WO2020026331A1 - アンテナ装置及び通信装置 - Google Patents

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power supply
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寛明 坂本
崇 ▲柳▼
直也 野口
竜哉 関
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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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
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device in which an excitation element is provided on a plane of a dielectric, and a communication device including the antenna device.
  • An antenna device for satellite communication includes a communication device mounted on a satellite existing in a high elevation direction (hereinafter, referred to as a “high elevation angle communication satellite”) if the directional direction is a high elevation direction such as a zenith direction. ) Can be realized.
  • a satellite communication antenna device is a communication device mounted on a satellite that exists in a low elevation angle direction if the pointing direction is a low elevation angle direction in which the elevation angle is lower than the elevation angle in the high elevation angle direction. (Hereinafter, referred to as a “low-elevation angle communication satellite”).
  • An antenna device having a patch antenna is known as an antenna device of an antenna type having a strong directivity in a high elevation direction.
  • an antenna device including the patch antenna may not be able to realize wireless communication with a low-elevation angle communication satellite.
  • the size of the patch antenna it is possible to obtain a wide radiation pattern as the radiation pattern of the patch antenna. If a radiation pattern with a wide coverage area is obtained, the antenna device can realize wireless communication with a high-elevation angle communication satellite and can realize wireless communication with a low-elevation angle communication satellite.
  • the size of the patch antenna is reduced, the bandwidth of the electromagnetic wave that can be transmitted and received by the antenna device is narrowed, so that the usable frequency range of the electromagnetic wave is limited.
  • Patent Document 1 discloses a patch antenna in which a ring-shaped parasitic electrode is arranged so as to surround a radiation electrode. Since the patch antenna has the parasitic electrode, the directivity in the zenith direction is reduced, but the directivity in the low elevation angle direction is improved.
  • Patent Literature 1 can enhance the directivity in a low elevation angle direction without narrowing the band of usable electromagnetic waves.
  • the directivity in the zenith direction is reduced, there has been a problem that wireless communication with a communication device mounted on a satellite existing in the zenith direction may not be realized.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and realizes wireless communication with both a high-elevation angle communication satellite and a low-elevation angle communication satellite without causing a narrowing of usable electromagnetic waves. It is an object of the present invention to obtain an antenna device and a communication device that can perform the communication.
  • An antenna device includes a first plane having a first plane and a second plane opposite to the first plane, wherein the first and second planes are circular in shape.
  • a second dielectric provided on a plane opposite to the plane on which the second conductor is connected, one end of which is connected to the excitation element, the other end of which is a feeding point, and which is not electrically in contact with the ground conductor;
  • a feed pin passing through each of the first dielectric and the second dielectric, wherein the diameter of the first and second planes and the thickness of the first dielectric are each a beam of electromagnetic waves. It is determined based on each of the width and the bandwidth of the electromagnetic wave.
  • the diameters of the first and second planes and the thickness of the first dielectric are determined based on the beam width of the electromagnetic wave and the bandwidth of the electromagnetic wave, respectively.
  • an antenna device Therefore, the antenna device according to the present invention can realize wireless communication with both the high-elevation-angle communication satellite and the low-elevation-angle communication satellite without reducing the band of usable electromagnetic waves.
  • FIG. 1A is a plan view showing the antenna device according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing a cross section taken along line X-X ′ in FIG. 1A
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing an interface circuit 7 of the antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a layout of the interface circuit 7 shown in FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a communication device according to a first embodiment.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a simulation result regarding the minimum absolute gain of the antenna device when the beam width of the electromagnetic wave is 140 degrees.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a simulation result regarding the minimum operation gain of the antenna device when the beam width of the electromagnetic wave is 140 degrees.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a simulation result regarding the minimum operation gain of the antenna device when the beam width of the electromagnetic wave is 140 degrees.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing radiation of an electromagnetic wave from an excitation element 2 and radiation of an electromagnetic wave from a first power supply pin 5a, a second power supply pin 5b, a third power supply pin 5c, and a fourth power supply pin 5d.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a simulation result of a radiation pattern when the thickness t of the first dielectric 1 is 0.25 ⁇ g and the diameter ⁇ d is 2.7 ⁇ g.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a simulation result of a radiation pattern when the thickness t of the first dielectric 1 is 0.35 ⁇ g and the diameter ⁇ d is 2.7 ⁇ g.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a simulation result regarding an amplitude at which power is distributed from the interface circuit 7 shown in FIG.
  • FIG. FIG. 5 is a configuration diagram showing another interface circuit 7 of the antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing a simulation result on an amplitude at which power is distributed from the interface circuit 7 shown in FIG. 12 to Ports (5) to (8).
  • FIG. FIG. 5 is a configuration diagram showing another interface circuit 7 of the antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing a simulation result regarding an amplitude at which power is distributed to the ports (5) to (8) from the interface circuit 7 shown in FIG.
  • FIG. 18A is a plan view showing another antenna device according to the first embodiment
  • FIG. 18B is a sectional view showing a section taken along line X-X ′ in FIG. 18A.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a layout of another interface circuit 7 of the antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 20A is a plan view showing the antenna device according to the second embodiment, and FIG.
  • FIG. 20B is a cross-sectional view showing a cross section taken along line X-X ′ in FIG. 20A.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a simulation result regarding the minimum operation gain of the antenna device when the beam width of the electromagnetic wave is 140 degrees. Radiation of electromagnetic waves from the excitation element 2, radiation of electromagnetic waves from the first power supply pin 5 a, second power supply pin 5 b, third power supply pin 5 c, and fourth power supply pin 5 d, and radiation from the non-excitation ring 51 It is explanatory drawing which shows the radiation of an electromagnetic wave.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a simulation result.
  • FIG. 24A is a plan view showing the antenna device according to the third embodiment
  • FIG. 24B is a cross-sectional view showing a cross section taken along line X-X ′ in FIG. 24A.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a simulation result regarding the minimum operation gain of the antenna device when the beam width of the electromagnetic wave is 140 degrees.
  • FIG. 1A is a plan view showing the antenna device according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing a cross section XX ′ in FIG. 1A
  • the first dielectric 1 has a first plane 1a and a second plane 1b opposite to the first plane 1a.
  • Each shape in the first plane 1a and the second plane 1b is a circle having a diameter ⁇ d
  • the diameter ⁇ d is a beam width of an electromagnetic wave radiated from or received by the excitation element 2 and a band of the electromagnetic wave. Determined based on each of the widths.
  • the thickness of the first dielectric 1 is t.
  • the thickness t of the first dielectric 1 is determined based on the beam width of the electromagnetic wave radiated from the excitation element 2 or received by the excitation element 2 and the bandwidth of the electromagnetic wave, respectively. I have.
  • the excitation element 2 is provided on the first plane 1a of the first dielectric 1, and emits or receives an electromagnetic wave.
  • the planar shape of the excitation element 2 is circular.
  • the diameter of the excitation element 2 corresponds to the resonance frequency of the excitation element 2 and, for example, a length of a half wavelength at the resonance frequency is good. However, this is only an example, and the diameter of the excitation element 2 may be longer or shorter than a half wavelength at the resonance frequency.
  • the ground conductor 3 is provided on a second plane 1 b of the first dielectric 1. However, the ground conductor 3 is provided in the first plane of the second plane so as not to contact the first power supply pin 5a, the second power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d.
  • the power supply pin 5a, the second power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d are not provided around the portion penetrating the first dielectric 1.
  • the plane shape of the ground conductor 3 is circular.
  • the second dielectric 4 is provided on a plane opposite to the plane in contact with the second plane 1b among the two planes of the ground conductor 3.
  • the planar shape of the second dielectric 4 is circular.
  • the antenna device illustrated in FIG. 1 includes a first power supply pin 5a, a second power supply pin 5b, a third power supply pin 5c, and a fourth power supply pin 5d as a plurality of power supply pins.
  • One end of each of the first power supply pin 5a, the second power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d is connected to the excitation element 2.
  • One end of each of the first power supply pin 5a, the second power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d is rotationally symmetric.
  • the other end of the first power supply pin 5a is a power supply point 6a
  • the other end of the second power supply pin 5b is a power supply point 6b.
  • FIG. 1 omits the illustration of the feeding points 6a and 6c.
  • the first power supply pin 5a, the second power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d are electrically non-contacted with the ground conductor 3 while the first dielectric 1 and the second power supply pin 5d are in contact with each other. 2 penetrates each of the two dielectrics 4.
  • the feeding points 6a, 6b, 6c, and 6d are not formed as physical components of the antenna device, but indicate positions of feeding pins to which power is supplied from the interface circuit 7.
  • the interface circuit 7 is provided on a plane opposite to the plane in contact with the ground conductor 3 among the two planes of the second dielectric 4.
  • the interface circuit 7 is connected to the other ends of the first power supply pin 5a, the second power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d.
  • the interface circuit 7 supplies power having the same amplitude and a different phase to the other end of each of the first power supply pin 5a, the second power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d.
  • the ground via 8 has one end connected to the ground conductor 3 and the other end connected to the interface circuit 7, and penetrates through the second dielectric 4.
  • the antenna device shown in FIG. 1 shows a four-point feeding circularly polarized antenna, and one end of a first feeding pin 5a, a second feeding pin 5b, a third feeding pin 5c, and a fourth feeding pin 5d. Are arranged at rotationally symmetric positions.
  • the antenna device shown in FIG. 1 shows a four-point feeding circularly polarized antenna. However, this is merely an example, and for example, a one-point-feed circularly polarized antenna or a two-point fed circularly polarized antenna may be used. However, in the antenna device in which one end of the feeding pin is not located at a rotationally symmetric position but at an asymmetric position, the gain deviation between different directions is larger than that of the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing the interface circuit 7 of the antenna device according to the first embodiment
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a layout of the interface circuit 7 shown in FIG.
  • the layout shown in FIG. 3 shows the layout when the direction of the interface circuit 7 is viewed from the excitation element 2.
  • Port (1) is connected to a transmitting / receiving unit 21 described later.
  • Port (1) uses the antenna apparatus shown in FIG. 1 to emit RHCP (right-handed circularly polarized) cross-polarized light in the zenith direction and radiate LHCP (left-handed circularly-polarized) cross-polarized light in the ground direction. When used as a circularly polarized antenna, this port is supplied with power from the transmission / reception unit 21.
  • the zenith direction is a direction in which the elevation angle is about 90 degrees
  • the ground direction is a direction in which the elevation angle is about 0 degrees.
  • Port (3) is a port connected to the transmission / reception unit 21.
  • Port (3) uses the antenna apparatus shown in FIG. 1 as a circularly polarized antenna that radiates cross polarization of LHCP in the zenith direction and radiates cross polarization of RHCP in the ground direction. This is the port to which power is applied.
  • Port (3) When power is supplied from the transmission / reception unit 21 to Port (3), power is not supplied from the transmission / reception unit 21 to Port (1), Port (2), and Port (4).
  • Port (2) and Port (4) are ports connected to the other end of the ground via 8.
  • Port (5) is a port connected to a power supply point 6a, which is the other end of the first power supply pin 5a.
  • Port (6) is connected to power supply point 6b, which is the other end of second power supply pin 5b.
  • Port (7) is connected to power supply point 6c, which is the other end of third power supply pin 5c.
  • Port (8) is connected to power supply point 6d, which is the other end of fourth power supply pin 5d.
  • the first 180-degree hybrid 11 has a first terminal 11a, a second terminal 11b, a third terminal 11c, and a fourth terminal 11d.
  • the first terminal 11a is connected to Port (1)
  • the second terminal 11b is connected to Port (2).
  • the third terminal 11c is connected to the first terminal 13a of the first 90-degree hybrid 13
  • the fourth terminal 11d is connected to the first terminal 14a of the second 90-degree hybrid 14.
  • the first 180-degree hybrid 11 outputs power having a phase of -90 degrees from the third terminal 11c when power is supplied from the transmission / reception unit 21 to the first terminal 11a via Port (1). Power having a phase of -270 degrees is output from the fourth terminal 11d.
  • the power having a phase of ⁇ 90 degrees output from the third terminal 11 c is input to the first terminal 13 a of the first 90-degree hybrid 13.
  • the power having a phase of -270 degrees output from the fourth terminal 11d is input to the first terminal 14a of the second 90-degree hybrid 14.
  • the second 180-degree hybrid 12 has a first terminal 12a, a second terminal 12b, a third terminal 12c, and a fourth terminal 12d.
  • the first terminal 12a is connected to Port (3)
  • the second terminal 12b is connected to Port (4).
  • the third terminal 12c is connected to the second terminal 13b of the first 90-degree hybrid 13
  • the fourth terminal 12d is connected to the second terminal 14b of the second 90-degree hybrid 14.
  • the second 180-degree hybrid 12 outputs power having a phase of -90 degrees from the third terminal 12c when power is supplied from the transmission / reception unit 21 to the first terminal 12a via Port (3). Power having a phase of -270 degrees is output from the fourth terminal 12d.
  • the power having a phase of ⁇ 90 degrees output from the third terminal 12 c is input to the second terminal 13 b of the first 90-degree hybrid 13.
  • the power having a phase of ⁇ 270 degrees output from the fourth terminal 12 d is input to the second terminal 14 b of the second 90-degree hybrid 14.
  • the first 90-degree hybrid 13 has a first terminal 13a, a second terminal 13b, a third terminal 13c, and a fourth terminal 13d.
  • the first terminal 13a is connected to the third terminal 11c of the first 180-degree hybrid 11, and the second terminal 13b is connected to the third terminal 12c of the second 180-degree hybrid 12.
  • the third terminal 13c is connected to Port (5), and the fourth terminal 13d is connected to Port (6).
  • the first 90-degree hybrid 13 receives power having a phase of ⁇ 90 degrees from the third terminal 11 c of the first 180-degree hybrid 11 to the first terminal 13 a, the phase from the third terminal 13 c becomes ⁇ .
  • the power of 180 degrees is output, and the power of -270 degrees is output from the fourth terminal 13d.
  • the power having a phase of -180 degrees output from the third terminal 13c is input to the feeding point 6a via Port (5).
  • the power having a phase of -270 degrees output from the fourth terminal 12d is input to the feeding point 6b via the port (6).
  • the first 90-degree hybrid 13 receives a power of ⁇ 90 degrees in phase from the third terminal 12 c of the second 180-degree hybrid 12 to the second terminal 13 b of the second 180-degree hybrid 12.
  • the power of 270 degrees is output, and the power having a phase of -180 degrees is output from the fourth terminal 13d.
  • the power having a phase of -270 degrees output from the third terminal 13c is input to the feeding point 6a via Port (5).
  • the power having a phase of -180 degrees output from the fourth terminal 13d is input to the feeding point 6b via the port (6).
  • the second 90-degree hybrid 14 has a first terminal 14a, a second terminal 14b, a third terminal 14c, and a fourth terminal 14d.
  • the first terminal 14a is connected to the fourth terminal 11d of the first 180-degree hybrid 11, and the second terminal 14b is connected to the fourth terminal 12d of the second 180-degree hybrid 12.
  • the third terminal 14c is connected to Port (7), and the fourth terminal 14d is connected to Port (8).
  • the second 90-degree hybrid 14 When power having a phase of ⁇ 270 degrees is supplied from the fourth terminal 11d of the first 180-degree hybrid 11 to the first terminal 14a, the second 90-degree hybrid 14 has a phase of 0 from the third terminal 14c. And outputs power having a phase of -90 degrees from the fourth terminal 14d.
  • the electric power having the phase of 0 degree output from the third terminal 14c is input to the feeding point 6c via Port (7).
  • the power having a phase of -90 degrees output from the fourth terminal 14d is input to the feeding point 6d via Port (8).
