導波管スロットアンテナ
【課題】水平偏波を放射する導波管と垂直偏波を放射する導波管とを一体化しても、グレーティングローブの発生を抑制することができる導波管スロットアンテナを提供する。
【解決手段】導波管スロットアンテナは、水平偏波を放射する複数の第１スロット素子１２ａ〜１２ｈが管軸に対して傾斜する方向に延びて形成された第１導波管１と、垂直偏波を放射する複数の第２スロット素子２２ａ〜２２ｈが管軸に平行な方向に延びて形成された第２導波管２とをそれぞれ複数備えている。前記第１導波管１と前記第２導波管２とが、管軸に直交する方向に交互に積み重ねられており、前記第２導波管２は断面コ字状に形成されている。
【解決手段】導波管スロットアンテナは、水平偏波を放射する複数の第１スロット素子１２ａ〜１２ｈが管軸に対して傾斜する方向に延びて形成された第１導波管１と、垂直偏波を放射する複数の第２スロット素子２２ａ〜２２ｈが管軸に平行な方向に延びて形成された第２導波管２とをそれぞれ複数備えている。前記第１導波管１と前記第２導波管２とが、管軸に直交する方向に交互に積み重ねられており、前記第２導波管２は断面コ字状に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波管スロットアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
導波管を用いたスロットアンテナには、水平偏波を放射するスロットアンテナと、垂直偏波を放射するスロットアンテナとがある（例えば特許文献１参照）。この水平偏波を放射するスロットアンテナ及び垂直偏波を放射するスロットアンテナは、それぞれ単独で使用されることもあるが、得られる情報量を増やすために、両スロットアンテナを併用することがある。
【０００３】
このようなスロットアンテナとして、図８に示すように、水平偏波を放射する複数の傾斜スロット素子１０１ａを有するスロットアンテナ１０１と、垂直偏波を放射する複数の水平スロット素子１０２ａを有するスロットアンテナ１０２とを、組み合わせて一体化したものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３６７１１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、上記のように水平偏波及び垂直偏波を放射するスロットアンテナ１０１，１０２を単純に組み合わせた場合、水平偏波及び垂直偏波のそれぞれの電波の放射中心が異なることや、広い設置スペースを確保しなければならないという問題がある。
【０００６】
これらの問題を解決するために、図９に示すように、複数の傾斜スロット素子２０１ａを有する断面縦長矩形状の第１導波管２０１と、複数の水平スロット素子２０２ａを有する断面横長矩形状の第２導波管２０２とを交互に積み重ねて一体化することが提案されている。しかし、この場合は、単独偏波のスロットアンテナに比べると、積み重ね方向に隣り合う第１導波管２０１の素子間隔Ｌ１や第２導波管２０２の素子間隔Ｌ２が大きくなるため、不要な方向に電波が放射されるグレーティングローブが大きくなるという問題が生じる。
【０００７】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、水平偏波を放射する導波管と垂直偏波を放射する導波管とを一体化しても、グレーティングローブの発生を抑制することができる導波管スロットアンテナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の導波管スロットアンテナは、水平偏波を放射する複数の第１スロット素子が管軸に対して傾斜する方向に延びて形成された第１導波管と、垂直偏波を放射する複数の第２スロット素子が管軸に平行な方向に延びて形成された第２導波管と、をそれぞれ複数備え、前記第１導波管と前記第２導波管とが、管軸に直交する方向に交互に積み重ねられており、前記第２導波管が、断面コ字状に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、第１導波管と共に交互に積み重ねる第２導波管を断面コ字状に形成することにより、同一の管内波長をもつ断面縦長矩形状の導波管に比べ、第２導波管を小さくすることができるため、その積み重ね方向の素子間隔が大きくなるのを抑制することができる。したがって、水平偏波を放射する第１導波管と垂直偏波を放射する第２導波管とを一体化しても、グレーティングローブの発生を抑制することができる。
【００１０】
（２）また、前記導波管スロットアンテナは、前記第２導波管を挟んで隣り合う２つの前記第１導波管の素子間隔、及び前記第１導波管を挟んで隣り合う２つの前記第２導波管の素子間隔が、それぞれ０．８λ０（λ０は使用周波数の自由空間波長）以下の長さに設定されていることが好ましい。
この場合、第１導波管及び第２導波管の各素子間隔を適切な長さにすることができるため、グレーティングローブが発生するのを効果的に抑制することができる。
【００１１】
（３）また、前記第１導波管は、管軸方向の中央部に第１給電点を有し、前記第１給電点を挟んで管軸方向に隣り合う２つの前記第１スロット素子が、当該第１給電点からそれぞれ同一長さ離れた位置で同じ方向に傾斜していることが好ましい。
この場合、第１給電点を挟んで管軸方向に隣り合う２つの第１スロット素子には、それぞれ同じ方向に電界が生じるため、各第１スロット素子からそれぞれ放射される電波の重ね合わせにより、主ビーム方向への放射強度を高めることができる。
【００１２】
（４）また、前記導波管スロットアンテナは、前記第２導波管を挟んで隣り合う２つの第１導波管が、前記第１給電点においてそれぞれ同位相で給電されており、前記２つの第１導波管のうち、一方の第１導波管の前記隣り合う２つの第１スロット素子と、他方の第１導波管の前記隣り合う２つの第１スロット素子とが、同じ方向に傾斜していることが好ましい。
この場合、同位相で給電される２つの第１導波管のそれぞれにおける前記隣り合う第１スロット素子には、すべて同じ方向に電界が生じるため、各第１導波管の前記第１スロット素子からそれぞれ放射される電波の重ね合わせにより、主ビーム方向への放射強度を高めることができる。
【００１３】
（５）また、前記導波管スロットアンテナは、前記第２導波管を挟んで隣り合う２つの第１導波管が、前記第１給電点において相互に逆位相で給電されており、前記２つの第１導波管のうち、一方の第１導波管の前記隣り合う２つの第１スロット素子と、他方の第１導波管の前記隣り合う２つの第１スロット素子とが、相互に逆方向に傾斜していることが好ましい。
この場合、相互に逆位相で給電される２つの第１導波管のそれぞれにおける前記隣り合う第１スロット素子には、すべて同じ方向に電界が生じるため、各第１導波管の前記第１スロット素子からそれぞれ放射される電波の重ね合わせにより、主ビーム方向への放射強度を高めることができる。
【００１４】
（６）また、前記第１導波管は、管軸方向の一端部に第１給電スロット素子を有し、前記第２導波管は、管軸方向の他端部に第２給電スロット素子を有し、前記第１導波管及び第２導波管を交互に積み重ねた１列の導波管列が、その積み重ね方向に延びる線を挟んで相互に線対称となるように２列配置されていることが好ましい。
