(57)【要約】【課題】利得を低下させることなく、低サイドローブ指向特性を実現する平面アレーアンテナを提供すること。【解決手段】平面アレーアンテナ１は、複数のアンテナ素子と、複数のアンテナに給電する第１マイクロストリップ線路８ａ〜８ｄと、を有するアンテナユニット２ａ〜２ｄを複数有する。複数のアンテナユニット２ａ〜２ｄは、複数の第１マイクロストリップ線路８ａ〜８ｄの向きがすべて同一とならないように配列されている。【選択図】図１
2010041700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子と、
複数の前記アンテナ素子に給電する第１マイクロストリップ線路と、を有するアンテナユニットを複数有し、
複数の前記アンテナユニットは、複数の前記第１マイクロストリップ線路の向きがすべて同一とならないように配列されていることを特徴とするアレーアンテナ。
【請求項２】
複数の前記第１マイクロストリップ線路は、複数の前記第１マイクロストリップ線路から発する不要放射の方向がすべて同一方向とならないように配列されていることを特徴とする請求項１に記載のアレーアンテナ。
【請求項３】
複数の前記第１マイクロストリップ線路の形状は略同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアレーアンテナ。
【請求項４】
複数の前記第１マイクロストリップ線路において、少なくとも１対のマイクロストリップ線路は、その向きが鉛直線方向もしくは水平線方向に対して線対称のように異なる又は点対称のように異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアレーアンテナ。
【請求項５】
複数の前記第１マイクロストリップ線路は、コプレーナ給電回路であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のアレーアンテナ。
【請求項６】
前記アンテナユニットの数は４つであり、
４つの前記アンテナユニットは、四辺形状に配列され、
前記四辺形の一辺の延在方向は、鉛直線及び水平線に対して平行でないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のアレーアンテナ。
【請求項７】
前記四辺形の対角線の方向は、鉛直線及び水平線に対して平行であることを特徴とする請求項６に記載のアレーアンテナ。
【請求項８】
前記四辺形は、正方形であることを特徴とする請求項６又は７に記載のアレーアンテナ。
【請求項９】
前記四辺形の対角線方向に沿って配列された２つのマイクロストリップ線路の向きが同一であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載のアレーアンテナ。
【請求項１０】
前記四辺形の一辺の延在方向に沿って配列された２つのマイクロストリップ線路の向きが同一であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載のアレーアンテナ。
【請求項１１】
各マイクロストリップ線路の形状は対称性を有していないことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のアレーアンテナ。
【請求項１２】
各アンテナユニットは、前記第１マイクロストリップ線路を介して複数の前記アンテナ素子に給電する同軸コネクタをさらに有し、
各アンテナユニットにおいて、前記第１マイクロストリップ線路及び前記同軸コネクタは、複数の前記アンテナ素子に同位相で給電するように形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のアレーアンテナ。
【請求項１３】
複数の前記アンテナ素子に給電する同軸コネクタと、
前記同軸コネクタと複数の前記第１マイクロストリップ線路とを電気的に接続するコプレーナ給電回路である第２マイクロストリップ線路と、をさらに有し、
前記第１マイクロストリップ線路、前記第２マイクロストリップ線路及び前記同軸コネクタは、複数の前記アンテナ素子に同位相で給電するように形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のアレーアンテナ。
【請求項１４】
複数の前記アンテナ素子は、格子状に配列され、
前記格子状をなす第１方向の配列及び第２方向の配列において、複数の前記アンテナ素子は点線状に配列されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のアレーアンテナ。
【請求項１５】
前記第１方向及び前記第２方向は、鉛直線及び水平線に対して平行でないことを特徴とする請求項１４に記載のアレーアンテナ。
【請求項１６】
前記第１方向の配列における前記アンテナ素子の数と、前記第２方向の配列における前記アンテナ素子の数は同一であり、
複数の前記アンテナ素子は、前記第１方向及び前記第２方向において等間隔に配列されていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のアレーアンテナ。
【請求項１７】
複数の前記アンテナ素子の配列の外周がなす形状は、前記第１方向及び前記第２方向を一辺の延在方向とする四辺形であることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のアレーアンテナ。
【請求項１８】
前記四辺形の対角線の方向は、鉛直線及び水平線に対して平行であることを特徴とする請求項１７に記載のアレーアンテナ。
【請求項１９】
前記四辺形は、正方形であることを特徴とする請求項１７又は１８に記載のアレーアンテナ。
【請求項２０】
前記第１方向の配列における前記アンテナ素子の数及び前記第２方向の配列における前記アンテナ素子の数は、２の累乗であることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか一項に記載のアレーアンテナ。
【請求項２１】
各アンテナユニットにおける前記第１方向の配列における前記アンテナ素子の数及び前記第２方向の配列における前記アンテナ素子の数は、２の累乗であることを特徴とする請求項２０に記載のアレーアンテナ。
【請求項２２】
前記アンテナ素子と前記第１マイクロストリップ線路とは、垂直偏波、水平偏波又は円偏波が発生するように接続されていることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか一項に記載のアレーアンテナ。
【請求項２３】
誘電体基板をさらに有し、
前記アンテナ素子及び前記第１マイクロストリップ線路は、前記誘電体基板上に形成されていることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか一項に記載のアレーアンテナ。
【請求項２４】
複数の無給電素子と、複数のスペーサとをさらに有し、
前記無給電素子は、各アンテナ素子上に前記スペーサを介して配設されることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか一項に記載のアレーアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレーアンテナに関し、特に、主として基地局等で使用される平面アレーアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
固定無線アクセス（ＦＷＡ；Fixed Wireless Access）マイクロ波基幹アンテナにおいては、設置スペースを縮小するために、パラボラアンテナより薄型の平面アレーアンテナが求められている。しかしながら、平面アレーアンテナにおいては、所望の指向特性を実現するためには、不要放射を抑制する必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の平面アンテナは、ＴＥＭモード又は準ＴＥＭモードで動作する平面アンテナであって、誘電体基板の同一平面上で中心分割された一方の領域と他方の領域に分離形成されて分配給電される一方のアンテナパターンと他方のアンテナパターンとを備え、各アンテナパターンの形状を、分割中心から見て対称なパターン形状として構成すると共に、各アンテナパターンそれぞれの放射素子を同相で励振する給電手段を備えている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２５６８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以下の分析は、本発明の観点から与えられる。
