JP6419318B2 - 円偏波アンテナおよび姿勢算出装置 - Google Patents

Description

本発明は、円偏波を送受波する円偏波アンテナ、および当該円偏波アンテナを備えた姿勢算出装置に関する。

従来、各種の円偏波アンテナが実用化されている。例えば、特許文献１には、円偏波を送受波するスロットボウタイアンテナが記載されている。

特許文献１のアンテナは、ループ導体と導電性の筐体を備える。ループ導体は、円の一部を欠いたＣ環状である。筐体は、ループ導体を囲むように配置されている。筐体におけるループ導体の放射面側の壁には、ボウタイスロットが形成されている。ループ導体の放射面に直交する方向から視て、ボウタイスロットとループ導体は重なっている。

また、特許文献１のアンテナは、ボウタイスロットが形成されたスロット導体と、ループ導体を備える。スロット導体は第１の誘電体基板に形成されており、ループ導体は、第２の誘電体基板に形成されている。第１の誘電体基板と第２の誘電体基板は、重ねられている。この際、ループ導体は、第１の誘電体基板と第２の誘電体基板に挟まれている。スロット導体は、第１の誘電体基板を挟んでループ導体に対向している。

特開２０１０−１０９６２３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のアンテナでは、所望とするアンテナ特性（利得、指向性）を得ながら小型化することが容易ではない。

したがって、本発明の目的は、所望のアンテナ特性を得ながら小型の円偏波アンテナを提供することにある。

この発明の円偏波アンテナは、円偏波を送受波する平膜導体が形成されたアンテナ基板と、アンテナ基板における放射面と反対側の面に配置されたキャビティと、を備える。キャビティの深さ方向に視て、キャビティは、平膜導体の少なくとも一部に重なっている。キャビティにおける少なくとも一方向の長さは、円偏波の半波長よりも短い。

この構成では、キャビティの深さ方向の長さが円偏波の波長よりも短いことによって、波長短縮効果があり、送受波する円偏波の波長に対して平膜導体における放射に寄与する部分の長さを短くすることができる。

また、この発明の円偏波アンテナでは、平膜導体はループ導体を備える。キャビティは、ループ導体を内包するように配置された第１キャビティを備える。

この構成では、送受波する円偏波に対してループ導体の長さを短くでき、ループ導体の形成面積を小さくできる。

また、この発明の円偏波アンテナでは、平膜導体は、スロットが形成されたスロット導体を備える。キャビティの深さ方向に視て、キャビティは、スロット導体の一部に重なっている第２キャビティを備える。

この構成では、送受波する円偏波に対してスロットの長さを短くでき、スロット導体の形成面積を小さくできる。

この発明によれば、所望のアンテナ特性を実現しながら、円偏波アンテナを小型にすることができる。

本発明の第１の実施形態に係る円偏波アンテナの外観斜視図 本発明の第１の実施形態に係る円偏波アンテナの分解斜視図 （Ａ）は本発明の第１の実施形態に係る円偏波アンテナの平面図、（Ｂ）は同円偏波アンテナの側面断面図 （Ａ）は本発明の第１の実施形態に係るアンテナ基板の表面を視た平面図、（Ｂ）は同アンテナ基板の裏面を視た平面図 （Ａ）は本発明の第１の実施形態に係る第１の導体板の平面図、（Ｂ）は同第１の導体板の側面断面図 本発明の第１の実施形態に係る円偏波アンテナの放射指向特性を示すグラフ 本発明の第２の実施形態に係る円偏波アンテナの外観斜視図 本発明の第２の実施形態に係る円偏波アンテナの分解斜視図 （Ａ）は本発明の第２の実施形態に係る円偏波アンテナの平面図、（Ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る円偏波アンテナの側面断面図 （Ａ）は本発明の第２の実施形態に係るアンテナ基板の表面を視た平面図、（Ｂ）は本発明の第２の実施形態に係るアンテナ基板の裏面を視た平面図 （Ａ）は本発明の第２の実施形態に係る第１の導体板の平面図、（Ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る第１の導体板の側面断面図 本発明の第３の実施形態に係る円偏波アンテナの外観斜視図 本発明の第３の実施形態に係る円偏波アンテナの分解斜視図 （Ａ）は本発明の第３の実施形態に係る円偏波アンテナの平面図、（Ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る円偏波アンテナの側面断面図 本発明の第３の実施形態に係る補助放射部材の三面図 本発明の第３の実施形態に係る導体板の平面図、第１、第２、第３側面断面図 本発明の第４の実施形態に係る円偏波アンテナの分解斜視図 本発明の第５の実施形態に係る円偏波アンテナの分解斜視図 は、本発明の実施形態に係る姿勢算出装置のブロック図

