(57)【要約】  【課題】反射特性を悪化させることなく位相差を調整することのできる位相差給電アンテナを提供すること。【解決手段】誘導体基板２上に配置された電波放射導体３の中心から見て直交する該電波放射導体３端部の二つの給電点４１ａ，４２ａに接続され，前記電波放射導体３のインピーダンスを給電元のインピーダンスの２倍のインピーダンスに変換する二つのインピーダンス変換器４１，４２と，二つの前記インピーダンス変換器４１，４２の前記給電元側の端部の接続点４１ｂ，４２ｂに接続され，該給電元のインピーダンスの２倍の固有インピーダンスを有する伝送線路４３とを備えてなり，前記伝送線路４３上の任意の点に前記給電元に接続される給電分岐点５が設けられる。【選択図】図２
2009246581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導体基板上に配置された電波放射導体と，前記電波放射導体の中心から見て直交する該電波放射導体端部の二つの給電点に給電元からの電力を異なる位相で供給する給電線路と，前記給電元及び前記給電線路を接続する給電分岐点とを有する位相差給電アンテナであって，
前記給電線路が，前記給電点各々に接続され，前記電波放射導体のインピーダンスを前記給電元のインピーダンスの２倍のインピーダンスに変換する二つのインピーダンス変換器と，二つの前記インピーダンス変換器の前記給電元側の端部に接続され，該給電元のインピーダンスの２倍の固有インピーダンスを有する伝送線路とを備えてなり，
前記給電分岐点が，前記伝送線路上の任意の点に設けられてなることを特徴とする位相差給電アンテナ。
【請求項２】
前記インピーダンス変換器及び／又は前記伝送線路が，前記誘導体基板に形成されたマイクロストリップラインである請求項１に記載の位相差給電アンテナ。
【請求項３】
前記伝送線路が，当該位相差給電アンテナの使用周波数において少なくとも９０°の電気長を有するものである請求項１又は２のいずれかに記載の位相差給電アンテナ。
【請求項４】
前記伝送線路上において前記給電分岐点を移動させるための給電分岐点移動手段を更に備えてなる請求項１〜３のいずれかに記載の位相差給電アンテナ。
【請求項５】
前記給電分岐点移動手段が，前記伝送線路に沿って形成され，前記給電元及び前記伝送線路を接続する給電元配線が挿入される長穴である請求項４に記載の位相差給電アンテナ。
【請求項６】
前記給電元に接続されると共に前記伝送線路に当接した状態で前記誘電体基板に固定された固定接触部を更に備えてなり，
前記伝送線路が，前記電波放射導体の中心を中心点とする円弧状に形成されてなり，
前記給電分岐点が，前記固定接触部と前記伝送線路との接触点であって，
前記給電分岐点移動手段が，前記電波放射導体，前記インピーダンス変換器及び前記伝送線路を前記電波放射導体の中心を軸に回動可能に支持するものである請求項４に記載の位相差給電アンテナ。
【請求項７】
誘導体基板上に配置された二つの電波放射導体と，前記電波放射導体各々の給電点に給電元からの電力を異なる位相で供給する給電線路と，前記給電元及び前記給電線路を接続する給電分岐点とを有する位相差給電アンテナであって，
前記給電線路が，前記給電点各々に接続され，前記電波放射導体のインピーダンスを前記給電元のインピーダンスの２倍のインピーダンスに変換する二つのインピーダンス変換器と，二つの前記インピーダンス変換器の前記給電元側の端部に接続され，該給電元の２倍の固有インピーダンスを有する伝送線路とを備えてなり，
前記給電分岐点が，前記伝送線路上の任意の点に設けられてなることを特徴とする位相差給電アンテナ。
【請求項８】
前記インピーダンス変換器及び／又は前記伝送線路が，前記誘導体基板に形成されたマイクロストリップラインである請求項７に記載の位相差給電アンテナ。
【請求項９】
前記伝送線路上において前記給電分岐点を移動させるための給電分岐点移動手段を更に備えてなる請求項７又は８のいずれかに記載の位相差給電アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，主にマイクロ波を用いた無線通信で使用される円偏波アンテナや直線偏波アンテナなどの位相差給電アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，マイクロ波を用いた無線通信においては，その用途に合わせて円偏波アンテナや直線偏波アンテナなどの位相差給電アンテナが用いられる。例えば，特許文献１には，正方形の電波放射導体上の直交する位置に配置された二つの給電点に，異なる位相で給電を行うことにより円偏波を放射する二点給電式の円偏波アンテナが開示されている。
