JP2004221877A - 平面アレーアンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】扇状ビームなどの所定のビーム形状を形成可能な平面アレーアンテナ装置を提供する。
【解決手段】誘電体基板１１の表面に給電用マイクロストリップ線路Ｌ１を形成し、給電用マイクロストリップ線路Ｌ１の特性インピーダンスからスロット線路Ｌ２の特性インピーダンスにインピーダンス変換するためのインピーダンス変換回路１０ｂを含み、誘電体基板１１の裏面において、給電用マイクロストリップ線路Ｌ１と実質的に直交するようにスロット線路Ｌ２を形成する。また、誘電体基板１１の表面において、スロット線路Ｌ２と、各励振用マイクロストリップ線路Ｌ３の中間点で直交するように、互いに所定の同一の間隔で、同一の長さの複数本の励振用マイクロストリップ線路Ｌ３を形成し、誘電体基板１１の表面において、各励振用マイクロストリップ線路Ｌ３の両端部にそれぞれ接続するように複数対の放射パッチ導体Ｐ１１−Ｐ６１を形成する。
【選択図】 図１
【解決手段】誘電体基板１１の表面に給電用マイクロストリップ線路Ｌ１を形成し、給電用マイクロストリップ線路Ｌ１の特性インピーダンスからスロット線路Ｌ２の特性インピーダンスにインピーダンス変換するためのインピーダンス変換回路１０ｂを含み、誘電体基板１１の裏面において、給電用マイクロストリップ線路Ｌ１と実質的に直交するようにスロット線路Ｌ２を形成する。また、誘電体基板１１の表面において、スロット線路Ｌ２と、各励振用マイクロストリップ線路Ｌ３の中間点で直交するように、互いに所定の同一の間隔で、同一の長さの複数本の励振用マイクロストリップ線路Ｌ３を形成し、誘電体基板１１の表面において、各励振用マイクロストリップ線路Ｌ３の両端部にそれぞれ接続するように複数対の放射パッチ導体Ｐ１１−Ｐ６１を形成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビーム走査が可能な平面アレーアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、６０ＧＨｚ帯を用いたホームネットワークや映像伝送システムなどのアプリケーションが提案されている。６０ＧＨｚ帯では放射素子のサイズが小さいため多素子化に適しており、伝送距離の拡大やマルチパスの影響を低減する意味でも利得の高いアンテナを用いることが好ましい。
【０００３】
しかし、アンテナの利得を高くしていくとビーム幅が狭くなり、送受信機間のアライメントが難しくなる。そこで、電子制御によりビーム走査が可能なアンテナを用いれば、送信機と受信機間のアライメント精度の向上が期待できる。また、送受信機間の見通しがきかない場合にもアライメントが容易に行える。ビーム走査アンテナの構成としては、ＬＮＡ及び移相器を複数備える構成（アクティブフェイズドアレー）が考えられるが、これらのＭＭＩＣは非常に高価であり、低コスト化が困難となる。
【０００４】
ミリ波帯アンテナとして、低コスト、小型・軽量、且つ高周波回路との集積化に適した平面アンテナが検討されており、パッケージとの１体化に向けて多層基板を用いたマイクロストリップアレーアンテナが検討されている（例えば、非特許文献１参照。）。マイクロストリップアレーアンテナの給電回路は、マイクロストリップ線路を用いた並列分岐による分配回路より構成される場合が多いが、グランド面に形成したスロット線路を用いた直列分岐を利用する手法が提案されている（例えば、非特許文献２参照。）。また、多層基板においても、層間に配置されたグランド面に形成したスロット線路を用いた逆相分配回路のアンテナ給電回路への応用が提案されている（例えば、非特許文献３参照。）。
【０００５】
図３８は非特許文献４において開示された従来例の平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。図３８において、スロット１０２を除く裏面全面において、接地導体が形成された誘電体基板１００上に、スロット１０２の長手方向とは直交するように、給電用マイクロストリップ線路を構成するストリップ導体１０１を形成する。ここで、接地導体に形成されたスロット１０２によりスロット線路を構成している。さらに、ストリップ導体１０１を間に挟んでストリップ導体１０１の長手方向と平行となるように、２本のストリップ導体１３１，１３２が形成され、各ストリップ導体１３１，１３２の端部に矩形放射パッチ導体１１１，１１２，１２１，１２２が形成されている。ストリップ導体１０１のマイクロストリップ線路と、スロット線路とは並列分岐回路１４１により電磁的に結合され、各ストリップ導体１３１，１３２のマイクロストリップ線路とスロット線路とは直列分岐回路１４２により電磁的に結合されている。
【０００６】
以上のように構成された、従来例に係る平面アレーアンテナ装置においては、表面にマイクロストリップ線路を形成する一方、裏面にスロット線路を形成する両平面回路技術を活用することにより、分岐回路は直並列分岐回路で構成することができる。その結果、給電系全体においてインピーダンス変換回路が不要となり、かる線路中に曲がりのない簡易な構成となる。さらに、放射素子の構成もマイクロストリップ並列給電である従来型にない特徴、すなわちＥ面に対しても鏡面対称の構成が実現できる。その結果、アンテナの放射特性において相補性の効果を得ることができる。
【０００７】
【非特許文献１】
Ａ． Ｙａｍａｄａ ｅｔ ａｌ．， ”Ａ Ｐａｔｃｈ Ａｎｔｅｎｎａ Ａｒｒａｙ ｏｎ ａ Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｆｏｒ ６０ＧＨｚ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ３１ｓｔ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ｖｏｌ．１， ｐｐ．３７−４０， Ｌｏｎｄｏｎ， Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ， ２００１．
【非特許文献２】
江頭広三ほか，“給電系に両平面回路を用いた平面アレイアンテナの構成法”，電子情報通信学会技術報告，ＥＤ２００１−１５４，ＭＷ２００１−１１４，ｐｐ．１９−２２，２００１年１１月。
【非特許文献３】
Ｙ． Ａｍａｎｏ ｅｔ ａｌ．， ”Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅｓ ａｔ ６０ＧＨｚ”， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ２９ｔｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ｖｏｌ．２， ｐｐ．３０１−３０４， Ｍｕｎｉｃｈ， Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ， １９９９．
【非特許文献４】
江頭広三ほか，“給電系に両平面回路を用いた平面アレイアンテナ”，電子情報通信学会技術報告，Ａ−Ｐ２００１−１８３，ｐｐ．４１−４５，２００２年１月。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来技術に係る平面アレーアンテナ装置の構造では、スロット線路は基板表面の放射素子と基板裏面に形成した回路との接続の役目も果たすため、放射素子と高周波回路をグランド面により分離することができ、高周波回路との集積化に適している。しかし、これらのアンテナではビームの方向は固定であり、ビーム走査の機能は実現されていない。
【０００９】
また、非特許文献４において開示された平面アレーアンテナ装置においては、２×２素子、４×４素子などのＮ×Ｎ素子のアンテナ構造しか実現することができないため、扇状ビームなどの所定のビーム形状を形成可能なアンテナ装置を構成できなかった。
【００１０】
本発明の第１の目的は以上の問題点を解決し、扇状ビームなどの所定のビーム形状を形成可能な平面アレーアンテナ装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的はさらに、ビーム方向を変更可能な平面アレーアンテナ装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る平面アレーアンテナ装置は、誘電体基板に形成された給電用マイクロストリップ線路と、
上記誘電体基板の裏面において、上記給電用マイクロストリップ線路と実質的に直交するように形成されたスロット線路と、
上記誘電体基板において、上記スロット線路と、各第１の励振用マイクロストリップ線路の中間点で直交するように、互いに所定の同一の間隔で形成された同一の長さの複数本の第１の励振用マイクロストリップ線路と、
上記誘電体基板のおもて面において、上記各第１の励振用マイクロストリップ線路の両端部にそれぞれ接続するように形成された複数対の第１と第２の放射パッチ導体とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
ここで、上記スロット線路は、上記給電用マイクロストリップ線路と上記スロット線路との接続部分のインピーダンス整合を行うためのインピーダンス変換回路を含むことを特徴とする。
【００１４】
上記平面アレーアンテナ装置において、上記誘電体基板において、上記各第１の放射パッチ導体に接続され、上記各第１の放射パッチ導体から、上記各対応する第２の放射パッチ導体とは逆の方向に延在するように、互いに所定の同一の間隔で同一の長さで形成された複数本の第２の励振用マイクロストリップ線路と、
上記誘電体基板のおもて面において、上記各第２の励振用マイクロストリップ線路にそれぞれ接続するように形成された複数の第３の放射パッチ導体と、
上記誘電体基板において、上記各第２の放射パッチ導体に接続され、上記各第２の放射パッチ導体から、上記各対応する第１の放射パッチ導体とは逆の方向に延在するように、互いに所定の同一の間隔で同一の長さで形成された複数本の第３の励振用マイクロストリップ線路と、
上記誘電体基板のおもて面において、上記各第３の励振用マイクロストリップ線路にそれぞれ接続するように形成された複数の第４の放射パッチ導体とをさらに備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、上記平面アレーアンテナ装置において、給電用マイクロストリップ線路が形成された部分を除き、互いに隣接する第１の励振用マイクロストリップ線路の間に、上記誘電体基板において、上記スロット線路と、各第４の励振用マイクロストリップ線路の中間点で直交するように、上記各第１の励振用マイクロストリップ線路の線路長と比較して１波長だけ長い同一の長さの複数本の第４の励振用マイクロストリップ線路と、
上記誘電体基板のおもて面において、上記各第４の励振用マイクロストリップ線路の両端部にそれぞれ接続するように形成された複数対の第５と第６の放射パッチ導体とをさらに備えたことを特徴とする。
【００１６】
さらに、上記平面アレーアンテナ装置において、上記誘電体基板のおもて面において、互いに隣接する上記第１の励振用マイクロストリップ線路の間に形成され、上記スロット線路を伝搬する無線信号を所定の移相量で移相する移相器回路をさらに備え、上記移相量を制御することにより、上記平面アレーアンテナ装置のビームを走査することを特徴とする。
【００１７】
ここで、上記移相器回路は、
上記スロット線路と直交するように形成された連結用マイクロストリップ線路と、
上記連結用マイクロストリップ線路に接続された可変リアクタンス回路とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
さらに、上記平面アレーアンテナ装置において、上記スロット線路の両端をそれぞれ短絡状態で終端する終端回路と、
上記誘電体基板の裏面のスロット線路において、互いに隣接する上記第１の励振用マイクロストリップ線路と上記第４の励振用マイクロストリップ線路との間に、上記スロット線路を伝搬する無線信号を所定の移相量で移相する可変リアクタンス素子とをさらに備え、上記移相量を制御することにより、上記平面アレーアンテナ装置のビームを走査することを特徴とする。
【００１９】
またさらに、上記平面アレーアンテナ装置において、上記誘電体基板の裏面に配置された別の誘電体基板と、
上記別の誘電体基板の裏面において、互いに隣接する上記第１の励振用マイクロストリップ線路の間に形成され、上記スロット線路を伝搬する無線信号を所定の移相量で移相する移相器回路をさらに備え、上記移相量を制御することにより、上記平面アレーアンテナ装置のビームを走査することを特徴とする。
【００２０】
上記平面アレーアンテナ装置において、上記移相器回路は、
上記スロット線路と直交するように形成された連結用マイクロストリップ線路と、
上記連結用マイクロストリップ線路に接続された可変リアクタンス素子とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
第２の発明に係る平面アレーアンテナ装置は、第１の誘電体基板上に、第２の誘電体基板を形成し、上記第２の誘電体基板上に第３の誘電体基板を形成してなる３層構造の基板と、
第１の誘電体基板の裏面に形成された給電用マイクロストリップ線路と、
上記第１の誘電体基板と上記第２の誘電体基板との間の面において、上記給電用マイクロストリップ線路と実質的に直交するように形成されたスロット線路と、
上記第２の誘電体基板と上記第３の誘電体基板との間の面において、上記スロット線路と、各第１の励振用マイクロストリップ線路の中間点で直交するように、互いに所定の同一の間隔で形成された同一の長さの複数本の第１の励振用マイクロストリップ線路と、
上記第３の誘電体基板のおもて面において、上記各第１の励振用マイクロストリップ線路の両端部に位置し、それぞれ上記各第１の励振用マイクロストリップ線路と電磁的に結合するように形成された複数対の第１と第２の放射パッチ導体とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
ここで、上記スロット線路は、上記給電用マイクロストリップ線路と上記スロット線路との接続部分のインピーダンス整合を行うためのインピーダンス変換回路を含むことを特徴とする。
【００２３】
上記平面アレーアンテナ装置において、上記第２の誘電体基板と上記第３の誘電体基板との間の面において、上記各第１の放射パッチ導体に電磁的に結合され、上記各第１の放射パッチ導体から、上記各対応する第２の放射パッチ導体とは逆の方向に延在するように、互いに所定の同一の間隔で同一の長さで形成された複数本の第２の励振用マイクロストリップ線路と、
上記第３の誘電体基板のおもて面において、上記各第２の励振用マイクロストリップ線路にそれぞれ電磁的に結合するように形成された複数の第３の放射パッチ導体と、
上記第２の誘電体基板と上記第３の誘電体基板との間の面において、上記各第２の放射パッチ導体に電磁的に結合され、上記各第２の放射パッチ導体から、上記各対応する第１の放射パッチ導体とは逆の方向に延在するように、互いに所定の同一の間隔で同一の長さで形成された複数本の第３の励振用マイクロストリップ線路と、
上記第３の誘電体基板のおもて面において、上記各第３の励振用マイクロストリップ線路にそれぞれ電磁的に結合するように形成された複数の第４の放射パッチ導体とをさらに備えたことを特徴とする。
【００２４】
また、上記平面アレーアンテナ装置において、上記第１の誘電体基板の裏面において、互いに隣接する上記第１の励振用マイクロストリップ線路の間に形成され、上記スロット線路を伝搬する無線信号を所定の移相量で移相する移相器回路をさらに備え、上記移相量を制御することにより、上記平面アレーアンテナ装置のビームを走査することを特徴とする。
【００２５】
ここで、上記移相器回路は、
上記スロット線路と直交するように形成された連結用マイクロストリップ線路と、
上記連結用マイクロストリップ線路に接続された可変リアクタンス素子とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。以下の実施形態においては、１つの低雑音増幅器を用いて構成可能なビーム走査アンテナであって、例えば６０ＧＨｚ帯における平面ビーム走査アンテナの実現を目的として、マイクロストリップ線路からスロット線路への並列分岐、スロット線路からマイクロストリップ線路への直列分岐を用い、直列給電方式により各放射素子に給電するパッチアレーアンテナと、可変容量ダイオードを用いた移相器によるビーム走査を提案する。なお、平面アレーアンテナ装置の設計目標は、アンテナ利得を１８ｄＢｉとし、帯域幅を５９〜６２ＧＨｚとしている。
【００２７】
なお、以下の図面において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００２８】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明に係る第１の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ’線についての断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ’線についての断面図である。第１の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、２×６素子のアレーアンテナを構成したことを特徴としている。
【００２９】
図１乃至図３に示すように、スロット１０ａを除く裏面全面において、接地導体１０が形成された誘電体基板１１上に、スロット１０ａの長手方向とは直交するように、給電用マイクロストリップ線路Ｌ１を構成するストリップ導体２１を形成する。ここで、接地導体１０に形成されたスロット１０ａによりスロット線路を構成している。さらに、ストリップ導体２１を間に挟んでストリップ導体２１の長手方向と平行となるように、左側３本で右側３本のストリップ導体２２が間隔λｇで（ここで、λｇはスロット線路Ｌ２の管内波長である。）かつ各ストリップ導体２２の中間部でスロット１０ａと直交しかつ同一の長さで形成され、また、各ストリップ導体２２の両端部に矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ４１，Ｐ４２，Ｐ５１，Ｐ５２，Ｐ６１，Ｐ６２が各ストリップ導体２２と電気的に接続されるように形成されている。ここで、スロット１０ａの図１の図上上側に、６個の矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１，Ｐ４１，Ｐ５１，Ｐ６１が間隔λｇで並置され、スロット１０ａの図１の図上下側に、６個の矩形放射パッチ導体Ｐ１２，Ｐ２２，Ｐ３２，Ｐ４２，Ｐ５２，Ｐ６２が間隔λｇで並置されている。
【００３０】
