(57)【要約】この発明は、２つの直交する直線偏波と右旋又は左旋の円偏波との４つの偏波を切り替えることができるアンテナ装置を提供する。アンテナ装置は、基板に配設される複数のアンテナ素子と、一の方向からアンテナ素子に高周波信号を印加する第１の伝送線路と、一の方向に直交する他の方向からアンテナ素子に高周波信号を印加する第２の伝送線路と、入力される高周波信号に対して位相差のある高周波信号を出力するハイブリッド回路と、ハイブリッド回路に接続され、入力される高周波信号の位相を変化させて当該高周波信号を出力する可変移相器と、高周波信号を入出力する入出力ポートと、を備え、ハイブリッド回路及び可変移相器からなる直列回路が、第１の伝送線路及び第２の伝送線路と入出力ポートとの間に接続される。
2014083948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を層状に重ね合わせて一体化させた多層基板又は単層基板からなる誘電体板と、
前記基板に配設される複数のアンテナ素子と、
前記基板に配設され、一の方向から前記アンテナ素子に高周波信号を印加する第１の伝送線路と、
前記基板に配設され、前記一の方向に直交する他の方向から前記アンテナ素子に高周波信号を印加する第２の伝送線路と、
前記基板に配設され、一の入力ポートから入力される高周波信号に対して一の出力ポート及び他の出力ポートから位相差のある高周波信号をそれぞれ出力するハイブリッド回路と、
前記基板に配設されて、前記ハイブリッド回路の入力ポート又は出力ポートに接続され、入力ポートから入力される高周波信号の位相を変化させて出力ポートから当該高周波信号を出力する可変移相器と、
前記基板に配設され、高周波信号を入出力する入出力ポートと、
を備え、
前記ハイブリッド回路及び可変移相器からなる直列回路が、前記第１の伝送線路及び第２の伝送線路と前記入出力ポートとの間に接続されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記可変移相器が、前記ハイブリッド回路と前記第１の伝送線路及び／又は第２の伝送線路との間に接続されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載のアンテナ装置において、
前記ハイブリッド回路が、一の入力ポートから入力される高周波信号に対して一の出力ポート及び他の出力ポートから位相差を９０°とする高周波信号をそれぞれ出力する９０°ハイブリッド回路であり、
前記可変移相器が、前記第１の伝送線路に伝播させる高周波信号と前記第２の伝送線路に伝播させる高周波信号との位相差を−９０°、０°、９０°又は１８０°にすることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
前記請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記可変移相器が、前記ハイブリッド回路と前記入出力ポートとの間に接続されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
前記請求項４に記載のアンテナ装置において、
前記ハイブリッド回路が、一の入力ポートから入力される高周波信号に対して一の出力ポート及び他の出力ポートから位相差を１８０°とする高周波信号をそれぞれ出力する１８０°ハイブリッド回路であり、
前記可変移相器が、前記ハイブリッド回路の一の入力ポートに入力される高周波信号と前記ハイブリッド回路の他の入力ポートに入力される高周波信号との位相差を−９０°、０°、９０°又は１８０°にし、
前記ハイブリッド回路が、前記第１の伝送線路を伝播する高周波信号と前記第２の伝送線路を伝播する高周波信号との振幅比を、前記可変移相器による前記位相差を０°にした場合に１対０とし、前記可変移相器による前記位相差を１８０°にした場合に０対１とし、前記可変移相器による前記位相差を９０°又は−９０°にした場合に１対１とすることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
前記請求項１乃至５のいずれかに記載のアンテナ装置において、
前記第１の伝送線路が、
前記基板に並設される２本のマイクロストリップ線路からなる第１のマイクロストリップ線路と、
隣り合う前記アンテナ素子間であり、前記第１のマイクロストリップ線路に対して垂直に配設され、当該第１のマイクロストリップ線路に電磁結合される１本のスロット線路からなる第１のスロット線路と、
前記第１のスロット線路に対して垂直に配設され、当該第１のスロット線路に電磁結合されるマイクロストリップ線路からなる第１の給電線路と、
前記第１の給電線路に対して垂直に配設され、当該第１の給電線路に電磁結合されるスロット線路からなる第１の共通スロット線路と、
前記第１の共通スロット線路に対して垂直に配設され、当該第１の共通スロット線路に電磁結合されるマイクロストリップ線路からなり、一の前記可変移相器の出力ポートに接続される第１の共通マイクロストリップ線路と、
を備え、
前記第２の伝送線路が、
前記第１のマイクロストリップ線路に対して垂直に配設される２本のマイクロストリップ線路からなる第２のマイクロストリップ線路と、
隣り合う前記アンテナ素子間であり、前記第２のマイクロストリップ線路に対して垂直に配設され、当該第２のマイクロストリップ線路に電磁結合される１本のスロット線路からなる第２のスロット線路と、
前記第２のスロット線路に対して垂直に配設され、当該第２のスロット線路に電磁結合されるマイクロストリップ線路からなる第２の給電線路と、
前記第２の給電線路に対して垂直に配設され、当該第２の給電線路に電磁結合されるスロット線路からなる第２の共通スロット線路と、
前記第２の共通スロット線路に対して垂直に配設され、当該第２の共通スロット線路に電磁結合されるマイクロストリップ線路からなり、他の前記可変移相器の出力ポートに接続される第２の共通マイクロストリップ線路と、
を備え、
前記アンテナ素子が、前記第１のマイクロストリップ線路及び第２のマイクロストリップ線路により構成される前記基板の平面視で方形の角部にそれぞれ配設され、当該第１のマイクロストリップ線路及び第２のマイクロストリップ線路に電気的に接続又は電磁結合され、
前記第１の共通マイクロストリップ線路及び前記一の可変移相器が、前記基板の同一面上に配設され、
前記第２の共通マイクロストリップ線路及び前記他の可変移相器が、前記基板の同一面上に配設されることを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一のアンテナ素子を複数並設して単一のアンテナ素子では得られない特性を有するアレー型の多素子平面アンテナ（アレーアンテナ）を備えたアンテナ装置に関し、特に、４種の直交偏波（水平／垂直、右旋／左旋）の切り替え機能と直交偏波の同時共用とを実現したアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信が多様化し、携帯電話をはじめとするモバイル機器において、さらなる利便性の向上のために、マルチバンド化や多機能化が急速に進み、一つの端末に多種の無線システムが導入されている。
また、この情報通信システムにおいては、データ通信の高品質及び高速化のための技術開発が進められており、アンテナ系においても、高機能化及び高性能化の必要性が高まっている。
また、レーダやセンサ応用の分野においても、偏波を切り替えて送信することや、様々な偏波を識別して受信したいという要求が高まっている。【０００３】
これに対し、従来技術としては、直交偏波の切り替え機能を有する平面アレーアンテナがある（例えば、非特許文献１，２）。
この平面アレーアンテナは、直交給電回路を有する直交偏波共用平面アレーアンテナに、スイッチ回路やハイブリッド回路を組み合わせて、直交する２つの直線偏波の切り替え機能や右旋又は左旋の円偏波の切り替え機能を有するアンテナである。【０００４】
また、他の従来技術としては、直交給電回路に、両平面回路技術やエアーブリッジを有効に活用することにより、非常に簡単な構成で直交偏波共用アレーアンテナを実現している（例えば、非特許文献３，４，５）。
この直交偏波共用アレーアンテナは、入力ポートにスイッチ回路を接続することにより、直線偏波の切り替えを可能にし、さらには、ハイブリッド回路を加えることにより、右旋又は左旋の円偏波の切り替えを可能にしている。【０００５】
また、従来の機能アレーアンテナは、中間層導体を積層面に有する多層基板と、前記多層基板に設けられて幾何学的方形状の４角部に配置された４つの平面アンテナ素子と、前記４つの平面アンテナ素子と電気的に直接に接続又は電磁結合する上下及び左右の第１、第２及び第３及び第４ＭＳＬと、前記多層基板の積層面に設けられて前記幾何学的方形状の中央領域で交差点を有して各両端側で前記第１、第２ＭＳＬ及び第３、第４ＭＳＬと電磁結合した上下方向及び左右方向の第１及び第２ＳＬとを備え、前記アンテナ素子に対する給電方向を垂直又は水平方向とした機能アレーアンテナにおいて、前記第１ＳＬの中央領域にて先端側が交差して電磁結合する左右方向の第５ＭＳＬと、前記第２ＳＬの中央領域にて先端側が交差して電磁結合する上下方向の第６ＭＳＬとを設けた構成とする（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１９８２４０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Y.Ushijima,E.Nishiyama,I.Toyoda and M.Aikawa,“Circular Polarization Switchable Single Layer Microstrip Arry Antenna”,Proceeding of 2012 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation,Chicago USA,July 2011.
【非特許文献２】S.FENG,E.NISHIYAMA,and M.AIKAWA,“Linear Polarization Switchable Ring-Slot Array Antenna Using SPDT Switch Circuit”,IET Research Journals Microwaves,Antenas & Propagation,Vol.5,issue 2,pp.142-148,January 2011.
【非特許文献３】牛嶋，西山，相川，“直交給電回路を用いた多素子直線偏波共用マイクロストリップアレーアンテナ”，電子情報通信学会誌（Ｂ），vol.J94-B,no.9,pp.1181-1189,September 2011.
