特許 6563820 アンテナおよびアレーアンテナ

(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】6563820

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】アンテナおよびアレーアンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/02 20060101AFI20190808BHJP

   H01Q 21/24 20060101ALI20190808BHJP

   H01Q 21/08 20060101ALI20190808BHJP

【ＦＩ】

   H01Q13/02

   H01Q21/24

   H01Q21/08

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-4378(P2016-4378)

(22)【出願日】2016年1月13日

(65)【公開番号】特開2017-126852(P2017-126852A)

(43)【公開日】2017年7月20日

【審査請求日】2018年8月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】505005762

【氏名又は名称】マイクロウェーブファクトリー株式会社

(74)【復代理人】

【識別番号】110001151

【氏名又は名称】あいわ特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100079991

【弁理士】

【氏名又は名称】香取 孝雄

(74)【代理人】

【識別番号】100153453

【弁理士】

【氏名又は名称】北島 弘崇

(74)【代理人】

【識別番号】100134061

【弁理士】

【氏名又は名称】菊地 公一

(72)【発明者】

【氏名】西 清次

(72)【発明者】

【氏名】清水 優輝

(72)【発明者】

【氏名】田中 稔泰

【審査官】 佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１９９４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０００６１１８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ ９／０４

Ｈ０１Ｑ １３／０２

Ｈ０１Ｑ １３／０８

Ｈ０１Ｑ ２１／０８

Ｈ０１Ｑ ２１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１偏波で放射する信号を伝送する第１ストリップラインを有し、該第１ストリップラインから放射口に給電する第１ストリップ線路と、
前記第１ストリップ線路と別の層に設けられ、第１偏波と直交する第２偏波で放射する信号を伝送する第２ストリップラインを有し、第１ストリップラインから給電される放射口と共通する放射口に対して該第２ストリップラインから給電する第２ストリップ線路と
を備え、
共通する放射口から互いに直交する第１偏波と第２偏波の電磁波を放射するアンテナにおいて、
前記放射口として用いる導波管の一部を構成する貫通穴を有し、該貫通穴の開口の一方が導波管の開口となる所定の厚さの第１プレートと、
前記導波管の一部を構成する有底穴を有し、電磁波を反射して前記導波管の開口から放射させる第２プレートと
をさらに備え、
前記第２プレートは、前記第１ストリップ線路と前記第２ストリップ線路を挟んで前記第１プレートと対向して配置されることを特徴とするアンテナ。

【請求項2】

第１偏波で放射する信号を伝送する第１ストリップラインを有し、該第１ストリップラインから放射口に給電する第１ストリップ線路と、
前記第１ストリップ線路と別の層に設けられ、第１偏波と直交する第２偏波で放射する信号を伝送する第２ストリップラインを有し、第１ストリップラインから給電される放射口と共通する放射口に対して該第２ストリップラインから給電する第２ストリップ線路と
を備え、
共通する放射口から互いに直交する第１偏波と第２偏波の電磁波を放射するアンテナにおいて、
前記第１ストリップ線路は、前記放射口に対応する開口を有する第１メタル層を含み、
前記アンテナは、
前記導波管の一部を構成する有底穴を有し、電磁波を反射して前記第１メタル層の開口から放射させる第２プレート
をさらに備え、
前記第２プレートは、前記第１ストリップ線路および前記第２ストリップ線路を挟んで前記第１メタル層に対向して配置されることを特徴とするアンテナ。

【請求項3】

第１偏波で放射する信号を伝送する第１ストリップラインを有し、該第１ストリップラインから放射口に給電する第１ストリップ線路と、
前記第１ストリップ線路と別の層に設けられ、第１偏波と直交する第２偏波で放射する信号を伝送する第２ストリップラインを有し、第１ストリップラインから給電される放射口と共通する放射口に対して該第２ストリップラインから給電する第２ストリップ線路と
を備え、
共通する放射口から互いに直交する第１偏波と第２偏波の電磁波を放射するアンテナにおいて、
前記放射口として用いる導波管の一部を構成する貫通穴を有し、該貫通穴の開口の一方が導波管の開口となる所定の厚さの第１プレートと、
前記導波管の一部を構成する第２貫通穴と、電磁波を放射する第２開口を有する第３プレート
をさらに備え、
前記第３プレートは、前記第１ストリップ線路および前記第２ストリップ線路を挟んで前記第１プレートに対向して配置され、
前記第１プレートの開口と、前記第３プレートの第２開口の双方から、互いに直交する第１偏波と第２偏波の電磁波を放射することを特徴とするアンテナ。

