波导装置、天线装置以及无线通信系统的制作方法

本公开涉及波导装置、天线装置以及无线通信系统。

背景技术：

一直以来已知有用于连接中空波导管与同轴电缆的结构。例如，专利文献1公开了这样的连接结构的一例。

另一方面，重新开发了被称作华夫板脊形波导(waffleironridgewaveguide：wrg)的波导。例如，在专利文献以及3、以及非专利文献1中公开了这样的波导的结构的例。在本说明书中，将这些波导称作“脊形波导”。关于脊形波导，也研究了与同轴电缆连接的技术。例如，在专利文献3以及非专利文献1中公开了这样的连接结构的例。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：英国专利第821150号说明书

专利文献2：美国专利第8779995号说明书

专利文献3：美国专利第8803638号说明书

非专利文献

非专利文献1：mohamedalsharkawyandahmeda.kishk,"widebandbeam-scanningcircularlypolarizedinclinedslotsusingridgegapwaveguide",ieeeantennasandwirelesspropagationletters,vol.13,2014,pp.1187-1190.

技术实现要素：

发明要解决的课题

在非专利文献1中公开了同轴电缆的芯线与构成脊形波导的导电板的导电性表面接触的结构。但是，在该结构中，由于接触部中的接触状态的微秒的变化，导致同轴电缆与脊形波导的连接的电状态发生变化。期望能够连接脊形波导与同轴电缆并维持稳定的电特性的结构。

用于解决课题的手段

本公开的一方式中的波导装置具有：第1导电部件，所述第1导电部件具有沿第1方向和第2方向扩展的第1导电性表面，所述第2方向与所述第1方向交叉；第2导电部件，所述第2导电部件具有第2导电性表面和贯通孔，所述第2导电性表面与所述第1导电性表面相对；脊状的波导部件，所述波导部件从所述第2导电性表面突出并沿所述第1方向延伸，所述波导部件具有与所述第1导电性表面相对的导电性的波导面，所述波导部件隔着间隙而被分割为第1脊部和第2脊部，所述间隙在从与所述波导面垂直的方向观察时与所述贯通孔重合，所述第2脊部在所述第1方向上的尺寸比所述第1脊部在所述第1方向上的尺寸小；多个导电性杆，所述多个导电性杆位于所述波导部件的周围，所述多个导电性杆分别具有与所述第2导电性表面连接的基部以及与所述第1导电性表面相对的末端部；以及芯线，所述芯线的一部分被收纳在所述贯通孔内，并与所述第1脊部的端面或所述第2脊部的端面连接，所述第1脊部的所述端面隔着所述间隙而与所述第2脊部的所述端面相对。

本公开的其他方式中的波导装置具有：第1导电部件，所述第1导电部件具有第1导电性表面和有底的孔，所述第1导电性表面沿第1方向以及与所述第1方向交叉的第2方向扩展，所述有底的孔在所述第1导电性表面开口；第2导电部件，所述第2导电部件具有第2导电性表面和贯通孔，所述第2导电性表面与所述第1导电性表面相对，所述贯通孔在从与所述第2导电性表面垂直的方向观察时与所述有底的孔重合；脊状的波导部件，所述波导部件从所述第2导电性表面突出并沿所述第1方向延伸，所述波导部件具有与所述第1导电性表面相对的导电性的波导面，所述波导部件隔着间隙而分割为第1脊部和第2脊部，所述间隙在从与所述第2导电性表面垂直的方向观察时与所述有底的孔以及所述贯通孔重合，所述第2脊部在所述第1方向上的尺寸比所述第1脊部在所述第1方向上的尺寸小；多个导电性杆，所述多个导电性杆位于所述波导部件的周围，所述多个导电性杆分别具有与所述第2导电性表面连接的基部以及与所述第1导电性表面相对的末端部；以及同轴电缆，所述同轴电缆的一部分被收纳在所述贯通孔内，所述同轴电缆具有位于所述间隙以及所述有底的孔的内部的芯线，在所述芯线与所述有底的孔的内周面之间存在电绝缘体或间隙。

发明效果

根据本公开的技术，能够使同轴电缆等芯线与波导部件的连接部中的传输特性稳定化。

附图说明

图1a是本公开的例示性的第1实施方式所涉及的wrg与同轴电缆的连接结构的示意性的剖视图。

图1b是本公开的例示性的第1实施方式所涉及的wrg与同轴电缆的连接结构的示意性的俯视图。

图2a是本公开的例示性的第2实施方式所涉及的wrg与同轴电缆的连接结构的示意性的剖视图。

图2b是本公开的例示性的第2实施方式所涉及的wrg与同轴电缆的连接结构的示意性的俯视图。

图2c是本公开的例示性的第2实施方式的变形例所涉及的wrg与同轴电缆的连接结构的示意性的俯视图。

图2d是本公开的例示性的第2实施方式的其他变形例所涉及的wrg与同轴电缆的连接结构的示意性的剖视图。

图3是本公开的例示性的第2实施方式的另一其他变形例所涉及的wrg与同轴电缆的连接结构的示意性的剖视图。

图4是本公开的例示性的第3实施方式所涉及的wrg与同轴电缆的连接结构的示意性的剖视图。

图5是本公开的例示性的第4实施方式所涉及的wrg与同轴电缆的连接结构的示意性的剖视图。

图6a是本公开的例示性的第5实施方式所涉及的wrg与同轴电缆的连接结构的示意性的剖视图。

图6b是示出本公开的例示性的第5实施方式中的与wrg连接的同轴电缆的连接器部分的示意性的剖视图。

图6c是示出在本公开的例示性的第5实施方式中拆卸了同轴电缆以及连接器的状态的示意性的剖视图。

图7a是在本公开的例示性的第5实施方式中从与波导面垂直的方向观察贯通孔以及同轴电缆时的俯视图。

图7b是在本公开的例示性的第5实施方式的变形例中从与波导面垂直的方向观察贯通孔以及同轴电缆时的俯视图。

图8a是本公开的例示性的第6实施方式所涉及的wrg与同轴电缆的连接结构的示意性的剖视图。

图8b是在本公开的例示性的第6实施方式中从与波导面垂直的方向观察贯通孔以及同轴电缆时的俯视图。

图8c是本公开的例示性的第6实施方式的变形例所涉及的wrg与同轴电缆的连接结构的示意性的剖视图。

图8d是在本公开的例示性的第6实施方式的变形例中从与波导面垂直的方向观察贯通孔以及同轴电缆时的俯视图。

图8e是在本公开的例示性的第6实施方式的变形例所涉及的wrg与同轴电缆的连接结构的示意性的截面中放大了焊料部分的放大图。

图8f是在本公开的例示性的第6实施方式的其他变形例中从与波导面垂直的方向观察贯通孔以及同轴电缆时的俯视图。

图9a是本公开的例示性的第7实施方式所涉及的wrg与同轴电缆的连接结构的示意性的剖视图。

图9b是示出在本公开的例示性的第7实施方式中拆卸了同轴电缆以及连接器的状态的示意性的剖视图。

图10是本公开的例示性的第8实施方式所涉及的wrg与同轴电缆的连接结构的示意性的剖视图。

图11是示意性地示出波导装置所具有的基本结构的非限定性例的立体图。

图12a是示意性地示出波导装置100的与xz面平行的截面的结构的图。

图12b是示意性地示出波导装置100的与xz面平行的截面的其他结构的图。

图13是示意性地示出处于为了便于理解而使导电部件110与导电部件120之间的间隔过大地分开的状态的波导装置100的立体图。

图14是示出图12a所示的结构中的各部件的尺寸的范围的例的图。

图15a是示出只是波导部件122的作为上表面的波导面122a具有导电性而波导部件122的波导面122a以外的部分不具有导电性的结构的例的剖视图。

图15b是示出波导部件122未形成于导电部件120上的变形例的图。

图15c是示出导电部件120、波导部件122以及多个导电性杆124分别在电介质的表面涂覆金属等导电性材料的结构的例的图。

图15d是示出在导电部件110、120、波导部件122以及导电性杆124各自的最表面具有电介质层110b、120b的结构的例的图。

图15e是示出在导电部件110、120、波导部件122以及导电性杆124各自的最表面具有电介质层110b、120b的结构的其他例的图。

图15f是示出波导部件122的高度比导电性杆124的高度低并且导电部件110的导电性表面110a中的与波导面122a相对的部分向波导部件122侧突出的例的图。

图15g是示出在图15f的结构中还使导电性表面110a中的与导电性杆124相对的部分向导电性杆124侧突出的例的图。

图16a是示出导电部件110的导电性表面110a具有曲面形状的例的图。

图16b是示出还使导电部件120的导电性表面120a也具有曲面形状的例的图。

图17a是示意性地示出在波导部件122的波导面122a与导电部件110的导电性表面110a之间的间隙中的宽度较窄的空间中传播的电磁波的图。

图17b是示意性地示出中空波导管的截面的图。

图17c是示出在导电部件120上设置有两个波导部件122的方式的剖视图。

图17d是示意性地示出排列配置有两个中空波导管的波导装置的截面的图。

图18a是示意性地示出利用了wrg结构的缝隙天线阵列200的结构的一部分的立体图。

图18b是示意性地示出缝隙天线阵列200中的通过在x方向上排列的两个缝隙112的中心并与xz面平行的截面的一部分的图。

图19是示意性地示出其他实施方式的缝隙天线阵列300的结构的一部分的立体图。

图20a是示出缝隙天线阵列300的结构的一部分的俯视图。

图20b是示出缝隙天线阵列300的结构的一部分的剖视图。

图20c是示出缝隙天线阵列300中的导电部件120上的结构的俯视图。

图20d是示出缝隙天线阵列300中的导电部件140上的结构的俯视图。

符号说明

100波导装置

110第1导电部件

110a第1导电部件的导电性表面

110d凸部

111贯通孔

120第2导电部件

120a第2导电部件的导电性表面

122波导部件

122a波导面

122d凸部

122h贯通孔

122s、122t台阶部

122u、122v倾斜部

122x阻塞脊部

124导电性杆

128凹部

128b底面

129间隙

150阻塞结构

212贯通孔

260连接器

270同轴电缆

271芯线(centercore)

