アンテナ装置およびレーダ装置
【課題】小型で軽量な長尺状アンテナを実現する。
【解決手段】長尺形状の二次元スロットアンテナ２０の短辺方向に沿った放射面と反対側の背面には、モード変換用導波管３０が設置される。モード変換用導波管３０は、二次元スロットアンテナ２０の背面との間に形成された給電用スロット３０１により結合し、二次元スロットアンテナ２０へ送信電力を給電する。モード変換用導波管３０には第１導波管４０が当接して配置されており、モード変換用導波管３０と第１導波管４０は導波管結合部材３４を介して結合している。第１導波管２０は前記長尺の方向に沿って延びる形状からなる。さらに、長尺方向に沿って見て、二次元スロットアンテナ２０が略中心となり、二次元スロットアンテナ２０の長辺の長さに略等しい直径の略円形断面からなるレドーム１０が設置される。
【解決手段】長尺形状の二次元スロットアンテナ２０の短辺方向に沿った放射面と反対側の背面には、モード変換用導波管３０が設置される。モード変換用導波管３０は、二次元スロットアンテナ２０の背面との間に形成された給電用スロット３０１により結合し、二次元スロットアンテナ２０へ送信電力を給電する。モード変換用導波管３０には第１導波管４０が当接して配置されており、モード変換用導波管３０と第１導波管４０は導波管結合部材３４を介して結合している。第１導波管２０は前記長尺の方向に沿って延びる形状からなる。さらに、長尺方向に沿って見て、二次元スロットアンテナ２０が略中心となり、二次元スロットアンテナ２０の長辺の長さに略等しい直径の略円形断面からなるレドーム１０が設置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波を送受波するアンテナ装置、特に長尺な形状からなり、当該長尺形状の軸を含む平面上で回転しながら電波を送受波するアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーダ装置は、放射用電力の供給を受けて所定周波数の電波を放射（送信）するとともに、当該送信波の反射波等の外部からの電波を受波するアンテナを備えている。アンテナは通常外部に設置されている。このため、外部環境からアンテナを保護するため、特に、船舶上に搭載される舶用レーダ装置のアンテナは厳しい外部環境に曝されるので、アンテナを覆うレドームを設ける必要が有る。
【０００３】
特許文献１には、アンテナと該アンテナを覆うレドームの構造が記載されている。特許文献１のアンテナ装置のレドームは、長尺状の略直方体形状からなる。レドーム内には、長尺状の導波管アンテナと、該導波管アンテナの放射面側に設置されたホーンとが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１０２０１号公報
【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１に示すような従来のアンテナ装置では、所望の垂直指向性を得るために、ホーンの放射方向に向く長さが、放射電波の波長をλとした場合の３λ程度もしくはそれ以上必要となる。一方、ホーンは垂直方向にも或程度広がるものの、放射方向ほどの開口長を必要としない。したがって、長尺方向に直交する水平方向である奥行きが長いのに対して、垂直方向の高さは奥行き程長くない。
【０００６】
このため、従来のアンテナ装置のレドームは、長尺状でありながら、導波管アンテナの大きさと比較して大幅に大きく、且つ高さが低くて奥行きが長い扁平した形状となってしまう。また、レドームを含むアンテナ装置の重さも重くなってしまう。
【０００７】
この発明の目的は、小型且つ軽量な長尺状のアンテナ装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、アンテナ装置に関する。アンテナ装置は、導波管アンテナ、ビーム形成用二次元開口スロット、給電導波手段、レドームを備える。導波管アンテナは、長尺状で該長尺方向に延びる一壁面を放射面として該放射面に略直交する方向に電波を放射する。ビーム形成用二次元開口スロットは、平板状からなり、導波管アンテナの放射面側に設置されている。給電導波手段は、導波管アンテナの放射面と反対側の背面に配置され、導波管アンテナに給電する。レドームは、放射面の長尺方向に直交する方向の長さに略等しく且つ導波管アンテナが略中心に配置された状態で内包される長さの直径からなる略円形の断面を有する円筒形からなる。
【０００９】
この構成では、二次元開口スロットを備え、ホーンを設置しないことで、導波管アンテナの放射面に直交する方向の長さが短くなる。さらに、給電導波手段を導波管アンテナの背面側に設置し、当該背面から導波管アンテナに給電することで、給電導波手段から導波管アンテナへの給電路を導波管アンテナの放射面に平行な端部に設置するよりも、放射面に平行な方向の長さが短くなる。
【００１０】
したがって、導波管アンテナの放射面の長尺方向に直交する方向の長さに略等しい直径を有する略円形の側断面からなるレドームを用いて、当該略円形のほぼ中心に導波管アンテナを配置すれば、当該レドーム内に、導波管アンテナ、二次元スロットアレイ、給電導波手段が収納される。
【００１１】
ここで、導波管アンテナは、放射面（背面）に直交する方向の長さ（奥行き）が、放射面に平行で長尺方向に直交する方向の長さ（高さ）よりも短いので、給電導波手段を背面に設置しても、レドームの大きさに殆ど影響を与えることなく、給電導波手段も側断面が円形のレドーム内へ収納できる。
【００１２】
このように、本願構成を用いれば、導波管アンテナの側断面の大きさに等しい程度の直径からなる円形断面のレドームが実現され、小型、軽量化される。
【００１３】
また、この発明のアンテナ装置では、導波管アンテナ、二次元開口スロット、給電導波手段、およびこれらを内包するレドームからなる一体構造体を、長尺方向が回転面内となるように回動させる回動手段を、備える。
【００１４】
この構成では、回動手段を備えることで、放射面を回転させながら電波を放射することができる。これにより、放射面を鉛直方向にすることで、水平方向の全方位へ電波を放射できる。そして、上述のように、アンテナ装置の一体構造体が小型軽量化されたことで、従来よりも低いトルクで安定した回転を得られる。
【００１５】
また、この発明のアンテナ装置では、レドームにおける放射面側の側断面が略半円形の放射面側レドームは、外壁と内壁を備える。外壁は、側断面が略半円形からなる。内壁は、該外壁の内側で外壁とアンテナとの間に設置され、外壁に略沿う形状で形成されている。略半円形の円周上の両端付近の外壁と内壁との間隔は、略半円形の円周上の略中点の外壁と内壁との間隔よりも広く形成されている。
【００１６】
また、この発明のアンテナ装置では、外壁と前記内壁との間隔は、二つの壁における中点から両端部へ向かう所定位置までは一定であり、当該所定範囲よりも端部に近づくにしたがって、順次広くなる。
【００１７】
また、この発明のアンテナ装置では、レドームの内壁は、所定位置まで形成されている外壁との間隔が一定な第１内壁と、所定位置を一端として、略中点から略半円形の中心に向かう方向に平行な断面を有する第２内壁と、を備える。
【００１８】