本発明の第１の実施形態に係る円偏波アンテナについて、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る円偏波アンテナの外観斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る円偏波アンテナの分解斜視図である。図３（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る円偏波アンテナの平面図である。図３（Ａ）は、導体の位置関係を分かり易くするために、一部の導体にハッチングを施してある。図３（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る円偏波アンテナの側面断面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）におけるＡ−Ａ'断面の図である。

円偏波アンテナ１０は、アンテナ基板２０、導体板３０，４０を備える。アンテナ基板２０の裏面は、導体板３０の表面に当接しており、導体板３０の裏面は、導体板４０の表面に当接している。すなわち、アンテナ基板２０、導体板３０、および導体板４０は、この順で積層されている。アンテナ基板２０には貫通孔２５が形成されている。貫通孔２５の内壁には導体が形成されており、後述するスロット導体２２および中継導体２４に導通している。なお、貫通孔２５の内壁の導体は、省略することができる。導体板３０には貫通孔３４が形成されている。導体板４０には貫通孔４３が形成されている。貫通孔２５、貫通孔３４、および貫通孔４３は、アンテナ基板２０、導体板３０、および導体板４０を積層した状態で連通している。これら貫通孔２５，３４，４３を挿通する導電性のネジ（図示せず）等を用いて、アンテナ基板２０、導体板３０、および導体板４０を固定することによって、円偏波アンテナ１０の形状が保持される。なお、この導電性のネジ等は、図示しないグランドに接続されている。

図４（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ基板の表面を視た平面図である。図４（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ基板の裏面を視た平面図である。

アンテナ基板２０は、誘電体基板２１、スロット導体２２、ループ導体２３、および、中継導体２４を備える。誘電体基板２１は、平面視して矩形である。より具体的には、本実施形態の場合であれば、誘電体基板２１は、平面視して正方形である。スロット導体２２およびループ導体２３が本発明の「平膜導体」に相当する。

スロット導体２２は、誘電体基板２１の表面に形成されている。スロット導体２２は、表面の略全面に亘る形状である。スロット導体２２の材質は、例えば銅（Ｃｕ）である。スロット導体２２には、ボウタイスロット２２０が形成されている。ボウタイスロット２２０は、スロット導体２２における導体の非形成部によって実現される。

ボウタイスロット２２０は、２対形成されている。各ボウタイスロット２２０は、誘電体基板２１を平面視したスロット導体２２の中心位置から誘電体基板２１の対角線に沿って延びる形状である。各ボウタイスロット２２０の幅は、前記中心位置側から角部に近づくにしたがって広くなっている。各ボウタイスロット２２０の前記中心位置側の端部は、互いに繋がっている。ボウタイスロット２２０の長さは、円偏波アンテナ１０で送受波する電波（送受波信号）の波長λに基づいて設定されており、当該波長λ／２程度であり、波長λ／２よりも短い。

ループ導体２３は、誘電体基板２１の裏面に形成されている。ループ導体２３は、円環形状の線状導体を円周方向に沿った１箇所で切り欠いた形状（Ｃ環状）である。ループ導体２３の材質は、例えば銅（Ｃｕ）である。ループ導体２３の中心（円環形状の中心）は、誘電体基板２１を平面視した（放射面に直交する方向に視た）中心に略一致している。ループ導体２３は、２対のボウタイスロット２２０のそれぞれに対して同程度に重なっている。ループ導体２３における切り欠かれた位置は、誘電体基板２１の中心と１つの角部とを結ぶ線上に略一致するように配置されている。

ループ導体２３の切り欠き部分の一端は、給電導体２３１によって１つの角部付近まで引き回されている。ループ導体２３の切り欠き部分の他端は、給電導体２３２によって１つの角部付近まで引き回され、終端抵抗（図示せず）を介して中継導体２４に接続されている。

