特開 2024-143127 給電回路及びアンテナ装置

(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】P2024143127

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】給電回路及びアンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01P 1/17 20060101AFI20241003BHJP

   H01Q 21/24 20060101ALI20241003BHJP

   H01Q 21/30 20060101ALI20241003BHJP

   H01Q 13/08 20060101ALN20241003BHJP

【ＦＩ】

H01P1/17

H01Q21/24

H01Q21/30

H01Q13/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023055638

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000006220

【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】清水 秀記

【テーマコード（参考）】

5J021

5J045

【Ｆターム（参考）】

5J021AB06

5J021CA00

5J021FA05

5J021FA32

5J021JA02

5J021JA06

5J045AA02

5J045AA05

5J045AB06

5J045CA04

5J045DA10

5J045JA11

5J045NA02

(57)【要約】

【課題】２点給電の円偏波アンテナにおいて、広帯域での高利得を実現し、製品間のアンテナ特性のばらつきを少なくすることである。
【解決手段】給電回路５０は、第１給電点及び第２給電点を有する円偏波アンテナのアンテナ部に給電する給電回路である。給電回路５０は、入力信号を同じ位相かつ同じ振幅の第１信号及び第２信号に分配するウィルキンソンカプラ部６０と、分配された第１信号及び第２信号を位相シフトして９０度の位相差を与え、位相シフト後の第１信号を第１給電点に出力し、位相シフト後の第２信号を第２給電点に出力する９０度位相器部７０と、を備える。９０度位相器部７０は、分配された第１信号を位相シフトする分布定数回路部７１と、分配された第２信号を位相シフトする集中定数回路部７２と、を有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１給電点及び第２給電点を有する円偏波アンテナに給電する給電回路であって、
入力信号を同じ位相かつ同じ振幅の第１信号及び第２信号に分配するウィルキンソンカプラと、
前記分配された第１信号及び第２信号を位相シフトして９０度の位相差を与え、当該位相シフト後の第１信号を前記第１給電点に出力し、当該位相シフト後の第２信号を前記第２給電点に出力する９０度位相器と、を備え、
前記９０度位相器は、前記分配された第１信号を位相シフトする分布定数回路と、前記分配された第２信号を位相シフトする集中定数回路と、を有する給電回路。

【請求項2】

前記分布定数回路の位相シフト量は、－４５度であり、
前記集中定数回路の位相シフト量は、＋４５度である請求項１に記載の給電回路。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の給電回路と、
前記円偏波アンテナと、を備えるアンテナ装置。

【請求項4】

前記円偏波アンテナは、
積層された複数のアンテナ素子を有し、
前記各アンテナ素子に対応する周波数帯が異なる請求項３に記載のアンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、給電回路及びアンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車などの移動体の位置を測位する全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）などで使用される２点給電の円偏波アンテナが知られている。２点給電の円偏波アンテナの給電回路は、当該円偏波アンテナに入力するアンテナ電流を２経路に分配するウィルキンソンカプラ部と、分配された２径路のアンテナ電流に９０度の位相差を付与し２つの出力信号を出力する９０度位相器部と、を有する。

【0003】

例えば、ウィルキンソンカプラ部と、一方の経路を０度の位相シフト量の線路のみとし、他方の経路を＋９０度の位相シフト量の集中定数回路で構成した９０度位相器部としての位相シフト部と、を有する給電回路を備える円偏波アンテナとしてのマイクロストリップアンテナが知られている（特許文献１参照）。集中定数回路は、コンデンサやコイルのチップ部品やリード部品などからなるディスクリート部品が用いられる回路である。

【0004】

また、ウィルキンソンカプラ部と、一方の経路を２線路の位相シフト量の＋４５度の集中定数回路とし、他方の経路を－４５度の位相シフト量の集中定数回路で構成した９０度位相器部としての位相シフト部と、を有する円偏波用給電回路が知られている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６２３５８１３号公報

【特許文献2】特許第７１０１２０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１の給電回路は、９０度差を発生させる側の経路による損失が発生し、位相シフト部の２つの給電点間に振幅差が発生し、かつ位相差も周波数特性を持ちやすい。

【0007】

図１２は、特許文献１の給電回路の、周波数に対する２つの出力信号の位相差のばらつきを示す図である。図１３は、特許文献２の（円偏波用）給電回路の、周波数に対する２つの出力信号の位相差のばらつきを示す図である。

