JP7399009B2

JP7399009B2 - Antenna equipment, radar equipment and communication equipment

Info

Publication number: JP7399009B2
Application number: JP2020057043A
Authority: JP
Inventors: 成洋中本; 徹深沢
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2023-12-15
Anticipated expiration: 2040-03-27
Also published as: JP2021158533A

Description

本開示は、複数の放射部を備えるアンテナ装置と、アンテナ装置を備えるレーダ装置及び通信装置に関するものである。 The present disclosure relates to an antenna device including a plurality of radiating sections, and a radar device and a communication device including the antenna device.

レーダ装置に実装されるアンテナ装置、又は、通信装置に実装されるアンテナ装置は、一般的に、電磁波の放射方向を切り替えることが可能なアンテナ装置である。以下の特許文献１には、電磁波の放射方向を切り替えることが可能なアンテナ装置が開示されている。
特許文献１に開示されているアンテナ装置は、導波管を備えている。当該導波管における一つの管壁には、複数の放射部が配置されている。
当該導波管は、一つの管壁と対向する管壁の内側に配置されている複数の溝と、それぞれの溝における４つの内壁同士を互いに電気的に短絡する複数の可動短絡面と、それぞれの可動短絡面の位置を変更する複数の可動短絡面制御機構とを有している。可動短絡面制御機構は、アクチュエータ等によって実現されている。それぞれの可動短絡面の位置がそれぞれの可動短絡面制御機構によって変更されることにより、電磁波の放射方向が切り替えられる。 An antenna device mounted on a radar device or an antenna device mounted on a communication device is generally an antenna device capable of switching the radiation direction of electromagnetic waves. Patent Document 1 below discloses an antenna device that can switch the radiation direction of electromagnetic waves.
The antenna device disclosed in Patent Document 1 includes a waveguide. A plurality of radiating parts are arranged on one tube wall of the waveguide.
The waveguide includes a plurality of grooves disposed inside the tube wall opposite to one tube wall, and a plurality of movable shorting surfaces that electrically short-circuit the four inner walls of each groove. and a plurality of movable short-circuit surface control mechanisms that change the position of the movable short-circuit surface. The movable short-circuit surface control mechanism is realized by an actuator or the like. By changing the position of each movable short-circuit surface by each movable short-circuit surface control mechanism, the radiation direction of electromagnetic waves is switched.

国際公開２０１８－０４２５０８号公報International Publication No. 2018-042508

特許文献１に開示されているアンテナ装置では、それぞれの可動短絡面に可動短絡面制御機構がそれぞれ設けられている。したがって、可動短絡面の数分だけ、可動短絡面制御機構として、アクチュエータ等を実装する必要があるという課題があった。 In the antenna device disclosed in Patent Document 1, each movable short-circuit surface is provided with a movable short-circuit surface control mechanism. Therefore, there is a problem in that it is necessary to install actuators and the like as a movable short-circuit surface control mechanism for as many movable short-circuit surfaces as there are movable short-circuit surfaces.

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、複数のアクチュエータを備えることなく、電磁波の放射方向を切り替えることができるアンテナ装置を得ることを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object of the present disclosure is to obtain an antenna device that can switch the radiation direction of electromagnetic waves without having a plurality of actuators.

本開示に係るアンテナ装置は、第１の導波管と、第１の導波管における１つの管壁に直線状に配置されており、第１の導波管を伝搬している電磁波の一部を空間に放射する複数の放射部と、第１の導波管に挿入されている複数の第２の導波管とを備え、それぞれの第２の導波管は、第１の導波管と接続されている第１の開口部と、第１の導波管と接続されている第２の開口部と、第１の導波管を伝搬している電磁波が、第１の開口部から取り込まれると、当該電磁波を、第１の導波管における電磁波の伝搬方向と直交する方向に伝搬させてから、第２の開口部まで伝搬させる電磁波伝搬部とを有している。また、本開示に係るアンテナ装置は、それぞれの第２の導波管が有する複数の管壁のうち、第１の開口部から取り込まれた電磁波が突き当たる管壁に施されている複数のスリットと、複数のスリットに挿入される誘電体板と、複数のスリットに対する誘電体板の挿入量を調整する単一のアクチュエータとを備えている。 An antenna device according to the present disclosure includes a first waveguide, and is arranged linearly on one wall of the first waveguide, and includes a first waveguide, and a part of the electromagnetic wave propagating through the first waveguide. a plurality of second waveguides inserted into the first waveguide, each second waveguide radiating the first waveguide into space; A first opening connected to the pipe, a second opening connected to the first waveguide, and an electromagnetic wave propagating through the first waveguide is connected to the first opening. and an electromagnetic wave propagation section that propagates the electromagnetic wave in a direction orthogonal to the propagation direction of the electromagnetic wave in the first waveguide and then propagates it to the second opening. The antenna device according to the present disclosure also includes a plurality of slits provided in the tube wall, which the electromagnetic waves taken in from the first opening encounter, among the plurality of tube walls that each second waveguide has. , a dielectric plate inserted into a plurality of slits, and a single actuator that adjusts the amount of insertion of the dielectric plate into the plurality of slits.

本開示によれば、複数のアクチュエータを備えることなく、電磁波の放射方向を切り替えることができる。 According to the present disclosure, the radiation direction of electromagnetic waves can be switched without providing a plurality of actuators.

実施の形態１に係るアンテナ装置を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 1. FIG. 図１に示すアンテナ装置のＡ_１－Ａ_２断面図である。2 is a sectional view taken along A ₁ -A ₂ of the antenna device shown in FIG. 1. FIG. 図２に示すアンテナ装置における放射部１を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the radiation section 1 in the antenna device shown in FIG. 2. FIG. 図２に示すアンテナ装置における第２の導波管７を示す断面図である。3 is a sectional view showing a second waveguide 7 in the antenna device shown in FIG. 2. FIG. 図５Ａは、放射部１が、線状の開口２１である例を示す斜視図、図５Ｂは、放射部１が、線状の開口２２である例を示す斜視図である。FIG. 5A is a perspective view showing an example in which the radiation part 1 is a linear opening 21, and FIG. 5B is a perspective view showing an example in which the radiation part 1 is a linear opening 22. 複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺が、ステップ状に変化している場合のアンテナ装置のＡ_１－Ａ_２断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along A ₁ -A ₂ of the antenna device in which the edges of the dielectric plate 14 inserted into the plurality of slits 13 change stepwise. 複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺の形状が、台形の山が連なっている形状である場合のアンテナ装置のＡ_１－Ａ_２断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along A ₁ -A ₂ of the antenna device when the shape of the edge of the dielectric plate 14 inserted into the plurality of slits 13 is a shape in which trapezoidal peaks are connected. 実施の形態２に係るアンテナ装置を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an antenna device according to a second embodiment. 図８に示すアンテナ装置のＡ_１－Ａ_２断面図である。9 is a sectional view taken along A ₁ -A ₂ of the antenna device shown in FIG. 8. FIG. 複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺が、ステップ状に変化している場合のアンテナ装置のＡ_１－Ａ_２断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along A ₁ -A ₂ of the antenna device in which the edges of the dielectric plate 14 inserted into the plurality of slits 13 change stepwise. 複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺の形状が、台形の山が連なっている形状である場合のアンテナ装置のＡ_１－Ａ_２断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along A ₁ -A ₂ of the antenna device when the shape of the edge of the dielectric plate 14 inserted into the plurality of slits 13 is a shape in which trapezoidal peaks are connected. 実施の形態３に係るアンテナ装置を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing an antenna device according to a third embodiment. 図１に示すアンテナ装置を備えるレーダ装置を示す構成図である。2 is a configuration diagram showing a radar device including the antenna device shown in FIG. 1. FIG. 図１に示すアンテナ装置を備える通信装置を示す構成図である。2 is a configuration diagram showing a communication device including the antenna device shown in FIG. 1. FIG.

以下、本開示をより詳細に説明するために、本開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。 Hereinafter, in order to explain the present disclosure in more detail, embodiments for carrying out the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
図２は、図１に示すアンテナ装置のＡ_１－Ａ_２断面図である。
図３は、図２に示すアンテナ装置における放射部１を示す断面図である。
図４は、図２に示すアンテナ装置における第２の導波管７を示す断面図である。
アンテナ装置は、３次元空間に配置されており、図中、ｘは、３次元空間のｘ軸を示し、ｙは、３次元空間のｙ軸を示し、ｚは、３次元空間のｚ軸を示している。
図２から図４の断面図では、図面の煩雑化を避けるため、断面を示す斜線の記載を省略している。 Embodiment 1.
FIG. 1 is a perspective view showing an antenna device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a sectional view taken along line A ₁ -A ₂ of the antenna device shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the radiation section 1 in the antenna device shown in FIG. 2. As shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the second waveguide 7 in the antenna device shown in FIG.
The antenna device is arranged in a three-dimensional space, and in the figure, x indicates the x-axis of the three-dimensional space, y indicates the y-axis of the three-dimensional space, and z indicates the z-axis of the three-dimensional space. It shows.
In the cross-sectional views of FIGS. 2 to 4, diagonal lines indicating cross sections are omitted to avoid complication of the drawings.

放射部１は、給電プローブ２及び放射素子３を備えている素子アンテナである。
放射部１は、後述する第１の導波管４を伝搬している電磁波の一部を空間に放射する。電磁波は、例えば、高周波信号である。
図１及び図２に示すアンテナ装置は、５つの放射部１を備えている。しかし、アンテナ装置が備える放射部１の数は、２つ以上であればよく、５つに限るものではない。
給電プローブ２は、第１の導波管４が有している１つの管壁５に施されている貫通孔６に挿入されている導体である。
給電プローブ２の先端は、第１の導波管４の管内に位置し、給電プローブ２の基端は、第１の導波管４の外部に位置している。 The radiating section 1 is an element antenna including a feeding probe 2 and a radiating element 3.
The radiation section 1 radiates into space a part of electromagnetic waves propagating through a first waveguide 4, which will be described later. The electromagnetic wave is, for example, a high frequency signal.
The antenna device shown in FIGS. 1 and 2 includes five radiating sections 1. However, the number of radiating sections 1 included in the antenna device may be two or more and is not limited to five.
The power supply probe 2 is a conductor inserted into a through hole 6 formed in one tube wall 5 of the first waveguide 4 .
The tip of the power supply probe 2 is located inside the first waveguide 4 , and the base end of the power supply probe 2 is located outside the first waveguide 4 .

放射素子３は、給電プローブ２の基端と接続されており、給電プローブ２と結合している電磁波を空間に放射する。
放射素子３としては、パッチアンテナ、モノポールアンテナ、ヘリカルアンテナ、又は、カールアンテナ等を用いることができる。図１から図３に示すアンテナ装置では、放射素子３が、円形のパッチアンテナである例を示している。
図１から図３に示すアンテナ装置では、放射素子３が、給電プローブ２を介して、第１の導波管４を伝搬している電磁波の一部を空間に放射している。しかし、これは一例に過ぎず、放射素子３が、第１の導波管４を伝搬している電磁波と、貫通孔６を介して結合し、結合した電磁波を空間に放射するようにしてもよい。この場合、放射部１は、給電プローブ２を備える必要がない。 The radiating element 3 is connected to the base end of the feeding probe 2, and radiates electromagnetic waves coupled with the feeding probe 2 into space.
As the radiating element 3, a patch antenna, a monopole antenna, a helical antenna, a curl antenna, or the like can be used. In the antenna devices shown in FIGS. 1 to 3, the radiating element 3 is a circular patch antenna.
In the antenna device shown in FIGS. 1 to 3, the radiating element 3 radiates a part of the electromagnetic waves propagating through the first waveguide 4 into space via the feeding probe 2. However, this is just an example, and even if the radiation element 3 couples the electromagnetic waves propagating through the first waveguide 4 via the through hole 6 and radiates the combined electromagnetic waves into space. good. In this case, the radiation section 1 does not need to include the power feeding probe 2.