ループ導体２３の円周方向に沿った長さは、円偏波アンテナ１０の送受波信号の波長λに基づいて設定されており、当該波長λ程度であり、波長λよりも短い。

中継導体２４は、誘電体基板２１の裏面に形成されている。中継導体２４は、線状導体である。中継導体２４は、誘電体基板２１の裏面における外周の近傍に、当該外周に沿うように形成されている。スロット導体２２と中継導体２４は、後述するネジ等によって電気的に接続されている。中継導体２４の材質は、ループ導体２３と同様に、例えば銅（Ｃｕ）である。

図５（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る第１の導体板（導体板３０）の平面図である。図５（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る第１の導体板（導体板３０）の側面断面図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）におけるＢ−Ｂ'断面を示している。

導体板３０は、導電性が高い材質からなる。例えば、導体板３０の材料は、ＳＵＳ、アルミニウム（Ａｌ）等である。導体板３０は、加工性の良い材質であるとよりよい。

導体板３０には、第１キャビティ３２、および配線孔３３が形成されている。第１キャビティ３２および配線孔３３は、導体板３０を表面から裏面に亘って貫通している。第１キャビティ３２および配線孔３３の開口面の形状は、略矩形である。

第１キャビティ３２を平面視した中心は、導体板３０を平面視した中心に略一致している。図３（Ａ）に示すように、第１キャビティ３２は、アンテナ基板２０と導体板３０が積層された状態で平面視して、ループ導体２３が第１キャビティ３２内に収まる形状である。

配線孔３３は、第１キャビティ３２と導体板３０の１つの角部との間に形成されている。配線孔３３は、第１キャビティ３２に連通している。配線孔３３は、アンテナ基板２０と導体板３０が積層された状態で平面視して、給電導体２３１の端部が配線孔３３内に収まる形状である。

導体板４０は、導体板３０と同様に、導電性が高い材質からなる。例えば、導体板４０の材料は、ＳＵＳ、アルミニウム（Ａｌ）等である。導体板４０は、加工性の良い材質であるとよりよい。

図２、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、導体板４０には、配線孔４２が形成されている。配線孔４２は、導体板４０を表面から裏面に亘って貫通している。配線孔４２の開口面の形状は、略矩形である。なお、配線孔４２の内壁の角は面取りされているとよい。図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、配線孔４２は、導体板３０と導体板４０が積層された状態で平面視して、配線孔３３と配線孔４２とが重なる位置、および形状である。

円偏波アンテナ１０は、各構成部材であるアンテナ基板２０、導体板３０，４０が上述の構成であり、図１、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、これらが積層されていることによって、次に示す構造の特徴を有する。

導体板３０がアンテナ基板２０と導体板４０との間に挟まれていることによって、第１キャビティ３２におけるアンテナ基板２０と反対側の端面は、導体板４０によって封止されている。なお、第１キャビティ３２におけるアンテナ基板２０と反対側の端面は、導体板４０によって封止されていなくても、この端面が送受波信号に対して不連続面になっていればよい。第１キャビティ３２は、円偏波アンテナ１０を平面視して（第１キャビティ３２の深さ方向に視て）、ループ導体２３が内包されるように形成されている。また、第１キャビティ３２は、円偏波アンテナ１０を平面視して、各ボウタイスロット２２０に対して部分的に重なっている。この際、第１キャビティ３２が各ボウタイスロット２２０に重なる面積は、略同じである。

ここで、第１キャビティ３２の大きさは、次のように決定されている。第１キャビティ３２の大きさは、電気長によって決定されており、深さ方向の長さ、縦方向の長さ、および横方向の長さによって決定される。第１キャビティ３２の縦方向および横方向は、互いに直交している。これら縦方向および横方向は、深さ方向に直交している。縦方向の長さおよび横方向の長さは、ループ導体２３が第１キャビティ３２内に収まる長さである。また、第１キャビティ３２の縦方向、横方向および深さ方向の長さは、送受波信号の波長λよりも短く、半波長λ／２よりも短いとより好ましい。

このように、第１キャビティ３２の大きさを決定することによって、送受波信号に対するループ導体２３およびボウタイスロット２２０の第１キャビティ３２による波長短縮効果が生じる。したがって、ループ導体２３の長さ（円周方向に沿った長さ）およびボウタイスロット２２０の長さを短くすることができ、円偏波アンテナ１０の平面面積を小さくすることが可能である。

