特許 7508078 アンテナシステムおよびアンテナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-21

(45)【発行日】2024-07-01

(54)【発明の名称】アンテナシステムおよびアンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 7/00 20060101AFI20240624BHJP

   H01Q 21/28 20060101ALI20240624BHJP

   H01Q 9/06 20060101ALI20240624BHJP

   H01Q 19/10 20060101ALI20240624BHJP

   H01Q 19/17 20060101ALI20240624BHJP

【ＦＩ】

H01Q7/00

H01Q21/28

H01Q9/06

H01Q19/10

H01Q19/17

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2019198601

(22)【出願日】2019-10-31

(65)【公開番号】P2021072558

(43)【公開日】2021-05-06

【審査請求日】2022-09-26

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和元年度、総務省、戦略的情報通信研究開発推進事業（ＳＣＯＰＥ）「パーソナルエリア高速大容量無線通信・無線電力伝送モジュールの研究開発」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】504133110

【氏名又は名称】国立大学法人電気通信大学

(74)【代理人】

【識別番号】100205350

【弁理士】

【氏名又は名称】狩野 芳正

(74)【代理人】

【識別番号】100117617

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 圭策

(72)【発明者】

【氏名】三宅 久之助

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 昭

(72)【発明者】

【氏名】本城 和彦

(72)【発明者】

【氏名】石川 亮

【審査官】齊藤 晶

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／２１６４３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０９５８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１８８１７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特公昭４８－０１５３７７（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開平０７－２４９９２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ７／００

Ｈ０１Ｑ ２１／２８

Ｈ０１Ｑ ９／０６

Ｈ０１Ｑ １９／１０

Ｈ０１Ｑ １９／１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＯＡＭ（Ｏｒｂｉｔａｌ Ａｎｇｕｌａｒ Ｍｏｍｅｎｔｕｍ：軌道角運動量）通信を行うためのアンテナシステムであって、
所定の周波数で無線通信を行う第１アンテナおよび第２アンテナを備え、
前記第１アンテナは、
仮想的な第１平面に配置され、前記所定の周波数に対応する波長の第１整数倍である第１周囲長を有する第１円形ループアンテナと、
前記第１平面に配置され、前記波長の、前記第１整数とは異なる第２整数倍である第２周囲長を有する第２円形ループアンテナと、
前記第１平面に対向する仮想的な第２平面に配置され、前記第１周囲長を有する第３円形ループアンテナと、
を備え、
前記第２アンテナは、
前記第１平面に対向する仮想的な第３平面に配置され、前記第１周囲長を有する第４円形ループアンテナと、
前記第３平面に配置され、前記第２周囲長を有する第５円形ループアンテナと、
前記第３平面に対向する仮想的な第４平面に配置され、前記第１周囲長を有する第６円形ループアンテナと、
を備え、
前記第４平面は、前記第１平面および前記第３平面の間に配置されており、
前記第１円形ループアンテナは、
前記第１円形ループアンテナの入力インピーダンスを整合する第１バランを設けた第１給電部
を備えており、
前記第２円形ループアンテナは、
前記第２円形ループアンテナの入力インピーダンスを整合する第２バランを設けた第２給電部
を備えており、
前記第３円形ループアンテナは、
前記第３円形ループアンテナの入力インピーダンスを整合する第３バランを設けた第３給電部
を備えており、
前記第１アンテナは、
前記第１円形ループアンテナから見て、前記第１円形ループアンテナとしての所望の照射方向とは逆向きに配置され、前記第１給電部に第１信号を給電する第１給電線と、
前記第２円形ループアンテナから見て、前記所望の照射方向とは逆向きに配置され、前記第２給電部に第２信号を給電する第２給電線と、
前記第３円形ループアンテナから見て、前記所望の照射方向とは逆向きに配置され、前記第３給電部に第３信号を給電する第３給電線と、
をさらに備え、
前記第１信号、前記第２信号および前記第３信号は、前記所定の周波数を有し、かつ、前記ＯＡＭ通信において互いに独立したチャンネルの信号であり、
前記第４円形ループアンテナ、前記第５円形ループアンテナおよび前記第６円形ループアンテナは、前記第１円形ループアンテナが照射する前記第１信号、前記第２円形ループアンテナが照射する前記第２信号および前記第３円形ループアンテナが照射する前記第３信号をそれぞれ受信し、
前記第１円形ループアンテナは、前記第１給電線から放射される散乱波を抑制し、前記散乱波によって前記第１円形ループアンテナに生じる電流を抑制するように、前記所定の周波数の電気信号が流れるときに節が発生する箇所の少なくとも１つにおいて抵抗素子をさらに備える
アンテナシステム。

