導波管型線路および漏れ波アンテナ
【課題】導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手系／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路であり、より簡易な構成で実現できる導波管型線路およびそれを利用した漏れ波アンテナを提供することを課題とする。
【解決手段】第１導波管１と、周期構造体２とを備え、前記第１導波管は、広壁面１ａの両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面１ｂとを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部３を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状は、前記第１導波管の管軸方向において予め設定された管軸線を堺に、当該溝部を形成する長辺が所定角度に折れ曲がって形成されたことを特徴とする
【解決手段】第１導波管１と、周期構造体２とを備え、前記第１導波管は、広壁面１ａの両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面１ｂとを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部３を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状は、前記第１導波管の管軸方向において予め設定された管軸線を堺に、当該溝部を形成する長辺が所定角度に折れ曲がって形成されたことを特徴とする
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路あるいは導波管型右手／左手系複合線路等の導波管型線路、および、その導波管型線路を用いた漏れ波アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属、誘電体などの小片、あるいは、それらで構成された微小な構造体（単位セル）を、波長に対して十分短い間隔（波長の１０分の１程度以下）で配列することで自然には存在しない性質を持った媒質を人工的に構成することが知られている。このような自然に存在しない性質を持った媒質をメタマテリアルという。メタマテリアルの性質の中で、等価的な誘電率εと透磁率μとが同時に負となる場合は，その媒質を伝搬する電磁波の電界、磁界、波面の進行方向（波数ベクトル）の関係が左手の３つの指で示せることから、左手系媒質と呼ばれている。これに対して、等価的な誘電率εと透磁率μとが同時に正となる通常の媒質の場合は，右手系媒質と呼ばれている。また、右手系、左手系媒質を用いた伝送線路が、それぞれ右手系線路、左手系線路と呼ばれている。
【０００３】
左手系媒質は、波の群速度（エネルギーの伝搬速度）と位相速度（位相の遅れる速度）の符号が異符号であり、バックワード波と呼ばれる波の存在する特異な性質をもっている。一方、右手系媒質は、波の群速度（エネルギーの伝搬速度）と位相速度（位相の遅れる速度）の符号が同符号となる性質を持っている。
【０００４】
また、伝送線路が周波数軸上で左手系伝送帯域と右手系伝送帯域の両方を持つ場合、この線路は、右手／左手系複合線路と呼ばれている。この右手／左手系複合線路において、左手系伝送帯域と右手系伝送帯域の間には、通常は電磁波が伝播することができないバンドギャップが生じる。このバンドギャップの帯域幅は、単位セル中のリアクタンスをコントロールすることにより変化させることができ、さらに、この幅をゼロ（０）とし、つまりバンドギャップを無くすことで、左手系伝送帯域と右手系伝送帯域を周波数軸上で連続させることも可能であることが知られている（例えば、非特許文献１）。
【０００５】
さらに、メタマテリアルから導波管を形成した導波管型の線路がすでに提案されている（例えば、非特許文献２および非特許文献３参照）。この非特許文献２および非特許文献３に示されている導波管型の線路を図１１（ａ）に示す、図１１（ａ）に示すように、導波管型の線路１００は、矩形導波管１０１の底面１０２に溝１０３が周期的に形成されたものである。矩形導波管１０１の横幅ａは、使用する波長の半分よりも小さい値としているため、使用周波数は矩形導波管１０１の遮断周波数以下となる。また,矩形導波管１０１の底面１０２に形成されている溝１０３は、伝送方向がｚ軸方向の先端短絡の導波管とみなすことができるが、使用周波数が遮断周波数以下であるため、溝１０３は導波管モードを伝送することができない。
【０００６】
この導波管型の線路１００は、溝１０３に誘電体１０４を充填すると、溝１０３の遮断周波数が矩形導波管１０１の遮断周波数よりも低くなるため、溝１０３の構造であっても、導波管モードを伝送できる状態となる。したがって、導波管型の線路１００では、矩形導波管１０１のｘ軸方向に沿って分布するインピーダンスに溝１０３のインピーダンスが周期的に加わった線路となる。そのため、この溝１０３の深さｄを調節することで、矩形導波管１０１には、直列にキャパシタンス、矩形導波管１０１の使用周波数が遮断周波数以下であるので、並列にインダクタンスが、ｘ軸方向に分布した線路となる。
【０００７】
これらのキャパシタンスおよびインダクタンスの作用により、線路を構成する媒質の等価的な誘電率εと透磁率μはともに負となり、遮断周波数以下のある一定の周波数帯域において伝送される電磁波の群速度と位相速度の符号を異符号とすることができる。つまり、メタマテリアルによる導波管型左手系線路を実現できる。一方、矩形導波管１０１の使用周波数が遮断周波数以上のときは、導波管型右手系線路となり、遮断周波数以上のある一定の周波数帯域において伝送する電磁波の群速度と位相速度の符号を同符号とすることができる。
【０００８】
また、非特許文献３には、導波管型の線路を用いた漏れ波アンテナが提案されている。図１１（ｂ）に示すように、漏れ波アンテナ１１０は、導波管型の線路１００の溝１０３の先端を開放したもので、この部分を漏れ波アンテナ１１０の開口部１０５として利用している。この漏れ波アンテナ１１０は、線路の左手系伝送帯域を利用しているので、線路を伝送する電磁波の群速度と位相速度の符号は異符号である。したがって，電磁波の位相はこの線路の伝送方向に沿って進むため、図１１（ｂ）中のθの向き（後方）にビームを走査することができるものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Atsushi Sanada, Christophe Caloz and Tatsuo Itoh, “Characteristics of the Composite Right/Left-Handed Transmission Lines,” IEEE Microwave and Wireless Component Letters, Vol1.14, No.2 pp.68-70, February 2004.
【非特許文献２】久保 洋，笹井 雅彦， 真田 篤志，“導波管型左手系線路とアンテナへの応用，” 信学総大,BS-1-5, March 2007
【非特許文献３】Islam A. Eshrah, Ahmed A. Kishk, Alexander B. Yakovlev, and Allen W. Glisson，“Rectangular Waveguide With Dielectric-Filled Corrugations Supporting Backward Waves，”IEEE Trans. Microw.，vol. MTT-53，no.11，pp.3298-3304，Nov. 2005.
【非特許文献４】N. Marcuvitz, Waveguide Handbook, pp.399-402，Peter Peregrinus, 1986.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、前記した従来の導波管型の線路、あるいは、この線路を用いた漏れ波アンテナにおいては、以下に示すような問題点が存在していた。
非特許文献２、非特許文献３に開示された導波管型の右手／左手系線路においては、左手系線路を実現するために、矩形導波管の底面に周期的に多数配置された溝ごとに誘電体を充填することが必要となる。したがって、導波管型の右手／左手系線路の構造が複雑となるという問題点があった。さらに、この線路を利用して漏れ波アンテナを構成した場合、アンテナの構造が複雑になるという問題点があった。
【００１１】
本発明は、前記した問題点に鑑み創案されたものであり、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路であり、より簡易な構成で実現できる導波管型線路およびそれを利用した漏れ波アンテナを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る導波管型線路は、前記した課題を解決するため、以下のような構成とした。すなわち、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路であって、第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備え、前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状は、前記第１導波管の管軸方向において予め設定された管軸線を堺に、当該溝部を形成する長辺が所定角度に折れ曲がって形成された構成とした。
【００１３】
このように構成したので、導波管型線路は、第１導波管の管軸方向に直交する方向の横幅に対して、周期構造体のそれぞれの溝部が構成する導波管の断面開口（溝部断面開口）の長手中心線（開口の長辺側）における開口長さ寸法が大きく（長く）なる。そのため、周期構造体のそれぞれの溝部が構成する導波管の遮断周波数は第１導波管の遮断周波数よりも低くなって、溝部は導波管モードを伝送できるので、溝部の中に誘電体を充填しなくても、溝部は導波管内でインピーダンス回路として動作する。したがって、導波管型線路は、第１導波管の横幅に対して、第１導波管から周期構造体のそれぞれの溝部を見ると、先端が短絡された導波管とみなせるので、溝部の深さを調整することで、導波管型右手系線路として構成することや、また、導波管型左手系線路として構成することや、あるいは、導波管型右手／左手系複合線路とすることができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る導波管型線路は、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路であって、第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備え、前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状を、前記第１導波管の管軸方向に沿って凹形状に形成したものである。
【００１５】
このように構成したので、導波管型線路は、第１導波管の管軸方向に沿って、周期構造体のそれぞれの溝部が構成する導波管はリッジ付き導波管となる。そのため、周期構造体のそれぞれの溝部が構成する導波管の遮断周波数は第１導波管の遮断周波数よりも低くなって、溝部は導波管モードを伝送できるので、溝部の中に誘電体を充填しなくても、溝部は導波管内でインピーダンス回路として動作する。したがって、導波管型線路は、第１導波管の横幅に対して、第１導波管から周期構造体のそれぞれの溝部を見ると、先端が短絡された導波管とみなせるので、溝部の深さを調整することで、導波管型右手系線路として構成することや、また、導波管型左手系線路として構成することや、あるいは、導波管型右手／左手系複合線路とすることができる。
【００１６】
また、本発明に係る漏れ波アンテナは、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路を用いた漏れ波アンテナであって、第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備える前記導波管型線路と、前記第１導波管の一方の端面に接続された入力ポートと、前記第１導波管の他方の端面に接続された出力ポート、とを備え、前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状は、前記第１導波管の管軸方向において予め設定された管軸線を境に、当該溝部開口を形成する長辺が所定角度に折れ曲がって形成され、前記入力ポートおよび出力ポートは、第１導波管の横幅よりも大きい導波管に形成され、前記第１導波管の管軸方向に沿って前記広壁面に１つまたは複数のスロットが形成されたものである。なお、本発明に係る漏れ波アンテナは、一つまたは複数のスロットが形成される位置を広壁面に代えて狭壁面に形成する構成としても構わない。
【００１７】
このように構成したので、漏れ波アンテナは、入力ポートの横幅と第１導波管の横幅を異なるようにしているため、入力ポートから入力された電磁波が、導波管型右手／左手系複合線路内を管軸方向（ｘ軸方向）に沿って伝送する。そして、導波管型右手／左手系複合線路を構成する第１導波管の広壁面あるいは狭壁面に、スロットが形成されているため、電磁波のエネルギーは、導波管型右手／左手系複合線路内を伝送しながらスロットから徐々に漏れていくことになり、漏れ波アンテナとし機能することになる。そして、漏れ波アンテナでは、ビームを後方から前方へ連続的に走査できる。
【００１８】
