(57)【要約】【課題】機械的稼動部がなく、広い範囲に複数のビーム方向を形成できる安価なアンテナ装置を提供する。【解決手段】誘電体基板６３０上に形成された、それぞれ給電部を有する複数のアンテナ素子６００、６１０と、アンテナ素子６００、６１０のそれぞれに対向する複数の反射部を有する反射板６２０とを備える。各反射部は、対向する各アンテナ素子６００、６１０と互いに平行であり、各アンテナ素子６００、６１０のビーム方向は、各アンテナ素子６００、６１０が形成されている誘電体基板６３０面を基準とする仰角に関しては、各アンテナ素子６００、６１０と対向する反射部との距離を各アンテナ素子６００、６１０毎に異ならせることによって、互いに異ならせている。各アンテナ素子６００、６１０の仰角が異なるビーム方向を組み合わせることにより、広い指向性を実現している。【選択図】図１５
2007288537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ給電部を有している複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子のそれぞれに対向する複数の反射部とを備えたアンテナ装置において、
前記各アンテナ素子は、各誘電体基板上の導体で、同一平面上もしくは互いに平行な平面上に形成されており、それぞれ、所定の対称軸を基準に左右対称形状でループ状に配置されたループ素子と、前記対称軸上で前記ループ素子上に設けられた一対の迂回素子とを有し、
前記給電部は、前記対称軸に対して少なくとも一方側の前記ループ素子上に設けられ、
前記各アンテナ素子の前記対称軸の方向は互いに同じであり、
前記各反射部は、対向する前記各アンテナ素子と互いに平行な平面上にあり、
前記各アンテナ素子と対向する前記各反射部との距離は、前記アンテナ素子毎に異なっており、
前記複数のアンテナ素子のそれぞれのビーム方向は、前記各アンテナ素子が形成されている平面に垂直な軸を基準とする仰角に関しては、前記反射板との距離が異なることによって、互いに異なっている、アンテナ装置。
【請求項２】
前記各アンテナ素子は、前記各誘電体基板の表面に形成された導体層の一部を削剥することにより形成されたスロットにより、前記ループ素子および前記一対の迂回素子が形成されており、
前記給電部は、前記ループ素子上に設けられているのに代えて、前記対称軸に対して少なくとも一方側の前記ループ素子の所定の位置の近傍に設けられている、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記複数の反射部は、１枚の反射板で構成されている、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記ループ素子は、対向する頂点に対応する部位が前記対称軸上にある菱形形状であり、
前記ループ素子の前記菱形形状の１辺の長さは、１／４〜３／８波長の長さであり、
前記一対の迂回素子は、それぞれ、１／４波長の長さであり、かつ前記頂点に対応する部位から前記菱形形状の外側または内側に向けて設けられた、折り返した形状の突起部である、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記アンテナ素子は、複数の構成部からなっており、
それぞれの前記構成部は、前記所定の対称軸を基準に左右対称形状でループ状に配置されたループ部位と、前記対称軸上で前記ループ部位上に前記ループ部位の外側に向けて設けられた一対の迂回部位とを有しており、
前記各構成部は、それぞれの前記迂回部位同士が連結されて前記対称軸上に構成されている、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記アンテナ素子の構成部の数が、前記各アンテナ素子毎に異なっている、請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記誘電体基板の裏面には、マイクロストリップラインが設けられており、
前記給電部が設けられている前記所定の位置の近傍で、前記誘電体基板を挟んで、前記ループ素子と前記マイクロストリップラインが対向しており、
前記各アンテナ素子は、それぞれ前記給電部を複数有しており、
前記各アンテナ素子が有している複数の前記給電部のうち、給電する給電部を切り替える給電切り替え部をさらに備え、
前記給電切り替え部は、前記マイクロストリップライン上の前記所定の位置から１／４波長の奇数倍の距離の位置に設けられており、前記各給電部のそれぞれに対して短絡と給電とを切り替える、請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記誘電体基板の裏面には、マイクロストリップラインが設けられており、
前記給電部が設けられている前記所定の位置の近傍で、前記誘電体基板を挟んで、前記ループ素子と前記マイクロストリップラインが対向しており、
前記各アンテナ素子は、それぞれ前記給電部を複数有しており、
前記各アンテナ素子が有している複数の前記給電部のうち、給電する給電部を切り替える給電切り替え部をさらに備え、
前記給電切り替え部は、前記マイクロストリップライン上の前記所定の位置から１／２波長の整数倍の距離の位置に設けられており、前記各給電部のそれぞれに対して開放と給電とを切り替える、請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
電波を送出して、その電波が反射した電波を受信することにより物体や人体の対象物を検出する監視装置において、
広角の単一ビームの電波を送出する、またはそれより狭い範囲の複数のビーム方向の電波を送出する送信アンテナ部と、
請求項１または２に記載のアンテナ装置を有し、前記送信アンテナ部が送信し対象物で反射した電波を複数のビーム方向で受信する受信アンテナ部と、
前記電波として送出するための信号を前記送信アンテナ部に伝達する送信部と、
前記受信アンテナ部が受信した電波を、前記受信アンテナ部から信号として伝達され検出する受信部と、
前記アンテナ装置の複数のアンテナ素子が有している複数の給電部のうちの、給電する給電部の切り替えを制御して、前記受信アンテナ部で受信する電波の方向を切り替えて受信させることにより監視領域を制御するビーム切り替え部とを備えた監視装置。
【請求項１０】
前記送信アンテナ部は、請求項１または２に記載のアンテナ装置を有する、前記広角の単一ビームよりも狭い範囲の複数のビーム方向の電波を送出するものであり、
前記ビーム切り替え部は、前記送信アンテナ部が有する前記アンテナ装置の複数のアンテナ素子が有している複数の給電部のうちの、給電する給電部の切り替えも制御して、前記送信アンテナ部が送出する電波のビーム方向も切り替え、監視領域を制御する、請求項９に記載の監視装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の監視装置を搭載した車両。
【請求項１２】
前記監視装置が、前記ビーム方向が車両前方の左右方向に切り替えられる向きで、車両の前方を監視する位置に取り付けられている、請求項１１に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のビームを利用するアンテナ装置、そのアンテナ装置を利用する監視装置および車両に関する。例えば、車載レーダ用アンテナ等に適用できる小型平面アンテナ装置、そのアンテナ装置を利用する監視装置および車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の進行方向にある障害物を検知する車両監視装置などでは、広い範囲で障害物の位置を精度よく検出できるアンテナが求められていた。そのためには、広い範囲で異なる方向に複数のビームが向くようにしなければならない。
【０００３】
このように、異なる方向に複数のビームが向くようにするために、複数のアンテナ装置をビーム方向が互いに異なる向きになるように設置してもよいが、この場合には複数のアンテナ装置が必要となり、また個々に設置しなければならないので、それぞれのビーム方向を調整して設置するのが面倒であった。
【０００４】
また、広い範囲で異なる方向に複数のビームが向くようにする別の構成として、主ビーム方向を切り替えるタイプのアンテナ装置が知られている。その主ビーム方向の切替が可能なアンテナ装置の代表例の１つは、機械式ビーム走査アンテナ装置である。このアンテナ装置は、サーチ角度の面内で鋭く収束されたアンテナローブを持ったアンテナを機械的に回動することにより、主ビームの方向を制御するものである。
【０００５】
また、別の代表的な主ビーム方向の切替が可能なアンテナ装置として、電子式ビーム走査アンテナ装置がある（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。この装置は、アンテナ素子の励振係数の相対位相によりビーム方向または放射パターンを制御するものである。
【０００６】
図２６は、特許文献１に開示されている電子式ビーム走査アンテナ装置のブロック図を示している。このアンテナ装置は、自動車のような移動体の前面に搭載され、移動体の進行方向に合わせて、電波ビームの放射方向を切り替えるものである。
【０００７】
この電子式ビーム走査アンテナ装置は、複数のアンテナ素子９１１、９１２、…と、各々のアンテナ素子９１１、９１２、…に対応して設けられる複数の移相器９２１、９２２、…とからなるフェーズドアレイアンテナを備えている。また、ステアリングの回転角度計や横方向加速度計等によって構成される進行方向検知装置９３と、フェーズドアレイアンテナのビーム方向を切り替える切り替え装置９４を備えている。また、フェーズドアレイアンテナから放射する電波の送信信号を作成するとともに、フェーズドアレイアンテナで受波した反射波からなる受信信号を受信して処理する送受信装置９５を備えている。
【０００８】
切り替え装置９４は、進行方向検知装置９３から出力される制御信号によって制御されて、移相器９２１、９２２、…の移相シフト量を調整して、フェーズドアレイアンテナから放射される電波ビームＢが、図２６に示すようにＢ１、Ｂ２、Ｂ３というように、自動車の進行方向に向くように切り替える。
【０００９】
なお、複数のアンテナ素子を配置して、広い範囲に複数のビーム方向を形成させるアンテナ装置も知られている。たとえば、ビームの放射方向を立体的（円錐形状）に形成させるようにしたアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
特許文献２に開示されているアンテナ装置は、そのアンテナ素子で形成される平面に対する主ビームの仰角が等しいアンテナ素子を、同一平面上に、それぞれの主ビームの水平方向の向きが異なるように複数配置させることにより、ビームの放射方向を円錐形状にして広い範囲のビーム方向の形成を実現している。
【００１１】
なお、本明細書においては、アンテナ素子で形成される平面を「水平面」とし、「仰角」とは、その水平面に垂直な軸に対する角度を言うものとする。したがって、水平方向の向きとは、アンテナ素子で形成される平面における向きを言う。
【００１２】
図２７を用いて、本明細書における「仰角」及び「水平方向」について説明する。８２は、アンテナ素子８０が形成されている平面を示しており、本明細書では、この平面をアンテナ素子８０の水平面と呼ぶ。そして、アンテナ素子８０から放射される主ビーム方向８１の、水平面８２における向きを、ビームの水平方向８３と呼ぶ。そして、水平面８２に垂直でビームの水平方向８３を含む平面８４において、主ビーム方向８１が水平面８２に垂直な軸となす角度θを「仰角」と呼ぶ。また、主ビーム方向８１を含む、水平面８２に垂直な平面８４における、主ビーム方向８１の向きを「仰角方向」と呼ぶ。
【００１３】
つまり、図２７に示すように、アンテナ素子の中心を座標原点とし、アンテナ素子を左右対称とする対称軸をＹ軸、アンテナ素子で形成される水平面８２がＸ−Ｙ平面となるような座標軸を定義した場合、主ビーム方向８１の、Ｘ軸からの角度φとなるＸ−Ｙ平面上における向きが、ビームの水平方向８３となる。そして、ビームの水平方向８３を含むＸ−Ｙ平面８２に垂直な平面８４における、主ビーム方向８１がＺ軸となす角度が仰角θとなる。なお、図２７は、ビームの水平方向８３のＸ軸からの角度φが約５０°の場合を示している。
【特許文献１】特開平２−２８７１８０号公報
【特許文献２】特開２００５−７２９１５号公報
【非特許文献１】吉田孝監修「改訂レーダ技術」社団法人電子情報通信学会、１９９６年１０月１日、Ｐ.１１７−１３７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来の機械式ビーム走査アンテナ装置では、アンテナ自体や給電ホーン等のアンテナ装置を構成するいずれかの部位を機械的に回転させるため、機械的な損耗が生じること、さらに可動質量体の慣性に基づいて比較的多くの時間を必要とすること、機械的駆動装置のコストがかかること、サイズが大きくなること、といった多くの課題がある。
【００１５】
一方、電子式ビーム走査アンテナ装置においても、多数の位相制御器が必要なので、実施コストが高くなるという問題があった。
【００１６】
さらに、水平方向のみが異なる方向に複数の主ビームを形成させる複数のアンテナ素子を備えた特許文献２に記載のアンテナ装置では、水平方向のみが異なる機能しかなく、いろいろな仰角方向を実現できていない問題があった。
【００１７】
本発明は、上述した従来の課題を解決するもので、機械的稼動部がなく、安価で、広い範囲に複数の異なる仰角方向のビーム方向を持つアンテナ装置、そのアンテナ装置を利用する監視装置および車両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】
【００１８】
上述した第１の課題を解決するために、第１の本発明は、
それぞれ給電部を有している複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子のそれぞれに対向する複数の反射部とを備えたアンテナ装置において、
前記各アンテナ素子は、各誘電体基板上の導体で、同一平面上もしくは互いに平行な平面上に形成されており、それぞれ、所定の対称軸を基準に左右対称形状でループ状に配置されたループ素子と、前記対称軸上で前記ループ素子上に設けられた一対の迂回素子とを有し、
前記給電部は、前記対称軸に対して少なくとも一方側の前記ループ素子上に設けられ、
前記各アンテナ素子の前記対称軸の方向は互いに同じであり、
前記各反射部は、対向する前記各アンテナ素子と互いに平行な平面上にあり、
前記各アンテナ素子と対向する前記各反射部との距離は、前記アンテナ素子毎に異なっており、
