(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射板と、
前記反射板と直交する方向に配置される複数の第１のダイポールアンテナと、
前記反射板と直交する方向で、且つ前記複数の第１のダイポールアンテナと直交する方向に配置される複数の第２のダイポールアンテナと、
前記反射板と直交する方向で、且つ前記複数の第１のダイポールアンテナと４５度をなす方向に配置される複数の第３のダイポールアンテナと、
前記反射板と直交する方向で、且つ前記複数の第１のダイポールアンテナと−４５度をなす方向に配置される複数の第４のダイポールアンテナと、
前記複数の第１のダイポールアンテナの各々と、前記複数の第３のダイポールアンテナの各々及び前記複数の第４のダイポールアンテナの各々の両方又は一方との間を短絡する複数の第１の導体線と、
前記複数の第２のダイポールアンテナの各々と、前記複数の第３のダイポールアンテナの各々及び前記複数の第４のダイポールアンテナの各々の両方又は一方との間を短絡する複数の第２の導体線と
を備える、アンテナ装置。
【請求項２】
前記複数の第１の導体線の各々は、前記第１のダイポールアンテナの素子部と前記第３のダイポールアンテナの素子部との間、及び前記第１のダイポールアンテナの素子部と前記第４のダイポールアンテナの素子部との間の両方又は一方を短絡し、
前記複数の第２の導体線の各々は、前記第２のダイポールアンテナの素子部と前記第３のダイポールアンテナの素子部との間、及び前記第２のダイポールアンテナの素子部と前記第４のダイポールアンテナの素子部との間の両方又は一方を短絡する、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記複数の第１の導体線の各々は、前記第１のダイポールアンテナの第１の素子部と前記第３のダイポールアンテナの第１の素子部との間、及び前記第１のダイポールアンテナの第２の素子部と前記第４のダイポールアンテナの第１の素子部との間の両方又は一方を短絡し、
前記複数の第２の導体線の各々は、前記第２のダイポールアンテナの第１の素子部と前記第３のダイポールアンテナの第１の素子部との間、及び前記第２のダイポールアンテナの第２の素子部と前記複数の第４のダイポールアンテナの素子部との間の両方又は一方と接続する、請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナ装置によって放射される電波の波長をλとした場合に、
前記第１のダイポールアンテナの給電点から前記第１の導体線を接続する位置までの長さは０．０６８６７６λから０．０８２４１１λの範囲であり、
前記第２のダイポールアンテナの給電点から前記第２の導体線を接続する位置までの長さは０．０６３４０λから０．０７０４４λの範囲である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記アンテナ装置によって放射される電波の波長をλとした場合に、
前記第１のダイポールアンテナの素子部の短手方向の長さは０．０１３５７λから０．０１４９２７λの範囲であり、
前記第２のダイポールアンテナの素子部の短手方向の長さは０．０１４９２７λから０．０３４８１λの範囲である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記複数の第１のダイポールアンテナの各々、前記複数の第２のダイポールアンテナの各々、前記複数の第３のダイポールアンテナの各々、及び前記複数の第４のダイポールアンテナの各々へ給電する給電回路
を備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）規格、ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ  Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ａｃｃｅｓｓ）規格等の通信規格が適用される無線通信システムでは、通信品質を向上させるためマイモ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎｐｕｔ  ａｎｄ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ：  ＭＩＭＯ）技術が利用されている。
【０００３】
例えば、垂直偏波と水平偏波の両方を使用して情報を伝送することによって、ＭＩＭＯを実現する。この場合、垂直偏波と水平偏波とは直交するため、垂直偏波の電波を送信するアンテナと水平偏波の電波を送信するアンテナとの間の距離を近づけることができるとともに、垂直偏波で送信される電波と水平偏波で送信される電波との間の干渉を低減できる。
【０００４】
ＭＩＭＯ技術に関して、近接配置した二つの板状逆Ｆアンテナ（Ｔｈｅ  Ｐｌａｎａｒ  Ｉｎｖｅｒｔｅｄ−Ｆ  Ａｎｔｅｎｎａ：  ＰＩＦＡ）素子を同相／逆相励振することによって、ビームを切り替えるアンテナが知られている（例えば、非特許文献１参照）。この技術では、近接配置で発生した強い相互結合を、ニュートラリゼーションという二つの素子を短絡線で接続して下げる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｓｈｅｎ  Ｗａｎｇ、新井  宏之、  「近接配置したＰＩＦＡ素子間の短絡線を用いた結合抑制のＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  Ｍｏｄｅｓ法解析」、  通信講演論文集、  電子情報通信学会総合大会、  Ｂ−１−６３、  ２０１４年３月、  ｐ．  ６３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
４つの種類の偏波を利用して情報を送信することを考える。例えば、垂直偏波の電波を送信するアンテナを２本、水平偏波の電波を送信するアンテナを２本用意し、これら４本のアンテナから情報を送信することによって、ＭＩＭＯを実現できる。
しかし、複数のアンテナを離して配置する必要があるため、アンテナのサイズが大きくなるとともに、美観を損ねてしまう。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、アンテナ装置のサイズを大きくすることなく、４つの種類の偏波を利用して情報を送信するアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の一態様は、反射板と、前記反射板と直交する方向に配置される複数の第１のダイポールアンテナと、前記反射板と直交する方向で、且つ前記複数の第１のダイポールアンテナと直交する方向に配置される複数の第２のダイポールアンテナと、前記反射板と直交する方向で、且つ前記複数の第１のダイポールアンテナと４５度をなす方向に配置される複数の第３のダイポールアンテナと、前記反射板と直交する方向で、且つ前記複数の第１のダイポールアンテナと−４５度をなす方向に配置される複数の第４のダイポールアンテナと、前記複数の第１のダイポールアンテナの各々と、前記複数の第３のダイポールアンテナの各々及び前記複数の第４のダイポールアンテナの各々の両方又は一方との間を短絡する複数の第１の導体線と、前記複数の第２のダイポールアンテナの各々と、前記複数の第３のダイポールアンテナの各々及び前記複数の第４のダイポールアンテナの各々の両方又は一方との間を接続する複数の第２の導体線とを備える、アンテナ装置である。