【請求項2】

請求項１に記載のアンテナシステムにおいて、
前記第１アンテナは、
前記第１平面に対向する第５平面に配置された第１反射板
をさらに備え、
前記第１反射板は、前記第１円形ループアンテナ、前記第２円形ループアンテナおよび前記第３円形ループアンテナのいずれから見ても前記所望の照射方向とは逆の方向に配置されている
アンテナシステム。

【請求項3】

請求項２に記載のアンテナシステムにおいて、
前記第１円形ループアンテナの第１中心および前記第２円形ループアンテナの第２中心を通る仮想的な第１直線は、前記第１平面に直交する第１方向に対して平行であり、
前記第４円形ループアンテナは、
前記第１給電部から前記第１方向に平行移動した位置に配置された第４給電部と、
前記所定の周波数の電気信号が流れるときに節が発生する箇所の少なくとも１つにおいて電気抵抗と
を備える
アンテナシステム。

【請求項4】

請求項３に記載のアンテナシステムにおいて、
前記第１円形ループアンテナが備える前記抵抗素子および前記第１中心を通る第４直線と、前記第１給電部および前記第１中心を通る第５直線との間の角度は、（２ｋ＋１）π／２ｎラジアンであり、ここでｋは任意の整数であり、ｎは前記波長に対する前記第１周囲長の倍数である
アンテナシステム。

【請求項5】

請求項４に記載のアンテナシステムにおいて、
前記第６円形ループアンテナは、
前記所定の周波数の電気信号が流れるときに節が発生する箇所の少なくとも１つにおいて電気抵抗
を備え、
前記第１直線は、前記第３円形ループアンテナの第３中心をさらに通り、
前記第２中心および前記第２給電部を通る第２直線と、前記第３中心および前記第３給電部を通る第３直線との間の角度は、（２ｋ＋１）π／２ｎラジアンである
アンテナシステム。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載のアンテナシステムにおいて、
前記第２円形ループアンテナは、前記第１円形ループアンテナと同心円状に配置されており、
前記第５円形ループアンテナは、前記第４円形ループアンテナと同心円状に配置されている
アンテナシステム。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載のアンテナシステムにおいて、
第１焦点および前記第１焦点を通る第１回転対称軸を有し、前記第１焦点に配置された前記第１アンテナからの照射を反射する第１パラボロイドと、
第２焦点および前記第２焦点を通り前記第１回転対称軸に平行な第２回転対称軸を有し、前記第２焦点に配置された前記第２アンテナからの照射を反射する第２パラボロイドと
をさらに備える
アンテナシステム。

【請求項8】

ＯＡＭ通信を行うためのアンテナであって、
仮想的な第１平面に配置され、無線通信を行う所定の周波数に対応する波長の整数倍である第１周囲長を有する第１円形ループアンテナと、
前記第１平面に配置され、前記波長の、前記第１整数とは異なる第２整数倍である第２周囲長を有する第２円形ループアンテナと、
前記第１平面に対向する仮想的な第２平面に配置され、前記第１周囲長を有する第３円形ループアンテナと
を備え、
前記第１円形ループアンテナは、
前記第１円形ループアンテナの入力インピーダンスを整合する第１バランを設けた第１給電部
を備えており、
前記第２円形ループアンテナは、
前記第２円形ループアンテナの入力インピーダンスを整合する第２バランを設けた第２給電部
を備えており、
前記第３円形ループアンテナは、
前記第３円形ループアンテナの入力インピーダンスを整合する第３バランを設けた第３給電部
を備えており、
前記第１円形ループアンテナから見て、前記第１円形ループアンテナとしての所望の照射方向とは逆向きに配置され、前記第１給電部に第１信号を給電する第１給電線と、
前記第２円形ループアンテナから見て、前記所望の照射方向とは逆向きに配置され、前記第２給電部に第２信号を給電する第２給電線と、
前記第３円形ループアンテナから見て、前記所望の照射方向とは逆向きに配置され、前記第３給電部に第３信号を給電する第３給電線と、
をさらに備え、
前記第１信号、前記第２信号および前記第３信号は、前記所定の周波数を有し、かつ、前記ＯＡＭ通信において互いに独立したチャンネルの信号であり、
前記第１円形ループアンテナは、前記第１給電線から放射される散乱波を抑制し、前記散乱波によって前記第１円形ループアンテナに生じる電流を抑制するように、前記所定の周波数の電気信号が流れるときに節が発生する箇所の少なくとも１つにおいて抵抗素子をさらに備える
アンテナ。

