專利名稱：波導管天線裝置及采用該天線裝置的陣列天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在結(jié)構(gòu)上備有矩形波導管的波導管天線裝置及采用了該天線裝置的陣列天線裝置。
現(xiàn)有技術(shù)圖59是表示在水平面內(nèi)具有雙向定向性的現(xiàn)有技術(shù)的天線裝置(以下，稱為第1現(xiàn)有例)的結(jié)構(gòu)的立體圖，圖60是表示圖59的天線裝置的輻射定向特性的曲線圖，其中，圖60(a)是表示XY平面的輻射定向特性的曲線圖，圖60(b)是表示XZ平面的輻射定向特性的曲線圖。在圖59中，為進行說明而參照圖中所示的XYZ坐標系。在本說明書中，將X軸方向稱為X方向，將正X軸方向稱為+X方向，將負X軸方向稱為-X方向。而對Y軸方向和Z軸方向，也按同樣方式設(shè)定。
在圖59中，第1現(xiàn)有例的天線裝置，具有底面位于XY平面上的接地導體112、以與該接地導體112相對的方式配置于天線裝置的頂面(以下，稱為天線頂部)的線狀頂部導體111a和矩形形狀的頂部導體111b及111c、由構(gòu)成天線裝置的側(cè)面的4個側(cè)面導體113a、113b、113c及113d形成的中空殼體，這些接地導體112、側(cè)面導體113a～113d、以及頂部導體111a及111b，以電氣連通的方式相互連接，并構(gòu)成分別相對于YZ平面及XZ平面對稱的長方體形狀的中空殼體。在天線頂部的大致中央部分，在平行于Y軸延伸的頂部導體111a與頂部導體111b之間形成矩形開口部116，并在頂部導體111a與頂部導體111c之間形成矩形開口部117，從而在天線頂部相對于YZ平面對稱地配置2個形成相同的長方形開口空間。將由導體線等構(gòu)成的天線元件1 14的一端通過焊接等機械地、且電氣地連接在位于頂部導體111a的長度方向的中央部的連接點上，天線元件114的另一端，在接地導體112的上表面中央部(圖中XY平面的原點)形成的圓形孔115h的饋電點115與由無線電設(shè)備饋送無線信號的同軸電纜的中心導體(圖中未示出)電氣連接，上述同軸電纜的中心導體，在該饋電點115與接地導體112電氣連接。
這里，將由線狀頂部導體111a～111c、側(cè)面導體113a～113d及接地導體112圍出的空間稱為天線內(nèi)部，將天線內(nèi)部的外側(cè)空間稱為天線外部。
作為一例，以與動作頻率對應(yīng)的自由空間波長為基準，接地導體112是邊長為0.76波長的正方形，側(cè)面導體113a～113d的高度為0.08波長。天線頂部，由1個線狀導體即頂部導體111a和2個長方形導體即頂部導體111b及111c構(gòu)成，線狀的頂部導體111a，在YZ平面上與Y軸平行配置，長度為0.76波長，其兩端與側(cè)面導體113a及113c電氣連接。此外，長方形的頂部導體111b及111c，與X軸平行的邊長均為0.19波長，與Y軸平行的邊長均為0.76波長，并與配置在天線頂部的X方向兩端的側(cè)面導體113a～113d電氣連接。另外，2個開口部116及117，形成為與X軸平行的邊長為0.19波長、與Y軸平行的邊長為0.76波長的長方形。2個開口部116及117，配置成隔著線狀的頂部導體111a相互鄰接，因此，本天線裝置具有相對于XZ平面及YZ平面對稱的結(jié)構(gòu)。這里的天線元件114由導體線構(gòu)成，天線元件114的長度為0.08波長并垂直于接地導體112延伸，天線元件114的上端部，與天線頂部的線狀頂部導體111a在頂部導體111a的長度方向的中央部電氣連接。
圖60是作為一例示出上述結(jié)構(gòu)的備有2個開口空間的天線裝置的輻射定向特性的曲線圖，圖60(a)是表示XY平面的輻射定向特性的曲線圖，圖60(b)是表示XZ平面的輻射定向特性的曲線圖。在表示天線裝置增益的半徑方向的刻度上，1個間隔為10dB，單位是以偶極天線的增益為基準的相對增益的單位dBd。圖59所示的單極天線的天線裝置，通過抑制對Y方向的電波輻射，可以獲得對+X方向和-X方向的雙向定向性。因此，該現(xiàn)有技術(shù)的例子，當在走廊等細長的室內(nèi)空間使用時顯示出優(yōu)良的特性。
另外，本天線裝置，將用于輻射電波的開口部116及117配置在天線頂部，并由接地導體112和側(cè)面導體113a～113d包圍作為輻射源的天線元件114，所以天線側(cè)面方向及下側(cè)的天線配置環(huán)境對輻射電波的影響很小。即，在將本天線裝置設(shè)置在室內(nèi)的天花板等上時，可以將天線裝置嵌入室內(nèi)的天花板而與室內(nèi)的天花板齊平設(shè)置并使天線裝置的頂部面向輻射空間。按照這種設(shè)置方式，在天花板等上沒有突起物，因而可以構(gòu)成使人眼很難發(fā)現(xiàn)的在景觀上非常理想的天線。
另外，天線元件114的高度為0.08波長，低于通常的1/4波長單極天線元件。因此，按照本天線裝置的結(jié)構(gòu)，還具有使天線元件為小高度的效果，當不可能將天線裝置嵌入室內(nèi)的天花板時，天花板上的突起物很小，因而可以構(gòu)成使人眼很難發(fā)現(xiàn)的在景觀上非常理想的天線裝置。
進一步，在上述第1現(xiàn)有例的本天線裝置中，示出相對于YZ平面、XZ平面對稱的結(jié)構(gòu)，在這種情況下，具有使天線裝置的輻射電波定向特性相對于YZ平面、XZ平面對稱的效果。如上所述，本天線裝置，能以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)具有所需雙向定向性的小型優(yōu)異的單極天線。
另外，在備有多個在水平面上沿一個方向進行強輻射的扇形天線的陣列天線裝置中，例如，有專利文獻1記述的天線裝置(以下，稱為第2現(xiàn)有例)。
參照專利文獻1的圖1可知，該天線裝置，是一種三維角形反射器天線裝置，由至少表面為導體的接地導體、鉛直地設(shè)置在該接地導體上的至少1個天線元件、設(shè)在該天線元件兩側(cè)的側(cè)面導體、設(shè)在該天線元件的后方(即與無線信號的輻射方向相反的方向)的反射導體構(gòu)成，其特征在于位于上述天線元件兩側(cè)的側(cè)面導體，安裝有1個或多個至少表面為導體的鰭狀物。該專利文獻1所公開的裝有導體鰭狀物(金屬翅片)的三維角形反射器天線，可以利用導體鰭狀物的電磁場分布控制效果僅使水平面內(nèi)輻射定向特性的射束寬度變得鋒銳，而垂直面內(nèi)輻射定向特性的形狀及仰角幾乎不變。
專利文獻1特開平9-135115號公報本發(fā)明要解決的課題但是，在圖59所示的第1現(xiàn)有例的天線裝置中，存在著如下問題。雖然如上所述可以獲得雙向定向性，但卻不能在一個方向上獲得非常強的定向性。第1現(xiàn)有例的天線裝置，適用于走廊等細長的覆蓋范圍，但當只能將天線裝置設(shè)置在室內(nèi)的壁邊或窗邊之類的覆蓋范圍的端部時，不能有效地輻射電波。即，在天線裝置的設(shè)置場所上存在著限制。因此，當只能將天線裝置設(shè)置在覆蓋范圍的端部時，不能有效利用天線裝置的輻射電波的第1現(xiàn)有例的天線裝置的結(jié)構(gòu)，不能不說是不適當?shù)摹?br> 另外，在專利文獻1所公開的第2現(xiàn)有例的天線裝置中，存在著如下問題。第2現(xiàn)有例的天線裝置，天線高度(即側(cè)面導體及反射導體的高度)為0.6波長，因而不能說是薄型的天線裝置。在將天線配置在室內(nèi)的天花板等上時，希望具有使人眼很難發(fā)現(xiàn)的小型、薄型的形狀。例如，當發(fā)送接收的無線信號的頻率為900MHz時，0.6波長為198mm，假定該天線裝置備有蓋板，則其高度至少在200mm以上。因此，不能構(gòu)成薄型的形狀，所以使人眼很容易看到的第2現(xiàn)有例的結(jié)構(gòu)，不能不說是不適當?shù)摹?br> 為解決以上的問題，本發(fā)明的第1目的在于，提供一種小型、輕量且能以簡單的設(shè)計在一個方向上獲得非常強的定向性的天線裝置及采用了該天線裝置的陣列天線裝置。
另外，本發(fā)明的第2目的在于，提供一種除上述第1目的外與現(xiàn)有技術(shù)相比為薄型的天線裝置及采用了該天線裝置的陣列天線裝置。發(fā)明內(nèi)容第1發(fā)明的波導管天線裝置，其特征在于，備有由彼此相對的接地導體及頂部導體、連接上述接地導體和上述頂部導體且彼此相對的2個側(cè)面導體構(gòu)成的一端由終端導體短路而另一端敞開的方形波導管；一端與上述頂部導體在上述敞開的方形波導管的另一端附近電氣連接且另一端與位于上述接地導體的饋電部電氣連接的天線元件；將上述頂部導體的靠上述敞開的另一端一側(cè)的部分除去一部分，饋送到上述饋電部的無線信號的電波，從上述頂部導體的除去后的部分及上述方形波導管的敞開的另一端輻射。
在上述波導管天線裝置中，其特征在于最好還備有至少1個與上述接地導體電氣連接并用于調(diào)整上述波導管天線裝置的輸入阻抗的匹配導體。這里，上述匹配導體中的至少1個與上述天線元件電氣連接?；蛘?，上述匹配導體中的至少1個與上述頂部導體電氣連接。
另外，在上述波導管天線裝置中，其特征在于最好還備有至少1個與上述接地導體電氣連接并用于改變上述波導管天線裝置的定向特性的定向特性控制導體。這里，其特征還在于上述定向特性控制導體，最好備有與上述接地導體電氣連接并設(shè)置成實質(zhì)上垂直于上述接地導體而用于控制實質(zhì)上垂直于上述接地導體的平面的定向特性的第1導體部分、與上述第1導體部分電氣連接并設(shè)置成實質(zhì)上平行于上述接地導體而用于控制實質(zhì)上平行于上述接地導體的平面的定向特性的第2導體部分。
進一步，在上述波導管天線裝置中，其特征在于上述2個側(cè)面導體，最好是形成為與由上述終端導體短路的上述方形波導管的一端相比在上述方形波導管的敞開的另一端彼此更加分開。或者，其特征在于上述2個側(cè)面導體，最好是形成為與由上述終端導體短路的上述方形波導管的一端相比在上述方形波導管的敞開的另一端彼此更加接近。
更進一步，在上述波導管天線裝置中，其特征在于上述終端導體，最好是形成為在上述方形波導管的寬度方向的大致中央部使上述方形波導管的電磁波傳播方向的長度比與上述2個側(cè)面導體連接的寬度方向的各端部長。
第2發(fā)明的波導管天線裝置，其特征在于，備有由彼此相對的接地導體及頂部導體、連接上述接地導體和上述頂部導體且彼此相對的2個側(cè)面導體構(gòu)成的兩端由終端導體短路的方形波導管；一端與上述頂部導體電氣連接且另一端與位于上述接地導體的饋電部電氣連接的天線元件；在上述頂部導體上，在到上述方形波導管的一端的距離與到另一端的距離實質(zhì)上不同的位置上設(shè)有至少1個沿上述方形波導管的寬度方向形成的狹縫，饋送到上述饋電部的無線信號的電波，從上述狹縫輻射。
在上述波導管天線裝置中，其特征在于上述狹縫，最好是在上述頂部導體的與天線元件的連接點和上述終端導體之間的位置上形成。
另外，在上述波導管天線裝置中，其特征在于最好還備有至少1個與上述接地導體電氣連接并用于調(diào)整上述波導管天線裝置的輸入阻抗的匹配導體。這里，上述匹配導體中的至少1個與上述天線元件電氣連接?；蛘?，上述匹配導體中的至少1個與上述頂部導體電氣連接。
第3發(fā)明的波導管天線裝置，其特征在于，備有由彼此相對的接地導體及頂部導體、連接上述接地導體和上述頂部導體且彼此相對的2個側(cè)面導體構(gòu)成的一端由終端導體短路的方形波導管；一端與上述頂部導體在上述敞開的方形波導管的另一端附近電氣連接且另一端與位于上述接地導體的饋電部電氣連接的天線元件；在上述頂部導體上，備有至少1個沿上述方形波導管的寬度方向形成的狹縫，將上述頂部導體及上述2個側(cè)面導體的靠上述敞開的另一端一側(cè)的部分各至少除去一部分，饋送到上述饋電部的無線信號的電波，從上述頂部導體的除去后的部分及上述方形波導管的敞開的另一端輻射。
在上述波導管天線裝置中，其特征在于最好還備有至少1個與上述接地導體電氣連接并用于調(diào)整上述波導管天線裝置的輸入阻抗的匹配導體。這里，上述匹配導體中的至少1個與上述天線元件電氣連接?；蛘撸鲜銎ヅ鋵w中的至少1個與上述頂部導體電氣連接。
另外，在上述波導管天線裝置中，其特征在于最好還備有至少1個與上述接地導體電氣連接并用于改變上述波導管天線裝置的定向特性的定向特性控制導體。這里，其特征還在于上述定向特性控制導體，最好備有與上述接地導體電氣連接并設(shè)置成實質(zhì)上垂直于上述接地導體而用于控制實質(zhì)上垂直于上述接地導體的平面的定向特性的第1導體部分、與上述第1導體部分電氣連接并設(shè)置成實質(zhì)上平行于上述接地導體而用于控制實質(zhì)上平行于上述接地導體的平面的定向特性的第2導體部分。
進一步，在上述波導管天線裝置中，其特征在于上述2個側(cè)面導體，最好是形成為與由上述終端導體短路的上述方形波導管的一端相比在上述方形波導管的敞開的另一端彼此更加分開?；蛘?，其特征在于上述2個側(cè)面導體，最好是形成為與由上述終端導體短路的上述方形波導管的一端相比在上述方形波導管的敞開的另一端彼此更加接近。
更進一步，在上述波導管天線裝置中，其特征在于上述終端導體，最好是形成為在上述方形波導管的寬度方向的大致中央部使上述方形波導管的電磁波傳播方向的長度比與上述2個側(cè)面導體連接的寬度方向的各端部長。
