特開 2020-113988 導波路装置、電磁波閉じ込め装置、アンテナ装置、マイクロ波化学反応装置、およびレーダ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-113988(P2020-113988A)

(43)【公開日】2020年7月27日

(54)【発明の名称】導波路装置、電磁波閉じ込め装置、アンテナ装置、マイクロ波化学反応装置、およびレーダ装置

(51)【国際特許分類】

   H01P 3/123 20060101AFI20200626BHJP

   H01Q 13/10 20060101ALI20200626BHJP

   B01J 19/12 20060101ALI20200626BHJP

   G01S 7/03 20060101ALI20200626BHJP

【ＦＩ】

   H01P3/123

   H01Q13/10

   B01J19/12 A

   G01S7/03 230

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2020-3845(P2020-3845)

(22)【出願日】2020年1月14日

(31)【優先権主張番号】特願2019-4875(P2019-4875)

(32)【優先日】2019年1月16日

(33)【優先権主張国】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000232302

【氏名又は名称】日本電産株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】315008773

【氏名又は名称】株式会社ＷＧＲ

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100135703

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 英隆

(74)【代理人】

【識別番号】100188813

【弁理士】

【氏名又は名称】川喜田 徹

(72)【発明者】

【氏名】桐野 秀樹

【テーマコード（参考）】

4G075

5J045

5J070

【Ｆターム（参考）】

4G075AA03

4G075AA13

4G075BA10

4G075CA26

4G075DA02

4G075EA05

4G075EB01

4G075EB31

4G075EC11

4G075FA01

4G075FA05

5J045AB01

5J045AB09

5J045DA03

5J045FA02

5J045HA01

5J045LA01

5J045MA01

5J045NA07

5J070AF01

5J070AF03

5J070AF05

5J070AF06

5J070AF10

5J070AK40

(57)【要約】

【課題】電磁波を閉じ込めるための構成部材に穴を開けることが可能な導波路装置を提供する。
【解決手段】
導波路装置は、第１および第２の方向に沿って拡がる第１導電性表面を有する第１導電部材と、前記第１導電性表面に対向する第２導電性表面を有する第２導電部材と、前記第１導電部材と前記第２導電部材との間に位置し、前記第１の方向に沿って延びる導波部材であって、前記第１導電性表面に対向する導電性の導波面を有する導波部材と、前記導波部材の両側に位置する導電性の複数のロッド列であって、各ロッド列は前記第１の方向に沿って配置された複数の導電性ロッドを含む複数のロッド列と、を備える。前記第１導電部材および前記第２導電部材の少なくとも一方は、少なくとも１つの穴を有する。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の方向、および前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って拡がる第１導電性表面を有する第１導電部材と、
前記第１導電性表面に対向する第２導電性表面を有する第２導電部材と、
前記第１導電部材と前記第２導電部材との間に位置し、前記第１の方向に沿って延びる導波部材であって、前記第１導電性表面に対向する導電性の導波面を有する導波部材と、
前記導波部材の両側に位置する導電性の複数のロッド列であって、各ロッド列は前記第１の方向に沿って配置された複数の導電性ロッドを含み、各導電性ロッドは、前記第２導電性表面に接続された基部、および前記第１導電性表面に対向する先端部を有する、複数のロッド列と、を備え、
前記第１導電部材および前記第２導電部材の少なくとも一方は、前記第１および第２の方向の両方に垂直な第３の方向から見たとき、前記複数のロッド列に含まれるいずれかの導電性ロッドに隣接する位置、またはいずれかの導電性ロッドに重なる位置にある少なくとも１つの穴を有し、
前記少なくとも１つの穴の開口の幅は、前記複数のロッド列に含まれる前記複数の導電性ロッドのうち、前記穴に最も近い２つの隣接する導電性ロッドの中心間の間隔よりも小さく、
前記少なくとも１つの穴は、前記第３の方向から見たとき、前記導波部材とは重ならない位置にある、導波路装置。

【請求項2】

前記複数のロッド列は、前記導波部材に隣接する第１種のロッド列と、前記第１種のロッド列に隣接する第２種のロッド列とを含み、
前記第３の方向から見たとき、前記少なくとも１つの穴の開口の中心は、前記第１種のロッド列と前記第２種のロッド列との間に位置する、請求項１に記載の導波路装置。

【請求項3】

前記少なくとも１つの穴は、前記第３の方向から見たとき、前記複数の導電性ロッドのうちの隣接する何れか２つの導電性ロッドの間、または、前記複数のロッド列に含まれる互いに隣り合う４つの導電性ロッドの間に、中心が位置する穴を含む、請求項１または２に記載の導波路装置。

【請求項4】

前記第１導電部材および前記第２導電部材の前記少なくとも一方は、複数の穴を有し、
前記複数の穴は、前記第３の方向から見たとき、前記複数のロッド列に含まれるいずれかの導電性ロッドに隣接する位置、またはいずれかの導電性ロッドに重なる位置にある２つ以上の穴を含み、
前記２つ以上の穴の各々の開口の幅は、前記複数のロッド列に含まれる前記複数の導電性ロッドのうち、前記穴に最も近い２つの隣接する導電性ロッドの中心間の間隔よりも小さく、
前記２つ以上の穴の各々は、前記第３の方向から見たとき、前記導波部材とは重ならない位置にある、請求項１から３のいずれかに記載の導波路装置。

【請求項5】

前記複数の穴は、前記第１の方向および前記第２の方向に沿って行および列状に配置されている、請求項４に記載の導波路装置。

【請求項6】

各ロッド列における前記複数の導電性ロッドは、前記第１の方向に第１の周期で配置され、
前記複数の穴は、前記第１の方向に前記第１の周期で、前記第２の方向に第２の周期で配置されている、請求項５に記載の導波路装置。

【請求項7】

前記第１導電部材および前記第２導電部材の両方が、前記複数の穴を有する、請求項４から６のいずれかに記載の導波路装置。

【請求項8】

前記複数の穴は、前記第３の方向から見たとき、前記導波部材に重なる位置にある穴を含む、請求項４から７のいずれかに記載の導波路装置。

【請求項9】

前記複数の穴は、前記第３の方向から見たとき、前記複数のロッド列におけるいずれかの導電性ロッドに重なる位置にある穴を含む、請求項４から８のいずれかに記載の導波路装置。

【請求項10】

前記複数の穴は、前記第２導電部材と、前記複数のロッド列に含まれる導電性ロッドまたは前記導波部材とを貫通する１つ以上の穴を含む、請求項４から９のいずれかに記載の導波路装置。

【請求項11】

前記第３の方向から見たとき、前記少なくとも１つの穴の形状は、円、楕円、多角形、および角の丸い多角形のいずれかの形状である、請求項４から１０のいずれかに記載の導波路装置。

【請求項12】

第１の方向、および前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って拡がる第１導電性表面を有する第１導電部材と、
前記第１導電性表面に対向する第２導電性表面を有する第２導電部材と、
前記第１導電部材と前記第２導電部材との間において行および列状に配置された複数の導電性ロッドであって、各々が、前記第２導電性表面に接続された基部、および前記第１導電性表面に対向する先端部を有する、複数の導電性ロッドと、を備え、
前記第１導電部材および前記第２導電部材の少なくとも一方は、前記第１および第２の方向の両方に垂直な第３の方向から見たとき、前記複数の導電性ロッドのうちの２つの隣接する導電性ロッドの間で且つ前記第２導電性表面または前記第１導電性表面に対向する位置、または前記複数の導電性ロッドのうちのいずれかの導電性ロッドに重なる位置に配置された少なくとも１つの穴を有し、
前記少なくとも１つの穴の開口の幅は、前記複数の導電性ロッドのうちの前記穴に最も近い２つの隣接する導電性ロッドの中心間の間隔よりも小さい、電磁波閉じ込め装置。

【請求項13】

前記少なくとも１つの穴は、複数の穴である、請求項１２に記載の電磁波閉じ込め装置。

【請求項14】

前記複数の穴は、前記第２導電部材と、前記複数の導電性ロッドの１つとを貫通する穴を含む、請求項１３に記載の電磁波閉じ込め装置。

【請求項15】

請求項１から１１のいずれかに記載の導波路装置と、
前記導波路装置に接続されたマイクロ波発生装置と、を備える、マイクロ波化学反応装置。

【請求項16】

請求項１から１１のいずれかに記載の導波路装置と、
前記導波路装置における前記導波面と前記第１導電性表面との間の導波路に結合する１つ以上のアンテナ素子と、を備えるアンテナ装置。

【請求項17】

請求項１６に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置に接続されたマイクロ波集積回路と、を備えるレーダ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、導波路装置、電磁波閉じ込め装置、アンテナ装置、マイクロ波化学反応装置、およびレーダ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

人工磁気導体を備える導波構造の例が特許文献１から３、ならびに非特許文献１および２に開示されている。人工磁気導体は、自然界には存在しない完全磁気導体（ＰＭＣ: Ｐｅｒｆｅｃｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）の性質を人工的に実現した構造体である。完全磁気導体は、「表面における磁界の接線成分がゼロになる」という性質を有している。これは、完全導体（ＰＥＣ: Ｐｅｒｆｅｃｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）の性質、すなわち、「表面における電界の接線成分がゼロになる」という性質とは反対の性質である。完全磁気導体は、自然界には存在しないが、例えば複数の導電性ロッドの配列のような人工的な構造によって実現され得る。人工磁気導体は、その構造によって定まる特定の周波数帯域において、完全磁気導体として機能する。人工磁気導体は、特定の周波数帯域（伝搬阻止帯域）に含まれる周波数を有する電磁波が人工磁気導体の表面に沿って伝搬することを抑制または阻止する。このため、人工磁気導体の表面は、高インピーダンス面と呼ばれることがある。

