JP6678616B2 - 両偏波送受用アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、両偏波送受用アンテナに係り、垂直偏波と水平偏波の送受信を行うアンテナに関する。

垂直偏波と水平偏波の２偏波を送受信する場合、両偏波に対応する２つの給電点が必要になる。
このような２偏波を送受信する技術として、偏波共用アンテナが提案されている（非特許文献１、２参照）。この偏波共用アンテナは、同一周波数において垂直偏波と水平偏波の２偏波を切り替えて、又は同時に送受信することができ、衛星通信やリモートセンシング等の分野で使用されている。

しかし、従来の偏波共用アンテナでは、同一平面上に配設した２つの垂直偏波用アンテナと水平偏波用アンテナの個々に給電線を用意する必要があった。
また、２つのアンテナを同時に送受信するためには、垂直偏波アンテナ用の高周波回路と、水平偏波アンテナ用の高周波回路の２つの高周波回路が必要であった。

電子情報通信学会論文’９２／７ Ｖｏｌ．Ｊ７５−Ｂ−ＩＩＮｏ．７「直線偏波共用平面アンテナに関する一考察（松井章典、羽石操）」 電子情報通信学会 信学技報ＡＰ２０００−１１８「偏波共用平面アンテナとその放射特性（今野恵、羽石操）」

本発明は、より簡単な構成で垂直偏波と水平偏波の送受信を可能にすることを目的とする。

（１）請求項１に記載の発明では、地導体板と、少なくとも１の開放端を有する第１線状アンテナと、少なくとも１の開放端を有し、当該開放端側と前記第１線状アンテナの開放端側とが所定間隔で、前記第１線状アンテナとほぼ直交状態に配設され、前記第１線状アンテナの共振周波数と実質同一の共振周波数に形成された第２線状アンテナと、前記第１線状アンテナの前記開放端側、及び前記第２線状アンテナの前記開放端側のそれぞれと、所定間隔をおいて対向配置されることで、前記第１線状アンテナ及び前記第２線状アンテナに電磁的に接続されるＥＭ給電部と、前記ＥＭ給電部と電気的に接続され、前記ＥＭ給電部を介して前記第１線状アンテナ及び前記第２線状アンテナに給電する給電ラインと、を具備し、前記第１線状アンテナと前記第２線状アンテナは、前記地導体板の外縁に沿って前記地導体板の外側に配設されている、ことを特徴とする両偏波送受用アンテナを提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記ＥＭ給電部は、前記地導体板の外縁に沿って前記地導体板の外側に配設されている、ことを特徴とする請求項１に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記ＥＭ給電部は、直線状に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、前記第１線状アンテナは、逆Ｆアンテナ、逆Ｌアンテナ、及び、ダイポールアンテナのうちの何れか１のアンテナであり、前記第２線状アンテナは、逆Ｆアンテナ、逆Ｌアンテナ、及び、ダイポールアンテナのうちの何れか１のアンテナであり、前記逆Ｆアンテナは、前記地導体板の端面とほぼ平行に配設され、開放端側が前記ＥＭ給電部と対向配置されるアンテナ主部と、前記アンテナ主部の前記開放端側の反対側端部と前記地導体板とを短絡する第１短絡部と、前記アンテナ主部の前記第１短絡部よりも開放側において、前記アンテナ主部と前記地導体板とを短絡する第２短絡部とを有し、前記逆Ｌアンテナは、前記地導体板の端面とほぼ平行に配設され、前記開放端側が前記ＥＭ給電部と対向配置されるアンテナ主部と、前記アンテナ主部の前記開放端側の反対側端部と前記地導体板とを短絡する第１短絡部とを有する、ことを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記第２線状アンテナは、前記第１線状アンテナとは異なる種類のアンテナである、ことを特徴とする請求項４に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、前記ＥＭ給電部は、前記第１線状アンテナの前記開放端側端部の側面、及び前記第２線状アンテナの前記開放端側端部の側面と所定間隔をおいて対向配置されている、ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（７）請求項７に記載の発明では、前記第１線状アンテナの前記開放端側の端部と、前記第２線状アンテナの開放端側の端部とは、互いに同一線上に、又は互いに平行に配置されている、ことを特徴とする請求項６に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（８）請求項８に記載の発明では、前記地導体板は、中央領域が切り取られている、ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（９）請求項９に記載の発明では、前記両偏波送受用アンテナの共振周波数ｆがｆ＝２．４４ＧＨｚである、ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（１０）請求項１０に記載の発明では、高比誘電体基板を備え、前記第１線状アンテナと前記第２線状アンテナは、前記高比誘電体基板上に形成されている、ことを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（１１）請求項１１に記載の発明では、前記第１線状アンテナ、前記第２線状アンテナ、及び前記ＥＭ給電部のそれぞれは、互いにビア接続された複数層で形成されている、ことを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。
（１２）請求項１２に記載の発明では、前記第１線状アンテナ及び前記第２線状アンテナは、アンテナエレメント部分の形状が、直線形状、ミアンダ形状、ヘリカル形状、又は、先端折れ曲げ形状、である、ことを特徴とする請求項１から請求項１１のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナを提供する。