【請求項4】

第１偏波で放射する信号を伝送する第１ストリップラインを有し、該第１ストリップラインから放射口に給電する第１ストリップ線路と、
前記第１ストリップ線路と別の層に設けられ、第１偏波と直交する第２偏波で放射する信号を伝送する第２ストリップラインを有し、第１ストリップラインから給電される放射口と共通する放射口に対して該第２ストリップラインから給電する第２ストリップ線路と
を備え、
共通する放射口から互いに直交する第１偏波と第２偏波の電磁波を放射するアンテナにおいて、
前記第１ストリップ線路は、前記放射口に対応する開口を有する第１メタル層を含み、
前記アンテナは、
前記導波管の一部を構成する第２貫通穴と、電磁波を放射する第２開口を有する第３プレート
をさらに備え、
前記第３プレートは、前記第１ストリップ線路および前記第２ストリップ線路を挟んで前記第１メタル層に対向して配置され、
前記第１メタル層の開口と、前記第３プレートの第２開口の双方から、互いに直交する第１偏波と第２偏波の電磁波を放射することを特徴とするアンテナ。

【請求項5】

第１偏波で放射する信号を伝送する第１ストリップラインを有し、該第１ストリップラインから放射口に給電する第１ストリップ線路と、
前記第１ストリップ線路と別の層に設けられ、第１偏波と直交する第２偏波で放射する信号を伝送する第２ストリップラインを有し、第１ストリップラインから給電される放射口と共通する放射口に対して該第２ストリップラインから給電する第２ストリップ線路と
を備え、
共通する放射口から互いに直交する第１偏波と第２偏波の電磁波を放射するアンテナにおいて、
前記第１ストリップ線路は、前記放射口に対応する開口を有する第１メタル層と、前記ストリップラインを挟んで前記第１メタル層と反対側に配置され、前記第２ストリップ線路側に配置される第２メタル層とを含み、
前記第２ストリップ線路は、前記放射口に対応する開口を有する第３メタル層と、前記ストリップラインを挟んで前記第３メタル層と反対側に配置され、前記第１ストリップ線路側に配置される前記第２メタル層を含み、
前記第１メタル層の開口と、前記第３メタル層の開口の双方から、互いに直交する第１偏波と第２偏波の電磁波を放射することを特徴とするアンテナ。

【請求項6】

前記アンテナは、アンテナ素子としてｎ×ｍ（ｎおよびｍは２以上の自然数）のマトリクス状に配置され、各アンテナ素子の前記放射口の開口から互いに直交する前記第１偏波と前記第２偏波の電磁波を放射する
請求項１〜５に記載のアレーアンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナおよびアレーアンテナに係り、直交する偏波がアンテナ素子を共用するアンテナおよびアレーアンテナに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、無線通信技術の発展により、無線を利用してデータを送受信する通信機器が増加し、限られた周波数帯域を効率的に利用することが求められている。このような背景のもと、例えばモバイル通信や衛星通信において、直交する偏波を用いて信号を多重して通信する偏波多重技術が用いられている。

【0003】

また、円形導波管を円錐ホーン形状とした円形導波管アンテナおよびアレーアンテナが開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のアンテナにおいては、ストリップラインが円形導波管の中まで伸び、ストリップライン先端から上下に電磁波が放射して円形導波管の開口面から電磁波が放射されることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第4822262号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

直交する偏波を利用することで周波数帯域を効率的に使用することができるが、各偏波の電磁波を別個のアンテナ素子を使用して放射するとアンテナのサイズは大きくなる。電磁波を放射するアンテナ素子を複数の偏波で共用できればアンテナ素子の数を減らすことができ、材料や製造工数の削減、およびアンテナの小型化などが実現できる。

