(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１誘電体層と、
前記第１誘電体層の第１面に設けられるパッチアンテナと、
前記第１誘電体層の第２面に設けられる基準電位層と、
前記基準電位層を介して前記第１誘電体層に積層される第２誘電体層と、
前記第２誘電体層の前記基準電位層に面する第１面とは反対の第２面に設けられ、高周波信号が入力される信号入力部と、
平面視で前記パッチアンテナの中心を通る第１軸上で前記中心から第１距離の位置において、前記第１誘電体層、前記基準電位層、及び前記第２誘電体層を貫通し、前記パッチアンテナに接続される一端を有する第１ビアと、
前記パッチアンテナの前記中心を通り前記第１軸に平面視で直交する第２軸上で前記中心から前記第１距離とは異なる第２距離の位置において、前記第１誘電体層、前記基準電位層、及び前記第２誘電体層を貫通し、前記パッチアンテナに接続される一端を有する第２ビアと、
前記第２誘電体層の前記第２面に設けられ、前記信号入力部と前記第１ビアの他端及び前記第２ビアの他端との間を接続するとともにインピーダンスを整合させる接続線路であって、前記信号入力部に入力される前記高周波信号を前記第１ビアから前記パッチアンテナに出力する第１信号と、前記第２ビアから前記パッチアンテナに出力する第２信号とに等分配するとともに、前記第１信号の位相に対して前記第２信号の位相を９０度異ならせる接続線路と
を含む、アンテナ装置。
【請求項２】
前記第１ビアの第１出力インピーダンスと、前記第２ビアの第２出力インピーダンスとは異なる、請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記接続線路は、
前記信号入力部に入力される前記高周波信号を前記第１信号と前記第２信号に等分配して伝送する第１線路と第２線路を備える電力分配器と、
前記第２線路と前記第２ビアとの間を接続し、前記第２線路との接続点の出力インピーダンスと前記第２ビアの出力インピーダンスとを整合させる特性インピーダンスを有し、前記高周波信号の動作周波数における電気長の９０度に対応する線路長を有する調整線路と
を有し、
前記第１信号は、前記第１線路を介して前記第１ビアに入力され、
前記第２信号は、前記第２線路及び前記調整線路を介して前記第１信号の位相に対して９０度異ならされて前記第２ビアに入力される、請求項１又は２記載の記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１線路及び前記第２線路は、ともに、前記信号入力部の入力インピーダンスと、前記第１ビアの第１出力インピーダンスとを整合させる特性インピーダンスを有し、
前記調整線路の前記特性インピーダンスは、前記第２線路と前記調整線路との接続点の出力インピーダンスと、前記第２ビアの第２出力インピーダンスとの二乗根に基づいて設定される、請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記電力分配器は、前記第１線路の前記信号入力部に接続される一端とは反対の他端と、前記第２線路の前記信号入力部に接続される一端とは反対の他端とを接続し、前記第１線路の前記他端の出力インピーダンスの２倍のインピーダンスを有する、抵抗器をさらに備える、請求項３又は４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第２距離は前記第１距離よりも長く、前記第２ビアの第２出力インピーダンスは前記第１ビアの第１出力インピーダンスよりも大きい、請求項１乃至５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１ビアの第１出力インピーダンスは、前記第２ビアの第２出力インピーダンスの２倍であり、
前記接続線路は、
前記信号入力部と前記第１ビアとを接続し、前記第２出力インピーダンスに等しい第１特性インピーダンスを有する第１線路と、
前記第１線路に連続して接続されるとともに、前記第１ビアと前記第２ビアとの間を接続し、第２特性インピーダンスを有し、前記高周波信号の動作周波数における電気長の９０度に対応する線路長を有する第２線路と
を有し、
前記第２特性インピーダンスは、前記第１出力インピーダンスと前記第２出力インピーダンスとの二乗根に基づいて設定され、
前記第１信号は、前記第１線路を介して前記第１ビアに入力され、
前記第２信号は、前記第１線路及び前記第２線路を介して、前記第１信号の位相に対して９０度異ならされて前記第２ビアに入力される、請求項１又は２記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記第１距離は前記第２距離よりも長い、請求項７記載のアンテナ装置。
【請求項９】
平面視で前記パッチアンテナの前記中心において、前記第１誘電体層を貫通し、前記パッチアンテナと、前記基準電位層とを接続する、基準電位ビアをさらに含む、請求項１乃至８のいずれか一項記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記第１ビアの第１出力インピーダンス及び前記第２ビアの第２出力インピーダンスは、前記信号入力部の入力インピーダンス以上である、請求項１乃至９のいずれか一項記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記パッチアンテナ、前記第１ビア、前記第２ビア、及び前記接続線路の組を複数組含む、請求項１乃至１０のいずれか一項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】
従来より、誘電体基板の片面にパッチ電極を設けると共に他面にグラウンド電極を設け、かつ前記パッチ電極の２箇所に給電点を設定したアンテナ本体と、前記各給電点に一対の出力端が接続されて、これら２箇所の給電点に給電される高周波信号の間に９０°の位相差を生じさせる９０度位相差回路とを備えるパッチアンテナがある。前記パッチアンテナは、前記９０度位相差回路に一対の出力端が接続されたウィルキンソン分配回路をさらに備え、前記ウィルキンソン分配回路の入力端を給電線に接続して前記アンテナ本体から円偏波電波を放射させる。前記２箇所の給電点は、ともに、特性インピーダンスが５０Ωの線路導体によって給電されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０５６２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来のパッチアンテナ（アンテナ装置）は、２つの給電点がともに特性インピーダンスが５０Ωの線路導体によって給電されていることから、パッチ電極の中心から２つの給電点までの距離は等しい。
【０００５】
このため、動作周波数が高周波化すると、２つの給電点が近接し、アイソレーション（絶縁分離）が劣化するという課題がある。
【０００６】
本発明は、アイソレーションを改善した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】
【０００７】
１つの態様では、アンテナ装置は、第１誘電体層と、前記第１誘電体層の第１面に設けられるパッチアンテナと、前記第１誘電体層の第２面に設けられる基準電位層と、前記基準電位層を介して前記第１誘電体層に積層される第２誘電体層と、前記第２誘電体層の前記基準電位層に面する第１面とは反対の第２面に設けられ、高周波信号が入力される信号入力部と、平面視で前記パッチアンテナの中心を通る第１軸上で前記中心から第１距離の位置において、前記第１誘電体層、前記基準電位層、及び前記第２誘電体層を貫通し、前記パッチアンテナに接続される一端を有する第１ビアと、前記パッチアンテナの前記中心を通り前記第１軸に平面視で直交する第２軸上で前記中心から前記第１距離とは異なる第２距離の位置において、前記第１誘電体層、前記基準電位層、及び前記第２誘電体層を貫通し、前記パッチアンテナに接続される一端を有する第２ビアと、前記第２誘電体層の前記第２面に設けられ、前記信号入力部と前記第１ビアの他端及び前記第２ビアの他端との間を接続するとともにインピーダンスを整合させる接続線路であって、前記信号入力部に入力される前記高周波信号を前記第１ビアから前記パッチアンテナに出力する第１信号と、前記第２ビアから前記パッチアンテナに出力する第２信号とに等分配するとともに、前記第１信号の位相に対して前記第２信号の位相を９０度異ならせる接続線路とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
