(57)【要約】【課題】レーダ装置及び近距離無線通信に適し、平面構造で生産性に優れ、ビーム方向を切り替えることのできる高利得でかつ交差偏波比の高いアンテナ装置を提供する。【解決手段】基板１０１の表面に、クランク素子１０４ａ及び１０４ｂを介してそれぞれスロット素子１０３ａ〜１０３ｃを接続し、第１のスロットアンテナを、クランク素子１０６ａ及び１０６ｂを介してそれぞれスロット素子１０５ａ〜１０５ｃを接続し、第２のスロットアンテナを構成する。第１及び第２のスロットアンテナをＹ軸に対して対称に、所定の間隔を隔てて配置し、それぞれの端部を接続スロット素子１０７で接続する。反射板１０８を、第１及び第２のスロットアンテナが形成された面から所定の距離ｈ離して配置する。基板１０１の裏面に、マイクロストリップライン１０９を接続スロット素子１０７と電磁界的に結合するように形成し、第１及び第２のスロットアンテナを位相差給電する。【選択図】図１
2009017402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体板と、
前記導体板に、使用周波数の１／２波長の電気長を有する複数の第１スロット素子と前記複数の第１スロット素子の間にそれぞれ接続される全長が使用周波数の１／２波長の電気長を有するＵ字型の折返し形状をした複数の第１クランク素子とで構成された、第１のスロットアンテナと、
使用周波数の１／２波長の電気長を有する複数の第２スロット素子と前記複数の第２スロット素子の間にそれぞれ接続される全長が使用周波数の１／２波長の電気長を有するＵ字型の折返し形状をした複数の第２クランク素子とで構成され、前記第１のスロットアンテナから所定の間隔を隔て、かつ前記第１のスロットアンテナと対称に前記導体板に形成された第２のスロットアンテナと、
前記第１及び第２のスロットアンテナの片端部を接続する接続スロット素子と、
前記導体板から１／４波長以上で１／２波長以下の間隔を隔てた位置に前記導体板と平行に配置された反射板と、
前記接続スロット素子の中心から所定の距離ずれた位置から給電する第１給電線路と、
を具備することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記接続スロット素子の中心を軸として前記第１給電線路と対称の位置に給電する第２給電線路と、
前記第１給電線路又は前記第２給電線路のいずれか一方を選択的に給電点に接続し、他方を開放又は短絡とする切り替えを行う切替手段と、
を具備す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及び第２のスロットアンテナ及び前記接続スロット素子を誘電体基板の一方の表面に銅箔パターンで形成し、前記各給電線路を前記誘電体基板の裏面に銅箔パターンでマイクロストリップラインを形成したことを特徴とする請求項１又は２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、車載レーダや近距離無線通信に用いられる小型な平面構造のアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車輌の周囲を監視する車載用レーダシステムにおいて、車輌の全方位の障害物を検知するためには、複数のセンサを車輌の周囲に設置する必要があり、システムの構成が複雑になるという問題がある。一方、近距離無線通信においては、高速無線伝送を実現するためには、マルチパスフェージングやシャドーイングによる伝送品質の劣化対策が必要になってくる。このような問題を改善するために、これまでビーム方向を制御できるアンテナの検討がなされている。
【０００３】
また、一般的に車両に搭載されるレーダ装置等の無線機器や天井に設置される固定無線機等に搭載されるアンテナとしては、生産性、持ち運びや外観上の観点から平面構造であることが望ましい。さらには、レーダ装置の検知距離や無線機の通信距離を長くし、かつ干渉波の抑圧を実現するという点で、高利得で交差偏波比の高いアンテナが求められている。
【０００４】
