特許 5770620 アンテナ装置、調整装置及び調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5770620

(24)【登録日】2015年7月3日

(45)【発行日】2015年8月26日

(54)【発明の名称】アンテナ装置、調整装置及び調整方法

(51)【国際特許分類】

   H01Q 21/24 20060101AFI20150806BHJP

   H01Q 7/00 20060101ALI20150806BHJP

   H01Q 13/08 20060101ALI20150806BHJP

【ＦＩ】

   H01Q21/24

   H01Q7/00

   H01Q13/08

【請求項の数】10

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2011-282661(P2011-282661)

(22)【出願日】2011年12月26日

(65)【公開番号】特開2013-135251(P2013-135251A)

(43)【公開日】2013年7月8日

【審査請求日】2014年7月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(74)【代理人】

【識別番号】100138759

【弁理士】

【氏名又は名称】大房 直樹

(72)【発明者】

【氏名】松野 宏己

(72)【発明者】

【氏名】中野 雅之

【審査官】 岩井 一央

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２１７１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６１４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１０００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４１３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１８１５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Hiromi MATSUNO, Masayuki NAKANO, Hiroyasu ISHIKAWA，Halo Antenna with Cylindrical Conductor for Space of Feed Circuits，Proceedings of the Asia-Pacific Microwave Conference 2011，IEEE，２０１１年１２月 ５日，pp.860-863

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ ２１／２４

Ｈ０１Ｑ ７／００

Ｈ０１Ｑ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１給電点を有する水平偏波素子としてのヘイローアンテナと、
前記ヘイローアンテナの円環に挿入された筒状導体と、
前記筒状導体の中心軸を回転中心とする角度であって、前記第１給電点と成す角度が偏波間結合量に応じて予め調整された角度となる位置に第２給電点を有し、前記筒状導体に沿って折り曲げられた垂直偏波素子としてのパッチアンテナと、
を備えることを特徴とするアンテナ装置。

【請求項2】

前記パッチアンテナは、円状、円弧状及び角状のいずれかの断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記予め調整された角度は、前記パッチアンテナが円状又は角状の断面形状を有する場合、２１０又は３３０度であり、前記パッチアンテナが円弧状の断面形状を有する場合、０度であることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記筒状導体は、円状又は角状の断面形状を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記ヘイローアンテナは、楕円形状を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記ヘイローアンテナ及び前記パッチアンテナの少なくとも一方は、多段に備えられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

給電点を有しない水平偏波素子を、前記ヘイローアンテナに対して予め定められた位置に更に備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

給電点を有しない垂直偏波素子を、前記パッチアンテナの外側に更に備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれか一項に記載されたアンテナ装置のヘイローアンテナ及びパッチアンテナの偏波間結合量を検出する検出部と、
前記ヘイローアンテナの第１給電点と、前記パッチアンテナの第２給電点と、が筒状導体の中心軸を回転中心として成す角度を、前記偏波間結合量を低減させるように、前記検出部により検出された偏波間結合量に基づいて調整する制御部と、
を備えることを特徴とする調整装置。

【請求項10】

調整装置における調整方法であって、
検出部が、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載されたアンテナ装置のヘイローアンテナ及びパッチアンテナの偏波間結合量を検出するステップと、
制御部が、前記ヘイローアンテナの第１給電点と、前記パッチアンテナの第２給電点と、が筒状導体の中心軸を回転中心として成す角度を、前記偏波間結合量を低減させるように、前記検出部により検出された偏波間結合量に基づいて調整するステップと、
を有することを特徴とする調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナ装置、調整装置及び調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

垂直偏波及び水平偏波の電波を用いた通信システムが、移動通信に適用されている。この移動通信を実現する基地局用アンテナとして、垂直偏波素子及び水平偏波素子が組み合わされた偏波共用アンテナがある（特許文献１参照）。偏波共用アンテナにおいて高い通信品質を得るためには、偏波素子間の結合量（偏波間結合量）を低減させ、且つ、水平偏波素子と垂直偏波素子との高いアイソレーションを得ることが求められている。