１つの側面として、アイソレーションを改善し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】
【０００９】
【図１】実施の形態１のアンテナ装置１００を示す斜視図である。
【図２】アンテナ装置１００を示す斜視分解図である。
【図３】アンテナ装置１００の平面、底面、及び断面の構成を示す図である。
【図４】実施の形態１の第１変形例によるアンテナ装置１００Ａを示す図である。
【図５】実施の形態１の第２変形例によるアンテナ装置５００を示す図である。
【図６】実施の形態２のアンテナ装置２００を示す斜視図である。
【図７】アンテナ装置２００を示す斜視分解図である。
【図８】アンテナ装置２００の平面、底面、及び断面の構成を示す図である。
【図９】実施の形態３のアンテナ装置３００を示す斜視図である。
【図１０】アンテナ装置３００を示す斜視分解図である。
【図１１】アンテナ装置３００の平面、底面、及び断面の構成を示す図である。
【図１２】接続線路３５０の等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のアンテナ装置を適用した実施の形態について説明する。
【００１１】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１のアンテナ装置１００を示す斜視図である。図２は、アンテナ装置１００を示す斜視分解図である。図３は、アンテナ装置１００の平面、底面、及び断面の構成を示す図である。図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は底面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＡ１−Ａ２矢視断面図、図３（Ｄ）は図３（Ａ）のＢ１−Ｂ２矢視断面図、図３（Ｅ）は図３（Ａ）のＣ１−Ｃ２矢視断面図である。
【００１２】
図１乃至図３では、図示するようにＸＹＺ座標系を定義する。また、Ｚ軸正方向側の面を上面と称し、Ｚ軸負方向側の面を下面と称す。
【００１３】
アンテナ装置１００は、パッチアンテナ１１０、誘電体層１２０、接地導体層１３０、誘電体層１４０、接続線路１５０、及びビアホール１６１、１６２を含む。パッチアンテナ１１０、誘電体層１２０、接地導体層１３０、誘電体層１４０、及び接続線路１５０は、この順にＺ軸方向に積層されている。中心線ＣＸ、ＣＹは、それぞれ、パッチアンテナ１１０のＸ軸及びＹ軸に平行な中心線である。
【００１４】
パッチアンテナ１１０、誘電体層１２０、接地導体層１３０、誘電体層１４０、及び接続線路１５０のうち、パッチアンテナ１１０、接地導体層１３０、及び接続線路１５０は、金属層によって形成されており、誘電体層１２０及び誘電体層１４０は、絶縁層によって形成されている。このようなアンテナ装置１００は、例えば、ＦＲ−４(Flame Retardant type-4)規格によるガラスエポキシ樹脂と銅箔を積層した基板、又は、セラミックと金属箔を積層した基板を加工することによって作製することができる。
【００１５】
パッチアンテナ１１０は、ＸＹ平面視（以下、平面視と称す）で正方形のパッチアンテナであり、マイクロストリップ構造によって構築される放射素子である。パッチアンテナ１１０は、中心線ＣＹ、ＣＸ上にそれぞれ位置する給電点Ｆ１、Ｆ２にビアホール１６１、１６２が接続される。ビアホール１６１の出力インピーダンスは６０Ωであり、ビアホール１６２の出力インピーダンスは７０Ωである。
【００１６】
パッチアンテナ１１０の一辺の長さは、例えば、動作周波数における電気長の凡そ１８０度の長さに設定すればよい。電気長の１８０度は、動作周波数における波長λ（電気長）の１／２（λ／２）である。
【００１７】
パッチアンテナ１１０は、中心線ＣＸとＣＹの交点（すなわちパッチアンテナ１１０の平面視での中心点）におけるインピーダンスの理論値が０Ωであり、中心から離れるに従って、インピーダンスが増大する。このため、ビアホール１６１は、ビアホール１６２よりも中心に近い位置でパッチアンテナ１１０に接続されている。
【００１８】
パッチアンテナ１１０は、給電点Ｆ１、Ｆ２でビアホール１６１、１６２によって９０度の位相差を有する高周波電力が給電されることにより、円偏波の電波をＺ軸方向に放射する。パッチアンテナ１１０は、平面視で正方形の誘電体層１２０と中心を合わせ、かつ、四辺を平行にした状態で、誘電体層１２０の上面に配設されている。
【００１９】
なお、実施の形態１では、ビアホール１６１が第１ビアの一例であり、ビアホール１６２が第２ビアの一例である。また、パッチアンテナ１１０の中心から給電点Ｆ１（ビアホール１６１の接続点）までの距離は、第１距離の一例であり、パッチアンテナ１１０の中心から給電点Ｆ２（ビアホール１６２の接続点）までの距離は、第２距離の一例である。第２距離は第１距離よりも長い。
【００２０】
また、ここでは平面視で正方形のパッチアンテナ１１０を用いる形態について説明するが、パッチアンテナ１１０の平面視での形状は正方形に限らない。パッチアンテナ１１０の平面視での形状は、中心線ＣＸとＣＹに対して対称な形状であればよく、例えば、円形であってもよい。
【００２１】
誘電体層１２０は、平面視で正方形の絶縁層である。誘電体層１２０には、給電点Ｆ１、Ｆ２に合わせた位置に、貫通孔１２１、１２２が形成されている。誘電体層１２０は、第１誘電体層の一例であり、誘電体層１２０の上面及び下面は、それぞれ、第１誘電体層の第１面及び第２面の一例である。
【００２２】
誘電体層１２０の下面側の一部は、貫通孔１３１、１３２の内部に入り込んでいる。このため、貫通孔１２１及び１４１は、Ｚ軸方向に連続しており、貫通孔１２２及び１４２は、Ｚ軸方向に連続している。
【００２３】
接地導体層１３０は、平面視で正方形の金属層であり、平面視で誘電体層１２０と等しいサイズを有する。接地導体層１３０には、給電点Ｆ１、Ｆ２に合わせた位置に、貫通孔１３１、１３２が形成されている。接地導体層１３０は、接地電位に保持される基準電位層の一例である。接地導体層１３０は、主に、パッチアンテナ１１０と接続線路１５０をマイクロストリップ構造にすることにより、パッチアンテナ１１０と接続線路１５０での電波の伝送損失を低減するために設けられている。
【００２４】
貫通孔１３１、１３２の直径は、貫通孔１２１、１２２及び貫通孔１４１、１４２の直径よりも大きい。また、接地導体層１３０の貫通孔１３１、１３２の中心の位置は、誘電体層１２０の貫通孔１２１、１２２の中心の位置と、誘電体層１４０の貫通孔１４１、１４２の中心の位置と合わせられている。貫通孔１３１、１３２の内部には、誘電体層１２０の一部が埋まっている。
【００２５】
なお、誘電体層１４０の一部が貫通孔１３１、１３２の内部に入っていてもよく、誘電体層１２０及び１４０の一部が貫通孔１３１、１３２の内部に入っていてもよい。
【００２６】
誘電体層１４０は、平面視で正方形の絶縁層である。誘電体層１４０には、給電点Ｆ１、Ｆ２に合わせた位置に、貫通孔１４１、１４２が形成されている。誘電体層１４０は、第２誘電体層の一例であり、誘電体層１４０の上面及び下面は、それぞれ、第２誘電体層の第１面及び第２面の一例である。
【００２７】
接続線路１５０は、マイクロストリップ線路１５１、分配線路１５２、１５３、マイクロストリップ線路１５４、１５５、調整線路１５６、及び抵抗器１５７を有する。接続線路１５０は、信号入力部１５０Ａと、端点１５０Ｄ及び１５０Ｇとの間を接続する接続線路の一例である。