本発明によれば、共振周波数が実質同一である第１線状アンテナと第２線状アンテナを直交配置し、両線状アンテナの両開放端部と所定間隔をおいて対向配置されるＥＭ給電部による１点給電とすることで、より簡単な構成で垂直偏波と水平偏波の送受信を行うことができる。

両偏波送受用アンテナの構成図である。 両偏波送受用アンテナのリターンロス特性を表した説明図である。 両偏波送受用アンテナの指向性特性を表した説明図である。 両偏波送受用アンテナの面電流密度の分布状態を表した説明図である。 両偏波送受用アンテナの配置と偏波の入れ替えについて表した説明図である。 両偏波送受用アンテナの変形例の構成を表した説明図である。 両偏波送受用アンテナの他の変形例の構成を表した説明図である。 両偏波送受用アンテナにおける、給電部分の形状を変更した変形例についての説明図である。 両偏波送受用アンテナの他の変形例の構成を表した説明図である。

以下、本発明の両偏波送受用アンテナにおける好適な実施の形態について、図１から図９を参照して詳細に説明する。
（１）実施形態の概要
本実施形態の両偏波送受用アンテナでは、共振周波数が実質同一に調節された、ダイポールアンテナ、逆Ｆアンテナ、逆Ｌアンテナの何れか２つを、第１線状アンテナと第２線状アンテナとを使用し、両線状アンテナの開放端側を所定距離隔てて直交配置する。
そして、第１線状アンテナと第２線状アンテナの両開放端側のそれぞれと、所定間隔をおいてＥＭ給電部を対向配置し、このＥＭ給電部に給電ラインを電気的に接続する。
このように、本実施形態の両偏波送受用アンテナによれば、共振周波数が実質同一である２つの直交する線状アンテナの両開放端側から、電磁的な１点給電を実現することで、給電部と高周波回路を簡略化することができる。すなわち、より簡単な構成で垂直偏波と水平偏波の送受信が可能な両偏波送受用アンテナが得られる。
ここで、アンテナの直交配置は、直交状態に配置することで、この直交状態の配置は、厳密な意味での直角にかぎられず、実用の両偏波送受用アンテナを実現できる程度の角度の幅を含むものとし、例えば、π／２±１０度の範囲、好ましくはπ／２±５度の範囲に設定される。

具体的には、矩形形状の地導体板１０の直交する２辺の一方の辺側に角側を開放端とする逆Ｆアンテナ２０（第１線状アンテナ）と、他方の辺側にダイポールアンテナ３０（第２線状アンテナ）を配設し、両開放端側に給電部４０のＥＭ給電部４１を対向配置させる。
本実施形態では、共振周波数２．４４ＧＨｚ帯の両偏波送受用アンテナとするために、逆Ｆアンテナ２０とダイポールアンテナ３０の共振周波数を実質同一に設定する。
逆Ｆアンテナ２０の開放端側の反対側は、第１短絡部２２、第２短絡部２３により地導体板１０に短絡接続されている。
ダイポールアンテナ３０は、地導体板１０に短絡接続されることはないが、全長の中央部での電圧がゼロであることから、この中央部で地導体板１０に接続することは可能である。
このように、第１線状アンテナと第２線状アンテナの少なくとも一方に逆Ｆアンテナや逆Ｌアンテナを用いることで、両偏波送受用アンテナを小型化することができ、また、地導体板の中央部を切り取ったり電子回路を設けることができる。

