WO2015118586A1 - アンテナ装置 - Google Patents

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嘉晃 笠原
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日本電気株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/22—Longitudinal slot in boundary wall of waveguide or transmission line
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0086—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices having materials with a synthesized negative refractive index, e.g. metamaterials or left-handed materials

Definitions

  • phase matching condition between the electromagnetic wave propagating in the transmission line and the electromagnetic wave that can propagate in the air is satisfied.
  • the electromagnetic wave propagating in the transmission line is efficiently radiated (leaked) into the air.
  • This frequency band is particularly called a fast wave region.
  • a right-handed left-handed transmission line composed of a waveguide and a slit becomes a fast wave region, for example, in the vicinity of the zeroth-order resonance frequency (around the frequency at which the phase velocity becomes zero), and can efficiently radiate electromagnetic waves into space. it can.
  • an equivalent circuit per unit length is generally described only by the inductance of the series portion and the capacitance of the shunt portion.
  • the unit in addition to the inductance L 3 of the series part and the capacitances C 1 and C 2 of the shunt part, the unit further includes inductances L 1 and L 2 in the shunt part. An equivalent circuit per length is described.
  • the electromagnetic wave radiation efficiency in the case where seven unit structures 106A having openings 105A having an opening 802 having a length L of 1.8 mm are arranged is shown by a thin solid line graph.
  • the radiation efficiency of electromagnetic waves when seven unit structures 106B having 3.6 mm openings 105A are arranged is shown by a thin solid line graph, and seven unit structures 106C having 4.5 mm openings 105A are arranged. In this case, the radiation efficiency of the electromagnetic wave is shown by a thin line graph.
  • the adjustment parameters in the case of the opening 105 having a complicated shape as described above are the length of the opening that does not radiate radio waves due to interference, and the waveguide width (the first conductor connecting portion 103 and the second conductor). It can be easily assumed that the distance between the connecting portions 104) or the length of the unit structures 106 in the arrangement direction.
  • FIG. 14 is a schematic diagram for explaining an example of a structure different from that in FIG. 1 of the antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 14 An example using a chip capacitance 1401 is shown.
  • the capacitance value of the chip capacitance 1401 is made larger. It is necessary. For this reason, in the example shown in FIG. 15, the opening 105A1, the opening 105B1, the opening 105C1, and the three unit structure 106 are provided for the purpose of compensating for the decrease in the capacitance value due to the shortening of the length of the opening 105.
  • the chip capacitance 1401A1 is attached near the end of the opening 105A1, and in the unit structure 106B1 with the next longest opening 105, the center of the opening 105B1 is attached.
  • the chip capacitance 1401B1 is attached a little closer, and in the unit structure 106C1 having the shortest opening 105, the chip capacitance 1401C1 is attached near the center of the opening 105C1.
  • FIG. 16 is a schematic diagram for explaining an example of a structure different from the case of the antenna device of the first embodiment shown in FIGS. 1, 14, and 15, and a unit structure 106 having a linear opening 105.
  • a conductor patch for example, a rectangular planar island-shaped conductor 1601 is attached near the center of the opening 105 so as to face the first planar conductor 101.
  • An example of forming components is shown.
  • an antenna configured by arranging nine unit structures 106 each having a linear opening 105 along the y-axis direction.
  • 106A1, unit structure 106B1 having opening 105B1 having the next longest length of opening 105, and unit structure 106C1 having opening 105C1 having the shortest length of opening 105 are sequentially arranged along the y-axis direction. Yes.
  • the island-shaped conductor 1601A having the smallest area is attached, and in the opening 105B1 of the unit structure 106B1 having the next longest opening 105, The island-shaped conductor 1601B having the next smallest area is attached, and the island-shaped conductor 1601C having the largest area is attached to the opening 105C1 of the unit structure 106C1 having the shortest opening 105.
  • the change in the capacitance value due to the change in the length of the opening 105 can be corrected. It becomes possible.
  • FIG. 17 is a schematic diagram for explaining a configuration example when one end portion of the island-shaped conductor 1601 is electrically connected to the first planar conductor 101 in the antenna device according to the first embodiment.
  • a third conductor connecting portion 1701 is further connected to one end portion in the y-axis direction of the island-shaped conductor 1601 to be attached as an adjustment parameter of the unit structure 106 having the linear opening 105, and the island-shaped conductor An example in which one end of 1601 is electrically connected to the first planar conductor 101 is shown.
  • the third conductor connecting portion 1701 is configured by a conductor post or a conductor post row.
  • the island-shaped conductor 1601 connected to the third conductor connecting portion 1701 disposed near the center of the opening 105 so as to straddle the opening 105 is similar to the case of FIG. It may be arranged on the side or on the lower side. Even when the island-shaped conductor 1601 to which the third conductor connection portion 1701 is connected is used, the attachment position of the chip capacitance 1401 to the opening 105 in the first modification of the first embodiment is You may apply the adjustment parameter based on the completely same principle as the case where it changes according to length.
  • the linear opening 105 is formed in a direction orthogonal to the arrangement direction of the unit structures 106, that is, y, as in FIGS. 14 and 15 of the first modification and FIGS. 16 and 17 of the second modification.
  • the example is formed in the x-axis direction orthogonal to the axial direction.
  • the linear opening 105 is not limited to the direction orthogonal to the arrangement direction of the unit structures 106, and the linear opening 105 is set in advance from the arrangement direction of the unit structures 106. It may be formed by inclining at a certain angle.
  • FIG. 18 is a schematic diagram for explaining an example of the structure of the antenna device according to the first embodiment which is further different from that in FIGS. 1 and 14 to 17, and a unit structure having a linear opening 105.
  • a conductor patch for example, a strip-shaped island-shaped conductor 1601 is attached near the center of the opening 105 so as to face the first planar conductor 101, and the strip-shaped island-shaped conductor 1601 and the first
  • an open stub is formed by attaching a third conductor connecting portion 1701 that electrically connects the planar conductor 101 to form a capacitance component.
  • the opening 105A1, the opening 105B1, the opening 105C1, and the three unit structure 106 are compensated for the decrease in the capacitance value due to the shortening of the length of the opening 105.
  • the length of the opening 105 is shortened, one end connected to the third conductor connecting portion 1701 is provided in the vicinity of the opening 105 so that the effective capacitance value of the formed capacitance component gradually increases.
  • the length of the arranged island-shaped conductor 1601 in the y-axis direction is gradually changed to a longer length.
  • the third conductor connecting portion 1701 is configured by a conductor post row.
  • the arrangement position of the island-shaped conductor 1601 to which the third conductor connection portion 1701 is connected is not limited to the vicinity of the center of the opening portion 105, and the third conductor connection portion 1701 is set according to the length of the opening portion 105.
  • the change in the characteristics of the unit structure 106 due to the change in the length of the opening 105 may be corrected by adjusting the position of the island-shaped conductor 1601 connected to the opening 105 on the opening 105.
  • the island-shaped conductor 1601 differs depending on the length of the opening 105 as in the case of FIG.
  • the shape and length may be sufficient, and the same shape and length may be sufficient regardless of the length of the opening 105.
  • the opening 802 that contributes to the electromagnetic wave radiation of the opening 105 is the arrangement direction of the unit structures 106, that is, the power propagation direction of the waveguide that constitutes the antenna.
  • the case where it is formed in the x-axis direction orthogonal to the axial direction has been described.
  • the polarization in the power propagation direction (y-axis direction) of the waveguide is radiated.
  • the antenna device according to the present invention is not limited to such a case.
  • the shape of the opening 105 is formed in a meander shape, as shown in FIG.
  • the opening 802 that contributes to the radiation of the opening 105 is an arrangement direction of the unit structures 106, that is, a waveguide constituting an antenna.
  • a configuration that is inclined in the x-axis direction by a preset angle with respect to the y-axis direction, which is the line longitudinal direction, may be employed.
  • FIG. 19 is a schematic view showing an example different from FIG. 2 of the plan view of the antenna device according to the first embodiment.
  • a case is shown in which the tube is inclined at 45 degrees in the x-axis direction from the y-axis direction, which is the power propagation direction of the tube.
  • the polarization of the electromagnetic wave radiated from the antenna device having the opening 105 having such an inclination becomes a polarization inclined by 45 degrees from the y-axis direction to the x-axis direction according to the inclination angle of the opening 105.
  • the waveguide 100B shows a case where the waveguide 100B is arranged at the same angle in the opposite direction to the inclination of the opening 105 in the upper waveguide 100A, that is, when it is inclined by ⁇ 45 degrees from the y-axis direction to the x-axis direction. Yes.
  • the impedance converter in the antenna device according to the first embodiment is the same as in the case of a normal antenna device. It is desirable to perform impedance conversion using For example, when forming a waveguide portion using a dielectric substrate, impedance conversion using a matching circuit using chip components, impedance conversion using a stub, impedance conversion using a quarter wavelength line, etc. Alternatively, for example, an impedance conversion method as shown in FIG. 21 may be adopted.
  • FIG. 21 is a schematic diagram showing an example of the case where impedance conversion is performed in the antenna device in which the waveguide portion is formed using the dielectric substrate. The antenna device described in the first embodiment and FIG. An example in which impedance conversion is performed by inserting a funnel-shaped tapered line 2101 between the microstrip line is shown.
  • the shape of the opening 105 is changed so as to compensate for the change in the power radiation amount due to the change in the power propagation amount in the transmission line.
  • the unit structures 106 thus arranged are arranged along the power propagation direction (y-axis direction).
  • the amount of power propagating in the transmission line gradually decreases as it propagates.
  • the opening 105A2, the opening 105B2, and the opening 105C2 are formed so as to become gradually longer, thereby increasing the radiation efficiency per antenna length. The amount of power reduction is compensated.
  • the length of the opening 802 that contributes to the emission of electromagnetic waves increases from the both ends of the antenna at the power input end and the power output end toward the center of the antenna. It is comprised so that it may become long gradually. Therefore, the amount of power radiation per antenna length can be controlled in a Gaussian distribution such that the vicinity of the center of the antenna has a peak.
  • a directivity pattern without side lobes can be realized by determining the input power ratio of each antenna element according to a Gaussian distribution (binary distribution).
  • the configuration of the third embodiment as illustrated in FIG. 23 can realize a leaky wave antenna having a power radiation amount distribution close to a Gaussian distribution even in the leaky wave antenna.
  • an antenna device with a low sidelobe level can be realized.