【0006】

また、アンテナ素子をマトリクス状などの２次元に配列するアレーアンテナにおいて直交する偏波でアンテナ素子を共用しようとすると、各偏波の電気信号をそれぞれ伝送するストリップラインが交差する。図19(a)に本発明が解決しようとする課題の１つを説明するための図を示す。図19(a)では、２×２のマトリクス状に配置された４つの放射口101を示す。図19は、電磁波の放射面を上から見た図である。各放射口101には、例えば、水平偏波の電気信号を伝送するストリップライン102-1と垂直偏波の電気信号を伝送するストリップライン102-2の先端が突出している。各ストリップライン102-1、102-2は、給電部104-1、104-2まで伸びている。図示のように放射口をマトリクス状に配置し、直交する偏波の電気信号を放射口へ伝送しようとすると、ストリップライン102-1、102-2同士が交差してしまう。図では交差する点を黒丸103で示す。図示の配線に限らず、他の態様でストリップライン102を配線しても交差する点が出てくる。例えば図19(b)に示すように放射口を一次元に配置すればストリップライン120の交差を避けることができるが、放射口の配置の自由度が小さい。また、このような一方向に配置された放射口列を並べて二次元に配置する場合、放射口列に対応して給電口104の数も増え、アンテナ全体でみると放射口の開口を有する面の面積が増加する。また、放射口の開口の占める面積の割合が低下する。

【0007】

本発明はこのような課題に鑑み、直交する複数の偏波を送信するアンテナおよびアレーアンテナを小型化することを目的の１つとする。また、本発明は、直交する複数の偏波の電気信号を伝送するストリップラインの配置が容易なアレーアンテナを提供することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は上述の課題を解決するために、(a)第１偏波で放射する信号を伝送する第１ストリップラインを有し、該第１ストリップラインから放射口に給電する第１ストリップ線路と、(b)第１ストリップ線路と別の層に設けられ、第１偏波と直交する第２偏波で放射する信号を伝送する第２ストリップラインを有し、第１ストリップラインから給電される放射口と共通する放射口に対して該第２ストリップラインから給電する第２ストリップ線路とを備え、(c)共通する放射口の開口から互いに直交する第１偏波と第２偏波の電磁波を放射するアンテナを提供する。

【0009】

本発明の他の態様は、ｎ×ｍ（ｎおよびｍは２以上の自然数）のマトリクス状に配置されたアンテナ素子で構成されるアレーアンテナであって、(A)第１偏波で放射する信号を伝送する第１ストリップラインを有し、該第１ストリップラインから各アンテナ素子の放射口に給電する第１ストリップ線路と、(B)第１ストリップ線路と別の層に設けられ、第１偏波と直交する第２偏波で放射する信号を伝送する第２ストリップラインを有し、各アンテナ素子の放射口に対して該第２ストリップラインから給電する第２ストリップ線路とを備え、(C)各アンテナ素子の放射口の開口から互いに直交する第１偏波と第２偏波の電磁波を放射するアレーアンテナを提供する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、直交する複数の偏波を送信するアンテナおよびアレーアンテナを小型化することができる。また、本発明によると、直交する複数の偏波の電気信号を伝送するストリップラインの配置が容易なアレーアンテナを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施形態におけるアレーアンテナの構成を示す分解斜視図である。

