特許 5794688 開口面共用アレーアンテナ及び適応指向性受信装置

(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】5794688

(24)【登録日】2015年8月21日

(45)【発行日】2015年10月14日

(54)【発明の名称】開口面共用アレーアンテナ及び適応指向性受信装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 21/12 20060101AFI20150928BHJP

   H01Q 3/26 20060101ALI20150928BHJP

   H01Q 1/32 20060101ALI20150928BHJP

   H04B 7/10 20060101ALI20150928BHJP

   H01Q 21/30 20060101ALI20150928BHJP

【ＦＩ】

   H01Q21/12

   H01Q3/26 Z

   H01Q1/32 A

   H04B7/10 A

   H01Q21/30

【請求項の数】15

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2011-189359(P2011-189359)

(22)【出願日】2011年8月31日

(65)【公開番号】特開2013-51603(P2013-51603A)

(43)【公開日】2013年3月14日

【審査請求日】2014年8月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】304023318

【氏名又は名称】国立大学法人静岡大学

(74)【代理人】

【識別番号】100108914

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 壯兵衞

(72)【発明者】

【氏名】桑原 義彦

【審査官】 佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０２６９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０９３０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２１５１１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１１８４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００８０４６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 ヌルサリザ アブドラ 他，リアデフォッガを用いた簡易アダプティブアンテナの試作評価，電子情報通信学会技術研究報告，２０１１年 ２月 ２日，pp.37-42，A.P2010-167

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ １／３２

Ｈ０１Ｑ ３／００− ３／４６

Ｈ０１Ｑ ２１／００− ２５／０４

Ｈ０４Ｂ ７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに離間して、平行に配置された第１及び第２の端部ストライプと、
ｍを正の整数として、前記第１及び第２の端部ストライプのそれぞれに、それぞれの両側の端部を接続し、互いに平行に設けられた第１〜第ｍ番目のｍ本の主グリッド線と、
前記主グリッド線の長手方向に直交する方向を長手方向として、前記主グリッド線のすべてに交わるように平行に設けられた４本の補助グリッド線
とを有した矩形の格子状の共有アンテナ開口面を備え、前記４本の補助グリッド線を前記第１の端部ストライプ側から順に第１，第２，第３及び第４の補助グリッド線とし、前記第ｍ番目の主グリッド線と前記第１の補助グリッド線との交点を第１の給電点、前記第ｍ番目の主グリッド線と前記第３の補助グリッド線との交点を第２の給電点、前記第１番目の主グリッド線と前記第４の補助グリッド線との交点を第３の給電点、前記第１番目の主グリッド線と前記第２の補助グリッド線との交点を第４の給電点と選定し、前記第１〜第４の給電点により、前記共有アンテナ開口面に４つの電磁波的に独立した仮想アンテナを配列したことを特徴とする開口面共用アレーアンテナ。

【請求項2】

前記第２の給電点から前記第１，第３及び第４の給電点までの距離が、誤差±１０％の範囲で互いに等しく、前記第４の給電点から前記第１，第２及び第３の給電点までの距離が、誤差±１０％の範囲で互いに等しいことを特徴とする請求項２に記載の開口面共用アレーアンテナ。

【請求項3】

前記共有アンテナ開口面が受信する無線信号の搬送波の波長をλとして、前記第２の給電点から前記第１，第３及び第４の給電点までの距離、及び前記第４の給電点から前記第１，第２及び第３の給電点までの距離がそれぞれ、０．１λ〜０．５λの範囲の値であることを特徴とする請求項２に記載の開口面共用アレーアンテナ。

【請求項4】

前記第１，第２，第３及び第４の給電点が、平行四辺形のそれぞれの頂点を構成することを特徴とする請求項１又は２に記載の開口面共用アレーアンテナ。

【請求項5】

前記平行四辺形の各辺の長さが、誤差±１０％の範囲で互いに等しいことを特徴とする請求項４に記載の開口面共用アレーアンテナ。

【請求項6】

前記共有アンテナ開口面が受信する無線信号の搬送波の波長をλとして、前記平行四辺形の各辺の長さが、０．１λ〜０．５λの範囲の値であることを特徴とする請求項４又は５に記載の開口面共用アレーアンテナ。

【請求項7】

前記共有アンテナ開口面が自動車のリアデフォッガを用いて構成され、前記自動車に搭載されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の開口面共用アレーアンテナ。

【請求項8】

互いに離間して、平行に配置された第１及び第２の端部ストライプ、ｍを正の整数として、前記第１及び第２の端部ストライプのそれぞれに、それぞれの両側の端部を接続し、互いに平行に設けられた第１〜第ｍ番目のｍ本の主グリッド線、前記主グリッド線の長手方向に直交する方向を長手方向として、前記主グリッド線のすべてに交わるように平行に設けられた４本の補助グリッド線とを有した矩形の格子状の共有アンテナ開口面を備える開口面共用アレーアンテナと、
前記４本の補助グリッド線を前記第１の端部ストライプ側から順に第１，第２，第３及び第４の補助グリッド線とし、前記第ｍ番目の主グリッド線と前記第１の補助グリッド線との交点を無線信号を空中から捉える活性素子の給電点と選定し、該活性素子の給電点に接続されたベースバンド信号生成部と、
前記第ｍ番目の主グリッド線と前記第３の補助グリッド線との交点、前記第１番目の主グリッド線と前記第４の補助グリッド線との交点及び前記第１番目の主グリッド線と前記第２の補助グリッド線との交点を、それぞれ第１、第２及び第３のパラサイト素子の給電点と選定し、該第１、第２及び第３のパラサイト素子の給電点にそれぞれ接続された第１、第２及び第３の可変リアクタンス回路と、
前記ベースバンド信号生成部の出力する目的関数を用いて、前記第１、第２及び第３の可変リアクタンス回路の接地リアクタンス値を調整するリアクタンス適応制御回路
とを備え、前記第１、第２及び第３のパラサイト素子の接地リアクタンスをそれぞれ制御することにより、前記活性素子と前記第１、第２及び第３のパラサイト素子からなるアレーアンテナの指向性を制御しながら、前記無線信号を復調することを特徴とする適応指向性受信装置。

【請求項9】

前記第ｍ番目の主グリッド線と前記第１の補助グリッド線との交点を第１の給電点、前記第ｍ番目の主グリッド線と前記第３の補助グリッド線との交点を第２の給電点、前記第１番目の主グリッド線と前記第４の補助グリッド線との交点を第３の給電点、前記第１番目の主グリッド線と前記第２の補助グリッド線との交点を第４の給電点としたとき、前記第２の給電点から前記第１，第３及び第４の給電点までの距離が、誤差±１０％の範囲で互いに等しく、前記第４の給電点から前記第１，第２及び第３の給電点までの距離が、誤差±１０％の範囲で互いに等しいことを特徴とする請求項８に記載の適応指向性受信装置。

【請求項10】

前記無線信号の搬送波の波長をλとして、前記第２の給電点から前記第１，第３及び第４の給電点までの距離、及び前記第４の給電点から前記第１，第２及び第３の給電点までの距離がそれぞれ、０．１λ〜０．５λの範囲の値であることを特徴とする請求項９に記載の適応指向性受信装置。

【請求項11】

前記第ｍ番目の主グリッド線と前記第１の補助グリッド線との交点を第１の給電点、前記第ｍ番目の主グリッド線と前記第３の補助グリッド線との交点を第２の給電点、前記第１番目の主グリッド線と前記第４の補助グリッド線との交点を第３の給電点、前記第１番目の主グリッド線と前記第２の補助グリッド線との交点を第４の給電点とし、該第１，第２，第３及び第４の給電点が、平行四辺形のそれぞれの頂点を構成することを特徴とする請求項８に記載の適応指向性受信装置。

【請求項12】

前記平行四辺形の各辺の長さが、誤差±１０％の範囲で互いに等しいことを特徴とする請求項１１に記載の適応指向性受信装置。

【請求項13】

前記無線信号の搬送波の波長をλとして、前記平行四辺形の各辺の長さが、０．１λ〜０．５λの範囲の値であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の適応指向性受信装置。

【請求項14】

前記リアクタンス適応制御回路は、前記目的関数を相関係数としたシンプレックス法をによって、前記目的関数が最適値になる条件を探索することを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の適応指向性受信装置。

【請求項15】

前記共有アンテナ開口面が自動車のリアデフォッガを用いて構成され、前記自動車に搭載されることを特徴とする請求項８〜１４のいずれか１項に記載の適応指向性受信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、新規なアレーアンテナの構造の提案に係り、特にＶＨＦ帯以上の高周波帯での移動通信において高い信号対干渉除去比（ＳＩＲ）が得られるアダプティブ・アレーアンテナ等に使用可能な新規なアレーアンテナの構造、この新規なアレーアンテナを用いた適応指向性受信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

陸上移動通信では、受信信号はフェージングやマルチパスにより通信品質が劣化する。アダプティブ・アレーアンテナはその問題を解決する有効な手段である。一般のアダプティブ・アレーアンテナでは、複数のアンテナとアンテナ毎に設けられた受信機によって構成され、ベースバンドで適応指向性を形成するので、多数の受信機が必要となり、経済面と消費電力で不利である。このため、受信機が１台のみで構成されるアダプティブ・アレーアンテナとして電子走査導波器（ＥＳＰＡＲアンテナ）が提案されている（特許文献１参照。）

