(57)【要約】【課題】簡単な平面構成で、１点給電で円偏波を放射でき、直交する２平面で互いに異なる半値幅を得ることが可能なアンテナ装置を提供する。【解決手段】素子の中央部で角度α屈曲した約１波長のアンテナ素子１、２を配置した菱形アンテナ素子と、同様のアンテナ素子３、４から成る菱形アンテナ素子を、長さｄ１の第１線路対で互いに並列接続した第１アンテナ群と、同様の素子の中央部で角度β屈曲した２つのアンテナ素子７、８を配置した菱形アンテナ素子と、同様のアンテナ素子９、１０から成る菱形アンテナ素子を、長さｄ２の第２線路対で互いに並列接続した第２アンテナ群とを備え、第１アンテナ群と第２アンテナ群を同一平面上で直交するように配置し、第１線路対の一方の中点と第２線路対の一方の中点を接続した接続点と、第１線路対の他方の中点と第２線路対の他方の中点を接続した接続点との間に給電部１３を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏波方向を一致させて並列に配置した２つの直線偏波アンテナ素子と、前記２つの直線偏波アンテナ素子を互いに接続するとともに前記２つの直線偏波アンテナ素子の物理的位置関係を決定する長さｄ１の第１線路対とを備えた第１アンテナ群と、偏波方向を一致させて並列に配置した２つの直線偏波アンテナ素子と、前記２つの直線偏波アンテナ素子を互いに接続するとともに前記２つの直線偏波アンテナ素子の物理的位置関係を決定する長さｄ２の第２線路対とを備えた第２アンテナ群とを備え、前記第１、第２アンテナ群は、互いに直交するように配置され、前記第１、第２線路対の中央部に給電部が設けられ、前記第１アンテナ群の直線偏波アンテナ素子と前記第２アンテナ群の直線偏波アンテナ素子とにおける励振位相がそれぞれ互いに略９０度異なるように、長さｄ１、ｄ２が設定されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１、第２アンテナ群の直線偏波アンテナ素子が、中央部において屈曲された略１波長のアンテナ素子を互いに２つ対向して配置した菱形アンテナ素子で構成されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１、第２線路対の中央部間に、それぞれ前記第１、第２線路対を互いに接続する第３の線路対を設け、前記第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２が、前記第３線路対を含め、前記第１アンテナ群の直線偏波アンテナ素子と前記第２アンテナ群の直線偏波アンテナ素子とにおける励振位相がそれぞれ互いに略９０度異なるように設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記菱形アンテナ素子を構成する２つのアンテナ素子の屈曲角度を任意に設定可能に構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１、第２アンテナ群の少なくとも一方のアンテナ群を、前記菱形アンテナ素子を複数連結して構成したことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１、第２アンテナ群を構成する前記菱形アンテナ素子の連結数が互いに異なることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、路車間通信システム、その他の無線通信システムに使用されるアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、狭域無線通信（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｒａｎｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：ＤＳＲＣ）や高速道路の自動料金収受（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｏｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ：ＥＴＣ）などの路車間通信の路側器に利用されるアンテナ装置として、例えば、図１４に示すように、１波長の導体の中央部で９０度屈曲したアンテナ素子２１と２２、２３と２４、２５と２６、２７と２８をそれぞれ菱形形状をなすように対向して配置し、更にアンテナ素子２１、２２、２３、２４の偏波とアンテナ素子２５、２６、２７、２８の偏波とが互いに直交するように配置し、アンテナ素子２１、２２、２３、２４を第１の高周波信号源２９で励振し、アンテナ素子２５、２６、２７、２８を第２の高周波信号源３０で励振するように構成したものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このアンテナ装置によれば、第１の高周波信号源２９と第２の高周波信号源３０の信号の位相差を９０度とすることによって、＋Ｚ方向および−Ｚ方向に円偏波の電波が放射され、高い指向性利得が得られる。
