JP6498367B1 - アンテナ装置およびアレーアンテナ - Google Patents

Abstract

アンテナ装置（１）は、グランド（４ｂ）と、グランド（４ｂ）の幅方向に対向した位置から延びた線状導体（７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２）と、グランド（４ｂ）に設けられ、線状導体（７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２）に沿った直線と交差している複数のスロット（６ａ〜６ｄ）と、裏面で対向する位置にあるスロット（６ａ〜６ｄ）と交差している分岐線路（５ａ〜５ｄ）を備える。

Description

この発明は、ダイポールアレーアンテナから構成されたアンテナ装置に関する。

従来から、信号線路に対して平行な偏波を放射するダイポールアレーアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１６８９２２号公報

特許文献１に記載されたダイポールアレーアンテナは、インピーダンス変成器によってマイクロストリップ線路から複数のダイポール素子に対して電力が分配される進行波型のダイポールアレーアンテナである。特許文献１に記載されたダイポールアレーアンテナにおいて、複数のダイポール素子は、基板の表面に設けられた信号線路と、この信号線路に対向して基板の裏面に設けられた信号線路との両方に配置される。

特許文献１に記載されたダイポールアレーアンテナが励振されると、信号線路に対して平行な偏波がブロードサイド方向に放射される。このようなダイポールアレーアンテナで信号線路に対して垂直な偏波を放射するためには、９０度回転させたダイポール素子を、ベンド構造といった迂回線路を介してマイクロストリップ線路に接続する必要があった。この構造では、特に、高周波帯における伝送損失が大きくなる。

このように特許文献１に記載のダイポールアレーアンテナでは、信号線路に対して垂直な偏波をブロードサイド方向に電磁波を放射するときの伝送損失が大きいという課題があった。

この発明は上記課題を解決するものであって、信号線路に対して垂直な偏波をブロードサイド方向に効率よく放射することができるアンテナ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るアンテナ装置は、第１の面に設けられ、帯形状を有する第１のグランドと、第１の面に設けられ、各々が第１のグランドの長手方向に沿って配置された複数の第１の線状導体と、第１のグランドに設けられた複数の孔部と、第１の面に対向した第２の面に設けられ、第１のグランドに対向する位置に配置され、高周波が伝播する信号線路と、第２の面に設けられ、信号線路から分岐した複数の分岐線路とを備える。第１のグランドは、信号線路と平行な帯形状を有している。複数の第１の線状導体は、各々が第１のグランドから延びた線状導体である。複数の孔部は、各々が線状導体に沿った直線と交差している。複数の分岐線路は、各々が信号線路に対して第１のグランドの長手方向に沿って配置され、第２の面から見て第１の面で対向する位置にある孔部と交差している。

この発明によれば、アンテナ装置が、第１のグランドが帯形状を有し、高周波が伝播する信号線路と第１のグランドが平行であり、第１のグランドから延びた複数の第１の線状導体の各々、及び信号線路から分岐した複数の分岐線路の各々が、第１のグランドの長手方向に沿って配置され、複数の孔部の各々が、対応する第１の線状導体に沿った直線、及び対向する位置にある分岐線路と交差している。その結果、信号線路から分岐線路が分岐した分岐部の電流が強くなることで、孔部を用いて電磁結合により線状導体が給電される。これにより、アンテナ装置は、信号線路に対して垂直な偏波をブロードサイド方向に効率よく放射することができる。

図１Ａは、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置のおもて面側の構成を示す平面図である。図１Ｂは、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の裏面側の構成を示す平面図である。 実施の形態１に係るアンテナ装置の変形例の構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係るアンテナ装置の変形例の構成を示す平面図である。 実施の形態１に係るアンテナ装置の変形例の構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係るアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示すグラフである。 実施の形態１に係るアンテナ装置から放射された電磁波の放射パターンの電磁界シミュレーション結果を示すグラフである。 実施の形態１に係るアレーアンテナの構成を示す平面図である。 この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。

以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１Ａは、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置１のおもて面側の構成を示す平面図であり、アンテナ装置１のおもて面を示している。図１Ｂは、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置１の裏面側の構成を示す平面図であり、アンテナ装置１の裏面を示している。なお、図１Ａでは、アンテナ装置１の裏面側にある構成要素とおもて面側にある構成要素との位置関係を示すため、裏面側の構成要素を破線で記載している。誘電体基板２の一方の面が裏面であり、誘電体基板２の他方の面がおもて面である場合、誘電体基板２の裏面が第１の面であり、誘電体基板２のおもて面が第２の面である。

