(57)【要約】【課題】装置の大型化を抑制しつつ、軸比を改善することができるアレーアンテナ装置を提供する。【解決手段】円形の接地導体１７と、接地導体の中心に設けられた励振素子１０と、励振素子１０と同じ長さであって接地導体上に設けられた複数の非励振素子１１とを備え、可変リアクタンス素子のリアクタンス値が変化することにより、複数の非励振素子１１が導波器あるいは反射器として機能するアレーアンテナ装置１であって、接地導体に対して励振素子および非励振素子側に導体円環板１９が配置されており、その導体円環板は、接地導体と平行であり、中心軸線が接地導体の中心軸線と一致する。さらに、接地導体の上面と導体円環板の下面との間の距離ｄ、導体円環板の内半径ｒｉｎ、外半径ｒｏｕｔが、励振素子および非励振素子の長さをＬ、アレーアンテナ装置が受信する電波の波長をλにより規定される所定の条件を満たすようにする。【選択図】図２
2014082736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の接地導体と、
前記接地導体の中心に、その接地導体から絶縁された状態で設けられ、無線信号を受信する励振素子と、
前記接地導体上にその接地導体から絶縁された状態で設けられた複数の非励振素子と、
各非励振素子にそれぞれ接続された複数の可変リアクタンス素子と、を備え、
可変リアクタンス素子のリアクタンス値が変化することにより、前記複数の非励振素子が導波器あるいは反射器として機能するように、それら複数の非励振素子は、前記励振素子から所定の素子間距離だけ離隔して配置されているアレーアンテナ装置であって、
前記接地導体に対して前記励振素子および非励振素子側に導体円環板が配置されており、且つ、その導体円環板は、
前記接地導体と平行であり、
中心軸線が前記接地導体の中心軸線と一致し、
前記接地導体の上面と導体円環板の下面との間の距離ｄ、導体円環板の内半径ｒｉｎ、外半径ｒｏｕｔが、前記励振素子の長さをＬ、アレーアンテナ装置が受信する電波の波長をλとしたとき、下記（１）〜（８）のいずれかの条件を満たしていることを特徴とするアレーアンテナ装置。
１．０＜ｄ＜０．２４Ｌの場合
（１）    素子間距離＜ｒｉｎ＜０．３５λ、  ０．４０λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（２）    ０．３５λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
２．０．２４Ｌ≦ｄ＜０．３５Ｌの場合
（３）    素子間距離＜ｒｉｎ＜０．３５λ、  ０．３５λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（４）    ０．３５λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
３．０．３５Ｌ≦ｄ＜０．４３Ｌの場合
（５）    素子間距離＜ｒｉｎ＜０．３０λ、  ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（６）    ０．３０λ≦ｒｉｎ＜０．３５λ、  ０．３５λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（７）    ０．３５λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
４．０．４３Ｌ≦ｄ＜１．００Ｌの場合
（８）    素子間距離＜ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
【請求項２】
請求項１において、
前記（１）〜（８）のいずれかの条件において、外半径ｒｏｕｔの上限値を前記接地導体の半径に置き換えた条件を満たしていることを特徴とするアレーアンテナ装置。
【請求項３】
円形の接地導体と、
前記接地導体の中心に、その接地導体から絶縁された状態で設けられ、無線信号を受信する励振素子と、
前記接地導体上にその接地導体から絶縁された状態で設けられた複数の非励振素子と、
各非励振素子にそれぞれ接続された複数の可変リアクタンス素子と、を備え、
可変リアクタンス素子のリアクタンス値が変化することにより、前記複数の非励振素子が導波器あるいは反射器として機能するように、それら複数の非励振素子は、前記励振素子から所定の素子間距離だけ離隔して配置されているアレーアンテナ装置であって、
前記接地導体に対して前記励振素子および非励振素子側に導体円環板が配置されており、且つ、その導体円環板は、
前記接地導体と平行であり、
中心軸線が前記接地導体の中心軸線と一致し、
前記励振素子の上端と前記導体円環板の下面との間の距離Ｄ、導体円環板の内半径ｒｉｎ、外半径ｒｏｕｔが、アレーアンテナ装置が受信する電波の波長をλとしたとき、下記（１）〜（１９）のいずれかの条件を満たしていることを特徴とするアレーアンテナ装置。１．０≦Ｄ＜０．０３λの場合
（１）    ０＜ｒｉｎ＜０．１７λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６１λ
（２）    ０．１７λ≦ｒｉｎ＜０．２５λ、  ０．３０λ≦ｒｏｕｔ≦０．６５λ
（３）    ０．２５λ≦ｒｉｎ＜０．３３λ、  ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ＜０．６５λ
（４）    ０．３３λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
２．０．０３λ≦Ｄ＜０．０５λの場合
（５）    ０＜ｒｉｎ＜０．２１λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６１λ
（６）    ０．２１λ＜ｒｉｎ＜０．３３λ、  ０．３０λ≦ｒｏｕｔ≦０．６１λ
（７）    ０．３３λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
３．０．０５λ≦Ｄ＜０．０７λの場合
（８）    ０＜ｒｉｎ＜０．２５λ、  ０．３８λ≦ｒｏｕｔ≦０．６１λ
（９）    ０．２５λ≦ｒｉｎ＜０．３３λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６２λ
（１０）    ０．３３λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
４．０．０７λ≦Ｄ＜０．１４λの場合
（１１）  ０＜ｒｉｎ＜０．２５λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６２λ
（１２）  ０．２５λ≦ｒｉｎ＜０．３３λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６６λ
（１３）  ０．３３λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
５．０．１４λ≦Ｄ＜０．２３λの場合
（１４）  ０＜ｒｉｎ＜０．３３λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（１５）  ０．３３λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
６．０．２３λ≦Ｄ＜０．２４λの場合
