JP2020010135A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直交する２つの偏波を送信及び／又は受信可能なアンテナ装置の小型化を図る。【解決手段】アンテナ装置１０は、０次共振アンテナ２０と、１次共振アンテナ３０とを備える。０次共振アンテナ２０は、地板５と、地板５に対向して設けられた板状放射素子２１と、地板５と板状放射素子２１とを接続する接続導体２３とを備え、０次共振することにより第１の直線偏波の電波をその第１の直線偏波と直交する全方位へ送信及び／又は受信する。１次共振アンテナ３０は、０次共振アンテナと共通の地板５と、地板５と同一面に設けられた第１放射素子３１とを備え、１次共振することにより第１の直線偏波と直交する第２の直線偏波の電波を送信及び／又は受信する。【選択図】図２

Description

本開示は、異なる２つの偏波を送信及び／又は受信する技術に関する。

下記の特許文献１には、車両において、水平偏波アンテナと垂直偏波アンテナとを互いに離間して個別に設ける技術が開示されている。水平偏波アンテナ及び垂直偏波アンテナはいずれもモノポールアンテナである。

特開２０１７−０２２４９７号公報

直交する２つの偏波の各々に対応した２つのモノポールアンテナをそれぞれ離間して設けると、２つのモノポールアンテナを含むシステムの大型化、当該システムを車両に搭載するための工数の増大などを招く。

本開示は、直交する２つの偏波を送信及び／又は受信可能なアンテナ装置を小型化する技術を提供する。

本開示のアンテナ装置（１０，４０，１００）は、０次共振アンテナ（２０，５０，１１０）と、１次共振アンテナ（３０，７０，１２０）とを備える。
０次共振アンテナは、地板（５）と、板状放射素子（２１，５１，１１１）と、接続導体（２３，５３，１１３）とを備える。板状放射素子は、地板から離間して対向するように設けられ、給電されるように構成されている。接続導体は、板状放射素子と地板とを電気的に接続する導体である。

０次共振アンテナは、０次共振することにより、第１の直線偏波の電波をその第１の直線偏波と直交する全方位へ送信及び／又は受信する。
１次共振アンテナは、０次共振アンテナと共通の地板（５）と、第１放射素子（３１，７１，１２１）とを備える。第１放射素子は、地板と同一面に設けられ、給電されるように構成されている。

１次共振アンテナは、１次共振することにより、第１の直線偏波と直交する第２の直線偏波の電波を送信及び／又は受信する。
ここで、地板の板面に平行な平面であって且つ地板を横切る仮想平面を想定する。このとき、第１放射素子について「地板と同一面に設けられ」とは、第１放射素子が仮想平面に沿うように設けられ、且つ第１放射素子の全体に亘って仮想平面が第１放射素子をその全体に亘って横切ることを意味する。

このような構成によれば、同じ１つの地板が、第１の直線偏波に対応した０次共振アンテナと、第２の直線偏波に対応した１次共振アンテナとによって、共用される。また、０次共振アンテナは、０次の共振モードで作動する、いわゆるメタマテリアルとして構成されているため、例えばモノポールアンテナなどの１次の共振モードで作動するアンテナに比べて第１の直線偏波の方向の寸法が抑えられる。よって、直交する２つの偏波を送信及び／又は受信可能なアンテナ装置を小型化することが可能となる。

ここで「直交」とは、厳密な意味での直交に限るものではなく、上記と同様の効果を奏するのであれば厳密に直交でなくてもよい。また、「同一面」についても、厳密な意味での同一面に限るものではなく、上記と同様の効果を奏するのであれば厳密に同一面でなくてもよい。例えば、第１放射素子の一部が前述の仮想平面から離間していてもよい。

なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

車両の側面図である。 第１実施形態のアンテナ装置の平面図である。 第１実施形態のアンテナ装置の側面図である。 第１実施形態のアンテナ装置の側面を部分的に拡大した図である。 第２実施形態のアンテナ装置の斜視図である。 第２実施形態のアンテナ装置の側面図である。 他の実施形態のアンテナ装置の平面図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［１．第１実施形態］
（１−１）アンテナ装置の搭載例
図１に示すように、車両２００は、ルーフ２０１、フロントガラス２０２、及びリヤガラス２０３を備える。車両２００は、地面２１０を走行可能である。

車両２００には、アンテナ装置１０が搭載されている。具体的には、アンテナ装置１０は、車両２００の室内の天井（即ちルーフ２０１の裏側）における、フロントガラス２０２の近傍に設けられている。