第１の導波管４は、開口部４ａから取り込まれた電磁波を伝搬する矩形導波管である。
開口部４ａは、外部から電磁波を取り込むための第１の導波管４の開口部である。
第１の導波管４の管軸方向は、ｘ軸と平行な方向であり、第１の導波管４の管幅方向は、ｙ軸と平行な方向であり、第１の導波管４の管高方向は、ｚ軸と平行な方向である。
第１の導波管４において、開口部４ａと対向している第１の導波管４の端部４ｂは、管壁によって塞がれている。
第１の導波管４は、複数の管壁を有しており、複数の管壁のうち、管壁５には、複数の放射部１が直線状に配置されている。
図１及び図２に示すアンテナ装置では、複数の放射部１が等間隔に配置されている。また、複数の放射部１におけるそれぞれの放射素子３の中心部の位置が、第１の導波管４における管幅方向の中心位置と一致している。
貫通孔６は、給電プローブ２を通すために、管壁５に施されている孔である。 The first waveguide 4 is a rectangular waveguide that propagates electromagnetic waves taken in from the opening 4a.
The opening 4a is an opening of the first waveguide 4 for taking in electromagnetic waves from the outside.
The tube axis direction of the first waveguide 4 is a direction parallel to the x-axis, and the tube width direction of the first waveguide 4 is a direction parallel to the y-axis. The tube height direction of No. 4 is a direction parallel to the z-axis.
In the first waveguide 4, an end 4b of the first waveguide 4 facing the opening 4a is closed by a tube wall.
The first waveguide 4 has a plurality of tube walls, and among the plurality of tube walls, a plurality of radiation parts 1 are linearly arranged on the tube wall 5.
In the antenna device shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of radiating sections 1 are arranged at equal intervals. Further, the position of the center of each radiating element 3 in the plurality of radiating sections 1 coincides with the center position of the first waveguide 4 in the pipe width direction.
The through hole 6 is a hole formed in the tube wall 5 for passing the power supply probe 2 through.

第２の導波管７は、第１の導波管４に挿入されている導波管である。
図１及び図２に示すアンテナ装置では、４つの第２の導波管７が、第１の導波管４に挿入されている。
図４において、斜線が施されている箇所が、第２の導波管７の管路挿入部７ｃであり、管路挿入部７ｃが、第１の導波管４に挿入されている。
複数の第２の導波管７におけるそれぞれの管路挿入部７ｃが第１の導波管４に挿入されている位置は、複数の放射部１が配置されているそれぞれの位置の間である。 The second waveguide 7 is a waveguide inserted into the first waveguide 4.
In the antenna device shown in FIGS. 1 and 2, four second waveguides 7 are inserted into the first waveguide 4.
In FIG. 4, the shaded area is the conduit insertion portion 7c of the second waveguide 7, and the conduit insertion portion 7c is inserted into the first waveguide 4.
The position where each conduit insertion part 7c of the plurality of second waveguides 7 is inserted into the first waveguide 4 is between the positions where the plurality of radiating parts 1 are arranged. .

第２の導波管７は、第１の導波管４と接続されている第１の開口部７ａと、第１の導波管４と接続されている第２の開口部７ｂとを有している。
また、第２の導波管７は、第１の導波管４を伝搬している電磁波が、第１の開口部７ａから取り込まれると、当該電磁波を、第１の導波管４による電磁波の伝搬方向と直交する方向に伝搬させてから、第２の開口部７ｂまで伝搬させる電磁波伝搬部とを有している。
第２の導波管７の電磁波伝搬部は、第１の矩形導波管８、第２の矩形導波管９、第３の矩形導波管１０、第４の矩形導波管１１及び第５の矩形導波管１２を備えている。 The second waveguide 7 has a first opening 7a connected to the first waveguide 4 and a second opening 7b connected to the first waveguide 4. are doing.
Further, when the electromagnetic wave propagating in the first waveguide 4 is taken in from the first opening 7a, the second waveguide 7 converts the electromagnetic wave into an electromagnetic wave by the first waveguide 4. It has an electromagnetic wave propagation section that propagates in a direction perpendicular to the propagation direction of and then propagates to the second opening 7b.
The electromagnetic wave propagation section of the second waveguide 7 includes a first rectangular waveguide 8, a second rectangular waveguide 9, a third rectangular waveguide 10, a fourth rectangular waveguide 11, and a third rectangular waveguide 10. 5 rectangular waveguides 12.

第１の矩形導波管８の一方の管路端は、第１の開口部７ａであり、第１の矩形導波管８の他方の管路端は、第３の矩形導波管１０の一方の管路端と接続されている。
第３の開口部８ａは、第１の矩形導波管８における複数の管壁のうち、第２の矩形導波管９と向かい合っている管壁に設けられている。
第２の矩形導波管９は、第１の矩形導波管８と平行に配置されている。
第２の矩形導波管９の一方の管路端は、第２の開口部７ｂであり、第２の矩形導波管９の他方の管路端は、第４の矩形導波管１１の一方の管路端と接続されている。
第４の開口部９ａは、第２の矩形導波管９における複数の管壁のうち、第１の矩形導波管８と向かい合っている管壁に設けられている。 One pipe end of the first rectangular waveguide 8 is the first opening 7a, and the other pipe end of the first rectangular waveguide 8 is the third rectangular waveguide 10. Connected to one end of the pipe.
The third opening 8a is provided in the tube wall facing the second rectangular waveguide 9 among the plurality of tube walls in the first rectangular waveguide 8.
The second rectangular waveguide 9 is arranged parallel to the first rectangular waveguide 8.
One pipe end of the second rectangular waveguide 9 is the second opening 7b, and the other pipe end of the second rectangular waveguide 9 is the fourth rectangular waveguide 11. Connected to one end of the pipe.
The fourth opening 9 a is provided in the wall facing the first rectangular waveguide 8 among the plurality of walls of the second rectangular waveguide 9 .

第３の矩形導波管１０の一方の管路端は、第１の矩形導波管８の他方の管路端と接続され、第３の矩形導波管１０の他方の管路端は、第１の開口部７ａから取り込まれた電磁波が突き当たる管壁７ｄによって塞がれている。
第４の矩形導波管１１は、第３の矩形導波管１０と平行に配置されている。
第４の矩形導波管１１の一方の管路端は、第２の矩形導波管９の他方の管路端と接続され、第４の矩形導波管１１の他方の管路端は、第１の開口部７ａから取り込まれた電磁波が突き当たる管壁７ｅによって塞がれている。 One pipe end of the third rectangular waveguide 10 is connected to the other pipe end of the first rectangular waveguide 8, and the other pipe end of the third rectangular waveguide 10 is connected to the other pipe end of the first rectangular waveguide 8. The electromagnetic waves taken in from the first opening 7a are blocked by the tube wall 7d.
The fourth rectangular waveguide 11 is arranged parallel to the third rectangular waveguide 10.
One pipe end of the fourth rectangular waveguide 11 is connected to the other pipe end of the second rectangular waveguide 9, and the other pipe end of the fourth rectangular waveguide 11 is connected to the other pipe end of the second rectangular waveguide 9. The electromagnetic waves taken in from the first opening 7a are blocked by the tube wall 7e.

第５の矩形導波管１２は、第３の開口部８ａと、第４の開口部９ａとを接続している導波管である。
第１の矩形導波管８、第２の矩形導波管９及び第５の矩形導波管１２は、導波管型の９０度ハイブリッド回路に相当する。したがって、第２の矩形導波管９から第４の矩形導波管１１に出力される電磁波の位相は、第１の矩形導波管８から第３の矩形導波管１０に出力される電磁波の位相よりも９０度の遅れを生じる。
図１、図２及び図４に示すアンテナ装置では、第２の導波管７が、２つの第５の矩形導波管１２を備えている。しかし、これは一例に過ぎず、第２の導波管７は、１つ以上の第５の矩形導波管１２を備えていればよく、２つの第５の矩形導波管１２を備えるものに限るものではない。 The fifth rectangular waveguide 12 is a waveguide that connects the third opening 8a and the fourth opening 9a.
The first rectangular waveguide 8, the second rectangular waveguide 9, and the fifth rectangular waveguide 12 correspond to a waveguide-type 90-degree hybrid circuit. Therefore, the phase of the electromagnetic wave output from the second rectangular waveguide 9 to the fourth rectangular waveguide 11 is the same as the phase of the electromagnetic wave output from the first rectangular waveguide 8 to the third rectangular waveguide 10. This causes a 90 degree delay from the phase of .
In the antenna devices shown in FIGS. 1, 2, and 4, the second waveguide 7 includes two fifth rectangular waveguides 12. However, this is just an example, and the second waveguide 7 only needs to include one or more fifth rectangular waveguides 12, and the second waveguide 7 may include two fifth rectangular waveguides 12. It is not limited to.

スリット１３は、４つの第２の導波管７のそれぞれが有している複数の管壁のうち、第１の開口部７ａから取り込まれた電磁波が突き当たる管壁７ｄ，７ｅのそれぞれに施されている。
スリット１３の長手方向は、第１の導波管４の管軸方向と平行な方向であり、スリット１３の深さ方向は、第１の導波管４の管高方向と平行な方向である。
図１に示すアンテナ装置では、スリット１３が、管壁７ｄ，７ｅに施されているほか、第２の導波管７が有する側壁としての複数の管壁のうち、第１の導波管４の管軸方向と直交する面を有する管壁７ｆ，７ｇにも施されている。
管壁７ｆ，７ｇに施されているスリット１３の位置は、第２の導波管が有する側壁としての複数の管壁のうち、第１の導波管４の管軸方向と平行な方向の面を有する２つの管壁７ｈ，７ｉから、等距離の位置である。このため、管壁７ｆ，７ｇから、電磁波の漏洩をほとんど生じない。
スリット１３の位置は、２つの管壁７ｈ，７ｉから、厳密に等距離の位置であるものに限るものではなく、管壁７ｆ，７ｇから電磁波の漏洩がほとんど生じない等の実用上問題のない範囲内で、管壁７ｈからの距離と、管壁７ｉからの距離とが異なっていてもよい。 The slit 13 is formed in each of the tube walls 7d and 7e, which the electromagnetic waves taken in from the first opening 7a collide with among the plurality of tube walls that each of the four second waveguides 7 have. ing.
The longitudinal direction of the slit 13 is parallel to the tube axis direction of the first waveguide 4, and the depth direction of the slit 13 is parallel to the tube height direction of the first waveguide 4. .
In the antenna device shown in FIG. 1, the slits 13 are formed in the tube walls 7d and 7e, and among the plurality of tube walls serving as side walls of the second waveguide 7, the slits 13 are provided in the first waveguide 4. This is also applied to the tube walls 7f and 7g having surfaces perpendicular to the tube axis direction.
The slits 13 formed in the tube walls 7f and 7g are located in the direction parallel to the tube axis direction of the first waveguide 4 among the plurality of tube walls serving as side walls of the second waveguide. The position is equidistant from the two pipe walls 7h and 7i having surfaces. Therefore, almost no leakage of electromagnetic waves occurs from the tube walls 7f and 7g.
The position of the slit 13 is not limited to a position that is strictly equidistant from the two tube walls 7h and 7i, but is a position that poses no practical problem, such as almost no leakage of electromagnetic waves from the tube walls 7f and 7g. Within this range, the distance from the tube wall 7h and the distance from the tube wall 7i may be different.

