JP2021103824A

JP2021103824A - アンテナ

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Publication number: JP2021103824A
Application number: JP2019233482A
Authority: JP
Inventors: 木村　雄一; Yuichi Kimura; 雄一木村; 雅大立松; Masahiro Tatematsu
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2021-07-15
Anticipated expiration: 2039-12-24
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Abstract

【課題】動作周波数帯域内においてアイソレーション特性が良好なアンテナを提供する。【解決手段】アンテナ１００は、第１平面及び第２平面が積層配置された誘電体層と、第１平面に形成された環状の環状導体層１３と、第２平面から見て第１平面側であり、かつ、第１平面及び第２平面とは異なる位置に形成された第１給電線路１４と第２給電線路１６と、第２平面に形成された基準電位導体層１８と、積層方向からの平面視において環状導体層１３の内径内に位置し、基準電位導体層１８に接続された導体ピン１９とを備える。積層方向からの平面視において、第１給電線路１４及び第２給電線路１６は、環状導体層１３と重なる部分を有し、第１給電線路１４の延在方向と第２給電線路１６の延在方向とは交差する。環状導体層１３は、基準電位導体層１８及び導体ピン１９と接続されず、第１給電線路１４及び第２給電線路１６は、導体ピン１９と接続されていない。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、複数の偏波を共用することができるアンテナに関する。

近年、通信用データの情報量の増加に伴い、高速通信に対する要求が高まっている。高速通信を行う方法としては、複数の周波数帯、直交偏波等を用いた方法が利用されている。例えば、特許文献１には、アンテナ素子を直交配置することにより、垂直偏波と水平偏波とを利用することができるアンテナの技術が開示されている。

特開２０１５−１１１７６３号公報

アンテナ素子を直交配置した直交偏波共用アンテナを利用する場合、垂直偏波と水平偏波とが独立で、互いに干渉することなく送受信できることが望ましい。このため、垂直偏波と水平偏波との間のアイソレーションを確保する必要がある。しかしながら、特許文献１に開示された技術では、アンテナの動作周波数帯域においてアイソレーションが低くなっている。これは、一方のアンテナ素子で送受信する偏波が、他方のアンテナ素子に漏れてしまっていることを意味する。このため、特許文献１に開示された技術では、アンテナの動作周波数帯域において、アイソレーション特性が良くないため、高速通信に使用することが難しいという課題がある。

本発明は上述の課題を解決するものであり、動作周波数帯域内においてアイソレーション特性が良好なアンテナを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るアンテナは、
第１平面と、前記第１平面とは異なる第２平面とを有し、前記第１平面および前記第２平面が積層配置された誘電体層と、
前記第１平面に形成された環状の第１環状導体層と、
前記第２平面から見て前記第１平面側であり、かつ、前記第１平面および前記第２平面とは異なる位置に形成された第１給電線路および第２給電線路と、
前記第２平面に形成された基準電位導体層と、
前記積層方向からの平面視において、前記第１環状導体層の内径内に位置し、前記基準電位導体層に接続された導体ピンと、を備え、
前記第１給電線路および前記第２給電線路は、積層方向からの平面視において、前記第１環状導体層と重なる部分を有し、
前記積層方向から見た平面視において、前記第１給電線路の延在方向と前記第２給電線路の延在方向とは交差し、
前記第１環状導体層は、前記基準電位導体層および前記導体ピンと接続されず、
前記第１給電線路および第２給電線路は、前記導体ピンと接続されていない、
ことを特徴とする。

本発明によれば、積層方向からの平面視において、アンテナを構成する環状導体層の内径内に基準電位導体層と接続したピンを設けることにより、動作周波数帯域内においてアイソレーションを高くすることができるため、アイソレーション特性が良好なアンテナを提供することができる。

実施の形態１に係るアンテナの断面図である。実施の形態１に係るアンテナの第１平面の平面図である。実施の形態１に係るアンテナの給電線路形成面の平面図である。実施の形態１に係るアンテナの反射特性を示す図である。実施の形態１に係るアンテナのアイソレーション特性を示す図である。実施の形態２に係るアンテナの断面図である。実施の形態２に係るアンテナの第１平面の平面図である。実施の形態２に係るアンテナの給電線路形成面の平面図である。実施の形態２に係るアンテナの反射特性を示す図である。実施の形態２に係るアンテナのアイソレーション特性を示す図である。実施の形態３に係るアンテナの断面図である。実施の形態３に係るアンテナの第１平面の平面図である。実施の形態３に係るアンテナの第３平面の平面図である。実施の形態３に係るアンテナの給電線路形成面の平面図である。実施の形態３に係るアンテナの反射特性を示す図である。実施の形態３に係るアンテナのアイソレーション特性を示す図である。実施の形態４に係るアンテナの断面図である。実施の形態４に係るアンテナの第１平面の平面図である。実施の形態４に係るアンテナの第３平面の平面図である。実施の形態４に係るアンテナの給電線路形成面の平面図である。実施の形態４に係るアンテナの反射特性を示す図である。実施の形態４に係るアンテナのアイソレーション特性を示す図である。実施の形態５に係るアンテナの断面図である。実施の形態５に係るアンテナの第１平面の平面図である。実施の形態５に係るアンテナの第３平面の平面図である。実施の形態５に係るアンテナの給電線路形成面の平面図である。実施の形態５に係るアンテナの反射特性を示す図である。実施の形態５に係るアンテナのアイソレーション特性を示す図である。実施の形態６に係るアンテナの断面図である。実施の形態６に係るアンテナの第１平面の平面図である。実施の形態６に係るアンテナの第３平面の平面図である。実施の形態６に係るアンテナの給電線路形成面の平面図である。実施の形態６に係るアンテナの反射特性を示す図である。実施の形態６に係るアンテナのアイソレーション特性を示す図である。変形例に係るアンテナの第１平面の平面図である。変形例に係るアンテナの第３平面の平面図である。変形例に係るアンテナの第１平面の平面図である。変形例に係るアンテナの第３平面の平面図である。変形例に係るアンテナの断面図である。変形例に係るアンテナの断面図である。変形例に係るアンテナの断面図である。変形例に係るアンテナの断面図である。変形例に係るアンテナの断面図である。変形例に係るアンテナの断面図である。変形例に係るアンテナの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付す。

（実施の形態１）
実施の形態１に係る偏波共用アンテナ１００の構成を図１Ａから図１Ｃを参照して説明する。なお、図１Ａは、偏波共用アンテナ１００の断面図、図１Ｂは、第１平面Ｓ１の平面図、図１Ｃは、給電線路形成面ＳＦの平面図である。また、図１Ａは、図１Ｂ、図１ＣのＡ−Ａ’線矢視断面図に相当する。なお、図１Ａ〜１Ｃにおいては、部材の識別のため、断面図以外であっても一部の部材にハッチングを示す。図１Ｂ、図１Ｃにおいては、位置関係を明確にするため、本来見えない一部の部材を一点鎖線で示している。また、図面を見やすくするため、断面図であっても一部の部材にはハッチングを施さないことがある。

また、以下の説明において、図１Ａに示す偏波共用アンテナ１００の幅方向をＸ軸方向、高さ方向をＺ軸方向、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とするＸＹＺ直交座標系を設定し、これを適宜参照して説明する。また、以下の説明おいて、＋Ｚ軸方向から−Ｚ軸方向のことを積層方向と称する。

図１Ａ〜１Ｃに示すように、偏波共用アンテナ１００は、第１誘電体層１１と、第２誘電体層１２と、環状導体層１３と、第１給電線路１４と、第１給電ポート１５と、第２給電線路１６と、第２給電ポート１７と、基準電位導体層１８と、導体ピン１９と、を備える。