（２）実施形態の詳細
図１は両偏波送受用アンテナにおける実施形態の構成を表した斜視図である。
図１に示すように両偏波送受用アンテナ１は、地導体板１０と、逆Ｆアンテナ２０（λ／４型アンテナ）と、ダイポールアンテナ３０（λ／２型アンテナ）と、更に、給電部４０を備えている。
逆Ｆアンテナ２０は第１線状アンテナとして機能し、ダイポールアンテナ３０は第２線状アンテナとして機能している。
地導体板１０は、矩形形状の板金により形成されている。地導体板１０のサイズは、４０ｍｍ×４０ｍｍである。

逆Ｆアンテナ２０は、地導体板１０の辺１１とほぼ平行に配設されたアンテナ主部２１と、このアンテナ主部２１の端部側と地導体板１０とを接続する第１短絡部２２と第２短絡部２３の２つの短絡部を備えている。第１短絡部２２は、アンテナ主部２１の端部と地導体板１０の端部とを接続し、第２短絡部２３は、第１短絡部２２よりも開放端側でほぼ平行にアンテナ主部２１と地導体板１０とを接続している。
逆Ｆアンテナ２０は、全体として線幅１ｍｍに形成され、アンテナ主部２１の長さが３２ｍｍ、第１短絡部２２と第２短絡部２３の長さが４ｍｍ（図面では、アンテナ主部２１の幅を加えて５ｍｍと表示）である。このサイズの逆Ｆアンテナ２０のサイズは、単独で使用した場合に２．４４ＧＨｚ帯である。
第１短絡部２２に対して、第２短絡部２３は９ｍｍの間隔を開けて配設されている。
本実施形態の逆Ｆアンテナ２０は、地導体板１０と同一材料により一体形成されているが、別々に形成され両者を接続するようにしてもよく、また別材料で形成するようにしてもよい。

ダイポールアンテナ３０は、地導体板１０の辺１１と直交する他の一辺１２とほぼ平行に配設されたアンテナ主部３１と、このアンテナ主部３１から、辺１１方向に向けて延設された屈曲部３２を備えている。なお、屈曲部３２は後述の給電部４０と対向する開放端側として機能している。
ダイポールアンテナ３０は、全体として線幅１ｍｍに形成され、アンテナ主部３１の長さが５１ｍｍに、屈曲部３２の長さが７ｍｍに形成されている。アンテナ主部３１と地導体板１０の辺１２との間隔は５ｍｍである。ダイポールアンテナ３０は、全長を５８ｍｍとすることで単独で使用した場合に、逆Ｆアンテナ２０と同じ２．４４ＧＨｚ帯である。
屈曲部３２の開放端と、逆Ｆアンテナ２０におけるアンテナ主部２１の開放端とは、両者が接触しないように所定間隔を開けて配置されており、本実施形態では、７ｍｍの間隔（図示しない）が開けられている。
なお、屈曲部３２は、給電部４０と対向させるために屈曲しているが、後述のように給電部４０側が屈曲している場合には不要であり、その分アンテナ主部３１を長く形成する（図８（ａ）参照）。

給電部４０は、地導体板１０の辺１１と平行に、逆Ｆアンテナ２０の開放端側とダイポールアンテナ３０の開放端側（屈曲部３２）と所定間隔を開けて対向配置されたＥＭ給電部４１と、このＥＭ給電部４１と一端側が電気的に接続される給電ライン４２を備えている。給電ライン４２の他端側は、地導体板１０側に延び、その端部に給電ポイントＰ１を有している。
給電部４０は、全体を通して線幅１ｍｍに形成され、ＥＭ給電部４１の長さは１７ｍｍ（図示せず）に形成され、両端側の約５ｍｍ（図示せず）の給電領域、または、その近傍の値を有する給電領域が、それぞれ逆Ｆアンテナ２０とダイポールアンテナ３０の開放端側と、０．５ｍｍの間隔を開けて対向している。

