(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】P2024139619
(43)【公開日】2024-10-09
(54)【発明の名称】アンテナ及びアンテナ装置
(51)【国際特許分類】
H01Q 13/08 20060101AFI20241002BHJP
H01Q 21/06 20060101ALI20241002BHJP
【ＦＩ】
H01Q13/08
H01Q21/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023050650
(22)【出願日】2023-03-27
(71)【出願人】
【識別番号】000006633
【氏名又は名称】京セラ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100132045
【弁理士】
【氏名又は名称】坪内 伸
(72)【発明者】
【氏名】川路 聡
(72)【発明者】
【氏名】吉川 博道
【テーマコード（参考）】
5J021
5J045
【Ｆターム（参考）】
5J021AA04
5J021AA05
5J021AA07
5J021AA09
5J021AB06
5J021GA02
5J021GA08
5J021HA04
5J021HA10
5J045AA21
5J045CA01
5J045DA10
5J045FA01
5J045FA09
5J045NA07
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ミリ波レーダのような物体検出技術において、利便性を高めるアンテナ及びアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ１は、基板１０と、基板１０の第１面に形成される第１導体２１と、第１導体２１の近傍にわずかに離間して配置される第２導体２２と、第１導体２１及び第２導体２２の周囲を部分的に囲むように配置される第３導体２３と、基板１０の第２面側に形成される、接地導体と、給電部４０と、第１導体２１及び第２導体２２と接地導体３０との間に配置される中間導体５１と、を備える。電力は、給電部４０を経て第１導体２１に供給される。これにより、第１導体２１、第２導体２２、第３導体２３及び中間導体５１は、放射素子として機能する。第１導体２１と、第２導体２２と、第３導体２３と、を備えることによって、下方向（Ｙ軸負方向）の電流分布が強められ、斜め下方向の利得が向上する。
【選択図】図６
【解決手段】アンテナ１は、基板１０と、基板１０の第１面に形成される第１導体２１と、第１導体２１の近傍にわずかに離間して配置される第２導体２２と、第１導体２１及び第２導体２２の周囲を部分的に囲むように配置される第３導体２３と、基板１０の第２面側に形成される、接地導体と、給電部４０と、第１導体２１及び第２導体２２と接地導体３０との間に配置される中間導体５１と、を備える。電力は、給電部４０を経て第１導体２１に供給される。これにより、第１導体２１、第２導体２２、第３導体２３及び中間導体５１は、放射素子として機能する。第１導体２１と、第２導体２２と、第３導体２３と、を備えることによって、下方向（Ｙ軸負方向）の電流分布が強められ、斜め下方向の利得が向上する。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板の第１面に形成される第１導体及び第２導体と、
前記第１導体及び前記第２導体の周囲を部分的に囲む第３導体と、
を備える、アンテナ。
前記基板の第１面に形成される第１導体及び第２導体と、
前記第１導体及び前記第２導体の周囲を部分的に囲む第３導体と、
を備える、アンテナ。
【請求項2】
前記第１導体及び前記第２導体は、それぞれ４辺形に基づく平面形状に形成され、
前記第２導体は、前記第１導体の近傍に並べて配置され、
前記第３導体は、前記第１導体を形成する４辺のうち３辺に沿うように、かつ前記第２導体を形成する４辺のうち１組の対辺に沿うように配置される、請求項１に記載のアンテナ。
前記第２導体は、前記第１導体の近傍に並べて配置され、
前記第３導体は、前記第１導体を形成する４辺のうち３辺に沿うように、かつ前記第２導体を形成する４辺のうち１組の対辺に沿うように配置される、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項3】
前記基板の前記第１面と反対側の第２面に形成される接地導体と、
前記第１導体及び前記第２導体と、前記接地導体との間に配置される中間導体と、
を備える、請求項２に記載のアンテナ。
前記第１導体及び前記第２導体と、前記接地導体との間に配置される中間導体と、
を備える、請求項２に記載のアンテナ。
【請求項4】
前記中間導体は、前記基板内部に埋設される、請求項３に記載のアンテナ。
【請求項5】
前記中間導体は、前記基板が平面透視される場合に、前記第１導体及び前記第２導体のそれぞれに部分的な重なりを有する位置に配置される、請求項３に記載のアンテナ。
【請求項6】
前記中間導体は、前記第１導体及び前記第２導体が並べて配置される方向に垂直な方向において、前記第１導体及び前記第２導体の少なくとも一方よりも小さなサイズに形成される、請求項３に記載のアンテナ。
【請求項7】
前記中間導体は、前記第１導体及び前記第２導体が並べて配置される方向に垂直な方向において、前記第１導体及び前記第２導体の少なくとも一方とほぼ同じサイズに形成される、請求項３に記載のアンテナ。
【請求項8】
前記第１導体及び前記第２導体の少なくとも一方に電磁気的に給電する給電部を備える、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項9】
前記基板の前記第１面に形成される第４導体を備え、
前記第４導体は、前記接地導体と導通している、請求項３に記載のアンテナ。
前記第４導体は、前記接地導体と導通している、請求項３に記載のアンテナ。
【請求項10】
前記第４導体は、前記第１導体及び前記第２導体の周囲において前記第３導体によって囲まれていない箇所に配置される、請求項９に記載のアンテナ。
【請求項11】
前記第４導体は、前記第２導体を形成する４辺のうち、前記第１導体が並べて配置される側の１辺及び前記第３導体が沿うように配置される１組の対辺を除く残りの１辺に沿うように配置される、請求項９に記載のアンテナ。
【請求項12】
前記基板上に、請求項１から１１のいずれか１項に記載のアンテナが複数配置される、アンテナ装置。
【請求項13】
前記基板上に、前記アンテナがアレイ状に複数配置される、請求項１２に記載のアンテナ装置。
【請求項14】
前記基板上に複数配置される前記アンテナにおいて、前記第３導体が前記第１導体及び前記第２導体の周囲を囲まない部分はほぼ同じ向きに配置される、請求項１３に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、アンテナ及びアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば自動車に関連する産業などの分野において、自車両と所定の物体との間の距離などを測定する技術が重要視されている。特に、近年、ミリ波のような電波を送信し、障害物などの物体に反射した反射波を受信することで、物体との間の距離などを測定するレーダ（RADAR（Radio Detecting and Ranging））の技術が、種々研究されている。このような距離などを測定する技術の重要性は、運転者の運転をアシストする技術、及び、運転の一部又は全部を自動化する自動運転に関連する技術の発展などに伴い、今後ますます高まると予想される。
【0003】
上述したレーダのような技術に採用可能なアンテナとして、様々な用途又は使用態様を想定したものが提案されている。例えば、特許文献１は、薄肉化が可能で製作の容易な平面アンテナを開示している。この平面アンテナは、特定方向の指向性を向上させ、指向方向の前後の利得を上げることができるとされている。また、例えば、特許文献２は、アンテナ利得を向上して、給電アンテナ素子数を少なくすることができるマイクロストリップライン型の平面アレイアンテナを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００６－２１１４４７号公報