【請求項9】

請求項８に記載のアンテナにおいて、
前記第１平面に対向する第４平面に配置された第１反射板
をさらに備え、
前記第１反射板は、前記第１円形ループアンテナ、前記第２円形ループアンテナおよび前記第３円形ループアンテナのどちらから見ても前記所望の照射方向とは逆の方向に配置されている
アンテナ。

【請求項10】

請求項９に記載のアンテナにおいて、
前記第１円形ループアンテナの第１中心および前記第３円形ループアンテナの第３中心を通る仮想的な第１直線は、前記第１平面に直交する第１方向に対して平行であり、
前記第３円形ループアンテナは、
前記所定の周波数の電気信号が流れるときに節が発生する箇所の少なくとも１つにおいて電気抵抗
を備える
アンテナ。

【請求項11】

請求項１０に記載のアンテナにおいて、
前記第１円形ループアンテナが備える前記抵抗素子および前記第１中心を通る第４直線と、前記第１給電部および前記第１中心を通る第５直線との間の角度は、（２ｋ＋１）π／２ｎラジアンであり、ここでｋは任意の整数であり、ｎは前記波長に対する前記第１周囲長の倍数である
アンテナ。

【請求項12】

請求項１１に記載のアンテナにおいて、
前記第３円形ループアンテナは、
前記所定の周波数の電気信号が流れるときに節が発生する箇所の少なくとも１つにおいて電気抵抗
をさらに備え、
前記第１直線は、前記第３円形ループアンテナの前記第３中心をさらに通り、
前記第１中心および前記第１給電部を通る第５直線と、前記第３中心および前記第３給電部を通る第３直線との間の角度は、（２ｋ＋１）π／２ｎラジアンである
アンテナ。

【請求項13】

請求項８～１２のいずれか一項に記載のアンテナにおいて、
前記第２平面に前記第３円形ループアンテナと同心円状に配置され、前記波長の整数倍であり前記第１周囲長とは異なる第４周囲長を有する第４円形ループアンテナ
をさらに備える
アンテナ。

【請求項14】

請求項８～１３のいずれか一項に記載のアンテナにおいて、
焦点および前記焦点を通る回転対称軸を有し、前記焦点に配置された前記第１円形ループアンテナからの照射を反射するパラボロイド
をさらに備える
アンテナ。

【請求項15】

所定の周波数で無線通信を行う第１アンテナおよび第２アンテナを備え、
前記第１アンテナは、
仮想的な第１平面に配置され、前記所定の周波数に対応する波長の整数倍である第１周囲長を有する第１円形ループアンテナ
を備え、
前記第２アンテナは、
前記第１平面に対向する仮想的な第２平面に配置され、前記第１周囲長を有する第２円形ループアンテナ
を備え、
前記第１平面に対向し、かつ、前記第１平面および前記第２平面の間に配置された第３平面に配置され、前記第１周囲長を有する第３円形ループアンテナ
をさらに備え、
前記第１円形ループアンテナは、前記第１円形ループアンテナを給電する第１給電線から放射される散乱波を抑制し、前記散乱波によって前記第１円形ループアンテナに生じる電流を抑制するように、前記所定の周波数の電気信号が流れるときに節が発生する箇所の少なくとも１つにおいて抵抗素子を備え、
第１焦点および前記第１焦点を通る第１回転対称軸を有し、前記第１焦点に配置された前記第１アンテナからの照射を反射する第１パラボロイドと、
第２焦点および前記第２焦点を通り前記第１回転対称軸に平行な第２回転対称軸を有し、前記第２焦点に配置された前記第２アンテナからの照射を反射する第２パラボロイドと
をさらに備える
アンテナシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はアンテナシステムと、このアンテナシステムに用いるアンテナとに関する。