【０００４】
また、他のアンテナ装置として、４つの円偏波パッチアンテナ素子を各素子の中心が菱形形状をなすように配置し、１つの給電点からマイクロストリップラインを分岐して等しい電力で４つの円偏波パッチアンテナ素子を励振するように構成したものが知られている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
このアンテナ装置によれば、菱形の２つの対角線の長さを調整することにより、最大放射方向と短い対角線を含む面と、最大放射方向と長い対角線を含む面で、異なる半値幅を設定することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３５５０３０号公報（第７−１０頁、第９図）
【特許文献２】
実開平５−９１０１９号公報（第５−６頁、第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された従来のアンテナ装置においては、２つの給電点を有するため、高周波信号源を１つとする場合には、電力を２等分して９０度の位相差を与えるハイブリッド回路などが必要となり、また、直交する偏波を放射するそれぞれのアンテナ素子が互いに近接しているため、直交する２偏波のアイソレーションの確保が困難であるという問題があった。
【０００８】
また、路車間通信の路側器に要求される通信エリアは多様化しており、例えば、ＥＴＣやドライブスルーのように、車両が進行していても通信を確保するためには、車長（車線）方向に通信エリアを広くする必要があり、また、駐車場管理システムなどでは、並列駐車した複数の自動車をひとつの路側器で管理するために、車幅方向に通信エリアを広くする必要があり、これらにそれぞれ対応する必要があるが、従来のアンテナ装置では、直交する２平面の半値幅がほぼ等しいという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２に記載された従来のアンテナ装置においては、直交する２平面において異なる半値幅の設定が可能であるが、４つのパッチアンテナ素子がそれぞれ円偏波を放射する形状としなければならない上に分岐給電線路の構成が複雑であるという問題があった。
【００１０】
本発明は、以上のような従来の問題に鑑みてなされたものであり、簡単な平面構成で、特別な回路を必要とせず、１点給電で円偏波を放射することができ、しかも、直交する２平面で異なる半値幅を得ることができ、かつ、直交する２偏波のアイソレーションも容易に確保できるアンテナ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンテナ装置は、偏波方向を一致させて並列に配置した２つの直線偏波アンテナ素子と、２つの直線偏波アンテナ素子を互いに接続するとともに２つの直線偏波アンテナ素子の物理的位置関係を決定する長さｄ１の第１線路対とを備えた第１アンテナ群と、偏波方向を一致させて並列に配置した２つの直線偏波アンテナ素子と、２つの直線偏波アンテナ素子を互いに接続するとともに２つの直線偏波アンテナ素子の物理的位置関係を決定する長さｄ２の第２線路対とを備えた第２アンテナ群とを備え、第１、第２アンテナ群は互いに直交するように配置され、第１、第２線路対の中央部に給電部が設けられ、第１アンテナ群の直線偏波アンテナ素子と第２アンテナ群の直線偏波アンテナ素子とにおける励振位相がそれぞれ互いに略９０度異なるように、その長さｄ１、ｄ２が設定された構成を有している。
【００１２】
この構成により、１点給電で円偏波を放射することができ、直交する２平面で異なる半値幅を得ることができ、かつ、直交する２偏波のアイソレーションも容易に確保することができる。
【００１３】
また、本発明のアンテナ装置は、第１、第２アンテナ群の直線偏波アンテナ素子が、中央部において屈曲された略１波長のアンテナ素子を互いに２つ対向して配置した菱形アンテナ素子である構成を有している。
【００１４】
この構成により、アンテナ装置を菱形アンテナ素子で容易に簡単な平面構成とすることができ、高利得を得ることができる。
【００１５】