前記複数のアンテナ素子のそれぞれのビーム方向は、前記各アンテナ素子が形成されている平面に垂直な軸を基準とする仰角に関しては、前記反射板との距離が異なることによって、互いに異なっている、アンテナ装置である。
【００１９】
また、第２の本発明は、
前記各アンテナ素子は、前記各誘電体基板の表面に形成された導体層の一部を削剥することにより形成されたスロットにより、前記ループ素子および前記一対の迂回素子が形成されており、
前記給電部は、前記ループ素子上に設けられているのに代えて、前記対称軸に対して少なくとも一方側の前記ループ素子の所定の位置の近傍に設けられている、第１の本発明のアンテナ装置である。
【００２０】
また、第３の本発明は、
前記複数の反射部は、１枚の反射板で構成されている、第１または第２の本発明のアンテナ装置である。
【００２１】
また、第４の本発明は、
前記ループ素子は、対向する頂点に対応する部位が前記対称軸上にある菱形形状であり、
前記ループ素子の前記菱形形状の１辺の長さは、１／４〜３／８波長の長さであり、
前記一対の迂回素子は、それぞれ、１／４波長の長さであり、かつ前記頂点に対応する部位から前記菱形形状の外側または内側に向けて設けられた、折り返した形状の突起部である、第１または第２の本発明のアンテナ装置である。
【００２２】
また、第５の本発明は、
前記アンテナ素子は、複数の構成部からなっており、
それぞれの前記構成部は、前記所定の対称軸を基準に左右対称形状でループ状に配置されたループ部位と、前記対称軸上で前記ループ部位上に前記ループ部位の外側に向けて設けられた一対の迂回部位とを有しており、
前記各構成部は、それぞれの前記迂回部位同士が連結されて前記対称軸上に構成されている、第１または第２の本発明のアンテナ装置である。
【００２３】
また、第６の本発明は、
前記アンテナ素子の構成部の数が、前記各アンテナ素子毎に異なっている、第５の本発明のアンテナ装置である。
【００２４】
また、第７の本発明は、
前記誘電体基板の裏面には、マイクロストリップラインが設けられており、
前記給電部が設けられている前記所定の位置の近傍で、前記誘電体基板を挟んで、前記ループ素子と前記マイクロストリップラインが対向しており、
前記各アンテナ素子は、それぞれ前記給電部を複数有しており、
前記各アンテナ素子が有している複数の前記給電部のうち、給電する給電部を切り替える給電切り替え部をさらに備え、
前記給電切り替え部は、前記マイクロストリップライン上の前記所定の位置から１／４波長の奇数倍の距離の位置に設けられており、前記各給電部のそれぞれに対して短絡と給電とを切り替える、第２の本発明のアンテナ装置である。
【００２５】
また、第８の本発明は、
前記誘電体基板の裏面には、マイクロストリップラインが設けられており、
前記給電部が設けられている前記所定の位置の近傍で、前記誘電体基板を挟んで、前記ループ素子と前記マイクロストリップラインが対向しており、
前記各アンテナ素子は、それぞれ前記給電部を複数有しており、
前記各アンテナ素子が有している複数の前記給電部のうち、給電する給電部を切り替える給電切り替え部をさらに備え、
前記給電切り替え部は、前記マイクロストリップライン上の前記所定の位置から１／２波長の整数倍の距離の位置に設けられており、前記各給電部のそれぞれに対して開放と給電とを切り替える、第２の本発明のアンテナ装置である。
【００２６】
また、第９の本発明は、
電波を送出して、その電波が反射した電波を受信することにより物体や人体の対象物を検出する監視装置において、
広角の単一ビームの電波を送出する、またはそれより狭い範囲の複数のビーム方向の電波を送出する送信アンテナ部と、
第１または第２の本発明のアンテナ装置を有し、前記送信アンテナ部が送信し対象物で反射した電波を複数のビーム方向で受信する受信アンテナ部と、
前記電波として送出するための信号を前記送信アンテナ部に伝達する送信部と、
前記受信アンテナ部が受信した電波を、前記受信アンテナ部から信号として伝達され検出する受信部と、
前記アンテナ装置の複数のアンテナ素子が有している複数の給電部のうちの、給電する給電部の切り替えを制御して、前記受信アンテナ部で受信する電波の方向を切り替えて受信させることにより監視領域を制御するビーム切り替え部とを備えた監視装置である。
【００２７】
また、第１０の本発明は、
前記送信アンテナ部は、第１または第２の本発明のアンテナ装置を有する、前記広角の単一ビームよりも狭い範囲の複数のビーム方向の電波を送出するものであり、
前記ビーム切り替え部は、前記送信アンテナ部が有する前記アンテナ装置の複数のアンテナ素子が有している複数の給電部のうちの、給電する給電部の切り替えも制御して、前記送信アンテナ部が送出する電波のビーム方向も切り替え、監視領域を制御する、第９の本発明の監視装置である。
【００２８】
また、第１１の本発明は、
第９または第１０の本発明の監視装置を搭載した車両である。
【００２９】
また、第１２の本発明は、
前記監視装置が、前記ビーム方向が車両前方の左右方向に切り替えられる向きで、車両の前方を監視する位置に取り付けられている、第１１の本発明の車両である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明では、アンテナ素子と反射板間の距離をアンテナ素子毎に異なる構成とすることにより、各アンテナ素子から放射される主ビームの仰角を異ならせているので、機械的稼動部がなく、安価で、広い範囲に複数の異なる仰角方向のビーム方向を持つアンテナ装置、そのアンテナ装置を利用する監視装置および車両を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
図１及び図２は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す図である。以下、アンテナ素子を例えばεｒ＝２．２６の誘電体基板上に作成した場合について、その動作周波数を２６ＧＨｚ、１波長（１実効波長）を８．２ｍｍとして説明する。また、説明の都合上、各図に示すような座標軸を定義している。
【００３３】
図１（ａ）は、本実施の形態１に係るアンテナ装置１０の構成を示す斜視図である。図１（ｂ）は、本実施の形態１に係るアンテナ装置１０の構成を示す矢視図であり、図１（ａ）の矢印方向、すなわち＋Ｘ側から見た図である。
【００３４】
本実施の形態１に係るアンテナ装置１０は、図１に示すように、２つの線状迂回ループアンテナ素子１００及び１１０と、反射板１２０を備えている。なお、線状迂回ループアンテナ素子１００及び１１０は、通常は、誘電体基板上に形成させたり筐体等に取り付けたりするが、ここでは、その誘電体基板などの図示は省略している。
【００３５】
なお、線状迂回ループアンテナ素子１００及び１１０が、本発明の複数のアンテナ素子の一例にあたる。また、反射板１２０の、線状迂回ループアンテナ素子１００に対向している部分、及び線状迂回ループアンテナ素子１１０に対向している部分が、本発明の複数の反射部の一例にあたる。そして、反射板１２０が、本発明の、複数の反射部が構成している１枚の反射板の一例にあたる。
【００３６】
図２は、図１の＋Ｚ軸方向から見た線状迂回ループアンテナ素子１００の平面図である。なお、線状迂回ループアンテナ素子１１０も、線状迂回ループアンテナ素子１００と同じ構成である。
【００３７】
図１（ａ）及び図２において、線状ループ素子１０１ａ〜１０１ｄは、素子長Ｌ１が約１／３波長（２．７ｍｍ）の長さを有し、素子幅が例えば０．２ｍｍの導体である。これらの線状ループ素子１０１ａ〜１０１ｄは、図２に示すように正方形形状に配置される。
【００３８】
線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂは、全長が約１／４波長（２．１ｍｍ）で、長さＬ２が約１／８波長（１．０ｍｍ）の折り返し形状の導体であり、素子幅が例えば０．２ｍｍである。線状迂回素子１０２ａは、線状ループ素子１０１ａと線状ループ素子１０１ｃの間に接続され、線状迂回素子１０２ｂは、線状ループ素子１０１ｂと線状ループ素子１０１ｄの間に接続される。ここでは、線状迂回素子１０２ａと線状迂回素子１０２ｂとの結合や、線状迂回素子１０２ａと線状ループ素子１０１ａ及び１０１ｃとの結合や、線状迂回素子１０２ｂと線状ループ素子１０１ｂ及び１０１ｄとの結合による放射特性の劣化を最小限に抑えるために、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂを正方形形状の外側に突出するように接続している。
【００３９】
なお、正方形形状を形成している線状ループ素子１０１ａ〜１０１ｄが、本発明のループ素子の一例にあたり、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂが、本発明の一対の迂回素子の一例にあたる。また、線状ループ素子１０１ａ〜１０１ｄで形成される正方形形状は、本発明の菱形形状の一例にあたる。また、線状迂回素子１０２ａが接続される、線状ループ素子１０１ａと線状ループ素子１０１ｃが接近している部分と、線状迂回素子１０２ｂが接続される、線状ループ素子１０１ｂと線状ループ素子１０１ｄが接近している部分とが、いずれも本発明の、対称軸上にある菱形形状の対向する頂点に対応する部位の一例である。また、正方形形状の外側に突出するように接続されている線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂの部分が、いずれも本発明の突起部の一例にあたる。
【００４０】
給電ポート１０３が、線状ループ素子１０１ａと線状ループ素子１０１ｂの間に設けられており、線状迂回ループアンテナ素子１００に給電を行う。なお、線状ループ素子１０１ｃと線状ループ素子１０１ｄは接続されている。
【００４１】
したがって、これらの線状ループ素子及び線状迂回素子で構成される本実施の形態１の線状迂回ループアンテナ素子１００は、図２に示すように、正方形形状の対角を結ぶ線を対称軸とし、その対称軸上に線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂが配置されており、その対称軸に対して左右対称の形状をしている。
【００４２】
このように構成された複数の線状迂回ループアンテナ素子１００、１１０が、図１（ａ）に示すように、それらの対称軸の向きが同じになるように配置されている。また、ここでは、各線状迂回ループアンテナ素子１００、１１０の給電ポート１０３、１１３がそれぞれ、対称軸に対して同じ側になるように配置されている。
【００４３】
なお、給電ポート１０３及び１１３が、それぞれ本発明の給電部の一例にあたる。
【００４４】
反射板１２０は導体板である。図１（ｂ）に示すように、線状迂回ループアンテナ素子１００は、そのＸＹ平面が反射板１２０から約０．４２自由空間波長（５．０ｍｍ）分の距離ｈ１だけ＋Ｚ側に離れた位置になるように、反射板１２０に平行に配置されている。また、線状迂回ループアンテナ素子１１０は、そのＸＹ平面が反射板１２０から約０．１３自由空間波長（１．５ｍｍ）分の距離ｈ２だけ＋Ｚ側に離れた位置になるように、反射板１２０に平行に配置されている。
【００４５】
次に、上述した構成を有するアンテナ装置１０の動作について、図１〜図６を用いて説明する。
【００４６】
図３は、本実施の形態１に係るアンテナ装置１０を構成する線状迂回ループアンテナ素子１００の、線状ループ素子１０１ａ〜１０１ｄ上の電流分布を示す図であり、図３（ａ）は電流振幅特性を、図３（ｂ）は電流位相特性をそれぞれ示している。なお、図３の横軸に示されている記号（Ａ）〜（Ｄ）は、図２に示されている記号（Ａ）〜（Ｄ）の位置と対応している。
【００４７】
図３（ａ）において、電流振幅特性２０１ａは、線状ループ素子１０１ａと線状ループ素子１０１ｂの電流振幅特性を示しており、線状ループ素子１０１ａと線状ループ素子１０１ｂの接続部で電流振幅がピーク値をとることが確認できる。同様に、電流振幅特性２０１ｂは、線状ループ素子１０１ｃと線状ループ素子１０１ｄの電流振幅特性を示しており、線状ループ素子１０１ｃと線状ループ素子１０１ｄの接続部で電流振幅がピーク値をとることが確認できる。
【００４８】
また、図３（ｂ）において、電流位相特性２０２ａは、線状ループ素子１０１ａと線状ループ素子１０１ｂのＹ方向成分の電流位相特性を示しており、電流位相特性２０２ｂは、線状ループ素子１０１ｃと線状ループ素子１０１ｄのＹ方向成分の電流位相特性を示している。
【００４９】
図３（ａ）及び（ｂ）から、電流振幅のピーク点間におけるＹ方向成分の電流位相差は、約１５０度になることが確認できる。この電流位相差は、ピーク点間の距離が、線状ループ素子１０１ａと線状迂回素子１０２ａと線状ループ素子１０１ｃを足した長さ（あるいは、線状ループ素子１０１ｂと線状迂回素子１０２ｂと線状ループ素子１０１ｄを足した長さ）であるため、約１１／１２波長（３３０度）となり、またピーク点間でＹ方向成分の電流位相が１８０度反転するために生じる。
【００５０】
ここで、線状ループ素子１０１ａ及び１０１ｂを一組のアンテナ素子として見なした場合、素子中央で電流のピーク点が存在するため、Ｙ方向偏波の半波長ダイポールに近い動作になると考えられる。同様に、線状ループ素子１０１ｃ及び１０１ｄを一組のアンテナ素子と見なした場合も、Ｙ方向偏波の半波長ダイポールに近い動作になると考えられる。また、図３（ｂ）において、これらのアンテナ素子の位相差が１５０度であることから、図１に示すアンテナ装置１０は、Ｘ方向に２素子配列した半波長ダイポールアレーを１５０度の位相差を持たせて給電した場合とほぼ同様な動作と見なすことができる。
【００５１】
次に、アンテナ装置１０の動作を垂直（ＸＺ）面に着目して説明する。垂直（ＸＺ）面に着目すると、Ｙ方向偏波の半波長ダイポールの指向性は等方性であるので、点波源でモデル化することができる。
【００５２】
図４は、本実施の形態１に係るアンテナ装置１０を構成する線状迂回ループアンテナ素子１００の動作を点波源モデルで示す模式図である。
【００５３】
具体的には、２素子の半波長ダイポールアレーを垂直（ＸＺ）面に着目して２素子の点波源にモデル化した図である。点波源３０１ａは、線状ループ素子１０１ａ及び線状ループ素子１０１ｂをモデル化したもので、点波源３０１ｂは、線状ループ素子１０１ｃ及び線状ループ素子１０１ｄをモデル化したものである。ここで、図３（ｂ）より、点波源３０１ａの励振位相は点波源３０１ｂの励振位相に対して１５０度だけ進むことになる。
【００５４】
また、反射板１２０の効果を、写像の原理を用いてモデル化すると、点波源３０１ａ及び３０１ｂから−Ｚ側に２ｈ１（約０．８４自由空間波長（１０ｍｍ））離れた位置に、それぞれイメージ波源３０２ａ及び３０２ｂを想定することができる。このとき、イメージ波源３０２ａ及び３０２ｂの励振位相は、点波源３０１ａ及び３０１ｂの励振位相に対してそれぞれ１８０度反転することになる。