【0003】

地上統合ディジタル放送サービス（ＩＳＤＢ−Ｔ）方式から派生した携帯端末向け放送方式であるモバイルマルチメディア放送（ＩＳＤＢ−Ｔｍｍ）は、ＶＨＦ帯の１４．５ＭＨｚ幅（２０７．５Ｍ〜２２２ＭＨｚ）で、ＩＳＤＢ−Ｔと同じ４２９ｋＨｚ幅のセグメントを使って放送サービスを実現する。ＩＳＤＢ−Ｔｍｍの放送波は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調を用いており、移動体で品質よく受信するためには、ダイバーシチアンテナやアダプティブ・アレーアンテナが有効である。

【0004】

又、ＩＳＤＢ−Ｔをベースとしたデジタルラジオの規格であるＩＳＤＢ−ＴＳＢ（Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial
for Sound Broadcasting）も、ＩＳＤＢ−Ｔと同様に，マルチパス妨害対策のため，多重方式にＯＦＤＭ変調を用いている。ＩＳＤＢ−Ｔｍｍが２０７．５〜２２２ＭＨｚの周波数帯（Ｖ−ＨＩＧＨ）に適合した方式であるのに対し、ＩＳＤＢ−ＴＳＢは、９０〜１０８ＭＨｚの周波数帯（Ｖ−ＬＯＷ）に適合した方式であり、ＩＳＤＢ−ＴＳＢの周波数はＩＳＤＢ−Ｔｍｍの１／２に近い低い帯域である。地上波放送は衛星放送と異なり，ビルなどの建物からの反射によって生じるマルチパス（遅延波）妨害が発生する。このマルチパス妨害とは，アナログ放送におけるゴースト妨害である。ＯＦＤＭは信号の劣化させずに復調できるため，マルチパス妨害に強いという特徴がある。そのため，主波以外をマルチパスとして取り扱うことにより，エリアが隣接する場所において，同一周波数による再送中継が可能な単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）方式が可能となり，周波数を有効利用することができる。

【0005】

しかしながら、ＶＨＦ帯のダイバーシチアンテナやアダプティブ・アレーアンテナでは、それぞれのアンテナ素子の物理長が大きいので、複数のアンテナ素子を自動車や情報端末へ実装することは困難である。例えば、ＦＭ帯で半径０．２λの円形アレーのＥＳＰＡＲアンテナを構成する場合、アレー半径は０．７２ｍ、モノポールの長さは０．９ｍで、体積は１．５ｍ^３となるので、自動車や情報端末にＶＨＦ帯のアダプティブ・アレーアンテナを実装することは、アンテナ素子の物理長に鑑み、困難である。又、ＥＳＰＡＲアンテナには、適応指向性形成にブラインドアルゴリズムを使用しており、演算量が多く移動通信環境での使用に適さない、など移動体通信に適用するには困難であるという課題もある。

【0006】

このような事情に鑑み、本発明者らのグループは、既に、車両（自動車）のリアデフォッガをアンテナ開口とし、これに複数のポートを設けることによって、アレーアンテナとして動作させ、ＥＳＰＡＲアンテナのコンセプトを適用することによって１チャネルの受信系統で適応指向性を形成する車両（自動車）用のＶＨＦ帯のアダプティブアンテナが広帯域性を持つことを計算機シミュレーションによって提案している（非特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００３−１４２９２６号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】ヌルサリザ・アブドラ他１名、「リアデフォッガを使用した開口共有ＦＭアダプティブアンテナＥＳＰＥＲアンテナへの適用」、電子情報通信学会技術研究報告、第ＡＰ２００９−１８９巻，２０１０年、ｐ．２９−３４

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、非特許文献１に記載された技術は、シングルバンドの受信系統のアダプティブアンテナを、計算機シミュレーション及び実験によって検証しているに過ぎず、マルチバンド用の開口共有アレーアンテナについて適用可能か否かは検討されていない。

【0010】

本発明は、小型且つ簡単な構造で、マルチバンドに適用可能なアレーアンテナ及びこのアレーアンテを用いた適応指向性受信装置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】

【0011】

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、(a)互いに離間して、平行に配置された第１及び第２の端部ストライプと、(b)ｍを５以上の正の整数として、第１及び第２の端部ストライプのそれぞれに、それぞれの両側の端部を接続し、互いに平行に設けられた第１〜第ｍ番目のｍ本の主グリッド線と、(c)主グリッド線の長手方向に直交する方向を長手方向として、主グリッド線のすべてに交わるように平行に設けられた４本の補助グリッド線とを有した矩形の格子状の共有アンテナ開口面を備える開口面共用アレーアンテナであることを要旨とする。この第１の態様に係る開口面共用アレーアンテナにおいては、４本の補助グリッド線を第１の端部ストライプ側から順に第１，第２，第３及び第４の補助グリッド線とし、第ｍ番目の主グリッド線と第１の補助グリッド線との交点を第１の給電点、第ｍ番目の主グリッド線と第３の補助グリッド線との交点を第２の給電点、第１番目の主グリッド線と第４の補助グリッド線との交点を第３の給電点、第１番目の主グリッド線と第２の補助グリッド線との交点を第４の給電点と選定し、第１〜第４の給電点により、共有アンテナ開口面に４つの電磁波的に独立した仮想アンテナを配列したことを特徴とする。

【0012】

本発明の第２の態様は、第１の態様に係る開口面共用アレーアンテナを用いた適応指向性受信装置であることを要旨とする。即ち、本発明の第２の態様に係る適応指向性受信装置は、(a)互いに離間して、平行に配置された第１及び第２の端部ストライプ、ｍを正の整数として、第１及び第２の端部ストライプのそれぞれに、それぞれの両側の端部を接続し、互いに平行に設けられた第１〜第ｍ番目のｍ本の主グリッド線、主グリッド線の長手方向に直交する方向を長手方向として、主グリッド線のすべてに交わるように平行に設けられた４本の補助グリッド線とを有した矩形の格子状の共有アンテナ開口面を備える開口面共用アレーアンテナと、(b)４本の補助グリッド線を第１の端部ストライプ側から順に第１，第２，第３及び第４の補助グリッド線とし、第ｍ番目の主グリッド線と第１の補助グリッド線との交点を無線信号を空中から捉える活性素子の給電点と選定し、この活性素子の給電点に接続されたベースバンド信号生成部と、(c)第ｍ番目の主グリッド線と第３の補助グリッド線との交点、第１番目の主グリッド線と第４の補助グリッド線との交点及び第１番目の主グリッド線と第２の補助グリッド線との交点を、それぞれ第１、第２及び第３のパラサイト素子の給電点と選定し、この第１、第２及び第３のパラサイト素子の給電点にそれぞれ接続された第１、第２及び第３の可変リアクタンス回路と、(d)ベースバンド信号生成部の出力する目的関数を用いて、第１、第２及び第３の可変リアクタンス回路の接地リアクタンス値を調整するリアクタンス適応制御回路とを備える。この本発明の第２の態様に係る適応指向性受信装置においては、第１、第２及び第３のパラサイト素子の接地リアクタンスをそれぞれ制御することにより、活性素子と第１、第２及び第３のパラサイト素子からなるアレーアンテナの指向性を制御しながら、無線信号を復調することを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、小型且つ簡単な構造で、マルチバンドに適用可能なアレーアンテナ及びこのアレーアンテを用いた適応指向性受信装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に至るまでに検討した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナの構造の概略を説明する模式的平面図である。

【図2】図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナの構造の一部の詳細を拡大して説明する模式的平面図である。

【図3】図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナを適用する車両（自動車）のボディ、特に後部金属ボディと後部金属ボディに設けられたリアデフォッガの構造を説明する模式的な鳥瞰図である。

【図4】先行検討例と比較するための比較例（比較例１）に係る開口面共用アレーアンテナの構造の概略を説明する模式的平面図である。

【図5】先行検討例と比較するための他の比較例（比較例２）に係る開口面共用アレーアンテナの構造の概略を説明する模式的平面図である。

【図6】図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート（給電点）から見たＶＳＷＲの平均値の周波数依存性（実線）を、図４に示す比較例１に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート（給電点）から見たＶＳＷＲの平均値の周波数依存性（破線）及び図５に示す比較例２に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート（給電点）から見たＶＳＷＲの平均値の周波数依存性（一点鎖線）と比較して示す図である。

【図7】図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート間のポート間結合（ＣＢＰ）の平均値の周波数依存性（実線）を、図４に示す比較例１に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート間のポート間結合の平均値の周波数依存性（破線）及び図５に示す比較例２に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート間のポート間結合の平均値の周波数依存性（一点鎖線）と比較して示す図である。

【図8】図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート（給電点）から見た空間相関（ＳＣＣ）の平均値の周波数依存性（実線）を、図４に示す比較例１に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート（給電点）から見た空間相関の平均値の周波数依存性（破線）及び図５に示す比較例２に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート（給電点）から見た空間相関の平均値の周波数依存性（一点鎖線）と比較して示す図である。

【図9】図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナの第１のポートを活性素子の給電点とし、残りの３つのポートをパラサイト素子の給電点として、先行波と遅延波の入射方向を変化させ適応ビームを形成したときの７６０ＭＨｚ（一点鎖線）、８３０ＭＨｚ（破線）、９００ＭＨｚ（実線）における信号対干渉雑音比ＳＩＮＲの累積分布（ＣＣＤＦ）を示す図である。