【背景技術】

【0002】

大量のデータを高速に伝送する需要がある一方で、貴重な資源である周波数の有効利用が重要な課題となっている。有効利用の指標として、伝送情報量を帯域幅で割った、周波数あたりの伝送レートを向上する技術の重要性が増大している。

【0003】

このような技術として、同じ時間内に同じ帯域内で、電波特性の違いを活用して多重化する空間多重化の手法が有効である。その一例として、送受信側のそれぞれに複数のアンテナを設けたＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）技術が知られている。しかし、ＭＩＭＯ技術には、混ざり合った信号を数学的に分離する複雑な信号処理が必要であり、また、複数のアンテナを協調させて動作させる必要もあるため、通信システムが複雑にならざるを得ない。

【0004】

近年、同一の周波数における多重化の手法として、ＯＡＭ（Ｏｒｂｉｔａｌ Ａｎｇｕｌａｒ Ｍｏｍｅｎｔｕｍ：軌道角運動量）通信が提案されている。軌道角運動量は、新しく解明された光（電磁波）の保存量である。この手法をマイクロ波でも使用して周波数効率を向上させるための研究が開始されている。

【0005】

しかし、電磁波を放射するレーザまたはアンテナの放射電磁界は軌道角運動量を有していない電磁界であるため、軌道角運動量を有する電磁波の電磁界を作成するために、送信側に複数のアンテナを設け、これらのアンテナの間に位相器を設ける場合がある。さらに、一般的なＭＩＭＯ通信の場合と同様に、受信側に設けた複数のアンテナによって得られる受信信号間の相関から各モードの信号を取り出すための信号処理が必要となる。したがって、このような場合も、通信システムが複雑になってしまう。

【0006】

そこで、位相器を用いなくてもＯＡＭモードを放射するアンテナと、このようなアンテナを活用したシンプルで経済的なＭＩＭＯ通信装置が提案されている。

【0007】

上記に関連して、特許文献１（国際公開第２０１７／１８８１７２号）には、無線通信装置及びアンテナ装置が開示されている。この無線通信装置は、送信アンテナと、送信アンテナから送信された無線信号を受信する受信アンテナとを有する。送信アンテナ及び受信アンテナは、複数の円形ループアンテナと、複数の給電部とを備える。複数の円形ループアンテナは、それぞれが無線通信周波数から決まる波長の約整数倍の異なる周囲長を持ち、同一の平面に同心円状に配置される。複数の給電部は、複数の円形ループアンテナに個別に接続される。この無線通信装置では、送信アンテナの複数の円形ループアンテナの中心軸と、受信アンテナの複数の円形ループアンテナの中心軸とを、ほぼ直線状に配置している。また、このアンテナ装置は、複数の円形ループアンテナと、複数の給電部とを備える。複数の円形ループアンテナは、それぞれが無線通信周波数から決まる波長の約整数倍の異なる周囲長を持ち、同一の平面に同心円状に配置される。複数の給電部は、複数の円形ループアンテナに個別に接続される。このアンテナ装置では、複数の給電部に、それぞれ別の送信部又は受信部を接続している。