また、本発明に係る漏れ波アンテナは、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路を用いた漏れ波アンテナであって、第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備える前記導波管型線路と、前記第１導波管の一方の端面に接続された入力ポートと、前記第１導波管の他方の端面に接続された出力ポート、とを備え、前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状を、前記第１導波管の管軸方向に沿って凹形状に形成し、前記入力ポートおよび出力ポートは、第１導波管の横幅よりも大きい導波管に形成され、前記第１導波管の管軸方向に沿って前記広壁面に１つまたは複数のスロットが形成されたものである。なお、本発明に係る漏れ波アンテナは、一つまたは複数のスロットが形成される位置を広壁面に代えて狭壁面に形成する構成としても構わない。
【００１９】
このように構成したので、漏れ波アンテナは、入力ポートの横幅と第１導波管の横幅を異なるようにしているため、入力ポートから入力された電磁波が、導波管型右手／左手系複合線路内を管軸方向（ｘ軸方向）に沿って伝送する。そして、導波管型右手／左手系複合線路を構成する第１導波管の広壁面あるいは狭壁面に、スロットが形成されているため、電磁波のエネルギーは、導波管型右手／左手系複合線路内を伝送しながらスロットから徐々に漏れていくことになり、漏れ波アンテナとし機能することになる。そして、漏れ波アンテナでは、ビームを後方から前方へ連続的に走査できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る導波管型線路は、周期構造体の溝部を、第１導波管の管軸方向に沿って、Ｖ字形状等の折れ曲がった曲折部分を有する形状あるいは凹型に形成していることにより、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路あるいは導波管型右手／左手系複合線路のいずれであっても、簡易な構成で実現することができる。
また、本発明に係る漏れ波アンテナは、周期構造体の溝部を、第１導波管の管軸方向に沿って、Ｖ字あるいは凹型に形成させて設けた導波管型線路を使用しているため、簡易な構成で、かつ、正面方向を含み後方から前方へと広範囲にビームを走査することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る導波管型右手／左手系複合線路を一部切欠いて示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る導波管型右手／左手系複合線路の周期構造体を一部断面にして示す平面図である。
【図３】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る第１導波管（溝部３のない通常の矩形導波管）の等価回路を説明するためのブロック図、（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る導波管型右手／左手系複合線路の等価回路を示すブロック図ある。
【図４】本発明の第１実施形態に係る漏れ波アンテナを示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る漏れ波アンテナの構成を示す平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る導波管型右手／左手系複合線路を一部を切欠いて示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る導波管型右手／左手系複合線路の周期構造体を一部断面にして示す平面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る漏れ波アンテナを示す斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る漏れ波アンテナの構成を示す平面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｆ）は本発明に係る漏れ波アンテナの他の構成をそれぞれ示す斜視図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、従来の導波管型左手系線路の構成を示す模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
まず、第一の実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、電磁波はミリ波帯の電波であるものとして説明する。また、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路を導波管型線路（以下、本線路ともいう）とし、ここでは、特に、導波管型右手／左手系複合線路を中心に説明する。
【００２３】
図１に示すように、導波管型右手／左手系複合線路（導波管型線路）１０は、矩形管状に形成された第１導波管１と、この第１導波管１の広壁面１ａに対面（対向）する位置に設けられた周期構造体２とを備えている。なお、第１導波管１と周期構造体２とは、それぞれ別体に形成して接続あるいは溶接して導波管型右手／左手系複合線路（導波管型線路）１０として構成すること等、製造手順は特に限定されるものではない。
【００２４】
第１導波管１は、金属により形成されており、長方形に形成された広壁面１ａと、この広壁面１ａの横幅より小さな横幅に形成された一対の狭壁面１ｂ，１ｂと、によりコ字形状に形成され、後記する周期構造体２の上面とに囲まれて矩形導波管内部を形成し、矩形導波管として機能するように形成されている。
【００２５】
図２に示すように、周期構造体２は、第１導波管１の管軸方向ｘに沿って所定間隔で溝部３が複数設置されている。この周期構造体２は、第１導波管１の管軸方向ｘに直交する方向ｚ（図１の矢印の方向を＋ｚ方向としたときに−ｚ方向）、つまり、一方の広壁面１ａに直交する方向が、溝部３の溝深さになるように形成されている。
【００２６】
この周期構造体２は、ここでは、溝部３の位置が一つの導波管（第２導波管）を構成し、その導波管が管軸方向ｘに周期的に配置されている状態のものをいう。そして、周期構造体２の溝部３は、ここでは、溝部断面開口形状が予め設定された管軸線ｘ（ここでは中央）を境に溝部開口を形成する長辺（３ａ１、３ａ２）を折り曲げたＶ字形（折曲形状）に形成され、そのＶ字形の溝長辺３ａ1および溝長辺３ａ2がそれぞれ、第１導波管１の管軸線ｘに平行な方向に対して（広壁面１ａに平行な面内において）、所定の傾斜角度φ1、φ2となるように形成されている。また、溝部３は、その溝部断面開口形状であるＶ字形の溝短辺３ｂが、第１導波管１の横幅ａ1＋ａ2の両端となる位置に揃えて形成されている。
【００２７】
そして、溝部３は、例えば、傾斜角度φ1、φ2がそれぞれ、０＜φ1≦９０度、０＜φ2≦９０度となる範囲に形成されている。ただし、傾斜角度φ1およびφ2のいずれかが９０度であってもよい。ここでは、傾斜角度φ1、φ2は同じ値を取るものとする。なお、溝部３を形成するために周期構造体２は、ここでは、Ｖ字形状のフレーム体４が立設されており軸線方向ｘに沿って一定間隔で設けられることで溝部３が形成されている。そして、フレーム体４の間に形成される溝部３は、その頂部が中央軸線に一致して形成され、その中央軸線に対して左右対称あるいは左右非対称となるように形成されている。つまり、この溝部３は、方向ｙに平行な長辺（長さａ）をもつ矩形形状の溝と比較したときに曲折部分（角度φ１，φ２）を介して形成されているので、断面開口（溝部断面開口）の長手中心線（開口の長辺側：Ｃ１、Ｃ２）における開口の長さが大きく（長く）なる。
【００２８】
以下、導波管型右手／左手系複合線路１０の動作原理を、等価回路を用いて説明する。
図３に示すように、電波Ｐ１は第１導波管１の一方の入力ポートとなる開口側から入力され、第１導波管１の他方の出力ポートとなる端面から電波Ｐ２が出力される。
このとき、図３（ａ）に示すように、第１導波管１（溝部３のない通常の矩形導波管）の等価回路は、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２と並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３からなり、これらが第１導波管１の管軸方向ｘ（ｘ軸方向）に沿って分布している状態となる。なお、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２と並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３は、ｘ軸方向に沿う長さｐ当たりのインピーダンスとする。
【００２９】
ここで、第１導波管１においては、伝送モードは、電界の方向がｚ軸方向（図１参照）に平行で、ｘ軸方向に電界の成分を持たないＴＥ１０モード（導波管の基本モード）とする。このように基本モードを設定した場合、使用周波数が第１導波管１の遮断周波数以上、つまり第１導波管１が電波を伝送できる周波数領域では、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２は誘導性となり、並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３は容量性となる。また、使用周波数が遮断周波数以下では、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２、並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３は、ともに誘導性となる。
【００３０】
図２に示すように、第１導波管１の横幅を横幅中心（中心となる管軸方向ｘ）に対してａ1＋ａ2として、溝部３を、第１導波管１から見た場合、先端が短絡された横幅Ａ1（＝ａ1／ｃｏｓφ1）＋Ａ2（＝ａ2／ｃｏｓφ2）のＶ字形型の導波管（伝送方向はｚ方向）とみなせるので、図３（ｂ）に示すように、導波管型右手／左手系複合線路１０の等価回路は、第１導波管１のｘ軸方向に沿って分布する長さｐ当たりの直列インピーダンスＺｒｓｅ２２と並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３に、溝部３のインピーダンスＺｇ２４を周期的に直列に加えた回路となる。そして、インピーダンスＺｇ２４は、溝部３の溝深さｄ（図１参照）により変化させることができるため、ここでは溝深さｄを調整することで、導波管型右手／左手系複合線路１０として設定して使用することができる。
【００３１】
ここで示す等価回路においては、使用周波数が第１導波管１の遮断周波数よりも大きい場合、並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３は容量性となる。また、周期構造体２を構成する溝部３により、図３（ｂ）で示す等価回路は、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２と並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３に溝部３のインピーダンスＺｇ２４を直列に加えた回路となる。したがって、溝部３の溝深さｄを調節して直列インピーダンスＺｒｓｅ２２＋Ｚｇ２４を誘導性にすることで、直列にインダクタンスが、並列にキャパシタンスが本線路に沿って分布するので、本線路を構成する媒質の等価的な誘電率εと透磁率μはともに正となり、本線路は右手系導波管型線路として設定することができる。
【００３２】
一方、図２に示すように、第１導波管１の使用周波数が遮断周波数以下では、溝部３の溝部断面開口の長手中心線Ｃ1、Ｃ2に沿った開口長さ（長辺３ａ1、３ａ2）となる横幅Ａ1＋Ａ2は、第１導波管１のｘ軸線方向に直交する横幅ａよりも大きいので、周期構造体２のそれぞれの溝部３が構成する導波管の遮断周波数は第１導波管の遮断周波数よりも低くなり、溝部３は、使用周波数が第１導波管１の遮断周波数よりも大きい場合と同様に、導波管の電磁界モード（ｚ軸方向に電界の成分を持たない伝送モード）を伝送できる。
【００３３】
したがって、溝深さｄを調節して本線路の直列インピーダンスＺｒｓｅ２２＋Ｚｇ２４を容量性にすれば、遮断周波数以下ではアドミッタンスＹｒｓｈ２３は誘導性であるから、本線路は直列にキャパシタンスが分布し、かつ、並列にインダクタンスが分布するので、本線路を構成する媒質の等価的な誘電率εと透磁率μはともに負となり、本線路は導波管型左手系線路となって電磁波を伝送できるようにすることができる。 また、本発明に係る導波管型右手／左手系複合線路１０は、第１導波管１の横幅ａ1+ａ2と溝部３の溝深さｄとを調節することにより、右手系伝送帯域と左手系伝送帯域が遮断周波数ｆ０を挟んで連続的に実現できる。
【００３４】
図２に示すように、このように、導波管型右手／左手系複合線路１０は、溝部３の長手中心線Ｃ1、Ｃ2に沿った長辺３ａ1、３ａ2の横幅Ａ1＋Ａ2は、第１導波管１の横幅ａ1+ａ2よりも大きく、周期構造体２のそれぞれの溝部３が構成する導波管の遮断周波数は第１導波管の遮断周波数よりも低くなるため、第１導波管１の使用周波数が遮断領域であっても、溝部３は導波管モードを伝送することができる。これによって、溝部３は、使用周波数が遮断領域にある第１導波管１において直列インピーダンス回路として動作する。したがって，誘電体材料を使わなくても，簡易な構成で導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、導波管型右手／左手系の複合線路のいずれにおいても実現することが可能となる。
【００３５】
つぎに、すでに説明した導波管型右手／左手系複合線路１０を使用する漏れ波アンテナ３０について説明する。なお、以下に説明する図４ないし図５では、漏れ波アンテナにおいて、導波管型右手／左手系複合線路１０ですでに説明した構成については、同じ符合を付して説明を省略する。
