电介质波导管缝隙天线 技术领域 本发明涉及在微波波段及毫米波段由电介质波导管供电的缝隙天线， 特别是涉及 以简单的构造可发射圆偏振波的电介质波导管缝隙天线。
背景技术 作为利用传送线路之一种的电介质波导管的天线， 提案有电介质波导管缝隙天 线。电介质波导管缝隙天线适用于微波波段及毫米波段。图 9 表示现有的电介质波导管缝 隙天线的分解立体图。
如图 9 所示， 现有的电介质波导管缝隙天线在电介质波导管 100 的底面具备电介 质露出的缝隙 110， 搭载于在与该缝隙 110 相对的位置形成有与缝隙 110 大致相同的形状的 通孔 210 的印刷基板 200 上， 且在与该通孔 210 相对的位置接合有具备第一贯通孔 310 的 导体板 300。
图 9 所示的现有的电介质波导管缝隙天线构造简单， 即使单一的缝隙， 也能够得 到宽带特性， 所以实用性高。
专利文献 1 ： ( 日本 ) 特开 2004-221714 公报
专利文献 2 ： ( 日本 ) 特开平 3-173204 号公报
通常， 对于接收灵敏度而言， 与直线偏振波相比， 圆偏振波依赖于偏振波， 因此， 如 移动体通信终端， 在一直接收的位置变化的用途中， 与直线偏振波相比， 优选利用圆偏振 波。但是， 图 9 所示的电介质波导管缝隙天线具有只可以发射直线偏振波这样的制约。
作为将缝隙天线圆偏振波化的方法， 公知有组合偏振波方向和相位不同的两个以 上的天线， 或在波导管内设置多个缝隙的方法。
上述的方法导致随着分支电路等供电电路的形成的天线系统大型化、 随着构造的 复杂化的批量生产成本上升以及天线阵列化的波导管的大型化等问题， 因此， 难以应用到 如移动体通信终端那样要求轻量、 薄型化及低价格的用途， 这妨碍了波导管型圆偏振波天 线的普及。
发明内容
本发明提供以简单地构造可进行圆偏振波发射的电介质波导管缝隙天线。
为了解决上述问题， 本发明的电介质波导管缝隙天线包括 ： 电介质波导管， 其在表 面的导电膜的一部分具有电介质露出的缝隙 ； 印刷基板， 其在与所述缝隙相对的位置形成 有与所述缝隙大致相同形状的通孔 ； 导体板， 其在与所述通孔相对的位置具有与所述通孔 大致相同形状的第一贯通孔， 并在所述第一贯通孔附近具有一对第二贯通孔， 其特征在于， 所述电介质波导管、 所述印刷基板和所述导体板使所述缝隙、 所述通孔及所述第一贯通孔 的位置一致而进行接合， 所述印刷基板在与所述第二贯通孔对置的位置具有导体层， 所述 第二贯通孔相对于所述第一贯通孔的中心点点对称且相对于所述第一贯通孔的长度方向 旋转地配置。本发明的电介质波导管缝隙天线层叠电介质波导管、 印刷基板和导体板， 只是在 导体板上形成多个贯通孔， 就可以发射圆偏振波， 因此， 可以应用于如移动体通信终端那样 要求轻量、 薄型化的用途中。 附图说明
图 1 是表示本发明的电介质波导管缝隙天线的构造的分解立体图 ；
图 2(a)、 图 2(b) 是说明本发明的电介质波导管缝隙天线的动作的图 ；
图 3 是说明第一贯通孔和第二贯通孔的俯视图 ；
图 4 是表示在本发明的实施例中第二贯通孔的旋转角度 θ2 和正面方向轴比的图 表；
图 5 是表示在本发明的实施例中第一贯通孔与第二贯通孔的距离 D 和正面方向轴 比的图表 ；
图 6 是表示在本发明的实施例中第二贯通孔的长度 L2 和正面方向轴比的图表 ；
图 7(a)、 图 7(b) 是表示本发明的电介质波导管缝隙天线的发射特性的图 ；
图 8(a)、 图 8(b)、 图 8(c) 是表示本发明的另外的实施例的图 ；
图 9 是现有的电介质波导管缝隙天线的分解立体图。 符号说明 10、 100 电介质波导管 11、 11c、 110 缝隙 20、 200 印刷基板 21、 210 通孔 22 导体层 30、 30a ～ 30c、 300 导体板 31、 310 第一贯通孔 32、 32a ～ 32c 第二贯通孔 5a 直接波 5b 反射波具体实施方式
下面， 使用一实施例对本发明的电介质波导管缝隙天线进行说明。图 1 是本发明 的电介质波导管缝隙天线的分解立体图。如图 1 所示， 10 为电介质波导管， 20 为印刷基板， 30 为导体板。