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguides (AREA)

Abstract

　第１の平面導体（１０１）、第１の平面導体（１０１）に対向するように配置した第２の平面導体（１０２）、第１の平面導体（１０１）と第２の平面導体（１０２）とを接続する第１の導体接続部（１０３）、第１の平面導体（１０１）と第２の平面導体（１０２）とを第１の導体接続部（１０３）とは別の位置で接続する第２の導体接続部（１０４）、第１の導体接続部（１０３）と第２の導体接続部（１０４）との間に挟まれて第１の平面導体（１０１）上に設けられた開口部（１０５）を含んで構成された単位構造（１０６）を、第１の導体接続部（１０３）と第２の導体接続部（１０４）とを結ぶ線分に対して垂直な方向に複数個配列し、かつ、複数個の単位構造（１０６）のうち、少なくとも２種以上の形状が異なる開口部（１０５Ａ、１０５Ｂ、…）それぞれが存在する単位構造（１０６Ａ、１０６Ｂ、…）を含んで構成する。

Description

アンテナ装置
　本発明は、アンテナ装置に関し、特に、漏れ波アンテナを構成するアンテナ装置に関する。
　電磁波の波長よりも十分に小さな周期的な構造を形成して成る「メタマテリアル」を用いたアプリケーションの１つとして、右手系左手系複合線路を用いた漏れ波アンテナが提案されている。右手系左手系複合線路は、右手系の特性を有する通常のホスト線路に対して、ホスト線路のシリーズ部分にキャパシタンス成分を、シャント部分にインダクタンス成分を導入することにより実現することができる。
　例えば、特許文献１の米国特許第７,５９２,９５７号明細書“ANNTENNAS　BASED　ON　METAMATERIAL　STRUCTURES”に記載の構造では、マイクロストリップラインをホスト線路として、マイクロストリップラインに対して、”Cell　Conductive　Patch”（導体パッチ）の間のキャパシタンスと、“Cell　Conductive　Via”（導体ビア）によるインダクタンスとを導入することにより、右手系左手系複合（ＣＲＬＨ：Composite　Right/Left-Handed）線路を実現している。
　右手系左手系複合線路においては、線路内を伝搬する電磁波が自由空間に存在し得る電磁波モードと位相整合条件を満たす周波数帯において、線路内から電磁波が自由空間へ漏れ出すため、漏れ波アンテナとして振る舞う。漏れ波アンテナは、通常の共振アンテナと比較して、広帯域な周波数領域において電波を効率良く放射することができる。また、右手系左手系複合線路を用いた漏れ波アンテナは、周波数により、電波の放射方向を、電力伝搬方向に対して、前方から後方まで、広い角度に放射することができるといった特徴を有している。
米国特許第７,５９２,９５７号明細書（ｐ４－ｐ９）
　しかしながら、前記特許文献１に記載のように、ホスト線路としてマイクロストリップラインを用いた右手系左手系複合線路による漏れ波アンテナの場合は、単位長当たりの電波放射量の制御が困難であるという課題がある。
　つまり、前記特許文献１に記載の漏れ波アンテナにおいては、マイクロストリップラインの側面や、“Cell　Conductive　Patch”（導体パッチ）間の空隙から電波が放射される。また、周波数に応じて、電流が強く流れる箇所や電場が強く生じる箇所が変化していくことが原因となって、電波の放射箇所も周波数が変化するにつれて変化してしまう。そのため、電磁波の放射箇所を特定することができず、電波放射量を制御することが困難になる。
　電波放射量の制御の困難さから生じる問題の１つとして、形成されるビームの歪みがある。漏れ波アンテナにおいては、漏れ波アンテナ中を電磁波が伝搬するにつれて、電磁波が空間中に放射されるため、漏れ波アンテナ中の電力は減少していく。そのため、従来技術のように、アンテナを構成する構成要素となる各々の単位構造が同一の放射効率を持った漏れ波アンテナの場合には、電磁波の放射量が、電力入力側では大きく、電力出力側では小さくなってしまう。そのため、形成されるビームは、歪んだものとなってしまう。
（本発明の目的）
　本発明は、前述のような課題を考慮してなされたものであり、アンテナ長さ当たりの電波放射量が制御され、アンテナ長さ当たりの電波放射効率が異なる箇所を有している漏れ波アンテナを実現するアンテナ装置、配線基板および電子装置を提供することを、その目的としている。
　前述の課題を解決するため、本発明によるアンテナ装置は、主に、次のような特徴的な構成を採用している。
　本発明によるアンテナ装置は、
　第１の平面導体と、
　前記第１の平面導体に対向するように設けられた第２の平面導体と、
　前記第１の平面導体と前記第２の平面導体とを接続する第１の導体接続部と、
　前記第１の導体接続部とは別の位置に設けられて、前記第１の平面導体と前記第２の平面導体とを接続する第２の導体接続部と、
　前記第１の平面導体上の領域であって、前記第１の導体接続部と前記第２の導体接続部との間に挟まれた領域に設けられた開口部と
　を少なくとも備えた単位構造を構成要素とし、
　前記単位構造を複数個有するアンテナ装置であって、
　複数個の前記単位構造は、
　前記第１の導体接続部と前記第２の導体接続部とを結ぶ線分方向に対して垂直な方向に、前記単位構造の第１の平面導体および第２の平面導体が、おのおの１つの平面を形成するように配列され、
　かつ前記開口部の形状を異にするものを少なくとも２種以上含む
　ことを特徴とする。
　本発明のアンテナ装置によれば、ホスト線路として、第１の平面導体、第２の平面導体、第１の導体接続部および第２の導体接続部により構成される導波管を用い、該導波管に開口部すなわちスリットを設けてホスト線路のシリーズ部分にキャパシタンス成分を導入し、かつ、１つのホスト線路中に形状が異なるスリットを有する構造とすることにより、アンテナ長さ当たりの電波放射量が制御され、アンテナ長さ当たりの電波放射効率が異なる部分を有している漏れ波アンテナを実現することができる。
本発明の第１の実施形態におけるアンテナ装置の斜視図の一例を示す模式図である。 図１のアンテナ装置の平面図の一例を示す模式図である。 図１のアンテナ装置の断面図の一例を示す模式図である。 図１のアンテナ装置の第１の導体接続部と第２の導体接続部とを導体ポスト列により構成した場合における断面図の一例を示す模式図である。 図１ないし図４に示した第１の実施形態のアンテナ装置における第１の導体接続部と第２の導体接続部と第１の導体接続部と第２の導体接続部とにより形成される導波管の等価回路を示す回路図である。 図１ないし図４に示した第１の実施形態のアンテナ装置の構成単位となる単位構造が開口部を有している場合の等価回路の一例を示す回路図である。 図１ないし図４に示した第１の実施形態のアンテナ装置の動作原理の一例を説明するための説明図である。 第１の実施形態におけるアンテナ装置の動作原理の一例を説明するための模式図である。 第１の実施形態におけるアンテナ装置の電磁波の放射効率の解析結果の一例を示すグラフである。 第１の実施形態におけるアンテナ装置の電磁波の放射効率の解析を行うための電磁界解析モデルの一例を示す模式図である。 第１の実施形態におけるアンテナ装置の動作原理の一例をさらに説明するための説明図である。 第１の実施形態におけるアンテナ装置の動作原理の一例を図１１の場合とは別の角度からさらに説明するための説明図である。 第１の実施形態におけるアンテナ装置の動作原理の一例を図１１の場合とは別の角度からさらに説明するための説明図である。 第１の実施形態におけるアンテナ装置の図１の場合とは異なる構造の一例を説明するための模式図である。 第１の実施形態におけるアンテナ装置の図１４の場合とは異なるチップキャパシタンスの取り付け位置の一例を説明するための模式図である。 第１の実施形態におけるアンテナ装置の図１、図１４、図１５の場合とは異なる構造の一例を説明するための模式図である。 第１の実施形態におけるアンテナ装置において、島状導体の一方の端部を第１の平面導体と電気的に接続する場合の構成例を説明するための模式図である。 第１の実施形態におけるアンテナ装置の図１、図１４ないし図１７の場合とはさらに異なる構造の一例を説明するための模式図である。 第１の実施形態におけるアンテナ装置の平面図の図２とは異なる例を示す模式図である。 第１の実施形態におけるアンテナ装置の平面図の図１９とは異なる例を示す模式図である。 誘電体基板を用いて導波管部を形成するアンテナ装置においてインピーダンス変換を行う場合の一例を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態におけるアンテナ装置の平面図の一例を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態におけるアンテナ装置の平面図の一例を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態におけるアンテナ装置の平面図の他の例を示す模式図である。
　以下、本発明によるアンテナ装置の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以下の説明においては、本発明によるアンテナ装置について説明するが、かかるアンテナ装置を配線基板上に実装するようにしても良いし、あるいは、かかるアンテナ装置を用いて電子装置を構成するようにしても良いことは言うまでもない。また、以下の説明において用いる図面については、複数の図面に共通して現れる構成要素は、共通の符号を付して、適宜説明を省略することにするが、各図面は本発明の実施形態の一例を例示するものであり、本発明を限定するものでないことも言うまでもない。
（本発明の特徴）
　本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、アンテナ装置のホスト線路として導波管を用い、該導波管を構成する複数の単位構造ごとにスリットを設けてホスト線路のシリーズ部分にキャパシタンス成分を複数個導入し、かつ、１つのホスト線路中にスリット形状が異なるスリットを少なくとも２個以上有する構造とすることにより、アンテナ長さ当たりの電波放射量が制御され、アンテナ長さ当たりの電波放射効率が異なる部分を有している漏れ波アンテナを実現することを主要な特徴としている。
　より具体的には、本発明は、第１の平面導体と、前記第１の平面導体に対向すするように設けられた第２の平面導体と、前記第１の平面導体と前記第２の平面導体とを接続する第１の導体接続部と、前記第１の導体接続部とは別の位置に設けられて、前記第１の平面導体と前記第２の平面導体とを接続する第２の導体接続部と、前記第１の導体接続部と前記第２の導体接続部との間に挟まれて前記第１の平面導体上に設けられた開口部と、を少なくとも備えた単位構造を構成要素とし、前記単位構造を複数個有するアンテナ装置であって、複数個の前記単位構造は、前記第１の導体接続部と前記第２の導体接続部とを結ぶ線分方向に対して垂直な方向に、前記単位構造の第１の平面導体および第２の平面導体が、おのおの１つの平面を形成するように配列され、かつ前記開口部の形状を異にするものを少なくとも２種以上含むことを主要な特徴としている。なお、前記第１の平面導体、前記第２の平面導体、前記第１の導体接続部、および、前記第２の導体接続部により、導波管が構成されることになる。
