JP6967049B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置に関する。

利得の高いアンテナのひとつとして、アレイアンテナが知られている。アレイアンテナは、第１軸と平行に延伸する線路と、この線路から第２軸と平行に延伸する複数の放射素子と、により構成されており、電界の振動方向がアレイ方向（放射素子の並び方向）に垂直な電磁波を放射する。このようなアレイアンテナは、２つのタイプに大別される。

第１のタイプは、線路の片側に放射素子が配置されるアレイアンテナである。このようなアレイアンテナにおいては、線路に沿って測った放射素子の間隔が、線路に入力される高周波電流の波長に設定される。第２のタイプは、線路の両側に放射素子が交互に配置されるアレイアンテナである。このようなアレイアンテナにおいて、線路に沿って測った放射素子の間隔（線路の一方の側に配置された放射素子と線路の他方の側に配置された放射素子との間隔）が、線路に入力される高周波信号の波長の１／２に設定される。例えば、特許文献１には、第２のタイプのアレイアンテナが開示されている。

特開２００１−１１１３３０号公報

第１のタイプのアレイアンテナにおいては、線路の片側にのみ放射素子が配置されているため、線路に直交する平面における放射パターンの対称性が低い、という問題があった。また、第２のタイプのアレイアンテナにおいては、線路の両側に放射素子が配置されているため、配置に要するスペースが増大するという問題があった。

本発明の一態様は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、第１のタイプのアレイアンテナよりも、放射パターンの対称性が高く、かつ、第２のタイプのアレイアンテナよりも、配置に要するスペースが小さいアンテナ装置を実現することを目的とする。

本発明の態様１に係るアンテナ装置においては、第１軸及び第２軸が張る平面において前記第１軸に沿って並んだ複数の放射素子からなる放射素子群と、前記放射素子群に属し互いに隣接する２つの放射素子を接続する線路からなる第１線路群と、前記放射素子群に属し互いに隣接する２つの放射素子を接続する線路からなる第２線路群と、を備えており、前記放射素子群に属する各放射素子と、当該放射素子を前記放射素子群に属し当該放射素子に隣接する放射素子に接続する２つの線路であって、一方は前記第１線路群に属し他方は前記第２線路群に属する２つの線路との接続点は、前記第２軸に沿って並んでいる、構成が採用されている。

上記の構成によれば、第１のタイプの従来のアレイアンテナよりも、放射パターンの対称性が高く、かつ、第２のタイプの従来のアレイアンテナよりも、配置に要するスペースが小さいアンテナ装置を実現することができる。

本発明の態様２に係るアンテナ装置においては、態様１に係るアンテナ装置の構成に加えて、前記第１軸と前記第２軸とが直交している、構成が採用されている。

上記の構成によれば、アンテナ装置の利得を高めることができる。

本発明の態様３に係るアンテナ装置においては、態様１又は２に係るアンテナ装置の構成に加えて、前記第１線路群と前記第２線路群とは、前記放射素子群が配置される領域の中心を通り、前記第１軸に平行な直線に対して対称であり、前記第１線路群及び前記第２線路群は、それぞれ、前記中心を通り、前記第２軸に平行な直線に対して対称である、構成が採用されている。

上記の構成によれば、偏波比及びクロストーク特性を改善することができる。

本発明の態様４に係るアンテナ装置においては、態様１〜３の何れかに係るアンテナ装置の構成に加えて、前記放射素子群に属する各放射素子について、当該放射素子と前記第１線路群に属する線路との接続点は、当該放射素子の前記第２軸正方向側の端部に設けられており、当該放射素子と前記第２線路群に属する線路との接続点は、当該放射素子の前記第２軸負方向側の端部に設けられている、構成が採用されている。

上記の構成によれば、アンテナ装置の利得をさらに高めることができる。

本発明の態様５に係るアンテナ装置においては、態様１〜４の何れかに係るアンテナ装置の構成に加えて、前記放射素子群に属し互いに隣接する２つの放射素子の間に配置された媒介電極であって、前記第１線路群に属し、当該２つの放射素子を接続する線路、及び、前記第２線路群に属し、当該２つの放射素子を接続する線路に接続された媒介電極と、開口が形成されたグランド層を介して前記媒介電極と対向する入力電極と、を更に備えている、構成が採用されている。

上記の構成によれば、放射素子が形成される面内に給電のための線路を設ける必要がない。したがって、上記の構成によれば、配置に要する更に小さいアンテナ装置を実現することができる。また、当該アンテナ装置を基板型アンテナ装置として実現する場合、給電のためのビアを基板に設ける必要がない。したがって、信頼性を損なうことなく、基板を厚くすることが可能であり、その結果、より広帯域なアンテナ装置を実現することができる。

本発明の態様６に係るアンテナ装置においては、態様５に係るアンテナ装置の構成に加えて、前記第１線路群に属する線路のうち、前記媒介電極に接続されていない線路の電気長、及び、前記第２線路群に属する線路のうち、前記媒介電極に接続されていない線路の電気長は、それぞれ、当該アンテナ装置に入力される高周波電流の波長の整数倍に設定されており、前記第１線路群に属する線路を介して、前記媒介電極の前記第１軸正方向側の辺から、前記放射素子群の放射素子のうち、前記媒介電極の前記第１軸正方向側に隣接する放射素子の前記第１軸負方向側の辺に至る電流路の電気長と、前記第２線路群に属する線路を介して、前記媒介電極の前記第１軸正方向側の辺から、当該隣接する放射素子の前記第１軸負方向側の辺に至る電流路の電気長との差、及び、前記第１線路群に属する線路を介して、前記媒介電極の前記第１軸負方向側の辺から、前記放射素子群の放射素子のうち、前記媒介電極の前記第１軸負方向側に隣接する放射素子の前記第１軸正方向側の辺に至る電流路の電気長と、前記第２線路群に属する線路を介して、前記媒介電極の前記第１軸負方向側の辺から、当該隣接する放射素子の前記第１軸正方向側の辺に至る電流路の電気長との差が、前記波長の整数倍になるように設定されている、構成が採用されている。

