アレーアンテナ
【課題】 スロット線路を備え、かつ、アンテナ特性を制御可能なアレーアンテナを提供する。
【解決手段】 アレーアンテナ１０は、空洞導体１と、複数のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ７と、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ７と、制御回路２とを備える。空洞導体１は、略円筒形状からなり、給電素子を内部に含む。そして、空洞導体１は、共振器として機能する。スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ７の各々は、空洞導体１の回転軸方向ＤＲ１に沿って空洞導体１の外周面１Ａに配設される。可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ７は、それぞれ、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ７に装荷される。制御回路２は、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ７の各々に制御電圧ＣＴＬＶを供給してアレーアンテナ１０のアンテナ特性を制御する。
【解決手段】 アレーアンテナ１０は、空洞導体１と、複数のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ７と、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ７と、制御回路２とを備える。空洞導体１は、略円筒形状からなり、給電素子を内部に含む。そして、空洞導体１は、共振器として機能する。スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ７の各々は、空洞導体１の回転軸方向ＤＲ１に沿って空洞導体１の外周面１Ａに配設される。可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ７は、それぞれ、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ７に装荷される。制御回路２は、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ７の各々に制御電圧ＣＴＬＶを供給してアレーアンテナ１０のアンテナ特性を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スロット線路を備え、アンテナ特性を制御可能なアレーアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のアレーアンテナは、空洞共振器と、給電素子と、複数のスロット線路とを備える。空洞共振器は、略円筒形状を有し、金属からなる。給電素子は、空洞共振器の中に配設される。また、複数のスロット線路は、円筒形状の回転軸方向における空洞共振器の円筒端面に、相互に略平行に配置される。
【０００３】
そして、給電素子に給電することによって給電素子から放射された電磁波は、円筒端面に配置された複数のスロット線路を介して空洞共振器の外部へ放射される。
【０００４】
このような、空洞共振器の表面にスロット線路を備えたアレーアンテナは、例えば、非特許文献１に開示されている。
【０００５】
また、ラジアルラインスロットアンテナが非特許文献２に開示されている。このラジアルラインスロットアンテナは、導波路にラジアルラインを用いた平面アレーアンテナである。そして、終端部は、短絡され、反射を打ち消すように整合スロットが配置される。電力は中央部から給電され、ラジアル導波路を伝搬する。
【０００６】
スロット素子を同心円状に配列した場合、軸対称に励振すると円錐ビームを放射し、回転電磁界モードで励振すると、正面方向のビームを放射する。
【非特許文献１】山本 学、小林 直樹、伊藤 精彦，”キャビティ壁をスルーホールで構成したプリントスロット八木・宇田アレーアンテナ”，２００１年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会，ｐ１６５．
【非特許文献２】秋山 章、山本 哲也、安藤 真、後藤 尚久、武田 栄里子，”６０ＧＨｚ帯無線ＬＡＮ用ラジアルラインスロットアンテナの基本的検討”，１９９７年電子情報通信学会総合大会講演論文集，Ｂ−１−８５．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、空洞共振器の表面にスロット線路を備えた従来のアレーアンテナにおいては、空洞共振器に形成されるスロット線路の形状、寸法および配置によってアンテナ特性を制御できるが、一旦、スロット線路を空洞共振器に形成すると、スロット線路の形状、寸法および配置を変えることができず、アンテナ特性を制御することができないという問題がある。
【０００８】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、スロット線路を備え、かつ、アンテナ特性を制御可能なアレーアンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、アレーアンテナは、空洞導体と、給電素子と、複数のスロット線路と、少なくとも１つの可変容量素子と、制御回路とを備える。空洞導体は、共振器または導波路として機能する。給電素子は、空洞導体の内部に配設される。複数のスロット線路は、空洞導体の表面に配設される。少なくとも１つの可変容量素子は、複数のスロット線路に装荷される。制御回路は、少なくとも１つの可変容量素子の容量を制御する。
【００１０】
好ましくは、空洞導体は、略円筒形状からなる。そして、複数のスロット線路は、空洞導体の外周面に相互に略平行に配設される。
【００１１】
好ましくは、空洞導体は、略円筒形状からなる。そして、複数のスロット線路は、円筒形状の回転軸方向において回転軸に垂直に設けられた２つの円筒端面の少なくとも１つに、相互に略平行にまたは円筒形状の回転軸を中心として略放射状に配設される。
【００１２】
好ましくは、給電素子は、円筒形状の回転軸方向に形成されたスパイラル形状または棒形状からなる。
【００１３】
好ましくは、給電素子は、円筒形状の回転軸方向に配設された第１の給電部材と、円筒形状の径方向に配設された少なくとも１つの第２の給電部材とを含む。
【００１４】
好ましくは、空洞導体の内部に配設され、給電素子から放射される電磁波を散乱する散乱部材をさらに備える。
【００１５】
好ましくは、空洞導体は、多面体形状からなる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によるアレーアンテナにおいては、空洞導体の表面に形成されたスロット線路は、装荷された可変容量素子の容量が制御されることによって励振／非励振する。そして、給電素子から放射された電波は、励振しているスロット線路を介して空洞導体から放射される。
【００１７】
したがって、この発明によれば、可変容量素子の容量を制御することによってアレーアンテナのアンテナ特性を制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１９】
図１は、この発明の実施の形態によるアレーアンテナの概略図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナ１０は、空洞導体１と、複数のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ７と、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ７と、制御回路２とを備える。
【００２０】
なお、図１においては、７本のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ７および７個の可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ７が図示されているが、実際には、アレーアンテナ１０は、１２本のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２および１２個の可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２を備える。
【００２１】
空洞導体１は、略円筒形状を有し、銅（Ｃｕ）からなる。そして、空洞導体１は、共振器または導波路として機能する。スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ７の各々は、空洞導体１の回転軸方向ＤＲ１に沿って空洞導体１の外周面１Ａに配設される。そして、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ７の各々は、アレーアンテナ１０が送受信する電波の波長をλとした場合、約λ／２の長さＬを有する。
【００２２】
可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ７は、それぞれ、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ７に装荷される。
【００２３】
制御回路２は、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ７の各々に制御電圧ＣＴＬＶを供給してアレーアンテナ１０のアンテナ特性を制御する。
【００２４】
図２は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間におけるアレーアンテナ１０の断面図である。アレーアンテナ１０は、給電素子３をさらに備える。給電素子３は、空洞導体１の内部に配設され、回転軸方向ＤＲ１にスパイラル状に形成される。そして、給電素子３は、同軸ケーブル４を介して給電回路（図示せず）に接続されている。
【００２５】
図３は、回転軸方向ＤＲ１から見たアレーアンテナ１０の平面図である。図３に示すように、アレーアンテナ１０は、１２本のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２を備える。そして、１２本のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２は、空洞導体１の外周面１Ａに等間隔に配置され、それぞれ、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２が装荷される。
【００２６】
したがって、隣接する２つのスロット線路と、給電素子３とからなる扇形状の中心角は３０度である。
【００２７】
給電素子３は、空洞導体１の中心に配置される。スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２が形成された部分には、導体が存在しないので、給電素子３は、１２本のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２を介して空洞導体１の外部へ電磁波を放射可能である。
【００２８】
図４は、可変容量素子ＶＣ１の構成を示す図である。可変容量素子ＶＣ１は、２つのバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２からなる。バラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２は、スロット線路ＳＬ１の両側に存在する導体１１，１２（空洞導体１）間に逆直列に接続される。そして、制御回路２は、バラクタダイオードＢＤ１とバラクタダイオードＢＤ２との間のノードＮ１に制御電圧ＣＴＬＶを供給する。
【００２９】
このように、逆直列に接続された２つのバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２間に制御電圧ＣＴＬＶを供給することによって、２つのバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２に同時に同じ電圧を印加でき、可変容量素子ＶＣ１の容量を容易に制御できる。
【００３０】
図５は、図１に示すアレーアンテナ１０の作製工程を示す図である。プリント基板等の誘電体１３の一主面１３Ａに銅箔１４を形成する（図５の（ａ）参照）。そして、銅箔１４を等間隔で所定の幅にわたってエッチングして１２本のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２を形成する（図５の（ｂ）参照）。
【００３１】
引き続いて、誘電体１３をスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２が外側になるように円形に曲げ、筒状の空洞導体１を作製する（図５の（ｃ）参照）。そして、筒状の空洞導体１の両端面を塞ぐための円形の２つのプリント基板上に図５の（ａ）に示すように銅箔１４を形成する。そして、銅箔１４を形成した円形の２つのプリント基板のうち、一方のプリント基板は、筒状の空洞導体１の一方の端面を塞ぐ。また、他方のプリント基板には、給電素子３を取り付け、給電素子３を取り付けたプリント基板によって筒状の空洞導体１の他方の端面を塞ぐ。そして、１２本のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２に可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２を取り付ける。これによって、アレーアンテナ１０が完成する。
【００３２】
図６は、スロット線路からの電波の放射の有無を示す概念図である。導体１５中に形成されたスロット線路１６を考えると、スロット線路１６が導体１５を流れる電流の方向と平行に配置される場合、電波はスロット線路１６から放射しない（図６の（ａ）参照）。
【００３３】
一方、スロット線路１６が導体１５を流れる電流の方向と直交する場合、電波はスロット線路１６から放射する（図６の（ｂ）参照）。
【００３４】
次に、棒形状からなる給電素子１７が略円筒形状の空洞導体１８の内部に配設された場合を考えると、給電素子１７は、空洞導体１８の円周方向を向いた磁界と、空洞導体１８の外周面１８Ａ上で回転軸方向ＤＲ１を向いた電界とを有する電波を放射する。
【００３５】