また、第１キャビティ３２の大きさを構成するそれぞれの長さが送受波信号の波長λよりも短いことにより、アンテナ基板２０から第１キャビティ３２側のインピーダンスが無限大（開放端）に見え、第１キャビティ３２に電波が侵入しにくい。これにより、放射面であるアンテナ基板２０の表面側に電波が放射しやすく、放射特性が向上する。

また、上述の構成では、スロット導体２２は、貫通孔２５を挿通する導電性のネジ等によって、中継導体２４および導体板３０に電気的に接続されている。これにより、スロット導体２２の端部での不要な電波の放射が抑制され、放射特性がさらに向上する。

図６は、本発明の第１の実施形態に係る円偏波アンテナの放射指向特性を示すグラフである。図６に示すように、本実施形態に係る円偏波アンテナ１０を用いることによって、所望波である右旋円偏波は、天頂方向に対して広い角度範囲で高い放射利得が得られる。また、不要波である左旋円偏波は、天頂方向に対して放射利得が極低く抑えられる。

これにより、本実施形態に係る円偏波アンテナ１０は、優れた放射特性を得られることがわかる。したがって、本実施形態に係る円偏波アンテナ１０の構成を用いることによって、優れた放射特性と小型化を実現することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る円偏波アンテナについて、図を参照して説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係る円偏波アンテナの外観斜視図である。図８は、本発明の第２の実施形態に係る円偏波アンテナの分解斜視図である。図９（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る円偏波アンテナの平面図である。図９（Ａ）は、導体の位置関係を分かり易くするために、一部の導体にハッチングを施してある。図９（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る円偏波アンテナの側面断面図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）におけるＣ−Ｃ'断面の図である。

本実施形態に係る円偏波アンテナ１０Ａは、第１の実施形態に係る円偏波アンテナ１０に対して、アンテナ基板２０Ａの形状で異なり、さらに、導体板３０に第２キャビティ３５を追加した点で異なる。

図１０（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ基板２０Ａの表面を視た平面図である。図１０（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ基板２０Ａの裏面を視た平面図である。

アンテナ基板２０Ａは、誘電体基板２１、スロット導体２２Ａ、ループ導体２３、および、中継導体２４を備える。誘電体基板２１、ループ導体２３、および、中継導体２４は、第１の実施形態に係るアンテナ基板２０と同じである。本実施形態では、スロット導体２２Ａおよびループ導体２３が、本発明の「平膜導体」に相当する。

スロット導体２２には、ボウタイスロット２２０Ａと延伸スロット２２１が形成されている。ボウタイスロット２２０Ａは、長さが異なる以外は第１の実施形態に係るボウタイスロット２２０と同様の構造である。延伸スロット２２１は、各ボウタイスロット２２０Ａにおける誘電体基板２１の角部側の端部に連通している。延伸スロット２２１は、隣り合うボウタイスロット２２０Ａ間の導体に対して線状の導体非形成部を設けることによって実現される。延伸スロット２２１は、第１直線部と第２直線部とが連続するスロットである。第１直線部と第２直線部は、ボウタイスロット２２０に接続する側から第１直線部、第２直線部の順で連続している。第１直線部は、誘電体基板２１における当該第１直線部に近接する外周辺に沿って形成されている。第１直線部は、隣り合うボウタイスロット２２０Ａ間の略中間位置まで延びている。第２直線部は、当該外周辺付近から誘電体基板２１の中心位置に向かって延びる形状で形成されている。

図１１（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る第１の導体板（導体板３０）の平面図である。図１１（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る第１の導体板（導体板３０）の側面断面図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）におけるＤ−Ｄ'断面を示している。

導体板３０Ａには、第１の実施形態に示した構成と同じ第１キャビティ３２、配線孔３３、および貫通孔３４が形成されている。さらに、導体板３０Ａには、複数（本実施形態では４個）の第２キャビティ３５が形成されている。

第２キャビティ３５は、導体板３０Ａを表面から裏面に亘って貫通する穴である。複数の第２キャビティ３５は、第１キャビティ３２と導体板３０Ａの各外周辺との間にそれぞれ形成されている。すなわち、第２キャビティ３５は、導体板３０Ａの外周辺付近に形成されている。第２キャビティ３５は、当該第２キャビティ３５が近接する外周辺に沿った方向の長さが長く、当該外周辺に直交する方向の長さが短い。