これまで平面構造のビーム方向制御アンテナとして、複数のスロットアレーを位相差給電する平面アレイアンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図８は特許文献１に記載されている平面アレイアンテナを示す図である。このアンテナは、誘電体基板８０１の内層８０２に複数のスロット素子８０３から構成されるスロットアレーを平行に複数配列し、誘電体基板８０１の表面及び裏面に形成されたコの字形状のマイクロストリップライン８０４ａ及び８０４ｂを介してスロットアレーを電磁的に結合させて給電するものである。このとき、マイクロストリップライン８０４ｂから１／４波長離して反射板８０５が配置されている。このような構成において、誘電体基板８０１の両面に形成されたコの字形状のマイクロストリップライン８０４ａ及び８０４ｂの給電部の位置をお互いずらすように設計し、交互に給電することによりビーム方向を制御することができる。
【０００６】
また、他のアンテナとして、長さが約０．５波長の２つのスロット素子をマイクロストリップラインによる電磁結合により位相差給電し、スロット素子から１／４波長以上の間隔を隔てて反射板を配置するアンテナ装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
図９は、特許文献２に記載されているアンテナ装置を示す図である。このアンテナは、誘電体基板９０１の表面に形成されたスロット素子９０２ａ及び９０２ｂを、誘電体基板９０１の裏面にマイクロストリップライン９０３ａ〜９０３ｃにより形成されたπ形状の給電回路を用いて電磁界結合により位相差給電するとともに、高周波スイッチ９０４により切替給電するものである。このとき、スロット素子９０２ａ及び９０２ｂから所定の間隔を隔てて反射板９０５が配置されている。
【０００８】
このような構成において、マイクロストリップライン９０３ａから給電すると、＋Ｚ方向から＋Ｘ方向へ傾いた主ビームが得られ、マイクロストリップライン９０３ｂから給電すると、＋Ｚ方向から−Ｘ方向へ傾いた指向性利得が９．５ｄＢｉの主ビームが得られることになる。
【０００９】
図１０は、図９の構成における指向性を示す図であり、図１０（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性、図１０（ｂ）は仰角θが４５度における円錐面の指向性を示している。
【００１０】
実線である指向性１００１ａ及び１００２ａと一点鎖線である指向性１００２ｃは、マイクロストリップライン９０３ａから給電した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性と水平偏波Ｅφ成分の指向性をそれぞれ示しており、点線である指向性１００１ｂ及び１００２ｂと二点鎖線である指向性１００２ｄは、マイクロストリップライン９０３ｂから給電した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性と水平偏波Ｅφ成分の指向性をそれぞれ示している。
【００１１】
このように、π形状の給電回路を用いて切替給電することにより、２つの方向に主ビームを切り替えることができるとともに、構造が簡易であるために小型化が可能となる。
【特許文献１】特開平２−２６６７０３号公報
【特許文献２】特開２００５−２６９１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載の平面アレイアンテナは、複数のスロット素子から構成されるスロットアレーをマイクロストリップラインを用いて電磁界的に結合させて同位相で給電する構成であるために、複数のスロット素子を１波長間隔で配置する必要があり、大きな実装スペースが必要となるという問題がある。
【００１３】
また、理想的な放射特性を実現するためにスロット素子からの放射量を均一に設計する必要があることから、各スロット素子の寸法を微調整するなど高い設計精度が要求されるという問題がある。
【００１４】
また、ビームを切り替えるために、２つのコの字形状のマイクロストリップラインを用い、かつ内層にスロットアレーを構成する必要があることから、多層基板を用いた複雑な構成となるとともに、平面でスイッチング回路を実現できないという問題がある。
【００１５】
また、特許文献２に記載のアンテナ装置は、２素子のスロット素子のみを用いていることから利得が低く、例えば、レーダ用途として用いる場合は検知距離が短くなるという問題がある。
【００１６】
また、図１０の指向性に示すように、主偏波である垂直偏波Ｅθ成分（指向性１００１ａ及び１００２ａや指向性１００１ｂ及び１００２ｂ）に対して交差偏波である水平偏波Ｅφ成分（指向性１００２ｃや指向性１００２ｄ）が−４ｄＢ程度と比較的高く、通信品質が劣化する恐れがあるという問題がある。
