特許 5971304 ホーンアンテナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5971304

(24)【登録日】2016年7月22日

(45)【発行日】2016年8月17日

(54)【発明の名称】ホーンアンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/02 20060101AFI20160804BHJP

【ＦＩ】

   H01Q13/02

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-219349(P2014-219349)

(22)【出願日】2014年10月28日

(65)【公開番号】特開2015-133690(P2015-133690A)

(43)【公開日】2015年7月23日

【審査請求日】2015年1月23日

(31)【優先権主張番号】特願2013-256236(P2013-256236)

(32)【優先日】2013年12月11日

(33)【優先権主張国】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】502135679

【氏名又は名称】株式会社デンソーＥＭＣエンジニアリングサービス

(74)【代理人】

【識別番号】100106149

【弁理士】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】赤堀 一郎

(72)【発明者】

【氏名】木村 考志

【審査官】 岩井 一央

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−３０８５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−１３３７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０６７００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０７２５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９３９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４３１９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ １３／００−１３／２８

Ｇ０１Ｒ ３１／００

Ｇ０１Ｒ ３１／２４−３１／２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子機器（３００）のイミュニティ試験に用いられ、前記電子機器に向けて、周波数が１．２ＧＨｚ以上１．４ＧＨｚ以下、または、２．７ＧＨｚ以上３．１ＧＨｚ以下の電磁波を放射するホーンアンテナであって、
前記電磁波の放射方向に両端が開口した筒状を成して、一端の開口部である第１小開口部（１１）と、他端の開口部である第１大開口部（１２）と、を有し、内壁面（１３）が前記第１小開口部から前記第１大開口部に向かって、前記電磁波の磁場ベクトルおよび電場ベクトルのそれぞれの向きに一定の割合で拡幅した第１テーパ部（１０）と、
前記電磁波の放射方向に両端が開口した筒状を成して、一端の開口部である第２小開口部（２１）と、他端の開口部である第２大開口部（２２）と、を有し、内壁面（２３）が前記第２小開口部から前記第２大開口部に向かって、前記電磁波の磁場ベクトルおよび電場ベクトルのそれぞれの向きに一定の割合で拡幅した第２テーパ部（２０）と、を備え、
前記第１テーパ部および前記第２テーパ部における前記放射方向に直交する断面は、前記電磁波の磁場ベクトルに平行な辺と、電場ベクトルに平行な辺と、によって矩形に形成され、
前記第１テーパ部と前記第２テーパ部は、前記第１大開口部と前記第２小開口部とが一致するように一体的に形成され、
前記第２テーパ部における内壁面の前記放射方向に対する傾斜が、前記第１テーパ部における内壁面の前記放射方向に対する傾斜よりも緩やかにされ、
前記第１小開口部の磁場ベクトルに沿う辺の長さをＡｉ、電場ベクトルに沿う辺の長さをＢｉとし、
前記第１大開口部の磁場ベクトルに沿う辺の長さをＡｍ、電場ベクトルに沿う辺の長さをＢｍとし、
前記第２大開口部の磁場ベクトルに沿う辺の長さをＡｏ、電場ベクトルに沿う辺の長さをＢｏとし、
前記第１小開口部と前記第１大開口部の間の面間距離をＬ１とし、前記第１小開口部と第２大開口部の間の面間距離をＬとしたとき、
Ｌを１２００ｍｍで一定とし、
Ｌ１を１７５ｍｍで一定とし、
Ａｉを１８０ｍｍで一定とし、
Ｂｉを９０ｍｍで一定とし、
Ａｏが６７０ｍｍから７８５ｍｍまで線形的に増加し、
Ｂｏが５２５ｍｍから６６８ｍｍまで線形的に増加し、
Ａｍが２５１ｍｍから６７０ｍｍまで線形的に増加し、
Ｂｍが１５３ｍｍから３８３ｍｍまで線形的に増加する形状の変化を、０から１までの線形的変化として定義し、さらに、
Ｌを１２００ｍｍで一定とし、
Ｌ１が１７５ｍｍから４１４ｍｍまで線形的に増加し、
Ａｉを１８０ｍｍで一定とし、
Ｂｉを９０ｍｍで一定とし、
Ａｏが７８５ｍｍから６７０ｍｍまで線形的に減少し、
Ｂｏが６６８ｍｍから５３３ｍｍまで線形的に減少し、
Ａｍを６７０ｍｍで一定とし、
Ｂｍが３８３ｍｍから５３３ｍｍまで線形的に増加する形状の変化を、１から２までの線形的変化として定義してなる形状パラメータｋが、
前記第１テーパ部における前記第１小開口部に、周波数が１．２ＧＨｚ以上１．４Ｇｚ以下とされた前記電磁波が入力された場合において、０．７５≦ｋ≦１．８５を満たすように、前記第１テーパ部および前記第２テーパ部が形成されていることを特徴とするホーンアンテナ。