272同轴电缆的绝缘体(dielectricinsulator)

273外部导体(metallicshield)

280焊料

280焊料积存部

310电子电路

具体实施方式

本公开的一实施方式中的波导装置具有第1导电部件、第2导电部件、波导部件、多个导电性杆以及芯线。所述第1导电部件具有第1导电性表面，该第1导电性表面沿第1方向以及与所述第1方向交叉的第2方向扩展。所述第2导电部件具有第2导电性表面和贯通孔，该第2导电性表面与所述第1导电性表面相对。所述波导部件具有从所述第2导电性表面突出并沿所述第1方向延伸的脊状的结构。所述波导部件具有与所述第1导电性表面相对的导电性的波导面，该波导部件隔着间隙而分割为第1脊部和第2脊部，该间隙在从与所述波导面垂直的方向观察时与所述贯通孔重合，该第2脊部在所述第1方向上的尺寸比所述第1脊部在所述第1方向上的尺寸小。所述多个导电性杆位于所述波导部件的周围，多个导电性杆中的各个导电性杆具有与所述第2导电性表面连接的基部以及与所述第1导电性表面相对的末端部。所述芯线的一部分收纳在所述贯通孔内，并与第1脊部的端面或所述第2脊部的端面连接，所述第1脊部的所述端面隔着所述间隙而与所述第2脊部的所述端面相对。

在上述结构中，“芯线”例如能够是同轴电缆的芯线或者与同轴电缆连接的连接器的芯线。第1脊部或第2脊部的端面与芯线的连接能够通过例如焊接等任意的方法进行。多个导电性杆能够配置在第1脊部、第2脊部以及芯线的周围。

在第1脊部与第1导电部件之间规定波导。在本说明书中，将该波导称作“华夫板脊形波导”(wrg)，或者简称为“脊形波导”。根据本公开的实施方式，能够使芯线与脊形波导的连接部中的传输特性稳定化。

也可以使所述波导装置还具有至少末端部收纳在所述贯通孔内的连接器。所述芯线也可以借助所述连接器而固定于所述第2导电部件。

所述芯线的末端也可以与所述第1脊部的所述端面或所述第2脊部的所述端面接触。或者，也可以使所述芯线的末端以外的部分与所述第1脊部的所述端面或所述第2脊部的所述端面接触。

所述第1脊部的所述端面或所述第2脊部的所述端面也可以具有凸部。所述凸部在所述波导部件的高度方向上位于所述波导面与所述波导部件的基部之间。所述芯线也可以与所述凸部连接。

所述凸部也可以具有如下的面，该面位于所述第1脊部的所述端面或所述第2脊部的所述端面中的所述波导面侧的端部并与所述波导面连续。或者，所述凸部也可以设置于所述第1脊部的所述端面或所述第2脊部的所述端面中的与所述波导面以及所述第2导电性表面这两者分离的位置处。

所述第1脊部的所述端面以及所述第2脊部的所述端面中的不与所述芯线连接的一方的端面也可以具有台阶部或倾斜部。

所述第2导电部件也可以在所述第2导电性表面侧具有包围所述贯通孔的凹部。所述贯通孔也可以在所述凹部的底部开口。

所述多个导电性杆中的在所述第1方向上与所述第2脊部相邻的一个以上的导电性杆的列以及所述第2脊部也可以构成阻塞结构。

设所述波导装置的工作频带的中心频率的电磁波的自由空间中的波长为λo时，所述第2脊部在所述第1方向上的尺寸能够被设定为比λo/16大且比λo/2小的值。

本公开的其他实施方式中的波导装置具有第1导电部件、第2导电部件、波导部件、多个导电性杆以及同轴电缆。所述第1导电部件具有第1导电性表面和有底的孔，该第1导电性表面沿第1方向以及与所述第1方向交叉的第2方向扩展，该孔在所述第1导电性表面开口。所述第2导电部件具有第2导电性表面和贯通孔，该第2导电性表面与所述第1导电性表面相对，该贯通孔在从与所述第2导电性表面垂直的方向观察时与所述孔重合。所述波导部件具有从所述第2导电性表面突出并沿所述第1方向延伸的脊状的结构。所述波导部件具有与所述第1导电性表面相对的导电性的波导面。所述波导部件隔着间隙而分割为第1脊部和第2脊部，该间隙在从与所述第2导电性表面垂直的方向观察时与所述孔以及所述贯通孔重合，该第2脊部在所述第1方向上的尺寸比所述第1脊部在所述第1方向上的尺寸小。所述多个导电性杆位于所述波导部件的周围，多个导电性杆中的各个导电性杆分别具有与所述第2导电性表面连接的基部以及与所述第1导电性表面相对的末端部。所述同轴电缆的一部分收纳在所述贯通孔内。所述同轴电缆具有位于所述间隙以及所述孔的内部的芯线。在所述芯线与所述孔的内周面之间存在电绝缘体或间隙。

本公开的其他实施方式中的波导装置具有第1导电部件、第2导电部件、波导部件、多个导电性杆以及同轴电缆。所述第1导电部件具有第1导电性表面和有底的孔，该第1导电性表面沿第1方向以及与所述第1方向交叉的第2方向扩展，该孔在所述第1导电性表面开口。所述第2导电部件具有第2导电性表面和第1贯通孔，该第2导电性表面与所述第1导电性表面相对，该第1贯通孔在从与所述第2导电性表面垂直的方向观察时与所述孔重合。所述波导部件具有从所述第2导电性表面突出并沿所述第1方向延伸的脊状的结构。所述波导部件具有与所述第1导电性表面相对的导电性的波导面。所述波导部件具有第2贯通孔，该第2贯通孔在从与所述第2导电性表面垂直的方向观察时与所述孔以及所述第1贯通孔重合。所述多个导电性杆位于所述波导部件的周围，该多个导电性杆中的各个导电性杆具有与所述第2导电性表面连接的基部以及与所述第1导电性表面相对的末端部。所述同轴电缆的一部分收纳在所述第1贯通孔以及所述第2贯通孔内。所述同轴电缆具有位于所述第1贯通孔、所述第2贯通孔以及所述孔的内部的芯线。在所述芯线与所述孔的内周面之间存在电绝缘体或间隙。

以下，对本公开的实施方式进行更具体的说明。但是，有时省略不必要的详细说明。例如，有时省略已周知的事项的详细说明或对实质上相同的结构的重复说明。这是为了避免以下说明不必要地冗长，以使本领域技术人员易于理解。另外，发明人等为了使本领域技术人员充分理解本公开而提供了附图以及以下说明，并不表示通过这些限定权利要求书所记载的主题。在以下说明中，对相同或类似的构成要素标注同一参照符号。

＜第1实施方式＞

参照图1a以及图1b对本公开的例示性的第1实施方式进行说明。在图1a以及图1b中示出了表示相互垂直的x、y、z方向的xyz坐标。以下，利用该坐标系对本公开的实施方式的结构进行说明。另外，本申请的附图所示的结构物的朝向是考虑说明的理解容易度而设定的，对本公开的实施方式在实际实施时的朝向不产生任何限制。并且，附图所示的结构物整体或一部分的形状以及大小也不限制实际的形状以及大小。

如图1a所示，本实施方式的波导装置具有第1导电部件110、第2导电部件120以及配置在第2导电部件120上的波导部件122以及多个导电性的杆124。第1导电部件110以及第2导电部件120分别具有板形状或块形状。第1导电部件110在第2导电部件120所在的一侧具有沿第1方向以及与第1方向交叉的第2方向扩展的导电性表面110a。第2导电部件120具有与第1导电部件110的导电性表面110a相对的导电性表面120a。以下，有时将第1导电部件110的导电性表面110a称作“第1导电性表面110a”，将第2导电部件120的导电性表面120a称作“第2导电性表面120a”。在本实施方式中，图1a所示的坐标系中的y方向相当于“第1方向”，x方向相当于“第2方向”。