【００３６】
図４に示すように、漏れ波アンテナ３０は、導波管型右手／左手系複合線路１０と、この導波管型右手／左手系複合線路１０における第１導波管１の一方の端面に設けた入力ポート３２と、第１導波管１の他方の端面に設けた出力ポート３４と、第１導波管１の広壁面１ａに形成したスロット３１と、を備えている。
【００３７】
図５に示すように、入力ポート３２および出力ポート３４は、それぞれテーパ型矩形導波管により形成され、ここでは左右対称となるように設置されている。この入力ポート３２の開口幅は、第１導波管１の横幅ｂよりも大きくなるように形成され、つまり、入力ポート３２の接続面３３における横幅ｂ１は、第１導波管１の横幅ｂよりも大きくなるように設定されている。同様に、出力ポート３４の開口幅は、第１導波管１の横幅ｂよりも大きくなるように形成され、つまり、出力ポート３４の接続面３５における横幅ｂ１が、第１導波管１の横幅ｂより大きくなるように設定されている。
【００３８】
図５に示すように、入力ポート３２および出力ポート３４の横幅と、第１導波管１の横幅ｂとが同じ寸法であると、第１導波管１の遮断周波数ｆ０以下のとき、テーパ型矩形導波管である入力ポート３２あるいは出力ポート３４内を電波が伝送できなくなる。そのため、入力ポート３２および出力ポート３４を第１導波管１の横幅ｂと異なる（大きい）寸法で形成して、第１導波管１の遮断周波数ｆ０以下のとき、テーパ型矩形導波管とした入力ポート３２および出力ポート３４内において、電波を伝送できるようにしている。
【００３９】
第１導波管１の広壁面１ａに形成したスロット３１は、第１導波管１内を伝送する電波を外部に放射するためのものである。このスロット３１は、ここでは、広壁面１ａに管軸方向に平行に連続する線状として形成されている。
なお、第１導波管１、周期構造体２、溝部３の構成は、すでに説明したので、ここでは、その説明を省略する。
【００４０】
つぎに、導波管型右手／左手系複合線路１０を用いた漏れ波アンテナ３０の一例となる具体的な寸法と併せて動作を説明する。
漏れ波アンテナ３０は、入力ポート３２から入力された電磁波が、導波管型右手／左手系複合線路１０内をｘ軸方向に沿って伝送する。導波管型右手／左手系複合線路１０を構成する第１導波管１の上壁面となる広壁面１ａに、スロット３１が形成されているため、電磁波のエネルギーは、導波管型右手／左手系複合線路１０内を伝送しながらスロット３１から徐々に漏れていく。したがって、このスロット３１は、漏れ波アンテナ３０の開口として動作している。
【００４１】
なお、ここでは、テーパ型矩形導波管からなる入力ポート３２の入力端面３６およびテーパ型矩形導波管からなる出力ポート３４の出力端面３７は、導波管の規格サイズ（例えば、ＷＲ−１５：横幅＝３．７６ｍｍ、高さ＝１．８８ｍｍ）と同一となるように導波管のサイズ（横幅と高さ）を任意に調節できる。入力ポート３２および出力ポート３４において、テーパ形状になっているのは、導波管の規格サイズから第１導波管１のサイズに近づけるためである。
【００４２】
漏れ波アンテナ３０は、入力ポート３２側の接続面３３、および、出力ポート３４側の接続面３５が、第１導波管１と接合する部分である接合面において、第１導波管１の横幅ｂよりも大きくなるように、つまり遮断周波数を低くしているので、入力ポート３２から第１導波管１、周期構造体２を介して出力ポート３４まで電波が伝送できる。
なお、漏れ波アンテナ３０において、スロット３１は、第１導波管１の広壁面１ａに管軸方向ｘに沿って所定長さで連続して形成されていることとして示したが、図１０（ｃ）に示すようなアレー素子構成であっても構わない。
【００４３】
つぎに、第二の実施形態について説明する。
なお、以下の説明においては、第１実施例と同様、電磁波はミリ波帯の電波であるものとして説明する。また、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路を導波管型線路（以下、本線路ともいう）とし、ここでは、特に、導波管型右手／左手系複合線路を中心に説明する。
【００４４】
図６に示すように、導波管型右手／左手系複合線路（導波管型線路）１０Ａは、矩形管状に形成された第１導波管１と、この第１導波管１の広壁面１ａに対面（対向）する位置に設けられた周期構造体２Ａとを備えている。なお、第１導波管１と周期構造体２Ａとは、それぞれ別体に形成して接続あるいは溶接して導波管型右手／左手系複合線路（導波管型線路）１０Ａとして構成すること等、製造手順は特に限定されるものではない。
第１導波管１は、金属により形成されており、長方形に形成された広壁面１ａと、この広壁面１ａの横幅より小さな横幅に形成された一対の狭壁面１ｂ，１ｂと、によりコ字形状に形成され、後記する周期構造体２の上面とに囲まれて、矩形導波管として機能するように形成されている。
【００４５】
図７に示すように、周期構造体２Ａは、第１導波管１の管軸方向ｘに沿って所定間隔で溝部３が複数設置されている。この周期構造体２は、第１導波管１の管軸方向ｘに直交する方向ｚ（図２の矢印の方向を＋ｚ方向としたときに−ｚ方向）、つまり、一方の広壁面１ａに直交する方向に沿って、溝部１３が形成されている。この周期構造体２Ａは、ここでは、溝部１３の位置が一つの導波管（第２導波管）を構成し、その導波管が管軸方向ｘに周期的に配置されている状態のものをいう。そして、周期構造体２Ａの溝部１３は、ここでは、溝部断面開口形状が凹形に形成されている。また、溝部１３は、その溝部断面開口形状である凹形の短辺１３ｂが、第１導波管１の横幅ａ1の両端となる位置に揃えて形成されている。なお、溝部１３は、その矩形の凹みにおける底面１３ｃ２と、この底面１３ｃ２の両側の辺１３ｃ１，１３ｃ１との割合は、リッジ付き導波管の構成となれば、特に限定されるものではない。
【００４６】
また、溝部１３を形成するために周期構造体２Ａは、ここでは、凸形状のフレーム体１４が立設されることで溝部１３を形成しており、軸線方向ｘに沿ってフレーム体１４が一定間隔で設けられている。そして、フレーム体１４の間に形成される溝部１３は、その凹部分の中央が、中央軸線に一致して形成され、その中央軸線に対して左右対称となるように形成されている。この溝部１３は、方向ｙに平行な長辺（長さａ）をもつ矩形形状の溝と比較したときに凹部分（ｃ１，ｃ２の部分）を介して形成されているので、リッジ付き導波管の構成となる。このようなリッジ付き導波管の遮断周波数は、辺ｃ１、ｃ２で構成されるリッジの効果により、同じ横幅をもつ矩形導波管の遮断周波数よりも、低くなる（非特許文献４参照）。そのため、周期構造体２Ａのそれぞれの溝部１３が構成する導波管の遮断周波数は第１導波管１の遮断周波数よりも低くなって、溝部１３は導波管モードを伝送できる状態となる。
【００４７】
以下、導波管型右手／左手系複合線路１０Ａの動作原理を、図３で示す等価回路を用いて説明する。
図３に示すように、電波Ｐ１は第１導波管１の一方の入力ポートとなる開口側から入力され、第１導波管１の他方の出力ポートとなる端面から電波Ｐ２が出力される。
このとき、図３（ａ）に示すように、第１導波管１（溝部１３のない通常の矩形導波管）の等価回路は、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２と並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３からなり、これらが第１導波管１のｘ軸方向に沿って分布している状態となる。なお、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２と並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３は、ｘ軸方向に沿う長さｐ当たりのインピーダンスとする。
【００４８】
ここで、第１導波管１においては、伝送モードは、電界の方向がｚ軸（図１参照）に平行で、ｘ軸方向に電界の成分を持たないＴＥ１０モード（導波管の基本モード）とする。このように基本モードを設定した場合、使用周波数が第１導波管１の遮断周波数以上、つまり第１導波管１が電波を伝送できる周波数領域では、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２は誘導性となり、並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３は容量性となる。また、使用周波数が遮断周波数以下では、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２、並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３は、ともに誘導性となる。
【００４９】
図７に示すように、第１導波管１の横幅をａ1として、溝部１３を、第１導波管１から見た場合、先端が短絡された横幅ａ1の凹型の導波管つまりリッジ付き導波管（伝送方向はｚ方向）とみなせるので、図３（ｂ）に示すように、導波管型右手／左手系複合線路１０Ａの等価回路は、第１導波管１のｘ軸方向に沿って分布する長さｐ当たりの直列インピーダンスＺｒｓｅ２２と並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３に、溝部３のインピーダンスＺｇ２４を周期的に直列に加えた回路となる。そして、インピーダンスＺｇ２４は、溝部１３の溝深さｄにより変化させることができるため、ここでは溝深さｄを調整することで、導波管型右手／左手系複合線路１０Ａとして設定して使用することができる。
【００５０】
ここで示す等価回路においては、使用周波数が第１導波管１の遮断周波数よりも大きい場合、並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３は容量性となる。また、周期構造体２Ａを構成する溝部１３により、図３（ｂ）で示す等価回路は、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２と並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３に溝部１３のインピーダンスＺｇ２４を直列に加えた回路となる。したがって、溝部１３の溝深さｄを調節して直列インピーダンスＺｒｓｅ２２＋Ｚｇ２４を誘導性にすることで、直列にインダクタンスが、並列にキャパシタンスが本線路に沿って分布するので、本線路を構成する媒質の等価的な誘電率εと透磁率μはともに正となり、本線路は右手系導波管型線路として設定することができる。
【００５１】
一方、第１導波管１Ａの使用周波数が遮断周波数以下では、溝部１３の溝部断面開口はリッジ付き導波管であるため、周期構造体２Ａのそれぞれの溝部１３が構成する導波管の遮断周波数は、非特許文献４に示されているように、辺ｃ１、ｃ２で構成されるリッジの効果により、第１導波管の遮断周波数よりも低くなる。そのため、溝部１３は、使用周波数が第１導波管１の遮断周波数よりも大きい場合と同様に、導波管の電磁界モード（ｚ軸方向に電界の成分を持たない伝送モード）を伝送できる。
【００５２】
したがって、溝深さｄを調節して本線路の直列インピーダンスＺｒｓｅ２２＋Ｚｇ２４を容量性にすれば、遮断周波数以下ではアドミッタンスＹｒｓｈ２３は誘導性であるから、本線路は直列にキャパシタンスが分布し、かつ、並列にインダクタンスが分布するので、本線路を構成する媒質の等価的な誘電率εと透磁率μはともに負となり、本線路は導波管型左手系線路となって電磁波を伝送できるようにすることができる。 また、本発明に係る導波管型右手／左手系複合線路１０Ａは、第１導波管１の横幅ａと溝部１３の溝深さｄとを調節することにより、右手系伝送帯域と左手系伝送帯域が遮断周波数ｆ０を挟んで連続的に実現できる。
【００５３】
このように、導波管型右手／左手系複合線路１０Ａは、溝部１３の断面開口はリッジ付き導波管であるため、周期構造体２Ａのそれぞれの溝部１３が構成する導波管の遮断周波数は第１導波管１の遮断周波数よりも低くなるため、第１導波管１の使用周波数が遮断領域であっても、溝部１３は導波管モードを伝送することができる。これによって、溝部１３は、使用周波数が遮断領域にある第１導波管１において直列インピーダンス回路として動作する。したがって，誘電体材料を使わなくても，簡易な構成で導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、導波管型右手／左手系の複合線路のいずれにおいても実現することが可能となる。
つぎに、すでに説明した導波管型右手／左手系複合線路１０Ａを使用する漏れ波アンテナ３０Ａについて説明する。なお、以下に説明する図８ないし図９では、漏れ波アンテナにおいて、導波管型右手／左手系複合線路１０Ａあるいは図５ですでに説明した構成については、同じ符合を付して説明を省略する。
【００５４】
図８に示すように、漏れ波アンテナ３０Ａは、導波管型右手／左手系複合線路１０Ａと、この導波管型右手／左手系複合線路１０Ａにおける第１導波管１の一方の端面に設けた入力ポート３２と、第１導波管１の他方の端面に設けた出力ポート３４と、第１導波管１の広壁面１ａに形成したスロット３１と、を備えている。
【００５５】
図９に示すように、入力ポート３２および出力ポート３４は、それぞれテーパ型矩形導波管により形成され、ここでは左右対称となるように設置されている。この入力ポート３２の開口幅は、第１導波管１の横幅ｂよりも大きくなるように形成され、つまり、入力ポート３２の接続面３３における横幅ｂ１は、第１導波管１の横幅ｂよりも大きくなるように設定されている。同様に、出力ポート３４の開口幅は、第１導波管１の横幅ｂよりも大きくなるように形成され、つまり、出力ポート３４の接続面３５における横幅ｂ１が、第１導波管１の横幅ｂより大きくなるように設定されている。
