WO2024033985A1

WO2024033985A1 - 移相器およびアンテナ装置

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Publication number: WO2024033985A1
Application number: PCT/JP2022/030316
Authority: WO
Inventors: 昂平吉田; 健司若藤; 亮太二瓶; 和幸林; 藤男奥村
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2022-08-08
Filing date: 2022-08-08
Publication date: 2024-02-15

Abstract

送受信対象の電波の偏波状態にかかわらず、送受信対象信号の波長に応じた大きさのパッチアンテナに適用するために、パッチアンテナの給電点に接続されたハブ部と、複数のスイッチを含むスイッチ群と、ハブ部を中心として放射状に配置され、複数のスイッチのうちいずれかを介してハブ部と電気的に接続された複数の放射状線路を含むスポーク部と、ハブ部を中心とする円弧に沿って配置され、複数のスイッチのうちいずれかを介して複数の放射状線路と電気的に接続された複数の円弧状線路を含むリム部と、を備える移相器とする。

Description

移相器およびアンテナ装置

　本開示は、アンテナ装置に実装される移相器等に関する。

　第５世代移動通信以降の移動通信のために、高周波数帯の電波に対応したアンテナ装置の開発が行われている。そのようなアンテナ装置には、アンテナ素子の前段に、移相器が実装される。移相器を用いて、アンテナ素子の励振位相を変化させることによって、所望の指向性のビームを形成できる。例えば、スイッチドライン型移相器を用いれば、３６０度までの移相範囲をカバーできるため、大きな走査角を実現できる。しかし、そのような移相器は、パッチアンテナのような小型のアンテナ装置に組み込むことは難しかった。

　特許文献１には、位相を変化させることができるマイクロストリップアンテナについて開示されている。特許文献１のマイクロストリップアンテナは、円偏波の位相を変化させる機能と、その円偏波を送出する機能とを備える。

特開２０２０－０７２３８３号公報

　特許文献１のマイクロストリップアンテナを複数用いれば、指向性を制御可能なアレイアンテナを構成できる。特許文献１のマイクロストリップアンテナは、円偏波の送受信に、用いることができる。しかし、特許文献１のマイクロストリップアンテナは、直線偏波の送受信に、用いることができなかった。

　本開示の目的は、送受信対象の電波の偏波状態にかかわらず、送受信対象信号の波長に応じた大きさのパッチアンテナに適用できる移相器等を提供することにある。

　本開示の一態様の移相器は、パッチアンテナの給電点に接続されたハブ部と、複数のスイッチを含むスイッチ群と、ハブ部を中心として放射状に配置され、複数のスイッチのうちいずれかを介してハブ部と電気的に接続された複数の放射状線路を含むスポーク部と、ハブ部を中心とする円弧に沿って配置され、複数のスイッチのうちいずれかを介して複数の放射状線路と電気的に接続された複数の円弧状線路を含むリム部と、を備える。

　本開示によれば、送受信対象の電波の偏波状態にかかわらず、送受信対象信号の波長に応じた大きさのパッチアンテナに適用できる移相器等を提供することが可能になる。

第１の実施形態に係る移相器の構成の一例を示す概念図である。第１の実施形態に係る移相器を用いた移相の制御例を示す概念図である。第１の実施形態に係る移相器を用いた移相の制御例を示す概念図である。第１の実施形態に係る移相器を用いた移相の制御例を示す概念図である。第２の実施形態に係る移相器の構成の一例を示す概念図である。第２の実施形態に係る移相器を用いた移相の制御例を示す概念図である。第２の実施形態に係る移相器を用いた移相の制御例を示す概念図である。第２の実施形態に係る移相器を用いた移相の制御例を示す概念図である。第３の実施形態に係る移相器の構成の一例を示す概念図である。第３の実施形態に係る移相器を用いた移相の制御例を示す概念図である。第３の実施形態に係る移相器を用いた移相の制御例を示す概念図である。第４の実施形態に係る移相器の構成の一例を示す概念図である。第５の実施形態に係る移相器の構成の一例を示す概念図である。第６の実施形態に係るアンテナ装置の構成の一例を示す概念図である。第６の実施形態に係るアンテナ装置の一部分の断面図である。第６の実施形態に係るアンテナ装置の一部分の概念図である。第６の実施形態に係るアンテナ装置の構成の一例を示すブロック図である。第７の実施形態に係る移相器の構成の一例を示す概念図である。各実施形態の制御や処理を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

　以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号が付けられる。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。

　（第１の実施形態）
　まず、第１の実施形態に係る移相器について図面を参照しながら説明する。本実施形態の移相器は、平面型アンテナの一種であるパッチアンテナを含むアンテナ装置に実装される。以下においては、アンテナ装置から、送信対象電波を送信する例について説明する。アンテナ装置は、外部から到来する受信対象電波の受信にも適用できる。以下においては、アンテナ装置から電波を送信させるための送信装置や、アンテナ装置によって受信された電波を受信するための受信装置については、説明を省略する。例えば、本実施形態のアンテナ装置は、第５世代移動通信以降の移動通信で用いられる高周波数帯の送受信対象信号の送受信に用いられる。

　（構成）
　図１は、本実施形態に係る移相器１０の構成の一例を示す概念図である。移相器１０は、ホイール状の外形を有する。移相器１０は、ハブ部１１、スポーク部１２、リム部１３、およびスイッチ群を備える。スポーク部１２は、複数の放射状の伝送線路を含む。複数の放射状の伝送線路は、放射状線路とも呼ばれる。リム部１３は、複数の円弧状の伝送線路を含む。複数の円弧状の伝送線路は、円弧状線路とも呼ばれる。スイッチ群は、スイッチＳ₁、スイッチＳ₂、およびスイッチＳ₃を含む。

　移相器１０は、破線の四角形で示す位置に配置されるパッチアンテナ１００に対応付けて、配置される。パッチアンテナ１００の大きさは、移相器１０が実装された基板（図示しない）の内部における送受信対象信号の波長λに合わせて、設定される。波長λは、真空中の波長λ₀を、基板の比誘電率ε_rの平方根で割った値に相当する。図１の例において、パッチアンテナ１００は、一辺の長さがλ／２の正方形である。移相器１０とパッチアンテナ１００との対応関係の詳細については、後述する第６の実施形態において説明する。

　ハブ部１１は、移相器１０の中心点を含む円盤状の導体である。ハブ部１１は、パッチアンテナ１００の給電点Ｆと電気的に接続される。給電点Ｆの位置は、パッチアンテナ１００の２つの対角線が交わる位置（中心）から、特性インピーダンスの分だけ外れた位置である。ハブ部１１は、スイッチＳ₁を介して、スポーク部１２に含まれる放射状線路に、電気的接続される。電気伝導性があれば、ハブ部１１の材質は限定されない。

　スポーク部１２は、複数の放射状線路を含む。図１の例において、スポーク部１２は、８本の放射状線路を含む。放射状線路の線路長はｒである（ｒは実数）。放射状線路の第１端は、スイッチＳ₁に接続される。放射状線路は、スイッチＳ₁を介して、ハブ部１１と電気的に接続される。放射状線路の第２端は、スイッチＳ₂に接続される。放射状線路の第２端は、スイッチＳ₂を介して、リム部１３に含まれるいずれかの円弧状線路と電気的に接続される。電気伝導性があれば、放射状線路の材質は限定されない。

　スポーク部１２に含まれる放射状線路Ｒは、始点Ｐ_sに近い方から時計回りで順番にＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇、Ｒ₈と呼ばれる。図１においては、複数の放射状線路の符号を省略する。図１の左下の放射状線路Ｒ₁は、スイッチＳ₂に接続される。放射状線路Ｒ₁は、スイッチＳ₂を介して、始点Ｐ_sを含む信号入力部１２０と電気的に接続される。信号入力部１２０は、放射状線路Ｒと同様の材料で構成される。信号入力部１２０には、入力端Ｉから始点Ｐ_sに向けて、送信対象の信号が入力される。スイッチＳ₂を介さずに、図１の右下の放射状線路Ｒ₈と円弧状線路とは一体である。図２～図４において、複数の放射状線路の符号を適宜使用する（使用されない符号もある）。

　リム部１３は、複数の円弧状線路を含む。図１の例において、リム部１３は、７本の円弧状線路を含む。円弧状線路の線路長は、移相器１０が実装された基板における送受信対象信号の波長λの８分の１の長さ（λ／８）に設定される。円弧状線路の線路長は、ハブ部１１を中心とする円の円周を８等分した長さに相当する。

　円弧状線路の第１端は、スイッチＳ₂およびスイッチＳ₃に接続される。円弧状線路は、スイッチＳ₂を介して、スポーク部１２に含まれるいずれかの放射状線路の第２端と電気的に接続される。円弧状線路は、スイッチＳ₃を介して、時計回りの方向において隣接する円弧状線路と電気的に接続される。円弧状線路の第２端は、別のスイッチＳ₃に接続される。円弧状線路は、別のスイッチＳ₃を介して、反時計回りの方向において隣接する円弧状線路と電気的に接続される。電気伝導性があれば、リム部１３の材質は限定されない。

　リム部１３に含まれる円弧状線路Ｃは、始点Ｐ_sに近い方から時計回りで順番に、Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃、Ｃ₄、Ｃ₅、Ｃ₆、Ｃ₇と呼ばれる。図１においては、複数の円弧状線路の符号を省略する。図１の左下の円弧状線路Ｃ₁は、スイッチＳ₃に接続される。円弧状線路Ｃ₁は、スイッチＳ₃を介して、始点Ｐ_sを含む信号入力部１２０と電気的に接続される。スイッチＳ₂を介さずに、図１の右下の円弧状線路Ｃ₇と放射状線路とは一体である。円弧状線路Ｃ₁と円弧状線路Ｃ₇との間には、円弧状線路が配置されず、間隔が空けられる。図２～図４において、複数の円弧状線路の符号を適宜使用する（使用されない符号もある）。

　スイッチ群は、スイッチＳ₁を８個含む。スイッチ群は、スイッチＳ₂およびスイッチＳ₃を、７個ずつ含む。例えば、近接して配置されたスイッチＳ₂とスイッチＳ₃とは、３つの端子を有する単一のスイッチとして構成されてもよい。マイクロ波のスイッチとして用いることができれば、スイッチ群に含まれるスイッチの構造や材質は限定されない。例えば、スイッチには、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）やＰＩＮ（Positive-Intrinsic-Negative）ダイオードなどを用いることができる。例えば、スイッチには、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用いることができる。例えば、スイッチには、窒化ガリウムやガリウム酸化物などの材質のものを用いることができる。例えば、スイッチには、二酸化バナジウムＶＯ₂の薄膜を含むスイッチング素子が用いられてもよい。

　スイッチＳ₁は、スポーク部１２に含まれる放射状線路の第１端に配置される。スイッチＳ₁は、ハブ部１１と放射状線路との接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₁がＯＮ状態の場合、ハブ部１１と放射状線路とが電気的に接続されている。スイッチＳ₁がＯＦＦ状態の場合、ハブ部１１と放射状線路とは、電気的に接続されていない。

　スイッチＳ₂は、スポーク部１２に含まれる放射状線路の第２端に配置される。スイッチＳ₂は、放射状線路と円弧状線路との接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₂がＯＮ状態の場合、放射状線路と円弧状線路とが電気的に接続されている。スイッチＳ₂がＯＦＦ状態の場合、放射状線路と円弧状線路とは、電気的に接続されていない。

　スイッチＳ₃は、リム部１３に含まれる円弧状線路の端部に配置される。スイッチＳ₃は、隣接し合う２つの円弧状線路の接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₃がＯＮ状態の場合、スイッチＳ₃を介して隣接し合う２つの円弧状線路が電気的に接続されている。スイッチＳ₃がＯＦＦ状態の場合、スイッチＳ₃を介して隣接し合う２つの円弧状線路は、電気的に接続されていない。

　〔位相制御〕
　次に、移相器１０を用いた位相制御について、３つの制御例をあげる。スイッチに含まれる複数のスイッチ（スイッチＳ₁、スイッチＳ₂、スイッチＳ₃）の状態を制御することによって、始点Ｐ_sから入力された信号の位相が制御される。例えば、制御部（図示しない）によって、移相器１０による移相量が制御される。以下の位相制御の説明においては、各スイッチを区別するために、始点Ｐ_sに近い部分（図面の左下）から時計回りの順番で末尾に数字が付けられる。例えば、放射状線路Ｒ₁に接続されたスイッチＳ₁は、Ｓ₁₁と表記される。

　＜制御例１＞
　図２は、移相器１０を用いた位相の制御例１について説明するための概念図である。制御例１は、後述する他の制御例の移相基準（０度）に相当する。これ以降、制御例１の移相量を位相基準（０度）とする。図２においては、ＯＮ状態のスイッチと、信号が伝播する線路とを、ハッチングで示す。

　図２の例の場合、スイッチＳ₁₁およびスイッチＳ₂₁がＯＮ状態である。スイッチ群に含まれる他のスイッチは、ＯＦＦ状態である。入力端Ｉから入力した信号は、始点Ｐ_s、スイッチＳ₂₁、放射状線路Ｒ₁、スイッチＳ₁₁を経由して、ハブ部１１に到達する。始点Ｐ_sからハブ部１１までの距離Ｌは、放射状線路Ｒ₁の長さｒに相当する。入力端Ｉから入力した信号は、始点Ｐ_sにおける位相から、放射状線路の長さｒだけ移相されて、ハブ部１１に接続されたパッチアンテナ１００から送信対象電波として送出される。制御例１の移相量は、後述する他の制御例の移相基準（０度）に相当する。

　＜制御例２＞
　図３は、移相器１０を用いた位相の制御例２について説明するための概念図である。制御例２は、位相基準（０度）と比べて、信号の位相が９０度移相される例である。図３においては、ＯＮ状態のスイッチと、信号が伝播する線路とを、ハッチングで示す。

　図３の例の場合、スイッチＳ₁₃、スイッチＳ₂₃、スイッチＳ₃₁～Ｓ₃₂がＯＮ状態である。スイッチ群に含まれる他のスイッチは、ＯＦＦ状態である。入力端Ｉから入力した信号は、始点Ｐ_s、スイッチＳ₃₁、円弧状線路Ｃ₁、スイッチＳ₃₂、円弧状線路Ｃ₂を経由して、スイッチＳ₂₃に到達する。スイッチＳ₂₃に到達した信号は、放射状線路Ｒ₃、スイッチＳ₁₃を経由して、ハブ部１１に到達する。始点Ｐ_sからハブ部１１までの距離Ｌは、円弧状線路Ｃ₁～Ｃ₂と放射状線路Ｒ₁の長さの和に相当する。すなわち、距離Ｌは、ｒ＋２×λ／８である。位相基準（０度）における移相量との差分において、放射状線路の長さは、相殺される。また、２／８×λ（＝λ／４）の距離は、位相基準（０度）に対して、９０度だけ位相がずれることを示す。入力端Ｉから入力した信号は、位相基準（０度）から９０度だけ位相制御されて、ハブ部１１に接続されたパッチアンテナ１００から送信対象電波として送出される。

