スロットアレイアンテナ及びスロットアンテナ
【課題】従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができるスロットアンテナ、スロットアレイアンテナを提案する。
【解決手段】誘電体基板１２のスロットＳが設けられた面とは逆側の面に、帯状の導体による指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂを設け、スロットＳから放射された電磁波により指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂを励起して指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂから放射される電磁波により、スロットＳから放射される電磁波の指向性を補正する。
【解決手段】誘電体基板１２のスロットＳが設けられた面とは逆側の面に、帯状の導体による指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂを設け、スロットＳから放射された電磁波により指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂを励起して指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂから放射される電磁波により、スロットＳから放射される電磁波の指向性を補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波無線通信、ミリ波無線通信に利用するアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、広帯域な信号を無線伝送するための手段として、マイクロ波、ミリ波を利用した広帯域無線伝送システムが注目されている。このような無線通信システムにおいて、アンテナから送信された無線通信波は、通信路上で多重反射し、その結果、受信側では伝送損失と多重干渉波とによる伝送品質の劣化が起こる。その対策としては、干渉波を少なくすると共に回路設計のマージンを増大させるための高利得アンテナの利用が有効となる。
【０００３】
このため従来、高利得アンテナが種々に検討されており、その実現法の１つとしてスロットアレイアンテナがある。
【０００４】
図７は、スロットアレイアンテナを示す平面図である。スロットアレイアンテナ１は、誘電体基板２の片面に、銅箔等による電極パターン３が設けられる。この電極パターン３は、帯状形状によるスロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、…、ＳＮが平行に一方向に一定のピッチで順次設けられ、これにより各スロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、…、ＳＮによるスロットアンテナが直線状に一定のピッチで配置される。なお各スロットアンテナには、所望の方法によりマイクロ波等が給電される。
【０００５】
このようなアンテナに関して、特開平６−８５５２０号公報には、ストリップアンテナの背面に反射板を設け、指向性を改善する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−８５５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところでスロットアレイアンテナ１では、スロットアンテナの連続する方向をＸ方向、誘電体基板２の表面に垂直な方向をＺ方向として、ＸＺ平面内では各スロットアンテナに給電する電磁波の位相の調整により主ビームの出射方向を種々に変更することができる。従ってこのＸＺ面内では、種々にビーム走査することができる。
【０００８】
しかしながら従来のスロットアレイアンテナ１では、誘電体基板２の面内においてスロットアンテナの連続する方向Ｘと直交する方向をＹとした場合に、このＹ方向を含むＹＺ面内については、主ビームの出射方向を変更することが困難な問題があり、これによりＹＺ面内ではビーム走査することができない。
【０００９】
このＹＺ面内についても、種々に主ビームの出射方向を変更することができれば、この種のスロットアレイアンテナの適用範囲を一段と拡大して種々に利便を図ることができると考えられる。
【００１０】
そこで本発明は、従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができるスロットアレイアンテナ、このスロットアレイアンテナに適用して好適なスロットアンテナを提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１） 誘電体基板のスロットが設けられている面とは逆側の面に、帯状の導体による指向性調整エレメントが設けられ、前記スロットから放射された電磁波により前記指向性調整エレメントを励起して前記指向性調整エレメントから放射される電磁波により、前記スロットから放射される電磁波の指向性を補正する。
【００１２】
（１）によれば、指向性調整エレメントの長さを調整することにより指向性調整エレメントから放射される電磁波の位相を変化させることができ、スロットから放射される電磁波との位相合成によって、電磁波の指向性を調整することができる。従ってこの調整により従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができる。
【００１３】
（２） （１）において、前記指向性調整エレメントが、前記スロットの延長方向に複数設けられる。
【００１４】
（２）によれば、このスロットの延長方向に配置される複数の指向性調整エレメントの設定により、このスロットの延長方向について、従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができる。
【００１５】
（３） （１）又は（２）において、前記指向性調整エレメントは、
帯状に延長する方向が、前記スロットの延長する方向と直交する方向となるように配置される。
【００１６】
（３）によれば、スロットの両側で特性が著しく相違しないようにすることができ、これによりスロットの延長方向と直交する方向への影響を低減して、スロットの延長方向について、主ビームの出射方向を種々に調整することができる。
【００１７】
（４） （１）、（２）又は（３）において、前記指向性調整エレメントは、
形状が、ダイポールアンテナの形状である。
【００１８】
（４）によれば、より好適に、指向性調整エレメントを構成することができる。
【００１９】
（５） （１）、（２）又は（３）において、前記指向性調整エレメントは、
形状が、モノポールアンテナの形状である。
【００２０】
（５）によれば、より好適に、指向性調整エレメントを構成することができる。
【００２１】
（６） （１）、（２）、（３）、（４）又は（５）において、前記指向性調整エレメントの終端インピーダンスを可変して、前記指向性を可変する。
【００２２】
（６）によれば、終端インピーダンスの可変により、指向性調整エレメントからの電磁波の放射を制御でき、種々に主ビームの出射方向を調整することができる。
【００２３】
（７） （１）、（２）、（３）、（４）、（５）又は（６）において、前記誘電体基板が、誘電率の異なる複数の誘電体の積層により作成される。
【００２４】
（８） 誘電体基板の一面に配置された導体パターンにより複数のスロットが設けられ、各スロットにより複数のスロットアンテナが設けられたスロットアレイアンテナにおいて、
前記複数のスロットは、
平行に、かつ幅方向に順次配置され、
前記複数のスロットアンテナの全部又は一部には、
前記誘電体基板の前記スロットが設けられた面とは逆側の面に、帯状の導体による指向性調整エレメントが設けられ、対応するスロットから放射された電磁波により前記指向性調整エレメントを励起して前記指向性調整エレメントから放射される電磁波により、前記複数のスロットから放射される電磁波の指向性を補正する。
【００２５】
（８）によれば、指向性調整エレメントから放射される電磁波と、スロットから放射される電磁波との位相によって、電磁波の指向性を調整することができる。従ってこの調整により従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができる。
【００２６】
（９） （８）において、前記指向性調整エレメントが、対応するスロットの延長方向に複数設けられる。
【００２７】
（９）によれば、このスロットの延長方向に配置される複数の指向性調整エレメントの設定により、このスロットの延長方向について、従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができる。