【請求項2】

電子機器（３００）のイミュニティ試験に用いられ、前記電子機器に向けて、周波数が１．２ＧＨｚ以上１．４ＧＨｚ以下、または、２．７ＧＨｚ以上３．１ＧＨｚ以下の電磁波を放射するホーンアンテナであって、
前記電磁波の放射方向に両端が開口した筒状を成して、一端の開口部である第１小開口部（１１）と、他端の開口部である第１大開口部（１２）と、を有し、内壁面（１３）が前記第１小開口部から前記第１大開口部に向かって、前記電磁波の磁場ベクトルおよび電場ベクトルのそれぞれの向きに一定の割合で拡幅した第１テーパ部（１０）と、
前記電磁波の放射方向に両端が開口した筒状を成して、一端の開口部である第２小開口部（２１）と、他端の開口部である第２大開口部（２２）と、を有し、内壁面（２３）が前記第２小開口部から前記第２大開口部に向かって、前記電磁波の磁場ベクトルおよび電場ベクトルのそれぞれの向きに一定の割合で拡幅した第２テーパ部（２０）と、を備え、
前記第１テーパ部および前記第２テーパ部における前記放射方向に直交する断面は、前記電磁波の磁場ベクトルに平行な辺と、電場ベクトルに平行な辺と、によって矩形に形成され、
前記第１テーパ部と前記第２テーパ部は、前記第１大開口部と前記第２小開口部とが一致するように一体的に形成され、
前記第２テーパ部における内壁面の前記放射方向に対する傾斜が、前記第１テーパ部における内壁面の前記放射方向に対する傾斜よりも緩やかにされ、
前記第１小開口部の磁場ベクトルに沿う辺の長さをＡｉ、電場ベクトルに沿う辺の長さをＢｉとし、
前記第１大開口部の磁場ベクトルに沿う辺の長さをＡｍ、電場ベクトルに沿う辺の長さをＢｍとし、
前記第２大開口部の磁場ベクトルに沿う辺の長さをＡｏ、電場ベクトルに沿う辺の長さをＢｏとし、
前記第１小開口部と前記第１大開口部の間の面間距離をＬ１とし、前記第１小開口部と第２大開口部の間の面間距離をＬとしたとき、
Ｌを１２００ｍｍで一定とし、
Ｌ１を２０４ｍｍで一定とし、
Ａｉを９０ｍｍで一定とし、
Ｂｉを４５ｍｍで一定とし、
Ａｏが４８７ｍｍから５５２ｍｍまで線形的に増加し、
Ｂｏが３４４ｍｍから４５７ｍｍまで線形的に増加し、
Ａｍが１５７ｍｍから３８８ｍｍまで線形的に増加し、
Ｂｍが９６ｍｍから２７６ｍｍまで線形的に増加する形状の変化を、０から１までの線形的変化として定義し、さらに、
Ｌを１２００ｍｍで一定とし、
Ｌ１が２０４ｍｍから５４７ｍｍまで線形的に増加し、
Ａｉを９０ｍｍで一定とし、
Ｂｉを４５ｍｍで一定とし、
Ａｏが５５２ｍｍから４６４ｍｍまで線形的に減少し、
Ｂｏが４５７ｍｍから３２４ｍｍまで線形的に減少し、
Ａｍが３８８ｍｍから４６４ｍｍまで線形的に増加し、
Ｂｍが２７６ｍｍから３２４ｍｍまで線形的に増加する形状の変化を、１から２までの線形的変化として定義してなる形状パラメータｋが、
前記第１テーパ部における前記第１小開口部に、周波数が２．７ＧＨｚ以上３．１Ｇｚ以下とされた前記電磁波が入力された場合において、０．７０≦ｋ≦１．９０を満たすように、前記第１テーパ部および前記第２テーパ部が形成されていることを特徴とするホーンアンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イミュニティ試験に用いられるホーンアンテナに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、例えば車両制御の高度化に伴って、車両に装備される電子機器は増加の傾向にある。これら電子機器には、電磁的な不干渉性や耐性、いわゆるＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility）が要求される。ＥＭＣのうち、電磁的な耐性、すなわち、付近にある他の電子機器等から発生する電磁波によって自身の動作が阻害されない電磁感受性について実験室内で試験する、イミュニティ試験がある。

【0003】

イミュニティ試験の一つとして、ホーンアンテナによって意図的に生じさせた電場中に電子機器を配置し、電子機器の電磁的な耐性を試験するものがある。この試験における電場の強度（以下、単に電場という）は規格として規定されている。最近、航空機用レーダによる電波干渉を考慮して、この電場の規格値が変更されつつある。例えば、アメリカ合衆国においては、電場の規格値が、旧来の２００Ｖ／ｍから６００Ｖ／ｍに引き上げられた。