上記の構成によれば、効率的に放射素子を励振することができる。

本発明の態様７に係るアンテナ装置においては、態様５又は６に係るアンテナ装置の構成に加えて、前記媒介電極と前記第１線路群に属する線路との接続点は、前記媒介電極の前記第２軸正方向側の端部に設けられており、前記媒介電極と前記第２線路群に属する線路との接続点は、前記媒介電極の前記第２軸負方向側の端部に設けられている、構成が採用されている。

上記の構成によれば、さらに広帯域なアンテナ装置を実現することができる。

本発明の態様８に係るアンテナ装置においては、態様５〜７の何れかに係るアンテナ装置の構成に加えて、前記放射素子群、前記第１線路群、前記第２線路群、及び、前記媒介電極を含む導体パターンは、前記媒介電極の中心を通り、前記第２軸に平行な直線に対して対称である、構成が採用されている。

上記の構成によれば、放射パターンの対称性が更に高いアンテナ装置を実現することができる。

本発明の態様９に係るアンテナ装置においては、態様１〜４の何れかに係るアンテナ装置の構成に加えて、前記放射素子群に属する放射素子の中で最も第１軸負方向側に配置された放射素子に接続された第１入力線路及び第２入力線路を更に備えており、当該放射素子と前記第１入力線路との接続点と、当該放射素子と前記第２入力線路との接続点とが、前記第２軸に沿って並んでいる、構成が採用されている。

上記の構成によれば、当該アンテナ装置を基板型アンテナ装置として実現する場合、給電のためのビアを基板に設ける必要がない。したがって、信頼性を損なうことなく、基板を厚くすることが可能であり、その結果、より広帯域なアンテナ装置を実現することができる。

本発明の態様１０に係るアンテナ装置においては、態様９に係るアンテナ装置の構成に加えて、前記第１線路群に属する各線路の電気長、及び、前記第２線路群に属する各線路の電気長は、それぞれ、当該アンテナ装置に入力される高周波電流の波長の整数倍に設定されており、前記第１入力線路の電気長、及び、前記第２入力線路の電気長は、その差が前記波長の整数倍になるように設定されている、構成が採用されている。

上記の構成によれば、効率的に放射素子を励振することができる。

本発明の態様１１に係るアンテナ装置においては、態様９又は１０に係るアンテナ装置の構成に加えて、前記放射素子群に属する放射素子の中で最も第１軸負方向側に配置された放射素子について、当該放射素子と前記第１入力線路との接続点は、当該放射素子の前記第２軸正方向側の端部に設けられており、当該放射素子と前記第２入力線路との接続点は、当該放射素子の前記第２軸負方向側の端部に設けられている、構成が採用されている。

上記の構成によれば、アンテナ装置の利得をさらに高めることができる。

本発明の一態様によれば、第１のタイプの従来のアレイアンテナよりも、放射パターンの対称性が高く、かつ、第２のタイプの従来のアレイアンテナよりも、配置に要するスペースが小さいアンテナ装置を実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 図１に示すアンテナ装置における放射素子の励振方法を示す平面図である。 図１に示すアンテナ装置の放射パターンを示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 図４に示すアンテナ装置における放射素子の励振方法を示す平面図である。

〔第１の実施形態〕
（アンテナ装置の構成）
本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、アンテナ装置１の構成を示す分解斜視図である。

なお、以下の説明においては、図１に示す直交座標系を用いる。以下の説明におけるｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸は、それぞれ、第１軸、第１軸と直交する第２軸、及び、第１軸と第２軸とが張る平面に直交する第３軸と言い換えることができる。また、以下の説明におけるｘｙ平面、ｙｚ平面、及びｚｘ平面は、それぞれ、第１軸と第２軸とが張る平面、第２軸と第３軸とが張る平面、及び第３軸と第１軸とが張る平面と言い換えることができる。ただし、第２軸は、第１軸と交差していれば良く、必ずしも第１軸と直交することを要さない。また、第３軸は、第１軸と第２軸とが張る平面と交差していれば良く、必ずしも第１軸と第２軸とが張る平面と直交することを要さない。

アンテナ装置１は、図１に示すように、第１導体層Ｌ１と、第１誘電体層Ｌ２と、第２導体層Ｌ３と、第２誘電体層Ｌ４と、第３導体層Ｌ５と、により構成されている。アンテナ装置１において、第１導体層Ｌ１、第１誘電体層Ｌ２、第２導体層Ｌ３、第２誘電体層Ｌ４、及び第３導体層Ｌ５は、この順に積層されている。各層の主面は、ｘｙ平面と平行であり、積層方向は、ｚ軸と平行である。