【0008】

図１２に、特許文献１の給電回路の製品における周波数［ＭＨｚ］に対する２つの出力信号の位相差［度］のばらつきを示す。図１２は、９０度位相器部のチップキャパシタのばらつきを±０．１［ｐＦ］とし、同じくチップインダクタのばらつきを±２％とした条件下での位相差のばらつきである。図１２において、実線を給電回路の９０度位相器部の２つの出力信号の位相差の設計値とし、点線を製品間の位相差のばらつきの上限とし、一点鎖線を製品間の位相差のばらつきの下限とする。周波数１１００［ＭＨｚ］～１７００［ＭＨｚ］は、ＧＮＳＳのうちのＧＰＳ（Global Positioning System）のＬ１帯（中心周波数：１５７５．４２［ＭＨｚ］）、ＧＰＳのＬ２帯（中心周波数：１２２７．６０［ＭＨｚ］）、ＧＰＳのＬ５帯（中心周波数：１１７６．４５［ＭＨｚ］）、ＱＺＳＳ（Quasi-Zenith Satellite System：みちびき（準天頂衛星システム））のＬ６帯（中心周波数：１２７８．７５［ＭＨｚ］）の周波数１１５０［ＭＨｚ］～１６０６［ＭＨｚ］を含む。図１２の線種、周波数は、図１１、図１３でも同様である。

【0009】

図１２に示すように、特許文献１の給電回路は、周波数１１５０［ＭＨｚ］～１６０６［ＭＨｚ］の全域において、２つの出力信号の位相差が低域と高域とで３０度ほど差が生じる周波数特性を有する。特許文献１の給電回路において、９０度位相器部の集中定数回路を分布定数回路に代えた構成においても、同様の周波数特性がある。分布定数回路は、伝送線路や、回路基板上のパターニングにより、コイルやコンデンサが形成される回路である。

【0010】

また、特許文献２の給電回路は、９０度位相器部の部品点数が多く、コストが高い。また、特許文献２の給電回路は、広帯域にしようとする場合、９０度位相器部の定数に非常に細かい数値の設定が必要である。

【0011】

特許文献２の給電回路の製品の周波数［ＭＨｚ］に対する２つの出力信号の位相差［度］のばらつきを図１３に示す。図１３に示すように、特許文献２の給電回路は、周波数１１５０［ＭＨｚ］～１６０６［ＭＨｚ］の全域において、±５度程度の位相差のばらつきが発生する。その結果、特許文献２の円偏波アンテナの製品間にもアンテナ特性のばらつきが発生する。特許文献１の給電回路は、周波数１１５０［ＭＨｚ］～１６０６［ＭＨｚ］の全域において、特許文献２の給電回路ほど顕著ではないが、位相差のばらつきが発生する。

【0012】

本発明の課題は、２点給電の円偏波アンテナにおいて、広帯域での高利得を実現し、製品間のアンテナ特性のばらつきを少なくすることである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の給電回路は、
第１給電点及び第２給電点を有する円偏波アンテナに給電する給電回路であって、
入力信号を同じ位相かつ同じ振幅の第１信号及び第２信号に分配するウィルキンソンカプラと、
前記分配された第１信号及び第２信号を位相シフトして９０度の位相差を与え、当該位相シフト後の第１信号を前記第１給電点に出力し、当該位相シフト後の第２信号を前記第２給電点に出力する９０度位相器と、を備え、
前記９０度位相器は、前記分配された第１信号を位相シフトする分布定数回路と、前記分配された第２信号を位相シフトする集中定数回路と、を有する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、２点給電の円偏波アンテナにおいて、広帯域での高利得を実現でき、製品間のアンテナ特性のばらつきを少なくできる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態のアンテナ装置の斜視図である。

【図2】アンテナ装置の分解斜視図である。

【図3】アンテナ装置の一部断面図である。

【図4】基板部の裏面部を示す平面図である。

【図5】給電回路の回路図である。

【図6】変形例の給電回路の回路図である。

【図7】実施の形態の給電回路と、特許文献１の給電回路との、周波数に対する２つの出力信号の振幅差を示す図である。

【図8】実施の形態の給電回路と、特許文献１の給電回路との、周波数に対する２つの出力信号の位相差を示す図である。

【図9】特許文献１の給電回路の－９０度の位相シフト量の集中定数回路部と０度の位相シフト量の線路との、周波数に対する位相を示す図である。

【図10】実施の形態の給電回路の－４５度の位相シフト量の分布定数回路部と＋４５度の位相シフト量の集中定数回路部との、周波数に対する位相を示す図である。

【図11】実施の形態の給電回路の、周波数に対する２つの出力信号の位相差のばらつきを示す図である。

【図12】特許文献１の給電回路の、周波数に対する２つの出力信号の位相差のばらつきを示す図である。

【図13】特許文献２の給電回路の、周波数に対する２つの出力信号の位相差のばらつきを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