【０００６】
通常、アレーアンテナにおいては、特許文献１に記載の平面アンテナのように、縦配列と横配列が直交するようにアンテナ素子を配列する。しかしながら、このような直交配列のアレーアンテナにおいては、第１サイドローブを抑圧するためには、不等分配器等により、各アンテナ素子の振幅に大小の変化をつける必要があるが、そうすると利得が低下してしまう。
【０００７】
そこで、利得を低下させずにサイドローブの影響を減少させるため、図２８に示すように、アンテナ素子の配列がなす菱形の対角線を水平線及び鉛直線に対して平行となるように、アンテナ素子を配列することが考えられる（図２８において、アンテナ素子は無給電素子２１０の裏側に存在する）。しかしながら、図２８に示すような平面アレーアンテナ２０１の場合、垂直偏波ないし水平偏波を得るようにマイクロストリップ線路を各アンテナ素子に接続すると、各マイクロストリップ線路２０８はそれ自体に対称性を有さず、また、すべて同一の向きに配列されているので、マイクロストリップ線路２０８からの不要放射が、図２９に示すように特定の方向に集中することになり、電波法関係審査基準において規定されている指向特性を得られない問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、利得を低下させることなく、低サイドローブ指向特性を実現するアレーアンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１視点によれば、アレーアンテナは、複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ素子に給電する第１マイクロストリップ線路と、を有するアンテナユニットを複数有する。複数のアンテナユニットは、複数の第１マイクロストリップ線路の向きがすべて同一とならないように配列されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、以下の効果のうち少なくとも１つを有する。
【００１１】
本発明によれば、複数のマイクロストリップ線路を同一向きとならないように、特に、各対のマイクロストリップ線路を線対称ないし点対称関係となるように配列することにより、マイクロストリップ線路による不要放射を分散させ、低サイドローブ指向特性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のより好ましい形態について列記する。
【００１３】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、複数の第１マイクロストリップ線路は、複数の第１マイクロストリップ線路から発する不要放射の方向がすべて同一方向とならないように配列されている。
【００１４】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、複数の第１マイクロストリップ線路の形状は略同一である。
【００１５】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、複数の第１マイクロストリップ線路において、少なくとも１対のマイクロストリップ線路は、その向きが鉛直線方向もしくは水平線方向に対して線対称のように異なる又は点対称のように異なっている。
【００１６】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、複数の第１マイクロストリップ線路は、コプレーナ給電回路である。
【００１７】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、アンテナユニットの数は４つである。４つのアンテナユニットは、四辺形状に配列される。四辺形の一辺の延在方向は、鉛直線及び水平線に対して平行でない。さらに、より好ましい形態によれば、四辺形の対角線の方向は、鉛直線及び水平線に対して平行である。
【００１８】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、四辺形は、正方形である。さらに、より好ましい形態によれば、四辺形の対角線方向に沿って配列された２つのマイクロストリップ線路の向きが同一である。あるいは、四辺形の一辺の延在方向に沿って配列された２つのマイクロストリップ線路の向きが同一である。
【００１９】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、各マイクロストリップ線路の形状は対称性を有していない。
【００２０】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、各アンテナユニットは、第１マイクロストリップ線路を介して複数のアンテナ素子に給電する同軸コネクタをさらに有する。各アンテナユニットにおいて、第１マイクロストリップ線路及び同軸コネクタは、複数のアンテナ素子に同位相で給電するように形成される。
【００２１】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、アレーアンテナは、複数のアンテナ素子に給電する同軸コネクタと、同軸コネクタと複数の第１マイクロストリップ線路とを電気的に接続するコプレーナ給電回路である第２マイクロストリップ線路と、をさらに有する。第１マイクロストリップ線路、第２マイクロストリップ線路及び同軸コネクタは、複数のアンテナ素子に同位相で給電するように形成される。
【００２２】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、複数のアンテナ素子は、格子状に配列される。格子状をなす第１方向の配列及び第２方向の配列において、複数のアンテナ素子は点線状に配列される。
【００２３】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、第１方向及び第２方向は、鉛直線及び水平線に対して平行でない。
【００２４】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、第１方向の配列におけるアンテナ素子の数と、第２方向の配列におけるアンテナ素子の数は同一である。複数のアンテナ素子は、第１方向及び第２方向において等間隔に配列される。
【００２５】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、複数のアンテナ素子の配列の外周がなす形状は、第１方向及び第２方向を一辺の延在方向とする四辺形である。
【００２６】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、四辺形の対角線の方向は、鉛直線及び水平線に対して平行である。
【００２７】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、四辺形は、正方形である。
【００２８】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、第１方向の配列におけるアンテナ素子の数及び第２方向の配列におけるアンテナ素子の数は、２の累乗である。
【００２９】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、各アンテナユニットにおける第１方向の配列におけるアンテナ素子の数及び第２方向の配列におけるアンテナ素子の数は、２の累乗である。
【００３０】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、アンテナ素子と第１マイクロストリップ線路とは、垂直偏波、水平偏波又は円偏波が発生するように接続される。
【００３１】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、誘電体基板をさらに有する。アンテナ素子及び第１マイクロストリップ線路は、誘電体基板上に形成される。
【００３２】
上記第１視点のより好ましい形態によれば、複数の無給電素子と、複数のスペーサとをさらに有する。無給電素子は、各アンテナ素子上にスペーサを介して配設される。
【００３３】
次に、本発明の第１実施形態に係る平面アレーアンテナについて説明する。図１に本発明の第１実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図を示す。図２に、本発明の第１実施形態に係る平面アレーアンテナの概略部分側面図を示す。平面アレーアンテナ１は、複数のアンテナユニット２ａ〜２ｄを備える。なお、図１において、アンテナ素子７は無給電素子１０の裏側に存在する。