図１及び図２に示すアンテナ装置では、後述する誘電体板１４が平板であり、平板が有する複数の平面のうち、ｚ－ｘ平面と平行な平面の形状が長方形である。したがって、第２の導波管７の管壁７ｄ，７ｅのほかに、管壁７ｆ，７ｇにもスリット１３が施されていなければ、誘電体板１４をスリット１３に挿入することができない。
詳細は後述するが、誘電体板１４の形状によっては、第２の導波管７の管壁７ｄ，７ｅにスリット１３が施されていれば、管壁７ｆ，７ｇにスリット１３が施されていなくても、誘電体板１４をスリット１３に挿入することができる。 In the antenna device shown in FIGS. 1 and 2, the dielectric plate 14, which will be described later, is a flat plate, and among the plurality of planes that the flat plate has, the plane parallel to the zx plane has a rectangular shape. Therefore, the dielectric plate 14 cannot be inserted into the slit 13 unless the slits 13 are formed not only in the tube walls 7d and 7e but also in the tube walls 7f and 7g of the second waveguide 7.
Although the details will be described later, depending on the shape of the dielectric plate 14, if the slits 13 are provided on the tube walls 7d and 7e of the second waveguide 7, the slits 13 may be provided on the tube walls 7f and 7g. The dielectric plate 14 can be inserted into the slit 13 even if there is no such case.

誘電体板１４は、例えば、樹脂製の平板によって実現される。誘電体板１４が有する複数の平面のうち、ｚ－ｘ平面と平行な平面の形状が長方形である。
誘電体板１４は、４つの第２の導波管７のそれぞれに施されているスリット１３に挿入される。
アクチュエータ１５は、油圧装置、又は、電動モータ等によって実現される単一のアクチュエータである。
アクチュエータ１５は、誘電体板１４をｚ軸と平行な方向に動かすことによって、４つのスリット１３に対する誘電体板１４の挿入量を調整する。
アクチュエータ制御装置１６は、例えば、半導体集積回路、ワンチップマイコン、又は、コンピュータによって実現される。
アクチュエータ制御装置１６は、図１３に示すレーダ装置、又は、図１４に示す通信装置から、電磁波の放射方向を示す制御信号を受けると、制御信号に従ってアクチュエータ１５による誘電体板１４の挿入量を制御する。
図１３は、図１に示すアンテナ装置を備えるレーダ装置を示す構成図であり、図１４は、図１に示すアンテナ装置を備える通信装置を示す構成図である。 The dielectric plate 14 is realized by, for example, a flat plate made of resin. Among the plurality of planes that the dielectric plate 14 has, the plane parallel to the zx plane has a rectangular shape.
The dielectric plate 14 is inserted into the slit 13 formed in each of the four second waveguides 7.
The actuator 15 is a single actuator realized by a hydraulic device, an electric motor, or the like.
The actuator 15 adjusts the insertion amount of the dielectric plate 14 into the four slits 13 by moving the dielectric plate 14 in a direction parallel to the z-axis.
The actuator control device 16 is realized by, for example, a semiconductor integrated circuit, a one-chip microcomputer, or a computer.
When the actuator control device 16 receives a control signal indicating the radiation direction of electromagnetic waves from the radar device shown in FIG. 13 or the communication device shown in FIG. 14, the actuator control device 16 controls the amount of insertion of the dielectric plate 14 by the actuator 15 in accordance with the control signal. do.
FIG. 13 is a configuration diagram showing a radar device including the antenna device shown in FIG. 1, and FIG. 14 is a configuration diagram showing a communication device including the antenna device shown in FIG. 1.

次に、図１に示すアンテナ装置の動作について説明する。
第１の導波管４の開口部４ａから取り込まれた高周波信号である電磁波は、第１の導波管４の内部を端部４ｂに向かって伝搬する。
第１の導波管４の内部を伝搬している電磁波の一部は、放射部１の給電プローブ２と結合する。給電プローブ２と結合した電磁波は、放射素子３から空間に放射される。
第１の導波管４の内部を伝搬している電磁波のうち、給電プローブ２と結合していない電磁波は、第１の開口部７ａから第２の導波管７に取り込まれる。 Next, the operation of the antenna device shown in FIG. 1 will be explained.
Electromagnetic waves, which are high-frequency signals taken in from the opening 4a of the first waveguide 4, propagate inside the first waveguide 4 toward the end 4b.
A portion of the electromagnetic waves propagating inside the first waveguide 4 is coupled to the feeding probe 2 of the radiation section 1 . The electromagnetic waves coupled with the feeding probe 2 are radiated into space from the radiating element 3.
Among the electromagnetic waves propagating inside the first waveguide 4, electromagnetic waves that are not coupled to the feeding probe 2 are taken into the second waveguide 7 through the first opening 7a.

第２の導波管７に取り込まれた電磁波の一部は、第１の矩形導波管８及び第３の矩形導波管１０のそれぞれを伝搬して、管壁７ｄに到達する。
また、第２の導波管７に取り込まれた電磁波の一部は、第１の矩形導波管８、第５の矩形導波管１２、第２の矩形導波管９及び第４の矩形導波管１１のそれぞれを伝搬して、管壁７ｅに到達する。
管壁７ｅに到達した電磁波は、第５の矩形導波管１２を通過するため、９０度の位相の遅れを生じる。このため、管壁７ｅに到達した電磁波の位相は、管壁７ｄに到達した電磁波の位相よりも９０度遅れている。 A part of the electromagnetic wave taken into the second waveguide 7 propagates through each of the first rectangular waveguide 8 and the third rectangular waveguide 10, and reaches the tube wall 7d.
Further, a part of the electromagnetic waves taken into the second waveguide 7 is transmitted to the first rectangular waveguide 8, the fifth rectangular waveguide 12, the second rectangular waveguide 9, and the fourth rectangular waveguide. The light propagates through each of the waveguides 11 and reaches the tube wall 7e.
The electromagnetic wave that has reached the tube wall 7e passes through the fifth rectangular waveguide 12, resulting in a phase delay of 90 degrees. Therefore, the phase of the electromagnetic wave that has reached the tube wall 7e is delayed by 90 degrees than the phase of the electromagnetic wave that has reached the tube wall 7d.

管壁７ｄに到達した電磁波は、管壁７ｄによって反射される。
管壁７ｄによって反射された電磁波の一部は、第３の矩形導波管１０及び第１の矩形導波管８のそれぞれを伝搬して、第１の開口部７ａに到達する。
管壁７ｅに到達した電磁波は、管壁７ｅによって反射される。
管壁７ｅによって反射された電磁波の一部は、第４の矩形導波管１１、第２の矩形導波管９、第５の矩形導波管１２及び第１の矩形導波管８のそれぞれを伝搬して、第１の開口部７ａに到達する。
第１の開口部７ａに到達した電磁波のうち、管壁７ｅによって反射されてきた電磁波は、第５の矩形導波管１２を通過するため、９０度の位相の遅れを生じる。このため、第１の開口部７ａに到達した電磁波のうち、管壁７ｅによって反射されてきた電磁波の位相は、管壁７ｄによって反射されてきた電磁波の位相よりも１８０度遅れている。したがって、管壁７ｄによって反射されてきた電磁波と、管壁７ｅによって反射されてきた電磁波とは、逆位相である。また、管壁７ｄによって反射されてきた電磁波と、管壁７ｅによって反射されてきた電磁波とは、同一振幅である。
以上より、第１の開口部７ａにおいて、管壁７ｄによって反射されてきた電磁波と、管壁７ｅによって反射されてきた電磁波とは、互いにキャンセルされるため、第１の開口部７ａから第１の導波管４に電磁波が出力されない。 The electromagnetic waves that reach the tube wall 7d are reflected by the tube wall 7d.
A part of the electromagnetic wave reflected by the tube wall 7d propagates through each of the third rectangular waveguide 10 and the first rectangular waveguide 8, and reaches the first opening 7a.
The electromagnetic waves that reach the tube wall 7e are reflected by the tube wall 7e.
A portion of the electromagnetic waves reflected by the tube wall 7e is transmitted to each of the fourth rectangular waveguide 11, the second rectangular waveguide 9, the fifth rectangular waveguide 12, and the first rectangular waveguide 8. propagates and reaches the first opening 7a.
Among the electromagnetic waves that have reached the first opening 7a, the electromagnetic waves that have been reflected by the tube wall 7e pass through the fifth rectangular waveguide 12, resulting in a phase delay of 90 degrees. Therefore, among the electromagnetic waves that have reached the first opening 7a, the phase of the electromagnetic waves that have been reflected by the tube wall 7e is delayed by 180 degrees than the phase of the electromagnetic waves that have been reflected by the tube wall 7d. Therefore, the electromagnetic waves reflected by the tube wall 7d and the electromagnetic waves reflected by the tube wall 7e are in opposite phase. Further, the electromagnetic waves reflected by the tube wall 7d and the electromagnetic waves reflected by the tube wall 7e have the same amplitude.
From the above, in the first opening 7a, the electromagnetic waves reflected by the tube wall 7d and the electromagnetic waves reflected by the tube wall 7e cancel each other out. No electromagnetic waves are output to the waveguide 4.

管壁７ｄによって反射された電磁波の残りは、第３の矩形導波管１０、第１の矩形導波管８、第５の矩形導波管１２及び第２の矩形導波管９のそれぞれを伝搬して、第２の開口部７ｂに到達する。
管壁７ｅによって反射された電磁波の残りは、第４の矩形導波管１１及び第２の矩形導波管９のそれぞれを伝搬して、第２の開口部７ｂに到達する。
第２の開口部７ｂに到達した電磁波のうち、管壁７ｄによって反射されてきた電磁波は、第５の矩形導波管１２を通過するため、９０度の位相の遅れを生じる。このため、第２の開口部７ｂに到達した電磁波のうち、管壁７ｄによって反射されてきた電磁波と、管壁７ｅによって反射されてきた電磁波とは、同位相となる。また、管壁７ｄによって反射されてきた電磁波と、管壁７ｅによって反射されてきた電磁波とは、同一振幅である。
以上より、第２の開口部７ｂにおいて、管壁７ｄによって反射されてきた電磁波と、管壁７ｅによって反射されてきた電磁波とは、互いに合成される。合成後の電磁波は、第２の開口部７ｂから第１の導波管４に出力される。 The remainder of the electromagnetic waves reflected by the tube wall 7d travels through each of the third rectangular waveguide 10, the first rectangular waveguide 8, the fifth rectangular waveguide 12, and the second rectangular waveguide 9. It propagates and reaches the second opening 7b.
The remainder of the electromagnetic wave reflected by the tube wall 7e propagates through the fourth rectangular waveguide 11 and the second rectangular waveguide 9, and reaches the second opening 7b.
Among the electromagnetic waves that have reached the second opening 7b, the electromagnetic waves that have been reflected by the tube wall 7d pass through the fifth rectangular waveguide 12, resulting in a phase delay of 90 degrees. Therefore, among the electromagnetic waves that have reached the second opening 7b, the electromagnetic waves that have been reflected by the tube wall 7d and the electromagnetic waves that have been reflected by the tube wall 7e have the same phase. Further, the electromagnetic waves reflected by the tube wall 7d and the electromagnetic waves reflected by the tube wall 7e have the same amplitude.
As described above, in the second opening 7b, the electromagnetic waves reflected by the tube wall 7d and the electromagnetic waves reflected by the tube wall 7e are combined with each other. The combined electromagnetic waves are output to the first waveguide 4 from the second opening 7b.