【図10】図４に示した比較例１に係る開口面共用アレーアンテナの第１のポートを活性素子の給電点とし、残りの３つのポートをパラサイト素子の給電点として、先行波と遅延波の入射方向を変化させ適応ビームを形成したときの７６０ＭＨｚ（一点鎖線）、８３０ＭＨｚ（破線）、９００ＭＨｚ（実線）における信号対干渉雑音比ＳＩＮＲの累積分布（ＣＣＤＦ）を示す図である。

【図11】図５に示した比較例２に係る開口面共用アレーアンテナの第１のポートを活性素子の給電点とし、残りの３つのポートをパラサイト素子の給電点として、先行波と遅延波の入射方向を変化させ適応ビームを形成したときの７６０ＭＨｚ（一点鎖線）、８３０ＭＨｚ（破線）、９００ＭＨｚ（実線）における信号対干渉雑音比ＳＩＮＲの累積分布（ＣＣＤＦ）を示す図である。

【図12】本発明に至るまでに検討した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナを用いた適応指向性受信装置の構造の概略を説明する模式的なブロック図である。

【図13】図１２に示す先行検討例に係る適応指向性受信装置に用いるＯＦＤＭ信号の構造を説明する模式図である。

【図14】本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナの構造の概略を説明する模式的平面図である。

【図15】本発明の実施の形態と比較するための比較例（比較例３）に係る開口面共用アレーアンテナの構造の概略を説明する模式的平面図である。

【図16】本発明の実施の形態と比較するための他の比較例（比較例４）に係る開口面共用アレーアンテナの構造の概略を説明する模式的平面図である。

【図17】図１４に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート（給電点）から見たＶＳＷＲの平均値の周波数依存性（実線）を、図１５に示す比較例３に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート（給電点）から見たＶＳＷＲの平均値の周波数依存性（破線）及び図１６に示す比較例４に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート（給電点）から見たＶＳＷＲの平均値の周波数依存性（二点鎖線）と比較して示す図である。

【図18】図１４に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート間のポート間結合（ＣＢＰ）の平均値の周波数依存性（実線）を、図１５に示す比較例３に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート間のポート間結合の平均値の周波数依存性（破線）及び図１６に示す比較例４に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート間のポート間結合の平均値の周波数依存性（二点鎖線）と比較して示す図である。

【図19】図１４に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート（給電点）から見た空間相関（ＳＣＣ）の平均値の周波数依存性（実線）を、図１５に示す比較例３に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート（給電点）から見た空間相関の平均値の周波数依存性（破線）及び図１６に示す比較例４に係る開口面共用アレーアンテナの各ポート（給電点）から見た空間相関の平均値の周波数依存性（二点鎖線）と比較して示す図である。

【図20】図１４に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナの第１のポートを活性素子の給電点とし、残りの３つのポートをパラサイト素子の給電点として、先行波と遅延波の入射方向を変化させ適応ビームを形成したときの９００ＭＨｚ（実線）、１０００ＭＨｚ（破線）、１０８０ＭＨｚ（一点鎖線）、２０７５ＭＨｚ（二点鎖線）、２１００ＭＨｚ（点線）、２２００ＭＨｚ（太い実線；２重線）における信号対干渉雑音比ＳＩＮＲの累積分布（ＣＣＤＦ）を示す図である。

【図21】図１６に示した比較例４に係る開口面共用アレーアンテナの第１のポートを活性素子の給電点とし、残りの３つのポートをパラサイト素子の給電点として、先行波と遅延波の入射方向を変化させ適応ビームを形成したときの９００ＭＨｚ（実線）、１０００ＭＨｚ（破線）、１０８０ＭＨｚ（一点鎖線）、２０７５ＭＨｚ（二点鎖線）、２１００ＭＨｚ（点線）、２２００ＭＨｚ（太い実線；２重線）における信号対干渉雑音比ＳＩＮＲの累積分布（ＣＣＤＦ）を示す図である。

【図22】図１５に示した比較例３に係る開口面共用アレーアンテナの第１のポートを活性素子の給電点とし、残りの３つのポートをパラサイト素子の給電点として、先行波と遅延波の入射方向を変化させ適応ビームを形成したときの９００ＭＨｚ（実線）、１０００ＭＨｚ（破線）、１０８０ＭＨｚ（一点鎖線）、２０７５ＭＨｚ（二点鎖線）、２１００ＭＨｚ（点線）、２２００ＭＨｚ（太い実線；２重線）における信号対干渉雑音比ＳＩＮＲの累積分布（ＣＣＤＦ）を示す図である。

【図23】本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナを用いた適応指向性受信装置の構造の概略を説明する模式的なブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１〜１３を参照して、既にその一部内容を非特許文献１において報告したシングルバンド用に検討した開口面共用アレーアンテナを、本発明に至るまでの先行検討例として説明し、その後、図１４〜２３を参照して、本発明の実施の形態に係るダブルバンド用の開口面共用アレーアンテナと、このダブルバンド用の開口面共用アレーアンテナを用いた適応指向性受信装置を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各平面寸法間の比率等は現実のものとは異なるものが含まれることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

【0016】

（先行検討例）
本発明に至るまでの先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナは２１_sは、非特許文献１の図２において既に開示された構造にほぼ対応するが、図１に示すように、互いに離間して、平行に配置された第１の端部ストライプＧ_pp1及び第２の端部ストライプＧ_pp2と、第１の端部ストライプＧ_pp1及び第２の端部ストライプＧ_pp2のそれぞれに、それぞれの両側の端部を接続し、互いに平行に設けられた第１番の主グリッド線Ｇ_h1，第２番の主グリッド線Ｇ_h2，第３番の主グリッド線Ｇ_h3，…，第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_hm（ｍ＝１７）と、第１番〜第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_h1，Ｇ_h2，Ｇ_h3，…，Ｇ_hmの長手方向に直交する方向を長手方向として、主グリッド線Ｇ_h1，Ｇ_h2，Ｇ_h3，…，Ｇ_hmのすべてに交わるように平行に設けられた２本の補助グリッド線Ｇ_v11，Ｇ_v12とを有した矩形の格子状の共有アンテナ開口面を備える。

【0017】

２本の補助グリッド線Ｇ_v11，Ｇ_v12を、第１の端部ストライプＧ_pp1側から順に、第１の補助グリッド線Ｇ_v11，第２の補助グリッド線Ｇ_v12と定義し、図１に示すように、第１の端部ストライプＧ_pp1側の第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_hmの端部を第１の給電点Ｐ₁、第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_hmと第２の補助グリッド線Ｇ_v12との交点を第２の給電点Ｐ₂、第２の端部ストライプＧ_pp2側の第１番目の主グリッド線の端部を第３の給電点Ｐ₃、第１番目の主グリッド線と第１の補助グリッド線Ｇ_ｖ11との交点を第４の給電点Ｐ₄と選定し、第１〜第４の給電点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄により、共有アンテナ開口面に４つの電磁波的に独立した仮想アンテナを配列してシングルバンド用の４素子アンテナアレーを構成している。

【0018】

先行検討例では１／１０のスケールモデルで実験を行うため、電磁解析シミュレータＩＥ３Ｄによる計算機シミュレーションも１／１０に縮尺したスケールとしている。このため、図１において、横幅ａ＝１１０ｍｍ、高さｂ＝４８ｍｍ、第１の端部ストライプＧ_pp1及び第２の端部ストライプＧ_pp2の水平方向に測った幅ｄ₁₁＝５ｍｍ、第１の補助グリッド線Ｇ_v11と第２の補助グリッド線Ｇ_v12との間の水平方向に測った距離ｄ₁₂＝１８ｍｍ、第２の補助グリッド線Ｇ_v12と第２の端部ストライプＧ_pp2との間の水平方向に測った距離ｄ₁₃＝４０．５ｍｍである。日本のＦＭラジオの周波数帯域は７６−９０ＭＨｚで、図１に示した１／１０スケールモデルでの帯域は７６０−９００ＭＨｚとなる。車両（自動車）のアンテナの性能はボディの影響を強く受けるので、先行検討例でもアンテナを図３に示すような車両（自動車）のボディ３３，３２に実装した状態で、先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sを評価する。

【0019】

図３に示すような車両（自動車）のリアデフォッガの構造を考慮して、先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナは２１_sは、図２に示す１／１０スケールモデルでは、幅０．５ｍｍ、厚さ４０μｍのｍ本（先行検討例においては、ｍ＝１７本）の主グリッド線Ｇ_h1，Ｇ_h2，Ｇ_h3，…，Ｇ_hmが２．５ｍｍ間隔（両端は１．２５ｍｍ間隔）で第１の方向（例えば水平方向）に沿って平行に比誘電率７の厚さ０．５ｍｍのガラスに貼られている。この開口面共用アレーアンテナ２１_sを図３のような後部金属ボディ３２の窓部に装着する。

【0020】

先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sが、４つの電磁波的に独立した仮想アンテナとして機能し、４素子アレーアンテナとして実現するためのキーとなるパラメータは、仮想アンテナ間の空間相関（ＳＣＣ）である。空間相関（ＳＣＣ）は複数のアンテナの ３次元複素指向性の類似度を表す性能指標で、低いほどダイバーシチ利得が大きくなる。空間相関ρ_ｅは、次の式（１）で表される。

