(57)【要約】【課題】本発明の実施形態が解決しようとする課題は、移相器の移相量を制御して偏波面の角度を変えることが可能なアンテナ装置を提供することである。【解決手段】上記課題を解決するために、実施形態のアンテナ装置は、左旋円偏波を示す左旋円偏波信号の位相を可変な第１移相器と、右旋円偏波を示す右旋円偏波信号の位相を可変な第２移相器と、前記第１移相器における移相量および前記第２移相器における移相量の差分に基づいて、前記第１移相器における第１移相量および前記第２移相器における第２移相量を決定する制御回路と、前記左旋円偏波信号および前記右旋円偏波信号から、左旋円偏波および右旋円偏波を送信する放射素子を備える。【選択図】  図１
2020178254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左旋円偏波を示す左旋円偏波信号の位相を可変な第１移相器と、
右旋円偏波を示す右旋円偏波信号の位相を可変な第２移相器と、
前記第１移相器における移相量および前記第２移相器における移相量の差分に基づいて、前記第１移相器における第１移相量および前記第２移相器における第２移相量を決定する制御回路と、
前記左旋円偏波信号および前記右旋円偏波信号から、左旋円偏波および右旋円偏波を送信する放射素子と、
を備える、
アンテナ装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記第１移相器における信号の第１損失および前記第２移相器における信号の第２損失が略同等となる、前記第１移相量および前記第２移相量を決定する、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
第１送信信号から、第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号を分配する第１分配回路をさらに備える、
請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１分配回路は第２送信信号から、第２左旋円偏波信号および第２右旋円偏波信号を分配し、
前記第１左旋円偏波信号および前記第１右旋円偏波信号に基づく偏波の第１偏波面と、
前記第２左旋円偏波信号および前記第２右旋円偏波信号に基づく偏波の第２偏波面とは直交する、
請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記左旋円偏波を示す左旋円偏波信号の位相を可変な第３移相器と、
前記右旋円偏波を示す右旋円偏波信号の位相を可変な第４移相器と、
第３送信信号から、第３左旋円偏波信号および第３右旋円偏波信号を分配する第２分配回路をさらに備え、
前記制御回路は、前記第３移相器における移相量および前記第４移相器における移相量の差分に基づいて、前記第３移相器における第３移相量および前記第４移相器における第４移相量を決定する、
請求項３または４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第２分配回路は第４送信信号から、第４左旋円偏波信号および第４右旋円偏波信号を分配し、
前記第３左旋円偏波信号および前記第３右旋円偏波信号に基づく偏波の第３偏波面と、
前記第４左旋円偏波信号および前記第４右旋円偏波信号に基づく偏波の第４偏波面とは直交する、
請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
左旋円偏波および右旋円偏波を受信する放射素子と、
前記左旋円偏波を示す左旋円偏波信号の位相を可変な第１移相器と、
前記右旋円偏波を示す右旋円偏波信号の位相を可変な第２移相器と、
前記第１移相器における信号の第１損失および前記第２移相器における信号の第２損失に基づいて、前記第１移相器における第１移相量および前記第２移相器における第２移相量を決定する制御回路と、
を備える、
アンテナ装置。
【請求項８】
前記制御回路は、前記第１損失および前記第２損失が略同等となる、前記第１移相量および前記第２移相量を決定する、
請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記第１移相器から入力された第１左旋円偏波信号および前記第２移相器から入力された第１右旋円偏波信号から、第１受信信号を合成する第１合成回路をさらに備える、
請求項７または８に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記第１合成回路は、前記第１移相器から入力された第２左旋円偏波信号および前記第２移相器から入力された第２右旋円偏波信号から、第２受信信号を合成し、
前記第１左旋円偏波信号および前記第１右旋円偏波信号に基づく偏波の第１偏波面と、
前記第２左旋円偏波信号および前記第２右旋円偏波信号に基づく偏波の第２偏波面とは直交する、
請求項９に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記第１合成回路は、前記第１受信信号および前記第２受信信号のうち、少なくとも一方の受信信号の少なくとも一部を前記制御回路に入力し、
前記制御回路は、入力された信号の電力にさらに基づいて、前記第１移相量および前記第２移相量を決定する、
請求項７乃至１０のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記左旋円偏波を示す左旋円偏波信号の位相を可変な第３移相器と、
前記右旋円偏波を示す右旋円偏波信号の位相を可変な第４移相器と、
前記第３移相器から入力された第３左旋円偏波信号および前記第４移相器から入力された第３右旋円偏波信号から、第３受信信号を合成する第２合成回路をさらに備え、
前記制御回路は、前記第３移相器における信号の第３損失および前記第４移相器における信号の第４損失に基づいて、前記第３移相器における第３移相量および前記第４移相器における第４移相量を決定する、
請求項７乃至１１に記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記第２合成回路は前記第３移相器から入力された第４左旋円偏波信号および前記第４移相器から入力された第４右旋円偏波信号から、第４受信信号を合成し、
前記第３左旋円偏波信号および前記第３右旋円偏波信号に基づく偏波の第３偏波面と、
前記第４左旋円偏波信号および前記第４右旋円偏波信号に基づく偏波の第４偏波面とは直交する、
請求項１２に記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
前記第２合成回路は、前記第３受信信号および前記第４受信信号のうち、少なくとも一方の受信信号の少なくとも一部を前記制御回路に入力し、
前記制御回路は、入力された信号の電力にさらに基づいて、前記第３移相量および前記第４移相量を決定する、
請求項１２または１３に記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
前記第１移相器における左旋円偏波信号の周波数帯と前記第３移相器における左旋円偏波信号の周波数帯とは異なる周波数帯であるか、または前記第２移相器における右旋円偏波信号の周波数帯と前記第４移相器における右旋円偏波信号の周波数帯とは異なる周波数帯である、
請求項５乃至６、１２乃至１４のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項１６】
前記第１移相器における信号の移相範囲および前記第２移相器における信号の移相範囲は１８０度以上である、
請求項１乃至１５のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項１７】
前記第１移相器および前記第２移相器はアナログの移相器である、
請求項１乃至１６のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項１８】
入力された信号の電力を増幅して出力する増幅器を、少なくとも１つさらに備える、
請求項１乃至１７のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項１９】
入力された左旋円偏波信号の振幅を可変な第１振幅調整回路と、
入力された右旋円偏波信号の振幅を可変な第２振幅調整回路と、
をさらに備える、
請求項１乃至１８のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項２０】
２つの出力端子を有し、入力された信号を前記２つの出力端子のうちいずれか一方に出力する分波器を、少なくとも１つさらに備える、
請求項１乃至１９のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナ装置は、右旋円偏波および左旋円偏波を、送信および受信するアンテナ素子と、右旋円偏波の信号における位相および左旋円偏波の信号における位相を変化させる移相器を備えている。良好な通信のために、送信側と受信側とで偏波面を合わせる必要があるため、アンテナ装置は偏波面の角度を変えることがある。このアンテナ装置において、移相器の移相量を制御して偏波面の角度を変えることが可能な装置が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−７８９４７号公報
【特許文献２】特開昭６３−２３８７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、移相器の移相量を制御して偏波面の角度を変えることが可能なアンテナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、実施形態のアンテナ装置は、左旋円偏波を示す左旋円偏波信号の位相を可変な第１移相器と、右旋円偏波を示す右旋円偏波信号の位相を可変な第２移相器と、前記第１移相器における移相量および前記第２移相器における移相量の差分に基づいて、前記第１移相器における第１移相量および前記第２移相器における第２移相量を決定する制御回路と、前記左旋円偏波信号および前記右旋円偏波信号から、左旋円偏波および右旋円偏波を送信する放射素子を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態におけるアンテナ装置１００の構成図。
【図２】偏波角を説明するための図。
【図３】第１の実施形態における偏波角τ１を表す図。
【図４】アンテナ装置１００の送信のフローチャート。
【図５】移相器１０２ａおよび１０２ｂにおける移相量の一例を説明するための図。
【図６】アンテナ装置１００の受信のフローチャート。
【図７】移相器１０２ａおよび１０２ｂにおける移相量の異なる一例を説明するための図。
【図８】第１の実施形態に適用可能なアンテナ装置１２０の構成図。
【図９】第１の実施形態に適用可能なアンテナ装置１３０の構成図。
【図１０】第１の実施形態に適用可能なアンテナ装置１４０の構成図。
【図１１】第１の実施形態に適用可能なアンテナ装置１５０の構成図。
【図１２】第１の実施形態に適用可能なアンテナ装置１６０の構成図。
【図１３】第１の実施形態に適用可能なアンテナ装置１７０の構成図。
【図１４】第２の実施形態におけるアンテナ装置２００の構成図。
【図１５】第２の実施形態における偏波角τ１およびτ２を表す図。
【図１６】第２の実施形態に適用可能なアンテナ装置２１０の構成図。
【図１７】第２の実施形態に適用可能なアンテナ装置２２０の構成図。
【図１８】第２の実施形態に適用可能なアンテナ装置２３０の構成図。
【図１９】第２の実施形態に適用可能なアンテナ装置２４０の構成図。
【図２０】第２の実施形態に適用可能なアンテナ装置２５０の構成図。
【図２１】第２の実施形態に適用可能なアンテナ装置２６０の構成図。
【図２２】第２の実施形態に適用可能なアンテナ装置２７０の構成図。
【図２３】第３の実施形態におけるアンテナ装置３００の構成図。
【図２４】第３の実施形態における偏波角τ１およびτ３を表す図。
【図２５】制御部１０３を説明するための図。
【図２６】第３の実施形態に適用可能なアンテナ装置３１０の構成図。
【図２８】第３の実施形態に適用可能なアンテナ装置３２０の構成図。
【図２７】第３の実施形態の変形例における偏波角τ１からτ４までを表す図。
【図２９】第３の実施形態に適用可能なアンテナ装置３３０の構成図。
【図３０】アンテナ装置１００に無線通信回路４００を接続した適用例を説明する図。
【図３１】アンテナ装置１００に無線給電回路５００を接続した適用例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態におけるアンテナ装置１００の構成を表す図である。アンテナ装置１００は、左旋円偏波および右旋円偏波を送信および受信して通信を行うアンテナ装置である。アンテナ装置１００は、この左旋円偏波を表す高周波信号（以降、左旋円偏波信号とも称する）および右旋円偏波を表す高周波信号（以降、右旋円偏波信号とも称する）の位相を変化（以降、移相とも称する）させることができる。左旋円偏波信号および右旋円偏波信号の移相は、アンテナ装置１００に備えられる移相器によって行われる。この移相器を信号が通ることで電力損失が生じる。この電力損失を挿入損失と呼ぶ。この挿入損失に基づいて左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を移相させることで、移相器の移相量を制御して偏波面の角度を変えることができる。さらに、この挿入損失が同様になるように左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を移相させることで、交差偏波識別度（Ｃｒｏｓｓ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ：ＸＰＤ）を良好に保ちながら偏波面の角度（以降、偏波角とも称する）を変えることができる。
【０００９】
左旋円偏波および右旋円偏波は、重ね合わせることで直線偏波となることが知られている。この直線偏波の偏波角が変更可能であることを、図２を用いて説明する。
【００１０】
