(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波の伝送線路部分と、
上記伝送線路部分からそれぞれ分岐して設けられた、誘導性素子と容量性素子のうちの少なくとも一つを等価的に含む並列枝回路とを有する少なくとも１つの単位セルを備え、
上記単位セルは、上記マイクロ波の伝搬方向に対して異なる方向に磁化されてジャイロ異方性を有するように自発磁化を有するか、又は外部磁界により磁化され、順方向の伝搬定数と逆方法の伝搬定数が互いに異なる非相反メタマテリアル線路装置であって、
上記伝送線路部分は、上記マイクロ波の伝搬方向に対向しかつ互いに異なる長さを有する１対の辺を有し、
上記各単位セルにおいて、上記誘導性素子と上記容量性素子のうちの少なくとも一つは、上記非相反メタマテリアル線路装置の伝搬定数の非相反性が、上記誘導性素子と上記容量性素子のうちの少なくとも一つを備えない場合に比較して大きくなるように、上記伝送線路部分の互いに異なる長さを有する１対の辺に並列岐回路として接続されたこと
を特徴とする非相反メタマテリアル伝送線路装置。
【請求項２】
（１）上記各単位セルにおいて、少なくとも一つの上記誘導性素子は、上記伝送線路部分の互いに異なる長さを有する１対の辺のうちの短辺に接続されることと、
（２）上記各単位セルにおいて、少なくとも一つの上記容量性素子は、上記伝送線路部分の互いに異なる長さを有する１対の辺のうちの長辺に接続されることと
のうちの少なくとも１つを行うように構成したことを特徴とする請求項１記載の非相反メタマテリアル伝送線路装置。
【請求項３】
上記単位セルはさらに、容量性素子を等価的に含む直列枝回路を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の非相反メタマテリアル伝送線路装置。
【請求項４】
上記伝送線路部分は、所定の線路幅を有する、円弧形状、略台形状又は扇形状を有することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の非相反メタマテリアル伝送線路装置。
【請求項５】
上記非相反メタマテリアル伝送線路装置の全体の形状は、直線形状、円弧形状又は円形状であることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の非相反メタマテリアル伝送線路装置。
【請求項６】
請求項３記載の非相反メタマテリアル伝送線路装置を備えたアンテナ装置であって、
上記非相反メタマテリアル伝送線路装置の全体の形状は円形状であることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】
上記各単位セルにおいて、上記誘導性素子と上記容量性素子のうちの少なくとも一つは、上記非相反メタマテリアル線路装置の伝搬定数の非相反性が、上記アンテナ装置の動作周波数に比例するように、上記伝送線路部分の互いに異なる長さを有する１対の辺に並列岐回路として接続されたことを特徴とする請求項６記載のアンテナ装置。
【請求項８】
上記各単位セルにおいて、少なくとも一つの上記誘導性素子はそれぞれ、上記伝送線路部分の互いに異なる長さを有する１対の辺のうちの短辺及び長辺に接続され、
上記各単位セルにおいて、少なくとも一つの上記容量性素子は、上記伝送線路部分の互いに異なる長さを有する１対の辺のうちの長辺に接続されたことを特徴とする請求項６又は７記載のアンテナ装置。
【請求項９】
上記各単位セルにおいて、少なくとも一つの上記誘導性素子はそれぞれ、上記伝送線路部分の互いに異なる長さを有する１対の辺のうちの短辺の中央部及び長辺の中央部に接続され、
上記各単位セルにおいて、少なくとも二つの上記容量性素子は、上記伝送線路部分の互いに異なる長さを有する１対の辺のうちの長辺の両端に接続されたことを特徴とする請求項６又は７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、例えば右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置などの非相反メタマテリアル伝送線路装置と、上記非相反メタマテリアル伝送線路装置を備えたアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の非相反メタマテリアル伝送線路においては、基板に対して垂直方向に磁化をもつ、もしくは磁化を持つのと同等のジャイロ（回転）異方性をもつ材料もしくは人工構造体を含み、磁化（もしくはジャイロ回転軸）方向と電磁波の伝搬方向とが作る平面に関して、導波路構造が非対称性を有するように構成される。このとき導波路は、伝搬方向に対して直線状の構造であることが前提で構成されていた。導波路構造に上記非対称性を与える手段としては、導波路の両側面に対して境界条件として与えられる２つのアドミタンスが異なるように構成することが考えられる。具体的には、２つの異なるスタブ（伝送線路に並列に接続される分布定数線路）をそれぞれ一つずつ導波路の側壁に挿入する。もしくは、導波路の２つの側壁ののうち、一方にのみスタブを挿入することなどが考案されていた（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
これに対して、垂直磁化マイクロストリップ線路が曲がりを有する場合、線路の側壁にスタブを挿入しなくても、つまり導波路の両側壁が値の等しいアドミタンス壁を持っていても、伝搬方向の選択により屈折率の異なる非相反移相特性を有する。この場合、曲率半径が小さいほど、非相反性は増大する。
【０００４】
また、先行技術においても、非相反メタマテリアル伝送線路を用いた円偏波アンテナ装置を構成する際に、既にリング状に曲げられた右手／左手系複合線路を用いられている（例えば、特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５２３４６６７号公報
【特許文献２】特許第５６５５２５６号公報
【特許文献３】特許第５８７７１９３号公報
【特許文献４】特開２０１５−１８１２１１号公報
【特許文献５】国際出願公開第２０１５／１２９７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のリング状伝送線路においては、伝送線路の曲がりが非相反性にもたらす影響を考慮して構成されていなかったので、詳細な特性は不明であった。
【０００７】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、伝送線路の曲がりが非相反性に与える影響を考慮して構成された非相反メタマテリアル伝送線路装置、及びそれを備えた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】
【０００８】
第１の発明に係る非相反メタマテリアル伝送線路装置は、
マイクロ波の伝送線路部分と、
上記伝送線路部分からそれぞれ分岐して設けられた、誘導性素子と容量性素子のうちの少なくとも一つを等価的に含む並列枝回路とを有する少なくとも１つの単位セルを備え、