【０００９】
（２）本発明の一態様は、上記（１）に記載のアンテナ装置において、前記複数の第１の導体線の各々は、前記第１のダイポールアンテナの素子部と前記第３のダイポールアンテナの素子部との間、及び前記第１のダイポールアンテナの素子部と前記第４のダイポールアンテナの素子部との間の両方又は一方を短絡し、前記複数の第２の導体線の各々は、前記第２のダイポールアンテナの素子部と前記第３のダイポールアンテナの素子部との間、及び前記第２のダイポールアンテナの素子部と前記第４のダイポールアンテナの素子部との間の両方又は一方を短絡する、アンテナ装置である。
【００１０】
（３）本発明の一態様は、上記（１）又は（２）に記載のアンテナ装置において、前記複数の第１の導体線の各々は、前記第１のダイポールアンテナの第１の素子部と前記第３のダイポールアンテナの第１の素子部との間、及び前記第１のダイポールアンテナの第２の素子部と前記第４のダイポールアンテナの第１の素子部との間の両方又は一方を短絡し、前記複数の第２の導体線の各々は、前記第２のダイポールアンテナの第１の素子部と前記第３のダイポールアンテナの第１の素子部との間、及び前記第２のダイポールアンテナの第２の素子部と前記複数の第４のダイポールアンテナの素子部との間の両方又は一方と接続する、アンテナ装置である。
【００１１】
（４）本発明の一態様は、上記（１）ないし（３）のいずれか１項に記載のアンテナ装置において、前記アンテナ装置によって放射される電波の波長をλとした場合に、前記第１のダイポールアンテナの給電点から前記第１の導体線を接続する位置までの長さは０．０６８６７６λから０．０８２４１１λの範囲であり、前記第２のダイポールアンテナの給電点から前記第２の導体線を接続する位置までの長さは０．０６３４０λから０．０７０４４λの範囲である、アンテナ装置である。
【００１２】
（５）本発明の一態様は、上記（１）ないし（４）のいずれか１項に記載のアンテナ装置において、前記アンテナ装置によって放射される電波の波長をλとした場合に、前記第１のダイポールアンテナの素子部の短手方向の長さは０．０１３５７λから０．０１４９２７λの範囲であり、前記第２のダイポールアンテナの素子部の短手方向の長さは０．０１４９２７λから０．０３４８１λの範囲である、アンテナ装置である。
【００１３】
（６）本発明の一態様は、上記（１）ないし（５）のいずれか１項に記載のアンテナ装置において、前記複数の第１のダイポールアンテナの各々、前記複数の第２のダイポールアンテナの各々、前記複数の第３のダイポールアンテナの各々、及び前記複数の第４のダイポールアンテナの各々へ給電する給電回路を備える、アンテナ装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アンテナ装置のサイズを大きくすることなく、４つの種類の偏波を利用して情報を送信するアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図２】水平偏波素子の一例を示す図である。
【図３】給電回路の一例を示す図である。
【図４】偏波素子間を短絡しないアンテナ装置を示す図である。
【図５】偏波素子間を短絡しないアンテナ装置の反射特性を示す図である。
【図６】第１の実施形態に係るアンテナ装置の反射特性を示す図である。
【図７】偏波素子間を短絡しないアンテナ装置の電流分布を示す図である。
【図８】第１の実施形態に係るアンテナ装置の電流分布を示す図である。
【図９】第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図１０】第２の実施形態に係るアンテナ装置の反射特性を示す図である。
【図１１】第２の実施形態に係るアンテナ装置の電流分布を示す図である。
【図１２】本実施形態に係るアンテナ装置の偏波素子間において短絡する位置を示す図（その１）である。
【図１３】本実施形態に係るアンテナ装置の偏波素子間において短絡する位置を示す図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
＜第１の実施形態＞
＜アンテナ装置の構成＞
図１は、本実施形態に係るアンテナ装置の外観図を示す。本実施形態に係るアンテナ装置１００は、反射板（地板）１５０と、水平偏波素子２００（２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、及び２００ｄ）と、垂直偏波素子３００（３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅ、及び３００ｆ）と、＋４５度偏波素子４００（４００ａ、４００ｂ、及び４００ｃ）と、−４５度偏波素子５００（５００ａ、５００ｂ、及び５００ｃ）とを備える。反射板１５０は、誘電体で構成され、厚みが略一定である矩形の基板である。
【００１８】
以下、水平偏波素子２００ａ−水平偏波素子２００ｄを区別する必要がない場合には水平偏波素子２００と記載する。また、垂直偏波素子３００ａ−垂直偏波素子３００ｆを区別する必要がない場合には垂直偏波素子３００と記載する。＋４５度偏波素子４００ａ、＋４５度偏波素子４００ｂ、及び＋４５度偏波素子４００ｃを区別する必要がない場合には＋４５度偏波素子４００と記載する。−４５度偏波素子５００ａ、−４５度偏波素子５００ｂ、及び−４５度偏波素子５００ｃを区別する必要がない場合には−４５度偏波素子５００と記載する。
【００１９】
図１において、給電点は省略される。実際には、給電点は反射板１５０において、水平偏波素子２００、垂直偏波素子３００、＋４５度偏波素子４００、及び−４５度偏波素子５００を配置した面とは反対の裏面に設けられ、そこから電流が水平偏波素子２００、垂直偏波素子３００、＋４５度偏波素子４００、及び−４５度偏波素子５００に給電される。
図１おいて、反射板１５０に平行で、且つ互いに直交する方向をｙ軸及びｚ軸とし、ｙ軸及びｚ軸に垂直な方向をｘ軸とする。
【００２０】
図２は、水平偏波素子２００の一例を示す。図２において給電点は省略される。水平偏波素子２００は、誘電体基板２０５の表面及び裏面のいずれか一方又は両方上に、ダイポールアンテナを構成する２個のモノポールアンテナである素子部２２０ａ及び素子部２２０ｂと、素子部２２０ａ及び素子部２２０ｂの各々から反射板１５０の方向（−Ｘ方向）へ設けられる導体２４０ａ及び導体２４０ｂとが形成される。以下、素子部２２０ａ及び素子部２２０ｂを区別する必要がない場合には素子部２２０と記載し、導体２４０ａ及び導体２４０ｂを区別する必要がない場合には導体２４０と記載する。
【００２１】
誘電体基板２０５の一例は誘電体材料であるガラスエポキシ等であり、導体２４０ａ及び導体２４０ｂは銅等の金属箔によって構成される。素子部２２０ａ及び素子部２２０ｂの長手方向の両外端間の長さはＷＬに設定され、反射板１５０の表面から素子部２２０ａ及び素子部２２０ｂの短手方向の中央までの長さは高さＨＬに設定される。垂直偏波素子３００、＋４５度偏波素子４００、及び−４５度偏波素子５００についても、その形状については図２に示される水平偏波素子２００を適用できる。