【0003】

特許文献１から３、ならびに非特許文献１および２に開示されている導波路装置では、行および列方向に配列された複数の導電性ロッドによって人工磁気導体が実現されている。このようなロッドは、ポストまたはピンと呼ばれることもある。これらの導波路装置のそれぞれは、全体として、対向する一対の導電プレートを備えている。一方の導電プレートは、他方の導電プレートの側に突出するリッジと、リッジの両側に位置する人工磁気導体とを有している。リッジの上面（導電性を有する面）は、ギャップを介して、他方の導電プレートの導電性表面に対向している。人工磁気導体の伝搬阻止帯域に含まれる波長を有する電磁波は、この導電性表面とリッジの上面との間の空間（ギャップ）をリッジに沿って伝搬する。

【0004】

特許文献５および６は、人工磁気導体を利用した導波路装置およびアンテナ装置の構成および動作、ならびにアンテナ装置を利用した様々な応用例を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許第８７７９９９５号明細書

【特許文献2】米国特許第８８０３６３８号明細書

【特許文献3】欧州特許出願公開第１３３１６８８号明細書

【特許文献4】米国特許第９７８６９９５号明細書

【特許文献5】米国特許第１００２７０３２号明細書

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】H. Kirino and K. Ogawa, "A 76 GHz Multi-Layered Phased Array Antenna using a Non-Metal Contact Metamaterial Waveguide", IEEE Transaction on Antenna and Propagation, Vol. 60, No.2, pp. 840-853, February, 2012

【非特許文献2】A.Uz.Zaman and P.-S.Kildal, "Ku Band Linear Slot-Array in Ridge Gapwaveguide Technology, EUCAP 2013, 7th European Conference on Antenna and Propagation

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本開示は、電磁波を閉じ込めるための構成部材に穴を設けることが可能で、様々な用途に応用可能な新規な構造を備えた導波路装置および電磁波閉じ込め装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様に係る導波路装置は、第１の方向、および前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って拡がる第１導電性表面を有する第１導電部材と、前記第１導電性表面に対向する第２導電性表面を有する第２導電部材と、前記第１導電部材と前記第２導電部材との間に位置し、前記第１の方向に沿って延びる導波部材であって、前記第１導電性表面に対向する導電性の導波面を有する導波部材と、前記導波部材の両側に位置する導電性の複数のロッド列であって、各ロッド列は前記第１の方向に沿って配置された複数の導電性ロッドを含み、各導電性ロッドは、前記第２導電性表面に接続された基部、および前記第１導電性表面に対向する先端部を有する、複数のロッド列と、を備える。前記第１導電部材および前記第２導電部材の少なくとも一方は、前記第１および第２の方向の両方に垂直な第３の方向から見たとき、前記複数のロッド列に含まれるいずれかの導電性ロッドに隣接する位置、またはいずれかの導電性ロッドに重なる位置にある少なくとも１つの穴を有する。前記少なくとも１つの穴の開口の幅は、前記複数のロッド列に含まれる前記複数の導電性ロッドのうち、前記穴に最も近い２つの隣接する導電性ロッドの中心間の間隔よりも小さい。前記少なくとも１つの穴は、前記第３の方向から見たとき、前記導波部材とは重ならない位置にある。

【0009】

本開示の他の態様に係る電磁波閉じ込め装置は、第１の方向、および前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って拡がる第１導電性表面を有する第１導電部材と、前記第１導電性表面に対向する第２導電性表面を有する第２導電部材と、前記第１導電部材と前記第２導電部材との間において行および列状に配置された複数の導電性ロッドであって、各々が、前記第２導電性表面に接続された基部、および前記第１導電性表面に対向する先端部を有する、複数の導電性ロッドと、を備える。前記第１導電部材および前記第２導電部材の少なくとも一方は、前記第１および第２の方向の両方に垂直な第３の方向から見たとき、前記複数の導電性ロッドのうちの２つの隣接する導電性ロッドの間で且つ前記第２導電性表面または前記第１導電性表面に対向する位置、または前記複数の導電性ロッドのうちのいずれかの導電性ロッドに重なる位置に配置された少なくとも１つの穴を有する。前記少なくとも１つの穴の開口の幅は、前記穴に最も近い２つの隣接する導電性ロッドの中心間の間隔よりも小さい。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、構成部材に穴を設けることが可能で、多くの用途に適用可能な導波路装置および電磁波閉じ込め装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1A】図１Ａは、本開示の第１の実施形態による導波路装置を示す斜視図である。

【図1B】図１Ｂは、本開示の第１の実施形態による導波路装置から第１導電部材を除いた構造を示す斜視図である。

【図1C】図１Ｃは、本開示の第１の実施形態による導波路装置から第１導電部材を除いた構造を示す平面図である。

【図1D】図１Ｄは、貫通孔の開口形状の例を示す図である。

【図2A】図２Ａは、本開示の第２の実施形態による導波路装置を示す斜視図である。

【図2B】図２Ｂは、本開示の第２の実施形態による導波路装置から第１導電部材を除いた構造を示す斜視図である。

【図2C】図２Ｃは、本開示の第２の実施形態による導波路装置から第１導電部材を除いた構造を示す平面図である。

【図3A】図３Ａは、本開示の第３の実施形態による導波路装置から第１導電部材を除いた構造を示す斜視図である。

【図3B】図３Ｂは、本開示の第３の実施形態による導波路装置から第１導電部材を除いた構造を示す平面図である。

【図4A】図４Ａは、本開示の第４の実施形態による導波路装置から第１導電部材を除いた構造を示す斜視図である。

【図4B】図４Ｂは、本開示の第４の実施形態による導波路装置から第１導電部材を除いた構造を示す平面図である。

【図5】図５は、本開示の第５の実施形態による電磁波閉じ込め装置を示す斜視図である。

【図6】図６は、マイクロ波化学反応装置の構成の一例を模式的に示す図である。

【図7A】図７Ａは、スロットアレイアンテナ３００の構成を模式的に示す斜視図である。

【図7B】図７Ｂは、図７Ａに示すスロットアレイアンテナ３００におけるＸ方向に並ぶ３つのスロット１１２の中心を通るＸＺ面に平行な断面の一部を模式的に示す図である。

【図7C】図７Ｃは、第１導電部材１１０と第２導電部材１２０との間隔を極端に離した状態にあるスロットアレイアンテナ３００を模式的に示す斜視図である。

【図8】図８は、スロット１１２毎にホーン１１４を有するスロットアレイアンテナ装置の構造の一部を模式的に示す斜視図である。

【図9A】図９Ａは、図８に示すアレイアンテナ装置を＋Ｚ方向から見た上面図である。

【図9B】図９Ｂは、図９ＡのＣ−Ｃ線断面図である。

【図9C】図９Ｃは、第１導波路装置１００Ａにおける導波部材１２２Ｕの平面レイアウトを示す図である。

【図9D】図９Ｄは、第２導波路装置１００Ｂにおける導波部材１２２Ｌの平面レイアウトを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（本開示の基礎となった知見）
本開示の実施形態を説明する前に、本開示の基礎となった知見を説明する。

【0013】

前述の特許文献１から５、ならびに非特許文献１および２に開示されているリッジ導波路は、人工磁気導体として機能するワッフルアイアン構造中に設けられている。このような人工磁気導体を、本開示に基づき利用するリッジ導波路（以下、ＷＲＧ：Ｗａｆｆｌｅ−ｉｒｏｎ Ｒｉｄｇｅ ｗａｖｅＧｕｉｄｅと称する場合がある。）は、マイクロ波またはミリ波帯において、損失の低いアンテナ給電路を実現できる。また、このようなリッジ導波路を利用することにより、アンテナ素子（放射素子ともいう）を高密度に配置することが可能である。そのような導波路構造の基本的な構成および動作の例については、特許文献４および５に開示されている。これらの文献の開示内容の全体を本願明細書に援用する。

【0014】

ワッフルアイアン構造は、典型的には、導電性の複数のロッドを備えた導電部材と、各ロッドの先端部に対向する導電性表面を有するもう一つの導電部材との、２つの導電部材から構成される。これら二つの導電部材は、電気的に接続しておく必要が無い。その点で、ワッフルアイアン構造は製造および組み立てが比較的容易である。しかし、これら導電部材の表面は、連続した導電性の表面を備えている必要がある。このため、各導電部材の少なくとも表面は、途切れ目無く金属で覆われている必要があった。この制約は、少なからず、ワッフルアイアン構造の用途を制約していた。これに対して、本発明者らは、各導電部材に穴を開けても、穴の開口径が小さければ、人工磁気導体としての機能が維持されることを見出した。穴は、導電部材を貫通する貫通孔、または導電部材を貫通しない底を有する穴であり得る。以下の説明において、底を有する穴を「凹部」と称することがある。ワッフルアイアン構造で閉じ込められるべき電磁波の自由空間波長をλｏとするとき、穴の開口径（円形の場合は直径、矩形の場合は長辺の長さ）がλｏ／４未満である場合は、人工磁気導体としての機能は維持され得る。また、開口径がλｏ／４以上であってもλｏ／２未満である場合は、穴が貫通孔であったとしても電磁波が貫通孔を通って外部に漏れることを回避することができる。このような、少なくとも一方の導電部材が貫通孔または凹部などの穴を有するワッフルアイアン構造は、マイクロ波集積回路からの電磁波の漏洩を防ぐための閉じ込め部材として使用することができる。また、導電部材の何れか一方がリッジ状の導波部材を有する場合は、ＷＲＧ構造を構成することができる。更に、リッジ状の導波部材の導波面にも、開口径が小さければ、貫通孔または凹部を設けることができる。このような構造を採用することで、ワッフルアイアン構造の用途が大きく拡がる。