【0017】

図１～図１１を参照して、本発明に係る実施の形態を説明する。まず、図１～図６を参照して、本実施の形態のアンテナ装置１の装置構成を説明する。図１は、本実施の形態のアンテナ装置１の斜視図である。図２は、アンテナ装置１の分解斜視図である。図３は、アンテナ装置１の一部断面図である。図４は、基板部３０の裏面部３１２を示す平面図である。図５は、給電回路５０の回路図である。図６は、給電回路５０Ａの回路図である。

【0018】

図１に示すように、本実施の形態のアンテナ装置１は、移動体としての自動車などの車両に設置されたＧＮＳＳ用の２点給電の給電アンテナとしてのパッチアンテナの装置である。アンテナ装置１は、自動車なら、ダッシュボードなどに設置される。また、図１に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸をとるものとし、他の図でも同様である。

【0019】

アンテナ装置１は、ＧＮＳＳの衛星測位システムの通信規格の複数の周波数帯に対応する円偏波アンテナとしてのパッチアンテナの装置である。アンテナ装置１が対応する複数の周波数帯は、例えば、ＧＮＳＳのＧＰＳのＬ１帯、Ｌ２帯、Ｌ５帯及びＱＺＳＳのＬ６帯（１１５０～１６０６［ＭＨｚ］）に対応するものとする。ＧＮＳＳ衛星から送信されたＧＮＳＳ信号の電波を受信し、電気信号である受信信号として、車両内に設置されたセットの受信機（図示略）に出力する。受信機により受信されたＧＮＳＳ信号に基づいて、車両の測位などが行われる。

【0020】

図２に、本実施の形態のアンテナ装置１の分解構成を示す。図１及び図２に示すように、アンテナ装置１は、レドーム１００と、アンテナ本体部２００と、シールドケース３００と、を備える。

【0021】

レドーム１００は、アンテナ本体部２００の全体を上側（＋ｚ側）から覆うドーム状のトップカバーであり、アンテナ本体部２００を外部環境から保護する。レドーム１００は、例えば、電波透過性のある樹脂製である。

【0022】

アンテナ本体部２００は、円偏波アンテナとしてのアンテナ部Ａ１と、基板部３０と、を有する。アンテナ部Ａ１は、基板部３０の上面（＋ｚ側の平面、表面）に実装される。アンテナ部Ａ１は、アンテナ素子としてのアンテナ素子部１０，２０と、給電ピンＰ１，Ｐ２と、後述する両面テープＤ１と、を有する。アンテナ部Ａ１において、アンテナ素子部２０，１０が、＋ｚ方向に順に積層されている。アンテナ部Ａ１については、具体的に後述する。

【0023】

基板部３０は、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）であり、アンテナ素子部２０の－ｚ方向側に設けられている。基板部３０は、基板本体部３１と、コネクタ３２と、を有する。基板本体部３１は、ガラス繊維にエポキシ樹脂を染み込ませたＦＲ（Flame Retardant Type）４などの絶縁体の基板に、配線パターンが形成され回路素子が実装されている。基板本体部３１は、上面（＋ｚ側の平面）を表面部３１１とし、下面（－ｚ側の平面）を裏面部３１２とする。また、基板本体部３１は、雄螺子Ｓ１用の穴部３１３を有する。また、図２及び後述する図４において、基板本体部３１の銅箔などの導体部分を白色で表し、絶縁体部分を網掛けで表すものとする。

【0024】

表面部３１１上に、アンテナ部Ａ１が実装されている。裏面部３１２上に、アンテナ部Ａ１で受信された衛星信号の増幅、位相シフト、結合などを行う回路（後述するＬＮＡ（Low Nose Amplifier）回路４０及び給電回路５０）が実装されている。表面部３１１には、銅箔などの金属導体からなる接地電極（図示略）がアンテナ部Ａ１の実装領域にパターン形成されている。基板本体部３１の平面は、例えば、アンテナ素子部２０に対応する形状よりも大きな略正方形であるものとする。

【0025】

コネクタ３２は、ＬＮＡ回路４０及び給電回路５０に電気的に接続されており、ＧＮＳＳの受信機に接続された同軸ケーブルの一端のレセプタクルが接続導通されるプラグのコネクタである。