【００２８】
（１０） （８）又は（９）において、前記指向性調整エレメントは、
帯状に延長する方向が、対応するスロットの延長する方向と直交する方向となるように配置される。
【００２９】
（１０）によれば、スロットの両側で特性が著しく相違しないようにすることができ、これによりスロットの延長方向と直交する方向への影響を低減して、スロットの延長方向について、主ビームの出射方向を種々に調整することができる。
【００３０】
（１１） （８）、（９）又は（１０）において、前記指向性調整エレメントは、
形状が、ダイポールアンテナの形状である。
【００３１】
（１１）によれば、より好適に、指向性調整エレメントを構成することができる。
【００３２】
（１２） （８）、（９）又は（１０）において、前記指向性調整エレメントは、
形状が、モノポールアンテナの形状である。
【００３３】
（１２）によれば、より好適に、指向性調整エレメントを構成することができる。
【００３４】
（１３） （８）、（９）、（１０）、（１１）又は（１２）において、前記指向性調整エレメントの終端インピーダンスを可変して、前記指向性を可変する。
【００３５】
（１３）によれば、終端インピーダンスの可変により、指向性調整エレメントからの電磁波の放射を制御でき、種々に主ビームの出射方向を調整することができる。
【００３６】
（１４） （８）、（９）、（１０）、（１１）、（１２）又は（１３）において、前記誘電体基板が、誘電率の異なる複数の誘電体の積層により作成される。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスロットアンテナを示す平面図及び断面図である。
【図２】図１のスロットアンテナに適用される指向性調整エレメントを示す図である。
【図３】図１のスロットアンテナの特性を示す特性曲線図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るスロットアンテナに適用される指向性調整エレメントを示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るスロットアレイアンテナを示す平面図及び断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係るスロットアレイアンテナを示す平面図及び断面図である。
【図７】従来のスロットアレイアンテナを示す平面図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４０】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るスロットアンテナを示す平面図及び断面図である。このスロットアンテナ１１は、誘電体基板１２の片面に銅箔等による電極パターン１３が設けられる。またこの電極パターン１３には、帯状形状によるスロットＳが設けられる。なおこのスロットアンテナ１１には、所望の方法によりマイクロ波等が給電される。
【００４１】
ここで誘電体基板１２は、誘電率の異なる第１及び第２の誘電体１５及び１６の積層により形成され、これにより表面から裏面までの電気長を確保し、後述する指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂが充分に機能できるように設定される。具体的に、誘電体基板１２は、例えばこのスロットアンテナ１１が適用される電磁波の１／４波長程度の電気長となるように厚みが設定される。
【００４２】
スロットアンテナ１１は、誘電体基板１２の裏面に、スロットＳに対応して複数個の指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂが設けられる。ここで指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂは、スロットＳによるスロットアンテナの指向性の調整に供する帯状の導体であり、この実施の形態では裏面に設けた金属パターンをパターンニングして作成される金属構造体により作成される。なおこの金属パターンには、例えば銅箔パターンが適用され、パターンニングにはエッチングが適用される。
【００４３】
この実施形態では、２つの指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂが、スロットＳの延長する方向に、さらにこの延長方向の中央を基準にしてほぼ対称に配置される。また各指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂは、細長い帯形状により形成され、その長手方向のほぼ中央で、対応するスロットＳと重なり合い、その延長方向が対応するスロットＳの延長方向と直交するように配置される。
【００４４】
ここでこのように細長い帯形状の金属構造体である指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂを、スロットと重なり合うように裏面に配置した場合、スロットより放射された電磁波により指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂが励起され、この励起された指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂより電磁波が放射されることになる。その結果、スロットアンテナ１１は、指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂから放射された電磁波と、スロットＳから放射される電磁波との位相により、種々に指向性が変化することになる。特にこの実施形態では、スロットＳの長手方向に順次指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂが配置されていることにより、この２つの指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂから放射される電磁波の調整により、スロットＳの長手方向に対応するＹＸ面内について主ビームの出射方向を種々に変更、設定することができる。
【００４５】
このためこの実施形態において、指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂは、スロットＳから放射される電磁波により効率良く励起され、またこの励起により効率良く電磁波を放射する形状を基本として作成される。より具体的に、指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂは、スロットＳから放射される電磁波に対して１／２波長のダイポールアンテナを基本形状とし、１／２波長のダイポールアンテナより電気長を長く設定したり、これとは逆に１／２波長のダイポールアンテナより電気長を短く設定したりして、指向性調整エレメントから放射される電磁波の位相を調整する。
【００４６】
またさらにこのように指向性調整エレメントを配置するようにして、スロットアンテナ１１では、指向性調整エレメントの終端インピーダンスの調整により、指向性調整エレメントから放射される電磁波を調整し、ＹＺ面内における主ビームの出射方向を調整する。
【００４７】
すなわち図２に示すように、指向性調整エレメント１７Ａ、１７ＢＮは、スロットＳから放射する電磁波に対して、電気長が１／４波長を基本とする第１及び第２のエレメントＥＬＡ及びＥＬＢを長手方向に配置して形成される。また指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂは、これら第１及び第２のエレメントＥＬＡ及びＥＬＢの対向する端部である終端部が可変抵抗ＶＲにより終端され、これにより指向性調整エレメント１７Ａ、１７ＢＮは、終端インピーダンスに終端抵抗が適用されて終端インピーダンスが可変される。
【００４８】
ここで１／２波長ダイポールアンテナを基本とするアンテナは、７５オームの終端抵抗により終端して最も効率良く機能させることができ、終端インピーダンスがこれより大きくなるとアンテナとしての機能が低下する。これによりこのスロットアンテナ１１では、指向性調整エレメント１７Ａ１、１７Ｂにそれぞれ配置された各可変抵抗ＶＲを調整して、ＹＺ面内について主ビームの出射方向を種々に調整することができる。従ってＹＺ面内についても、主ビームの出射方向を種々に調整することができる分、従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができる。
【００４９】