図１乃至図３の誘電体基板１１を挟設する接地導体１０とストリップ導体２１とにより給電用マイクロストリップ線路Ｌ１を構成し、スロット１０ａを挟設する両側の接地導体１０，１０によりスロット線路Ｌ２を構成し、誘電体基板１１を挟設する接地導体１０と各ストリップ導体２２とにより励振用マイクロストリップ線路Ｌ３を構成している。
【００３１】
また、ストリップ導体２１のマイクロストリップ線路Ｌ１と、スロット線路Ｌ２とは並列分岐回路８１により電磁的に結合され、各ストリップ導体２２のマイクロストリップ線路Ｌ３とスロット線路Ｌ２とは直列分岐回路８２により電磁的に結合されている。なお、並列分岐回路８１において、マイクロストリップ線路Ｌ１の左右両側のそれぞれλｇ／４の長さにおいてスロット線路Ｌ２の幅を他の部分と比較して広げることにより、マイクロストリップ線路Ｌ１とスロット線路Ｌ２との接続部分から左右のスロット線路Ｌ２を見たときのインピーダンスが、当該接続部分からマイクロストリップ線路Ｌ１を見たときのインピーダンスに実質的に概略一致させるためのインピーダンス変換回路１０ｂが形成されている。
すなわち、インピーダンス変換回路１０ｂは、マイクロストリップ線路Ｌ１とスロット線路Ｌ２との接続部分のインピーダンス整合を行うためのインピーダンス変換回路である。
【００３２】
本実施形態においては、インピーダンス変換回路１０ｂを形成しているが、本発明はこれに限らず、マイクロストリップ線路Ｌ１とスロット線路Ｌ２との接続部分のインピーダンス整合が行われるように、これら２つの線路を形成するときは不要である。このことは他の実施形態や変形例にも適用可能である。
【００３３】
また、ストリップ導体２１の上側端部は、当該インピーダンス変換回路１０ｂのスロット上端から約λｇ／４だけ突出するように延在して形成することにより終端短絡とし、無反射終端部を形成している。さらに、スロット１０ａの左右両端部はそれぞれ、最左側のストリップ導体２２及び最右側のストリップ導体２２から約λｇ／４だけ突出するように延在して形成することにより終端短絡とし、無反射終端部を形成している。
【００３４】
以上のように構成された平面アレーアンテナ装置において、給電用マイクロストリップ線路Ｌ１を介して無線信号が給電され、並列分岐回路８１により、マイクロストリップ線路Ｌ１からスロット線路Ｌ２の中間点より左右の方向に無線信号が分配された後、分配された無線信号は、スロット線路Ｌ２を介して各マイクロストリップ線路Ｌ３に対して直列分岐回路８２により直列給電方式により分配される。図１のストリップ導体２１の右側において、各マイクロストリップ線路Ｌ３は、スロット線路Ｌ２上にλｇ間隔で配置されているため、矩形放射パッチ導体Ｐ４１，Ｐ５１，Ｐ６１は、スロット線路Ｌ２の損失を無視すれば原理的に同相でかつ同振幅で励振される。また、図１のストリップ導体２１の左側においても、各マイクロストリップ線路Ｌ３は、スロット線路Ｌ２上にλｇ間隔で配置されているため、矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１は、スロット線路Ｌ２の損失を無視すれば原理的に同相でかつ同振幅で励振される。さらに、スロット線路Ｌ２から各マイクロストリップ線路Ｌ３への分岐は直列分岐となり、無線信号は図１の上下方向で逆相分配される。ここで、スロット線路Ｌ２の上側と下側の矩形放射パッチ導体へは逆方向より給電するため、すべての放射パッチ導体は同相でかつ同振幅で励振される。従って、当該平面アレーアンテナ装置を用いて、図１の紙面に対して垂直な方向を中心として、所定のビーム形状で無線信号を放射することができる。
【００３５】
以上のように構成された平面アレーアンテナ装置においては、２×６素子のアレーアンテナを構成しているが、このような構成の給電回路により横方向に素子数を増やし、２×Ｎ素子の放射パッチアレーを構成することが可能である。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
図４は本発明に係る第２の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。第２の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、図１の第１の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置に比較して、以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）各矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１，Ｐ４１，Ｐ５１，Ｐ６１の上側にそれぞれ、それに連結された連結用ストリップ導体２３を介して矩形放射パッチ導体Ｑ１１，Ｑ２１，Ｑ３１，Ｑ４１，Ｑ５１，Ｑ６１を、下側の矩形放射パッチ導体からの間隔λｇで形成したこと。
（２）各矩形放射パッチ導体Ｐ１２，Ｐ２２，Ｐ３２，Ｐ４２，Ｐ５２，Ｐ６２の下側にそれぞれ、それに連結された連結用ストリップ導体２４を介して矩形放射パッチ導体Ｑ１２，Ｑ２２，Ｑ３２，Ｑ４２，Ｑ５２，Ｑ６２を、上側の矩形放射パッチ導体からの間隔λｇで形成したこと。
【００３７】
なお、各連結用ストリップ導体２３と、各ストリップ導体２２と、各連結用ストリップ導体２４とは一直線上に延在するように形成される。また、誘電体基板１１を挟設する接地導体１０と、各ストリップ導体２３によりそれぞれマイクロストリップ線路を構成し、誘電体基板１１を挟設する接地導体１０と、各ストリップ導体２４によりそれぞれマイクロストリップ線路を構成し、各マイクロストリップ線路とも給電用伝送線路として用いることができる。なお、その他の構成は第１の実施形態と同様に構成される。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、図４に示すように、第１の実施形態の各矩形放射パッチ導体から上下方向に間隔λｇだけ離れた位置に２つ目の矩形放射パッチ導体を配置し、１つ目の矩形放射パッチ導体よりマイクロストリップ線路を介して給電する構成とすることにより、上下方向にも多素子化を行うことができる。
【００３９】
＜第３の実施形態＞
図５は本発明に係る第３の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。第３の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、図１に図示した第１の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置に比較して以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）互いに隣接する２本のストリップ導体２２の中間点において、ストリップ導体２２の長手方向と平行となるようにストリップ導体２５を形成し、その両端部に矩形放射パッチ導体Ｒ１１，Ｒ１２；Ｒ２１，Ｒ２２；Ｒ３１，Ｒ３２；Ｒ４１，Ｒ４２を連結して形成している。
（２）各矩形放射パッチ導体Ｒ１１，Ｒ１２；Ｒ２１，Ｒ２２；Ｒ３１，Ｒ３２；Ｒ４１，Ｒ４２の形成位置は、第１の実施形態の矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２；Ｐ２１，Ｐ２２；Ｐ３１，Ｐ３２；Ｐ４１，Ｐ４２；Ｐ５１，Ｐ５２；Ｐ６１，Ｐ６２の形成位置に比較して、各ストリップ導体２５の長さが上側及び下側の両方で長くなるように、図５の図上の上下方向でλｇ／２だけシフトさせている。
なお、その他の構成は第１の実施形態の構成と同様である。
【００４０】
以上のように構成された第３の実施形態においては、各ストリップ導体２２及び２５は互いに間隔λｇ／２で並置され、これにより、各矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｒ１１，Ｐ２１，Ｒ２１，Ｐ３１；Ｐ１２，Ｒ１２，Ｐ２２，Ｒ２２，Ｐ３２；Ｐ４１，Ｒ３１，Ｐ５１，Ｒ４１，Ｐ６１；Ｐ４２，Ｒ３２，Ｐ５２，Ｒ４２，Ｐ６２はこれらの順序で互いに横方向では間隔λｇ／２で並置されている。従って、各ストリップ導体２５の長さは、各ストリップ導体２２の長さに比較してλｇだけ長い。また、誘電体基板１１を挟設する各ストリップ導体２５と、接地導体１０により別のマイクロストリップ線路を構成している。ここで、スロット１０ａのスロット線路と、当該別のマイクロストリップ線路とは直交しており、その直交点で第１の実施形態と同様に直列分岐回路２５を構成している。
【００４１】
従って、スロット線路に給電された無線信号は、直列分岐回路２５によりストリップ導体２５のマイクロストリップ線路に直列分岐して分配された後、すべての矩形放射パッチ導体に対して同相でかつ同振幅で励振され、当該平面アレーアンテナ装置を用いて、図５の紙面に対して垂直な方向を中心として、所定のビーム形状で無線信号を放射することができる。この第３の実施形態においては、矩形放射パッチ導体の数を第１の実施形態に比較して増大させることができるので、誘電体基板１１の同一の面積で多数の矩形放射パッチ導体を形成することができ、アンテナ利得を大幅に増大させることができるという特有の効果を有する。
【００４２】
＜第４の実施形態＞
図６は本発明に係る第４の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。第４の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、図１に図示した第１の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置に比較して以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）ストリップ導体２１の左側のスロット１０ａにおいて、互いに隣接するストリップ導体２２の間の中間点及びストリップ導体２２とストリップ導体２１との間の中間点にそれぞれ、スロット１０ａの対応する両側の接地導体１０に接続される移相器２６を設けた。
（２）ストリップ導体２１の右側のスロット１０ａにおいて、互いに隣接するストリップ導体２２の間の中間点及びストリップ導体２２とストリップ導体２１との間の中間点にそれぞれ、スロット１０ａの対応する両側の接地導体１０に接続される移相器２７を設けた。
【００４３】
ここで、各移相器２６，２７はそれぞれ例えば可変リアクタンス素子又は回路であって、それぞれ制御電圧接続端子Ｔ１乃至Ｔ８に接続され、制御電圧接続端子Ｔ１乃至Ｔ８に印加する制御電圧を変化することにより、移相器２６，２７のリアクタンス値を変化させ、これにより、スロット線路を伝搬する無線信号の位相を変化させる。本実施形態においては、各移相器２６では、例えば正の同一の移相量で無線信号を移相し、各移相器２７では、例えば負の同一の移相量で無線信号を移相することにより、ストリップ導体２１のマイクロストリップ線路から見て外側の矩形放射パッチ導体にゆくほど無線信号に対する移相量が大きくなる。従って、当該平面アレーアンテナ装置から放射する無線信号のビーム方向を、図６の紙面に対して垂直な方向から横方向（図の左右方向）に走査させることができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、簡単な構成でビーム走査可能な平面アレーアンテナ装置を構成することができる。
【００４５】
図７は本発明に係る第４の実施形態の変形例である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。当該変形例では、各移相器２６の可変リアクタンス値と、各移相器２７の可変リアクタンス値とを互いに逆の符号のリアクタンス値を設定するように構成し、各移相器２６，２７に接続された１個の制御電圧印加端子Ｔ１０に対して同一の制御電圧を印加することにより、図６の第４の実施形態と同様に動作させ、当該平面アレーアンテナ装置から放射する無線信号のビーム方向を、図７の紙面に対して垂直な方向から横方向（図の左右方向）に走査させることができる。
【００４６】
＜第５の実施形態＞
図８は本発明に係る第５の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。第５の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、図６の第４の実施形態に比較して、以下の相違点を有する個とを特徴としている。すなわち、各移相器２６，２７をそれぞれ、ストリップ導体２８と、可変リアクタンス回路２９と、これらを接続する接続ワイヤ３０とからなる移相器回路を２つ備えて構成する。
【００４７】
当該移相器回路について以下に具体的に説明する。互いに隣接する２本のストリップ導体２２の間にそれぞれ２つの移相器回路を形成し、また、ストリップ導体２１とストリップ導体２２との間にそれぞれ、１つの移相器回路を形成する。
１つの移相器回路において、スロット線路に直交しかつストリップ導体２２の長手方向に平行に、ストリップ導体２８を形成し、当該ストリップ導体２８の上側に所定の間隔だけ離れて可変リアクタンス回路２９を形成し、ストリップ導体２８の上側端部と可変リアクタンス回路２９とを接続ワイヤ３０により接続する。
ここで、誘電体基板１１を挟設する接地導体１０とストリップ導体２８とにより、連結用マイクロストリップ線路を構成する。さらに、各可変リアクタンス回路２９にはそれぞれ制御電圧印加端子Ｔ１１乃至Ｔ２０が接続される。
【００４８】
以上のように構成された平面アレーアンテナ装置において、各制御電圧印加端子Ｔ１１乃至Ｔ２０に対して所定の制御電圧を印加することにより、各可変リアクタンス回路２９の可変リアクタンス値を変化させ、これにより、ストリップ導体２８が形成された位置でのインピーダンスを変化させる。このとき、スロット線路を伝搬する無線信号を各ストリップ導体２８の位置で移相させることにより、ストリップ導体２１のマイクロストリップ線路から見て外側の矩形放射パッチ導体にゆくほど無線信号に対する移相量が大きくなる。従って、当該平面アレーアンテナ装置から放射する無線信号のビーム方向を、図８の紙面に対して垂直な方向から横方向（図の左右方向）に走査させることができる。
【００４９】
＜第６の実施形態＞
図９は本発明に係る第６の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図であり、図１０は図９の平面アレーアンテナ装置の裏面の構成を示す背面図である。第６の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、図５の第３の実施形態に比較して以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）互いに隣接する各ストリップ導体２２の間の中間点、及びストリップ導体２２とストリップ導体２１との相臺の中間点にそれぞれ、移相器を構成するための可変容量ダイオード３２を、スロット１０ａの互いに対向する接地導体１０の間に接続したこと。なお、ストリップ導体２１の左側に位置する可変容量ダイオード３２の極性の接続方法と、ストリップ導体２１の右側に位置する可変容量ダイオード３２の極性の接続方法とを逆にした。図１０の例では、前者の場合、可変容量ダイオード３２のアノードを下側の接地導体１０に接続し、そのカソードを上側の接地導体１０に接続した。また、後者の場合、可変容量ダイオード３２のアノードを上側の接地導体１０に接続し、そのカソードを下側の接地導体１０に接続した。なお、各可変容量ダイオード３２の２つの端子にはそれぞれ、高周波阻止用インダクタを介して制御電圧印加端子を接続する。
（２）左端のストリップ導体２２から左側へλｇ／４の位置に、スロット線路を終端するＭＩＭキャパシタ（金属−絶縁体−金属の順序で接合されたキャパシタ）３１を、スロット１０ａの互いに対向する接地導体１０の間に接続し、右端のストリップ導体２２から右側へλｇ／４の位置に、スロット線路を終端するＭＩＭキャパシタ（金属−絶縁体−金属の順序で接合されたキャパシタ）３１を、スロット１０ａの互いに対向する接地導体１０の間に接続したこと。
【００５０】
以上のように構成された平面アレーアンテナ装置において、各制御電圧印加端子に対して所定の制御電圧を印加することにより、各可変容量ダイオード３２の可変容量値を変化させ、これにより、可変容量ダイオード３２の接続位置でのインピーダンスを変化させる。このとき、スロット線路を伝搬する無線信号を各当該接続位置で移相させることにより、ストリップ導体２１のマイクロストリップ線路から見て外側の矩形放射パッチ導体にゆくほど無線信号に対する移相量が大きくなる。従って、当該平面アレーアンテナ装置から放射する無線信号のビーム方向を、図１０の紙面に対して垂直な方向から横方向（図の左右方向）に走査させることができる。
【００５１】
＜第７の実施形態＞
図１１は本発明に係る第７の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図であり、図１２は図１１の平面アレーアンテナ装置の裏面の構成を示す背面図である。第７の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、図１の第１の実施形態に比較して以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）第１の実施形態に係る２×６素子のアレーアンテナに対して、第７の実施形態に係るアレーアンテナは２×４素子のアレーアンテナである。
（２）接地導体１０の下側に誘電体基板１２を配置した。
（３）互いに隣接する２本のストリップ導体２２の間に２つの移相器回路（後述）を誘電体基板１２上に形成した。
【００５２】
図１２において、１つの移相器回路は、ストリップ導体４１と、接続用ストリップ導体４２と、短絡用扇形導体４３と、可変容量ダイオード４４と、スルーホール導体４５と，抵抗４６とを備えて構成される。ここで、ストリップ導体４１は、スロット１０ａと直交しかつストリップ導体２２の長手方向と平行となるように形成される。ストリップ導体４１の上側端部には、接続用ストリップ導体４２と、それに連結された短絡用扇形導体４３とが誘電体基板１２上に形成され、当該短絡用扇形導体４３の連結点は短絡状態となり、この連結点に抵抗４６を介して制御電圧印加端子Ｔ１０が接続される。また、ストリップ導体４１とストリップ導体４２との間の連結点に、可変容量ダイオード４４を介してスルーホール導体４５が接続される。このスルーホール導体４５は、誘電体基板１２を厚さ方向に貫通して接地導体１０に接続される。なお、ストリップ導体２１の左側の可変容量ダイオード４４の極性の接続方法は、ストリップ導体２１の右側の可変容量ダイオード４４の極性の接続方法とは逆であり、図１２の一例では、ストリップ導体２１の左側の可変容量ダイオード４４のアノードはストリップ導体４１の上側端部に接続され、そのカソードはスルーホール導体４５に接続される一方、ストリップ導体２１の右側の可変容量ダイオード４４のカソードはストリップ導体４１の上側端部に接続され、そのアノードはスルーホール導体４５に接続される。また、誘電体基板１２を挟設するストリップ導体４１と接地導体１０により連結用マイクロストリップ線路を構成しており、当該連結用マイクロストリップ線路はスロット線路と電磁的に結合される。