  • the second 90-degree hybrid 14 receives a ⁇ 270-degree phase power from the fourth terminal 12 d of the second 180-degree hybrid 12 to the second terminal 14 b of the second 180-degree hybrid 12.
  • the power of 90 degrees is output, and the power of 0 degree is output from the fourth terminal 14d.
  • the power having a phase of ⁇ 90 degrees output from the third terminal 14c is input to the feeding point 6c via Port (7).
  • the power having a phase of 0 degrees output from the fourth terminal 14d is input to the feeding point 6d via Port (8).
  • the layout shown in FIG. 3 includes a first 180-degree hybrid 11, a second 180-degree hybrid 12, a first 90-degree hybrid 13, and a second 90-degree hybrid 14 in order to reduce wasted power loss.
  • 1 is an example of a layout in which the transmission line of the first embodiment is shortened.
  • the transmission line connecting between the second 180-degree hybrid 12 and the first 90-degree hybrid 13 is formed by the first 90-degree hybrid 13 and the second 90-degree hybrid.
  • the interface circuit 7 may be formed by patterning by etching or may be formed by chip components.
  • FIG. 4 is a configuration diagram illustrating the communication device according to the first embodiment.
  • the transmission / reception unit 21 is connected to the antenna device 22 via Port (1) and Port (3).
  • the transmitting and receiving unit 21 radiates cross polarization of RHCP in the zenith direction, and when radiating cross polarization of LHCP in the ground direction, gives the power of the communication signal to Port (1).
  • the transmitting and receiving unit 21 radiates LHCP cross-polarized light in the zenith direction, and applies RHCP cross-polarized light in the ground direction to supply power of the communication signal to Port (3).
  • the transmission / reception unit 21 acquires the power of the communication signal from Port (1) or Port (3).
  • the antenna device 22 is the antenna device illustrated in FIG. 1, and is connected to the transmission / reception unit 21 via Port (1) and Port (3).
  • the transmission / reception unit 21 uses the first 180-degree hybrid via the port (1) to transmit the power of the communication signal. 11 to the first terminal 11a.
  • the power of the communication signal is output from the transmission / reception unit 21 to the first terminal 11a of the first 180-degree hybrid 11 via Port (1), Port (2), Port (3) and Port (3) The isolation during 4) is ensured.
  • the first 180-degree hybrid 11 When the power of the communication signal is supplied to the first terminal 11a, the first 180-degree hybrid 11 outputs power having a phase of -90 degrees from the third terminal 11c to the first terminal of the first 90-degree hybrid 13. 13a. Further, the first 180-degree hybrid 11 outputs power having a phase of ⁇ 270 degrees from the fourth terminal 11 d to the first terminal 14 a of the second 90-degree hybrid 14.
  • the power of the communication signal is not supplied from the transmission / reception unit 21 to the Port (3). Therefore, no power is output from each of the third terminal 12c and the fourth terminal 12d of the second 180-degree hybrid 12.
  • the phase from the third terminal 13 c becomes ⁇ .
  • the power of 180 degrees is output to the feeding point 6a via Port (5).
  • the first 90-degree hybrid 13 outputs power having a phase of -270 degrees from the fourth terminal 13d to the feeding point 6b via Port (6).
  • the second 90-degree hybrid 14 has a phase of 0 from the third terminal 14c.
  • the power is output to the feeding point 6c via the port (7).
  • the second 90-degree hybrid 14 outputs power having a phase of -90 degrees from the fourth terminal 14d to the feeding point 6d via Port (8).
  • the amplitudes of the powers supplied to the power supply points 6a, 6b, 6c, and 6d are the same, and the phases of the powers supplied to the power supply points 6a, 6b, and 6d are different from each other.
  • the power having a phase of -180 degrees applied to the feeding point 6a is transmitted to one end of the first feeding pin 5a whose one end is located at the position of 6 o'clock in FIG. 1A.
  • the power having a phase of -270 degrees applied to the feeding point 6b is transmitted to one end of the second feeding pin 5b whose one end is located at the 3 o'clock position in FIG. 1A.
  • the electric power having a phase of 0 degree given to the feeding point 6c is transmitted to one end of the third feeding pin 5c whose one end is located at the 12 o'clock position in FIG. 1A.
  • the power having a phase of ⁇ 90 degrees applied to the feeding point 6d is transmitted to one end of the fourth feeding pin 5d whose one end is located at the 9 o'clock position in FIG. 1A.
  • the above-described power is transmitted to one end of each of the first power supply pin 5a, the second power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d, so that the excitation element 2 excites.
  • the excitation element 2 excites, RHCP cross-polarized light is emitted from the excitation element 2 in the zenith direction, and LHCP cross-polarized light is emitted in the ground direction.
  • the transmission / reception unit 21 When transmitting and receiving the cross polarization of LHCP in the zenith direction and the cross polarization of RHCP in the ground direction, the transmission / reception unit 21 transmits the power of the communication signal to the second 180-degree hybrid via Port (3). 12 to the first terminal 12a.
  • the power of the communication signal is output from the transmission / reception unit 21 to the first terminal 12a of the second 180-degree hybrid 12 via Port (3), Port (1), Port (3), and Port (3) The isolation during 4) is ensured.
  • the second 180-degree hybrid 12 When the power of the communication signal is supplied to the first terminal 12a, the second 180-degree hybrid 12 outputs power having a phase of -90 degrees from the third terminal 12c to the second terminal of the first 90-degree hybrid 13. 13b. Further, the second 180-degree hybrid 12 outputs power having a phase of ⁇ 270 degrees from the fourth terminal 12 d to the second terminal 14 b of the second 90-degree hybrid 14.
  • the power of the communication signal is not supplied from the transmission / reception unit 21 to Port (1). Therefore, no power is output from each of the third terminal 11c and the fourth terminal 11d of the first 180-degree hybrid 11.
  • the first 90-degree hybrid 13 receives a power of ⁇ 90 degrees in phase from the third terminal 12 c of the second 180-degree hybrid 12 to the second terminal 13 b of the second 180-degree hybrid 12.
  • the power of 270 degrees is output to the feeding point 6a via Port (5).
  • the first 90-degree hybrid 13 outputs power having a phase of -180 degrees from the fourth terminal 13d to the feeding point 6b via Port (6).
  • the second 90-degree hybrid 14 receives a ⁇ 270-degree phase power from the fourth terminal 12 d of the second 180-degree hybrid 12 to the second terminal 14 b of the second 180-degree hybrid 12.
  • the power of 90 degrees is output to the feeding point 6c via Port (7).
  • the second 90-degree hybrid 14 outputs power having a phase of 0 degree from the fourth terminal 14d to the power supply point 6d via Port (8).
  • the amplitudes of the powers supplied to the power supply points 6a, 6b, 6c, and 6d are the same, and the phases of the powers supplied to the power supply points 6a, 6b, and 6d are different from each other.
  • the electric power having a phase of -270 degrees applied to the feeding point 6a is transmitted to one end of the first feeding pin 5a whose one end is located at the position of 6 o'clock in FIG. 1A.
  • the power having a phase of -180 degrees applied to the feeding point 6b is transmitted to one end of the second feeding pin 5b whose one end is located at the 3 o'clock position in FIG. 1A.
  • the power having a phase of -90 degrees applied to the feeding point 6c is transmitted to one end of the third feeding pin 5c whose one end is located at 12 o'clock in FIG. 1A.
  • the power having a phase of 0 degree and given to the feeding point 6d is transmitted to one end of the fourth feeding pin 5d, which is arranged at one end at 9 o'clock in FIG. 1A.
  • the above-described power is transmitted to one end of each of the first power supply pin 5a, the second power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d, so that the excitation element 2 excites.
  • the excitation element 2 excites, a cross polarization of LHCP is emitted from the excitation element 2 in the zenith direction, and a cross polarization of RHCP is emitted in the ground direction.
  • the transmission / reception unit 21 can switch the radiated polarization by switching between Port (1) and Port (3) as the output destination of the power of the communication signal.
  • the antenna device illustrated in FIG. 1 is used as a circularly polarized antenna that radiates cross polarized waves.
  • the antenna device shown in FIG. 1 can perform wireless communication with a high-elevation angle communication satellite and wireless communication with a low-elevation angle communication satellite
  • the high-elevation angle communication satellite is a communication device mounted on a satellite existing in a high elevation angle direction
  • the low-elevation angle communication satellite is a communication device mounted on a satellite existing in a low elevation angle direction. It is.
  • the high elevation direction is, for example, the zenith direction
  • the low elevation direction is, for example, a direction in which the elevation angle is 20 degrees.
  • the coverage area of the antenna device must be high at an elevation angle of 20 degrees or more.
  • the beam width of the electromagnetic wave in the antenna device is determined by the respective diameters ⁇ d in the first plane 1a and the second plane 1b. Further, the beam width of the electromagnetic wave in the antenna device is determined by the thickness t of the first dielectric 1.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a simulation result of the lowest absolute gain of the antenna device when the beam width of the electromagnetic wave is 140 degrees.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a simulation result of the lowest operation gain of the antenna device when the beam width of the electromagnetic wave is 140 degrees.
  • ⁇ g is the wavelength of the electromagnetic wave inside the first dielectric 1 at the center frequency of the electromagnetic wave. In the simulations in FIGS. 5 and 6, it is assumed that the relative permittivity of the first dielectric 1 is 3.62 and the dielectric loss tangent of the first dielectric 1 is 0.005.
  • the thickness t is in the range of about 0.20 ⁇ g to about 0.28 ⁇ g and the diameter ⁇ d is in the range of about 2.4 ⁇ g to about 3.0 ⁇ g, in both the absolute gain and the operating gain, It can be seen that the gain is higher than 0 [dBi].
  • the thickness t of the first dielectric 1 is a parameter that contributes to the coverage and also a parameter that contributes to the bandwidth. Therefore, when the thickness t of the first dielectric 1 is small, a wide band cannot be covered, and the mismatch loss increases. For example, when the thickness t is 0.15 ⁇ g, the mismatch loss increases, and the operation gain is smaller than 0 [dBi].
  • the increase in the thickness t of the first dielectric 1 means that the lengths of the first power supply pin 5a, the second power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d become longer. Is equivalent to For example, when the thickness t of the first dielectric 1 is about 0.25 ⁇ g, as shown in FIG.
  • the first feed pin 5a and the second Electromagnetic waves are radiated from the power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d.
  • the radiation of electromagnetic waves from the first power supply pin 5a, the second power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d is radiation of electromagnetic waves as a monopole antenna.
  • FIG. 7 is an illustration showing radiation of electromagnetic waves from the excitation element 2 and radiation of electromagnetic waves from the first power supply pin 5a, the second power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d.
  • FIG. The addition of the radiation of the electromagnetic waves from the first power supply pin 5a, the second power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d increases the gain in the low elevation angle direction.
  • the electromagnetic wave radiated from the antenna device 22 propagates as a surface wave near the first plane 1a of the first dielectric 1, so that the gain in the low elevation angle direction increases. I do. From the above, it can be seen that there is a thickness t and a diameter ⁇ d that enable wireless communication with a high elevation angle communication satellite and wireless communication with a low elevation angle communication satellite.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing a simulation result of a radiation pattern when the thickness t of the first dielectric 1 is 0.25 ⁇ g and the diameter ⁇ d is 2.7 ⁇ g.
  • the simulation results shown in FIG. 8 indicate that the zenith angle ⁇ has a high gain of 0 [dBi] or more in the range of ⁇ 75 [deg] ⁇ ⁇ +75 [deg].
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a simulation result of a radiation pattern when the thickness t of the first dielectric 1 is 0.35 ⁇ g and the diameter ⁇ d is 2.7 ⁇ g. In the simulation in FIG.
  • the thickness t of the first dielectric 1 is larger than in the simulation in FIG.
  • the diameter ⁇ d is the same.
  • the gain near the zenith angle ⁇ of ⁇ 50 [deg] tends to increase, and the gain near the zenith angle ⁇ of ⁇ 20 [deg] tends to decrease.
  • This tendency is that, as the thickness t increases, the distance between the excitation element 2 and the ground conductor 3 increases, and the strength of the magnetic current generated between the excitation element 2 and the ground conductor 3 decreases. Radiation of electromagnetic waves in the zenith direction is reduced.
  • the intensity of the current flowing through the first power supply pin 5a, the second power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d becomes greater than the intensity of the magnetic current. It is considered that the radiation of the electromagnetic wave from the power supply pin 5a and the like became dominant, and the radiation of the electromagnetic wave was increased near the zenith angle ⁇ of ⁇ 50 [deg].
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing a simulation result regarding the amplitude at which power is distributed from the interface circuit 7 to the ports (5) to (8) shown in FIG.
  • FIG. 11 shows that when power is distributed from the interface circuit 7 shown in FIG. 2 to Ports (5) to (8), the excitation phase difference between adjacent ports in Ports (5) to (8) is reduced.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a simulation result. 10 and 11, it is assumed that the target bandwidth, which is a desired frequency range of the electromagnetic wave, is 14.7%. In the simulations of FIG. 10 and FIG. 11, crawling of the transmission line between the first 180-degree hybrid 11, the second 180-degree hybrid 12, the first 90-degree hybrid 13, and the second 90-degree hybrid 14 Not considered.
  • the dimensions of the first 180-degree hybrid 11, the second 180-degree hybrid 12, the first 90-degree hybrid 13, and the second 90-degree hybrid 14 are determined by the center frequency of the electromagnetic wave. It is also assumed that the relative permittivity of the second dielectric 4 on which the interface circuit 7 is formed is 3.62, and the dielectric loss tangent of the second dielectric 4 is 0.005. When the target bandwidth is 14.7%, as shown in FIG. 10, the amplitude variation at the band edge is 0.58 [dB]. When the target bandwidth is 14.7%, as shown in FIG. 11, the excitation phase difference between adjacent ports is 0.4 [deg].
  • the interface circuit 7 shown in FIG. 2 includes two 180-degree hybrids and two 90-degree hybrids.
  • the interface circuit 7 shown in FIG. 2 may include four 90-degree hybrids as shown in FIG.
  • FIG. 12 is a configuration diagram showing another interface circuit 7 of the antenna device according to the first embodiment.
  • the 90-degree hybrid 31 has a first terminal 31a, a second terminal 31b, a third terminal 31c, and a fourth terminal 31d.
  • the first terminal 31a is connected to Port (1)
  • the second terminal 31b is connected to Port (2).
  • the third terminal 31c is connected to the first terminal 33a of the 90-degree hybrid 33
  • the fourth terminal 31d is connected to the second terminal 34b of the 90-degree hybrid 34.
  • the 90-degree hybrid 31 When power is applied to the first terminal 31a from the transmission / reception unit 21 via Port (1), the 90-degree hybrid 31 outputs power having a phase of ⁇ 90 degrees from the third terminal 31c, and outputs the fourth power. Power having a phase of -180 degrees is output from the terminal 31d. The power having a phase of ⁇ 90 degrees output from the third terminal 31 c is input to the first terminal 33 a of the 90-degree hybrid 33. The power having a phase of ⁇ 180 degrees output from the fourth terminal 31 d is input to the second terminal 34 b of the 90-degree hybrid 34.
  • the 90-degree hybrid 32 has a first terminal 32a, a second terminal 32b, a third terminal 32c, and a fourth terminal 32d.
  • the first terminal 32a is connected to Port (3)
  • the second terminal 32b is connected to Port (4).
  • the third terminal 32c is connected to the first terminal 34a of the 90-degree hybrid 34
  • the fourth terminal 32d is connected to the second terminal 33b of the 90-degree hybrid 33.
  • the power having a phase of ⁇ 90 degrees output from the third terminal 32 c is input to the first terminal 34 a of the 90-degree hybrid 34.