また、本発明のアンテナ装置は、第１、第２線路対の中央部間にそれぞれ第１、第２線路対を互いに接続する第３の線路対を設け、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２を第３線路対を含めて第１アンテナ群の直線偏波アンテナ素子と第２アンテナ群の直線偏波アンテナ素子とにおける励振位相がそれぞれ互いに略９０度異なるように設定されている構成を有している。
【００１６】
この構成により、第１、第２の線路対の長さを同一にしても、第３の線路対の長さを所定の長さに設定することによって、第１、第２アンテナ群における励振位相を互いに略９０度異なるように設定することができ、結果として、効果的に円偏波を放射することができるようになり、直交する２偏波のアイソレーションもより確実に確保することができる。
【００１７】
また、本発明のアンテナ装置は、菱形アンテナ素子を構成する２つのアンテナ素子の屈曲角度を任意に設定可能な構成を有している。
【００１８】
この構成により、直交する２平面でそれぞれ異なる半値幅を得、その上、高利得を得るか、あるいは、利得を多少犠牲にしても半値幅の角度を大きく取るかなど、これらを任意に設定することができる。
【００１９】
また、本発明のアンテナ装置は、第１、第２アンテナ群の少なくとも一方のアンテナ群が菱形アンテナ素子を複数連結した構成を有している。
【００２０】
この構成により、菱形アンテナ素子の数が増え、その分、円偏波指向性利得をより高くすることができる。
【００２１】
また、本発明のアンテナ装置は、第１、第２アンテナ群において菱形アンテナ素子の数が互いに異なる構成を有している。
【００２２】
この構成により、直交する２平面で、より異なる半値幅を得ることができ、その上、高利得で、かつ、直交する２偏波のアイソレーションもより確保できるアンテナ装置を提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２４】
なお、実施の形態では、アンテナ装置の動作周波数を５．８ＧＨｚ帯とし、それに合わせた寸法を明示しているが、アンテナ装置の動作周波数や寸法は、それぞれ明示された周波数や寸法以外であってもよい。
【００２５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ装置の概略構成図である。
【００２６】
本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ装置は、図１に示すように、長さが約１波長（５１ｍｍ）のアンテナ素子１、２を中央部においてそれぞれ角度α屈曲し、この２つのアンテナ素子１、２で菱形アンテナ素子を構成し、同様に、長さが約１波長（５１ｍｍ）のアンテナ素子３、４を中央部においてそれぞれ角度α屈曲し、この２つのアンテナ素子３、４で菱形アンテナ素子を構成し、これらの菱形アンテナ素子間を、長さｄ１の２つの線路５、６から成る第１線路対で互いに並列に接続して第１アンテナ群を構成している。
【００２７】
また、長さが約１波長のアンテナ素子７、８を中央部においてそれぞれ角度β屈曲し、この２つのアンテナ素子７、８で菱形アンテナ素子を構成し、同様に、長さが約１波長のアンテナ素子９、１０を中央部においてそれぞれ角度β屈曲し、この２つのアンテナ素子９、１０で菱形アンテナ素子を構成し、これらの菱形アンテナ素子間を、長さｄ２の２つの線路１１、１２から成る第２線路対で互いに並列に接続して第２アンテナ群を構成している。
【００２８】
そして、第１アンテナ群と第２アンテナ群とを、同一平面上で直交するように配置し、第１線路対の一方の線路５の中点と第２線路対の一方の線路１１の中点とを互いに接続し、第１線路対の他方の線路６の中点と第２線路対の他方の線路１２の中点とを互いに接続して、それぞれの接続点間に給電部１３を設けている。
【００２９】
なお、本実施の形態において、第１、第２線路対は、それぞれ第１アンテナ群の直線偏波アンテナ素子と第２アンテナ群の直線偏波アンテナ素子とにおける励振位相がそれぞれ互いに略９０度異なるように、その長さｄ１、ｄ２が設定されている。
【００３０】
以上のように構成された本実施の形態のアンテナ装置について、図２、図３を用いてその動作を説明する。
【００３１】
まず、アンテナ素子１、２、３、４と、第１線路対５、６から成る第１アンテナ群から放射される電波は、偏波方向がＹ軸方向の直線偏波（以降垂直偏波と称する）であり、アンテナ素子７、８、９、１０と、第２線路対１１、１２から成る第２アンテナ群から放射される電波は、偏波方向がＸ軸方向の直線偏波（以降水平偏波と称する）である。
【００３２】