【数1】

……（１）

ここで、Ａ_１（θ、φ）とＡ_２（θ、φ）は２つのアンテナの複素指向性で、Ａ_１^＊（θ、φ）は、Ａ_１（θ、φ）の複素共役を表し、Ａ_２^＊（θ、φ）は、Ａ_２（θ、φ）の複素共役を表す。先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sの性能を評価するため、ＶＳＷＲ、ポート間結合（ＣＢＰ）及び空間相関（ＳＣＣ）を電磁解析シミュレータＩＥ３Ｄにより解析し、図４に示す比較例１に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ａ及び図５に示す比較例２に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ｂの２つの比較例と比較し、比較結果をそれぞれ図６，図７及び図８に示した。

【0021】

実際には、ポートＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄の位置の組み合わせについて１００通り以上のケースを検討したのであるが、便宜上、図４及び図５に示す比較例の構造のみについて説明し、先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sの性能と比較する。例えば、図示を省略しているが、図１に示すような、共有アンテナ開口面のほぼ中央にある２本の補助グリッド線（垂直グリッド線）Ｇ_v11，Ｇ_v12がある場合とない場合についても比較しているが、ｆ＝８３０ＭＨｚでポート間結合（ＣＢＰ）、空間相関（ＳＣＣ）を計算した結果では、２本の補助グリッド線（垂直グリッド線）Ｇ_v11，Ｇ_v12を設けることにより、ポート間結合（ＣＢＰ）が増し、空間相関（ＳＣＣ）が下がることが確認されている。

【0022】

図４に示す比較例１に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ａも、１／１０のスケールモデルの構造であり、横幅ａ＝１１０ｍｍ、高さｂ＝４８ｍｍ、第１の端部ストライプＧ_pp1及び第２の端部ストライプＧ_pp2の水平方向に測った幅ｄ₂₁＝５ｍｍである点では、図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sと同様である。但し、図４に示す比較例１に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ａでは、第１の補助グリッド線Ｇ_v21と第２の補助グリッド線Ｇ_v22との間の水平方向に測った距離ｄ₂₂＝４３ｍｍであり、図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sの第１の補助グリッド線Ｇ_v11と第２の補助グリッド線Ｇ_v12との間の水平方向に測った距離ｄ₁₂よりも広い。このため、逆に、第２の補助グリッド線Ｇ_v22と第２の端部ストライプＧ_pp2との間の水平方向に測った距離ｄ₂₃＝２８ｍｍとなり、図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sの第２の補助グリッド線Ｇ_v12と第２の端部ストライプＧ_pp2との間の水平方向に測った距離ｄ₁₃より狭い。

【0023】

図４に示す比較例１に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ａにおいても、図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sと同様に、第１の端部ストライプＧ_pp1側の第１７番目の主グリッド線Ｇ_hmの端部を第１の給電点Ｐ₁、第１７番目の主グリッド線Ｇ_hmと第２の補助グリッド線Ｇ_v22との交点を第２の給電点Ｐ₂、第２の端部ストライプＧ_pp2側の第１番目の主グリッド線の端部を第３の給電点Ｐ₃、第１番目の主グリッド線と第１の補助グリッド線Ｇv2１との交点を第４の給電点Ｐ₄と選定し、第１〜第４の給電点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄により、共有アンテナ開口面に４つの仮想アンテナを配列してシングルバンド用の４素子アンテナアレーを構成することを意図している。

【0024】

図５に示す比較例２に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ａも、１／１０のスケールモデルの構造であり、横幅ａ＝１１０ｍｍ、高さｂ＝４８ｍｍ、第１の端部ストライプＧ_pp1及び第２の端部ストライプＧ_pp2の水平方向に測った幅ｄ₂₁＝５ｍｍである点では、図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sと同様である。しかし、図５に示す比較例２に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ａでは、中央に１本の補助グリッド線Ｇ_v31しかない点が、図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sとは異なる。図５において、第１の端部ストライプＧ_pp1と補助グリッド線Ｇ_v31との間の距離ｄ32＝４９．７５ｍｍであり、補助グリッド線Ｇ_v31と第２の端部ストライプＧ_pp2との間の距離ｄ33＝ｄ32＝４９．７５ｍｍである。

【0025】

このため、図５に示す比較例２に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ａにおいては、中央の１本の補助グリッド線Ｇ_v31は４つの給電点のうちのいずれの基準点にもなっていない。即ち、図５に示す比較例２に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ａでは、第１の端部ストライプＧ_pp1側の第１７番目の主グリッド線Ｇ_hmの端部を第１の給電点Ｐ₁、第２の端部ストライプＧ_pp2側の第１番目の主グリッド線の端部を第３の給電点Ｐ₃としている点は、図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sと同様であるが、第１７番目の主グリッド線Ｇ_hm上の補助グリッド線Ｇ_v31と第２の端部ストライプＧ_pp2との間の中間点を第２の給電点Ｐ₂、第１番目の主グリッド線Ｇ_h1上の第１の端部ストライプＧ_pp1と補助グリッド線Ｇ_v31との間の中間点を第４の給電点Ｐ₄と選定している。そして、第１〜第４の給電点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄により、共有アンテナ開口面に４つの仮想アンテナを配列してシングルバンド用の４素子アンテナアレーを構成することを意図している。

【0026】

図６に示すＶＳＷＲ、図７に示すポート間結合（ＣＢＰ）、及び図８に示す空間相関（ＳＣＣ）において、本発明に至るまでの先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sの特性を実線で、図４に示す比較例１に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ａの特性を破線で、図５に示す比較例２に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ｂの特性を一点鎖線で示している。図６では４つのポート（給電点）Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄から見たＶＳＷＲの平均値を示している。図６に示すとおり、７６０−９００ＭＨｚの帯域において、ＶＳＷＲは図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_s及び図４に示す比較例１に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ａの特性が優れているが、図５に示す比較例２に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ｂの特性が劣ることが分かる。

【0027】

図７では、第１のポートＰ₁と第２のポートＰ₂との結合係数ＣＢＰ₁₂、第２のポートＰ₂と第３のポートＰ₃との結合係数ＣＢＰ₂₃、第３のポートＰ₃と第４のポートＰ₄との結合係数ＣＢＰ₃₄、第４のポートＰ₄と第１のポートＰ₁との結合係数ＣＢＰ₄₁、第１のポートＰ₁と第３のポートＰ₃との結合係数ＣＢＰ₁₃及び第２のポートＰ₂と第４のポートＰ₄との結合係数ＣＢＰ₂₄の平均値を示している。図７に示すとおり、７６０−９００ＭＨｚの帯域において、ポート間結合（ＣＢＰ）も図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_s（実線）及び図４に示す比較例１に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ａ（破線）の特性が優れているが、図５に示す比較例２に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ｂ（一点鎖線）の特性が劣ることが分かる。

【0028】

図８では、第１のポートＰ₁を給電点とする第１の仮想アンテナＡ₁（θ、φ）と第２のポートＰ₂を給電点とする第２の仮想アンテナＡ₂（θ、φ）との空間相関ＳＣＣ₁₂、第２の仮想アンテナＡ₂（θ、φ）と 第３のポートＰ₃を給電点とする第３の仮想アンテナＡ₃（θ、φ）との空間相関ＳＣＣ₂₃、第３の仮想アンテナＡ₃（θ、φ）と 第４のポートＰ₄を給電点とする第４の仮想アンテナＡ₄（θ、φ）との空間相関ＳＣＣ₃₄、第４の仮想アンテナＡ₄（θ、φ）と 第１の仮想アンテナＡ₁（θ、φ）との空間相関ＳＣＣ₄₁、第１の仮想アンテナＡ₁（θ、φ）と第３の仮想アンテナＡ₃（θ、φ）との空間相関ＳＣＣ₁₃、及び第２の仮想アンテナＡ₂（θ、φ）と 第４の仮想アンテナＡ₄（θ、φ）との空間相関ＳＣＣ₂₄の平均値を示している。図８に示すとおり、７６０−９００ＭＨｚの帯域において、空間相関（ＳＣＣ）は、図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_s（実線）及び図５に示す比較例２に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ｂ（一点鎖線）の特性が優れているが、図４に示す比較例１に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ａ（破線）の特性が劣ることが分かる。

【0029】

このように、図４及び図５に示した構造を含む１００通り以上のケースの検討結果から、図１に示すような、共有アンテナ開口面のほぼ中央に２本の補助グリッド線（垂直グリッド線）Ｇ_v11，Ｇ_v12を設けて、第１の端部ストライプＧ_pp1側の第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_hmの端部を第１の給電点Ｐ₁、第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_hmと第２の補助グリッド線Ｇ_v12との交点を第２の給電点Ｐ₂、第２の端部ストライプＧ_pp2側の第１番目の主グリッド線の端部を第３の給電点Ｐ₃、第１番目の主グリッド線と第１の補助グリッド線Ｇ_ｖ11との交点を第４の給電点Ｐ₄と選定した場合が、ＶＳＷＲ、ポート間結合（ＣＢＰ）及び空間相関（ＳＣＣ）のいずれもが、７６０−９００ＭＨｚの帯域において、シングルバンド用の４素子アンテナアレーとして最も優れているという知見が得られた。

【0030】

なお、車両（自動車）のリアデフォッガは抵抗体であり、高い抵抗率の影響が懸念される。一般に、車両（自動車）のデフォッガの消費電力は２００Ｗである。ｍ＝１７本の主グリッド線Ｇ_h1，Ｇ_h2，Ｇ_h3，…，Ｇ_hmがある場合、１本あたりの消費電力は１２Ｗで、車両（自動車）の電圧は１２Ｖなので、金属グリッド線の抵抗は１２ｏｈｍ・ｍである。車両（自動車）の金属グリッド線の断面は幅１ｍｍ、厚さ４０μｍで、断面積は４×１０^-8（ｍ^２）である。したがって抵抗率は１２（ｏｈｍ）×４×１０^-8（ｍ^２）＝４．８×１０^−７ｏｈｍ・ｍとなる。