【００５３】
以上のように構成された平面アレーアンテナ装置において、制御電圧印加端子Ｔ１０に対して所定の制御電圧を印加することにより、各可変容量ダイオード４４の可変容量値を変化させ、これにより、可変容量ダイオード４４が接続されたストリップ導体４１とスロット１０ａとの交差位置でのインピーダンスを変化させる。このとき、スロット線路を伝搬する無線信号を各当該交差位置で移相させることにより、ストリップ導体２１のマイクロストリップ線路から見て外側の矩形放射パッチ導体にゆくほど無線信号に対する移相量が大きくなる。従って、当該平面アレーアンテナ装置から放射する無線信号のビーム方向を、図１１の誘電体基板１１の上側面に対して垂直な方向から横方向（図の左右方向）に走査させることができる。なお、可変容量ダイオード４４などの移相器回路を誘電体基板１２の裏面に形成することにより、当該アンテナ装置の上面に移相器回路を形成することなくスマートな外観とすることができる。
【００５４】
以上の実施形態においては、誘電体基板１２の裏面に移相器回路を形成しているが、本発明はこれに限らず、これを形成しなくてもよい。
【００５５】
＜第８の実施形態＞
図１３は本発明に係る第８の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図であり、図１４は図１３の平面アレーアンテナ装置の裏面の構成を示す背面図である。第８の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、図４の第２の実施形態に比較して以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）誘電体基板１２上にスロット１０ａ及びインピーダンス変換回路１０ｂを有する接地導体１０を形成し、その接地導体１０上に、ストリップ導体２１及びストリップ導体５１，５２，５３を形成した後、誘電体基板１３を形成し、その誘電体基板１３上に矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２，Ｑ１１，Ｑ１２；Ｐ２１，Ｐ２２，Ｑ２１，Ｑ２２；Ｐ３１，Ｐ３２，Ｑ３１，Ｑ３２；Ｐ４１，Ｐ４２，Ｑ４１，Ｑ４２を形成した。なお、矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２，Ｑ１１，Ｑ１２；Ｐ２１，Ｐ２２，Ｑ２１，Ｑ２２；Ｐ３１，Ｐ３２，Ｑ３１，Ｑ３２；Ｐ４１，Ｐ４２，Ｑ４１，Ｑ４２の形成の配置関係は、第２の実施形態と同様である。
（２）誘電体基板１２の裏面上の６つの移相器回路については、図１４に示すように、図１２の移相器回路と同様に形成した。
【００５６】
図１３において、誘電体基板１１を挟設する接地導体１０及びストリップ導体２１により給電用マイクロストリップ線路を構成し、接地導体１０に形成されたスロット１０ａによりスロット線路を構成している。ストリップ導体５１，５２，５３は、ストリップ導体２１の長手方向と平行であって、スロット１０ａと直交するように誘電体基板１１と誘電体基板１３との間に形成されている。ここで、誘電体基板１１を挟設する接地導体１０及びストリップ導体５１，５２，５３によりそれぞれ給電用マイクロストリップ線路を構成する。例えば、左端部の矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２，Ｑ１１，Ｑ１２への給電回路においては、スロット線路を伝搬する無線信号が直列分岐回路８２により分岐されてストリップ導体５１のマイクロストリップ線路に分配された後、矩形放射パッチ導体Ｐ１１及びＰ１２を励振するとともに、当該無線信号はストリップ導体５２のマイクロストリップ線路を介して矩形放射パッチ導体Ｑ１１を励振する一方、ストリップ導体５３のマイクロストリップ線路を介して矩形放射パッチ導体Ｑ１２を励振する。また、他の矩形放射パッチ導体Ｐ２１，Ｐ２２，Ｑ２１，Ｑ２２；Ｐ３１，Ｐ３２，Ｑ３１，Ｑ３２；Ｐ４１，Ｐ４２，Ｑ４１，Ｑ４２への励振も同様に行われる。
【００５７】
以上のように構成された平面アレーアンテナ装置において、各矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２，Ｑ１１，Ｑ１２；Ｐ２１，Ｐ２２，Ｑ２１，Ｑ２２；Ｐ３１，Ｐ３２，Ｑ３１，Ｑ３２；Ｐ４１，Ｐ４２，Ｑ４１，Ｑ４２は、第２の実施形態と同様に、無線信号により同相でかつ実質的に同振幅で励振される。また、本実施形態においては、第２の実施形態と同様に、上下方向にも多素子化を行うことができるという効果を有している。さらに、図１４に示すような６個の移相器回路を形成することにより、ビーム方向を走査可能な平面アレーアンテナ装置を構成できる。また、図１３に示すように、給電用マイクロストリップ線路及びスロット線路を形成した層と、矩形放射パッチ導体を形成した層とを分離したので、給電線路を伝搬する無線信号による影響を受けないビーム形状を有する無線信号を放射できる。なお、可変容量ダイオード４４などの移相器回路を誘電体基板１２の裏面に形成することにより、当該アンテナ装置の上面に移相器回路を形成することなくスマートな外観とすることができる。
【００５８】
＜第９の実施形態＞
図１５は本発明に係る第９の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図であり、図１６は図１５のＣ−Ｃ’線についての断面図であり、図１７は図１５のＤ−Ｄ’線についての断面図である。第９の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、図１乃至図３の第１の実施形態に比較して以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）第１の実施形態に係る２×６素子のアレーアンテナに対して、２×４素子のアレーアンテナである。
（２）裏面にストリップ導体２１が形成された誘電体基板１２上に、スロット１０ａ及びインピーダンス変換回路１０ｂを有する接地導体１０を形成し、その接地導体１０上に誘電体基板１１を形成し、その誘電体基板１１上に、ストリップ導体２２を形成した後、誘電体基板１３を形成し、その誘電体基板１３上に矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２；Ｐ２１，Ｐ２２；Ｐ３１，Ｐ３２；Ｐ４１，Ｐ４２を形成した。なお、矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２；Ｐ２１，Ｐ２２；Ｐ３１，Ｐ３２；Ｐ４１，Ｐ４２の形成の配置関係は、ストリップ導体２１の左側に４個の矩形放射パッチ導体を形成し、その右側に４個の矩形放射パッチ導体を形成することを除いて第１の実施形態と同様である。
【００５９】
図１５乃至図１７において、誘電体基板１２を挟設するストリップ導体２１と接地導体１０とによりマイクロストリップ線路Ｌ１を構成し、接地導体１０にスロット１０ａを形成することによりスロット線路Ｌ２を構成し、誘電体基板１１を挟設するストリップ導体２２と接地導体１０によりマイクロストリップ線路を構成する。例えば、左端部の矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２への給電回路においては、スロット線路Ｌ２を伝搬する無線信号が直列分岐回路８２により分岐されてストリップ導体２２のマイクロストリップ線路Ｌ３に分配された後、矩形放射パッチ導体Ｐ１１及びＰ１２を励振する。また、他の矩形放射パッチ導体Ｐ２１，Ｐ２２；Ｐ３１，Ｐ３２；Ｐ４１，Ｐ４２への励振も同様に行われる。
【００６０】
なお、本発明者により試作した第９の実施形態の実施例に係る平面アレーアンテナ装置においては、誘電体基板１１，１２及び誘電体基板１３はそれぞれ比誘電率２．２を有し、厚さ１２７μｍを有する。
【００６１】
以上のように構成された平面アレーアンテナ装置において、各矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２；Ｐ２１，Ｐ２２；Ｐ３１，Ｐ３２；Ｐ４１，Ｐ４２は、第１の実施形態と同様に、無線信号により同相でかつ実質的に同振幅で励振される。また、図１５乃至図１７に示すように、給電用マイクロストリップ線路及びスロット線路を形成した層と、矩形放射パッチ導体を形成した層とを分離したので、給電線路を伝搬する無線信号による影響を受けないビーム形状を有する無線信号を放射できる。
【００６２】
図１８は本発明に係る第９の実施形態の変形例である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。当該変形例では、第９の実施形態に比較して、２×８素子のアレーアンテナを構成している。ここで、ストリップ導体２１の左側に、矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２；Ｐ２１，Ｐ２２；Ｐ３１，Ｐ３２；Ｐ４１，Ｐ４２が形成され、ストリップ導体２１の右側に、矩形放射パッチ導体Ｐ５１，Ｐ５２；Ｐ６１，Ｐ６２；Ｐ７１，Ｐ７２；Ｐ８１，Ｐ８２が形成されている。従って、当該変形例では、第９の実施形態に比較して、スロット１０ａの長手方向に素子数を増大させることができ、２×Ｎ素子のアレーアンテナ（Ｎは複数である。）を構成することができる。
【００６３】
図２３は図１５に図示した第９の実施形態の平面アレーアンテナ装置における給電回路の構成を示す回路図であり、図２４は図２３の分岐点９１から分岐点９２までのインピーダンス整合を示すスミスチャートであり、図２５は図２３の分岐点９２から分岐点９３までのインピーダンス整合を示すスミスチャートである。これら図２３乃至図２５を参照して、第９の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置の給電回路の給電回路の設計方法について以下に説明する。
【００６４】
図２３の等価回路においては、マイクロストリップ線路、スロット線路共に理想的な伝送線路モデルにより表現している。また、信号源インピーダンス及びマイクロストリップ線路Ｌ１の特性インピーダンスはＺｓとし、スロット線路Ｌ２から各矩形放射パッチ導体（放射素子）を見込んだインピーダンスをＺｐｌ／２とした。ストリップ導体２１のマイクロストリップ線路からスロット線路への並列分岐回路８１は、分岐点９１で分岐された２つの伝送線路７１，７２で表されている。スロット線路Ｌ２からマイクロストリップ線路Ｌ３への分岐は直列分岐回路８２となるため、等価回路では入力インピーダンスＺｐｌを有する負荷が接続されていると考える。当該直列分岐回路８２での分岐点を符号９２で表している。ここで、入力インピーダンスＺｐｌを有する負荷がλｇ間隔で接続されているため、分岐点９２より右側を見たインピーダンスはＺｐｌ／２となる。インピーダンス整合をとるためには、分岐点９１において右側を見たインピーダンスが２Ｚｓとなれば良く、これは、それぞれλｇ／４長で特性インピーダンスＺｍの伝送線路７１，７２を備えたインピーダンス変換回路１０ｂにより簡単に実現できる。これらのインピーダンス整合のスミスチャートを図２４及び図２５に示している。さらに、当該アンテナ装置の構造においては、スロット線路Ｌ２の幅を調節することにより、その特性インピーダンスＺｆを変化させることができ、インピーダンス整合をとることができる。
【００６５】
図２６は第９の実施形態の変形例である（ｍ×ｎ）素子の平面アレーアンテナ装置における給電回路の構成を示す回路図であり、図２７は図２６の分岐点９２から分岐点９１までのインピーダンス整合を示すスミスチャートである。図２６及び図２７に示すように、（ｍ×ｎ）素子に対しても、上述と同様にインピーダンス整合を行うことができる。
【００６６】
＜第１０の実施形態＞
図１９は本発明に係る第１０の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図であり、図２０は図１９の平面アレーアンテナ装置の一部の詳細構成を示す斜視図であり、図２１は図１９の平面アレーアンテナ装置の裏面の構成を示す背面図である。第１０の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、第９の実施形態に比較して以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）図１５の各ストリップ導体２２をストリップ導体５１とした。
（２）各矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１，Ｐ４１の図１９の図上上側に、図１３の第８の実施形態と同様に、ストリップ導体５２及び矩形放射パッチ導体Ｑ１１，Ｑ２１，Ｑ３１，Ｑ４１を形成した。
（３）各矩形放射パッチ導体Ｐ１２，Ｐ２２，Ｐ３２，Ｐ４２の図１９の図上下側に、図１３の第８の実施形態と同様に、ストリップ導体５３及び矩形放射パッチ導体Ｑ１２，Ｑ２２，Ｑ３２，Ｑ４２を形成した。
（４）図２１に示すように、それぞれストリップ導体４１と可変容量ダイオード４４とを含む６個の移相器回路を備えた。
【００６７】
なお、スロット１０ａの上側又は下側にある１対の矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｑ１１；Ｐ２１，Ｑ２１；Ｐ３１，Ｑ３１；Ｐ４１，Ｑ４１；Ｐ１２，Ｑ１２；Ｐ２２，Ｑ２２；Ｐ３２，Ｑ３２；Ｐ４２，Ｑ４２の間の間隔を、ストリップ導体５２又は５３のマイクロストリップ線路の管内波長に設定している。
【００６８】
図２１において、互いに隣接するストリップ導体５１の間にそれぞれ２個の移相器回路を形成している。ストリップ導体４１は、スロット１０ａと直交しかつストリップ導体５１の長手方向と平行となるように形成され、その上側端部には可変容量ダイオード４４のアノードが接続され、そのカソードは接地されている。ストリップ導体２１の左側の３個の移相器回路において、各可変容量ダイオード４４のアノードはともに接続されて、制御電圧Ｖｃ１を印加する制御電圧印加端子Ｔ２１に接続される。また、ストリップ導体２１の右側の３個の移相器回路において、各可変容量ダイオード４４のアノードはともに接続されて、制御電圧Ｖｃ２を印加する制御電圧印加端子Ｔ２２に接続される。
【００６９】
以上のように構成された平面アレーアンテナ装置において、例えば、図２０の左端部の矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｑ１１への給電回路においては、図２０に示すように、スロット線路を伝搬する無線信号が直列分岐回路８２により分岐されてストリップ導体５１のマイクロストリップ線路に分配された後、矩形放射パッチ導体Ｐ１１を励振するとともに、当該無線信号はストリップ導体５２のマイクロストリップ線路を介して矩形放射パッチ導体Ｑ１１を励振する。また、他の矩形放射パッチ導体Ｐ１２，Ｑ１２；Ｐ２１，Ｐ２２，Ｑ２１，Ｑ２２；Ｐ３１，Ｐ３２，Ｑ３１，Ｑ３２；Ｐ４１，Ｐ４２，Ｑ４１，Ｑ４２への励振も同様に行われる。また、各制御電圧印加端子Ｔ２１，Ｔ２２に対してそれぞれ所定の制御電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２を印加することにより、第８の実施形態と同様にビーム走査可能なアレーアンテナを構成できる。
【００７０】
次いで、本実施形態に係る平面アレーアンテナ装置について以下詳細に説明する。本実施形態において、直列給電方式を採用する目的は、図１９に示すように、スロット線路と直交するようにλｇ間隔で配置した、誘電体基板１１上のマイクロストリップ線路間に可変容量ダイオード４４を用いた移相器回路を配置することにより、ビーム走査を実現するところにある。このような構成とすれば、当該アンテナ装置の中心より外側の矩形放射パッチ導体の素子ほど位相変化量が大きくなるため、移相器回路の構成が簡素になり、低コスト化が期待できる。移相器回路は、矩形放射パッチ導体の形成面とは反対面である誘電体基板１２の裏面に配置する構成としている。各移相器回路は、ストリップ導体４１のマイクロストリップ線路からなる伝送線路６１（長さ：λｇ１／４＋α（ここで、λｇ１は誘電体基板１２を挟設して形成されるマイクロストリップ線路の管内波長である。））と可変容量ダイオード４４により構成することができる。これは、図２２に示すように、λｇ１／４の長さを有する伝送線路６１の先端にインダクタ６３と可変容量ダイオード４４の容量が直列に接続されたものと等価である。このような構成とするのは、スロット線路の中間点より左右の方向に給電するため、アンテナ装置の左右の方向で位相変化量の符号を反転させる必要があるためである。ストリップ導体２１の左右に位置する各可変容量ダイオード４４に対して独立に制御電圧（Ｖｃ１，Ｖｃ２）を印加することにより容量値を（ＣＶｃ１，ＣＶｃ２）とし、ビーム方向の制御を行うことができる。
【００７１】
なお、図２１に示す移相器回路については、図１５乃至図１７の第９の実施形態や、図１８の第９の実施形態の変形例に対しても適用できる。
【００７２】
【実施例】
図２８は、第９の実施形態において移相器回路を備えた平面アレーアンテナ装置における給電回路の構成を示す回路図であり、図２９は図２８の分岐点９１から分岐点９２までのインピーダンス整合を示すスミスチャートであり、図３０は図２８の分岐点９６から分岐点９３までのインピーダンス整合を示すスミスチャートである。以下、図２８乃至図３０を参照して、当該平面アレーアンテナ装置の給電回路の設計方法について説明する。
【００７３】
図２８の等価回路において、スロット線路Ｌ２から直列分岐回路で分岐する分岐点を符号９４，９５，９６で示している。ここで、移相器回路はスロット線路Ｌ２上のインピーダンス点ＺｐｈとＺｐｈ２に配置する構成とした。これらのインピーダンスは、スロット線路Ｌ２の特性インピーダンスＺｆを調節することにより設定でき、各移相器回路による移相量を補正できる。
【００７４】
ここで、図２８に示すように矩形放射パッチ導体（放射素子）（Ｐ３１及びＰ３２，Ｐ４１及びＰ４２など）が接続される部分に矩形放射パッチ導体と同じ入力インピーダンスを有するポートＰＰ１乃至ＰＰ５を設定し、各ポートＰＰ１乃至ＰＰ５の位相関係を調べた。なお、ＰＰ１は給電点でのポートであり、ＰＰ２は矩形放射パッチ導体Ｐ４１，Ｐ４２との接続点でのポートであり、ＰＰ３は矩形放射パッチ導体Ｐ３１，Ｐ３２との接続点でのポートであり、以下図２８において図示していないが、ＰＰ４は矩形放射パッチ導体Ｐ２１，Ｐ２２との接続点でのポートであり、ＰＰ５は矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２との接続点でのポートである。ここで、ポートＰＰの符号の次にくる数字をＳパラメータでの表示番号としている。