【００１７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、車載レーダや近距離無線通信機器に搭載しやすい平面構造で生産性に優れ、ビーム方向を切り替えることのできる高利得でかつ交差偏波比の高い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】
【００１８】
かかる課題を解決するため、本発明のアンテナ装置は、導体板と、前記導体板に、使用周波数の１／２波長の電気長を有する複数の第１スロット素子と前記複数の第１スロット素子の間にそれぞれ接続される全長が使用周波数の１／２波長の電気長を有するＵ字型の折返し形状をした複数の第１クランク素子とで構成された、第１のスロットアンテナと、使用周波数の１／２波長の電気長を有する複数の第２スロット素子と前記複数の第２スロット素子の間にそれぞれ接続される全長が使用周波数の１／２波長の電気長を有するＵ字型の折返し形状をした複数の第２クランク素子とから構成され、前記第１のスロットアンテナから所定の間隔を隔て、かつ前記第１のスロットアンテナと対称に前記導体板に形成された第２のスロットアンテナと、前記第１及び第２のスロットアンテナの片端部を接続する接続スロット素子と、前記導体板から１／４波長以上で１／２波長以下の間隔を隔てた位置に前記導体板と平行に配置された反射板と前記接続スロット素子の中心から所定の距離ずれた位置から給電する第１給電線路と、を具備する構成を採る。
【００１９】
この構成によれば、水平方向に傾いた主ビームを形成することができ、高利得でかつ高い交差偏波比を有する平面構造のアンテナ装置を実現することができる。
【００２０】
また、本発明のアンテナ装置は、上記構成において、前記接続スロット素子の中心を軸として前記第１給電線路と対称の位置に給電する第２給電線路と、前記第１給電線路又は前記第２給電線路のいずれか一方を選択的に給電点に接続し、他方を開放又は短絡とする切り替えを行う切替手段とを具備する構成を採る。
【００２１】
この構成によれば、水平方向に傾いた２方向の主ビームを形成することができ、高利得でかつ高い交差偏波比を有する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。
【００２２】
また、本発明のアンテナ装置は、上記構成において、前記第１及び第２のスロットアンテナ及び前記接続スロット素子を誘電体基板の一方の表面に銅箔パターンで形成し、前記各給電線路を前記誘電体基板の裏面に銅箔パターンでマイクロストリップラインを形成する構成を採る。
【００２３】
この構成によれば、各スロットアンテナ及び各給電線路を銅箔パターンで形成することができるため、アンテナ装置を容易に生産することができ、生産性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、全長が１／２波長の折返し形状をしたクランク素子を介して複数の１／２波長のスロット素子を接続して構成したスロットアンテナを所定の間隔を隔てて２つ対称に配置し、それらの端部を接続スロット素子により接続し、スロットアンテナから所定の間隔を隔てて反射板を配置し、接続スロット素子を誘電体基板の裏面に形成され、接続スロット素子と電磁界的に結合する２つのマイクロストリップラインを選択的に給電することにより、平面構造で生産性に優れ、ビーム方向を切り替えることのできる高利得でかつ交差偏波比の高いアンテナ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一の構成または機能を有する構成要素及び相当部分には、同一の符号を付してその説明は繰り返さない。以下、動作周波数を２６ＧＨｚとして説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を図１から図５を用いて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態１のアンテナ装置の構成を示す図である。
【００２８】
図１において、基板１０１は、比誘電率εｒが例えば３．７で、厚さが０．６ｍｍである誘電体であり、寸法Ｌ１×Ｌ２は２４ｍｍ×３０ｍｍ（２．０８波長×２．６波長）である。
【００２９】
導体１０２は、基板１０１の＋Ｚ側面の中央に接着された銅箔であり、寸法Ｌ１×Ｌ３は２４ｍｍ×１２ｍｍ（２．０８波長×１．０４波長）である。スロット素子１０３ａ〜１０３ｃは、導体１０２を切削して形成された空隙であり、長さＬ４が、例えば３．７ｍｍ（実効波長で約０．５波長）で、幅が０．２ｍｍである。クランク素子１０４ａ、１０４ｂもスロット素子１０３ａ〜１０３ｃと同様に導体１０２を切削して形成された空隙であり、例えば、長さＬ５が１．６５ｍｍ、折返し間隔Ｄ１が０．４ｍｍ（全長が実効波長で約０．５波長）のＵ字型の折返し形状をしている。スロット素子１０３ａをクランク素子１０４ａを介してスロット素子１０３ｂと接続し、スロット素子１０３ｂをクランク素子１０４ｂを介してスロット素子１０３ｃと接続することで第１のスロットアンテナを構成している。