この場合、管軸方向両端部からそれぞれ給電される第１導波管及び第２導波管を交互に積み重ねた１列の導波管列を２列配置するとともに、この２列の導波管列を線対称に配置することで、周波数の違い（管内波長の違い）による電界放射のピーク方向のずれが生じることなく、使用周波数におけるすべての周波数で電界放射のピーク方向を一定にすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、水平偏波を放射する第１導波管と垂直偏波を放射する第２導波管とを一体化しても、グレーティングローブが発生するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る導波管スロットアンテナの斜視図である。
【図２】図１の導波管スロットアンテナの正面図である。
【図３】図１の導波管スロットアンテナの側面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る導波管スロットアンテナの正面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る導波管スロットアンテナの正面図である。
【図６】図５の左側の導波管列の右側面図である。
【図７】図５の左側の導波管列の左側面図である。
【図８】従来の導波管スロットアンテナの斜視図である。
【図９】従来の導波管スロットアンテナの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る導波管スロットアンテナの斜視図であり、図２は導波管スロットアンテナの正面図である。図１において、この導波管スロットアンテナは、例えば航空機の翼部分に取り付けられるものであり、複数（本実施形態では４つ）の第１導波管１と複数（本実施形態では４つ）の第２導波管２とを管軸に直交する方向（図１の上下方向）に交互に積み重ねて一体化したものである。この第１導波管１及び第２導波管２は、設計周波数を中心とする所定の周波数帯域（本実施形態では９．３〜９．８ＧＨｚ）において複数の周波数を使用するものである。
【００１８】
第１導波管１は、断面矩形状に形成されており、水平偏波を放射する複数の第１スロット素子（傾斜スロット素子）１２ａ〜１２ｈを有している。各第１スロット素子１２ａ〜１２ｈは、第１導波管１の狭壁面１１ａに、管軸に対して傾斜する方向に延びて形成されている。
【００１９】
第２導波管２は、断面コ字状に形成されたリッジ導波管からなり、垂直偏波を放射する複数の第２スロット素子（水平スロット素子）２２ａ〜２２ｈを有している。各第２スロット素子２２ａ〜２２ｈは、第２導波管２の広壁面２１ａに、管軸に平行な方向に延びて形成されている。
【００２０】
図１において、第２導波管２を挟んで隣り合う２つの第１導波管１の素子間隔Ｌ１、及び第１導波管１を挟んで隣り合う２つの第２導波管２の素子間隔Ｌ２は、それぞれ０．８λ０以下の長さに設定されている。ここで、λ０は使用周波数の自由空間波長である。
【００２１】
具体的には、第１導波管１の積み重ね方向に対向する広壁面間の幅Ｄ１は５ｍｍであって、標準の導波管の当該幅（１０ｍｍ）よりも短く設定されている。また、第２導波管２の積み重ね方向に対向する狭壁面間の幅Ｄ２は１５ｍｍ、第１導波管１及び第２導波管２の板厚ｔは１ｍｍ、自由空間波長λ０は約３１ｍｍにそれぞれ設定されている。これにより、前記素子間隔Ｌ１及びＬ２は２２ｍｍ（≒０．７λ０）に設定されている。
【００２２】
図２において、第１導波管１は、管軸方向の中央部に、電力が供給される第１給電点１３を有している。この第１給電点１３を挟んで管軸方向に隣り合う２つの第１スロット素子１２ｄ，１２ｅは、第１給電点１３からそれぞれ同一長さ離れた位置で同じ方向に傾斜している。具体的には、各第１スロット素子１２ｄ，１２ｅは、第１給電点１３からそれぞれλｇ／４離れた位置を中心として、第１導波管１の管軸Ｘ１に対して所定角度θ（本実施形態では５０度）だけ傾斜している。ここで、λｇは使用周波数の管内波長である。
【００２３】
前記第１スロット素子１２ｄよりも管軸方向一方側（図２の左側）の第１スロット素子１２ａ〜１２ｃは、管軸方向に所定長さ（λｇ／２）毎に、交互に逆方向に傾斜角度θだけ傾斜するように配置されている。前記第１スロット素子１２ｅよりも管軸方向他方側（図２の右側）の第１スロット素子１２ｆ〜１２ｈは、管軸方向一方側と同様に、管軸方向に所定長さ（λｇ／２）毎に、交互に逆方向に傾斜角度θだけ傾斜するように配置されている。
【００２４】
第２導波管２を挟んで隣り合う２つの第１導波管１は、各第１給電点１３において相互に逆位相で給電されている。そして、これら２つの第１導波管１のうち、一方の第１導波管１の第１スロット素子１２ｄ，１２ｅと、他方の第１導波管１の第１スロット素子１２ｄ，１２ｅとは、それぞれ相互に逆方向に傾斜している。これに伴って、前記一方の第１導波管１の第１スロット素子１２ａ〜１２ｃ，１２ｆ〜１２ｈと、前記他方の第１導波管１の第１スロット素子１２ａ〜１２ｃ，１２ｆ〜１２ｈとは、それぞれ相互に逆方向に傾斜している。
【００２５】
第２導波管２は、管軸方向の中央部に、電力が供給される第２給電点２３を有している。この第２給電点２３を挟んで管軸方向に隣り合う２つの第２スロット素子２２ｄ，２２ｅは、第２給電点２３からそれぞれ同一長さ離れた位置において、第２導波管２の管軸Ｘ２に対して相互に逆方向にオフセットした状態で配置されている。具体的には、各第２スロット素子２２ｄ，２２ｅは、第２給電点２３からそれぞれλｇ／４離れた位置を中心として配置され、かつ第２給電点２３を中心として相互に点対称に配置されている。
【００２６】
前記第２スロット素子２２ｄよりも管軸方向一方側（図２の左側）の第２スロット素子２２ａ〜２２ｃは、管軸方向に所定長さ（λｇ／２）毎に、交互に逆方向にオフセットした状態で配置されている。前記第２スロット素子２２ｅよりも管軸方向他方側（図２の右側）の第２スロット素子２２ｆ〜２２ｈは、管軸方向一方側と同様に、管軸方向に所定長さ（λｇ／２）毎に、交互に逆方向にオフセットした状態で配置されている。
【００２７】
第１導波管１を挟んで隣り合う２つの第２導波管２は、各第２給電点２３において相互に同位相で給電されている。そして、これら２つの第２導波管２のうち、一方の第２導波管２の第２スロット素子２２ｄ，２２ｅと、他方の第２導波管２の第２スロット素子２２ｄ，２２ｅとは、それぞれ同じ方向にオフセットした状態で配置されている。これに伴って、前記一方の第２導波管２の第２スロット素子２２ａ〜２２ｃ，２２ｆ〜２２ｈと、前記他方の第２導波管２の第２スロット素子２２ａ〜２２ｃ，２２ｆ〜２２ｈとは、それぞれ同じ方向にオフセットした状態で配置されている。
【００２８】
図３は、導波管スロットアンテナの側面図である。図３において、導波管スロットアンテナは、各第１導波管１に電力を供給するための第１給電路３と、各第２導波管２に電力を供給するための第２給電路４とをさらに備えている。
第１給電路３は、例えば導波管によって形成されており、導波管スロットアンテナの裏側において管軸方向中央部に配置されている（図１参照）。この第１給電路３は、給電主路３１と、この給電主路３１から分岐された２つの第１分岐路３２と、この各第１分岐路３２からそれぞれ分岐された４つの第２分岐路３３とによって構成されている。
【００２９】