【0003】

また、代表的な水平偏波水平面内無指向性アンテナとして、ループアンテナがある。長方形状のループを円環状（円周状）に折り曲げたアンテナは、特に「ヘイロー（Ｈａｌｏ）アンテナ」と呼ばれる。ヘイローアンテナは、アンテナを小型化できるという特徴があり、風雨などによる劣化を防ぐためにアンテナ素子を円筒レドーム（円筒カバー）に入れる場合、円筒レドームを細径にすることができるため、重量や受風荷重の点で有利である（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−０６２９７９号公報

【特許文献2】特開２０１１−１０００９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示された無指向性アンテナは、偏波間結合量を低減させることはできても、ヘイローアンテナと比較してアンテナ径が太径であるという問題がある。

【0006】

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、偏波間結合量が低い細径のアンテナ装置、調整装置及び調整方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、第１給電点を有する水平偏波素子としてのヘイローアンテナと、前記ヘイローアンテナの円環に挿入された筒状導体と、前記筒状導体の中心軸を回転中心とする角度であって、前記第１給電点と成す角度が偏波間結合量に応じて予め調整された角度となる位置に第２給電点を有し、前記筒状導体に沿って折り曲げられた垂直偏波素子としてのパッチアンテナと、を備えることを特徴とするアンテナ装置である。

【0008】

また、本発明は、前記パッチアンテナが、円状、円弧状及び角状のいずれかの断面形状を有することを特徴とするアンテナ装置である。

【0009】

また、本発明は、前記予め調整された角度が、前記パッチアンテナが円状又は角状の断面形状を有する場合、２１０又は３３０［度］であり、前記パッチアンテナが円弧状の断面形状を有する場合、０［度］であることを特徴とするアンテナ装置である。

【0010】

また、本発明は、前記筒状導体が、円状又は角状の断面形状を有することを特徴とするアンテナ装置である。

【0011】

また、本発明は、前記ヘイローアンテナが、楕円形状を有することを特徴とするアンテナ装置である。

【0012】

また、本発明は、前記ヘイローアンテナ及び前記パッチアンテナの少なくとも一方は、多段に備えられることを特徴とするアンテナ装置である。

【0013】

また、本発明は、給電点を有しない水平偏波素子を、前記ヘイローアンテナに対して予め定められた位置に更に備えることを特徴とするアンテナ装置である。

【0014】

また、本発明は、給電点を有しない垂直偏波素子を、前記パッチアンテナの外側に更に備えることを特徴とするアンテナ装置である。

【0015】

また、本発明は、アンテナ装置のヘイローアンテナ及びパッチアンテナの偏波間結合量を検出する検出部と、前記ヘイローアンテナの第１給電点と、前記パッチアンテナの第２給電点と、が筒状導体の中心軸を回転中心として成す角度を、前記偏波間結合量を低減させるように、前記検出部により検出された偏波間結合量に基づいて調整する制御部と、を備えることを特徴とする調整装置である。

【0016】

また、本発明は、調整装置における調整方法であって、検出部が、アンテナ装置のヘイローアンテナ及びパッチアンテナの偏波間結合量を検出するステップと、制御部が、前記ヘイローアンテナの第１給電点と、前記パッチアンテナの第２給電点と、が筒状導体の中心軸を回転中心として成す角度を、前記偏波間結合量を低減させるように、前記検出部により検出された偏波間結合量に基づいて調整するステップと、を有することを特徴とする調整方法である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、アンテナ装置は、第１給電点を有する水平偏波素子としてのヘイローアンテナと、前記ヘイローアンテナの円環に挿入された筒状導体と、前記筒状導体の中心軸を回転中心とする角度であって、前記第１給電点と成す角度が予め調整された角度となる位置に第２給電点を有し、前記筒状導体に沿って折り曲げられた垂直偏波素子としてのパッチアンテナと、を備える。これにより、アンテナ装置は、偏波間結合量が低い細径のアンテナ装置となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態における、アンテナ装置の第１構成例を示す正面図及び側面図である。