図２は、偏波角を説明するための図である。図２におけるｚ軸は、紙面の向こう側から手前に向かう方向が正として設定されている。図２において、ψＬは左旋円偏波の位相を表し、ψＲは右旋円偏波の位相を表す。Δψは左旋円偏波の位相と右旋円偏波の位相の差分であり、式（１）に表される。
【数１】
2020178254.tif 000003
【００１１】
図２では一例として、ψＬとψＲが０°、ψＬが０°でψＲが９０°、ψＬが０°でψＲが１８０°、ψＬが９０°でψＲが０°、およびψＬが１８０°でψＲが０°の５つの組み合わせについて、それぞれの組における偏波面を破線で表している。ここで、ψＬが０°でψＲが１８０°およびψＬが１８０°でψＲが０°の偏波面は共通している。また、図２においてｘ軸と偏波面とがなす角を偏波角とし、τで表されている。
【００１２】
以下、数式で説明する。図２で説明したｚ軸の正方向に伝播する振幅Ｅ０の左旋円偏波を表すベクトルＥＬおよび右旋円偏波を表すベクトルＥＲは、式（２）および式（３）に表される。
【数２】
2020178254.tif 000004
【数３】
2020178254.tif 000005
【００１３】
ここで、ωは角周波数、ｔは時刻、ｋは波数、ｘハット（ｘの上部に＾）はｘ軸の単位ベクトル、ｙハット（ｙの上部に＾）はｙ軸の単位ベクトルを表す。式（１）、（２）および（３）から、ベクトルＥＬおよびベクトルＥＲの和は、式（４）に表される。
【数４】
2020178254.tif 000006
【００１４】
式（２）および式（３）では、ベクトルＥＬおよびベクトルＥＲの振幅は等しい。したがって、式（４）は直線偏波を表す式である。このとき、この直線偏波における偏波角τは式（５）に表される。
【数５】
2020178254.tif 000007
【００１５】
式（５）は、左旋円偏波と右旋円偏波の位相差Δψを変えることで直線偏波の偏波角τを変えることができることを表す。また、図２に表すように、ψＬが０°でψＲが１８０°およびψＬが１８０°でψＲが０°の偏波面は共通している。したがって、位相差Δψが−１８０°から１８０°取ることができれば、任意の偏波角τに対応可能である。すなわち、移相器の移相可能な範囲が１８０°以上であれば、任意の偏波角τに対応可能である。
【００１６】
以上に、左旋円偏波および右旋円偏波は重ね合わせることで直線偏波となり、この直線偏波の偏波角τが変更可能であることを説明した。振幅が異なる左旋円偏波および右旋円偏波を重ね合わせることで、楕円偏波となることが知られている。以下に、この楕円偏波の偏波角が、直線偏波の偏波角τと同様に変更可能であることを説明する。
【００１７】
まず、左旋円偏波の振幅および右旋円偏波の振幅の比ρは、式（６）に表される。
【数６】
2020178254.tif 000008
【００１８】
式（２）および式（３）で表されるベクトルＥＬおよびベクトルＥＲを、式（６）を用いて表すと、式（７）および式（８）となる。
【数７】
2020178254.tif 000009
【数８】
2020178254.tif 000010
【００１９】
このベクトルＥＬおよびベクトルＥＲを重ね合わせると、楕円偏波の軌道長半径ａと軌道短半径ｂは式（９）および式（１０）に表される。
【数９】
2020178254.tif 000011
【数１０】
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【００２０】
なお、ρ＝１の場合、すなわち左旋円偏波の振幅と右旋円偏波の振幅が等しい場合、振幅Ｅ０の直線偏波となることが、式（９）および式（１０）からも確認できる。
【００２１】
ここで、楕円偏波の長軸方向成分を主偏波、短軸方向成分を交差偏波と定義する。楕円偏波のＸＰＤは式（１１）に表される。
【数１１】
2020178254.tif 000013
【００２２】
式（１１）から、ρを１に近づけることで、ＸＰＤを向上させることができる。ρは左旋円偏波の振幅および右旋円偏波の振幅の比であり、左旋円偏波の振幅および右旋円偏波の振幅は移相器の挿入損失によって変化する。任意の偏波角を実現するための移相量を、移相器の挿入損失が同等となるように決定することで、偏波角が可変であり、さらにＸＰＤを向上させることができる。以降、同等とは略同等であることを含むものとする。
【００２３】
略同等の範囲は、適用される無線システムによって異なるが、式（１１）によって算出することが可能である。ＸＰＤの値によって、左旋円偏波の移相器および右旋円偏波の移相器において許容される挿入損失の差分が算出される。この２つの移相器における挿入損失の差分が、算出された差分以下であれば、この２つの移相器における挿入損失は略同等に含まれる。
【００２４】
例えばＸＰＤが３０ｄＢ以上となる無線システムの場合、左旋円偏波の移相器における挿入損失および右旋円偏波の移相器における挿入損失の差分の絶対値は、０．５ｄＢ以下である。この場合、左旋円偏波の移相器および右旋円偏波の移相器における挿入損失の差分が０．５ｄＢ以下であれば、この２つの移相器における挿入損失は略同等に含まれる。
【００２５】
楕円偏波の偏波面を、長軸を含む面と定義すると、楕円偏波の偏波角τｅは式（１２）に表される。
【数１２】
2020178254.tif 000014
【００２６】
式（１２）のように、楕円偏波の偏波角τｅは直線偏波の偏波角τと同じ式で表される。したがって、左旋円偏波と右旋円偏波の位相差Δψを変えることで、直線偏波の偏波角τと同様に楕円偏波の偏波角τｅを変えることができる。
【００２７】
以上に、楕円偏波の偏波角τｅが、直線偏波の偏波角τと同様に変更可能であることを説明した。以降断りがない限り、楕円偏波は直線偏波に含まれるものとする。
【００２８】
以下に、本実施形態におけるアンテナ装置１００の構成について説明する。図１に表されるアンテナ装置１００は、アンテナ素子１０１、移相器１０２ａおよび１０２ｂ、制御回路１０３、分配合成回路１０４、結合回路１０５を備える。
【００２９】
アンテナ装置１００から直線偏波を送信する場合には、制御回路１０３が偏波角τを決定し、偏波角がτを実現する移相量を決定する。分配合成回路１０４は、接続点１１０から送られた信号を左旋円偏波信号および右旋円偏波信号に分配して、移相器１０２ａおよび１０２ｂに出力する。移相器１０２ａおよび１０２ｂは、左旋円偏波信号および右旋円偏波信号をそれぞれ指示された移相量で移相してアンテナ素子１０１に対して出力する。アンテナ素子１０１は移相された左旋円偏波信号および右旋円偏波信号から左旋円偏波および右旋円偏波を送信する。アンテナ素子１０１は左旋円偏波および右旋円偏波を同時に送信することで、偏波角τの直線偏波を送信する。
【００３０】
アンテナ装置１００が偏波角τの直線偏波を受信した場合、移相器１０２ａおよび１０２ｂは、最初はあらかじめ設定された移相量で移相するが、制御回路１０３から伝達された偏波角τに対応した移相量に変更する。
【００３１】
アンテナ素子１０１は移相器１０２ａおよび１０２ｂに対して左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を出力する。移相器１０２ａおよび１０２ｂはあらかじめ設定された移相量で移相し、分配合成回路１０４に対して出力する。分配合成回路１０４は移相された左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を合成し（以降、この合成した信号を受信信号と称する）、制御回路１０３および接続点１１０に対して出力する。制御回路１０３は入力された受信信号の電力に基づいて、受信した直線偏波の偏波角τに対応した移相量を決定し、移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量を変更する。
【００３２】
アンテナ素子１０１は移相器１０２ａおよび１０２ｂと接続されている。移相器１０２ａおよび１０２ｂはそれぞれアンテナ素子１０１と分配合成回路１０４と接続されている。分配合成回路１０４は移相器１０２ａ、１０２ｂ、および結合回路１０５と接続されている。結合回路１０５は制御回路１０３および分配合成回路１０４と接続されている。制御回路１０３は結合回路１０５と接続される。また、制御回路１０３は移相器１０２ａ、１０２ｂに移相に関する指令を伝達させることができればよく、伝達の方法は任意である。例えば有線、無線であってもよいし、磁場の変更による伝達、他の機器を介した機械的な伝達であってもよい。
【００３３】
接続点１１０は、アンテナ装置１００と図示しない他の機器とが接続する。他の機器とは、アンテナ装置１００が送信する信号の取得元や、アンテナ装置１００が受信した信号の送信先の機器である。例えば情報処理装置（信号処理装置）や無線給電装置である。
【００３４】
アンテナ素子１０１は、左旋円偏波、右旋円偏波を送信および受信する。より具体的には、アンテナ素子１０１は、左旋円偏波信号を入力されると左旋円偏波を送信し、右旋円偏波信号を入力されると右旋円偏波を送信する。アンテナ素子１０１は、振幅および周波数が同等な左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を同時に入力されると直線偏波を送信する。以降、同時とは略同時を含むものとする。
【００３５】
アンテナ素子１０１は、左旋円偏波を受信すると左旋円偏波信号を出力し、右旋円偏波受信すると右旋円偏波信号を出力する。アンテナ素子１０１は、直線偏波を受信すると、振幅が同等な左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を出力する。
【００３６】
アンテナ素子１０１は、左旋円偏波、右旋円偏波の送信および受信を行うことができれば、構成は任意である。本実施形態では一例として、図１には方形パッチアンテナに、摂動素子の切込みが表されている。
【００３７】
移相器１０２ａおよび１０２ｂは、円偏波信号の位相を遅らせて移相する。具体的には、信号の送信では、移相器１０２ａは分配合成回路１０４から入力された左旋円偏波信号を移相してアンテナ素子１０１に出力し、移相器１０２ｂは分配合成回路１０４から入力された右旋円偏波信号を移相してアンテナ素子１０１に出力する。信号の受信では、移相器１０２ａはアンテナ素子１０１から入力された左旋円偏波信号を移相して分配合成回路１０４に出力し、移相器１０２ｂはアンテナ素子１０１から入力された右旋円偏波信号を移相して分配合成回路１０４に出力する。
【００３８】
移相器１０２ａおよび１０２ｂにおける移相量は、制御回路１０３に指令される。また、移相器１０２ａおよび１０２ｂは、移相器の移相可能な範囲が１８０°以上であり、任意の偏波角τに対応可能である。
【００３９】
移相器１０２ａおよび１０２ｂは、左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を移相することができれば、構成は任意である。移相器１０２ａおよび１０２ｂとで相異なっていてもよい。本実施形態では一例として、移相器１０２ａおよび１０２ｂは移相量を連続的に変えられるアナログの移相器であり、それぞれ同一であるとする。
【００４０】
制御回路１０３は、移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量を決定する。制御回路１０３は、移相器１０２ａの挿入損失および移相器１０２ｂの挿入損失と移相量の関係を表す情報を、図示しない記憶部に保持している。制御回路１０３はこの情報に基づいて、直線偏波の偏波角τに対応し、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失が同等となるように、それぞれの移相量を決定する。
【００４１】
この記憶部はメモリ等であり、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  ＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、レジスタなどである。この記憶部はアンテナ装置１００の内部に備えられてもよいし、外部に備えられてもよい。本実施形態では一例として、この記憶部は制御回路１０３の内部に備えられているとする。
【００４２】
また、制御回路１０３は入力された信号の電力を計測することが可能である。制御回路１０３は、受信時ではこの信号の電力にさらに基づいて、移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量を決定する。決定された移相量は、移相器１０２ａおよび１０２ｂに伝達される。
【００４３】
具体的には、信号の送信では制御回路１０３は偏波角τを決定し、偏波角τに必要な位相差ψを満たし、挿入損失が同等となる移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量を決定する。
【００４４】
信号の受信では、制御回路１０３は入力された信号の電力を計測する。制御回路１０３は、入力された信号の電力を大きくするように移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量を変化させる。制御回路１０３は信号の電力にしきい値（以降、電力しきい値とも称する）を設ける。制御回路１０３は、この電力しきい値を満たし、挿入損失が同等となる移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量を決定する。また、制御回路１０３は信号の受信において決定した移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量から、アンテナ素子１０１が受信した左旋円偏波および右旋円偏波の偏波角τを推定することが可能である。
【００４５】
制御回路１０３は、ハードウェアの制御装置と演算装置を含む電子回路（プロセッサ）である。プロセッサの例としては、汎用目的プロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、およびその組み合わせが可能である。
【００４６】