【００２２】
水平偏波素子２００の素子部２２０ａ及び素子部２２０ｂの長手方向の両外端間の長さＷＬの一例は０．３９λ±１０％の範囲（０．３５１λから０．４２９λ）であり、垂直偏波素子３００の素子部２２０ａ及び素子部２２０ｂの長手方向の両外端間の長さＷＬの一例は０．３８λ±１０％の範囲（０．３４２λから０．４１８λ）である。また、＋４５度偏波素子４００の素子部２２０ａ及び素子部２２０ｂの長手方向の両外端間の長さＷＬの一例は０．４６λ±１０％の範囲（０．４１４λから０．５０６λ）であり、−４５度偏波素子５００の素子部２２０ａ及び素子部２２０ｂの長手方向の両外端間の長さＷＬの一例は０．４５λ±１０％の範囲（０．４０５λから０．４９５λ）である。ここで、λは放射する電波の波長であり、例えば放射する電波の周波数が３．５ＧＨｚである場合λは０．０８４７ｍである。
【００２３】
図１に戻り説明を続ける。水平偏波素子２００ａ、水平偏波素子２００ｂ、水平偏波素子２００ｃ、及び水平偏波素子２００ｄは、ダイポールアンテナの長手方向がｙ軸に平行となるように所定の間隔で配置される。
【００２４】
また、垂直偏波素子３００は、水平偏波素子２００と垂直方向に、つまりｚ軸と平行な方向に配置される。さらに、垂直偏波素子３００ａ、及び垂直偏波素子３００ｄは、水平偏波素子２００ａと水平偏波素子２００ｂとの間に所定の間隔で向かい合うように配置される。垂直偏波素子３００ｂ、及び垂直偏波素子３００ｅは、水平偏波素子２００ｂと水平偏波素子２００ｃとの間に所定の間隔で向かい合うように配置される。垂直偏波素子３００ｃ、及び垂直偏波素子３００ｆは、水平偏波素子２００ｃと水平偏波素子２００ｄとの間に所定の間隔で向かい合うように配置される。
【００２５】
また、＋４５度偏波素子４００ａと−４５度偏波素子５００ａとを交差させて配置することによってクロスダイポールアンテナが構成される。このクロスダイポールアンテナは、水平偏波素子２００ａ、水平偏波素子２００ｂ、垂直偏波素子３００ａ、及び垂直偏波素子３００ｄによって囲まれる領域に、水平偏波素子２００ａ、水平偏波素子２００ｂ、垂直偏波素子３００ａ、及び垂直偏波素子３００ｄのそれぞれとなす角度が４５度となるように配置される。
【００２６】
＋４５度偏波素子４００ｂと−４５度偏波素子５００ｂとを交差させて配置することによってクロスダイポールアンテナが構成される。このクロスダイポールアンテナは、水平偏波素子２００ｂ、水平偏波素子２００ｃ、垂直偏波素子３００ｂ、及び垂直偏波素子３００ｅによって囲まれる領域に、水平偏波素子２００ｂ、水平偏波素子２００ｃ、垂直偏波素子３００ｂ、及び垂直偏波素子３００ｅのそれぞれとなす角度が４５度となるように配置される。
【００２７】
＋４５度偏波素子４００ｃと−４５度偏波素子５００ｃとを交差させて配置することによってクロスダイポールアンテナが構成される。このクロスダイポールアンテナは、水平偏波素子２００ｃ、水平偏波素子２００ｄ、垂直偏波素子３００ｃ、及び垂直偏波素子３００ｆによって囲まれる領域に、水平偏波素子２００ｃ、水平偏波素子２００ｄ、垂直偏波素子３００ｃ、及び垂直偏波素子３００ｆのそれぞれとなす角度が４５度となるように配置される。
【００２８】
さらに、水平偏波素子２００の励振部分である素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）を＋４５度偏波素子４００の励振部分である素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）に金属線等の導体線で接続し、他方を−４５度偏波素子５００の励振部分である素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）に金属線等の導体線で接続する。さらに、垂直偏波素子３００の励振部分である素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）を＋４５度偏波素子４００の励振部分である素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）に金属線等の導体線で接続し、他方を−４５度偏波素子５００の励振部分である素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）に金属線等の導体線で接続する。
【００２９】
具体的には、金属線２５０ａｂは水平偏波素子２００ａと＋４５度偏波素子４００ａとの間を短絡し、金属線２５０ａａは水平偏波素子２００ａと−４５度偏波素子５００ａとの間を短絡する。また、金属線２５０ｂａは水平偏波素子２００ｂと−４５度偏波素子５００ａとの間を短絡し、金属線２５０ｂｂは水平偏波素子２００ｂと＋４５度偏波素子４００ａとの間を短絡する。また、金属線２５０ｂｃは水平偏波素子２００ｂと−４５度偏波素子５００ａとの間を短絡し、金属線２５０ｂｄは水平偏波素子２００ｂと＋４５度偏波素子４００ａとの間を短絡する。
【００３０】
また、金属線２５０ｃａは水平偏波素子２００ｃと−４５度偏波素子５００ｃとの間を短絡し、金属線２５０ｃｂは水平偏波素子２００ｃと＋４５度偏波素子４００ｃとの間を短絡する。また、金属線２５０ｃｃは水平偏波素子２００ｃと−４５度偏波素子５００ｂとの間を短絡し、金属線２５０ｃｄは水平偏波素子２００ｃと＋４５度偏波素子４００ｂとの間を短絡する。金属線２５０ｄａは水平偏波素子２００ｄと＋４５度偏波素子４００ｃとの間を短絡し、金属線２５０ｄｂは水平偏波素子２００ｄと−４５度偏波素子５００ｃとの間を短絡する。
【００３１】
また、金属線３５０ａａは垂直偏波素子３００ａと＋４５度偏波素子４００ａとの間を短絡し、金属線３５０ａｂは垂直偏波素子３００ａと−４５度偏波素子５００ａとの間を短絡する。また、金属線３５０ｂａは垂直偏波素子３００ｂと＋４５度偏波素子４００ｂとの間を短絡し、金属線３５０ｂｂは垂直偏波素子３００ｂと−４５度偏波素子５００ｂとの間を短絡する。
【００３２】
また、金属線３５０ｃａは垂直偏波素子３００ｃと＋４５度偏波素子４００ｃとの間を短絡し、金属線３５０ｃｂは垂直偏波素子３００ｃと−４５度偏波素子５００ｃとの間を短絡する。また、金属線３５０ｄａは垂直偏波素子３００ｄと＋４５度偏波素子４００ａとの間を短絡し、金属線３５０ｄｂは垂直偏波素子３００ｄと−４５度偏波素子５００ａとの間を短絡する。
【００３３】
また、金属線３５０ｅａは垂直偏波素子３００ｅと＋４５度偏波素子４００ｂとの間を短絡し、金属線３５０ｅｂは垂直偏波素子３００ｅと−４５度偏波素子５００ｂとの間を短絡する。また、金属線３５０ｆａは垂直偏波素子３００ｆと＋４５度偏波素子４００ｃとの間を短絡し、金属線３５０ｆｂは垂直偏波素子３００ｆと−４５度偏波素子５００ｃとの間を短絡する。
【００３４】
