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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023167236
(43)【公開日】2023-11-24
(54)【発明の名称】アンテナユニット
(51)【国際特許分類】
H01Q 3/26 20060101AFI20231116BHJP
H01Q 19/02 20060101ALI20231116BHJP
【ＦＩ】
H01Q3/26 B
H01Q19/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022078263
(22)【出願日】2022-05-11
(71)【出願人】
【識別番号】000229737
【氏名又は名称】日本ピラー工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100124039
【弁理士】
【氏名又は名称】立花 顕治
(72)【発明者】
【氏名】奥長 剛
(72)【発明者】
【氏名】夏原 悠佑
【テーマコード（参考）】
5J020
5J021
【Ｆターム（参考）】
5J020AA03
5J020BA15
5J020BC13
5J020DA03
5J021AA03
5J021AB06
5J021CA03
5J021DB03
5J021GA04
(57)【要約】
【課題】３ｄＢビーム幅を好適に広げることができるアンテナユニットを提供する。
【解決手段】アンテナユニットは、誘電体に設けられる単一の給電アンテナと、前記誘電体において、前記単一の給電アンテナに対して一方および他方に設けられる一対の無給電アンテナと、を備え、前記給電アンテナは、給電線路、および、前記給電線路から給電される放射素子を含む給電本体部を含み、前記一対の無給電アンテナは、前記給電本体部と実質的に同じ形状である無給電本体部を含み、前記給電アンテナと前記一対の無給電アンテナとのピッチは、実質的に等しく、自由空間波長をλとしたとき、前記ピッチは、０．４λ＋[（λ／２）×ｎ]以上、０．６λ＋[（λ／２）×ｎ]以下の範囲に含まれる（ただし、ｎは、０以上の整数）。
【選択図】図１
【解決手段】アンテナユニットは、誘電体に設けられる単一の給電アンテナと、前記誘電体において、前記単一の給電アンテナに対して一方および他方に設けられる一対の無給電アンテナと、を備え、前記給電アンテナは、給電線路、および、前記給電線路から給電される放射素子を含む給電本体部を含み、前記一対の無給電アンテナは、前記給電本体部と実質的に同じ形状である無給電本体部を含み、前記給電アンテナと前記一対の無給電アンテナとのピッチは、実質的に等しく、自由空間波長をλとしたとき、前記ピッチは、０．４λ＋[（λ／２）×ｎ]以上、０．６λ＋[（λ／２）×ｎ]以下の範囲に含まれる（ただし、ｎは、０以上の整数）。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
誘電体に設けられる単一の給電アンテナと、
前記誘電体において、前記単一の給電アンテナに対して一方および他方に設けられる一対の無給電アンテナと、を備え、
前記給電アンテナは、給電線路、および、前記給電線路から給電される放射素子を含む給電本体部を含み、
前記一対の無給電アンテナは、前記給電本体部と実質的に同じ形状である無給電本体部を含み、
前記給電アンテナと前記一対の無給電アンテナとのピッチは、実質的に等しく、
自由空間波長をλとしたとき、
前記ピッチは、０．４λ＋[（λ／２）×ｎ]以上、０．６λ＋[（λ／２）×ｎ]以下の範囲に含まれる（ただし、ｎは、０以上の整数）
アンテナユニット。
前記誘電体において、前記単一の給電アンテナに対して一方および他方に設けられる一対の無給電アンテナと、を備え、
前記給電アンテナは、給電線路、および、前記給電線路から給電される放射素子を含む給電本体部を含み、
前記一対の無給電アンテナは、前記給電本体部と実質的に同じ形状である無給電本体部を含み、
前記給電アンテナと前記一対の無給電アンテナとのピッチは、実質的に等しく、
自由空間波長をλとしたとき、
前記ピッチは、０．４λ＋[（λ／２）×ｎ]以上、０．６λ＋[（λ／２）×ｎ]以下の範囲に含まれる（ただし、ｎは、０以上の整数）
アンテナユニット。
【請求項2】
前記単一の給電アンテナは、水平偏波アンテナであり、
前記ピッチは、２λ以下である
請求項１に記載のアンテナユニット。
前記ピッチは、２λ以下である
請求項１に記載のアンテナユニット。
【請求項3】
前記単一の給電アンテナは、垂直偏波アンテナであり、
前記ピッチは、１λ以下である
請求項１に記載のアンテナユニット。
前記ピッチは、１λ以下である
請求項１に記載のアンテナユニット。
【請求項4】
誘電体に設けられる単一の給電アンテナと、
前記誘電体において、前記単一の給電アンテナに対して一方および他方に設けられる一対の無給電アンテナと、を備え、
前記給電アンテナは、給電線路、および、前記給電線路から給電される放射素子を含む給電本体部を含み、
前記一対の無給電アンテナは、前記単一の給電アンテナに対して一方に設けられる第１無給電アンテナ、および、前記単一の給電アンテナに対して他方に設けられる第２無給電アンテナを有し、