【特許文献2】特開２００５－２４４９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述したレーダのような技術において、ＲＦスイッチを使用せずとも、受信アンテナの指向性を異なる方向に変化させることができれば、特定の用途又は使用態様において利便性を高めることができる。
【0006】
本開示の目的は、例えばミリ波レーダのような物体検出技術において、利便性を高めるアンテナ及びアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一実施形態に係るアンテナは、
基板と、
前記基板の第１面に形成される第１導体及び第２導体と、
前記第１導体及び前記第２導体の周囲を部分的に囲む第３導体と、
を備える。
基板と、
前記基板の第１面に形成される第１導体及び第２導体と、
前記第１導体及び前記第２導体の周囲を部分的に囲む第３導体と、
を備える。
【0008】
一実施形態に係るアンテナ装置は、
前記基板上に、一実施形態に係るアンテナが複数配置される。
前記基板上に、一実施形態に係るアンテナが複数配置される。
【発明の効果】
【0009】
一実施形態によれば、例えばミリ波レーダのような物体検出技術において、利便性を高めるアンテナ及びアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】一実施形態の比較例に係るアンテナの構成を示す正面図である。
【図3】一実施形態の比較例に係るアンテナによる動作のシミュレーション結果を示す図である。
【図4】一実施形態の比較例に係るアンテナ装置の構成を示す正面図である。
【図5】一実施形態の比較例に係るアンテナ装置による動作のシミュレーション結果を示す図である。
【図6】第１実施形態に係るアンテナの構成を示す正面図である。
【図8】第１実施形態に係るアンテナによる動作のシミュレーション結果を示す図である。
【図9】第１実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す正面図である。
【図10】第１実施形態に係るアンテナ装置による動作のシミュレーション結果を示す図である。
【図11】第２実施形態に係るアンテナの構成を示す正面図である。
【図13】第２実施形態に係るアンテナによる動作のシミュレーション結果を示す図である。
【図14】第２実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す正面図である。
【図15】第２実施形態に係るアンテナ装置による動作のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本開示において、アンテナとは、電気エネルギーを電磁波の形で空間に放出したり、あるいは空間から電磁波を受けて取り入れたりするためのエネルギー変換器としてよい。
本開示において、アンテナとは、前述のようなエネルギーの変換能率がよくなるように設計された電気回路としてよい。また、本開示において、アンテナとは、電波を送信（放射）及び／又は受信（吸収）するための装置としてよく、電気的エネルギーを電波に変えて空間に放出したり、電波を受けて回路の電流に変換したりする装置としてよい。
本開示において、アンテナとは、前述のようなエネルギーの変換能率がよくなるように設計された電気回路としてよい。また、本開示において、アンテナとは、電波を送信（放射）及び／又は受信（吸収）するための装置としてよく、電気的エネルギーを電波に変えて空間に放出したり、電波を受けて回路の電流に変換したりする装置としてよい。
【0012】
本開示において、アンテナを備える「電子機器」とは、電力により駆動する機器としてよい。一実施形態に係るアンテナを備える電子機器は、送信アンテナ及び受信アンテナの少なくとも一方を備えてよい。一実施形態に係るアンテナを備える電子機器は、送信アンテナから送信波として電磁波を送信する。例えば一実施形態に係るアンテナを備える電子機器の周囲に所定の物体が存在する場合、当該電子機器から送信された送信波の少なくとも一部は、当該物体によって反射されて反射波となる。そして、このような反射波を当該電子機器の受信アンテナによって受信することにより、当該電子機器は、当該物体を検出することができる。例えば、一実施形態に係るアンテナを備える電子機器は、所定の物体との間の距離を測定することができる。また、一実施形態に係るアンテナを備える電子機器は、所定の物体との相対速度も測定することができる。さらに、一実施形態に係るアンテナを備える電子機器は、所定の物体からの反射波が、当該電子機器に到来する方向（到来角）も測定することができる。
【0013】
一実施形態に係るアンテナを備える電子機器は、例えば自動車などのような乗り物（移動体）の運行状況を監視する路側機などに設置されることで、当該路側機の周囲に存在する移動体などの所定の物体を検出することができる。また、一実施形態に係るアンテナを備える電子機器は、例えば信号機などの任意の機器に設置されることで、当該機器の周囲に存在する移動体などの所定の物体を検出することができる。
【0014】
一実施形態に係るアンテナを備える電子機器は、典型的には、電波を送受信するレーダ（RADAR（Radio Detecting and Ranging））センサとしてよい。しかしながら、一実施形態に係るアンテナを備える電子機器は、レーダセンサに限定されない。これらのようなセンサは、例えばパッチアンテナなどを含んで構成することができる。RADARのような技術は既に知られているため、詳細な説明は、適宜、簡略化又は省略することがある。一実施形態に係るアンテナを備える電子機器は、光源として、例えばＬＥＤ又はレーザなどを採用してよい。一実施形態に係るアンテナを備える電子機器は、受光素子として、例えばフォトダイオードなどを採用してよい。一実施形態に係るアンテナを備える電子機器は、指向性の制御のために、例えばレンズなどを使用してよい。
【0015】
レーダの技術において、例えばアレイアンテナ（アンテナアレイ）のような複数のアンテナによって受信した電波の位相差から、電波の到来方向（ＤＯＡ(direction of arrival)）を推定する方法が知られている。このような到来方向推定の方法として、例えば、ＭＵＳＩＣ(MUltiple SIgnal Classification)法、及びＥＳＰＲＩＴ(Estimation of Signal Parameter via Rotational Invariance Techniques)法などが知られている。電波の到来方向は、少なくとも２本のアンテナがあれば、推定することができる。一方、到来方向推定の角度分解能を上げる（アレイ自由度（アンテナ本数をＮとするとＮ－１）を大きくする）ために、複数の受信アンテナは、全て同形のアレイアンテナで構成されてもよい。
【0016】
レーダによって検出可能な距離を延ばすために、アンテナ利得を増大させる必要がある。また、アンテナ利得を増大させるために、アンテナ素子を規則的に配列させたアレイアンテナを構成してよい。例えば車載用コーナレーダの場合、アレイアンテナを縦方向に並べて配置することにより、ビーム幅が水平方向に広く垂直方向に狭い指向性を有するアンテナを構成することができる。例えば前方検出用のレーダの場合、縦横方向にアンテナを並べて、水平垂直方向のビームを絞ることにより、高利得なアンテナを構成することができる。
【0017】