【0008】

また、特許文献２（国際公開第２０１８／２１６４３８号）には、無線通信装置及びアンテナ装置が開示されている。この無線通信装置は、送信アンテナと、送信アンテナから送信された無線信号を受信する受信アンテナとを有する。送信アンテナ及び受信アンテナは、第１の円形ループアンテナ群と、第２の円形ループアンテナ群と、複数の給電部とを備える。第１の円形ループアンテナ群では、無線通信周波数から決まる波長の約整数倍であるｍ_１，ｍ_２，・・・，ｍ_Ｎ倍（Ｎは２以上の整数）のそれぞれ異なる周囲長を有するＮ個の円形ループアンテナ素子が、同一平面に同心円状に配置される。第２の円形ループアンテナ群では、第１の円形ループアンテナ群とは別の同一平面に同心円状に配置されたＮ個の円形ループアンテナ素子が、第１の円形ループアンテナ群のＮ個の円形ループアンテナ素子と同一の周囲長を持つ。複数の給電部は、第１の円形ループアンテナ群及び第２の円形ループアンテナ群のそれぞれの円形ループアンテナ素子に個別に接続される。送信アンテナのＮ個の円形ループアンテナ素子の中心軸と、受信アンテナのＮ個の円形ループアンテナ素子の中心軸とは、ほぼ直線状に配置されている。第１の円形ループアンテナ群と第２の円形ループアンテナ群とで、同じ周囲長を有する円形ループアンテナ素子に給電部を接続する角度位置は、（２ｌ＋１）π／２ｍ_ｉだけ回転した角度位置（但し、ｌは任意の整数、ｍ_ｉは波長の約整数倍であるｍ_１～ｍ_Ｎの値）に設定されている。また、このアンテナ装置は、第１の円形ループアンテナ群と、第２の円形ループアンテナ群と、複数の給電部とを備える。第１の円形ループアンテナ群では、無線通信周波数から決まる波長の約整数倍であるｍ_１，ｍ_２，・・・，ｍ_Ｎ倍（Ｎは２以上の整数）のそれぞれ異なる周囲長を有するＮ個の円形ループアンテナ素子が、同一平面に同心円状に配置される。第２の円形ループアンテナ群では、第１の円形ループアンテナ群とは別の同一平面に同心円状に配置されたＮ個の円形ループアンテナ素子が、第１の円形ループアンテナ群のＮ個の円形ループアンテナ素子と同一の周囲長を持つ。複数の給電部は、第１の円形ループアンテナ群及び第２の円形ループアンテナ群のそれぞれの円形ループアンテナ素子に個別に接続される。第１の円形ループアンテナ群と第２の円形ループアンテナ群とで、同じ周囲長を有する円形ループアンテナ素子に給電部を接続する角度位置が、（２ｌ＋１）π／２ｍ_ｉだけ回転した角度位置（但し、ｌは任意の整数、ｍ_ｉは波長の約整数倍であるｍ_１～ｍ_Ｎの値）に設定する。

【0009】

特許文献２では、直交モードを活用するためにアンテナが２層構造になっており、２層目の給電線が１層目のアンテナの間を通過するように配置されている。また、同じループ半径を有する２つの円形ループアンテナの間で直交するモードを利用するために直交偏波を活用しているが、物理的な制約により、偏波と重なる位置に給電線を配置している。そのため、アンテナから放射された電界によって給電線の外導体が散乱波を放射し、この散乱波によってアンテナが誘起されて電流が生じる。その結果、たとえ円形ループアンテナが理想的に設計されていたとしても、受信側の電流分布が乱され、受信時のモード単一性が悪化する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】国際公開第２０１７／１８８１７２号

【文献】国際公開第２０１８／２１６４３８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

周波数あたりの伝送レートを簡単な構成で向上させることができるアンテナシステムおよびアンテナを提供する。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0012】

以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

【0013】

一実施の形態によれば、アンテナシステム（１）は、所定の周波数で無線通信を行う第１アンテナ（１０）および第２アンテナ（２０）を備える。第１アンテナ（１０）は、仮想的な第１平面に配置され、所定の周波数に対応する波長の整数倍である第１周囲長を有する第１円形ループアンテナ（１５０）を備える。第２アンテナ（２０）は、第１平面に対向する仮想的な第２平面に配置され、第１周囲長を有する第２円形ループアンテナ（２５０）を備える。アンテナシステム（１）は、第１平面に対向し、かつ、第１平面および第２平面の間に配置された第３平面に配置され、第１周囲長を有する第３円形ループアンテナ（２１０）をさらに備える。第１円形ループアンテナ（１５０）は、所定の周波数の電気信号が流れるときに節が発生する箇所の少なくとも１つにおいて抵抗素子（１５３Ａ）を備える。