【0026】

シールドケース３００は、給電回路５０を下側（－ｚ側）から覆うケースである。シールドケース３００は、例えば金属製であり、外部からのノイズがＬＮＡ回路４０、給電回路５０の信号に乗ることを防いでいる。また、４つの雄螺子Ｓ１が基板本体部３１の穴部３１３を挿通してレドーム１００の雌螺子に螺合されることにより、レドーム１００がアンテナ本体部２００に取り付けられる。

【0027】

なお、アンテナ装置１は、レドーム１００、シールドケース３００を備える構成に限定されるものではない。アンテナ装置１は、レドーム、シールドケース、クッションシート、ブラケットなどの少なくとも１つを備える構成としてもよい。

【0028】

図２及び図３に示すように、アンテナ部Ａ１において、アンテナ素子部２０、両面テープＤ１、アンテナ素子部１０が、－ｚ方向側から＋ｚ方向側へ順に積層されている。アンテナ素子部１０の下面（後述する接地電極１３）と、アンテナ素子部２０の上面（後述する放射電極２２）とは、両面テープＤ１で接着されている。

【0029】

図２及び図３に示すように、アンテナ素子部１０は、基体部１１と、放射電極１２と、接地電極１３と、を有する。基体部１１は、上面が略正方形の誘電体の基体部である。基体部１１は、例えば、セラミックスなどの誘電体材料から形成されている。ただし、基体部１１は、誘電体からなる構成に限定されるものではなく、誘電体及び磁性体の複合材料からなる構成としてもよい。この複合材料は、ポリプロピレンなどの誘電体基体に、鉄、六方晶フェライトなどの磁性体の粒子が混ぜ合わされた構成を有する。

【0030】

また、基体部１１、放射電極１２及び接地電極１３は、上面から下面に貫通する２つの穴部Ｈ１（図示略）、穴部Ｈ２を有する。穴部Ｈ１には、給電ピンＰ１が挿入されている。穴部Ｈ２には、給電ピンＰ２が挿入されている。放射電極１２は、アンテナ信号の放射面（ＧＮＳＳ衛星からの電波の受信面）としての基体部１１の上面に設けられ、銀などの金属ペーストや銅箔などからなる導体部である。また、放射電極１２は、例えば、摂動素子（切れ込み）がない略正方形の形状とする。なお、放射電極１２は、摂動素子がある形状としてもよい。また、給電ピンＰ１，Ｐ２は、放射電極１２にはんだ付けされ、電気的に接続されている。接地電極１３は、基体部１１の下面に設けられ、銅箔などからなる導体部である。また、接地電極１３は、給電ピンＰ１，Ｐ２に電気的に接続されていない。

【0031】

また、基体部１１、放射電極１２、接地電極１３の寸法、形状は、ＧＰＳのＬ１帯のＧＮＳＳ信号（ＧＰＳ信号）の受信に対応する（共振する）ものに設定されている。

【0032】

図３に示すように、アンテナ素子部２０は、基体部２１と、放射電極２２と、接地電極２３と、を有する。基体部２１は、上面が略正方形の誘電体の基体部である。基体部２１は、例えば、セラミックスなどの誘電体材料から形成され、誘電体及び磁性体の複合材料からなる構成としてもよい。また、基体部２１は、上面から下面に貫通する２つの穴部Ｈ３（図示略）、穴部Ｈ４を有する。穴部Ｈ３，Ｈ４のｘｙ平面上の位置は、順にそれぞれ、穴部Ｈ１，Ｈ２のｘｙ平面上の位置に対応する。穴部Ｈ３には、給電ピンＰ１が挿入されている。穴部Ｈ４には、給電ピンＰ２が挿入されている。

【0033】

放射電極２２は、アンテナ信号の放射面（受信面）としての基体部２１の上面に設けられ、銀などの金属ペーストや銅箔などからなる導体部である。また、放射電極２２は、例えば、対角に一対の摂動素子（切れ込み）がない略正方形の形状とする。なお、放射電極２２は、摂動素子がある形状としてもよい。接地電極２３は、基体部２１の下面に設けられ、銅箔などからなる導体である。ただし、穴部Ｈ３の軸方向の断面の直径は、給電ピンＰ１の軸方向の断面の直径よりも大きい。穴部Ｈ４の軸方向の断面の直径は、給電ピンＰ２の軸方向の断面の直径よりも大きい。このため、放射電極２２、接地電極２３は、給電ピンＰ１，Ｐ２に電気的に接続されていない。