【００５６】
入力ポート３２および出力ポート３４の横幅と、第１導波管１の横幅ｂとが同じ寸法であると、第１導波管１の遮断周波数ｆ０以下のとき、テーパ型矩形導波管である入力ポート３２あるいは出力ポート３４内を電波が伝送できなくなる。そのため、入力ポート３２および出力ポート３４を第１導波管１の横幅ｂと異なる（大きい）寸法で形成して、第１導波管１の遮断周波数ｆ０以下のとき、テーパ型矩形導波管とした入力ポート３２および出力ポート３４内において、電波を伝送できるようにしている。
【００５７】
第１導波管１の広壁面１ａに形成したスロット３１は、第１導波管１内を伝送する電波を外部に放射するためのものである。このスロット３１は、ここでは、広壁面１ａに管軸方向に平行に連続する線状として形成されている。
なお、第１導波管１、周期構造体２Ａ、溝部３Ａの構成は、すでに説明したので、ここでは、その説明を省略する。
【００５８】
つぎに、導波管型右手／左手系複合線路１０Ａを用いた漏れ波アンテナ３０Ａの一例となる具体的な寸法と併せて動作を説明する。
漏れ波アンテナ３０Ａは、入力ポート３２から入力された電磁波が、導波管型右手／左手系複合線路１０内をｘ軸方向に沿って伝送する。導波管型右手／左手系複合線路１０を構成する第１導波管１の上壁面となる広壁面１ａに、スロット３１が形成されているため、電磁波のエネルギーは、導波管型右手／左手系複合線路１０内を伝送しながらスロット３１から徐々に漏れていく。したがって、このスロット３１は、漏れ波アンテナ３０の開口として動作している。
【００５９】
なお、ここでは、テーパ型矩形導波管からなる入力ポート３２の入力端面３６およびテーパ型矩形導波管からなる出力ポート３４の出力端面３７は、導波管の規格サイズ（例えば、ＷＲ−１５：横幅＝３．７６ｍｍ、高さ＝１．８８ｍｍ）と同一となるように導波管のサイズ（横幅と高さ）を任意に調節できる。入力ポート３２および出力ポート３４において、テーパ形状になっているのは、導波管の規格サイズから第１導波管１のサイズに近づけるためである。
【００６０】
漏れ波アンテナ３０Ａは、入力ポート３２側の接続面３３、および、出力ポート３４側の接続面３５が、第１導波管１と接合する部分である接合面において、第１導波管１の横幅ｂよりも大きくなるように、つまり遮断周波数を低くしているので、入力ポート３２から第１導波管１、周期構造体２を介して出力ポート３４まで電波が伝送できる。
なお、漏れ波アンテナ３０Ａにおいて、スロット３１は、第１導波管１の広壁面１ａに管軸方向ｘに沿って所定長さで連続して形成されていることとして示したが、図１０（ｃ）に示すようなアレー素子構成であっても構わない。
【００６１】
以上説明したように、本発明の導波管型線路を利用することにより、簡易な構成で漏れ波アンテナ３０，３０Ａを実現することができる。さらに、漏れ波アンテナ３０，３０Ａは導波管型右手／左手系複合線路の特徴を利用することにより、周波数の変化で正面方向を含む後方から前方へと広範囲に連続的にビームを走査することが可能となる。また、左手系伝送帯域と右手系伝送帯域を周波数軸上で連続させているが、右手系伝送帯域と左手系伝送帯域の間にバンドギャップを生じさせて、導波管型右手系線路あるいは導波管型左手系線路あるいはそれらを使用した漏れ波アンテナとして使用してもよい。
【００６２】
また、溝部３，１３の形状は、中心となる管軸方向ｘ（ｘ軸）に対して対称な形状にすることができるので、第１導波管１および溝部３，１３の電磁界分布はｘ軸に対して対称となる。図５および図９に示すように、第１導波管１の広壁面１ａにおいて管軸方向ｘに対して平行にスロット３１が形成されている場合、このスロット３１のｙ方向におけるスロット位置を真ん中（ｙ＝0）にすると、所望の漏れ波アンテナの漏れ定数（放射電力量）を０とすることができる。したがって、ｙ方向にスロット位置を調整することにより、非常に小さい漏れ定数（放射電力量）を設定できるなど詳細な調整が可能となる。一方、溝部３がｘ軸に対して非対称の場合は、漏れ定数（放射電力量）を０と設定することができないので、漏れ定数（放射電力量）の調整範囲は限定される。
【００６３】
また、導波管型右手／左手系複合線路１０，１０Ａを使用して漏れ波アンテナ３０，３０Ａの使用する機器により、電磁波はミリ波帯以外の電磁波を用いてもよいことはもちろんである。
さらに、漏れ波アンテナ３０，３０Ａを構成するために第１導波管１の伝送方向に沿ってスロット３１を配置しているが、このスロット３１は伝送方向の軸（管軸方向ｘ）に対して、図１０（ａ）に示すように傾斜したスロット３１ａとして配置してもよい。また、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、漏れ波アンテナ３０，３０Ａにおいてスロット３１ｂ，３１ｃのように、連続したスリット状でわなく、一定間隔で断続的に形成した状態であってもよく、形状、設置数、設置間隔、傾斜角度、形成位置、溝形状等は、使用される機器に合わせて設定される。また、図１０（ｄ）〜（ｆ）に示すように、スロット３１ｄ，３１ｅ，１３ｆを狭壁面１ｂに形成する構成としても構わない。
また、入力ポート３２および出力ポート３４は、テーパ導波管として説明したが、第１導波管１の横幅ａより大きな横幅となる矩形導波管であっても構わない。
【００６４】
また、第２実施例で説明した溝部３で構成されるリッジ付き導波管のリッジ部分の形状は、第２実施例で説明した以外のものであっても構わない。つまり、図６〜図９では、リッジ部分（ｃ１，ｃ２）は矩形状であるが、例えば、三角形状、半円形状等であってもよい。さらに、リッジ部分の大きさは、任意に設定可能である。また、図１から図５で説明した導波管型右手／左手系複合線路１０あるいは漏れ波アンテナ３０では、溝部３をＶ形状に形成した例として説明したが、例えば、つぎのような形状であってもよい。
【００６５】
つまり、溝部は、方向ｙに平行な長辺（長さａ）をもつ矩形形状の溝に対して溝長さが長くなるように折曲部分が形成されていればよく、あるいは、中心位置での軸線方向ｘに対して折曲部分を有して、かつ、左右対称な形状あるいは左右非対称に形成されていれば、その形状は限定されるものではない。つまり、図１から図５では、溝形状を中央となる軸線方向ｘを境に左右対称となるようなＶ字形状として説明したが、軸線方向ｘは、中央でなくてもよく、また、角度φ１が２０〜１６０度で、角度φ２が２０〜１６０度となるような溝形状でもよい。また、角度φ１（φ２）が９０度であるときに、角度φ２（φ１）が９０度を除く２０〜１６０度の範囲のいずれかで設定されている形状でもよい。
【００６６】
さらに、溝部３において折曲部分を含む形状が、左右対称あるいは非対称にかかわらず、円弧の一部となるような曲線の形状であってもよい（例えば、Ｖ字形状に対してほぼＵ字形状など）。ただし、導波管型右手／左手系複合線路１０，１０Ａあるいは漏れ波アンテナ３０，３０Ａでは、左右対称としたほうが、漏れ定数（放射電力量）を詳細に（漏れ定数を非常に小さい値（例えば０）から大きな値まで）制御できるという観点から、都合がよい。なお、ここでは、溝部３の開口断面における長辺として、図１における方向ｙの向き（一方の狭壁面１ｂ側から他方の狭壁面１ｂ側に向かう方向）の辺とする。したがって、ここでは、溝部３の長辺と言ったときには、方向ｘに沿って形成される溝部３の開口の辺が実質的に方向ｙの辺より長くなるように構成されていても、方向ｙの辺を言うものとする。また、溝部３の短辺３ｂ、溝部１３の短辺１３ｂは、一方の狭壁面１ｂの内側に接する位置から他方の狭壁面１ｂの内側に接する位置まで形成するように説明したが、狭面１ｂ，１ｂ間で導波管としての役割が達成できれば、溝部３の短辺３ｂあるいは溝部１３の短辺１３ｂが狭壁面１ｂの内側に接していなくても（狭壁面１ｂ，１ｂの間に、溝部３の短辺３ｂ、溝部１３の短辺１３ｂを形成しても）構わない。
【００６７】
以上、説明したように、本発明の導波管型右手／左手系複合線路１０，１０Ａから構成される漏れ波アンテナ３０，３０Ａは、後方から前方へと広範囲にビームを走査できるという効果を有し、イメージングやレーダー用のアンテナとして有効である。本発明に係る導波管型右手／左手系複合線路１０，１０Ａは、アンテナ以外にも結合器，共振器，分配器等にも応用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 第１導波管
１ａ 広壁面
１ｂ 狭壁面
２ 周期構造体
３ 溝部
３ａ 長辺（溝部断面開口の長辺）
３ｂ 短辺（溝部断面開口の短辺）
１０ 導波管型右手／左手系複合線路
３０ 漏れ波アンテナ
３１ スロット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路あるいは導波管型右手／左手系複合線路等の導波管型線路、および、その導波管型線路を用いた漏れ波アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属、誘電体などの小片、あるいは、それらで構成された微小な構造体（単位セル）を、波長に対して十分短い間隔（波長の１０分の１程度以下）で配列することで自然には存在しない性質を持った媒質を人工的に構成することが知られている。このような自然に存在しない性質を持った媒質をメタマテリアルという。メタマテリアルの性質の中で、等価的な誘電率εと透磁率μとが同時に負となる場合は，その媒質を伝搬する電磁波の電界、磁界、波面の進行方向（波数ベクトル）の関係が左手の３つの指で示せることから、左手系媒質と呼ばれている。これに対して、等価的な誘電率εと透磁率μとが同時に正となる通常の媒質の場合は，右手系媒質と呼ばれている。また、右手系、左手系媒質を用いた伝送線路が、それぞれ右手系線路、左手系線路と呼ばれている。
【０００３】
左手系媒質は、波の群速度（エネルギーの伝搬速度）と位相速度（位相の遅れる速度）の符号が異符号であり、バックワード波と呼ばれる波の存在する特異な性質をもっている。一方、右手系媒質は、波の群速度（エネルギーの伝搬速度）と位相速度（位相の遅れる速度）の符号が同符号となる性質を持っている。
【０００４】
また、伝送線路が周波数軸上で左手系伝送帯域と右手系伝送帯域の両方を持つ場合、この線路は、右手／左手系複合線路と呼ばれている。この右手／左手系複合線路において、左手系伝送帯域と右手系伝送帯域の間には、通常は電磁波が伝播することができないバンドギャップが生じる。このバンドギャップの帯域幅は、単位セル中のリアクタンスをコントロールすることにより変化させることができ、さらに、この幅をゼロ（０）とし、つまりバンドギャップを無くすことで、左手系伝送帯域と右手系伝送帯域を周波数軸上で連続させることも可能であることが知られている（例えば、非特許文献１）。
【０００５】
さらに、メタマテリアルから導波管を形成した導波管型の線路がすでに提案されている（例えば、非特許文献２および非特許文献３参照）。この非特許文献２および非特許文献３に示されている導波管型の線路を図１１（ａ）に示す、図１１（ａ）に示すように、導波管型の線路１００は、矩形導波管１０１の底面１０２に溝１０３が周期的に形成されたものである。矩形導波管１０１の横幅ａは、使用する波長の半分よりも小さい値としているため、使用周波数は矩形導波管１０１の遮断周波数以下となる。また,矩形導波管１０１の底面１０２に形成されている溝１０３は、伝送方向がｚ軸方向の先端短絡の導波管とみなすことができるが、使用周波数が遮断周波数以下であるため、溝１０３は導波管モードを伝送することができない。
【０００６】
この導波管型の線路１００は、溝１０３に誘電体１０４を充填すると、溝１０３の遮断周波数が矩形導波管１０１の遮断周波数よりも低くなるため、溝１０３の構造であっても、導波管モードを伝送できる状態となる。したがって、導波管型の線路１００では、矩形導波管１０１のｘ軸方向に沿って分布するインピーダンスに溝１０３のインピーダンスが周期的に加わった線路となる。そのため、この溝１０３の深さｄを調節することで、矩形導波管１０１には、直列にキャパシタンス、矩形導波管１０１の使用周波数が遮断周波数以下であるので、並列にインダクタンスが、ｘ軸方向に分布した線路となる。
【０００７】
これらのキャパシタンスおよびインダクタンスの作用により、線路を構成する媒質の等価的な誘電率εと透磁率μはともに負となり、遮断周波数以下のある一定の周波数帯域において伝送される電磁波の群速度と位相速度の符号を異符号とすることができる。つまり、メタマテリアルによる導波管型左手系線路を実現できる。一方、矩形導波管１０１の使用周波数が遮断周波数以上のときは、導波管型右手系線路となり、遮断周波数以上のある一定の周波数帯域において伝送する電磁波の群速度と位相速度の符号を同符号とすることができる。
【０００８】
また、非特許文献３には、導波管型の線路を用いた漏れ波アンテナが提案されている。図１１（ｂ）に示すように、漏れ波アンテナ１１０は、導波管型の線路１００の溝１０３の先端を開放したもので、この部分を漏れ波アンテナ１１０の開口部１０５として利用している。この漏れ波アンテナ１１０は、線路の左手系伝送帯域を利用しているので、線路を伝送する電磁波の群速度と位相速度の符号は異符号である。したがって，電磁波の位相はこの線路の伝送方向に沿って進むため、図１１（ｂ）中のθの向き（後方）にビームを走査することができるものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Atsushi Sanada, Christophe Caloz and Tatsuo Itoh, “Characteristics of the Composite Right/Left-Handed Transmission Lines,” IEEE Microwave and Wireless Component Letters, Vol1.14, No.2 pp.68-70, February 2004.