　つまり、本発明に係るアンテナ装置は、ホスト線路として、前記第１の平面導体、前記第２の平面導体、前記第１の導体接続部および前記第２の導体接続部により構成される導波管を用いること、該導波管に開口部すなわちスリットを設けてホスト線路のシリーズ部分にキャパシタンス成分を導入すること、および、１つのホスト線路中に形状が異なるスリットを少なくとも２種以上有する構造とすることにより、前述したように、アンテナ長さ当たりの電波放射量が制御され、アンテナ長さ当たりの電波放射効率が異なる部分を有している漏れ波アンテナを実現することができる点に主要な特徴がある。
　なお、本発明においては、かくのごときアンテナ装置を実装した配線基板として提供することも可能であるし、また、かくのごときアンテナ装置を備えた電子装置として提供することも勿論可能である。
　本発明が、どのように作用し、漏れ波アンテナにおいて長さ当たりの放射効率の制御を可能にしているかという点について、以下にさらに説明する。ホスト線路である導波管は、一般に、ＴＥＭ波（Transverse　Electric　Magnetic　Wave）が伝搬するようなマイクロストリップ線路に代表される多導体から構成される伝送線路とは異なり、元来、シャント部分にインダクタンス成分を有している、そのため、特定の周波数以下においては、電磁波が導波管中を伝搬しなくなるが、この特定周波数をカットオフ周波数と称している。このカットオフ周波数は、導波管が、シャント部分にインダクタンス成分を有していることが原因となって生じている。したがって、導波管は、元来シャント部分にインダクタンス成分を有しているため、シリーズ部分にキャパシタンスを導入するだけで、左手系右手系複合線路として動作するようになる。本発明においては、シリーズ部分のキャパシタンスを、導波管にスリットすなわち開口部を設けることによって実現している。
　また、伝送線路内の電磁波の位相速度が空気中を伝搬する電磁波の位相速度よりも速い条件下においては、伝送線路内を伝搬する電磁波と空気中を伝搬し得る電磁波との位相整合条件が満たされて、伝送線路内を伝搬する電磁波は、効率良く空気中に放射される（漏れ出す）。この周波数帯を特にファストウェーブ領域と称している。導波管とスリットとにより構成される右手系左手系伝送線路は、例えば０次共振周波数付近（位相速度がゼロとなる周波数付近）においてファストウェーブ領域となり、電磁波を効率良く空間に放射することができる。
　また、導波管とスリットとにより構成された右手系左手系複合線路による漏れ波アンテナにおいては、導波管内を伝搬する電磁波が、外部空間へと漏れることができるのは、スリットの箇所だけである。そのため、導波管に設けられたスリットの形状を、漏れ波アンテナを構成する単位構造の単位で異なる形状とすることによって、アンテナ長さ当たりの電波放射効率を制御することが可能となる。
［第１の実施形態］
　次に、本発明に係るアンテナ装置の第１の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
（第１の実施形態におけるアンテナ装置の構造）
　まず、本発明に係るアンテナ装置の第１の実施形態の構造について、図１ないし図３に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態におけるアンテナ装置の斜視図の一例を示す模式図であり、図２は、図１のアンテナ装置の平面図の一例を示す模式図であり、図３は、図１のアンテナ装置の断面図の一例を示す模式図である。
　図１ないし図３それぞれに示すように、本第１の実施形態におけるアンテナ装置は、第１の平面導体１０１、第２の平面導体１０２、第１の導体接続部１０３、第２の導体接続部１０４、開口部１０５により構成される単位構造１０６を有しており、該単位構造１０６が、第１の導体接続部１０３と第２の導体接続部１０４とを結ぶ線分方向（ｘ軸方向）に対して垂直な方向（ｙ軸方向）に複数個配列される（図１ないし図３には９個配列されている例を示している）ことにより、本発明に係るアンテナ装置が実現される。
　第１の平面導体１０１と第２の平面導体１０２とは、互いに異なる層に配置され、第１の平面導体１０１と第２の平面導体１０２とは、誘電体１０７を挟んで互いに対向するように表面側と裏面側とに配置されている。該アンテナ装置を板金等の技術を用いて作成した場合には、誘電体１０７は空気であることも想定される。ここで、第１の平面導体１０１の表面に対して垂直な方向すなわち図２の紙面に垂直な方向であるｚ軸方向に、本第１の実施形態におけるアンテナ装置を観察すると、第１の平面導体１０１と第２の平面導体１０２とは、少なくとも一部が互いに重なり合っていることが必要である。
　第１の導体接続部１０３は、第１の平面導体１０１と第２の平面導体１０２とを電気的に接続している。第２の導体接続部１０４は、第１の導体接続部１０３とは異なる位置で第１の平面導体１０１と第２の平面導体１０２とを電気的に接続している。図１ないし図３に示す例においては、第１の導体接続部１０３が単位構造１０６の下辺近傍の位置に、第２の導体接続部１０４が単位構造１０６の上辺近傍の位置に、それぞれが互いに対向するように配置されて、第１の平面導体１０１と第２の平面導体１０２とを電気的に接続している。また、図１ないし図３に示す例においては、第１の導体接続部１０３、第２の導体接続部１０４を、板状の導体を用いて構成している例を示している。
　なお、図３のアンテナ装置の断面図は、第１の平面導体１０１と第２の平面導体１０２との間におけるｘｙ断面を示す図（第１の平面導体１０１の裏面側を垂直な方向にすなわちｚ軸方向に眺めた場合の断面図）であり、前述のように、第１の導体接続部１０３、第２の導体接続部１０４との双方が板状の導体を用いて構成されている様子を示している。ただし、誘電体１０７に示すような誘電体基板を用いて本発明に係るアンテナ装置を実現する際には、例えば、図４に示すように、第１の導体接続部１０３と第２の導体接続部１０４とを導体ポスト列を用いて構成するようにしても良い。図４は、図１のアンテナ装置の第１の導体接続部１０３と第２の導体接続部１０４とを導体ポスト列により構成した場合における断面図の一例を示す模式図であり、第１の平面導体１０１と第２の平面導体１０２との間におけるｘｙ断面上の位置から第１の平面導体１０１の裏面側を眺めた場合の一例を図示している。なお、導体ポスト列を用いる場合、図４には、第１の導体接続部１０３と第２の導体接続部１０４との両方に導体ポスト列を用いる場合を示しているが、いずれか一方のみを導体ポスト列を用いて形成するようにしても構わない。
　開口部１０５は、第１の平面導体１０１上の領域において、第１の導体接続部１０３と第２の導体接続部１０４とに挟まれた領域に設けられる。図１ないし図４に示す例においては、ミアンダ状の形状（すなわちジグザグ形状）から成る開口部１０５の例を記載しているが、開口部１０５の形状は、本発明に係るアンテナ装置を所望の周波数で動作させるために必要なキャパシタンス値が確保できれば、如何なる形状であっても良く、形状の詳細は問わない。
　アンテナ装置の構成要素として基本構成単位となる単位構造１０６は、前述のように、第１の平面導体１０１、第２の平面導体１０２、第１の導体接続部１０３、第２の導体接続部１０４、開口部１０５を少なくとも含んで構成される。本第１の実施形態におけるアンテナ装置では、図１ないし図４に示すように、複数個の単位構造１０６は、第１の導体接続部１０３と第２の導体接続部１０４とを結ぶ線分方向（図１ないし図４のｘ軸方向）に対して垂直な方向（図１ないし図４のｙ軸方向）に、第１の平面導体１０３および第２の平面導体１０４が、おのおの１つの平面を形成するように配列されている。単位構造１０６には、開口部１０５の形状を互いに異にする複数種類（本実施の形態では３種類）がある。開口部１０５の形状を異にする複数種類の単位構造１０６があることは、本第１の実施の形態のアンテナ装置の一つの特徴である。本実施形態のアンテナ装置では、単位構造１０６には、単位構造１０６Ａ、単位構造１０６Ｂおよび単位構造１０６Ｃの３種がある。単位構造１０６Ａ、１０６Ｂおよび１０６Ｃの開口部１０５は、それぞれ開口部１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃであり、形状を互いに異にする。これらの単位構造１０６の開口部１０５の形状の違いにより、アンテナ長さ当たりの放射効率が制御されることになる。
（第１の実施形態におけるアンテナ装置の構造の基本的な動作原理とその効果）
　次に、図１ないし図４に示した第１の実施形態におけるアンテナ装置の基本的な動作原理について、まず説明する。図１ないし図４に示した第１の実施形態におけるアンテナ装置においては、第１の平面導体１０１と、第２の平面導体１０２と、第１の導体接続部１０３と、第２の導体接続部１０４とによって、導波管が形成されている。該導波管は、図５に示す等価回路によって記述することができる。ここで、図５は、図１ないし図４に示した第１の実施形態のアンテナ装置における第１の平面導体１０１と第２の平面導体１０２と第１の導体接続部１０３と第２の導体接続部１０４とにより形成される導波管から開口部１０５を除いた場合の等価回路を示す回路図である。
　導波管とは異なる通常の多導体によって構成される伝送線路の場合は、一般に、シリーズ部分のインダクタンスと、シャント部分のキャパシタンスとのみにより、単位長当たりの等価回路が記述される。一方、導波管においては、図５に示すように、シリーズ部分のインダクタンスＬ３、シャント部分のキャパシタンスＣ１、Ｃ２に加えて、さらにシャント部分にインダクタンスＬ１、Ｌ２を含む形で単位長当たりの等価回路が記述される。
　さらに、本第１の実施形態におけるアンテナ装置の構成要素である単位構造１０６においては、前記導波管を構成する導体（すなわち第１の平面導体１０１）に、開口部１０５を形成して、導波管のシリーズ部分にもキャパシタンス成分を導入している。そのため、本第１の実施形態におけるアンテナ装置の単位構造１０６は、図６のような右手系左手系複合線路として動作し得る等価回路によって記述される。図６は、図１ないし図４に示した第１の実施形態のアンテナ装置の構成単位となる単位構造１０６が開口部１０５を有している場合の等価回路の一例を示す回路図であり、シリーズ部分は、図５の場合とは異なり、インダクタンスＬ４、インダクタンスＬ６の他に、さらに、インダクタンスＬ５とキャパシタンスＣ５との並列共振回路が追加されて記述されている。なお、図６には、図５と同じ符号で示すインダクタンスやキャパシタンスも示されているが、これら図６の回路要素のインダクタンスやキャパシタンスの値と図５の回路要素のインダクタンスやキャパシタンスの値とが同じであることを必ずしも規定するものではない。例えば、図６に記載されているインダクタンスＬ１と図５に記載されているインダクタンスＬ１とが同じ値であることは、必ずしも必要でない。
　図７は、図１ないし図４に示した第１の実施形態のアンテナ装置の動作原理の一例を説明するための説明図であり、第１の実施形態のアンテナ装置の構成要素である単位構造１０６が、無限個配列された際の分散関係の一例を示している。図７に示す分散関係は、単位構造１０６を有限要素法によって解析して、算出されたＳパラメータに対してブロッホ（Ｂｌｏｃｈ）の周期境界条件を課すことにより得たものである。
