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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】P2023172035
(43)【公開日】2023-12-06
(54)【発明の名称】無線アンテナ、無線通信システム
(51)【国際特許分類】
H01Q 13/24 20060101AFI20231129BHJP
H01Q 15/08 20060101ALI20231129BHJP
H01Q 21/20 20060101ALI20231129BHJP
H01P 3/16 20060101ALI20231129BHJP
【ＦＩ】
H01Q13/24
H01Q15/08
H01Q21/20
H01P3/16
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022083585
(22)【出願日】2022-05-23
(71)【出願人】
【識別番号】392026693
【氏名又は名称】株式会社ＮＴＴドコモ
(74)【代理人】
【識別番号】100121706
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128705
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 幸雄
(74)【代理人】
【識別番号】100147773
【弁理士】
【氏名又は名称】義村 宗洋
(72)【発明者】
【氏名】濱田 裕史
(72)【発明者】
【氏名】福田 敦史
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 恭宜
【テーマコード（参考）】
5J014
5J020
5J021
5J045
【Ｆターム（参考）】
5J014HA01
5J020AA02
5J020BB01
5J020DA03
5J021AA08
5J021CA01
5J021HA05
5J045AA21
5J045AB03
5J045DA17
5J045EA09
5J045HA07
5J045LA03
5J045NA03
(57)【要約】
【課題】誘電体導波路の法線方向により近い方向に最も強く電磁波を放射できる無線アンテナを提供する。
【解決手段】ミリ波帯または準ミリ波帯の信号を送受信可能な無線アンテナ１００は、誘電体で形成されたケーブル状の導波路１１０と、誘電体で形成された塊体１２０を含む。導波路１１０の誘電率は、塊体１２０を除く導波路１１０の周囲の誘電率よりも大きい。塊体１２０は、導波路１１０上に、または、導波路１１０の近傍に、位置している。塊体１２０は、誘電率が導波路１１０の長手方向において周期的に変化する周期構造を有している。
【選択図】図６
【解決手段】ミリ波帯または準ミリ波帯の信号を送受信可能な無線アンテナ１００は、誘電体で形成されたケーブル状の導波路１１０と、誘電体で形成された塊体１２０を含む。導波路１１０の誘電率は、塊体１２０を除く導波路１１０の周囲の誘電率よりも大きい。塊体１２０は、導波路１１０上に、または、導波路１１０の近傍に、位置している。塊体１２０は、誘電率が導波路１１０の長手方向において周期的に変化する周期構造を有している。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ミリ波帯または準ミリ波帯の信号を送受信可能な無線アンテナであって、
誘電体で形成されたケーブル状の導波路と、
誘電体で形成された塊体と
を含み、
上記導波路の誘電率は、上記塊体を除く上記導波路の周囲の誘電率よりも大きく、
上記塊体は、上記導波路上に、または、上記導波路の近傍に、位置しており、
上記塊体は、誘電率が上記導波路の長手方向において周期的に変化する周期構造を有している
無線アンテナ。
誘電体で形成されたケーブル状の導波路と、
誘電体で形成された塊体と
を含み、
上記導波路の誘電率は、上記塊体を除く上記導波路の周囲の誘電率よりも大きく、
上記塊体は、上記導波路上に、または、上記導波路の近傍に、位置しており、
上記塊体は、誘電率が上記導波路の長手方向において周期的に変化する周期構造を有している
無線アンテナ。
【請求項2】
請求項１に記載の無線アンテナにおいて、
上記周期構造の周期をＡとし、
上記導波路を伝播する電磁波が上記塊体から最も強く放射される放射方向と上記塊体の位置における上記導波路の法線方向とがなす角をθとし、
上記導波路を伝播する電磁波の波長をλgとし、
上記塊体から放射された電磁波の自由空間における波長をλ0として、
が成立する
ことを特徴とする無線アンテナ。
上記周期構造の周期をＡとし、
上記導波路を伝播する電磁波が上記塊体から最も強く放射される放射方向と上記塊体の位置における上記導波路の法線方向とがなす角をθとし、
上記導波路を伝播する電磁波の波長をλgとし、
上記塊体から放射された電磁波の自由空間における波長をλ0として、
【数5】
が成立する
ことを特徴とする無線アンテナ。
【請求項3】
請求項１に記載の無線アンテナにおいて、
上記導波路の上記長手方向と垂直であり且つ上記導波路の法線方向と垂直である幅方向における上記塊体の長さが、上記導波路の幅と一致していない
ことを特徴とする無線アンテナ。
上記導波路の上記長手方向と垂直であり且つ上記導波路の法線方向と垂直である幅方向における上記塊体の長さが、上記導波路の幅と一致していない
ことを特徴とする無線アンテナ。
【請求項4】
請求項１に記載の無線アンテナにおいて、
上記導波路の上記長手方向における上記塊体の両端のそれぞれは、上記導波路の上記長手方向に先細りになるテーパ構造を持っている
ことを特徴とする無線アンテナ。
上記導波路の上記長手方向における上記塊体の両端のそれぞれは、上記導波路の上記長手方向に先細りになるテーパ構造を持っている
ことを特徴とする無線アンテナ。
【請求項5】
請求項１に記載の無線アンテナにおいて、
さらに、上記周期構造の周期を機械的に変える周期構造変更装置を含む
ことを特徴とする無線アンテナ。
さらに、上記周期構造の周期を機械的に変える周期構造変更装置を含む
ことを特徴とする無線アンテナ。
【請求項6】
請求項１に記載の無線アンテナにおいて、
さらに、上記塊体の温度を変える温度制御装置を含む
ことを特徴とする無線アンテナ。
さらに、上記塊体の温度を変える温度制御装置を含む
ことを特徴とする無線アンテナ。
【請求項7】
ミリ波帯または準ミリ波帯の信号を送受信可能な無線アンテナであって、
誘電体で形成されたケーブル状の導波路と、
それぞれ誘電体で形成された複数の塊体と
を含み、
上記導波路の誘電率は、上記複数の塊体を除く上記導波路の周囲の誘電率よりも大きく、
上記複数の塊体のそれぞれは、上記導波路上に、または、上記導波路の近傍に、位置しており、
上記複数の塊体は、上記導波路の長手方向に等間隔に並んでおり、
上記複数の塊体のうち隣り合う塊体の間隔をＢとし、上記導波路の長手方向における上記複数の塊体のそれぞれの長さをＣとし、Ａ＝Ｂ＋Ｃとし、
上記導波路を伝播する電磁波が上記複数の塊体から最も強く放射される放射方向と上記複数の塊体の位置における上記導波路の法線方向とがなす角をθとし、
上記導波路を伝播する電磁波の波長をλgとし、
上記複数の塊体から放射された電磁波の自由空間における波長をλ0として、
が成立する
無線アンテナ。
誘電体で形成されたケーブル状の導波路と、
それぞれ誘電体で形成された複数の塊体と
を含み、
上記導波路の誘電率は、上記複数の塊体を除く上記導波路の周囲の誘電率よりも大きく、
上記複数の塊体のそれぞれは、上記導波路上に、または、上記導波路の近傍に、位置しており、
上記複数の塊体は、上記導波路の長手方向に等間隔に並んでおり、
上記複数の塊体のうち隣り合う塊体の間隔をＢとし、上記導波路の長手方向における上記複数の塊体のそれぞれの長さをＣとし、Ａ＝Ｂ＋Ｃとし、
上記導波路を伝播する電磁波が上記複数の塊体から最も強く放射される放射方向と上記複数の塊体の位置における上記導波路の法線方向とがなす角をθとし、
上記導波路を伝播する電磁波の波長をλgとし、
上記複数の塊体から放射された電磁波の自由空間における波長をλ0として、
【数6】
が成立する
無線アンテナ。
【請求項8】
無線アンテナと通信端末とを含む無線通信システムであって、
上記無線アンテナは、誘電体で形成されたケーブル状の導波路と、誘電体で形成された塊体を含み、
上記導波路の誘電率は、上記塊体を除く上記導波路の周囲の誘電率よりも大きく、
上記塊体は、上記導波路上に、または、上記導波路の近傍に、位置しており、
上記塊体は、誘電率が上記導波路の長手方向において周期的に変化する周期構造を有しており、
上記通信端末は、上記通信端末のアンテナで、上記塊体から放射された電磁波を受信し、
上記塊体は、上記通信端末のアンテナからの電磁波を受信する
ことを特徴とする無線通信システム。
上記無線アンテナは、誘電体で形成されたケーブル状の導波路と、誘電体で形成された塊体を含み、
上記導波路の誘電率は、上記塊体を除く上記導波路の周囲の誘電率よりも大きく、
上記塊体は、上記導波路上に、または、上記導波路の近傍に、位置しており、
上記塊体は、誘電率が上記導波路の長手方向において周期的に変化する周期構造を有しており、
上記通信端末は、上記通信端末のアンテナで、上記塊体から放射された電磁波を受信し、
上記塊体は、上記通信端末のアンテナからの電磁波を受信する
ことを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、誘電体導波路を含む無線アンテナとこの無線アンテナを用いた無線通信システムに関し、より詳しくは、誘電体導波路の法線方向により近い方向に最も強く電磁波を放射できるアンテナ技術に関する。
【背景技術】
【0002】
第五世代移動通信システム（所謂、５Ｇ）あるいは第六世代移動通信システム（所謂、６Ｇ）は、１０Ｇｂ／ｓ以上の高いデータレートを要求する。このような高速無線通信を実現するための方法の一つとして、ミリ波帯（30GHz～300GHzの周波数帯）あるいはサブテラヘルツ帯（100GHz以上の周波数帯）の無線通信への適用が検討されている。
