アンテナ装置およびアレーアンテナ装置

【課題】簡易な給電構造で直交偏波を放射可能なアンテナ装置を得る。
【解決手段】キャビティ１〜３、導体線路層６および給電回路層４、５を備える。キャビティ１は、正方形の上面開口部１ａを有し、キャビティ２、３は、貫通孔２ａ、３ａを有する。給電回路層４は、グランド部がキャビティ２に導通され、給電線路７および給電プローブ９を有する。給電回路層５は、グランド部がキャビティ３に導通され、給電線路８および給電プローブ１０を有する。給電プローブ９、１０は、互いに直行するように形成され、それぞれ、分岐部７ａ、８ａから延長した給電線路の各先端部で対向配置されて互いに逆相で給電される１対の素子により構成される。導体線路層６は、給電プローブ１０が放射する偏波方向と同一方向に並行配置された金属導体線６ａにより構成される。底面から導体線路層６までの高さは、給電プローブ９、１０の間隔と等しい値に設定される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば航空機に搭載されて、衛星通信および地上通信などに用いられる方形ホーンアンテナを構成するアンテナ装置、およびアレーアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、アンテナを航空機などに搭載する場合、積載スペース、積載重量が制限されるため、アンテナは小型で、かつ軽量であることが求められる。
従来の衛星搭載用のアレーアンテナの例として、ホーンアンテナが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、アンテナには直交偏波を共用とすることを求められる場合があり、この場合、アンテナ間の結合を低減させることが重要となる。
そこで、２つの矩形ホーンアンテナを交差させて上下に配置することにより、アンテナ間の結合を低減させる技術が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−７６７６１号公報
【特許文献２】ＵＳ２００７／００８５７４４Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載のアンテナ装置の場合には、複雑な構造を有する部品を多数重ねているので、製造コストおよび製造工程が増大するという課題があった。
２つのアンテナ間の結合を低減させる方法として、偏波ごとに給電プローブを２つ用意し、互いに逆相給電するという方法がある。
この場合、偏波ごとの給電プローブを同一平面上に構成する必要があり、給電回路が物理的に干渉する。これを回避するためには、給電プローブをそれぞれ別層に構成する必要があるが、一方の給電プローブがアンテナ底面からの高さが変わることになり、反射特性が劣化するという問題が発生する。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡易な給電構造で直交偏波を放射することのできるアンテナ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るアンテナ装置は、金属導体からなる第１のキャビティと、第１のキャビティの上面に導体線路層を介して重ね配置された金属導体からなる第２のキャビティと、第２のキャビティの上面に第１および第２の給電回路層を介して重ね配置された金属導体からなる第３のキャビティと、を備えたアンテナ装置であって、
第１のキャビティは、正方形の底面と、空間に開放された正方形の上面開口部とを有し、第２のキャビティは、上面開口部と対向する位置に、上面開口部と同一形状または相似形状の第１の貫通孔を有し、第３のキャビティは、上面開口部と対向する位置に、上面開口部と同一形状または相似形状の第２の貫通孔を有し、
第１の給電回路層は、グランド部が第２のキャビティに導通されるとともに、第２のキャビティで覆われた部分に第１の給電線路および第１の給電プローブを有し、
第２の給電回路層は、第１の給電回路層の上面に重ね配置されて、グランド部が第３のキャビティに導通されるとともに、第３のキャビティで覆われた部分に第２の給電線路および第２の給電プローブを有し、
第１および第２の給電線路は、それぞれ分岐部を有し、