図３は、本実施形態に係るアンテナ装置１００が接続される給電回路の一例を示す。給電回路の一例は、並列給電回路であり、水平偏波素子２００、垂直偏波素子３００、＋４５度偏波素子４００、−４５度偏波素子５００へ所定の励振振幅位相分布を与える。給電回路は、分配器１５、分配器２５、分配器３５、分配器４５、分配器５５、分配器６５、分配器７５、分配器８５、及び分配器９５を備える。図３において、アンテナ装置１００に示されている数値は給電点を示す。
【００３５】
具体的には、水平偏波素子２００（Ｈ−ｐｏｌ）へ供給する電力は分配器１５へ出力され、２つへ分配される。さらに、分配された電力は、分配器２５及び分配器３５へそれぞれ出力される。分配器２５及び分配器３５は、供給された電力をそれぞれ２つへ分配する。分配器２５及び分配器３５から出力される電力は、給電点５、給電点６、給電点１１、及び給電点１６へ出力される。例えば、給電点５から水平偏波素子２００ａへ給電され、給電点６から水平偏波素子２００ｂへ給電され、給電点１１から水平偏波素子２００ｃへ給電され、給電点１６から水平偏波素子２００ｄへ給電される。
【００３６】
また、垂直偏波素子３００（Ｖ−ｐｏｌ）へ供給する電力は分配器４５へ出力され、３つへ分配される。さらに、分配された電力は、分配器５５、分配器６５、及び分配器７５へそれぞれ出力される。分配器５５、分配器６５、及び分配器７５は、供給された電力をそれぞれ２つへ分配する。分配器５５、分配器６５、及び分配器７５から出力される電力は、それぞれ給電点３、給電点４、給電点９、給電点１０、給電点１４、及び給電点１５へ出力される。例えば、給電点３から垂直偏波素子３００ａへ給電され、給電点４から垂直偏波素子３００ｂへ給電され、給電点９から垂直偏波素子３００ｃへ給電され、給電点１０から垂直偏波素子３００ｄへ給電され、給電点１４から垂直偏波素子３００ｅへ給電され、給電点１５から垂直偏波素子３００ｆへ給電される。
【００３７】
また、−４５度偏波素子５００（−４５−ｐｏｌ）へ供給する電力は分配器８５へ出力され、３つへ分配される。分配器８５から出力される電力は、それぞれ給電点１、給電点７、及び給電点１２へ出力される。例えば、給電点１から−４５度偏波素子５００ａへ給電され、給電点７から−４５度偏波素子５００ｂへ給電され、給電点１２から−４５度偏波素子５００ｃへ給電される。
また、＋４５度偏波素子４００（＋４５−ｐｏｌ）へ供給する電力は分配器９５へ出力され、３つへ分配される。分配器９５から出力される電力は、それぞれ給電点２、給電点８、及び給電点１３へ出力される。例えば、給電点２から＋４５度偏波素子４００ａへ給電され、給電点８から＋４５度偏波素子４００ｂへ給電され、給電点１３から＋４５度偏波素子４００ｃへ給電される。
【００３８】
このように、水平偏波素子２００、垂直偏波素子３００、−４５度偏波素子５００、及び＋４５度偏波素子４００へ給電する給電回路を用意することによって、４つの偏波を放射するアンテナ装置を実現できる。
【００３９】
＜アンテナ装置の反射特性＞
本実施形態に係るアンテナ装置１００の反射特性について説明する。ここでは、素子間を金属線等の導体線で接続しない場合、つまり素子間を短絡しない場合と比較して説明する。
図４は、図１において、素子間を金属線で接続しない場合のアンテナ装置１０を示す。アンテナ装置１０は、反射板（地板）５と、水平偏波素子２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ）と、垂直偏波素子３０（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ）と、＋４５度偏波素子４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）と、−４５度偏波素子５０（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）とを備える。反射板５は、誘電体で構成され、厚みが略一定である矩形の基板である。各素子の配置は、図１を適用できる。
【００４０】
図５は、図４に示したアンテナ装置１０の反射特性（Ｓ−Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）の一例を示す。図５において、横軸は周波数［ＧＨｚ］、縦軸はＳ−Ｐａｒａｍｅｔｅｒ［ｄＢ］である。
本実施形態に係るアンテナ装置１０において、水平偏波と垂直偏波とは直交するため、垂直偏波素子３０と水平偏波素子２０との間の相互結合度が小さいと想定される。また、−４５偏波と＋４５偏波とは直交するため、−４５度偏波素子５０と＋４５度偏波素子４０との間の相互結合度は小さいと想定される。
【００４１】
そこで、本実施形態に係るアンテナ装置１０では、水平偏波素子２０と−４５度偏波素子５０によって放射される両偏波間の相互結合度と、水平偏波素子２０と＋４５度偏波素子４０によって放射される両偏波間の相互結合度と、垂直偏波素子３０と−４５度偏波素子５０によって放射される両偏波間の相互結合度と、垂直偏波素子３０と＋４５度偏波素子４０によって放射される両偏波間の相互結合度とによって反射特性を比較する。
【００４２】
図５において、「Ｓ１、３」は水平偏波素子２０と−４５度偏波素子５０との間の相互結合量を示し、「Ｓ１、４」は水平偏波素子２０と＋４５度偏波素子４０との間の相互結合量を示す。
また、「Ｓ２、３」は垂直偏波素子３０と−４５度偏波素子５０との間の相互結合量を示し、「Ｓ２、４」は垂直偏波素子３０と＋４５度偏波素子４０との間の相互結合量を示す。
【００４３】
図５に示される反射特性によれば、例えば周波数が３．５ＧＨｚ近傍では、水平偏波素子２０と−４５度偏波素子５０との間の相互結合、及び垂直偏波素子３０と−４５度偏波素子５０との間の相互結合が−１５ｄＢ以上であり、相互結合が強いことがわかる。また、垂直偏波素子３０と水平偏波素子２０との間の結合や、−４５度偏波素子５０と＋４５度偏波素子４０との間で結合は弱いことがわかる。
【００４４】
また、アンテナ装置１０において、水平偏波と垂直偏波とは直交するため、垂直偏波素子３０と水平偏波素子２０との間の相互結合度が小さいことがわかる。さらに、−４５偏波と＋４５偏波とは直交するため、−４５度偏波素子５０と＋４５度偏波素子４０との間の相互結合度は小さいことがわかる。
【００４５】
図６は、本実施形態に係るアンテナ装置１００の反射特性の一例であり、図５と同様にＳ−Ｐａｒａｍｅｔｅｒを示す。図６においても、横軸は周波数［ＧＨｚ］、縦軸はＳ−Ｐａｒａｍｅｔｅｒ［ｄＢ］である。また、図６に示される「Ｓ１、３」、「Ｓ１、４」、「Ｓ２、３」、及び「Ｓ２、４」については、図５と同様である。
【００４６】
図６に示される反射特性によれば、例えば周波数が３．５ＧＨｚの近傍では、水平偏波素子２００と−４５度偏波素子５００との間の相互結合、及び垂直偏波素子３００と−４５度偏波素子５００との間の相互結合が−１０ｄＢ以下となっており、図５に示されるアンテナ装置１０の反射特性と比較して、相互結合が弱くなっており反射特性が改善していることがわかる。
【００４７】
また、アンテナ装置１００においても、水平偏波と垂直偏波とは直交するため、垂直偏波素子３００と水平偏波素子２００との間の相互結合度が小さい。また、−４５偏波と＋４５偏波とは直交するため、−４５度偏波素子５００と＋４５度偏波素子４００との間の相互結合量は小さい。