第１導体層Ｌ１は、給電機能を担う導体層である。本実施形態において、第１導体層Ｌ１は、連続した１枚の導体膜１１により実現されている。導体膜１１の材料は、例えば、銅である。ただし、導体膜１１の材料は、任意であり、これに限定されない。
導体膜１１は、１個の電極１１ａと、１本の線路１１ｂと、として機能する。電極１１ａは、平面視形状が長方形状の導体パターンである。電極１１ａは、長辺がｙ軸と平行になるように、ｘｙ平面と平行な面内に配置されている。線路１１ｂは、平面視形状が帯状の導体パターンである。線路１１ｂは、電極１１ａのｙ軸負方向側の短辺から、ｘｙ平面と平行な面内をｙ軸負方向に延伸している。線路１１ｂは、第１誘電体層Ｌ２を介して対向する第２導体層Ｌ３と共にマイクロストリップ線路を構成する。

第１誘電体層Ｌ２は、前述した第１導体層Ｌ１と後述する第２導体層Ｌ３との間に介在する誘電体層である。本実施形態において、第１誘電体層Ｌ２は、連続した１枚の誘電体基板１２により実現されている。誘電体基板１２の材料は、例えば、ＬＣＰ（液晶ポリマー）である。ただし、誘電体基板１２の層数及び材料は、任意であり、これに限定されない。

第２導体層Ｌ３は、グランド機能を担う導体層（特許請求の範囲における「グランド層」の一例）である。本実施形態において、第２導体層Ｌ３は、連続した１枚の導体膜１３により実現されている。導体膜１３の材料は、例えば、銅である。ただし、導体膜１３の材料は、任意であり、これに限定されない。導体膜１３には、１つの開口１３ａが形成されている。開口１３ａは、平面視形状が長方形状の開口である。開口１３ａは、長辺がｘ軸と平行になるように、かつ、ｚ軸正方向からの平面視において前述した電極１１ａと交差（本実施形態では、直交）するように、ｘｙ平面と平行な面内に配置されている。

第２誘電体層Ｌ４は、前述した第２導体層Ｌ３と後述する第３導体層Ｌ５との間に介在する誘電体層である。本実施形態において、第２誘電体層Ｌ４は、連続した１枚の誘電体基板１４により実現されている。誘電体基板１４の材料は、例えば、ＬＣＰである。ただし、誘電体基板１４の層数及び材料は、任意であり、これに限定されない。

第３導体層Ｌ５は、放射機能を担う導体層である。本実施形態において、第３導体層Ｌ５は、連続した１枚の導体膜１５により実現されている。導体膜１５の材料は、例えば、銅である。ただし、導体膜１５の材料は、任意であり、これに限定されない。

導体膜１５は、１個の電極１５ａと、４個の放射素子１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２と、８本の線路１５ｄ１，１５ｄ２，１５ｅ１，１５ｅ２，１５ｆ１，１５ｆ２，１５ｇ１，１５ｇ２と、として機能する。

電極１５ａは、長方形の導体パターンである。電極１５ａの長辺がｙ軸と平行になるように、かつ、ｚ軸正方向からの平面視において前述した開口１３ａと交差（本実施形態では、直交）するように、ｘｙ平面と平行な面内に配置されている。

４個の放射素子１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２は、それぞれ、長方形の導体パターンである。放射素子１５ｂ１は、長辺がｙ軸と平行になるように、ｘｙ平面と平行な面内において電極１５ａのｘ軸正方向側に配置されている。放射素子１５ｂ２は、長辺がｙ軸と平行になるように、ｘｙ平面と平行な面内において放射素子１５ｂ１のｘ軸正方向側に配置されている。放射素子１５ｃ１は、長辺がｙ軸と平行になるように、ｘｙ平面と平行な面内において電極１５ａのｘ軸負方向側に配置されている。放射素子１５ｃ２は、長辺がｙ軸と平行になるように、ｘｙ平面と平行な面内において放射素子１５ｃ１のｘ軸負方向側に配置されている。なお、本実施形態では、放射素子１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２の長辺がｙ軸と平行になる構成を採用しているが、本発明は、これに限定されない。例えば、放射素子１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２の長辺がｘ軸と平行になる構成を採用してもよい。

８本の線路１５ｄ１，１５ｄ２，１５ｅ１，１５ｅ２，１５ｆ１，１５ｆ２，１５ｇ１，１５ｇ２は、それぞれ、帯状の導体パターンである。線路１５ｄ１は、電極１５ａのｘ軸正方向側の辺のｙ軸正方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸正方向に延伸した後、放射素子１５ｂ１のｘ軸負方向側の辺のｙ軸正方向側の端部に接続される。線路１５ｄ２は、放射素子１５ｂ１のｘ軸正方向側の辺のｙ軸正方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸正方向に延伸した後、放射素子１５ｂ２のｘ軸負方向側の辺のｙ軸正方向側の端部に接続される。線路１５ｅ１は、電極１５ａのｘ軸正方向側の辺のｙ軸負方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸正方向に延伸した後、放射素子１５ｂ１のｘ軸負方向側の辺のｙ軸負方向側の端部に接続される。線路１５ｅ２は、放射素子１５ｂ１のｘ軸正方向側の辺のｙ軸負方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸正方向に延伸した後、放射素子１５ｂ２のｘ軸負方向側の辺のｙ軸負方向側の端部に接続される。線路１５ｆ１は、電極１５ａのｘ軸負方向側の辺のｙ軸正方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸負方向に延伸した後、放射素子１５ｃ１のｘ軸正方向側の辺のｙ軸正方向側の端部に接続される。線路１５ｆ２は、放射素子１５ｃ１のｘ軸負方向側の辺のｙ軸正方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸負方向に延伸した後、放射素子１５ｃ２のｘ軸正方向側の辺のｙ軸正方向側の端部に接続される。線路１５ｇ１は、電極１５ａのｘ軸負方向側の辺のｙ軸負方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸負方向に延伸した後、放射素子１５ｃ１のｘ軸正方向側の辺のｙ軸負方向側の端部に接続される。線路１５ｇ２は、放射素子１５ｃ１のｘ軸負方向側の辺のｙ軸負方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸負方向に延伸した後、放射素子１５ｃ２のｘ軸正方向側の辺のｙ軸負方向側の端部に接続される。