第１および第２の給電プローブは、上面開口部と対向する位置に配置され、かつ互いに直行するように形成されるとともに、それぞれ、分岐部から延長した第１および第２の給電線路の各先端部で対向配置されて互いに逆相で給電される１対の素子により構成され、
導体線路層は、第２の給電プローブが放射する偏波方向と同一方向に並行に配置された複数本の金属導体線により構成され、
第１のキャビティの底面から導体線路層までの高さは、第１の給電プローブと第２の給電プローブとの間隔と等しい値に設定されたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、簡易な給電構成で直交偏波共用アンテナ装置およびアレーアンテナ装置を得ることができ、製造コストの削減、製造工程の短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１のアンテナ装置の内部構成を示す分解斜視図である。
【図３】図１内のＡ−Ａ線による断面図である。
【図４】図１内のＢ−Ｂ線による断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による効果を示すスミスチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１によるリターンロスを示す特性図である。
【図７】この発明の実施の形態２によるストリップ線路を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３によるサスペンデッド線路を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の内部構成を示す分解斜視図である。
【図１０】図９のアンテナ装置のＹ−Ｚ平面（図１内のＡ−Ａ線に対応）による断面図である。
【図１１】図９のアンテナ装置のＺ−Ｘ平面（図１内のＢ−Ｂ線に対応）による断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の内部構成を示す分解斜視図である。
【図１３】図１２のアンテナ装置のＹ−Ｚ平面（図１内のＡ−Ａ線に対応）による断面図である。
【図１４】図１２のアンテナ装置のＺ−Ｘ平面（図１内のＢ−Ｂ線に対応）による断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態６に係るアレーアンテナ装置の外観を示す斜視図である。
【図１６】図１５のアレーアンテナ装置を上面から見た平面透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置について説明する。
図１〜図４はこの発明の実施の形態１に係るアンテナ装置（方形ホーンアンテナ装置）を示しており、図１は装置全体の外観を示す斜視図、図２は図１の分解斜視図、図３は図１内のＡ−Ａ線（Ｙ−Ｚ平面）による断面図、図４は図１内のＢ−Ｂ線（Ｚ−Ｘ平面）による断面図である。なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１１】
図１〜図４において、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置は、金属導体により構成された方形筒状のキャビティ１、２、３と、キャビティ２とキャビティ３との間に介在された給電回路層４、５と、キャビティ１とキャビティ２との間に介在された導体線路層６と、給電回路層４、５内に個別に配設された給電線路７、８と、給電線路７、８により個別に給電される給電プローブ９、１０とを備えている。
【００１２】
キャビティ１は、正方形の底面と正方形の上面開口部１ａとを有し、キャビティ２、３は、上下開口面を有する。
また、キャビティ１の上層側に位置するキャビティ２、３は、キャビティ１の上面開口部１ａと同一形状（または、相似形状）で上下面を貫通する貫通孔２ａ、３ａを有している。なお、キャビティ２、３は、一般的なホーンアンテナのように、キャビティ１から順次にテーパ状に広がっていく形状を有していてもよい。
【００１３】
給電プローブ９の上層に位置する給電プローブ１０は、給電プローブ９の配設方向（Ｘ軸方向）に対して直交する方向（Ｙ軸方向）に配置されている。
