特開 2023-172663 アレーアンテナ

(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】P2023172663

(43)【公開日】2023-12-06

(54)【発明の名称】アレーアンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 21/06 20060101AFI20231129BHJP

   H01Q 1/42 20060101ALI20231129BHJP

   H01Q 19/00 20060101ALI20231129BHJP

【ＦＩ】

H01Q21/06

H01Q1/42

H01Q19/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022084623

(22)【出願日】2022-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】000004330

【氏名又は名称】日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100160495

【弁理士】

【氏名又は名称】畑 雅明

(74)【代理人】

【識別番号】100173716

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 真理

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】小▲濱▼ 臣将

【テーマコード（参考）】

5J020

5J021

5J046

【Ｆターム（参考）】

5J020AA00

5J020BC04

5J020BC13

5J020DA03

5J020DA04

5J021AA05

5J021AA09

5J021AA11

5J021AB06

5J021AB09

5J021BA00

5J021DB03

5J021FA06

5J021GA02

5J021GA05

5J021GA08

5J046AB03

5J046AB13

5J046RA00

(57)【要約】

【課題】本開示は、複数のサブアレーを備えるアレーアンテナにおいて、サブアレー同士の各々の隙間によるグレーティングローブを抑圧することを目的とする。
【解決手段】本開示は、複数のアンテナ素子を備えるサブアレーＳ１、Ｓ２を備え、サブアレーＳ１、Ｓ２同士の各々の隙間δを設けられる全体アレーＦと、全体アレーＦの正面に全体アレーＦから離れて設けられ、サブアレーＳ１、Ｓ２同士の各々の隙間とともに二次放射源となる複数のスロット構造を備えるスロット基板Ｂ１、Ｂ２と、を備え、各々のアンテナ素子の配列方向に沿った、二次放射源（前述の隙間及びスロット構造）同士の各々の間隔ｄは、各々のアンテナ素子の励振波長λより狭いことを特徴とするアレーアンテナＡである。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のアンテナ素子を備えるサブアレーを複数備え、前記サブアレー同士の各々の隙間を設けられる全体アレーと、
前記全体アレーの正面に前記全体アレーから離れて設けられ、前記サブアレー同士の各々の隙間とともに二次放射源となる複数のスロット構造を備えるスロット基板と、
を備え、各々の前記アンテナ素子の配列方向に沿った、前記二次放射源同士の各々の間隔は、各々の前記アンテナ素子の励振波長より狭いことを特徴とするアレーアンテナ。

【請求項2】

各々の前記アンテナ素子の偏波方向（直交方向のうちの一方向又は両方向）に沿った、前記二次放射源同士の各々の間隔は、各々の前記アンテナ素子の励振波長より狭い
ことを特徴とする、請求項１に記載のアレーアンテナ。

【請求項3】

各々の前記スロット構造から放射される電力は、前記サブアレー同士の各々の隙間から放射される電力と比べて等しいオーダーであり、各々の前記二次放射源から放射される電力は、各々の前記アンテナ素子から放射される電力と比べて低いオーダーである
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のアレーアンテナ。

【請求項4】

前記スロット基板は、複数の前記スロット構造を備えるレドームである
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のアレーアンテナ。

【請求項5】

前記スロット基板は、複数の前記スロット構造と、各々の前記アンテナ素子と一対となる各々のパラシティック素子と、を備えるパラシティック基板である
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のアレーアンテナ。

【請求項6】

各々の前記アンテナ素子の励振位相を設定する各々の移相器をさらに備える
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のアレーアンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、複数のサブアレーを備えるアレーアンテナに関する。

【背景技術】

【0002】

複数のサブアレーを備えるアレーアンテナが、特許文献１～３等に開示されている。アレーアンテナは、理想的には、複数のサブアレーに分割されない全体アレーを備えたいが、製作の都合等により、複数のサブアレーに分割される全体アレーを備えている。