ところで，円偏波アンテナから放射される円偏波の品質を表すパラメータの一つとして，水平偏波と垂直偏波の成分の比を表す軸比が知られている。完全な円偏波ではその比が１となり軸比は０ｄＢとなる。通常，軸比３ｄＢ以下，即ち水平偏波成分と垂直偏波成分との電波の強さの比が２倍以下であることが良い円偏波アンテナだと言われており，一般には，軸比が３ｄＢ以下となる周波数範囲が円偏波アンテナの使用周波数範囲とされる。
また，前記特許文献１では，二つの給電点に給電する位相差を調整することにより円偏波の軸比を変更することが可能な構成が開示されている。以下，図１１を用いて，前記特許文献１に開示された円偏波アンテナについて説明する。なお，図１１は，前記特許文献１の図２を引用して符号を変更したものである。
【０００３】
図１１に示すように，円偏波アンテナ１０１では，裏面が接地導体で覆われた誘電体基板１０２の表面に正方形の電波放射導体１０３が配置されており，該電波放射導体１０３の右辺の中央部及び下辺の中央部には，信号分配器１０４ａに続く給電線路１０５，１０６が接続されている。前記信号分配器１０４ａは給電元に続く給電線路１０４に接続されている。
前記給電線路１０５は，Ｕ字状パターン１０５ａと，チップインインダクタ１００を取り付けるための補正部品搭載部１０５ｂとを有しており，該給電線路１０５の電気長は前記給電線路１０６の電気長よりも９０°だけ長く設計されている。前記チップインダクタ１１０は，前記補正部品搭載部１０５ｂに半田付けによって着脱される。
このように構成された円偏波アンテナ１０１では，給電元から供給されたマイクロ波は，前記信号分配器１０４ａで分岐して前記給電線路１０５，１０６に流れるが，前記給電線路１０５の電気長が前記給電線路１０６の電気長よりも９０°長いため，前記給電線路１０５を経て前記電波放射導体１０３に流れるマイクロ波と，前記給電線路１０６を経て前記電波放射導体１０３に流れるマイクロ波との間に９０°の位相差が生じる。これにより，前記電波放射導体１０３からは円偏波が放射される。
そして，前記円偏波アンテナ１０１では，前記チップインダクタ１１０の装着の有無や前記チップインダクタ１１０の容量を変更し，前記給電線路１０５の電気長を変更することによって，放射する円偏波の軸比を変更することが可能である。
【特許文献１】特開２００７−８２１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，前記円偏波アンテナ１０１では，前記チップインダクタ１１０の容量を調整して軸比を調整しているため，前記給電経路１０５上のインピーダンスが変化して給電元のインピーダンスとの整合がとれなくなり，該円偏波アンテナ１０１の反射特性を悪化してしまうおそれがある。具体的に，送受信兼用のアンテナでは，反射特性が悪化して反射が多くなると，送信した強い電波が反射によって受信機に入力されて受信特性を悪化させるおそれや，受信アンプを破損してしまうおそれがある。また，前記円偏波アンテナ１０１の表面から前記チップインダクタ１１０が突出することになるため，破損しやすい構造になることも問題である。
さらに，前記円偏波アンテナ１０１において，例えば前記給電線路１０５，１０６のインピーダンスを標準的な線路インピーダンスである５０Ωとして設計すると，使用するマイクロ波の周波数が高く，前記誘電体基板１０２が分厚い場合には，その給電線路１０５，１０６の幅を非常に太くする必要があり，その配線が困難になることが問題となる。具体的に，前記誘電体基板１０２がポリエチレン（比誘電率εｒ＝２．２５）で厚さが４ｍｍの時，前記給電線路１０５，１０６の幅は１２ｍｍ程度必要になる。この幅は，前記電波放射導体１０３の一辺の長さ（３７ｍｍ）の１／３程度と極めて太く，前記誘電体基板１０２上で広い面積が必要となる。そのため，前記Ｕ字型パターン１０５ａの引き回しも困難になる。