【００３４】
各アンテナユニットは、誘電体基板６、誘電体基板６上に形成された複数のアンテナ素子７、複数のアンテナ素子７に給電する同軸コネクタ３、誘電体基板上に形成され、複数のアンテナ素子７と同軸コネクタ３とを電気的に接続するコプレーナ給電回路であるマイクロストリップ線路８と、広帯域化のために各アンテナ素子に対して配設される複数の無給電素子１０と、アンテナ素子７と無給電素子１０との間に配されるスペーサ（例えば誘電体又は金属）９と、アンテナ素子７等が形成された誘電体基板面とは反対側の面に配された接地板４と、を有する。図１に示す形態においては、第１〜第４アンテナユニット２ａ〜２ｄは、１つの誘電体基板６及び接地板４を共用している。
【００３５】
各アンテナユニット２ａ〜２ｄにおいて、アンテナ素子７は格子状に配列されており、格子をなす第１方向Ａと第２方向Ｂとは直交していない。第１方向Ａ及び第２方向Ｂの配列において、アンテナ素子７は点線状に配列されている。また、好ましくは、第１方向Ａのアンテナ素子７の数と第２方向Ｂのアンテナ素子７の数とは同一であり、また、第１方向Ａ及び第２方向Ｂにおいてアンテナ素子７は等間隔に配列されている。例えば、第１アンテナユニット２ａにおいては、１６個のアンテナ素子が、格子をなす一方の列（第１方向Ａ）と他方の列（第２方向Ｂ）とが直交しないように４×４で配列され、全体として菱形状に配列されている。また、各方向Ａ，Ｂの４個アンテナ素子は、それぞれ等間隔で配列されている。
【００３６】
各アンテナユニット２ａ〜２ｄにおいて、アンテナ素子７は、水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙに沿っても配列されると好ましい。各アンテナユニット２ａ〜２ｄにおける外周の複数のアンテナ素子７（図１に示す形態においては１２個のアンテナ素子）は、四辺形状（実線１２；図１に示す形態においては１辺がアンテナ素子４個の菱形状）に配列されると好ましい。
【００３７】
該四辺形１２の一辺の延在方向は、水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙと一致しないようにすると好ましい。これにより、利得を低下させることなく、マイクロストリップ線路８ａ〜８ｄから発生する不要放射（第１サイドローブ）の方向を、不要放射による影響がより小さくなる方向にすることができる。より好ましくは、該四辺形１２の対角線の延在方向は、水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙにより近づけ、さらに好ましくは水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙと一致させる。
【００３８】
各アンテナユニット２ａ〜２ｄにおいて、第１方向Ａの配列におけるアンテナ素子の数及び第２方向Ｂの配列におけるアンテナ素子の数（四辺形１２の一辺を形成するアンテナ素子の数）は、２の累乗個であると好ましい。
【００３９】
本実施形態においては、各アンテナユニット２ａ〜２ｄにおいてアンテナ素子は四辺形状に配列されているが、アンテナ素子の配列は四辺形状に限定されることなく、多角形状、円形状、楕円形状等種々の形状にすることができる。
【００４０】
平面アレーアンテナ１において、４つの第１〜第４アンテナユニット２ａ〜２ｄは、格子状に、好ましくは菱形状に、配列されている。これにより、平面アレーアンテナ１において、複数のアンテナ素子７が全体として格子状に、好ましくは菱形状に、配列される。また、平面アレーアンテナ１において、第１〜第４アンテナユニット２ａ〜２ｄの複数のアンテナ素子７が第１方向Ａ及び第２方向Ｂにおいて等間隔かつ直線状に配列されるように、各アンテナユニット２ａ〜２ｄにおけるアンテナ素子の配列間隔は同一であり、また、隣接するアンテナユニット間のアンテナ素子の間隔（例えば、第１アンテナユニット２ａの、第２アンテナユニット２ｂと隣接するアンテナ素子と、第２アンテナユニット２ｂの、第１アンテナユニット２ａに隣接するアンテナ素子との間隔）は、各アンテナユニットにおけるアンテナ素子間の間隔と同一にすると好ましい。例えば、図１に示す平面アレーアンテナ１においては、６４個のアンテナ素子は、８×８の菱形の格子状に配列され、各方向Ａ，Ｂにおいて８個のアンテナ素子はそれぞれ等間隔に配列されている。
【００４１】
平面アレーアンテナ１全体において、アンテナ素子７は、水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙに沿っても配列されると好ましい。平面アレーアンテナ１における外周の複数のアンテナ素子７（図１に示す形態においては２８個のアンテナ素子）は、四辺形状（点線１３；図１に示す形態においては菱形状）に配列されると好ましい。
【００４２】
該四辺形１３の一辺の延在方向は、水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙと一致しないようにすると好ましい。これにより、マイクロストリップ線路８ａ〜８ｄから発生する不要放射の方向を、不要放射による影響がより小さくなる方向にすることができる。より好ましくは、該四辺形１３の対角線の延在方向は、水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙにより近づけ、さらに好ましくは水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙと一致させる。
【００４３】
平面アレーアンテナ１において、ある１つのアンテナ素子及び該アンテナ素子から第１方向Ａ、第２方向Ｂ、及び水平線方向Ｘ又は鉛直線方向Ｙに隣接する３つのアンテナ素子は、最小単位の四辺形（例えば点線１４）の頂点を形成するように配列されている。
【００４４】
平面アレーアンテナ１において、第１方向Ａの配列におけるアンテナ素子の数及び第１方向Ｂの配列におけるアンテナ素子の数（四辺形１３の一辺を形成するアンテナ素子の数）は、２の累乗個であると好ましい。
【００４５】
本実施形態においては、平面アレーアンテナ１においてアンテナ素子は四辺形状に配列されているが、アンテナ素子の配列は四辺形状に限定されることなく、多角形状、円形状、楕円形状等種々の配列を選択することができる。また、平面アレーアンテナ１においてアンテナユニットは四辺形状に配列されているが、アンテナユニットの配列は四辺形状に限定されることなく、多角形状、円形状、楕円形状等種々の配列を選択することができる。
【００４６】
各アンテナユニット２ａ〜２ｄにおける複数（図１に示す形態においては１６個）のアンテナ素子７は、各マイクロストリップ線路８ａ〜８ｄによって、同軸コネクタ３ａ〜３ｄからの信号が各アンテナ素子７に同位相で供給されるように同軸コネクタ３ａ〜３ｄと電気的に接続されている。
【００４７】
図３に、第１マイクロストリップ線路８ａの概略平面図を示す。なお、図３においては、説明の都合上、マイクロストリップ線路８ａの一部８ａ１〜８ａ４を分離させて図示している。図１に示す平面アレーアンテナ１は垂直偏波が発生する形態を示しており、この場合、第１アンテナユニット２ａにおいて、第１マイクロストリップ線路８ａは、図面上、各アンテナ素子の最下位の部分（円形の場合６時の位置）から、真下方向に向かって延在している。第２方向Ｂに隣接する２つのアンテナ素子同士は、両アンテナ素子７から真下方向に延在するマイクロストリップ線路とこれらを接続する第２方向Ｂに沿って延在するマイクロストリップ線路によって形成されるマイクロストリップ線路８ａ１によって電気的に接続される。このとき、マイクロストリップ線路８ａ１は非対称な形状となる。次に、第１方向Ａに隣接する２つのマイクロストリップ線路８ａ１同士は、その中点同士をマイクロストリップ線路８ａ２によって電気的に接続される。このとき、マイクロストリップ線路８ａ２はアンテナ素子と重複しないように形成する。次に、第２方向Ｂに沿って隣接する２つのマイクロストリップ線路８ａ２同士は、その中点同士をマイクロストリップ線路８ａ３によって電気的に接続される。マイクロストリップ線路８ａ３もアンテナ素子と重複しないように形成する。次に、第１方向Ａに沿って隣接する２つのマイクロストリップ線路８ａ３同士は、その中点同士をマイクロストリップ線路８ａ４によって電気的に接続される。このとき、マイクロストリップ線路８ａ４はアンテナ素子と重複しないように形成する。そして、マイクロストリップ線路８ａ４の中点に第１同軸コネクタ３ａが電気的に接続されている。