【0003】

第１従来技術（特許文献１、２）のアレーアンテナの構成を図１に示す。アレーアンテナＡは、複数のアンテナ素子を備えるサブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を備える。アンテナ素子同士の各々の間隔ｄは、各々のアンテナ素子の励振波長λより狭い。サブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４同士の各々の隙間ｄ’は、電波望遠鏡等におけるパラボラアンテナ等のように、各々のアンテナ素子の励振波長λの１倍のオーダーである。

【0004】

すると、各々のサブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、各々に１素子とみなされる。そして、みなし１素子同士の各々の間隔Ｄは、各々のアンテナ素子の励振波長λより広くなる。よって、アレーアンテナＡは、グレーティングローブを発生させてしまう。そこで、特許文献１では、サブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４同士の各々の隙間において、電磁波的結合素子を備える。そして、特許文献２では、各々のサブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４において、グレーティングローブの発生角度でのヌル点を生じさせる。

【0005】

第２従来技術（特許文献３）のアレーアンテナの構成を図２に示す。アレーアンテナＡは、複数のアンテナ素子を備えるサブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４と、各々のサブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の励振位相を設定する各々の移相器Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４と、を備える。アンテナ素子同士の各々の間隔ｄは、各々のアンテナ素子の励振波長λより狭い。サブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４同士の各々の隙間は、ほぼ空いていない。

【0006】

アレーアンテナＡは、理想的には、各々のアンテナ素子の励振位相を設定する各々の移相器を備えたいが、部品の削減等により、各々のサブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の励振位相を設定する各々の移相器Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を備えている。

【0007】

すると、各々のサブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、各々に１素子とみなされる。そして、みなし１素子同士の各々の間隔Ｄ’は、各々のアンテナ素子の励振波長λより広くなる。よって、アレーアンテナＡは、グレーティングローブを発生させてしまう。そこで、特許文献３では、各々のサブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を非周期的に配置する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平０９－２６０９３７号公報

【特許文献2】特開２００３－１６８９１２号公報

【特許文献3】特開２００８－０６６９３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

解決課題のアレーアンテナの構成を図３に示す。図３に示した解決課題では、図１、２に示した第１、２従来技術（特許文献１～３）を踏まえ、以下の構成を考える。

【0010】

図３の左欄では、アレーアンテナＡは、複数のアンテナ素子を備えるサブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４と、各々のアンテナ素子の励振位相を設定する各々の移相器Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４と、を備える。アンテナ素子同士の各々の間隔ｄは、各々のアンテナ素子の励振波長λより狭い。サブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４同士の各々の隙間は、ほぼ空いていない。つまり、図３の左欄は、後述する図３の右欄と同等であると考えられる。

【0011】

図３の右欄では、アレーアンテナＡは、複数のアンテナ素子を備えるが複数のサブアレーに分割されない全体アレーと、各々のアンテナ素子の励振位相を設定する各々の移相器Ｐと、を備える。アンテナ素子同士の各々の間隔ｄは、各々のアンテナ素子の励振波長λより狭い。つまり、図３の右欄は、前述した図３の左欄と同等であると考えられる。

【0012】

よって、図３の左欄では、図３の右欄と同様に、各々のサブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、各々に１素子とみなされず、アンテナ素子同士の各々の間隔ｄは、各々のアンテナ素子の励振波長λより狭く、アレーアンテナＡは、グレーティングローブを発生させないと考えられる。しかし、図３の左欄では、図３の右欄と異なり、シミュレーション結果として、アレーアンテナＡは、グレーティングローブを発生させてしまう。

【0013】

解決課題のアレーアンテナの放射パターンを図４、５に示す。図４、５では、各々のアンテナ素子は、Ｈポート及びＶポートを備える偏波共用パッチであり、アレーアンテナの放射パターンは、垂直面内の放射パターンである。そして、「隙間なし」の場合では、全体アレーは、垂直方向に１６個又は３２個のアンテナ素子を備え、水平方向にｎ個のアンテナ素子を備える（図３の右欄において、水平方向にｎ周期分の周期境界を設ける。）。一方で、「隙間あり」の場合では、各々のサブアレーは、垂直方向に４個のアンテナ素子を備え、水平方向にｎ個のアンテナ素子を備え、４つ又は８つのサブアレーは、垂直方向に並ぶ（図３の左欄において、水平方向にｎ周期分の周期境界を設ける。）。