図１に示すアンテナ装置１は、第１の誘電体基板である誘電体基板２と、誘電体基板２の両面に形成された導体パターンとを備える。誘電体基板２のおもて面側には、図１Ａに示すように、給電部３、信号線路４ａおよび分岐線路５ａ〜５ｄが設けられる。誘電体基板２の裏面側には、図１Ｂに示すように、グランド４ｂが設けられている。グランド４ｂには、スロット６ａ〜６ｄが設けられている。さらに、誘電体基板２の裏面側には、線状導体７ａ−１，７ａ−２、線状導体７ｂ−１，７ｂ−２、線状導体７ｃ−１，７ｃ−２、線状導体７ｄ−１，７ｄ−２が設けられている。

給電部３は、信号線路４ａに接続されている。アンテナ装置１は、給電部３から給電される。信号線路４ａは、給電部３に入力された高周波が伝播する線路であり、給電線路とも呼ばれる。図１Ａに示す給電部３は、裏面側を示す図１Ｂでは、誘電体基板２の右側にある。グランド４ｂは、信号線路４ａと平行な帯形状を有した第１のグランドであり、例えば、グランド４ｂを介した線状導体７ａ−１と線状導体７ａ−２とからなるダイポールの長さよりも小さい幅を有する。このダイポールの長さは、アンテナ装置１の使用周波数における波長の１／２の長さである。また、信号線路４ａは、図１Ａに示すように、誘電体基板２のおもて面における、グランド４ｂと対向する位置に設けられる。

分岐線路５ａ〜５ｄは、信号線路４ａから分岐した線路であり、例えば、信号線路４ａから延び出した帯状の導体パターンの先端が給電部３の側に屈折した形状を有している。また、分岐線路５ａ〜５ｄの長さは、アンテナ装置１の使用周波数における波長の４／１に設定されており、オープンスタブとして動作する。スロット６ａ〜６ｄは、各々がグランド４ｂの長手方向に沿って設けられた孔部であり、例えば、グランド４ｂの長手方向に沿って長い矩形の穴形状を有しており、長さが、アンテナ装置１の使用周波数における０．３２波長の長さであり、幅が、０．０２６波長の長さである。

線状導体７ａ−１〜７ｄ−１および線状導体７ａ−２〜７ｄ−２は、図１Ｂに示すように、各々がグランド４ｂの幅方向に対向した位置から延びた第１の線状導体である。例えば、線状導体７ａ−１〜７ｄ−１および線状導体７ａ−２〜７ｄ−２のそれぞれの長さが、アンテナ装置１の使用周波数における０．１０波長の長さであり、それぞれの幅が、０．０２６波長の長さである。線状導体７ａ−１〜７ｄ−１および線状導体７ａ−２〜７ｄ−２は、誘電体基板２の裏面において、グランド４ｂの長手方向に沿って順に配置されている。図１Ｂにおいて、破線で示す直線ａは第１の線状導体に沿った直線であり、この直線ａはグランド４ｂに直交している。また、線状導体７ａ−１と線状導体７ｂ−１といった、隣り合う線状導体の間隔は、アンテナ装置１の使用周波数における０．６４波長の長さである。

分岐線路５ａ〜５ｄは、図１Ａに示すように、誘電体基板２を介して、スロット６ａ〜６ｄのうち、各々に対向するスロットと交差している。例えば、分岐線路５ａは、誘電体基板２のおもて面から見て裏面で対向する位置にあるスロット６ａと交差している。この関係は、分岐線路５ｂ〜５ｄとスロット６ｂ〜６ｄにおいても同じである。スロット６ａ〜６ｄの各々は、図１Ｂに示すように、第１の線状導体に沿った直線ａと直交する。例えば、線状導体７ａ−１と線状導体７ａ−２に沿った直線ａは、スロット６ａの長手方向の中央部を通るように直交している。この関係は、線状導体７ｂ−１および線状導体７ｂ−２とスロット６ｂ、線状導体７ｃ−１および線状導体７ｃ−２とスロット６ｃ、および、線状導体７ｄ−１および線状導体７ｄ−２とスロット６ｄにおいても同じである。

次に動作について説明する。
以降では、アンテナ装置１が送信アンテナとして使用された場合について述べる。
ＲＦコネクタから給電部３に入力された高周波は、給電部３から信号線路４ａを伝播する。信号線路４ａから分岐している分岐線路５ａ〜５ｄは、アンテナ装置１の使用周波数における波長の４分１の長さを有したオープンスタブであり、分岐線路５ａ〜５ｄを伝播した高周波が反射されるため、信号線路４ａと分岐線路５ａ〜５ｄの分岐部で電流が強くなる。

