(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
第２電極と、
導体層と、
前記導体層に形成された第１開口を介して前記第１電極に対向する媒介電極と、
前記導体層に形成された第２開口を介して前記第２電極に対向する第１放射素子と、
前記媒介電極と前記第１放射素子とを接続する第１線路及び第２線路と、を備え、
前記第２電極の延伸方向は、第１軸と平行であり、
前記媒介電極と前記第１線路との接続点と前記媒介電極と前記第２線路との接続点との並び方向は、前記第１電極の延伸方向と平行であり、
前記第１放射素子と前記第１線路との接続点と前記第１放射素子と前記第２線路との接続点との並び方向は、第２軸と平行である、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
第３電極と、
前記導体層に形成された第３開口を介して前記第３電極に対向する第２放射素子と、
前記媒介電極と前記第２放射素子とを接続する第３線路及び第４線路と、を更に備え、
前記第１放射素子は、前記媒介電極の前記第１軸正方向側に配置されており、
前記第２放射素子は、前記媒介電極の前記第１軸負方向側に配置されており、
前記第３電極の延伸方向は、前記第１軸と平行であり、
前記媒介電極と前記第３線路との接続点と前記媒介電極と前記第４線路との接続点との並び方向は、前記第１電極の延伸方向と平行であり、
前記第２放射素子と前記第３線路との接続点と前記第２放射素子と前記第４線路との接続点との並び方向は、前記第２軸と平行である、
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１線路と前記第２線路とは、前記媒介電極の中心を通り前記第１軸と平行な直線に対して対称に配置されており、
前記第３線路と前記第４線路とは、前記媒介電極の中心を通り前記第１軸と平行な直線に対して対称に配置されており、
前記第１線路と前記第３線路とは、前記媒介電極の中心を通り前記第２軸と平行な直線に対して対称に配置されており、前記第２線路と前記第４線路とは、前記媒介電極の中心を通り前記第２軸と平行な直線に対して対称に配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記媒介電極と前記第１線路との接続点は、前記媒介電極の前記第１軸正方向側の辺の前記第２軸正方向側の端部に設けられており、前記媒介電極と前記第２線路との接続点は、前記媒介電極の前記第１軸正方向側の辺の前記第２軸負方向側の端部に設けられており、
前記媒介電極と前記第３線路との接続点は、前記媒介電極の前記第１軸負方向側の辺の前記第２軸正方向側の端部に設けられており、前記媒介電極と前記第４線路との接続点は、前記媒介電極の前記第１軸負方向側の辺の前記第２軸負方向側の端部に設けられている、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１線路の長さと前記第３線路の長さとの差は、前記第１電極に入力される高周波電流の波長の整数倍であり、
前記第２線路の長さと前記第４線路の長さとの差は、前記第１電極に入力される高周波電流の波長の整数倍である、
ことを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１放射素子、前記第２放射素子、前記媒介電極、前記第１線路、前記第２線路、前記第３線路、及び前記第４線路を含む導体パターンは、前記媒介電極の中心を通る前記第２軸と平行な直線に対して対称である、
ことを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１線路及び前記第３線路は、同一直線上に配置された直線的な線路であり、
前記第２線路及び前記第４線路は、同一直線上に配置された直線的な線路である、
ことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
平面視において前記第１放射素子と重なる第１無給電素子と、
平面視において前記第２放射素子と重なる第２無給電素子と、を更に備えている、
ことを特徴とする請求項２〜７の何れか１項に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】
ｘｙ平面と平行に配置された平面状の放射素子を備えたアンテナ装置を考える。この放射素子から偏波面がｚｘ面と平行な偏波（以下、「ｘ偏波」とも記載する）をｚ軸正方向に放射させるためには、例えば、この放射素子のｚ軸負方向側においてｘ軸と平行に延伸する第１電極をこの放射素子に対向させ、この第１電極に高周波電流を給電すればよい。また、この放射素子から偏波面がｙｚ面と平行な直線偏波（以下、「ｙ偏波」とも記載する）をｚ軸正方向側に放射させるためには、例えば、この放射素子のｚ軸負方向側においてｙ軸と平行に延伸する第２電極をこの放射素子に対向させ、第２電極に高周波電流を給電すればよい。このような方法により、偏波面が異なる２種類の偏波を放射可能なアンテナ装置が非特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Yan Wang and Zhengwei Du, "Dual-Polarized Slot-Coupled Microstrip Antenna Array With Stable Active Element Pattern", IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, Vol. 63, No. 9, 2015年9月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなアンテナ装置には、以下のような問題があった。
