(57)【要約】【課題】  異なる偏波の異なる周波数の電波を同時に受信（送信）することができるアンテナ装置を提供する。【解決手段】  アンテナ装置１０００は、ＥＢＧ構造の反射板１００と、その前面側に配置された、水平偏波用の方形ループアンテナ１１、垂直偏波用の方形ループアンテナ１２とを備える。ＥＢＧ構造の反射板１００は、金属のグランド板１０２と、グランド板から所定の高さに周期的に並べられた長方形の金属パッチ１０４で構成される。【選択図】図３
2015043526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平偏波用の第１のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子とは中心位置を共有するように配置され、垂直偏波用の第２のアンテナ素子と、
前記第１および第２のアンテナ素子の背面側に設けられる、電磁バンドギャップ構造の反射板とを備え、
前記反射板は、
導電性のグランド層と、
前記グランド層から所定の高さに周期的に並べられた、複数の長方形の導電性パッチとを含む、アンテナ装置。
【請求項２】
前記第１のアンテナ素子の少なくとも一部は、前記長方形の短辺および長辺のいずれか一方と平行であり、
前記第２のアンテナ素子の少なくとも一部は、前記長方形の短辺および長辺の他方と平行である、請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
各前記長方形の導電性パッチの水平方向の寸法は、対象となる電磁波の水平偏波の周波数に対応して設定され、各前記長方形の導電性パッチの垂直方向の寸法は、前記対象となる電磁波の垂直偏波の周波数に対応して設定される、請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とは、同心状に配置された、互いに寸法の異なる方形ループアンテナである、請求項１〜３記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とは、共通の中心に対して直交するように配置された、互いに寸法の異なるダイポールアンテナである、請求項１〜３記載のアンテナ装置。
【請求項６】
電磁波エネルギー回収装置であって、
複数のアンテナ装置を備え、前記アンテナ装置は、
水平偏波用の第１のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子とは中心位置を共有するように配置され、垂直偏波用の第２のアンテナ素子と、
前記第１および第２のアンテナ素子の背面に設けられる、電磁バンドギャップ構造の反射板とを含み、
前記反射板は、
導電性のグランド層と、
前記グランド層から所定の高さに周期的に並べられた、複数の長方形の導電性パッチとを有し、
各前記アンテナ装置からの電力を合成するための電力合成装置とを備える、電磁波エネルギー回収装置。
【請求項７】
前記電力合成装置は、
前記第１のアンテナ素子の給電部に設けられる第１の整流回路と、
前記第２のアンテナ素子の給電部に設けられる第２の整流回路と、
前記第１および第２の整流回路からの直流電力を合成する直流合成回路とを含む、請求項６記載の電磁波エネルギー回収装置。
【請求項８】
前記反射板は、複数の前記第１のアンテナ素子および複数の前記第２のアンテナ素子に共通に設けられている、請求項７記載の電磁波エネルギー回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の電波の送受信を行うためのアンテナ装置およびそれを用いた電磁波エネルギー回収装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生活空間に存在する電波のエネルギー（たとえば、テレビ放送電波、携帯電話基地局電波など）を回収して、直流電力に変換して再利用とするシステムが提案されている（たとえば、特許文献１，非特許文献１，非特許文献２）。このようなシステムは、「エナジーハーベスタ」とも呼ばれる。
【０００３】