【００５５】
また、点波源３０１ａ及び３０１ｂのＸ方向の位置は、線状ループ素子上の電流振幅のピーク点としているので、点波源３０１ａと３０１ｂの間隔Ｌ３は約１／２波長（４．１ｍｍ）となる。
【００５６】
以上のように構成された点波源３０１ａ、３０１ｂとイメージ波源３０２ａ、３０２ｂの４素子アレーによる放射は、±Ｚ方向からチルト角α（５５度）だけチルトした方向に主ビーム３０３ａ、３０３ｂが形成されることになる。しかし、実際は反射板１２０が存在するため、主ビーム３０３ａの方向のみとなる。
【００５７】
従って、線状迂回ループアンテナ素子１１０に関しては、そのＸＹ平面の反射板１２０からの距離ｈ２が上記より短く、反射板１２０から約０．１３自由空間波長（１．５ｍｍ）だけ＋Ｚ側に離れた位置に配置されているので、図４におけるイメージ波源３０２ａ、３０２ｂの位置が変化する。これにより、線状迂回ループアンテナ素子１１０の放射は、±Ｚ方向から線状迂回ループアンテナ素子１００より浅いチルト角α（２５度）だけチルトした方向に形成される。
【００５８】
図５は、本実施の形態１に係るアンテナ装置１０の線状迂回ループアンテナ素子１００の指向性を示す図である。図５（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性を、図５（ｂ）は仰角θが５５度における円錐面の指向性をそれぞれ示している。
【００５９】
図５（ａ）において、指向性４０１は、給電ポート１０３から線状迂回ループアンテナ素子１００を励振したときのＥφ成分の指向性を示しており、＋Ｘ側に仰角θが５５度となる方向にチルトした主ビームを得られることが確認できる。
【００６０】
また、図５（ｂ）において、指向性４０３は、図５（ａ）の指向性４０１と同様に、給電ポート１０３から線状迂回ループアンテナ素子１００を励振したときのＥφ成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向に向いていることが確認できる。このとき、主ビームの指向性利得は１０．５ｄＢｉ、円錐面の半値角は５７度、Ｆ／Ｂ比（主ビームとバックローブの比）は７ｄＢである。
【００６１】
一方、図６は、本実施の形態１に係るアンテナ装置１０の線状迂回ループアンテナ素子１１０の指向性を示す図である。図６（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性を、図６（ｂ）は仰角θが２５度における円錐面の指向性をそれぞれ示している。
【００６２】
図６（ａ）において、指向性５０１は、給電ポート１１３から線状迂回ループアンテナ素子１１０を励振したときのＥφ成分の指向性を示しており、＋Ｘ側に仰角θが２５度となる方向にチルトした主ビームを得られることが確認できる。
【００６３】
また、図６（ｂ）において、指向性５０３は、図６（ａ）の指向性５０１と同様に、給電ポート１１３から線状迂回ループアンテナ素子１１０を励振したときのＥφ成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向に向いていることが確認できる。
【００６４】
線状迂回ループアンテナ素子１００に関しては、そのＸＹ平面が、反射板１２０に対して約０．４２自由空間波長（５．０ｍｍ）分の距離ｈ１だけ＋Ｚ側に離れた位置に配置されているのに対し、線状迂回ループアンテナ素子１１０に関しては、そのＸＹ平面が、反射板１２０に対して約０．１３自由空間波長（１．５ｍｍ）分の距離ｈ２だけ＋Ｚ側に離れた位置に配置されているので、反射板１２０との距離により、図４におけるイメージ波源３０２ａ、３０２ｂの位置が変化する。これにより、線状迂回ループアンテナ素子１１０の放射は、垂直（ＸＺ）面の指向性の、±Ｚ方向から線状迂回ループアンテナ素子１００より浅いチルト角α（２５度）だけチルトした方向に形成される。
【００６５】
このように本実施の形態１によれば、正方形形状に形成された線状ループ素子１０１ａ〜１０１ｄとその正方形形状の対向する一組の頂点を結ぶ対称軸上に折り返し形状の線状迂回素子１０２ａ、１０２ｂを設け、正方形形状から所定の距離を隔てて反射板１２０を配置し、他の一つの頂点に給電ポート１０３、１１３を設け、その給電ポート１０３、１１３から励振して動作させる線状迂回ループアンテナ素子１００、１１０を、それら線状迂回ループアンテナ素子１００、１１０の各対称軸の向きが全て同じになるように、かつ反射板１２０との距離が各々の線状迂回ループアンテナ素子で異なるように複数（Ｎ個）配置することで、各線状迂回ループアンテナ素子の給電ポート（Ｎ個）の中から少なくとも１つを選択して給電する動作を切り替えることにより、ＸＺ面において、＋Ｘ側のＮ個の異なる仰角方向に主ビームを形成させることができる。
【００６６】
つまり、本実施の形態１のアンテナ装置１０の構成としたことにより、各線状迂回ループアンテナ素子１００、１１０において、線状迂回素子１０２ａ及び線状迂回素子１０２ｂにより、線状ループ素子１０１ａ及び線状ループ素子１０１ｂと、線状ループ素子１０１ｃ及び線状ループ素子１０１ｄとの電流位相がずれ、これにより放射される電波と、反射板１２０によって反射される電波の合成により、線状迂回ループアンテナ素子１００、１１０の各平面鉛直方向からチルトした主ビームを形成させることができる。さらに、各線状迂回ループアンテナ素子１００、１１０において、反射板１２０との距離が異なることからチルト角が異なり、それら複数の線状迂回ループアンテナ素子１００、１１０の給電ポート１０３、１１３に選択的に給電することにより、簡易で安価な構成で、所望の方向に主ビームを形成するアンテナ装置を実現することができる。
【００６７】
また、線状迂回ループアンテナ素子の給電ポートの位置が対称軸に対して、図１に示すアンテナ装置１０とは反対側に配置されたアンテナ装置（図２の平面図において、給電ポートが対称軸の＋Ｘ側の線状ループ素子上に配置された線状迂回ループアンテナ素子を有するアンテナ装置）を用いると、ＸＺ面において、−Ｘ側の複数の異なる仰角方向に主ビームを形成させることができる。したがって、このような構成のアンテナ装置を図１に示すアンテナ装置１０と並設させると、ＸＺ面において、±Ｘ方向の広い範囲で複数の仰角方向に主ビームを形成させることができる。
【００６８】
また、本実施の形態１のアンテナ装置１０は、複数の線状迂回ループアンテナ素子１００及び１１０に対向するそれぞれの反射部を有する反射板として、共通の平面状の反射板１２０を用いるので、複数の仰角方向の主ビームを有するアンテナ装置を、低コストで簡単な構成で実現できる。
【００６９】
図７は、本実施の形態１の他の構成の線状迂回ループアンテナ素子の、＋Ｚ側方向から見た平面図を示している。
【００７０】
上記に説明した本実施の形態１のアンテナ装置１０では、その線状迂回ループアンテナ素子１００、１１０の形状を、図２に示すように、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂを、線状ループ素子１０１ａ〜１０１ｄで形成される正方形形状の外側に突出するように接続する形状としたが、これらの線状迂回素子を正方形形状の内側に向くように接続してもよい。
【００７１】
図７（ａ）は、線状迂回素子を正方形形状の内側に向くように接続した形状の線状迂回ループアンテナ素子の平面図を示している。なお、図２と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。
【００７２】
図７（ａ）において、線状ループ素子１０１ａ〜１０１ｄは、図２に示す線状迂回ループアンテナ素子１００と同様に、それぞれ素子長Ｌ１が約１／３波長（２．７ｍｍ）の長さを有し、素子幅が例えば０．２ｍｍの導体であり、正方形形状に配置されている。
【００７３】
線状迂回素子１０５ａ及び１０５ｂは、全長が約１／４波長（２．１ｍｍ）で、長さＬ４が約１／８波長（１．０ｍｍ）の折り返し形状の導体であり、素子幅が例えば０．２ｍｍである。線状迂回素子１０５ａは、線状ループ素子１０１ａと線状ループ素子１０１ｃの間に接続され、線状迂回素子１０５ｂは、線状ループ素子１０１ｂと線状ループ素子１０１ｄの間に接続される。
【００７４】
線状迂回素子１０５ａ及び１０５ｂは、図２に示した線状迂回ループアンテナ素子１００の線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂと同じ形状であるが、正方形形状の内側に向くように接続される点が、図２の形状とは異なる。なお、この正方形形状の内側に向くように接続されている線状迂回素子１０５ａ及び１０５ｂの部分が、本発明の、菱形形状の内側に向けて設けられた突起部の一例にあたる。
【００７５】
図７（ａ）に示す形状の線状迂回ループアンテナ素子を、反射板との距離が互いに異なるように複数配置させたアンテナ装置においても、アンテナ装置１０と同様に、ＸＺ面において、＋Ｘ側の複数の異なる仰角方向に主ビームを形成させることができる。
【００７６】
図２の構成の場合に比べて、線状迂回素子と線状ループ素子間の結合や、線状迂回素子同士間の結合により利得が低下するものの、アンテナ装置のＹ方向のサイズを小さくすることができる。したがって、用途に応じて線状迂回素子の接続する向きを、図２のようにするか図７（ａ）のようにするかを決定することが望ましい。
【００７７】
また、アンテナ装置１０では、各線状迂回ループアンテナ素子１００、１１０の線状ループ素子１０１ａ〜１０１ｄが正方形形状を形成することとしたが、これらの線状ループ素子１０１ａ〜１０１ｄが菱形形状を形成していてもよい。さらに、動作周波数に応じて線状ループ素子及び線状迂回素子の長さを適切な長さに設定すれば、線状迂回素子を対称軸上に配置した左右対称の形状であれば、同様の効果が得られる。
【００７８】
図７（ｂ）は、線状ループ素子が正方形以外の形状を形成している線状迂回ループアンテナ素子の平面図を示している。ここでは、その一例として、線状ループ素子が円形状を形成する構成を示している。なお、図２と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。
【００７９】
図７（ｂ）において、線状ループ素子１０６ａ及び１０６ｂは、それぞれ素子長Ｌ５が約２／３波長（５．５ｍｍ）の長さを有する半円形状の、素子幅が例えば０．２ｍｍの導体である。これらの線状ループ素子１０６ａ及び１０６ｂは、図７（ｂ）に示すように円形状に配置されている。
【００８０】
線状迂回素子１０７ａ及び１０７ｂは、全長が約１／４波長（２．１ｍｍ）で、長さＬ６が約１／８波長（１．０ｍｍ）の折り返し形状の導体であり、素子幅が例えば０．２ｍｍである。線状迂回素子１０７ａは、線状ループ素子１０６ａと線状ループ素子１０６ｂの各一方の端部間に接続され、線状迂回素子１０７ｂは、線状ループ素子１０６ａと線状ループ素子１０６ｂのそれぞれの各もう一方の端部間に接続される。ここでは、線状迂回素子１０７ａと線状迂回素子１０７ｂとの結合や、線状迂回素子１０７ａと線状ループ素子１０６ａ及び１０６ｂとの結合や、線状迂回素子１０７ｂと線状ループ素子１０６ａ及び１０６ｂとの結合による放射特性の劣化を最小限に抑えるために、線状迂回素子１０７ａ及び１０７ｂを円形状の外側に突出するように接続している。
【００８１】
また、給電ポート１０３が、線状ループ素子１０６ａの中央部に設けられており、この線状迂回ループアンテナ素子に給電を行う。
【００８２】
図７（ｂ）に示すような形状の線状迂回ループアンテナ素子を、反射板との距離が互いに異なるように複数配置させたアンテナ装置においても、線状ループ素子の長さと線状迂回素子の長さを動作周波数に応じて適切な長さに設定することにより、アンテナ装置１０と同様に、ＸＺ面において、＋Ｘ側の複数の異なる仰角方向に主ビームを形成させることができる。
【００８３】
なお、図７（ｂ）では、２本の線状ループ素子が円形状を形成することとしたが、対称軸に対して左右対称な楕円形状を形成する形状であってもよい。
【００８４】
また、複数の線状ループ素子で形成する形状は、菱形や楕円形状などに限らず、対称軸に対して左右対称な形状を形成する形状であれば、同様の効果が得られる。
【００８５】
また、形状が異なる複数の線状迂回ループアンテナ素子を、同じアンテナ装置上に設ける構成にしてもよい。例えば、図２や、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すような形状の線状迂回ループアンテナ素子を混在させて、同じアンテナ装置上に設けてもよい。この場合にも、各線状迂回ループアンテナ素子の対称軸の方向を互いに同じになるように配置し、各線状迂回ループアンテナ素子と反射板との距離を異ならせることによって各ビームの仰角を異ならせれば、同様の効果が得られる。
【００８６】
また、線状ループ素子上に配置される給電ポートの位置をずらすことで、インピーダンスを合わせることができる。図２や図７（ａ）では線状ループ素子で形成される正方形形状の頂点の位置に、図７（ｂ）では半円形状の線状ループ素子１０６ａの中央部に、それぞれ給電ポート１０３を配置する構成として説明したが、周囲の回路構成に応じて、インピーダンスを合わせるために給電ポート１０３を配置する位置をずらせばよい。例えば、図２の場合には、線状ループ素子１０１ａ上や線状ループ素子１０１ｂ上に、給電ポート１０３を配置するようにしてもよい。
【００８７】
なお、本実施の形態１では、複数の線状迂回ループアンテナ素子に対向する反射部を有する反射板として、共通の平板状の反射板を用いることとしたが、複数の線状迂回ループアンテナ素子を同一平面状に配置し、それぞれの反射部を有する複数の反射板を段違いに配置して、それぞれの線状迂回ループアンテナ素子と反射板との距離を互いに異ならせるようにしてもよい。また、複数の反射部を有した１枚の段違い形状の反射板（図１５に示す反射板６２０のような反射板）を用いてもよい。これらの場合、例えば、複数の線状迂回ループアンテナ素子を共通の誘電体基板上に形成させることができるので、この場合にも、複数の仰角方向の主ビームを有するアンテナ装置を、低コストで簡単な構成で実現できる。
【００８８】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【００８９】
図８（ａ）は、本実施の形態２のアンテナ装置１１の構成を示す斜視図である。図８（ｂ）は、本実施の形態２のアンテナ装置１１の構成を示す矢視図であり、図８（ａ）の矢印方向、すなわち−Ｙ側から見た図である。なお、図１と同じ構成部分については、同じ符号を用いている。
【００９０】
本実施の形態２のアンテナ装置１１は、図８に示すように、２つの線状迂回ループアンテナ素子１１１及び１１２と、反射板１２１を備えている。
【００９１】