【0031】

先行検討例では１／１０のスケールモデルで検討しているが、抵抗率は４．８×１０^−７（ｏｈｍ・ｍ ）×１０×０．５＝２．４×１０^−６ｏｈｍ・ｍと設定して、先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sの各ポート（給電点）Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄のＶＳＷＲ、ポート間結合、空間相関を電磁解析シミュレータＩＥ３Ｄによる計算機シミュレーションで評価した結果、抵抗による変動は少ないという知見が得られた。

【0032】

図１２に示すように、先行検討例に係る適応指向性受信装置は、先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sの周囲に設けられた４つのポート（給電点）Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄のうちのひとつである第１のポートＰ₁を活性素子の給電点とし、残りの３つのポートＰ₂，Ｐ₃，Ｐ₄がパラサイト素子とする４素子アダプティブ・アレーアンテナを備える。ここで、「活性素子」とは、空中から捉えた無線信号を受信装置側に出力する励振素子（給電素子）であり、第１のポートＰ₁からアンテナ出力が得られる。

【0033】

第１のポートＰ₁を給電点とする活性素子には、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を備えるベースバンド信号生成部２４が接続され、活性素子からベースバンド信号生成部２４のＲＦフロントエンド部に、空中から捉えた無線信号が出力される。ベースバンド信号生成部２４に備えられた演算処理回路（ＤＳＰ）は、ベースバンド信号生成部２４で生成されたベースバンド信号を処理する。なお、ＤＳＰは、必ずしもベースバンド信号生成部２４に内蔵されている必要はなく、物理的構成としては、ベースバンド信号生成部２４の外部に接続されていてもよい。

【0034】

「パラサイト素子」とは、空中からの無線信号に直接寄与しない非励振素子の意味であり、第２のポートＰ₂を給電点とする第１のパラサイト素子には、例えば、第１インダクタと可変容量ダイオードの直列回路が接続され、第１インダクタと可変容量ダイオードの接続点に一方の端子を接続するように、可変容量ダイオードと第２インダクタとが並列接続されて第１の可変リアクタンス回路２２ａを構成している。第１の可変リアクタンス回路２２ａは、リアクタンス適応制御回路２３を介して、ベースバンド信号生成部２４のＤＳＰに接続されている。

【0035】

同様に、第３のポートＰ₃を給電点とする第２のパラサイト素子には、第１インダクタと可変容量ダイオードの直列回路が接続され、第１インダクタと可変容量ダイオードの接続点に一方の端子を接続するように、可変容量ダイオードと第２インダクタとが並列接続されて第２の可変リアクタンス回路２２ｂを構成している。第２の可変リアクタンス回路２２ｂは、リアクタンス適応制御回路２３を介して、ベースバンド信号生成部２４のＤＳＰに接続されている。同様に、第４のポートＰ₄を給電点とする第３のパラサイト素子には、第１インダクタと可変容量ダイオードの直列回路が接続され、第１インダクタと可変容量ダイオードの接続点に一方の端子を接続するように、可変容量ダイオードと第２インダクタとが並列接続されて第２の可変リアクタンス回路２２ｂを構成している。第２の可変リアクタンス回路２２ｂは、リアクタンス適応制御回路２３を介して、ベースバンド信号生成部２４のＤＳＰに接続されている。

【0036】

第１のポートＰ₁を給電点とする活性素子、第２のポートＰ₂を給電点とする第１のパラサイト素子、第３のポートＰ₃を給電点とする第２のパラサイト素子及び第４のポートＰ₄を給電点とする第３のパラサイト素子は、同一の格子状の面である開口面の周囲に設けられた４つのポートＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄を給電点としているので、物理的なハードウェア構成としては電気的に短絡され、空間的に分離されていないが、図８に示したとおり、高周波の電磁波的には４つの独立したアンテナとして機能することが可能である。

【0037】

先行検討例に係る適応指向性受信装置では、図１３（ａ）に示すように、入射信号としてＯＦＤＭ信号を用いている。ＯＦＤＭ信号の各シンボル区間の先頭にはガード区間ＨＧＩが設けられている。ガード区間ＨＧＩは各シンボル区間の尾部のコピー元区間ＴＧＩの波形をダミー信号としてそのまま巡回的にコピーしたものである。ガード区間ＨＧＩ、ガード区間ＨＧＩに続くデータ区間、データ区間に続くコピー元区間ＴＧＩとで、各シンボル区間が構成されている。図１３（ａ）に示す主波に対し、図１３（ｂ）のようにガード区間ＨＧＩだけ遅れた遅延波が受信されると、ＯＦＤＭ信号の誤り率は急激に劣化する。遅延波が重畳して受信されるとガード区間ＨＧＩとコピー元区間ＴＧＩの相関係数は小さくなる。

【0038】

図１２に示すベースバンド信号生成部２４のＤＳＰは、第１のポートＰ₁を給電点とする活性素子のアンテナ出力を用いて、図１３に示すＯＦＤＭ信号の各シンボル区間毎にガード区間ＨＧＩとコピー元区間ＴＧＩのとの複素相関係数を計算し、リアクタンス適応制御回路２３は、ガード区間ＨＧＩとコピー元区間ＴＧＩの複素相関係数が大きくなるように、それぞれの可変リアクタンス回路２２ａ，２２ｂ，２２ｃを制御する。リアクタンス適応制御回路２３の制御には、例えば、目的関数を相関係数としたシンプレックス法を使用すればよい。

【0039】

計算機シミュレーションでは、２つの同一振幅のＯＦＤＭ信号（遅延波と主波）を水平面でランダムな２方向から入射させる。１００パターンの到来角組み合わせについて信号対干渉雑音比ＳＩＮＲの累積分布（ＣＣＤＦ）を計算した。到来波の垂直面の入射角は、本発明者らが実施したフィールドテストで得た平均値の０．４８°を用いた。図１３（ｂ）に示すように、遅延波は図１３（ａ）に示す主波に対しガード区間ＨＧＩだけ遅れている。

【0040】

なお、図１２に示す構成において、ポートＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄のうち、どのポートを給電点する活性素子として選択してアンテナ出力を出力とし、どのポートを給電点するパラサイト素子として、パラサイト素子に可変リアクタンス回路を接続すべきかについては、金属グリッド線の材質を銅として、周波数は８３０ＭＨｚにおける信号対干渉雑音比ＳＩＮＲの累積分布（ＣＣＤＦ）を測定して、第１のポートＰ₁を活性素子の給電点とし、他のポートＰ₂，Ｐ₃，Ｐ₄をパラサイト素子として可変リアクタンス回路２２ａ，２２ｂ，２２ｃを接続する場合が最も性能がよいことが確認されている。

【0041】

又、データの図示を省略しているが、第１のポートＰ₁を活性素子の給電点とし、金属グリッド線の抵抗率を考慮した場合の、８３０ＭＨｚにおける信号対干渉雑音比ＳＩＮＲの累積分布（ＣＣＤＦ）から、金属グリッド線の高抵抗により若干性能が劣化することが分かっている。

【0042】

図１に示した先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_s、図４に示した比較例１に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ａ及び図５に示した比較例２に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ｂについて、第１のポートＰ₁を活性素子の給電点とし、残りの３つのポートＰ₂，Ｐ₃，Ｐ₄をパラサイト素子の給電点として、先行波と遅延波の入射方向を変化させ、適応ビームを形成したときの７６０、８３０、９００ＭＨｚにおける信号対干渉雑音比ＳＩＮＲの累積分布（ＣＣＤＦ）を、それぞれ図９、図１０及び図１１に示す。図９、図１０及び図１１において、７６０ＭＨｚにおけるＳＩＮＲの累積分布を一点鎖線で、８３０ＭＨｚにおけるＳＩＮＲの累積分布を破線で、９００ＭＨｚのＳＩＮＲの累積分布を実線で示している。図９、図１０及び図１１を比較すれば明らかなように、先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sの場合が、７６０−９００ＭＨｚにわたりＳＩＮＲの累積分布が、図４に示した比較例１に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ａ及び図５に示した比較例２に係る開口面共用アレーアンテナ２１_ｂに比し、飛躍的に優れていることが理解できる。

【0043】

更に、金属グリッド線を用いて矩形の格子状の共有アンテナ開口面を構成し、アンテナ開口面の周囲に複数のポートを設けることによって、４つの電磁波的に独立した仮想アンテナを配列したシングルバンド用の４素子のアンテナアレーを構成でき、ＥＳＰＡＲアンテナのコンセプトを適用することによってシングルバンド用の受信系統で適応指向性を形成する車両（自動車）用のＶＨＦ帯のアダプティブ・アレーアンテナが、広帯域性を持ち、金属グリッド線の抵抗率の影響も小さいことを実験によっても検証した。

【0044】

以下に示す本発明の実施の形態は、上記のシングルバンド用の先行検討例における評価をふまえて、更にマルチバンドに発展させるための技術的思想を提供するものである。又、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでなく、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