　＜制御例３＞
　図４は、移相器１０を用いた位相の制御例３について説明するための概念図である。制御例３は、位相基準（０度）と比べて、信号の位相が３１５度移相される例である。図４においては、ＯＮ状態のスイッチと、信号が伝播する線路とを、ハッチングで示す。

　図４の例の場合、スイッチＳ₁₈、スイッチＳ₃₁～スイッチＳ₃₇がＯＮ状態である。スイッチ群に含まれる他のスイッチは、ＯＦＦ状態である。入力端Ｉから入力した信号は、始点Ｐ_s、スイッチＳ₃₁、円弧状線路Ｃ₁、スイッチＳ₃₂、円弧状線路Ｃ₂、スイッチＳ₃₃、円弧状線路Ｃ₃、スイッチＳ₃₄、円弧状線路Ｃ₄を経由して、スイッチＳ₃₅に到達する。スイッチＳ₃₅に到達した信号は、円弧状線路Ｃ₅、スイッチＳ₃₆、円弧状線路Ｃ₆、スイッチＳ₃₇、円弧状線路Ｃ₇、放射状線路Ｒ₈、スイッチＳ₁₈を経由して、ハブ部１１に到達する。始点Ｐ_sからハブ部１１までの距離Ｌは、円弧状線路Ｃ₁～Ｃ₇と放射状線路Ｒ₁の長さの和に相当する。すなわち、距離Ｌは、ｒ＋７×λ／８である。位相基準（０度）における移相量との差分において、放射状線路の長さは、相殺される。また、７／８×λの距離は、位相基準（０度）に対して、３１５度だけ位相がずれることを示す。入力端Ｉから入力した信号は、位相基準（０度）から３１５度だけ位相制御されて、ハブ部１１に接続されたパッチアンテナ１００から送信対象電波として送出される。

　図２～図４の制御例１～３のように、移相器１０は、４５度刻みで位相制御できる。図２～図４の制御例１～３は、一例であって、移相器１０による位相制御を限定するものではない。

　以上のように、本実施形態に係る移相器は、ハブ部、スポーク部、リム部、およびスイッチ群を備える。ハブ部は、パッチアンテナの給電点に接続される。スイッチ群は、複数のスイッチを含む。スポーク部は、ハブ部を中心として放射状に配置される。スポーク部は、複数のスイッチのうちいずれかを介してハブ部と電気的に接続された複数の放射状線路を含む。リム部は、ハブ部を中心とする円弧に沿って配置される。リム部は、複数のスイッチのうちいずれかを介して複数の放射状線路と電気的に接続された複数の円弧状線路を含む。

　本実施形態の移相器は、送受信対象の電波が円偏波および直線偏波のいずれであっても、電波の移相量を制御できる。また、本実施形態の移相器は、円形であり、コンパクトに形成できる。そのため、本実施形態の移相器は、パッチアンテナの下方に収めることができる。すなわち、本実施形態の移相器は、送受信対象の電波の偏波状態にかかわらず、送受信対象信号の波長に応じた大きさのパッチアンテナに適用できる。

　本実施形態の一態様において、ハブ部、スイッチ群、スポーク部、およびリム部が同一の基板に形成される。スポーク部は、８本の放射状線路を含む。リム部は、７本の円弧状線路を含む。パッチアンテナは、正方形である。パッチアンテナの一辺は、基板における送受信対象信号の波長の２分の１の長さに相当する。リム部に含まれる複数の円弧状線路の線路長は、基板における送受信対象信号の波長の８分の１である。本態様の移相器によれば、４５度刻みで、送受信対象信号の位相を制御できる。

　本実施形態の一態様において、スイッチ群に含まれる複数のスイッチは、二酸化バナジウムの薄膜を含むスイッチング素子である。本態様によれば、二酸化バナジウムの相転移を利用した小型なスイッチを含む移相器を実現できる。

　（第２の実施形態）
　次に、第２の実施形態に係る移相器について図面を参照しながら説明する。本実施形態の移相器は、隣接する放射状線路をバイパスするバイパス線路を含む点において、第１の実施形態とは異なる。

　（構成）
　図５は、本実施形態に係る移相器２０の構成の一例を示す概念図である。移相器２０は、ホイール状の外形を有する。移相器２０は、ハブ部２１、スポーク部２２、リム部２３、バイパス部２５、およびスイッチ群を備える。スポーク部２２は、複数の第１放射状線路および複数の第２放射状線路を含む。直列に接続された第１放射状線路および第２放射状線路は、ハブ部２１からリム部２３に至る放射状線路を構成する。バイパス部２５は、複数のバイパス線路を含む。リム部２３は、複数の円弧状線路を含む。スイッチ群は、スイッチＳ₁、スイッチＳ₂、スイッチＳ₃、スイッチＳ₄、スイッチＳ₅、およびスイッチＳ₆を含む。

　移相器２０は、破線の四角形で示す位置に配置されるパッチアンテナ２００に対応付けて、配置される。パッチアンテナ２００の大きさは、移相器２０が実装された基板（図示しない）の内部における送受信対象信号の波長λに合わせて、設定される。図５の例において、パッチアンテナ２００は、一辺の長さがλ／２の正方形である。移相器２０とパッチアンテナ２００との対応関係の詳細については、後述する第６の実施形態において説明する。

　ハブ部２１は、移相器２０の中心点を含む円盤状の導体である。ハブ部２１は、パッチアンテナ２００の給電点Ｆと電気的に接続される。給電点Ｆの位置は、パッチアンテナ２００の２つの対角線が交わる位置（中心）から、特性インピーダンスの分だけ外れた位置である。ハブ部２１は、スイッチＳ₁に接続される。ハブ部２１は、スイッチＳ₁を介して、スポーク部２２に含まれる複数の第１放射状線路と電気的接続される。電気伝導性があれば、ハブ部２１の材質は限定されない。

　スポーク部２２は、複数の第１放射状線路を含む。図５の例において、スポーク部２２は、８本の第１放射状線路を含む。第１放射状線路の第１端は、スイッチＳ₁に接続される。第１放射状線路は、スイッチＳ₁を介して、ハブ部２１と電気的に接続される。第１放射状線路の第２端は、スイッチＳ₄に接続される。第１放射状線路は、スイッチＳ₄およびスイッチＳ₆を介して、スポーク部２２に含まれるいずれかの第２放射状線路と電気的に接続される。第１放射状線路は、スポーク部２２に含まれるいずれかの第２放射状線路と直列に接続される。直列に接続された第１放射状線路および第２放射状線路の線路長の和はｒである（ｒは実数）。また、第１放射状線路は、スイッチＳ₄およびスイッチＳ₅を介して、バイパス部２５に含まれるいずれかのバイパス線路と電気的に接続される。電気伝導性があれば、第１放射状線路の材質は限定されない。

　スポーク部２２に含まれる第１放射状線路は、始点Ｐ_sに近い方から時計回りで順番に、Ｒ₁₁、Ｒ₁₂、Ｒ₁₃、Ｒ₁₄、Ｒ₁₅、Ｒ₁₆、Ｒ₁₇、Ｒ₁₈と表記される。図５においては、複数の第１放射状線路の符号を省略する。図６～図８において、複数の第１放射状線路の符号を適宜使用する（使用されない符号もある）。

　また、スポーク部２２は、複数の第２放射状線路を含む。図５の例において、スポーク部２２は、８本の第２放射状線路を含む。第２放射状線路の第１端は、スイッチＳ₄に接続される。第２放射状線路は、スイッチＳ₄およびスイッチＳ₆を介して、直列に接続された第１放射状線路と電気的に接続される。また、第２放射状線路は、スイッチＳ₅およびスイッチＳ₆を介して、バイパス部２５に含まれるいずれかのバイパス線路と電気的に接続される。第２放射状線路の第２端は、スイッチＳ₂に接続される。第２放射状線路は、スイッチＳ₂を介して、リム部２３に含まれるいずれかの円弧状線路と電気的に接続される。電気伝導性があれば、放射状線路の材質は限定されない。

　スポーク部２２に含まれる第２放射状線路は、始点Ｐ_sに近い方から時計回りで順番に、Ｒ₂₁、Ｒ₂₂、Ｒ₂₃、Ｒ₂₄、Ｒ₂₅、Ｒ₂₆、Ｒ₂₇、Ｒ₂₈と呼ばれる。図５においては、複数の第２放射状線路の符号を省略する。図５の左下の第２放射状線路Ｒ₂₁は、スイッチＳ₂を介して、始点Ｐ_sを含む信号入力部２２０に接続される。スイッチＳ₂を介さずに、図５の右下の第２放射状線路Ｒ₂₈と、リム部２３に含まれる円弧状線路とは一体である。図６～図８において、複数の第２放射状線路の符号を適宜使用する（使用されない符号もある）。

　リム部２３は、複数の円弧状線路を含む。図５の例において、リム部２３は、７本の円弧状線路を含む。円弧状線路の線路長は、移相器２０が実装された基板における送受信対象信号の波長λの８分の１の長さ（λ／８）に設定される。円弧状線路の線路長は、ハブ部２１を中心とする円の円周を８等分した長さに相当する。

　リム部２３に含まれる円弧状線路の第１端は、スイッチＳ₂およびスイッチＳ₃に接続される。円弧状線路は、スイッチＳ₂を介して、スポーク部２２に含まれるいずれかの第２放射状線路と電気的に接続される。また、円弧状線路は、スイッチＳ₃を介して、時計回りの方向において隣接する円弧状線路と電気的に接続される。円弧状線路の第２端は、別のスイッチＳ₃に接続される。円弧状線路は、別のスイッチＳ₃を介して、反時計回りの方向において隣接する円弧状線路と電気的に接続される。電気伝導性があれば、リム部２３の材質は限定されない。

　リム部２３に含まれる円弧状線路Ｃは、始点Ｐ_sに近い方から時計回りで順番に、Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃、Ｃ₄、Ｃ₅、Ｃ₆、Ｃ₇と呼ばれる。図５においては、複数の円弧状線路の符号を省略する。図５の左下の円弧状線路Ｃ₁は、スイッチＳ₃に接続される。円弧状線路Ｃ₁は、スイッチＳ₃を介して、始点Ｐ_sを含む信号入力部２２０に接続される。スイッチＳ₂を介さずに、図５の右下の円弧状線路Ｃ₇と第２放射状線路とは一体である。円弧状線路Ｃ₁と円弧状線路Ｃ₇との間には、円弧状線路が配置されず、間隔が空けられる。図６～図８において、複数の円弧状線路の符号を適宜使用する（使用されない符号もある）。

　バイパス部２５は、複数のバイパス線路を含む。バイパス線路は、隣接する放射状線路を電気的に接続する伝送線路である。図５の例において、バイパス部２５は、４本のバイパス線路を含む。バイパス線路は、３本以下であってもよいし、５本以上であってもよい。また、バイパス線路は、図５で示した位置ではない箇所に設けられてもよい。バイパス線路は、円弧状である。バイパス線路の線路長は、移相器２０が実装された基板における送受信対象信号の波長λの１６分の１の長さ（λ／１６）に設定される。バイパス線路の端部は、スイッチＳ₅に接続される。バイパス線路は、スイッチＳ₄およびスイッチＳ₅を介して、スポーク部２２に含まれるいずれかの第１放射状線路と電気的に接続される。また、バイパス線路の端部は、スイッチＳ₅およびスイッチＳ₆を介して、スポーク部２２に含まれるいずれかの第２放射状線路と電気的に接続される。電気伝導性があれば、バイパス線路の材質は限定されない。

　バイパス部２５に含まれるバイパス線路は、始点Ｐ_sに近い方から時計回りで順番に、Ｂ₁、Ｂ₂、Ｂ₃、Ｂ₄と表記される。図５においては、複数のバイパス線路の符号を省略する。図６～図８において、複数のバイパス線路の符号を適宜使用する（使用されない符号もある）。

　スイッチ群は、スイッチＳ₁を８個含む。スイッチ群は、スイッチＳ₂およびスイッチＳ₃を、７個ずつ含む。また、スイッチ群は、スイッチＳ₄、スイッチＳ₅、およびスイッチＳ₆を、８個ずつ含む。例えば、近接して配置されたスイッチは、単一のスイッチとして構成されてもよい。マイクロ波のスイッチとして用いることができれば、スイッチ群に含まれるスイッチの構造や材質は限定されない。例えば、スイッチには、ＭＥＭＳやＰＩＮダイオード、ＦＥＴなどを用いることができる。例えば、スイッチには、窒化ガリウムやガリウム酸化物などの材質のものを用いることができる。例えば、スイッチには、二酸化バナジウムＶＯ₂の薄膜を含むスイッチング素子が用いられてもよい。

　スイッチＳ₁は、スポーク部２２に含まれる第１放射状線路の第１端に配置される。スイッチＳ₁は、ハブ部２１と第１放射状線路との接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₁がＯＮ状態の場合、ハブ部２１と第１放射状線路とが電気的に接続されている。スイッチＳ₁がＯＦＦ状態の場合、ハブ部２１と第１放射状線路とは、電気的に接続されていない。

　スイッチＳ₂は、スポーク部２２に含まれる第２放射状線路の第２端に配置される。スイッチＳ₂は、第２放射状線路と円弧状線路との接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₂がＯＮ状態の場合、第２放射状線路と円弧状線路とが電気的に接続されている。スイッチＳ₂がＯＦＦ状態の場合、第２放射状線路と円弧状線路とは、電気的に接続されていない。

　スイッチＳ₃は、リム部２３に含まれる円弧状線路の端部に配置される。スイッチＳ₃は、隣接し合う２つの円弧状線路の接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₃がＯＮ状態の場合、スイッチＳ₃を介して隣接し合う２つの円弧状線路が電気的に接続されている。スイッチＳ₃がＯＦＦ状態の場合、スイッチＳ₃を介して隣接し合う２つの円弧状線路は、電気的に接続されていない。