図３は、指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂの動作の確認に供した測定結果を示す図である。この測定結果は、指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂの終端インピーダンスの変化によるスロットアンテナ１１の指向性の変化を示すものである。この測定における方位角は、誘電体基板１２の裏面の鉛直方向をＺ軸方向に設定し、このＺ軸を基準にしてスロットＳの延長する方向への傾きを示すものであり、この図３では第１の指向性調整エレメント１７Ａの側を負に取って示す。
【００５０】
符号Ｌ１により示す測定結果は、指向性調整エレメント１７Ａを７５オームにより終端し、指向性調整エレメント１７Ｂを１０００オームにより終端した場合の指向性である。また符合Ｌ２は、これとは逆に指向性調整エレメント１７Ａを１０００オームにより終端し、指向性調整エレメント１７Ｂを７５オームにより終端した場合の指向性である。この符号Ｌ１及びＬ２による測定結果により、このスロットアンテナ２１では、７５オームにより終端する指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂの側に指向性が変化し、７５オームにより終端して指向性調整エレメントを指向性導波器として使用できることが判る。これによりスロットアンテナ１１では、ＺＹ面内において主ビームの出射方向を種々に調整できることが判る。
【００５１】
以上の構成によれば、誘電体基板の裏面に、スロットから放射される電磁波により励起されて電磁波を放射する帯形状の導体による指向性調整エレメントを配置することにより、スロットの長手方向についても主ビームの出射方向を種々に調整することができ、これにより従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができる。
【００５２】
またこの指向性調整エレメントをスロットの延長方向に複数個設けることにより、この複数個の指向性調整エレメントの設定により種々に指向性を調整することができる。
【００５３】
またスロットの延長方向と指向性調整エレメントの延長方向が直交するように配置することにより、スロットの延長方向と直交する方向については、スロットの両側で特性が著しく相違しないようにすることができ、これによりスロットの延長方向と直交する方向への影響を低減避して、スロットの延長方向について、主ビームの出射方向を種々に調整することができる。
【００５４】
またこの指向性調整エレメントに１／２波長ダイポールアンテナを基本とする構成を適用することにより、効率良く主ビームの出射方向を調整することができる。
【００５５】
またこのときダイポールアンテナの終端インピーダンスの調整により、より具体的には終端抵抗の調整により、種々に主ビームの出射方向を調整することができる。
【００５６】
〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態に係るスロットアンテナに適用される指向性調整エレメントを示す図である。この実施形態のスロットアンテナには、モノポールアンテナの形状による指向性調整エレメントが適用される。この実施形態のスロットアンテナは、この図４に示す指向性調整エレメント２７Ａ、２７Ｂに関する構成が異なる点を除いて、第１実施形態のスロットアンテナと同一に構成される。
【００５７】
すなわち指向性調整エレメント２７Ａ、２７ＢＮは、電気長が１／４波長を基本とするであるエレメントＥＬＡにより形成され、この実施形態のスロットアンテナは、このエレメントＥＬＡのほぼ中央でスロットに重なり合うように、またこの延長方向がスロットの延長方向と直交するように誘電体基板１２の裏面に配置される。
【００５８】
さらに指向性調整エレメント２７Ａ、２７Ｂは、長手方向の一端を接地する接地抵抗が可変抵抗ＶＲにより配置され、これにより終端インピーダンスを可変抵抗により可変できるように、より具体的には終端抵抗を可変できるように設定される。なおこの実施形態では、スイッチＳＷを介して可変抵抗ＶＲが接続され、これにより指向性調整エレメント２７Ａ、２７Ｂは、充分に高いインピーダンスにより終端できるように設定される。
【００５９】
この実施の形態によれば、指向性調整エレメントにモノポールアンテナの構成を適用しても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち指向性調整エレメントにモノポールアンテナの構成を適用しても、誘電体基板の裏面に指向性調整エレメントを配置することにより、スロットの長手方向についても主ビームの出射方向を種々に調整することができ、これにより従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができる。
【００６０】
またこの実施形態でも、指向性調整エレメントをスロットの延長方向に複数個設けることにより、この複数個の指向性調整エレメントの設定により種々に指向性を調整することができる。
【００６１】
またスロットの延長方向と指向性調整エレメントの延長方向が直交するように配置することにより、スロットの延長方向と直交する方向については、スロットの両側で特性が著しく相違しないようにすることができ、これによりスロットの延長方向と直交する方向への影響を低減避して、スロットの延長方向について、主ビームの出射方向を種々に調整することができる。
【００６２】
またこの指向性調整エレメントにモノポールアンテナの構成を適用することにより、効率良く主ビームの出射方向を調整することができる。
【００６３】
またこのときモノポールアンテナの終端インピーダンスの調整により、より具体的には終端抵抗の調整により、種々に主ビームの出射方向を調整することができる。
【００６４】
さらにスイッチを介してこの終端抵抗を接続することにより、モノポールアンテナの終端インピーダンスを充分に高い値に設定することができ、これにより主ビームの出射方向についての調整範囲を充分に拡大することができる。
【００６５】
〔第３実施形態〕
図５は、本発明の第３実施形態に係るスロットアレイアンテナを示す平面図及び断面図である。このスロットアレイアンテナ３１は、スロットが平行になるように配置されて、第１実施形態又は第２実施形態について上述したスロットアンテナがスロットの幅方向に一定のピッチにより配置されて形成される。
【００６６】
このスロットアレイアンテナ３１は、誘電率の異なる第１及び第２の誘電体１５及び１６の積層により誘電体基板１２が作成される。またスロットアレイアンテナ３１は、誘電体基板１２の片面に、銅箔等による電極パターン１３が設けられる。この電極パターン１３は、帯状形状によるスロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、…、ＳＮが平行に一方向に一定のピッチで順次設けられ、これにより各スロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、…、ＳＮによるスロットアンテナが直線状に一定のピッチで配置される。なお各スロットアンテナには、所望の方法によりマイクロ波等が給電される。
【００６７】
またスロットアレイアンテナ３１は、誘電体基板１２の裏面に、スロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、…、ＳＮにそれぞれ対応して指向性調整エレメント１７Ａ１、１７Ｂ１、１７Ａ２、１７Ｂ２、１７Ａ３、１７Ｂ３、…、１７ＡＮ、１７ＢＮが設けられる。ここで指向性調整エレメント１７Ａ１、１７Ｂ１、１７Ａ２、１７Ｂ２、１７Ａ３、１７Ｂ３、…、１７ＡＮ、１７ＢＮは、第１実施形態について上述した指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂ、又は第２実施形態について上述した指向性調整エレメント２７Ａ、２７Ｂとそれぞれ同一に構成される。
【００６８】
これによりスロットアレイアンテナ３１は、第１実施形態又は第２実施形態について上述したスロットアンテナがスロットの幅方向に一定のピッチにより配置されて形成される。従って個々のスロットアンテナにおいて、スロットの延長方向に主ビームの出射方向を調整することができることにより、このスロットアレイアンテナ３１においては、一段と指向性を強調した状態で、同様にスロットの延長方向に主ビームの出射方向を調整することができる。
【００６９】
この実施形態によれば、スロットの延長方向についても、主ビームの出射方向を種々に調整することができるスロットアレイアンテナを得ることができる。
【００７０】
〔第４実施形態〕
図６は、図５との対比により本発明の第４実施形態のスロットアレイアンテナを示す平面図及び断面図である。このスロットアレイアンテナ４１は、スロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３が密接して配置され、左端より奇数番目のスロットアンテナと、続く偶数番目のスロットアンテナとで指向性調整エレメント１７Ａ１２、１７Ａ３４、…、１７ＡＮ−１Ｎ、１７Ｂ１２、１７Ｂ３４、…、１７ＢＮ−１Ｎが共用化されて配置される。