【0004】

規格値の引き上げに伴って、イミュニティ試験に用いられるホーンアンテナには、より大きな電場を発生させることが要求されている。電場の強度を高めるためには、より高出力のアンプを用いればよいが、これには大きなコストを要する。

【0005】

これを解決するため、特許文献１には、電磁ホーンと、該電磁ホーンから放射した電磁波を電子機器に導く導波板と、を備えた放射アンテナが提案されている。とくに、導波板が導波管から成るように構成することによって、電磁波の損失をより良好に低減できるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６−３０８５４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１には、電磁ホーンと導波管が別体で設けられ、これらの間の距離によって、電子機器に印加できる電場の強度が変化することが記載され、この距離について言及されている。

【0008】

なお、導波管として、この文献には電磁波の放射方向に一定の矩形断面形状をもつものについて検証した結果が記載されている。また、他の例として、導波管が電磁ホーンから離間した状態で、電磁波の放射方向に拡幅あるいは縮幅したものも記載されている。

【0009】

しかしながら、電磁ホーンと導波管が別体で設けられていると、電磁波の放射方向に沿って両者の位置を正確に調整しなければならない。また、そのために、導波管をスライドさせるためのスライドレール等を設けなければならない。さらに、電場の強度を増加させるためには、電磁ホーンと導波管とを所定の距離だけ離間させなければならず、全体として体格が大きくなる。このため、試験室への搬入等に関してコスト増となるといった問題がある。

【0010】

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、低コストのアンプが使用できるホーンアンテナにおいて、体格を大きくすることなく、より良好な出力を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

【0012】

上記目的を達成するために、本発明は、電子機器（３００）のイミュニティ試験に用いられ、電子機器に向けて、周波数が１．２ＧＨｚ以上１．４ＧＨｚ以下、または、２．７ＧＨｚ以上３．１ＧＨｚ以下の電磁波を放射するホーンアンテナであって、電磁波の放射方向に両端が開口した筒状を成して、一端の開口部である第１小開口部（１１）と、他端の開口部である第１大開口部（１２）と、を有し、内壁面（１３）が第１小開口部から第１大開口部に向かって、電磁波の磁場ベクトルおよび電場ベクトルのそれぞれの向きに一定の割合で拡幅した第１テーパ部（１０）と、電磁波の放射方向に両端が開口した筒状を成して、一端の開口部である第２小開口部（２１）と、他端の開口部である第２大開口部（２２）と、を有し、内壁面（２３）が第２小開口部から第２大開口部に向かって、電磁波の磁場ベクトルおよび電場ベクトルのそれぞれの向きに一定の割合で拡幅した第２テーパ部（２０）と、を備え、第１テーパ部および第２テーパ部における放射方向に直交する断面は、電磁波の磁場ベクトルに平行な辺と、電場ベクトルに平行な辺と、によって矩形に形成され、第１テーパ部と第２テーパ部は、第１大開口部と第２小開口部とが一致するように一体的に形成され、第２テーパ部における内壁面の放射方向に対する傾斜が、第１テーパ部における内壁面の放射方向に対する傾斜よりも緩やかにされていることを特徴としている。

【0013】

発明者による電磁界シミュレーションによれば、ホーンアンテナをこのような構成とすることによって、第２テーパ部（特許文献１における導波管に相当）として、従来の構成に較べて、より良好な電場の強度を実現し得る。すなわち、第１テーパ部と第２テーパ部とが一体的に形成された簡素な構成において、より良好な出力を実現し得る。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態に係るホーンアンテナのイミュニティ試験における配置図である。

【図2】ホーンアンテナの概略構成を示す斜視図である。

【図3】ホーンアンテナのｘｚ平面に沿う側面図である。

【図4】ホーンアンテナのｘｙ平面に沿う上面図である。

【図5】形状パラメータｋとホーンアンテナの寸法の相互関係を示す図である。

【図6】形状パラメータｋに対する電場の強度を示す図である。

【図7】第２実施形態に係る形状パラメータｋとホーンアンテナの寸法の相互関係を示す図である。

【図8】形状パラメータｋに対する電場の強度を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。なお、方向について、ｘ方向と、ｘ方向に直交するｙ方向と、ｘ方向とｙ方向とにより規定されるｘｙ平面に直交するｚ方向と、を定義する。

【0016】

（第１実施形態）
最初に、図１を参照して、本実施形態に係るホーンアンテナを用いたイミュニティ試験を実施するための構成について説明する。

【0017】

本実施形態に係るホーンアンテナは、イミュニティ試験に用いられるアンテナである。イミュニティ試験では、規格により定められた電場が電子機器に印加された状態で評価が行われる。