（１６）  ０＜ｒｉｎ＜０．３７λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（１７）  ０．３７λ≦ｒｉｎ≦０．４９λ、  ０．４６λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
７．０．２４λ≦Ｄ＜０．２９λの場合
（１８）  ０＜ｒｉｎ＜０．３７λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６６λ
（１９）  ０．３３λ＜ｒｉｎ≦０．４９λ、  ０．５０λ≦ｒｏｕｔ≦０．６６λ
【請求項４】
請求項３において、
前記（１）〜（１９）のいずれかの条件において、外半径ｒｏｕｔの上限値を前記接地導体の半径に置き換えた条件を満たしていることを特徴とするアレーアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレーアンテナ装置に関し、特に、アレーアンテナ装置の軸比を改善する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アレーアンテナ装置として、無線信号を受信するための励振素子と、その励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられた複数の非励振素子とを備え、各非励振素子にそれぞれ接続された複数の可変リアクタンス素子のリアクタンス値が変化することにより、指向性が変化するアレーアンテナ装置が知られている（たとえば、特許文献１）。なお、この形式のアレーアンテナ装置は、電子走査導波器アレーアンテナ装置と呼ばれることも多いが、以下では、単にアレーアンテナ装置という。
【０００３】
アレーアンテナ装置では、励振素子および非励振素子は、円形の接地導体上に、その接地導体から絶縁された状態で設けられる。また、一般的に、接地導体は、半径が受信電波の波長λの１／２に設定される。励振素子は、この接地導体の中心に配置され、非励振素子は、接地導体の中心からの距離が波長λの１／４となるように配置され、各非励振素子には可変リアクタンス素子が接続される。上記位置に非励振素子が配置されると、可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることで、非励振素子を、導波器や反射器として機能させることができる。よって、指向性が可変となる。
【０００４】
このアレーアンテナ装置は、指向性が可変であることを利用して、無線端末（たとえば、無線タグ）の方向探知に用いられることがある。アレーアンテナ装置は、通常、水平面走査となるように設置され、この場合、垂直偏波に対して良好な指向性を有する。したがって、方向探知の対象となる無線タグが垂直偏波を送信すれば、精度のよい方向探知が可能になる。
【０００５】
しかし、無線タグが人に携帯される場合は、無線タグが様々な向きとなる。従って、無線タグが送信する電波は、水平偏波が主放射偏波となることもある。アレーアンテナ装置は水平偏波に対する指向性は必ずしも垂直偏波の指向性と合致しないことから、水平偏波によって無線タグの方向を推定すると、その精度が十分に得られない。そこで、無線タグが送信する電波は水平偏波成分が強く、垂直偏波成分が弱い場合であっても、アレーアンテナ装置は、垂直偏波成分に基づいた方向推定を行なうことが望まれる。そのためには、アレーアンテナ装置は、垂直偏波の利得が水平偏波の利得よりもできるだけ高いことが望まれる。
【０００６】
ここで、主放射成分利得と、その主放射成分と直交する偏波の利得との比を軸比という。アレーアンテナ装置では、垂直偏波が受信する主放射成分となることが要求されるから、垂直偏波を主放射成分としてみた場合、主放射成分の軸比が大きいほど、水平偏波の利得と比較して垂直偏波の利得が高いことを意味する。よって、アレーアンテナ装置では、受信時におけるこの垂直偏波を主放射成分としてみた場合の主放射成分の軸比を大きくすることが望まれることになる。特許文献１には、軸比を改善するとの明確な記載はないものの、接地導体（特許文献１では有限反射板１）の半径を大きくすることによって水平面の主放射成分利得を高くし、受信時の軸比を改善できることが推測できる（段落００１７など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１６４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、接地導体半径を大きくしてしまうと、アレーアンテナ装置が大型化してしまうので好ましくない。
【０００９】
本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、装置の大型化を抑制しつつ、軸比を改善することができるアレーアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
その目的を達成するための請求項１記載の発明は、
円形の接地導体と、
前記接地導体の中心に、その接地導体から絶縁された状態で設けられ、無線信号を受信する励振素子と、
前記接地導体上にその接地導体から絶縁された状態で設けられた複数の非励振素子と、
各非励振素子にそれぞれ接続された複数の可変リアクタンス素子と、を備え、
可変リアクタンス素子のリアクタンス値が変化することにより、前記複数の非励振素子が導波器あるいは反射器として機能するように、それら複数の非励振素子は、前記励振素子から所定の素子間距離だけ離隔して配置されているアレーアンテナ装置であって、
前記接地導体に対して前記励振素子および非励振素子側に導体円環板が配置されており、且つ、その導体円環板は、
前記接地導体と平行であり、
中心軸線が前記接地導体の中心軸線と一致し、
前記接地導体の上面と導体円環板の下面との間の距離ｄ、導体円環板の内半径ｒｉｎ、外半径ｒｏｕｔが、前記励振素子の長さをＬ、アレーアンテナ装置が受信する電波の波長をλとしたとき、下記（１）〜（８）のいずれかの条件を満たしていることを特徴とするアレーアンテナ装置。
１．０＜ｄ＜０．２４Ｌの場合
（１）    素子間距離＜ｒｉｎ＜０．３５λ、  ０．４０λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（２）    ０．３５λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
２．０．２４Ｌ≦ｄ＜０．３５Ｌの場合
（３）    素子間距離＜ｒｉｎ＜０．３５λ、  ０．３５λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（４）    ０．３５λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
３．０．３５Ｌ≦ｄ＜０．４３Ｌの場合
（５）    素子間距離＜ｒｉｎ＜０．３０λ、  ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（６）    ０．３０λ≦ｒｉｎ＜０．３５λ、  ０．３５λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（７）    ０．３５λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
４．０．４３Ｌ≦ｄ＜１．００Ｌの場合
（８）    素子間距離＜ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