【0034】

また、基体部２１、放射電極２２、接地電極２３の寸法、形状は、ＧＰＳのＬ２帯と、ＧＰＳのＬ５帯及びＱＺＳＳのＬ６帯とのＧＮＳＳ信号の受信に対応する（共振する）ものに設定されている。ＧＰＳのＬ２帯、Ｌ５帯、ＱＺＳＳのＬ６帯は、ＧＰＳのＬ１帯よりも周波数が低い。このため、例えば、基体部２１、放射電極２２、接地電極２３の寸法は、基体部１１、放射電極１２、接地電極１３の寸法よりも大きく設定されている。

【0035】

また、基体部１１、基体部２１の誘電体の誘電率を高くすることで、波長短縮効果により、基体部１１（アンテナ素子部１０）、基体部２１（アンテナ素子部２０）を小型化できる。また、基体部１１、基体部２１に複合材料を用いる場合に、基体部１１、基体部２１の誘電率、透磁率を高くすることで、波長短縮効果により、基体部１１（アンテナ素子部１０）、基体部２１（アンテナ素子部２０）を小型化できる。なお、図１、図２において、基体部２１の誘電率（、透磁率）などに応じて、放射電極２２の寸法、形状は、適宜設定される。例えば、放射電極２２の寸法、形状は、基体部１１（接地電極１３）の寸法、形状に対応したものとしてもよい。

【0036】

また、基体部１１、基体部２１の厚み（積層方向の長さ）を変化させることで、対応可能な周波数帯の帯域を調整できる。例えば、基体部１１、基体部２１の厚みを厚くすることにより、帯域を広げたり、基体部１１、基体部２１が大きくなるので利得の絶対値を上げたりすることができる。基体部１１、基体部２１の厚みを薄くすることにより、帯域を狭くしたり（所定の帯域を捨てたり）、基体部１１、基体部２１が小さくなるので利得の絶対値を下げることができる。

【0037】

図４に示すように、基板本体部３１の裏面部３１２には、平面のほぼ全面に銅箔などの金属が形成されており、平面の略中心部分の領域に、ＬＮＡ回路４０及び給電回路５０が形成されている。ＬＮＡ回路４０は、給電回路５０の後述する入力端子Ｉ１とコネクタ３２とに電気的に接続されたアンプである。ＬＮＡ回路４０は、給電回路５０の入力端子Ｉ１から出力された信号を増幅してコネクタ３２（受信機側）に出力する。給電回路５０は、ＬＮＡ回路４０及びアンテナ部Ａ１に電気的に接続された給電回路である。給電回路５０は、アンテナ部Ａ１の給電ピンＰ１に対応する第１給電点（後述する出力端子Ｏ１）から入力された衛星信号と、給電ピンＰ２に対応する第２給電点（後述する出力端子Ｏ２）から入力された衛星信号と、を位相シフトし結合してＬＮＡ回路４０へ出力する。

【0038】

ついで、図５、図６を参照して、アンテナ装置１の給電回路５０を説明する。図５は、給電回路５０を示す回路図である。図６は、変形例としての給電回路５０Ａを示す回路図である。

【0039】

図５に示すように、給電回路５０は、ウィルキンソンカプラとしてのウィルキンソンカプラ部６０と、９０度位相器部としての９０度位相器部７０と、を有する。ウィルキンソンカプラ部６０は、集中定数回路部６１，６２と、抵抗６３と、を有する。９０度位相器部７０は、分布定数回路としての分布定数回路部７１と、集中定数回路部としての集中定数回路部７２と、を有する。集中定数回路部６１，６２は、入力端子Ｉ１にそれぞれ一端が接続され、並列に接続された分布定数回路である。集中定数回路部６１，６２の他端の間は、抵抗６３が接続されている。

【0040】

集中定数回路部６１は、一端が入力端子Ｉ１に接続され、他端が分布定数回路部７１の入力端に接続された集中定数回路である。集中定数回路部６２は、一端が入力端子Ｉ１に接続され、他端が集中定数回路部７２の入力端に接続された集中定数回路である。集中定数回路部６１，６２は、それぞれ、例えば、ディスクリート部品としての１つのインダクタ（コイル）と２つのキャパシタ（コンデンサ）とからなるＣ－Ｌ－Ｃのπ型フィルタで構成されている。

【0041】

抵抗６３のインピーダンスは、例えば１００［Ω］である。抵抗６３は、集中定数回路部６１，６２の２つの出力端（アンテナ部Ａ１側の端部）のアイソレーションをとるために設けられている。１つの入力端子Ｉ１から入力され、集中定数回路部６１，６２の各出力端から出力される２つの信号（第１信号、第２信号）は、同振幅かつ同位相（位相差が０）である。