給電主路３１は、第１導波管１の積み重ね方向の略中央部に配置されており、その一端は図示しない給電部に接続され、他端は前記積み重ね方向と直交する方向（図３の左右方向）に延びている。給電主路３１の他端には、前記積み重ね方向に延びる各第１分岐路３２の一端がそれぞれ接続されている。各第１分岐路３２には、それぞれ２つの第２分岐路３３の一端が接続されている。各第２分岐路３３は、給電主路３１の管軸に平行な方向に延びており、その他端は第１導波管１の狭壁面１１ｂに接続されている。これにより、前記給電部から給電主路３１、第１分岐路３２及び第２分岐路３３を経て、第１導波管１の管軸方向中央部に電力が給電される。
【００３０】
第２給電路４は、例えば同軸ケーブルによって形成されており、導波管スロットアンテナの裏側において管軸方向中央部に配置されている。この第２給電路４は、給電主路４１と、この給電主路４１から分岐された２つの第１分岐路４２と、この各第１分岐路４２からそれぞれ分岐された４つの第２分岐路４３とによって構成されている。
【００３１】
給電主路４１は、第２導波管２の積み重ね方向の略中央部に配置されており、その一端は図示しない給電部に接続され、他端は前記積み重ね方向と直交する方向（図３の左右方向）に延びている。給電主路４１の他端には、分岐接続部４４を介して２つの第１分岐路４２の一端が接続されている。各第１分岐路４２は、前記積み重ね方向と直交する方向（図３の左右方向）に延びた後、第２導波管２側に向けて直角に屈曲している。
【００３２】
第１分岐路４２の他端には、分岐接続部４５を介してそれぞれ２つの第２分岐路４３の一端が接続されている。各第２分岐路４３は、前記積み重ね方向に少し延びた後、給電主路４１の管軸に平行な方向に延びており、その他端は第２導波管２の凹底面２１ｂに接続されている。これにより、前記給電部から給電主路４１、第１分岐路４２及び第２分岐路４３を経て、第２導波管２の管軸方向中央部に電力が給電される。
【００３３】
以上、本発明の実施形態に係る導波管スロットアンテナによれば、第１導波管１と共に交互に積み重ねる第２導波管２を断面コ字状のリッジ導波管で形成することにより、同一の管内波長をもつ断面縦長矩形状の導波管に比べ、第２導波管を小さくすることができるため、その積み重ね方向の素子間隔Ｌ１，Ｌ２が大きくなるのを抑制することができる。したがって、水平偏波を放射する第１導波管１と垂直偏波を放射する第２導波管２とを一体化しても、グレーティングローブが発生するのを抑制することができる。
【００３４】
また、第２導波管２を挟んで隣り合う２つの第１導波管１の素子間隔Ｌ１、及び第１導波管１を挟んで隣り合う２つの第２導波管２の素子間隔Ｌ２が０．８λ０以下の長さに設定することにより、前記各素子間隔Ｌ１，Ｌ２を適切な長さにすることができるため、グレーティングローブが発生するのを効果的に抑制することができる。
【００３５】
また、第１導波管１において、第１給電点１３を挟んで管軸方向に隣り合う２つの第１スロット素子１２ｄ，１２ｅが、当該第１給電点１３からそれぞれ同一長さ離れた位置で同じ方向に傾斜しているため、前記隣り合う２つの第１スロット素子１２ｄ，１２ｅには、それぞれ同じ方向に電界が生じる。これにより、各第１スロット素子１２ｄ，１２ｅからそれぞれ放射される電波の重ね合わせにより、主ビーム方向への放射強度を高めることができる。
【００３６】
また、第２導波管２を挟んで隣り合うとともに、相互に逆位相で給電される２つの第１導波管１のうち、一方の第１導波管１の前記隣り合う第１スロット素子１２ｄ，１２ｅと、他方の第１導波管１の前記隣り合う第１スロット素子１２ｄ，１２ｅとが、相互に逆方向に傾斜しているため、前記各第１導波管１のそれぞれにおける前記隣り合う第１スロット素子１２ｄ，１２ｅには、すべて同じ方向に電界が生じる。これにより、各第１導波管１の前記第１スロット素子１２ｄ，１２ｅからそれぞれ放射される電波の重ね合わせにより、主ビーム方向への放射強度を高めることができる。
【００３７】
また、第１導波管１を挟んで隣り合うとともに、相互に同位相で給電される２つの第２導波管２のうち、一方の第２導波管２の前記隣り合う第２スロット素子２２ｄ，２２ｅと、他方の第２導波管２の前記隣り合う第２スロット素子２２ｄ，２２ｅとが、同じ方向にオフセットした状態で配置されているため、前記各第２導波管２のそれぞれにおける前記隣り合う第２スロット素子２２ｄ，２２ｅには、すべて同じ方向に電界が生じる。これにより、各第２導波管２の前記第２スロット素子２２ｄ，２２ｅからそれぞれ放射される電波の重ね合わせにより、主ビーム方向への放射強度を高めることができる。
【００３８】
また、第１導波管１及び第２導波管２は、設計周波数を中心とする所定の周波数帯域において複数の周波数を使用することができる。
【００３９】
〔第２の実施形態〕
図４は本発明の第２の実施形態に係る導波管スロットアンテナの正面図である。本実施形態と第１の実施形態とが主に相違する点は、隣り合う２つの第１導波管における各第１スロット素子の配置が異なる点、及び隣り合う２つの第２導波管における各第２スロット素子の配置が異なる点である。
【００４０】
本実施形態において、第２導波管２を挟んで隣り合う２つの第１導波管１は、各第１給電点１３において相互に同位相で給電されている。そして、これら２つの第１導波管１のうち、一方の第１導波管１の第１スロット素子１２ｄ，１２ｅと、他方の第１導波管１の第１スロット素子１２ｄ，１２ｅとは、それぞれ同じ方向に傾斜している。これに伴って、前記一方の第１導波管１の第１スロット素子１２ａ〜１２ｃ，１２ｆ〜１２ｈと、前記他方の第１導波管１の第１スロット素子１２ａ〜１２ｃ，１２ｆ〜１２ｈとは、それぞれ同じ方向に傾斜している。
【００４１】
第１導波管１を挟んで隣り合う２つの第２導波管２は、各第２給電点２３において相互に逆位相で給電されている。そして、これら２つの第２導波管２のうち、一方の第２導波管２の第２スロット素子２２ｄ，２２ｅと、他方の第２導波管２の第２スロット素子２２ｄ，２２ｅとは、それぞれ相互に逆方向にオフセットした状態で配置されている。これに伴って、前記一方の第２導波管２の第２スロット素子２２ａ〜２２ｃ，２２ｆ〜２２ｈと、前記他方の第２導波管２の第２スロット素子２２ａ〜２２ｃ，２２ｆ〜２２ｈとは、それぞれ相互に逆方向にオフセットした状態で配置されている。
【００４２】
以上、本実施形態に係る導波管スロットアンテナにおいては、相互に同位相で給電される２つの第１導波管１のうち、一方の第１導波管１の前記隣り合う第１スロット素子１２ｄ，１２ｅと、他方の第１導波管１の前記隣り合う第１スロット素子１２ｄ，１２ｅとが、同じ方向に傾斜しているため、前記各第１導波管１のそれぞれにおける前記隣り合う第１スロット素子１２ｄ，１２ｅには、すべて同じ方向に電界が生じる。これにより、各第１導波管１の前記第１スロット素子１２ｄ，１２ｅからそれぞれ放射される電波の重ね合わせにより、主ビーム方向への放射強度を高めることができる。
【００４３】
また、第１導波管１を挟んで隣り合うとともに、相互に逆位相で給電される２つの第２導波管２のうち、一方の第２導波管２の前記隣り合う第２スロット素子２２ｄ，２２ｅと、他方の第２導波管２の前記隣り合う第２スロット素子２２ｄ，２２ｅとが、相互に逆方向にオフセットした状態で配置されているため、前記各第２導波管２のそれぞれにおける前記隣り合う第２スロット素子２２ｄ，２２ｅには、すべて同じ方向に電界が生じる。これにより、各第２導波管２の前記第２スロット素子２２ｄ，２２ｅからそれぞれ放射される電波の重ね合わせにより、主ビーム方向への放射強度を高めることができる。