これらの構成では、アンテナ装置を構成するレドームの具体的構造を示している。レドームをこのような構成にすることで、長尺方向に直交する方向の指向性、例えば長尺方向が水平方向に設定されれば、垂直指向性が向上する。これにより、二次元開口スロットのみでなく、レドームによっても指向性が改善され、小型であっても従来よりも特性が劣化することを防止できる。
【００１９】
また、この発明のアンテナ装置では、給電導波手段は、外部から入力される所定モードの電波を伝送する第１の給電導波管と、該第１の給電導波管からの所定モードの電波を導波管アンテナ用の放射用モードにモード変換するモード変換用導波管と、からなる。モード変換用導波管は、導波管アンテナの背面で、該導波管アンテナと給電用開口スロットにより結合する。
【００２０】
また、この発明のアンテナ装置では、モード変換用導波管は、第１の給電導波管に結合する結合用共振部と、給電用開口スロットを介して導波管アンテナに結合する給電用共振部とを備える。給電用共振部内には、結合用共振部との整合を行う整合部を備えている。
【００２１】
これらの構成では、給電導波手段の具体的構成を示している。給電導波手段をこのような構造にすることで、給電導波手段を導波管アンテナの背面側に省スペースで配置することができる。
【００２２】
また、この発明はレーダ装置に関するものであり、当該レーダ装置は、アンテナ装置を備えるとともに、記アンテナ装置に給電する放射電波を発生する電波発生装置を備える。アンテナ装置は、導波管アンテナの放射面が水平方向に直交し、且つ導波管アンテナの長尺方向が水平面上で回転するように回動可能に設置されている。
【００２３】
この構成では、アンテナ装置を備えたレーダ装置の構成を示している。このような小型軽量化されたアンテナ装置を用い、回転がより安定化すれば、電波放射特性が向上し、レーダとしての物標探知特性も向上することができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、従来構造と同等以上の特性を有する小型且つ軽量な長尺状のアンテナ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係るアンテナ装置１の側面断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るアンテナ装置１のレドーム１０，１０Ｒを透視した正面図および背面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るアンテナ装置１のレドーム１０，１０Ｒを除いた背面側からの斜視図、および電界分布状態を示す図である。
【図４】風向に応じたトルクの変化を示す図である。
【図５】本実施形態の正面側レドーム１０Ｆの構成と従来構成との垂直指向性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置について図を参照して説明する。尚、以下では、当該アンテナ装置から電波を放射する場合を例に説明するが、外部からの電波を受波することも当然に可能である。
【００２７】
本実施形態のアンテナ装置１は、舶用のレーダ装置に用いられるものであり、図示しないマグネトロン等の送信電波発生装置で生成された所定周波数の送信波が給電される。そして、本実施形態のアンテナ装置１は、レーダ装置を備える船舶の甲板上や操舵室上に設置される。
【００２８】
図１は本実施形態のアンテナ装置１の側面断面図である。図２（Ａ）は本実施形態のアンテナ装置１のレドーム１０を透視した正面図であり、図２（Ｂ）はアンテナ装置１のレドーム１０を透視した背面図である。図３（Ａ）本発明の実施形態に係るアンテナ装置１のレドーム１０を除いた背面側からの斜視図および電界分布状態を示す図であり、図３（Ｂ）はスロット導波管アンテナ２０の電界分布を示す図である。
【００２９】
アンテナ装置１は、長尺状の二次元スロットアンテナ２０、モード変換導波管３０、第１導波管４０、同軸線路５０、ロータリージョイント６０を備える。二次元スロットアンテナ２０、モード変換導波管３０、第１導波管４０と、同軸線路５０の一部は、側断面が円形のレドーム１０内に配置されている。
【００３０】
二次元スロットアンテナ２０は、長尺の外形形状を有する矩形体からなり、二次元スロット形成部材と、導波管アンテナとからなる。導波管アンテナは長尺形状の矩形筒体からなる主導波管と放射用導波管とからなる。主導波管は、長軸方向に見て長辺となる一対の壁と、これに直交する短辺となる一対の壁によって形成されている。放射用導波管は、長辺となる壁の内の一方の壁面に形成されている。放射用導波管は、軸方向が主導波管の軸方向と略直交するように形成されており、主導波管と放射用導波管とは空洞部が連通することで電磁界結合している。
【００３１】
導波管アンテナの放射用導波管の開口面には、二次元スロット形成部材が設置されている。二次元スロット部材には、図２に示すように、長尺方向および当該長尺方向に直交する上述の主導波管の長辺方向に沿って、開口スロットが二次元配列されている。なお、図２では、長尺方向の両端の開口スロットのみを示しているが、これらの開口スロット間にも、所定の配置パターンで複数の開口スロットが二次元配列されている。開口スロットの配列パターンは、図２に示すような三列に限るものではなく、アンテナ装置として所望される垂直指向性、すなわち主導波管の長辺方向に沿った指向性に基づいて決定されている。この開口スロットが二次元配列された面が、二次元スロットアンテナ２０の放射面２１となり、当該放射面２１に直交し放射面２１から離間する方向が放射方向となる。
【００３２】
二次元スロットアンテナ２０の放射面と反対側の背面には、モード変換用導波管３０が設置されている。モード変換用導波管３０は、内部空間が連通する結合用共振器３１と給電用共振器３２とが一体形成されたＴ字型の導波管からなる。モード変換用導波管３０は、対向するＴ字型壁の一方の壁が主導波管の背面に当接するように配置されている。この当接面には、所定間隔で給電用スロット３０１が形成されている。これら給電用スロット３０１により、モード変換用導波管３０の給電用共振器３２と、二次元スロットアンテナ２０の主導波管とが電磁界結合する。モード変換用導波管３０の高さ、すなわちＴ字型の壁面間の距離は、二次元スロットアンテナ２０の主導波管の短辺の長さと略同じに設定されている。また、モード変換用導波管３０の給電用共振器３２内には、整合用凸部３０２が形成されている。
【００３３】
モード変換用導波管３０の二次元スロットアンテナ２０と反対側の面には、第１導波管４０が設置されている。第１導波管４０は、一方端がモード変換用導波管３０の結合用共振器３１に当接し、他方端が二次元スロットアンテナ２０の長尺方向の中間点を超えて所定長さまで延びる長尺状の矩形筒形状からなる。第１導波管４０は、主導波管およびモード変換用導波管３０の短辺方向が長辺方向となるように設置されている。
【００３４】
モード変換用導波管３０の結合用共振器３１と第１導波管４０との当接位置には、導波管結合部材３４が設置されている。導波管結合部材３４は、側面視した形状がＬ字型の導体板からなり、モード変換用導波管３０の壁および第１導波管４０の壁に対して図示しない絶縁体により絶縁されている。これにより、結合用共振器３１と第１導波管４０とを電磁界的に接続する同軸線路が形成され、この同軸線路により、結合用共振器３１と第１導波管４０との間で電磁波が伝搬される。