【００２８】
ここで、信号入力部１５０Ａには、図示しない信号源からに高周波信号が入力される。高周波信号の周波数は、例えば、１ＧＨｚ〜５０ＧＨｚのマイクロ波又はミリ波である。
【００２９】
また、接続点１５０Ｂは、マイクロストリップ線路１５１と、分配線路１５２及び１５３との接続点である。接続点１５０Ｃは、分配線路１５２と、マイクロストリップ線路１５４との接続点である。端点１５０Ｄは、マイクロストリップ線路１５４とビアホール１６１との接続点である。
【００３０】
接続点１５０Ｅは、分配線路１５３と、マイクロストリップ線路１５５との接続点である。接続点１５０Ｆは、マイクロストリップ線路１５５と、調整線路１５６との接続点である。端点１５０Ｇは、調整線路１５６とビアホール１６２との接続点である。なお、抵抗器１５７は、接続点１５０Ｃと１５０Ｅとの間を接続している。
【００３１】
ビアホール１６１は、貫通孔１２１及び１４１の内壁にめっき処理等で形成されるビアホールである。ビアホール１６１は、パッチアンテナ１１０の下面と端点１５０Ｄとを接続する。ビアホール１６１は、貫通孔１３１の中を貫通しているが、接地導体層１３０には接続されていない。貫通孔１３１の内部では、誘電体層１２０によって絶縁されているからである。
【００３２】
また、ビアホール１６２は、貫通孔１２２及び１４２の内壁に形成されるビアホールである。ビアホール１６２は、パッチアンテナ１１０の下面と端点１５０Ｇとを接続する。ビアホール１６２は、貫通孔１３２の中を貫通しているが、接地導体層１３０には接続されていない。貫通孔１３２の内部では、誘電体層１２０によって絶縁されているからである。
【００３３】
ビアホール１６１を形成するための連続した貫通孔１２１及び１４１と、ビアホール１６２を形成するための貫通孔１２２及び１４２とは、パッチアンテナ１１０、誘電体層１２０、接地導体層１３０、誘電体層１４０、及び接続線路１５０の積層体を作製した後に、例えば、ドリルで形成すればよい。そして、貫通孔１２１及び１４１と貫通孔１２２及び１４２との内壁に、めっき処理によってビアホール１６１と１６２とをそれぞれ形成すればよい。
ビアホール１６１、１６２の特性インピーダンスは、例えば、ビアの直径及び、接地層１３０に空けた穴の直径を適宜設定することで、互いに異なるようにすることができる。
【００３４】
パッチアンテナ１１０は、ビアホール１６１及び１６２によって給電されるため、ビアホール１６１及び１６２が接続される点が給電点Ｆ１、Ｆ２となる。
【００３５】
マイクロストリップ線路１５１は、接続線路１５０の信号入力部１５０Ａと接続点１５０Ｂとの間を接続するマイクロストリップラインである。信号入力部１５０Ａにおける入力インピーダンスは、５０Ωに設定される。また、マイクロストリップ線路１５１の特性インピーダンスは、５０Ωに設定される。信号入力部１５０Ａの入力インピーダンスと、マイクロストリップ線路１５１の特性インピーダンスは、アンテナ装置１００が接続される系のインピーダンス（５０Ω）に等しい。
【００３６】
分配線路１５２、１５３、及び抵抗器１５７は、ウィルキンソン分配器を構築する。分配線路１５２及び１５３は、それぞれ、ウィルキンソン分配器の第１線路及び第２線路の一例であり、ウィルキンソン分配器は、電力分配器の一例である。分配線路１５２及び１５３は、ともに平面視でＵ字型に形成されている。
【００３７】
分配線路１５２は、マイクロストリップ線路１５１とマイクロストリップ線路１５４との間を接続するとともに、インピーダンス整合を取る線路である。マイクロストリップ線路１５１の特性インピーダンスは５０Ωであり、マイクロストリップ線路１５４の特性インピーダンスは６０Ωである。マイクロストリップ線路１５４の特性インピーダンスが６０Ωに設定されるのは、ビアホール１６１の出力インピーダンスが６０Ωに設定されるので、インピーダンス整合を取るためである。
【００３８】
同様に、分配線路１５３は、マイクロストリップ線路１５１とマイクロストリップ線路１５５との間を接続するとともに、インピーダンス整合を取る線路である。マイクロストリップ線路１５１の特性インピーダンスは５０Ωであり、マイクロストリップ線路１５５の特性インピーダンスは６０Ωである。マイクロストリップ線路１５５の特性インピーダンスが６０Ωに設定されるのは、マイクロストリップ線路１５４の特性インピーダンス（６０Ω）と等しくすることにより、電力の等分配を実現するためである。
【００３９】
すなわち、分配線路１５２、１５３を含むウィルキンソン分配器は、入力インピーダンスが５０Ωであり、出力インピーダンスが６０Ωである。
【００４０】
なお、分配線路１５２の端点（接続点１５０Ｃ）と、分配線路１５３の端点(接続点１５０Ｅ)との間に接続される抵抗器１５７の抵抗値は、ウィルキンソン分配器の出力インピーダンスＺＷ（６０Ω）の２倍に設定すればよい。ここでは、抵抗器１５７の抵抗値を１２０Ωに設定すればよい。
【００４１】
このような分配線路１５２と１５３の特性インピーダンスは、系のインピーダンスをＺ０（５０Ω）、ビアホール１６１の出力インピーダンスをＺｆ１（６０Ω）とすると、次式（１）で設定される。なお、ｓｑｒｔ(square root)は、二乗根を表す。
ｓｑｒｔ（２Ｚ０×Ｚｆ１）＝ｓｑｒｔ（２×５０×６０）＝約７７．５Ω      （１）
従って、分配線路１５２と１５３の特性インピーダンスは、約７７．５Ωに設定すればよい。
【００４２】
また、分配線路１５２と１５３の線路長は、ウィルキンソン分配器を実現するために、動作周波数における電気長の９０度の長さに設定すればよい。電気長の９０度は、動作周波数における波長λ（電気長）の１／４（λ／４）である。
【００４３】
このような分配線路１５２、１５３、及び抵抗器１５７によって構築されるウィルキンソン分配器は、３ｄＢ電力分配器であり、マイクロストリップ線路１５１から入力される信号の電力を分配線路１５２と１５３に等分配する。
【００４４】
マイクロストリップ線路１５４は、一端側の接続点１５０Ｃで分配線路１５２に接続されており、他端側の端点１５０Ｄではビアホール１６１が接続される。このため、マイクロストリップ線路１５４の特性インピーダンスは６０Ωに設定される。これは、出力インピーダンスが６０Ωのビアホール１６１とインピーダンス整合を取るためである。マイクロストリップ線路１５４は、特性インピーダンスが６０Ωのマイクロストリップ線路であり、分配線路１５２とビアホール１６１との間を低損失な状態で接続するために設けられている。
【００４５】
マイクロストリップ線路１５４を分配線路１５２とビアホール１６１との間に設けるのは、接続点１５０Ｃは分配線路１５２の端点であることと、接続点１５０Ｃには抵抗器１５７が接続されること等の理由から、ビアホール１６１を接続点１５０Ｃに形成することが製造上の観点から難しい場合が有り得るからである。このため、マイクロストリップ線路１５４の線路長は、できるだけ短いことが好ましく、理想的には電気長で０度（物理的な長さがゼロ）である。
【００４６】
マイクロストリップ線路１５５は、分配線路１５３に接続点１５０Ｅで接続されており、特性インピーダンスが６０Ωに設定される。マイクロストリップ線路１５５は、電力を等分配する回路の対称性から、マイクロストリップ線路１５４と同一の特性インピーダンス及び線路長を有する線路として設けられている。
【００４７】
調整線路１５６は、一端側の接続点１５０Ｆでマイクロストリップ線路１５５に接続されており、他端側の端点１５０Ｇではビアホール１６２が接続される。ビアホール１６２の出力インピーダンスは、７０Ωである。調整線路１５６は平面視でＵ字型である。
【００４８】
調整線路１５６は、接続点１５０Ｆの出力インピーダンスと、ビアホール１６２の出力インピーダンスとの整合を取るとともに、ビアホール１６１からパッチアンテナ１１０に出力（給電）される信号の位相に対して、ビアホール１６２からパッチアンテナ１１０に出力（給電）される信号の位相を９０度遅延させるために設けられている。