第２の開口部７ｂから第１の導波管４に出力される合成後の電磁波の位相は、管壁７ｄによる反射後の電磁波及び管壁７ｅによる反射後の電磁波におけるそれぞれの位相に依存している。
誘電体板１４がスリット１３に挿入された場合、誘電体板１４の波長短縮効果によって、管壁７ｄによって反射される電磁波の位相及び管壁７ｅによって反射される電磁波の位相がそれぞれ変化する。
それぞれの位相の変化量は、スリット１３に対する誘電体板１４の挿入量によって変わる。
図１及び図２に示すアンテナ装置では、誘電体板１４が有する複数の平面のうち、ｚ－ｘ平面と平行な平面の形状が長方形である。このため、管壁７ｄに施されたスリット１３に対する誘電体板１４の挿入量と、管壁７ｅに施されたスリット１３に対する誘電体板１４の挿入量とは、同一の挿入量である。したがって、管壁７ｄによって反射される電磁波の位相の変化量と、管壁７ｅによって反射される電磁波の位相の変化量とは、同一の変化量であり、管壁７ｄによる反射後の電磁波と、管壁７ｅによる反射後の電磁波との位相差が９０度に保たれる。 The phase of the combined electromagnetic waves output from the second opening 7b to the first waveguide 4 depends on the respective phases of the electromagnetic waves reflected by the tube wall 7d and the electromagnetic waves reflected by the tube wall 7e. ing.
When the dielectric plate 14 is inserted into the slit 13, the wavelength shortening effect of the dielectric plate 14 changes the phase of the electromagnetic wave reflected by the tube wall 7d and the phase of the electromagnetic wave reflected by the tube wall 7e.
The amount of change in each phase changes depending on the amount of insertion of the dielectric plate 14 into the slit 13.
In the antenna device shown in FIGS. 1 and 2, among the plurality of planes that the dielectric plate 14 has, the plane parallel to the zx plane has a rectangular shape. Therefore, the insertion amount of the dielectric plate 14 into the slit 13 formed in the tube wall 7d is the same as the insertion amount of the dielectric plate 14 into the slit 13 formed in the tube wall 7e. Therefore, the amount of change in the phase of the electromagnetic wave reflected by the tube wall 7d and the amount of change in the phase of the electromagnetic wave reflected by the tube wall 7e are the same amount of change, and the electromagnetic wave after reflection by the tube wall 7d, The phase difference with the electromagnetic wave reflected by the tube wall 7e is maintained at 90 degrees.

図１及び図４に示すアンテナ装置では、第１の導波管４の管壁７ｄ，７ｅのほかに、管壁７ｆ，７ｇにもスリット１３が施されており、管壁７ｆ，７ｇに施されているスリット１３から電磁波が漏洩することが懸念される。しかし、図１に示すアンテナ装置では、管壁７ｆ，７ｇに施されているスリット１３の位置が、２つの管壁７ｈ，７ｉから、等距離の位置であるため、電磁波の漏洩を生じることは、ほとんどない。 In the antenna device shown in FIGS. 1 and 4, slits 13 are provided not only in the tube walls 7d and 7e of the first waveguide 4 but also in the tube walls 7f and 7g. There is a concern that electromagnetic waves may leak from the slit 13. However, in the antenna device shown in FIG. 1, the positions of the slits 13 formed in the tube walls 7f and 7g are equidistant from the two tube walls 7h and 7i, so leakage of electromagnetic waves will not occur. ,rare.

図１及び図２に示すアンテナ装置では、４つの第２の導波管７が第１の導波管４に挿入されており、４つの第２の導波管７におけるそれぞれのスリット１３に対する誘電体板１４の挿入量が同一である。
第１の導波管４の開口部４ａから取り込まれる電磁波の位相がθ_０であり、それぞれのスリット１３に誘電体板１４が挿入されることによる電磁波の位相量がθである場合を想定する。
この場合、４つの第２の導波管７のうち、開口部４ａを起点として、１番目の第２の導波管７の第２の開口部７ｂから出力される電磁波の位相は、θ_０＋θである。
４つの第２の導波管７のうち、開口部４ａを起点として、２番目の第２の導波管７の第２の開口部７ｂから出力される電磁波の位相は、θ_０＋２θである。
４つの第２の導波管７のうち、開口部４ａを起点として、３番目の第２の導波管７の第２の開口部７ｂから出力される電磁波の位相は、θ_０＋３θである。
４つの第２の導波管７のうち、開口部４ａを起点として、４番目の第２の導波管７の第２の開口部７ｂから出力される電磁波の位相は、θ_０＋４θである。 In the antenna device shown in FIGS. 1 and 2, the four second waveguides 7 are inserted into the first waveguide 4, and the dielectric potential for each slit 13 in the four second waveguides 7 is The insertion amount of the body plate 14 is the same.
Assume that the phase of the electromagnetic wave taken in from the opening 4a of the first waveguide 4 is θ ₀ , and the phase amount of the electromagnetic wave due to the insertion of the dielectric plate 14 into each slit 13 is θ. .
In this case, the phase of the electromagnetic wave output from the second opening 7b of the first second waveguide 7 with the opening 4a as the starting point among the four second waveguides 7 is θ ₀ +θ.
Among the four second waveguides 7, the phase of the electromagnetic wave output from the second opening 7b of the second second waveguide 7 starting from the opening 4a is θ ₀ +2θ. .
Among the four second waveguides 7, the phase of the electromagnetic wave output from the second opening 7b of the third second waveguide 7 with the opening 4a as the starting point is θ ₀ +3θ. .
Among the four second waveguides 7, the phase of the electromagnetic wave output from the second opening 7b of the fourth second waveguide 7 starting from the opening 4a is θ ₀ +4θ. .

したがって、４つの第２の導波管７のうち、隣り合っている第２の導波管７におけるそれぞれの第２の開口部７ｂから出力される電磁波の位相差は、全てθである。
電磁波の位相差の全てがθであることは、等間隔に放射素子３が配列されているアンテナ装置において、所定の方向にビーム走査するために必要な位相差と対応している。したがって、アクチュエータ１５が、スリット１３に対する誘電体板１４の挿入量を調整することによって、電磁波の位相量θを制御すれば、複数の放射素子３から放射される電磁波の放射方向を切り替えることができる。 Therefore, among the four second waveguides 7, the phase differences between the electromagnetic waves output from the respective second openings 7b of adjacent second waveguides 7 are all θ.
The fact that all the phase differences of the electromagnetic waves are θ corresponds to the phase difference necessary for beam scanning in a predetermined direction in an antenna device in which the radiating elements 3 are arranged at equal intervals. Therefore, if the actuator 15 controls the phase amount θ of the electromagnetic waves by adjusting the insertion amount of the dielectric plate 14 into the slit 13, the radiation direction of the electromagnetic waves radiated from the plurality of radiating elements 3 can be switched. .

第１の導波管４に対して、４つの第２の導波管７のそれぞれが挿入される位置は、５つの放射部１が配置されているそれぞれの位置の間である。したがって、第２の導波管７に対する誘電体板１４の挿入位置から給電プローブ２までの距離が、特許文献１に記載の可動短絡面から放射部までの距離と比べて長い。このため、第２の導波管７に挿入された誘電体板１４と給電プローブ２とが電磁結合する確率が、特許文献１に記載の可動短絡面と放射部とが電磁結合する確率よりも低減される。第２の導波管７に挿入された誘電体板１４と給電プローブ２とが電磁結合する確率が低減されることによって、誘電体板１４と給電プローブ２とが電磁結合することによるビームの放射特性の劣化が低減される。 The positions where each of the four second waveguides 7 are inserted into the first waveguide 4 are between the positions where the five radiation parts 1 are arranged. Therefore, the distance from the insertion position of the dielectric plate 14 to the second waveguide 7 to the feeding probe 2 is longer than the distance from the movable short circuit surface to the radiation section described in Patent Document 1. Therefore, the probability of electromagnetic coupling between the dielectric plate 14 inserted into the second waveguide 7 and the feeding probe 2 is higher than the probability of electromagnetic coupling between the movable short-circuit surface and the radiation part described in Patent Document 1. Reduced. By reducing the probability of electromagnetic coupling between the dielectric plate 14 inserted into the second waveguide 7 and the feeding probe 2, beam radiation is caused by electromagnetic coupling between the dielectric plate 14 and the feeding probe 2. Deterioration of characteristics is reduced.

アクチュエータ制御装置１６は、図１３に示すレーダ装置、又は、図１４に示す通信装置から、電磁波の放射方向を示す制御信号を受けると、制御信号に従ってアクチュエータ１５による誘電体板１４の挿入量を制御する。
以下、アクチュエータ制御装置１６による挿入量の制御を具体的に説明する。 When the actuator control device 16 receives a control signal indicating the radiation direction of electromagnetic waves from the radar device shown in FIG. 13 or the communication device shown in FIG. 14, the actuator control device 16 controls the amount of insertion of the dielectric plate 14 by the actuator 15 in accordance with the control signal. do.
The control of the insertion amount by the actuator control device 16 will be specifically explained below.

電磁波の放射方向と誘電体板１４の挿入量との対応関係を示すテーブルが、アクチュエータ制御装置１６の内部メモリに格納されている。
アクチュエータ制御装置１６は、テーブルを参照して、制御信号が示す放射方向に対応する誘電体板１４の挿入量を取得する。
アクチュエータ制御装置１６は、アクチュエータ１５による誘電体板１４の挿入量が、取得した挿入量と一致するように、アクチュエータ１５を制御する。
ここでは、アクチュエータ制御装置１６が、テーブルを参照して、制御信号が示す放射方向に対応する誘電体板１４の挿入量を取得している。しかし、これは一例に過ぎず、アクチュエータ制御装置１６は、電磁波の放射方向と誘電体板１４の挿入量との対応関係を示す数式を記憶し、電磁波の放射方向を数式に代入することによって、誘電体板１４の挿入量を算出するようにしてもよい。 A table showing the correspondence between the radiation direction of electromagnetic waves and the insertion amount of the dielectric plate 14 is stored in the internal memory of the actuator control device 16.
The actuator control device 16 refers to the table and obtains the insertion amount of the dielectric plate 14 corresponding to the radiation direction indicated by the control signal.
The actuator control device 16 controls the actuator 15 so that the amount of insertion of the dielectric plate 14 by the actuator 15 matches the obtained insertion amount.
Here, the actuator control device 16 refers to the table and obtains the insertion amount of the dielectric plate 14 corresponding to the radiation direction indicated by the control signal. However, this is just an example, and the actuator control device 16 stores a mathematical expression indicating the correspondence between the radiation direction of electromagnetic waves and the insertion amount of the dielectric plate 14, and substitutes the radiation direction of the electromagnetic waves into the mathematical expression. The insertion amount of the dielectric plate 14 may be calculated.