アンテナ装置１０は、後述するように、直交する２つの偏波の電波を個別に送信及び受信可能に構成されている。より具体的には、本実施形態では、アンテナ装置１０は、後述するように、垂直偏波の電波と水平偏波の電波を個別に送信及び受信可能に、車両２００に搭載されている。

アンテナ装置１０は、乗員が視認できないように天井に埋め込まれていてもよいし、乗員が視認できるように室内に露出していてもよい。
（１−２）アンテナ装置の構成
図２〜図４に示すアンテナ装置１０は、０次共振アンテナ２０と、１次共振アンテナ３０と、２つの給電回路２５，３５とを備える。給電回路２５は、０次共振アンテナ２０に接続され、０次共振アンテナ２０へ給電を行う。給電回路３５は、１次共振アンテナ３０に接続され、１次共振アンテナ３０へ給電を行う。

０次共振アンテナ２０は、地板５と、板状放射素子２１と、接続導体２３とを備える。
地板５は、例えば長方形の形状を有する板状の導体である。地板５は、０次共振アンテナ２０のグランドとして機能する。なお、地板５は、１次共振アンテナ３０のグランドとしても機能する。

板状放射素子２１は、板状の導体であり、地板５から地板５の板面に垂直な方向へ離間して地板５と対向するように設けられる。板状放射素子２１は、図２に示すように例えば平行四辺形の形状を有し、地板５に平行に配置される。

ここで、アンテナ装置１０に対して、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向を規定する。ｚ方向は、図２〜図４に示すように、地板５の板面に垂直な方向であって且つ板状放射素子２１から地板５を向く方向である。ｘ方向は、図２〜図４に示すように、地板５の板面に平行且つ地板５の４辺のうち長辺に垂直な方向であって、図２における上方向であり、ｚ方向と直交する。ｙ方向は、図２〜図４に示すように、地板５の板面に平行且つ地板５の４辺のうち短辺に垂直な方向であって、図２における右方向であり、ｘ方向及びｚ方向の双方に直交する。これら３方向は、図１〜図７の各々において、当該図に対応した向きにて図示されている。

板状放射素子２１は、ｚ方向において、板状放射素子の板面全体が地板５に対向するように設けられる。板状放射素子２１におけるｘ方向の寸法は、地板５におけるｘ方向の寸法と略同一である。板状放射素子２１におけるｙ方向の寸法は、地板５におけるｙ方向の寸法と略同一である。

接続導体２３は、板状放射素子２１と地板５とを電気的に接続（換言すれば短絡）する導体である。接続導体２３は、第１端が、地板５における略中央部に接続され、第２端が、板状放射素子２１における略中央部に接続されている。接続導体２３は、例えば円柱状の形状を有し、中心軸がｚ方向と平行になるように設けられる。

本実施形態では、板状放射素子２１と地板５との間には、接続導体２３以外の有形物質は存在しない。つまり、板状放射素子２１と地板５との間は空気層が存在している。ただし、板状放射素子２１と地板５との間に、接続導体２３以外の有形物質（例えば樹脂その他の誘電体）が設けられていてもよい。

板状放射素子２１は、地板５に対してどのような方法で固定されてもよい。例えば、板状放射素子２１は地板５に対して接続導体２３のみによって固定されてもよい。また例えば、板状放射素子２１は、地板５に対して、少なくとも１つの絶縁部材（例えば樹脂製のスペーサ）によって支持されてもよい。

０次共振アンテナ２０は、給電回路２５に接続され、給電回路２５から給電される。具体的に、給電回路２５は、図４に示すように、板状放射素子２１と地板５とに接続されている。より具体的には、給電回路２５は、給電導体２２を介して板状放射素子２１に接続されている。

板状放射素子２１は、前述の通り平行四辺形の形状を有し、鋭角の内角を有する２つの頂点と、鈍角の内角を有する２つの頂点を備える。このうち鈍角の内角を有する１つの頂点又はその近傍には、図２〜図４に示すように、給電点２１ａが設けられている。その給電点２１ａに、図３、図４に示すように、給電導体２２が接続される。なお、ここでいう頂点の「近傍」とは、例えば、頂点から延びる二辺のうちのいずれか一方における中点よりも頂点に近い第１の所定位置から、頂点を経由して、他方における中点よりも頂点に近い第２の所定位置に至る、特定範囲の外縁に沿う位置であって、且つその外縁に接するか若しくはその外縁との距離が所定距離以内の位置、であってもよい。給電点２１ａの位置が、鈍角の内角を有する頂点に近いほど、送信及び受信可能な電波の広帯域化が可能となる。