第２キャビティ３５は、導体板４０によって、アンテナ基板２０Ａ側と反対側の開口が塞がれている。なお、第２キャビティ３５についても、第１の実施形態に示した第１キャビティ３２と同様に、第２キャビティ３５におけるアンテナ基板２０Ａと反対側の端面は、導体板によって封止されていなくても、この端面が送受波信号に対して不連続面になっていればよい。ここで、第２キャビティ３５の深さ方向の長さ（電気長）は、送受波信号の半波長λ／２よりも短く、例えば、１／４波長λ／４である。

円偏波アンテナ１０Ａは、各構成部材であるアンテナ基板２０Ａ、導体板３０Ａが上述の構成であり、これらが図７、図８、図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すように、積層されていることによって、第１の実施形態に係る円偏波アンテナ１０に対して、さらに次に示す構造の特徴を有する。

上述のように、延伸スロット２２１をボウタイスロット２２０Ａに連通して形成することによって、送受波信号に対するスロットの電気長を、ボウタイスロット２２０Ａの長さと延伸スロット２２１の長さとを加算した長さまで伸延することができる。

この際、延伸スロット２２１の第１直線部は、ボウタイスロット２２０Ａの延びる方向と異なる方向に延び、第２直線部は、第１直線部側の端部からアンテナ基板２０Ａの中心側に向けて延びている。

これにより、送受波信号に対するボウタイスロット２２０の長さを短くしながら、アンテナ基板２０Ａの平面面積が大きくなることを抑制できる。したがって、円偏波アンテナ１０Ａを小型化することができる。

また、図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すように、第２キャビティ３５は、延伸スロット２２１の第１直線部と第２直線部との接続部分よりも円偏波アンテナ１０Ａの外周辺側のスロット導体２２Ａと重なるように配置されている。さらに、第１、第２キャビティ３２、３５の深さ方向に視て、各第２キャビティ３５は、延伸スロット２２１が形成される辺に沿ったスロット導体２２Ａと中継導体２４とが重なる部分に重なるように配置されている。この場合、この重なる部分において、スロット導体２２Ａと中継導体２４とが導電性ビア導体によって接続されているとよい。

このような構成により、第２キャビティ３５による波長短縮効果が得られ、送受波信号に対するボウタイスロット２２０Ａおよび延伸スロット２２１の長さ（電気長）を短くすることができる。

したがって、延伸スロット２２１と第２キャビティ３５とを形成することによって、送受波信号の波長λに対比したアンテナ基板２０Ａの平面面積をさらに小さくでき、円偏波アンテナ１０Ａをさらに小型化することができる。

以上のように、本実施形態の構成を用いることによって、円偏波アンテナ１０Ａをさらに小型に形成することができる。なお、本実施形態における延伸スロット２２１を形成せず、第２キャビティを形成する場合であっても同様に、アンテナ基板の平面面積を小さくでき、円偏波アンテナを小型化することができる。この場合、第２キャビティは、ボウタイスロット２２０Ａにおける誘電体基板２１Ａの角部側の端部付近のスロット導体２２Ａに重なるように形成されていればよい。

次に、本発明の第３の実施形態に係る円偏波アンテナについて、図を参照して説明する。図１２は、本発明の第３の実施形態に係る円偏波アンテナの外観斜視図である。図１３は、本発明の第３の実施形態に係る円偏波アンテナの分解斜視図である。図１４（Ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る円偏波アンテナの平面図である。図１４（Ａ）は、導体の位置関係を分かり易くするために、一部の導体にハッチングを施してある。図１４（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る円偏波アンテナの側面断面図である。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）におけるＥ−Ｅ'断面の図である。

本実施形態に係る円偏波アンテナ１０Ｂは、第２の実施形態に係る円偏波アンテナ１０Ａ'、補助放射部材５０、導体板６０、誘電体基板７０、および導体板８０を備える。円偏波アンテナ１０Ａ'は、第２の実施形態に係る円偏波アンテナ１０Ａから導体板４０を省略した構成を備える。