【0015】

本開示の導波路装置は、アンテナ装置に限らず、他の様々な用途に利用することが可能である。例えばマイクロ波化学反応装置またはテラヘルツ分光分析装置などの各種の装置に、本開示の導波路装置を利用することができる。本開示はさらに、ワッフルアイアン構造を有する新規な電磁波閉じ込め装置も提供する。複数の穴を開けることにより、これらの装置の軽量化を図ることもできる。本明細書において、「ワッフルアイアン構造」とは、導電部材上に複数の導電性ロッドが配列され、電磁波の閉じ込め機能を有する構造を意味する。

【0016】

以下、本開示の実施形態をより詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明および実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明において、同一または類似する構成要素には、同一の参照符号を付している。

【0017】

（実施形態１）
図１Ａは、本開示の例示的な第１の実施形態による導波路装置１００Ａを示す斜視図である。図１Ｂは、本実施形態の導波路装置１００Ａにおける第１導電部材１１０を除いた構造を示す斜視図である。図１Ｃは、図１Ｂに示す構造を＋Ｚ方向から見たときの平面図である。なお、図１Ａから図１Ｃは、導波路装置１００Ａの一部のみを示している。この点は、以下の実施形態においても同様である。

【0018】

図１Ａから１Ｃにおいては、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ方向を示すＸＹＺ座標が示されている。本願の図面に示される構造物の向きは、説明のわかりやすさを考慮して設定されており、本開示の実施形態が現実に実施されるときの向きをなんら制限するものではない。また、図面に示されている構造物の全体または一部分の形状および大きさも、現実の形状および大きさを制限するものではない。

【0019】

導波路装置１００Ａは、第１導電部材１１０と、第２導電部材１２０と、導波部材１２２と、導波部材１２２の両側に位置する複数のロッド列１２４Ｘとを備える。複数のロッド列１２４Ｘの各々は、Ｙ方向に並ぶ複数の導電性ロッド１２４を含む。

【0020】

第１導電部材１１０は、第１の方向（本実施形態ではＹ方向）、および第１の方向に交差する第２の方向（本実施形態ではＸ方向）に沿って拡がる第１導電性表面１１０ａを有する。第２導電部材１２０は、第１導電性表面１１０ａに対向する第２導電性表面１２０ａを有する。本実施形態における第１導電部材１１０および第２導電部材１２０は、いずれも板形状を有する。第１導電部材１１０および第２導電部材１２０の各々は、ブロック形状を有していてもよい。

【0021】

導波部材１２２は、第１導電部材１１０と第２導電部材１２０との間に位置し、第１の方向（Ｙ方向）に沿って延びる構造を有する。本実施形態における導波部材１２２は、第２導電部材１２０の第２導電性表面１２０ａから突出するリッジ形状を有する。導波部材１２２は、第１導電性表面１１０ａに対向する導電性の導波面１２２ａを、その頂部に有する。

【0022】

複数のロッド列１２４Ｘは、導波部材１２２に沿って配置されている。複数のロッド列１２４Ｘは、第２の方向（Ｘ方向）に沿って並んでいる。各ロッド列１２４Ｘは、第１の方向（Ｙ方向）に沿って配置された複数の導電性ロッド１２４を含む。各導電性ロッド１２４は、第２導電性表面１２０ａに接続された基部と、第１導電性表面１１０ａに対向する先端部とを有する。これらの複数の導電性ロッド１２４は、前述の人工磁気導体として機能する。

【0023】

導波部材１２２の導波面１２２ａおよび各導電性ロッド１２４の先端部と、第１導電性表面１１０ａとは接触しておらず、間隙が存在する。第１導電性表面１１０ａと導波面１２２ａとの間に導波路が規定される。

【0024】

導波路装置１００Ａは、所定の帯域（「動作周波数帯域」と称する。）の電磁波を導波面１２２ａに沿って伝搬させる用途で用いられる。本明細書において、第１導電性表面１１０ａと導波面１２２ａとの間の導波路を伝搬する電磁波の動作周波数帯域の中心周波数に対応する自由空間における波長をλｏとする。また、動作周波数帯域における最高周波数の電磁波の自由空間における波長をλｍとする。

【0025】

第１導電性表面１１０ａと第２導電性表面１２０ａとの間隔は、λｍ／２未満に設定される。導波部材１２２の幅（Ｘ方向のサイズ）、各導電性ロッド１２４の幅（Ｘ方向およびＹ方向のサイズ）、隣接する２つの導電性ロッド１２４の間隙の幅、導波部材１２２と導電性ロッド１２４との間隙の幅についても同様に、λｍ／２未満に設定される。この条件は、第１導電性表面１１０ａと第２導電性表面１２０ａとの間の空間で共振が生じ、電磁波の閉じ込め効果が失われることを避けるために課される。

【0026】

一例として、導波路をミリ波帯である７６．５±０．５ＧＨｚの信号波が伝搬する場合、信号波の波長は、３．８９３４ｍｍから３．９４４６ｍｍの範囲内である。この場合、λｍは３．８９３４ｍｍとなるので、第１導電部材１１０と第２導電部材１２０との間隔は、３．８９３４ｍｍの半分よりも小さい値に設計される。第１導電部材１１０と第２導電部材１２０とが、このような狭い間隔を実現するように対向して配置されていれば、第１導電部材１１０と第２導電部材１２０とが厳密に平行である必要はない。また、第１導電部材１１０および／または第２導電部材１２０の全体または一部の表面が曲面形状を有していてもよい。

【0027】

複数の導電性ロッド１２４の形状および配列は、人工磁気導体としての機能を発揮する限り、図示されている例に限定されない。複数の導電性ロッド１２４は、直交する行および列状に並んでいる必要は無く、行および列は９０度以外の角度で交差していてもよい。各導電性ロッド１２４の形状およびサイズも、第２導電部材１２０上の位置によって異なっていてよい。各導電性ロッド１２４の高さは一様である必要はなく、導電性ロッド１２４の配列が人工磁気導体として機能し得る範囲内で個々の導電性ロッド１２４は多様性を持ち得る。

【0028】

各導電性ロッド１２４は、図示されている角柱形状に限らず、例えば円筒状の形状を有していてもよい。さらに、各導電性ロッド１２４は、その幅が基部から先端部にわたって一定である必要はない。例えば基部から先端部に向かって幅が単調に減少する形状であってもよい。

【0029】

本実施形態における導波部材１２２は、Ｙ方向に沿って一様な幅および一様な高さを有する。このような形態に限定されず、導波部材１２２の幅および高さは、Ｙ方向に沿って変動していてもよい。例えば、伝搬する電磁波の位相を調整する目的で、導波部材１２２の導波面１２２ａの高さまたは幅を局所的に変化させてもよい。

【0030】

本実施形態では、導波部材１２２の＋Ｘ方向側および−Ｘ方向側のそれぞれに、３列ずつロッド列１２４Ｘが配置されている。これらのロッド列１２４Ｘの各々は、８個の導電性ロッド１２４を含む。さらに、導波部材１２２の＋Ｙ方向側の一端から間隙を介して、３つの導電性ロッド１２４を含むロッド列１２４Ｘが配置されている。これらの計７個のロッド列１２４Ｘは、Ｘ方向に等間隔に並んでいる。なお、このような構成はあくまでも例示であり、ロッド列の数および各ロッド列に含まれるロッドの数、およびそれらの配列態様は用途に応じて様々に決定される。

【0031】

第１導電部材１１０は、複数のロッド列１２４Ｘに沿って配置された複数の貫通孔１１６を有する。第２導電部材１２０も、複数のロッド列１２４Ｘに沿って配置された複数の貫通孔１２６を有する。本実施形態では、第１導電部材１１０および第２導電部材１２０の両方が複数の貫通孔を有する。このような構造に限らず、導電部材１１０、１２０の一方のみが複数の貫通孔を有していてもよい。また、複数の貫通孔の少なくとも１つを、底のある穴すなわち凹部に置換してもよい。複数の貫通孔または凹部は、必ずしも複数のロッド列１２４Ｘの全てに沿って配置されている必要はなく、一部のロッド列１２４Ｘに沿って配置されていてもよい。第１導電部材１１０および第２導電部材１２０の少なくとも一方が有する穴の個数は１つであってもよい。言い換えれば、第１導電部材１１０および第２導電部材１２０の少なくとも一方が、複数のロッド列１２４Ｘに含まれるいずれかの導電性ロッドに隣接して配置された少なくとも１つの穴を有し得る。

【0032】

貫通孔または凹部などの穴を設けることによって、第１導電部材１１０または第２導電部材１２０の軽量化を図ることができる。この目的で貫通孔または凹部を設ける場合、達成される軽量化の程度は、貫通孔または凹部の位置によらない。しかし、他の効果を得ることを目的とする場合は、貫通孔または凹部の位置が効果に差異をもたらす場合がある。例えば、導波路装置をマイクロ波化学反応装置に用いる場合は、導波部材１２２に隣接する位置、あるいは導波部材１２２上に１つ以上の貫通孔を設けることが好ましい。導波部材１２２の周辺で電磁波の強度が最も高く、貫通孔を通して供給される原料物質は、その強い電磁波に晒され、反応が効率的に進むことになるからである。他方、第１導電部材１１０あるいは第２導電部材１２０の位置決めに用いる貫通孔や凹部などの穴を設ける場合は、導波部材１２２との間に１列のロッド列を隔てた位置に穴を配置することがより好ましい。言い換えれば、第３の方向（本実施形態ではＺ方向）から見たとき、導波部材１２２に隣接する第１種のロッド列と、第１種のロッド列に隣接する第２種のロッド列との間に、開口の中心が位置するように、貫通孔または凹部などの穴が配置され得る。そのような配置にすることで、貫通孔または凹部の位置における電磁波の強度が大きく低下し、貫通孔または凹部が導波路の特性に与える影響が小さくなるからである。加えて、導波部材１２２と貫通孔または凹部との間には、１列のロッド列のみが介在していれば良いので、導波路装置の寸法を小型に設計することができる。