【００４９】
ここで、接続点１５０Ｆの出力インピーダンスは、回路の対称性から端点１５０Ｄの出力インピーダンスに等しい。端点１５０Ｄの出力インピーダンスは、ウィルキンソン分配器の出力インピーダンスＺＷに等しく、換言すれば、ビアホール１６１の出力インピーダンスＺｆ１に等しい。
【００５０】
このため、調整線路１５６の特性インピーダンスは、接続点１５０Ｆの出力インピーダンスＺｆ１、ビアホール１６２の出力インピーダンスＺｆ２を用いると、次式（２）で表される。
【００５１】
ｓｑｒｔ（Ｚｆ２×ＺＷ）＝ｓｑｒｔ（Ｚｆ２×Ｚｆ１）
＝ｓｑｒｔ（７０×６０）＝約６４．８Ω      （２）
従って、調整線路１５６の特性インピーダンスは、約６４．８Ωに設定すればよい。
【００５２】
また、ビアホール１６１からパッチアンテナ１１０に出力（給電）される信号の位相に対して、ビアホール１６２からパッチアンテナ１１０に出力（給電）される信号の位相を９０度遅延させるために、調整線路１５６の線路長は、電気長の９０度に対応する線路長であればよい。
【００５３】
ビアホール１６１と１６２のパッチアンテナ１１０の中心からの距離は異なるため、動作周波数における電気長の９０度の長さに対して、上述のように９０度の遅延を信号に与えるための調整線路１５６の線路長を多少増減させる場合がある。このような調整線路１５６の線路長の調整は、例えば、電磁界シミュレーションによって信号同士の位相差が９０度になるように行えばよい。
【００５４】
このため、実施の形態１における電気長の９０度に対応する線路長とは、動作周波数における電気長の９０度の線路長（動作周波数における波長λ（電気長）の１／４（λ／４）に一致する線路長）と、上述のような調整を行った線路長との両方を含む意味である。
【００５５】
以上のような構成により、アンテナ装置１００は、信号源から信号入力部１５０Ａに入力される高周波信号の電力をウィルキンソン分配器で等分配して接続点１５０Ｃ及び１５０Ｅに出力する。分配線路１５２及び１５３を含むウィルキンソン分配器は、入力インピーダンスが５０Ωであり、出力インピーダンスが６０Ωである。このため、等分配された高周波信号は、電力の損失が非常に少ない状態で、接続点１５０Ｃ及び１５０Ｅに伝送される。
【００５６】
そして、接続点１５０Ｃに伝送された高周波信号は、マイクロストリップ線路１５４を経てビアホール１６１に伝送される。また、接続点１５０Ｅに伝送された高周波信号は、マイクロストリップ線路１５５及び１５６を経てビアホール１６２に伝送される。調整線路１５６は、高周波信号の周波数（アンテナ装置１００の動作周波数）の電気長の９０度に対応する線路長を有するため、ビアホール１６１に伝送される高周波信号よりも位相が９０度遅れている。
【００５７】
そして、ビアホール１６１からパッチアンテナ１１０に高周波信号が給電されるとともに、ビアホール１６２からパッチアンテナ１１０に位相が９０度遅れた高周波信号が給電されることにより、パッチアンテナ１１０は、円偏波の電波をＺ軸方向に放射する。
【００５８】
このようなアンテナ装置１００は、パッチアンテナ１１０の中心から給電点Ｆ１とＦ２までの距離が異なる。
【００５９】
このため、従来のように中心から２つの給電点までの距離が等しいアンテナ装置に比べて、給電点Ｆ１とＦ２を離すことができる。
【００６０】
従って、実施の形態１によれば、アイソレーションを改善したアンテナ装置１００を提供することができる。アイソレーションが改善されるため、良好な円偏波の特性が得られる。
【００６１】
また、上述のように給電点Ｆ１とＦ２を離すことができるため、ビアホール１６１、１６２の加工が容易になる。特に、高周波信号の周波数が高くなればなるほど、給電点Ｆ１とＦ２との間の距離は短くなる。このような場合には、特に、従来のアンテナ装置に比べて、製造が容易なアンテナ装置１００を提供することができる。
【００６２】
なお、以上では、ビアホール１６２の出力インピーダンス（７０Ω）の方が、ビアホール１６１の出力インピーダンス（６０Ω）よりも高い形態について説明した。しかしながら、例えば、調整線路１５６の特性インピーダンスを調整することにより、ビアホール１６２の出力インピーダンスの方が、ビアホール１６１の出力インピーダンスよりも低くなるようにしてもよい。
【００６３】
図４は、実施の形態１の第１変形例によるアンテナ装置１００Ａを示す図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に対応する平面図、底面図、及び断面図である。
【００６４】
アンテナ装置１００Ａは、図１乃至図３に示すアンテナ装置１００に、ビアホール１７０を追加した構成を有する。の他の構成は、図１乃至図３に示すアンテナ装置１００の構成と同様であるため、同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
ビアホール１７０は、平面視でパッチアンテナ１１０の中心において、誘電体層１２０を貫通する貫通孔の内壁に形成されている。ビアホール１７０は、Ｚ軸正方向側の端部がパッチアンテナ１１０の下面に接続され、Ｚ軸負方向側の端部が接地導体層１３０の上面に接続されている。ビアホール１７０は、基準電位ビアの一例である。
【００６６】
このようなビアホール１７０を用いると、パッチアンテナ１１０の中心における電位を確実に接地電位に保持できるため、放射特性をより改善することができる。
【００６７】
図５は、実施の形態１の第２変形例によるアンテナ装置５００を示す図である。
【００６８】
アンテナ装置５００は、図１乃至図３に示すアンテナ装置１００と同様のアンテナ装置１００−１、１００−２、１００−３、１００−４を一次元的（直線状）にアレイ状に配置したものである。
【００６９】
アンテナ装置１００−１、１００−２、１００−３、１００−４は、誘電体層１２０Ａと誘電体層１４０とを用いて作製されている。誘電体層１２０Ａ、１４０Ａは、それぞれ、誘電体層１２０、１４０の平面視でのサイズを大きくしたものである。なお、図５（Ａ）、（Ｂ）には図示しないが、接地導体層１３０に対応する金属層は、誘電体層１２０Ａ、１４０Ａと平面視で同一のサイズを有する。
【００７０】
また、アンテナ装置５００は、誘電体層１４０の下面に設けられた同相電力分配器５０１、５０２、５０３を介して高周波電力が供給される。同相電力分配器５０１、５０２、５０３は、例えば、誘電体層１４０の下面に接続線路１５０及びマイクロストリップ線路５０１Ａ、５０２Ａ、５０３Ａと同じ導体層をパターニングして形成されるウィルキンソン分配器であってもよい。
【００７１】
同相電力分配器５０１、５０２、５０３は、マイクロストリップ線路５０１Ａ、５０２Ａ、５０３Ａによって接続されており、入力される高周波電力を２つに等分配して、同一位相の２つの高周波電力を出力する。
【００７２】
同相電力分配器５０２、５０３の出力は、アンテナ装置１００−１、１００−２、１００−３、１００−４に供給されているため、アンテナ装置１００−１、１００−２、１００−３、１００−４には、マイクロストリップ線路５０１Ａに入力される高周波電力が４等分されて供給される。
【００７３】
このように、アレイ状に配置したアンテナ装置１００−１、１００−２、１００−３、１００−４を含むアンテナ装置５００によれば、４つの円偏波の高周波電力を放射することが可能である。
【００７４】
なお、アンテナ装置１００−１、１００−２、１００−３、１００−４の間隔は、例えば、パッチアンテナ１１０の中心同士の間隔が、自由空間における動作周波数の１波長(λ)の半分（λ／２）になるように配置すればよい。
【００７５】
また、ここでは、一例として、アンテナ装置１００と同様のアンテナ装置１００−１、１００−２、１００−３、１００−４を一次元的（直線状）にアレイ状に配置したアンテナ装置５００を示すが、複数の装置を二次元的（平面状）に配置してもよい。二次元的な配置は、マトリクス状、千鳥状、又は、ランダムな配置であってもよい。
