アンテナ装置
【課題】コストアップを回避しつつ、アレーに直交するＥｌ面内のビーム幅を狭くして円偏波を放射可能であり、かつＥｌ面内の広い角度範囲において交差偏波電力を低減することのできるアンテナ装置を得る。
【解決手段】地導体１と、地導体１の内部に形成された導波管２と、地導体１の表面に設けられ、かつ導波管２を貫通して形成されて円偏波を放射するスロット３と、地導体１上において、導波管２の管軸方向に対して直交する方向に所定距離を隔てて、管軸方向に沿って設けられた複数の短冊状導体４とを備えている。
【解決手段】地導体１と、地導体１の内部に形成された導波管２と、地導体１の表面に設けられ、かつ導波管２を貫通して形成されて円偏波を放射するスロット３と、地導体１上において、導波管２の管軸方向に対して直交する方向に所定距離を隔てて、管軸方向に沿って設けられた複数の短冊状導体４とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空港面探知レーダなどに用いられる導波管励振の円偏波スロットアレー式のアンテナ装置に関し、特に、広い角度範囲で軸比を良好に保ち、かつ所望のビーム幅を実現するための新規な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空港面探知レーダに用いられるアンテナ装置においては、降雨クラッタの低減を目的として円偏波が用いられるとともに、アジマス（Ａｚ）方向に対しては、０．５度程度のビーム幅が要求され、エレベーション（Ｅｌ）方向に対しては、１０度程度のビーム幅が要求される。
【０００３】
そこで、この種のアンテナ装置の全体構成をコンパクトにするために、Ａｚ方向のビームを１次元アレーにより形成し、Ｅｌ方向のビームを反射鏡により形成する方法が考えられる（たとえば、後述する図２０参照）。
【０００４】
ただし、この場合、Ｅｌ方向に関しては、反射鏡の範囲内にビームを集中させる必要があることから、１次放射器である１次元アレーの放射特性は、Ｅｌ方向に対して６０度程度以下の狭いビーム幅が要求される。また、反射鏡を介した放射方向の軸比を低減するためには、反射鏡を見込む角度内全体にわたって、交差偏波電力を低減する必要がある。
【０００５】
そこで、従来から、上記目的に適用可能な垂直方向に延在する１次元アレーが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
図２２は上記特許文献１に記載された従来のアンテナ装置を示す断面図である。
図２２において、導波管１０１の側壁にはスロット１０２が設けられ、スロット１０２の開放（放射）方向には、導体板により構成されるフレア１０３が設けられている。
フレア１０３は、スロット１０２のビーム幅をＥｌ方向に関して狭くする効果がある。
【０００６】
フレア１０３の開口部には、スロット１０２から放射された直線偏波を円偏波に変換するためのポラライザ１０４が設けられている。ポラライザ１０４は、多層構造の誘電体材料によって構成されるので、ある程度の厚さが必要であるうえ、フレア１０３の開口程度の面積が必要である。
図２２のように構成されたアンテナ装置によれば、アレーに直交するＥｌ方向のビーム幅を狭くしつつ、円偏波を発生することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の従来のアンテナ装置は、フレア１０３の開口程度の大きさを有するポラライザ１０４を必要とするので、高周波損失が小さく単位体積当たりのコストが高い誘電体材料を多量に必要とし、コストアップを招くという課題があった。
【０００９】
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、コストアップを回避しつつ、アレーに直交するＥｌ面内のビーム幅を狭くして円偏波を放射可能であり、かつＥｌ面内の広い角度範囲において交差偏波電力を低減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】
【００１０】
この発明に係るアンテナ装置は、地導体と、地導体の内部に形成された導波管と、地導体の表面に設けられ、かつ導波管を貫通して形成されて円偏波を放射するスロットと、地導体上において、導波管の管軸方向に対して直交する方向に所定距離を隔てて、管軸方向に沿って設けられた複数の導体とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、導波管の管軸方向に対して直交する方向の両端に導体を設置して、ポラライザを不要とすることにより、コストアップを回避しつつ、アレーに直交するＥｌ面内のビーム幅を狭くして円偏波を放射可能であり、かつＥｌ面内の広い角度範囲において交差偏波電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図２】図１の構成を簡略化した斜視図である。
【図３】図２内のＢ−Ｂ’線による断面図である。
【図４】図２内のＣ−Ｃ’線による断面図である。
【図５】図１内の短冊状導体を省略した斜視図である。
【図６】図５内のＤ−Ｄ’線による断面図である。
【図７】図１内のＡ−Ａ’線による断面図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図９】図８のアンテナ装置を上面側から見た平面図である。
【図１０】図９内のＥ−Ｅ’線による断面図である。
【図１１】図９内のＥ−Ｅ’線による断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図１３】図１２のアンテナ装置を管軸方向から見た側面図である。
【図１４】この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図１５】図１４のアンテナ装置を管軸方向から見た側面図である。
【図１６】この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図１７】図１６のアンテナ装置を管軸方向から見た側面図である。
【図１８】この発明の実施の形態６に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図１９】図１８のアンテナ装置を上面側から見た平面図である。
【図２０】この発明の実施の形態７に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図２１】図２０のアンテナ装置を管軸Ｘ方向から見た側面図である。
【図２２】従来のアンテナ装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、図１〜図７を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
図１において、アンテナ装置は、地導体１と、導波管２と、スロット３と、短冊状導体４とにより構成されている。
【００１４】
導波管２は、地導体１の長手方向に沿って設けられており、スロット３は、地導体１の表面に、導波管２を貫通するように設けられている。
スロット３は、円偏波を発生するために、たとえば図示したような十字形状に形成されている。
【００１５】
具体的には、スロット３において、十字を構成する各直交線の長さ、導波管２に対する管軸直交方向の位置、導波管２の長手方向に対する十字の傾き角度などを調整することにより、導波管２内を伝搬する電磁波を円偏波に変換して放射することが可能となる。
【００１６】
短冊状導体４は、複数の導体片から構成されており、地導体１上において、導波管２の管軸方向に対して直交する方向の両端に設置され、かつ導波管２の管軸方向に沿って設置される。
【００１７】
すなわち、図１のアンテナ装置は、地導体１と、地導体１の内部に形成された導波管２と、地導体１の表面に設けられ、かつ導波管２を貫通して形成されて円偏波を放射するスロット３と、地導体１上において、導波管２の管軸方向に対して直交する方向に所定距離を隔てて、管軸方向に沿って設けられた複数の短冊状導体４とを備えている。
【００１８】