【0003】
このような高い周波数を持つ電磁波は、空間を伝播する過程で著しく減衰するという特徴を持っている。自由空間を伝播するＴＥＭモードの電磁波の損失（自由空間伝播損失と呼称される）は周波数の二乗に比例することが知られている。さらに、このような高い周波数を持つ電磁波は、遮蔽物による回折損失が大きい（換言すれば、電磁波の直進性が高い）という特徴を持っている。このため、不感地帯（つまり、電磁波が届かない領域）を減らす技術が求められている。
【0004】
特許文献１は、不感地帯を減らせる技術の一つとして、有線伝送媒体である誘電体導波路と誘電体導波路の任意の場所に設置できる誘電体アタッチメント（特許文献１では「塊体」と呼称されている）を含む無線アンテナを開示している。特許文献１の無線アンテナによると、無線基地局から誘電体導波路を敷設し、当該無線アンテナを使用しなければ不感地帯である領域の近傍に位置する誘電体導波路の部位に誘電体アタッチメントを設置することによって、誘電体アタッチメントが電磁波を放射し、この結果、不感地帯の低減を実現する。特許文献１の無線アンテナによると、リピータ（repeater）などのアクティブ部品を用いず、かつ、誘電体導波路の任意の場所に誘電体アタッチメント（つまり、電磁波の放射源）を形成することができるので、状況に応じたカバレッジ（coverage）を低い電力消費で形成できる。例えば、高周波通信において、遮蔽物として人あるいは機材が存在する工場内あるいは部屋内で効率的にカバレッジを形成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2021-114766号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１の図１は、電磁波が、誘電体導波路の法線方向に、誘電体アタッチメントから放射されることを示している。しかし、実際には、そうではない。このことを説明する。
【0007】
図１，２は、先行技術の誘電体アタッチメント９２０を具備する誘電体導波路１１０を伝播する電磁波の挙動を、光線近似を用いて説明するための図である。誘電体アタッチメント９２０から放射される電磁波の放射方向と誘電体導波路１１０の法線方向とのなす角（以下、放射角と呼称する）をθradとする。電磁波は、誘電体導波路１１０と空気の境界近傍で全反射を繰り返しながら誘電体導波路１１０を伝播する。通例、誘電体導波路１１０に用いる誘電体の比誘電率は４以下であるから、全反射の際に光線近似の電磁波と誘電体導波路１１０の長手方向とがなす角（つまり、臨界角）は４０°以下程度である。したがって、誘電体アタッチメント９２０の誘電率が誘電体導波路１１０の誘電率よりも高い場合（図１参照）と低い場合（図２参照）のいずれにおいても、誘電体アタッチメント９２０から放射される電磁波の放射角θradはかなり大きな値となる（図１，２における光線近似の電磁波の軌跡を参照のこと）。図１，２では簡単のために誘電体アタッチメント９２０の断面形状は長方形であるが、誘電体アタッチメント９２０の断面形状が例えば三角形、半円であっても、同様の議論が成立する。
【0008】
通例、放射角θradは０°に近いほど好ましく、９０°に近いほど実用性に劣る。なぜなら、誘電体導波路１１０がその長手方向に電磁波を伝播させるものであるからである。つまり、誘電体導波路１１０の伝播方向に近い方向に電磁波を放射してもあまり意味がない。
【0009】
本発明は、誘電体導波路の法線方向により近い方向に最も強く電磁波を放射できる無線アンテナとこの無線アンテナを用いた無線通信システム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】
【0010】
ここで述べる技術事項は、特許請求の範囲に記載された発明を明示的にまたは黙示的に限定するためではなく、さらに、本発明によって利益を受ける者（例えば出願人と権利者である）以外の者によるそのような限定を容認する可能性の表明でもなく、単に、本発明の要点を容易に理解するために記載される。他の観点からの本発明の概要は、例えば、この特許出願の出願時の特許請求の範囲から理解できる。
本発明の無線アンテナは、誘電体導波路と塊体を持っている。誘電体導波路は、塊体を除く周囲の誘電率よりも大きい誘電率を持っている。塊体は、誘電体導波路上または誘電体導波路の近傍に位置している。塊体は、電磁波の放射と吸収を行う部位である。塊体と通信端末との間で電磁波の送受信が実現される。誘電体導波路は、分岐構造を持っていてもよい。誘電体導波路は、電磁波を伝播できる媒体に接続していてもよい。塊体は、回折格子構造を持っている。
本発明の無線アンテナは、誘電体導波路と塊体を持っている。誘電体導波路は、塊体を除く周囲の誘電率よりも大きい誘電率を持っている。塊体は、誘電体導波路上または誘電体導波路の近傍に位置している。塊体は、電磁波の放射と吸収を行う部位である。塊体と通信端末との間で電磁波の送受信が実現される。誘電体導波路は、分岐構造を持っていてもよい。誘電体導波路は、電磁波を伝播できる媒体に接続していてもよい。塊体は、回折格子構造を持っている。
【発明の効果】
【0011】
本発明によると、誘電体導波路上または誘電体導波路の近傍に、回折格子構造を有する塊体が位置しているので、誘電体導波路の法線方向により近い方向に最も強く電磁波を放射できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】先行技術の誘電体アタッチメントを具備する誘電体導波路を伝播する電磁波の挙動を、光線近似を用いて説明するための図。
【図2】先行技術の誘電体アタッチメントを具備する誘電体導波路を伝播する電磁波の挙動を、光線近似を用いて説明するための図。
【図3】実施形態の無線通信システムの構成例。
【図4】誘電体導波路の断面図。
【図5】塊体を説明するための図。（ａ）塊体の断面図。（ｂ）塊体の斜視図。（ｃ）他の例の塊体の断面図。
【図6】第１実施形態の無線アンテナの断面図。
【図7】電磁波の放射を説明するための図。
【図8】電磁波の干渉における波数の違いを説明するための図。
【図9】塊体が導波路の近傍に位置する無線アンテナの例を示す図。（ａ）第１例。（ｂ）第２例。（ｃ）第３例。
【図10】分岐構成を持つ無線アンテナの例。
【図11】導波路が媒体に接続されている構造。（ａ）第１例。（ｂ）第２例。（ｃ）第３例。
【図12】電磁界シミュレーションに用いた無線アンテナの構成。（ａ）断面図。（ｂ）平面図。
【図13】放射角と周期の関係。
【図14】電磁界シミュレーションの結果。（ａ）放射角が７度の場合。（ｂ）放射角が４５度の場合。
【図15】第２実施形態の第１例の無線アンテナ。（ａ）側面図。（ｂ）平面図。
【図16】第２実施形態の第２例の無線アンテナ。（ａ）側面図。（ｂ）平面図。
【図17】第３実施形態の無線アンテナ。（ａ）側面図。（ｂ）平面図。
【図18】第４実施形態の無線アンテナ。（ａ）軌条部の底面図。（ｂ）無線アンテナの側面図。（ｃ）無線アンテナの平面図。
【図19】第４実施形態の無線アンテナにおける軌条部の設置例。（ａ）側面図。（ｂ）平面図。
【図20】第４実施形態の無線アンテナにおける軌条部の設置例。（ａ）側面図。（ｂ）平面図。
【図21】第４実施形態の無線アンテナの他の構成例。（ａ）側面図。（ｂ）第１周期構造の平面図。（ｃ）第２周期構造の平面図。
【図22】他の実施形態。
【発明を実施するための形態】
【0013】
図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【0014】
＜第１実施形態＞
図３に示す実施形態の無線通信システム１は、実施形態の無線アンテナ１００と、通信端末２００と、信号生成装置８００を含む。無線アンテナ１００は、図３に示すように、導波路１１０と、１個以上の塊体１２０を含む構成を持つ。導波路１１０は、誘電体で形成された有体物であり、図３に示すように、例えばケーブルの如く、幅（あるいは断面積の平方根）に比べて長さが著しく大きい外観形状を有している。導波路１１０は、直線的な形状を持っていてもよいし、図３に示すように少し蛇行する形状、換言すれば、後述する導波路１１０の低損失伝播に悪影響を及ぼさない程度の曲げを持つ形状を持っていてもよいし、あるいは、分岐構造を持っていてもよい。導波路１１０の分岐構造については後述する。塊体１２０が位置する導波路１１０の局所領域において、導波路１１０は、好ましくは、直線的な形状を持つ。各塊体１２０は、導波路１１０と同じ誘電体で形成されてもよいし、導波路１１０と異なる誘電体で形成されてもよい。各塊体１２０は、導波路１１０上に位置する。この場合、塊体１２０は、導波路１１０から突起のように突出している。あるいは、各塊体１２０は、導波路１１０から離れた導波路１１０の近傍に位置する。あるいは、Ｔ個（ただし、Ｔは２以上の予め定められた整数である）の塊体１２０のうちｔ個（ただし、ｔは１≦ｔ＜Ｔを満たす予め定められた整数である）の塊体１２０は導波路１１０上に位置しており、残りのＴ－ｔ個の塊体１２０は導波路１１０から離れた導波路１１０の近傍に位置する。この実施形態では、導波路１１０の一端は、ミリ波（３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚ）あるいは準ミリ波（明確な定義はないがおよそ２０ＧＨｚ～３０ＧＨｚ）の周波数を持つ信号を生成する信号生成装置８００に接続されている。この信号の種類に限定はなく、アナログ信号でも、デジタル信号でも、離散時間信号でも、連続時間信号でもよい。導波路１１０の他端は、図３に示す例では、何にも接続されず開放されているが、短絡されていてもよいし、アンテナ（例えば、線状アンテナ、開口面アンテナなど）に接続されていてもよいし、あるいは、終端されていてもよい。