【0018】

図１に示すように、ホーンアンテナ１００は、１．２ＧＨｚ〜１．４ＧＨｚおよび２．７ＧＨｚ〜３．１ＧＨｚの周波数帯の電磁波が進入しないようにされた暗室２００内に配置されている。暗室２００内には、ホーンアンテナ１００と電子機器３００とが配置されている。

【0019】

ホーンアンテナ１００は、電磁波の発生源である発生部４００と、発生部４００で発生させた電磁波を電子機器３００に効率良く導くためのホーン部５００とを備えている。ホーン部５００は、第１テーパ部１０と第２テーパ部２０とを備えている。ホーンアンテナ１００はアンテナ架台６００に固定され、電磁波の放射方向が、ホーンアンテナ１００の設置面６００ａに対して平行になるように設置されている。以降、電磁波の放射方向をｘ方向と規定し、設置面６００ａはｘｙ平面に沿う面であるとする。また、本実施形態におけるホーンアンテナ１００は、ｘｙ平面に平行な所定な面に対して面対称な形状とされ、さらに、ｘｚ平面に平行な所定の面に対して面対称な形状とされている。以降、これら面が互いに交わる直線を放射軸Ａと規定する。すなわち、ホーンアンテナ１００は、ｙｚ平面において、放射軸Ａを中心に２回対称の形状となっている。ホーンアンテナ１００、とくにホーン部５００の詳しい構成は追って詳述する。

【0020】

暗室２００は、１．２ＧＨｚ〜１．４ＧＨｚおよび２．７ＧＨｚ〜３．１ＧＨｚの周波数帯の電磁波が進入しないようにされている。また、暗室２００の内側の壁面２００ａには図示しない電波吸収体が形成され、ホーンアンテナ１００から放射された電磁波が壁面２００ａで反射しないようになっている。これにより、反射波が電子機器３００に影響しないようになっている。

【0021】

発生部４００は、電子機器３００に照射する電磁波を発生させる。発生部４００は、一端が開口した導波筐体４１０の内部に、電磁波を生じさせるためのプローブ４２０が配置されている。プローブ４２０は、図示しない発振器、アンプおよびサーキュレータに接続されている。発振器は発生させる電磁波の周波数をスイープすることができるようになっており、所望の周波数とされた電磁波がプローブ４２０から発生することができるようになっている。また、発生部４００に入力する入力電力が可変とされており、本実施形態では、例えば２００ワットの電力を入力する。発振器に電力が供給されると、発振器で発生した信号がアンプによって増幅される。増幅された信号はサーキュレータを介してプローブ４２０に供給される。そしてプローブ４２０から所定周波数の電磁波が放射される。本実施形態における電磁波は、ｚ方向に電場ベクトルが向き、ｙ方向に磁場ベクトルが向くような直線偏波である。

【0022】

電子機器３００は電子制御装置などの機器である。電子機器３００は試験台７００上に載置されている。図１に示すように、電子機器３００は、電磁波の放射軸Ａ上に置かれ、電子機器３００の中心とホーンアンテナ１００との距離が１メートルとされている。試験者は、電子機器３００に電磁波を照射した状態で電子機器３００の挙動を確認し、電磁的な耐性の評価を行う。

【0023】

次に、図２〜図４を参照して、本実施形態に係るホーンアンテナ１００、とくにホーン部５００について詳しく説明する。

【0024】

図１に示すように、ホーンアンテナ１００は、発生部４００とホーン部５００とを備えている。ホーン部５００は一定肉厚のアルミニウムにより形成され、図２に示すように、第１テーパ部１０と第２テーパ部２０とを備えている。また、発生部４００はホーン部５００と接続されている。発生部４００における導波筐体４１０はアルミニウムにより形成され、ホーン部５００と一体的に形成されている。なお、図２〜図４に示すホーン部５００の形状は、電磁波が通過する空間部分の形状を示すものであって、この空間部分を形成するためのホーン部５００の外形などは限定されない。

【0025】

第１テーパ部１０は両端が開口した筒状を成しており、その両端の開口はそれぞれｙｚ平面に平行である。第１テーパ部１０は、両端の開口をそれぞれ上底および下底とした角錐台状を成している。両端の開口のうち、開口面積の小さい側を第１小開口部１１と称し、開口面積の大きい側を第１大開口部１２と称する。第１テーパ部１０は角錐台状であるから、第１小開口部１１および第１大開口部１２は矩形である。そして、第１小開口部１１および第１大開口部１２は、矩形を構成する辺がｙ方向に沿う辺とｚ方向に沿う辺から成る。換言すれば、第１テーパ部１０における放射方向に直交する断面は、電磁波の磁場ベクトルＨに平行な辺と、電場ベクトルＥに平行な辺と、によって矩形に形成されている。なお、第１小開口部１１は、発生部４００の導波筐体４１０の開口に接続されており、発生部４００から放射された電磁波が第１小開口部１１に入力される。