【0014】

一実施の形態によれば、アンテナ（２０）は、第１円形ループアンテナ（２５０）と、第２円形ループアンテナ（２１０）とを備える。第１円形ループアンテナ（２５０）は、仮想的な第１平面に配置され、無線通信を行う所定の周波数に対応する波長の整数倍である第１周囲長を有する。第２円形ループアンテナ（２１０）は、第１平面に対向する仮想的な第２平面に配置され、前記第１周囲長を有する。第１円形ループアンテナ（２５０）は、所定の周波数の電気信号が流れるときに節が発生する箇所の少なくとも１つにおいて抵抗素子（２５３Ａ）を備える。

【発明の効果】

【0015】

前記一実施の形態によれば、周波数あたりの伝送レートを簡単な構成で向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1A】図１Ａは、一実施形態によるアンテナシステムの一構成例を示す図である。

【図1B】図１Ｂは、一実施形態によるアンテナシステムの一構成例を示す写真である。

【図2A】図２Ａは、一実施形態によるアンテナの一構成例を示す図である。

【図2B】図２Ｂは、一実施形態によるアンテナの一構成例を示す図である。

【図2C】図２Ｃは、一実施形態によるアンテナの一構成例を示す図である。

【図2D】図２Ｄは、一実施形態によるアンテナの一構成例を示す図である。

【図3A】図３Ａは、一実施形態によるアンテナシステムの、第１ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図3B】図３Ｂは、一実施形態によるアンテナシステムの、第２ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図3C】図３Ｃは、一実施形態によるアンテナシステムの、第３ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図3D】図３Ｄは、一実施形態によるアンテナシステムの、第４ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図3E】図３Ｅは、一実施形態によるアンテナシステムの、第５ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図3F】図３Ｆは、一実施形態によるアンテナシステムの、第６ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図3G】図３Ｇは、一実施形態によるアンテナシステムの、第７ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図3H】図３Ｈは、一実施形態によるアンテナシステムの、第８ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図4A】図４Ａは、関連技術によるアンテナシステムの、第１ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図4B】図４Ｂは、関連技術によるアンテナシステムの、第２ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図4C】図４Ｃは、関連技術によるアンテナシステムの、第３ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図4D】図４Ｄは、関連技術によるアンテナシステムの、第４ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図4E】図４Ｅは、関連技術によるアンテナシステムの、第５ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図4F】図４Ｆは、関連技術によるアンテナシステムの、第６ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図4G】図４Ｇは、関連技術によるアンテナシステムの、第７ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図4H】図４Ｈは、関連技術によるアンテナシステムの、第８ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図5】図５は、一実施形態によるアンテナシステムの一構成例を示す図である。

【図6】図６は、一実施形態によるアンテナの一構成例を示す図である。

【図7A】図７Ａは、一実施形態によるアンテナシステムの、第１ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図7B】図７Ｂは、一実施形態によるアンテナシステムの、第２ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図7C】図７Ｃは、一実施形態によるアンテナシステムの、第３ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図7D】図７Ｄは、一実施形態によるアンテナシステムの、第４ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図7E】図７Ｅは、一実施形態によるアンテナシステムの、第５ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図7F】図７Ｆは、一実施形態によるアンテナシステムの、第６ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図7G】図７Ｇは、一実施形態によるアンテナシステムの、第７ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【図7H】図７Ｈは、一実施形態によるアンテナシステムの、第８ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

添付図面を参照して、本発明によるアンテナシステムおよびアンテナを実施するための形態を以下に説明する。

【0018】

（第１の実施形態）
本実施形態では、特許文献２の給電線から放射される散乱波を抑制するために、各ループアンテナの導体に抵抗素子を装荷することによって、各ループアンテナにおける定在波以外の電流分布に対して損失を与える。その結果、給電線からの散乱波によってアンテナに生じる電流が抑制され、所望のＯＡＭを高品質に受信することが可能となる。

【0019】

図１Ａを参照して、一実施形態によるアンテナシステム１の一構成例について説明する。図１Ａは、一実施形態によるアンテナシステム１の一構成例を示す図である。

【0020】

図１Ａのアンテナシステム１の構成要素について説明する。アンテナシステム１は、第１のアンテナ１０と、第２のアンテナ２０とを備える。

【0021】

第１のアンテナ１０は、アンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０と、反射板１９０と、給電線１１９、１２９、１３９、１４９、１５９、１６９、１７９、１８９とを備える。アンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０は、それぞれ、給電部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１、１８１を有している。