回収できる電力は、太陽光、風力など、他のエネルギー源に比較すると微弱である、昼夜・天候を問わず比較的安定した電力源となる可能性があり、センサーネットワークにおけるノードのバッテリーレス化などに貢献できると考えられる。
【０００４】
一般の生活空間に存在する電波のエネルギーは微弱であることから、できるだけ大きな電力を得るために複数の周波数の電波を同時にとらえて直流電力に合成することが求められている。特に、地上デジタルテレビ放送電波と携帯電話基地局電波は、有力な回収対象周波数である。なお、地上デジタルテレビ放送電波は主に水平偏波で、携帯電話基地局電波は主に垂直偏波である。
【０００５】
一方で、電磁バンドギャップ（ＥＢＧ：Electromagnetic band-gap）という人工的な構造が知られている。ＥＢＧとは波長より小さい単位構造を周期的に配列した構造とされている。単位構造は、基板の表面に金属製のパッチが形成され、基板の裏面にグランドプレーンが形成されていると共に、パッチとグランドプレーンを短絡する短絡ピンが基板を貫通して設けられている。このような構造のＥＢＧは、特定周波数で共振するようになり、共振周波数において反射波位相が＋０°（同相反射）となる性質を有している。また、この共振周波数では、ＥＢＧ構造を電磁波が伝搬しなくなるため、このＥＢＧ構造を反射板として用いた低姿勢でかつ後方への輻射を抑制したアンテナが、従来から提案されている（特許文献２）。
【０００６】
また、ＥＢＧ構造の反射板を利用したアンテナは、狭帯域となってしまうことから、ＥＢＧ構造中の隣り合うパッチの間に可変バリキャップ等を設けることにより、ＥＢＧ構造の共振周波数を変更可能としたものが特許文献３に提案されている。
【０００７】
図１６は、特許文献３に開示されたＥＢＧ構造の反射板を利用したアンテナの構造を示す図である。
【０００８】
特許文献３に開示されたアンテナは、円偏波の広帯域スパイラルアンテナで、ＥＢＧ構造中のバリキャップへの印加電圧を変化させることにより、ＥＢＧ構造の共振周波数を変更し、様々な周波数の電波（たとえば地上デジタルテレビ、携帯電話、GPS）に必要に応じて対応することが可能となる。
【０００９】
図１７は、図１６に示したＥＢＧ構造の単位構造を示す図である。
【００１０】
単位構造を図２１に示すような長方形にすることにより偏波依存性をもつＥＢＧ構造とすることができる。これにより、ある偏波方向には反射位相が０°となるがそれと直交する偏波方向では反射位相が０°から大きく離れ、スパイラルアンテナから送信される円偏波のうち、反射位相が０°となる方向の直線偏波のみが実質的に送信される。バリキャップの容量を変化させることで、直交する偏波のみを送信することもできる（相反定理により送信と受信は可逆であるので、受信アンテナとしても同様に動作する）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表２００８−５４４７３０号
【特許文献２】特開２００９−１００４４５号
【特許文献３】特開２００９−０３３３２４号
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】北沢祥一, 鴨田浩和, 花澤理宏, 阿野進, 伴弘司, 小林聖，“放送，通信の電波を対象とした電磁波エネルギー回収の検討,”  信学技報, MW2012-143, pp.5−10, 2013.
【非特許文献２】鴨田浩和, 花澤理宏, 北沢祥一, 伴弘司, 小林聖，“相互結合を考慮した電磁波エネルギー回収用レクテナアレー構成の基礎検討,”  信学技報, MW2013-20, pp.59−64, 2013.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このようなＥＢＧ構造を反射板として用いたアンテナ装置を、上述したエナジーハーベスタに応用しようとする場合、以下のような問題がある。
【００１４】
すなわち、特許文献３に開示のアンテナ装置は、複数の種類（周波数、偏波）の電波の送受信を可変的に行うことが可能だが、同時には２種類以上の電波を受信（送信）することはできない。例えば、特許文献３のアンテナを２つ並べるか、あるいは異なる偏波、周波数で動作する２種類のアンテナを隣り合わせに配置すれば、２種類の電波を同時に受信（送信）することができるが、これらの場合はアンテナ全体が大きくなり、大きな設置スペースが必要となってしまう。電波のエネルギー回収の面からみれば、単位面積あたりの回収電力が小さくなってしまう。