【００７６】
＜実施の形態２＞
図６は、実施の形態２のアンテナ装置２００を示す斜視図である。図７は、アンテナ装置２００を示す斜視分解図である。図８は、アンテナ装置２００の平面、底面、及び断面の構成を示す図である。図８（Ａ）は平面図、図８（Ｂ）は底面図、図８（Ｃ）は図８（Ａ）のＤ１−Ｄ２矢視断面図、図８（Ｄ）は図８（Ａ）のＥ１−Ｅ２矢視断面図、図８（Ｅ）は図８（Ａ）のＧ１−Ｇ２矢視断面図である。
【００７７】
図６乃至図８では、図示するようにＸＹＺ座標系を定義する。また、Ｚ軸正方向側の面を上面と称し、Ｚ軸負方向側の面を下面と称す。
【００７８】
実施の形態２のアンテナ装置２００は、実施の形態１のアンテナ装置１００のビアホール１６１、１６２の位置を変更するとともに、接続線路２５０の特性インピーダンスを変更したものである。以下では、実施の形態１のアンテナ装置１００と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７９】
アンテナ装置２００は、パッチアンテナ１１０、誘電体層１２０、接地導体層１３０、誘電体層１４０、接続線路２５０、及びビアホール２６１、２６２を含む。パッチアンテナ１１０、誘電体層１２０、接地導体層１３０、誘電体層１４０、及び接続線路２５０は、この順にＺ軸方向に積層されている。
【００８０】
パッチアンテナ１１０は、ＸＹ平面視（以下、平面視と称す）で正方形のパッチアンテナであり、中心線ＣＹ、ＣＸ上にそれぞれ位置する給電点Ｆ１、Ｆ２にビアホール２６１、２６２が接続される。ビアホール２６１の出力インピーダンスは５０Ωであり、ビアホール２６２の出力インピーダンスは１００Ωである。このため、ビアホール２６１は、ビアホール２６２よりも中心に近い位置でパッチアンテナ１１０に接続されている。
【００８１】
パッチアンテナ１１０は、給電点Ｆ１、Ｆ２でビアホール２６１、２６２によって９０度の位相差を有する高周波電力が給電されることにより、円偏波の電波をＺ軸方向に放射する。パッチアンテナ１１０は、平面視で正方形の誘電体層１２０と中心を合わせ、かつ、四辺を平行にした状態で、誘電体層１２０の上面に配設されている。
【００８２】
なお、実施の形態２では、実施の形態１と同様に、ビアホール２６１が第１ビアの一例であり、ビアホール２６２が第２ビアの一例である。パッチアンテナ１１０の中心から給電点Ｆ１（ビアホール２６１の接続点）までの距離は、第１距離の一例であり、パッチアンテナ１１０の中心から給電点Ｆ２（ビアホール２６２の接続点）までの距離は、第２距離の一例である。第２距離は第１距離よりも長い。
【００８３】
誘電体層１２０には、給電点Ｆ１、Ｆ２に合わせた位置に、貫通孔１２１Ａ、１２２Ａが形成されている。誘電体層１２０は、貫通孔１２１Ａ、１２２Ａの位置が実施の形態１の誘電体層１２０と異なるが、その他は実施の形態１の誘電体層１２０と同様である。
【００８４】
接地導体層１３０には、給電点Ｆ１、Ｆ２に合わせた位置に、貫通孔１３１Ａ、１３２Ａが形成されている。接地導体層１３０は、貫通孔１３１Ａ、１３２Ａの位置が実施の形態１の接地導体層１３０と異なるが、その他は実施の形態１の接地導体層１３０と同様である。
【００８５】
誘電体層１４０には、給電点Ｆ１、Ｆ２に合わせた位置に、貫通孔１４１Ａ、１４２Ａが形成されている。誘電体層１４０は、貫通孔１４１Ａ、１４２Ａの位置が実施の形態１の誘電体層１４０と異なるが、その他は実施の形態１の誘電体層１４０と同様である。
【００８６】
接続線路２５０は、マイクロストリップ線路２５１、分配線路２５２、２５３、マイクロストリップ線路２５４、２５５、調整線路１５６、及び抵抗器２５７を有する。接続線路２５０は、信号入力部２５０Ａと、端点２５０Ｄ及び２５０Ｇとの間を接続する接続線路の一例である。
【００８７】
ここで、接続点２５０Ｂは、マイクロストリップ線路２５１と、分配線路２５２及び２５３との接続点である。接続点２５０Ｃは、分配線路２５２と、マイクロストリップ線路２５４との接続点である。端点２５０Ｄは、マイクロストリップ線路２５４とビアホール２６１との接続点である。
【００８８】
接続点２５０Ｅは、分配線路２５３と、マイクロストリップ線路２５５との接続点である。接続点２５０Ｆは、マイクロストリップ線路２５５と、調整線路１５６との接続点である。端点２５０Ｇは、調整線路１５６とビアホール２６２との接続点である。なお、抵抗器２５７は、接続点２５０Ｃと２５０Ｅとの間を接続している。
【００８９】
マイクロストリップ線路２５１、分配線路２５２、２５３、マイクロストリップ線路２５４、２５５、調整線路１５６、及び抵抗器２５７は、それぞれ、実施の形態１のマイクロストリップ線路１５１、分配線路１５２、１５３、マイクロストリップ線路１５４、１５５、調整線路１５６、及び抵抗器１５７に対応する。
【００９０】
分配線路２５２、２５３、マイクロストリップ線路２５４、２５５、調整線路１５６、及び抵抗器２５７は、それぞれ、ビアホール２６１、２６２の位置及び出力インピーダンスの変更に伴い、実施の形態１のマイクロストリップ線路１５１、分配線路１５２、１５３、マイクロストリップ線路１５４、１５５、調整線路１５６、及び抵抗器１５７の位置及び出力インピーダンスを変更したものである。
【００９１】
ビアホール２６１、２６２は、それぞれ、実施の形態１のビアホール１６１、１６２の位置及び出力インピーダンスを変更したものである。
【００９２】
ビアホール２６１は、貫通孔１２１Ａ及び１４１Ａの内壁にめっき処理等で形成されるビアホールである。ビアホール２６１は、パッチアンテナ１１０の下面と端点２５０Ｄとを接続する。ビアホール２６１は、貫通孔１３１Ａの中を貫通しているが、接地導体層１３０には接続されていない。
【００９３】
また、ビアホール２６２は、貫通孔１２２Ａ及び１４２Ａの内壁にめっき処理等で形成されるビアホールである。ビアホール２６２は、パッチアンテナ１１０の下面と端点２５０Ｇとを接続する。ビアホール２６２は、貫通孔１３２Ａの中を貫通しているが、接地導体層１３０には接続されていない。
【００９４】
パッチアンテナ１１０は、ビアホール２６１及び２６２によって給電されるため、ビアホール２６１及び２６２が接続される点が給電点Ｆ１、Ｆ２となる。
【００９５】
マイクロストリップ線路２５１は、接続線路２５０の信号入力部２５０Ａと接続点２５０Ｂとの間を接続するマイクロストリップラインである。信号入力部２５０Ａにおける入力インピーダンスは、５０Ωに設定される。また、マイクロストリップ線路２５１の特性インピーダンスは、５０Ωに設定される。信号入力部２５０Ａの入力インピーダンスと、マイクロストリップ線路２５１の特性インピーダンスは、アンテナ装置２００が接続される系のインピーダンス（５０Ω）に等しい。
【００９６】
分配線路２５２、２５３、及び抵抗器２５７は、ウィルキンソン分配器を構築する。分配線路２５２及び２５３は、それぞれ、ウィルキンソン分配器の第１線路及び第２線路の一例であり、ウィルキンソン分配器は、電力分配器の一例である。分配線路２５２及び２５３は、ともに平面視でＵ字型に形成されている。
【００９７】
分配線路２５２は、マイクロストリップ線路２５１とマイクロストリップ線路２５４との間を接続するとともに、インピーダンス整合を取る線路である。マイクロストリップ線路２５１の特性インピーダンスは５０Ωであり、マイクロストリップ線路２５４の特性インピーダンスは５０Ωである。マイクロストリップ線路２５４の特性インピーダンスが５０Ωに設定されるのは、ビアホール２６１の出力インピーダンスが５０Ωに設定されるので、インピーダンス整合を取るためである。
【００９８】
同様に、分配線路２５３は、マイクロストリップ線路２５１とマイクロストリップ線路２５５との間を接続するとともに、インピーダンス整合を取る線路である。マイクロストリップ線路２５１の特性インピーダンスは５０Ωであり、マイクロストリップ線路２５５の特性インピーダンスは５０Ωである。マイクロストリップ線路２５５の特性インピーダンスが５０Ωに設定されるのは、マイクロストリップ線路２５４の特性インピーダンス（５０Ω）と等しくすることにより、電力の等分配を実現するためである。