【００７５】
図３１は図２８の平面アレーアンテナ装置のシミュレーション結果であって、各ポートのＳパラメータＳ２１，Ｓ３１，Ｓ４１，Ｓ５１の位相及び給電点の反射係数Ｓ１１の周波数特性を示すグラフである。すなわち、図３１においては、２×４素子のアレーアンテナ装置に対して、左右の可変容量ダイオード４４の容量値の組が（ＣＶｃ１＝２．０ｐＦ，ＣＶｃ２＝０．１３ｐＦ）の場合について各ポートＰＰ２、ＰＰ３，ＰＰ４，ＰＰ５におけるＳパラメータＳ２１、Ｓ３１，Ｓ４１，Ｓ５１の位相関係を示した。図３１から明らかなように、隣接する各ポート間の位相差を６０ＧＨｚにおいて約５０度とすることができ、１０度程度のビーム走査を行うことができる。
【００７６】
図３２乃至図３５は、本発明者により設計した第９及び第１０の実施形態などの平面アレーアンテナ装置のシミュレーション結果であって、それら各素子パターンにおけるアンテナ利得の周波数特性及び給電点の反射係数Ｓ１１の周波数特性を示すグラフである。ここで、図３２及び図３３においては、（２×２）素子のアレーアンテナ、（２×４）素子のアレーアンテナ、（２×８）素子のアレーアンテナについてのシミュレーション結果を示し、図３４及び図３５においては、（４×４）素子のアレーアンテナ、（４×６）素子のアレーアンテナ及び（２×８）素子のアレーアンテナの特性を示した。
【００７７】
図３２乃至図３５から明らかなように、（４×６）素子のアレーアンテナで最大利得約１９ｄＢｉ、３ｄＢ帯域幅５ＧＨｚ以上が得られた。また、反射係数Ｓ１１に基づく反射損失も１２ｄＢ以上得られている。素子数が同じ１６である（４×４）素子のアレーアンテナと（２×８）素子のアレーアンテナとを比較すると、アンテナの上下方向に素子を増やした場合、若干帯域が狭くなることがわかる。所要の周波数帯域とアンテナ利得を考慮して、素子構成を決める必要がある。
【００７８】
図３６は第９の実施形態において移相器回路を備えたときの（２×４）素子の平面アレーアンテナ装置のビーム走査特性を示すグラフである。この図３６においては、当該アレーアンテナにおいて、ビーム走査特性（Ｅ面とＨ面）を、ストリップ導体２１の左右に位置する可変容量ダイオード４４の容量値の組が、（ＣＶｃ１＝０．２５ｐＦ，ＣＶｃ２＝０．２５ｐＦ）及び（ＣＶｃ１＝２．０ｐＦ，ＣＶｃ２＝０．１３ｐＦ）の場合について示した。ストリップ導体２１の左右に位置する可変容量ダイオード４４の容量値が同じ０．２５ｐＦの時、ビームの方向は正面を向き、容量値が（ＣＶｃ１＝２．０ｐＦ，ＣＶｃ２＝０．１３ｐＦ）の時に約１０度のビームの方向が変わり、図３１に示した位相関係と整合する。当該アンテナ装置は左右対称であるので、容量値が（ＣＶｃ１＝０．１３ｐＦ、ＣＶｃ２＝２．０ｐＦ）の時は、ビームを逆方向に向けることができる。
【００７９】
図３７は第１０の実施形態の変形例である（４×６）素子の平面アレーアンテナ装置のビーム走査特性を示すグラフである。図３７から明らかなように、ビーム走査時においても１８ｄＢｉ以上の利得を確保できることが分かる。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態において、低コスト・小型ビーム走査アンテナの実現に向けた６０ＧＨｚ帯平面パッチアレーアンテナの構成法を提案しており、シミュレーションの結果、２４素子のアレーアンテナで帯域幅５９〜６２ＧＨｚにおいて、アンテナ利得として約１８ｄＢ以上が得られることがわかった。
また、可変容量ダイオード４４を用いた移相器回路を配置することにより、約±１０度のビーム走査が可能であることを示した。
【００８１】
以上の実施形態において、スロット線路に対して各マイクロストリップ線路は直交しているが、本発明はこれに限らず、互いに実質的に直交するように構成してもよい。
【００８２】
以上の実施形態において、矩形放射パッチ導体を用いているが、その形状は円形や楕円形であってもよい。
【００８３】
以上の実施形態においては、可変容量ダイオード３２，４４を用いているが、本発明はこれに限らず、これに代えて、可変リアクタンス素子であってもよい。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳述したように、第１の発明に係る平面アレーアンテナ装置によれば、誘電体基板に形成された給電用マイクロストリップ線路と、上記誘電体基板の裏面において、上記給電用マイクロストリップ線路と実質的に直交するように形成されたスロット線路と、上記誘電体基板において、上記スロット線路と、各第１の励振用マイクロストリップ線路の中間点で直交するように、互いに所定の同一の間隔で形成された同一の長さの複数本の第１の励振用マイクロストリップ線路と、上記誘電体基板のおもて面において、上記各第１の励振用マイクロストリップ線路の両端部にそれぞれ接続するように形成された複数対の第１と第２の放射パッチ導体とを備えて構成する。従って、扇状ビームなどの所定のビーム形状を形成可能な平面アレーアンテナ装置を提供できる。
【００８５】
ここで、上記スロット線路は、上記給電用マイクロストリップ線路と上記スロット線路との接続部分のインピーダンス整合を行うためのインピーダンス変換回路を含む。これにより、上記給電用マイクロストリップ線路と上記スロット線路との接続部分のインピーダンス整合を確実に行うことができる。
【００８６】
上記平面アレーアンテナ装置において、上記誘電体基板において、上記各第１の放射パッチ導体に接続され、上記各第１の放射パッチ導体から、上記各対応する第２の放射パッチ導体とは逆の方向に延在するように、互いに所定の同一の間隔で同一の長さで形成された複数本の第２の励振用マイクロストリップ線路と、上記誘電体基板のおもて面において、上記各第２の励振用マイクロストリップ線路にそれぞれ接続するように形成された複数の第３の放射パッチ導体と、上記誘電体基板において、上記各第２の放射パッチ導体に接続され、上記各第２の放射パッチ導体から、上記各対応する第１の放射パッチ導体とは逆の方向に延在するように、互いに所定の同一の間隔で同一の長さで形成された複数本の第３の励振用マイクロストリップ線路と、上記誘電体基板のおもて面において、上記各第３の励振用マイクロストリップ線路にそれぞれ接続するように形成された複数の第４の放射パッチ導体とをさらに備える。従って、扇状ビームなどの所定のビーム形状を形成可能な平面アレーアンテナ装置を提供でき、しかも放射パッチ導体を励振用マイクロストリップ線路の長手方向に増大させることができる。
【００８７】
また、上記平面アレーアンテナ装置において、給電用マイクロストリップ線路が形成された部分を除き、互いに隣接する第１の励振用マイクロストリップ線路の間に、上記誘電体基板において、上記スロット線路と、各第４の励振用マイクロストリップ線路の中間点で直交するように、上記各第１の励振用マイクロストリップ線路の線路長と比較して１波長だけ長い同一の長さの複数本の第４の励振用マイクロストリップ線路と、上記誘電体基板のおもて面において、上記各第４の励振用マイクロストリップ線路の両端部にそれぞれ接続するように形成された複数対の第５と第６の放射パッチ導体とをさらに備える。従って、扇状ビームなどの所定のビーム形状を形成可能な平面アレーアンテナ装置を提供でき、しかも放射パッチ導体を同一のスペースで増大させることができる。
【００８８】
さらに、上記平面アレーアンテナ装置において、上記誘電体基板のおもて面において、互いに隣接する上記第１の励振用マイクロストリップ線路の間に形成され、上記スロット線路を伝搬する無線信号を所定の移相量で移相する移相器回路をさらに備え、上記移相量を制御することにより、上記平面アレーアンテナ装置のビームを走査する。従って、さらに、ビーム方向を変更可能な平面アレーアンテナ装置を提供できる。
【００８９】
また、第２の発明に係る平面アレーアンテナ装置によれば、第１の誘電体基板上に、第２の誘電体基板を形成し、上記第２の誘電体基板上に第３の誘電体基板を形成してなる３層構造の基板と、第１の誘電体基板の裏面に形成された給電用マイクロストリップ線路と、上記第１の誘電体基板と上記第２の誘電体基板との間の面において、上記給電用マイクロストリップ線路と実質的に直交するように形成されたスロット線路と、上記第２の誘電体基板と上記第３の誘電体基板との間の面において、上記スロット線路と、各第１の励振用マイクロストリップ線路の中間点で直交するように、互いに所定の同一の間隔で形成された同一の長さの複数本の第１の励振用マイクロストリップ線路と、上記第３の誘電体基板のおもて面において、上記各第１の励振用マイクロストリップ線路の両端部に位置し、それぞれ上記各第１の励振用マイクロストリップ線路と電磁的に結合するように形成された複数対の第１と第２の放射パッチ導体とを備えて構成する。従って、扇状ビームなどの所定のビーム形状を形成可能な平面アレーアンテナ装置を提供できる。
【００９０】
ここで、上記スロット線路は、上記給電用マイクロストリップ線路と上記スロット線路との接続部分のインピーダンス整合を行うためのインピーダンス変換回路を含む。これにより、上記給電用マイクロストリップ線路と上記スロット線路との接続部分のインピーダンス整合を確実に行うことができる。
【００９１】
また、上記平面アレーアンテナ装置において、上記第１の誘電体基板の裏面において、互いに隣接する上記第１の励振用マイクロストリップ線路の間に形成され、上記スロット線路を伝搬する無線信号を所定の移相量で移相する移相器回路をさらに備え、上記移相量を制御することにより、上記平面アレーアンテナ装置のビームを走査する。従って、さらに、ビーム方向を変更可能な平面アレーアンテナ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線についての断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’線についての断面図である。
【図４】本発明に係る第２の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図５】本発明に係る第３の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図６】本発明に係る第４の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図７】本発明に係る第４の実施形態の変形例である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図８】本発明に係る第５の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図９】本発明に係る第６の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図１０】図９の平面アレーアンテナ装置の裏面の構成を示す背面図である。
【図１１】本発明に係る第７の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図１２】図１１の平面アレーアンテナ装置の裏面の構成を示す背面図である。
【図１３】本発明に係る第８の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図１４】図１３の平面アレーアンテナ装置の裏面の構成を示す背面図である。
【図１５】本発明に係る第９の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図１６】図１５のＣ−Ｃ’線についての断面図である。
【図１７】図１５のＤ−Ｄ’線についての断面図である。
【図１８】本発明に係る第９の実施形態の変形例である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図１９】本発明に係る第１０の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図２０】図１９の平面アレーアンテナ装置の一部の詳細構成を示す斜視図である。
【図２１】図１９の平面アレーアンテナ装置の裏面の構成を示す背面図である。
【図２２】図２１に図示した可変容量ダイオードを用いた移相器の構成を示す等価回路の回路図である。
【図２３】図１５に図示した第９の実施形態の平面アレーアンテナ装置における給電回路の構成を示す回路図である。
【図２４】図２３の分岐点９１から分岐点９２までのインピーダンス整合を示すスミスチャートである。
【図２５】図２３の分岐点９２から分岐点９３までのインピーダンス整合を示すスミスチャートである。
【図２６】第９の実施形態の変形例である（ｍ×ｎ）素子の平面アレーアンテナ装置における給電回路の構成を示す回路図である。
【図２７】図２６の分岐点９２から分岐点９１までのインピーダンス整合を示すスミスチャートである。
【図２８】第９の実施形態において移相器回路を備えた平面アレーアンテナ装置における給電回路の構成を示す回路図である。
【図２９】図２８の分岐点９１から分岐点９２までのインピーダンス整合を示すスミスチャートである。
【図３０】図２８の分岐点９６から分岐点９３までのインピーダンス整合を示すスミスチャートである。
【図３１】図２８の平面アレーアンテナ装置のシミュレーション結果であって、各ポートのＳパラメータＳ２１，Ｓ３１，Ｓ４１，Ｓ５１の位相及び給電点の反射係数Ｓ１１の周波数特性を示すグラフである。
【図３２】第９及び第１０の実施形態などの平面アレーアンテナ装置のシミュレーション結果であって、それら各素子パターンにおけるアンテナ利得の周波数特性を示すグラフである。
【図３３】第９及び第１０の実施形態などの平面アレーアンテナ装置のシミュレーション結果であって、それら各素子パターンにおける給電点の反射係数Ｓ１１の周波数特性を示すグラフである。
【図３４】第９及び第１０の実施形態などの平面アレーアンテナ装置のシミュレーション結果であって、それら各素子パターンにおけるアンテナ利得の周波数特性を示すグラフである。
【図３５】第９及び第１０の実施形態などの平面アレーアンテナ装置のシミュレーション結果であって、それら各素子パターンにおける給電点の反射係数Ｓ１１の周波数特性を示すグラフである。
【図３６】第９の実施形態において移相器回路を備えたときの（２×４）素子の平面アレーアンテナ装置のビーム走査特性を示すグラフである。
【図３７】第１０の実施形態の変形例である（４×６）素子の平面アレーアンテナ装置のビーム走査特性を示すグラフである。
【図３８】従来例の平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１０…接地導体、
１０ａ…スロット、
１０ｂ…インピーダンス変換回路、
１１，１２，１３…誘電体基板、
２１，２２，２３，２４，２５，２８…ストリップ導体、
２６，２７…移相器、
２９…可変リアクタンス回路、
３０…接続ワイヤ、
３１…ＭＩＭキャパシタ、
３２…可変容量ダイオード、
４１，４２…ストリップ導体、
４３…短絡用扇形導体、
４４…可変容量ダイオード、
４５…スルーホール導体、
４６…抵抗、
５１，５２，５３…ストリップ導体、
６１，６２…伝送線路、
６３…インダクタ、
７１，７２…伝送線路、
８１…並列分岐回路、
８２，８３…直列分岐回路、
９１，９２，９３，９４，９５，９６…分岐点、
Ｌ２…スロット線路、
Ｌ１，Ｌ３…マイクロストリップ線路、
Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ４１，Ｐ４２、Ｐ５１，Ｐ５２，Ｐ６１，Ｐ６２、Ｐ７１，Ｐ７２，Ｐ８１，Ｐ８２，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２，Ｑ４１，Ｑ４２、Ｑ５１，Ｑ５２，Ｑ６１，Ｑ６２，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２…矩形放射パッチ導体、
ＰＰ１乃至ＰＰ５…ポート、
Ｔ１乃至Ｔ８，Ｔ１０，Ｔ１１乃至Ｔ２０…制御電圧印加端子。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビーム走査が可能な平面アレーアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、６０ＧＨｚ帯を用いたホームネットワークや映像伝送システムなどのアプリケーションが提案されている。６０ＧＨｚ帯では放射素子のサイズが小さいため多素子化に適しており、伝送距離の拡大やマルチパスの影響を低減する意味でも利得の高いアンテナを用いることが好ましい。
【０００３】
しかし、アンテナの利得を高くしていくとビーム幅が狭くなり、送受信機間のアライメントが難しくなる。そこで、電子制御によりビーム走査が可能なアンテナを用いれば、送信機と受信機間のアライメント精度の向上が期待できる。また、送受信機間の見通しがきかない場合にもアライメントが容易に行える。ビーム走査アンテナの構成としては、ＬＮＡ及び移相器を複数備える構成（アクティブフェイズドアレー）が考えられるが、これらのＭＭＩＣは非常に高価であり、低コスト化が困難となる。
【０００４】
ミリ波帯アンテナとして、低コスト、小型・軽量、且つ高周波回路との集積化に適した平面アンテナが検討されており、パッケージとの１体化に向けて多層基板を用いたマイクロストリップアレーアンテナが検討されている（例えば、非特許文献１参照。）。マイクロストリップアレーアンテナの給電回路は、マイクロストリップ線路を用いた並列分岐による分配回路より構成される場合が多いが、グランド面に形成したスロット線路を用いた直列分岐を利用する手法が提案されている（例えば、非特許文献２参照。）。また、多層基板においても、層間に配置されたグランド面に形成したスロット線路を用いた逆相分配回路のアンテナ給電回路への応用が提案されている（例えば、非特許文献３参照。）。
【０００５】
図３８は非特許文献４において開示された従来例の平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。図３８において、スロット１０２を除く裏面全面において、接地導体が形成された誘電体基板１００上に、スロット１０２の長手方向とは直交するように、給電用マイクロストリップ線路を構成するストリップ導体１０１を形成する。ここで、接地導体に形成されたスロット１０２によりスロット線路を構成している。さらに、ストリップ導体１０１を間に挟んでストリップ導体１０１の長手方向と平行となるように、２本のストリップ導体１３１，１３２が形成され、各ストリップ導体１３１，１３２の端部に矩形放射パッチ導体１１１，１１２，１２１，１２２が形成されている。ストリップ導体１０１のマイクロストリップ線路と、スロット線路とは並列分岐回路１４１により電磁的に結合され、各ストリップ導体１３１，１３２のマイクロストリップ線路とスロット線路とは直列分岐回路１４２により電磁的に結合されている。
