(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアンテナと第２のアンテナとが略鏡像対称に配置された構成をそれぞれ備える第１と第２の複数周波アンテナを備え、
前記第１のアンテナは、複数の共振周波数を持ち、第１の入出力端子と、第１のアンテナ導体と、第１のインダクタと第１のキャパシタとの直列回路であって前記第１の入出力端子と前記第１のアンテナ導体とを接続する直列回路と、一端が前記第１のアンテナ導体に接続された第２のインダクタと、を備え、
前記第２のアンテナは、複数の共振周波数を持ち、第２の入出力端子と、第２のアンテナ導体と、第３のインダクタと第２のキャパシタとの直列回路であって前記第２の入出力端子と前記第２のアンテナ導体とを接続する直列回路と、一端が前記第２のアンテナ導体に接続され、他端が前記第２のインダクタの他端に接続された第４のインダクタと、を備え、
前記第１の複数周波アンテナと前記第２の複数周波アンテナとは、９０度未満の所定角度を有するように、前記第１の複数周波アンテナの中心点と前記第２の複数周波アンテナの中心点とが重なるように配置され、前記第１の複数周波アンテナの第４のインダクタの他端が、前記第２の複数周波アンテナの第４のインダクタの他端と接続されている、
ことを特徴とする複数周波円偏波アンテナ。
【請求項２】
前記第１のアンテナの複数の共振周波数と、前記第２のアンテナの複数の共振周波数とは、実質的に同一である、
ことを特徴とする請求項１に記載の複数周波円偏波アンテナ。
【請求項３】
誘電体板をさらに備え、
前記第１及び第２の入出力端子と前記第１及び第２のアンテナ導体とは、前記誘電体板の一面に形成され、
前記第２及び第４のインダクタは、前記誘電体板の他面に配置され、ビアを介して前記第２のインダクタの一端が前記第１のアンテナ導体に、前記第４のインダクタの一端が前記第２のアンテナ導体に接続され、
前記第１のキャパシタは、前記第１のアンテナ導体の一部と、前記誘電体板の他面に配置され前記第１のアンテナ導体の一部に対向する第１の導電体と、前記第１のアンテナ導体の一部と前記第１の導電体との間に位置する前記誘電体板と、から構成され、
前記第２のキャパシタは、前記第２のアンテナ導体の一部と、前記誘電体板の他面に配置され前記第２のアンテナ導体の一部に対向する第２の導電体と、前記第２のアンテナ導体の一部と前記第２の導電体との間に位置する前記誘電体板と、から構成され、
前記第１のインダクタは、前記誘電体板の一面に配置され、一端がビアを介して前記第１の導電体と接続され、他端が前記第１の入出力端子に接続され、
前記第３のインダクタは、前記誘電体板の一面に配置され、一端がビアを介して前記第２の導電体と接続され、他端が前記第２の入出力端子に接続されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の複数周波円偏波アンテナ。
【請求項４】
一端が前記第１の複数周波アンテナの第１の入出力端子に接続され、他端が前記第１の複数周波アンテナの第２の入出力端子に接続される第１の信号源と、
一端が前記第２の複数周波アンテナの第１の入出力端子に接続され、他端が前記第２の複数周波アンテナの第２の入出力端子に接続される第２の信号源と、をさらに備え、
前記第１の信号源が発生する信号と、前記第２の信号源が発生する信号とは、振幅が同じであり、且つ、位相差が前記所定角度に対応する位相差である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の複数周波円偏波アンテナ。
【請求項５】
前記第１の信号源が発生する信号と、前記第２の信号源が発生する信号とは、振幅が同じであり、且つ、位相差が「位相差＝π−前記所定角度」である、
ことを特徴とする請求項４に記載の複数周波円偏波アンテナ。
【請求項６】
前記第１の複数周波アンテナの第１の入出力端子と前記第２の複数周波アンテナの第１の入出力端子とが接続されて１つの入出力端子を形成し、前記第１の複数周波アンテナの第２の入出力端子と前記第２の複数周波アンテナの第２の入出力端子とが接続されて１つの入出力端子を形成し、
一端が前記第１の複数周波アンテナの第１の入出力端子に接続され、他端が前記第１の複数周波アンテナの第２の入出力端子に接続される信号源をさらに備え、
前記第１の複数周波アンテナから放射される電波と、前記第２の複数周波アンテナから放射される電波とが、振幅が同じであり、且つ、位相差が前記所定角度に対応する位相差となるように、前記第１乃至４のインダクタのインダクタンス、並びに、前記第１及び第２のキャパシタのキャパシタンスが調整されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の複数周波円偏波アンテナ。
【請求項７】
前記第１の複数周波アンテナから放射される電波と、前記第２の複数周波アンテナから放射される電波とが、振幅が同じであり、且つ、位相差が「位相差＝π−前記所定角度」となるように、前記第１乃至４のインダクタのインダクタンス、並びに、前記第１及び第２のキャパシタのキャパシタンスが調整されている、