【0026】

第１小開口部１１において、ｙ方向（磁場ベクトルに沿う方向）の辺の長さをＡｉと定義し、ｚ方向（電場ベクトルに沿う方向）の辺の長さをＢｉと定義する。また、第１大開口部１２において、ｙ方向の辺の長さをＡｍと定義し、ｚ方向の辺の長さをＢｍと定義する。また、第１小開口部１１と第１大開口部１２との間の面間距離をＬ１と定義する。

【0027】

第２テーパ部２０は両端が開口した筒状を成しており、その両端の開口はそれぞれｙｚ平面に平行である。第２テーパ部２０は、両端の開口をそれぞれ上底および下底とした角錐台状を成している。両端の開口のうち、開口面積の小さい側を第２小開口部２１と称し、開口面積の大きい側を第２大開口部２２と称する。第２テーパ部２０は角錐台状であるから、第２小開口部２１および第２大開口部２２は矩形である。そして、第２小開口部２１および第２大開口部２２は、矩形を構成する辺がｙ方向に沿う辺とｚ方向に沿う辺から成る。換言すれば、第２テーパ部２０における放射方向に直交する断面は、電磁波の磁場ベクトルＨに平行な辺と、電場ベクトルＥに平行な辺と、によって矩形に形成されている。

【0028】

このホーン部５００は、第１テーパ部１０における第１大開口部１２と、第２テーパ部２０における第２小開口部２１とが一体的に形成されている。ゆえに、第１大開口部１２と第２小開口部２１は互いにその寸法が等しい。すなわち、第２小開口部２１において、ｙ方向の辺の長さはＡｍであり、ｚ方向の辺の長さはＢｍである。なお、第２大開口部２２において、ｙ方向の辺の長さをＡｏと定義し、ｚ方向の辺の長さをＢｏと定義する。また、第１小開口部１１と第２大開口部２２との間の面間距離、すなわちホーン部５００の全長、をＬと定義する。

【0029】

さらに、図３に示すように、ホーン部５００のｙ軸に直交する断面において、第１テーパ部１０の内壁面１３と放射方向との成す角をθ１ｖと定義する。また、第２テーパ部２０の内壁面２３と放射方向との成す角をθ２ｖと定義する。一方、図４に示すように、ホーン部５００のｚ軸に直交する断面において、第１テーパ部１０の内壁面１３と放射方向との成す角をθ１ｈと定義する。また、第２テーパ部２０の内壁面２３と放射方向との成す角をθ２ｈと定義する。このホーン部５００は、第２テーパ部２０における内壁面２３の放射方向に対する傾斜が、第１テーパ部１０における内壁面１３の放射方向に対する傾斜よりも緩やかにされている。換言すれば、θ１ｖ＞θ２ｖ、且つ、θ１ｈ＞θ２ｈとされている。

【0030】

上記したように、このホーンアンテナ１００は、ホーン部５００として第１テーパ部１０と第２テーパ部２０とを備えた二段テーパホーンアンテナである。発生部４００で発生させた電磁波を第１小開口部１１から入力し、第２大開口部２２から出力するようになっている。イミュニティ試験を実施する際は、第２大開口部２２から電子機器３００までの距離を１メートルとする。

【0031】

なお、本実施形態におけるホーン部５００の具体的な寸法は、Ａｉ≒１８０ｍｍ、Ｂｉ≒９０ｍｍ、Ａｍ≒６７０ｍｍ、Ｂｍ≒３８３ｍｍ、Ａｏ≒７８５ｍｍ、Ｂｏ≒６６８ｍｍ、Ｌ≒１２００ｍｍ、Ｌ１≒１７５ｍｍである。この場合、θ１ｖ≒３９．９度、θ２ｖ≒７．９度、θ１ｈ≒５４．５度、θ２ｈ≒３．２度となる。

【0032】

次に、本実施形態に係るホーンアンテナ１００の作用効果について説明する。

【0033】

発明者は、コンピュータシミュレーションにより、ホーン部５００の寸法と、電子機器３００が配置される位置での電場の強度の関係について精査した。ここに示す電場とは、入力される電磁波の周波数が１．２ＧＨｚ〜１．４ＧＨｚの場合において、第２大開口部２２から１メートルの距離における電場の最小値である。シミュレータには、入力する電力として、１ワットを指定している。