また，前記円偏波アンテナ１０１において軸比を調整するためには，例えば電波暗室などで軸比の測定を行いながらその軸比が所望の値になるまで，容量の異なる前記チップインダクタ１１０の着脱作業を繰り返し行う必要があり，その調整作業が煩雑であるという問題点もある。さらに，前記チップインダクタ１１０の半田付けとその取り外しを繰り返すため，前記補正部品搭載部５ｂが疲労し弱くなってしまうことも問題になる。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，反射特性を悪化させることなく位相差を調整することのできる位相差給電アンテナを提供することにある。また，前記位相差給電アンテナにおける位相差の調整を容易に行うことのできる構成を実現することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明は，誘導体基板上に配置された電波放射導体と，前記電波放射導体の中心から見て直交する該電波放射導体端部の二つの給電点に給電元からの電力を異なる位相で供給する給電線路と，前記給電元及び前記給電線路を接続する給電分岐点とを有する位相差給電アンテナに適用されるものである。
そして，本発明に係る位相差給電アンテナは，前記給電線路が，前記給電点各々に接続され，前記電波放射導体のインピーダンスを前記給電元のインピーダンスの２倍のインピーダンスに変換する二つのインピーダンス変換器と，二つの前記インピーダンス変換器の前記給電元側の端部に接続され，該給電元のインピーダンスの２倍の固有インピーダンスを有する伝送線路とを備えてなり，前記給電分岐点が，前記伝送線路上の任意の点に設けられてなることを特徴とする位相差給電アンテナとして構成される。ここで，前記インピーダンス変換器や前記伝送線路は，前記誘導体基板に形成されたマイクロストリップライン（マイクロストリップ線路）であることが考えられる。
本発明に係る前記位相差給電アンテナでは，前記伝送線路上の任意の位置に配置される前記給電分岐点から見た前記インピーダンス変換器各々のインピーダンスが，常に前記給電元のインピーダンスの２倍のインピーダンスに維持されるため，前記給電分岐点のインピーダンスと前記給電元のインピーダンスとの整合がとれた状態が維持される。従って，前記位相差給電アンテナでは，前記給電元と当該位相差給電アンテナとのインピーダンス整合を維持し，該位相差給電アンテナの反射特性を悪化させることなく，二つの前記給電点に給電される電力の位相差を調整して，前記電波放射導体から放射される円偏波の軸比を調整することができる。
より具体的には，前記伝送線路が当該位相差給電アンテナの使用周波数において少なくとも９０°の電気長を有するものであれば，前記伝送線路上における前記給電分岐点の位置を変更することで，二つの前記給電点に給電される電力の位相差を±９０°の範囲で調整することができる。
【０００６】
さらに，前記位相差給電アンテナは，前記伝送線路上において前記給電分岐点を移動させるための給電分岐点移動手段を更に備えてなることが望ましい。これにより，前記伝送線路上で前記給電分岐点を移動させることで二つの前記給電点に給電される電力の位相差を変更することができる。
具体的に，前記給電分岐点移動手段は，前記伝送線路に沿って形成され，前記給電元及び前記伝送線路を接続する給電元配線が挿入される長穴であることが考えられる。このような構成では，前記給電元配線を前記長穴の任意の位置に挿入することによって，或いは前記長穴に挿入した前記給電元配線をその長穴内で移動させることによって，簡単に前記給電分岐点を変更することができる。
また，前記給電元に接続されると共に前記伝送線路に当接した状態で前記誘電体基板に固定された固定接触部を設けておき，前記伝送線路を前記電波放射導体の中心を中心点とする円弧状に形成し，前記給電分岐点が前記固定接触部と前記伝送線路との接触点となる構成では，前記給電分岐点移動手段が，前記電波放射導体，前記インピーダンス変換器及び前記伝送線路を前記電波放射導体の中心を軸に回動可能に支持するものであることが考えられる。このような構成では，前記給電分岐点移動手段によって前記伝送線路を回動させて前記固定接触部を前記伝送線路上で摺動させることにより，簡単に前記給電分岐点を移動させることができる。
【０００７】
本発明は，誘導体基板上に配置された二つの電波放射導体と，前記電波放射導体各々の給電点に給電元からの電力を異なる位相で供給する給電線路と，前記給電元及び前記給電線路を接続する給電分岐点とを有する位相差給電アンテナに適用することも可能である。即ち，本発明を，前記給電線路が，前記給電点各々に接続され，前記電波放射導体のインピーダンスを前記給電元のインピーダンスの２倍のインピーダンスに変換する二つのインピーダンス変換器と，二つの前記インピーダンス変換器の前記給電元側の端部に接続され，該給電元の２倍の固有インピーダンスを有する伝送線路とを備えてなり，前記給電分岐点が，前記伝送線路上の任意の点に設けられてなることを特徴とする位相差給電アンテナとして捉えてもよい。