在上述波導管天線裝置中，其特征在于最好用電介質(zhì)充填上述方形波導管的內(nèi)部空間的至少一部分空間。這里，其特征還在于最好是，上述接地導體由在具有彼此相對的第1和第2面的電介質(zhì)基板的第1面上形成的導體圖案形成，上述頂部導體由在上述電介質(zhì)基板的第2面上形成的導體圖案形成，上述側(cè)面導體及上述終端導體由對上述電介質(zhì)基板中沿其厚度方向形成的通孔充填導體而構(gòu)成的多個通孔導體形成。
另外，在上述波導管天線裝置中，其特征在于上述終端導體，最好是形成為在上述方形波導管的高度方向的大致中央部使上述方形波導管的電磁波傳播方向的長度比連接上述接地導體和上述頂部導體的各端部長。
進一步，在上述波導管天線裝置中，其特征在于上述終端導體，最好是形成為使上述方形波導管的電磁波傳播方向的長度從上述頂部導體到上述接地導體逐漸變長。
另外，上述波導管天線裝置的特征在于最好用具有圓形底面的天線罩覆蓋。
第4發(fā)明的陣列天線裝置，備有2個上述波導管天線裝置，該陣列天線裝置的特征在于將上述2個波導管天線裝置設(shè)置成使上述各波導管天線裝置的方形波導管的敞開的另一端彼此相對。
第5發(fā)明的陣列天線裝置，備有2個上述波導管天線裝置，該陣列天線裝置的特征在于將上述2個波導管天線裝置設(shè)置成使上述各波導管天線裝置的方形波導管的短路的一端彼此相對。
在上述陣列天線裝置中，其特征在于最好還備有分集選擇裝置，用于選擇和輸出由上述各波導管天線裝置分別接收到的2個接收信號中具有較大信號強度的接收信號。
附圖的簡單說明圖1是表示本發(fā)明第1實施方式的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖2(a)是表示圖1的敞開式波導管天線裝置的電場分布的立體圖，(b)是表示圖1的敞開式波導管天線裝置的磁流分布的立體圖。
圖3是圖1的敞開式波導管天線裝置的由XZ平面切斷后的剖面圖。
圖4(a)是表示本發(fā)明第1實施方式的第1實施例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，(b)是表示與(a)的頂部導體15的X方向的長度Lb對應(yīng)的敞開式波導管天線裝置的諧振頻率f的曲線圖。
圖5是表示本發(fā)明第1實施方式的第2實施例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖6是表示圖5的敞開式波導管天線裝置的反射系數(shù)S11的頻率特性的曲線圖。
圖7是表示圖5的敞開式波導管天線裝置的輻射定向特性的曲線圖，(a)是表示XY平面的輻射定向特性的曲線圖，(b)是表示XZ平面的輻射定向特性的曲線圖。
圖8是表示本發(fā)明第1實施方式的第1變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖9是表示本發(fā)明第1實施方式的第2變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖10是表示本發(fā)明第1實施方式的第3變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖11是表示本發(fā)明第1實施方式的第4變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖12是表示本發(fā)明第1實施方式的第5變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖13是表示本發(fā)明第1實施方式的第5變形例的實施例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖14是表示圖13的敞開式波導管天線裝置的輻射定向特性的曲線圖，(a)是表示XY平面的輻射定向特性的曲線圖，(b)是表示XZ平面的輻射定向特性的曲線圖。
圖15是表示本發(fā)明第1實施方式的第3實施例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖16是表示本發(fā)明第2實施方式的狹縫輻射式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖17是表示圖16的狹縫輻射式波導管天線裝置輻射電波時的動作原理的由圖16的XZ平面切斷后的頂部導體15的剖面圖。
圖18是表示本發(fā)明第2實施方式的第1實施例的狹縫輻射式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖19是表示圖18的狹縫輻射式波導管天線裝置的反射系數(shù)S11的頻率特性的曲線圖。
圖20是表示圖18的狹縫輻射式波導管天線裝置的2GHz的輻射定向特性的曲線圖，(a)是表示XY平面的輻射定向特性的曲線圖，(b)是表示XZ平面的輻射定向特性的曲線圖。
圖21(a)是表示本發(fā)明第2實施方式的第2實施例的狹縫輻射式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，(b)是表示與(a)的狹縫20的Y方向的長度W對應(yīng)的狹縫輻射式波導管天線裝置的諧振頻率f的曲線圖。
圖22是表示本發(fā)明第2實施方式的第1變形例的狹縫輻射式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖23是表示本發(fā)明第2實施方式的第2變形例的狹縫輻射式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖24是表示本發(fā)明第2實施方式的第3變形例的狹縫輻射式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖25是表示本發(fā)明第2實施方式的第4變形例的狹縫輻射式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖26是表示本發(fā)明第2實施方式的第3實施例的狹縫輻射式波導管天線裝置的配置狀態(tài)的立體圖。
圖27是表示本發(fā)明第2實施方式的第4實施例的狹縫輻射式波導管天線裝置的配置狀態(tài)的立體圖。
圖28是表示本發(fā)明第3實施方式的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖29是表示圖28的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的電流分布的該帶狹縫敞開式波導管天線裝置由XZ平面切斷后的剖面圖。
圖30(a)是表示圖28的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的電場分布的立體圖，(b)是表示圖28的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的磁流分布的立體圖。
圖31是表示本發(fā)明第3實施方式的實施例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖32是表示圖31的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的反射系數(shù)S11的頻率特性的曲線圖。
圖33是表示圖31的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的動作頻率f＝1.86GHz時的輻射定向特性的曲線圖，(a)是表示XY平面的輻射定向特性的曲線圖，(b)是表示XZ平面的輻射定向特性的曲線圖。
圖34是表示圖31的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的動作頻率f＝2.0GHz時的輻射定向特性的曲線圖，(a)是表示XY平面的輻射定向特性的曲線圖，(b)是表示XZ平面的輻射定向特性的曲線圖。
圖35是表示圖31的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的動作頻率f＝2.46GHz時的輻射定向特性的曲線圖，(a)是表示XY平面的輻射定向特性的曲線圖，(b)是表示XZ平面的輻射定向特性的曲線圖。
圖36是表示本發(fā)明第3實施方式的第1變形例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖37是表示本發(fā)明第3實施方式的第2變形例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖38是表示本發(fā)明第3實施方式的第3變形例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖39是表示本發(fā)明第3實施方式的第4變形例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖40是表示本發(fā)明第3實施方式的第5變形例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖41是表示本發(fā)明第3實施方式的第5變形例的實施例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖42是表示圖41的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的2GHz的輻射定向特性的曲線圖，(a)是表示XY平面的輻射定向特性的曲線圖，(b)是表示XZ平面的輻射定向特性的曲線圖。
圖43是表示本發(fā)明第4實施方式、即在第1實施方式的天線內(nèi)部充填了電介質(zhì)的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖44是表示本發(fā)明第4實施方式的第1變形例、即在第2實施方式的天線內(nèi)部充填了電介質(zhì)的狹縫輻射波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖45是表示本發(fā)明第4實施方式的第2變形例、即在第3實施方式的天線內(nèi)部充填了電介質(zhì)的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖46(a)是表示本發(fā)明第5實施方式的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，(b)是沿(a)的A-A’線的縱剖面圖。
圖47是表示本發(fā)明第1實施方式的第6變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖48是表示本發(fā)明第1實施方式的第7變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖49是表示本發(fā)明第1實施方式的第8變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖50是表示本發(fā)明第1實施方式的第9變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖51(a)是表示本發(fā)明第1實施方式的第10變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，(b)是其俯視圖。
圖52(a)是表示本發(fā)明第1實施方式的第11變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，(b)是沿(a)的B-B’線的縱剖面圖。
圖53(a)是表示本發(fā)明第1實施方式的第12變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，(b)是沿(a)的C-C’線的縱剖面圖。
圖54是表示本發(fā)明第3實施方式的第6變形例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖55是表示本發(fā)明第3實施方式的第7變形例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖56(a)是表示本發(fā)明第3實施方式的第8變形例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，(b)是其俯視圖。
圖57是表示本發(fā)明第6實施方式的采用了圖1的敞開式波導管天線裝置的陣列天線裝置的俯視圖。
圖58是表示本發(fā)明第7實施方式的采用了圖1的敞開式波導管天線裝置的陣列天線裝置的俯視圖。
圖59是表示現(xiàn)有技術(shù)的天線裝置結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖60是表示圖59的天線裝置的輻射定向特性的曲線圖，(a)是表示XY平面的輻射定向特性的曲線圖，(b)是表示XZ平面的輻射定向特性的曲線圖。
具體實施例方式
以下，參照