第１誘電体層１１と第２誘電体層１２とは、それぞれが平板状に形成され、積層されて、偏波共用アンテナ１００全体を支持する誘電体層を構成している。第１誘電体層１１は厚みｔ_１を有し、第２誘電体層１２は厚みｔ_２を有し、積層方向からの平面視で、同一の矩形状の外形形状を有する。第１誘電体層１１および第２誘電体層１２は、例えば、テフロン（登録商標）、セラミック、エポキシ樹脂等の誘電性の素材から形成される。

なお、図１Ａ〜１Ｃに示す偏波共用アンテナ１００において、第１誘電体層１１の＋Ｚ軸方向の主面を第１平面Ｓ１、第２誘電体層１２の−Ｚ軸方向の主面を第２平面Ｓ２、第１平面Ｓ１と第２平面Ｓ２の間に位置し、第１誘電体層１１と接する第２誘電体層１２の＋Ｚ軸方向の主面を給電線路形成面ＳＦと称する。上述のとおり、第１誘電体層１１と第２誘電体層１２とは積層されているため、第１平面Ｓ１、給電線路形成面ＳＦ、第２平面Ｓ２の順にこれらの平面が積層配置される。

環状導体層１３は、第１偏波および第２偏波を送受信するための放射素子である。環状導体層１３は、積層方向からの平面視で、円の中央部分がくり抜かれた環状に形成されている。環状導体層１３は、第１誘電体層１１の第１平面Ｓ１に形成されている。

第１給電線路１４と第２給電線路１６とは、第２平面Ｓ２から見て第１平面Ｓ１側であり、かつ、第１平面Ｓ１および第２平面Ｓ２とは異なる位置に形成されている。図１Ａ〜１Ｃに示す偏波共用アンテナ１００においては、第１給電線路１４と第２給電線路１６とは、第１誘電体層１１と第２誘電体層１２とに挟まれた給電線路形成面ＳＦに形成されている。第１給電線路１４と第２給電線路１６とは、積層方向からの平面視で、長方形状に形成されている。積層方向からの平面視において、第１給電線路１４の延在方向と第２給電線路１６の延在方向とは直角に交差する。第１給電線路１４と第２給電線路１６は、離間して配置されている。第１給電線路１４と第２給電線路１６とは、それぞれ、積層方向からの平面視で環状導体層１３と重なる部分を有する。

第１給電ポート１５は、円柱または円筒状に形成され、第２誘電体層１２に形成された貫通孔を貫通し、一端で、第１給電線路１４に接続され、他端部は、第１同軸コネクタ２０ａ（図示せず）の信号線（内部導体）に接続されている。第１給電ポート１５は、第１同軸コネクタ２０ａの信号線を介して外部の信号源に接続されている。第２給電ポート１７は、円柱または円筒状に形成され、第２誘電体層１２に形成された貫通孔を貫通し、一端で、第２給電線路１６に接続され、他端部は、第２同軸コネクタ２０ｂの信号線（内部導体）に接続されている。第２給電ポート１７は、第２同軸コネクタ２０ｂの信号線を介して外部の信号源に接続されている。なお、以下では、第１同軸コネクタ２０ａおよび第２同軸コネクタ２０ｂを総称して同軸コネクタ２０と呼ぶ。第１給電ポート１５と第２給電ポート１７には、送信時には、外部の信号源から同軸コネクタ２０を介して送信対象の高周波信号が独立して給電される。また、受信時には、受信した高周波信号がそれぞれ第１給電ポート１５と第２給電ポート１７を介して同軸コネクタ２０に出力される。

基準電位導体層１８は、第２誘電体層１２の第２平面Ｓ２に配置された導体層から構成され、その電位は基準電位（一例として、ゼロ電位である接地電位）になっている。なお、基準電位導体層１８は、第１給電ポート１５および第２給電ポート１７から絶縁されている。また、基準電位導体層１８は、同軸コネクタ２０の外部導体と接続されている。

導体ピン１９は、第１誘電体層１１および第２誘電体層１２に形成された貫通孔を貫通し、一端は基準電位導体層１８に接続され、他端は、第１誘電体層１１の第１平面Ｓ１の環状導体層１３の中心位置に位置している。環状導体層１３は、第１誘電体層１１および第２誘電体層１２により基準電位導体層１８および導体ピン１９から絶縁され、基準電位導体層１８および導体ピン１９と接続されていない。第１給電線路１４および第２給電線路１６は、第１誘電体層１１および第２誘電体層１２により導体ピン１９から絶縁され、導体ピン１９と接続されていない。導体ピン１９は、基準電位導体層１８に接続されているため、その電位は、基準電位と同じになっており、環状導体層１３の中心位置の電位を基準電位に近づける。導体ピン１９は、円柱状または円筒状に形成され、Ｚ軸方向に延在し、積層方向からの平面視において、環状導体層１３の内径の中央部分、すなわち、環状導体層１３の重心ＣＧ１に、自身の重心ＣＧ２を合わせて配置されている。

環状導体層１３と、第１給電線路１４と、第２給電線路１６と、基準電位導体層１８とは、導体の膜、箔または板などから構成される。環状導体層１３と、第１給電線路１４と、第２給電線路１６と、基準電位導体層１８と、第１給電ポート１５と、第２給電ポート１７と、導体ピン１９は、導体、例えば、銅、金またはアルミニウムなどから形成される。

なお、第１誘電体層１１と第２誘電体層１２とは、別体に形成されても、一体に形成されてもよい。

次に、上記構成を有する偏波共用アンテナ１００の動作を説明する。送信動作時、送信対象の第１高周波信号と第２高周波信号（信号自体は同一でもよい）が、第１給電ポート１５と第２給電ポート１７に独立して給電される。第１高周波信号は、第１給電ポート１５と第１給電線路１４を介して環状導体層１３に給電される。また、第２高周波信号は、第２給電ポート１７と第２給電線路１６を介して環状導体層１３に給電される。第１高周波信号と第２高周波信号とが直交する方向から環状導体層１３に給電されることから、環状導体層１３は、主偏波面が互いに直交する第１偏波と第２偏波を放射する。

一方、受信動作時、偏波共用アンテナ１００に到達した第１偏波と第２偏波とは、環状導体層１３により受信され、第１偏波は、第１給電線路１４を介して第１給電ポート１５から出力され、第２偏波は、第２給電線路１６を介して第２給電ポート１７から出力される。

偏波共用アンテナ１００において、第１高周波信号と第２高周波信号とを良好に送受信するためには、第１給電ポート１５と第２給電ポート１７との一方に給電した高周波信号が第１給電ポート１５と第２給電ポート１７との他方に出力してしまう程度（ｄＢ）を表すＳパラメータであるＳ_２１またはＳ_１２の値を小さくする、即ち、アイソレーションを高く（良く）する必要がある。

この点に関し、環状導体層１３が単独で存在していると仮定すると、積層方向からの平面視における環状導体層１３の重心ＣＧ１が、理論上、高周波信号の基準電位（この例ではゼロ電位）となる。しかし、現実には、環状導体層１３は単独では存在していないため、基準電位となる位置はずれる。このため、仮に導体ピン１９が無い場合、環状導体層１３の電位のＸＹ面内における対称性が悪い。電位の対称性が悪いことは、アイソレーションを低くする原因となると考えられる。

そこで、本実施の形態１では、積層方向からの平面視において、環状導体層１３の内径内に導体ピン１９を配置し、導体ピン１９を基準電位導体層１８に接続させることにより、環状導体層１３の内径内に基準電位となる位置を固定する。これにより、環状導体層１３の電位のＸＹ面内における対称性が良くなり、偏波共用アンテナ１００の動作周波数帯域におけるアイソレーションを高くすることができると考えられる。

次に、本実施の形態１における偏波共用アンテナ１００を、以下の条件で作成した場合に、積層方向からの平面視における環状導体層１３の内径内に配置した導体ピン１９を、基準電位導体層１８に接続させることにより、アイソレーションを高くすることができるか否かを検証した。