分配合成回路１０４は、信号を２つに分配し、２つの信号を１つに合成する。具体的には、信号の送信では、分配合成回路１０４は、アンテナ装置１００と接続する機器から接続点１１０を通じて入力された信号を、左旋円偏波信号および右旋円偏波信号に分配して出力する。分配されたこの左旋円偏波信号および右旋円偏波信号の振幅は同等である。信号の受信では、分配合成回路１０４は入力された右旋円偏波信号および左旋円偏波信号を合成して出力する。
【００４７】
結合回路１０５は、入力された信号の一部を異なる端子からも出力する。具体的には、信号の受信において、分解合成回路１０４で合成された信号が結合回路１０５に入力されると、結合回路１０５はこの信号の一部を制御回路１０３に出力し、残りの信号を、接続点１１０を通じて送信先の機器に出力する。なお、結合回路１０５は、接続点１１０から入力された信号を分配合成回路１０４に出力する。
【００４８】
以上にアンテナ装置１００の構成要素を説明した。また、アンテナ装置１００はＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路で実装される。１チップ上にまとめて実装されてもよいし、一部の構成要素が別のチップ上に実装されてもよい。
【００４９】
このアンテナ装置１００は、移相器１０２ａおよび１０２ｂのそれぞれの挿入損失に基づいて左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を移相させる装置である。信号の送信におけるアンテナ装置１００の動作を、図３から図５を用いて説明する。
【００５０】
上記で説明したように、アンテナ装置１００は任意の偏波角で直線偏波を送信することが可能な装置である。一例として、図３に表される偏波角τ１の直線偏波を送信するアンテナ装置１００の動作を、図４のステップＳ１０１からＳ１０３を用いて説明する。
【００５１】
以下、ステップＳ１０１からＳ１０３の概要を説明する。アンテナ装置１００は、送信する直線偏波の偏波角（本実施形態ではτ１）を決定し、この偏波角τ１を満たす移相器１０２ａの移相量（以降、移相量φ１と称する）および移相器１０２ｂの移相量（以降、移相量φ２と称する）を、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失に基づいて決定し、指令する。アンテナ装置１００は、設定された移相量φ１およびφ２で左旋円偏波および右旋円偏波を送信し、偏波角τ１の直線偏波を送信する。
【００５２】
以下、図４のフローチャートに沿って、信号の送信におけるアンテナ装置１００の動作を、図３から図５を用いて説明する。制御回路１０３は、送信する直線偏波の偏波角τ１を決定する。制御回路１０３は、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失と移相量を表す情報（以降、特性情報とも称する）に基づいて、偏波角τ１に対応する移相量φ１およびφ２を決定する（ステップＳ１０１）。
【００５３】
一例として、図５に移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失を表す。挿入損失は、移相器の種類によって異なり、同様の移相器であっても移相量によって異なる。本実施形態では、移相器１０２ａおよび１０２ｂは同一の移相器であるので、同様の挿入損失で表される。制御回路１０３はこの挿入損失と移相量の関係を表す特性情報を内部の記憶部に保持している。制御回路１０３はこの特性情報に基づいて、偏波角τ１に対応する位相差を持ち、さらに移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失がそれぞれ同様となる移相量φ１およびφ２を決定する。偏波角τ１に対応する位相差を持つ移相量φ１およびφ２は、式（１３）を満たす。
【数１３】
2020178254.tif 000015
【００５４】
なお、本実施形態では一例として、移相量φ１およびφ２は同様に挿入損失がＩＬ１であるとする。移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失がほぼ同等であればよく、挿入損失が具体的な値に限定されるものではない。
【００５５】
また、本実施形態では、分配合成回路１０４によって分配される左旋円偏波信号および右旋円偏波信号は、同様の位相であるとする。
【００５６】
制御回路１０３は、決定した移相量φ１およびφ２を、移相器１０２ａおよび１０２ｂに伝達する。移相器１０２ａおよび１０２ｂは、伝達された移相量φ１およびφ２を設定する（ステップＳ１０２）。
【００５７】
アンテナ素子１０１は、移相器１０２ａおよび１０２ｂが移相した左旋円偏波信号および右旋円偏波信号に基づいて、左旋円偏波および右旋円偏波を送信し、直線偏波を送信する（ステップＳ１０３）。
【００５８】
具体的には、分配合成回路１０４に、アンテナ装置１００と接続された装置から送信すべき信号（以降、送信信号とも称する）が入力される。分配合成回路１０４は、この送信信号を左旋円偏波信号および右旋円偏波信号に分配する。本実施形態では一例として、この左旋円偏波信号および右旋円偏波信号は同様の振幅および同様の位相で分配される。この左旋円偏波信号は移相器１０２ａに、この右旋円偏波信号は移相器１０２ｂに入力される。
【００５９】
移相器１０２ａは入力された左旋円偏波信号を移相量φ１で移相し、アンテナ素子１０１に出力する。移相器１０２ｂは入力された右旋円偏波信号を移相量φ２で移相し、アンテナ素子１０１に出力する。アンテナ素子１０１は、移相器１０２ａおよび１０２ｂから入力された左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を、左旋円偏波および右旋円偏波として送信する。本実施形態では、アンテナ素子１０１は左旋円偏波および右旋円偏波の送信を同時に行い、直線偏波として送信する。
【００６０】
以後、アンテナ装置１００は送信信号を左旋円偏波信号および右旋円偏波信号に分配する。アンテナ装置１００は分配した左旋円偏波信号を移相量φ１で移相し、分配した右旋円偏波信号を移相量φ２で移相する。アンテナ装置１００は、移相した左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を、直線偏波として送信する。アンテナ装置１００は、これらの動作を継続して行う。
【００６１】
制御回路１０３は、アンテナ素子１０１が送信する直線偏波の偏波角τ１を再設定（変更）させる再設定指令が届いているか否かを確認する（ステップＳ１０４）。この再設定指令は、ユーザによるアンテナ装置１００への入力や、再設定指令を含んだ信号をアンテナ装置１００が取得するなどして制御回路１０３に伝えられる。
【００６２】
制御回路１０３にこの再設定指令が届いている場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１に戻り、制御回路１０３は偏波角τ１、移相量φ１およびφ２を再決定する。再設定指令に偏波角の指定がある場合、制御回路１０３は指定の偏波角に従った移相器１０２ａの移相量および移相器１０２ｂの移相量を再決定する。
【００６３】
一方、制御回路１０３にこの再設定指令が届いていない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、制御回路１０３は、アンテナ装置１００の動作を終了させる終了指令が届いているか否かを確認する（ステップＳ１０５）。この終了指令は、アンテナ装置１００の動作を本フローで終了させる指令である。この終了指令は、ユーザによるアンテナ装置１００への入力や、終了指令を含んだ信号をアンテナ装置１００が取得するなどして制御回路１０３に伝えられる。この終了指令は、直ちにアンテナ装置１００の動作を終了させる指令であってもよい。
【００６４】
制御回路１０３にこの終了指令が届いていない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、ステップＳ１０３に戻り、アンテナ装置１００は、直線偏波の送信を継続する。一方、制御回路１０３にこの終了指令が届いている場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、フローは終了し、アンテナ装置１００は動作を終了する。
【００６５】
以上にアンテナ装置１００の送信における動作を説明した。以下に信号の受信におけるアンテナ装置１００の動作を、図３および図６を用いて説明する。
【００６６】
上記で説明したように、アンテナ装置１００は任意の偏波角の直線偏波を受信することが可能な装置である。一例として、図３に表される偏波角τ１の直線偏波を受信するアンテナ装置１００の動作を、図６のステップＳ１１１からＳ１１５を用いて説明する。送信の場合と同様に、偏波角τ１に対応した移相器１０２ａの移相量をφ１、移相器１０２ｂの移相量をφ２として表す。
【００６７】
以下、ステップＳ１１１からＳ１１５の概要を説明する。アンテナ装置１００は、直線偏波として左旋円偏波および右旋円偏波を受信し、受信した左旋円偏波を表す左旋円偏波信号、および受信した右旋円偏波を表す右旋円偏波信号を出力する。アンテナ装置１００は、この左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を合成する。アンテナ装置１００は、この受信信号の電力、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失に基づいて移相量φ１およびφ２を決定し、指令する。アンテナ装置１００は、設定された移相量φ１およびφ２で左旋円偏波および右旋円偏波を受信し、受信信号を合成する。
【００６８】
なお、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失は、図５に表されたものと同様とする。すなわち、移相器１０２ａおよび１０２ｂは同一の移相器の場合を、一例として説明する。また、本実施形態では一例として、受信した左旋円偏波信号および右旋円偏波信号は、同様の位相であるものとする。移相器１０２ａの移相量および移相器１０２ｂの移相量、あらかじめ設定された移相量とする。
【００６９】
以下、図６のフローチャートに沿って、信号の送信におけるアンテナ装置１００の動作を説明する。
【００７０】
アンテナ素子１０１は、左旋円偏波および右旋円偏波を受信する（ステップＳ１１１）。アンテナ素子１０１は、左旋円偏波を左旋円偏波信号として移相器１０２ａに対して出力し、右旋円偏波を右旋円偏波信号として移相器１０２ｂに対して出力する。本実施形態では、アンテナ素子１０１は左旋円偏波および右旋円偏波が重なった直線偏波を上記の説明と同様に受信し、左旋円偏波信号および右旋円偏波信号として出力する。
【００７１】
移相器１０２ａおよび１０２ｂは、設定された移相量で左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を移相する（ステップＳ１１２）。一例として移相器１０２ａおよび１０２ｂは、あらかじめ設定された移相量で左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を移相する。移相器１０２ａおよび１０２ｂは、移相した左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を分配合成回路１０４に対して出力する。
【００７２】
分配合成回路１０４は、入力された左旋円偏波信号および右旋円偏波信号から、受信信号を合成する（ステップＳ１１３）。分配合成回路１０４は、合成した受信信号を結合回路１０５に対して出力する。
【００７３】
結合回路１０５は、入力された受信信号を分割し、制御回路１０３および接続点１１０に対して出力する（ステップＳ１１４）。接続点１１０に出力された受信信号は、アンテナ装置１００と接続された機器に入力される。
【００７４】
以上に説明したステップＳ１１１からＳ１１４までは、移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量の設定に関わらず、継続して行っている。
【００７５】
制御回路１０３は、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失と移相量を表す特性情報と、入力された受信信号の電力に基づいて、受信した直線偏波の偏波角τ１に対応する位相差を持つ移相量φ１およびφ２を決定する（ステップＳ１１５）。一例として、制御回路１０３は、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失がそれぞれ同様となり、式（１３）を満たす移相量φ１およびφ２を決定する。
【００７６】
具体的には、制御回路１０３は、入力された受信信号の電力を計測する。制御回路１０３は、内部に備えられた記憶部にあらかじめ様々な偏波角に対応する位相差を持つ移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量の組を複数保持している。この移相量の組は、移相器１０２ａおよび１０２ｂの特性情報に基づいて、それぞれ移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失がほぼ同等となるように設定されている。
【００７７】
制御回路１０３は、この複数の移相量の組から、受信信号の電力が電力しきい値を満たす組を決定する。本実施形態では、受信する直線偏波の偏波角はτ１であるので、制御回路１０３は、移相量φ１およびφ２の組を決定し、あらかじめ設定された移相量から変更する。以降、ステップＳ１１２は、移相量φ１およびφ２で行われる。
【００７８】
制御回路１０３は、このステップ以降も入力された受信信号の電力を計測している。制御回路１０３は、この受信信号の電力が電力しきい値を満たすか否かを確認する（ステップＳ１１６）。電力しきい値を満たさない場合（ステップＳ１１６：Ｎｏ）、ステップＳ１１５へ戻る。受信する直線偏波の偏波角τがτ１から変更となった可能性があり、移相器１０２ａおよび移相器１０２ｂの移相量を再決定する必要があるためである。
【００７９】