次に、図２〜図７を参照しながら、図１に示したアンテナ装置の動作原理について説明する。
図１内の十字形状のスロット３からの放射パターンは、直交する２つのスロットからの放射パターンの合成として考えることができる。
【００１９】
図２は図１の構成を簡略化した斜視図であり、直交する２つのスロットのうちの一方のスロット３ａのみを代表的に抽出して示している。
図３は図２内のＢ−Ｂ’線による断面図、図４は図２内のＣ−Ｃ’線による断面図であり、それぞれ、スロット３ａの放射パターン（Ｅ面パターン、Ｈ面パターン）を示している。
【００２０】
図３において、Ｅ面パターン（２点鎖線参照）における偏波は、矢印で示すように図中右方向になる。Ｅ面パターンは、地導体１が波長に比べて十分に大きい場合には、無指向性になる。
図４において、Ｈ面パターン（破線参照）における偏波は、図面に直交する方向になる。Ｈ面パターンは、地導体１のスロット３ａが設けられた面の鉛直方向に指向性を有し、Ｃ方向およびＣ’方向での放射レベルは低くなっている。
【００２１】
図５は図１内の短冊状導体４を省略した斜視図であり、図２のスロット３ａに対して直交するスロット３ｂを十字に組み合わせたスロット３を示している。
図６は図５内のＤ−Ｄ’線による断面図であり、図２内のＢ−Ｂ’線方向のスロット３ｂからのＨ面パターン（破線参照）と、Ｃ−Ｃ’線方向のスロット３ａからのＥ面パターン（２点鎖線参照）とを合成した放射パターンを示している。
【００２２】
図５および図６において、十字を構成する各スロット３ａ、３ｂの線の長さ、導波管２に対する管軸直交方向の位置、導波管２の長手方向に対する十字の傾き角度、などを調整することにより、２つのスロット３ａ、３ｂに励起される電磁波の振幅を等しくし、かつ位相を９０度ずらすことが可能である。
これにより、地導体１のスロット３が設けられた面の鉛直方向に円偏波が放射される。
【００２３】
ただし、図５のように短冊状導体４を備えていない場合には、図６のように、Ｅ面パターン（２点鎖線）とＨ面パターン（破線）とのビーム幅が異なるので、鉛直方向正面においては良好な軸比が得られるが、正面からずれた方向においては、交差偏波が増大して軸比が劣化する。
【００２４】
そこで、図１のように、Ａ−Ａ’線による断面の両端に、地導体１に複数の短冊状導体４を設けたモデルが必要となる。
図７は図１内のＡ−Ａ’線による断面図であり、短冊状導体４の長さを適切に選定した場合の放射パターンを示している。
【００２５】
図１において、短冊状導体４の長手方向は、Ａ−Ａ’線による断面のＥ面パターン（２点鎖線）の偏波と同じ方向に配置されており、Ｅ面パターンのビーム幅のみを狭くする作用がある。
一方、短冊状導体４の長手方向は、Ｈ面パターン（破線）の偏波とは直交する方向に配置されているので、Ｈ面パターンには影響しない。
【００２６】
また、短冊状導体４の長さとＥ面パターンのビーム幅との関係は、反比例関係にあるので、短冊状導体４の長さを適切に選定することにより、Ｅ面パターンおよびＨ面パターンの各形状を広い角度範囲にわたってそろえることが可能となる。
【００２７】
図７において、Ｅ面パターンおよびＨ面パターンの各形状は、広い角度範囲でそろっており、地導体１の鉛直方向正面からずれた方向においても、低い軸比を実現することができる。
また、図７ように、Ｅ面パターン（２点鎖線）のビーム幅を狭く設定することにより、円偏波としてのビーム幅も狭くすることが可能となる。
【００２８】
なお、仮に、短冊状導体４の代わりに導体板を用いた場合には、Ｅ面パターンおよびＨ面パターンの両方のビーム幅が狭くなり、鉛直方向正面からずれた方向の軸比を改善することができない。したがって、図１のような短冊状導体４の構成が必要となる。
【００２９】
以上のように、この発明の実施の形態１（図１）によれば、円偏波を発生するスロット３において、導波管２の管軸方向に対して直交する方向の両端に、管軸方向に沿って短冊状導体４を設置したので、管軸方向に直交する面内におけるビーム幅を狭くすることができ、かつ管軸方向に直交する面内において広い角度範囲にわたって低軸比の円偏波を放射することが可能となる。
また、前述（図２２参照）の広い面積のポラライザ１０４が不要となるので、低コスト化を実現することができる。
【００３０】
すなわち、導波管２の管軸方向に対して直交する方向の両端に短冊状導体４を設置し、前述のポラライザを不要とすることにより、コストアップを回避しつつ、アレーに直交するＥｌ面内のビーム幅を狭くして円偏波を放射可能な構成を実現し、かつＥｌ面内の広い角度範囲において交差偏波電力を低減することができる。
【００３１】
なお、ここでは、短冊状導体４を用いた放射特性の改善法について述べたが、短冊状導体４を棒状導体に置き換えてもよい。
また、図１においては、短冊状導体４として長方形を羅列した形状を用いたが、この形状に限定されるものではなく、地導体１側で短絡され、他端側で開放された形状であれば任意の形状を適用可能であり、同様の作用効果を奏することは言うまでもない。
【００３２】
また、スロット３として十字形状を想定したが、楕円形状または長方形状であってもよい。
また、地導体１の表面にスロット３を設けたアンテナ装置を想定したが、円偏波発生機構を導波管２内部に保持するスロットアンテナであってもよい。
さらに、単一素子についてのみ説明したが、図１と同構成の素子を導波管２の管軸方向に並べたアレーアンテナに適用しても同様の作用効果を生じる。
【００３３】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１）では、円偏波を放射する放射素子として、２つのスロット３ａ、３ｂからなる十字形状のスロット３を用いたが、図８および図９に示すように、スロット３ａとダイポール５との組み合わせ構造を用いてもよい。
【００３４】
図８はこの発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を示す斜視図であり、図９は図８のアンテナ装置を上面側から見た平面図である。
図８、図９において、前述（図１〜図７参照）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。
【００３５】
この場合、基本的な構成は前述の実施の形態１と同様であり、前述（図５）のスロット３ｂに代えて、ダイポール５を設けた点のみが前述と異なる。
ダイポール５は、地導体１のスロット３ａが設けられた面の鉛直方向に、スロット３ａから所定距離を隔てて配置されており、スロット３ａは、線状スロットからなる。
図８、図９のように、スロット３ａとダイポール５とを組み合わせた円偏波素子を用いた場合も、前述と同様の作用効果を奏する。
【００３６】
スロット３ａは、前述と同様に、導波管２の管軸方向に沿った直線形状を有しており、管軸方向に直交する偏波の電波を放射する。
ダイポール５は、スロット３ａに対して所定の角度傾けて、かつスロット３ａに対して所定距離を隔てて配置されている。これにより、ダイポール５は、スロット３ａとの電磁結合により給電され、導波管２の管軸方向に沿った偏波を主に放射する。
【００３７】
次に、図１０および図１１を参照しながら、図８および図９に示したこの発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の動作原理について説明する。
図１０および図１１は図９内のＥ−Ｅ’線による断面図であり、それぞれ、前述（図２〜図６）と同様に、短冊状導体４を省略した場合の放射パターン例を示している。
図１０はスロット３ａの放射パターン（Ｅ面パターン）を示し、図１１はダイポール５の放射パターン（Ｈ面パターン）を示している。
【００３８】
図１０において、スロット３ａのＥ面パターンは、前述（図３参照）と同様に２点鎖線で示されており、その偏波は矢印方向となる。また、Ｅ面パターンは、地導体１が波長に比べて十分に大きい場合には、無指向性になる。
図１１において、ダイポール５のＨ面パターンは、前述（図４参照）と同様に破線で示されており、その偏波は図面に直交する方向となる。
【００３９】