【0045】

（本発明の実施の形態）
本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ２１_wは、図１４に示すように、互いに離間して、平行に配置された第１の端部ストライプＧ_pp1及び第２の端部ストライプＧ_pp2と、第１の端部ストライプＧ_pp1及び第２の端部ストライプＧ_pp2のそれぞれに、それぞれの両側の端部を接続し、互いに平行に設けられた第１番の主グリッド線Ｇ_h1，第２番の主グリッド線Ｇ_h2，第３番の主グリッド線Ｇ_h3，…，第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_hm（ｍは、５以上の正の整数）と、第１番〜第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_h1，Ｇ_h2，Ｇ_h3，…，Ｇ_hmの長手方向に直交する方向を長手方向として、主グリッド線Ｇ_h1，Ｇ_h2，Ｇ_h3，…，Ｇ_hmのすべてに交わるように平行に設けられた４本の補助グリッド線Ｇ_v41，Ｇ_v42，Ｇ_v43，Ｇ_v44とを有した矩形の格子状の共有アンテナ開口面を備える。

【0046】

第１の端部ストライプＧ_pp1及び第２の端部ストライプＧ_pp2とが、本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ２１_wの共有アンテナ開口面を構成する矩形の対向する２辺をなし、第１番の主グリッド線Ｇ_h1と第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_hmとが、共有アンテナ開口面を構成する矩形の他の対向する２辺をなしている。共有アンテナ開口面が受信する無線信号の搬送波の波長をλとした場合、図１４においては、第１の端部ストライプＧ_pp1及び第２の端部ストライプＧ_pp2とがなす互いに対向する２辺の長さｂ＝０．１λ〜０．４λ程度の範囲の値に選ぶことが好ましく、第１番の主グリッド線Ｇ_h1と第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_hmとがなす他の互いに対向する２辺の長さａ＝０．２λ〜λ程度の範囲の値に選ぶことが好ましい。例えば、ＩＳＤＢ−ＴＳＢに適合した９０〜１０８ＭＨｚの周波数帯（Ｖ−ＬＯＷ）及びＩＳＤＢ−Ｔｍｍに適合した２０７．５〜２２２ＭＨｚの周波数帯（Ｖ−ＨＩＧＨ）のダブルバンドの帯域での共有アンテナ開口面とするためには、ｂ＝４８ｃｍ，ａ＝１．１ｍ程度の値に選定可能である。この寸法は、車両（自動車）のリアデフォッガの寸法に適合可能である。車両（自動車）のリアデフォッガに適用する場合は、第１の端部ストライプＧ_pp1及び第２の端部ストライプＧ_pp2は、電源ラインとして用いることが可能である。アンテナのサイズスケーリング則によって、ｂ＝４８ｍｍ，ａ＝１１０ｃｍ程度の値に選定すれば、９００〜１０８０ＭＨｚ及び２０７５〜２２２０ＭＨｚのダブルバンドの帯域での共有アンテナ開口面とすることができる。

【0047】

４本の補助グリッド線Ｇ_v41，Ｇ_v42，Ｇ_v43，Ｇ_v44を、第１の端部ストライプＧ_pp1側から順に、第１の補助グリッド線Ｇ_v41，第２の補助グリッド線Ｇ_v42，第３の補助グリッド線Ｇ_v43及び第４の補助グリッド線Ｇ_v44と定義し、図１４に示すように、第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_hmと第１の補助グリッド線Ｇ_v41との交点を第１の給電点Ｐ₁、第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_hmと第３の補助グリッド線Ｇ_v43との交点を第２の給電点Ｐ₂、第１番目の主グリッド線と第４の補助グリッド線Ｇ_v44との交点を第３の給電点Ｐ₃、第１番目の主グリッド線と第２の補助グリッド線Ｇ_v42との交点を第４の給電点Ｐ₄と選定し、第１〜第４の給電点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄により、共有アンテナ開口面に４つの電磁波的に独立した仮想アンテナを配列して４素子のアンテナアレーを構成している。

【0048】

図１４に示すように、第１，第２，第３及び第４の給電点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄が、平行四辺形のそれぞれの頂点を構成しているが、必ずしも完全な（厳密な）平行四辺形に限定されるものではない。但し、この 平行四辺形の各辺の長さｌ₁₂，ｌ₂₃，ｌ₃₄，ｌ₄₁は、誤差±１０％の範囲で互いに等しいことが好ましい（平行四辺形の各辺の長さが等しければ菱形になる。）。又、第２の給電点Ｐ₂から他の３つの給電点Ｐ₁，Ｐ₃，Ｐ４までの距離が、誤差±１０％の範囲で互いに等しく、第４の給電点Ｐ₄から他の３つの給電点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃までの距離が、誤差±１０％の範囲で互いに等しいことが好ましい。

【0049】

そして、更に、平行四辺形の各辺の長さｌ₁₂，ｌ₂₃，ｌ₃₄，ｌ₄₁は、０．１λ〜０．５λの範囲の値であることが好ましい。例えば、図１４において、ｌ₁₂＝ｌ₃₄＝０．１７λ〜０．４３λ、ｌ₂₃＝ｌ₄₁＝０．２０λ〜０．４９λ程度の値に選ぶことが可能である。上述したとおり、第１，第２，第３及び第４の給電点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄が頂点をなす形状は、各辺の長さｌ₁₂，ｌ₂₃，ｌ₃₄，ｌ₄₁が誤差±１０％の範囲で互いに等しければ、必ずしも完全な平行四辺形に限定されるものではないが、一定の対称性を有するトポロジーであることが好ましい。例えば、ｌ₁₂＝ｌ₃₄、ｌ₂₃＝ｌ₄₁ではなく、ｌ₁₂＝ｌ₄₁、ｌ₂₃＝ｌ₃₄とする不等辺四辺形や梯形（トラペジオン）でもよい。

【0050】

より具体的には、例えば、９０〜１０８ＭＨｚ及び２０７．５〜２２２ＭＨｚのダブルバンドの帯域での共有アンテナ開口面として使用するためには、ｌ₁₂＝ｌ₃₄＝５７．５ｃｍ、ｌ₂₃＝ｌ₄₁＝６６．１ｃｍ程度の値に選定可能である。アンテナのサイズスケーリング則によって、ｌ₁₂＝ｌ₃₄＝５７．５ｍｍ、ｌ₂₃＝ｌ₄₁＝６６．１ｍｍ程度の値に選定すれば、９００〜１０８０ＭＨｚ及び２０７５〜２２２０ＭＨｚのダブルバンドの帯域での共有アンテナ開口面として使用することができる。

【0051】

本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ２１_wの性能を評価するため、ＶＳＷＲ、ポート間結合（ＣＢＰ）及び空間相関（ＳＣＣ）を電磁解析シミュレータＩＥ３Ｄにより解析し、図１５に示す比較例３に係る開口面共用アレーアンテナ２１_c及び図１６に示す比較例４に係る開口面共用アレーアンテナ２１_dの２つの比較例と比較し、比較結果をそれぞれ図１７，図１８及び図１９に示した。

【0052】

図１４に示す構造において、第２の補助グリッド線Ｇ_v42と第３の補助グリッド線Ｇ_v43との間の水平方向に測った距離ｄ₄₃＝０．０４λ〜０．１５λ程度の値に選ぶことが可能であり、第１の補助グリッド線Ｇ_v41と第２の補助グリッド線Ｇ_v42との間の水平方向に測った距離ｄ₄₂＝０．１０λ〜０．３０λ程度の値に選ぶことが可能であり、第４の補助グリッド線Ｇ_v44と第２の端部ストライプＧ_pp2との間の水平方向に測った距離ｄ₄₄＝０．００２λ〜０．００８λ程度の値に選ぶことが可能である。

【0053】

図１７，図１８及び図１９に示す比較において、図１４に示す構造の寸法を、９００〜１０８０ＭＨｚ及び２０７５〜２２２０ＭＨｚのダブルバンドの帯域に合わせて、横幅ａ＝１１０ｍｍ、高さｂ＝４８ｍｍとした場合は、例えば、第１の端部ストライプＧ_pp1及び第２の端部ストライプＧ_pp2の水平方向に測った幅ｄ₄₁＝５ｍｍと、図１の先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sと同一の値が採用可能である。又、第２の補助グリッド線Ｇ_v42と第３の補助グリッド線Ｇ_v43との間の水平方向に測った距離ｄ₄₃＝１８ｍｍも、先行検討例に係る開口面共用アレーアンテナ２１_sと同一の値を採用可能であるが、第１の補助グリッド線Ｇ_v41と第２の補助グリッド線Ｇ_v42との間の水平方向に測った距離ｄ₄₂＝３９ｍｍ程度の値に選び、第４の補助グリッド線Ｇ_v44と第２の端部ストライプＧ_pp2との間の水平方向に測った距離ｄ₄₄＝１ｍｍ程度の値に選ぶことができる。

【0054】

なお、図１４において、ｂ＝４８ｍｍ，ａ＝１１０ｃｍ程度の値に選定し、９００〜１０８０ＭＨｚ及び２０７５〜２２２０ＭＨｚのダブルバンドの帯域での共有アンテナ開口面とした場合であれば、図３に示したのと同様に、本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナは２１_wの主グリッド線Ｇ_h1，Ｇ_h2，Ｇ_h3，…，Ｇ_hmの幅は、０．５ｍｍ程度の値、主グリッド線Ｇ_h1，Ｇ_h2，Ｇ_h3，…，Ｇ_hmの相互の間隔は２．５ｍｍ程度の値、両端における間隔は１．２５ｍｍ程度の値に、それぞれ選定できる。