反射板１２１は導体板である。図８（ｂ）に示すように、線状迂回ループアンテナ素子１１１は、そのＸＹ平面が反射板１２１から約０．４２自由空間波長（５．０ｍｍ）分の距離ｈ１だけ＋Ｚ側に離れた位置になるように、反射板１２１に平行に配置されている。また、線状迂回ループアンテナ素子１１２は、そのＸＹ平面が反射板１２１から約０．１３自由空間波長（１．５ｍｍ）分の距離ｈ２だけ＋Ｚ側に離れた位置になるように、反射板１２１に平行に配置されている。
【００９２】
線状迂回ループアンテナ素子１１１及び１１２は、いずれも図２に示す実施の形態１の線状迂回ループアンテナ素子１００と同じ構成をしている。本実施の形態２のアンテナ装置１１は、図１に示した実施の形態１のアンテナ装置１０とは、２つの線状迂回ループアンテナ素子の配置が異なっている。
【００９３】
図１に示す実施の形態１のアンテナ装置１０では、２つの線状迂回ループアンテナ素子１００と１１０を、Ｙ軸方向に並ぶ位置に配置している。つまり、線状迂回ループアンテナ素子１００及び１１０のそれぞれの対称軸が、図１の座標軸において、同一のＹＺ平面上になるように配置している。
【００９４】
それに対して、本実施の形態２のアンテナ装置１１では、図８（ａ）に示すように、２つの線状迂回ループアンテナ素子１１１と１１２を、Ｘ軸方向に並ぶ位置に配置している。
【００９５】
しかし、本実施の形態２のアンテナ装置１１の場合も、線状迂回ループアンテナ素子１１１及び１１２のそれぞれの対称軸を平行にして同じ方向に向け、反射板１２１との距離を異ならせて配置している点については、実施の形態１のアンテナ装置１０と同様である。
【００９６】
このような構成にしても、実施の形態１と同様に、各線状迂回ループアンテナ素子１１１及び１１２の給電ポート１０３及び１１３の中から少なくとも１つを選択して給電する動作を切り替えることにより、ＸＺ面において、＋Ｘ側の複数の異なる仰角方向に主ビームを形成させることができる。
【００９７】
また、複数の線状迂回ループアンテナ素子に対向するそれぞれの反射部を有する反射板として、共通の平面状の反射板１２１を用いる構成なので、複数の仰角方向の主ビームを有するアンテナ装置を、低コストで簡単な構成で実現できる。
【００９８】
実施の形態１のアンテナ装置と同様の効果が得られるので、アンテナ装置が組み込まれる装置の構成や、アンテナ装置の設置場所などに応じて、図１のような構成にするか、図８のような構成にするかを決定すればよい。
【００９９】
また、図１と図８を組み合わせた構成、すなわち２次元状に複数の線状迂回ループアンテナ素子を配置する構成にしてもよい。その場合にも、各線状迂回ループアンテナ素子の対称軸を平行とし、反射板との距離を互いに異ならせるように配置することにより、同様の効果が得られる。
【０１００】
また、Ｙ軸方向やＸ軸方向に整列するように複数の線状迂回ループアンテナ素子を配置しなくても、各線状迂回ループアンテナ素子の対称軸を平行とし、反射板との距離を互いに異ならせるように配置しさえすれば、同様の効果が得られる。
【０１０１】
図９は、本発明の実施の形態２の、他の構成のアンテナ装置を示している。
【０１０２】
図９（ａ）は、本実施の形態２の他の構成のアンテナ装置１２の構成を示す斜視図である。図９（ｂ）は、本実施の形態２のアンテナ装置１２の構成を示す矢視図であり、図９（ａ）の矢印方向、すなわち＋Ｘ側から見た図である。なお、図１と同じ構成部分については、同じ符号を用いている。
【０１０３】
本実施の形態２のアンテナ装置１２は、図９に示すように、２つの線状迂回ループアンテナ素子１１５及び１１６と、反射板１２２を備えている。
【０１０４】
反射板１２２は導体板である。図９（ｂ）に示すように、線状迂回ループアンテナ素子１１５は、そのＸＹ平面が反射板１２２から約０．４２自由空間波長（５．０ｍｍ）分の距離ｈ１だけ＋Ｚ側に離れた位置になるように、反射板１２２に平行に配置されている。また、線状迂回ループアンテナ素子１１６は、そのＸＹ平面が反射板１２２から約０．１３自由空間波長（１．５ｍｍ）分の距離ｈ２だけ＋Ｚ側に離れた位置になるように、反射板１２２に平行に配置されている。
【０１０５】
線状迂回ループアンテナ素子１１５は、図２に示す実施の形態１の線状迂回ループアンテナ素子１００と同じ構成であるが、実施の形態１とは、線状迂回ループアンテナ素子１１６の構成が異なっている。
【０１０６】
線状迂回ループアンテナ素子１１６の給電ポート１１７は、対称軸に対して、線状迂回ループアンテナ素子１１５の給電ポート１０３とは反対側に配置されている。図９（ａ）の場合には、線状迂回ループアンテナ素子１１５の給電ポート１０３は、Ｙ軸方向の対称軸に対して−Ｘ側に配置されているのに対し、線状迂回ループアンテナ素子１１６の給電ポート１１７は、Ｙ軸方向の対称軸に対して＋Ｘ側に配置されている。
【０１０７】
図１０は、本実施の形態２のアンテナ装置１２の線状迂回ループアンテナ素子１１５及び１１６の指向性を示す図である。図１０（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性を示しており、図１０（ｂ）は、＋Ｘ側方向への仰角θが５５度、及び−Ｘ側方向への仰角θが２５度における各円錐面の指向性を示している。
【０１０８】
図１０（ａ）において、実線で示す指向性４１１は、線状迂回ループアンテナ素子１１５の給電ポート１０３から線状迂回ループアンテナ素子１１５を励振したときのＥφ成分の指向性を示しており、＋Ｘ側に仰角θが５５度となる方向にチルトした主ビームを得られることが確認できる。また、点線で示す指向性５１２は、線状迂回ループアンテナ素子１１６の給電ポート１１７から線状迂回ループアンテナ素子１１６を励振したときのＥφ成分の指向性を示しており、−Ｘ側に仰角θが２５度となる方向にチルトした主ビームが得られることが確認できる。
【０１０９】
図１０（ｂ）において、実線で示す指向性４１３は、図１０（ａ）の指向性４１１と同様に、給電ポート１０３から線状迂回ループアンテナ素子１１５を励振したときのＥφ成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向に向いていることが確認できる。また、点線で示す指向性５１４は、図１０（ａ）の指向性５１２と同様に、給電ポート１１７から線状迂回ループアンテナ素子１１６を励振したときのＥφ成分の指向性を示しており、主ビームが−Ｘ方向に向いていることが確認できる。
【０１１０】
本実施の形態２のアンテナ装置１２において、給電ポート１０３と給電ポート１１７への給電の動作を切り替えることにより、ＸＺ面において、＋Ｘ側の仰角方向と−Ｘ側の仰角方向の２つの方向に主ビームを形成させることができる。
【０１１１】
図９に示すアンテナ装置１２では、＋Ｘ側の仰角方向に主ビームを形成させる線状迂回ループアンテナ素子１１５と、−Ｘ側の仰角方向に主ビームを形成させる線状迂回ループアンテナ素子１１６を、それぞれ１つずつ備える構成としたが、＋Ｘ側及び−Ｘ側の仰角方向に主ビームを形成させる線状迂回ループアンテナ素子をそれぞれ複数備える構成にしてもよい。その場合、各線状迂回ループアンテナ素子と反射板との距離を互いに異ならせるように配置することで、各線状迂回ループアンテナ素子の主ビームの仰角方向が異なるので、それらの主ビームの組み合わせにより、広い仰角範囲に主ビームを形成させるアンテナ装置を実現できる。
【０１１２】
（実施の形態３）
図１１及び図１２は、本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【０１１３】
図１１（ａ）は、本実施の形態３に係るアンテナ装置１３の構成を示す斜視図である。図１１（ｂ）は、本実施の形態３に係るアンテナ装置１３の構成を示す矢視図であり、図１１（ａ）の矢印方向、すなわち、＋Ｘ側から見た図である。
【０１１４】
本実施の形態３に係るアンテナ装置１３は、図１１に示すように、２つの線状迂回ループアンテナ素子１３０及び１３１と、反射板１２３を備えている。
【０１１５】
図１２は、図１１の＋Ｚ軸方向から見た線状迂回ループアンテナ素子１３０の平面図である。線状迂回ループアンテナ素子１３１も、線状迂回ループアンテナ素子１３０と同じ構成である。
【０１１６】
図１に示す実施の形態１のアンテナ装置１０では、各線状迂回ループアンテナ素子が、それぞれ１つの給電ポートを有する構成であるのに対し、本実施の形態３に係るアンテナ装置１３では、各線状迂回ループアンテナ素子が、それぞれ給電ポートを２つずつ有している点が実施の形態１と異なる。
【０１１７】
図１１及び図１２において、線状ループ素子１０１ａ〜１０１ｄは、素子長Ｌ１が約１／３波長（２．７ｍｍ）の長さを有し、素子幅が例えば０．２ｍｍの導体である。これらの線状ループ素子１０１ａ〜１０１ｄは、図１２に示すように正方形形状に配置される。
【０１１８】
線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂは、全長が約１／４波長（２．１ｍｍ）で、長さＬ２が約１／８波長（１．０ｍｍ）の折り返し形状の導体であり、素子幅が例えば０．２ｍｍである。線状迂回素子１０２ａは、線状ループ素子１０１ａと線状ループ素子１０１ｃの間に接続され、線状迂回素子１０２ｂは、線状ループ素子１０１ｂと線状ループ素子１０１ｄの間に接続される。ここでは、線状迂回素子１０２ａと線状迂回素子１０２ｂとの結合や、線状迂回素子１０２ａと線状ループ素子１０１ａ及び１０１ｃとの結合や、線状迂回素子１０２ｂと線状ループ素子１０１ｂ及び１０１ｄとの結合による放射特性の劣化を最小限に抑えるために、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂを正方形形状の外側に突出するように接続している。
【０１１９】
線状迂回ループアンテナ素子１３０には、線状ループ素子１０１ａと線状ループ素子１０１ｂの間に第１給電ポート１４０が、線状ループ素子１０１ｃと線状ループ素子１０１ｄの間に第２給電ポート１４１がそれぞれ設けられており、それぞれ線状迂回ループアンテナ素子１３０に給電を行う。
【０１２０】
したがって、これらの線状ループ素子及び線状迂回素子で構成される本実施の形態３の線状迂回ループアンテナ素子１３０は、図１２に示すように、正方形形状の対角を結ぶ線を対称軸とし、その対称軸上に線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂが配置され、その対称軸に対して左右対称の形状をしている。
【０１２１】
このように構成された複数の線状迂回ループアンテナ素子１３０、１３１が、図１１（ａ）に示すように、それらの対称軸の向きが同じになるように配置されている。
【０１２２】
反射板１２３は導体板である。図１１（ｂ）に示すように、線状迂回ループアンテナ素子１３０は、そのＸＹ平面が反射板１２３から約０．４２自由空間波長（５．０ｍｍ）分の距離ｈ１だけ＋Ｚ側に離れた位置になるように反射板１２３に平行に配置されている。また、線状迂回ループアンテナ素子１３１は、そのＸＹ平面が反射板１２３から約０．１３自由空間波長（１．５ｍｍ）分の距離ｈ２だけ＋Ｚ側に離れた位置になるように反射板１２３に平行に配置されている。
【０１２３】
次に、上述した構成を有するアンテナ装置１３の動作について説明する。
【０１２４】
本実施の形態３のアンテナ装置１３の構成は、図１に示す実施の形態１のアンテナ装置１０とは、線状迂回ループアンテナ素子に設けられる給電ポートの数が異なるだけで、各線状迂回ループアンテナ素子の形状は同じなので、本実施の形態３のアンテナ装置１３の電流分布は、図３に示すような実施の形態１と同様の分布となる。
【０１２５】
したがって、本実施の形態３のアンテナ装置１３の動作も、図４に模式図を示した点波源モデルで表すことができる。
【０１２６】
図４に示す点波源モデルにおいて、線状迂回ループアンテナ素子１３０に関しては、点波源３０１ａ、３０１ｂとイメージ波源３０２ａ、３０２ｂの４素子アレーによる放射は、±Ｚ方向からチルト角α（５５度）だけチルトした方向に主ビーム３０３ａ、３０３ｂが形成されることになる。しかし、実際は反射板１２３が存在するため、主ビーム３０３ａの方向のみとなる。
【０１２７】
従って、線状迂回ループアンテナ素子１３１に関しては、そのＸＹ平面の反射板１２３からの距離ｈ２がｈ１より短く、反射板１２３から約０．１３自由空間波長（１．５ｍｍ）だけ＋Ｚ側に離れた位置に配置されているので、図４におけるイメージ波源３０２ａ、３０２ｂの位置が変化する。これにより、線状迂回ループアンテナ素子１３１の放射は、±Ｚ方向から線状迂回ループアンテナ素子１３０より浅いチルト角α（２５度）だけチルトした方向に形成される。
【０１２８】
図１３は、本実施の形態３のアンテナ装置１３の線状迂回ループアンテナ素子１３０の指向性を示す図である。図１３（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性を、図１３（ｂ）は仰角θが５５度における円錐面の指向性をそれぞれ示している。
【０１２９】
図１３（ａ）において、実線で示す指向性４２１は、第１給電ポート１４０から線状迂回ループアンテナ素子１３０を励振し、第２給電ポート１４１を短絡したときのＥφ成分の指向性を示しており、＋Ｘ側に仰角θが５５度となる方向にチルトした主ビームを得られることが確認できる。また、点線で示す指向性４２２は、第２給電ポート１４１から線状迂回ループアンテナ素子１３０を励振し、第１給電ポート１４０を短絡したときのＥφ成分の指向性を示しており、−Ｘ側に仰角θが５５度となる方向にチルトした主ビームが得られることが確認できる。
【０１３０】
図１３（ｂ）において、実線で示す指向性４２３は、図１３（ａ）の指向性４２１と同様に、第１給電ポート１４０から線状迂回ループアンテナ素子１３０を励振し、第２給電ポート１４１を短絡したときのＥφ成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向に向いていることが確認できる。また、点線で示す指向性４２４は、図１３（ａ）の指向性４２２と同様に、第２給電ポート１４１から線状迂回ループアンテナ素子１３０を励振し、第１給電ポート１４０を短絡したときのＥφ成分の指向性を示しており、主ビームが−Ｘ方向に向いていることが確認できる。このとき、主ビームの指向性利得は１０．５ｄＢｉ、円錐面の半値角は５７度、Ｆ／Ｂ比（主ビームとバックローブの比）は７ｄＢである。
【０１３１】
一方、図１４は、本実施の形態３のアンテナ装置１３の線状迂回ループアンテナ素子１３１の指向性を示す図である。図１４（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性を、図１４（ｂ）は仰角θが２５度における円錐面の指向性をそれぞれ示している。
【０１３２】
