成された導波管スロットアレーアンテナ装置において、上記導波管のスロットを設けた面の管軸と直交方向を導波管幅方向とすると、上記スロットの中央部は、導波管幅方向に対して所定角度だけ傾斜するように設置され、かつ、上記スロットの先端部の少なくとも一方は、上記導波管の管軸方向に沿って伸張した形状を有しており、上記スロットの先端部の管軸方向に沿って伸張した一部は、上記導波管のスロットを設けた面の法線方向から見て上記導波管の内壁と重なるように構成されることを特徴とする導波管スロットアレーアンテナ装置。
  5. 　スロットの先端部の一方が導波管の管軸方向に沿って伸張した形状を有しており、上記スロットの中央部と上記スロットの先端部が鋭角になるように形成されたことを特徴とする請求項４記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  6. 　スロットの先端部の一方が導波管の管軸方向に沿って伸張した形状を有しており、上記スロットの中央部と上記スロットの先端部が鈍角になるように形成されたことを特徴とする請求項４記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  7. 　スロットの先端部の両方が導波管の管軸方向に沿って伸張した形状を有しており、上記スロットの中央部と上記スロットの先端部が鋭角になるように形成されたことを特徴とする請求項４記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  8. 　スロットの先端部の両方が導波管の管軸方向に沿って伸張した形状を有しており、上記スロットの中央部と上記スロットの先端部が鈍角になるように形成されたことを特徴とする請求項４記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  9. 　スロットの先端部の両方が導波管の管軸方向に沿って伸張した形状を有しており、上記スロットの中央部が湾曲しており、Ｓの字形状で形成されたことを特徴とする請求項４記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  10. 　スロットが導波管の狭壁面に設けられたことを特徴とする請求項１記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  11. 　スロットが導波管の広壁面に設けられたことを特徴とする請求項１記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  12. 　導波管をリッジが設けられたリッジ導波管としたことを特徴とする請求項１記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  13. 　導波管を同軸線路である同軸導波管としたことを特徴とする請求項１記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  14. 　導波管を導波管内部の少なくとも一部に誘電体を充填した誘電体充填導波管としたことを特徴とする請求項１記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  15. 　スロットが導波管の１／２管内波長の間隔で複数個配置され、かつ、隣接するスロットは、導波管幅方向に対して互いに線対称になるように設けられたこと特徴とする請求項１記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  16. 　スロットの全長を１／２波長としたこと特徴とする請求項１記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  17. 　請求項１記載の導波管スロットアレーアンテナ装置を一つのサブアレーとし、上記サブアレーを複数個配列することでアレーアンテナを構成することを特徴とする導波管スロットアレーアンテナ装置。
  18. 　導波管は、矩形の第一の溝が設けられた二つの凹状部材を所定の間隔を空けて対向させて構成されたことを特徴とする請求項１記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  19. 　二つの凹状部材のうちの少なくともいずれか一方の凹状部材に、当該凹状部材の第一の溝の内壁から使用周波数における自由空間波長の１／４の奇数倍の位置に第二の溝が設けられることを特徴とする請求項１８記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  20. 　二つの凹状部材のうちの一方の凹状部材は、当該凹状部材の第一の溝の内壁から使用周波数における自由空間波長の１／４の奇数倍の位置に第二の溝が設けられ、二つの凹状部材のうちの他方の凹状部材は、誘電体の上記一方の凹状部材との対向面であって、かつ、該一方の凹状部材の第一の溝に対向する面を除いて第一の導体層が形成され、上記誘電体の上記第一の導体層が形成される背面に第二の導体層が形成され、上記誘電体を貫通して上記第一の導体層および上記第二の導体層間を導通させる複数のスルーホールが形成され、上記誘電体、上記第一の導体層、上記第二の導体層および上記スルーホールにより、上記誘電体が一部充填された矩形の第一の溝が形成される誘電体基板からなることを特徴とする請求項１８記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  21. 　導波管は、矩形の第一の溝が設けられ、かつ、上記第一の溝の内壁から使用周波数における自由空間波長の１／４の奇数倍の位置に第二の溝が設けられた凹状部材と、平板導体とを所定の間隔を空けて対向させて構成されたことを特徴とする請求項１記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  22. 　導波管のスロットが形成された一つの壁面の第一の内壁から該第一の内壁に対向する第二の内壁までの寸法を導波管内壁間寸法とすると、上記スロットが形成された直下の導波管内壁間寸法を、該スロット形成直下以外の導波管内壁間寸法に対して異なるように構成されることを特徴とする請求項１記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  23. 　導波管のスロットが形成された一つの壁面に隣接する壁面の第三の内壁から該第三の内壁に対向する第四の内壁までの寸法を導波管内壁間寸法とすると、上記スロットが形成された直下の導波管内壁間寸法を、該スロット形成直下以外の導波管内壁間寸法に対して異なるように構成されることを特徴とする請求項１記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  24. 　スロットが形成された直下の第二の内壁に、導体部材が配置されることを特徴とする請求項２２記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  25. 　スロットが形成された直下の第三の内壁および第四の内壁のうちの少なくともいずれか一方に、導体部材が配置されることを特徴とする請求項２３記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
  26. 　スロットが形成された直下の第三の内壁および第四の内壁のうちの少なくともいずれか一方に、該内壁が切欠かれた凹部が形成されることを特徴とする請求項２３記載の導波管スロットアレーアンテナ装置。
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