【００３５】
第１導波管４０のモード変換用導波管３０側と反対側の端部付近には、第１導波管４０と直交する方向に延びる、すなわち上述の長辺方向に延びる形状の給電用導波管５０が接続されている。このように、第１導波管４０と給電用導波管５０とにより、伝搬方向が９０°でベントするＬ字形状の導波管が構成される。これにより、二次元スロットアンテナ２０の長尺方向に沿った伝搬を、長辺方向に沿った伝搬へ変換することができる。もちろん、逆に、長辺方向に沿った伝搬を長尺方向に沿った伝搬へ変換することもできる。
【００３６】
給電用導波管５０の外周側には絶縁性保持部材が備えられている。絶縁性保持部材は、上述のアンテナ装置１を構成する各要素とレドーム１０とからなる一体構造体を、二次元スロットアンテナ２０の放射方向が略水平方向になるように設置することが可能な構造で形成されている。
【００３７】
給電用導波管５０の軸方向の所定位置には、ロータリージョイント６０が設置されている。このロータリージョイント６０により、一体構造体が水平面上で回転するように設置することができる。
【００３８】
このような構成では、図示しないマグネトロン等の送信電波発生装置から所定周波数の送信電力が給電されると、当該送信電力は給電用導波管５０によって長辺方向に沿って伝搬し、第１導波管４０へ送信電力が伝搬される。第１導波管４０は、長尺方向および放射方向に直交する方向を電界方向とするＴＥ０１モードで励振して、送信電力を伝搬する。
【００３９】
導波管結合部材３４は、第１導波管４０内を伝搬された送信電力を一端同軸モードに変換し、モード変換用導波管３０の結合用共振器３１に伝搬する。結合用共振器３１は、導波管結合部材３４により伝搬された送信電力によってＴＥ０１モードで励振する。この際、結合用共振器３１は、放射方向に平行な方向を電界方向とするＴＥ０１モードで励振する。これにより、二次元スロットアンテナ２０の主導波管と同じ向きの電磁界からなる送信電力を形成できる。
【００４０】
給電用導波管３２は、結合用共振器３１に対して４倍の長さを有し、結合用共振器３１に電磁界結合して、ＴＥ０４モードを励振する。したがって、結合用共振器３１がＴＥ０１で励振することにより、給電共振器３２がＴＥ０４モードで励振する。これにより、二次元スロットアンテナ２０の主導波管と同じモードで同じ向きの電磁界からなる送信電力を形成できる。この際、整合用凸部３０２の形状を適宜設定することにより、低損失且つ強度分布の安定したモード変換を行うことができる。
【００４１】
給電用共振器３２で励振されたＴＥ０４モードの送信電力は、給電用スロット３０１を介して二次元スロットアンテナ２０の主導波管へ給電される。この際、給電用スロット３０１が、ＴＥ０４モードの各電界強度の山毎に設けられているおり、主導波管の背面側から給電されるので、主導波管では、給電用共振器３２と同様のＴＥ０４モードで励振する。
【００４２】
二次元スロットアンテナ２０では、主導波管内をＴＥ０４モードで送信電力が伝搬され、各放射用導波管から送信電波が放射される。この際、放射用スロット２０１が上述のように所定の配列パターンで形成されているので、各放射用導波管からの放射された送信電波が位相合成され、所望の垂直指向性が実現される。
【００４３】
以上のように、本実施形態の構成を用いることで、二次元スロットアンテナ２０に給電する各導波管や同軸線路等の導波路を、二次元スロットアンテナ２０の背面側にのみ配置して、二次元スロットアンテナ２０へ確実且つ安定して給電することができる。すなわち、二次元スロットアンテナ２０の長尺方向および長辺方向に対しては、二次元スロットアンテナ２０が最も大きい形状となる。一方、二次元スロットアンテナ２０の短辺方向は、二次元スロットアンテナ２０自体が、長辺方向に比較して形状的に小さいため、他の導波路を配置しても、長辺方向の長さよりも短くすることができる。
【００４４】
これにより、次に示すような側断面形状が略円形のレドーム１０を用いることができる。レドーム１０は、正面側レドーム１０Ｆと背面側レドーム１０Ｒとからなり、側面視すなわち長尺方向に沿って見て、断面が円形状となる円筒形からなる。二次元スロットアンテナ２０は、側面視した状態で、レドーム１０の中心位置に配置されている。これにより、レドーム１０の側断面形状の直径は、二次元スロットアンテナ２０の長辺の長さに略等しく且つ当該二次元スロットアンテナ２０を内包する長さにすることができる。
【００４５】
具体的には、送信波の波長λの３倍から４倍程度、大きくとも５倍以下の直径からなるレドームを実現できる。なお、従来のホーンを用いた構造では、高さ方向は本願と同程度になるものの、水平方向は波長の７倍から８倍以上の長さが必要になる。
【００４６】
この結果、従来よりも、小型且つ軽量のアンテナ装置１を実現できる。
【００４７】
また、このような断面形状が略円形で小型且つ軽量のアンテナ装置１とすることで、当該アンテナ装置１を回動させるモータのトルクを低減することができ、モータの負荷低減、省電力化および長寿命化が可能になる。図４は風向に応じたトルクの変化を示す図である。図４に示すように、本実施形態の構成を用いれば、風向に関係なく安定したトルクで回転させ続けることができる。
【００４８】
また、回転が従来よりも安定化するので、全方位に対してより安定して均一な電波放射が可能になる。この結果、当該電波の反射信号による物標探知も安定する。
【００４９】
さらに、本実施形態のレドーム１０は、正面側レドーム１０Ｆを次に示すような構造とすることで、さらに垂直指向性を向上させることができる。
【００５０】
正面側レドーム１０Ｆは、外壁１１と内壁１２とを備える。外壁１１と内壁１２とは、同一の誘電体材料により形成されている。
【００５１】
外壁１１は、正面側レドーム１０Ｆの外壁面を構成するものであり、所定の厚みで側断面が上述の直径に基づく半径Ｒからなる半円形状に形成されている。
【００５２】
内壁１２は、外壁１１と同様の所定厚みからなり、第１内壁２１１と第２内壁２１２とからなる。
【００５３】
第１内壁２１１は、側面視して（図１参照）、外壁１１の円周上の中点Ｐｃから両端Ｐｅに向かう所定距離の位置までの範囲で、外壁１１と一定の間隔ｄｃをおいて設置されている。すなわち、第１内壁２１１は、側断面形状が外壁１１よりも短い半径の円弧状に形成されている。
【００５４】
なお、この間隔ｄｃは、外壁１１と内壁１２との間に設置された誘電体１３における放射電波の波長λｇの約１／４に設定されている。これにより、当該範囲では、外壁１１および内壁１２のそれぞれによる反射電波が打ち消しあい、低損失な放射が可能になる。
【００５５】
第２内壁２１２は、上述の円周上の所定位置に対応する第１内壁２１１の端部を一方端として、外壁１１の中点Ｐｃと当該外壁１１の中心Ｐｏとを結ぶ方向に沿って、前記中点Ｐｃから中心Ｐｏに向かって所定距離で延びる平板状からなる。
【００５６】