本实施方式的波导装置还具有连接器260以及同轴电缆270。同轴电缆270借助连接器260而与波导装置连接。第2导电部件120具有用于安装连接器260的贯通孔212。连接器260在与导电性表面120a相反的一侧的表面安装于第2导电部件120。连接器260的至少末端部收纳在贯通孔212内。

波导部件122具有从第2导电部件120的导电性表面120a突出的脊状的结构。波导部件122具有沿第1方向(在本实施方式中为y方向)延伸的结构。波导部件122具有与第1导电性表面110a相对的导电性的波导面122a(还称作顶面)。波导面122a具有沿y方向延伸的条形状。波导部件122并不限于呈直线状延伸的结构，也可以是呈曲线状延伸的结构。波导部件122也可以具有一个以上的弯曲部或分支部。波导部件122的波导面122a与第1导电性表面110a之间的间隙规定波导。该波导相当于前述的华夫板脊形波导(wrg)。也可以在波导面122a设置有一个以上的凹部和/或一个以上的凸部。这样的凹部以及凸部能够以调整沿波导面122a传播的电磁波的相位为目的进行设置。

波导部件122隔着间隙129而分割为第1脊部122w和第2脊部122x，该间隙129在从与波导面122a垂直的方向观察时与贯通孔212重合。第2脊部122x在y方向上的尺寸比第1脊部122w在y方向上的尺寸小。

如图1b所示，多个导电性杆124排列在波导部件122的周围。各导电性杆124具有：与第2导电性表面120a连接的基部124b；以及与第1导电性表面110a相对的末端部124a。在本实施方式中，多个导电性杆124周期性地排列。但是，多个导电性杆124也可以非周期性地排列。如后述，多个导电性杆124作为人工磁导体发挥功能。即，多个导电性杆124抑制在形成于波导部件122的波导面122a与第1导电性表面110a之间的间隙的波导中传播的电磁波泄漏。只要发挥该功能，则多个导电性杆124也可以以任意的方式排列。在本实施方式中，各导电性杆124具有长方体的形状，但是也可以具有其他形状。各导电性杆124能够具有例如棱柱形状、圆柱形状、圆锥台形状或角锥台形状等形状。各导电性杆124也可以具有x方向或y方向上的宽度随着从末端部124a朝向基部124b而扩展的形状。

在此，设波导装置的工作频带的中心频率的电磁波在自由空间中的波长为λo。波导部件122在距离波导部件122的末端122e约λo/4的位置处分割为两个部分。其中，末端侧的部分即相对短的部分是第2脊部122x。由于第2脊部122x作为阻塞结构150的一部分发挥功能，因此还将第2脊部122x称作“阻塞脊部122x”。阻塞脊部122x与位于末端122e的前方的一个以上的杆124一同形成阻塞结构150。即，阻塞结构150包含在y方向上与阻塞脊部122x相邻的一个以上的导电性杆124的列以及阻塞脊部122x。阻塞结构150能够由长度为约λo/4的附加传输路径和配置于该附加传输路径的端部的深度为约λo/4的多个槽或高度为约λo/4的导电性的杆的列构成。阻塞结构150将约180°(π)的相位差提供到入射波与反射波之间。由此，能够抑制电磁波从波导部件122的一端泄漏。

另外，阻塞脊部(第2脊部)122x的沿y方向测量的尺寸并不限定于λo/4，依赖于波导装置的结构。在某个例中，第2脊部在第1方向上的尺寸比λo/16大，且比λo/2小。

同轴电缆的芯线271的末端位于波导部件122的第1脊部122w的端面与阻塞脊部122x的端面之间的间隙129内。在图1a的例中，芯线271的末端位于与波导面122a相同高度的位置处。芯线271的末端也可以超过波导面122a而向+z方向延伸。

在波导部件122的第1脊部122w的端面存在凸部122d。凸部122d在波导部件122的高度方向(在该例中为z方向)上位于波导面122a与波导部件122的基部之间。在图1a所示的例中，凸部122d具有如下的面，该面位于第1脊部122w的端面中的波导面122a侧的端部并与波导面122a连续。芯线271的末端与位于第1脊部122w的端面的凸部122d接触。芯线271的末端能够通过例如焊接等方法而固定于凸部122d。芯线271的末端并不位于贯通孔212的内部，而是位于比第2导电部件120的导电性表面120a靠上侧的位置处。因此，容易地进行将芯线271的末端固定于凸部122d的作业。并且，由于能够通过目视或通常的光学式相机确认固定状态，因此容易地确认固定不良。

间隙129位于第2导电部件120的贯通孔212的上方。该结构能够视为一个波导部件122即脊部被贯通孔212以及与该贯通孔212相连的间隙129分割的结构。

在芯线271的末端以及凸部122d的周围不存在金属壁。但是，如图1b所示，芯线271的末端以及凸部122d被导电性杆124的多个列包围。

通过阻塞结构150和导电性杆124的列防止了电磁波泄漏，由此电磁波被引导到wrg。在此，wrg由第1导电部件110的导电性表面110a、波导面122a以及包围波导面122a的导电性杆124的列构成(规定)。

如以上，在本实施方式中，波导部件122的第1脊部122w在端面具有凸部122d。芯线271与凸部122d连接。通过这样的结构，能够容易地连接同轴电缆270与wrg，维持稳定的电特性。

＜第2实施方式＞

图2a以及图2b示出了第2实施方式的波导装置。

同轴电缆的芯线271的末端位于阻塞脊部122x的端面与第1脊部122w的端面之间的间隙129(以下，称作“波导部件122的间隙129”)内。本实施方式中的凸部122d位于第1脊部122w的端面中的与波导面122a以及第2导电性表面120a这两者分离的位置处。在图示的例中，凸部122d位于波导面122a与第2导电部件120的导电性表面120a的中间高度的位置处。芯线217的末端与凸部122d接触。

第2导电部件120在第2导电性表面120a侧具有包围贯通孔212的凹部128。该凹部128具有在俯视观察时类似于字母h的h字形状。换句话说，凹部128具有在俯视观察时沿x方向延伸的横向部分和从横向部分的两端沿y方向延伸的一对纵向部分。如图2b所示，在俯视观察时，h字形状的凹部128的横向部分与波导部件122的间隙129重合。

凹部128具有底面128b，在该例中，该凹部128的从底面128b至芯线271的末端的尺寸是λo/4。但是，该尺寸也可以在与λo/4之间有±λo/8左右的幅度。

通过设置凹部128，能够抑制同轴电缆270与wrg之间的电磁波的随着交接而产生的反射。

波导部件122在与凸部122d相邻的部分具有包含台阶部122s的结构。并且，阻塞脊部122x也在面向间隙129的一侧带有包含台阶部122t的结构。通过这些台阶结构，能够进一步抑制同轴电缆270与wrg之间的电磁波的随着交接而产生的反射。

接着，对第2实施方式的变形例进行说明。

如图2c所示，第2导电部件120的凹部128的平面形状也可以是类似于长方形或椭圆的形状。

如图2d所示，波导部件122也可以代替台阶结构而具有倾斜面。在图2d所示的例中，第1脊部122w具有倾斜部122u，第2脊部122x具有倾斜部122v。通过这样的结构，与设置有台阶部的结构同样地，能够抑制同轴电缆270与wrg之间的电磁波的随着交接而产生的反射。

图3是示出第2实施方式的另一其他变形例的剖视图。在该例中，在波导部件122的阻塞脊部122x的端面存在凸部122d。凸部122d位于靠近第2导电部件120的导电性表面120a的位置处。该凸部122d位于比第2导电部件120的导电性表面120a稍微靠上方(+z方向侧)的位置处。芯线271的末端与阻塞脊部122x的凸部122d接触。

该例中的凹部128比图2a的例中的凹部128深。凹部128的从底面至芯线271的末端的沿z方向的尺寸为约λo/4。但是，并不限定于该尺寸。该尺寸的最佳值受其他各种各样的要素的影响，按照每个结构而决定。

＜第3实施方式＞

图4是示出第3实施方式的波导装置的剖视图。

在本实施方式中，同轴电缆270的端部超过连接器260的端部而露出。在图4中只示出了该露出部分的截面。同轴电缆270在内部具有芯线271、包覆芯线271的绝缘体272以及包覆绝缘体272的外部导体273。在本实施方式中，同轴电缆270的绝缘体272以及外部导体273分别位于第2导电部件120的贯通孔212的内部。即使是这样的结构，也能够得到与前述的实施方式相同的效果。

＜第4实施方式＞

图5是示出第4实施方式的波导装置的剖视图。

在本实施方式中，同轴电缆270从第1导电部件110侧与wrg连接。并不是第2导电部件120，而是第1导电部件110具有贯通孔111。在该贯通孔111内收纳连接器260以及同轴电缆270的芯线271。在第1导电部件110的贯通孔111的内壁面存在凸部110d。芯线271的末端与该凸部110d接触。波导部件122不分割为两个部分。即使是这样的结构，也能够使电磁波在同轴电缆270与wrg之间传播。