【非特許文献２】久保 洋，笹井 雅彦， 真田 篤志，“導波管型左手系線路とアンテナへの応用，” 信学総大,BS-1-5, March 2007
【非特許文献３】Islam A. Eshrah, Ahmed A. Kishk, Alexander B. Yakovlev, and Allen W. Glisson，“Rectangular Waveguide With Dielectric-Filled Corrugations Supporting Backward Waves，”IEEE Trans. Microw.，vol. MTT-53，no.11，pp.3298-3304，Nov. 2005.
【非特許文献４】N. Marcuvitz, Waveguide Handbook, pp.399-402，Peter Peregrinus, 1986.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、前記した従来の導波管型の線路、あるいは、この線路を用いた漏れ波アンテナにおいては、以下に示すような問題点が存在していた。
非特許文献２、非特許文献３に開示された導波管型の右手／左手系線路においては、左手系線路を実現するために、矩形導波管の底面に周期的に多数配置された溝ごとに誘電体を充填することが必要となる。したがって、導波管型の右手／左手系線路の構造が複雑となるという問題点があった。さらに、この線路を利用して漏れ波アンテナを構成した場合、アンテナの構造が複雑になるという問題点があった。
【００１１】
本発明は、前記した問題点に鑑み創案されたものであり、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路であり、より簡易な構成で実現できる導波管型線路およびそれを利用した漏れ波アンテナを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る導波管型線路は、前記した課題を解決するため、以下のような構成とした。すなわち、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路であって、第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備え、前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状は、前記第１導波管の管軸方向において予め設定された管軸線を堺に、当該溝部を形成する長辺が所定角度に折れ曲がって形成された構成とした。
【００１３】
このように構成したので、導波管型線路は、第１導波管の管軸方向に直交する方向の横幅に対して、周期構造体のそれぞれの溝部が構成する導波管の断面開口（溝部断面開口）の長手中心線（開口の長辺側）における開口長さ寸法が大きく（長く）なる。そのため、周期構造体のそれぞれの溝部が構成する導波管の遮断周波数は第１導波管の遮断周波数よりも低くなって、溝部は導波管モードを伝送できるので、溝部の中に誘電体を充填しなくても、溝部は導波管内でインピーダンス回路として動作する。したがって、導波管型線路は、第１導波管の横幅に対して、第１導波管から周期構造体のそれぞれの溝部を見ると、先端が短絡された導波管とみなせるので、溝部の深さを調整することで、導波管型右手系線路として構成することや、また、導波管型左手系線路として構成することや、あるいは、導波管型右手／左手系複合線路とすることができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る導波管型線路は、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路であって、第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備え、前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状を、前記第１導波管の管軸方向に沿って凹形状に形成したものである。
【００１５】
このように構成したので、導波管型線路は、第１導波管の管軸方向に沿って、周期構造体のそれぞれの溝部が構成する導波管はリッジ付き導波管となる。そのため、周期構造体のそれぞれの溝部が構成する導波管の遮断周波数は第１導波管の遮断周波数よりも低くなって、溝部は導波管モードを伝送できるので、溝部の中に誘電体を充填しなくても、溝部は導波管内でインピーダンス回路として動作する。したがって、導波管型線路は、第１導波管の横幅に対して、第１導波管から周期構造体のそれぞれの溝部を見ると、先端が短絡された導波管とみなせるので、溝部の深さを調整することで、導波管型右手系線路として構成することや、また、導波管型左手系線路として構成することや、あるいは、導波管型右手／左手系複合線路とすることができる。
【００１６】
また、本発明に係る漏れ波アンテナは、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路を用いた漏れ波アンテナであって、第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備える前記導波管型線路と、前記第１導波管の一方の端面に接続された入力ポートと、前記第１導波管の他方の端面に接続された出力ポート、とを備え、前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状は、前記第１導波管の管軸方向において予め設定された管軸線を境に、当該溝部開口を形成する長辺が所定角度に折れ曲がって形成され、前記入力ポートおよび出力ポートは、第１導波管の横幅よりも大きい導波管に形成され、前記第１導波管の管軸方向に沿って前記広壁面に１つまたは複数のスロットが形成されたものである。なお、本発明に係る漏れ波アンテナは、一つまたは複数のスロットが形成される位置を広壁面に代えて狭壁面に形成する構成としても構わない。
【００１７】
このように構成したので、漏れ波アンテナは、入力ポートの横幅と第１導波管の横幅を異なるようにしているため、入力ポートから入力された電磁波が、導波管型右手／左手系複合線路内を管軸方向（ｘ軸方向）に沿って伝送する。そして、導波管型右手／左手系複合線路を構成する第１導波管の広壁面あるいは狭壁面に、スロットが形成されているため、電磁波のエネルギーは、導波管型右手／左手系複合線路内を伝送しながらスロットから徐々に漏れていくことになり、漏れ波アンテナとし機能することになる。そして、漏れ波アンテナでは、ビームを後方から前方へ連続的に走査できる。
【００１８】
また、本発明に係る漏れ波アンテナは、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路を用いた漏れ波アンテナであって、第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備える前記導波管型線路と、前記第１導波管の一方の端面に接続された入力ポートと、前記第１導波管の他方の端面に接続された出力ポート、とを備え、前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状を、前記第１導波管の管軸方向に沿って凹形状に形成し、前記入力ポートおよび出力ポートは、第１導波管の横幅よりも大きい導波管に形成され、前記第１導波管の管軸方向に沿って前記広壁面に１つまたは複数のスロットが形成されたものである。なお、本発明に係る漏れ波アンテナは、一つまたは複数のスロットが形成される位置を広壁面に代えて狭壁面に形成する構成としても構わない。
【００１９】
このように構成したので、漏れ波アンテナは、入力ポートの横幅と第１導波管の横幅を異なるようにしているため、入力ポートから入力された電磁波が、導波管型右手／左手系複合線路内を管軸方向（ｘ軸方向）に沿って伝送する。そして、導波管型右手／左手系複合線路を構成する第１導波管の広壁面あるいは狭壁面に、スロットが形成されているため、電磁波のエネルギーは、導波管型右手／左手系複合線路内を伝送しながらスロットから徐々に漏れていくことになり、漏れ波アンテナとし機能することになる。そして、漏れ波アンテナでは、ビームを後方から前方へ連続的に走査できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る導波管型線路は、周期構造体の溝部を、第１導波管の管軸方向に沿って、Ｖ字形状等の折れ曲がった曲折部分を有する形状あるいは凹型に形成していることにより、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路あるいは導波管型右手／左手系複合線路のいずれであっても、簡易な構成で実現することができる。
また、本発明に係る漏れ波アンテナは、周期構造体の溝部を、第１導波管の管軸方向に沿って、Ｖ字あるいは凹型に形成させて設けた導波管型線路を使用しているため、簡易な構成で、かつ、正面方向を含み後方から前方へと広範囲にビームを走査することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る導波管型右手／左手系複合線路を一部切欠いて示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る導波管型右手／左手系複合線路の周期構造体を一部断面にして示す平面図である。
【図３】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る第１導波管（溝部３のない通常の矩形導波管）の等価回路を説明するためのブロック図、（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る導波管型右手／左手系複合線路の等価回路を示すブロック図ある。
【図４】本発明の第１実施形態に係る漏れ波アンテナを示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る漏れ波アンテナの構成を示す平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る導波管型右手／左手系複合線路を一部を切欠いて示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る導波管型右手／左手系複合線路の周期構造体を一部断面にして示す平面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る漏れ波アンテナを示す斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る漏れ波アンテナの構成を示す平面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｆ）は本発明に係る漏れ波アンテナの他の構成をそれぞれ示す斜視図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、従来の導波管型左手系線路の構成を示す模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
まず、第一の実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、電磁波はミリ波帯の電波であるものとして説明する。また、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路を導波管型線路（以下、本線路ともいう）とし、ここでは、特に、導波管型右手／左手系複合線路を中心に説明する。
【００２３】
図１に示すように、導波管型右手／左手系複合線路（導波管型線路）１０は、矩形管状に形成された第１導波管１と、この第１導波管１の広壁面１ａに対面（対向）する位置に設けられた周期構造体２とを備えている。なお、第１導波管１と周期構造体２とは、それぞれ別体に形成して接続あるいは溶接して導波管型右手／左手系複合線路（導波管型線路）１０として構成すること等、製造手順は特に限定されるものではない。
【００２４】
第１導波管１は、金属により形成されており、長方形に形成された広壁面１ａと、この広壁面１ａの横幅より小さな横幅に形成された一対の狭壁面１ｂ，１ｂと、によりコ字形状に形成され、後記する周期構造体２の上面とに囲まれて矩形導波管内部を形成し、矩形導波管として機能するように形成されている。
【００２５】
図２に示すように、周期構造体２は、第１導波管１の管軸方向ｘに沿って所定間隔で溝部３が複数設置されている。この周期構造体２は、第１導波管１の管軸方向ｘに直交する方向ｚ（図１の矢印の方向を＋ｚ方向としたときに−ｚ方向）、つまり、一方の広壁面１ａに直交する方向が、溝部３の溝深さになるように形成されている。
【００２６】
この周期構造体２は、ここでは、溝部３の位置が一つの導波管（第２導波管）を構成し、その導波管が管軸方向ｘに周期的に配置されている状態のものをいう。そして、周期構造体２の溝部３は、ここでは、溝部断面開口形状が予め設定された管軸線ｘ（ここでは中央）を境に溝部開口を形成する長辺（３ａ１、３ａ２）を折り曲げたＶ字形（折曲形状）に形成され、そのＶ字形の溝長辺３ａ1および溝長辺３ａ2がそれぞれ、第１導波管１の管軸線ｘに平行な方向に対して（広壁面１ａに平行な面内において）、所定の傾斜角度φ1、φ2となるように形成されている。また、溝部３は、その溝部断面開口形状であるＶ字形の溝短辺３ｂが、第１導波管１の横幅ａ1＋ａ2の両端となる位置に揃えて形成されている。
【００２７】