【図2】本発明の第１実施形態における、調整装置の構成例を示すブロック図である。

【図3】本発明の第１実施形態における、周波数とＳパラメータとの関係例を相対角０〜１８０［度］について示す図である。

【図4】本発明の第１実施形態における、周波数とＳパラメータとの関係例を相対角１８０〜３６０［度］について示す図である。

【図5】本発明の第１実施形態における、相対角とＳ_１２パラメータとの関係例を周波数毎に示す図である。

【図6】本発明の第１実施形態における、相対角とＳ_１２パラメータとの関係例を給電点の間隔毎に示す図である。

【図7】本発明の第２実施形態における、アンテナ装置の第２構成例を示す斜視図である。

【図8】本発明の第２実施形態における、周波数とＳパラメータとの関係例を相対角０〜３３０［度］について示す図である。

【図9】本発明の第３実施形態における、アンテナ装置の第３構成例を示す斜視図である。

【図10】本発明の第３実施形態における、アンテナ装置の第４構成例を示す斜視図である。

【図11】本発明の第３実施形態における、アンテナ装置の第４構成例を示す側面図である。

【図12】本発明の第３実施形態における、アンテナ装置の水平面内指向性を示す図である。

【図13】本発明の第３実施形態における、周波数とＳパラメータとの関係例を示す図である。

【図14】本発明の第３実施形態における、周波数とＳ_１１，Ｓ_２２，Ｓ_１２パラメータとの関係例を相対角０〜９０［度］について示す図である。

【図15】本発明の第４実施形態における、アンテナ装置の第５構成例を示す斜視図である。

【図16】本発明の第４実施形態における、アンテナ装置の第６構成例を示す斜視図である。

【図17】本発明の第４実施形態における、アンテナ装置の第６構成例を示す側面図である。

【図18】本発明の第４実施形態における、周波数とＳパラメータとの関係例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１には、アンテナ装置（提案モデル）の第１構成例が、正面図及び側面図により示されている。アンテナ装置１００は、水平偏波素子及び垂直偏波素子が組み合わされた偏波共用アンテナである。アンテナ装置１００は、ヘイローアンテナ１１０と、円筒状パッチアンテナ１２０と、円筒状導体３００とを備える。

【0020】

ヘイローアンテナ１１０は、水平偏波素子である。ここで、ヘイローアンテナ１１０の円環は、正円形状でもよいし、楕円形状でもよい。以下では、ヘイローアンテナ１１０の円環は、一例として、正円形状であるものとして説明を続ける。ヘイローアンテナ１１０は、給電点１１１を有する。図１において、三角印は、給電点１１１の位置及び給電方向を示す。

【0021】

円筒状導体３００は、ヘイローアンテナ１１０の円環に挿入されている。ここで、円筒状導体３００は、ヘイローアンテナ１１０の円環の中心と、円筒状導体３００の中心軸とが一致するように挿入される。これにより、ヘイローアンテナ１１０における電気的な対称性は保たれる。

【0022】

円筒状パッチアンテナ１２０は、垂直偏波素子である。円筒状パッチアンテナ１２０は、円筒状導体３００の外側に沿って円筒状に折り曲げられた形状を有している。円筒状パッチアンテナ１２０には、円筒状パッチアンテナ１２０の中心軸と、円筒状導体３００の中心軸とが一致するように、円筒状導体３００が挿入された状態となっている。これにより、円筒状パッチアンテナ１２０における電気的な対称性は保たれる。

【0023】

円筒状パッチアンテナ１２０は、円筒状導体３００の電位をグランド電位とする。また、円筒状パッチアンテナ１２０のインピーダンスは、円筒状パッチアンテナ１２０と円筒状導体３００との距離（素子高）を変化させることにより調整される。円筒状パッチアンテナ１２０は、予め定められた距離だけ円筒状導体３００から物理的に離されるので、ヘイローアンテナ１１０と電気的に直交する。これにより、円筒状パッチアンテナ１２０と、ヘイローアンテナ１１０との偏波間結合量は、円筒状パッチアンテナ１２０が円筒状導体３００から物理的に離されない場合と比較して低くなる。

【0024】

円筒状導体３００の中心軸を回転中心とする角度θであって、ヘイローアンテナ１１０の給電点１１１と成す角度が、偏波間結合量に応じて予め調整された角度となる位置に、円筒状パッチアンテナ１２０は、給電点１２１を有する。以下、給電点と他の給電点とが成す角度を、「相対角」という。また、図１において、三角印は、給電点１２１の位置及び給電方向を示す。以下、円筒状導体３００の長手方向の間隔であって、給電点１１１と給電点１２１との間隔を、「ｄ」と表記する。