【００４８】
＜電流分布＞
図７は、アンテナ装置１０の電流分布を示す。
図７（ａ）は、垂直偏波素子３０に給電し、水平偏波素子２０、＋４５度偏波素子４０、及び−４５度偏波素子５０には給電しない場合を示す。図７（ａ）によれば、垂直偏波素子３０から＋４５度偏波素子４０、及び垂直偏波素子３０から−４５度偏波素子５０へ電流が流れるのがわかる。
【００４９】
図７（ｂ）は、水平偏波素子２０に給電し、垂直偏波素子３０、＋４５度偏波素子４０、及び−４５度偏波素子５０には給電しない場合を示す。図７（ｂ）によれば、水平偏波素子２０から＋４５度偏波素子４０、及び水平偏波素子２０から−４５度偏波素子５０へ電流が流れるのがわかる。
【００５０】
図７（ｃ）は、＋４５度偏波素子４０及び−４５度偏波素子５０に給電し、水平偏波素子２０、及び垂直偏波素子３０には給電しない場合を示す。図７（ｃ）によれば、＋４５度偏波素子４０から垂直偏波素子３０、及び−４５度偏波素子５０から垂直偏波素子３０へ電流が流れるのがわかる。
【００５１】
図８は、本実施形態に係るアンテナ装置１００の電流分布を示す。
図８（ａ）は、垂直偏波素子３００に給電し、水平偏波素子２００、＋４５度偏波素子４００、及び−４５度偏波素子５００には給電しない場合を示す。図８（ａ）によれば、垂直偏波素子３００から＋４５度偏波素子４００、及び垂直偏波素子３００から−４５度偏波素子５００へ電流が流れているのがわかる。このため、アンテナ装置１０と比較して、本実施形態に係るアンテナ装置１００は、電流分布の結果から、水平偏波素子２００と＋４５度偏波素子４００との間、及び水平偏波素子２００と−４５度偏波素子５００との間で相互結合を有することがわかる。
【００５２】
図８（ｂ）は、水平偏波素子２００に給電し、垂直偏波素子３００、＋４５度偏波素子４００、及び−４５度偏波素子５００には給電しない場合を示す。図８（ｂ）によれば、水平偏波素子２００から＋４５度偏波素子４００、及び水平偏波素子２００から−４５度偏波素子５００へ電流が流れていることがわかる。このため、アンテナ装置１０と比較して、本実施形態に係るアンテナ装置１００は、電流分布の結果から、水平偏波素子２００と＋４５度偏波素子４００との間、及び水平偏波素子２００と−４５度偏波素子５００との間の相互結合を有することがわかる。
【００５３】
図８（ｃ）は、＋４５度偏波素子４００、及び−４５度偏波素子５００に給電し、水平偏波素子２００、及び垂直偏波素子３００には給電しない場合を示す。図８（ｃ）によれば、＋４５度偏波素子４００から垂直偏波素子３００、及び−４５度偏波素子５００から垂直偏波素子３００へ電流が流れていることがわかる。このため、アンテナ装置１０と比較して、本実施形態に係るアンテナ装置１００は、電流分布の結果から、＋４５度偏波素子４００と垂直偏波素子３００との間、及び−４５度偏波素子５００と垂直偏波素子３００との間の相互結合を有することがわかる。
【００５４】
上述した実施形態では、＋４５度偏波素子４００と−４５度偏波素子５００とを交差させて配置することによって構成されるクロスダイポールアンテナが３つの場合について説明したが、クロスダイポールアンテナの数は３つに限られない。本実施形態に係るアンテナ装置は、クロスダイポールアンテナの数が４つ以上の場合についても適用できる。この場合、該４つ以上のクロスダイポールアンテナを囲むように、水平偏波素子２００、及び垂直偏波素子３００が用意される。
【００５５】
本実施形態に係るアンテナ装置によれば、水平偏波素子、垂直偏波素子、−４５度偏波素子、及び＋４５度偏波素子をダイポールアンテナで構成する。さらに、アンテナ装置は、複数の水平偏波素子をダイポールアンテナの長手方向がｙ軸に平行となるように所定の間隔で配置し、複数の垂直偏波素子のうち、一組の垂直偏波素子をダイポールアンテナの長手方向がｚ軸に平行となるように、隣り合う水平偏波素子の間に所定の間隔で向かい合うように配置する。さらに、アンテナ装置は、＋４５度偏波素子と−４５度偏波素子とを交差させて配置することによってクロスダイポールアンテナを構成し、該クロスダイポールアンテナを、隣り合う水平偏波素子と、隣り合う垂直偏波素子によって囲まれる領域に、水平偏波素子及び垂直偏波素子とのなす角度が４５度となるように配置される。
【００５６】
さらに、水平偏波素子の素子部の一方と＋４５度偏波素子の素子部の一方とを短絡するために金属線等の導体線で接続し、該素子部の他方と−４５度偏波素子の素子部の一方とを短絡するために金属線等の導体線で接続する。さらに、垂直偏波素子の素子部の一方と＋４５度偏波素子の素子部の一方とを短絡するために金属線等の導体線で接続し、該素子部の他方と−４５度偏波素子の素子部の一方とを短絡するために金属線等の導体線で接続する。
【００５７】
このように構成することによって、水平偏波素子、垂直偏波素子、＋４５度偏波素子、及び−４５度偏波素子間を短絡しない場合と比較して、各偏波素子によって放射される電波の相互結合度を低減できるため、アンテナの反射特性を向上させることができる。
【００５８】
＜第２の実施形態＞
＜アンテナ装置の構成＞
図９は、本実施形態に係るアンテナ装置の外観図を示す。本実施形態に係るアンテナ装置６００は、反射板（地板）６５０と、水平偏波素子７００（７００ａ、７００ｂ、７００ｃ、及び７００ｄ）と、垂直偏波素子８００（８００ａ、８００ｂ、８００ｃ、８００ｄ、８００ｅ、及び８００ｆ）と、＋４５度偏波素子９００（９００ａ、９００ｂ、及び９００ｃ）と、−４５度偏波素子１０００（１０００ａ、１０００ｂ、及び１０００ｃ）とを備える。反射板６５０は、誘電体で構成され、厚みが略一定である矩形の基板である。
【００５９】
以下、水平偏波素子７００ａ−水平偏波素子７００ｄを区別する必要がない場合には水平偏波素子７００と記載する。また、垂直偏波素子８００ａ−垂直偏波素子８００ｆを区別する必要がない場合には垂直偏波素子８００と記載する。＋４５度偏波素子９００ａ、＋４５度偏波素子９００ｂ、及び＋４５度偏波素子９００ｃを区別する必要がない場合には＋４５度偏波素子９００と記載する。−４５度偏波素子１０００ａ、−４５度偏波素子１０００ｂ、及び−４５度偏波素子１０００ｃを区別する必要がない場合には−４５度偏波素子１０００と記載する。
【００６０】
図９において、給電点は省略される。実際には、給電点は反射板６５０において、水平偏波素子７００、垂直偏波素子８００、＋４５度偏波素子９００、及び−４５度偏波素子１０００を配置した面とは反対の裏面に設けられ、そこから電流が水平偏波素子７００、垂直偏波素子８００、＋４５度偏波素子９００、及び−４５度偏波素子１０００に給電される。
図９おいて、反射板６５０に平行で、且つ互いに直交する方向をｙ軸及びｚ軸とし、ｙ軸及びｚ軸に垂直な方向をｘ軸とする。
水平偏波素子７００、垂直偏波素子８００、＋４５度偏波素子９００、及び−４５度偏波素子１０００の形状の一例は、図２を適用できる。
【００６１】
水平偏波素子７００ａ、水平偏波素子７００ｂ、水平偏波素子７００ｃ、及び水平偏波素子７００ｄは、ダイポールアンテナの長手方向がｙ軸に平行となるように所定の間隔で配置される。
【００６２】