そして、溝部３は、例えば、傾斜角度φ1、φ2がそれぞれ、０＜φ1≦９０度、０＜φ2≦９０度となる範囲に形成されている。ただし、傾斜角度φ1およびφ2のいずれかが９０度であってもよい。ここでは、傾斜角度φ1、φ2は同じ値を取るものとする。なお、溝部３を形成するために周期構造体２は、ここでは、Ｖ字形状のフレーム体４が立設されており軸線方向ｘに沿って一定間隔で設けられることで溝部３が形成されている。そして、フレーム体４の間に形成される溝部３は、その頂部が中央軸線に一致して形成され、その中央軸線に対して左右対称あるいは左右非対称となるように形成されている。つまり、この溝部３は、方向ｙに平行な長辺（長さａ）をもつ矩形形状の溝と比較したときに曲折部分（角度φ１，φ２）を介して形成されているので、断面開口（溝部断面開口）の長手中心線（開口の長辺側：Ｃ１、Ｃ２）における開口の長さが大きく（長く）なる。
【００２８】
以下、導波管型右手／左手系複合線路１０の動作原理を、等価回路を用いて説明する。
図３に示すように、電波Ｐ１は第１導波管１の一方の入力ポートとなる開口側から入力され、第１導波管１の他方の出力ポートとなる端面から電波Ｐ２が出力される。
このとき、図３（ａ）に示すように、第１導波管１（溝部３のない通常の矩形導波管）の等価回路は、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２と並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３からなり、これらが第１導波管１の管軸方向ｘ（ｘ軸方向）に沿って分布している状態となる。なお、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２と並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３は、ｘ軸方向に沿う長さｐ当たりのインピーダンスとする。
【００２９】
ここで、第１導波管１においては、伝送モードは、電界の方向がｚ軸方向（図１参照）に平行で、ｘ軸方向に電界の成分を持たないＴＥ１０モード（導波管の基本モード）とする。このように基本モードを設定した場合、使用周波数が第１導波管１の遮断周波数以上、つまり第１導波管１が電波を伝送できる周波数領域では、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２は誘導性となり、並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３は容量性となる。また、使用周波数が遮断周波数以下では、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２、並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３は、ともに誘導性となる。
【００３０】
図２に示すように、第１導波管１の横幅を横幅中心（中心となる管軸方向ｘ）に対してａ1＋ａ2として、溝部３を、第１導波管１から見た場合、先端が短絡された横幅Ａ1（＝ａ1／ｃｏｓφ1）＋Ａ2（＝ａ2／ｃｏｓφ2）のＶ字形型の導波管（伝送方向はｚ方向）とみなせるので、図３（ｂ）に示すように、導波管型右手／左手系複合線路１０の等価回路は、第１導波管１のｘ軸方向に沿って分布する長さｐ当たりの直列インピーダンスＺｒｓｅ２２と並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３に、溝部３のインピーダンスＺｇ２４を周期的に直列に加えた回路となる。そして、インピーダンスＺｇ２４は、溝部３の溝深さｄ（図１参照）により変化させることができるため、ここでは溝深さｄを調整することで、導波管型右手／左手系複合線路１０として設定して使用することができる。
【００３１】
ここで示す等価回路においては、使用周波数が第１導波管１の遮断周波数よりも大きい場合、並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３は容量性となる。また、周期構造体２を構成する溝部３により、図３（ｂ）で示す等価回路は、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２と並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３に溝部３のインピーダンスＺｇ２４を直列に加えた回路となる。したがって、溝部３の溝深さｄを調節して直列インピーダンスＺｒｓｅ２２＋Ｚｇ２４を誘導性にすることで、直列にインダクタンスが、並列にキャパシタンスが本線路に沿って分布するので、本線路を構成する媒質の等価的な誘電率εと透磁率μはともに正となり、本線路は右手系導波管型線路として設定することができる。
【００３２】
一方、図２に示すように、第１導波管１の使用周波数が遮断周波数以下では、溝部３の溝部断面開口の長手中心線Ｃ1、Ｃ2に沿った開口長さ（長辺３ａ1、３ａ2）となる横幅Ａ1＋Ａ2は、第１導波管１のｘ軸線方向に直交する横幅ａよりも大きいので、周期構造体２のそれぞれの溝部３が構成する導波管の遮断周波数は第１導波管の遮断周波数よりも低くなり、溝部３は、使用周波数が第１導波管１の遮断周波数よりも大きい場合と同様に、導波管の電磁界モード（ｚ軸方向に電界の成分を持たない伝送モード）を伝送できる。
【００３３】
したがって、溝深さｄを調節して本線路の直列インピーダンスＺｒｓｅ２２＋Ｚｇ２４を容量性にすれば、遮断周波数以下ではアドミッタンスＹｒｓｈ２３は誘導性であるから、本線路は直列にキャパシタンスが分布し、かつ、並列にインダクタンスが分布するので、本線路を構成する媒質の等価的な誘電率εと透磁率μはともに負となり、本線路は導波管型左手系線路となって電磁波を伝送できるようにすることができる。 また、本発明に係る導波管型右手／左手系複合線路１０は、第１導波管１の横幅ａ1+ａ2と溝部３の溝深さｄとを調節することにより、右手系伝送帯域と左手系伝送帯域が遮断周波数ｆ０を挟んで連続的に実現できる。
【００３４】
図２に示すように、このように、導波管型右手／左手系複合線路１０は、溝部３の長手中心線Ｃ1、Ｃ2に沿った長辺３ａ1、３ａ2の横幅Ａ1＋Ａ2は、第１導波管１の横幅ａ1+ａ2よりも大きく、周期構造体２のそれぞれの溝部３が構成する導波管の遮断周波数は第１導波管の遮断周波数よりも低くなるため、第１導波管１の使用周波数が遮断領域であっても、溝部３は導波管モードを伝送することができる。これによって、溝部３は、使用周波数が遮断領域にある第１導波管１において直列インピーダンス回路として動作する。したがって，誘電体材料を使わなくても，簡易な構成で導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、導波管型右手／左手系の複合線路のいずれにおいても実現することが可能となる。
【００３５】
つぎに、すでに説明した導波管型右手／左手系複合線路１０を使用する漏れ波アンテナ３０について説明する。なお、以下に説明する図４ないし図５では、漏れ波アンテナにおいて、導波管型右手／左手系複合線路１０ですでに説明した構成については、同じ符合を付して説明を省略する。
【００３６】
図４に示すように、漏れ波アンテナ３０は、導波管型右手／左手系複合線路１０と、この導波管型右手／左手系複合線路１０における第１導波管１の一方の端面に設けた入力ポート３２と、第１導波管１の他方の端面に設けた出力ポート３４と、第１導波管１の広壁面１ａに形成したスロット３１と、を備えている。
【００３７】
図５に示すように、入力ポート３２および出力ポート３４は、それぞれテーパ型矩形導波管により形成され、ここでは左右対称となるように設置されている。この入力ポート３２の開口幅は、第１導波管１の横幅ｂよりも大きくなるように形成され、つまり、入力ポート３２の接続面３３における横幅ｂ１は、第１導波管１の横幅ｂよりも大きくなるように設定されている。同様に、出力ポート３４の開口幅は、第１導波管１の横幅ｂよりも大きくなるように形成され、つまり、出力ポート３４の接続面３５における横幅ｂ１が、第１導波管１の横幅ｂより大きくなるように設定されている。
【００３８】
図５に示すように、入力ポート３２および出力ポート３４の横幅と、第１導波管１の横幅ｂとが同じ寸法であると、第１導波管１の遮断周波数ｆ０以下のとき、テーパ型矩形導波管である入力ポート３２あるいは出力ポート３４内を電波が伝送できなくなる。そのため、入力ポート３２および出力ポート３４を第１導波管１の横幅ｂと異なる（大きい）寸法で形成して、第１導波管１の遮断周波数ｆ０以下のとき、テーパ型矩形導波管とした入力ポート３２および出力ポート３４内において、電波を伝送できるようにしている。
【００３９】
第１導波管１の広壁面１ａに形成したスロット３１は、第１導波管１内を伝送する電波を外部に放射するためのものである。このスロット３１は、ここでは、広壁面１ａに管軸方向に平行に連続する線状として形成されている。
なお、第１導波管１、周期構造体２、溝部３の構成は、すでに説明したので、ここでは、その説明を省略する。
【００４０】
つぎに、導波管型右手／左手系複合線路１０を用いた漏れ波アンテナ３０の一例となる具体的な寸法と併せて動作を説明する。
漏れ波アンテナ３０は、入力ポート３２から入力された電磁波が、導波管型右手／左手系複合線路１０内をｘ軸方向に沿って伝送する。導波管型右手／左手系複合線路１０を構成する第１導波管１の上壁面となる広壁面１ａに、スロット３１が形成されているため、電磁波のエネルギーは、導波管型右手／左手系複合線路１０内を伝送しながらスロット３１から徐々に漏れていく。したがって、このスロット３１は、漏れ波アンテナ３０の開口として動作している。
【００４１】
なお、ここでは、テーパ型矩形導波管からなる入力ポート３２の入力端面３６およびテーパ型矩形導波管からなる出力ポート３４の出力端面３７は、導波管の規格サイズ（例えば、ＷＲ−１５：横幅＝３．７６ｍｍ、高さ＝１．８８ｍｍ）と同一となるように導波管のサイズ（横幅と高さ）を任意に調節できる。入力ポート３２および出力ポート３４において、テーパ形状になっているのは、導波管の規格サイズから第１導波管１のサイズに近づけるためである。
【００４２】
漏れ波アンテナ３０は、入力ポート３２側の接続面３３、および、出力ポート３４側の接続面３５が、第１導波管１と接合する部分である接合面において、第１導波管１の横幅ｂよりも大きくなるように、つまり遮断周波数を低くしているので、入力ポート３２から第１導波管１、周期構造体２を介して出力ポート３４まで電波が伝送できる。
なお、漏れ波アンテナ３０において、スロット３１は、第１導波管１の広壁面１ａに管軸方向ｘに沿って所定長さで連続して形成されていることとして示したが、図１０（ｃ）に示すようなアレー素子構成であっても構わない。
【００４３】
つぎに、第二の実施形態について説明する。
なお、以下の説明においては、第１実施例と同様、電磁波はミリ波帯の電波であるものとして説明する。また、導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路を導波管型線路（以下、本線路ともいう）とし、ここでは、特に、導波管型右手／左手系複合線路を中心に説明する。
【００４４】
図６に示すように、導波管型右手／左手系複合線路（導波管型線路）１０Ａは、矩形管状に形成された第１導波管１と、この第１導波管１の広壁面１ａに対面（対向）する位置に設けられた周期構造体２Ａとを備えている。なお、第１導波管１と周期構造体２Ａとは、それぞれ別体に形成して接続あるいは溶接して導波管型右手／左手系複合線路（導波管型線路）１０Ａとして構成すること等、製造手順は特に限定されるものではない。
第１導波管１は、金属により形成されており、長方形に形成された広壁面１ａと、この広壁面１ａの横幅より小さな横幅に形成された一対の狭壁面１ｂ，１ｂと、によりコ字形状に形成され、後記する周期構造体２の上面とに囲まれて、矩形導波管として機能するように形成されている。
【００４５】
図７に示すように、周期構造体２Ａは、第１導波管１の管軸方向ｘに沿って所定間隔で溝部３が複数設置されている。この周期構造体２は、第１導波管１の管軸方向ｘに直交する方向ｚ（図２の矢印の方向を＋ｚ方向としたときに−ｚ方向）、つまり、一方の広壁面１ａに直交する方向に沿って、溝部１３が形成されている。この周期構造体２Ａは、ここでは、溝部１３の位置が一つの導波管（第２導波管）を構成し、その導波管が管軸方向ｘに周期的に配置されている状態のものをいう。そして、周期構造体２Ａの溝部１３は、ここでは、溝部断面開口形状が凹形に形成されている。また、溝部１３は、その溝部断面開口形状である凹形の短辺１３ｂが、第１導波管１の横幅ａ1の両端となる位置に揃えて形成されている。なお、溝部１３は、その矩形の凹みにおける底面１３ｃ２と、この底面１３ｃ２の両側の辺１３ｃ１，１３ｃ１との割合は、リッジ付き導波管の構成となれば、特に限定されるものではない。
【００４６】
また、溝部１３を形成するために周期構造体２Ａは、ここでは、凸形状のフレーム体１４が立設されることで溝部１３を形成しており、軸線方向ｘに沿ってフレーム体１４が一定間隔で設けられている。そして、フレーム体１４の間に形成される溝部１３は、その凹部分の中央が、中央軸線に一致して形成され、その中央軸線に対して左右対称となるように形成されている。この溝部１３は、方向ｙに平行な長辺（長さａ）をもつ矩形形状の溝と比較したときに凹部分（ｃ１，ｃ２の部分）を介して形成されているので、リッジ付き導波管の構成となる。このようなリッジ付き導波管の遮断周波数は、辺ｃ１、ｃ２で構成されるリッジの効果により、同じ横幅をもつ矩形導波管の遮断周波数よりも、低くなる（非特許文献４参照）。そのため、周期構造体２Ａのそれぞれの溝部１３が構成する導波管の遮断周波数は第１導波管１の遮断周波数よりも低くなって、溝部１３は導波管モードを伝送できる状態となる。