まず、図１Ｂに示した第１誘電体層１１および図１Ｃに示した第２誘電体層１２のＸ軸方向の長さＷ_ｘおよびＹ軸方向の長さＷ_ｙを、４０［ｍｍ］とした。環状導体層１３の幅Ｗ_１を２．７［ｍｍ］、環状導体層１３の外半径ａを８．０［ｍｍ］、環状導体層１３の内半径ｂを５．３［ｍｍ］とした。導体ピン１９の直径Ｄ_２を２．５［ｍｍ］とした。第１給電線路１４および第２給電線路１６の長手方向の長さＰ_Ｌを９．６［ｍｍ］、短手方向の長さＰ_ｗを３．０［ｍｍ］とした。積層方向からの平面視における導体ピン１９の重心から第１給電線路１４および第２給電線路１６までの距離Ｐ_０を、３．５３［ｍｍ］とした。

第１誘電体層１１の厚みｔ_１を２．４０［ｍｍ］、第２誘電体層１２の厚みｔ_２を４．８０［ｍｍ］とした。第１誘電体層１１および第２誘電体層１２の比誘電率ε_ｒを２．６とした。第１給電ポート１５および第２給電ポート１７の直径Ｄ_１を１．２０［ｍｍ］とした。積層方向からの平面視において、第１給電ポート１５の重心から環状導体層１３の外縁までの距離Ｐ_ｓ１を１．９［ｍｍ］、第１給電ポート１５の重心から第１給電線路１４の−Ｙ軸方向の端部までの距離Ｐ_ｓ２を３．３［ｍｍ］とした。また、積層方向からの平面視において、第２給電ポート１７の重心から環状導体層１３の外縁までの距離Ｐ_ｓ１を１．９［ｍｍ］、第２給電ポート１７の重心から第２給電線路１６の＋Ｘ軸方向の端部までの距離Ｐ_ｓ２を３．３［ｍｍ］とした。

上述の条件により偏波共用アンテナ１００を構成した場合における、反射特性およびアイソレーション特性を図２Ａおよび図２Ｂに示す。図２Ａは偏波共用アンテナ１００における反射特性を示す図であり、図２Ｂは第１給電ポート１５と第２給電ポート１７との間のアイソレーション特性を示す図である。図２Ａ、図２Ｂでは、実線が導体ピン１９を配置しなかった場合であり、破線が導体ピン１９を配置した場合である。

一般的に、偏波共用アンテナ１００の動作周波数帯域は、反射係数が−１０［ｄＢ］以下となる周波数帯域である。図２Ａにおいて、反射係数が−１０［ｄＢ］となる周波数はほぼ４［ＧＨｚ］から５［ＧＨｚ］である。したがって、ほぼ周波数４［ＧＨｚ］から５［ＧＨｚ］が、偏波共用アンテナ１００の動作周波数帯域となる。

次に、図２Ｂにおいて、ほぼ周波数４［ＧＨｚ］から５［ＧＨｚ］では、導体ピン１９を配置した場合のほうが、導体ピン１９を配置しなかった場合よりも、Ｓ_２１およびＳ_１２の値が小さい。このように、積層方向からの平面視において、環状導体層１３の内径内に導体ピン１９を配置し、導体ピン１９を基準電位導体層１８に接続させることで、偏波共用アンテナ１００の動作周波数帯域においてアイソレーションを高くすることができる。

以上のように、本実施の形態１に係る偏波共用アンテナ１００によれば、積層方向からの平面視において、環状導体層１３の内径内に導体ピン１９を配置し、導体ピン１９を基準電位導体層１８と接続することにより、偏波共用アンテナ１００の動作周波数帯域におけるアイソレーションを高くすることができる。したがって、偏波共用アンテナ１００の動作周波数帯域内において、アイソレーション特性が良好な偏波共用アンテナ１００を得ることができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、積層方向からの平面視において、導体ピン１９の重心ＣＧ２を環状導体層１３の重心ＣＧ１に合わせて配置するものとした。この発明は、これに限定されない。実施の形態２に係る偏波共用アンテナ１００では、図３Ａから図３Ｃに示すように、積層方向からの平面視において、導体ピン１９の重心ＣＧ２を、環状導体層１３の重心ＣＧ１より＋Ｘ軸方向に水平移動し、第２給電線路１６へ近づけたものである。なお、図３Ａから図３Ｃに示す偏波共用アンテナ１００の各構成は、導体ピン１９の位置以外は実施の形態１と同様である。

次に、本実施の形態２における偏波共用アンテナ１００を、以下の条件で作成した場合に、積層方向からの平面視において、環状導体層１３の内径内に導体ピン１９を配置し、導体ピン１９を基準電位導体層１８に接続させることにより、アイソレーションを高くすることができるか否かを検証した。

積層方向からの平面視において、導体ピン１９の重心ＣＧ２から第２給電線路１６までの距離Ｐ_０１を２．５３［ｍｍ］とした。その他の構成については、実施の形態１と同様である。

上述の条件により偏波共用アンテナ１００を構成した場合における、反射特性およびアイソレーション特性を図４Ａおよび図４Ｂに示す。図４Ａは偏波共用アンテナ１００の反射特性を示す図であり、図４Ｂは第１給電ポート１５と第２給電ポート１７との間のアイソレーション特性を示す図である。図４Ａ、図４Ｂでは、実線が導体ピン１９を配置しなかった場合であり、破線が、積層方向からの平面視において導体ピン１９の重心ＣＧ２を環状導体層１３の重心ＣＧ１に合わせて配置した場合であり、一点鎖点が、積層方向からの平面視において導体ピンの重心ＣＧ２を環状導体層１３の重心ＣＧ１よりも第２給電線路１６に近づけて配置した場合である。

一般的に、偏波共用アンテナ１００の動作周波数帯域は、反射係数が−１０［ｄＢ］以下となる周波数帯域である。図４Ａにおいて、反射係数が−１０［ｄＢ］となる周波数は、ほぼ４［ＧＨｚ］から５［ＧＨｚ］である。したがって、ほぼ周波数４［ＧＨｚ］から５［ＧＨｚ］が、偏波共用アンテナ１００の動作周波数帯域となる。

次に、図４Ｂにおいて、ほぼ周波数４［ＧＨｚ］から５［ＧＨｚ］では、導体ピン１９を配置した場合のほうが、導体ピン１９を配置しなかった場合よりも、Ｓ_２１およびＳ_１２の値が小さい。特に、ほぼ周波数４．３［ＧＨｚ］から５［ＧＨｚ］においては、積層方向からの平面視において、導体ピン１９の重心ＣＧ２を環状導体層１３の重心ＣＧ１よりも第２給電線路１６に近づけて配置した場合の方が、導体ピン１９の重心ＣＧ２を環状導体層１３の重心ＣＧ１に合わせて配置した場合よりもＳ_２１およびＳ_１２の値が小さい。これは、環状導体層１３だけでなく、第１給電線路１４、第２給電線路１６、第１給電ポート１５および第２給電ポート１７を含めた偏波共用アンテナ１００全体の電位の対称性が、積層方向からの平面視において導体ピン１９の重心ＣＧ２を環状導体層１３の重心ＣＧ１に合わせて配置した場合よりも良くなっているためであると考えられる。

この例では、積層方向からの平面視において、導体ピン１９の重心ＣＧ２を環状導体層１３の重心ＣＧ１よりも第２給電線路１６に近づけて配置した例で説明したが、積層方向からの平面視において、導体ピン１９の重心ＣＧ２を環状導体層１３の重心ＣＧ１よりも第１給電線路１４に近づけて配置した場合でも同様である。このように、積層方向からの平面視において、導体ピン１９の重心ＣＧ２を環状導体層１３の重心ＣＧ１からずらして配置し、導体ピン１９を基準電位導体層１８に接続させた場合でも、偏波共用アンテナ１００の動作周波数帯域においてアイソレーションを高くすることができる。