  • the power having a phase of ⁇ 180 degrees output from the fourth terminal 32 d is input to the second terminal 33 b of the 90-degree hybrid 33.
  • the 90-degree hybrid 33 has a first terminal 33a, a second terminal 33b, a third terminal 33c, and a fourth terminal 33d.
  • the first terminal 33a is connected to the third terminal 31c of the 90-degree hybrid 31, and the second terminal 33b is connected to the fourth terminal 32d of the 90-degree hybrid 32.
  • the third terminal 33c is connected to Port (5), and the fourth terminal 33d is connected to Port (6).
  • the 90-degree hybrid 33 outputs power having a phase of -180 degrees from the third terminal 33c when power of -90 degrees is supplied from the third terminal 31c of the 90-degree hybrid 31 to the first terminal 33a. At the same time, power having a phase of -270 degrees is output from the fourth terminal 33d.
  • the power having a phase of -180 degrees output from the third terminal 33c is input to the feeding point 6a via Port (5).
  • the power having a phase of -270 degrees output from the fourth terminal 33d is input to the feeding point 6b via Port (6).
  • the 90-degree hybrid 33 outputs power having a phase of 0 degree from the third terminal 33c when power having a phase of -180 degrees is supplied from the fourth terminal 32d of the 90-degree hybrid 32 to the second terminal 33b.
  • power having a phase of -270 degrees is output from the fourth terminal 33d.
  • the power having the phase of 0 degree output from the third terminal 33c is input to the power supply point 6a via Port (5).
  • the power having a phase of -270 degrees output from the fourth terminal 33d is input to the feeding point 6b via Port (6).
  • the 90-degree hybrid 34 has a first terminal 34a, a second terminal 34b, a third terminal 34c, and a fourth terminal 34d.
  • the first terminal 34a is connected to the third terminal 32c of the 90-degree hybrid 32
  • the second terminal 34b is connected to the fourth terminal 31d of the 90-degree hybrid 31.
  • the third terminal 34c is connected to Port (7)
  • the fourth terminal 34d is connected to one end of the 180-degree delay line 35.
  • the 90-degree hybrid 34 outputs power having a phase of 0 degree from the third terminal 34c when power having a phase of -180 degrees is supplied from the fourth terminal 31d to the second terminal 34b of the 90-degree hybrid 31. At the same time, power having a phase of -270 degrees is output from the fourth terminal 14d.
  • the power having the phase of 0 degree output from the third terminal 34c is input to the feeding point 6c via Port (7).
  • the power having a phase of -270 degrees output from the fourth terminal 34d is input to one end of the 180-degree delay line 35.
  • the 90-degree hybrid 34 outputs power having a phase of -180 degrees from the third terminal 34c when power of -90 degrees is supplied from the third terminal 32c of the 90-degree hybrid 32 to the first terminal 34a.
  • power having a phase of -270 degrees is output from the fourth terminal 34d.
  • the power having a phase of -180 degrees output from the third terminal 34c is input to the feeding point 6c via Port (7).
  • the power having a phase of -270 degrees output from the fourth terminal 34d is input to one end of the 180-degree delay line 35.
  • One end of the 180-degree delay line 35 is connected to the fourth terminal 34d of the 90-degree hybrid 34, and the other end is connected to Port (8).
  • the 180-degree delay line 35 delays the phase of the power output from the fourth terminal 34d of the 90-degree hybrid 34 by 180 degrees and supplies power to the first terminal 31a via Port (1).
  • power having a phase of -90 degrees is output to the port (8).
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing a simulation result on the amplitude at which power is distributed from the interface circuit 7 to the ports (5) to (8) shown in FIG.
  • FIG. 14 is a graph showing the excitation phase difference between adjacent ports in Ports (5) to (8) when power is distributed to Ports (5) to (8) from the interface circuit 7 shown in FIG.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a simulation result. 13 and 14, it is assumed that the target bandwidth is 14.7%, as in FIGS. In the simulations of FIGS. 13 and 14, crawling of the transmission line between the 90-degree hybrid 31, the 90-degree hybrid 32, the 90-degree hybrid 33, and the 90-degree hybrid 34 is not considered. The dimensions of the 90-degree hybrids 31 to 34 are determined by the center frequency of the electromagnetic wave. It is also assumed that the relative permittivity of the second dielectric 4 on which the interface circuit 7 is formed is 3.62, and the dielectric loss tangent of the second dielectric 4 is 0.005.
  • the amplitude variation at the band edge is 1.24 [dB], and the characteristics are worse than the interface circuit 7 shown in FIG. I have.
  • the excitation phase difference between adjacent ports is 16.6 [deg], which is smaller than that of the interface circuit 7 shown in FIG. , The characteristics are getting worse.
  • One of the causes of the deterioration of the characteristics is that the 90-degree hybrids 31 and 32 have an amplitude at the band edge more than the first 180-degree hybrid 11 and the second 180-degree hybrid 12 because the fractional band is about 10%. It is considered that the characteristics are deteriorated.
  • the phase inclination of Port (8) becomes steeper than that of Ports (5) to (7) because the 180-degree delay line 35 is connected. It is thought that it is. This is because, because of the steep phase gradient, good characteristics can be obtained at the center frequency, but the phase characteristics deteriorate significantly as the distance from the center frequency increases.
  • the interface circuit 7 shown in FIG. 2 may include four 180-degree hybrids as shown in FIG.
  • FIG. 15 is a configuration diagram showing another interface circuit 7 of the antenna device according to the first embodiment.
  • the 180-degree hybrid 41 has a first terminal 41a, a second terminal 41b, a third terminal 41c, and a fourth terminal 41d.
  • the first terminal 41a is connected to Port (1)
  • the second terminal 41b is connected to Port (2).
  • the third terminal 41c is connected to the second terminal 44b of the 90-degree hybrid 44
  • the fourth terminal 41d is connected to one end of the 90-degree delay line 45.
  • the 180-degree hybrid 41 When power is applied to the first terminal 41a from the transmission / reception unit 21 via Port (1), the 180-degree hybrid 41 outputs power having a phase of ⁇ 90 degrees from the third terminal 41c and outputs the fourth power. Power having a phase of -270 degrees is output from the terminal 41d. The power output from the third terminal 41 c and having a phase of ⁇ 90 degrees is input to the second terminal 44 b of the 90-degree hybrid 44. The power having a phase of ⁇ 270 degrees output from the fourth terminal 41 d is input to the 90-degree delay line 45.
  • the 180-degree hybrid 42 has a first terminal 42a, a second terminal 42b, a third terminal 42c, and a fourth terminal 42d.
  • the first terminal 42a is connected to Port (3)
  • the second terminal 42b is connected to Port (4).
  • the third terminal 42c is connected to the second terminal 43b of the 90-degree hybrid 43
  • the fourth terminal 42d is connected to one end of the 90-degree delay line 46.
  • the power having a phase of ⁇ 90 degrees output from the third terminal 42 c is input to the second terminal 43 b of the 90-degree hybrid 43.
  • the power having a phase of ⁇ 90 ° output from the fourth terminal 42d is input to the 90 ° delay line 46.
  • One end of the 90-degree delay line 45 is connected to the fourth terminal 41 d of the 180-degree hybrid 41, and the other end is connected to the first terminal 43 a of the 180-degree hybrid 43.
  • the 90-degree delay line 45 delays the phase of the power output from the fourth terminal 41 d of the 180-degree hybrid 41 by 90 degrees and outputs the power after the phase delay to the first terminal 43 a of the 180-degree hybrid 43.
  • One end of the 90-degree delay line 46 is connected to the fourth terminal 42 d of the 180-degree hybrid 42, and the other end is connected to the first terminal 44 a of the 180-degree hybrid 44.
  • the 90-degree delay line 46 delays the phase of the power output from the fourth terminal 42d of the 180-degree hybrid 42 by 90 degrees, and outputs the power after the phase delay to the first terminal 44a of the 180-degree hybrid 44.
  • the 180-degree hybrid 43 has a first terminal 43a, a second terminal 43b, a third terminal 43c, and a fourth terminal 43d.
  • the first terminal 43a is connected to the other end of the 90-degree delay line 45
  • the second terminal 43b is connected to the third terminal 42c of the 180-degree hybrid 42.
  • the third terminal 43c is connected to one end of the 90-degree delay line 47
  • the fourth terminal 43d is connected to Port (6).
  • the power having a phase of ⁇ 90 degrees output from the third terminal 43 c is input to the 90-degree delay line 47.
  • the power having a phase of ⁇ 90 degrees output from the fourth terminal 43d is input to the feeding point 6b via the port (6).
  • the 180-degree hybrid 43 outputs power having a phase of 0 degree from the third terminal 43c when power of ⁇ 90 degrees is supplied from the third terminal 42c to the second terminal 43b of the 180-degree hybrid 42.
  • power having a phase of -180 degrees is output from the fourth terminal 43d.
  • the 0-degree phase power output from the third terminal 43c is input to the 90-degree delay line 47.
  • the power having a phase of -180 degrees output from the fourth terminal 43d is input to the feeding point 6b via Port (6).
  • the 180-degree hybrid 44 has a first terminal 44a, a second terminal 44b, a third terminal 44c, and a fourth terminal 44d.
  • the first terminal 44a is connected to the other end of the 90-degree delay line 46
  • the second terminal 44b is connected to the third terminal 41c of the 180-degree hybrid 41.
  • the third terminal 44c is connected to Port (7)
  • the fourth terminal 44d is connected to one end of the 90-degree delay line 48.
  • the power having a phase of -270 degrees output from the third terminal 44c is input to the feeding point 6c via Port (7).
  • the power having a phase of -270 degrees output from the fourth terminal 44d is input to the 90-degree delay line 48.
  • the 180-degree hybrid 44 outputs power having a phase of 0 degree from the third terminal 44c when power of ⁇ 90 degrees is supplied from the third terminal 41c to the second terminal 44b of the 180-degree hybrid 41.
  • power having a phase of -180 degrees is output from the fourth terminal 44d.
  • the power having a phase of 0 degree output from the third terminal 44c is input to the feeding point 6c via Port (7).
  • the power having a phase of -180 degrees output from the fourth terminal 44d is input to the 90-degree delay line 48.
  • One end of the 90-degree delay line 47 is connected to the third terminal 43c of the 180-degree hybrid 43, and the other end is connected to Port (5).
  • the 90-degree delay line 47 delays the phase of the power output from the third terminal 43c of the 180-degree hybrid 43 by 90 degrees, and supplies power to the first terminal 41a via Port (1).
  • power having a phase of -90 degrees is output to the port (5).
  • One end of the 90-degree delay line 48 is connected to the fourth terminal 44d of the 180-degree hybrid 44, and the other end is connected to Port (8).
  • the 90-degree delay line 48 delays the phase of the power output from the fourth terminal 44d of the 180-degree hybrid 44 by 90 degrees and supplies power to the first terminal 41a via Port (1). Outputs power having a phase of -270 degrees and a phase of 0 degrees to Port (8) when power is supplied to the first terminal 42a via Port (3).
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing a simulation result of an amplitude at which power is distributed from the interface circuit 7 to the ports (5) to (8) shown in FIG.
  • FIG. 17 shows that when power is distributed from the interface circuit 7 to the ports (5) to (8) shown in FIG. 15, the excitation phase difference between the adjacent ports in the ports (5) to (8) is reduced.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a simulation result. 16 and 17, it is assumed that the target bandwidth is 14.7% as in FIGS. In the simulations of FIGS. 16 and 17, crawling of the transmission line between the 180-degree hybrid 41, the 180-degree hybrid 42, the 180-degree hybrid 43, and the 180-degree hybrid 44 is not considered.
  • the dimensions of the 180-degree hybrids 41 to 44 are determined by the center frequency of the electromagnetic wave. It is also assumed that the relative permittivity of the second dielectric 4 on which the interface circuit 7 is formed is 3.62, and the dielectric loss tangent of the second dielectric 4 is 0.005.
  • the amplitude variation at the band edge is 1.27 [dB], which is worse than the characteristics of the interface circuit 7 shown in FIG. I have.
  • the excitation phase difference between adjacent ports is 14.4 [deg], which is smaller than that of the interface circuit 7 shown in FIG. ,
  • the characteristics are getting worse.
  • the reason that the characteristics are deteriorated is that the phase inclinations of Ports (5) and (8) are compared with those of Ports (6) and (7) because the 90-degree delay lines 47 and 48 are connected. It can be thought that it is steep. This is because, because of the steep phase gradient, good characteristics can be obtained at the center frequency, but the phase characteristics deteriorate significantly as the distance from the center frequency increases.
  • the configuration of the interface circuit 7 As described above, as the configuration of the interface circuit 7, the configuration shown in FIG. 2, the configuration shown in FIG. 12, or the configuration shown in FIG. 15 can be used.
  • the configuration shown in FIG. 2 is used in the configuration shown in FIG. 2, the configuration shown in FIG. 12, or the configuration shown in FIG. 15, the best characteristics are obtained.
  • the diameter ⁇ d of the first plane 1a, the diameter ⁇ d of the second plane 1b, and the thickness t of the first dielectric 1 are respectively determined by the beam width of the electromagnetic wave and the bandwidth of the electromagnetic wave.
  • the antenna device 22 was configured as determined based on each. Therefore, the antenna device 22 can realize wireless communication with both the high-elevation-angle communication satellite and the low-elevation-angle communication satellite without causing a narrowing of usable electromagnetic waves.
  • the interface circuit 7 can be realized by a microstrip line or a coplanar line. However, this is only an example, and the interface circuit 7 may be realized by a triplate line by providing the third dielectric 9 and the ground conductor 10 as shown in FIG.
  • FIG. 18A is a plan view showing another antenna device according to the first embodiment
  • FIG. 18B is a cross-sectional view showing a XX ′ cross-section in FIG. 18A.
  • the third dielectric 9 is a dielectric having a circular planar shape.
  • the third dielectric 9 is provided at a position where the second dielectric 4 and the third dielectric 9 sandwich the interface circuit 7.
  • the ground conductor 10 is provided on a plane opposite to the plane in contact with the interface circuit 7 among the two planes of the third dielectric 9.
  • the plane shape of the ground conductor 10 is circular.
  • the other end of the ground via 8 is connected to the ground conductor 10.
  • the interface circuit 7 is sandwiched between the second dielectric 4 and the third dielectric 9. Therefore, even when the antenna device 22 shown in FIG. 18 is installed on a metal structure (not shown), a short circuit between the interface circuit 7 and the metal structure can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the antenna performance from deteriorating due to the short circuit between the interface circuit 7 and the metal structure.
  • the antenna device 22 is configured such that the transmission / reception unit 21 can switch the radiated polarization by switching between Port (1) and Port (3) as the output destination of the power of the communication signal. 7 is provided.
  • the interface circuit 7 having one input and four outputs, that is, the first 180-degree hybrid 11, the first 90-degree hybrid 13, and the second 90-degree hybrid
  • the antenna device 22 including the hybrid 14 may be used.
  • FIG. 20A is a plan view showing the antenna device according to the second embodiment
  • FIG. 20B is a cross-sectional view showing a XX ′ cross section in FIG. 20A. 20, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and a description thereof will not be repeated.
  • the non-excitation ring 51 is provided on the first plane 1 a so as to surround the excitation element 2 concentrically with the excitation element 2, and is electromagnetically coupled to the excitation element 2.
  • the non-excitation ring 51 has a distance ⁇ from the end of the excitation element 2 to the center diameter of the non-excitation ring 51 of 0.20 ⁇ 0 to 0. It is provided at a position in the range of .30 ⁇ 0.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram illustrating a simulation result of the lowest operation gain of the antenna device when the beam width of the electromagnetic wave is 140 degrees.
  • the minimum operation gain is calculated using the distance ⁇ and the line width W of the non-exciting ring 51 as parameters.