【００４４】
〔第３の実施形態〕
図５は本発明の第３の実施形態に係る導波管スロットアンテナの正面図である。図５において、本実施形態の導波管スロットアンテナは、第１導波管１及び第２導波管２を交互に積み重ねた１列の導波管列５が、その積み重ね方向に延びる仮想線Ｃを挟んで相互に線対称となるように２列配置されている。
【００４５】
第１導波管１の狭壁面１１ａには、第１スロット素子１２ａ〜１２ｈが、管軸方向に所定長さ（λｇ／２）毎に、交互に逆方向に傾斜するように配置されている。そして、第２導波管２を挟んで隣り合う２つの第１導波管１のうち、一方の第１導波管１の第１スロット素子１２ａ〜１２ｈと、他方の第１導波管１の第１スロット素子１２ａ〜１２ｈとは、それぞれ同じ方向に傾斜している。
【００４６】
第２導波管２の広壁面２１ａには、第２スロット素子２２ａ〜２２ｈが、管軸方向に所定長さ（λｇ／２）毎に、交互に逆方向にオフセットした状態で配置されている。そして、第１導波管１を挟んで隣り合う２つの第２導波管２のうち、一方の第２導波管２の第２スロット素子２２ａ〜２２ｈと、他方の第２導波管２の第２スロット素子２２ａ〜２２ｈとは、それぞれ同じ方向にオフセットした状態で配置されている。
【００４７】
各導波管列５は、第１導波管１に電力を供給するための第１給電路７と、各第２導波管２に電力を供給するための第２給電路８とを備えている。
第１給電路７及び第２給電路８は、例えば導波管によって形成されており、導波管列５の裏側の管軸方向の一端部に第１給電路７が、管軸方向の他端部に第２給電路８がそれぞれ配置されている。
【００４８】
図６は図５の左側の導波管列５の右側面図である。図６において、第１給電路７は、第１導波管１の積み重ね方向に延びており、その一端は図示しない給電部に接続されている。第１給電路７は、その長手方向の４箇所において各第１導波管１の狭壁面１１ｂに接続されている。これにより、前記給電部から第１給電路７を経て、第１導波管１の管軸方向端部に電力が給電される。
【００４９】
図７は図５の左側の導波管列５の左側面図である。図７において、第２給電路８は、給電主路８１と、この給電主路８１から分岐された４つの分岐路８２とによって構成されている。給電主路８１は、第２導波管２の積み重ね方向に延びており、その一端は図示しない給電部に接続されている。給電主路８１には、各分岐路８２の一端が接続されている。各分岐路８２の他端は、給電主路８１に対して垂直な方向に延びて、第２導波管２の凹底面２１ｂに接続されている。これにより、前記給電部から給電主路８１及び分岐路８２を経て、第２導波管２の管軸方向端部に電力が給電される。
【００５０】
図５において、第１導波管１は、管軸方向の一端部に第１給電スロット素子１４を有している。この第１給電スロット１４は、第１導波管１の狭壁面１１ｂにおいて第１給電路７との接続箇所に形成されている。第２導波管２を挟んで隣り合う２つの第１導波管１の各第１給電スロット素子１４には、相互に逆位相で給電されるようになっている。このため、前記２つの第１導波管１の各第１給電スロット素子１４は、第１導波管１の管軸方向の他端側に向けて同位相で給電するように、管軸Ｘ１に対して相互に逆方向に傾斜している。
【００５１】
各第２導波管２は、管軸方向の他端部に第２給電スロット素子２４を有している。この第２給電スロット２４は、第２導波管２の凹底面２１ｂにおいて第２給電路８の分岐路８２との接続箇所に形成されている。第１導波管１を挟んで隣り合う２つの第２導波管２の各第２給電スロット素子２４には、相互に逆位相で給電されるようになっている。このため、前記２つの第２導波管２の各第２給電スロット素子２４は、第２導波管２の管軸方向の一端側に向けて同位相で給電するように、管軸Ｘ２に対して相互に逆方向に傾斜している。
【００５２】
以上、本実施形態に係る導波管スロットアンテナにおいては、管軸方向両端部からそれぞれ給電される第１導波管１及び第２導波管２を交互に積み重ねた１列の導波管列５を２列配置するとともに、この２列の導波管列を線対称に配置することで、周波数の違い（管内波長の違い）による電界放射のピーク方向のずれが生じることなく、使用周波数におけるすべての周波数で電界放射のピーク方向を一定にすることができる。
【００５３】
［その他の変形例］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００５４】
例えば、上記各実施形態における第１導波管１及び第２導波管２の積み重ね個数や、第１スロット素子１２ａ〜１２ｈ及び第２スロット素子２２ａ〜２２ｈの個数は、任意に変更可能である。
また、上記第１及び第２の実施形態において、積み重ね方向に隣り合う第１導波管１の第１給電点１３同士及び第２導波管２の第２給電点２３同士は、いずれも同位相又は逆位相で給電するようにしてもよい。
【００５５】
さらに、第１の実施形態において、第１給電路３及び第２給電路４は、いずれも導波管又は同軸ケーブルにより形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１ 第１導波管
２ 第２導波管
５ 導波管列
１２ａ〜１２ｈ 第１スロット素子
１３ 第１給電点
１４ 第１給電スロット素子
２２ａ〜２２ｈ 第２スロット素子
２３ 第２給電点
２４ 第２給電スロット素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波管スロットアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
導波管を用いたスロットアンテナには、水平偏波を放射するスロットアンテナと、垂直偏波を放射するスロットアンテナとがある（例えば特許文献１参照）。この水平偏波を放射するスロットアンテナ及び垂直偏波を放射するスロットアンテナは、それぞれ単独で使用されることもあるが、得られる情報量を増やすために、両スロットアンテナを併用することがある。
【０００３】
このようなスロットアンテナとして、図８に示すように、水平偏波を放射する複数の傾斜スロット素子１０１ａを有するスロットアンテナ１０１と、垂直偏波を放射する複数の水平スロット素子１０２ａを有するスロットアンテナ１０２とを、組み合わせて一体化したものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３６７１１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、上記のように水平偏波及び垂直偏波を放射するスロットアンテナ１０１，１０２を単純に組み合わせた場合、水平偏波及び垂直偏波のそれぞれの電波の放射中心が異なることや、広い設置スペースを確保しなければならないという問題がある。
【０００６】
これらの問題を解決するために、図９に示すように、複数の傾斜スロット素子２０１ａを有する断面縦長矩形状の第１導波管２０１と、複数の水平スロット素子２０２ａを有する断面横長矩形状の第２導波管２０２とを交互に積み重ねて一体化することが提案されている。しかし、この場合は、単独偏波のスロットアンテナに比べると、積み重ね方向に隣り合う第１導波管２０１の素子間隔Ｌ１や第２導波管２０２の素子間隔Ｌ２が大きくなるため、不要な方向に電波が放射されるグレーティングローブが大きくなるという問題が生じる。