【００７１】
すなわち各指向性調整エレメント１７Ａ１２、１７Ａ３４、…、１７ＡＮ−１Ｎ、１７Ｂ１２、１７Ｂ３４、…、１７ＢＮ−１Ｎは、共用に係るスロットＳ１及びＳ２、Ｓ３及びＳ４、…間の中間が、ほぼ中央位置になるように配置されて、その延長方向がスロットＳ１、Ｓ２、…の延長方向と直交するように配置される。またさらに各指向性調整エレメント１７Ａ１２、１７Ａ３４、…、１７ＡＮ−１Ｎ、１７Ｂ１２、１７Ｂ３４、…、１７ＢＮ−１Ｎは、第１実施形態について上述した１／２波長ダイポールアンテナを基本とするアンテナに係る構成、又は第２の実施形態について上述したモノポールアンテナに係る構成が適用される。
【００７２】
この実施形態によれば、隣接するスロットアンテナで指向性調整エレメントを共用化するようにしても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。またこの実施形態では、スロットアンテナをその並び方向に密に配置してスロットアレイアンテナを小型化し、スロットの延長方向に主ビームの出射方向を調整することができる。
【００７３】
〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施の形態の構成を種々に組み合わせることができ、また上述の実施の形態の構成を種々に変更することができる。
【００７４】
すなわち上述の実施形態では、１つのスロットの延長方向に２つの指向性調整エレメントを配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、指向性調整エレメントを１つだけ配置しても良く、３個以上配置しても良い。
【００７５】
また上述の実施形態では、スロットに重なり合うように指向性調整エレメントを配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばスロットの延長方向の両端より外側に配置する場合等、指向性調整エレメントは種々の箇所に配置することができる。
【００７６】
また上述の第４実施形態では、隣接する２つのスロットで指向性調整エレメントを共用化する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３つ以上スロットで指向性調整エレメントを共用化しても良く、さらにはスロットの連続するピッチに対して、種々に異なるピッチで指向性調整エレメントを配置して共用化するスロット数、対応するスロットとの相対位置を、並び方向に種々に異ならせても良い。
【００７７】
また上述の第３及び第４実施形態では、スロットアレイアンテナを構成するスロットアンテナの全てに指向性調整エレメントを配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、何ら指向性調整エレメントを配置しないスロットと、指向性調整エレメントを配置したスロットとを混在させても良い。
【００７８】
また上述の実施形態では、１／２波長のダイポールアンテナ、１／４波長のモノポールアンテナを基本とするアンテナの構成を指向性調整エレメントに起用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば１／２波長のダイポールアンテナ、１／４波長のモノポールアンテナにそれぞれ代えて、ｎ／２波長のダイポールアンテナ、ｎ／４波長のモノポールアンテナ（ｎは３以上の奇数）を適用する場合等、指向性調整エレメントには種々の構成を適用することができる。
【００７９】
また上述の実施形態では、金属により指向性調整エレメントを作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば導電性のペーストを用いた印刷により指向性調整エレメントを作成しても良く、指向性調整エレメントの作成方法は種々の手法を広く適用することができる。
【００８０】
また上述の実施形態では、可変抵抗により終端して、終端インピーダンスに抵抗を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、容量成分、インダクタンス成分により、又は容量成分、インダクタンス成分を含む終端回路により終端するようにして、指向性調整エレメントの長さを種々に調整しても良い。
【００８１】
また上述の実施形態では、スロットの延長方向と直交する方向が指向性調整エレメントの延長方向となるように指向性調整エレメントを配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、スロットの延長方向と直交する方向に対して、斜めに傾けて指向性調整エレメントを配置しても良い。なおこの場合には、例えば逆方向に斜めに傾けた指向性調整エレメントを交互に配置して、スロットを横切る方向における指向性の変化を相互に打ち消し合うようにしても良い。
【００８２】
また上述の実施形態では、誘電率の異なる基板の積層により誘電体基板を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実用上充分な特性を確保できる場合には、単層により誘電体基板を作成してもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１、３１、４１、スロットアレイアンテナ
２、１２ 誘電体基板
３、１３ 電極パターン
１１、２１ スロットアンテナ
１５、１６ 誘電体
１７Ａ、１７Ｂ、１７Ａ１〜１７ＢＮ、２７Ａ、２７Ｂ 指向性調整エレメント
ＥＬＡ、ＥＬＢ エレメント
Ｓ、Ｓ１〜ＳＮ スロット
ＳＷ スイッチ
ＶＲ 可変抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波無線通信、ミリ波無線通信に利用するアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、広帯域な信号を無線伝送するための手段として、マイクロ波、ミリ波を利用した広帯域無線伝送システムが注目されている。このような無線通信システムにおいて、アンテナから送信された無線通信波は、通信路上で多重反射し、その結果、受信側では伝送損失と多重干渉波とによる伝送品質の劣化が起こる。その対策としては、干渉波を少なくすると共に回路設計のマージンを増大させるための高利得アンテナの利用が有効となる。
【０００３】
このため従来、高利得アンテナが種々に検討されており、その実現法の１つとしてスロットアレイアンテナがある。
【０００４】
図７は、スロットアレイアンテナを示す平面図である。スロットアレイアンテナ１は、誘電体基板２の片面に、銅箔等による電極パターン３が設けられる。この電極パターン３は、帯状形状によるスロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、…、ＳＮが平行に一方向に一定のピッチで順次設けられ、これにより各スロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、…、ＳＮによるスロットアンテナが直線状に一定のピッチで配置される。なお各スロットアンテナには、所望の方法によりマイクロ波等が給電される。
【０００５】
このようなアンテナに関して、特開平６−８５５２０号公報には、ストリップアンテナの背面に反射板を設け、指向性を改善する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−８５５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところでスロットアレイアンテナ１では、スロットアンテナの連続する方向をＸ方向、誘電体基板２の表面に垂直な方向をＺ方向として、ＸＺ平面内では各スロットアンテナに給電する電磁波の位相の調整により主ビームの出射方向を種々に変更することができる。従ってこのＸＺ面内では、種々にビーム走査することができる。
【０００８】
しかしながら従来のスロットアレイアンテナ１では、誘電体基板２の面内においてスロットアンテナの連続する方向Ｘと直交する方向をＹとした場合に、このＹ方向を含むＹＺ面内については、主ビームの出射方向を変更することが困難な問題があり、これによりＹＺ面内ではビーム走査することができない。
【０００９】
このＹＺ面内についても、種々に主ビームの出射方向を変更することができれば、この種のスロットアレイアンテナの適用範囲を一段と拡大して種々に利便を図ることができると考えられる。
【００１０】