そうすると、電流は、空洞導体１８の外周面１８Ａでは回転軸方向ＤＲ１に流れ、空洞導体１８の円筒端面１８Ｂ上では径方向ＤＲ２に流れる。
【００３６】
その結果、空洞導体１８の外周面１８Ａ上に形成されたスロット線路１９，２０のうち、スロット線路１９は、電流と平行であり、スロット線路２０は、電流と直交するので、電波はスロット線路１９から放射せず、スロット線路２０から放射する。
【００３７】
また、空洞導体１８の円筒端面１８Ｂ上に形成されたスロット線路２１，２２のうち、スロット線路２１は、電流に平行であり、スロット線路２２は、電流に直交するので、電波は、スロット線路２１から放射せず、スロット線路２２から放射する（図６の（ｃ）参照）。
【００３８】
このように、スロット線路は、電流の方向（すなわち、電界の方向）と交われば、電波を放射する。
【００３９】
図１に示すアレーアンテナ１０においては、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２は、図６の（ｃ）に示すスロット線路１９と同じように空洞導体１の外周面１Ａに配設されるが、給電素子３は、回転軸方向ＤＲ１へスパイラル状に形成されているので、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２は、給電素子３から放射された電波の電界方向と交わる。
【００４０】
したがって、アレーアンテナ１０においては、電波はスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２から放射する。
【００４１】
次に、アレーアンテナ１０における指向性の制御について説明する。
【００４２】
制御回路２は、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２の各々を構成するバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２間のノードＮ１に電圧を供給することによってアレーアンテナ１０の指向性を切換える。この場合、制御回路２は、ノードＮ１に電圧Ｖ１または電圧Ｖ２を供給する。
【００４３】
電圧Ｖ１，Ｖ２は、それぞれ、０Ｖ，２０Ｖからなるとする。制御回路２が可変容量素子ＶＣ１のノードＮ１に電圧Ｖ１＝０Ｖを供給すると、２つのバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２は、短絡に近い状態になり、スロット線路ＳＬ１は励振しない。一方、制御回路２が可変容量素子ＶＣ１のノードＮ１に電圧Ｖ２＝２０Ｖを供給すると、２つのバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２は、開放に近い状態になり、スロット線路ＳＬ１は励振する。
【００４４】
したがって、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２の１２個のノードＮ１に供給する電圧セットＶＶＣ１〜ＶＶＣ１２のパターンを変えることによってアレーアンテナ１０の指向性を切換えることができる。
【００４５】
図７は、アレーアンテナ１０の指向性の切換えを示す概念図である。制御回路２は、２０Ｖからなる電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ３をそれぞれ可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ３のノードＮ１に供給し、０Ｖからなる電圧ＶＶＣ４〜ＶＶＣ１２をそれぞれ可変容量素子ＶＣ４〜ＶＣ１２のノードＮ１に供給する。
【００４６】
そうすると、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ３のバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２が開放に近い状態になってスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ３は励振し、可変容量素子ＶＣ４〜ＶＣ１２のバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２が短絡に近い状態になってスロット線路ＳＬ４〜ＳＬ１２は励振しない。
【００４７】
その結果、アレーアンテナ１０は、給電素子３からスロット線路ＳＬ２への方向を中心にして電波を放射する（図７の（ａ）参照）。
【００４８】
また、制御回路２が２０Ｖからなる電圧ＶＶＣ３〜ＶＶＣ５をそれぞれ可変容量素子ＶＣ３〜ＶＣ５のノードＮ１に供給し、０Ｖからなる電圧ＶＶＣ１，ＶＶＣ２，ＶＶＣ６〜ＶＶＣ１２をそれぞれ可変容量素子ＶＣ１，ＶＣ２，ＶＣ６〜ＶＣ１２のノードＮ１に供給すると、可変容量素子ＶＣ３〜ＶＣ５のバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２が開放に近い状態になってスロット線路ＳＬ３〜ＳＬ５は励振し、可変容量素子ＶＣ１，ＶＣ２，ＶＣ６〜ＶＣ１２のバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２が短絡に近い状態になってスロット線路ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ６〜ＳＬ１２は励振しない。
【００４９】
その結果、アレーアンテナ１０は、給電素子３からスロット線路ＳＬ４への方向を中心にして電波を放射する（図７の（ｂ）参照）。
【００５０】
図７の（ａ）に示す電波の放射方向と、図７の（ｂ）に示す電波の放射方向とは、相互に、アレーアンテナ１０を空洞導体１の円周方向へ回転させた関係になる。したがって、アレーアンテナ１０は、アンテナを機械的に円周方向へ回転させるのと同じ効果を電気的に得られる。
【００５１】
次に、電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ１２の各々を構成する電圧値が０Ｖ，２０Ｖの２値からなる場合と、所定の電圧範囲において連続的に切換えられる場合とにおけるアレーアンテナ１０から放射されるビーム形状の違いについて説明する。
【００５２】
図８は、２値の電圧値によってビーム形状を制御した場合の概念図である。図９は、多値の電圧値によってビーム形状を制御した場合の概念図である。２０Ｖからなる電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ３をそれぞれ可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ３のノードＮ１に供給し、０Ｖからなる電圧ＶＶＣ４〜ＶＶＣ１２をそれぞれ可変容量素子ＶＣ４〜ＶＣ１２のノードＮ１に供給すると、給電素子３からスロット線路ＳＬ２への方向を中心としたビームＢＭ１がアレーアンテナ１０から放射する（図８参照）。
【００５３】
一方、連続値からなる電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ１２のセットを可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２の１２個のノードＮ１に供給すると、ビームＢＭ２がアレーアンテナ１０から放射する（図９参照）。ビームＢＭ２は、ビームＢＭ１と同じように、給電素子３からスロット線路ＳＬ２への方向を中心とするビームであるが、ビームＢＭ１よりもビーム幅が狭い。また、ビームＢＭ２は、干渉波の方向ＤＲ３，ＤＲ４にヌルを有する。
【００５４】
このように、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２の１２個のノードＮ１に供給する電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ１２のセットを２値からなる電圧セットパターンまたは多値からなる電圧セットパターンに制御することによって、アレーアンテナ１０から放射されるビーム形状を制御できる。
【００５５】
なお、電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ１２の各々を２値に制御することは、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２の各々の容量を２値に制御することに相当し、電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ１２の各々を多値に制御することは、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２の各々の容量を多値に制御することに相当する。
【００５６】
更に、励振させるスロット線路数の違いによるビーム形状の違いについて説明する。図１０は、励振させるスロット線路数を相対的に多くした場合のビーム形状を示す図であり、図１１は、励振させるスロット線路数を相対的に少なくした場合のビーム形状を示す図である。
【００５７】
２０Ｖからなる電圧ＶＶＣ２〜ＶＶＣ４を可変容量素子ＶＣ２〜ＶＣ４のノードＮ１に供給し、０Ｖからなる電圧ＶＶＣ１，ＶＶＣ５〜ＶＶＣ１２を可変容量素子ＶＣ１，ＶＣ５〜ＶＣ１２のノードＮ１に供給すると、スロット線路ＳＬ２〜ＳＬ４が励振し、スロット線路ＳＬ１，ＳＬ５〜ＳＬ１２が励振せず、図１０に示すようにビームＢＭ３がアレーアンテナ１０から放射される。この場合、ビームＢＭ３の方向は、給電素子３からスロット線路ＳＬ３への方向である。また、空洞導体１の半径をＲとし、扇形２３の中心角をθ１とし、扇形２３の面積をＳ１とすると、Ｓ１＝（Ｒ２θ１）／２となる。
【００５８】
一方、２０Ｖからなる電圧ＶＶＣ３を可変容量素子ＶＣ３のノードＮ１に供給し、０Ｖからなる電圧ＶＶＣ１，ＶＶＣ２，ＶＶＣ４〜ＶＶＣ１２を可変容量素子ＶＣ１，ＶＣ２，ＶＣ４〜ＶＣ１２のノードＮ１に供給すると、スロット線路ＳＬ３が励振し、スロット線路ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ４〜ＳＬ１２が励振せず、図１１に示すようにビームＢＭ４がアレーアンテナ１０から放射される。この場合、ビームＢＭ４の方向は、ビームＢＭ３と同じように給電素子３からスロット線路ＳＬ３への方向である。また、扇形２４の中心角をθ２とし、扇形２４の面積をＳ２とすると、Ｓ２＝（Ｒ２θ２）／２となる。
【００５９】
ビームＢＭ３は、ビームＢＭ４よりもビーム幅が狭い。また、中心角θ１は、中心角θ２よりも大きいので、面積Ｓ１は、面積Ｓ２よりも大きい。
【００６０】
したがって、電波を放射するスロット線路数を増加させた場合、すなわち、電波が放射する開口部の面積を大きくした場合、ビーム幅が相対的に狭いビームをアレーアンテナ１０から放射できる。
【００６１】
上述したように、１２本のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２のうち、励振させるスロット線路を変えることにより、アレーアンテナ１０の指向性を切換えることができ、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２に供給する電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ１２の電圧値を２値と多値との間で変えることによりビーム形状を制御でき、更に、励振させるスロット線路数を変えることによってもビーム形状を制御できる。
【００６２】
つまり、アレーアンテナ１０においては、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２に供給する電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ１２のセットを制御することによりアンテナ特性を制御できる。
【００６３】
［給電素子の変形例］
図１２は、図２に示す給電素子３の第１の変形例を示す図である。アレーアンテナ１０は、給電素子３に代えて給電素子３Ａを備えていてもよい。給電素子３Ａは、給電部材３１，３２からなる。給電部材３１は、一方端が同軸ケーブル４に接続され、空洞導体１の回転軸方向ＤＲ１に沿って配置される。給電部材３２は、一方端が給電部材３１に連結され、空洞導体１の径方向ＤＲ２に沿って配置される。
【００６４】
給電素子３Ａから放射される電波の電界は、給電部材３２により空洞導体１の周方向を向いているので、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２は、電界と直交する。したがって、給電素子３Ａを用いた場合も、スロット線路ＳＬ１〜Ｓｌ１２は、電波を放射可能である。
【００６５】
図１３は、図２に示す給電素子３の第２の変形例を示す図である。アレーアンテナ１０は、給電素子３に代えて給電素子３Ｂを備えていてもよい。給電素子３Ｂは、図１２に示す給電素子３Ａの給電部材３２を給電部材３２１〜３３２に代えたものであり、その他は、給電素子３Ａと同じである。なお、図１３においては、１２本の給電部材３２１〜３３２のうち、２本の給電部材３２１，３３２のみが図示されている。
【００６６】
給電素子３Ｂは、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２と同数の給電部材３２１〜３３２を含むことを特徴とする。そして、給電部材３２１〜３３２の各々は、その一方端が給電部材３１に連結され、空洞導体１の径方向ＤＲ２に沿って配置される。つまり、給電部材３２１〜３３２は、給電部材３１を中心にして径方向ＤＲ２に放射状に配置される。
【００６７】
この場合、給電部材３２１〜３３２は、それぞれ、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２に対向して配置されてもよく、給電部材３２１〜３３２の各々が、隣接する２つのスロット線路間に対向するように配置されてもよい。
【００６８】
給電素子３Ｂを用いた場合も、給電素子３Ａを用いた場合と同様に、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２は、電波を放射可能である。そして、給電素子３Ｂを用いた場合には、励振するスロット線路の回転対称性を維持できる。
【００６９】
図１４は、図２に示す給電素子３の第３の変形例を示す図である。アレーアンテナ１０は、給電素子３に代えて給電素子３Ｃを備えていてもよい。この場合、アレーアンテナ１０は、散乱体３３をさらに備える。
【００７０】
