WO2016063438A1

WO2016063438A1 - 平面アンテナ

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Publication number: WO2016063438A1
Application number: PCT/JP2015/003994
Authority: WO
Inventors: 浩介田邊
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2016-04-28
Also published as: US20170310016A1; EP3211717A4; EP3211717A1; EP3211717B1; US10411360B2; CN107078401A

Abstract

本発明にかかる平面アンテナは、複数のアンテナ素子が配列された平面アンテナであって、Ｎ角形（Ｎは４以上の偶数）の角部のうち互いに対向する２つの角部がそれぞれ切り欠かれた形状であることを特徴とする。例えば、平面アンテナ（１）は、四角形（１１）（Ｎ＝４）が備える４つの角部のうち互いに対向する２つの角部（１２、１３）がそれぞれ切り欠かれた形状を有する。平面アンテナ（１）は、複数のアンテナ素子が配列された正方形のアンテナユニット（１０）を複数組み合わせることで構成してもよい。

Description

平面アンテナ

　本発明は平面アンテナに関し、特に複数のアンテナ素子が配列された平面アンテナに関する。

　マイクロ波を用いた通信では、指向性を備えたパラボラアンテナや平面アンテナが用いられている。特に近年では、パラボラアンテナよりも設置スペースを小さくすることができる平面アンテナが注目を集めている。

　特許文献１には、サイドローブ特性が劣化することを抑制しつつ、アンテナ素子（アンテナユニット）の数を減少させることができる平面型レーダに関する技術が開示されている。特許文献１に開示されている平面型レーダでは、アンテナユニットを十字状に配列している。

　特許文献２には、利得を低下させることなく、低サイドローブ指向特性を実現可能な平面アンテナに関する技術が開示されている。

特開平９－７２９５２号公報特開２０１０－４１７００号公報

　複数のアンテナ素子が配列された平面アンテナでは、給電回路の設計の容易性等の理由から、一般的にアンテナ素子の数は２のべき乗で増加する。この場合、平面アンテナの利得は離散的になる。このように離散的に変化する平面アンテナの利得を調整するためには、アンテナ素子の数を調整する必要があるが、アンテナ素子を適切に調整しないと平面アンテナの特性（特に、サイドローブ特性）が劣化するという問題がある。例えば、特許文献１に開示されている平面型レーダでは、アンテナユニット（アンテナ素子）を十字状に配列しているが、このようにアンテナユニット（アンテナ素子）を十字状に配列すると、アンテナ特性が劣化する（図２０、図２１参照）。

　上記課題に鑑み本発明の目的は、サイドローブ特性を維持しつつ、アンテナの利得を調整することが可能な平面アンテナを提供することである。

　本発明の一態様にかかる平面アンテナは、複数のアンテナ素子が配列された平面アンテナであって、Ｎ角形（Ｎは４以上の偶数）の角部のうち互いに対向する２つの角部がそれぞれ切り欠かれた形状であることを特徴とする。

　本発明の一態様にかかる平面アンテナは、複数のアンテナ素子が配列された平面アンテナであって、９０度の内角６個と２７０度の内角２個とを有する８角形の形状であることを特徴とする。