【非特許文献４】S.Feng,E.Nishiyama and M.Aikawa,“Broad-Band Circularly Polarized Ring-Slot Array Antenna for Simultaneous Use of the Orthogonal Polarizations”,IEICE Trans.Electron.,vol.E93-C,no.7,pp.1105-1110,July 2011.
【非特許文献５】Y.Ushijima,E.Nishiyama and M.Aikawa,“Single-layer integrated microstrip array antenna for dual circular polarization”,IET Research Journals Microwaves,Antenna & Propagation,Vol.6,issue 8,pp.962-968,June 2012.
【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、特許文献１及び非特許文献１乃至５に記載のアレーアンテナは、２つの直交する直線偏波の切り替え、又は、右旋若しくは左旋の円偏波の切り替えによる、２つの偏波の切り替え機能を有するのみであり、２つの直交する直線偏波と右旋又は左旋の円偏波との４つの偏波を切り替えることができないという課題がある。【０００９】
本発明は、上述のような課題を解消するためになされたもので、２つの直交する直線偏波と右旋又は左旋の円偏波との４つの偏波の切り替え機能を有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】
【００１０】
この発明に係るアンテナ装置においては、複数の基板を層状に重ね合わせて一体化させた多層基板又は単層基板からなる誘電体板と、基板に配設される複数のアンテナ素子と、基板に配設され、一の方向からアンテナ素子に高周波信号を印加する第１の伝送線路と、基板に配設され、一の方向に直交する他の方向からアンテナ素子に高周波信号を印加する第２の伝送線路と、基板に配設され、一の入力ポートから入力される高周波信号に対して一の出力ポート及び他の出力ポートから位相差のある高周波信号をそれぞれ出力するハイブリッド回路と、基板に配設されて、ハイブリッド回路の入力ポート又は出力ポートに接続され、入力ポートから入力される高周波信号の位相を変化させて出力ポートから当該高周波信号を出力する可変移相器と、基板に配設され、高周波信号を入出力する入出力ポートと、を備え、ハイブリッド回路及び可変移相器からなる直列回路が、第１の伝送線路及び第２の伝送線路と入出力ポートとの間に接続されるものである。
【発明の効果】
【００１１】
開示のアンテナ装置は、２つの直交する直線偏波と右旋又は左旋の円偏波との４つの偏波の切り替えることができると共に、直交偏波（水平／垂直、右旋／左旋）の同時共用を可能にすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は本発明に係るアンテナ装置の概念を説明するための説明図であり、（ｂ）は図１（ａ）に示す高周波回路の各構成要素の接続関係を説明する説明図であり、（ｃ）は図１（ａ）に示す高周波回路の各構成要素の他の接続関係を説明する説明図である。
【図２】（ａ）は本発明に係るパッチ型の直交給電平面アレーアンテナの概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は図２（ａ）に示す直交給電平面アレーアンテナのＡ−Ａ’線切断部端面図であり、（ｃ）は図２（ａ）に示す直交給電平面アレーアンテナのＢ−Ｂ’線切断部端面図である。
【図３】（ａ）は本発明に係るスロット型の直交給電平面アレーアンテナの概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は図３（ａ）に示す直交給電平面アレーアンテナのＣ−Ｃ’線切断部端面図であり、（ｃ）は図３（ａ）に示す直交給電平面アレーアンテナのＤ−Ｄ’線切断部端面図である。
【図４】（ａ）は本発明に係る９０°ハイブリッド回路の概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は図４（ａ）に示す９０°ハイブリッド回路のＥ−Ｅ’線切断部端面図であり、（ｃ）は図４（ａ）に示す９０°ハイブリッド回路のＦ−Ｆ’線切断部端面図である。
【図５】（ａ）は本発明に係る１８０°ハイブリッド回路の概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は図５（ａ）に示す１８０°ハイブリッド回路のＧ−Ｇ’線切断部端面図であり、（ｃ）は図５（ａ）に示す１８０°ハイブリッド回路のＨ−Ｈ’線切断部端面図である。
【図６】（ａ）は本発明に係る可変移相器の概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は図６（ａ）に示す可変移相器のＩ−Ｉ’線切断部端面図であり、（ｃ）は図６（ａ）に示す可変移相器のＪ−Ｊ’線切断部端面図である。
【図７】（ａ）は第１の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は図７（ａ）に示すアンテナ装置のＫ−Ｋ’線切断部端面図であり、（ｃ）は図７（ａ）に示すアンテナ装置のＬ−Ｌ’線切断部端面図である。
【図８】（ａ）は図７に示すアンテナ装置の入出力ポートの一方のポートに信号を入力した場合における偏波の励振条件を説明するための表であり、（ｂ）は図７に示すアンテナ装置の入出力ポートの両方のポートに同時に異なる信号を入力した場合における偏波の励振条件を説明するための表であり、（ｃ）は図７に示すアンテナ装置の入出力ポートの両方のポートに同時に同一の信号を入力した場合における偏波の励振条件を説明するための表である。
【図９】（ａ）は図７に示すアンテナ装置の第３のポートに対する第４のポートの位相差が−９０°の場合の位相関係を説明するための説明図であり、（ｂ）は図７に示すアンテナ装置の第３のポートに対する第４のポートの位相差が＋９０°の場合の位相関係を説明するための説明図であり、（ｃ）は図７に示すアンテナ装置の第１のポート及び第２のポートに同じ信号が入力され第３のポートに対する第４のポートの位相差が−９０°の場合の位相関係を説明するための説明図であり、（ｄ）は図７に示すアンテナ装置の第１のポート及び第２のポートに同じ信号が入力され第３のポートに対する第４のポートの位相差が＋９０°の場合の位相関係を説明するための説明図である。
【図１０】（ａ）は図７に示すアンテナ装置のＶポートに対するＨポートの位相差が＋９０°の場合のＶ−Ｈ励振位相を説明するための説明図であり、（ｂ）は図７に示すアンテナ装置のＶポートに対するＨポートの位相差が−９０°の場合のＶ−Ｈ励振位相を説明するための説明図であり、（ｃ）は図７に示すアンテナ装置のＶポートに対するＨポートの位相差が０°の場合のＶ−Ｈ励振位相を説明するための説明図であり、（ｄ）は図７に示すアンテナ装置のＶポートに対するＨポートの位相差が−１８０°の場合のＶ−Ｈ励振位相を説明するための説明図である。
【図１１】第２の実施形態に係るアンテナ装置における偏波の励振条件を説明するための表である。
【図１２】（ａ）は第２の実施形態に係るアンテナ装置の第３のポート及び第４のポート間の位相差が０°の場合の位相関係を説明するための説明図であり、（ｂ）は第２の実施形態に係るアンテナ装置の第３のポート及び第４のポート間の位相差が−１８０°の場合の位相関係を説明するための説明図であり、（ｃ）は第２の実施形態に係るアンテナ装置の第１のポート及び第２のポートに同じ信号が入力され第３のポート及び第４のポート間の位相差が＋９０°の場合の位相関係を説明するための説明図であり、（ｄ）は第２の実施形態に係るアンテナ装置の第１のポート及び第２のポートに同じ信号が入力され第３のポート及び第４のポート間の位相差が−９０°の場合の位相関係を説明するための説明図である。
【図１３】マジックＴ回路を使用して偏波再構成可能なアンテナ装置であり、（ａ）はアンテナ装置の概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は図１３（ａ）に示すアンテナ装置のＩ−Ｉ’線切断部端面図である。
【図１４】（ａ）はマジックＴ回路の概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は図１４（ａ）に示すマジックＴ回路のII−II’線切断部端面図であり、（ｃ）は図１４（ａ）に示すマジックＴ回路の入力ポート(Port2,Port3)に入力した信号の位相差が０°の場合におけるマジックＴ回路の作用を説明するための説明図であり、（ｄ）は図１４（ａ）に示すマジックＴ回路の入力ポート(Port2,Port3)に入力した信号の位相差が１８０°の場合におけるマジックＴ回路の作用を説明するための説明図であり、（ｅ）は図１４（ａ）に示すマジックＴ回路の各入力ポートに入力した信号の位相差が±９０°の場合におけるマジックＴ回路の作用を説明するための説明図である。
【図１５】（ａ）は図１４に示すアンテナ装置から＋４５°直線偏波を放射する場合の電界図であり、（ｂ）は図１４に示すアンテナ装置から−４５°直線偏波を放射する場合の電界図であり、（ｃ）は図１４に示すアンテナ装置から右旋円偏波を放射する場合の電界図であり、（ｄ）は図１４に示すアンテナ装置から左旋円偏波を放射する場合の電界図である。
【図１６】（ａ）はＥ面における＋４５°直線偏波の放射パターンを示す指向性特性図であり、（ｂ）はＥ面における−４５°直線偏波の放射パターンを示す指向性特性図であり、（ｃ）は右旋円偏波及び左旋円偏波の軸比の周波数特性図であり、（ｄ）は右旋円偏波及び左旋円偏波の放射パターンを示す指向性特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（本発明の第１の実施形態）
アンテナ装置１００は、図１（ａ）に示すように、直交給電平面アレーアンテナ１０１と、直交給電平面アレーアンテナ１０１に接続される高周波回路１０２と、アンテナ装置１００及び外部間で高周波（radio-frequency：ＲＦ）信号を入出力する入出力ポート１０３と、を備える。
【００１４】
なお、以下の説明においては、アンテナ装置１００が直交給電平面アレーアンテナ１０１から偏波を送信する場合について説明するが、アンテナ装置１００は、逆作用により、直交給電平面アレーアンテナ１０１で偏波を受信することも可能である。