以上説明したように、積層方向からの平面視において、導体ピン１９の重心ＣＧ２を環状導体層１３の重心ＣＧ１からずらして配置し、導体ピン１９を基準電位導体層１８と接続しても、偏波共用アンテナ１００の動作周波数帯域におけるアイソレーションを高くすることができる。したがって、偏波共用アンテナ１００の動作周波数帯域内において、アイソレーション特性が良好な偏波共用アンテナ１００を得ることができる。

（実施の形態３）
実施の形態１および２では、動作周波数帯域が１つの周波数帯域である偏波共用アンテナ１００において、アイソレーションを高くする構成を例示した。この発明は、これに限定されない。実施の形態３では、動作周波数帯域を複数有する偏波共用アンテナ１００Ａにおいても、アイソレーションを高くする構成を示す。

図５Ａから図５Ｄに、実施の形態３に係る偏波共用アンテナ１００Ａの構成を示す。図５Ａは、偏波共用アンテナ１００Ａの断面図であり、図５Ｂは第１平面Ｓ１の平面図、図５Ｃは第３平面Ｓ３の平面図、図５Ｄは給電線路形成面ＳＦの平面図である。図５Ａの断面図は、図５Ｂ〜５ＤのＡ−Ａ’線矢視断面図に相当する。

図５Ａ〜５Ｄに示すように、偏波共用アンテナ１００Ａは、第１誘電体層１１と、第２誘電体層１２と、環状導体層１３と、第１給電線路１４と、第２給電線路１６と、第１給電ポート１５と、第２給電ポート１７と、基準電位導体層１８と、導体ピン１９と、第３誘電体層２１と、小型環状導体層２２と、を備える。

第３誘電体層２１は、第１誘電体層１１と第２誘電体層１２と同様に、平板状に形成されている。第１誘電体層１１と第２誘電体層１２と第３誘電体層２１とは積層されて、偏波共用アンテナ１００Ａ全体を支持する誘電体層を構成している。第３誘電体層２１は、厚みｔ_３を有し、積層方向からの平面視で、第１誘電体層１１および第２誘電体層１２と同一の矩形状の外形形状を有する。第３誘電体層２１は、例えば、テフロン（登録商標）、セラミック、エポキシ樹脂等の誘電性の素材から形成される。

なお、図５Ａ〜５Ｄに示す偏波共用アンテナ１００Ａにおいて、第１誘電体層１１と接する第３誘電体層２１の＋Ｚ軸方向の主面を第３平面Ｓ３と称する。第３平面Ｓ３は、第１平面Ｓ１、第２平面Ｓ２および給電線路形成面ＳＦとは異なる平面であり、第２平面Ｓ２から見て第１平面Ｓ１側に位置する。本実施の形態では、上述のとおり、第１誘電体層１１と第２誘電体層１２と第３誘電体層２１とは、積層されている。このため、第１誘電体層１１の＋Ｚ軸方向の主面である第１平面Ｓ１、第３平面Ｓ３、第３誘電体層２１と接する第２誘電体層１２の＋Ｚ軸方向の主面である給電線路形成面ＳＦ、第２誘電体層１２の−Ｚ軸方向の主面である第２平面Ｓ２の順にこれらの平面が積層配置される。

小型環状導体層２２は、図５Ｂに示した環状導体層１３と周波数帯域の異なる第３偏波および第４偏波を送受信するための放射素子である。小型環状導体層２２は、積層方向からの平面視で、円の中央部分がくり抜かれた環状に形成されており、環状導体層１３と内径および外径が異なっている。小型環状導体層２２は、第３誘電体層２１の第３平面Ｓ３に形成されている。

本実施の形態３では、積層方向からの平面視において、環状導体層１３の重心ＣＧ１と小型環状導体層２２の重心ＣＧ３とが合わせられている。

図５Ｂ〜５Ｄに示すように、第１給電線路１４と第２給電線路１６とは、それぞれ、積層方向からの平面視で、小型環状導体層２２と重なる部分を有する。小型環状導体層２２は、第１誘電体層１１、第２誘電体層１２、および第３誘電体層２１により基準電位導体層１８および導体ピン１９から絶縁され、基準電位導体層１８および導体ピン１９と接続されていない。小型環状導体層２２は、導体の膜、箔または板などから構成され、例えば、銅、金またはアルミニウムなどの導体から形成される。

導体ピン１９は、第１誘電体層１１、第２誘電体層１２および第３誘電体層２１に形成された貫通孔を貫通し、一端は基準電位導体層１８に接続され、他端は、第１誘電体層１１の第１平面Ｓ１の環状導体層１３の中心位置に位置している。導体ピン１９は、基準電位導体層１８に接続されているため、その電位は基準電位と同じになっており、小型環状導体層２２の中心位置の電位を基準電位に近づける。導体ピン１９は、円柱状または円筒状に形成され、Ｚ軸方向に延在し、積層方向からの平面視において、小型環状導体層２２の内径の中央部分、すなわち、環状導体層１３の重心ＣＧ１と小型環状導体層２２の重心ＣＧ３とに、自身の重心ＣＧ２を合わせて配置されている。

以上の構成において、小型環状導体層２２以外の構成は、実施の形態１と同様である。

なお、第１誘電体層１１、第２誘電体層１２、第３誘電体層２１とは、別体に形成されても、一体に形成されてもよい。

次に、上記構成を有する偏波共用アンテナ１００Ａの動作を説明する。送信動作時、送信対象の第１高周波信号と第２高周波信号（信号自体は同一でもよい）が、第１給電ポート１５と第２給電ポート１７に独立して給電される。第１高周波信号は、第１給電ポート１５と第１給電線路１４を介して環状導体層１３に給電される。また、第２高周波信号は、第２給電ポート１７と第２給電線路１６を介して環状導体層１３に給電される。第１高周波信号と第２高周波信号とが直交する方向から環状導体層１３に給電されることから、環状導体層１３は、主偏波面が互いに直交する第１偏波と第２偏波を放射する。

また、送信対象の第１高周波信号および第２高周波信号とは周波数の異なる第３高周波信号および第４高周波信号（信号自体は同一でもよい）が、第１給電ポート１５と第２給電ポート１７に独立して給電される。第３高周波信号は、第１給電ポート１５と第１給電線路１４を介して小型環状導体層２２に給電される。また、第４高周波信号は、第２給電ポート１７と第２給電線路１６を介して小型環状導体層２２に給電される。第３高周波信号と第４高周波信号とが直交する方向から小型環状導体層２２に給電されることから、小型環状導体層２２は、主偏波面が互いに直交する第３偏波と第４偏波を放射する。

一方、受信動作時、偏波共用アンテナ１００Ａに到達した第１偏波と第２偏波とは、環状導体層１３により受信される。第１偏波は、第１給電線路１４を介して第１給電ポート１５から出力され、第２偏波は、第２給電線路１６を介して第２給電ポート１７から出力される。

また、偏波共用アンテナ１００Ａに到達した第３偏波と第４偏波とは、小型環状導体層２２により受信される。第３偏波は、第１給電線路１４を介して第１給電ポート１５から出力され、第４偏波は、第２給電線路１６を介して第２給電ポート１７から出力される。

偏波共用アンテナ１００Ａにおいて、第１高周波信号、第２高周波信号、第３高周波信号、および第４高周波信号を良好に送受信するためには、第１給電ポート１５と第２給電ポート１７との一方に給電した高周波信号が第１給電ポート１５と第２給電ポート１７との他方に出力してしまう程度（ｄＢ）を表すＳパラメータであるＳ_２１またはＳ_１２の値を小さくする、即ち、アイソレーションを高く（良く）する必要がある。

この点に関し、小型環状導体層２２が単独で存在していると仮定すると、積層方向からの平面視における小型環状導体層２２の重心ＣＧ３が、理論上、高周波信号の基準電位（この例ではゼロ電位）となる。しかし、現実には、小型環状導体層２２は単独では存在していないため、基準電位となる位置はずれる。このため、仮に導体ピン１９が無い場合、小型環状導体層２２の電位のＸＹ面内における対称性が悪い。電位の対称性が悪いことは、アイソレーションを低くする原因となると考えられる。