図３に示す実施形態の無線通信システム１は、実施形態の無線アンテナ１００と、通信端末２００と、信号生成装置８００を含む。無線アンテナ１００は、図３に示すように、導波路１１０と、１個以上の塊体１２０を含む構成を持つ。導波路１１０は、誘電体で形成された有体物であり、図３に示すように、例えばケーブルの如く、幅（あるいは断面積の平方根）に比べて長さが著しく大きい外観形状を有している。導波路１１０は、直線的な形状を持っていてもよいし、図３に示すように少し蛇行する形状、換言すれば、後述する導波路１１０の低損失伝播に悪影響を及ぼさない程度の曲げを持つ形状を持っていてもよいし、あるいは、分岐構造を持っていてもよい。導波路１１０の分岐構造については後述する。塊体１２０が位置する導波路１１０の局所領域において、導波路１１０は、好ましくは、直線的な形状を持つ。各塊体１２０は、導波路１１０と同じ誘電体で形成されてもよいし、導波路１１０と異なる誘電体で形成されてもよい。各塊体１２０は、導波路１１０上に位置する。この場合、塊体１２０は、導波路１１０から突起のように突出している。あるいは、各塊体１２０は、導波路１１０から離れた導波路１１０の近傍に位置する。あるいは、Ｔ個（ただし、Ｔは２以上の予め定められた整数である）の塊体１２０のうちｔ個（ただし、ｔは１≦ｔ＜Ｔを満たす予め定められた整数である）の塊体１２０は導波路１１０上に位置しており、残りのＴ－ｔ個の塊体１２０は導波路１１０から離れた導波路１１０の近傍に位置する。この実施形態では、導波路１１０の一端は、ミリ波（３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚ）あるいは準ミリ波（明確な定義はないがおよそ２０ＧＨｚ～３０ＧＨｚ）の周波数を持つ信号を生成する信号生成装置８００に接続されている。この信号の種類に限定はなく、アナログ信号でも、デジタル信号でも、離散時間信号でも、連続時間信号でもよい。導波路１１０の他端は、図３に示す例では、何にも接続されず開放されているが、短絡されていてもよいし、アンテナ（例えば、線状アンテナ、開口面アンテナなど）に接続されていてもよいし、あるいは、終端されていてもよい。
【0015】
導波路１１０は、導波路１１０の長手方向の任意の位置における当該長手方向に垂直な断面図である図４に示すように、形状と大きさが共に一定の断面を持つ。この例では、導波路１１０の断面形状は長方形である。したがって、導波路１１０は、導波路１１０の長手方向と直交する第１方向において互いに対向する二つの長辺側面１１１と、導波路１１０の長手方向と第１方向のそれぞれと直交する第２方向において互いに対向する二つの短辺側面１１３を持つ。長辺側面１１１は、幅（つまり、導波路１１０の長手方向と直交する方向の長さ）が断面の長方形の長辺の長さに等しい側面であり、短辺側面１１３は、幅が断面の長方形の短辺の長さに等しい側面である。このように、導波路１１０は、一様な構造、つまり、任意の位置での断面の形状と大きさが共に一定であり、材質が任意の位置で一定である構造を持っている。なお、図４では、導波路１１０の断面形状は長方形であるが、このような構造に限定されず、例えば、正方形あるいは円であってもよい。
【0016】
導波路１１０の誘電率は、塊体１２０を除く導波路１１０の周囲の誘電率よりも大きい。図３，４に示す例では、導波路１１０の周囲は空気であり、空気の誘電率はおよそ１であるので、導波路１１０の誘電率は１よりも大きい。このため、導波路１１０の上記一端に入力された信号生成装置８００からの信号の電磁界は、塊体１２０が存在しない場合、誘電率の大きい導波路１１０に集中して、導波路１１０の上記他端に向かって低損失に伝わり、導波路１１０の上記他端に至る。
【0017】
導波路１１０上または導波路１１０の近傍に位置している各塊体１２０は、電磁波（帯域としては電波である）を放射する放射部として機能することができる。各塊体１２０において電磁波の放射によって失われる電力は、主に、塊体１２０の形状（後述する）、大きさおよびその誘電率に依存する。より強い電力の電磁波を放射する観点から、例えば、塊体１２０の誘電率は導波路１１０の誘電率と同じまたは導波路１１０の誘電率よりも大きいことが好ましい。塊体１２０の誘電率は一様である、つまり、塊体１２０の任意の異なる２点での誘電率は互いに等しい。さらに好ましくは、損失の観点から、使用する電磁波の周波数帯において誘電正接が小さい材料が導波路１１０と塊体１２０のそれぞれの誘電体として選定される。一般に、誘電率が高くなると誘電正接が大きくなるので、放射量と損失量を考慮して、導波路１１０と塊体１２０のそれぞれの誘電体が持つべき誘電率が決定される。このように、塊体１２０が存在する場合、信号生成装置８００からの信号は、この塊体１２０から電磁波として空間に放射される。なお、「放射」とは、塊体１２０に到達した信号の電力のうち電磁波の放射によって失われる電力が、当該塊体１２０が存在しない場合に実際には発生する伝送損失を超えることをいう。塊体１２０で電磁波の放射によって失われる電力は、通常、塊体１２０に到達した信号の電力の一部であり、残余の電力を持った信号は導波路１１０において塊体１２０が位置する部位を通過する。塊体１２０を通過した信号は、導波路１１０を伝わり、隣の塊体１２０に向かって、隣の塊体１２０が無ければ導波路１１０の上記他端に向かって、低損失に伝播する。塊体１２０で放射された電磁波は、携帯電話などの通信端末２００が持つ無線アンテナ（図示せず）によって受信される。
【0018】
無線アンテナ１００に含まれる少なくとも１個の塊体１２０は、図５（ａ）に示すように、基部１２０ｖと、基部１２０ｖの上に立つ周期構造１２０ｐを含む。基部１２０ｖと周期構造１２０ｐは、互いに一体に形成されていてもよいし、互いに独立の有体物であってもよい。前者の場合、周期構造１２０ｐを持つ塊体１２０は、例えば、誘電体を切削加工することによって、あるいは、溶融誘電体の射出成形によって作製される。後者の場合、機械的構造によって（第４実施形態参照）、あるいは、接着剤または粘着剤を用いて、周期構造１２０ｐを構成するための複数の誘電体が基部１２０ｖに取り付けられる。接着剤または粘着剤の誘電率は基部１２０ｖの誘電率と同じ程度であることが望ましい。周期構造１２０ｐは、所謂、回折格子構造であり、周期構造１２０ｐにおいて誘電率は導波路１１０の長手方向において周期的に変化する。
【0019】
図５（ｂ）を参照して別の観点から述べれば、３次元直交座標系において、基部１２０ｖの２次元的な広がりをｘ座標とｙ座標で表し、位置（ｘ，ｙ）における周期構造１２０ｐの高さをｚ座標で表すとき、周期構造１２０ｐの高さｚは、関数ｆ（正確には、ｘ-ｙ平面上の閉領域に対応する関数ｆ）を用いてｚ＝ｆ(ｘ，ｙ)で表される。つまり、位置（ｘ，ｙ）においてｚ軸方向の周期構造１２０ｐの占有区間は（０，ｆ(ｘ，ｙ)]である。ただし、関数ｆは、有界関数かつ周期関数であり、変数ｙを上記閉領域に含まれる任意の値ｙ0に固定したときｆ（ｘ，ｙ0）＝ｆ（ｘ＋Ａ，ｙ0）を満たし、変数ｘを上記閉領域に含まれる任意の値ｘ0に固定したときｆ（ｘ0，ｙ）＝Ｃ（ｘ0，ｙ）を満たす。Ａは周期であり、Ｃ（ｘ0，ｙ）は値ｘ0に対応する定数（つまり、ｙに関する定数関数）である。上記閉領域は好ましくは矩形である。関数ｆの最大値をＨとし、関数ｆの最小値を０とする。関数ｆの例は、特に限定は無いが、正弦波を表す関数、矩形波を表す関数（図５に示す例）、台形波を表す関数、三角波を表す関数、鋸歯状波を表す関数、階段状鋸歯状波状を表す関数を含む。
【0020】
上記閉領域に含まれる変数ｘの最大値をｘmaxとし、上記閉領域に含まれる変数ｘの最小値をｘminとして、(ｘmax-ｘmin)/Ａは２以上であり、好ましくは３以上である。変数ｙを上記閉領域に含まれる任意の値ｙ0に固定したとき、閉区間[ｘmin，ｘmax]においてｆ(ｘ，ｙ0)＝Ｈを満たす変数ｘの区間ｐH（ただし、理論的には１点からなる退化区間（degenerate interval）を含むが、現実には真の区間（proper and bounded interval）である）とｆ(ｘ，ｙ0)＜Ｈを満たす変数ｘの区間（ただし、理論的には１点からなる退化区間を含むが、現実には真の区間である）が周期的に交互に現れる。ｐH/Ａは、導波路１１０を伝播する電磁波の周波数、後述する所望の方向での電磁波の干渉などに応じて、周期構造１２０ｐが回折格子として機能するために適切な値に設定されるが、通例、０．８以下である。
【0021】
塊体１２０が導波路１１０上または導波路１１０の近傍に位置しているとき、基部１２０ｖの底面（底面は、ｚ軸方向において周期構造１２０ｐが無い面である）は、導波路１１０と接触し、あるいは、基部１２０ｖと導波路１１０の間に周期構造１２０ｐが位置することなく導波路１１０に面している。塊体１２０が導波路１１０上または導波路１１０の近傍に位置している局所領域において、ｘ軸方向は導波路１１０の長手方向と平行である。以下、ｙ軸方向を「導波路１１０の幅方向」と呼称し、ｚ軸方向を「導波路１１０の法線方向」と呼称する。このような周期構造１２０ｐによると、導波路１１０の長手方向において、誘電率の異なる二つの値（つまり、誘電体の誘電率と空気の誘電率）が周期的に交互に現れる。
【0022】
図５（ｃ）に示すように、図５（ａ）に示す周期構造１２０ｐにおいて空気に相当する部分（ただし、高さＨを超えない部分）を空気以外の誘電体１２０ｓに置換した周期構造１２０ｐも許容される。上述の例に従うと、位置（ｘ，ｙ）における誘電体１２０ｓの高さｚeはｚe＝Ｈ－ｆ(ｘ，ｙ)で表され、位置（ｘ，ｙ）においてｚ軸方向の誘電体１２０ｓの占有区間は（ｆ(ｘ，ｙ)，Ｈ]である。誘電体１２０ｓの誘電率は、塊体１２０の誘電率と異なる。
【0023】
周期構造１２０ｐの幅（つまり、導波路１１０の幅方向における周期構造１２０ｐの長さ）は、導波路１１０の幅（つまり、導波路１１０の幅方向における導波路１１０の長さ）と一致してもよいし、導波路１１０の幅より大きくてもよいし、導波路１１０の幅より小さくてもよい。周期構造１２０ｐの幅を導波路１１０の幅より大きくすることによって、周期構造１２０ｐから放射される電磁波を平面波に近づけることができる。周期構造１２０ｐの幅を導波路１１０の幅より小さくすることによって、周期構造１２０ｐから放射される電磁波を球面波に近づけることができる。球面波の場合、塊体１２０アンテナとみなしたときのアンテナ利得は小さくなり、平面波と比較して、放射される電磁波の等方性を高くすることができる。つまり、より広いカバレッジを実現できる。