　スイッチＳ₄は、スポーク部２２に含まれる第１放射状線路の第２端に配置される。スイッチＳ₅は、バイパス部２５に含まれるバイパス線路の端部に配置される。スイッチＳ₆は、スポーク部２２に含まれる第２放射状線路の第１端に配置される。スイッチＳ₄、スイッチＳ₅、およびスイッチＳ₆は、第１放射状線路、第２放射状線路、およびバイパス線路の接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₄およびスイッチＳ₅がＯＮ状態、スイッチＳ₆がＯＦＦ状態の場合、第１放射状線路とバイパス線路とが電気的に接続されている。スイッチＳ₄がＯＦＦ状態、スイッチＳ₅およびスイッチＳ₆がＯＮ状態の場合、バイパス線路と第２放射状線路とが電気的に接続されている。スイッチＳ₄およびスイッチＳ₆がＯＮ状態、スイッチＳ₅がＯＦＦ状態の場合、第１放射状線路と第２放射状線路とが電気的に接続されている。通常の使用状況では、スイッチＳ₄、スイッチＳ₅、およびスイッチＳ₆の全てがＯＮ状態に設定されることはない。

　〔位相制御〕
　次に、移相器２０を用いた位相制御について、３つの制御例をあげる。スイッチに含まれる複数のスイッチ（スイッチＳ₁、スイッチＳ₂、スイッチＳ₃、スイッチＳ₄、スイッチＳ₅、スイッチＳ₆）の状態を制御することによって、始点Ｐ_sから入力された信号の位相が制御される。例えば、制御部（図示しない）によって、移相器２０による移相量が制御される。以下の位相制御の説明においては、各スイッチを区別するために、始点Ｐsに近い部分（図面の左下）から時計回りの順番で末尾に数字が付けられる。例えば、第１放射状線路Ｒ₁₁に接続されたスイッチＳ₁は、Ｓ₁₁と表記される。

　＜制御例１＞
　図６は、移相器２０を用いた位相の制御例１について説明するための概念図である。制御例１においては、入力端Ｉから入力した信号の位相が、位相基準（０度）から１１２．５度移相される。図６においては、ＯＮ状態のスイッチと、信号が伝播する線路とを、ハッチングで示す。

　図６の例の場合、スイッチＳ₁₄、スイッチＳ₂₃、スイッチＳ₃₁～Ｓ₃₂、スイッチＳ₄₄、スイッチＳ₅₃～Ｓ₅₄、およびスイッチＳ₆₃がＯＮ状態である。スイッチ群に含まれる他のスイッチは、ＯＦＦ状態である。入力端Ｉから入力した信号は、始点Ｐ_s、スイッチＳ₃₁、円弧状線路Ｃ₁、スイッチＳ₃₂、円弧状線路Ｃ₂を経由して、スイッチＳ₂₃に到達する。スイッチＳ₂₃に到達した信号は、第２放射状線路Ｒ₂₃、スイッチＳ₆₃、スイッチＳ₅₃、バイパス線路Ｂ₂、スイッチＳ₅₄、スイッチＳ₄₄、第１放射状線路Ｒ₁₄、スイッチＳ₁₄を経由して、ハブ部２１に到達する。始点Ｐ_sからハブ部２１までの距離Ｌは、円弧状線路Ｃ₁～Ｃ₂、第２放射状線路Ｒ₂₃、バイパス線路Ｂ₂、第１放射状線路Ｒ₁₄の長さの和に相当する。すなわち、距離Ｌは、ｒ＋５×λ／１６である。位相基準（０度）における移相量との差分において、放射状線路の長さは、相殺される。また、５／１６×λの距離は、位相基準（０度）に対して、１１２．５度だけ位相がずれることを示す。入力端Ｉから入力した信号は、位相基準（０度）から１１２．５度だけ位相制御されて、ハブ部２１に接続されたパッチアンテナ２００から送信対象電波として送出される。

　＜制御例２＞
　図７は、移相器２０を用いた位相の制御例２について説明するための概念図である。制御例２は、位相基準（０度）と比べて、信号の位相が１５７．５度移相される例である。図７においては、ＯＮ状態のスイッチと、信号が伝播する線路とを、ハッチングで示す。

　図７の例の場合、スイッチＳ₁₃、スイッチＳ₂₄、スイッチＳ₃₁～Ｓ₃₃、スイッチＳ₄₃、スイッチＳ₅₃～Ｓ₅₄、およびスイッチＳ₆₄がＯＮ状態である。スイッチ群に含まれる他のスイッチは、ＯＦＦ状態である。入力端Ｉから入力した信号は、始点Ｐ_s、スイッチＳ₃₁、円弧状線路Ｃ₁、スイッチＳ₃₂、円弧状線路Ｃ₂、スイッチＳ₃₃、円弧状線路Ｃ₃を経由して、スイッチＳ₂₄に到達する。スイッチＳ₂₄に到達した信号は、第２放射状線路Ｒ₂₄、スイッチＳ₆₄、スイッチＳ₅₄、バイパス線路Ｂ₂、スイッチＳ₅₃、スイッチＳ₄₃、第１放射状線路Ｒ₁₃、スイッチＳ₁₃を経由して、ハブ部２１に到達する。始点Ｐ_sからハブ部２１までの距離Ｌは、円弧状線路Ｃ₁～Ｃ₃、第２放射状線路Ｒ₂₄、バイパス線路Ｂ₂、第１放射状線路Ｒ₁₃の長さの和に相当する。すなわち、距離Ｌは、ｒ＋７×λ／１６である。位相基準（０度）における移相量との差分において、放射状線路の長さは、相殺される。また、７／１６×λの距離は、位相基準（０度）に対して、１５７．５度だけ位相がずれることを示す。入力端Ｉから入力した信号は、位相基準（０度）から１５７．５度だけ位相制御されて、ハブ部２１に接続されたパッチアンテナ２００から送信対象電波として送出される。

　＜制御例３＞
　図８は、移相器２０を用いた位相の制御例３について説明するための概念図である。制御例３は、位相基準（０度）と比べて、信号の位相が約３２７．５度移相される例である。図８においては、ＯＮ状態のスイッチと、信号が伝播する線路とを、ハッチングで示す。

　図８の例の場合、スイッチＳ₁₇、スイッチＳ₃₁～スイッチＳ₃₇、スイッチＳ₄₇～Ｓ₄₈、スイッチＳ₅₇がＯＮ状態である。スイッチ群に含まれる他のスイッチは、ＯＦＦ状態である。入力端Ｉから入力した信号は、始点Ｐ_s、スイッチＳ₃₁、円弧状線路Ｃ₁、スイッチＳ₃₂、円弧状線路Ｃ₂、スイッチＳ₃₃、円弧状線路Ｃ₃、スイッチＳ₃₄、円弧状線路Ｃ₄を経由して、スイッチＳ₃₅に到達する。スイッチＳ₃₅に到達した信号は、円弧状線路Ｃ₅、スイッチＳ₃₆、円弧状線路Ｃ₆、スイッチＳ₃₇、円弧状線路Ｃ₇、第２放射状線路Ｒ₂₈を経由して、スイッチＳ₄₈に到達する。スイッチＳ₄₈に到達した信号は、バイパス線路Ｂ₄、スイッチＳ₄₇、スイッチＳ₅₇、第１放射状線路Ｒ₁₇、スイッチＳ₁₇を経由して、ハブ部２１に到達する。始点Ｐ_sからハブ部２１までの距離Ｌは、円弧状線路Ｃ₁～Ｃ₇、第２放射状線路Ｒ₂₈、バイパス線路Ｂ₄、第１放射状線路Ｒ₁₇の長さの和に相当する。すなわち、距離Ｌは、ｒ＋１５×λ／１６である。位相基準（０度）における移相量との差分において、放射状線路の長さは、相殺される。また、１５／１６×λの距離は、制御例１の位相基準（０度）に対して、３３７．５度だけ位相がずれることを示す。入力端Ｉから入力した信号は、位相基準（０度）から３３７．５度だけ位相制御されて、ハブ部２１に接続されたパッチアンテナ２００から送信対象電波として送出される。

　図６～図８の制御例１～３のように、移相器２０は、２２．５度の分解能で位相制御できる。上記の図６～図８の制御例は、一例であって、移相器２０による位相制御を限定するものではない。

　以上のように、本実施形態に係る移相器は、ハブ部、スポーク部、リム部、バイパス部、およびスイッチ群を備える。ハブ部は、パッチアンテナの給電点に接続される。スイッチ群は、複数のスイッチを含む。スポーク部は、ハブ部を中心として放射状に配置される。スポーク部は、複数のスイッチのうちいずれかを介してハブ部と電気的に接続された複数の放射状線路を含む。リム部は、ハブ部を中心とする円弧に沿って配置される。リム部は、複数のスイッチのうちいずれかを介して複数の放射状線路と電気的に接続された複数の円弧状線路を含む。バイパス部は、隣接する２つの放射状線路をバイパスするバイパス線路を少なくとも一つ含む。複数の放射状線路は、第１放射状線路および第２放射状線路を含む。第１放射状線路の第１端は、複数のスイッチのうちいずれかを介して、ハブ部と電気的に接続される。第１放射状線路の第２端は、複数のスイッチのうちいずれかを介して、バイパス部に含まれるいずれかのバイパス線路の端部と、第２放射状線路の第１端とに電気的に接続される。第２放射状線路の第１端は、複数のスイッチのうちいずれかを介して、バイパス部に含まれるいずれかのバイパス線路の端部と、第１放射状線路の第２端とに電気的に接続される。第２放射状線路の第２端は、リム部に含まれるいずれかの円弧状線路の端部に電気的に接続される。

　本実施形態の移相器は、円弧状線路よりも短いバイパス線路を含む。そのため、本実施形態の移相器は、第１の実施形態の移相器と比べて、電波の移相量の分解能を向上できる。

　本実施形態の一態様において、ハブ部、スイッチ群、スポーク部、およびリム部が同一の基板に形成される。スポーク部は、８本の放射状線路を含む。リム部は、７本の円弧状線路を含む。パッチアンテナは、正方形である。パッチアンテナの一辺は、基板における送受信対象信号の波長の２分の１の長さに相当する。リム部に含まれる複数の円弧状線路の線路長は、基板における送受信対象信号の波長の８分の１である。バイパス線路の線路長は、基板における送受信対象信号の波長の１６分の１である。本態様の移相器によれば、約２２．５度刻みで、送受信対象信号の位相を制御できる。

　（第３の実施形態）
　次に、第３の実施形態に係る移相器について図面を参照しながら説明する。本実施形態の移相器は、隣接する放射状線路をバイパスする２種類のバイパス線路を含む点において、第１～第２の実施形態とは異なる。

　（構成）
　図９は、本実施形態に係る移相器３０の構成の一例を示す概念図である。移相器３０は、ホイール状の外形を有する。移相器３０は、ハブ部３１、スポーク部３２、リム部３３、バイパス部３５、およびスイッチ群を備える。スポーク部３２は、複数の第１放射状線路、複数の第２放射状線路、および複数の第３放射状線路を含む。直列に接続された第１放射状線路、第２放射状線路、および第３放射状線路は、ハブ部３１からリム部３３に至る放射状線路を構成する。バイパス部３５は、複数の第１バイパス線路および複数の第２バイパス線路を含む。リム部３３は、複数の円弧状線路を含む。スイッチ群は、スイッチＳ₁、スイッチＳ₂、スイッチＳ₃、スイッチＳ₄、スイッチＳ₅、スイッチＳ₆、スイッチＳ₇、スイッチＳ₈、スイッチＳ₉を含む。

　移相器３０は、破線の四角形で示す位置に配置されるパッチアンテナ３００に対応付けて、配置される。パッチアンテナ３００の大きさは、移相器３０が実装された基板（図示しない）の内部における送受信対象信号の波長λに合わせて、設定される。波長λは、真空中の波長λ₀を、基板の比誘電率ε_rの平方根で割った値に相当する。図９の例において、パッチアンテナ３００は、一辺の長さがλ／２の正方形である。移相器３０とパッチアンテナ３００との対応関係の詳細については、後述する第６の実施形態において説明する。

　ハブ部３１は、移相器３０の中心点を含む円盤状の導体である。ハブ部３１は、パッチアンテナ３００の給電点Ｆと電気的に接続される。給電点Ｆの位置は、パッチアンテナ３００の２つの対角線が交わる位置（中心）から、特性インピーダンスの分だけ外れた位置である。ハブ部３１は、スイッチＳ₁に接続される。ハブ部３１は、スイッチＳ₁を介して、スポーク部３２を構成する第１放射状線路と電気的接続される。電気伝導性があれば、ハブ部３１の材質は限定されない。

　スポーク部３２は、複数の第１放射状線路を含む。図９の例において、スポーク部３２は、８本の第１放射状線路を含む。第１放射状線路の第１端は、スイッチＳ₁に接続される。第１放射状線路は、スイッチＳ₁を介して、ハブ部３１と電気的に接続される。第１放射状線路の第２端は、スイッチＳ₇に接続される。第１放射状線路は、スイッチＳ₇およびスイッチＳ₉を介して、スポーク部３２に含まれるいずれかの第２放射状線路と電気的に接続される。また、第１放射状線路の第２端は、スイッチＳ₇およびスイッチＳ₈を介して、バイパス部３５に含まれるいずれかの第２バイパス線路と電気的に接続される。電気伝導性があれば、第１放射状線路の材質は限定されない。

　スポーク部３２に含まれる第１放射状線路は、始点Ｐ_sに近い方から時計回りで順番に、Ｒ₁₁、Ｒ₁₂、Ｒ₁₃、Ｒ₁₄、Ｒ₁₅、Ｒ₁₆、Ｒ₁₇、Ｒ₁₈と表記される。図９においては、複数の第１放射状線路の符号を省略する。図１０～図１１において、複数の第１放射状線路の符号を適宜使用する（使用されない符号もある）。

　また、スポーク部３２は、複数の第２放射状線路を含む。図９の例において、スポーク部３２は、８本の第２放射状線路を含む。第２放射状線路の第１端は、スイッチＳ₉に接続される。第２放射状線路は、スイッチＳ₇およびスイッチＳ₉を介して、スポーク部３２に含まれるいずれかの第１放射状線路と電気的に接続される。また、第２放射状線路は、スイッチＳ₉およびスイッチＳ₈を介して、バイパス部３５に含まれるいずれかの第２バイパス線路と電気的に接続される。第２放射状線路の第２端は、スイッチＳ₄に接続される。第２放射状線路は、スイッチＳ₄およびスイッチＳ₆を介して、スポーク部３２に含まれるいずれかの第３放射状線路と電気的に接続される。また、第２放射状線路は、スイッチＳ₄およびスイッチＳ₅を介して、バイパス部３５に含まれるいずれかの第１バイパス線路と電気的に接続される。