一方、電力しきい値を満たす場合（ステップＳ１１６：Ｙｅｓ）、制御回路１０３はアンテナ装置１００の動作を終了させる終了指令が届いているか否かを確認する（ステップＳ１１７）。この終了指令は、アンテナ装置１００の動作を本フローで終了させる指令である。この終了指令は、ユーザによるアンテナ装置１００への入力や、終了指令を含んだ信号をアンテナ装置１００が取得するなどして制御回路１０３に伝えられる。この終了指令は、直ちにアンテナ装置１００の動作を終了させる指令であってもよい。
【００８０】
制御回路１０３にこの終了指令が届いていない場合（ステップＳ１１７：Ｎｏ）、ステップＳ１１４に戻り、アンテナ装置１００は、直線偏波の受信を継続する。一方、制御回路１０３にこの終了指令が届いている場合（ステップＳ１１７：Ｙｅｓ）、フローは終了し、アンテナ装置１００は動作を終了する。
【００８１】
以上にアンテナ装置１００の送信および受信における動作を説明し、本実施形態を説明した。アンテナ装置１００の変形例は様々に実装、実行可能である。以下に、アンテナ装置１００の構成および動作の変形例について説明する。
【００８２】
本実施形態では、アンテナ素子１０１は、摂動素子として切込みを入れた方形パッチアンテナとしていた。変形例として、アンテナ素子１０１は、本実施形態で説明したアンテナとは異なるアンテナであってもよい。例えば、直交直線共用パッチアンテナに、９０°ハイブリッドカプラなどの回路を組み合わせてもよいし、ダイポールアンテナ、ヘリカルアンテナ、スパイラルアンテナ、ループアンテナ、誘電体共振器アンテナ、セプタム構造や直交モード変換器を装荷した導波管を用いたアンテナ、スロットアンテナ、反射鏡アンテナ、レンズアンテナ、メタ表面を用いたアンテナなどである。また、これらを複数個配列したアレーアンテナでもよい。複数の直線偏波のアンテナに位相差を与えて励振し、円偏波を発生させるシーケンシャルアレーアンテナでもよい。
【００８３】
本実施形態では、移相器１０２ａおよび１０２ｂはアナログの移相器としていた。変形例として、移相量を離散的に切り替えるディジタルの移相器でとしてもよいし、複数の移相器を組み合わせて移相器１０２ａおよび１０２ｂを構成してもよい。移相器１０２ａおよび１０２ｂの具体例として、ＰＩＮダイオードやＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）スイッチなどで移相器に接続される線路の長さを切り替えることが可能な移相器でもよい。移相器１０２ａおよび１０２ｂは、線路の長さを切り替えることが可能な移相器と９０°ハイブリッドカプラなどの回路を組み合わせた反射型移相器でもよい。移相器１０２ａおよび１０２ｂは、バラクタダイオードなどの可変インピーダンス素子でもよい。
【００８４】
また、本実施形態では、移相器１０２ａおよび１０２ｂは同一の移相器として説明したが、変形例として、移相器１０２ａおよび１０２ｂは異なる移相器であってもよい。図７を用いて、移相器１０２ａおよび１０２ｂが異なる移相器である場合を説明する。異なる移相器であるとは、移相器１０２ａと移相器１０２ｂとは移相量による挿入損失が異なることを表す。なお、本実施形態と同様、偏波角τ１の直線偏波を送信および受信する場合について説明する。
【００８５】
図７は、移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量と挿入損失を表す図である。移相器１０２ａの移相量と挿入損失の関係は実線で、移相器１０２ｂの移相量と挿入損失の関係は破線で表されている。本実施形態と同様、偏波角τ１の直線偏波を送信および受信を実現するための、移相器１０２ａの移相量および移相器１０２ｂの移相量の差分がΔψ１であるとする。
【００８６】
移相器１０２ａおよび１０２ｂが異なる場合でも、制御回路１０３は、移相量の差分Δψ１を満たし、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失が同等となる移相量を決定する。式（１３）を満たす移相量として、移相量φ１ｂおよびφ２ｂが決定される。この場合の挿入損失は移相器１０２ａおよび１０２ｂともにＩＬｂである。
【００８７】
なお、制御部１０３は、移相量の差分Δψ１の絶対値を満たし、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失が同等となる移相量を決定する場合、式（１３）から、φ１とφ２の差分がマイナスとなるため、偏波角が−τ１となる。この場合の移相量はφ１ａおよびφ２ａであり、挿入損失は移相器１０２ａおよび１０２ｂともにＩＬａである。
【００８８】
本実施形態では、信号の受信において、移相器１０２ａおよび１０２ｂはあらかじめ移相量が設定されていた。この移相量は、移相器１０２ａおよび１０２ｂの製造時に設定されたものでもよいし、制御回路１０３が定めて移相器１０２ａおよび１０２ｂに設定させてもよいし、アンテナ装置１００と接続された機器からの指令を受けて設定するようにしてもよい。
【００８９】
本実施形態では、制御回路１０３は移相器１０２ａおよび１０２ｂに対してそれぞれ移相量を伝達していた。この移相量の伝達は任意の方法が適用可能である。例えば、制御回路１０３は有線、無線で信号を送ることにより伝達してもよい。制御回路１０３は、磁場を発生させる機器に対して信号を送り、この機器から磁場を発生させることにより移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量を伝達するようにしてもよい。制御回路１０３は、機械的な動作を行う機器に対して信号を送り、この機器が移相器１０２ａおよび１０２ｂに対して機械的に移相量を設定するようにしてもよい。
【００９０】
本実施形態では、信号の受信において制御回路１０３は、制御回路１０３に入力される受信信号の電力が、電力しきい値を満たす移相器１０２ａおよび移相器１０２ｂの移相量を決定していた。変形例として、制御回路１０３は移相器１０２ａおよび移相器１０２ｂの移相量の組み合わせを複数保持し、それぞれの組み合わせにおける信号の電力を計測するようにしてもよい。制御回路１０３は、この複数の組み合わせのうち、制御回路１０３に入力される信号の電力が最大となる組み合わせを、移相量φ１およびφ２として決定するようにしてもよい。なお、この最大は準最大のものを含むものとする。
【００９１】
本実施形態では、制御回路１０３は、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失が同等となる移相量から移相量φ１およびφ２を決定していた。変形例として、Δψを満たし、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失が同等となる移相量が存在しない場合、制御回路１０３は、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失の差分が小さくなるように移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量を決定するようにしてもよい。制御回路１０３はしきい値を設けて移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失の差分が小さいか否かを判定するようにしてもよい。
【００９２】
本実施形態では、制御回路１０３は、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失が同等となる移相量から移相量φ１およびφ２を決定していた。変形例として、制御回路１０３は移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失に基づいて移相量φ１およびφ２のいずれか一方を決定するようにしてもよい。例えば、移相量φ１はあらかじめ移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失に基づいて設定しておき、移相量φ２を移相量φ１の挿入損失と同等になるように決定するようにしてもよい。
【００９３】
本実施形態では、制御回路１０３は、内部に備えられた記憶部に移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失と移相量を表す特性情報に基づいて、移相量φ１およびφ２を決定していた。変形例として、制御回路１０３は、移相器１０２ａの移相による左旋円偏波信号の振幅および位相の変化、移相器１０２ｂの移相による右旋円偏波信号の振幅および位相の変化に基づいて、移相量φ１およびφ２を決定するようにしてもよい。
【００９４】
移相器１０２ａに入力される左旋円偏波信号、移相器１０２ａから出力される左旋円偏波信号、移相器１０２ｂに入力される右旋円偏波信号、および移相器１０２ｂから出力される右旋円偏波信号を、それぞれ一部結合回路で取り出し、制御回路１０３に入力する。制御回路１０３は、移相器１０２ａの移相による左旋円偏波信号の振幅および位相の変化、移相器１０２ｂの移相による右旋円偏波信号の振幅および位相の変化を算出し、算出した変化に基づいて移相量φ１およびφ２を決定するようにしてもよい。
【００９５】
本実施形態では、分配合成回路１０４は送信信号を左旋円偏波信号および右旋円偏波信号に分配し、受信した左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を受信信号に合成する回路である。分配合成回路１０４は、例えばＴ分岐回路やＷｉｌｋｉｎｓｏｎ分配器である。
【００９６】
本実施形態では、分配合成回路１０４は、送信信号を左旋円偏波信号および右旋円偏波信号に分配する際、位相差を与えていない。変形例として、分配合成回路１０４は、送信信号を左旋円偏波信号および右旋円偏波信号に分配する際、位相差を与えるようにしてもよい。この場合、式（１３）は、以下のように変形される。
【数１４】
2020178254.tif 000016
【００９７】
ここで、αは右旋円偏波信号が左旋円偏波信号に対して遅れている位相量を表す。式（１４）に表されるように、制御回路１０３は左旋円偏波信号および右旋円偏波信号の位相差にさらに基づいて、移相器１０２ａおよび１０２ｂのそれぞれの移相量を決定する。なお、分配合成回路１０４が左旋円偏波信号および右旋円偏波信号に位相差を与えて分配する場合、分配合成回路１０４は与える位相差を制御回路１０３に対して伝達する。
【００９８】
また、信号の受信においても、分配合成回路１０４が位相差を与えて合成する場合も、分配合成回路１０４は与える位相差を制御回路１０３に対して伝達する。制御回路１０３は、左旋円偏波信号および右旋円偏波信号の位相差にさらに基づいて、移相器１０２ａおよび１０２ｂのそれぞれの移相量を決定する。
【００９９】
本実施形態では、結合回路１０５は受信信号の一部を制御回路１０３に出力し、残りの信号を接続点１１０に出力していた。結合回路１０５は例えば、方向性結合器である。また、変形例として、結合回路１０５はスイッチであってもよい。結合回路１０５がスイッチである場合、受信信号は接続点１１０または制御回路１０３に出力される。このスイッチによる出力先の切り替えは、制御回路１０３によって行われる。
【０１００】
また、アンテナ装置１００は、結合回路１０５を排してもよい。アンテナ装置１００から結合回路１０５を排したアンテナ装置１２０を、図８に表す。図８に表される接続点１１０ｅは、接続点１１０と同様である。アンテナ装置１２０の動作は、本実施形態で説明したアンテナ装置１００の動作と同様であるため、相違点以外の説明を省略する。
【０１０１】
相違点として、本実施形態では制御回路１０３は結合回路１０５から入力された受信信号の一部によって受信信号の電力を取得していた。変形例では、受信信号が接続点１１０からアンテナ装置１２０と接続する機器に入力され、この機器によって受信信号の信号処理が行われる。この機器から、受信信号の電力を表す情報がアンテナ装置１２０に対して出力される。この情報は、接続点１１０ｅを通じて制御回路１０３に入力される。
【０１０２】
アンテナ装置１２０と接続する機器は、接続点１１０から送られた受信信号の一部を、接続点１１０ｅを通じて制御回路１０３に対して出力するようにしてもよい。
【０１０３】
結合回路１０５を排することで、アンテナ装置の小型化や省力化、および受信信号の電力を低減せずにアンテナ装置１２０と接続する機器に入力することができる。
【０１０４】
本実施形態における、アンテナ装置１００の構成要素を接続する線路は高周波信号が伝搬する線路であれば、任意の線路が適用可能である。例えば、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路、ストリップ線路、平行二線式線路、同軸線路、導波管である。複数の種類の線路を組み合わせてもよいが、アンテナ装置１００から移相器１０２ａおよび１０２ｂを接続する２本の線路はそれぞれ同じ種類の線路であり、移相器１０２ａおよび１０２ｂから分配合成回路１０４を接続する２本の線路もそれぞれ同じ種類の線路である。
【０１０５】
以上に、アンテナ装置１００の構成および動作の変形例について説明した。以下に、本実施形態に適用可能なアンテナ装置について、図９から図１３を用いて説明する。図９から図１３において、アンテナ装置１００の構成要素と同様な構成要素には、同じ符号を付して説明を省略する。
【０１０６】
アンテナ装置１００は、増幅器１０６をさらに備えるようにしてもよい。図９は、増幅器１０６をさらに備えたアンテナ装置１３０の構成図を表す。
【０１０７】
増幅器１０６は、入力された信号の電力を増幅し、出力する。図９では、増幅器１０６は接続点１１０と結合回路１０５の間に備えられている。増幅器１０６は、送信信号および受信信号の電力を増幅する。増幅器１０６は、入力された信号の電力を増幅し、出力できれば任意の装置が適用可能である。例えば、増幅器１０６は電力増幅器（Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＰＡ）、低雑音増幅器（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＬＮＡ）である。
【０１０８】