給電素子３Ｃは、その一方端が同軸ケーブル４に連結される。そして、給電素子３Ｃは、棒形状からなり、空洞導体１の回転軸方向ＤＲ１に沿って配置される。散乱体３３は、金属または誘電体からなり、給電素子３Ｃとスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２との間に配置される。
【００７１】
給電素子３Ｃから放射された電波は、散乱体３３で散乱されてスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２に到達する。したがって、空洞導体１の外周面上では、電波の電界は、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２と交わる。その結果、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２は、電波を放射可能である。
【００７２】
［アレーアンテナの変形例］
図１５は、アレーアンテナの他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図１５に示すアレーアンテナ１０Ａであってもよい。アレーアンテナ１０Ａは、図１に示すアレーアンテナ１０のスロット線路ＳＬ１〜Ｌ１２および可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２をそれぞれスロット線路ＳＬ２１〜ＳＬ３２および可変容量素子ＶＣ２１〜ＶＣ３２に代えたものであり、その他は、アレーアンテナ１０と同じである。
【００７３】
スロット線路ＳＬ２１〜ＳＬ３２は、空洞導体１の円筒端面１Ｂ上に放射状に配置される。可変容量素子ＶＣ２１〜ＶＣ３２は、それぞれ、スロット線路ＳＬ２１〜ＳＬ３２に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ２１〜ＶＣ３２の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。
【００７４】
また、アレーアンテナ１０Ａは、上述した給電素子３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃのいずれかを備える。なお、アレーアンテナ１０Ａは、給電素子３Ｃを備える場合、図１４に示す散乱体３３も備える。
【００７５】
したがって、給電素子（給電素子３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃのいずれか）から放射された電波の電界は、スロット線路ＳＬ２１〜ＳＬ３２と交わり、アレーアンテナ１０Ａは、スロット線路ＳＬ２１〜ＳＬ３２が空洞導体１の径方向に沿って配置されていてもスロット線路ＳＬ２１〜ＳＬ３２から電波を放射可能である。
【００７６】
アレーアンテナ１０Ａにおいては、可変容量素子ＶＣ２１〜ＶＣ３２の１２個のノードＮ１に印加する電圧のパターンを制御することにより、各種のビーム形状が斜め上方へ放射される。
【００７７】
図１６は、アレーアンテナの更に他の概念図である。また、図１７は、図１６に示す線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ間におけるアレーアンテナの断面図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナ１０Ｂは、アレーアンテナ１０のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２および可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２の配置方向を変え、給電素子３を給電素子３Ｃに代えたものであり、その他は、アレーアンテナ１０と同じである。
【００７８】
アレーアンテナ１０Ｂにおいては、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２は、空洞導体１の回転軸ＡＸと所定の角度を成すように外周面１Ａ上に配置される。給電素子３Ｃは、空洞導体１の外周面１Ａ上において電流が回転軸方向ＤＲ１に流れる電界を発生させるが、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２は、回転軸方向ＤＲ１と所定の角度を成すので、外周面１Ａ上を流れる電流と交わる。その結果、アレーアンテナ１０Ｂは、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２から電波を放射可能である。
【００７９】
なお、アレーアンテナ１０Ｂにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【００８０】
図１８は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図１８に示すアレーアンテナ１０Ｃであってもよい。アレーアンテナ１０Ｃは、アレーアンテナ１０のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２および給電素子３をそれぞれスロット線路ＳＬ４１〜ＳＬ５２、可変容量素子ＶＣ４１〜ＶＣ５２および給電素子３Ｃに代えたものであり、その他は、アレーアンテナ１０と同じである。
【００８１】
なお、図１８においては、スロット線路ＳＬ４１〜ＳＬ５２のうち、スロット線路ＳＬ４１〜ＳＬ４６を示し、可変容量素子ＶＣ４１〜ＶＣ５２のうち、可変容量素子ＶＣ４１〜ＶＣ４６を示す。
【００８２】
スロット線路ＳＬ４１〜ＳＬ５２は、空洞導体１の外周面１Ａ上に回転軸方向ＤＲ１に直交するように配置される。可変容量素子ＶＣ４１〜ＶＣ５２は、それぞれ、スロット線路ＳＬ４１〜ＳＬ５２に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ４１〜ＶＣ５２の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。
【００８３】
給電素子３Ｃは、空洞導体１の外周面１Ａ上において電流が回転軸方向ＤＲ１に流れる電界を発生するが、スロット線路ＳＬ４１〜ＳＬ５２は、外周面１Ａを流れる電流と直交するので、アレーアンテナ１０Ｃは、スロット線路ＳＬ４１〜ＳＬ５２から電波を放射可能である。
【００８４】
なお、アレーアンテナ１０Ｃにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【００８５】
図１９は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図１９に示すアレーアンテナ１０Ｄであってもよい。アレーアンテナ１０Ｄは、アレーアンテナ１０のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２および給電素子３をそれぞれスロット線路ＳＬ６１〜ＳＬ６６、可変容量素子ＶＣ６１〜ＶＣ６６および給電素子３Ｃに代えたものであり、その他は、アレーアンテナ１０と同じである。
【００８６】
なお、図１９においては、給電素子３Ｃは省略されている。
【００８７】
スロット線路ＳＬ６１〜ＳＬ６３は、空洞導体１の円筒端面１Ｂ上に、相互に略平行に配置される。また、スロット線路ＳＬ６４〜ＳＬ６６は、空洞導体１の円筒端面１Ｃ上に、相互に略平行に配置される。可変容量素子ＶＣ６１〜ＶＣ６６は、それぞれ、スロット線路ＳＬ６１〜ＳＬ６６に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ６１〜ＶＣ６６の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。
【００８８】
給電素子３Ｃは、円筒端面１Ｂ，１Ｃ上では、電流が空洞導体１の径方向に流れる電界を発生するが、スロット線路ＳＬ６１〜ＳＬ６３；ＳＬ６４〜ＳＬ６６は、相互に略平行に配置されているので、スロット線路ＳＬ６１〜ＳＬ６６は、円筒端面１Ｂ，１Ｃ上を流れる電流と交わる。
【００８９】
したがって、アレーアンテナ１０Ｄは、スロット線路ＳＬ６１〜ＳＬ６６から電波を放射可能である。
【００９０】
また、アレーアンテナ１０Ｄにおいては、可変容量素子ＶＣ６１〜ＶＣ６６の６個のノードＮ１に供給する電圧ＶＶＣ６１〜ＶＶＣ６６を制御することによって円筒端面１Ｂ側または円筒端面１Ｃ側からビームを放射できる。
【００９１】
すなわち、２０Ｖからなる電圧ＶＶＣ６１〜ＶＶＣ６３をそれぞれ可変容量素子ＶＣ６１〜ＶＣ６３のノードＮ１に供給し、０Ｖからなる電圧ＶＶＣ６４〜ＶＶＣ６６をそれぞれ可変容量素子ＶＣ６４〜ＶＣ６６のノードＮ１へ供給した場合、アレーアンテナ１０Ｄは、円筒端面１Ｂ側からビームを放射し、０Ｖからなる電圧ＶＶＣ６１〜ＶＶＣ６３をそれぞれ可変容量素子ＶＣ６１〜ＶＣ６３のノードＮ１に供給し、２０Ｖからなる電圧ＶＶＣ６４〜ＶＶＣ６６をそれぞれ可変容量素子ＶＣ６４〜ＶＣ６６のノードＮ１へ供給した場合、アレーアンテナ１０Ｄは、円筒端面１Ｃ側からビームを放射する。
【００９２】
また、２０Ｖからなる電圧ＶＶＣ６１〜ＶＶＣ６６をそれぞれ可変容量素子ＶＣ６１〜ＶＣ６６のノードＮ１に供給した場合、アレーアンテナ１０Ｄは、円筒端面１Ｂおよび１Ｃの両方からビームを放射する。
【００９３】
なお、アレーアンテナ１０Ｄにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【００９４】
図２０は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図２０に示すアレーアンテナ１０Ｅであってもよい。アレーアンテナ１０Ｅは、給電素子３Ｃと、空洞導体５と、スロット線路ＳＬ７１〜ＳＬ７４と、可変容量素子ＶＣ７１〜ＶＣ７４とを備える。なお、図２０においては、給電素子３Ｃは、省略されている。
【００９５】
スロット線路ＳＬ７１は、空洞導体５の上面５Ａおよび側面５Ｂに屈曲して配設され、スロット線路ＳＬ７２は、空洞導体５の上面５Ａおよび側面５Ｃに屈曲して配設され、スロット線路ＳＬ７３は、空洞導体５の上面５Ａおよび側面５Ｄに屈曲して配設され、スロット線路ＳＬ７４は、空洞導体５の上面５Ａおよび側面５Ｅに屈曲して配設される。
【００９６】
可変容量素子ＶＣ７１〜ＶＣ７４は、それぞれ、スロット線路ＳＬ７１〜ＳＬ７４に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ７１〜ＶＣ７４の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。給電素子３Ｃは、空洞導体５の内部であって、空洞導体５の底面５Ｆに垂直に配設される。
【００９７】
給電素子３Ｃは、空洞導体５の側面５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅでは、電流が上下方向ＤＲ５に流れる電界を発生するが、上面５Ａでは、電流がスロット線路ＳＬ７１，ＳＬ７３またはスロット線路ＳＬ７２，ＳＬ７４に直交するように流れる電界を発生する。
【００９８】
したがって、アレーアンテナ１０Ｅは、スロット線路ＳＬ７１〜ＳＬ７４から電波を放射できる。
【００９９】
なお、アレーアンテナ１０Ｅにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【０１００】
図２１は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図２１に示すアレーアンテナ１０Ｆであってもよい。アレーアンテナ１０Ｆは、給電素子３と、空洞導体５と、スロット線路ＳＬ８１〜ＳＬ８６と、可変容量素子ＶＣ８１〜ＶＣ８６とを備える。なお、図２１においては、給電素子３は、省略されている。
【０１０１】
スロット線路ＳＬ８１〜ＳＬ８３は、空洞導体５の側面５Ｃに上下方向ＤＲ５に沿って略平行に配設され、スロット線路ＳＬ８４〜ＳＬ８６は、空洞導体５の側面５Ｄに上下方向ＤＲ５に沿って略平行に配設される。
【０１０２】
可変容量素子ＶＣ８１〜ＶＣ８６は、それぞれ、スロット線路ＳＬ８１〜ＳＬ８６に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ８１〜ＶＣ８６の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。給電素子３は、空洞導体５の内部であって、空洞導体５の底面５Ｆに垂直に配設される。
【０１０３】
なお、空洞導体５の側面５Ｂ，５Ｅにも、それぞれ、可変容量素子が装荷された３本のスロット線路がスロット線路ＳＬ８１〜ＳＬ８３と同じように相互に略平行に配設されているが、図２１においては、省略されている。
【０１０４】
給電素子３は、スロット線路ＳＬ８１〜ＳＬ８６と交差する電界を発生する。従って、アレーアンテナ１０Ｆは、スロット線路ＳＬ８１〜ＳＬ８６から電波を放射できる。
【０１０５】
なお、アレーアンテナ１０Ｆにおいては、給電素子３に代えて給電素子３Ａ，３Ｂ，３Ｃのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【０１０６】
図２２は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図２２に示すアレーアンテナ１０Ｇであってもよい。アレーアンテナ１０Ｇは、給電素子３Ｃと、空洞導体５と、スロット線路ＳＬ９１〜ＳＬ９４と、可変容量素子ＶＣ９１〜ＶＣ９４とを備える。なお、図２２においては、給電素子３Ｃは、省略されている。
【０１０７】
スロット線路ＳＬ９１，ＳＬ９２は、空洞導体５の側面５Ｃに上下方向ＤＲ５と垂直な方向ＤＲ６に沿って略平行に配設され、スロット線路ＳＬ９３，ＳＬ９４は、空洞導体５の側面５Ｄに上下方向ＤＲ５に垂直な方向ＤＲ６に沿って略平行に配設される。
【０１０８】
可変容量素子ＶＣ９１〜ＶＣ９４は、それぞれ、スロット線路ＳＬ９１〜ＳＬ９４に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ９１〜ＶＣ９４の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。給電素子３Ｃは、空洞導体５の内部であって、空洞導体５の底面５Ｆに垂直に配設される。
【０１０９】
なお、空洞導体５の側面５Ｂ，５Ｅにも、それぞれ、可変容量素子が装荷された２本のスロット線路がスロット線路ＳＬ９１，ＳＬ９２と同じように相互に略平行に配設されているが、図２２においては、省略されている。