　スポーク部３２に含まれる第２放射状線路は、始点Ｐ_sに近い方から時計回りで順番に、Ｒ₂₁、Ｒ₂₂、Ｒ₂₃、Ｒ₂₄、Ｒ₂₅、Ｒ₂₆、Ｒ₂₇、Ｒ₂₈と表記される。図９においては、複数の第２放射状線路の符号を省略する。図１０～図１１おいて、複数の第２放射状線路の符号を適宜使用する（使用されない符号もある）。

　また、スポーク部３２は、複数の第３放射状線路を含む。図９の例において、スポーク部３２は、８本の第３放射状線路を含む。第３放射状線路の第１端は、スイッチＳ₆に接続される。第３放射状線路は、スイッチＳ₄およびスイッチＳ₆を介して、スポーク部３２に含まれるいずれかの第２放射状線路と電気的に接続される。また、第３放射状線路の第１端は、スイッチＳ₅およびスイッチＳ₆を介して、バイパス部３５に含まれるいずれかの第１バイパス線路と電気的に接続される。第３放射状線路の第２端は、スイッチＳ₂に接続される。第３放射状線路は、スイッチＳ₂を介して、リム部３３に含まれるいずれかの円弧状線路と電気的に接続される。電気伝導性があれば、放射状線路の材質は限定されない。

　スポーク部３２に含まれる第３放射状線路は、始点Ｐ_sに近い方から時計回りで順番に、Ｒ₃₁、Ｒ₃₂、Ｒ₃₃、Ｒ₃₄、Ｒ₃₅、Ｒ₃₆、Ｒ₃₇、Ｒ₃₈と表記される。図９においては、複数の第３放射状線路の符号を省略する。図９の左下の第３放射状線路Ｒ₃₁は、スイッチＳ₂を介して、始点Ｐ_sを含む信号入力部３２０に接続される。信号入力部３２０には、入力端Ｉから始点Ｐ_sに向けて、送信対象の信号が入力される。スイッチＳ₂を介さずに、図９の右下の第３放射状線路Ｒ₃₁と、リム部３３に含まれる円弧状線路とは一体である。図１０～図１１において、複数の第３放射状線路の符号を適宜使用する（使用されない符号もある）。

　リム部３３は、複数の円弧状線路を含む。図９の例において、リム部３３は、７本の円弧状線路を含む。円弧状線路の線路長は、移相器３０が実装された基板における送受信対象信号の波長λの８分の１の長さ（λ／８）に設定される。円弧状線路の線路長は、ハブ部３１を中心とする円の円周を８等分した長さに相当する。

　リム部３３に含まれる円弧状線路の第１端は、スイッチＳ₂およびスイッチＳ₃に接続される。円弧状線路は、スイッチＳ₂を介して、スポーク部３２に含まれるいずれかの第３放射状線路と電気的に接続される。また、円弧状線路は、スイッチＳ₃を介して、時計回りの方向において隣接する円弧状線路と電気的に接続される。円弧状線路の第２端は、別のスイッチＳ₃を介して、反時計回りの方向において隣接する円弧状線路の第１端に、電気的に接続される。電気伝導性があれば、リム部３３の材質は限定されない。

　リム部３３に含まれる円弧状線路Ｃは、始点Ｐ_sに近い方から時計回りで順番に、Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃、Ｃ₄、Ｃ₅、Ｃ₆、Ｃ₇と表記される。図９においては、複数の円弧状線路の符号を省略する。図９の左下の円弧状線路Ｃ₁は、スイッチＳ₃を介して、始点Ｐ_sを含む信号入力部３２０に接続される。スイッチＳ₂を介さずに、図９の右下の円弧状線路Ｃ₇と第３放射状線路とは一体である。円弧状線路Ｃ₁と円弧状線路Ｃ₇との間には、円弧状線路が配置されず、間隔が空けられる。図１０～図１１において、複数の円弧状線路の符号を適宜使用する（使用されない符号もある）。

　バイパス部３５は、複数の第１バイパス線路を含む。第１バイパス線路は、隣接する放射状線路を電気的に接続する伝送線路である。図９の例において、バイパス部３５は、４本のバイパス線路を含む。第１バイパス線路は、３本以下であってもよいし、５本以上であってもよい。また、第１バイパス線路は、図９で示した位置ではない箇所に設けられてもよい。第１バイパス線路は、円弧状である。第１バイパス線路の線路長は、移相器３０が実装された基板における送受信対象信号の波長λの１６分の１の長さ（λ／１６）に設定される。

　第１バイパス線路の端部は、スイッチＳ₅に接続される。第１バイパス線路は、スイッチＳ₄およびスイッチＳ₅を介して、スポーク部３２に含まれるいずれかの第２放射状線路と電気的に接続される。また、第１バイパス線路は、スイッチＳ₅およびスイッチＳ₆を介して、スポーク部３２に含まれるいずれかの第３放射状線路と電気的に接続される。電気伝導性があれば、第１バイパス線路の材質は限定されない。

　バイパス部３５に含まれる第１バイパス線路は、始点Ｐ_sに近い方から時計回りで順番に、Ｂ₁₁、Ｂ₁₂、Ｂ₁₃、Ｂ₁₄と表記される。図９においては、複数の第１バイパス線路の符号を省略する。図１０～図１１において、複数の第１バイパス線路の符号を適宜使用する（使用されない符号もある）。

　また、バイパス部３５は、複数の第２バイパス線路を含む。第２バイパス線路は、隣接する放射状線路を電気的に接続する伝送線路である。図９の例において、バイパス部３５は、４本の第２バイパス線路を含む。第２バイパス線路は、３本以下であってもよいし、５本以上であってもよい。また、第２バイパス線路は、図９で示した位置ではない箇所に設けられてもよい。第２バイパス線路は、円弧状である。第１バイパス線路と比較して、第２バイパス線路の方が短い。第２バイパス線路の線路長は、移相器３０が実装された基板における送受信対象信号の波長λの３２分の１の長さ（λ／３２）に設定される。

　第２バイパス線路の端部は、スイッチＳ₈に接続される。第２バイパス線路は、スイッチＳ₇およびスイッチＳ₈を介して、スポーク部３２に含まれるいずれかの第１放射状線路と電気的に接続される。また、第２バイパス線路は、スイッチＳ₈およびスイッチＳ₉を介して、スポーク部３２に含まれるいずれかの第２放射状線路と電気的に接続される。電気伝導性があれば、追加バイパス線路の材質は限定されない。

　バイパス部３５に含まれる第２バイパス線路は、始点Ｐ_sから時計回りで順番に、Ｂ₂₁、Ｂ₂₂、Ｂ₂₃、Ｂ₂₄と表記される。図９においては、複数の第２バイパス線路の符号を省略する。図１０～図１１において、複数の第２バイパス線路の符号を適宜使用する（使用されない符号もある）。

　スイッチ群は、スイッチＳ₁を８個含む。スイッチ群は、スイッチＳ₂およびスイッチＳ₃を、７個ずつ含む。また、スイッチ群は、スイッチＳ₄、スイッチＳ₅、スイッチＳ₆、スイッチＳ₇、スイッチＳ₈、およびスイッチＳ₉を、８個ずつ含む。例えば、近接して配置されたスイッチは、３つの端子を有する単一のスイッチとして構成されてもよい。マイクロ波のスイッチとして用いることができれば、スイッチ群に含まれるスイッチの構造や材質は限定されない。例えば、スイッチには、ＭＥＭＳやＰＩＮダイオード、ＦＥＴなどを用いることができる。例えば、スイッチには、窒化ガリウムやガリウム酸化物などの材質のものを用いることができる。例えば、スイッチには、二酸化バナジウムＶＯ₂の薄膜を含むスイッチング素子が用いられてもよい。

　スイッチＳ₁は、スポーク部３２に含まれる第１放射状線路の第１端に配置される。スイッチＳ₁は、ハブ部３１と第１放射状線路との接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₁がＯＮ状態の場合、ハブ部３１と第１放射状線路とが電気的に接続されている。スイッチＳ₁がＯＦＦ状態の場合、ハブ部３１と第１放射状線路とは、電気的に接続されていない。

　スイッチＳ₂は、スポーク部３２に含まれる第３放射状線路の第２端に配置される。スイッチＳ₂は、第３放射状線路と円弧状線路との接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₂がＯＮ状態の場合、第３放射状線路と円弧状線路とが電気的に接続されている。スイッチＳ₂がＯＦＦ状態の場合、第３放射状線路と円弧状線路とは、電気的に接続されていない。

　スイッチＳ₃は、リム部３３に含まれる円弧状線路の端部に配置される。スイッチＳ₃は、隣接し合う２つの円弧状線路の接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₃がＯＮ状態の場合、スイッチＳ₃を介して隣接し合う２つの円弧状線路が電気的に接続されている。スイッチＳ₃がＯＦＦ状態の場合、スイッチＳ₃を介して隣接し合う２つの円弧状線路は、電気的に接続されていない。

　スイッチＳ₄は、第２放射状線路の第２端に配置される。スイッチＳ₅は、第１バイパス線路の端部に配置される。スイッチＳ₆は、第３放射状線路の第１端に配置される。スイッチＳ₄、スイッチＳ₅、およびスイッチＳ₆は、第２放射状線路、第３放射状線路、および第１バイパス線路の接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₄およびスイッチＳ₅がＯＮ状態、スイッチＳ₆がＯＦＦ状態の場合、第２放射状線路と第１バイパス線路とが電気的に接続されている。スイッチＳ₄がＯＦＦ状態、スイッチＳ₅およびスイッチＳ₆がＯＮ状態の場合、第１バイパス線路と第３放射状線路とが電気的に接続されている。スイッチＳ₄およびスイッチＳ₆がＯＮ状態、スイッチＳ₅がＯＦＦ状態の場合、第２放射状線路と第３放射状線路とが電気的に接続されている。通常の使用状況では、スイッチＳ₄、スイッチＳ₅、およびスイッチＳ₆の全てがＯＮ状態には設定されない。

　スイッチＳ₇は、第１放射状線路の第２端に配置される。スイッチＳ₈は、第２バイパス線路の端部に配置される。スイッチＳ₉は、第２放射状線路の第１端に配置される。スイッチＳ₇、スイッチＳ₈、およびスイッチＳ₉は、第１放射状線路、第２放射状線路、および第２バイパス線路の接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₇およびスイッチＳ₈がＯＮ状態、スイッチＳ₉がＯＦＦ状態の場合、第１放射状線路と第２バイパス線路とが電気的に接続されている。スイッチＳ₇がＯＦＦ状態、スイッチＳ₈およびスイッチＳ₉がＯＮ状態の場合、第２バイパス線路と第２放射状線路とが電気的に接続されている。スイッチＳ₇およびスイッチＳ₉がＯＮ状態、スイッチＳ₈がＯＦＦ状態の場合、第１放射状線路と第２放射状線路とが電気的に接続されている。通常の使用状況では、スイッチＳ₇、スイッチＳ₈、およびスイッチＳ₉の全てがＯＮ状態には設定されない。

　〔位相制御〕
　次に、移相器３０を用いた位相制御について、２つの制御例をあげる。スイッチに含まれる複数のスイッチ（Ｓ₁～Ｓ₉）の状態を制御することによって、始点Ｐ_sから入力された信号の位相が制御される。例えば、制御部（図示しない）によって、移相器３０による移相量が制御される。以下の位相制御の説明においては、各スイッチを区別するために、始点Ｐsに近い部分（図面の左下）から時計回りの順番で末尾に数字が付けられる。例えば、第１放射状線路Ｒ₁₁に接続されたスイッチＳ₁は、Ｓ₁₁と表記される。

　＜制御例１＞
　図１０は、移相器３０を用いた位相の制御例１について説明するための概念図である。制御例１においては、入力端Ｉから入力した信号の位相が、位相基準（０度）と比べて、約３２６．３度移相される。図１０においては、ＯＮ状態のスイッチと、信号が伝播する線路とを、ハッチングで示す。

　図１０の例の場合、スイッチＳ₁₁、スイッチＳ₃₁～Ｓ₃₇、スイッチＳ₄₈、スイッチＳ₆₈、スイッチＳ₇₁、スイッチＳ₈₁、スイッチＳ₈₈、およびスイッチＳ₉₈がＯＮ状態である。スイッチ群に含まれる他のスイッチは、ＯＦＦ状態である。入力端Ｉから入力した信号は、始点Ｐ_s、スイッチＳ₃₁、円弧状線路Ｃ₁、スイッチＳ₃₂、円弧状線路Ｃ₂、スイッチＳ₃₃、円弧状線路Ｃ₃、スイッチＳ₃₄、円弧状線路Ｃ₄を経由して、スイッチＳ₃₅に到達する。スイッチＳ₃₅に到達した信号は、円弧状線路Ｃ₅、スイッチＳ₃₆、円弧状線路Ｃ₆、スイッチＳ₃₇、円弧状線路Ｃ₇、第３放射状線路Ｒ₃₈を経由して、スイッチＳ₆₈に到達する。スイッチＳ₆₈に到達した信号は、スイッチＳ₄₈、第２放射状線路Ｒ₂₈、スイッチＳ₉₈、スイッチＳ₈₈、第２バイパス線路Ｂ₂₄、スイッチＳ₈₁、スイッチＳ₇₁、第１放射状線路Ｒ₁₁、スイッチＳ₁₁を経由して、ハブ部３１に到達する。始点Ｐ_sからハブ部３１までの距離Ｌは、円弧状線路Ｃ₁～Ｃ₇、第３放射状線路Ｒ₃₈、第２放射状線路Ｒ₂₈、第２バイパス線路Ｂ₂₄、第１放射状線路Ｒ₁₁の長さの和に相当する。すなわち、距離Ｌは、ｒ＋２９×λ／３２である。位相基準（０度）における移相量との差分において、放射状線路の長さｒは、相殺される。また、２９／３２×λの距離は、位相基準（０度）に対して、約３２６．３度だけ位相がずれることを示す。入力端Ｉから入力した信号は、位相基準（０度）から約３２６．３度移相されて、ハブ部３１に接続されたパッチアンテナ３００から送信対象電波として送出される。

　＜制御例２＞
　図１１は、移相器３０を用いた位相の制御例２について説明するための概念図である。制御例２は、位相基準（０度）と比べて、信号の位相が約３４８．８度移相される例である。図１１においては、ＯＮ状態のスイッチと、信号が伝播する線路とを、ハッチングで示す。