前記第１無給電アンテナおよび前記第２無給電アンテナは、前記給電本体部と実質的に同じ形状である無給電本体部、および、前記無給電本体部の端部から延びる位相調整線路を含み、
前記単一の給電アンテナは、水平偏波アンテナであり、
自由空間波長をλ、誘電体内の波長をλｇ、および、λとλｇとの和をλeとし、
前記給電アンテナと前記第１無給電アンテナとのピッチを第１ピッチとし、
前記給電アンテナと前記第２無給電アンテナとのピッチを第２ピッチとし、
前記第１無給電アンテナの前記位相調整線路の長さを第１長さとし、
前記第２無給電アンテナの前記位相調整線路の長さを第２長さとしたとき、
前記第１ピッチと前記第１長さとの和、および、前記第２ピッチと前記第２長さとの和は、
０．７５λe＋[（λ／２）×ｎ]以上、１．０５λe＋[（λ／２）×ｎ]以下の範囲に含まれる（ただし、ｎは、０以上の整数）
アンテナユニット。
前記誘電体において、前記単一の給電アンテナに対して一方および他方に設けられる一対の無給電アンテナと、を備え、
前記給電アンテナは、給電線路、および、前記給電線路から給電される放射素子を含む給電本体部を含み、
前記一対の無給電アンテナは、前記単一の給電アンテナに対して一方に設けられる第１無給電アンテナ、および、前記単一の給電アンテナに対して他方に設けられる第２無給電アンテナを有し、
前記第１無給電アンテナおよび前記第２無給電アンテナは、前記給電本体部と実質的に同じ形状である無給電本体部、および、前記無給電本体部の端部から延びる位相調整線路を含み、
前記単一の給電アンテナは、水平偏波アンテナであり、
自由空間波長をλ、誘電体内の波長をλｇ、および、λとλｇとの和をλeとし、
前記給電アンテナと前記第１無給電アンテナとのピッチを第１ピッチとし、
前記給電アンテナと前記第２無給電アンテナとのピッチを第２ピッチとし、
前記第１無給電アンテナの前記位相調整線路の長さを第１長さとし、
前記第２無給電アンテナの前記位相調整線路の長さを第２長さとしたとき、
前記第１ピッチと前記第１長さとの和、および、前記第２ピッチと前記第２長さとの和は、
０．７５λe＋[（λ／２）×ｎ]以上、１．０５λe＋[（λ／２）×ｎ]以下の範囲に含まれる（ただし、ｎは、０以上の整数）
アンテナユニット。
【請求項5】
誘電体に設けられる単一の給電アンテナと、
前記誘電体において、前記単一の給電アンテナに対して一方および他方に設けられる一対の無給電アンテナと、を備え、
前記給電アンテナは、給電線路、および、前記給電線路から給電される放射素子を含む給電本体部を含み、
前記一対の無給電アンテナは、前記単一の給電アンテナに対して一方に設けられる第１無給電アンテナ、および、前記単一の給電アンテナに対して他方に設けられる第２無給電アンテナを有し、
前記第１無給電アンテナおよび前記第２無給電アンテナは、前記給電本体部と実質的に同じ形状である無給電本体部、および、前記無給電本体部の端部から延びる位相調整線路を含み、
前記単一の給電アンテナは、垂直偏波アンテナであり、
自由空間波長をλ、誘電体内の波長をλｇ、および、λとλｇとの和をλeとし、
前記給電アンテナと前記第１無給電アンテナとのピッチを第１ピッチとし、
前記給電アンテナと前記第２無給電アンテナとのピッチを第２ピッチとし、
前記第１無給電アンテナの前記位相調整線路の長さを第１長さとし、
前記第２無給電アンテナの前記位相調整線路の長さを第２長さとしたとき、
前記第１ピッチと前記第１長さとの和、および、前記第２ピッチと前記第２長さとの和は、
０．３５λe＋[（λ／２）×ｎ]以上、０．７λe＋[（λ／２）×ｎ]以下の範囲に含まれる（ただし、ｎは、０以上の整数）
アンテナユニット。
前記誘電体において、前記単一の給電アンテナに対して一方および他方に設けられる一対の無給電アンテナと、を備え、
前記給電アンテナは、給電線路、および、前記給電線路から給電される放射素子を含む給電本体部を含み、
前記一対の無給電アンテナは、前記単一の給電アンテナに対して一方に設けられる第１無給電アンテナ、および、前記単一の給電アンテナに対して他方に設けられる第２無給電アンテナを有し、
前記第１無給電アンテナおよび前記第２無給電アンテナは、前記給電本体部と実質的に同じ形状である無給電本体部、および、前記無給電本体部の端部から延びる位相調整線路を含み、
前記単一の給電アンテナは、垂直偏波アンテナであり、
自由空間波長をλ、誘電体内の波長をλｇ、および、λとλｇとの和をλeとし、
前記給電アンテナと前記第１無給電アンテナとのピッチを第１ピッチとし、
前記給電アンテナと前記第２無給電アンテナとのピッチを第２ピッチとし、
前記第１無給電アンテナの前記位相調整線路の長さを第１長さとし、
前記第２無給電アンテナの前記位相調整線路の長さを第２長さとしたとき、
前記第１ピッチと前記第１長さとの和、および、前記第２ピッチと前記第２長さとの和は、
０．３５λe＋[（λ／２）×ｎ]以上、０．７λe＋[（λ／２）×ｎ]以下の範囲に含まれる（ただし、ｎは、０以上の整数）
アンテナユニット。
【請求項6】
前記第１ピッチと、前記第２ピッチとは、異なり、
前記第１長さと、前記第２長さとは、異なり、
前記第１ピッチと前記第１長さとの和と、前記第２ピッチと前記第２長さの和とは、実質的に等しい
請求項４または５に記載のアンテナユニット。
前記第１長さと、前記第２長さとは、異なり、
前記第１ピッチと前記第１長さとの和と、前記第２ピッチと前記第２長さの和とは、実質的に等しい