アクチュエータ１５は、アクチュエータ制御装置１６の制御によって、誘電体板１４をｚ軸と平行な方向に動かすように作用する。アクチュエータ１５が誘電体板１４をｚ軸と平行な方向に動かすことによって、４つのスリット１３に対する誘電体板１４の挿入量が同時に調整される。
特許文献１に開示されているアンテナ装置では、それぞれの可動短絡面制御機構が、それぞれの可動短絡面の位置を個別に変更するため、電磁波の放射方向の切り替えを行うことができるほかに、任意の方向にヌルが形成されているビームを放射することができる。
実施の形態１に係るアンテナ装置では、後述する図６のように、複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺が、ステップ状に変化している場合、任意の方向にヌルが形成されているビームを放射できることもある。しかし、実施の形態１に係るアンテナ装置では、任意の方向にヌルが形成されているビームを放射する必要性がなく、電磁波の放射方向を切り替えることができればよいため、４つのスリット１３に対する誘電体板１４の挿入量を個別に調整する必要がない。 Actuator 15 acts to move dielectric plate 14 in a direction parallel to the z-axis under the control of actuator control device 16 . When the actuator 15 moves the dielectric plate 14 in a direction parallel to the z-axis, the amount of insertion of the dielectric plate 14 into the four slits 13 is simultaneously adjusted.
In the antenna device disclosed in Patent Document 1, each movable short-circuit surface control mechanism individually changes the position of each movable short-circuit surface, so in addition to being able to switch the radiation direction of electromagnetic waves, it is also possible to A beam with a null formed in the direction can be emitted.
In the antenna device according to the first embodiment, when the edges of the dielectric plate 14 inserted into the plurality of slits 13 change stepwise as shown in FIG. It may also be possible to emit a beam that has been formed. However, in the antenna device according to the first embodiment, there is no need to radiate a beam in which a null is formed in an arbitrary direction, and it is sufficient to be able to switch the radiation direction of electromagnetic waves. There is no need to individually adjust the insertion amount of the plates 14.

以上の実施の形態１では、アンテナ装置が、第１の導波管４と、第１の導波管４における１つの管壁５に直線状に配置されており、第１の導波管４を伝搬している電磁波の一部を空間に放射する複数の放射部１と、第１の導波管４に挿入されている複数の第２の導波管７とを備えている。それぞれの第２の導波管７は、第１の導波管４と接続されている第１の開口部７ａと、第１の導波管４と接続されている第２の開口部５ｂと、第１の導波管４を伝搬している電磁波が、第１の開口部７ａから取り込まれると、当該電磁波を、第１の導波管４における電磁波の伝搬方向と直交する方向に伝搬させてから、第２の開口部７ｂまで伝搬させる電磁波伝搬部とを有している。
また、アンテナ装置が、それぞれの第２の導波管７が有する複数の管壁のうち、第１の開口部７ａから取り込まれた電磁波が突き当たる管壁７ｄ，７ｅに施されている複数のスリット１３と、複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４と、複数のスリット１３に対する誘電体板１４の挿入量を調整する単一のアクチュエータ１５とを備えている。したがって、実施の形態１に係るアンテナ装置は、複数のアクチュエータを備えることなく、電磁波の放射方向を切り替えることができる。 In the first embodiment described above, the antenna device is arranged linearly on the first waveguide 4 and one tube wall 5 in the first waveguide 4, and The waveguide includes a plurality of radiating sections 1 that radiate a portion of electromagnetic waves propagating into space, and a plurality of second waveguides 7 inserted into the first waveguide 4. Each second waveguide 7 has a first opening 7a connected to the first waveguide 4 and a second opening 5b connected to the first waveguide 4. , when the electromagnetic wave propagating in the first waveguide 4 is taken in from the first opening 7a, the electromagnetic wave is propagated in a direction perpendicular to the propagation direction of the electromagnetic wave in the first waveguide 4. It also has an electromagnetic wave propagation section that propagates the electromagnetic waves from there to the second opening 7b.
The antenna device also includes a plurality of slits provided in the tube walls 7d and 7e, which the electromagnetic waves taken in from the first opening 7a collide with among the plurality of tube walls of each second waveguide 7. 13, a dielectric plate 14 inserted into the plurality of slits 13, and a single actuator 15 for adjusting the amount of insertion of the dielectric plate 14 into the plurality of slits 13. Therefore, the antenna device according to Embodiment 1 can switch the radiation direction of electromagnetic waves without having a plurality of actuators.

実施の形態１では、電波を放射する送信アンテナとして動作するアンテナ装置を説明している。しかし、図１に示すアンテナ装置は、電波を受信する受信アンテナとして動作することができる。送信アンテナとしての動作と、受信アンテナとしての動作とは、可逆的である。 Embodiment 1 describes an antenna device that operates as a transmitting antenna that radiates radio waves. However, the antenna device shown in FIG. 1 can operate as a receiving antenna that receives radio waves. The operation as a transmitting antenna and the operation as a receiving antenna are reversible.

図１、図２及び図３に示すアンテナ装置では、放射部１が、給電プローブ２及び放射素子３を備えている。しかし、これは一例に過ぎず、放射部１が、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第１の導波管４の管壁５に施されている線状の開口２１，２２であってもよい。
線状の開口２１，２２は、第１の導波管４を伝搬している電磁波の一部を空間に放射させることができるため、線状の開口２１，２２は、図３に示す放射素子３と同様に動作する。
図５Ａは、放射部１が、線状の開口２１である例を示す斜視図であり、図５Ｂは、放射部１が、線状の開口２２である例を示す斜視図である。 In the antenna device shown in FIGS. 1, 2, and 3, a radiating section 1 includes a feeding probe 2 and a radiating element 3. However, this is just an example, and the radiation part 1 is linear openings 21 and 22 provided in the tube wall 5 of the first waveguide 4, as shown in FIGS. 5A and 5B. Good too.
Since the linear openings 21 and 22 can radiate a part of the electromagnetic waves propagating through the first waveguide 4 into space, the linear openings 21 and 22 can be used as the radiation element shown in FIG. It operates in the same way as 3.
FIG. 5A is a perspective view showing an example in which the radiation part 1 is a linear opening 21, and FIG. 5B is a perspective view showing an example in which the radiation part 1 is a linear opening 22.

図１及び図２に示すアンテナ装置では、誘電体板１４が有する複数の平面のうち、ｚ－ｘ平面と平行な平面の形状が長方形であり、複数のスリット１３に対する誘電体板１４の挿入量が、同一の挿入量である。しかし、これは一例に過ぎず、図６に示すように、ｚ－ｘ平面と平行な平面のうち、複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺が、ステップ状に変化しているために、複数のスリット１３に対する誘電体板１４の挿入量が、互いに異なる挿入量になっていてもよい。複数のスリット１３に挿入される端辺は、ｘ軸と平行な２つの端辺うち、第１の導波管４に近い方の端辺である。
図６は、複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺が、ステップ状に変化している場合のアンテナ装置のＡ_１－Ａ_２断面図である。
誘電体板１４の端辺が、ステップ状に変化している場合、４つの第２の導波管７のうち、隣り合っている第２の導波管７におけるそれぞれの第２の開口部７ｂから出力される電磁波の位相差は、全てθになるとは限らない。このため、複数の放射素子３から放射されるビームの形状は、電磁波の位相差の全てがθである場合に形成されるビームの形状と異なる。
複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺が、ステップ状に変化している場合、ステップ状の変化量によっては、複数の放射素子３から、任意の方向にヌルが形成されているビームを放射できることがある。 In the antenna device shown in FIGS. 1 and 2, among the plurality of planes that the dielectric plate 14 has, the plane parallel to the z-x plane has a rectangular shape, and the insertion amount of the dielectric plate 14 into the plurality of slits 13 is are the same insertion amount. However, this is only an example, and as shown in FIG. Therefore, the amount of insertion of the dielectric plate 14 into the plurality of slits 13 may be different from each other. The edge inserted into the plurality of slits 13 is the edge closer to the first waveguide 4 among the two edges parallel to the x-axis.
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along A ₁ -A ₂ of the antenna device in which the edges of the dielectric plate 14 inserted into the plurality of slits 13 change in a step shape.
When the edge of the dielectric plate 14 changes in a step-like manner, each of the second openings 7b in adjacent second waveguides 7 among the four second waveguides 7 The phase difference of the electromagnetic waves output from is not necessarily always θ. Therefore, the shape of the beam radiated from the plurality of radiating elements 3 is different from the shape of the beam formed when all the phase differences of the electromagnetic waves are θ.
If the edge of the dielectric plate 14 inserted into the plurality of slits 13 changes stepwise, a null may be formed in any direction from the plurality of radiating elements 3 depending on the amount of stepwise change. It may be possible to emit a certain beam.

図１及び図２に示すアンテナ装置では、誘電体板１４が有する複数の平面のうち、ｚ－ｘ平面と平行な平面の形状が長方形である。しかし、これは一例に過ぎず、図７に示すように、ｚ－ｘ平面と平行な平面のうち、複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺の形状が、例えば、台形の山が連なっている形状であってもよい。誘電体板１４の端辺の形状が、台形の山が連なっている形状である場合、第２の導波管７の管壁７ｄ，７ｅにスリット１３が施されていれば、管壁７ｆ，７ｇにスリット１３が施されていなくても、誘電体板１４をスリット１３に挿入することができる。
図７は、複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺の形状が、台形の山が連なっている形状である場合のアンテナ装置のＡ_１－Ａ_２断面図である。
なお、複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺の形状は、台形の山が連なっている形状であるものに限るものではなく、例えば、三角形の山が連なっている形状であってもよい。 In the antenna device shown in FIGS. 1 and 2, among the plurality of planes that the dielectric plate 14 has, the plane parallel to the zx plane has a rectangular shape. However, this is just an example, and as shown in FIG. The shape may be a series of mountains. When the shape of the end side of the dielectric plate 14 is a shape in which a series of trapezoidal peaks are formed, if the slits 13 are provided in the tube walls 7d and 7e of the second waveguide 7, the tube walls 7f, Even if the slit 13 is not formed in 7g, the dielectric plate 14 can be inserted into the slit 13.
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along A ₁ -A ₂ of the antenna device in which the shape of the edge of the dielectric plate 14 inserted into the plurality of slits 13 is a shape in which trapezoidal peaks are connected.
Note that the shape of the edge of the dielectric plate 14 inserted into the plurality of slits 13 is not limited to the shape of a series of trapezoidal peaks, but may be, for example, the shape of a series of triangular peaks. It's okay.

実施の形態２．
実施の形態２では、第２の導波管３０が、第１の矩形導波管３１と、第２の矩形導波管３２と、第３の矩形導波管３３とを備えているアンテナ装置について説明する。 Embodiment 2.
In the second embodiment, the second waveguide 30 is an antenna device including a first rectangular waveguide 31, a second rectangular waveguide 32, and a third rectangular waveguide 33. I will explain about it.

図８は、実施の形態２に係るアンテナ装置を示す斜視図である。図８において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図９は、図８に示すアンテナ装置のＡ_１－Ａ_２断面図である。図９において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
アンテナ装置は、３次元空間に配置されており、図中、ｘは、３次元空間のｘ軸を示し、ｙは、３次元空間のｙ軸を示し、ｚは、３次元空間のｚ軸を示している。
図９の断面図では、図面の煩雑化を避けるため、断面を示す斜線の記載を省略している。 FIG. 8 is a perspective view showing the antenna device according to the second embodiment. In FIG. 8, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts, so the explanation will be omitted.
FIG. 9 is a sectional view taken along A ₁ -A ₂ of the antenna device shown in FIG. 8. In FIG. 9, the same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same or corresponding parts, so the explanation will be omitted.
The antenna device is arranged in a three-dimensional space, and in the figure, x indicates the x-axis of the three-dimensional space, y indicates the y-axis of the three-dimensional space, and z indicates the z-axis of the three-dimensional space. It shows.
In the sectional view of FIG. 9, diagonal lines indicating the cross section are omitted to avoid complication of the drawing.