【0022】

第２のアンテナ２０は、アンテナ素子２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０と、反射板２９０と、給電線２１９、２２９、２３９、２４９、２５９、２６９、２７９、２８９とを備える。アンテナ素子２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０は、それぞれ、給電部２１１、２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１、２８１を有している。

【0023】

以降、説明を簡単にするために、アンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０を区別しない場合に、これらをアンテナ素子１ｉ０と記す場合がある。ここで、ｉは１から８までの任意の整数を表してもよい。同様に、給電線１１９、１２９、１３９、１４９、１５９、１６９、１７９、１８９を給電線１ｉ９と記し、給電部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１、１８１を給電部１ｉ１と記す場合がある。さらに、アンテナ素子２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０をアンテナ素子２ｉ０と記し、給電線２１９、２２９、２３９、２４９、２５９、２６９、２７９、２８９を給電線２ｉ９と記し、給電部２１１、２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１、２８１を給電部２ｉ１と記す場合がある。

【0024】

図１Ａでは図示を省略するが、第１のアンテナ１０には、通信回路３０１～３０８が外部に接続されていてもよいし、内部に含まれていてもよい。また、第２のアンテナ２０には、通信回路３０９～３１６が外部に接続されていてもよいし、内部に含まれていてもよい。

【0025】

図１Ｂは、一実施形態によるアンテナシステムの一構成例を示す写真である。図１Ｂにおいて、左側には第１のアンテナ１０があり、その右側には第２のアンテナ２０があり、そのさらに右側には給電線４０がある。図１Ｂの給電線４０は、図１Ａの給電線２ｉ９の一部または全てに対応している。

【0026】

図１Ａのアンテナシステム１の構成要素の接続関係および位置関係について説明する。

【0027】

第１のアンテナ１０において、アンテナ素子１ｉ０は、それぞれ、給電部１ｉ１を介して、給電線１ｉ９の一方の端部に、それぞれ接続されている。給電線１ｉ９の他方の端部は、複数の通信回路３０１～３０８に、それぞれ接続されている。

【0028】

第２のアンテナ２０において、アンテナ素子２ｉ０は、それぞれ、給電部２ｉ１を介して、給電線２ｉ９の一方の端部に、それぞれ接続されている。給電線２ｉ９の他方の端部は、通信回路３０９～３１６に、それぞれ接続されている。

【0029】

図１Ａに右手系の直交座標系ＸＹＺを定義する。Ｘ軸は、図１Ａの上下方向に対応し、＋Ｘ方向は図１Ａの上方向に対応する。Ｙ軸は、図１Ａの前後方向に対応し、＋Ｙ方向は図１Ａの前方向に対応する。Ｚ軸は図１Ａの左右方向に対応し、＋Ｚ方向は図１Ａの右方向に対応する。

【0030】

第１のアンテナ１０において、反射板１９０は第１の仮想的なＸＹ平面に配置されており、アンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０は第２の仮想的なＸＹ平面に配置されており、アンテナ素子１５０、１６０、１７０、１８０は第３の仮想的なＸＹ平面に配置されている。

【0031】

第２のアンテナ２０において、アンテナ素子２５０、２６０、２７０、２８０は第４の仮想的なＸＹ平面に配置されており、アンテナ素子２１０、２２０、２３０、２４０は第５の仮想的なＸＹ平面に配置されており、反射板２９０は第６の仮想的なＸＹ平面に配置されている。

【0032】

図１Ａの例では、第２の仮想的なＸＹ平面と、第３の仮想的なＸＹ平面との間の、Ｚ方向の距離は、長さＤ１である。また、第４の仮想的なＸＹ平面と、第５の仮想的なＸＹ平面との間の距離も、同様に長さＤ１である。一例として、長さＤ１は１０ｍｍであってもよいが、これはあくまでも一例にすぎず、本実施形態を限定しない。