【0034】

ホーン部５００の形状を一意に決めるためのパラメータは複数存在するが、発明者は、形状パラメータｋを以下のように定義した。

【0035】

従来技術である、一段テーパホーンアンテナの態様における形状パラメータをｋ＝０とする。具体的には、Ａｉ＝１８０ｍｍ、Ｂｉ＝９０ｍｍ、Ａｍ＝２５１ｍｍ、Ｂｍ＝１５３ｍｍ、Ａｏ＝６７０ｍｍ、Ｂｏ＝５２５ｍｍ、Ｌ＝１２００ｍｍ、Ｌ１＝１７５ｍｍのとき、ｋ＝０とする。なお、ｋ＝０においては、θ１ｖ＝θ２ｖ≒１０．２７度、θ１ｈ＝θ２ｈ≒１１．５４度となる。

【0036】

また、上記した本実施形態であるホーン部５００の態様における形状パラメータをｋ＝１とする。そして、ｋが０から１まで線形的に変化するとき、各パラメータＡｉ、Ｂｉ、Ａｍ、Ｂｍ、Ａｏ、Ｂｏ、Ｌ、および、Ｌ１が線形的に変化するようにｋを定める。具体的には、図５に示すように、Ｌを１２００ｍｍで一定とし、Ｌ１を１７５ｍｍで一定とし、Ａｉを１８０ｍｍで一定とし、Ｂｉを９０ｍｍで一定とする条件において、ｋが０から１まで線形的に増加していくのに伴って、Ａｍが２５１ｍｍから６７０ｍｍまで線形的に増加し、Ｂｍが１５３ｍｍから３８３ｍｍまで線形的に増加し、Ａｏが６７０ｍｍから７８５ｍｍまで線形的に増加し、Ｂｏが５２５ｍｍから６６８ｍｍまで線形的に増加するようにする。

【0037】

また、特許文献１に記載の従来技術である、導波管を備えたホーンアンテナの態様における形状パラメータをｋ＝２とする。具体的には、Ａｉ＝１８０ｍｍ、Ｂｉ＝９０ｍｍ、Ａｍ＝６７０ｍｍ、Ｂｍ＝５３３ｍｍ、Ａｏ＝６７０ｍｍ、Ｂｏ＝５３３ｍｍ、Ｌ＝１２００ｍｍ、Ｌ１＝４１４ｍｍのとき、ｋ＝２とする。なお、ｋ＝２においては、θ２ｖ＝０度、θ２ｈ＝０度となる。つまり、本実施形態における第２テーパ部２０に相当する部分がテーパを有さない。

【0038】

そして、ｋが１から２まで線形的に変化するとき、各パラメータＡｉ、Ｂｉ、Ａｍ、Ｂｍ、Ａｏ、Ｂｏ、Ｌ、および、Ｌ１が線形的に変化するようにｋを定める。具体的には、図５に示すように、Ｌを１２００ｍｍで一定とし、Ａｉを１８０ｍｍで一定とし、Ａｍを６７０ｍｍで一定とし、Ｂｉを９０ｍｍで一定とする条件において、ｋが１から２まで線形的に増加していくのに伴って、Ｌ１が１７５ｍｍから４１４ｍｍまで線形的に増加し、Ｂｍが３８３ｍｍから５３３ｍｍまで線形的に増加し、Ａｏが７８５ｍｍから６７０ｍｍまで線形的に減少し、Ｂｏが６６８ｍｍから５３３ｍｍまで線形的に減少するようにする。

【0039】

上記のように定義した形状パラメータｋに対して、第２大開口部２２から１メートルの距離における電場をシミュレータにより計算すると図６に示すようになる。

【0040】

従来技術であるｋ＝０では、電場はＥ≒３３．６Ｖ／ｍであり、ｋ＝２ではＥ≒３８．３Ｖ／ｍである。図６によれば、第２テーパ部２０として、テーパを有しつつも（θ２ｖ≠０度、且つ、θ２ｈ≠０度）、第１テーパ部１０よりも緩やかなテーパを有する構成とすることによって、従来構成における電場３８．３Ｖ／ｍよりも大きな電場を実現することができることがわかる。すなわち、第１テーパ部と第２テーパ部とが一体的に形成された簡素な構成において、従来の態様よりも良好な出力を実現し得る。