【０００６】
以上のように構成された、従来例に係る平面アレーアンテナ装置においては、表面にマイクロストリップ線路を形成する一方、裏面にスロット線路を形成する両平面回路技術を活用することにより、分岐回路は直並列分岐回路で構成することができる。その結果、給電系全体においてインピーダンス変換回路が不要となり、かる線路中に曲がりのない簡易な構成となる。さらに、放射素子の構成もマイクロストリップ並列給電である従来型にない特徴、すなわちＥ面に対しても鏡面対称の構成が実現できる。その結果、アンテナの放射特性において相補性の効果を得ることができる。
【０００７】
【非特許文献１】
Ａ． Ｙａｍａｄａ ｅｔ ａｌ．， ”Ａ Ｐａｔｃｈ Ａｎｔｅｎｎａ Ａｒｒａｙ ｏｎ ａ Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｆｏｒ ６０ＧＨｚ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ３１ｓｔ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ｖｏｌ．１， ｐｐ．３７−４０， Ｌｏｎｄｏｎ， Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ， ２００１．
【非特許文献２】
江頭広三ほか，“給電系に両平面回路を用いた平面アレイアンテナの構成法”，電子情報通信学会技術報告，ＥＤ２００１−１５４，ＭＷ２００１−１１４，ｐｐ．１９−２２，２００１年１１月。
【非特許文献３】
Ｙ． Ａｍａｎｏ ｅｔ ａｌ．， ”Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅｓ ａｔ ６０ＧＨｚ”， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ２９ｔｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ｖｏｌ．２， ｐｐ．３０１−３０４， Ｍｕｎｉｃｈ， Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ， １９９９．
【非特許文献４】
江頭広三ほか，“給電系に両平面回路を用いた平面アレイアンテナ”，電子情報通信学会技術報告，Ａ−Ｐ２００１−１８３，ｐｐ．４１−４５，２００２年１月。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来技術に係る平面アレーアンテナ装置の構造では、スロット線路は基板表面の放射素子と基板裏面に形成した回路との接続の役目も果たすため、放射素子と高周波回路をグランド面により分離することができ、高周波回路との集積化に適している。しかし、これらのアンテナではビームの方向は固定であり、ビーム走査の機能は実現されていない。
【０００９】
また、非特許文献４において開示された平面アレーアンテナ装置においては、２×２素子、４×４素子などのＮ×Ｎ素子のアンテナ構造しか実現することができないため、扇状ビームなどの所定のビーム形状を形成可能なアンテナ装置を構成できなかった。
【００１０】
本発明の第１の目的は以上の問題点を解決し、扇状ビームなどの所定のビーム形状を形成可能な平面アレーアンテナ装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的はさらに、ビーム方向を変更可能な平面アレーアンテナ装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る平面アレーアンテナ装置は、誘電体基板に形成された給電用マイクロストリップ線路と、
上記誘電体基板の裏面において、上記給電用マイクロストリップ線路と実質的に直交するように形成されたスロット線路と、
上記誘電体基板において、上記スロット線路と、各第１の励振用マイクロストリップ線路の中間点で直交するように、互いに所定の同一の間隔で形成された同一の長さの複数本の第１の励振用マイクロストリップ線路と、
上記誘電体基板のおもて面において、上記各第１の励振用マイクロストリップ線路の両端部にそれぞれ接続するように形成された複数対の第１と第２の放射パッチ導体とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
ここで、上記スロット線路は、上記給電用マイクロストリップ線路と上記スロット線路との接続部分のインピーダンス整合を行うためのインピーダンス変換回路を含むことを特徴とする。
【００１４】
上記平面アレーアンテナ装置において、上記誘電体基板において、上記各第１の放射パッチ導体に接続され、上記各第１の放射パッチ導体から、上記各対応する第２の放射パッチ導体とは逆の方向に延在するように、互いに所定の同一の間隔で同一の長さで形成された複数本の第２の励振用マイクロストリップ線路と、
上記誘電体基板のおもて面において、上記各第２の励振用マイクロストリップ線路にそれぞれ接続するように形成された複数の第３の放射パッチ導体と、
上記誘電体基板において、上記各第２の放射パッチ導体に接続され、上記各第２の放射パッチ導体から、上記各対応する第１の放射パッチ導体とは逆の方向に延在するように、互いに所定の同一の間隔で同一の長さで形成された複数本の第３の励振用マイクロストリップ線路と、
上記誘電体基板のおもて面において、上記各第３の励振用マイクロストリップ線路にそれぞれ接続するように形成された複数の第４の放射パッチ導体とをさらに備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、上記平面アレーアンテナ装置において、給電用マイクロストリップ線路が形成された部分を除き、互いに隣接する第１の励振用マイクロストリップ線路の間に、上記誘電体基板において、上記スロット線路と、各第４の励振用マイクロストリップ線路の中間点で直交するように、上記各第１の励振用マイクロストリップ線路の線路長と比較して１波長だけ長い同一の長さの複数本の第４の励振用マイクロストリップ線路と、
上記誘電体基板のおもて面において、上記各第４の励振用マイクロストリップ線路の両端部にそれぞれ接続するように形成された複数対の第５と第６の放射パッチ導体とをさらに備えたことを特徴とする。
【００１６】
さらに、上記平面アレーアンテナ装置において、上記誘電体基板のおもて面において、互いに隣接する上記第１の励振用マイクロストリップ線路の間に形成され、上記スロット線路を伝搬する無線信号を所定の移相量で移相する移相器回路をさらに備え、上記移相量を制御することにより、上記平面アレーアンテナ装置のビームを走査することを特徴とする。
【００１７】
ここで、上記移相器回路は、
上記スロット線路と直交するように形成された連結用マイクロストリップ線路と、
上記連結用マイクロストリップ線路に接続された可変リアクタンス回路とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
さらに、上記平面アレーアンテナ装置において、上記スロット線路の両端をそれぞれ短絡状態で終端する終端回路と、
上記誘電体基板の裏面のスロット線路において、互いに隣接する上記第１の励振用マイクロストリップ線路と上記第４の励振用マイクロストリップ線路との間に、上記スロット線路を伝搬する無線信号を所定の移相量で移相する可変リアクタンス素子とをさらに備え、上記移相量を制御することにより、上記平面アレーアンテナ装置のビームを走査することを特徴とする。
【００１９】
またさらに、上記平面アレーアンテナ装置において、上記誘電体基板の裏面に配置された別の誘電体基板と、
上記別の誘電体基板の裏面において、互いに隣接する上記第１の励振用マイクロストリップ線路の間に形成され、上記スロット線路を伝搬する無線信号を所定の移相量で移相する移相器回路をさらに備え、上記移相量を制御することにより、上記平面アレーアンテナ装置のビームを走査することを特徴とする。
【００２０】
上記平面アレーアンテナ装置において、上記移相器回路は、
上記スロット線路と直交するように形成された連結用マイクロストリップ線路と、
上記連結用マイクロストリップ線路に接続された可変リアクタンス素子とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
第２の発明に係る平面アレーアンテナ装置は、第１の誘電体基板上に、第２の誘電体基板を形成し、上記第２の誘電体基板上に第３の誘電体基板を形成してなる３層構造の基板と、
第１の誘電体基板の裏面に形成された給電用マイクロストリップ線路と、
上記第１の誘電体基板と上記第２の誘電体基板との間の面において、上記給電用マイクロストリップ線路と実質的に直交するように形成されたスロット線路と、
上記第２の誘電体基板と上記第３の誘電体基板との間の面において、上記スロット線路と、各第１の励振用マイクロストリップ線路の中間点で直交するように、互いに所定の同一の間隔で形成された同一の長さの複数本の第１の励振用マイクロストリップ線路と、
上記第３の誘電体基板のおもて面において、上記各第１の励振用マイクロストリップ線路の両端部に位置し、それぞれ上記各第１の励振用マイクロストリップ線路と電磁的に結合するように形成された複数対の第１と第２の放射パッチ導体とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
ここで、上記スロット線路は、上記給電用マイクロストリップ線路と上記スロット線路との接続部分のインピーダンス整合を行うためのインピーダンス変換回路を含むことを特徴とする。
【００２３】
上記平面アレーアンテナ装置において、上記第２の誘電体基板と上記第３の誘電体基板との間の面において、上記各第１の放射パッチ導体に電磁的に結合され、上記各第１の放射パッチ導体から、上記各対応する第２の放射パッチ導体とは逆の方向に延在するように、互いに所定の同一の間隔で同一の長さで形成された複数本の第２の励振用マイクロストリップ線路と、
上記第３の誘電体基板のおもて面において、上記各第２の励振用マイクロストリップ線路にそれぞれ電磁的に結合するように形成された複数の第３の放射パッチ導体と、
上記第２の誘電体基板と上記第３の誘電体基板との間の面において、上記各第２の放射パッチ導体に電磁的に結合され、上記各第２の放射パッチ導体から、上記各対応する第１の放射パッチ導体とは逆の方向に延在するように、互いに所定の同一の間隔で同一の長さで形成された複数本の第３の励振用マイクロストリップ線路と、
上記第３の誘電体基板のおもて面において、上記各第３の励振用マイクロストリップ線路にそれぞれ電磁的に結合するように形成された複数の第４の放射パッチ導体とをさらに備えたことを特徴とする。
【００２４】
また、上記平面アレーアンテナ装置において、上記第１の誘電体基板の裏面において、互いに隣接する上記第１の励振用マイクロストリップ線路の間に形成され、上記スロット線路を伝搬する無線信号を所定の移相量で移相する移相器回路をさらに備え、上記移相量を制御することにより、上記平面アレーアンテナ装置のビームを走査することを特徴とする。
【００２５】
ここで、上記移相器回路は、
上記スロット線路と直交するように形成された連結用マイクロストリップ線路と、
上記連結用マイクロストリップ線路に接続された可変リアクタンス素子とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。以下の実施形態においては、１つの低雑音増幅器を用いて構成可能なビーム走査アンテナであって、例えば６０ＧＨｚ帯における平面ビーム走査アンテナの実現を目的として、マイクロストリップ線路からスロット線路への並列分岐、スロット線路からマイクロストリップ線路への直列分岐を用い、直列給電方式により各放射素子に給電するパッチアレーアンテナと、可変容量ダイオードを用いた移相器によるビーム走査を提案する。なお、平面アレーアンテナ装置の設計目標は、アンテナ利得を１８ｄＢｉとし、帯域幅を５９〜６２ＧＨｚとしている。
【００２７】
なお、以下の図面において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００２８】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明に係る第１の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ’線についての断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ’線についての断面図である。第１の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、２×６素子のアレーアンテナを構成したことを特徴としている。
【００２９】
図１乃至図３に示すように、スロット１０ａを除く裏面全面において、接地導体１０が形成された誘電体基板１１上に、スロット１０ａの長手方向とは直交するように、給電用マイクロストリップ線路Ｌ１を構成するストリップ導体２１を形成する。ここで、接地導体１０に形成されたスロット１０ａによりスロット線路を構成している。さらに、ストリップ導体２１を間に挟んでストリップ導体２１の長手方向と平行となるように、左側３本で右側３本のストリップ導体２２が間隔λｇで（ここで、λｇはスロット線路Ｌ２の管内波長である。）かつ各ストリップ導体２２の中間部でスロット１０ａと直交しかつ同一の長さで形成され、また、各ストリップ導体２２の両端部に矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ４１，Ｐ４２，Ｐ５１，Ｐ５２，Ｐ６１，Ｐ６２が各ストリップ導体２２と電気的に接続されるように形成されている。ここで、スロット１０ａの図１の図上上側に、６個の矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１，Ｐ４１，Ｐ５１，Ｐ６１が間隔λｇで並置され、スロット１０ａの図１の図上下側に、６個の矩形放射パッチ導体Ｐ１２，Ｐ２２，Ｐ３２，Ｐ４２，Ｐ５２，Ｐ６２が間隔λｇで並置されている。
【００３０】
図１乃至図３の誘電体基板１１を挟設する接地導体１０とストリップ導体２１とにより給電用マイクロストリップ線路Ｌ１を構成し、スロット１０ａを挟設する両側の接地導体１０，１０によりスロット線路Ｌ２を構成し、誘電体基板１１を挟設する接地導体１０と各ストリップ導体２２とにより励振用マイクロストリップ線路Ｌ３を構成している。
【００３１】
また、ストリップ導体２１のマイクロストリップ線路Ｌ１と、スロット線路Ｌ２とは並列分岐回路８１により電磁的に結合され、各ストリップ導体２２のマイクロストリップ線路Ｌ３とスロット線路Ｌ２とは直列分岐回路８２により電磁的に結合されている。なお、並列分岐回路８１において、マイクロストリップ線路Ｌ１の左右両側のそれぞれλｇ／４の長さにおいてスロット線路Ｌ２の幅を他の部分と比較して広げることにより、マイクロストリップ線路Ｌ１とスロット線路Ｌ２との接続部分から左右のスロット線路Ｌ２を見たときのインピーダンスが、当該接続部分からマイクロストリップ線路Ｌ１を見たときのインピーダンスに実質的に概略一致させるためのインピーダンス変換回路１０ｂが形成されている。
すなわち、インピーダンス変換回路１０ｂは、マイクロストリップ線路Ｌ１とスロット線路Ｌ２との接続部分のインピーダンス整合を行うためのインピーダンス変換回路である。
【００３２】
本実施形態においては、インピーダンス変換回路１０ｂを形成しているが、本発明はこれに限らず、マイクロストリップ線路Ｌ１とスロット線路Ｌ２との接続部分のインピーダンス整合が行われるように、これら２つの線路を形成するときは不要である。このことは他の実施形態や変形例にも適用可能である。
【００３３】
また、ストリップ導体２１の上側端部は、当該インピーダンス変換回路１０ｂのスロット上端から約λｇ／４だけ突出するように延在して形成することにより終端短絡とし、無反射終端部を形成している。さらに、スロット１０ａの左右両端部はそれぞれ、最左側のストリップ導体２２及び最右側のストリップ導体２２から約λｇ／４だけ突出するように延在して形成することにより終端短絡とし、無反射終端部を形成している。
【００３４】
以上のように構成された平面アレーアンテナ装置において、給電用マイクロストリップ線路Ｌ１を介して無線信号が給電され、並列分岐回路８１により、マイクロストリップ線路Ｌ１からスロット線路Ｌ２の中間点より左右の方向に無線信号が分配された後、分配された無線信号は、スロット線路Ｌ２を介して各マイクロストリップ線路Ｌ３に対して直列分岐回路８２により直列給電方式により分配される。図１のストリップ導体２１の右側において、各マイクロストリップ線路Ｌ３は、スロット線路Ｌ２上にλｇ間隔で配置されているため、矩形放射パッチ導体Ｐ４１，Ｐ５１，Ｐ６１は、スロット線路Ｌ２の損失を無視すれば原理的に同相でかつ同振幅で励振される。また、図１のストリップ導体２１の左側においても、各マイクロストリップ線路Ｌ３は、スロット線路Ｌ２上にλｇ間隔で配置されているため、矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１は、スロット線路Ｌ２の損失を無視すれば原理的に同相でかつ同振幅で励振される。さらに、スロット線路Ｌ２から各マイクロストリップ線路Ｌ３への分岐は直列分岐となり、無線信号は図１の上下方向で逆相分配される。ここで、スロット線路Ｌ２の上側と下側の矩形放射パッチ導体へは逆方向より給電するため、すべての放射パッチ導体は同相でかつ同振幅で励振される。従って、当該平面アレーアンテナ装置を用いて、図１の紙面に対して垂直な方向を中心として、所定のビーム形状で無線信号を放射することができる。
【００３５】
以上のように構成された平面アレーアンテナ装置においては、２×６素子のアレーアンテナを構成しているが、このような構成の給電回路により横方向に素子数を増やし、２×Ｎ素子の放射パッチアレーを構成することが可能である。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
図４は本発明に係る第２の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。第２の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、図１の第１の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置に比較して、以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）各矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１，Ｐ４１，Ｐ５１，Ｐ６１の上側にそれぞれ、それに連結された連結用ストリップ導体２３を介して矩形放射パッチ導体Ｑ１１，Ｑ２１，Ｑ３１，Ｑ４１，Ｑ５１，Ｑ６１を、下側の矩形放射パッチ導体からの間隔λｇで形成したこと。