  • the thickness t of the first dielectric 1 is 0.25 ⁇ g
  • the diameter ⁇ d of the first plane is 2.7 ⁇ g.
  • the horizontal axis, the line width W of the parasitic rings 51 are divided by the wavelength lambda] g
  • the vertical axis is a value obtained by dividing the distance ⁇ at the wavelength lambda 0.
  • the distance ⁇ from the end of the excitation element 2 to the center diameter of the non-excitation ring 51 and the line width W of the non-excitation ring 51 have an optimal value for increasing the operation gain, as shown in FIG. , the distance ⁇ is operating gain is maximized when 0.25 [lambda 0. Why the actual gain is maximized when the distance ⁇ is 0.25 [lambda 0 is as follows. When the distance ⁇ is 0.25 [lambda 0, the phase of the current flowing through the excitation element 2 and the current flowing through the parasitic ring 51 phases in phase.
  • the electromagnetic coupling between the excitation element 2 and the non-excitation ring 51 is strengthened, so that the gain in the zenith direction is reduced and the low elevation angle direction is reduced. Gain increases.
  • the electromagnetic coupling between the excitation element 2 and the non-excitation ring 51 is weak, so that the effect of the non-excitation ring 51 cannot be sufficiently obtained.
  • FIG. 22 shows the radiation of the electromagnetic wave from the excitation element 2, the radiation of the electromagnetic wave from the first power supply pin 5a, the second power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing radiation of an electromagnetic wave from a ring 51.
  • radiation from the non-excitation ring 51 is added as electromagnetic wave radiation, and the antenna device 22 has a high gain in a wide elevation angle range. Act as an antenna.
  • the radiation of the electromagnetic wave from the non-excitation ring 51 is the radiation of the electromagnetic wave in the TM21 mode.
  • Figure 23 is a first thickness t of the dielectric 1 0.25Ramudag, diameter .phi.d 2.7Ramudag, distance ⁇ is 0.25 [lambda 0, when the line width W of the parasitic rings 51 is 0.175 ⁇ g
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a simulation result of a radiation pattern.
  • the simulation result shown in FIG. 23 shows that a high gain of 0 [dBi] or more is obtained when the zenith angle is in the range of ⁇ 90 [deg] ⁇ ⁇ +90 [deg], which is smaller than the simulation result shown in FIG. ,
  • the gain in the low elevation direction is high. That is, the simulation result shown in FIG.
  • the simulation result shown in FIG. 23 has a higher gain in the low elevation angle direction than the simulation result shown in FIG.
  • the above-described second embodiment includes an antenna device provided with a non-exciting ring 51 provided concentrically with the exciting element 2 on the first plane 1 a so as to surround the exciting element 2 and electromagnetically coupled with the exciting element 2.
  • No. 22 was constructed. Therefore, similarly to the antenna device 22 of the first embodiment, the antenna device 22 can realize wireless communication with both the high-elevation-angle communication satellite and the low-elevation-angle communication satellite. Rather, the coverage area can be expanded.
  • FIG. 24A is a plan view showing the antenna device according to the third embodiment
  • FIG. 24B is a cross-sectional view showing a cross section XX ′ in FIG. 24A.
  • a ring-shaped dielectric (hereinafter referred to as “ring-shaped dielectric”) 61 is provided on the first plane 1 a so as to surround the excitation element 2 concentrically with the excitation element 2.
  • the thickness of the ring-shaped dielectric 61 is t ′.
  • the distance ⁇ from the end of the excitation element 2 to the inner diameter of the ring dielectric 61 is 0.50 ⁇ 0 or more. Is provided at the position.
  • FIG. 25 is an explanatory diagram illustrating a simulation result of the lowest operation gain of the antenna device when the beam width of the electromagnetic wave is 140 degrees.
  • the minimum operation gain is calculated using the distance ⁇ and the thickness t ′ of the ring-shaped dielectric 61 as parameters.
  • the thickness t of the first dielectric 1 is 0.25 ⁇ g and the diameter ⁇ d of the first plane is 2.7 ⁇ g.
  • the relative permittivity of the ring-shaped dielectric 61 is 3.62, and the dielectric loss tangent of the ring-shaped dielectric 61 is 0.005.
  • the relative permittivity of the ring-shaped dielectric 61 may be the same as or different from the relative permittivity of the first dielectric 1.
  • the horizontal axis is a value obtained by dividing the distance ⁇ by the wavelength ⁇ 0
  • the vertical axis is a value obtained by dividing the thickness t ′ of the ring-shaped dielectric 61 by the wavelength ⁇ g.
  • the distance ⁇ from the end of the excitation element 2 to the inner diameter of the ring-shaped dielectric 61 and the thickness t ′ of the ring-shaped dielectric 61 have an optimum value for increasing the operation gain. as shown, the distance ⁇ is the 0.50Ramuda 0 or more, and is 0.75 [dBi] over a high gain.
  • the thickness of the dielectric at the position where the ring-shaped dielectric 61 is provided becomes t + t ', and at the position where the ring-shaped dielectric 61 is not provided. It becomes thicker than the thickness t of the dielectric. Therefore, the thickness of the dielectric becomes discontinuous.
  • the magnetic energy concentrates on the position where the ring-shaped dielectric 61 is provided in the range where the thickness is large. That is, magnetic energy concentrates between the ring-shaped dielectric 61 and the ground conductor 3.
  • the distance from the end of the excitation element 2 to the inner diameter of the ring shaped dielectric 61 delta ring-shaped dielectric 61 is provided at a position of 0.50 ⁇ 0, are accumulated between the excitation element 2 and the ground conductor 3
  • the phase of the magnetic current is the same as the phase of the magnetic current accumulated between the ring-shaped dielectric 61 and the ground conductor 3. Since the phases of the magnetic currents are in phase, the radiation of the electromagnetic wave from the excitation element 2 and the first power supply pin 5a, the second power supply pin 5b, the third power supply pin 5c, and the fourth power supply pin 5d The radiation of the electromagnetic waves from the antenna device 22 is superimposed, so that the antenna device 22 is widened.
  • the antenna device 22 is configured to include the ring-shaped dielectric 61 provided on the first plane 1a so as to surround the excitation element 2 concentrically with the excitation element 2. Therefore, similarly to the antenna device 22 of the first embodiment, the antenna device 22 can realize wireless communication with both the high-elevation-angle communication satellite and the low-elevation-angle communication satellite. Rather, the coverage area can be expanded.
  • any combination of the embodiments, a modification of an arbitrary component of each embodiment, or an omission of an arbitrary component in each embodiment is possible within the scope of the invention. .
  • the present invention is suitable for an antenna device in which an excitation element is provided on a plane of a dielectric. Further, the present invention is suitable for a communication device including an antenna device.

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Abstract

第１の誘電体（１）の第１の平面（１ａ）及び第２の平面（１ｂ）におけるそれぞれの直径φｄと、第１の誘電体（１）の厚さｔとが、電磁波のビーム幅及び電磁波の帯域幅のそれぞれに基づいて決定されているように、アンテナ装置（２２）を構成した。

Description

アンテナ装置及び通信装置
　この発明は、誘電体の平面に励振素子が設けられているアンテナ装置と、アンテナ装置を備える通信装置とに関するものである。