【0025】

ヘイローアンテナ１１０の給電点１１１と、円筒状パッチアンテナ１２０の給電点１２１との相対角は、ヘイローアンテナ１１０及び円筒状パッチアンテナ１２０の偏波間結合量が低くなるよう（高い偏波間アイソレーションとなるよう）、調整装置により予め調整される。

【0026】

図２には、調整装置の構成例が、ブロック図により示されている。調整装置２００は、検出部２１０と、制御部２２０とを備える。検出部２１０は、アンテナ装置１００のヘイローアンテナ１１０及び円筒状パッチアンテナ１２０の偏波間結合量を検出する。

【0027】

制御部２２０は、給電点１１１と給電点１２１との相対角θ（図１を参照）を、ヘイローアンテナ１１０及び円筒状パッチアンテナ１２０の偏波間結合量を低減させるように、検出部２１０により検出された偏波間結合量に基づいて調整する。

【0028】

図３には、周波数とＳパラメータとの関係例が、相対角０〜１８０［度］について示されている。また、図４には、周波数とＳパラメータとの関係例が、相対角１８０〜３６０［度］について示されている。ここで、横軸は周波数［ＧＨｚ］を示す。また、縦軸はＳパラメータ［ｄＢ］を示す。相対角θ＝９０±９０［度］（図３を参照）の範囲では、相対角θ＝２７０±９０［度］（図４を参照）の範囲と比較して、偏波間結合量は高く、劣化している。

【0029】

図５には、相対角とＳ_１２パラメータとの関係例が、周波数毎（０．９９ｆ，ｆ，１．０１ｆ）に示されている。ここで、ｆは中心周波数である。検出部２１０は、偏波間結合量を低くすることができる相対角を検出する。また、制御部２２０は、検出された相対角となるまで、給電点１１１及び給電点１２１の相対角θを調整する。図５では、相対角が２１０又は３３０［度］となる付近で、偏波間結合量は低い。この場合、制御部２２０は、偏波間結合量を低減させるように、給電点１１１及び給電点１２１の相対角θが２１０又は３３０［度］となるまで、給電点１１１及び給電点１２１の相対角θを調整する。

【0030】

なお、制御部２２０は、給電点１１１及び給電点１２１の相対角θを、偏波間結合量を低くすることができる相対角に厳密に一致させる必要はない。制御部２２０は、偏波間結合量を低くすることができる相対角に対して一定範囲（例えば、±３０［度］）に収まるように、給電点１１１及び給電点１２１の相対角θを調整してもよい。

【0031】

図６には、相対角とＳ_１２パラメータとの関係例が、給電点の間隔毎（ｄ＝０．２λ，０．３５λ，０．４λ）に示されている。ここで、λは電波の波長である。図６に示されているように、偏波間結合量を低くすることができる相対角は、給電点１１１と給電点１２１との間隔ｄ（素子間隔）には依存しない。

【0032】

以上のように、アンテナ装置１００は、給電点１１１を有する水平偏波素子としてのヘイローアンテナ１１０と、ヘイローアンテナ１１０の円環に挿入された円筒状導体３００と、円筒状導体３００の中心軸を回転中心とする角度θであって、給電点１１１と成す角度が偏波間結合量に応じて予め調整された角度となる位置に給電点１２１を有し、円筒状導体３００に沿って折り曲げられた垂直偏波素子としての円筒状パッチアンテナ１２０と、を備える。
この構成により、アンテナ装置１００は、給電点１１１と成す角度が偏波間結合量に応じて予め調整された角度となる位置に、給電点１２１を有する。これにより、アンテナ装置１００は、偏波間結合量が低い細径のアンテナ装置となる。

【0033】

また、給電回路を設置するための円筒状導体３００の内側空間が広いので、アンテナ装置１００には、高利得化及びビームチルト機能等が容易に追加される。また、アンテナ装置１００は、内部に円筒状導体３００が挿入された場合でも、垂直偏波素子としての円筒状パッチアンテナ１２０を容易に備えることができる。また、アンテナ装置１００は、ヘイローアンテナ１１０と組み合わされる円筒状パッチアンテナ１２０の形状が最適化されていない場合でも、円筒状パッチアンテナ１２０が円筒状導体３００から物理的に離されているので、偏波間結合量が低い。

【0034】

また、アンテナ装置１００は、細径であり、径０．１６λの円形レドームに収められることができる。また、相対角θが調整されることで、偏波間結合量は、例えば、約１０［ｄＢ］改善される（図３及び図４を参照）。