なお、ダイポール５は、図９のように、導波管２の管軸方向、つまりスロット３ａの長手方向に対して所定の角度だけ傾いているので、図１１において、管軸方向に直交する方向の偏波も生じる。しかし、通常、ダイポール５の傾斜角度は小さいので、図１１においては、傾斜成分による偏波は無視している。
【００４０】
図１１に示すダイポール５のＨ面パターンは、地導体１のスロット３ａが設けられた面の鉛直方向に指向性を有し、Ｅ方向およびＥ’方向での放射レベルは低くなっている。
図１０、図１１から明らかなように、スロット３ａおよびダイポール５を組み合わせた放射パターンは、前述（図６）と同様になる。
【００４１】
また、スロット３ａとダイポール５との成す角度、ダイポール５の長さ、スロット３ａとダイポール５と間の距離、を調整することのより、スロット３ａからの放射振幅とダイポール５の放射振幅とを等しくしつつ、両者の位相を９０度ずらすことが可能であり、地導体１のスロット３ａが設けられた面の鉛直方向に円偏波が放射される。
【００４２】
ただし、前述のように、スロット３ａのＥ面パターンとダイポール５のＨ面パターンとのビーム幅が異なるので、鉛直方向正面においては良好な軸比が得られるが、正面からずれた方向では軸比が劣化する。
【００４３】
そこで、図８、図９のように、導波管２の管軸方向に対して直交する方向の両端に管軸方向に沿って短冊状導体４を配置することにより、前述の実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００４４】
以上のように、この発明の実施の形態２（図８、図９）によれば、線状スロットからなるスロット３ａと、地導体１のスロット３ａが設けられた面の鉛直方向に、スロット３ａから所定距離を隔てて配置されたダイポール５と、を組み合わせた放射素子に対して、短冊状導体４を配置することにより、導波管２の管軸方向に対して直交する面内のビーム幅を狭くしつつ、管軸方向に対して直交する面内において広い角度範囲にわたって、低い軸比の円偏波を放射することが可能となる。
また、前述（図２２）のポラライザ１０４が不要となるので、低コスト化を実現することができる。
【００４５】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２（図８、図９）では、短冊状導体４およびダイポール５の支持部材について考慮しなかったが、図１２および図１３に示すように、それぞれ第１および第２の誘電体基板６、７を用いて支持してもよい。
【００４６】
図１２はこの発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を示す斜視図であり、図１３は図１２のアンテナ装置を管軸方向から見た側面図である。
図１２、図１３において、前述（図８、図９参照）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。
【００４７】
この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置は、前述の構成に加えて、管軸方向に対して直交する方向となる地導体１の両側面に配置された第１の誘電体基板６と、地導体１のスロット３ａが設けられた面側に配置された第２の誘電体基板７とを備えている。
複数の短冊状導体４は、第１の誘電体基板６上に形成され、ダイポール５は、第２の誘電体基板７上に形成されている。
【００４８】
この場合、基本的な構成は前述の実施の形態２と同様であり、短冊状導体４が第１の誘電体基板６上にプリントされ、ダイポール５が第２の誘電体基板７上にプリントされていることのみが前述と異なる。また、動作原理についても、前述の実施の形態２と同様である。
なお、図１２、図１３においては、短冊状導体４およびダイポール５の実際の支持構造の一例を示しており、他の支持構造を適用可能なことは言うまでもない。
【００４９】
以上のように、この発明の実施の形態３（図１２、図１３）によれば、管軸方向に対して直交する方向となる地導体１の両側面に配置された第１の誘電体基板６と、地導体１のスロット３ａが設けられた面側に配置された第２の誘電体基板７とを備え、複数の短冊状導体４は、第１の誘電体基板６上に形成され、ダイポール５は、第２の誘電体基板７上に形成されているので、前述と同様の作用効果を奏するとともに、短冊状導体４およびダイポール５を確実に位置決めして支持することができる。
【００５０】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３（図１２、図１３）では、第２の誘電体基板７の支持構造について考慮しなかったが、図１４および図１５に示すように、地導体１の両側面に突設された台状部分８を用いて支持してもよい。
【００５１】
図１４はこの発明の実施の形態４に係るアンテナ装置を示す斜視図であり、図１５は図１４のアンテナ装置を管軸方向から見た側面図である。
図１４、図１５において、前述（図１２、図１３参照）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】
この場合、基本的な構成は前述の実施の形態３と同様であり、第２の誘電体基板７を支持するために、地導体１の両側面において、台状に隆起された台状部分８を備えた点のみが前述と異なる。
【００５３】
すなわち、地導体１のスロット３ａが設けられた面に、導波管２の管軸方向に対して直交する方向において、スロット３ａを挟むように台状部分８が設けられており、台状部分８により第２の誘電体基板７が保持されている。
【００５４】
このように、台状部分８を地導体１と一体的に形成することにより、前述と同等の作用効果に加えて、第２の誘電体基板７を保持する機構を新たに設ける必要がなく、アンテナ装置のコストを低減することが可能となる。
【００５５】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態４（図１４、図１５）では、台状部分８における電波散乱について特に考慮しなかったが、電波散乱を抑制するために、図１６および図１７に示すように、台状部分８に円弧コーナ部９を設けることが望ましい。
【００５６】
図１６はこの発明の実施の形態５に係るアンテナ装置を示す斜視図であり、図１７は図１６のアンテナ装置を管軸方向から見た側面図である。
図１６、図１７において、前述（図１４、図１５参照）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。
【００５７】
この場合、基本的な構成は実施の形態４と同様であり、台状部分８に円弧コーナ部９を設けた点のみが前述と異なる。
すなわち、円弧コーナ部９は、地導体１の両側面上に設けられた台状部分８において、スロット３ａ側の角部に設けられている。
【００５８】
一般に、台状部分８のスロット３ａ側においては、放射素子として動作するスロット３ａおよびダイポール５に近接しているので、電界強度が高い。
したがって、台状部分８のスロット３ａ側に角部が存在すると、角部において電波の散乱が生じて、放射特性を乱す原因となる。
【００５９】
「
そこで、図１６および図１７のように、台状部分８の角部に円弧コーナ部９を設け、台状部分８のスロット３ａ側の角部を円弧状に形成する。
これにより、前述の作用効果に加えて、電波の散乱を低減することができ、放射特性の乱れを緩和することが可能となる。
【００６０】
実施の形態６．
なお、上記実施の形態５（図１６、図１７）では、単一の放射素子の場合を例にとって説明したが、図１８および図１９に示すように、スロット３ａおよびダイポール５を管軸Ｘに沿って複数配列し、アレー構成としてもよい。
【００６１】
図１８はこの発明の実施の形態６に係るアンテナ装置を示す斜視図であり、図１９は図１８のアンテナ装置を上面側から見た平面図である。
図１８、図１９において、前述（図１６、図１７参照）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。
【００６２】
この場合、基本的な構成は実施の形態５と同様であり、スロット３ａおよびダイポール５が、管軸方向に沿って複数配列された点のみが前述と異なる。