また、以下の説明においては、各構成要素のポートのうち、直交給電平面アレーアンテナ１０１のアンテナ素子１０に対して入出力ポート１０３側にあるポートを入力ポートと称し、入出力ポート１０３に対して直交給電平面アレーアンテナ１０１のアンテナ素子側にあるポートを出力ポートと称する。
【００１５】
直交給電平面アレーアンテナ１０１は、電気的に接続したアンテナ素子１０を直交励振する２系統の両平面回路技術を活用した直交給電回路で構成され、例えば、図２及び図３に示すように、複数の基板１１０を層状に重ね合わせて一体化させた多層基板又は単一の基板１１０（単層基板）からなる誘電体板と、基板１１０の一の主面１１１又は他の主面１１２に配設される複数のアンテナ素子１０と、基板１１０の一の主面１１１又は他の主面１１２に配設され、一の方向からアンテナ素子１０に高周波信号を印加する第１の伝送線路２０と、基板１１０の一の主面１１１又は他の主面１１２に配設され、一の方向に直交する他の方向からアンテナ素子１０に高周波信号を印加する第２の伝送線路３０と、を備える。
【００１６】
第１の伝送線路２０は、基板１１０の一の主面１１１に並設される２本のマイクロストリップ線路からなる第１のマイクロストリップ線路２１と、隣り合うアンテナ素子１０間であり、当該隣り合うアンテナ素子１０から等距離にあり、第１のマイクロストリップ線路２１に対して垂直に基板１１０の他の主面１１２に配設され、当該第１のマイクロストリップ線路２１に電磁結合される１本のスロット線路からなる第１のスロット線路２２と、第１のスロット線路２２に対して垂直に基板１１０の一の主面１１１に配設され、当該第１のスロット線路２２に電磁結合されるマイクロストリップ線路からなり、垂直方向からアンテナ素子１０に高周波信号を印加する第１の給電線路２３と、を備える。
なお、本実施形態に係る第１のスロット線路２２は、第１のマイクロストリップ線路２１との交点から両端を略λ／４だけ突出して短絡終端とし、電気的には交点から見て開放端とする。
【００１７】
第２の伝送線路３０は、第１のマイクロストリップ線路２１に対して垂直に基板１１０の一の主面１１１又は他の主面１１２に配設される２本のマイクロストリップ線路からなる第２のマイクロストリップ線路３１と、隣り合うアンテナ素子１０間であり、当該隣り合うアンテナ素子１０から等距離にあり、第２のマイクロストリップ線路３１に対して垂直に基板１１０の他の主面１１２に配設され、当該第２のマイクロストリップ線路３１に電磁結合される１本のスロット線路からなる第２のスロット線路３２と、第２のスロット線路３２に対して垂直に基板１１０の一の主面１１１又は他の主面１１２に配設され、当該第２のスロット線路３２に電磁結合されるマイクロストリップ線路からなり、水平方向からアンテナ素子１０に高周波信号を印加する第２の給電線路３３と、を備える。
なお、本実施形態に係る第２のスロット線路３２は、第２のマイクロストリップ線路３１との交点から両端を略λ／４だけ突出して短絡終端とし、電気的には交点から見て開放端とする。
また、本実施形態に係る第１の給電線路２３は、基板１１０の平面視で第２のスロット線路３２に一部重畳して形成され、本実施形態に係る第２の給電線路３３は、基板１１０の平面視で第１のスロット線路２２に一部重畳して形成される。
【００１８】
アンテナ素子１０は、基板１１０の一の主面１１１又は他の主面１１２に配設され、第１のマイクロストリップ線路２１及び第２のマイクロストリップ線路３１により構成される基板１１０の平面視で方形の角部にそれぞれ配設され、当該第１のマイクロストリップ線路２１及び第２のマイクロストリップ線路３１に電気的に接続又は電磁結合される。
なお、本実施形態に係る第１のスロット線路２２及び第２のスロット線路３２は、第１のマイクロストリップ線路２１及び第２のマイクロストリップ線路３１により構成される方形の中心で交差し、両線路で十字状の形状をなす。
また、第１のスロット線路２２及び第２のスロット線路３２の交差部から、第１のスロット線路２２（第２のスロット線路３２）及び第１のマイクロストリップ線路２１（第２のマイクロストリップ線路３１）を介して、各アンテナ素子１０までの線路長は、同一である。
【００１９】
また、直交給電平面アレーアンテナ１０１は、図２に示すように、エアーブリッジ（導線２３ａ、導線３３ａ）を用いるのであれば、誘電体板が単一の基板１１０からなり、第１のスロット線路２２が基板１１０の他の主面１１２に配設され、アンテナ素子１０が基板１１０の一の主面１１１に配設され、アンテナ素子１０が第１のマイクロストリップ線路２１及び第２のマイクロストリップ線路３１に電気的に接続される。
【００２０】
また、直交給電平面アレーアンテナ１０１は、図３に示すように、エアーブリッジを用いないのであれば、誘電体板が２枚の基板１１０を接合した多層基板からなり、第１のスロット線路２２並びにアンテナ素子１０が上層基板１１０の他の主面１１２又は下層基板１１０の一の主面１１１に配設され、アンテナ素子１０が第１のマイクロストリップ線路２１及び第２のマイクロストリップ線路３１に電磁結合される。
【００２１】
このように、直交給電平面アレーアンテナ１０１は、エアーブリッジを利用することにより、単一の基板１１０上に直交給電回路を構成することができ、多層基板１１０上に直交給電回路を構成することにより、エアーブリッジを省略することができる。
【００２２】
特に、図３に示す直交給電平面アレーアンテナ１０１は、第１の伝送線路２０（垂直偏波の第１の給電系）と第２の伝送線路３０（水平偏波の第２の給電系）との配置を交換（多層基板１１０の表裏を反転）しても全く同一の構造である。
このため、図３に示す直交給電平面アレーアンテナ１０１は、Ｖポート（第１の伝送線路２０）又はＨポート（第２の伝送線路３０）に高周波信号を入力した場合に、いずれのアンテナ特性も同一になる。
すなわち、図３に示す直交給電平面アレーアンテナ１０１は、Ｖポートに入力される高周波信号の位相に対してＨポートに入力される高周波信号の位相の位相差が＋９０°と−９０°又は０°と１８０°の切り替えによって、理論上、偏波の切り替え以外のアンテナ特性（指向性やインピーダンス特性等）に差が生じない。
【００２３】
従って、図３に示す直交給電平面アレーアンテナ１０１は、対称構造であり、形状による影響を最小限にすることができるという作用効果を奏する。
【００２４】
なお、図２及び図３に示す直交給電平面アレーアンテナ１０１は、一例であり、これらの構造に限られるものではなく、例えば、図２に示す正方形のパッチ（アンテナ素子１０）を円形のパッチに変更してもよいし、図３に示す円形のスロットリング（アンテナ素子１０）を正方形のスロットリングに変更してもよい。また、図２に示す直交給電平面アレーアンテナ１０１は、エアーブリッジ（導線２３ａ、導線３３ａ）を用いずに、多層基板１１０に直交給電回路を構成してもよい。
【００２５】
また、マイクロストリップ線路及びアンテナ素子１０のパッチは、誘電体板の両面に銅などの導体７を薄くメッキした誘電体基板に対して、マイクロストリップ線路及びパッチを形成しようとする領域以外にある導体７を切削することで形成することができる。
また、スロット線路及びアンテナ素子１０のスロットリングは、スロット線路及びスロットリングを形成しようとする領域にある誘電体基板の導体７を切削することで形成することができる。
【００２６】
高周波回路１０２は、ハイブリッド回路４０及び可変移相器５０を備え、必要に応じて、分岐（分配器）及びスイッチ回路を備えることにより、直交給電平面アレーアンテナ１０１の２つの入力（Ｖ：vertical，Ｈ：horizontal）ポートへの高周波信号の入力（位相及び／又は振幅）を制御し、２つの直交する直線偏波と右旋又は左旋の円偏波との４つの偏波の切り替え機能をアンテナ装置１００で実現する。
また、ハイブリッド回路４０及び可変移相器５０からなる直列回路は、第１の伝送線路２０及び第２の伝送線路３０と入出力ポート１０３との間に接続される。
【００２７】
高周波回路１０２の構成例としては、図１（ｂ）に示すように、直交給電平面アレーアンテナ１０１側に可変移相器５０（第１の可変移相器５０ａ、第２の可変移相器５０ｂ）を配置し、入出力ポート１０３側にハイブリッド回路４０を配置した第１の構成例と、図１（ｃ）に示すように、入出力ポート１０３からの分岐６０を有し、直交給電平面アレーアンテナ１０１側にハイブリッド回路４０を配置し、入出力ポート１０３側に可変移相器５０（第１の可変移相器５０ａ、第２の可変移相器５０ｂ）を配置した第２の構成例と、が挙げられる。
【００２８】
なお、図１（ｂ）に示す第１の構成例においては、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポート及びハイブリッド回路４０の一の出力ポート間並びに直交給電平面アレーアンテナ１０１のＨポート及びハイブリッド回路４０の他の出力ポート間に、可変移相器５０（第１の可変移相器５０ａ、第２の可変移相器５０ｂ）をそれぞれ配置しているが、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポート及びＨポートに所望の位相差を有する信号をそれぞれ入力することができるのであれば、いずれか一方に可変移相器５０を配置する構成であってもよい。
【００２９】
また、図１（ｃ）に示す第２の構成例においては、ハイブリッド回路４０の各入力ポート及び分岐６０間に可変移相器５０（第１の可変移相器５０ａ、第２の可変移相器５０ｂ）をそれぞれ配置しているが、ハイブリッド回路４０の各入力ポートに所望の位相差を有する信号をそれぞれ入力することができるのであれば、いずれか一方に可変移相器５０を配置する構成であってもよい。
【００３０】
ハイブリッド回路４０は、図４及び図５に示すように、基板１１０の一の主面１１１又は他の主面１１２に配設され、４つのポート（第１の入力ポート４１、第２の入力ポート４２、第１の出力ポート４３、第２の出力ポート４４）を有し、一の入力ポート（例えば、第１の入力ポート４１）から入力される高周波信号に対して一の出力ポート（例えば、第１の出力ポート４３）及び他の出力ポート（例えば、第２の出力ポート４４）から位相差のある高周波信号をそれぞれ出力する。
【００３１】
なお、ハイブリッド回路４０は、一の入力ポートから入力される高周波信号に対して一の出力ポート及び他の出力ポートから位相差を９０°とする高周波信号をそれぞれ出力する９０°（π／２型）ハイブリッド回路があり、二次元平面構造の集積化に適した９０°ハイブリッド回路としては、周知のブランチライン型や二層構造の広面結合型（図４参照）などがある。
【００３２】