【0024】
図６は、周期関数が矩形波を表す関数である場合の周期構造１２０ｐを持つ塊体１２０と導波路１１０を含む無線アンテナ１００の、導波路１１０の長手方向に沿った断面図である。図６に示す例では、第１の観点から説明を加えると、周期構造１２０ｐは、それぞれ直線状に伸びる複数の溝１２０ａが等間隔に且つ互いに平行に配置されたラインアンドスペース（line and space）構造であり、第２の観点から説明を加えると、周期構造１２０ｐは、それぞれ直線状に伸びる複数の相対的に高い部位１２０ｂとそれぞれ直線状に伸びる複数の相対的に低い部位１２０ｃが交互に且つ等間隔に且つ互いに平行に配置されたラインアンドスペース構造であり、第３の観点から説明を加えると、周期構造１２０ｐは、基部１２０ｖ上に、それぞれ直線状に伸びる複数の軌条部１２０ｄが等間隔に且つ互いに平行に立っているラインアンドスペース構造である。各溝１２０ａあるいは各部位１２０ｂ，１２０ｃあるいは各軌条部１２０ｄの伸びる方向は、導波路１１０の長手方向と直交している。溝１２０ａの深さあるいは軌条部１２０ｄの高さは互いに等しい。図５，６に示す例では、基部１２０ｖの形状は矩形平板である。
【0025】
周期構造１２０ｐの各溝１２０ａにおいて電磁波は互いに打ち消し合って減衰するので溝１２０ａから放射し難いが、溝１２０ａと溝１２０ａの間の部分（つまり、相対的に高い部位１２０ｂ）から電磁波は良好に放射される。周期構造１２０ｐの周期Ａ（つまり、導波路１１０の長手方向における１個のラインの長さと１個のスペースの長さの合計）を適切に設定することによって、或る特定方向において電磁波を互いに干渉させることができる。したがって、当該特定方向（導波路１１０の法線方向を含む）に電磁波を最も強く放射することができる。以下、この原理を説明する。
【0026】
図７は、ホイヘンス-フレネルの原理（Huygens-Fresnel principle）によって理解される、周期構造１２０ｐを持つ塊体１２０から放射された電磁波の波面と、塊体１２０から電磁波が最も強く放射される放射方向を模式的に示している。導波路１１０を伝播する電磁波が塊体１２０から最も強く放射される放射方向と塊体１２０の位置における導波路１１０の法線方向とがなす角をθとし、以下、これを放射角と呼称する。隣り合う軌条部１２０ｄから放射される電磁波が放射角θにおいて強め合うためには、誘電体を伝播する電磁波の周期Ａ当たりの波数と、自由空間を伝播する電磁波の周期Ａに対応する放射方向の長さ（つまり、Ａsinθ）当たりの波数と、の差が整数にならねばならない。つまり、図８に示す関係から、隣り合う軌条部１２０ｄから放射される電磁波が放射角θにおいて強め合うためには、式（１）が成立しなければならない。式（１）において、λgは導波路１１０と塊体１２０との境界領域を伝播する伝播モードの電磁波の波長であり、Ｎeqは等価屈折率であり、λ0は自由空間における電磁波の波長である。等価屈折率の定義から式（２）が成立する。
【数1】
【0027】
ｍ＝１の場合、式（３）が成立する。これは、導波路１１０から最も離れた方向、つまり、導波路１１０の法線方向に最も近い方向において電磁波が強め合う条件を表している。Ｎeqは、空気の屈折率である１から導波路１１０あるいは塊体１２０の屈折率である２程度までの値をとる。sinθは１以下の値をとる。周期Ａを適切に選定することによって、必ず式（３）を満足するθを得られる。したがって、導波路１１０の法線方向により近い方向に最も強く電磁波を放射することが可能である。このことについて、後に、第１実施形態の実施例として説明する。
【数2】
【0028】
塊体１２０の総数Ｔが２以上である場合、Ｔ個の塊体１２０の一部（つまりｐ個、ただし、ｐは１≦ｐ＜Ｔを満たす）が共通して持つ形状が、Ｔ個の塊体１２０の他の一部（つまりｑ個、ただし、ｑは１≦ｑ＜Ｔ－ｐを満たす）あるいは全部（つまりｑ個、ただし、ｑはｑ＝Ｔ－ｐを満たす）が共通して持つ形状と同じでもよいし異なっていてもよい。あるいは、Ｔ≧２の場合、Ｔ個の塊体１２０のうちの互いに異なる任意の２個の塊体１２０が、互いに異なる形状を持っていてもよい。例えば、Ｔ＝２の場合、一方の塊体１２０は上述の周期構造１２０ｐを持つが、他方の塊体１２０は上述の周期構造１２０ｐを持っていなくてもよい。
【0029】
さらに、塊体１２０の総数Ｔが２以上である場合、Ｔ個の塊体１２０の一部（つまりｐ個、ただし、ｐは１≦ｐ＜Ｔを満たす）が共通して持つ大きさが、Ｔ個の塊体１２０の他の一部（つまりｑ個、ただし、ｑは１≦ｑ＜Ｔ－ｐを満たす）あるいは全部（つまりｑ個、ただし、ｑはｑ＝Ｔ－ｐを満たす）が共通して持つ大きさと同じでもよいし異なっていてもよい。あるいは、Ｔ≧２の場合、Ｔ個の塊体１２０のうちの互いに異なる任意の２個の塊体１２０が、互いに異なる大きさを持っていてもよい。例えば、Ｔ＝２の場合、一方の塊体１２０は周期Ａの周期構造１２０ｐを持つが、他方の塊体１２０は周期Ｂ（ただし、Ａ≠Ｂ）の周期構造１２０ｐを持っていてもよい。
【0030】
長手方向における導波路１１０上での塊体１２０の位置は、好ましくは、導波路１１０の両端を除く位置であり、さらに好ましくは、不整合が発生しにくく、且つ、伝播モードの変換が発生しにくい位置である。塊体１２０の総数Ｔが２以上である場合、Ｔ個の塊体１２０のうちの互いに異なる任意の２個の塊体１２０の導波路１１０の一端からその長手方向に沿って計測した距離が互いに異なってもよいし、例えば、互いに異なる或る２個以上の塊体１２０の導波路１１０の一端からその長手方向に沿って計測した距離が互いに等しくてもよい。後者の場合、これら２個以上の塊体１２０は、導波路１１０の周上の異なる位置に位置する。さらに、この後者の場合、導波路１１０を伝わる電磁波の伝播モードを考慮すると、好ましくは、２個の塊体１２０が導波路１１０の周上の互いに１８０度離れた位置に位置する。
【0031】
塊体１２０が導波路１１０上に位置する例において、各塊体１２０は、導波路１１０と一体に形成された物でもよいし、導波路１１０と別に形成された物でもよい。後者の場合、各塊体１２０は、導波路１１０に取り付けられるが、その後、導波路１１０から取り外せなくてもよいし、導波路１１０から取り外せてもよい。各塊体１２０が導波路１１０から取り外せる場合であっても、ひとたび各塊体１２０が導波路１１０に取り付けられたならば、各塊体１２０が導波路１１０上で動かないことが望まれる。各塊体１２０は導波路１１０に密着した状態にある。このため、塊体１２０を導波路１１０に取り付ける場合、塊体１２０の基部１２０ｖは、塊体１２０が取り付けられる導波路１１０の部位の局所的表面形状と同じ表面形状を持つ密着面を持ち、例えば、導波路１１０が細長い直方体であれば塊体１２０の密着面は少なくとも１個の平面で構成され、導波路１１０が細長い円柱であれば塊体１２０の密着面は円柱面の一部である。塊体１２０を導波路１１０に密着させる際に接着剤または粘着剤を用いる場合、接着剤または粘着剤の誘電率は導波路１１０の誘電率と同じ程度か、または、塊体１２０の誘電率と同じ程度であることが望ましい。
【0032】
塊体１２０が導波路１１０から離れた導波路１１０の近傍に位置する例において、塊体１２０と導波路１１０との間の距離の上限は、塊体１２０の誘電率、導波路１１０の誘電率、塊体１２０と導波路１１０との間の媒質（媒質として、空気または発砲プラスチックを例示できる）の誘電率、導波路１１０を伝播する信号の強度、導波路１１０の断面の形状、導波路１１０の断面の大きさなどによって決まる。ただし、ここで「塊体１２０と導波路１１０との間の距離」は、塊体１２０上の任意の点と導波路１１０上の任意の点との間の距離のうち最短のものをいう。塊体１２０と導波路１１０との間の距離が上記上限以下であれば、塊体１２０は、上述のとおり、放射部としてあるいは受信部として機能する。換言すれば、塊体が位置する「導波路の近傍」とは、塊体１２０が放射部としてあるいは受信部として機能できる範囲である。
【0033】
塊体１２０と導波路１１０との位置関係は、永続的関係でもよいし、一時的関係でもよい。永続的関係の場合、例えば図９（ａ）に示すように、導波路１１０に固定された取付部品３１０に、塊体１２０が固定されている。取付部品３１０の材質は、誘電体でもよいし金属でもよい。ただし、塊体１２０と導波路１１０との間に電気伝導体（例えば、取付部品３１０の材質が金属である場合、取付部品３１０の一部または全部である）が存在することを避けることが望ましい。取付部品３１０は、塊体１２０を保持するホルダーとしての役割と、塊体１２０と導波路１１０との間の距離を一定に保つスペーサーとしての役割を担っている。
【0034】
一時的関係の場合、例えば図９（ｂ）に示すように、筒状のスライダー３２０に塊体１２０を固定し、このスライダー３２０を導波路１１０に取り付ける。スライダー３２０は、導波路１１０に沿って移動できる。スライダー３２０の材質は、誘電体でもよいし金属でもよい。ただし、この例においても、塊体１２０と導波路１１０との間に電気伝導体（例えば、スライダー３２０の材質が金属である場合、スライダー３２０の一部または全部である）が存在することを避けることが望ましい。スライダー３２０は、塊体１２０を保持するホルダーとしての役割と、塊体１２０と導波路１１０との間の距離を一定に保つスペーサーとしての役割を担っている。
【0035】
一時的関係の他の例として、塊体１２０が可動物（可動物として、履物、アンクレットのような人体に着用する物、あるいは、搬送ロボットを例示できる）に取り付けられており、導波路１１０の全部または一部が床、通路のような構造物に埋設されている形態を例示できる。図９（ｃ）に可動物が搬送ロボット３３０の場合の例を示す。この場合、構造物上を移動する可動物が導波路１１０に近づいたとき、つまり、可動物に取り付けられた塊体１２０が、導波路１１０からの距離が上記上限以下である範囲に入ったとき、塊体１２０は放射部としてあるいは受信部として機能する。可動物が受信機あるいは送信機を持っている場合（可動物は、必要に応じて、増幅器などの電子部品を持っていてもよい）、信号生成装置８００（後述するとおり、信号生成装置８００に限らず、受信装置、あるいは、送受信装置でもよい）と可動物の受信機あるいは送信機との間で、通信が実現する。塊体１２０が可動物に取り付けられている例によると、可動物が導波路１１０に近づいたときだけ電磁波の放射が発生するので、エネルギーの利用効率が向上する。