【0014】

すると、「隙間なし」の場合では、アレーアンテナＡは、水平偏波を放射するときには、グレーティングローブを発生させず、垂直偏波を放射するときにも、グレーティングローブを発生させない。そして、アレーアンテナＡは、振幅テーパ（Ｔａｙｌоｒ窓等）をかけたときには、サイドローブを抑圧するとともに、振幅テーパ（Ｔａｙｌоｒ窓等）をかける以前から、グレーティングローブを相変わらず発生していない。

【0015】

一方で、「隙間あり」の場合では、アレーアンテナＡは、水平偏波を放射するときには、グレーティングローブを発生させず、垂直偏波を放射するときには、グレーティングローブを発生させる。そして、アレーアンテナＡは、振幅テーパ（Ｔａｙｌоｒ窓等）をかけたときには、サイドローブを抑圧するものの、グレーティングローブを抑圧しない。

【0016】

なお、図３の左欄において、アレーアンテナＡは、垂直方向に沿って「隙間」を配列したときには、垂直偏波のグレーティングローブを発生させるが、水平方向に沿って「隙間」を配列したときには、水平偏波のグレーティングローブを発生させる。また、図２において、アレーアンテナＡは、「隙間」によるグレーティングローブを発生させる可能性があるが、「多素子対１移相器」によるグレーティングローブをより大きく発生させる。

【0017】

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、複数のサブアレーを備えるアレーアンテナにおいて、サブアレー同士の各々の隙間によるグレーティングローブを抑圧することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0018】

前記課題を解決するために、サブアレー同士の各々の隙間によるグレーティングローブの発生原理を追究した。すると、サブアレー同士の各々の隙間が、二次放射源となるとともに、これらの隙間同士の各々の間隔が、各々のアンテナ素子の励振波長より広くなることが判明した。そこで、サブアレー同士の各々の隙間を模擬する構造として、複数のスロット構造をスロット基板（レドーム又はパラシティック基板等）に備えることとした。そして、複数のスロット構造も、二次放射源となるとともに、これらの二次放射源同士の各々の間隔が、各々のアンテナ素子の励振波長より狭くなるように工夫した。よって、サブアレー同士の各々の隙間によるグレーティングローブを抑圧することができる。

【0019】

具体的には、本開示は、複数のアンテナ素子を備えるサブアレーを複数備え、前記サブアレー同士の各々の隙間を設けられる全体アレーと、前記全体アレーの正面に前記全体アレーから離れて設けられ、前記サブアレー同士の各々の隙間とともに二次放射源となる複数のスロット構造を備えるスロット基板と、を備え、各々の前記アンテナ素子の配列方向に沿った、前記二次放射源同士の各々の間隔は、各々の前記アンテナ素子の励振波長より狭いことを特徴とするアレーアンテナである。

【0020】

この構成によれば、サブアレー同士の各々の隙間によるグレーティングローブを抑圧することができる。

【0021】

また、本開示は、各々の前記アンテナ素子の偏波方向（直交方向のうちの一方向又は両方向）に沿った、前記二次放射源同士の各々の間隔は、各々の前記アンテナ素子の励振波長より狭いことを特徴とするアレーアンテナである。

【0022】

この構成によれば、各々のアンテナ素子の偏波方向を考慮したうえで、サブアレー同士の各々の隙間によるグレーティングローブを抑圧することができる。

【0023】

また、本開示は、各々の前記スロット構造から放射される電力は、前記サブアレー同士の各々の隙間から放射される電力と比べて等しいオーダーであり、各々の前記二次放射源から放射される電力は、各々の前記アンテナ素子から放射される電力と比べて低いオーダーであることを特徴とするアレーアンテナである。