図１４（ａ）において、実線で示す指向性５２１は、第１給電ポート１４２から線状迂回ループアンテナ素子１３１を励振し、第２給電ポート１４３を短絡したときのＥφ成分の指向性を示しており、＋Ｘ側に仰角θが２５度となる方向にチルトした主ビームを得られることが確認できる。また、点線で示す指向性５２２は、第２給電ポート１４３から線状迂回ループアンテナ素子１３１を励振し、第１給電ポート１４２を短絡したときのＥφ成分の指向性を示しており、−Ｘ側に仰角θが２５度となる方向にチルトした主ビームが得られることが確認できる。
【０１３３】
図１４（ｂ）において、実線で示す指向性５２３は、図１４（ａ）の指向性５２１と同様に、第１給電ポート１４２から線状迂回ループアンテナ素子１３１を励振し、第２給電ポート１４３を短絡したときのＥφ成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向に向いていることが確認できる。また、点線で示す指向性５２４は、図１４（ａ）の指向性５２２と同様に、第２給電ポート１４３から線状迂回ループアンテナ素子１３１を励振し、第１給電ポート１４２を短絡したときのＥφ成分の指向性を示しており、主ビームが−Ｘ方向に向いていることが確認できる。
【０１３４】
線状迂回ループアンテナ素子１３０に関しては、そのＸＹ平面が、反射板１２３に対して約０．４２自由空間波長（５．０ｍｍ）分の距離ｈ１だけ＋Ｚ側に離れた位置に配置されているのに対し、線状迂回ループアンテナ素子１３１に関しては、そのＸＹ平面が、反射板１２３に対して約０．１３自由空間波長（１．５ｍｍ）分の距離ｈ２だけ＋Ｚ側に離れた位置に配置されているので、反射板１２３との距離の違いにより、図４におけるイメージ波源３０２ａ、３０２ｂの位置が変化する。これにより、線状迂回ループアンテナ素子１３１の放射は、垂直（ＸＺ）面の指向性の、±Ｚ方向から線状迂回ループアンテナ素子１３０より浅いチルト角α（２５度）だけチルトした方向に形成される。
【０１３５】
このように本実施の形態３によれば、正方形形状に形成された線状ループ素子１０１ａ〜１０１ｄとその正方形形状の対向する一組の頂点を結ぶ対称軸上に折り返し形状の線状迂回素子１０２ａ、１０２ｂを設け、正方形形状から所定の距離を隔てて反射板１２３を配置し、他の一組の頂点にそれぞれ給電ポート１４０〜１４３を設け、それらの給電ポートの一方からアンテナ装置１３を励振し、他方の給電ポートは短絡状態となるように動作させる線状迂回ループアンテナ素子１３０、１３１は、それぞれの２つの給電ポートを切り替えることにより、２方向に主ビームを切り替えることができるうえ、それら線状迂回ループアンテナ素子１３０、１３１の各対称軸の向きが全て同じになるように、かつ反射板１２３との距離が各々の線状迂回ループアンテナ素子で異なるように複数（Ｎ個）配置することで、各線状迂回ループアンテナ素子の給電ポート（２×Ｎ個）の中から少なくとも1つを選択して給電する動作を切り替えることにより、ＸＺ面において、２×Ｎ個方向に主ビームを形成し、小型で平面構造のマルチビームアンテナを実現することができる。
【０１３６】
つまり、本実施の形態３のアンテナ装置１３の構成としたことにより、実施の形態１のアンテナ装置１０に比べて、各線状迂回ループアンテナ素子１３０、１３１において、第１給電ポート１４０及び１４２と第２給電ポート１４１及び１４３からの給電をさらに選択的に切り替えることが可能となり、それら複数の線状迂回ループアンテナ素子１３０、１３１の各給電ポート１４０〜１４３に選択的に給電することにより、簡易で安価な構成で、所望の方向に主ビームを形成するアンテナ装置を実現することができる。
【０１３７】
図１に示す実施の形態１のアンテナ装置１０では、ＸＺ面において、＋Ｘ側または−Ｘ側のいずれか一方の向きについて複数の異なる仰角方向に主ビームを形成させるのに対し、本実施の形態３のアンテナ装置１３は、ＸＺ面において、＋Ｘ側と−Ｘ側のそれぞれの向きについて複数の異なる仰角方向に主ビームを形成させることができる。つまり、本実施の形態３のアンテナ装置１３は、より広い仰角方向の範囲に、複数の主ビームを形成させることができる。
【０１３８】
また、本実施の形態３のアンテナ装置１３は、複数の線状迂回ループアンテナ素子に対向するそれぞれの反射部を有する反射板として、共通の平面状の反射板１２３を用いる構成なので、複数の仰角方向の主ビームを有するアンテナ装置を、低コストで簡単な構成で実現できる。
【０１３９】
なお、本実施の形態３のアンテナ装置１３の線状迂回ループアンテナ素子１３０及び１３１では、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂが正方形形状の外向きに接続される構成としたが、実施の形態１の図７（ａ）で示したような、正方形形状の内側向きに接続される構成であってもよい。
【０１４０】
また、線状ループ素子１０１ａ〜１０１ｄが正方形形状を形成していることとしたが、線状ループ素子及び線状迂回素子の長さを動作周波数に応じて適切な長さに設定すれば、菱形や、円形、楕円形などの形状であってもよい。また、対称軸に対して左右対称の形状であれば、これら以外の形状であっても上記と同様の効果が得られる。
【０１４１】
また、本実施の形態３のアンテナ装置１３は、複数の線状迂回ループアンテナ素子１３０及び１３１を、それぞれの対称軸が同一のＹＺ平面上となるように配置することとしたが、図８のようにＸ軸方向に並ぶように配置したり、２次元状に配置するようにしてもよい。その場合にも、各線状迂回ループアンテナ素子の対称軸を平行にして同じ方向に向け、反射板との距離を互いに異ならせるように配置することにより、上記と同様の効果が得られる。
【０１４２】
（実施の形態４）
図１５及び図１６は、本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示したものである。以下、アンテナの動作周波数を２６ＧＨｚとして説明する。また、説明の都合上、図に示すような座標軸を定義している。
【０１４３】
図１５（ａ）は、本実施の形態４のアンテナ装置２０の構成を示す斜視図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＡ−Ａ´断面図である。また、図１６（ａ）は、本実施の形態４のアンテナ装置２０の誘電体基板上に形成されている１つのスロット迂回ループアンテナ素子の上面図、すなわち＋Ｚ側から見た平面図を示しており、図１６（ｂ）はその下面図、すなわち−Ｚ側から見た平面図を示している。
【０１４４】
図１５（ａ）において、基板６３０は、比誘電率εｒが例えば３．６で、厚さが０．３ｍｍである誘電体である。以下、ここでは、１波長（１実効波長）を７．２ｍｍとして説明する。
【０１４５】
本実施の形態４のアンテナ装置２０は、図１５に示すように、共通の誘電体基板６３０上に形成されている２つのスロット迂回ループアンテナ素子６００及び６１０と、反射板６２０を備えている。
【０１４６】
なお、共通の誘電体基板６３０上に形成されている２つのスロット迂回ループアンテナ素子６００及び６１０が、本発明の、同一平面上に形成された複数のアンテナ素子の一例にあたる。また、ここでは、反射板６２０が、各スロット迂回ループアンテナ素子６００、６１０に対向する複数の反射面を有しているが、これらの複数の反射面が、本発明の複数の反射部の一例にあたる。そして、段違い形状の反射板６２０が、本発明の、複数の反射部が構成している１枚の反射板の一例にあたる。
【０１４７】
グランド面６４０は、誘電体基板６３０の＋Ｚ側面に接着された銅箔層である。スロットループ素子６０１ａ〜６０１ｄは、グランド面６４０を削剥して形成された空隙（銅箔パターン）であり、素子長が約１／２波長（３．７ｍｍ）、素子幅が例えば０．２ｍｍである。これらのスロットループ素子６０１ａ〜６０４ｄは、図１６に示すように正方形形状に配置される。
【０１４８】
スロット迂回素子６０２ａ及び６０２ｂは、グランド面６４０を削剥して形成された空隙であり、全長が約０．１４波長（１．０ｍｍ）で、長さＬ８が約０．０７波長（０．５ｍｍ）で折り返されて形成されている。素子幅は例えば０．２ｍｍである。スロット迂回素子６０２ａはスロットループ素子６０１ａとスロットループ素子６０１ｃの間に接続され、スロット迂回素子６０２ｂはスロットループ素子６０１ｂとスロットループ素子６０１ｄの間に接続されている。ここでは、スロット迂回素子６０２ａ及び６０２ｂが正方形形状の外側に突出するように接続されている。なお、スロットループ素子６０１ａとスロットループ素子６０１ｂ、及びスロットループ素子６０１ｃとスロットループ素子６０１ｄは、それぞれ接続されている。
【０１４９】
なお、誘電体基板６３０の＋Ｚ側面に接着された銅箔層が、本発明の導体層の一例にあたる。また、正方形形状を形成しているスロットループ素子６０１ａ〜６０４ｄが、本発明の、スロットで形成されたループ素子の一例にあたる。また、スロット迂回素子６０２ａ及び６０２ｂが、本発明の、スロットで形成された一対の迂回素子の一例にあたる。また、スロットループ素子６０１ａ〜６０４ｄで形成される正方形形状は、本発明の菱形形状の一例にあたる。また、スロット迂回素子６０２ａが接続される、スロットループ素子６０１ａとスロットループ素子６０１ｃが接近している部分と、スロット迂回素子６０２ｂが接続される、スロットループ素子６０１ｂとスロットループ素子６０１ｄが接近している部分とが、いずれも本発明の、対称軸上にある菱形形状の対向する頂点に対応する部位の一例である。また、正方形形状の外側に突出するように接続されているスロット迂回素子６０２ａ及び６０２ｂの部分が、いずれも本発明の突起部の一例にあたる。
【０１５０】
したがって、これらのスロットループ素子及びスロット迂回素子で構成される本実施の形態４のスロット迂回ループアンテナ素子６００及び６１０は、図１６に示すように、正方形形状の対角を結ぶ線を対称軸とし、その対称軸上にスロット迂回素子６０２ａ及び６０２ｂが配置され、その対称軸に対して左右対称の形状をしている。
【０１５１】
このように構成された複数のスロット迂回ループアンテナ素子６００、６１０が、図１５（ａ）に示すように、それらの対称軸の向きが同じになるように配置されている。
【０１５２】
このグランド面６４０側では、灰色で示したスロットの内側の銅箔層の部分が、スロットによってスロットの外側の銅箔層の部分と分断されるため、図１６（ａ）に示すように、例えば銅箔パターンで正方形形状に形成される接続導体７０１ａ〜７０１ｄによって、スロットループ素子６０１ａ〜６０１ｄのほぼ中央でそれぞれのスロットループ素子６０１ａ〜６０１ｄを分断するように、スロットループの内側の銅箔層と外側の銅箔層を接続している。
【０１５３】
このように、接続導体７０１ａ〜７０１ｄによりスロットループ素子６０１ａ〜６０１ｄを分断し、スロットの内側の銅箔層の部分とスロットの外側の銅箔層の部分を接続することで、インピーダンス整合が容易にとれ、Ｆ／Ｂ比が良好なアンテナ装置を実現することができるようになる。
【０１５４】
図１７は、本実施の形態４のスロット迂回ループアンテナ素子の他の構成を示しており、図１７（ａ）は上面図を、図１７（ｂ）は下面図をそれぞれ示している。
【０１５５】
図１７に示す構成のスロット迂回ループアンテナ素子の場合には、グランド面６４０の銅箔層の部分を下面側に導通させるショートピン８０１を図１７（ａ）に示すような位置に設け、図１７（ｂ）に示すように、誘電体基板６３０の下面側で、導体部分のショートピン８０１に接続されるショートライン８０２により、スロットの内側と外側の銅箔層の部分を接続させている。
【０１５６】
このようにして、スロットの内側の銅箔層の部分とスロットの外側の銅箔層の部分を接続してもよい。
【０１５７】
スロット迂回ループアンテナ素子６００及び６１０は、図１６のように、スロットループ素子６０１ａ〜６０１ｄと接続導体７０１ａ〜７０１ｄで構成される。または、図１７のように、スロットループ素子６０１ａ〜６０１ｄ、ショートピン８０１及びショートライン８０２により構成される。
【０１５８】
そして、マイクロストリップライン（ＭＳＬ）６０５が、誘電体基板６３０の−Ｚ側面に、スロットループ素子６０１ａとスロットループ素子６０１ｂの接続部に対向する位置を通過するようにＸ軸方向に沿って銅箔パターンにより形成されている。マイクロストリップライン６０５の幅Ｗ１は、特性インピーダンスが５０Ωとなるように０．６ｍｍに設定されている。また、マイクロストリップライン６０５の先端と、スロットループ素子６０１ａ及びスロットループ素子６０１ｂの接続部との距離Ｌ９は、例えば０．４５ｍｍに設定されている。
【０１５９】
また同様に、図１６（ｂ）に示すように、マイクロストリップライン６０５は、誘電体基板６３０の−Ｚ側面で、スロットループ素子６０１ｃとスロットループ素子６０１ｄの接続部に対向する位置を通過するようにも形成されている。
【０１６０】
そして、スロット迂回ループアンテナ素子６００においては、マイクロストリップライン６０５は、スロット迂回ループアンテナ素子６００に給電を行う第１給電ポート６０３及び第２給電ポート６０４に接続されている。同様に、スロット迂回ループアンテナ素子６１０においても、マイクロストリップライン６０５は、スロット迂回ループアンテナ素子６１０に給電を行う第１給電ポート６１３及び第２給電ポート６１４に接続されている。
【０１６１】
なお、スロットループ素子６０１ａとスロットループ素子６０１ｂの接続部、及びスロットループ素子６０１ｃとスロットループ素子６０１ｄの接続部が、それぞれ本発明の、ループ素子の所定の位置の一例にあたる。また、これらの所定の位置と誘電体基板６３０を挟んで対向しているマイクロストリップライン６０５の部分が、本発明の、所定の位置の近傍に設けられている給電部の一例にあたる。
【０１６２】
以上のような構成を有することにより、マイクロストリップライン６０５とスロットアンテナ素子は電磁的に結合されるため、第１給電ポート６０３、６１３及び第２給電ポート６０４、６１４からの信号を、マイクロストリップライン６０５を介してスロット迂回ループアンテナ素子６００及び６１０へ供給することができる。また、距離Ｌ９を適切な長さに設定することで、インピーダンス整合が可能となる。
【０１６３】
このように、本実施の形態４のアンテナ装置２０を用いることにより、平面回路であるマイクロストリップライン６０５からの給電が容易となり、アンテナ装置の小型化や生産性の向上を図ることができる。
【０１６４】