また、垂直偏波素子８００は、水平偏波素子７００と垂直方向に、つまりｚ軸と平行な方向に配置される。さらに、垂直偏波素子８００ａ、及び垂直偏波素子８００ｄは、水平偏波素子７００ａと水平偏波素子７００ｂとの間に所定の間隔で向かい合うように配置される。垂直偏波素子８００ｂ、及び垂直偏波素子８００ｅは、水平偏波素子７００ｂと水平偏波素子７００ｃとの間の空間に所定の間隔で向かい合うように配置される。垂直偏波素子８００ｃ、及び垂直偏波素子８００ｆは、水平偏波素子７００ｃと水平偏波素子７００ｄとの間に所定の間隔で向かい合うように配置される。
【００６３】
また、＋４５度偏波素子９００ａと−４５度偏波素子１０００ａとを交差させて配置することによってクロスダイポールアンテナが構成される。このクロスダイポールアンテナは、水平偏波素子７００ａ、水平偏波素子７００ｂ、垂直偏波素子８００ａ、及び垂直偏波素子８００ｄによって囲まれる領域に、水平偏波素子７００ａ、水平偏波素子７００ｂ、垂直偏波素子８００ａ、及び垂直偏波素子８００ｄのそれぞれと４５度をなすように配置される。
【００６４】
＋４５度偏波素子９００ｂと−４５度偏波素子１０００ｂとを交差させて配置することによってクロスダイポールアンテナが構成される。このクロスダイポールアンテナは、水平偏波素子７００ｂ、水平偏波素子７００ｃ、垂直偏波素子８００ｂ、及び垂直偏波素子８００ｅによって形成される領域に、水平偏波素子７００ｂ、水平偏波素子７００ｃ、垂直偏波素子８００ｂ、及び垂直偏波素子８００ｅのそれぞれと４５度をなすように配置される。
【００６５】
＋４５度偏波素子９００ｃと−４５度偏波素子１０００ｃとを交差させて配置することによってクロスダイポールアンテナが構成される。このクロスダイポールアンテナは、水平偏波素子７００ｃ、水平偏波素子７００ｄ、垂直偏波素子８００ｃ、及び垂直偏波素子８００ｆによって囲まれる領域に、水平偏波素子７００ｃ、水平偏波素子７００ｄ、垂直偏波素子８００ｃ、及び垂直偏波素子８００ｆのそれぞれと４５度をなすように配置される。
【００６６】
さらに、水平偏波素子７００の励振部分である素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）と、＋４５度偏波素子９００の励振部分である素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）又は−４５度偏波素子１０００の励振部分である素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）とを短絡するために金属線等の導体線で接続する。また、垂直偏波素子８００の励振部分である素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）と、＋４５度偏波素子９００の励振部分である素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）又は−４５度偏波素子１０００の励振部分である素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）とを短絡するために金属線等の導体線で接続する。
【００６７】
具体的には、金属線７５０ａｂは水平偏波素子７００ａの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）と＋４５度偏波素子９００ａの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）との間を短絡し、金属線７５０ｂｃは水平偏波素子７００ｂの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）と−４５度偏波素子１０００ａの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）との間を短絡する。また、金属線７５０ｂａは水平偏波素子７００ｂの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）と−４５度偏波素子１０００ｂの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）との間を短絡し、金属線７５０ｃｄは水平偏波素子７００ｃの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）と＋４５度偏波素子９００ｂの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）との間を短絡する。
【００６８】
また、金属線７５０ｃｂは水平偏波素子７００ｃの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）と＋４５度偏波素子９００ｃの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）との間を短絡し、金属線７５０ｄｂは水平偏波素子７００ｄの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）と−４５度偏波素子１０００ｃの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）との間を短絡する。また、金属線８５０ａｂは垂直偏波素子８００ａの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）と−４５度偏波素子１０００ａの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）との間を短絡し、金属線８５０ｂｂは垂直偏波素子８００ｂの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）と−４５度偏波素子１０００ｂの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）との間を短絡する。
【００６９】
また、金属線８５０ｃｂは垂直偏波素子８００ｃの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）と−４５度偏波素子１０００ｃの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）との間を短絡し、金属線８５０ｄａは垂直偏波素子８００ｄの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）と＋４５度偏波素子９００ａの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）との間を短絡する。また、金属線８５０ｅａは垂直偏波素子８００ｅの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）と＋４５度偏波素子９００ｂの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）との間を短絡し、金属線８５０ｆａは垂直偏波素子８００ｆの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）と＋４５度偏波素子９００ｃの素子部２２０の一方（２２０ａ又は２２０ｂ）との間を短絡する。