　本発明の一態様にかかる平面アンテナは、複数のアンテナ素子が配列された平面アンテナであって、四角形の中心部が四角形状に刳り抜かれた形状を有する。

　本発明により、サイドローブ特性を維持しつつ、アンテナの利得を調整することが可能な平面アンテナを提供することができる。

実施の形態にかかる平面アンテナを示す平面図である。実施の形態にかかる平面アンテナの他の態様を示す平面図である。実施の形態にかかる平面アンテナの他の態様を示す平面図である。実施の形態にかかる平面アンテナが備える給電回路の一例を示す平面図である。実施の形態にかかる平面アンテナが備える給電回路の一例を示す平面図である。実施の形態にかかる平面アンテナの他の態様を示す平面図である。平面アンテナの形状と開口面の電界分布を示す図である。図６Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。平面アンテナの形状を示す図である。図７Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。平面アンテナの形状を示す図である。図８Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。アンテナ面積と平面アンテナの利得との関係を示す図である。平面アンテナの形状と開口面の電界分布を示す図である。図１０Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。平面アンテナの形状を示す図である。図１１Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。平面アンテナの形状を示す図である。図１２Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。平面アンテナの形状と開口面の電界分布を示す図である。図１３Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。平面アンテナの形状と開口面の電界分布を示す図である。図１４Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。平面アンテナの形状と開口面の電界分布を示す図である。図１５Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。平面アンテナの形状と開口面の電界分布を示す図である。図１６Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。平面アンテナの形状と開口面の電界分布を示す図である。図１７Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。平面アンテナの形状と開口面の電界分布を示す図である。図１８Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。平面アンテナの形状と開口面の電界分布を示す図である。図１９Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。平面アンテナの形状と開口面の電界分布を示す図である。図２０Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。平面アンテナの形状と開口面の電界分布を示す図である。図２１Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。平面アンテナの形状と開口面の電界分布を示す図である。図２２Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。平面アンテナの形状と開口面の電界分布を示す図である。図２３Ａに示す平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。

　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
　本発明にかかる平面アンテナは、複数のアンテナ素子が配列された平面アンテナであって、Ｎ角形（Ｎは４以上の偶数）の角部のうち互いに対向する２つの角部がそれぞれ切り欠かれた形状を有することを特徴としている。ここで、Ｎ角形は、四角形、六角形、八角形等の多角形である。図１～図３ではの角部のうち互いに対向する２つの角部がそれぞれ切り欠かれた場合を示している。また、図５では六角形の角部のうち互いに対向する２つの角部がそれぞれ切り欠かれた場合を示している。以下、本実施の形態にかかる平面アンテナについて詳細に説明する。

　図１は、本実施の形態にかかる平面アンテナを示す平面図である。図１に示すように、平面アンテナ１は、四角形１１（つまり、図１の破線を含む外周）が備える４つの角部のうち互いに対向する２つの角部１２、１３がそれぞれ切り欠かれた形状を有する。具体的には、平面アンテナ１は、四角形１１（各々の対角線がｘ軸方向およびｙ軸方向とそれぞれ平行になるように配置された四角形）が備える４つの角部のうち水平方向（ｘ軸方向）において互いに対向する２つの角部１２、１３がそれぞれ四角形状に切り欠かれた形状を有する。ここで、水平方向（ｘ軸方向）は、水平偏波の振幅方向と対応している。また、鉛直方向（ｙ軸方向）は、垂直偏波の振幅方向と対応している。

　例えば、平面アンテナ１は、複数のアンテナ素子３２（図４Ａ参照）が配列された正方形のアンテナユニット１０を複数組み合わせることで構成することができる。図１に示す平面アンテナ１では、７つのアンテナユニット１０を組み合わせて平面アンテナを構成している。

　また、本実施の形態では、図２に示す平面アンテナ２のように、４枚のアンテナユニット１０を正方形に配置した第１のユニット２１と、３枚のアンテナユニット１０をＬ字状に配置した第２のユニット２２と、を組み合わせて平面アンテナを構成してもよい。この場合は、第２のユニット２２の凹部２４が第１のユニット２１の１つの角部２３と接合するように配置する。図２に示す平面アンテナ２においても、図１に示した平面アンテナ１と同様に、四角形１１が備える４つの角部のうち水平方向（ｘ軸方向）において互いに対向する２つの角部１２、１３がそれぞれ四角形状に切り欠かれた形状となる。

　また、本実施の形態では、図１、図２に示した平面アンテナ１、２のように複数のアンテナユニット１０を組み合わせた構成に限定されることはなく、例えば図３に示す平面アンテナ３のように平面アンテナを一体で構成してもよい。つまり、平面アンテナを１枚のアンテナユニットで構成してもよい。このように、平面アンテナを１枚のアンテナユニットを用いて構成することで、アンテナユニット間の継ぎ目をなくすことができ、平面アンテナの強度を向上させることができる。