９０°ハイブリッド回路４０は、図４に示すように、クランク状のマイクロストリップ線路５が上層基板１１０の一の主面１１１及び下層基板１１０の他の主面１１２上に基板１１０の平面視でＨ字状になるようにそれぞれ配設され、長さを略λ／４とする直線状のスロット線路６が上層基板１１０の他の主面１１２又は下層基板１１０の一の主面１１１上の導体７の中抜きとして配設される。
【００３３】
また、ハイブリッド回路４０は、一の入力ポートから入力される高周波信号に対して一の出力ポート及び他の出力ポートから位相差を１８０°とする高周波信号をそれぞれ出力する１８０°（π型）ハイブリッド回路（ＭＩＣ（microwave integrated circuit：マイクロ波集積回路）マジックＴなど）があり、１８０°ハイブリッド回路（ＭＩＣマジックＴ回路）としては、図５に示すように、直交伝送姿態を用いるタイプが有効である。
【００３４】
１８０°ハイブリッド回路４０は、図５に示すように、Ｔ字状のマイクロストリップ線路５が基板１１０の一の主面１１１上に配設され、マイクロストリップ線路５から一端が略λ／４だけ突出する直線状のスロット線路６が基板１１０の他の主面１１２上の導体７の中抜きとして配設される。
なお、図５に示す１８０°ハイブリッド回路４０は、第１の入力ポート４１及び第２の入力ポート４２からそれぞれ入力される高周波信号の和による合成信号（和信号）を第１の出力ポート４３から出力し、第１の入力ポート４１及び第２の入力ポート４２からそれぞれ入力される高周波信号の差による合成信号（差信号）を第２の出力ポート４４から出力する。
【００３５】
高周波回路１０２は、図６に示すように、基板１１０の一の主面１１１又は他の主面１１２に配設され、少なくとも１つの入力ポート５１及び１つの出力ポート５２を有し、ハイブリッド回路４０の入力ポート（例えば、第１の入力ポート４１及び／若しくは第２の入力ポート４２）又は出力ポート（例えば、第１の出力ポート４３及び／若しくは第２の出力ポート４４）に接続され、入力ポート５１から入力される高周波信号の位相を変化させて出力ポート５２から当該高周波信号を出力する可変移相器５０を備える。
【００３６】
なお、可変移相器５０は、図６に示すように、基板１１０の一の主面１１１上に配設され、４つのポート（入力ポート５１、出力ポート５２、第１の反射ポート５３、第２の反射ポート５４）を有し、マイクロストリップ線路５で構成されるハイブリッドカプラを用いることができる。
【００３７】
また、可変移相器５０は、連動する２つの可変容量ダイオード５５（反射係数Гの反射端）が第１の反射ポート５３及び第２の反射ポート５４にそれぞれ接続され、２つの可変容量ダイオード５５の容量を等しくすることにより、入力ポート５１から入力される高周波信号を第１の反射ポート５３及び第２の反射ポート５４で反射させて出力ポート５２から出力する。この場合に、可変移相器５０は、反射係数Гの絶対値を変化させずに位相のみを変化させることにより、入力信号に対して出力信号の位相を変化させることができる。
【００３８】
ここで、図７に示すアンテナ装置１００は、図１（ｂ）に示す第１の構成例として、図３に示す４素子アレーアンテナを１６素子アレーアンテナに拡張した直交給電平面アレーアンテナ１０１（直交給電スロットリングアレーアンテナ）と、図４に示す９０°ハイブリッド回路４０と、図６に示す可変移相器５０と、を組み合わせて、同一の誘電体板に配設させた具体例である。
なお、９０°ハイブリッド回路４０の第１の入力ポート４１及び第２の入力ポート４２は、誘電体板の同一平面上にないために、図示しないビアを介して、入出力ポート１０３の第１のポート１及び第２のポート２を誘電体板の同一平面上に配設することが、アンテナ装置１００の入出力ポート１０３（コネクタ）と外部との接続を容易にするうえで好ましい。
【００３９】
なお、図７に示す直交給電平面アレーアンテナ１０１は、一の方向（垂直方向）に併設された２組の４素子アレーアンテナにおける第１の給電線路２３を共通し、他の方向（水平方向）に併設された２組の４素子アレーアンテナにおける第２の給電線路３３を共通する。
【００４０】
また、図７に示す直交給電平面アレーアンテナ１０１は、第１の伝送線路２０として、隣り合う４素子アレーアンテナ間であり、第１の給電線路２３に対して垂直に上層基板１１０の他の主面１１２又は下層基板１１０の一の主面１１１に配設され、当該第１の給電線路２３に電磁結合される１本のスロット線路からなる第１の共通スロット線路２４と、第１の共通スロット線路２４に対して垂直に上層基板１１０の一の主面１１１に配設され、当該第１の共通スロット線路２４に電磁結合される１本のマイクロストリップ線路からなり、Ｖポート（第１の可変移相器５０ａの出力ポート５２）に接続される第１の共通マイクロストリップ線路２５と、をさらに備える。
【００４１】
また、図７に示す直交給電平面アレーアンテナ１０１は、第２の伝送線路３０として、隣り合う４素子アレーアンテナ間であり、第２の給電線路３３に対して垂直に上層基板１１０の他の主面１１２又は下層基板１１０の一の主面１１１に配設され、当該第２の給電線路３３に電磁結合される１本のスロット線路からなる第２の共通スロット線路３４と、第２の共通スロット線路３４に対して垂直に下層基板１１０の他の主面１１２に配設され、当該第２の共通スロット線路３４に電磁結合される１本のマイクロストリップ線路からなり、Ｈポート（第２の可変移相器５０ｂの出力ポート５２）に接続される第２の共通マイクロストリップ線路３５と、をさらに備える。
【００４２】
また、第１の可変移相器５０ａ及び第２の可変移相器５０ｂは、一対として機能し、第１の伝送線路２０に伝播させる高周波信号と第２の伝送線路３０に伝播させる高周波信号との位相差を−９０°、０°、９０°又は１８０°にする。
【００４３】
つぎに、本実施形態に係るアンテナ装置１００による偏波の送信動作について、図１（ｂ）及び図７乃至図１０を用いて説明する。
【００４４】
なお、以下の説明においては、説明の便宜上、図１（ｂ）に示すように、ハイブリッド回路４０及び第１の可変移相器５０ａ間に第３のポート３（ハイブリッド回路４０の第１の出力ポート４３及び第１の可変移相器５０ａの入力ポート５１に相当）を定義し、ハイブリッド回路４０及び第２の可変移相器５０ｂ間に第４のポート４（ハイブリッド回路４０の第２の出力ポート４４及び第２の可変移相器５０ｂの入力ポート５１に相当）を定義する。
【００４５】
まず、アンテナ装置１００の外部から入出力ポート１０３の第１のポート１のみに高周波信号を入力する場合について説明する（図８（ａ）の入力ポート「Port1」の行参照）。
【００４６】
入出力ポート１０３の第１のポート１に入力された高周波信号は、マイクロストリップ線路５を介して、９０°ハイブリッド回路４０の第１の入力ポート４１に入力される。
９０°ハイブリッド回路４０は、第１の出力ポート４３から出力する高周波信号の位相に対して第２の出力ポート４４から出力する高周波信号の位相の位相差を「−９０°」として、第１の出力ポート４３及び第２の出力ポート４４から高周波信号をそれぞれ出力する。
すなわち、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差は、図９（ａ）に示すように、「−９０°」である。
なお、図９（ａ）において、共通のマイクロストリップ線路５上にある第１のポート１及び第４のポート４間に位相差が生じているのは、第１のポート１から第４のポート４までのマイクロストリップ線路５の線路長による遅延に基づくものである。
【００４７】
そして、第１の出力ポート４３から出力された高周波信号は、マイクロストリップ線路５を介して、第１の可変移相器５０ａの入力ポート５１に入力される。
また、第２の出力ポート４４から出力された高周波信号は、マイクロストリップ線路５を介して、第２の可変移相器５０ｂの入力ポート５１に入力される。
【００４８】
第１の可変移相器５０ａ及び第２の可変移相器５０ｂは、入力ポート５１から入力された高周波信号に対して、位相を変化させて、変化後の高周波信号を出力ポート５２からそれぞれ出力する。
【００４９】
ここで、第１の可変移相器５０ａによる高周波信号の位相の変化に対する第２の可変移相器５０ｂによる高周波信号の位相の変化における変位差（以下、位相変位差と称す）が「０°」の場合（図８（ａ）の移相器#1,#2の位相変位差「0°」の行参照）、位相変位差が「−１８０°」の場合（図８（ａ）の移相器#1,#2の位相変位差「-180°」の行参照）、位相変位差が「−９０°」の場合（図８（ａ）の移相器#1,#2の位相変位差「-90°」の行参照）及び位相変位差が「＋９０°」の場合（図８（ａ）の移相器#1,#2の位相変位差「+90°」の行参照）について、場合を分けて説明する。
【００５０】
位相変位差が「０°」の場合には、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差が「−９０°」であるために、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポートに入力される高周波信号の位相に対してＨポートに入力される高周波信号の位相の位相差が、図１０（ｂ）に示すように、「−９０°」になる。
【００５１】
そして、第１の共通マイクロストリップ線路２５の給電端（Ｖポート）に印加された高周波信号は、第１の共通マイクロストリップ線路２５に交差する第１の共通スロット線路２４と電磁結合して、第１の共通スロット線路２４の両端側に同位相で分岐する。
また、第１の共通スロット線路２４を伝播する高周波信号は、第１の共通スロット線路２４に交差する２本の第１の給電線路２３とそれぞれ電磁結合して、各第１の給電線路２３の両端側に逆位相で分岐する。
また、各第１の給電線路２３を伝播する高周波信号は、各第１の給電線路２３に交差する２本の第１のスロット線路２２とそれぞれ電磁結合して、各第１のスロット線路２２の両端側に同位相で分岐する。
【００５２】
さらに、各第１のスロット線路２２を伝播する高周波信号は、各第１のスロット線路２２に交差する２本の第１のマイクロストリップ線路２１とそれぞれ電磁結合して、各第１のマイクロストリップ線路２１の両端側に逆位相で分岐する。
そして、各第１のマイクロストリップ線路２１を伝播する高周波信号は、各第１のマイクロストリップ線路２１に交差する２本のスロットリング（アンテナ素子１０）とそれぞれ電磁結合して、各アンテナ素子１０に逆位相とした高周波を給電する。
【００５３】
同様に、第２の共通マイクロストリップ線路３５の給電端（Ｈポート）に印加された高周波信号は、第２の共通マイクロストリップ線路３５に交差する第２の共通スロット線路３４と電磁結合して、第２の共通スロット線路３４の両端側に同位相で分岐する。