スロット３ａおよびダイポール５は、導波管２の管軸方向に沿って複数設けられるとともに、図１９に示すように、管軸Ｘに対して交互に配置されるように設置されている。この際、スロット３ａおよびダイポール５からなる放射素子と隣り合う放射素子との相互間距離は、導波管２の管内波長の半分の長さに相当する。
【００６３】
次に、図１８および図１９に示したこの発明の実施の形態６に係るアンテナ装置の動作原理について説明する。
図１９のように、スロット３ａは、導波管２の管軸Ｘに対してオフセット配置されており、オフセット量を変化させることにより、導波管２内の電磁界との結合量を調整可能である。
【００６４】
すなわち、オフセット量が「０」、つまりスロット３ａが管軸Ｘ上に存在する場合には、結合量が「０」であり、オフセット量を大きくするにつれて、結合量が増大する。
また、管軸Ｘに対してオフセットする方向（図１９中の左右方向）を反転させると、結合の位相が反転する。
【００６５】
また、スロット３ａは、前述のように、導波管２の管内波長の半分の距離ごとに、管軸Ｘに沿って配置されているので、導波管２内の電磁波は、隣り合う放射素子の部分で位相が反転する。
したがって、隣り合う素子同士におけるオフセット方向を交互に設定することにより、すべての素子の位相をそろえることが可能となり、地導体１のスロット３ａが設けられた面の鉛直方向にビームが形成される。
【００６６】
さらに、各素子の素子間隔を変更することにより、各素子への結合位相を主に変化させることが可能であり、また、オフセット量を変更することにより、主に結合振幅を変化させることが可能となる。
上記２つのパラメータ（素子間隔、オフセット量）を選定することにより、各素子の振幅位相を調整可能であり、Ａｚ方向のビーム方向やビーム形状を任意に調整可能である。
【００６７】
図１８、図１９に示すアンテナ装置をたとえば空港面探知レーダに適用するためには、管軸Ｘ方向の全長が５ｍ程度必要となるが、この発明の実施の形態６においては、管軸Ｘ方向の全長にわたって同一形状を保持している。
【００６８】
図１８、図１９のように、断面形状が同一の細長い構造の導体を構成するための製法としては、たとえば押し出し加工が低コストで適用可能である。
つまり、アンテナ装置の基材部分を押し出し加工により工作することができ、コストを低減することができる。
【００６９】
以上のように、この発明の実施の形態６によれば、スロット３ａおよびダイポール５を管軸Ｘ方向に沿って複数配列したので、空港面探知レーダに適用する場合に好適なアンテナ装置が得られる。
【００７０】
図１８、図１９のようなアレー構成は、前述の実施の形態１〜５のいずれに対しても適用可能であり、前述の実施の形態１（図１）の場合には、スロット３が管軸Ｘ方向に沿って複数配列されることになる。
また、いずれの場合も、同様に、アレーを構成する際にアンテナ基材が管軸方向全長にわたって同一形状を保持しているので、同様の押し出し加工により工作可能である。
【００７１】
実施の形態７．
なお、上記実施の形態６（図１８、図１９）では、特に言及しなかったが、図２０および図２１に示すように、複数の放射素子からなる１次放射器１０に対して反射鏡１１を配置してもよい。
【００７２】
図２０はこの発明の実施の形態７に係るアンテナ装置を示す斜視図であり、図２１は図２０のアンテナ装置を管軸Ｘ方向から見た側面図である。
図２０、図２１において、１次放射器１０は、管軸Ｘに沿って配列された複数の放射素子（スロット３、またはスロット３ａおよびダイポール５）により構成されている。
【００７３】
１次放射器１０は、たとえば前述の実施の形態６のアンテナ装置に適用した場合、管軸Ｘ（長手）方向にスロット３ａおよびダイポール５が配列された１次元アレーからなる。
また、反射鏡１１は、スロット３ａおよびダイポール５の配列方向に対して直交する方向に配置されている。
【００７４】
この場合、地導体１のスロット３ａ（図１８、図１９参照）が設置された面の鉛直方向は、反射鏡１１の面方向に向けられている。
反射鏡１１は、１次放射器１０から放射された電波（破線矢印）を、所望の進行方向に反射させる。
【００７５】
Ａｚ方向のビーム形状は、前述の実施の形態６で述べたように、各素子の素子間隔と、管軸Ｘからのオフセット量とを変化させることにより、調整することが可能である。
また、Ｅｌ方向のビーム形状は、反射鏡１１の形状を変化させることにより調整可能である。
【００７６】
１次放射器１０から放射される電波において、反射鏡１１に当たらない電力は損失となるので、１次放射器１０の管軸Ｘに直交する面のビーム幅をできるだけ狭く設定し、反射鏡１１に対して効率的に電波を照射する必要がある。
【００７７】
そこで、１次放射器１０に前述の実施の形態６のアンテナ装置を用いることにより、短冊状導体４の作用効果により、円偏波の低軸比特性を維持しつつ、ビーム幅を狭く設定することが可能である。
【００７８】
反射鏡１１は、Ｅｌ方向のビーム形成のみに寄与するので、長手方向に対して同一の断面形状を有しており、簡易な板金加工により低コストで工作可能である。
また、１次放射器１０は、その基材部分が低コストの押し出し加工によって工作可能であり、アンテナ全体のコストを低減させることが可能である。
また、前述のように、１次放射器１０には、円偏波発生機構が設けられているので、前述（図２２）のポラライザ１０４が不要であり、低コスト化が可能である。
【００７９】
なお、ここでは、１次放射器１０として、前述の実施の形態６のアンテナ装置を用いたが、前述の実施の形態１〜５のいずれのアンテナ装置を用いてもよい。
いずれの場合であっても、同様の放射素子として適用可能であり、図２０のように、１次元に並べたアレーアンテナ装置に構成することができ、同様の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００８０】
１ 地導体、２ 導波管、３、３ａ、３ｂ スロット、４ 短冊状導体（複数の導体）、５ ダイポール、６ 第１の誘電体基板、７ 第２の誘電体基板、８ 台状部分、９ 円弧コーナ部、１０ １次放射器、１１ 反射鏡、Ｘ 管軸。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空港面探知レーダなどに用いられる導波管励振の円偏波スロットアレー式のアンテナ装置に関し、特に、広い角度範囲で軸比を良好に保ち、かつ所望のビーム幅を実現するための新規な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空港面探知レーダに用いられるアンテナ装置においては、降雨クラッタの低減を目的として円偏波が用いられるとともに、アジマス（Ａｚ）方向に対しては、０．５度程度のビーム幅が要求され、エレベーション（Ｅｌ）方向に対しては、１０度程度のビーム幅が要求される。
【０００３】
そこで、この種のアンテナ装置の全体構成をコンパクトにするために、Ａｚ方向のビームを１次元アレーにより形成し、Ｅｌ方向のビームを反射鏡により形成する方法が考えられる（たとえば、後述する図２０参照）。
【０００４】
ただし、この場合、Ｅｌ方向に関しては、反射鏡の範囲内にビームを集中させる必要があることから、１次放射器である１次元アレーの放射特性は、Ｅｌ方向に対して６０度程度以下の狭いビーム幅が要求される。また、反射鏡を介した放射方向の軸比を低減するためには、反射鏡を見込む角度内全体にわたって、交差偏波電力を低減する必要がある。
【０００５】
そこで、従来から、上記目的に適用可能な垂直方向に延在する１次元アレーが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
図２２は上記特許文献１に記載された従来のアンテナ装置を示す断面図である。
図２２において、導波管１０１の側壁にはスロット１０２が設けられ、スロット１０２の開放（放射）方向には、導体板により構成されるフレア１０３が設けられている。
フレア１０３は、スロット１０２のビーム幅をＥｌ方向に関して狭くする効果がある。
【０００６】