　なお、本実施の形態にかかる平面アンテナを他の表現を用いて表すと、図３に示すように、９０度の内角αを６個と２７０度の内角βを２個備える八角形状と表現することができる。ここで、八角形は２つの対称軸１５、１６に対して線対称であり、２つの対称軸１５、１６は互いに直交している。

　図４Ａ、図４Ｂは、本実施の形態にかかる平面アンテナ１が備える給電回路の一例を示す平面図である。図４Ａの上図に示すように、アンテナユニット３０は複数のアンテナ素子３２（マイクロストリップアンテナ）を備える。各々のアンテナ素子３２は、誘電体基板３１上に格子状に配列されている。具体的には、各々のアンテナ素子３２は、アンテナユニット３０の４つの辺と平行になるように配列されている。各々のアンテナ素子３２は、マイクロストリップ線路（給電回路）３３を用いて電気的に接続されている。例えば、マイクロストリップ線路（給電回路）３３は、アンテナ素子３２と同一の層に形成されている。

　図４Ａの上図に示すアンテナユニット３０は、６４素子のアンテナ素子３２を備える。そして、このアンテナユニット３０を４つ組み合わせることで、図４Ａの下図に示すようなアンテナユニット３５を構成することができる。アンテナユニット３５は、２５６素子（６４素子×４）のアンテナ素子３２を備える。各々のアンテナ素子３２は、マイクロストリップ線路（給電回路）を用いて接続されている。つまり、アンテナユニット３５が備える２５６素子のアンテナ素子３２は、マイクロストリップ線路（給電回路）３３を用いて接点３６と電気的に接続されている。

　そして、図４Ｂに示すように、アンテナユニット３５を７つ組み合わせることで、平面アンテナ１を構成することができる。平面アンテナ１は、１７９２素子（２５６素子×７）のアンテナ素子３２を備える。各々のアンテナユニット３５の接点３６は、マイクロストリップ線路（給電回路）４４、４５を用いて接続されている。

　つまり、４枚のアンテナユニット３５を正方形に配置した第１のユニット２１（図２参照）では、４枚のアンテナユニット３５の接点３６がマイクロストリップ線路（給電回路）４４を用いて接続されている。換言すると、４枚のアンテナユニット３５の接点３６は、マイクロストリップ線路（給電回路）４４を用いて接点４１と電気的に接続されている。

　また、３枚のアンテナユニット３５をＬ字状に配置した第２のユニット２２（図２参照）では、３枚のアンテナユニット３５の接点３６がマイクロストリップ線路（給電回路）４５を用いて接続されている。換言すると、３枚のアンテナユニット３５の接点３６は、マイクロストリップ線路（給電回路）４５を用いて接点４２と電気的に接続されている。

　そして、第１のユニット２１の接点４１と第２のユニット２２の接点４２は、配線４６を用いて接続される。例えば、配線４６は、アンテナ素子３２およびマイクロストリップ線路（給電回路）３３と異なる層に形成する。この場合、第１のユニット２１の接点４１と第２のユニット２２の接点４２と等距離の地点が給電点４３となる。

　なお、図４Ａ、図４Ｂに示したアンテナ素子３２の配置やアンテナ素子３２の素子数は一例であり、本実施の形態にかかる平面アンテナではこれ以外の構成としてもよい。また、図４Ａ、図４Ｂではアンテナ素子とマイクロストリップ線路（給電回路）とを備えた平面アンテナについて説明したが、本実施の形態にかかる発明はこれ以外の平面アンテナに適用してもよい。例えば、本実施の形態にかかる発明は、アンテナ素子をスロットアンテナで構成し、給電回路を導波管回路を用いて構成した平面アンテナにも適用することができる。