分岐部の電流が強くなることによってスロット６ａ〜６ｄが励起され、さらに電磁結合によって、線状導体７ａ−１および線状導体７ａ−２、線状導体７ｂ−１および線状導体７ｂ−２、線状導体７ｃ−１および線状導体７ｃ−２、および、線状導体７ｄ−１および線状導体７ｄ−２の各々が励起されて電磁波が空間に放射される。ここで、線状導体７ａ−１および線状導体７ａ−２、線状導体７ｂ−１および線状導体７ｂ−２、線状導体７ｃ−１および線状導体７ｃ−２、および、線状導体７ｄ−１および線状導体７ｄ−２の各々は、＋ｘ方向に配置されているので、アンテナ装置１から放射される電磁波は、信号線路４ａに対して垂直な偏波（ｙ方向に沿った偏波）を有する。

アンテナ装置１が進行波型アンテナである場合について詳細に説明する。
線状導体７ａ−１，７ａ−２から放射されなかった電力の一部は、信号線路４ａにおける給電部３側（−ｘ方向）に反射波として戻り、残りの電力は、信号線路４ａを＋ｘ方向に伝播する。一方、分岐線路５ａを通過後に信号線路４ａを伝播する電磁波の一部は、分岐線路５ｂと交差しているスロット６ｂを励起し、電磁結合によって線状導体７ｂ−１，７ｂ−２から空間に放射される。線状導体７ｂ−１，７ｂ−２から空間に放射されなかった電磁波の一部は、給電部３の側に反射波として戻り、残りの電磁波は、信号線路４ａを＋ｘ方向に伝播する。

分岐線路５ｂを通過後に信号線路４ａを伝播する電磁波の一部は、分岐線路５ｃと交差しているスロット６ｃを励起し、電磁結合によって線状導体７ｃ−１，７ｃ−２から空間に放射される。線状導体７ｃ−１，７ｃ−２から空間に放射されなかった電磁波の一部は、給電部３の側に反射波として戻り、残りの電磁波は、信号線路４ａを＋ｘ方向に伝播する。同様に、分岐線路５ｃを通過後に信号線路４ａを伝播する電磁波の一部は、分岐線路５ｄと交差しているスロット６ｄを励起して、電磁結合によって線状導体７ｄ−１，７ｄ−２から空間に放射される。線状導体７ｄ−１，７ｄ−２から空間に放射されなかった残りの電磁波は、給電部３の側に反射波として戻る。

アンテナ装置１では、スロット６ａ〜６ｄを用いて電磁結合により、線状導体７ａ−１および線状導体７ａ−２、線状導体７ｂ−１および線状導体７ｂ−２、線状導体７ｃ−１および線状導体７ｃ−２、および、線状導体７ｄ−１および線状導体７ｄ−２が給電される。これにより、アンテナ装置１は、信号線路４ａに対して垂直な偏波（ｙ方向に沿った偏波）をブロードサイド方向に効率よく放射することができる。これまでアンテナ装置１が送信アンテナである場合を示したが、アンテナ装置１は、受信アンテナとして使用してもよい。

従来のダイポールアンテナの全長は、一般的に使用周波数における波長の１／２程度であり、アンテナ装置１のグランド４ｂの幅はダイポールアンテナの長さよりも短いので、従来のダイポールアンテナに比べてグランドの占める面積が小さくて済む。従って、誘電体基板２として光透過率の高い材料で形成された誘電体基板を用いることで、透明性の高いアンテナ装置１を実現することができる。

次に、実施の形態１に係るアンテナ装置の変形例について説明する。
図２は、アンテナ装置１の変形例であるアンテナ装置１ａの構成を示す斜視図であり、アンテナ装置１ａのおもて面を示している。アンテナ装置１とアンテナ装置１ａとで、裏面の構成要素は同一である。アンテナ装置１ａには、線状導体７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２への電力分配量の調整およびインピーダンス整合を行うため、変成器８ａ〜８ｄと変成器９ａ〜９ｄとが設けられている。

変成器８ａ〜８ｄは、図２に示すように、信号線路４ａを幅広にした導体パターンであり、分岐線路５ａ〜５ｄのそれぞれの分岐部から給電部３へ向けて設けられた第１の変成器である。変成器９ａ〜９ｄは、変成器８ａ〜８ｄに接続された導体パターンであり、分岐線路５ａ〜５ｄのそれぞれに設けられた第２の変成器である。

変成器８ａ〜８ｄおよび変成器９ａ〜９ｄによって信号線路４ａおよび分岐線路５ａ〜５ｄのインピーダンスが変成される。これにより、線状導体７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２への電力分配量の調整およびインピーダンス整合を行うことができる。
なお、図２には、変成器８ａ〜８ｄと変成器９ａ〜９ｄとを備えるアンテナ装置１ａを示したが、アンテナ装置は、変成器８ａ〜８ｄと変成器９ａ〜９ｄのいずれか一方を備えた構成であってもよい。