【００３０】
上記で述べた第１のスロットアンテナと同様に、スロット素子１０５ａ〜１０５ｃとクランク素子１０６ａ及び１０６ｂを接続することで、第２のスロットアンテナを構成しており、第２のスロットアンテナは基板１０１のＹ軸に対して第１のスロットアンテナと対称となる位置に所定の間隔Ｄ２、例えば３ｍｍ隔てて配置される。ここでは、クランク素子１０４ａ及び１０４ｂとクランク素子１０６ａ及び１０６ｂを向かい合わせに配置させないことで、クランク素子間の電磁界的な結合を抑えている。
【００３１】
なお、スロット素子１０３ａ〜１０３ｃが、本発明の第１スロット素子の一例にあたり、クランク素子１０４ａ及び１０４ｂが、本発明の第１クランク素子の一例にあたる。また、スロット素子１０５ａ〜１０５ｃが、本発明の第２スロット素子の一例にあたり、クランク素子１０６ａ及び１０６ｂが、本発明の第２クランク素子の一例にあたる。
【００３２】
接続スロット素子１０７は、第１のスロットアンテナと第２のスロットアンテナの端部を接続する幅が０．２ｍｍの空隙であり、スロット素子１０３ｃ及び１０５ｃのクランク素子と接続されていない端部を接続している。反射板１０８は、第１及び第２のスロットアンテナが形成された面、すなわち導体１０２の面から距離ｈが、例えば５ｍｍ（０．４３波長）だけ−Ｚ側に離れた位置に、基板１０１と平行になるように配置した導体板である。
【００３３】
マイクロストリップライン１０９は、基板１０１の−Ｚ側面に銅箔パターンにより形成されており、幅は、例えば０．３ｍｍである。マイクロストリップライン１０９は、接続スロット素子１０７を通過するようにＹ方向に沿って形成されており、信号源１１０から発振される信号を電磁界的に接続スロット素子１０７と結合させ、第１及び第２のスロットアンテナを給電する。このとき、マイクロストリップライン１０９の開放端と接続スロット素子１０７との結合部までの距離を適切に設定することで、インピーダンス整合を実現することができる。また、マイクロストリップライン１０９を、接続スロット素子１０７の中心から＋Ｘ方向に、距離Ｓ１が例えば０．８５ｍｍシフトして形成することで、第１のスロットアンテナの給電位相が第２のスロットアンテナの給電位相に比べて約９０度進むことになる。これにより、第１のスロットアンテナと第２のスロットアンテナの位相差給電が実現され、鉛直方向（＋Ｚ方向）から水平方向（＋Ｘ方向）に傾いた主ビームが得られることになる。
【００３４】
このように、接続スロット素子を用いて第１及び第２のスロットアンテナの端部を接続し、接続スロット素子の中央から所定の間隔シフトして給電する構成とすることにより、給電構成が容易で、高利得かつ交差偏波比の高いチルトビームアンテナを実現することができる。
【００３５】
次に上述した構成を有するアンテナ装置の動作を図２から図４を用いて説明する。図２は、第１及び第２のスロットアンテナの内部に分布する磁流の向きを矢印で示した図である。ここで、前述したように第１のスロットアンテナと第２のスロットアンテナは位相差給電されているため、例えば磁流２０１ａと磁流２０３ａの位相は相対的に約９０度異なっている。第１のスロットアンテナにおいて、スロット素子１０３ａ〜１０３ｃ、クランク素子１０４ａ及び１０４ｂの長さが約０．５波長であるため、スロット素子１０３ａ〜１０３ｃの磁流２０１ａ〜２０１ｃの向きは同じ方向となり、同位相となる。また、クランク素子１０４ａ及び１０４ｂは中央で折り返された構造となっているため磁流２０２ａ及び２０２ｂは逆相となり、放射にほとんど寄与しなくなる。このため、第１のスロットアンテナに関しては、スロット素子１０３ａ〜１０３ｃからの放射のみとなる。同様に、第２のスロットアンテナのスロット素子１０５ａ〜１０５ｃに流れる磁流２０３ａ〜２０３ｃも同位相となり、クランク素子１０６ａ及び１０６ｂに流れる磁流２０４ａ及び２０４ｃは逆相となるため、第２のスロットアンテナはスロット素子１０５ａ〜１０５ｃからの放射のみとなる。
【００３６】