そこで、本実施の形態３では、積層方向からの平面視において、小型環状導体層２２の内径内に導体ピン１９を配置し、導体ピン１９を基準電位導体層１８に接続させることにより、環状導体層１３および小型環状導体層２２の内径内に基準電位となる位置を固定する。これにより、環状導体層１３および小型環状導体層２２の電位のＸＹ面内における対称性が良くなり、偏波共用アンテナ１００Ａの動作周波数帯域におけるアイソレーションを高くすることができると考えられる。

なお、第１誘電体層１１、第２誘電体層１２、第３誘電体層２１は、特許請求の範囲における誘電体層の一例である。また、環状導体層１３は、特許請求の範囲における第１環状導体層の一例であり、小型環状導体層２２は、特許請求の範囲における第２環状導体層の一例である。

次に、本実施の形態３における偏波共用アンテナ１００Ａを、以下の条件で作成した場合に、積層方向からの平面視において、小型環状導体層２２の内径内に導体ピン１９を配置し、導体ピン１９を基準電位導体層１８に接続させることにより、アイソレーションを高くすることができるか否かを検証した。

小型環状導体層２２の幅Ｗ_２を１．４５［ｍｍ］とした。小型環状導体層２２の外半径ｃを５．０５［ｍｍ］、小型環状導体層２２の内半径ｄを３．６［ｍｍ］とした。また、第１誘電体層１１の厚みｔ_１および第３誘電体層２１の厚みｔ_３を、１．２０［ｍｍ］、第２誘電体層１２の厚みｔ_２を、４．８０［ｍｍ］とした。第３誘電体層２１の比誘電率ε_ｒを、２．６とした。その他の構成については、実施の形態１と同様である。

上述の条件により偏波共用アンテナ１００Ａを構成した場合における、反射特性およびアイソレーション特性を図６Ａおよび図６Ｂに示す。図６Ａは、偏波共用アンテナ１００Ａにおける反射特性を示す図であり、図６Ｂは、第１給電ポート１５と第２給電ポート１７との間のアイソレーション特性を示す図である。図６Ａ、図６Ｂでは、実線が導体ピン１９を配置しなかった場合であり、破線が導体ピン１９を配置した場合である。

一般的に、偏波共用アンテナ１００の動作周波数帯域は、反射係数が−１０［ｄＢ］以下である。図６Ａにおいて、反射係数が−１０［ｄＢ］となる周波数は、約４．２［ＧＨｚ］から５．５［ＧＨｚ］と、約６．４［ＧＨｚ］から７［ＧＨｚ］とである。したがって、ほぼ周波数４．２［ＧＨｚ］から５．５［ＧＨｚ］と、ほぼ周波数６．４［ＧＨｚ］から７［ＧＨｚ］とが、偏波共用アンテナ１００の動作周波数帯域となる。

次に、図６Ｂにおいて、ほぼ周波数４．２［ＧＨｚ］から５．５［ＧＨｚ］では、導体ピン１９を配置した場合のほうが、導体ピン１９を配置しなかった場合よりも、Ｓ_２１およびＳ_１２の値が小さい。また、ほぼ周波数６．４［ＧＨｚ］から７［ＧＨｚ］では、概ね周波数６．５［ＧＨｚ］以上の周波数帯域において、導体ピン１９を配置した場合のほうが、導体ピン１９を配置しなかった場合よりも、Ｓ_２１およびＳ_１２の値が小さい。このように、積層方向からの平面視において、環状導体層１３の内径内および小型環状導体層２２の内径内に導体ピン１９を配置し、導体ピン１９を基準電位導体層１８に接続させることにより、偏波共用アンテナ１００Ａの複数の動作周波数帯域においても、アイソレーションを高くすることができる。

以上のように、本実施の形態３に係る偏波共用アンテナ１００Ａによれば、積層方向からの平面視において、環状導体層１３の内径内および小型環状導体層２２の内径内に導体ピン１９を配置し、導体ピン１９を基準電位導体層１８と接続することにより、偏波共用アンテナ１００Ａの複数の動作周波数帯域におけるアイソレーションを高くすることができる。したがって、偏波共用アンテナ１００Ａの複数の動作周波数帯域内において、アイソレーション特性が良好な偏波共用アンテナ１００Ａを得ることができる。

（実施の形態４）
実施の形態３では、積層方向からの平面視において、導体ピン１９の重心ＣＧ２を小型環状導体層２２の重心ＣＧ３に合わせて配置するものとした。この発明は、これに限定されない。実施の形態４に係る偏波共用アンテナ１００Ａでは、図７Ａから図７Ｄに示すように、導体ピン１９を小型環状導体層２２の重心ＣＧ３より＋Ｘ軸方向に水平移動し、第２給電線路１６へ近づけたものである。なお、図７Ａから図７Ｄに示す偏波共用アンテナ１００Ａの各構成は、導体ピン１９の位置以外は実施の形態３と同様である。

次に、本実施の形態４における偏波共用アンテナ１００Ａを、以下の条件で作成した場合に、積層方向からの平面視において、小型環状導体層２２の内径内に導体ピン１９を配置し、導体ピン１９を基準電位導体層１８に接続させることにより、アイソレーションを高くすることができるか否かを検証した。

積層方向からの平面視において、導体ピン１９の重心から第２給電線路１６までの距離Ｐ_０２を、２．５３［ｍｍ］とした。その他の構成については、実施の形態３と同様である。

上述の条件により偏波共用アンテナ１００Ａを構成した場合における、反射特性およびアイソレーション特性を図８Ａおよび図８Ｂに示す。図８Ａは、偏波共用アンテナ１００Ａの反射特性を示す図であり、図８Ｂは、第１給電ポート１５と第２給電ポート１７との間のアイソレーション特性を示す図である。図８Ａ、図８Ｂでは、実線が導体ピン１９を配置しなかった場合であり、破線が、積層方向からの平面視において導体ピン１９の重心ＣＧ２を小型環状導体層２２の重心ＣＧ３に合わせて配置した場合であり、一点鎖点が、積層方向からの平面視において導体ピン１９の重心ＣＧ２を小型環状導体層２２の重心ＣＧ３よりも第２給電線路１６に近づけて配置した場合である。

一般的に、偏波共用アンテナ１００Ａの動作周波数帯域は、反射係数が−１０［ｄＢ］以下である。図８Ａにおいて、反射係数が−１０［ｄＢ］となる周波数は、約４．２［ＧＨｚ］から５．２［ＧＨｚ］と、約６［ＧＨｚ］から約７［ＧＨｚ］である。したがって、ほぼ周波数４．２［ＧＨｚ］から５．２［ＧＨｚ］と、ほぼ周波数６［ＧＨｚ］から７［ＧＨｚ］が、偏波共用アンテナ１００Ａの動作周波数帯域となる。

次に、図８Ｂにおいて、ほぼ周波数４．２［ＧＨｚ］から５．２［ＧＨｚ］では、導体ピン１９を配置した場合のほうが、導体ピン１９を配置しなかった場合よりも、Ｓ_２１およびＳ_１２の値が小さい。特に、ほぼ周波数４．５［ＧＨｚ］から５［ＧＨｚ］においては、積層方向からの平面視において、導体ピン１９の重心ＣＧ２を環状導体層１３の重心ＣＧ１よりも第２給電線路１６に近づけて配置した場合の方が、導体ピン１９の重心ＣＧ２を環状導体層１３の重心ＣＧ１に合わせて配置した場合よりもＳ_２１およびＳ_１２の値が小さい。