＜第5实施方式＞

参照图6a至图6c，对本公开的第5实施方式的波导装置进行说明。图6a是示出本实施方式的波导装置的结构的一部分的剖视图。图6b是示出波导装置中的同轴电缆270的结构的剖视图。图6c是示出从波导装置去掉了同轴电缆270的结构的一部分的剖视图。

本实施方式的波导装置具有隔着间隙而层叠的第1导电部件110、第2导电部件120以及第3导电部件130。第1导电部件110位于第2导电部件120与第3导电部件130之间。在第1导电部件110的导电性表面110a与第2导电部件120上的波导部件122的波导面122a之间形成wrg波导。同样地，在第1导电部件110上的波导部件122的波导面122a与第3导电部件130的导电性表面130a之间也形成wrg波导。这些两个wrg波导能够经由第1导电部件110所具有的未图示的贯通孔(端口)而彼此连接。在各波导部件122的周围配置有多个导电性杆124。另外，波导装置也可以不具有第3导电部件130、以及第1导电部件110上的波导部件122以及多个导电性杆124。

在各波导部件122的两侧排列有未图示的多个导电性杆。在第2导电部件120上的波导部件122的阻塞脊部122x的前方也排列有多个导电性杆124。这些导电性杆124以及阻塞脊部122x构成阻塞结构150。

第2导电部件120具有贯通孔212。在贯通孔212的下部固定有连接器260。同轴电缆270与连接器260连接。同轴电缆270的端部位于连接器260的上侧。在图6a以及图6b的例中，同轴电缆270的端部超过连接器260的上端260a而露出。在图6a中只示出了该露出部分的截面。同轴电缆270的绝缘体272和外部导体273延伸至波导部件122的基部，但是在其末端的部分被去除。

第1导电部件110具有在第1导电性表面110a开口的有底的孔222。在从与第1导电性表面110a或第2导电性表面120a垂直的方向观察时，孔222与贯通孔212彼此重合。同轴电缆270的芯线271到达有底的孔222的内侧。芯线271不与第1脊部122w与阻塞脊部122x之间的间隙的内周面以及有底的孔222的内周面中的任一方接触。换句话说，在芯线271的表面跟第1脊部122w与阻塞脊部122x之间的间隙的内周面之间以及芯线271的表面与有底的孔222的内周面之间存在空气或绝缘体。根据情况，这些之间的部分也可以是真空状态。

有底的孔222的深度被设定为在同轴电缆270中传播的信号波引起全反射的深度。该深度典型地为自由空间中的信号波的波长λo的四分之一，但是并不限于此。最佳的深度受其他各种各样的要素的影响，能够按照每个结构而选择最佳值。

图7a是沿与图6a所示的波导面122a垂直的方向从上侧观察芯线271的周边的结构时的俯视图。在该例中，波导部件122以及波导面122a被贯通孔212分割。波导部件122的被分割的右侧部分是第1脊部122w，左侧部分是第2脊部(阻塞脊部)122x。阻塞脊部122x的沿波导面122a的方向上的长度典型地为沿wrg传播的信号波的波长λg的四分之一，但是并不限于此。该长度受各种各样的要素的影响，有时还取λg的八分之一左右的长度。在该情况下，阻塞脊部122x能够具有外观上与导电性杆124相同的结构。

通过上述结构，在同轴电缆270中传播来的信号波被引导到第1导电性表面110a与波导面122a之间的wrg波导。如图6a所示，在贯通孔212的左侧存在阻塞结构150。因此，从贯通孔212朝向+y方向的信号波被阻塞结构150反射而向-y方向传播。

在图6a至图6c所示的例中，连接器260的上端260a只到达至比第2导电部件120的导电性表面120a低的位置处。但是，本公开的实施方式并不限定于这样的结构。连接器260的上端260a也可以到达第2导电部件120的导电性表面120a。但是，不优选连接器260超过波导面122a而进一步向上方延伸。

如以上，本实施方式中的波导装置具有第1导电部件110、第2导电部件120、波导部件122、多个导电性杆124以及同轴电缆270。第1导电部件110具有第1导电性表面110a和有底的孔222，该第1导电性表面110a沿第1方向以及与所述第1方向交叉的第2方向扩展，该孔222在第1导电性表面110a开口。第2导电部件120具有第2导电性表面120a和贯通孔212，该第2导电性表面120a与第1导电性表面110a相对，该贯通孔212在从与第2导电性表面120a垂直的方向观察时与孔222重合。波导部件122具有从第2导电性表面120a突出并沿第1方向(y方向)延伸的脊状的结构。波导部件122具有与第1导电性表面110a相对的导电性的波导面122a。波导部件122隔着间隙而分割为第1脊部122w和第2脊部122x，该间隙在从与第2导电性表面120a垂直的方向观察时与孔222以及贯通孔212重合，该第2脊部122x在第1方向上的尺寸比第1脊部122w在第1方向上的尺寸小。多个导电性杆124位于波导部件122的周围。多个导电性杆124分别具有与第2导电性表面120a连接的基部以及与第1导电性表面110a相对的末端部。同轴电缆270的一部分被收纳在贯通孔212内。同轴电缆270具有位于间隙以及孔222的内部的芯线271。在芯线271与孔222的内周面之间存在电绝缘体。

通过本实施方式的结构，也能够使电磁波适当地在同轴电缆270与wrg之间传输。

图7b是示出第5实施方式的变形例的图。图7b是从与波导面122a垂直的方向观察芯线271的周边的结构时的俯视图。在该例中，波导部件122具有贯通孔122h(第2贯通孔)，该贯通孔122h在从与波导面122a垂直的方向观察时与第2导电部件120的贯通孔212(第1贯通孔)重合。该贯通孔122h的直径至少在波导面122a的部分比波导面122a的宽度小。在该例中，波导面122a未被贯通孔212、122h分割。但是，即使在该情况下，比贯通孔212靠左侧的部分也作为阻塞脊部122x发挥功能。在该例中，第2导电部件120的贯通孔212和波导部件122的贯通孔122h能够形成为相连接的单一贯通孔。

＜第6实施方式＞

图8a是示出本公开的例示性的第6实施方式的剖视图。在该例中，在第1导电部件110的有底的孔222的内侧，在芯线271的表面的一部分与有底的孔222的表面的一部分之间存在绝缘体272。通过采用这样的结构，容易地将芯线271的表面与有底的孔222的表面之间的间隔保持固定。这意味着同轴电缆270与wrg之间的信号波的交接稳定。该例中的同轴电缆270是半刚性类型，具有作为由铜制成的筒的外部导体273和该外部导体273的内部的绝缘体272以及芯线271。外部导体273与波导部件122直接电接触，保持导通状态。

绝缘体272也可以只存在于有底的孔222的内侧的一部分。即使在该情况下，也能够得到上述的效果。但是，如图8a所示，在为利用绝缘体272从芯线271的基部包覆至末端的结构时容易制造。有底的孔222的开口部的内周面具有开口直径朝向下侧平缓地扩大的倾斜面222b。在将绝缘体272的末端插入到孔222内的情况下，绝缘体272的末端被该倾斜面引导，因此容易组装。外部导体273延伸至波导面122a的位置处。即，外部导体273的末端在高度方向上的位置与波导面122a的位置一致。

图8b是在第6实施方式中从与波导面122a垂直的方向观察芯线271的周边的结构时的俯视图。波导部件122的宽度在一部分处扩大，在该部分开设了贯通孔122h。波导面122a在该贯通孔122h的部分分为两个，成为宽度较窄的圆弧形状的面122b。外部导体273的上端面273a为与波导面122a以及122b相同的高度，这些构成了实质上连续的面。在组装之前的状态下，贯通孔212以及112h的内径比同轴电缆270的外径稍小。通过在该状态下将同轴电缆270推入贯通孔212内，同轴电缆270被压入固定于波导部件122内。换句话说，在组装之前的状态下，贯通孔212以及112h的内径比同轴电缆270的外径小与压入固定的过盈量对应的量。

图8c是示出第6实施方式的变形例的剖视图。与第6实施方式的差异在于，同轴电缆270固定于波导部件122或第2导电部件120的固定方法。在该变形例中，利用了焊接。其他部分与第6实施方式相同。

图8c的左侧的圆内部分是放大表示右侧的圆内部分的图。在贯通孔212的开口部设置有台阶部。设置有台阶部的部分作为焊料积存部281发挥功能。在焊料积存部281的内部设置有焊料280。焊料280将外部导体273的外周表面与波导部件122连接起来，确保了双方之间的电导通。

图8d是本变形例中的从与波导面122a垂直的方向观察芯线271的周边的结构时的俯视图。焊料积存部281配置在同轴电缆270的两侧。焊料积存部281未到达波导面122a的边缘。因此，能够防止在焊接时焊料向波导部件122的侧面流出。