なお、一般の逆Ｆアンテナは、モノポールアンテナを途中で折り曲げて低姿勢化した逆Ｌアンテナのインピーダンス整合をとりやすくするために、給電点の外側付近に短絡部を設けたものである。そして、給電点は地導体板に接続されない。
これに対して本実施形態の逆Ｆアンテナ２０では、アンテナ主部２１の開放端側に対向配置された給電部４０で電磁的に結合（ＥＭ結合）すると共に、給電点に対応する第２短絡部２３が地導体板１０に接続されている。
しかし、本実施形態ではＥＭ給電部４１から逆Ｆアンテナ２０に電磁給電（ＥＭ給電）されることで、アンテナ主部２１を介して第２短絡部２３にも電流が流れることで、第２短絡部２３が一般の給電点と同様に作用し、全体として通常の逆Ｆアンテナと同様に機能している。
この点、後述する図７や図９（ｂ）で使用する逆Ｌアンテナについても同様である。

以上のように構成された両偏波送受用アンテナについてのシミュレーションを行った結果について説明する。
すなわち、逆Ｆアンテナ２０（λ／４型）と、ダイポールアンテナ３０（λ／２型）を板金上に直交に配置し、ＥＭ結合による１点給電した結果、地導体板１０に垂直な方向（θ＝０°，１８０°）にＥθ，Ｅφ成分の最大利得を確保し、両偏波送受用アンテナ１となっている。また、両偏波送受用アンテナ１は、放射効率＝９５％強と非常に良好な特性を得ている。

図２は、両偏波送受用アンテナ１のリターンロス特性を表した説明図である。
なお、以下に説明する両偏波送受用アンテナ１の特性については、図１に示したように、地導体板１０の辺１１と辺１２の長さ方向をそれぞれＹ軸、Ｘ軸とし、地導体板１０と直交する方向をＺ軸方向として説明する。
図２のリターンロス特性図に示されるように、両偏波送受用アンテナ１は、共振点が矢印で示す１点Ａであり、２つのアンテナの共振周波数が等しいことを表している。

図３は、両偏波送受用アンテナ１の指向性特性を表した説明図である。
図３は、共振周波数２．４４ＧＨｚにおける、（ａ）がＺ−Ｘ面（φ＝０°）の、（ｂ）がＺ−Ｙ面（φ＝９０°）の、（ｃ）がＸ−Ｙ面（θ＝９０°）の指向性特性を表している。

図３（ａ）、（ｂ）の指向性特性に示したように、本実施形態の両偏波送受用アンテナ１によれば、点線で囲った領域Ｂ〜Ｄで示されるように、±Ｚ方向（地導体板１０に垂直な方向）に水平／垂直両偏波の最大放射方向を持つことで、同一周波数帯における垂直偏波と水平偏波の２偏波を同時に送受信することができる。
図３（ｃ）に示した指向性特性（Ｘ−Ｙ平面）からは、１偏波がほぼ一様な特性を有していることがいえる。
また、図３（ｃ）下部に示したように、本実施形態の両偏波送受用アンテナ１では、放射効率＝９５．４％と高効率が確保されている。

図４は、両偏波送受用アンテナ１の地導体板１０における面電流密度（２．４４ＧＨｚ）の分布状態を表した説明図である。
図４に示されるように、地導体板１０に発生している、或る特定位相における面電流密度は、地導体板１０のエッジ（外周辺近傍）に高周波電流が乗るだけである。これは、図示していない他の位相を含めたいずれの位相においても同様である。
即ち、本実施形態の両偏波送受用アンテナ１によれば、地導体板１０の中央部分に高周波電流が乗ることはない。
従って、地導体板１０の一辺の長さをＬとした場合、中央のＬ／２若しくは３Ｌ／５四方の範囲、又はその近傍領域の範囲を切り取ることが可能である。これにより、両偏波送受用アンテナ１の重量を軽くすることが可能である。
また、地導体板１０の当該中央領域に高周波電流が乗らないことから、当該領域内に電子回路等を配設することも可能である。上述のように中央領域を切り取って、切り取り領域内に電子回路等を配設することも可能である。