そこで本発明は、従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができるスロットアレイアンテナ、このスロットアレイアンテナに適用して好適なスロットアンテナを提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１） 誘電体基板のスロットが設けられている面とは逆側の面に、帯状の導体による指向性調整エレメントが設けられ、前記スロットから放射された電磁波により前記指向性調整エレメントを励起して前記指向性調整エレメントから放射される電磁波により、前記スロットから放射される電磁波の指向性を補正する。
【００１２】
（１）によれば、指向性調整エレメントの長さを調整することにより指向性調整エレメントから放射される電磁波の位相を変化させることができ、スロットから放射される電磁波との位相合成によって、電磁波の指向性を調整することができる。従ってこの調整により従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができる。
【００１３】
（２） （１）において、前記指向性調整エレメントが、前記スロットの延長方向に複数設けられる。
【００１４】
（２）によれば、このスロットの延長方向に配置される複数の指向性調整エレメントの設定により、このスロットの延長方向について、従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができる。
【００１５】
（３） （１）又は（２）において、前記指向性調整エレメントは、
帯状に延長する方向が、前記スロットの延長する方向と直交する方向となるように配置される。
【００１６】
（３）によれば、スロットの両側で特性が著しく相違しないようにすることができ、これによりスロットの延長方向と直交する方向への影響を低減して、スロットの延長方向について、主ビームの出射方向を種々に調整することができる。
【００１７】
（４） （１）、（２）又は（３）において、前記指向性調整エレメントは、
形状が、ダイポールアンテナの形状である。
【００１８】
（４）によれば、より好適に、指向性調整エレメントを構成することができる。
【００１９】
（５） （１）、（２）又は（３）において、前記指向性調整エレメントは、
形状が、モノポールアンテナの形状である。
【００２０】
（５）によれば、より好適に、指向性調整エレメントを構成することができる。
【００２１】
（６） （１）、（２）、（３）、（４）又は（５）において、前記指向性調整エレメントの終端インピーダンスを可変して、前記指向性を可変する。
【００２２】
（６）によれば、終端インピーダンスの可変により、指向性調整エレメントからの電磁波の放射を制御でき、種々に主ビームの出射方向を調整することができる。
【００２３】
（７） （１）、（２）、（３）、（４）、（５）又は（６）において、前記誘電体基板が、誘電率の異なる複数の誘電体の積層により作成される。
【００２４】
（８） 誘電体基板の一面に配置された導体パターンにより複数のスロットが設けられ、各スロットにより複数のスロットアンテナが設けられたスロットアレイアンテナにおいて、
前記複数のスロットは、
平行に、かつ幅方向に順次配置され、
前記複数のスロットアンテナの全部又は一部には、
前記誘電体基板の前記スロットが設けられた面とは逆側の面に、帯状の導体による指向性調整エレメントが設けられ、対応するスロットから放射された電磁波により前記指向性調整エレメントを励起して前記指向性調整エレメントから放射される電磁波により、前記複数のスロットから放射される電磁波の指向性を補正する。
【００２５】
（８）によれば、指向性調整エレメントから放射される電磁波と、スロットから放射される電磁波との位相によって、電磁波の指向性を調整することができる。従ってこの調整により従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができる。
【００２６】
（９） （８）において、前記指向性調整エレメントが、対応するスロットの延長方向に複数設けられる。
【００２７】
（９）によれば、このスロットの延長方向に配置される複数の指向性調整エレメントの設定により、このスロットの延長方向について、従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができる。
【００２８】
（１０） （８）又は（９）において、前記指向性調整エレメントは、
帯状に延長する方向が、対応するスロットの延長する方向と直交する方向となるように配置される。
【００２９】
（１０）によれば、スロットの両側で特性が著しく相違しないようにすることができ、これによりスロットの延長方向と直交する方向への影響を低減して、スロットの延長方向について、主ビームの出射方向を種々に調整することができる。
【００３０】
（１１） （８）、（９）又は（１０）において、前記指向性調整エレメントは、
形状が、ダイポールアンテナの形状である。
【００３１】
（１１）によれば、より好適に、指向性調整エレメントを構成することができる。
【００３２】
（１２） （８）、（９）又は（１０）において、前記指向性調整エレメントは、
形状が、モノポールアンテナの形状である。
【００３３】
（１２）によれば、より好適に、指向性調整エレメントを構成することができる。
【００３４】
（１３） （８）、（９）、（１０）、（１１）又は（１２）において、前記指向性調整エレメントの終端インピーダンスを可変して、前記指向性を可変する。
【００３５】
（１３）によれば、終端インピーダンスの可変により、指向性調整エレメントからの電磁波の放射を制御でき、種々に主ビームの出射方向を調整することができる。
【００３６】
（１４） （８）、（９）、（１０）、（１１）、（１２）又は（１３）において、前記誘電体基板が、誘電率の異なる複数の誘電体の積層により作成される。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスロットアンテナを示す平面図及び断面図である。
【図２】図１のスロットアンテナに適用される指向性調整エレメントを示す図である。
【図３】図１のスロットアンテナの特性を示す特性曲線図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るスロットアンテナに適用される指向性調整エレメントを示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るスロットアレイアンテナを示す平面図及び断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係るスロットアレイアンテナを示す平面図及び断面図である。
【図７】従来のスロットアレイアンテナを示す平面図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４０】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るスロットアンテナを示す平面図及び断面図である。このスロットアンテナ１１は、誘電体基板１２の片面に銅箔等による電極パターン１３が設けられる。またこの電極パターン１３には、帯状形状によるスロットＳが設けられる。なおこのスロットアンテナ１１には、所望の方法によりマイクロ波等が給電される。
【００４１】
ここで誘電体基板１２は、誘電率の異なる第１及び第２の誘電体１５及び１６の積層により形成され、これにより表面から裏面までの電気長を確保し、後述する指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂが充分に機能できるように設定される。具体的に、誘電体基板１２は、例えばこのスロットアンテナ１１が適用される電磁波の１／４波長程度の電気長となるように厚みが設定される。
【００４２】
スロットアンテナ１１は、誘電体基板１２の裏面に、スロットＳに対応して複数個の指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂが設けられる。ここで指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂは、スロットＳによるスロットアンテナの指向性の調整に供する帯状の導体であり、この実施の形態では裏面に設けた金属パターンをパターンニングして作成される金属構造体により作成される。なおこの金属パターンには、例えば銅箔パターンが適用され、パターンニングにはエッチングが適用される。
【００４３】