上記単位セルは、上記マイクロ波の伝搬方向に対して異なる方向に磁化されてジャイロ異方性を有するように自発磁化を有するか、又は外部磁界により磁化され、順方向の伝搬定数と逆方法の伝搬定数が互いに異なる非相反メタマテリアル線路装置であって、
上記伝送線路部分は、上記マイクロ波の伝搬方向に対向しかつ互いに異なる長さを有する１対の辺を有し、
上記各単位セルにおいて、上記誘導性素子と上記容量性素子のうちの少なくとも一つは、上記非相反メタマテリアル線路装置の伝搬定数の非相反性が、上記誘導性素子と上記容量性素子のうちの少なくとも一つを備えない場合に比較して大きくなるように、上記伝送線路部分の互いに異なる長さを有する１対の辺に並列岐回路として接続されたことを特徴とする。
【０００９】
上記非相反メタマテリアル伝送線路装置において、
（１）上記各単位セルにおいて、少なくとも一つの上記誘導性素子は、上記伝送線路部分の互いに異なる長さを有する１対の辺のうちの短辺に接続されることと、
（２）上記各単位セルにおいて、少なくとも一つの上記容量性素子は、上記伝送線路部分の互いに異なる長さを有する１対の辺のうちの長辺に接続されることと
のうちの少なくとも１つを行うように構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、上記非相反メタマテリアル伝送線路装置において、上記単位セルはさらに、容量性素子を等価的に含む直列枝回路を備えたことを特徴とする。
【００１１】
さらに、上記非相反メタマテリアル伝送線路装置において、上記伝送線路部分は、所定の線路幅を有する、円弧形状、略台形状又は扇形状を有することを特徴とする。
【００１２】
またさらに、上記非相反メタマテリアル伝送線路装置において、上記非相反メタマテリアル伝送線路装置の全体の形状は、直線形状、円弧形状又は円形状であることを特徴とする。
【００１３】
第２の発明に係るアンテナ装置は、上記非相反メタマテリアル伝送線路装置を備えたアンテナ装置であって、
上記非相反メタマテリアル伝送線路装置の全体の形状は円形状であることを特徴とする。
【００１４】
上記アンテナ装置において、
上記各単位セルにおいて、上記誘導性素子と上記容量性素子のうちの少なくとも一つは、上記非相反メタマテリアル線路装置の伝搬定数の非相反性が、上記アンテナ装置の動作周波数に比例するように、上記伝送線路部分の互いに異なる長さを有する１対の辺に並列岐回路として接続されたことを特徴とする。
【００１５】
また、上記アンテナ装置において、
上記各単位セルにおいて、少なくとも一つの上記誘導性素子はそれぞれ、上記伝送線路部分の互いに異なる長さを有する１対の辺のうちの短辺及び長辺に接続され、
上記各単位セルにおいて、少なくとも一つの上記容量性素子は、上記伝送線路部分の互いに異なる長さを有する１対の辺のうちの長辺に接続されたことを特徴とする。
【００１６】
さらに、上記アンテナ装置において、
上記各単位セルにおいて、少なくとも一つの上記誘導性素子はそれぞれ、上記伝送線路部分の互いに異なる長さを有する１対の辺のうちの短辺の中央部及び長辺の中央部に接続され、
上記各単位セルにおいて、少なくとも二つの上記容量性素子は、上記伝送線路部分の互いに異なる長さを有する１対の辺のうちの長辺の両端に接続されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
従って、本発明によれば、伝送線路の曲がりが非相反性に与える影響を考慮して構成された非相反メタマテリアル伝送線路装置、及びそれを備えた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】
【００１８】
【図１】比較例１にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す斜視図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】実施形態１にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す斜視図である。
【図４】実施形態２にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す斜視図である。
【図５】図１の比較例１にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の分散曲線を示すグラフである。
【図６】図３の実施形態１にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の分散曲線を示すグラフである。
【図７】図４の実施形態２にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の分散曲線を示すグラフである。
【図８】比較例１、実施形態１及び２にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の非相反位相特性を示すグラフである。
【図９】比較例２にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す斜視図である。
【図１０】図９の一部拡大図である。
【図１１】実施形態３にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す斜視図である。
【図１２】実施形態４にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す斜視図である。
【図１３】図９の比較例２にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の分散曲線を示すグラフである。
【図１４】図１１の実施形態３にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の分散曲線を示すグラフである。
【図１５】図１２の実施形態４にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の分散曲線を示すグラフである。
【図１６】比較例２、実施形態３及び４にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の非相反位相特性を示すグラフである。
【図１７】実施形態５にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す斜視図である。
【図１８】実施形態６にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す斜視図である。
【図１９】図１８の一部拡大図である。
【図２０】図１７の実施形態５にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置（リング外径２Ｒ＝６４ｍｍ）の分散曲線を示すグラフである。
【図２１】図１８の実施形態６にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置（リング外径２Ｒ＝６４ｍｍ）の分散曲線を示すグラフである。