また、反射板６２０は、図１５に示すように、２つの平行な平面を有する段違い形状の導体板である。図１５（ｂ）に示すように、スロット迂回ループアンテナ素子６００に対向して、誘電体基板６３０の−Ｚ側の、約０．４２自由空間波長（５．０ｍｍ）分の距離ｈ１だけ離れた位置になるように、誘電体基板６３０と平行に、反射板６２０の平面状部分が配置されている。そして、スロット迂回ループアンテナ素子６１０に対向して、誘電体基板６３０の−Ｚ側の、約０．１３自由空間波長（１．５ｍｍ）分の距離ｈ２だけ離れた位置になるように、誘電体基板６３０と平行に、反射板６２０の他の平面状部分が配置されている。
【０１６５】
ここで、図１５に示す本実施の形態４のアンテナ装置２０は、図１１に示すアンテナ装置１３の線状素子をスロット素子に置き換えたものとほぼ同等と考えることができ、その動作は電界と磁界を置き換えて説明することができる。したがって、図１１に示すアンテナ装置１３の主偏波成分はＥφ成分であるのに対して、図１５に示すアンテナ装置２０の主偏波成分はＥθ成分となり、主ビームの形状は、図１３及び図１４と同じになる。
【０１６６】
次に、上述した構成を有するアンテナ装置２０において、マイクロストリップライン６０５からこのアンテナ装置２０を励振する場合の動作について説明する。
【０１６７】
図１８は、スロット迂回ループアンテナ素子６００を形成している誘電体基板６３０上に、第１給電ポート６０３と第２給電ポート６０４への給電切り替えスイッチを設けた場合の誘電体基板６３０部分の構成図を示している。図１８（ａ）は、誘電体基板６３０を＋Ｚ側から見た平面図を示しており、図１８（ｂ）はその−Ｚ側から見た平面図を示している。
【０１６８】
図１８（ｂ）に示すように、誘電体基板６３０の下面側にスイッチ７６０が設けられており、スイッチ７６０は、誘電体基板６３０の下面側に形成されているマイクロストリップライン６０５ａ及び６０５ｂによって、マイクロストリップライン６０５と接続されている。なお、スイッチ７６０が、本発明の給電切り替え部の一例にあたる。
【０１６９】
誘電体基板６３０の下面側に設けられている給電端子７５０から励振された信号は、スイッチ７６０の端子７６０ａに入力される。このとき、スイッチ７６０は、端子７６０ａと端子７６０ｃが、端子７６０ｂと端子７６０ｄが、それぞれ接続されるように動作する。このため、端子７６０ａに入力された信号は、端子７６０ｃを介してマイクロストリップライン６０５ａに入力される。
【０１７０】
また、マイクロストリップライン６０５ｂは、端子７６０ｄ及び端子７６０ｂを介して接地される。ここで、アンテナ素子がスロット素子で構成されているため、線状素子の場合の電界と磁界を置き換えて考えられるので、スロットループ素子６０１ａ及び６０１ｂの接続点とマイクロストリップライン６０５ｂとの結合部の位置では開放状態にする必要がある。このため、スロットループ素子６０１ａ及び６０１ｂの接続点とマイクロストリップライン６０５ｂとの結合部から接地点までの長さ、つまりマイクロストリップライン６０５ｂ、及びスイッチ７６０からＧＮＤ７７０に接続されるグランド面６４０までを含めた全体の電気的な長さを、１／４波長の奇数倍に設定しなければならない。このように設定することにより、良好な指向性利得を得ることができ、Ｆ／Ｂ比が良好なアンテナ装置を実現することができる。
【０１７１】
同様に、マイクロストリップライン６０５ｂからアンテナ装置２０を励振する場合は、スイッチ７６０は、端子７６０ａと端子７６０ｄが、端子７６０ｂと端子７６０ｃが、それぞれ接続されるように動作する。このとき、スロットループ素子６０１ｃ及び６０１ｄの接続点とマイクロストリップライン６０５ａとの結合部の位置で開放状態とする必要がある。このため、スロットループ素子６０１ｃ及び６０１ｄの接続点とマイクロストリップライン６０５ａとの結合部から接地点までの長さを１／４波長の奇数倍に設定しなければならない。このように設定することにより、良好な指向性利得を得ることができ、Ｆ／Ｂ比が良好なアンテナ装置を実現することができる。
【０１７２】
なお、本実施の形態４では、スイッチとして１つのＤＰＤＴスイッチ（スイッチ７６０）を用いて説明したが、例えば、ＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）を３つ用いて構成するように、複数のスイッチを用いてもよい。
【０１７３】
また、本実施の形態４では、スイッチ７６０の一端子（ＧＮＤ７７０）を接地し、マイクロストリップラインとスロット素子との結合部から接地点までの長さを１／４波長の奇数倍として説明したが、例えば、スイッチの一端子を開放とし、マイクロストリップラインとスロット素子との結合部から接地点までの長さを１／２波長の整数倍とするように、マイクロストリップラインとスロット素子との結合部の位置で開放状態となるような構成でも、良好な指向性利得を得ることができる。
【０１７４】
このように本実施の形態４によれば、誘電体基板６３０の表面に正方形形状に形成されたスロットループ素子６０１ａ〜６０１ｄと、その正方形形状の対向する一組の頂点にスロット迂回素子６０２ａ及び６０２ｂを設け、誘電体基板６３０の裏面にマイクロストリップライン６０５を配置し、さらにスロットループ素子面から所定の距離を隔てて反射板６２０を配置し、他の一組の頂点にそれぞれ第１給電ポート６０３、６１３及び第２給電ポート６０４、６１４を設け、一方の給電ポートからアンテナ装置を励振し、他方の給電ポートは短絡状態となるように動作させるスロット迂回ループアンテナ素子６００、６１０の各対称軸の向きが全て同じになるように、かつ反射板６２０との距離が各々のスロット迂回ループアンテナ素子で異なるように複数（Ｎ個）配置し、各スロット迂回ループアンテナ素子の給電ポート（２×Ｎ個）の中から少なくとも1つを選択して給電する動作を切り替えることにより、２×Ｎ個方向に主ビームを形成し、小型で平面構造のマルチビームアンテナを実現することができる。
【０１７５】
つまり、本実施の形態４のアンテナ装置２０の構成としたことにより、各スロット迂回ループアンテナ素子６００、６１０において、スロット迂回素子６０２ａ及びスロット迂回素子６０２ｂにより、スロットループ素子６０１ａ及びスロットループ素子６０１ｂと、スロットループ素子６０１ｃ及びスロットループ素子６０１ｄとの電流位相がずれ、これにより放射される電波と、反射板６２０によって反射される電波の合成により、スロット迂回ループアンテナ素子６００及び６１０の各平面の鉛直方向からチルトした主ビームを形成させることができる。さらに、各スロット迂回ループアンテナ素子６００、６１０において、反射板６２０との距離が異なることからチルト角が異なり、それら複数のスロット迂回ループアンテナ素子６００、６１０の各給電ポート６０３、６０４、６１３、６１４に選択的に給電することにより、簡易で安価な構成で、所望の方向に主ビームを形成するアンテナ装置を実現することができる。
【０１７６】
また、このような構成としたことにより、平面回路であるマイクロストリップライン６０５からの給電が容易となり、マイクロストリップライン長を変化させるだけでインピーダンス整合も可能となると共に、アンテナ装置の小型化や生産性の向上を図ることができる。
【０１７７】
さらに、複数のスロット迂回ループアンテナ素子を同一の基板に形成し、反射板も凹凸のある同一のもので形成することで、簡易な構造でアンテナ装置を実現できる。また、反射板を設ける代わりに、同じ形状を有する金属の筐体を用い、その筐体の同じ形状の部分を反射板として利用するようにしてもよい。
【０１７８】
また、本実施の形態４のアンテナ装置２０は、複数のスロット迂回ループアンテナ素子を共通の誘電体基板６３０上に形成させる構成なので、複数の仰角方向の主ビームを有するアンテナ装置を、低コストで簡単な構成で実現できる。
【０１７９】
なお、本実施の形態４では、マイクロストリップライン６０５に対向させて信号を供給する位置を、スロットループ素子６０１ａと６０１ｂの接続部及びスロットループ素子６０１ｃと６０１ｄの接続部としたが、これらの対向させる位置をずらすことで、インピーダンスを合わせることができる。周囲の回路構成に応じて、インピーダンスを合わせるために、マイクロストリップライン６０５に対向させる位置をずらせばよい。例えば、図１６の場合には、スロットループ素子６０１ａ上や６０１ｂ上の位置で、またスロットループ素子６０１ｃ上や６０１ｄ上の位置で、マイクロストリップライン６０５と対向させるように配置してもよい。
【０１８０】
また、本実施の形態４では、段違い形状の反射板６２０を用いる構成としたが、複数のスロット迂回ループアンテナ素子をそれぞれ反射板からの距離が異なる基板上に形成させ、各スロット迂回ループアンテナ素子に対応する反射板の方を共通な平板状のものにしてもよい。
【０１８１】
また、本実施の形態４のアンテナ装置２０のスロット迂回ループアンテナ素子６００及び６１０では、スロット迂回素子６０２ａ及び６０２ｂが正方形形状の外向きに接続される構成としたが、正方形形状の内側向きに接続される構成であってもよい。
【０１８２】
また、スロットループ素子６０１ａ〜６０１ｄが正方形形状を形成していることとしたが、スロットループ素子及びスロット迂回素子の長さを動作周波数に応じた適切な長さに設定すれば、菱形や、円形、楕円形などの形状であってもよい。また、対称軸に対して左右対称の形状であれば、これら以外の形状であっても上記と同様の効果が得られる。
【０１８３】
また、本実施の形態４のアンテナ装置２０は、複数のスロット迂回ループアンテナ素子６００及び６１０を、それぞれの対称軸が同一のＹＺ平面上となるように配置することとしたが、Ｘ軸方向に並ぶように配置したり、２次元状に配置するようにしてもよい。その場合にも、各スロット迂回ループアンテナ素子の対称軸を平行とし、反射板との距離を互いに異ならせるように配置することにより、上記と同様の効果が得られる。
【０１８４】
また、本実施の形態４の各スロット迂回ループアンテナ素子６００、６１０は、それぞれ第１給電ポート及び第２給電ポートの２つの給電ポートを備える構成としたが、実施の形態１及び２のように、各スロット迂回ループアンテナ素子が、対称軸に対して一方側にのみ給電ポートを備える構成としてもよい。
【０１８５】
また、本実施の形態４では、スロット迂回ループアンテナ素子６００及び６１０が、共通の誘電体基板６３０上に形成されている構成としたが、スロット迂回ループアンテナ素子６００及び６１０の導体部分が、自身で形状を保持できるような材料や厚さで形成されていれば、誘電体基板６３０が無い構成であってもよい。この場合、例えばスロット迂回ループアンテナ素子を形成する金属板と反射板との間に何も無くても、その空間にある空気が誘電体として機能する。また、そのような金属板と反射板との間に、誘電性を有する液体や固体を設ける構成としてもよい。
【０１８６】
（実施の形態５）
図１９及び図２０は、本発明の実施の形態５のアンテナ装置の構成を示す図である。
【０１８７】
図１９（ａ）は、本実施の形態５のアンテナ装置２１の構成を示す斜視図である。図１９（ｂ）は、本実施の形態５のアンテナ装置２１の構成を示す矢視図であり、図１９（ａ）の矢印方向、すなわち、＋Ｘ側から見た図である。
【０１８８】
本実施の形態５のアンテナ装置２１は、図１９に示すように、２つの線状迂回ループアンテナ素子１３２及び１３３と、反射板９０８を備えている。線状迂回ループアンテナ素子１３２は、誘電体基板９０７上に形成されている導体であり、線状迂回ループアンテナ素子１３３は、誘電体基板９０９上に形成されている導体である。
【０１８９】
図２０は、図１９の＋Ｚ軸方向から見た線状迂回ループアンテナ素子１３２の平面図である。線状迂回ループアンテナ素子１３３も、線状迂回ループアンテナ素子１３２と同じ構成である。
【０１９０】
実施の形態５のアンテナ装置２１の線状迂回ループアンテナ素子１３２及び１３３の形状について詳細に説明する。以下、アンテナ素子を例えばεｒ＝２．２６の誘電体基板上に作成した場合について、その動作周波数を２６ＧＨｚ、１波長（１実効波長）を８．２ｍｍとして説明する。
【０１９１】
図２０において、線状ループ素子９０１ａ〜９０１ｄ、９０２ａ〜９０２ｄ、９０３ａ〜９０３ｄは、素子長Ｌ１１が約１／３波長（２．７ｍｍ）、素子幅が例えば０．２ｍｍの導体である。これらの線状ループ素子９０１ａ〜９０１ｄ、９０２ａ〜９０２ｄ、９０３ａ〜９０３ｄは、図２０に示すようにそれぞれ正方形形状に配置される。
【０１９２】
線状連結素子９０４ａ〜９０４ｄは、素子長Ｌ１２が約２／５波長（３．２ｍｍ）で、素子幅が例えば０．２ｍｍの導体である。線状連結素子９０４ａは、線状ループ素子９０１ａと線状ループ素子９０２ｂの間に接続され、線状連結素子９０４ｂは、線状ループ素子９０１ｂと線状ループ素子９０３ａの間に接続され、線状連結素子９０４ｃは、線状ループ素子９０１ｃと線状ループ素子９０２ｄの間に接続され、線状連結素子９０４ｄは、線状ループ素子９０１ｄと線状ループ素子９０３ｃの間に接続される。
【０１９３】
線状迂回素子９０５ａ及び９０５ｂは、全長が約２／５波長（３．２ｍｍ）で、長さＬ１３が約１／５波長（１．６ｍｍ）の折り返し形状の導体であり、素子幅が例えば０．２ｍｍである。線状迂回素子９０５ａは、線状ループ素子９０２ａと線状ループ素子９０２ｃの間に接続され、線状迂回素子９０５ｂは、線状ループ素子９０３ｂと線状ループ素子９０３ｄの間に接続される。
【０１９４】
なお、線状ループ素子９０１ａ〜９０１ｄで、線状ループ素子９０２ａ〜９０２ｄで、線状ループ素子９０３ａ〜９０３ｄで、それぞれ形成している正方形形状の部分が、それぞれ本発明のループ部位の一例にあたる。また、線状連結素子９０４ａ〜９０４ｄ及び線状迂回素子９０５ａ、９０５ｂが、それぞれ本発明の迂回部位の一例にあたる。そして、各ループ部位と、その対角部分に接続される一対の迂回部位を合わせた構成が、本発明の構成部の一例にあたる。また、線状連結素子９０４ａ〜９０４ｄの部分が、本発明の、迂回部位同士が連結されている部分の一例にあたる。
【０１９５】
第１給電ポート９０６ａは、線状ループ素子９０１ａと９０１ｂの間に設けられ、第２給電ポート９０６ｂは、線状ループ素子９０１ｃと９０１ｄの間に設けられる。なお、線状ループ素子９０２ａと９０２ｂ、線状ループ素子９０２ｃと９０２ｄ、線状ループ素子９０３ａと９０３ｂ、線状ループ素子９０３ｃと９０３ｄは、それぞれ接続されている。
【０１９６】
以上のように構成された、線状ループ素子９０１ａ〜９０１ｄ、９０２ａ〜９０２ｄ、９０３ａ〜９０３ｄと、線状連結素子９０４ａ〜９０４ｄと、線状迂回素子９０５ａ及び９０５ｂと、第１給電ポート９０６ａ及び第２給電ポート９０６ｂにより、正方形形状アンテナ素子部を接続してアレー構成にした線状迂回ループアンテナ素子１３２を構成している。線状迂回ループアンテナ素子１３３も同様の構成である。
【０１９７】