フレア１０３の開口部には、スロット１０２から放射された直線偏波を円偏波に変換するためのポラライザ１０４が設けられている。ポラライザ１０４は、多層構造の誘電体材料によって構成されるので、ある程度の厚さが必要であるうえ、フレア１０３の開口程度の面積が必要である。
図２２のように構成されたアンテナ装置によれば、アレーに直交するＥｌ方向のビーム幅を狭くしつつ、円偏波を発生することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の従来のアンテナ装置は、フレア１０３の開口程度の大きさを有するポラライザ１０４を必要とするので、高周波損失が小さく単位体積当たりのコストが高い誘電体材料を多量に必要とし、コストアップを招くという課題があった。
【０００９】
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、コストアップを回避しつつ、アレーに直交するＥｌ面内のビーム幅を狭くして円偏波を放射可能であり、かつＥｌ面内の広い角度範囲において交差偏波電力を低減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】
【００１０】
この発明に係るアンテナ装置は、地導体と、地導体の内部に形成された導波管と、地導体の表面に設けられ、かつ導波管を貫通して形成されて円偏波を放射するスロットと、地導体上において、導波管の管軸方向に対して直交する方向に所定距離を隔てて、管軸方向に沿って設けられた複数の導体とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、導波管の管軸方向に対して直交する方向の両端に導体を設置して、ポラライザを不要とすることにより、コストアップを回避しつつ、アレーに直交するＥｌ面内のビーム幅を狭くして円偏波を放射可能であり、かつＥｌ面内の広い角度範囲において交差偏波電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図２】図１の構成を簡略化した斜視図である。
【図３】図２内のＢ−Ｂ’線による断面図である。
【図４】図２内のＣ−Ｃ’線による断面図である。
【図５】図１内の短冊状導体を省略した斜視図である。
【図６】図５内のＤ−Ｄ’線による断面図である。
【図７】図１内のＡ−Ａ’線による断面図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図９】図８のアンテナ装置を上面側から見た平面図である。
【図１０】図９内のＥ−Ｅ’線による断面図である。
【図１１】図９内のＥ−Ｅ’線による断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図１３】図１２のアンテナ装置を管軸方向から見た側面図である。
【図１４】この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図１５】図１４のアンテナ装置を管軸方向から見た側面図である。
【図１６】この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図１７】図１６のアンテナ装置を管軸方向から見た側面図である。
【図１８】この発明の実施の形態６に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図１９】図１８のアンテナ装置を上面側から見た平面図である。
【図２０】この発明の実施の形態７に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図２１】図２０のアンテナ装置を管軸Ｘ方向から見た側面図である。
【図２２】従来のアンテナ装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、図１〜図７を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
図１において、アンテナ装置は、地導体１と、導波管２と、スロット３と、短冊状導体４とにより構成されている。
【００１４】
導波管２は、地導体１の長手方向に沿って設けられており、スロット３は、地導体１の表面に、導波管２を貫通するように設けられている。
スロット３は、円偏波を発生するために、たとえば図示したような十字形状に形成されている。
【００１５】
具体的には、スロット３において、十字を構成する各直交線の長さ、導波管２に対する管軸直交方向の位置、導波管２の長手方向に対する十字の傾き角度などを調整することにより、導波管２内を伝搬する電磁波を円偏波に変換して放射することが可能となる。
【００１６】
短冊状導体４は、複数の導体片から構成されており、地導体１上において、導波管２の管軸方向に対して直交する方向の両端に設置され、かつ導波管２の管軸方向に沿って設置される。
【００１７】
すなわち、図１のアンテナ装置は、地導体１と、地導体１の内部に形成された導波管２と、地導体１の表面に設けられ、かつ導波管２を貫通して形成されて円偏波を放射するスロット３と、地導体１上において、導波管２の管軸方向に対して直交する方向に所定距離を隔てて、管軸方向に沿って設けられた複数の短冊状導体４とを備えている。
【００１８】
次に、図２〜図７を参照しながら、図１に示したアンテナ装置の動作原理について説明する。
図１内の十字形状のスロット３からの放射パターンは、直交する２つのスロットからの放射パターンの合成として考えることができる。
【００１９】
図２は図１の構成を簡略化した斜視図であり、直交する２つのスロットのうちの一方のスロット３ａのみを代表的に抽出して示している。
図３は図２内のＢ−Ｂ’線による断面図、図４は図２内のＣ−Ｃ’線による断面図であり、それぞれ、スロット３ａの放射パターン（Ｅ面パターン、Ｈ面パターン）を示している。
【００２０】
図３において、Ｅ面パターン（２点鎖線参照）における偏波は、矢印で示すように図中右方向になる。Ｅ面パターンは、地導体１が波長に比べて十分に大きい場合には、無指向性になる。
図４において、Ｈ面パターン（破線参照）における偏波は、図面に直交する方向になる。Ｈ面パターンは、地導体１のスロット３ａが設けられた面の鉛直方向に指向性を有し、Ｃ方向およびＣ’方向での放射レベルは低くなっている。
【００２１】
図５は図１内の短冊状導体４を省略した斜視図であり、図２のスロット３ａに対して直交するスロット３ｂを十字に組み合わせたスロット３を示している。
図６は図５内のＤ−Ｄ’線による断面図であり、図２内のＢ−Ｂ’線方向のスロット３ｂからのＨ面パターン（破線参照）と、Ｃ−Ｃ’線方向のスロット３ａからのＥ面パターン（２点鎖線参照）とを合成した放射パターンを示している。
【００２２】
図５および図６において、十字を構成する各スロット３ａ、３ｂの線の長さ、導波管２に対する管軸直交方向の位置、導波管２の長手方向に対する十字の傾き角度、などを調整することにより、２つのスロット３ａ、３ｂに励起される電磁波の振幅を等しくし、かつ位相を９０度ずらすことが可能である。
これにより、地導体１のスロット３が設けられた面の鉛直方向に円偏波が放射される。
【００２３】
ただし、図５のように短冊状導体４を備えていない場合には、図６のように、Ｅ面パターン（２点鎖線）とＨ面パターン（破線）とのビーム幅が異なるので、鉛直方向正面においては良好な軸比が得られるが、正面からずれた方向においては、交差偏波が増大して軸比が劣化する。
【００２４】
そこで、図１のように、Ａ−Ａ’線による断面の両端に、地導体１に複数の短冊状導体４を設けたモデルが必要となる。
図７は図１内のＡ−Ａ’線による断面図であり、短冊状導体４の長さを適切に選定した場合の放射パターンを示している。
【００２５】
図１において、短冊状導体４の長手方向は、Ａ−Ａ’線による断面のＥ面パターン（２点鎖線）の偏波と同じ方向に配置されており、Ｅ面パターンのビーム幅のみを狭くする作用がある。
一方、短冊状導体４の長手方向は、Ｈ面パターン（破線）の偏波とは直交する方向に配置されているので、Ｈ面パターンには影響しない。
【００２６】
また、短冊状導体４の長さとＥ面パターンのビーム幅との関係は、反比例関係にあるので、短冊状導体４の長さを適切に選定することにより、Ｅ面パターンおよびＨ面パターンの各形状を広い角度範囲にわたってそろえることが可能となる。