図３は、アンテナ装置１の変形例であるアンテナ装置１ｂの構成を示す平面図であり、アンテナ装置１ｂの裏面を示している。アンテナ装置１ｂとアンテナ装置１とでおもて面の構成要素は同一である。なお、アンテナ装置１ｂのおもて面側を図２のように構成してもよい。アンテナ装置１ｂには、アンテナ装置１のスロット６ａ〜６ｄの代わりに、スリット１０ａ〜１０ｄが設けられている。

スリット１０ａ〜１０ｄは一部が開放された孔部である。例えば、スリット１０ａ〜１０ｄは、給電部３とは反対側の端部が線状導体に沿った方向に開放された形状を有している。このように一部が開放された孔部であっても励起することが可能であり、アンテナ装置１ｂは、アンテナ装置１と同様に、信号線路４ａに対して垂直な偏波をブロードサイド方向に効率よく放射することができる。

図４は、アンテナ装置１の変形例であるアンテナ装置１ｃの構成を示す斜視図であり、アンテナ装置１ｃの裏面を示している。アンテナ装置１ｃとアンテナ装置１とでおもて面の構成要素は同一である。なお、アンテナ装置１ｃのおもて面側を図２のように構成してもよい。アンテナ装置１ｃには、アンテナ装置１におけるグランド４ｂの代わりに、グランド４ｃが設けられている。

グランド４ｃは、誘電体基板２の裏面における、おもて面の信号線路４ａに対向した位置に設けられた帯形状の第１のグランドである。グランド４ｃの長手方向の長さは、図４に示すように、グランド４ｃの長手方向に沿った誘電体基板２の一方の端部から誘電体基板２の他方の端部に最も近い線状導体７ｄ−１，７ｄ−２までの長さである。

また、スロット６ａ〜６ｃおよびスリット６ｅは、グランド４ｃの長手方向に沿って順に設けられ、スロット６ａ〜６ｃは、グランド４ｃの長手方向に沿って長い矩形の穴形状を有している。スリット６ｅは、誘電体基板２の他方の端部に最も近い線状導体７ｄ−１，７ｄ−２に沿った直線と交差する孔部であり、誘電体基板２の他方の端部側が開放されている。

グランド４ｃは、アンテナ装置１のグランド４ｂに比べて長手方向の長さが短くなっている。これにより、アンテナ装置１ｃは、グランドが占める面積がさらに小さくなる。
従って、誘電体基板２として光透過率の高い材料で形成された誘電体基板を用いることで、アンテナ装置１よりも透明性の高いアンテナ装置１ｃを実現することができる。

次に、実施の形態１に係るアンテナ装置の特性について説明する。
図５は、実施の形態１に係るアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示すグラフであり、図２に示したアンテナ装置１ａの電磁波放射を電磁界シミュレーションした結果を示している。図５に示すように、アンテナ装置１ａの電磁波放射における振幅と規格化周波数との関係は、曲線Ａで示される。曲線Ａから明らかなように、比帯域が２％以上の帯域に亘って反射係数が約−１０ｄＢよりも小さくなっている。

図６は、アンテナ装置１から放射された電磁波の放射パターンの電磁界シミュレーション結果を示すグラフである。図６において、曲線Ｂ１は、アンテナ装置１から放射された電磁波の放射パターンのうち、ｙｚ面における主偏波を示しており、曲線Ｂ２は、ｙｚ面における交差偏波を示している。また、曲線Ｃ１は、アンテナ装置１から放射された電磁波の放射パターンのうち、ｘｙ面における主偏波を示しており、曲線Ｃ２は、ｘｙ面における交差偏波を示している。θ＝０度は、図１で示した＋ｚ方向に対応している。図６に示すように、アンテナ装置１は、信号線路４ａに対して垂直な偏波がブロードサイド方向（＋ｚ方向と−ｚ方向）に放射することができる。

なお、信号線路４ａ、グランド４ｂまたはグランド４ｃ、分岐線路５ａ〜５ｄ、および線状導体７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２が、誘電体基板２に形成した導体パターンである構成を示したが、実施の形態１は、これに限定されるものではない。
例えば、信号線路４ａ、グランド４ｂまたはグランド４ｃ、分岐線路５ａ〜５ｄおよび線状導体７ａ−１〜７ｄ−２，７ａ−２〜７ｄ−２を金属導体で構成し、誘電体基板２の代わりにスペーサを用いた構造のアンテナ装置であってもよい。この構造のアンテナ装置であっても、信号線路４ａに対して垂直な偏波をブロードサイド方向に効率よく放射することができる。

これまで、スロットの形状としてグランド４ｂまたはグランド４ｃの長手方向に沿って長い矩形の穴形状を示したが、スロットの形状は、円形、楕円形および多角形のいずれであってもよい。

線状導体７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２は、先端に向かうにつれて幅広となる形状の導体パターンであってもよい。線状導体７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２を先端が幅広の形状とすることで、アンテナ装置の広帯域化が可能となる。