　図７に示すように、およそ８００ＭＨｚから９３０ＭＨｚの周波数帯においては、左手系線路として振る舞い、およそ９５０ＭＨｚから１３５０ＭＨｚの周波数帯においては、右手系線路として振る舞い、右手系左手系複合線路として動作することが分かる。図７中に太線で示す伝搬定数βが、点線で示したライトラインよりも左上にある周波数範囲においては、線路内を伝搬する電磁波が、空気中に存在し得るモードと位相整合の条件を満たす範囲となるので、空気中へと漏れ出すことができる周波数範囲に該当する。そのため、図７中に両矢印線で示す当該周波数範囲においては、電波の放射効率が良いアンテナとして動作することができる。
　本第１の実施形態におけるアンテナ装置においては、前述のように、形状が異なる開口部１０５が存在する少なくとも２種以上の単位構造を互いに連結して構成されることが特徴である。第１の平面導体１０１と第２の平面導体１０２と第１の導体接続部１０３と第２の導体接続部１０４とにより形成される導波管とスリット（開口部１０５）とにより構成された右手系左手系複合線路による漏れ波アンテナにおいては、スリット以外の箇所は導体に囲われている。したがって、導波管内を伝搬する電磁波が、外部空間へと漏れることができる箇所は、開口部１０５のスリットが存在する箇所だけである。そのため、導波管に設けられた各単位構造１０６ごとのスリットの形状すなわち開口部１０５のうち、少なくとも２種以上の異なる形状のスリットすなわち開口部１０５を設けることによって、アンテナ長さ当たりの電波放射効率を制御することが可能になる。
　次に、第１の実施形態のアンテナ装置における開口部１０５の形状が、図１ないし図４に示したようなミアンダ形状であった場合を例として取り上げて、アンテナ長さ当たりの電波放射量の制御が可能となる原理についてさらに説明する。図１ないし図４に第１の実施形態の一例として示したアンテナ装置においては、３種の異なる形状の開口部１０５Ａ、開口部１０５Ｂ、開口部１０５Ｃそれぞれを有する単位構造１０６Ａ、単位構造１０６Ｂ、単位構造１０６Ｃを備えた構造としている。以下に、アンテナ装置を構成する構成要素の３種の単位構造である、単位構造１０６Ａ、単位構造１０６Ｂ、単位構造１０６Ｃのうち、いずれか１種の単位構造を取り上げて、アンテナ長さ当たりの放射効率を制御することができることを、図８の模式図を用いて説明する。
　図８は、第１の実施形態におけるアンテナ装置の動作原理を説明するための模式図であり、単位構造１０６（単位構造１０６Ａ、単位構造１０６Ｂ、単位構造１０６Ｃのうちのいずれか１種の単位構造）において、開口部１０５（開口部１０５Ａ、開口部１０５Ｂ、開口部１０５Ｃのうちのいずれか１種の開口部）における、或る特定位相の電場の様子を図示している。ただし、残りの２種の開口部１０５の場合においても、同様の様態の電場を形成していることは言うまでもない。
　図１ないし図４に開口部１０５の形状として示したようなミアンダ形状のスリット（開口部１０５）は、大雑把に、電磁波の放射に寄与する線素（すなわち対向部を有しない線素）と、電磁波の放射に寄与しない線素（すなわち電場の向きが逆となる対向部を有する線素）と、の２つの線素に分けて考えることができる。図８に縦方向の矢印として示すｘ軸方向の電場が生じている線素よりなる開口８０１は、対向する線素が存在し、互いに隣り合う線素から成る開口８０１について電場の向きが逆向きになる。そのため、これらの開口８０１から空間に漏れる電磁波同士は、互いの干渉の結果、打ち消し合うことになり、実効的には、電磁波の放射には寄与しない。これに対して、図８に横方向の矢印として示すｙ軸方向の電場が生じている線素よりなる開口８０２から、漏れ出る電磁波は、対向する線素がないため、いずれの開口８０２においても、電場の向きが同じ向きであり、干渉を起こし電磁波同士で打ち消し合うことはない。
　そのため、ミアンダ形状のスリット（開口部１０５）においては、開口８０２の長さＬを調整することにより、電磁波の放射効率を調整することが可能である。ただし、実際には、右手系左手系複合線路の分散関係、ブロッホインピーダンスの周波数変化を抑えるために、開口８０２の長さLを変える際には、他のパラメータ、例えば、開口８０１の長さや、導波管幅（第１の導体接続部１０３、第２の導体接続部１０４との間の距離）、もしくは単位構造の長さ等を、開口部１０５の形状とともに、調整することが必要である。
　図９は、第１の実施形態におけるアンテナ装置の電磁波の放射効率の解析結果の一例を示すグラフであり、同一形状の開口部１０５を有する単位構造１０６を７個配置して構成した場合のアンテナ装置における漏れ波アンテナの放射効率のグラフを示している。
　ここで、図９においては、開口８０２の長さ（図８における開口８０２長さＬ）の異なる開口部１０５を有する単位構造１０６から構成される３種の漏れ波アンテナの比較を行っている。図９は、７個の単位構造１０が同一形状の開口部１０５を有する場合として、開口８０２の長さＬが１．８ｍｍ、３．６ｍｍ、４．５ｍｍの３種であるアンテナ装置について、放射効率の計算を行っている。そして、開口８０２の長さＬが１．８ｍｍ、３．６ｍｍ、４．５ｍｍのアンテナ装置の放射効率を、それぞれ、細い実線、破線、太い実線の折れ線グラフによって示している。つまり、３種の単位構造１０６のうち、開口８０２の長さＬが１．８ｍｍの開口部１０５Ａを有する単位構造１０６Ａを７個配列した場合における電磁波の放射効率を細い実線の折れ線グラフにて示し、３．６ｍｍの開口部１０５Ａを有する単位構造１０６Ｂを７個配列した場合における電磁波の放射効率を細い実線の折れ線グラフにて示し、４．５ｍｍの開口部１０５Ａを有する単位構造１０６Ｃを７個配列した場合における電磁波の放射効率を細い実線の折れ線グラフにて示している。
　図１１は、第１の実施形態におけるアンテナ装置の動作原理の一例をさらに説明するための説明図であり、それぞれの開口８０２の長さＬが異なる長さになる開口部１０５Ａ、開口部１０５Ｂ、開口部１０５Ｃを有する３種の単位構造１０６Ａ、単位構造１０６Ｂ、単位構造１０６Ｃそれぞれについて、図７の場合と同様、無限個、周期的に配列した際の分散関係を示している。図１１に示す分散関係は、図７の場合と同様の解析手法を用いて、単位構造１０６Ａ、単位構造１０６Ｂ、単位構造１０６Ｃそれぞれについて有限要素法によって解析して、算出されたＳパラメータに対してブロッホ（Ｂｌｏｃｈ）の周期境界条件を課すことにより得たものである。
　図１１に示すように、３種の単位構造１０６Ａ、単位構造１０６Ｂ、単位構造１０６Ｃのいずれについても、９３０ＭＨｚ付近で左手系線路から右手系線路へと特性が切り替わる右手系左手系複合線路として動作することが分かる。図７の場合と同様、図１１中に点線で示したライトラインよりも、伝搬定数βが、左上にある周波数範囲においては、線路内を伝搬する電磁波が、空気中に存在し得るモードと位相整合の条件を満たす範囲となるので、空気中へと漏れ出すことができる周波数範囲に該当する。
　つまり、図１１の分散カーブに示すように、開口８０２の長さＬがそれぞれで異なる開口部１０５Ａ、開口部１０５Ｂ、開口部１０５Ｃを有する３種の単位構造１０６Ａ、単位構造１０６Ｂ、単位構造１０６Ｃを、無限個、周期的に配列した左手系右手系複合線路のいずれにおいても、左手系右手系複合線路内を伝搬する電磁波の分散関係は、大きく変わらないことが分かる。
　図９に示すように、ミアンダ形状のスリット（開口部１０５）においては、開口８０２の長さＬを長くするほど、電磁波の放射効率を向上させることが可能であり、開口８０２の長さＬを調整することによって、電磁波の放射効率を調整することが可能であることが分かる。
　また、図１０は、第１の実施形態におけるアンテナ装置の電磁波の放射効率の解析を行うための電磁界解析モデルの一例を示す模式図であり、開口８０２の長さＬが１．８ｍｍの開口部１０５Ａを有する単位構造１０６Ａを７個配列して成る場合の漏れ波アンテナの電磁界解析モデルの例を示している。なお、単位構造１０６Ａの配列方向の長さは６８．５ｍｍである。図９において説明したように、開口部１０５Ａを有する単位構造１０６Ａ、開口部１０５Ｂを有する単位構造１０６Ｂ、開口部１０５Ｃを有する単位構造１０６Ｃと、開口８０２の長さＬが長くなるにつれて、電磁波の放射効率が向上している。したがって、前述したように、開口８０２の長さＬの調整により、単位構造１０６の電磁波の放射効率を制御することが可能であることが分かる。
　また、図９の解析に用いた単位構造１０６Ｂ、単位構造１０６Ｃそれぞれの配列方向の長さは、図１０の単位構造１０６Ａの場合と同一の６８．５ｍｍに統一している。つまり、図９の解析結果に示したように、単位構造１０６の配列方向の長さについては、電磁波の放射効率を調整するための調整パラメータとして用いていない。言い換えると、開口８０２の長さＬを調整することにより、単位構造１０６の配列方向の長さ当たり（この場合は、長さ６８．５ｍｍ当たり）、つまりは、アンテナ長さ当たりの放射効率の制御が可能である。ただし、ここでは説明の都合上、単位構造１０６の配列方向の長さを、調整パラメータとして用いていないだけであり、調整パラメータとして用いることも当然可能である。
　また、図１２、図１３は、第１の実施形態におけるアンテナ装置の動作原理の一例を図１１の場合とは別の角度からさらに説明するための説明図であり、それぞれの開口８０２の長さＬが異なる開口部１０５Ａ、開口部１０５Ｂ、開口部１０５Ｃを有する３種の単位構造１０６Ａ、単位構造１０６Ｂ、単位構造１０６Ｃそれぞれについて、無限個、周期的に配列した際の単位構造１０６の端面から見た際のブロッホインピーダンスの実部（リアルパート）、虚部（イマジナリーパート）の絶対値に関する周波数特性の一例を説明している。
　図１２、図１３に示すように、開口８０２の長さＬがそれぞれで異なる開口部１０５Ａ、開口部１０５Ｂ、開口部１０５Ｃを有する３種の単位構造１０６Ａ、単位構造１０６Ｂ、単位構造１０６Ｃが、それぞれ、無限個、周期的に配列された構造から成る３種の左手系右手系複合線路内のブロッホインピーダンスの周波数特性は、いずれの場合についても、大きく変わっていないことが分かる。
　つまり、図１１、図１２、図１３に示すように、左手系右手系複合線路の特性を決める分散関係、ブロッホインピーダンスについては、開口８０２の長さＬがそれぞれで異なる開口部１０５Ａ、開口部１０５Ｂ、開口部１０５Ｃを有する３種の単位構造１０６Ａ、単位構造１０６Ｂ、単位構造１０６Ｃの間で、大きく変わらないことが分かる。したがって、かくのごとき３種の単位構造１０６Ａ、単位構造１０６Ｂ、単位構造１０６Ｃを混合して、１つの漏れ波アンテナを構成しても、右手左手系複合線路としては、１つの単位構造により構成される右手系左手系複合線路とほぼ同様に動作することが分かる。
　さらに、図９の電磁波の放射効率の解析結果と合わせて考えると、開口８０２の長さＬがそれぞれで異なる開口部１０５Ａ、開口部１０５Ｂ、開口部１０５Ｃを有する３種の単位構造１０６Ａ、単位構造１０６Ｂ、単位構造１０６Ｃを混合して配列した漏れ波アンテナを構成することにより、単位構造１０６の配列方向の長さ当たりの放射効率を制御した漏れ波アンテナを実現することができる。