このような構造とすることで、円周上の所定位置と端部Ｐｅとの間の範囲では、所定位置から端部Ｐｅに向かって、外壁１１と内壁１２（第２内壁２１２）との間の間隔が徐々に広くなる。そして、端部Ｐｅ付近では、外壁１１との内壁１２との間隔ｄｅは、中点付近での間隔ｄｃよりも広くなる。
【００５７】
なお、内壁１２の端部、すなわち第２内壁２１２における第１内壁２１１との接合端と反対側の端部は、接合用壁２２２により外壁１１に接合している。これにより、内壁２１１が外壁１１に対して固定される。より具体的に、接合壁２２２は、第２内壁２１２や、外壁１１の中点Ｐｃと中心Ｐｏとを結ぶ方向に対して直交する形状の平板からなる。
【００５８】
外壁１１と内壁１２との間には、所定誘電率を有する誘電体１３が設置されている。このような誘電体１３を設置することで、外壁１１と内壁１２との間隔をより安定して確実に保持することができる。
【００５９】
このような構成において、二次元スロットアンテナ２０から正面側レドーム１０Ｆの中点Ｐｃに向かう方向を放射方向として電波が放射される。
【００６０】
正面側レドーム１０Ｆは、上述のように、円周上の中点Ｐｃから端部Ｐｅに向かう所定範囲で、外壁１１と内壁１２との間隔が放射電波の略λｇ／４であるので、当該範囲では低損失な電波放射が行われる（作用Ａ）。一方、円周上の所定位置から端部Ｐｅまでの範囲では、外壁１１との内壁１２（第２内壁２１２）の間隔が略λｇ／４よりも広くなることで、端部付近では誘電体がレドームの中央側に寄って配置されることになる。ここで、誘電体にはエッジ効果すなわち電界を集中する効果がある。したがって、このようなレドームの中央側に誘電体が寄る形状となることで、レドームの中央の空間領域に電界が集中する（作用Ｂ）。
【００６１】
このような二つの作用（作用Ａ，作用Ｂ）により、放射電力を殆ど低下させることなく、実質的に開口面積を狭くして放射指向性を広くすることができる。なお、ここで言う放射指向性とは、正面側レドーム１０Ｆ、二次元スロットアンテナ２０の高さ方向に沿った指向性（垂直指向性）を示している。
【００６２】
図５は、本実施形態の正面側レドーム１０Ｆの構成と従来構成との垂直指向性を示す図である。図５におけるＲｏｌｌ角が垂直角に相当し、Ｒｏｌｌ角＝０°とは、正面側レドーム１０Ｆの中心Ｐｏと中点Ｐｃとを結ぶ方向を示す。また、図４の従来構造とは、外壁と内壁との間隔が全体で一定のものを示している。
【００６３】
図５に示すように、本実施形態の正面側レドーム１０Ｆの構成を用いることで、垂直指向性が広くなる。より具体的には、−３ｄＢを確保できる角度範囲が、従来構造１，２では約２０°（約−１０°から約＋１０°）であるのに対して、本実施形態の構成では、約２４°〜２６°（約−１２°もしくは−１３°から約＋１２°もしくは＋１３°）まで、広がる。
【００６４】
これにより、当該構造の正面側レドーム１０Ｆを備えるアンテナ装置１が搭載された船舶等の移動体が揺動しても、従来よりも確実に目的領域へ電波を放射することができる。この結果、レーダ装置であれば、より確実な物標探知が可能になる。
【００６５】
なお、上述のレドーム構造では、所定位置まで外壁１１と内壁１２は一定の間隔で、所定位置から端部Ｐｅまでは徐々に間隔が増加する構成を示したが、外壁１１の中心Ｐｃよりも端部Ｐｅ付近の外壁１１と内壁１２との間隔が広くなるような構成であれば、他の構成を用いてもよい。例えば、内壁だけを楕円形にしたり、中心Ｐｃから所定位置までと、所定位置から端部までをそれぞれ曲率半径の異なる個別の楕円で形成してもよい。
【００６６】
以上のように、本実施形態の構成を用いることで、小型且つ軽量化されながらも、従来構成よりも放射特性の優れるアンテナ装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１−アンテナ装置、１０−レドーム、１０Ｆ−正面側レドーム、１０Ｒ−背面側レドーム、１１−外壁、１２−内壁、１３−誘電体、２０−二次元スロットアンテナ、２０１−放射用スロット、３０−モード変換用導波管、３０１−給電用スロット、３０２−整合用凸部、３１−結合用共振部、３２−給電用共振部、３４−導波管結合部材、４０−第１導波管、５０−給電用導波管、６０−ロータリージョイント
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波を送受波するアンテナ装置、特に長尺な形状からなり、当該長尺形状の軸を含む平面上で回転しながら電波を送受波するアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーダ装置は、放射用電力の供給を受けて所定周波数の電波を放射（送信）するとともに、当該送信波の反射波等の外部からの電波を受波するアンテナを備えている。アンテナは通常外部に設置されている。このため、外部環境からアンテナを保護するため、特に、船舶上に搭載される舶用レーダ装置のアンテナは厳しい外部環境に曝されるので、アンテナを覆うレドームを設ける必要が有る。
【０００３】
特許文献１には、アンテナと該アンテナを覆うレドームの構造が記載されている。特許文献１のアンテナ装置のレドームは、長尺状の略直方体形状からなる。レドーム内には、長尺状の導波管アンテナと、該導波管アンテナの放射面側に設置されたホーンとが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１０２０１号公報
【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１に示すような従来のアンテナ装置では、所望の垂直指向性を得るために、ホーンの放射方向に向く長さが、放射電波の波長をλとした場合の３λ程度もしくはそれ以上必要となる。一方、ホーンは垂直方向にも或程度広がるものの、放射方向ほどの開口長を必要としない。したがって、長尺方向に直交する水平方向である奥行きが長いのに対して、垂直方向の高さは奥行き程長くない。
【０００６】
このため、従来のアンテナ装置のレドームは、長尺状でありながら、導波管アンテナの大きさと比較して大幅に大きく、且つ高さが低くて奥行きが長い扁平した形状となってしまう。また、レドームを含むアンテナ装置の重さも重くなってしまう。
【０００７】
この発明の目的は、小型且つ軽量な長尺状のアンテナ装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、アンテナ装置に関する。アンテナ装置は、導波管アンテナ、ビーム形成用二次元開口スロット、給電導波手段、レドームを備える。導波管アンテナは、長尺状で該長尺方向に延びる一壁面を放射面として該放射面に略直交する方向に電波を放射する。ビーム形成用二次元開口スロットは、平板状からなり、導波管アンテナの放射面側に設置されている。給電導波手段は、導波管アンテナの放射面と反対側の背面に配置され、導波管アンテナに給電する。レドームは、放射面の長尺方向に直交する方向の長さに略等しく且つ導波管アンテナが略中心に配置された状態で内包される長さの直径からなる略円形の断面を有する円筒形からなる。
【０００９】