増幅器１０６を備えることにより、送信ではアンテナ素子１０１から送信される直線偏波の電力を大きくすることができる。アンテナ装置１３０を無線通信に用いる場合は、信号対雑音電力比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ：ＳＮ比）を向上させることができる。アンテナ装置１３０を無線電力伝送に用いる場合は、給電量を増大することができる。給電量が増大することで、給電対象の給電時間の短縮につながる。また、受信では受信信号の電力を増幅することができるため、アンテナ装置１３０を無線通信に用いる場合に信号対雑音電力比を向上させることができる。
【０１０９】
なお、信号の送信および受信におけるアンテナ装置１３０の動作は、本実施形態で説明した動作と同様であるため、説明を省略する。動作の変形例として、制御回路１０３は増幅器１０６の動作を指令するようにしてもよい。
【０１１０】
図１０は、増幅器１０６ａおよび１０６ｂをさらに備えたアンテナ装置１４０の構成図を表す。増幅器１０６ａおよび１０６ｂは、先に説明した増幅器１０６と同様である。アンテナ装置１３０と異なり、アンテナ装置１４０はアンテナ素子１０１と移相器１０２ａおよび１０２ｂの間にそれぞれ１つ増幅器１０６ａおよび１０６ｂが備えられている。アンテナ装置１４０においては、増幅器１０６ａは左旋円偏波信号を増幅し、増幅器１０６ｂは右旋円偏波信号を増幅する。
【０１１１】
図９の場合と同様に、増幅器１０６を備えることにより、送信ではアンテナ素子１０１から送信される直線偏波の電力を大きくすることができる。アンテナ装置１４０を無線通信に用いる場合は、信号対雑音電力比を向上させることができる。アンテナ装置１４０を無線電力伝送に用いる場合は、給電量を増大することができる。また、受信では受信信号の電力を増幅することができるため、アンテナ装置１４０を無線通信に用いる場合に信号対雑音電力比を向上させることができる。
【０１１２】
なお、信号の送信および受信におけるアンテナ装置１４０の動作は、本実施形態で説明した動作と同様であるため、説明を省略する。動作の変形例として、制御回路１０３は増幅器１０６ａおよび１０６ｂの動作を指令するようにしてもよい。
【０１１３】
アンテナ装置１４０は、振幅調整回路１０７ａおよび１０７ｂをさらに備えるようにしてもよい。図１１は、振幅調整回路１０７ａおよび１０７ｂをさらに備えたアンテナ装置１５０の構成図を表す。
【０１１４】
振幅調整回路１０７ａおよび１０７ｂは、入力された信号の振幅を変化させることができる。信号の送信において、増幅器１０６ａおよび１０７ｂによって出力された左旋円偏波信号および右旋円偏波信号の振幅にずれがあった場合、振幅調整回路１０７ａおよび１０７ｂによって左旋円偏波信号および右旋円偏波信号の振幅を同等の振幅に変化させる。左旋円偏波信号および右旋円偏波信号の振幅が同様となることで、ＸＰＤを良好に保つことができる。
【０１１５】
なお、信号の送信および受信におけるアンテナ装置１５０の動作は、本実施形態で説明した動作と同様であるため、説明を省略する。動作の変形例として、制御回路１０３は振幅調整回路１０７ａおよび１０７ｂの動作を指令するようにしてもよい。この際、増幅器１０６ａおよび１０６ｂから左旋円偏波信号および右旋円偏波信号の一部を制御回路１０３に対して出力してもよい。制御回路１０３は、入力された左旋円偏波信号および右旋円偏波信号の振幅を計測し、振幅調整回路１０７ａおよび１０７ｂの動作を指令するようにしてもよい。増幅器１０６ａおよび１０６ｂから制御回路１０３への信号の一部の出力は、本実施形態で説明した結合回路１０５と同様の結合回路１０５ａおよび１０５ｂを用いるようにしてもよい。
【０１１６】
アンテナ装置１００は合分波器１０８をさらに備えるようにしてもよい。図１２は、合分波器１０８をさらに備えたアンテナ装置１６０の構成図を表す。
【０１１７】
合分波器１０８は、送信信号と受信信号とを異なる線路に分離する。図１２では、合分波器１０８は結合回路１０５、接続点１１０ａ、および１１０ｂと接続されている。接続点１１０ａおよび１１０ｂは、本実施形態で説明した接続点１１０と同様である。図１２では、送信信号は接続点１１０ａから合分波器１０８を通じて結合回路１０５に出力される。受信信号は結合回路１０５から合分波器１０８を通じて接続点１１０ｂに出力される。合分波器１０８は、送信信号と受信信号とを異なる線路に分離することができれば任意の装置が適用可能である。例えば構造によって分離が可能なサーキュレータ、周波数によって分離可能なダイプレクサ、時間によって分離可能なスイッチなどである。
【０１１８】
合分波器１０８によって、送信信号と受信信号を異なる線路に分離することができる。送信信号と受信信号を分離することにより、送信信号と受信信号が混信する可能性を低減し、ＸＰＤを良好に保つことができる。
【０１１９】
なお、信号の送信および受信におけるアンテナ装置１５０の動作は、本実施形態で説明した動作と同様であるため、説明を省略する。
【０１２０】
アンテナ装置１６０は、増幅器１０６ａおよび１０６ｂをさらに備えるようにしてもよい。図１３は、アンテナ装置１６０に増幅器１０６ａおよび１０６ｂをさらに備えたアンテナ装置１７０の構成図を表す。アンテナ装置１７０においては、増幅器１０６ａは送信信号を増幅し、増幅器１０６ｂは受信信号を増幅する。
【０１２１】
図９から図１１のアンテナ装置と同様に、増幅器１０６ａおよび１０６ｂを備えることにより、送信ではアンテナ素子１０１から送信される直線偏波の電力を大きくすることができる。アンテナ装置１７０を無線通信に用いる場合は、信号対雑音電力比を向上させることができる。アンテナ装置１７０を無線電力伝送に用いる場合は、給電量を増大することができる。また、受信では受信信号の電力を増幅することができるため、アンテナ装置１７０を無線通信に用いる場合に信号対雑音電力比を向上させることができる。
【０１２２】
なお、信号の送信および受信におけるアンテナ装置１７０の動作は、本実施形態で説明した動作と同様であるため、説明を省略する。動作の変形例として、制御回路１０３は増幅器１０６ａおよび１０６ｂの動作を指令するようにしてもよい。
【０１２３】
以上に、第１の実施形態におけるアンテナ装置１００とその変形例を説明した。本実施形態のアンテナ装置は、左旋円偏波信号および右旋円偏波信号の移相を、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失に基づいて行う。このようにすることで、移相器の移相量を制御して偏波面の角度を変えることができる。さらに、この挿入損失が同様になるように左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を移相させることで、交差偏波識別度ＸＰＤを良好に保ちながら偏波角を変えることができる。
【０１２４】
（第２の実施形態）
図１４は、第２の実施形態におけるアンテナ装置２００の構成を表す図である。アンテナ装置２００は、第１の実施形態におけるアンテナ装置１００と異なる分配合成回路２０１を備える。アンテナ装置２００は、分配合成回路２０１以外はアンテナ装置１００と同様であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、説明を省略する。分配合成回路２０１を備えることで、アンテナ装置２００は、移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量を変更せずに異なる偏波角の２つの直線偏波を送信および受信することができる。アンテナ装置２００は、第１の実施形態で説明した効果に加えて、さらに異なる偏波角の２つの直線偏波に対応できるため、信号の送信および受信を効率よく行うことができる。
【０１２５】
分配合成回路２０１は４端子を有する。分配合成回路２０１は移相器１０２ａ、移相器１０２ｂ、結合回路１０５、および接続点１１０ｂと接続されている。
【０１２６】
分配合成回路２０１は、分配合成回路１０４と同様に、信号を２つに分配し、２つの信号を１つに合成する。具体的には、信号の送信では、分配合成回路２０１は送信信号を、左旋円偏波信号および右旋円偏波信号に分配して出力する。分配されたこの左旋円偏波信号および右旋円偏波信号の振幅は同等である。信号の受信では、分配合成回路１０４は入力された右旋円偏波信号および左旋円偏波信号を合成して受信信号を出力する。
【０１２７】
分配合成回路２０１は、信号の分配において、接続点１１０ａおよび１１０ｂの一方から入力された送信信号を左旋円偏波信号および右旋円偏波信号に分配する。分配合成回路２０１は左旋円偏波信号を移相器１０２ａに出力し、右旋円偏波信号を移相器１０２ｂに出力する。もう一方の接続点には左旋円偏波信号および右旋円偏波信号は出力されない。
【０１２８】
分配合成回路２０１は、位相差をつけて信号を分配することが可能である。分配合成回路２０１が位相差をつけて信号を分配することにより、接続点１１０ａからの送信信号と、接続点１１０ｂからの送信信号は、最終的にそれぞれ偏波角が異なる直線偏波としてアンテナ素子１０１から送信される。
【０１２９】
分配合成回路２０１は移相器１０２ａおよび１０２ｂから入力された左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を受信信号に合成する。分配合成回路２０１は接続点１１０ａおよび１１０ｂの一方に受信信号を出力し、もう一方には出力しない。以降、この出力しないとはほとんど出力しないことを意味し、全く出力しないことに限定されるものではない。
【０１３０】
分配合成回路２０１は、信号の受信において、入力される左旋円偏波信号および右旋円偏波信号の位相差によって、接続点１１０ａおよび結合回路１０５に出力される受信信号の電力が異なる。
【０１３１】
分配合成回路２０１が接続点１１０ａおよび結合回路１０５に対してそれぞれ出力する受信信号の電力は、受信信号の合成元である左旋円偏波信号および右旋円偏波信号の位相差に基づく。例えば、分配合成回路２０１に入力される左旋円偏波信号の位相と右旋円偏波信号の位相が同相に近づけば、接続点１１０ａに対して出力される受信信号の電力は大きくなり、結合回路１０５に出力される受信信号の電力は小さくなる。一方、分配合成回路２０１に入力される左旋円偏波信号の位相と右旋円偏波信号の位相が逆相に近づけば、接続点１１０ａに対して出力される受信信号の電力は小さくなり、結合回路１０５に出力される受信信号の電力は大きくなる。
【０１３２】
分配合成回路２０１に入力される左旋円偏波信号の位相および右旋円偏波信号の位相が同相であれば、分配合成回路２０１は受信信号を接続点１１０ａに対して出力し、結合回路１０５に対しては受信信号を出力しない。一方、分配合成回路２０１に入力される左旋円偏波信号の位相および右旋円偏波信号の位相が逆相であれば、分配合成回路２０１は受信信号を結合回路１０５に対して出力し、接続点１１０ａに対しては受信信号を出力しない。
【０１３３】
分配合成回路２０１は、信号を２つに分配し、２つの信号を１つに合成する４端子の回路であれば任意の回路を適用可能である。例えば、マジックＴ、ラットレース、９０°ハイブリッドカプラ、１８０°ハイブリッドカプラなどのハイブリッド回路である。本実施形態では一例として、９０°ハイブリッドカプラを適用した場合を説明する。
【０１３４】
以上に、アンテナ装置２００の構成要素である分配合成回路２０１を説明した。アンテナ装置２００は、アンテナ装置１００と同様の実装方法が適用可能である。
【０１３５】
以下に、アンテナ装置２００の動作を説明する。なお、アンテナ装置２００の動作はアンテナ装置１００の動作と同様であるので、概要を説明する。まず、アンテナ装置２００の送信における動作の概要を説明する。
【０１３６】
本実施形態では、接続点１１０ａおよび１１０ｂから分配合成回路２０１に送信信号を入力することが可能である。分配合成回路２０１によって分配することにより、接続点１１０ａから入力される送信信号をもとにした直線偏波と、接続点１１０ｂから入力される送信信号をもとにした直線偏波とは、偏波面が直交する直線偏波となる。
【０１３７】
偏波面が直交する直線偏波となることで、直線偏波が互いに与える干渉を少なくし、それぞれの直線偏波における信号の送信および受信を行うことができる。
【０１３８】
本実施形態における信号の送信の説明では、接続点１１０ａから入力される送信信号を第１送信信号、接続点１１０ｂから入力される送信信号を第２送信信号と称する。第１送信信号を分配した左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を、第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号と称する。第２送信信号を分配した左旋円偏波信号および右旋円偏波信号を、第２左旋円偏波信号および第２右旋円偏波信号と称する。第１送信信号および第２送信信号の周波数帯は同等である。また、第１左旋円偏波信号と第２左旋円偏波信号の周波数帯も同等であり、第１右旋円偏波信号と第２右旋円偏波信号の周波数帯も同等である。
【０１３９】
また、本実施形態において、分配合成回路２０１は位相差を付けて信号を分配する。本実施形態では一例として、第１右旋円偏波信号の位相は、第１左旋円偏波信号の位相と比較して９０°遅れて分配される。第１左旋円偏波信号の振幅および第１右旋円偏波信号の振幅は同様になるように分配される。第２左旋円偏波信号の位相は、第２右旋円偏波信号の位相と比較して９０°遅れて分配される。第２左旋円偏波信号の振幅および第２右旋円偏波信号の振幅は同様になるように分配される。
【０１４０】
分配合成回路２０１に対して第１送信信号を入力する場合は、第１の実施形態の説明と同様である。第１の実施形態の説明と同様に、第１送信信号をもとにした直線偏波の偏波角をτ１とする。本実施形態では、第１右旋円偏波信号の位相は、第１左旋円偏波信号の位相と比較して９０°遅れて分配される。制御回路１０３は、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失が同等となり、式（１５）を満たす移相量φ１およびφ２を決定する。
【数１５】
2020178254.tif 000017
【０１４１】