ことを特徴とする請求項６に記載の複数周波円偏波アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型の複数周波円偏波アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）を搭載した携帯端末やカーナビゲーション等の様々な無線通信システムが普及している。ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）の普及により、カーナビゲーションシステムでは、ＧＰＳとＥＴＣの複周波の円偏波に対応できる車載用のアンテナの開発が求められている。さらに、カーナビゲーションシステムのみならず携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ、腕時計等、小型な携帯端末の筐体に内蔵可能な小型の円偏波アンテナの開発が求められている。
【０００３】
小型円偏波アンテナに関しては、誘電率の高いセラミックスを用いたパッチアンテナが広く使われている。
しかしながら、誘電率の高いセラミックスを用いたパッチアンテナは、重く、製造が困難で、薄型化が困難である。
複数の周波数で小型軽量化が可能で、利得の大きい小型の複数周波アンテナが特許文献１に開示されている。
しかし、このアンテナは、直線偏波用であり、円偏波には対応していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０３５６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
誘電率の高いセラミックスを用いたパッチアンテナは、プリント基板にパターニングして形成されるアンテナと比較して重量があり、製造法も複雑で高価な上、薄型化が困難であるといった問題があった。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、小型で製造が簡単な薄型かつ軽量の複数周波円偏波アンテナ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】
上記目的を達成するため、本発明に係る複数周波円偏波アンテナは、
第１のアンテナと第２のアンテナとが略鏡像対称に配置された構成をそれぞれ備える第１と第２の複数周波アンテナを備え、
前記第１のアンテナは、複数の共振周波数を持ち、第１の入出力端子と、第１のアンテナ導体と、第１のインダクタと第１のキャパシタとの直列回路であって前記第１の入出力端子と前記第１のアンテナ導体とを接続する直列回路と、一端が前記第１のアンテナ導体に接続された第２のインダクタと、を備え、
前記第２のアンテナは、複数の共振周波数を持ち、第２の入出力端子と、第２のアンテナ導体と、第３のインダクタと第２のキャパシタとの直列回路であって前記第２の入出力端子と前記第２のアンテナ導体とを接続する直列回路と、一端が前記第２のアンテナ導体に接続され、他端が前記第２のインダクタの他端に接続された第４のインダクタと、を備え、
前記第１の複数周波アンテナと前記第２の複数周波アンテナとは、９０度未満の所定角度を有するように、前記第１の複数周波アンテナの中心点と前記第２の複数周波アンテナの中心点とが重なるように配置され、前記第１の複数周波アンテナの第４のインダクタの他端が、前記第２の複数周波アンテナの第４のインダクタの他端と接続されている、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、小型で製造が簡単な薄型かつ軽量の複数周波円偏波アンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る複数周波円偏波アンテナの平面図である。
【図２】図１に示す複数周波円偏波アンテナの底面図である。
【図３】図１に示す複数周波円偏波アンテナを構成する複数周波アンテナの斜視図である。
【図４】図１に示す複数周波円偏波アンテナを構成する複数周波アンテナの断面図である。
【図５】図１に示す複数周波円偏波アンテナを構成する複数周波アンテナの等価回路の一部分を示す図である。
【図６】図１に示す複数周波円偏波アンテナを構成する複数周波アンテナの等価回路を示す図である。
【図７】図１に示す複数周波円偏波アンテナの等価回路の全体を示す図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、図１に示す複数周波円偏波アンテナの送信時及び受信時の構成を示す入出力端子部分の拡大図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る複数周波円偏波アンテナの平面図である。
【図１０】図９に示す複数周波円偏波アンテナの底面図である。