【図２２】図１７の実施形態５にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置（リング外径２Ｒ＝５０ｍｍ）の分散曲線を示すグラフである。
【図２３】図１８の実施形態６にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置（リング外径２Ｒ＝５０ｍｍ）の分散曲線を示すグラフである。
【図２４】実施形態７にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す平面図である。
【図２５】実施形態８にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す平面図である。
【図２６】実施形態９にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す平面図である。
【図２７】実施形態１０にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す平面図である。
【図２８】実施形態１１にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す平面図である。
【図２９】実施形態１２にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す平面図である。
【図３０】実施形態１３にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す平面図である。
【図３１】実施形態１４にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００２０】
本発明の実施形態では、例えば右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置などのメタマテリアル伝送線路装置において、非相反移相特性の新しい構成手段を与えることを特徴としている。従来のリング状伝送線路においては、伝送線路の曲がりが非相反性にもたらす影響を考慮して構成されておらず、実際、例えば特許文献５などのアンテナ構成では、誘導性スタブは円形右手／左手系複合線路の外側に挿入されていた。
【００２１】
しかし、詳細後述するように、リング外側に誘導性スタブを挿入すると、伝送線路の曲がりの効果が直線構造の場合に比べて非相反性を低減させる効果がある。また、曲率を持つ伝送線路に容量性スタブを挿入した場合の非相反性に与える効果もこれまで考慮されていない。一般に、伝送線路の入出力間で非相反性による位相差を大きくするためには、線路長を長くすればよいが、サイズが大きくなる。限られたサイズで有効な非相反性を獲得するためには、より大きな非相反性を有する導波路構造の構成が望ましい。この点で、従来技術である非対称なスタブの挿入に加えて、線路の曲がりを積極的に利用することで、非相反性のさらなる増大効果があることを本実施形態において実証した。
【００２２】
比較例１、実施形態１及び２．
図１は比較例１にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す斜視図であり、図２は図１の一部拡大図である。図１において、比較例１にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置は、垂直方向に磁化された直線形状のフェライトロッド１２を含むマイクロストリップ線路に対して、伝送線路部分である片側のストリップ導体１３の線路端にのみ周期的に誘導性スタブが挿入された非相反メタマテリアル伝送線路の構造を有することを特徴としている。
【００２３】
図１において、フェライトロッド１２を接地導体１１とストリップ導体１３により垂直方向で挟設することでマイクロストリップ線路を構成し、接地導体１１上に置かれたフェライトロッド１２の両側面にはそれぞれ誘電体基板１０が隣接して配置され、すなわち、フェライトロッド１２は１対の誘電体基板１０により水平方向で挟設される。マイクロストリップ線路は、接地導体１１とストリップ導体１３がフェライトロッド１２を挟設することで構成されている。マイクロストリップ線路の長手方向で周期的に挿入される並列枝回路の誘導性スタブはこのうち一方の誘電体基板１０上において形成される。ここで、マイクロストリップ線路は、ポートＰ１、Ｐ２との間でそれぞれストリップ導体１３Ｐ１，１３Ｐ２を介して接続される。
【００２４】
図２に示すように、各誘導性スタブは、ストリップ導体１４と、その先端で接続されかつ誘電体基板１０を厚さ方向に貫通して形成されたビア導体１５とにより構成され、ビア導体１５の他端は接地導体１１に接地される。ここで、誘導性スタブの個数は少なくとも１つであって、好ましくは複数個設けられ、他の実施形態でも同様である。
【００２５】
なお、図１のフェライトロッド１２は磁界Ｈ０で予め磁化されているが、本発明はこれに限らず、フェライトロッド１２の直下に設けられた磁石２０により磁化してもよい。これについては、本明細書のすべての比較例及び実施形態に適用される。
【００２６】
図１及び図２の各構造パラメータは以下に示す表１の通りである。以下の構造パラメータは図３及び図４においても同様である。
【００２７】
［表１］
――――――――――――――――――――――――――――――――――
フェライトロッド１２の誘電率εｆ＝１５；
誘電体基板１０の誘電率εｄ＝１５；
誘電体基板１０の厚さ＝１．０ｍｍ；
ストリップ導体１３の幅ｗ＝３．０ｍｍ；
ストリップ導体１４の形成ピッチ（線路の長手方向）ｐ＝４．０ｍｍ；
誘導性スタブ用ストリップ導体１４の長さｌｓｔｕｂ＝１．０ｍｍ；
誘導性スタブ用ストリップ導体１４の幅ｗｌｓｔｕｂ＝１．０ｍｍ；
ビア導体１５の直径＝０．７ｍｍ。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
【００２８】
図３は実施形態１にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す斜視図である。すなわち、図３の右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置は、垂直磁化フェライト半円リング形を基板の一部として用いた半円リング状マイクロストリップ線路に対して、誘導性スタブを半円リング状マイクロストリップ線路の内側に周期的に挿入した非相反メタマテリアル伝送線路の構造を有する。実施形態１は、比較例１に比較して、マイクロストリップ線路を半円リング状に形成し、複数の誘導性スタブを半円リング状マイクロストリップ線路の内側の線路端のみに接続したことを特徴とし、その他の特徴は比較例１と同様である。
【００２９】
図３において、接地導体１１上に置かれた垂直磁化半円形フェライトリング１２Ｒに対して、水平方向の内側及び外側には、それぞれ誘電体基板１０が隣接して配置されている。マイクロストリップ線路はフェライトリング１２Ｒを接地導体１１とストリップ導体１３とにより挟設することで構成されている。
【００３０】