従来、複数のアンテナ素子による電波の送信又は受信を合成することにより、高利得でビーム幅の狭いアンテナ指向性を持つアレイアンテナが用いられている。このようなアレイアンテナにおいて、アンテナの素子数、アンテナ素子の間隔、及びアンテナ素子間の位相差などを制御することにより、最大利得、指向性の向き、及びビーム幅などを調整することができる。アレイアンテナの特性として、レーダの検出距離を延ばすためには、利得を増大させる必要がある。一方、利得を増大させると、アンテナのビーム幅が狭くなるため、検出範囲は狭くなる。また、一般的に、異なる方向の指向性が合成されると、アンテナ素子間における干渉が生じ得る。このようなアンテナにおいては、アンテナ特性を単純な足し合わせによって求めることができない。したがって、このようなアンテナの設計は複雑になり得る。
【0018】
送信アンテナにおいては、複数のポートをそれぞれ異なる利得、指向性、及びビーム幅とすることで、アンテナ特性を分けることが可能である。一方、受信アンテナにおいては、到来方向の推定を高精度で行うためには、限られたポート数の中で、アンテナ特性を全てのポートで同じにする必要がある。上述のように、少なくとも２ポートの受信アンテナがあれば、電波の到来方向の推定は可能である。しかしながら、２ポートの受信アンテナによって、良好な精度で到来方向の推定を行うことは困難である。
【0019】
また、例えば、信号機又は信号機が設置されるポールなどのような比較的高い場所（例えば２．５ｍ以上など）に設置されたミリ波レーダによって、遠距離及び近距離の両方の物体（例えば自動車及び歩行者など）を検出するような使用態様も想定される。このような場合、遠距離に存在する物体の検出には、正面方向に指向性を有するようにし、近距離に存在する物体の検出には、下方向又は斜め下方向に指向性を有するようにすることが望ましい。
【0020】
しかしながら、位相制御によって指向性を下向きにすると、正面方向の利得は下がってしまう。このため、１系統のアンテナによって２方向のアンテナ利得を確保するのは困難である。このような場合、例えば、受信アンテナをスイッチによって切り替えることにより対処し得るようにも思われる。しかしながら、７９ＧＨｚ帯に対応したＲＦスイッチは、入手が容易でない。また、受信アンテナをスイッチによって切り替えると、雑音指数（Noise Figure（ＮＦ））が劣化する。したがって、このような受信アンテナは、受信感度が劣化する要因となる。さらに、複数のアンテナを配置する場合、アンテナ間の干渉も課題となる。
【0021】
一実施形態に係るアンテナは、上述のような使用態様にも対応し得る。一実施形態に係るアンテナは、指向性の異なる２つの偏波を受信することができる。また、一実施形態に係るアンテナは、所定の方向に指向性を強くすることができる。特に、一実施形態に係るアンテナは、アンテナ素子単体で、鉛直方向の成分を含む方向に指向性を強めることができる。以下、一実施形態に係るアンテナを説明するに際し、まず、一実施形態に係るアンテナの比較対象として、一実施形態の比較例に係るアンテナについて説明する。
【0022】
図１及び図２は、一実施形態の比較例に係るアンテナの構成を概略的に示す図である。図１は、一実施形態の比較例に係るアンテナの正面図である。図２は、図１に示した一実施形態の比較例に係るアンテナのＡ－Ａ’線断面図である。
【0023】
図１及び図２において、Ｘ軸方向を横方向又は左右方向としてよい。特に、図１及び図２において、Ｘ軸正方向を右方向とし、Ｘ軸負方向を左方向としてよい。図１及び図２において、Ｙ軸方向を縦方向又は上下方向としてよい。特に、図１及び図２において、Ｙ軸正方向を上方向とし、Ｙ軸負方向を下方向としてよい。図１及び図２において、Ｚ軸方向を前後方向としてよい。特に、図１及び図２において、Ｚ軸正方向を前方向又は正面（前面）方向とし、Ｚ軸負方向を後方向又は背面方向としてよい。
【0024】
【0025】
基板１０’は、通常の電気回路又は電子回路に用いられる回路基板としてよい。基板１０’は、例えば誘電体を含んで構成されてよい。図１に示す基板１０’の面（すなわち基板１０’のＺ軸正方向の面）は、便宜的に、表側の面若しくは表面、又は第１面とも記す。また、図１に示す基板１０’の第１面と反対側の面（すなわち基板１０’のＺ軸負方向の面）は、便宜的に、裏側の面若しくは裏面、又は第２面とも記す。
【0026】
図１及び図２は、基板１０’の一部を図示するものとしてよい。例えば、図１は、基板１０’のうち、導体２０’の周囲近傍の部分までを示すものとしてよい。例えば、基板１０’は、導体２０’の周囲近傍の部分として、図１に示すよりも大きな部分を有してもよい。基板１０’のサイズ及び／又は形状は特に限定されないが、一例として、後述する導体２０’よりも大きなサイズとして、例えば４辺形などに基づく形状としてよい。
【0027】
図１及び図２に示すように、アンテナ１’において、基板１０’の第１面側には、導体２０’が形成されてよい。導体２０’は、アンテナ素子（放射素子）として機能するものとしてよい。導体２０’は、例えば銅などの金属材料で構成してよい。また、導体２０’は、基板１０’の第１面に、例えば印刷配線などによって形成されてよい。導体２０’のサイズ及び／又は形状は特に限定されないが、一例として、一辺が１ｍｍ程度とする、例えば４辺形などに基づく形状としてよい。図１及び図２において、導体２０’は、正方形に基づく形状としてある。しかしながら、導体２０’は、他の形状としてもよい。
【0028】
また、図２に示すように、アンテナ１’において、基板１０’の第２面側には、接地導体３０’が形成されてよい。接地導体３０’は、例えば銅などの金属材料で構成してよい。また、接地導体３０’は、基板１０’の第２面に、例えば印刷配線などによって形成されてよい。接地導体３０’のサイズ及び／又は形状は、特に限定されない。接地導体３０’は、例えば基板１０’の第２面の全面に形成されてもよいし、例えば基板１０’の第２面の一部に形成されてもよい。また、基板１０’の第２面に形成される接地導体３０’のパターンも、各種のものとしてよい。
【0029】
図２に示すように、アンテナ１’において、導体２０’は、給電部４０’を介して電気的に接続される。図１において、給電部４０’は、破線によって示してある。給電部４０’は、例えば銅などの金属材料で構成される給電点などを含んでもよい。給電部４０’は、例えば基板１０’にビア及び／又はスルーホールなどが穿設される箇所に形成されてよい。アンテナ１’において、電力は、給電部４０’を経て導体２０’に供給される。これにより、導体２０’は、アンテナ素子（放射素子）として機能する。アンテナ１’に給電される電力は、給電線路から供給されるものとしてよい。アンテナ１’に給電される電力は、ＳｏＣのＲＦポートからマイクロストリップラインなどを経由し、給電部４０'を介してアンテナ１’に給電されるものとしてよい。したがって、給電部４０’と、接地導体３０’とは、電気的に導通がないものとしてよい。
【0030】
【0031】
このように、アンテナ１’は、通常のマイクロストリップアンテナ（マイクロストリップパッチアンテナ又はパッチアンテナ）などと同様に構成してよい。例えば、アンテナ１’は、誘電体などで構成される基板１０’と、その表面（第１面）側に例えば印刷配線された放射素子（導体２０’）と、その裏面（第２面）側に例えば印刷配線された地導体板（接地導体３０’）と、備える平面アンテナとしてよい。
【0032】
図１及び図２に示すアンテナ１’のように、アンテナ１素子の基本的な構成として、誘電体基板上にパターンで形成したマイクロストリップアンテナがある。マイクロストリップアンテナ（パッチアンテナ）は、アンテナの寸法によって決定される波長で励振し、導体の正面方向にメインローブが形成される。後述のように、アンテナ素子の素子数を増やし、アレイアンテナを構成することにより、メインローブの利得を上げることができる。また各アンテナ素子の入力位相を制御することにより、メインローブの方向を変化させるビームフォーミング技術は、移動体通信及び／又はレーダの記述などにおいて利用することができる。
【0033】
【0034】