【0036】
１個以上の塊体１２０を持つ導波路１１０の外周に、誘電体で形成されたカバー（図示せず）を配置してもよい。カバーは、導波路１１０および導波路１１０上の塊体１２０に密着している。この例に限らず、カバーは、塊体１２０を除き、あるいは、塊体１２０が位置する導波路１１０の部位および塊体１２０を除き、導波路１１０を覆ってもよい。導波路１１０の誘電率および塊体１２０の誘電率は、カバーの誘電率よりも大きい。このため、導波路１１０の上記一端に入力された信号生成装置８００からの信号の電磁界は、塊体１２０が存在しない場合、誘電率の大きい導波路１１０に集中して、導波路１１０の上記他端に向かって低損失に伝わり、導波路１１０の上記他端に至る。
【0037】
導波路１１０は、単一の製品としての構成を持っていてもよいし、例えば同一の構造を持つ複数の導波路（以下、サブ導波路と呼称する）が一列に接続された構成を持っていてもよい。後者の場合、サブ導波路とサブ導波路との接続として、光ファイバーを参考に、融着による接続またはコネクタを用いる接続を採用できる。あるいは、溶接または溶着によって、サブ導波路とサブ導波路を互いに接続してもよい。互いに接続された隣り合う２個のサブ導波路の一方のサブ導波路の誘電率は、他方のサブ導波路の誘電率と異なってもよい。
【0038】
導波路１１０は分岐構造を持っていてもよい。分岐形状および分岐数に限定は無い。図１０に、分岐数が２の場合のＴ型導波路１１０の例を示す。分岐構造を持つ導波路１１０は、単一の製品としての構成を持っていてもよいし、例えば同一の構造を持つ複数のサブ導波路を接続した構成を持っていてもよい。後者の場合、サブ導波路とサブ導波路との接続として、例えば分岐導波管３５０を用いる接続を採用できる。
【0039】
上述の実施形態では、導波路１１０の一端は信号生成装置８００に物理的に接続されているが、この構成に限定されない。例えば図１１に示すように、導波路１１０の一端を電磁波を伝播できる媒体の一部に接続し、媒体の他部を信号生成装置８００に接続してもよい。媒体として、導波路１１０の材料と異なる材料で作られた線路（例えば、同軸線路、あるいは、導波路１１０の誘電率と異なる誘電率を持つ導波路である）、あるいは、空気、あるいは、光ファイバーを例示できる。媒体が空気である場合から理解できるように、「接続」という用語は、必ずしも物理的接続のみを意味せず、電磁波が伝播可能である物理的態様を意味する。媒体が線路１１０ａである場合、図１１（ａ）に示すように、線路１１０ａと導波路１１０は例えばコネクタ３６０を用いて互いに接続される。媒体が空気である場合、例えば図１１（ｂ）に示すように、信号生成装置８００に取り付けたアンテナ装置３７０ａと、導波路１１０の一端に取り付けたアンテナ装置３７０ｂによって、信号生成装置８００と導波路１１０との間で電磁波の伝播が実現する。導波路１１０の一端に取り付けるアンテナ装置３７０ｂは、例えば、捕捉した電磁波を増幅するリピータを含んでもよい。ただし、信号生成装置８００に取り付けたアンテナ装置３７０ａと導波路１１０の一端とのアラインメントが良好である場合、導波路１１０の一端が直接、信号生成装置８００からの信号を受信してもよい。
【0040】
媒体が光ファイバー１１２である場合、例えば図１１（ｃ）に示すように、導波路１１０の一端は第１光電変換器３８０ａに接続しており、第１光電変換器３８０ａは光ファイバー１１２の一端に接続しており、光ファイバー１１２の他端は信号生成装置８００が持つ第２光電変換器３８０ｂに接続している。第２光電変換器３８０ｂは、例えばレーザーダイオードであり、信号生成装置８００が生成した電気信号を光信号に変換する。光信号は光ファイバー１１２を伝播する。第１光電変換器３８０ａは、例えばフォトダイオードであり、光ファイバー１１２からの光信号を電気信号に変換する。したがって、信号生成装置８００と導波路１１０との間で電磁波（この例では、光）の伝播が実現する。
【0041】
例えば、塊体１２０を設置すべき場所が信号生成装置８００から遠く離れた場所に限られている状況の下で信号生成装置８００から塊体１２０の設置場所までに至る長い導波路１１０を使用するならば、導波路１１０の通過損失を無視できなくなる。光ファイバー１１２の通過損失は通例、導波路１１０の通過損失よりも小さいので、図１１（ｃ）に示す構成は、信号の長距離低損失伝送にとって有益である。
【0042】
導波路１１０は通例、広域通過フィルタと同等の特性を持っており、広帯域の信号を伝送できる。したがって、図３に示すように信号生成装置８００から導波路１１０に入力された信号がＱ個（ただし、ＱはＱ≧２を満たす予め定められた整数である）の帯域を持つマルチバンド信号である場合、それぞれの塊体１２０からＱ個の当該帯域の電磁波が放射される。また、光ファイバー１１２も通例、広帯域の信号を伝送できる。したがって、図１１（ｃ）に示す構成によると、信号生成装置８００が生成したマルチバンド信号は、光電変換によって光信号として光ファイバー１１２を伝播し、さらに、光電変換によって再び電気信号として導波路１１０を伝播し、それぞれの塊体１２０からＱ個の当該帯域の電磁波として放射される。
【0043】
マルチバンド信号の場合、塊体１２０から空間に放射された電磁波の伝播特性は帯域ごとに異なるので、放射に最適な塊体１２０の位置は帯域ごとに異なる。例えば、高周波帯域の電磁波は、電磁波遮蔽物によってより大きな影響を受ける。したがって、低周波帯域の電磁波の放射に最適な位置と同じ位置から高周波帯域の電磁波を放射するならば、電磁波遮蔽物の存在によって不感地帯が増えてしまう。しかし、無線アンテナ１００を使用し、低周波帯域の電磁波の放射に最適な位置に設置される塊体１２０とは別に、電磁波遮蔽物を避け得る導波路１１０上の位置（つまり、高周波帯域の電磁波の放射に最適な位置）に塊体１２０を設置することによって、好ましくは、さらに、適切な形状（例えば上述の周期構造１２０ｐ）を持つ塊体１２０を設置することによって、或いは、複数の塊体１２０を適切な方向に配置することによって、高周波帯域の電磁波の放射方向が最適化され、この結果、電磁波遮蔽物による不感地帯を減らすことができる。
【0044】
導波路１１０が２個以上の塊体１２０を持つ場合、塊体１２０の総数Ｔは、電磁波の放射によって失われる所望の電力に応じて定められる。導波路１１０の上記一端に入力される信号生成装置８００からの信号の電力は、各塊体１２０と導波路１１０の上記他端とで電磁波の放射によって失われる電力の総和に、導波路１１０において導波路として機能する部分での実際には発生する伝送損失を加えた総電力であることが必要である。
【0045】
あるいは、導波路１１０の上記一端に入力される信号生成装置８００からの信号の電力（以下、入力電力と呼称する）が予め定まっている場合には、導波路１１０において導波路として機能する部分での実際には発生する伝送損失を入力電力から除いた電力が、各塊体１２０と導波路１１０の上記他端とで電磁波の放射によって失われる電力に分配され、各塊体１２０での放射の程度は、分配される電力に応じて定められる。例えば、各塊体１２０で等しい放射損失が望まれる場合がある。この場合、Ｔ個の塊体１２０が在るとして信号生成装置８００に近い方から１番目、２番目、…、ｔ番目、…、Ｔ番目の塊体１２０と呼称すると、ｔ番目（ｔ∈｛１，…，Ｔ｝）の塊体１２０が位置する部位に到達する信号の電力のうち１／（Ｔ－ｔ＋１）で表される割合の電力を放射によって損失するようにｔ番目の塊体１２０の放射の程度を調整すればよい。この場合、Ｔ番目の塊体１２０では、ここに到達した信号の電力のほぼ全部が放射によって損失されるため、導波路１１０の上記他端での電磁波の放射はほぼ無い。例えばＴ＝５の場合、１番目、２番目、３番目、４番目の各塊体１２０は、それぞれ、到達した信号のうち、-7dB（５分の１），-6dB（４分の１），-4.8dB（３分の１），-3dB（２分の１）を電磁波として放射し、５番目の塊体１２０は、可能な限り、到達した信号の全電力を電磁波として放射する。
【0046】
上述の例によるとｔ番目の塊体１２０に到達する信号の電力と放射損失の割合はｔの増大とともに大きくなるため、ｔの増大に伴いｔ番目の塊体１２０では放射電力が大きくなるように塊体１２０の形状や大きさなどが選定される。
【0047】
無線アンテナ１００では、ｔ番目（ｔ∈Ｓ，Ｓは集合｛１，…，Ｔ｝の空集合を除く予め定められた部分集合である）の塊体１２０の密着状態の保持が恒久的な方法でなされなければ、導波路１１０の一部を電磁波の放射部として機能させるｔ番目の塊体１２０の密着状態はいつでも解消可能である。つまり、導波路１１０の一部を電磁波の放射部として機能させる必要のある期間ではｔ番目の塊体１２０の密着状態は保持され続けるが、当該必要が無くなった場合、放射部として機能する部位のｔ番目の塊体１２０の密着状態が解消される。密着状態が解消された部位は、電磁波の放射部としての機能を失うとともに導波路として機能する。このため、サービスエリアの変更に応じて電磁波の放射部の位置、つまり塊体１２０を導波路１１０に取り付ける位置を容易に変更することができる。
【0048】