本発明者らによるシミュレーションの数値計算においては、高さ１ｍｍ、幅３ｍｍの垂直磁化半円形フェライトリング１２Ｒの曲率半径をＲ＝１６ｍｍ（外径３２ｍｍ、内径は２６ｍｍ）としている。なお，周期的に挿入する誘導性スタブ用ストリップ導体１４の長さ、幅、配置周期、ビア導体１５の半径、垂直磁化フェライト基板マイクロストリップ線路のストリップ導体１３の幅などの構造パラメータは図２の説明で表１で示した構造パラメータと同じである。
【００３１】
図４は実施形態２にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す斜視図である。図４の右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置は、垂直磁化フェライト半円形リングを基板の一部として用いた半円リング形マイクロストリップ線路に対して、誘導性スタブをリング外側に周期的に挿入した非相反メタマテリアル伝送線路の構造を有する。実施形態２は、比較例１に比較して、マイクロストリップ線路を半円リング形状に形成し、複数の誘導性スタブをマイクロストリップ線路の外側の線路端のみに接続したことを特徴とし、その他の特徴は比較例１と同様である。
【００３２】
図４において、図３の場合と同様に、接地導体１１上に置かれた垂直磁化半円リング形フェライトリング１２Ｒに対して、水平方向の内側及び外側には、それぞれ誘電体基板１０が隣接して配置されている。半円リング形マイクロストリップ線路はフェライトリング１２Ｒを接地導体１１とストリップ導体１３とにより挟設することで構成されている。フェライトリング１２Ｒの外側に形成された誘導性スタブは、誘導性スタブ用ストリップ導体１４Ａと、それに接続されかつ誘電体基板１０を厚さ方向に貫通するビア導体１５Ａとを備えて構成され、ビア導体１５Ａの他端は接地導体１１に接続される。
【００３３】
本発明者らによるシミュレーションの数値計算においては、高さ１ｍｍ、幅３ｍｍの垂直磁化円形フェライトリング１２Ｒの曲率半径をＲ＝１６ｍｍ（外径３２ｍｍ、内径は２６ｍｍ）としている。なお，周期的に挿入する誘導性スタブ用ストリップ導体１４Ａの長さ、幅、配置周期、ビア導体１５Ａの半径、垂直磁化フェライト基板マイクロストリップ線路のストリップ導体１３の幅などの構造パラメータは図２の説明で表１に示した構造パラメータと同じである。
【００３４】
図５は図１の比較例１にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の分散曲線を示すグラフである。また、図６は図３の実施形態１にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の分散曲線を示すグラフである。さらに、図７は図４の実施形態２にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の分散曲線を示すグラフである。なお、図５〜図７の数値計算結果においては、いずれの場合も、比較のため、フェライトロッド１２及びフェライトリング１２Ｒの実効磁化を１００ｍＴとしている。ここで、半円リング形を円リング形として構成した右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の分散曲線も図５〜図７とほぼ同等の特性になる。
【００３５】
図８は、比較例１、実施形態１及び２にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の非相反位相特性を示すグラフである。図８の非相反性パラメータΔβは、図５〜図７に示した分散曲線から得られたものであり、図８の実線は半円リング形状マイクロストリップ線路の内側に誘導性スタブを設置した場合（実施形態１）、点線は半円リング形状マイクロストリップ線路の外側に誘導性スタブを設置した場合（実施形態２）、１点破線は直線構造マイクロストリップ線路の片側に誘導性スタブを設置した場合（比較例１）のグラフを表している。図８からわかるように、非相反移相特性の大きさ（非相反性パラメータΔβ）は、半円リング形状マイクロストリップ線路の内側から誘導性スタブを設置した構造（実施形態１）、直線構造マイクロストリップ線路の片側に誘導性スタブを設置した構造（比較例１）、半円リング形状マイクロストリップ線路の外側から誘導性スタブを設置した構造（実施形態２）の順序で「降順」となっている。ここで、半円リング形を円リング形として構成した右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の非相反位相特性も図８とほぼ同等の特性になる。
【００３６】
比較例２、実施形態３及び４．
図９は比較例２にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す斜視図であり、図１０は図９の一部拡大図である。すなわち、図９の右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置は、垂直方向に磁化された直線形状のフェライトロッド１２を含む直線形状マイクロストリップ線路に対して、ストリップ導体１３の片側の線路端にのみ周期的に複数の容量性スタブが挿入された非相反メタマテリアル伝送線路の構造を有する。比較例２は、比較例１に比較して、複数の誘導性スタブに代えて、複数の容量性スタブをマイクロストリップ線路の片側の線路端に接続したことを特徴とし、その他の特徴は比較例１と同様であり、周期的に挿入された容量性スタブの構造パラメータのみが異なる。ここで、各容量性スタブは所定の容量性の電気長を有する容量性スタブ用ストリップ導体１６を備えて構成される。
【００３７】
図９及び図１０の各構造パラメータは以下の表２に示す通りである。以下の構造パラメータは図１１及び図１２においても同様である。
【００３８】
［表２］
――――――――――――――――――――――――――――――――――
フェライトロッド１２の誘電率εｆ＝１５；
誘電体基板１０の誘電率εｄ＝１５；
誘電体基板１０の厚さ＝１．０ｍｍ；
ストリップ導体１３の幅ｗ＝３．０ｍｍ；
ストリップ導体１４の形成ピッチ（線路の長手方向）ｐ＝４．０ｍｍ；
容量性スタブ用ストリップ導体１６の長さｌｓｔｕｂ＝４．４ｍｍ；
容量性スタブ用ストリップ導体１６の幅ｗｌｓｔｕｂ＝１．５ｍｍ；
――――――――――――――――――――――――――――――――――
【００３９】
図１１は実施形態３にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す斜視図である。図１１の右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置は、垂直磁化半円リング形状フェライトリング１２Ｒを基板の一部として用いた半円リング形状マイクロストリップ線路に対して、複数の容量性スタブを半円リング形状マイクロストリップ線路内側に周期的に挿入した非相反複合メタマテリアル伝送線路の構造を有する。実施形態３は、比較例２に比較して、複数の容量性スタブをマイクロストリップ線路の内側の線路端に接続するように、マイクロストリップ線路を半円リング形状に形成したことを特徴とし、その他の特徴は比較例２と同様である。
【００４０】