また、第１、第２線路対は、それぞれ第１、第２アンテナ群における励振位相がそれぞれ互いに略９０度異なるように、その長さｄ１、ｄ２が設定されているため、ハイブリッド回路などの特別な回路を用いることなく、線路対間の接続点より１点給電することで、垂直偏波と水平偏波の位相差を９０度に設定し、＋Ｚ方向に最大放射を有する右旋円偏波、−Ｚ方向に最大放射を有する左旋円偏波をそれぞれ放射することができる。
【００３３】
本実施の形態において、今、角度α、βを共に９０度、長さｄ１を約５分の２波長（２２ｍｍ）、長さｄ２を０ｍｍに設定したところ、約９ｄＢｉの円偏波指向性利得を得ることができる。また、右旋円偏波の放射パターン、及び、軸比パターンはそれぞれ次の通りである。
【００３４】
図２は、このようにして構成した本実施の形態におけるアンテナ装置の、右旋円偏波の放射パターンを示しており、図２（ａ）がＸＺ面、図２（ｂ）がＹＺ面の特性を示している。図２において、放射角θ＝０度が＋Ｚ方向、放射角θ＝９０度が＋Ｘおよび＋Ｙ方向を示している。
【００３５】
図２より明らかなように、本実施の形態におけるアンテナ装置によれば、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２をそれぞれ前述の通り設定したことによって、ＸＺ面の利得半値幅が約２７度であるのに対し、ＹＺ面の利得半値幅は約４０度とＸＺ面の利得半値幅より広くなっている。
【００３６】
図３は、同様に、本実施の形態におけるアンテナ装置の、右旋円偏波の軸比パターンを示しており、図２と同様、図３（ａ）がＸＺ面、図３（ｂ）がＹＺ面の特性を示している。
【００３７】
図３より明らかなように、本実施の形態におけるアンテナ装置によれば、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２を上述の通り設定したことによって、ＸＺ面の軸比が３ｄＢ以下となる角度範囲（以降軸比半値幅と称する）は約２５度であるのに対し、ＹＺ面の軸比半値幅は約３８度とＸＺ面の軸比半値幅より広くなっている。
【００３８】
このように、本実施の形態によれば、第１、第２アンテナ群における励振位相がそれぞれ互いに略９０度異なるように、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２を設定しているため、垂直偏波と水平偏波の位相差を容易に９０度に設定することができ、容易に正確に円偏波を放射することができる。また、ＸＺ面とＹＺ面とでそれぞれアレイファクタが異なるため、ＸＺ面とＹＺ面とでそれぞれ異なる半値幅を得ることができる。
【００３９】
また、垂直偏波を放射するアンテナ素子と水平偏波を放射するアンテナ素子との間隔を第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２によって比較的広くすることが可能になり、直交する２偏波のアイソレーションを充分に確保することができるようになる。
【００４０】
このように、本発明の第１の実施の形態によれば、第１、第２アンテナ群を構成するそれぞれの直線偏波アンテナ素子を菱形アンテナ素子で構成しており、簡単な平面構成のアンテナ装置とすることができ、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２をそれぞれ前述したように所定の値に設定することにより、１点給電で容易に円偏波を放射することができるようになり、直交する２平面で異なる半値幅を容易に得ることができ、直交する２偏波のアイソレーションも充分確保することができるという効果を有する。
【００４１】
なお、ここで、所定の値とは、ｄ１＝約５分の２波長（２２ｍｍ）、ｄ２＝０ｍｍに限定されず、第１、第２アンテナ群における励振位相がそれぞれ互いに略９０度異なるようになる長さであればよいことは言うまでもないことである。
【００４２】
なお、本実施の形態では、直線偏波アンテナ素子を菱形アンテナ素子で構成しているが、菱形アンテナに代えてダイポールアンテナ、ループアンテナ、パッチアンテナなどで構成してもよく、これらを互いに接続する第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２を所定の値とすることにより同様な効果が得られる。
【００４３】
また、アンテナ素子を誘電体基板上の銅箔パターンで構成すれば、波長短縮によって小型化することができ、更に半値幅を広角にすることができる。
【００４４】
また、アンテナ素子が位置する面と約４分の１波長（１３ｍｍ）の距離を隔てて反射板を配置すれば、約１２ｄＢｉの指向性利得を得ることができ、半値幅も更に広角になるという効果を有する。