【００１５】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、異なる偏波の異なる周波数の電波を同時に受信（送信）することができるアンテナ装置を提供することである。
【００１６】
また、この発明の他の目的は、低姿勢かつアンテナの物理面積の小さいアンテナ装置を提供することである。
【００１７】
この発明の他の目的は、異なる偏波の異なる周波数の電波を同時に受信してエネルギーを回収することが可能な電磁波エネルギー回収装置を提供することである。
【００１８】
この発明の他の目的は、低姿勢かつアンテナの物理面積の小さいアンテナ装置を用いて、設置のためのスペースをコンパクトにすることが可能な電磁波エネルギー回収装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明の１つの局面に従うと、アンテナ装置であって、水平偏波用の第１のアンテナ素子と、第１のアンテナ素子とは中心位置を共有するように配置され、垂直偏波用の第２のアンテナ素子と、第１および第２のアンテナ素子の背面側に設けられる、電磁バンドギャップ構造の反射板とを備え、反射板は、導電性のグランド層と、グランド層から所定の高さに周期的に並べられた、複数の長方形の導電性パッチとを含む。
【００２０】
好ましくは、第１のアンテナ素子の少なくとも一部は、長方形の短辺および長辺のいずれか一方と平行であり、第２のアンテナ素子の少なくとも一部は、長方形の短辺および長辺の他方と平行である。
【００２１】
好ましくは、各長方形の導電性パッチの水平方向の寸法は、対象となる電磁波の水平偏波の周波数に対応して設定され、各長方形の導電性パッチの垂直方向の寸法は、対象となる電磁波の垂直偏波の周波数に対応して設定される。
【００２２】
好ましくは、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子とは、同心状に配置された、互いに寸法の異なる方形ループアンテナである。
【００２３】
好ましくは、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子とは、共通の中心に対して直交するように配置された、互いに寸法の異なるダイポールアンテナである。
【００２４】
この発明の他の局面に従うと、電磁波エネルギー回収装置であって、複数のアンテナ装置を備え、アンテナ装置は、水平偏波用の第１のアンテナ素子と、第１のアンテナ素子とは中心位置を共有するように配置され、垂直偏波用の第２のアンテナ素子と、第１および第２のアンテナ素子の背面に設けられる、電磁バンドギャップ構造の反射板とを含み、反射板は、導電性のグランド層と、グランド層から所定の高さに周期的に並べられた、複数の長方形の導電性パッチとを有し、各アンテナ装置からの電力を合成するための電力合成装置とを備える。
【００２５】
好ましくは、電力合成装置は、第１のアンテナ素子の給電部に設けられる第１の整流回路と、第２のアンテナ素子の給電部に設けられる第２の整流回路と、第１および第２の整流回路からの直流電力を合成する直流合成回路とを含む。
【００２６】
好ましくは、反射板は、複数の第１のアンテナ素子および複数の第２のアンテナ素子に共通に設けられている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のアンテナ装置によれば、偏波が異なる二つの周波数の電波を同時に送信（受信）できる。このため、これを利用した電磁波エネルギー回収装置では、より効率的に電力を回収できる。
【００２８】
また、本発明のアンテナ装置によれば、従来よりも小さい面積でアンテナを実現することができる。このため、これを利用した電磁波エネルギー回収装置では、同じ面積であれば、従来のシステムより多くの電力を回収できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態１のアンテナ装置１０００の立面での斜視図である。