【０００５】
すなわち、このようなアンテナ装置を基板型アンテナ装置として実現するためには、ｘ軸と平行に延伸する第１電極とｙ軸と平行に延伸する第２電極とを、放射素子のｚ軸方向側に位置する同一の層に形成することが好ましい。なぜなら、製造プロセスを簡素化し、製造コストを低下させることができるからである。しかしながら、第１電極と第２電極とを同一の層に形成すると、第１電極及び第２電極の配置、並びに、第１電極に接続される給電線及び第２電極に接続される給電線の配線経路が複雑になる。その結果、ロスの増加、インピーダンスの想定外の変化、偏波消光比の悪化、クロストークの増加といった問題を生じ得る。
【０００６】
本発明の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、電極の配置及び給電線の配線経路の徒な複雑化を招来することなく、偏波面が異なる２種類の偏波を放射可能なアンテナ装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様１に係るアンテナ装置においては、第１電極と、第２電極と、前記第１電極に対向する媒介電極と、前記第２電極に対向する第１放射素子と、前記媒介電極と前記第１放射素子とを接続する第１線路及び第２線路と、を備え、前記第２電極の延伸方向は、第１軸と平行であり、前記媒介電極と前記第１線路との接続点と前記媒介電極と前記第２線路との接続点との並び方向は、前記第１電極の延伸方向と平行であり、前記第１放射素子と前記第１線路との接続点と前記第１放射素子と前記第２線路との接続点との並び方向は、第２軸と平行である、構成が採用されている。
【０００８】
上記の構成によれば、第１電極に高周波電流を給電することによって、偏波面が第２軸と平行な偏波を第１放射素子から放射させることができる。また、上記の構成によれば、第２電極に高周波電流を給電することによって、偏波面が第１軸と平行な偏波を第１放射素子から放射させることができる。したがって、上記の構成によれば、偏波面が異なる２種類の偏波を放射可能なアンテナ装置を実現することができる。しかも、第１電極は、媒介電極と対向していればよく、第１放射素子と対向する必要がない。したがって、第１電極及び第２電極の配置、並びに、第１電極に接続される給電線及び第２電極に接続される給電線の配線経路の徒な複雑化を避けることができる。
【０００９】
本発明の態様２に係るアンテナ装置においては、態様１に係るアンテナ装置に構成に加えて、第３電極と、前記第３電極に対向する第２放射素子と、前記媒介電極と前記第２放射素子とを接続する第３線路及び第４線路と、を更に備え、前記第１放射素子は、前記媒介電極の前記第１軸正方向側に配置されており、前記第２放射素子は、前記媒介電極の前記第１軸負方向側に配置されており、前記第３電極の延伸方向は、前記第１軸と平行であり、前記媒介電極と前記第３線路との接続点と前記媒介電極と前記第４線路との接続点との並び方向は、前記第１電極の延伸方向と平行であり、前記第２放射素子と前記第３線路との接続点と前記第２放射素子と前記第４線路との接続点との並び方向は、前記第２軸と平行である、構成が採用されている。
【００１０】
上記の構成によれば、第１電極に高周波電流を給電することによって、偏波面が第２軸と平行な偏波を第１放射素子及び第２放射素子の両方から放射させることができる。また、上記の構成によれば、第２電極及び第３電極に高周波電流を給電することによって、偏波面が第１軸と平行な偏波を第１放射素子及び第２放射素子の両方から放射させることができる。したがって、上記の構成によれば、偏波面が異なる２種類の偏波を放射可能なアンテナ装置であって、より利得の高いアンテナ装置を実現することができる。
【００１１】
本発明の態様３に係るアンテナ装置においては、態様２に係るアンテナ装置の構成に加えて、前記第１線路と前記第２線路とは、前記媒介電極の中心を通り前記第１軸と平行な直線に対して対称に配置されており、前記第３線路と前記第４線路とは、前記媒介電極の中心を通り前記第１軸と平行な直線に対して対称に配置されており、前記第１線路と前記第３線路とは、前記媒介電極の中心を通り前記第２軸と平行な直線に対して対称に配置されており、前記第２線路と前記第４線路とは、前記媒介電極の中心を通り前記第２軸と平行な直線に対して対称に配置されている、構成が採用されている。
【００１２】
上記の構成によれば、偏波比が高く、かつ、クロストーク特性が良好なアンテナ装置を実現することできる。
【００１３】
本発明の態様４に係るアンテナ装置においては、態様２又は３に係るアンテナ装置の構成に加えて、前記媒介電極と前記第１線路との接続点は、前記媒介電極の前記第１軸正方向側の辺の前記第２軸正方向側の端部に設けられており、前記媒介電極と前記第２線路との接続点は、前記媒介電極の前記第１軸正方向側の辺の前記第２軸負方向側の端部に設けられており、前記媒介電極と前記第３線路との接続点は、前記媒介電極の前記第１軸負方向側の辺の前記第２軸正方向側の端部に設けられており、前記媒介電極と前記第４線路との接続点は、前記媒介電極の前記第１軸負方向側の辺の前記第２軸負方向側の端部に設けられている、構成が採用されている。