【００４５】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態におけるアンテナ装置について、図４、図５を用いて説明する。
【００４６】
図４は、本発明の第２の実施の形態におけるアンテナ装置の概略構成図、図５は、その要部の概略構成図である。図４、図５において、図１と同一の符号を付したものは、図１と同様のものを示している。
【００４７】
本実施の形態におけるアンテナ装置は、図４、図５に示すように、先に述べた第１の実施の形態におけるアンテナ装置と比較し次の点で異なるだけである。
【００４８】
すなわち、本実施の形態では、第１、第２の線路対の長さｄ１、ｄ２を、共に約１０分の７波長（３６ｍｍ）と等しく設定し、第１アンテナ群を構成する第１線路対と第２アンテナ群を構成する第２線路対を互いに直接接続せず、長さ約５分の２波長（２３ｍｍ）の２つの線路１４、１５から成る第３の線路対を介して互いに接続するようにしている。
【００４９】
そして、第１線路対の一方の線路５の中点と第２線路対の一方の線路１２の中点を第３線路対の一方の線路１４に接続し、第１線路対の他方の線路６の中点と第２線路対の他方の線路１１の中点を第３線路対の他方の線路１５に接続して、線路５と線路１４の接続点と、線路６と線路１５の接続点のそれぞれの間に給電部１３を設けるようにしている。
【００５０】
以上のように構成された本実施の形態におけるアンテナ装置について、図６、図７を用いてその動作を説明する。
【００５１】
まず、アンテナ素子１、２、３、４と第１線路対５、６から成る第１アンテナ群から放射される電波は垂直偏波であり、アンテナ素子７、８、９、１０と第２線路対１１、１２から成る第２アンテナ群から放射される電波は水平偏波である。
【００５２】
また、第１線路対５、６と第２線路対１１、１２とは同じ長さであるが、第３線路対１４、１５が存在するため、第３線路対１４、１５の働きで、ハイブリッド回路などの特別な回路を用いることなく、１点給電で垂直偏波と水平偏波の位相差を９０度に設定することができる。
【００５３】
すなわち、この実施の形態でも、第１の実施の形態と同様、＋Ｚ方向に最大放射を有する右旋円偏波と、−Ｚ方向に最大放射を有する左旋円偏波とをそれぞれ放射することができ、約１０ｄＢｉの円偏波指向性利得のアンテナ装置を得ることができる。
【００５４】
図６は、本実施の形態におけるアンテナ装置の、右旋円偏波の放射パターンを示しており、図６（ａ）がＸＺ面、図６（ｂ）がＹＺ面の特性を示している。図６より明らかなように、本実施の形態におけるアンテナ装置によれば、ＸＺ面の利得半値幅はＹＺ面の利得半値幅とほぼ等しく約２５度である。
【００５５】
また、図７は、同様のアンテナ装置の、右旋円偏波の軸比パターンを示しており、図７（ａ）がＸＺ面、図７（ｂ）がＹＺ面の特性を示している。図７より明らかなように、本実施の形態におけるアンテナ装置よれば、ＸＺ面の軸比半値幅はＹＺ面の軸比半値幅とほぼ等しく約２０度である。
【００５６】
このように、本実施の形態によれば、第１の実施の形態に比べ、約１ｄＢｉ高い指向性利得が得られ、ＸＺ面とＹＺ面の半値幅はほぼ等しくなる。すなわち、第３線路対の長さを前述の値にすることにより、垂直偏波と水平偏波の位相差を容易に９０度に設定することができ、円偏波を放射することができるようになる。また、第１、第２の線路対の長さｄ１、ｄ２を等しくすることにより、ＸＺ面とＹＺ面でアレイファクタを等しくすることができるようになり、ＸＺ面とＹＺ面でほぼ等しい半値幅を得ることができるようになる。
【００５７】
また、垂直偏波を放射するアンテナ素子と水平偏波を放射するアンテナ素子との間隔をより広く採ることができるため、直交する２偏波のアイソレーションもより大きく確保することができる。
【００５８】
以上のように、本発明の第２の実施の形態によれば、第１アンテナ群と第２アンテナ群のそれぞれの給電点を互いに接続する第３線路対を設け、この第３線路対の長さを所定の値にし、第１、第２線路対の長さを同じにしているため、簡単な平面構成、かつ、１点給電で円偏波を放射することができ、しかも、直交する２平面で等しい半値幅を得ることができ、高利得、かつ、直交する２偏波のアイソレーションも充分確保できるアンテナ装置を得ることができる。
【００５９】