【図２】アンテナ装置１０００の側面からの斜視図である。
【図３】アンテナ装置１０００の上面図および側面図である。
【図４】ＥＢＧ構造の反射板を設けない場合のアンテナの利得を説明するための図である。
【図５】エナジーハーベスタ（電磁波エネルギー回収装置）２０００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図６】ＥＢＧ反射板の層構造を説明するための図である。
【図７】ＥＢＧの単位構造を示す図である。
【図８】ＥＢＧの単位構造の寸法での反射位相の周波数特性を示す図である。
【図９】方形ループアンテナ１１，１２の寸法を示す図である。
【図１０】アンテナ反射係数を示す図である。
【図１１】ループアンテナ１１（水平偏波：５００ＭＨｚ）の放射パターンを示す図である。
【図１２】ループアンテナ１２（垂直偏波：８４０ＭＨｚ）の放射パターンを示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態２のアンテナ装置１０００´の構成を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施の形態３のアンテナ装置１０００´´の構成を説明するための図である。
【図１５】ダイポールアンテナを用いる場合のアンテナ装置１００２の構成を説明するための図である。
【図１６】特許文献３に開示されたＥＢＧ構造の反射板を利用したアンテナの構造を示す図である。
【図１７】図１６に示したＥＢＧ構造の単位構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態のアンテナ装置について、図に従って説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。
【００３１】
以下に説明するとおり、本実施の形態のアンテナ装置は、電磁バンドギャップ構造の反射板を備え、異なる偏波でかつ異なる周波数の複数の電波を送受信する。
【００３２】
以下では、本実施の形態のアンテナ装置をエナジーハーベスタとして使用する場合を例として説明する。ただし、アンテナ装置は、エナジーハーベスタとして使用する場合のような受信だけでなく、送信に使用することも可能である。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１のアンテナ装置１０００の立面での斜視図である。
【００３３】
図２は、アンテナ装置１０００の側面からの斜視図である。
【００３４】
図３は、アンテナ装置１０００の上面図および側面図であり、図３（ａ）は上面図であり、図３（ｂ）は、側面の断面図である。
【００３５】
アンテナ装置１０００をネナジーハーベスタとして使用する場合、たとえば、建物の側壁面、屋内の部屋の側壁面などへ設置されることになる。
【００３６】
図１および図２を参照して、アンテナ装置１０００は、ＥＢＧ構造の反射板１００と、その前面側に配置された、水平偏波用の方形ループアンテナ１１、垂直偏波用の方形ループアンテナ１２とを備える。
【００３７】
なお、実際には、反射板１００と方形ループアンテナ１１および方形ループアンテナ１２との間には、方形ループアンテナ１１および方形ループアンテナ１２を物理的に支持するための誘電体スペーサ板が設けられる。ただし、図中では、構造を見やすくする等の説明の簡単のために、このような誘電体スペーサ板については、図示省略している。
【００３８】
誘電体スペーサ板としては、非導電性で、対象となる電波の周波数などにより規定される所定の誘電率の材料を用いることになるが、一般には、誘電率は小さい方が望ましく、たとえば、発泡スチロールなどを使用してもよい。
【００３９】
図３を参照して、ＥＢＧ構造の反射板１００は、導電性材料（たとえば、金属）のグランド板１０２と、グランド板から所定の高さに周期的に並べられた、導電性材料のパッチ１０４（以下、例として、いわゆる金属で形成されている場合を考えることとし、金属パッチと呼ぶ。複数の金属パッチ１０４．１〜１０４．ｎを総称するときは、「金属パッチ１０４」と称する）で構成される。また、各金属パッチ１０４．１〜１０４．ｎは、上面からみて長方形の形状を有する。