ここで，前記インピーダンス変換器や前記伝送線路は，前記誘導体基板に形成されたマイクロストリップラインであることが考えられる。また，このような構成においても，前記伝送線路上において前記給電分岐点を移動させるための給電分岐点移動手段を備えてなることが望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば，前記伝送線路上の任意の位置に配置される前記給電分岐点から見た前記インピーダンス変換器各々のインピーダンスが，常に前記給電元のインピーダンスの２倍のインピーダンスに維持されるため，前記給電分岐点のインピーダンスと前記給電元のインピーダンスとの整合がとれた状態が維持される。従って，前記位相差給電アンテナでは，前記給電元と当該位相差給電アンテナとのインピーダンス整合を維持し，該位相差給電アンテナの反射特性を悪化させることなく，二つの前記給電点に給電される電力の位相差を調整して，前記電波放射導体から放射される円偏波の軸比を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る円偏波アンテナ１の概略構成を示す斜視図，図２は前記円偏波アンテナ１の概略構成を示す平面図，図３は通常の垂直偏波アンテナ２００の概略構成図，図４は前記垂直偏波アンテナ２００の反射特性を示す図，図５は前記円偏波アンテナ１の反射特性を示す図，図６は前記円偏波アンテナ１のアンテナ利得の三次元電磁界シミュレーション結果を示す図，図７は前記円偏波アンテナ１における軸比の周波数特性を示す図，図８は前記円偏波アンテナ１の部分拡大図である。
本実施の形態では，本発明に係る位相差給電アンテナとして一つの電波放射導体を有する１素子型の円偏波アンテナを例に挙げて説明するが，これに限られず，二つの電波放射導体を有する２素子型の位相差給電アンテナや，直線偏波アンテナ（後述の実施例３参照）などにも適用可能である。
【００１０】
まず，図１及び図２を参照しつつ，本実施の形態に係る円偏波アンテナ１（以下「アンテナ１」と略称する）の概略構成について説明する。
図１及び図２に示すように，前記アンテナ１は，裏面２ｂ全体が接地導体で覆われた正方形の誘電体基板２の表面２ａ上に配置された一つの電波放射導体３を有している。なお，図１，２におけるｘ軸，ｙ軸，ｚ軸（正面方向）は，前記アンテナ１における前記電波放射導体３の中心３１からの三次元方向を示すものである。
前記誘電体基板２は，厚さ４ｍｍのポリエチレン（比誘電率εｒ＝２．２５）で形成されている。なお，ポリエチレンは誘電体の一例に過ぎず，前記誘電体基板２は，他の誘電体からなる基板であってもよい。
前記電波放射導体３は，一辺の長さが使用周波数（例えば，２．４ＧＨｚ帯，以下同様）における電気長で半波長（１８０°）の３７ｍｍの正方形であって，前記誘電体基板２の中央に配置されている。なお，前記電波放射導体３は，一般にパッチ導体やパッチアンテナなどと称される。
前記電波放射導体３の中心３１から見て直交する該電波放射導体３端部には，二つの給電点４１ａ，４２ａが設けられている。前記アンテナ１では，図外の給電元から供給されるマイクロ波が，前記給電点４１ａ，４２ａに入力されて前記電波放射導体３から放射される。
【００１１】
前記電波放射導体３の給電点４１ａには，該給電点４１ａからｘ軸方向に延設されたインピーダンス変換器４１が接続されている。また，同様に，前記電波放射導体３の給電点４２ａには，該給電点４２ａからｙ軸方向に延設されたインピーダンス変換器４２が接続されている。
そして，前記インピーダンス変換器４１の前記給電元側の端部に相当する接続点４１ｂ及び前記インピーダンス変換器４２の前記給電元側の端部に相当する接続点４２ｂは，逆Ｌ字状に形成された伝送線路４３によって接続されている。
ここに，前記インピーダンス変換器４１，４２及び前記伝送線路４３が，前記給電元からの電力を前記給電点４１ａ，４２ａに異なる位相で供給する給電線路に相当する。
【００１２】