（２）各矩形放射パッチ導体Ｐ１２，Ｐ２２，Ｐ３２，Ｐ４２，Ｐ５２，Ｐ６２の下側にそれぞれ、それに連結された連結用ストリップ導体２４を介して矩形放射パッチ導体Ｑ１２，Ｑ２２，Ｑ３２，Ｑ４２，Ｑ５２，Ｑ６２を、上側の矩形放射パッチ導体からの間隔λｇで形成したこと。
【００３７】
なお、各連結用ストリップ導体２３と、各ストリップ導体２２と、各連結用ストリップ導体２４とは一直線上に延在するように形成される。また、誘電体基板１１を挟設する接地導体１０と、各ストリップ導体２３によりそれぞれマイクロストリップ線路を構成し、誘電体基板１１を挟設する接地導体１０と、各ストリップ導体２４によりそれぞれマイクロストリップ線路を構成し、各マイクロストリップ線路とも給電用伝送線路として用いることができる。なお、その他の構成は第１の実施形態と同様に構成される。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、図４に示すように、第１の実施形態の各矩形放射パッチ導体から上下方向に間隔λｇだけ離れた位置に２つ目の矩形放射パッチ導体を配置し、１つ目の矩形放射パッチ導体よりマイクロストリップ線路を介して給電する構成とすることにより、上下方向にも多素子化を行うことができる。
【００３９】
＜第３の実施形態＞
図５は本発明に係る第３の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。第３の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、図１に図示した第１の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置に比較して以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）互いに隣接する２本のストリップ導体２２の中間点において、ストリップ導体２２の長手方向と平行となるようにストリップ導体２５を形成し、その両端部に矩形放射パッチ導体Ｒ１１，Ｒ１２；Ｒ２１，Ｒ２２；Ｒ３１，Ｒ３２；Ｒ４１，Ｒ４２を連結して形成している。
（２）各矩形放射パッチ導体Ｒ１１，Ｒ１２；Ｒ２１，Ｒ２２；Ｒ３１，Ｒ３２；Ｒ４１，Ｒ４２の形成位置は、第１の実施形態の矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２；Ｐ２１，Ｐ２２；Ｐ３１，Ｐ３２；Ｐ４１，Ｐ４２；Ｐ５１，Ｐ５２；Ｐ６１，Ｐ６２の形成位置に比較して、各ストリップ導体２５の長さが上側及び下側の両方で長くなるように、図５の図上の上下方向でλｇ／２だけシフトさせている。
なお、その他の構成は第１の実施形態の構成と同様である。
【００４０】
以上のように構成された第３の実施形態においては、各ストリップ導体２２及び２５は互いに間隔λｇ／２で並置され、これにより、各矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｒ１１，Ｐ２１，Ｒ２１，Ｐ３１；Ｐ１２，Ｒ１２，Ｐ２２，Ｒ２２，Ｐ３２；Ｐ４１，Ｒ３１，Ｐ５１，Ｒ４１，Ｐ６１；Ｐ４２，Ｒ３２，Ｐ５２，Ｒ４２，Ｐ６２はこれらの順序で互いに横方向では間隔λｇ／２で並置されている。従って、各ストリップ導体２５の長さは、各ストリップ導体２２の長さに比較してλｇだけ長い。また、誘電体基板１１を挟設する各ストリップ導体２５と、接地導体１０により別のマイクロストリップ線路を構成している。ここで、スロット１０ａのスロット線路と、当該別のマイクロストリップ線路とは直交しており、その直交点で第１の実施形態と同様に直列分岐回路２５を構成している。
【００４１】
従って、スロット線路に給電された無線信号は、直列分岐回路２５によりストリップ導体２５のマイクロストリップ線路に直列分岐して分配された後、すべての矩形放射パッチ導体に対して同相でかつ同振幅で励振され、当該平面アレーアンテナ装置を用いて、図５の紙面に対して垂直な方向を中心として、所定のビーム形状で無線信号を放射することができる。この第３の実施形態においては、矩形放射パッチ導体の数を第１の実施形態に比較して増大させることができるので、誘電体基板１１の同一の面積で多数の矩形放射パッチ導体を形成することができ、アンテナ利得を大幅に増大させることができるという特有の効果を有する。
【００４２】
＜第４の実施形態＞
図６は本発明に係る第４の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。第４の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、図１に図示した第１の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置に比較して以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）ストリップ導体２１の左側のスロット１０ａにおいて、互いに隣接するストリップ導体２２の間の中間点及びストリップ導体２２とストリップ導体２１との間の中間点にそれぞれ、スロット１０ａの対応する両側の接地導体１０に接続される移相器２６を設けた。
（２）ストリップ導体２１の右側のスロット１０ａにおいて、互いに隣接するストリップ導体２２の間の中間点及びストリップ導体２２とストリップ導体２１との間の中間点にそれぞれ、スロット１０ａの対応する両側の接地導体１０に接続される移相器２７を設けた。
【００４３】
ここで、各移相器２６，２７はそれぞれ例えば可変リアクタンス素子又は回路であって、それぞれ制御電圧接続端子Ｔ１乃至Ｔ８に接続され、制御電圧接続端子Ｔ１乃至Ｔ８に印加する制御電圧を変化することにより、移相器２６，２７のリアクタンス値を変化させ、これにより、スロット線路を伝搬する無線信号の位相を変化させる。本実施形態においては、各移相器２６では、例えば正の同一の移相量で無線信号を移相し、各移相器２７では、例えば負の同一の移相量で無線信号を移相することにより、ストリップ導体２１のマイクロストリップ線路から見て外側の矩形放射パッチ導体にゆくほど無線信号に対する移相量が大きくなる。従って、当該平面アレーアンテナ装置から放射する無線信号のビーム方向を、図６の紙面に対して垂直な方向から横方向（図の左右方向）に走査させることができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、簡単な構成でビーム走査可能な平面アレーアンテナ装置を構成することができる。
【００４５】
図７は本発明に係る第４の実施形態の変形例である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。当該変形例では、各移相器２６の可変リアクタンス値と、各移相器２７の可変リアクタンス値とを互いに逆の符号のリアクタンス値を設定するように構成し、各移相器２６，２７に接続された１個の制御電圧印加端子Ｔ１０に対して同一の制御電圧を印加することにより、図６の第４の実施形態と同様に動作させ、当該平面アレーアンテナ装置から放射する無線信号のビーム方向を、図７の紙面に対して垂直な方向から横方向（図の左右方向）に走査させることができる。
【００４６】
＜第５の実施形態＞
図８は本発明に係る第５の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。第５の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、図６の第４の実施形態に比較して、以下の相違点を有する個とを特徴としている。すなわち、各移相器２６，２７をそれぞれ、ストリップ導体２８と、可変リアクタンス回路２９と、これらを接続する接続ワイヤ３０とからなる移相器回路を２つ備えて構成する。
【００４７】
当該移相器回路について以下に具体的に説明する。互いに隣接する２本のストリップ導体２２の間にそれぞれ２つの移相器回路を形成し、また、ストリップ導体２１とストリップ導体２２との間にそれぞれ、１つの移相器回路を形成する。
１つの移相器回路において、スロット線路に直交しかつストリップ導体２２の長手方向に平行に、ストリップ導体２８を形成し、当該ストリップ導体２８の上側に所定の間隔だけ離れて可変リアクタンス回路２９を形成し、ストリップ導体２８の上側端部と可変リアクタンス回路２９とを接続ワイヤ３０により接続する。
ここで、誘電体基板１１を挟設する接地導体１０とストリップ導体２８とにより、連結用マイクロストリップ線路を構成する。さらに、各可変リアクタンス回路２９にはそれぞれ制御電圧印加端子Ｔ１１乃至Ｔ２０が接続される。
【００４８】
以上のように構成された平面アレーアンテナ装置において、各制御電圧印加端子Ｔ１１乃至Ｔ２０に対して所定の制御電圧を印加することにより、各可変リアクタンス回路２９の可変リアクタンス値を変化させ、これにより、ストリップ導体２８が形成された位置でのインピーダンスを変化させる。このとき、スロット線路を伝搬する無線信号を各ストリップ導体２８の位置で移相させることにより、ストリップ導体２１のマイクロストリップ線路から見て外側の矩形放射パッチ導体にゆくほど無線信号に対する移相量が大きくなる。従って、当該平面アレーアンテナ装置から放射する無線信号のビーム方向を、図８の紙面に対して垂直な方向から横方向（図の左右方向）に走査させることができる。
【００４９】
＜第６の実施形態＞
図９は本発明に係る第６の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図であり、図１０は図９の平面アレーアンテナ装置の裏面の構成を示す背面図である。第６の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、図５の第３の実施形態に比較して以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）互いに隣接する各ストリップ導体２２の間の中間点、及びストリップ導体２２とストリップ導体２１との相臺の中間点にそれぞれ、移相器を構成するための可変容量ダイオード３２を、スロット１０ａの互いに対向する接地導体１０の間に接続したこと。なお、ストリップ導体２１の左側に位置する可変容量ダイオード３２の極性の接続方法と、ストリップ導体２１の右側に位置する可変容量ダイオード３２の極性の接続方法とを逆にした。図１０の例では、前者の場合、可変容量ダイオード３２のアノードを下側の接地導体１０に接続し、そのカソードを上側の接地導体１０に接続した。また、後者の場合、可変容量ダイオード３２のアノードを上側の接地導体１０に接続し、そのカソードを下側の接地導体１０に接続した。なお、各可変容量ダイオード３２の２つの端子にはそれぞれ、高周波阻止用インダクタを介して制御電圧印加端子を接続する。
（２）左端のストリップ導体２２から左側へλｇ／４の位置に、スロット線路を終端するＭＩＭキャパシタ（金属−絶縁体−金属の順序で接合されたキャパシタ）３１を、スロット１０ａの互いに対向する接地導体１０の間に接続し、右端のストリップ導体２２から右側へλｇ／４の位置に、スロット線路を終端するＭＩＭキャパシタ（金属−絶縁体−金属の順序で接合されたキャパシタ）３１を、スロット１０ａの互いに対向する接地導体１０の間に接続したこと。
【００５０】
以上のように構成された平面アレーアンテナ装置において、各制御電圧印加端子に対して所定の制御電圧を印加することにより、各可変容量ダイオード３２の可変容量値を変化させ、これにより、可変容量ダイオード３２の接続位置でのインピーダンスを変化させる。このとき、スロット線路を伝搬する無線信号を各当該接続位置で移相させることにより、ストリップ導体２１のマイクロストリップ線路から見て外側の矩形放射パッチ導体にゆくほど無線信号に対する移相量が大きくなる。従って、当該平面アレーアンテナ装置から放射する無線信号のビーム方向を、図１０の紙面に対して垂直な方向から横方向（図の左右方向）に走査させることができる。
【００５１】
＜第７の実施形態＞
図１１は本発明に係る第７の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図であり、図１２は図１１の平面アレーアンテナ装置の裏面の構成を示す背面図である。第７の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、図１の第１の実施形態に比較して以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）第１の実施形態に係る２×６素子のアレーアンテナに対して、第７の実施形態に係るアレーアンテナは２×４素子のアレーアンテナである。
（２）接地導体１０の下側に誘電体基板１２を配置した。
（３）互いに隣接する２本のストリップ導体２２の間に２つの移相器回路（後述）を誘電体基板１２上に形成した。
【００５２】
図１２において、１つの移相器回路は、ストリップ導体４１と、接続用ストリップ導体４２と、短絡用扇形導体４３と、可変容量ダイオード４４と、スルーホール導体４５と，抵抗４６とを備えて構成される。ここで、ストリップ導体４１は、スロット１０ａと直交しかつストリップ導体２２の長手方向と平行となるように形成される。ストリップ導体４１の上側端部には、接続用ストリップ導体４２と、それに連結された短絡用扇形導体４３とが誘電体基板１２上に形成され、当該短絡用扇形導体４３の連結点は短絡状態となり、この連結点に抵抗４６を介して制御電圧印加端子Ｔ１０が接続される。また、ストリップ導体４１とストリップ導体４２との間の連結点に、可変容量ダイオード４４を介してスルーホール導体４５が接続される。このスルーホール導体４５は、誘電体基板１２を厚さ方向に貫通して接地導体１０に接続される。なお、ストリップ導体２１の左側の可変容量ダイオード４４の極性の接続方法は、ストリップ導体２１の右側の可変容量ダイオード４４の極性の接続方法とは逆であり、図１２の一例では、ストリップ導体２１の左側の可変容量ダイオード４４のアノードはストリップ導体４１の上側端部に接続され、そのカソードはスルーホール導体４５に接続される一方、ストリップ導体２１の右側の可変容量ダイオード４４のカソードはストリップ導体４１の上側端部に接続され、そのアノードはスルーホール導体４５に接続される。また、誘電体基板１２を挟設するストリップ導体４１と接地導体１０により連結用マイクロストリップ線路を構成しており、当該連結用マイクロストリップ線路はスロット線路と電磁的に結合される。
【００５３】
以上のように構成された平面アレーアンテナ装置において、制御電圧印加端子Ｔ１０に対して所定の制御電圧を印加することにより、各可変容量ダイオード４４の可変容量値を変化させ、これにより、可変容量ダイオード４４が接続されたストリップ導体４１とスロット１０ａとの交差位置でのインピーダンスを変化させる。このとき、スロット線路を伝搬する無線信号を各当該交差位置で移相させることにより、ストリップ導体２１のマイクロストリップ線路から見て外側の矩形放射パッチ導体にゆくほど無線信号に対する移相量が大きくなる。従って、当該平面アレーアンテナ装置から放射する無線信号のビーム方向を、図１１の誘電体基板１１の上側面に対して垂直な方向から横方向（図の左右方向）に走査させることができる。なお、可変容量ダイオード４４などの移相器回路を誘電体基板１２の裏面に形成することにより、当該アンテナ装置の上面に移相器回路を形成することなくスマートな外観とすることができる。
【００５４】
以上の実施形態においては、誘電体基板１２の裏面に移相器回路を形成しているが、本発明はこれに限らず、これを形成しなくてもよい。
【００５５】
＜第８の実施形態＞
図１３は本発明に係る第８の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図であり、図１４は図１３の平面アレーアンテナ装置の裏面の構成を示す背面図である。第８の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、図４の第２の実施形態に比較して以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）誘電体基板１２上にスロット１０ａ及びインピーダンス変換回路１０ｂを有する接地導体１０を形成し、その接地導体１０上に、ストリップ導体２１及びストリップ導体５１，５２，５３を形成した後、誘電体基板１３を形成し、その誘電体基板１３上に矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２，Ｑ１１，Ｑ１２；Ｐ２１，Ｐ２２，Ｑ２１，Ｑ２２；Ｐ３１，Ｐ３２，Ｑ３１，Ｑ３２；Ｐ４１，Ｐ４２，Ｑ４１，Ｑ４２を形成した。なお、矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２，Ｑ１１，Ｑ１２；Ｐ２１，Ｐ２２，Ｑ２１，Ｑ２２；Ｐ３１，Ｐ３２，Ｑ３１，Ｑ３２；Ｐ４１，Ｐ４２，Ｑ４１，Ｑ４２の形成の配置関係は、第２の実施形態と同様である。
（２）誘電体基板１２の裏面上の６つの移相器回路については、図１４に示すように、図１２の移相器回路と同様に形成した。
【００５６】
図１３において、誘電体基板１１を挟設する接地導体１０及びストリップ導体２１により給電用マイクロストリップ線路を構成し、接地導体１０に形成されたスロット１０ａによりスロット線路を構成している。ストリップ導体５１，５２，５３は、ストリップ導体２１の長手方向と平行であって、スロット１０ａと直交するように誘電体基板１１と誘電体基板１３との間に形成されている。ここで、誘電体基板１１を挟設する接地導体１０及びストリップ導体５１，５２，５３によりそれぞれ給電用マイクロストリップ線路を構成する。例えば、左端部の矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２，Ｑ１１，Ｑ１２への給電回路においては、スロット線路を伝搬する無線信号が直列分岐回路８２により分岐されてストリップ導体５１のマイクロストリップ線路に分配された後、矩形放射パッチ導体Ｐ１１及びＰ１２を励振するとともに、当該無線信号はストリップ導体５２のマイクロストリップ線路を介して矩形放射パッチ導体Ｑ１１を励振する一方、ストリップ導体５３のマイクロストリップ線路を介して矩形放射パッチ導体Ｑ１２を励振する。また、他の矩形放射パッチ導体Ｐ２１，Ｐ２２，Ｑ２１，Ｑ２２；Ｐ３１，Ｐ３２，Ｑ３１，Ｑ３２；Ｐ４１，Ｐ４２，Ｑ４１，Ｑ４２への励振も同様に行われる。
【００５７】
