JP2002026639A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成と低い製造コストで、高い利得と
広帯域性能を実現する。 【解決手段】 誘電体表面及び誘電体背面を有する平面
状の誘電体基板と、第１及び第２の素子からなり、円偏
波された電磁波を送受信する少なくとも１つのサブアン
テナ手段と、サブアンテナ手段と信号を送受信する少な
くとも１つの伝送線路手段とを備え、サブアンテナ手段
における第１及び第２の素子を連結して連結渦巻き形ス
ロットを形成する。サブアンテナ手段を誘電体基板の表
面に形成され、伝送線路手段は、誘電体基板の背面に形
成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円偏波された電磁
波を放射及び受信するためのアンテナ装置に関し、特
に、マイクロ波又はミリ波周波数を有する電波を放射及
び受信するアンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波又はミリ波周波数の電磁波を
放射及び受信するアンテナは、データレートが高いシス
テムに応用できる技術として関心が高まっている。典型
的な応用例としては、衛星通信（satellite-earth-comm
unication）、屋内用見通し内（ＬＯＳ）、無線ローカ
ルネットワーク（Local Area Network：ＬＡＮ）、屋外
用ＬＯＳ私設リンク（LOS private links）がある。こ
れらの応用例では、例えば、１５ＧＨｚから６０ＧＨｚ
程度の極めて高い周波数帯において広い帯域幅が要求さ
れる。円偏波により、ユーザは、アンテナの指向性を気
にする必要がなくなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような応用分野に
使用されるアンテナは知られており、例えば欧州特許公
報ＥＰ０４８１０４８Ｂ１号には、円偏波のためのマイ
クロストリップ放射体（microstrip radiator）を備え
るアンテナが開示されている。このアンテナは、放射パ
ッチ素子が配設された基板を備える。パッチ素子は、ス
ロットにより、パッチを取り囲む導電層から分離されて
いるとともに、渦巻き形バンド（spiral band）を介し
て導電層に接続されている。入力用のストリップは、基
板の反対面に設けられている。このアンテナでは、放射
素子はパス及びワイヤ状の渦巻き形バンドである。スロ
ットは、放射素子とはみなされない。

【０００４】本発明は、上述の課題に鑑み、マイクロ波
及びミリ波周波数を扱うことができるとともに、広い帯
域幅に対応でき、効率がよく、利得が高く、単純な構造
を有するアンテナ装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係るアンテナ装置は、誘電体表面及び誘
電体背面を有する平面状の誘電体基板と、第１及び第２
の素子からなり、円偏波された電磁波を送受信する少な
くとも１つのサブアンテナ手段と、サブアンテナ手段と
信号を送受信する少なくとも１つの伝送線路手段とを備
え、サブアンテナ手段における第１及び第２の素子は、
連結されて連結渦巻き形スロットを形成する同様な回転
を有する渦巻き形スロットであり、サブアンテナ手段
は、誘電体基板の表面に形成され、伝送線路手段は、誘
電体基板の背面に形成される。

【０００６】本発明に係るアンテナ装置は、単純な構成
を有するとともに、給電回路を放射構造体から分離でき
るという利点を有している。さらに、本発明に係るアン
テナ装置は、他の種類のアンテナ装置より高い利得を実
現できる。

【０００７】本発明に係るアンテナ装置では、給電線及
びサブアンテナ手段を単一の誘電体基板の両面に形成す
ることにより単純な構造を実現している。すなわち、本
発明に係るアンテナ装置では、単層の誘電体基板を用い
ることができる。このため、基板上層のパスの付加的な
調整が不要である。このような調整は、開口部を有する
パッチパスアンテナ（aperture coupled patch path an
tennas）においては、必要とされるものである。この場
合、高い周波数帯域における許容誤差は、非常に小さい
ため、上述の調整は困難で煩雑な作業となる。本発明
は、アンテナ装置の製造におけるパスの付加的な調整工
程を省略することができるため、単純な構成で製造コス
トが安いアンテナ装置を実現できる。