以上説明したように、本実施形態の両偏波送受用アンテナ１によれば、地導体板１０の直交する２辺１１、１２のそれぞれに対向させて、実質同一の共振周波数に形成された逆Ｆアンテナ２０とダイポールアンテナ３０を実質直交するように配設する。
そして、逆Ｆアンテナ２０の開放端側とダイポールアンテナ３０の開放端側のそれぞれに共通の給電部４０のＥＭ給電部４１を対向配置することで、両アンテナ２０、３０に対して電磁的な給電を１点で行う。
このように本実施形態の両偏波送受用アンテナ１では、ＥＭ給電による１点給電方式を採用することで、給電部と高周波回路を簡略化することができ、より簡単な構成で垂直偏波と水平偏波の送受信が可能な両偏波送受用アンテナが得られる。
また、第１線状アンテナとして逆Ｆアンテナを使用することで、両偏波送受用アンテナを小型化することができ、また、地導体板の中央部を切り取ったり電子回路を設けることができる。

図５は、両偏波送受用アンテナ１の配置と偏波の入れ替えについて表した説明図である。
なお、図９（ａ）を除き、図５以下の図面では、各アンテナの形状や配置状態を説明するものなので、簡略化して表している。
図５（ａ）は、図１で説明した両偏波送受用アンテナ１と同じで、基準となる両偏波送受用アンテナ１を表している。
この図５（ａ）の基準配置した両偏波送受用アンテナ１に対して、図５（ｂ）の左右対称に配置（縦中心軸線に対して裏表を反転）した場合でも、図５（ｃ）の上下対称に配置（横中心軸線に対して裏表を反転）した場合でも、同様に両偏波送受用アンテナとして動作する。すなわち、地導体板１０に対するいずれの向きで配置したとしても、配置に対してＺ軸方向の両偏波送受用アンテナとして使用することができる。

次に、両偏波送受用アンテナ１における変形例について説明する。
図６は、両偏波送受用アンテナ１の変形例の構成を表したものである。
図６（ａ）は、図１で説明した両偏波送受用アンテナ１の２組みを、点対称（反対側）に配置したものである。
すなわち、１つの地導体板１０に対し、逆Ｆアンテナ２０ａとダイポールアンテナ３０ａと給電部４０ａからなる第１両偏波送受用アンテナ１ａと、逆Ｆアンテナ２０ｂとダイポールアンテナ３０ｂと給電部４０ｂからなる第２両偏波送受用アンテナ１ｂの２組を点対称に配置したものである。
この変形例によれば、両両偏波送受用アンテナ１ａ、１ｂの共振周波数（例えば、２．４４ＧＨｚ）を共通にすることで、実施形態で説明した両偏波送受用アンテナ１に比べて利得を向上させることができる。
一方、第１両偏波送受用アンテナ１ａと第２両偏波送受用アンテナ１ｂを、それぞれ異なる周波数帯のアンテナとすることで、２周波対応の両偏波送受用アンテナを提供することができる。例えば、第１両偏波送受用アンテナ１ａを２．４４ＧＨｚ帯とし、第２両偏波送受用アンテナ１ｂを５．２ＧＨｚ帯とする。

なお、２組の両偏波送受用アンテナを図６（ｂ）に示したように配置した場合、垂直偏波同士、水平偏波同士が相殺してしまうため、採用できない配置であるが、２つの組をスイッチングなどで異なるタイミングで給電を行えば、両偏波送受信が可能となる。また、２０ａと３０ａ、２０ｂと３０ｂの素子寸法を制御し、各々の共振周波数を変えれば、２周波共用で両偏波送受信を実現するアンテナ系の構築が可能となる。

図７は、他種類のアンテナを組み合わせた各変形例を表したものである。
第１線状アンテナと第２線状アンテナとしては、それぞれ逆Ｆアンテナ、逆Ｌアンテナ、ダイポールアンテナの何れかを選択することが可能であり、その選択可能な組み合わせを図７で表している。なお図面では、逆Ｆアンテナと逆Ｌアンテナを簡略して逆Ｆ、逆Ｌと表記し、ダイポールアンテナをダイポールと簡略して表記している。
図７（ａ）〜（ｃ）は、第１の線状アンテナ、第２の線状アンテナとして共にλ／４型のアンテナを配置したものである。
図７（ａ）は、開放端側が地導体板１０の同一の角側に来るように、２つの逆Ｆアンテナを配置した、逆Ｆ＋逆Ｆ型の両偏波送受用アンテナである。
一方の逆Ｆアンテナについては、図１で説明したダイポールアンテナ３０の屈曲部３２と同様に、ＥＭ給電部４１と対向するように開放端側を屈曲形成している。このＥＭ給電部４１に対向させるために一方のアンテナの開放端側を屈曲形成することについては図７（ｂ）〜（ｅ）も同様である。