本実施形態に係るアンテナ装置６００が接続される給電回路は、図３を適用できる。
【００７０】
このように、水平偏波素子７００、垂直偏波素子８００、−４５度偏波素子１０００、及び＋４５度偏波素子９００へ給電する給電回路を用意することによって、４つの偏波を放射するアンテナ装置を実現できる。
【００７１】
＜アンテナ装置の反射特性＞
本実施形態に係るアンテナ装置６００の反射特性について説明する。
本実施形態に係るアンテナ装置６００において、水平偏波と垂直偏波とは直交するため、垂直偏波素子８００と水平偏波素子７００との間の相互結合度が小さいと想定される。また、−４５偏波と＋４５偏波とは直交するため、−４５度偏波素子１０００と＋４５度偏波素子９００との間の相互結合度は小さいと想定される。
【００７２】
そこで、本実施形態に係るアンテナ装置６００においても、水平偏波素子７００と−４５度偏波素子１０００によって放射される両偏波間の相互結合度と、水平偏波素子７００と＋４５度偏波素子９００によって放射される両偏波間の相互結合度と、垂直偏波素子８００と−４５度偏波素子１０００によって放射される両偏波間の相互結合度と、垂直偏波素子８００と＋４５度偏波素子９００によって放射される両偏波間の相互結合度とによって反射特性を比較する。
【００７３】
図１０は、図９示したアンテナ装置６００の反射特性の一例を示す。図１０も、図５、及び図６と同様にＳ−Ｐａｒａｍｅｔｅｒを示す。図１０においても、横軸は周波数［ＧＨｚ］、縦軸はＳ−Ｐａｒａｍｅｔｅｒ［ｄＢ］である。また、図１０に示される「Ｓｘ、ｙ」（ｘ＝１、２、３、４、ｙ＝１、２、３、４）については、図５と同様である。
【００７４】
図１０（ａ）に示される反射特性によれば、周波数が３．５ＧＨｚ近傍では、水平偏波素子７００と−４５度偏波素子１０００との間の相互結合量（Ｓ１、３）は、−１５ｄＢ以下となっており、図６に示されるアンテナ装置１００の反射特性と比較して、相互結合量が小さくなっており、反射特性が改善していることがわかる。
【００７５】
図１０（ｂ）に示される反射特性によれば、周波数が３．５ＧＨｚ近傍では、水平偏波素子７００と＋４５度偏波素子９００との間の相互結合量（Ｓ１、４）は、−１５ｄＢ以下となっており、図６に示されるアンテナ装置１００の反射特性と比較して、相互結合量が小さくなっており、反射特性が改善していることがわかる。
【００７６】
図１０（ｃ）に示される反射特性によれば、周波数が３．５ＧＨｚ近傍では、垂直偏波素子８００と−４５度偏波素子１０００との間の相互結合量（Ｓ２、３）は、−１５ｄＢ以下となっており、図６に示されるアンテナ装置１００の反射特性と比較して、相互結合量が小さくなっており、反射特性が改善していることがわかる。
【００７７】
図１０（ｄ）に示される反射特性によれば、周波数が３．５ＧＨｚ近傍では、垂直偏波素子８００と＋４５度偏波素子９００との間の相互結合量（Ｓ２、４）は、−１５ｄＢ以下となっており、図６に示されるアンテナ装置１００の反射特性と比較して、相互結合量が小さくなっており、反射特性が改善していることがわかる。
【００７８】
つまり、本実施形態に係るアンテナ装置６００は、素子間の相互結合を抑制したい素子の一方を短絡するために金属線等の導体線で接続する。つまり、ダイポールアンテナを構成する２つのモノポールアンテナのうち一方を短絡するために金属線等の導体線で接続する。このように構成することによって、ダイポールの片腕側に電流が流れ、両腕側には電流が流れないため、再放射を低減できる。アンテナ装置６００は、相互結合を低減することができる。このため、本実施形態に係るアンテナ装置６００は、第１の実施形態に係るアンテナ装置１００と比較して、反射特性を改善できる。
【００７９】
＜電流分布＞
図１１は、本実施形態に係るアンテナ装置６００電流分布を示す。
図１１（ａ）は、垂直偏波素子８００に給電し、水平偏波素子７００、＋４５度偏波素子９００、及び−４５度偏波素子１０００には給電しない場合を示す。図１１（ａ）によれば、図７（ａ）及び図８（ａ）に示されるアンテナ装置１００の電流特性と比較して、垂直偏波素子８００から＋４５度偏波素子９００へ流れる電流、及び垂直偏波素子８００から−４５度偏波素子１０００へ流れる電流が低減しているのがかわかる。このため、アンテナ装置１０及びアンテナ装置１００と比較して、本実施形態に係るアンテナ装置６００は、垂直偏波素子８００と＋４５度偏波素子９００との間、及び垂直偏波素子８００と−４５度偏波素子１０００との間の相互結合度を小さくできる。
【００８０】
図１１（ｂ）は、水平偏波素子７００に給電し、垂直偏波素子８００、＋４５度偏波素子９００、及び−４５度偏波素子１０００には給電しない場合を示す。図１１（ｂ）によれば、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示されるアンテナ装置１００の電流特性と比較して、水平偏波素子７００から＋４５度偏波素子９００へ流れる電流、及び水平偏波素子７００から−４５度偏波素子１０００へ流れる電流が低減しているのがわかる。このため、アンテナ装置１００と比較して、本実施形態に係るアンテナ装置６００は、水平偏波素子７００と＋４５度偏波素子９００との間、及び水平偏波素子７００と−４５度偏波素子１０００との間の相互結合度を小さくできる。
【００８１】
図１１（ｃ）は、＋４５度偏波素子９００及び−４５度偏波素子１０００に給電し、水平偏波素子７００、及び垂直偏波素子８００には給電しない場合を示す。図１１（ｃ）によれば、図７（ｃ）及び図８（ｃ）に示されるアンテナ装置１００の電流特性と比較して、＋４５度偏波素子９００から垂直偏波素子８００へ流れる電流、及び−４５度偏波素子１０００から垂直偏波素子８００へ流れる電流が低減しているのがわかる。このため、アンテナ装置１００と比較して、本実施形態に係るアンテナ装置６００は、＋４５度偏波素子９００と垂直偏波素子８００との間、及び−４５度偏波素子１０００と垂直偏波素子８００との間の相互結合度を小さくできる。
【００８２】
上述した実施形態では、＋４５度偏波素子９００と−４５度偏波素子１０００とを交差させて配置することによって構成されるクロスダイポールアンテナが３つの場合について説明したが、クロスダイポールアンテナの数は３つに限られない。本実施形態に係るアンテナ装置は、クロスダイポールアンテナの数が４つ以上の場合についても適用できる。この場合、４つ以上のクロスダイポールアンテナを囲むように、水平偏波素子７００、及び垂直偏波素子８００が用意される。
【００８３】
本実施形態に係るアンテナ装置によれば、水平偏波素子、垂直偏波素子、−４５度偏波素子、及び＋４５度偏波素子をダイポールアンテナで構成する。さらに、アンテナ装置は、複数の水平偏波素子をダイポールアンテナの長手方向がｙ軸に平行となるように所定の間隔で配置し、複数の垂直偏波素子のうち、一組の垂直偏波素子をダイポールアンテナの長手方向がｚ軸に平行となるように、隣り合う水平偏波素子の間に所定の間隔で向いあうように配置する。さらに、アンテナ装置は、＋４５度偏波素子と−４５度偏波素子とを交差させて配置することによってクロスダイポールアンテナを構成し、該クロスダイポールアンテナを、隣り合う水平偏波素子と、隣り合う垂直偏波素子によって囲まれる領域に、水平偏波素子及び垂直偏波素子とのなす角度が４５度となるように配置される。