【図１１】図９に示す複数周波円偏波アンテナの等価回路の全体を示す図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は、図９に示す複数周波円偏波アンテナの送信時及び受信時の構成を示す入出力端子部分の拡大図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、図１１に示す各素子の値を変化させた時の位相差φの変化量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態１に係る複数周波円偏波アンテナ１００を説明する。
【００１１】
図１〜８を参照して、実施形態１に係る複数周波円偏波アンテナ１００の構成を説明する。なお、図中のＸ，Ｙ，Ｚ軸は、各図に共通の方向を示す。
【００１２】
図１に示すように、複数周波円偏波アンテナ１００は、複数周波アンテナ９００と、複数周波アンテナ９０１とから構成される。複数周波アンテナ９００と複数周波アンテナ９０１は同様の構成をしており、複数周波円偏波アンテナ１００は、複数周波アンテナ９００と複数周波アンテナ９０１とのなす角度が９０度未満となるように、中心点１９９で接続されて構成される。具体的には、図２に示すように、複数周波アンテナ９００のシャントインダクタ用導体１７０、２７０と、複数周波アンテナ９０１のシャントインダクタ用導体３７０、４７０とが、中心点１９９で接続されて構成される。シャントインダクタ用導体１７０、２７０、３７０、４７０については後述する。
【００１３】
複数周波円偏波アンテナ１００を構成する複数周波アンテナ９００と複数周波アンテナ９０１の構成について説明する。なお、上記のとおり複数周波アンテナ９００と複数周波アンテナ９０１は同様の構成であることから、複数周波アンテナ９０１の各構成については括弧書きで示す。
【００１４】
複数周波アンテナ９００（９０１）は、図３及び図４に示すように、基板９９と、複数周波アンテナ１０１，１０２（１０３，１０４）と、から構成される。
【００１５】
基板９９は、板状の誘電体で、例えば、ガラスエポキシ基板（ＦＲ４）から構成される。
【００１６】
複数周波アンテナ１０１（１０３）と複数周波アンテナ１０２（１０４）は同様の構成をしており、放射する電磁波の主伝搬方向が同方向になるように、略鏡像対称に基板９９に配置されている。複数周波アンテナ１０１，１０２（１０３，１０４）は、入出力端子１１０，２１０（３１０，４１０）、アンテナ素子１２０，２２０（３２０，４２０）、ビア１３０，１５０ａ，１５０ｂ，２３０，２５０ａ，２５０ｂ（３３０，３５０ａ，３５０ｂ，４３０，４５０ａ，４５０ｂ）、ビア導体１５０，２５０（３５０，４５０）、シリーズインダクタ用導体１４０，２４０（３４０，４４０）、シリーズキャパシタ用導体１６０ａ，１６０ｂ，２６０ａ，２６０ｂ（３６０ａ，３６０ｂ，４６０ａ，４６０ｂ）、シャントインダクタ用導体１７０，２７０（３７０，４７０）から構成されている。
【００１７】
入出力端子１１０，２１０（３１０，４１０）は、基板９９の一方の主面のほぼ中央に近接して形成されており、一端部がシリーズインダクタ用導体１４０，２４０（３４０，４４０）の他端に接続されている。入出力端子１１０，２１０（３１０，４１０）には、図示せぬ１対の給電線が接続され、差動信号が供給される。入出力端子１１０，２１０（３１０，４１０）は給電点として機能する。
【００１８】
アンテナ素子１２０，２２０（３２０，４２０）は、上底より下底が長い等脚台形の導体板と、この等脚台形の下底に接続された半円の導体板と、から構成される。アンテナ素子１２０（３２０）とアンテナ素子２２０（４２０）は、その等脚台形の上底が対向するように、基板９９の一方の主面に配置されている。
【００１９】
ビア１３０，２３０（３３０，４３０）は、アンテナ素子１２０，２２０（３２０，４２０）を構成する等脚台形の２本の対角線のほぼ交点を、基板９９の一方の主面から他方の主面に貫通して形成される。ビア１３０，２３０（３３０，４３０）の内部には、一端部がアンテナ素子１２０，２２０（３２０，４２０）に接続された導体が充填されている。
【００２０】
ビア導体１５０，２５０（３５０，４５０）は、基板９９の一方の主面に配置されている。ビア導体１５０，２５０（３５０，４５０）は、基板９９の一方の主面から他方の主面に貫通して形成される２つのビア１５０ａ及び１５０ｂ，２５０ａ及び２５０ｂ（３５０ａ及び３５０ｂ，４５０ａ及び４５０ｂ）を介してシリーズキャパシタ用導体１６０ａ及び１６０ｂ，２６０ａ及び２６０ｂ（３６０ａ及び３６０ｂ，４６０ａ及び４６０ｂ）に接続されている。
【００２１】
シリーズインダクタ用導体１４０，２４０（３４０，４４０）は、線路導体から構成され、基板９９の一方の主面に形成されており、その一端は、ビア導体１５０，２５０（３５０，４５０）に接続されている。
【００２２】
シリーズキャパシタ用導体１６０ａ（３６０ａ）とシリーズキャパシタ用導体１６０ｂ（３６０ｂ）とは、間にシャントインダクタ用導体１７０（３７０）を挟むように、基板９９の他方の主面に、アンテナ素子１２０（３２０）の一部に対向して、配置されている。アンテナ素子１２０（３２０）の一部とシリーズキャパシタ用導体１６０ａ，１６０ｂ（３６０ａ，３６０ｂ）の対向部分と、基板９９のそれらの間に位置している部分により、アンテナ素子１２０（３２０）に直列に接続されたシリーズキャパシタが形成される。