線状導体７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２は、先端が折り返された形状の導体パターンであってもよい。線状導体７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２を先端が折り返された形状とすることで、線状導体７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２のｙ方向の長さを短くすることができるので、アンテナ装置の小型化が可能となる。

アンテナ装置１，１ａ〜１ｃには、ポラライザを設けてもよい。例えば、アンテナ装置の電磁波の放射方向にポラライザを平行に配置する。これにより、アンテナ装置を円偏波アンテナとして動作させることができる。

また、実施の形態１に係るアレーアンテナは、実施の形態１に係るアンテナ装置を複数備えた平面状アレーアンテナである。図７は、実施の形態１に係るアレーアンテナの構成を示す平面図である。図７において、アレーアンテナ１１は、３つのアンテナ装置１を用いて構成されている。３つのアンテナ装置１は、グランド４ｂの幅方向に沿って平行に配置されている。このように、複数個のアンテナ装置１を用いることで、平面状のアレーアンテナを実現することができる。

また、アレーアンテナ１１において、個々のアンテナ装置１に別々に給電することで、任意の方向にビームを走査することができるフェーズドアレーアンテナを実現することができる。図７では、複数のアンテナ装置１を用いたアレーアンテナ１１を示したが、実施の形態１に係るアレーアンテナは、アンテナ装置１ａ〜１ｃのいずれかを複数個用いても構成することができる。例えば、複数のアンテナ装置１ｃをグランド４ｃの幅方向に沿って平行に配置してアレーアンテナを構成してもよい。また、アンテナ装置１、アンテナ装置１ａおよびアンテナ装置１ｂを、グランド４ｂの幅方向に沿って平行に配置してアレーアンテナを構成してもよい。

以上のように、実施の形態１に係るアンテナ装置１は、信号線路４ａと平行な帯形状を有したグランド４ｂと、各々がグランド４ｂから延びた線状導体７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２と、各々が線状導体７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２に沿った直線と交差しているスロット６ａ〜６ｄと、各々がおもて面から見て裏面で対向する位置にあるスロット６ａ〜６ｄと交差している分岐線路５ａ〜５ｄとを備える。信号線路４ａから分岐線路５ａ〜５ｄが分岐した分岐部の電流が強くなることで、スロット６ａ〜６ｄを用いて電磁結合により線状導体７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２が給電される。これにより、アンテナ装置１は、信号線路４ａに対して垂直な偏波をブロードサイド方向に効率よく放射することができる。

実施の形態１に係るアンテナ装置１ａは、信号線路４ａに設けられた変成器８ａ〜８ｄおよび分岐線路５ａ〜５ｄに設けられた変成器９ａ〜９ｄを備える。これらの構成要素を有することで、アンテナ装置１ａは、線状導体７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２への電力分配量の調整およびインピーダンス整合を行うことができる。

実施の形態１に係るアンテナ装置１ｂは、スリット１０ａ〜１０ｄを備える。スロット６ａ〜６ｄを、スリット１０ａ〜１０ｄに置き換えても、アンテナ装置１ｂは、アンテナ装置１と同様に、信号線路４ａに対して垂直な偏波をブロードサイド方向に効率よく放射することができる。

実施の形態１に係るアンテナ装置１ｃにおいて、グランド４ｃの長手方向の長さは、グランド４ｃの長手方向に沿った誘電体基板２の一方の端部から、誘電体基板２の他方の端部に最も近い線状導体７ｄ−１，７ｄ−２までの長さである。誘電体基板２の他方の端部に最も近い線状導体７ｄ−１，７ｄ−２に沿った直線と交差するスリット６ｅは、誘電体基板２の他方の端部側が開放されている。グランド４ｃは、グランド４ｂに比べて、長手方向の長さが短く、グランドが占める面積がさらに小さくなっている。これにより、透明性の高いアンテナ装置１ｃを実現することができる。

実施の形態１に係るアレーアンテナ１１において、複数のアンテナ装置１，１ａ〜１ｃが、グランド４ｂまたはグランド４ｃの幅方向に沿って平行に配置されたから構成されている。これにより、平面状アレーアンテナを構成することができる。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置１ｄの構成を示す斜視図であり、アンテナ装置１ｄのおもて面を示している。図８において、アンテナ装置１ｄは、第１の誘電体基板である誘電体基板２、誘電体基板２の両面に形成された導体パターン、第２の誘電体基板である誘電体基板１２、および誘電体基板１２に設けられたグランド１３を備えて構成される。図８に示すアンテナ装置１ｄにおいて、誘電体基板２および誘電体基板２の両面に形成された導体パターンは、図１および図２に示したものと同じである。