【００１１】
上記条件を満たす導体円環板を備えたアレーアンテナ装置は、導体円環板がない以外は同じ構成のアレーアンテナ装置（以下、従来アレーアンテナ装置）に比較して、受信された時の軸比が大きくなることをシミュレーションにより確認できた（なお、シミュレーション結果は後に詳述する）。
【００１２】
しかも、導体円環板は、励振素子や非励振素子の上端よりも接地導体に近い位置ないしはその上端とほぼ同じ位置に配置されるので、アレーアンテナ装置の高さ方向寸法はほとんど大きくならない。よって、装置の大型化を抑制しつつ、軸比を改善することができる。
【００１３】
また、請求項２記載のように、前記（１）〜（８）のいずれかの条件において、外半径ｒｏｕｔの上限値を前記接地導体の半径に置き換えた条件を満たしていることが好ましい。
【００１４】
このようにすれば、導体円環板を設けても、アレーアンテナ装置は、径方向寸法も大きくならない。
【００１５】
また、前述の目的を達成するための請求項３記載の発明は、
円形の接地導体と、
前記接地導体の中心に、その接地導体から絶縁された状態で設けられ、無線信号を受信する励振素子と、
前記接地導体上にその接地導体から絶縁された状態で設けられた複数の非励振素子と、
各非励振素子にそれぞれ接続された複数の可変リアクタンス素子と、を備え、
可変リアクタンス素子のリアクタンス値が変化することにより、前記複数の非励振素子が導波器あるいは反射器として機能するように、それら複数の非励振素子は、前記励振素子から所定の素子間距離だけ離隔して配置されているアレーアンテナ装置であって、
前記接地導体に対して前記励振素子および非励振素子側に導体円環板が配置されており、且つ、その導体円環板は、
前記接地導体と平行であり、
中心軸線が前記接地導体の中心軸線と一致し、
前記励振素子の上端と前記導体円環板の下面との間の距離Ｄ、導体円環板の内半径ｒｉｎ、外半径ｒｏｕｔが、アレーアンテナ装置が受信する電波の波長をλとしたとき、下記
（１）〜（１９）のいずれかの条件を満たしていることを特徴とするアレーアンテナ装置。
１．０≦Ｄ＜０．０３λの場合
（１）    ０＜ｒｉｎ＜０．１７λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６１λ
（２）    ０．１７λ≦ｒｉｎ＜０．２５λ、  ０．３０λ≦ｒｏｕｔ≦０．６５λ
（３）    ０．２５λ≦ｒｉｎ＜０．３３λ、  ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ＜０．６５λ
（４）    ０．３３λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
２．０．０３λ≦Ｄ＜０．０５λの場合
（５）    ０＜ｒｉｎ＜０．２１λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６１λ
（６）    ０．２１λ≦ｒｉｎ＜０．３３λ、  ０．３０λ≦ｒｏｕｔ≦０．６１λ
（７）    ０．３３λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
３．０．０５λ≦Ｄ＜０．０７λの場合
（８）    ０＜ｒｉｎ＜０．２５λ、  ０．３８λ≦ｒｏｕｔ≦０．６１λ
（９）    ０．２５λ≦ｒｉｎ＜０．３３λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６２λ
（１０）    ０．３３λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
４．０．０７λ≦Ｄ＜０．１４λの場合
（１１）  ０＜ｒｉｎ＜０．２５λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６２λ
（１２）  ０．２５λ≦ｒｉｎ＜０．３３λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６６λ
（１３）  ０．３３λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
５．０．１４λ≦Ｄ＜０．２３λの場合
（１４）  ０＜ｒｉｎ＜０．３３λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（１５）  ０．３３λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
６．０．２３λ≦Ｄ＜０．２４λの場合
（１６）  ０＜ｒｉｎ＜０．３７λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（１７）  ０．３７λ≦ｒｉｎ≦０．４９λ、  ０．４６λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
７．０．２４λ≦Ｄ＜０．２９λの場合
（１８）  ０＜ｒｉｎ＜０．３７λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６６λ
（１９）  ０．３３λ＜ｒｉｎ≦０．４９λ、  ０．５０λ≦ｒｏｕｔ≦０．６６λ
【００１６】
上記条件を満たす導体円環板を備える場合も、従来アレーアンテナ装置に比較して、受信時の軸比が大きくなることをシミュレーションにより確認できた（シミュレーション結果は後に詳述する）。
【００１７】
また、この発明では、導体円環板は励振素子の上方に配置している。すなわち、励振素子の上方を活用して受信時の軸比を改善している。そのため、径方向の大型化が抑制できる。また、導体円環板は接地導体とは別構成であることから、接地導体のみを大きくするよりも、アレーアンテナ装置の大型化を抑制しつつ受信時の軸比を改善できる。
【００１８】
また、請求項４記載のように、前記（１）〜（１９）のいずれかの条件において、外半径ｒｏｕｔの上限値を前記接地導体の半径に置き換えた条件を満たしていることが好ましい。このようにすれば、導体円環板を設けても径方向には大型化しないからである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明が適用されたアレーアンテナ装置であるアンテナ部１を備えた無線端末方向探知装置の構成図である。
【図２】第１実施形態のアンテナ部１を拡大して示す図である。
【図３】第１実施形態のアレーアンテナ装置と、従来アレーアンテナ装置の指向性利得を比較して示す図である。
