缝隙阵列天线以及雷达制造技术

本发明专利技术提供一种缝隙阵列天线以及雷达。能够将多个天线元件高密度地配置在更小的区域内。缝隙阵列天线具有：第一导电部件，其具有第一导电性表面，且具有多个缝隙；第二导电部件，其具有与所述第一导电性表面相向的第二导电性表面；多个导波部件，多个导波部件分别具有导电性的导波面，导波面与所述多个缝隙中的至少一个相向且沿着第一方向延伸；以及人工磁导体，其位于所述第一导电部件与第二导电部件之间的区域中的包括所述多个导波部件的区域的外侧的区域。所述多个导波部件中的相邻的两个导波面之间是不包含电壁以及人工磁导体的空间。

【技术实现步骤摘要】
缝隙阵列天线以及雷达
本公开涉及一种缝隙阵列天线以及雷达。
技术介绍
在线上或面上排列有多个天线元件(有时还称作“发射元件”。)的阵列天线被用作各种用途，例如雷达以及通信系统。为了从阵列天线发射电磁波，需要从生成电磁波的电路向各天线元件供给(供电)电磁波(例如，高频的信号波)。这种供电借助导波路进行。导波路还用于将由天线元件接收的电磁波输送给接收电路。以往，为了向阵列天线供电，大多使用微带线路。但是，在通过阵列天线发送或接收的电磁波的频率例如为像毫米波频带那样超过30千兆赫(GHz)的高频的情况下，微带线路的电介质损耗大，天线的效率下降。因此，在这种高频区域需要导波路来代替微带线路。已知若使用中空导波管(hollowwaveguide)来代替微带线路向各天线元件供电，则即使在例如像毫米波频带那样超过30GHz的频率区域，也能够降低损耗。中空导波管还称作hollowmetallicwaveguide，是具有圆形或方形的截面的金属制管。在中空导波管的内部形成有与管的形状以及大小相应的电磁场模式。因此，电磁波能够在管内以特定的电磁场模式传播。由于管的内部为中空状，因此即使应传播的电磁波的频率高，也不会产生电介质损耗的问题。然而，利用中空导波管很难高密度地配置天线元件。这是因为，中空导波管的中空部分需要具有应传播的电磁波的半波长以上的宽度，而且还需要确保导波管的管(金属壁)本身的厚度。作为代替微带线路以及导波管的导波路结构，专利文献1至3、以及非专利文献1以及2公开了利用配置在脊型导波路的两侧的人工磁导体(AMC：ArtificialMagneticConductor)进行电磁波的导波的结构。[专利文献][专利文献1]：国际公开第2010/050122号[专利文献2]：美国专利第8803638号说明书[专利文献3]：欧州专利申请公开第1331688号说明书[非专利文献][非专利文献1]：Kirinoetal.,“A76GHzMulti-LayeredPhasedArrayAntennaUsingaNon-MetalContactMetamaterialWaveguide”,IEEETransactiononAntennasandPropagation,Vol.60,No.2,February2012,pp840-853[非专利文献2]：Kildaletal.,“LocalMetamaterial-BasedWaveguidesinGapsBetweenParallelMetalPlates”,IEEEAntennasandWirelessPropagationLetters,Vol.8,2009,pp84-87[非专利文献3]：TomasSehmetal.,“AHigh-Gain58-GHzBox-HornArrayAntennawithSuppressedGratingLobes”,IEEETRANSACTIONSONANTENNASANDPROPAGATION,VOL.47,NO.7,JULY1999,pp1125-1130.