【００１４】
上記の構成によれば、偏波比が更に高く、かつ、クロストーク特性が更に良好なアンテナを実現することができる。
【００１５】
本発明の態様５に係るアンテナ装置においては、態様２〜４の何れかに係るアンテナ装置の構成に加えて、前記第１線路の長さと前記第３線路の長さとの差は、前記第１電極に入力される高周波電流の波長の整数倍であり、前記第２線路の長さと前記第４線路の長さとの差は、前記第１電極に入力される高周波電流の波長の整数倍である、構成が採用されている。
【００１６】
上記の構成によれば、第１電極に高周波電流を給電したときに、媒介電極から第１放射素子に流入する高周波電流と媒介電極から第２放射素子に流入する高周波電流とを同相化することができる。したがって、上記の構成によれば、第１電極に高周波電流を給電したときに、偏波面が第２方向と平行な偏波を、より効果的に第１放射素子及び第２放射素子の両方から放射させることができる。なお、整数には０（ゼロ）も含まれる。したがって、第１線路の長さと第３線路の長さとが等しい場合、及び、第２線路の長さと第４線路の長さとが等しい場合も上記の構成に含まれる。
【００１７】
本発明の態様６に係るアンテナ装置においては、態様２〜５の何れかに係るアンテナ装置の構成に加えて、前記第１放射素子、前記第２放射素子、前記媒介電極、前記第１線路、前記第２線路、前記第３線路、及び前記第４線路を含む導体パターンは、前記媒介電極の中心を通る前記第２軸と平行な直線に対して対称である、構成が採用されている。
【００１８】
上記の構成によれば、第１電極に高周波電流を給電したときに、第１放射素子から放射される電磁波と第２放射素子から放射される電磁波との対称性を高めることができる。したがって、上記の構成によれば、第１電極に高周波電流を給電したときに、偏波面が第２軸と平行な偏波を、より効果的に第１放射素子及び第２放射素子の両方から放射させることができる。また、上記の構成によれば、第２電極及び第３電極に高周波電流を給電したときに、第１放射素子から放射される電磁波と第２放射素子から放射される電磁波との対称性を高めることができる。したがって、上記の構成によれば、第２電極及び第３電極に高周波電流を給電したときに、偏波面が第１軸と平行な偏波を、より効率的に第１放射素子及び第２放射素子の両方から放射させることができる。
【００１９】
本発明の態様７に係るアンテナ装置においては、態様６に係るアンテナ装置の構成に加えて、前記第１線路及び前記第３線路は、同一直線上に配置された直線的な線路であり、前記第２線路及び前記第４線路は、同一直線上に配置された直線的な線路である、構成が採用されている。
【００２０】
上記の構成によれば、第１電極に高周波電流を給電したときに、第１放射素子から放射される電磁波と第２放射素子から放射される電磁波との対称性を更に高めることができる。したがって、上記の構成によれば、第１電極に高周波電流を給電したときに、偏波面が第２軸と平行な偏波を、さらに効果的に第１放射素子及び第２放射素子の両方から放射させることができる。
【００２１】
本発明の態様８に係るアンテナ装置においては、態様２〜７の何れかに係るアンテナ装置の構成に加えて、平面視において前記第１放射素子と重なる第１無給電素子と、平面視において前記第２放射素子と重なる第２無給電素子と、を更に備えている、構成が採用されている。
【００２２】
上記の構成によれば、反射特性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、電極の配置及び給電線の配線経路の徒な複雑化を招来することなく、偏波面が異なる２種類の偏波を放射可能なアンテナ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示すアンテナ装置の第１の励振方法を示す平面図である。
【図３】図１に示すアンテナ装置の第２の励振方法を示す平面図である。
【図４】図２に示す励振方法に従って放射素子を励振した場合に得られる、図１に示すアンテナ装置の特性（偏波毎の利得の周波数特性）を示すグラフである。
【図５】図３に示す励振方法に従って放射素子を励振した場合に得られる、図１に示すアンテナ装置の特性（偏波毎の利得の周波数特性）を示すグラフである。
【図６】図１に示すアンテナ装置のＳ行列の１１成分、２２成分、及び２１成分の周波数特性を示すグラフである。
【図７】図１に示すアンテナ装置の変形例を示す分解斜視図である。
【図８】図２に示す励振方法に従って放射素子を励振した場合に得られる、図７に示すアンテナ装置の特性（偏波毎の利得の周波数特性）を示すグラフである。
【図９】図３に示す励振方法に従って放射素子を励振した場合に得られる、図７に示すアンテナ装置の特性（偏波毎の利得の周波数特性）を示すグラフである。
【図１０】図７に示すアンテナ装置のＳ行列の１１成分、２２成分、及び２１成分の周波数特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（アンテナ装置の構成）