図３は、図１及び図２に示したアンテナ１’の放射素子（導体２０’）による各偏波ごとの利得をプロットしたグラフを示す図である。図３は、図１及び図２に示したアンテナ１’による偏波の利得と、ＹＺ平面に平行な平面における角度との関係について示している。すなわち、図３は、図１及び図２に示したアンテナ１’の水平方向０°における垂直方向の指向性を示す図である。ここで、水平方向０°とは、後述のように、Ｙ軸正方向、すなわち図１及び図２に示す放射素子の上方向を示す。
【0035】
図３に示す円グラフの半径方向は、利得の大きさ（ｄＢｉ）を示す。図３に示す円グラフの円周方向は、ＹＺ平面に平行な平面における角度（°）を示す。図３に示す円グラフの円周方向において、９０°は、Ｚ軸正方向、すなわち図１及び図２に示す放射素子の正面方向を示す。図３に示す円グラフの円周方向において、０°は、Ｙ軸正方向、すなわち図１及び図２に示す放射素子の上方向を示す。図３に示す円グラフの円周方向において、１８０°（－１８０°）は、Ｙ軸負方向、すなわち図１及び図２に示す放射素子の下方向を示す。
【0036】
図３のグラフにおいて実線で示す曲線（ゲインθ）は、図１に示すアンテナ１’のＹ軸方向の偏波面に対する指向性を示している。また、図３のグラフにおいて破線で示す曲線（ゲインφ）は、図１に示すアンテナ１’のＸ軸方向の偏波面に対する指向性を示している。図１及び図２に示すアンテナ１’の出力は、直線偏波である。図１に示すように、ゲインθとゲインφとは直交の関係にある。
【0037】
図１及び図２に示したアンテナ１’によれば、図３に示すように、ゲインθが主偏波となる。図３に示すように、ゲインθの正面方向（９０°）及び斜め下６０°方向（１５０°）の利得をシミュレートした結果は、それぞれ次のようになった。
９０°方向の利得：６．３ｄＢｉ（図３に示す点ｍ３）
１５０°方向の利得：４．１ｄＢｉ（図３に示す点ｍ２）
９０°方向の利得：６．３ｄＢｉ（図３に示す点ｍ３）
１５０°方向の利得：４．１ｄＢｉ（図３に示す点ｍ２）
【0038】
【0039】
【0040】
図４に示すように、一実施形態の比較例に係るアンテナ装置１００’は、図１及び図２に示したアンテナ１’を、上側に４素子及び下側に４素子、計８素子をアレイ状に配置して構成されてよい。このように、一実施形態の比較例に係るアンテナ装置１００’は、アンテナ１’を複数アレイ化して配置したアレイアンテナ（アンテナアレイ）としてよい。
【0041】
また、図４に示すように、アンテナ装置１００’において、上側４素子のアンテナ１’と、下側４素子のアンテナ１’とは、それぞれ給電点の位置が異なるように構成されてよい。図４に示すように、アンテナ装置１００’の上側４素子のアンテナ１’は、図１に示したアンテナ１’と同じ向きに配置される。すなわち、アンテナ装置１００’の上側４素子のアンテナ１’において、給電部４０’は、導体２０’における中心よりも下側寄りに配置されている。一方、図４に示すように、アンテナ装置１００’の下側４素子のアンテナ１’は、図１に示したアンテナ１’を、Ｚ軸を中心に反時計回りに９０°回転させた向きに配置される。すなわち、アンテナ装置１００’の下側４素子のアンテナ１’において、給電部４０’は、導体２０’における中心よりも右側寄りに配置されている。このため、アンテナ装置１００’において、上側４素子のアンテナ１’と、下側４素子のアンテナ１’とは、放射の偏波面が異なるようになる（直交する）。
【0042】
【0043】
図５は、図４に示したアンテナ装置１００’による各偏波ごとの利得をプロットしたグラフを示す図である。図５は、図４に示したアンテナ装置１００’による偏波の利得と、ＹＺ平面に平行な平面における角度との関係について示している。すなわち、図５は、図４に示したアンテナ装置１００’の水平方向０°における垂直方向の指向性を示す図である。図５に示すグラフにおける各定義は、図３と同様としてよい。
【0044】
図４及び図５に示すように、上側４素子のアンテナ１’は、ゲインθが主偏波（指向性は斜め下方向）となり、下側４素子のアンテナ１’は、ゲインφが主偏波（指向性は正面方向）となっている。また、図５に示すように、上側４素子のアンテナ１’は、各素子の入力が位相シフトされることにより、メインローブが斜め下方向に向いている（ゲインθ）。図５に示すように、メインローブは、およそ１３３°の方向にピークを有している。
【0045】
図５に示すように、図４に示したアンテナ装置１００’によれば、ゲインφの正面方向（９０°）及びゲインθの斜め下方向（１３３°、１５０°）の利得をシミュレートした結果は、それぞれ次のようになった。
９０°方向の利得：８．７ｄＢｉ（図５に示す点ｍ５）
１３３°方向の利得：７．６ｄＢｉ（図５に示す点ｍ４）
１５０°方向の利得：３．７ｄＢｉ（図５に示す点ｍ２）
９０°方向の利得：８．７ｄＢｉ（図５に示す点ｍ５）
１３３°方向の利得：７．６ｄＢｉ（図５に示す点ｍ４）
１５０°方向の利得：３．７ｄＢｉ（図５に示す点ｍ２）
【0046】
（第１実施形態）
次に、第１実施形態に係るアンテナについて説明する。
次に、第１実施形態に係るアンテナについて説明する。
【0047】
図６及び図７は、第１実施形態に係るアンテナの構成を概略的に示す図である。図６は、第１実施形態に係るアンテナの正面図である。図７は、図６に示した第１実施形態係るアンテナのＢ－Ｂ’線断面図である。図６及び図７に示す各座標軸の方向などは、図１及び図２と同様に定義されるものとしてよい。
【0048】
【0049】
基板１０は、通常の電気回路又は電子回路に用いられる回路基板と同様に構成してよい。基板１０は、例えば誘電体を含んで構成されてよい。図６に示す基板１０の面（すなわち基板１０のＺ軸正方向の面）は、便宜的に、表側の面若しくは表面、又は第１面とも記す。また、図６に示す基板１０の第１面と反対側の面（すなわち基板１０のＺ軸負方向の面）は、便宜的に、裏側の面若しくは裏面、又は第２面とも記す。
【0050】
図６及び図７は、基板１０の一部を図示するものとしてよい。例えば、図６は、基板１０のうち、第３導体２３の周囲近傍の部分までを示すものとしてよい。例えば、基板１０は、第３導体２３の周囲近傍の部分として、図６に示すよりも大きな部分を有してもよい。基板１０のサイズ及び／又は形状は特に限定されないが、一例として、第３導体２３よりも大きなサイズとして、例えば４辺形などに基づく形状としてよい。
【0051】
図６及び図７に示すように、アンテナ１において、基板１０の第１面側には、第１導体２１、第２導体２２、及び第３導体２３が形成されてよい。第１導体２１、第２導体２２、及び第３導体２３は、アンテナ素子（放射素子）として機能するものとしてよい。第１導体２１、第２導体２２、及び第３導体２３は、例えば銅などの金属材料で構成してよい。また、第１導体２１、第２導体２２、及び第３導体２３は、基板１０の第１面に、例えば印刷配線などによって形成されてよい。
【0052】
図６に示すように、第１導体２１及び第２導体２２は、例えば、一辺が１ｍｍ程度とする４辺形などに基づく平面形状に形成されてよい。第１導体２１及び第２導体２２は、例えば同じ形状、又はほぼ同じ形状に形成されてよい。第１導体２１及び第２導体２２は、Ｙ軸方向に並べて配置されてよい。また、第１導体２１及び第２導体２２は、互いの近傍に配置されてよい。第１導体２１及び第２導体２２は、図６に示すように、互いにわずかに離間して配置されてよい。
【0053】
図６に示すように、第３導体２３は、第１導体２１及び第２導体２２の周囲を部分的に囲むように形成されてよい。第３導体２３は、図６に示すように、第１導体２１及び第２導体２２からわずかに離間して配置されてよい。第３導体２３は、例えば、図６に示すように、第１部分２３ａ、第２部分２３ｂ、及び第３部分２３ｃを備えてよい。第１部分２３ａ及び第３部分２３ｃは、縦方向に延在する細長形状の導体として形成されてよい。また、第２部分２３ｂは、第１部分２３ａ及び第３部分２３ｃにそれぞれ結合される、横方向に延在する細長形状の導体として形成されてよい。第３導体２３は、図６に示すように、第１導体２１を形成する４辺のうち３辺（縦方向の２辺及び横方向の上側の１辺）に沿うように配置されてもよい。さらに、第３導体２３は、図６に示すように、第２導体２２を形成する４辺のうち１組の対辺（縦方向の２辺）に沿うように配置されてもよい。図６に示すように、第３導体２３は、第１部分２３ａ、第２部分２３ｂ、及び第３部分２３ｃによって、全体としてコの字形状又はＵ字形状に形成されてよい。第３導体２３のサイズは特に限定されないが、一例として、第１部分２３ａ及び第３部分２３ｃのＹ軸方向の長さは２ｍｍ程度とし、第２部分２３ｂのＸ軸方向の長さは１ｍｍ程度としてよい。