請求項４または５に記載のアンテナユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アンテナユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、アンテナユニットの一例を開示している。このアンテナユニットは、誘電体に設けられる複数の給電アンテナと、複数の給電アンテナの両側に設けられる無給電アンテナと、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６４５６７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記アンテナユニットにおいては、メインローブの最大利得から３ｄＢ低くなる範囲の角度ビーム幅、換言すれば、３ｄＢビーム幅を広げる点について、検討されていない。このため、３ｄＢビーム幅を広げる点について、なお改善の余地がある。
【0005】
本発明は、３ｄＢビーム幅を好適に広げることができるアンテナユニット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】
【0006】
本発明の第１観点に係るアンテナユニットは、誘電体に設けられる単一の給電アンテナと、前記誘電体において、前記単一の給電アンテナに対して一方および他方に設けられる一対の無給電アンテナと、を備え、前記給電アンテナは、給電線路、および、前記給電線路から給電される放射素子を含む給電本体部を含み、前記一対の無給電アンテナは、前記給電本体部と実質的に同じ形状である無給電本体部を含み、前記給電アンテナと前記一対の無給電アンテナとのピッチは、実質的に等しく、自由空間波長をλとしたとき、前記ピッチは、０．４λ＋[（λ／２）×ｎ]以上、０．６λ＋[（λ／２）×ｎ]以下の範囲に含まれる（ただし、ｎは、０以上の整数）。
【0007】
上記アンテナユニットが例えば、送信用として用いられた場合、単一の給電アンテナから放射された電波は、一対の無給電アンテナに伝播する。一対の無給電アンテナは、単一の給電アンテナが放射した電波とは位相が異なる電波を放射する。水平角度の正面（０°）においては、単一の給電アンテナが放射した電波と、一対の無給電アンテナが放射した電波とに位相差があるため、給電アンテナのみを有する従来のアンテナユニットよりもビーム幅の利得が低下する。一方、水平角度の斜め方向、例えば、４５°においては、単一の給電アンテナが放射した電波と、一対の無給電アンテナが放射した電波とが合成されるため、給電アンテナのみを有する従来のアンテナユニットよりもビーム幅の利得が上昇する。本願発明者（ら）は、給電アンテナと一対の無給電アンテナとのピッチを等しくし、かつ、ピッチが上記範囲に含まれるように設定することによって、３ｄＢビーム幅が好適に広がることを見出した。
【0008】
本発明の第２観点に係るアンテナユニットは、第１観点に係るアンテナユニットであって、前記単一の給電アンテナは、水平偏波アンテナであり、前記ピッチは、２λ以下である。
【0009】
給電アンテナが水平偏波アンテナである場合には、ピッチを２λ以下とすることによって、３ｄＢビーム幅が好適に広がることが確認された。
【0010】
本発明の第３観点に係るアンテナユニットは、第１観点に係るアンテナユニットであって、前記単一の給電アンテナは、垂直偏波アンテナであり、前記ピッチは、１λ以下である。
【0011】
給電アンテナが垂直偏波アンテナである場合には、ピッチを１λ以下とすることによって、３ｄＢビーム幅が好適に広がることが確認された。
【0012】
本発明の第４観点に係るアンテナユニットは、誘電体に設けられる単一の給電アンテナと、前記誘電体において、前記単一の給電アンテナに対して一方および他方に設けられる一対の無給電アンテナと、を備え、前記給電アンテナは、給電線路、および、前記給電線路から給電される放射素子を含む給電本体部を含み、前記一対の無給電アンテナは、前記単一の給電アンテナに対して一方に設けられる第１無給電アンテナ、および、前記単一の給電アンテナに対して他方に設けられる第２無給電アンテナを有し、前記第１無給電アンテナおよび前記第２無給電アンテナは、前記給電本体部と実質的に同じ形状である無給電本体部、および、前記無給電本体部の端部から延びる位相調整線路を含み、前記単一の給電アンテナは、水平偏波アンテナであり、自由空間波長をλ、誘電体内の波長をλｇ、および、λとλｇとの和をλeとし、前記給電アンテナと前記第１無給電アンテナとのピッチを第１ピッチとし、前記給電アンテナと前記第２無給電アンテナとのピッチを第２ピッチとし、前記第１無給電アンテナの前記位相調整線路の長さを第１長さとし、前記第２無給電アンテナの前記位相調整線路の長さを第２長さとしたとき、前記第１ピッチと前記第１長さとの和、および、前記第２ピッチと前記第２長さとの和は、０．７５λe＋[（λ／２）×ｎ]以上、１．０５λe＋[（λ／２）×ｎ]以下の範囲に含まれる（ただし、ｎは、０以上の整数）。
【0013】
上記アンテナユニットによれば、第１観点のアンテナユニットによって得られる効果と同様の効果が得られる。さらに、上記アンテナユニットにおいては、単一の給電アンテナと一対の無給電アンテナとのピッチを調整することによって、再放射電波の振幅を調整できる。また、一対の無給電アンテナの位相調整線路の長さを調整することによって、再放射電波の位相を調整できる。このため、設置スペースの都合等によって、単一の給電アンテナと一対の無給電アンテナとのピッチを十分に確保できない場合であっても、電波の指向性を好適に調整できる。また、上記アンテナユニットによれば、３ｄＢビーム幅が好適に広がることが確認された。