【0024】

この構成によれば、サブアレー同士の各々の隙間によるグレーティングローブを抑圧するとともに、放射パターンに対する二次放射源の影響を低減することができる。

【0025】

また、本開示は、前記スロット基板は、複数の前記スロット構造を備えるレドームであることを特徴とするアレーアンテナである。

【0026】

この構成によれば、元から備えていたレドームにおいて、銅パターンプリント等を施すことにより、複数のスロット構造を備えることができる。

【0027】

また、本開示は、前記スロット基板は、複数の前記スロット構造と、各々の前記アンテナ素子と一対となる各々のパラシティック素子と、を備えるパラシティック基板であることを特徴とするアレーアンテナである。

【0028】

この構成によれば、元から備えていたパラシティック基板において、銅パターンプリント等を付け加えることにより、複数のスロット構造を備えることができる。

【0029】

また、本開示は、各々の前記アンテナ素子の励振位相を設定する各々の移相器をさらに備えることを特徴とするアレーアンテナである。

【0030】

この構成によれば、サブアレー同士の各々の隙間によるグレーティングローブを抑圧するとともに、多素子対１移相器によるグレーティングローブも抑圧することができる。

【0031】

なお、上記各開示の発明は、可能な限り組み合わせることができる。

【発明の効果】

【0032】

このように、本開示は、複数のサブアレーを備えるアレーアンテナにおいて、サブアレー同士の各々の隙間によるグレーティングローブを抑圧することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】第１従来技術のアレーアンテナの構成を示す図である。

【図2】第２従来技術のアレーアンテナの構成を示す図である。

【図3】解決課題のアレーアンテナの構成を示す図である。

【図4】解決課題のアレーアンテナの放射パターンを示す図である。

【図5】解決課題のアレーアンテナの放射パターンを示す図である。

【図6】解決課題のグレーティングローブの発生原理を示す図である。

【図7】解決課題のグレーティングローブの発生原理を示す図である。

【図8】本開示のアレーアンテナの構成を示す図である。

【図9】第１実施形態のアレーアンテナの構成を示す図である。

【図10】第１実施形態のアレーアンテナの構成を示す図である。

【図11】第１実施形態のアレーアンテナの放射パターンを示す図である。

【図12】第２実施形態のアレーアンテナの構成を示す図である。

【図13】第２実施形態のアレーアンテナの構成を示す図である。

【図14】第２実施形態のアレーアンテナの放射パターンを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

【0035】

（解決課題のグレーティングローブの発生原理）
解決課題のグレーティングローブの発生原理を図６、７に示す。アレーアンテナＡは、複数のアンテナ素子を備えるサブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４と、各々のアンテナ素子の励振位相を設定する各々の移相器Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４と、を備える。アンテナ素子同士の各々の間隔ｄは、各々のアンテナ素子の励振波長λより狭い。サブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４同士の各々の隙間δは、ほぼ空いておらず、各々のアンテナ素子の励振波長λの１０^－２又は１０^－１（０．００５以上、０．２以下等）倍のオーダーである。

【0036】

各々のアンテナ素子は、Ｈポート及びＶポートを備える偏波共用パッチである。各々のサブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、垂直方向に４個のアンテナ素子を備え、水平方向に１個のアンテナ素子を備える。この条件下で、シミュレーションを実行した。

【0037】

図６では、アレーアンテナＡは、水平偏波を放射する。すると、サブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４同士の各々の隙間は、電界を集中させない。よって、これらの隙間同士の各々の間隔Ｄ’は、各々のアンテナ素子の励振波長λより広くなるものの、これらの隙間は、二次放射源とならないことが判明した。そして、アレーアンテナＡは、これらの隙間によるグレーティングローブを発生させない（図４、５の右上欄を参照）。

【0038】

図７では、アレーアンテナＡは、垂直偏波を放射する。すると、サブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４同士の各々の隙間は、電界を集中させる。よって、これらの隙間は、二次放射源となるとともに、これらの隙間同士の各々の間隔Ｄ’は、各々のアンテナ素子の励振波長λより広くなることが判明した。そして、アレーアンテナＡは、これらの隙間によるグレーティングローブを発生させる（図４、５の右下欄を参照）。

【0039】

サブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４同士の各々の隙間によるグレーティングローブは、Ｄ’／λｓｉｎθ＝ｎ（±１、±２、±３、・・・）を満たす角度θにおいて発生する。図４の右下欄では、ｄ＝３０．３ｍｍ、Ｄ’＝１２１．２ｍｍ、励振周波数ｆ＝５．３３５ＧＨｚ、λ＝５６ｍｍ、ｎ＝±２において、θ＝±６８．０°となる。