【０００８】サブアンテナ手段及び伝送手段は、好まし
くは、ε_ｒが１以上の一定の誘電率を有する誘電体基板
上に設けられる。誘電体基板に好適な材料は、例えば、
誘電率が２．１７のテフロン（登録商標）ガラス繊維で
ある。サブアンテナ手段は、例えば誘電体上の金属塗膜
領域に形成されたスロットである。これらは、誘電体基
板の一方の面を金属被膜化し、周知のエッチング技術に
よって金属層をエッチングすることによって実現でき
る。給電構造体は、誘電体基板の背面に金属膜を所望の
形状に形成することにより実現できる。給電構造及びス
ロットは、いずれも周知のフォトエッチング法又は成膜
法等により実現できる。

【０００９】追加的給電回路を有することもできる給電
線は、誘電体基板のサブアンテナ手段が設けられている
面の反対面に設けられており、これにより給電構造体
は、放射渦巻き形スロット（radiating spiral slots）
から分離され、アンテナ装置からの放射は、容易に制御
可能なサブアンテナ手段、すなわち放射渦巻き形スロッ
トのみにより決定される。

【００１０】サブアンテナ手段における放射素子の形状
は、渦巻き形である。渦巻き形スロットは、渦巻きの外
側の端部が他方の渦巻きの端部に連結され、長いスロッ
トが形成されるように構成されている。回転の形状を調
整することにより、均等な放射パターンを有する２つの
渦巻きを形成することができる。

【００１１】連結渦巻き形スロットの長さは、アンテナ
装置の動作を決定する。この長さは、通常、アンテナ装
置から放射される放射波が後述するように２つの渦巻き
の連結部から渦巻きの終端に到達するように調整され
る。この長さは、スロット全長に亘って平均電流密度が
一定となるように選択される。

【００１２】上記サブアンテナ手段の第１及び第２の素
子は、１以下、１又は複数の巻き数を有する。渦巻き形
スロットの幾何学的形状を選択することにより、形成さ
れる放射スロットの長さを変更することができる。サブ
アンテナ手段により覆われる領域及びアンテナ装置全体
のサイズは、適切な選択により調整することができる。
渦巻き形スロットの形状は、必ずしも先端部が開いてい
る必要はない。すなわち、本発明に係るアンテナ装置
は、閉ループを構成する閉じた渦巻き形状を有するサブ
アンテナ手段を有していてもよい。また、開かれたある
いは閉じた渦巻きは、ロンビック構造（rhombic like s
tructure）により実現してもよい。後者の場合、渦巻き
は、滑らかではないが先端部を有する。

【００１３】上述のいずれかの形状を有するサブアンテ
ナ手段は、相互に連結されて長いスロットを構成するこ
とができる。２つの渦巻き形スロットの連結は、それぞ
れの渦巻き形スロットの外部に臨む端部を相互に連結す
ることにより達成できる。本発明の好ましい実施の形態
においては、サブアンテナ手段における第１及び第２の
素子は、線形連結部を介して連結されている。この線形
連結部もスロットとして実現できる。連結スロットと、
渦巻き形スロットの始端との間で形成される角度は０°
〜９０°の範囲内で選択される。この角度を０°とし
て、２つの開いた渦巻き形スロットを真っ直ぐに連結す
ると、Ｓ字状のスロットが形成される。渦巻き形スロッ
トは、常に、２つの渦巻きが重ならないように連結され
る。さらに、２つの渦巻き形スロットは、渦巻き形スロ
ットの巻きの一部又は全部が誘電体基板の反対側に形成
された給電線に立体的に重ならないように形成する必要
がある。重なりがあると、好ましくない結合が生じる。

【００１４】一方、連結スロットは、給電線と立体的に
交差するように形成される。また、２つの渦巻き形スロ
ット間に線形連結部が設けられない場合、２つの渦巻き
形スロットの連結部と給電線の結合は、スロットの中心
又は中心付近において行う必要がある。連結渦巻き形ス
ロットを用い、給電線とサブアンテナ手段とが立体的に
交差する好ましい実施の形態においては、線形連結スロ
ットは、給電線の長さ方向に垂直交わるように形成され
る。これにより、２つの渦巻き形スロットに分配される
電力は均等になり、これによりアンテナ装置の放射パタ
ーンを均等にすることができる。