給電導体２２は、給電回路２５と板状放射素子２１とを接続するための導体である。給電導体２２は例えば円柱状の形状を有し、中心軸がｚ方向と平行になるように設けられている。給電導体２２の第１端は板状放射素子２１の給電点２１ａに接続され、第２端は給電回路２５に接続されている。給電回路２５は、０次共振アンテナ２０へ不平衡給電を行う。

０次共振アンテナ２０は、上述の通り、互いに対向する板状放射素子２１と地板５とが接続導体２３によって接続された構造物を有している。この構造物は、いわゆるメタマテリアルの基本構造と同じである。つまり、０次共振アンテナ２０は、メタマテリアルの一種である。メタマテリアルは、材料固有の特性だけでは実現困難である特異な電波伝搬が実現される物質あるいは構造物である。

０次共振アンテナ２０は、給電される電力の周波数に応じて０次共振（つまり０次の共振モードで作動）する。０次共振アンテナ２０が０次共振すると、板状放射素子２１と地板５との間に、ｚ方向の電界が一様に発生する。この電界により、板状放射素子２１の外縁から、第１の直線偏波の電波が、その第１の直線偏波と直交する全方位へ送信（即ち放射）される。

第１の直線偏波は、本実施形態では、ｚ方向である。よって、０次共振アンテナ２０からは、ｘｙ平面に平行な全方位へ、第１の直線偏波の電波が送信される。また、０次共振アンテナ２０は、０次共振することにより、アンテナ装置１０の外部から到来する第１の直線偏波の電波を受信する。

０次共振アンテナ２０における、０次共振が発生する周波数（以下、「０次共振周波数ｆ０」と称する）は、主に、板状放射素子２１と地板５とにより構成されるキャパシタ成分と、板状放射素子２１及び接続導体２３のインダクタンス成分とによって決定される。０次共振アンテナ２０は、０次共振周波数ｆ０を含む所定帯域の電波を良好に送信及び受信することができる。

板状放射素子２１の形状及び各部寸法、接続導体２３の各部寸法、板状放射素子２１における給電点２１ａの位置、板状放射素子２１における接続導体２３の接続位置、などは、０次共振アンテナ２０において所望の動作周波数で０次共振が発生するように決定される。本実施形態では、０次共振アンテナ２０の０次共振周波数ｆ０は、例えば８５０ＭＨｚである。

地板５と板状放射素子２１とのｚ軸方向の間隔は、例えば、０次共振周波数ｆ０の約１〜２％であってもよい。また、地板５及び板状放射素子２１のｙ軸方向の寸法は、例えば、０次共振周波数ｆ０の約１０〜２０％であってもよい。

次に、１次共振アンテナ３０について説明する。１次共振アンテナ３０は、給電される電力に応じて１次共振することにより、第１の直線偏波と直交する第２の直線偏波（つまりｘｙ面に平行な偏波）の電波を送信及び受信する。

１次共振アンテナ３０は、０次共振アンテナ２０と共通の地板５と、第１放射素子３１と、第２放射素子３２とを備える。第１放射素子３１及び第２放射素子３２は、いずれも、地板５と同一面に設けられ、給電回路３５から給電される。

第１放射素子３１は、例えば略線状且つ略Ｕ字状の形状を有する。第１放射素子３１の第１端は地板５に接続され、第１放射素子３１の第２端は給電回路３５に接続されている。また、第１放射素子３１における、第２端の近傍には、第１放射素子３１のインピーダンスの整合をとるための第１整合回路３６が設けられている。

このような構成により、第１放射素子３１と地板５とによって第１の閉ループ３１ａが形成される。つまり、１次共振アンテナ３０は、この第１の閉ループ３１ａを流れる電流によって作動するアンテナ（以下、「第１のループアンテナ」と称する）を含む。第１のループアンテナは、第２の直線偏波の電波を送信及び受信する。

第１のループアンテナにおいて１次共振が発生する周波数を、第１共振周波数ｆ１と称する。第１共振周波数ｆ１は、例えば８５０ＭＨｚである。
第２放射素子３２は、第１放射素子３１と地板５とによって囲まれる領域内に設けられている。第２放射素子３２は、例えば略線状且つ略Ｕ字状の形状を有する。第２放射素子３２の第１端は地板５に接続され、第２放射素子３２の第２端は給電回路３５に接続されている。なお、第２放射素子３２における、第２端からｘ方向に延びる部分は、第１放射素子３１と共通化されている。ただし、このように第２放射素子３２の一部を第１放射素子３１と共通化することは必須ではない。第２放射素子３２は、第１放射素子３１と共通の部分を含まず第１放射素子３１と別々に設けられていてもよい。