【0033】

図１Ｃは、第１および第２の方向の両方に垂直な第３の方向（本実施形態ではＺ方向）から見た第２導電部材１２０、導波部材１２２、複数の貫通孔１２６、および複数のロッド列１２４Ｘの位置関係を示している。複数の貫通孔１２６は、Ｘ方向およびＹ方向の両方に列を成す。また、複数のロッド列１２４Ｘの各々はＹ方向に並ぶ複数の導電性ロッド１２４を含む。このため、複数の導電性ロッド１２４も、Ｘ方向およびＹ方向の両方に列を成す。本実施形態では、複数の貫通孔１２６の列と、複数の導電性ロッド１２４の列は、Ｘ方向においてもＹ方向においても重ならない。複数の導電性ロッド１２４の列が無い場所に、複数の貫通孔１２６の列が位置する配置が採用されている。このような配置を採用することで、多くの貫通孔１２６を開けても、第２導電部材１２０の機械的強度を比較的高く保つことができる。

【0034】

図１Ｃには示されていないが、第１導電部材１１０における複数の貫通孔１１６は、Ｚ方向から見たとき、第２導電部材１２０における複数の貫通孔１２６と同じ位置にある。複数の貫通孔１１６、１２６の各々の中心は、Ｚ方向から見たとき、導波部材１２２および導電性ロッド１２４に重ならない位置にある。より具体的には、複数の貫通孔１１６、１２６の多くの中心は、Ｚ方向から見たとき、互いに隣り合う４つの導電性ロッド１２４の間に位置する。

【0035】

導電部材１１０、１２０を、例えばダイキャスト法あるいは射出成型などの、型内の空洞に流動状態にある素材を注入する方法で製造する場合、穴を上記の配置とすることで、製品の品質が向上し得る。各穴の中心を導電性ロッドの直下とは異なる位置に配置することにより、空洞のうちの導電性ロッドを形成する部分に、流動状態にある素材が流入しやすくなるためである。また、穴の中心を、第１種のロッド列または第２種のロッド列を構成する複数の導電性ロッドのうち、隣接する何れか２つの間に位置させても良い。この場合にも、同様の効果を得ることができる。

【0036】

このような形態に限らず、複数の貫通孔１１６、１２６の一部が、第３の方向から見たとき、導波部材１２２または導電性ロッド１２４に重なっていてもよい。ただし、複数の貫通孔１１６、１２６の少なくとも一部は、第３の方向から見たとき、導波部材１２２、および導波部材１２２に隣接するロッド列１２４Ｘと導波部材１２２との間隙のいずれにも重ならない位置に配置される。

【0037】

本実施形態における複数の導電性ロッド１２４は、Ｘ方向およびＹ方向に沿って行および列状に配置されている。複数の貫通孔１１６、１２６も、Ｘ方向およびＹ方向に沿って行および列状に配置されている。本実施形態において、複数の導電性ロッド１２４の行数は８、列数は７であり、複数の貫通孔１１６、１２６の行数は７、列数は６列である。ただし、これは例示に過ぎない。これらの行数および列数は、用途に応じて最適な数に設定される。

【0038】

本実施形態では、複数の導電性ロッド１２４および複数の貫通孔１１６、１２６の、Ｘ方向（第１の方向）およびＹ方向（第２の方向）における配置周期は一定であるが、必ずしも一定である必要はない。各ロッド列１２４Ｘにおける複数の導電性ロッド１２４が、Ｙ方向に第１の周期で配置されている場合、複数の貫通孔１１６、１２６も、Ｙ方向に第１の周期で配置され得る。複数の導電性ロッド１２４、および複数の貫通孔１１６、１２６は、Ｘ方向に第２の周期で配置され得る。第２の周期は、第１の周期と一致していてもよいし異なっていてもよい。

【0039】

本実施形態においては、第３の方向から見た複数の貫通孔１１６、１２６の各々の形状は、角の丸い正方形状である。その一辺の長さｓは、使用される周波数帯域の中心周波数における電磁波の自由空間波長λｏの１／８程度である。ただしこのような形状および寸法に限定されない。第３の方向から見たときの各貫通孔１１６、１２６の形状として、例えば、円形、楕円形、多角形、または角の丸い多角形などの種々の形状を採用できる。各貫通孔１１６、１２６の大きさについても、機能または耐久性に影響を及ぼさない限り、自由に設定することができる。ただし、各貫通孔の開口の幅は、その貫通孔に最も近い２つの隣接する導電性ロッド１２４の中心間の間隔よりも小さい値に設定される。ここで貫通孔の「開口」とは、その貫通孔において、第１導電性表面１１０ａまたは第２導電性表面１２０ａと同一の平面内にあるとみなせる部分を指す。「開口の幅」は、その開口の中心と、その開口の両端部とを結ぶ直線または折れ線の長さを意味する。以下、図１Ｄを参照して、「開口の幅」の例を説明する。

【0040】

図１Ｄは、貫通孔の開口の形状のいくつかの例を示している。図１Ｄの（ａ）は、角の丸い正方形状の貫通孔の開口を示している。図１Ｄの（ｂ）は、直線的な形状の貫通孔の開口を示している。図１Ｄの（ｃ）は、Ｕ型の開口形状を有する貫通孔の一例を示している。図１Ｄの（ｄ）は、Ｚ型の開口形状を有する貫通孔の一例を示している。図１Ｄの（ｃ）および（ｄ）の例における貫通孔は、平行な一対の直線状部分と、それらの端部同士を結ぶ他の直線状部分とを含む。図１Ｄの（ｅ）は、Ｈ型の開口形状を有する貫通孔の一例を示している。この例における貫通孔は、平行な一対の直線状部分（「縦部」とも称する。）と、一対の直線状部分の中央部同士を結ぶ他の直線状部分（「横部」とも称する。）とを含んでいる。このように、本開示の実施形態において使用され得る貫通孔の開口形状は多様である。

【0041】

図１Ｄの（ａ）から（ｅ）において、貫通孔の開口の幅が両矢印で示されている。図１Ｄの（ａ）に示すように、貫通孔の開口形状が矩形に近い場合、長辺の長さが開口の「幅」に相当する。図１Ｄの（ｂ）に示すように、貫通孔の開口形状が楕円形に近い場合、長軸の長さが開口の「幅」に相当する。図１Ｄの（ｃ）から（ｅ）に示すように、貫通孔の開口が複数の直線状部分の組み合わせによって構成される場合、それらの直線状部分の中心線を開口の一端から他端まで結んだ長さのうちの最大の長さが、その開口の「幅」に相当する。

【0042】

第１導電部材１１０の各貫通孔１１６の形状、寸法、位置は、アンテナ素子としてのスロットとして機能しない形状、寸法、位置に設定される。すなわち、各貫通孔１１６は、導波部材１２２の導波面１２２ａに沿って伝搬する電磁波の伝搬を妨げないようにその形状、寸法、および位置が設計される。仮に導波部材１２２に最も近接する複数の貫通孔１１６が、Ｙ方向に長くＸ方向に短い平面形状を有し、導波面１２２ａの縁に対向する位置またはその近傍に配置された場合、その貫通孔１１６はスロットすなわちアンテナ素子として機能し得る。その場合、導波面１２２ａに沿って伝搬する電磁エネルギーの損失を招く。よって、本実施形態における各貫通孔１１６は、アンテナ素子として機能する条件を満たさないように設計される。例えば、各貫通孔１１６は、λｏ／２よりも小さい寸法（例えば辺の長さまたは直径）を持つように設計される。

【0043】

導波路装置１００Ａがミリ波の伝送に用いられる場合、使用される周波数は、およそ３０ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下であり、λｏは、およそ１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。その場合、各貫通孔１１６、１２６のＹ方向およびＸ方向の寸法は、例えば０．５ｍｍ未満、典型的には０．２５ｍｍ未満に設定され得る。使用される電磁波がテラヘルツ波である場合、この寸法はさらに小さくなる。

【0044】

なお、第１導電部材１１０の＋Ｚ方向側の表面および各貫通孔１１６の内壁面は、必ずしも導電性を有している必要はない。第２導電部材１２０の−Ｚ方向側の表面および各貫通孔１２６の内壁面も同様に、必ずしも導電性を有している必要はない。

【0045】

本実施形態では、Ｚ方向から見たとき、第１導電部材１１０における複数の貫通孔１１６と、第２導電部材１２０における複数の貫通孔１２６とが、重なるように配置されている。しかし、本開示はこのような構造に限定されない。第３の方向から見たとき、第１導電部材１１０における複数の貫通孔１１６と、第２導電部材１２０における複数の貫通孔１２６とが部分的に重なっていてもよいし、全く重なっていなくてもよい。