第２の導波管３０は、第１の導波管４に挿入されている導波管である。
図８及び図９に示すアンテナ装置では、４つの第２の導波管３０が、第１の導波管４に挿入されている。
それぞれの第２の導波管３０が第１の導波管４に挿入されている位置は、複数の放射部１が配置されているそれぞれの位置の間である。
第２の導波管３０は、第１の導波管４と接続されている第１の開口部３０ａと、第１の導波管４と接続されている第２の開口部３０ｂとを有している。
また、第２の導波管３０は、第１の導波管４を伝搬している電磁波が、第１の開口部３０ａから取り込まれると、当該電磁波を、第１の導波管４による電磁波の伝搬方向と直交する方向に伝搬させてから、第２の開口部３０ｂまで伝搬させる電磁波伝搬部とを有している。 The second waveguide 30 is a waveguide inserted into the first waveguide 4.
In the antenna device shown in FIGS. 8 and 9, four second waveguides 30 are inserted into the first waveguide 4.
The position where each second waveguide 30 is inserted into the first waveguide 4 is between the positions where the plurality of radiating sections 1 are arranged.
The second waveguide 30 has a first opening 30a connected to the first waveguide 4 and a second opening 30b connected to the first waveguide 4. are doing.
Further, when the electromagnetic wave propagating in the first waveguide 4 is taken in from the first opening 30a, the second waveguide 30 converts the electromagnetic wave into an electromagnetic wave by the first waveguide 4. It has an electromagnetic wave propagation section that propagates the electromagnetic wave in a direction orthogonal to the propagation direction of the electromagnetic wave and then propagates it to the second opening 30b.

第２の導波管３０の電磁波伝搬部は、第１の矩形導波管３１、第２の矩形導波管３２及び第３の矩形導波管３３を備えている。 The electromagnetic wave propagation section of the second waveguide 30 includes a first rectangular waveguide 31, a second rectangular waveguide 32, and a third rectangular waveguide 33.

第１の矩形導波管３１の一方の管路端は、第１の開口部３０ａであり、第１の矩形導波管３１の他方の管路端は、第３の矩形導波管３３が有する第３の開口部３３ａと接続されている。
第２の矩形導波管３２は、第１の矩形導波管３１と平行に配置されている。
第２の矩形導波管３２の一方の管路端は、第２の開口部３０ｂであり、第２の矩形導波管３２の他方の管路端は、第３の矩形導波管３３が有する第４の開口部３３ｂと接続されている。 One pipe end of the first rectangular waveguide 31 is the first opening 30a, and the other pipe end of the first rectangular waveguide 31 is the third rectangular waveguide 33. It is connected to a third opening 33a having a third opening 33a.
The second rectangular waveguide 32 is arranged parallel to the first rectangular waveguide 31.
One pipe end of the second rectangular waveguide 32 is the second opening 30b, and the other pipe end of the second rectangular waveguide 32 is the third rectangular waveguide 33. The fourth opening 33b is connected to the fourth opening 33b.

第３の矩形導波管３３は、第３の開口部３３ａ及び第４の開口部３３ｂを有している。
第３の矩形導波管３３が有する第３の開口部３３ａは、第１の矩形導波管３１の他方の管路端と接続されている。
第３の矩形導波管３３が有する第４の開口部３３ｂは、第２の矩形導波管３２の他方の管路端と接続されている。
第３の矩形導波管３３は、第１の導波管４と平行に配置されている。
第３の矩形導波管３３は、第１の開口部３０ａから取り込まれた電磁波が突き当たる管壁３３ｃを有している。 The third rectangular waveguide 33 has a third opening 33a and a fourth opening 33b.
The third opening 33a of the third rectangular waveguide 33 is connected to the other pipe end of the first rectangular waveguide 31.
The fourth opening 33b of the third rectangular waveguide 33 is connected to the other end of the second rectangular waveguide 32.
The third rectangular waveguide 33 is arranged parallel to the first waveguide 4.
The third rectangular waveguide 33 has a tube wall 33c against which the electromagnetic waves taken in from the first opening 30a collide.

スリット１３は、４つの第２の導波管３０のそれぞれが有している複数の管壁のうち、第１の開口部３０ａから取り込まれた電磁波が突き当たる管壁３３ｃに施されている。
スリット１３の長手方向は、第１の導波管４の管軸方向と平行な方向であり、スリット１３の深さ方向は、第１の導波管４の管高方向と平行な方向である。
図８及び図９に示すアンテナ装置では、スリット１３が、管壁３３ｃに施されているほか、第２の導波管３０が有する側壁としての複数の管壁のうち、第１の導波管４の管軸方向と直交する面を有する管壁３０ｆ，３０ｇにも施されている。
管壁３０ｆ，３０ｇに施されているスリット１３の位置は、第２の導波管が有する側壁としての複数の管壁のうち、第１の導波管４の管軸方向と平行な方向の面を有する２つの管壁３０ｈ，３０ｉから、等距離の位置である。
スリット１３の位置は、２つの管壁３０ｈ，３０ｉから、厳密に等距離の位置であるものに限るものではなく、実用上問題のない範囲内で、管壁３０ｈからの距離と、管壁３０ｉからの距離とが異なっていてもよい。 The slit 13 is formed in a tube wall 33c, among the plurality of tube walls included in each of the four second waveguides 30, against which the electromagnetic waves taken in from the first opening 30a collide.
The longitudinal direction of the slit 13 is parallel to the tube axis direction of the first waveguide 4, and the depth direction of the slit 13 is parallel to the tube height direction of the first waveguide 4. .
In the antenna device shown in FIGS. 8 and 9, the slit 13 is formed in the tube wall 33c, and the slit 13 is provided in the first waveguide among the plurality of tube walls serving as side walls of the second waveguide 30. This is also applied to the tube walls 30f and 30g having surfaces perpendicular to the tube axis direction of No.4.
The slits 13 formed in the tube walls 30f and 30g are located in the direction parallel to the tube axis direction of the first waveguide 4 among the plurality of tube walls serving as side walls of the second waveguide. The position is equidistant from the two pipe walls 30h and 30i having surfaces.
The position of the slit 13 is not limited to a position that is strictly equidistant from the two tube walls 30h and 30i, but is determined by the distance from the tube wall 30h and the tube wall 30i within a range that does not cause any practical problems. may be different from the distance.

図８及び図９に示すアンテナ装置では、誘電体板１４が平板であり、平板が有する複数の平面のうち、ｚ－ｘ平面と平行な平面の形状が長方形である。したがって、第２の導波管３０における第３の矩形導波管３３の管壁３３ｃのほかに、管壁３０ｆ，３０ｇにもスリット１３が施されていなければ、誘電体板１４をスリット１３に挿入することができない。
詳細は後述するが、誘電体板１４の形状によっては、管壁３３ｃにスリット１３が施されていれば、管壁３０ｆ，３０ｇにスリット１３が施されていなくても、誘電体板１４をスリット１３に挿入することができる。 In the antenna device shown in FIGS. 8 and 9, the dielectric plate 14 is a flat plate, and among the plurality of planes of the flat plate, the plane parallel to the zx plane has a rectangular shape. Therefore, if the slits 13 are not formed in the tube walls 30f and 30g in addition to the tube wall 33c of the third rectangular waveguide 33 in the second waveguide 30, the dielectric plate 14 is inserted into the slit 13. cannot be inserted.
Although the details will be described later, depending on the shape of the dielectric plate 14, if the tube wall 33c is provided with the slit 13, even if the tube walls 30f and 30g are not provided with the slit 13, the dielectric plate 14 may be slit. 13 can be inserted.

次に、図８に示すアンテナ装置の動作について説明する。
第１の導波管４の開口部４ａから取り込まれた高周波信号である電磁波は、第１の導波管４の内部を端部４ｂに向かって伝搬する。
第１の導波管４の内部を伝搬している電磁波の一部は、放射部１の給電プローブ２と結合する。給電プローブ２と結合した電磁波は、放射素子３から空間に放射される。
第１の導波管４の内部を伝搬している電磁波のうち、給電プローブ２と結合していない電磁波は、第１の開口部３０ａから第２の導波管３０に取り込まれる。 Next, the operation of the antenna device shown in FIG. 8 will be explained.
Electromagnetic waves, which are high-frequency signals taken in from the opening 4a of the first waveguide 4, propagate inside the first waveguide 4 toward the end 4b.
A portion of the electromagnetic waves propagating inside the first waveguide 4 is coupled to the feeding probe 2 of the radiation section 1 . The electromagnetic waves coupled with the feeding probe 2 are radiated into space from the radiating element 3.
Among the electromagnetic waves propagating inside the first waveguide 4, electromagnetic waves that are not coupled to the feeding probe 2 are taken into the second waveguide 30 through the first opening 30a.

第２の導波管３０に取り込まれた電磁波は、第１の矩形導波管３１を伝搬して、第３の矩形導波管３３の管壁３３ｃに到達する。
第３の矩形導波管３３の管壁３３ｃに到達した電磁波は、第３の矩形導波管３３及び第２の矩形導波管３２のそれぞれを伝搬して、第２の開口部３０ｂに到達する。
第２の開口部３０ｂに到達した電磁波は、第１の導波管４に出力される。
誘電体板１４がスリット１３に挿入されている場合、第２の開口部３０ｂから第１の導波管４に出力される電磁波の位相は、誘電体板１４の波長短縮効果によって変化する。位相の変化量は、スリット１３に対する誘電体板１４の挿入量によって変わる。 The electromagnetic wave taken into the second waveguide 30 propagates through the first rectangular waveguide 31 and reaches the tube wall 33c of the third rectangular waveguide 33.
The electromagnetic wave that has reached the tube wall 33c of the third rectangular waveguide 33 propagates through each of the third rectangular waveguide 33 and the second rectangular waveguide 32, and reaches the second opening 30b. do.
The electromagnetic waves that have reached the second opening 30b are output to the first waveguide 4.
When the dielectric plate 14 is inserted into the slit 13, the phase of the electromagnetic wave output from the second opening 30b to the first waveguide 4 changes due to the wavelength shortening effect of the dielectric plate 14. The amount of phase change changes depending on the amount of insertion of the dielectric plate 14 into the slit 13.

図８及び図９に示すアンテナ装置では、４つの第２の導波管３０が第１の導波管４に挿入されており、４つの第２の導波管３０におけるそれぞれのスリット１３に対する誘電体板１４の挿入量が同一である。
第１の導波管４の開口部４ａから取り込まれる電磁波の位相がθ_０であり、それぞれのスリット１３に誘電体板１４が挿入されることによる電磁波の位相量がθである場合を想定する。
この場合、４つの第２の導波管３０のうち、開口部４ａを起点として、１番目の第２の導波管３０の第２の開口部３０ｂから出力される電磁波の位相は、θ_０＋θである。
４つの第２の導波管３０のうち、開口部４ａを起点として、２番目の第２の導波管３０の第２の開口部３０ｂから出力される電磁波の位相は、θ_０＋２θである。
４つの第２の導波管３０のうち、開口部４ａを起点として、３番目の第２の導波管３０の第２の開口部３０ｂから出力される電磁波の位相は、θ_０＋３θである。
４つの第２の導波管３０のうち、開口部４ａを起点として、４番目の第２の導波管３０の第２の開口部３０ｂから出力される電磁波の位相は、θ_０＋４θである。 In the antenna device shown in FIGS. 8 and 9, the four second waveguides 30 are inserted into the first waveguide 4, and the dielectric voltage for each slit 13 in the four second waveguides 30 is The insertion amount of the body plate 14 is the same.
Assume that the phase of the electromagnetic wave taken in from the opening 4a of the first waveguide 4 is θ ₀ , and the phase amount of the electromagnetic wave due to the insertion of the dielectric plate 14 into each slit 13 is θ. .
In this case, among the four second waveguides 30, the phase of the electromagnetic wave output from the second opening 30b of the first second waveguide 30 with the opening 4a as the starting point is θ ₀ +θ.
Among the four second waveguides 30, the phase of the electromagnetic wave output from the second opening 30b of the second second waveguide 30 with the opening 4a as the starting point is θ ₀ +2θ. .
Among the four second waveguides 30, the phase of the electromagnetic wave output from the second opening 30b of the third second waveguide 30 with the opening 4a as the starting point is θ ₀ +3θ. .
Among the four second waveguides 30, the phase of the electromagnetic wave output from the second opening 30b of the fourth second waveguide 30 with the opening 4a as the starting point is θ ₀ +4θ. .