図１１において、接地導体１１上に置かれた垂直磁化半円リング形フェライトリング１２Ｒを水平方向で挟設するように、その内側及び外側には、それぞれ誘電体基板１０が隣接して置かれている。半円リング形状マイクロストリップ線路は、フェライトリング１２Ｒを垂直方向で挟設するストリップ導体１３及び接地導体１１により構成されている。
【００４１】
本発明者らのシミュレーションの数値計算においては、高さ１ｍｍ、幅３ｍｍの垂直磁化半円リング形フェライトリング１２Ｒの曲率半径をＲ＝１６ｍｍ（外径３２ｍｍ、内径は２６ｍｍ）としている。なお，周期的に挿入する容量性スタブ用ストリップ導体１６の長さ、幅、配置周期、垂直磁化フェライト基板マイクロストリップ線路のストリップ導体１３の幅の構造パラメータは図１０で示した比較例２の構造パラメータと同じである。
【００４２】
図１２は実施形態４にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す斜視図である。図１２の右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置は、垂直磁化半円リング形フェライトリング１２Ｒを基板の一部として用いた半円リング形マイクロストリップ線路に対して、複数の容量性スタブをフェライトリング１２Ｒの外側に周期的に挿入した非相反複合メタマテリアル伝送線路の構造を有する。実施形態４は、実施形態３に比較して、複数の容量性スタブを半円リング形マイクロストリップ線路の内側の線路端に接続することに代えて、半円リング形マイクロストリップ線路の外側の線路端に接続したことを特徴とし、その他の特徴は実施形態３と同様である。すなわち、実施形態４は、複数の容量性スタブをフェライトリング１２Ｒの外側に周期的に挿入したことを特徴としている。ここで、各容量性スタブは、所定の容量性の電気長を有するストリップ導体１６Ａを備えて構成される。
【００４３】
本発明者らのシミュレーションの数値計算においては、高さ１ｍｍ、幅３ｍｍの垂直磁化円形フェライトリング１２Ｒの曲率半径をＲ＝１６ｍｍ（外径３２ｍｍ、内径は２６ｍｍ）としている。なお，周期的に挿入する複数の容量性スタブ用ストリップ導体１６Ａの長さ、幅、配置周期、垂直磁化フェライト基板マイクロストリップ線路のストリップ導体１３の幅などの構造パラメータは図１０に示した構造パラメータと同じである。
【００４４】
図１３は図９の比較例２にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の分散曲線を示すグラフである。また、図１４は図１１の実施形態３にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の分散曲線を示すグラフである。さらに、図１５は図１２の実施形態４にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の分散曲線を示すグラフである。なお、図１３〜図１５の数値計算結果においては、いずれの場合も、比較のため、フェライトロッド１２及びフェライトリング１２Ｒの実効磁化を１００ｍＴとしている。ここで、半円リング形を円リング形として構成した右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の分散曲線も図１３〜図１５の数値計算結果とほぼ同等の特性になる。
【００４５】
図１６は比較例２、実施形態３及び４にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の非相反位相特性を示すグラフである。図１６のグラフは、図１３〜図１５に示した分散曲線から非相反移相特性を抽出したものである、図１６の実線は、半円リング形マイクロストリップ線路外側にスタブを挿入した場合（実施形態４）、一点鎖線は半円リング形マイクロストリップ線路内側にスタブを挿入した場合（実施形態３）、破線は直線構造マイクロストリップ線路の場合（比較例２）を表している。図１６から分かるように，非相反性の大きさ（非相反性パラメータΔβ）は、半円リング形マイクロストリップ線路外側にスタブを挿入した場合（実施形態４）、直線構造の場合（比較例２）、半円リング形マイクロストリップ線路内側にスタブを挿入した場合（実施形態３）の順で「降順」となっており，前出の誘導性スタブの場合と比べて、容量性スタブの場合、非相反性が大きくなる挿入側が入れ替わっていることが分かる。ここで、半円リング形を円リング形として構成した右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の非相反位相特性も図１６とほぼ同等の特性になる。
【００４６】
実施形態５及び６．
図１７は実施形態５にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す斜視図である。図１７の右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置は、曲率を考慮した垂直磁化フェライト基板マイクロストリップ線路からなる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路３０の構造を有する。図１７の実施形態５は、曲率半径Ｒの垂直磁化円弧形フェライトリング１２Ｒを有する円弧状マイクロストリップ線路において、負の誘電率と非相反性の発現を目的としてフェライトリング１２Ｒの外側に、並列枝回路である複数の誘導性スタブを周期的に挿入したことを特徴としている。各誘導性スタブは、実施形態１と同様に、誘導性スタブ用ストリップ導体１４Ａと、それに接続されたビア導体１５Ａとを備えて構成され、ビア導体１５Ａの他端は接地される。また、負の透磁率を得るために、直列枝回路として直列キャパシタＣｓを周期的に挿入している。
【００４７】
マイクロストリップ線路は、フェライトリング１２Ｒをストリップ導体１３と接地導体１１とにより垂直方向で挟設することで構成され、ポートＰ１，Ｐ２との間でそれぞれストリップ導体１３Ｐ１，１３Ｐ２を介して接続される。また、マイクロストリップ線路のフェライトリング１２Ｒは１対の誘電体基板１０により水平方向で挟設される。なお、複数の直列キャパシタＣｓは以下のように接続される。
（１）ポートＰ１のストリップ導体１３Ｐ１と、それに隣接するストリップ導体１３との間には、容量２Ｃｓの直列キャパシタが接続される。
（２）ポートＰ２のストリップ導体１３Ｐ２と、それに隣接するストリップ導体１３との間には、容量２Ｃｓの直列キャパシタが接続される。
（３）互いに隣接する１対のストリップ導体１３，１３の間には、容量Ｃｓの直列キャパシタが接続される。
なお、直列キャパシタＣｓの接続については以下の実施形態において同様である。
【００４８】
図１８は実施形態６にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す斜視図であり、図１９は図１８の一部拡大図である。図１８の右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置は、曲率を考慮した垂直磁化フェライト基板マイクロストリップ線路からなる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路３０Ａの構造を有する。実施形態６は、実施形態５に比較して、複数の誘導性スタブを、円弧形状マイクロストリップ線路の外側に代えて円弧形状マイクロストリップ線路の内側に形成したことを特徴とし、その他の構成は同様である。