【０００７】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、水平偏波を放射する導波管と垂直偏波を放射する導波管とを一体化しても、グレーティングローブの発生を抑制することができる導波管スロットアンテナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の導波管スロットアンテナは、水平偏波を放射する複数の第１スロット素子が管軸に対して傾斜する方向に延びて形成された第１導波管と、垂直偏波を放射する複数の第２スロット素子が管軸に平行な方向に延びて形成された第２導波管と、をそれぞれ複数備え、前記第１導波管と前記第２導波管とが、管軸に直交する方向に交互に積み重ねられており、前記第２導波管が、断面コ字状に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、第１導波管と共に交互に積み重ねる第２導波管を断面コ字状に形成することにより、同一の管内波長をもつ断面縦長矩形状の導波管に比べ、第２導波管を小さくすることができるため、その積み重ね方向の素子間隔が大きくなるのを抑制することができる。したがって、水平偏波を放射する第１導波管と垂直偏波を放射する第２導波管とを一体化しても、グレーティングローブの発生を抑制することができる。
【００１０】
（２）また、前記導波管スロットアンテナは、前記第２導波管を挟んで隣り合う２つの前記第１導波管の素子間隔、及び前記第１導波管を挟んで隣り合う２つの前記第２導波管の素子間隔が、それぞれ０．８λ０（λ０は使用周波数の自由空間波長）以下の長さに設定されていることが好ましい。
この場合、第１導波管及び第２導波管の各素子間隔を適切な長さにすることができるため、グレーティングローブが発生するのを効果的に抑制することができる。
【００１１】
（３）また、前記第１導波管は、管軸方向の中央部に第１給電点を有し、前記第１給電点を挟んで管軸方向に隣り合う２つの前記第１スロット素子が、当該第１給電点からそれぞれ同一長さ離れた位置で同じ方向に傾斜していることが好ましい。
この場合、第１給電点を挟んで管軸方向に隣り合う２つの第１スロット素子には、それぞれ同じ方向に電界が生じるため、各第１スロット素子からそれぞれ放射される電波の重ね合わせにより、主ビーム方向への放射強度を高めることができる。
【００１２】
（４）また、前記導波管スロットアンテナは、前記第２導波管を挟んで隣り合う２つの第１導波管が、前記第１給電点においてそれぞれ同位相で給電されており、前記２つの第１導波管のうち、一方の第１導波管の前記隣り合う２つの第１スロット素子と、他方の第１導波管の前記隣り合う２つの第１スロット素子とが、同じ方向に傾斜していることが好ましい。
この場合、同位相で給電される２つの第１導波管のそれぞれにおける前記隣り合う第１スロット素子には、すべて同じ方向に電界が生じるため、各第１導波管の前記第１スロット素子からそれぞれ放射される電波の重ね合わせにより、主ビーム方向への放射強度を高めることができる。
【００１３】
（５）また、前記導波管スロットアンテナは、前記第２導波管を挟んで隣り合う２つの第１導波管が、前記第１給電点において相互に逆位相で給電されており、前記２つの第１導波管のうち、一方の第１導波管の前記隣り合う２つの第１スロット素子と、他方の第１導波管の前記隣り合う２つの第１スロット素子とが、相互に逆方向に傾斜していることが好ましい。
この場合、相互に逆位相で給電される２つの第１導波管のそれぞれにおける前記隣り合う第１スロット素子には、すべて同じ方向に電界が生じるため、各第１導波管の前記第１スロット素子からそれぞれ放射される電波の重ね合わせにより、主ビーム方向への放射強度を高めることができる。
【００１４】
（６）また、前記第１導波管は、管軸方向の一端部に第１給電スロット素子を有し、前記第２導波管は、管軸方向の他端部に第２給電スロット素子を有し、前記第１導波管及び第２導波管を交互に積み重ねた１列の導波管列が、その積み重ね方向に延びる線を挟んで相互に線対称となるように２列配置されていることが好ましい。
この場合、管軸方向両端部からそれぞれ給電される第１導波管及び第２導波管を交互に積み重ねた１列の導波管列を２列配置するとともに、この２列の導波管列を線対称に配置することで、周波数の違い（管内波長の違い）による電界放射のピーク方向のずれが生じることなく、使用周波数におけるすべての周波数で電界放射のピーク方向を一定にすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、水平偏波を放射する第１導波管と垂直偏波を放射する第２導波管とを一体化しても、グレーティングローブが発生するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る導波管スロットアンテナの斜視図である。
【図２】図１の導波管スロットアンテナの正面図である。
【図３】図１の導波管スロットアンテナの側面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る導波管スロットアンテナの正面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る導波管スロットアンテナの正面図である。
【図６】図５の左側の導波管列の右側面図である。
【図７】図５の左側の導波管列の左側面図である。
【図８】従来の導波管スロットアンテナの斜視図である。
【図９】従来の導波管スロットアンテナの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る導波管スロットアンテナの斜視図であり、図２は導波管スロットアンテナの正面図である。図１において、この導波管スロットアンテナは、例えば航空機の翼部分に取り付けられるものであり、複数（本実施形態では４つ）の第１導波管１と複数（本実施形態では４つ）の第２導波管２とを管軸に直交する方向（図１の上下方向）に交互に積み重ねて一体化したものである。この第１導波管１及び第２導波管２は、設計周波数を中心とする所定の周波数帯域（本実施形態では９．３〜９．８ＧＨｚ）において複数の周波数を使用するものである。
【００１８】
第１導波管１は、断面矩形状に形成されており、水平偏波を放射する複数の第１スロット素子（傾斜スロット素子）１２ａ〜１２ｈを有している。各第１スロット素子１２ａ〜１２ｈは、第１導波管１の狭壁面１１ａに、管軸に対して傾斜する方向に延びて形成されている。
【００１９】
第２導波管２は、断面コ字状に形成されたリッジ導波管からなり、垂直偏波を放射する複数の第２スロット素子（水平スロット素子）２２ａ〜２２ｈを有している。各第２スロット素子２２ａ〜２２ｈは、第２導波管２の広壁面２１ａに、管軸に平行な方向に延びて形成されている。
【００２０】
図１において、第２導波管２を挟んで隣り合う２つの第１導波管１の素子間隔Ｌ１、及び第１導波管１を挟んで隣り合う２つの第２導波管２の素子間隔Ｌ２は、それぞれ０．８λ０以下の長さに設定されている。ここで、λ０は使用周波数の自由空間波長である。
【００２１】