【0042】

分布定数回路部７１は、一端が集中定数回路部６１の出力端に接続され、他端が出力端子Ｏ１に接続されたマイクロストリップ線路からなる分布定数回路である。出力端子Ｏ１は、第１の給電点として、給電ピンＰ１に電気的に接続されている。分布定数回路部７１は、インピーダンスが５０［Ω］であり、１／８λ（λ：ＧＮＳＳ信号の波長）に対応する線路長を有する。このため、分布定数回路部７１は、集中定数回路部６１の出力端から入力された第１信号に、－４５度の位相シフト量を与える位相シフト回路である。

【0043】

集中定数回路部７２は、一端が集中定数回路部６２の出力端に接続され、他端が出力端子Ｏ２に接続された集中定数回路である。出力端子Ｏ２は、第２の給電点として、給電ピンＰ２に電気的に接続されている。集中定数回路部７２は、例えば、ディスクリート部品としての２つのインダクタと１つのキャパシタとからなるＬ－Ｃ－Ｌのπ型フィルタで構成されている。また、集中定数回路部７２は、集中定数回路部６２の出力端から入力された第２信号に、＋４５度の位相シフト量を与える位相シフト回路である。

【0044】

このため、分布定数回路部７１、集中定数回路部７２は、９０度の位相差の第１信号、第２信号を出力する。９０度の位相差の第１信号、第２信号が、出力端Ｏ１，Ｏ２を介して、アンテナ部Ａ１に出力されると、円偏波の電波が放射される。つまり、アンテナ部Ａ１でＧＮＳＳ信号の円偏波の電波を受信すると、給電回路５０により、位相差のないＧＮＳＳ信号を受信機側に出力できる。なお、分布定数回路部７１から出力される第１信号が第２給電点（出力端子Ｏ２、給電ピンＰ２）に出力され、集中定数回路部７２から出力される第２信号が第１給電点（出力端子Ｏ１、給電ピンＰ１）に出力される構成としてもよい。

【0045】

また、給電回路５０を、図６に示す給電回路５０Ａに代える構成としてもよい。給電回路５０Ａは、給電回路５０のうち、ウィルキンソンカプラ部６０を、ウィルキンソンカプラ部６０Ａに代えた構成を有する。ウィルキンソンカプラ部６０Ａは、分布定数回路部６１Ａ，６２Ａと、抵抗６３と、を有する。

【0046】

分布定数回路部６１Ａは、一端が入力端子Ｉ１に接続され、他端が分布定数回路部７１の入力端に接続されたマイクロストリップ線路からなる分布定数回路である。分布定数回路部６２Ａは、一端が入力端子Ｉ１に接続され、他端が集中定数回路部７２の入力端に接続されたマイクロストリップ線路からなる分布定数回路である。分布定数回路部６１Ａ，６２Ａは、それぞれ、インピーダンスが７０．７［Ω］であり、１／４λに対応する線路長を有する。分布定数回路部６１Ａ，６２Ａは、それぞれ、コイルやコンデンサを線路で形成しており、所定の周波数帯のフィルタとして機能している。

【0047】

給電回路５０は、ディスクリート部品が多いので製品コストが比較的高いが、実装面積が比較的小さい。給電回路５０Ａは、ディスクリート部品が少ないので製品コストが比較的低いが、実装面積が比較的大きい。

【0048】

ついで、図７～図１１を参照して、アンテナ装置１のアンテナ特性と、従来例の円偏波アンテナのアンテナ特性との比較を説明する。図７は、給電回路５０と、特許文献１の給電回路との、周波数に対する２つの出力信号の振幅差を示す図である。図８は、給電回路５０と、特許文献１の給電回路との、周波数に対する２つの出力信号の位相差を示す図である。図９は、特許文献１の給電回路の－９０度の位相シフト量の集中定数回路部と０度の位相シフト量の線路との、周波数に対する位相を示す図である。図１０は、給電回路５０の－４５度の位相シフト量の分布定数回路部７１と＋４５度の位相シフト量の集中定数回路部７２との、周波数に対する位相を示す図である。図１１は、給電回路５０の、周波数に対する２つの出力信号の位相差のばらつきを示す図である。