これにより、図３に示すように、０．５波長のスロットアンテナを縦列に３段配置したスロットアレーを同時に給電した特性とほぼ同等になると言える。スロット素子１０３ａ〜１０３ｃは、スロット素子３０１ａ〜３０１ｃ、スロット素子１０５ａ〜１０５ｃは、スロット素子３０２ａ〜３０２ｃにそれぞれ対応する。図４は、図３に示すスロットアレーの断面図を示す図である。図４において、波源４０１ａは、スロット素子３０１ａ〜３０１ｃを合成した波源、波源４０１ｂは、スロット素子３０２ａ〜３０２ｃを合成した波源である。ここで、反射板１０８の効果を、写像の原理によりモデル化すると、反射板面４０２を中心として対称の位置に波源４０１ａ及び４０１ｂにそれぞれ対応したイメージ波源４０３ａ及び４０３ｂを仮定することができる。このとき、イメージ波源の位相は、波源４０１ａ及び４０１ｂの位相に対して、それぞれ１８０度反転したものとなる。
【００３７】
以上の４つの波源からの放射を合成することにより、＋Ｚ方向から＋Ｘ方向に傾いた主ビームが形成されることになり、このときの主偏波成分は垂直偏波Ｅθ成分となる。
【００３８】
図５は、図１に示すアンテナ装置の指向性を示す図である。図５（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性、図５（ｂ）は仰角θが４５度における円錐面の指向性を示している。
【００３９】
図５において、実線で示す指向性５０１ａ及び５０２ａは主偏波である垂直偏波Ｅθ成分、点線で示す指向性５０１ｂ及び５０２ｂは交差偏波である水平偏波Ｅφ成分を示している。図５から、＋Ｚ方向から＋Ｘ方向へ４５度傾いた主ビームが得られ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１３．１ｄＢｉ、円錐面パターンの半値角は４７度である。また、このときの交差偏波比は１０．８ｄＢであり、特許文献１に示すアンテナ装置に比べ５ｄＢ以上向上させることができる。これは、スロット素子を縦列に約０．５波長間隔で配置することで、それぞれのスロット素子からスロット素子の長手方向に放射される交差偏波である水平偏波Ｅφ成分が合成され、抑圧されるためである。
このように、先に述べた特許文献１に示すアンテナ装置に比べると、高利得で高い交差偏波比を実現することができる。また、例えば、車両に搭載するレーダのアンテナ装置として車両バンパーに＋Ｚ方向が進行方向、＋Ｙ方向が天頂方向となるように設置する場合、円錐面パターン、すなわち路面と垂直方向のビーム幅を狭くすることができるため路面からの反射波を抑えることができ、高い検知性能を実現することができる。
【００４０】
以上述べたように、本実施の形態によれば、誘電体基板の表面に全長が０．５波長の折返し形状をしたクランク素子を介して複数の０．５波長のスロット素子を接続して構成したスロットアンテナを所定の間隔を隔てて２つ対称に配置し、それらの端部を接続スロット素子により接続し、誘電体基板の裏面に形成したマイクロストリップラインにより接続スロット素子の中央から所定の距離シフトさせて電磁界結合給電し、スロットアンテナから所定の間隔を隔てて反射板を配置することで、水平方向に傾いた主ビームを形成することができ、高利得でかつ高い交差偏波比を有する平面構造のアンテナ装置を実現することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、スロットアンテナから反射板までの距離ｈを０．４３波長として説明したが、距離ｈは１／４波長から１／２波長の範囲であればサイドローブの低いチルトビーム特性を実現することができる。例えば、距離ｈを小さくすると垂直面チルト角が小さくなり、距離ｈを大きくすると垂直面チルト角が大きくなるという特徴を有する。
【００４２】
また、本実施の形態では、スロット素子を誘電体基板上の銅箔パターンによって形成しているが、例えば、導体板に空隙を設けてスロット素子を構成しても同様な効果が得られる。
【００４３】
また、本実施の形態では、一例として０．５波長の長さを有する３つのスロット素子を全長が０．５波長の２つのクランク素子で接続した構成について説明したが、２つあるいは４つ以上のスロット素子の間をクランク素子で接続する構成についても同様の効果を得ることができる。
【００４４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を図６及び図７を用いて説明する。
【００４５】
図６は、実施の形態１と同様に、アンテナ装置を示す図であり、給電回路のみが異なっている。給電回路は、マイクロストリップライン６０１〜６０３と、高周波スイッチ６０４とから構成される。
【００４６】