【0014】
本発明の第５観点に係るアンテナユニットは、誘電体に設けられる単一の給電アンテナと、前記誘電体において、前記単一の給電アンテナに対して一方および他方に設けられる一対の無給電アンテナと、を備え、前記給電アンテナは、給電線路、および、前記給電線路から給電される放射素子を含む給電本体部を含み、前記一対の無給電アンテナは、前記単一の給電アンテナに対して一方に設けられる第１無給電アンテナ、および、前記単一の給電アンテナに対して他方に設けられる第２無給電アンテナを有し、前記第１無給電アンテナおよび前記第２無給電アンテナは、前記給電本体部と実質的に同じ形状である無給電本体部、および、前記無給電本体部の端部から延びる位相調整線路を含み、前記単一の給電アンテナは、垂直偏波アンテナであり、自由空間波長をλ、誘電体内の波長をλｇ、および、λとλｇとの和をλeとし、前記給電アンテナと前記第１無給電アンテナとのピッチを第１ピッチとし、前記給電アンテナと前記第２無給電アンテナとのピッチを第２ピッチとし、前記第１無給電アンテナの前記位相調整線路の長さを第１長さとし、前記第２無給電アンテナの前記位相調整線路の長さを第２長さとしたとき、前記第１ピッチと前記第１長さとの和、および、前記第２ピッチと前記第２長さとの和は、０．３５λe＋[（λ／２）×ｎ]以上、０．７λe＋[（λ／２）×ｎ]以下の範囲に含まれる（ただし、ｎは、０以上の整数）。
【0015】
上記アンテナユニットによれば、第４観点のアンテナユニットによって得られる効果と同様の効果が得られる。
【0016】
本発明の第６観点に係るアンテナユニットは、第４観点または第５観点に係るアンテナユニットであって、前記第１ピッチと、前記第２ピッチとは、異なり、前記第１長さと、前記第２長さとは、異なり、前記第１ピッチと前記第１長さとの和と、前記第２ピッチと前記第２長さの和とは、実質的に等しい。
【0017】
上記アンテナユニットによれば、３ｄＢビーム幅が好適に広がることが確認された。
【発明の効果】
【0018】
本発明に関するアンテナユニットによれば、３ｄＢビーム幅を好適に広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】第１実施形態のアンテナユニットの平面図。
【図6】第１実施形態のアンテナユニットの指向性に関するシミュレーション結果。
【図7】第１実施形態の変形例のアンテナユニットの指向性に関するシミュレーション結果。
【図8】第２実施形態のアンテナユニットの平面図。
【図9】第２実施形態のアンテナユニットの指向性に関するシミュレーション結果。
【図10】第３実施形態のアンテナユニットの平面図。
【図11】第３実施形態のアンテナユニットの指向性に関するシミュレーション結果。
【図12】第３実施形態の変形例のアンテナユニットの指向性に関するシミュレーション結果。
【図13】変形例のアンテナユニットの平面図。
【図14】別の変形例のアンテナユニットの平面図。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【0021】
［１．第１実施形態］
＜１－１．アンテナユニットの全体構成＞
図１は、本実施形態のアンテナユニット１０の平面図である。アンテナユニット１０は、例えば、受信アンテナ（図示略）に電波を送信する送信用のアンテナユニットである。アンテナユニット１０は、受信用のアンテナユニットであってもよい。アンテナユニット１０は、単一の給電アンテナ２０と、一対の無給電アンテナ５０と、を備える。単一の給電アンテナ２０、および、一対の無給電アンテナ５０は、誘電体１００の面内に並んで設けられる。誘電体１００は、板状であり、例えば、エポキシ樹脂、ガラス、または、テフロン（登録商標）等によって構成される。誘電体１００のうち、単一の給電アンテナ２０、および、一対の無給電アンテナ５０が設けられる面と反対側の面には、グラウンドとなる金属箔１１０が接合されている。金属箔１１０は、例えば、銅箔である。以下では、アンテナユニット１０の平面視において、単一の給電アンテナ２０、および、一対の無給電アンテナ５０が延びる方向を長手方向と称し、平面視において、長手方向と直交する方向を幅方向と称する。
＜１－１．アンテナユニットの全体構成＞
図１は、本実施形態のアンテナユニット１０の平面図である。アンテナユニット１０は、例えば、受信アンテナ（図示略）に電波を送信する送信用のアンテナユニットである。アンテナユニット１０は、受信用のアンテナユニットであってもよい。アンテナユニット１０は、単一の給電アンテナ２０と、一対の無給電アンテナ５０と、を備える。単一の給電アンテナ２０、および、一対の無給電アンテナ５０は、誘電体１００の面内に並んで設けられる。誘電体１００は、板状であり、例えば、エポキシ樹脂、ガラス、または、テフロン（登録商標）等によって構成される。誘電体１００のうち、単一の給電アンテナ２０、および、一対の無給電アンテナ５０が設けられる面と反対側の面には、グラウンドとなる金属箔１１０が接合されている。金属箔１１０は、例えば、銅箔である。以下では、アンテナユニット１０の平面視において、単一の給電アンテナ２０、および、一対の無給電アンテナ５０が延びる方向を長手方向と称し、平面視において、長手方向と直交する方向を幅方向と称する。