【００４０】
一般的にはＥＢＧ構造は、１枚のプリント基板１０６を用いて、裏側にグランド板１０２、表側に金属パッチ１０４を設けることで、製造できる。そして、このＥＢＧ反射板の上に、水平偏波用の方形ループアンテナ１１、垂直偏波用の方形ループアンテナ１２が配置されている。２つのループアンテナは同心状に配置されている。
【００４１】
方形ループアンテナや金属パッチは、プリント基板で形成でき、その基板は、高周波特性などを考慮すると、たとえば、テフロン（登録商標）基板、アルミナ（セラミックス）基板、低温同時焼成セラミックス基板などを用いることができる。なお、金属のグランド板１０２としては、上述したように、一例として、金属パッチを形成するプリント基板の裏面のグランド層を用いることができるが、これに限られず、両面銅張基板のプリント基板を用いる以外の方法で、ＥＢＧ構造を作成する場合には、たとえば、アルミ板などのような金属板をグランド板として用いることもできる。
【００４２】
ＥＢＧ反射板の周期構造の周期は、波長より十分小さく設定されている。たとえば、この周期は、１／１０波長程度の大きさである。方形ループアンテナ１１、１２のパッチ面からの配置高さは、１／４波長よりも十分小さい、例えば、２／１００波長程度である。
【００４３】
長方形金属パッチ１０４．１〜１０４．ｎの水平方向（ｘ方向）の寸法は、受信（送信）しようとする水平偏波の周波数によって決定され、垂直方向（ｙ方向）の寸法は、受信（送信）しようとする垂直偏波の周波数によって決定される。言い換えれば、長方形金属パッチ１０４．１〜１０４．ｎが長方形であることにより、短辺方向と長辺方向では、異なる周波数特性を有する構成とできるので、水平偏波と垂直偏波について、それぞれ、異なる周波数の電磁波を同時に受信するアンテナ装置とすることが可能となる。
【００４４】
なお、マイクロ波のエネルギーを直流電流に整流変換するアンテナのことは、レクテナ（rectenna:rectifying antenna）とも呼ばれる。
（ＥＢＧ構造の反射板を設ける理由）
図４は、ＥＢＧ構造の反射板を設けない場合のアンテナの利得を説明するための図である。
【００４５】
エナジーハーベスタとしてループアンテナを使用する場合を考える。
【００４６】
複数の異なる受信周波数のループアンテナを同一の誘電体基板上に配置し、薄型でありながら、同じ空間内の複数周波数を効率よく受信できるようにアンテナを構成したものは、「レクテナアレーパネル」と呼ぶ。
【００４７】
ループアンテナは、地上デジタル放送波や携帯電話基地局電波などの比較的低い周波数の送受信に適している。しかし、単純にループアンテナやそれを用いたレクテナアレーパネルを用いるのみでは、金属やコンクリート壁の近傍に配置した場合、整合状態の変化や壁材料の損失などの影響で、効率的に電力を回収できないことが予想される。
【００４８】
図４（ａ）は、ループアンテナ１１を金属またはコンクリート壁１０の近傍に設置した状態を示し、図４（ｂ）は、５００ＭＨｚにおけるループアンテナの動作利得（Ｅ面）を示したものである。
【００４９】
ループアンテナ１１を自由空間に配置した場合に比べて、最大利得の低下は、コンクリートが近接した場合は３ｄＢ、金属板の場合は４．６ｄＢと大きい。効率もそれぞれ３３％、７％に低下している。アンテナから壁側に１／４波長離した位置に導体反射板を配置することで、壁の影響を排除することができるが、１／４波長分の厚みが必要となるほか、複数の周波数に対応することは、困難である。
【００５０】
そこで、上述のとおり、本実施の形態では、ループアンテナの背面に、ＥＢＧ構造の反射板を設ける構造としている。
（エナジーハーベスタの構成）
図５は、エナジーハーベスタ（電磁波エネルギー回収装置）２０００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【００５１】