図７（ｂ）は、実施形態のダイポールアンテナ３０に変えて逆Ｌアンテナを配置した、逆Ｆ＋逆Ｌ型の両偏波送受用アンテナの例である。この例においても、給電部４０側を開放端側として屈曲形成し、反対側に短絡部を設けている。
図７（ｃ）は、実施形態の逆Ｆアンテナ２０と、ダイポールアンテナ３０の両者を、共に逆Ｌアンテナに変えて配置した、逆Ｌ＋逆Ｌ型の両偏波送受用アンテナである。
図７（ａ）〜（ｃ）共に、両アンテナの短絡部のそれぞれが、地導体板１０に対して対角線上に位置するように配置されている。

図７（ｄ）は、実施形態の逆Ｆアンテナ２０に変えて逆Ｌアンテナを配置した、逆Ｌ＋ダイポール型の両偏波送受用アンテナの例である。この変形例では、実施形態と同様にλ／４型とλ／２型のアンテナ使用している。

なお、図７（ａ）〜（ｄ）で説明した各変形例にかかる両偏波送受用アンテナでは、いずれもλ／４型のアンテナ（逆Ｆアンテナ、逆Ｌアンテナ）を使用しているため、地導体板１０が必要になる。
そして、実施形態の両偏波送受用アンテナ１に対して図４で説明したと同様に、図７（ａ）〜（ｄ）の各変形例における地導体板１０の中央部にも高周波電流が乗ることはない。従って、これらの変形例においても、地導体板１０の中央部を切り取ったり、電子回路を配設したりすることができる。

図７（ｅ）は、実施形態の逆Ｆアンテナ２０に変えて、ダイポールアンテナを配置した、ダイポール＋ダイポール型の両偏波送受用アンテナの例である。
この変形例によれば、共にλ／２型のアンテナであるため、地導体板１０が不要になり、軽量の両偏波送受用アンテナとすることが可能である。

以上、図７（ａ）〜（ｅ）に示した各変形例の両偏波送受用アンテナについて説明したが、その配置を図５で説明したように任意の配置を選択することができる。
また、図６とその変形（多周波）で説明したように、第１両偏波送受用アンテナ１ａ、第２両偏波送受用アンテナ１ｂの、いずれも図７（ａ）〜（ｅ）のうちの任意の１つを選択することも可能である。

図８は、両偏波送受用アンテナにおける、給電部分の形状を変更した変形例についての説明図である。
図１で説明した実施形態の両偏波送受用アンテナ１では、逆Ｆアンテナ２０のアンテナ主部２１と、ダイポールアンテナ３０の屈曲部３２とが、ほぼ同一直線上に配置されることで、直線状のＥＭ給電部４１を両アンテナの開放端側に対向配置する場合について説明した。
図８（ａ）では、ダイポールアンテナ３０ｃ（第２線状アンテナ）の開放端側を屈曲せずに、直線形状のアンテナ主部３１ｃだけで構成し、その代わりにＥＭ給電部４１ｃを屈曲させることで、ダイポールアンテナ３０ｃの開放端に対向配置したものである。
図８（ｂ）では、逆Ｆアンテナ２０のアンテナ主部２１と、ダイポールアンテナ３０ｄの屈曲部３２とを同一線上に配置せずに、所定間隔を開けて平行に配置すると共に、当該所定間隔の内にＥＭ給電部４１ｄを配置したものである。これにより、図８の例では、ＥＭ給電部４１ｄの地導体板１０と対向する側を内側、反対側を外側とした場合に、逆Ｆアンテナ２０のアンテナ主部２１はＥＭ給電部４１ｄの外側と対向し、ダイポールアンテナ３０ｄの屈曲部はＥＭ給電部４１ｄの内側と対向することになる。
なお、図８（ａ）、（ｂ）に示した、両アンテナ（第１線状アンテナと第２線状アンテナ）の開放端側の形状及びＥＭ給電部の形状と配置については、図６、図７で説明した各変形例、及び、この後に説明する変形例についても同様に適用が可能である。