技术实现思路
本公开的实施方式提供一种能够将多个天线元件高密度地配置在更小的区域内的缝隙阵列天线。本公开的一方式所涉及的缝隙阵列天线具有：第一导电部件，其具有第一导电性表面，且具有多个缝隙，所述多个缝隙在第一方向和第二方向上排列，所述第一方向沿着所述第一导电性表面，所述第二方向与所述第一方向交叉；第二导电部件，其具有与所述第一导电性表面相向的第二导电性表面；多个导波部件，所述多个导波部件在所述第一导电部件与所述第二导电部件之间在与所述第一方向交叉的方向上排列，所述多个导波部件分别具有导电性的导波面，所述导波面与所述多个缝隙中的至少一个相向且沿着所述第一方向延伸；以及人工磁导体，其位于所述第一导电部件与所述第二导电部件之间的区域中的包括所述多个导波部件的区域的外侧的区域。所述多个导波部件中的相邻的两个导波面之间是不包含电壁以及人工磁导体的空间。专利技术效果根据本公开的实施方式，能够通过适应更加小型化的导波路结构传播并收发频率例如超过30GHz的波长短的电磁波。因此，若使用本公开的实施方式中的缝隙阵列天线，则例如能够使雷达以及通信设备小型化，提高其性能。附图说明图1是示意地表示基于本公开的导波路装置的一个例子中的概略的结构例的立体图。图2A是示意地表示图1的导波路装置100的与XZ面平行的截面的结构的图。图2B是示意地表示图1的导波路装置100的与XZ面平行的截面的其他结构的图。图3是示意地表示导波路装置100的结构的其他立体图。图4A是示意地表示在导波路装置100内传播的电磁波的剖视图。图4B是示意地表示公知的中空导波管130的结构的剖视图。图4C是表示在第二导电部件120上设置有两个导波部件122的方式的剖视图。图4D是示意地表示并排配置有两个中空导波管130的导波路装置的结构的剖视图。图5是示意地表示比较例中的缝隙阵列天线200的结构的一部分的立体图。图6是示意地表示通过图5所示的缝隙阵列天线200中的在X方向上排列的两个缝隙112的中心的与XZ面平行的截面的一部分的图。图7A是表示发送器以及接收器与两个导波部件的连接的例子的图。图7B是表示发送器与两个导波部件的连接的例子的图。图8A是示意地表示基于本公开的实施方式1的缝隙阵列天线300的结构的立体图。图8B是示意地表示通过图8A所示的缝隙阵列天线300中的在X方向上排列的三个缝隙112的中心的与XZ面平行的截面的一部分的图。图9是示意地表示处于为了便于理解而将第一导电部件110与第二导电部件120的间隔过大地隔开的状态的缝隙阵列天线300的立体图。图10是表示图8B所示的结构中的各部件的尺寸的范围的例子的图。图11是示意地表示每个缝隙112具有喇叭114的缝隙阵列天线的结构的一部分的立体图。图12A是将图11所示的缝隙阵列天线从Z方向观察到的俯视图。图12B是图12A的C-C线剖视图。图12C是表示第一导波路装置100a中的导波部件122U的平面布局的图。图12D是表示第二导波路装置100b中的导波部件122L的平面布局的图。图12E是用于说明通过实施方式2的结构实现等相位激振的理由的图。图12F是示意地表示具有反相分配器的结构的导波路装置的结构的一部分的剖视图。图12G是更详细地表示导波路装置中的第二导电部件120、端口145、脊部122A1、122A2以及多个导电性杆124的结构的立体图。图13是表示实施方式2中的缝隙阵列天线的变形例的立体图。图14是将图13所示的第二导电部件120从+Z方向观察到的俯视图。图15A是表示实施方式2的变形例中的多个喇叭114的结构的俯视图。图15B是图15A中的D-D线剖视图。图16是表示具有包含倾斜的平面状的侧壁的喇叭114的缝隙阵列天线的例子的立体图。图17A是表示只有导波部件122的作为上表面的导波面122a具有导电性、导波部件122的除了导波面122a以外的部分不具有导电性的结构的例子的剖视图。图17B是表示在第二导电部件120上未形成有导波部件122的变形例的图。图17C是表示第二导电部件120、导波部件122以及多个导电性杆124分别在电介质的表面涂层有金属等导电性材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缝隙阵列天线，其特征在于，具有：第一导电部件，其具有第一导电性表面，且具有多个缝隙，所述多个缝隙在第一方向和第二方向上排列，所述第一方向沿着所述第一导电性表面，所述第二方向与所述第一方向交叉；第二导电部件，其具有与所述第一导电性表面相向的第二导电性表面；多个导波部件，所述多个导波部件在所述第一导电部件与所述第二导电部件之间在与所述第一方向交叉的方向上排列，所述多个导波部件分别具有导电性的导波面，所述导波面与所述多个缝隙中的至少一个相向且沿着所述第一方向延伸；以及人工磁导体，其位于所述第一导电部件与所述第二导电部件之间的区域中的包括所述多个导波部件的区域的外侧的区域，所述多个导波部件中的相邻的两个所述导波面之间是不包含电壁以及所述人工磁导体的空间,所述人工磁导体具有多个导电性杆，所述多个导电性杆分别具有：顶端部，其与所述第一导电性表面相向；以及基部，其与所述第二导电性表面连接,所述缝隙阵列天线用于规定频带的电磁波的发送以及接收中的至少一方，在将所述规定频带的电磁波中的频率最高的电磁波在自由空间中的波长设为λm时，所述导波部件的宽度、各所述导电性杆的宽度、相邻的两个所述导电性杆之间的空间的宽度以及各所述导电性杆的所述基部到所述导电性表面的距离小于λm/2。...