図５を参照して、本発明の実施の形態に係る電磁波エネルギー回収装置２０００は、複数のアンテナ２００、複数の整流部２０２、合成部２０４、及び出力部２０６を備えている。複数のアンテナ２００は所定位置に配列されて、アレイアンテナを構成する。アレイアンテナとしては、レクテナアンテナを、個別に壁面上に設置したものであってもよいし、上述したような一体構造を有するレクテナアレーパネルでもよい。
【００５２】
複数のアンテナ２００の各々は、上述したループアンテナ１１または１２に相当する。すなわち、電磁波エネルギー回収装置２０００には、ループアンテナ１１および１２が複数組設けられる。
【００５３】
各整流部２０２は、各アンテナ２００の近傍に接続され、アンテナ２００と電磁波との相互作用によって発生する交流電圧を直流電圧に変換（整流）する。整流には公知技術を使用すればよく、整流部は公知回路により実現することができる。
【００５４】
合成部２０４は、整流部２０２から出力される直流電力（直流電圧又は直流電流）を合成する。複数の整流部２０２の相互接続は、直列接続であっても、並列接続であっても、さらには、直列接続と並列接続とを混在させた接続であってもよい。交流の場合（特に高周波である場合）には、配線パターンによる影響を受けるが、整流部２０２の出力は直流であるので、配線パターンの影響をほとんど受けず、任意の配線が可能である。
【００５５】
出力部２０６は、合成部２０４の出力電力を、目的の負荷２０８に応じた電圧又は電流に変換して負荷２０８に供給する。出力部２０６は、目的の負荷２０８に応じた電圧及び電流を供給するための回路であればよく、公知の電圧変換回路及び電流変換回路によって構成すればよい。出力部２０６は、コンデンサ又は２次電池等の蓄電装置を備えてもよい。
（アンテナ装置の設計手順）
（ＥＢＧ単位構造の設計）
具体的なＥＢＧの単位構造の決定の手順を以下説明する。
【００５６】
１）まず、単位構造の計算機モデルを作り、反射位相の周波数特性をx方向の偏波とy方向の偏波についてそれぞれ電磁界シミュレーション等で求める（この手法は当業者には周知であるので省略する）。このときの基板の比誘電率は実際に用いる材料の比誘電率を設定する。
【００５７】
２）それぞれの偏波において所望の周波数で反射位相が所定の値となるように基板の厚み、金属パッチの大きさ、周期を決定する。ここで、所定の値としては、たとえば、３０°とすることができる。この値をいくらに設定するかは、たとえば、電磁界シミュレーションによるパラメトリックな解析で見出すことができる。なお、長方形パッチの大きさが大きいほど、周期が大きいほど、また厚みが厚いほどＥＢＧ構造の共振周波数（反射位相が０°となる周波数）が低くなる。
【００５８】
（方形ループアンテナの設計）
方形ループアンテナの寸法の決定方法を以下に説明する。
【００５９】
１）ループアンテナの幅を、例えば１／１００波長くらいとする。ループ１辺の長さを所望の周波数の波長の１／４前後と仮決めする。
【００６０】
２）まずループアンテナ１１のみを配置して、図３の構造を計算機上にモデリングする。水平偏波であるので、給電点はx軸に平行な辺の中央にする。電磁界シミュレーションによって、給電点でのアンテナ反射係数の周波数特性を求める。ループ１辺の長さを変えながら、アンテナ反射係数の周波数特性を求める。そして、水平偏波についての設計周波数で、アンテナ反射係数が最小となったときのループ１辺の長さを、ループアンテナ１１のループ１辺の長さとして決定する。
【００６１】
３）次に、ループアンテナ１２を加えて、垂直偏波についての設計周波数で、アンテナ反射係数が最小となるようにループアンテナ１２の１辺の長さを決定する。なお、ループアンテナ１２は垂直偏波であるので、給電点はy軸に平行な辺の中央に設ける。
【００６２】
（設計の具体例）
より具体的に、設計周波数を、水平偏波は５００ＭＨｚで、垂直偏波は８４０ＭＨｚとしたときの、本アンテナの設計の具体例を以下に示す。
【００６３】
まず、図６は、ＥＢＧ反射板の層構造を説明するための図である。
【００６４】