【0054】
このように、第１実施形態に係るアンテナ１は、基板１０と、第１導体２１及び第２導体２２と、第３導体２３と、を備えてよい。第１導体２１及び第２導体２２は、基板１０の第１面に形成されてよい。第３導体２３は、第１導体２１及び第２導体２２の周囲を部分的に囲むものとしてよい。また、第１導体２１及び第２導体２２は、それぞれ４辺形に基づく平面形状に形成されてもよい。第２導体２２は、第１導体２１の近傍に並べて配置されてもよい。第３導体２３は、第１導体２１を形成する４辺のうち３辺に沿うように、かつ第２導体２２を形成する４辺のうち１組の対辺に沿うように配置されてもよい。
【0055】
また、図７に示すように、アンテナ１において、基板１０の第２面側には、接地導体３０が形成されてよい。接地導体３０は、例えば銅などの金属材料で構成してよい。また、接地導体３０は、基板１０の第２面に、例えば印刷配線などによって形成されてよい。接地導体３０のサイズ及び／又は形状は、特に限定されない。接地導体３０は、例えば基板１０の第２面の全面に形成されてもよいし、例えば基板１０の第２面の一部に形成されてもよい。また、基板１０の第２面に形成される接地導体３０のパターンも、各種のものとしてよい。
【0056】
図６及び図７に示すように、アンテナ１において、第１導体２１は、給電部４０を介して電気的に接続されてよい。図６において、給電部４０は、破線によって示してある。給電部４０は、例えば銅などの金属材料で構成される給電点などを含んでもよい。給電部４０は、例えば基板１０にビア及び／又はスルーホールなどが穿設される箇所に形成されてよい。アンテナ１において、電力は、給電部４０を経て第１導体２１に供給される。これにより、第１導体２１、第２導体２２、第３導体２３、及び中間導体５１は、アンテナ素子（放射素子）として機能する。アンテナ１に給電される電力は、給電線路から供給されるものとしてよい。アンテナ１に給電される電力は、ＳｏＣのＲＦポートからマイクロストリップラインなどを経由し、給電部４０を介してアンテナ１に給電されるものとしてよい。したがって、給電部４０と、接地導体３０とは、電気的に導通がないものとしてよい。
【0057】
【0058】
このように、第１実施形態に係るアンテナ１は、給電部４０を少なくとも１つ備えてもよい。給電部４０は、第１導体２１及び第２導体２２の少なくとも一方に電磁気的に給電してもよい。
【0059】
図７に示すように、第１導体２１及び第２導体２２と、接地導体３０との間には、中間導体５１が配置されてよい。中間導体５１は、アンテナ素子（放射素子）として機能するものとしてよい。中間導体５１は、第１導体２１、第２導体２２、及び第３導体２３の少なくともいずれかを電磁気的に結合する機能を有してよい。中間導体５１は、例えば銅などの金属材料で構成してよい。図７に示すように、中間導体５１は、基板１０の内部に形成されてよい。図６において、中間導体５１は、破線によって示してある。図７に示すように、中間導体５１は、第１導体２１及び第２導体２２と、接地導体３０との間に配置されてよい。また、図６に示すように、中間導体５１は、基板１０が平面透視される場合に、Ｙ軸方向において第１導体２１に部分的な重なりを有する位置に配置されてもよい。さらに、図６に示すように、中間導体５１は、基板１０が平面透視される場合に、Ｙ軸方向において第２導体２２に部分的な重なりを有する位置に配置されてもよい。図６に示すように、中間導体５１は、第１導体２１及び第２導体２２が並べて配置される方向（Ｙ軸方向）に垂直な方向（Ｘ軸方向）において、第１導体２１及び第２導体２２の少なくとも一方よりも小さなサイズに形成されてもよい。
【0060】
このように、第１実施形態に係るアンテナ１は、接地導体３０と、中間導体５１とを備えてもよい。接地導体３０は、基板１０の第１面とは反対側の第２面に形成されてもよい。中間導体５１は、第１導体２１及び第２導体２２と、接地導体３０との間に配置されてもよい。中間導体５１は、基板１０内部に埋設されてもよい。中間導体５１は、基板１０が平面透視される場合に、第１導体２１及び第２導体２２のそれぞれに部分的な重なりを有する位置に配置されてもよい。中間導体５１は、第１導体２１及び第２導体２２が並べて配置される方向に垂直な方向において、第１導体２１及び第２導体２２の少なくとも一方よりも小さなサイズに形成されてもよい。
【0061】
【0062】
図８は、図６及び図７に示したアンテナ１の放射素子による各偏波ごとの利得をプロットしたグラフを示す図である。図８は、図６及び図７に示したアンテナ１による偏波の利得と、ＹＺ平面に平行な平面における角度との関係について示している。すなわち、図８は、図６及び図７に示したアンテナ１の水平方向０°における垂直方向の指向性を示す図である。
【0063】
図８に示す円グラフの半径方向は、利得の大きさ（ｄＢｉ）を示す。図８に示す円グラフの円周方向は、ＹＺ平面に平行な平面における角度（°）を示す。図８に示す円グラフの円周方向において、９０°は、Ｚ軸正方向、すなわち図６及び図７に示す放射素子の正面方向を示す。図８に示す円グラフの円周方向において、０°は、Ｙ軸正方向、すなわち図６及び図７に示す放射素子の上方向を示す。図８に示す円グラフの円周方向において、１８０°（－１８０°）は、Ｙ軸負方向、すなわち図６及び図７に示す放射素子の下方向を示す。
【0064】
図８のグラフにおいて実線で示す曲線（ゲインθ）は、図６に示すアンテナ１のＹ軸方向の偏波面に対する指向性を示している。また、図８のグラフにおいて破線で示す曲線（ゲインφ）は、図６に示すアンテナ１のＸ軸方向の偏波面に対する指向性を示している。図６及び図７に示すアンテナ１の出力は、直線偏波である。図６に示すように、ゲインθとゲインφとは直交の関係にある。
【0065】
図６及び図７に示したアンテナ１によれば、図８に示すように、ゲインθが主偏波となる。図８に示すように、ゲインθの正面方向（９０°）及び斜め下６０°方向（１５０°）の利得をシミュレートした結果は、それぞれ次のようになった。
９０°方向の利得：６．５ｄＢｉ（図８に示す点ｍ２）
１５０°方向の利得：５．５ｄＢｉ（図８に示す点ｍ４）
９０°方向の利得：６．５ｄＢｉ（図８に示す点ｍ２）
１５０°方向の利得：５．５ｄＢｉ（図８に示す点ｍ４）
【0066】
第１実施形態に係るアンテナ１は、第１導体２１と、第２導体２２と、第１導体２１及び第２導体２２の周囲を部分的に囲む第３導体２３とを備えることにより、下方向（Ｙ軸負方向）の電流分布が強められる。その結果、第１実施形態に係るアンテナ１によれば、図１及び図２に示したアンテナ１’と比較して、斜め下方向の利得が向上させることができる。図１及び図２に示したアンテナ１’によれば、１５０°方向の利得は４．１ｄＢｉであった。第１実施形態に係るアンテナ１によれば、１５０°方向の利得は５．５ｄＢｉであった。したがって、第１実施形態に係るアンテナ１によれば、図１及び図２に示したアンテナ１’よりも＋１．４ｄＢｉの改善効果が得られる。
【0067】
【0068】
【0069】
図９に示すように、第１実施形態に係るアンテナ装置１００は、図６及び図７に示したアンテナ１を、上側に４素子アレイ状に配置して構成されてよい。また、第１実施形態に係るアンテナ装置１００において、下側の４素子は、図４に示したアンテナ装置１００’と同様の構成としてよい。すなわち、第１実施形態に係るアンテナ装置１００は、図１及び図２に示したアンテナ１’を、下側に４素子アレイ状に配置して構成されてよい。このように、第１実施形態に係るアンテナ装置１００は、アンテナ１’及びアンテナ１を複数アレイ化して配置したアレイアンテナ（アンテナアレイ）としてよい。