【００４９】
すなわち、実施形態６の右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置は、曲率半径Ｒの垂直磁化フェライト基板マイクロストリップ線路において、負の実効誘電率と非相反性の発現を目的として、フェライトリング１２Ｒの内側に複数の誘導性スタブを周期的に挿入し、また、負の透磁率を得るために、直列枝回路として直列キャパシタＣｓが周期的に挿入されている。ここで、各誘導性スタブは、実施形態１と同様に、ストリップ導体１４と、ビア導体１５とを備えて構成される。
【００５０】
なお、図１９の伝送線路は複数の単位セルが縦続に接続されて構成され、ここで、各単位セルは、
（１）一端の容量値２Ｃｓの直列キャパシタと、
（２）所定の線路幅を有する円弧形状（又は略台形状）のストリップ導体１３と、
（３）ストリップ導体１３に接続された誘導性スタブ用ストリップ導体１４及びビア導体１５と、
（４）他端の容量値２Ｃｓの直列キャパシタと
を備えて構成される。なお、実施形態１〜４において、各単位セルは、上記２個の直列キャパシタを備えない。
【００５１】
図１８及び図１９の各構造パラメータは以下の表３に示す通りである。以下の構造パラメータは図１７においても同様である。
【００５２】
［表３］
――――――――――――――――――――――――――――――――――
キャパシタＣｓの容量＝０．６ｐＦ；
フェライトロッド１２の誘電率εｆ＝１５；
誘電体基板１０の誘電率εｄ＝１５；
誘電体基板１０の厚さ＝１．０ｍｍ；
ストリップ導体１３の幅ｗ＝３．０ｍｍ；
ストリップ導体１４の形成ピッチ（線路の長手方向）ｐ＝４．０ｍｍ；
誘導性スタブ用ストリップ導体１４Ａの長さｌｓｔｕｂ＝１．０ｍｍ；
誘導性スタブ用ストリップ導体１４Ａの幅ｗｌｓｔｕｂ＝１．５ｍｍ；
――――――――――――――――――――――――――――――――――
【００５３】
図２０は図１７の実施形態５にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置（リング外径６４ｍｍ）の分散曲線を示すグラフである。また、図２１は図１８の実施形態６にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置（リング外径６４ｍｍ）の分散曲線を示すグラフである。ここで、図２０及び図２１には、曲率半径Ｒ＝３２ｍｍ（外径６４ｍｍ、内径５８ｍｍ）の条件下で、それぞれ図１７及び図１８に示した円弧形リング構造の右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の分散曲線を示している。以下の実施形態では、フェライトリング１２Ｒの実効磁化はいずれも１１０ｍＴとしている。
【００５４】
図２０の２つの分散曲線は周波数５．９５ＧＨｚで正規化位相定数Δβｐ／π＝０．０７３で交わり、図２１の２つの分散曲線は周波数５．９０ＧＨｚで正規化位相定数Δβｐ／π＝０．０７８で交わる。従って、図２０と図２１とを比較すると分かるように、動作周波数となる２本の分散曲線の交点における非相反性の大きさは、フェライトリング１２Ｒの外側に誘導性スタブを挿入した線路構造よりも、フェライトリング１２Ｒの内側に誘導性スタブを挿入した構造の方が６．８％増加している。
【００５５】
図２２は図１７の実施形態５にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置（リング外径２Ｒ＝５０ｍｍ）の分散曲線を示すグラフである。また、図２３は図１８の実施形態６にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置（リング外径２Ｒ＝５０ｍｍ）の分散曲線を示すグラフである。ここで、図２２及び図２３には、線路の曲がりによる非相反性の効果がさらに大きくなるよう曲率半径を小さくし、Ｒ＝２５ｍｍ（外径５０ｍｍ、内径４４ｍｍ）の条件下で、それぞれ図２０及び図２２に示した線路構造の分散曲線を示す。
【００５６】
図２２の２つの分散曲線は周波数５．９２５ＧＨｚで正規化位相定数Δβｐ／π＝０．０７２で交わり、図２３の２つの分散曲線は周波数５．８７５ＧＨｚで正規化位相定数Δβｐ／π＝０．０８７で交わる。図２２と図２３とを比較すると分かるように、動作周波数となる２本の分散曲線の交点における非相反性の大きさは、フェライトリング１２Ｒの外側に誘導性スタブを挿入した線路構造よりも、フェライトリング１２Ｒの内側に誘導性スタブを挿入した構造の方が２０．８％増加している。
【００５７】
以上説明したように、実施形態６によれば、非相反メタマテリアル伝送線路において、誘導性スタブを、曲率を持つ伝送線路の外側ではなく内側に周期的に挿入することで、外側の誘導性スタブを有する伝送線路に比較して、非相反性をより大きくすることができる。
【００５８】
実施形態７及び８
図２４は実施形態７にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す平面図である。また、図２５は実施形態８にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す平面図である。ここで、図２４及び図２５はそれぞれ、曲率を考慮した垂直磁化フェライト基板マイクロストリップ線路からなる非相反メタマテリアル伝送線路３０Ｂ，３０Ｃを示す。非相反メタマテリアル伝送線路において、誘導性スタブの挿入により非相反性をより大きくしたい場合、曲率を持つ伝送線路の外側ではなく内側に周期的に挿入することが望ましい。
【００５９】
図２４の実施形態７において、非相反複合メタマテリアル伝送線路３０Ｂは、ストリップ導体１３Ｂと、直列枝回路である直列キャパシタＣｓと、並列枝回路である内側の誘導性スタブ（誘導性スタブ用ストリップ導体１４とビア導体１５とを備えて構成される）とを備えて構成される。ここで、非相反複合メタマテリアル伝送線路３０Ｂの全体としては直接形状を有するが、ストリップ導体１３Ｂは所定の線路幅を有する円弧形状（又は略台形状）を有し、誘導性スタブを円弧形状ストリップ導体１３Ｂの内側（又は略台形状の短辺側）に挿入（設置）することで、伝送線路３０Ｂが実施形態５及び６と同様に、伝送線路が曲率を有する分散曲線の特性を有するように構成できる。
【００６０】
図２５の実施形態８において、非相反複合メタマテリアル伝送線路３０Ｃは、ストリップ導体１３Ｂと、直列枝回路である直列キャパシタＣｓと、並列枝回路である内側の誘導性スタブ（誘導性スタブ用ストリップ導体１４とビア導体１５とを備えて構成される）とを備え、ポートＰ１，Ｐ２を備えず、伝送線路を円形状で閉回路で構成される。ここで、非相反複合メタマテリアル伝送線路３０Ｃの全体としては円形形状を有し、ストリップ導体１３Ｂは所定の線路幅を有する円弧形状を有し、ストリップ導体１３Ｂの内側に誘導性スタブを設置することで、伝送線路３０Ｃが実施形態５及び６と同様に、伝送線路が曲率を有する分散曲線の特性を有するように構成できる。