【0040】

（本開示のアレーアンテナの構成）
本開示のアレーアンテナの構成を図８に示す。図８の上段では、解決課題のアレーアンテナの構成を示す。図８の下段では、本開示のアレーアンテナの構成を示す。本開示では、サブアレー同士の各々の隙間を模擬する構造として、複数のスロット構造をスロット基板（レドーム又はパラシティック基板等）に備えることとした。そして、複数のスロット構造も、二次放射源となるとともに、これらの二次放射源（前述の隙間及びスロット構造）同士の各々の間隔が、各々のアンテナ素子の励振波長より狭くなるように工夫した。

【0041】

本開示のアレーアンテナＡは、全体アレーＦ及びスロット基板Ｂ１、Ｂ２を備える。全体アレーＦは、複数のアンテナ素子を備えるサブアレーＳ１、Ｓ２と、各々のアンテナ素子の励振位相を設定する各々の移相器Ｐ１、Ｐ２と、を備える。スロット基板Ｂ１、Ｂ２は、全体アレーＦの正面に全体アレーＦから離れて設けられ、サブアレーＳ１、Ｓ２同士の各々の隙間とともに二次放射源となる複数のスロット構造を備える。

【0042】

アンテナ素子同士の各々の間隔ｄは、各々のアンテナ素子の励振波長λより狭い。サブアレーＳ１、Ｓ２同士の各々の隙間δは、ほぼ空いておらず、各々のアンテナ素子の励振波長λの１０^－２又は１０^－１（０．００５以上、０．２以下等）倍のオーダーである。各々のアンテナ素子の配列方向に沿った、二次放射源（前述の隙間及びスロット構造）同士の各々の間隔ｄ（＝アンテナ素子同士の各々の間隔ｄ）は、各々のアンテナ素子の励振波長λより狭い。

【0043】

ここで、アンテナ素子同士の各々の間隔ｄが、各々のアンテナ素子の励振波長λの半分（＝λ／２）より広い場合には、二次放射源同士の各々の間隔は、アンテナ素子同士の各々の間隔ｄと等しいときに、各々のアンテナ素子の励振波長λより狭くなる。しかし、アンテナ素子同士の各々の間隔ｄが、各々のアンテナ素子の励振波長λの半分（＝λ／２）より狭い場合には、二次放射源同士の各々の間隔は、アンテナ素子同士の各々の間隔ｄの２倍（＝２ｄ）と等しくても、各々のアンテナ素子の励振波長λより狭くなる。

【0044】

このように、サブアレー同士の各々の隙間（各々のアンテナ素子の励振波長の１０^－２倍又は１０^－１倍のオーダー）によるグレーティングローブを抑圧することができる。

【0045】

そして、各々のスロット構造から放射される電力は、サブアレーＳ１、Ｓ２同士の各々の隙間から放射される電力と比べて等しいオーダー（数ｄＢの差程度等）である。つまり、スロット基板Ｂ１、Ｂ２が、全体アレーＦから離れ過ぎているときには、各々のスロット構造から放射される電力は、サブアレーＳ１、Ｓ２同士の各々の隙間から放射される電力と比べて低いオーダーとなるため、サブアレーＳ１、Ｓ２同士の各々の隙間によるグレーティングローブを抑圧することができない。そこで、スロット基板Ｂ１、Ｂ２の高さ及びスロット構造の長さは、サブアレーＳ１、Ｓ２同士の各々の隙間によるグレーティングローブを抑圧することができるように、適切に設計されることが望ましい。