　以上に説明した本第１の実施形態におけるアンテナ装置においては、開口部１０５がジグザグに折り曲げた方形状の組み合わせにより構成されるミアンダ形状をしている場合について取り上げたが、開口部１０５がより複雑な曲がりくねった形状をしていても、互いの線素間の干渉の影響を受けずに電波を放射することが可能な開口の長さを単位構造１０６ごとに調整すれば、全く同様の原理に基づいて、単位構造１０６の配列方向の長さ当たりの電磁波の放射量つまりアンテナ長さ当たりの放射量を制御したアンテナ装置を実現することができることは言うまでもない。なお、かくのごとき複雑な形状の開口部１０５の場合の調整パラメータについては、干渉により電波を放射しない開口の長さ、および、導波管幅（第１の導体接続部１０３、第２の導体接続部１０４間の距離）、もしくは、単位構造１０６の配列方向の長さであることを容易に想定することができる。
（第１の実施形態の第１の変形例）
　次に、第１の実施形態の第１の変形例について説明する。本第１の変形例においては、開口部１０５の形状が、前述のようなミアンダ形状とは異なり、直線形状によって構成されている。また、直線形状の開口部１０５は、単位構造１０６の配列方向と直交した方向すなわちｙ軸方向と直交したｘ軸方向に形成されている例を示している。なお、本第１の変形例においては、直線形状の開口部１０５を単位構造１０６の配列方向と直交した方向に限るものではなく、直線形状の開口部１０５を単位構造１０６の配列方向からあらかじめ設定した角度だけ傾斜させて形成するようにしても差し支えない。かくのごとき直線形状の開口部１０５を有する単位構造１０６によってアンテナ装置を構成する場合においては、開口部１０５の長さが異なる少なくとも２種以上の単位構造１０６を混載して配列することにより、本第１の実施形態におけるアンテナ装置が構成されることになる。
　開口部１０５が直線形状の場合には、先のミアンダ形状の場合とは異なり、互いの干渉により、電磁波の放射が消えてしまう箇所はないため、単に、開口部１０５の長さを調整することにより、アンテナ長さ当たりの放射効率の制御が可能となる。しかし、単純に開口部１０５の長さを変えたのでは、右手系左手系複合線路の分散関係、ブロッホインピーダンスの周波数特性が大きく変化してしまう。
　動作原理として先に説明した、開口部１０５がミアンダ形状の例においては、開口８０２の長さを変えることに伴い生じる、分散関係やブロッホインピーダンスの周波数変化を、開口８０１の長さや、導波管幅（第１の導体接続部１０３、第２の導体接続部１０４の間の距離）などを調整することにより、分散関係、ブロッホインピーダンスを大きく変化させることなくほぼ同一に保ったまま、アンテナ長さ当たりの放射効率の制御を行う場合について例示した。しかし、開口部１０５が直線形状の場合には、開口部１０５の互いの干渉結果として、電磁波の放射に寄与しなくなる図８の場合の開口８０１に相当する箇所、つまりは分散関係やブロッホインピーダンスの調整パラメータたして用いていた箇所が、開口部１０５には存在しない。そこで、新たな調整パラメータを導入することが必要である。
　図１４は、第１の実施形態におけるアンテナ装置の図１の場合とは異なる構造の一例を説明するための模式図であり、直線形状の開口部１０５を有する単位構造１０６の場合における調整パラメータとして、チップキャパシタンス１４０１を用いる例を示している。
　また、図１４に示す例においては、直線形状の開口部１０５をそれぞれに有する９個の単位構造１０６をｙ軸方向に沿って配列して構成されるアンテナ装置の場合を示しており、連続する３個の単位構造１０６ごとに、開口部１０５の長さが順次短くなっていくように、開口部１０５の長さが最も長い開口部１０５Ａ１を有する単位構造１０６Ａ１、開口部１０５の長さが次に長い開口部１０５Ｂ１を有する単位構造１０６Ｂ１、開口部１０５の長さが最も短い開口部１０５Ｃ１を有する単位構造１０６Ｃ１がｙ軸方向に沿って順番に配置されている。
　さらに、図１４に示す例においては、開口部１０５の長さを変えることによる、単位構造１０６の電波放射特性の周波数変化を補正するために、各単位構造１０６ごとに、それぞれの開口部１０５を跨ぐ形で、開口部１０５のほぼ中央付近にチップキャパシタンス１４０１が取り付けられる。この際、開口部１０５Ａ１、開口部１０５Ｂ１、開口部１０５Ｃ１と、３単位構造１０６ごとに、開口部１０５の長さが短くなることによる、キャパシタンス値の減少を補う目的から、チップキャパシタンス１４０１のキャパシタンス値が次第に大きくなるように、開口部１０５Ａ１にはキャパシタンス値が最も小さいチップキャパシタンス１４０１Ａを取り付け、開口部１０５Ｂ１にはキャパシタンス値が次に小さいチップキャパシタンス１４０１Ｂを取り付け、開口部１０５Ｃ１にはキャパシタンス値が最も大きいチップキャパシタンス１４０１Ｃを取り付けるようにする。
　図１４に示すように、開口部１０５が直線形状の場合においては、開口部１０５の長さを変えることに伴い生じる、分散関係やブロッホインピーダンスの変化を、チップキャパシタンス１４０１の値や、導波管幅（第１の導体接続部１０３、第２の導体接続部１０４の間の距離）を調整することにより、分散関係、ブロッホインピーダンスを大きく変化させることなくほぼ同一に保ったまま、放射効率の制御を行うことが可能になる。
　なお、図１４に示す例においては、チップキャパシタンス１４０１が、開口部１０５の中央付近に取り付けられている構成例を示したが、本発明はかかる場合のみに限るものではない。例えば、図１５に示すように、開口部１０５の長さに応じて開口部１０５に対するチップキャパシタンス１４０１の取り付け位置を変化させることにより、開口部１０５の長さの変化による単位構造１０６の特性変化を補正することも可能になる。ここで、図１５は、第１の実施形態におけるアンテナ装置において図１４の場合とは異なり、チップキャパシタンス１４０１の取り付け位置において、分散関係やブロッホインピーダンスの周波数特性を調整した場合の一例を説明するための模式図であり、直線形状の開口部１０５を有する単位構造１０６の場合における調整パラメータとして取り付けるチップキャパシタンス１４０１の取り付け位置を、開口部１０５の長さに応じて変化させる場合の一例を示している。
　図１５に示す例においては、各開口部１０５に取り付けるチップキャパシタンス１４０１を、図１４の場合とは異なり、各開口部１０５の中央位置に対して対称な位置に２個ずつ対にして配置する。ここでは、各チップキャパシタンス１４０１は、取り付ける開口部１０５の長さの如何によらず、同一のキャパシタンス値のものを用いることを想定している。
　開口部１０５に励振される電場は、開口部１０５の中央付近で最大の値になり、開口部１０５の端部でゼロの値となる。つまり、開口部１０５の中央付近に取り付けられたチップキャパシタンス１４０１は、強く励振されて、実効的に、大きなキャパシタンス値が装荷されたように動作する。対して、開口部１０５の端部付近に取り付けられたチップキャパシタンス１４０１は、弱く励振され、実効的に、小さなキャパシタンス値が装荷されたように動作する。つまり、同じキャパシタンス値を有するチップキャパシタンス１４０１であっても、取り付け位置により、実効的なキャパシタンス値が異なるチップキャパシタンスとして動作する。
　図１５に示す例においては、図１４の場合と同様、直線形状の開口部１０５をそれぞれに有する９個の単位構造１０６をｙ軸方向に沿って配列して構成されるアンテナ装置の場合を示しており、連続する３個の単位構造１０６ごとに、開口部１０５の長さが順次短くなっていくように、開口部１０５の長さが最も長い開口部１０５Ａ１を有する単位構造１０６Ａ１、開口部１０５の長さが次に長い開口部１０５Ｂ１を有する単位構造１０６Ｂ１、開口部１０５の長さが最も短い開口部１０５Ｃ１を有する単位構造１０６Ｃ１がｙ軸方向に沿って順番に配置されている。
　かかる場合において、ｙ軸方向に進むにつれて開口部１０５の長さが短くなっていくことによる、単位構造１０６のキャパシタンス値の減少を補うためには、チップキャパシタンス１４０１のキャパシタンス値をより大きくしていくことが必要である。このため、図１５に示す例においては、開口部１０５Ａ１、開口部１０５Ｂ１、開口部１０５Ｃ１と、３単位構造１０６ごとに、開口部１０５の長さが短くなることによる、キャパシタンス値の減少を補う目的から、開口部１０５を跨ぐ形で、対にして２個ずつ配置するチップキャパシタンス１４０１の取り付け位置を、チップキャパシタンス１４０１の実効的なキャパシタンス値が次第に大きくなるように、開口部１０５の長さが短くなるにつれて、対に配置するチップキャパシタンス１４０１の取り付け位置を開口部１０５の端部付近から次第に開口部１０５の中央付近へと変化させていく。
　つまり、開口部１０５の長さが最も長い単位構造１０６Ａ１においては開口部１０５Ａ１の端部付近にチップキャパシタンス１４０１Ａ１を取り付け、開口部１０５の長さが次に長い単位構造１０６Ｂ１においては開口部１０５Ｂ１の中央寄りに少し寄せてチップキャパシタンス１４０１Ｂ１を取り付け、開口部１０５の長さが最も短い単位構造１０６Ｃ１においては開口部１０５Ｃ１のほぼ中央付近にチップキャパシタンス１４０１Ｃ１を取り付けるようにする。而して、同じキャパシタンス値のチップキャパシタンス１４０１を用いる場合であっても、配置するチップキャパシタンス１４０１の開口部１０５への取り付け位置を、開口部１０５の長さに応じて変化させることによって、開口部１０５の長さの変化によるキャパシタンス値の変化を補正することが可能となる。
　なお、各開口部１０５に取り付けるチップキャパシタンス１４０１のキャパシタンス値は、同じ値である場合に限るものではなく、所望の特性調整が可能な範囲内であれば、異なる値であっても勿論構わない。
（第１の実施形態の第２の変形例）
　次に、第１の実施形態の第２の変形例について説明する。本第２の変形例においては、開口部１０５の形状が、図１４、図１５のような直線形状によって構成されている場合において、調整パラメータとして、チップキャパシタンス１４０１を開口部１０５に取り付ける代わりに、導体パッチを開口部１０５に取り付けることによって、調整可能なキャパシタンス成分を形成する場合について説明する。なお、直線形状の開口部１０５は、第１の変形例の図１４、図１５の場合と同様、単位構造１０６の配列方向と直交した方向すなわちｙ軸方向と直交したｘ軸方向に形成されている例を示している。ただし、本第２の変形例においても、直線形状の開口部１０５を単位構造１０６の配列方向と直交した方向に限るものではなく、直線形状の開口部１０５を単位構造１０６の配列方向からあらかじめ設定した角度だけ傾斜させて形成するようにしても差し支えない。
　図１６は、第１の実施形態におけるアンテナ装置の図１、図１４、図１５の場合とは異なる構造の一例を説明するための模式図であり、直線形状の開口部１０５を有する単位構造１０６の場合における調整パラメータとして、チップキャパシタンス１４０１に代わって、開口部１０５のほぼ中央付近に導体パッチ例えば方形平面形状の島状導体１６０１を第１の平面導体１０１に対向するように取り付けることにより、キャパシタンス成分を形成する例を示している。
　また、図１６に示す例においては、図１４、図１５の場合と同様、直線形状の開口部１０５をそれぞれに有する９個の単位構造１０６をｙ軸方向に沿って配列して構成されるアンテナ装置の場合を示しており、連続する３個の単位構造１０６ごとに、開口部１０５の長さが順次短くなっていくように、開口部１０５の長さが最も長い開口部１０５Ａ１を有する単位構造１０６Ａ１、開口部１０５の長さが次に長い開口部１０５Ｂ１を有する単位構造１０６Ｂ１、開口部１０５の長さが最も短い開口部１０５Ｃ１を有する単位構造１０６Ｃ１がｙ軸方向に沿って順番に配置されている。