また、導体線路層６は、給電プローブ１０が放射する偏波方向（Ｙ軸方向）に対して平行（給電プローブ９が放射する偏波方向に対して直角）に配置された複数本の金属導体線６ａにより構成されている。
【００１４】
重ね配置された給電回路層４、５内の各給電プローブ９、１０は、キャビティ１〜３の開口面に位置している。
また、給電回路層４のグランド部は、下層側のキャビティ２と導通し、給電回路層５のグランド部は、上層側のキャビティ３と導通している。
【００１５】
給電プローブ９は、キャビティ１の底面からの高さがλｇ／４（λｇは、キャビティ内部での波長）となるように設置されている。これにより、給電プローブ９から上方に放射する電波と、下方に放射されてキャビティ１の底面で反射された電波とが、同位相で合成され、給電構造で良好な反射特性が得られる。
【００１６】
給電プローブ９、１０は、図２に示すように、それぞれ１対の素子により構成されており、１対の素子において互いに逆相励振される。
したがって、各給電プローブ９、１０（１対の素子）に給電するための給電線路７、８は、図２のように、分岐部７ａ、８ａからの長さが異なって給電されるように形成されている。すなわち、給電線路７、８の分岐部７ａ、８ａからの各給電プローブ９、１０（１対の素子）までの長さは、一方の素子までの長さと他方の素子まで長さとの位相差が、約１８０度となるように設定されている。
【００１７】
次に、図５および図６を参照しながら、図１〜図４に示したこの実施の形態１に係るアンテナ装置の動作について説明する。
なお、ここでは、送信用のアンテナ装置として説明するが、可逆性の原理から、受信用のアンテナ装置として適用することも可能である。
【００１８】
まず、給電線路７から入力された電力が給電プローブ９に給電されると、給電プローブ９を構成する１対の素子からは、Ｘ軸方向を主偏波とする電波が放射される。
このとき、キャビティ１の底面から給電プローブ９までの高さは、λｇ／４に設定されているので、良好な反射特性が得られる。
【００１９】
また、導体線路層６は、給電プローブ９からの放射電波の偏波方向（Ｘ軸方向）に対して直行する方向（Ｙ軸方向）に配置されているので、導体線路層６によってアンテナ装置の反射特性が変化することはない。
【００２０】
一方、給電線路８から入力された電力が給電プローブ１０に給電されると、給電プローブ１０を構成する１対の素子からは、Ｙ軸方向を主偏波とする電波が放射される。
このとき、キャビティ１の底面から給電プローブ１０までの高さは、キャビティ１の底面から給電プローブ９までの高さλｇ／４よりもｈｇだけ高くなるので、λｇ／４＋ｈｇとなる。
【００２１】
これにより、キャビティ１の底面から給電プローブ１０までの高さがλｇ／４からずれるので、通常は反射特性が劣化することになる。
しかし、前述のように、導体線路層６がＹ軸方向に配置されているので、給電プローブ１０から放射された電波は、導体線路層６で反射し、キャビティ１の底面から高さｈｇだけ底上げされたのと同等の動作を得ることができる。
したがって、給電プローブ１０に対しても、良好な反射特性を得ることができる。
【００２２】
図５は給電プローブ９、１０の反射特性を示すスミスチャートであり、図６は周波数に対するリターンロス（ｄＢ）を示す特性図である。
図５および図６において、この発明の実施の形態１による特性曲線（実線）と比較するために、導体線路層６が無い場合の特性曲線（１点鎖線）を対比して示している。
また、図６において、横軸は中心周波数ｆｃで正規化された周波数（／ｆｃ）である。
【００２３】
さらに、図５、図６においては、中心周波数ｆｃの波長λｃに対し、キャビティ１の底面から給電回路層５までの高さｈ１と、アンテナ装置全体（キャビティ１の底面からキャビティ３の上面まで）の高さｈ２と、キャビティ１の高さ（＝給電プローブ９と給電プローブ１０との距離）ｈｇとを、それぞれ以下のように設定した場合の特性を示している。
【００２４】
ｈ１＝０．２３×λｃ
ｈ２＝０．４２×λｃ
ｈｇ＝０．０４×λｃ
【００２５】
図６において、導体線路層６がない場合（１点鎖線）には、０．８５ｆｃ以上の周波数に対してリターンロスが増大している。