上述の無線アンテナ１００は、送信用のアンテナとしてではなく、受信用のアンテナとしても使用できる。この場合、例えば、導波路１１０の上記一端には、信号生成装置８００に替えて受信装置が接続される。例えば携帯電話から発せられた電磁波は受信部（つまり、塊体１２０である）で吸収され、導波路１１０によって受信装置に伝達される。３ｄＢの損失は、受信部で吸収された電磁波が導波路１１０の上記一端と上記他端とに向かって分配されることによって発生する。導波路１１０の上記一端には、信号生成装置８００に替えて送信機能と受信機能の両方を持つ送受信装置が接続されてもよい。この他、（１）上記一端に信号生成装置８００が接続されている導波路１１０の上記他端に受信装置を接続する構成も採用できるし、（２）上記一端に送受信装置が接続されている導波路１１０の上記他端に受信装置を接続する構成も採用できるし、（３）無線アンテナ１００の上記一端と上記他端のそれぞれに受信装置を接続する構成も採用できるし、（４）無線アンテナ１００の上記一端と上記他端のそれぞれに送受信装置を接続する構成も採用できる。特に、（２），（３），（４）の構成によると、図示しない合成装置が導波路１１０の両端に接続された装置の受信機能で受信した電磁波を合成することによって、上述の３ｄＢの損失を解消することができる。
【0049】
＜第１実施形態の実施例＞
第１実施形態の実施例である２８ＧＨｚ帯における無線アンテナ１００について電磁界解析の結果とともに説明する。２８ＧＨｚは、第五世代移動通信システムにおいて１０Ｇｂｐｓ程度の無線通信を実現するために使用されている周波数である。
第１実施形態の実施例である２８ＧＨｚ帯における無線アンテナ１００について電磁界解析の結果とともに説明する。２８ＧＨｚは、第五世代移動通信システムにおいて１０Ｇｂｐｓ程度の無線通信を実現するために使用されている周波数である。
【0050】
図１２は実施例に係る無線アンテナ１００を示している。図１２に示す無線アンテナ１００は２個の塊体１２０を持っている。導波路１１０は細長い直方体の形状を持っている。一方の塊体１２０の周期構造１２０ｐの大きさおよび形状は、他方の塊体１２０の周期構造１２０ｐの大きさおよび形状と同じである。一方の塊体１２０は一方の長辺側面１１１上に固定されており、他方の塊体１２０は他方の長辺側面１１１上に固定されている。導波路１１０の一端から一方の塊体１２０までの距離は、導波路１１０の一端から他方の塊体１２０までの距離と同じである。導波路１１０および塊体１２０の寸法は図１２に示したとおりである。電磁界解析において、簡単のために、導波路１１０と塊体１２０の比誘電率を同一値（具体的には、2.1）に設定し、軌条部１２０ｄの総数を５に設定し、さらに、ラインアンドスペースのデューティー比を0.5に設定した。電磁界解析において、周期構造１２０ｐの周期Ａが設計パラメータである。
【0051】
周期構造１２０ｐの幅（２０ｍｍ）が導波路１１０の幅（７ｍｍ）よりも大きい理由は、周期構造１２０ｐから放射される電磁波をできるだけ平面波に近づけるためである。周期構造１２０ｐは、導波路１１０を伝播する電磁波にとって巨視的に散乱体として働くので、周期構造１２０ｐの大きさが小さいほど、散乱体から放射される電磁波は一点から放射される球面波に近づく。球面波の場合、図１２の紙面に垂直な方向（つまり、導波路１１０の長手方向および法線方向と直交する方向）に放射される電磁波（便宜的に、ここでは不要放射波と称する）の量が増える。特に、散乱体の大きさが波長より小さくなる場合にこの効果は顕著である。式（１）の導出において不要放射波の影響を加味していないので、不要放射波が多い場合、放射方向の式（３）からの誤差が大きくなってしまう。この誤差を小さくするために、周期構造１２０ｐの幅はできる限り広いことが望ましい。電磁界解析の対象である実施例において、周期構造１２０ｐの幅を、電磁波の波長の２倍程度の値（２０ｍｍ）に設定した。
【0052】
上述の条件において、導波路１１０を伝播するモードの等価屈折率Ｎeqは、電磁界解析によって1.365と求まる。式（３）にＮeqを代入すると、放射角θと周期Ａとの関係は図１３に示すとおりである。図１３から、所望の放射角θを得るために必要な周期Ａを導出できる。例えば、θ＝０°の方向（つまり、導波路１１０の法線方向）に電磁波を放射させたい場合、周期Ａは８ｍｍである。周期Ａが８ｍｍである場合の電磁波の伝播の様子を電磁界解析した結果を図１４（ａ）に示す。放射角θは７°であり、目標値の０°に近い値を実現されている。また、周期Ａが１６ｍｍである場合、図１４（ｂ）に示すように放射角θは４５°であり、図１３から計算される放射角θに一致している。図１３から計算される放射角θと電磁界解析によって得られる放射角θとの差異は、導波路１１０の長手方向および法線方向と直交する方向に理想的に無限に広がっているべき周期構造１２０ｐの幅が実際には有限な幅（２０ｍｍ）であることに基づく。
【0053】
電磁界解析の結果から、第１実施形態によって、導波路１１０の法線方向により近い方向に最も強く電磁波を放射できることが分かる。また、周期構造１２０ｐの周期Ａを変更することによって放射角θを変更することも可能であることが分かる。導波路１１０と周期構造１２０ｐの各パラメータ（溝１２０ａの数を含む）を変更しても、放射原理が変更されることはないので、放射角θについて同様の結果が得られる。これらのパラメータは、主として放射率（塊体１２０から放射される前の導波路１１０を伝播する電磁波と塊体１２０から放射される電磁波との電力の比）に影響を与える。このため、この点を設計要件として考慮してパラメータを決定すればよい。実施例では導波路１１０の上下に塊体１２０を配置したので、導波路１１０の上下方向に電磁波が放射する。どちらか一方に電磁波を放射させたい場合には、塊体１２０を導波路１１０の片側に取り付ければよい。
【0054】
＜第２実施形態＞
第１実施形態で説明した構造によると、塊体１２０と導波路１１０の境界で導波路１１０を伝播する電磁波のモードの等価屈折率および特性インピーダンスが変化するので、反射波および放射波が生じる。特に、放射波の位相は周期構造１２０ｐによって意図して放射される電磁波の位相と異なるので、放射波が、式（３）によって得られる放射方向において建設的に干渉して生じる所望の電磁波と干渉し、この結果、当該電磁波の放射角に意図せぬ擾乱を与える可能性を否定できない。したがって、塊体１２０と導波路１１０の境界における等価屈折率および特性インピーダンスの変化を小さくする必要がある。第２実施形態として、等価屈折率および特性インピーダンスの変化を小さくするための構造を説明する。第１実施形態と第２実施形態との相違点のみを説明する。その他の技術事項については第１実施形態の説明を参照されたい。
第１実施形態で説明した構造によると、塊体１２０と導波路１１０の境界で導波路１１０を伝播する電磁波のモードの等価屈折率および特性インピーダンスが変化するので、反射波および放射波が生じる。特に、放射波の位相は周期構造１２０ｐによって意図して放射される電磁波の位相と異なるので、放射波が、式（３）によって得られる放射方向において建設的に干渉して生じる所望の電磁波と干渉し、この結果、当該電磁波の放射角に意図せぬ擾乱を与える可能性を否定できない。したがって、塊体１２０と導波路１１０の境界における等価屈折率および特性インピーダンスの変化を小さくする必要がある。第２実施形態として、等価屈折率および特性インピーダンスの変化を小さくするための構造を説明する。第１実施形態と第２実施形態との相違点のみを説明する。その他の技術事項については第１実施形態の説明を参照されたい。
【0055】
第２実施形態では、導波路１１０の長手方向における塊体１２０の両端のそれぞれが、導波路１１０の長手方向に先細りになるテーパ構造を持っている。例えば、図１５に示すように、基部１２０ｖの導波路１１０の長手方向における両端が、ｚ軸方向の長さ（つまり、高さ）を変えることなく、ｙ軸方向の長さ（つまり、幅）を減少させながら、導波路１１０の長手方向に伸びている。あるいは、図１６に示すように、基部１２０ｖの導波路１１０の長手方向における両端が、ｙ軸方向の長さ（つまり、幅）を変えることなく、ｚ軸方向の長さ（つまり、高さ）を減少させながら、導波路１１０の長手方向に伸びている。図示しないが、基部１２０ｖの導波路１１０の長手方向における両端は、ｙ軸方向の長さ（つまり、幅）を減少させながら、且つ、ｚ軸方向の長さ（つまり、高さ）を減少させながら、導波路１１０の長手方向に伸びていてもよい。テーパ構造の長さＬは、反射および不要な放射を十分に低減できる値として、電磁界解析によって適宜に設定される。また、図１５，１６では、線形のテーパを例示したが、放物線、指数関数などの任意の曲線のテーパを採用してもよい。テーパ構造によって、導波路１１０を伝播する電磁波のモードの等価屈折率および特性インピーダンスが徐々に変化するので、前述の反射および不要な放射を低減することができる。
【0056】
＜第３実施形態＞
第３実施形態として、放射方向を動的に変更することができる機構を説明する。第１実施形態と第３実施形態との相違点のみを説明する。その他の技術事項については第１実施形態の説明を参照されたい。
第３実施形態として、放射方向を動的に変更することができる機構を説明する。第１実施形態と第３実施形態との相違点のみを説明する。その他の技術事項については第１実施形態の説明を参照されたい。
【0057】
第３実施形態では、無線アンテナ１００は塊体１２０の温度を変えることができる温度制御装置４００を持っている。塊体１２０の側面（この例では、基部１２０ｖの側面）に熱抵抗の小さいプレート１５０（例えば金属板）が取り付けられており、プレート１５０の一端は伝導路１６０の一端に接続されており、伝導路１６０の他端は温度制御装置４００に接続されている。温度制御装置４００はプレート１５０への印可温度を調整でき、したがって、塊体１２０の温度を変更することができる。一般に、誘電体の誘電率（あるいは屈折率）は温度依存性を持つ。塊体１２０の温度を変えることによって、導波路１１０および塊体１２０を伝播する電磁波のモードの等価屈折率が変化する。式（３）によると、等価屈折率が変化すると放射角が変化する。この関係に従って放射角を動的に変更させることができる。
【0058】
温度制御装置４００が例えば電源である場合、伝導路１６０は導電線であり、プレート１５０は抵抗加熱の原理によって発熱する。プレート１５０の温度は電流値を変更することによって変更できる。