【００２７】
図７において、Ｅ面パターンおよびＨ面パターンの各形状は、広い角度範囲でそろっており、地導体１の鉛直方向正面からずれた方向においても、低い軸比を実現することができる。
また、図７ように、Ｅ面パターン（２点鎖線）のビーム幅を狭く設定することにより、円偏波としてのビーム幅も狭くすることが可能となる。
【００２８】
なお、仮に、短冊状導体４の代わりに導体板を用いた場合には、Ｅ面パターンおよびＨ面パターンの両方のビーム幅が狭くなり、鉛直方向正面からずれた方向の軸比を改善することができない。したがって、図１のような短冊状導体４の構成が必要となる。
【００２９】
以上のように、この発明の実施の形態１（図１）によれば、円偏波を発生するスロット３において、導波管２の管軸方向に対して直交する方向の両端に、管軸方向に沿って短冊状導体４を設置したので、管軸方向に直交する面内におけるビーム幅を狭くすることができ、かつ管軸方向に直交する面内において広い角度範囲にわたって低軸比の円偏波を放射することが可能となる。
また、前述（図２２参照）の広い面積のポラライザ１０４が不要となるので、低コスト化を実現することができる。
【００３０】
すなわち、導波管２の管軸方向に対して直交する方向の両端に短冊状導体４を設置し、前述のポラライザを不要とすることにより、コストアップを回避しつつ、アレーに直交するＥｌ面内のビーム幅を狭くして円偏波を放射可能な構成を実現し、かつＥｌ面内の広い角度範囲において交差偏波電力を低減することができる。
【００３１】
なお、ここでは、短冊状導体４を用いた放射特性の改善法について述べたが、短冊状導体４を棒状導体に置き換えてもよい。
また、図１においては、短冊状導体４として長方形を羅列した形状を用いたが、この形状に限定されるものではなく、地導体１側で短絡され、他端側で開放された形状であれば任意の形状を適用可能であり、同様の作用効果を奏することは言うまでもない。
【００３２】
また、スロット３として十字形状を想定したが、楕円形状または長方形状であってもよい。
また、地導体１の表面にスロット３を設けたアンテナ装置を想定したが、円偏波発生機構を導波管２内部に保持するスロットアンテナであってもよい。
さらに、単一素子についてのみ説明したが、図１と同構成の素子を導波管２の管軸方向に並べたアレーアンテナに適用しても同様の作用効果を生じる。
【００３３】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１）では、円偏波を放射する放射素子として、２つのスロット３ａ、３ｂからなる十字形状のスロット３を用いたが、図８および図９に示すように、スロット３ａとダイポール５との組み合わせ構造を用いてもよい。
【００３４】
図８はこの発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を示す斜視図であり、図９は図８のアンテナ装置を上面側から見た平面図である。
図８、図９において、前述（図１〜図７参照）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。
【００３５】
この場合、基本的な構成は前述の実施の形態１と同様であり、前述（図５）のスロット３ｂに代えて、ダイポール５を設けた点のみが前述と異なる。
ダイポール５は、地導体１のスロット３ａが設けられた面の鉛直方向に、スロット３ａから所定距離を隔てて配置されており、スロット３ａは、線状スロットからなる。
図８、図９のように、スロット３ａとダイポール５とを組み合わせた円偏波素子を用いた場合も、前述と同様の作用効果を奏する。
【００３６】
スロット３ａは、前述と同様に、導波管２の管軸方向に沿った直線形状を有しており、管軸方向に直交する偏波の電波を放射する。
ダイポール５は、スロット３ａに対して所定の角度傾けて、かつスロット３ａに対して所定距離を隔てて配置されている。これにより、ダイポール５は、スロット３ａとの電磁結合により給電され、導波管２の管軸方向に沿った偏波を主に放射する。
【００３７】
次に、図１０および図１１を参照しながら、図８および図９に示したこの発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の動作原理について説明する。
図１０および図１１は図９内のＥ−Ｅ’線による断面図であり、それぞれ、前述（図２〜図６）と同様に、短冊状導体４を省略した場合の放射パターン例を示している。
図１０はスロット３ａの放射パターン（Ｅ面パターン）を示し、図１１はダイポール５の放射パターン（Ｈ面パターン）を示している。
【００３８】
図１０において、スロット３ａのＥ面パターンは、前述（図３参照）と同様に２点鎖線で示されており、その偏波は矢印方向となる。また、Ｅ面パターンは、地導体１が波長に比べて十分に大きい場合には、無指向性になる。
図１１において、ダイポール５のＨ面パターンは、前述（図４参照）と同様に破線で示されており、その偏波は図面に直交する方向となる。
【００３９】
なお、ダイポール５は、図９のように、導波管２の管軸方向、つまりスロット３ａの長手方向に対して所定の角度だけ傾いているので、図１１において、管軸方向に直交する方向の偏波も生じる。しかし、通常、ダイポール５の傾斜角度は小さいので、図１１においては、傾斜成分による偏波は無視している。
【００４０】
図１１に示すダイポール５のＨ面パターンは、地導体１のスロット３ａが設けられた面の鉛直方向に指向性を有し、Ｅ方向およびＥ’方向での放射レベルは低くなっている。
図１０、図１１から明らかなように、スロット３ａおよびダイポール５を組み合わせた放射パターンは、前述（図６）と同様になる。
【００４１】
また、スロット３ａとダイポール５との成す角度、ダイポール５の長さ、スロット３ａとダイポール５と間の距離、を調整することのより、スロット３ａからの放射振幅とダイポール５の放射振幅とを等しくしつつ、両者の位相を９０度ずらすことが可能であり、地導体１のスロット３ａが設けられた面の鉛直方向に円偏波が放射される。
【００４２】
ただし、前述のように、スロット３ａのＥ面パターンとダイポール５のＨ面パターンとのビーム幅が異なるので、鉛直方向正面においては良好な軸比が得られるが、正面からずれた方向では軸比が劣化する。
【００４３】
そこで、図８、図９のように、導波管２の管軸方向に対して直交する方向の両端に管軸方向に沿って短冊状導体４を配置することにより、前述の実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００４４】
以上のように、この発明の実施の形態２（図８、図９）によれば、線状スロットからなるスロット３ａと、地導体１のスロット３ａが設けられた面の鉛直方向に、スロット３ａから所定距離を隔てて配置されたダイポール５と、を組み合わせた放射素子に対して、短冊状導体４を配置することにより、導波管２の管軸方向に対して直交する面内のビーム幅を狭くしつつ、管軸方向に対して直交する面内において広い角度範囲にわたって、低い軸比の円偏波を放射することが可能となる。
また、前述（図２２）のポラライザ１０４が不要となるので、低コスト化を実現することができる。
【００４５】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２（図８、図９）では、短冊状導体４およびダイポール５の支持部材について考慮しなかったが、図１２および図１３に示すように、それぞれ第１および第２の誘電体基板６、７を用いて支持してもよい。
【００４６】
図１２はこの発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を示す斜視図であり、図１３は図１２のアンテナ装置を管軸方向から見た側面図である。
図１２、図１３において、前述（図８、図９参照）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。
【００４７】