この構成では、二次元開口スロットを備え、ホーンを設置しないことで、導波管アンテナの放射面に直交する方向の長さが短くなる。さらに、給電導波手段を導波管アンテナの背面側に設置し、当該背面から導波管アンテナに給電することで、給電導波手段から導波管アンテナへの給電路を導波管アンテナの放射面に平行な端部に設置するよりも、放射面に平行な方向の長さが短くなる。
【００１０】
したがって、導波管アンテナの放射面の長尺方向に直交する方向の長さに略等しい直径を有する略円形の側断面からなるレドームを用いて、当該略円形のほぼ中心に導波管アンテナを配置すれば、当該レドーム内に、導波管アンテナ、二次元スロットアレイ、給電導波手段が収納される。
【００１１】
ここで、導波管アンテナは、放射面（背面）に直交する方向の長さ（奥行き）が、放射面に平行で長尺方向に直交する方向の長さ（高さ）よりも短いので、給電導波手段を背面に設置しても、レドームの大きさに殆ど影響を与えることなく、給電導波手段も側断面が円形のレドーム内へ収納できる。
【００１２】
このように、本願構成を用いれば、導波管アンテナの側断面の大きさに等しい程度の直径からなる円形断面のレドームが実現され、小型、軽量化される。
【００１３】
また、この発明のアンテナ装置では、導波管アンテナ、二次元開口スロット、給電導波手段、およびこれらを内包するレドームからなる一体構造体を、長尺方向が回転面内となるように回動させる回動手段を、備える。
【００１４】
この構成では、回動手段を備えることで、放射面を回転させながら電波を放射することができる。これにより、放射面を鉛直方向にすることで、水平方向の全方位へ電波を放射できる。そして、上述のように、アンテナ装置の一体構造体が小型軽量化されたことで、従来よりも低いトルクで安定した回転を得られる。
【００１５】
また、この発明のアンテナ装置では、レドームにおける放射面側の側断面が略半円形の放射面側レドームは、外壁と内壁を備える。外壁は、側断面が略半円形からなる。内壁は、該外壁の内側で外壁とアンテナとの間に設置され、外壁に略沿う形状で形成されている。略半円形の円周上の両端付近の外壁と内壁との間隔は、略半円形の円周上の略中点の外壁と内壁との間隔よりも広く形成されている。
【００１６】
また、この発明のアンテナ装置では、外壁と前記内壁との間隔は、二つの壁における中点から両端部へ向かう所定位置までは一定であり、当該所定範囲よりも端部に近づくにしたがって、順次広くなる。
【００１７】
また、この発明のアンテナ装置では、レドームの内壁は、所定位置まで形成されている外壁との間隔が一定な第１内壁と、所定位置を一端として、略中点から略半円形の中心に向かう方向に平行な断面を有する第２内壁と、を備える。
【００１８】
これらの構成では、アンテナ装置を構成するレドームの具体的構造を示している。レドームをこのような構成にすることで、長尺方向に直交する方向の指向性、例えば長尺方向が水平方向に設定されれば、垂直指向性が向上する。これにより、二次元開口スロットのみでなく、レドームによっても指向性が改善され、小型であっても従来よりも特性が劣化することを防止できる。
【００１９】
また、この発明のアンテナ装置では、給電導波手段は、外部から入力される所定モードの電波を伝送する第１の給電導波管と、該第１の給電導波管からの所定モードの電波を導波管アンテナ用の放射用モードにモード変換するモード変換用導波管と、からなる。モード変換用導波管は、導波管アンテナの背面で、該導波管アンテナと給電用開口スロットにより結合する。
【００２０】
また、この発明のアンテナ装置では、モード変換用導波管は、第１の給電導波管に結合する結合用共振部と、給電用開口スロットを介して導波管アンテナに結合する給電用共振部とを備える。給電用共振部内には、結合用共振部との整合を行う整合部を備えている。
【００２１】
これらの構成では、給電導波手段の具体的構成を示している。給電導波手段をこのような構造にすることで、給電導波手段を導波管アンテナの背面側に省スペースで配置することができる。
【００２２】
また、この発明はレーダ装置に関するものであり、当該レーダ装置は、アンテナ装置を備えるとともに、記アンテナ装置に給電する放射電波を発生する電波発生装置を備える。アンテナ装置は、導波管アンテナの放射面が水平方向に直交し、且つ導波管アンテナの長尺方向が水平面上で回転するように回動可能に設置されている。
【００２３】
この構成では、アンテナ装置を備えたレーダ装置の構成を示している。このような小型軽量化されたアンテナ装置を用い、回転がより安定化すれば、電波放射特性が向上し、レーダとしての物標探知特性も向上することができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、従来構造と同等以上の特性を有する小型且つ軽量な長尺状のアンテナ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係るアンテナ装置１の側面断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るアンテナ装置１のレドーム１０，１０Ｒを透視した正面図および背面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るアンテナ装置１のレドーム１０，１０Ｒを除いた背面側からの斜視図、および電界分布状態を示す図である。
【図４】風向に応じたトルクの変化を示す図である。
【図５】本実施形態の正面側レドーム１０Ｆの構成と従来構成との垂直指向性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置について図を参照して説明する。尚、以下では、当該アンテナ装置から電波を放射する場合を例に説明するが、外部からの電波を受波することも当然に可能である。
【００２７】
本実施形態のアンテナ装置１は、舶用のレーダ装置に用いられるものであり、図示しないマグネトロン等の送信電波発生装置で生成された所定周波数の送信波が給電される。そして、本実施形態のアンテナ装置１は、レーダ装置を備える船舶の甲板上や操舵室上に設置される。
【００２８】
図１は本実施形態のアンテナ装置１の側面断面図である。図２（Ａ）は本実施形態のアンテナ装置１のレドーム１０を透視した正面図であり、図２（Ｂ）はアンテナ装置１のレドーム１０を透視した背面図である。図３（Ａ）本発明の実施形態に係るアンテナ装置１のレドーム１０を除いた背面側からの斜視図および電界分布状態を示す図であり、図３（Ｂ）はスロット導波管アンテナ２０の電界分布を示す図である。
【００２９】
アンテナ装置１は、長尺状の二次元スロットアンテナ２０、モード変換導波管３０、第１導波管４０、同軸線路５０、ロータリージョイント６０を備える。二次元スロットアンテナ２０、モード変換導波管３０、第１導波管４０と、同軸線路５０の一部は、側断面が円形のレドーム１０内に配置されている。
【００３０】
二次元スロットアンテナ２０は、長尺の外形形状を有する矩形体からなり、二次元スロット形成部材と、導波管アンテナとからなる。導波管アンテナは長尺形状の矩形筒体からなる主導波管と放射用導波管とからなる。主導波管は、長軸方向に見て長辺となる一対の壁と、これに直交する短辺となる一対の壁によって形成されている。放射用導波管は、長辺となる壁の内の一方の壁面に形成されている。放射用導波管は、軸方向が主導波管の軸方向と略直交するように形成されており、主導波管と放射用導波管とは空洞部が連通することで電磁界結合している。