【００９９】
すなわち、分配線路２５２、２５３を含むウィルキンソン分配器は、入力インピーダンスが５０Ωであり、出力インピーダンスが５０Ωである。
【０１００】
なお、分配線路２５２の端点（接続点２５０Ｃ）と、分配線路２５３の端点(接続点２５０Ｅ)との間に接続される抵抗器２５７の抵抗値は、ウィルキンソン分配器の出力インピーダンスＺＷ（５０Ω）の２倍に設定すればよい。ここでは、抵抗器２５７の抵抗値を１００Ωに設定すればよい。
【０１０１】
このような分配線路２５２と２５３の特性インピーダンスは、系のインピーダンスをＺ０（５０Ω）、ビアホール２６１の出力インピーダンスをＺｆ１（５０Ω）とすると、次式（３）で設定される。なお、ｓｑｒｔ(square root)は、二乗根を表す。
ｓｑｒｔ（２Ｚ０×Ｚｆ１）＝ｓｑｒｔ（２×５０×７０）＝約７０．７Ω      （３）
従って、分配線路２５２と２５３の特性インピーダンスは、約７０．７Ωに設定すればよい。
【０１０２】
また、分配線路２５２と２５３の線路長は、ウィルキンソン分配器を実現するために、動作周波数における電気長の９０度の長さに設定すればよい。電気長の９０度は、動作周波数における波長λ（電気長）の１／４（λ／４）である。
【０１０３】
このような分配線路２５２、２５３、及び抵抗器２５７によって構築されるウィルキンソン分配器は、３ｄＢ電力分配器であり、マイクロストリップ線路２５１から入力される信号の電力を分配線路２５２と２５３に等分配する。
【０１０４】
マイクロストリップ線路２５４は、一端側の接続点２５０Ｃで分配線路２５２に接続されており、他端側の端点２５０Ｄではビアホール２６１が接続される。このため、マイクロストリップ線路２５４の特性インピーダンスは５０Ωに設定される。これは、出力インピーダンスが５０Ωのビアホール２６１とインピーダンス整合を取るためである。マイクロストリップ線路２５４は、特性インピーダンスが５０Ωのマイクロストリップ線路であり、分配線路２５２とビアホール２６１との間を低損失な状態で接続するために設けられている。
【０１０５】
マイクロストリップ線路２５４を分配線路２５２とビアホール２６１との間に設けるのは、接続点２５０Ｃは分配線路２５２の端点であることと、接続点２５０Ｃには抵抗器２５７が接続されること等の理由から、ビアホール２６１を接続点２５０Ｃに形成することが製造上の観点から難しい場合が有り得るからである。このため、マイクロストリップ線路２５４の線路長は、できるだけ短いことが好ましく、理想的には電気長で０度（物理的な長さがゼロ）である。
【０１０６】
マイクロストリップ線路２５５は、分配線路２５３に接続点２５０Ｅで接続されており、特性インピーダンスが５０Ωに設定される。マイクロストリップ線路２５５は、電力を等分配する回路の対称性から、マイクロストリップ線路２５４と同一の特性インピーダンス及び線路長を有する線路として設けられている。
【０１０７】
調整線路１５６は、一端側の接続点２５０Ｆでマイクロストリップ線路２５５に接続されており、他端側の端点２５０Ｇではビアホール２６２が接続される。ビアホール２６２の出力インピーダンスは、１００Ωである。調整線路１５６は平面視でＵ字型である。
【０１０８】
調整線路１５６は、接続点２５０Ｆの出力インピーダンスと、ビアホール２６２の出力インピーダンスとの整合を取るとともに、ビアホール２６１からパッチアンテナ１１０に出力（給電）される信号の位相に対して、ビアホール２６２からパッチアンテナ１１０に出力（給電）される信号の位相を９０度遅延させるために設けられている。
【０１０９】
ここで、接続点２５０Ｆの出力インピーダンスは、回路の対称性から端点２５０Ｄの出力インピーダンスに等しい。端点２５０Ｄの出力インピーダンスは、ウィルキンソン分配器の出力インピーダンスＺＷに等しく、換言すれば、ビアホール２６１の出力インピーダンスＺｆ１に等しい。
【０１１０】
このため、調整線路１５６の特性インピーダンスは、接続点２５０Ｆの出力インピーダンスＺｆ１、ビアホール２６２の出力インピーダンスＺｆ２を用いると、次式（４）で表される。
【０１１１】
ｓｑｒｔ（Ｚｆ２×ＺＷ）＝ｓｑｒｔ（Ｚｆ２×Ｚｆ１）
＝ｓｑｒｔ（１００×５０）＝約７０．７Ω      （４）
従って、調整線路１５６の特性インピーダンスは、約７０．７Ωに設定すればよい。
【０１１２】
また、ビアホール２６１からパッチアンテナ１１０に出力（給電）される信号の位相に対して、ビアホール２６２からパッチアンテナ１１０に出力（給電）される信号の位相を９０度遅延させるために、調整線路１５６の線路長は、電気長の９０度に対応する線路長であればよい。
【０１１３】
ビアホール２６１と２６２のパッチアンテナ１１０の中心からの距離は異なるため、動作周波数における電気長の９０度の長さに対して、上述のように９０度の遅延を信号に与えるための調整線路１５６の線路長を多少増減させる場合がある。このような調整線路１５６の線路長の調整は、例えば、電磁界シミュレーションによって信号同士の位相差が９０度になるように行えばよい。
【０１１４】
このため、実施の形態２における電気長の９０度に対応する線路長とは、動作周波数における電気長の９０度の線路長（動作周波数における波長λ（電気長）の１／４（λ／４）に一致する線路長）と、上述のような調整を行った線路長との両方を含む意味である。
【０１１５】
以上のような構成により、アンテナ装置２００は、信号源から信号入力部２５０Ａに入力される高周波信号の電力をウィルキンソン分配器で等分配して接続点２５０Ｃ及び２５０Ｅに出力する。分配線路２５２及び２５３を含むウィルキンソン分配器は、入力インピーダンスが５０Ωであり、出力インピーダンスが５０Ωである。このため、等分配された高周波信号は、電力の損失が非常に少ない状態で、接続点２５０Ｃ及び２５０Ｅに伝送される。
【０１１６】
そして、接続点２５０Ｃに伝送された高周波信号は、マイクロストリップ線路２５４を経てビアホール２６１に伝送される。また、接続点２５０Ｅに伝送された高周波信号は、マイクロストリップ線路２５５及び２５６を経てビアホール２６２に伝送される。調整線路１５６は、高周波信号の周波数（アンテナ装置２００の動作周波数）の電気長の９０度に対応する線路長を有するため、ビアホール２６１に伝送される高周波信号よりも位相が９０度遅れている。
【０１１７】
そして、ビアホール２６１からパッチアンテナ１１０に高周波信号が給電されるとともに、ビアホール２６２からパッチアンテナ１１０に位相が９０度遅れた高周波信号が給電されることにより、パッチアンテナ１１０は、円偏波の電波をＺ軸方向に放射する。
【０１１８】
このようなアンテナ装置２００は、パッチアンテナ１１０の中心から給電点Ｆ１とＦ２までの距離が異なる。
【０１１９】
このため、従来のように中心から２つの給電点までの距離が等しいアンテナ装置に比べて、給電点Ｆ１とＦ２を離すことができる。
【０１２０】
従って、実施の形態２によれば、アイソレーションを改善したアンテナ装置２００を提供することができる。アイソレーションが改善されるため、良好な円偏波の特性が得られる。
【０１２１】
また、上述のように給電点Ｆ１とＦ２を離すことができるため、ビアホール２６１、２６２の加工が容易になる。特に、高周波信号の周波数が高くなればなるほど、給電点Ｆ１とＦ２との間の距離は短くなる。このような場合には、特に、従来のアンテナ装置に比べて、製造が容易なアンテナ装置２００を提供することができる。
【０１２２】
＜実施の形態３＞
図９は、実施の形態３のアンテナ装置３００を示す斜視図である。図１０は、アンテナ装置３００を示す斜視分解図である。図１１は、アンテナ装置３００の平面、底面、及び断面の構成を示す図である。図１１（Ａ）は平面図、図１１（Ｂ）は底面図、図１１（Ｃ）は図１１（Ａ）のＨ１−Ｈ２矢視断面図、図１１（Ｄ）は図１１（Ａ）のＩ１−Ｉ２矢視断面図である。