なお、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２や、第３線路対の長さは、本実施の形態に限るものではなく、垂直偏波と水平偏波の位相差が９０度となり、かつ直交する２平面において所望の半値幅を得るように設定すればよい。すなわち、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２は、必ずしも同一である必要はなく、第３の線路対を含めて、第１、第２アンテナ群における励振位相がそれぞれ互いに略９０度異なる長さであればよく、このような長さに設定することによって一点給電で容易に円偏波を放射させることができるようになる。また、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２が互いに異なる場合には、直交する２平面で互いに異なる半値幅を得ることができる。
【００６０】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ装置について説明する。
【００６１】
本実施の形態におけるアンテナ装置は、図１に示すように、第１の実施の形態と同じ構成を有している。そして、異なる点は、第１線路対の長さｄ１が約半波長（２６ｍｍ）、角度αが１２０度、角度βが６０度という点だけである。
【００６２】
以上のように構成された本実施の形態について、図８および図９を用いてその動作を説明する。
【００６３】
まず、アンテナ素子１、２、３、４と第１線路対５、６から成る第１アンテナ群から放射される電波は垂直偏波であり、アンテナ素子７、８、９、１０と第２線路対１１、１２から成る第２アンテナ群から放射される電波は水平偏波である。
【００６４】
また、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２がそれぞれ前述の通り異なる長さに設定されているため、ハイブリッド回路などの特別な回路を用いることなく、１点給電で垂直偏波と水平偏波の位相差を９０度に設定することができる。すなわち、この実施の形態でも、＋Ｚ方向に最大放射を有する右旋円偏波と、−Ｚ方向に最大放射を有する左旋円偏波とをそれぞれ放射させることができ、約８ｄＢｉの円偏波指向性利得が得られる。
【００６５】
図８は、本実施の形態におけるアンテナ装置の、右旋円偏波の放射パターンを示しており、図８（ａ）がＸＺ面、図８（ｂ）がＹＺ面の特性を示している。図８より明らかなように、本実施の形態におけるアンテナ装置によれば、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２の差と、角度α、βによって、ＸＺ面の利得半値幅が約２５度に対してＹＺ面の利得半値幅が約６０度と広くなっている。
【００６６】
図９は、同様に、本実施の形態におけるアンテナ装置の、右旋円偏波の軸比パターンを示しており、図９（ａ）がＸＺ面、図９（ｂ）がＹＺ面の特性を示している。図９より明らかなように、本実施の形態におけるアンテナ装置によれば、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２の差と、角度α、βによって、ＸＺ面の軸比半値幅が約２５度に対してＹＺ面の軸比半値幅が約５７度と広くなっている。
【００６７】
このように、本実施の形態によれば、第１の実施の形態に比して、指向性利得が約１ｄＢ低くなるものの、ＹＺ面の半値幅が約２０度広くなっている。すなわち、第１、第２の線路対の長さｄ１、ｄ２や、角度α、βをそれぞれ前述の通り設定することにより、垂直偏波と水平偏波の位相差を９０度に設定することが可能になり、円偏波を放射することができるとともに、ＸＺ面とＹＺ面とでアレイファクタを異ならせることができるため、ＸＺ面とＹＺ面で異なる半値幅を得ることも可能になる。
【００６８】
また、垂直偏波を放射するアンテナ素子と水平偏波を放射するアンテナ素子との間隔が広くなるため、直交する２偏波のアイソレーションも容易に確保することができるようになる。
【００６９】
以上のように、本発明の第３の実施の形態によれば、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２は、第１の実施の形態と同様であるが、、角度α、βが異なることから、異なる特性を得ることができ、かつ、直交する２偏波のアイソレーションも容易に確保することができる。
【００７０】
なお、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２や、角度α、βは、本実施の形態に限るものではなく、垂直偏波と水平偏波の位相差が９０度となり、かつ、直交する２平面において所望の半値幅を得るように設定すればよい。例えば、長さｄ１、ｄ２や角度α、βを任意に変更可能なように構成しておけば、用途に応じてそれらを任意に変更し、設定することが可能になり、有効である。