【図４】接地導体１７と導体円環板１９との距離ｄ＝１ｍｍ（０．０４Ｌ）として、導体円環板１９の内半径ｒｉｎ、外半径ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図５】ｄ＝３ｍｍ（０．１２Ｌ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図６】ｄ＝５ｍｍ（０．２０Ｌ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図７】ｄ＝６ｍｍ（０．２４Ｌ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図８】ｄ＝８ｍｍ（０．３１Ｌ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図９】ｄ＝９ｍｍ（０．３５Ｌ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図１０】ｄ＝１０ｍｍ（０．３９Ｌ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図１１】ｄ＝１１ｍｍ（０．４３Ｌ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図１２】ｄ＝１６ｍｍ（０．６３Ｌ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図１３】ｄ＝２１ｍｍ（０．８２Ｌ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図１４】ｄ＝２２ｍｍ（０．８６Ｌ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図１５】ｄ＝２４ｍｍ（０．９４Ｌ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図１６】ｄ＝２６ｍｍ（１．０２Ｌ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図１７】アンテナとして機能する励振素子長Ｌの範囲を説明する図である。
【図１８】ｄ＝０．５０Ｌにおいて励振素子長Ｌを変化させたときの軸比を示す図である。
【図１９】ｄ＝０．７５Ｌにおいて励振素子長Ｌを変化させたときの軸比を示す図である。
【図２０】ｄ＝１．００Ｌにおいて励振素子長Ｌを変化させたときの軸比を示す図である。
【図２１】第２実施形態のアンテナ部１００を拡大して示す図である。
【図２２】第２実施形態のアレーアンテナ装置と、従来アレーアンテナ装置の指向性利得を比較して示す図である。
【図２３】Ｄ＝０．００８λ（２６．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図２４】Ｄ＝０．０１６λ（２７．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図２５】Ｄ＝０．０２５λ（２８．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図２６】Ｄ＝０．０３３λ（２９．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図２７】Ｄ＝０．０４λ（３０．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図２８】Ｄ＝０．０５７λ（３２．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図２９】Ｄ＝０．０６５λ（３３．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図３０】Ｄ＝０．０７４λ（３４．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図３１】Ｄ＝０．１０λ（３７．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図３２】Ｄ＝０．１３λ（４１．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図３３】Ｄ＝０．１５λ（４３．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図３４】Ｄ＝０．１９λ（４８．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図３５】Ｄ＝０．２２λ（５２．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図３６】Ｄ＝０．２３λ（５３．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図３７】Ｄ＝０．２４λ（５４．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図３８】Ｄ＝０．２５λ（５５．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【図３９】Ｄ＝０．２８λ（５９．５ｍｍ）として、ｒｉｎ、ｒｏｕｔを変化させたときの軸比を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明が適用されたアレーアンテナ装置であるアンテナ部１を備えた無線端末方向探知装置の構成図である。
【００２１】
この無線端末方向探知装置は、アンテナ部１、電力検出回路５、方向探知コンピュータ６を備えている。アンテナ部１は、電子制御導波器アレーアンテナ装置であり、詳しくは図２を用いて後述するが、１本の励振素子１０と６本の非励振素子１１Ａ〜１１Ｆとを備えている。これら励振素子１０、非励振素子１１Ａ〜１１Ｆは、接地導体１７の上に、その接地導体１７から絶縁された状態に設けられている。また、励振素子１０、非励振素子１１Ａ〜１１Ｆの外側には、それらの素子１０、１１Ａ〜１１Ｆをまとめて囲う導体円環板１９が配置されている。
【００２２】
励振素子１０の給電点は、同軸ケーブル２０を介して電力検出回路５に接続されており、外部の無線端末から送信され励振素子１０によって受信された電波を示す受信信号は電力検出回路５に供給される。
【００２３】
非励振素子１１Ａ〜１１Ｆには、可変リアクタンス回路１８Ａ〜１８Ｆがそれぞれ接続されている。この可変リアクタンス回路１８は、電子制御導波器アレーアンテナ装置において一般的に用いられるものと同一の回路であり、たとえば、バイアス電圧が印加されることによってリアクタンス値が変化する可変リアクタンス素子（例えば可変容量ダイオード）を含む回路として構成される。この回路は、高周波的に接地導体１７に接続され、方向探知コンピュータ６の後述する可変リアクタンス制御部６１によってリアクタンス値が電子的に変化させられる。このリアクタンス値が変化させられることにより、アンテナ部１は方位角φが変化する。
【００２４】
電力検出回路５は、励振素子１０から供給された受信信号の電力の大きさ（電力値）を検出する回路である。この電力検出回路５は、無線信号の電力を検出する種々の公知の回路を用いることができ、たとえばダイオード検波器を含む回路構成のものである。この電力検出回路５で検出された電力値を示す電力値信号は図示しないＡＤ変換回路を介して方向探知コンピュータ６の方向探知部６２に供給される。
【００２５】
方向探知コンピュータ６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等（いずれも図示せず）を備えており、ＣＰＵがＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより、可変リアクタンス制御部６１および方向探知部６２として機能する。
【００２６】
可変リアクタンス制御部６１は、図示しないメモリに記憶されたデジタル電圧値を参照して、内蔵した６個のＤＡ変換器（図示せず）を用いてそのデジタル電圧値をアナログのバイアス電圧値に変換し、このバイアス電圧値をリアクタンス値信号Ｃ１１（θ）〜Ｃ１６（θ）として各可変リアクタンス回路１８Ａ〜１８Ｆに出力する。上記デジタル電圧値は、予め設定された複数の方位角（たとえば、０°から３３０°まで３０°毎）にビームを形成する複数の指向性ビームパターンに対して記憶されている。可変リアクタンス制御部６１は、リアクタンス値信号Ｃ１１（θ）〜Ｃ１６（θ）を切り替えることにより、指向性ビームパターンを複数の方位角に順次変化させる。なお、メモリに記憶されたデジタル電圧値は、実験に基づいて予め求められた値である。