以上のように構成された平面アレーアンテナ装置において、各矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２，Ｑ１１，Ｑ１２；Ｐ２１，Ｐ２２，Ｑ２１，Ｑ２２；Ｐ３１，Ｐ３２，Ｑ３１，Ｑ３２；Ｐ４１，Ｐ４２，Ｑ４１，Ｑ４２は、第２の実施形態と同様に、無線信号により同相でかつ実質的に同振幅で励振される。また、本実施形態においては、第２の実施形態と同様に、上下方向にも多素子化を行うことができるという効果を有している。さらに、図１４に示すような６個の移相器回路を形成することにより、ビーム方向を走査可能な平面アレーアンテナ装置を構成できる。また、図１３に示すように、給電用マイクロストリップ線路及びスロット線路を形成した層と、矩形放射パッチ導体を形成した層とを分離したので、給電線路を伝搬する無線信号による影響を受けないビーム形状を有する無線信号を放射できる。なお、可変容量ダイオード４４などの移相器回路を誘電体基板１２の裏面に形成することにより、当該アンテナ装置の上面に移相器回路を形成することなくスマートな外観とすることができる。
【００５８】
＜第９の実施形態＞
図１５は本発明に係る第９の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図であり、図１６は図１５のＣ−Ｃ’線についての断面図であり、図１７は図１５のＤ−Ｄ’線についての断面図である。第９の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、図１乃至図３の第１の実施形態に比較して以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）第１の実施形態に係る２×６素子のアレーアンテナに対して、２×４素子のアレーアンテナである。
（２）裏面にストリップ導体２１が形成された誘電体基板１２上に、スロット１０ａ及びインピーダンス変換回路１０ｂを有する接地導体１０を形成し、その接地導体１０上に誘電体基板１１を形成し、その誘電体基板１１上に、ストリップ導体２２を形成した後、誘電体基板１３を形成し、その誘電体基板１３上に矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２；Ｐ２１，Ｐ２２；Ｐ３１，Ｐ３２；Ｐ４１，Ｐ４２を形成した。なお、矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２；Ｐ２１，Ｐ２２；Ｐ３１，Ｐ３２；Ｐ４１，Ｐ４２の形成の配置関係は、ストリップ導体２１の左側に４個の矩形放射パッチ導体を形成し、その右側に４個の矩形放射パッチ導体を形成することを除いて第１の実施形態と同様である。
【００５９】
図１５乃至図１７において、誘電体基板１２を挟設するストリップ導体２１と接地導体１０とによりマイクロストリップ線路Ｌ１を構成し、接地導体１０にスロット１０ａを形成することによりスロット線路Ｌ２を構成し、誘電体基板１１を挟設するストリップ導体２２と接地導体１０によりマイクロストリップ線路を構成する。例えば、左端部の矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２への給電回路においては、スロット線路Ｌ２を伝搬する無線信号が直列分岐回路８２により分岐されてストリップ導体２２のマイクロストリップ線路Ｌ３に分配された後、矩形放射パッチ導体Ｐ１１及びＰ１２を励振する。また、他の矩形放射パッチ導体Ｐ２１，Ｐ２２；Ｐ３１，Ｐ３２；Ｐ４１，Ｐ４２への励振も同様に行われる。
【００６０】
なお、本発明者により試作した第９の実施形態の実施例に係る平面アレーアンテナ装置においては、誘電体基板１１，１２及び誘電体基板１３はそれぞれ比誘電率２．２を有し、厚さ１２７μｍを有する。
【００６１】
以上のように構成された平面アレーアンテナ装置において、各矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２；Ｐ２１，Ｐ２２；Ｐ３１，Ｐ３２；Ｐ４１，Ｐ４２は、第１の実施形態と同様に、無線信号により同相でかつ実質的に同振幅で励振される。また、図１５乃至図１７に示すように、給電用マイクロストリップ線路及びスロット線路を形成した層と、矩形放射パッチ導体を形成した層とを分離したので、給電線路を伝搬する無線信号による影響を受けないビーム形状を有する無線信号を放射できる。
【００６２】
図１８は本発明に係る第９の実施形態の変形例である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。当該変形例では、第９の実施形態に比較して、２×８素子のアレーアンテナを構成している。ここで、ストリップ導体２１の左側に、矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２；Ｐ２１，Ｐ２２；Ｐ３１，Ｐ３２；Ｐ４１，Ｐ４２が形成され、ストリップ導体２１の右側に、矩形放射パッチ導体Ｐ５１，Ｐ５２；Ｐ６１，Ｐ６２；Ｐ７１，Ｐ７２；Ｐ８１，Ｐ８２が形成されている。従って、当該変形例では、第９の実施形態に比較して、スロット１０ａの長手方向に素子数を増大させることができ、２×Ｎ素子のアレーアンテナ（Ｎは複数である。）を構成することができる。
【００６３】
図２３は図１５に図示した第９の実施形態の平面アレーアンテナ装置における給電回路の構成を示す回路図であり、図２４は図２３の分岐点９１から分岐点９２までのインピーダンス整合を示すスミスチャートであり、図２５は図２３の分岐点９２から分岐点９３までのインピーダンス整合を示すスミスチャートである。これら図２３乃至図２５を参照して、第９の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置の給電回路の給電回路の設計方法について以下に説明する。
【００６４】
図２３の等価回路においては、マイクロストリップ線路、スロット線路共に理想的な伝送線路モデルにより表現している。また、信号源インピーダンス及びマイクロストリップ線路Ｌ１の特性インピーダンスはＺｓとし、スロット線路Ｌ２から各矩形放射パッチ導体（放射素子）を見込んだインピーダンスをＺｐｌ／２とした。ストリップ導体２１のマイクロストリップ線路からスロット線路への並列分岐回路８１は、分岐点９１で分岐された２つの伝送線路７１，７２で表されている。スロット線路Ｌ２からマイクロストリップ線路Ｌ３への分岐は直列分岐回路８２となるため、等価回路では入力インピーダンスＺｐｌを有する負荷が接続されていると考える。当該直列分岐回路８２での分岐点を符号９２で表している。ここで、入力インピーダンスＺｐｌを有する負荷がλｇ間隔で接続されているため、分岐点９２より右側を見たインピーダンスはＺｐｌ／２となる。インピーダンス整合をとるためには、分岐点９１において右側を見たインピーダンスが２Ｚｓとなれば良く、これは、それぞれλｇ／４長で特性インピーダンスＺｍの伝送線路７１，７２を備えたインピーダンス変換回路１０ｂにより簡単に実現できる。これらのインピーダンス整合のスミスチャートを図２４及び図２５に示している。さらに、当該アンテナ装置の構造においては、スロット線路Ｌ２の幅を調節することにより、その特性インピーダンスＺｆを変化させることができ、インピーダンス整合をとることができる。
【００６５】
図２６は第９の実施形態の変形例である（ｍ×ｎ）素子の平面アレーアンテナ装置における給電回路の構成を示す回路図であり、図２７は図２６の分岐点９２から分岐点９１までのインピーダンス整合を示すスミスチャートである。図２６及び図２７に示すように、（ｍ×ｎ）素子に対しても、上述と同様にインピーダンス整合を行うことができる。
【００６６】
＜第１０の実施形態＞
図１９は本発明に係る第１０の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図であり、図２０は図１９の平面アレーアンテナ装置の一部の詳細構成を示す斜視図であり、図２１は図１９の平面アレーアンテナ装置の裏面の構成を示す背面図である。第１０の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置は、第９の実施形態に比較して以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）図１５の各ストリップ導体２２をストリップ導体５１とした。
（２）各矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１，Ｐ４１の図１９の図上上側に、図１３の第８の実施形態と同様に、ストリップ導体５２及び矩形放射パッチ導体Ｑ１１，Ｑ２１，Ｑ３１，Ｑ４１を形成した。
（３）各矩形放射パッチ導体Ｐ１２，Ｐ２２，Ｐ３２，Ｐ４２の図１９の図上下側に、図１３の第８の実施形態と同様に、ストリップ導体５３及び矩形放射パッチ導体Ｑ１２，Ｑ２２，Ｑ３２，Ｑ４２を形成した。
（４）図２１に示すように、それぞれストリップ導体４１と可変容量ダイオード４４とを含む６個の移相器回路を備えた。
【００６７】
なお、スロット１０ａの上側又は下側にある１対の矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｑ１１；Ｐ２１，Ｑ２１；Ｐ３１，Ｑ３１；Ｐ４１，Ｑ４１；Ｐ１２，Ｑ１２；Ｐ２２，Ｑ２２；Ｐ３２，Ｑ３２；Ｐ４２，Ｑ４２の間の間隔を、ストリップ導体５２又は５３のマイクロストリップ線路の管内波長に設定している。
【００６８】
図２１において、互いに隣接するストリップ導体５１の間にそれぞれ２個の移相器回路を形成している。ストリップ導体４１は、スロット１０ａと直交しかつストリップ導体５１の長手方向と平行となるように形成され、その上側端部には可変容量ダイオード４４のアノードが接続され、そのカソードは接地されている。ストリップ導体２１の左側の３個の移相器回路において、各可変容量ダイオード４４のアノードはともに接続されて、制御電圧Ｖｃ１を印加する制御電圧印加端子Ｔ２１に接続される。また、ストリップ導体２１の右側の３個の移相器回路において、各可変容量ダイオード４４のアノードはともに接続されて、制御電圧Ｖｃ２を印加する制御電圧印加端子Ｔ２２に接続される。
【００６９】
以上のように構成された平面アレーアンテナ装置において、例えば、図２０の左端部の矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｑ１１への給電回路においては、図２０に示すように、スロット線路を伝搬する無線信号が直列分岐回路８２により分岐されてストリップ導体５１のマイクロストリップ線路に分配された後、矩形放射パッチ導体Ｐ１１を励振するとともに、当該無線信号はストリップ導体５２のマイクロストリップ線路を介して矩形放射パッチ導体Ｑ１１を励振する。また、他の矩形放射パッチ導体Ｐ１２，Ｑ１２；Ｐ２１，Ｐ２２，Ｑ２１，Ｑ２２；Ｐ３１，Ｐ３２，Ｑ３１，Ｑ３２；Ｐ４１，Ｐ４２，Ｑ４１，Ｑ４２への励振も同様に行われる。また、各制御電圧印加端子Ｔ２１，Ｔ２２に対してそれぞれ所定の制御電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２を印加することにより、第８の実施形態と同様にビーム走査可能なアレーアンテナを構成できる。
【００７０】
次いで、本実施形態に係る平面アレーアンテナ装置について以下詳細に説明する。本実施形態において、直列給電方式を採用する目的は、図１９に示すように、スロット線路と直交するようにλｇ間隔で配置した、誘電体基板１１上のマイクロストリップ線路間に可変容量ダイオード４４を用いた移相器回路を配置することにより、ビーム走査を実現するところにある。このような構成とすれば、当該アンテナ装置の中心より外側の矩形放射パッチ導体の素子ほど位相変化量が大きくなるため、移相器回路の構成が簡素になり、低コスト化が期待できる。移相器回路は、矩形放射パッチ導体の形成面とは反対面である誘電体基板１２の裏面に配置する構成としている。各移相器回路は、ストリップ導体４１のマイクロストリップ線路からなる伝送線路６１（長さ：λｇ１／４＋α（ここで、λｇ１は誘電体基板１２を挟設して形成されるマイクロストリップ線路の管内波長である。））と可変容量ダイオード４４により構成することができる。これは、図２２に示すように、λｇ１／４の長さを有する伝送線路６１の先端にインダクタ６３と可変容量ダイオード４４の容量が直列に接続されたものと等価である。このような構成とするのは、スロット線路の中間点より左右の方向に給電するため、アンテナ装置の左右の方向で位相変化量の符号を反転させる必要があるためである。ストリップ導体２１の左右に位置する各可変容量ダイオード４４に対して独立に制御電圧（Ｖｃ１，Ｖｃ２）を印加することにより容量値を（ＣＶｃ１，ＣＶｃ２）とし、ビーム方向の制御を行うことができる。
【００７１】
なお、図２１に示す移相器回路については、図１５乃至図１７の第９の実施形態や、図１８の第９の実施形態の変形例に対しても適用できる。
【００７２】
【実施例】
図２８は、第９の実施形態において移相器回路を備えた平面アレーアンテナ装置における給電回路の構成を示す回路図であり、図２９は図２８の分岐点９１から分岐点９２までのインピーダンス整合を示すスミスチャートであり、図３０は図２８の分岐点９６から分岐点９３までのインピーダンス整合を示すスミスチャートである。以下、図２８乃至図３０を参照して、当該平面アレーアンテナ装置の給電回路の設計方法について説明する。
【００７３】
図２８の等価回路において、スロット線路Ｌ２から直列分岐回路で分岐する分岐点を符号９４，９５，９６で示している。ここで、移相器回路はスロット線路Ｌ２上のインピーダンス点ＺｐｈとＺｐｈ２に配置する構成とした。これらのインピーダンスは、スロット線路Ｌ２の特性インピーダンスＺｆを調節することにより設定でき、各移相器回路による移相量を補正できる。
【００７４】
ここで、図２８に示すように矩形放射パッチ導体（放射素子）（Ｐ３１及びＰ３２，Ｐ４１及びＰ４２など）が接続される部分に矩形放射パッチ導体と同じ入力インピーダンスを有するポートＰＰ１乃至ＰＰ５を設定し、各ポートＰＰ１乃至ＰＰ５の位相関係を調べた。なお、ＰＰ１は給電点でのポートであり、ＰＰ２は矩形放射パッチ導体Ｐ４１，Ｐ４２との接続点でのポートであり、ＰＰ３は矩形放射パッチ導体Ｐ３１，Ｐ３２との接続点でのポートであり、以下図２８において図示していないが、ＰＰ４は矩形放射パッチ導体Ｐ２１，Ｐ２２との接続点でのポートであり、ＰＰ５は矩形放射パッチ導体Ｐ１１，Ｐ１２との接続点でのポートである。ここで、ポートＰＰの符号の次にくる数字をＳパラメータでの表示番号としている。
【００７５】
図３１は図２８の平面アレーアンテナ装置のシミュレーション結果であって、各ポートのＳパラメータＳ２１，Ｓ３１，Ｓ４１，Ｓ５１の位相及び給電点の反射係数Ｓ１１の周波数特性を示すグラフである。すなわち、図３１においては、２×４素子のアレーアンテナ装置に対して、左右の可変容量ダイオード４４の容量値の組が（ＣＶｃ１＝２．０ｐＦ，ＣＶｃ２＝０．１３ｐＦ）の場合について各ポートＰＰ２、ＰＰ３，ＰＰ４，ＰＰ５におけるＳパラメータＳ２１、Ｓ３１，Ｓ４１，Ｓ５１の位相関係を示した。図３１から明らかなように、隣接する各ポート間の位相差を６０ＧＨｚにおいて約５０度とすることができ、１０度程度のビーム走査を行うことができる。
【００７６】
図３２乃至図３５は、本発明者により設計した第９及び第１０の実施形態などの平面アレーアンテナ装置のシミュレーション結果であって、それら各素子パターンにおけるアンテナ利得の周波数特性及び給電点の反射係数Ｓ１１の周波数特性を示すグラフである。ここで、図３２及び図３３においては、（２×２）素子のアレーアンテナ、（２×４）素子のアレーアンテナ、（２×８）素子のアレーアンテナについてのシミュレーション結果を示し、図３４及び図３５においては、（４×４）素子のアレーアンテナ、（４×６）素子のアレーアンテナ及び（２×８）素子のアレーアンテナの特性を示した。
【００７７】
図３２乃至図３５から明らかなように、（４×６）素子のアレーアンテナで最大利得約１９ｄＢｉ、３ｄＢ帯域幅５ＧＨｚ以上が得られた。また、反射係数Ｓ１１に基づく反射損失も１２ｄＢ以上得られている。素子数が同じ１６である（４×４）素子のアレーアンテナと（２×８）素子のアレーアンテナとを比較すると、アンテナの上下方向に素子を増やした場合、若干帯域が狭くなることがわかる。所要の周波数帯域とアンテナ利得を考慮して、素子構成を決める必要がある。
【００７８】
図３６は第９の実施形態において移相器回路を備えたときの（２×４）素子の平面アレーアンテナ装置のビーム走査特性を示すグラフである。この図３６においては、当該アレーアンテナにおいて、ビーム走査特性（Ｅ面とＨ面）を、ストリップ導体２１の左右に位置する可変容量ダイオード４４の容量値の組が、（ＣＶｃ１＝０．２５ｐＦ，ＣＶｃ２＝０．２５ｐＦ）及び（ＣＶｃ１＝２．０ｐＦ，ＣＶｃ２＝０．１３ｐＦ）の場合について示した。ストリップ導体２１の左右に位置する可変容量ダイオード４４の容量値が同じ０．２５ｐＦの時、ビームの方向は正面を向き、容量値が（ＣＶｃ１＝２．０ｐＦ，ＣＶｃ２＝０．１３ｐＦ）の時に約１０度のビームの方向が変わり、図３１に示した位相関係と整合する。当該アンテナ装置は左右対称であるので、容量値が（ＣＶｃ１＝０．１３ｐＦ、ＣＶｃ２＝２．０ｐＦ）の時は、ビームを逆方向に向けることができる。
【００７９】
図３７は第１０の実施形態の変形例である（４×６）素子の平面アレーアンテナ装置のビーム走査特性を示すグラフである。図３７から明らかなように、ビーム走査時においても１８ｄＢｉ以上の利得を確保できることが分かる。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態において、低コスト・小型ビーム走査アンテナの実現に向けた６０ＧＨｚ帯平面パッチアレーアンテナの構成法を提案しており、シミュレーションの結果、２４素子のアレーアンテナで帯域幅５９〜６２ＧＨｚにおいて、アンテナ利得として約１８ｄＢ以上が得られることがわかった。
また、可変容量ダイオード４４を用いた移相器回路を配置することにより、約±１０度のビーム走査が可能であることを示した。
【００８１】
以上の実施形態において、スロット線路に対して各マイクロストリップ線路は直交しているが、本発明はこれに限らず、互いに実質的に直交するように構成してもよい。
【００８２】
以上の実施形態において、矩形放射パッチ導体を用いているが、その形状は円形や楕円形であってもよい。
【００８３】
以上の実施形態においては、可変容量ダイオード３２，４４を用いているが、本発明はこれに限らず、これに代えて、可変リアクタンス素子であってもよい。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳述したように、第１の発明に係る平面アレーアンテナ装置によれば、誘電体基板に形成された給電用マイクロストリップ線路と、上記誘電体基板の裏面において、上記給電用マイクロストリップ線路と実質的に直交するように形成されたスロット線路と、上記誘電体基板において、上記スロット線路と、各第１の励振用マイクロストリップ線路の中間点で直交するように、互いに所定の同一の間隔で形成された同一の長さの複数本の第１の励振用マイクロストリップ線路と、上記誘電体基板のおもて面において、上記各第１の励振用マイクロストリップ線路の両端部にそれぞれ接続するように形成された複数対の第１と第２の放射パッチ導体とを備えて構成する。従って、扇状ビームなどの所定のビーム形状を形成可能な平面アレーアンテナ装置を提供できる。