【００１５】連結渦巻き形スロットの連結部が給電線に
対して垂直に交わらない場合、電力は２つの渦巻き形ス
ロットに均等には分配されない。すなわち、この場合、
一方の渦巻き形スロットに供給される電界は、他方の渦
巻き形スロットに供給される電界より強くなる。この現
象は、各渦巻き形スロットの長さを調整することにより
補償できる。したがって、本発明に係るアンテナ装置に
おいて、サブアンテナ手段における第１及び第２の素子
のいずれか一方を他方より長く形成してもよい。長さが
短い渦巻き形スロットは、連結渦巻き形スロットの連結
部の位置に起因してより強い電力が供給される側に形成
される。

【００１６】不均等な電力の分配を補償する他の手法と
して、２つの渦巻き形スロットの半径を調整する手法が
ある。渦巻きの半径が小さくなるほど、その渦巻き形ス
ロットにおける電界の強度が弱くなる。

【００１７】さらに、本発明に係るアンテナ装置におい
て、サブアンテナ手段の第１及び第２の素子の幅は、長
さ方向に亘って変化してもよい。渦巻きを形成するスロ
ットは、長さ方向に亘って均等な幅を有していてもよ
く、それぞれの幅が長さ方向に亘って広くなるように形
成してもよい。後者の場合、スロットの幅は、連結部か
らスロットの中心に向かって広くなるように形成する。

【００１８】各渦巻き形スロットの長さ及びその半径を
調整することにより、２つの渦巻き形スロットに対する
不均等な電力の分配を補償するできるだけではなく、こ
れらを適切に調整して円偏波を形成することができる。
本発明に係るアンテナ装置では、励振波は、マイクロス
トリップ給電線を介して、スロット領域に案内される。
ここでは、磁界成分がスロット内の電界を励振する。渦
巻き形スロットの長さ及び半径は、渦巻きの垂直部分及
び水平部分の磁界成分間に９０度の位相差が形成される
ように選択される。これにより、放射される垂直電界成
分と水平電界成分間に９０度の位相差が形成される。こ
の位相シフトにより、正しい動作周波数において円偏波
放射が得られる。

【００１９】本発明に係るアンテナ装置は、反射手段を
備えていてもよい。この反射手段は、例えば、誘電体基
板の背面から離間して、この背面と平行に配設された反
射板により実現される。この反射手段又は反射板と誘電
体基板の背面との間には、低損失材料が配設される。ア
ンテナ装置は、このような反射手段がなくても機能する
が、このような反射手段を設けることにより、アンテナ
装置の広帯域利得を高め、背面方向の放射を抑制するこ
とができる。反射板は、動作周波数の中央周波数をλと
して、誘電体基板の背面から１／４λ離間させて配設す
るとよい。

【００２０】本発明に係るアンテナ装置は、特に、複数
のアンテナ素子から構成されるフェーズドアレーアンテ
ナにおけるアンテナ素子として用いて好適である。この
平面フェーズドアレーアンテナは、同一基板上に２つの
直交したスロットをそれぞれ含む幾つかのサブアンテナ
手段を配置することによって実現できる。平面フェーズ
ドアレーアンテナは、基板の反対面に位置した給電回路
により電磁波を供給する。本発明に係るアンテナ装置
は、このようなアレー構成に対して、特に有効である。
誘電体基板の背面に給電線を設けることにより、電磁波
を放射するための構成を給電回路から分離することがで
きる。特に、アレー構成とされた通常のアンテナ装置で
は、給電回路から擬似的な不要な放射成分が検出され
る。これらの不要な成分は、軸比（axial ratio）を低
下させるために好ましくない。一方、本発明に係るアン
テナ装置では、給電回路は、サブアンテナ手段から完全
に分離されているため、放射は、好適に制御可能なサブ
アンテナ手段、すなわち放射スロットによって決定され
る。