図１２、図１３、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）に示すように、円偏波アンテナ１０Ａ'、補助放射部材５０、導体板６０、誘電体基板７０、および導体板８０は、この順に積層されている。より具体的には、円偏波アンテナ１０Ａ'の裏面には、補助放射部材５０のベース部材５１の表面が当接しており、補助放射部材５０のベース部材５１の裏面には、誘電体基板７０が当接しており、誘電体基板７０の裏面には、導体板８０が当接している。

図１５は、本発明の第３の実施形態に係る補助放射部材の三面図（平面図、第１側面図、第２側面図）である。

補助放射部材５０は、ベース部材５１、複数の立設部材５２を備える。ベース部材５１と立設部材５２は、一体に形成されている。ベース部材５１と立設部材５２は、一枚の導体板を屈曲させることによって形成されている。

ベース部材５１は、平面視して矩形（本実施形態では正方形）である。ベース部材５１には、貫通穴５１１が形成されている。貫通穴５１１は、ベース部材５１を表面から裏面に亘って貫通する穴である。貫通穴５１１を平面視した形状は、導体板３０に設けられた第１キャビティ３２を平面視した形状と略同じである。

複数の立設部材５２は、矩形のベース部材５１の各辺に繋がるように形成されている。各立設部材５２の平板面は、ベース部材５１の平板面に直交している。

立設部材５２とベース部材５１とが接続する部分には、開口５３が備えられている。この開口５３により、各立設部材５２は、ベース部材５１の角部付近において所定幅でベース部材５１に接続している。

立設部材５２におけるベース部材５１と接続する側と反対側の端部には、スリット５２１が形成されている。スリット５２１は、開口５３に連通している。

図１６は、本発明の第３の実施形態に係る導体板の平面図、第１、第２、第３側面断面図である。第１断面図は、図１６の平面図におけるＦ−Ｆ'断面を示しており、第２断面図は、図１６の平面図におけるＧ−Ｇ'断面を示しており、第３断面図は、図１６の平面図におけるＨ−Ｈ'断面を示している。

導体板６０は、円板である。導体板６０は、導体板３０，４０と同様に、導電性が高い材質からなる。例えば、導体板６０の材料は、ＳＵＳ等である。

導体板６０には、スロット６２，６３がそれぞれ複数形成されている。スロット６２，６３の延びる方向に沿った長さは、送受波信号の波長λに基づいて設定されている。スロット６２，６３は、導体板６０を表面から裏面に貫通している。スロット６２，６３は、延びる方向の途中で略９０°に屈曲している。スロット６２，６３は、屈曲部が導体板６０の中心側となり、両端が導体板６０の外周側となるように形成されている。複数（本実施形態では４個）のスロット６２は、導体板６０を平面視した中心を基準点として、それぞれが所定の角度（本実施形態では９０°）差をもって形成されている。同様に、複数（本実施形態では４個）のスロット６３は、導体板６０を平面視した中心を基準点として、それぞれが所定の角度（本実施形態では９０°）差をもって形成されている。スロット６２とスロット６３は、スロット６２の屈曲部がスロット６３の屈曲部よりも導体板６０の中心側に配置されるように形成されている。これらスロット６２，６３が本発明の「背面側スロット」に相当する。

このような構成からなる補助放射部材５０、導体板６０は、円偏波アンテナ１０Ａ'、誘電体基板７０、および導体板８０とともに、図１２、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）に示すように、積層されている。

具体的には、円偏波アンテナ１０Ａ'を平面視した中心、補助放射部材５０を平面視した中心、導体板６０を平面視した中心、円板状の誘電体基板７０を平面視した中心、円板状の導体板８０を平面視した中心は、円偏波アンテナ１０Ｂを平面視して一致している。

円偏波アンテナ１０Ｂを平面視して、補助放射部材５０の貫通穴５１１は、円偏波アンテナ１０Ａ'の第１キャビティ３２と重なっており、連通している。補助放射部材５０は、立設部材５２が円偏波アンテナ１０Ａ'を囲むような向きで配置されている。導体板６０は、スロット６２，６２の屈曲部がボウタイスロット２２０Ａに重なるように配置されている。