具体的には、第１導波管１の積み重ね方向に対向する広壁面間の幅Ｄ１は５ｍｍであって、標準の導波管の当該幅（１０ｍｍ）よりも短く設定されている。また、第２導波管２の積み重ね方向に対向する狭壁面間の幅Ｄ２は１５ｍｍ、第１導波管１及び第２導波管２の板厚ｔは１ｍｍ、自由空間波長λ０は約３１ｍｍにそれぞれ設定されている。これにより、前記素子間隔Ｌ１及びＬ２は２２ｍｍ（≒０．７λ０）に設定されている。
【００２２】
図２において、第１導波管１は、管軸方向の中央部に、電力が供給される第１給電点１３を有している。この第１給電点１３を挟んで管軸方向に隣り合う２つの第１スロット素子１２ｄ，１２ｅは、第１給電点１３からそれぞれ同一長さ離れた位置で同じ方向に傾斜している。具体的には、各第１スロット素子１２ｄ，１２ｅは、第１給電点１３からそれぞれλｇ／４離れた位置を中心として、第１導波管１の管軸Ｘ１に対して所定角度θ（本実施形態では５０度）だけ傾斜している。ここで、λｇは使用周波数の管内波長である。
【００２３】
前記第１スロット素子１２ｄよりも管軸方向一方側（図２の左側）の第１スロット素子１２ａ〜１２ｃは、管軸方向に所定長さ（λｇ／２）毎に、交互に逆方向に傾斜角度θだけ傾斜するように配置されている。前記第１スロット素子１２ｅよりも管軸方向他方側（図２の右側）の第１スロット素子１２ｆ〜１２ｈは、管軸方向一方側と同様に、管軸方向に所定長さ（λｇ／２）毎に、交互に逆方向に傾斜角度θだけ傾斜するように配置されている。
【００２４】
第２導波管２を挟んで隣り合う２つの第１導波管１は、各第１給電点１３において相互に逆位相で給電されている。そして、これら２つの第１導波管１のうち、一方の第１導波管１の第１スロット素子１２ｄ，１２ｅと、他方の第１導波管１の第１スロット素子１２ｄ，１２ｅとは、それぞれ相互に逆方向に傾斜している。これに伴って、前記一方の第１導波管１の第１スロット素子１２ａ〜１２ｃ，１２ｆ〜１２ｈと、前記他方の第１導波管１の第１スロット素子１２ａ〜１２ｃ，１２ｆ〜１２ｈとは、それぞれ相互に逆方向に傾斜している。
【００２５】
第２導波管２は、管軸方向の中央部に、電力が供給される第２給電点２３を有している。この第２給電点２３を挟んで管軸方向に隣り合う２つの第２スロット素子２２ｄ，２２ｅは、第２給電点２３からそれぞれ同一長さ離れた位置において、第２導波管２の管軸Ｘ２に対して相互に逆方向にオフセットした状態で配置されている。具体的には、各第２スロット素子２２ｄ，２２ｅは、第２給電点２３からそれぞれλｇ／４離れた位置を中心として配置され、かつ第２給電点２３を中心として相互に点対称に配置されている。
【００２６】
前記第２スロット素子２２ｄよりも管軸方向一方側（図２の左側）の第２スロット素子２２ａ〜２２ｃは、管軸方向に所定長さ（λｇ／２）毎に、交互に逆方向にオフセットした状態で配置されている。前記第２スロット素子２２ｅよりも管軸方向他方側（図２の右側）の第２スロット素子２２ｆ〜２２ｈは、管軸方向一方側と同様に、管軸方向に所定長さ（λｇ／２）毎に、交互に逆方向にオフセットした状態で配置されている。
【００２７】
第１導波管１を挟んで隣り合う２つの第２導波管２は、各第２給電点２３において相互に同位相で給電されている。そして、これら２つの第２導波管２のうち、一方の第２導波管２の第２スロット素子２２ｄ，２２ｅと、他方の第２導波管２の第２スロット素子２２ｄ，２２ｅとは、それぞれ同じ方向にオフセットした状態で配置されている。これに伴って、前記一方の第２導波管２の第２スロット素子２２ａ〜２２ｃ，２２ｆ〜２２ｈと、前記他方の第２導波管２の第２スロット素子２２ａ〜２２ｃ，２２ｆ〜２２ｈとは、それぞれ同じ方向にオフセットした状態で配置されている。
【００２８】
図３は、導波管スロットアンテナの側面図である。図３において、導波管スロットアンテナは、各第１導波管１に電力を供給するための第１給電路３と、各第２導波管２に電力を供給するための第２給電路４とをさらに備えている。
第１給電路３は、例えば導波管によって形成されており、導波管スロットアンテナの裏側において管軸方向中央部に配置されている（図１参照）。この第１給電路３は、給電主路３１と、この給電主路３１から分岐された２つの第１分岐路３２と、この各第１分岐路３２からそれぞれ分岐された４つの第２分岐路３３とによって構成されている。
【００２９】
給電主路３１は、第１導波管１の積み重ね方向の略中央部に配置されており、その一端は図示しない給電部に接続され、他端は前記積み重ね方向と直交する方向（図３の左右方向）に延びている。給電主路３１の他端には、前記積み重ね方向に延びる各第１分岐路３２の一端がそれぞれ接続されている。各第１分岐路３２には、それぞれ２つの第２分岐路３３の一端が接続されている。各第２分岐路３３は、給電主路３１の管軸に平行な方向に延びており、その他端は第１導波管１の狭壁面１１ｂに接続されている。これにより、前記給電部から給電主路３１、第１分岐路３２及び第２分岐路３３を経て、第１導波管１の管軸方向中央部に電力が給電される。
【００３０】
第２給電路４は、例えば同軸ケーブルによって形成されており、導波管スロットアンテナの裏側において管軸方向中央部に配置されている。この第２給電路４は、給電主路４１と、この給電主路４１から分岐された２つの第１分岐路４２と、この各第１分岐路４２からそれぞれ分岐された４つの第２分岐路４３とによって構成されている。
【００３１】
給電主路４１は、第２導波管２の積み重ね方向の略中央部に配置されており、その一端は図示しない給電部に接続され、他端は前記積み重ね方向と直交する方向（図３の左右方向）に延びている。給電主路４１の他端には、分岐接続部４４を介して２つの第１分岐路４２の一端が接続されている。各第１分岐路４２は、前記積み重ね方向と直交する方向（図３の左右方向）に延びた後、第２導波管２側に向けて直角に屈曲している。
【００３２】
第１分岐路４２の他端には、分岐接続部４５を介してそれぞれ２つの第２分岐路４３の一端が接続されている。各第２分岐路４３は、前記積み重ね方向に少し延びた後、給電主路４１の管軸に平行な方向に延びており、その他端は第２導波管２の凹底面２１ｂに接続されている。これにより、前記給電部から給電主路４１、第１分岐路４２及び第２分岐路４３を経て、第２導波管２の管軸方向中央部に電力が給電される。
【００３３】
以上、本発明の実施形態に係る導波管スロットアンテナによれば、第１導波管１と共に交互に積み重ねる第２導波管２を断面コ字状のリッジ導波管で形成することにより、同一の管内波長をもつ断面縦長矩形状の導波管に比べ、第２導波管を小さくすることができるため、その積み重ね方向の素子間隔Ｌ１，Ｌ２が大きくなるのを抑制することができる。したがって、水平偏波を放射する第１導波管１と垂直偏波を放射する第２導波管２とを一体化しても、グレーティングローブが発生するのを抑制することができる。
【００３４】
また、第２導波管２を挟んで隣り合う２つの第１導波管１の素子間隔Ｌ１、及び第１導波管１を挟んで隣り合う２つの第２導波管２の素子間隔Ｌ２が０．８λ０以下の長さに設定することにより、前記各素子間隔Ｌ１，Ｌ２を適切な長さにすることができるため、グレーティングローブが発生するのを効果的に抑制することができる。
【００３５】
また、第１導波管１において、第１給電点１３を挟んで管軸方向に隣り合う２つの第１スロット素子１２ｄ，１２ｅが、当該第１給電点１３からそれぞれ同一長さ離れた位置で同じ方向に傾斜しているため、前記隣り合う２つの第１スロット素子１２ｄ，１２ｅには、それぞれ同じ方向に電界が生じる。これにより、各第１スロット素子１２ｄ，１２ｅからそれぞれ放射される電波の重ね合わせにより、主ビーム方向への放射強度を高めることができる。