本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、アンテナ装置１の構成を示す分解斜視図である。
【００２６】
なお、以下の説明においては、図１に示す直交座標系を用いる。以下の説明におけるｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸は、それぞれ、第１軸、第１軸と直交する第２軸、及び、第１軸と第２軸とが張る平面に直交する第３軸と言い換えることができる。また、以下の説明におけるｘｙ平面、ｙｚ平面、及びｚｘ平面は、それぞれ、第１軸と第２軸とが張る平面、第２軸と第３軸とが張る平面、及び第３軸と第１軸とが張る平面と言い換えることができる。ただし、第２軸は、第１軸と交差していれば良く、必ずしも第１軸と直交することを要さない。また、第３軸は、第１軸と第２軸とが張る平面と交差していれば良く、必ずしも第１軸と第２軸とが張る平面と直交することを要さない。
【００２７】
アンテナ装置１は、図１に示すように、第１導体層Ｌ１と、第１誘電体層Ｌ２と、第２導体層Ｌ３と、第２誘電体層Ｌ４と、第３導体層Ｌ５と、により構成されている。アンテナ装置１において、第１導体層Ｌ１、第１誘電体層Ｌ２、第２導体層Ｌ３、第２誘電体層Ｌ４、及び第３導体層Ｌ５は、この順に積層されている。各層の主面は、ｘｙ平面と平行であり、積層方向は、ｚ軸と平行である。
【００２８】
第１導体層Ｌ１は、給電機能を担う導体層である。本実施形態において、第１導体層Ｌ１は、互いに絶縁された２枚の導体膜１１ａ，１１ｂにより実現されている。導体膜１１ａ，１１ｂの材料は、例えば、銅である。ただし、導体膜１１ａ，１１ｂの材料は、任意であり、これに限定されない。
【００２９】
導体膜１１ａは、１つの電極１１ａ１と、１つの線路１１ａ２と、として機能する。
【００３０】
電極１１ａ１は、平面視形状が長方形状の導体パターンである。電極１１ａ１は、長辺がｙ軸と平行になるように、ｘｙ平面と平行な面内に配置されている。線路１１ａ２は、平面視形状が帯状の導体パターンである。
【００３１】
線路１１ａ２は、電極１１ａ１のｙ軸負方向側の短辺から、ｘｙ平面と平行な面内をｙ軸負方向に延伸している。線路１１ａ２は、第１誘電体層Ｌ２を介して対向する第２導体層Ｌ３と共にマイクロストリップ線路を構成する。
【００３２】
導体膜１１ｂは、２つの電極１１ｂ１，１１ｂ２と、３つの線路１１ｂ３，１１ｂ４，１１ｂ５と、として機能する。
【００３３】
電極１１ｂ１は、平面視形状が長方形状の導体パターンである。電極１１ｂ１は、長辺がｘ軸と平行になるように、ｘｙ平面と平行な面内に配置されており、電極１１ｂ１のｘ軸負方向側の短辺は、前述した電極１１ａ１のｘ軸正方向側の長辺と対向する。電極１１ｂ２は、平面視形状が長方形状の導体パターンである。電極１１ｂ２は、長辺がｘ軸と平行になるように、ｘｙ平面と平行な面内に配置されており、電極１１ｂ２のｘ軸正方向側の短辺は、前述した電極１１ａ１のｘ軸負方向側の長辺と対向する。
【００３４】
線路１１ｂ３は、平面視形状が帯状の導体パターンである。線路１１ｂ３は、電極１１ｂ１のｙ軸正方向側の長辺のｘ軸負方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｙ軸正方向に延伸した後、ｘ軸負方向に延伸している。線路１１ｂ４は、平面視形状が帯状の導体パターンである。線路１１ｂ４は、電極１１ｂ２のｙ軸正方向側の長辺のｘ軸負方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｙ軸正方向に延伸した後、ｘ軸正方向に延伸している。線路１１ｂ３の電極１１ｂ１側と反対側の端部と、線路１１ｂ４の電極１１ｂ２側と反対側の端部とは、互いに接続されている。線路１１ｂ５は、平面視形状が帯状の導体パターンである。線路１１ｂ５は、線路１１ｂ３と線路１１ｂ４との接続点から、ｘｙ平面と平行な面内をｙ軸正方向に延伸している。３つの線路１１ｂ３，１１ｂ４，１１ｂ５は、それぞれ、第１誘電体層Ｌ２を介して対向する第２導体層Ｌ３と共にマイクロストリップ線路を構成する。
【００３５】
なお、線路１１ｂ３の長さと線路１１ｂ４の長さとの差は、０、又は、アンテナ装置１に入力される高周波電流の波長の整数倍に設定されている。これにより、線路１１５ｂに高周波電流が入力されると、電極１１ｂ１と電極１１ｂ２とに同相の高周波電流が流れる。
【００３６】
第１誘電体層Ｌ２は、前述した第１導体層Ｌ１と後述する第２導体層Ｌ３との間に介在する誘電体層である。本実施形態において、第１誘電体層Ｌ２は、連続した１枚の誘電体基板１２により実現されている。誘電体基板１２の材料は、例えば、ＬＣＰ（液晶ポリマー）である。ただし、誘電体基板１２の層数及び材料は、任意であり、これに限定されない。
【００３７】
第２導体層Ｌ３は、グランド機能を担う導体層である。本実施形態において、第２導体層Ｌ３は、連続した１枚の導体膜１３により実現されている。導体膜１３の材料は、例えば、銅である。ただし、導体膜１３の材料は、任意であり、これに限定されない。
【００３８】