したがって、図５、図６から明らかなように、導体線路層６がない場合（１点鎖線）には、給電プローブ１０の反射特性が劣化していることが分かる。
一方、この発明の実施の形態１（図１〜図４）のように、導体線路層６がある場合（実線）には、反射特性の劣化は抑制されることが分かる。
【００２６】
以上のように、この発明の実施の形態１（図１〜図４）に係るアンテナ装置は、金属導体からなるキャビティ１（第１のキャビティ）と、キャビティ１の上面に導体線路層６を介して重ね配置された金属導体からなるキャビティ２（第２のキャビティ）と、キャビティ２の上面に給電回路層４、５（第１および第２の給電回路層）を介して重ね配置された金属導体からなるキャビティ３（第３のキャビティ）と、を備えている。
【００２７】
キャビティ１は、正方形の底面と、空間に開放された正方形の上面開口部１ａとを有し、キャビティ２は、上面開口部１ａと対向する位置に、上面開口部１ａと同一形状または相似形状の貫通孔２ａ（第１の貫通孔）を有し、キャビティ３は、上面開口部１ａと対向する位置に、上面開口部１ａと同一形状または相似形状の貫通孔３ａ（第２の貫通孔）を有する。
【００２８】
給電回路層４は、グランド部がキャビティ２に導通されるとともに、キャビティ２で覆われた部分に給電線路７（第１の給電線路）および給電プローブ９（第１の給電プローブ）を有する。
給電回路層５は、給電回路層４の上面に重ね配置されて、グランド部がキャビティ３に導通されるとともに、キャビティ３で覆われた部分に給電線路８（第２の給電線路）および給電プローブ１０（第２の給電プローブ）を有する。
【００２９】
給電線路７、８は、それぞれ分岐部７ａ、８ａを有する。
給電プローブ９、１０は、上面開口部１ａと対向する位置に配置され、かつ互いに直行するように形成されるとともに、それぞれ、分岐部７ａ、８ａから延長した給電線路７、８の各先端部で対向配置されて互いに逆相で給電される１対の素子により構成されている。
【００３０】
導体線路層６は、上層側の給電プローブ１０が放射する偏波方向（Ｙ軸方向）と同一方向に並行に配置された複数本の金属導体線６ａにより構成されている。
また、キャビティ１の底面から導体線路層６までの高さｈｇ（電気長）は、給電プローブ９と給電プローブ１０との間隔ｈｇ（電気長）と等しい値に設定されている。
これにより、簡易な給電構造で直交偏波を放射することのできるアンテナ装置を得ることができる。
【００３１】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１〜図４）では、キャビティ１、導体線路層６およびキャビティ２を、重ね配置して積層構造としたが、各々の側壁を一体構造としてもよい。
また、給電回路層４、５の具体的な構成について言及しなかったが、たとえば図７のように、給電回路層４Ａをストリップ線路で構成してもよい。
【００３２】
図７はこの発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の給電回路層４Ａを示す断面図であり、前述（図１〜図４参照）と同様のものについては、前述と同一符号の後に「Ａ」が付されている。
ここでは、同一構成からなる給電回路層４Ａ、５Ａのうち、代表的に給電回路層４Ａのみを示すものとする。
【００３３】
図７において、給電回路層４Ａは、ストリップ線路からなり、ストリップ線路は、給電線路７Ａと、給電線路７Ａの上下を覆う誘電体１２と、誘電体１２の上下表面を覆う導体グランド１１とにより構成されている。また、給電線路７Ａは、エッチングによりパターニングされる。
【００３４】
図７と同様に、給電回路層５Ａ（図示せず）もストリップ線路により構成されており、給電線路８Ａ（図示せず）が、図７の誘電体１２とは別の誘電体の内部に配置され、別の誘電体の上下表面が、別の導体グランドで覆われている。
【００３５】
以上のように、この発明の実施の形態２（図７）によれば、給電回路層４Ａ、５Ａが、それぞれストリップ線路で構成されているので、給電線路７Ａ、８Ａを、エッチングにより簡単にパターニングすることができ、構成を簡略化することができる。
【００３６】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２（図７）では、給電回路層４Ａ、５Ａをストリップ線路で構成したが、たとえば図８のように、給電回路層４Ｂ、５Ｂをサスペンデッド線路で構成してもよい。