　衛星通信用のアンテナ装置は、指向方向が、天頂方向などの高仰角方向であれば、高仰角方向に存在している衛星に実装されている通信装置（以下、「高仰角通信衛星」と称する）との無線通信を実現することができる。
　また、衛星通信用のアンテナ装置は、指向方向が、高仰角方向の仰角よりも仰角が低い方向である低仰角方向であれば、低仰角方向に存在している衛星に実装されている通信装置（以下、「低仰角通信衛星」と称する）との無線通信を実現することができる。
　高仰角方向への指向性が強いアンテナ方式のアンテナ装置として、パッチアンテナを備えるアンテナ装置が知られている。
　しかし、パッチアンテナは、低仰角になるほど、指向性が弱くなるため、パッチアンテナを備えるアンテナ装置は、低仰角通信衛星との無線通信を実現できないことがある。
　パッチアンテナを小型化することで、パッチアンテナの放射パターンとして、広覆域な放射パターンを得ることは可能である。広覆域な放射パターンが得られれば、アンテナ装置は、高仰角通信衛星との無線通信を実現できるとともに、低仰角通信衛星との無線通信を実現できる。
　ただし、パッチアンテナを小型化することで、アンテナ装置が送受信できる電磁波の帯域幅が狭くなるため、使用可能な電磁波の周波数範囲が制限される。
　以下の特許文献１には、放射電極を取り囲むようにリング状の無給電電極が配置されているパッチアンテナが開示されている。
　パッチアンテナは、無給電電極を備えることで、天頂方向への指向性が低下するが、低仰角方向への指向性が向上する。
特開２００７－９７１１５号公報
　特許文献１に開示されているパッチアンテナは、使用可能な電磁波の狭帯域化を招くことなく、低仰角方向への指向性を強めることができる。
　しかし、天頂方向への指向性は、低下してしまうため、天頂方向に存在している衛星に実装されている通信装置との無線通信を実現できなくなってしまうことがあるという課題があった。
　この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、使用可能な電磁波の狭帯域化を招くことなく、高仰角通信衛星及び低仰角通信衛星の双方との無線通信を実現することができるアンテナ装置及び通信装置を得ることを目的とする。
　この発明に係るアンテナ装置は、第１の平面と、第１の平面と反対側の面である第２の平面とを有し、第１及び第２の平面の形状が円形である第１の誘電体と、第１の平面に設けられ、電磁波を放射又は受信する励振素子と、第２の平面に設けられている地導体と、地導体における２つの平面のうち、第２の平面と接している側の平面と反対側の平面に設けられている第２の誘電体と、一端が励振素子と接続され、他端が給電点であり、地導体と電気的に非接触の状態で、第１の誘電体及び第２の誘電体のそれぞれを貫通している給電ピンとを備え、第１及び第２の平面の直径、及び、第１の誘電体の厚さのそれぞれが、電磁波のビーム幅及び電磁波の帯域幅のそれぞれに基づいて決定されているものである。
　この発明によれば、第１及び第２の平面の直径、及び、第１の誘電体の厚さのそれぞれが、電磁波のビーム幅及び電磁波の帯域幅のそれぞれに基づいて決定されているように、アンテナ装置を構成した。したがって、この発明に係るアンテナ装置は、使用可能な電磁波の狭帯域化を招くことなく、高仰角通信衛星及び低仰角通信衛星の双方との無線通信を実現することができる。
図１Ａは、実施の形態１によるアンテナ装置を示す平面図であり、図１Ｂは、図１ＡにおけるＸ－Ｘ’断面を示す断面図である。 実施の形態１によるアンテナ装置のインタフェース回路７を示す構成図である。 図２に示すインタフェース回路７のレイアウトを示す説明図である。 実施の形態１による通信装置を示す構成図である。 電磁波のビーム幅が１４０度であるときのアンテナ装置の最低の絶対利得についてのシミュレーション結果を示す説明図である。 電磁波のビーム幅が１４０度であるときのアンテナ装置の最低の動作利得についてのシミュレーション結果を示す説明図である。 励振素子２からの電磁波の放射と、第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄからの電磁波の放射とを示す説明図である。 第１の誘電体１の厚さｔが０．２５λｇであり、直径φｄが２．７λｇであるときの放射パターンについてのシミュレーション結果を示す説明図である。 第１の誘電体１の厚さｔが０．３５λｇであり、直径φｄが２．７λｇであるときの放射パターンについてのシミュレーション結果を示す説明図である。 図２に示すインタフェース回路７からＰｏｒｔ（５）～（８）に電力が分配される振幅についてのシミュレーション結果を示す説明図である。 図２に示すインタフェース回路７からＰｏｒｔ（５）～（８）に電力が分配される際、Ｐｏｒｔ（５）～（８）において、隣接しているポート間の励振位相差についてのシミュレーション結果を示す説明図である。 実施の形態１によるアンテナ装置の他のインタフェース回路７を示す構成図である。 図１２に示すインタフェース回路７からＰｏｒｔ（５）～（８）に電力が分配される振幅についてのシミュレーション結果を示す説明図である。 図１２に示すインタフェース回路７からＰｏｒｔ（５）～（８）に電力が分配される際、Ｐｏｒｔ（５）～（８）において、隣接しているポート間の励振位相差についてのシミュレーション結果を示す説明図である。 実施の形態１によるアンテナ装置の他のインタフェース回路７を示す構成図である。 図１５に示すインタフェース回路７からＰｏｒｔ（５）～（８）に電力が分配される振幅についてのシミュレーション結果を示す説明図である。 図１５に示すインタフェース回路７からＰｏｒｔ（５）～（８）に電力が分配される際、Ｐｏｒｔ（５）～（８）において、隣接しているポート間の励振位相差についてのシミュレーション結果を示す説明図である。 図１８Ａは、実施の形態１による他のアンテナ装置を示す平面図であり、図１８Ｂは、図１８ＡにおけるＸ－Ｘ’断面を示す断面図である。 実施の形態１によるアンテナ装置の他のインタフェース回路７のレイアウトを示す説明図である。 図２０Ａは、実施の形態２によるアンテナ装置を示す平面図であり、図２０Ｂは、図２０ＡにおけるＸ－Ｘ’断面を示す断面図である。 電磁波のビーム幅が１４０度であるときのアンテナ装置の最低の動作利得についてのシミュレーション結果を示す説明図である。 励振素子２からの電磁波の放射と、第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄからの電磁波の放射と、非励振リング５１からの電磁波の放射とを示す説明図である。 第１の誘電体１の厚さｔが０．２５λｇ、直径φｄが２．７λｇ、距離δが０．２５λ０、非励振リング５１の線幅Ｗが０．１７５λｇであるときの放射パターンについてのシミュレーション結果を示す説明図である。 図２４Ａは、実施の形態３によるアンテナ装置を示す平面図であり、図２４Ｂは、図２４ＡにおけるＸ－Ｘ’断面を示す断面図である。 電磁波のビーム幅が１４０度であるときのアンテナ装置の最低の動作利得についてのシミュレーション結果を示す説明図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１Ａは、実施の形態１によるアンテナ装置を示す平面図であり、図１Ｂは、図１ＡにおけるＸ－Ｘ’断面を示す断面図である。
　図１において、第１の誘電体１は、第１の平面１ａと、第１の平面１ａと反対側の面である第２の平面１ｂとを有している。
　第１の平面１ａ及び第２の平面１ｂにおけるそれぞれの形状は、直径φｄの円形であり、直径φｄは、励振素子２から放射又は励振素子２により受信される電磁波のビーム幅及び当該電磁波の帯域幅のそれぞれに基づいて決定されている。
　第１の誘電体１の厚さは、ｔである。第１の誘電体１の厚さｔについても、直径φｄと同様に、励振素子２から放射又は励振素子２により受信される電磁波のビーム幅及び当該電磁波の帯域幅のそれぞれに基づいて決定されている。
　励振素子２は、第１の誘電体１における第１の平面１ａに設けられており、電磁波を放射又は受信する。
　励振素子２の平面形状は、円形である。励振素子２の直径は、励振素子２の共振周波数に対応しており、例えば、共振周波数で２分の１波長の長さがよい。ただし、これは一例に過ぎず、励振素子２の直径は、共振周波数で２分の１波長の長さよりも長くてもよいし、短くてもよい。
　地導体３は、第１の誘電体１における第２の平面１ｂに設けられている。
　ただし、地導体３は、第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄと接触しないように、第２の平面のうち、第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄが第１の誘電体１を貫通している部分の周辺には設けられていない。
　地導体３の平面形状は、円形である。
　第２の誘電体４は、地導体３における２つの平面のうち、第２の平面１ｂと接している側の平面と反対側の平面に設けられている。
　第２の誘電体４の平面形状は、円形である。
　図１に示すアンテナ装置は、複数の給電ピンとして、第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄを備えている。
　第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄにおけるそれぞれの一端は、励振素子２と接続されている。
　第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄにおけるそれぞれの一端は、回転対称に配置されている。
　第１の給電ピン５ａの他端は、給電点６ａであり、第２の給電ピン５ｂの他端は、給電点６ｂである。また、第３の給電ピン５ｃの他端は、給電点６ｃであり、第４の給電ピン５ｄの他端は、給電点６ｄである。図１は、給電点６ａ及び給電点６ｃの記載を省略している。
　第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄは、地導体３と電気的に非接触の状態で、第１の誘電体１及び第２の誘電体４のそれぞれを貫通している。
　なお、給電点６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、アンテナ装置の物理的な構成要素として形成されているものではなく、インタフェース回路７から電力が供給される給電ピンの位置を示すものである。
　インタフェース回路７は、第２の誘電体４における２つの平面のうち、地導体３と接している側の平面と反対側の平面に設けられている。
　インタフェース回路７は、第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄにおけるそれぞれの他端と接続されている。
　インタフェース回路７は、第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄにおけるそれぞれの他端に、振幅が同じで、位相が異なる電力を与える。
　グランドビア８は、一端が地導体３と接続され、他端がインタフェース回路７と接続されており、第２の誘電体４を貫通している。
　第１の平面１ａ及び第２の平面１ｂにおけるそれぞれの形状が円形であり、励振素子２、地導体３及び第２の誘電体４におけるそれぞれの平面形状が円形である理由は、対称性の良い構造とすることで、異なる方位の間での利得偏差を低減するためである。
　図１に示すアンテナ装置は、４点給電の円偏波アンテナを示しており、第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄの一端が、回転対称な位置に配置されている。第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄの一端が、回転対称な位置に配置されているため、異なる方位の間での利得偏差が低減されている。
　図１に示すアンテナ装置は、４点給電の円偏波アンテナを示している。しかし、これは一例に過ぎず、例えば、１点給電の円偏波アンテナであってもよいし、２点給電の円偏波アンテナであってもよい。
　ただし、給電ピンの一端が回転対称な位置ではなく、非対称的な位置に配置されるアンテナ装置では、図１に示すアンテナ装置よりも、異なる方位の間での利得偏差が増加する。
　図２は、実施の形態１によるアンテナ装置のインタフェース回路７を示す構成図であり、図３は、図２に示すインタフェース回路７のレイアウトを示す説明図である。
　図３に示すレイアウトは、励振素子２からインタフェース回路７の方向を見たときのレイアウトを示している。
　図２及び図３において、Ｐｏｒｔ（１）は、後述する送受信部２１と接続されている。
　Ｐｏｒｔ（１）は、図１に示すアンテナ装置を、天頂方向にＲＨＣＰ（右旋円偏波）の交差偏波を放射し、地面方向にＬＨＣＰ（左旋円偏波）の交差偏波を放射する円偏波アンテナとして用いる場合に、送受信部２１から電力が与えられるポートである。ここでは、天頂方向は、仰角が約９０度の方向であり、地面方向は、仰角が約０度の方向であるとする。
　送受信部２１からＰｏｒｔ（１）に電力が与えられる場合、Ｐｏｒｔ（２）、Ｐｏｒｔ（３）及びＰｏｒｔ（４）には、送受信部２１から電力が与えられない。
　Ｐｏｒｔ（２）とＰｏｒｔ（４）は、グランドビア８の他端と接続されているポートである。
　Ｐｏｒｔ（３）は、送受信部２１と接続されているポートである。
　Ｐｏｒｔ（３）は、図１に示すアンテナ装置を、天頂方向にＬＨＣＰの交差偏波を放射し、地面方向にＲＨＣＰの交差偏波を放射する円偏波アンテナとして用いる場合に、送受信部２１から電力が与えられるポートである。
　送受信部２１からＰｏｒｔ（３）に電力が与えられる場合、Ｐｏｒｔ（１）、Ｐｏｒｔ（２）及びＰｏｒｔ（４）には、送受信部２１から電力が与えられない。
　Ｐｏｒｔ（２）とＰｏｒｔ（４）は、グランドビア８の他端と接続されているポートである。
　Ｐｏｒｔ（５）は、第１の給電ピン５ａの他端である給電点６ａと接続されているポートである。
　Ｐｏｒｔ（６）は、第２の給電ピン５ｂの他端である給電点６ｂと接続されている。
　Ｐｏｒｔ（７）は、第３の給電ピン５ｃの他端である給電点６ｃと接続されている。
　Ｐｏｒｔ（８）は、第４の給電ピン５ｄの他端である給電点６ｄと接続されている。
　第１の１８０度ハイブリッド１１は、第１の端子１１ａ、第２の端子１１ｂ、第３の端子１１ｃ及び第４の端子１１ｄを有している。
　第１の端子１１ａは、Ｐｏｒｔ（１）と接続され、第２の端子１１ｂは、Ｐｏｒｔ（２）と接続されている。
　第３の端子１１ｃは、第１の９０度ハイブリッド１３の第１の端子１３ａと接続され、第４の端子１１ｄは、第２の９０度ハイブリッド１４の第１の端子１４ａと接続されている。
　第１の１８０度ハイブリッド１１は、送受信部２１からＰｏｒｔ（１）を介して第１の端子１１ａに電力が与えられると、第３の端子１１ｃから位相が－９０度の電力を出力するとともに、第４の端子１１ｄから位相が－２７０度の電力を出力する。
　第３の端子１１ｃから出力された位相が－９０度の電力は、第１の９０度ハイブリッド１３の第１の端子１３ａに入力される。
　第４の端子１１ｄから出力された位相が－２７０度の電力は、第２の９０度ハイブリッド１４の第１の端子１４ａに入力される。
　第２の１８０度ハイブリッド１２は、第１の端子１２ａ、第２の端子１２ｂ、第３の端子１２ｃ及び第４の端子１２ｄを有している。
　第１の端子１２ａは、Ｐｏｒｔ（３）と接続され、第２の端子１２ｂは、Ｐｏｒｔ（４）と接続されている。
　第３の端子１２ｃは、第１の９０度ハイブリッド１３の第２の端子１３ｂと接続され、第４の端子１２ｄは、第２の９０度ハイブリッド１４の第２の端子１４ｂと接続されている。
　第２の１８０度ハイブリッド１２は、送受信部２１からＰｏｒｔ（３）を介して第１の端子１２ａに電力が与えられると、第３の端子１２ｃから位相が－９０度の電力を出力するとともに、第４の端子１２ｄから位相が－２７０度の電力を出力する。
　第３の端子１２ｃから出力された位相が－９０度の電力は、第１の９０度ハイブリッド１３の第２の端子１３ｂに入力される。
　第４の端子１２ｄから出力された位相が－２７０度の電力は、第２の９０度ハイブリッド１４の第２の端子１４ｂに入力される。
　第１の９０度ハイブリッド１３は、第１の端子１３ａ、第２の端子１３ｂ、第３の端子１３ｃ及び第４の端子１３ｄを有している。
　第１の端子１３ａは、第１の１８０度ハイブリッド１１の第３の端子１１ｃと接続され、第２の端子１３ｂは、第２の１８０度ハイブリッド１２の第３の端子１２ｃと接続されている。
　第３の端子１３ｃは、Ｐｏｒｔ（５）と接続され、第４の端子１３ｄは、Ｐｏｒｔ（６）と接続されている。
　第１の９０度ハイブリッド１３は、第１の１８０度ハイブリッド１１の第３の端子１１ｃから第１の端子１３ａに位相が－９０度の電力が与えられると、第３の端子１３ｃから位相が－１８０度の電力を出力するとともに、第４の端子１３ｄから位相が－２７０度の電力を出力する。
　第３の端子１３ｃから出力された位相が－１８０度の電力は、Ｐｏｒｔ（５）を介して給電点６ａに入力される。
　第４の端子１２ｄから出力された位相が－２７０度の電力は、Ｐｏｒｔ（６）を介して給電点６ｂに入力される。
　第１の９０度ハイブリッド１３は、第２の１８０度ハイブリッド１２の第３の端子１２ｃから第２の端子１３ｂに位相が－９０度の電力が与えられると、第３の端子１３ｃから位相が－２７０度の電力を出力するとともに、第４の端子１３ｄから位相が－１８０度の電力を出力する。