【0035】

また、円筒状パッチアンテナ１２０及び円筒状導体３００は、円状の断面形状を有する。ここで、予め調整された相対角θは、例えば、２１０又は３３０［度］でもよい。また、ヘイローアンテナ１１０は、楕円形状でもよい。

【0036】

また、調整装置２００は、アンテナ装置１００のヘイローアンテナ１１０及び円筒状パッチアンテナ１２０の偏波間結合量を検出する検出部２１０と、ヘイローアンテナ１１０の給電点１１１と、円筒状パッチアンテナ１２０の給電点１２１と、が円筒状導体３００の中心軸を回転中心として成す角度（相対角）θを、前記偏波間結合量を低減させるように、検出部２１０により検出された偏波間結合量に基づいて調整する制御部２２０と、を備える。
この構成により、制御部２２０は、前記偏波間結合量を低減させるように、検出部２１０により検出された偏波間結合量に基づいて、相対角θを調整する。これにより、調整装置２００は、細径のアンテナ装置の偏波間結合量を低くすることができる。

【0037】

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第２実施形態では、パッチアンテナが円弧状の断面形状を有する点が、第１実施形態と相違する。以下では、第１実施形態との相違点についてのみ説明する。

【0038】

図７には、アンテナ装置の第２構成例が斜視図により示されている。アンテナ装置１０１は、水平偏波素子及び垂直偏波素子が組み合わされた偏波共用アンテナである。アンテナ装置１０１は、ヘイローアンテナ１１０と、円弧筒状パッチアンテナ１３０と、円筒状導体３００とを備える。円弧筒状パッチアンテナ１３０は、円弧状の断面形状を有する。

【0039】

図８には、周波数とＳパラメータとの関係例が、相対角０〜３３０［度］について示されている。ここで、横軸は周波数［ＧＨｚ］を示す。また、縦軸はＳパラメータ［ｄＢ］を示す。相対角θ＝０［度］では、他の相対角θと比較して、偏波間結合量は低い（偏波間アイソレーションが最大となる）。この場合、制御部２２０（図２を参照）は、偏波間結合量を低減させるように、給電点１１１及び給電点１２１の相対角θが０［度］となるまで、給電点１１１及び給電点１２１の相対角θを調整する。

【0040】

以上のように、円弧筒状パッチアンテナ１３０は、円弧状の断面形状を有する。ここで、予め調整された相対角θは、例えば、０［度］でもよい。
これにより、アンテナ装置１０１は、偏波間結合量が低い細径のアンテナ装置となる。

【0041】

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第３実施形態では、無給電素子がアンテナ装置に装荷される点が、第１及び第２実施形態と相違する。以下では、第１及び第２実施形態との相違点についてのみ説明する。

【0042】

図９には、アンテナ装置の第３構成例が斜視図により示されている。アンテナ装置１０２ａは、水平偏波素子及び垂直偏波素子が組み合わされた偏波共用アンテナである。アンテナ装置１０２ａは、ヘイローアンテナ１１０と、無給電ヘイローアンテナ１４０−１及び１４０−２と、円弧筒状パッチアンテナ１３０と、円筒状導体３００とを備える。

【0043】

アンテナ装置１０２ａは、ヘイローアンテナ１１０に対して予め定められた第１位置に、水平偏波用の無給電ヘイローアンテナ１４０−１を備える。また、アンテナ装置１０２ａは、ヘイローアンテナ１１０に対して予め定められた第２位置に、水平偏波用の無給電ヘイローアンテナ１４０−２を備える。つまり、アンテナ装置１０２ａには、水平偏波素子が多段に装荷される。

【0044】

図１０には、アンテナ装置の第４構成例が斜視図により示されている。アンテナ装置１０２ｂは、水平偏波素子及び垂直偏波素子が組み合わされた偏波共用アンテナである。アンテナ装置の第３構成例に対し、第４構成例では、垂直偏波用の円筒状無給電パッチアンテナ１６０が、円弧筒状パッチアンテナ１３０の外側に更に装荷される。