以降は第１の実施形態の説明と同様である。制御回路１０３は移相量φ１およびφ２を移相器１０２ａおよび１０２ｂに伝達し、移相器１０２ａおよび１０２ｂは移相量φ１およびφ２に設定する。分配合成回路２０１は接続点１１０ａから第１送信信号を入力された場合、第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号に分配する。分配合成回路２０１は、第１左旋円偏波信号を移相器１０２ａに対して出力し、第１右旋円偏波信号を移相器１０２ｂに対して出力する。第１左旋円偏波信号は移相器１０２ａにおいて移相量φ１で移相され、アンテナ素子１０１に出力される。第１右旋円偏波信号は移相器１０２ｂにおいて移相量φ２で移相され、アンテナ素子１０１に出力される。アンテナ素子１０１は、第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号を出力し、偏波角τ１の直線偏波を送信する。
【０１４２】
以上に、分配合成回路２０１に第１送信信号を入力した場合を説明した。第２送信信号を分配合成回路２０１に入力する場合の動作については、上で説明した分配合成回路２０１に第１送信信号を入力した場合と同様であるため、説明を省略する。移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量は同様にφ１およびφ２に設定される。第２送信信号は、最終的に偏波角τ２の直線偏波としてアンテナ素子１０１から送信される。
【０１４３】
分配合成回路２０１に第１送信信号を入力した場合と第２送信信号を入力した場合を分けて説明したが、これらは同時に行うことが可能である。この場合、偏波角τ１の直線偏波および偏波角τ２の直線偏波が同時にアンテナ素子１０１から送信される。
【０１４４】
図１５は、第１送信信号をもとにした直線偏波の偏波面と、第２送信信号をもとにした直線偏波の偏波面を表す図である。図１５は、第１送信信号をもとにした直線偏波の偏波面は偏波角τ１であり、第２送信信号をもとにした直線偏波の偏波面は偏波角τ２であることを表す。以下に第１送信信号をもとにした直線偏波の偏波面と第２送信信号をもとにした直線偏波の偏波面とが直交することを説明する。
【０１４５】
本実施形態では、第１右旋円偏波信号の位相は第１左旋円偏波信号の位相と比較して９０°遅れて分配され、第２左旋円偏波信号の位相は第２右旋円偏波信号の位相と比較して９０°遅れて分配される。これにより、第２左旋円偏波信号および第２右旋円偏波信号の位相差Δψ２は式（１６）で表される。
【数１６】
2020178254.tif 000018
【０１４６】
式（５）および式（１６）から、式（１７）に変形することができる。
【数１７】
2020178254.tif 000019
【０１４７】
式（１７）は、偏波角τ１および偏波角τ２の差分は９０°である。したがって、第１送信信号をもとにした直線偏波の偏波面（偏波面１）と第２送信信号をもとにした直線偏波の偏波面（偏波面２）とは直交する。
【０１４８】
以上に、分配合成回路２０１に第１送信信号を入力した場合と第２送信信号を入力した場合について説明した。以下に、アンテナ装置２００における受信について説明する。
【０１４９】
一例として、アンテナ装置２００における偏波角τ１の直線偏波および偏波角τ２の直線偏波の受信をそれぞれ説明する。なお、第１の実施形態と同様に、移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量はあらかじめ設定された値とする。
【０１５０】
本実施形態における信号の受信の説明では、アンテナ素子１０１が偏波角τ１の直線偏波を受信して移相器１０２ａおよび１０２ｂに出力する信号を、それぞれ第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号と称する。アンテナ素子１０１が偏波角τ２の直線偏波を受信して移相器１０２ａおよび１０２ｂに出力する信号を、それぞれ第２左旋円偏波信号および第２右旋円偏波信号と称する。分配合成回路２０１が第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号を合成した信号を、第１受信信号とする。分配合成回路２０１が第２左旋円偏波信号および第２右旋円偏波信号を合成した信号を、第２受信信号とする。
【０１５１】
第１左旋円偏波信号と第２左旋円偏波信号の周波数帯は同等であり、第１右旋円偏波信号と第２右旋円偏波信号の周波数帯は同等である。また、第１受信信号および第２受信信号の周波数帯も同等である。
【０１５２】
アンテナ素子１０１が偏波角τ１の直線偏波を受信する場合を説明する。アンテナ装置２００の動作は、第１の実施形態におけるアンテナ装置１００の動作と大部分は同様である。相違点は制御回路１０３が、入力される受信信号の電力が小さくなるように移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量を決定する点である。本実施形態では、制御回路１０３は第１の実施形態で説明した電力しきい値とは異なる、第２電力しきい値を設定している。この第２電力しきい値は、分配合成回路２０１が第１受信信号を結合回路１０５に対して出力しないことを判定するしきい値である。
【０１５３】
この相違点以外の動作は、第１の実施形態で説明した動作と同様である。アンテナ素子１０１は偏波角τ１の直線偏波を受信し、第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号を移相器１０２ａおよび１０２ｂに出力する。移相器１０２ａおよび１０２ｂは、あらかじめ設定された移相量で第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号を移相し、分配合成回路２０１に対して出力する。分配合成回路２０１は第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号から、第１受信信号を合成する。分配合成回路２０１は、合成元の第１左旋円偏波信号の位相および第１右旋円偏波信号の位相に応じて、接続点１１０ａおよび結合回路１０５に対して第１受信信号を出力する。
【０１５４】
制御回路１０３は、様々な偏波角に対応した位相差を持つ移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量の組から、入力された第１受信信号の電力が小さくなる組を決定し、あらかじめ設定された移相量から変更する。この移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量の組は、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失が同等となる組でもある。
【０１５５】
制御回路１０３は、様々な偏波角に対応した移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量の組を移相器１０２ａおよび１０２ｂに伝達し、受信電力を計測することで、第２電力しきい値を満たす移相量の組を決定する。本実施形態では、決定された移相量はφ１およびφ２であるとする。移相量がφ１およびφ２である場合、第１受信信号は結合回路１０５に出力されず、接続点１１０ａに対して出力される。以降の動作は第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１５６】
以上に、アンテナ素子１０１が偏波角τ１の直線偏波を受信する場合を説明した。アンテナ素子１０１が偏波角τ２の直線偏波を受信する場合は、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。移相器１０２ａおよび１０２ｂに設定された移相量がφ１およびφ２である場合、第１受信信号は結合回路１０５に出力され、接続点１１０ａに対しては出力されない。
【０１５７】
アンテナ装置２００が偏波角τ１の直線偏波を受信した場合と偏波角τ１の直線偏波を受信した場合を分けて説明したが、これらは同時に行うことが可能である。移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量がφ１およびφ２に設定されており、偏波角τ１の直線偏波と偏波角τ２の直線偏波を受信した場合、分配合成回路２０１は接続点１１０ａに対して第１受信信号を出力し、結合回路１０５に対して第２受信信号を出力する。
【０１５８】
以上に、第２の実施形態におけるアンテナ装置２００の動作について説明した。第２の実施形態についても、変形例は様々に実装、実行可能である。アンテナ装置２００には、第１の実施形態における変形例が適用可能である。
【０１５９】
本実施形態では、結合回路１０５は分配合成回路２０１および接続点１１０ｂと接続されている。変形例として、結合回路１０５は分配合成回路２０１および接続点１１０ａと接続されるようにしてもよい。
【０１６０】
変形例として、以下に本実施形態に適用可能なアンテナ装置について、図１６から図２２を用いて説明する。図１６から図２２において、アンテナ装置２００の構成要素と同様な構成要素には、同じ符号を付して説明を省略する。
【０１６１】
図１６は、結合回路１０５を排したアンテナ装置２１０の構成図を表す。アンテナ装置２１０では、分配合成回路２０１の１つの端子が制御回路１０３に接続されている。この場合、本実施形態で説明したように、同じ移相量で２つの偏波角τ１およびτ２に対応することはできない。
【０１６２】
アンテナ装置２１０の動作は第１の実施形態におけるアンテナ装置１００と大部分は同様である。相違点は、制御回路１０３が入力される受信信号の電力が小さくなるように移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量を決定する点である。結合回路１０５を排することで、より小型化することができる。
【０１６３】
アンテナ装置２００は、結合回路１０５をさらに備えてもよい。図１７は、結合装置１０５ａおよび１０５ｂを備えたアンテナ装置２２０の構成図を表す。結合回路１０５ａおよび１０５ｂは、結合回路１０５と同様である。アンテナ装置２２０の動作は本実施形態におけるアンテナ装置２００と同様であるので説明を省略する。制御回路１０３は、結合回路１０５ａから出力される受信信号の電力にも基づいて、移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量を決定するようにしてもよい。
【０１６４】
アンテナ装置２００は、増幅器１０６ａおよび１０６ｂをさらに備えてもよい。図１８は、増幅器１０６ａおよび１０６ｂをさらに備えたアンテナ装置２３０の構成部を表す。増幅器１０６ａは分配合成回路２０１および接続点１１０ａと接続され、増幅器１０６ｂは結合回路１０５および接続点１１０ｂと接続される。
【０１６５】
アンテナ装置２３０の動作は本実施形態におけるアンテナ装置２００と同様であるので説明を省略する。増幅器１０６ａは第１送信信号および第１受信信号を増幅し、増幅器１０６ｂは第２送信信号および第２受信信号を増幅する。アンテナ装置２３０を無線通信に用いる場合は信号対雑音電力比を向上させることができる。アンテナ装置２３０を無線電力伝送に用いる場合は給電量を増大し、給電対象の給電時間を短縮することができる。
【０１６６】
図１９は、増幅器１０６ａおよび１０６ｂをさらに備えたアンテナ装置２４０の構成部を表す。図１８に表されたアンテナ装置２３０と異なり、増幅器１０６ａは分配合成回路２０１および移相器１０２ａと接続され、増幅器１０６ｂは分配合成回路２０１および移相器１０２ｂと接続される。
【０１６７】
アンテナ装置２４０の動作は本実施形態におけるアンテナ装置２００と同様であるので説明を省略する。増幅器１０６ａは送信、受信ともに第１左旋円偏波信号および第２左旋円偏波信号を増幅する。増幅器１０６ｂは送信、受信ともに第１右旋円偏波信号および第２右旋円偏波信号を増幅する。アンテナ装置２３０と同様に、アンテナ装置２４０を無線通信に用いる場合は信号対雑音電力比を向上させることができる。アンテナ装置２４０を無線電力伝送に用いる場合は給電量を増大し、給電対象の給電時間を短縮することができる。
【０１６８】
アンテナ装置２４０は、振幅調整回路１０７ａおよび１０７ｂをさらに備えるようにしてもよい。図２０は、振幅調整回路１０７ａおよび１０７ｂをさらに備えたアンテナ装置２５０の構成図を表す。アンテナ装置２５０の動作は本実施形態におけるアンテナ装置２００と同様であるので説明を省略する。振幅調整回路１０７ａは送信、受信ともに第１左旋円偏波信号および第２左旋円偏波信号の振幅を変化させることができる。振幅調整回路１０７ｂは送信、受信ともに第１右旋円偏波信号および第２右旋円偏波信号の振幅を変化させることができる。第１左旋円偏波信号と第１右旋円偏波信号の振幅を同等にし、第２左旋円偏波信号および第２右旋円偏波信号の振幅を同様にすることで、ＸＰＤを良好に保つことができる。
【０１６９】
アンテナ装置２００は、合分波器１０８ａおよび１０８ｂを備えるようにしてもよい。図２１は、合分波器１０８ａおよび１０８ｂをさらに備えたアンテナ装置２６０の構成図を表す。アンテナ装置２５０の動作は本実施形態におけるアンテナ装置２００と同様であるので説明を省略する。
【０１７０】
合分波器１０８ａおよび１０８ｂは、第１の実施形態で説明した合分波器１０８と同様である。合分波器１０８ａは分配合成回路２０１、接続点１１０ａ、および接続点１１０ａ２と接続されている。合分波器１０８ｂは分配合成回路２０１、接続点１１０ｂ、および接続点１１０ｂ２と接続されている。接続点１１０ａ２および接続点１１０ｂ２は第１の実施形態で説明した接続点１１０と同様である。
【０１７１】
アンテナ装置２４０の動作は本実施形態におけるアンテナ装置２００と同様であるので説明を省略する。合分波器１０８ａによって、第１送信信号と、第１受信信号および第２受信信号を異なる線路に分離することができ、合分波器１０８ｂによって、第２送信信号と、第１受信信号および第２受信信号を異なる線路に分離することができる。
【０１７２】