このような構成によって、円偏波アンテナ１０Ａ'の放射面の反対側である背面側に漏洩された電磁波（背面漏洩波）がスロット６２またはスロット６３によって励振される。この励振された背面漏洩波は、誘電体基板７０を導体板６０と導体板８０とで挟みこんだ部分（背面漏洩抑圧部）に給電される。ここで、導体板６０，８０の形状、誘電体基板７０の形状、および誘電体基板７０の誘電率を適宜設定する。これにより、スロット６２またはスロット６３から背面漏洩抑圧部に給電された背面漏洩波で、円偏波アンテナ１０Ａ'の放射面側から側面を介して回り込む漏洩波を相殺することができる。これにより、円偏波アンテナ１０Ｂは、放射面側により効率的に送受波を行うことができる。すなわち、より放射特性に優れる円偏波アンテナを実現することができる。

また、スロット６２，６３を屈曲させることによって、規定の面積に形成可能なスロットの個数を増やすことができる。これにより、放射特性を向上しながら、導体板６０の大型化を抑制でき、円偏波アンテナ１０Ｂを小型化できる。

また、本実施形態の円偏波アンテナ１０Ｂでは、導体板６０，８０の間に誘電体基板７０を配置しているが、これを省略することも可能である。ただし、誘電体基板７０を配置することによって、背面漏洩の抑圧効果を実現しながら、導体板６０と導体板８０との間の距離を短くすることができる。これにより、より低背な円偏波アンテナ１０Ｂ、すなわち、より小型の円偏波アンテナ１０Ｂを実現することができる。

次に、本発明の第４の実施形態に係る円偏波アンテナについて、図を参照して説明する。図１７は、本発明の第４の実施形態に係る円偏波アンテナの分解斜視図である。

本実施形態に係る円偏波アンテナ１０Ｃは、第３の実施形態に係る円偏波アンテナ１０Ｂに対して、補助放射部材５０を省略した点で異なる。

このような構成であっても、上述の各実施形態と同様に、放射特性に優れた小型の円偏波アンテナ１０Ｃを実現することができる。ただし、上述の円偏波アンテナ１０Ｂに示すように、補助放射部材５０を備えることによって、放射特性はさらに向上する。

次に、本発明の第５の実施形態に係る円偏波アンテナについて、図を参照して説明する。図１８は、本発明の第５の実施形態に係る円偏波アンテナの分解斜視図である。

本実施形態に係る円偏波アンテナ１０Ｄは、第４の実施形態に係る円偏波アンテナ１０Ｃに対して、導体板６０Ｄの構成が異なる。導体板６０Ｄは、複数のスロット６２を備える。すなわち、本実施形態に係る円偏波アンテナ１０Ｄは、第４の実施形態に係る円偏波アンテナ１０Ｃに対して複数のスロット６３が省略された点で異なる。

このような構成であっても、上述の各実施形態と同様に、放射特性に優れた小型の円偏波アンテナ１０Ｄを実現することができる。ただし、上述の円偏波アンテナ１０Ｂ，１０Ｃに示すように、長さの異なるスロット６２，６３を備えることによって、複数の周波数に対して放射特性をさらに向上させることができる。例えば、ＧＮＳＳにおけるＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏの内の２種類の測位信号を高利得で受信することができる。なお、これらの測位信号は、周波数が近接しているので、スロット６２のみでも所望とする利得を得るように設定することも可能である。ただし、２種類の送受波信号の周波数が離間している場合には、それぞれに対応する長さのスロットを設けることが好ましい。

なお、上述の各実施形態の構成は、適宜組み合わせることが可能であり、これらの組合せによって、所望とする送受波信号に対して高利得で小型の円偏波アンテナを実現することができる。

上述の円偏波アンテナは、例えば、次に示す姿勢算出装置に適用することができる。図１９は、本発明の実施形態に係る姿勢算出装置のブロック図である。

姿勢算出装置９０は、アンテナ装置１００、受信部５１、および、演算部６０を備える。アンテナ装置１００は、アンテナ素子１０１，１０２，１０３，１０４を備える。アンテナ素子１０１，１０２，１０３，１０４は、上述の実施形態のいずれかに示した円偏波アンテナの構成を備える。アンテナ素子１０１，１０２，１０３，１０４は、少なくとも１つのアンテナ素子が一直線上に並ばないように、単一平面上に配置されている。