図９は、両偏波送受用アンテナ１の他の変形例の構成を表した説明図である。
図９（ａ）は、逆Ｆアンテナ２０、ダイポールアンテナ３０、給電部４０を立体構造にした両偏波送受用アンテナの変形例である。
図９（ａ）に示すように、地導体板１０と接続されている逆Ｆアンテナ２０ｅの第１短絡部２２ｅと第２短絡部２３ｅを地導体板１０に対して直角に折り曲げることで、図１におけるＺ−Ｙ平面上に形成している。
ダイポールアンテナ３０ｅについては、上述したように電圧がゼロである中央部又はその近傍領域を短絡部３３ｅで接続し、当該短絡部３３ｅを地導体板１０に対して直角に折り曲げることで、Ｚ−Ｘ平面上に形成している。
また、逆Ｆアンテナ２０ｅとダイポールアンテナ３０ｅを直角方向に折り曲げたことに対応して、給電部４０ｅについても同様に、地導体板１０に対して直交するように給電ライン４２ｅを立体構造とし、Ｚ−Ｙ平面上に形成している。
なお、ダイポールアンテナ３０ｅの屈曲部３２ｅについては、立体構造にしたことに伴い、図１で説明した実施形態に比べて長さが短くなっている。この屈曲部３２ｅを短くしたことに対応して、ダイポールアンテナ３０ｅのＥＭ給電部４１ｅとの対向する長さが短くならないようにするため、ＥＭ給電部４１ｅのダイポールアンテナ３０ｅ側の端部４３ｅを辺１２（図１参照）方向に屈曲させている。
この図９（ａ）に示した変形例によれば、両偏波送受用アンテナ全体の配設面積を小さくすることができる。

一方、図９（ｂ）の変形例では、図１で説明した両偏波送受用アンテナ１の逆Ｆアンテナ２０とダイポールアンテナ３０の更に外側に、第２の両偏波送受用アンテナとして、逆Ｌアンテナ５０とダイポールアンテナ６０を配設したものである。
図９（ｂ）に示すように、逆Ｌアンテナ５０は、逆Ｆアンテナ２０の第２短絡部２３の延長線上に、短絡部（一般の逆Ｌアンテナにおける給電ライン部分）を形成する。
なお、給電部４０については、２組の両偏波送受用アンテナに共通して電磁的に給電するようにしている。
この変形例によれば、多周波の両偏波送受用アンテナを提供することができる。

以上本実施形態の両偏波送受用アンテナ１とその変形例について説明したが、更に各種の変形をすることが可能である。
例えば、説明した各両偏波送受用アンテナを、ガラスエポキシ樹脂等の比誘電率が高い基板上に形成するようにしてもよい。これにより、同一サイズを基準にした場合の波長が短縮することを利用し、同一波長（同一共振周波数）で小型化した両偏波送受用アンテナを提供することが可能になる。

また、説明した実施形態及び変形例では、いずれも単層の両偏波送受用アンテナについて説明したが、ガラスエポキシ樹脂等の高比誘電率基板の上に説明した実施形態、変形例の各両偏波送受用アンテナを配設した組を１層のアンテナ層とした場合に、当該アンテナ層を多層化（例えば２層、４層、８層）するようにしてもよい。
この場合、各層の両偏波送受用アンテナにおける、地導体板１０、逆Ｆアンテナ２０、ダイポールアンテナ３０、及び、給電部４０の各部については、相互にビア接続する。但し、給電部４０の給電ライン４２については、１層とし、何れか１の層のＥＭ給電部４１に接続する構成としてもよい。
なお、多層化する場合、最下層の高比誘電率基板を省略することで、アンテナをｎ層、高比誘電率基板をｎ−１層とすることで、多層化した両偏波送受用アンテナの両外側面にアンテナ層がくるように配置してもよい。

また、説明した実施形態、変形例では、いずれも開放端を除き直線状態のアンテナエレメント形状について説明したが、直線形状には限られない。
例えば、ミアンダ形状やヘリカル形状、更に端部屈曲形状（先端折れ曲げ形状）とすることも可能である。