また、第２の共通スロット線路３４を伝播する高周波信号は、第２の共通スロット線路３４に交差する２本の第２の給電線路３３とそれぞれ電磁結合して、各第２の給電線路３３の両端側に逆位相で分岐する。
また、各第２の給電線路３３を伝播する高周波信号は、各第２の給電線路３３に交差する２本の第２のスロット線路３２とそれぞれ電磁結合して、各第２のスロット線路３２の両端側に同位相で分岐する。
【００５４】
さらに、各第２のスロット線路３２を伝播する高周波信号は、各第２のスロット線路３２に交差する２本の第２のマイクロストリップ線路３１とそれぞれ電磁結合して、各第２のマイクロストリップ線路３１の両端側に逆位相で分岐する。
そして、各第２のマイクロストリップ線路３１を伝播する高周波信号は、各第２のマイクロストリップ線路３１に交差する２本のスロットリング（アンテナ素子１０）とそれぞれ電磁結合して、各アンテナ素子１０に逆位相とした高周波を給電する。
【００５５】
この場合に、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポートに入力される高周波信号の位相に対してＨポートに入力される高周波信号の位相の位相差が「−９０°」であるために、第１の伝送線路２０（垂直偏波の第１の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相が、第２の伝送線路３０（水平偏波の第２の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相よりも「９０°（π／２）」だけ進むことになる。
すなわち、直交給電平面アレーアンテナ１０１から放射する偏波は、垂直偏波と水平偏波との合成により、水平偏波が垂直偏波よりも「９０°（π／２）」だけ遅れる右旋円偏波となる。
【００５６】
また、位相変位差が「−１８０°」の場合には、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差が「−９０°」であるために、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポートに入力される高周波信号の位相に対してＨポートに入力される高周波信号の位相の位相差が、図１０（ａ）に示すように、「＋９０°」になる。
このため、位相変位差が「−１８０°」の場合には、第１の伝送線路２０（垂直偏波の第１の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相が、第２の伝送線路３０（水平偏波の第２の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相よりも「９０°（π／２）」だけ遅れることになる。
すなわち、直交給電平面アレーアンテナ１０１から放射する偏波は、垂直偏波と水平偏波との合成により、水平偏波が垂直偏波よりも「９０°（π／２）」だけ進む左旋円偏波となる。
【００５７】
また、位相変位差が「−９０°」の場合には、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差が「−９０°」であるために、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポートに入力される高周波信号の位相に対してＨポートに入力される高周波信号の位相の位相差が、図１０（ｄ）に示すように、「−１８０°」になる。
このため、位相変位差が「−９０°」の場合には、第１の伝送線路２０（垂直偏波の第１の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相が、第２の伝送線路３０（水平偏波の第２の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相よりも「１８０°（π）」だけ遅れることになる。
すなわち、直交給電平面アレーアンテナ１０１から放射する偏波は、垂直偏波と水平偏波との合成により、＋４５°直線偏波となる。
【００５８】
また、位相変位差が「＋９０°」の場合には、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差が「−９０°」であるために、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポートに入力される高周波信号の位相に対してＨポートに入力される高周波信号の位相の位相差が、図１０（ｃ）に示すように、「０°」になる。
このため、位相変位差が「＋９０°」の場合には、第１の伝送線路２０（垂直偏波の第１の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相と、第２の伝送線路３０（水平偏波の第２の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相との位相差がないことになる。
すなわち、直交給電平面アレーアンテナ１０１から放射する偏波は、垂直偏波と水平偏波との合成により、−４５°直線偏波となる。
【００５９】
つぎに、アンテナ装置１００の外部から入出力ポート１０３の第２のポート２のみに高周波信号を入力する場合について説明する（図８（ａ）の入力ポート「Port2」の行参照）。
【００６０】
入出力ポート１０３の第２のポート２に入力された高周波信号は、マイクロストリップ線路５を介して、９０°ハイブリッド回路４０の第２の入力ポート４２に入力される。
９０°ハイブリッド回路４０は、第１の出力ポート４３から出力する高周波信号の位相に対して第２の出力ポート４４から出力する高周波信号の位相の位相差を「＋９０°」として、第１の出力ポート４３及び第２の出力ポート４４から高周波信号をそれぞれ出力する。
すなわち、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差は、図９（ｂ）に示すように、「＋９０°」である。
なお、図９（ｂ）において、共通のマイクロストリップ線路５上にある第２のポート２及び第３のポート３間に位相差が生じているのは、第２のポート２から第３のポート３までのマイクロストリップ線路５の線路長による遅延に基づくものである。
【００６１】
そして、第１の出力ポート４３から出力された高周波信号は、マイクロストリップ線路５を介して、第１の可変移相器５０ａの入力ポート５１に入力される。
また、第２の出力ポート４４から出力された高周波信号は、マイクロストリップ線路５を介して、第２の可変移相器５０ｂの入力ポート５１に入力される。
【００６２】
第１の可変移相器５０ａ及び第２の可変移相器５０ｂは、入力ポート５１から入力された高周波信号に対して、位相を変化させて、変化後の高周波信号を出力ポート５２からそれぞれ出力する。
【００６３】
ここで、位相変位差が「０°」の場合には（図８（ａ）の移相器#1,#2の位相変位差「0°」の行参照）、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差が「＋９０°」であるために、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポートに入力される高周波信号の位相に対してＨポートに入力される高周波信号の位相の位相差が、図１０（ａ）に示すように、「＋９０°」になる。
このため、位相変位差が「０°」の場合には、第１の伝送線路２０（垂直偏波の第１の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相が、第２の伝送線路３０（水平偏波の第２の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相よりも「９０°（π／２）」だけ遅れることになる。
すなわち、直交給電平面アレーアンテナ１０１から放射する偏波は、垂直偏波と水平偏波との合成により、水平偏波が垂直偏波よりも「９０°（π／２）」だけ進む左旋円偏波となる。
【００６４】
同様に、位相変位差が「−１８０°」の場合には（図８（ａ）の移相器#1,#2の位相変位差「-180°」の行参照）、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差が「＋９０°」であるために、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポートに入力される高周波信号の位相に対してＨポートに入力される高周波信号の位相の位相差が、図１０（ｂ）に示すように、「−９０°」になる。
このため、位相変位差が「−１８０°」の場合には、第１の伝送線路２０（垂直偏波の第１の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相が、第２の伝送線路３０（水平偏波の第２の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相よりも「９０°（π／２）」だけ進むことになる。
すなわち、直交給電平面アレーアンテナ１０１から放射する偏波は、垂直偏波と水平偏波との合成により、水平偏波が垂直偏波よりも「９０°（π／２）」だけ遅れる右旋円偏波となる。
【００６５】
また、位相変位差が「−９０°」の場合には（図８（ａ）の移相器#1,#2の位相変位差「-90°」の行参照）、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差が「＋９０°」であるために、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポートに入力される高周波信号の位相に対してＨポートに入力される高周波信号の位相の位相差が、図１０（ｃ）に示すように、「０°」になる。
このため、位相変位差が「−９０°」の場合には、第１の伝送線路２０（垂直偏波の第１の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相と、第２の伝送線路３０（水平偏波の第２の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相との位相差がないことになる。
すなわち、直交給電平面アレーアンテナ１０１から放射する偏波は、垂直偏波と水平偏波との合成により、−４５°直線偏波となる。
【００６６】