【００４８】
このように、所定の偏波が発生するように、隣接するアンテナ素子同士をマイクロストリップ線路によって電気的に接続し、そのマイクロストリップ線路の中点と、それに隣接するマイクロストリップ線路の中点とを、マイクロストリップ線路で電気的に接続する。このような過程を順次繰り返すことによって各アンテナユニットのマイクロストリップ線路が形成される。そして、各アンテナ素子から同距離となる位置に同軸コネクタを形成することにより、同軸コネクタから各アンテナ素子に対して同位相給電を実施することができる。ここでは、１６個のアンテナ素子を有するアンテナユニットについて説明したが、アンテナ素子の数が１６個よりも少ない場合及び多い場合であっても同様である。
【００４９】
第１〜第４アンテナユニット２ａ〜２ｄ間において、同軸コネクタ３ａ〜３ｄから各アンテナ素子へのマイクロストリップ線路の距離（長さ）は同一にする。好ましくは、第１〜第４アンテナユニット２ａ〜２ｄにおける４つのマイクロストリップ線路８ａ〜８ｄの形状及び寸法及び同軸コネクタ３ａ〜３ｄの位置は同一にする。これにより、第１〜第４同軸コネクタ３ａ〜３ｄに同位相給電すれば、平面アレーアンテナ１における複数のアンテナ素子に同位相で給電することができる。
【００５０】
第１〜第４アンテナユニット２ａ〜２ｄにおいて、各マイクロストリップ線路８ａ〜８ｄの形状は、それ自体に対称性を有していない。このため、各マイクロストリップ線路８ａ〜８ｄは、それぞれから放射される不要放射の向きがすべて同一方向とならないように配列されると好ましい。例えば、図１に示す形態においては、第１〜第４マイクロストリップ線路８ａ〜８ｄは同一形状を有しているが、その向きはすべて同一とはなっていない（なお、本書における第１〜第４マイクロストリップ線路は、特許請求の範囲における「第１マイクロストリップ線路」に相当する）。好ましくは、各マイクロストリップ線路８ａ〜８ｄは、その向きが線対称のように異なる対となるマイクロストリップ線路を有する。例えば、第１マイクロストリップ線路８ａは、第２マイクロストリップ線路８ｂ（又は第３マイクロストリップ線路８ｃ）と対になり、第４マイクロストリップ線路８ｄは、第３マイクロストリップ線路８ｃ（又は第２マイクロストリップ線路８ｂ）と対になっている。そして、第１マイクロストリップ線路８ａの向きは、第２マイクロストリップ線路８ｂの向きと鉛直線Ｙに対して線対称のような関係（ただし、図１に示す平面アレーアンテナ１自体に対称線は存在していない）にある。すなわち、図１に示す形態においては、第１マイクロストリップ線路８ａの向きと第２マイクロストリップ線路８ｂと向きとは、上下方向の向きは同じのまま、左右逆（裏表逆）の関係にある。このことは、第３マイクロストリップ線路８ｃ及び第４マイクロストリップ線路８ｄについても同様である。また、第２方向Ｙに沿って隣接する第１マイクロストリップ線路８ａと第４マイクロストリップ線路８ｄの向きは同一であり、同様に、第２マイクロストリップ線路８ｂと第３マイクロストリップ線路８ｃの向きは同一である。
【００５１】
これにより、１つのマイクロストリップ線路から放射された不要放射と、このマイクロストリップ線路と線対称のような関係にあるマイクロストリップ線路から放射された不要放射とは、その放射方向が同一にならないので、アレーアンテナ全体として不要放射を分散させることができる。例えば、図３０に示す平面アレーアンテナにおいては、図２９に示す不要放射のイメージ図のように、第１マイクロストリップ線路の不要放射の向きと第２マイクロストリップ線路の不要放射の向きとは同一となるが、図１に示す本発明の平面アレーアンテナにおいては、図４に示す不要放射のイメージ図のように、第１マイクロストリップ線路の不要放射の向き１１ａと第２マイクロストリップ線路の不要放射の向き１１ｂとは同一とならず、不要放射を分散させることができる。その結果、低サイドローブ指向特性を実現することができる。
【００５２】
なお、平面アレーアンテナ１におけるマイクロストリップ線路８ａ〜８ｄの向きの関係性は、鉛直線方向Ｙに対する線対称に限定されることなく、種々の対称性を組み合わせることができる。図５に、垂直偏波が発生するマイクロストリップ線路の例を示す。図５（ａ）に示すマイクロストリップ線路８を基準とすると、図５（ｂ）に示すマイクロストリップ線路８は、鉛直線Ｙに対して線対称のような関係にあり、図５（ｃ）に示すマイクロストリップ線路８は、水平線Ｘに対して線対称のような関係にあり、そして図５（ｄ）に示すマイクロストリップ線路８は点対称（すなわち、鉛直線Ｙに対して線対称かつ水平線Ｘに対して線対称）のような関係にある。図１においては、図５（ａ）及び図５（ｂ）の組み合わせについて示したが、本発明の平面アレーアンテナにおいて、垂直偏波が発生する場合、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示すマイクロストリップ線路８のうち、いずれか少なくとも２つのマイクロストリップ線路８を組み合わせることができる。
【００５３】
マイクロストリップ線路８ａ〜８ｄの向きを変えることによって不要放射の発生方向も変わるので、マイクロストリップ線路８ａ〜８ｄの向きの組み合わせによって、特定の偏波における不要放射を低下させることができる。例えば、図５に示すような垂直偏波が発生するアンテナユニットの場合、図５（ａ）に示すマイクロストリップ線路と図５（ｂ）に示すマイクロストリップ線路とを組み合わせることによって、主として水平偏波において不要放射の影響を低減することができる（なお、実施例に示すように垂直偏波における不要放射の影響も低減することができる）。図５（ａ）に示すマイクロストリップ線路と図５（ｃ）に示すマイクロストリップ線路とを組み合わせることによって、主として垂直偏波において不要放射の影響を低減することができる。そして、図５（ａ）に示すマイクロストリップ線路と図５（ｄ）に示すマイクロストリップ線路とを組み合わせることによって、水平偏波及び垂直偏波において不要放射の影響を低減することができる。
【００５４】
図１等に示す形態においては、垂直偏波が発生するアレーアンテナについて説明したが、水平偏波又は円偏波が発生するようにマイクロストリップ線路を形成することもできる。図６に、水平偏波又は円偏波が発生するマイクロストリップ線路の例を示す。図６（ａ）は、水平偏波が発生するマイクロストリップ線路の例であり、図６（ｂ）は、円偏波が発生するマイクロストリップ線路の例である。水平偏波が発生する場合、図６（ａ）に示すように、アンテナ素子７（図１においては円形のアンテナ素子７の９時部分）から水平線方向Ｘに向けてマイクロストリップ線路８を延在させる。また、円偏波が発生する場合、図６（ｂ）に示すように、アンテナ素子７から２本のマイクロストリップ線路８を延在させ、２本の交点までの２本のマイクロストリップ線路８の長さの差がλ／４（λ＝波長）となるようにする。水平偏波又は円偏波が発生する場合においても、図６に示すマイクロストリップ線路について図５に示すような対称関係を有する４つのマイクロストリップ線路のうち、いずれか少なくとも２つのマイクロストリップ線路を組み合わせて、アレーアンテナを構成することができる。
【００５５】
次に、本発明の平面アレーアンテナ１の動作について、図１及び図２を用いて、送信時のマイクロ波信号の流れに沿って説明する。まず、第１〜第４同軸コネクタ３ａ〜３ｄより、マイクロ波信号が等振幅かつ同位相で供給される。このマイクロ波信号は、第１〜第４マイクロストリップ線路８ａ〜８ｄを経由して、それぞれ第１〜第４アンテナ素子に供給されることになる。
【００５６】
アンテナ素子７及びマイクロストリップ線路８（８ａ〜８ｄ）は、例えば、プリント基板５の導体層のエッチング等により形成することができ、例えば、アンテナ素子７は、円形のパッチアンテナとして形成することができる。アンテナ素子７の形状は、円形に限定されることなく、楕円形、又は四辺形等の多角形等、種々の形状に形成することができる。誘電体基板６としては、種々の材料を使用することができ、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、ＦＲ４（Flame Retardant Type 4）等のガラスエポキシ樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂等を使用することができる。また、無給電素子１０の平面形状は、図１に示すような円形に限定されることなく、楕円形、又は四辺形等の多角形等、種々の形状に形成することができる。