【0041】

より具体的には、図６に示すように、１．２ＧＨｚ〜１．４ＧＨｚの周波数をもつ電磁波を用いて試験する場合において、形状パラメータｋとして、０．７５≦ｋ≦１．８５を満たすようにホーンアンテナ１００の形状を定めれば、確実に３８．３Ｖ／ｍよりも大きな電場を実現することができる。とくに、本実施形態に記載したように、ｋ＝１となるようにホーンアンテナ１００の形状を定めれば、電場はＥ≒４８．１Ｖ／ｍであり、０≦ｋ≦２の範囲において、極大となる。ｋ＝１に対応する形状のホーンアンテナ１００は、一般的な一段テーパホーンアンテナ（ｋ＝０）の場合に較べて、４８．１／３３．６≒１．４３倍の電場を得ることができる。換言すれば、同一の電場を得るために必要な電力を、１／（１．４３）^２≒０．４９倍に抑制することができる。

【0042】

（第２実施形態）
第１実施形態では、入力する電磁波の主な周波数が１．２ＧＨｚ〜１．４ＧＨｚのホーンアンテナ１００について説明した。これに対して、本実施形態では、入力する電磁波の主な周波数が２．７ＧＨｚ〜３．１ＧＨｚの場合について例示する。なお、ホーン部５００の具体的な寸法を除く各要素の構成、および、各角度の大小関係（θ１ｖ＞θ２ｖ、且つ、θ１ｈ＞θ２ｈ）は第１実施形態と同様であるから、説明を省略する。

【0043】

なお、本実施形態におけるホーン部５００の具体的な寸法は、Ａｉ≒９０ｍｍ、Ｂｉ≒４５ｍｍ、Ａｍ≒３８８ｍｍ、Ｂｍ≒２７６ｍｍ、Ａｏ≒５５２ｍｍ、Ｂｏ≒４５７ｍｍ、Ｌ≒１２００ｍｍ、Ｌ１≒２０４ｍｍである。この場合、θ１ｖ≒２９．５度、θ２ｖ≒５．２度、θ１ｈ≒３６．１度、θ２ｈ≒４．７度となる。

【0044】

発明者は、第１実施形態と同様に、コンピュータシミュレーションにより、ホーン部５００の寸法と、電子機器３００が配置される位置での電場の強度の関係について精査した。ここに示す電場とは、電磁波の周波数が２．７ＧＨｚ〜３．１ＧＨｚの場合において、第２大開口部２２から１メートルの距離における電場の最小値である。シミュレータには、入力する電力として、１ワットを指定している。

【0045】

従来技術である、一段テーパホーンアンテナの態様における形状パラメータをｋ＝０とする。具体的には、Ａｉ＝９０ｍｍ、Ｂｉ＝４５ｍｍ、Ａｍ＝１５７ｍｍ、Ｂｍ＝９６ｍｍ、Ａｏ＝４８７ｍｍ、Ｂｏ＝３４４ｍｍ、Ｌ＝１２００ｍｍ、Ｌ１＝２０４ｍｍのとき、ｋ＝０とする。なお、ｋ＝０においては、θ１ｖ＝θ２ｖ≒７．１度、θ１ｈ＝θ２ｈ≒９．４度となる。

【0046】

また、上記した本実施形態であるホーン部５００の態様における形状パラメータをｋ＝１とする。そして、ｋが０から１まで線形的に変化するとき、各パラメータＡｉ、Ｂｉ、Ａｍ、Ｂｍ、Ａｏ、Ｂｏ、Ｌ、および、Ｌ１が線形的に変化するようにｋを定める。具体的には、図７に示すように、Ｌを１２００ｍｍで一定とし、Ｌ１を２０４ｍｍで一定とし、Ａｉを９０ｍｍで一定とし、Ｂｉを４５ｍｍで一定とする条件において、ｋが０から１まで線形的に増加していくのに伴って、Ａｍが１５７ｍｍから３８８ｍｍまで線形的に増加し、Ｂｍが９６ｍｍから２７６ｍｍまで線形的に増加し、Ａｏが４８７ｍｍから５５２ｍｍまで線形的に増加し、Ｂｏが３４４ｍｍから４５７ｍｍまで線形的に増加するようにする。

【0047】

また、特許文献１に記載の従来技術である、導波管を備えたホーンアンテナの態様における形状パラメータをｋ＝２とする。具体的には、Ａｉ＝９０ｍｍ、Ｂｉ＝４５ｍｍ、Ａｍ＝４６４ｍｍ、Ｂｍ＝３２４ｍｍ、Ａｏ＝４６４ｍｍ、Ｂｏ＝３２４ｍｍ、Ｌ＝１２００ｍｍ、Ｌ１＝５４７ｍｍのとき、ｋ＝２とする。なお、ｋ＝２においては、θ２ｖ＝０度、θ２ｈ＝０度となる。つまり、本実施形態における第２テーパ部２０に相当する部分がテーパを有さない。