【００２７】
方向探知部６２は、電力検出回路５から供給される電力値と、その電力値の受信信号を受信したときの方位角とに基づいて無線端末の方向探知を行なう。たとえば、方位角に対する電力値の変化を示す電力値パターンを作成し、そのパターンにおいてピーク値を示す方位角を無線端末の方向に決定する。
【００２８】
図２は、アンテナ部１を拡大して示す図である。励振素子１０および６本の非励振素子１１Ａ〜１１Ｆはいずれも円柱形状であって接地導体１７から垂直に突き出している。６本の非励振素子１１Ａ〜１１Ｆの長さは互いに同一であり、また、励振素子１０も非励振素子１１と略同じ長さである。より詳しくは、励振素子１０の、接地導体１７の上面から素子上端までの長さをＬ（以下、励振素子長という）としたとき、非励振素子１１の、接地導体１７の上面から素子上端までの長さは、０.９Ｌ〜１．１Ｌの範囲で適宜設定される。なお、励振素子１０の長さと非励振素子１１の長さとの関係は、この形式の公知のアレーアンテナと同じである。
【００２９】
上記励振素子長Ｌは約λ／４であり、詳しくは、０．７８×（λ／４）＜Ｌ＜０．８６×（λ／４）である。なお、λは、アンテナ部１が受信する電波の波長である。
【００３０】
また、励振素子１０は接地導体１７の中心に配置される。一方、非励振素子１１Ａ〜１１Ｆは、励振素子１０を中心とする円周上に等間隔に設けられており、励振素子１０と非励振素子１１との間の距離（素子間距離ｒ０とする）は、非励振素子１１が導波器あるいは反射器として機能するようにするため、λ／４に設定されている。
【００３１】
接地導体１７は、励振素子１０や非励振素子１１Ａ〜１１Ｆに対して十分に大きい広さの円板形状部材であり、ここでは半径がλ／２とする。
【００３２】
アンテナ部１においてここまでに説明した構成は、公知の電子走査導波器アレーアンテナ装置と同じであり、本発明においても、公知の電子走査導波器アレーアンテナ装置と同様の種々の設計変更が可能である。本発明は、この公知の構成において、導体円環板１９をさらに備えることに特徴がある。
【００３３】
導体円環板１９は、導体性であり、形状は、円環形状、且つ、板状である。この導体円環板１９は、励振素子１０から見て、非励振素子１１よりもさらに外側に、非励振素子１１から離隔して設けられている。
【００３４】
また、この導体円環板１９は、接地導体１７と平行となっており、且つ、中心軸線は接地導体１７の中心軸線と一致している。なお、この導体円環板１９は、接地導体１７、励振素子１０、非励振素子１１とともにこの導体円環板１９を収容する図示しないアンテナ筐体に固定されている。
【００３５】
ここで、図２に示すように、接地導体１７の上面（導体円環板１９側の面）と導体円環板１９の下面との間の距離をｄ、導体円環板１９の内半径をｒｉｎ、外半径をｒｏｕｔとする。この距離ｄおよび半径ｒｉｎ、ｒｏｕｔが以下に示す（１）〜（８）のいずれかの条件を満たす場合、この導体円環板１９があることにより、導体円環板１９がない場合に比べて軸比が向上することをシミュレーションにより確認した。
１．０＜ｄ＜０．２４Ｌの場合
（１）    ｒ０＜ｒｉｎ＜０．３５λ、  ０．４０λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（２）    ０．３５λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
２．０．２４Ｌ≦ｄ＜０．３５Ｌの場合
（３）    ｒ０＜ｒｉｎ＜０．３５λ、  ０．３５λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（４）    ０．３５λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
３．０．３５Ｌ≦ｄ＜０．４３Ｌの場合
（５）    ｒ０＜ｒｉｎ＜０．３０λ、  ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（６）    ０．３０λ≦ｒｉｎ＜０．３５λ、  ０．３５λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（７）    ０．３５λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
４．０．４３Ｌ≦ｄ＜１．００Ｌの場合
（８）    ｒ０＜ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
【００３６】
なお、軸比とは、前述したように、主放射成分利得と、その主放射成分と直交する偏波の利得との比であり、アレーアンテナ装置では、垂直偏波が、受信の主放射成分となることが要求され、垂直偏波を受信の主放射成分としてみたとき、水平偏波が、主放射成分と直交する偏波である。
【００３７】
図３は、本実施形態のアレーアンテナ装置と、従来アレーアンテナ装置（導体円環板１９がない以外は本実施形態のアレーアンテナ装置と同じ構成）の仰角＝０における指向性利得を比較して示す図である。なお、図３では、本実施形態のアレーアンテナ装置は、図２において距離ｄが０．７５Ｌ、外半径ｒｏｕｔが０．４４λ、内半径ｒｉｎが０．３０λ、波長λが１２２．４ｍｍ（２．４５ＧＨｚ）、励振素子長Ｌ＝０．８３×（λ／４）、非励振素子の長さ＝Ｌである。
【００３８】
また、図３の利得は、コンピュータを用いたシミュレーションにより算出したものであり、シミュレーションにおいては、接地導体１７、導体円環板１９は、いずれも完全導体としており、厚さは、いずれも０．０２ｍｍとしている。ただし、接地導体１７については表皮効果により、電流は表面にしか流れないため、２０μｍ以上では特性に差は生じないことが知られている。同様に、導体円環板１９についても、厚さはアンテナ特性に影響しないと考察している。また、材質についても、通常、アンテナの接地導体として用いられるものを導体円環板１９についても用いれば、このシミュレーションとほぼ同一の結果になると考えられる。
【００３９】
この図３から分かるように、水平偏波指向性利得は、導体円環板１９があることにより、従来アレーアンテナ装置に比較して全体的に低下している。これに対し、垂直偏波指向性利得は、導体円環板１９の有無による利得の変化はほとんどない。よって、導体円環板１９を備える本実施形態の装置の受信時の軸比は、従来アレーアンテナ装置よりも高くなる。具体的には、図３の例では、従来アレーアンテナ装置の軸比は１５．６ｄＢであるのに対して、導体円環板１９がある場合の軸比は２６．０ｄＢとなっている。
【００４０】
次に、前述の距離ｄ、内半径ｒｉｎ、外半径ｒｏｕｔが上記（１）〜（８）の範囲であれば、従来アレーアンテナ装置よりも受信時の軸比が改善することをシミュレーション結果を用いて説明する。
【００４１】
図４〜図１６は、いずれも、導体円環板１９の内半径ｒｉｎ、および外半径ｒｏｕｔを変化させつつシミュレーションにより算出した軸比（ｄＢ）である。軸比は、リアクタンス値を所望の方位角φとしたときのその方位角φにおける垂直偏波利得と、リアクタンス値を所望の方位角φとしたときの３６０°方位内の最大の水平偏波利得から算出している。なお、このシミュレーションにおいて、周波数は２．４５ＧＨｚ、すなわち、波長λは約１２２．４ｍｍであり、励振素子長Ｌは２５．５ｍｍ（≒０．８３×（λ／４））、非励振素子長＝Ｌである。