【図2】第１の実施形態におけるアレーアンテナの構成を示す透視平面図及び透視側面図である。

【図3】第１の実施形態におけるアレーアンテナの構成を示す透視斜視図である。

【図4】第１の実施形態におけるアンテナ特性を求めるために用いたアンテナの構成を示す透視分解斜視図である。

【図5】第１の実施形態におけるアンテナ特性を求めるために用いたアンテナの構成を示す透視斜視図である。

【図6】第１の実施形態におけるアンテナ特性を求めるために用いたアンテナの透視平面図および透視側面図である。

【図7】第１の実施形態におけるアンテナの特性を示す図（その１）である。

【図8】第１の実施形態におけるアンテナの特性を示す図（その２）である。

【図9】第２の実施形態におけるアレーアンテナの構成を示す分解斜視図である。

【図10】第２の実施形態におけるアレーアンテナの構成を示す斜視図である。

【図11】第２の実施形態におけるアンテナ特性を求めるために用いたアンテナの構成を示す透視斜視図および部分分解斜視図である。

【図12】第２の実施形態におけるアンテナの特性を示す図（その１）である。

【図13】第２の実施形態におけるアンテナの特性を示す図（その２）である。

【図14】第３の実施形態におけるアレーアンテナの構成を示す分解斜視図である。

【図15】第３の実施形態におけるアンテナ特性を求めるために用いたアンテナの構成を示す透視斜視図および部分分解斜視図である。

【図16】第３の実施形態におけるアンテナの特性を示す図（その１）である。

【図17】第３の実施形態におけるアンテナの特性を示す図（その２）である。

【図18】ストリップラインのパターン例を示す図である。

【図19】本発明が解決しようとする課題の１つを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に添付図面を参照して本発明によるアンテナおよびアレーアンテナの各実施形態を詳細に説明する。
１．第１の実施形態

【0013】

図１は、第１の実施形態におけるアレーアンテナの構成を示す分解斜視図である。図２は、第１の実施形態におけるアレーアンテナの構成を示す透視平面図及び透視側面図である。図３は、第１の実施形態におけるアレーアンテナの構成を示す透視斜視図である。

【0014】

アレーアンテナ１は、下板（第２プレート）10と、第１メタルシート（第３メタル層）20と、誘電体シート30-1、2でストリップライン40を挟んだ第１ストリップライン回路のシートと、第２メタルシート（第２メタル層）50と、誘電体シート30-3、4でストリップライン60を挟んだ第２ストリップライン回路のシートと、第３メタルシート（第１メタル層）70と、上板（第１プレート）80を有する。上述のかっこ内の用語は、特許請求の範囲の用語との対応関係を示すものである。なお、下板10および上板80における「上」「下」は構成の説明の便宜上のものであり、必ずしもアンテナが上板を鉛直方向上側に向けて配置されることを意図するものではない。

【0015】

第１メタルシート20、第１ストリップライン回路のシート、第２メタルシート50、第２ストリップライン回路のシート、第３メタルシート70がこの順で積層されて５層の誘電体層を形成し、下板10と上板80とでこの５層の誘電体層を挟む。

【0016】

図１〜図３では、２×２に配列された４つのアンテナ素子を有する例を示すが、アンテナ素子の数はこれに限定するものではなく、ｎ×ｍ（ｎ、ｍは１以上、好ましくは２以上の自然数）に配列された複数のアンテナ素子を有することもできる。また、アンテナ素子は後述するように１つでもよい（ｎ＝１、ｍ＝１に相当する）。なお、本明細書において、主にアンテナ素子が複数配列されたアレーアンテナを例に説明するが、アンテナ素子が１つのアンテナについてもアンテナ素子の数の違いを除き構成は同様である。

【0017】

下板10は、例えばアルミニウムなどの金属で形成される所定の厚さの金属プレートである。下板10には、給電口11と、円形導波管の一部を構成する有底穴12を有する。給電口11は、例えば、偏波毎に設けられる。給電口11を通じて他の装置と電気的に接続され、給電口11に高周波信号を給電すると、ストリップライン40および60の端子が高周波信号を受信してアンテナ内部へ高周波信号を導く。有底穴12は、入射された電磁波を反射して上板80に設けられる円形導波管の開口から放射させる。なお、円形導波管は、円形に限らず、断面が矩形または他の形状の導波管でもよい。

【0018】

上板80は、例えばアルミニウムなどの金属で形成される所定の厚さの金属プレートである。上板80は、円形導波管の一部を構成する貫通穴81を有し、貫通穴81の開口の一方（図１では紙面上側）が導波管の開口面となる。上板80の貫通穴81は、例えば、図2(b)に断面を示すように開口に向かって広がるホーン形状と、開口に向かって広がらない円筒状の組み合わせで構成されることができる。なお、貫通穴81は、上板80の厚さ方向すべてにおいてホーン形状でもよいし、または円筒状でもよい。例えば、上板80の貫通穴81の下部の直径は、下板10の有底穴12の直径と同じである。図１に示す例は、円形導波管を放射口として用いている。

【0019】

ストリップライン40は、誘電体30-1、2で挟まれて第１ストリップライン回路を構成する。ストリップライン40は、直交する２つの偏波のうちの一方の偏波（例えば水平偏波）で放射する電気信号を伝送する。ストリップライン40の一端は給電口に対応する箇所まで延びている。ストリップライン40は分岐し、分岐した線路の各端部が円形導波管の内部へ伸び、導波管アンテナ（アンテナ素子）を構成する。第１ストリップライン回路が例えば第１メタルシート20と第２メタルシート50で挟まれて第１ストリップ線路を構成する。