【0049】

図７に、ＧＰＳのＬ１帯、Ｌ２帯、Ｌ５帯、ＱＺＳＳのＬ６帯の周波数帯（１１５０～１６０６［ＭＨｚ］）を含む１１００～１７００［ＭＨｚ］の周波数帯において、給電回路５０と、特許文献１の給電回路との、周波数［ＭＨｚ］に対する、２つの出力信号の振幅差［ｄＢ］を示す。１１５０～１６０６［ＭＨｚ］の全域において、給電回路５０の２つ（出力端Ｏ１，Ｏ２）の出力信号の振幅差は、０．１［ｄＢ］よりも小さく、特許文献１の給電回路の２つの出力信号の振幅差より低い。

【0050】

図８に、図７と同じ１１００～１７００［ＭＨｚ］において、給電回路５０と、特許文献１の給電回路と、の周波数［ＭＨｚ］に対する、２つの出力信号の位相差［度］を示す。位相差は、９０度が理想的な値である。１１５０～１６０６［ＭＨｚ］のほぼ全域において、給電回路５０の２つ（出力端Ｏ１，Ｏ２）の出力信号の位相差は、９０度±１０度よりも差分が小さく、特許文献１の給電回路の２つの出力信号の位相差の９０度からの差分より小さい。これらのため、給電回路５０は、広帯域において良好な振幅差及び位相差が得られている。

【0051】

給電回路５０と異なり、特許文献１の給電回路は、９０度位相器部において、９０度の位相シフトを片側の集中定数回路部で実現する。図９に、特許文献１の給電回路の－９０度の位相シフト量の集中定数回路部と０度の位相シフト量の線路との、周波数［ＭＨｚ］に対する位相［度］を示す。

【0052】

図９に示すように、特許文献１の給電回路の一方の－９０度の位相シフト量の集中定数回路部の位相は、１１００－１７００［ＭＨｚ］の帯域で、約５５度の位相差を持つため、位相の周波数特性がある。しかし、もう一方の０度の位相シフト量の線路は、集中定数回路部の位相に対して９０度の位相差をとるため、数ｍｍで短く構成される。結果的に、０度の位相シフト量の線路の位相は、１１００－１７００［ＭＨｚ］帯域幅で４～６度程度の位相差となり、位相の周波数特性はほぼなくなる。そのため９０度位相器全体としては、１１００－１７００ＭＨｚで約５０度の位相差が発生する。この状態では、Ｌ１帯とＬ２帯、Ｌ５帯及びＬ６帯とを、同時に使用できない。

【0053】

図１０に、給電回路５０の－４５度の位相シフト量の分布定数回路部７１と＋４５度の位相シフト量の集中定数回路部７２との、周波数に対する位相を示す。図１０に示すように、給電回路５０は、－４５度の分布定数回路部７１と＋４５度の位相シフト量の集中定数回路部７２とが、位相について同じ周波数特性をする。このため、給電回路５０は、広帯域で良好な位相差の特性となる。給電回路５０と、特許文献２の給電回路とは、位相差の広帯域性について差はない（電気的な構成は同じ）。広帯域における良好な振幅差及び位相差の結果、アンテナ装置１のアンテナ特性が広帯域で高利得になる。

【0054】

また、図１１に、図７と同様の１１００～１７００［ＭＨｚ］において、給電回路５０の、周波数［ＭＨｚ］に対する２つの出力信号の位相差［度］のばらつきを示す。位相差のばらつきの条件は、図１２、図１３の位相差のばらつきの条件と同様である。１１５０～１６０６［ＭＨｚ］の全域において、給電回路５０の２つの出力信号の位相差のばらつきは、図１２の特許文献１の給電回路や、図１３の特許文献２の給電回路よりも、小さい。

【0055】

例えば、特許文献２の位相シフト部の一方の集中定数回路（Ｃ－Ｌ－Ｃのπ型フィルタ）のインピーダンスは、インダクタ：ｊωＬ、キャパシタ：１／（ｊωＣ）により、インダクタンスＬに比例し、キャパシタンスＣに反比例する。ただし、ｊ：虚数単位、ω：角速度（角周波数）である。

【0056】

１５００［ＭＨｚ］において位相シフト量－４５度を実現しようとすると、Ｌ＝３．３［ｎＨ］、Ｃ＝１．２［ｐＦ］程度となる。また、一般的なチップ部品において、インダクタンスＬは、±２％のばらつきが発生し、キャパシタンスＣは、±０．１［ｐＦ］程度のばらつきが発生する。このとき位相シフト量は、－４５±３度程度ばらつくことになる。