【0022】
本実施形態では、単一の給電アンテナ２０（以下では、単に「給電アンテナ２０」という）は、水平偏波アンテナである。給電アンテナ２０は、垂直偏波アンテナであってもよい。給電アンテナ２０は、例えば、マイクロストリップアンテナである。給電アンテナ２０は、給電本体部３０およびスタブ４０を備える。
【0023】
給電本体部３０は、給電線路３１、および、給電線路３１から給電される放射素子３２を有する。給電線路３１の一方の端部は、例えば、導波管の端部に設けられる変換器（図示略）とスタブ４０を介して接続される。変換器は、導波管とスタブ４０との間で電力変換を行う。変換器は、スタブ４０を介した給電線路３１への給電点となる。給電線路３１は、例えば、平面線路であり、誘電体１００に形成された導電性薄膜である。
【0024】
放射素子３２は、給電線路３１と繋がり、給電線路３１から幅方向の一方に突出する。放射素子３２は、例えば、平面アンテナであり、誘電体１００に形成された導電性薄膜である。給電本体部３０が有する放射素子３２の数は、任意に選択可能である。本実施形態では、給電本体部３０は、６個の放射素子を有する。給電本体部３０は、１～５個、または、７個以上の放射素子を有していてもよい。本実施形態では、長手方向における６個の放射素子３２の長さＸＡは、給電アンテナ２０の長手方向の中央に近い放射素子３２ほど長い。
【0025】
給電アンテナ２０において、給電線路３１は、最も給電側の放射素子３２Ａまでの線路である。本実施形態では、給電本体部３０は、給電線路３１、および、６個の放射素子３２を含む部分である。
【0026】
スタブ４０は、給電本体部３０の端部から延びる。スタブ４０は、例えば、誘電体１００に形成された導電性薄膜である。スタブ４０の中間部には、電波の反射を抑制するためのマッチングパターン４１が形成されている。
【0027】
一対の無給電アンテナ５０は、幅方向において、給電アンテナ２０に対して一方に設けられる第１無給電アンテナ７１と、給電アンテナ２０に対して他方に設けられる第２無給電アンテナ７２と、を有する。第１無給電アンテナ７１および第２無給電アンテナ７２は、同様の構成である。以下では、第１無給電アンテナ７１および第２無給電アンテナ７２を特に区別しない場合、単に無給電アンテナ５０と称する場合がある。
【0028】
無給電アンテナ５０は、給電アンテナ２０とは異なり、変換器には、接続されていない。このため、無給電アンテナ５０には、給電が行われない。無給電アンテナ５０は、給電本体部３０と実質的に同じ形状の無給電本体部６０を有する。無給電本体部６０は、無給電線路６１、および、無給電線路６１と繋がる放射素子６２を有する。無給電線路６１は、例えば、平面線路であり、誘電体１００に形成された導電性薄膜である。
【0029】
放射素子６２は、無給電線路６１から幅方向の一方に突出する。放射素子６２は、例えば、平面アンテナであり、誘電体１００に形成された導電性薄膜である。無給電本体部６０が有する放射素子６２の数は、任意に選択可能である。本実施形態では、無給電本体部６０は、６個の放射素子を有する。無給電本体部６０は、１～５個、または、７個以上の放射素子を有していてもよい。本実施形態では、長手方向における６個の放射素子６２の長さＸＢは、無給電アンテナ５０の長手方向の中央に近い放射素子６２ほど長い。本実施形態では、無給電本体部６０は、無給電線路６１、および、６個の放射素子６２を含む部分である。
【0030】
本実施形態では、幅方向における給電アンテナ２０と第１無給電アンテナ７１とのピッチＬＡと、給電アンテナ２０と第２無給電アンテナ７２とのピッチＲＡとが実質的に等しい。さらに、本実施形態では、３ｄＢビーム幅を好適に広げる観点から、自由空間波長をλとしたとき、ピッチＬＡ、ＲＡは、０．４λ＋[（λ／２）×ｎ]以上、０．６λ＋[（λ／２）×ｎ]以下の範囲に含まれる。ただし、ｎは、０以上の整数である。特に、アイソレーションが５０ｄＢ以下の場合は、給電アンテナ２０から一対の無給電アンテナ５０に伝播する電波の強度が高いため、より好適に３ｄＢビーム幅を広げることができる。アイソレーションが５０ｄＢ以下とするためには、給電アンテナ２０が水平偏波アンテナである場合には、ピッチＬＡ、ＲＡは２λ以下であることが好ましく、給電アンテナ２０が垂直偏波アンテナである場合には、ピッチＬＡ、ＲＡは１λ以下であることが好ましい。なお、自由空間波長は、例えば、２４ＧＨｚにおいて、１２．４９ｍｍである。
【0031】
【0032】
図２に示されるように、給電アンテナ２０は、電波ＷＡを放射する。図３に示されるように、電波ＷＡは、一対の無給電アンテナ７１、７２に伝播する。図４に示されるように、一対の無給電アンテナ７１、７２は、給電アンテナ２０が放射した電波ＷＡとは位相が異なる電波ＷＢを放射する。図５の双方向矢印に示されるように、水平角度の正面（０°）においては、給電アンテナ２０が放射した電波と、一対の無給電アンテナ７１、７２が放射した電波ＷＢとに位相差があるため、給電アンテナのみを有する従来のアンテナユニットよりもビーム幅の利得が低下する。一方、水平角度の斜め方向、例えば、４５°においては、給電アンテナ２０が放射した電波ＷＡと、一対の無給電アンテナ７１、７２が放射した電波ＷＢとが合成されるため、給電アンテナのみを有する従来のアンテナユニットよりもビーム幅の利得が上昇する。本願発明者（ら）は、給電アンテナ２０と一対の無給電アンテナ７１、７２とのピッチＬＡ、ＲＡを等しくし、かつ、ピッチＬＡ、ＲＡが所定の範囲に含まれるように設定することによって、３ｄＢビーム幅が好適に広がることを見出した。