【0046】

本実施形態では、第２導電部材１２０における複数の貫通孔１２６は、導波部材１２２および複数の導電性ロッド１２４が配置されていない箇所に配置されている。このような構造に限らず、例えば後述する実施形態３、４のように、複数の貫通孔１２６が、第２導電部材１２０と、導波部材１２２または導電性ロッド１２４とを貫通する１つ以上の貫通孔を含んでいてもよい。

【0047】

複数の貫通孔１１６、１２６は、導波路装置１００Ａの軽量化に寄与する。したがって、本実施形態の導波路装置１００Ａを備えた装置（例えばアンテナ装置）を、より軽量にすることができる。また、複数の貫通孔１１６、１２６は、放熱効果ももたらす。したがって、例えば導波路装置１００Ａに接続された電子回路（例えばマイクロ波集積回路）から発生する熱を効果的に放出することができる。さらに、これらの貫通孔１１６、１２６は、液体などの流体を、第１導電部材１１０と第２導電部材１２０との間の空間に供給することを可能にする。このことは、後述するように、導波路装置１００Ａを、例えばマイクロ波化学反応装置およびテラヘルツ波分析装置などの各種の用途に利用することを可能にする。さらには、第１導電部材１１０と第２導電部材１２０との間を、水あるいはその他の洗浄液を用いて洗浄することも可能になる。したがって、導波路装置１００Ａを、屋外などの汚れ易い環境に設置して使用することが可能である。

【0048】

（実施形態２）
図２Ａは、本開示の例示的な第２の実施形態による導波路装置１００Ｂを示す斜視図である。図２Ｂは、導波路装置１００Ｂから第１導電部材１１０を除いた構造を示す斜視図である。図２Ｃは、導波路装置１００Ｂから第１導電部材１１０を除いた構造を示す平面図である。

【0049】

本実施形態では、第１導電部材１１０および第２導電部材１２０における貫通孔の個数および配置が、実施形態１とは異なっている。本実施形態では、第１導電部材１１０は、ほぼ矩形の平面形状を有する複数の貫通孔１１６ａと、ほぼ円形の平面形状を有する複数の貫通孔１１６ｂとを有する。第１導電部材１１０における矩形の貫通孔１１６ａの各々は、互いに隣接する４つの円形の貫通孔１１６ｂの間の位置にある。複数の貫通孔１１６ｂの一部は、導波部材１２２の導波面に対向する位置にある。

【0050】

図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、第２導電部材１２０も、ほぼ矩形の平面形状を有する複数の貫通孔１２６ａと、ほぼ円形の平面形状を有する複数の貫通孔１２６ｂとを有する。矩形の貫通孔１２６ａの各々は、Ｘ方向において隣り合う２つの導電性ロッド１２４の間、またはＸ方向において隣り合う導波部材１２２と導電性ロッド１２４との間に位置する。円形の貫通孔１２６ｂの各々は、Ｙ方向において隣り合う２つの導電性ロッド１２４の間に位置する。このような構成とすることで、実施形態１の第２導電部材１２０よりも、孔の領域を大きくすることが可能である。Ｚ方向から見たとき、第１導電部材１１０における矩形の貫通孔１１６ａは、第２導電部材１２０における矩形の貫通孔１２６ａに重なり、第１導電部材１１０における円形の貫通孔１１６ｂは、第２導電部材１２０における円形の貫通孔１２６ｂに重なる。

【0051】

本実施形態では、第１導電部材１１０は、導波部材１２２の導波面１２２ａに対向する複数の円形の貫通孔１１６ｂを有する。これらの貫通孔１１６ｂの直径は、導波路を伝搬する電磁波の自由空間波長λｏの１／２よりも十分に小さく、例えばλｏの１／８よりも小さい。このような貫通孔１１６ｂが配置されていても、電磁波は、貫通孔１１６ｂから外部に漏出することなく、導波部材１２２に沿って伝搬する。

【0052】

（実施形態３）
図３Ａは、本開示の例示的な第３の実施形態による導波路装置における第２導電部材１２０を示す斜視図である。図３Ｂは、本実施形態における第２導電部材１２０を示す平面図である。図示されていないが、本実施形態における第１導電部材１１０は、第１の実施形態における第１導電部材１１０と同一の構造を有する。第１導電部材１１０は、第２の実施形態における第１導電部材１１０と同様の構造を有していてもよい。

【0053】

本実施形態における第２導電部材１２０は、第１の実施形態における複数の貫通孔１２６と同じ位置に配置された複数の貫通孔１２６ａに加えて、第２導電部材１２０と導波部材１２２とを貫通する複数の貫通孔１２６ｂを有する。これらの貫通孔１２６ｂは、Ｚ方向から見たときに、一辺の長さが導波部材１２２の導波面の幅よりも小さい正方形状を有する。これらの貫通孔１２６ｂの平面形状は、正方形状に限らず、円形などの他の形状であってもよい。このような貫通孔１２６ｂを設けることで、導波部材１２２に沿って伝搬する電磁波の位相を調整することができる。このような貫通孔１２６ｂに代えて、複数の凹部または凸部を導波面に設けてもよい。その場合も同様に位相を調整することができる。

【0054】

（実施形態４）
図４Ａは、本開示の例示的な第４の実施形態による導波路装置における第２導電部材１２０を示す斜視図である。図４Ｂは、本実施形態における第２導電部材１２０を示す平面図である。図示されていないが、本実施形態における第１導電部材１１０は、第１の実施形態における第１導電部材１１０と同一の構造を有する。第１導電部材１１０は、第２の実施形態における第１導電部材１１０と同様の構造を有していてもよい。

【0055】

本実施形態における第２導電部材１２０は、第１の実施形態における複数の貫通孔１２６と同じ位置に配置された複数の貫通孔１２６ａに加えて、複数の導電性ロッド１２４をそれぞれ貫通する複数の貫通孔１２６ｂを有する。これらの貫通孔１２６ｂは、Ｚ方向から見たときに、直径が導電性ロッド１２４の幅よりも小さい円形状を有する。このような構成とすることで、実施形態２の導電部材１２０よりも、孔の領域を大きくすることが可能である。このような貫通孔１２６ｂを設けた場合も、複数の導電性ロッド１２４は、人工磁気導体として機能する。よって、導波路の機能を損なうことなく、上述した効果を得ることができる。

【0056】

本実施形態の構成に加えて、さらに実施形態３のように導波部材１２２を貫通する１つ以上の貫通孔を設けてもよい。また、導電性ロッド１２４を貫通する貫通孔１２６ｂのみを設け、導電性ロッド１２４に隣接する貫通孔１２６ａが設けられていなくてもよい。

【0057】

（実施形態５）
図５は、本開示の例示的な第５の実施形態による電磁波閉じ込め装置の構成を模式的に示す斜視図である。本実施形態の電磁波閉じ込め装置は、前述の導波路装置に類似する構造を有するが、導波部材を備えていない。図５では、わかり易くするため、第１導電部材１１０と第２導電部材１２０との間隔を極端に広げた様子が示されている。実際に使用されるときには、第１導電部材１１０と第２導電部材１２０との間隔は、使用される電磁波の自由空間波長の１／２未満の間隔に保持される。

【0058】

本実施形態における第１導電部材１１０は、貫通孔を有しない。第２導電部材１２０は、複数の導電性ロッド１２４に沿って行および列状に配置された複数の貫通孔１２６ａ、１２６ｂを有する。複数の貫通孔１２６ａの各々は、導電性ロッド１２４に隣接して配置され、複数の貫通孔１２６ｂの各々は、第２導電部材１２０と導電性ロッド１２４とを貫通する。本実施形態では、各貫通孔１２６ａ、１２６ｂは、円形の平面形状を有する。

【0059】

本実施形態の電磁波閉じ込め装置には、外部から高周波の電磁波が供給される。ここで高周波（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）とは、１０ｋＨｚ以上の周波数を指す。電磁波閉じ込め装置は、高周波の電磁エネルギーを閉じ込めるワッフルアイアン構造を備える。複数の導電性ロッド１２４は人工磁気導体として機能する。このため、供給された電磁波のエネルギーは、第１導電部材１１０と第２導電部材１２０との間に閉じ込められる。

【0060】

本実施形態では、第２導電部材１２０が貫通孔１２６ａ、１２６ｂを備えている。第２導電部材１２０に代えて第１導電部材１１０が１つ以上の貫通孔を備えていてもよい。あるいは、第１導電部材１１０および第２導電部材１２０の両方が１つ以上の貫通孔を備えていてもよい。貫通孔に代えて、底のある穴が第１導電部材１１０または第２導電部材１２０に設けられていてもよい。第１導電部材１１０および第２導電部材１２０の少なくとも一方は、Ｚ方向から見たとき、２つの隣接する導電性ロッド１２４の間で且つ第２導電部材１２０の導電性表面または第１導電部材１１０の導電性表面に対向する位置、またはいずれかの導電性ロッド１２４に重なる位置に配置された少なくとも１つの穴を有するように構成され得る。当該少なくとも１つの穴の開口の幅は、当該穴に最も近い２つの隣接する導電性ロッドの中心間の間隔よりも小さい値に設定され得る。当該少なくとも１つの穴は、Ｚ方向（第３の方向）から見たとき、複数の導電性ロッド１２４のうちの隣接する何れか２つの導電性ロッドの間、または、複数のロッド列に含まれる互いに隣り合う４つの導電性ロッド１２４の間に、中心が位置する穴を含み得る。

【0061】

（他の実施形態）
本開示の実施形態による導波路装置においては、第１導電部材１１０および第２導電部材１２０の少なくとも一方が、１つまたは複数の貫通孔を有する。それらの貫通孔を通して、液体または気体などの流体を、第１導電部材１１０と第２導電部材１２０との間に供給することができる。このため、導波路装置を、例えばマイクロ波化学反応装置に利用することができる。