前記インピーダンス変換器４１，４２は，前記給電点４１ａ，４２ａから見た前記電波放射導体３のインピーダンスＺｏを，前記給電元のインピーダンスＺｉの２倍のインピーダンスに変換する。
本実施の形態では，前記給電元のインピーダンスＺｉが５０Ω，前記給電点４１ａ，４２ａから見た前記電波放射導体３のインピーダンスＺｏが２８０Ωであるとする。この場合，前記インピーダンス変換器４１，４２の固有インピーダンスを１６７Ωとすることで，前記インピーダンスＺｏ（２８０Ω）は，前記インピーダンス変換器４１，４２において，前記インピーダンスＺｉの２倍のインピーダンス（１００Ω）に変換される。
具体的に，前記インピーダンス変換器４１，４２は，固有インピーダンスが１６７Ω，長さが使用周波数における電気長で１／４波長（９０°）のマイクロストリップライン（マイクロストリップ線路）である。ここでは，前記インピーダンス変換器４１，４２各々の長さは２３ｍｍ，幅は０．５ｍｍである。
【００１３】
一方，前記伝送線路４３は，前記給電元のインピーダンスＺｉの２倍，即ち１００Ωの固有インピーダンスを有するマイクロストリップラインである。前記伝送線路４３は，前記インピーダンス変換器４１及び４２の合計の長さに前記電波放射導体３の一辺の長さを加えた長さであって，電気長で３６０°（使用周波数における電気長で１波長）の長さに形成されている。
前記アンテナ１では，前記伝送線路４３が前記インピーダンス変換器４１，４２の接続点４１ｂ，４２ｂのインピーダンスと同じインピーダンスを有しているため，該伝送線路４３上の任意の点から見たとき，該伝送線路４３上のインピーダンスは特性インピーダンスと整合する。従って，前記伝送線路４３上の任意の点から見たとき，前記接続点４１ｂ，４２ｂ側もインピーダンスは１００Ωとなる。即ち，前記伝送線路４３上の任意の点から見ると，インピーダンス１００Ωが両側に並列接続されていることになり，該任意の点のインピーダンスは５０Ωとなる。
【００１４】
そして，前記アンテナ１では，前記伝送線路４３上の任意の位置に，該伝送線路４３と前記給電元に続く不図示の給電元配線とが接続される給電分岐点５が配置されている。
これにより，前記給電元は，前記給電分岐点５から前記伝送線路４３，前記接続点４１ｂ，前記インピーダンス変換器４１，前記給電点４１ａを経て前記電波放射導体３に続く経路と，前記給電分岐点５から前記伝送線路４３，前記接続点４２ｂ，前記インピーダンス変換器４２，前記給電点４２ａを経て前記電波放射導体３に続く経路とに並列接続されることになる。そして，前述したように，前記伝送線路４３上の任意の点に位置する前記給電分岐点５はそのインピーダンスが５０Ωとなる。
従って，前記アンテナ１では，前記伝送線路４３上のどの位置に前記給電分岐点５が配置されても，該給電分岐点５のインピーダンスが５０Ωとなり，前記給電元と前記アンテナ１との間で常にインピーダンス整合がとれた状態が維持される。
【００１５】
一方，前記伝送線路４３上における給電分岐点５の位置が変化すると，該給電分岐点５から前記接続点４１ｂ，４２ｂ各々までの電気長が変化することになる。そのため，前記給電分岐点５の位置によって，前記接続点４１ｂ，４２ｂ各々を経て前記給電点４１ａ，４２ａに給電されるマイクロ波の位相差が変化することになる。
具体的には，図２に示すように，前記給電分岐点５が，前記伝送線路４３の中点４３ａから左方向に電気長で４５°に相当する１３．１ｍｍだけずれた位置に設けられると，前記中点４３ａを基準に見たとき，前記給電点４１ａは位相が４５°進み，前記給電点４２ａは位相が４５°遅れることになる。即ち，前記給電点４１ａ，４２ａとの間に９０°の位相差が生じ，前記電波放射導体３から円偏波が放射されることになる。
このように，前記アンテナ１では，前記給電分岐点５を，前記伝送線路４３上の中点４３ａから目標の位相差の半分の電気長に相当する距離だけ移動した任意の位置に設定することによって，その目標の位相差を実現することができる。これにより，例えば従来の円偏波アンテナのように９０°の位相差に相当する長い綴れ折りの線路等を別途作りこむ必要が無い。
なお，前記アンテナ１では，前記伝送線路４３の電気長が３６０°である場合を例に挙げて説明したが，少なくとも前記伝送線路４３の電気長が９０°以上であれば，前記給電点４１ａ，４２ａの位相差を±９０°の範囲で調整することができる。
【００１６】