　かかる場合において、ｙ軸方向に進むにつれて開口部１０５の長さが短くなっていくことによる、単位構造１０６のキャパシタンス値の減少を補うためには、島状導体１６０１の面積を次第に大きくし、島状導体１６０１が第１の平面導体１０１との間に形成するキャパシタンス値を次第に大きくしていくことが必要である。このため、図１６に示す例においては、開口部１０５の長さを変えることによる、分散関係およびブロッホインピーダンスの周波数変化を補正するために、各単位構造１０６ごとに、それぞれの開口部１０５を跨ぐ形で、開口部１０５のほぼ中央付近に第１の平面導体１０１と対向するように島状導体１６０１が取り付けられて、キャパシタンス成分を形成するようにしている。そして、開口部１０５Ａ１、開口部１０５Ｂ１、開口部１０５Ｃ１と、３単位構造１０６ごとに、開口部１０５の長さが短くなることによる、キャパシタンス値の減少を補う目的から、開口部１０５の長さが短くなるにつれて、形成されるキャパシタンス成分が次第に大きくなるように、開口部１０５を跨ぐ形で配置した島状導体１６０１の面積を次第に大きな面積へと変化させている。
　つまり、開口部１０５の長さが最も長い単位構造１０６Ａ１の開口部１０５Ａ１においては面積が最も小さい島状導体１６０１Ａを取り付け、開口部１０５の長さが次に長い単位構造１０６Ｂ１の開口部１０５Ｂ１においては面積が次に小さい島状導体１６０１Ｂを取り付け、開口部１０５の長さが最も短い単位構造１０６Ｃ１の開口部１０５Ｃ１においては面積が最も大きい島状導体１６０１Ｃを取り付けるようにする。而して、開口部１０５に配置する島状導体１６０１の面積を、開口部１０５の長さに応じて変化させることによって、開口部１０５の長さの変化によるキャパシタンス値の変化を補正することが可能となる。
　なお、開口部１０５を跨ぐように開口部１０５の中央付近に配置する島状導体１６０１は、第１の平面導体１０１の上面側に配置しても良いし、下面側に配置するようにしても構わない。また、島状導体１６０１を用いる場合においても、第１の実施形態の第１の変形例においてチップキャパシタンス１４０１の開口部１０５への取り付け位置を開口部１０５の長さに応じて変化させた場合と全く同様の原理に基づく調整パラメータを適用しても良い。
　すなわち、島状導体１６０１の配置位置を、開口部１０５の中央付近に限定することなく、開口部１０５の長さに応じて開口部１０５上の配置位置を調整することによって、開口部１０５の長さの変化による単位構造１０６の特性の変化を補正するようにしても良い。また、島状導体１６０１の配置位置によって調整を行う場合には、第１の実施形態の第１の変形例における場合と同様、島状導体１６０１の面積が、開口部１０５の長さに応じて異なる面積であっても良いし、開口部１０５の長さ如何によらず同一の面積であっても良い。
　なお、図１６に示す例においては、調整パラメータとして、導体パッチの一例である島状導体１６０１が、開口部１０５を跨ぐ形でほぼ中央付近に配置されている構成例を示したが、本発明はかかる場合のみに限るものではない。例えば、図１７に示すように、導体パッチの島状導体１６０１の他にさらに島状導体１６０１のｙ軸方向の一方の端部に第１の平面導体１０１と電気的に接続するビアすなわち第３の導体接続部１７０１を配置することも可能である。ここで、図１７は、第１の実施形態におけるアンテナ装置において、島状導体１６０１の一方の端部を第１の平面導体１０１と電気的に接続する場合の構成例を説明するための模式図であり、直線形状の開口部１０５を有する単位構造１０６の調整パラメータとして取り付ける島状導体１６０１のｙ軸方向の一方の端部に、第３の導体接続部１７０１をさらに接続して、島状導体１６０１の一方の端部と第１の平面導体１０１とを電気的に接続している場合の一例を示している。
　図１７に示す例においては、図１６の場合と同様、直線形状の開口部１０５をそれぞれに有する９個の単位構造１０６をｙ軸方向に沿って配列して構成されるアンテナ装置の場合を示しているが、連続する３個の単位構造１０６ごとに、開口部１０５の長さが順次短くなっていくように、開口部１０５の長さが最も長い開口部１０５Ａ１を有する単位構造１０６Ａ１、開口部１０５の長さが次に長い開口部１０５Ｂ１を有する単位構造１０６Ｂ１、開口部１０５の長さが最も短い開口部１０５Ｃ１を有する単位構造１０６Ｃ１がｙ軸方向に沿って順番に配置されている。
　かかる場合において、開口部１０５の長さを変えることによる、分散関係およびブロッホインピーダンスの周波数変化を補正するためには、図１６の場合と同様、各単位構造１０６ごとに、それぞれの開口部１０５を跨ぐ形で、開口部１０５のほぼ中央付近に第１の平面導体１０１と対向するように島状導体１６０１が取り付けられて、キャパシタンス成分を形成するようにしている。ただし、図１６に一例として示した構成とは異なり、島状導体１６０１のそれぞれには、開口部１０５を跨ぐ位置にあるｙ軸方向のいずれか一方の端部付近に第３の導体接続部１７０１を接続し、島状導体１６０１の一方の端部を第３の導体接続部１７０１により第１の平面導体１０１と電気的に接続している。
　そして、図１６の場合と同様、開口部１０５Ａ１、開口部１０５Ｂ１、開口部１０５Ｃ１と、３単位構造１０６ごとに、開口部１０５の長さが短くなることによる、キャパシタンス値の減少を補う目的から、開口部１０５の長さが短くなるにつれて、形成されるキャパシタンス成分が次第に大きくなるように、開口部１０５を跨ぐ形で配置した島状導体１６０１の面積を次第に大きな面積へと変化させている。而して、図１７に示すように、第３の導体接続部１７０１を島状導体１６０１のｙ軸方向の一方の端部に接続した場合においても、開口部１０５に対向させて配置する島状導体１６０１の面積を、開口部１０５の長さに応じて変化させることによって、開口部１０５の長さの変化によるキャパシタンス値の変化を補正することが可能となる。
　なお、図１７に一例として示す構成例においては、第３の導体接続部１７０１は、導体ポストもしくは導体ポスト列によって構成されている場合を示している。
　また、開口部１０５を跨ぐように開口部１０５の中央付近に配置する、第３の導体接続部１７０１を接続した島状導体１６０１は、図１６の場合と同様、第１の平面導体１０１の上面側に配置しても良いし、下面側に配置するようにしても構わない。また、第３の導体接続部１７０１を接続した島状導体１６０１を用いる場合においても、第１の実施形態の第１の変形例においてチップキャパシタンス１４０１の開口部１０５への取り付け位置を開口部１０５の長さに応じて変化させた場合と全く同様の原理に基づく調整パラメータを適用しても良い。
　すなわち、第３の導体接続部１７０１を接続した島状導体１６０１の配置位置を、開口部１０５の中央付近に限定することなく、開口部１０５の長さに応じて、第３の導体接続部１７０１を接続した島状導体１６０１の開口部１０５上における配置位置を調整することによって、開口部１０５の長さの変化による単位構造１０６の特性の変化を補正するようにしても良い。また、第３の導体接続部１７０１を接続した島状導体１６０１の配置位置によって調整を行う場合にはも、図１６の場合と同様、島状導体１６０１の面積が、開口部１０５の長さに応じて異なる面積であっても良いし、開口部１０５の長さ如何によらず同一の面積であっても良い。
（第１の実施形態の第３の変形例）
　次に、第１の実施形態の第３の変形例について説明する。本第３の変形例においても、開口部１０５の形状が、図１４、図１５のような直線形状によって構成されている場合において、第２の変形例の図１７の場合と同様、キャパシタンス成分を形成する要素として、導体パッチと第３の導体接続部とを用いる。しかし、本第３の変形例においては、導体パッチの一例である島状導体１６０１の形状が、図１７の場合のような方形平面形状とは異なり、導体パッチ例えば島状導体１６０１と第３の導体接続部１７０１とによりオープンスタブを構成している。なお、直線形状の開口部１０５は、第１の変形例の図１４、図１５、第２の変形例の図１６、図１７の場合と同様、単位構造１０６の配列方向と直交した方向すなわちｙ軸方向と直交したｘ軸方向に形成されている例を示している。ただし、本第３の変形例においても、直線形状の開口部１０５を単位構造１０６の配列方向と直交した方向に限るものではなく、直線形状の開口部１０５を単位構造１０６の配列方向からあらかじめ設定した角度だけ傾斜させて形成するようにしても差し支えない。
　図１８は、第１の実施形態におけるアンテナ装置の図１、図１４ないし図１７の場合とはさらに異なる構造の一例を説明するための模式図であり、直線形状の開口部１０５を有する単位構造１０６の調整パラメータとして、開口部１０５のほぼ中央付近に導体パッチ例えば帯形状の島状導体１６０１を第１の平面導体１０１に対向するように取り付け、さらに、帯形状の島状導体１６０１と第１の平面導体１０１を電気的に接続する第３の導体接続部１７０１を取り付けることによって、オープンスタブを構成し、キャパシタンス成分を形成する例を示している。ここで、帯形状の島状導体１６０１のｙ軸方向の一方の端部に接続した第３の導体接続部１７０１によって第１の平面導体１０１と帯形状の島状導体１６０１とを電気的に接続することにより、島状導体１６０１と第３の導体接続部１７０１とが第１の平面導体１０１をリターンパスとするオープンスタブを構成することになる。なお、導体パッチの一例である島状導体１６０１と第３の導体接続部１７０１とがオープンスタブとして動作するためには、第３の導体接続部１７０１が開口部１０５の近傍に存在し、かつ、第３の導体接続部１７０１が、導体パッチの一例である帯形状の島状導体１６０１の一方の端部付近と第１の平面導体１０１とを接続しているのが好ましい。なお、図１７には、島状導体１６０１はｙ軸方向に細長い帯形状をしている場合を示したが、島状導体１６０１が伝送線路として振る舞う形状をしていれば、本変形例と同様の構成であると考えられる。
　ここで、オープンスタブの長さによって、形成されるキャパシタンス成分のキャパシタンス値が変化する。図１８に示す例においては、導体パッチの一例である帯形状の島状導体１６０１と導体接続部１７０１とがオープンスタブとして動作する際に、一般に、細長い帯形状の島状導体１６０１の長さ（図１８に示すように、帯形状の島状導体１６０１は、ｘ軸方向には短く、ｙ軸方向に長い形状であり、長い方向になるｙ軸方向の長さ）によって、形成されるキャパシタンス成分のキャパシタンス値が変化する。
　図１８に示す例においては、図１６の場合と同様、直線形状の開口部１０５をそれぞれに有する９個の単位構造１０６をｙ軸方向に沿って配列して構成されるアンテナ装置の場合を示しているが、連続する３個の単位構造１０６ごとに、開口部１０５の長さが順次短くなっていくように、開口部１０５の長さが最も長い開口部１０５Ａ１を有する単位構造１０６Ａ１、開口部１０５の長さが次に長い開口部１０５Ｂ１を有する単位構造１０６Ｂ１、開口部１０５の長さが最も短い開口部１０５Ｃ１を有する単位構造１０６Ｃ１がｙ軸方向に沿って順番に配置されている。
　かかる場合において、開口部１０５の長さを変えることによる、分散関係およびブロッホインピーダンスの周波数変化を補正するためには、図１７の場合と同様、各単位構造１０６ごとに、それぞれの開口部１０５のほぼ中央付近に、第３の導体接続部１７０１（例えば導体ポスト）が接続される島状導体１６０１の一方の端部が配置されるように、帯形状の島状導体１６０１が取り付けられる。さらに、島状導体１６０１が第１の平面導体１０１と対向するように、帯形状の島状導体１６０１が、ｙ軸方向に長くなるように取り付けられることにより、オープンスタブを構成し、キャパシタンス成分を形成するようにしている。