【0062】

マイクロ波化学反応装置は、マイクロ波を原料に照射することによって原料を加熱し、化学反応を促進させる装置である。マイクロ波化学反応装置は、原料を比較的短時間で、均一に加熱できるなどの利点があるため、種々の化学反応に利用することが期待されている。

【0063】

マイクロ波化学反応装置は、前述のいずれかの実施形態における導波路装置と、導波路装置に接続されたマイクロ波発生装置とを備える。図６は、マイクロ波化学反応装置の構成の一例を模式的に示している。このマイクロ波化学反応装置は、実施形態１における導波路装置１００Ａと、マイクロ波発生装置２５０とを備える。マイクロ波発生装置２５０は、高周波発振器（radio frequency oscillator）を含み得る。高周波発振器としては、例えばマグネトロン（cavity magnetron）あるいはクライストロン（klystron）を用いることができる。高周波発振器は、導波路装置１００Ａに接続され、導波部材１２２の導波面１２２ａと第１導電部材１１０の導電性表面１１０ａとの間のＷＲＧ導波路に、マイクロ波を供給する。高周波発振器は、ＷＲＧ導波路に直接的に接続されていてもよいし、他の導波路を介してＷＲＧ導波路に接続されていてもよい。

【0064】

第１導電部材１１０および第２導電部材１２０は、反応容器の内部に配置され得る。あるいは、第１導電部材１１０および第２導電部材１２０は、反応容器の一部として使用され得る。複数の貫通孔を通して、第１導電部材１１０と第２導電部材１２０との間に原料の溶液を供給することができる。高周波発振器は、マイクロ波をＷＲＧ導波路に供給する。ＷＲＧ導波路を伝搬したマイクロ波は、原料を加熱し、化学反応を促進させる。マイクロ波化学反応装置は、反応をさらに促進させるために、第１導電部材１１０と第２導電部材１２０との間の溶液を循環させる攪拌装置（例えば、羽根車を備える）をさらに備えていてもよい。

【0065】

本開示の導波路装置および電磁波閉じ込め装置は、マイクロ波を利用する用途に限らず、例えばテラヘルツ波を利用する用途にも使用され得る。テラヘルツ波は、マイクロ波よりも高い周波数（およそ３００ＧＨｚ以上３ＴＨｚ以下）を有する。テラヘルツ波は、例えば分光分析に利用され得る。一例として、本開示の実施形態による導波路装置は、テラヘルツ波を利用した分光分析装置に利用することができる。そのような分析装置は、前述の導波路装置と、当該導波路装置に接続されたテラヘルツ波源（例えば、フェムト秒レーザ）と、テラヘルツ波を検出する検出器とを備え得る。導波路装置の第１導電部材１１０と第２導電部材１２０との間に、分析対象の気体または液体が供給される。

【0066】

以上において説明した本開示の実施形態においては、第１導電部材および第２導電部材の少なくとも一方が、複数の貫通孔を有する。本開示の実施形態においては、貫通孔に代えて、凹部すなわち底のある穴を用いることもできる。すなわち、上述した本開示の実施形態において、複数の貫通孔の一部または全てを、導電性表面に開口を有する凹部すなわち底のある穴で置き換えても、導波路装置または電磁波閉じ込め装置を得ることができる。以下に説明する例でも同様に、貫通孔を底のある穴で置き換えることができる。

【0067】

次に、アンテナ装置の実施形態を説明する。

【0068】

本開示の実施形態によるアンテナ装置は、前述の導波路装置と、導波路装置における導電部材の導波面と第１導電部材の導電性表面との間の導波路に結合する１つ以上のアンテナ素子とを備える。以下、アンテナ装置の一例として、複数のスロットを複数のアンテナ素子として備えるスロットアレイアンテナを説明する。

【0069】

図７Ａは、例示的な実施形態によるスロットアレイアンテナ３００の構成を模式的に示す斜視図である。図７Ｂは、このスロットアレイアンテナ３００におけるＸ方向に並ぶ３つのスロット１１２の中心を通るＸＺ面に平行な断面の一部を模式的に示す図である。

【0070】

図７Ｃは、わかりやすさのため、第１導電部材１１０と第２導電部材１２０との間隔を極端に離した状態にあるスロットアレイアンテナ３００を模式的に示す斜視図である。現実のスロットアレイアンテナ３００では、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、第１導電部材１１０と第２導電部材１２０との間隔は狭く、第１導電部材１１０は、第２導電部材１２０の導電性ロッド１２４を覆うように配置される。

【0071】

本実施形態における第１導電部材１１０は、３列のスロット列と、その周囲に配置された複数の貫通孔１１６とを有する。各スロット列は、Ｙ方向に並ぶ複数のスロット１１２を含む。第２導電部材１２０上には、３つの導波部材１２２と、複数の導電性ロッド１２４とが配置されている。第２導電部材１２０は貫通孔を有していない。

【0072】

本実施形態では、隣接する２つの導波部材１２２の間の導電性ロッド１２４の列数が少なく、１列のみである。このため、隣接する２つの導波部材１２２の間に２列以上の導電性ロッド１２４の列が配置された構成と比較して、複数の導波部材１２２の相互の間隔、およびＸ方向のスロット間隔を短縮することができる。このため、Ｘ方向において、スロットアレイアンテナ３００のグレーティングローブの発生する方位を、中心方向から離すことができる。周知のように、アンテナ素子の配列間隔（すなわち、隣接する２つのアンテナ素子の中心間隔）が、使用される電磁波の波長の半分よりも大きくなると、アンテナの可視領域内にグレーティングローブが現れる。アンテナ素子の配列間隔がさらに広がると、グレーティングローブの生じる方位が主ローブの方位に近づく。グレーティングローブの利得は、セカンドローブの利得よりも高く、主ローブの利得と同等である。このため、グレーティングローブの発生は、レーダの誤検知および通信アンテナの効率の低下を招く。そこで、本実施形態では、隣り合う２つの導波部材１２２の間の導電性ロッド１２４の列数を１列にして、Ｘ方向のスロット間隔を短縮している。これにより、グレーティングローブの影響を低減できる。

【0073】

図７Ｃに示されている各導波部材１２２の導波面１２２ａは、Ｙ方向に延びるストライプ形状（「ストリップ形状」と称することもある。）を有する。各導波面１２２ａは平坦であり、一定の幅（Ｘ方向のサイズ）を有する。ただし、本開示はこのような例に限定されず、導波面１２２ａの一部に、高さまたは幅が他の部分とは異なる部分を有していてもよい。そのような部分を意図的に設けることにより、導波路の特性インピーダンスを変化させ、導波路内の電磁波の伝搬波長を変化させたり、各スロット１１２の位置での励振状態を調整したりすることができる。なお、本明細書において「ストライプ形状」とは、縞（stripes）の形状を意味するのではなく、単一のストライプ（a stripe）の形状を意味する。一方向に直線的に延びる形状だけでなく、途中で曲がったり、分岐したりする形状も「ストライプ形状」に含まれる。導波面１２２ａ上に高さまたは幅の変化する部分が設けられている場合も、導波面１２２ａの法線方向から見て一方向に沿って延びる部分を含む形状であれば、「ストライプ形状」に該当する。

【0074】

本実施形態では、第１導電部材１１０の全体が導電性の材料で構成され、各スロット１１２は、第１導電部材１１０に設けられた開口である。しかし、スロット１１２はこのような構造に限定されない。例えば、第１導電部材１１０が内部の誘電体層と表面の導電層とを含む構成では、導電層にのみ開口が設けられ、誘電体層には開口が設けられていない構造であってもスロットとして機能する。

【0075】

図７Ｂに示すように、第２導電部材１２０上に配列された複数の導電性ロッド１２４の各々は、導電性表面１１０ａに対向する先端部１２４ａを有している。図示されている例において、複数の導電性ロッド１２４の先端部１２４ａは同一または実質的に同一の平面上にある。この平面は人工磁気導体の表面１２５を形成している。導電性ロッド１２４は、その全体が導電性を有している必要はなく、ロッド状構造物の少なくとも上面および側面に沿って拡がる導電層があればよい。この導電層はロッド状構造物の表層に位置してもよいし、表層が絶縁塗装または樹脂層からなり、ロッド状構造物の表面には導電層が存在していなくてもよい。第２導電部材１２０は、複数の導電性ロッド１２４を支持して人工磁気導体を実現できれば、その全体が導電性を有している必要はない。第２導電部材１２０の表面のうち、複数の導電性ロッド１２４が配列されている側の面１２０ａが導電性を有し、隣接する複数の導電性ロッド１２４の表面が導電体によって電気的に接続されていればよい。第２導電部材１２０の導電性を有する層は、絶縁塗装または樹脂層で覆われていてもよい。言い換えると、第２導電部材１２０および複数の導電性ロッド１２４の組み合わせの全体は、第１導電部材１１０の導電性表面１１０ａに対向する凹凸状の導電層を有していればよい。

【0076】

図示される第１導電部材１１０と各導波部材１２２との間の導波路は、両端が開放されている。図７Ａから図７Ｃには示されていないが、各導波部材１２２の一端に近接してチョーク構造が設けられ得る。チョーク構造は、典型的には、長さがおよそλｏ／８の付加的な伝送線路と、その付加的な伝送線路の端部に配置される深さがおよそλｏ／４である複数の溝、または高さがおよそλｏ／４である導電性のロッドの列から構成され、入射波と反射波との間に約１８０°（π）の位相差を与える。これにより、導波部材１２２の両端から電磁波が漏洩することを抑制できる。