【０１１０】
給電素子３Ｃは、スロット線路ＳＬ９１〜ＳＬ９４と直交する電界を発生する。従って、アレーアンテナ１０Ｇは、スロット線路ＳＬ９１〜ＳＬ９４から電波を放射できる。
【０１１１】
なお、アレーアンテナ１０Ｇにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【０１１２】
図２３は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図２３に示すアレーアンテナ１０Ｈであってもよい。アレーアンテナ１０Ｈは、給電素子３Ｃと、空洞導体５と、スロット線路ＳＬ１０１〜ＳＬ１０４と、可変容量素子ＶＣ１０１〜ＶＣ１０４とを備える。なお、図２３においては、給電素子３Ｃは、省略されている。
【０１１３】
スロット線路ＳＬ１０１，ＳＬ１０２は、空洞導体５の側面５Ｃに上下方向ＤＲ５に対して斜めに略平行に配設され、スロット線路ＳＬ１０３，ＳＬ１０４は、空洞導体５の側面５Ｄに上下方向ＤＲ５に対して斜めに略平行に配設される。
【０１１４】
可変容量素子ＶＣ１０１〜ＶＣ１０４は、それぞれ、スロット線路ＳＬ１０１〜ＳＬ１０４に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ１０１〜ＶＣ１０４の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。給電素子３Ｃは、空洞導体５の内部であって、空洞導体５の底面５Ｆに垂直に配設される。
【０１１５】
なお、空洞導体５の側面５Ｂ，５Ｅにも、それぞれ、可変容量素子が装荷された２本のスロット線路がスロット線路ＳＬ１０１，ＳＬ１０２と同じように相互に略平行に配設されているが、図２３においては、省略されている。
【０１１６】
給電素子３Ｃは、スロット線路ＳＬ１０１〜ＳＬ１０４と交差する電界を発生する。従って、アレーアンテナ１０Ｈは、スロット線路ＳＬ１０１〜ＳＬ１０４から電波を放射できる。
【０１１７】
なお、アレーアンテナ１０Ｈにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【０１１８】
図２４は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図２４に示すアレーアンテナ１０Ｊであってもよい。アレーアンテナ１０Ｊは、給電素子３Ｃと、空洞導体５と、スロット線路ＳＬ１１１〜ＳＬ１１６と、可変容量素子ＶＣ１１１〜ＶＣ１１６とを備える。なお、図２４においては、給電素子３Ｃは、省略されている。
【０１１９】
スロット線路ＳＬ１１１，ＳＬ１１２は、空洞導体５の側面５Ｂおよび側面５Ｃに屈曲して配設され、スロット線路ＳＬ１１３，ＳＬ１１４は、空洞導体５の側面５Ｃおよび側面５Ｄに屈曲して配設され、スロット線路ＳＬ１１５，ＳＬ１１６は、空洞導体５の側面５Ｄおよび側面５Ｅに屈曲して配設される。
【０１２０】
可変容量素子ＶＣ１１１〜ＶＣ１１６は、それぞれ、スロット線路ＳＬ１１１〜ＳＬ１１６に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ１１１〜ＶＣ１１６の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。給電素子３Ｃは、空洞導体５の内部であって、空洞導体５の底面５Ｆに垂直に配設される。
【０１２１】
給電素子３Ｃは、空洞導体５の側面５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅでは、電流が上下方向ＤＲ５に流れる電界を発生する。したがって、アレーアンテナ１０Ｊは、スロット線路ＳＬ１１１〜ＳＬ１１６から電波を放射できる。
【０１２２】
なお、アレーアンテナ１０Ｊにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【０１２３】
図２５は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図２５に示すアレーアンテナ１０Ｋであってもよい。アレーアンテナ１０Ｋは、給電素子３Ｃと、空洞導体５と、スロット線路ＳＬ１２１〜ＳＬ１２４と、可変容量素子ＶＣ１２１〜ＶＣ１２４とを備える。なお、図２５においては、給電素子３Ｃは、省略されている。
【０１２４】
スロット線路ＳＬ１２１〜ＳＬ１２４は、空洞導体５の上面５Ａに略正方形に配設される。
【０１２５】
可変容量素子ＶＣ１２１〜ＶＣ１２４は、それぞれ、スロット線路ＳＬ１２１〜ＳＬ１２４に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ１２１〜ＶＣ１２４の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。給電素子３Ｃは、空洞導体５の内部であって、空洞導体５の底面５Ｆに垂直に配設される。
【０１２６】
給電素子３Ｃは、スロット線路ＳＬ１２１〜ＳＬ１２４と交差する電界を発生する。従って、アレーアンテナ１０Ｋは、スロット線路ＳＬ１２１〜ＳＬ１２４から電波を放射できる。
【０１２７】
なお、アレーアンテナ１０Ｋにおいては、スロット線路ＳＬ１２１〜ＳＬ１２４および可変容量素子ＶＣ１２１〜ＶＣ１２４を底面５Ｆに配設してもよく、上面５Ａおよび底面５Ｆに配設してもよい。一般に、アレーアンテナ１０Ｋにおいては、スロット線路ＳＬ１２１〜ＳＬ１２４および可変容量素子ＶＣ１２１〜ＶＣ１２４を対となる２つの面（側面５Ｂおよび５Ｄ、側面５Ｃおよび５Ｅ、上面５Ａおよび５Ｆ）のうち、少なくとも１つに配設するようにしてもよい。
【０１２８】
また、アレーアンテナ１０Ｋにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【０１２９】
図２６は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図２６に示すアレーアンテナ１０Ｌであってもよい。アレーアンテナ１０Ｌは、給電素子３Ｃと、空洞導体５と、スロット線路ＳＬ１３１と、可変容量素子ＶＣ１３１，ＶＣ１３２とを備える。なお、図２６においては、給電素子３Ｃは、省略されている。
【０１３０】
スロット線路ＳＬ１３１は、略円形形状からなり、空洞導体５の上面５Ａに配設される。可変容量素子ＶＣ１３１，ＶＣ１３２は、スロット線路ＳＬ１３１に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ１３１，ＶＣ１３２の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。給電素子３Ｃは、空洞導体５の内部であって、空洞導体５の底面５Ｆに垂直に配設される。
【０１３１】
給電素子３Ｃは、スロット線路ＳＬ１３１と交差する電界を発生する。従って、アレーアンテナ１０Ｌは、スロット線路ＳＬ１３１から電波を放射できる。
【０１３２】
なお、アレーアンテナ１０Ｌにおいては、スロット線路ＳＬ１３１および可変容量素子ＶＣ１３１，ＶＣ１３２を底面５Ｆに配設してもよく、上面５Ａおよび底面５Ｆの両方に配設してもよい。一般に、アレーアンテナ１０Ｌにおいては、スロット線路ＳＬ１３１および可変容量素子ＶＣ１３１，ＶＣ１３２を対となる２つの面（側面５Ｂおよび５Ｄ、側面５Ｃおよび５Ｅ、上面５Ａおよび５Ｆ）のうち、少なくとも１つに配設するようにしてもよい。
【０１３３】
また、アレーアンテナ１０Ｌにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【０１３４】
［スロット線路の変形例］
図２７は、スロット線路の変形例を示す図である。この発明においては、スロット線路は、図２７に示すスロット線路ＳＬ８０，ＳＬ９０，ＳＬ１００のいずれかであってもよい。
【０１３５】
スロット線路ＳＬ８０は、略コの字形状からなる。スロット線路ＳＬ９０は、略くの字形状からなる。更に、スロット線路ＳＬ１００は、円弧形状からなる。スロット線路ＳＬ８０，ＳＬ９０，ＳＬ１００には、それぞれ、可変容量素子ＶＣ８０，ＶＣ９０，ＶＣ１００が装荷される。この場合、可変容量素子ＶＣ８０，ＶＣ９０，ＶＣ１００は、それぞれ、スロット線路ＳＬ８０，ＳＬ９０，ＳＬ１００上であれば、どの位置に装荷されてもよい。そして、可変容量素子ＶＣ８０，ＶＣ９０，ＶＣ１００の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。
【０１３６】
上述したアレーアンテナ１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｊ，１０Ｋ，１０Ｌは、スロット線路ＳＬ８０，ＳＬ９０，ＳＬ１００のいずれかを備えていてもよい。
【０１３７】
この発明によるアレーアンテナは、少なくとも１本のスロット線路を備えるものであればよい。そして、可変容量素子は、スロット線路の全てに装荷されていなくてもよく、配設されたスロット線路の少なくとも１つに装荷されていればよい。
【０１３８】
上記においては、円筒形状または立方体形状からなる空洞導体について説明したが、この発明においては、空洞導体は、一般に、多面体形状であればよい。
【０１３９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
この発明は、スロット線路を備え、かつ、アンテナ特性を制御可能なアレーアンテナに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】この発明の実施の形態によるアレーアンテナの概略図である。
【図２】図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間におけるアレーアンテナの断面図である。
【図３】回転軸方向から見たアレーアンテナの平面図である。
【図４】可変容量素子の構成を示す図である。
【図５】図１に示すアレーアンテナの作製工程を示す図である。
【図６】スロット線路からの電波の放射の有無を示す概念図である。
【図７】アレーアンテナの指向性の切換えを示す概念図である。
【図８】２値の電圧値によってビーム形状を制御した場合の概念図である。
【図９】多値の電圧値によってビーム形状を制御した場合の概念図である。
【図１０】励振させるスロット線路数を相対的に多くした場合のビーム形状を示す図である。
【図１１】図１１は、励振させるスロット線路数を相対的に少なくした場合のビーム形状を示す図である。
【図１２】図２に示す給電素子の第１の変形例を示す図である。
【図１３】図２に示す給電素子の第２の変形例を示す図である。
【図１４】図２に示す給電素子の第３の変形例を示す図である。
【図１５】アレーアンテナの他の概念図である。
【図１６】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図１７】図１６に示す線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ間におけるアレーアンテナの断面図である。
【図１８】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図１９】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図２０】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図２１】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図２２】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図２３】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図２４】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図２５】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図２６】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図２７】スロット線路の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【０１４２】
１，１８ 空洞導体、１Ａ，１８Ａ 外周面、１Ｂ，１Ｃ，１８Ｂ 円筒端面、２ 制御回路、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，１７ 給電素子、４ 同軸ケーブル、５Ａ 上面、５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ 側面、５Ｆ 底面、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｊ，１０Ｋ，１０Ｌ アレーアンテナ、１１，１２，１５ 導体、１３ プリント基板、１３Ａ 一主面、１４ 銅箔、３１，３２，３２１〜３３２ 給電部材、３３ 散乱体、ＳＬ１〜ＳＬ１２，ＳＬ２１〜ＳＬ３２，ＳＬ４１〜ＳＬ５２，ＳＬ６１〜ＳＬ６６，ＳＬ７１〜ＳＬ７４，ＳＬ８０〜ＳＬ８６，ＳＬ９０〜ＳＬ９４，ＳＬ１００〜ＳＬ１０４，ＳＬ１１１〜ＳＬ１１６，ＳＬ１２１〜ＳＬ１２４，ＳＬ１３１，１９〜２２ スロット線路、ＶＣ１〜ＶＣ１２，ＶＣ２１〜ＶＣ３２，ＶＣ４１〜ＶＣ５２，ＶＣ６１〜ＶＣ６６，ＶＣ７１〜ＶＣ７４，ＶＣ８０〜ＶＣ８６，ＶＣ９０〜ＶＣ９４，ＶＣ１００〜ＶＣ１０４，ＶＣ１１１〜ＶＣ１１６，ＶＣ１２１〜ＶＣ１２４，ＶＣ１３１，ＶＣ１３２ 可変容量素子、ＢＤ１，ＢＤ２ バラクタダイオード、Ｎ１ ノード、ＢＭ１〜ＢＭ４ ビーム。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スロット線路を備え、アンテナ特性を制御可能なアレーアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のアレーアンテナは、空洞共振器と、給電素子と、複数のスロット線路とを備える。空洞共振器は、略円筒形状を有し、金属からなる。給電素子は、空洞共振器の中に配設される。また、複数のスロット線路は、円筒形状の回転軸方向における空洞共振器の円筒端面に、相互に略平行に配置される。
【０００３】
そして、給電素子に給電することによって給電素子から放射された電磁波は、円筒端面に配置された複数のスロット線路を介して空洞共振器の外部へ放射される。