　そして、図１７の場合と同様、開口部１０５Ａ１、開口部１０５Ｂ１、開口部１０５Ｃ１と、３単位構造１０６ごとに、開口部１０５の長さが短くなることによる、キャパシタンス値の減少を補う目的から、開口部１０５の長さが短くなるにつれて、形成されるキャパシタンス成分の実効的なキャパシタンス値が次第に大きくなるように、開口部１０５の近傍に第３の導体接続部１７０１と接続する一方の端部を配置した島状導体１６０１のｙ軸方向の長さを次第により長い長さへと変化させている。
　つまり、開口部１０５の長さが最も長い単位構造１０６Ａ１の開口部１０５Ａ１においては長さが最も短い島状導体１６０１Ａ１を配置し、開口部１０５の長さが次に長い単位構造１０６Ｂ１の開口部１０５Ｂ１においては長さが次に短い島状導体１６０１Ｂ１を配置し、開口部１０５の長さが最も短い単位構造１０６Ｃ１の開口部１０５Ｃ１においては長さが最も長い島状導体１６０１Ｃ１を配置するようにする。而して、オープンスタブの長さすなわち開口部１０５に配置する帯形状の島状導体１６０１の長さを、開口部１０５の長さに応じて変化させることによって、開口部１０５の長さの変化によるキャパシタンス値の変化を補正することが可能となる。
　なお、図１８に一例として示す構成例においては、第３の導体接続部１７０１は、導体ポスト列によって構成されている。
　また、開口部１０５の中央付近に一方の端部を配置する、第３の導体接続部１７０１を接続した島状導体１６０１は、図１６の場合と同様、第１の平面導体１０１の上面側に配置しても良いし、下面側に配置するようにしても構わない。また、第３の導体接続部１７０１と帯形状の島状導体１６０１とによりオープンスタブを形成する場合においても、第１の実施形態の第１の変形例においてチップキャパシタンス１４０１の開口部１０５への取り付け位置を開口部１０５の長さに応じて変化させた場合と全く同様の原理に基づく調整パラメータを適用しても良い。
　すなわち、第３の導体接続部１７０１を接続した島状導体１６０１の配置位置を、開口部１０５の中央付近に限定することなく、開口部１０５の長さに応じて、第３の導体接続部１７０１を接続した島状導体１６０１の開口部１０５上における配置位置を調整することによって、開口部１０５の長さの変化による単位構造１０６の特性の変化を補正するようにしても良い。また、第３の導体接続部１７０１を接続した島状導体１６０１の配置位置によって調整を行う場合には、図１６の場合と同様、島状導体１６０１が、開口部１０５の長さに応じて異なる形状や長さであっても良いし、開口部１０５の長さ如何によらず同一の形状や長さであっても良い。
（第１の実施形態の第４の変形例）
　前述の第１の実施形態のアンテナ装置の説明においては、電磁波の放射に寄与する箇所の開口部１０５の長さを、配列した単位構造１０６に応じて変化させることにより、アンテナ長さ当たりの放射効率の制御を可能とする構造について説明してきたが、本発明は、かかる場合に限るものではない。開口部１０５の形状を別の方法で変化させるようにしても同様の効果を得ることができる可能性も当然ある。
（第１の実施形態の第５の変形例）
　前述の第１の実施形態のアンテナ装置の説明においては、開口部１０５の電磁波の放射に寄与する開口８０２が、単位構造１０６の配列方向すなわちアンテナを構成する導波管の電力伝搬方向であるｙ軸方向と直交するｘ軸方向に形成されている場合について説明した。かかる場合には、アンテナ装置から放射される電磁波の偏波については、導波管の電力伝搬方向（ｙ軸方向）の偏波が放射されることになる。本発明に係るアンテナ装置は、かくのごとき場合に限るものではない。例えば、開口部１０５の形状をミアンダ形状に形成している場合、図１９に示すように、開口部１０５の放射に寄与する開口８０２が、単位構造１０６の配列方向すなわちアンテナを構成する導波管の電力伝搬方向、さらに言い換えると、線路長手方向であるｙ軸方向に対して、あらかじめ設定した角度だけｘ軸方向に傾いている構成を採用するようにしても良い。
　ここで、図１９は、第１の実施形態におけるアンテナ装置の平面図の図２とは異なる例を示す模式図であり、開口部１０５が、単位構造１０６の配列方向すなわちアンテナを構成する導波管の電力伝搬方向であるｙ軸方向からｘ軸方向に４５度傾いて形成されている場合を示している。かくのごとき傾きがある開口部１０５を有するアンテナ装置から放射される電磁波の偏波は、開口部１０５の傾斜角度に応じて、ｙ軸方向からｘ軸方向に４５度傾いた偏波になる。
　なお、開口部１０５の傾斜角度は４５度に限るものではなく、導波管内を伝搬する電磁波によって開口部１０５が励振される角度であれば、任意の傾斜角度を採用しても良いことは言うまでもない。また、傾きを持たせる開口部１０５の形状についても、ミアンダ形状に限るものではなく、任意の形状を採用しても良く、例えば直線形状を用いても構わない。
　さらに、図２０に示すようなアンテナ装置を構成することも可能である。図２０は、第１の実施形態におけるアンテナ装置の平面図の図１９とは異なる例を示す模式図であり、放射に寄与する開口８０２に傾きがある開口部１０５を有する図１９のアンテナ装置（導波管）を２組組み合わせてアンテナ装置を構成する場合を示している。図２０に例示したアンテナ装置において、上側の導波管１００Ａに配置される開口部１０５は、図１９の場合と同様に、ｙ軸方向からｘ軸方向に４５度傾いて配置され、下側の導波管１００Ｂは、上側の導波管１００Ａにおける開口部１０５の傾きとは逆方向に同じ角度だけ、すなわち、ｙ軸方向からｘ軸方向に－４５度傾いて配置されている場合を示している。
　かくのごとき２本の導波管１００Ａ、導波管１００Ｂを有するアンテナ装置においては、アンテナ長さ当たりの電波放射量を制御することが可能になるという前述に示したような効果を得ながら、２本の導波管１００Ａ、導波管１００Ｂそれぞれに入力する電力の位相差を調整することによって、任意の偏波を実現することができる。例えば、２本の導波管１００Ａ、導波管１００Ｂそれぞれに同相の電力を入力した場合には、アンテナ装置から放射される電磁波は、導波管１００Ａ、導波管１００Ｂの電力伝搬方向すなわちｙ軸方向の直線偏波になる。また、２本の導波管１００Ａ、導波管１００Ｂそれぞれに１８０度の位相差がある電力を入力した場合には、アンテナ装置から放射される電磁波は、導波管１００Ａ、導波管１００Ｂの電力伝搬方向（ｙ軸方向）と直交した方向すなわちｘ軸方向の直線偏波になる。また、２本の導波管１００Ａ、導波管１００Ｂそれぞれに９０度または２７０度がある位相差の電力を入力した場合には、アンテナ装置から放射される電磁波は、円偏波になる。
　なお、アンテナ装置の導波管部の入力インピーダンスは、一般的には、５０Ωになっていないため、本第１の実施形態におけるアンテナ装置においても、通常のアンテナ装置の場合と同様、インピーダンス変換器を用いてインピーダンス変換を行うことが望ましい。例えば、誘電体基板を用いて導波管部を形成する場合には、チップ部品によるマッチング回路によるインピーダンス変換、スタブを用いたインピーダンス変換、４分の１波長線路を用いたインピーダンス変換などを用いても良いし、例えば、図２１に示すようなインピーダンス変換方法を採用しても良い。ここで、図２１は、誘電体基板を用いて導波管部を形成するアンテナ装置においてインピーダンス変換を行う場合の一例を示す模式図であり、本第１の実施形態にて説明したアンテナ装置とマイクロストリップラインとの間に、漏斗形状のテーパー線路２１０１を挿入して、インピーダンス変換を行う場合の一例を示している。
［第２の実施形態］
　次に、本発明に係るアンテナ装置の第２の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。本第２の実施形態においては、ユニフォームな強度分布を有する電磁波を放射することが可能なアンテナ装置の一例を示している。
（第２の実施形態におけるアンテナ装置の構造）
　まず、本発明に係るアンテナ装置の第２の実施の形態の構造について、図２２に基づいて説明する。図２２は、本発明の第２の実施形態におけるアンテナ装置の平面図の一例を示す模式図であり、開口部の形状を第１の実施形態の図１ないし図３の場合と同様のミアンダ形状として形成している場合を示している。なお、第２の実施形態として図２２に示すアンテナ装置は、前述の第１の実施形態の図１に示したアンテナ装置の変形例であり、前述した第１の実施の形態と同様の構成要素については、図１ないし図３と同一の符号を付して、ここでの重複する説明は省略する。
　第１の実施形態におけるアンテナ装置においては、開口部１０５の形状が異なる少なくとも２種の単位構造１０６を有して、本発明に係るアンテナ装置を構成していることを特徴とし、開口部１０５の形状によりアンテナ長さ当たりの電磁波の放射効率の制御を可能にしていた。
　これに加えて、本第２の実施形態として示した図２２は、第１の実施形態における図２に示したアンテナ装置に対して、電力の入力端と出力端とを新たに指定した図になっていて、本第２の実施の形態におけるアンテナ装置の一例を示している。ここで、図２２に一例として示すアンテナ装置においては、開口部１０５の電磁波の放射に寄与する開口８０２の長さが、入力端側から出力端側に進むにつれて、開口部１０５Ａ２、開口部１０５Ｂ２、開口部１０５Ｃ２と、次第に長くなるように形成されており、アンテナ長さ当たりの放射効率が次第に大きくなるように構成することを特徴としている。
（第２の実施形態におけるアンテナ装置の構造の基本的な動作原理とその効果）
　次に、図２２に示した第２の実施形態におけるアンテナ装置の基本的な動作原理について説明する。通常の漏れ波アンテナの場合、電磁波が伝送線路内を伝搬するにつれて、電力が次第に空間へと放射されていく。そのため、同一の単位構造が繰り返される通常の左手系右手系複合線路による漏れ波アンテナの場合における電力放射量に関しては、電力入力端付近において電力放射量が大きく、電力出力端付近において電力放射量が小さくなる。その結果、放射される電磁波の指向性パターンは歪んだものになってしまう。
　これに対して、図２２に示す本第２の実施形態のアンテナ装置においては、この伝送線路内の電力伝搬量の変化による電力放射量の変化を補償するように、開口部１０５の形状を変化させた単位構造１０６を電力伝搬方向（ｙ軸方向）に沿って配列する構成としている。ここで、伝送線路内を伝搬する電力量は、伝搬するにつれて次第に減少するが、図２２に示す本第２実施の形態のアンテナ装置においては、開口部１０５の電磁波の放射に寄与する開口８０２の長さを電力入力端側から電力出力端側に進むにつれて、開口部１０５Ａ２、開口部１０５Ｂ２、開口部１０５Ｃ２と、次第に長くなるように形成して、アンテナ長さ当たりの放射効率を増加させることにより、電力量の減少分を補償している。言い換えると、本第２の実施形態におけるアンテナ装置によれば、同一の単位構造が繰り返される一般的な左手系右手系複合線路による漏れ波アンテナと比較して、アンテナ長さ方向に沿って、電場強度分布の均一的な電波放射量を実現することができ、指向性パターンの歪みが小さいアンテナ装置を実現することができる。