したがって、４つの第２の導波管３０のうち、隣り合っている第２の導波管３０におけるそれぞれの第２の開口部３０ｂから出力される電磁波の位相差は、全てθである。
電磁波の位相差の全てがθであることは、等間隔に放射素子３が配列されているアンテナ装置において、所定の方向にビーム走査するために必要な位相差と対応している。したがって、アクチュエータ１５が、スリット１３に対する誘電体板１４の挿入量を調整することによって、電磁波の位相量θを制御すれば、複数の放射素子３から放射される電磁波の放射方向を切り替えることができる。 Therefore, among the four second waveguides 30, the phase differences between the electromagnetic waves output from the respective second openings 30b of adjacent second waveguides 30 are all θ.
The fact that all the phase differences of the electromagnetic waves are θ corresponds to the phase difference necessary for beam scanning in a predetermined direction in an antenna device in which the radiating elements 3 are arranged at equal intervals. Therefore, if the actuator 15 controls the phase amount θ of the electromagnetic waves by adjusting the insertion amount of the dielectric plate 14 into the slit 13, the radiation direction of the electromagnetic waves radiated from the plurality of radiating elements 3 can be switched. .

第１の導波管４に対して、４つの第２の導波管３０のそれぞれが挿入される位置は、５つの放射部１が配置されているそれぞれの位置の間である。したがって、第２の導波管３０に対する誘電体板１４の挿入位置から給電プローブ２までの距離が、特許文献１に記載の可動短絡面から放射部までの距離と比べて長い。このため、第２の導波管３０に挿入された誘電体板１４と給電プローブ２とが電磁結合する確率が、特許文献１に記載の可動短絡面と放射部とが電磁結合する確率よりも低減される。第２の導波管３０に挿入された誘電体板１４と給電プローブ２とが電磁結合する確率が低減されることによって、誘電体板１４と給電プローブ２とが電磁結合することによるビームの放射特性の劣化が低減される。 The positions where each of the four second waveguides 30 are inserted into the first waveguide 4 are between the positions where the five radiation parts 1 are arranged. Therefore, the distance from the insertion position of the dielectric plate 14 to the second waveguide 30 to the feeding probe 2 is longer than the distance from the movable short circuit surface to the radiation section described in Patent Document 1. Therefore, the probability of electromagnetic coupling between the dielectric plate 14 inserted into the second waveguide 30 and the feeding probe 2 is higher than the probability of electromagnetic coupling between the movable short-circuit surface and the radiation section described in Patent Document 1. Reduced. By reducing the probability of electromagnetic coupling between the dielectric plate 14 inserted into the second waveguide 30 and the feeding probe 2, beam radiation is caused by electromagnetic coupling between the dielectric plate 14 and the feeding probe 2. Deterioration of characteristics is reduced.

アクチュエータ制御装置１６は、図１３に示すレーダ装置、又は、図１４に示す通信装置から、電磁波の放射方向を示す制御信号を受けると、図１に示すアクチュエータ制御装置１６と同様に、制御信号に従ってアクチュエータ１５による誘電体板１４の挿入量を制御する。
アクチュエータ１５は、アクチュエータ制御装置１６の制御によって、誘電体板１４をｚ軸と平行な方向に動かすように作用する。アクチュエータ１５が誘電体板１４をｚ軸と平行な方向に動かすことによって、４つのスリット１３に対する誘電体板１４の挿入量が同時に調整される。 When the actuator control device 16 receives a control signal indicating the radiation direction of electromagnetic waves from the radar device shown in FIG. 13 or the communication device shown in FIG. The amount of insertion of the dielectric plate 14 by the actuator 15 is controlled.
Actuator 15 acts to move dielectric plate 14 in a direction parallel to the z-axis under the control of actuator control device 16 . When the actuator 15 moves the dielectric plate 14 in a direction parallel to the z-axis, the amount of insertion of the dielectric plate 14 into the four slits 13 is simultaneously adjusted.

以上の実施の形態２では、アンテナ装置が、第１の導波管４と、第１の導波管４における１つの管壁５に直線状に配置されており、第１の導波管４を伝搬している電磁波の一部を空間に放射する複数の放射部１と、第１の導波管４に挿入されている複数の第２の導波管３０とを備えている。それぞれの第２の導波管３０は、第１の導波管４と接続されている第１の開口部３０ａと、第１の導波管４と接続されている第２の開口部３０ｂと、第１の導波管４を伝搬している電磁波が、第１の開口部３０ａから取り込まれると、当該電磁波を、第１の導波管４における電磁波の伝搬方向と直交する方向に伝搬させてから、第２の開口部３０ｂまで伝搬させる電磁波伝搬部とを有している。
また、アンテナ装置が、それぞれの第２の導波管３０が有する複数の管壁のうち、第１の開口部３０ａから取り込まれた電磁波が突き当たる管壁３３ｃに施されている複数のスリット１３と、複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４と、複数のスリット１３に対する誘電体板１４の挿入量を調整する単一のアクチュエータ１５とを備えている。したがって、実施の形態２に係るアンテナ装置は、複数のアクチュエータを備えることなく、電磁波の放射方向を切り替えることができる。 In the second embodiment described above, the antenna device is arranged linearly on the first waveguide 4 and one tube wall 5 in the first waveguide 4, and It includes a plurality of radiating parts 1 that radiate a part of electromagnetic waves propagating into space, and a plurality of second waveguides 30 inserted into the first waveguide 4. Each second waveguide 30 has a first opening 30a connected to the first waveguide 4, and a second opening 30b connected to the first waveguide 4. , when the electromagnetic wave propagating in the first waveguide 4 is taken in from the first opening 30a, the electromagnetic wave is propagated in a direction perpendicular to the propagation direction of the electromagnetic wave in the first waveguide 4. It has an electromagnetic wave propagation section that propagates the electromagnetic wave from the electromagnetic wave to the second opening 30b.
The antenna device also has a plurality of slits 13 formed in a tube wall 33c, which the electromagnetic waves taken in from the first opening 30a collide with among the plurality of tube walls of each of the second waveguides 30. , a dielectric plate 14 inserted into the plurality of slits 13, and a single actuator 15 for adjusting the amount of insertion of the dielectric plate 14 into the plurality of slits 13. Therefore, the antenna device according to the second embodiment can switch the radiation direction of electromagnetic waves without having a plurality of actuators.

実施の形態２では、電波を放射する送信アンテナとして動作するアンテナ装置を説明している。しかし、図８に示すアンテナ装置は、電波を受信する受信アンテナとして動作することができる。送信アンテナとしての動作と、受信アンテナとしての動作とは、可逆的である。 Embodiment 2 describes an antenna device that operates as a transmitting antenna that radiates radio waves. However, the antenna device shown in FIG. 8 can operate as a receiving antenna that receives radio waves. The operation as a transmitting antenna and the operation as a receiving antenna are reversible.

図８に示すアンテナ装置では、放射部１が、給電プローブ２及び放射素子３を備えている。しかし、これは一例に過ぎず、放射部１が、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第１の導波管４の管壁５に施されている線状の開口２１，２２であってもよい。
線状の開口２１，２２は、第１の導波管４を伝搬している電磁波の一部を空間に放射させることができるため、線状の開口２１，２２は、図３に示す放射素子３と同様に動作する。 In the antenna device shown in FIG. 8, a radiating section 1 includes a feeding probe 2 and a radiating element 3. However, this is just an example, and the radiation part 1 is linear openings 21 and 22 provided in the tube wall 5 of the first waveguide 4, as shown in FIGS. 5A and 5B. Good too.
Since the linear openings 21 and 22 can radiate a part of the electromagnetic waves propagating through the first waveguide 4 into space, the linear openings 21 and 22 can be used as the radiation element shown in FIG. It operates in the same way as 3.

図８及び図９に示すアンテナ装置では、誘電体板１４が有する複数の平面のうち、ｚ－ｘ平面と平行な平面の形状が長方形であり、複数のスリット１３に対する誘電体板１４の挿入量が、同一の挿入量である。しかし、これは一例に過ぎず、図１０に示すように、ｚ－ｘ平面と平行な平面のうち、複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺が、ステップ状に変化しているために、複数のスリット１３に対する誘電体板１４の挿入量が、互いに異なる挿入量になっていてもよい。複数のスリット１３に挿入される端辺は、ｘ軸と平行な２つの端辺うち、第１の導波管４に近い方の端辺である。
図１０は、複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺が、ステップ状に変化している場合のアンテナ装置のＡ_１－Ａ_２断面図である。
誘電体板１４の端辺が、ステップ状に変化している場合、４つの第２の導波管３０のうち、隣り合っている第２の導波管３０におけるそれぞれの第２の開口部３０ｂから出力される電磁波の位相差は、全てθになるとは限らない。このため、複数の放射素子３から放射されるビームの形状は、電磁波の位相差の全てがθである場合に形成されるビームの形状と異なる。
複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺が、ステップ状に変化している場合、ステップ状の変化量によっては、複数の放射素子３から、任意の方向にヌルが形成されているビームを放射できることがある。 In the antenna device shown in FIGS. 8 and 9, among the plurality of planes that the dielectric plate 14 has, the plane parallel to the z-x plane has a rectangular shape, and the insertion amount of the dielectric plate 14 into the plurality of slits 13 is are the same insertion amount. However, this is just an example, and as shown in FIG. 10, the edge of the dielectric plate 14 inserted into the plurality of slits 13 changes in a step-like manner on a plane parallel to the z-x plane. Therefore, the amount of insertion of the dielectric plate 14 into the plurality of slits 13 may be different from each other. The edge inserted into the plurality of slits 13 is the edge closer to the first waveguide 4 among the two edges parallel to the x-axis.
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along A ₁ -A ₂ of the antenna device in which the edges of the dielectric plate 14 inserted into the plurality of slits 13 change stepwise.
When the edge of the dielectric plate 14 changes in a step-like manner, each of the second openings 30b in adjacent second waveguides 30 among the four second waveguides 30 The phase difference of the electromagnetic waves output from is not necessarily always θ. Therefore, the shape of the beam radiated from the plurality of radiating elements 3 is different from the shape of the beam formed when all the phase differences of the electromagnetic waves are θ.
If the edge of the dielectric plate 14 inserted into the plurality of slits 13 changes stepwise, a null may be formed in any direction from the plurality of radiating elements 3 depending on the amount of stepwise change. It may be possible to emit a certain beam.