本發(fā)明的實施方式。為進行說明，參照各圖所示的三維XYZ坐標系。此外，在各圖中對同樣的構(gòu)成要素標以相同的符號。第1實施方式圖1是表示本發(fā)明第1實施方式的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
在圖1中，第1實施方式的敞開式波導管天線裝置，備有由位于XY平面上的底面為正方形的接地導體11、以與該接地導體11相對的方式配置于該敞開式波導管天線裝置的頂面的矩形形狀的頂部導體15、分別連接上述接地導體11及上述頂部導體15且彼此相對的矩形形狀的側(cè)面導體14a及14b形成的方形波導管，上述方形波導管的一個端部，由矩形形狀的終端導體14c將終端封閉并短路，而上述方形波導管的另一個端部，將頂部導體15的一部分除去且不用終端導體將終端封閉，因而成為敞開狀態(tài)。這里，通過將這些接地導體11、側(cè)面導體14a及14b、頂部導體15、終端導體14c以機械的和電氣連通的方式相互連接，構(gòu)成沿平行于X方向的長度方向(無線信號的電波方向)延伸且左端(即-X方向的端部)封閉的大致為長方體形狀的方形波導管。
接著，將由導體線構(gòu)成的天線元件13的一端通過焊接等機械地、且電氣地連接在位于頂部導體15的下表面的右端附近(即+X方向的端部附近)且在Y方向的中心的連接點13a上(從該連接點13a到終端導體14c的長度Lb，如后文所詳述的，自終端導體14c起設(shè)定為管內(nèi)波長的1/4波長或其奇數(shù)倍的長度。)，另一方面，天線元件13，從連接點13a向下方垂直延伸，進一步，將天線元件13的另一端在接地導體11上的X軸上所形成的圓形孔12h內(nèi)連接于與接地導體11電氣隔離的饋電點12，該饋電點12，進一步例如與同軸電纜的中心導體電氣連接，并將同軸電纜的接地導體與接地導體11電氣連接。按照這種結(jié)構(gòu)，即可從無線電設(shè)備將無線信號通過同軸電纜饋送到饋電點12。
另外，頂部導體15，已將從天線元件13的連接點13a的附近即向+X方向錯開了一些的位置起沿+X方向直到方形波導管的另一端的矩形形狀部分除去。此外，該方形波導管的尺寸，取決于想要輻射的無線信號的最低頻率，即，必需具有能夠傳播該最低頻率的方形波導管尺寸。
這里，在上述敞開式波導管天線裝置中，將由頂部導體15、側(cè)面導體14a及14b、終端導體14c、接地導體11圍出的空間稱為天線內(nèi)部，將天線內(nèi)部的外側(cè)空間稱為天線外部。
以下，參照圖1和圖2說明該敞開式波導管天線裝置的動作。
圖2(a)是表示圖1的敞開式波導管天線裝置的電場分布的立體圖，圖2(b)是表示圖1的敞開式波導管天線裝置的磁流分布的立體圖。在該敞開式波導管天線裝置中，電波的輻射通過激勵天線元件13進行，并由在頂部導體15和接地導體11之間產(chǎn)生的電場201輻射電波。在頂部導體15和接地導體11之間產(chǎn)生的電場201的方向如圖2(a)所示。在將該電場201置換成磁流而進行說明時，如圖2(b)所示，可以置換成與Y軸平行的線狀磁流202。即，電波的輻射，也可以看作是該磁流202產(chǎn)生的輻射。該磁流202的振幅按正弦弦函數(shù)變化，使Y方向的兩端為零而在其中央部具有最大值。即，該敞開式波導管天線裝置，顯示出與Y軸平行的線狀磁流202的偶極定向特性。由該偶極在XY平面和YZ平面上獲得垂直偏振波的雙向定向性，而在XZ平面上具有無定向性。
在本實施方式的敞開式波導管天線裝置中，在與磁流202的偶極相對的-Z方向設(shè)有接地導體11，并將其用作反射板。因此，在+Z方向上進行強的輻射。進一步，在該敞開式波導管天線裝置中，在-X方向設(shè)有終端導體14c，并將其用作反射板，因此，在+X方向上顯示出強的定向性。即，利用該敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)，可以在XYZ坐標系的+Z方向及+X方向上獲得強的定向性。
圖3是圖1的敞開式波導管天線裝置的由XZ平面切斷后的剖面圖，圖4(a)是表示本發(fā)明第1實施方式的第1實施例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，圖4(b)是表示與圖4(a)的頂部導體15的X方向的長度Lb對應(yīng)的敞開式波導管天線裝置的諧振頻率f的曲線圖。以下，用圖3和圖4說明本實施方式的敞開式波導管天線裝置的阻抗特性。
從圖1可以看出，由接地導體11、頂部導體15、側(cè)面導體14a及14b、終端導體14c圍出的部分，可以看成是右側(cè)一端被短路的方形波導管，頂部導體15與天線元件13連接的連接點13a的端部附近，為方形波導管的敞開端。因此，為滿足該方形波導管的諧振條件，該敞開式波導管天線裝置，以使圖1和圖3所示的自終端導體14c起到天線元件13的連接點13a的長度Lb為管內(nèi)波長的1/4波長或1/4波長的奇數(shù)倍的頻率諧振。方形波導管內(nèi)的管內(nèi)波長λg[m]，由下式表示。[公式1]λg=1(fc)2-(12W)2]]>式中，f為頻率、c為光速(＝3×108[m/s])、W為方形波導管的寬度、這里也就是也就是頂部導體15的Y方向的長度。在將自終端導體14c起到天線元件13的連接點13a的長度Lb設(shè)定為λg/4時，諧振頻率f[Hz]，根據(jù)公式1而由下式計算。[公式2]f=c(14Lb)2+(12W)2]]>以下，示出當敞開式波導管天線裝置的長度Lb改變時的諧振頻率f的變化。在圖4(a)中給出敞開式波導管天線裝置的1個實施例的尺寸，在圖4(b)中示出敞開式波導管天線裝置的諧振頻率f的變化。此外，在圖4(b)中將測定值和根據(jù)上述公式2求得的計算值一并示出。
從圖4(b)可以看出，計算值是比測定值低一些的值。其原因是，上述公式1是完整的方形波導管的計算值，與此不同，在實際的形狀中，頂部導體15的X方向的長度比接地導體11、側(cè)面導體14a及14b的各X方向的長度短，所以產(chǎn)生電場泄漏，因而使諧振產(chǎn)生偏差。因此，為校正這種偏差，可以通過對上述公式2乘以校正系數(shù)進行校正。在圖4(b)中，示出校正系數(shù)為1.15時的校正值計算結(jié)果。這時，可以得到與測定值非常接近的校正值，并可根據(jù)進行了校正的上述公式2求得該敞開式波導管天線裝置的諧振頻率f。
以下，作為由本發(fā)明者們實際試制出的波導管天線裝置，在圖5中示出表示本發(fā)明第1實施方式的第2實施例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。在圖5中，接地導體11具有邊長120mm的正方形形狀，側(cè)面導體14a及14b和終端導體14c的高度為12mm，頂部導體15的X方向的長度為41mm。饋電點12，配置在從接地導體11的中央起在X軸上僅向-X方向偏離20mm的位置。
圖6是表示圖5的敞開式波導管天線裝置的反射系數(shù)S11的頻率特性的曲線圖。從圖6所示可知，由本發(fā)明者們試制出的圖5的敞開式波導管天線裝置，以大約2.5GHz進行諧振，并顯示出良好的反射特性。
圖7是表示圖5的敞開式波導管天線裝置的輻射定向特性的曲線圖，圖7(a)是表示XY平面的輻射定向特性的曲線圖，圖7(b)是表示XZ平面的輻射定向特性的曲線圖。圖7示出敞開式波導管天線裝置的動作頻率為2GHz時的輻射定向特性，表示該波導管天線裝置增益的半徑方向的刻度，1個間隔為10dB，單位是表示以理想點波源的輻射功率為基準的相對增益的單位dBi。
圖7(a)和圖7(b)分別示出水平面(XY平面)及垂直面(XZ平面)的輻射定向特性。從圖7(b)所示可知，電波輻射在XYZ坐標系的+Z方向及+X方向上具有強的定向性，因而該波導管天線裝置能以簡單的結(jié)構(gòu)對一個方向?qū)崿F(xiàn)強的定向性。在最大輻射方向(即射束方向)上，在XZ平面內(nèi)，在從Z軸的+Z方向向+X方向轉(zhuǎn)20度的角度上可以獲得7.8dBi的高增益，在XY平面內(nèi)在X軸的+X方向上也可以獲得2dBi的增益。由此可知。敞開式波導管天線裝置，當設(shè)置在室內(nèi)的壁邊或窗邊之類的覆蓋范圍的端部時是有效的天線裝置。進一步，敞開式波導管天線裝置，以2.5GHz的動作頻率實現(xiàn)0.1波長的高度，因而是非常薄的薄型天線裝置。
在以上給出的實施方式和試制例中，示出了該波導管天線裝置相對于XZ平面為對稱結(jié)構(gòu)的情況，在這種情況下，具有使波導管天線裝置的輻射電波定向特性相對于XZ平面對稱的效果(參照圖7(a))。
如上所述，按照本實施方式的敞開式波導管天線裝置，可以保持小型、薄型的形狀，并能以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)在一個方向上具有強的定向性的天線裝置。
在以上的實施方式中，舉例說明了相對于XZ平面為對稱結(jié)構(gòu)的敞開式波導管天線裝置，但本發(fā)明并不限于此，例如，為獲得所需的輻射定向特性或輸入阻抗特性，也可以按相對于XZ平面為非對稱的結(jié)構(gòu)形成。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)在輻射對象空間中具有最佳輻射定向特性的天線裝置。
在以上的實施方式中，舉例說明了天線元件13由導體線構(gòu)成的敞開式波導管天線裝置，但本發(fā)明并不限于此，例如，天線元件13，也可以由板狀的導體形成。按照這種結(jié)構(gòu)，具有可以獲得所需的輸入阻抗特性并能實現(xiàn)反射損耗少的高效率天線裝置的特有效果。
圖8是表示本發(fā)明第1實施方式的第1變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖8所示，為獲得所需的輸入阻抗特性，除圖1的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)外，在天線內(nèi)部也可以備有匹配導體16。在圖8的敞開式波導管天線裝置中，作為線狀導體的匹配導體16，與天線元件13平行且在從天線元件13向-X方向錯開一些的接地導體11的X軸上的位置(即，從天線元件13向終端導體14c的方向錯開一些的位置并靠近饋電點20)與接地導體11電氣連接，從該連接點16a向上方延伸，并具有比方形波導管的高度短的長度。按照這種結(jié)構(gòu)，可以改變天線元件13附近的電場并使流過天線元件13的電流變化，從而可以改變敞開式波導管天線裝置的輸入阻抗，以便在實際上例如使敞開式波導管天線裝置的輸入阻抗與同軸電纜的特征阻抗相匹配。因此，具有可以獲得所需的輸入阻抗特性并能實現(xiàn)反射損耗少的高效率天線裝置的特有效果。
圖9是表示本發(fā)明第1實施方式的第2變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖9所示，為獲得所需的阻抗特性，除圖1的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)外，在天線內(nèi)部也可以將長度與天線元件13相同的匹配導體16以平行于天線元件13的方式連接。在這種情況下，將匹配導體16的一端在連接點16a與接地導體11連接，并將匹配導體16的另一端在連接點16b與頂部導體15連接。
圖10是表示本發(fā)明第1實施方式的第3變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖10所示，為獲得所需的阻抗特性，除圖1的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)外，在天線內(nèi)部也可以備有匹配導體19。在圖10中，作為線狀導體的匹配導體19，在上述的連接點16a與接地導體11電氣連接，并從該連接點16a向上方延伸，然后，實質(zhì)上按直角折曲并與天線元件13的大致中央部電氣連接。按照這種結(jié)構(gòu)，可以用匹配導體19直接改變流過天線元件13的電流，所以具有可以大幅度地改變阻抗特性的特有效果。因此，可以改變敞開式波導管天線裝置的輸入阻抗，以便在實際上例如使敞開式波導管天線裝置的輸入阻抗與同軸電纜的特征阻抗相匹配，因而可以獲得所需的輸入阻抗特性，并能實現(xiàn)反射損耗少的高效率天線裝置。
圖11是表示本發(fā)明第1實施方式的第4變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。為改變波導管天線裝置的輻射定向特性，如圖11的本實施方式的第4變形例的敞開式波導管天線裝置所示，除圖1的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)外，也可以備有定向特性控制導體17。在圖11中，線狀導體的定向特性控制導體17，設(shè)置在從天線元件13起的+X方向即接地導體11的上表面的X軸上的位置，定向特性控制導體17的一端，在連接點17a與接地導體11連接，定向特性控制導體17，從該端向上方延伸，并具有方形波導管的高度或比其短一些的長度。從該敞開式波導管天線裝置輻射的電波，由于定向特性控制導體17起著導波器的作用，所以與不具備定向特性控制導體17時相比可以取得使+X方向上的定向性更為鋒銳的特有效果。
在圖11的第4變形例中，以直線狀導體構(gòu)成定向特性控制導體17，但其也可以用其它形狀的導體構(gòu)成。例如，定向特性控制導體17，可以由以螺旋狀導體線形成的螺旋型匹配導體構(gòu)成，還可以由折曲成L字型的導體線構(gòu)成。按照這種結(jié)構(gòu)，可以使波導管天線裝置變得更薄而不損害上述的具有鋒銳的定向性的效果。