【００２１】好適な実施の形態において、上述のような
平面フェーズドアレーアンテナ用の給電回路は、テーパ
状のマイクロストリップ線路により実現される。テーパ
状のマイクロストリップ線路を用いることにより、１／
４波長変換器（quarter wavetransformers）を使用する
必要がなくなる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明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。

【００２３】図１は、本発明に基づくアンテナの平面図
であり、このアンテナは、誘電体基板１の表面５上に設
けられた放射用の１渦巻き形スロット２，３と、共平面
（common plane）内において誘電体基板１の背面６上に
設けられた給電線４を備える。この具体例に示すアンテ
ナにおいては、渦巻き形スロット２，３は、誘電体基板
１の表面５に形成された金属層７をエッチングすること
により、誘電体基板１の表面５上に形成されている。渦
巻き形スロット２と渦巻き形スロット３は、相互に連結
されて、連結渦巻き形スロット（dual-spiral slot）９
を形成する。図１に示す具体例では、渦巻き形スロット
２，３は、線形連結スロット（linear coupling slot）
８を介して、外側に臨む端部で結合されている。この線
形連結スロット８は、各渦巻き形スロット２，３の幅と
同等の幅を有している。渦巻き形スロット２，３は、半
径ｒ_ｍｉｎを有する渦巻き形状に形成されている。この
渦巻きにおける一巻きの弧と次の一巻きの弧との間の間
隔はＳ_Ｓにより示されている。渦巻き形スロット２，３
の端部と線形連結スロット８により形成される角度は、
約０°である。したがって、連結渦巻き形スロット９
は、略Ｓ字状の形状を有する。

【００２４】誘電体基板１の背面６には、連結渦巻き形
スロット９に対し励振波を供給及び受信する給電線４が
配設されている。図１に示す具体例においては、給電線
４は、一定の幅Ｗ_Ｌを有するマイクロストリップ給電線
である。給電線４は、連結渦巻き形スロット９の線形連
結スロット８の略中心点の真下を横断するように配設さ
れている。線形連結スロット８の長手方向の軸と、給電
線４の長手方向の軸とにより形成される角度は、具体例
により異なる。図１に示す具体例では、この角度は、非
常に小さく、略々０°であり、すなわち線形連結スロッ
ト８と給電線４は、略々平行とされている。この角度が
小さいために、アンテナに供給される電力は、渦巻き形
スロット２と渦巻き形スロット３に均等には分配されな
い。図１に示す具体例では、図１の下側に位置する渦巻
き形スロット２に供給される電界は、上側に位置する渦
巻き形スロット３に供給される電界より大幅に強い。供
給線４は、連結渦巻き形スロット９の中心を超えて延出
している。給電線４のこの延出する部分をスタブ（stu
b）と呼ぶ。スタブ１０の長さを調節することにより、
結合平面（coupling plane）における複素インピーダン
スの実数部分を最小化することができる。これにより、
このアンテナ構造は、例えば５０Ωである給電線４の特
性インピーダンスに効果的に整合させることができる。
スタブ１０の反対側の給電線４の端部は、給電回路に接
続されている。本発明に基づくアンテナにより、給電回
路においてハイブリッド又は電力分配器（hybrids or p
ower divider）を設ける必要がなくなる。

【００２５】連結渦巻き形スロット９の全体の長さは、
スロットに導かれる一波長とほぼ等しい。この長さ及び
連結渦巻き形スロット９又は各渦巻き形スロット２，３
の幅Ｗ_Ｓは、個別に調整することができ、これにより結
合インピーダンスの実数部を適正に調整し、及び円偏波
の電界成分（field components）の位相角を適正に調整
することができる。