また、位相変位差が「＋９０°」の場合には（図８（ａ）の移相器#1,#2の位相変位差「+90°」の行参照）、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差が「＋９０°」であるために、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポートに入力される高周波信号の位相に対してＨポートに入力される高周波信号の位相の位相差が、図１０（ｄ）に示すように、「１８０°」になる。
このため、位相変位差が「＋９０°」の場合には、第１の伝送線路２０（垂直偏波の第１の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相が、第２の伝送線路３０（水平偏波の第２の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相よりも「１８０°（π）」だけ遅れることになる。
すなわち、直交給電平面アレーアンテナ１０１から放射する偏波は、垂直偏波と水平偏波との合成により、＋４５°直線偏波となる。
【００６７】
つぎに、アンテナ装置１００の外部から入出力ポート１０３の第１のポート１及び第２のポート２に異なる高周波信号を同時に入力する場合について説明する（図８（ｂ）参照）。
この場合は、第１のポート１に入力された高周波信号は、前述した第１のポート１のみに高周波信号を入力する場合（図８（ａ）の入力ポート「Port1」の行参照）と同様に、直交給電平面アレーアンテナ１０１から所望の偏波として放射される（図８（ｂ）のPort3,4の位相差「-90°」の行参照）。
また、第２のポート２に入力された高周波信号は、前述した第２のポート２のみに高周波信号を入力する場合（図８（ａ）の入力ポート「Port2」の行参照）と同様に、直交給電平面アレーアンテナ１０１から所望の偏波として放射される（図８（ｂ）のPort3,4の位相差「+90°」の行参照）。
すなわち、本実施形態に係るアンテナ装置１００は、入出力ポート１０３の第１のポート１及び第２のポート２に異なる高周波信号をそれぞれ入力すると、直交給電平面アレーアンテナ１０１から異なる偏波を放射することができ、±４５度の直線偏波又は右旋／左旋の円偏波の直交偏波を同時に共用することができる。
【００６８】
つぎに、アンテナ装置１００の外部から入出力ポート１０３の第１のポート１及び第２のポート２に同一（振幅、波長）の高周波信号を同時（位相差なし）に入力する場合について説明する（図８（ｃ）参照）。
この場合は、第１のポート１に入力された高周波信号と第２のポート２に入力された高周波信号とが等しいために、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差は、図９（ｃ）及び図９（ｄ）に示すように、「０°」である。
なお、図９（ｃ）において、共通のマイクロストリップ線路５上にある第１のポート１及び第４のポート４間に位相差が生じているのは、第１のポート１から第４のポート４までのマイクロストリップ線路５の線路長による遅延に基づくものである。
また、図９（ｄ）において、共通のマイクロストリップ線路５上にある第２のポート２及び第３のポート３間に位相差が生じているのは、第２のポート２から第３のポート３までのマイクロストリップ線路５の線路長による遅延に基づくものである。
【００６９】
ここで、位相変位差が「０°」の場合には（図８（ｃ）の移相器#1,#2の位相変位差「0°」の行参照）、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差が「０°」であるために、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポートに入力される高周波信号の位相に対してＨポートに入力される高周波信号の位相の位相差が、図１０（ｃ）に示すように、「０°」になる。
このため、位相変位差が「０°」の場合には、第１の伝送線路２０（垂直偏波の第１の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相と、第２の伝送線路３０（水平偏波の第２の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相との位相差がないことになる。
すなわち、直交給電平面アレーアンテナ１０１から放射する偏波は、垂直偏波と水平偏波との合成により、−４５°直線偏波となる。
【００７０】
同様に、位相変位差が「−１８０°」の場合には（図８（ｃ）の移相器#1,#2の位相変位差「-180°」の行参照）、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差が「０°」であるために、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポートに入力される高周波信号の位相に対してＨポートに入力される高周波信号の位相の位相差が、図１０（ｄ）に示すように、「−１８０°」になる。
このため、位相変位差が「−１８０°」の場合には、第１の伝送線路２０（垂直偏波の第１の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相が、第２の伝送線路３０（水平偏波の第２の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相よりも「１８０°（π）」だけ遅れることになる。
すなわち、直交給電平面アレーアンテナ１０１から放射する偏波は、垂直偏波と水平偏波との合成により、＋４５°直線偏波となる。
【００７１】
また、位相変位差が「−９０°」の場合には（図８（ｃ）の移相器#1,#2の位相変位差「-90°」の行参照）、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差が「０°」であるために、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポートに入力される高周波信号の位相に対してＨポートに入力される高周波信号の位相の位相差が、図１０（ｂ）に示すように、「−９０°」になる。
このため、位相変位差が「−９０°」の場合には、第１の伝送線路２０（垂直偏波の第１の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相が、第２の伝送線路３０（水平偏波の第２の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相よりも「９０°（π／２）」だけ進むことになる。
すなわち、直交給電平面アレーアンテナ１０１から放射する偏波は、垂直偏波と水平偏波との合成により、水平偏波が垂直偏波よりも「９０°（π／２）」だけ遅れる右旋円偏波となる。
【００７２】
また、位相変位差が「＋９０°」の場合には（図８（ｃ）の移相器#1,#2の位相変位差「+90°」の行参照）、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差が「０°」であるために、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポートに入力される高周波信号の位相に対してＨポートに入力される高周波信号の位相の位相差が、図１０（ｄ）に示すように、「＋９０°」になる。
このため、位相変位差が「＋９０°」の場合には、第１の伝送線路２０（垂直偏波の第１の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相が、第２の伝送線路３０（水平偏波の第２の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相よりも「９０°（π／２）」だけ遅れることになる。
すなわち、直交給電平面アレーアンテナ１０１から放射する偏波は、垂直偏波と水平偏波との合成により、水平偏波が垂直偏波よりも「９０°（π／２）」だけ進む左旋円偏波となる。
【００７３】
以上のように、本実施形態に係るアンテナ装置１００は、入出力ポート１０３から入力される高周波信号に対して、ハイブリッド回路４０及び可変移相器５０によって適切な位相を加えることにより、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポート及びＨポート間に入力される高周波信号に０°、１８０°、＋９０°及び−９０°の位相差を与え、４種の直交偏波（水平／垂直、右旋／左旋）を切り替えることができるという作用効果を奏する。
【００７４】
また、本実施形態に係るアンテナ装置１００は、入出力ポート１０３の第１のポート１と第２のポート２とに互いに直交関係が成り立つために、第１のポート１及び第２のポート２を同時に利用することで、±４５度の直線偏波又は右旋／左旋の円偏波の直交偏波を同時に共用することができる。
【００７５】
また、本実施形態に係るアンテナ装置１００は、４種の直交偏波の切り替え機能を有するために、２種の直交偏波のみの切り替え機能を有する従来のアンテナ装置と比較して、機能性に優れると共に、直交給電平面アレーアンテナ１０１に両平面回路技術を活用したことにより、アンテナ装置１００の小型化を図ることができ、偏波ダイバーシチ・アンテナや、ポラリメトリックセンサなどの多次元センサや、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output：複数入力・複数出力）などへの適用が期待できる。
【００７６】
なお、前述したアンテナ装置１００においては、４素子アレーアンテナを１ユニットとして４ユニット（計１６素子）の場合について説明したが、この４ユニットに限られるものではなく、例えば、４ユニットを一組として４ユニットを上下左右に配置して構成すれば、計６４素子の多素子アレーアンテナを得ることができる。
【００７７】
すなわち、４ｎ（但し、ｎは正の整数）素子を一組として上下左右に複数配置して構成すれば、計４ｎ＋１素子の多素子アレーアンテナを得ることができるうえに、１ユニットを上下又は左右に複数配置して８素子や３２素子等とすることもでき、１ユニットを基本とした多素子アレーアンテナを構成することもできる。
【００７８】
（本発明の第２の実施形態）