この実施形態では、２つの指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂが、スロットＳの延長する方向に、さらにこの延長方向の中央を基準にしてほぼ対称に配置される。また各指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂは、細長い帯形状により形成され、その長手方向のほぼ中央で、対応するスロットＳと重なり合い、その延長方向が対応するスロットＳの延長方向と直交するように配置される。
【００４４】
ここでこのように細長い帯形状の金属構造体である指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂを、スロットと重なり合うように裏面に配置した場合、スロットより放射された電磁波により指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂが励起され、この励起された指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂより電磁波が放射されることになる。その結果、スロットアンテナ１１は、指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂから放射された電磁波と、スロットＳから放射される電磁波との位相により、種々に指向性が変化することになる。特にこの実施形態では、スロットＳの長手方向に順次指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂが配置されていることにより、この２つの指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂから放射される電磁波の調整により、スロットＳの長手方向に対応するＹＸ面内について主ビームの出射方向を種々に変更、設定することができる。
【００４５】
このためこの実施形態において、指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂは、スロットＳから放射される電磁波により効率良く励起され、またこの励起により効率良く電磁波を放射する形状を基本として作成される。より具体的に、指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂは、スロットＳから放射される電磁波に対して１／２波長のダイポールアンテナを基本形状とし、１／２波長のダイポールアンテナより電気長を長く設定したり、これとは逆に１／２波長のダイポールアンテナより電気長を短く設定したりして、指向性調整エレメントから放射される電磁波の位相を調整する。
【００４６】
またさらにこのように指向性調整エレメントを配置するようにして、スロットアンテナ１１では、指向性調整エレメントの終端インピーダンスの調整により、指向性調整エレメントから放射される電磁波を調整し、ＹＺ面内における主ビームの出射方向を調整する。
【００４７】
すなわち図２に示すように、指向性調整エレメント１７Ａ、１７ＢＮは、スロットＳから放射する電磁波に対して、電気長が１／４波長を基本とする第１及び第２のエレメントＥＬＡ及びＥＬＢを長手方向に配置して形成される。また指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂは、これら第１及び第２のエレメントＥＬＡ及びＥＬＢの対向する端部である終端部が可変抵抗ＶＲにより終端され、これにより指向性調整エレメント１７Ａ、１７ＢＮは、終端インピーダンスに終端抵抗が適用されて終端インピーダンスが可変される。
【００４８】
ここで１／２波長ダイポールアンテナを基本とするアンテナは、７５オームの終端抵抗により終端して最も効率良く機能させることができ、終端インピーダンスがこれより大きくなるとアンテナとしての機能が低下する。これによりこのスロットアンテナ１１では、指向性調整エレメント１７Ａ１、１７Ｂにそれぞれ配置された各可変抵抗ＶＲを調整して、ＹＺ面内について主ビームの出射方向を種々に調整することができる。従ってＹＺ面内についても、主ビームの出射方向を種々に調整することができる分、従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができる。
【００４９】
図３は、指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂの動作の確認に供した測定結果を示す図である。この測定結果は、指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂの終端インピーダンスの変化によるスロットアンテナ１１の指向性の変化を示すものである。この測定における方位角は、誘電体基板１２の裏面の鉛直方向をＺ軸方向に設定し、このＺ軸を基準にしてスロットＳの延長する方向への傾きを示すものであり、この図３では第１の指向性調整エレメント１７Ａの側を負に取って示す。
【００５０】
符号Ｌ１により示す測定結果は、指向性調整エレメント１７Ａを７５オームにより終端し、指向性調整エレメント１７Ｂを１０００オームにより終端した場合の指向性である。また符合Ｌ２は、これとは逆に指向性調整エレメント１７Ａを１０００オームにより終端し、指向性調整エレメント１７Ｂを７５オームにより終端した場合の指向性である。この符号Ｌ１及びＬ２による測定結果により、このスロットアンテナ２１では、７５オームにより終端する指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂの側に指向性が変化し、７５オームにより終端して指向性調整エレメントを指向性導波器として使用できることが判る。これによりスロットアンテナ１１では、ＺＹ面内において主ビームの出射方向を種々に調整できることが判る。
【００５１】
以上の構成によれば、誘電体基板の裏面に、スロットから放射される電磁波により励起されて電磁波を放射する帯形状の導体による指向性調整エレメントを配置することにより、スロットの長手方向についても主ビームの出射方向を種々に調整することができ、これにより従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができる。
【００５２】
またこの指向性調整エレメントをスロットの延長方向に複数個設けることにより、この複数個の指向性調整エレメントの設定により種々に指向性を調整することができる。
【００５３】
またスロットの延長方向と指向性調整エレメントの延長方向が直交するように配置することにより、スロットの延長方向と直交する方向については、スロットの両側で特性が著しく相違しないようにすることができ、これによりスロットの延長方向と直交する方向への影響を低減避して、スロットの延長方向について、主ビームの出射方向を種々に調整することができる。
【００５４】
またこの指向性調整エレメントに１／２波長ダイポールアンテナを基本とする構成を適用することにより、効率良く主ビームの出射方向を調整することができる。
【００５５】
またこのときダイポールアンテナの終端インピーダンスの調整により、より具体的には終端抵抗の調整により、種々に主ビームの出射方向を調整することができる。
【００５６】
〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態に係るスロットアンテナに適用される指向性調整エレメントを示す図である。この実施形態のスロットアンテナには、モノポールアンテナの形状による指向性調整エレメントが適用される。この実施形態のスロットアンテナは、この図４に示す指向性調整エレメント２７Ａ、２７Ｂに関する構成が異なる点を除いて、第１実施形態のスロットアンテナと同一に構成される。
【００５７】
すなわち指向性調整エレメント２７Ａ、２７ＢＮは、電気長が１／４波長を基本とするであるエレメントＥＬＡにより形成され、この実施形態のスロットアンテナは、このエレメントＥＬＡのほぼ中央でスロットに重なり合うように、またこの延長方向がスロットの延長方向と直交するように誘電体基板１２の裏面に配置される。
【００５８】
さらに指向性調整エレメント２７Ａ、２７Ｂは、長手方向の一端を接地する接地抵抗が可変抵抗ＶＲにより配置され、これにより終端インピーダンスを可変抵抗により可変できるように、より具体的には終端抵抗を可変できるように設定される。なおこの実施形態では、スイッチＳＷを介して可変抵抗ＶＲが接続され、これにより指向性調整エレメント２７Ａ、２７Ｂは、充分に高いインピーダンスにより終端できるように設定される。
【００５９】
この実施の形態によれば、指向性調整エレメントにモノポールアンテナの構成を適用しても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち指向性調整エレメントにモノポールアンテナの構成を適用しても、誘電体基板の裏面に指向性調整エレメントを配置することにより、スロットの長手方向についても主ビームの出射方向を種々に調整することができ、これにより従来に比して主ビームの出射方向を種々に変更することができる。