【００２６】本発明の第２の具体例を図２に示す。この
具体例では、線形連結スロット８は、給電線４に対して
特定の角度を有している。この具体例における線形連結
スロット８の長さは、図１に示す具体例の線形連結スロ
ット８に比べて、若干長く形成されている。通常、線形
連結スロット８の長さは、好ましくない放射を最小限に
抑制するために、可能な限り短く形成した方がよい。一
方、渦巻き形スロット２，３が給電線４と交差すると、
アンテナの動作を阻害する好ましくない結合が生じるた
め、理想的なアンテナ性能を得るには渦巻き形スロット
２，３と給電線４とを交差させない必要がある。線形連
結部８と給電線４との間に形成される角度を選択すると
ともに、線形連結部８は、渦巻き形スロット２，３の内
側の部分から生じる好ましくない結合を回避するために
十分な長さを有する必要がある。連結渦巻き形スロット
９の他の寸法については、図１に示すとおりである。な
お、図２に示す具体例においては、給電線４のスタブ１
０の長さは、アンテナ構造を給電線４の特性インピーダ
ンスに整合させるために図１に示す具体例より短く形成
されている。

【００２７】また、この具体例においても、アンテナに
供給される電力は、２つの渦巻き形スロット２，３に均
等には分配されない。図２に示す具体例では、図１の下
側に位置する渦巻き形スロット２に供給される電界は、
上側に位置する渦巻き形スロット３に供給される電界よ
り大幅に強い。

【００２８】本発明の第３の具体例を図３に示す。この
第３の具体例においては、線形連結スロット８は、給電
線４に対して垂直に交差している。渦巻き形スロット
２，３の内側部分が給電線４に重なることを回避するた
めに、渦巻き形スロット２，３のそれぞれの外側端部と
線形連結スロット８とにより形成される角度は、略９０
°とされている。このような構成により、電力は、同じ
長さ及び幅を有する渦巻き形スロット２，３に均等に分
配され、及び同等の強さの電界が渦巻き形スロット２，
３に供給される。

【００２９】本発明の第４の具体例を図４に示す。この
具体例においては、線形連結スロット８は、図１に示す
具体例と同様の位置に配設されている。また、この具体
例においては、渦巻き形スロット２，３は、図４に示す
ように、閉じた渦巻き形（closed spirals）に形成され
ている。

【００３０】本発明に基づくアンテナの断面を図５に示
す。誘電体基板１の表面５には、金属層７が製膜されて
いる。この金属層７をエッチングすることにより、渦巻
き形スロット２，３が形成される。なお、図４には、渦
巻き形スロット２のみが示されている。誘電体基板１の
背面６には、マイクロストリップ線として形成された給
電線４が形成されている。給電線４は、好ましくは、誘
電体基板１の背面６上に金属線として形成する。しかし
ながら、背面６上に形成された金属層にスロットを設け
て、これを給電線４としてもよく、このような形態も本
発明の範囲内にある。

【００３１】図５に示す具体例は、本発明の好適な実施
の形態を示すものであり、この具体例においては、誘電
体基板１は、低損失材料１３に支持されており、低損失
材料１３の誘電体基板１を支持する面と反対の面には、
金属反射板を形成する反射層１４が形成されている。低
損失材料１３は、ポリウレタン、空気で満たされた空間
又は１．２以下の誘電率を有する他の低損失材料から形
成される。反射層１４は、アンテナの放射面の利得を大
きくする役割がある。このため、反射層１４と誘電体基
板１との間の距離ｄ_２は、適宜、調整できる。反射層１
４と誘電体基板１との距離ｄ_２、特に、誘電体基板１の
中央までの距離は、アンテナの動作帯域（working ban
d）の中心周波数の（電磁波の）波長の１／４とすると
よい。