この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置は、前述の構成に加えて、管軸方向に対して直交する方向となる地導体１の両側面に配置された第１の誘電体基板６と、地導体１のスロット３ａが設けられた面側に配置された第２の誘電体基板７とを備えている。
複数の短冊状導体４は、第１の誘電体基板６上に形成され、ダイポール５は、第２の誘電体基板７上に形成されている。
【００４８】
この場合、基本的な構成は前述の実施の形態２と同様であり、短冊状導体４が第１の誘電体基板６上にプリントされ、ダイポール５が第２の誘電体基板７上にプリントされていることのみが前述と異なる。また、動作原理についても、前述の実施の形態２と同様である。
なお、図１２、図１３においては、短冊状導体４およびダイポール５の実際の支持構造の一例を示しており、他の支持構造を適用可能なことは言うまでもない。
【００４９】
以上のように、この発明の実施の形態３（図１２、図１３）によれば、管軸方向に対して直交する方向となる地導体１の両側面に配置された第１の誘電体基板６と、地導体１のスロット３ａが設けられた面側に配置された第２の誘電体基板７とを備え、複数の短冊状導体４は、第１の誘電体基板６上に形成され、ダイポール５は、第２の誘電体基板７上に形成されているので、前述と同様の作用効果を奏するとともに、短冊状導体４およびダイポール５を確実に位置決めして支持することができる。
【００５０】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３（図１２、図１３）では、第２の誘電体基板７の支持構造について考慮しなかったが、図１４および図１５に示すように、地導体１の両側面に突設された台状部分８を用いて支持してもよい。
【００５１】
図１４はこの発明の実施の形態４に係るアンテナ装置を示す斜視図であり、図１５は図１４のアンテナ装置を管軸方向から見た側面図である。
図１４、図１５において、前述（図１２、図１３参照）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】
この場合、基本的な構成は前述の実施の形態３と同様であり、第２の誘電体基板７を支持するために、地導体１の両側面において、台状に隆起された台状部分８を備えた点のみが前述と異なる。
【００５３】
すなわち、地導体１のスロット３ａが設けられた面に、導波管２の管軸方向に対して直交する方向において、スロット３ａを挟むように台状部分８が設けられており、台状部分８により第２の誘電体基板７が保持されている。
【００５４】
このように、台状部分８を地導体１と一体的に形成することにより、前述と同等の作用効果に加えて、第２の誘電体基板７を保持する機構を新たに設ける必要がなく、アンテナ装置のコストを低減することが可能となる。
【００５５】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態４（図１４、図１５）では、台状部分８における電波散乱について特に考慮しなかったが、電波散乱を抑制するために、図１６および図１７に示すように、台状部分８に円弧コーナ部９を設けることが望ましい。
【００５６】
図１６はこの発明の実施の形態５に係るアンテナ装置を示す斜視図であり、図１７は図１６のアンテナ装置を管軸方向から見た側面図である。
図１６、図１７において、前述（図１４、図１５参照）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。
【００５７】
この場合、基本的な構成は実施の形態４と同様であり、台状部分８に円弧コーナ部９を設けた点のみが前述と異なる。
すなわち、円弧コーナ部９は、地導体１の両側面上に設けられた台状部分８において、スロット３ａ側の角部に設けられている。
【００５８】
一般に、台状部分８のスロット３ａ側においては、放射素子として動作するスロット３ａおよびダイポール５に近接しているので、電界強度が高い。
したがって、台状部分８のスロット３ａ側に角部が存在すると、角部において電波の散乱が生じて、放射特性を乱す原因となる。
【００５９】
「
そこで、図１６および図１７のように、台状部分８の角部に円弧コーナ部９を設け、台状部分８のスロット３ａ側の角部を円弧状に形成する。
これにより、前述の作用効果に加えて、電波の散乱を低減することができ、放射特性の乱れを緩和することが可能となる。
【００６０】
実施の形態６．
なお、上記実施の形態５（図１６、図１７）では、単一の放射素子の場合を例にとって説明したが、図１８および図１９に示すように、スロット３ａおよびダイポール５を管軸Ｘに沿って複数配列し、アレー構成としてもよい。
【００６１】
図１８はこの発明の実施の形態６に係るアンテナ装置を示す斜視図であり、図１９は図１８のアンテナ装置を上面側から見た平面図である。
図１８、図１９において、前述（図１６、図１７参照）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。
【００６２】
この場合、基本的な構成は実施の形態５と同様であり、スロット３ａおよびダイポール５が、管軸方向に沿って複数配列された点のみが前述と異なる。
スロット３ａおよびダイポール５は、導波管２の管軸方向に沿って複数設けられるとともに、図１９に示すように、管軸Ｘに対して交互に配置されるように設置されている。この際、スロット３ａおよびダイポール５からなる放射素子と隣り合う放射素子との相互間距離は、導波管２の管内波長の半分の長さに相当する。
【００６３】
次に、図１８および図１９に示したこの発明の実施の形態６に係るアンテナ装置の動作原理について説明する。
図１９のように、スロット３ａは、導波管２の管軸Ｘに対してオフセット配置されており、オフセット量を変化させることにより、導波管２内の電磁界との結合量を調整可能である。
【００６４】
すなわち、オフセット量が「０」、つまりスロット３ａが管軸Ｘ上に存在する場合には、結合量が「０」であり、オフセット量を大きくするにつれて、結合量が増大する。
また、管軸Ｘに対してオフセットする方向（図１９中の左右方向）を反転させると、結合の位相が反転する。
【００６５】
また、スロット３ａは、前述のように、導波管２の管内波長の半分の距離ごとに、管軸Ｘに沿って配置されているので、導波管２内の電磁波は、隣り合う放射素子の部分で位相が反転する。
したがって、隣り合う素子同士におけるオフセット方向を交互に設定することにより、すべての素子の位相をそろえることが可能となり、地導体１のスロット３ａが設けられた面の鉛直方向にビームが形成される。
【００６６】
さらに、各素子の素子間隔を変更することにより、各素子への結合位相を主に変化させることが可能であり、また、オフセット量を変更することにより、主に結合振幅を変化させることが可能となる。
上記２つのパラメータ（素子間隔、オフセット量）を選定することにより、各素子の振幅位相を調整可能であり、Ａｚ方向のビーム方向やビーム形状を任意に調整可能である。
【００６７】
図１８、図１９に示すアンテナ装置をたとえば空港面探知レーダに適用するためには、管軸Ｘ方向の全長が５ｍ程度必要となるが、この発明の実施の形態６においては、管軸Ｘ方向の全長にわたって同一形状を保持している。
【００６８】
図１８、図１９のように、断面形状が同一の細長い構造の導体を構成するための製法としては、たとえば押し出し加工が低コストで適用可能である。
つまり、アンテナ装置の基材部分を押し出し加工により工作することができ、コストを低減することができる。
【００６９】
以上のように、この発明の実施の形態６によれば、スロット３ａおよびダイポール５を管軸Ｘ方向に沿って複数配列したので、空港面探知レーダに適用する場合に好適なアンテナ装置が得られる。
【００７０】
図１８、図１９のようなアレー構成は、前述の実施の形態１〜５のいずれに対しても適用可能であり、前述の実施の形態１（図１）の場合には、スロット３が管軸Ｘ方向に沿って複数配列されることになる。
また、いずれの場合も、同様に、アレーを構成する際にアンテナ基材が管軸方向全長にわたって同一形状を保持しているので、同様の押し出し加工により工作可能である。
【００７１】