【００７１】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態におけるアンテナ装置について、図１０を用いて説明する。
【００７２】
図１０は、本発明の第４の実施の形態におけるアンテナ装置の概略構成図であり、図１と同一符号を付したものは、図１と同一のものを示している。
【００７３】
本実施の形態におけるアンテナ装置は、図１０に示すように、第１の実施の形態におけるアンテナ装置に、更に、アンテナ素子１ａ、２ａよりなる菱形アンテナ素子、及び、アンテナ素子３ａ、４ａよりなる菱形アンテナ素子を付加したものである。すなわち、本実施の形態では、アンテナ素子１、２から成る菱形アンテナ素子の開放端にアンテナ素子１ａ、２ａから成る菱形アンテナ素子を直列に接続し、アンテナ素子３、４から成る菱形アンテナ素子の開放端にアンテナ素子３ａ、４ａから成る菱形アンテナ素子を直列に接続している。
【００７４】
なお、ここで、アンテナ素子１ａ、２ａよりなる菱形アンテナ素子、及び、アンテナ素子３ａ、４ａよりなる菱形アンテナ素子は、それぞれアンテナ素子１、２よりなる菱形アンテナ素子、及び、アンテナ素子３、４よりなる菱形アンテナ素子と同寸法、同形状に形成されている。
【００７５】
以上のように構成された本発明の第４の実施の形態におけるアンテナ装置について、図１１、図１２を用いてその動作を説明する。
【００７６】
まず、アンテナ素子１、２、３、４とアンテナ素子１ａ、２ａ、３ａ、４ａ、及び、第１線路対５、６から成る第１アンテナ群から放射される電波は垂直偏波であり、アンテナ素子７、８、９、１０と第２線路対１１、１２から成る第２アンテナ群から放射される電波は水平偏波である。また、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２をそれぞれ前述の通り設定したため、ハイブリッド回路などの特別な回路を用いることなく、１点給電で、垂直偏波と水平偏波の位相差を９０度に設定することができ、＋Ｚ方向に最大放射を有する右旋円偏波と、−Ｚ方向に最大放射を有する左旋円偏波とをそれぞれ放射することができる。また、第１アンテナ群の菱形アンテナ素子を多段構成としたことによって、約１０ｄＢｉの円偏波指向性利得が得られる。
【００７７】
図１１は、本実施の形態におけるアンテナ装置の、右旋円偏波の放射パターンを示しており、図１１（ａ）がＸＺ面、図１１（ｂ）がＹＺ面の特性を示している。図１１より明らかなように、本実施の形態によれば、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２の差と、第１アンテナ群を構成する菱形アンテナ素子を多段構成としたことによって、ＸＺ面の利得半値幅が約１８度に対して、ＹＺ面の利得半値幅が約４０度と広くなっている。
【００７８】
図１２は、同様に、本実施の形態におけるアンテナ装置の、右旋円偏波の軸比パターンを示しており、図１２（ａ）がＸＺ面、図１２（ｂ）がＹＺ面の特性を示している。図１２より明らかなように、本実施の形態によれば、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２の差と、第１アンテナ群を構成する菱形アンテナ素子を多段構成としたことによって、ＸＺ面の軸比半値幅が約１５度に対して、ＹＺ面の軸比半値幅が約３３度と広くなっている。
【００７９】
このように、本実施の形態によれば、第１の実施の形態のアンテナ装置と比較して、指向性利得が約１ｄＢ高くなり、ＸＺ面の半値幅が約１０度狭くなる。すなわち、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２の差と、菱形素子の多段数を所定の値とすることにより、垂直偏波と水平偏波の位相差を容易に９０度に設定でき、円偏波を放射することができるようになる。また、ＸＺ面とＹＺ面でアレイファクタが異なるため、ＸＺ面とＹＺ面で異なる半値幅を得ることができる。
【００８０】
また、垂直偏波を放射するアンテナ素子と水平偏波を放射するアンテナ素子との間隔が広いため、直交する２偏波のアイソレーションが確保できる。
【００８１】
以上のように本発明の第４の実施の形態におけるアンテナ装置によれば、菱形アンテナ素子を複数連結しており、その分、利得を向上させることができる。また、第１、第２の線路対の長さｄ１、ｄ２の差と、第１アンテナ群を構成する菱形アンテナ素子の段数を所定の値とすることにより、簡単な平面構成、かつ、１点給電で円偏波を放射することの可能なアンテナ装置とすることができ、直交する２平面で異なる半値幅を得ることも可能で、かつ、直交する２偏波のアイソレーションも充分確保することができるようになる。