以上説明したように，前記アンテナ１では，前記伝送線路４３上における前記給電分岐点５の位置を任意に変更することによって，即ち前記給電元に続く給電元配線を接続する前記伝送線路４３上の位置を変更することによって，当該アンテナ１及び前記給電元のインピーダンス整合を維持して当該アンテナ１における反射特性を悪化させることなく，前記電波放射導体３の給電点４１ａ，４２ａに給電される電力の位相差を調整して円偏波の軸比を変更することができる。
以下，図３〜図７を用いて，前記アンテナ１のアンテナ利得や反射特性などについて考察する。ここに，図３は通常の垂直偏波アンテナ２００の概略構成図，図４は前記垂直偏波アンテナ２００の反射特性を示す図，図５は前記アンテナ１の反射特性を示す図，図６は前記アンテナ１のアンテナ利得の三次元電磁界シミュレーション結果を示す図，図７は前記アンテナ１における軸比の周波数特性を示す図である。なお，三次元電磁界シミュレーションにはアンソフト社のＨＦＳＳを使用した。
また，以下で説明する結果が得られたときの前記アンテナ１のパラメータ条件は以下の通りである。
・誘電体基板２：材質はポリエチレン，厚み４ｍｍ，一辺１２０ｍｍの正方形
・電波放射導体３：一辺３７ｍｍ角の正方形
・インピーダンス変換器４１，４２：長さ２３ｍｍ，幅０．５ｍｍ
・伝送線路４３：自己インピーダンス１００Ω，幅３ｍｍ
・給電分岐点５：伝送線路４３の中央から左１３．１ｍｍの点に位置
【００１７】
まず，図３に示すように，従来から用いられている通常の垂直偏波アンテナ２００は，前記電波放射導体３の給電点４１ａからのみ給電を行うことにより垂直偏波を放射する直線偏波アンテナである。前記垂直偏波アンテナ２００では，図４に示すように，使用周波数が２．４ＧＨｚのときは反射損失（Return Loss）が８．１ｄＢ，使用周波数が２．５ＧＨｚのときは反射損失が６．９ｄＢであり，反射損失が低く反射特性があまり良くないことがわかる。
これに対し，本発明の実施の形態に係る前記アンテナ１では，図５に示すように，使用周波数が２．４ＧＨｚのときは反射損失が１２．７ｄＢ，使用周波数が２．５ＧＨｚのときは反射損失が１３．２ｄＢであって，前記垂直偏波アンテナ２００に比べて反射損失が非常に高く反射特性が優れていることがわかる。これは，前記アンテナ１では，前記給電点４１ａ，４２ａからの反射波が相殺されることによって反射損失が大幅に改善されるためである。
具体的に，前記給電点４１ａ，４２ａにおけるマイクロ波の給電の位相差を９０°と設定したとき，前記電波放射導体３の給電点４１ａ及び給電点４２ａからの反射波の位相差は，マイクロ波が往復するときの位相差，即ち給電の位相差９０°の２倍の１８０°となる。また，前記給電点４１ａ及び前記給電点４２ａから見れば，前記電波放射導体３が対称形のアンテナとなるため，その給電点４１ａ，４２ａからの反射波は同じ値となる。従って，前記給電点４１ａ，４２ａからの反射波は相殺され，前記直線偏波アンテナ２００に比べて，反射損失が４ｄＢ〜６ｄＢ増加する。これにより，前記アンテナ１では，反射損失の周波数特性が大幅に改善されるという効果が得られる。
また，図６に示されているように，三次元電磁界シミュレーションを行った結果，前記アンテナ１では，使用周波数が２．４５ＧＨｚであるときの利得は，該アンテナ１の正面（ｚ軸方向）で最大＋７．５ｄＢｉであり，十分なアンテナ利得を確保することができる。
【００１８】
ところで，一般に，前記インピーダンス変換器４１，４２の帯域幅は，該インピーダンス変換器４１，４２におけるインピーダンスの変換比が大きいほど狭くなることが知られている。
そのため，前記アンテナ１のように，前記電波放射導体３のインピーダンスＺｏである２８０Ωを，前記給電元のインピーダンスＺｉの２倍のインピーダンスである１００Ωに変換する場合には，前記インピーダンスＺｏ（２８０Ω）を前記インピーダンスＺｉ（５０Ω）に変換する場合に比べてその変換比が半分となり，より広い帯域幅が得られるという効果もある。
具体的に，図７は前記アンテナ１における軸比の周波数特性を示している。図７に示すように，前記アンテナ１では，軸比＜３ｄＢが得られる周波数が約２．４２７ＧＨｚ〜２．４７ＧＨｚであって，その帯域幅が約４３ＭＨｚと広帯域に亘っていることがわかる。
【実施例１】
【００１９】
本実施例１では，前記伝送線路４３上で給電分岐点５を容易に移動させることができる構成について説明する。ここに，図８は，前記アンテナ１の前記伝送線路４３の部分拡大図である。なお，前記実施の形態で説明したアンテナ１と同じ構成要素には同じ符号を付している。