１ 両偏波送受用アンテナ
１０ 地導体板
１１、１２ 辺
２０ 逆Ｆアンテナ
２１ アンテナ主部
２２ 第１短絡部
２３ 第２短絡部
３０ ダイポールアンテナ
３１ アンテナ主部
３２ 屈曲部
４０ 給電部
４１ ＥＭ給電部
４２ 給電ライン

Claims (12)

1. 地導体板と、
   少なくとも１の開放端を有する第１線状アンテナと、
   少なくとも１の開放端を有し、当該開放端側と前記第１線状アンテナの開放端側とが所定間隔で、前記第１線状アンテナとほぼ直交状態に配設され、前記第１線状アンテナの共振周波数と実質同一の共振周波数に形成された第２線状アンテナと、
   前記第１線状アンテナの前記開放端側、及び前記第２線状アンテナの前記開放端側のそれぞれと、所定間隔をおいて対向配置されることで、前記第１線状アンテナ及び前記第２線状アンテナに電磁的に接続されるＥＭ給電部と、
   前記ＥＭ給電部と電気的に接続され、前記ＥＭ給電部を介して前記第１線状アンテナ及び前記第２線状アンテナに給電する給電ラインと、を具備し、
   前記第１線状アンテナと前記第２線状アンテナは、前記地導体板の外縁に沿って前記地導体板の外側に配設されている、
   ことを特徴とする両偏波送受用アンテナ。
2. 前記ＥＭ給電部は、前記地導体板の外縁に沿って前記地導体板の外側に配設されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の両偏波送受用アンテナ。
3. 前記ＥＭ給電部は、直線状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の両偏波送受用アンテナ。
4. 前記第１線状アンテナは、逆Ｆアンテナ、逆Ｌアンテナ、及び、ダイポールアンテナのうちの何れか１のアンテナであり、
   前記第２線状アンテナは、逆Ｆアンテナ、逆Ｌアンテナ、及び、ダイポールアンテナのうちの何れか１のアンテナであり、
   前記逆Ｆアンテナは、前記地導体板の端面とほぼ平行に配設され、開放端側が前記ＥＭ給電部と対向配置されるアンテナ主部と、前記アンテナ主部の前記開放端側の反対側端部と前記地導体板とを短絡する第１短絡部と、前記アンテナ主部の前記第１短絡部よりも開放側において、前記アンテナ主部と前記地導体板とを短絡する第２短絡部とを有し、
   前記逆Ｌアンテナは、前記地導体板の端面とほぼ平行に配設され、前記開放端側が前記ＥＭ給電部と対向配置されるアンテナ主部と、前記アンテナ主部の前記開放端側の反対側端部と前記地導体板とを短絡する第１短絡部とを有する、
   ことを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の両偏波送受用アンテナ。
5. 前記第２線状アンテナは、前記第１線状アンテナとは異なる種類のアンテナである、
   ことを特徴とする請求項４に記載の両偏波送受用アンテナ。
6. 前記ＥＭ給電部は、前記第１線状アンテナの前記開放端側端部の側面、及び前記第２線状アンテナの前記開放端側端部の側面と所定間隔をおいて対向配置されている、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナ。
7. 前記第１線状アンテナの前記開放端側の端部と、前記第２線状アンテナの開放端側の端部とは、互いに同一線上に、又は互いに平行に配置されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載の両偏波送受用アンテナ。
8. 前記地導体板は、中央領域が切り取られている、
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナ。
9. 前記両偏波送受用アンテナの共振周波数ｆがｆ＝２．４４ＧＨｚである、
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナ。
10. 高比誘電体基板を備え、
    前記第１線状アンテナと前記第２線状アンテナは、前記高比誘電体基板上に形成されている、
    ことを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナ。
11. 前記第１線状アンテナ、前記第２線状アンテナ、及び前記ＥＭ給電部のそれぞれは、互いにビア接続された複数層で形成されている、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナ。
12. 前記第１線状アンテナ及び前記第２線状アンテナは、アンテナエレメント部分の形状が、直線形状、ミアンダ形状、ヘリカル形状、又は、先端折れ曲げ形状、である、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１１のうちのいずれか１の請求項に記載の両偏波送受用アンテナ。

Images