【0033】
＜１－３．アンテナユニットのシミュレーション結果＞
図６は、給電アンテナのみを有する従来のアンテナユニットと、本実施形態のアンテナユニット１０の指向性に関するシミュレーション結果である。本実施形態のアンテナユニット１０は、３ｄＢビーム幅が１３２°である。従来のアンテナユニットは、３ｄＢビーム幅が１０７°である。このため、本実施形態のアンテナユニット１０は、従来のアンテナユニットよりも３ｄＢビーム幅を２３．４％広げられることが確認された。
図６は、給電アンテナのみを有する従来のアンテナユニットと、本実施形態のアンテナユニット１０の指向性に関するシミュレーション結果である。本実施形態のアンテナユニット１０は、３ｄＢビーム幅が１３２°である。従来のアンテナユニットは、３ｄＢビーム幅が１０７°である。このため、本実施形態のアンテナユニット１０は、従来のアンテナユニットよりも３ｄＢビーム幅を２３．４％広げられることが確認された。
【0034】
図７は、給電アンテナのみを有する従来のアンテナユニットと、本実施形態の変形例のアンテナユニット１０の指向性に関するシミュレーション結果である。図７に示される例では、変形例のアンテナユニット１０の給電アンテナ２０は、垂直偏波アンテナである。変形例のアンテナユニット１０は、３ｄＢビーム幅が１０５°である。従来のアンテナユニットは、３ｄＢビーム幅が６９°である。このため、変形例のアンテナユニット１０は、従来のアンテナユニットよりも３ｄＢビーム幅を５２．２％広げられることが確認された。
【0035】
[２．第２実施形態]
第２実施形態のアンテナユニット２００は、一対の無給電アンテナ２５０を備える点において、第１実施形態と異なり、その他の構成は、第１実施形態と同様である。以下では、第２実施形態のアンテナユニット２００について、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第２実施形態のアンテナユニット２００は、一対の無給電アンテナ２５０を備える点において、第１実施形態と異なり、その他の構成は、第１実施形態と同様である。以下では、第２実施形態のアンテナユニット２００について、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【0036】
＜２－１．アンテナユニットの全体構成＞
図８は、第２実施形態のアンテナユニット２００の平面図である。アンテナユニット２００は、一対の無給電アンテナ２５０を備える。一対の無給電アンテナ２５０は、幅方向において、給電アンテナ２０に対して一方に設けられる第１無給電アンテナ２７１と、給電アンテナ２０に対して他方に設けられる第２無給電アンテナ２７２と、を有する。第１無給電アンテナ２７１および第２無給電アンテナ２７２は、同様の構成である。以下では、第１無給電アンテナ２７１および第２無給電アンテナ２７２を特に区別しない場合、単に無給電アンテナ２５０と称する場合がある。
図８は、第２実施形態のアンテナユニット２００の平面図である。アンテナユニット２００は、一対の無給電アンテナ２５０を備える。一対の無給電アンテナ２５０は、幅方向において、給電アンテナ２０に対して一方に設けられる第１無給電アンテナ２７１と、給電アンテナ２０に対して他方に設けられる第２無給電アンテナ２７２と、を有する。第１無給電アンテナ２７１および第２無給電アンテナ２７２は、同様の構成である。以下では、第１無給電アンテナ２７１および第２無給電アンテナ２７２を特に区別しない場合、単に無給電アンテナ２５０と称する場合がある。
【0037】
無給電アンテナ２５０は、無給電本体部６０および位相調整線路２８０を有する。位相調整線路２８０は、無給電本体部６０の端部から延びる。位相調整線路２８０は、例えば、誘電体１００に形成された導電性薄膜である。本実施形態では、位相調整線路２８０の終端２８０Ｘは、オープンである。
【0038】
本実施形態では、第１無給電アンテナ２７１の位相調整線路２８０の長さＬＡＸと、第２無給電アンテナ２７２の位相調整線路２８０の長さＲＡＸとは、等しい。第１実施形態と同様にピッチＬＡと、ピッチＲＡとは、等しい。このため、ピッチＬＡと長さＬＡＸとの和ＳＬと、ピッチＲＡと長さＲＡＸとの和ＳＲとは、等しい。
【0039】
＜２－２．アンテナユニットの効果＞
本実施形態のアンテナユニット２００によれば、第１実施形態のアンテナユニット１０と同様の効果が得られる。さらに、アンテナユニット２００においては、給電アンテナ２０と一対の無給電アンテナ２５０とのピッチＬＡ、ＲＡを調整することによって、再放射電波の振幅を調整できる。また、一対の無給電アンテナ２５０の位相調整線路２８０の長さＬＡＸ、ＲＡＸを調整することによって、再放射電波の位相を調整できる。このため、設置スペースの都合等によって、給電アンテナ２０と一対の無給電アンテナ２５０とのピッチＬＡ、ＲＡを十分に確保できない場合であっても、指向性を好適に調整できる。