第２放射素子３２における、第２端の近傍（ただし第１放射素子３１との共通部分よりも第１端側）には、第２放射素子３２のインピーダンスの整合をとるための第２整合回路３７が設けられている。

このような構成により、第２放射素子３２と地板５とによって第２の閉ループ３２ａが形成される。つまり、１次共振アンテナ３０は、前述の第１のループアンテナに加えて、さらに、第２の閉ループ３２ａを流れる電流によって作動するアンテナ（以下、「第２のループアンテナ」と称する）を含む。第２のループアンテナは、第２の直線偏波の電波を送信及び受信する。第２のループアンテナにおける、１次共振が発生する周波数を、第２共振周波数ｆ２と称する。第２共振周波数ｆ２は、例えば１．７ＧＨｚである。

第１放射素子３１及び第２放射素子３２は、いずれも、ｚ方向において、板状放射素子２１と対向しない。なお、第１放射素子３１の一部が、ｚ方向において板状放射素子２１と対向してもよい。第２放射素子３２の一部が、ｚ方向において板状放射素子２１と対向してもよい。

給電回路３５は、第１のループアンテナ及び第２のループアンテナの双方へ不平衡給電を行う。１次共振アンテナ３０は、第１共振周波数ｆ１を含む所定帯域の電波、及び第２共振周波数ｆ２を含む所定帯域の電波を良好に送信及び受信することができる。

本実施形態では、アンテナ装置１０は、車両２００において、０次共振アンテナ２０から垂直偏波の電波が送信され、１次共振アンテナ３０から水平偏波の電波が送信されるように搭載される。つまり、アンテナ装置１０は、車両２００において、０次共振アンテナ２０における第１の直線偏波が垂直偏波に一致し（即ち地面２１０に垂直となり）、１次共振アンテナ３０における第２の直線偏波が水平偏波に一致する（即ち地面２１０に平行となる）ように搭載される。より具体的には、アンテナ装置１０は、地板５が地面２１０と平行になるように車両２００に搭載されている。

また、アンテナ装置１０は、地板５における４辺のうち１次共振アンテナ３０が設けられている長辺が車両２００の前方を向くように、且つその長辺が車両２００の走行方向と直交するように、車両２００に搭載されている。

また、アンテナ装置１０は、地板５に対して板状放射素子２１が地面２１０側に位置するように、換言すれば板状放射素子２１とルーフ２０１との間に地板５が存在するように、車両２００の室内の天井に設けられている。ルーフ２０１は導体である。地板５は、ルーフ２０１に電気的に接続されている。

（１−３）第１実施形態の効果
以上説明した第１実施形態によれば、以下の（１ａ）〜（１ｈ）の効果を奏する。
（１ａ）アンテナ装置１０においては、同じ１つの地板５が、０次共振アンテナ２０と１次共振アンテナ３０とによって共用される。また、０次共振アンテナ２０は、０次の共振モードで作動する、いわゆるメタマテリアルとして構成されているため、例えばモノポールアンテナなどの１次の共振モードで作動するアンテナに比べて、第１の直線偏波の方向の寸法が抑えられる。

このため、アンテナ装置１０によれば、直交する２つの偏波を送信及び受信可能なアンテナ装置を小型化することが可能となる。
なお、一般に、垂直偏波を放射するように構成されたパッチアンテナの指向性は、導体パッチに垂直な方向のメインローブを有する。そのため、そのようなパッチアンテナでは、垂直偏波の電波をその偏波面に直交する全方位へ放射することは困難である。

これに対し、本実施形態のアンテナ装置１０では、垂直偏波に対応したアンテナとして、メタマテリアルとして機能（即ち０次の共振モードで作動）する０次共振アンテナ２０が用いられている。この０次共振アンテナ２０により、垂直偏波の電波がその偏波面に直交する全方位へ良好に放射される。しかも、０次共振アンテナ２０は、モノポールアンテナなどの線状アンテナと比べて、垂直方向の寸法を小さくすることができる。

（１ｂ）本実施形態では、アンテナ装置１０が、車両２００において、０次共振アンテナ２０が垂直偏波に対応し、１次共振アンテナ３０が水平偏波に対応するように搭載される。そのため、垂直偏波及び水平偏波の両方の電波を個別に良好に送信及び受信することができる。

（１ｃ）本実施形態のアンテナ装置１０は、車両２００の室内における天井に設けられる。そのため、特許文献１に記載されている、垂直偏波アンテナがルーフ上に設けられて水平偏波アンテナがインストルメントパネル内に設けられたシステムに比べて、通信速度が向上される。