図６を参照して、ＥＢＧ反射板の層構成においては、厚みを確保するために比誘電率がほぼ１．０の誘電体スペーサを用いて、片面に長方形の金属パッチをもつ比誘電率９．８のプリント基板を支える。さらにその上に、比誘電率がほぼ１．０の誘電体スペーサを用いて、ループアンテナ１１、１２をもつ比誘電率が３．７のプリント基板を支える。
【００６５】
図７は、ＥＢＧの単位構造を示す図である。
【００６６】
図７（ａ）は上面図であり、図７（ｂ）は側面の断面図である。
【００６７】
図８は、図７に示したＥＢＧの単位構造の寸法での反射位相の周波数特性を示す図である。
【００６８】
水平偏波では周波数５００ＭＨｚで、垂直偏波では８４０ＭＨｚで、反射位相が約３０°である。この単位構造を水平方向（x方向）に１０単位、垂直方向（y方向）に２５単位を並べてＥＢＧ構造の反射板とした。
【００６９】
図９は、方形ループアンテナ１１，１２の寸法を示す図である。
【００７０】
ループアンテナ１１では、水平偏波を考慮して、給電部がｘ軸に平行な辺に設けられ、アンテナの太さは５ｍｍ、一辺の長さは１２０ｍｍである。
【００７１】
ループアンテナ１２では、垂直偏波を考慮して、給電部がｙ軸に平行な辺に設けられ、アンテナの太さは５ｍｍ、一辺の長さは８０ｍｍである。
【００７２】
図１０は、以上の構成での、アンテナ反射係数を示す図である。
【００７３】
図１０より、所望の周波数で反射係数が−１０ｄＢ以下に小さくなっており、効率よく受信（送信）できることがわかる。
【００７４】
図１１は、ループアンテナ１１（水平偏波：５００ＭＨｚ）の放射パターンを示す図である。
【００７５】
図１２は、ループアンテナ１２（垂直偏波：８４０ＭＨｚ）の放射パターンを示す図である。
【００７６】
図１１および図１２により、最大利得がそれぞれ８．９ｄＢｉ、１０．６ｄＢｉと、ＥＢＧ構造を用いない単体のループアンテナの利得約３ｄＢｉと比べて高くなっており、パターンも乱れることなく最大利得方向がほぼ正面方向（＋ｚ方向）に保たれていることがわかる。
【００７７】
以上から、それぞれの偏波（周波数）の電波を、同時に効率よく受信（送信）できる低姿勢のアンテナが実現できることがわかる。また、二つのループアンテナを同心状に配置していることから、アンテナ全体の大きさを小さく保つことができる。
（実施の形態２）
図１３は、本発明の実施の形態２のアンテナ装置１０００´の構成を説明するための図である。
【００７８】
実施の形態２のアンテナ装置１０００´では、実施の形態１のアンテナ装置１０００の構造とは、受信した電波を直流に変換するための整流回路２０２Ｈおよび２０２Ｖを、誘電体スペーサ板上であってアンテナを形成する基板（たとえば、プリント基板）上の給電点の位置に設ける構成とした点で異なる。
【００７９】
すなわち、図１３に示すように、方形ループアンテナ１１の給電部に整流回路２０２Ｈを設け、方形ループアンテナ１２の給電部に整流回路２０２Ｖを設ける。整流回路２０２Ｈおよび２０２Ｖを設けることにより、それぞれの受信周波数に合わせて効率よく直流電流に変換することが可能となる。ここで、整流回路については、その構造は周知であるので、説明は省略する。
【００８０】
各整流回路２０２Ｈおよび２０２Ｖで整流された直流電力は、直流合成回路２０４で合成されて、一つの直流合成出力端子から出力される。直流合成回路２０４は、２つの整流回路を直列に接続する回路構成をもったものでもよいし、並列に接続する回路構成を持ったものでもよい。そして、直流合成出力を出力部２０６（図示せず）を介して負荷回路に接続することにより、負荷回路を駆動することができる。
【００８１】
実施の形態２の構成により、小さいスペースで２種類の電波を同時にとらえて、それぞれ直流電力に変換し合成することができるので、従来よりも大きな直流電力が得られる。
（実施の形態３）
図１４は、本発明の実施の形態３のアンテナ装置１０００´´の構成を説明するための図である。
【００８２】
実施の形態３のアンテナ装置１０００´´では、実施の形態２における同心状の二つのループアンテナを複数組並べてアレー化する。ＥＢＧ反射板はそれに合わせて大きくし、このような複数組のループアンテナに対して共通に設けられる構成とする。
【００８３】