なお、線路１５ｄ１と線路１５ｆ１とは、２つの放射素子１５ｂ１，１５ｃ１を接続する１本の線路（以下「線路Ａ」とも記載する）と見做すことができる。同様に、線路１５ｅ１と線路１５ｇ１とは、２つの放射素子１５ｂ１，１５ｃ１を接続する１本の線路（以下、「線路Ｂ」とも記載する）と見做すことができる。この場合、電極１５ａは、２つの放射素子１５ｂ１，１５ｃ１の間に配置された電極であって、線路Ａ及び線路Ｂに接続された電極と見做すことができる。また、この場合、電極１５ａと線路Ａとの接続点は、電極１５ａのｙ軸正方向側の端部に位置し、電極１５ａと線路Ｂとの接続点は、電極１５ａのｙ軸負方向側の端部に位置していると見做すことができる。

なお、電極１５ａに接続された４つの線路１５ｄ１，１５ｅ１，１５ｆ１，１５ｇ１の電気長は、同じ放射素子に接続される２つの線路（例えば、放射素子１５ｂ１に接続される２つの線路１５ｄ１，１５ｅ１、或いは、放射素子１５ｃ１に接続される２つの線路１５ｅ１，１５ｆ１）の電気長の差がアンテナ装置１に入力される高周波電流の波長の整数倍になるように設定されている。ここで、線路１５ｄ１の電気長は、第１線路群に属する線路Ａを介して、電極１５ａのｘ軸正方向側の辺から、電極１５ａに隣接する放射素子１５ｂ１のｘ軸負方向側の辺に至る電流路の電気長と言い換えることができる。同様に、線路１５ｅ１の電気長は、第２線路群に属する線路Ｂを介して、電極１５ａのｘ軸正方向側の辺から、電極１５ａに隣接する放射素子１５ｂ１のｘ軸負方向側の辺に至る電流路の電気長と言い換えることができる。また、線路１５ｆ１の電気長は、第１線路群に属する線路Ａを介して、電極１５ａのｘ軸負方向側の辺から、電極１５ａに隣接する放射素子１５ｃ１のｘ軸正方向側の辺に至る電流路の電気長と言い換えることができる。同様に、線路１５ｇ１の電気長は、第２線路群に属する線路Ｂを介して、電極１５ａのｘ軸負方向側の辺から、電極１５ａに隣接する放射素子１５ｃ１のｘ軸正方向側の辺に至る電流路の電気長と言い換えることができる。また、第１線路群に属する線路のうち、電極１５ａに接続されていない線路である線路１５ｄ２，１５ｆ２の電気長、及び、第２線路群に属する線路のうち、電極１５ａに接続されていない線路である線路１５ｅ２，１５ｇ２の電気長は、それぞれ、アンテナ装置１に入力される高周波電流の波長の整数倍に設定されている。これにより、電極１５ａに高周波電流が誘導されると、４つの放射素子１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２に同相の電流が流れる。ただし、電極１５ａに接続された４つの線路１５ｄ１，１５ｅ１，１５ｆ１，１５ｇ１の電気長は、等しく設定されているほうが好ましい。

以上のように、アンテナ装置１は、（１）ｘｙ平面においてｘ軸に沿って並んだ４個の放射素子１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２からなる放射素子群と、（２）放射素子群に属し互いに隣接する２つの放射素子を接続する線路Ａ（線路１５ｄ１，１５ｆ１は線路Ａの一部），１５ｄ２，１５ｆ２からなる第１線路群と、（３）放射素子群に属し互いに隣接する２つの放射素子を接続する線路Ｂ（線路１５ｅ１，１５ｇ１は線路Ｂの一部），１５ｅ２，１５ｇ２からなる第２線路群と、を備えている。そして、放射素子群に属する各放射素子（例えば、放射素子１５ｂ１）と、当該放射素子を前記放射素子群に属し当該放射素子に隣接する放射素子（例えば、線路１５ｂ２）に接続する２つの線路であって、一方は前記第１線路群に属し他方は前記第２線路群に属する２つの線路（例えば、２つの線路１５ｄ２，１５ｅ２）との接続点は、ｙ軸に沿って並んでいる。更に、アンテナ装置１は、互いに隣接する２つの放射素子１５ｂ１，１５ｃ１の間に配置された電極１５ａ（特許請求の範囲における「媒介電極」の一例）と、開口１３ａが形成された導体膜１３（特許請求の範囲における「グランド層」の一例）を介して電極１５ａに対向する電極１１ａ（特許請求の範囲における「入力電極」の一例）と、を備えている。この電極１５ａは、第１線路群に属し、それらの放射素子１５ｂ１，１５ｃ１を接続する線路１５ｄ１，１５ｆ１、及び、第２線路群に属し、それらの放射素子１５ｂ１，１５ｃ１を接続する線路１５ｅ１，１５ｇ１に接続されている。