図１１は第２の実施形態に係るアンテナ装置における偏波の励振条件を説明するための表である。図１２（ａ）は第２の実施形態に係るアンテナ装置の第３のポート及び第４のポート間の位相差が０°の場合の位相関係を説明するための説明図であり、図１２（ｂ）は第２の実施形態に係るアンテナ装置の第３のポート及び第４のポート間の位相差が−１８０°の場合の位相関係を説明するための説明図であり、図１２（ｃ）は第２の実施形態に係るアンテナ装置の第１のポート及び第２のポートに同じ信号が入力され第３のポート及び第４のポート間の位相差が＋９０°の場合の位相関係を説明するための説明図であり、図１２（ｄ）は第２の実施形態に係るアンテナ装置の第１のポート及び第２のポートに同じ信号が入力され第３のポート及び第４のポート間の位相差が−９０°の場合の位相関係を説明するための説明図である。図１０及び図１１において、図１乃至図９と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。
【００７９】
第１の実施形態においては、図１（ｂ）に示す第１の構成例におけるアンテナ装置１００による偏波の送信動作について、図７乃至図１０を用いて説明したが、本実施形態においては、図１（ｃ）に示す第２の構成例におけるアンテナ装置１００による偏波の送信動作について、図１１及び図１２を用いて説明する。
【００８０】
なお、以下の説明においては、図１（ｃ）に示すハイブリッド回路４０として、１８０°ハイブリッド回路４０を用いた場合について説明する。
また、以下の説明においては、説明の便宜上、図１（ｃ）に示すように、ハイブリッド回路４０及び第１の可変移相器５０ａ間に第３のポート３（ハイブリッド回路４０の第１の入力ポート４１及び第１の可変移相器５０ａの出力ポート５２に相当）を定義し、ハイブリッド回路４０及び第２の可変移相器５０ｂ間に第４のポート４（ハイブリッド回路４０の第２の入力ポート４２及び第２の可変移相器５０ｂの出力ポート５２に相当）を定義する。
【００８１】
図１（ｃ）に示す第２の構成例においては、入出力ポート１０３の第１のポート１から入力された高周波信号が、分岐６０で分配され、第１の可変移相器５０ａ及び第２の可変移相器５０ｂに同一（振幅、波長）の高周波信号として同時（位相差なし）にそれぞれ入力される。
【００８２】
第１の可変移相器５０ａ及び第２の可変移相器５０ｂは、入力ポート５１から入力された高周波信号に対して、位相を変化させて、変化後の高周波信号を出力ポート５２からそれぞれ出力する。
【００８３】
ここで、位相変位差が「０°」の場合には（図１１の移相器#1,#2の位相変位差「0°」の行参照）、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差も「０°」であり（図１２（ａ）参照）、ハイブリッド回路４０の第１の入力ポート４１に入力される高周波信号の位相に対して第２の入力ポート４２に入力される高周波信号の位相の位相差も「０°」になる。
【００８４】
ハイブリッド回路４０は、第１の入力ポート４１に対する第２の入力ポート４２の入力信号の位相差「０°」に基づき、第１の出力ポート４３から出力する高周波信号の振幅と第２の出力ポート４４から出力する高周波信号の振幅との比率を１対０として、第１の出力ポート４３のみから高周波信号を出力し、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポート（第１の伝送線路２０）に入力する高周波信号の振幅とＨポート（第２の伝送線路３０）に入力する高周波信号の振幅との比率を１対０として、Ｖポートのみに高周波信号を入力する。
【００８５】
この場合には、高周波信号が直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポート（第１の伝送線路２０）のみに入力されるため、各アンテナ素子１０に対して垂直方向の給電となり、直交給電平面アレーアンテナ１０１から放射する偏波は、垂直偏波となる。
【００８６】
また、位相変位差が「＋１８０°」の場合には（図１１の移相器#1,#2の位相変位差「+180°」の行参照）、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差も「＋１８０°」であり（図１２（ｂ）参照）、ハイブリッド回路４０の第１の入力ポート４１に入力される高周波信号の位相に対して第２の入力ポート４２に入力される高周波信号の位相の位相差も「＋１８０°」になる。
【００８７】
ハイブリッド回路４０は、第１の入力ポート４１に対する第２の入力ポート４２の入力信号の位相差「＋１８０°」に基づき、第１の出力ポート４３から出力する高周波信号の振幅と第２の出力ポート４４から出力する高周波信号の振幅との比率を０対１として、第２の出力ポート４４のみから高周波信号を出力し、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポート（第１の伝送線路２０）に入力する高周波信号の振幅とＨポート（第２の伝送線路３０）に入力する高周波信号の振幅との比率を０対１として、Ｈポートのみに高周波信号を入力する。
【００８８】
この場合に、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＨポート（第２の伝送線路３０）にのみ高周波信号が入力されるため、各アンテナ素子１０に対して水平方向の給電となり、直交給電平面アレーアンテナ１０１から放射する偏波は、水平偏波となる。
【００８９】
また、位相変位差が「−９０°」の場合には（図１１の移相器#1,#2の位相変位差「-90°」の行参照）、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差も「−９０°」であり（図１２（ｄ）参照）、ハイブリッド回路４０の第１の入力ポート４１に入力される高周波信号の位相に対して第２の入力ポート４２に入力される高周波信号の位相の位相差も「−９０°」になる。
【００９０】
ハイブリッド回路４０は、第１の入力ポート４１に対する第２の入力ポート４２の入力信号の位相差「−９０°」に基づき、第１の出力ポート４３から出力する高周波信号の振幅と第２の出力ポート４４から出力する高周波信号の振幅との比率を１対１として、第１の出力ポート４３及び第２の出力ポート４４から高周波信号を出力し、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポート（第１の伝送線路２０）に入力する高周波信号の振幅とＨポート（第２の伝送線路３０）に入力する高周波信号の振幅との比率を１対１として、Ｖポート及びＨポートに高周波信号を入力する。
【００９１】
この場合に、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポートに入力される高周波信号の位相に対してＨポートに入力される高周波信号の位相の位相差が「−９０°」であるために、第１の伝送線路２０（垂直偏波の第１の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相が、第２の伝送線路３０（水平偏波の第２の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相よりも「９０°（π／２）」だけ進むことになる。
すなわち、直交給電平面アレーアンテナ１０１から放射する偏波は、垂直偏波と水平偏波との合成により、水平偏波が垂直偏波よりも「９０°（π／２）」だけ遅れる右旋円偏波となる。
【００９２】
また、位相変位差が「＋９０°」の場合には（図１１の移相器#1,#2の位相変位差「+90°」の行参照）、第３のポート３を通過する高周波信号の位相に対して第４のポート４を通過する高周波信号の位相の位相差も「＋９０°」であり（図１２（ｃ）参照）、ハイブリッド回路４０の第１の入力ポート４１に入力される高周波信号の位相に対して第２の入力ポート４２に入力される高周波信号の位相の位相差も「＋９０°」になる。
【００９３】
ハイブリッド回路４０は、第１の入力ポート４１に対する第２の入力ポート４２の入力信号の位相差「＋９０°」に基づき、第１の出力ポート４３から出力する高周波信号の振幅と第２の出力ポート４４から出力する高周波信号の振幅との比率を１対１として、第１の出力ポート４３及び第２の出力ポート４４から高周波信号を出力し、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポート（第１の伝送線路２０）に入力する高周波信号の振幅とＨポート（第２の伝送線路３０）に入力する高周波信号の振幅との比率を１対１として、Ｖポート及びＨポートに高周波信号を入力する。
【００９４】
この場合に、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポートに入力される高周波信号の位相に対してＨポートに入力される高周波信号の位相の位相差が「＋９０°」であるために、第１の伝送線路２０（垂直偏波の第１の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相が、第２の伝送線路３０（水平偏波の第２の給電系）から各アンテナ素子１０に給電される高周波信号の位相よりも「９０°（π／２）」だけ遅れることになる。
すなわち、直交給電平面アレーアンテナ１０１から放射する偏波は、垂直偏波と水平偏波との合成により、水平偏波が垂直偏波よりも「９０°（π／２）」だけ進む左旋円偏波となる。
【００９５】
以上のように、本実施形態に係るアンテナ装置１００は、１８０°ハイブリッド回路４０に入力する高周波信号の位相差を可変移相器５０により同位相（０°）にすると、１８０°ハイブリッド回路４０からの出力信号を直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポートのみに入力することができ、第１の伝送線路２０を励振して、アンテナ素子１０から垂直偏波を放射することができる。
【００９６】
また、本実施形態に係るアンテナ装置１００は、１８０°ハイブリッド回路４０に入力する高周波信号の位相差を可変移相器５０により逆位相（＋１８０°）にすると、１８０°ハイブリッド回路４０からの出力信号を直交給電平面アレーアンテナ１０１のＨポートのみに入力することができ、第２の伝送線路３０を励振して、アンテナ素子１０から水平偏波を放射することができる。
【００９７】
また、本実施形態に係るアンテナ装置１００は、１８０°ハイブリッド回路４０に入力する高周波信号の位相差を可変移相器５０により±９０°にすると、直交給電平面アレーアンテナ１０１のＶポート及びＨポートに対して１８０°ハイブリッド回路４０からの出力信号を同一の振幅比で位相差を±９０°として入力することができ、第１の伝送線路２０及び第２の伝送線路３０を励振して、アンテナ素子１０から左旋又は右旋の円偏波を放射することができる。
【００９８】
（本発明のその他の実施形態）