【００３６】
また、第２導波管２を挟んで隣り合うとともに、相互に逆位相で給電される２つの第１導波管１のうち、一方の第１導波管１の前記隣り合う第１スロット素子１２ｄ，１２ｅと、他方の第１導波管１の前記隣り合う第１スロット素子１２ｄ，１２ｅとが、相互に逆方向に傾斜しているため、前記各第１導波管１のそれぞれにおける前記隣り合う第１スロット素子１２ｄ，１２ｅには、すべて同じ方向に電界が生じる。これにより、各第１導波管１の前記第１スロット素子１２ｄ，１２ｅからそれぞれ放射される電波の重ね合わせにより、主ビーム方向への放射強度を高めることができる。
【００３７】
また、第１導波管１を挟んで隣り合うとともに、相互に同位相で給電される２つの第２導波管２のうち、一方の第２導波管２の前記隣り合う第２スロット素子２２ｄ，２２ｅと、他方の第２導波管２の前記隣り合う第２スロット素子２２ｄ，２２ｅとが、同じ方向にオフセットした状態で配置されているため、前記各第２導波管２のそれぞれにおける前記隣り合う第２スロット素子２２ｄ，２２ｅには、すべて同じ方向に電界が生じる。これにより、各第２導波管２の前記第２スロット素子２２ｄ，２２ｅからそれぞれ放射される電波の重ね合わせにより、主ビーム方向への放射強度を高めることができる。
【００３８】
また、第１導波管１及び第２導波管２は、設計周波数を中心とする所定の周波数帯域において複数の周波数を使用することができる。
【００３９】
〔第２の実施形態〕
図４は本発明の第２の実施形態に係る導波管スロットアンテナの正面図である。本実施形態と第１の実施形態とが主に相違する点は、隣り合う２つの第１導波管における各第１スロット素子の配置が異なる点、及び隣り合う２つの第２導波管における各第２スロット素子の配置が異なる点である。
【００４０】
本実施形態において、第２導波管２を挟んで隣り合う２つの第１導波管１は、各第１給電点１３において相互に同位相で給電されている。そして、これら２つの第１導波管１のうち、一方の第１導波管１の第１スロット素子１２ｄ，１２ｅと、他方の第１導波管１の第１スロット素子１２ｄ，１２ｅとは、それぞれ同じ方向に傾斜している。これに伴って、前記一方の第１導波管１の第１スロット素子１２ａ〜１２ｃ，１２ｆ〜１２ｈと、前記他方の第１導波管１の第１スロット素子１２ａ〜１２ｃ，１２ｆ〜１２ｈとは、それぞれ同じ方向に傾斜している。
【００４１】
第１導波管１を挟んで隣り合う２つの第２導波管２は、各第２給電点２３において相互に逆位相で給電されている。そして、これら２つの第２導波管２のうち、一方の第２導波管２の第２スロット素子２２ｄ，２２ｅと、他方の第２導波管２の第２スロット素子２２ｄ，２２ｅとは、それぞれ相互に逆方向にオフセットした状態で配置されている。これに伴って、前記一方の第２導波管２の第２スロット素子２２ａ〜２２ｃ，２２ｆ〜２２ｈと、前記他方の第２導波管２の第２スロット素子２２ａ〜２２ｃ，２２ｆ〜２２ｈとは、それぞれ相互に逆方向にオフセットした状態で配置されている。
【００４２】
以上、本実施形態に係る導波管スロットアンテナにおいては、相互に同位相で給電される２つの第１導波管１のうち、一方の第１導波管１の前記隣り合う第１スロット素子１２ｄ，１２ｅと、他方の第１導波管１の前記隣り合う第１スロット素子１２ｄ，１２ｅとが、同じ方向に傾斜しているため、前記各第１導波管１のそれぞれにおける前記隣り合う第１スロット素子１２ｄ，１２ｅには、すべて同じ方向に電界が生じる。これにより、各第１導波管１の前記第１スロット素子１２ｄ，１２ｅからそれぞれ放射される電波の重ね合わせにより、主ビーム方向への放射強度を高めることができる。
【００４３】
また、第１導波管１を挟んで隣り合うとともに、相互に逆位相で給電される２つの第２導波管２のうち、一方の第２導波管２の前記隣り合う第２スロット素子２２ｄ，２２ｅと、他方の第２導波管２の前記隣り合う第２スロット素子２２ｄ，２２ｅとが、相互に逆方向にオフセットした状態で配置されているため、前記各第２導波管２のそれぞれにおける前記隣り合う第２スロット素子２２ｄ，２２ｅには、すべて同じ方向に電界が生じる。これにより、各第２導波管２の前記第２スロット素子２２ｄ，２２ｅからそれぞれ放射される電波の重ね合わせにより、主ビーム方向への放射強度を高めることができる。
【００４４】
〔第３の実施形態〕
図５は本発明の第３の実施形態に係る導波管スロットアンテナの正面図である。図５において、本実施形態の導波管スロットアンテナは、第１導波管１及び第２導波管２を交互に積み重ねた１列の導波管列５が、その積み重ね方向に延びる仮想線Ｃを挟んで相互に線対称となるように２列配置されている。
【００４５】
第１導波管１の狭壁面１１ａには、第１スロット素子１２ａ〜１２ｈが、管軸方向に所定長さ（λｇ／２）毎に、交互に逆方向に傾斜するように配置されている。そして、第２導波管２を挟んで隣り合う２つの第１導波管１のうち、一方の第１導波管１の第１スロット素子１２ａ〜１２ｈと、他方の第１導波管１の第１スロット素子１２ａ〜１２ｈとは、それぞれ同じ方向に傾斜している。
【００４６】
第２導波管２の広壁面２１ａには、第２スロット素子２２ａ〜２２ｈが、管軸方向に所定長さ（λｇ／２）毎に、交互に逆方向にオフセットした状態で配置されている。そして、第１導波管１を挟んで隣り合う２つの第２導波管２のうち、一方の第２導波管２の第２スロット素子２２ａ〜２２ｈと、他方の第２導波管２の第２スロット素子２２ａ〜２２ｈとは、それぞれ同じ方向にオフセットした状態で配置されている。
【００４７】
各導波管列５は、第１導波管１に電力を供給するための第１給電路７と、各第２導波管２に電力を供給するための第２給電路８とを備えている。
第１給電路７及び第２給電路８は、例えば導波管によって形成されており、導波管列５の裏側の管軸方向の一端部に第１給電路７が、管軸方向の他端部に第２給電路８がそれぞれ配置されている。
【００４８】
図６は図５の左側の導波管列５の右側面図である。図６において、第１給電路７は、第１導波管１の積み重ね方向に延びており、その一端は図示しない給電部に接続されている。第１給電路７は、その長手方向の４箇所において各第１導波管１の狭壁面１１ｂに接続されている。これにより、前記給電部から第１給電路７を経て、第１導波管１の管軸方向端部に電力が給電される。
【００４９】
図７は図５の左側の導波管列５の左側面図である。図７において、第２給電路８は、給電主路８１と、この給電主路８１から分岐された４つの分岐路８２とによって構成されている。給電主路８１は、第２導波管２の積み重ね方向に延びており、その一端は図示しない給電部に接続されている。給電主路８１には、各分岐路８２の一端が接続されている。各分岐路８２の他端は、給電主路８１に対して垂直な方向に延びて、第２導波管２の凹底面２１ｂに接続されている。これにより、前記給電部から給電主路８１及び分岐路８２を経て、第２導波管２の管軸方向端部に電力が給電される。
【００５０】
図５において、第１導波管１は、管軸方向の一端部に第１給電スロット素子１４を有している。この第１給電スロット１４は、第１導波管１の狭壁面１１ｂにおいて第１給電路７との接続箇所に形成されている。第２導波管２を挟んで隣り合う２つの第１導波管１の各第１給電スロット素子１４には、相互に逆位相で給電されるようになっている。このため、前記２つの第１導波管１の各第１給電スロット素子１４は、第１導波管１の管軸方向の他端側に向けて同位相で給電するように、管軸Ｘ１に対して相互に逆方向に傾斜している。