誘電体基板１２は、誘電体基板２から離れて平行に配置されている。例えば、誘電体基板１２は、誘電体基板２から−ｚ方向に４分の１波長程度離して配置される。
グランド１３は、誘電体基板１２における、誘電体基板２の裏面に対向する面に設けられた第２のグランドである。グランド１３は、誘電体基板１２の全面に設けられたベタのグランドであってもよいが、メッシュ状のグランドであってもよい。

前述したように、実施の形態１に係るアンテナ装置では、信号線路４ａに対して垂直な偏波をブロードサイド方向に効率よく放射することができる。ただし、アンテナ装置から放射される電磁波のビームは、＋ｚ方向と−ｚ方向の両側に形成される。
これに対して、実施の形態２に係るアンテナ装置１ｄでは、誘電体基板２から−ｚ方向に４分の１波長だけ離れた位置に誘電体基板１２が配置され、誘電体基板１２における、誘電体基板２の裏面に対向する面にはグランド１３が設けられている。

誘電体基板１２が有するグランド１３によってアンテナ装置１ｄから放射された電磁波のビームは＋ｚ方向に限定される。このため、アンテナ装置１ｄは、実施の形態１に係るアンテナ装置よりも鋭いビームを形成させることができ、電磁波の放射方向を単方向に限定することが可能である。

アンテナ装置１ｄにおける第１のグランドに設けられる孔部は、実施の形態１で示したスロット６ａ〜６ｄおよびスリット６ｅであってもよい。スロットの形状は、円形、楕円形および多角形のいずれであってもよい。また、アンテナ装置１ｄにおける第１のグランドに設けられる孔部は、スロットの代わりに、実施の形態１で示したスリット１０ａ〜１０ｄであってもよい。

さらに、アンテナ装置１ｄにおける第１の線状導体は、実施の形態１で示した線状導体７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２であってもよい。線状導体の形状は、先端に向かうにつれて幅広となる形状であってもよく、先端が折り返された形状であってもよい。線状導体を先端に向かうにつれて幅広となる形状とすることで、アンテナ装置１ｄの広帯域化が可能である。線状導体を先端が折り返された形状とすることで、アンテナ装置１ｄの小型化が可能となる。

アンテナ装置１ｄには、ポラライザを設けてもよい。例えば、アンテナ装置１ｄの電磁波の放射方向にポラライザを平行に配置する。これにより、アンテナ装置１ｄを円偏波アンテナとして動作させることができる。

実施の形態２に係るアレーアンテナは、アンテナ装置１ｄを複数備えた平面状アレーアンテナである。例えば、平面状アレーアンテナは、複数のアンテナ装置１ｄをグランド４ｂの幅方向に沿って平行に配置して構成される。

以上のように、実施の形態２に係るアンテナ装置１ｄは、誘電体基板２から離れて平行に配置された誘電体基板１２と、誘電体基板１２における、誘電体基板２の裏面に対向する面に設けられたグランド１３とを備える。この構成を有することで、アンテナ装置１ｄは、実施の形態１に係るアンテナ装置よりも鋭いビームを形成させることができ、電磁波の放射方向を単方向に限定することが可能である。

実施の形態２に係るアンテナ装置１ｄにおいて、グランド１３はメッシュ状のグランドである。この構成を有することで、アンテナ装置１ｄは、誘電体基板１２として光透過率の高いものを用いることで、さらに透明性の高いアンテナ装置１ｄを実現することができる。

実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置１ｅの構成を示す斜視図であり、アンテナ装置１ｅのおもて面を示している。図９において、アンテナ装置１ｅは、第１の誘電体基板である誘電体基板２、誘電体基板２の両面に形成された導体パターン、第３の誘電体基板である誘電体基板１４、および誘電体基板１４に設けられた導体パターンを備えて構成される。図９に示すアンテナ装置１ｅにおいて、誘電体基板２および誘電体基板２の両面に形成された導体パターンは、図１および図２に示したものと同じである。

誘電体基板１４は、誘電体基板２から離れて平行に配置されている。例えば、誘電体基板１４は、誘電体基板２から−ｚ方向に４分の１波長程度離して配置される。誘電体基板１４における、誘電体基板２の裏面と対向する面には、線状導体１５ａ〜１５ｄが設けられる。線状導体１５ａ〜１５ｄは、誘電体基板２に設けられた線状導体７ａ−１，７ａ−２〜７ｄ−１，７ｄ−２と対向して設けられた第２の線状導体である。

例えば、線状導体７ａ−１，７ａ−２から放射された電磁波のビームは、誘電体基板１４において線状導体７ａ−１，７ａ−２に対向する位置に設けられた線状導体１５ａによって＋ｚ方向に限定される。このように、誘電体基板１４に設けられた線状導体１５ａ〜１５ｄによってアンテナ装置１ｅから放射された電磁波のビームは、＋ｚ方向に限定される。このため、アンテナ装置１ｅは、実施の形態１に係るアンテナ装置よりも鋭いビームを形成させることができ、電磁波の放射方向を単方向に限定することが可能である。
また、線状導体１５ａ〜１５ｄは、実施の形態２で示したグランド１３よりも導体パターンの面積が小さいため、透明性の高いアンテナ装置１ｅを実現することができる。