【００４２】
図４〜図１６の違いは、導体円環板１９と接地導体１７との間の距離ｄである。各図には、シミュレーション条件における距離ｄが、ミリメートル単位と励振素子長Ｌに対する比率で示してある。また、各図において、その距離ｄの左側に示す数字は、請求項１における距離ｄの６つの範囲に対応する。そして、各図において、太線で囲んでいる範囲は、請求項１に記載した内半径ｒｉｎ、外半径ｒｏｕｔにより規定される範囲であり、その太線と引出線でつながっているかっこ内の数字は、請求項１における（１）〜（８）に対応する。
【００４３】
図４〜図６は、距離ｄがそれぞれ、１ｍｍ（０．０４Ｌ）、３ｍｍ（０．１２Ｌ）、５ｍｍ（０．２０Ｌ）であり、請求項１の「１．」の場合、すなわち、０＜ｄ＜０．２４Ｌに含まれる。図４〜図６は、それぞれ、この「１．」の範囲の最小距離付近のデータ、中間距離付近のデータ、最大距離付近のデータである。図４〜図６に太線で示す範囲はいずれも、従来アレーアンテナ装置の軸比１５．６ｄＢよりも大きい。よって、図４〜図６のシミュレーション結果より、請求項１の（１）、（２）で規定される範囲であれば、軸比が従来アレーアンテナ装置よりも大きくなることが分かる。
【００４４】
なお、図４〜図６における二重線は、接地導体１７の半径を示している。よって、太線で示す範囲であって、且つ、二重線よりも矢印で示す方向である場合には、導体円環板１９を設けても、アレーアンテナ装置は、径方向寸法が大きくならないので特に好ましい。
【００４５】
図７、８は、距離ｄがそれぞれ、６ｍｍ（０．２４Ｌ）、８ｍｍ（０．３１Ｌ）であり、請求項１の「２．」の場合、すなわち、０．２４Ｌ≦ｄ＜０．３５Ｌの場合の最小距離のデータ、最大距離付近のデータである。太線で示す範囲はいずれも、従来アレーアンテナ装置の軸比１５．６ｄＢよりも大きい。よって、図７、図８のシミュレーション結果より、請求項１の（３）、（４）で規定される範囲であれば、軸比が従来アレーアンテナ装置よりも大きくなることが分かる。
【００４６】
図９、１０は、距離ｄがそれぞれ、９ｍｍ（０．３５Ｌ）、１０ｍｍ（０．３９Ｌ）であり、請求項１の「３．」の場合、すなわち、０．３５Ｌ≦ｄ＜０．４３Ｌの場合の最小距離のデータ、最大距離付近のデータである。太線で示す（５）、（６）、（７）の範囲はいずれも、従来アレーアンテナ装置の軸比１５．６ｄＢよりも大きい。よって、図９、図１０のシミュレーション結果より、請求項１の（５）、（６）、（７）で規定される範囲であれば、軸比が従来アレーアンテナ装置よりも大きくなることが分かる。もちろん、太線で示す範囲であって、且つ、二重線よりも矢印で示す方向が、径方向寸法が大きくならないので特に好ましい。
【００４７】
図１１〜図１５は、距離ｄがそれぞれ、１１ｍｍ（０．４３Ｌ）、１６ｍｍ（０．６３Ｌ）、２１ｍｍ（０．８２Ｌ）、２２ｍｍ（０．８６Ｌ）、２４ｍｍ（０．９４Ｌ）であり、請求項１の「４．」の場合、すなわち、０．４３Ｌ≦ｄ＜１．００Ｌに含まれる。また、図１６は、距離ｄが２６ｍｍ（１．０２Ｌ）であり、請求項１の「４．」の場合の上限値をやや超えた距離である。
【００４８】
つまり、図１１、図１６は、それぞれ、この「４．」の範囲の最小距離のデータ、最大距離付近のデータであり、図１２〜図１５は、この「４．」の範囲の中間距離のデータである。各図において太線で示す（８）の範囲はいずれも、従来アレーアンテナ装置の軸比１５．６ｄＢと同等以上である。よって、図１１〜図１６のシミュレーション結果より、請求項１の（８）で規定される範囲であれば、軸比が従来アレーアンテナ装置よりも大きくなることが分かる。もちろん、太線で示す範囲であって、且つ、二重線よりも矢印で示す方向が特に好ましい。
【００４９】
以上、説明したように、接地導体１７と平行であり、中心軸線が接地導体１７の中心軸線と一致し、且つ、上記（１）〜（８）の何れかの条件を満たす導体円環板１９を備えることで、従来アレーアンテナ装置に比較して受信時の軸比を改善することができる。
【００５０】
しかも、上記（１）〜（８）のいずれにおいても、ｄは、励振素子長Ｌと同程度かそれよりも短いことから、導体円環板１９を備えても、アレーアンテナ装置の高さ方向寸法はほとんど大きくならない。よって、装置の大型化を抑制しつつ、軸比を改善することができる。
【００５１】
また、図４〜図１６において、太線で示す範囲であって、且つ、二重線よりも矢印で示す方向である場合には、導体円環板１９を設けても、アレーアンテナ装置は、径方向寸法も大きくならないので特に好ましい。
【００５２】
なお、軸比の観点では、従来アレーアンテナ装置の軸比１５．６ｄＢに対して３ｄＢの差があれば顕著な差であると言える。よって、図４〜図１６において、軸比が１８．６ｄＢ以上である範囲が特に好ましいと言える。もちろん、軸比が１８．６ｄＢであって、導体円環板１９の外半径ｒｏｕｔが接地導体１７の半径よりも小さい範囲が最も好ましい。
【００５３】
（励振素子長Ｌの影響）
これまでに示した図４〜図１６のデータは、Ｌ＝０．８３×（λ／４）＝２５．５ｍｍにおけるデータであった。本発明者は、Ｌを変化させると軸比の変化が見られるものの、前述した（１）〜（８）の範囲であれば、アンテナとして機能する範囲でＬを変化させても、軸比の変化は、従来よりも軸比が改善する範囲内であることを確認した。すなわち、前述した（１）〜（８）の範囲であれば、Ｌによらず、軸比改善効果があることを確認した。
【００５４】
図１７は、アンテナとして機能する励振素子長Ｌの範囲を説明する図であり、図１８〜図２０は、励振素子長Ｌによらず軸比改善効果があることを確認したデータである。
【００５５】
図１７には、実用上の周波数範囲から代表的な周波数として選択した３つの周波数（２４００ＭＨｚ、２４５０ＭＨｚ、２５０ＭＨｚ）において、励振素子長Ｌを変化させることにより正面利得がどのように変化するかを示している。なお、非励振素子長は常に励振素子長Ｌと同じ長さとしている。
【００５６】
この図１７において、網掛けした数値は、各周波数における正面利得のピーク値である。また、四角で囲んだ範囲は、正面利得がピーク値から１ｄＢより少ない低下で済む範囲である。この四角で囲んだ範囲に対応する素子長Ｌをアンテナとして機能する素子長Ｌの範囲とする。
【００５７】
図１８〜図２０は、いずれも、素子長Ｌを、アンテナとして機能する素子長Ｌの最小値付近（Ｌ＝２３．９ｍｍ）、中間値付近（Ｌ＝２５．５ｍｍ）、最大値付近（Ｌ＝２６．３ｍｍ）の３種に変化させて得た軸比のシミュレーション結果である。
【００５８】
図１８、図１９、図２０の違いは、導体円環板１９の高さｄであり、図１８はｄ＝０．５０Ｌ、図１９はｄ＝０．７５Ｌ、図２０はｄ＝１．００Ｌである。これら図１８〜図２０を見ると分かるように、素子長Ｌが変化することにより軸比は変化するものの、図２０の左上角部を除き、従来の軸比と同等以上の軸比となっていることが分かる。
【００５９】
図２０では、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）ともに、表の左上角に、従来軸比と同程度あるいはわずかに劣る値も存在する。この理由は、本発明のアンテナ部１は、開放型アンテナであることによると考察している。詳しくは以下の通りである。
【００６０】