導体膜１３には、３つの開口１３ａ，１３ｂ，１３ｃが形成されている。３つの開口１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、それぞれ、平面視形状が長方形状の開口である。開口１３ａは、長辺がｘ軸と平行になるように、かつ、ｚ軸正方向からの平面視において前述した電極１１ａ１と交差（本実施形態では、直交）するように、ｘｙ平面と平行な面内に配置されている。開口１３ｂは、長辺がｙ軸と平行になるように、かつ、ｚ軸正方向からの平面視において前述した電極１１ｂ１と交差（本実施形態では、直交）するように、ｘｙ平面と平行な面内に配置されている。開口１３ｃは、長辺がｙ軸と平行になるように、かつ、ｚ軸正方向からの平面視において前述した電極１１ｂ２と交差（本実施形態では、直交）するように、ｘｙ平面と平行な面内に配置されている。
【００３９】
第２誘電体層Ｌ４は、前述した第２導体層Ｌ３と後述する第３導体層Ｌ５との間に介在する誘電体層である。本実施形態において、第２誘電体層Ｌ４は、連続した１枚の誘電体基板１４により実現されている。誘電体基板１４の材料は、例えば、ＬＣＰである。ただし、誘電体基板１４の層数及び材料は、任意であり、これに限定されない。
【００４０】
第３導体層Ｌ５は、放射機能を担う導体層である。本実施形態において、第３導体層Ｌ５は、連続した１枚の導体膜１５により実現されている。導体膜１５の材料は、例えば、銅である。ただし、導体膜１５の材料は、任意であり、これに限定されない。
【００４１】
導体膜１５は、１つの電極１５ａと、２つの放射素子１５ｂ，１５ｃと、４つの線路１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇと、として機能する。
【００４２】
電極１５ａは、長方形の導体パターンである。電極１５ａの長辺がｙ軸と平行になるように、かつ、ｚ軸正方向からの平面視において前述した開口１３ａと交差（本実施形態では、直交）するように、ｘｙ平面と平行な面内に配置されている。
【００４３】
２つの放射素子１５ｂ，１５ｃは、それぞれ、長方形の導体パターンである。放射素子１５ｂは、長辺がｙ軸と平行になるように、かつ、ｚ軸正方向からの平面視において前述した開口１３ｂを包含するように、ｘｙ平面と平行な面内において電極１５ａのｘ軸正方向側に配置されている。放射素子１５ｃは、長辺がｙ軸と平行になるように、かつ、ｚ軸正方向からの平面視において前述した開口１３ｃを包含するように、ｘｙ平面と平行な面内において電極１５ａのｘ軸負方向側に配置されている。なお、本実施形態では、放射素子１５ｂ，１５ｃの長辺がｙ軸と平行になる構成を採用しているが、本発明は、これに限定されない。例えば、放射素子１５ｂ，１５ｃの長辺がｘ軸と平行になる構成を採用してもよい。
【００４４】
４つの線路１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇは、それぞれ、帯状の導体パターンである。線路１５ｄは、電極１５ａのｘ軸正方向側の長辺のｙ軸正方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸正方向に延伸した後、放射素子１５ｂのｘ軸負方向側の辺のｙ軸正方向側の端部に接続される。線路１５ｅは、電極１５ａのｘ軸正方向側の長辺のｙ軸負方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸正方向に延伸した後、放射素子１５ｂのｘ軸負方向側の辺のｙ軸負方向側の端部に接続される。線路１５ｆは、電極１５ａのｘ軸負方向側の長辺のｙ軸正方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸負方向に延伸した後、放射素子１５ｃのｘ軸正方向側の辺のｙ軸正方向側の端部に接続される。線路１５ｇは、電極１５ａのｘ軸負方向側の長辺のｙ軸負方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸負方向に延伸した後、放射素子１５ｃのｘ軸正方向側の辺のｙ軸負方向側の端部に接続される。
【００４５】
なお、線路１５ｄの長さと線路１５ｆの長さとの差は、０に設定されている（アンテナ装置１に入力される高周波電流の波長の整数倍に設定されていてもよい）。同様に、線路１５ｅの長さと線路１５ｇの長さとの差は、０に設定されている（アンテナ装置１に入力される高周波電流の波長の整数倍に設定されていてもよい）。これにより、電極１５ａに高周波電流が誘導されると、放射素子１５ｂと放射素子１５ｃとに同相の電流が流れる。
【００４６】
以上のように、アンテナ装置１は、第１導体層Ｌ１に、電極１１ａ１（特許請求の範囲における「第１電極」の一例）を備えており、第３導体層Ｌ５に、（１）電極１１ａ１と対向する電極１５ａ（特許請求の範囲における「媒介電極」の一例）と、（２）線路１５ｄ（特許請求の範囲における「第１線路」の一例）及び線路１５ｅ（特許請求の範囲における「第２線路」の一例）により電極１５ａと接続された放射素子１５ｂ（特許請求の範囲における「第１放射素子」の一例）と、（３）線路１５ｆ（特許請求の範囲における「第３線路」の一例）及び線路１５ｇ（特許請求の範囲における「第４線路」の一例）により電極１５ａと接続された放射素子１５ｃ（特許請求の範囲における「第２放射素子」の一例）と、を備えている。そして、電極１５ａと線路１５ｄとの接続点及び電極１５ａと線路１５ｅとの接続点の並び方向、並びに、電極１５ａと線路１５ｆとの接続点及び電極１５ａと線路１５ｇとの接続点の並び方向は、電極１１ａ１の延伸方向と平行である。また、放射素子１５ｂと線路１５ｄとの接続点及び放射素子１５ｂと線路１５ｅとの接続点の並び方向、並びに、放射素子１５ｃと線路１５ｆとの接続点及び放射素子１５ｃと線路１５ｇとの接続点の並び方向は、ｙ軸（特許請求の範囲における「第２軸」の一例）と平行である。