图8e是将在图8c中被圆a包围的部分放大表示的图。理想的状态是，波导面122a与外部导体的上端面273a的高度方向的位置一致。但是，即使在高度方向的位置不一致的情况下，只要该差是小于外部导体273的厚度的大小，则也容许该差。理想的状态是，焊料积存部281的内侧的焊料280的上表面也与波导面122a的高度一致。实际上很难这样完成，上表面大多成为凸的形状或凹的形状中的任一方。其中，优选为凹的形状。

图8f示出了第6实施方式的其他变形例。图8f是从与波导面122a垂直的方向观察芯线271的周边的结构时的俯视图。其他部分与第6实施方式相同。

在该例中，同轴电缆270的外径比波导面122a的宽度小。而且，焊料积存部281包围外部导体273的周围的全周。由于通过焊料280连接的区域沿外部导体273的端部的全周扩展，因此波导部件122与外部导体273的电连接更可靠。

在图8c至图8e所示的变形例以及图8f所示的其他变形例中，同轴电缆270通过焊料280而固定于波导部件122，但是还能够并用其他固定方法。例如，也可以并用压入固定和焊料固定。

＜第7实施方式＞

参照图9a以及图9b对本公开的例示性的第7实施方式进行说明。

图9a是示出本实施方式的波导装置的结构的一部分的剖视图。作为第1导电部件，该波导装置具有电路板290。电路板290配置在第2导电部件120的上方，覆盖波导部件122以及其周围的多个导电性杆124。电路板290的至少下表面被导体箔110a1覆盖。该下表面作为构成wrg的第1导电部件的导电性表面发挥功能。电路板290的被导体箔110a1覆盖的表面与第2导电部件120的导电性表面120a、波导部件122的波导面以及各导电性杆124的末端部相对。

贯通电路板290的导体销271a固定于电路板290。导体销271a朝第2导电部件120的贯通孔延伸。为了可靠地导通，能够将导体销271a焊接于导体箔110a1。

在该例中，连接器260具有被外部导体273以及绝缘体272包围的耦合器271b。导体销271a的末端与该耦合器271b耦合，维持电导通。

图9b示出了从图9a拆掉了连接器260的状态。即使在拆掉了连接器260的情况下，导体销271a也留在波导装置中。

根据本实施方式的结构，也能够与前述的实施方式同样地实现同轴电缆270与wrg的良好的连接。

在目前为止说明的各实施方式中，连接器260均能够相对于波导装置装拆。但是，在需要提高同轴电缆的外部导体273与第2导电部件120之间的电导通的可靠性的情况下，能够使用焊接等而将连接器260固定于波导装置。

＜第8实施方式＞

图10是示出本公开的例示性的第8实施方式的剖视图。在该例中，连接器260具有较长地延伸的芯线271c，该芯线271c的末端固定于电路板290。为了可靠地电导通，能够通过焊料280而连接电路板290的导体箔110a1与芯线271c。在该例中，连接器260固定于波导装置，无法拆掉。但是，在无需拆卸的情况下，还能够选择这样的结构。

作为在上述的各实施方式中使用的同轴电缆，能够利用各种各样的电缆。但是，为了使特性稳定，优选使用例如在第7实施方式中使用的半刚性类型的同轴电缆。半刚性类型的同轴电缆将由金属制成的筒用作外部导体，从而容易使特性稳定。

在本说明书中，同轴电缆是指包含以下三个部分的电缆或类似于电缆的结构体，该三个部分分别是芯线、包围芯线的外侧导体(屏蔽件)以及介于芯线与屏蔽件之间的绝缘体。由此，在本说明书中，不仅是市售的同轴电缆其本身，还将具有上述的构成要素的结构体视为同轴电缆。并且，同轴电缆的外侧导体能够用第2导电部件的贯通孔的导电性的内壁面来代替。并且，作为绝缘体使用了氟树脂等，但是也可以是空气。但是，在将空气用作绝缘体的情况下，需要另外花费功夫来保持芯线与屏蔽件之间的间隙。

＜wrg的结构例＞

接着，对在上述的各实施方式中使用的wrg的结构例进行更详细的说明。wrg是能够设置于作为人工磁导体发挥功能的华夫板结构中的脊形波导。这样的脊形波导能够在微波段或毫米波段中实现损耗较低的天线馈线。并且，通过利用这样的脊形波导，能够高密度地配置天线元件。以下，对这样的波导结构的基本结构以及动作的例进行说明。

人工磁导体是通过人工方式实现自然界中不存在的理想磁导体(pmc：perfectmagneticconductor)的性质的结构体。理想磁导体具有“表面的磁场的切线分量为零”的性质。这是与理想电导体(pec：perfectelectricconductor)的性质、即“表面的电场的切线分量为零”的性质相反的性质。理想磁导体虽不存在于自然界中，但是能够通过例如多个导电性杆的排列这样的人工结构而实现。人工磁导体在由该结构规定的特定频带中作为理想磁导体发挥功能。人工磁导体抑制或阻止具有被包含在特定频带(传播截止频带)中的频率的电磁波沿人工磁导体的表面传播。因此，人工磁导体的表面有时被称作高阻抗面。

例如，能够通过在行方向以及列方向上排列的多个导电性杆实现人工磁导体。这样的杆有时还被称作柱或销。这些波导装置中的各个波导装置在整体上具有相对的一对导电板。一个导电板具有向另一导电板侧突出的脊部和位于脊部的两侧的人工磁导体。脊部的上表面(具有导电性的面)隔着间隙与另一导电板的导电性表面相对。具有被包含在人工磁导体的传播截止频带中的波长的电磁波(信号波)在该导电性表面与脊部的上表面之间的空间(间隙)中沿着脊部传播。

图11是示意性地示出这样的波导装置所具有的基本结构的非限定性例的立体图。图示的波导装置100具有相对且平行地配置的板形状(板状)的导电部件110以及120。在第2导电部件120排列有多个导电性杆124。

图12a是示意性地示出波导装置100的与xz面平行的截面的结构的图。如图12a所示，导电部件110在与导电部件120相对的一侧具有导电性表面110a。导电性表面110a沿与导电性杆124的轴向(z方向)垂直的平面(与xy面平行的平面)二维地扩展。该例中的导电性表面110a是平滑的平面，但是如后述，导电性表面110a无需是平面。

图13是示意性地示出处于为了容易理解而使导电部件110与导电部件120之间的间隔过大地分开的状态的波导装置100的立体图。如图11以及图12a所示，在实际的波导装置100中，导电部件110与导电部件120之间的间隔窄，导电部件110以覆盖导电部件120的所有导电性杆124的方式配置。

图11至图13只示出了波导装置100的一部分。实际上，导电部件110、120、波导部件122以及多个导电性杆124还向图示部分的外侧扩展而存在。在波导部件122的端部设置有防止电磁波向外部空间泄漏的阻塞结构。阻塞结构例如包含与波导部件122的端部相邻配置的导电性杆的列。

再次参照图12a。排列在导电部件120上的多个导电性杆124分别具有与导电性表面110a相对的末端部124a。在图示的例中，多个导电性杆124的末端部124a位于相同或实质上相同的平面上。该平面形成人工磁导体的表面125。导电性杆124无需其整体具有导电性，只要杆状结构物的至少沿上表面以及侧面扩展的导电层具有导电性即可。该导电层可以位于杆状结构物的表层，但是也可以由绝缘涂装或树脂层构成表层，在杆状结构物的表面不存在导电。并且，只要导电部件120能够支承多个导电性杆124而实现人工磁导体，则无需其整体具有导电性。只要导电部件120的表面中的排列有多个导电性杆124的一侧的面120a具有导电性，相邻的多个导电性杆124的表面通过导电体而电连接即可。导电部件120的具有导电性的层也可以被绝缘涂装或树脂层覆盖。换句话说，只要导电部件120以及多个导电性杆124的组合的整体具有与导电部件110的导电性表面110a相对的凹凸状的导电层即可。

在导电部件120上的多个导电性杆124之间配置有脊状的波导部件122。更详细地说，人工磁导体分别位于波导部件122的两侧，波导部件122被两侧的人工磁导体夹住。由图13可知，该例中的波导部件122被导电部件120支承，并沿着y方向直线延伸。在图示的例中，波导部件122具有与导电性杆124的高度以及宽度相同的高度以及宽度。如后述，波导部件122的高度以及宽度也可以具有与导电性杆124的高度以及宽度不同的值。与导电性杆124不同地，波导部件122在沿着导电性表面110a引导电磁波的方向(在该例中为y方向)上延伸。波导部件122也无需整体具有导电性，只要具有与导电部件110的导电性表面110a相对的导电性的波导面122a即可。导电部件120、多个导电性杆124以及波导部件122也可以是连续的单一结构体的一部分。而且，导电部件110也可以是该单一结构体的一部分。

在波导部件122的两侧，各人工磁导体的表面125与导电部件110的导电性表面110a之间的空间不传播具有特定频带内的频率的电磁波。这种频带称作“受限带”。人工磁导体被设计成在波导装置100内传播的电磁波(信号波)的频率(以下，有时称作“工作频率”)包含于受限带。受限带能够根据导电性杆124的高度、即形成于相邻的多个导电性杆124之间的槽的深度、导电性杆124的宽度、配置间隔以及导电性杆124的末端部124a与导电性表面110a之间的间隙的大小进行调整。