　また、上記では四角形１１が正方形である場合について説明したが、本実施の形態にかかる平面アンテナでは四角形１１は菱形であってもよい。

　図５は、本実施の形態にかかる平面アンテナの他の態様を示す平面図である。図５に示す平面アンテナ６では、六角形の角部のうち互いに対向する２つの角部１７、１８がそれぞれ切り欠かれた場合を示している。このように、六角形の２つの角部１７、１８を切り欠いても、四角形の角部１２、１３を切り欠いた場合と同様の効果を得ることができる。

　図６Ａは、平面アンテナの形状（図１に示した平面アンテナ１に対応）と、当該平面アンテナの開口面の電界分布（ｘ軸方向）を示す図である。また、図６Ｂは、図６Ａに示した平面アンテナのサイドローブ特性を示す図である。図６Ａに示すように、図１に示した平面アンテナ１では、開口面の電界分布（ｘ軸方向）がｘ軸方向の両端部において低くなる（つまりテーパ分布となる）。また、サイドローブ特性についてみてみると、放射角度０～９０度において利得が規格値を下回っている。よって、図１に示した平面アンテナ１は良好なサイドローブ特性を備える。

　次に、図１に示した平面アンテナ１の角部１２、１３の切り欠き量を変化させた場合について説明する。なお、以下では、切り欠かれた角部１２、１３を切り欠き部１２、１３とも記載する。

　図７Ａに示すように、平面アンテナの切り欠き部１２、１３をアンテナユニット１０の１／４の面積とした場合は、図７Ｂに示すようなサイドローブ特性となる。つまり、この場合は図６Ｂに示した場合よりもサイドローブ特性が若干劣化するが、放射角度０～９０度において利得が規格値を下回っており、良好なサイドローブ特性を備える。

　このとき、アンテナユニット１０（正方形）の一辺を１とすると、切り欠き部１２、１３（正方形）の一辺は０．５となる。換言すると、各々の切り欠き部１２、１３は、９つのアンテナユニット１０を並べた正方形の面積の１／３６の面積を有する。

　また、図８Ａに示すように、平面アンテナの切り欠き部１２、１３をアンテナユニット１０の９／４の面積とした場合は、図８Ｂに示すようなサイドローブ特性となる。つまり、この場合は低角度側のサイドローブが上昇し特性が悪化する。これは、平面アンテナの面積が小さくなったことが原因である。

　このとき、アンテナユニット１０（正方形）の一辺を１とすると、切り欠き部１２、１３（正方形）の一辺は１．５となる。換言すると、各々の切り欠き部１２、１３は、９つのアンテナユニット１０を並べた正方形の面積の１／４の面積を有する。

　図７、図８に示した結果から、本実施の形態にかかる平面アンテナでは、各々の切り欠き部１２、１３（第２の正方形）の面積が９つのアンテナユニット１０を並べた正方形（第１の正方形）の面積の１／３６以上１／９以下となるようにすることが好ましい。このとき、各々の切り欠き部１２、１３の面積の上限値は、１つのアンテナユニット１０の面積に対応している。

　背景技術で説明したように、マイクロ波を用いた通信では、指向性を備えたパラボラアンテナや平面アンテナが用いられている。特に近年では、パラボラアンテナよりも設置スペースを小さくすることができる平面アンテナが注目を集めている。このとき、周波数を有効利用するために、水平偏波および垂直偏波の両方の偏波を利用できる平面アンテナが必要とされており、例えば、２つの対角線がそれぞれ水平方向および鉛直方向と平行になるように配置された正方形の平面アンテナが用いられていた（図１５、図２３参照）。このような正方形の平面アンテナでは、各々のアンテナ素子が格子状に配列される。このため、給電回路の設計の容易性等の理由から、このような平面アンテナではアンテナ素子の数が２のべき乗で増加するように設計されるので、平面アンテナの利得は離散的となっていた。