【技术特征摘要】
2015.12.24 JP 2015-2510181.一种缝隙阵列天线，其特征在于，具有：第一导电部件，其具有第一导电性表面，且具有多个缝隙，所述多个缝隙在第一方向和第二方向上排列，所述第一方向沿着所述第一导电性表面，所述第二方向与所述第一方向交叉；第二导电部件，其具有与所述第一导电性表面相向的第二导电性表面；多个导波部件，所述多个导波部件在所述第一导电部件与所述第二导电部件之间在与所述第一方向交叉的方向上排列，所述多个导波部件分别具有导电性的导波面，所述导波面与所述多个缝隙中的至少一个相向且沿着所述第一方向延伸；以及人工磁导体，其位于所述第一导电部件与所述第二导电部件之间的区域中的包括所述多个导波部件的区域的外侧的区域，所述多个导波部件中的相邻的两个所述导波面之间是不包含电壁以及所述人工磁导体的空间,所述人工磁导体具有多个导电性杆，所述多个导电性杆分别具有：顶端部，其与所述第一导电性表面相向；以及基部，其与所述第二导电性表面连接,所述缝隙阵列天线用于规定频带的电磁波的发送以及接收中的至少一方，在将所述规定频带的电磁波中的频率最高的电磁波在自由空间中的波长设为λm时，所述导波部件的宽度、各所述导电性杆的宽度、相邻的两个所述导电性杆之间的空间的宽度以及各所述导电性杆的所述基部到所述导电性表面的距离小于λm/2。2.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，所述第二方向与所述第一方向正交，所述多个缝隙中的在所述第二方向上相邻的两个缝隙分别与相邻的两个所述导波面相向，所述缝隙阵列天线还具有电子电路，所述电子电路连接于所述第一导电性表面与两个所述导波面之间的两个导波路，使电磁波向所述两个导波路传播，在所述电子电路的动作中，在所述两个导波路中传播的所述电磁波的相位的差在所述两个缝隙的位置小于π/4。3.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，所述第二方向与所述第一方向正交，所述多个缝隙中的在所述第二方向上相邻的两个缝隙分别与相邻的两个所述导波面相向，所述缝隙阵列天线还具有电子电路，所述电子电路连接于所述第一导电性表面与两个所述导波面之间的两个导波路，使电磁波向所述两个导波路传播，在所述电子电路的动作中，在所述两个导波路中传播的所述电磁波的相位的差在所述两个缝隙的位置小于π/4,所述电子电路使自由空间中的中心波长为λo的频带的电磁波向所述两个导波路传播，所述多个导波部件在所述第二方向上以短于所述波长λo的中心间隔排列。4.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，所述第二方向与所述第一方向正交，所述多个缝隙中的在所述第二方向上相邻的两个缝隙分别与相邻的两个所述导波面相向，所述缝隙阵列天线还具有电子电路，所述电子电路连接于所述第一导电性表面与两个所述导波面之间的两个导波路，使电磁波向所述两个导波路传播，在所述电子电路的动作中，在所述两个导波路中传播的所述电磁波的相位的差在所述两个缝隙的位置小于π/4,所述电子电路使自由空间中的中心波长为λo的频带的电磁波向所述两个导波路传播，所述多个导波部件在所述第二方向上以短于所述波长λo的中心间隔排列,所述第一导电性表面与各所述导波面之间的距离为λo/4以下。5.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，相邻的两个所述导波面之间是不存在所述导电性杆的空间。6.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，相邻的两个所述导波面之间是存在一列所述导电性杆的空间。7.根据权利要求3所述的缝隙阵列天线，其中，相邻的两个所述导波面之间是存在一列所述导电性杆的空间。8.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，所述第一导电部件在与所述第一导电性表面相反的一侧的表面具有多个喇叭，所述多个喇叭具有导电性，各所述喇叭具有：沿着所述第一方向延伸的一对第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：桐野秀树，加茂宏幸，
申请(专利权)人：日本电产艾莱希斯株式会社，株式会社WGR，
类型：发明
国别省市：日本,JP