　なお、図２２に示すアンテナ装置の場合は、開口部１０５の形状をミアンダ形状としている場合について示したが、第１の実施の形態において変形例として説明した他の構成に準じる形で任意の形状を採用することにより、本第２実施の形態のアンテナ装置を実現することも可能である。
［第３の実施形態］
　次に、本発明に係るアンテナ装置の第３の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。本第３の実施形態においては、ガウス分布に近い強度分布を有する電磁波を放射することが可能なアンテナ装置の一例を示している。
（第３の実施形態におけるアンテナ装置の構造）
　まず、本発明に係るアンテナ装置の第３の実施の形態の構造について、図２３に基づいて説明する。図２３は、本発明の第３の実施形態におけるアンテナ装置の平面図の一例を示す模式図であり、開口部の形状を第１の実施形態の図１ないし図３の場合と同様のミアンダ形状として形成している場合を示している。なお、第３の実施形態として図２３に示すアンテナ装置についても、前述の第１の実施形態の図１に示したアンテナ装置の変形例であり、前述した第１の実施の形態と同様の構成要素については、図１ないし図３と同一の符号を付して、ここでの重複する説明を省略する。
　第１の実施形態におけるアンテナ装置においては、開口部１０５の形状が異なる少なくとも２種の単位構造１０６を有して、本発明に係るアンテナ装置を構成していることを特徴とし、開口部１０５の形状によりアンテナ長さ当たりの電磁波の放射効率の制御を可能にしていた。
　これに加えて、本第３の実施形態として示した図２３は、アンテナ長さ当たりの放射効率が開口部１０５の形状により制御できることを利用して、アンテナの電力入力端、電力出力端付近つまりはアンテナ端部付近においては、アンテナ中央部付近よりも、電力放射量が相対的に低くなるように制御されていることを特徴とするアンテナ装置の一例を示している。つまり、図２３に一例として示すアンテナ装置においては、入力端から出力端側に進むにつれて、開口部１０５の形状が、開口部１０５Ａ３、開口部１０５Ｂ３、開口部１０５Ｃ３と変化し、開口部１０５の電磁波の放射に寄与する開口８０２の長さが、アンテナ端部付近である入力端の近傍付近の開口部１０５Ａ３や出力端の近傍付近の開口部１０５Ｃ３においては短くなり、アンテナ長さ方向の中央付近の開口部１０５Ｂ３においては、長くなるように形成され、アンテナ長さ当たりの放射効率がガウス分布に近い分布となるような構成としている。
　また、図２４に示すような構成とすると、図２３の場合よりもより簡易に、本第３の実施形態の効果が得られることを期待できる。図２４は、本発明の第３の実施形態におけるアンテナ装置の平面図の他の例を示す模式図である。前述したように、通常の漏れ波アンテナの場合、電磁波が伝送線路内を伝搬するにつれて、電力が次第に空間へと放射されていくため、同一の単位構造が繰り返される通常の左手系右手系複合線路による漏れ波アンテナの場合における電力放射量は、電力入力端付近において電力放射量が大きく、電力出力端付近において電力放射量が小さくなる。この性質を利用することにより、より簡易にガウス分布に近い電波放射量の分布を持つ本発明に係る漏れ波アンテナを実現できる。つまり、図２４に一例として示すアンテナ装置においては、２つの漏れ波アンテナ装置が並べて配置されており、さらに、入力端から出力端側に進むにつれて、開口部の形状が変化している。もともとの漏れ波アンテナの性質として、電力入力端付近において電力放射量が大きく、電力出力端付近において電力放射量が小さくなるという性質があるため、この性質を利用することにより、図２３で一例として示した構成よりも、簡易に、ガウス分布に近い放射量の分布が実現できる。なお、この際、放射する電波が干渉により消えないようにするため、１８０度の位相差をつけて励振する必要がある。
（第３の実施形態におけるアンテナ装置の構造の基本的な動作原理とその効果）
　次に、図２３に示した第３の実施形態におけるアンテナ装置の基本的な動作原理について説明する。図２３に示した本第３の実施形態のアンテナ装置においては、電力入力端や電力出力端のアンテナの両端部からアンテナの中央部に進むにつれて、電磁波の放射に寄与する開口８０２の長さが次第に長くなるように構成されている。したがって、アンテナ長さ当たりの電力放射量をアンテナ中央部付近がピークになるようなガウス分布状に制御することができる。一般に、アレイアンテナの分野においては、ガウス分布（２項分布）にしたがって、各アンテナ素子の入力パワー比を決定すると、サイドローブのない指向性パターンを実現することができることが知られている。図２３に例示したような本第３の実施形態の構成により、漏れ波アンテナにおいても、ガウス分布に近い電力放射量分布を有する漏れ波アンテナを実現することが可能となるので、本第３の実施形態におけるアンテナ装置により、サイドローブレベルが低いアンテナ装置を実現することができる。
　また、アレイアンテナの分野において知られているように、チェビシェフの多項式やテーラー分布にしたがうような電力放射量を実現するように、開口部１０５の形状を調整することによって、サイドローブレベルやメインビーム幅を制御することも可能となる。つまり、本発明に係るアンテナ装置においても、開口部１０５の形状をチェビシェフの多項式やテーラー分布にしたがうような電波放射量となるように調整することにより、チェビシェフの多項式やテーラー分布にしたがうような電力放射量を実現する漏れ波アンテナを実現することが可能になる。
　以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。
　この出願は、２０１４年２月４日に出願された日本出願特願２０１４－１９２６６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１００Ａ　　　導波管
１００Ｂ　　　導波管
１０１　　　　第１の平面導体
１０２　　　　第２の平面導体
１０３　　　　第１の導体接続部
１０４　　　　第２の導体接続部
１０５　　　　開口部
１０５Ａ　　　開口部
１０５Ａ１　　開口部
１０５Ａ２　　開口部
１０５Ａ３　　開口部
１０５Ｂ　　　開口部
１０５Ｂ１　　開口部
１０５Ｂ２　　開口部
１０５Ｂ３　　開口部
１０５Ｃ　　　開口部
１０５Ｃ１　　開口部
１０５Ｃ２　　開口部
１０５Ｃ３　　開口部
１０６　　　　単位構造
１０６Ａ　　　単位構造
１０６Ａ１　　単位構造
１０６Ｂ　　　単位構造
１０６Ｂ１　　単位構造
１０６Ｃ　　　単位構造
１０６Ｃ１　　単位構造
１０７　　　　誘電体
８０１　　　　開口（開口部１０５の電磁波の放射に寄与しない一方の線素）
８０２　　　　開口（開口部１０５の電磁波の放射に寄与する他方の線素）
１４０１　　　チップキャパシタンス
１４０１Ａ　　チップキャパシタンス
１４０１Ａ１　チップキャパシタンス
１４０１Ｂ　　チップキャパシタンス
１４０１Ｂ１　チップキャパシタンス
１４０１Ｃ　　チップキャパシタンス
１４０１Ｃ１　チップキャパシタンス
１６０１　　　島状導体
１６０１Ａ　　島状導体
１６０１Ａ１　島状導体
１６０１Ｂ　　島状導体
１６０１Ｂ１　島状導体
１６０１Ｃ　　島状導体
１６０１Ｃ１　島状導体
１７０１　　　第３の導体接続部（導体ポスト）
２１０１　　　テーパー線路
Ｌ　　　　　　開口の長さ
Ｌ１　　　　　　インダクタンス
Ｌ２　　　　　　インダクタンス
Ｌ３　　　　　　インダクタンス
Ｌ４　　　　　　インダクタンス
Ｌ５　　　　　　インダクタンス
Ｌ６　　　　　　インダクタンス
Ｃ１　　　　　　キャパシタンス
Ｃ２　　　　　　キャパシタンス
Ｃ５　　　　　　キャパシタンス

Claims (10)

  1. 　第１の平面導体と、
    　前記第１の平面導体に対向するように設けられた第２の平面導体と、
    　前記第１の平面導体と前記第２の平面導体とを接続する第１の導体接続部と、
    　前記第１の導体接続部とは別の位置に設けられて、前記第１の平面導体と前記第２の平面導体とを接続する第２の導体接続部と、
    　前記第１の平面導体上の領域であって、前記第１の導体接続部と前記第２の導体接続部との間に挟まれた領域に設けられた開口部と
    　を少なくとも備えた単位構造を構成要素とし、
    　前記単位構造を複数個有するアンテナ装置であって、
    　複数個の前記単位構造は、
    　前記第１の導体接続部と前記第２の導体接続部とを結ぶ線分方向に対して垂直な方向に、前記単位構造の第１の平面導体および第２の平面導体が、おのおの１つの平面を形成するように配列され、
    　かつ前記開口部の形状を異にするものを少なくとも２種以上含む
    　ことを特徴とするアンテナ装置。
  2. 　形状が異なる前記開口部を有する少なくとも２種以上の前記単位構造において、各々の単位構造の有する開口部の形状の相違が、前記開口部を形成する線素のうち、対向部を有しない線素の長さが異なることにより特徴づけられる請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　前記開口部の形状が、ミアンダ形状から成っていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
  4. 　前記単位構造が、前記開口部を跨る形で、チップキャパシタンスをさらに備えて構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
  5. 　前記単位構造が、前記開口部を跨る形で、前記第１の平面導体と対向するように配置した島状導体をさらに備えて構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
  6. 　前記単位構造が、前記開口部を跨る形で、前記第１の平面導体と対向するように配置した島状導体と、
    　前記島状導体と前記第１の平面導体とを接続する導体ポストと、
    をさらに備えて構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
  7. 　複数個の前記単位構造のうち、前記第１の導体接続部と前記第２の導体接続部との間の距離が異なる単位構造が少なくとも２種以上含まれていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  8. 　前記第１の導体接続部と前記第２の導体接続部とのいずれか一方もしくは両方が、導体ポスト列から成っていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  9. 　電力の入力端側から電力の出力端側に配置された単位構造へと変わるにつれて、各前記単位構造を構成する前記開口部を形成する線素のうち、対向部を有しない線素の長さが、長くなっていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  10. 　アンテナの中央からアンテナ端部側に配置された単位構造へと変わるにつれて、各前記単位構造を構成する前記開口部を形成する線素のうち、対向部を有しない線素の長さが、短くなっていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
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