【００４７】
以上の構成により、アンテナ装置１においては、電極１５ａを介して２つの放射素子１５ｂ，１５ｃを間接的に励振することによって、２つの放射素子１５ｂ，１５ｃから偏波面がｙｚ平面と平行な直線偏波（以下、「ｙ偏波」とも記載する）を放射することが可能である。この励振方法の詳細については、参照する図面を代えて「第２の励振方法」として後述する。
【００４８】
また、アンテナ装置１は、第１導体層Ｌ１に、（１）放射素子１５ｂに対向する電極１１ｂ１（特許請求の範囲における「第２電極」の一例）と、（２）放射素子１５ｃに対向する電極１１ｂ２（特許請求の範囲における「第３電極」の一例）と、を更に備えている。
【００４９】
以上の構成により、アンテナ装置１においては、電極１５ａを介さずに２つの放射素子１５ｂ，１５ｃを直接的に励振することによって、２つの放射素子１５ｂ，１５ｃから偏波面がｚｘ平面と平行な直線偏波（以下、「ｘ偏波」とも記載する）を放射することが可能である。この励振方法の詳細については、参照する図面を代えて「第１の励振方法」として後述する。
【００５０】
なお、本実施形態に係るアンテナ装置１において、線路１５ｄと線路１５ｅとは、電極１５ａの中心を通り、ｘ軸と平行な直線に対して対称な位置に設けられている。同様に、線路１５ｆと線路１５ｇとは、電極１５ａの中心を通り、ｘ軸と平行な直線に対して対称な位置に配置されている。また、線路１５ｄと線路１５ｆとは、電極１５ａの中心を通り、ｙ軸と平行な直線に対して対称な位置に配置されている。同様に、線路１５ｅと線路１５ｇとは、電極１５ａの中心を通り、ｙ軸と平行な直線に対して対称な位置に配置されている。
【００５１】
特に、本実施形態に係るアンテナ装置１において、電極１５ａと線路１５ｄとの接続点は、電極１５ａのｘ軸正方向側の辺のｙ軸正方向側の端部に設けられており、電極１５ａと線路１５ｅとの接続点は、電極１５ａのｘ軸正方向側の辺のｙ軸負方向側の端部に設けられている。同様に、放射素子１５ｂと線路１５ｄとの接続点は、放射素子１５ｂのｘ軸負方向側の辺のｙ軸正方向側の端部に設けられており、放射素子１５ｂと線路１５ｅとの接続点は、放射素子１５ｂのｘ軸負方向側の辺のｙ軸負方向側の端部に設けられている。また、本実施形態に係るアンテナ装置１において、電極１５ａと線路１５ｆとの接続点は、電極１５ａのｘ軸負方向側の辺のｙ軸正方向側の端部に設けられており、電極１５ａと線路１５ｇとの接続点は、電極１５ａのｘ軸負方向側の辺のｙ軸負方向側の端部に設けられている。同様に、放射素子１５ｃと線路１５ｆとの接続点は、放射素子１５ｃのｘ軸正方向側の辺のｙ軸正方向側の端部に設けられており、放射素子１５ｃと線路１５ｇとの接続点は、放射素子１５ｃのｘ軸正方向側の辺のｙ軸負方向側の端部に設けられている。
【００５２】
以上の構成により、アンテナ装置１においては、２つの放射素子１５ｂ，１５ｃから放射されるｘ偏波及びｙ偏波の利得をより高くすることが可能である。また、アンテナ装置１においては、偏波比を高め、クロストーク特性を改善することが可能である。
【００５３】
（放射素子の第１の励振方法）
アンテナ装置１において２つの放射素子１５ｂ，１５ｃを励振する第１の方法（以下、「第１の励振方法」と記載する）について、図２を参照して説明する。図２は、アンテナ装置１の平面図である。
【００５４】
第１の励振方法は、導体膜１１ｂに高周波電流を入力することによって、電極１５ａを介さずに２つの放射素子１５ｂ，１５ｃを直接的に励振する方法である。
【００５５】
第１の励振方法においては、線路１１ｂ５及び線路１１ｂ３を介して電極１１ｂ１に高周波電流が入力されると共に、線路１１ｂ５及び線路１１ｂ４を介して電極１１ｂ２に高周波電流が入力される。そうすると、開口１３ｂを介して電極１１ｂ１と電磁気的に結合している放射素子１５ｂ、及び、開口１３ｃを介して電極１１ｂ２と電磁気的に結合している放射素子１５ｃに、同相の電流が誘導される。この際、図２に黒矢印で示すように、或る半周期においては、放射素子１５ｂ及び放射素子１５ｃの両方に、ｘ軸正方向に向かう電流が流れる。また、図２に白矢印で示すように、次の半周期においては、放射素子１５ｂ及び放射素子１５ｃの両方に、ｘ軸負方向に向かう電流が流れる。
【００５６】
以上のように、第１の励振方法において２つの放射素子１５ｂ，１５ｃに誘導される電流の方向は、ｘ軸と平行な方向である。したがって、第１の励振方法によれば、偏波面がｚｘ面と平行な直線偏波（以下、「ｘ偏波」とも記載する）が２つの放射素子１５ｂ，１５ｃの各々からｚ軸正方向に向かって放射される。
【００５７】
なお、アンテナ装置１においては、電極１５ａ、放射素子１５ｂ、放射素子１５ｃ、線路１５ｄ、線路１５ｅ、線路１５ｆ、及び線路１５ｇを含む導体膜１５（特許請求の範囲における「導体パターン」の一例）が電極１５ａの中心を通るｙ軸と平行な直線に対して対称（線対称）になる構成が採用されている。これにより、より効果的にｘ偏波を２つの放射素子１５ｂ，１５ｃから放射することが可能になる。さらに、アンテナ装置１において、線路１５ｄと線路１５ｆとは、同一直線上に配置された直線的な線路であり、線路１５ｅと線路１５ｇとは、同一直線上に配置された直線的な線路である。したがって、さらに効果的にｘ偏波を２つの放射素子１５ｂ，１５ｃから放射することが可能になる。