アンテナ装置１ｅにおける第１のグランドに設けられる孔部は、実施の形態１で示したスロット６ａ〜６ｄおよびスリット６ｅであってもよい。スロットの形状は、円形、楕円形および多角形のいずれであってもよい。また、アンテナ装置１ｅにおける第１のグランドに設けられる孔部は、スロットの代わりに、実施の形態１で示したスリット１０ａ〜１０ｄであってもよい。

アンテナ装置１ｅにおける第１の線状導体および第２の線状導体の形状は、先端に向かうにつれて幅広となる形状の導体パターンであってもよく、先端が折り返された形状の導体パターンであってもよい。線状導体を先端に向かうにつれて幅広となる形状とすることで、アンテナ装置１ｅの広帯域化が可能である。線状導体を先端が折り返された形状とすることで、アンテナ装置１ｅの小型化が可能となる。

アンテナ装置１ｅには、ポラライザを設けてもよい。例えば、アンテナ装置１ｅの電磁波の放射方向にポラライザを平行に配置する。これにより、アンテナ装置１ｅを円偏波アンテナとして動作させることができる。

また、実施の形態３に係るアレーアンテナは、アンテナ装置１ｅを複数備えた平面状アレーアンテナである。例えば、平面状アレーアンテナは、複数のアンテナ装置１ｅをグランド４ｂの幅方向に沿って平行に配置して構成される。

以上のように、実施の形態３に係るアンテナ装置１ｅは、誘電体基板２から離れて平行に配置された誘電体基板１４と、誘電体基板１４に設けられた線状導体１５ａ〜１５ｄを備える。誘電体基板２に設けられた線状導体７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２と誘電体基板１４に設けられた線状導体１５ａ〜１５ｄとは、それぞれが対向している。
この構成を有することで、アンテナ装置１ｅは、実施の形態１に係るアンテナ装置よりも鋭いビームを形成させることができ、電磁波の放射方向を単方向に限定することが可能である。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態のそれぞれの自由な組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれにおいて任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係るアンテナ装置は、信号線路に対して垂直な偏波をブロードサイド方向に効率よく放射することができるので、例えば、レーダ、無線通信機器に利用可能である。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ アンテナ装置、２，１２，１４ 誘電体基板、３ 給電部、４ａ 信号線路、４ｂ，４ｃ，１３ グランド、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 分岐線路、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ スロット、７ａ−１〜７ｄ−１，７ａ−２〜７ｄ−２，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ 線状導体、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 変成器、６ｅ，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ スリット、１１ アレーアンテナ。

Claims (12)