【００５７】
次に、本発明の第２実施形態に係る平面アレーアンテナについて説明する。図７に本発明の第２実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図を示す。なお、図７において図１と同じ要素には同じ符号を付してある。また、図７において、アンテナ素子は無給電素子１０の裏側に存在する。
【００５８】
第２実施形態に係る平面アレーアンテナ２１において、第１マイクロストリップ線路８ａは、第２マイクロストリップ線路８ｂ（又は第３マイクロストリップ線路８ｃ）と対になり、第４マイクロストリップ線路８ｄは、第３マイクロストリップ線路８ｃ（又は第２マイクロストリップ線路８ｂ）と対になっている点は第１実施形態と同様であるが、各対の向きは、点対称のような関係となっている。これ以外の形態については第１実施形態と同様である。
【００５９】
次に、本発明の第３実施形態に係る平面アレーアンテナについて説明する。図８に本発明の第３実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図を示す。なお、図８において図１と同じ要素には同じ符号を付してある。また、図８において、アンテナ素子は無給電素子１０の裏側に存在する。
【００６０】
第３実施形態に係る平面アレーアンテナ３１において、第１マイクロストリップ線路８ａは、第２マイクロストリップ線路８ｂと鉛直線Ｙに対して線対称のような関係になり（ただし、図８上に対称線は存在しない）、第３マイクロストリップ線路８ｃは、第４マイクロストリップ線路８ｄと点対称のような関係になっている。あるいは、第１マイクロストリップ線路８ａは、第３マイクロストリップ線路８ｃと点対称のような関係になり、第２マイクロストリップ線路８ｂは、第４マイクロストリップ線路８ｄと鉛直線Ｙに対して線対称のような関係になっている。これ以外の形態については第１実施形態と同様である。
【００６１】
第２実施形態及び第３実施形態に係る平面アレーアンテナにおいても、各マイクロストリップ線路からの不要放射を分散させることができ、これにより、低サイドローブ指向特性を実現することができる。
【００６２】
次に、本発明の第４実施形態に係る平面アレーアンテナについて説明する。図９に、本発明の第４実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図を示す。第１実施形態〜第３実施形態においては、第１方向Ａと第２方向Ｂとが直交していないが、本実施形態においては、第１方向Ａと第２方向Ｂとが直交している。なお、図９において、図１と同じ要素には同じ符号を付してある。また、図９において、アンテナ素子は無給電素子１０の裏側に存在する。
【００６３】
各アンテナユニット４２ａ〜４２ｄにおいて、アンテナ素子７は、格子状に配列されている。格子をなす第１方向Ａ及び第２方向Ｂに沿った配列において、アンテナ素子７は点線状に配列されている。また、アンテナ素子７は、水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙに沿って配列されると好ましい。各アンテナユニット４２ａ〜４２ｄにおける外周の複数のアンテナ素子７（図９に示す形態においては１２個のアンテナ素子）は、一辺のアンテナ素子の数が２の累乗個（図９に示す形態においては４個）の正方形状（点線１５）に配列されると好ましい。
【００６４】
該正方形１５の一辺の延在方向は、水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙと一致しないようにすると好ましい。これにより、マイクロストリップ線路４８ａ〜４８ｄから発生する不要放射の方向を、不要放射による影響がより小さくなる方向にすることができる。より好ましくは、該正方形１５の対角線の延在方向は、水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙにより近づけ、さらに好ましくは水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙと一致させる。
【００６５】
アンテナユニット４２ａ〜４２ｄは、格子状（正方形の頂点上）に配列されると好ましい。このとき、平面アレーアンテナ４１全体において、アンテナ素子７は、第１方向Ａ、第２方向Ｂ、水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙに沿って配列されると好ましい。また、平面アレーアンテナ４１における外周の複数のアンテナ素子７（図９に示す形態においては２８個のアンテナ素子）は、一辺のアンテナ素子の数が２の累乗個（図９に示す形態においては８個）の正方形状（点線１６）に配列されると好ましい。
【００６６】
該正方形１６の一辺の延在方向は、水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙと一致しないようにすると好ましい。これにより、マイクロストリップ線路４８ａ〜４８ｄから発生する不要放射の方向を、不要放射による影響がより小さくなる方向にすることができる。より好ましくは、該正方形１６の対角線の延在方向は、水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙにより近づけ、さらに好ましくは水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙと一致させる。この場合、第１方向Ａ及び第２方向Ｂと、水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙとのなす角度は、４５°となる。
【００６７】
その結果、平面アレーアンテナ４１において、第１方向Ａ、第２方向Ｂ、及び水平線方向Ｘ又は鉛直線方向Ｙに隣接する４つのアンテナ素子は、正方形（例えば点線１７）の頂点を形成するように配列されており、本実施形態においては正方形の頂点を形成するように配列されている。
【００６８】
本実施形態においては、第１〜第４マイクロストリップ線路４８ａ〜４８ｄの向きの組み合わせは、第１実施形態と同様にした（すなわち、第１方向Ａに隣接するマイクロストリップ線路同士が、鉛直線Ｙに対して対称のような関係にある）が、所定の偏波が発生するように形成されたマイクロストリップ線路が、すべて同一の向きとならないように配列されればよい。例えば、上記で説明したように、鉛直線Ｙに対して対称のような関係、水平線Ｘに対して対称のような関係、及び点対称のような関係にあるマイクロストリップ線路を組み合わせることができる。
【００６９】
第１実施形態と第４実施形態とは、所望する垂直面及び水平面のビーム幅に応じて使い分けることができる。
【００７０】
その他の形態については、第１実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００７１】
次に、本発明の第５実施形態に係る平面アレーアンテナについて説明する。図１０に、本発明の第５実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図を示す。なお、図１０において、図１及び図９と同じ要素には同じ符号を付してある。また、図１０において、アンテナ素子は無給電素子１０の裏側に存在する。第１〜第４実施形態においては、４つのアンテナユニットがそれぞれ同軸コネクタを有していたが、本実施形態においては各アンテナユニットは同軸コネクタを有しておらず、平面アレーアンテナ全体として１つの同軸コネクタを有している。以下、第４実施形態を基にして説明する。
【００７２】
平面アレーアンテナ５１は、第１〜第４アンテナユニット５２ａ〜５２ｄと、同軸コネクタ５３と、コプレーナ給電回路である第５マイクロストリップ線路５８と、を備える（なお、本書における第５マイクロストリップ線路は、特許請求の範囲における「第２マイクロストリップ線路」に相当する）。
【００７３】
各アンテナユニット５２ａ〜５２ｄは、同軸コネクタを有していない以外は第４実施形態における第１〜第４アンテナユニット４２ａ〜４２ｄと同様である。すなわち、アンテナ素子の配列及び第１〜第４マイクロストリップ線路４８ａ〜４８ｄの形状は、第４実施形態と同一である。
【００７４】