在电介质的表面形成导电膜且在该导电膜的一部分具有电介质露出的缝隙 11 的 电介质波导管 10 搭载于在与上述缝隙 11 相对的位置形成有与上述缝隙 11 大致相同形状 的通孔 21 的印刷基板 20 上， 并与导体板 30 进行接合， 导体板 30 在与上述通孔 21 相对的 位置具有与上述通孔 21 大致相同形状的第一贯通孔 31， 在上述第一贯通孔 31 附近具有一 对第二贯通孔 32、 32。
缝隙 11 的长度方向被设于相对于电介质波导管的长度方向 ( 电波传输方向 ) 垂 直的方向。通孔 21 和第一贯通孔 31 为与缝隙 11 大致相同形状， 为了提高向自由空间的发射 效率， 优选 ： 通孔 21 的长度方向的长度比缝隙 11 的长度方向的长度长， 第一贯通孔 31 的长 度方向的长度比通孔 21 的长度方向的长度长。
一对第二贯通孔 32 为直线状的长孔， 相对于上述第一贯通孔 31 的中心点而点对 称地配置。上述第二贯通孔 32 的长度方向相对于上述第一贯通孔 31 的长度方向倾斜大致 45°， 第一贯通孔 31 的中心和第二贯通孔 32 的中心的距离比使用的频率的半波长短。
以缝隙 11、 通孔 21 和第一贯通孔 31 的中心位置和长度方向相同的方式将上述电 介质波导管 10、 上述印刷基板 20 和上述导体板 30 层叠并接合。
印刷基板 20 在与第二贯通孔对置的位置具备导体层 22。
图 2 是说明本发明的电介质波导管缝隙天线的动作原理的图。图 2(a) 是俯视图， 图 2(b) 是示意剖面图。
在缝隙 11 附近具有贯通孔 31、 32、 32 的情况下， 如图 2(b) 所示， 考虑将从第一贯 通孔 31 直接发射的直接波 5a、 和从第二贯通孔 32、 32 将直接波 5a 的一部分通过设于印刷 基板 20 的表面的导体层 22 再发射的间接波 5b 进行合成并控制指向性。
通常， 以使直接波 5a 和间接波 5b 的偏振波的方向一致， 直接波 5a 和间接波 5b 易 干涉的方式平行地配置第二贯通孔 32 和缝隙 11 的长度方向。但是， 在本发明的电介质波 导管缝隙天线中， 如图 2(a) 所示， 将第二贯通孔 32 的长度方向相对于第一贯通孔 31 的长 度方向旋转旋转角 θ2 而进行配置。
在第二贯通孔 32 的长度方向和第一贯通孔 31 的长度方向不平行的情况下， 考虑 将从第二贯通孔 32 再发射的间接波 5b 分解为相对于直接波 5a 的偏振波平行的成分、 和相 对于直接波 5a 的偏振波垂直的成分。合成波包括两种构成 ：
(a)“与包含于间接波的直接波的偏振波平行的成分” 和 “直接波” 的合成波，
(b)“与包含于间接波的直接波的偏振波垂直的成分。
由于 (a) 和 (b) 正交， 所以通过以 (a) 和 (b) 为相同的振幅且相位差为 90°的方 式进行设计， 能够将合成波设为最适合的圆偏振波。间接波 5b 的振幅及相位根据第二贯通 孔 32 的形状及位置等进行调节。
第一贯通孔 31 长度方向和第二贯通孔 32 的长度方向正交的情况 (θ2 ＝ -90° 或 90° ) 和平行的情况 (θ2 ＝ 0° ) 是指没有与包含于间接波的直接波的偏振波平行的 成分或与包含于间接波的直接波的偏振波垂直的成分， 所以合成波没有成为圆偏振波。优 选设为 θ2 ＝ 45°或 -45°。
圆偏振波的旋转方向由第二贯通孔 32 的旋转角 θ2 的方向确定。从发射方向观 察导体板 30 时， 顺时针为正， 在设定 -90°＜ θ2 ＜ 90°的情况下， 当 θ2 ＞ 0 时为右旋圆 偏振波， 当 θ2 ＜ 0 时为左旋圆偏振波。
图 3 是说明配置于导体板 30 的第一贯通孔 31 和第二贯通孔 32、 32 的位置的俯视 图。
如图 3 所示， 一对第二贯通孔 32、 32 相对于第一贯通孔 31 的中心点而点对称地配 置。第一贯通孔 31 为长度 L1× 宽度 W1 的直线状的长孔， 第二贯通孔 32、 32 为长度 L2× 宽度 W2 的直线状的长孔。而且， 第二贯通孔 32 的中心点从第一贯通孔 31 的长度方向旋转 旋转角 θ1， 第一贯通孔 31 的中心点与第二贯通孔 32、 32 的中心点的间隔为距离 D。另外，第二贯通孔 32 以第二贯通孔 32 的中心点为中心， 从第一贯通孔 31 的长度方向旋转旋转角 θ2。
( 实验 1)
在电介质波导管 10 为宽度 2.5mm× 高度 1.2mm× 长度 10mm，
电介质材料的相对介电常数 εr ＝ 2.31，
在距电介质波导管的端部 1.8mm 位置设有缝隙 11，