【００３１】
導波管アンテナの放射用導波管の開口面には、二次元スロット形成部材が設置されている。二次元スロット部材には、図２に示すように、長尺方向および当該長尺方向に直交する上述の主導波管の長辺方向に沿って、開口スロットが二次元配列されている。なお、図２では、長尺方向の両端の開口スロットのみを示しているが、これらの開口スロット間にも、所定の配置パターンで複数の開口スロットが二次元配列されている。開口スロットの配列パターンは、図２に示すような三列に限るものではなく、アンテナ装置として所望される垂直指向性、すなわち主導波管の長辺方向に沿った指向性に基づいて決定されている。この開口スロットが二次元配列された面が、二次元スロットアンテナ２０の放射面２１となり、当該放射面２１に直交し放射面２１から離間する方向が放射方向となる。
【００３２】
二次元スロットアンテナ２０の放射面と反対側の背面には、モード変換用導波管３０が設置されている。モード変換用導波管３０は、内部空間が連通する結合用共振器３１と給電用共振器３２とが一体形成されたＴ字型の導波管からなる。モード変換用導波管３０は、対向するＴ字型壁の一方の壁が主導波管の背面に当接するように配置されている。この当接面には、所定間隔で給電用スロット３０１が形成されている。これら給電用スロット３０１により、モード変換用導波管３０の給電用共振器３２と、二次元スロットアンテナ２０の主導波管とが電磁界結合する。モード変換用導波管３０の高さ、すなわちＴ字型の壁面間の距離は、二次元スロットアンテナ２０の主導波管の短辺の長さと略同じに設定されている。また、モード変換用導波管３０の給電用共振器３２内には、整合用凸部３０２が形成されている。
【００３３】
モード変換用導波管３０の二次元スロットアンテナ２０と反対側の面には、第１導波管４０が設置されている。第１導波管４０は、一方端がモード変換用導波管３０の結合用共振器３１に当接し、他方端が二次元スロットアンテナ２０の長尺方向の中間点を超えて所定長さまで延びる長尺状の矩形筒形状からなる。第１導波管４０は、主導波管およびモード変換用導波管３０の短辺方向が長辺方向となるように設置されている。
【００３４】
モード変換用導波管３０の結合用共振器３１と第１導波管４０との当接位置には、導波管結合部材３４が設置されている。導波管結合部材３４は、側面視した形状がＬ字型の導体板からなり、モード変換用導波管３０の壁および第１導波管４０の壁に対して図示しない絶縁体により絶縁されている。これにより、結合用共振器３１と第１導波管４０とを電磁界的に接続する同軸線路が形成され、この同軸線路により、結合用共振器３１と第１導波管４０との間で電磁波が伝搬される。
【００３５】
第１導波管４０のモード変換用導波管３０側と反対側の端部付近には、第１導波管４０と直交する方向に延びる、すなわち上述の長辺方向に延びる形状の給電用導波管５０が接続されている。このように、第１導波管４０と給電用導波管５０とにより、伝搬方向が９０°でベントするＬ字形状の導波管が構成される。これにより、二次元スロットアンテナ２０の長尺方向に沿った伝搬を、長辺方向に沿った伝搬へ変換することができる。もちろん、逆に、長辺方向に沿った伝搬を長尺方向に沿った伝搬へ変換することもできる。
【００３６】
給電用導波管５０の外周側には絶縁性保持部材が備えられている。絶縁性保持部材は、上述のアンテナ装置１を構成する各要素とレドーム１０とからなる一体構造体を、二次元スロットアンテナ２０の放射方向が略水平方向になるように設置することが可能な構造で形成されている。
【００３７】
給電用導波管５０の軸方向の所定位置には、ロータリージョイント６０が設置されている。このロータリージョイント６０により、一体構造体が水平面上で回転するように設置することができる。
【００３８】
このような構成では、図示しないマグネトロン等の送信電波発生装置から所定周波数の送信電力が給電されると、当該送信電力は給電用導波管５０によって長辺方向に沿って伝搬し、第１導波管４０へ送信電力が伝搬される。第１導波管４０は、長尺方向および放射方向に直交する方向を電界方向とするＴＥ０１モードで励振して、送信電力を伝搬する。
【００３９】
導波管結合部材３４は、第１導波管４０内を伝搬された送信電力を一端同軸モードに変換し、モード変換用導波管３０の結合用共振器３１に伝搬する。結合用共振器３１は、導波管結合部材３４により伝搬された送信電力によってＴＥ０１モードで励振する。この際、結合用共振器３１は、放射方向に平行な方向を電界方向とするＴＥ０１モードで励振する。これにより、二次元スロットアンテナ２０の主導波管と同じ向きの電磁界からなる送信電力を形成できる。
【００４０】
給電用導波管３２は、結合用共振器３１に対して４倍の長さを有し、結合用共振器３１に電磁界結合して、ＴＥ０４モードを励振する。したがって、結合用共振器３１がＴＥ０１で励振することにより、給電共振器３２がＴＥ０４モードで励振する。これにより、二次元スロットアンテナ２０の主導波管と同じモードで同じ向きの電磁界からなる送信電力を形成できる。この際、整合用凸部３０２の形状を適宜設定することにより、低損失且つ強度分布の安定したモード変換を行うことができる。
【００４１】
給電用共振器３２で励振されたＴＥ０４モードの送信電力は、給電用スロット３０１を介して二次元スロットアンテナ２０の主導波管へ給電される。この際、給電用スロット３０１が、ＴＥ０４モードの各電界強度の山毎に設けられているおり、主導波管の背面側から給電されるので、主導波管では、給電用共振器３２と同様のＴＥ０４モードで励振する。
【００４２】
二次元スロットアンテナ２０では、主導波管内をＴＥ０４モードで送信電力が伝搬され、各放射用導波管から送信電波が放射される。この際、放射用スロット２０１が上述のように所定の配列パターンで形成されているので、各放射用導波管からの放射された送信電波が位相合成され、所望の垂直指向性が実現される。
【００４３】
以上のように、本実施形態の構成を用いることで、二次元スロットアンテナ２０に給電する各導波管や同軸線路等の導波路を、二次元スロットアンテナ２０の背面側にのみ配置して、二次元スロットアンテナ２０へ確実且つ安定して給電することができる。すなわち、二次元スロットアンテナ２０の長尺方向および長辺方向に対しては、二次元スロットアンテナ２０が最も大きい形状となる。一方、二次元スロットアンテナ２０の短辺方向は、二次元スロットアンテナ２０自体が、長辺方向に比較して形状的に小さいため、他の導波路を配置しても、長辺方向の長さよりも短くすることができる。
【００４４】
これにより、次に示すような側断面形状が略円形のレドーム１０を用いることができる。レドーム１０は、正面側レドーム１０Ｆと背面側レドーム１０Ｒとからなり、側面視すなわち長尺方向に沿って見て、断面が円形状となる円筒形からなる。二次元スロットアンテナ２０は、側面視した状態で、レドーム１０の中心位置に配置されている。これにより、レドーム１０の側断面形状の直径は、二次元スロットアンテナ２０の長辺の長さに略等しく且つ当該二次元スロットアンテナ２０を内包する長さにすることができる。