接下来，参照图14对各部件的尺寸、形状、配置等的例进行说明。

图14是示出图12a所示的结构中的各部件的尺寸的范围的例的图。波导装置用于规定频带(称作“工作频带”。)的电磁波的发送以及接收中的至少一方。在本说明书中，将在导电部件110的导电性表面110a与波导部件122的波导面122a之间的波导中传播的电磁波(信号波)在自由空间中的波长的代表值(例如，与工作频带的中心频率对应的中心波长)设为λo。并且，将工作频带中的最高频率的电磁波在自由空间中的波长设为λm。将各导电性杆124中的与导电部件120接触的一端的部分称作“基部”。如图14所示，各导电性杆124具有末端部124a和基部124b。各部件的尺寸、形状、配置等的例如下。

(1)导电性杆的宽度

导电性杆124的宽度(x方向以及y方向的大小)能够设定成小于λm/2。若在该范围内，则能够防止在x方向以及y方向上产生最低次的谐振。另外，不仅是x方向以及y方向，在xy截面的对角方向上也有可能引起谐振，因此优选导电性杆124的xy截面的对角线的长度也小于λm/2。杆的宽度以及对角线的长度的下限值为能够通过加工方法制作的最小长度，并无特别限定。

(2)从导电性杆的基部至导电部件110的导电性表面的距离

从导电性杆124的基部124b至导电部件110的导电性表面110a的距离能够设定成比导电性杆124的高度长且小于λm/2。在该距离为λm/2以上的情况下，在导电性杆124的基部124b与导电性表面110a之间产生谐振，失去信号波的锁定效应。

从导电性杆124的基部124b至导电部件110的导电性表面110a的距离相当于导电部件110与导电部件120之间的间隔。例如，在作为毫米波段的76.5±0.5ghz的信号波在波导中传播的情况下，信号波的波长在3.8934mm至3.9446mm的范围内。因而，在该情况下，λm为3.8934mm，因此导电部件110与导电部件120之间的间隔能够设计成比3.8934mm的一半小。若导电部件110与导电部件120以实现这样的窄间隔的方式相对配置，则导电部件110与导电部件120无需严格地平行。并且，若导电部件110与导电部件120之间的间隔小于λm/2，则导电部件110和/或导电部件120的整体或一部分也可以具有曲面形状。另一方面，导电部件110、120的平面形状(与xy面垂直地投影的区域的形状)以及平面大小(与xy面垂直地投影的区域的大小)能够按照用途任意设计。

在图12a所示的例中，导电性表面120a是平面，但是本公开的实施方式并不限于此。例如图12b所示，导电性表面120a也可以是截面为接近u字或v字的形状的面的底部。在导电性杆124或波导部件122具有宽度朝向基部扩大的形状的情况下，导电性表面120a成为这样的结构。即使是这样的结构，只要导电性表面110a与导电性表面120a之间的距离比波长λm的一半短，则图12b所示的装置也能够作为本公开的实施方式中的波导装置发挥功能。

(3)从导电性杆的末端部至导电性表面的距离l2

从导电性杆124的末端部124a至导电性表面110a的距离l2设定成小于λm/2。这是因为，在该距离为λm/2以上的情况下，产生电磁波在导电性杆124的末端部124a与导电性表面110a之间往返的传播模式，无法锁定电磁波。另外，关于多个导电性杆124中的至少与波导部件122相邻的导电性杆124，处于末端与导电性表面110a非电接触的状态。在此，导电性杆的末端与导电性表面非电接触的状态是指以下状态中的任一状态：在末端与导电性表面之间存在空隙的状态；或者在导电性杆的末端和导电性表面中的任一方存在绝缘层，并且导电性杆的末端与导电性表面隔着绝缘层接触的状态。

(4)导电性杆的排列以及形状

多个导电性杆124中的相邻的两个导电性杆124之间的间隙例如具有小于λm/2的宽度。相邻的两个导电性杆124之间的间隙的宽度由从该两个导电性杆124中的一个导电性杆124的表面(侧面)至另一导电性杆124的表面(侧面)的最短距离定义。该杆之间的间隙的宽度被确定成在杆之间的区域不引起最低次的谐振。产生谐振的条件根据导电性杆124的高度、相邻的两个导电性杆之间的距离以及导电性杆124的末端部124a与导电性表面110a之间的空隙的容量的组合而确定。由此，杆之间的间隙的宽度依赖其他设计参数适当地确定。杆之间的间隙的宽度并无明确的下限，但是为了确保制造的容易度，在使毫米波段的电磁波传播的情况下，例如能够为λm/16以上。另外，间隙的宽度并非必须固定。只要小于λm/2，则导电性杆124之间的间隙也可以具有各种各样的宽度。

多个导电性杆124的排列只要发挥作为人工磁导体的功能，则并不限定于图示的例。多个导电性杆124无需排列成垂直的行状以及列状，行以及列也可以以90度以外的角度交叉。多个导电性杆124无需沿行或列排列在直线上，也可以不呈现简单的规律性而分散配置。各导电性杆124的形状以及大小也可以按照导电部件120上的位置发生变化。

多个导电性杆124的末端部124a所形成的人工磁导体的表面125无需严格地为平面，也可以是具有微细的凹凸的平面或曲面。即，各导电性杆124的高度无需相同，在导电性杆124的排列能够作为人工磁导体发挥功能的范围内，每个导电性杆124能够具有多样性。

各导电性杆124并不限于图示的棱柱形状，例如也可以具有圆筒状的形状。而且，各导电性杆124无需具有简单的柱状的形状。人工磁导体还能够通过导电性杆124的排列以外的结构实现，能够将多种多样的人工磁导体利用于本公开的波导装置。另外，在导电性杆124的末端部124a的形状为棱柱形状的情况下，优选其对角线的长度小于λm/2。在为椭圆形状时，优选长轴的长度小于λm/2。即使在末端部124a呈另一其他形状的情况下，也优选其跨度尺寸在最长的部分中小于λm/2。

导电性杆124(尤其是与波导部件122相邻的导电性杆124)的高度、即从基部124b至末端部124a的长度能够设定成比导电性表面110a与导电性表面120a之间的距离(小于λm/2)短的值，例如λo/4。

(5)波导面的宽度

波导部件122的波导面122a的宽度、即波导面122a在与波导部件122延伸的方向垂直的方向上的大小能够设定成小于λm/2(例如λo/8)。这是因为，若波导面122a的宽度为λm/2以上，则在宽度方向上引起谐振，若引起谐振，则wrg不会作为简单的传输线路工作。

(6)波导部件的高度

波导部件122的高度(在图示的例中为z方向的大小)设定成小于λm/2。这是因为，在该距离为λm/2以上的情况下，导电性杆124的基部124b与导电性表面110a之间的距离为λm/2以上。

(7)波导面与导电性表面之间的距离l1

关于波导部件122的波导面122a与导电性表面110a之间的距离l1，设定成小于λm/2。这是因为，在该距离为λm/2以上的情况下，在波导面122a与导电性表面110a之间引起谐振，不会作为波导发挥功能。在某一例中，该距离l1为λm/4以下。为了确保制造的容易度，在使毫米波段的电磁波传播的情况下，优选将距离l1设为例如λm/16以上。

导电性表面110a与波导面122a之间的距离l1的下限以及导电性表面110a与导电性杆124的末端部124a之间的距离l2的下限依赖于机械工作的精度和将上下两个导电部件110、120以保持一定的距离的方式组装时的精度。在利用冲压加工方法或注射加工方法的情况下，上述距离的实质下限是50微米(μm)左右。在利用mems(micro-electro-mechanicalsystem)技术制作例如太赫兹区域的产品的情况下，上述距离的下限是2～3μm左右。

接着，对具有波导部件122、导电部件110、120以及多个导电性杆124的波导结构的变形例进行说明。以下的变形例还能够适用于本公开的各实施方式中的任一部位的wrg结构。

图15a是示出只是波导部件122的作为上表面的波导面122a具有导电性且波导部件122的除波导面122a以外的部分不具有导电性的结构的例的剖视图。导电部件110以及导电部件120也同样地只是波导部件122所在的一侧的表面(导电性表面110a、120a)具有导电性，其他部分不具有导电性。这样，波导部件122、导电部件110、120中的各个部件也可以并非整体具有导电性。

图15b是示出波导部件122未形成于导电部件120上的变形例的图。在该例中，波导部件122固定于对导电部件110和导电部件120进行支承的支承部件(例如，壳体的内壁等)。在波导部件122与导电部件120之间存在间隙。这样，波导部件122也可以不与导电部件120连接。

图15c是示出导电部件120、波导部件122以及多个导电性杆124分别在电介质的表面涂覆有金属等导电性材料的结构的例的图。导电部件120、波导部件122以及多个导电性杆124彼此通过导电体连接。另一方面，导电部件110由金属等导电性材料构成。