【0070】
また、図９に示すように、アンテナ装置１００において、上側４素子のアンテナ１と、下側４素子のアンテナ１’とは、それぞれ給電点の位置が異なるように構成されてよい。図９に示すように、アンテナ装置１００の上側４素子のアンテナ１は、図６に示したアンテナ１と同じ向きに配置される。すなわち、アンテナ装置１００の上側４素子のアンテナ１において、給電部４０は、第１導体２０における中心よりも上側寄りに配置されている。一方、図９に示すように、アンテナ装置１００の下側４素子のアンテナ１’は、図１に示したアンテナ１’を、Ｚ軸を中心に反時計回りに９０°回転させた向きに配置される。すなわち、アンテナ装置１００の下側４素子のアンテナ１’において、給電部４０’は、導体２０’における中心よりも右側寄りに配置されている。このため、アンテナ装置１００において、上側４素子のアンテナ１と、下側４素子のアンテナ１’とは、放射の偏波面が異なるようになる（直交する）。
【0071】
このように、第１実施形態に係るアンテナ装置１００においては、基板１０上に、第１実施形態に係るアンテナ１が複数配置されてよい。この場合、第１実施形態に係るアンテナ１は、基板１０上に、アレイ状に複数配置されてもよい。また、基板１０上に複数配置されるアンテナ１において、第３導体２３が第１導体２１及び第２導体２２の周囲を囲まない部分は、ほぼ同じ向きに配置されてもよい。すなわち、基板１０上に複数配置されるアンテナ１において、それぞれの第３導体２３のパターンは同じ方向を向くように配置されてよい。
【0072】
【0073】
図１０は、図９に示したアンテナ装置１００による各偏波ごとの利得をプロットしたグラフを示す図である。図１０は、図９に示したアンテナ装置１００による偏波の利得と、ＹＺ平面に平行な平面における角度との関係について示している。すなわち、図１０は、図９に示したアンテナ装置１００の水平方向０°における垂直方向の指向性を示す図である。図１０に示すグラフにおける各定義は、図８と同様としてよい。
【0074】
図９及び図１０に示すように、上側４素子のアンテナ１は、ゲインθが主偏波（指向性は斜め下方向）となり、下側４素子のアンテナ１’は、ゲインφが主偏波（指向性は正面方向）となっている。また、図１０に示すように、上側４素子のアンテナ１は、各素子の入力が位相シフトされることにより、メインローブが斜め下方向に向いている（ゲインθ）。図１０に示すように、メインローブは、およそ１３３°の方向にピークを有している。図１０に示すように、アンテナ装置１００の上側４素子のアンテナ１は、図４に示したアンテナ装置１００’と同様に、ゲインθが強くなる偏波面となっており、位相差を与えることでメインローブが下方向に向いている。
【0075】
図１０に示すように、図９に示したアンテナ装置１００によれば、ゲインφの正面方向（９０°）及びゲインθの斜め下方向（１３３°、１５０°）の利得をシミュレートした結果は、それぞれ次のようになった。
９０°方向の利得：８．８ｄＢｉ（図５に示す点ｍ５）
１３３°方向の利得：８．５ｄＢｉ（図５に示す点ｍ９）
１５０°方向の利得：５．０ｄＢｉ（図５に示す点ｍ４）
９０°方向の利得：８．８ｄＢｉ（図５に示す点ｍ５）
１３３°方向の利得：８．５ｄＢｉ（図５に示す点ｍ９）
１５０°方向の利得：５．０ｄＢｉ（図５に示す点ｍ４）
【0076】
第１実施形態に係るアンテナ装置１００によれば、図４に示したアンテナ装置１００’と比較して、斜め下方向の利得が向上させることができる。図４に示したアンテナ装置１００’によれば、１３３°方向の利得は７．６ｄＢｉであった。第１実施形態に係るアンテナ装置１００によれば、１３３°方向の利得は８．５ｄＢｉであった。したがって、第１実施形態に係るアンテナ装置１００によれば、図４に示したアンテナ装置１００’よりも＋０．９ｄＢｉの改善効果が得られる。また、図４に示したアンテナ装置１００’によれば、１５０°方向の利得は３．７ｄＢｉであった。第１実施形態に係るアンテナ装置１００によれば、１５０°方向の利得は５．０ｄＢｉであった。したがって、第１実施形態に係るアンテナ装置１００によれば、図４に示したアンテナ装置１００’よりも＋１．３ｄＢの改善効果が得られる。このように、第１実施形態に係るアンテナ装置１００によれば、第１実施形態に係るアンテナ１をアレイ状に複数配置しても、斜め下方向の利得を改善することができる。
【0077】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るアンテナについて説明する。
次に、第２実施形態に係るアンテナについて説明する。
【0078】
図１１及び図１２は、第２実施形態に係るアンテナの構成を概略的に示す図である。図１１は、第２実施形態に係るアンテナの正面図である。図１２は、図１１に示した第２実施形態係るアンテナのＣ－Ｃ’線断面図である。図１１及び図１２に示す各座標軸の方向などは、図１及び図２と同様に定義されるものとしてよい。
【0079】
以下、上述した第１実施形態に係るアンテナ１とは異なる点について重点的に説明し、上述した第１実施形態に係るアンテナ１と同じ又は同様となる説明は、適宜、簡略化又は省略する。
【0080】
図１１及び／又は図１２に示すように、第２実施形態に係るアンテナ２は、基板１０と、第１導体２１と、第２導体２２と、第３導体２３と、接地導体３０と、給電部４０と、を備えてよい。第２実施形態に係るアンテナ２において、基板１０、第１導体２１、第２導体２２、第３導体２３、接地導体３０、及び給電部４０は、上述した第１実施形態に係るアンテナ１と同様に構成してよい。
【0081】
図１１に示すように、第２実施形態に係るアンテナ２は、基板１０の第１面側に、第４導体２４を備えてよい。第４導体２４は、アンテナ素子（放射素子）として機能するものとしてよい。第４導体２４は、例えば銅などの金属材料で構成してよい。また、第４導体２４は、基板１０の第１面に、例えば印刷配線などによって形成されてよい。
【0082】
図１１に示すように、第４導体２４は、第２導体２２の周囲を部分的に囲むように形成されてよい。第４導体２４は、図１１に示すように、第２導体２２からわずかに離間して配置されてよい。第４導体２４は、横方向に延在する細長形状の導体として形成されてよい。第４導体２４は、図１１に示すように、第２導体２２を形成する４辺のうち１辺（横方向の下側の１辺）に沿うように配置されてもよい。図６に示すように、第４導体２４は、第１導体２１及び第２導体２２の周囲において、第３導体２３によって囲まれていない部分に配置されてよい。第４導体２４のサイズは特に限定されないが、一例として、Ｘ軸方向の長さを１ｍｍ程度としてよい。
【0083】
このように、第２実施形態に係るアンテナ２は、基板１０の第１面に形成される第４導体２４を備えてもよい。第２実施形態に係るアンテナ２において、第４導体２４は、第１導体２１及び第２導体２２の周囲において第３導体２３によって囲まれていない箇所に配置されてもよい。また、第４導体２４は、第２導体２２を形成する４辺のうち、第１導体２１が並べて配置される側の１辺及び第３導体２３が沿うように配置される１組の対辺を除く残りの１辺に沿うように配置されてもよい。
【0084】
図１１及び図１２に示すように、アンテナ２において、第４導体２４は、接地導体３０と、スルーホール４２、４４、及び４６を介して接続されてよい。図１１において、スルーホール４２、４４、及び４６は、破線によって示してある。スルーホール４２、４４、及び４６は、例えば銅などの金属材料で構成される給電点などを含んでもよい。スルーホール４２、４４、及び４６は、例えば基板１０にビア及び／又はスルーホールなどが穿設される箇所に形成されてよい。第４導体２４には、第２導体２２との結合により、電力が供給されるものとしてよい。これにより、第４導体２４は、アンテナ素子（放射素子）として機能するものとしてよい。
【0085】
このように、第２実施形態に係るアンテナ２において、基板１０の第１面に形成される第４導体２４は、スルーホール４２、４４、及び４６の少なくともいずれかを介して、接地導体３０と導通していてもよい。