缝隙 11 为长度 2.1mm× 宽度 1.0mm，
导体板 30 为长 20mm× 宽 20mm× 厚 1.0mm，
印刷基板 20 为长 20mm× 宽 20mm× 厚 0.2mm，
第一贯通孔 31 为 L1×W1 ＝ 2.7mm×1.0mm，
第二贯通孔 32 为 L2×W2 ＝ 3.8mm×1mm，
第二贯通孔 32 相对于第一贯通孔 31 的旋转角 θ1 ＝ 45°，
第二贯通孔 32 和第一贯通孔 31 的距离 D ≡ 1.95mm 的情况下， 图 4 是利用电磁场 模拟装置计算使第二贯通孔 32 的旋转角 θ2 变化时的正面方向轴比的结果。图 4 中， 横轴 表示旋转角 θ2， 纵轴表示正面方向轴比 [dB]。使用的频率为 61GHz。 从图 4 可知， 在 θ2 ＝ 45°附近时， 得到轴比最适合的值的右旋圆偏振波。
( 实验 2)
图 5 是设定实验 1 中第二贯通孔 32 的旋转角 θ2 ＝ 45°， 利用电磁场模拟装置计 算使第二贯通孔 32 相对于第一贯通孔 31 的距离 D 变化时的正面方向轴比的结果。其它条 件与实验 1 的情况一样。图中， 横轴表示距离 D/ 波长 λ， 纵轴表示正面方向轴比 [dB]。
从图 5 可知， 第二贯通孔 32 相对于第一贯通孔 31 的距离 D 大于所使用的频率的 波长 λ 的 0.5 倍时， 轴比特性急剧恶化。
( 实验 3)
图 6 是设定实验 1 中第二贯通孔 32 的旋转角 θ2 ＝ 45°， 利用电磁场模拟装置计 算使第二贯通孔 32 的长度 L2 变化时的正面方向轴比的结果。其它条件与实验 1 的情况一 样。图中横轴表示第二贯通孔 32 的长度方向的长度 L2/ 第一贯通孔 31 的长度方向的长度 L1， 纵轴表示正面方向轴比 [dB]。
从图 6 可知， 在第二贯通孔的长度方向的长度 L2 为第一贯通孔 31 的长度方向的 长度 L1 的大致 1.4 倍的情况下， 得到最适合轴比。
( 实验 4)
图 7 是设定实验 1 中第二贯通孔 32 的旋转角 θ2 ＝ 45°， 利用电磁场模拟装置计 算使第二贯通孔 32 的旋转角 θ2 变化时的发射特性的结果。其它条件与实验 1 的情况一 样。
图 7(a) 表示 XZ 平面的右旋圆偏振波 (RHCP) 和左旋圆偏振波 (LHCP)， 图 7(b) 表 示 YZ 平面的右旋圆偏振波 (RHCP) 和左旋圆偏振波 (LHCP)。其中， 将导体板 30 的表面设为 XY 平面， 将第一贯通孔 31 的长度方向设为 X 轴方向， 将电波的发射方向设为 Z 轴方向。
从图 7 可知， 可以得到良好的圆偏振波。
从实验 1 ～ 4 的结果可知， 通过将第二贯通孔 32 配置于相对于第一贯通孔 31 的 中心点点对称， 且相对于第一贯通孔 31 的长度方向旋转大致 45°， 从第一贯通孔 31 的中心
点至第二贯通孔 32 的距离为比使用的频率的半波长短的距离， 第一贯通孔 31 的长度方向 的长度为所使用的频率的波长的大致 1.4 倍， 由此， 可以作为得到最适合的圆偏振波的电 介质波导管缝隙天线。
另外， 在实验 1 ～ 4 中， 由于第二贯通孔 32 配置为 θ2 ＝ 45°， 所以得到右旋圆偏 振波。如果将第二贯通孔 32 配置为 θ2 ＝ -45°， 就可得到左旋圆偏振波。
第二贯通孔的形状不限定于直线状的长孔， 也可以是圆弧状及弯曲的形状的长 孔。图 8 是本发明的另外的实施例。
如果形成如图 8(a) 所示的圆弧状的第二贯通孔 32a、 及如图 8(b) 所示的 “く” 形 状的第二贯通孔 32b， 则就可以减少导体板上的第二贯通孔占有的面积。 另外， 如图 8(c) 所 示， 如果在电介质波导管 10c 上设计多个缝隙 11c， 并在导体板 30c 上阵列地配置第一贯通 孔 31c 和第二贯通孔 32c， 则就能够提高电介质波导管缝隙天线的增益及指向性。
导体板也可以置换为印刷基板或镀金属的树脂等。另外， 第二贯通孔也可以是不 贯通导体板的槽。由于间接波利用槽的底部反射， 因此， 可以将合成波视为圆偏振波。
另外， 本发明的电介质波导管缝隙天线只是变更现有的电介质波导管缝隙天线的 导体板的构造， 可以使用现有的电介质波导管。 因此， 不需要与直线偏振波用的电介质波导 管不同而设计圆偏振波用的电介质波导管， 可以提供抑制生产成本的圆偏振波用的电介质 波导管缝隙天线。