例えば、第１送信信号は接続点１１０ａから合分波器１０８ａを通じて分配合成回路２０１に対して出力される。第１受信信号および第２受信信号は分配合成回路２０１から合分波器１０８ａを通じて接続点１１０ａ２に対して出力される。第２送信信号は接続点１１０ｂから合分波器１０８ｂを通じて分配合成回路２０１に対して出力される。第１受信信号および第２受信信号は分配合成回路２０１から合分波器１０８ｂを通じて接続点１１０ｂ２に対して出力される。
【０１７３】
本実施形態で説明したように、移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量がφ１およびφ２だった場合、第１受信信号は分配合成回路２０１から合分波器１０８ａを通じて接続点１１０ａ２に対して出力される。第２受信信号は分配合成回路２０１から合分波器１０８ｂを通じて接続点１１０ｂ２に対して出力される。
【０１７４】
アンテナ装置２６０は、増幅器１０６ａからｄをさらに備えるようにしてもよい。図２２は、アンテナ装置２６０に増幅器１０６ａからｄをさらに備えたアンテナ装置２７０の構成図を表す。アンテナ装置２７０の動作は本実施形態で説明したアンテナ装置２００と同様であるので、説明を省略する。増幅器１０６ａからｄは、それぞれを通る送信信号および受信信号を増幅する。
【０１７５】
図１８から図２０のアンテナ装置と同様に、アンテナ装置２７０を無線通信に用いる場合は信号対雑音電力比を向上させることができる。アンテナ装置２７０を無線電力伝送に用いる場合は給電量を増大し、給電対象の給電時間を短縮することができる。
【０１７６】
以上に、第２の実施形態におけるアンテナ装置２００とその変形例を説明した。本実施形態のアンテナ装置は、４端子の分配合成回路２０１を備えることで移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量を変更せずに偏波面が直交する２つの直線偏波を送信および受信することができる。本実施形態のアンテナ装置は、異なる偏波角の２つの直線偏波に対応できるため、偏波角を制御しながらＸＰＤを良好に保ちつつ、信号の送信および受信を効率よく行うことができる。
【０１７７】
（第３の実施形態）
図２３は、第３の実施形態におけるアンテナ装置３００の構成を表す図である。アンテナ装置３００は、分配合成回路１０４を２つ（１０４ａおよび１０４ｂ）、結合回路１０５を２つ（１０５ａおよび１０５ｂ）、合分波器１０８を２つ（１０８ａおよび１０８ｂ）、移相器１０２を４つ（１０２ａから１０２ｄまで）を備える。第１の実施形態のアンテナ装置１００の構成要素には同じ符号を付して、説明を省略する。
【０１７８】
制御回路１０３は移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量を、偏波角に対応する位相差を持ち、それぞれの移相器における挿入損失が同等となるように設定する。制御回路１０３は移相器１０２ｃおよび１０２ｄの移相量を、偏波角に対応する位相差を持ち、それぞれの移相器における挿入損失が同等となるように設定する。アンテナ装置３００は、第１の実施形態で説明した効果に加えて、異なる周波数帯の信号を送信および受信することができる。
【０１７９】
アンテナ装置３００は、異なる周波数帯の信号を送信および受信できる。アンテナ装置３００は、第１の実施形態で説明した効果に加えて、異なる周波数帯の信号を送信および受信できるため、信号の送信および受信を効率よく行うことができる。
【０１８０】
アンテナ素子１０１は合分波器１０８ａおよび１０８ｂと接続されている。合分波器１０８ａはアンテナ素子１０１、移相器１０２ａ、および移相器１０２ｃと接続されている。合分波器１０８ｂはアンテナ素子１０１、移相器１０２ｂ、および移相器１０２ｄと接続されている。移相器１０２ａは合分波器１０８ａおよび分配合成回路１０４ａと接続されている。移相器１０２ｂは合分波器１０８ｂおよび分配合成回路１０４ａと接続されている。移相器１０２ｃは合分波器１０８ａおよび分配合成回路１０４ｂと接続されている。移相器１０２ｄは合分波器１０８ｂおよび分配合成回路１０４ｂに接続されている。
【０１８１】
アンテナ装置３００は、アンテナ装置１００および２００と同様の実装方法が適用可能である。
【０１８２】
以下、本実施形態におけるアンテナ装置３００の動作を説明する。本実施形態では一例として、移相器１０２ａから１０２ｄの４つに移相器は同様の移相器であるとする。分配合成回路１０４ａおよび分配合成回路１０４ｂは信号を分配する際、位相差をつけないものとする。また、合分波器１０８ａおよび１０８ｂは、入力された信号の周波数帯によって異なる線路に出力するダイプレクサとする。
【０１８３】
また、制御回路１０３は、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失と移相量の関係を表す情報に加えて、移相器１０２ｃおよび１０２ｄの挿入損失と移相量の関係を表す情報を保持している。本実施形態における説明では、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失と移相量の関係を表す情報を第１特性情報、移相器１０２ｃおよび１０２ｄの挿入損失と移相量の関係を表す情報を第２特性情報と称する。
【０１８４】
以下、信号の送信におけるアンテナ装置３００の動作を説明する。アンテナ装置１００の動作と類似するため、概要を説明する。アンテナ装置３００は、第１周波数帯の信号と、第２周波数帯の信号を送信することが可能である。
【０１８５】
本実施形態における信号の送信の説明では、接続点１１０ａから入力される送信信号を第１送信信号、接続点１１０ｃから入力される送信信号を第３送信信号と称する。第１送信信号を分配した２つの信号を第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号と称し、第３送信信号を分配した２つの信号を第３左旋円偏波信号および第３右旋円偏波信号と称する。第１送信信号および第３送信信号は異なる周波数帯であり、それぞれ第１周波数帯、第２周波数帯であるとする。第１左旋円偏波信号および第３左旋円偏波信号は異なる周波数帯であり、第１右旋円偏波信号および第３右旋円偏波信号は異なる周波数帯である。
【０１８６】
本実施形態では、制御回路１０３は第１送信信号をもとにした直線偏波の偏波角をτ１、第３送信信号をもとにした直線偏波の偏波角をτ３に決定したとする。偏波角τ１およびτ３はそれぞれ任意である。図２４に、偏波角τ１およびτ３の一例を表す。
【０１８７】
第１送信信号を偏波角τ１の直線偏波として送信するアンテナ装置３００の動作は、第１の実施形態の動作と大部分は同様である。制御回路１０３は移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失が同等であり、偏波角τ１に対応する位相差を持つ移相量φ１およびφ２を決定する。移相器１０２ａおよび１０２ｂは移相量φ１およびφ２を設定する。
【０１８８】
第１送信信号が、接続点１１０ａから結合回路１０５ａを通じて分配合成回路１０４ａに入力される。分配合成回路１０４ａは、第１送信信号を第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号に分配し、移相器１０２ａおよび１０２ｂに対して出力する。移相器１０２ａおよび１０２ｂは第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号を移相し、合分波器１０８ａおよび１０８ｂを通じてアンテナ素子１０１に入力する。アンテナ素子１０１は、第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号を、偏波角τ１の直線偏波として送信する。
【０１８９】
第３送信信号を偏波角τ３の直線偏波として送信するアンテナ装置３００の動作は、上で説明した第１送信信号を偏波角τ１の直線偏波として送信するアンテナ装置３００の動作と同様である。制御回路１０３は移相器１０２ｃおよび１０２ｄの挿入損失が同等であり、偏波角τ３に対応する位相差を持つ移相量φ３およびφ４を決定する。移相器１０２ｃおよび１０２ｄは移相量φ３およびφ４を設定する。
【０１９０】
なお、偏波角τ３、移相量φ３およびφ４の関係は、式（１８）に表される。
【数１８】
2020178254.tif 000020
【０１９１】
第３送信信号が、接続点１１０ｂから結合回路１０５ｂを通じて分配合成回路１０４ｂに入力される。分配合成回路１０４ｂは、第３送信信号を第３左旋円偏波信号および第３右旋円偏波信号に分配し、移相器１０２ｃおよび１０２ｄに対して出力する。移相器１０２ｃおよび１０２ｄは第３左旋円偏波信号および第３右旋円偏波信号を移相し、合分波器１０８ａおよび１０８ｂを通じてアンテナ素子１０１に入力する。アンテナ素子１０１は、第３左旋円偏波信号および第３右旋円偏波信号を、偏波角τ３の直線偏波として送信する。
【０１９２】
分配合成回路１０４ａに第１送信信号を入力した場合と分配合成回路１０４ａに第３送信信号を入力した場合を分けて説明したが、これらは同時に行うことが可能である。この場合、偏波角τ１の直線偏波および偏波角τ３の直線偏波が同時にアンテナ素子１０１から送信される。
【０１９３】
以上に、信号の送信におけるアンテナ装置３００の動作を説明した。以下に信号の受信におけるアンテナ装置３００の動作を説明する。アンテナ装置１００の動作と類似するため、概要を説明する。アンテナ装置３００は、第１周波数帯の信号と、第２周波数帯の信号を受信することが可能である。本実施形態では、アンテナ素子１０１が受信する直線偏波の偏波角は、図２４に表されるτ１およびτ３であるとする。
【０１９４】
本実施形態における信号の受信の説明では、アンテナ素子１０１が偏波角τ１の直線偏波を受信して合分波器１０８ａおよび１０８ｂに出力する信号をそれぞれ第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号と称する。アンテナ素子１０１が偏波角τ３の直線偏波を受信して合分波器１０８ａおよび１０８ｂに出力する信号をそれぞれ第３左旋円偏波信号および第３右旋円偏波信号と称する。
【０１９５】
第１左旋円偏波信号と第３左旋円偏波信号の周波数帯は異なり、それぞれ第１周波数帯と第２周波数帯であるとする。第１右旋円偏波信号と第３右旋円偏波信号の周波数帯は異なり、それぞれ第１周波数帯と第２周波数帯であるとする。また、第１受信信号および第３受信信号の周波数帯も異なり、それぞれ第１周波数帯および第２周波数帯であるとする。
【０１９６】
移相器１０２ａからｄまでは、あらかじめ設定された移相量で左旋円偏波信号および右旋円偏波信号の移相を行うものとする。合分波器１０８ａは、アンテナ素子１０１から送られる信号の周波数帯が、第１周波数帯であれば、移相器１０２ａに対して出力し、第２周波数帯であれば、移相器１０２ｃに対して出力する。合分波器１０８ｂは、アンテナ素子１０１から送られる信号の周波数帯が、第１周波数帯であれば、移相器１０２ｂに対して出力し、第２周波数帯であれば、移相器１０２ｄに対して出力する。
【０１９７】
偏波角τ１の直線偏波を受信するアンテナ装置３００の動作は、第１の実施形態の動作と大部分は同様である。
【０１９８】
アンテナ素子１０１は、偏波角τ１の直線偏波を受信すると、第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号を、合分波器１０８ａおよび１０８ｂに対して出力する。合分波器１０８ａおよび１０８ｂは、第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号を移相器１０２ａおよび１０２ｂに対して出力する。
【０１９９】
移相器１０２ａおよび１０２ｂは、あらかじめ設定された移相量で第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号を移相し、分配合成回路１０４ａに対して出力する。分配合成回路２０１は第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号から、第１受信信号を合成する。分配合成回路１０４ａは、第１受信信号を結合回路１０５ａに対して出力する。結合回路１０５ａは、第１受信信号を制御回路１０３および接続点１１０ａに対して出力する。
【０２００】
制御回路１０３は、様々な偏波角に対応した移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量の組から、入力された第１受信信号の電力が大きくなる組を決定し、あらかじめ設定された移相量から変更する。この組の決定には、第１の実施形態で説明した電力しきい値を用いる。この移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量の組は、移相器１０２ａおよび１０２ｂの挿入損失が同等となる組でもある。
【０２０１】
偏波角τ３の直線偏波を受信するアンテナ装置３００の動作は、上記に説明した偏波角τ３の直線偏波を受信するアンテナ装置３００の動作と同様である。なお、偏波角τ３の直線偏波を表す第３左旋円偏波信号および第３右旋円偏波信号は第２周波数帯であるので、合分波器１０８ａおよび１０８ｂは、第３左旋円偏波信号および第３右旋円偏波信号を移相器１０２ｃおよび１０２ｄに対して出力する。
【０２０２】
以降は同様に、制御回路１０３は、様々な偏波角に対応した移相器１０２ｃおよび１０２ｄの移相量の組から、入力された第３受信信号の電力が大きくなる組を決定し、あらかじめ設定された移相量から変更する。本実施形態では、一例として、決定された移相量の組は、移相器１０２ｃが移相量φ３、移相器φ４であるとする。この移相器１０２ｃおよび１０２ｄの移相量の組は、移相器１０２ｃおよび１０２ｄの挿入損失が同等となる組でもある。
【０２０３】
アンテナ素子１０１が偏波角τ１の直線偏波を受信した場合と、偏波角τ３の直線偏波を受信した場合を分けて説明したが、これらは同時に行うことが可能である。
【０２０４】
以上に、アンテナ装置３００の動作を説明した。第３の実施形態についても、変形例は様々に実装、実行可能である。アンテナ装置３００には、第１および第２の実施形態における変形例が適用可能である。