【００３２】図１〜図５に示す具体例は、すべて、フェ
ーズドアレーアンテナ構成におけるアンテナ素子として
用いて好適である。図１に示すアンテナを４つ配列した
位相アンテナの構成例を図６に示す。連結渦巻き形スロ
ット９は、２個１組として、誘電体基板１の表面５上に
２組形成されている。連結渦巻き形スロット９への給電
は、誘電体基板１の背面６側に設けられている給電回路
により実現される。給電回路では、テーパ状の給電線が
使用されている。給電回路は様々な形状に形成すること
ができる。図６に示す給電回路においては、第１の線１
５は、アレー構成の中心に位置する第１のＴ形ジャンク
ション１６において２つの線１７，１７’に分岐してい
る。２つの線１７，１７’は、この第１のＴ形ジャンク
ション１６から、逆方向に延出し、線１７，１７’の他
端には、それぞれＴ形ジャンクション１８，１８’が形
成されている。線１７は、Ｔ形ジャンクション１８によ
り２つの線１９，１９’に分岐しており、線１７’は、
Ｔ形ジャンクション１８’により２つの線２０，２０’
に分岐している。これら最後の線１９，１９’、２０、
２０’は，連結渦巻き形スロットの給電線４に接続され
ている。Ｔ形ジャンクション１６からＴ形ジャンクショ
ン１８、１８’に延びる線１７，１７’は、Ｔ形ジャン
クション１８，１８’に対するインピーダンス変換を行
うために、Ｔ形ジャンクション１８，１８’に近付くに
つれて幅が徐々に広くなるようにテーパ状に形成されて
いる。また、Ｔ形ジャンクション１８，１８’から給電
線４に延びる線１９，１９’，２０，２０’も同様に給
電線４に近付くにつれて幅が徐々に広くなるようにテー
パ状に形成され、これにより給電線４に整合されてい
る。

【００３３】本発明に基づくアンテナの性能及び渦巻き
の半径の影響を検証するために試験を行った。図１の具
体例に示すアンテナの２つの異なる構成について検証し
た。第１のアンテナは対称形となるように構成し、第２
のアンテナは非対称形となるように構成した。

【００３４】第１及び第２のアンテナにおいて、給電線
４の幅は、いずれもＷ_Ｌ＝０．４ｍｍに設定され、特性
インピーダンスを５０Ωとした。線形連結スロットを含
む連結渦巻き形スロット９の幅は、０．２ｍｍとし、隣
り合う巻き間の距離はＳ_Ｓ＝０．２ｍｍとした。誘電体
基板１としては、いずれも厚さｄ_１＝０．１２７ｍｍ、
誘電率ε_ｒ＝２．２の誘電体基板を使用した。いずれの
アンテナも、誘電体基板１の背面６からｄ_２＝１．４ｍ
ｍ離間して配設された反射層１４を備える。

【００３５】第１のアンテナについては、渦巻き形スロ
ット２，３の内径をいずれもｒ_{ｍｉ ｎ}＝０．６ｍｍと
し、第２のアンテナについては、上側の渦巻き形スロッ
ト２の内径をｒ_ｍｉｎ＝０．６ｍｍとし、下側の渦巻き
形スロットの内径をｒ_ｍｉｎ＝０．５２５ｍｍとした。

【００３６】経験的に得られた最適化処理により、上述
のパラメータを有するアンテナでは、６０ＧＨｚで最良
の結果が得られることが見出された。

【００３７】図７は、入力反射係数（input reflection
coefficient）Ｓ_１１をｄＢ対ＧＨｚ単位の周波数で示
すグラフである。実線は、対称形に構成された第１のア
ンテナの結果を示し、破線は、非対称形に構成された第
２のアンテナの結果を示す。このグラフから、非対称形
の構成を有する第２のアンテナの入力反射係数が対称形
の構成を有する第１のアンテナの入力反射係数より低い
ことがわかる。この第２のアンテナは非常に良好な広帯
域特性（broadband performance）を示す。比較的高い
−１２ｄＢという値が得られるのは、結合領域（coupli
ng region）におけるインピーダンスが低く、これによ
り結合平面における出力インピーダンスの実数部が約３
０Ωとなるためである。さらに低い反射係数を得るため
に、周知の広帯域整合技術（broadband matching techn
iques）を用いてもよい。例えば、連結渦巻き形スロッ
ト９の幅Ｗ_Ｓ及び渦巻き形スロット２，３の長さを調整
することにより、結合平面のインピーダンスの実数部を
適正に調整することができる。