【００６０】
またこの実施形態でも、指向性調整エレメントをスロットの延長方向に複数個設けることにより、この複数個の指向性調整エレメントの設定により種々に指向性を調整することができる。
【００６１】
またスロットの延長方向と指向性調整エレメントの延長方向が直交するように配置することにより、スロットの延長方向と直交する方向については、スロットの両側で特性が著しく相違しないようにすることができ、これによりスロットの延長方向と直交する方向への影響を低減避して、スロットの延長方向について、主ビームの出射方向を種々に調整することができる。
【００６２】
またこの指向性調整エレメントにモノポールアンテナの構成を適用することにより、効率良く主ビームの出射方向を調整することができる。
【００６３】
またこのときモノポールアンテナの終端インピーダンスの調整により、より具体的には終端抵抗の調整により、種々に主ビームの出射方向を調整することができる。
【００６４】
さらにスイッチを介してこの終端抵抗を接続することにより、モノポールアンテナの終端インピーダンスを充分に高い値に設定することができ、これにより主ビームの出射方向についての調整範囲を充分に拡大することができる。
【００６５】
〔第３実施形態〕
図５は、本発明の第３実施形態に係るスロットアレイアンテナを示す平面図及び断面図である。このスロットアレイアンテナ３１は、スロットが平行になるように配置されて、第１実施形態又は第２実施形態について上述したスロットアンテナがスロットの幅方向に一定のピッチにより配置されて形成される。
【００６６】
このスロットアレイアンテナ３１は、誘電率の異なる第１及び第２の誘電体１５及び１６の積層により誘電体基板１２が作成される。またスロットアレイアンテナ３１は、誘電体基板１２の片面に、銅箔等による電極パターン１３が設けられる。この電極パターン１３は、帯状形状によるスロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、…、ＳＮが平行に一方向に一定のピッチで順次設けられ、これにより各スロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、…、ＳＮによるスロットアンテナが直線状に一定のピッチで配置される。なお各スロットアンテナには、所望の方法によりマイクロ波等が給電される。
【００６７】
またスロットアレイアンテナ３１は、誘電体基板１２の裏面に、スロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、…、ＳＮにそれぞれ対応して指向性調整エレメント１７Ａ１、１７Ｂ１、１７Ａ２、１７Ｂ２、１７Ａ３、１７Ｂ３、…、１７ＡＮ、１７ＢＮが設けられる。ここで指向性調整エレメント１７Ａ１、１７Ｂ１、１７Ａ２、１７Ｂ２、１７Ａ３、１７Ｂ３、…、１７ＡＮ、１７ＢＮは、第１実施形態について上述した指向性調整エレメント１７Ａ、１７Ｂ、又は第２実施形態について上述した指向性調整エレメント２７Ａ、２７Ｂとそれぞれ同一に構成される。
【００６８】
これによりスロットアレイアンテナ３１は、第１実施形態又は第２実施形態について上述したスロットアンテナがスロットの幅方向に一定のピッチにより配置されて形成される。従って個々のスロットアンテナにおいて、スロットの延長方向に主ビームの出射方向を調整することができることにより、このスロットアレイアンテナ３１においては、一段と指向性を強調した状態で、同様にスロットの延長方向に主ビームの出射方向を調整することができる。
【００６９】
この実施形態によれば、スロットの延長方向についても、主ビームの出射方向を種々に調整することができるスロットアレイアンテナを得ることができる。
【００７０】
〔第４実施形態〕
図６は、図５との対比により本発明の第４実施形態のスロットアレイアンテナを示す平面図及び断面図である。このスロットアレイアンテナ４１は、スロットＳ１、Ｓ２、Ｓ３が密接して配置され、左端より奇数番目のスロットアンテナと、続く偶数番目のスロットアンテナとで指向性調整エレメント１７Ａ１２、１７Ａ３４、…、１７ＡＮ−１Ｎ、１７Ｂ１２、１７Ｂ３４、…、１７ＢＮ−１Ｎが共用化されて配置される。
【００７１】
すなわち各指向性調整エレメント１７Ａ１２、１７Ａ３４、…、１７ＡＮ−１Ｎ、１７Ｂ１２、１７Ｂ３４、…、１７ＢＮ−１Ｎは、共用に係るスロットＳ１及びＳ２、Ｓ３及びＳ４、…間の中間が、ほぼ中央位置になるように配置されて、その延長方向がスロットＳ１、Ｓ２、…の延長方向と直交するように配置される。またさらに各指向性調整エレメント１７Ａ１２、１７Ａ３４、…、１７ＡＮ−１Ｎ、１７Ｂ１２、１７Ｂ３４、…、１７ＢＮ−１Ｎは、第１実施形態について上述した１／２波長ダイポールアンテナを基本とするアンテナに係る構成、又は第２の実施形態について上述したモノポールアンテナに係る構成が適用される。
【００７２】
この実施形態によれば、隣接するスロットアンテナで指向性調整エレメントを共用化するようにしても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。またこの実施形態では、スロットアンテナをその並び方向に密に配置してスロットアレイアンテナを小型化し、スロットの延長方向に主ビームの出射方向を調整することができる。
【００７３】
〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施の形態の構成を種々に組み合わせることができ、また上述の実施の形態の構成を種々に変更することができる。
【００７４】
すなわち上述の実施形態では、１つのスロットの延長方向に２つの指向性調整エレメントを配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、指向性調整エレメントを１つだけ配置しても良く、３個以上配置しても良い。
【００７５】
また上述の実施形態では、スロットに重なり合うように指向性調整エレメントを配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばスロットの延長方向の両端より外側に配置する場合等、指向性調整エレメントは種々の箇所に配置することができる。
【００７６】
また上述の第４実施形態では、隣接する２つのスロットで指向性調整エレメントを共用化する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３つ以上スロットで指向性調整エレメントを共用化しても良く、さらにはスロットの連続するピッチに対して、種々に異なるピッチで指向性調整エレメントを配置して共用化するスロット数、対応するスロットとの相対位置を、並び方向に種々に異ならせても良い。
【００７７】
また上述の第３及び第４実施形態では、スロットアレイアンテナを構成するスロットアンテナの全てに指向性調整エレメントを配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、何ら指向性調整エレメントを配置しないスロットと、指向性調整エレメントを配置したスロットとを混在させても良い。
【００７８】
また上述の実施形態では、１／２波長のダイポールアンテナ、１／４波長のモノポールアンテナを基本とするアンテナの構成を指向性調整エレメントに起用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば１／２波長のダイポールアンテナ、１／４波長のモノポールアンテナにそれぞれ代えて、ｎ／２波長のダイポールアンテナ、ｎ／４波長のモノポールアンテナ（ｎは３以上の奇数）を適用する場合等、指向性調整エレメントには種々の構成を適用することができる。
【００７９】
また上述の実施形態では、金属により指向性調整エレメントを作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば導電性のペーストを用いた印刷により指向性調整エレメントを作成しても良く、指向性調整エレメントの作成方法は種々の手法を広く適用することができる。
【００８０】
また上述の実施形態では、可変抵抗により終端して、終端インピーダンスに抵抗を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、容量成分、インダクタンス成分により、又は容量成分、インダクタンス成分を含む終端回路により終端するようにして、指向性調整エレメントの長さを種々に調整しても良い。
【００８１】