【００８２】
なお、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２、角度α、β、及び、菱形アンテナ素子の段数は、本実施の形態に限るものではなく、垂直偏波と水平偏波の位相差が９０度となり、かつ、直交する２平面において所望の半値幅を得るように設定すればよい。例えば、図１３に示すように、菱形アンテナ素子数を８とした構造では、約１２ｄＢｉの指向性利得が得られ、約２０度の半値幅が得られる。
【００８３】
また、菱形アンテナ素子の多段数を給電点を中心に対称としない場合は、最大放射方向を±Ｚ方向から傾けることもできる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のアンテナ装置によれば、第１、第２線路対の長さｄ１、ｄ２を所定の値とすることにより、簡単な平面構成、かつ、１点給電で円偏波を放射することができ、直交する２平面で異なる利得半値幅を得ることができ、かつ、直交する２偏波のアイソレーションも確保できるアンテナ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１、第３の実施の形態におけるアンテナ装置の概略構成図
【図２】（ａ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ装置のＸＺ面における放射パターンを示す特性図
（ｂ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ装置のＹＺ面における放射パターンを示す特性図
【図３】（ａ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ装置のＸＺ面における軸比パターンを示す特性図
（ｂ）本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ装置のＹＺ面における軸比パターンを示す特性図
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるアンテナ装置の概略構成図
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるアンテナ装置の給電部付近の構成を示す斜視図
【図６】（ａ）本発明の第２の実施の形態におけるアンテナ装置のＸＺ面における放射パターンを示す特性図
（ｂ）本発明の第２の実施の形態におけるアンテナ装置のＹＺ面における放射パターンを示す特性図
【図７】（ａ）本発明の第２の実施の形態におけるアンテナ装置のＸＺ面における軸比パターンを示す特性図
（ｂ）本発明の第２の実施の形態におけるアンテナ装置のＹＺ面における軸比パターンを示す特性図
【図８】（ａ）本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ装置のＸＺ面における放射パターンを示す特性図
（ｂ）本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ装置のＹＺ面における放射パターンを示す特性図
【図９】（ａ）本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ装置のＸＺ面における軸比パターンを示す特性図
（ｂ）本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ装置のＹＺ面における軸比パターンを示す特性図
【図１０】本発明の第４の実施の形態におけるアンテナ装置の概略構成図
【図１１】（ａ）本発明の第４の実施の形態におけるアンテナ装置のＸＺ面における放射パターンを示す特性図
（ｂ）本発明の第４の実施の形態におけるアンテナ装置のＹＺ面における放射パターンを示す特性図
【図１２】（ａ）本発明の第４の実施の形態におけるアンテナ装置のＸＺ面における軸比パターンを示す特性図
（ｂ）本発明の第４の実施の形態におけるアンテナ装置のＹＺ面における軸比パターンを示す特性図
【図１３】本発明の第４の実施の形態における別のアンテナ装置の概略構成図
【図１４】従来のアンテナ装置の概略構成図
【符号の説明】
１、２、３、４、７、８、９、１０  アンテナ素子
５、６  第１線路対
１１、１２  第２線路対
１３  給電部
１４、１５  第３線路対
【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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