マイクロストリップライン６０１〜６０３は、基板１０１の−Ｚ側面に銅箔パターンにより形成されており、幅が、例えば０．３ｍｍである。マイクロストリップライン６０１及び６０２は、接続スロット素子１０７を通過するようにＹ方向に沿って形成されており、接続スロット素子１０７と電磁界的に結合される。このとき、マイクロストリップライン６０１及び６０２の開放端と接続スロット素子１０７との結合部までの距離を適切に設定することで、インピーダンス整合を実現することができる。
【００４７】
また、マイクロストリップライン６０１は、接続スロット素子１０７の中心から＋Ｘ方向に、距離Ｓ２が例えば、０．８５ｍｍシフトして形成され、マイクロストリップライン６０２は、接続スロット素子１０７の中心から−Ｘ方向に、距離Ｓ２が例えば、０．８５ｍｍシフトして形成される。マイクロストリップライン６０３は、一端が高周波スイッチ６０４、他端が信号源１１０にそれぞれ接続されている。
【００４８】
高周波スイッチ６０４は、１つの入力端子と２つの出力端子を有したＳＰＤＴ（Single  Pole  Double  Throw）スイッチであり、入力端子がマイクロストリップライン６０３、出力端子がマイクロストリップライン６０１及び６０２にそれぞれ接続される。
【００４９】
次に、上述した構成を有するアンテナ装置の動作について説明する。まずは、高周波スイッチ６０４がマイクロストリップライン６０１と６０３を接続するように動作した場合について説明する。このとき、例えば、高周波スイッチ６０４のマイクロストリップライン６０２側の出力端子（オフ端子）のインピーダンスが開放であると仮定すると、マイクロストリップライン６０２の長さＬ６を１／２波長の整数倍とすることで、マイクロストリップライン６０２と接続スロット素子１０７の結合部で開放となり、マイクロストリップライン６０２の影響を無視することができる。これにより、図６は等価的に図１と同様な構成と見なすことができ、実施の形態１で述べたように、＋Ｚ方向から＋Ｘ方向に傾いた主ビームが形成されることになる。また、高周波スイッチ６０４のマイクロストリップライン６０２側の出力端子（オフ端子）のインピーダンスが短絡である場合は、マイクロストリップライン６０２の長さＬ６を１／４波長の奇数倍とすることで、マイクロストリップライン６０２と接続スロット素子１０７の結合部で開放となり、同様にマイクロストリップライン６０２の影響を無視することができる。
【００５０】
高周波スイッチ６０４がマイクロストリップライン６０２と６０３を接続するように動作した場合も同様であり、高周波スイッチ６０４のマイクロストリップライン６０１側の出力端子のインピーダンスに応じて、マイクロストリップライン６０１と接続スロット素子１０７の結合部が開放となるようにマイクロストリップライン６０１の長さＬ６を適切に調整することで、マイクロストリップライン６０１の影響を無視することができ、＋Ｚ方向から−Ｘ方向に傾いた主ビームを形成することができる。
【００５１】
図７は、図６に示すアンテナ装置の指向性を示す図である。図７（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性、図７（ｂ）は仰角θが４５度における円錐面の指向性を示している。ここでは、高周波スイッチ６０４のオフ端子のインピーダンスが開放とし、マイクロストリップライン６０１及び６０２の長さＬ６を３．４５ｍｍ（約１／２波長）に設定している。
【００５２】
図７において、実線で示す指向性７０１ａ及び７０２ａは、高周波スイッチ６０４がマイクロストリップライン６０１と６０３を接続するように動作したときの垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、＋Ｚ方向から＋Ｘ方向へ４５度傾いた主ビームが得られていることが確認できる。また、点線で示す指向性７０１ｂ及び７０２ｂは、高周波スイッチ６０４がマイクロストリップライン６０２と６０３を接続するように動作したときの垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、＋Ｚ方向から−Ｘ方向へ４５度傾いた主ビームが得られていることが確認できる。このとき、これらの主ビームの指向性利得は１３．１ｄＢｉ、円錐面パターンの半値角は４７度、交差偏波比は１０．８ｄＢである。
【００５３】