　図９は、アンテナ面積と平面アンテナの利得との関係を示す図である。図９に示すように、正方形の平面アンテナでは、アンテナ素子の数が６４素子、２５６素子、１０２４素子、４０９６素子のように離散的に変化するため、利得も離散的に（例えば、６ｄＢ単位で）変化する。ここで、図９に示す破線はアンテナ素子の間隔を０．８５λで開口効率を－１．５ｄＢと仮定した場合の平面アンテナの利得を示している。

　このように、アンテナ素子の数が２のべき乗で増加するように平面アンテナを設計した場合は、例えば１０２４素子の平面アンテナの次の設計値は４０９６素子となり、例えば４０ｄＢｉの利得を満足するためには、４０９６素子の平面アンテナを用いる必要があった。このため、平面アンテナの特性がオーバスペックとなり平面アンテナのコストが増加する場合があった。よって、例えば４０ｄＢｉの利得を有する正方形の平面アンテナ（１０２４素子と４０９６素子の間）を実現するためには、アンテナ素子の数を適切に調整する必要があった。

　しかしながら、平面アンテナの利得を調整する場合は、アンテナ素子の数を適切に調整しないと平面アンテナの特性（特に、サイドローブ特性）が劣化するという問題があった。例えば、特許文献１に開示されている平面型レーダでは、アンテナユニット（アンテナ素子）を十字状に配列しているが、このようにアンテナユニット（アンテナ素子）を十字状に配列すると、アンテナ特性が劣化する（図２０、図２１参照）。

　そこで本実施の形態にかかる発明では、平面アンテナ１の形状を、Ｎ角形（Ｎは４以上の偶数）の角部のうち互いに対向する２つの角部がそれぞれ切り欠かれた形状としている。例えば、図１に示したように、平面アンテナ１の形状を四角形１１が備える４つの角部のうち互いに対向する２つの角部１２、１３がそれぞれ切り欠かれた形状としている。このように、切り欠き部を設けることで、アンテナ素子の数を調整することができ（つまり、アンテナ素子の数を減少させることができ）、平面アンテナの利得を調整することができる。この際、本実施の形態にかかる発明では、Ｎ角形（Ｎは４以上の偶数）の角部のうち互いに対向する２つの角部をそれぞれ切り欠いているので、サイドローブ特性が劣化することを抑制することができる（図６Ａ、図６Ｂ参照）。また、必要なアンテナ利得を満たしつつアンテナ素子の数を減らすことができるので、平面アンテナを安価に作製することができる。

　以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、サイドローブ特性を維持しつつ、アンテナの利得を調整することが可能な平面アンテナを提供することができる。

　次に、本発明の変形例について説明する。
　本実施の形態では、図１０Ａに示すように、四角形が備える４つの角部のうち鉛直方向において互いに対向する２つの角部５２、５３がそれぞれ四角形状に切り欠かれた形状の平面アンテナ４としてもよい。つまり、図１に示した平面アンテナ１を９０度回転させた形状としてもよい。

　図１０Ａに示すように、平面アンテナ４の開口面の電界分布（ｘ軸方向）は、ｘ軸方向の両端部および中央部において低くなる。また、図１０Ｂに示すサイドローブ特性についてみてみると、放射角度０～９０度において利得が規格値を下回っており、良好なサイドローブ特性を備える。

　次に、図１０Ａに示した平面アンテナ４の角部５２、５３の切り欠き量を変化させた場合について説明する。なお、以下では、切り欠かれた角部５２、５３を切り欠き部５２、５３とも記載する。

　図１１Ａに示すように、平面アンテナの切り欠き部５２、５３をアンテナユニット１０の１／４の面積とした場合は、図１１Ｂに示すようなサイドローブ特性となる。つまり、この場合は図１０Ｂに示した場合よりもサイドローブ特性が若干劣化するが、放射角度０～９０度において利得が規格値を下回っている。よって、良好なサイドローブ特性を備える。