図１１に、第５マイクロストリップ線路５８の概略平面図を示す。第５マイクロストリップ線路５８は、同軸コネクタ５３から各アンテナユニット５２ａ〜５２ｄに向かって延在しており、第１〜第４アンテナユニット５２ａ〜５２ｄの第１〜第４マイクロストリップ線路４８ａ〜４８ｄとそれぞれ電気的に接続されている。好ましくは、第５マイクロストリップ線路５８は、第１〜第４マイクロストリップ線路４８ａ〜４８ｄとは一体的に形成される。第５マイクロストリップ線路５８において、同軸コネクタ５３から各アンテナユニット５２ａ〜５２ｄに向かって延在するマイクロストリップ線路５８１，５８２，５８３，５８４は、Ｌ字形（くの字形、鉤形）をしており、第５マイクロストリップ線路５８は全体として卍形となっている。
【００７５】
各アンテナユニット５２ａ〜５２ｄの第１〜第４マイクロストリップ線路４８ａ〜４８ｄと第５マイクロストリップ線路５８との接続箇所（交点）は、各アンテナユニット５２ａ〜５２ｄにおける複数のアンテナ素子から同距離にある位置である。すなわち、第４実施形態において、第１〜第４同軸コネクタ３ａ〜３ｄが形成されていた位置に、第５マイクロストリップ線路５８が電気的に接続されている。また、第５マイクロストリップ線路５８において、同軸コネクタ５３と、第１〜第４マイクロストリップ線路４８ａ〜４８ｄと第５マイクロストリップ線路５８との各接続箇所（各交点）とを結ぶマイクロストリップ線路の長さは同一にする。すなわち、同軸コネクタ５３から延在する第５マイクロストリップ線路５８の一部５８１，５８２，５８３，５８４は、それぞれ長さを同一にする。これにより、同軸コネクタ５３からの信号は、各アンテナユニット５２ａ〜５２ｄに同位相で給電され、その結果、平面アレーアンテナ５１における複数のアンテナ素子に同位相で給電することができる。
【００７６】
本実施形態によれば、第５マイクロストリップ線路５８が分配器の役割を果たすので、複数のアンテナユニットに同位相給電するための分配器が不要となり、材料コストを低減させることができると共に製造工数も減少させることができるので、アレーアンテナの製造コストをより低減することができる。また、アレーアンテナを縮小化することもできる。
【００７７】
次に、本発明の第６実施形態に係る平面アレーアンテナについて説明する。図１２に、本発明の第６実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図を示す。なお、図１２において、図１、図９及び図１０と同じ要素には同じ符号を付してある。また、図１２において、アンテナ素子は無給電素子１０の裏側に存在する。本実施形態は、第５実施形態とは第５マイクロストリップ線路の形態が異なっている。それ以外の形態は第５実施形態と同様である。
【００７８】
図１３に、マイクロストリップ線路６８の概略平面図を示す。第６実施形態において、第５マイクロストリップ線路６８は、同軸コネクタ５３から二方向に（図１２においては水平線方向Ｘの両方向に）マイクロストリップ線路６８１，６８２が延在している。マイクロストリップ線路６８１の端部からさらに二方向に（図１２においては鉛直線方向Ｙの両方向に）マイクロストリップ線路６８３が延在し、マイクロストリップ線路６８２端部からさらに二方向に（図１２においては鉛直線方向Ｙの両方向に）マイクロストリップ線路６８４が延在している。本実施形態においては、マイクロストリップ線路６８１，６８３及びマイクロストリップ線路６８２，６８４は、それぞれＴ字状に形成されている。そして、マイクロストリップ線路６８３，６８４の各端部から、第５実施形態と同様のＬ字状のマイクロストリップ線路６８５〜６８８が各アンテナユニットに向かって延在している。第５マイクロストリップ線路６８の全体的な形状は、Ｈ字状のマイクロストリップ線路の各端部からＬ字状のマイクロストリップ線路が延在しているような形状をしている。同軸コネクタ５３からマイクロストリップ線路６８５〜６８８の各端部までの長さは同一である。
【００７９】
次に、本発明の第７実施形態に係る平面アレーアンテナについて説明する。図１４に、本発明の第７施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図を示す。なお、図１４において、図１、図９及び図１０と同じ要素には同じ符号を付してある。また、図１４において、アンテナ素子は無給電素子１０の裏側に存在する。本実施形態は、第５実施形態とは第５マイクロストリップ線路の形態が異なっている。それ以外の形態は第５実施形態と同様である。
【００８０】
図１５に、マイクロストリップ線路７８の概略平面図を示す。第７実施形態において、第５マイクロストリップ線路７８は、同軸コネクタ５３から二方向に（図１４においては第１方向Ａの両方向に）マイクロストリップ線路７８１，７８２が延在している。好ましくは、マイクロストリップ線路７８１，７８２は直線を形成する。マイクロストリップ線路７８１の端部から、第１アンテナユニット５２ａに向けてマイクロストリップ線路７８３が延在し、第４アンテナユニット５２ｄに向けてマイクロストリップ線路７８６が延在する。好ましくは、マイクロストリップ線路７８３とマイクロストリップ線路７８６とは、直線を形成し、より好ましくはマイクロストリップ線路７８１に対して直交する。同様に、マイクロストリップ線路７８２の端部から、第２アンテナユニット５２ｂに向けてマイクロストリップ線路７８４が延在し、第３アンテナユニット５２ｃに向けてマイクロストリップ線路７８５が延在する。好ましくは、マイクロストリップ線路７８４とマイクロストリップ線路７８５とは、直線を形成し、より好ましくはマイクロストリップ線路７８２に対して直交する。第５マイクロストリップ線路７８の全体的な形状は、Ｈ字状となっている。同軸コネクタ５３からマイクロストリップ線路７８３〜７８６の各端部までの長さは同一である。
【００８１】
第５〜第７実施形態において、１つの同軸コネクタから複数のアンテナユニットに給電する形態を説明したが、同軸コネクタと各アンテナユニットのマイクロストリップ線路とを電気的に接続する第５マイクロストリップ線路の形状は、アンテナユニットの配列形態によって決定される。
【００８２】
例えば、第５及び第６実施形態における第５マイクロストリップ線路５８，６８は、第５マイクロストリップ線路５８，６８と接続する各アンテナユニットのマイクロストリップ線路部分（図３に示すマイクロストリップ線路８ａで言えば部分８ａ４）が、同軸コネクタ５３を中心にして回転移動されているように（好ましくは隣接するマイクロストリップ線路部分と直交するように）、複数のアンテナユニットが配列されている場合に使用することができる。例えば、図１０及び図１２に示す形態の他に、図１６及び図１７に示すように、平面アレーアンテナにおいて、対角線上にある第１アンテナユニット５２ａと第３アンテナユニット５２ｃの向きが同一であり、同様に第２アンテナユニット５２ｂと第４アンテナユニット５２ｄの向きが同一であり、第１アンテナユニット５２ａの向きと第２アンテナユニット５２ｂの向きが鉛直線Ｙに対して線対称となるような関係にある場合（図１０及び図１２に示す形態）、又は第１アンテナユニット５２ａの向きと第２アンテナユニット５２ｂの向きが水平線Ｘに対して線対称となるような関係にある場合（図１６及び図１７に示す形態）に、第５マイクロストリップ線路５８，６８を適用することができる。また、図１８に示すように、平面アレーアンテナの対角線上にあるアンテナユニットの向きは同じでなくても第５マイクロストリップ線路５８，６８を適用することができる。図１８に示す形態においては、第１アンテナユニット５２ａの向きと第２アンテナユニット５２ｂの向きとは、鉛直線Ｙに対して線対称となるような関係にあり、第１アンテナユニット５２ａの向きと第３アンテナユニット５２ｃの向きとは、点対称となるような関係にあり、第１アンテナユニット５２ａの向きと第４アンテナユニット５２ｄの向きとは、水平線Ｘに対して線対称となるような関係にある。
【００８３】
また、第７実施形態における第５マイクロストリップ線路７８は、第５マイクロストリップ線路７８と接続する各アンテナユニットのマイクロストリップ線路部分（図３に示すマイクロストリップ線路８ａで言えば部分８ａ４）が、同一方向に沿って延在するように（好ましくは平行に延在するように）、複数のアンテナユニットが配列されている場合に使用することができる。例えば、図１４に示す形態においては、第１方向Ａ又は第２方向Ｂに沿って隣接する２つのアンテナユニットの向きは、点対称のような関係を有する。また、水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙに沿って隣接する２つのアンテナユニットの向きは同方向となっている。
【００８４】