以上の構成により、アンテナ装置１においては、電極１５ａを介して放射素子１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２を間接的に励振することが可能である。この励振方法の詳細については、参照する図面を代えて後述する。

（放射素子の励振方法）
アンテナ装置１における放射素子１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２の励振方法について、図２を参照して説明する。図２は、アンテナ装置１の平面図である。

本実施形態に係るアンテナ装置１においては、電極１１ａに高周波電流を入力することによって、電極１５ａを介して放射素子１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２を間接的に励振する励振方法が採用されている。

すなわち、本励振方法においては、線路１１ｂを介して電極１１ａに高周波電流が入力される。そうすると、開口１３ａを介して電極１１ａと電磁気的に結合している電極１５ａに、電流が誘導される。そうすると、放射素子１５ｂ１には、線路１５ｄ１及び線路１５ｅ１を介して電極１５ａから逆相の電流が供給される。この際、線路１５ｄ１を介して電極１５ａから放射素子１５ｂ１に供給される電流と、線路１５ｅ１を介して電極１５ａから放射素子１５ｂ１に供給される電流とに関して、ｘ軸と平行な成分同士は互いに打ち消し合い、ｙ軸と平行な成分同士は、互いに強め合う。その結果、放射素子１５ｂ１には、或る半周期においては図２に白矢印で示すようにｙ軸正方向に向かい、次の半周期においては図２に黒矢印で示すようにｙ軸負方向に向かう電流が流れる。放射素子１５ｂ２についても、同様である。一方、放射素子１５ｃ１には、線路１５ｆ１及び線路１５ｇ１を介して電極１５ａから逆相の電流が供給される。この際、線路１５ｆ１を介して電極１５ａから放射素子１５ｃ１に供給される電流と、線路１５ｇ１を介して電極１５ａから放射素子１５ｃ１に供給される電流とに関して、ｘ軸と平行な成分同士は互いに打ち消し合い、ｙ軸と平行な成分同士は、互いに強め合う。その結果、放射素子１５ｃ１には、或る半周期においては図２に白矢印で示すようにｙ軸正方向に向かい、次の半周期においては図２に黒矢印で示すようにｙ軸負方向に向かう電流が流れる。放射素子１５ｃ２についても、同様である。

以上のように、本励振方法において、４つの放射素子１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２に誘導される電流の方向は、ｙ軸と平行な方向である。したがって、本実施形態に係る励振方法によれば、偏波面がｙｚ平面と平行な直線偏波（以下、「ｙ偏波」とも記載する）が４つの放射素子１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２の各々からｚ軸正方向に向かって放射される。

なお、アンテナ装置１おいては、放射素子群に属する各放射素子について、当該放射素子と第１線路群に属する線路との接続点は、当該放射素子のｙ軸正方向側の端部に設けられており、当該放射素子と第２線路群に属する線路との接続点は、当該放射素子のｙ軸負方向側の端部に設けられている。このため、より利得の高いアンテナ装置１を実現することが可能である。また、電極１５ａと第１線路群に属する線路１５ｄ１，１５ｆ１との接続点は、電極１５ａのｙ軸正方向側の端部に設けられており、電極１５ａと第２線路群に属する線路１５ｅ１，１５ｇ１との接続点は、電極１５ａのｙ軸負方向側の端部に設けられている。このため、より帯域の広いアンテナ装置１を実現することが可能である。

また、アンテナ装置１においては、第１線路群と第２線路群とが、電極１５ａの中心（放射素子群の中心に相当）を通るｘ軸と平行な直線に対して対称である。これにより、アンテナ装置１の偏波比及びクロストーク特性を改善することができる。また、アンテナ装置１においては、放射素子群、第１線路群、及び第２線路群を含む導体膜１５（特許請求の範囲における「導体パターン」の一例）が、電極１５ａの中心を通るｙ軸と平行な直線に対して対称である。これにより、アンテナ装置１の放射パターンの対称性を高めることができる。

（アンテナ装置の放射パターン）
アンテナ装置１の放射パターンについて、図３を参照して説明する。図３は、利得の方向依存性をグラフである。

図３においては、（１）ｙ偏波のｙｚ平面における利得の方向依存性、（２）ｙ偏波のｚｘ平面における利得の方向依存性、（３）ｘ偏波のｙｚ平面における利得の方向依存性、（４）ｘ偏波のｚｘ平面における利得の方向依存性を示している。いずれのグラフにおいても、横軸は、ｚ軸正方向との成す角を示し、縦軸は、利得を示す。

図３によれば、アレイ方向に垂直な方向、すなわち広角に利得を出したいｙｚ面の±５０度の角度範囲において、ｙ偏波の利得が０ｄＢ以上であり、ｘ偏波の利得が−２０ｄＢ以下であることが分かる。すなわち、ｙ偏波の選択的な放射に成功していることが分かる。

〔第２の実施形態〕
（アンテナ装置の構成）
本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置１’の構成について、図４を参照して説明する。図４は、本変形例に係るアンテナ装置１’の構成を示す分解斜視図である。