（１ｄ）板状放射素子２１における給電点２１ａは、鈍角の内角を有する１つの頂点又はその近傍に設けられている。そのため、給電点２１ａが鋭角の内角を有する頂点に設けられる場合に比べて、広帯域化が可能となる。

（１ｅ）１次共振アンテナ３０においては、２つの閉ループ、即ち第１の閉ループ３１ａと第２の閉ループ３２ａとが含まれる。そのため、１つの閉ループのみを備える場合に比べて広帯域化が可能となる。

（１ｆ）第１の閉ループ３１ａは、第１放射素子３１のみによって形成されるのではなく、第１放射素子３１と地板５とによって形成される。つまり、地板５は第１の閉ループ３１ａの一部を担う。第２の閉ループ３２ａも、第２放射素子３２のみによって形成されるのではなく、第２放射素子３２と地板５とによって形成される。つまり、地板５は第２の閉ループ３２ａの一部を担う。このように、各閉ループ３１ａ，３２ａが地板５を介して形成されるため、１次共振アンテナ３０の小型化が可能となる。

（１ｇ）第１放射素子３１及び第２放射素子３２は、いずれも、ｚ方向において、板状放射素子２１と対向しない。そのため、第１放射素子３１及び第２放射素子３２が板状放射素子２１に近接することに起因して生じる、各アンテナ２０，３０のインピーダンス変化及び指向性変化が抑制される。これにより、各アンテナ２０，３０は独立した動作（即ち、他のアンテナの影響が抑制された動作）を良好に行うことが可能となる。
（１ｈ）板状放射素子２１の給電点２１ａは、板状放射素子２１における、１次共振アンテナ３０が配置されるｘ方向の端辺とは逆の端辺側に設けられる。このように、板状放射素子２１の給電点２１ａが１次共振アンテナ３０の給電点から離間されていることにより、０次共振アンテナ２０と１次共振アンテナ３０とのアイソレーションを向上させることができる。

［２．第２実施形態］
図５、図６に示すように、第２実施形態のアンテナ装置４０は、シールドケース７と、地板５と、０次共振アンテナ２０と、第１の１次共振アンテナ７０と、第２の１次共振アンテナ８０と、第３の１次共振アンテナ６０とを備える。

地板５及び０次共振アンテナ２０は、図２〜図４に示した第１実施形態の地板５及び０次共振アンテナ２０と同様であるため、先行する説明を参照する。
シールドケース７は、略直方体の形状を有する中空の筐体である。シールドケース７の素材は例えばアルミニウムである。ただし、シールドケース７は、アルミニウム以外の他の導体であってもよい。また、シールドケース７の全体が導体である必要はなく、シールドケース７の一部が絶縁体であってもよい。

地板５は、シールドケース７の外部において、シールドケース７の１つの側面である地板載置面７ａに載置される。地板載置面７ａは導体であり、地板５は、地板載置面７ａに部分的に又は全面に亘って接触している。つまり、地板５は地板載置面７ａと電気的に接続されている。

シールドケース７の中には、図６に示すように、給電ユニット９が収容されている。給電ユニット９は、０次共振アンテナ２０の給電回路２５、及び後述する他の各給電回路６５，７５，８５を含む。即ち、これら給電回路２５，６５，７５，８５は、実際には給電ユニット９に含まれ、それぞれ対応する放射素子へ給電を行う。そのため、給電ユニット９と、アンテナ装置４０における各アンテナ２０，６０，７０，８０との間には、各アンテナ２０，６０，７０，８０と対応する給電回路とを接続するための伝送線路（例えば同軸ケーブル）が設けられている。

ただし、図５、図６においては、各給電回路２５，６５，７５，８５は、説明の便宜上、それぞれ対応する放射素子の近傍に図示されている。
なお、第１実施形態のアンテナ装置１０においても、各給電回路２５，３５は、実際には、不図示の給電ユニットに収容されていてもよい。

第１の１次共振アンテナ７０は、０次共振アンテナ２０と共通の地板５と、放射素子７１とを備える。放射素子７１は、矩形ループ状の形状を有し、地板５と同一面に設けられている。放射素子７１は、給電回路７５に接続されている。給電回路７５は、放射素子７１に平衡給電を行う。

第１の１次共振アンテナ７０は、給電される電力に応じて１次共振することにより、第１の直線偏波と直交する第２の直線偏波（つまりｘｙ面に平行な偏波）の電波を送信及び受信する。

第１の１次共振アンテナ７０の共振周波数ｆ１１は例えば８５０ＭＨｚである。第１の１次共振アンテナ７０は、共振周波数ｆ１１を含む所定帯域の電波を良好に送信及び受信することができる。