【０２０５】
本実施形態では、移相器１０２ａから１０２ｄまで同様の移相器であるとしていた。変形例として、移相器１０２ａから１０２ｄは、それぞれ異なる移相器であってもよい。
【０２０６】
本実施形態では、制御回路１０３が移相器１０２ａから１０２ｄの移相量を決定し、伝達していた。変形例として、制御回路１０３が複数含まれる制御部３０１を代わりに配置するようにしてもよい。例えば、図２５は、制御回路１０３ａおよび１０３ｂを備える制御部３０１を表している。制御部３０１に含まれる制御回路１０３ａおよび１０３ｂは、対となる２つの移相器の移相量を決定、伝達するようにしてもよい。例えば、制御回路１０３ａは移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量を決定、伝達し、制御回路１０３ｂは移相器１０２ｃおよび１０２ｄの移相量を決定、伝達するようにしてもよい。
【０２０７】
本実施形態では、制御回路１０３は、第１の実施形態で説明した電力しきい値を用いて受信した直線偏波の偏波角に対応した移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量を決定していた。この電力しきい値は、第１の実施形態で説明した電力しきい値と同じ値に限られない。変形例として、移相器１０２ａおよび１０２ｂの移相量の決定に用いる電力しきい値と、移相器１０２ｃおよび１０２ｄの移相量の決定に用いる電力しきい値とが異なっていてもよい。
【０２０８】
変形例として、以下に本実施形態に適用可能なアンテナ装置について、図２６から図２９を用いて説明する。図２６から図２９において、アンテナ装置３００の構成要素と同様な構成要素には、同じ符号を付して説明を省略する。
【０２０９】
アンテナ装置３００は、合分波器１０８ａおよび１０８ｂを排してもよい。図２６は、アンテナ装置３００から合分波器１０８ａおよび１０８ｂを排したアンテナ装置３１０を表す。アンテナ素子１０１は、受信する直線偏波の周波数帯によって、出力先を変更することが可能である。例えば、アンテナ素子１０１は、受信した直線偏波が第１周波数帯であれば移相器１０２ａおよび１０２ｂに対して出力する。アンテナ素子１０１は、受信した直線偏波が第２周波数帯であれば移相器１０２ｃおよび１０２ｄに対して出力する。
【０２１０】
アンテナ装置３００から合分波器１０８ａおよび１０８ｂを排することで、より小型化することができる。
【０２１１】
図２７は、アンテナ装置３００の分配合成回路１０４ａおよび１０４ｂを、分配合成回路２０１ａおよび２０１ｂとしてアンテナ装置３２０の構成図である。すなわち、アンテナ装置３２０は第２の実施形態のアンテナ装置２００と第３の実施形態のアンテナ装置３００を組み合わせたアンテナ装置である。
【０２１２】
アンテナ装置３２０は、２つの異なる周波数帯において、それぞれ直交する２つの偏波角に対応して信号を送信および受信することができる。アンテナ装置３２０は、４つの偏波角に対応して信号を送信および受信することができる。
【０２１３】
この４つの偏波角τ１からτ４の一例を、図２８に表す。偏波角τ１の偏波面１と偏波角τ２の偏波面２は直交し、偏波角τ３の偏波面３と偏波角τ４の偏波面４は直交する。
【０２１４】
アンテナ装置３２０の動作は、アンテナ装置３２０は第２の実施形態のアンテナ装置２００と第３の実施形態のアンテナ装置３００を組み合わせたアンテナ装置であるので、概要を説明する。まず、送信における信号の送信について説明する。
【０２１５】
第２の実施形態の説明と同様に、分配合成回路２０１ａは位相差を付けて送信信号を分配する。制御回路１０３は、接続点１１０ａから入力される第１送信信号が偏波角τ１の直線偏波として出力される移相量φ１およびφ２を決定する。このとき、接続点１１０ｂから入力される第２送信信号は、偏波角τ２の直線偏波として出力される。
【０２１６】
第２の実施形態の説明と同様に、分配合成回路２０１ｂは位相差を付けて送信信号を分配する。制御回路１０３は、接続点１１０ｃから入力される第３送信信号が偏波角τ３の直線偏波として出力される移相量φ３およびφ４を決定する。このφ３およびφ４は、式（１９）を満たす。
【数１９】
2020178254.tif 000021
【０２１７】
アンテナ装置３２０における信号の送信の説明においては、接続点１１０ｄから入力される送信信号を第４送信信号と称する。図２８の偏波角τ４は、第４送信信号をもとにした直線偏波の偏波角とする。第４送信信号を分配した信号を、第４左旋円偏波信号および第４右旋円偏波信号と称する。
【０２１８】
移相器１０３ｃおよび１０３ｄの移相量がφ３およびφ４である場合、第４左旋円偏波信号および第４右旋円偏波信号は位相差がついているため、この２つの信号における位相の差分Δψ４は式（２０）で表される。
【数２０】
2020178254.tif 000022
【０２１９】
式（５）および式（２０）から、式（２１）に変形することが可能である。
【数２１】
2020178254.tif 000023
【０２２０】
偏波角τ１およびτ２と同様に、偏波角τ３および偏波角τ４の差分は９０°である。したがって、第３送信信号をもとにした直線偏波の偏波面（偏波面３）と第４送信信号をもとにした直線偏波の偏波面（偏波面４）とは直交する。
【０２２１】
以上、アンテナ装置３２０の信号の送信について説明した。アンテナ装置３２０の信号の受信については、第２の実施形態および第３の実施形態の組み合わせであるため、概要を説明する。
【０２２２】
第２の実施形態の説明と同様に、アンテナ素子１０１は偏波角τ１の直線偏波を受信し、第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号を出力する。第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号は第１周波数帯であるため、合分波器１０８ａおよび１０８ｂから移相器１０２ａおよび１０２ｂに送られる。
【０２２３】
第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号は移相器１０２ａおよび１０２ｂにおいてそれぞれあらかじめ設定された移相量で移相される。移相された第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号は分配合成回路２０１ａで第１受信信号に合成される。
【０２２４】
第１合成信号は、合成元の第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号の位相差に応じた電力で、接続点１１０ａおよび結合回路１０５ａに出力する。結合回路１０５ａは第１受信信号の一部を制御回路１０３に出力する。制御回路１０３は、入力された第１受信信号の電力および第１特性情報に基づいて、偏波角τ１に対応した移相量φ１およびφ２を決定し、移相器１０２ａおよび１０２ｂに伝達する。
【０２２５】
移相器１０２ａおよび１０２ｂはあらかじめ設定された移相量から移相量φ１およびφ２を設定し、以後移相を行う。
【０２２６】
アンテナ素子１０１が偏波角τ２の直線偏波を受信する場合も、制御回路１０３は同様に移相量φ１およびφ２を決定する。
【０２２７】
第３の実施形態の説明と同様に、アンテナ素子１０１は偏波角τ３の直線偏波を受信し、第３左旋円偏波信号および第３右旋円偏波信号を出力する。第３左旋円偏波信号および第３右旋円偏波信号は第２周波数帯であるため、合分波器１０８ａおよび１０８ｂから移相器１０２ｃおよび１０２ｄに送られる。
【０２２８】
第３左旋円偏波信号および第３右旋円偏波信号は移相器１０２ｃおよび１０２ｄにおいてそれぞれあらかじめ設定された移相量で移相される。移相された第３左旋円偏波信号および第３右旋円偏波信号は分配合成回路２０１ｂで第３受信信号に合成される。
【０２２９】
第１合成信号は、合成元の第１左旋円偏波信号および第１右旋円偏波信号の位相差に応じた電力で、接続点１１０ｃおよび結合回路１０５ｂに出力する。結合回路１０５ｂは第３受信信号の一部を制御回路１０３に出力する。制御回路１０３は、入力された第３受信信号の電力および第２特性情報に基づいて、偏波角τ３に対応した移相量φ３およびφ４を決定し、移相器１０２ｃおよび１０２ｄに伝達する。
【０２３０】
移相器１０２ｃおよび１０２ｄはあらかじめ設定された移相量から移相量φ３およびφ４を設定し、以後移相を行う。
【０２３１】
アンテナ素子１０１が偏波角τ４の直線偏波を受信する場合も、制御回路１０３は同様に移相量φ３およびφ４を決定する。
【０２３２】
以上に、アンテナ装置３２０の動作について説明した。アンテナ装置３２０は、２つの異なる周波数帯において、それぞれ直交する２つの偏波角に対応して信号を送信および受信することができる。これにより、信号の送信および受信を効率よく行うことができる。
【０２３３】
アンテナ装置３２０は、合分波器１０８ａおよび１０８ｂを排してもよい。図２９は、アンテナ装置３００から合分波器１０８ａおよび１０８ｂを排したアンテナ装置３３０を表す。アンテナ素子１０１は、受信する直線偏波の周波数帯によって、出力先を変更することが可能である。例えば、アンテナ素子１０１は、受信した直線偏波が第１周波数帯であれば移相器１０２ａおよび１０２ｂに対して出力する。アンテナ素子１０１は、受信した直線偏波が第２周波数帯であれば移相器１０２ｃおよび１０２ｄに対して出力する。
【０２３４】
アンテナ装置３２０から合分波器１０８ａおよび１０８ｂを排することで、より小型化することができる。
【０２３５】
以上に、第３の実施形態におけるアンテナ装置３００とその変形例を説明した。本実施形態のアンテナ装置は、分配合成回路を複数備えることで、異なる周波数帯の直線偏波を送信および受信することができる。本実施形態のアンテナ装置は、異なる周波数帯の直線偏波に対応できるため、偏波角を制御しながらＸＰＤを良好に保ちつつ、信号の送信および受信を効率よく行うことができる。
【０２３６】
以上に、第１から第３の実施形態について説明した。以下に、第１から第３の実施形態で説明したアンテナ装置の適用例について説明する。一例として、図１に表されるアンテナ装置１００の適用例について説明する。
【０２３７】
図３０は、アンテナ装置１００と接続する無線通信回路４００を表す。無線通信回路４００は、アンテナ装置１００を用いて、相手方の無線通信装置と無線通信を行う。無線通信回路４００は、ベースバンド回路４０１、ＤＡ／ＡＤ変換回路４０２、および高周波回路４０３を含む。
【０２３８】
ベースバンド回路４０１は、使用する通信方式または仕様等に準拠したフレームまたはパケットを生成し、生成したフレームまたはパケットのディジタル信号を符号化および変調する。
【０２３９】
ＤＡ／ＡＤ変換回路４０２は、変調後のディジタル信号をアナログ信号に変換する。高周波回路４０３は、帯域制御によりアナログ信号から所望帯域の信号を抽出し、抽出した信号を無線周波数に周波数変換し、変換後の信号（高周波信号）を内部に備えられる増幅器（図示しない）で増幅して、接続点１１０に出力する。
【０２４０】
受信時は、高周波回路４０３は、接続点１１０から高周波信号を受信する。高周波回路４０３は、受信した信号を内部に備えられる増幅器で増幅し、増幅後の信号から所望帯域の信号を抽出し、抽出した信号をベースバンドに周波数変換して、ベースバンド信号をＤＡ／ＡＤ変換回路４０２に出力する。
【０２４１】
ＤＡ／ＡＤ変換回路２０２は、入力されたベースバンド信号をディジタル信号に変換してベースバンド回路４０１に出力する。ベースバンド回路４０１は、入力されたディジタル信号を復調および復号して、フレームまたはパケットを取得する。
【０２４２】
図３１は、アンテナ装置１００と接続する無線給電回路５００を表す。無線給電回路５００は、アンテナ装置１００を用いて、相手方の電子装置に対して無線による電力伝送（以降、無線給電とも称する）を行う。無線給電回路５００は、制御回路５０１および給電回路５０２を含む。
【０２４３】
制御回路５０１は、無線給電を制御する回路である。例えば、無線給電の開始や終了時刻、無線給電時間、無線給電量などを指令する。指令は給電回路５０２に送られる。制御回路５０１は、アンテナ装置１００から送られた信号に基づいて給電回路５０２に対する指令を決定してもよい。
【０２４４】
給電回路５０２は、制御回路５０１の指令を受けて無線給電を行う信号を出力する。この信号はアンテナ装置１００を通じて、相手方の電子装置に対して送信される。
【０２４５】
以上に、アンテナ装置１００の適用例について説明した。適用例は、アンテナ装置１００に限定されず、第１から第３の実施形態で説明したアンテナ装置それぞれについて、適用例が適用可能である。
【０２４６】
以上にいくつかの実施形態およびその変形例、適用例を説明した。これらの実施形態および変形例、適用例は、組み合わせて行うことができる。
【０２４７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０２４８】
１００：アンテナ装置
１０１：アンテナ素子
１０２ａ〜ｄ：移相器
１０３：制御回路
１０３ａ、ｂ：制御回路
１０４、１０４ａ、１０４ｂ：分配合成回路
１０５、１０５ａ、１０５ｂ：結合回路
１０６、１０６ａ、１０６ｂ：増幅器
１０７ａ、ｂ：振幅調整回路
１０８、１０８ａ、１０８ｂ：合分波器
１１０、１１０ａ〜ｄ：接続点
１３０、１４０、１５０、１６０、１７０：アンテナ装置
２００：アンテナ装置
２０１、２０１ａ、２０１ｂ：分配合成回路
２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０：アンテナ装置
３００：アンテナ装置
３０１：制御部
３１０、３２０、３３０：アンテナ装置
４００：無線通信回路
４０１：ベースバンド回路
４０２：ＤＡ／ＡＤ変換回路
４０３：高周波回路
５００：無線給電回路
５０１：制御回路
５０２：給電回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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