温度制御装置４００が例えば熱交換器あるいはチラー（chiller）である場合、伝導路１６０は、熱交換によって加温あるいは冷却された媒体が流れる流路であり、プレート１５０と媒体との間の熱移動によって加温または冷却される。プレート１５０の温度は熱交換器またはチラーの温度制御によって変更できる。
温度制御装置４００が例えば熱交換器あるいはチラー（chiller）である場合、伝導路１６０は、熱交換によって加温あるいは冷却された媒体が流れる流路であり、プレート１５０と媒体との間の熱移動によって加温または冷却される。プレート１５０の温度は熱交換器またはチラーの温度制御によって変更できる。
【0059】
＜第３実施形態の変形例１＞
一般に誘電率が高くなると誘電正接が大きくなるので、長期間に亘って塊体１２０から電磁波を放射していると、塊体１２０に誘電損失に因る熱エネルギーが発生する。この熱エネルギーによって塊体１２０の温度が上昇し、放射方向が意図した方向からずれる可能性がある。環境温度の変化あるいは直射日光によって、塊体１２０の温度が変化し、放射方向が意図した方向からずれる可能性もある。したがって、温度制御装置４００によって、塊体１２０の温度を一定に保つ制御を行ってもよい。
一般に誘電率が高くなると誘電正接が大きくなるので、長期間に亘って塊体１２０から電磁波を放射していると、塊体１２０に誘電損失に因る熱エネルギーが発生する。この熱エネルギーによって塊体１２０の温度が上昇し、放射方向が意図した方向からずれる可能性がある。環境温度の変化あるいは直射日光によって、塊体１２０の温度が変化し、放射方向が意図した方向からずれる可能性もある。したがって、温度制御装置４００によって、塊体１２０の温度を一定に保つ制御を行ってもよい。
【0060】
＜第３実施形態の変形例２＞
第３実施形態で説明した温度制御装置４００と伝導路１６０は必須ではない。この変形例２では、図示しないが、塊体１２０（この例では、基部１２０ｖの側面）に熱抵抗の小さい金属製ヒートシンク（heat sink）が取り付けられる。ヒートシンクは、塊体１２０の温度上昇の抑制に有用である。図５（ａ）に示す周期構造１２０ｐはそれ自体が熱放射機能を持つが、熱抵抗の小さい金属製ヒートシンクを塊体１２０に取り付けることによって、さらに効率的な熱放射が可能である。また、図５（ｃ）に示す周期構造１２０ｐによると熱放射が不十分であるので、熱抵抗の小さい金属製ヒートシンクを塊体１２０に取り付けることによって効率的な熱放射が可能になる。さらに、金属製ヒートシンクは電磁シールドの機能も持つので、ヒートシンクの形状およびヒートシンクの塊体１２０への取り付け位置を最適化することによって、望ましくない放射方向への電磁波の放射を抑制できる。
第３実施形態で説明した温度制御装置４００と伝導路１６０は必須ではない。この変形例２では、図示しないが、塊体１２０（この例では、基部１２０ｖの側面）に熱抵抗の小さい金属製ヒートシンク（heat sink）が取り付けられる。ヒートシンクは、塊体１２０の温度上昇の抑制に有用である。図５（ａ）に示す周期構造１２０ｐはそれ自体が熱放射機能を持つが、熱抵抗の小さい金属製ヒートシンクを塊体１２０に取り付けることによって、さらに効率的な熱放射が可能である。また、図５（ｃ）に示す周期構造１２０ｐによると熱放射が不十分であるので、熱抵抗の小さい金属製ヒートシンクを塊体１２０に取り付けることによって効率的な熱放射が可能になる。さらに、金属製ヒートシンクは電磁シールドの機能も持つので、ヒートシンクの形状およびヒートシンクの塊体１２０への取り付け位置を最適化することによって、望ましくない放射方向への電磁波の放射を抑制できる。
【0061】
＜第４実施形態＞
第４実施形態として、放射方向を動的に変更することができる機構を説明する。第１実施形態と第４実施形態との相違点のみを説明する。その他の技術事項については第１実施形態の説明を参照されたい。
第４実施形態として、放射方向を動的に変更することができる機構を説明する。第１実施形態と第４実施形態との相違点のみを説明する。その他の技術事項については第１実施形態の説明を参照されたい。
【0062】
図１８，１９，２０に示すように、塊体１２０は、基部１２０ｖと、それぞれ基部１２０ｖから独立する有体物である複数の軌条部１２０ｄを含む。複数の軌条部１２０ｄは、互いに同じ大きさと互いに同じ形状を持っている。各軌条部１２０ｄは機械的構造によって基部１２０ｖに取り付けられる。基部１２０ｖは、その上面に、複数の固定具を具備している。この例では、各固定具は、基部１２０ｖの上面に固定されている一対の円柱状凸部１２０ｋである。一対の円柱状凸部１２０ｋは基部１２０ｖの幅方向の両端部に位置しており、複数の固定具は導波路１１０の長手方向に等間隔に一列に並んでいる。各軌条部１２０ｄは、その下面の両端部のそれぞれに、円柱状凸部１２０ｋを挿入できる穴１２０ｈを持っている。軌条部１２０ｄは、穴１２０ｈに円柱状凸部１２０ｋを差し込むことによって、任意の固定具に取り付けることができる。この例では、導波路１１０の長手方向において隣り合う軌条部１２０ｄの間隔はほぼ０である。複数の軌条部１２０ｄは、等間隔に基部１２０ｖに取り付けられ、この結果、周期構造１２０ｐを構成する。第４実施形態の構成によると、種々の周期構造１２０ｐを実現でき、例えば、図１９に示すように、１個の軌条部１２０ｄを一つおきに基部１２０ｖに設置することもできるし、図２０に示すように、２個の軌条部１２０ｄを二つおきに基部１２０ｖに設置することもできる。各軌条部１２０ｄは基部１２０ｖから取り外すことができるので、所望の放射方向に応じて周期構造１２０ｐを容易に再構成できる。軌条部１２０ｄは直方体に限定されず、その断面形状が第１実施形態で説明した関数を満たせばよく、軌条部１２０ｄは例えばその断面が三角形あるいは台形である柱体であってもよい。さらに、第４実施形態の構成によると、導波路１１０の長手方向において隣り合う軌条部１２０ｄの間隔はほぼ０であるから、すべての軌条部１２０ｄを基部１２０ｖに取り付けることによって、周期構造１２０ｐを持たない塊体１２０を実現することもできる。
【0063】
図１８，１９，２０に示す例ではすべての軌条部１２０ｄが基部１２０ｖから独立する有体物であったが、そのような例に限定されず、複数の軌条部１２０ｄの一部が基部１２０ｖに固定されており、残りの軌条部１２０ｄが基部１２０ｖから独立する有体物であってもよい。図２１に示す例では、複数の第１軌条部１２０ｄ１が基部１２０ｖに等間隔で固定されており、複数の第２軌条部１２０ｄ２が基部１２０ｖから独立する有体物である。複数の第２軌条部１２０ｄ２は保持具１７０によって等間隔に保持されている。複数の第１軌条部１２０ｄ１は第１周期構造１２０ｐ１を構成している。複数の第２軌条部１２０ｄ２は、図示しないスライド機構によって第１周期構造１２０ｐ１に挿入され、この結果、複数の第１軌条部１２０ｄ１と複数の第２軌条部１２０ｄ２が互い違いに等間隔に一列に並び、第２周期構造１２０ｐ２が構成される。このように、複数の第２軌条部１２０ｄ２の抜き差しによって、第１周期構造１２０ｐ１から第２周期構造１２０ｐ２に、あるいは、第２周期構造１２０ｐ２から第１周期構造１２０ｐ１に、切り替えることができる。
【0064】
＜他の実施形態＞
図２２を参照して、本発明に関連する他の実施形態を説明する。図２２に示すように、互いに同じ大きさと互いに同じ形状を持っている複数の塊体１２０を、式（１）を満たす周期Ａで、導波路１１０に設置してもよい。ただし、隣り合う塊体１２０の間隔をＢとし、導波路１１０の長手方向における各塊体１２０の長さをＣとして、Ａ＝Ｂ＋Ｃが成立する。各塊体１２０の幅は、導波路１１０の幅と一致してもよいし、導波路１１０の幅より大きくてもよいし、導波路１１０の幅より小さくてもよい。各塊体１２０は直方体に限定されず、その断面形状が第１実施形態で説明した関数を満たせばよく、各塊体１２０は例えばその断面が三角形あるいは台形である柱体であってもよい。
図２２を参照して、本発明に関連する他の実施形態を説明する。図２２に示すように、互いに同じ大きさと互いに同じ形状を持っている複数の塊体１２０を、式（１）を満たす周期Ａで、導波路１１０に設置してもよい。ただし、隣り合う塊体１２０の間隔をＢとし、導波路１１０の長手方向における各塊体１２０の長さをＣとして、Ａ＝Ｂ＋Ｃが成立する。各塊体１２０の幅は、導波路１１０の幅と一致してもよいし、導波路１１０の幅より大きくてもよいし、導波路１１０の幅より小さくてもよい。各塊体１２０は直方体に限定されず、その断面形状が第１実施形態で説明した関数を満たせばよく、各塊体１２０は例えばその断面が三角形あるいは台形である柱体であってもよい。
【0065】
＜補遺１＞
上述の各種の実施形態およびその変形例に開示された技術的特徴は互いに排他的であるとは限らない。技術的観点から矛盾の無い限り、或る実施形態あるいはその変形例の技術的特徴を他の実施形態あるいはその変形例の技術的特徴に適用してもよい。
上述の各種の実施形態およびその変形例に開示された技術的特徴は互いに排他的であるとは限らない。技術的観点から矛盾の無い限り、或る実施形態あるいはその変形例の技術的特徴を他の実施形態あるいはその変形例の技術的特徴に適用してもよい。
【0066】
本願の出願時の請求の範囲に記載されたクレームは、この明細書で開示された全ての発明を余すところなく網羅的にクレームしているとは限らない。この点に関して、本願の出願人が、本願の出願時にクレームされていない発明について特許を受ける権利を出願前に放棄したと理解あるいは解釈してはならない。本願の出願を受理した国または地域の法規あるいは条約が許す限り、本願の出願人は、本願においてクレームされていない発明について特許を受ける権利、当該発明のために分割出願する権利、補正によって当該発明をクレームする権利、その他一切の権利を留保する。しかし、本願の出願人が明示的かつ確定的に反対の意思表示をしたときは、この限りではない。
【0067】
別の観点に基づく本発明の要約の一例は下記のとおりである。
【0068】