【００６１】
以上の図２４及び図２５では、単位セル構造を構成するストリップ導体が有限の曲率を有し、複数の単位セルから伝送線路を構成する点で共通しているが、図２４においては、各単位セルの配置が直線上に並べられている場合を示し、図２５においては，各単位セルが円形上に配置された場合の構造の構成例を示す。
【００６２】
以上説明したように、実施形態７及び８によれば、非相反メタマテリアル伝送線路において、誘導性スタブを、曲率を持つストリップ導体の外側ではなく内側に周期的に挿入することで、外側の誘導性スタブを有する伝送線路に比較して、非相反性をより大きくすることができる。また、誘導性スタブを、曲率を持つストリップ導体の外側ではなく内側に周期的に挿入し、単位セルを誘導性スタブが内側に配置されるように円形状（円弧形状）に配置することで非相反性をより大きくすることができる。
【００６３】
実施形態９及び１０．
図２６は実施形態９にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す平面図である。また、図２７は実施形態１０にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す平面図である。ここで、図２６及び図２７はそれぞれ、曲率を考慮した垂直磁化フェライト基板マイクロストリップ線路からなる非相反メタマテリアル伝送線路３０Ｄ，３０Ｅを示す。
【００６４】
図２６の実施形態９において、非相反複合メタマテリアル伝送線路３０は、ストリップ導体１３Ｄから構成される単位セルと、直列枝回路である直列キャパシタＣｓと、並列枝回路である外側の容量性スタブ１６とを備える。ここで、ストリップ導体１３Ｄは所定の線路幅を有する円弧形状（又は略台形状）を有し、ストリップ導体１３Ｄの外側（又は略台形状の長辺側）に誘導性スタブを設置することで、大きな非相反特性を得ることができる。つまり、非相反メタマテリアル伝送線路において、容量性スタブの挿入により非相反性をより大きくしたい場合、曲率をもつ線路の内側ではなく外側に周期的に挿入することが望ましい。図２６の実施形態９は、図２４の実施形態７に比較して、各単位セルの内側の誘導性スタブ用ストリップ導体１４に代えて、外側の容量性スタブ用ストリップ導体１６を有するストリップ導体１３Ｄを備えたことを特徴としている。また、図２７の実施形態１０は、図２５の実施形態８に比較して、各単位セルの内側の誘導性スタブ用ストリップ導体１４及びビア導体１５に代えて、外側の容量性スタブ用ストリップ導体１６を有するストリップ導体１３Ｅを備えたことを特徴としている。
【００６５】
すなわち、図２６及び図２７では、単位セル構造が有限の曲率を有する伝送線路からなっている点で共通しているが、図２６においては、各単位セルの配置が直線上に並べられている場合，図２７においては、各単位セルが円周上に配置された場合の構造の例を示している。
【００６６】
以上説明したように、実施形態９及び１０によれば、非相反メタマテリアル伝送線路において、容量性スタブを、曲率を持つストリップ導体の外側ではなく外側に周期的に挿入することで、内側に誘導性スタブを有する伝送線路に比較して、非相反性をより大きくすることができる。また、容量性スタブを、曲率を持つストリップ導体の内側ではなく外側に周期的に挿入し、単位セルを容量性スタブが外側に配置されるように円形状（円弧形状）に配置することで非相反性をより大きくすることができる。  
【００６７】
曲率を持つ伝送線路へのスタブ挿入により非相反性をさらに増大させる手段としては、単体の誘導性スタブのリング内側の挿入、単体の容量性スタブのリング外側の挿入だけでなく、２つのスタブの組み合わせを利用してもよい。以下にこれらの実施形態を示す。
【００６８】
実施形態１１及び１２．
図２８は実施形態１１にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す平面図である。また、図２９は実施形態１２にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す平面図である。ここで、図２８及び図２９はそれぞれ、曲率を考慮した垂直磁化フェライト基板マイクロストリップ線路からなる非相反メタマテリアル伝送線路３０Ｆ，３０Ｇを示す。
【００６９】
非相反メタマテリアル伝送線路において、誘導性及び容量性スタブの挿入により非相反性をより大きくしたい場合、曲率をもつ線路の内側には誘導性スタブを、外側には容量性スタブを周期的に挿入することが望ましい。図２８の実施形態１１は、図２６の実施形態９に比較して、伝送線路のストリップ導体１３Ｆにおいて、内側の誘導性スタブ用ストリップ導体１４及びビア導体１５、並びに外側の容量性スタブ用ストリップ導体１６の両方を備えたことを特徴としている。また、図２９の実施形態１２は、図２７の実施形態１０に比較して、伝送線路のストリップ導体１３Ｇにおいて、内側の誘導性スタブ用ストリップ導体１４及びビア導体１５、並びに外側の容量性スタブ用ストリップ導体１６の両方を備えたことを特徴としている。
【００７０】
すなわち、図２８及び図２９では、単位セルを構成するストリップ導体が有限の曲率をもっている点で共通しているが、図２８においては、各単位セルの配置が直線上に並べられているのに対して、図２９においては、各単位セルが円周上に配置された場合の構造を示している。
【００７１】
以上説明したように、実施形態１１，１２によれば、内側の誘導性スタブ及び外側の容量性スタブを備えることで、それらの一方を備える場合に比較して、非相反性をより大きくすることができる。
【００７２】
次いで、非相反メタマテリアル伝送線路からなる擬似進行波共振器を用いて円偏波アンテナ装置を構成する場合について以下に説明する。
【００７３】
非相反メタマテリアル伝送線路からなる擬似進行波共振器を用いて円偏波アンテナ装置を構成する場合、伝送線路の両端間の位相差を固定することにより、動作周波数の拡大が期待できる。例えば、円形リングを用いた円偏波アンテナ装置の場合、周回の位相差が３６０度となることが円偏波放射の条件であり、動作周波数が変動してもこの状態を維持することが円偏波放射の広帯域化をもたらす。つまり、円偏波放射の広帯域化には、非相反性移相特性が動作周波数付近で周波数に関係なく定数（一定）であることが望ましい。実際、この非相反移相特性を広帯域に亘り周波数に関係なく一定とすることは困難であるが、低周波側で非相反性の大きい誘導性スタブと、高周波側で非相反性の大きい容量性スタブを組み合わせることで、動作周波数付近において非相反移相特性の周波数依存性を平坦化することができる。
【００７４】
図２８及び図２９の線路構造はその基本構造となりうる。但し、円偏波放射の広帯域化を目的として、非相反移相特性の周波数依存性の平坦化を目的とする場合、直線線路であれば、誘導性スタブと容量性スタブは互いに反対側に挿入すればよいので、円形リングの場合、誘導性スタブをリングの外側に、容量性スタブをリングの内側に周期的に挿入する構造を採用してもよい。