【００２３】
同様に、シリーズキャパシタ用導体２６０ａ（４６０ａ）とシリーズキャパシタ用導体２６０ｂ（４６０ｂ）とは、間にシャントインダクタ用導体２７０（４７０）を挟むように、基板９９の他方の主面に、アンテナ素子２２０（４２０）の一部に対向して、配置されている。アンテナ素子２２０（４２０）の一部とシリーズキャパシタ用導体２６０ａ，２６０ｂ（４６０ａ，４６０ｂ）の対向部分と、基板９９のそれらの間に位置している部分により、アンテナ素子２２０（４２０）に直列に接続されたシリーズキャパシタが形成される。
【００２４】
シャントインダクタ用導体１７０，２７０（３７０，４７０）は、線路導体から構成され、基板９９の他方の主面上に延在し、一端がビア１３０，２３０（３３０，４３０）の他端部に接続されている。シャントインダクタ用導体１７０，２７０（３７０，４７０）の他端は、基板９９の他方の主面のほぼ中央の中心点１９９において、相互に接続されている。つまり、複数周波アンテナ１０１（１０３）と複数周波アンテナ１０２（１０４）とは、中心点１９９において、相互に接続される。
【００２５】
複数周波アンテナ９００（９０１）は、入出力端子１１０，２１０（３１０，４１０）との間に供給された送信信号を電波として空間に放射し、受信した電波を電気信号に変換して入出力端子１１０，２１０（３１０，４１０）から給電線に伝送する。
【００２６】
上記構成の複数周波アンテナ９００（９０１）は、例えば、基板９９にビア１３０，１５０ａ，１５０ｂ，２３０，２５０ａ，２５０ｂ（３３０，３５０ａ，３５０ｂ，４３０，４５０ａ，４５０ｂ）を開口し、この開口をメッキ等で充填し、続いて、基板９９の両面に銅箔を貼り付け、銅箔をＰＥＰ（光エッチング法）等によりパターニングすることにより製造される。
【００２７】
上述した物理的構成を有する複数周波アンテナ９００（９０１）を構成する複数周波アンテナ１０１，１０２（１０３，１０４）の電気的構成は、図５に示す等価回路で表される。
図示するように、複数周波アンテナ１０１，１０２（１０３，１０４）は、電気的には、シリーズインダクタＬｓｅｒと、シリーズキャパシタＣｓｅｒと、アンテナ素子１２０，２２０（３２０，４２０）の等価回路ＡＮＴと、シャントインダクタＬｓｈと、空間との結合の等価回路ＡＮＴｓと、入出力端子１１０，２１０（３１０，４１０）と、接続点１９８（３９８）と、から構成される。
【００２８】
なお、シリーズインダクタＬｓｅｒはシリーズインダクタ用導体１４０，２４０（３４０，４４０）のインダクタンスに対応し、シャントインダクタＬｓｈはシャントインダクタ用導体１７０，２７０（３７０，４７０）のインダクタンスに対応する。また、シリーズキャパシタＣｓｅｒは、シリーズキャパシタ用導体１６０ａ，１６０ｂ，２６０ａ，２６０ｂ等（３６０ａ，３６０ｂ，４６０ａ，４６０ｂ等）によって形成されるシリーズキャパシタに対応する。
【００２９】
アンテナ素子１２０，２２０（３２０，４２０）の等価回路ＡＮＴは、入力インピーダンスを右手系の線路で表現した回路であり、インダクタＬ１ａｎｔとインダクタＬ２ａｎｔとキャパシタＣａｎｔから構成される。
【００３０】
アンテナ素子１２０，２２０（３２０，４２０）の等価回路ＡＮＴにおけるインダクタＬ１ａｎｔのインダクタンス、インダクタＬ２ａｎｔのインダクタンス、キャパシタＣａｎｔのキャパシタンスは、アンテナ素子１２０，２２０（３２０，４２０）のサイズと形状にほぼ依存し、アンテナ素子１２０，２２０（３２０，４２０）のサイズと形状が定まるとほぼ定まる。
【００３１】
空間との結合の等価回路ＡＮＴｓは、アンテナ素子１２０，２２０（３２０，４２０）のサイズと形状に依存し、アンテナ素子１２０，２２０（３２０，４２０）と空間との結合によるインピーダンスを表現する回路である。空間との結合の等価回路ＡＮＴｓは、キャパシタＣｓと、基準インピーダンスＲｓと、インダクタＬｓから構成される。
【００３２】
入出力端子１１０，２１０（３１０，４１０）には、シリーズインダクタＬｓｅｒとシリーズキャパシタＣｓｅｒとの直列回路の一端が接続される。
【００３３】
シリーズインダクタＬｓｅｒとシリーズキャパシタＣｓｅｒとの直列回路の他端には、アンテナ素子１２０，２２０（３２０，４２０）の等価回路ＡＮＴを構成するインダクタＬ１ａｎｔの一端が接続される。インダクタＬ１ａｎｔの他端には、キャパシタＣａｎｔの一端とインダクタＬ２ａｎｔの一端が接続される。キャパシタＣａｎｔの他端は、接続点１９８（３９８）に接続される。
【００３４】
シャントインダクタＬｓｈの一端は、インダクタＬ２ａｎｔの他端に接続される。シャントインダクタＬｓｈの他端は、接続点１９８（３９８）に接続される。
【００３５】