圖12是表示本發(fā)明第1實施方式的第5變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。在圖12中，其特征在于，在圖1的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)中，在從天線元件13向+X方向錯開的位于接地導體11的X軸上的連接點17a處，設(shè)有定向特性控制導體17。這里，定向特性控制導體17，由與Z方向平行的線狀導體17A和與Y方向平行的線狀導體17B構(gòu)成，線狀導體17A的一端與接地導體11電氣連接，線狀導體17A進一步向上延伸，并具有方形波導管的高度或比該高度短一些的長度，線狀導體17A的另一端，與線狀導體17B的中間部連接。這時，最好是將與Z方向平行的線狀導體17A連接在與Y方向平行的線狀導體17B的大致中央部，并將平行于Z方向的線狀導體17A的長度與平行于Y方向的線狀導體17B的一半長度之和設(shè)定為大約1/4波長或其奇數(shù)倍。通過按上述方式設(shè)定線狀導體17A、17B的長度，當向該敞開式波導管天線裝置饋電時，將由定向特性控制導體17引起諧振，從而與設(shè)定為其它長度時相比在鋒銳的定向性上可以取得更大的效果。圖11的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)，是主要使用改善敞開式波導管天線裝置的XZ平面內(nèi)的定向特性的技術(shù)，但如采用圖12的結(jié)構(gòu)，則還可以改變敞開式波導管天線裝置的XY平面內(nèi)的定向特性，特別是，能增強對+X方向的輻射。
圖13是表示本發(fā)明第1實施方式的第5變形例的實施例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，圖14是表示圖13的敞開式波導管天線裝置的輻射定向特性的曲線圖，圖14(a)是表示XY平面的輻射定向特性的曲線圖，圖14(b)是表示XZ平面的輻射定向特性的曲線圖。即，圖13是在結(jié)構(gòu)如圖5所示的敞開式波導管天線裝置中備有動作頻率為2GHz時的定向特性控制導體17的情況。從圖14(a)所示可知，與圖7的定向特性相比，由于備有定向特性控制導體17，所以在XZ平面上使對+X方向的輻射進一步增強。此外，從圖14(b)可以看出，在最大輻射方向(即射束方向)上，在XZ平面內(nèi)，在從Z軸的+Z方向向+X方向轉(zhuǎn)35度的角度上可以獲得7.5dBi的高增益，在圖14(b)的XY平面內(nèi)在X軸的+X方向上也可以獲得2dBi的增益。此外，還可以看出，在XY平面內(nèi)對Y方向的輻射得到增強。因此，在水平面(XY平面)上也可以使定向特性發(fā)生很大變化。在將波導管天線裝置配置在室內(nèi)的壁邊或窗邊時，在作為壁邊方向的Y方向上也必須輻射電波。因此，由于該波導管天線裝置的定向特性具有對Y方向的輻射，所以在將該天線裝置配置在室內(nèi)的壁邊時具有理想的定向特性。
在以上的實施方式和變形例中，說明了備有1個定向特性控制導體17的情況，但本發(fā)明并不限于此，也可以備有2個以上的定向特性控制導體17。按照這種結(jié)構(gòu)，可以增加該波導管天線裝置在結(jié)構(gòu)上的自由度，并可以更好地控制輻射定向特性。此外，也可以既備有圖8～圖10所示的匹配導體16也備有定向特性控制導體17。
在以上的實施方式和變形例中，舉例說明了結(jié)構(gòu)為使接地導體11按正方形構(gòu)成的波導管天線裝置，但本發(fā)明并不限于此，例如，為獲得所需的輻射定向特性或輸入阻抗特性，接地導體11，也可以具有長方形或其它的多角形、或半圓形、或這些形狀的組合、或其它的形狀。
可是，在將該波導管天線裝置設(shè)置在天花板等上時，為使該天線裝置不引人注意，必需使天線裝置的形狀與天花板面的格紋或房間的形狀協(xié)調(diào)一致。但是，當波導管天線裝置的形狀為長方形或其它的多角形時，因天花板面的格紋或房間形狀是固定的，所以在設(shè)置該波導管天線裝置的方向上將產(chǎn)生限制，為解決這一問題，提出以下實施例的敞開式波導管天線裝置。
圖15是表示本發(fā)明第1實施方式的第3實施例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖15所示，該第1實施方式的第3實施例的敞開式波導管天線裝置，其特征在于，用天線罩18覆蓋了圖1的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)。通過采用與接地導體11接觸的底面為圓形的天線罩18，不僅可以防止使天線特性惡化的濕氣和塵埃的進入從而使波導管天線裝置的特性穩(wěn)定，而且在將該波導管天線裝置設(shè)置在天花板上時可以無需考慮天花板面的格紋或房間形狀而進行波導管天線裝置的設(shè)置。進一步，當波導管天線裝置的底面為圓形時，可以通過轉(zhuǎn)動波導管天線裝置而改變安裝方向，因而能獲得對波導管天線裝置的設(shè)置位置最為適宜的輻射定向特性。
在以上的實施方式和變形例中，對1個敞開式波導管天線裝置進行了說明，但本發(fā)明并不限于此，也可以將多個敞開式波導管天線裝置配置成陣列狀，并構(gòu)成相控陣天線及自適應(yīng)天線。按照這種結(jié)構(gòu)，可以進一步控制輻射電波的定向特性。第2實施方式圖16是表示本發(fā)明第2實施方式的狹縫輻射式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
在圖16中，本實施方式的狹縫輻射式波導管天線裝置，備有由位于XY平面上的底面為正方形的接地導體11、以與該接地導體11相對的方式配置于該狹縫輻射式波導管天線裝置的頂面(以下，稱為天線頂部)的矩形形狀的頂部導體15a及15b、分別連接上述接地導體11及上述頂部導體15a及15b的矩形形狀的側(cè)面導體14a及14b形成的方形波導管，上述方形波導管的長度方向的2個端部，分別由矩形形狀的終端導體14c及14d將終端封閉并短路，通過將這些接地導體11、側(cè)面導體14a及14b、頂部導體15a及15b、終端導體14c及14d以機械的和電氣連通的方式相互連接，構(gòu)成相對于XZ平面對稱的中空的長方體形狀的殼體部。
在天線頂部，在頂部導體15a及15b之間，在方形波導管整個寬度上形成與Y方向平行的1個狹縫20，頂部導體15a位于終端導體14c一側(cè)，頂部導體15b位于終端導體14d一側(cè)，二者將狹縫20夾在中間。該狹縫20，如后文所詳述的，在方形波導管的長度方向(X方向)上，在頂部導體15a的長度L1和頂部導體15b的長度L2彼此不同的位置上形成。這里，狹縫20的寬度，遠小于長度L1、L2。此外，還將由導體線等構(gòu)成的天線元件13的一端通過焊接等機械地、且電氣地連接在位于頂部導體15的下表面的Y方向中央部的連接點13a上，另一方面，天線元件13，從連接點13a向下方垂直延伸，進一步，將天線元件13的另一端，在接地導體11上的X軸上形成的圓形孔12h內(nèi)以電氣方式連接于與接地導體11電氣隔離的饋電點12。饋電點12，例如與同軸電纜的中心導體電氣連接，另一方面，將同軸電纜的接地導體與接地導體11電氣連接。按照這種結(jié)構(gòu)，即可將從無線電設(shè)備供給的無線信號饋送到饋電點12。
這里，將由頂部導體15a及15b、側(cè)面導體14a及14b、終端導體14c及14d和接地導體11圍出的空間稱為天線內(nèi)部，將天線內(nèi)部的外側(cè)空間稱為天線外部。
以下，參照圖16和圖17說明該狹縫輻射式波導管天線裝置的動作。圖17是表示圖16的狹縫輻射式波導管天線裝置輻射電波時的動作原理的由圖16的XZ平面切斷后的頂部導體15的剖面圖。
電波的輻射通過激勵天線元件13進行，并由在狹縫20中產(chǎn)生的電場輻射電波。在將該電場置換成磁流而進行說明時，可以置換成與Y軸平行的線狀磁流源。即，電波輻射，可以看成是該磁流源產(chǎn)生的輻射。因此，該磁流的振幅，按正弦弦函數(shù)變化，使兩端為零而中央部具有最大值。即，該狹縫輻射式波導管天線裝置，顯示出與Y軸平行的線狀磁流的偶極定向特性。由該偶極在XY平面和YZ平面上獲得垂直偏振波的雙向定向性，而在XZ平面上具有無定向性。但是，在狹縫20的周圍有頂部導體15a及15b，因而將在頂部導體15a及15b的與終端導體14c及14d分別連接的端部引起電波的衍射。因此，狹縫20的輻射定向特性，如圖17所示，作為來自狹縫20的直接波與來自頂部導體15a及15b的兩個端部的第1和第2衍射波之和而獲得。即，當輻射源到-X方向的衍射端的距離L1與輻射源到+X方向的衍射端的距離L2存在著差值時，定向性在一個方向上增強，因而從Z軸上的+Z方向即鉛直方向傾斜。
如圖17所示，當長度L1比長度L2短時，第1衍射波的相位超前于第2衍射波，定向性從鉛直方向即Z軸上的+Z方向向+X方向傾斜。即，在XYZ坐標系的+X方向上獲得強的定向性。而例如當長度L1比長度L2長時，第1衍射波的相位滯后于第2衍射波，定向性從鉛直方向即Z軸上的+Z方向向-X方向傾斜。即，在XYZ坐標系的-X方向上獲得強的定向性。
圖18是表示本發(fā)明第2實施方式的第1實施例的狹縫輻射式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，示出了由本發(fā)明者們實際試制出的波導管天線裝置。
在圖18中，接地導體11，具有邊長為120mm的正方形形狀，側(cè)面導體14a及14b和終端導體14c及14d的高度為12mm，頂部導體15a及15b的Y方向的長度為120mm，狹縫20的寬度為6mm，狹縫20的中心設(shè)置在離終端導體14c僅36mm的位置。另外，饋電點12，配置在從接地導體11的中央起在X軸上僅向-X方向偏離20mm的位置。
圖19是表示圖18的狹縫輻射式波導管天線裝置的反射系數(shù)S11的頻率特性的曲線圖。從圖19所示可知，本實施方式的波導管天線裝置，以1.76GHz進行諧振，并顯示出良好的反射特性。如假定反射系數(shù)S11為-10dB以下的范圍為動作頻率，則動作頻帶從1.64GHz到2.02GHz、動作帶寬為0.38GHz，因而可以獲得寬頻帶的特性。
圖20是表示圖18的狹縫輻射式波導管天線裝置的2GHz的輻射定向特性的曲線圖，圖20(a)是表示XY平面的輻射定向特性的曲線圖，圖20(b)是表示XZ平面的輻射定向特性的曲線圖。在圖20中，表示波導管天線裝置增益的半徑方向的刻度，1個間隔為10dB，單位是以理想點波源的輻射功率為基準的相對增益的單位dBi。
從圖20(b)所示可知，電波的輻射，在XYZ坐標系的+Z方向及+X方向上具有強的定向性，該狹縫輻射式波導管天線裝置，能以簡單的結(jié)構(gòu)對一個方向?qū)崿F(xiàn)強的定向性。在最大輻射方向(即射束方向)上，在XZ平面內(nèi)，在從Z軸向+X方向轉(zhuǎn)30度的角度上獲得了7.8dBi的高增益。因此，狹縫輻射式波導管天線裝置，當設(shè)置在室內(nèi)的壁邊或窗邊之類的覆蓋范圍的端部時是有效的天線裝置。進一步，該狹縫輻射式波導管天線裝置，以2GHz的動作頻率實現(xiàn)0.08波長的高度，因而是非常薄的薄型天線裝置。
在以上的實施方式和試制例中，示出了狹縫輻射式波導管天線裝置相對于XZ平面為對稱結(jié)構(gòu)的情況，在這種情況下，具有使該狹縫輻射式波導管天線裝置的輻射電波定向特性相對于XZ平面對稱的效果。
圖21(a)是表示本發(fā)明第2實施方式的第2實施例的狹縫輻射式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，圖21(b)是表示與圖21(a)的狹縫20的Y方向的長度W對應(yīng)的狹縫輻射式波導管天線裝置的諧振頻率f的曲線圖。參照21(a)和(b)說明狹縫輻射式波導管天線裝置的諧振頻率f。
在圖21(a)的狹縫輻射式波導管天線裝置中，電場沿狹縫20分布。該電場的分布，在狹縫20的兩端部為零，在X軸上的中央部具有最大值。因此，該狹縫輻射式波導管天線裝置，以使狹縫20的長度W(即，狹縫輻射式波導管天線裝置的Y方向的長度＝頂部導體15a及15b的Y方向的長度)為管內(nèi)波長的1/2波長的頻率諧振。由接地導體11、側(cè)面導體14a及14b、終端導體14c及14d、頂部導體15a及15b形成的方形波導管內(nèi)的管內(nèi)波長λg，根據(jù)上述公式1計算，諧振頻率f，用下式計算。[公式3]f=c2·W]]>從圖21(b)所示可知，得到了計算值與測定值非常接近的結(jié)果，因此，諧振頻率f，用上述公式3根據(jù)狹縫20的大致長度W進行計算。
如上所述，按照本實施方式的狹縫輻射式波導管天線裝置，可以保持小型、薄型的形狀，并能以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)在一個方向上具有強的定向性的天線裝置。
在以上的實施方式中，舉例說明了相對于XZ平面為對稱結(jié)構(gòu)的狹縫輻射式波導管天線裝置，但本發(fā)明并不限于此，例如，為獲得所需的輻射定向特性或輸入阻抗特性，也可以按相對于XZ平面為非對稱的結(jié)構(gòu)形成。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)在輻射對象空間中具有最佳輻射定向特性的天線裝置。