　第３の端子１３ｃから出力された位相が－２７０度の電力は、Ｐｏｒｔ（５）を介して給電点６ａに入力される。
　第４の端子１３ｄから出力された位相が－１８０度の電力は、Ｐｏｒｔ（６）を介して給電点６ｂに入力される。
　第２の９０度ハイブリッド１４は、第１の端子１４ａ、第２の端子１４ｂ、第３の端子１４ｃ及び第４の端子１４ｄを有している。
　第１の端子１４ａは、第１の１８０度ハイブリッド１１の第４の端子１１ｄと接続され、第２の端子１４ｂは、第２の１８０度ハイブリッド１２の第４の端子１２ｄと接続されている。
　第３の端子１４ｃは、Ｐｏｒｔ（７）と接続され、第４の端子１４ｄは、Ｐｏｒｔ（８）と接続されている。
　第２の９０度ハイブリッド１４は、第１の１８０度ハイブリッド１１の第４の端子１１ｄから第１の端子１４ａに位相が－２７０度の電力が与えられると、第３の端子１４ｃから位相が０度の電力を出力するとともに、第４の端子１４ｄから位相が－９０度の電力を出力する。
　第３の端子１４ｃから出力された位相が０度の電力は、Ｐｏｒｔ（７）を介して給電点６ｃに入力される。
　第４の端子１４ｄから出力された位相が－９０度の電力は、Ｐｏｒｔ（８）を介して給電点６ｄに入力される。
　第２の９０度ハイブリッド１４は、第２の１８０度ハイブリッド１２の第４の端子１２ｄから第２の端子１４ｂに位相が－２７０度の電力が与えられると、第３の端子１３ｃから位相が－９０度の電力を出力するとともに、第４の端子１４ｄから位相が０度の電力を出力する。
　第３の端子１４ｃから出力された位相が－９０度の電力は、Ｐｏｒｔ（７）を介して給電点６ｃに入力される。
　第４の端子１４ｄから出力された位相が０度の電力は、Ｐｏｒｔ（８）を介して給電点６ｄに入力される。
　図３に示すレイアウトは、無駄な電力の損失を減らすために、第１の１８０度ハイブリッド１１、第２の１８０度ハイブリッド１２、第１の９０度ハイブリッド１３及び第２の９０度ハイブリッド１４の間の伝送線路を短くしているレイアウトの一例である。
　図３に示すレイアウトでは、伝送線路を短くするために、第２の１８０度ハイブリッド１２と第１の９０度ハイブリッド１３の間を結ぶ伝送線路が、第１の９０度ハイブリッド１３と第２の９０度ハイブリッド１４との間を通されている。
　なお、インタフェース回路７は、エッチングでパターン形成されているものであってもよいし、チップ部品で構成されているものであってもよい。
　図４は、実施の形態１による通信装置を示す構成図である。
　図４において、送受信部２１は、Ｐｏｒｔ（１）及びＰｏｒｔ（３）を介して、アンテナ装置２２と接続されている。
　送受信部２１は、通信信号を送信する場合において、天頂方向にＲＨＣＰの交差偏波を放射し、地面方向にＬＨＣＰの交差偏波を放射する場合、通信信号の電力をＰｏｒｔ（１）に与える。
　送受信部２１は、通信信号を送信する場合において、天頂方向にＬＨＣＰの交差偏波を放射し、地面方向にＲＨＣＰの交差偏波を放射する場合、通信信号の電力をＰｏｒｔ（３）に与える。
　送受信部２１は、通信信号を受信する場合、Ｐｏｒｔ（１）又はＰｏｒｔ（３）から、通信信号の電力を取得する。
　アンテナ装置２２は、図１に示すアンテナ装置であり、Ｐｏｒｔ（１）及びＰｏｒｔ（３）を介して、送受信部２１と接続されている。
　次に、図４に示す通信装置の動作について説明する。
　図１に示すアンテナ装置を、交差偏波を放射する円偏波アンテナとして用いる場合について説明する。
　送受信部２１は、天頂方向にＲＨＣＰの交差偏波を放射し、地面方向にＬＨＣＰの交差偏波を放射する場合、通信信号の電力を、Ｐｏｒｔ（１）を介して、第１の１８０度ハイブリッド１１の第１の端子１１ａに出力する。
　送受信部２１から通信信号の電力が、Ｐｏｒｔ（１）を介して、第１の１８０度ハイブリッド１１の第１の端子１１ａに出力されているとき、Ｐｏｒｔ（２）、Ｐｏｒｔ（３）及びＰｏｒｔ（４）の間のアイソレーションは、確保されている。
　第１の１８０度ハイブリッド１１は、第１の端子１１ａに通信信号の電力が与えられると、第３の端子１１ｃから位相が－９０度の電力を第１の９０度ハイブリッド１３の第１の端子１３ａに出力する。
　また、第１の１８０度ハイブリッド１１は、第４の端子１１ｄから位相が－２７０度の電力を第２の９０度ハイブリッド１４の第１の端子１４ａに出力する。
　天頂方向にＲＨＣＰの交差偏波を放射し、地面方向にＬＨＣＰの交差偏波を放射する場合、送受信部２１からＰｏｒｔ（３）には、通信信号の電力が与えられない。
　したがって、第２の１８０度ハイブリッド１２の第３の端子１２ｃ及び第４の端子１２ｄのそれぞれからは、電力が出力されない。
　第１の９０度ハイブリッド１３は、第１の１８０度ハイブリッド１１の第３の端子１１ｃから第１の端子１３ａに位相が－９０度の電力が与えられると、第３の端子１３ｃから位相が－１８０度の電力を、Ｐｏｒｔ（５）を介して給電点６ａに出力する。
　また、第１の９０度ハイブリッド１３は、第４の端子１３ｄから位相が－２７０度の電力を、Ｐｏｒｔ（６）を介して給電点６ｂに出力する。
　第２の９０度ハイブリッド１４は、第１の１８０度ハイブリッド１１の第４の端子１１ｄから第１の端子１４ａに位相が－２７０度の電力が与えられると、第３の端子１４ｃから位相が０度の電力を、Ｐｏｒｔ（７）を介して給電点６ｃに出力する。
　また、第２の９０度ハイブリッド１４は、第４の端子１４ｄから位相が－９０度の電力を、Ｐｏｒｔ（８）を介して給電点６ｄに出力する。
　このとき、給電点６ａ、給電点６ｂ、給電点６ｃ及び給電点６ｄのそれぞれに与えられた電力の振幅は、同一であり、それぞれに与えられた電力の位相は、互いに異なっている。
　そして、給電点６ａに与えられた位相が－１８０度の電力は、図１Ａにおいて、一端が６時の位置に配置されている第１の給電ピン５ａの一端まで伝送される。
　給電点６ｂに与えられた位相が－２７０度の電力は、図１Ａにおいて、一端が３時の位置に配置されている第２の給電ピン５ｂの一端まで伝送される。
　給電点６ｃに与えられた位相が０度の電力は、図１Ａにおいて、一端が１２時の位置に配置されている第３の給電ピン５ｃの一端まで伝送される。
　給電点６ｄに与えられた位相が－９０度の電力は、図１Ａにおいて、一端が９時の位置に配置されている第４の給電ピン５ｄの一端まで伝送される。
　第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄにおけるそれぞれの一端に、上記の電力が伝送されることで、励振素子２が励振する。
　励振素子２が励振することで、励振素子２から天頂方向にＲＨＣＰの交差偏波が放射され、地面方向にＬＨＣＰの交差偏波が放射される。
　送受信部２１は、天頂方向にＬＨＣＰの交差偏波を放射し、地面方向にＲＨＣＰの交差偏波を放射する場合、通信信号の電力を、Ｐｏｒｔ（３）を介して、第２の１８０度ハイブリッド１２の第１の端子１２ａに出力する。
　送受信部２１から通信信号の電力が、Ｐｏｒｔ（３）を介して、第２の１８０度ハイブリッド１２の第１の端子１２ａに出力されているとき、Ｐｏｒｔ（１）、Ｐｏｒｔ（３）及びＰｏｒｔ（４）の間のアイソレーションは、確保されている。
　第２の１８０度ハイブリッド１２は、第１の端子１２ａに通信信号の電力が与えられると、第３の端子１２ｃから位相が－９０度の電力を第１の９０度ハイブリッド１３の第２の端子１３ｂに出力する。
　また、第２の１８０度ハイブリッド１２は、第４の端子１２ｄから位相が－２７０度の電力を第２の９０度ハイブリッド１４の第２の端子１４ｂに出力する。
　天頂方向にＬＨＣＰの交差偏波を放射し、地面方向にＲＨＣＰの交差偏波を放射する場合、送受信部２１からＰｏｒｔ（１）には、通信信号の電力が与えられない。
　したがって、第１の１８０度ハイブリッド１１の第３の端子１１ｃ及び第４の端子１１ｄのそれぞれからは、電力が出力されない。
　第１の９０度ハイブリッド１３は、第２の１８０度ハイブリッド１２の第３の端子１２ｃから第２の端子１３ｂに位相が－９０度の電力が与えられると、第３の端子１３ｃから位相が－２７０度の電力を、Ｐｏｒｔ（５）を介して給電点６ａに出力する。
　また、第１の９０度ハイブリッド１３は、第４の端子１３ｄから位相が－１８０度の電力を、Ｐｏｒｔ（６）を介して給電点６ｂに出力する。
　第２の９０度ハイブリッド１４は、第２の１８０度ハイブリッド１２の第４の端子１２ｄから第２の端子１４ｂに位相が－２７０度の電力が与えられると、第３の端子１４ｃから位相が－９０度の電力を、Ｐｏｒｔ（７）を介して給電点６ｃに出力する。
　また、第２の９０度ハイブリッド１４は、第４の端子１４ｄから位相が０度の電力を、Ｐｏｒｔ（８）を介して給電点６ｄに出力する。
　このとき、給電点６ａ、給電点６ｂ、給電点６ｃ及び給電点６ｄのそれぞれに与えられた電力の振幅は、同一であり、それぞれに与えられた電力の位相は、互いに異なっている。
　そして、給電点６ａに与えられた位相が－２７０度の電力は、図１Ａにおいて、一端が６時の位置に配置されている第１の給電ピン５ａの一端まで伝送される。
　給電点６ｂに与えられた位相が－１８０度の電力は、図１Ａにおいて、一端が３時の位置に配置されている第２の給電ピン５ｂの一端まで伝送される。
　給電点６ｃに与えられた位相が－９０度の電力は、図１Ａにおいて、一端が１２時の位置に配置されている第３の給電ピン５ｃの一端まで伝送される。
　給電点６ｄに与えられた位相が０度の電力は、図１Ａにおいて、一端が９時の位置に配置されている第４の給電ピン５ｄの一端まで伝送される。
　第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄにおけるそれぞれの一端に、上記の電力が伝送されることで、励振素子２が励振する。
　励振素子２が励振することで、励振素子２から天頂方向にＬＨＣＰの交差偏波が放射され、地面方向にＲＨＣＰの交差偏波が放射される。
　以上より、送受信部２１が、通信信号の電力の出力先として、Ｐｏｒｔ（１）とＰｏｒｔ（３）を切り替えることで、放射する偏波を切り替えることができる。
　ここでは、図１に示すアンテナ装置を、交差偏波を放射する円偏波アンテナとして用いる場合を説明している。
　図１に示すアンテナ装置を、交差偏波を受信する円偏波アンテナとして用いる場合の動作は、交差偏波を放射する円偏波アンテナとして用いる場合の動作と比べて、電力の流れが反対であるだけの違いであるため、詳細な説明を省略する。
　次に、図１に示すアンテナ装置が、高仰角通信衛星との無線通信ができ、かつ、低仰角通信衛星との無線通信ができることについて説明する。
　ここで、高仰角通信衛星は、高仰角方向に存在している衛星に実装されている通信装置であり、低仰角通信衛星は、低仰角方向に存在している衛星に実装されている通信装置である。
　高仰角方向は、例えば、天頂方向であり、低仰角方向は、例えば、仰角が２０度の方向である。
　図１に示すアンテナ装置が、高仰角通信衛星との無線通信ができ、かつ、低仰角通信衛星との無線通信ができるようにするには、アンテナ装置の覆域が、仰角２０度以上で高利得である必要がある。即ち、アンテナ装置における電磁波のビーム幅が１４０度である必要がある。
　アンテナ装置における電磁波のビーム幅は、第１の平面１ａ及び第２の平面１ｂにおけるそれぞれの直径φｄによって決定される。
　また、アンテナ装置における電磁波のビーム幅は、第１の誘電体１の厚さｔによって決定される。
　ここで、図５は、電磁波のビーム幅が１４０度であるときのアンテナ装置の最低の絶対利得についてのシミュレーション結果を示す説明図である。
　また、図６は、電磁波のビーム幅が１４０度であるときのアンテナ装置の最低の動作利得についてのシミュレーション結果を示す説明図である。
　図５及び図６において、λｇは、電磁波の中心周波数において、第１の誘電体１の内部における電磁波の波長である。
　図５及び図６におけるシミュレーションでは、第１の誘電体１の比誘電率が３．６２、第１の誘電体１の誘電正接が０．００５であるとしている。
　図５に示すシミュレーション結果に着目すると、厚さｔが、約０．１５λｇ～約０．３０λｇの範囲であり、かつ、直径φｄが約２．１λｇ～約３．０λｇの範囲であるとき、０［ｄＢｉ］以上の高利得になることが分かる。
　また、図６に示すシミュレーション結果に着目すると、厚さｔが、約０．２０λｇ～約０．２８λｇの範囲であり、かつ、直径φｄが約２．４λｇ～約３．０λｇの範囲であるとき、０［ｄＢｉ］以上の高利得になることが分かる。
　したがって、厚さｔが、約０．２０λｇ～約０．２８λｇの範囲であり、かつ、直径φｄが約２．４λｇ～約３．０λｇの範囲であれば、絶対利得及び動作利得の双方において、０［ｄＢｉ］以上の高利得になることが分かる。
　第１の誘電体１の厚さｔは、覆域に寄与するパラメータであると同時に、帯域幅に寄与するパラメータである。
　したがって、第１の誘電体１の厚さｔが薄い場合、広い帯域をカバーできなくなり、不整合損が増加する。例えば、厚さｔが０．１５λｇである場合、不整合損が増加しており、動作利得が０［ｄＢｉ］よりも小さくなっている。
　第１の誘電体１の厚さｔが増加することは、第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄの長さが長くなることに相当する。例えば、第１の誘電体１の厚さｔが約０．２５λｇである場合、図７に示すように、励振素子２からの電磁波の放射のほかに、第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄからの電磁波の放射が加わる。第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄからの電磁波の放射は、モノポールアンテナとしての電磁波の放射である。
　図７は、励振素子２からの電磁波の放射と、第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄからの電磁波の放射とを示す説明図である。
　第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄからの電磁波の放射が加わることで、低仰角方向の利得が増加する。
　また、直径φｄが大きくなると、アンテナ装置２２から放射された電磁波は、第１の誘電体１の第１の平面１ａ付近を表面波として伝搬されるようになるため、低仰角方向の利得が増加する。
　以上より、高仰角通信衛星との無線通信ができ、かつ、低仰角通信衛星との無線通信ができる厚さｔ及び直径φｄが存在することが分かる。
　図８は、第１の誘電体１の厚さｔが０．２５λｇであり、直径φｄが２．７λｇであるときの放射パターンについてのシミュレーション結果を示す説明図である。
　図８において、θは、天頂角である。したがって、天頂方向は、θ＝０［ｄｅｇ］である。
　図８に示すシミュレーション結果は、天頂角θが、－７５［ｄｅｇ］＜θ＜＋７５［ｄｅｇ］の範囲において、０［ｄＢｉ］以上の高利得になることを示している。
　図９は、第１の誘電体１の厚さｔが０．３５λｇであり、直径φｄが２．７λｇであるときの放射パターンについてのシミュレーション結果を示す説明図である。
　図９でのシミュレーションは、図８でのシミュレーションと比べて、第１の誘電体１の厚さｔが厚くなっている。直径φｄは、同じである。
　第１の誘電体１の厚さｔが厚くなることで、天頂角θが±５０［ｄｅｇ］付近の利得が増加し、天頂角θが±２０［ｄｅｇ］付近の利得が低下する傾向がある。
　この傾向は、厚さｔが厚くなることで、励振素子２と地導体３との間の距離が長くなり、励振素子２と地導体３との間に生じる磁流の強度が弱まるために、天頂方向への電磁波の放射が小さくなる。そして、第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄを流れる電流の強度が、磁流の強度よりも大きくなることで、第１の給電ピン５ａ等からの電磁波の放射が支配的となり、天頂角θが±５０［ｄｅｇ］付近への電磁波の放射が強まったからであると考えられる。
　図１０は、図２に示すインタフェース回路７からＰｏｒｔ（５）～（８）に電力が分配される振幅についてのシミュレーション結果を示す説明図である。
　図１１は、図２に示すインタフェース回路７からＰｏｒｔ（５）～（８）に電力が分配される際、Ｐｏｒｔ（５）～（８）において、隣接しているポート間の励振位相差についてのシミュレーション結果を示す説明図である。
　図１０及び図１１では、電磁波の所望の周波数範囲である目標帯域幅が１４．７％であるとしている。
　図１０及び図１１のシミュレーションでは、第１の１８０度ハイブリッド１１、第２の１８０度ハイブリッド１２、第１の９０度ハイブリッド１３及び第２の９０度ハイブリッド１４の間の伝送線路の這い回しなどは考慮していない。
　第１の１８０度ハイブリッド１１、第２の１８０度ハイブリッド１２、第１の９０度ハイブリッド１３及び第２の９０度ハイブリッド１４におけるそれぞれの寸法は、電磁波の中心周波数によって決定されている。また、インタフェース回路７が形成される第２の誘電体４の比誘電率が３．６２、第２の誘電体４の誘電正接が０．００５であるとしている。
　目標帯域幅が１４．７％である場合、図１０に示すように、帯域端での振幅バラつきが０．５８［ｄＢ］である。
　また、目標帯域幅が１４．７％である場合、図１１に示すように、隣接しているポート間の励振位相差が０．４［ｄｅｇ］である。
　図２に示すインタフェース回路７は、２つの１８０度ハイブリッドと、２つの９０度ハイブリッドとを備えている。