【００５８】
（放射素子の第２の励振方法）
アンテナ装置１において２つの放射素子１５ｂ，１５ｃを励振する第２の方法（以下、「第２の励振方法」と記載する）について、図３を参照して説明する。図３は、アンテナ装置１の平面図である。
【００５９】
第２の励振方法は、導体膜１１ａに高周波電流を入力することによって、電極１５ａを介して２つの放射素子１５ｂ，１５ｃを間接的に励振する方法である。
【００６０】
第２の励振方法においては、線路１１ａ２を介して電極１１ａ１に高周波電流が入力される。そうすると、開口１３ａを介して電極１１ａ１と電磁気的に結合している電極１５ａに、電流が誘導される。そうすると、放射素子１５ｂには、線路１５ｄ及び線路１５ｅを介して電極１５ａから逆相の電流が供給される。この際、線路１５ｄを介して電極１５ａから放射素子１５ｂに供給される電流と、線路１５ｅを介して電極１５ａから放射素子１５ｂに供給される電流とに関して、ｘ軸と平行な成分同士は互いに打ち消し合い、ｙ軸と平行な成分同士は、互いに強め合う。その結果、放射素子１５ｂには、或る半周期においては図３に白矢印で示すようにｙ軸正方向に向かい、次の半周期においては図３に黒矢印で示すようにｙ軸負方向に向かう電流が流れる。一方、放射素子１５ｃには、線路１５ｆ及び線路１５ｇを介して電極１５ａから逆相の電流が供給される。この際、線路１５ｆを介して電極１５ａから放射素子１５ｃに供給される電流と、線路１５ｇを介して電極１５ａから放射素子１５ｃに供給される電流とに関して、ｘ軸と平行な成分同士は互いに打ち消し合い、ｙ軸と平行な成分同士は、互いに強め合う。その結果、放射素子１５ｃには、或る半周期においては図３に白矢印で示すようにｙ軸正方向に向かい、次の半周期においては図３に黒矢印で示すようにｙ軸負方向に向かう電流が流れる。
【００６１】
以上のように、第２の励振方法において、２つの放射素子１５ｂ，１５ｃに誘導される電流の方向は、ｙ軸と平行な方向である。したがって、第２の励振方法によれば、偏波面がｙｚ平面と平行な直線偏波（以下、「ｙ偏波」とも記載する）が２つの放射素子１５ｂ，１５ｃの各々からｚ軸正方向に向かって放射される。
【００６２】
なお、アンテナ装置１においては、電極１５ａ、放射素子１５ｂ、放射素子１５ｃ、線路１５ｄ、線路１５ｅ、線路１５ｆ、及び線路１５ｇを含む導体膜１５（特許請求の範囲における「導体パターン」の一例）が電極１５ａの中心を通るｙ軸と平行な直線に対して対称（線対称）となる構成が採用されている。これにより、より効果的にｙ偏波を２つの放射素子１５ｂ，１５ｃから放射することが可能になる。さらに、アンテナ装置１において、線路１５ｄと線路１５ｆとは、同一直線上に配置された直線的な線路であり、線路１５ｅと線路１５ｇとは、同一直線上に配置された直線的な線路である。したがって、さらに効果的にｙ偏波を２つの放射素子１５ｂ，１５ｃから放射することが可能になる。
【００６３】
（第１の励振方法と第２の励振方法の同時実施）
なお、第１の励振方法と第２の励振方法とは、同時に実施することが可能である。すなわち、導体膜１１ｂに第１の高周波電流を入力するのと同時に、導体膜１１ａに第２の高周波電流を入力すれば、２つの放射素子１５ｂ，１５ｃの各々からｘ偏波がｚ軸正方向に向かって放射されるのと同時に、２つの放射素子１５ｂ，１５ｃの各々からｙ偏波がｚ軸正方向に向かって放射される。
【００６４】
（アンテナ装置の特性）
アンテナ装置１の特性について、図４〜図６を参照して説明する。
【００６５】
図４は、図２に示す第１の励振方法に従って２つの放射素子１５ｂ，１５ｃを励振した場合に得られる、ｘ偏波及びｙ偏波の利得の周波数特性を表すグラフである。
【００６６】
図４によれば、図示した周波数帯域の全域において、ｘ偏波の利得が０ｄＢを上回っているのに対して、ｙ偏波の利得が−２０ｄＢを下回っていることが分かる。すなわち、ｘ偏波の選択的な放射に成功していることが分かる。
【００６７】
図５は、図３に示す第２の励振方法に従って２つの放射素子１５ｂ，１５ｃを励振した場合に得られる、ｘ偏波及びｙ偏波の利得の周波数特性を表すグラフである。
【００６８】
図５によれば、図示した周波数帯域の略全域において、ｙ偏波の利得が０ｄＢを上回っているのに対して、図示した周波数帯域の全域において、ｘ偏波の利得が−２０ｄＢを下回っていることが分かる。すなわち、ｙ偏波の選択的な放射に成功していることが分かる。
【００６９】
図６は、電極１１ａ１に接続された線路１１ａ２を入力ポート１とし、電極１１ｂ１及び電極１１ｂ２に接続された線路１１ｂ５を入力ポート２としたときに得られるＳ行列の１１成分、２２成分、及び２１成分の周波数特性を表すグラフである。
【００７０】
図６によれば、図示した周波数帯域の略全域において、Ｓ行列の２１成分が−３０ｄＢを下回っていることが分かる。これは、入力ポート１と入力ポート２との間のポート間干渉が十分に小さいことを意味する。
【００７１】
（アンテナ装置の変形例）
アンテナ装置１の変形例について、図７を参照して説明する。図７は、本変形例に係るアンテナ装置１（以下、「アンテナ装置１Ａ」と記載する）の構成を示す分解斜視図である。