本実施形態のアンテナユニット２００によれば、第１実施形態のアンテナユニット１０と同様の効果が得られる。さらに、アンテナユニット２００においては、給電アンテナ２０と一対の無給電アンテナ２５０とのピッチＬＡ、ＲＡを調整することによって、再放射電波の振幅を調整できる。また、一対の無給電アンテナ２５０の位相調整線路２８０の長さＬＡＸ、ＲＡＸを調整することによって、再放射電波の位相を調整できる。このため、設置スペースの都合等によって、給電アンテナ２０と一対の無給電アンテナ２５０とのピッチＬＡ、ＲＡを十分に確保できない場合であっても、指向性を好適に調整できる。
【0040】
＜２－３．アンテナユニットのシミュレーション結果＞
図９は、給電アンテナのみを有する従来のアンテナユニットと、本実施形態のアンテナユニット２００の指向性に関するシミュレーション結果である。本実施形態のアンテナユニット２００は、３ｄＢビーム幅が１３１°である。従来のアンテナユニットは、３ｄＢビーム幅が１０７°である。このため、本実施形態のアンテナユニット２００は、従来のアンテナユニットよりも３ｄＢビーム幅を２２．４％広げられることが確認された。
図９は、給電アンテナのみを有する従来のアンテナユニットと、本実施形態のアンテナユニット２００の指向性に関するシミュレーション結果である。本実施形態のアンテナユニット２００は、３ｄＢビーム幅が１３１°である。従来のアンテナユニットは、３ｄＢビーム幅が１０７°である。このため、本実施形態のアンテナユニット２００は、従来のアンテナユニットよりも３ｄＢビーム幅を２２．４％広げられることが確認された。
【0041】
[３．第３実施形態]
第３実施形態のアンテナユニット３００は、一対の無給電アンテナ３５０を備える点において、第２実施形態と異なり、その他の構成は、第２実施形態と同様である。以下では、第３実施形態のアンテナユニット３００について、第２実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第３実施形態のアンテナユニット３００は、一対の無給電アンテナ３５０を備える点において、第２実施形態と異なり、その他の構成は、第２実施形態と同様である。以下では、第３実施形態のアンテナユニット３００について、第２実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【0042】
＜３－１．アンテナユニットの全体構成＞
図１０は、第３実施形態のアンテナユニット３００の平面図である。アンテナユニット３００は、一対の無給電アンテナ３５０を備える。一対の無給電アンテナ３５０は、幅方向において、給電アンテナ２０に対して一方に設けられる第１無給電アンテナ３７１と、給電アンテナ２０に対して他方に設けられる第２無給電アンテナ３７２と、を有する。以下では、第１無給電アンテナ３７１および第２無給電アンテナ３７２を特に区別しない場合、単に無給電アンテナ３５０と称する場合がある。
図１０は、第３実施形態のアンテナユニット３００の平面図である。アンテナユニット３００は、一対の無給電アンテナ３５０を備える。一対の無給電アンテナ３５０は、幅方向において、給電アンテナ２０に対して一方に設けられる第１無給電アンテナ３７１と、給電アンテナ２０に対して他方に設けられる第２無給電アンテナ３７２と、を有する。以下では、第１無給電アンテナ３７１および第２無給電アンテナ３７２を特に区別しない場合、単に無給電アンテナ３５０と称する場合がある。
【0043】
無給電アンテナ３５０は、無給電本体部６０および位相調整線路３８０を有する。位相調整線路３８０は、無給電本体部６０の端部から延びる。位相調整線路３８０は、例えば、誘電体１００に形成された導電性薄膜である。本実施形態では、位相調整線路３８０の終端３８０Ｘは、オープンである。
【0044】
本実施形態では、第１無給電アンテナ３７１の位相調整線路３８０の長さＬＡＸと、第２無給電アンテナ３７２の位相調整線路３８０の長さＲＡＸとは、異なる。本実施形態では、長さＬＡＸは、長さＲＡＸよりも長い。本実施形態では、ピッチＬＡと、ピッチＲＡとは、異なる。本実施形態では、ピッチＬＡは、ピッチＲＡよりも短い。本実施形態では、ピッチＬＡと長さＬＡＸとの和ＳＬと、ピッチＲＡと長さＲＡＸとの和ＳＲとは、等しいことが好ましい。
【0045】
図１０に示されるように、給電アンテナ２０が水平偏波アンテナである場合には、３ｄＢビーム幅を好適に広げる観点から、自由空間波長をλ、誘電体１００内の波長をλｇ、および、λとλｇとの和をλeとしたとき、和ＳＬおよび和ＳＲは、０．７５λe＋[（λ／２）×ｎ]以上、１．０５λe＋[（λ／２）×ｎ]以下の範囲に含まれる。ただし、ｎは、０以上の整数である。なお、誘電体１００内の波長は、例えば、２４ＧＨｚにおいて、７．９５ｍｍである。
【0046】
給電アンテナ２０が、垂直偏波アンテナである場合には、３ｄＢビーム幅を好適に広げる観点から、自由空間波長をλ、誘電体１００内の波長をλｇ、および、λとλｇとの和をλeとしたとき、和ＳＬおよび和ＳＲは、０．３５λe＋[（λ／２）×ｎ]以上、０．７λe＋[（λ／２）×ｎ]以下の範囲に含まれる。ただし、ｎは、０以上の整数である。
【0047】
＜３－２．アンテナユニットのシミュレーション結果＞