　図１１の例の場合、スイッチＳ₁₆、スイッチＳ₃₁～Ｓ₃₇、スイッチＳ₄₇、スイッチＳ₅₇～Ｓ₅₈、スイッチＳ₆₈、スイッチＳ₇₆、スイッチＳ₈₆～Ｓ₈₇、スイッチＳ₉₇がＯＮ状態である。スイッチ群に含まれる他のスイッチは、ＯＦＦ状態である。入力端Ｉから入力した信号は、始点Ｐ_s、スイッチＳ₃₁、円弧状線路Ｃ₁、スイッチＳ₃₂、円弧状線路Ｃ₂、スイッチＳ₃₃、円弧状線路Ｃ₃、スイッチＳ₃₄、円弧状線路Ｃ₄を経由して、スイッチＳ₃₅に到達する。スイッチＳ₃₅に到達した信号は、円弧状線路Ｃ₅、スイッチＳ₃₆、円弧状線路Ｃ₆、スイッチＳ₃₇、円弧状線路Ｃ₇、第３放射状線路Ｒ₃₈を経由して、スイッチＳ₆₈に到達する。スイッチＳ₆₈に到達した信号は、スイッチＳ₅₈、第１バイパス線路Ｂ₁₄、スイッチＳ₅₇、スイッチＳ₄₇、第２放射状線路Ｒ₂₇、スイッチＳ₉₇に到達する。スイッチＳ₉₇に到達した信号は、スイッチＳ₈₇、第２バイパス線路Ｂ₂₃、スイッチＳ₈₆、スイッチＳ₇₆、第１放射状線路Ｒ₁₆、スイッチＳ₁₆を経由して、ハブ部３１に到達する。始点Ｐ_sからハブ部３１までの距離Ｌは、円弧状線路Ｃ₁～Ｃ₇、第３放射状線路Ｒ₃₈、第１バイパス線路Ｂ₁₄、第２放射状線路Ｒ₂₇、第２バイパス線路Ｂ₂₃、第１放射状線路Ｒ₁₆の長さの和に相当する。すなわち、距離Ｌは、ｒ＋３１×λ／３２である。位相基準（０度）における移相量との差分において、放射状線路の長さは、相殺される。また、３１／３２×λの距離は、位相基準（０度）に対して、約３４８．８度だけ位相がずれることを示す。入力端Ｉから入力した信号は、位相基準（０度）から約３４８．８度移相されて、ハブ部３１に接続されたパッチアンテナ３００から送信対象電波として送出される。

　図１０～図１１の制御例１～２のように、移相器３０は、約１１．２５度の分解能で位相制御できる。上記の図１０～図１１の制御例は、一例であって、移相器３０による位相制御を限定するものではない。

　以上のように、本実施形態に係る移相器は、ハブ部、スポーク部、リム部、バイパス部、およびスイッチ群を備える。ハブ部は、パッチアンテナの給電点に接続される。スイッチ群は、複数のスイッチを含む。スポーク部は、ハブ部を中心として放射状に配置される。スポーク部は、複数のスイッチのうちいずれかを介してハブ部と電気的に接続された複数の放射状線路を含む。リム部は、ハブ部を中心とする円弧に沿って配置される。リム部は、複数のスイッチのうちいずれかを介して複数の放射状線路と電気的に接続された複数の円弧状線路を含む。バイパス部は、隣接する２つの放射状線路をバイパスする第１バイパス線路および第２バイパス線路を少なくとも一つずつ含む。第１バイパス線路は、第２バイパス線路よりも線路長が長い。放射状線路は、第１放射状線路、第２放射状線路、および第３放射状線路を含む。第１放射状線路の第１端は、複数のスイッチのうちいずれかを介して、ハブ部と電気的に接続される。第１放射状線路の第２端は、複数のスイッチのうちいずれかを介して、バイパス部に含まれるいずれかの第２バイパス線路の端部と、第２放射状線路の第１端とに電気的に接続される。第２放射状線路の第１端は、複数のスイッチのうちいずれかを介して、バイパス部に含まれるいずれかの第２バイパス線路の端部と、第１放射状線路の第２端とに電気的に接続される。第２放射状線路の第２端は、複数のスイッチのうちいずれかを介して、バイパス部に含まれるいずれかの第１バイパス線路の端部と、第３放射状線路の第１端とに電気的に接続される。第３放射状線路の第１端は、複数のスイッチのうちいずれかを介して、バイパス部に含まれるいずれかの第１バイパス線路の端部と、第２放射状線路の第２端とに電気的に接続される。第３放射状線路の第２端は、リム部に含まれるいずれかの円弧状線路の端部に電気的に接続される。

　本実施形態の移相器は、長さの異なる２種類のバイパス線路を含む。そのため、本実施形態の移相器は、第２の実施形態の移相器と比べて、送受信対象信号の移相量の分解能をより向上できる。

　本実施形態の一態様において、ハブ部、スイッチ群、スポーク部、およびリム部が同一の基板に形成される。スポーク部は、８本の放射状線路を含む。リム部は、７本の円弧状線路を含む。パッチアンテナは、正方形である。パッチアンテナの一辺は、基板における送受信対象信号の波長の２分の１の長さに相当する。円弧状線路の線路長は、基板における送受信対象信号の波長の８分の１である。第１バイパス線路の線路長は、基板における送受信対象信号の波長の１６分の１である。第２バイパス線路の線路長は、基板における送受信対象信号の波長の３２分の１である。本態様の移相器によれば、約１１．２５度刻みで、送受信対象信号の位相を制御できる。

　（第４の実施形態）
　次に、第４の実施形態に係る移相器について図面を参照しながら説明する。本実施形態の移相器は、リム部に含まれる円弧状線路にバイパス線路が追加された点において、第１～第３の実施形態とは異なる。リム部に含まれる円弧状線路に追加されたバイパス線路は、追加バイパス線路とも呼ばれる。本実施形態では、第２の実施形態の構成に、追加バイパス線路が追加される例をあげて説明する。追加バイパス線路は、第１または第３の実施形態の構成に追加されてもよい。

　（構成）
　図１２は、本実施形態に係る移相器４０の構成の一例を示す概念図である。移相器４０は、ホイール状の外形を有する。移相器４０は、ハブ部４１、スポーク部４２、リム部４３、バイパス部４５、追加バイパス部４６、およびスイッチ群を備える。スポーク部４２は、複数の第１放射状線路および複数の第２放射状線路を含む。直列に接続された第１放射状線路および第２放射状線路は、ハブ部４１からリム部４３に至る放射状線路を構成する。バイパス部４５は、複数のバイパス線路を含む。追加バイパス部４６は、２つの追加バイパス線路を含む。リム部４３は、複数の円弧状線路を含む。スイッチ群は、スイッチＳ₁、スイッチＳ₂、スイッチＳ₃、スイッチＳ₄、スイッチＳ₅、スイッチＳ₆を含む。また、スイッチ群は、第１追加スイッチ（Ｓ_a1、Ｓ_a2、Ｓ_a3、Ｓ_a4）および第２追加スイッチ（Ｓ_b1、Ｓ_b2、Ｓ_b3、Ｓ_b4）を含む。

　移相器４０は、破線の四角形で示す位置に配置されるパッチアンテナ４００に対応付けて、配置される。パッチアンテナ４００の大きさは、移相器４０が実装された基板（図示しない）の内部における送受信対象信号の波長λに合わせて、設定される。波長λは、真空中の波長λ₀を、基板の比誘電率ε_rの平方根で割った値に相当する。図１２の例において、パッチアンテナ４００は、一辺の長さがλ／２の正方形である。移相器４０とパッチアンテナ４００との対応関係の詳細については、後述する第６の実施形態において説明する。

　ハブ部４１は、移相器４０の中心点を含む円盤状の導体である。ハブ部４１は、パッチアンテナ４００の給電点Ｆと電気的に接続される。給電点Ｆの位置は、パッチアンテナ４００の２つの対角線が交わる位置（中心）から、特性インピーダンスの分だけ外れた位置である。ハブ部４１は、複数のスイッチＳ₁を介して、スポーク部４２に含まれる複数の第１放射状線路に、電気的接続される。電気伝導性があれば、ハブ部４１の材質は限定されない。

　スポーク部４２は、複数の第１放射状線路を含む。図１２の例において、スポーク部４２は、８本の第１放射状線路を含む。第１放射状線路の第１端は、スイッチＳ₁に接続される。第１放射状線路は、スイッチＳ₁を介して、ハブ部４１と電気的に接続される。第１放射状線路の第２端は、スイッチＳ₄に接続される。第１放射状線路は、スイッチＳ₄およびスイッチＳ₆を介して、スポーク部４２に含まれるいずれかの第２放射状線路と電気的に接続される。また、第１放射状線路は、スイッチＳ₄およびスイッチＳ₅を介して、バイパス部４５に含まれるいずれかの第１バイパス線路と電気的に接続される。電気伝導性があれば、第１放射状線路の材質は限定されない。

　スポーク部４２は、複数の第２放射状線路を含む。図１２の例において、スポーク部４２は、８本の第２放射状線路を含む。第２放射状線路の第１端は、スイッチＳ₆に接続される。第２放射状線路は、スイッチＳ₄およびスイッチＳ₆を介して、スポーク部４２に含まれるいずれかの第１放射状線路と電気的に接続される。また、第２放射状線路の第１端は、スイッチＳ₆およびスイッチＳ₅を介して、バイパス部４５に含まれるいずれかのバイパス線路と電気的に接続される。第２放射状線路の第２端は、スイッチＳ₂に接続される。第２放射状線路は、スイッチＳ₂を介して、リム部４３に含まれるいずれかの円弧状線路と電気的に接続される。電気伝導性があれば、放射状線路の材質は限定されない。

　リム部４３は、複数の円弧状線路を含む。図１２の例において、リム部４３は、８本の円弧状線路を含む。円弧状線路の線路長は、移相器４０が実装された基板における送受信対象信号の波長λの８分の１の長さ（λ／８）に設定される。円弧状線路の線路長は、ハブ部４１を中心とする円の円周を８等分した長さに相当する。

　リム部４３に含まれる円弧状線路の第１端は、スイッチＳ₂およびスイッチＳ₃に接続される。円弧状線路は、スイッチＳ₂を介して、スポーク部４２に含まれるいずれかの第２放射状線路と電気的に接続される。また、円弧状線路は、スイッチＳ₃を介して、時計回りの方向において隣接する円弧状線路と電気的に接続される。円弧状線路の第２端は、別のスイッチＳ₂を介して、反時計回りの方向において隣接する円弧状線路の第１端に、電気的に接続される。電気伝導性があれば、リム部４３の材質は限定されない。

　スイッチＳ₂を介さずに、図１２の右下の円弧状線路と第２放射状線路とは一体である。図１２の中央下部の円弧状線路には、追加バイパス部４６に含まれる第１追加バイパス線路Ａ_aおよび第２追加バイパス線路Ａ_bが配置される。円弧状線路は、第１追加スイッチＳ_a3および第２追加スイッチＳ_b2を挟んで分割される。第１追加スイッチＳ_a2と第１追加スイッチＳ_a3の間の区間（右側）における円弧状線路は、円弧状線路Ｃ₀₁と呼ばれる。円弧状線路Ｃ₀₁は、第１追加スイッチＳ_a2を介して、始点Ｐ_sを含む信号入力部４２０に接続される。第２追加スイッチＳ_b2と第２追加スイッチＳ_b3の間の区間（左側）における円弧状線路は、円弧状線路Ｃ₀₂と呼ばれる。

　バイパス部４５は、複数のバイパス線路を含む。バイパス線路は、隣接する放射状線路を電気的に接続する伝送線路である。図１２の例において、バイパス部４５は、４本のバイパス線路を含む。バイパス線路は、３本以下であってもよいし、５本以上であってもよい。また、バイパス線路は、図１２で示した位置ではない箇所に設けられてもよい。バイパス線路は、円弧状である。バイパス線路の線路長は、移相器４０が実装された基板における送受信対象信号の波長λの１６分の１の長さ（λ／１６）に設定される。

　バイパス線路の端部は、スイッチＳ₅に接続される。バイパス線路は、スイッチＳ₄およびスイッチＳ₅を介して、スポーク部４２に含まれるいずれかの第１放射状線路と電気的に接続される。また、バイパス線路は、スイッチＳ₅およびスイッチＳ₆を介して、スポーク部４２に含まれるいずれかの第２放射状線路と電気的に接続される。電気伝導性があれば、バイパス線路の材質は限定されない。

　追加バイパス部４６は、２本の追加バイパス線路（第１追加バイパス線路Ａ_a、第２追加バイパス線路Ａ_b）を含む。追加バイパス線路は、中央下部の円弧状線路に設けられる。追加バイパス線路は、曲線状である。追加バイパス線路は、図１２に示した位置以外の箇所に配置されてもよい。

　第１追加バイパス線路Ａ_aの第１端は、第１追加スイッチＳ_a1に接続される。第１追加バイパス線路Ａ_aは、第１追加スイッチＳ_a1を介して、始点Ｐ_sを含む信号入力部４２０に接続される。第１追加バイパス線路Ａ_aの第２端は、第１追加スイッチＳ_a4に接続される。第１追加バイパス線路Ａ_aは、第１追加スイッチＳ_a4および第２追加スイッチＳ_b1を介して、第２追加バイパス線路Ａ_bと電気的に接続される。また、第１追加バイパス線路Ａ_aは、第１追加スイッチＳ_a4および第２追加スイッチＳ_b2を介して、円弧状線路Ｃ₀₂と電気的に接続される。第１追加バイパス線路Ａ_aの線路長と、円弧状線路Ｃ₀₁の線路長との差は、移相器４０が実装された基板における送受信対象信号の波長λの３２分の１の長さ（λ／３２）に設定される。電気伝導性があれば、第１追加バイパス線路Ａ_aの材質は限定されない。

　第２追加バイパス線路Ａ_bの第１端は、第２追加スイッチＳ_b1に接続される。第２追加バイパス線路Ａ_bは、第２追加スイッチＳ_b1および第１追加スイッチＳ_a3を介して、円弧状線路Ｃ₀₁と電気的に接続される。また、第２追加バイパス線路Ａ_bは、第２追加スイッチＳ_b1および第１追加スイッチＳ_a4を介して、第１追加バイパス線路Ａ_aと電気的に接続される。第２追加バイパス線路Ａ_bの第２端は、第２追加スイッチＳ_b4に接続される。第２追加バイパス線路Ａ_bは、第２追加スイッチＳ_b4およびスイッチＳ₂₁を介して、第２放射状線路Ｒ₂₁と電気的に接続される。また、第２追加バイパス線路Ａ_bは、第２追加スイッチＳ_b4およびスイッチＳ₃₁を介して、円弧状線路Ｃ₁と電気的に接続される。第２追加バイパス線路Ａ_bの線路長と円弧状線路Ｃ₀₂の線路長との差は、移相器４０が実装された基板における送受信対象信号の波長λの６４分の１の長さ（λ／６４）に設定される。電気伝導性があれば、第２追加バイパス線路Ａ_bの材質は限定されない。