　このとき、アンテナユニット１０（正方形）の一辺を１とすると、切り欠き部５２、５３（正方形）の一辺は０．５となる。換言すると、各々の切り欠き部５２、５３は、９つのアンテナユニット１０を並べた正方形の面積の１／３６の面積を有する。

　また、図１２Ａに示すように、平面アンテナの切り欠き部５２、５３をアンテナユニット１０の９／４の面積とした場合は、図１２Ｂに示すようなサイドローブ特性となる。つまり、この場合は低角度側のサイドローブが上昇し特性が悪化する。これは、平面アンテナの面積が小さくなったことが原因である。

　このとき、アンテナユニット１０（正方形）の一辺を１とすると、切り欠き部５２、５３（正方形）の一辺は１．５となる。換言すると、各々の切り欠き部５２、５３は、９つのアンテナユニット１０を並べた正方形の面積の１／４の面積を有する。

　図１１、図１２に示した結果から、本実施の形態にかかる平面アンテナでは、各々の切り欠き部５２、５３（第２の正方形）の面積が９つのアンテナユニット１０を並べた正方形（第１の正方形）の面積の１／３６以上１／９以下となるようにすることが好ましい。このとき、各々の切り欠き部５２、５３の面積の上限値は、１つのアンテナユニット１０の面積に対応している。

　また、本実施の形態では、図１３Ａに示すように、四角形６１の中心部が四角形６２で刳り抜かれた形状の平面アンテナ５としてもよい。換言すると、四角形６１の中心部が当該四角形６１と相似形の四角形６２で刳り抜かれた形状としてもよい。このとき、四角形６１の各々の対角線はｘ軸方向およびｙ軸方向とそれぞれ平行になるようにする。この場合も、平面アンテナ５は、複数のアンテナ素子が配列された正方形のアンテナユニットを複数組み合わせることで構成してもよい。例えば、平面アンテナ５は、８枚のアンテナユニット６３を正方形の４辺に配置して構成してもよい。

　図１３Ａに示すように、平面アンテナの開口面の電界分布（ｘ軸方向）は、ｘ軸方向の両端部において低くなる。また、図１３Ｂに示すサイドローブ特性についてみてみると、放射角度０～９０度において利得が規格値を下回っており、良好なサイドローブ特性を備える。図１３Ａに示す平面アンテナ５は中心部が四角形状に刳り抜かれているので、この部分に機構部品や無線装置を格納することができる。

　次に本発明の比較例について説明する。
　図１４Ａに示す平面アンテナ１０１の場合、つまり、四角形状の平面アンテナ１０１の各辺がそれぞれｘ軸方向又はｙ軸方向と平行になるように配置した場合は、平面アンテナの開口面の電界分布（ｘ軸方向）が四角形状となる。すなわち、開口面の電界分布がｘ軸方向の両端部において高くなる。この場合は、図１４Ｂに示すように、放射角度０～９０度において利得が規格値を上回っており、全体的にサイドローブ特性が悪くなる。

　図１５Ａに示す平面アンテナ１０２の場合、つまり、四角形状の平面アンテナ１０２の各々の対角線がｘ軸方向およびｙ軸方向とそれぞれ平行になるように配置した場合は、平面アンテナの開口面の電界分布（ｘ軸方向）は、ｘ軸方向の両端部において低くなる。また、図１５Ｂに示すサイドローブ特性についてみてみると、放射角度０～９０度において利得が規格値を下回っており、良好なサイドローブ特性を備える。図１５Ａに示す平面アンテナの形状は、本実施の形態にかかる平面アンテナ１に切り欠き部１２、１３を設ける前の形状に対応している。なお、図１５Ａに示す平面アンテナの場合は、平面アンテナの利得が離散的となり、上記で説明した本発明の課題を解決することはできない。