【００３７】
図８はこの発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の給電回路層４Ｂ、５Ｂを示す断面図であり、前述（図１〜図４参照）と同様のものについては、前述と同一符号の後に「Ｂ」が付されている。
【００３８】
図８において、給電回路層４Ｂ、５Ｂは、サスペンデッド線路により構成されており、サスペンデッド線路は、誘電体１２Ｂと、誘電体１２Ｂの上下表面に配置された給電線路７Ｂ、８Ｂとにより構成されている。この場合も、給電線路７Ｂ、８Ｂは、エッチングによりパターニングされる。
【００３９】
以上のように、この発明の実施の形態３（図８）によれば、給電回路層４Ｂ、５Ｂがサスペンデッド線路で構成されているので、上記実施の形態２と同様に、給電線路７Ｂ、８Ｂを、エッチングにより簡単にパターニングすることができ、構成を簡略化することができる。
【００４０】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態１（図１〜図４）では、キャビティ１とキャビティ２との間に導体線路層６を介在させたが、たとえば図９〜図１１のように、キャビティ１、２を一体化して単一のキャビティ１Ｃとして構成するとともに、導体線路層６に代えて、上面開口部１ａの底部にコルゲート１３を形成してもよい。
【００４１】
図９〜図１１はこの発明の実施の形態４に係るアンテナ装置（方形ホーンアンテナ装置）を示しており、各図中、前述（図１〜図４）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
図９は装置全体の分解斜視図、図１０は図９のアンテナ装置のＹ−Ｚ平面（図１内のＡ−Ａ線に対応）による断面図、図１１は図９のアンテナ装置のＺ−Ｘ平面（図１内のＢ−Ｂ線に対応）による断面図である。
【００４２】
なお、図９においては、コルゲート１３を透視し易いように、便宜的にキャビティ１Ｃを２分割して、積層構造として示している。
また、キャビティ１Ｃの側壁部と、コルゲート１３の形成部とを個別に作成してから一体化してもよく、図９のように重ね配置して積層した後に一体化処理してもよい。
【００４３】
図９〜図１１において、前述の実施の形態１と異なる点は、前述の導体線路層６を削除したこと、前述の最下部および中央部のキャビティ１、２を一体化してキャビティ１Ｃとしたこと、ならびに、キャビティ１Ｃの底部に金属導体からなるコルゲート１３を形成したことのみである。
【００４４】
すなわち、この発明の実施の形態４（図９〜図１１）に係るアンテナ装置は、金属導体からなるキャビティ１Ｃ（第１のキャビティ）と、キャビティ１Ｃの上面に給電回路層４、５を介して重ね配置された金属導体からなるキャビティ３（第２のキャビティ）と、を備えている。
【００４５】
キャビティ１Ｃは、正方形の底面と、空間に開放された正方形の上面開口部１ａと、上面開口部１ａ内の底部に形成された金属導体からなるコルゲート１３とを有する。
キャビティ３は、上面開口部１ａと対向する位置に、上面開口部１ａと同一形状または相似形状の貫通孔３ａを有する。
【００４６】
給電回路層４は、グランド部がキャビティ１Ｃに導通されるとともに、キャビティ１Ｃで覆われた部分に給電線路７および給電プローブ９を有する。
給電回路層５は、給電回路層４の上面に重ね配置されて、グランド部がキャビティ３に導通されるとともに、キャビティ３で覆われた部分に給電線路８および給電プローブ１０を有する。
【００４７】
給電線路７、８は、それぞれ分岐部７ａ、８ａを有する。
給電プローブ９、１０は、上面開口部１ａと対向する位置に配置され、かつ互いに直行するように形成されるとともに、それぞれ、分岐部７ａ、８ａから延長した給電線路７、８の各先端部で対向配置されて互いに逆相で給電される１対の素子により構成されている。
【００４８】
コルゲート１３は、上層側の給電プローブ１０が放射する偏波方向（Ｙ軸方向）と同一方向に並行に配列された複数枚の金属導体により構成されている。
また、キャビティ１Ｃの底面からコルゲート１３の先端部までの高さｈｇ（電気長）は、給電プローブ９と給電プローブ１０との間隔ｈｇ（電気長）と等しい値に設定されている。