図１１は、給電アンテナのみを有する従来のアンテナユニットと、本実施形態のアンテナユニット３００の指向性に関するシミュレーション結果である。本実施形態のアンテナユニット３００は、３ｄＢビーム幅が１２８°である。従来のアンテナユニットは、３ｄＢビーム幅が１０７°である。このため、本実施形態のアンテナユニット３００は、従来のアンテナユニットよりも３ｄＢビーム幅を１９．６％広げられることが確認された。
図１１は、給電アンテナのみを有する従来のアンテナユニットと、本実施形態のアンテナユニット３００の指向性に関するシミュレーション結果である。本実施形態のアンテナユニット３００は、３ｄＢビーム幅が１２８°である。従来のアンテナユニットは、３ｄＢビーム幅が１０７°である。このため、本実施形態のアンテナユニット３００は、従来のアンテナユニットよりも３ｄＢビーム幅を１９．６％広げられることが確認された。
【0048】
図１２は、給電アンテナのみを有する従来のアンテナユニットと、本実施形態の変形例のアンテナユニット３００の指向性に関するシミュレーション結果である。図１２に示される例では、変形例のアンテナユニット３００の給電アンテナ２０は、垂直偏波アンテナである。変形例のアンテナユニット３００は、３ｄＢビーム幅が１０７°である。従来のアンテナユニットは、３ｄＢビーム幅が６９°である。このため、変形例のアンテナユニット３００は、従来のアンテナユニットよりも３ｄＢビーム幅を５５．１％広げられることが確認された。
【0049】
＜４．変形例＞
上記各実施形態は本発明に関するアンテナユニットが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関するアンテナユニットは、各実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、各実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、各実施形態に新たな構成を付加した形態である。以下に各実施形態の変形例の幾つかの例を示す。なお、上記各実施形態および以下の変形例は、技術的に矛盾しない限り互いに組み合わせることができる。
上記各実施形態は本発明に関するアンテナユニットが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関するアンテナユニットは、各実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、各実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、各実施形態に新たな構成を付加した形態である。以下に各実施形態の変形例の幾つかの例を示す。なお、上記各実施形態および以下の変形例は、技術的に矛盾しない限り互いに組み合わせることができる。
【0050】
＜４－１＞
第２実施形態において、無給電アンテナ２５０の位相調整線路２８０の終端２８０Ｘは、任意に変更可能である。図１３に示されるように、例えば、位相調整線路２８０の終端２８０Ｘにスルーホール２８０Ｙを形成し、終端２８０Ｘとグラウンドとを接続してもよい。図１４に示されるように、例えば、位相調整線路２８０の終端２８０Ｘに抵抗２８０Ｚ等を配置して、電波が反射しない構成としてもよい。図１４に示される例では、ピッチＬＡと、ピッチＲＡを調整することによって電波の再放射のタイミングを調整することが好ましい。これらの変形例は、第３実施形態のアンテナユニット３００にも同様に適用できる。
第２実施形態において、無給電アンテナ２５０の位相調整線路２８０の終端２８０Ｘは、任意に変更可能である。図１３に示されるように、例えば、位相調整線路２８０の終端２８０Ｘにスルーホール２８０Ｙを形成し、終端２８０Ｘとグラウンドとを接続してもよい。図１４に示されるように、例えば、位相調整線路２８０の終端２８０Ｘに抵抗２８０Ｚ等を配置して、電波が反射しない構成としてもよい。図１４に示される例では、ピッチＬＡと、ピッチＲＡを調整することによって電波の再放射のタイミングを調整することが好ましい。これらの変形例は、第３実施形態のアンテナユニット３００にも同様に適用できる。
【0051】
＜４－２＞
第３実施形態において、長さＬＡＸを長さＲＡＸよりも短くして、ピッチＬＡをピッチＲＡよりも長くしてもよい。この変形例では、和ＳＬと和ＳＲとは、等しいことが好ましい。
第３実施形態において、長さＬＡＸを長さＲＡＸよりも短くして、ピッチＬＡをピッチＲＡよりも長くしてもよい。この変形例では、和ＳＬと和ＳＲとは、等しいことが好ましい。
【符号の説明】
【0052】
１０、２００、３００：アンテナユニット
２０ ：給電アンテナ
３０ ：給電本体部
３１ ：給電線路
３２ ：放射素子
５０、２５０、３５０：無給電アンテナ
６０ ：給電本体部
６１ ：給電線路
６２ ：放射素子
７１、２７１、３７１：第１無給電アンテナ
７２、２７２、３７２：第２無給電アンテナ
１００ ：誘電体
２８０、３８０：位相調整線路
２０ ：給電アンテナ
３０ ：給電本体部
３１ ：給電線路
３２ ：放射素子
５０、２５０、３５０：無給電アンテナ
６０ ：給電本体部
６１ ：給電線路
６２ ：放射素子
７１、２７１、３７１：第１無給電アンテナ
７２、２７２、３７２：第２無給電アンテナ
１００ ：誘電体
２８０、３８０：位相調整線路
【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】