空間との結合の等価回路ＡＮＴｓのキャパシタＣｓの一端が、インダクタＬ２ａｎｔの他端とシャントインダクタＬｓｈの一端とに接続される。キャパシタＣｓの他端には、インダクタＬｓの一端と基準インピーダンスＲｓの一端が接続される。インダクタＬｓの他端と基準インピーダンスＲｓの他端は、接続点１９８（３９８）に接続される。
【００３６】
空間との結合の等価回路ＡＮＴｓにおける基準インピーダンスＲｓの値は、アンテナ素子１２０，２２０（３２０，４２０）のサイズと形状に依存する。この基準インピーダンスＲｓの値は、給電点に目的の周波数の電圧を印加したときの、印加した電圧と流れる電流の比を表すインピーダンスの実成分に相当する。
【００３７】
空間との結合の等価回路ＡＮＴｓにおけるキャパシタＣｓのキャパシタンスとインダクタＬｓのインダクタンスは、アンテナ素子１２０，２２０（３２０，４２０）を内包する球の半径ａと基準インピーダンスＲｓに依存し、次の式（１）と（２）で表される。
Ｃｓ＝ａ／（ｃ×Ｒｓ）    ・・・（１）
Ｌｓ＝（ａ×Ｒｓ）／ｃ    ・・・（２）
ここで、Ｃｓ：キャパシタＣｓのキャパシタンス［Ｆ］
Ｌｓ：インダクタＬｓのインダクタンス［Ｈ］
Ｒｓ：基準インピーダンスＲｓの抵抗値［Ω］
ａ：アンテナ素子を内包する球の半径［ｍ］
ｃ：光速［ｍ／ｓ］
【００３８】
複数周波アンテナ１０１，１０２（１０３，１０４）は、接続点１９８（３９８）で相互に接続されて複数周波アンテナ９００（９０１）を構成する。複数周波アンテナ９００（９０１）の電気的構成は、図６に示す等価回路で表される。入出力端子１１０，２１０（３１０，４１０）には、図示せぬ１対の給電線が接続されている。
【００３９】
以上が、複数周波円偏波アンテナ１００を構成する複数周波アンテナ９００，９０１の構成である。
【００４０】
複数周波円偏波アンテナ１００は、図２に示すように、複数周波アンテナ９００のシャントインダクタ用導体１７０，２７０と、複数周波アンテナ９０１のシャントインダクタ用導体３７０，４７０とが、各アンテナの中心点１９９でこれらのなす角度が９０度未満となるように接続されて構成されている。
【００４１】
複数周波円偏波アンテナ１００の電気的構成は、図７に示す等価回路で表される。複数周波円偏波アンテナ１００で用いるそれぞれの周波数につき、入力インピーダンスの虚数部が０に、実部が５０Ωになるように、シャントインダクタ用導体１７０，２７０，３７０，４７０、シリーズキャパシタ用導体１６０ａ，１６０ｂ，２６０ａ，２６０ｂ，３６０ａ，３６０ｂ，４６０ａ，４６０ｂ、シリーズインダクタ用導体１４０，２４０，３４０，４４０のパターンが調整される。
【００４２】
なお、アンテナ素子１２０，２２０，３２０，４２０の空間との結合の等価回路ＡＮＴｓの各インダクタのインダクタンス及びキャパシタのキャパシタンスは、上述した式（１）、（２）により求められる。
【００４３】
本実施形態では、２．５ＧＨｚと５．２ＧＨｚの２つの周波数で、入力インピーダンスの虚数部が０に、実部が５０Ωになるように、各パターンが調整されている。
【００４４】
複数周波円偏波アンテナ１００の入出力端子１１０，２１０，３１０，４１０は、図８（ａ）に示すように、給電線を介して信号源１又は２と接続される。また、図８（ｂ）に示すように、入出力端子１１０，２１０，３１０，４１０は、給電線を介して増幅部５０と接続される。増幅部５０は、例えばローノイズアンプ等から構成される。
【００４５】
複数周波円偏波アンテナ１００は、送信時には入出力端子１１０，２１０，３１０，４１０との間に供給された送信信号を電波として空間に放射し、受信時には受信した電波を電気信号に変換して入出力端子１１０，２１０，３１０，４１０から給電線に伝送する。
【００４６】
送信時の複数周波円偏波アンテナ１００の動作について説明する。図８（ａ）に示すように、対になっている入出力端子１１０と２１０には、同信号が供給される。同様に、対になっている入出力端子３１０と４１０には、同信号が供給される。
【００４７】
入出力端子１１０と２１０に供給される信号と、入出力端子３１０と４１０に供給される信号との位相差に応じて、複数周波円偏波アンテナ１００は、直線偏波若しくは楕円偏波を空間に放射する。
【００４８】
具体的には、入出力端子１１０と２１０に供給される信号と、入出力端子３１０と４１０に供給される信号とが同相（図８（ａ）の搬送波の位相φ＝０）の場合、複数周波アンテナ９００及び９０１が放射する直線偏波も同相となる。２つの直線偏波が同相であるため、その合成波も直線偏波となる。したがって複数周波円偏波アンテナ１００は、直線偏波を放射する。
【００４９】
これに対し、入出力端子１１０と２１０に供給される信号と、入出力端子３１０と４１０に供給される信号との間に位相差がある（図８（ａ）の搬送波の位相φ≠０）場合、複数周波アンテナ９００及び９０１が放射する直線偏波にも位相差が生じる。２つの直線偏波に位相差があるため、その合成波は楕円偏波となる。したがって複数周波円偏波アンテナ１００は楕円偏波を放射する。
【００５０】