【００４９】
このように、コルゲート１３の各金属導体片が給電プローブ１０の放射電波の偏波方向（Ｙ軸方向）と同一方向に平行に配列され、かつ給電プローブ間隔ｈｇと同一高さｈｇに設定されていることから、コルゲート１３は、実質的に導体線路層６と同様に作用するので、前述の実施の形態１と同等の効果を奏することができる。
また、この発明の実施の形態４によれば、導体線路層６およびキャビティ２が不要となるので、部品点数を削減することができる。
【００５０】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態４（図９〜図１１）では、キャビティ１Ｃの上面開口部１ａの底部にコルゲート１３を形成したが、たとえば図１２〜図１４のように、コルゲート１３に代えて、導体板１４の突出底部１４ａをキャビティ１Ｄの上面開口部１ａ内に挿入してもよい。
【００５１】
図１２〜図１４はこの発明の実施の形態５に係るアンテナ装置（方形ホーンアンテナ装置）を示しており、図１２は装置全体の分解斜視図、図１３は図１２のアンテナ装置のＹ−Ｚ平面（図１内のＡ−Ａ線に対応）による断面図、図１４は図１２のアンテナ装置のＺ−Ｘ平面（図１内のＢ−Ｂ線に対応）による断面図である。
なお、各図中、前述（図１〜図４）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
【００５２】
図１２〜図１４において、前述の実施の形態１と異なる点は、前述の最下部および中央部のキャビティ１、２を一体化してキャビティ１Ｄとしたこと、および、前述の導体線路層６に代えて、突出底部１４ａを有する導体板１４を設け、突出底部１４ａをキャビティ１Ｄの上面開口部１ａ内に挿入したことのみである。
【００５３】
すなわち、この発明の実施の形態５（図１２〜図１４）に係るアンテナ装置は、キャビティ１Ｄ（第１のキャビティ）と、キャビティ１Ｄの上面に、導体板１４および給電回路層４、５を介して重ね配置されたキャビティ３（第２のキャビティ）と、を備えている。
【００５４】
キャビティ１Ｄは、正方形の底面と、空間に開放された正方形の上面開口部１ａとを有し、キャビティ３は、上面開口部１ａと対向する位置に、上面開口部１ａと同一形状または相似形状の貫通孔３ａを有する。
【００５５】
給電回路層４は、グランド部がキャビティ１Ｄに導通されるとともに、キャビティ１Ｄで覆われた部分に給電線路７および給電プローブ９を有する。
上層側の給電回路層５は、グランド部がキャビティ３に導通されるとともに、キャビティ３で覆われた部分に給電線路８および給電プローブ１０を有する。
【００５６】
給電線路７、８は、それぞれ分岐部７ａ、８ａを有する。
給電プローブ９、１０は、上面開口部１ａと対向する位置に配置され、かつ互いに直行するように形成されるとともに、それぞれ、分岐部７ａ、８ａから延長した給電線路７、８の各先端部で対向配置されて互いに逆相で給電される１対の素子により構成されている。
【００５７】
導体板１４は、上面開口部１ａ内に挿入される突出底部１４ａを有し、突出底部１４ａは、給電プローブ１０が放射する偏波方向（Ｙ軸方向）と同一方向に並行に配列された複数本の金属導体線により構成されている。
【００５８】
導体板１４は、一体化されたキャビティ１Ｄと導通するとともに、上部の給電線路７のグランド部とも導通している。
また、キャビティ１Ｄの底面から突出底部１４ａまでの高さｈｇは、給電プローブ９と給電プローブ１０との間隔ｈｇと等しい値に設定されている。
【００５９】
このように、最下部および中央部の２つのキャビティを一体化して、単一のキャビティ１Ｄで構成するとともに、前述の導体線路層６に代えて、Ｙ軸方向の並行導体線構造からなる突出底部１４ａを上面開口部１ａ内に挿入し、導体板１４を、給電回路層４のグランド部およびキャビティ１Ｄと導通させることにより、前述と同様の効果を奏することができる。
【００６０】
また、この発明の実施の形態５によれば、一体化されたキャビティ１Ｄ上に導体板１４を配置する構成なので、前述の実施の形態４と同様に、導体線路層６およびキャビティ２が不要となり、部品点数を削減して構成を簡略化することができる。