受信部９１１は、アンテナ素子１０１に接続されている。受信部９１１は、アンテナ素子１０１で受波した測位信号を捕捉、追尾して、搬送波位相を検出する。受信部９１２は、アンテナ素子１０２に接続されている。受信部９１２は、アンテナ素子１０２で受波した測位信号を捕捉、追尾して、搬送波位相を検出する。受信部９１３は、アンテナ素子１０３に接続されている。受信部９１３は、アンテナ素子１０３で受波した測位信号を捕捉、追尾して、搬送波位相を検出する。受信部９１４は、アンテナ素子１０４に接続されている。受信部９１４は、アンテナ素子１０４で受波した測位信号を捕捉、追尾して、搬送波位相を検出する。受信部９１１，９１２，９１３，９１４は、検出した搬送波位相を演算部９２に出力する。

演算部９２は、２つの受信部で検出した同じ測位信号の搬送波位相の差を算出する。演算部９２は、搬送波位相の差（搬送波位相差）を順次算出し、これらの搬送波位相差から既知の方法を用いて姿勢を算出する。

この姿勢算出装置９０では、上述の円偏波アンテナを用いることによって、姿勢算出装置９０を省スペース化することができる。

なお、上記説明では、航法情報として姿勢を算出する例を示したが、位置、速度等の他の航法情報を算出してもよい。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ：円偏波アンテナ
２０，２０Ａ：アンテナ基板
２１，２１Ａ：誘電体基板
２２，２２Ａ：スロット導体
２３：ループ導体
２４：中継導体
３０，３０Ａ，４０：導体板
３２：第１キャビティ
３５：第２キャビティ
４０：導体板
３３，４２：配線孔
４３：貫通孔
５０：補助放射部材
５１：ベース部材
５２：立設部材
５３：開口
６０，６０Ｄ，８０：導体板
６２，６３：スロット
７０：誘電体基板
８０：導体板
２２０，２２０Ａ：ボウタイスロット
２２１：延伸スロット
５１１：貫通穴

Claims (10)

1. 円偏波を送受波する平膜導体が形成されたアンテナ基板と、
   前記アンテナ基板における放射面と反対側の面に配置されたキャビティと、
   を備え、
   前記キャビティの深さ方向に視て、前記キャビティは前記平膜導体の少なくとも一部に重なっており、
   前記平膜導体は、ループ導体を備え、
   前記キャビティは、前記ループ導体を内包するように配置された第１キャビティを備え、
   前記第１キャビティにおける前記深さ方向に直交する縦方向および横方向の長さは、前記円偏波の半波長よりも短い、
   円偏波アンテナ。
2. 請求項１に記載の円偏波アンテナであって、
   前記平膜導体は、スロットが形成されたスロット導体を備え、
   前記キャビティの深さ方向に視て、前記キャビティは、前記スロット導体の一部に重なっている第２キャビティを備える、
   円偏波アンテナ。
3. 請求項２に記載の円偏波アンテナであって、
   前記第２キャビティは、前記スロット導体の外周辺付近に重なるように配置されている、
   円偏波アンテナ。
4. 請求項３に記載の円偏波アンテナであって、
   前記キャビティの深さ方向に視て、前記第２キャビティは、前記第１キャビティと前記アンテナ基板の外周辺との間に配置されている、
   円偏波アンテナ。
5. 請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の円偏波アンテナであって、
   前記第２キャビティの深さ方向の長さは、前記円偏波の半波長よりも短い、
   円偏波アンテナ。
6. 請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の円偏波アンテナであって、
   前記スロットはボウタイスロットである、
   円偏波アンテナ。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の円偏波アンテナであって、
   前記キャビティにおける前記アンテナ基板と反対側に、
   前記円偏波の波長に基づく長さで形成された背面側スロットと、
   前記背面側スロットで励振された漏洩波を放射する放射部と、
   を備える、円偏波アンテナ。
8. 請求項７に記載の円偏波アンテナであって、
   前記放射部は、
   前記背面側スロットにおける前記キャビティと反対側に配置された誘電体基板を備える、
   円偏波アンテナ。
9. 請求項７または請求項８に記載の円偏波アンテナであって、
   前記背面側スロットは、延びる方向の途中で屈曲する形状である、
   円偏波アンテナ。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の円偏波アンテナと、
    前記円偏波アンテナに接続し、受波した測位信号を捕捉する受信部と、
    捕捉した測位信号に基づいて姿勢を算出する演算部と、
    を備える、姿勢算出装置。

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