また上述の実施形態では、スロットの延長方向と直交する方向が指向性調整エレメントの延長方向となるように指向性調整エレメントを配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、スロットの延長方向と直交する方向に対して、斜めに傾けて指向性調整エレメントを配置しても良い。なおこの場合には、例えば逆方向に斜めに傾けた指向性調整エレメントを交互に配置して、スロットを横切る方向における指向性の変化を相互に打ち消し合うようにしても良い。
【００８２】
また上述の実施形態では、誘電率の異なる基板の積層により誘電体基板を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実用上充分な特性を確保できる場合には、単層により誘電体基板を作成してもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１、３１、４１、スロットアレイアンテナ
２、１２ 誘電体基板
３、１３ 電極パターン
１１、２１ スロットアンテナ
１５、１６ 誘電体
１７Ａ、１７Ｂ、１７Ａ１〜１７ＢＮ、２７Ａ、２７Ｂ 指向性調整エレメント
ＥＬＡ、ＥＬＢ エレメント
Ｓ、Ｓ１〜ＳＮ スロット
ＳＷ スイッチ
ＶＲ 可変抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板のスロットが設けられている面とは逆側の面に、帯状の導体による指向性調整エレメントが設けられ、前記スロットから放射された電磁波により前記指向性調整エレメントを励起して前記指向性調整エレメントから放射される電磁波により、前記スロットから放射される電磁波の指向性を補正する
スロットアンテナ。
【請求項２】
前記指向性調整エレメントが、前記スロットの延長方向に複数設けられた
請求項１に記載のスロットアンテナ。
【請求項３】
前記指向性調整エレメントは、
帯状に延長する方向が、前記スロットの延長する方向と直交する方向となるように配置された
請求項１、又は請求項２に記載のスロットアンテナ。
【請求項４】
前記指向性調整エレメントは、
形状が、ダイポールアンテナの形状である
請求項１、請求項２、又は請求項３に記載のスロットアンテナ。
【請求項５】
前記指向性調整エレメントは、
形状が、モノポールアンテナの形状である
請求項１、請求項２、又は請求３に記載のスロットアンテナ。
【請求項６】
前記指向性調整エレメントの終端インピーダンスを可変して、前記指向性を可変する
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、又は請求項５に記載のスロットアンテナ。
【請求項７】
前記誘電体基板が、誘電率の異なる複数の誘電体の積層により作成された
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、又は請求項６に記載のスロットアンテナ。
【請求項８】
誘電体基板の一面に配置された導体パターンにより複数のスロットが設けられ、各スロットにより複数のスロットアンテナが設けられたスロットアレイアンテナにおいて、
前記複数のスロットは、
平行に、かつ幅方向に順次配置され、
前記複数のスロットアンテナの全部又は一部には、
前記誘電体基板の前記スロットが設けられた面とは逆側の面に、帯状の導体による指向性調整エレメントが設けられ、対応するスロットから放射された電磁波により前記指向性調整エレメントを励起して前記指向性調整エレメントから放射される電磁波により、前記複数のスロットから放射される電磁波の指向性を補正する
スロットアレイアンテナ。
【請求項９】
前記指向性調整エレメントが、対応するスロットの延長方向に複数設けられた
請求項８に記載のスロットアレイアンテナ。
【請求項１０】
前記指向性調整エレメントは、
帯状に延長する方向が、対応するスロットの延長する方向と直交する方向となるように配置された
請求項８、又は請求項９に記載のスロットアレイアンテナ。
【請求項１１】
前記指向性調整エレメントは、
形状が、ダイポールアンテナの形状である
請求項８、請求項９、又は請求項１０に記載のスロットアレイアンテナ。
【請求項１２】
前記指向性調整エレメントは、
形状が、モノポールアンテナの形状である
請求項８、請求項９、又は請求１０に記載のスロットアレイアンテナ。
【請求項１３】
前記指向性調整エレメントの終端インピーダンスを可変して、前記指向性を可変する
請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、又は請求項１２に記載のスロットアレイアンテナ。
【請求項１４】
前記誘電体基板が、誘電率の異なる複数の誘電体のにより作成された
請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、又は請求項１３に記載のスロットアンテナ。
【請求項１】
誘電体基板のスロットが設けられている面とは逆側の面に、帯状の導体による指向性調整エレメントが設けられ、前記スロットから放射された電磁波により前記指向性調整エレメントを励起して前記指向性調整エレメントから放射される電磁波により、前記スロットから放射される電磁波の指向性を補正する
スロットアンテナ。
【請求項２】
前記指向性調整エレメントが、前記スロットの延長方向に複数設けられた
請求項１に記載のスロットアンテナ。
【請求項３】
前記指向性調整エレメントは、
帯状に延長する方向が、前記スロットの延長する方向と直交する方向となるように配置された
請求項１、又は請求項２に記載のスロットアンテナ。
【請求項４】
前記指向性調整エレメントは、
形状が、ダイポールアンテナの形状である
請求項１、請求項２、又は請求項３に記載のスロットアンテナ。
【請求項５】
前記指向性調整エレメントは、
形状が、モノポールアンテナの形状である
請求項１、請求項２、又は請求３に記載のスロットアンテナ。
【請求項６】
前記指向性調整エレメントの終端インピーダンスを可変して、前記指向性を可変する
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、又は請求項５に記載のスロットアンテナ。
【請求項７】
前記誘電体基板が、誘電率の異なる複数の誘電体の積層により作成された
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、又は請求項６に記載のスロットアンテナ。
【請求項８】
誘電体基板の一面に配置された導体パターンにより複数のスロットが設けられ、各スロットにより複数のスロットアンテナが設けられたスロットアレイアンテナにおいて、
前記複数のスロットは、
平行に、かつ幅方向に順次配置され、
前記複数のスロットアンテナの全部又は一部には、
前記誘電体基板の前記スロットが設けられた面とは逆側の面に、帯状の導体による指向性調整エレメントが設けられ、対応するスロットから放射された電磁波により前記指向性調整エレメントを励起して前記指向性調整エレメントから放射される電磁波により、前記複数のスロットから放射される電磁波の指向性を補正する
スロットアレイアンテナ。
【請求項９】
前記指向性調整エレメントが、対応するスロットの延長方向に複数設けられた
請求項８に記載のスロットアレイアンテナ。
【請求項１０】
前記指向性調整エレメントは、
帯状に延長する方向が、対応するスロットの延長する方向と直交する方向となるように配置された
請求項８、又は請求項９に記載のスロットアレイアンテナ。
【請求項１１】
前記指向性調整エレメントは、
形状が、ダイポールアンテナの形状である
請求項８、請求項９、又は請求項１０に記載のスロットアレイアンテナ。
【請求項１２】
前記指向性調整エレメントは、
形状が、モノポールアンテナの形状である
請求項８、請求項９、又は請求１０に記載のスロットアレイアンテナ。
【請求項１３】
前記指向性調整エレメントの終端インピーダンスを可変して、前記指向性を可変する
請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、又は請求項１２に記載のスロットアレイアンテナ。
【請求項１４】
前記誘電体基板が、誘電率の異なる複数の誘電体のにより作成された
請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、又は請求項１３に記載のスロットアンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８９９９８（Ｐ２０１３−８９９９８Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２５８２５（Ｐ２０１１−２２５８２５）
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
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