第１給電ポート９０６ａから線状迂回ループアンテナ素子１３２が励振される場合、第２給電ポート９０６ｂは短絡され、線状ループ素子９０１ｃと９０１ｄが接続するように動作する。逆に、第２給電ポート９０６ｂから線状迂回ループアンテナ素子１３２が励振される場合、第１給電ポート９０６ａは短絡され、線状ループ素子９０１ａと９０１ｂが接続するように動作する。このように第１給電ポート９０６ａと第２給電ポート９０６ｂを切り替えて線状迂回ループアンテナ素子１３２を励振させることにより、１つの線状迂回ループアンテナ素子１３２で主ビームを２方向に切り替えることが可能となる。
【０１９８】
図１９において、誘電体基板９０７及び９０９は厚みｔが約０．０５波長分（０．４ｍｍ）であり、それらの＋Ｚ側の面に、線状迂回ループアンテナ素子１３２及び１３３が配置されている。
【０１９９】
反射板９０８は導体板である。図１９（ｂ）に示すように、線状迂回ループアンテナ素子１３２は、そのＸＹ平面が反射板９０８から約０．４２自由空間波長（５．０ｍｍ）分の距離ｈ１だけ＋Ｚ側に離れた位置になるように、反射板９０８に平行に配置されている。また、線状迂回ループアンテナ素子１３３は、そのＸＹ平面が反射板９０８から約０．１３自由空間波長（１．５ｍｍ）分の距離ｈ２だけ＋Ｚ側に離れた位置になるように、反射板９０８に平行に配置されている。
【０２００】
図２１は、図１９及び図２０に示す線状迂回ループアンテナ素子１３２の指向性を示す図である。図２１（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性を、図２１（ｂ）は仰角θが５５度における円錐面の指向性をそれぞれ示している。
【０２０１】
図２１（ａ）において、実線で示す指向性１００１は、第１給電ポート９０６ａから線状迂回ループアンテナ素子１３２を励振し、第２給電ポート９０６ｂを短絡したときのＥφ成分の指向性を示しており、＋Ｘ側に仰角θが５５度となる方向にチルトした主ビームを得られることが確認できる。また、点線で示す指向性１００２は、第２給電ポート９０６ｂから線状迂回ループアンテナ素子１３２を励振し、第１給電ポート９０６ａを短絡したときのＥφ成分の指向性を示しており、−Ｘ側に仰角θが５５度となる方向にチルトした主ビームが得られることが確認できる。
【０２０２】
また、図２１（ｂ）において、実線で示す指向性１００３は、図２１（ａ）の指向性１００１と同様に、第１給電ポート９０６ａから線状迂回ループアンテナ素子１３２を励振し、第２給電ポート９０６ｂを短絡したときのＥφ成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向に向いていることが確認できる。また、点線で示す指向性１００４は、図２１（ａ）の指向性１００２と同様に、第２給電ポート９０６ｂから線状迂回ループアンテナ素子１３２を励振し、第１給電ポート９０６ａを短絡したときのＥφ成分の指向性を示しており、主ビームが−Ｘ方向に向いていることが確認できる。このとき、主ビームの指向性利得は１４．４ｄＢｉ、円錐面の半値角は２５度、Ｆ／Ｂ比（主ビームとバックローブの比）は７ｄＢであり、図１３（ｂ）に示した実施の形態３の線状迂回ループアンテナ素子１３０の場合と比較すると、ビームが細くなり、高利得化を実現できている。
【０２０３】
以上の構成により、図１９に示す線状迂回ループアンテナ素子１３２及び１３３を用いた本実施の形態５のアンテナ装置２１の場合も、図１１に示した実施の形態３のアンテナ装置１３と同様に、簡易で安価な構成で、複数のビームを有し主ビーム方向の切替が可能となる。
【０２０４】
つまり、本実施の形態５のアンテナ装置２１の構成としたことにより、主ビームの切替方向に対して垂直な方向におけるビーム形状が絞られることにより、高利得化をはかることができ、車載レーダ用途に用いた場合は、地面からの反射を低減することが可能である。
【０２０５】
さらに、アレー構成としたことで、チルト角における円錐面指向性においては、ビームが細くなり、結果として高利得化を図った構成を実現できる。
【０２０６】
なお、図２０においては、線状ループ素子が３つの場合について説明したが、前述した動作原理に基づく範囲であれば、素子数はいくつであってもよい。
【０２０７】
また、図１９に示した構成のアンテナ装置２１では、同じ形状の線状迂回ループアンテナ素子１３２及び１３３を用いることとしたが、異なる形状の線状迂回ループアンテナ素子を組み合わせて使用してもよい。例えば、正方形形状を有する構成部の数が異なる線状迂回ループアンテナ素子を組み合わせて使用してもよい。
【０２０８】
図２２は、本発明の実施の形態５の他の構成のアンテナ装置の構成を示す図である。図２２（ａ）は、本実施の形態５の他の構成のアンテナ装置２２の構成を示す斜視図であり、図２２（ｂ）は、アンテナ装置２２の矢視図であり、図２２（ａ）の矢印方向、すなわち、＋Ｘ側から見た図である。なお、図１９と同じ構成部分については、同じ符号を用いている。
【０２０９】
図２２に示すアンテナ装置２２は、図２２（ａ）に示すように、正方形形状を有する構成部の数が３つの線状迂回ループアンテナ素子１３３と、正方形形状を有する構成部の数が１つだけの線状迂回ループアンテナ素子１３４を組み合わせた構成である。
【０２１０】
線状迂回ループアンテナ素子は、反射板との距離が大きくなり形成されるビーム方向の仰角が大きくなると相対的にピーク利得が高くなり、反射板との距離が小さくなり形成されるビーム方向の仰角が小さくなると相対的にピーク利得が低くなる傾向がある。
【０２１１】
図２２に示すアンテナ装置２２では、反射板９０８との距離が小さく低仰角となる位置に設けるアンテナ素子には、高利得を図るために、アレー化した形状の線状迂回ループアンテナ素子１３３を用いる一方、反射板９０８との距離が大きく高仰角となる位置に設けるアンテナ素子には、アレー化していない形状の線状迂回ループアンテナ素子１３４を用いている。
【０２１２】
このように、反射板との距離に応じて形状の異なる線状迂回ループアンテナ素子を設けることにより、それぞれの利得を揃えることができる。
【０２１３】
さらに、アレー化していない形状の線状迂回ループアンテナ素子１３４を用いることにより、同じアレー化した形状の線状迂回ループアンテナ素子を並べる場合に比べてアンテナ装置２２のサイズを抑えることができる。
【０２１４】
なお、本実施の形態５では、迂回ループアンテナ素子を線状素子で構成する例について説明したが、実施の形態４のように迂回ループアンテナ素子をスロットにより構成させ、そのスロットの形状を、本実施の形態５のような正方形をアレイ状に連結させた形状としても、本実施の形態５と同様の効果が得られる。
【０２１５】
（実施の形態６）
図２３は、実施の形態４のアンテナ装置２０を車両レーダ用に用いた本発明の実施の形態６の車両周囲監視装置の、アンテナ装置２０の配置とその監視領域の一例を示したものである。図２３（ａ）は、アンテナ装置２０の配置を示した図であり、図２３（ｂ）は、アンテナ装置２０を備える車両周囲監視装置の監視領域を上から示した図である。
【０２１６】
図２３（ａ）に示すように、アンテナ装置２０を備えた本実施の形態６の車両周囲監視装置１０００は、車両の前方の中央部付近、例えば電波を透過する樹脂製のバンパー内に設置され、アンテナ装置２０は、図１５に示す座標軸のＹ軸が地面に対して垂直方向に、Ｚ軸が車両前進方向に向くように設置される。
【０２１７】
このように設置することにより、図２３（ｂ）に示すように、アンテナ装置２０の第１給電ポート６０３に給電した場合は、監視領域１１０１を、第２給電ポート６０４に給電した場合は、監視領域１１０２を、第１給電ポート６１３に給電した場合は、監視領域１１０３を、第２給電ポート６１４に給電した場合は、監視領域１１０４を、１つの車両周囲監視装置１０００でそれぞれ検知できる構成になる。
【０２１８】
以上の構成により、簡易な構成で、複数のビームを有し非常に広角な範囲をカバーし、主ビーム方向の切替が可能で、かつビームの角度分解能で物体の有無の検知が可能となる。
【０２１９】
図２４は、本実施の形態６の車両周囲監視装置１０００のブロック構成図を示したものである。
【０２２０】
図２４において、車両周囲監視装置１０００は、タイミング制御部１２０１と、電波を送信する送信部１２０２と、反射信号を受信する受信部１２０３と、処理部１２０４と、送受信を切り替える送受切替スイッチ１２０６と、走行状況情報格納部１２０７と、ビーム方向指定手段１２０８と、給電切替スイッチ１２０９を備えている。
【０２２１】
送信部１２０２、受信部１２０３、処理部１２０４、ビーム方向指定手段１２０８は、タイミング制御部１２０１からのタイミング信号に基づいて制御され、給電切替スイッチ１２０９は、ビーム方向指定手段１２０８と送受切替スイッチ１２０６に基づき、制御される。
【０２２２】
アンテナ装置２０は、図１５に示すように、２個のスロット迂回ループアンテナ素子６００及び６１０が、それらの対称軸の向きが同じになるように、かつ反射板６２０との距離がスロット迂回ループアンテナ素子６００及び６１０で異なるように配置され、２×２個の給電ポート（第１給電ポート６０３及び６１３、第２給電ポート６０４及び６１４）を有する。給電切替スイッチ１２０９が、これらの第１給電ポート６０３及び６１３、第２給電ポート６０４及び６１４への給電の切り替えを制御することにより、これらの給電ポートの中から、少なくとも1つを選択して給電する動作を切り替えさせて、２×２個方向に主ビームを形成できるようになっている。
【０２２３】
なお、図２４では、アンテナ装置２０を送受信で切り替えて共用するので、アンテナ装置２０が、本発明の送信アンテナ部の一例にあたり、また本発明の受信アンテナ部の一例にもあたる。また、給電切替スイッチ１２０９が、本発明の給電切り替え部の一例にあたる。
【０２２４】
さらに、走行状況情報格納部１２０７は、車速センサ１２１０や舵角センサ１２２０や運転者が操作するスイッチ（例えば、方向指示器等）１２３０の情報を格納しており、ビーム方向指定手段１２０８は、走行状況情報格納部１２０７の情報に基づき、ビーム方向を決定することもできる。
【０２２５】
例えば、図２３において、ドライバーがハンドルを左にきった場合は、舵角センサ１２２０から走行状況情報格納部１２０７にその情報が格納され、その情報に基づき、ビーム方向指定手段１２０８は、給電切替スイッチ１２０９により、第１給電ポート６０３または６１３に給電し、監視領域１１０１または１１０３を監視するようにビームを制御することも可能である。
【０２２６】
あるいは、運転者が右に方向指示器１２３０を動作させたときは、その情報に基づき、ビーム方向指定手段１２０８は、給電切替スイッチ１２０９により、第２給電ポート６０４または６１４に給電し、監視領域１１０２または１１０４を監視するようにビームを制御することも可能である。
【０２２７】
なお、図２３及び図２４に示す本実施の形態６においては、アンテナ装置２０を１つのみ設置し、送受切替スイッチ１２０６により、送信と受信を切り替えて、アンテナ装置２０を送受信で共用する構成としたが、送信用と受信用に２つのアンテナ装置を設置しても構わない。
【０２２８】
また、送信側は広い指向性を有する任意のアンテナ、たとえばパッチアンテナ等で構成してもよい。この場合、送信側のアンテナのビーム方向を切り替える必要がなく、受信側のアンテナのビーム方向の切り替えのみで、対象物がある方向を正確に検出させることができる。なお、この場合の広い指向性を有するパッチアンテナが、本発明の広角の単一ビームの電波を送出する場合の送信アンテナ部が使用するアンテナの一例にあたる。
【０２２９】
また、本実施の形態６では、車両周囲監視装置１０００に、スロット迂回ループアンテナ素子６００及び６１０を有するアンテナ装置２０を備える構成で説明したが、アンテナ装置２０の代わりに、線状迂回ループアンテナ素子１３０及び１３１を有する実施の形態３のアンテナ装置１３を備える構成としても、図２３（ａ）と同じ向きに設置するようにすれば、同様の効果が得られる。また、これ以外の他の実施の形態で説明した本発明の他のアンテナ装置を用いても、同様の効果が得られる。
【０２３０】
（実施の形態７）
実施の形態１〜５に示した本発明の各アンテナ装置を、他の回路を構成している基板内に設けるようにしてもよい。
【０２３１】
図２５は、実施の形態６で説明した車両周囲監視装置の回路基板内に、本発明のアンテナ装置を設けた図を示している。図２５（ａ）は、車両周囲監視装置用の各部品を実装した回路基板の斜視図を、図２５（ｂ）は、図２５（ａ）のＢ−Ｂ´断面図を、それぞれ示している。
【０２３２】
この車両周囲監視装置用の基板８１１は、６層板であり、その両面に各部品が実装される。図２５は、この基板８１１内に、実施の形態４のアンテナ装置２０の構成を設けた例である。
【０２３３】
図２５（ｂ）に示すスロット素子部８２３は、図１５に示すスロット迂回ループアンテナ素子６００の、スロットループ素子６０１ａ〜６０１ｄおよびスロット迂回素子６０２ａ、６０２ｂに相当する部分であり、基板８１１の第２層に形成されている。なお、図２５（ａ）の斜視図は、第２層以下の部分については、第２層のスロット素子部８２３のみを破線で示している。スロット素子部８２３はスロットアンテナなので、基板８１１の第２層はグランド層である。
【０２３４】
基板８１１の第１層は、車両周囲監視装置用の部品が実装される回路ラインの層であり、ＩＣ８１２などの部品が実装されるとともに、スロット素子部８２３に給電する給電ライン８２２も形成されている。この給電ライン８２２は、図１５に示すスロット迂回ループアンテナ素子６００のマイクロストリップライン６０５に相当する部分であり、基板８１１の第２層のスロット素子部８２３と第１層の給電ライン８２２で、図１５のスロット迂回ループアンテナ素子６００に相当する第１のスロット迂回ループアンテナ素子部８２０を構成している。基板８１１内には、第１のスロット迂回ループアンテナ素子部８２０と同様の構成で、第２のスロット迂回ループアンテナ素子部８２１も形成されている。
【０２３５】
基板８１１の第３層および第５層は、それぞれ、車両周囲監視装置の回路用のグランドパターンが形成されている回路グランド８２４および回路グランド８２６の層である。また、基板８１１の第４層および第６層は、それぞれ、車両周囲監視装置の回路用のパターンが形成されていいる回路ライン８２５および回路ライン８２７の層である。基板８１１の裏面側となる回路ライン８２７の層にはＩＣ８１３などの車両周囲監視装置用の部品が実装される。
【０２３６】
図２５（ｂ）に示すように、第１のスロット迂回ループアンテナ素子部８２０の領域の下側となる基板８１１の第３層〜第６層の部分には、導電パターンは形成されていない。
【０２３７】
そして、基板８１１は、金属製の筐体８１０の一部（図２５（ｂ）で「反射部」と記載している部分）が基板８１１と平行になるように、筐体８１０に取り付けられている。
【０２３８】