　図１６Ａに示す平面アンテナ１０３のように、四角形の角部に切り欠き部を設けるのではなく、四角形（各々の対角線がｘ軸方向およびｙ軸方向とそれぞれ平行になるように配置された四角形）の対向する２辺に切り欠き部１１２、１１３を設けた場合は、平面アンテナの開口面の電界分布（ｘ軸方向）が中央部において高くなる。この場合のサイドローブ特性についてみてみると、図１６Ｂに示すように、低角度側において利得が規格値を超えており、また、全体的にサイドローブが高くなっている。よって、十分なサイドローブ特性を備えないといえる。

　また、図１７Ａに示す平面アンテナ１０４のように、四角形（各々の対角線がｘ軸方向およびｙ軸方向とそれぞれ平行になるように配置された四角形）の対向する２辺に切り欠き部１１２、１１３を設けた場合（図１６Ａに示した形状とｙ軸対称の形状）は、平面アンテナの開口面の電界分布（ｘ軸方向）が中央部において高くなる。この場合のサイドローブ特性についてみてみると、図１７Ｂに示すように、低角度側において利得が規格値を超えており、また、全体的にサイドローブが高くなっている。よって、十分なサイドローブ特性を備えないといえる。

　図１８Ａに示す平面アンテナ１０５のように、四角形（各辺がｘ軸方向またはｙ軸方向と平行になるように配置された四角形）の左右の辺に切り欠き部１１２、１１３を設けた場合は、平面アンテナの開口面の電界分布（ｘ軸方向）がｘ軸方向の両端部および中央部において高くなる。この場合のサイドローブ特性についてみてみると、図１８Ｂに示すように、全体的に利得が規格値を超えており、図１６、図１７に示した場合よりもサイドローブ特性が悪化している。

　また、図１９Ａに示す平面アンテナ１０６のように、四角形（各辺がｘ軸方向またはｙ軸方向と平行になるように配置された四角形）の上下の辺に切り欠き部１１２、１１３を設けた場合は、平面アンテナの開口面の電界分布（ｘ軸方向）がｘ軸方向の両端部において高くなる。この場合のサイドローブ特性についてみてみると、図１９Ｂに示すように、全体的に利得が規格値を超えており、図１８に示した場合よりもサイドローブ特性が悪化している。

　図２０Ａに示す平面アンテナ１０７のように、平面アンテナの形状を十字状にした場合、換言すると、四角形（各辺がｘ軸方向またはｙ軸方向と平行になるように配置された四角形）の４つの角部を全て切り欠いた形状の場合は、平面アンテナの開口面の電界分布（ｘ軸方向）がｘ軸方向の中央部において高くなる。この場合のサイドローブ特性についてみてみると、図２０Ｂに示すように、全体的に利得が規格値を超えておりサイドローブ特性が悪い。

　また、図２１Ａに示す平面アンテナ１０８のように、平面アンテナの形状を十字状にした場合（図２０Ａに示した平面アンテナ１０７を４５度回転した形状の場合）は、平面アンテナの開口面の電界分布（ｘ軸方向）がｘ軸方向の２箇所において高くなる。この場合のサイドローブ特性についてみてみると、図２１Ｂに示すように、全体的に利得が高くなり、良好なサイドローブ特性が得られない。なお、平面アンテナ１０８の形状は、換言すると、四角形（各々の対角線がｘ軸方向およびｙ軸方向とそれぞれ平行になるように配置された四角形）の４つの角部を全て切り欠いた形状と表現することができる。

　図２２Ａに示す平面アンテナ１０９の場合、つまり、四角形状の平面アンテナ１０９の各辺がそれぞれｘ軸方向又はｙ軸方向と平行になるように配置した場合は、平面アンテナの開口面の電界分布（ｘ軸方向）が四角形状となる。すなわち、開口面の電界分布がｘ軸方向の両端部において高くなる。なお、図２２Ａに示す平面アンテナ１０９は、図１４Ａに示した平面アンテナ１０１の面積を大きくした形状に対応している。