第２の１次共振アンテナ８０は、０次共振アンテナ２０と共通の地板５と、放射素子８１とを備える。放射素子８１は、矩形ループ状の形状を有し、地板５と同一面に設けられている。放射素子８１は、給電回路８５に接続されている。給電回路８５は、放射素子８１に平衡給電を行う。

第２の１次共振アンテナ８０は、給電される電力に応じて１次共振することにより、第１の直線偏波と直交する第３の直線偏波（つまりｘｙ面に平行な偏波）の電波を送信及び受信する。

第２の１次共振アンテナ８０の共振周波数ｆ１２は例えば１．７ＧＨｚである。第２の１次共振アンテナ８０は、共振周波数ｆ１２を含む所定帯域の電波を良好に送信及び受信することができる。

第３の１次共振アンテナ６０は、板状の逆Ｆ型アンテナである。第３の１次共振アンテナ６０は、０次共振アンテナ２０と共通の地板５と、放射素子６１と、給電導体６２と、接続導体６３とを備える。第３の１次共振アンテナ６０は、地板５からｚ方向へ立設されている。

第３の１次共振アンテナ６０は、給電される電力に応じて１次共振することにより、０次共振アンテナ２０と同様、第１の直線偏波の電波を送信及び受信する。
第３の１次共振アンテナ６０の共振周波数ｆ１３は例えば２．１ＭＨｚである。第３の１次共振アンテナ６０は、共振周波数ｆ１３を含む所定帯域の電波を良好に送信及び受信することができる。

アンテナ装置４０は、第１実施形態のアンテナ装置１０と同様に車両２００に搭載されてもよい。即ち、アンテナ装置４０は、地板５が地面２１０と平行となるように、且つ地板５における４辺のうち第１の１次共振アンテナ７０が設けられている長辺が車両２００の前方を向くように、さらにその長辺が車両２００の走行方向と直交するように、さらにまた地板５に対して板状放射素子２１が地面２１０側に位置するように、車両２００に搭載されてもよい。

つまり、アンテナ装置４０は、０次共振アンテナ２０における第１の直線偏波が垂直偏波に一致し、第１の１次共振アンテナ７０における第２の直線偏波及び第２の１次共振アンテナ８０における第３の直線偏波が水平偏波に一致するように、車両２００に設けられてもよい。

以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果を奏し、さらに、以下の（２ａ）〜（２ｂ）の効果を奏する。
（２ａ）アンテナ装置４０は、第１の直線偏波（本実施形態では垂直偏波）の電波を送信及び受信するアンテナとして、０次共振アンテナ２０に加えて第３の１次共振アンテナ６０を備えている。そのため、送信及び受信可能な第１の直線偏波の電波の広帯域化が可能となる。

（２ｂ）本実施形態では、第１の１次共振アンテナ７０と第２の１次共振アンテナ８０とが、第１実施形態の１次共振アンテナ３０のような二重ループ構造ではなく、それぞれ独立して設けられている。そのため、第１の１次共振アンテナ７０と第２の１次共振アンテナ８０とをそれぞれ適切且つ容易に設計することができる。例えば、各々の通信周波数の調整を容易に行うことができる。
なお、第２実施形態において、第１の１次共振アンテナ７０における放射素子７１は本開示における第１放射素子の一例に相当する。第２の１次共振アンテナ８０における放射素子８１は本開示における第３放射素子の一例に相当する。

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（３−１）上記実施形態では、０次共振アンテナ２０の板状放射素子２１は平行四辺形の形状を有しているが、本開示の板状放射素子はどのような形状を有しいていてもよい。例えば、図７に示すように、板状放射素子１１１が長方形の形状を有していてもよいし、長方形とは異なる矩形形状を有していてもよいし、四角形以外の多角形の形状を有していてもよいし、円形の形状を有していてもよい。外周に直線と曲線とが混在していてもよい。

また、第１実施形態では、１次共振アンテナ３０が２つの放射素子を備えていたが、本開示の１次共振アンテナは、例えば、図７に示す第１の１次共振アンテナ１２０のように１つの第１放射素子１２１のみ備えていてもよいし、３つ以上の放射素子を備えていてもよい。

３つ以上の放射素子を備える場合、より具体的には、例えば、第１実施形態の１次共振アンテナ３０において、第２放射素子３２と地板５とで囲まれる領域内にさらに別の放射素子を設けることにより三重ループ構造としてもよい。

また、第２実施形態では、第１の１次共振アンテナ７０と第２の１次共振アンテナ８０とがいずれも地板５に対してｘ方向の長辺側に設けられていたが、地板５の４辺のうち複数の辺のそれぞれに１次共振アンテナが設けられてもよい。