　スイッチ群は、スイッチＳ₁を８個含む。スイッチ群は、スイッチＳ₂およびスイッチＳ₃を、７個ずつ含む。また、スイッチ群は、スイッチＳ₄、スイッチＳ₅、およびスイッチＳ₆を、８個ずつ含む。また、スイッチ群は、４つの第１追加スイッチ（Ｓ_a1、Ｓ_a2、Ｓ_a3、Ｓ_a4）および４つの第２追加スイッチ（Ｓ_b1、Ｓ_b2、Ｓ_b3、Ｓ_b4）を含む。近接して配置されたスイッチは、単一のスイッチとして構成されてもよい。マイクロ波のスイッチとして用いることができれば、スイッチ群に含まれるスイッチの構造や材質は限定されない。例えば、スイッチには、ＭＥＭＳやＰＩＮダイオード、ＦＥＴなどを用いることができる。例えば、スイッチには、窒化ガリウムやガリウム酸化物などの材質のものを用いることができる。例えば、スイッチには、二酸化バナジウムＶＯ₂の薄膜を含むスイッチング素子が用いられてもよい。

　スイッチＳ₁は、スポーク部４２に含まれる第１放射状線路の第１端に配置される。スイッチＳ₁は、ハブ部４１と第１放射状線路との接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₁がＯＮ状態の場合、ハブ部４１と第１放射状線路とが電気的に接続されている。スイッチＳ₁がＯＦＦ状態の場合、ハブ部４１と第１放射状線路とは、電気的に接続されていない。

　スイッチＳ₂は、スポーク部４２に含まれる第２放射状線路の第２端に配置される。スイッチＳ₂は、第２放射状線路と円弧状線路との接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₂がＯＮ状態の場合、第２放射状線路と円弧状線路とが電気的に接続されている。スイッチＳ₂がＯＦＦ状態の場合、第２放射状線路と円弧状線路とは、電気的に接続されていない。

　スイッチＳ₃は、リム部４３に含まれる円弧状線路の端部に配置される。スイッチＳ₃は、隣接し合う２つの円弧状線路の接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₃がＯＮ状態の場合、スイッチＳ₃を介して隣接し合う２つの円弧状線路が電気的に接続されている。スイッチＳ₃がＯＦＦ状態の場合、スイッチＳ₃を介して隣接し合う２つの円弧状線路は、電気的に接続されていない。

　スイッチＳ₄は、第１放射状線路の第２端に配置される。スイッチＳ₅は、バイパス線路の端部に配置される。スイッチＳ₆は、第２放射状線路の第１端に配置される。スイッチＳ₄、スイッチＳ₅、およびスイッチＳ₆は、第１放射状線路、第２放射状線路、およびバイパス線路の接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₄およびスイッチＳ₅がＯＮ状態、スイッチＳ₆がＯＦＦ状態の場合、第１放射状線路とバイパス線路とが電気的に接続されている。スイッチＳ₄がＯＦＦ状態、スイッチＳ₅およびスイッチＳ₆がＯＮ状態の場合、バイパス線路と第２放射状線路とが電気的に接続されている。スイッチＳ₄およびスイッチＳ₆がＯＮ状態、スイッチＳ₅がＯＦＦ状態の場合、第１放射状線路と第２放射状線路とが電気的に接続されている。通常の使用状況では、スイッチＳ₄、スイッチＳ₅、およびスイッチＳ₆の全てがＯＮ状態には設定されない。

　第１追加スイッチＳ_a1は、第１追加バイパス線路Ａ_aの第１端に配置される。第１追加スイッチＳ_a2は、円弧状線路Ｃ₀₁の第１端に配置される。第１追加スイッチＳ_a3は、円弧状線路Ｃ₀₁の第２端に配置される。第１追加スイッチＳ_a4は、第１追加バイパス線路Ａ_aの第２端に配置される。第１追加スイッチ（Ｓ_a1、Ｓ_a2、Ｓ_a3、Ｓ_a4）は、円弧状線路Ｃ₀₁と第１追加バイパス線路Ａ_aとの切り替えに用いられる。第１追加スイッチＳ_a1および第１追加スイッチＳ_a4がＯＮ状態、第１追加スイッチＳ_a2および第１追加スイッチＳ_a3がＯＦＦ状態の場合、第１追加バイパス線路Ａ_aが選択されている。第１追加スイッチＳ_a1および第１追加スイッチＳ_a4がＯＦＦ状態、第１追加スイッチＳ_a2および第１追加スイッチＳ_a3がＯＮ状態の場合、円弧状線路Ｃ₀₁が選択されている。円弧状線路Ｃ₀₁が選択されている状態と比べて、第１追加バイパス線路Ａ_aが選択されている状態では、線路長がλ／３２だけ長い。通常の使用状況では、第１追加スイッチ（Ｓ_a1、Ｓ_a2、Ｓ_a3、Ｓ_a4）の全てがＯＮ状態には設定されない。

　第２追加スイッチＳ_b1は、第２追加バイパス線路Ａ_bの第１端に配置される。第２追加スイッチＳ_b2は、円弧状線路Ｃ₀₂の第１端に配置される。第２追加スイッチＳ_b3は、円弧状線路Ｃ₀₂の第２端に配置される。第２追加スイッチＳ_b4は、第２追加バイパス線路Ａ_bの第２端に配置される。第２追加スイッチ（Ｓ_b1、Ｓ_b2、Ｓ_b3、Ｓ_b4）は、円弧状線路Ｃ₀₂と第２追加バイパス線路Ａ_bとの切り替えに用いられる。第２追加スイッチＳ_b1および第２追加スイッチＳ_b4がＯＮ状態、第２追加スイッチＳ_b2および第２追加スイッチＳ_b3がＯＦＦ状態の場合、第２追加バイパス線路Ａ_bが選択されている。第２追加スイッチＳ_b1および第２追加スイッチＳ_b4がＯＦＦ状態、第２追加スイッチＳ_b2および第２追加スイッチＳ_b3がＯＮ状態の場合、円弧状線路Ｃ₀₂が選択されている。円弧状線路Ｃ₀₂が選択されている状態と比べて、第２追加バイパス線路Ａ_bが選択されている状態では、線路長がλ／６４だけ長い。通常の使用状況では、第２追加スイッチ（Ｓ_b1、Ｓ_b2、Ｓ_b3、Ｓ_b4）の全てがＯＮ状態には設定されない。

　本実施形態では、リム部４３の円弧状線路に追加バイパス線路が配置される。本実施形態では、追加バイパス線路の線路長に応じて、移相器４０の分解能を向上できる。図１２の例では、λ／６４の線路長の差が得られる追加バイパス線路が追加されることによって、分解能がλ／６４（約５．６度）まで向上する。追加バイパス線路の長さや数は、図１２の例に限定されない。追加バイパス線路の追加によって得られる線路長の差に応じて、移相器４０の分解能が設定される。

　以上のように、本実施形態に係る移相器は、ハブ部、スポーク部、リム部、バイパス部、追加バイパス部、およびスイッチ群を備える。ハブ部は、パッチアンテナの給電点に接続される。スイッチ群は、複数のスイッチを含む。スポーク部は、ハブ部を中心として放射状に配置される。スポーク部は、複数のスイッチのうちいずれかを介してハブ部と電気的に接続された複数の放射状線路を含む。リム部は、ハブ部を中心とする円弧に沿って配置される。リム部は、複数のスイッチのうちいずれかを介して複数の放射状線路と電気的に接続された複数の円弧状線路を含む。バイパス部は、隣接する２つの放射状線路をバイパスするバイパス線路を少なくとも一つ含む。複数の放射状線路は、第１放射状線路および第２放射状線路を含む。第１放射状線路の第１端は、複数のスイッチのうちいずれかを介して、ハブ部と電気的に接続される。第１放射状線路の第２端は、複数のスイッチのうちいずれかを介して、バイパス部に含まれるいずれかのバイパス線路の端部と、第２放射状線路の第１端とに電気的に接続される。第２放射状線路の第１端は、複数のスイッチのうちいずれかを介して、バイパス部に含まれるいずれかのバイパス線路の端部と、第１放射状線路の第２端とに電気的に接続される。第２放射状線路の第２端は、リム部に含まれるいずれかの円弧状線路の端部に電気的に接続される。追加バイパス線路は、複数の前記スイッチのうちいずれかを介して、リム部に含まれる複数の円弧状線路のうち少なくとも一つに電気的に接続される。

　本実施形態の移相器には、円弧状線路に追加バイパス線路が配置される。本実施形態の移相器によれば、追加バイパス線路の線路長と、その追加バイパス線路が配置された円弧状線路の一部分の線路長との差だけ、送受信対象信号の位相が制御される。そのため、本実施形態の移相器は、第１～第３の実施形態の移相器と比べて、送受信対象信号の移相量の分解能を向上できる。

　（第５の実施形態）
　次に、第５の実施形態に係る移相器について図面を参照しながら説明する。本実施形態の移相器は、スポーク部に含まれる放射状線路にバイパス線路が追加された点において、第１～第４の実施形態とは異なる。スポーク部に含まれる放射状線路に追加されたバイパス線路は、追加バイパス線路とも呼ばれる。本実施形態では、第１の実施形態の構成に、追加バイパス線路が追加される例をあげて説明する。追加バイパス線路は、第２～第４の実施形態の構成に追加されてもよい。

　（構成）
　図１３は、本実施形態に係る移相器５０の構成の一例を示す概念図である。移相器５０は、ホイール状の外形を有する。移相器５０は、ハブ部５１、スポーク部５２、リム部５３、追加バイパス部５７、およびスイッチ群を備える。スポーク部５２は、複数の放射状線路を含む。追加バイパス部５７は、複数の追加バイパス線路を含む。リム部５３は、複数の円弧状線路を含む。スイッチ群は、スイッチＳ₁、スイッチＳ₂、スイッチＳ₃、スイッチＳ₄、スイッチＳ₅、スイッチＳ₆を含む。また、スイッチ群は、追加スイッチ（Ｓ_B1、Ｓ_B2、Ｓ_B3、Ｓ_B4）を含む。

　移相器５０は、破線の四角形で示す位置に配置されるパッチアンテナ５００に対応付けて、配置される。パッチアンテナ５００の大きさは、移相器５０が実装された基板（図示しない）の内部における送受信対象信号の波長λに合わせて、設定される。波長λは、真空中の波長λ₀を、基板の比誘電率ε_rの平方根で割った値に相当する。図１３の例において、パッチアンテナ５００は、一辺の長さがλ／２の正方形である。移相器５０とパッチアンテナ５００との対応関係の詳細については、後述する第６の実施形態において説明する。

　ハブ部５１は、移相器５０の中心点を含む円盤状の導体である。ハブ部５１は、パッチアンテナ５００の給電点Ｆと電気的に接続される。給電点Ｆの位置は、パッチアンテナ５００の２つの対角線が交わる位置（中心）から、特性インピーダンスの分だけ外れた位置である。ハブ部５１は、スイッチＳ₁および追加スイッチＳ_B2を介して、スポーク部５２に含まれる複数の放射状線路に、電気的接続される。電気伝導性があれば、ハブ部５１の材質は限定されない。

　スポーク部５２は、複数の放射状線路を含む。図１３の例において、スポーク部５２は、８本の放射状線路を含む。放射状線路の第１端は、追加スイッチＳ_B2に接続される。放射状線路は、スイッチＳ₁および追加スイッチＳ_B2を介して、ハブ部５１と電気的に接続される。放射状線路の第２端は、追加スイッチＳ_B3に接続される。放射状線路は、追加スイッチＳ_B3およびスイッチＳ₂を介して、リム部５３に含まれるいずれかの円弧状線路と電気的に接続される。電気伝導性があれば、放射状線路の材質は限定されない。

　リム部５３は、複数の円弧状線路を含む。図１３の例において、リム部５３は、８本の円弧状線路を含む。円弧状線路の線路長は、移相器５０が実装された基板における送受信対象信号の波長λの８分の１の長さ（λ／８）に設定される。円弧状線路の線路長は、ハブ部５１を中心とする円の円周を８等分した長さに相当する。

　リム部５３に含まれる円弧状線路の第１端は、スイッチＳ₂およびスイッチＳ₃に接続される。円弧状線路は、スイッチＳ₂および追加スイッチＳ_B3を介して、スポーク部５２に含まれるいずれかの放射状線路と電気的に接続される。また、円弧状線路は、スイッチＳ₂および追加スイッチＳ_B4を介して、追加バイパス線路と電気的に接続される。
さらに、円弧状線路は、スイッチＳ₃を介して、時計回りの方向において隣接する円弧状線路と電気的に接続される。円弧状線路の第２端は、別のスイッチＳ₂に接続される。円弧状線路の第２端は、別のスイッチＳ₂を介して、反時計回りの方向において隣接する円弧状線路の第１端に、電気的に接続される。図１３の左下の円弧状線路は、スイッチＳ₃に接続される。その円弧状線路は、スイッチＳ₃を介して、始点Ｐ_sを含む信号入力部５２０と電気的に接続される。スイッチＳ₂を介さずに、図１３の右下の円弧状線路と放射状線路とは一体である。左下の円弧状線路と、右下の円弧状線路との間には、円弧状線路が配置されず、間隔が空けられる。電気伝導性があれば、リム部５３の材質は限定されない。

　追加バイパス部５７は、７つの追加バイパス線路Ａを含む。追加バイパス線路Ａは、７つの放射状線路の各々に設けられる。追加バイパス線路Ａは、円弧状である。追加バイパス線路Ａは、図１３に示した位置以外の箇所に配置されてもよい。また、追加バイパス線路Ａは、円弧状である。追加バイパス線路Ａが配置されない放射状線路があってもよい。

　追加バイパス線路Ａの第１端は、追加スイッチＳ_B1に接続される。追加バイパス線路Ａは、追加スイッチＳ_B1およびスイッチＳ₁を介して、ハブ部５１と電気的に接続される。追加バイパス線路Ａの第２端は、追加スイッチＳ_B4に接続される。追加バイパス線路Ａは、追加スイッチＳ_B4およびスイッチＳ₂を介して、円弧状線路と電気的に接続される。追加バイパス線路Ａの線路長と、円弧状線路Ｃ₀₁の線路長との差は、移相器５０が実装された基板における送受信対象信号の波長λの１６分の１の長さ（λ／３２）に設定される。電気伝導性があれば、追加バイパス線路Ａの材質は限定されない。