【００３８】図８は、本発明に基づくアンテナの主方向
における軸比（axial ratio）と周波数との関係を示す
グラフである。主方向とは、基板に対して垂直な方向で
ある。この方向において、第１のアンテナの軸比は、５
８ＧＨｚから６０．５ＧＨｚの帯域において、３ｄＢ以
下である。非対称形の構成を有する第２のアンテナにつ
いては、５９ＧＨｚから６２．５ＧＨｚというさらに広
帯域に亘って３ｄＢが実現されている。本発明のさらな
る利点は、図９により明らかとなる。図９のグラフは、
軸比と給電線４に平行な上昇角（elevation angle）と
の関係を示している。第１のアンテナでは、−５０°〜
＋６０°の範囲が３ｄＢ以下となっており、第２のアン
テナでは、−４０°〜＋４５°の範囲が３ｄＢ以下とな
っており、本発明に基づくアンテナが円偏波効果に関し
て広い角度範囲を有していることがわかる。本発明に基
づくアンテナの角度範囲の広さは、図１０及び図１１か
らも明らかである。図１０及び図１１は、本発明に基づ
くアンテナの６０ＧＨｚにおける、ｄＢで正規化された
放射パターンを示している。この図１０及び図１１か
ら、主モードは右側の円（right circular）であり、左
側の円の成分（left circular component）は、検討さ
れている範囲において−１６ｄＢであることがわかる。

【００３９】第１及び第２のアンテナにより得られる主
方向の利得を図１２に示す。図１２から、第１及び第２
のアンテナは、いずれも、検討されている周波数範囲に
おいて６ｄＢｉ以上の利得を有することがわかる。

【００４０】以上のように、本発明に基づくアンテナに
よれば、簡単な構成と低い製造コストで、高い利得と広
帯域性能を実現することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るアンテナ
は、誘電体表面及び誘電体背面を有する平面状の誘電体
基板と、第１及び第２の素子からなり、円偏波された電
磁波を送受信する少なくとも１つのサブアンテナ手段
と、サブアンテナ手段と信号を送受信する少なくとも１
つの伝送線路手段とを備え、サブアンテナ手段における
第１及び第２の素子は、連結されて連結渦巻き形スロッ
トを形成する同様な回転を有する渦巻き形スロットであ
り、サブアンテナ手段は、誘電体基板の表面に形成さ
れ、伝送線路手段は、上記誘電体基板の背面に形成され
る。これにより、本発明に係るアンテナは、単純な構成
を有し、給電回路を放射構造体から分離できる。さら
に、本発明に係るアンテナは、他の種類のアンテナより
高い利得を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の具体例として示すアンテナの平
面図である。

【図２】本発明の第２の具体例として示すアンテナの平
面図である。

【図３】本発明の第３の具体例として示すアンテナの平
面図である。

【図４】本発明の第４の具体例として示すアンテナの平
面図である。

【図５】本発明を適用したアンテナの断面図である。

【図６】本発明を適用したアンテナをアンテナ素子とし
て用いたアレー構成を示す図である。

【図７】本発明を適用したアンテナの軸比と周波数の関
係を示すグラフである。

【図８】本発明を適用したアンテナの主方向の軸比と周
波数の関係を示すグラフである。

【図９】本発明を適用したアンテナの軸比と上昇角の関
係を示すグラフである。

【図１０】本発明を適用した第１のアンテナの６０ＧＨ
ｚにおける正規化された放射パターンを示す図である。

【図１１】本発明を適用した第２のアンテナの６０ＧＨ
ｚにおける正規化された放射パターンを示す図である。

【図１２】本発明を適用したアンテナの主方向の利得と
周波数の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 基板、２ 渦巻き形スロット、３ 渦巻き形スロッ
ト、４ 給電線、５ 表面、６ 背面、７ 金属層、８
線形連結スロット、９ 連結渦巻き形スロット、１０
スタブ