在以上的實施方式中，舉例說明了天線元件13由導體線構(gòu)成的狹縫輻射式波導管天線裝置，但本發(fā)明并不限于此，例如，天線元件13，也可以由板狀的導體形成。按照這種結(jié)構(gòu)，具有可以獲得所需的輸入阻抗特性并能實現(xiàn)反射損耗少的高效率天線裝置的特有效果。
圖22是表示本發(fā)明第2實施方式的第1變形例的狹縫輻射式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。為獲得所需的輸入阻抗特性，在圖22中，其特征在于，除圖16的結(jié)構(gòu)外，還備有匹配導體21。這里，作為線狀導體的匹配導體21，設(shè)置成與天線元件13平行且位于從天線元件13起的+Y方向上，匹配導體21的一端，在接地導體11的連接點21a與接地導體11連接，匹配導體21，從該端向上方延伸，并具有比方形波導管的高度短的長度。由于備有匹配導體21，可以改變天線元件13附近的電場并使流過天線元件13的電流變化，從而可以改變天線的阻抗，以便在實際上例如使該天線裝置的輸入阻抗與同軸電纜的特征阻抗相匹配。因此，具有可以獲得所需的輸入阻抗特性并能實現(xiàn)反射損耗少的高效率天線裝置的特有效果。
圖23是表示本發(fā)明第2實施方式的第2變形例的狹縫輻射式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。為獲得所需的阻抗特性，如圖23所示，其特征在于，除圖16的狹縫輻射式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)外，在天線內(nèi)部還以與天線元件13平行的方式設(shè)有長度與天線元件13相同的匹配導體21。匹配導體21的一端在連接點21a與接地導體11連接，而匹配導體21的另一端，在連接點21b與頂部導體15連接。此外，匹配導體21的連接點21a，設(shè)置在與圖22相同的位置。
圖24是表示本發(fā)明第2實施方式的第3變形例的狹縫輻射式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。為獲得所需的阻抗特性，如圖24所示，除圖16的狹縫輻射式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)外，在天線內(nèi)部還備有匹配導體29。在圖24中，作為線狀導體的匹配導體29，在上述的連接點21a與接地導體11電氣連接，并從該連接點21a向上方延伸，然后，實質(zhì)上按直角折曲并與天線元件13的大致中央部電氣連接。按照這種結(jié)構(gòu)，可以直接改變流過天線元件13的電流，所以具有可以大幅度地改變阻抗特性的特有效果。
在以上的實施方式中，舉例說明了備有1個狹縫20的情況，但本發(fā)明并不限于此，也可以如圖25的第2實施方式的第4變形例所示，備有2個狹縫20、22。在該變形例中，在天線頂部，在頂部導體15a和15b之間設(shè)置與Y方向平行的狹縫22，并在頂部導體15b和15c之間設(shè)置與Y方向平行的狹縫20，而沿Z方向平行延伸的天線元件13位于頂部導體15a和接地導體11之間。按照這種結(jié)構(gòu)，特別是多個狹縫20及22僅存在于天線元件13的一側(cè)(例如，天線元件13的連接點13a的-X方向一側(cè))的天線頂部時，通過調(diào)整狹縫20和22的間隔而使從狹縫20及22輻射的電波的相位一致，可以實現(xiàn)具有比備有1個狹縫20的波導管天線裝置更強的定向性的波導管天線裝置。而狹縫20、22的個數(shù)并不限定于2個，也可以為2個以上。
在以上的實施方式中，舉例說明了結(jié)構(gòu)為接地導體11按正方形構(gòu)成的波導管天線裝置，但本發(fā)明并不限于此，例如，為獲得所需的輻射定向特性和輸入阻抗特性，接地導體11，也可以具有長方形或其它的多角形、或半圓形、或這些形狀的組合、或其它的形狀。
可是，在將波導管天線裝置設(shè)置在天花板等上時，為使該天線裝置不引人注意，必需使天線裝置的形狀與天花板面的格紋或房間的形狀協(xié)調(diào)一致。但是，當波導管天線裝置的形狀為長方形或其它的多角形時，因天花板面的格紋或房間形狀是固定的，所以在設(shè)置該波導管天線裝置的方向上將產(chǎn)生限制，因此，也可以與圖15所示的第1實施方式的第3實施例一樣，用與接地導體11接觸的底面為圓形的天線罩18覆蓋波導管天線裝置。按照這種結(jié)構(gòu)，不僅可以防止使天線特性惡化的濕氣和塵埃的進入從而使波導管天線裝置的特性穩(wěn)定，而且在將該波導管天線裝置設(shè)置在天花板上時可以無需考慮天花板面的格紋或房間形狀而進行波導管天線裝置的設(shè)置。進一步，當波導管天線裝置的底面為圓形時，可以通過轉(zhuǎn)動波導管天線裝置而改變安裝方向。因此，可以調(diào)整電波的輻射方向，因而能獲得對波導管天線裝置的設(shè)置位置最為適宜的輻射定向特性。
另外，也可以將多個該狹縫輻射式波導管天線裝置配置成陣列狀，并構(gòu)成相控陣天線及自適應(yīng)天線。按照這種結(jié)構(gòu)，可以進一步控制輻射電波的定向特性。
另外，由于狹縫輻射式波導管天線裝置全部由導體覆蓋，所以不易受到天線裝置周圍環(huán)境的影響。因此，當在房間24內(nèi)使用該狹縫輻射式波導管天線裝置23時，如圖26的第2實施方式的第3實施例所示，可以將其嵌入到天花板24A內(nèi)，或如圖27的第2實施方式的第4實施例所示，將其嵌入到靠近天花板24A的墻壁25內(nèi)。即使按這種方式設(shè)置該波導管天線裝置23，也仍能在一個方向上保持強的定向性。因此，通過按圖26和圖27所示的方式設(shè)置狹縫輻射式波導管天線裝置23，可以獲得比其它配置方式寬的覆蓋范圍的輻射特性301。此外，通過按圖26和圖27所示的方式設(shè)置其它實施方式的波導管天線裝置，可以獲得比其它配置方式寬的覆蓋范圍。進一步，由于將波導管天線裝置嵌入天花板24A或墻壁25，所以具有使人眼很難發(fā)現(xiàn)而且不礙事的特有的優(yōu)點。第3實施方式圖28是表示本發(fā)明第3實施方式的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
在圖28中，該帶狹縫敞開式波導管天線裝置，與圖1的敞開式波導管天線裝置相比，有以下兩點不同。
(1)在天線頂部，在頂部導體15a及15b之間設(shè)置著1個長度方向與Y方向平行且具有與管內(nèi)波長的1/4波長相比足夠小的寬度的狹縫20，頂部導體15a位于波導管的敞開端一側(cè)，頂部導體15b位于波導管的短路端一側(cè)，二者將上述狹縫20夾在中間。
(2)側(cè)面導體14a，比圖1的側(cè)面導體14a短，并具有與頂部導體15相同的X方向的長度，側(cè)面導體14b，比圖1的側(cè)面導體14b短，并具有與頂部導體15相同的X方向的長度。
另外，天線元件13，與圖1的天線元件一樣，設(shè)置在離終端導體14c為規(guī)定長度Lb的位置。因此，接地導體11，形成為從頂部導體15a和側(cè)面導體14a、14b向+X方向伸出并延伸。
以下，參照圖29和圖30說明該帶狹縫敞開式波導管天線裝置的動作。圖29是表示圖28的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的電流分布的該帶狹縫敞開式波導管天線裝置由XZ平面切斷后的剖面圖，圖30(a)是表示圖28的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的電場分布的立體圖，圖30(b)是表示圖28的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的磁流分布的立體圖。
在本實施方式中，電波的輻射通過激勵天線元件13進行，并由在頂部導體15a及15b和接地導體11之間產(chǎn)生的電場及在狹縫20中產(chǎn)生的電場輻射電波。由天線元件13在頂部導體15a及15b和接地導體11之間產(chǎn)生的電場，如圖30(a)所示，與第1實施方式的敞開式波導管天線裝置的情況下的圖2(a)相同。另外，在狹縫20中產(chǎn)生的電場，如圖30(a)所示，與第2實施方式的狹縫輻射式波導管天線裝置的情況相同。
電流302，如圖29所示，從饋電點12沿天線元件13流過，并通過頂部導體15a、狹縫20及頂部導體15b流向終端導體14c，然后，從終端導體14c流經(jīng)接地導體11并返回饋電點12。在圖29中，從終端導體14c到天線元件13的長度Lb設(shè)定為管內(nèi)波長的1/4波長或其奇數(shù)倍的長度。因此，該帶狹縫敞開式波導管天線裝置中產(chǎn)生的電場分布，如圖30(a)所示，在頂部導體15a及15b和接地導體11之間產(chǎn)生的電場201的方向與在狹縫20中產(chǎn)生的電場201的方向一致。即，狹縫20具有使輻射的電波的相位一致的作用效果。
在將該電場201置換成磁流202而進行說明時，如圖30(b)所示，可以置換成與Y軸平行的線狀磁流源。即，電波的輻射，可以看作是這些磁流源產(chǎn)生的輻射。因此，該帶狹縫敞開式波導管天線裝置的定向特性，可以作為該2個磁流202的同相激勵陣列獲得。在頂部導體15a及15b和接地導體11之間產(chǎn)生的電場201的定向特性，與第1實施方式的敞開式波導管天線裝置相同，在XYZ坐標系的+Z方向及+X方向上獲得強的定向性。而在狹縫20中產(chǎn)生的電場201的定向特性，與第2實施方式的狹縫輻射式波導管天線裝置的相同，在XYZ坐標系的+Z方向及+X方向上獲得強的定向性。因此，本實施方式的帶狹縫敞開式波導管天線裝置，是該2個定向特性的同相陣列，所以，可以進一步在XYZ坐標系的+Z方向及+X方向上獲得極強的定向性。
圖31是表示本發(fā)明第3實施方式的實施例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，示出了由本發(fā)明者們實際試制出的帶狹縫敞開式波導管天線裝置。
在圖31中，接地導體11，具有邊長為120mm的正方形形狀，側(cè)面導體14a及14b和終端導體14c及14d的高度12mm，頂部導體15a及15b的X方向的長度為41mm，狹縫20的寬度為6mm，狹縫20的中心位于離終端導體14c僅36mm的位置。另外，饋電點12，配置在從接地導體11的中央起在X軸上僅向-X方向偏離20mm的位置。
圖32是表示圖3 1的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的反射系數(shù)S11的頻率特性的曲線圖。從圖32所示可知，以1.9GHz和2.3GHz兩個頻率進行諧振，并在寬的頻帶上顯示出良好的反射特性。如假定反射系數(shù)S11為-10dB以下的范圍為動作頻率，則動作頻帶從1.86GHz到2.46GHz、動作帶寬為0.6GHz，因而可以獲得相對帶寬為28％的寬頻帶的特性。
圖33是表示圖31的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的動作頻率f＝1.86GHz時的輻射定向特性的曲線圖，圖33(a)是表示XY平面的輻射定向特性的曲線圖，圖33(b)是表示XZ平面的輻射定向特性的曲線圖。圖中，表示波導管天線裝置增益的半徑方向的刻度，1個間隔為10dB，單位是以理想點波源的輻射功率為基準的相對增益的單位dBi。同樣，圖34是表示動作頻率f＝2.0GHz時的輻射定向特性的曲線圖，圖35是表示動作頻率f＝2.46GHz時的輻射定向特性的曲線圖。
將圖34所示的f＝2.0GHz的定向特性作為一例進行說明。從圖34(b)所示可知，電波輻射在XYZ坐標系的+Z方向及+X方向上具有強的定向性，因而該帶狹縫敞開式波導管天線裝置能以簡單的結(jié)構(gòu)對一個方向?qū)崿F(xiàn)強的定向性。在最大輻射方向(即射束方向)上，在XZ平面內(nèi)，在從Z軸的+Z方向向+X方向轉(zhuǎn)35度的角度上可以獲得9.0dBi的高增益。此外，從圖34(a)所示可知，在XY平面內(nèi)在X軸的+X方向上也可以獲得4.2dBi的極高的增益。由此可知。帶狹縫敞開式波導管天線裝置，當設(shè)置在室內(nèi)的壁邊或窗邊之類的覆蓋范圍的端部時是有效的天線。
進一步，從圖33～圖35所示可知，在規(guī)定阻抗的動作頻帶上，在XYZ坐標系的+Z方向及+X方向上顯示出強的定向性，并在很寬的頻帶上對一個方向?qū)崿F(xiàn)了強的定向性。此外，該帶狹縫敞開式波導管天線裝置，以2.1GHz的動作頻率實現(xiàn)0.08波長的高度，因而是非常薄的薄型天線裝置。
在以上的實施方式和試制例中，示出了該帶狹縫敞開式波導管天線裝置相對于XZ平面為對稱結(jié)構(gòu)的情況，在這種情況下，具有使波導管天線裝置的輻射電波定向特性相對于XZ平面對稱的效果。
如上所述，按照本實施方式的帶狹縫敞開式波導管天線裝置，可以保持小型、薄型的形狀，并能以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)在一個方向上具有強的定向性和寬頻帶特性的天線裝置。