【００８５】
ここで、上記スロット線路は、上記給電用マイクロストリップ線路と上記スロット線路との接続部分のインピーダンス整合を行うためのインピーダンス変換回路を含む。これにより、上記給電用マイクロストリップ線路と上記スロット線路との接続部分のインピーダンス整合を確実に行うことができる。
【００８６】
上記平面アレーアンテナ装置において、上記誘電体基板において、上記各第１の放射パッチ導体に接続され、上記各第１の放射パッチ導体から、上記各対応する第２の放射パッチ導体とは逆の方向に延在するように、互いに所定の同一の間隔で同一の長さで形成された複数本の第２の励振用マイクロストリップ線路と、上記誘電体基板のおもて面において、上記各第２の励振用マイクロストリップ線路にそれぞれ接続するように形成された複数の第３の放射パッチ導体と、上記誘電体基板において、上記各第２の放射パッチ導体に接続され、上記各第２の放射パッチ導体から、上記各対応する第１の放射パッチ導体とは逆の方向に延在するように、互いに所定の同一の間隔で同一の長さで形成された複数本の第３の励振用マイクロストリップ線路と、上記誘電体基板のおもて面において、上記各第３の励振用マイクロストリップ線路にそれぞれ接続するように形成された複数の第４の放射パッチ導体とをさらに備える。従って、扇状ビームなどの所定のビーム形状を形成可能な平面アレーアンテナ装置を提供でき、しかも放射パッチ導体を励振用マイクロストリップ線路の長手方向に増大させることができる。
【００８７】
また、上記平面アレーアンテナ装置において、給電用マイクロストリップ線路が形成された部分を除き、互いに隣接する第１の励振用マイクロストリップ線路の間に、上記誘電体基板において、上記スロット線路と、各第４の励振用マイクロストリップ線路の中間点で直交するように、上記各第１の励振用マイクロストリップ線路の線路長と比較して１波長だけ長い同一の長さの複数本の第４の励振用マイクロストリップ線路と、上記誘電体基板のおもて面において、上記各第４の励振用マイクロストリップ線路の両端部にそれぞれ接続するように形成された複数対の第５と第６の放射パッチ導体とをさらに備える。従って、扇状ビームなどの所定のビーム形状を形成可能な平面アレーアンテナ装置を提供でき、しかも放射パッチ導体を同一のスペースで増大させることができる。
【００８８】
さらに、上記平面アレーアンテナ装置において、上記誘電体基板のおもて面において、互いに隣接する上記第１の励振用マイクロストリップ線路の間に形成され、上記スロット線路を伝搬する無線信号を所定の移相量で移相する移相器回路をさらに備え、上記移相量を制御することにより、上記平面アレーアンテナ装置のビームを走査する。従って、さらに、ビーム方向を変更可能な平面アレーアンテナ装置を提供できる。
【００８９】
また、第２の発明に係る平面アレーアンテナ装置によれば、第１の誘電体基板上に、第２の誘電体基板を形成し、上記第２の誘電体基板上に第３の誘電体基板を形成してなる３層構造の基板と、第１の誘電体基板の裏面に形成された給電用マイクロストリップ線路と、上記第１の誘電体基板と上記第２の誘電体基板との間の面において、上記給電用マイクロストリップ線路と実質的に直交するように形成されたスロット線路と、上記第２の誘電体基板と上記第３の誘電体基板との間の面において、上記スロット線路と、各第１の励振用マイクロストリップ線路の中間点で直交するように、互いに所定の同一の間隔で形成された同一の長さの複数本の第１の励振用マイクロストリップ線路と、上記第３の誘電体基板のおもて面において、上記各第１の励振用マイクロストリップ線路の両端部に位置し、それぞれ上記各第１の励振用マイクロストリップ線路と電磁的に結合するように形成された複数対の第１と第２の放射パッチ導体とを備えて構成する。従って、扇状ビームなどの所定のビーム形状を形成可能な平面アレーアンテナ装置を提供できる。
【００９０】
ここで、上記スロット線路は、上記給電用マイクロストリップ線路と上記スロット線路との接続部分のインピーダンス整合を行うためのインピーダンス変換回路を含む。これにより、上記給電用マイクロストリップ線路と上記スロット線路との接続部分のインピーダンス整合を確実に行うことができる。
【００９１】
また、上記平面アレーアンテナ装置において、上記第１の誘電体基板の裏面において、互いに隣接する上記第１の励振用マイクロストリップ線路の間に形成され、上記スロット線路を伝搬する無線信号を所定の移相量で移相する移相器回路をさらに備え、上記移相量を制御することにより、上記平面アレーアンテナ装置のビームを走査する。従って、さらに、ビーム方向を変更可能な平面アレーアンテナ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線についての断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’線についての断面図である。
【図４】本発明に係る第２の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図５】本発明に係る第３の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図６】本発明に係る第４の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図７】本発明に係る第４の実施形態の変形例である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図８】本発明に係る第５の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図９】本発明に係る第６の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図１０】図９の平面アレーアンテナ装置の裏面の構成を示す背面図である。
【図１１】本発明に係る第７の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図１２】図１１の平面アレーアンテナ装置の裏面の構成を示す背面図である。
【図１３】本発明に係る第８の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図１４】図１３の平面アレーアンテナ装置の裏面の構成を示す背面図である。
【図１５】本発明に係る第９の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図１６】図１５のＣ−Ｃ’線についての断面図である。
【図１７】図１５のＤ−Ｄ’線についての断面図である。
【図１８】本発明に係る第９の実施形態の変形例である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図１９】本発明に係る第１０の実施形態である平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図２０】図１９の平面アレーアンテナ装置の一部の詳細構成を示す斜視図である。
【図２１】図１９の平面アレーアンテナ装置の裏面の構成を示す背面図である。
【図２２】図２１に図示した可変容量ダイオードを用いた移相器の構成を示す等価回路の回路図である。
【図２３】図１５に図示した第９の実施形態の平面アレーアンテナ装置における給電回路の構成を示す回路図である。
【図２４】図２３の分岐点９１から分岐点９２までのインピーダンス整合を示すスミスチャートである。
【図２５】図２３の分岐点９２から分岐点９３までのインピーダンス整合を示すスミスチャートである。
【図２６】第９の実施形態の変形例である（ｍ×ｎ）素子の平面アレーアンテナ装置における給電回路の構成を示す回路図である。
【図２７】図２６の分岐点９２から分岐点９１までのインピーダンス整合を示すスミスチャートである。
【図２８】第９の実施形態において移相器回路を備えた平面アレーアンテナ装置における給電回路の構成を示す回路図である。
【図２９】図２８の分岐点９１から分岐点９２までのインピーダンス整合を示すスミスチャートである。
【図３０】図２８の分岐点９６から分岐点９３までのインピーダンス整合を示すスミスチャートである。
【図３１】図２８の平面アレーアンテナ装置のシミュレーション結果であって、各ポートのＳパラメータＳ２１，Ｓ３１，Ｓ４１，Ｓ５１の位相及び給電点の反射係数Ｓ１１の周波数特性を示すグラフである。
【図３２】第９及び第１０の実施形態などの平面アレーアンテナ装置のシミュレーション結果であって、それら各素子パターンにおけるアンテナ利得の周波数特性を示すグラフである。
【図３３】第９及び第１０の実施形態などの平面アレーアンテナ装置のシミュレーション結果であって、それら各素子パターンにおける給電点の反射係数Ｓ１１の周波数特性を示すグラフである。
【図３４】第９及び第１０の実施形態などの平面アレーアンテナ装置のシミュレーション結果であって、それら各素子パターンにおけるアンテナ利得の周波数特性を示すグラフである。
【図３５】第９及び第１０の実施形態などの平面アレーアンテナ装置のシミュレーション結果であって、それら各素子パターンにおける給電点の反射係数Ｓ１１の周波数特性を示すグラフである。
【図３６】第９の実施形態において移相器回路を備えたときの（２×４）素子の平面アレーアンテナ装置のビーム走査特性を示すグラフである。
【図３７】第１０の実施形態の変形例である（４×６）素子の平面アレーアンテナ装置のビーム走査特性を示すグラフである。
【図３８】従来例の平面アレーアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１０…接地導体、
１０ａ…スロット、
１０ｂ…インピーダンス変換回路、
１１，１２，１３…誘電体基板、
２１，２２，２３，２４，２５，２８…ストリップ導体、
２６，２７…移相器、
２９…可変リアクタンス回路、
３０…接続ワイヤ、
３１…ＭＩＭキャパシタ、
３２…可変容量ダイオード、
４１，４２…ストリップ導体、
４３…短絡用扇形導体、
４４…可変容量ダイオード、
４５…スルーホール導体、
４６…抵抗、
５１，５２，５３…ストリップ導体、
６１，６２…伝送線路、
６３…インダクタ、
７１，７２…伝送線路、
８１…並列分岐回路、
８２，８３…直列分岐回路、
９１，９２，９３，９４，９５，９６…分岐点、
Ｌ２…スロット線路、
Ｌ１，Ｌ３…マイクロストリップ線路、
Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ４１，Ｐ４２、Ｐ５１，Ｐ５２，Ｐ６１，Ｐ６２、Ｐ７１，Ｐ７２，Ｐ８１，Ｐ８２，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２，Ｑ４１，Ｑ４２、Ｑ５１，Ｑ５２，Ｑ６１，Ｑ６２，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２…矩形放射パッチ導体、
ＰＰ１乃至ＰＰ５…ポート、
Ｔ１乃至Ｔ８，Ｔ１０，Ｔ１１乃至Ｔ２０…制御電圧印加端子。
Claims (14)
- 誘電体基板に形成された給電用マイクロストリップ線路と、上記誘電体基板の裏面において、上記給電用マイクロストリップ線路と実質的に直交するように形成されたスロット線路と、
上記誘電体基板において、上記スロット線路と、各第１の励振用マイクロストリップ線路の中間点で直交するように、互いに所定の同一の間隔で形成された同一の長さの複数本の第１の励振用マイクロストリップ線路と、
上記誘電体基板のおもて面において、上記各第１の励振用マイクロストリップ線路の両端部にそれぞれ接続するように形成された複数対の第１と第２の放射パッチ導体とを備えたことを特徴とする平面アレーアンテナ装置。 - 上記スロット線路は、上記給電用マイクロストリップ線路と上記スロット線路との接続部分のインピーダンス整合を行うためのインピーダンス変換回路を含むことを特徴とする請求項１記載の平面アレーアンテナ装置。
- 上記誘電体基板において、上記各第１の放射パッチ導体に接続され、上記各第１の放射パッチ導体から、上記各対応する第２の放射パッチ導体とは逆の方向に延在するように、互いに所定の同一の間隔で同一の長さで形成された複数本の第２の励振用マイクロストリップ線路と、
上記誘電体基板のおもて面において、上記各第２の励振用マイクロストリップ線路にそれぞれ接続するように形成された複数の第３の放射パッチ導体と、
上記誘電体基板において、上記各第２の放射パッチ導体に接続され、上記各第２の放射パッチ導体から、上記各対応する第１の放射パッチ導体とは逆の方向に延在するように、互いに所定の同一の間隔で同一の長さで形成された複数本の第３の励振用マイクロストリップ線路と、
上記誘電体基板のおもて面において、上記各第３の励振用マイクロストリップ線路にそれぞれ接続するように形成された複数の第４の放射パッチ導体とをさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の平面アレーアンテナ装置。 - 給電用マイクロストリップ線路が形成された部分を除き、互いに隣接する第１の励振用マイクロストリップ線路の間に、上記誘電体基板において、上記スロット線路と、各第４の励振用マイクロストリップ線路の中間点で直交するように、上記各第１の励振用マイクロストリップ線路の線路長と比較して１波長だけ長い同一の長さの複数本の第４の励振用マイクロストリップ線路と、
上記誘電体基板のおもて面において、上記各第４の励振用マイクロストリップ線路の両端部にそれぞれ接続するように形成された複数対の第５と第６の放射パッチ導体とをさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の平面アレーアンテナ装置。 - 上記誘電体基板のおもて面において、互いに隣接する上記第１の励振用マイクロストリップ線路の間に形成され、上記スロット線路を伝搬する無線信号を所定の移相量で移相する移相器回路をさらに備え、上記移相量を制御することにより、上記平面アレーアンテナ装置のビームを走査することを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載の平面アレーアンテナ装置。
- 上記移相器回路は、
上記スロット線路と直交するように形成された連結用マイクロストリップ線路と、
上記連結用マイクロストリップ線路に接続された可変リアクタンス回路とを備えたことを特徴とする請求項５記載の平面アレーアンテナ装置。 - 上記スロット線路の両端をそれぞれ短絡状態で終端する終端回路と、
上記誘電体基板の裏面のスロット線路において、互いに隣接する上記第１の励振用マイクロストリップ線路と上記第４の励振用マイクロストリップ線路との間に、上記スロット線路を伝搬する無線信号を所定の移相量で移相する可変リアクタンス素子とをさらに備え、上記移相量を制御することにより、上記平面アレーアンテナ装置のビームを走査することを特徴とする請求項４記載の平面アレーアンテナ装置。 - 上記誘電体基板の裏面に配置された別の誘電体基板と、
上記別の誘電体基板の裏面において、互いに隣接する上記第１の励振用マイクロストリップ線路の間に形成され、上記スロット線路を伝搬する無線信号を所定の移相量で移相する移相器回路をさらに備え、上記移相量を制御することにより、上記平面アレーアンテナ装置のビームを走査することを特徴とする請求項１又は２記載の平面アレーアンテナ装置。 - 上記移相器回路は、
上記スロット線路と直交するように形成された連結用マイクロストリップ線路と、
上記連結用マイクロストリップ線路に接続された可変リアクタンス素子とを備えたことを特徴とする請求項８記載の平面アレーアンテナ装置。 - 第１の誘電体基板上に、第２の誘電体基板を形成し、上記第２の誘電体基板上に第３の誘電体基板を形成してなる３層構造の基板と、
第１の誘電体基板の裏面に形成された給電用マイクロストリップ線路と、
上記第１の誘電体基板と上記第２の誘電体基板との間の面において、上記給電用マイクロストリップ線路と実質的に直交するように形成されたスロット線路と、
上記第２の誘電体基板と上記第３の誘電体基板との間の面において、上記スロット線路と、各第１の励振用マイクロストリップ線路の中間点で直交するように、互いに所定の同一の間隔で形成された同一の長さの複数本の第１の励振用マイクロストリップ線路と、
上記第３の誘電体基板のおもて面において、上記各第１の励振用マイクロストリップ線路の両端部に位置し、それぞれ上記各第１の励振用マイクロストリップ線路と電磁的に結合するように形成された複数対の第１と第２の放射パッチ導体とを備えたことを特徴とする平面アレーアンテナ装置。 - 上記スロット線路は、上記給電用マイクロストリップ線路と上記スロット線路との接続部分のインピーダンス整合を行うためのインピーダンス変換回路を含むことを特徴とする請求項１０記載の平面アレーアンテナ装置。
- 上記第２の誘電体基板と上記第３の誘電体基板との間の面において、上記各第１の放射パッチ導体に電磁的に結合され、上記各第１の放射パッチ導体から、上記各対応する第２の放射パッチ導体とは逆の方向に延在するように、互いに所定の同一の間隔で同一の長さで形成された複数本の第２の励振用マイクロストリップ線路と、
上記第３の誘電体基板のおもて面において、上記各第２の励振用マイクロストリップ線路にそれぞれ電磁的に結合するように形成された複数の第３の放射パッチ導体と、
上記第２の誘電体基板と上記第３の誘電体基板との間の面において、上記各第２の放射パッチ導体に電磁的に結合され、上記各第２の放射パッチ導体から、上記各対応する第１の放射パッチ導体とは逆の方向に延在するように、互いに所定の同一の間隔で同一の長さで形成された複数本の第３の励振用マイクロストリップ線路と、
上記第３の誘電体基板のおもて面において、上記各第３の励振用マイクロストリップ線路にそれぞれ電磁的に結合するように形成された複数の第４の放射パッチ導体とをさらに備えたことを特徴とする請求項１０又は１１記載の平面アレーアンテナ装置。 - 上記第１の誘電体基板の裏面において、互いに隣接する上記第１の励振用マイクロストリップ線路の間に形成され、上記スロット線路を伝搬する無線信号を所定の移相量で移相する移相器回路をさらに備え、上記移相量を制御することにより、上記平面アレーアンテナ装置のビームを走査することを特徴とする請求項１０乃至１２のうちのいずれか１つに記載の平面アレーアンテナ装置。
- 上記移相器回路は、
上記スロット線路と直交するように形成された連結用マイクロストリップ線路と、
上記連結用マイクロストリップ線路に接続された可変リアクタンス素子とを備えたことを特徴とする請求項１３記載の平面アレーアンテナ装置。
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