一般に、開放型アンテナでは開放端が他の部材の影響を受けやすいことが知られている。そして、ｄ＝１．００Ｌのときは、素子先端の高さに導体円環板１９が存在する。よって、素子１０、１１が導体円環板１９の影響を最も受けやすい距離ｄであると言える。加えて、表の左上角部は、内半径Ｒｉｎが小さいことから、径方向においても、導体円環板１９は非励振素子１１に近く、かつ、外半径Ｒｏｕｔが大きいことから、幅のある導体円環板１９である。つまり、図２０の表の左上角部は、素子１０、１１に最も近いところに、素子１０、１１に与える影響が大きい導体円環板１９が存在している状況である。
【００６１】
この距離ｄ＝１．００Ｌから導体円環板１９が下方（ｄが小さくなる方向）に移動すれば、導体円環板１９と素子先端との相互作用は低下する。よって、軸比は高くなると考察できる。この距離ｄ＝１．００Ｌにおいても、軸比は、従来とほぼ同等であることから、距離ｄが１．００Ｌよりも小さくなれば軸比は従来よりも向上すると考察できる。よって、ｄ＜１．００Ｌであれば請求項１の（８）の範囲で軸比改善効果があると言える。
【００６２】
なお、図１８〜図２０は、素子長Ｌ、すなわち、物理長を変化させたデータである。素子長Ｌを変化させるとアンテナの電気長が変化する。よって、アンテナとして機能する範囲で電気長を変化させても、前述した（１）〜（８）の範囲で、軸比改善効果があると言える。
【００６３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を説明する。なお、以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用することができる。
【００６４】
図２１は、第２実施形態におけるアンテナ部１００を拡大して示す図である。第２実施形態のアンテナ部１００は、第１実施形態では励振素子１０の上端と同程度の位置あるいは上端よりも下方（接地導体１７側）に配置されていた導体円環板１９に代えて、励振素子１０の上端よりも上方に配置される導体円環板１１９を備える。その他の構成は第１実施形態と同じである。
【００６５】
導体円環板１１９は、配置位置は第１実施形態の導体円環板１９と異なるが、導体性である点および形状が円環形状かつ板状である点では第１実施形態の導体円環板１９と同じである。
【００６６】
また、導体円環板１１９は、接地導体１７と平行である点、中心軸線が接地導体１７の中心軸線と一致している点も第１実施形態の導体円環板１９と同じである。この導体円環板１１９は、接地導体１７、励振素子１０、非励振素子１１とともにこの導体円環板１１９を収容する図示しないアンテナ筐体に固定されている。
【００６７】
図２１に示すように、励振素子１０の上端と導体円環板１１９の下面との間の距離をＤ、導体円環板１１９の内半径をｒｉｎ、外半径をｒｏｕｔとする。この距離Ｄおよび半径ｒｉｎ、ｒｏｕｔが以下に示す（１）〜（１９）のいずれかの条件を満たす場合、この導体円環板１１９があることにより、導体円環板１１９がない場合に比べて軸比が向上することをシミュレーションにより確認した。なお、λは第１実施形態と同じく、アンテナ部１が受信する電波の波長であり、この波長は電波の周波数により定まる自由空間波長である。
１．０≦Ｄ＜０．０３λの場合
（１）    ０＜ｒｉｎ＜０．１７λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６１λ
（２）    ０．１７λ≦ｒｉｎ＜０．２５λ、  ０．３０λ≦ｒｏｕｔ≦０．６５λ
（３）    ０．２５λ≦ｒｉｎ＜０．３３λ、  ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ＜０．６５λ
（４）    ０．３３λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
２．０．０３λ≦Ｄ＜０．０５λの場合
（５）    ０＜ｒｉｎ＜０．２１λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６１λ
（６）    ０．２１λ＜ｒｉｎ＜０．３３λ、  ０．３０λ≦ｒｏｕｔ≦０．６１λ
（７）    ０．３３λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
３．０．０５λ≦Ｄ＜０．０７λの場合
（８）    ０＜ｒｉｎ＜０．２５λ、  ０．３８λ≦ｒｏｕｔ≦０．６１λ
（９）    ０．２５λ≦ｒｉｎ＜０．３３λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６２λ
（１０）    ０．３３λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
４．０．０７λ≦Ｄ＜０．１４λの場合
（１１）  ０＜ｒｉｎ＜０．２５λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６２λ
（１２）  ０．２５λ≦ｒｉｎ＜０．３３λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６６λ
（１３）  ０．３３λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
５．０．１４λ≦Ｄ＜０．２３λの場合
（１４）  ０＜ｒｉｎ＜０．３３λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（１５）  ０．３３λ≦ｒｉｎ＜ｒｏｕｔ≦０．７４λ
６．０．２３λ≦Ｄ＜０．２４λの場合
（１６）  ０＜ｒｉｎ＜０．３７λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
（１７）  ０．３７λ≦ｒｉｎ≦０．４９λ、  ０．４６λ≦ｒｏｕｔ≦０．７４λ
７．０．２４λ≦Ｄ＜０．２９λの場合
（１８）  ０＜ｒｉｎ＜０．３７λ、  ０．３４λ≦ｒｏｕｔ≦０．６６λ
（１９）  ０．３３λ＜ｒｉｎ≦０．４９λ、  ０．５０λ≦ｒｏｕｔ≦０．６６λ
【００６８】
図２２は、第２実施形態のアレーアンテナ装置と従来アレーアンテナ装置の仰角＝０における指向性利得を比較して示す図である。なお、図２２では、本実施形態のアレーアンテナ装置は、距離Ｄが０．０３λ、外半径ｒｏｕｔが０．５９λ、内半径ｒｉｎが０．３３λ、波長λが１２２．４ｍｍ（２．４５ＧＨｚ）、励振素子長Ｌ＝０．８３×（λ／４）、非励振素子の長さ＝Ｌである。なお、この図２２のグラフも、図３と同様、シミュレーションにより算出したものであり、接地導体１７、導体円環板１１９はいずれも完全導体であり厚さは０．０２ｍｍとしている。
【００６９】
この図２２から分かるように、水平偏波指向性利得は、導体円環板１１９があることにより、従来アレーアンテナ装置に比較して全体的に低下している。これに対し、垂直偏波指向性利得は、導体円環板１１９の有無による利得の変化はほとんどない。よって、導体円環板１１９を備える第２実施形態の装置の受信時の軸比は、従来アレーアンテナ装置よりも高くなる。具体的には、図２２の例では、従来アレーアンテナ装置の軸比は１５．６ｄＢであるのに対して、導体円環板１１９がある場合の軸比は２５．９ｄＢとなっている。
【００７０】
次に、前述の距離Ｄ、内半径ｒｉｎ、外半径ｒｏｕｔが上記（１）〜（１９）の範囲であれば、従来アレーアンテナ装置よりも受信時の軸比が改善することをシミュレーション結果を用いて説明する。
【００７１】