特に、複数周波アンテナ９００と複数周波アンテナ９０１とのなす角がθであり、入出力端子１１０と２１０に供給される信号と入出力端子３１０と４１０に供給される信号の位相差φがπ−θであり、かつこれらの信号の振幅が等しい場合、複数周波アンテナ９００及び９０１が放射する２つの直線偏波の合成波は円偏波となり、複数周波円偏波アンテナ１００は、円偏波を放射する。
【００５１】
次に、受信時の複数周波円偏波アンテナ１００の動作について説明する。複数周波円偏波アンテナ１００は、図８（ｂ）に示すように、受信した電波を電気信号に変換して対になっている入出力端子１１０と２１０から給電線を介して増幅部５０へ伝送する。同様に、対になっている入出力端子３１０と４１０からも、給電線を介して電気信号を増幅部５０へ伝送する。
【００５２】
複数周波円偏波アンテナ１００は、上述したように、２．５ＧＨｚと５．２ＧＨｚにおいて、入力インピーダンスの虚数部が０になっており、この周波数で共振し、利得が大きくなる。したがって、複数周波円偏波アンテナ１００は、２．５ＧＨｚと５．２ＧＨｚの２つの周波数において、十分な利得を得ることができる複数周波円偏波アンテナとして機能する。
【００５３】
以上のように、複数周波円偏波アンテナ１００によれば、位相差が複数周波アンテナ９００と複数周波アンテナ９０１とのなす角θに対応する信号を給電することにより複数の共振周波数で動作する軽量かつ薄型の小型円偏波アンテナを実現することができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態に係る複数周波円偏波アンテナ１００は、２つの入力端子対に、位相差が複数周波アンテナ９００と複数周波アンテナ９０１とのなす角θに対応する信号を供給することにより、複数周波アンテナ９００及び９０１が放射する２つの直線偏波が合成された円偏波を放射した。本実施形態に係る複数周波円偏波アンテナ２００は、アンテナ自体に配置されている集中定数コンポーネントの値を調整することにより、位相線路等による位相制御のための新たな回路を付加することなく２つの直線偏波が合成された円偏波を発生させ、１つの入力端子対で円偏波を放射する。
【００５５】
以下、第２の実施形態に係る複数周波円偏波アンテナ２００について説明する。
【００５６】
複数周波円偏波アンテナ２００は、図９及び図１０に示すように、第１の実施形態に係る複数周波円偏波アンテナ１００の入出力端子１１０と３１０が接続されて１つの入出力端子１９０が構成され、同様に、第１の実施形態に係る複数周波円偏波アンテナ１００の入出力端子２１０と４１０が接続されて１つの入出力端子２９０が構成されている。その他の構成については、第１の実施形態に係る複数周波円偏波アンテナ１００と同様である。なお、複数周波円偏波アンテナ２００の電気的構成は、図１１に示す等価回路で表される。
【００５７】
入出力端子１９０と入出力端子２９０は、図１２（ａ）に示すように、給電線を介して信号源と接続される。複数周波円偏波アンテナ２００は、送信時において、この信号源から入出力端子１９０及び２９０に信号が与えられことにより、円偏波を放射する。
【００５８】
また、入出力端子１９０と２９０は、図１２（ｂ）に示すように、増幅部５０と接続される。複数周波円偏波アンテナ２００は、受信した円偏波を電気信号に変換して、電気信号を入出力端子１９０及び２９０から増幅部５０へ伝送する。
【００５９】
複数周波円偏波アンテナ２００は、入出力端子１９０と入出力端子２９０とから構成される１対の入出力端子に信号が与えられ、アンテナ素子（１２０，２２０）とアンテナ素子（３２０，４２０）は、位相差を有する電波を放射する。そのため、複数周波円偏波アンテナ２００のアンテナ導体にあるシャントインダクタＬｓｈ、シリーズキャパシタＣｓｅｒ、シリーズインダクタＬｓｅｒ等の集中定数コンポーネントの値が調整されている。
【００６０】
例えば、アンテナ素子（１２０，２２０）とアンテナ素子（３２０，４２０）とのなす角がθである場合、アンテナ素子（１２０，２２０）とアンテナ素子（３２０，４２０）とから放射される電波の位相差φがφ＝π−θとなるように図１１に示すＬｓｈ３、Ｌｓｈ４の値、Ｌｓｅｒ３、Ｌｓｅｒ４の値、及びＣｓｅｒ３、Ｃｓｅｒ４の値を調整することで、軸比１の右旋円偏波を発生させることができる。なお、Ｌｓｈ３、Ｌｓｈ４の値を調整することで、主に２GHｚ帯における位相を調整でき、Ｌｓｅｒ３、Ｌｓｅｒ４の値を調整することにより５GHｚ帯における位相を調整できる。また、Ｃｓｅｒ３、Ｃｓｅｒ４の値を調整することで、２GHｚ帯及び５GHｚ帯両方の位相を調整することができる。また、Ｌｓｈ３、Ｌｓｈ４、Ｌｓｅｒ３、Ｌｓｅｒ４、Ｃｓｅｒ３、Ｃｓｅｒ４の各値を大きくすると放射される電波の位相差φも大きくなり、各値を小さくすると位相差φも小さくなる。図１３（ａ）から（ｃ）に、各素子の値を変化させた時の位相差φの変化量を示す。
【００６１】
このように複数周波円偏波アンテナ２００の集中定数コンポーネントの値を調整することで、位相線路等による位相制御のための新たな回路を付加することなく、上記第１の実施形態の複数周波円偏波アンテナ１００と同等サイズの複数周波円偏波アンテナ２００を実現することができる。