【0046】

さらに、各々の二次放射源（前述の隙間及びスロット構造）から放射される電力は、各々のアンテナ素子から放射される電力と比べて低いオーダー（数十ｄＢの差程度等）である。つまり、スロット基板Ｂ１、Ｂ２が、全体アレーＦから近過ぎであるときには、各々の二次放射源（前述の隙間及びスロット構造）から放射される電力は、各々のアンテナ素子から放射される電力と比べて同程度のオーダーとなるため、アレーアンテナＡの放射パターンに対する二次放射源の影響を低減することができない。そこで、スロット基板Ｂ１、Ｂ２の高さ及びスロット構造の長さは、アレーアンテナＡの放射パターンに対する二次放射源の影響を低減することができるように、適切に設計されることが望ましい。

【0047】

このように、サブアレー同士の各々の隙間によるグレーティングローブを抑圧するとともに、放射パターンに対する二次放射源の影響を低減することができる。

【0048】

（第１実施形態のアレーアンテナの構成）
本開示の具体例として、第１実施形態のアレーアンテナの構成を図９に示す。図９の上段では、アレーアンテナＡの平面図を示す。図９の下段では、アレーアンテナＡのＸ－Ｘ断面図を示す。図９では、図８と同様に、各々のサブアレーＳ１、Ｓ２は、水平方向に４個のアンテナ素子を備え、垂直方向に１個のアンテナ素子を備える。

【0049】

スロット基板Ｂ１、Ｂ２は、複数のスロット構造を備えるレドームＲ１、Ｒ２である。レドームＲ１、Ｒ２の下側面等において、銅パターンプリント等を施すことにより、各々のアンテナ素子の放射開口及び放射開口同士の間のスロット構造を空けることができる。各々のアンテナ素子の偏波方向（水平方向）に沿った、二次放射源（前述の隙間及びスロット構造）同士の各々の間隔ｄは、各々のアンテナ素子の励振波長λより狭い。

【0050】

第１実施形態のアレーアンテナの構成を図１０に示す。図１０の上段では、レドームＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を示す。図１０の下段では、サブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を示す。図１０では、図８と異なり、各々のサブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、水平方向に４個のアンテナ素子を備え、垂直方向に２個のアンテナ素子を備える。

【0051】

レドームＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の銅パターンは、前述と同様である。各々のアンテナ素子の偏波方向（水平方向及び垂直方向）に沿った、二次放射源（前述の隙間及びスロット構造）同士の各々の間隔ｄは、各々のアンテナ素子の励振波長λより狭い。

【0052】

第１実施形態のアレーアンテナの放射パターンを図１１に示す。図１１では、各々のアンテナ素子は、Ｈポート及びＶポートを備える偏波共用パッチであり、アレーアンテナの放射パターンは、垂直面内の放射パターンである。そして、各々のサブアレーは、垂直方向に４個のアンテナ素子を備え、水平方向に１個のアンテナ素子を備え、垂直方向に３０台を並べる。さらに、「レドームなし」と「レドームあり」とを比較する。なお、シミュレーション解析では、垂直方向に周期境界を設ける。

【0053】

すると、「レドームなし」の場合では、アレーアンテナＡは、垂直偏波を放射するときには、グレーティングローブを発生させる。しかし、「レドームあり」の場合では、アレーアンテナＡは、垂直偏波を放射するときにも、グレーティングローブを抑圧できている。

【0054】

このように、元から備えていたレドームにおいて、銅パターンプリント等を施すことにより、複数のスロット構造を備えることができる。そして、各々のアンテナ素子の偏波方向を考慮したうえで、サブアレー同士の各々の隙間によるグレーティングローブを抑圧することができる。さらに、レドームの高さは、レドームの透過特性に応じて設計されるところ、サブアレー同士の各々の隙間によるグレーティングローブの抑圧にも適している。

【0055】

（第２実施形態のアレーアンテナの構成）
本開示の具体例として、第２実施形態のアレーアンテナの構成を図１２に示す。図１２の上段では、アレーアンテナＡの平面図を示す。図１２の下段では、アレーアンテナＡのＹ－Ｙ断面図を示す。図１２では、図８と同様に、各々のサブアレーＳ１、Ｓ２は、水平方向に４個のアンテナ素子を備え、垂直方向に１個のアンテナ素子を備える。