アンテナ装置１’は、前述したアンテナ装置１から第１導体層Ｌ１及び第１誘電体層Ｌ２を省略したものである。すなわち、アンテナ装置１’は、第２導体層Ｌ３、第２誘電体層Ｌ４、及び第３導体層Ｌ５により構成されている。

第２導体層Ｌ３は、グランド機能を担う導体層である。本実施形態において、第２導体層Ｌ３は、連続した１枚の導体膜１３’により実現されている。導体膜１３’の材料は、例えば、銅である。ただし、導体膜１３’の材料は、任意であり、これに限定されない。導体膜１３’は、開口１３ａが形成されていない点を除き、前述した導体膜１３と同様に構成されている。

第２誘電体層Ｌ４は、前述した第２導体層Ｌ３と後述する第３導体層Ｌ５との間に介在する誘電体層である。本実施形態において、第２誘電体層Ｌ４は、連続した１枚の誘電体基板１４’により実現されている。誘電体基板１４’の材料は、例えば、ＬＣＰである。ただし、誘電体基板１４’の層数及び材料は、任意であり、これに限定されない。なお、誘電体基板１４’は、前述した誘電体基板１４と同様に構成されている。

第３導体層Ｌ５は、放射機能を担う導体層である。本実施形態において、第３導体層Ｌ５は、連続した１枚の導体膜１５’に実現されている。導体膜１５’の材料は、例えば、銅である。ただし、導体膜１５’の材料は、任意であり、これに限定されない。

導体膜１５’は、５個の放射素子１５ｈ１〜１５ｈ５と、１０本の線路１５ｉ１〜１５ｉ５，１５ｊ１〜１５ｊ５と、として機能する。

５個の放射素子１５ｈ１〜１５ｈ５は、それぞれ、長方形の導体パターンである。放射素子１５ｈ１は、長辺がｙ軸と平行になるように、ｘｙ平面と平行な面内に配置されている。放射素子１５ｈ２は、長辺がｙ軸と平行になるように、ｘｙ平面と平行な面内において放射素子１５ｈ１のｘ軸正方向側に配置されている。放射素子１５ｈ３は、長辺がｙ軸と平行になるように、ｘｙ平面と平行な面内において放射素子１５ｈ２のｘ軸正方向側に配置されている。放射素子１５ｈ４は、長辺がｙ軸と平行になるように、ｘｙ平面と平行な面内において放射素子１５ｈ３のｘ軸正方向側に配置されている。放射素子１５ｈ５は、長辺がｙ軸と平行になるように、ｘｙ平面と平行な面内において放射素子１５ｈ４のｘ軸正方向側に配置されている。なお、本実施形態では、放射素子１５ｈ１〜１５ｈ５の長辺がｙ軸と平行になる構成を採用しているが、本発明は、これに限定されない。例えば、放射素子１５ｈ１〜１５ｈ５の長辺がｘ軸と平行になる構成を採用してもよい。

１０本の線路１５ｉ１〜１５ｉ５，１５ｊ１〜１５ｊ５は、それぞれ、帯状の導体パターンである。線路１５ｉ１は、放射素子１５ｈ１のｘ軸負方向側の辺のｙ軸正方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸負方向側に延伸する。線路１５ｉ２は、放射素子１５ｈ１のｘ軸正方向側の辺のｙ軸正方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸正方向側に延伸した後、放射素子１５ｈ２のｘ軸負方向側の辺のｙ軸正方向側の端部に接続される。線路１５ｉ３は、放射素子１５ｈ２のｘ軸正方向側の辺のｙ軸正方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸正方向側に延伸した後、放射素子１５ｈ３のｘ軸負方向側の辺のｙ軸正方向側の端部に接続される。線路１５ｉ４は、放射素子１５ｈ３のｘ軸正方向側の辺のｙ軸正方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸正方向側に延伸した後、放射素子１５ｈ４のｘ軸負方向側の辺のｙ軸正方向側の端部に接続される。線路１５ｉ５は、放射素子１５ｈ４のｘ軸正方向側の辺のｙ軸正方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸正方向側に延伸した後、放射素子１５ｈ５のｘ軸負方向側の辺のｙ軸正方向側の端部に接続される。線路１５ｊ１は、放射素子１５ｈ１のｘ軸負方向側の辺のｙ軸負方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸負方向側に延伸する。線路１５ｊ２は、放射素子１５ｈ１のｘ軸正方向側の辺のｙ軸負方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸正方向側に延伸した後、放射素子１５ｈ２のｘ軸負方向側の辺のｙ軸負方向側の端部に接続される。線路１５ｊ３は、放射素子１５ｈ２のｘ軸正方向側の辺のｙ軸負方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸正方向側に延伸した後、放射素子１５ｈ３のｘ軸負方向側の辺のｙ軸負方向側の端部に接続される。線路１５ｊ４は、放射素子１５ｈ３のｘ軸正方向側の辺のｙ軸負方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸正方向側に延伸した後、放射素子１５ｈ４のｘ軸負方向側の辺のｙ軸負方向側の端部に接続される。線路１５ｊ５は、放射素子１５ｈ４のｘ軸正方向側の辺のｙ軸負方向側の端部から、ｘｙ平面と平行な面内をｘ軸正方向側に延伸した後、放射素子１５ｈ５のｘ軸負方向側の辺のｙ軸負方向側の端部に接続される。