　図２に示すインタフェース回路７は、図１２に示すように、４つの９０度ハイブリッドを備えるものであってもよい。
　図１２は、実施の形態１によるアンテナ装置の他のインタフェース回路７を示す構成図である。
　図１２において、９０度ハイブリッド３１は、第１の端子３１ａ、第２の端子３１ｂ、第３の端子３１ｃ及び第４の端子３１ｄを有している。
　第１の端子３１ａは、Ｐｏｒｔ（１）と接続され、第２の端子３１ｂは、Ｐｏｒｔ（２）と接続されている。
　第３の端子３１ｃは、９０度ハイブリッド３３の第１の端子３３ａと接続され、第４の端子３１ｄは、９０度ハイブリッド３４の第２の端子３４ｂと接続されている。
　９０度ハイブリッド３１は、送受信部２１からＰｏｒｔ（１）を介して第１の端子３１ａに電力が与えられると、第３の端子３１ｃから位相が－９０度の電力を出力するとともに、第４の端子３１ｄから位相が－１８０度の電力を出力する。
　第３の端子３１ｃから出力された位相が－９０度の電力は、９０度ハイブリッド３３の第１の端子３３ａに入力される。
　第４の端子３１ｄから出力された位相が－１８０度の電力は、９０度ハイブリッド３４の第２の端子３４ｂに入力される。
　９０度ハイブリッド３２は、第１の端子３２ａ、第２の端子３２ｂ、第３の端子３２ｃ及び第４の端子３２ｄを有している。
　第１の端子３２ａは、Ｐｏｒｔ（３）と接続され、第２の端子３２ｂは、Ｐｏｒｔ（４）と接続されている。
　第３の端子３２ｃは、９０度ハイブリッド３４の第１の端子３４ａと接続され、第４の端子３２ｄは、９０度ハイブリッド３３の第２の端子３３ｂと接続されている。
　９０度ハイブリッド３２は、送受信部２１からＰｏｒｔ（３）を介して第１の端子３２ａに電力が与えられると、第３の端子３２ｃから位相が－９０度の電力を出力するとともに、第４の端子３２ｄから位相が－１８０度の電力を出力する。
　第３の端子３２ｃから出力された位相が－９０度の電力は、９０度ハイブリッド３４の第１の端子３４ａに入力される。
　第４の端子３２ｄから出力された位相が－１８０度の電力は、９０度ハイブリッド３３の第２の端子３３ｂに入力される。
　９０度ハイブリッド３３は、第１の端子３３ａ、第２の端子３３ｂ、第３の端子３３ｃ及び第４の端子３３ｄを有している。
　第１の端子３３ａは、９０度ハイブリッド３１の第３の端子３１ｃと接続され、第２の端子３３ｂは、９０度ハイブリッド３２の第４の端子３２ｄと接続されている。
　第３の端子３３ｃは、Ｐｏｒｔ（５）と接続され、第４の端子３３ｄは、Ｐｏｒｔ（６）と接続されている。
　９０度ハイブリッド３３は、９０度ハイブリッド３１の第３の端子３１ｃから第１の端子３３ａに位相が－９０度の電力が与えられると、第３の端子３３ｃから位相が－１８０度の電力を出力するとともに、第４の端子３３ｄから位相が－２７０度の電力を出力する。
　第３の端子３３ｃから出力された位相が－１８０度の電力は、Ｐｏｒｔ（５）を介して給電点６ａに入力される。
　第４の端子３３ｄから出力された位相が－２７０度の電力は、Ｐｏｒｔ（６）を介して給電点６ｂに入力される。
　９０度ハイブリッド３３は、９０度ハイブリッド３２の第４の端子３２ｄから第２の端子３３ｂに位相が－１８０度の電力が与えられると、第３の端子３３ｃから位相が０度の電力を出力するとともに、第４の端子３３ｄから位相が－２７０度の電力を出力する。
　第３の端子３３ｃから出力された位相が０度の電力は、Ｐｏｒｔ（５）を介して給電点６ａに入力される。
　第４の端子３３ｄから出力された位相が－２７０度の電力は、Ｐｏｒｔ（６）を介して給電点６ｂに入力される。
　９０度ハイブリッド３４は、第１の端子３４ａ、第２の端子３４ｂ、第３の端子３４ｃ及び第４の端子３４ｄを有している。
　第１の端子３４ａは、９０度ハイブリッド３２の第３の端子３２ｃと接続され、第２の端子３４ｂは、９０度ハイブリッド３１の第４の端子３１ｄと接続されている。
　第３の端子３４ｃは、Ｐｏｒｔ（７）と接続され、第４の端子３４ｄは、１８０度遅延線路３５の一端と接続されている。
　９０度ハイブリッド３４は、９０度ハイブリッド３１の第４の端子３１ｄから第２の端子３４ｂに位相が－１８０度の電力が与えられると、第３の端子３４ｃから位相が０度の電力を出力するとともに、第４の端子１４ｄから位相が－２７０度の電力を出力する。
　第３の端子３４ｃから出力された位相が０度の電力は、Ｐｏｒｔ（７）を介して給電点６ｃに入力される。
　第４の端子３４ｄから出力された位相が－２７０度の電力は、１８０度遅延線路３５の一端に入力される。
　９０度ハイブリッド３４は、９０度ハイブリッド３２の第３の端子３２ｃから第１の端子３４ａに位相が－９０度の電力が与えられると、第３の端子３４ｃから位相が－１８０度の電力を出力するとともに、第４の端子３４ｄから位相が－２７０度の電力を出力する。
　第３の端子３４ｃから出力された位相が－１８０度の電力は、Ｐｏｒｔ（７）を介して給電点６ｃに入力される。
　第４の端子３４ｄから出力された位相が－２７０度の電力は、１８０度遅延線路３５の一端に入力される。
　１８０度遅延線路３５は、一端が９０度ハイブリッド３４の第４の端子３４ｄと接続され、他端がＰｏｒｔ（８）と接続されている。
　１８０度遅延線路３５は、９０度ハイブリッド３４の第４の端子３４ｄから出力された電力の位相を１８０度だけ遅延し、Ｐｏｒｔ（１）を介して第１の端子３１ａに電力を与えた場合、およびＰｏｒｔ（３）を介して第１の端子３２ａに電力を与えた場合には位相が－９０度の電力をＰｏｒｔ（８）に出力する。
　図１３は、図１２に示すインタフェース回路７からＰｏｒｔ（５）～（８）に電力が分配される振幅についてのシミュレーション結果を示す説明図である。
　図１４は、図１２に示すインタフェース回路７からＰｏｒｔ（５）～（８）に電力が分配される際、Ｐｏｒｔ（５）～（８）において、隣接しているポート間の励振位相差についてのシミュレーション結果を示す説明図である。
　図１３及び図１４では、図１０及び図１１と同様に、目標帯域幅が１４．７％であるとしている。
　図１３及び図１４のシミュレーションでは、９０度ハイブリッド３１、９０度ハイブリッド３２、９０度ハイブリッド３３及び９０度ハイブリッド３４の間の伝送線路の這い回しなどは考慮していない。
　９０度ハイブリッド３１～３４におけるそれぞれの寸法は、電磁波の中心周波数によって決定されている。また、インタフェース回路７が形成される第２の誘電体４の比誘電率が３．６２、第２の誘電体４の誘電正接が０．００５であるとしている。
　目標帯域幅が１４．７％である場合、図１３に示すように、帯域端での振幅バラつきが１．２４［ｄＢ］であり、図２に示すインタフェース回路７よりも、特性が悪くなっている。
　また、目標帯域幅が１４．７％である場合、図１４に示すように、隣接しているポート間の励振位相差が１６．６［ｄｅｇ］であり、図２に示すインタフェース回路７よりも、特性が悪くなっている。
　特性が悪くなっている要因として、９０度ハイブリッド３１，３２は、比帯域が約１０％であるため、第１の１８０度ハイブリッド１１及び第２の１８０度ハイブリッド１２よりも、帯域端での振幅特性が悪くなることが考えられる。
　また、特性が悪くなっている要因として、１８０度遅延線路３５が接続されていることで、Ｐｏｒｔ（８）の位相傾きが、Ｐｏｒｔ（５）～（７）の位相傾きと比べて急峻になっていることが考えられる。位相傾き急峻になっていることで、中心周波数においては良好な特性が得られるが、中心周波数から離れるにつれて位相特性が大きく劣化するためである。
　図２に示すインタフェース回路７は、図１５に示すように、４つの１８０度ハイブリッドを備えるものであってもよい。
　図１５は、実施の形態１によるアンテナ装置の他のインタフェース回路７を示す構成図である。
　１８０度ハイブリッド４１は、第１の端子４１ａ、第２の端子４１ｂ、第３の端子４１ｃ及び第４の端子４１ｄを有している。
　第１の端子４１ａは、Ｐｏｒｔ（１）と接続され、第２の端子４１ｂは、Ｐｏｒｔ（２）と接続されている。
　第３の端子４１ｃは、９０度ハイブリッド４４の第２の端子４４ｂと接続され、第４の端子４１ｄは、９０度遅延線路４５の一端と接続されている。
　１８０度ハイブリッド４１は、送受信部２１からＰｏｒｔ（１）を介して第１の端子４１ａに電力が与えられると、第３の端子４１ｃから位相が－９０度の電力を出力するとともに、第４の端子４１ｄから位相が－２７０度の電力を出力する。
　第３の端子４１ｃから出力された位相が－９０度の電力は、９０度ハイブリッド４４の第２の端子４４ｂに入力される。
　第４の端子４１ｄから出力された位相が－２７０度の電力は、９０度遅延線路４５に入力される。
　１８０度ハイブリッド４２は、第１の端子４２ａ、第２の端子４２ｂ、第３の端子４２ｃ及び第４の端子４２ｄを有している。
　第１の端子４２ａは、Ｐｏｒｔ（３）と接続され、第２の端子４２ｂは、Ｐｏｒｔ（４）と接続されている。
　第３の端子４２ｃは、９０度ハイブリッド４３の第２の端子４３ｂと接続され、第４の端子４２ｄは、９０度遅延線路４６の一端と接続されている。
　１８０度ハイブリッド４２は、送受信部２１からＰｏｒｔ（３）を介して第１の端子４２ａに電力が与えられると、第３の端子４２ｃから位相が－９０度の電力を出力するとともに、第４の端子４２ｄから位相が－９０度の電力を出力する。
　第３の端子４２ｃから出力された位相が－９０度の電力は、９０度ハイブリッド４３の第２の端子４３ｂに入力される。
　第４の端子４２ｄから出力された位相が－９０度の電力は、９０度遅延線路４６に入力される。
　９０度遅延線路４５は、一端が１８０度ハイブリッド４１の第４の端子４１ｄと接続され、他端が１８０度ハイブリッド４３の第１の端子４３ａと接続されている。
　９０度遅延線路４５は、１８０度ハイブリッド４１の第４の端子４１ｄから出力された電力の位相を９０度だけ遅延し、位相遅延後の電力を１８０度ハイブリッド４３の第１の端子４３ａに出力する。
　９０度遅延線路４６は、一端が１８０度ハイブリッド４２の第４の端子４２ｄと接続され、他端が１８０度ハイブリッド４４の第１の端子４４ａと接続されている。
　９０度遅延線路４６は、１８０度ハイブリッド４２の第４の端子４２ｄから出力された電力の位相を９０度だけ遅延し、位相遅延後の電力を１８０度ハイブリッド４４の第１の端子４４ａに出力する。
　１８０度ハイブリッド４３は、第１の端子４３ａ、第２の端子４３ｂ、第３の端子４３ｃ及び第４の端子４３ｄを有している。
　第１の端子４３ａは、９０度遅延線路４５の他端と接続され、第２の端子４３ｂは、１８０度ハイブリッド４２の第３の端子４２ｃと接続されている。
　第３の端子４３ｃは、９０度遅延線路４７の一端と接続され、第４の端子４３ｄは、Ｐｏｒｔ（６）と接続されている。
　１８０度ハイブリッド４３は、９０度遅延線路４５から位相遅延後の電力が第１の端子４３ａに与えられると、第３の端子４３ｃから位相が－９０度の電力を出力するとともに、第４の端子４３ｄから位相が－９０度の電力を出力する。
　第３の端子４３ｃから出力された位相が－９０度の電力は、９０度遅延線路４７に入力される。
　第４の端子４３ｄから出力された位相が－９０度の電力は、Ｐｏｒｔ（６）を介して給電点６ｂに入力される。
　１８０度ハイブリッド４３は、１８０度ハイブリッド４２の第３の端子４２ｃから第２の端子４３ｂに位相が－９０度の電力が与えられると、第３の端子４３ｃから位相が０度の電力を出力するとともに、第４の端子４３ｄから位相が－１８０度の電力を出力する。
　第３の端子４３ｃから出力された位相が０度の電力は、９０度遅延線路４７に入力される。
　第４の端子４３ｄから出力された位相が－１８０度の電力は、Ｐｏｒｔ（６）を介して給電点６ｂに入力される。
　１８０度ハイブリッド４４は、第１の端子４４ａ、第２の端子４４ｂ、第３の端子４４ｃ及び第４の端子４４ｄを有している。
　第１の端子４４ａは、９０度遅延線路４６の他端と接続され、第２の端子４４ｂは、１８０度ハイブリッド４１の第３の端子４１ｃと接続されている。
　第３の端子４４ｃは、Ｐｏｒｔ（７）と接続され、第４の端子４４ｄは、９０度遅延線路４８の一端と接続されている。
　１８０度ハイブリッド４４は、９０度遅延線路４６から位相遅延後の電力が第１の端子４４ａに与えられると、第３の端子４４ｃから位相が－２７０度の電力を出力するとともに、第４の端子４４ｄから位相が－２７０度の電力を出力する。
　第３の端子４４ｃから出力された位相が－２７０度の電力は、Ｐｏｒｔ（７）を介して給電点６ｃに入力される。
　第４の端子４４ｄから出力された位相が－２７０度の電力は、９０度遅延線路４８に入力される。
　１８０度ハイブリッド４４は、１８０度ハイブリッド４１の第３の端子４１ｃから第２の端子４４ｂに位相が－９０度の電力が与えられると、第３の端子４４ｃから位相が０度の電力を出力するとともに、第４の端子４４ｄから位相が－１８０度の電力を出力する。
　第３の端子４４ｃから出力された位相が０度の電力は、Ｐｏｒｔ（７）を介して給電点６ｃに入力される。
　第４の端子４４ｄから出力された位相が－１８０度の電力は、９０度遅延線路４８に入力される。
　９０度遅延線路４７は、一端が１８０度ハイブリッド４３の第３の端子４３ｃと接続され、他端がＰｏｒｔ（５）と接続されている。
　９０度遅延線路４７は、１８０度ハイブリッド４３の第３の端子４３ｃから出力された電力の位相を９０度だけ遅延し、Ｐｏｒｔ（１）を介して第１の端子４１ａに電力を与えた場合には位相が－１８０度、Ｐｏｒｔ（３）を介して第１の端子４２ａに電力を与えた場合には位相が－９０度の電力をＰｏｒｔ（５）に出力する。
　９０度遅延線路４８は、一端が１８０度ハイブリッド４４の第４の端子４４ｄと接続され、他端がＰｏｒｔ（８）と接続されている。
　９０度遅延線路４８は、１８０度ハイブリッド４４の第４の端子４４ｄから出力された電力の位相を９０度だけ遅延し、Ｐｏｒｔ（１）を介して第１の端子４１ａに電力を与えた場合には位相が－２７０度、Ｐｏｒｔ（３）を介して第１の端子４２ａに電力を与えた場合には位相が０度の電力をＰｏｒｔ（８）に出力する。
　図１６は、図１５に示すインタフェース回路７からＰｏｒｔ（５）～（８）に電力が分配される振幅についてのシミュレーション結果を示す説明図である。
　図１７は、図１５に示すインタフェース回路７からＰｏｒｔ（５）～（８）に電力が分配される際、Ｐｏｒｔ（５）～（８）において、隣接しているポート間の励振位相差についてのシミュレーション結果を示す説明図である。
　図１６及び図１７では、図１０及び図１１と同様に、目標帯域幅が１４．７％であるとしている。
　図１６及び図１７のシミュレーションでは、１８０度ハイブリッド４１、１８０度ハイブリッド４２、１８０度ハイブリッド４３及び１８０度ハイブリッド４４の間の伝送線路の這い回しなどは考慮していない。
　１８０度ハイブリッド４１～４４におけるそれぞれの寸法は、電磁波の中心周波数によって決定されている。また、インタフェース回路７が形成される第２の誘電体４の比誘電率が３．６２、第２の誘電体４の誘電正接が０．００５であるとしている。
　目標帯域幅が１４．７％である場合、図１６に示すように、帯域端での振幅バラつきが１．２７［ｄＢ］であり、図２に示すインタフェース回路７よりも、特性が悪くなっている。
　また、目標帯域幅が１４．７％である場合、図１７に示すように、隣接しているポート間の励振位相差が１４．４［ｄｅｇ］であり、図２に示すインタフェース回路７よりも、特性が悪くなっている。
　特性が悪くなっている要因として、９０度遅延線路４７，４８が接続されていることで、Ｐｏｒｔ（５），（８）の位相傾きが、Ｐｏｒｔ（６），（７）の位相傾きと比べて急峻になっていることが考えられる。位相傾き急峻になっていることで、中心周波数においては良好な特性が得られるが、中心周波数から離れるにつれて位相特性が大きく劣化するためである。
　以上より、インタフェース回路７の構成として、図２に示す構成、図１２に示す構成又は図１５に示す構成などを用いることができる。図２に示す構成、図１２に示す構成又は図１５に示す構成の中で、図２に示す構成を用いる場合に、最も良好な特性が得られる。
　以上の実施の形態１は、第１の平面１ａの直径φｄ、第２の平面１ｂの直径φｄ及び第１の誘電体１の厚さｔのそれぞれが、電磁波のビーム幅及び電磁波の帯域幅のそれぞれに基づいて決定されているように、アンテナ装置２２を構成した。したがって、アンテナ装置２２は、使用可能な電磁波の狭帯域化を招くことなく、高仰角通信衛星及び低仰角通信衛星の双方との無線通信を実現することができる。
　図１に示すアンテナ装置２２では、マイクロストリップ線路又はコプレーナ線路などによって、インタフェース回路７を実現することができる。
　しかし、これは一例にすぎず、図１８に示すように、第３の誘電体９と地導体１０とを設けることで、トリプレート線路によって、インタフェース回路７を実現するようにしてもよい。
　図１８Ａは、実施の形態１による他のアンテナ装置を示す平面図であり、図１８Ｂは、図１８ＡにおけるＸ－Ｘ’断面を示す断面図である。
　図１８において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
　第３の誘電体９は、平面形状が円形の誘電体である。第２の誘電体４と第３の誘電体９がインタフェース回路７を挟む位置に、第３の誘電体９が設けられている。
　地導体１０は、第３の誘電体９における２つの平面のうち、インタフェース回路７と接している側の平面と反対側の平面に設けられている。
　地導体１０の平面形状は、円形である。地導体１０には、グランドビア８の他端が接続されている。