例えば、図７に示すように、地板５におけるｘ方向の長辺側に第１の１次共振アンテナ１２０を設け、地板５におけるｙ方向とは逆方向の短辺に第２の１次共振アンテナ１３０を設けてもよい。このように、地板５における異なる複数の辺側にそれぞれ１次共振アンテナを設けることで、個々の１次共振アンテナにおける指向性のヌルを他の１次共振アンテナによって補うことが可能となる。

また、１次共振アンテナは、上記各実施形態に示したＵ字状あるいはループ状の形状に限らず、どのような形状を有していてもよい。また、１次共振アンテナは、いくつ設けられてもよい。地板５における同一の辺側に３つ以上の１次共振アンテナが設けられてもよい。

なお、図７に示すアンテナ装置１００は、０次共振アンテナ１１０と、第１の１次共振アンテナ１２０と、第２の１次共振アンテナ１３０とを備える。０次共振アンテナ１１０は、四角形の形状の板状放射素子１１１を有する。板状放射素子１１１と地板５とは、接続導体１１３によって接続されている。

０次共振アンテナ１１０へ給電を行う給電回路１１５は、地板５に接続されると共に、板状放射素子１１１の給電点１１１ａに接続される。給電点１１１ａは、例えば、板状放射素子１１１の４辺のうちｙ方向の端辺の中央部に設けられている。

第１の１次共振アンテナ１２０は、略線状且つ略Ｕ字状の放射素子１２１を備える。放射素子１２１の第１端は地板５に接続され、第２端は給電回路１２５に接続されている。つまり、第１の１次共振アンテナ１２０は、第１実施形態の１次共振アンテナ３０と比較して、第２放射素子３２、第１整合回路３６及び第２整合回路３７を備えない点で異なる。この第１の１次共振アンテナ１２０には、給電回路１２５から給電される。

なお、図７とは逆に、放射素子１２１の第２端を地板５に接続して、第１端に給電を行うようにしてもよい。ただし、放射素子１２１の給電点と０次共振アンテナ１１０の給電点１１１ａとのアイソレーションを良好に維持するためには、図７に示すように、放射素子１２１の給電点と０次共振アンテナ１１０の給電点１１１ａとの距離が長い方がよい。

第２の１次共振アンテナ１３０は、略線状且つ略Ｕ字状の放射素子１３１を備える。放射素子１３１の第１端は地板５に接続され、第２端は給電回路１３５に接続されている。
（３−２）地板５は、例えば誘電体基板に積層されていてもよい。また、地板５は、上記各実施形態に示したような四角形の形状に限らず、どのような形状を有していてもよい。

（３−３）０次共振アンテナにおける板状放射素子は、例えば誘電体基板に積層されていてもよい。その場合、地板に対して板状放射素子が対向してもよいし、地板に対して誘電体基板が対向してもよい。

また、板状放射素子に誘電体基板が積層される場合、さらに、その誘電体基板における、板状放射素子が設けられている面とは反対側の面に、導体層が積層されてもよい。つまり、例えば第１実施形態の０次共振アンテナ２０において、板状放射素子２１における地板５と対向する面とは反対側の面に誘電体基板が積層され、さらにその誘電体基板に導体層が積層されてもよい。このような構成によれば、０次共振アンテナの０次共振周波数ｆ０を下げることができる。換言すれば、同じ０次共振周波数ｆ０を実現するために、導体層がない場合に比べて板状放射素子の面積を小さくすることができる。

（３−４）０次共振アンテナにおける接続導体は、円柱の形状とは異なる形状であってもよい。例えば、接続導体は角柱の形状であってもよい。また、接続導体は、柱状に限らず、例えば筒状であってもよい。また、接続導体は、板状放射素子に対してどの位置に接続されてもよい。また、板状放射素子と地板とが複数の接続導体によって接続されてもよい。

（３−５）０次共振アンテナ及び１次共振アンテナは、それぞれ、送信専用であってもよいし、受信専用であってもよい。
（３−６）アンテナ装置が搭載される車両は、どのような車両であってもよい。アンテナ装置は、車両においてどこに設けられてもよい。例えば、アンテナ装置は、車室内の天井におけるリヤガラスの近傍に設けられてもよいし、インストルメントパネルの上面又は内部に設けられてもよい。また、アンテナ装置は、車両の外部に設けられてもよく、例えばルーフ上に設けられてもよい。