次に、本発明の第８実施形態に係る平面アレーアンテナについて説明する。第１〜第７実施形態においては、６４個のアンテナ素子を有する形態（１つのアンテナユニットにおけるアンテナ素子の数１６個、アンテナユニットの数４個）を示したが、本実施形態においては、アンテナ素子の数を６４個よりも多くしている。
【００８５】
図１９に、第８実施形態に係る平面アレーアンテナの一例を示す。平面アレーアンテナ１１１においては、第５実施形態におけるアンテナユニットと同様のアンテナユニット５２を１次アンテナユニットとして、第７実施形態に係る平面アレーアンテナを構成するように２×２に配列して、第１〜第４の２次アンテナユニット１１２ａ〜１１２ｄを構成する。このとき、各２次アンテナユニット１１２ａ〜１１２ｄにおける１次アンテナユニット５２の向きは同一の向きでもよいし、異なっていてもよい。また、各２次アンテナユニット１１２ａ〜１１２ｄにおいて、各１次アンテナユニットには同位相で給電可能にマイクロストリップ線路を形成する。図１９に示す形態においては、各２次アンテナユニット１１２ａ〜１１２ｄにおける４つの１次アンテナユニット５２の向きはすべて同一方向であり、各２次アンテナユニット１１２ａ〜１１２ｄにおいて、４つの１次アンテナユニット５２は、第７実施形態における第５マイクロストリップ線路と同様（Ｈ字状）のマイクロストリップ線路１１８で電気的に接続されている。第１〜第４の２次アンテナユニット１１２ａ〜１１２ｄは、アレーアンテナ１１１全体において複数のアンテナ素子が第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙに沿って規則的かつ等間隔に配列されるように、２×２の四辺形状（図１９に示す形態においては正方形状）に配列される。このとき、平面アレーアンテナ１１１における外周に沿って配列された複数のアンテナ素子は、正方形状に配列され、該正方形の対角線の延在方向は、水平線方向Ｘ及び鉛直線方向Ｙと一致している。
【００８６】
平面アレーアンテナ１１１は、１つの同軸コネクタ１１３を有し、各２次アンテナユニット１１２ａ〜１１２ｄと同軸コネクタ１１３とは、同位相給電されるように、第５及び第６実施形態と同様の形態で、マイクロストリップ線路１１８によって電気的に接続されている。平面アレーアンテナ１１１において、２次アンテナユニット１１２ａ〜１１２ｄの配列は、第５及び第６実施形態におけるアンテナユニットの配列に対応する。すなわち、第１の２次アンテナユニット１１２ａの向きと第３の２次アンテナユニット１１２ｃの向きは同一であり、第２の２次アンテナユニット１１２ｂの向きと第４の２次アンテナユニット１１２ｄの向きは同一である。第１の２次アンテナユニット１１２ａの向きと第２の２次アンテナユニット１１２ｂの向きは、鉛直線方向Ｙに対して線対称となるような関係にある。
【００８７】
本実施形態においては、２次アンテナユニット１１２ａ〜１１２ｄ毎に向きを異ならせたが、１次アンテナユニット５２毎に向きを異ならせてもよい。すなわち、１６個の１次アンテナ５２の向きがすべて同一方向とならなければよく、また、向きが異なる１次アンテナユニット５２は不規則的に配置することもできる。
【００８８】
本実施形態においては、同軸コネクタが１つの形態について示したが、同軸コネクタは複数あってもよく、例えば、第１〜第４実施形態のように、２次アンテナユニット毎もしくは１次アンテナユニット毎に同軸コネクタを設けてもよい。この場合、同軸コネクタを有する各アンテナユニット間を電気的に接続するマイクロストリップ線路は、不要となる。
【００８９】
本実施形態においては、アレーアンテナ１１１及び２次アンテナユニット１１２ａ〜１１２ｄにおいて、第１方向Ａ及び第２方向に沿って配列されたアンテナ素子は、その数が２の累乗個となるように配列したが、これに限定されることなく、アンテナ素子の数を設定することができる。例えば、１５個の１次アンテナユニットを３×５となるように配列することもできる。
【００９０】
次に、本発明の第９実施形態に係る平面アレーアンテナについて説明する。図２０に、本発明の第９実施形態に係る平面アレーアンテナの概略部分側面図を示す。第１〜第８実施形態に係る平面アレーアンテナは、プリント基板等を用いてアンテナ素子及びマイクロストリップ線路が誘電体基板上に形成されている形態について説明したが、誘電体基板を用いずに構成することもできる。例えば、平面アレーアンテナ１２１において、アンテナ素子７及びマイクロストリップ線路８は、金属板で形成され、接地板４との間には間隙を有している。このような平面アレーアンテナ１２１が第１〜第８実施形態に適用されることにより、第１〜第８実施形態に係る平面アレーアンテナが構成されてもよい。
【実施例１】
【００９１】
第４実施形態に係る図９に示すような本発明の平面アレーアンテナ、及び比較例として、図３０に示すような、すべてのマイクロストリップ線路が同一の向きとなっている平面アレーアンテナについて、水平面の放射パターンを計算した。両アレーアンテナの差異はマイクロストリップ線路の向きだけである。計算条件は、各平面アレーアンテナにおいて、各同軸コネクタより等振幅及び等位相にて各アンテナ素子に給電してアンテナ近傍界の放射パターンを測定し、そのデータを基に遠方界のパターンを計算した。その結果を図２１に示す。また、図２１には、電波法関係審査基準に規定されている規格も示す。
【００９２】
本発明の図９に示すようなアレーアンテナによれば、放射パターンは電波法関係審査基準の規格内におさまっているが、マイクロストリップ線路がすべて同一向きの図３０に示すようなアレーアンテナでは、不要放射のために約４２°〜約５５°の領域において規格外となっている。これにより、本発明のアレーアンテナによれば、不要放射を分散させることにより、サイドローブの影響を減少させることができることが分かった。
【００９３】
ここで、不要放射の発生角度について検討する。図２２に、１つのアンテナユニットの概略平面図を示す。本発明の平面アレーアンテナにおける各アンテナユニットにおいては、４つのアンテナ素子７を電気的に接続するマイクロストリップ線路８部分（斜線部分）が主たる不要放射発生源１３１となっていると推測される。そこで、不要放射発生源１３１から放射される不要放射によって形成されるグレーティングローブの放射角度を計算する。
【００９４】
図２３に、グレーティングローブの放射角度を計算するための模式図を示す。ここで、アンテナ面１３２に対する不要放射発生角度をθ、隣接する不要放射発生源１３１の中心間距離をｄ１とし、不要放射発生源１３１から発生する不要放射の行路差をｄ２とする。このとき、不要放射発生角度θと不要放射発生源１３１の中心間距離ｄ１との間には、以下の式が成立する。本実施例の上記測定においては、不要放射発生源１３１の中心間距離ｄ１は、約１．２λに設定されている。グレーティングローブは行路差ｄ２＝１λの時に発生するので、以下の式より、不要放射発生角度θは約５６°となる。この角度は、図２１に示すように、比較例における放射パターンが規格外となっている角度とほぼ一致する。すなわち、平面アレーアンテナにおいて、アンテナユニット（すなわちマイクロストリップ線路）がすべて同一の向きであると、複数の不要放射発生源１３１から発生する不要放射によって形成される複数のグレーティングローブの発生角度もすべて同一となるため、放射パターンの一部が規格外となってしまう。しかしながら、本発明のアレーアンテナによれば、アンテナユニットの向き（すなわちマイクロストリップ線路の向き）を異ならせて配列することにより、複数のグレーティングローブの発生角度を異ならせて大きな不要放射の発生を抑制することができる。
【００９５】
［式１］
2010041700.tif 000003
【実施例２】
【００９６】
第８実施形態に係る図１９に示すような本発明の平面アレーアンテナ、及び比較例として、図３１に示すような、すべてのマイクロストリップ線路が同一の向きとなっている平面アレーアンテナについて、水平面の放射パターンを計算した。放射パターンの測定方法及び計算方法は実施例１と同様である。図２４に垂直偏波の結果を示し、図２５に水平偏波の結果を示す。
【００９７】
本発明の平面アレーアンテナによれば、水平偏波（交差偏波）において、約２５°〜約６５°の範囲にある不要放射が比較例に比べて低下した。また、垂直偏波（主偏波）においても、約４５°〜約６０°の範囲にある不要放射が比較例に比べて低下した。本発明の平面アレーアンテナにおいては、複数のマイクロストリップ線路の向きは鉛直線方向に対して対称に異ならせているが、水平偏波のみならず垂直偏波の不要放射も低下させることができることがわかった。また、本発明によれば、図２５に示すように、ＸＰＤ（交差偏波識別度；Cross Polarization Discrimination）特性も改善できることが分かった。