実施の形態７．
なお、上記実施の形態６（図１８、図１９）では、特に言及しなかったが、図２０および図２１に示すように、複数の放射素子からなる１次放射器１０に対して反射鏡１１を配置してもよい。
【００７２】
図２０はこの発明の実施の形態７に係るアンテナ装置を示す斜視図であり、図２１は図２０のアンテナ装置を管軸Ｘ方向から見た側面図である。
図２０、図２１において、１次放射器１０は、管軸Ｘに沿って配列された複数の放射素子（スロット３、またはスロット３ａおよびダイポール５）により構成されている。
【００７３】
１次放射器１０は、たとえば前述の実施の形態６のアンテナ装置に適用した場合、管軸Ｘ（長手）方向にスロット３ａおよびダイポール５が配列された１次元アレーからなる。
また、反射鏡１１は、スロット３ａおよびダイポール５の配列方向に対して直交する方向に配置されている。
【００７４】
この場合、地導体１のスロット３ａ（図１８、図１９参照）が設置された面の鉛直方向は、反射鏡１１の面方向に向けられている。
反射鏡１１は、１次放射器１０から放射された電波（破線矢印）を、所望の進行方向に反射させる。
【００７５】
Ａｚ方向のビーム形状は、前述の実施の形態６で述べたように、各素子の素子間隔と、管軸Ｘからのオフセット量とを変化させることにより、調整することが可能である。
また、Ｅｌ方向のビーム形状は、反射鏡１１の形状を変化させることにより調整可能である。
【００７６】
１次放射器１０から放射される電波において、反射鏡１１に当たらない電力は損失となるので、１次放射器１０の管軸Ｘに直交する面のビーム幅をできるだけ狭く設定し、反射鏡１１に対して効率的に電波を照射する必要がある。
【００７７】
そこで、１次放射器１０に前述の実施の形態６のアンテナ装置を用いることにより、短冊状導体４の作用効果により、円偏波の低軸比特性を維持しつつ、ビーム幅を狭く設定することが可能である。
【００７８】
反射鏡１１は、Ｅｌ方向のビーム形成のみに寄与するので、長手方向に対して同一の断面形状を有しており、簡易な板金加工により低コストで工作可能である。
また、１次放射器１０は、その基材部分が低コストの押し出し加工によって工作可能であり、アンテナ全体のコストを低減させることが可能である。
また、前述のように、１次放射器１０には、円偏波発生機構が設けられているので、前述（図２２）のポラライザ１０４が不要であり、低コスト化が可能である。
【００７９】
なお、ここでは、１次放射器１０として、前述の実施の形態６のアンテナ装置を用いたが、前述の実施の形態１〜５のいずれのアンテナ装置を用いてもよい。
いずれの場合であっても、同様の放射素子として適用可能であり、図２０のように、１次元に並べたアレーアンテナ装置に構成することができ、同様の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００８０】
１ 地導体、２ 導波管、３、３ａ、３ｂ スロット、４ 短冊状導体（複数の導体）、５ ダイポール、６ 第１の誘電体基板、７ 第２の誘電体基板、８ 台状部分、９ 円弧コーナ部、１０ １次放射器、１１ 反射鏡、Ｘ 管軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地導体と、
前記地導体の内部に形成された導波管と、
前記地導体の表面に設けられ、かつ前記導波管を貫通して形成されて円偏波を放射するスロットと、
前記地導体上において、前記導波管の管軸方向に対して直交する方向に所定距離を隔てて、前記管軸方向に沿って設けられた複数の導体と
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記地導体の前記スロットが設けられた面の鉛直方向に、前記スロットから所定距離を隔てて配置されたダイポールを備え、
前記スロットは、線状スロットからなる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】
前記管軸方向に対して直交する方向となる前記地導体の両側面に配置された第１の誘電体基板と、
前記地導体の前記スロットが設けられた面側に配置された第２の誘電体基板とを備え、
前記複数の導体は、前記第１の誘電体基板上に形成され、
前記ダイポールは、前記第２の誘電体基板上に形成されたことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記地導体の前記両側面に台状に隆起された台状部分を備え、
前記第２の誘電体基板は、前記台状部分により支持されることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記台状部分は円弧コーナ部を有し、前記スロット側の角部が円弧状に形成されたことを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記スロット、または前記スロットおよび前記ダイポールを前記管軸方向に沿って複数配列したことを特徴とする請求項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。
【請求項７】
前記スロット、または前記スロットおよび前記ダイポールの配列方向に対して直交する方向に設けられた反射鏡を備えたことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項１】
地導体と、
前記地導体の内部に形成された導波管と、
前記地導体の表面に設けられ、かつ前記導波管を貫通して形成されて円偏波を放射するスロットと、
前記地導体上において、前記導波管の管軸方向に対して直交する方向に所定距離を隔てて、前記管軸方向に沿って設けられた複数の導体と
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記地導体の前記スロットが設けられた面の鉛直方向に、前記スロットから所定距離を隔てて配置されたダイポールを備え、
前記スロットは、線状スロットからなる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】
前記管軸方向に対して直交する方向となる前記地導体の両側面に配置された第１の誘電体基板と、
前記地導体の前記スロットが設けられた面側に配置された第２の誘電体基板とを備え、
前記複数の導体は、前記第１の誘電体基板上に形成され、
前記ダイポールは、前記第２の誘電体基板上に形成されたことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記地導体の前記両側面に台状に隆起された台状部分を備え、
前記第２の誘電体基板は、前記台状部分により支持されることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記台状部分は円弧コーナ部を有し、前記スロット側の角部が円弧状に形成されたことを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記スロット、または前記スロットおよび前記ダイポールを前記管軸方向に沿って複数配列したことを特徴とする請求項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。
【請求項７】
前記スロット、または前記スロットおよび前記ダイポールの配列方向に対して直交する方向に設けられた反射鏡を備えたことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
【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】
【公開番号】特開２０１１−１５００９（Ｐ２０１１−１５００９Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５５３７１（Ｐ２００９−１５５３７１）
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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