【０１２３】
図９乃至図１１では、図示するようにＸＹＺ座標系を定義する。また、Ｚ軸正方向側の面を上面と称し、Ｚ軸負方向側の面を下面と称す。
【０１２４】
実施の形態３のアンテナ装置３００は、実施の形態２のアンテナ装置２００のビアホール２６１、２６２の位置はそのままで、接続線路２５０を接続線路３５０に変更したものである。また、接続線路３５０を用いることにより、実施の形態２とは給電点Ｆ１とＦ２とが入れ替わっている。
【０１２５】
すなわち、ビアホール２６１及び２６２が接続される点がそれぞれ給電点Ｆ２及びＦ１になり、ビアホール２６２（Ｆ１）からパッチアンテナ１１０に給電される高周波信号に対して、位相が９０度遅延された高周波信号がビアホール２６１（Ｆ２）からパッチアンテナ１１０に給電される。
【０１２６】
実施の形態３では、ビアホール２６２が第１ビアの一例であり、ビアホール２６１が第２ビアの一例である。また、実施の形態３では、パッチアンテナ１１０の中心からビアホール２６２の接続点までの距離が第１距離の一例であり、パッチアンテナ１１０の中心からビアホール２６１の接続点までの距離が第２距離の一例である。実施の形態３では、第１距離は、第２距離よりも長い。
【０１２７】
以下では、実施の形態２のアンテナ装置２００と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１２８】
アンテナ装置３００は、パッチアンテナ１１０、誘電体層１２０、接地導体層１３０、誘電体層１４０、接続線路３５０、及びビアホール２６１、２６２を含む。パッチアンテナ１１０、誘電体層１２０、接地導体層１３０、誘電体層１４０、及び接続線路３５０は、この順にＺ軸方向に積層されている。
【０１２９】
接続線路３５０は、マイクロストリップ線路３５１と調整線路３５２を有する。接続線路３５０は、信号入力部３５０Ａと、端点３５０Ｃとの間を接続する接続線路の一例である。
【０１３０】
ここで、接続点３５０Ｂは、マイクロストリップ線路３５１と、調整線路３５２と、ビアホール２６２との接続点である。端点３５０Ｃは、調整線路３５２の端点であるとともに、調整線路３５２とビアホール２６１との接続点である。
【０１３１】
パッチアンテナ１１０は、ビアホール２６１及び２６２によって給電されるため、ビアホール２６１及び２６２が接続される点は、それぞれ、給電点Ｆ２及びＦ１である。
【０１３２】
マイクロストリップ線路３５１は、信号入力部３５０Ａと接続点３５０Ｂとの間を接続するマイクロストリップラインである。信号入力部３５０Ａにおける入力インピーダンスは、５０Ωに設定される。また、マイクロストリップ線路３５１の特性インピーダンスは、５０Ωに設定される。信号入力部３５０Ａの入力インピーダンスと、マイクロストリップ線路３５１の特性インピーダンスは、アンテナ装置３００が接続される系のインピーダンス（５０Ω）に等しい。
【０１３３】
調整線路３５２は、一端側の接続点３５０Ｂでマイクロストリップ線路３５１とビアホール２６２に接続されており、他端側の端点３５０Ｃではビアホール２６１が接続される。ビアホール２６１の出力インピーダンスは、５０Ωであり、ビアホール２６２の出力インピーダンスは、１００Ωである。調整線路３５２は平面視でＵ字型である。
【０１３４】
調整線路３５２は、ビアホール２６２の出力インピーダンスと、ビアホール２６１の出力インピーダンスとの整合を取るとともに、ビアホール２６２からパッチアンテナ１１０に出力（給電）される信号の位相に対して、ビアホール２６１からパッチアンテナ１１０に出力（給電）される信号の位相を９０度遅延させるために設けられている。
【０１３５】
また、マイクロストリップ線路３５１と調整線路３５２は、マイクロストリップ線路３５１と接続される接続点３５０Ｂにおいて、ビアホール２６２と調整線路３５２とに電力を等分配できるように、特性インピーダンスが設定されている。
【０１３６】
ここで、調整線路３５２の特性インピーダンスは、ビアホール２６１の出力インピーダンスＺｆ２と、ビアホール２６２の出力インピーダンスＺｆ１を用いると、次式（５）で表される。
【０１３７】
ｓｑｒｔ（Ｚｆ２×Ｚｆ１）＝ｓｑｒｔ（５０×１００）＝約７０．７Ω      （５）
なお、調整線路３５２を用いて電力を等分配できる理由については、図１２を用いて後述する。
【０１３８】
また、ビアホール２６２からパッチアンテナ１１０に出力（給電）される信号の位相に対して、ビアホール２６１からパッチアンテナ１１０に出力（給電）される信号の位相を９０度遅延させるために、調整線路３５２の線路長は、電気長の９０度に対応する線路長であればよい。
【０１３９】
ビアホール２６１と２６２のパッチアンテナ１１０の中心からの距離は異なるため、動作周波数における電気長の９０度の長さに対して、上述のように９０度の遅延を信号に与えるための調整線路３５２の線路長を多少増減させる場合がある。このような調整線路３５２の線路長の調整は、例えば、電磁界シミュレーションによって信号同士の位相差が９０度になるように行えばよい。
【０１４０】
このため、実施の形態３における電気長の９０度に対応する線路長とは、動作周波数における電気長の９０度の線路長（動作周波数における波長λ（電気長）の１／４（λ／４）に一致する線路長）と、上述のような調整を行った線路長との両方を含む意味である。
【０１４１】
ここで、図１２に示す等価回路を用いて、マイクロストリップ線路３５１と調整線路３５２との接続点３５０Ｂにおける電力の等分配について説明する。
【０１４２】
図１２は、接続線路３５０の等価回路図である。
【０１４３】
マイクロストリップ線路３５１とビアホール２６２を除いた状態で、接続点３５０Ｂから調整線路３５２を見ると、インピーダンスは、１００Ωに見える。
【０１４４】
すなわち、接続点３５０Ｂには、出力インピーダンスが１００Ωのビアホール２６２と、１００Ωのインピーダンスが並列に接続されているように見えることになる。
【０１４５】
従って、接続点３５０Ｂは、マイクロストリップ線路３５１を伝送される高周波信号の電力を、ビアホール２６２と調整線路３５２とに等分配する分配器として機能する。このように接続点３５０Ｂで電力を等分配できるのは、マイクロストリップ線路３５１及び３５２の特性インピーダンスと、ビアホール２６１及び２６２の出力インピーダンスとの組み合わせによって実現されるものである。このため、接続点３５０Ｂに電力を等分配する分配器があるものとして取り扱うことができる。
【０１４６】
以上より、上述のような構成の接続線路３５０により、マイクロストリップ線路３５１を伝送される高周波信号の電力をビアホール２６２と調整線路３５２とに等分配するとともに、ビアホール２６２からパッチアンテナ１１０に出力（給電）される信号の位相に対して、ビアホール２６１からパッチアンテナ１１０に出力（給電）される信号の位相を９０度遅延させることができる。
【０１４７】
また、以上のような構成により、アンテナ装置３００は、信号源から信号入力部３５０Ａに入力される高周波信号の電力を接続線路３５０で等分配して接続点３５０Ｂに接続されるビアホール２６２と、端点３５０Ｃに接続されるビアホール２６１とに出力する。
【０１４８】
調整線路３５２は、高周波信号の周波数（アンテナ装置３００の動作周波数）の電気長の９０度に対応する線路長を有するため、ビアホール２６１に伝送される高周波信号は、ビアホール２６２に伝送される高周波信号よりも位相が９０度遅れている。
【０１４９】
そして、ビアホール２６２からパッチアンテナ１１０に高周波信号が給電されるとともに、ビアホール２６１からパッチアンテナ１１０に位相が９０度遅れた高周波信号が給電されることにより、パッチアンテナ１１０は、円偏波の電波をＺ軸方向に放射する。
【０１５０】
このようなアンテナ装置３００は、パッチアンテナ１１０の中心から給電点Ｆ１とＦ２までの距離が異なる。
【０１５１】
このため、従来のように中心から２つの給電点までの距離が等しいアンテナ装置に比べて、給電点Ｆ１とＦ２を離すことができる。