以上のように、本実施の形態によれば、誘電体基板の表面に全長が０．５波長の折返し形状をしたクランク素子を介して０．５波長のスロット素子を接続したスロットアンテナを所定の間隔を隔てて２つ対称に配置し、それらの端部を接続スロット素子により接続し、誘電体基板の裏面に接続スロット素子の中央から所定の距離シフトさせて２つ対称にマイクロストリップラインを配置し、高周波スイッチによりマイクロストリップラインを切替給電することで、水平方向に傾いた２方向の主ビームを形成することができ、高利得でかつ高い交差偏波比を有する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。
【００５４】
なお、上述した各実施の形態では、動作周波数を２６ＧＨｚとして説明したが、これに限らず、動作周波数を任意に設定し、それに応じた設計値としてもよい。
【００５５】
また、本発明では、第１スロット素子、第２スロット素子、第１クランク素子、第２クランク素子が、それぞれ１／２波長の電気長を有するものであるが、本発明でいう１／２波長の電気長とは、厳密に１／２波長の長さであることを意味するものではなく、本発明の効果を奏する範囲の長さをいうものである。すなわち、本発明の効果を奏する範囲である、社会通念上１／２波長の電気長と見なせる範囲の長さをいう。同様に、導体板から反射板までの、１／４波長以上１／２波長以下という範囲も、厳密に、１／４波長以上１／２波長以下の範囲をいうのではなく、本発明の効果を奏する、社会通念上１／４波長以上１／２波長以下と見なせる範囲をいう。また、本発明でいう、反射板が導体板に平行に配置されたとは、反射板が導体板に対して厳密に平行な位置に配置されていることを意味するものではなく、本発明の効果を奏する位置関係で、社会通念上平行と見なせる位置関係をいう。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本願発明にかかるアンテナ装置は、小型な平面構造で生産性に優れ、高利得でかつ交差偏波比が高く、水平方向に傾斜した主ビームを形成でき、さらにはビーム方向を切り替えることができるという効果を有し、車載レーダや近距離無線通信用のアンテナ装置として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】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
【図２】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の動作説明図
【図３】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の動作説明図
【図４】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の動作説明図
【図５】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の指向性を示す図
【図６】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
【図７】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の指向性を示す図
【図８】特許文献１に記載の平面アレイアンテナの構成を示す図
【図９】特許文献２に記載のアンテナ装置の構成を示す図
【図１０】（ａ）、（ｂ）特許文献２に記載のアンテナ装置の指向性を示す図
【符号の説明】
【００５８】
１０１  基板
１０２  導体
１０３ａ〜１０３ｃ、１０５ａ〜１０５ｃ、３０１ａ〜３０１ｃ、３０２ａ〜３０２ｃ  スロット素子
１０４ａ、１０４ｂ、１０６ａ、１０６ｂ  クランク素子
１０７  接続スロット素子
１０８  反射板
１０９、６０１〜６０３  マイクロストリップライン
１１０  信号源
２０１ａ〜２０１ｃ、２０２ａ、２０２ｂ、２０３ａ〜２０３ｃ、２０４ａ、２０４ｃ  磁流
４０１ａ、４０１ｂ  波源
４０２  反射板面
４０３ａ、４０３ｂ  イメージ波源
５０１ａ、５０１ｂ、５０２ａ、５０２ｂ、７０１ａ、７０１ｂ、７０２ａ、７０２ｂ  指向性
６０４  高周波スイッチ
【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【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６】
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【図９】
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