図２３〜図３９は、いずれも、導体円環板１１９の内半径ｒｉｎ、および外半径ｒｏｕｔを変化させつつシミュレーションにより算出した軸比（ｄＢ）である。軸比の算出方法は第１実施形態と同じである。また、このシミュレーションにおいて、周波数は２．４５ＧＨｚ、すなわち、波長λは約１２２．４ｍｍであり、励振素子長Ｌは２５．５ｍｍ（≒０．８３×（λ／４））、非励振素子長＝Ｌである。
【００７２】
図２３〜図３９の違いは、距離Ｄの範囲である。各図には、シミュレーション条件における距離Ｄが、ミリメートル単位と励振素子長Ｌに対する比率で示してある（ただし、ミリメートルについては励振素子長Ｌ（２５．５ｍｍ）を加えた値である）。また、各図において、その距離Ｄの左側に示す数字は、請求項３における距離Ｄの７つの範囲に対応する。そして、各図において、太線で囲んでいる範囲は、請求項３に記載した内半径ｒｉｎ、外半径ｒｏｕｔにより規定される範囲であり、その太線と引出線でつながっているかっこ内の数字は、請求項３における（１）〜（１９）に対応する。
【００７３】
図２３〜２５は、距離Ｄがそれぞれ、０．００８λ（２６．５ｍｍ）、０．０１６λ（２７．５ｍｍ）、０．０２５λ（２８．５ｍｍ）であり、請求項３の「１．」の場合、すなわち、０≦Ｄ＜０．０３λの場合の最小距離付近のデータ、中間距離付近のデータ、最大距離付近のデータである。太線で示す範囲はいずれも、従来アレーアンテナ装置の軸比１５．６ｄＢよりも大きい。よって、図２３〜２５のシミュレーション結果より、請求項３の（１）、（２）、（３）、（４）で規定される範囲であれば、軸比が従来アレーアンテナ装置よりも大きくなることが分かる。
【００７４】
図２６、２７は、距離Ｄがそれぞれ、０．０３３λ（２９．５ｍｍ）、０．０４１λ（３０．５ｍｍ）であり、請求項３の「２．」の場合、すなわち、０．０３λ≦Ｄ＜０．０５λの場合の最小距離付近のデータ、最大距離付近のデータである。太線で示す（５）、（６）、（７）の範囲はいずれも、従来アレーアンテナ装置の軸比１５．６ｄＢよりも大きい。よって、図２６、図２７のシミュレーション結果より、請求項３の（５）、（６）、（７）で規定される範囲も、軸比が従来アレーアンテナ装置よりも大きくなることが分かる。
【００７５】
図２８、２９は、距離Ｄがそれぞれ、０．０５７λ（３２．５ｍｍ）、０．０６５λ（３３．５ｍｍ）であり、請求項３の「３．」の場合、すなわち、０．０５λ≦Ｄ＜０．０７λの場合の最小距離付近のデータ、最大距離付近のデータである。太線で示す（８）、（９）、（１０）の範囲はいずれも、従来アレーアンテナ装置の軸比１５．６ｄＢよりも大きい。よって、図２８、図２９のシミュレーション結果より、請求項３の（８）、（９）、（１０）で規定される範囲も、軸比が従来アレーアンテナ装置よりも大きくなることが分かる。
【００７６】
図３０〜３２は、距離Ｄがそれぞれ、０．０７４λ（３４．５ｍｍ）、０．１０λ（３７．５ｍｍ）、０．１３λ（４１．５ｍｍ）であり、請求項３の「４．」の場合、すなわち、０．０７λ≦Ｄ＜０．１４λの場合の最小距離付近のデータ、中間距離付近のデータ、最大距離付近のデータである。太線で示す（１１）、（１２）、（１３）の範囲はいずれも、従来アレーアンテナ装置の軸比１５．６ｄＢよりも大きい。よって、図３０〜３２のシミュレーション結果より、請求項３の（１１）、（１２）、（１３）で規定される範囲も、軸比が従来アレーアンテナ装置よりも大きくなることが分かる。
【００７７】
図３３〜３５は、距離Ｄがそれぞれ、０．１５λ（４３．５ｍｍ）、０．１９λ（４８．５ｍｍ）、０．２２λ（５２．５ｍｍ）であり、請求項３の「５．」の場合、すなわち、０．１４λ≦Ｄ＜０．２３λの場合の最小距離付近のデータ、中間距離付近のデータ、最大距離付近のデータである。太線で示す（１４）、（１５）の範囲はいずれも、従来アレーアンテナ装置の軸比１５．６ｄＢよりも大きい。よって、図３３〜３５のシミュレーション結果より、請求項３の（１４）、（１５）で規定される範囲も、軸比が従来アレーアンテナ装置よりも大きくなることが分かる。
【００７８】
図３６、３７は、距離Ｄがそれぞれ、０．２３λ（５３．５ｍｍ）、０．２４λ（５４．５ｍｍ）であり、請求項３の「６．」の場合、すなわち、０．２３λ≦Ｄ＜０．２４λの場合の最小距離付近のデータ、最大距離付近のデータである。太線で示す（１６）、（１７）の範囲はいずれも、従来アレーアンテナ装置の軸比１５．６ｄＢよりも大きい。よって、図３６、図３７のシミュレーション結果より、請求項３の（１６）、（１７）で規定される範囲も、軸比が従来アレーアンテナ装置よりも大きくなることが分かる。
【００７９】
図３８、３９は、距離Ｄがそれぞれ、０．２５λ（５５．５ｍｍ）、０．２８λ（５９．５ｍｍ）であり、請求項３の「７．」の場合、すなわち、０．２４λ≦Ｄ＜０．２９λの場合の最小距離付近のデータ、最大距離付近のデータである。太線で示す（１８）、（１９）の範囲はいずれも、従来アレーアンテナ装置の軸比１５．６ｄＢよりも大きい。よって、図３８、図３９のシミュレーション結果より、請求項３の（１８）、（１９）で規定される範囲も、軸比が従来アレーアンテナ装置よりも大きくなることが分かる。
【００８０】
以上、説明したように、接地導体１７と平行であり、中心軸線が接地導体１７の中心軸線と一致し、且つ、上記（１）〜（１９）の何れかの条件を満たす導体円環板１１９を備えることで、従来アレーアンテナ装置に比較して受信時の軸比を改善することができる。
【００８１】
しかも、導体円環板１１９は励振素子１０の上方に配置している。すなわち、励振素子１０の上方を活用して受信時の軸比を改善しているので、径方向の大型化が抑制できる。特に、図２３〜３９において太線で示す範囲であって、且つ、二重線よりも矢印で示す方向である場合には、導体円環板１１９を設けても、アレーアンテナ装置は径方向には大型化しない。
【００８２】
さらに、導体円環板１１９は接地導体１７とは別構成であることから、接地導体１７のみを大きくするよりも、アレーアンテナ装置の大型化を抑制しつつ受信時の軸比を改善することができる。
【００８３】
なお、軸比の観点では、従来アレーアンテナ装置の軸比１５．６ｄＢに対して３ｄＢの差があれば顕著な差であると言える。よって、図２３〜図３９において、軸比が１８．６ｄＢ以上である範囲が特に好ましいと言える。もちろん、軸比が１８．６ｄＢであって、導体円環板１９の外半径ｒｏｕｔが接地導体１７の半径よりも小さい範囲がより好ましい。
【００８４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１  アンテナ部、      ５  電力検出回路、      ６  方向探知コンピュータ、      １０  励振素子、      １１  非励振素子、      １７  接地導体、      １８  可変リアクタンス回路、      １９  導体円環板、      ２０  同軸ケーブル、      ６１  可変リアクタンス制御部、      ６２  方向探知部      １００  アンテナ部、      １１９  導体円環板
【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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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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