【００６１】
実施の形態６．
なお、上記実施の形態１〜５（図１〜図１４）では、単体のアンテナ装置について説明したが、任意のアンテナ装置を複数配列して、図１５および図１６のようにアレーアンテナ装置を構成してもよい。
【００６２】
図１５はこの発明の実施の形態６に係るアレーアンテナ装置を示す斜視図、図１６は図１５のアレーアンテナ装置の平面透視図であり、代表的に、前述の実施の形態１（図１〜図４）のアンテナ装置を複数個配列した場合を示しており、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
なお、ここでは、２×４（＝８）個のアンテナ装置を平面的に配列した例を示しているが、アンテナ装置の配列数は任意に設定され得る。
【００６３】
図１５、図１６において、前述（図１〜図１４）のアンテナ装置は、平面的にマトリクス状に配列され、伝送線路１５、１６を介して結線されることにより、アレーアンテナ装置を構成している。
【００６４】
図１５、図１６のように、キャビティ２の上層側に、パターニングされた給電回路層４、５を配置し、さらに給電回路層４、５の上層側にキャビティ３を配置することにより、容易にアレーアンテナ装置を構成することが可能となる。
また、図１５、図１６のようにアレー化することにより、高指向性利得を得ることができる。
さらに、それぞれのアンテナ装置に給電する位相を制御することにより、任意形状のビームを形成することが可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
１、１Ｃ、１Ｄキャビティ（第１のキャビティ）、１ａ上面開口部、２キャビティ（第２のキャビティ）、２ａ貫通孔（第１の貫通孔）、３キャビティ（第２のキャビティ、第３のキャビティ）、３ａ貫通孔（第２の貫通孔）、４、４Ａ、４Ｂ給電回路層（第１の給電回路層）、５、５Ａ給電回路層（第２の給電回路層）、６ａ金属導体線、６導体線路層、７、７Ａ、７Ｂ給電線路（第１の給電線路）、７ａ分岐部、８、８Ａ給電線路（第２の給電線路）、９給電プローブ（第１の給電プローブ）、１０給電プローブ（第２の給電プローブ）、１１導体グランド、１２、１２Ｂ誘電体、１３コルゲート、１４導体板、１４ａ突出底部、１５、１６伝送線路、ｈｇ給電プローブの間隔。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属導体からなる第１のキャビティと、
前記第１のキャビティの上面に導体線路層を介して重ね配置された金属導体からなる第２のキャビティと、
前記第２のキャビティの上面に第１および第２の給電回路層を介して重ね配置された金属導体からなる第３のキャビティと、
を備えたアンテナ装置であって、
前記第１のキャビティは、正方形の底面と、空間に開放された正方形の上面開口部とを有し、
前記第２のキャビティは、前記上面開口部と対向する位置に、前記上面開口部と同一形状または相似形状の第１の貫通孔を有し、
前記第３のキャビティは、前記上面開口部と対向する位置に、前記上面開口部と同一形状または相似形状の第２の貫通孔を有し、
前記第１の給電回路層は、グランド部が前記第２のキャビティに導通されるとともに、前記第２のキャビティで覆われた部分に第１の給電線路および第１の給電プローブを有し、
前記第２の給電回路層は、前記第１の給電回路層の上面に重ね配置されて、グランド部が前記第３のキャビティに導通されるとともに、前記第３のキャビティで覆われた部分に第２の給電線路および第２の給電プローブを有し、
前記第１および第２の給電線路は、それぞれ分岐部を有し、
前記第１および第２の給電プローブは、前記上面開口部と対向する位置に配置され、かつ互いに直行するように形成されるとともに、それぞれ、前記分岐部から延長した前記第１および第２の給電線路の各先端部で対向配置されて互いに逆相で給電される１対の素子により構成され、
前記導体線路層は、前記第２の給電プローブが放射する偏波方向と同一方向に並行に配置された複数本の金属導体線により構成され、