ほぼ周波数６［ＧＨｚ］から７［ＧＨｚ］では、ほぼ周波数６．４［ＧＨｚ］以上で、導体ピン１９を配置した場合のほうが、導体ピン１９を配置しなかった場合よりも、Ｓ_２１およびＳ_１２の値が小さい。特に、ほぼ周波数６．５［ＧＨｚ］以上においては、積層方向からの平面視において、導体ピン１９の重心ＣＧ２を小型環状導体層２２の重心ＣＧ３よりも第２給電線路１６に近づけて配置した場合でも、導体ピン１９を配置しなかった場合よりも、Ｓ_２１およびＳ_１２の値が小さい。このように、積層方向からの平面視において、小型環状導体層２２の重心ＣＧ３からずらして導体ピン１９の重心ＣＧ２を配置し、導体ピン１９を基準電位導体層１８に接続させた場合でも、偏波共用アンテナ１００Ａの動作周波数帯域においてアイソレーションを高くすることができる。

以上のように、本実施の形態４に係る偏波共用アンテナ１００Ａによれば、積層方向からの平面視において、導体ピン１９の重心ＣＧ２を小型環状導体層２２の重心ＣＧ３からずらして配置し、導体ピン１９を基準電位導体層１８と接続しても、偏波共用アンテナ１００Ａの動作周波数帯域におけるアイソレーションを高くすることができる。したがって、偏波共用アンテナ１００Ａの動作周波数帯域内において、アイソレーション特性が良好な偏波共用アンテナ１００Ａを得ることができる。

（実施の形態５）
実施の形態１から４では、導体ピン１９を１本とする構成を例示した。この発明は、これに限定されない。実施の形態５では、導体ピン１９の代わりに、導体ピン１９よりも径の細い複数本のピンを用いる構成を示す。

図９Ａから図９Ｄに、実施の形態５に係る偏波共用アンテナ１００Ａの構成を示す。図９Ａは、偏波共用アンテナ１００Ａの断面図であり、図９Ｂは第１平面Ｓ１の平面図、図９Ｃは第３平面Ｓ３の平面図、図９Ｄは給電線路形成面ＳＦの平面図である。図９Ａの断面図は、図９Ｂ〜９ＤのＡ−Ａ’線矢視断面図に相当する。

偏波共用アンテナ１００Ａは、第１細径導体ピン１９１と、第２細径導体ピン１９２と、第３細径導体ピン１９３と、第４細径導体ピン１９４と、第５細径導体ピン１９５と、を備える。第１細径導体ピン１９１〜第５細径導体ピン１９５は、それぞれ、実施の形態１から４に例示した導体ピン１９よりも径の小さな、円柱状または円筒状に形成されている。

第１細径導体ピン１９１〜第５細径導体ピン１９５は、第１誘電体層１１、第２誘電体層１２、および第３誘電体層２１に形成された貫通孔を貫通し、一端は基準電位導体層１８に接続され、他端は、第１誘電体層１１の第１平面Ｓ１の環状導体層１３の中心付近に位置している。第１細径導体ピン１９１〜第５細径導体ピン１９５は、基準電位導体層１８に接続されているため、その電位は、基準電位と同じになっており、環状導体層１３および小型環状導体層２２の中心付近の電位を基準電位に近づける。

第１細径導体ピン１９１は、Ｚ軸方向に延在し、積層方向からの平面視において、環状導体層１３および小型環状導体層２２の内径の中央部分、すなわち、環状導体層１３の重心ＣＧ１および小型環状導体層２２の重心ＣＧ３に、自身の重心ＣＧ４を合わせて配置されている。第２細径導体ピン１９２は、Ｚ軸方向に延在し、第１細径導体ピン１９１から＋Ｙ軸方向に一定距離離間して配置されている。第３細径導体ピン１９３は、Ｚ軸方向に延在し、第１細径導体ピン１９１から−Ｙ軸方向に一定距離離間して配置されている。第４細径導体ピン１９４は、Ｚ軸方向に延在し、第１細径導体ピン１９１から＋Ｘ軸方向に一定距離離間して配置されている。第５細径導体ピン１９５は、Ｚ軸方向に延在し、第１細径導体ピン１９１から−Ｘ軸方向に一定距離離間して配置されている。

第２細径導体ピン１９２〜第５細径導体ピン１９５は、互いに一定距離離間して配置されている。なお、以下では、第１細径導体ピン１９１、第２細径導体ピン１９２、第３細径導体ピン１９３、第４細径導体ピン１９４、および第５細径導体ピン１９５を総称して、細径導体ピン１９７と称する。この他の構成は、実施の形態３と同様である。

本実施の形態５では、積層方向からの平面視において、環状導体層１３および小型環状導体層２２の内径内に細径導体ピン１９７を配置し、細径導体ピン１９７を基準電位導体層１８に接続させることにより、環状導体層１３および小型環状導体層２２の内径内に基準電位となる位置を固定することができる。これにより、実施の形態１から４に示した導体ピン１９と同様に、環状導体層１３および小型環状導体層２２の電位のＸＹ面内における対称性が良くなり、偏波共用アンテナ１００Ａの動作周波数帯域におけるアイソレーションを高くすることができると考えられる。

次に、本実施の形態５における偏波共用アンテナ１００Ａを、以下の条件で作成した場合に、積層方向からの平面視において、環状導体層１３および小型環状導体層２２の内径内に、細径導体ピン１９７を配置し、細径導体ピン１９７を基準電位導体層１８に接続させることにより、アイソレーションを高くすることができるか否かを検証した。

第１細径導体ピン１９１、第２細径導体ピン１９２、第３細径導体ピン１９３、第４細径導体ピン１９４、および第５細径導体ピン１９５の直径Ｄ_２をそれぞれ、０．９［ｍｍ］とした。また、第１細径導体ピン１９１の＋Ｘ軸方向の端面と第４細径導体ピン１９４の＋Ｘ軸方向の端面との距離Ｐｄを、１．３５［ｍｍ］とした。同様に、第１細径導体ピン１９１の−Ｘ軸方向の端面と第５細径導体ピン１９５の−Ｘ軸方向の端面との距離Ｐｄ、第１細径導体ピン１９１の＋Ｙ軸方向の端面と第２細径導体ピン１９２の−Ｙ軸方向の端面との距離Ｐｄ、および第１細径導体ピン１９１の−Ｙ軸方向の端面と第２細径導体ピン１９２の＋Ｙ軸方向の端面との距離Ｐｄを、それぞれ１．３５［ｍｍ］とした。なお、この他の条件は、実施の形態３と同様である。

上述の条件により偏波共用アンテナ１００Ａを構成した場合における、反射特性およびアイソレーション特性を図１０Ａおよび図１０Ｂに示す。図１０Ａは、偏波共用アンテナ１００Ａの反射特性を示す図であり、図１０Ｂは、第１給電ポート１５と第２給電ポート１７との間のアイソレーション特性を示す図である。図１０Ａ、図１０Ｂにおいて、実線が細径導体ピン１９７を配置しなかった場合であり、破線が細径導体ピン１９７を配置した場合である。

一般的に、偏波共用アンテナ１００Ａの動作周波数帯域は、反射係数が−１０［ｄＢ］以下である。図１０Ａにおいて、反射係数が−１０［ｄＢ］となる周波数は、約４［ＧＨｚ］から５［ＧＨｚ］と、約６．４［ＧＨｚ］から７［ＧＨｚ］とである。したがって、ほぼ周波数４［ＧＨｚ］から５［ＧＨｚ］と、ほぼ周波数６．４［ＧＨｚ］から７［ＧＨｚ］とが、偏波共用アンテナ１００の動作周波数帯域となる。

次に、図１０Ｂにおいて、ほぼ周波数４［ＧＨｚ］から５［ＧＨｚ］では、細径導体ピン１９７を配置した場合のほうが、細径導体ピン１９７を配置しなかった場合よりも、Ｓ_２１およびＳ_１２の値が小さい。また、ほぼ周波数６．４［ＧＨｚ］から７［ＧＨｚ］では、概ね周波数６．７［ＧＨｚ］以上の周波数帯域において、細径導体ピン１９７を配置した場合のほうが、細径導体ピン１９７を配置しなかった場合よりも、Ｓ_２１およびＳ_１２の値が小さい。このように、積層方向からの平面視において、環状導体層１３および小型環状導体層２２の内径内に複数のピンからなる細径導体ピン１９７を配置し、基準電位導体層１８に接続させることにより、偏波共用アンテナ１００Ａの動作周波数帯域においてアイソレーションを高くすることができる。