【００７２】
アンテナ装置１Ａは、第１導体層Ｌ１、第１誘電体層Ｌ２、第２導体層Ｌ３、第２誘電体層Ｌ４、及び第３導体層Ｌ５からなるアンテナ装置１に、第３誘電体層Ｌ６、及び第４導体層Ｌ７を追加したものである。
【００７３】
第３誘電体層Ｌ６は、前述した第３導体層Ｌ５と後述する第４導体層Ｌ７との間に介在する誘電体層である。本実施形態において、第３誘電体層Ｌ６は、連続した１枚の誘電体基板１６により実現されている。誘電体基板１６の材料は、例えば、ＬＣＰである。ただし、誘電体基板１６の層数及び材料は、任意であり、これに限定されない。
【００７４】
第４導体層Ｌ７は、互いに絶縁された２枚の導体膜１７ａ，１７ｂにより実現されている。導体膜１７ａ，１７ｂの材料は、例えば、銅である。ただし、導体膜１７ａ，１７ｂの材料は、任意であり、これに限定されない。
【００７５】
２つの導体膜１７ａ，１７ｂは、それぞれ、長方形の導体パターンであり、無給電素子として機能する。導体膜１７ａは、長辺がｘ軸と平行になるように、かつ、ｚ軸正方向からの平面視において前述した放射素子１５ｂと重なる（本変形例では、包含する）ように、ｘｙ平面と平行な面内に配置されている。導体膜１７ｂは、長辺がｘ軸と平行になるように、かつ、ｚ軸正方向からの平面視において前述した放射素子１５ｃと重なる（本変形例では、包含する）ように、ｘｙ平面と平行な面内に配置されている。なお、本変形例では、導体膜１７ａ，１７ｂの長辺がｘ軸と平行になる構成を採用しているが、本発明は、これに限定されない。例えば、導体膜１７ａ，１７ｂの長辺がｙ軸と平行になる構成を採用してもよい。
【００７６】
（変形例に係るアンテナ装置の特性）
アンテナ装置１Ａの特性について、図８〜図１０を参照して説明する。
【００７７】
図８は、図２に示す第１の励振方法に従って２つの放射素子１５ｂ，１５ｃを励振した場合に得られる、ｘ偏波及びｙ偏波の利得の周波数特性を表すグラフである。
【００７８】
図８によれば、図示した周波数帯域の全域において、ｘ偏波の利得が０ｄＢを上回っているのに対して、ｙ偏波の利得が−２０ｄＢを下回っていることが分かる。すなわち、ｘ偏波の選択的な放射に成功していることが分かる。
【００７９】
図９は、図３に示す第２の励振方法に従って２つの放射素子１５ｂ，１５ｃを励振した場合に得られる、ｘ偏波及びｙ偏波の利得の周波数特性を表すグラフである。
【００８０】
図９によれば、図示した周波数帯域の全域において、ｙ偏波の利得が０ｄＢを上回っているのに対して、ｘ偏波の利得が−２０ｄＢを下回っていることが分かる。すなわち、ｙ偏波の選択的な放射に成功していることが分かる。
【００８１】
図１０は、電極１１ａ１に接続された線路１１ａ２を入力ポート１とし、電極１１ｂ１及び電極１１ｂ２に接続された線路１１ｂ５を入力ポート２としたときに得られるＳ行列の１１成分、２２成分、及び２１成分の周波数特性を表すグラフである。
【００８２】
図１０によれば、図示した周波数帯域の全域において、Ｓ行列の２１成分が−３０ｄＢを下回っていることが分かる。これは、入力ポート１と入力ポート２との間のポート間干渉が十分に小さいことを意味する。また、図１０と図６との比較によれば、無給電素子として機能する導体膜１７ａ，１７ｂを設けることによって、反射特性が改善されることが確認できる。
【００８３】
（付記事項）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。上述した実施形態に開示された各技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８４】
１，１Ａ    アンテナ装置
Ｌ１        第１導体層
１１ａ１    電極（第１電極）
１１ｂ１    電極（第２電極）
１１ｂ２    電極（第３電極）
Ｌ２        第１誘電体層
Ｌ３        第２導体層（導体層）
１３ａ      開口（第１開口）
１３ｂ      開口（第２開口）
１３ｃ      開口（第３開口）
Ｌ４        第２誘電体層
Ｌ５        第３導体層
１５ａ      電極（媒介電極）
１５ｂ      放射素子（第１放射素子）
１５ｃ      放射素子（第２放射素子）
１５ｄ      線路（第１線路）
１５ｅ      線路（第２線路）
１５ｆ      線路（第３線路）
１５ｇ      線路（第４線路）
Ｌ６        第３誘電体層
Ｌ７        第４導体層
１７ａ      導体膜（第１無給電素子）
１７ｂ      導体膜（第２無給電素子）
【図１】
0006914301.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006914301.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0006914301.tif 000007
【図７】
0006914301.tif 000008
【図８】
0006914301.tif 000009
【図９】
0006914301.tif 000010
【図１０】
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