【００６２】
（変形例）
この発明は、上記第１の実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、上記第１の実施形態では、２．５ＧＨｚ付近と５．２ＧＨｚ付近の２つの周波数帯域において共振し、利得が大きくなる例を示したが、必ずしもこれに限定されない。
【００６３】
例えば、任意の２つの周波数帯の組み合わせが可能である。前述のように、アンテナ素子１２０，２２０，３２０，４２０の等価回路ＡＮＴ及び空間との結合の等価回路ＡＮＴｓの素子定数は、アンテナ素子１２０，２２０，３２０，４２０のサイズによって自動的に定まる。このため、アンテナ素子１２０，２２０，３２０，４２０のサイズにより定まる各素子定数を考慮し、目的とする複数の周波数近傍に共振点が発生するように、シャントインダクタＬｓｈのインダクタンス、シリーズキャパシタＣｓｅｒのキャパシタンス、シリーズインダクタＬｓｅｒのインダクタンス、を適宜設定することにより、任意の複数の周波数帯で十分な利得を得ることができる。
【００６４】
また、２つの周波数帯域において共振する必要はない。例えば、一般的なクロスダイポール型アンテナに対し、ダイポールアンテナ同士のなす角を９０度未満とし、給電部の位相差をダイポールアンテナ同士のなす角としてもよい。このような構成によれば、一般的なクロスダイポール型アンテナについても面積を縮小化することができる。
【００６５】
また、この発明は、上記第２の実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、上記第２の実施形態では、入出力端子１９０及び２９０が、上記第１の実施形態の複数周波円偏波アンテナ１００の入出力端子１１０と３１０、入出力端子２１０と４１０とが接続されて構成される例を示したが、必ずしもこれに限定されない。入出力端子１９０及び２９０は、上記第１の実施形態の複数周波円偏波アンテナ１００の入出力端子１１０と４１０、入出力端子２１０と３１０とが接続されて構成されてもよい。この場合、複数周波円偏波アンテナ２００の入出力端子１９０、２９０に与えられた信号は、左旋偏波となって放射される。
【００６６】
さらに、本発明は、上記第１及び第２の実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
【００６７】
例えば、上記第１及び第２の実施形態では、基板９９の、一方の主面に配置されたパターンと、他方の主面に配置されたパターンとは、ビアによって接続されていた。しかし、ビアではなく、容量結合や誘導結合などで接続しても良い。
【００６８】
また、上記第１及び第２の実施形態では、線路（回路パターン）によってインダクタおよびコンダクタなどを構成したが、例えば、チップ部品などによって一部又は全てのインダクタおよびコンダクタなどを構成しても良い。
【００６９】
また、上記第１及び第２の実施形態では、回路を基板９９の一方の主面と他方の主面に配置したが、一方の主面のみに配置してもよい。
【００７０】
また、上記第１及び第２の実施形態では、誘電体の基板上に回路素子を配置する構成例を示したが、各回路素子を保持できるならば、基板は配置しなくてもよい。
【００７１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明には、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲が含まれる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
【００７２】
（付記１）
第１のアンテナと第２のアンテナとが略鏡像対称に配置された構成をそれぞれ備える第１と第２の複数周波アンテナを備え、
前記第１のアンテナは、複数の共振周波数を持ち、第１の入出力端子と、第１のアンテナ導体と、第１のインダクタと第１のキャパシタとの直列回路であって前記第１の入出力端子と前記第１のアンテナ導体とを接続する直列回路と、一端が前記第１のアンテナ導体に接続された第２のインダクタと、を備え、
前記第２のアンテナは、複数の共振周波数を持ち、第２の入出力端子と、第２のアンテナ導体と、第３のインダクタと第２のキャパシタとの直列回路であって前記第２の入出力端子と前記第２のアンテナ導体とを接続する直列回路と、一端が前記第２のアンテナ導体に接続され、他端が前記第２のインダクタの他端に接続された第４のインダクタと、を備え、
前記第１の複数周波アンテナと前記第２の複数周波アンテナとは、９０度未満の所定角度を有するように、前記第１の複数周波アンテナの中心点と前記第２の複数周波アンテナの中心点とが重なるように配置され、前記第１の複数周波アンテナの第４のインダクタの他端が、前記第２の複数周波アンテナの第４のインダクタの他端と接続されている、
ことを特徴とする複数周波円偏波アンテナ。
【００７３】
（付記２）
前記第１のアンテナの複数の共振周波数と、前記第２のアンテナの複数の共振周波数とは、実質的に同一である、