なお、高周波電流の電流源に接続される２つの線路１５ｉ１，１５ｊ１の電気長は、その差がアンテナ装置１’に入力される高周波電流の波長の整数倍になるように設定されている。また、それ以外の８つの線路１５ｉ２〜１５ｉ５，１５ｊ２〜１５ｊ５の電気長は、それぞれ、アンテナ装置１’に入力される高周波電流の波長の整数倍に設定されている。これにより、２本の線路１５ｉ１，１５ｊ１に高周波電流が誘導されると、５つの放射素子１５ｈ１〜１５ｈ５に同相の電流が流れる。

以上のように、アンテナ装置１’は、（１）ｘｙ平面においてｘ軸に沿って並んだ５個の放射素子１５ｈ１〜１５ｈ５からなる放射素子群と、（２）放射素子群に属し互いに隣接する２つの放射素子を接続する線路１５ｉ２〜１５ｉ５からなる第１線路群と、（３）放射素子群に属し互いに隣接する２つの放射素子を接続する線路１５ｊ２〜１５ｊ５からなる第２線路群と、を備えている。そして、放射素子群に属する各放射素子（例えば、放射素子１５ｈ３）と、当該放射素子を放射素子群に属し当該放射素子に隣接する放射素子（例えば、放射素子ｈ４）に接続する２つの線路であって、一方は前記第１線路群に属し他方は前記第２線路群に属する２つの線路（例えば、２つの線路１５ｉ４，１５ｊ４）との接続点は、ｙ軸に沿って並んでいる。更に、アンテナ装置１’は、放射素子群に属する放射素子の中で最もｘ軸負方向側に配置された放射素子１５ｈ１に接続された１対の線路１５ｉ１，１５ｊ１（特許請求の範囲における「入力線路」の一例）を備えている。そして、放射素子１５ｈ１と線路１５ｉ１との接続点と、放射素子１５ｈ１と線路１５ｊ１との接続点とは、ｙ軸に沿って並んでいる。

以上の構成により、アンテナ装置１’においては、放射素子１５ｈ１〜１５ｈ５を直接的に励振することが可能である。この励振方法の詳細については、参照する図面を代えて後述する。

（放射素子の励振方法）
アンテナ装置１’における放射素子１５ｈ１〜１５ｈ５の励振方法について、図５を参照して説明する。図５は、アンテナ装置１’の平面図である。

本実施形態に係るアンテナ装置１’においては、線路１５ｉ１，１５ｊ１に高周波電流を入力することによって、放射素子１５ｈ１〜１５ｈ５を直接的に励振する励振方法が採用されている。

すなわち、本励振方法においては、電流源から線路１５ｉ１，１５ｊ１に逆相の高周波電流が入力される。そうすると、放射素子１５ｈ１には、線路１５ｉ１及び線路１５ｊ１を介して逆相の電流が供給される。この際、線路１５ｉ１を介して放射素子１５ｈ１に供給される電流と、線路１５ｊ１を介して放射素子１５ｈ１に供給される電流とに関して、ｘ軸と平行な成分同士は互いに打ち消し合い、ｙ軸と平行な成分同士は、互いに強め合う。その結果、放射素子１５ｈ１には、或る半周期においては図５に黒矢印で示すようにｙ軸正方向に向かう電流が流れ、次の半周期においては図５に白矢印で示すようにｙ軸負方向に向かう電流が流れる。放射素子１５ｈ２〜１５ｈ５についても、同様である。

以上のように、本励振方法において、５つの放射素子１５ｈ１〜１５ｈ５に誘導される電流の方向は、ｙ軸と平行な方向である。したがって、本励振方法によれば、偏波面がｙｚ平面と平行な直線偏波（以下、「ｙ偏波」とも記載する）が５つの放射素子１５ｈ１〜１５ｈ５の各々からｚ軸正方向に向かって放射される。

なお、本実施形態に係るアンテナ装置１’おいては、放射素子群に属する各放射素子について、当該放射素子と第１線路群に属する線路との接続点は、当該放射素子のｙ軸正方向側の端部に設けられており、当該放射素子と第２線路群に属する線路との接続点は、当該放射素子のｙ軸負方向側の端部に設けられている。また、放射素子１５ｈ１と線路１５ｉ１との接続点は、放射素子１５ｈ１のｙ軸正方向側の端部に設けられており、放射素子１５ｈ１と線路１５ｊ１との接続点は、放射素子１５ｈ１のｙ軸負方向側の端部に設けられている。このため、より利得の高いアンテナ装置１’を実現することが可能である。
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。上述した各実施形態に開示された各技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。

１，１’ アンテナ装置
Ｌ１ 第１導体層
１１ａ 電極（入力電極）
１１ｂ 線路
Ｌ２ 第１誘電体層
Ｌ３ 第２導体層
Ｌ４ 第２誘電体層
Ｌ５ 第３導体層
１５ａ 電極（媒介電極）
１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２ 放射素子
１５ｄ１，１５ｄ２，１５ｅ１，１５ｅ２ 線路
１５ｆ１，１５ｆ２，１５ｇ１，１５ｇ２ 線路
１５ｈ１〜１５ｈ５ 放射素子
１５ｉ２〜１５ｉ５，１５ｊ２〜１５ｊ５ 線路
１５ｉ１，１５ｊ１ 線路（入力線路）

Claims (10)