【0086】
図１２に示すように、第１導体２１及び第２導体２２と、接地導体３０との間には、中間導体５２が配置されてよい。中間導体５２は、アンテナ素子（放射素子）として機能するものとしてよい。中間導体５２は、第１導体２１、第２導体２２、及び第３導体２３の少なくともいずれかを電磁気的に結合する機能を有してよい。中間導体５２は、例えば銅などの金属材料で構成してよい。図１２に示すように、中間導体５２は、基板１０の内部に形成されてよい。図１１において、中間導体５２は、破線によって示してある。図１２に示すように、中間導体５２は、第１導体２１及び第２導体２２と、接地導体３０との間に配置されてよい。また、図１１に示すように、中間導体５２は、基板１０が平面透視される場合に、Ｙ軸方向において第１導体２１に部分的な重なりを有する位置に配置されてもよい。さらに、図１１に示すように、中間導体５２は、基板１０が平面透視される場合に、Ｙ軸方向において第２導体２２に部分的な重なりを有する位置に配置されてもよい。
【0087】
また、図１１に示すように、中間導体５２は、第１導体２１及び第２導体２２が並べて配置される方向（Ｙ軸方向）に垂直な方向（Ｘ軸方向）において、第１導体２１及び第２導体２２とほぼ同じサイズに形成されてもよい。このように、中間導体５２は、第１導体２１及び第２導体２２が並べて配置される方向に垂直な方向において、第１導体２１及び第２導体２２の少なくとも一方とほぼ同じサイズに形成されてもよい。
【0088】
【0089】
図１３は、図１１及び図１２に示したアンテナ２の放射素子による各偏波ごとの利得をプロットしたグラフを示す図である。図１３は、図１１及び図１２に示したアンテナ２による偏波の利得と、ＹＺ平面に平行な平面における角度との関係について示している。すなわち、図１３は、図１１及び図１２に示したアンテナ２の水平方向０°における垂直方向の指向性を示す図である。図１３に示すグラフの見方は、図８に示したグラフの見方と同様としてよい。
【0090】
図１１及び図１２に示したアンテナ２によれば、図１３に示すように、ゲインθが主偏波となる。図１３に示すように、ゲインθの正面方向（９０°）及び斜め下６０°方向（１５０°）の利得をシミュレートした結果は、それぞれ次のようになった。
９０°方向の利得：６．３ｄＢｉ（図１３に示す点ｍ２）
１５０°方向の利得：６．０ｄＢｉ（図１３に示す点ｍ４）
９０°方向の利得：６．３ｄＢｉ（図１３に示す点ｍ２）
１５０°方向の利得：６．０ｄＢｉ（図１３に示す点ｍ４）
【0091】
第２実施形態に係るアンテナ２は、第１導体２１と、第２導体２２と、第１導体２１及び第２導体２２の周囲を部分的に囲む第３導体２３と、さらに第４導体２４とを備えることにより、下方向（Ｙ軸負方向）の電流分布が強められる。その結果、第２実施形態に係るアンテナ２によれば、図１及び図２に示したアンテナ１’と比較して、斜め下方向の利得が向上させることができる。図１及び図２に示したアンテナ１’によれば、１５０°方向の利得は４．１ｄＢｉであった。第２実施形態に係るアンテナ２によれば、１５０°方向の利得は６．０ｄＢｉであった。したがって、第２実施形態に係るアンテナ２によれば、図１及び図２に示したアンテナ１’よりも＋１．９ｄＢｉの改善効果が得られる。
【0092】
【0093】
【0094】
図１４に示すように、第２実施形態に係るアンテナ装置２００は、図１１及び図１２に示したアンテナ２を、上側に４素子アレイ状に配置して構成されてよい。また、第２実施形態に係るアンテナ装置２００において、下側の４素子は、図４に示したアンテナ装置１００’と同様の構成としてよい。すなわち、第２実施形態に係るアンテナ装置２００は、図１及び図２に示したアンテナ１’を、下側に４素子アレイ状に配置して構成されてよい。このように、第２実施形態に係るアンテナ装置２００は、アンテナ１’及びアンテナ２を複数アレイ化して配置したアレイアンテナ（アンテナアレイ）としてよい。
【0095】
また、図１４に示すように、アンテナ装置２００において、上側４素子のアンテナ２と、下側４素子のアンテナ１’とは、それぞれ給電点の位置が異なるように構成されてよい。図１４に示すように、アンテナ装置２００の上側４素子のアンテナ２は、図１１に示したアンテナ２と同じ向きに配置される。すなわち、アンテナ装置２００の上側４素子のアンテナ２において、給電部４０は、第１導体２０における中心よりも上側寄りに配置されている。一方、図１４に示すように、アンテナ装置２００の下側４素子のアンテナ１’は、図１に示したアンテナ１’を、Ｚ軸を中心に反時計回りに９０°回転させた向きに配置される。すなわち、アンテナ装置２００の下側４素子のアンテナ１’において、給電部４０’は、導体２０’における中心よりも右側寄りに配置されている。このため、アンテナ装置２００において、上側４素子のアンテナ２と、下側４素子のアンテナ１’とは、放射の偏波面が異なるようになる（直交する）。
【0096】
このように、第２実施形態に係るアンテナ装置２００においては、基板１０上に、第２実施形態に係るアンテナ２が複数配置されてよい。この場合、第２実施形態に係るアンテナ２は、基板１０上に、アレイ状に複数配置されてもよい。また、基板１０上に複数配置されるアンテナ２において、第３導体２３が第１導体２１及び第２導体２２の周囲を囲まない部分は、ほぼ同じ向きに配置されてもよい。すなわち、基板１０上に複数配置されるアンテナ２において、それぞれの第３導体２３のパターンは同じ方向を向くように配置されてよい。また、基板１０上に複数配置されるアンテナ２において、それぞれの第４導体２４のパターンも、同じ方向を向くように配置されてよい。
【0097】
【0098】
図１５は、図１４に示したアンテナ装置２００による各偏波ごとの利得をプロットしたグラフを示す図である。図１５は、図１４に示したアンテナ装置２００による偏波の利得と、ＹＺ平面に平行な平面における角度との関係について示している。すなわち、図１５は、図１４に示したアンテナ装置２００の水平方向０°における垂直方向の指向性を示す図である。図１５に示すグラフにおける各定義は、図８と同様としてよい。
【0099】
図１４及び図１５に示すように、上側４素子のアンテナ２は、ゲインθが主偏波（指向性は斜め下方向）となり、下側４素子のアンテナ１’は、ゲインφが主偏波（指向性は正面方向）となっている。また、図１５に示すように、上側４素子のアンテナ１は、各素子の入力が位相シフトされることにより、メインローブが斜め下方向に向いている（ゲインθ）。図１５に示すように、メインローブは、およそ１３３°の方向にピークを有している。図１５に示すように、アンテナ装置２００の上側４素子のアンテナ２は、図４に示したアンテナ装置１００’と同様に、ゲインθが強くなる偏波面となっており、位相差を与えることでメインローブが下方向に向いている。
【0100】
図１５に示すように、図１４に示したアンテナ装置２００によれば、ゲインφの正面方向（９０°）及びゲインθの斜め下方向（１３３°、１５０°）の利得をシミュレートした結果は、それぞれ次のようになった。
９０°方向の利得：８．８ｄＢｉ（図５に示す点ｍ５）
１３３°方向の利得：８．５ｄＢｉ（図５に示す点ｍ９）
１５０°方向の利得：５．１ｄＢｉ（図５に示す点ｍ４）
９０°方向の利得：８．８ｄＢｉ（図５に示す点ｍ５）
１３３°方向の利得：８．５ｄＢｉ（図５に示す点ｍ９）
１５０°方向の利得：５．１ｄＢｉ（図５に示す点ｍ４）
【0101】
第２実施形態に係るアンテナ装置２００によれば、図４に示したアンテナ装置１００’と比較して、斜め下方向の利得が向上させることができる。図４に示したアンテナ装置１００’によれば、１３３°方向の利得は７．６ｄＢｉであった。第２実施形態に係るアンテナ装置２００によれば、１３３°方向の利得は８．５ｄＢｉであった。したがって、第２実施形態に係るアンテナ装置２００によれば、図４に示したアンテナ装置１００’よりも＋０．９ｄＢｉの改善効果が得られる。また、図４に示したアンテナ装置１００’によれば、１５０°方向の利得は３．７ｄＢｉであった。第２実施形態に係るアンテナ装置２００によれば、１５０°方向の利得は５．１ｄＢｉであった。したがって、第２実施形態に係るアンテナ装置２００によれば、図４に示したアンテナ装置１００’よりも＋１．４ｄＢの改善効果が得られる。このように、第２実施形態に係るアンテナ装置２００によれば、第２実施形態に係るアンテナ２をアレイ状に複数配置しても、斜め下方向の利得を改善することができる。