　スイッチ群は、スイッチＳ₁を８個含む。スイッチ群は、スイッチＳ₂およびスイッチＳ₃を、７個ずつ含む。また、スイッチ群は、追加スイッチ（Ｓ_B1、Ｓ_B2、Ｓ_B3、Ｓ_B4）を７組含む。近接して配置されたスイッチは、単一のスイッチとして構成されてもよい。マイクロ波のスイッチとして用いることができれば、スイッチ群に含まれるスイッチの構造や材質は限定されない。例えば、スイッチには、ＭＥＭＳやＰＩＮダイオード、ＦＥＴなどを用いることができる。例えば、スイッチには、窒化ガリウムやガリウム酸化物などの材質のものを用いることができる。例えば、スイッチには、二酸化バナジウムＶＯ₂の薄膜を含むスイッチング素子が用いられてもよい。

　スイッチＳ₁は、ハブ部５１の周縁部分に配置される。スイッチＳ₁は、ハブ部５１と、放射状線路および追加バイパス線路Ａとの接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₂は、ハブ部５５に含まれる円弧状線路の第１端に配置される。スイッチＳ₂は、放射状線路および追加バイパス線路Ａと、円弧状線路との接続の切り替えに用いられる。追加スイッチＳ_B1は、追加バイパス線路Ａの第１端に配置される。追加スイッチＳ_B2は、放射状線路の第１端に配置される。追加スイッチＳ_B3は、放射状線路の第２端に配置される。追加スイッチＳ_B4は、追加バイパス線路Ａの第２端に配置される。追加スイッチ（Ｓ_B1、Ｓ_B2、Ｓ_B3、Ｓ_B4）は、放射状線路と追加バイパス線路Ａとの切り替えに用いられる。

　スイッチＳ₁、追加スイッチＳ_B1、追加スイッチＳ_B4、およびスイッチＳ₂がＯＮ状態、追加スイッチＳ_B2および追加スイッチＳ_B3がＯＦＦ状態の場合、追加バイパス線路Ａが選択されている。スイッチＳ₁、追加スイッチＳ_B2、追加スイッチＳ_B3、およびスイッチＳ₂がＯＮ状態、追加スイッチＳ_B1および追加スイッチＳ_B4がＯＦＦ状態の場合、放射状線路が選択されている。放射状線路が選択されている状態と比べて、追加バイパス線路Ａが選択されている状態では、線路長がλ／１６だけ長い。通常の使用状況では、追加スイッチ（Ｓ_B1、Ｓ_B2、Ｓ_B3、Ｓ_B4）の全てがＯＮ状態には設定されない。

　スイッチＳ₃は、リム部５３に含まれる円弧状線路の端部に配置される。スイッチＳ₃は、隣接し合う２つの円弧状線路の接続の切り替えに用いられる。スイッチＳ₃がＯＮ状態の場合、スイッチＳ₃を介して隣接し合う２つの円弧状線路が電気的に接続されている。スイッチＳ₃がＯＦＦ状態の場合、スイッチＳ₃を介して隣接し合う２つの円弧状線路は、電気的に接続されていない。

　本実施形態では、スポーク部５２の放射状線路に追加バイパス線路が追加される。図１３の例では、λ／１６の線路長の差が得られる追加バイパス線路が追加されることによって、約２２．５度刻みで位相制御できる。追加バイパス線路の長さや数は、図１３の例に限定されない。例えば、本実施形態（図１３）の追加バイパス線路と、第４の実施形態（図１２）の追加バイパス線路とを組み合わせれば、５．６度の分解能を実現できる。

　以上のように、本実施形態に係る移相器は、ハブ部、スポーク部、リム部、バイパス部、追加バイパス部、およびスイッチ群を備える。ハブ部は、パッチアンテナの給電点に接続される。スイッチ群は、複数のスイッチを含む。スポーク部は、ハブ部を中心として放射状に配置される。スポーク部は、複数のスイッチのうちいずれかを介してハブ部と電気的に接続された複数の放射状線路を含む。リム部は、ハブ部を中心とする円弧に沿って配置される。リム部は、複数のスイッチのうちいずれかを介して複数の放射状線路と電気的に接続された複数の円弧状線路を含む。バイパス部は、隣接する２つの放射状線路をバイパスするバイパス線路を少なくとも一つ含む。複数の放射状線路は、第１放射状線路および第２放射状線路を含む。第１放射状線路の第１端は、複数のスイッチのうちいずれかを介して、ハブ部と電気的に接続される。第１放射状線路の第２端は、複数のスイッチのうちいずれかを介して、バイパス部に含まれるいずれかのバイパス線路の端部と、第２放射状線路の第１端とに電気的に接続される。第２放射状線路の第１端は、複数のスイッチのうちいずれかを介して、バイパス部に含まれるいずれかのバイパス線路の端部と、第１放射状線路の第２端とに電気的に接続される。第２放射状線路の第２端は、リム部に含まれるいずれかの円弧状線路の端部に電気的に接続される。追加バイパス線路は、複数の前記スイッチのうちいずれかを介して、スポーク部に含まれる複数の放射状線路のうち少なくとも一つに電気的に接続される。

　本実施形態の移相器には、放射状線路に追加バイパス線路が配置される。本実施形態の移相器によれば、追加バイパスの線路長と、その追加バイパスが配置された放射状線路の部分の線路長との差だけ、送受信対象信号の位相が制御される。そのため、本実施形態の移相器は、第１～第３の実施形態の移相器と比べて、送受信対象信号の移相量の分解能を向上できる。

　（第６の実施形態）
　次に、第６の実施形態に係るアンテナ装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態のアンテナ装置は、第１～第５の実施形態に係る移相器のうちいずれかを含むアンテナ装置である。本実施形態では、第１の実施形態の移相器が含まれる例について説明する。また、本実施形態においては、二酸化バナジウムＶＯ₂の薄膜を含むスイッチング素子が移相器に含まれる例をあげる。以下の構成は、一例であって、本開示の移相器が実装されたアンテナ装置の構造を限定するものではない。

　（構成）
　図１４は、本実施形態に係るアンテナ装置６の構成の一例を示す概念図である。アンテナ装置６の外観の一例を示す。アンテナ装置６は、数のパッチアンテナ６００によって構成されたパッチアンテナアレイ６１を含む。図１５は、アンテナ装置６の部分的な断面を示す部分断面図である。図１５は、移相器に含まれるスポーク部の放射状線路に沿って、アンテナ装置６を切断した断面図である。図１５は、パッチアンテナアレイ６１に含まれる複数のパッチアンテナ６００のうち一つに対応付けられた一部分を示す。本実施形態では、二酸化バナジウムＶＯ₂の薄膜を含むスイッチング素子でスイッチ群が構成される例について説明する。

　アンテナ装置６は、第１基板６１１および第２基板６１２を備える。アンテナ装置６は、第１基板６１１と第２基板６１２が積層された構造を有する。第１基板６１１と第２基板６１２の間には、空隙が形成される。第１基板６１１と第２基板６１２の間には、誘電体層が挟持されてもよい。第１基板６１１の上面には、パッチアンテナアレイ６１が配置される。パッチアンテナアレイ６１は、複数のパッチアンテナ６００を含む。複数のパッチアンテナ６００は、二次元アレイ状に配列される。図１４の例において、複数のパッチアンテナ６００は、Ｘ方向とＹ方向に沿って、配列される。複数のパッチアンテナ６００は、フェーズドアレイ化される。

　第１基板６１１は、送信対象電波の送信面を含む。第１基板６１１の上面（第１面）には、パッチアンテナアレイ６１が配置される。パッチアンテナアレイ６１は、複数のパッチアンテナ６００が格子状に配列された構成を有する。第１基板６１１の第１面に対向する第２面には、接地層（後述する）が形成される。例えば、第１基板６１１の素材は、シリコン基板に用いられる素材やガラスなどである。例えば、第１基板６１１の素材は、酸化膜や窒化膜などの絶縁膜であってもよい。送信対象電波の送信が可能であれば、第１基板６１１の素材には限定を加えない。

　第１基板６１１には、第１駆動回路６７１と第２駆動回路６７２が実装される。第１駆動回路６７１は、Ｘ方向のアドレス指定を行うための回路である。第２駆動回路６７２は、Ｙ方向のアドレス指定を行うための回路である。第１駆動回路６７１と第２駆動回路６７２とを駆動させることによって、各々のパッチアンテナ６００に対応付けられたアドレスを指定できる。例えば、第１駆動回路６７１と第２駆動回路６７２は、第１基板６１１の表面に形成される。第１駆動回路６７１と第２駆動回路６７２は、第１基板６１１の内部に形成されてもよい。

　第２基板６１２は、液晶ディスプレイのバックプレーンに相当する。第２基板６１２の上面には、移相器およびマトリクス回路が形成される。移相器は、第１～第５に係る実施形態の構成のうちいずれかである。マトリクス回路は、複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が二次元アレイ状に配列された構造を有する。マトリクス回路に含まれるＴＦＴは、ＴＦＴプロセス技術を用いて、形成される。例えば、ＴＦＴには、エキシマレーザ結晶法なども用いて低温で製造されたポリシリコン（低温ポリシリコンとも呼ばれる）を適用できる。また、マトリクス回路の上方には、信号層が形成される。信号層には、移相器に含まれる線路や、複数のスイッチング素子を含むスイッチ群、移相配線やスイッチ群を接続する信号線等が形成される。例えば、スイッチング素子は、マイクロＬＥＤプロセス技術を用いて、形成される。例えば、第２基板６１２の素材は、シリコンやガラスである。第２基板６１２は、送信対象電波の送信が可能であれば、シリコンやガラス以外の素材であってもよい。

　第２基板６１２の上面には、移相器が配置される。移相器は、パッチアンテナごとに配置される。パッチアンテナ６００ごとに、単一のアンテナユニットが構成される。移相器の機能は、アンテナユニットごとに発現する。すなわち、アンテナユニットごとに、移相素子が構成される。パッチアンテナ６００と、そのパッチアンテナ６００に対応する移相器は、第１基板６１１を貫通するビアＶを介して、電気的に接続される。ビアＶは、導電性のある材料で構成される。ビアＶの上部は、パッチアンテナ６００の給電点Ｆに接続される。ビアＶの下部は、移相器のハブ部６３１に接続される。図１５には、スイッチＳ₁を介して、スポーク部の放射状線路Ｒの第１端とハブ部６３１とが接続された様子を示す。スポーク部の放射状線路Ｒの第２端は、スイッチＳ₂を介して、円弧状線路Ｃと電気的に接続される。

　例えば、放射状線路や円弧状配線といった伝送線路の間に、第２基板６１２を貫通する複数のビアが形成されてもよい。複数のビアは、伝送線路が形成された上面から、下面の接地層ＧＬＤまで、第２基板６１２を貫通する。例えば、ビアの内部、および開口部の周辺には、導電部が形成される。例えば、ビアの導電部には、導電性のめっきが施される。ビアの導電部は、伝送線路が形成された上面と下面の接地層ＧＬＤとを電気的に接続する。複数のビアは、電磁干渉低減構造を構成する。電磁干渉低減構造は、隣接して配置された伝送線路の間における電磁干渉を抑圧する。

　図１５には、スイッチＳ₁およびスイッチＳ₂の温度制御に用いられる電熱線Ｈを図示する。スイッチＳ₁やスイッチＳ₂が二酸化バナジウムＶＯ₂の薄膜を含むスイッチング素子で構成される場合、温度変化に応じたＶＯ₂の抵抗値の変化を利用する。電熱線Ｈは、スイッチＳ₁やスイッチＳ₂に含まれる二酸化バナジウムＶＯ₂の薄膜の抵抗値を制御するために用いられる。例えば、電熱線Ｈは、ニッケルＮｉやクロムＣｒを主成分とする合金で実現される。また、電熱線Ｈは、クロムＣｒ、鉄Ｆｅ、およびアルミニウムＡｌを主成分とする合金で実現されてもよい。

　図１６は、二酸化バナジウムＶＯ₂の薄膜を含むスイッチング素子で構成されたスイッチＳの構成例について説明するための概念図である。図１６は、放射状線路Ｒの間に、二酸化バナジウムＶＯ₂で構成されたスイッチＳが配置される例をあげる。スイッチＳは、第１～第５の実施形態で例示されたいずれの位置に配置されてもよい。スイッチＳを介して、２つの放射状線路Ｒが電気的に接続される。スイッチＳは、二酸化バナジウムＶＯ₂の薄膜を含むスイッチング素子である。スイッチＳには、電熱線Ｈが熱的に接続される。電熱線Ｈの第１端は、電源線Ｐに接続される。電源線Ｐの第２端は、ＴＦＴのドレインｄに接続される。ＴＦＴのソースは、接地線Ｇに接続される。ＴＦＴのゲートｇにゲート電圧が印加されると、ＴＦＴのドレインｄとソースｓとの間に、電源線Ｐから電流が供給される。電源線Ｐからの電流は、電熱線Ｈを介して、ＴＦＴに供給される。電熱線Ｈに電流が流れると、その電熱線Ｈが発熱する。電熱線Ｈに接触したスイッチＳの温度が、二酸化バナジウムＶＯ₂の相転移温度を超えると、そのスイッチＳがＯＮ状態に遷移する。スイッチＳがＯＮ状態に遷移すると、２つの放射状線路Ｒが電気的に接続される。

　図１７は、アンテナ装置６の構成の一例を示すブロック図である。アンテナ装置６は、パッチアンテナアレイ６１、マトリクス回路６２、移相器６０、駆動回路６７、制御回路６８、および信号源６９を備える。

　パッチアンテナ６００は、板状の放射素子である。本実施形態において、パッチアンテナ６００は、方形である。パッチアンテナ６００の形状は、方形に限らず、円形やその他の形状であってもよい。パッチアンテナ６００の下方の接地層ＧＮＤには、スロット開口部が開口する。スロット開口部には、ビアＶが配置される。パッチアンテナ６００は、スロット開口部に配置されたビアＶを介して、第２基板６１２の上面に配置された移相器６０のハブ部６３１と電気的に接続される。

　パッチアンテナ６００は、開放型共振器である。パッチアンテナ６００は、パッチアンテナ６００の長さの１／２波長の整数倍に一致する周波数で共振する。パッチアンテナ６００の大きさは、送信対象電波の波長に応じて設定される。電波放射によるＱ値の低下を回避し、パッチアンテナ６００を共振器として動作させるためには、第１基板６１１と第２基板６１２との間に、誘電率が高い高誘電体層を介在させればよい。第１基板６１１と第２基板６１２との間に高誘電体層を介在させる場合、送信対象電波の波長に対して、高誘電体層の厚さとパッチアンテナ６００の幅を十分小さくする。