　この場合は、図２２Ｂに示すように、放射角度０～９０度において利得が規格値を上回っており、全体的にサイドローブ特性が悪くなる。図２２Ｂに示すように、平面アンテナ１０９のサイドローブ特性は、図１４Ａに示した平面アンテナ１０１のサイドローブ特性と比べてヌルのピッチが細かくなるが包絡線はほぼ同じとなった。また、メインビームの太さは細くなっている。

　図２３Ａに示す平面アンテナ１１０の場合、つまり、四角形状の平面アンテナ１１０の各々の対角線がｘ軸方向およびｙ軸方向とそれぞれ平行になるように配置した場合は、平面アンテナの開口面の電界分布（ｘ軸方向）は、ｘ軸方向の両端部において低くなる。なお、図２３Ａに示す平面アンテナ１１０は、図１５Ａに示した平面アンテナ１０２の面積を大きくした形状に対応している。

　この場合は、図２３Ｂに示すように、放射角度０～９０度において利得が規格値を下回っており、良好なサイドローブ特性を備える。図２３Ａに示す平面アンテナの形状は、本実施の形態にかかる平面アンテナ１に切り欠き部１２、１３を設ける前の形状に対応している。なお、図２３Ａに示す平面アンテナの場合は、平面アンテナの利得が離散的となり、上記で説明した本発明の課題を解決することはできない。

　以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

　この出願は、２０１４年１０月２１日に出願された日本出願特願２０１４－２１４４５９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。

１、２、３、４、５　平面アンテナ
１０　アンテナユニット
１１　四角形
１２、１３、１７、１８　切り欠き部
２１　第１のユニット
２２　第２のユニット
３０、３５　アンテナユニット
３１　誘電体基板
３２　アンテナ素子
３３、４４、４５、４６　マイクロストリップ線路（給電回路）
３６、４１、４２　接点
４３　給電点

Claims

　複数のアンテナ素子が配列された平面アンテナであって、
　前記平面アンテナは、Ｎ角形（Ｎは４以上の偶数）の角部のうち互いに対向する２つの角部がそれぞれ切り欠かれた形状であることを特徴とする、
　平面アンテナ。
　前記Ｎ角形は正方形である、請求項１に記載の平面アンテナ。
　前記平面アンテナは、第１の正方形が備える４つの角部のうち互いに対向する２つの角部が前記第１の正方形の面積の１／３６以上１／９以下の面積を有する第２の正方形でそれぞれ切り欠かれた形状を有する、請求項２に記載の平面アンテナ。
　前記平面アンテナは、前記複数のアンテナ素子が配列された正方形のアンテナユニットを複数組み合わせることで構成されている、請求項２または３に記載の平面アンテナ。
　前記平面アンテナは、４枚の前記アンテナユニットを正方形に配置した第１のユニットと、３枚の前記アンテナユニットをＬ字状に配置した第２のユニットと、を備え、
　前記第２のユニットは、当該第２のユニットの凹部が前記第１のユニットの１つの角部と接合するように配置されている、
　請求項４に記載の平面アンテナ。
　複数のアンテナ素子が配列された平面アンテナであって、
　前記平面アンテナは、９０度の内角６個と２７０度の内角２個とを有する八角形の形状であることを特徴とする、平面アンテナ。
　前記八角形は２つの対称軸に対して線対称であり、前記２つの対称軸は互いに直交することを特徴とする、請求項６に記載の平面アンテナ。
　複数のアンテナ素子が配列された平面アンテナであって、
　前記平面アンテナは、四角形の中心部が四角形状に刳り抜かれた形状を有する、
　平面アンテナ。
　前記平面アンテナは、前記四角形の中心部が当該四角形と相似形の四角形で刳り抜かれた形状を有する、請求項８に記載の平面アンテナ。
　前記平面アンテナは、前記複数のアンテナ素子が配列された正方形のアンテナユニットを複数組み合わせることで構成されている、請求項８または９に記載の平面アンテナ。