【0055】

図１５に示す比較例３に係る開口面共用アレーアンテナ２１_cは、図１に示したシングルバンド用の先行検討例の構造と同様であり、第１の補助グリッド線Ｇ_v51と第２の補助グリッド線Ｇ_v52の２本のみの補助グリッド線Ｇ_v51，Ｇ_v52を有する構造である。即ち、図１５に示す比較例３に係る開口面共用アレーアンテナ２１_cにおいて、横幅ａ＝１１０ｍｍ、高さｂ＝４８ｍｍ、第１の端部ストライプＧ_pp1及び第２の端部ストライプＧ_pp2の水平方向に測った幅ｄ₅₁＝５ｍｍ、第１の補助グリッド線Ｇ_v51と第２の補助グリッド線Ｇ_v52との間の水平方向に測った距離ｄ₅₂＝１８ｍｍ、第２の補助グリッド線Ｇ_v52と第２の端部ストライプＧ_pp2との間の水平方向に測った距離ｄ₅₃＝４０．５ｍｍである。

【0056】

図１５に示す比較例３に係る開口面共用アレーアンテナ２１_cにおいては、第１の端部ストライプＧ_pp1側の第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_hmの端部を第１の給電点Ｐ₁、第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_hmと第２の補助グリッド線Ｇ_v52との交点を第２の給電点Ｐ₂、第２の端部ストライプＧ_pp2側の第１番目の主グリッド線の端部を第３の給電点Ｐ₃、第１番目の主グリッド線と第１の補助グリッド線Ｇv5１との交点を第４の給電点Ｐ₄と選定し、第１〜第４の給電点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄により、共有アンテナ開口面に４つの仮想アンテナを配列してシングルバンド用の４素子アンテナアレーを構成することを意図している。

【0057】

図１６に示す比較例４に係る開口面共用アレーアンテナ２１_cも、第１の端部ストライプＧ_pp1側から順に、第１の補助グリッド線Ｇ_v61，第２の補助グリッド線Ｇ_v62，第３の補助グリッド線Ｇ_v63及び第４の補助グリッド線Ｇ_v64の４本の補助グリッド線Ｇ_v61，Ｇ_v62，Ｇ_v63，Ｇ_v64を備える点では、図１４に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ２１_wと同様であるが、４本の補助グリッド線Ｇ_v61，Ｇ_v62，Ｇ_v63，Ｇ_v64の相互の間隔が、図１４に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ２１_wとは異なる。

【0058】

即ち、図１６に示す比較例４に係る開口面共用アレーアンテナ２１_cにおいても、図１４に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ２１_wと同様に、横幅ａ＝１１０ｍｍ、高さｂ＝４８ｍｍ、第１の端部ストライプＧ_pp1及び第２の端部ストライプＧ_pp2の水平方向に測った幅ｄ₆₁＝５ｍｍであり、第２の補助グリッド線Ｇ_v62と第３の補助グリッド線Ｇ_v63との間の水平方向に測った距離ｄ₆₄＝１８ｍｍである。しかし、第１の端部ストライプＧ_pp1と第１の補助グリッド線Ｇ_v61との間の水平方向に測った距離ｄ₆₂＝１８ｍｍで、第１の補助グリッド線Ｇ_v61と第２の補助グリッド線Ｇ_v62との間の水平方向に測った距離ｄ₆₃＝２２ｍｍで、第３の補助グリッド線Ｇ_v63と第４の補助グリッド線Ｇ_v64との間の水平方向に測った距離ｄ₆₅＝ｄ₆₃＝２２ｍｍで、第４の補助グリッド線Ｇ_v64と第２の端部ストライプＧ_pp2との間の水平方向に測った距離ｄ₆₆＝ｄ₆₁＝１８ｍｍである点が図１４に示す構造とは異なる。

【0059】

図１６に示す比較例４に係る開口面共用アレーアンテナ２１_cは、図１４に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ２１_wと同様に、第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_hmと第１の補助グリッド線Ｇ_v61との交点を第１の給電点Ｐ₁、第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_hmと第３の補助グリッド線Ｇ_v63との交点を第２の給電点Ｐ₂、第１番目の主グリッド線と第４の補助グリッド線Ｇ_v64との交点を第３の給電点Ｐ₃、第１番目の主グリッド線と第２の補助グリッド線Ｇ_v62との交点を第４の給電点Ｐ₄と選定し、第１〜第４の給電点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄により、共有アンテナ開口面に４つの電磁波的に独立した仮想アンテナを配列して４素子のアンテナアレーを構成することを意図している。

【0060】

図１７に示すＶＳＷＲ、図１８に示すポート間結合（ＣＢＰ）、及び図１９に示す空間相関（ＳＣＣ）において、本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ２１_wの特性を実線で、図１５に示す比較例３に係る開口面共用アレーアンテナ２１_cの特性を破線で、図１６に示す比較例４に係る開口面共用アレーアンテナ２１_dの特性を二点鎖線で示している。図１７では４つのポート（給電点）Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄から見たＶＳＷＲの平均値を示している。図１７に示すとおり、９００〜１０８０ＭＨｚ及び２０７５〜２２２０ＭＨｚのダブルバンドの帯域において、ＶＳＷＲは図１４に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ２１_wの特性が優れているが、図１６に示す比較例４に係る開口面共用アレーアンテナ２１_dの特性が最も劣ることが分かる。

【0061】

図１８では、図７と同様に、第１のポートＰ₁と第２のポートＰ₂との結合係数ＣＢＰ₁₂、第２のポートＰ₂と第３のポートＰ₃との結合係数ＣＢＰ₂₃、第３のポートＰ₃と第４のポートＰ₄との結合係数ＣＢＰ₃₄、第４のポートＰ₄と第１のポートＰ₁との結合係数ＣＢＰ₄₁、第１のポートＰ₁と第３のポートＰ₃との結合係数ＣＢＰ₁₃及び第２のポートＰ₂と第４のポートＰ₄との結合係数ＣＢＰ₂₄の平均値を示している。図１８に示すとおり、９００〜１０８０ＭＨｚ及び２０７５〜２２２０ＭＨｚのダブルバンドの帯域において、ポート間結合（ＣＢＰ）も図１４に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ２１_w（実線）の特性が最も優れているが、図１６に示す比較例４に係る開口面共用アレーアンテナ２１_d（二点鎖線）の特性が最も劣ることが分かる。

【0062】

図１９では、図８と同様に、第１の仮想アンテナＡ₁（θ、φ）と第２の仮想アンテナＡ₂（θ、φ）との空間相関ＳＣＣ₁₂、第２の仮想アンテナＡ₂（θ、φ）と第３の仮想アンテナＡ₃（θ、φ）との空間相関ＳＣＣ₂₃、第３の仮想アンテナＡ₃（θ、φ）と第４の仮想アンテナＡ₄（θ、φ）との空間相関ＳＣＣ₃₄、第４の仮想アンテナＡ₄（θ、φ）と 第１の仮想アンテナＡ₁（θ、φ）との空間相関ＳＣＣ₄₁、第１の仮想アンテナＡ₁（θ、φ）と第３の仮想アンテナＡ₃（θ、φ）との空間相関ＳＣＣ₁₃、及び第２の仮想アンテナＡ₂（θ、φ）と第４の仮想アンテナＡ₄（θ、φ）との空間相関ＳＣＣ₂₄の平均値を示している。図１９に示すとおり、９００〜１０８０ＭＨｚ及び２０７５〜２２２０ＭＨｚのダブルバンドの帯域における空間相関（ＳＣＣ）については、図１４に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ２１_w（実線）、図１５に示す比較例３に係る開口面共用アレーアンテナ２１_c（破線）及び図１６に示す比較例４に係る開口面共用アレーアンテナ２１_d（二点鎖線）の特性において、大きな差異は認められなかった。

【0063】

他の構造については図示を省略しているが、図１５及び図１６に示した構造を含む１００通り以上のケースの検討結果から、図１４に示すような間隔の関係で、４本の補助グリッド線Ｇ_v41，Ｇ_v42，Ｇ_v43，Ｇ_v44を設け、第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_hmと第１の補助グリッド線Ｇ_v41との交点を第１の給電点Ｐ₁、第ｍ番目の主グリッド線Ｇ_hmと第３の補助グリッド線Ｇ_v43との交点を第２の給電点Ｐ₂、第１番目の主グリッド線と第４の補助グリッド線Ｇ_v44との交点を第３の給電点Ｐ₃、第１番目の主グリッド線と第２の補助グリッド線Ｇ_v42との交点を第４の給電点Ｐ₄と選定し、第１〜第４の給電点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄により、共有アンテナ開口面に４つの電磁波的に独立した仮想アンテナを配列して４素子のアンテナアレーを構成した場合が、ＶＳＷＲ、ポート間結合（ＣＢＰ）及び空間相関（ＳＣＣ）のいずれについても、９００〜１０８０ＭＨｚ及び２０７５〜２２２０ＭＨｚのダブルバンドの帯域において４素子アンテナアレーとして最も優れているという知見が得られた。

【0064】

図２３に示すように、本発明の実施の形態に係る適応指向性受信装置は、上記において説明した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ２１_wの周囲に設けられた４つのポート（給電点）Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄のうちのひとつである第１のポートＰ₁を活性素子の給電点とし、残りの３つのポートＰ₂，Ｐ₃，Ｐ₄がパラサイト素子とする４素子アダプティブ・アレーアンテナを備える。ここで、「活性素子」とは、先行検討例に係る適応指向性受信装置で既に説明したとおり、空中から捉えた無線信号を受信装置側に出力する励振素子（給電素子）であり、第１のポートＰ₁からアンテナ出力が得られる。