【0020】

ストリップライン60も同様に、誘電体30-3、４で挟まれて第２ストリップライン回路を構成する。ストリップライン60は、直交する２つの偏波のうちの他方の偏波（例えば垂直偏波）で放射する電気信号を伝送する。ストリップライン60の一端はストリップライン40とは異なる給電口に対応する箇所まで延びている。ストリップライン60は分岐し、分岐した線路の各端部が円形導波管の内部へ伸び、導波管アンテナ（アンテナ素子）を構成する。第２ストリップライン回路が例えば第３メタルシート70と第２メタルシート50で挟まれて第２ストリップ線路を構成する。第１ストリップ線路と第２ストリップ線路において、第２メタルシート50は共通のメタルシートとすることができる。

【0021】

ストリップライン40の端部とストリップライン60の端部は、直線偏波（水平偏波と垂直偏波）を放射する場合、図2(a)に示すように円形導波管内部へ伸びる方向が90度異なっている。ストリップライン40および60の線幅と、誘電体シート30-1、30-2および30-3、30-4の誘電率とシート厚さでアンテナのインピーダンスが決定される。また、ストリップライン40および60の先端が円形導波管の中心部に向かって露出する長さと、下板10の有底穴12の深さとで整合がとれる。ストリップライン40は１つの端子から複数に分岐しており、円形導波管内へ放射される偏波面、電力および位相は同じとしている。ストリップライン60についても同様である。

【0022】

図18にストリップラインのパターン例を示す。図18は、図２および図３の透視図で重なって示すストリップライン40および60を、層ごとに示したものである。図19に示した課題と異なり、重ならないようにストリップラインを配置できる。

【0023】

第１メタルシート20は、例えば銅箔などの金属箔である。第１メタルシート20は、各円形導波管に対応する複数の開口と、給電口と、給電口の周辺に配置される複数のビアホール21を有する。第２メタルシート50は、例えば銅箔などの金属箔である。第２メタルシート50は、各円形導波管に対応する複数の開口と給電口を有する。第２メタルシート50は、第１ストリップライン回路のシートと第２ストリップライン回路のシートとの間で接地面（ＧＮＤ）として機能する。第３メタルシート70は、例えば銅箔などの金属箔である。第３メタルシート70は、各円形導波管に対応する複数の開口と給電口を有する。

【0024】

次にアンテナの特性について説明する。ここでは、１素子のアンテナについて特性を示す。

【0025】

図４は、第１の実施形態におけるアンテナ特性を求めるために用いたアンテナの構成を示す透視分解斜視図である。図５は、第１の実施形態におけるアンテナ特性を求めるために用いたアンテナの構成を示す透視斜視図である。図６は、第１の実施形態におけるアンテナ特性を求めるために用いたアンテナの透視平面図および透視側面図である。ここでは、アンテナ素子が１つのアンテナを用いている。図４〜図６では、給電口などの詳細は図示せず、ポート１およびポート２から電気信号を導波管に伝送している。この例において、各誘電体シート30の厚さは0.1mm、誘電率は2.6である。誘電体として、日本ピラー工業のNPC-F260を用いた。ストリップライン40およびストリップライン60はそれぞれ、幅が0.24mm、特性インピーダンス（Z0）は36Ωである。下板10の有底穴12の半径および上板80の貫通穴81の最小径は1.6mmであり、貫通穴81は一部が円筒状で一部がホーン状に広がり、開口面での半径は1.8mmである。下板10の厚さは２mm、上板80の厚さは５mmである。下板10の有底穴12の深さは0.7mmである。

【0026】

以上の条件でポート１、２から電気信号を伝送し、直交する２つの偏波で電磁波を放射したときのアンテナ特性を図７および図８に示す。図7(a)に、アンテナの反射特性を示す。図7(a)において、横軸は周波数であり、縦軸はＳ11パラメータ、S22パラメータである。図7(b)にアンテナのアイソレーション特性を示す。図7(b)において、横軸は周波数であり、縦軸はS21パラメータである。図８に、アンテナの放射特性を示す。図８において、横軸は開口からの放射角度であり、縦軸は利得である。図示のように、良好なアンテナ特性を有しており、本実施形態の構成で、直交する偏波の電磁波を導波管を共用して放射できることがわかる。