図１３はマジックＴ回路を使用して偏波再構成可能なアンテナ装置であり、図１３（ａ）はアンテナ装置の概略構成を示す平面図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示すアンテナ装置のＩ−Ｉ’線切断部端面図である。図１４（ａ）はマジックＴ回路の概略構成を示す平面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）に示すマジックＴ回路のII−II’線切断部端面図であり、図１４（ｃ）は図１４（ａ）に示すマジックＴ回路の入力ポート(Port2,Port3)に入力した信号の位相差が０°の場合におけるマジックＴ回路の作用を説明するための説明図であり、図１４（ｄ）は図１４（ａ）に示すマジックＴ回路の入力ポート(Port2,Port3)に入力した信号の位相差が１８０°の場合におけるマジックＴ回路の作用を説明するための説明図であり、図１４（ｅ）は図１４（ａ）に示すマジックＴ回路の各入力ポートに入力した信号の位相差が±９０°の場合におけるマジックＴ回路の作用を説明するための説明図である。図１５（ａ）は図１４に示すアンテナ装置から＋４５°直線偏波を放射する場合の電界図であり、図１５（ｂ）は図１４に示すアンテナ装置から−４５°直線偏波を放射する場合の電界図であり、図１５（ｃ）は図１４に示すアンテナ装置から右旋円偏波を放射する場合の電界図であり、図１５（ｄ）は図１４に示すアンテナ装置から左旋円偏波を放射する場合の電界図である。図１６（ａ）はＥ面における＋４５°直線偏波の放射パターンを示す指向性特性図であり、図１６（ｂ）はＥ面における−４５°直線偏波の放射パターンを示す指向性特性図であり、図１６（ｃ）は右旋円偏波及び左旋円偏波の軸比の周波数特性図であり、図１６（ｄ）は右旋円偏波及び左旋円偏波の放射パターンを示す指向性特性図である。図１３乃至図１６において、図１乃至図１２と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。
【００９９】
本実施形態においては、電磁界シミュレータにより、アンテナ装置１００の性能評価を行なった結果を説明する。
シミュレーションは、アジレント・テクノロジー株式会社製のフル３次元電磁界シミュレータ（有限要素法）「ＥＭＰｒｏ」を用いて、図１３に示すアンテナ装置１００を対象に行なった。
【０１００】
まず、本実施形態に係るハイブリッド回路４０について、図１４を用いて説明する。
ハイブリッド回路４０は、図１４に示すように、マイクロストリップ線路５及びスロット線路６からなるマジックＴ回路であり、２入力２出力の方向性結合器である。
また、ハイブリッド回路４０は、第１の出力ポート４３（図１４（ａ）に示す「Port 4」に相当）から、第１の入力ポート４１（図１４（ａ）に示す「port2」に相当）及び第２の入力ポート４２（図１４（ａ）に示す「Port 3」に相当）からそれぞれ入力される高周波信号の和による合成信号（和信号）を出力する。
また、ハイブリッド回路４０は、第２の出力ポート４４（図１４（a）に示す「Port 5」に相当）から、第１の入力ポート４１（図１４（ａ）に示す「port2」に相当）及び第２の入力ポート４２（図１４（ａ）に示す「Port 3」に相当）からそれぞれ入力される高周波信号の差による合成信号（差信号）を出力する。
【０１０１】
さらに、ハイブリッド回路４０（マジックＴ回路）は、第１の入力ポート４１（図１４（ａ）に示す「port2」に相当）及び第２の入力ポート４２（図１４（ａ）に示す「Port 3」に相当）への各入力信号間の位相差に応じて、スイッチング回路又は９０°ハイブリッド回路として機能する。
【０１０２】
具体的には、第１の入力ポート４１（図１４（ａ）に示す「Port 2」に相当）及び第２の入力ポート４２（図１４（ａ）に示す「Port 3」に相当）への各入力信号間の位相差が０°の場合には、和信号のみとなり、図１４（ｃ）に示すように、マジックＴ回路がスイッチング回路として機能し、第１の出力ポート４３（図１４（ａ）に示す「Port 4」に相当）のみから高周波信号を出力する。
【０１０３】
また、第１の入力ポート４１（図１４（ａ）に示す「Port 2」に相当）及び第２の入力ポート４２（図１４（ａ）に示す「Port 3」に相当）への各入力信号間の位相差が１８０°の場合には、差信号のみとなり、図１４（ｄ）に示すように、マジックＴ回路がスイッチング回路として機能し、第２の出力ポート４４（図１４（ａ）に示す「Port 5」に相当）のみから高周波信号を出力する。
【０１０４】
また、第１の入力ポート４１（図１４（ａ）に示す「Port 2」に相当）及び第２の入力ポート４２（図１４（ａ）に示す「Port 3」に相当）への各入力信号間の位相差が±９０°の場合には、図１４（ｅ）に示すように、マジックＴ回路が９０°ハイブリッド回路として機能し、第１の出力ポート４３（図１４（ａ）に示す「Port 4」に相当）及び第２の出力ポート４４（図１４（ａ）に示す「Port 5」に相当）から±９０°の位相差で高周波信号をそれぞれ出力する。
【０１０５】
つぎに、本実施形態に係る直交給電平面アレーアンテナ１０１について、図１３及び図１５を用いて説明する。
直交給電平面アレーアンテナ１０１は、スロット型の４つのアンテナ素子１０を正方配列したスロットリングアレイアンテナであり、ハイブリッド回路４０（マジックＴ回路）からの出力信号の位相条件によって、４種類の挙動で動作する。
【０１０６】
具体的には、第１の出力ポート４３（図１３（ａ）に示す「Port 4」に相当）のみからの高周波信号が第１の伝送線路２０（第１のマイクロストリップ線路２１、第１のスロット線路２２、第１の給電線路２３）を介して各アンテナ素子１０に給電される場合には、図１５（ａ）に示すように、第１の伝送線路２０が励振され、＋４５°直線偏波がアンテナ素子１０から放射される。
【０１０７】
また、第２の出力ポート４４（図１３（ａ）に示す「Port 5」に相当）のみからの高周波信号が第２の伝送線路３０（第２のマイクロストリップ線路３１、第２のスロット線路３２、第２の給電線路３３）を介して各アンテナ素子１０に給電される場合には、図１５（ｂ）に示すように、第２の伝送線路３０が励振され、−４５°直線偏波がアンテナ素子１０から放射される。
【０１０８】
また、第２の出力ポート４４（図１３（ａ）に示す「Port 5」に相当）から出力される高周波信号の位相が、第１の出力ポート４３（図１３（ａ）に示す「Port 4」に相当）から出力される高周波信号の位相よりも９０°進んでいる場合には、図１５（ｃ）に示すように、第１の伝送線路２０及び第２の伝送線路３０が励振され、左旋円偏波がアンテナ素子１０から放射される。
【０１０９】
また、第１の出力ポート４３（図１３（ａ）に示す「Port 4」に相当）から出力される高周波信号の位相が、第２の出力ポート４４（図１３（ａ）に示す「Port 5」に相当）から出力される高周波信号の位相よりも９０°進んでいる場合には、図１５（ｃ）に示すように、第１の伝送線路２０及び第２の伝送線路３０が励振され、右旋円偏波がアンテナ素子１０から放射される。
【０１１０】
最後に、シミュレーション結果を説明する。
なお、シミュレーションは、誘電体板（基板１１０）として、比誘電率εｒが２．１５であり、厚みが０．８ｍｍである、テフロン（登録商標）ガラスファイバーを用い、２つの可変移相器５０（第１の可変移相器５０ａ、第２の可変移相器５０ｂ）を遅延マイクロストリップ線路に置換し、設計周波数を７．５ＧＨｚとして行なった。
【０１１１】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）においては、７．５ＧＨｚで±４５°直線偏波の放射パターンが見られ、シミュレーションされた交差偏波（Ecloss-plane（破線））は、７．５ＧＨｚで約−３０ｄＢである。良好な交差偏波の抑制は、直線偏波（linear polarization：ＬＰ）のスイッチングを得ることができる。
【０１１２】
また、図１６（ｃ）においては、右旋円偏波（right-handed circular polarization：ＲＨＣＰ）及び左旋円偏波（left-handed circular polarization：ＬＨＣＰ）のいずれも励振していることを確認することができ、軸比（Axial Ratio：ＡＲ）３ｄＢの帯域幅が約２．８％である。
【０１１３】
また、図１６（ｄ）においては、シミュレーションされた交差偏波が−２０ｄＢであり、良好な交差偏波の抑制は、直線偏波と同様に確かめることができる。
以上のように、本実施形態に係るアンテナ装置１００は、マジックＴ回路（ハイブリッド回路４０）を用いるスロットリングアレイアンテナ（直交給電平面アレーアンテナ１０１）により、４種の直交偏波（水平／垂直、右旋／左旋）の切り替えを実現することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１      第１のポート
２      第２のポート
３      第３のポート
４      第４のポート
５      マイクロストリップ線路
６      スロット線路
７      導体
１０    アンテナ素子
２０    第１の伝送線路
２１    第１のマイクロストリップ線路
２２    第１のスロット線路
２３    第１の給電線路
２３ａ  導線
２４    第１の共通スロット線路
２５    第１の共通マイクロストリップ線路
３０    第２の伝送線路
３１    第２のマイクロストリップ線路
３２    第２のスロット線路
３３    第２の給電線路
３３ａ  導線
３４    第２の共通スロット線路
３５    第２の共通マイクロストリップ線路
４０    ハイブリッド回路
４１    第１の入力ポート
４２    第２の入力ポート
４３    第１の出力ポート
４４    第２の出力ポート
５０    可変移相器
５０ａ  第１の可変移相器
５０ｂ  第２の可変移相器
５１    入力ポート
５２    出力ポート
５３    第１の反射ポート
５４    第２の反射ポート
５５    可変容量ダイオード
６０    分岐
１００  アンテナ装置
１０１  直交給電平面アレーアンテナ
１０２  高周波回路
１０３  入出力ポート
１１０  基板
１１１  一の主面
１１２  他の主面
【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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【国際調査報告】
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