【００５１】
各第２導波管２は、管軸方向の他端部に第２給電スロット素子２４を有している。この第２給電スロット２４は、第２導波管２の凹底面２１ｂにおいて第２給電路８の分岐路８２との接続箇所に形成されている。第１導波管１を挟んで隣り合う２つの第２導波管２の各第２給電スロット素子２４には、相互に逆位相で給電されるようになっている。このため、前記２つの第２導波管２の各第２給電スロット素子２４は、第２導波管２の管軸方向の一端側に向けて同位相で給電するように、管軸Ｘ２に対して相互に逆方向に傾斜している。
【００５２】
以上、本実施形態に係る導波管スロットアンテナにおいては、管軸方向両端部からそれぞれ給電される第１導波管１及び第２導波管２を交互に積み重ねた１列の導波管列５を２列配置するとともに、この２列の導波管列を線対称に配置することで、周波数の違い（管内波長の違い）による電界放射のピーク方向のずれが生じることなく、使用周波数におけるすべての周波数で電界放射のピーク方向を一定にすることができる。
【００５３】
［その他の変形例］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００５４】
例えば、上記各実施形態における第１導波管１及び第２導波管２の積み重ね個数や、第１スロット素子１２ａ〜１２ｈ及び第２スロット素子２２ａ〜２２ｈの個数は、任意に変更可能である。
また、上記第１及び第２の実施形態において、積み重ね方向に隣り合う第１導波管１の第１給電点１３同士及び第２導波管２の第２給電点２３同士は、いずれも同位相又は逆位相で給電するようにしてもよい。
【００５５】
さらに、第１の実施形態において、第１給電路３及び第２給電路４は、いずれも導波管又は同軸ケーブルにより形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１ 第１導波管
２ 第２導波管
５ 導波管列
１２ａ〜１２ｈ 第１スロット素子
１３ 第１給電点
１４ 第１給電スロット素子
２２ａ〜２２ｈ 第２スロット素子
２３ 第２給電点
２４ 第２給電スロット素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平偏波を放射する複数の第１スロット素子が管軸に対して傾斜する方向に延びて形成された第１導波管と、
垂直偏波を放射する複数の第２スロット素子が管軸に平行な方向に延びて形成された第２導波管と、をそれぞれ複数備え、
前記第１導波管と前記第２導波管とが、管軸に直交する方向に交互に積み重ねられており、
前記第２導波管が、断面コ字状に形成されていることを特徴とする導波管スロットアンテナ。
【請求項２】
前記第２導波管を挟んで隣り合う２つの前記第１導波管の素子間隔、及び前記第１導波管を挟んで隣り合う２つの前記第２導波管の素子間隔が、それぞれ０．８λ０（λ０は使用周波数の自由空間波長）以下の長さに設定されている請求項１に記載の導波管スロットアンテナ。
【請求項３】
前記第１導波管は、管軸方向の中央部に第１給電点を有し、
前記第１給電点を挟んで管軸方向に隣り合う２つの前記第１スロット素子が、当該第１給電点からそれぞれ同一長さ離れた位置で同じ方向に傾斜している請求項１又は２に記載の導波管スロットアンテナ。
【請求項４】
前記第２導波管を挟んで隣り合う２つの第１導波管が、前記第１給電点においてそれぞれ同位相で給電されており、
前記２つの第１導波管のうち、一方の第１導波管の前記隣り合う２つの第１スロット素子と、他方の第１導波管の前記隣り合う２つの第１スロット素子とが、同じ方向に傾斜している請求項３に記載の導波管スロットアンテナ。
【請求項５】
前記第２導波管を挟んで隣り合う２つの第１導波管が、前記第１給電点において相互に逆位相で給電されており、
前記２つの第１導波管のうち、一方の第１導波管の前記隣り合う２つの第１スロット素子と、他方の第１導波管の前記隣り合う２つの第１スロット素子とが、相互に逆方向に傾斜している請求項３に記載の導波管スロットアンテナ。
【請求項６】
前記第１導波管は、管軸方向の一端部に第１給電スロット素子を有し、
前記第２導波管は、管軸方向の他端部に第２給電スロット素子を有し、
前記第１導波管及び第２導波管を交互に積み重ねた１列の導波管列が、その積み重ね方向に延びる線を挟んで相互に線対称となるように２列配置されている請求項１又は２に記載の導波管スロットアンテナ。
【請求項１】
水平偏波を放射する複数の第１スロット素子が管軸に対して傾斜する方向に延びて形成された第１導波管と、
垂直偏波を放射する複数の第２スロット素子が管軸に平行な方向に延びて形成された第２導波管と、をそれぞれ複数備え、
前記第１導波管と前記第２導波管とが、管軸に直交する方向に交互に積み重ねられており、
前記第２導波管が、断面コ字状に形成されていることを特徴とする導波管スロットアンテナ。
【請求項２】
前記第２導波管を挟んで隣り合う２つの前記第１導波管の素子間隔、及び前記第１導波管を挟んで隣り合う２つの前記第２導波管の素子間隔が、それぞれ０．８λ０（λ０は使用周波数の自由空間波長）以下の長さに設定されている請求項１に記載の導波管スロットアンテナ。
【請求項３】
前記第１導波管は、管軸方向の中央部に第１給電点を有し、
前記第１給電点を挟んで管軸方向に隣り合う２つの前記第１スロット素子が、当該第１給電点からそれぞれ同一長さ離れた位置で同じ方向に傾斜している請求項１又は２に記載の導波管スロットアンテナ。
【請求項４】
前記第２導波管を挟んで隣り合う２つの第１導波管が、前記第１給電点においてそれぞれ同位相で給電されており、
前記２つの第１導波管のうち、一方の第１導波管の前記隣り合う２つの第１スロット素子と、他方の第１導波管の前記隣り合う２つの第１スロット素子とが、同じ方向に傾斜している請求項３に記載の導波管スロットアンテナ。
【請求項５】
前記第２導波管を挟んで隣り合う２つの第１導波管が、前記第１給電点において相互に逆位相で給電されており、
前記２つの第１導波管のうち、一方の第１導波管の前記隣り合う２つの第１スロット素子と、他方の第１導波管の前記隣り合う２つの第１スロット素子とが、相互に逆方向に傾斜している請求項３に記載の導波管スロットアンテナ。
【請求項６】
前記第１導波管は、管軸方向の一端部に第１給電スロット素子を有し、
前記第２導波管は、管軸方向の他端部に第２給電スロット素子を有し、
前記第１導波管及び第２導波管を交互に積み重ねた１列の導波管列が、その積み重ね方向に延びる線を挟んで相互に線対称となるように２列配置されている請求項１又は２に記載の導波管スロットアンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２０４９７５（Ｐ２０１２−２０４９７５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６０６６（Ｐ２０１１−６６０６６）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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