【0065】

第１のポートＰ₁を給電点とする活性素子には、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を備えるベースバンド信号生成部２４が接続され、活性素子からベースバンド信号生成部２４のＲＦフロントエンド部に、空中から捉えた無線信号が出力される。ベースバンド信号生成部２４に備えられた演算処理回路（ＤＳＰ）は、ベースバンド信号生成部２４で生成されたベースバンド信号を処理する。なお、ＤＳＰは、必ずしもベースバンド信号生成部２４に内蔵されている必要はなく、物理的構成としては、ベースバンド信号生成部２４の外部に接続されていてもよい。

【0066】

「パラサイト素子」とは、先行検討例に係る適応指向性受信装置で既に説明したとおり、空中からの無線信号に直接寄与しない非励振素子の意味であり、第２のポートＰ₂を給電点とする第１のパラサイト素子には、例えば、第１インダクタと可変容量ダイオードの直列回路が接続され、第１インダクタと可変容量ダイオードの接続点に一方の端子を接続するように、可変容量ダイオードと第２インダクタとが並列接続されて第１の可変リアクタンス回路２２ａを構成している。第１の可変リアクタンス回路２２ａは、リアクタンス適応制御回路２３を介して、ベースバンド信号生成部２４のＤＳＰに接続されている。

【0067】

同様に、第３のポートＰ₃を給電点とする第２のパラサイト素子には、第１インダクタと可変容量ダイオードの直列回路が接続され、第１インダクタと可変容量ダイオードの接続点に一方の端子を接続するように、可変容量ダイオードと第２インダクタとが並列接続されて第２の可変リアクタンス回路２２ｂを構成している。第２の可変リアクタンス回路２２ｂは、リアクタンス適応制御回路２３を介して、ベースバンド信号生成部２４のＤＳＰに接続されている。同様に、第４のポートＰ₄を給電点とする第３のパラサイト素子には、第１インダクタと可変容量ダイオードの直列回路が接続され、第１インダクタと可変容量ダイオードの接続点に一方の端子を接続するように、可変容量ダイオードと第２インダクタとが並列接続されて第２の可変リアクタンス回路２２ｂを構成している。第２の可変リアクタンス回路２２ｂは、リアクタンス適応制御回路２３を介して、ベースバンド信号生成部２４のＤＳＰに接続されている。

【0068】

第１のポートＰ₁を給電点とする活性素子、第２のポートＰ₂を給電点とする第１のパラサイト素子、第３のポートＰ₃を給電点とする第２のパラサイト素子及び第４のポートＰ₄を給電点とする第３のパラサイト素子は、同一の格子状の面である開口面の周囲に設けられた４つのポートＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄を給電点としているので、物理的なハードウェア構成としては電気的に短絡され、空間的に分離されていないが、図１９に示したとおり、９００〜１０８０ＭＨｚ及び２０７５〜２２２０ＭＨｚのダブルバンドの帯域において、高周波の電磁波的には４つの独立したアンテナとして機能するとみなすことが可能である。

【0069】

本発明の実施の形態に係る適応指向性受信装置では、図１３（ａ）に示したのと同様に、入射信号として逆離散フーリエ変換された信号をデータ区間として有するＯＦＤＭ信号を用いている。ＯＦＤＭ信号の各シンボル区間の先頭にはガード区間ＨＧＩが設けられている。ガード区間ＨＧＩは各シンボル区間の尾部のコピー元区間ＴＧＩの波形をダミー信号としてそのまま巡回的にコピーしたものである。ガード区間ＨＧＩ、ガード区間ＨＧＩに続くデータ区間、データ区間に続くコピー元区間ＴＧＩとで、各シンボル区間が構成されている。図１３（ａ）に示す主波に対し、図１３（ｂ）に示したのと同様に、ガード区間ＨＧＩだけ遅れた遅延波が受信されると、ＯＦＤＭ信号の誤り率は急激に劣化する。遅延波が重畳して受信されるとガード区間ＨＧＩとコピー元区間ＴＧＩの相関係数は小さくなる。

【0070】

図２３に示すベースバンド信号生成部２４のＤＳＰは、第１のポートＰ₁を給電点とする活性素子のアンテナ出力を用いて、図１３に示すＯＦＤＭ信号の各シンボル区間毎にガード区間ＨＧＩとコピー元区間ＴＧＩのとの複素相関係数を計算し、リアクタンス適応制御回路２３は、ガード区間ＨＧＩとコピー元区間ＴＧＩの複素相関係数が大きくなるように、それぞれの可変リアクタンス回路２２ａ，２２ｂ，２２ｃの接地リアクタンス値を制御する。リアクタンス適応制御回路２３の制御には、例えば、目的関数を相関係数としたシンプレックス法を使用すればよい。

【0071】

計算機シミュレーションでは、２つの同一振幅のＯＦＤＭ信号（遅延波と主波）を水平面でランダムな２方向から入射させる。１００パターンの到来角組み合わせについて信号対干渉雑音比ＳＩＮＲの累積分布（ＣＣＤＦ）を計算した。到来波の垂直面の入射角は、本発明者らが実施したフィールドテストで得た平均値の０．４８°を用いた。図１３（ｂ）に示したのと同様に、遅延波は図１３（ａ）に示す主波に対しガード区間ＨＧＩだけ遅れている。

【0072】

図１４に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ２１_w、図１６に示した比較例４に係る開口面共用アレーアンテナ２１_d及び図１５に示した比較例３に係る開口面共用アレーアンテナ２１_c及びについて、第１のポートＰ₁を活性素子の給電点とし、残りの３つのポートＰ₂，Ｐ₃，Ｐ₄をパラサイト素子の給電点として、先行波と遅延波の入射方向を変化させ、適応ビームを形成したときの９００，１０００，１０８０，２０７５，２１００，２２２２ＭＨｚにおける信号対干渉雑音比ＳＩＮＲの累積分布（ＣＣＤＦ）を、それぞれ図２０、図２１及び図２２に示す。図２０、図２１及び図２２において、９００ＭＨｚのＳＩＮＲの累積分布を実線で、１０００ＭＨｚにおけるＳＩＮＲの累積分布を破線で、１０８０ＭＨｚにおけるＳＩＮＲの累積分布を一点鎖線で、２０７５ＭＨｚにおけるＳＩＮＲの累積分布を二点鎖線で、２１００ＭＨｚにおけるＳＩＮＲの累積分布を点線で、２２００ＭＨｚのＳＩＮＲの累積分布を太い実線（２重線）で示している。

【0073】

図２０及び図２１を比較すれば明らかなように、本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ２１_wの場合が、横幅ａ＝１１０ｍｍ、高さｂ＝４８ｍｍの矩形の格子状の共有アンテナ開口面の寸法においては、９００〜１０８０ＭＨｚ及び２０７５〜２２２０ＭＨｚのダブルバンドの帯域にわたり、図１６に示した比較例４に係る開口面共用アレーアンテナ２１_dに比し、ＳＩＮＲの累積分布が飛躍的に優れていることが理解できる。又、図１５に示した比較例３に係る開口面共用アレーアンテナ２１_cの場合は、図２２から分かるように、９００〜１０８０ＭＨｚのシングルバンドの帯域においてのみ、ＳＩＮＲの累積分布が優れ、ダブルバンドには適さないことが分かる。

【0074】

図１７〜図２０に示した本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ２１_wの寸法を１０倍にすれば、アンテナのサイズスケーリング則によって、９０〜１０８ＭＨｚ及び２０７．５〜２２２ＭＨｚのダブルバンドの帯域において、ＳＩＮＲの累積分布が優れていることは容易に理解できる。即ち、本発明の実施の形態に係る開口面共用アレーアンテナ２１_wの構造は、寸法を車両（自動車）のリアデフォッガの寸法に対応させて、車両（自動車）に搭載して、ＩＳＤＢ−ＴＳＢに適合した９０〜１０８ＭＨｚの周波数帯（Ｖ−ＬＯＷ）及びＩＳＤＢ−Ｔｍｍに適合した２０７．５〜２２２ＭＨｚの周波数帯（Ｖ−ＨＩＧＨ）の、周波数が２倍程度異なるダブルバンドの帯域において使用可能な４素子のアンテナアレーを構成するのに好適である。

【0075】

更に、アンテナのサイズスケーリング則によって、本発明の実施の形態に係る矩形の格子状の共有アンテナ開口面の寸法を選択することにより、任意の周波数帯におけるダブルバンドの４素子のアンテナアレーを、開口面共用アレーアンテナ２１_wによって構成できることも容易に理解できる事項である。

【0076】

（その他の実施の形態）
本発明は、上記のような本発明の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。特に、サイズスケーリング則によって、所望の寸法を選択することにより、任意の周波数帯におけるダブルバンドの４素子のアンテナアレーが実現できるので、本発明の開口面共用アレーアンテナ２１_wは、車両（自動車）のリアデフォッガの他、車両後付け平面アンテナ、平面シート状アンテナ等に適用できる。更に、住宅の窓や壁に本発明の開口面共用アレーアンテナ２１_wを用いてもよく、携帯端末用のアレーアンテナとして、本発明の開口面共用アレーアンテナ２１_wを用いることもできる。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

【符号の説明】

【0077】

２１_s，２１_w，２１a，２１b，２１_c，２１_d…開口面共用アレーアンテナ
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…可変リアクタンス回路
２３…リアクタンス適応制御回路
２４…ベースバンド信号生成部
３３，３２…ボディ
Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄…ポート（給電点）

【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】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】