【0027】

第１の実施形態によると、直交する複数の偏波を送信するアンテナおよびアレーアンテナを小型化することができる。また、第１の実施形態によると、直交する複数の偏波の電気信号を伝送するストリップラインの配置が容易なアレーアンテナを提供することができる。

【0028】

また、第１の実施形態によると、電磁波を放射する円形導波管を複数の偏波で共用できるため円形導波管の数を減らすことができ、材料や製造工数を削減できる。
（第１の実施形態の変形例）

【0029】

上述の第１の実施形態において、第１ストリップ線路の第１メタルシート20を省略してもよい。このように構成しても、ストリップライン40が誘電体30-1、2で挟まれた第１ストリップライン回路は、第２メタルシート50と下板10により金属で挟まれることになる。また、第２ストリップ線路の第３メタルシート70を省略してもよい。このように構成しても、ストリップライン60が誘電体30-3、4で挟まれた第２ストリップライン回路は、第２メタルシート50と上板80により金属で挟まれることになる。第１メタルシート20および第３メタルシート70は一方を省略してもよいし、双方を省略してもよい。
２．第２の実施形態

【0030】

図９は、第２の実施形態におけるアレーアンテナの構成を示す分解斜視図である。図10は、第２の実施形態におけるアレーアンテナの構成を示す斜視図である。

【0031】

上述の第１の実施形態の構成において、上板80は省略することができる。第２の実施形態におけるアレーアンテナ２は、第１の実施形態における上板80に代えて第２の上板（第４プレート）180を備える。他の構成は第１の実施形態と同様である。第２の上板180は、円形導波管の開口を覆わずに、ストリップライン40およびストリップライン60に給電するための給電口11の上部を覆う。第２の実施形態では、第３メタルシート70がアレーアンテナ２の円形導波管の表面を構成し、第３メタルシート70の開口71が電磁波を放射する開口面となる。第２の上板180は、例えば、アルミニウムなどの金属で構成される。

【0032】

次に、第２の実施形態のアンテナ特性について説明する。ここでも、１素子のアンテナについて特性を示す。図11は、第２の実施形態におけるアンテナ特性を求めるために用いたアンテナの構成を示す透視斜視図および部分分解斜視図である。導波管の開口は第２の上板180で覆われていないため、図11では第２の上板180は省略している。アンテナ表面に露出する第３メタルシート70の厚さは18μｍである。他の条件は第１の実施形態におけるアンテナ特性を求めるための条件と同様である。

【0033】

図12および図13に、第２の実施形態におけるアンテナの特性を示す。図12に、アンテナの反射特性を示す。図12において、横軸は周波数であり、縦軸はＳ11パラメータ、S22パラメータである。図13(a)にポート１に対するアンテナの放射特性を示し、図13(b)にポート２に対するアンテナの放射特性を示す。図13において、横軸は開口からの放射角度であり、縦軸は利得である。本実施形態の構成で、直交する偏波の電磁波を放射口を共用して放射できることがわかる。なお、第２の実施形態では、放射ビームが少し傾くものの、部品点数を第１の実施形態の構成より少なくでき、アレーアンテナをより安価で実現できる。また、第２の実施形態によると、上述の第１の実施形態の効果も奏することができる。
（第２の実施形態の変形例）

【0034】

上述の第２の実施形態において、第１ストリップ線路の第１メタルシート20を省略してもよい。このように構成しても、ストリップライン40が誘電体30-1、2で挟まれた第１ストリップライン回路は、第２メタルシート50と下板10により金属で挟まれることになる。
３．第３の実施形態

【0035】

図14は、第３の実施形態におけるアレーアンテナの構成を示す分解斜視図である。第３の実施形態におけるアレーアンテナ３は、第１の実施形態における下板10に代えて第２の下板（第３プレート）110を備える。他の構成は第１の実施形態と同様である。第３の実施形態における第２の下板110は、円形導波管の一部を構成する第２貫通穴111と、電磁波を放射する第２開口112を有する。第３の実施形態におけるアレーアンテナ３では、ストリップライン40およびストリップライン60の先端から放射された電磁波は、上板80に設けられた円形導波管の開口と、第２の下板110に設けられた円形導波管の第２開口112との双方から放射される。