【0048】

そして、ｋが１から２まで線形的に変化するとき、各パラメータＡｉ、Ｂｉ、Ａｍ、Ｂｍ、Ａｏ、Ｂｏ、Ｌ、および、Ｌ１が線形的に変化するようにｋを定める。具体的には、図７に示すように、Ｌを１２００ｍｍで一定とし、Ａｉを９０ｍｍで一定とし、Ｂｉを４５ｍｍで一定とする条件において、ｋが１から２まで線形的に増加していくのに伴って、Ｌ１が２０４ｍｍから５４７ｍｍまで線形的に増加し、Ａｍが３８８ｍｍから４６４ｍｍまで線形的に増加し、Ｂｍが２７６ｍｍから３２４ｍｍまで線形的に増加し、Ａｏが５５２ｍｍから４６４ｍｍまで線形的に減少し、Ｂｏが４５７ｍｍから３２４ｍｍまで線形的に減少するようにする。

【0049】

上記のように定義した形状パラメータｋに対して、第２大開口部２２から１メートルの距離における電場をシミュレータにより計算すると図８に示すようになる。

【0050】

従来技術であるｋ＝０では、電場はＥ≒４９．３Ｖ／ｍであり、ｋ＝２ではＥ≒５７．０Ｖ／ｍである。図８によれば、第２テーパ部２０として、テーパを有しつつも（θ２ｖ≠０度、且つ、θ２ｈ≠０度）、第１テーパ部１０よりも緩やかなテーパを有する構成とすることによって、従来構成における電場５７．０Ｖ／ｍよりも大きな電場を実現することができることがわかる。すなわち、第１テーパ部と第２テーパ部とが一体的に形成された簡素な構成において、従来の態様よりも良好な出力を実現し得る。

【0051】

より具体的には、図８に示すように、２．７ＧＨｚ〜３．１ＧＨｚの周波数をもつ電磁波を用いて試験する場合において、形状パラメータｋとして、０．７０≦ｋ≦１．９０を満たすようにホーンアンテナ１００の形状を定めれば、確実に５７．０Ｖ／ｍよりも大きな電場を実現することができる。とくに、本実施形態に記載したように、ｋ＝１となるようにホーンアンテナ１００の形状を定めれば、電場はＥ≒７２．３Ｖ／ｍであり、０≦ｋ≦２の範囲において、極大となる。ｋ＝１に対応する形状のホーンアンテナ１００は、一般的な一段テーパホーンアンテナ（ｋ＝０）の場合に較べて、７２．３／４９．３≒１．４７倍の電場を得ることができる。換言すれば、同一の電場を得るために必要な電力を、１／（１．４７）^２≒０．４７倍に抑制することができる。

【0052】

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

【0053】

上記した実施形態におけるシミュレーションでは、形状パラメータｋを０．０５刻みで離散的に計算を実行したが、形状パラメータｋの変化は連続的である。したがって、電磁波の周波数が１．２ＧＨｚ〜１．４ＧＨｚであれば、図５に示す寸法に限定されることなく、０．７５≦ｋ≦１．８５を満たすようにホーン部５００の形状を定めれば、確実に３８．３Ｖ／ｍよりも大きな電場を実現することができる。

【0054】

また、電磁波の周波数が２．７ＧＨｚ〜３．１ＧＨｚであれば、図７に示す寸法に限定されることなく、０．７０≦ｋ≦１．９０を満たすようにホーン部５００の形状を定めれば、確実に５７．０Ｖ／ｍよりも大きな電場を実現することができる。

【0055】

また、上記した実施形態に示した各寸法は、電磁波が通過する部分の形状を示すものであって、電磁波が通過する部分を除く部分、例えば外形などは限定されない。例えば、直方体状のアルミニウムを、内部の形状が上記した実施形態における寸法になるようにくり抜き、直方体の対向する２つの面に第１小開口部１１と第２大開口部２２とが露出するようにホーン部５００を形成してもよい。

【0056】

また、上記した実施形態では、発生部４００の導波筐体４１０およびホーン部５００にアルミニウムを使用する例を示したが、アルミニウムに限定されない。これらを構成する材料は、導体であればよい。ただし、ホーンアンテナ１００自体の重量を軽量化するために、アルミニウムを用いることが好ましい。

【0057】

上記した実施形態では、電場ベクトルの向きがｚ方向を向く態様について説明したが、発生部４００およびホーン部５００は、放射軸Ａ周りに回転できるようになっており、偏波面の向きは変更可能である。具体的には、本実施形態のように電場ベクトルをｚ方向に向ける垂直偏波や、電場ベクトルをｙ方向に向ける水平偏波、あるいはそれ以外の方向に変更することができるようになっている。

【符号の説明】

【0058】

１０・・・第１テーパ部，１１・・・第１小開口部，１２・・・第１大開口部
２０・・・第２テーパ部，２１・・・第２小開口部，２２・・・第２大開口部
１００・・・ホーンアンテナ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】