　マトリクス回路６２は、複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が二次元アレイ状に配列された構成を有する。マトリクス回路６２は、ＴＦＴプロセス技術を用いて、第２基板６１２の上面に形成される。例えば、マトリクス回路６２の上方には、シールド層（図示しない）が形成されてもよい。シールド層は、シールド層の上方と下方の電磁結合を防ぐために形成される。例えば、シールド層は、導電体を含む。シールド層の電位は、基本的に接地電位である。そのため、移相器６０に含まれる伝送線路とシールド層との間には、誘電体層の誘電率に応じた容量が形成される。マトリクス回路６２に含まれる複数のＴＦＴの各々は、パッチアンテナアレイ６１に含まれる複数のパッチアンテナ６００のいずれかに対応付けられる。例えば、ＴＦＴは、アモルファスシリコンやポリシリコン等の半導体層を含む。

　移相器６０は、アンテナユニットごとに配置される。移相器６０は、第１～第５に係る実施形態の移相器のうちいずれかである。本実施形態において、移相器６０は、第１の実施形態の移相器１０に相当する。

　駆動回路６７は、第１駆動回路６７１と第２駆動回路６７２を含む。第１駆動回路６７１は、Ｘ方向のアドレス指定を行うための回路である。第２駆動回路６７２は、Ｙ方向のアドレス指定を行うための回路である。駆動回路６７は、第１駆動回路６７１と第２駆動回路６７２とを駆動させることによって、各々のパッチアンテナ６００に対応付けられたアドレスを指定する。駆動回路６７は、制御回路６８の制御に応じて、マトリクス回路６２に含まれる複数のＴＦＴを駆動する。駆動回路６７は、二次元アレイ状に配列された複数のＴＦＴを個別に駆動させる。

　制御回路６８は、外部からの制御信号に応じて、駆動回路６７を駆動させる制御を行う。制御回路６８は、アクティブマトリクス駆動方式で、駆動回路６７を駆動させる。また、制御回路６８は、外部からの制御信号を信号源６９に出力する。例えば、制御回路６８は、マイクロコンピュータ（マイコンとも呼ばれる）やマイクロコントローラによって実現される。例えば、制御回路６８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等を有する。制御回路６８は、予め記憶されたプログラムに応じた制御や処理を実行する。制御回路６８は、予め設定されたスケジュールやタイミング、外部からの制御指示等に応じて、プログラムに応じた制御や処理を実行する。

　信号源６９は、移相器６０に含まれるスイッチ群を構成する複数のスイッチＳに接続される。また、信号源６９は、制御回路６８に接続される。信号源６９は、制御回路６８から制御信号を取得する。信号源６９は、制御信号に応じて、スイッチ群を構成する複数のスイッチＳのＯＮ／ＯＦＦを制御する。信号源６９は、制御回路６８を経ずに、外部から制御信号を直接受信するように構成されてもよい。

　ＯＮ状態のＴＦＴに接続された信号線（図示しない）を通じて移相器６０の信号入力部に到達した信号は、移相器６０に設定された線路長と、基板（第１基板６１１および第２基板６１２）の誘電率に応じた移相量で、移相される。移相された信号は、ビアＶを介して、パッチアンテナ６００に伝播する。パッチアンテナ６００に伝播した信号は、送信対象電波として、パッチアンテナ６００から送信される。パッチアンテナ６００から送信される電波は、送信回路（図示しない）から出力された信号に基づく。信号に含まれる情報については、特に限定をしない。

　パッチアンテナ６００で受信された電波は、パッチアンテナ６００と信号線の間における基板（第１基板６１１および第２基板６１２）の誘電率に基づく容量に応じて、受信される。受信された電波は、移相器６０によって移相される。移相された信号は、信号線を通じて、受信回路（図示しない）によって受信される。受信回路によって受信される信号に含まれる情報は、図示しないデコーダでデコードされる。

　以上のように、本実施形態に係るアンテナ装置は、第１～第６の実施形態に係る移相器と、その移相器の上方に配置されたパッチアンテナと、を含むアンテナユニットを有する。本実施形態によれば、送受信対象の電波の偏波状態にかかわらず、送受信対象信号の波長に応じた大きさのパッチアンテナを含むアンテナ装置を提供できる。

　本実施形態の一態様のアンテナ装置は、複数のアンテナユニットがアレイ状に配列されたパッチアンテナアレイを有する。本態様のアンテナ装置は、送受信対象信号の波長に応じた大きさの複数のパッチアンテナによって構成されたパッチアレイアンテナを含む。本態様のアンテナ装置によれば、送受信対象の電波の偏波状態にかかわらず、指向性を制御可能なパッチアレイアンテナを構成できる。

　（第７の実施形態）
　次に、第７の実施形態に係る移相器について図面を参照しながら説明する。本実施形態の移相器は、第１～第５の実施形態に係る移相器を簡略化した構成である。

　図１８は、本実施形態に係る移相器７０の構成の一例を示す概念図である。移相器７０は、ハブ部７１、スポーク部７２、リム部７３、およびスイッチ群を備える。

　ハブ部７１は、パッチアンテナ７００の給電点Ｆに接続される。スイッチ群は、複数のスイッチＳを含む。スポーク部７２は、ハブ部７１を中心として放射状に配置される。スポーク部７２は、複数のスイッチＳのうちいずれかを介してハブ部７１と電気的に接続された複数の放射状線路を含む。リム部７３は、ハブ部７１を中心とする円弧に沿って配置される。リム部７３は、複数のスイッチＳのうちいずれかを介して複数の放射状線路と電気的に接続された複数の円弧状線路を含む。

　（ハードウェア）
　ここで、本開示の各実施形態に係る制御や処理を実行するハードウェア構成について、図１９の情報処理装置９０（コンピュータ）を一例としてあげて説明する。なお、図１９の情報処理装置９０は、各実施形態の制御や処理を実行するための構成例であって、本開示の範囲を限定するものではない。

　図１９のように、情報処理装置９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５、および通信インターフェース９６を備える。図１９においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略記する。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５、および通信インターフェース９６は、バス９８を介して、互いにデータ通信可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続される。

　プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラム（命令）を、主記憶装置９２に展開する。例えば、プログラムは、各実施形態の制御や処理を実行するためのソフトウェアプログラムである。プロセッサ９１は、主記憶装置９２に展開されたプログラムを実行する。プロセッサ９１は、プログラムを実行することによって、各実施形態に係る制御や処理を実行する。

　主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２には、プロセッサ９１によって、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムが展開される。主記憶装置９２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリによって実現される。また、主記憶装置９２として、ＭＲＡＭ（Magneto resistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリが構成／追加されてもよい。

　補助記憶装置９３は、プログラムなどの種々のデータを記憶する。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって実現される。なお、種々のデータを主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。

　入出力インターフェース９５は、規格や仕様に基づいて、情報処理装置９０と周辺機器とを接続するためのインターフェースである。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークを通じて、外部のシステムや装置に接続するためのインターフェースである。外部機器と接続されるインターフェースとして、入出力インターフェース９５と通信インターフェース９６とが共通化されてもよい。

　情報処理装置９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器が接続されてもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。入力機器としてタッチパネルが用いられる場合、タッチパネルの機能を有する画面がインターフェースになる。プロセッサ９１と入力機器とは、入出力インターフェース９５を介して接続される。

　情報処理装置９０には、情報を表示するための表示機器が備え付けられてもよい。表示機器が備え付けられる場合、情報処理装置９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）が備えられる。情報処理装置９０と表示機器は、入出力インターフェース９５を介して接続される。

　情報処理装置９０には、ドライブ装置が備え付けられてもよい。ドライブ装置は、プロセッサ９１と記録媒体（プログラム記録媒体）との間で、記録媒体に格納されたデータやプログラムの読み込みや、情報処理装置９０の処理結果の記録媒体への書き込みを仲介する。情報処理装置９０とドライブ装置は、入出力インターフェース９５を介して接続される。

　以上が、本発明の各実施形態に係る制御や処理を可能とするためのハードウェア構成の一例である。図１９のハードウェア構成は、各実施形態に係る制御や処理を実行するためのハードウェア構成の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。各実施形態に係る制御や処理をコンピュータに実行させるプログラムも本発明の範囲に含まれる。

　各実施形態に係るプログラムを記録したプログラム記録媒体も、本発明の範囲に含まれる。記録媒体は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体で実現できる。記録媒体は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＳＤ（Secure Digital）カードなどの半導体記録媒体によって実現されてもよい。また、記録媒体は、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、その他の記録媒体によって実現されてもよい。プロセッサが実行するプログラムが記録媒体に記録されている場合、その記録媒体はプログラム記録媒体に相当する。

　各実施形態の構成要素は、任意に組み合わせられてもよい。各実施形態の構成要素は、ソフトウェアによって実現されてもよい。各実施形態の構成要素は、回路によって実現されてもよい。

　以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

　６　　アンテナ装置
　１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０　　移相器
　１１、２１、３１、４１、５１、７１　　ハブ部
　１２、２２、３２、４２、５２、７２　　スポーク部
　１３、２３、３３、４３、５３、７３　　リム部
　３５、４５　　バイパス部
　４６、５７　　追加バイパス部
　６１　　パッチアンテナアレイ
　６２　　マトリクス回路
　６７　　駆動回路
　６８　　制御回路
　６９　　信号源
　１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００　　パッチアンテナ
　１２０、２２０、３２０、４２０、５２０　　信号入力部
　６１１　　第１基板
　６１２　　第２基板
　６３１　　ハブ部
　６７１　　第１駆動回路
　６７２　　第２駆動回路

Claims

　パッチアンテナの給電点に接続されたハブ部と、
　複数のスイッチを含むスイッチ群と、
　前記ハブ部を中心として放射状に配置され、複数の前記スイッチのうちいずれかを介して前記ハブ部と電気的に接続された複数の放射状線路を含むスポーク部と、
　前記ハブ部を中心とする円弧に沿って配置され、複数の前記スイッチのうちいずれかを介して複数の前記放射状線路と電気的に接続された複数の円弧状線路を含むリム部と、を備える移相器。
　前記ハブ部、前記スイッチ群、前記スポーク部、および前記リム部が同一の基板に形成され、
　前記スポーク部は、８本の前記放射状線路を含み、
　前記リム部は、７本の前記円弧状線路を含み、
　前記パッチアンテナは、前記基板における送受信対象信号の波長の２分の１の長さに相当する一辺を有する正方形であり、
　前記リム部に含まれる複数の前記円弧状線路の線路長は、前記基板における前記送受信対象信号の波長の８分の１である請求項１に記載の移相器。
　隣接する２つの前記放射状線路をバイパスするバイパス線路を少なくとも一つ含むバイパス部を備え、
　複数の前記放射状線路は、
　第１放射状線路および第２放射状線路を含み、
　前記第１放射状線路の第１端は、複数の前記スイッチのうちいずれかを介して、前記ハブ部と電気的に接続され、
　前記第１放射状線路の第２端は、複数の前記スイッチのうちいずれかを介して、前記バイパス部に含まれるいずれかの前記バイパス線路の端部と、前記第２放射状線路の第１端とに電気的に接続され、
　前記第２放射状線路の第１端は、複数の前記スイッチのうちいずれかを介して、前記バイパス部に含まれるいずれかの前記バイパス線路の端部と、前記第１放射状線路の第２端とに電気的に接続され、
　前記第２放射状線路の第２端は、前記リム部に含まれるいずれかの前記円弧状線路の端部に電気的に接続される請求項１に記載の移相器。
　前記ハブ部、前記スイッチ群、前記スポーク部、および前記リム部が同一の基板に形成され、
　前記スポーク部は、８本の前記放射状線路を含み、
　前記リム部は、７本の前記円弧状線路を含み、
　前記パッチアンテナは、前記基板における送受信対象信号の波長の２分の１の長さに相当する一辺を有する正方形であり、
　前記リム部に含まれる複数の前記円弧状線路の線路長は、前記基板における前記送受信対象信号の波長の８分の１であり、
　前記バイパス線路の線路長は、前記基板における前記送受信対象信号の波長の１６分の１である請求項３に記載の移相器。
　隣接する２つの前記放射状線路をバイパスする第１バイパス線路および第２バイパス線路を少なくとも一つずつ含むバイパス部を備え、
　第１バイパス線路は、前記第２バイパス線路よりも線路長が長く、
　前記放射状線路は、
　第１放射状線路、第２放射状線路、および第３放射状線路を含み、
　前記第１放射状線路の第１端は、複数の前記スイッチのうちいずれかを介して、前記ハブ部と電気的に接続され、
　前記第１放射状線路の第２端は、複数の前記スイッチのうちいずれかを介して、前記バイパス部に含まれるいずれかの前記第２バイパス線路の端部と、前記第２放射状線路の第１端とに電気的に接続され、
　前記第２放射状線路の第１端は、複数の前記スイッチのうちいずれかを介して、前記バイパス部に含まれるいずれかの前記第２バイパス線路の端部と、前記第１放射状線路の第２端とに電気的に接続され、
　前記第２放射状線路の第２端は、複数の前記スイッチのうちいずれかを介して、前記バイパス部に含まれるいずれかの前記第１バイパス線路の端部と、前記第３放射状線路の第１端とに電気的に接続され、
　前記第３放射状線路の第１端は、複数の前記スイッチのうちいずれかを介して、前記バイパス部に含まれるいずれかの前記第１バイパス線路の端部と、前記第２放射状線路の第２端とに電気的に接続され、
　前記第３放射状線路の第２端は、前記リム部に含まれるいずれかの前記円弧状線路の端部に電気的に接続される請求項１に記載の移相器。
　前記ハブ部、前記スイッチ群、前記スポーク部、および前記リム部が同一の基板に形成され、
　前記スポーク部は、８本の前記放射状線路を含み、
　前記リム部は、７本の前記円弧状線路を含み、
　前記パッチアンテナは、前記基板における送受信対象信号の波長の２分の１の長さに相当する一辺を有する正方形であり、
　前記円弧状線路の線路長は、前記基板における前記送受信対象信号の波長の８分の１であり、
　前記第１バイパス線路の線路長は、前記基板における前記送受信対象信号の波長の１６分の１であり、
　前記第２バイパス線路の線路長は、前記基板における前記送受信対象信号の波長の３２分の１である請求項５に記載の移相器。
　複数の前記円弧状線路および複数の前記放射状線路のうち少なくとも一つに、複数の前記スイッチのうちいずれかを介して電気的に接続された追加バイパス線路が少なくとも一つ配置された請求項１に記載の移相器。
　前記スイッチ群に含まれる複数の前記スイッチは、二酸化バナジウムの薄膜を含むスイッチング素子である請求項１に記載の移相器。
　請求項１乃至８のいずれか一項に記載の移相器と、
　前記移相器の上方に配置されたパッチアンテナと、を含むアンテナユニットを有するアンテナ装置。
　複数の前記アンテナユニットがアレイ状に配列されたパッチアンテナアレイを有する請求項９に記載のアンテナ装置。