【００４５】
具体的には、送信波の波長λの３倍から４倍程度、大きくとも５倍以下の直径からなるレドームを実現できる。なお、従来のホーンを用いた構造では、高さ方向は本願と同程度になるものの、水平方向は波長の７倍から８倍以上の長さが必要になる。
【００４６】
この結果、従来よりも、小型且つ軽量のアンテナ装置１を実現できる。
【００４７】
また、このような断面形状が略円形で小型且つ軽量のアンテナ装置１とすることで、当該アンテナ装置１を回動させるモータのトルクを低減することができ、モータの負荷低減、省電力化および長寿命化が可能になる。図４は風向に応じたトルクの変化を示す図である。図４に示すように、本実施形態の構成を用いれば、風向に関係なく安定したトルクで回転させ続けることができる。
【００４８】
また、回転が従来よりも安定化するので、全方位に対してより安定して均一な電波放射が可能になる。この結果、当該電波の反射信号による物標探知も安定する。
【００４９】
さらに、本実施形態のレドーム１０は、正面側レドーム１０Ｆを次に示すような構造とすることで、さらに垂直指向性を向上させることができる。
【００５０】
正面側レドーム１０Ｆは、外壁１１と内壁１２とを備える。外壁１１と内壁１２とは、同一の誘電体材料により形成されている。
【００５１】
外壁１１は、正面側レドーム１０Ｆの外壁面を構成するものであり、所定の厚みで側断面が上述の直径に基づく半径Ｒからなる半円形状に形成されている。
【００５２】
内壁１２は、外壁１１と同様の所定厚みからなり、第１内壁２１１と第２内壁２１２とからなる。
【００５３】
第１内壁２１１は、側面視して（図１参照）、外壁１１の円周上の中点Ｐｃから両端Ｐｅに向かう所定距離の位置までの範囲で、外壁１１と一定の間隔ｄｃをおいて設置されている。すなわち、第１内壁２１１は、側断面形状が外壁１１よりも短い半径の円弧状に形成されている。
【００５４】
なお、この間隔ｄｃは、外壁１１と内壁１２との間に設置された誘電体１３における放射電波の波長λｇの約１／４に設定されている。これにより、当該範囲では、外壁１１および内壁１２のそれぞれによる反射電波が打ち消しあい、低損失な放射が可能になる。
【００５５】
第２内壁２１２は、上述の円周上の所定位置に対応する第１内壁２１１の端部を一方端として、外壁１１の中点Ｐｃと当該外壁１１の中心Ｐｏとを結ぶ方向に沿って、前記中点Ｐｃから中心Ｐｏに向かって所定距離で延びる平板状からなる。
【００５６】
このような構造とすることで、円周上の所定位置と端部Ｐｅとの間の範囲では、所定位置から端部Ｐｅに向かって、外壁１１と内壁１２（第２内壁２１２）との間の間隔が徐々に広くなる。そして、端部Ｐｅ付近では、外壁１１との内壁１２との間隔ｄｅは、中点付近での間隔ｄｃよりも広くなる。
【００５７】
なお、内壁１２の端部、すなわち第２内壁２１２における第１内壁２１１との接合端と反対側の端部は、接合用壁２２２により外壁１１に接合している。これにより、内壁２１１が外壁１１に対して固定される。より具体的に、接合壁２２２は、第２内壁２１２や、外壁１１の中点Ｐｃと中心Ｐｏとを結ぶ方向に対して直交する形状の平板からなる。
【００５８】
外壁１１と内壁１２との間には、所定誘電率を有する誘電体１３が設置されている。このような誘電体１３を設置することで、外壁１１と内壁１２との間隔をより安定して確実に保持することができる。
【００５９】
このような構成において、二次元スロットアンテナ２０から正面側レドーム１０Ｆの中点Ｐｃに向かう方向を放射方向として電波が放射される。
【００６０】
正面側レドーム１０Ｆは、上述のように、円周上の中点Ｐｃから端部Ｐｅに向かう所定範囲で、外壁１１と内壁１２との間隔が放射電波の略λｇ／４であるので、当該範囲では低損失な電波放射が行われる（作用Ａ）。一方、円周上の所定位置から端部Ｐｅまでの範囲では、外壁１１との内壁１２（第２内壁２１２）の間隔が略λｇ／４よりも広くなることで、端部付近では誘電体がレドームの中央側に寄って配置されることになる。ここで、誘電体にはエッジ効果すなわち電界を集中する効果がある。したがって、このようなレドームの中央側に誘電体が寄る形状となることで、レドームの中央の空間領域に電界が集中する（作用Ｂ）。
【００６１】
このような二つの作用（作用Ａ，作用Ｂ）により、放射電力を殆ど低下させることなく、実質的に開口面積を狭くして放射指向性を広くすることができる。なお、ここで言う放射指向性とは、正面側レドーム１０Ｆ、二次元スロットアンテナ２０の高さ方向に沿った指向性（垂直指向性）を示している。
【００６２】
図５は、本実施形態の正面側レドーム１０Ｆの構成と従来構成との垂直指向性を示す図である。図５におけるＲｏｌｌ角が垂直角に相当し、Ｒｏｌｌ角＝０°とは、正面側レドーム１０Ｆの中心Ｐｏと中点Ｐｃとを結ぶ方向を示す。また、図４の従来構造とは、外壁と内壁との間隔が全体で一定のものを示している。
【００６３】
図５に示すように、本実施形態の正面側レドーム１０Ｆの構成を用いることで、垂直指向性が広くなる。より具体的には、−３ｄＢを確保できる角度範囲が、従来構造１，２では約２０°（約−１０°から約＋１０°）であるのに対して、本実施形態の構成では、約２４°〜２６°（約−１２°もしくは−１３°から約＋１２°もしくは＋１３°）まで、広がる。
【００６４】
これにより、当該構造の正面側レドーム１０Ｆを備えるアンテナ装置１が搭載された船舶等の移動体が揺動しても、従来よりも確実に目的領域へ電波を放射することができる。この結果、レーダ装置であれば、より確実な物標探知が可能になる。
【００６５】
なお、上述のレドーム構造では、所定位置まで外壁１１と内壁１２は一定の間隔で、所定位置から端部Ｐｅまでは徐々に間隔が増加する構成を示したが、外壁１１の中心Ｐｃよりも端部Ｐｅ付近の外壁１１と内壁１２との間隔が広くなるような構成であれば、他の構成を用いてもよい。例えば、内壁だけを楕円形にしたり、中心Ｐｃから所定位置までと、所定位置から端部までをそれぞれ曲率半径の異なる個別の楕円で形成してもよい。
【００６６】
以上のように、本実施形態の構成を用いることで、小型且つ軽量化されながらも、従来構成よりも放射特性の優れるアンテナ装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１−アンテナ装置、１０−レドーム、１０Ｆ−正面側レドーム、１０Ｒ−背面側レドーム、１１−外壁、１２−内壁、１３−誘電体、２０−二次元スロットアンテナ、２０１−放射用スロット、３０−モード変換用導波管、３０１−給電用スロット、３０２−整合用凸部、３１−結合用共振部、３２−給電用共振部、３４−導波管結合部材、４０−第１導波管、５０−給電用導波管、６０−ロータリージョイント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状で且つ長尺方向に延びる一壁面を放射面として該放射面に略直交する方向に電波を放射する導波管アンテナと、
前記導波管アンテナの放射面側に設置された平板状のビーム形成用二次元開口スロットと、
前記導波管アンテナの前記放射面と反対側の背面に配置され、前記導波管アンテナに給電する給電導波手段と、