フロントページの続き (72)発明者 オベルシュミット、ゲラルド ドイツ連邦共和国 70327 シュトゥット ゥガルト ヘデルフィンガー シュトラー セ 61 アドヴァンスド テクノロジー センター シュトゥットゥガルト ソニー インターナショナル （ヨーロッパ） ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテ ル ハフツング内 (72)発明者 ブランコビッチ、ベズリン ドイツ連邦共和国 70327 シュトゥット ゥガルト ヘデルフィンガー シュトラー セ 61 アドヴァンスド テクノロジー センター シュトゥットゥガルト ソニー インターナショナル （ヨーロッパ） ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテ ル ハフツング内 (72)発明者 クルペシェビッチ、ドラガン ドイツ連邦共和国 70327 シュトゥット ゥガルト ヘデルフィンガー シュトラー セ 61 アドヴァンスド テクノロジー センター シュトゥットゥガルト ソニー インターナショナル （ヨーロッパ） ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテ ル ハフツング内 Ｆターム(参考） 5J021 AA04 AA09 AB05 BA01 CA03 DB03 FA32 GA08 HA05 HA07 JA02 5J045 AA01 AA02 AA05 AA16 AA21 AB06 BA01 CA04 DA06 EA07 FA08 HA03 JA15 NA01 NA02

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体表面及び誘電体背面を有する平面
   状の誘電体基板と、 第１及び第２の素子からなり、円偏波された電磁波を送
   受信する少なくとも１つのサブアンテナ手段と、 上記少なくとも１つのサブアンテナ手段と信号を送受信
   する少なくとも１つの伝送線路手段とを備え、 上記サブアンテナ手段における第１及び第２の素子は、
   連結されて連結渦巻き形スロットを形成する同様な回転
   を有する渦巻き形スロットであり、該サブアンテナ手段
   は、上記誘電体基板の表面に形成され、上記伝送線路手
   段は、上記誘電体基板の背面に形成されていることを特
   徴とするアンテナ装置。
2. 【請求項２】 上記サブアンテナ手段の第１及び第２の
   素子は、１以下、１又は複数の巻き数を有することを特
   徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 【請求項３】 上記サブアンテナ手段の第１及び第２の
   素子は、閉ループを形成する閉じた渦巻き状の形状を有
   することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
4. 【請求項４】 上記サブアンテナ手段の第１及び第２の
   素子は、ロンビック構造により実現された渦巻き形状を
   有することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記
   載のアンテナ装置。
5. 【請求項５】 上記サブアンテナ手段の第１及び第２の
   素子は、線形の連結部により連結されていることを特徴
   とする請求項１乃至４いずれか１項記載のアンテナ装
   置。
6. 【請求項６】 上記連結渦巻き形スロットにおいて、上
   記給電線手段及びサブアンテナ手段が立体的に交差する
   部分は、該給電線の長さ方向に対して垂直に交差するこ
   とを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載のアン
   テナ装置。
7. 【請求項７】 上記サブアンテナ手段における第１及び
   第２の素子のいずれか一方は、他方より長く形成されて
   いることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載
   のアンテナ装置。
8. 【請求項８】 上記サブアンテナ手段の第１及び第２の
   素子は、それぞれの半径が互いに異なるように形成され
   ていることを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項記
   載のアンテナ装置。
9. 【請求項９】 上記サブアンテナ手段の第１及び第２の
   素子の渦巻き形の半径が変化することを特徴とする請求
   項１乃至８いずれか１項記載のアンテナ装置。
10. 【請求項１０】 上記サブアンテナ手段の第１及び第２
    の素子の幅は、長さ方向に亘って変化することを特徴と
    する請求項１乃至９いずれか１項記載のアンテナ装置。
11. 【請求項１１】 上記誘電体基板の背面から離間し、該
    背面と平行に配置された反射手段と、 上記誘電体基板と上記反射手段との間に設けられた低損
    失材料とを備える請求項１乃至１０いずれか１項記載の
    アンテナ装置。
12. 【請求項１２】 上記反射手段は、上記誘電体基板の中
    心から、当該アンテナ装置の動作周波数の中心周波数の
    波長の４分の１離間して配設されていることを特徴とす
    る請求項１１記載のアンテナ装置。
13. 【請求項１３】 複数のアンテナ素子から構成されるフ
    ェーズドアレーアンテナにおけるアンテナ素子として配
    列されていることを特徴とする請求項１乃至１２いずれ
    か１項記載のアンテナ装置。
14. 【請求項１４】 上記伝送手段は、テーパ状のマイクロ
    ストリップを有する給電構造体に接続されていることを
    特徴とする請求項１３記載のアンテナ装置。