【００９８】
本発明のアレーアンテナは、上記実施形態に基づいて説明されているが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において、かつ本発明の基本的技術思想に基づいて、上記実施形態に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができることはいうまでもない。また、本発明の請求の範囲の枠内において、種々の開示要素の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。
【００９９】
本発明のさらなる課題、目的及び展開形態は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の平面アレーアンテナは、例えば、ＦＷＡマイクロ波基幹アンテナとして使用することができる。本発明のアレーアンテナの利用例を図２６及び図２７に示す。本発明のアレーアンテナは、図２６に示すように、支持体１４１（例えば柱）に取り付けて使用することができる。例えば、このように取り付けたアレーアンテナは、図２７に示すように、離島１４２ａ，１４２ｂ間の通信に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る平面アレーアンテナの概略部分側面図。
【図３】本発明の第１実施形態における第１マイクロストリップ線路の概略平面図。
【図４】第１実施形態に係る一対のマイクロストリップ線路による不要放射のイメージ図。
【図５】垂直偏波が発生するマイクロストリップ線路の例。
【図６】水平偏波又は円偏波が発生するマイクロストリップ線路の例  第１実施形態に係る平面アレーアンテナにおけるマイクロストリップ線路の概略平面図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図。
【図８】本発明の第３実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図。
【図９】本発明の第４実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図。
【図１１】第５実施形態における第５マイクロストリップ線路の概略平面図。
【図１２】本発明の第６実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図。
【図１３】第６実施形態における第５マイクロストリップ線路の概略平面図。
【図１４】本発明の第７実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図。
【図１５】第７実施形態における第５マイクロストリップ線路の概略平面図。
【図１６】第５実施形態及び第６実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図。
【図１７】第５実施形態及び第６実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図。
【図１８】第５実施形態及び第６実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図。
【図１９】本発明の第８実施形態に係る平面アレーアンテナの概略平面図。
【図２０】本発明の第９実施形態に係る平面アレーアンテナの概略部分側面図。
【図２１】実施例１において計算した平面アレーアンテナの水平面放射パターン図。
【図２２】不要放射発生源を示す１つのアンテナユニットの概略平面図。
【図２３】グレーティングローブの放射角度を計算するための模式図。
【図２４】実施例２において計算した平面アレーアンテナの垂直偏波の放射パターン図。
【図２５】実施例２において計算した平面アレーアンテナの水平偏波の放射パターン図。
【図２６】本発明のアレーアンテナの利用形態の一例を示す概略図。
【図２７】本発明のアレーアンテナの利用形態の一例を説明するための模式図。
【図２８】本発明が解決しようとする課題を説明するための平面アレーアンテナの概略平面図。
【図２９】図２８の平面アレーアンテナに係る一対のマイクロストリップ線路による不要放射のイメージ図。
【図３０】実施例１の比較例に係る平面アレーアンテナの概略平面図。
【図３１】実施例２の比較例に係る平面アレーアンテナの概略平面図。
【符号の説明】
【０１０２】
１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１，１２１      平面アレーアンテナ
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ      第１〜第４アンテナユニット
３，５３，１１３        同軸コネクタ
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ      第１〜第４同軸コネクタ
４        接地板
５        プリント基板
６        誘電体基板
７        アンテナ素子
８，１１８        マイクロストリップ線路
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ      第１〜第４マイクロストリップ線路
８ａ１，８ａ２，８ａ３，８ａ４        第１マイクロストリップ線路の一部
９        スペーサ
１０      無給電素子
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ      第１〜第４無給電素子
１１，１１ａ，１１ｂ        不要放射の向き
１２，１５        アンテナユニットにおける外周のアンテナ素子が形成する四辺形
１３，１６        平面アレーアンテナにおける外周のアンテナ素子が形成する四辺形
１４，１７        隣接するアンテナ素子が形成する四辺形
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ      第１〜第４アンテナユニット
４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄ      第１〜第４マイクロストリップ線路
５２      １次アンテナユニット
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ      第１〜第４アンテナユニット
５８，６８，７８      第５マイクロストリップ線路
５８１，５８２，５８３，５８４      第５マイクロストリップ線路の一部
６８１，６８２，６８３，６８４，６８５，６８６，６８７，６８８      第５マイクロストリップ線路の一部
７８１，７８２，７８３，７８４，７８５      第５マイクロストリップ線路の一部
１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ      第１〜第４の２次アンテナユニット
１３１      不要放射発生源
１３２      アンテナ面
１４１，１４１ａ，１４１ｂ      支持体
１４２ａ，１４２ｂ      島
１４３      海
１４４      電波
２０１，２２１，２４１      平面アレーアンテナ
２０３，２２３，２４３      同軸コネクタ
２０４，２２４      接地板
２０５，２２５      プリント基板
２０６，２２６      誘電体基板
２０８，２２８，２４８      マイクロストリップ線路
２１０，２３０      無給電素子
２１１      不要放射の向き
２２２，２４２      アンテナユニット
Ａ        第１方向
Ｂ        第２方向
Ｘ        水平線方向
Ｙ        鉛直線方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010041700.tif 000006
【図４】
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【図５】
2010041700.tif 000008
【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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