图15d以及图15e是示出在导电部件110、120、波导部件122以及导电性杆124各自的最表面具有电介质层110b、120b的结构的例的图。图15d示出了用电介质层覆盖由作为导体的金属制成的导电部件的表面的结构的例。图15e示出了导电部件120具有用金属等导体覆盖由树脂等电介质制成的部件的表面、再用电介质层覆盖该金属层的结构的例。覆盖金属表面的电介质层可以是树脂等涂覆膜，也可以是通过该金属的氧化而生成的钝态被膜等氧化被膜。

最表面的电介质层会增加通过wrg波导传播的电磁波的损耗。但是，能够保护具有导电性的导电性表面110a、120a不腐蚀。并且，能够切断直流电压或无法通过wrg波导传播的程度的低频率的交流电压的影响。

图15f是示出波导部件122的高度比导电性杆124的高度低且导电部件110的导电性表面110a中的与波导面122a相对的部分向波导部件122侧突出的例的图。即使是这样的结构，只要满足图14所示的尺寸的范围，则能够与前述的实施方式相同地工作。

图15g是示出在图15f的结构中还使导电性表面110a中的与导电性杆124相对的部分向导电性杆124侧突出的例的图。即使是这样的结构，只要满足图14所示的尺寸的范围，则能够与前述的实施方式同样地工作。另外，也可以以导电性表面110a的一部分凹陷的结构来代替导电性表面110a的一部分突出的结构。

图16a是示出导电部件110的导电性表面110a具有曲面形状的例的图。图16b是示出使导电部件120的导电性表面120a也具有曲面形状的例的图。如这些例，导电性表面110a、120a并不限于平面形状，也可以具有曲面形状。具有曲面状的导电性表面的导电部件也相当于“板形状”的导电部件。

根据具有上述结构的波导装置100，工作频率的信号波无法在人工磁导体的表面125与导电部件110的导电性表面110a之间的空间中传播，而是在波导部件122的波导面122a与导电部件110的导电性表面110a之间的空间中传播。与中空波导管不同地，这样的波导结构中的波导部件122的宽度无需具有应传播的电磁波的半波长以上的宽度。并且，也无需由沿厚度方向(与yz面平行)延伸的金属壁将导电部件110与导电部件120电连接。

图17a示意性地示出在波导部件122的波导面122a与导电部件110的导电性表面110a之间的间隙中的宽度较窄的空间中传播的电磁波。图17a中的三个箭头示意性地示出所传播的电磁波的电场的方向。所传播的电磁波的电场与导电部件110的导电性表面110a以及波导面122a垂直。

在波导部件122的两侧分别配置有由多个导电性杆124形成的人工磁导体。电磁波在波导部件122的波导面122a与导电部件110的导电性表面110a之间的间隙中传播。图17a是示意图，并未准确地示出了电磁波实际形成的电磁场的大小。在波导面122a上的空间中传播的电磁波(电磁场)的一部分也可以从根据波导面122a的宽度而划分的空间向外侧(人工磁导体所在的一侧)横向扩展。在该例中，电磁波在与图17a的纸面垂直的方向(y方向)上传播。这样的波导部件122无需沿着y方向直线延伸，能够具有未图示的弯曲部和/或分支部。由于电磁波沿着波导部件122的波导面122a传播，因此传播方向在弯曲部发生变化，传播方向在分支部分支为多个方向。

在图17a的波导结构中，在所传播的电磁波的两侧不存在中空波导管中必不可少的金属壁(电壁)。因此，在该例中的波导结构中，所传播的电磁波形成的电磁场模式的边界条件不包含“因金属壁(电壁)产生的约束条件”，波导面122a的宽度(x方向的大小)小于电磁波的波长的一半。

图17b中为了参考而示意性地示出了中空波导管330的截面。在图17b中用箭头示意性地示出了形成于中空波导管330的内部空间323的电磁场模式(te10)的电场的方向。箭头的长度与电场的强度对应。中空波导管330的内部空间323的宽度必须设定成比波长的一半宽。即，中空波导管330的内部空间323的宽度不可能设定成小于所传播的电磁波的波长的一半。

图17c是示出在导电部件120上设置有两个波导部件122的形态的剖视图。在这样相邻的两个波导部件122之间配置有由多个导电性杆124形成的人工磁导体。更准确地说，在各波导部件122的两侧配置有由多个导电性杆124形成的人工磁导体，各波导部件122能够实现独立地传播电磁波。

图17d为了参考而示意性地示出了并排配置有两个中空波导管330的波导装置的截面。两个中空波导管330相互电绝缘。电磁波传播的空间的周围需要用构成中空波导管330的金属壁覆盖。因此，无法将电磁波传播的内部空间323的间隔比两张金属壁的厚度的总和还要缩短。两张金属壁的厚度的总和通常比所传播的电磁波的波长的一半长。因而，很难将中空波导管330的排列间隔(中心间隔)设成比所传播的电磁波的波长短。尤其在处理电磁波的波长为10mm以下的毫米波段或者其以下的波长的电磁波的情况下，很难形成与波长相比足够薄的金属壁。因此，在商业方面很难以现实的成本实现。

与此相比，包括人工磁导体的波导装置100能够容易地实现使波导部件122靠近的结构。因此，能够适宜地用于向多个天线元件靠近配置而成的天线阵列供电。

＜天线装置＞

接着，对本公开的天线装置的实施方式进行说明。天线装置具有前述的任一实施方式中的波导装置和与波导装置连接的至少一个天线元件。波导装置具有如前述那样连接同轴电缆与脊形波导的结构。波导装置中的脊形波导与至少一个天线元件连接。至少一个天线元件具有如下功能中的至少一方：将在波导装置内的波导中传播的电磁波朝向空间辐射的功能；以及将在空间中传播来的电磁波引入到波导装置内的波导的功能。即，本实施方式中的天线装置用于信号的发送以及接收中的至少一方。

图18a是示意性地示出作为利用了如上述的波导结构的天线装置的一例的缝隙天线阵列200的结构的一部分的立体图。图18b是示意性地示出该缝隙天线阵列200中的通过在x方向上排列的两个缝隙112的中心并与xz面平行的截面的一部分的图。在该缝隙天线阵列200中，导电部件110具有在x方向以及y方向上排列的多个缝隙112。在该例中，多个缝隙112包含两个缝隙列，各缝隙列包含在y方向上等间隔排列的六个缝隙112。在第2导电部件120上设置有沿y方向延伸的两个波导部件122。各波导部件122具有与一个缝隙列相对的导电性的波导面122a。在两个波导部件122之间的区域以及两个波导部件122的外侧的区域配置有多个导电性杆124。这些导电性杆124形成了人工磁导体。

从未图示的发送电路向各波导部件122的波导面122a与导电部件110的导电性表面110a之间的波导供给电磁波。在y方向上排列的多个缝隙112中的相邻的两个缝隙112的中心间距离例如被设计成与在波导中传播的电磁波的波长相同的值。由此，从在y方向上排列的六个缝隙112辐射相位一致的电磁波。

图18a以及图18b所示的缝隙天线阵列200是将多个缝隙112分别作为天线元件(还称作辐射元件)的天线阵列。根据这样的缝隙天线阵列200的结构，能够将天线元件之间的中心间隔例如设成比在波导中传播的电磁波在自由空间中的波长λo短。能够在多个缝隙112设置喇叭状部。通过设置喇叭状部，能够提高辐射特性或接收特性。

图19是示意性地示出按照每个缝隙112具有喇叭状部114的缝隙天线阵列300的结构的一部分的立体图。该缝隙天线阵列300具有：具有二维地排列的多个缝隙112以及多个喇叭状部114的导电部件110；以及排列有多个波导部件122u以及多个导电性杆124u的导电部件120。图19示出了使导电部件110、120彼此的间隔过大地分开的状态。导电部件110中的多个缝隙112在沿导电部件110的导电性表面110a的第1方向(y方向)以及与第1方向交叉(在该例中为垂直)的第2方向(x方向)上排列。在图19中还示出了配置于各个波导部件122u的中央的端口(贯通孔)145u。省略了能够配置于波导部件122u的两端部的阻塞结构的图示。在本实施方式中，波导部件122u的数量是四个，但是波导部件122u的数量是任意的。在本实施方式中，各波导部件122u在中央的端口145u的位置分割为两个部分。

图20a是从z方向观察图19所示的16个缝隙以4行4列排列的天线阵列300的俯视图。图20b是图20a的c-c线剖视图。该天线阵列300中的导电部件110具有分别与多个缝隙112对应配置的多个喇叭状部114。多个喇叭状部114分别具有包围缝隙112的四个导电壁。通过这样的喇叭状部114，能够提高指向性。

在图示的天线阵列300中层叠有如下波导装置：具有直接与缝隙112耦合的第1波导部件122u的第1波导装置100a；以及具有与第1波导装置100a的波导部件122u耦合的第2波导部件122l的第2波导装置100b。第2波导装置100b的波导部件122l以及导电性杆124l配置在导电部件140上。第2波导装置100b具有基本上与第1波导装置100a的结构相同的结构。