在以上的實施方式中，舉例說明了相對于XZ平面為對稱結(jié)構(gòu)的帶狹縫敞開式波導管天線裝置，但本發(fā)明并不限于此，例如，為獲得所需的輻射定向特性或輸入阻抗特性，也可以按相對于XZ平面為非對稱的結(jié)構(gòu)形成。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)在輻射對象空間中具有最佳輻射定向特性的天線裝置。
在以上的實施方式中，舉例說明了備有1個狹縫20的情況，但本發(fā)明并不限于此，也可以備有2個以上的狹縫。通過使從這些狹縫輻射的電波的相位一致，可以實現(xiàn)比備有1個狹縫時更強的定向性。
在以上的實施方式中，在結(jié)構(gòu)上使側(cè)面導體14a及14b的X方向的長度等于天線頂部(包括頂部導體15a及15b和狹縫20)的X方向的長度，但與第1實施方式一樣也可以使側(cè)面導體14a及14b的X方向的長度等于接地導體11的X方向的長度。相反，在第1實施方式中，也可以形成為使側(cè)面導體14a及14b的X方向的長度等于頂部導體15的X方向的長度。
在以上的本實施方式中，舉例說明了天線元件13由導體線構(gòu)成的帶狹縫敞開式波導管天線裝置，但本發(fā)明并不限于此，例如，天線元件13，也可以由板狀的導體形成。按照這種結(jié)構(gòu)，具有可以獲得所需的輸入阻抗特性并能實現(xiàn)反射損耗少的高效率天線裝置的特有效果。
圖36是表示本發(fā)明第3實施方式的第1變形例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖36所示，為獲得所需的輸入阻抗特性，除圖28的結(jié)構(gòu)外，也可以備有結(jié)構(gòu)與圖8相同的匹配導體16。由于備有該匹配導體16，可以改變天線元件13附近的電場并使流過天線元件13的電流變化，從而可以改變波導管天線裝置的阻抗。因此，具有可以獲得所需的輸入阻抗特性并能實現(xiàn)反射損耗少的高效率天線裝置的特有效果。
圖37是表示本發(fā)明第3實施方式的第2變形例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖37所示，為獲得所需的阻抗特性，除圖28的結(jié)構(gòu)外，也可以備有結(jié)構(gòu)與圖9相同的匹配導體16。因此，具有可以獲得所需的輸入阻抗特性并能實現(xiàn)反射損耗少的高效率天線裝置的特有效果。
圖38是表示本發(fā)明第3實施方式的第3變形例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖38所示，為獲得所需的阻抗特性，除圖28的結(jié)構(gòu)外，也可以備有結(jié)構(gòu)與圖10相同的匹配導體19。因此，可以直接改變流過天線元件13的電流，所以具有可以大幅度地改變阻抗特性的特有效果。
圖39是表示本發(fā)明第3實施方式的第4變形例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖39所示，為改變輻射定向特性，也可以備有結(jié)構(gòu)與圖11相同的定向特性控制導體17。在圖39的帶狹縫敞開式波導管天線裝置中，所輻射的電波，由于定向特性控制導體17起著導波器的作用，所以與不具備定向特性控制導體17時相比可以取得使+X方向上的定向性更為鋒銳的特有效果。在圖39中，以直線狀導體構(gòu)成定向特性控制導體17，但其也可以用其它形狀的導體構(gòu)成。例如，定向特性控制導體17，可以由以螺旋狀導體線形成的螺旋型匹配導體構(gòu)成，或可以由折曲成L字型的導體線形成。按照這種結(jié)構(gòu)，可以使波導管天線裝置變得更薄而不損害該變形例的效果。
圖40是表示本發(fā)明第3實施方式的第5變形例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。在圖40中，也可以具有與圖12相同的結(jié)構(gòu)，即備有由線狀導體17A、17B構(gòu)成的定向特性控制導體17。圖39的結(jié)構(gòu)，是主要用于改善XZ平面的定向特性的技術(shù)，但如采用圖40的結(jié)構(gòu)，則還可以改變XY平面內(nèi)的定向特性，圖41是表示本發(fā)明第3實施方式的第5變形例的實施例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖41是在結(jié)構(gòu)如圖31所示的波導管天線裝置中備有動作頻率為2GHz時的定向特性控制導體17的情況。圖42是表示圖41的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的輻射定向特性的曲線圖，圖42(a)是表示XY平面的輻射定向特性的曲線圖，圖42(b)是表示XZ平面的輻射定向特性的曲線圖。
從圖42(b)所示可知，與圖34的定向特性相比，由于備有定向特性控制導體17，使XZ平面內(nèi)的+X方向的輻射進一步增強。具體地說，在最大輻射方向(即射束方向)上，在XZ平面內(nèi)，在從Z軸的+Z方向向+X方向轉(zhuǎn)40度的角度的方向上可以獲得8.5dBi的高增益，在XY平面內(nèi)在X軸的+X方向上也可以獲得2.6dBi的增益。此外，從圖42(a)所示可知，在XY平面內(nèi)對+Y方向的輻射得到增強。因此，在水平面(XY平面)上也可以使定向特性發(fā)生很大變化。在將該波導管天線裝置配置在室內(nèi)的壁邊或窗邊時，在作為壁邊方向的Y方向上也必須輻射電波。因此，由于該波導管天線裝置的定向特性具有對Y方向的輻射，所以在將該波導管天線裝置配置在室內(nèi)的壁邊時具有理想的定向特性。
在以上的實施方式和變形例中，說明了備有1個定向特性控制導體17的情況，但本發(fā)明并不限于此，也可以備有多個定向特性控制導體17。按照這種結(jié)構(gòu)，可以增加帶狹縫敞開式波導管天線裝置在結(jié)構(gòu)上的自由度，并可以更好地控制輻射定向特性。此外，也可以將定向特性控制導體17與圖36～38所示的匹配導體16、19一起使用。
在以上的實施方式和變形例中，舉例說明了結(jié)構(gòu)為使接地導體11按正方形構(gòu)成的帶狹縫敞開式波導管天線裝置，但本發(fā)明并不限于此，例如，為獲得所需的輻射定向特性或輸入阻抗特性，接地導體11，也可以具有長方形或其它的多角形、或半圓形、或這些形狀的組合、或其它的形狀。此外，在將該波導管天線裝置設(shè)置在天花板等上時，為使該天線裝置不引人注意，必需使天線裝置的形狀與天花板面的格紋或房間的形狀協(xié)調(diào)一致。但是，當波導管天線裝置的形狀為長方形或其它的多角形時，因天花板面的格紋或房間形狀是固定的，所以在設(shè)置該波導管天線裝置的方向上將產(chǎn)生限制。因此，與圖15所示的第1實施方式的第3實施例一樣，通過采用與接地導體11接觸的底面為圓形的天線罩18，不僅可以防止使天線特性惡化的濕氣和塵埃的進入從而使波導管天線裝置的特性穩(wěn)定，而且在將該波導管天線裝置設(shè)置在天花板上時可以無需考慮天花板面的格紋或房間形狀而進行波導管天線裝置的設(shè)置。進一步，當波導管天線裝置的底面為圓形時，可以通過轉(zhuǎn)動波導管天線裝置而改變安裝方向。因此，可以調(diào)整電波的輻射方向，因而能獲得對波導管天線裝置的設(shè)置位置最為適宜的輻射定向特性。
另外，也可以將第3實施方式及其各變形例的多個該帶狹縫敞開式波導管天線裝置配置成陣列狀，并構(gòu)成相控陣天線及自適應(yīng)天線。按照這種結(jié)構(gòu)，可以進一步控制輻射電波的定向特性。第4實施方式圖43是表示本發(fā)明第4實施方式、即在第1實施方式的天線內(nèi)部充填了電介質(zhì)的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。在圖43中，本實施方式的敞開式波導管天線裝置的特征在于，在圖1所示的第1實施方式的敞開式波導管天線裝置中，在其天線內(nèi)部充填了電介質(zhì)30。通過采用這種結(jié)構(gòu)，除第1實施方式的作用效果外，還能以小型、輕量的結(jié)構(gòu)形成該波導管天線裝置，并可以用眾所周知的導體圖案形成方法在電介質(zhì)基板上形成金屬導體從而能以高的精度制造該波導管天線裝置。此外，由于在天線內(nèi)部充填著電介質(zhì)30，所以灰塵不可能進入因而具有無需清掃的優(yōu)點。
圖44是表示本發(fā)明第4實施方式的第1變形例、即在第2實施方式的天線內(nèi)部充填了電介質(zhì)的狹縫輻射式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。在圖44中，本實施方式的波導管天線裝置的特征在于，在圖16所示的第2實施方式的狹縫輻射式波導管天線裝置中，在其天線內(nèi)部充填了電介質(zhì)30a。通過采用這種結(jié)構(gòu)，除第2實施方式的作用效果外，還能以小型、輕量的結(jié)構(gòu)形成該波導管天線裝置，并可以用眾所周知的導體圖案形成方法在電介質(zhì)基板上形成金屬導體從而能以高的精度制造該波導管天線裝置。此外，由于在天線內(nèi)部充填著電介質(zhì)30a，所以灰塵不可能進入因而具有無需清掃的優(yōu)點。
圖45是表示本發(fā)明第4實施方式的第2變形例、即在第3實施方式的天線內(nèi)部充填了電介質(zhì)的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。在圖45中，本實施方式的波導管天線裝置的特征在于，在圖28所示的第3實施方式的帶狹縫波導管天線裝置中，在其天線內(nèi)部充填了電介質(zhì)30。通過采用這種結(jié)構(gòu)，除第3實施方式的作用效果外，還能以小型、輕量的結(jié)構(gòu)形成該波導管天線裝置，并可以用眾所周知的導體圖案形成方法在電介質(zhì)基板上形成金屬導體從而以高的精度制造該波導管天線裝置。此外，由于在天線內(nèi)部充填著電介質(zhì)30，所以灰塵不可能進入因而具有無需清掃的優(yōu)點。
在以上的第4實施方式及其第1和第2變形例中，分別在第1、第2及第3實施方式中在天線內(nèi)部充填著電介質(zhì)30，但在第1、第2及第3實施方式的各變形例和各實施例中也可以在天線內(nèi)部充填電介質(zhì)30。
這里，在第4實施方式及其第1和第2變形例中，在天線內(nèi)部充填著電介質(zhì)30。如設(shè)電介質(zhì)30的介電常數(shù)與真空中的介電常數(shù)ε0之比即相對介電常數(shù)為εr，則電介質(zhì)30內(nèi)的波長，為真空中的波長的1(εr)倍。因εr為1以上，所以在電介質(zhì)30內(nèi)波長變短。因此，通過在天線內(nèi)部充填電介質(zhì)30，與不充填電介質(zhì)30相比，可以使波導管天線裝置具有更小型且更薄型的結(jié)構(gòu)。第5實施方式圖46(a)是表示本發(fā)明第5實施方式的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，圖46(b)是沿(a)的A-A’線的縱剖面圖。在圖46的實施方式中，其特征在于，代替圖43的側(cè)面導體14a及14b和終端導體14c，形成了彼此相隔規(guī)定間隔h且相互平行地(沿垂直方向、即厚度方向)形成的多個通孔導體32，并具有與圖43的敞開式波導管天線裝置相同的作用效果。此外，天線元件13也由通孔導體構(gòu)成。其中，天線元件13到構(gòu)成終端導體的通孔導體32的距離，設(shè)定為上述的長度Lb。這里，通孔導體32，通過在形成了接地導體11及頂部導體15的電介質(zhì)基板31上形成在厚度方向貫通的通孔并在該通孔內(nèi)充填金屬導體而形成。在本實施方式的制造方法中，可以采用眾所周知的導體圖案形成方法，所以，能以高的精度形成頂部導體15和通孔導體32，因此，可以提高充填了電介質(zhì)的波導管天線裝置的制作精度，并能進一步削減大量生產(chǎn)的成本。
以下，示出圖46的波導管天線裝置的制作步驟的一例。將在上表面和下表面形成了導體層(導體圖案)的電介質(zhì)基板31按接地導體11的大小切斷，并通過例如蝕刻或機械加工將上表面的導體層削平而形成導體圖案的頂部導體15。接著，在電介質(zhì)基板31上形成在厚度方向貫通的通孔，然后，在各通孔內(nèi)充填金屬導體，從而形成由多個通孔導體32構(gòu)成的側(cè)面導體、終端導體及天線元件13。這里，使形成頂部導體15的面為電介質(zhì)基板31的上表面。電介質(zhì)基板31的另一面的導體層用作接地導體11。進一步，在該接地導體11上，通過在構(gòu)成天線元件13的通孔的位置上形成適當?shù)膱A形孔12h并形成饋電點12，即可制成本實施方式的波導管天線裝置。
在圖44和圖45的波導管天線裝置的情況下，也可以對在表面上形成了導體層的電介質(zhì)基板通過蝕刻或機械加工形成狹縫20或削平導體層而用同樣的方法形成。
如上所述，按照第4和第5實施方式的波導管天線裝置，能以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)具有小型、薄型的形狀、加工精度良好、且天線特性很少惡化的在一個方向上具有強的定向性的天線裝置。