【００８４】
さらに、水平偏波素子の素子部の一方と＋４５度偏波素子の素子部又は−４５度偏波素子の素子部の一方とを短絡するために金属線等の導体線で接続し、垂直偏波素子の素子部の一方と＋４５度偏波素子の素子部又は−４５度偏波素子の素子部の一方とを短絡するために金属線等の導体線で接続する。
【００８５】
このように構成することによって、水平偏波素子、垂直偏波素子、＋４５度偏波素子、及び−４５度偏波素子間を金属線等の導体線で接続しない場合と比較して、各偏波素子によって放射される電波の相互結合度を低減できるため、アンテナの反射特性を向上させることができる。
【００８６】
さらに、水平偏波素子の素子部の一方と＋４５度偏波素子の素子部の一方とを短絡するために金属線等の導体線で接続し、該素子部の他方と−４５度偏波素子の素子部の一方とを短絡するために金属線等の導体線で接続し、さらに、垂直偏波素子の素子部の一方と＋４５度偏波素子の素子部の一方とを短絡するために金属線等の導体線で接続し、該素子部の他方と−４５度偏波素子の素子部の一方とを短絡するために金属線等の導体線で接続する場合と比較して、各偏波素子によって放射される電波の相互結合度を低減できるため、アンテナの反射特性を向上させることができる。
【００８７】
＜変形例＞
上述した実施形態に係るアンテナ装置１００及びアンテナ装置６００において、金属線等の導体線を設ける位置を示す。
図１２、図１３は、アンテナ装置１００及びアンテナ装置６００において、金属線の位置を説明するためのパラメータを示す。
図１２において「ｘ１」及び「ｘ２」は水平偏波素子２００及び水平偏波素子７００の素子部２２０のｘ軸の沿った短辺方向の長さを示し、「ｘ３」、及び「ｘ４」は垂直偏波素子３００、及び垂直偏波素子８００の素子部２２０のｘ軸の沿った短辺方向の長さを示す。
【００８８】
水平偏波素子２００及び水平偏波素子７００の素子部２２０のｘ軸の沿った短辺方向の長さ「ｘ１」及び「ｘ２」は０．０１３５７λから０．０１４９２７λの範囲であるのが好ましい。また、垂直偏波素子３００、及び垂直偏波素子８００の素子部２２０のｘ軸の沿った短辺方向の長さ「ｘ３」及び「ｘ４」は０．０１４９２７λから０．０３４８１λの範囲であるのが好ましい。
【００８９】
図１３において「ｙ１」は水平偏波素子２００の素子部２２０の長手方向の中心から金属線等の導体線と配置する位置までのｙ軸方向の長さを示し、「ｙ２」は、水平偏波素子７００の素子部２００の長手方向の中心から金属線等の導体線と配置する位置までのｙ軸方向の長さを示す。また、「ｚ１」垂直偏波素子３００の素子部２２０の長手方向の中心から金属線等の導体線と配置する位置までのｚ軸方向の長さを示し、「ｚ２」は垂直偏波素子３００の素子部２２０の長手方向の中心から金属線等の導体線と配置する位置までのｚ軸方向の長さを示す。
【００９０】
水平偏波素子２００の素子部２２０の長手方向の中心から金属線と配置する位置までのｙ軸方向の長さ「ｙ１」、及び水平偏波素子７００の素子部２２０の長手方向の中心から金属線と配置する位置までのｙ軸方向の長さ「ｙ２」は０．０６８６７６λから０．０８２４１１λの範囲であるのが好ましい。また、垂直偏波素子３００の素子部２２０の長手方向の中心から金属線を配置する位置までのｚ軸方向の長さ「ｚ１」、及び水平偏波素子７００の素子部２２０の長手方向の中心から金属線を配置する位置までのｚ軸方向の長さ「ｚ２」は０．０６３４０１４λから０．０７０４４６λの範囲であるのが好ましい。
【００９１】
従来は、垂直偏波と直交偏波、及び＋４５度偏波と−４５度偏波等の直交偏波間でないと、アンテナ間の結合が強く、偏波ダイバーシチ効果や、偏波ＭＩＭＯ効果を十分に得ることができなかった。
本実施形態及び変形性に係るアンテナ装置によれば、直交偏波間でなくても、アンテナ間の結合量を抑えることができるため、偏波ダイバーシチ効果や、偏波ＭＩＭＯ効果を得ることできる。
その結果、従来では直交偏波のアンテナを５波長等、間隔を十分取って２本設置してきたが、本実施の形態及び変形例に係るアンテナ装置によれば、各偏波について１本のアンテナで構成でき、アンテナコストの低減や、設置性の向上、外観美観上の向上を図ることができる。
【００９２】
上述した実施形態及び変形例において、水平偏波素子、垂直偏波素子、＋４５度偏波素子、及び−４５度偏波素子の数は一例であり、４対以上の垂直偏波素子、３対以上の水平素子、４以上の＋４５度偏波素子、及び４以上の−４５度偏波素子を使用した場合にも適用できる。また、水平偏波素子、垂直偏波素子、＋４５度偏波素子、及び−４５度偏波素子の長手方向の長さやお互いの間隔についても、放射する電波の周波数に応じて適宜変更可能である。
【００９３】
また、上述した実施形態においては、反射板の一例として矩形の場合について説明したが、矩形に限らず、円形形状であってもよい。反射板の一例として誘電体で構成される場合について説明したが、誘電体に限らず、金属板でもよい。また、上述した実施形態においては、水平偏波素子、垂直偏波素子、＋４５度偏波素子、及び−４５度偏波素子が反射板の同じ面に形成される場合について説明したが、異なる面に形成されてもよい。
【００９４】
上述した実施形態において、水平偏波素子は第１のダイポールアンテナの一例であり、垂直偏波素子は第２のダイポールアンテナの一例であり、+４５度偏波素子は第３のダイポールアンテナの一例であり、−４５度偏波素子は第４のダイポールアンテナの一例である。
【００９５】
本発明は特定の実施例、変形例を参照しながら説明されてきたが、各実施例、変形例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が包含される。
【符号の説明】
【００９６】
１００…アンテナ装置
１５０…反射板
２００（２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ）…水平偏波素子
３００（３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ）…垂直偏波素子
４００（４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ）…−４５度偏波素子
５００（５００ａ、５００ｂ、５００ｃ、５００ｄ）…＋４５度偏波素子
６００…アンテナ装置
６５０…反射板
７００（７００ａ、７００ｂ、７００ｃ、７００ｄ）…水平偏波素子
８００（８００ａ、８００ｂ、８００ｃ、８００ｄ）…垂直偏波素子
９００（９００ａ、９００ｂ、９００ｃ、９００ｄ）…−４５度偏波素子
１０００（１０００ａ、１０００ｂ、１０００ｃ、１０００ｄ）…＋４５度偏波素子
【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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