【０００４】
このような、空洞共振器の表面にスロット線路を備えたアレーアンテナは、例えば、非特許文献１に開示されている。
【０００５】
また、ラジアルラインスロットアンテナが非特許文献２に開示されている。このラジアルラインスロットアンテナは、導波路にラジアルラインを用いた平面アレーアンテナである。そして、終端部は、短絡され、反射を打ち消すように整合スロットが配置される。電力は中央部から給電され、ラジアル導波路を伝搬する。
【０００６】
スロット素子を同心円状に配列した場合、軸対称に励振すると円錐ビームを放射し、回転電磁界モードで励振すると、正面方向のビームを放射する。
【非特許文献１】山本 学、小林 直樹、伊藤 精彦，”キャビティ壁をスルーホールで構成したプリントスロット八木・宇田アレーアンテナ”，２００１年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会，ｐ１６５．
【非特許文献２】秋山 章、山本 哲也、安藤 真、後藤 尚久、武田 栄里子，”６０ＧＨｚ帯無線ＬＡＮ用ラジアルラインスロットアンテナの基本的検討”，１９９７年電子情報通信学会総合大会講演論文集，Ｂ−１−８５．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、空洞共振器の表面にスロット線路を備えた従来のアレーアンテナにおいては、空洞共振器に形成されるスロット線路の形状、寸法および配置によってアンテナ特性を制御できるが、一旦、スロット線路を空洞共振器に形成すると、スロット線路の形状、寸法および配置を変えることができず、アンテナ特性を制御することができないという問題がある。
【０００８】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、スロット線路を備え、かつ、アンテナ特性を制御可能なアレーアンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、アレーアンテナは、空洞導体と、給電素子と、複数のスロット線路と、少なくとも１つの可変容量素子と、制御回路とを備える。空洞導体は、共振器または導波路として機能する。給電素子は、空洞導体の内部に配設される。複数のスロット線路は、空洞導体の表面に配設される。少なくとも１つの可変容量素子は、複数のスロット線路に装荷される。制御回路は、少なくとも１つの可変容量素子の容量を制御する。
【００１０】
好ましくは、空洞導体は、略円筒形状からなる。そして、複数のスロット線路は、空洞導体の外周面に相互に略平行に配設される。
【００１１】
好ましくは、空洞導体は、略円筒形状からなる。そして、複数のスロット線路は、円筒形状の回転軸方向において回転軸に垂直に設けられた２つの円筒端面の少なくとも１つに、相互に略平行にまたは円筒形状の回転軸を中心として略放射状に配設される。
【００１２】
好ましくは、給電素子は、円筒形状の回転軸方向に形成されたスパイラル形状または棒形状からなる。
【００１３】
好ましくは、給電素子は、円筒形状の回転軸方向に配設された第１の給電部材と、円筒形状の径方向に配設された少なくとも１つの第２の給電部材とを含む。
【００１４】
好ましくは、空洞導体の内部に配設され、給電素子から放射される電磁波を散乱する散乱部材をさらに備える。
【００１５】
好ましくは、空洞導体は、多面体形状からなる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によるアレーアンテナにおいては、空洞導体の表面に形成されたスロット線路は、装荷された可変容量素子の容量が制御されることによって励振／非励振する。そして、給電素子から放射された電波は、励振しているスロット線路を介して空洞導体から放射される。
【００１７】
したがって、この発明によれば、可変容量素子の容量を制御することによってアレーアンテナのアンテナ特性を制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１９】
図１は、この発明の実施の形態によるアレーアンテナの概略図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナ１０は、空洞導体１と、複数のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ７と、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ７と、制御回路２とを備える。
【００２０】
なお、図１においては、７本のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ７および７個の可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ７が図示されているが、実際には、アレーアンテナ１０は、１２本のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２および１２個の可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２を備える。
【００２１】
空洞導体１は、略円筒形状を有し、銅（Ｃｕ）からなる。そして、空洞導体１は、共振器または導波路として機能する。スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ７の各々は、空洞導体１の回転軸方向ＤＲ１に沿って空洞導体１の外周面１Ａに配設される。そして、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ７の各々は、アレーアンテナ１０が送受信する電波の波長をλとした場合、約λ／２の長さＬを有する。
【００２２】
可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ７は、それぞれ、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ７に装荷される。
【００２３】
制御回路２は、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ７の各々に制御電圧ＣＴＬＶを供給してアレーアンテナ１０のアンテナ特性を制御する。
【００２４】
図２は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間におけるアレーアンテナ１０の断面図である。アレーアンテナ１０は、給電素子３をさらに備える。給電素子３は、空洞導体１の内部に配設され、回転軸方向ＤＲ１にスパイラル状に形成される。そして、給電素子３は、同軸ケーブル４を介して給電回路（図示せず）に接続されている。
【００２５】
図３は、回転軸方向ＤＲ１から見たアレーアンテナ１０の平面図である。図３に示すように、アレーアンテナ１０は、１２本のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２を備える。そして、１２本のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２は、空洞導体１の外周面１Ａに等間隔に配置され、それぞれ、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２が装荷される。
【００２６】
したがって、隣接する２つのスロット線路と、給電素子３とからなる扇形状の中心角は３０度である。
【００２７】
給電素子３は、空洞導体１の中心に配置される。スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２が形成された部分には、導体が存在しないので、給電素子３は、１２本のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２を介して空洞導体１の外部へ電磁波を放射可能である。
【００２８】
図４は、可変容量素子ＶＣ１の構成を示す図である。可変容量素子ＶＣ１は、２つのバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２からなる。バラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２は、スロット線路ＳＬ１の両側に存在する導体１１，１２（空洞導体１）間に逆直列に接続される。そして、制御回路２は、バラクタダイオードＢＤ１とバラクタダイオードＢＤ２との間のノードＮ１に制御電圧ＣＴＬＶを供給する。
【００２９】
このように、逆直列に接続された２つのバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２間に制御電圧ＣＴＬＶを供給することによって、２つのバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２に同時に同じ電圧を印加でき、可変容量素子ＶＣ１の容量を容易に制御できる。
【００３０】
図５は、図１に示すアレーアンテナ１０の作製工程を示す図である。プリント基板等の誘電体１３の一主面１３Ａに銅箔１４を形成する（図５の（ａ）参照）。そして、銅箔１４を等間隔で所定の幅にわたってエッチングして１２本のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２を形成する（図５の（ｂ）参照）。
【００３１】
引き続いて、誘電体１３をスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２が外側になるように円形に曲げ、筒状の空洞導体１を作製する（図５の（ｃ）参照）。そして、筒状の空洞導体１の両端面を塞ぐための円形の２つのプリント基板上に図５の（ａ）に示すように銅箔１４を形成する。そして、銅箔１４を形成した円形の２つのプリント基板のうち、一方のプリント基板は、筒状の空洞導体１の一方の端面を塞ぐ。また、他方のプリント基板には、給電素子３を取り付け、給電素子３を取り付けたプリント基板によって筒状の空洞導体１の他方の端面を塞ぐ。そして、１２本のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２に可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２を取り付ける。これによって、アレーアンテナ１０が完成する。
【００３２】
図６は、スロット線路からの電波の放射の有無を示す概念図である。導体１５中に形成されたスロット線路１６を考えると、スロット線路１６が導体１５を流れる電流の方向と平行に配置される場合、電波はスロット線路１６から放射しない（図６の（ａ）参照）。
【００３３】
一方、スロット線路１６が導体１５を流れる電流の方向と直交する場合、電波はスロット線路１６から放射する（図６の（ｂ）参照）。
【００３４】
次に、棒形状からなる給電素子１７が略円筒形状の空洞導体１８の内部に配設された場合を考えると、給電素子１７は、空洞導体１８の円周方向を向いた磁界と、空洞導体１８の外周面１８Ａ上で回転軸方向ＤＲ１を向いた電界とを有する電波を放射する。
【００３５】
そうすると、電流は、空洞導体１８の外周面１８Ａでは回転軸方向ＤＲ１に流れ、空洞導体１８の円筒端面１８Ｂ上では径方向ＤＲ２に流れる。
【００３６】
その結果、空洞導体１８の外周面１８Ａ上に形成されたスロット線路１９，２０のうち、スロット線路１９は、電流と平行であり、スロット線路２０は、電流と直交するので、電波はスロット線路１９から放射せず、スロット線路２０から放射する。
【００３７】
また、空洞導体１８の円筒端面１８Ｂ上に形成されたスロット線路２１，２２のうち、スロット線路２１は、電流に平行であり、スロット線路２２は、電流に直交するので、電波は、スロット線路２１から放射せず、スロット線路２２から放射する（図６の（ｃ）参照）。
【００３８】
このように、スロット線路は、電流の方向（すなわち、電界の方向）と交われば、電波を放射する。
【００３９】
図１に示すアレーアンテナ１０においては、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２は、図６の（ｃ）に示すスロット線路１９と同じように空洞導体１の外周面１Ａに配設されるが、給電素子３は、回転軸方向ＤＲ１へスパイラル状に形成されているので、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２は、給電素子３から放射された電波の電界方向と交わる。
【００４０】
したがって、アレーアンテナ１０においては、電波はスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２から放射する。
【００４１】
次に、アレーアンテナ１０における指向性の制御について説明する。
【００４２】
制御回路２は、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２の各々を構成するバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２間のノードＮ１に電圧を供給することによってアレーアンテナ１０の指向性を切換える。この場合、制御回路２は、ノードＮ１に電圧Ｖ１または電圧Ｖ２を供給する。
【００４３】
電圧Ｖ１，Ｖ２は、それぞれ、０Ｖ，２０Ｖからなるとする。制御回路２が可変容量素子ＶＣ１のノードＮ１に電圧Ｖ１＝０Ｖを供給すると、２つのバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２は、短絡に近い状態になり、スロット線路ＳＬ１は励振しない。一方、制御回路２が可変容量素子ＶＣ１のノードＮ１に電圧Ｖ２＝２０Ｖを供給すると、２つのバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２は、開放に近い状態になり、スロット線路ＳＬ１は励振する。
【００４４】
したがって、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２の１２個のノードＮ１に供給する電圧セットＶＶＣ１〜ＶＶＣ１２のパターンを変えることによってアレーアンテナ１０の指向性を切換えることができる。
【００４５】