【０１５２】
従って、実施の形態３によれば、アイソレーションを改善したアンテナ装置３００を提供することができる。アイソレーションが改善されるため、良好な円偏波の特性が得られる。
【０１５３】
また、上述のように給電点Ｆ１とＦ２を離すことができるため、ビアホール２６１、２６２の加工が容易になる。特に、高周波信号の周波数が高くなればなるほど、給電点Ｆ１とＦ２との間の距離は短くなる。このような場合には、特に、従来のアンテナ装置に比べて、製造が容易なアンテナ装置３００を提供することができる。
【０１５４】
また、実施の形態３のアンテナ装置３００は、ウィルキンソン分配器を含まないため、接続線路３５０の構成が簡易であり、より低いコストで、より簡単に製造することができる。
【０１５５】
以上、本発明の例示的な実施の形態のアンテナ装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
第１誘電体層と、
前記第１誘電体層の第１面に設けられるパッチアンテナと、
前記第１誘電体層の第２面に設けられる基準電位層と、
前記基準電位層を介して前記第１誘電体層に積層される第２誘電体層と、
前記第２誘電体層の前記基準電位層に面する第１面とは反対の第２面に設けられ、高周波信号が入力される信号入力部と、
平面視で前記パッチアンテナの中心を通る第１軸上で前記中心から第１距離の位置において、前記第１誘電体層、前記基準電位層、及び前記第２誘電体層を貫通し、前記パッチアンテナに接続される一端を有する第１ビアと、
前記パッチアンテナの前記中心を通り前記第１軸に平面視で直交する第２軸上で前記中心から前記第１距離とは異なる第２距離の位置において、前記第１誘電体層、前記基準電位層、及び前記第２誘電体層を貫通し、前記パッチアンテナに接続される一端を有する第２ビアと、
前記第２誘電体層の前記第２面に設けられ、前記信号入力部と前記第１ビアの他端及び前記第２ビアの他端との間を接続するとともにインピーダンスを整合させる接続線路であって、前記信号入力部に入力される前記高周波信号を前記第１ビアから前記パッチアンテナに出力する第１信号と、前記第２ビアから前記パッチアンテナに出力する第２信号とに等分配するとともに、前記第１信号の位相に対して前記第２信号の位相を９０度異ならせる接続線路と
を含む、アンテナ装置。
（付記２）
前記第１ビアの第１出力インピーダンスと、前記第２ビアの第２出力インピーダンスとは異なる、付記１記載のアンテナ装置。
（付記３）
前記接続線路は、
前記信号入力部に入力される前記高周波信号を前記第１信号と前記第２信号に等分配して伝送する第１線路と第２線路を備える電力分配器と、
前記第２線路と前記第２ビアとの間を接続し、前記第２線路との接続点の出力インピーダンスと前記第２ビアの出力インピーダンスとを整合させる特性インピーダンスを有し、前記高周波信号の動作周波数における電気長の９０度に対応する線路長を有する調整線路と
を有し、
前記第１信号は、前記第１線路を介して前記第１ビアに入力され、
前記第２信号は、前記第２線路及び前記調整線路を介して前記第１信号の位相に対して９０度異ならされて前記第２ビアに入力される、付記１又は２記載のアンテナ装置。
（付記４）
前記第１線路及び前記第２線路は、ともに、前記信号入力部の入力インピダンスと、前記第１ビアの第１出力インピーダンスとを整合させる特性インピーダンスを有し、
前記調整線路の前記特性インピーダンスは、前記第２線路と前記調整線路との接続点の出力インピーダンスと、前記第２ビアの第２出力インピーダンスとの二乗根に基づいて設定される、付記３記載のアンテナ装置。
（付記５）
前記電力分配器は、前記第１線路の前記信号入力部に接続される一端とは反対の他端と、前記第２線路の前記信号入力部に接続される一端とは反対の他端とを接続し、前記第１線路の前記他端の出力インピーダンスの２倍のインピーダンスを有する、抵抗器をさらに備える、付記３又は４記載のアンテナ装置。
（付記６）
前記電力分配器は、ウィルキンソン分配器である、付記３乃至５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記７）
前記第２距離は前記第１距離よりも長く、前記第２ビアの第２出力インピーダンスは前記第１ビアの第１出力インピーダンスよりも大きい、付記１乃至６のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記８）
前記第１ビアの第１出力インピーダンスは、前記第２ビアの第２出力インピーダンスの２倍であり、
前記接続線路は、
前記信号入力部と前記第１ビアとを接続し、前記第２出力インピーダンスに等しい第１特性インピーダンスを有する第１線路と、
前記第１線路に連続して接続されるとともに、前記第１ビアと前記第２ビアとの間を接続し、第２特性インピーダンスを有し、前記高周波信号の動作周波数における電気長の９０度に対応する線路長を有する第２線路と
を有し、
前記第２特性インピーダンスは、前記第１出力インピーダンスと前記第２出力インピーダンスとの二乗根に基づいて設定され、
前記第１信号は、前記第１線路を介して前記第１ビアに入力され、
前記第２信号は、前記第１線路及び前記第２線路を介して、前記第１信号の位相に対して９０度異ならされて前記第２ビアに入力される、付記１又は２記載のアンテナ装置。
（付記９）
前記第１距離は前記第２距離よりも長い、付記８記載のアンテナ装置。
（付記１０）
平面視で前記パッチアンテナの前記中心において、前記第１誘電体層を貫通し、前記パッチアンテナと、前記基準電位層とを接続する、基準電位ビアをさらに含む、付記１乃至９のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記１１）
前記第１ビアの第１出力インピーダンス及び前記第２ビアの第２出力インピーダンスは、前記信号入力部の入力インピーダンス以上である、付記１乃至１０のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記１２）
前記パッチアンテナ、前記第１ビア、前記第２ビア、及び前記接続線路の組を複数組含む、付記１乃至１１のいずれか一項記載のアンテナ装置。
【符号の説明】
【０１５６】
１００  アンテナ装置
１１０  パッチアンテナ
１２０  誘電体層
１３０  接地導体層
１４０  誘電体層
１５０  接続線路
１５０Ａ  信号入力部
１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｅ、１５０Ｆ  接続点
１５０Ｄ、１５０Ｇ  端点
１５１  マイクロストリップ線路
１５２、１５３  分配線路
１５４、１５５  マイクロストリップ線路
１５６  調整線路
１５７  抵抗器
１６１、１６２、１７０  ビアホール
１００Ａ  アンテナ装置
１００−１、１００−２、１００−３、１００−４  アンテナ装置
２００  アンテナ装置
２５０  接続線路
２５０Ａ  信号入力部
２５０Ｂ、２５０Ｃ、２５０Ｅ、２５０Ｆ  接続点
２５０Ｄ、２５０Ｇ  端点
２５１  マイクロストリップ線路
２５２、２５３  分配線路
２５４、２５５  マイクロストリップ線路
２５６  調整線路
２６１、２６２  ビアホール
３００  アンテナ装置
３５０  接続線路
３５０Ａ  信号入力部
３５０Ｂ  接続点
３５０Ｃ  端点
３５１  マイクロストリップ線路
３５２  調整線路
５００  アンテナ装置
５０１、５０２、５０３  同相電力分配器
５０１Ａ、５０２Ａ、５０３Ａ  マイクロストリップ線路
【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】
0006439481.tif 000010
【図１０】
0006439481.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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