【0045】

図１１には、アンテナ装置の第４構成例が側面図により示されている。円筒状無給電パッチアンテナ１６０の径は、例えば、ヘイローアンテナ１１０と同程度である。また、円弧筒状パッチアンテナ１３０は、円筒状導体３００の電位をグランド電位とする。また、円弧筒状パッチアンテナ１３０のインピーダンスは、円弧筒状パッチアンテナ１３０と円筒状導体３００との距離（素子高）と、円弧筒状パッチアンテナ１３０のパッチ幅と、を変化させることにより調整される。ここで、パッチ幅とは、円弧筒状パッチアンテナ１３０のギャップの端同士が、筒状導体の中心軸を回転中心として成す角度に応じた幅である。

【0046】

図１２には、アンテナ装置の水平面内指向性（放射パターン）が示されている。ここで、図１２（Ａ）には、円弧筒状パッチアンテナ１３０（垂直偏波）の水平面内指向性が示されている。また、図１２（Ｂ）には、ヘイローアンテナ１１０（水平偏波）の水平面内指向性が示されている。図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示されているように、水平面内の指向性は、円弧筒状パッチアンテナ１３０（垂直偏波）、及びヘイローアンテナ１１０（水平偏波）ともに無指向性となる。

【0047】

図１３には、周波数とＳパラメータ（リターンロス及び偏波間結合量）との関係例が示されている。ここで、横軸は周波数［ＧＨｚ］を示す。また、縦軸はＳパラメータ［ｄＢ］を示す。横軸に示された周波数帯域では、偏波間結合量は約−４０［ｄＢ］であり、高い偏波間アイソレーションが得られる。

【0048】

図１４には、周波数とＳ_１１，Ｓ_２２，Ｓ_１２パラメータとの関係例が、相対角０〜９０［度］について示されている。ここで、横軸は周波数［ＧＨｚ］を示す。また、縦軸は、Ｓ_１１，Ｓ_２２，Ｓ_１２パラメータ（リターンロス及び偏波間結合量）［ｄＢ］を示す。

【0049】

相対角θ＝３０〜６０［度］では、他の相対角θと比較して、偏波間結合量は低い（偏波間アイソレーションが最大となる）。この場合、制御部２２０（図２を参照）は、偏波間結合量を低減させるように、給電点１１１及び給電点１２１の相対角θが３０〜６０［度］となるまで、給電点１１１及び給電点１２１の相対角θを調整する。偏波間結合量は、相対角θが調整されることで、低周波領域では約３［ｄＢ］、また、高周波領域では約１０［ｄＢ］改善される（図１４を参照）。

【0050】

以上のように、アンテナ装置１０２ａ及び１０２ｂ（アレーアンテナ装置）は、水平偏波素子（例えば、ヘイローアンテナ１１０）及び垂直偏波素子（例えば、円弧筒状パッチアンテナ１３０）の少なくとも一方を、多段に備える。
これにより、アンテナ装置１０２ａ及び１０２ｂは、偏波間結合量が低い細径のアンテナ装置となる。

【0051】

また、アンテナ装置１０２ａは、給電点を有しない水平偏波用の無給電ヘイローアンテナ１４０−１及び１４０−２を、ヘイローアンテナ１１０に対して予め定められた位置に更に備える。また、アンテナ装置１０２ｂは、給電点を有しない垂直偏波用の円筒状無給電パッチアンテナ１６０を、円弧筒状パッチアンテナ１３０の外側に更に備える。

【0052】

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第４実施形態では、円筒導体の代わりに角筒導体がアンテナ装置に挿入される点が、第１〜第３実施形態と相違する。以下では、第１〜第３実施形態との相違点についてのみ説明する。

【0053】

図１５には、アンテナ装置の第５構成例が斜視図により示されている。アンテナ装置１０３ａは、水平偏波素子及び垂直偏波素子が組み合わされた偏波共用アンテナである。アンテナ装置１０３ａは、ヘイローアンテナ１１０と、無給電ヘイローアンテナ１４０−１及び１４０−２と、角筒状パッチアンテナ１７０と、角筒状導体４００とを備える。

【0054】

角筒状導体４００は、ヘイローアンテナ１１０の円環に挿入されている。ここで、角筒状導体４００は、ヘイローアンテナ１１０の円環の中心と、角筒状導体４００の中心軸とが一致するように挿入される。これにより、ヘイローアンテナ１１０における電気的な対称性は保たれる。