図７は、アレーアンテナ１０の指向性の切換えを示す概念図である。制御回路２は、２０Ｖからなる電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ３をそれぞれ可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ３のノードＮ１に供給し、０Ｖからなる電圧ＶＶＣ４〜ＶＶＣ１２をそれぞれ可変容量素子ＶＣ４〜ＶＣ１２のノードＮ１に供給する。
【００４６】
そうすると、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ３のバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２が開放に近い状態になってスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ３は励振し、可変容量素子ＶＣ４〜ＶＣ１２のバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２が短絡に近い状態になってスロット線路ＳＬ４〜ＳＬ１２は励振しない。
【００４７】
その結果、アレーアンテナ１０は、給電素子３からスロット線路ＳＬ２への方向を中心にして電波を放射する（図７の（ａ）参照）。
【００４８】
また、制御回路２が２０Ｖからなる電圧ＶＶＣ３〜ＶＶＣ５をそれぞれ可変容量素子ＶＣ３〜ＶＣ５のノードＮ１に供給し、０Ｖからなる電圧ＶＶＣ１，ＶＶＣ２，ＶＶＣ６〜ＶＶＣ１２をそれぞれ可変容量素子ＶＣ１，ＶＣ２，ＶＣ６〜ＶＣ１２のノードＮ１に供給すると、可変容量素子ＶＣ３〜ＶＣ５のバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２が開放に近い状態になってスロット線路ＳＬ３〜ＳＬ５は励振し、可変容量素子ＶＣ１，ＶＣ２，ＶＣ６〜ＶＣ１２のバラクタダイオードＢＤ１，ＢＤ２が短絡に近い状態になってスロット線路ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ６〜ＳＬ１２は励振しない。
【００４９】
その結果、アレーアンテナ１０は、給電素子３からスロット線路ＳＬ４への方向を中心にして電波を放射する（図７の（ｂ）参照）。
【００５０】
図７の（ａ）に示す電波の放射方向と、図７の（ｂ）に示す電波の放射方向とは、相互に、アレーアンテナ１０を空洞導体１の円周方向へ回転させた関係になる。したがって、アレーアンテナ１０は、アンテナを機械的に円周方向へ回転させるのと同じ効果を電気的に得られる。
【００５１】
次に、電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ１２の各々を構成する電圧値が０Ｖ，２０Ｖの２値からなる場合と、所定の電圧範囲において連続的に切換えられる場合とにおけるアレーアンテナ１０から放射されるビーム形状の違いについて説明する。
【００５２】
図８は、２値の電圧値によってビーム形状を制御した場合の概念図である。図９は、多値の電圧値によってビーム形状を制御した場合の概念図である。２０Ｖからなる電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ３をそれぞれ可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ３のノードＮ１に供給し、０Ｖからなる電圧ＶＶＣ４〜ＶＶＣ１２をそれぞれ可変容量素子ＶＣ４〜ＶＣ１２のノードＮ１に供給すると、給電素子３からスロット線路ＳＬ２への方向を中心としたビームＢＭ１がアレーアンテナ１０から放射する（図８参照）。
【００５３】
一方、連続値からなる電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ１２のセットを可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２の１２個のノードＮ１に供給すると、ビームＢＭ２がアレーアンテナ１０から放射する（図９参照）。ビームＢＭ２は、ビームＢＭ１と同じように、給電素子３からスロット線路ＳＬ２への方向を中心とするビームであるが、ビームＢＭ１よりもビーム幅が狭い。また、ビームＢＭ２は、干渉波の方向ＤＲ３，ＤＲ４にヌルを有する。
【００５４】
このように、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２の１２個のノードＮ１に供給する電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ１２のセットを２値からなる電圧セットパターンまたは多値からなる電圧セットパターンに制御することによって、アレーアンテナ１０から放射されるビーム形状を制御できる。
【００５５】
なお、電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ１２の各々を２値に制御することは、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２の各々の容量を２値に制御することに相当し、電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ１２の各々を多値に制御することは、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２の各々の容量を多値に制御することに相当する。
【００５６】
更に、励振させるスロット線路数の違いによるビーム形状の違いについて説明する。図１０は、励振させるスロット線路数を相対的に多くした場合のビーム形状を示す図であり、図１１は、励振させるスロット線路数を相対的に少なくした場合のビーム形状を示す図である。
【００５７】
２０Ｖからなる電圧ＶＶＣ２〜ＶＶＣ４を可変容量素子ＶＣ２〜ＶＣ４のノードＮ１に供給し、０Ｖからなる電圧ＶＶＣ１，ＶＶＣ５〜ＶＶＣ１２を可変容量素子ＶＣ１，ＶＣ５〜ＶＣ１２のノードＮ１に供給すると、スロット線路ＳＬ２〜ＳＬ４が励振し、スロット線路ＳＬ１，ＳＬ５〜ＳＬ１２が励振せず、図１０に示すようにビームＢＭ３がアレーアンテナ１０から放射される。この場合、ビームＢＭ３の方向は、給電素子３からスロット線路ＳＬ３への方向である。また、空洞導体１の半径をＲとし、扇形２３の中心角をθ１とし、扇形２３の面積をＳ１とすると、Ｓ１＝（Ｒ２θ１）／２となる。
【００５８】
一方、２０Ｖからなる電圧ＶＶＣ３を可変容量素子ＶＣ３のノードＮ１に供給し、０Ｖからなる電圧ＶＶＣ１，ＶＶＣ２，ＶＶＣ４〜ＶＶＣ１２を可変容量素子ＶＣ１，ＶＣ２，ＶＣ４〜ＶＣ１２のノードＮ１に供給すると、スロット線路ＳＬ３が励振し、スロット線路ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ４〜ＳＬ１２が励振せず、図１１に示すようにビームＢＭ４がアレーアンテナ１０から放射される。この場合、ビームＢＭ４の方向は、ビームＢＭ３と同じように給電素子３からスロット線路ＳＬ３への方向である。また、扇形２４の中心角をθ２とし、扇形２４の面積をＳ２とすると、Ｓ２＝（Ｒ２θ２）／２となる。
【００５９】
ビームＢＭ３は、ビームＢＭ４よりもビーム幅が狭い。また、中心角θ１は、中心角θ２よりも大きいので、面積Ｓ１は、面積Ｓ２よりも大きい。
【００６０】
したがって、電波を放射するスロット線路数を増加させた場合、すなわち、電波が放射する開口部の面積を大きくした場合、ビーム幅が相対的に狭いビームをアレーアンテナ１０から放射できる。
【００６１】
上述したように、１２本のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２のうち、励振させるスロット線路を変えることにより、アレーアンテナ１０の指向性を切換えることができ、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２に供給する電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ１２の電圧値を２値と多値との間で変えることによりビーム形状を制御でき、更に、励振させるスロット線路数を変えることによってもビーム形状を制御できる。
【００６２】
つまり、アレーアンテナ１０においては、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２に供給する電圧ＶＶＣ１〜ＶＶＣ１２のセットを制御することによりアンテナ特性を制御できる。
【００６３】
［給電素子の変形例］
図１２は、図２に示す給電素子３の第１の変形例を示す図である。アレーアンテナ１０は、給電素子３に代えて給電素子３Ａを備えていてもよい。給電素子３Ａは、給電部材３１，３２からなる。給電部材３１は、一方端が同軸ケーブル４に接続され、空洞導体１の回転軸方向ＤＲ１に沿って配置される。給電部材３２は、一方端が給電部材３１に連結され、空洞導体１の径方向ＤＲ２に沿って配置される。
【００６４】
給電素子３Ａから放射される電波の電界は、給電部材３２により空洞導体１の周方向を向いているので、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２は、電界と直交する。したがって、給電素子３Ａを用いた場合も、スロット線路ＳＬ１〜Ｓｌ１２は、電波を放射可能である。
【００６５】
図１３は、図２に示す給電素子３の第２の変形例を示す図である。アレーアンテナ１０は、給電素子３に代えて給電素子３Ｂを備えていてもよい。給電素子３Ｂは、図１２に示す給電素子３Ａの給電部材３２を給電部材３２１〜３３２に代えたものであり、その他は、給電素子３Ａと同じである。なお、図１３においては、１２本の給電部材３２１〜３３２のうち、２本の給電部材３２１，３３２のみが図示されている。
【００６６】
給電素子３Ｂは、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２と同数の給電部材３２１〜３３２を含むことを特徴とする。そして、給電部材３２１〜３３２の各々は、その一方端が給電部材３１に連結され、空洞導体１の径方向ＤＲ２に沿って配置される。つまり、給電部材３２１〜３３２は、給電部材３１を中心にして径方向ＤＲ２に放射状に配置される。
【００６７】
この場合、給電部材３２１〜３３２は、それぞれ、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２に対向して配置されてもよく、給電部材３２１〜３３２の各々が、隣接する２つのスロット線路間に対向するように配置されてもよい。
【００６８】
給電素子３Ｂを用いた場合も、給電素子３Ａを用いた場合と同様に、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２は、電波を放射可能である。そして、給電素子３Ｂを用いた場合には、励振するスロット線路の回転対称性を維持できる。
【００６９】
図１４は、図２に示す給電素子３の第３の変形例を示す図である。アレーアンテナ１０は、給電素子３に代えて給電素子３Ｃを備えていてもよい。この場合、アレーアンテナ１０は、散乱体３３をさらに備える。
【００７０】
給電素子３Ｃは、その一方端が同軸ケーブル４に連結される。そして、給電素子３Ｃは、棒形状からなり、空洞導体１の回転軸方向ＤＲ１に沿って配置される。散乱体３３は、金属または誘電体からなり、給電素子３Ｃとスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２との間に配置される。
【００７１】
給電素子３Ｃから放射された電波は、散乱体３３で散乱されてスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２に到達する。したがって、空洞導体１の外周面上では、電波の電界は、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２と交わる。その結果、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２は、電波を放射可能である。
【００７２】
［アレーアンテナの変形例］
図１５は、アレーアンテナの他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図１５に示すアレーアンテナ１０Ａであってもよい。アレーアンテナ１０Ａは、図１に示すアレーアンテナ１０のスロット線路ＳＬ１〜Ｌ１２および可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２をそれぞれスロット線路ＳＬ２１〜ＳＬ３２および可変容量素子ＶＣ２１〜ＶＣ３２に代えたものであり、その他は、アレーアンテナ１０と同じである。
【００７３】
スロット線路ＳＬ２１〜ＳＬ３２は、空洞導体１の円筒端面１Ｂ上に放射状に配置される。可変容量素子ＶＣ２１〜ＶＣ３２は、それぞれ、スロット線路ＳＬ２１〜ＳＬ３２に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ２１〜ＶＣ３２の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。
【００７４】
また、アレーアンテナ１０Ａは、上述した給電素子３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃのいずれかを備える。なお、アレーアンテナ１０Ａは、給電素子３Ｃを備える場合、図１４に示す散乱体３３も備える。
【００７５】
したがって、給電素子（給電素子３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃのいずれか）から放射された電波の電界は、スロット線路ＳＬ２１〜ＳＬ３２と交わり、アレーアンテナ１０Ａは、スロット線路ＳＬ２１〜ＳＬ３２が空洞導体１の径方向に沿って配置されていてもスロット線路ＳＬ２１〜ＳＬ３２から電波を放射可能である。
【００７６】
アレーアンテナ１０Ａにおいては、可変容量素子ＶＣ２１〜ＶＣ３２の１２個のノードＮ１に印加する電圧のパターンを制御することにより、各種のビーム形状が斜め上方へ放射される。
【００７７】