【００４７】
以下、導波管型右手／左手系複合線路１０Ａの動作原理を、図３で示す等価回路を用いて説明する。
図３に示すように、電波Ｐ１は第１導波管１の一方の入力ポートとなる開口側から入力され、第１導波管１の他方の出力ポートとなる端面から電波Ｐ２が出力される。
このとき、図３（ａ）に示すように、第１導波管１（溝部１３のない通常の矩形導波管）の等価回路は、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２と並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３からなり、これらが第１導波管１のｘ軸方向に沿って分布している状態となる。なお、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２と並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３は、ｘ軸方向に沿う長さｐ当たりのインピーダンスとする。
【００４８】
ここで、第１導波管１においては、伝送モードは、電界の方向がｚ軸（図１参照）に平行で、ｘ軸方向に電界の成分を持たないＴＥ１０モード（導波管の基本モード）とする。このように基本モードを設定した場合、使用周波数が第１導波管１の遮断周波数以上、つまり第１導波管１が電波を伝送できる周波数領域では、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２は誘導性となり、並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３は容量性となる。また、使用周波数が遮断周波数以下では、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２、並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３は、ともに誘導性となる。
【００４９】
図７に示すように、第１導波管１の横幅をａ1として、溝部１３を、第１導波管１から見た場合、先端が短絡された横幅ａ1の凹型の導波管つまりリッジ付き導波管（伝送方向はｚ方向）とみなせるので、図３（ｂ）に示すように、導波管型右手／左手系複合線路１０Ａの等価回路は、第１導波管１のｘ軸方向に沿って分布する長さｐ当たりの直列インピーダンスＺｒｓｅ２２と並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３に、溝部３のインピーダンスＺｇ２４を周期的に直列に加えた回路となる。そして、インピーダンスＺｇ２４は、溝部１３の溝深さｄにより変化させることができるため、ここでは溝深さｄを調整することで、導波管型右手／左手系複合線路１０Ａとして設定して使用することができる。
【００５０】
ここで示す等価回路においては、使用周波数が第１導波管１の遮断周波数よりも大きい場合、並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３は容量性となる。また、周期構造体２Ａを構成する溝部１３により、図３（ｂ）で示す等価回路は、直列インピーダンスＺｒｓｅ２２と並列アドミッタンスＹｒｓｈ２３に溝部１３のインピーダンスＺｇ２４を直列に加えた回路となる。したがって、溝部１３の溝深さｄを調節して直列インピーダンスＺｒｓｅ２２＋Ｚｇ２４を誘導性にすることで、直列にインダクタンスが、並列にキャパシタンスが本線路に沿って分布するので、本線路を構成する媒質の等価的な誘電率εと透磁率μはともに正となり、本線路は右手系導波管型線路として設定することができる。
【００５１】
一方、第１導波管１Ａの使用周波数が遮断周波数以下では、溝部１３の溝部断面開口はリッジ付き導波管であるため、周期構造体２Ａのそれぞれの溝部１３が構成する導波管の遮断周波数は、非特許文献４に示されているように、辺ｃ１、ｃ２で構成されるリッジの効果により、第１導波管の遮断周波数よりも低くなる。そのため、溝部１３は、使用周波数が第１導波管１の遮断周波数よりも大きい場合と同様に、導波管の電磁界モード（ｚ軸方向に電界の成分を持たない伝送モード）を伝送できる。
【００５２】
したがって、溝深さｄを調節して本線路の直列インピーダンスＺｒｓｅ２２＋Ｚｇ２４を容量性にすれば、遮断周波数以下ではアドミッタンスＹｒｓｈ２３は誘導性であるから、本線路は直列にキャパシタンスが分布し、かつ、並列にインダクタンスが分布するので、本線路を構成する媒質の等価的な誘電率εと透磁率μはともに負となり、本線路は導波管型左手系線路となって電磁波を伝送できるようにすることができる。 また、本発明に係る導波管型右手／左手系複合線路１０Ａは、第１導波管１の横幅ａと溝部１３の溝深さｄとを調節することにより、右手系伝送帯域と左手系伝送帯域が遮断周波数ｆ０を挟んで連続的に実現できる。
【００５３】
このように、導波管型右手／左手系複合線路１０Ａは、溝部１３の断面開口はリッジ付き導波管であるため、周期構造体２Ａのそれぞれの溝部１３が構成する導波管の遮断周波数は第１導波管１の遮断周波数よりも低くなるため、第１導波管１の使用周波数が遮断領域であっても、溝部１３は導波管モードを伝送することができる。これによって、溝部１３は、使用周波数が遮断領域にある第１導波管１において直列インピーダンス回路として動作する。したがって，誘電体材料を使わなくても，簡易な構成で導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、導波管型右手／左手系の複合線路のいずれにおいても実現することが可能となる。
つぎに、すでに説明した導波管型右手／左手系複合線路１０Ａを使用する漏れ波アンテナ３０Ａについて説明する。なお、以下に説明する図８ないし図９では、漏れ波アンテナにおいて、導波管型右手／左手系複合線路１０Ａあるいは図５ですでに説明した構成については、同じ符合を付して説明を省略する。
【００５４】
図８に示すように、漏れ波アンテナ３０Ａは、導波管型右手／左手系複合線路１０Ａと、この導波管型右手／左手系複合線路１０Ａにおける第１導波管１の一方の端面に設けた入力ポート３２と、第１導波管１の他方の端面に設けた出力ポート３４と、第１導波管１の広壁面１ａに形成したスロット３１と、を備えている。
【００５５】
図９に示すように、入力ポート３２および出力ポート３４は、それぞれテーパ型矩形導波管により形成され、ここでは左右対称となるように設置されている。この入力ポート３２の開口幅は、第１導波管１の横幅ｂよりも大きくなるように形成され、つまり、入力ポート３２の接続面３３における横幅ｂ１は、第１導波管１の横幅ｂよりも大きくなるように設定されている。同様に、出力ポート３４の開口幅は、第１導波管１の横幅ｂよりも大きくなるように形成され、つまり、出力ポート３４の接続面３５における横幅ｂ１が、第１導波管１の横幅ｂより大きくなるように設定されている。
【００５６】
入力ポート３２および出力ポート３４の横幅と、第１導波管１の横幅ｂとが同じ寸法であると、第１導波管１の遮断周波数ｆ０以下のとき、テーパ型矩形導波管である入力ポート３２あるいは出力ポート３４内を電波が伝送できなくなる。そのため、入力ポート３２および出力ポート３４を第１導波管１の横幅ｂと異なる（大きい）寸法で形成して、第１導波管１の遮断周波数ｆ０以下のとき、テーパ型矩形導波管とした入力ポート３２および出力ポート３４内において、電波を伝送できるようにしている。
【００５７】
第１導波管１の広壁面１ａに形成したスロット３１は、第１導波管１内を伝送する電波を外部に放射するためのものである。このスロット３１は、ここでは、広壁面１ａに管軸方向に平行に連続する線状として形成されている。
なお、第１導波管１、周期構造体２Ａ、溝部３Ａの構成は、すでに説明したので、ここでは、その説明を省略する。
【００５８】
つぎに、導波管型右手／左手系複合線路１０Ａを用いた漏れ波アンテナ３０Ａの一例となる具体的な寸法と併せて動作を説明する。
漏れ波アンテナ３０Ａは、入力ポート３２から入力された電磁波が、導波管型右手／左手系複合線路１０内をｘ軸方向に沿って伝送する。導波管型右手／左手系複合線路１０を構成する第１導波管１の上壁面となる広壁面１ａに、スロット３１が形成されているため、電磁波のエネルギーは、導波管型右手／左手系複合線路１０内を伝送しながらスロット３１から徐々に漏れていく。したがって、このスロット３１は、漏れ波アンテナ３０の開口として動作している。
【００５９】
なお、ここでは、テーパ型矩形導波管からなる入力ポート３２の入力端面３６およびテーパ型矩形導波管からなる出力ポート３４の出力端面３７は、導波管の規格サイズ（例えば、ＷＲ−１５：横幅＝３．７６ｍｍ、高さ＝１．８８ｍｍ）と同一となるように導波管のサイズ（横幅と高さ）を任意に調節できる。入力ポート３２および出力ポート３４において、テーパ形状になっているのは、導波管の規格サイズから第１導波管１のサイズに近づけるためである。
【００６０】
漏れ波アンテナ３０Ａは、入力ポート３２側の接続面３３、および、出力ポート３４側の接続面３５が、第１導波管１と接合する部分である接合面において、第１導波管１の横幅ｂよりも大きくなるように、つまり遮断周波数を低くしているので、入力ポート３２から第１導波管１、周期構造体２を介して出力ポート３４まで電波が伝送できる。
なお、漏れ波アンテナ３０Ａにおいて、スロット３１は、第１導波管１の広壁面１ａに管軸方向ｘに沿って所定長さで連続して形成されていることとして示したが、図１０（ｃ）に示すようなアレー素子構成であっても構わない。
【００６１】
以上説明したように、本発明の導波管型線路を利用することにより、簡易な構成で漏れ波アンテナ３０，３０Ａを実現することができる。さらに、漏れ波アンテナ３０，３０Ａは導波管型右手／左手系複合線路の特徴を利用することにより、周波数の変化で正面方向を含む後方から前方へと広範囲に連続的にビームを走査することが可能となる。また、左手系伝送帯域と右手系伝送帯域を周波数軸上で連続させているが、右手系伝送帯域と左手系伝送帯域の間にバンドギャップを生じさせて、導波管型右手系線路あるいは導波管型左手系線路あるいはそれらを使用した漏れ波アンテナとして使用してもよい。
【００６２】
また、溝部３，１３の形状は、中心となる管軸方向ｘ（ｘ軸）に対して対称な形状にすることができるので、第１導波管１および溝部３，１３の電磁界分布はｘ軸に対して対称となる。図５および図９に示すように、第１導波管１の広壁面１ａにおいて管軸方向ｘに対して平行にスロット３１が形成されている場合、このスロット３１のｙ方向におけるスロット位置を真ん中（ｙ＝0）にすると、所望の漏れ波アンテナの漏れ定数（放射電力量）を０とすることができる。したがって、ｙ方向にスロット位置を調整することにより、非常に小さい漏れ定数（放射電力量）を設定できるなど詳細な調整が可能となる。一方、溝部３がｘ軸に対して非対称の場合は、漏れ定数（放射電力量）を０と設定することができないので、漏れ定数（放射電力量）の調整範囲は限定される。
【００６３】
また、導波管型右手／左手系複合線路１０，１０Ａを使用して漏れ波アンテナ３０，３０Ａの使用する機器により、電磁波はミリ波帯以外の電磁波を用いてもよいことはもちろんである。
さらに、漏れ波アンテナ３０，３０Ａを構成するために第１導波管１の伝送方向に沿ってスロット３１を配置しているが、このスロット３１は伝送方向の軸（管軸方向ｘ）に対して、図１０（ａ）に示すように傾斜したスロット３１ａとして配置してもよい。また、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、漏れ波アンテナ３０，３０Ａにおいてスロット３１ｂ，３１ｃのように、連続したスリット状でわなく、一定間隔で断続的に形成した状態であってもよく、形状、設置数、設置間隔、傾斜角度、形成位置、溝形状等は、使用される機器に合わせて設定される。また、図１０（ｄ）〜（ｆ）に示すように、スロット３１ｄ，３１ｅ，１３ｆを狭壁面１ｂに形成する構成としても構わない。
また、入力ポート３２および出力ポート３４は、テーパ導波管として説明したが、第１導波管１の横幅ａより大きな横幅となる矩形導波管であっても構わない。
【００６４】
また、第２実施例で説明した溝部３で構成されるリッジ付き導波管のリッジ部分の形状は、第２実施例で説明した以外のものであっても構わない。つまり、図６〜図９では、リッジ部分（ｃ１，ｃ２）は矩形状であるが、例えば、三角形状、半円形状等であってもよい。さらに、リッジ部分の大きさは、任意に設定可能である。また、図１から図５で説明した導波管型右手／左手系複合線路１０あるいは漏れ波アンテナ３０では、溝部３をＶ形状に形成した例として説明したが、例えば、つぎのような形状であってもよい。
【００６５】
つまり、溝部は、方向ｙに平行な長辺（長さａ）をもつ矩形形状の溝に対して溝長さが長くなるように折曲部分が形成されていればよく、あるいは、中心位置での軸線方向ｘに対して折曲部分を有して、かつ、左右対称な形状あるいは左右非対称に形成されていれば、その形状は限定されるものではない。つまり、図１から図５では、溝形状を中央となる軸線方向ｘを境に左右対称となるようなＶ字形状として説明したが、軸線方向ｘは、中央でなくてもよく、また、角度φ１が２０〜１６０度で、角度φ２が２０〜１６０度となるような溝形状でもよい。また、角度φ１（φ２）が９０度であるときに、角度φ２（φ１）が９０度を除く２０〜１６０度の範囲のいずれかで設定されている形状でもよい。
【００６６】