図８に示すように，前記伝送線路４３には，前記中点４３ａから電気長で４５°に相当する１３．１ｍｍの距離だけずれた位置を中心に，幅１．５ｍｍ，長さ３．５ｍｍの長穴４３ｂが該伝送線路４３に沿って形成されている。
そして，前記伝送線路４３の長穴４３ｂには，前記給電元に続く給電元配線の先端に設けられた接続コネクタ６２から突出した中心導体６１が，前記誘電体基板２の裏面２ｂから挿入される。そして，前記中心導体６１は，前記長穴４３ｂに挿入された位置で前記伝送線路４３に接続される。このとき，前記中心導体６１と前記伝送線路４３との接続部が前記給電分岐点５となる。
【００２０】
このような構成によれば，前記中心導体６１を前記長穴４３ｂに挿入する位置を変更することや，前記長穴４３ｂ内に挿入された前記中心導体６１を該長穴４３ｂ内で移動させることによって，前記伝送線路４３における前記中心導体６１の位置，即ち前記給電分岐点５の位置を容易に変更することができる。
具体的に，前述した構成では，前記中心導体６１の径を１．５ｍｍとすると，該中心導体６１は，前記長穴４３ｂの中心から左右に１ｍｍづつ合計２ｍｍの範囲で移動可能である。このように２ｍｍの可動範囲を設けておくことで，前記アンテナ１では，前記中心導体６１の移動によって電気長で約１５°の位相調整を行うことができ，位相差の微調整用として十分な可変範囲を得ることができる。ここに，前記長穴４３ｂが，前記伝送線路４３上において前記給電分岐点５を移動させるための給電分岐点移動手段に相当する。
なお，事前にアンソフト社のＨＦＳＳのような三次元電磁界シミュレーション・ソフトを用いて，実際の前記アンテナ１の使用状況におけるシミュレーションを行うことができる環境であれば，そのシミュレーション時に，所望の位相を得るための位置調整を実施して実際の前記誘電体基板２における前記給電分岐点５の位置を固定しておいてもよい。
【実施例２】
【００２１】
本実施例２では，本発明に係る位相差給電アンテナの他の例である円偏波アンテナ１１（以下「アンテナ１１」と略称する）について説明する。
ここに，図９は前記アンテナ１１の概略構成を示す平面図である。なお，前記アンテナ１１は基本的な構造は前記アンテナ１（図１，２参照）と同様であるため，該アンテナ１と同様の構成要素については同じ名称を用いて説明を省略し，ここでは主に前記アンテナ１と異なる点について説明する。
図９に示すように，前記アンテナ１１では，前記誘電体基板２の中央部に円形の切り欠き２ｃが形成されており，該切り欠き２ｃの内周に納まる寸法の円形の誘導体基板９が設けられている。
前記誘導体基板９には，円形の電波放射導体９１と，前記電波放射導体９１に接続されたインピーダンス変換器９２，９３と，前記電波放射導体９１の中心９ａを中心点とする９０°の円弧状に形成された伝送線路９４とが設けられている。そして，前記誘導体基板９は，不図示の支持部によって，前記電波放射導体９１の中心９ａを軸として回動可能に軸支されている。即ち，前記電波放射導体９１，前記インピーダンス変換器９２，９３，前記伝送線路９４は，前記支持部によって回動可能に支持されている。
また，前記誘導体基板２には，前記給電元に接続された幅１２ｍｍ，固有インピーダンス５０Ω（給電元のインピーダンスＺｉと同じ）のマイクロストリップライン９５と，前記マイクロストリップライン９５を介して前記給電元に接続されると共に前記伝送線路９４に当接した状態で前記誘電体基板２に固定された固定電極９６（固定接触部に相当）とが設けられている。このとき，前記固定電極９６と前記伝送線路９４との接触点が給電分岐点９７となる。
【００２２】
そして，前記アンテナ１１では，前記支持部によって回動可能に支持された前記誘導体基板９が回動され，前記伝送線路９４が回動されると，該伝送線路９４に対して前記固定電極９６が摺動することになる。
即ち，前記伝送線路９４の回動に従って，前記固定電極９６が摺動するため，前記伝送線路９４上における前記給電分岐点９７の位置も移動することになる。なお，前述した前記アンテナ１と同様に，前記給電分岐点９７が前記伝送線路９４上で移動されるため，前記給電元と前記アンテナ１１とはインピーダンス整合がとれた状態で維持されており，反射特性の悪化は防止されている。