各整流回路２０２Ｖ，２０２Ｈから直流合成回路への配線は省いている。直流合成回路２０４は、二つの整流回路を直列に接続する回路構成をもったものでもよいし、並列に接続する回路構成を持ったものでもよい。さらには、直列と並列を組み合わせた合成回路でもよい。
【００８４】
ＥＢＧ反射板は、面内方向への電波の伝搬を抑える効果があるので、隣り合うループアンテナのペアとの相互結合が小さくなり、効率低下が抑えられる効果もある。
【００８５】
この構成により、同じ面積内で２種類の電波を同時に受信することができるので、従来よりも単位面積当たりの回収電力が大きくなる。
（実施の形態４）
なお、以上の実施の形態１〜３においては、ループアンテナを用いるものとして説明したが、アンテナは、ダイポールアンテナを用いることとしてもよい。
【００８６】
図１５は、ダイポールアンテナを用いる場合のアンテナ装置１００２の構成を説明するための図である。
【００８７】
図１５（ａ）は上面図であり、図１５（ｂ）は、側面の断面図である。
【００８８】
ダイポールアンテナ２１は、水平偏波用であって、長方形パッチ１０４の長辺に平行にダイポールの向きを一致させる。ダイポールアンテナ２２は、垂直偏波用であって、長方形パッチ１０４の短辺に平行にダイポールの向きを一致させる。ここで、ダイポールアンテナ２１の各素子をつなぐ配線と、ダイポールアンテナ２２の各素子をつなぐ配線とがショートしないように、たとえば、ダイポールアンテナ２１の各素子をつなぐ配線は、アンテナを形成する基板（たとえばプリント基板）の表側に配線し、ダイポールアンテナ２２の各素子をつなぐ配線は、アンテナを形成する基板の裏側に配線する構造とする。
【００８９】
アンテナ装置１００２においては、ＥＢＧ構造反射板の構成については、実施の形態１〜３と同様である。方形ループアンテナをダイポールアンテナとすることで、以下の相違がある。
【００９０】
ダイポールアンテナの寸法の決定方法を以下に説明する。
【００９１】
ダイポールアンテナの幅を、例えば、１／１００波長くらいとする。ダイポール全長を所望の周波数の波長の１／２前後と仮決めする。
【００９２】
まずダイポールアンテナ２１のみをＥＢＧ反射板の上に配置して計算機上にモデリングする。水平偏波であるので、長方形パッチの長辺に平行にダイポールの向きを一致させる。電磁界シミュレーションによって、給電点でのアンテナ反射係数の周波数特性を求める。ダイポールの長さを変えながら、アンテナ反射係数の周波数特性を求める。そして、水平偏波についての設計周波数で、アンテナ反射係数が最小となったときのダイポール長を、ダイポールアンテナの長さとして決定する。
【００９３】
次に、ダイポールアンテナ２２を加えて、垂直偏波についての設計周波数で、アンテナ反射係数が最小となるようにダイポールアンテナ２２の長さを決定する。なお、ダイポールアンテナ２２は垂直偏波であるので、長方形パッチの短辺に平行にダイポールの向きを一致させる。
【００９４】
たとえば、円偏波を送受信するのであれば、長方形パッチの水平方向の長さと垂直方向の長さは、円偏波を発生しようとする一つの周波数において、水平偏波の反射位相が９０°（−９０°）、垂直偏波の反射位相が−９０°（９０°）となるように決定する。これに対して、本実施の形態では、各偏波方向に対して、独立に、反射係数が所望の周波数において極小となるように設計がされることになる。
【００９５】
以上のような構成でも、実施の形態１〜３と同様の効果を奏することが可能である。
【００９６】
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９７】
１１，１２  方形ループアンテナ、２１，２２  ダイポールアンテナ、１００  ＥＢＧ構造反射板、１０２  グランド、１０４  長方形金属パッチ、１０６  基板、２００  アンテナ、２０２  整流部、２０４  合成部、２０６  出力部、２０８  負荷、１０００，１０００´，１０００´´，１００２  アンテナ装置。
【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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