　図１８に示すアンテナ装置２２では、インタフェース回路７が、第２の誘電体４と第３の誘電体９とに挟まれている。したがって、図１８に示すアンテナ装置２２が、図示せぬ金属構造物に設置される場合でも、インタフェース回路７と金属構造物との短絡を防ぐことができる。よって、インタフェース回路７と金属構造物との短絡に伴うアンテナ性能の劣化を防止することができる。
　実施の形態１のアンテナ装置２２は、送受信部２１が、通信信号の電力の出力先として、Ｐｏｒｔ（１）とＰｏｒｔ（３）を切り替えることで、放射する偏波を切り替えることが可能なインタフェース回路７を備えている。
　放射する偏波の切り替えが不要である場合、図１９に示すように、１入力４出力のインタフェース回路７、即ち、第１の１８０度ハイブリッド１１、第１の９０度ハイブリッド１３及び第２の９０度ハイブリッド１４を備えるアンテナ装置２２であってもよい。
実施の形態２．
　実施の形態２では、第１の誘電体１の第１の平面１ａに、励振素子２と電磁結合する非励振リング５１を備えるアンテナ装置２２について説明する。
　図２０Ａは、実施の形態２によるアンテナ装置を示す平面図であり、図２０Ｂは、図２０ＡにおけるＸ－Ｘ’断面を示す断面図である。
　図２０において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
　非励振リング５１は、励振素子２と同心円状に、励振素子２を囲むように第１の平面１ａに設けられており、励振素子２と電磁結合する。
　電磁波の中心周波数において、自由空間における電磁波の波長がλ０であるとき、非励振リング５１は、励振素子２の端部から非励振リング５１の中心径までの距離δが０．２０λ０～０．３０λ０の範囲の位置に設けられている。
　図２１は、電磁波のビーム幅が１４０度であるときのアンテナ装置の最低の動作利得についてのシミュレーション結果を示す説明図である。
　図２１におけるシミュレーションでは、距離δと、非励振リング５１の線幅Ｗとをパラメータとして、最低動作利得を計算している。
　図２１におけるシミュレーションでは、第１の誘電体１の厚さｔが０．２５λｇ、第１の平面の直径Φｄが２．７λｇであるとしている。
　図２１において、横軸は、非励振リング５１の線幅Ｗを波長λｇで除算した値であり、縦軸は、距離δを波長λ０で除算した値である。
　励振素子２の端部から非励振リング５１の中心径までの距離δと、非励振リング５１の線幅Ｗとには、動作利得が増加するための最適値が存在し、図２１に示すように、距離δが０．２５λ０のときに動作利得が最大になる。
　距離δが０．２５λ０のときに動作利得が最大になる理由は、以下の通りである。
　距離δが０．２５λ０のときに、励振素子２に流れる電流の位相と非励振リング５１に流れる電流の位相とが同相になる。電流の位相が同相になることで、第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄのそれぞれから放射される電磁波が同相となり、それぞれの電磁波が互いに強め合って放射されることが、最大になる理由である。
　ここで、距離δが小さく、非励振リング５１の線幅Ｗが大きい場合、励振素子２と非励振リング５１との間の電磁結合が強まるため、天頂方向の利得が低下して、低仰角方向の利得が上昇する。
　一方、距離δが大きく、非励振リング５１の線幅Ｗが小さい場合、励振素子２と非励振リング５１との間の電磁結合が弱いため、非励振リング５１による効果を十分に得られない。
　図２２は、励振素子２からの電磁波の放射と、第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄからの電磁波の放射と、非励振リング５１からの電磁波の放射とを示す説明図である。
　非励振リング５１が第１の平面１ａに設けられることで、図２２に示すように、電磁波の放射として、非励振リング５１からの放射が加わり、アンテナ装置２２は、広い仰角範囲で高利得なアンテナとして動作する。非励振リング５１からの電磁波の放射は、ＴＭ２１モードでの電磁波の放射である。
　図２３は、第１の誘電体１の厚さｔが０．２５λｇ、直径φｄが２．７λｇ、距離δが０．２５λ０、非励振リング５１の線幅Ｗが０．１７５λｇであるときの放射パターンについてのシミュレーション結果を示す説明図である。
　図２３に示すシミュレーション結果は、天頂角が、－９０［ｄｅｇ］＜θ＜＋９０［ｄｅｇ］の範囲において、０［ｄＢｉ］以上の高利得が得られており、図８に示すシミュレーション結果よりも、低仰角方向の利得が高くなっている。
　即ち、図２３に示すシミュレーション結果は、天頂角が、－９０［ｄｅｇ］＜θ＜－７５［ｄｅｇ］の範囲及び＋７５［ｄｅｇ］＜θ＜＋９０［ｄｅｇ］の範囲においても、０［ｄＢｉ］以上の高利得が得られている。したがって、図２３に示すシミュレーション結果は、図８に示すシミュレーション結果よりも、低仰角方向の利得が高くなっている。
　以上の実施の形態２は、励振素子２と同心円状に、励振素子２を囲むように第１の平面１ａに設けられ、励振素子２と電磁結合する非励振リング５１を備えるように、アンテナ装置２２を構成した。したがって、アンテナ装置２２は、実施の形態１のアンテナ装置２２と同様に、高仰角通信衛星及び低仰角通信衛星の双方との無線通信を実現することができるほか、実施の形態１のアンテナ装置２２よりも、覆域を拡大することができる。
実施の形態３．
　実施の形態３では、第１の誘電体１の第１の平面１ａに、リング状の誘電体６１を備えるアンテナ装置２２について説明する。
　図２４Ａは、実施の形態３によるアンテナ装置を示す平面図であり、図２４Ｂは、図２４ＡにおけるＸ－Ｘ’断面を示す断面図である。
　図２４において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
　リング状の誘電体（以下、「リング状誘電体」と称する）６１は、励振素子２と同心円状に、励振素子２を囲むように第１の平面１ａに設けられている。
　リング状誘電体６１の厚さは、ｔ’である。
　電磁波の中心周波数において、自由空間における電磁波の波長がλ０であるとき、リング状誘電体６１は、励振素子２の端部からリング状誘電体６１の内径までの距離Δが０．５０λ０以上の位置に設けられている。
　図２５は、電磁波のビーム幅が１４０度であるときのアンテナ装置の最低の動作利得についてのシミュレーション結果を示す説明図である。
　図２５におけるシミュレーションでは、距離Δと、リング状誘電体６１の厚さｔ’とをパラメータとして、最低動作利得を計算している。
　図２５におけるシミュレーションでは、第１の誘電体１の厚さｔが０．２５λｇ、第１の平面の直径Φｄが２．７λｇであるとしている。また、リング状誘電体６１の比誘電率が３．６２、リング状誘電体６１の誘電正接が０．００５であるとしている。リング状誘電体６１の比誘電率は、第１の誘電体１の比誘電率と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　図２５において、横軸は、距離Δを波長λ０で除算した値であり、縦軸は、リング状誘電体６１の厚さｔ’を波長λｇで除算した値である。
　励振素子２の端部からリング状誘電体６１の内径までの距離Δと、リング状誘電体６１の厚さｔ’とには、動作利得が増加するための最適値が存在し、図２５に示すように、距離Δが０．５０λ０以上では、０．７５［ｄＢｉ］以上の高利得になっている。
　第１の平面１ａにリング状誘電体６１を設けることで、リング状誘電体６１が設けられている位置の誘電体の厚さがｔ＋ｔ’となり、リング状誘電体６１が設けられていない位置の誘電体の厚さｔよりも厚くなる。したがって、誘電体の厚さが不連続になる。
　誘電体の厚さが不連続である場合、厚さが厚い範囲であるリング状誘電体６１が設けられている位置に磁気エネルギーが集中する。即ち、リング状誘電体６１と地導体３との間に磁気エネルギーが集中する。
　励振素子２の端部からリング状誘電体６１の内径までの距離Δが０．５０λ０の位置にリング状誘電体６１が設けられる場合、励振素子２と地導体３との間に蓄積される磁流の位相と、リング状誘電体６１と地導体３との間に蓄積される磁流の位相とが同相となる。
　磁流の位相が同相となることで、励振素子２からの電磁波の放射と、第１の給電ピン５ａ、第２の給電ピン５ｂ、第３の給電ピン５ｃ及び第４の給電ピン５ｄのそれぞれからの電磁波の放射とが重ね合わされて、アンテナ装置２２が広覆域化されている。
　以上の実施の形態３は、励振素子２と同心円状に、励振素子２を囲むように第１の平面１ａに設けられているリング状誘電体６１を備えるように、アンテナ装置２２を構成した。したがって、アンテナ装置２２は、実施の形態１のアンテナ装置２２と同様に、高仰角通信衛星及び低仰角通信衛星の双方との無線通信を実現することができるほか、実施の形態１のアンテナ装置２２よりも、覆域を拡大することができる。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明は、誘電体の平面に励振素子が設けられているアンテナ装置に適している。
　また、この発明は、アンテナ装置を備える通信装置に適している。
　１　第１の誘電体、１ａ　第１の平面、１ｂ　第２の平面、２　励振素子、３　地導体、４　第２の誘電体、５ａ　第１の給電ピン、５ｂ　第２の給電ピン、５ｃ　第３の給電ピン、５ｄ　第４の給電ピン、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ　給電点、７　インタフェース回路、８　グランドビア、９　第３の誘電体、１０　地導体、１１　第１の１８０度ハイブリッド、１１ａ　第１の端子、１１ｂ　第２の端子、１１ｃ　第３の端子、１１ｄ　第４の端子、１２　第２の１８０度ハイブリッド、１２ａ　第１の端子、１２ｂ　第２の端子、１２ｃ　第３の端子、１２ｄ　第４の端子、１３　第１の９０度ハイブリッド、１３ａ　第１の端子、１３ｂ　第２の端子、１３ｃ　第３の端子、１３ｄ　第４の端子、１４　第２の９０度ハイブリッド、１４ａ　第１の端子、１４ｂ　第２の端子、１４ｃ　第３の端子、１４ｄ　第４の端子、２１　送受信部、２２　アンテナ装置、３１　９０度ハイブリッド、３１ａ　第１の端子、３１ｂ　第２の端子、３１ｃ　第３の端子、３１ｄ　第４の端子、３２　９０度ハイブリッド、３２ａ　第１の端子、３２ｂ　第２の端子、３２ｃ　第３の端子、３２ｄ　第４の端子、３３　９０度ハイブリッド、３３ａ　第１の端子、３３ｂ　第２の端子、３３ｃ　第３の端子、３３ｄ　第４の端子、３４　第２の９０度ハイブリッド、３４ａ　第１の端子、３４ｂ　第２の端子、３４ｃ　第３の端子、３４ｄ　第４の端子、３５　１８０度遅延線路、４１　１８０度ハイブリッド、４１ａ　第１の端子、４１ｂ　第２の端子、４１ｃ　第３の端子、４１ｄ　第４の端子、４２　１８０度ハイブリッド、４２ａ　第１の端子、４２ｂ　第２の端子、４２ｃ　第３の端子、４２ｄ　第４の端子、４３　１８０度ハイブリッド、４３ａ　第１の端子、４３ｂ　第２の端子、４３ｃ　第３の端子、４３ｄ　第４の端子、４４　１８０度ハイブリッド、４４ａ　第１の端子、４４ｂ　第２の端子、４４ｃ　第３の端子、４４ｄ　第４の端子、４５～４８　９０度遅延線路、５１　非励振リング、６１　リング状誘電体。

Claims (8)

  1. 　第１の平面と、前記第１の平面と反対側の面である第２の平面とを有し、前記第１及び第２の平面の形状が円形である第１の誘電体と、
    　前記第１の平面に設けられ、電磁波を放射又は受信する励振素子と、
    　前記第２の平面に設けられている地導体と、
    　前記地導体における２つの平面のうち、前記第２の平面と接している側の平面と反対側の平面に設けられている第２の誘電体と、
    　一端が前記励振素子と接続され、他端が給電点であり、前記地導体と電気的に非接触の状態で、前記第１の誘電体及び前記第２の誘電体のそれぞれを貫通している給電ピンとを備え、
    　前記第１及び第２の平面の直径、及び、前記第１の誘電体の厚さのそれぞれは、前記電磁波のビーム幅及び前記電磁波の帯域幅のそれぞれに基づいて決定されていることを特徴とするアンテナ装置。
  2. 　前記励振素子の平面形状が円形であり、
    　前記励振素子と同心円状に、前記励振素子を囲むように前記第１の平面に設けられ、前記励振素子と電磁結合する非励振リングを備えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
  3. 　前記励振素子の平面形状が円形であり、
    　前記励振素子と同心円状に、前記励振素子を囲むように前記第１の平面に設けられているリング状の誘電体を備えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
  4. 　前記給電ピンを複数備えており、前記複数の給電ピンの一端が回転対称な位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
  5. 　前記複数の給電ピンのそれぞれの他端に、振幅が同じで、位相が異なる電力を与えるインタフェース回路を備えたことを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
  6. 　前記複数の給電ピンとして、第１の給電ピン、第２の給電ピン、第３の給電ピン及び第４の給電ピンを備えており、
    　前記インタフェース回路は、前記第１の給電ピンの他端に位相が－１８０度の電力、前記第２の給電ピンの他端に位相が－２７０度の電力、前記第３の給電ピンの他端に位相が０度の電力及び前記第４の給電ピンの他端に位相が－９０度の電力を与え、または、前記第１の給電ピンの他端に位相が－２７０度の電力、前記第２の給電ピンの他端に位相が－１８０度の電力、前記第３の給電ピンの他端に位相が－９０度の電力及び前記第４の給電ピンの他端に位相が０度の電力を与えることを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
  7. 　前記複数の給電ピンとして、第１の給電ピン、第２の給電ピン、第３の給電ピン及び第４の給電ピンを備えており、
    　前記インタフェース回路は、
    　第１の端子から第４の端子を有しており、第１の端子に電力が与えられると、第３の端子から位相が－９０度の電力を出力するとともに、第４の端子から位相が－２７０度の電力を出力する第１の１８０度ハイブリッドと、
    　第１の端子から第４の端子を有しており、第１の端子に電力が与えられると、第３の端子から位相が－９０度の電力を出力するとともに、第４の端子から位相が－２７０度の電力を出力する第２の１８０度ハイブリッドと、
    　第１の端子が前記第１の１８０度ハイブリッドの第３の端子と接続され、第２の端子が前記第２の１８０度ハイブリッドの第３の端子と接続され、第３の端子が前記第１の給電ピンの他端と接続され、第４の端子が前記第２の給電ピンの他端と接続されており、前記第１の１８０度ハイブリッドの第３の端子から第１の端子に位相が－９０度の電力が与えられると、第３の端子から位相が－１８０度の電力を出力するとともに、第４の端子から位相が－２７０度の電力を出力し、前記第２の１８０度ハイブリッドの第３の端子から第２の端子に位相が－９０度の電力が与えられると、第３の端子から位相が－２７０度の電力を出力するとともに、第４の端子から位相が－１８０度の電力を出力する第１の９０度ハイブリッドと、
    　第１の端子が前記第１の１８０度ハイブリッドの第４の端子と接続され、第２の端子が前記第２の１８０度ハイブリッドの第４の端子と接続され、第３の端子が前記第３の給電ピンの他端と接続され、第４の端子が前記第４の給電ピンの他端と接続されており、前記第１の１８０度ハイブリッドの第４の端子から第１の端子に位相が－２７０度の電力が与えられると、第３の端子から位相が０度の電力を出力するとともに、第４の端子から位相が－９０度の電力を出力し、前記第２の１８０度ハイブリッドの第４の端子から第２の端子に位相が－２７０度の電力が与えられると、第３の端子から位相が－９０度の電力を出力するとともに、第４の端子から位相が０度の電力を出力する第２の９０度ハイブリッドとを備えていることを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
  8. 　通信信号を送受信する送受信部と、
    　前記送受信部から送信された通信信号を電磁波として空間に放射する一方、空間を伝搬している電磁波を受信し、受信した電磁波を通信信号として前記送受信部に出力するアンテナ装置とを備え、
    　前記アンテナ装置は、
    　第１の平面と、前記第１の平面と反対側の面である第２の平面とを有し、前記第１及び第２の平面の形状が円形である第１の誘電体と、
    　前記第１の平面に設けられ、電磁波を放射又は受信する励振素子と、
    　前記第２の平面に設けられている地導体と、
    　前記地導体における２つの平面のうち、前記第２の平面と接している側の平面と反対側の平面に設けられている第２の誘電体と、
    　一端が前記励振素子と接続され、他端が給電点であり、前記地導体と電気的に非接触の状態で、前記第１の誘電体及び前記第２の誘電体のそれぞれを貫通している給電ピンとを備え、
    　前記第１及び第２の平面の直径、及び、前記第１の誘電体の厚さのそれぞれは、前記電磁波のビーム幅及び前記電磁波の帯域幅のそれぞれに基づいて決定されていることを特徴とする通信装置。
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