このように，前記アンテナ１１では，前記誘電体基板９を回転させることで，簡単に，前記給電分岐点９７の位置を変更して，前記アンテナ１１から放射される円偏波の軸比を調整することができる。ここに，前記誘電体基板９を回動可能に支持する不図示の支持部が，前記伝送線路９４上において前記給電分岐点９７を移動させるための給電分岐点移動手段に相当する。
しかも，前記給電分岐点９７の大幅な位置変更が容易に可能となるため，円偏波の軸比を広範囲で調整することができ，また，円偏波の回転方向を左旋回及び右旋回のいずれに変更することも可能となる。なお，前記固定電極９６を前記マイクロストリップライン９４の中央に置けば，位相差をゼロにして電界が斜め４５°方向に傾いた直線偏波を送受信することが可能である。
【実施例３】
【００２３】
本実施例３では，本発明に係る位相差給電アンテナの他の例である２素子を用いた垂直偏波アンテナ１２（以下「アンテナ１２」と略称する）について説明する。ここに，図１０は前記アンテナ１２の概略構成を示す平面図である。なお，前記実施の形態で説明したアンテナ１と同じ構成要素には同じ符号を付している。
図１０に示すように，前記アンテナ１２では，前記誘導体基板２上に二つの電波放射導体３が設けられており，その下端中央部の給電点４１ａ各々にはインピーダンス変換器４１が接続されている。また，前記インピーダンス変換器４１の接続点４１ｂ各々は，固有インピーダンスが１００Ωの直線状のマイクロストリップラインで形成された伝送線路４４によって接続されている。
そして，前記アンテナ１２では，前記伝送線路４４上の任意の位置が，給電元に続く同軸ケーブルなどの給電元配線を接続する給電分岐点４５として設定される。なお，前記実施の形態で説明したように，前記伝送線路４４上において前記給電分岐点４５の位置を容易に移動させるための構造（前記長穴６などの給電分岐点移動手段）を採用してもよい。
このように構成された前記アンテナ１２では，前記アンテナ１と同様に，前記伝送線路４４上の任意の位置に前記給電分岐点４５を配置させることで，前記給電分岐点４５から二つの前記電波放射導体３各々に給電されるマイクロ波の位相差を変更することができ，指向性を自由に振ることができる。例えば，前記伝送線路４４の中点４４ａから電気長で４５°に相当する距離だけずれた位置に前記給電分岐点４５を設定することで，二つの前記電波放射導体３各々に給電されるマイクロ波に９０°の位相差を生じさせることができる。もちろん，前記アンテナ１２においても，前記伝送線路４４上の任意の位置におけるインピーダンスは５０Ωに維持されるため，前記給電分岐点４５を移動させても当該アンテナ１２における反射特性が悪化することもない。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は，無線通信用のアンテナに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係る円偏波アンテナ１の概略構成を示す斜視図。
【図２】本発明の実施の形態に係る円偏波アンテナ１の概略構成を示す平面図。
【図３】通常の垂直偏波アンテナ２００の概略構成図。
【図４】通常の垂直偏波アンテナ２００の反射特性を示す図。
【図５】本発明の実施の形態に係る円偏波アンテナ１の反射特性を示す図。
【図６】本発明の実施の形態に係る円偏波アンテナ１のアンテナ利得の三次元電磁界シミュレーション結果を示す図。
【図７】本発明の実施の形態に係る円偏波アンテナ１における軸比の周波数特性を示す図。
【図８】円偏波アンテナ１の部分拡大図。
【図９】本発明の実施例２に係る円偏波アンテナ１１の概略構成を示す平面図。
【図１０】本発明の実施例３に係る垂直偏波アンテナ１２の概略構成を示す平面図。
【図１１】従来の円偏波アンテナを説明するための図（特許文献１の図２の引用）。
【符号の説明】
【００２６】
１，１１：円偏波アンテナ（位相差給電アンテナの一例）
１２：垂直偏波アンテナ（位相差給電アンテナの一例）
２，９：誘電体基板
２ａ：表面
２ｂ：裏面
３，９１：電波放射導体
４１，４２，９２，９３：インピーダンス変換器
４１ａ，４２ａ：給電点
４１ｂ，４２ｂ：接続点
４３，４４，９４：伝送線路
４３ａ：中点
４３ｂ：長穴
５，４５，９７：給電分岐点
９５：マイクロストリップライン
９６：固定電極
【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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