【0056】

スロット基板Ｂ１、Ｂ２は、複数のスロット構造と、各々のアンテナ素子と一対となる各々のパラシティック素子と、を備えるパラシティック基板Ｗ１、Ｗ２である。発泡剤Ｅ１、Ｅ２は、サブアレーＳ１、Ｓ２とスロット基板Ｂ１、Ｂ２との間に挟まれる。パラシティック基板Ｗ１、Ｗ２の下側面等において、銅パターンプリント等を施すことにより、各々のアンテナ素子と一対となる各々のパラシティック素子を備えることができ、各々のアンテナ素子の放射開口及びパラシティック素子同士の間のスロット構造を空けることができる。各々のアンテナ素子の偏波方向（水平方向）に沿った、二次放射源（前述の隙間及びスロット構造）同士の各々の間隔ｄは、各々のアンテナ素子の励振波長λより狭い。

【0057】

第２実施形態のアレーアンテナの構成を図１３に示す。図１３の上段では、パラシティック基板Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４を示す。図１３の下段では、サブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を示す。図１３では、図８と異なり、各々のサブアレーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、水平方向に４個のアンテナ素子を備え、垂直方向に２個のアンテナ素子を備える。

【0058】

パラシティック基板Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の銅パターンは、前述と同様である。各々のアンテナ素子の偏波方向（水平方向及び垂直方向）に沿った、二次放射源（前述の隙間及びスロット構造）同士の各々の間隔ｄは、各々のアンテナ素子の励振波長λより狭い。

【0059】

第２実施形態のアレーアンテナの放射パターンを図１４に示す。図１４では、各々のアンテナ素子は、Ｈポート及びＶポートを備える偏波共用パッチであり、アレーアンテナの放射パターンは、垂直面内の放射パターンである。そして、各々のサブアレーは、垂直方向に４個のアンテナ素子を備え、水平方向に８個のアンテナ素子を備え、垂直方向及び水平方向に周期的に並べる。さらに、「スロットなし」と「スロットあり」とを比較する。なお、シミュレーション解析では、垂直方向及び水平方向に周期境界を設ける。また、アンテナ試作品の放射パターン測定も行なっている。

【0060】

すると、「スロットなし」の場合では、アレーアンテナＡは、垂直偏波を放射するときにも、グレーティングローブを発生させる。しかし、「スロットあり」の場合では、アレーアンテナＡは、垂直偏波を放射するときにも、グレーティングローブを抑圧できている。

【0061】

このように、元から備えていたパラシティック基板において、銅パターンプリント等を付け加えることにより、複数のスロット構造を備えることができる。そして、各々のアンテナ素子の偏波方向を考慮したうえで、サブアレー同士の各々の隙間によるグレーティングローブを抑圧することができる。さらに、パラシティック基板の高さは、各々のアンテナ素子と一対となる各々のパラシティック素子の広帯域特性に応じて設計されるところ、サブアレー同士の各々の隙間によるグレーティングローブの抑圧にも適している。

【0062】

（変形例のアレーアンテナの構成）
本開示では、アレーアンテナＡは、各々のアンテナ素子の励振位相を設定する各々の移相器を備えている（図８を参照）。よって、サブアレー同士の各々の隙間によるグレーティングローブを抑圧するとともに、アレーアンテナＡが正面方向以外に放射するときにも、多素子対１移相器によるグレーティングローブも抑圧することができる。

【0063】

変形例として、アレーアンテナＡは、各々のサブアレーの励振位相を設定する各々の移相器を備えてもよい（図２を参照）。よって、サブアレー同士の各々の隙間によるグレーティングローブを抑圧するとともに、アレーアンテナＡが正面方向のみに放射するときには、多素子対１移相器によるグレーティングローブを考慮する必要がない。

【産業上の利用可能性】

【0064】

本開示のアレーアンテナは、サブアレー同士の各々の隙間がほぼ空いていない場合において、気象レーダ等のアンテナを含む様々な用途のアンテナに適用することができる。

【符号の説明】

【0065】

Ａ：アレーアンテナ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４：サブアレー
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ：移相器
Ｆ：全体アレー
Ｂ１、Ｂ２：スロット基板
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４：レドーム
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４：パラシティック基板
Ｅ１、Ｅ２：発泡剤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】