在以上的實施方式和變形例、試制例中，示出了波導管天線裝置相對于XZ平面為對稱結(jié)構(gòu)的情況，在這種情況下，具有使波導管天線裝置的輻射電波定向特性相對于XZ平面對稱的效果。
在以上的實施方式中，舉例說明了相對于XZ平面為對稱結(jié)構(gòu)的波導管天線裝置，但本發(fā)明并不限于此，例如，為獲得所需的輻射定向特性或輸入阻抗特性，也可以形成只對YZ平面對稱的結(jié)構(gòu)、或相對于YZ平面、XZ平面為非對稱的結(jié)構(gòu)。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)在輻射對象空間中具有最佳輻射定向特性的天線裝置。
在以上的實施方式中，舉例說明了由導體圍出的天線內(nèi)部全部用電介質(zhì)30充填著的結(jié)構(gòu)的波導管天線裝置，但本發(fā)明并不限于此，也可以只對天線內(nèi)部的一部分充填電介質(zhì)30。例如，也可以只用電介質(zhì)基板形成由頂部導體15(或15a及15b)、側(cè)面導體14a及14b、終端導體14c(或14c及14d)和接地導體11圍出的空間。
進一步，在第5實施方式中，也可以進一步備有第1實施方式、第2實施方式、第3實施方式中說明過的匹配導體13、16及定向特性控制導體17、19。在這種情況下，在這種情況下，匹配導體13、16及定向特性控制導體17、19，也可以由電介質(zhì)基板所設(shè)有的通孔導體或金屬箔圖案形成。此外，第1實施方式、第2實施方式、第3實施方式中說明過的變形例，在本實施方式的波導管天線裝置都可以適用。
另外，也可以將第5實施方式的多個該波導管天線裝置配置成陣列狀，并構(gòu)成相控陣天線及自適應(yīng)天線。按照這種結(jié)構(gòu)，可以進一步控制輻射電波的定向特性。
在以上的各實施方式和變形例中，備有1個匹配導體16、19、29，但本發(fā)明并不限于此，也可以備有多個匹配導體16、19、29。此外，在以上的各實施方式和變形例中，備有1個定向特性控制導體17，但本發(fā)明并不限于此，也可以備有多個定向特性控制導體17。第1實施方式的變形例圖47是表示本發(fā)明第1實施方式的第6變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。在圖1的敞開式波導管天線裝置中，由接地導體11、側(cè)面導體14a及14b、頂部導體15構(gòu)成的方形波導管具有矩形的斷面，與此不同，本變形例的敞開式波導管天線裝置的特征在于，由接地導體11a、側(cè)面導體14a及14b、頂部導體15d構(gòu)成，其中，將該接地導體11a及頂部導體15d分別形成為使短路導體14c的邊比敞開端的邊短的等腰梯形形狀，并形成了敞開端的斷面比由短路導體14c短路的一端的斷面大的方形波導管。這里，彼此相對的2個側(cè)面導體14a及14b，形成為與由短路導體14c短路的方形波導管的一端相比在方形波導管的敞開的另一端彼此更加分開。在按上述方式構(gòu)成的第6變形例的敞開式波導管天線裝置中，可以使由該天線裝置發(fā)送接收的電磁波的水平方向的主射束寬度比圖1的天線裝置寬。
圖48是表示本發(fā)明第1實施方式的第7變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。在圖47的天線裝置中，備有各自具有等腰梯形形狀的接地導體11a及頂部導體15d，但在圖48的天線裝置中，其特征在于，備有具有腰長不同的梯形形狀(另外，短路導體14c的邊比敞開端的邊短)的接地導體11b及頂部導體15e。在該天線裝置中，彼此相對的2個側(cè)面導體14a及14b，形成為與由短路導體14c短路的方形波導管的一端相比在方形波導管的敞開的另一端彼此更加分開，因而可以使由該天線裝置發(fā)送接收的電磁波的水平方向的主射束寬度比圖1的天線裝置寬。
圖49是表示本發(fā)明第1實施方式的第8變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。在圖1的敞開式波導管天線裝置中，由接地導體11、側(cè)面導體14a及14b、頂部導體15構(gòu)成的方形波導管具有矩形的斷面，與此不同，本變形例的敞開式波導管天線裝置的特征在于，由接地導體11c、側(cè)面導體14a及14b、頂部導體15f構(gòu)成，其中，將該接地導體11c及頂部導體15f分別形成為使短路導體14c的邊比敞開端的邊長的等腰梯形形狀，并形成了敞開端的斷面比由短路導體14c短路的一端的斷面小的方形波導管。這里，彼此相對的2個側(cè)面導體14a及14b，形成為與由短路導體14c短路的方形波導管的另一端相比在方形波導管的敞開的另一端彼此更加接近。在按上述方式構(gòu)成的第8變形例的敞開式波導管天線裝置中，可以使由該天線裝置發(fā)送接收的電磁波的水平方向的主射束寬度比圖1的天線裝置窄。
圖50是表示本發(fā)明第1實施方式的第9變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。在圖47的天線裝置中，備有各自具有等腰梯形形狀的接地導體11a及頂部導體15d，但在圖50的天線裝置中，其特征在于，備有具有腰長不同的梯形形狀(另外，短路導體14c的邊比敞開端的邊長)的接地導體11d及頂部導體15g。在該天線裝置中，彼此相對的2個側(cè)面導體14a及14b，形成為與由短路導體14c短路的方形波導管的一端相比在方形波導管的敞開的另一端彼此更加接近，因而可以使由該天線裝置發(fā)送接收的電磁波的水平方向的主射束寬度比圖1的天線裝置窄。
進一步，改變波導管天線裝置的斷面形狀的方法，并不限定于圖47～圖50所示的例，為獲得規(guī)定的定向特性，也可以變形為其它形狀。
圖51(a)是表示本發(fā)明第1實施方式的第10變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，圖51(b)是其俯視圖。在圖1的敞開式波導管天線裝置中，側(cè)面導體14a與終端導體14c正交、且側(cè)面導體14b與終端導體14c正交，與此不同，在本變形例的敞開式波導管天線裝置中，形成為使終端導體14ca與側(cè)面導體14a及14b平滑連接的半橢圓平面(垂直面)的曲線形狀。這里，終端導體14ca彎曲(使終端導體14ca側(cè)突出)而形成為在方形波導管的寬度方向的中央部(即Y軸方向的中央部)使方形波導管的電磁波傳播方向(長度方向)的長度比與側(cè)面導體14a及14b連接的各端部長。與之相應(yīng)地，接地導體11e及頂部導體15h的形狀也從圖1的矩形形狀變形為具有矩形加半橢圓形的形狀。按照具有上述結(jié)構(gòu)的天線裝置，可以使由該天線裝置發(fā)送接收的電磁波的水平方向的主射束寬度比圖1的實施方式的情況窄。進一步，在該天線裝置中，與圖47～圖50的變形例一樣，也可以改變?yōu)槭狗叫尾▽Ч艿某ㄩ_端的斷面比其短路端的斷面寬或窄。
圖52(a)是表示本發(fā)明第1實施方式的第11變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，圖52(b)是沿圖52(a)的B-B’線的縱剖面圖。在該變形例的敞開式波導管天線裝置中，如圖52(b)所示，其特征在于，形成為使終端導體14cb與頂部導體15及接地導體11平滑連接的曲面形狀。這里，頂部導體15、終端導體14cb及接地導體11，例如通過將整體的導體板彎曲而形成，特別是，終端導體11cb彎曲而形成為在方形波導管的寬度方向的中央部(即Z軸方向的中央部)使方形波導管的電磁波傳播方向的長度比分別與頂部導體15及接地導體11平滑連接的上端及下端長。與之相應(yīng)地，側(cè)面導體14aa及14ba的形狀也從圖1的矩形形狀變形為具有半圓形加矩形的形狀。按照具有上述結(jié)構(gòu)的天線裝置，可以使由該天線裝置發(fā)送接收的電磁波的垂直方向的主射束寬度比圖1的實施方式的情況窄。進一步，在該天線裝置中，與圖47～圖50的變形例一樣，也可以改變?yōu)槭狗叫尾▽Ч艿某ㄩ_端的斷面比其短路端的斷面寬或窄。
圖53(a)是表示本發(fā)明第1實施方式的第12變形例的敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，圖53(b)是沿圖53(a)的C-C’線的縱剖面圖。在該變形例的敞開式波導管天線裝置中，如圖53(b)所示，其特征在于，形成為使終端導體14cd與頂部導體15平滑連接的曲面形狀。這里，頂部導體15及終端導體14cd，例如通過將整體的導體板彎曲而形成，特別是，終端導體14cd彎曲而形成為使方形波導管的電磁波傳播方向的長度從方形波導管的寬度方向的上端到下端逐漸變長。與之相應(yīng)地，側(cè)面導體14aa及14ba的形狀也從圖1的矩形形狀變形為具有1/4圓形加矩形的形狀。按照具有上述結(jié)構(gòu)的天線裝置，可以使由該天線裝置發(fā)送接收的電磁波的垂直方向的主射束寬度比圖1的實施方式的情況窄。進一步，在該天線裝置中，與圖47～圖50的變形例一樣，也可以改變?yōu)槭狗叫尾▽Ч艿某ㄩ_端的斷面比其短路端的斷面寬或窄。
另外，作為對圖47～圖50的變形例的進一步的變形例，也可以進一步備有圖8～圖10所示的匹配導體，還可以備有圖11和圖12所示的定向特性控制導體。更進一步，也可以將這些變形例的波導管天線裝置設(shè)置在圖15所示的天線罩內(nèi)。作為其它變形例，與第4和第5實施方式(參照圖43和圖46)一樣，也可以將變形例的波導管天線裝置埋設(shè)在電介質(zhì)內(nèi)。第3實施方式的變形例圖54是表示本發(fā)明第3實施方式的第6變形例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。在圖54的天線裝置中，通過在圖47的天線裝置中形成圖28所示的第3實施方式的狹縫20而形成2個分離的頂部導體15aa及15ba、可以具有圖47的天線裝置及圖28的天線裝置的兩方面的作用效果。
圖55是表示本發(fā)明第3實施方式的第7變形例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。在圖55的天線裝置中，通過在圖49的天線裝置中形成圖28所示的第3實施方式的狹縫20而形成2個分離的頂部導體15ab及15bb、可以具有圖49的天線裝置及圖28的天線裝置的兩方面的作用效果。
圖56(a)是表示本發(fā)明第3實施方式的第8變形例的帶狹縫敞開式波導管天線裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，圖56(b)是其俯視圖。在圖56(a)和圖56(b)的天線裝置中，通過在圖51的天線裝置中形成圖28所示的第3實施方式的狹縫20而形成2個分離的頂部導體15ac及15bc、可以具有圖51的天線裝置及圖28的天線裝置的兩方面的作用效果。第6實施方式圖57是表示本發(fā)明第6實施方式的采用了2個圖1的敞開式波導管天線裝置400-1及400-2的陣列天線裝置的俯視圖。在本實施方式中，2個波導管天線裝置400-1及400-2設(shè)置成使其敞開端彼此相對，2個波導管天線裝置400-1及400-2的接地導體11，通過接地導體11A電氣地、且機械地連接。這里，波導管天線裝置400-1的饋電點，通過同軸電纜405-1與分集選擇電路410連接，波導管天線裝置400-2的饋電點，通過同軸電纜405-2與分集選擇電路410連接。由各天線裝置400-1及400-2接收到的無線信號，分別通過同軸電纜405-1、405-2輸入到分集選擇電路410，分集選擇電路410，從這2個無線信號中選擇信號強度較強的無線信號并輸出到無線電接收機420。無線電接收機420，對所輸入的無線信號執(zhí)行低噪聲放大、低頻段變換、解調(diào)等處理，并輸出解調(diào)后的基帶信號。在按如上方式構(gòu)成的陣列天線裝置中，具有方向各不相同的主射束，即使無線信號的到達方向變化也能以較大的信號強度接收無線信號。
在以上的第6實施方式中，2個波導管天線裝置400-1及400-2的接地導體11，通過接地導體11A電氣地、且機械地連接，但也可以不通過接地導體11A而以不連接的方式分別形成。第7實施方式圖58是表示本發(fā)明第7實施方式的采用了2個圖1的敞開式波導管天線裝置401-1及401-2的陣列天線裝置的俯視圖。在本實施方式中，2個波導管天線裝置401-1及401-2設(shè)置成使其短路端彼此相對，2個波導管天線裝置401-1及401-2的接地導體11，通過接地導體11B電氣地、且機械地連接。這里，波導管天線裝置401-1的饋電點，通過同軸電纜405-1與分集選擇電路410連接，波導管天線裝置401-2的饋電點，通過同軸電纜405-2與分集選擇電路410連接。由各天線裝置401-1及401-2接收到的無線信號，分別通過同軸電纜405-1、405-2輸入到分集選擇電路410，分集選擇電路410，從這2個無線信號中選擇信號強度較強的無線信號并輸出到無線電接收機420。無線電接收機420，對所輸入的無線信號執(zhí)行低噪聲放大、低頻段變換、解調(diào)等處理，并輸出解調(diào)后的基帶信號。在按如上方式構(gòu)成的陣列天線裝置中，具有方向各不相同的主射束，即使無線信號的到達方向變化也能以較大的信號強度接收無線信號。