【0036】

次に、第３の実施形態のアンテナ特性について説明する。ここでも、１素子のアンテナについて特性を示す。図15は、第３の実施形態におけるアンテナ特性を求めるために用いたアンテナの構成を示す透視斜視図および部分分解斜視図である。この構成では、上板80および第２の下板110の厚さをそれぞれ１mmとしている。他の条件は第１の実施形態におけるアンテナ特性を求めるための条件と同様である。

【0037】

図16および図17に、第３の実施形態におけるアンテナの特性を示す。図16に、アンテナの反射特性を示す。図16において、横軸は周波数であり、縦軸はＳ11パラメータ、S22パラメータである。図17(a)にポート１に対するアンテナの放射特性を示し、図17(b)にポート２に対するアンテナの放射特性を示す。図17において、横軸は開口からの放射角度であり、縦軸は利得である。本実施形態の構成で、直交する偏波の電磁波を円形導波管を共用してアンテナの両方向に放射できることがわかる。また、第３の実施形態によると、上述の第１の実施形態の効果も奏することができる。なお、第３の実施形態では、アンテナの両側に電磁波を放射するため、この例では放射特性のゲインは第１の実施形態の構成に比べて約３ｄB低くなっている。
（第３の実施形態の変形例）

【0038】

上述の第３の実施形態において、第１ストリップ線路の第１メタルシート20を省略してもよい。このように構成しても、ストリップライン40が誘電体30-1、2で挟まれた第１ストリップライン回路は、第２メタルシート50と第２の下板110により金属で挟まれることになる。また、第２ストリップ線路の第３メタルシート70を省略してもよい。このように構成しても、ストリップライン60が誘電体30-3、4で挟まれた第２ストリップライン回路は、第２メタルシート50と上板80により金属で挟まれることになる。第１メタルシート20および第３メタルシート70は一方を省略してもよいし、双方を省略してもよい。

【0039】

また、第３の実施形態では、第１の実施形態の下板10に代えて第２の下板110を用いているが、第２の実施形態の下板10に代えて第２の下板110を用いても良い。換言すると、第２の上板180と第２の下板110を備えた構成としてもよい。

【0040】

この場合、第１メタルシート20を省略してもよい。このように構成しても、ストリップライン40が誘電体30-1、2で挟まれた第１ストリップライン回路は、第２メタルシート50と第２の下板110により金属で挟まれることになる。
４．変形例

【0041】

上述の第１実施形態において、下板10と上板80を省略してもよい。このように構成しても、ストリップライン40が誘電体30-1、2で挟まれた第１ストリップライン回路は、第１メタルシート20と第２メタルシート50により金属で挟まれることになる。また、ストリップライン60が誘電体30-3、4で挟まれた第２ストリップライン回路は、第２メタルシート50と第３メタルシート70により金属で挟まれることになる。この場合、電磁波は第１メタルシート２０の開口と第３メタルシート７０の開口から放射される。

【0042】

また、上述の各実施形態では直交する偏波として直線偏波（水平偏波と垂直偏波）を用いているが、直線偏波以外にも円偏波を用いることができ、右旋偏波と左旋偏波とで円形導波管を共用することができる。また、上述の各実施形態では、電磁波を放射する各開口の形状を円形としているが、４画など４回対称の形状とすることもできる。上述の各実施形態のアレーアンテナまたはアンテナは、駆動回路または受信回路を内蔵してもよい。また、上述の各実施形態のアレーアンテナまたはアンテナは、複数のアンテナ素子をブロックに分け、位相を制御することでビームフォーミングしてもよい。例えばセクタアンテナを構成することもできる。

【産業上の利用可能性】

【0043】

本発明は、例えばデータを送受信するアンテナに利用可能である。

【符号の説明】

【0044】

10 下板
11 給電口
12 有底穴
20 第１メタルシート
30 誘電体シート
40、60 ストリップライン
50 第２メタルシート
70 第３メタルシート
80 上板
81 貫通穴
110 第２の下板
111 貫通穴
112 第２の開口
180 第２の上板

【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】