前記第１のキャビティの底面から前記導体線路層までの高さは、前記第１の給電プローブと前記第２の給電プローブとの間隔と等しい値に設定されたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１および第２の給電回路層は、前記第１および第２の給電線路がそれぞれ個別の誘電体の内部に配置され、前記誘電体の上下表面が導体グランドで覆われたストリップ線路により構成されたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１および第２の給電回路層は、前記第１および第２の給電線路が誘電体の上下表面に配置されたサスペンデッド線路により構成されたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
金属導体からなる第１のキャビティと、
前記第１のキャビティの上面に第１および第２の給電回路層を介して重ね配置された金属導体からなる第２のキャビティと、
を備えたアンテナ装置であって、
前記第１のキャビティは、正方形の底面と、空間に開放された正方形の上面開口部と、前記上面開口部内の底部に形成された金属導体からなるコルゲートとを有し、
前記第２のキャビティは、前記上面開口部と対向する位置に、前記上面開口部と同一形状または相似形状の貫通孔を有し、
前記第１の給電回路層は、グランド部が前記第１のキャビティに導通されるとともに、前記第１のキャビティで覆われた部分に第１の給電線路および第１の給電プローブを有し、
前記第２の給電回路層は、前記第１の給電回路層の上面に重ね配置されて、グランド部が前記第２のキャビティに導通されるとともに、前記第２のキャビティで覆われた部分に第２の給電線路および第２の給電プローブを有し、
前記第１および第２の給電線路は、それぞれ分岐部を有し、
前記第１および第２の給電プローブは、前記上面開口部と対向する位置に配置され、かつ互いに直行するように形成されるとともに、それぞれ、前記分岐部から延長した前記第１および第２の給電線路の各先端部で対向配置されて互いに逆相で給電される１対の素子により構成され、
前記コルゲートは、前記第２の給電プローブが放射する偏波方向と同一方向に並行に配列された複数枚の金属導体により構成され、
前記第１のキャビティの底面から前記コルゲートの先端部までの高さは、前記第１の給電プローブと前記第２の給電プローブとの間隔と等しい値に設定されたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
金属導体からなる第１のキャビティと、
前記第１のキャビティの上面に、導体板、第１および第２の給電回路層を介して重ね配置された金属導体からなる第２のキャビティと、
を備えたアンテナ装置であって、
前記第１のキャビティは、正方形の底面と、空間に開放された正方形の上面開口部とを有し、
前記第２のキャビティは、前記上面開口部と対向する位置に、前記上面開口部と同一形状または相似形状の貫通孔を有し、
前記第１の給電回路層は、グランド部が前記第１のキャビティに導通されるとともに、前記第１のキャビティで覆われた部分に第１の給電線路および第１の給電プローブを有し、
前記第２の給電回路層は、前記第１の給電回路層の上面に重ね配置されて、グランド部が前記第２のキャビティに導通されるとともに、前記第２のキャビティで覆われた部分に第２の給電線路および第２の給電プローブを有し、
前記第１および第２の給電線路は、それぞれ分岐部を有し、
前記第１および第２の給電プローブは、前記上面開口部と対向する位置に配置され、かつ互いに直行するように形成されるとともに、それぞれ、前記分岐部から延長した前記第１および第２の給電線路の各先端部で対向配置されて互いに逆相で給電される１対の素子により構成され、
前記導体板は、前記第１の給電回路層のグランド部および前記第１のキャビティに導通されるとともに、前記上面開口部内に挿入される突出底部を有し、
前記突出底部は、前記第２の給電プローブが放射する偏波方向と同一方向に並行に配列された複数本の金属導体線により構成され、
前記第１のキャビティの底面から前記突出底部までの高さは、前記第１の給電プローブと前記第２の給電プローブとの間隔と等しい値に設定されたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のアンテナ装置が複数配列されて構成されたことを特徴とするアレーアンテナ装置。

【図１】