図１６は、アレーアンテナの更に他の概念図である。また、図１７は、図１６に示す線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ間におけるアレーアンテナの断面図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナ１０Ｂは、アレーアンテナ１０のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２および可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２の配置方向を変え、給電素子３を給電素子３Ｃに代えたものであり、その他は、アレーアンテナ１０と同じである。
【００７８】
アレーアンテナ１０Ｂにおいては、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２は、空洞導体１の回転軸ＡＸと所定の角度を成すように外周面１Ａ上に配置される。給電素子３Ｃは、空洞導体１の外周面１Ａ上において電流が回転軸方向ＤＲ１に流れる電界を発生させるが、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２は、回転軸方向ＤＲ１と所定の角度を成すので、外周面１Ａ上を流れる電流と交わる。その結果、アレーアンテナ１０Ｂは、スロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２から電波を放射可能である。
【００７９】
なお、アレーアンテナ１０Ｂにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【００８０】
図１８は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図１８に示すアレーアンテナ１０Ｃであってもよい。アレーアンテナ１０Ｃは、アレーアンテナ１０のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２および給電素子３をそれぞれスロット線路ＳＬ４１〜ＳＬ５２、可変容量素子ＶＣ４１〜ＶＣ５２および給電素子３Ｃに代えたものであり、その他は、アレーアンテナ１０と同じである。
【００８１】
なお、図１８においては、スロット線路ＳＬ４１〜ＳＬ５２のうち、スロット線路ＳＬ４１〜ＳＬ４６を示し、可変容量素子ＶＣ４１〜ＶＣ５２のうち、可変容量素子ＶＣ４１〜ＶＣ４６を示す。
【００８２】
スロット線路ＳＬ４１〜ＳＬ５２は、空洞導体１の外周面１Ａ上に回転軸方向ＤＲ１に直交するように配置される。可変容量素子ＶＣ４１〜ＶＣ５２は、それぞれ、スロット線路ＳＬ４１〜ＳＬ５２に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ４１〜ＶＣ５２の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。
【００８３】
給電素子３Ｃは、空洞導体１の外周面１Ａ上において電流が回転軸方向ＤＲ１に流れる電界を発生するが、スロット線路ＳＬ４１〜ＳＬ５２は、外周面１Ａを流れる電流と直交するので、アレーアンテナ１０Ｃは、スロット線路ＳＬ４１〜ＳＬ５２から電波を放射可能である。
【００８４】
なお、アレーアンテナ１０Ｃにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【００８５】
図１９は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図１９に示すアレーアンテナ１０Ｄであってもよい。アレーアンテナ１０Ｄは、アレーアンテナ１０のスロット線路ＳＬ１〜ＳＬ１２、可変容量素子ＶＣ１〜ＶＣ１２および給電素子３をそれぞれスロット線路ＳＬ６１〜ＳＬ６６、可変容量素子ＶＣ６１〜ＶＣ６６および給電素子３Ｃに代えたものであり、その他は、アレーアンテナ１０と同じである。
【００８６】
なお、図１９においては、給電素子３Ｃは省略されている。
【００８７】
スロット線路ＳＬ６１〜ＳＬ６３は、空洞導体１の円筒端面１Ｂ上に、相互に略平行に配置される。また、スロット線路ＳＬ６４〜ＳＬ６６は、空洞導体１の円筒端面１Ｃ上に、相互に略平行に配置される。可変容量素子ＶＣ６１〜ＶＣ６６は、それぞれ、スロット線路ＳＬ６１〜ＳＬ６６に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ６１〜ＶＣ６６の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。
【００８８】
給電素子３Ｃは、円筒端面１Ｂ，１Ｃ上では、電流が空洞導体１の径方向に流れる電界を発生するが、スロット線路ＳＬ６１〜ＳＬ６３；ＳＬ６４〜ＳＬ６６は、相互に略平行に配置されているので、スロット線路ＳＬ６１〜ＳＬ６６は、円筒端面１Ｂ，１Ｃ上を流れる電流と交わる。
【００８９】
したがって、アレーアンテナ１０Ｄは、スロット線路ＳＬ６１〜ＳＬ６６から電波を放射可能である。
【００９０】
また、アレーアンテナ１０Ｄにおいては、可変容量素子ＶＣ６１〜ＶＣ６６の６個のノードＮ１に供給する電圧ＶＶＣ６１〜ＶＶＣ６６を制御することによって円筒端面１Ｂ側または円筒端面１Ｃ側からビームを放射できる。
【００９１】
すなわち、２０Ｖからなる電圧ＶＶＣ６１〜ＶＶＣ６３をそれぞれ可変容量素子ＶＣ６１〜ＶＣ６３のノードＮ１に供給し、０Ｖからなる電圧ＶＶＣ６４〜ＶＶＣ６６をそれぞれ可変容量素子ＶＣ６４〜ＶＣ６６のノードＮ１へ供給した場合、アレーアンテナ１０Ｄは、円筒端面１Ｂ側からビームを放射し、０Ｖからなる電圧ＶＶＣ６１〜ＶＶＣ６３をそれぞれ可変容量素子ＶＣ６１〜ＶＣ６３のノードＮ１に供給し、２０Ｖからなる電圧ＶＶＣ６４〜ＶＶＣ６６をそれぞれ可変容量素子ＶＣ６４〜ＶＣ６６のノードＮ１へ供給した場合、アレーアンテナ１０Ｄは、円筒端面１Ｃ側からビームを放射する。
【００９２】
また、２０Ｖからなる電圧ＶＶＣ６１〜ＶＶＣ６６をそれぞれ可変容量素子ＶＣ６１〜ＶＣ６６のノードＮ１に供給した場合、アレーアンテナ１０Ｄは、円筒端面１Ｂおよび１Ｃの両方からビームを放射する。
【００９３】
なお、アレーアンテナ１０Ｄにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【００９４】
図２０は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図２０に示すアレーアンテナ１０Ｅであってもよい。アレーアンテナ１０Ｅは、給電素子３Ｃと、空洞導体５と、スロット線路ＳＬ７１〜ＳＬ７４と、可変容量素子ＶＣ７１〜ＶＣ７４とを備える。なお、図２０においては、給電素子３Ｃは、省略されている。
【００９５】
スロット線路ＳＬ７１は、空洞導体５の上面５Ａおよび側面５Ｂに屈曲して配設され、スロット線路ＳＬ７２は、空洞導体５の上面５Ａおよび側面５Ｃに屈曲して配設され、スロット線路ＳＬ７３は、空洞導体５の上面５Ａおよび側面５Ｄに屈曲して配設され、スロット線路ＳＬ７４は、空洞導体５の上面５Ａおよび側面５Ｅに屈曲して配設される。
【００９６】
可変容量素子ＶＣ７１〜ＶＣ７４は、それぞれ、スロット線路ＳＬ７１〜ＳＬ７４に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ７１〜ＶＣ７４の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。給電素子３Ｃは、空洞導体５の内部であって、空洞導体５の底面５Ｆに垂直に配設される。
【００９７】
給電素子３Ｃは、空洞導体５の側面５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅでは、電流が上下方向ＤＲ５に流れる電界を発生するが、上面５Ａでは、電流がスロット線路ＳＬ７１，ＳＬ７３またはスロット線路ＳＬ７２，ＳＬ７４に直交するように流れる電界を発生する。
【００９８】
したがって、アレーアンテナ１０Ｅは、スロット線路ＳＬ７１〜ＳＬ７４から電波を放射できる。
【００９９】
なお、アレーアンテナ１０Ｅにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【０１００】
図２１は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図２１に示すアレーアンテナ１０Ｆであってもよい。アレーアンテナ１０Ｆは、給電素子３と、空洞導体５と、スロット線路ＳＬ８１〜ＳＬ８６と、可変容量素子ＶＣ８１〜ＶＣ８６とを備える。なお、図２１においては、給電素子３は、省略されている。
【０１０１】
スロット線路ＳＬ８１〜ＳＬ８３は、空洞導体５の側面５Ｃに上下方向ＤＲ５に沿って略平行に配設され、スロット線路ＳＬ８４〜ＳＬ８６は、空洞導体５の側面５Ｄに上下方向ＤＲ５に沿って略平行に配設される。
【０１０２】
可変容量素子ＶＣ８１〜ＶＣ８６は、それぞれ、スロット線路ＳＬ８１〜ＳＬ８６に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ８１〜ＶＣ８６の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。給電素子３は、空洞導体５の内部であって、空洞導体５の底面５Ｆに垂直に配設される。
【０１０３】
なお、空洞導体５の側面５Ｂ，５Ｅにも、それぞれ、可変容量素子が装荷された３本のスロット線路がスロット線路ＳＬ８１〜ＳＬ８３と同じように相互に略平行に配設されているが、図２１においては、省略されている。
【０１０４】
給電素子３は、スロット線路ＳＬ８１〜ＳＬ８６と交差する電界を発生する。従って、アレーアンテナ１０Ｆは、スロット線路ＳＬ８１〜ＳＬ８６から電波を放射できる。
【０１０５】
なお、アレーアンテナ１０Ｆにおいては、給電素子３に代えて給電素子３Ａ，３Ｂ，３Ｃのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【０１０６】
図２２は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図２２に示すアレーアンテナ１０Ｇであってもよい。アレーアンテナ１０Ｇは、給電素子３Ｃと、空洞導体５と、スロット線路ＳＬ９１〜ＳＬ９４と、可変容量素子ＶＣ９１〜ＶＣ９４とを備える。なお、図２２においては、給電素子３Ｃは、省略されている。
【０１０７】
スロット線路ＳＬ９１，ＳＬ９２は、空洞導体５の側面５Ｃに上下方向ＤＲ５と垂直な方向ＤＲ６に沿って略平行に配設され、スロット線路ＳＬ９３，ＳＬ９４は、空洞導体５の側面５Ｄに上下方向ＤＲ５に垂直な方向ＤＲ６に沿って略平行に配設される。
【０１０８】
可変容量素子ＶＣ９１〜ＶＣ９４は、それぞれ、スロット線路ＳＬ９１〜ＳＬ９４に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ９１〜ＶＣ９４の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。給電素子３Ｃは、空洞導体５の内部であって、空洞導体５の底面５Ｆに垂直に配設される。
【０１０９】
なお、空洞導体５の側面５Ｂ，５Ｅにも、それぞれ、可変容量素子が装荷された２本のスロット線路がスロット線路ＳＬ９１，ＳＬ９２と同じように相互に略平行に配設されているが、図２２においては、省略されている。
【０１１０】
給電素子３Ｃは、スロット線路ＳＬ９１〜ＳＬ９４と直交する電界を発生する。従って、アレーアンテナ１０Ｇは、スロット線路ＳＬ９１〜ＳＬ９４から電波を放射できる。
【０１１１】
なお、アレーアンテナ１０Ｇにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【０１１２】
図２３は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図２３に示すアレーアンテナ１０Ｈであってもよい。アレーアンテナ１０Ｈは、給電素子３Ｃと、空洞導体５と、スロット線路ＳＬ１０１〜ＳＬ１０４と、可変容量素子ＶＣ１０１〜ＶＣ１０４とを備える。なお、図２３においては、給電素子３Ｃは、省略されている。
【０１１３】
スロット線路ＳＬ１０１，ＳＬ１０２は、空洞導体５の側面５Ｃに上下方向ＤＲ５に対して斜めに略平行に配設され、スロット線路ＳＬ１０３，ＳＬ１０４は、空洞導体５の側面５Ｄに上下方向ＤＲ５に対して斜めに略平行に配設される。
【０１１４】
可変容量素子ＶＣ１０１〜ＶＣ１０４は、それぞれ、スロット線路ＳＬ１０１〜ＳＬ１０４に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ１０１〜ＶＣ１０４の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。給電素子３Ｃは、空洞導体５の内部であって、空洞導体５の底面５Ｆに垂直に配設される。
【０１１５】
なお、空洞導体５の側面５Ｂ，５Ｅにも、それぞれ、可変容量素子が装荷された２本のスロット線路がスロット線路ＳＬ１０１，ＳＬ１０２と同じように相互に略平行に配設されているが、図２３においては、省略されている。
【０１１６】
給電素子３Ｃは、スロット線路ＳＬ１０１〜ＳＬ１０４と交差する電界を発生する。従って、アレーアンテナ１０Ｈは、スロット線路ＳＬ１０１〜ＳＬ１０４から電波を放射できる。
【０１１７】
なお、アレーアンテナ１０Ｈにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【０１１８】
図２４は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図２４に示すアレーアンテナ１０Ｊであってもよい。アレーアンテナ１０Ｊは、給電素子３Ｃと、空洞導体５と、スロット線路ＳＬ１１１〜ＳＬ１１６と、可変容量素子ＶＣ１１１〜ＶＣ１１６とを備える。なお、図２４においては、給電素子３Ｃは、省略されている。
【０１１９】
スロット線路ＳＬ１１１，ＳＬ１１２は、空洞導体５の側面５Ｂおよび側面５Ｃに屈曲して配設され、スロット線路ＳＬ１１３，ＳＬ１１４は、空洞導体５の側面５Ｃおよび側面５Ｄに屈曲して配設され、スロット線路ＳＬ１１５，ＳＬ１１６は、空洞導体５の側面５Ｄおよび側面５Ｅに屈曲して配設される。
【０１２０】
可変容量素子ＶＣ１１１〜ＶＣ１１６は、それぞれ、スロット線路ＳＬ１１１〜ＳＬ１１６に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ１１１〜ＶＣ１１６の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。給電素子３Ｃは、空洞導体５の内部であって、空洞導体５の底面５Ｆに垂直に配設される。
【０１２１】