第１の発明は、ミリ波帯または準ミリ波帯の信号を送受信可能な無線アンテナであって、誘電体で形成されたケーブル状の導波路と、誘電体で形成された塊体を含む。導波路の誘電率は、塊体を除く導波路の周囲の誘電率よりも大きい。塊体は、導波路上に、または、導波路の近傍に、位置している。塊体は、誘電率が導波路の長手方向において周期的に変化する周期構造を有している。
【0069】
第２の発明は、第１の発明において、周期構造の周期をＡとし、導波路を伝播する電磁波が塊体から最も強く放射される放射方向と塊体の位置における導波路の法線方向とがなす角をθとし、導波路を伝播する電磁波の波長をλgとし、塊体から放射された電磁波の自由空間における波長をλ0として、次式が成立することを特徴とする。
【数3】
【0070】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、導波路の長手方向と垂直であり且つ導波路の法線方向と垂直である幅方向における塊体の長さが、導波路の幅と一致していないことを特徴とする。
【0071】
第４の発明は、第１の発明から第３の発明のいずれかにおいて、導波路の長手方向における塊体の両端のそれぞれが、導波路の長手方向に先細りになるテーパ構造を持っていることを特徴とする。
【0072】
第５の発明は、第１の発明から第４の発明のいずれかにおいて、さらに、周期構造の周期を機械的に変えることのできる周期構造変更装置を含むことを特徴とする。
【0073】
第６の発明は、第１の発明から第５の発明のいずれかにおいて、さらに、塊体の温度を変えることのできる温度制御装置を含むことを特徴とする。
【0074】
第７の発明は、ミリ波帯または準ミリ波帯の信号を送受信可能な無線アンテナであって、誘電体で形成されたケーブル状の導波路と、アンテナ機能部を含む。アンテナ機能部は、それぞれ誘電体で形成された複数の塊体を含む。導波路の誘電率は、アンテナ機能部を除く導波路の周囲の誘電率よりも大きい。アンテナ機能部は、上記導波路上に、または、上記導波路の近傍に、位置している。複数の塊体は、導波路の長手方向に等間隔に並んでいる。複数の塊体のうち隣り合う塊体の間隔をＢとし、導波路の長手方向における複数の塊体のそれぞれの長さをＣとし、Ａ＝Ｂ＋Ｃとし、導波路を伝播する電磁波がアンテナ機能部から最も強く放射される放射方向とアンテナ機能部の位置における導波路の法線方向とがなす角をθとし、導波路を伝播する電磁波の波長をλgとし、アンテナ機能部から放射された電磁波の自由空間における波長をλ0として、次式が成立する。
【数4】
【0075】
第８の発明は、無線アンテナと通信端末とを含む無線通信システムであって、無線アンテナは、誘電体で形成されたケーブル状の導波路と、誘電体で形成された塊体を含む。導波路の誘電率は、塊体を除く導波路の周囲の誘電率よりも大きい。塊体は、導波路上に、または、導波路の近傍に、位置している。塊体は、誘電率が導波路の長手方向において周期的に変化する周期構造を有している。通信端末は、通信端末のアンテナで、塊体から放射された電磁波を受信し、塊体は、通信端末のアンテナからの電磁波を受信することを特徴とする。第８の発明において無線アンテナは、第１の発明から第７の発明のいずれであってもよい。
【0076】
＜補遺２＞
例示的な実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者は本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行い、その要素を均等物で置き換えることができることを理解するであろう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定のシステム、デバイス、またはそのコンポーネントを本発明の教示に適合させるために、多くの修正を加えることができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の請求の範囲に含まれるすべての実施形態を含むものとする。
例示的な実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者は本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行い、その要素を均等物で置き換えることができることを理解するであろう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定のシステム、デバイス、またはそのコンポーネントを本発明の教示に適合させるために、多くの修正を加えることができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の請求の範囲に含まれるすべての実施形態を含むものとする。
【0077】
さらに、「第１」、「第２」などの用語の使用は、それがもしあれば、順序や重要性を示すものではなく、「第１」、「第２」などの用語は要素を区別するために使用される。本明細書で使用される用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定することを意図するものでは決してない。用語「含む」とその語形変化は、本明細書および/または添付の請求の範囲で使用される場合、言及された特徴、ステップ、操作、要素、および/またはコンポーネントの存在を明らかにするが、一つ以上の他の特徴、ステップ、操作、要素、コンポーネント、および/またはそれらのグループの存在または追加を排除しない。「および/または」という用語は、それがもしあれば、関連するリストされた要素の一つ以上のありとあらゆる組み合わせを含む。請求の範囲および明細書において、特に明記しない限り、「接続」、「結合」、「接合」、「連結」、またはそれらの同義語、およびそのすべての語形は、例えば互いに「接続」または「結合」されているか互いに「連結」している二つの間の一つ以上の中間要素の存在を必ずしも否定しない。請求の範囲および明細書において、「任意」という用語は、それがもしあれば、特に明記しない限り、全称記号∀と同じ意味を表す用語として理解されるべきである。例えば、「任意のＸについて」という表現は「すべてのＸについて」あるいは「各Ｘについて」と同じ意味を持つ。
【0078】
特に断りが無い限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明が属する分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。さらに、一般的に使用される辞書で定義されている用語などの用語は、関連技術および本開示の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、明示的に定義されていない限り、理想的にまたは過度に形式的に解釈されるものではない。
【0079】
本発明の説明において、多くの技法およびステップが開示されていることが理解されるであろう。これらのそれぞれには個別の利点があり、それぞれ他の開示された技法の一つ以上、または場合によってはすべてと組み合わせて使用することもできる。したがって、煩雑になることを避けるため、本明細書では、個々の技法またはステップのあらゆる可能な組み合わせを説明することを控える。それでも、明細書および請求項は、そのような組み合わせが完全に本発明および請求項の範囲内であることを理解して読まれるべきである。
【0080】
以下の請求項において手段またはステップと結合したすべての機能的要素の対応する構造、材料、行為、および同等物は、それらがあるとすれば、他の要素と組み合わせて機能を実行するための構造、材料、または行為を含むことを意図する。
【0081】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更と変形が許される。選択され且つ説明された実施形態は、本発明の原理およびその実際的応用を解説するためのものである。本発明は様々な変更あるいは変形を伴って様々な実施形態として使用され、様々な変更あるいは変形は期待される用途に応じて決定される。そのような変更および変形のすべては、添付の請求の範囲によって規定される本発明の範囲に含まれることが意図されており、公平、適法および公正に与えられる広さに従って解釈される場合、同じ保護が与えられることが意図されている。
【符号の説明】
【0082】
１ 無線通信システム
１００ 無線アンテナ
１１０ 導波路
１１１ 長辺側面
１１２ 光ファイバー
１１３ 短辺側面
１２０ 塊体
１５０ プレート
１６０ 伝導路
１７０ 保持具
２００ 通信端末
３１０ 取付部品
３２０ スライダー
３３０ 搬送ロボット
３５０ 分岐導波管
３６０ コネクタ
４００ 温度制御装置
８００ 信号生成装置
９２０ 誘電体アタッチメント
１１０ａ 線路
１２０ａ 溝
１２０ｂ 相対的に高い部位
１２０ｃ 相対的に低い部位
１２０ｄ 軌条部
１２０ｄ１ 第１軌条部
１２０ｄ２ 第２軌条部
１２０ｈ 穴
１２０ｋ 円柱状凸部
１２０ｐ 周期構造
１２０ｐ１ 第１周期構造
１２０ｐ２ 第２周期構造
１２０ｓ 誘電体
１２０ｖ 基部
３７０ａ アンテナ装置
３７０ｂ アンテナ装置
３８０ａ 光電変換器
３８０ｂ 光電変換器
１００ 無線アンテナ
１１０ 導波路
１１１ 長辺側面
１１２ 光ファイバー
１１３ 短辺側面
１２０ 塊体
１５０ プレート
１６０ 伝導路
１７０ 保持具
２００ 通信端末
３１０ 取付部品
３２０ スライダー
３３０ 搬送ロボット
３５０ 分岐導波管
３６０ コネクタ
４００ 温度制御装置
８００ 信号生成装置
９２０ 誘電体アタッチメント
１１０ａ 線路
１２０ａ 溝
１２０ｂ 相対的に高い部位
１２０ｃ 相対的に低い部位
１２０ｄ 軌条部
１２０ｄ１ 第１軌条部
１２０ｄ２ 第２軌条部
１２０ｈ 穴
１２０ｋ 円柱状凸部
１２０ｐ 周期構造
１２０ｐ１ 第１周期構造
１２０ｐ２ 第２周期構造
１２０ｓ 誘電体
１２０ｖ 基部
３７０ａ アンテナ装置
３７０ｂ アンテナ装置
３８０ａ 光電変換器
３８０ｂ 光電変換器
【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】