（３−７）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

５…地板、７…シールドケース、７ａ…地板載置面、１０，４０，１００…アンテナ装置、２０，１１０…０次共振アンテナ、２１，１１１…板状放射素子、２１ａ，１１１ａ…給電点、２２，６２…給電導体、２３，６３，１１３…接続導体、２５，３５，６５，７５，８５，１１５，１２５，１３５…給電回路、３０…１次共振アンテナ、３１，７１，８１，１２１，１３１…第１放射素子、３１ａ…第１の閉ループ、３２…第２放射素子、３２ａ…第２の閉ループ、６０…第３の１次共振アンテナ、６１…放射素子、７０，１２０…第１の１次共振アンテナ、８０，１３０…第２の１次共振アンテナ、２００…車両、２０１…ルーフ、２１０…地面。

Claims (10)

1. ０次共振することにより第１の直線偏波の電波を前記第１の直線偏波と直交する全方位へ送信及び／又は受信するように構成された０次共振アンテナ（２０，５０，１１０）と、
   １次共振することにより前記第１の直線偏波と直交する第２の直線偏波の電波を送信及び／又は受信するように構成された１次共振アンテナ（３０，７０，１２０）と、
   を備え、
   前記０次共振アンテナは、
   地板（５）と、
   前記地板から離間して対向するように設けられ、給電されるように構成された板状放射素子（２１，５１，１１１）と、
   前記板状放射素子と前記地板とを電気的に接続する導体である接続導体（２３，５３，１１３）と、
   を備え、
   前記１次共振アンテナは、
   前記０次共振アンテナと共通の前記地板（５）と、
   前記地板と同一面に設けられ、給電されるように構成された第１放射素子（３１，７１，１２１）と、
   を備える、アンテナ装置（１０，４０，１００）。
2. 請求項１に記載のアンテナ装置であって、
   前記第１放射素子は、第１端が前記地板に接続されて第２端に給電されるように構成されている、アンテナ装置。
3. 請求項２に記載のアンテナ装置であって、
   前記１次共振アンテナ（３０，１２０）は、前記第１放射素子（３１，１２１）と前記地板とにより第１の閉ループ（３１ａ）が形成されるように構成されている、アンテナ装置。
4. 請求項３に記載のアンテナ装置であって、
   前記１次共振アンテナ（３０）は、さらに、前記第１の閉ループ内に設けられ、第１端が前記地板に接続されて第２端に給電されるように構成された、第２放射素子（３２）を備え、
   前記１次共振アンテナ（３０）は、前記第２放射素子と前記地板とにより第２の閉ループ（３２ａ）が形成されるように構成されている、
   アンテナ装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
   前記第１放射素子の一部又は全ては、前記地板に垂直な方向において前記板状放射素子と対向しない、アンテナ装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
   前記板状放射素子（２１，５１）は、少なくとも１つの鈍角の内角及び少なくとも１つの鋭角の内角を有する多角形の形状を有し、
   前記０次共振アンテナ（２０，５０）は、前記板状放射素子における複数の頂点のうち鈍角の内角に対応した頂点の近傍に給電されるように構成されている、アンテナ装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
   前記１次共振アンテナ（３０，７０，１２０）を第１の１次共振アンテナとして、
   前記アンテナ装置（４０，１００）は、さらに、前記第１の１次共振アンテナとは別の第２の１次共振アンテナ（８０，１３０）を備え、
   前記第２の１次共振アンテナは、１次共振することにより前記第１の直線偏波と直交する第３の直線偏波の電波を送信及び／又は受信するように構成され、
   前記第２の１次共振アンテナは、
   前記０次共振アンテナと共通の前記地板（５）と、
   前記地板と同一面に設けられ、給電されるように構成された第３放射素子（８１，１３１）と、
   を備える、アンテナ装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
   前記１次共振アンテナ（７０）を第１の１次共振アンテナとして、
   前記アンテナ装置（４０）は、さらに、前記第１の１次共振アンテナとは別の第３の１次共振アンテナ（６０）を備え、
   前記第３の１次共振アンテナは、前記０次共振アンテナと共通の前記地板（５）を備え、１次共振することにより前記第１の直線偏波の電波を送信及び／又は受信するように構成されている、
   アンテナ装置。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
   さらに、板状の導体を含む側面部（７ａ）を有する中空の筐体（７）を備え、
   前記地板は、前記筐体の外部において前記側面部に載置され、且つ前記側面部における前記板状の導体に接続されている、
   アンテナ装置。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
    前記アンテナ装置は、車両（２００）に搭載され、
    前記第１の直線偏波は、垂直偏波であり、
    前記第２の直線偏波は、水平偏波である、
    アンテナ装置。