さらに、溝部３において折曲部分を含む形状が、左右対称あるいは非対称にかかわらず、円弧の一部となるような曲線の形状であってもよい（例えば、Ｖ字形状に対してほぼＵ字形状など）。ただし、導波管型右手／左手系複合線路１０，１０Ａあるいは漏れ波アンテナ３０，３０Ａでは、左右対称としたほうが、漏れ定数（放射電力量）を詳細に（漏れ定数を非常に小さい値（例えば０）から大きな値まで）制御できるという観点から、都合がよい。なお、ここでは、溝部３の開口断面における長辺として、図１における方向ｙの向き（一方の狭壁面１ｂ側から他方の狭壁面１ｂ側に向かう方向）の辺とする。したがって、ここでは、溝部３の長辺と言ったときには、方向ｘに沿って形成される溝部３の開口の辺が実質的に方向ｙの辺より長くなるように構成されていても、方向ｙの辺を言うものとする。また、溝部３の短辺３ｂ、溝部１３の短辺１３ｂは、一方の狭壁面１ｂの内側に接する位置から他方の狭壁面１ｂの内側に接する位置まで形成するように説明したが、狭面１ｂ，１ｂ間で導波管としての役割が達成できれば、溝部３の短辺３ｂあるいは溝部１３の短辺１３ｂが狭壁面１ｂの内側に接していなくても（狭壁面１ｂ，１ｂの間に、溝部３の短辺３ｂ、溝部１３の短辺１３ｂを形成しても）構わない。
【００６７】
以上、説明したように、本発明の導波管型右手／左手系複合線路１０，１０Ａから構成される漏れ波アンテナ３０，３０Ａは、後方から前方へと広範囲にビームを走査できるという効果を有し、イメージングやレーダー用のアンテナとして有効である。本発明に係る導波管型右手／左手系複合線路１０，１０Ａは、アンテナ以外にも結合器，共振器，分配器等にも応用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 第１導波管
１ａ 広壁面
１ｂ 狭壁面
２ 周期構造体
３ 溝部
３ａ 長辺（溝部断面開口の長辺）
３ｂ 短辺（溝部断面開口の短辺）
１０ 導波管型右手／左手系複合線路
３０ 漏れ波アンテナ
３１ スロット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路であって、
第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備え、
前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、
前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、
前記溝部の平断面開口形状は、前記第１導波管の管軸方向において予め設定された管軸線を堺に、当該溝部を形成する長辺が所定角度に折れ曲がって形成されたことを特徴とする導波管型線路。
【請求項２】
導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路であって、
第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備え、
前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、
前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、
前記溝部の平断面開口形状を、前記第１導波管の管軸方向に沿って凹形状に形成したことを特徴とする導波管型線路。
【請求項３】
導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路を用いた漏れ波アンテナであって、
第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備える前記導波管型線路と、前記第１導波管の一方の端面に接続された入力ポートと、前記第１導波管の他方の端面に接続された出力ポート、とを備え、
前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、
前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状は、前記第１導波管の管軸方向において予め設定された管軸線を境に、当該溝部開口を形成する長辺が所定角度に折れ曲がって形成され、
前記入力ポートおよび出力ポートは、第１導波管の横幅よりも大きい導波管に形成され、
前記第１導波管の管軸方向に沿って前記広壁面に１つまたは複数のスロットが形成されたことを特徴とする漏れ波アンテナ。
【請求項４】
導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路を用いた漏れ波アンテナであって、
第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備える前記導波管型線路と、前記第１導波管の一方の端面に接続された入力ポートと、前記第１導波管の他方の端面に接続された出力ポート、とを備え、
前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、
前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状は、前記第１導波管の管軸方向において予め設定された管軸線を境に、当該溝部開口を形成する長辺が所定角度に折れ曲がって形成され、
前記入力ポートおよび出力ポートは、第１導波管の横幅よりも大きい導波管に形成され、
前記第１導波管の管軸方向に沿って前記狭壁面に１つまたは複数のスロットが形成されたことを特徴とする漏れ波アンテナ。
【請求項５】
導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路を用いた漏れ波アンテナであって、
第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備える前記導波管型線路と、前記第１導波管の一方の端面に接続された入力ポートと、前記第１導波管の他方の端面に接続された出力ポート、とを備え、
前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、
前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状を、前記第１導波管の管軸方向に沿って凹形状に形成し、
前記入力ポートおよび出力ポートは、第１導波管の横幅よりも大きい導波管に形成され、
前記第１導波管の管軸方向に沿って前記広壁面に１つまたは複数のスロットが形成されたことを特徴とする漏れ波アンテナ。
【請求項６】
導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路を用いた漏れ波アンテナであって、
第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備える前記導波管型線路と、前記第１導波管の一方の端面に接続された入力ポートと、前記第１導波管の他方の端面に接続された出力ポート、とを備え、
前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、
前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状を、前記第１導波管の管軸方向に沿って凹形状に形成し、
前記入力ポートおよび出力ポートは、第１導波管の横幅よりも大きい導波管に形成され、
前記第１導波管の管軸方向に沿って前記狭壁面に１つまたは複数のスロットが形成されたことを特徴とする漏れ波アンテナ。
【請求項１】
導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路であって、
第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備え、
前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、
前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、
前記溝部の平断面開口形状は、前記第１導波管の管軸方向において予め設定された管軸線を堺に、当該溝部を形成する長辺が所定角度に折れ曲がって形成されたことを特徴とする導波管型線路。
【請求項２】
導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路であって、
第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備え、
前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、
前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、
前記溝部の平断面開口形状を、前記第１導波管の管軸方向に沿って凹形状に形成したことを特徴とする導波管型線路。
【請求項３】
導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路を用いた漏れ波アンテナであって、
第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備える前記導波管型線路と、前記第１導波管の一方の端面に接続された入力ポートと、前記第１導波管の他方の端面に接続された出力ポート、とを備え、
前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、
前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状は、前記第１導波管の管軸方向において予め設定された管軸線を境に、当該溝部開口を形成する長辺が所定角度に折れ曲がって形成され、
前記入力ポートおよび出力ポートは、第１導波管の横幅よりも大きい導波管に形成され、
前記第１導波管の管軸方向に沿って前記広壁面に１つまたは複数のスロットが形成されたことを特徴とする漏れ波アンテナ。
【請求項４】
導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路を用いた漏れ波アンテナであって、
第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備える前記導波管型線路と、前記第１導波管の一方の端面に接続された入力ポートと、前記第１導波管の他方の端面に接続された出力ポート、とを備え、
前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、
前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状は、前記第１導波管の管軸方向において予め設定された管軸線を境に、当該溝部開口を形成する長辺が所定角度に折れ曲がって形成され、
前記入力ポートおよび出力ポートは、第１導波管の横幅よりも大きい導波管に形成され、
前記第１導波管の管軸方向に沿って前記狭壁面に１つまたは複数のスロットが形成されたことを特徴とする漏れ波アンテナ。
【請求項５】
導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路を用いた漏れ波アンテナであって、
第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備える前記導波管型線路と、前記第１導波管の一方の端面に接続された入力ポートと、前記第１導波管の他方の端面に接続された出力ポート、とを備え、
前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、
前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状を、前記第１導波管の管軸方向に沿って凹形状に形成し、
前記入力ポートおよび出力ポートは、第１導波管の横幅よりも大きい導波管に形成され、
前記第１導波管の管軸方向に沿って前記広壁面に１つまたは複数のスロットが形成されたことを特徴とする漏れ波アンテナ。
【請求項６】
導波管型右手系線路、導波管型左手系線路、または、導波管型右手／左手系複合線路のいずれかである導波管型線路を用いた漏れ波アンテナであって、
第１導波管と、この第１導波管に設置された周期構造体とを備える前記導波管型線路と、前記第１導波管の一方の端面に接続された入力ポートと、前記第１導波管の他方の端面に接続された出力ポート、とを備え、
前記第１導波管は、広壁面と、この広壁面の両端に互いに対向して設置された一対の狭壁面とを有し、前記広壁面、前記一対の狭壁面、前記周期構造体の上面とにより囲まれて矩形導波管内部が形成され、
前記周期構造体は、前記広壁面に直交する方向が溝深さになると共に、前記狭壁面の一方側から前記狭壁面の他方側に向かって形成した溝部を、前記管軸方向に沿って所定間隔で形成し、前記溝部の平断面開口形状を、前記第１導波管の管軸方向に沿って凹形状に形成し、
前記入力ポートおよび出力ポートは、第１導波管の横幅よりも大きい導波管に形成され、
前記第１導波管の管軸方向に沿って前記狭壁面に１つまたは複数のスロットが形成されたことを特徴とする漏れ波アンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２５８９０５（Ｐ２０１０−２５８９０５Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０８３８９（Ｐ２００９−１０８３８９）
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
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