【0077】

チョーク構造における付加的な伝送線路の長さはλｒ／４が良いと考えられていた。ここでλｒは伝送線路上での信号波の波長である。しかし、本発明者らは、チョーク構造における付加的な伝送線路の長さがλｒ／４よりも短い場合において、電磁波の漏洩を抑制し、良好に機能し得ることを見出している。実際には、付加的な伝送線路の長さは、λｒ／４よりも短いλｏ／４以下とすることがより好ましい。本開示のある実施形態において、付加的な伝送線路の長さは、λｏ／１６以上λｏ／４未満に設定され得る。

【0078】

図示されていないが、スロットアレイアンテナ３００における導波構造は、不図示の送信回路または受信回路（すなわち電子回路）に接続されるポート（貫通孔）を有する。ポートは、例えば図７Ｃに示す各導波部材１２２の一端または中間の位置（例えば中央部）に設けられ得る。ポートを介して送信回路から送られてきた信号波は、導波部材１２２上の導波路を伝搬し、各スロット１１２から放射される。一方、各スロット１１２から導波路に導入された電磁波は、ポートを介して受信回路まで伝搬する。第２導電部材１２０の裏側に、送信回路または受信回路に接続された他の導波路を備えた構造体（本明細書において「分配層」または「給電層」と称することがある。）が設けられていてもよい。その場合、ポートは、分配層または給電層における導波路と導波部材１２２上の導波路とを繋ぐ役割を担う。

【0079】

この例では、Ｘ方向に隣接する２つのスロット１１２が等位相で励振される。そのために、送信回路からそれらの２つのスロット１１２までの伝送距離が一致するように給電路が構成されている。それらの２つのスロット１１２は、等位相かつ等振幅で励振され得る。さらに、Ｙ方向に隣接する２つのスロット１１２の中心間の距離は、導波路中での波長λｇに一致するように設計され得る。これにより、全てのスロット１１２から等位相の電磁波が放射されるため、高い利得の送信アンテナを実現することができる。

【0080】

なお、Ｙ方向に隣接する２つのスロット１１２の中心間隔を波長λｇとは異なる値にしてもよい。そのようにすることにより、複数のスロット１１２の位置で位相差が生じるため、放射される電磁波が強め合う方位を正面方向からＹＺ面内の他の方位にずらすことができる。また、Ｘ方向において隣接する２つのスロット１１２は、厳密に等位相で励振されなくてもよい。用途によっては、π／４未満の位相差であれば許容される。

【0081】

このような、複数のスロット１１２が平板状の第１導電部材１１０に二次元的に設けられたアンテナ装置は、フラットパネルアレイアンテナ装置とも呼ばれる。用途によっては、Ｘ方向に並ぶ複数のスロット列の長さ（スロット列の両端のスロットの間の距離）が互いに異なっていても良い。Ｘ方向に隣り合う２つの列の間で、各スロットのＹ方向の位置をずらした千鳥状の（staggered）配列を採用してもよい。また、用途によっては複数のスロット列および複数の導波部材は、平行ではなく角度を持たせて配置された部分を有していてもよい。各導波部材１２２の導波面１２２ａが、Ｙ方向に並ぶ全てのスロット１１２に対向している形態に限らず、各導波面１２２ａは、Ｙ方向に並ぶ複数のスロットのうちの少なくとも１つのスロットに対向していればよい。

【0082】

図８は、スロット１１２毎にホーン１１４を有するスロットアレイアンテナ３００Ａの構造の一部を模式的に示す斜視図である。このスロットアレイアンテナ３００Ａは、二次元的に配列された複数のスロット１１２および複数のホーン１１４を有する第１導電部材１１０と、複数の導波部材１２２Ｕおよび複数の導電性ロッド１２４Ｕが配列された第２導電部材１２０とを備える。第１導電部材１１０における複数のスロット１１２は、第１導電部材１１０の導電性表面１１０ａに沿った第１の方向（Ｙ方向）および第１の方向に交差（この例では直交）する第２の方向（Ｘ方向）に配列されている。図８では、簡単のため、導波部材１２２Ｕの各々の端部または中央に配置され得るポートおよびチョーク構造の記載は省略されている。

【0083】

図９Ａは、図８に示す２０個のスロットが５行４列に配列されたアレイアンテナ３００Ａを＋Ｚ方向から見た上面図である。図９Ｂは、図９ＡのＣ−Ｃ線断面図である。このアレイアンテナ３００Ａにおける第１導電部材１１０は、複数のスロット１１２にそれぞれ対応して配置された複数のホーン１１４を備えている。複数のホーン１１４の各々は、スロット１１２を囲む４つの導電壁を有している。このようなホーン１１４により、指向特性を向上させることができる。

【0084】

図示されるアレイアンテナ３００Ａにおいては、スロット１１２に直接的に結合する導波部材１２２Ｕを備える第１導波路装置１００ａと、第１導波路装置１００ａの導波部材１２２Ｕに結合する他の導波部材１２２Ｌを備える第２導波路装置１００ｂとが積層されている。第２導波路装置１００ｂの導波部材１２２Ｌおよび導電性ロッド１２４Ｌは、第３導電部材１３０上に配置されている。第２導波路装置１００ｂは、基本的には、第１導波路装置１００ａの構成と同様の構成を備えている。

【0085】

図９Ａに示すように、第１導電部材１１０は、第１の方向（Ｙ方向）および第１の方向に直交する第２の方向（Ｘ方向）に配列された複数のスロット１１２を備える。各導波部材１２２Ｕの導波面１２２ａは、Ｙ方向に延びており、複数のスロット１１２のうち、Ｙ方向に並んだ４つのスロットに対向している。この例では第１導電部材１１０は、５行４列に配列された２０個のスロット１１２を有しているが、スロット１１２の数はこの例に限定されない。各導波部材１２２Ｕは、複数のスロット１１２のうち、Ｙ方向に並んだ全てのスロットに対向している例に限らず、Ｙ方向に隣接する少なくとも２つのスロットに対向していればよい。隣接する２つの導波面１２２ａの中心間隔は、例えば波長λｏよりも短く設定され、ある例では、波長λｏ／２よりも短く設定される。

【0086】

図９Ｃは、第１導波路装置１００ａにおける導波部材１２２Ｕの平面レイアウトを示す図である。図９Ｄは、第２導波路装置１００ｂにおける導波部材１２２Ｌの平面レイアウトを示す図である。これらの図から明らかなように、第１導波路装置１００ａにおける導波部材１２２Ｕは直線状に延びており、分岐部も屈曲部も有していない。一方、第２導波路装置１００ｂにおける導波部材１２２Ｌは分岐部および屈曲部の両方を有している。第２導波路装置１００ｂにおける「第２導電部材１２０」と「第３導電部材１３０」との組み合わせは、第１導波路装置１００ａにおける「第１導電部材１１０」と「第２導電部材１２０」との組み合わせに相当する。

【0087】

図９Ｃに示される第２導電部材１２０、および図９Ｄに示される第３導電部材１３０は、それぞれ貫通孔１２６、１３６を有する。この例において、これら貫通孔１２６、１３６の内径は、導電性ロッド１２４Ｌおよび導電性ロッド１２４Ｕの幅よりも小さい。貫通孔１２６および１３６は、導電性ロッド１２４Ｕの配列の中に位置し、導電性ロッド１２４Ｕの間に開口する。これら貫通孔１２６、１３６は、第２導電部材１２０または第３導電部材１３０を固定するためのネジ孔、あるいは、位置決めのためのピンを収容するための孔として用いることができる。導電性ロッド１２４Ｕの配列は、導波部材１２２Ｕに沿って伝搬する電磁波の漏洩を防止するための構造であるが、その構造の一部に孔を開けても、漏洩を防止の機能は失われない。

【0088】

貫通孔１２６と導波部材１２２Ｕとの間には、導電性ロッド１２４Ｕの列が一つだけ存在する。すなわち、導波部材１２２Ｕに沿って並ぶ導電性ロッド１２４Ｕの列のうち、導波部材１２２Ｕに最も近い列と、２番目に近い列の間に、貫通孔１２６は配置されている。導波部材１２２Ｕに最も近い列と、導波部材１２２Ｕとの間に貫通孔を開けても、電磁波の漏洩は防がれる。しかし、導波部材１２２Ｕによって構成される導波路としての特性には変化が現れ得る。これに対し、上述した位置に貫通孔１２６を設ける場合は、その特性の変化は遥かに小さく、許容できる程度に留まることが多い。このため、導波路の設計を終えた後で、必要に応じて位置決め用の孔等の貫通孔を配置しても、導波路の構造に大きな修正を加える必要はない。このような性質は、実際の製品の設計に当たっては有用である。また、導波部材１２２Ｕに比較的近い場所に貫通孔１２６を配置できるため、孔の配置の為に導波路装置の寸法を不必要に大きくする必要がない。