前記放射面の長尺方向に直交する方向の長さに略等しく且つ前記導波管アンテナが略中心に配置された状態で内包される長さの直径からなる略円形の断面を有する円筒形のレドームと、を備えるアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置であって、
前記導波管アンテナ、前記二次元開口スロット、前記給電導波手段、およびこれらを内包する前記レドームからなる一体構造体を、長尺方向が回転面内となるように回動させる回動手段を、備えるアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置であって、
前記レドームにおける放射面側の側断面が略半円形の放射面側レドームは、
側断面が略半円形の外壁と、
該外壁の内側で前記外壁と前記アンテナとの間に設置され、前記外壁に略沿う形状で形成された内壁と、を備え、
前記略半円形の円周上の両端付近の前記外壁と前記内壁との間隔が、前記略半円形の円周上の略中点の前記外壁と前記内壁との間隔よりも広い、アンテナ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のアンテナ装置であって、
前記外壁と前記内壁との間隔は、二つの壁における前記中点から両端部へ向かう所定位置までは一定であり、当該所定範囲よりも前記端部に近づくにしたがって、順次広くなる、アンテナ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のアンテナ装置であって、
前記レドームの内壁は、
前記所定位置まで形成されている前記外壁との間隔が一定な第１内壁と、
前記所定位置を一端として、前記略中点から前記略半円形の中心に向かう方向に平行な断面を有する第２内壁と、を備えるアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のアンテナ装置であって、
前記給電導波手段は、
外部から入力される所定モードの電波を伝送する第１の給電導波管と、
該第１の給電導波管からの所定モードの電波を、前記導波管アンテナ用の放射用モードにモード変換するモード変換導波管と、からなり、
前記モード変換導波管は、前記導波管アンテナの前記背面で、該導波管アンテナと給電用開口スロットにより結合する、アンテナ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のアンテナ装置であって、
前記モード変換用導波管は、
前記第１の給電導波管に結合する結合用共振部と、前記給電用開口スロットを介して前記導波管アンテナに結合する給電用共振部とを備え、
前記給電用共振部内には、前記結合用共振部との整合を行う整合部を備えている、アンテナ装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のアンテナ装置を備えるとともに、
前記アンテナ装置に給電する放射電波を発生する電波発生装置とを備え、
前記アンテナ装置は、
前記導波管アンテナの放射面が水平方向に直交し、且つ前記導波管アンテナの長尺方向が水平面上で回転するように設置されている、レーダ装置。
【請求項１】
長尺状で且つ長尺方向に延びる一壁面を放射面として該放射面に略直交する方向に電波を放射する導波管アンテナと、
前記導波管アンテナの放射面側に設置された平板状のビーム形成用二次元開口スロットと、
前記導波管アンテナの前記放射面と反対側の背面に配置され、前記導波管アンテナに給電する給電導波手段と、
前記放射面の長尺方向に直交する方向の長さに略等しく且つ前記導波管アンテナが略中心に配置された状態で内包される長さの直径からなる略円形の断面を有する円筒形のレドームと、を備えるアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置であって、
前記導波管アンテナ、前記二次元開口スロット、前記給電導波手段、およびこれらを内包する前記レドームからなる一体構造体を、長尺方向が回転面内となるように回動させる回動手段を、備えるアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置であって、
前記レドームにおける放射面側の側断面が略半円形の放射面側レドームは、
側断面が略半円形の外壁と、
該外壁の内側で前記外壁と前記アンテナとの間に設置され、前記外壁に略沿う形状で形成された内壁と、を備え、
前記略半円形の円周上の両端付近の前記外壁と前記内壁との間隔が、前記略半円形の円周上の略中点の前記外壁と前記内壁との間隔よりも広い、アンテナ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のアンテナ装置であって、
前記外壁と前記内壁との間隔は、二つの壁における前記中点から両端部へ向かう所定位置までは一定であり、当該所定範囲よりも前記端部に近づくにしたがって、順次広くなる、アンテナ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のアンテナ装置であって、
前記レドームの内壁は、
前記所定位置まで形成されている前記外壁との間隔が一定な第１内壁と、
前記所定位置を一端として、前記略中点から前記略半円形の中心に向かう方向に平行な断面を有する第２内壁と、を備えるアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のアンテナ装置であって、
前記給電導波手段は、
外部から入力される所定モードの電波を伝送する第１の給電導波管と、
該第１の給電導波管からの所定モードの電波を、前記導波管アンテナ用の放射用モードにモード変換するモード変換導波管と、からなり、
前記モード変換導波管は、前記導波管アンテナの前記背面で、該導波管アンテナと給電用開口スロットにより結合する、アンテナ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のアンテナ装置であって、
前記モード変換用導波管は、
前記第１の給電導波管に結合する結合用共振部と、前記給電用開口スロットを介して前記導波管アンテナに結合する給電用共振部とを備え、
前記給電用共振部内には、前記結合用共振部との整合を行う整合部を備えている、アンテナ装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のアンテナ装置を備えるとともに、
前記アンテナ装置に給電する放射電波を発生する電波発生装置とを備え、
前記アンテナ装置は、
前記導波管アンテナの放射面が水平方向に直交し、且つ前記導波管アンテナの長尺方向が水平面上で回転するように設置されている、レーダ装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２２３３４３（Ｐ２０１１−２２３３４３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９０７７３（Ｐ２０１０−９０７７３）
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
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