【0055】

角筒状パッチアンテナ１７０は、垂直偏波素子である。角筒状パッチアンテナ１７０は、角筒状導体４００の外側に沿って角筒状に折り曲げられた形状を有している。角筒状パッチアンテナ１７０には、角筒状パッチアンテナ１７０の中心軸と、角筒状導体４００の中心軸とが一致するように、角筒状導体４００が挿入された状態となっている。これにより、角筒状パッチアンテナ１７０における電気的な対称性は保たれる。

【0056】

角筒状パッチアンテナ１７０は、角筒状導体４００の電位をグランド電位とする。また、角筒状パッチアンテナ１７０のインピーダンスは、角筒状パッチアンテナ１７０と角筒状導体４００との距離（素子高）を変化させることにより調整される。角筒状パッチアンテナ１７０は、予め定められた距離だけ角筒状導体４００から物理的に離されるので、ヘイローアンテナ１１０と電気的に直交する。これにより、角筒状パッチアンテナ１７０と、ヘイローアンテナ１１０との偏波間結合量は、角筒状パッチアンテナ１７０が角筒状導体４００から物理的に離されない場合と比較して低くなる。

【0057】

図１６には、アンテナ装置の第６構成例が斜視図により示されている。アンテナ装置１０３ｂは、水平偏波素子及び垂直偏波素子が組み合わされた偏波共用アンテナである。アンテナ装置の第５構成例に対し、第６構成例では、垂直偏波用の円筒状無給電パッチアンテナ１６０が、角筒状パッチアンテナ１７０の外側に更に装荷される。

【0058】

図１７には、アンテナ装置の第６構成例が側面図により示されている。以下では、角筒状パッチアンテナ１７０の断面形状は、一例として、四角形であるものとして説明を続ける。角筒状導体４００の中心軸を回転中心とする相対角θであって、ヘイローアンテナ１１０の給電点１１１との相対角が、偏波間結合量に応じて予め調整された相対角となる位置に、角筒状パッチアンテナ１７０は、給電点１７１を有する。図１７において、三角印は、給電点１７１の位置及び給電方向を示す。

【0059】

ヘイローアンテナ１１０の給電点１１１と、角筒状パッチアンテナ１７０の給電点１７１との相対角は、ヘイローアンテナ１１０及び角筒状パッチアンテナ１７０の偏波間結合量が低くなるよう（高い偏波間アイソレーションとなるよう）、調整装置２００により予め調整される。

【0060】

制御部２２０は、偏波間結合量を低くすることができる相対角となるよう、給電点１１１及び給電点１７１の相対角θを調整する。図１７では、相対角が２１０又は３３０［度］となる付近で、偏波間結合量は低い。この場合、制御部２２０は、偏波間結合量を低減させるように、給電点１１１及び給電点１７１の相対角θを２１０又は３３０［度］となるまで、給電点１１１及び給電点１７１の相対角θを調整する。

【0061】

図１８には、周波数とＳパラメータ（リターンロス及び偏波間結合量）との関係例が示されている。ここで、横軸は周波数［ＧＨｚ］を示す。また、縦軸はＳパラメータ［ｄＢ］を示す。横軸に示された周波数帯域では、偏波間結合量は約−３５［ｄＢ］であり、高い偏波間アイソレーションが得られる。

【0062】

以上のように、角筒状パッチアンテナ１７０及び角筒状導体４００は、角状の断面形状を有する。ここで、予め調整された相対角θは、例えば、２１０又は３３０［度］でもよい。
これにより、アンテナ装置１０３ａ及び１０３ｂは、偏波間結合量が低い細径のアンテナ装置となる。

【0063】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【0064】

なお、以上に説明した調整装置を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【符号の説明】

【0065】

１００…アンテナ装置、１０１…アンテナ装置、１０２ａ及び１０２ｂ…アンテナ装置、１０３ａ及び１０３ｂ…アンテナ装置、１１０…ヘイローアンテナ、１１１…給電点、１２０…円筒状パッチアンテナ、１２１…給電点、１３０…円弧筒状パッチアンテナ、１４０…無給電ヘイローアンテナ、１６０…円筒状無給電パッチアンテナ、１７０…角筒状パッチアンテナ、１７１…給電点、２００…調整装置、２１０…検出部、２２０…制御部、３００…円筒状導体、４００…角筒状導体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】