1. 第１の面に設けられ、帯形状を有する第１のグランドと、
   前記第１の面に設けられ、各々が前記第１のグランドの長手方向に沿って配置された複数の第１の線状導体と、
   前記第１のグランドに設けられた複数の孔部と、
   前記第１の面に対向した第２の面に設けられ、前記第１のグランドに対向する位置に配置され、高周波が伝播する信号線路と、
   前記第２の面に設けられ、前記信号線路から分岐した複数の分岐線路とを備え、
   前記第１のグランドは、前記信号線路と平行な帯形状を有しており、
   前記複数の第１の線状導体は、各々が前記第１のグランドから延びた線状導体であり、
   前記複数の孔部は、各々が第１の線状導体に沿った直線と交差しており、
   前記複数の分岐線路は、各々が前記信号線路に対して前記第１のグランドの長手方向に沿って配置され、前記第２の面から見て前記第１の面で対向する位置にある孔部と交差していることを特徴とするアンテナ装置。
2. 第１の面に設けられ、帯形状を有する第１のグランドと、
   前記第１の面に設けられ、各々が前記第１のグランドの長手方向に沿って配置された複数の第１の線状導体と、
   前記第１のグランドに設けられた複数の孔部と、
   前記第１の面に対向した第２の面に設けられ、前記第１のグランドに対向する位置に配置された信号線路と、
   前記第２の面に設けられ、前記信号線路から分岐した複数の分岐線路とを備え、
   前記第１のグランドは、前記信号線路と平行な帯形状を有しており、
   前記複数の第１の線状導体は、各々が前記第１のグランドから延びた線状導体であり、
   前記複数の孔部は、各々が第１の線状導体に沿った直線と交差しており、一部が開放された孔部であり、
   前記複数の分岐線路は、各々が前記第２の面から見て前記第１の面で対向する位置にある孔部と交差していることを特徴とするアンテナ装置。
3. 前記第１の面は、第１の誘電体基板の一方の面であり、
   前記第２の面は、前記第１の誘電体基板の他方の面であること
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載のアンテナ装置。
4. 第１の面に設けられ、帯形状を有する第１のグランドと、
   前記第１の面に設けられ、各々が前記第１のグランドの長手方向に沿って配置された複数の第１の線状導体と、
   前記第１のグランドに設けられた複数の孔部と、
   前記第１の面に対向した第２の面に設けられ、前記第１のグランドに対向する位置に配置された信号線路と、
   前記第２の面に設けられ、前記信号線路から分岐した複数の分岐線路とを備え、
   前記第１の面は、第１の誘電体基板の一方の面であり、
   前記第２の面は、前記第１の誘電体基板の他方の面であり、
   前記第１のグランドは、前記信号線路と平行な帯形状を有し、前記第１のグランドの長手方向の長さは、前記第１のグランドの長手方向に沿った前記第１の誘電体基板の一方の端部から、前記第１の誘電体基板の他方の端部に最も近い第１の線状導体までの長さであり、
   前記複数の第１の線状導体は、各々が前記第１のグランドから延びた線状導体であり、
   前記複数の孔部は、各々が第１の線状導体に沿った直線と交差しており、前記複数の孔部のうち、前記第１の誘電体基板の他方の端部に最も近い第１の線状導体に沿った直線と交差する孔部は、前記第１の誘電体基板の他方の端部側が開放されており、
   前記複数の分岐線路は、各々が前記第２の面から見て前記第１の面で対向する位置にある孔部と交差していることを特徴とするアンテナ装置。
5. 第１の面に設けられ、帯形状を有する第１のグランドと、
   前記第１の面に設けられ、各々が前記第１のグランドの長手方向に沿って配置された複数の第１の線状導体と、
   前記第１のグランドに設けられた複数の孔部と、
   前記第１の面に対向した第２の面に設けられ、前記第１のグランドに対向する位置に配置された信号線路と、
   前記第２の面に設けられ、前記信号線路から分岐した複数の分岐線路とを備え、
   前記第１の面は、第１の誘電体基板の一方の面であり、
   前記第２の面は、前記第１の誘電体基板の他方の面であり、
   前記第１のグランドは、前記信号線路と平行な帯形状を有しており、
   前記複数の第１の線状導体は、各々が前記第１のグランドから延びた線状導体であり、
   前記複数の孔部は、各々が第１の線状導体に沿った直線と交差しており、
   前記複数の分岐線路は、各々が前記第２の面から見て前記第１の面で対向する位置にある孔部と交差しており、
   前記第１の誘電体基板から離れて平行に配置された第２の誘電体基板と、
   前記第２の誘電体基板における前記第１の面に対向する面に設けられた第２のグランドを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
6. 前記第２のグランドは、メッシュ状のグランドであること
   を特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
7. 第１の面に設けられ、帯形状を有する第１のグランドと、
   前記第１の面に設けられ、各々が前記第１のグランドの長手方向に沿って配置された複数の第１の線状導体と、
   前記第１のグランドに設けられた複数の孔部と、
   前記第１の面に対向した第２の面に設けられ、前記第１のグランドに対向する位置に配置された信号線路と、
   前記第２の面に設けられ、前記信号線路から分岐した複数の分岐線路とを備え、
   前記第１の面は、第１の誘電体基板の一方の面であり、
   前記第２の面は、前記第１の誘電体基板の他方の面であり、
   前記第１のグランドは、前記信号線路と平行な帯形状を有しており、
   前記複数の第１の線状導体は、各々が前記第１のグランドから延びた線状導体であり、
   前記複数の孔部は、各々が第１の線状導体に沿った直線と交差しており、
   前記複数の分岐線路は、各々が前記第２の面から見て前記第１の面で対向する位置にある孔部と交差しており、
   前記第１の誘電体基板から離れて平行に配置された第３の誘電体基板と、
   前記第３の誘電体基板における前記第１の面に対向する面に設けられた複数の第２の線状導体を備え、
   前記複数の第１の線状導体と前記複数の第２の線状導体とは、各々が対向していることを特徴とするアンテナ装置。
8. 前記複数の第１の線状導体および前記複数の第２の線状導体は、各々が先端に向かうにつれて幅広になる形状であること
   を特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
9. 前記複数の第１の線状導体および前記複数の第２の線状導体は、各々の先端が折り返された形状であること
   を特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
10. 前記信号線路に設けられた第１の変成器を備えたこと
    を特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
11. 前記分岐線路に設けられた第２の変成器を備えたこと
    を特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか１項記載のアンテナ装置を複数備え、
    複数のアンテナ装置は、前記第１のグランドの幅方向に沿って平行に配置されていることを特徴とするアレーアンテナ。

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