1. 第１軸及び第２軸が張る平面において前記第１軸に沿って並んだ複数の放射素子からなる放射素子群と、
   前記放射素子群に含まれる前記複数の放射素子のうち互いに隣接する２つの放射素子を接続する線路からなる第１線路群と、
   前記放射素子群に含まれる前記複数の放射素子のうち互いに隣接する２つの放射素子を接続する線路からなる第２線路群と、を備えており、
   前記複数の放射素子に含まれる各放射素子と、当該放射素子を当該放射素子に隣接する放射素子に接続する２つの線路であって、一方は前記第１線路群に含まれ他方は前記第２線路群に含まれる２つの線路との接続点は、前記第２軸に沿って並んでおり、
   前記放射素子群に含まれる前記複数の放射素子のうち互いに隣接する２つの放射素子の間に配置された媒介電極であって、前記第１線路群に含まれ、当該２つの放射素子を接続する線路、及び、前記第２線路群に含まれ、当該２つの放射素子を接続する線路に接続された媒介電極と、
   開口が形成されたグランド層を介して前記媒介電極と対向する入力電極と、を更に備えている、
   ことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記第１軸と前記第２軸とが直交している、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第１線路群と前記第２線路群とは、前記放射素子群が配置される領域の中心を通り、前記第１軸に平行な直線に対して対称であり、
   前記第１線路群及び前記第２線路群は、それぞれ、前記中心を通り、前記第２軸に平行な直線に対して対称である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記複数の放射素子を構成する各放射素子について、当該放射素子と前記第１線路群に含まれる線路との接続点は、当該放射素子の前記第２軸正方向側の端部に設けられており、当該放射素子と前記第２線路群に含まれる線路との接続点は、当該放射素子の前記第２軸負方向側の端部に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアンテナ装置。
5. 前記第１線路群に含まれる線路のうち、前記媒介電極に接続されていない線路の電気長、及び、前記第２線路群に含まれる線路のうち、前記媒介電極に接続されていない線路の電気長は、それぞれ、当該アンテナ装置に入力される高周波電流の波長の整数倍に設定されており、
   前記第１線路群に含まれる線路を介して、前記媒介電極の前記第１軸正方向側の辺から、前記放射素子群に含まれる前記複数の放射素子のうち、前記媒介電極の前記第１軸正方向側に隣接する放射素子の前記第１軸負方向側の辺に至る電流路の電気長と、前記第２線路群に含まれる線路を介して、前記媒介電極の前記第１軸正方向側の辺から、当該隣接する放射素子の前記第１軸負方向側の辺に至る電流路の電気長との差、
   及び、
   前記第１線路群に含まれる線路を介して、前記媒介電極の前記第１軸負方向側の辺から、前記放射素子群に含まれる前記複数の放射素子のうち、前記媒介電極の前記第１軸負方向側に隣接する放射素子の前記第１軸正方向側の辺に至る電流路の電気長と、前記第２線路群に含まれる線路を介して、前記媒介電極の前記第１軸負方向側の辺から、当該隣接する放射素子の前記第１軸正方向側の辺に至る電流路の電気長との差が、前記波長の整数倍になるように設定されている、
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のアンテナ装置。
6. 前記媒介電極と前記第１線路群に含まれる線路との接続点は、前記媒介電極の前記第２軸正方向側の端部に設けられており、前記媒介電極と前記第２線路群に含まれる線路との接続点は、前記媒介電極の前記第２軸負方向側の端部に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のアンテナ装置。
7. 前記放射素子群、前記第１線路群、前記第２線路群、及び、前記媒介電極を含む導体パターンは、前記媒介電極の中心を通り、前記第２軸に平行な直線に対して対称である、
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項の何れか１項に記載のアンテナ装置。
8. 第１軸及び第２軸が張る平面において前記第１軸に沿って並んだ複数の放射素子からなる放射素子群と、
   前記放射素子群に含まれる前記複数の放射素子のうち互いに隣接する２つの放射素子を接続する線路からなる第１線路群と、
   前記放射素子群に含まれる前記複数の放射素子のうち互いに隣接する２つの放射素子を接続する線路からなる第２線路群と、を備えており、
   前記複数の放射素子を構成する各放射素子と、当該放射素子を当該放射素子に隣接する放射素子に接続する２つの線路であって、一方は前記第１線路群に含まれ他方は前記第２線路群に含まれる２つの線路との接続点は、前記第２軸に沿って並んでおり、
   前記放射素子群に含まれる前記複数の放射素子の中で最も第１軸負方向側に配置された放射素子に接続された第１入力線路及び第２入力線路を更に備えており、
   当該放射素子と前記第１入力線路との接続点と、当該放射素子と前記第２入力線路との接続点とが、前記第２軸に沿って並んでいる、
   ことを特徴とするアンテナ装置。
9. 前記第１線路群に含まれる各線路の電気長、及び、前記第２線路群に含まれる各線路の電気長は、それぞれ、当該アンテナ装置に入力される高周波電流の波長の整数倍に設定されており、
   前記第１入力線路の電気長、及び、前記第２入力線路の電気長は、その差が前記波長の整数倍になるように設定されている、
   ことを特徴とする請求項８に記載のアンテナ装置。
10. 前記放射素子群に含まれる前記複数の放射素子の中で最も第１軸負方向側に配置された放射素子について、当該放射素子と前記第１入力線路との接続点は、当該放射素子の前記第２軸正方向側の端部に設けられており、当該放射素子と前記第２入力線路との接続点は、当該放射素子の前記第２軸負方向側の端部に設けられている、
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載のアンテナ装置。

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