以上のように、本実施の形態５に係る偏波共用アンテナ１００Ａによれば、複数のピンにより構成され、各ピンが離間した細径導体ピン１９７を、積層方向からの平面視において、環状導体層１３および小型環状導体層２２の内径内に配置し、細径導体ピン１９７を基準電位導体層１８と接続した場合でも、導体ピン１９と同様に、複数の周波数帯域において、アイソレーションを高くすることができる。したがって、偏波共用アンテナ１００Ａの動作周波数帯域内において、アイソレーション特性が良好な偏波共用アンテナ１００Ａを得ることができる。

（実施の形態６）
実施の形態５では、細径導体ピン１９７の各ピンを離間させて配置するものとした。この発明は、これに限定されない。実施の形態６では、細径導体ピン１９７の各ピンを接触させて配置するものとする。

図１１Ａから図１１Ｄに、実施の形態６に係る偏波共用アンテナ１００Ａの構成を示す。図１１Ａは、偏波共用アンテナ１００Ａの断面図であり、図１１Ｂは第１平面Ｓ１の平面図、図１１Ｃは第３平面Ｓ３の平面図、図１１Ｄは給電線路形成面ＳＦの平面図である。図１１Ａの断面図は、図１１Ｂ〜１１ＤのＡ−Ａ’線矢視断面図に相当する。

第１細径導体ピン１９１は、Ｚ軸方向に延在し、積層方向からの平面視において、環状導体層１３および小型環状導体層２２の内径の中央部分、すなわち、環状導体層１３の重心ＣＧ１および小型環状導体層２２の重心ＣＧ３に、自身の重心ＣＧ４を合わせて配置されている。第２細径導体ピン１９２〜第５細径導体ピン１９５はそれぞれ、第１細径導体ピン１９１と離間せず、接触して配置されている。なお、第２細径導体ピン１９２〜第５細径導体ピン１９５は、互いに離間していても、接触していてもどちらでも良い。以下では、第１細径導体ピン１９１、第２細径導体ピン１９２、第３細径導体ピン１９３、第４細径導体ピン１９４、および第５細径導体ピン１９５を総称して、細径導体ピン１９７と称する。

なお、実施の形態６に係る偏波共用アンテナ１００Ａのこの他の各構成は、実施の形態５と同様である。

本実施の形態６では、積層方向からの平面視において、環状導体層１３および小型環状導体層２２の内径内に細径導体ピン１９７を配置し、細径導体ピン１９７を基準電位導体層１８に接続させることにより、環状導体層１３および小型環状導体層２２の内径内に基準電位となる位置を固定することができる。これにより、実施の形態１から４に示した導体ピン１９と同様に、環状導体層１３および小型環状導体層２２の電位のＸＹ面内における対称性が良くなり、偏波共用アンテナ１００Ａの動作周波数帯域におけるアイソレーションを高くすることができると考えられる。

次に、本実施の形態６における偏波共用アンテナ１００Ａを、以下の条件で作成した場合に、積層方向からの平面視において、環状導体層１３および小型環状導体層２２の内径内に、細径導体ピン１９７を配置し、細径導体ピン１９７を基準電位導体層１８に接続させることにより、アイソレーションを高くすることができるか否かを検証した

第１細径導体ピン１９１、第２細径導体ピン１９２、第３細径導体ピン１９３、第４細径導体ピン１９４、および第５細径導体ピン１９５の直径Ｄ_２をすべて同じ大きさとし、直径Ｄ_２を０．６［ｍｍ］、０．９［ｍｍ］、１．２［ｍｍ］、１．５［ｍｍ］の４種類に変化させた。なお、この他の条件は、実施の形態３と同様である。

上述の条件により偏波共用アンテナ１００Ａを構成した場合における、反射特性およびアイソレーション特性を図１２Ａおよび図１２Ｂに示す。図１２Ａは、偏波共用アンテナ１００Ａの反射特性を示す図であり、図１２Ｂは、第１給電ポート１５と第２給電ポート１７との間のアイソレーション特性を示す図である。

図１２Ａ、図１２Ｂにおいて、実線が細径導体ピン１９７を配置しなかった場合であり、破線および一点鎖線が細径導体ピン１９７を配置した場合である。なお、破線のうち、小さい破線は細径導体ピン１９７の各ピンの直径Ｄ_２が０．６［ｍｍ］のものであり、大きい破線は細径導体ピン１９７の各ピンの直径Ｄ_２が１．２［ｍｍ］のものである。また、一点鎖線のうち、小さい一点鎖線のものは細径導体ピン１９７の各ピンの直径Ｄ_２が０．９［ｍｍ］ものであり、大きい一点鎖線のものは細径導体ピン１９７の各ピンの直径Ｄ_２が１．５［ｍｍ］のものである。

一般的に、偏波共用アンテナ１００Ａの動作周波数帯域は、反射係数が−１０［ｄＢ］以下である。図１２Ａにおいて、反射係数が−１０［ｄＢ］となる周波数は、約４［ＧＨｚ］から５［ＧＨｚ］と、約６．４［ＧＨｚ］から７［ＧＨｚ］とである。したがって、ほぼ周波数４［ＧＨｚ］から５［ＧＨｚ］と、ほぼ周波数６．４［ＧＨｚ］から７［ＧＨｚ］とが、偏波共用アンテナ１００Ａの動作周波数帯域となる。

次に、図１２Ｂにおいて、ほぼ周波数４［ＧＨｚ］から５［ＧＨｚ］では、細径導体ピン１９７を配置した場合のほうが、細径導体ピン１９７を配置しなかった場合よりも、Ｓ_２１およびＳ_１２の値が小さい。また、ほぼ周波数６．４［ＧＨｚ］から７［ＧＨｚ］では、概ね周波数６．５［ＧＨｚ］以上の周波数帯域において、小型環状導体層２２の内径内に細径導体ピン１９７を配置した場合のほうが、小型環状導体層２２の内径内に細径導体ピン１９７を配置しなかった場合よりも、Ｓ_２１およびＳ_１２の値が小さい。このように、積層方向からの平面視において、環状導体層１３および小型環状導体層２２の内径内に複数のピンからなる細径導体ピン１９７を配置し、基準電位導体層１８に接続させることにより、偏波共用アンテナ１００Ａの複数の動作周波数帯域においてアイソレーションを高くすることができる。

以上のように、本実施の形態６に係る偏波共用アンテナ１００Ａによれば、複数のピンにより構成され、各ピンが接触した細径導体ピン１９７を、積層方向からの平面視において、環状導体層１３および小型環状導体層２２の内径内に配置し、細径導体ピン１９７を基準電位導体層１８と接続した場合でも、導体ピン１９と同様に、複数の周波数帯域において、アイソレーションを高くすることができる。

（変形例）
なお、本発明は、上記実施の形態１から６に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない部分での種々の修正は勿論可能である。

上記実施の形態１から６では、環状導体層１３および小型環状導体層２２を、積層方向からの平面視で円形状とした。これに限らず、例えば、図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、積層方向からの平面視で楕円形状、図１４Ａおよび図１４Ｂに示すように、積層方向からの平面視で四角形状としてもよい。

また、上記実施の形態１から４では、導体ピン１９を、積層方向からの平面視で円形状としたが、例えば、図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、積層方向からの平面視で楕円形状、図１４Ａおよび図１４Ｂに示すように、積層方向からの平面視で四角形状としてもよい。さらに、上記実施の形態５および６では、細径導体ピン１９７の各ピンを積層方向からの平面視で円形状としたが、導体ピン１９と同様に、例えば、積層方向からの平面視で楕円形状、積層方向からの平面視で四角形状としてもよい。