【００７５】
非相反性メタマテリアルからなる擬似進行波共振アンテナ装置は、漏れ波アンテナ装置であるにもかかわらず、共振構造を採用しているので、小型でも高効率アンテナとして動作可能なアンテナ装置として期待される。この擬似進行波共振アンテナ装置をビーム走査アンテナ装置へ応用する場合、ビームスクイントを低減する方法として、共振器を構成する非相反線路の非相反移相特性が動作周波数に関して比例関係を持てばよい。先行技術において、誘導性スタブの挿入による非相反性は、動作周波数の逆数に比例することが知られているので、誘導性スタブによる非相反性の発現はビームスクイントの観点では望ましくない。誘導性スタブによる非相反性は相殺させることが望ましく、一方で、容量性スタブの挿入による非相反移相特性は動作周波数に比例することから、非相反性を大きくする手段として容量性スタブを積極的に利用することが望ましい。
【００７６】
一方で、右手／左手系複合伝送線路を構成する場合、負の実効誘電率を実現する必要があるので、誘導性スタブの挿入は不可欠である。非相反性の発現には、構造の非対称性が不可欠であることから、誘導性スタブについては、構造の対称性を利用して、リングの内側だけでなく外側にも誘導性スタブを挿入し非相反性の発現を抑制する。但し、このとき外側スタブと内側スタブは線路の曲がり効果も考慮して、全体としてバランスが取れるようスタブ長さの調整を行う必要がある。一方、容量性スタブは、周波数と比例関係にある非相反性を大きくするために、導波路構造が非対称となるよう、リング外側にのみ一本もしくは複数挿入した構造を採用することが望ましい。
【００７７】
実施形態１３及び１４．
図３０は実施形態１３にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す平面図である。また、図３１は実施形態１４にかかる右手／左手系非相反複合メタマテリアル伝送線路装置の構成例を示す平面図である。
【００７８】
図３０及び図３１は、曲率を考慮した垂直磁化フェライト基板マイクロストリップ線路からなる非相反メタマテリアル伝送線路３０Ｈ、３０Ｉを示す。上述したように、非相反メタマテリアル伝送線路において、非相反移相特性が動作周波数に比例するように線路を構成したい場合、誘導性スタブは曲率をもつ線路の内側及び外側の両側に、容量性スタブは外側に、周期的に挿入することが望ましい。
【００７９】
図３０及び図３１の実施形態１３及び１４はそれぞれ、図２８及び図２９の実施形態２８及び２９に比較して、
（１）図３０において、扇形形状を有するストリップ導体１３Ｈに対して、内側の誘導性スタブ（ストリップ導体１４及びビア導体１５を有する）と、外側の誘導性スタブ（ストリップ導体１４Ａ及びビア導体１５Ａを有する）と、外側の容量性スタブ（ストリップ導体１６を有する）とを備え、
（２）図３１において、扇形形状を有するストリップ導体１３Ｉに対して、内側の誘導性スタブ（ストリップ導体１４及びビア導体１５を有する）と、外側の誘導性スタブ（ストリップ導体１４Ａ及びビア導体１５Ａを有する）と、外側の２個の容量性スタブ（ストリップ導体１６を有する）とを備えたことを特徴とする。
ここで、誘導性スタブ及び容量性スタブの各個数はそれぞれ、実施形態１３及び１４の個数に限定されず、任意の自然数個を備えてもよい。
【００８０】
図３０及び図３１では、単位セルを構成するストリップ導体が有限の曲率をもつ線路からなっている点で共通しているが、図３０においては、各単位セルの配置が直線上に並べられているのに対して、図３１においては、各単位セルが円周上に配置された場合の構造を示している。
【００８１】
以上説明したように、実施形態１３及び１４によれば、少なくとも一つの誘導性スタブを曲率をもつ線路の内側及び外側の両側に、少なくとも一つの容量性スタブを外側に周期的に挿入することで、非相反移相特性が動作周波数に比例するように伝送線路を構成することができる。
【００８２】
以上の実施形態１３及び１４においては、誘導性スタブをストリップ導体１３の内側の短辺及び外側の長辺の中央部に接続し、容量性スタブをストリップ導体１３の外側の長辺の両端に接続しているが、本発明はこれに限らず、誘導性スタブ及び容量性スタブの各個数は、物理的に可能であれば、限定されない。また、容量性スタブをストリップ導体１３の外側の長辺の両端に接続しているが、長辺での接続位置も限定されない。
【００８３】
変形例．
以上の実施形態においては、フェライトリング１２Ｒを用いた構造についてのみ示したが、スタブを挿入する基板として誘電体基板１０を用いる必然性はない。したがって、直線もしくは曲率を持つ非相反メタマテリアル伝送線路を、１枚のフェライトスラブ板上で構成してもよい。なお、フェライトロッド１３又はフェライトリング１２Ｒを有しない誘電体基板を使用する場合は、図１又は図９に示すように誘電体基板上のマイクロストリップ線路を磁化するための磁石２０を備える必要がある。
【００８４】
以上の実施形態においては、複数の誘導性スタブ又は複数の容量性スタブを備えているが、本発明はこれに限らず、少なくとも一つの誘導性スタブ又は少なくとも一つの容量性スタブを備えてもよい。
【００８５】
以上の実施形態においては、伝送線路部分のストリップ導体１３Ａ〜１３Ｉは、所定の線路幅を有する円弧形状、略台形状又は扇形状で構成されているが、本発明はこれに限らず、少なくとも線路幅とは異なる伝搬方向の１対の辺の長さが互いに異なるように曲率を有する形状であればよい。ここで、１対の辺の長さが異なるときに、より短い長さを有する辺が内側に対応し、より長い長さを有する辺が外側に対応する。
【００８６】
また、非相反メタマテリアル伝送線路装置の全体の形状は直線形状、円弧形状、又は円形状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
以上詳述したように、本発明によれば、伝送線路の曲がりが非相反性に与える影響を考慮して構成されたメタマテリアル伝送線路装置、メタマテリアル伝送線路装置を備えたアンテナ装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１０…誘電体基板、
１１…接地導体、
１２…フェライトロッド、
１２Ｒ…フェライトリング、
１３，１３Ａ〜１３Ｉ，１３Ｐ１，１３Ｐ２…ストリップ導体、
１４，１４Ａ…誘導性スタブ用ストリップ導体、
１５，１５Ａ…ビア導体、
１６，１６Ａ…容量性スタブ用ストリップ導体、
２０…磁石、
３０，３０Ａ〜３０Ｉ…非相反複合メタマテリアル伝送線路、
Ｃｓ…キャパシタ、
Ｐ１，Ｐ２…ポート。
【図１】
0006635550.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006635550.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006635550.tif 000008
【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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