【0102】
以上説明したように、一実施形態に係るアンテナ及びアンテナ装置によれば、例えばＲＦスイッチのような機能部を用いることなく、受信アンテナの指向性を、例えば正面方向及び斜め下方向に向けることができる。したがって、一実施形態に係るアンテナ及びアンテナ装置によれば、例えばミリ波レーダのような物体検出技術において、利便性を高めることができる。
【0103】
以上のような構成によって、一実施形態に係るアンテナ及びアンテナ装置は、例えば下方向（斜め下方向）に指向性を有することにより、送信波が下方向の物体に反射した反射波を受信することができる。また、以上のような構成によって、一実施形態に係るアンテナ及びアンテナ装置は、例えば正面方向（前方向）に指向性を有することにより、送信波が正面方向の物体に反射した反射波を受信することができる。
【0104】
一実施形態に係るアンテナ及びアンテナ装置によれば、例えば、路側機若しくは信号機又はこれらの付近に設置されて道路を走行する自動車及び歩行者などを検出する装置としてのユースケースに対応することができる。すなわち、一実施形態に係るアンテナ及びアンテナ装置によれば、当該機器の下方における比較的近い距離の自動車などを検出する機能が実現される。また、一実施形態に係るアンテナ及びアンテナ装置によれば、当該機器の水平方向に近い方向における当該機器から比較的遠く離れた位置の自動車などを検出する機能も実現される。
【0105】
このように、一実施形態に係るアンテナ及びアンテナ装置によれば、指向性の方向を変更することができる。したがって、一実施形態に係るアンテナ及びアンテナ装置は、送信波又は受信波のビームの方向とともに、指向性の広狭を切り替え可能にすることにより、特定の使用態様において利便性を高めることができる。
【0106】
以上説明したように、一実施形態に係るアンテナ及びアンテナ装置によれば、ＲＦスイッチなどを使用することなく、受信アンテナの指向性を、正面方向及び斜め下方向に向けることができる。また、一実施形態に係るアンテナ及びアンテナ装置によれば、正面方向及び斜め下方向に受信アンテナの指向性を向ける際に、一方をビーム幅の狭い高利得な受信アンテナとして、他方をビーム幅の広い低利得な受信アンテナとして、異なる特性を使い分けることができる。一実施形態に係るアンテナ及びアンテナ装置によれば、例えば正面方向及び斜め下方向のように、２つの方向でアンテナの偏波を変化させることにより、異なる向きの指向性を合成した際の素子間の干渉は抑制される。これにより、一実施形態に係るアンテナ及びアンテナ装置は、設計の自由度及び設計の容易性を向上させることができる。
【0107】
特に、一実施形態に係るアンテナ装置によれば、給電回路を、正面方向のアンテナ素子の部分と下方向のアンテナ素子の部分とで２分岐させることで、個別のアレイアンテナとして取り扱うことができる。したがって、一実施形態に係るアンテナ装置によれば、指向性の設計が容易となる。また、一実施形態に係るアンテナ装置によれば、正面方向及び斜め下方向への給電電力の分配も容易であり、利得の設計も容易となる。一実施形態に係るアンテナ装置によれば、２分岐されたアンテナの位置として、正面方向に指向性を有するアンテナを地面に対して下側に配置し、斜め下方向に指向性を有するアンテナを地面に対して上側に配置することができる。このような構成により、一実施形態に係るアンテナ装置によれば、レドームを含めたときの素子間の干渉が抑制され、設計を容易化することができる。以上のように、一実施形態に係るアンテナ装置によれば、アンテナ指向性の設計性を向上させることができる。
【0108】
一実施形態に係るアンテナによれば、アンテナ素子単体において、斜め下方向の指向性を強くすることができる。この効果により、一実施形態に係るアンテナによってアレイアンテナ（アンテナ装置）を構成した場合にも、下方向の利得を向上させることができる。
【0109】
本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能である。複数の機能部等は、１つに組み合わせられたり、分割されたりしてよい。上述した本開示に係る各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施され得る。つまり、本開示の内容は、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことができる。したがって、これらの変形及び修正は本開示の範囲に含まれる。例えば、各実施形態において、各機能部、各手段、各ステップなどは論理的に矛盾しないように他の実施形態に追加し、若しくは、他の実施形態の各機能部、各手段、各ステップなどと置き換えることが可能である。また、各実施形態において、複数の各機能部、各手段、各ステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本開示の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。
【0110】
また、上述した実施形態は、送信アンテナを備える送信装置、及び、受信アンテナを備える受信装置を含む送受信システムとして実施してもよい。この場合、送信装置は、第１方向に指向性を有する電波を第１偏波で送信する第１送信アンテナと、第１方向とは異なる第２方向に指向性を有する電波を第２偏波で送信する第２送信アンテナと、を備えてよい。受信装置は、第１方向に指向性を有する第１受信アンテナと、第２方向に指向性を有する第２受信アンテナと、を備えてよい。第１受信アンテナは、第１受信アンテナによって受信される電波が第１偏波方向に偏波している際に受信の利得が最大になるものとしてよい。第２受信アンテナは、第２受信アンテナによって受信される電波が第２偏波方向に偏波している際に受信の利得が最大になるものとしてよい。
【0111】
また、上述した実施形態は、アンテナ及びアンテナ装置としての実施のみに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態は、一実施形態に係るアンテナ又はアンテナ装置を含む電子機器又は送受信システムとして実施してもよい。また、上述した実施形態は、電子機器又は送受信システムとしての実施のみに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態は、一実施形態に係るアンテナ又はアンテナ装置を含む電子機器又は送受信システムのような機器の制御方法として実施してもよい。さらに、例えば、上述した実施形態は、一実施形態に係るアンテナ又はアンテナ装置を含む電子機器又は送受信システムのような機器の制御プログラムとして実施してもよい。さらに、上述した実施形態は、一実施形態に係るアンテナ又はアンテナ装置を含む電子機器又は送受信システムのような機器において実行されるプログラムを記録した記録媒体又は記憶媒体、すなわちコンピュータ読み取り可能な記録媒体又は記憶媒体として実施してもよい。
【符号の説明】
【0112】
１，２ アンテナ
１０ 基板
２１ 第１導体
２２ 第２導体
２３ 第３導体
２４ 第４導体
３０ 接地導体
４０ 給電部
４２，４４，４６ スルーホール
５１，５２ 中間導体
１００，２００ アンテナ装置
１０ 基板
２１ 第１導体
２２ 第２導体
２３ 第３導体
２４ 第４導体
３０ 接地導体
４０ 給電部
４２，４４，４６ スルーホール
５１，５２ 中間導体
１００，２００ アンテナ装置
【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】