上記実施の形態１から６では、第１給電線路１４および第２給電線路１６を、積層方向からの平面視で長方形状とした。第１給電線路１４および第２給電線路１６のそれぞれの形状はこれに限らず、積層方向からの平面視において、第１給電線路１４の延在方向と第２給電線路１６の延在方向とが交差すれば、どのような形状であってもよい。また、上記実施の形態１から６では、第１給電線路１４および第２給電線路１６を、導体の膜、箔、板などから構成されるものとしたが、これ以外から構成されるものであってもよい。

上記実施の形態１から６では、積層方向からの平面視において、第１給電線路１４の延在方向と第２給電線路１６の延在方向とは、直角に交差するものとした。これに限らず、積層方向からの平面視において、交差する角度は、偏波共用アンテナ１００（１００Ａ）が、実質的に直交偏波共用アンテナとして機能すれば、９０°からずれていてもよい。

また、上記実施の形態１から６では、基準電位導体層１８の電位はゼロ電位である接地電位になっているものとした。これに限らず、基準電位導体層１８の電位は、任意の基準電位としてもよい。

また、上記実施の形態１から６では、導体ピン１９および細径導体ピン１９７は、一端が基準電位導体層１８に接続され、他端が第１誘電体層１１の第１平面Ｓ１に位置しているものとした。これに限らず、導体ピン１９は、例えば図１５Ａ、図１５Ｂに示すように、一端が基準電位導体層１８に接続され、他端が第１誘電体層１１の第１平面Ｓ１よりも第２誘電体層１２の第２平面Ｓ２に近い位置にあるようにしてもよい。なお、細径導体ピン１９７においても同様である。

また、上記実施の形態１および２では、環状導体層１３が形成された第１平面Ｓ１、第１給電線路１４および第２給電線路１６が形成された給電線路形成面ＳＦ、基準電位導体層１８が形成された第２平面Ｓ２の順にこれらの平面を積層配置するものした。これに限らず、例えば図１６Ａに示すように、第１給電線路１４および第２給電線路１６が形成された給電線路形成面ＳＦ、環状導体層１３が形成された第１平面Ｓ１、基準電位導体層１８が形成された第２平面Ｓ２の順にこれらの平面を積層配置してもよい。

また、上記実施の形態３から６では、特許請求の範囲における第２環状導体層の一例として、環状導体層１３に対して内径および外径の小さい小型環状導体層２２で説明しているが、第２環状導体層はこれに限られない。第２環状導体層は、環状導体層１３と周波数帯域の異なる第３偏波および第４偏波を送受信するための放射素子として機能すればよいため、第２環状導体層は、環状導体層１３に対して内径および外径の少なくとも一方が異なっていればよい。

また、上記実施の形態３から６では、環状導体層１３が形成された第１平面Ｓ１、小型環状導体層２２が形成された第３平面Ｓ３、第１給電線路１４および第２給電線路１６が形成された給電線路形成面ＳＦ、基準電位導体層１８が形成された第２平面Ｓ２の順にこれらの平面を積層配置するものした。これに限らず、例えば図１６Ｂに示すように、第１給電線路１４および第２給電線路１６が形成された給電線路形成面ＳＦ、小型環状導体層２２が形成された第３平面Ｓ３、環状導体層１３が形成された第１平面Ｓ１、基準電位導体層１８が形成された第２平面Ｓ２の順にこれらの平面を積層配置してもよい。

また、上記実施の形態３から６および上述の変形例では、第１誘電体層１１の＋Ｚ軸方向の主面である第１平面Ｓ１、第１誘電体層１１と接する第３誘電体層２１の＋Ｚ軸方向の主面である第３平面Ｓ３、第３誘電体層２１と接する第２誘電体層１２の＋Ｚ軸方向の主面である給電線路形成面ＳＦ、第２誘電体層１２の−Ｚ軸方向の主面である第２平面Ｓ２の順にこれらの平面が積層配置されるものとした。これに限らず、例えば図１７に示すように、第３誘電体層２１、第１誘電体層１１、第２誘電体層１２の順にこれらの誘電体層が積層され、第３誘電体層２１の＋Ｚ軸方向の主面を第３平面Ｓ３とし、第３誘電体層２１と接する第１誘電体層１１の＋Ｚ軸方向の主面を第１平面Ｓ１としてもよい。この場合、第３平面Ｓ３、第１平面Ｓ１、第１誘電体層１１に接する第２誘電体層１２の＋Ｚ軸方向の主面である給電線路形成面ＳＦ、第２誘電体層１２の−Ｚ軸方向の主面である第２平面Ｓ２の順にこれらの平面が積層配置される。つまり、小型環状導体層２２が形成される第３平面Ｓ３は、第１平面Ｓ１、第２平面Ｓ２および給電線路形成面ＳＦとは異なる平面であり、第２平面Ｓ２から見て第１平面Ｓ１側に位置していればよい。

また、上記実施の形態１から６、および上述の変形例では、第１給電線路１４および第２給電線路１６を、誘電体層における同一の平面に配置するものとした。これに限らず、第１給電線路１４および第２給電線路１６を、誘電体層における同一の平面とは異なる位置に配置されるようにしてもよい。ここで、図１８Ａおよび図１８Ｂにおいて、本来見えない第１給電線路１４を一点鎖線で示す。例えば、図１８Ａにおいては、第１給電線路１４が、第２給電線路１６の配置された給電線路形成面ＳＦよりも第１平面Ｓ１に近い位置に配置されている。また、例えば、図１８Ｂにおいては、第１給電線路１４は、給電線路形成面ＳＦよりも第２平面Ｓ２に近い位置に配置されている。なお、第１給電線路１４と第２給電線路１６との配置は、逆にしてもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明には、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲が含まれる。

１１第１誘電体層、１２第２誘電体層、１３環状導体層、１９導体ピン、１４第１給電線路、１５第１給電ポート、１６第２給電線路、１７第２給電ポート、１８基準電位導体層、２１第３誘電体層、２２小型環状導体層、１００、１００Ａ偏波共用アンテナ、１９１第１細径導体ピン、１９２第２細径導体ピン、１９３第３細径導体ピン１９４第４細径導体ピン、１９５第５細径導体ピン、１９７細径導体ピン。

Claims

第１平面と、前記第１平面とは異なる第２平面とを有し、前記第１平面および前記第２平面が積層配置された誘電体層と、
前記第１平面に形成された環状の第１環状導体層と、
前記第２平面から見て前記第１平面側であり、かつ、前記第１平面および前記第２平面とは異なる位置に形成された第１給電線路および第２給電線路と、
前記第２平面に形成された基準電位導体層と、
積層方向からの平面視において、前記第１環状導体層の内径内に位置し、前記基準電位導体層に接続された導体ピンと、を備え、
前記第１給電線路および前記第２給電線路は、前記積層方向からの平面視において、前記第１環状導体層と重なる部分を有し、
前記積層方向から見た平面視において、前記第１給電線路の延在方向と前記第２給電線路の延在方向とは交差し、
前記第１環状導体層は、前記基準電位導体層および前記導体ピンと接続されず、
前記第１給電線路および前記第２給電線路は、前記導体ピンと接続されていない、
アンテナ。
前記積層方向から見た平面視において、前記導体ピンの重心は、前記第１環状導体層の重心よりも前記第１給電線路および前記第２給電線路の少なくとも一方に近い位置にある、
請求項１に記載のアンテナ。
前記誘電体層は、前記第１平面および前記第２平面とは異なり、前記第２平面から見て前記第１平面側に位置する第３平面をさらに有し、
前記第１給電線路および前記第２給電線路は、前記第３平面とは異なる位置に形成され、
前記第３平面に形成された、前記第１環状導体層と内径および外径の少なくとも一方の異なる第２環状導体層を備える、
請求項１または２に記載のアンテナ。