給電素子３Ｃは、空洞導体５の側面５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅでは、電流が上下方向ＤＲ５に流れる電界を発生する。したがって、アレーアンテナ１０Ｊは、スロット線路ＳＬ１１１〜ＳＬ１１６から電波を放射できる。
【０１２２】
なお、アレーアンテナ１０Ｊにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【０１２３】
図２５は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図２５に示すアレーアンテナ１０Ｋであってもよい。アレーアンテナ１０Ｋは、給電素子３Ｃと、空洞導体５と、スロット線路ＳＬ１２１〜ＳＬ１２４と、可変容量素子ＶＣ１２１〜ＶＣ１２４とを備える。なお、図２５においては、給電素子３Ｃは、省略されている。
【０１２４】
スロット線路ＳＬ１２１〜ＳＬ１２４は、空洞導体５の上面５Ａに略正方形に配設される。
【０１２５】
可変容量素子ＶＣ１２１〜ＶＣ１２４は、それぞれ、スロット線路ＳＬ１２１〜ＳＬ１２４に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ１２１〜ＶＣ１２４の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。給電素子３Ｃは、空洞導体５の内部であって、空洞導体５の底面５Ｆに垂直に配設される。
【０１２６】
給電素子３Ｃは、スロット線路ＳＬ１２１〜ＳＬ１２４と交差する電界を発生する。従って、アレーアンテナ１０Ｋは、スロット線路ＳＬ１２１〜ＳＬ１２４から電波を放射できる。
【０１２７】
なお、アレーアンテナ１０Ｋにおいては、スロット線路ＳＬ１２１〜ＳＬ１２４および可変容量素子ＶＣ１２１〜ＶＣ１２４を底面５Ｆに配設してもよく、上面５Ａおよび底面５Ｆに配設してもよい。一般に、アレーアンテナ１０Ｋにおいては、スロット線路ＳＬ１２１〜ＳＬ１２４および可変容量素子ＶＣ１２１〜ＶＣ１２４を対となる２つの面（側面５Ｂおよび５Ｄ、側面５Ｃおよび５Ｅ、上面５Ａおよび５Ｆ）のうち、少なくとも１つに配設するようにしてもよい。
【０１２８】
また、アレーアンテナ１０Ｋにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【０１２９】
図２６は、アレーアンテナの更に他の概念図である。この発明の実施の形態によるアレーアンテナは、図２６に示すアレーアンテナ１０Ｌであってもよい。アレーアンテナ１０Ｌは、給電素子３Ｃと、空洞導体５と、スロット線路ＳＬ１３１と、可変容量素子ＶＣ１３１，ＶＣ１３２とを備える。なお、図２６においては、給電素子３Ｃは、省略されている。
【０１３０】
スロット線路ＳＬ１３１は、略円形形状からなり、空洞導体５の上面５Ａに配設される。可変容量素子ＶＣ１３１，ＶＣ１３２は、スロット線路ＳＬ１３１に装荷される。そして、可変容量素子ＶＣ１３１，ＶＣ１３２の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。給電素子３Ｃは、空洞導体５の内部であって、空洞導体５の底面５Ｆに垂直に配設される。
【０１３１】
給電素子３Ｃは、スロット線路ＳＬ１３１と交差する電界を発生する。従って、アレーアンテナ１０Ｌは、スロット線路ＳＬ１３１から電波を放射できる。
【０１３２】
なお、アレーアンテナ１０Ｌにおいては、スロット線路ＳＬ１３１および可変容量素子ＶＣ１３１，ＶＣ１３２を底面５Ｆに配設してもよく、上面５Ａおよび底面５Ｆの両方に配設してもよい。一般に、アレーアンテナ１０Ｌにおいては、スロット線路ＳＬ１３１および可変容量素子ＶＣ１３１，ＶＣ１３２を対となる２つの面（側面５Ｂおよび５Ｄ、側面５Ｃおよび５Ｅ、上面５Ａおよび５Ｆ）のうち、少なくとも１つに配設するようにしてもよい。
【０１３３】
また、アレーアンテナ１０Ｌにおいては、給電素子３Ｃに代えて給電素子３，３Ａ，３Ｂのいずれかを用いてもよく、図１４に示す散乱体３３を追加してもよい。
【０１３４】
［スロット線路の変形例］
図２７は、スロット線路の変形例を示す図である。この発明においては、スロット線路は、図２７に示すスロット線路ＳＬ８０，ＳＬ９０，ＳＬ１００のいずれかであってもよい。
【０１３５】
スロット線路ＳＬ８０は、略コの字形状からなる。スロット線路ＳＬ９０は、略くの字形状からなる。更に、スロット線路ＳＬ１００は、円弧形状からなる。スロット線路ＳＬ８０，ＳＬ９０，ＳＬ１００には、それぞれ、可変容量素子ＶＣ８０，ＶＣ９０，ＶＣ１００が装荷される。この場合、可変容量素子ＶＣ８０，ＶＣ９０，ＶＣ１００は、それぞれ、スロット線路ＳＬ８０，ＳＬ９０，ＳＬ１００上であれば、どの位置に装荷されてもよい。そして、可変容量素子ＶＣ８０，ＶＣ９０，ＶＣ１００の各々は、図４に示す可変容量素子ＶＣ１と同じ構成からなる。
【０１３６】
上述したアレーアンテナ１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｊ，１０Ｋ，１０Ｌは、スロット線路ＳＬ８０，ＳＬ９０，ＳＬ１００のいずれかを備えていてもよい。
【０１３７】
この発明によるアレーアンテナは、少なくとも１本のスロット線路を備えるものであればよい。そして、可変容量素子は、スロット線路の全てに装荷されていなくてもよく、配設されたスロット線路の少なくとも１つに装荷されていればよい。
【０１３８】
上記においては、円筒形状または立方体形状からなる空洞導体について説明したが、この発明においては、空洞導体は、一般に、多面体形状であればよい。
【０１３９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
この発明は、スロット線路を備え、かつ、アンテナ特性を制御可能なアレーアンテナに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】この発明の実施の形態によるアレーアンテナの概略図である。
【図２】図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間におけるアレーアンテナの断面図である。
【図３】回転軸方向から見たアレーアンテナの平面図である。
【図４】可変容量素子の構成を示す図である。
【図５】図１に示すアレーアンテナの作製工程を示す図である。
【図６】スロット線路からの電波の放射の有無を示す概念図である。
【図７】アレーアンテナの指向性の切換えを示す概念図である。
【図８】２値の電圧値によってビーム形状を制御した場合の概念図である。
【図９】多値の電圧値によってビーム形状を制御した場合の概念図である。
【図１０】励振させるスロット線路数を相対的に多くした場合のビーム形状を示す図である。
【図１１】図１１は、励振させるスロット線路数を相対的に少なくした場合のビーム形状を示す図である。
【図１２】図２に示す給電素子の第１の変形例を示す図である。
【図１３】図２に示す給電素子の第２の変形例を示す図である。
【図１４】図２に示す給電素子の第３の変形例を示す図である。
【図１５】アレーアンテナの他の概念図である。
【図１６】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図１７】図１６に示す線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ間におけるアレーアンテナの断面図である。
【図１８】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図１９】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図２０】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図２１】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図２２】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図２３】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図２４】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図２５】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図２６】アレーアンテナの更に他の概念図である。
【図２７】スロット線路の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【０１４２】
１，１８ 空洞導体、１Ａ，１８Ａ 外周面、１Ｂ，１Ｃ，１８Ｂ 円筒端面、２ 制御回路、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，１７ 給電素子、４ 同軸ケーブル、５Ａ 上面、５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ 側面、５Ｆ 底面、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｊ，１０Ｋ，１０Ｌ アレーアンテナ、１１，１２，１５ 導体、１３ プリント基板、１３Ａ 一主面、１４ 銅箔、３１，３２，３２１〜３３２ 給電部材、３３ 散乱体、ＳＬ１〜ＳＬ１２，ＳＬ２１〜ＳＬ３２，ＳＬ４１〜ＳＬ５２，ＳＬ６１〜ＳＬ６６，ＳＬ７１〜ＳＬ７４，ＳＬ８０〜ＳＬ８６，ＳＬ９０〜ＳＬ９４，ＳＬ１００〜ＳＬ１０４，ＳＬ１１１〜ＳＬ１１６，ＳＬ１２１〜ＳＬ１２４，ＳＬ１３１，１９〜２２ スロット線路、ＶＣ１〜ＶＣ１２，ＶＣ２１〜ＶＣ３２，ＶＣ４１〜ＶＣ５２，ＶＣ６１〜ＶＣ６６，ＶＣ７１〜ＶＣ７４，ＶＣ８０〜ＶＣ８６，ＶＣ９０〜ＶＣ９４，ＶＣ１００〜ＶＣ１０４，ＶＣ１１１〜ＶＣ１１６，ＶＣ１２１〜ＶＣ１２４，ＶＣ１３１，ＶＣ１３２ 可変容量素子、ＢＤ１，ＢＤ２ バラクタダイオード、Ｎ１ ノード、ＢＭ１〜ＢＭ４ ビーム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振器または導波路として機能する空洞導体と、
前記空洞導体の内部に配設された給電素子と、
前記空洞導体の表面に配設された複数のスロット線路と、
前記複数のスロット線路に装荷された少なくとも１つの可変容量素子と、
前記少なくとも１つの可変容量素子の容量を制御する制御回路とを備えるアレーアンテナ。
【請求項２】
前記空洞導体は、略円筒形状からなり、
前記複数のスロット線路は、前記空洞導体の外周面に相互に略平行に配設される、請求項１に記載のアレーアンテナ。
【請求項３】
前記空洞導体は、略円筒形状からなり、
前記複数のスロット線路は、前記円筒形状の回転軸方向において前記回転軸に垂直に設けられた２つの円筒端面の少なくとも１つに、相互に略平行にまたは前記円筒形状の回転軸を中心として略放射状に配設される、請求項１に記載のアレーアンテナ。
【請求項４】
前記給電素子は、前記円筒形状の回転軸方向に形成されたスパイラル形状または棒形状からなる、請求項２または請求項３に記載のアレーアンテナ。
【請求項５】
前記給電素子は、
前記円筒形状の回転軸方向に配設された第１の給電部材と、
前記円筒形状の径方向に配設された少なくとも１つの第２の給電部材とを含む、請求項２または請求項３に記載のアレーアンテナ。
【請求項６】
前記空洞導体の内部に配設され、前記給電素子から放射される電磁波を散乱する散乱部材をさらに備える、請求項２または請求項３に記載のアレーアンテナ。
【請求項７】
前記空洞導体は、多面体形状からなる、請求項１に記載のアレーアンテナ。
【請求項１】
共振器または導波路として機能する空洞導体と、
前記空洞導体の内部に配設された給電素子と、
前記空洞導体の表面に配設された複数のスロット線路と、
前記複数のスロット線路に装荷された少なくとも１つの可変容量素子と、
前記少なくとも１つの可変容量素子の容量を制御する制御回路とを備えるアレーアンテナ。
【請求項２】
前記空洞導体は、略円筒形状からなり、
前記複数のスロット線路は、前記空洞導体の外周面に相互に略平行に配設される、請求項１に記載のアレーアンテナ。
【請求項３】
前記空洞導体は、略円筒形状からなり、
前記複数のスロット線路は、前記円筒形状の回転軸方向において前記回転軸に垂直に設けられた２つの円筒端面の少なくとも１つに、相互に略平行にまたは前記円筒形状の回転軸を中心として略放射状に配設される、請求項１に記載のアレーアンテナ。
【請求項４】
前記給電素子は、前記円筒形状の回転軸方向に形成されたスパイラル形状または棒形状からなる、請求項２または請求項３に記載のアレーアンテナ。
【請求項５】
前記給電素子は、
前記円筒形状の回転軸方向に配設された第１の給電部材と、
前記円筒形状の径方向に配設された少なくとも１つの第２の給電部材とを含む、請求項２または請求項３に記載のアレーアンテナ。
【請求項６】
前記空洞導体の内部に配設され、前記給電素子から放射される電磁波を散乱する散乱部材をさらに備える、請求項２または請求項３に記載のアレーアンテナ。
【請求項７】
前記空洞導体は、多面体形状からなる、請求項１に記載のアレーアンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２００６−１３８９３（Ｐ２００６−１３８９３Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８８２６８（Ｐ２００４−１８８２６８）
【出願日】平成１６年６月２５日（２００４．６．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１６年度独立行政法人情報通信研究機構、研究テーマ「自律分散型無線ネットワークの研究開発」に関する委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２５日（２００４．６．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１６年度独立行政法人情報通信研究機構、研究テーマ「自律分散型無線ネットワークの研究開発」に関する委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
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