【0089】

第１導波路装置１００ａにおける導波部材１２２Ｕは、第２導電部材１２０が有するポート（貫通孔）１４５Ｕを通じて第２導波路装置１００ｂにおける導波部材１２２Ｌに結合する。言い換えると、第２導波路装置１００ｂの導波部材１２２Ｌを伝搬してきた電磁波は、ポート１４５Ｕを通って第１導波路装置１００ａの導波部材１２２Ｕに達し、第１導波路装置１００ａの導波部材１２２Ｕを伝搬することができる。このとき、各スロット１１２は、導波路を伝搬してきた電磁波を空間に向けて放射するアンテナ素子（放射素子）として機能する。反対に、空間を伝搬してきた電磁波がスロット１１２に入射すると、その電磁波はスロット１１２の直下に位置する第１導波路装置１００ａの導波部材１２２Ｕに結合し、第１導波路装置１００ａの導波部材１２２Ｕを伝搬する。第１導波路装置１００ａの導波部材１２２Ｕを伝搬してきた電磁波は、ポート１４５Ｕを通って第２導波路装置１００ｂの導波部材１２２Ｌに達し、第２導波路装置１００ｂの導波部材１２２Ｌを伝搬することも可能である。第２導波路装置１００ｂの導波部材１２２Ｌは、第３導電部材１３０のポート１４５Ｌを介して、外部にある導波路装置または高周波回路（電子回路）に結合され得る。図９Ｄには、一例として、ポート１４５Ｌに接続された電子回路３１０が示されている。電子回路３１０は、特定の位置に限定されず、任意の位置に配置されていてよい。電子回路３１０は、例えば、第３導電部材１３０の背面側（図９Ｂにおける下側）の回路基板に配置され得る。そのような電子回路は、マイクロ波集積回路であり、例えば、ミリ波を生成または受信するＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり得る。

【0090】

図９Ａに示される第１導電部材１１０を「放射層」と呼ぶことができる。また、図９Ｃに示される第２導電部材１２０、導波部材１２２Ｕ、および導電性ロッド１２４Ｕの全体を「励振層」と呼び、図９Ｄに示される第３導電部材１３０、導波部材１２２Ｌ、および導電性ロッド１２４Ｌの全体を「分配層」と呼んでも良い。また「励振層」と「分配層」とをまとめて「給電層」と呼んでも良い。「放射層」、「励振層」および「分配層」は、それぞれ、一枚の金属プレートを加工することによって量産され得る。放射層、励振層、分配層、および分配層の背面側に設けられる電子回路は、モジュール化された１つの製品として製造され得る。

【0091】

この例におけるアレイアンテナ装置では、図９Ｂからわかるように、プレート状の放射層、励振層および分配層が積層されているため、全体としてフラットかつ低姿勢（ｌｏｗ ｐｒｏｆｉｌｅ）のフラットパネルアンテナが実現されている。例えば、図９Ｂに示す断面構成を持つ積層構造体の高さ（厚さ）を１０ｍｍ以下にすることができる。

【0092】

図９Ｄに示される導波部材１２２Ｌによれば、第３導電部材１３０のポート１４５Ｌから第２導電部材１２０の各ポート１４５Ｕ（図９Ｃ参照）までの、導波部材１２２Ｌに沿って測った導波路に沿った距離が、全て等しい。このため、第３導電部材１３０のポート１４５Ｌから、導波部材１２２Ｌに入力された信号波は、第２導波部材１２２ＵのＹ方向における中央に配置された４つのポート１４５Ｕのそれぞれに同じ位相で到達する。その結果、第２導電部材１２０上に配置された４個の導波部材１２２Ｕは、同位相で励振され得る。

【0093】

なお、用途によっては、アンテナ素子として機能する全てのスロット１１２が同位相で電磁波を放射する必要はない。図９Ｄに示される構成において、第３導電部材１３０のポート１４５Ｌから第２導電部材１２０の複数のポート１４５Ｕ（図９Ｃ参照）までの導波路に沿った距離が、それぞれの間で異なっていてもよい。励振層および分配層（給電層に含まれる各層）における導波部材１２２のネットワークパターンは任意であり、図示される形態に限定されない。

【0094】

電子回路３１０は、図９Ｃおよび図９Ｄに示すポート１４５Ｕ、１４５Ｌを介して各導波部材１２２Ｕ上の導波路に接続されている。電子回路３１０から出力された信号波は、分配層で分岐した上で、複数の導波部材１２２Ｕ上を伝搬し、複数のスロット１１２まで到達する。Ｘ方向に隣接する２つのスロット１１２の位置で信号波の位相を同一にするために、例えば電子回路３１０からＸ方向に隣接する２つのスロット１１２までの導波路の長さの合計が実質的に等しくなるように設計され得る。

【0095】

なお、上記のアンテナ装置におけるスロット１１２、貫通孔１１６、導波部材１２２、導電性ロッド１２４、およびホーン１１４のそれぞれの個数、形状、寸法、および配置は、例示に過ぎず、用途または目的に応じて適宜変更してもよい。

【0096】

本開示の実施形態におけるアンテナ装置は、例えば車両、船舶、航空機、ロボット等の移動体に搭載されるレーダ装置またはレーダシステムに好適に用いられ得る。レーダ装置は、上述したいずれかの実施形態におけるアンテナ装置と、当該アンテナ装置に接続されたマイクロ波集積回路とを備える。レーダシステムは、当該レーダ装置と、当該レーダ装置のマイクロ波集積回路に接続された信号処理回路とを備える。本開示の実施形態のアンテナ装置は、小型化が可能な多層のＷＲＧ構造を備えているため、従来の中空導波管を用いた構成と比較して、アンテナ素子が配列される面の面積を著しく小さくすることができる。このため、当該アンテナ装置を搭載したレーダシステムを、例えば車両のリアビューミラーの鏡面の反対側の面のような狭小な場所、またはＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ、所謂ドローン）のような小型の移動体にも容易に搭載することができる。なお、レーダシステムは、車両に搭載される形態の例に限定されず、例えば道路または建物に固定されて使用され得る。

【0097】

本開示の実施形態におけるアンテナ装置は、無線通信システムにも利用できる。そのような無線通信システムは、上述したいずれかの実施形態におけるアンテナ装置と、通信回路（送信回路または受信回路）とを備える。

【0098】

本開示の実施形態におけるアンテナ装置は、さらに、屋内測位システム（ＩＰＳ：Ｉｎｄｏｏｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）におけるアンテナとしても利用することができる。屋内測位システムでは、建物内にいる人、または無人搬送車（ＡＧＶ：Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの移動体の位置を特定することができる。アンテナ装置はまた、店舗または施設に来場した人が有する情報端末（スマートフォン等）に情報を提供するシステムにおいて用いられる電波発信機（ビーコン）に用いることもできる。そのようなシステムでは、ビーコンは、例えば数秒に１回、ＩＤなどの情報を重畳した電磁波を発する。その電磁波を情報端末が受信すると、情報端末は、通信回線を介して遠隔地のサーバコンピュータに、受け取った情報を送信する。サーバコンピュータは、情報端末から得た情報から、その情報端末の位置を特定し、その位置に応じた情報（例えば、商品案内またはクーポン）を、当該情報端末に提供する。

【0099】

以上のように、アンテナ装置は、様々な用途に応用することができる。そのような応用例の詳細は、特許文献４および５に開示されている。特許文献４および５の開示内容の全体は、本明細書に援用される。

【0100】

なお、本明細書では、本発明者の一人である桐野による論文（非特許文献１）、および同時期に関連する内容の研究を発表したKildalらの論文の記載を尊重して、「人工磁気導体」という用語を用いて本開示の技術を記載している。しかし、本発明者らの検討の結果、本開示に係る発明には、従来の定義における「人工磁気導体」を必ずしも必須としないことが明らかになってきている。即ち、人工磁気導体には、周期構造が必須であると考えられてきたが、本開示に係る発明を実施するためには、必ずしも周期構造は必須ではない。

【0101】

本開示において、人工磁気導体は導電性ロッドの列で実現している。よって、導波面から離れる方向に漏れ出てゆく電磁波を止めるためには、導波部材（リッジ）に沿って並ぶ導電性ロッドの列が、導波部材の片側に少なくとも２つあることが必須であると考えられてきた。導電性ロッド列の配置「周期」は、列が最低限２本なければ存在しないからである。しかし、本発明者の検討によれば、平行して延びる２つの導波部材の間に、導電性ロッドの列が１列しか配置されていない場合でも、一方の導波部材から他方の導波部材に漏れ出る信号の強度は−１０ｄＢ以下に抑えられる。これは、多くの用途において実用上十分な値である。不完全な周期構造しか持たない状態で、この様な十分なレベルの分離が達成される理由は、今のところ不明である。しかし、この事実を考慮し、本開示においては、「人工磁気導体」という概念を拡張し、「人工磁気導体」の用語が、便宜上導電性ロッドが１列のみ配置された構造をも包含することとする。

【産業上の利用可能性】

【0102】

本開示の導波路装置および電磁波閉じ込め装置は、電磁波を利用するあらゆる技術分野において利用可能である。例えばギガヘルツ帯域またはテラヘルツ帯域の電磁波を利用する各種の用途に利用され得る。特に小型化が求められる車載レーダシステム、各種の監視システム、屋内測位システム、および無線通信システムなどに用いられ得る。導波路装置および電磁波閉じ込め装置は、電磁波を用いた化学反応装置および分析装置にも利用され得る。

【符号の説明】

【0103】

１００Ａ、１００Ｂ 導波路装置
１１０ 第１導電部材
１１０ａ 第１導電部材の導電性表面
１１２ スロット
１１４ ホーン
１２０ 第２導電部材
１２０ａ 第２導電部材の導電性表面
１２２、１２２Ｕ、１２２Ｌ 導波部材
１２２ａ 導波面
１２４、１２４Ｕ、１２４Ｌ 導電性ロッド
１２４ａ 導電性ロッドの先端部
１２４ｂ 導電性ロッドの基部
１２５ 人工磁気導体の表面
１３０ 第３導電部材
３００ スロットアレイアンテナ
２５０ マイクロ波発生装置
３１０ 電子回路

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】