【0057】

一方で、給電回路５０の－４５度の位相シフト量の分布定数回路部７１は、基板のパターンで構成されており、基板の線路長の公差を±０．１ｍｍとしても、±０．５％⇒－４５±０．２３度程度とばらつきを抑えられる。その結果、９０度位相器部７０の２つの出力信号の位相差のばらつきを抑えることができ、アンテナ装置１のアンテナ特性のばらつきを抑えることができる。

【0058】

以上、本実施の形態によれば、給電回路５０は、第１給電点としての給電ピンＰ１及び第２給電点としての給電ピンＰ２を有する円偏波アンテナのアンテナ部Ａ１に給電する給電回路である。給電回路５０は、入力信号を同じ位相かつ同じ振幅の第１信号及び第２信号に分配するウィルキンソンカプラ部６０と、分配された第１信号及び第２信号を位相シフトして９０度の位相差を与え、位相シフト後の第１信号を給電ピンＰ１に出力し、位相シフト後の第２信号を給電ピンＰ２に出力する９０度位相器部７０と、を備える。９０度位相器部７０は、分配された第１信号を位相シフトする分布定数回路部７１と、分配された第２信号を位相シフトする集中定数回路部７２と、を有する。

【0059】

このため、給電回路５０において、広帯域での良好な振幅差及び位相差を実現でき、位相差のばらつきを低減できる。よって、２点給電の円偏波アンテナにおいて、広帯域での高利得を実現でき、製品間のアンテナ特性のばらつきを少なくできる。

【0060】

また、分布定数回路部７１の設計の位相シフト量は、－４５度であり、集中定数回路部７２の設計の位相シフト量は、＋４５度である。このため、２点給電の円偏波アンテナにおいて、広帯域での高利得を実現でき、製品間のアンテナ特性のばらつきを少なくできる。

【0061】

また、アンテナ装置１は、給電回路５０と、アンテナ部Ａ１と、を備える。このため、２給電の円偏波アンテナにおいて、広帯域での高利得を実現でき、製品間のアンテナ特性のばらつきを少なくするアンテナ装置１を実現できる。

【0062】

また、アンテナ部Ａ１は、積層された複数のアンテナ素子部１０，２０を有する。各アンテナ素子部１０，２０に対応する周波数帯が異なる。このため、アンテナ素子部１０，２０に対応する周波数帯に対応する広帯域での高利得を実現できる。

【0063】

なお、上記実施の形態における記述は、本発明に係る給電回路及びアンテナ装置の一例であり、これに限定されるものではない。

【0064】

上記実施の形態では、アンテナ装置１に適用する周波数帯として、ＧＰＳのＬ１帯、Ｌ２帯、Ｌ５帯及びＱＺＳＳのＬ６帯としたが、これに限定されるものではない。他の通信規格や周波数帯に適用することとしてもよい。このとき、異なる２つの周波数帯のそれぞれに応じて、アンテナ素子部１０，２０の大きさ、形状を設定する。また、アンテナ装置のアンテナ部におけるアンテナ素子部の数を３以上にする構成としてもよい。

【0065】

また、上記実施の形態の給電回路５０，５０Ａにおいて、９０度位相器部７０は、－４５度の位相シフト量の分布定数回路部７１と、＋４５度の位相シフト量の集中定数回路部７２と、を有する構成であった。しかし、この構成に限定されるものではない。集中定数回路部７２を、＋３０度など、＋４５度以外の位相シフト量の機能を有するものでもよい。この構成の場合に、集中定数回路部７２の位相シフト量に合わせて、分布定数回路部７１の線路長を伸ばし／短くし、位相差を９０度にする構成としてもよい。

【0066】

その他、上記実施の形態におけるアンテナ装置の細部構成及び詳細動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0067】

１ アンテナ装置
１００ レドーム
２００ アンテナ本体部
Ａ１ アンテナ部
１０，２０ アンテナ素子部
１１，２１ 基体部
１２，２２ 放射電極
１３，２３ 接地電極
Ｈ２，Ｈ４ 穴部
Ｐ１，Ｐ２ 給電ピン
Ｄ１ 両面テープ
３０ 基板部
３１ 基板本体部
３１１ 表面部
３１２ 裏面部
３１３ 穴部
３２ コネクタ
５０，５０Ａ 給電回路
６０，６０Ａ ウィルキンソンカプラ部
６１，６２ 集中定数回路部
６１Ａ，６２Ａ 分布定数回路部
６３ 抵抗
７０ ９０度位相器部
７１ 分布定数回路部
７２ 集中定数回路部
３００ シールドケース
Ｓ１ 雄螺子

【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】