在以上的第7實施方式中，2個波導管天線裝置401-1及401-2的接地導體11，通過接地導體11B電氣地、且機械地連接，但也可以不通過接地導體11B而以不連接的方式分別形成。
發(fā)明的效果如以上所詳述的，按照第1發(fā)明的波導管天線裝置，備有由彼此相對的接地導體及頂部導體、連接上述接地導體和上述頂部導體且彼此相對的2個側(cè)面導體構(gòu)成的一端由終端導體短路而另一端敞開的方形波導管；一端與上述頂部導體在上述敞開的方形波導管的另一端附近電氣連接且另一端與位于上述接地導體的饋電部電氣連接的天線元件；將上述頂部導體的靠上述敞開的另一端一側(cè)的部分除去一部分，饋送到上述饋電部的無線信號的電波，從上述頂部導體的除去后的部分及上述方形波導管的敞開的另一端輻射。
另外，按照第2發(fā)明的波導管天線裝置，備有由彼此相對的接地導體及頂部導體、連接上述接地導體和上述頂部導體且彼此相對的2個側(cè)面導體構(gòu)成的兩端由終端導體短路的方形波導管；一端與上述頂部導體電氣連接且另一端與位于上述接地導體的饋電部電氣連接的天線元件；在上述頂部導體上，在到上述方形波導管的一端的距離與到另一端的距離實質(zhì)上不同的位置設(shè)有至少1個沿上述方形波導管的寬度方向形成的狹縫，饋送到上述饋電部的無線信號的電波，從上述狹縫輻射。
進一步，按照第3發(fā)明的波導管天線裝置，備有由彼此相對的接地導體及頂部導體、連接上述接地導體和上述頂部導體且彼此相對的2個側(cè)面導體構(gòu)成的一端由終端導體短路的方形波導管；一端與上述頂部導體在上述敞開的方形波導管的另一端附近電氣連接且另一端與位于上述接地導體的饋電部電氣連接的天線元件；在上述頂部導體上，設(shè)有至少1個沿上述方形波導管的寬度方向形成的狹縫，將上述頂部導體及上述2個側(cè)面導體的靠上述敞開的另一端一側(cè)的部分各至少除去一部分，饋送到上述饋電部的無線信號的電波，從上述頂部導體的除去后的部分及上述方形波導管的敞開的另一端輻射。
按照第4發(fā)明的陣列天線裝置，備有2個上述波導管天線裝置，該陣列天線裝置，將上述2個波導管天線裝置設(shè)置成使上述各波導管天線裝置的方形波導管的敞開的另一端彼此相對。因此，可以用上述2個波導管天線裝置實現(xiàn)具有各不相同的2個主射束方向的陣列天線裝置。
按照第5發(fā)明的陣列天線裝置，備有2個上述波導管天線裝置，該陣列天線裝置，將上述2個波導管天線裝置設(shè)置成使上述各波導管天線裝置的方形波導管的短路的一端彼此相對。因此，可以用上述2個波導管天線裝置實現(xiàn)具有各不相同的2個主射束方向的陣列天線裝置。
權(quán)利要求
1.一種波導管天線裝置，其特征在于，備有由彼此相對的接地導體及頂部導體、連接上述接地導體和上述頂部導體且彼此相對的2個側(cè)面導體構(gòu)成的一端由終端導體短路而另一端敞開的方形波導管；一端與上述頂部導體在上述敞開的方形波導管的另一端附近電氣連接且另一端與位于上述接地導體的饋電部電氣連接的天線元件；將上述頂部導體的靠上述敞開的另一端一側(cè)的部分除去一部分，饋送到上述饋電部的無線信號的電波從上述頂部導體的除去后的部分及上述方形波導管的敞開的另一端輻射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導管天線裝置，其特征在于還備有至少1個與上述接地導體電氣連接并用于調(diào)整上述波導管天線裝置的輸入阻抗的匹配導體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的波導管天線裝置，其特征在于上述匹配導體中的至少1個與上述天線元件電氣連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的波導管天線裝置，其特征在于上述匹配導體中的至少1個與上述頂部導體電氣連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任何一項所述的波導管天線裝置，其特征在于還備有至少1個與上述接地導體電氣連接并用于改變上述波導管天線裝置的定向特性的定向特性控制導體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波導管天線裝置，其特征在于上述定向特性控制導體，備有與上述接地導體電氣連接并設(shè)置成實質(zhì)上垂直于上述接地導體而用于控制實質(zhì)上垂直于上述接地導體的平面的定向特性的第1導體部分、與上述第1導體部分電氣連接并設(shè)置成實質(zhì)上平行于上述接地導體而用于控制實質(zhì)上平行于上述接地導體的平面的定向特性的第2導體部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中的任何一項所述的波導管天線裝置，其特征在于上述2個側(cè)面導體，形成為與由上述終端導體短路的上述方形波導管的一端相比在上述方形波導管的敞開的另一端彼此更加分開。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～6中的任何一項所述的波導管天線裝置，其特征在于上述2個側(cè)面導體，最好是形成為與由上述終端導體短路的上述方形波導管的一端相比在上述方形波導管的敞開的另一端彼此更加接近。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中的任何一項所述的波導管天線裝置，其特征在于上述終端導體，形成為在上述方形波導管的寬度方向的大致中央部使上述方形波導管的電磁波傳播方向的長度比與上述2個側(cè)面導體連接的寬度方向的各端部長。
10.一種波導管天線裝置，其特征在于，備有由彼此相對的接地導體及頂部導體、連接上述接地導體和上述頂部導體且彼此相對的2個側(cè)面導體構(gòu)成的兩端由終端導體短路的方形波導管；一端與上述頂部導體電氣連接且另一端與位于上述接地導體的饋電部電氣連接的天線元件；在上述頂部導體上，在到上述方形波導管的一端的距離與到另一端的距離實質(zhì)上不同的位置上設(shè)有至少1個沿上述方形波導管的寬度方向形成的狹縫，饋送到上述饋電部的無線信號的電波從上述狹縫輻射。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的波導管天線裝置，其特征在于上述狹縫在上述頂部導體的與天線元件的連接點和上述終端導體之間的位置上形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的波導管天線裝置，其特征在于還備有至少1個與上述接地導體電氣連接并用于調(diào)整上述波導管天線裝置的輸入阻抗的匹配導體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的波導管天線裝置，其特征在于上述匹配導體中的至少1個與上述天線元件電氣連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的波導管天線裝置，其特征在于上述匹配導體中的至少1個與上述頂部導體電氣連接。
15.一種波導管天線裝置，其特征在于，備有由彼此相對的接地導體及頂部導體、連接上述接地導體和上述頂部導體且彼此相對的2個側(cè)面導體構(gòu)成的一端由終端導體短路的方形波導管；一端與上述頂部導體在上述敞開的方形波導管的另一端附近電氣連接且另一端與位于上述接地導體的饋電部電氣連接的天線元件；在上述頂部導體上，備有至少1個沿上述方形波導管的寬度方向形成的狹縫，將上述頂部導體及上述2個側(cè)面導體的靠上述敞開的另一端一側(cè)的部分各至少除去一部分，饋送到上述饋電部的無線信號的電波從上述頂部導體的除去后的部分及上述方形波導管的敞開的另一端輻射。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的波導管天線裝置，其特征在于還備有至少1個與上述接地導體電氣連接并用于調(diào)整上述波導管天線裝置的輸入阻抗的匹配導體。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的波導管天線裝置，其特征在于上述匹配導體中的至少1個與上述天線元件電氣連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的波導管天線裝置，其特征在于上述匹配導體中的至少1個與上述頂部導體電氣連接。
19.根據(jù)權(quán)利要求15～18中的任何一項所述的波導管天線裝置，其特征在于還備有至少1個與上述接地導體電氣連接并用于改變上述波導管天線裝置的定向特性的定向特性控制導體。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的波導管天線裝置，其特征在于上述定向特性控制導體，備有與上述接地導體電氣連接并設(shè)置成實質(zhì)上垂直于上述接地導體而用于控制實質(zhì)上垂直于上述接地導體的平面的定向特性的第1導體部分、與上述第1導體部分電氣連接并設(shè)置成實質(zhì)上平行于上述接地導體而用于控制實質(zhì)上平行于上述接地導體的平面的定向特性的第2導體部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求15～20中的任何一項所述的波導管天線裝置，其特征在于上述2個側(cè)面導體，形成為與由上述終端導體短路的上述方形波導管的一端相比在上述方形波導管的敞開的另一端彼此更加分開。
22.根據(jù)權(quán)利要求15～20中的任何一項所述的波導管天線裝置，其特征在于上述2個側(cè)面導體，形成為與由上述終端導體短路的上述方形波導管的一端相比在上述方形波導管的敞開的另一端彼此更加接近。
23.根據(jù)權(quán)利要求15～22中的任何一項所述的波導管天線裝置，其特征在于上述終端導體，形成為在上述方形波導管的寬度方向的大致中央部使上述方形波導管的電磁波傳播方向的長度比與上述2個側(cè)面導體連接的寬度方向的各端部長。
24.根據(jù)權(quán)利要求1～23中的任何一項所述的波導管天線裝置，其特征在于用電介質(zhì)充填上述方形波導管的內(nèi)部空間的至少一部分空間。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的波導管天線裝置，其特征在于上述接地導體由在具有彼此相對的第1和第2面的電介質(zhì)基板的第1面上形成的導體圖案形成，上述頂部導體由在上述電介質(zhì)基板的第2面上形成的導體圖案形成，上述側(cè)面導體及上述終端導體由對上述電介質(zhì)基板中沿其厚度方向形成的通孔充填導體而構(gòu)成的多個通孔導體形成。
26.根據(jù)權(quán)利要求1～25中的任何一項所述的波導管天線裝置，其特征在于上述終端導體，形成為在上述方形波導管的高度方向的大致中央部使上述方形波導管的電磁波傳播方向的長度比連接上述接地導體和上述頂部導體的各端部長。
27.根據(jù)權(quán)利要求1～25中的任何一項所述的波導管天線裝置，其特征在于上述終端導體，形成為使上述方形波導管的電磁波傳播方向的長度從上述頂部導體到上述接地導體逐漸變長。
28.根據(jù)權(quán)利要求1～27中的任何一項所述的波導管天線裝置，其特征在于上述波導管天線裝置，用具有圓形底面的天線罩覆蓋。
29.一種陣列天線裝置，備有2個權(quán)利要求1～28中的任何一項所述的波導管天線裝置，該陣列天線裝置的特征在于將上述2個波導管天線裝置設(shè)置成使上述各波導管天線裝置的方形波導管的敞開的另一端彼此相對。
30.一種陣列天線裝置，備有2個權(quán)利要求1～28中的任何一項所述的波導管天線裝置，該陣列天線裝置的特征在于將上述2個波導管天線裝置設(shè)置成使上述各波導管天線裝置的方形波導管的短路的一端彼此相對。
31.根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的陣列天線裝置，其特征在于還備有分集選擇裝置，用于選擇和輸出由上述各波導管天線裝置分別接收到的2個接收信號中具有較大信號強度的接收信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及波導管天線裝置及采用該天線裝置的陣列天線裝置。提供可在一個方向上輻射強的電波的天線裝置。波導管天線裝置在結(jié)構(gòu)上備有方形波導管及天線元件(13)。方形波導管由相對的接地導體(11)及頂部導體(15)、連接接地導體(11)和頂部導體(15)且相對的2個側(cè)面導體(14a、14b)構(gòu)成，一端由終端導體(14c)短路而另一端敞開。天線元件一端與頂部導體在敞開的方形波導管的另一端附近電氣連接且另一端與位于接地導體的饋電部電氣連接。將頂部導體(15)的靠敞開的另一端一側(cè)的部分除去一部分，饋送到饋電部(12)的無線信號的電波從頂部導體(15)的除去后的部分及方形波導管的敞開的另一端輻射。
文檔編號H01Q13/00GK1479411SQ0315244
公開日2004年3月3日 申請日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者山本溫, 巖井浩, 小川晃一, 一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社