第１のスロット迂回ループアンテナ素子部８２０は、筐体８１０のこの反射部を、図１５のアンテナ装置２０の反射板６２０に相当する部分として、スロット素子部８２３とこの筐体８１０の反射部との距離に対応した仰角方向のビームを形成する。
【０２３９】
一方、基板８１１における第２のスロット迂回ループアンテナ素子部８２１の領域の下側の部分については、第３層および第４層の部分には導電パターンは形成されていないが、第５層については、回路グランド８２６のパターンが、第２のスロット迂回ループアンテナ素子部８２１の下側となる領域の全体も含むように形成されている。
【０２４０】
第２のスロット迂回ループアンテナ素子部８２１は、その領域の下側にある基板８１１の第５層の反射部の部分を、図１５のアンテナ装置２０の反射板６２０に相当する部分として、スロット素子部８２３とこの第５層の反射部との距離に対応した仰角方向のビームを形成する。
【０２４１】
第１のスロット迂回ループアンテナ素子部８２０と筐体８１０の反射部との距離は、第２のスロット迂回ループアンテナ素子部８２１と基板８１１の第５層の反射部との距離と異なるので、各スロット迂回ループアンテナ素子部によって形成されるビームの仰角は異なる。第１のスロット迂回ループアンテナ素子部８２０と筐体８１０の反射部との距離の方が大きいので、第１のスロット迂回ループアンテナ素子部８２０により高仰角のビームが形成され、第２のスロット迂回ループアンテナ素子部８２１により低仰角のビームが形成される。
【０２４２】
このように、基板８１１内に、車両周囲監視装置用の部品の実装およびパターンを形成する回路部８１６とともに、第１のアンテナ部８１４および第２のアンテナ部８１５の部分を設けることにより、仰角の異なるビーム方向を持つ複数のアンテナを基板８１１内に形成させることができる。
【０２４３】
なお、本実施の形態７では、基板８１１内にスロットタイプのアンテナ素子を形成させることとしたが、実施の形態１の線状迂回ループアンテナ素子ような線状素子タイプのパターンを基板８１１内に形成させ、図１に示すアンテナ装置１０に相当する構成を形成させるようにしてもよい。また、図７に示すような他の形状のループアンテナ素子や、図１９に示すようなアレイ形状のループアンテナ素子を基板内に形成させるようにしてもよい。
【０２４４】
また、本実施の形態７では、６層板の基板８１１を用いることとしたが、６層板以外の多層基板でも同様に、本発明のアンテナ装置を基板内に構成させることができる。また、本実施の形態７では、基板８１１の第１層と第２層を用いて各スロット迂回ループアンテナ素子部を形成させることとしたが、基板内のこれら以外の２つの層を用いて形成させてもよい。また、実施の形態１のような線状素子タイプを形成させる場合には、第１のスロット迂回ループアンテナ素子部８２０に対応する部分を１つの層だけで形成させることができる。
【０２４５】
また、本実施の形態７では、筐体８１０の一部を第１のスロット迂回ループアンテナ素子部８２０の反射部として用いたが、筐体の一部を反射部として用いるのではなく、基板内の層だけを反射部として用いるようにしてもよい。例えば、図２５（ｂ）の場合には、第２のスロット迂回ループアンテナ素子部８２１の反射部とは異なる第６層の、スロット素子部８２３の領域に対向する部分にグランドパターンを形成させて、第１のスロット迂回ループアンテナ素子部８２０の反射部として用いるようにしてもよい。
【０２４６】
なお、各実施の形態では、本発明のアンテナ装置の反射板を複数のアンテナ素子で共通の平面状の反射板とした構成、または、複数のアンテナ素子が同一平面上に形成される構成について説明したが、アンテナ素子毎に、反射板も、アンテナ素子が形成される平面も、いずれも異なる構成にしてもよい。
【０２４７】
例えば、１つのアンテナ素子とそれに対向する反射板とを１つの構成とし、アンテナ素子と反射板間の距離を異ならせたその構成を複数作製し、各構成が有するビームの水平方向の指向性が同じになるようにこれらの複数の構成を並べた場合も、簡易で安価な構成で、複数のビームを有し主ビーム方向の切替が可能となるという、各実施の形態と同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０２４８】
本発明にかかるアンテナ装置、監視装置および車両は、機械的稼動部がなく、安価で、広い範囲に複数の異なる仰角方向のビーム方向を持つという効果を有し、車載レーダ用アンテナ等に利用されるアンテナ装置、そのアンテナ装置を利用する監視装置および車両等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２４９】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す矢視図
【図２】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の線状迂回ループアンテナ素子の＋Ｚ軸方向から見た平面図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を構成する線状迂回ループアンテナ素子上の電流振幅特性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を構成する線状迂回ループアンテナ素子上の電流位相特性を示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を構成する線状迂回ループアンテナ素子の動作を点波源モデルで示す模式図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を構成する線状迂回ループアンテナ素子１００の垂直面（ＸＺ面）の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を構成する線状迂回ループアンテナ素子１００のチルト角方向における円錐面の指向性を示す図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を構成する線状迂回ループアンテナ素子１１０の垂直面（ＸＺ面）の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を構成する線状迂回ループアンテナ素子１１０のチルト角方向における円錐面の指向性を示す図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態１に係る、他の構成の線状迂回ループアンテナ素子の＋Ｚ側方向から見た平面図、（ｂ）本発明の実施の形態１の、他の構成の線状迂回ループアンテナ素子の＋Ｚ側方向から見た平面図
【図８】（ａ）本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す矢視図
【図９】（ａ）本発明の実施の形態２に係る、他の構成のアンテナ装置の構成を示す斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態２に係る、他の構成のアンテナ装置の構成を示す矢視図
【図１０】（ａ）本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を構成する線状迂回ループアンテナ素子の垂直面（ＸＺ面）の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を構成する線状迂回ループアンテナ素子のチルト角方向における円錐面の指向性を示す図
【図１１】（ａ）本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す矢視図
【図１２】本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の線状迂回ループアンテナ素子の＋Ｚ軸方向から見た平面図
【図１３】（ａ）本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を構成する線状迂回ループアンテナ素子１３０の垂直面（ＸＺ面）の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を構成する線状迂回ループアンテナ素子１３０のチルト角方向における円錐面の指向性を示す図
【図１４】（ａ）本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を構成する別の線状迂回ループアンテナ素子１３１の垂直面（ＸＺ面）の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を構成する別の線状迂回ループアンテナ素子１３１のチルト角方向における円錐面の指向性を示す図
【図１５】（ａ）本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置のＡ−Ａ´断面図
【図１６】（ａ）本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置を構成するスロット迂回ループアンテナ素子の上面図、（ｂ）本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置を構成するスロット迂回ループアンテナ素子の下面図
【図１７】（ａ）本発明の実施の形態４に係る、他の構成のアンテナ装置を構成するスロット迂回ループアンテナ素子の上面図、（ｂ）本発明の実施の形態４に係る、他の構成のアンテナ装置を構成するスロット迂回ループアンテナ素子の下面図
【図１８】（ａ）本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の誘電体基板上に給電切り替えスイッチを設けた場合のスロット迂回ループアンテナ素子の上面図、（ｂ）本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の誘電体基板上に給電切り替えスイッチを設けた場合のスロット迂回ループアンテナ素子の下面図
【図１９】（ａ）本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の構成を示す矢視図
【図２０】本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の線状迂回ループアンテナ素子の＋Ｚ軸方向から見た平面図
【図２１】（ａ）本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置を構成する線状迂回ループアンテナ素子１３２の垂直面（ＸＺ面）の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置を構成する線状迂回ループアンテナ素子１３２のチルト角方向における円錐面の指向性を示す図
【図２２】（ａ）本発明の実施の形態５に係る、他の構成のアンテナ装置の構成を示す斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態５に係る、他の構成のアンテナ装置の構成を示す矢視図
【図２３】（ａ）本発明の実施の形態６の車両周囲監視装置が備えるアンテナ装置の配置を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態６の車両周囲監視装置の監視領域を示す図
【図２４】本発明の実施の形態６の車両周囲監視装置のブロック構成図
【図２５】（ａ）本発明の実施の形態７に係る、監視装置の各部品を実装した回路基板の斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態７に係る、監視装置の各部品を実装した回路基板のＢ−Ｂ´断面図
【図２６】従来の電子式ビーム走査アンテナ装置のブロック図
【図２７】本発明の「仰角」及び「水平方向」について説明する図
【符号の説明】
【０２５０】
１０、１１、１２、１３、２０、２１、２２  アンテナ装置
１００、１１０、１１１、１１２、１１５、１１６、１３０、１３１、１３２、１３３、１３４  線状迂回ループアンテナ素子
１０１ａ〜１０１ｄ、１０６ａ、１０６ｂ、９０１ａ〜９０１ｄ、９０２ａ〜９０２ｄ、９０３ａ〜９０３ｄ  線状ループ素子
１０２ａ、１０２ｂ、１０５ａ、１０５ｂ、１０７ａ、１０７ｂ、９０５ａ、９０５ｂ  線状迂回素子
１０３、１１３、１１７  給電ポート
１２０、１２１、１２２、１２３、６２０、９０８  反射板
１４０、１４２、６０３、６１３、９０６ａ、９１６ａ、９１７ａ  第１給電ポート
１４１、１４３、６０４、６１４、９０６ｂ、９１６ｂ、９１７ｂ  第２給電ポート
４０１、４１１、４２１、４２２、５０１、５１２、５２１、５２２、１００１、１００２  ＸＺ面の指向性
４０３、４１３、４２３、４２４、５０３、５１４、５２３、５２４、１００３、１００４  チルト角における円錐面の指向性
６００、６１０  スロット迂回ループアンテナ素子
６０１ａ〜６０１ｄ  スロットループ素子
６０２ａ、６０２ｂ  スロット迂回素子
６０５、６０５ａ、６０５ｂ  マイクロストリップライン（ＭＳＬ）
６３０、９０７、９０９、９１１  誘電体基板
６４０  グランド面
７０１ａ〜７０１ｄ  接続導体
７５０  給電端子
７６０、７６１  スイッチ
７６０ａ〜７６０ｄ  端子
７７０  ＧＮＤ
８０１  ショートピン
８０２  ショートライン
８１０  筐体
８１１  基板
８１２、８１３  ＩＣ
８１４  第１のアンテナ部
８１５  第２のアンテナ部
８１６  回路部
８２０  第１のスロット迂回ループアンテナ素子部
８２１  第２のスロット迂回ループアンテナ素子部
８２２  給電ライン
８２３  スロット素子部
８２４、８２６  回路グランド
８２５、８２７  回路ライン
９０４ａ〜９０４ｄ  線状連結素子
１０００  車両周囲監視装置
１１０１、１１０２、１１０３、１１０４  監視領域
１２０１  タイミング制御部
１２０２  送信部
１２０３  受信部
１２０４  処理部
１２０５  出力手段
１２０６  送受切替スイッチ
１２０７  走行状況情報格納部
１２０８  ビーム方向指定手段
１２０９  給電切替スイッチ
１２１０  車速センサ
１２２０  舵角センサ
１２３０  スイッチ（方向指示器）
【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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【図１７】
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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１８】
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