ことを特徴とする付記１に記載の複数周波円偏波アンテナ。
【００７４】
（付記３）
誘電体板をさらに備え、
前記第１及び第２の入出力端子と前記第１及び第２のアンテナ導体とは、前記誘電体板の一面に形成され、
前記第２及び第４のインダクタは、前記誘電体板の他面に配置され、ビアを介して前記第２のインダクタの一端が前記第１のアンテナ導体に、前記第４のインダクタの一端が前記第２のアンテナ導体に接続され、
前記第１のキャパシタは、前記第１のアンテナ導体の一部と、前記誘電体板の他面に配置され前記第１のアンテナ導体の一部に対向する第１の導電体と、前記第１のアンテナ導体の一部と前記第１の導電体との間に位置する前記誘電体板と、から構成され、
前記第２のキャパシタは、前記第２のアンテナ導体の一部と、前記誘電体板の他面に配置され前記第２のアンテナ導体の一部に対向する第２の導電体と、前記第２のアンテナ導体の一部と前記第２の導電体との間に位置する前記誘電体板と、から構成され、
前記第１のインダクタは、前記誘電体板の一面に配置され、一端がビアを介して前記第１の導電体と接続され、他端が前記第１の入出力端子に接続され、
前記第３のインダクタは、前記誘電体板の一面に配置され、一端がビアを介して前記第２の導電体と接続され、他端が前記第２の入出力端子に接続されている、
ことを特徴とする付記１又は２に記載の複数周波円偏波アンテナ。
【００７５】
（付記４）
一端が前記第１の複数周波アンテナの第１の入出力端子に接続され、他端が前記第１の複数周波アンテナの第２の入出力端子に接続される第１の信号源と、
一端が前記第２の複数周波アンテナの第１の入出力端子に接続され、他端が前記第２の複数周波アンテナの第２の入出力端子に接続される第２の信号源と、をさらに備え、
前記第１の信号源が発生する信号と、前記第２の信号源が発生する信号とは、振幅が同じであり、且つ、位相差が前記所定角度に対応する位相差である、
ことを特徴とする付記１乃至３のいずれか一つに記載の複数周波円偏波アンテナ。
【００７６】
（付記５）
前記第１の信号源が発生する信号と、前記第２の信号源が発生する信号とは、振幅が同じであり、且つ、位相差が「位相差＝π−前記所定角度」である、
ことを特徴とする付記４に記載の複数周波円偏波アンテナ。
【００７７】
（付記６）
前記第１の複数周波アンテナの第１の入出力端子と前記第２の複数周波アンテナの第１の入出力端子とが接続されて１つの入出力端子を形成し、前記第１の複数周波アンテナの第２の入出力端子と前記第２の複数周波アンテナの第２の入出力端子とが接続されて１つの入出力端子を形成し、
一端が前記第１の複数周波アンテナの第１の入出力端子に接続され、他端が前記第１の複数周波アンテナの第２の入出力端子に接続される信号源をさらに備え、
前記第１の複数周波アンテナから放射される電波と、前記第２の複数周波アンテナから放射される電波とが、振幅が同じであり、且つ、位相差が前記所定角度に対応する位相差となるように、前記第１乃至４のインダクタのインダクタンス、並びに、前記第１及び第２のキャパシタのキャパシタンスが調整されている、
ことを特徴とする付記１乃至３のいずれか一つに記載の複数周波円偏波アンテナ。
【００７８】
（付記７）
前記第１の複数周波アンテナから放射される電波と、前記第２の複数周波アンテナから放射される電波とが、振幅が同じであり、且つ、位相差が「位相差＝π−前記所定角度」となるように、前記第１乃至４のインダクタのインダクタンス、並びに、前記第１及び第２のキャパシタのキャパシタンスが調整されている、
ことを特徴とする付記６に記載の複数周波円偏波アンテナ。
【符号の説明】
【００７９】
１００，２００・・・複数周波円偏波アンテナ、１０１，１０２，１０３，１０４，９００，９０１・・・複数周波アンテナ、９９・・・基板、１１０，２１０，３１０，４１０，１９０，２９０・・・入出力端子、１２０，２２０，３２０，４２０・・・アンテナ素子、１３０，１５０ａ，１５０ｂ，２３０，２５０ａ，２５０ｂ，３３０，３５０ａ，３５０ｂ，４３０，４５０ａ，４５０ｂ・・・ビア、１５０，２５０，３５０，４５０・・・ビア導体、１４０，２４０，３４０，４４０・・・シリーズインダクタ用導体、１６０ａ，１６０ｂ，２６０ａ，２６０ｂ，３６０ａ，３６０ｂ，４６０ａ，４６０ｂ・・・シリーズキャパシタ用導体、１７０，２７０，３７０，４７０・・・シャントインダクタ用導体、１９８，３９８・・・接続点、１９９・・・中心点、５０・・・増幅部
【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】
0005263365.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0005263365.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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