図８及び図９に示すアンテナ装置では、誘電体板１４が有する複数の平面のうち、ｚ－ｘ平面と平行な平面の形状が長方形である。しかし、これは一例に過ぎず、図１１に示すように、ｚ－ｘ平面と平行な平面のうち、複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺の形状が、例えば、台形の山が連なっている形状であってもよい。誘電体板１４の端辺の形状が、台形の山が連なっている形状である場合、管壁３３ｃにスリット１３が施されていれば、管壁３０ｆ，３０ｇにスリット１３が施されていなくても、誘電体板１４をスリット１３に挿入することができる。
図１１は、複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺の形状が、台形の山が連なっている形状である場合のアンテナ装置のＡ_１－Ａ_２断面図である。
なお、複数のスリット１３に挿入される誘電体板１４の端辺の形状は、台形の山が連なっている形状であるものに限るものではなく、例えば、三角形の山が連なっている形状であってもよい。
誘電体板１４の端辺の形状が、台形の山が連なっている形状、又は、三角形の山が連なっている形状である場合、誘電体板１４の平面の形状が長方形である場合よりも、第１の開口部３０ａから取り込まれた電磁波が管壁３３ｃに突き当たったときの、電磁波の反射特性の劣化が緩和される。 In the antenna device shown in FIGS. 8 and 9, among the plurality of planes that the dielectric plate 14 has, the plane parallel to the zx plane has a rectangular shape. However, this is just one example, and as shown in FIG. The shape may be a series of mountains. If the shape of the end side of the dielectric plate 14 is a shape in which a series of trapezoidal peaks are formed, if the slit 13 is formed in the tube wall 33c, the slit 13 is not formed in the tube walls 30f and 30g. Also, the dielectric plate 14 can be inserted into the slit 13.
FIG. 11 is a cross-sectional view taken along A ₁ -A ₂ of the antenna device in which the shape of the end side of the dielectric plate 14 inserted into the plurality of slits 13 is a shape in which trapezoidal peaks are connected.
Note that the shape of the edge of the dielectric plate 14 inserted into the plurality of slits 13 is not limited to a shape with a series of trapezoidal peaks, but may be, for example, a shape with a series of triangular peaks. It's okay.
When the shape of the edge of the dielectric plate 14 is a shape of a series of trapezoidal peaks or a shape of a series of triangular peaks, the shape of the plane of the dielectric plate 14 is more than a rectangular shape. When the electromagnetic waves taken in through the first opening 30a collide with the tube wall 33c, deterioration in the reflection characteristics of the electromagnetic waves is alleviated.

実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態１に係るアンテナ装置、又は、実施の形態２に係るアンテナ装置を複数備えているアンテナ装置について説明する。
実施の形態３に係るアンテナ装置は、図１に示すアンテナ装置を複数備えている。実施の形態３に係るアンテナ装置は、複数のアンテナ装置（図１に示すアンテナ装置）におけるそれぞれの第１の導波管４の管軸方向が互いに平行となるように、２つのアンテナ装置が配置されている。
または、実施の形態３に係るアンテナ装置は、図８に示すアンテナ装置を複数備えている。実施の形態３に係るアンテナ装置は、複数のアンテナ装置（図８に示すアンテナ装置）におけるそれぞれの第１の導波管４の管軸方向が互いに平行となるように、２つのアンテナ装置が配置されている。 Embodiment 3.
In Embodiment 3, an antenna device including a plurality of the antenna devices according to Embodiment 1 or the antenna devices according to Embodiment 2 will be described.
The antenna device according to Embodiment 3 includes a plurality of antenna devices shown in FIG. In the antenna device according to the third embodiment, two antenna devices are arranged such that the tube axes of the first waveguides 4 in each of the plurality of antenna devices (the antenna device shown in FIG. 1) are parallel to each other. has been done.
Alternatively, the antenna device according to Embodiment 3 includes a plurality of antenna devices shown in FIG. 8. In the antenna device according to the third embodiment, two antenna devices are arranged such that the tube axes of the first waveguides 4 in each of the plurality of antenna devices (the antenna device shown in FIG. 8) are parallel to each other. has been done.

図１２は、実施の形態３に係るアンテナ装置を示す斜視図である。図１２において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１２に示すアンテナ装置では、２つのアンテナ装置（図１に示すアンテナ装置）におけるそれぞれの第１の導波管４の管軸方向が互いに平行となるように、２つのアンテナ装置が配置されている。
図１２に示すアンテナ装置は、図１に示すアンテナ装置を２つ備えている。しかし、これは一例に過ぎず、図１に示すアンテナ装置を３つ以上備えていてもよい。また、図８に示すアンテナ装置を２つ以上備えていてもよい。 FIG. 12 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 3. In FIG. 12, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts, so the explanation will be omitted.
In the antenna device shown in FIG. 12, the two antenna devices (the antenna device shown in FIG. 1) are arranged such that the tube axes of the respective first waveguides 4 in the two antenna devices (the antenna device shown in FIG. 1) are parallel to each other. There is.
The antenna device shown in FIG. 12 includes two antenna devices shown in FIG. 1. However, this is just an example, and three or more antenna devices shown in FIG. 1 may be provided. Further, two or more antenna devices shown in FIG. 8 may be provided.

なお、本開示は、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 Note that in the present disclosure, it is possible to freely combine the embodiments, to modify any component of each embodiment, or to omit any component in each embodiment.

１放射部、２給電プローブ、３放射素子、４第１の導波管、４ａ開口部、４ｂ端部、５管壁、６貫通孔、７第２の導波管、７ａ第１の開口部、７ｂ第２の開口部、７ｃ管路挿入部、７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈ，７ｉ管壁、８第１の矩形導波管、８ａ第３の開口部、９第２の矩形導波管、９ａ第４の開口部、１０第３の矩形導波管、１１第４の矩形導波管、１２第５の矩形導波管、１３スリット、１４誘電体板、１５アクチュエータ、１６アクチュエータ制御装置、２１，２２線状の開口、３０第２の導波管、３０ａ第１の開口部、３０ｂ第２の開口部、３０ｆ，３０ｇ，３０ｈ，３０ｉ管壁、３１第１の矩形導波管、３２第２の矩形導波管、３３第３の矩形導波管、３３ａ第３の開口部、３３ｂ第４の開口部、３３ｃ管壁。 1 radiating section, 2 feeding probe, 3 radiating element, 4 first waveguide, 4a opening, 4b end, 5 tube wall, 6 through hole, 7 second waveguide, 7a first opening , 7b second opening, 7c pipe insertion part, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h, 7i pipe wall, 8 first rectangular waveguide, 8a third opening, 9 second rectangular waveguide Wave tube, 9a Fourth opening, 10 Third rectangular waveguide, 11 Fourth rectangular waveguide, 12 Fifth rectangular waveguide, 13 Slit, 14 Dielectric plate, 15 Actuator, 16 Actuator Control device, 21, 22 linear opening, 30 second waveguide, 30a first opening, 30b second opening, 30f, 30g, 30h, 30i tube wall, 31 first rectangular waveguide tube, 32 second rectangular waveguide, 33 third rectangular waveguide, 33a third opening, 33b fourth opening, 33c tube wall.

Claims

a first waveguide;
a plurality of radiating parts arranged linearly on one pipe wall of the first waveguide and radiating a part of the electromagnetic waves propagating in the first waveguide into space;
a plurality of second waveguides inserted into the first waveguide,
Each said second waveguide is
a first opening connected to the first waveguide; a second opening connected to the first waveguide; and a second opening connected to the first waveguide. When an electromagnetic wave is taken in through the first opening, the electromagnetic wave is propagated in a direction orthogonal to the propagation direction of the electromagnetic wave in the first waveguide, and then propagated to the second opening. It has a propagation part,
A plurality of slits formed in the tube wall, which the electromagnetic waves taken in from the first opening encounter, among the plurality of tube walls of each of the second waveguides;
a dielectric plate inserted into the plurality of slits;
An antenna device comprising: a single actuator that adjusts the amount of insertion of the dielectric plate into the plurality of slits.

The position where each of the plurality of second waveguides is inserted into the first waveguide is between the respective positions where the plurality of radiating parts are arranged. The antenna device according to claim 1.

The longitudinal direction of the slit is parallel to the tube axis direction of the first waveguide, and the depth direction of the slit is parallel to the tube height direction of the first waveguide. The antenna device according to claim 1, characterized in that:

In addition to the tube wall that the electromagnetic waves taken in from the first opening collide with, the slit is formed in a tube wall of the first waveguide among a plurality of tube walls serving as side walls of the second waveguide. The antenna device according to claim 1, wherein the antenna device is provided on a tube wall having a surface perpendicular to the axial direction.

The position of the slit formed in the tube wall having a surface perpendicular to the tube axis direction of the first waveguide is determined from among the plurality of tube walls as side walls of the plurality of second waveguides. , the antenna device according to claim 4, wherein the positions are equidistant from two tube walls having surfaces parallel to the tube axis direction of the first waveguide.

The antenna device according to claim 1, wherein the amount of insertion of the dielectric plate into the plurality of slits is the same.

The electromagnetic wave propagation section that the second waveguide has:
a first rectangular waveguide having one conduit end connected to the first opening;
a second rectangular waveguide arranged parallel to the first rectangular waveguide and having one conduit end connected to the second opening;
The other pipe end and one pipe end of the first rectangular waveguide are connected, and the other pipe end is blocked by a pipe wall that the electromagnetic wave taken in from the first opening hits. a third rectangular waveguide,
The second rectangular waveguide is arranged in parallel with the third rectangular waveguide, the other conduit end and one conduit end of the second rectangular waveguide are connected, and the waveguide is taken in from the first opening. a fourth rectangular waveguide whose other pipe end is closed by a pipe wall that the electromagnetic waves encounter;
A third opening provided in a tube wall facing the second rectangular waveguide among the plurality of tube walls in the first rectangular waveguide, and the second rectangular waveguide. a fifth rectangular waveguide connecting the first rectangular waveguide and a fourth opening provided in the opposite tube wall among the plurality of tube walls;
The phase of the electromagnetic wave taken in from the first opening, reflected by the other pipe end of the third rectangular waveguide, and propagated to the first opening; The phase of the electromagnetic wave taken in from the opening, reflected by the other pipe end of the fourth rectangular waveguide, and propagated to the first opening is in opposite phase,
The phase of the electromagnetic wave taken in from the first opening, reflected by the other pipe end of the third rectangular waveguide, and propagated to the second opening; The phase of the electromagnetic wave taken in from the opening, reflected by the other pipe end of the fourth rectangular waveguide, and propagated to the second opening is in the same phase. The antenna device according to claim 1.

The electromagnetic wave propagation section that the second waveguide has:
a first rectangular waveguide having one conduit end connected to the first opening;
a second rectangular waveguide arranged parallel to the first rectangular waveguide and having one conduit end connected to the second opening;
It has a third opening and a fourth opening,
The other pipe end of the first rectangular waveguide and the third opening are connected, and the other pipe end of the second rectangular waveguide and the fourth opening are connected, 2. The antenna device according to claim 1, further comprising a third rectangular waveguide having a tube wall against which electromagnetic waves taken in from the first opening end.

The radiation part is
It is inserted into a through hole made in one tube wall of the first waveguide, and the tip is located inside the tube of the first waveguide, and the base end is located inside the tube of the first waveguide. a power supply probe located external to the
The antenna device according to claim 1, further comprising a radiating element connected to a base end of the feeding probe.

The radiation part is
2. The radiation element according to claim 1, further comprising a radiating element that is supplied with electric power from the first waveguide through a through hole formed in one wall of the first waveguide. antenna device.

The radiation part is
The antenna device according to claim 1, characterized in that the opening is a linear opening provided in one wall of the first waveguide.

A plurality of antenna devices according to any one of claims 1 to 11 are provided,
An antenna device characterized in that tube axes of the first waveguides in the plurality of antenna devices are parallel to each other.

A radar device comprising the antenna device according to any one of claims 1 to 11.

A communication device comprising the antenna device according to any one of claims 1 to 11.