如图20a所示，导电部件110具有沿第1方向(y方向)以及与第1方向垂直的第2方向(x方向)排列的多个缝隙112。多个波导部件122u的波导面122a沿y方向延伸，并与多个缝隙112中的沿y方向排列的四个缝隙相对。在该例中，导电部件110具有以4行4列排列的16个缝隙112，但是缝隙112的数量以及排列并不限定于该例。各波导部件122u并不限于与多个缝隙112中的沿y方向排列的所有缝隙相对的例，只要与在y方向上相邻的至少两个缝隙相对即可。在x方向上相邻的两个波导面122a的中心间隔例如被设定为比波长λo短，更优选被设定为比波长λo/2短。

图20c是示出第1波导装置100a中的波导部件122u的平面布局的图。图20d是示出第2波导装置100b中的波导部件122l的平面布局的图。如这些图所示，第1波导装置100a中的波导部件122u呈直线状延伸，不具有分支部和弯曲部。另一方面，第2波导装置100b中的波导部件122l具有分支部以及弯曲部这双方。

第1波导装置100a中的波导部件122u通过导电部件120所具有的端口(开口部)145u而与第2波导装置100b中的波导部件122l耦合。换句话说，在第2波导装置100b的波导部件122l中传播来的电磁波能够通过端口145u而到达第1波导装置100a的波导部件122u，并在第1波导装置100a的波导部件122u中传播。此时，各缝隙112作为将在波导中传播来的电磁波朝向空间辐射的天线元件发挥功能。相反地，若在空间中传播来的电磁波入射到缝隙112，则该电磁波与位于缝隙112的正下方的第1波导装置100a的波导部件122u耦合，并在第1波导装置100a的波导部件122u中传播。在第1波导装置100a的波导部件122u中传播来的电磁波还能够通过端口145u而到达第2波导装置100b的波导部件122l，并沿着第2波导装置100b的波导部件122l传播。

如图20d所示，第2波导装置100b的波导部件122l具有一个杆状部分和从杆状部分分支的四个枝状部分。波导部件122l的杆状部分沿y方向延伸，并分割为第1脊部122w和第2脊部122x。导电部件140在第1脊部122w与第2脊部122x之间的间隙的位置处具有贯通孔212。在贯通孔212内插入有同轴电缆270或与同轴电缆270连接的连接器。同轴电缆270或连接器的芯线271与第1脊部122w或第2脊部122x的端面连接。该芯线271与波导部件122l的连接结构与参照图2a以及图2b说明的第2实施方式中的连接结构相同。也可以代替该连接结构而采用前述的其他任一实施方式中的连接结构。同轴电缆270与生成或接收高频信号的电子电路310连接。

电子电路310并不限定于配置在特定的位置处，也可以配置在任意的位置处。电子电路310例如能够配置于导电部件140的背面侧(图20b中的下侧)的电路板。这样的电子电路例如能够包含生成或接收毫米波的mmic(monolithicmicrowaveintegratedcircuit)等微波集成电路。电子电路310除了包含微波集成电路之外，也可以还包含其他电路例如信号处理电路。这样的信号处理电路能够构成为例如执行具有天线装置的系统的动作所需的各种处理。电子电路310也可以包含通信电路。通信电路能够构成为执行具有天线装置的通信系统的动作所需的各种处理。

另外，连接电子电路与波导的结构例如公开于美国专利申请公开第2018/0351261、美国专利申请公开第2019/0006743、美国专利申请公开第2019/0139914、美国专利申请公开第2019/0067780、美国专利申请公开第2019/0140344以及国际专利申请公开第2018/105513。将这些文献的公开内容全部引用于本申请说明书中。

能够将图20a所示的导电部件110称作“辐射层”。并且，也可以将包含图20c所示的导电部件120、波导部件122u以及导电性杆124u整体的层称作“激励层”，将包含图20d所示的导电部件140、波导部件122l以及导电性杆124l整体的层称作“分配层”。并且，也可以将“激励层”和“分配层”统称为“供电层”。“辐射层”、“激励层”以及“分配层”能够分别通过对一张金属板进行加工而批量生产。辐射层、激励层、分配层以及设置于分配层的背面侧的电子电路能够作为模块化的一个产品制造。

在该例中的天线阵列中，由图20b可知，由于层叠了板状的辐射层、激励层以及分配层，因此整体实现了平坦并且低高度(lowprofile)的平板天线。例如，能够将具有图20b所示的截面结构的层叠结构体的高度(厚度)设为10mm以下。

图20d所示的波导部件122l具有与芯线271连接的一个杆状部分和从杆状部分分支的四个枝状部分。四个端口145u分别与四个枝状部分的末端部的上表面相对设置。从贯通孔212至导电部件120的四个端口145u的沿波导部件122l测量的距离全部相等。因此，从导电部件140的贯通孔212输入到波导部件122l的信号波以相同的相位分别到达四个端口145u，该四个端口145u配置于波导部件122u的y方向的中央。其结果是，能够以相同的相位对配置在导电部件120上的四个波导部件122u进行激励。

另外，根据用途，无需使作为天线元件发挥功能的所有缝隙112以相同的相位辐射电磁波。激励层以及分配层中的波导部件122u以及122l的网络模式是任意的，并不限定于图示的方式。

在构成激励层和分配层时，能够利用波导中的各种各样的电路要素。这些例公开于例如美国专利第10042045、美国专利第10090600、美国专利第10158158、国际专利申请公开第2018/207796、国际专利申请公开第2018/207838、美国专利申请公开第2019/0074569。将这些文献的公开内容全部引用于本申请说明书中。

本公开的实施方式中的天线装置能够优选用于搭载在例如车辆、船舶、飞行器、机器人等移动体的雷达装置或雷达系统。雷达装置具有：具有上述任一实施方式中的波导装置的天线装置；以及与该天线装置连接的mmic等微波集成电路。雷达系统具有该雷达装置和与该雷达装置的微波集成电路连接的信号处理电路。在组合本公开的实施方式中的天线装置和能够小型化的wrg结构的情况下，与使用以往的中空波导管的结构相比，能够减小排列有天线元件的面的面积。因此，能够将搭载有该天线装置的雷达系统还容易地搭载到狭小的地方。雷达系统例如能够固定于道路或建筑物来使用。信号处理电路例如根据通过微波集成电路接收的信号进行估计入射波的方位的处理等。信号处理电路例如能够构成为执行music法、esprit法以及sage法等算法而估计入射波的方位并输出表示估计结果的信号。信号处理电路还可以构成为通过公知的算法而估计与作为入射波的波源的目标之间的距离、目标的相对速度、目标的方位并输出表示估计结果的信号。

本公开中的“信号处理电路”这一术语并不限于单一的电路，还包括将多个电路的组合概括地理解为一个功能元件的形态。信号处理电路也可以通过一个或多个片上系统(soc)而实现。例如，信号处理电路的一部分或全部也可以是作为可编程逻辑设备(pld)的fpga(field-programmablegatearray：现场可编程门阵列)。在该情况下，信号处理电路包含多个运算元件(例如通用逻辑以及乘法器)以及多个存储元件(例如，查询表或存储模块)。或者，信号处理电路也可以是通用处理器以及主存储装置的集合。信号处理电路也可以是包含处理器内核和存储器的电路。这些能够作为信号处理电路发挥功能。

本公开的实施方式中的天线装置还能够利用于无线通信系统。这样的无线通信系统具有：包含上述任一实施方式中的波导装置的天线装置；以及与该天线装置连接的通信电路(发送电路或接收电路)。发送电路例如能够构成为将表示应发送的信号的信号波供给到天线装置内的波导。接收电路能够构成为对经由天线装置接收的信号波进行解调而作为模拟或数字信号进行输出。

本公开的实施方式中的天线装置还能够用作室内定位系统(ips：indoorpositioningsystem)中的天线。在室内定位系统中，能够确定建筑物内的人或者无人搬运车(agv：automatedguidedvehicle)等移动体的位置。天线装置还能够在如下的电波辐射器(信标)中使用，该电波辐射器在向来到店铺或者设施的人持有的信息终端(智能手机等)提供信息的系统中使用。在这样的系统中，信标例如每几秒发送一次叠加有id等信息的电磁波。若信息终端接收该电磁波，则信息终端经由通信线路向远程服务器计算机发送接收到的信息。服务器计算机根据从信息终端得到的信息而确定该信息终端的位置，并将与其位置相对应的信息(例如，商品索引或者优惠券)提供给该信息终端。

包括具有wrg结构的缝隙阵列天线的雷达系统、通信系统以及各种监控系统的应用例是例如公开于美国专利第9786995号说明书以及美国专利第10027032号。将这些文献的公开内容全部引用于本申请说明书中。本公开的缝隙阵列天线能够适用于这些文献所公开的各应用例。

[产业上的可利用性]

本公开中的波导装置能够在利用天线的所有技术领域中利用。例如，能够用于进行千兆赫频带或太赫兹频带的电磁波的收发的各种用途。尤其能够用于要求小型化的车载雷达系统、各种监控系统、室内定位系统以及massivemimo等无线通信系统。