【0033】

一例として、第１のアンテナ１０は、その厚さが長さＤ１に等しい、図示しない基板をさらに備えていてもよい。この場合、アンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０をこの基板の一方の表面に設け、アンテナ素子１５０、１６０、１７０、１８０を基板の他方の表面に設けても良い。また、このとき、この基板の一方の表面が第２の仮想的なＸＹ平面に対応していてもよいし、この基板の他方の表面が第３の仮想的なＸＹ平面に対応していてもよい。もしくは、図示しない１枚の基板の代わりに、図示しない２枚の基板を用意して、一方の基板の表面にアンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０を設け、他方の基板の表面にアンテナ素子１５０、１６０、１７０、１８０を設けてもよい。このとき、一方の基板の表面は第２の仮想的なＸＹ平面に対応し、他方の基板の表面は第３の仮想的なＸＹ平面に対応してもよい。このとき、２枚の基板は対向していてもよい。図１Ｂは、この構成に対応している。

【0034】

同様に、第２のアンテナ２０は、その厚さが長さＤ１に等しい、図示しない別の基板をさらに備えていてもよい。この場合、アンテナ素子２１０、２２０、２３０、２４０をこの別の基板の一方の表面に設け、アンテナ素子２５０、２６０、２７０、２８０を基板の他方の表面に設けても良い。言い換えれば、この別の基板の一方の表面が第４の仮想的なＸＹ平面に対応していてもよいし、この別の基板の他方の表面が第５の仮想的なＸＹ平面に対応してしてもよい。もしくは、図示しない１枚の基板の代わりに、図示しない２枚の基板を用意して、一方の基板の表面にアンテナ素子２１０、２２０、２３０、２４０を設け、他方の基板の表面にアンテナ素子２５０、２６０、２７０、２８０を設けてもよい。このとき、一方の基板の表面は第４の仮想的なＸＹ平面に対応し、他方の基板の表面は第５の仮想的なＸＹ平面に対応してもよい。このとき、２枚の基板は対向していてもよい。図１Ｂは、この構成に対応している。

【0035】

図１Ａの例では、第１の仮想的なＸＹ平面と、第２の仮想的なＸＹ平面との間の、Ｚ方向の距離は、長さＤ２である。また、第５の仮想的なＸＹ平面と、第６の仮想的なＸＹ平面との間の距離も、同様に長さＤ２である。一例として、長さＤ２は５ｍｍであってもよいが、これはあくまでも一例にすぎず、本実施形態を限定しない。

【0036】

図１Ａの例では、第２の仮想的なＸＹ平面と、第４の仮想的なＸＹ平面との間の、Ｚ方向の距離は、長さＤ３である。また、図示を省略しているが、第３の仮想的なＸＹ平面と、第５の仮想的なＸＹ平面との間の距離も、同様に長さＤ３である。一例として、長さＤ３は３０ｍｍであってもよいが、これはあくまでも一例にすぎず、本実施形態を限定しない。

【0037】

図１Ａの例において、第１のアンテナ１０は、送信アンテナとして動作する際に、第２のアンテナ２０に向けて、すなわち＋Ｚ方向に向けて、電磁波を照射する。したがって、給電線１ｉ９は、アンテナ素子１ｉ０から見て、照射方向とは逆方向である－Ｚ方向に配置されていることが好ましく、例えば反射板１９０を貫通していても良い。

【0038】

図１Ａの例において、第２のアンテナ２０は、送信アンテナとして動作する際に、第１のアンテナ１０に向けて、すなわち－Ｚ方向に向けて、電磁波を照射する。したがって、給電線２ｉ９は、アンテナ素子２ｉ０から見て、照射方向とは逆方向である＋Ｚ方向に配置されていることが好ましく、例えば反射板２９０を貫通していても良い。

【0039】

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃおよび図２Ｄを参照して、一実施形態によるアンテナ１０、２０の一構成例について説明する。図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃおよび図２Ｄは、一実施形態によるアンテナ１０、２０の一構成例を示す図である。

【0040】

本実施形態では、第１のアンテナ１０および第２のアンテナ２０は、同様に構成されている。そこで、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃおよび図２Ｄでは、第１のアンテナ１０の構成要素の符号に続いて、第２のアンテナ２０の構成要素の符号を括弧で示している。

【0041】

図２Ａは、本実施形態による第１のアンテナ１０および第２のアンテナ２０の基本的な構成例を示しており、図２Ｂ、図２Ｃおよび図２Ｄは図２Ａの構成例に変形を加えた構成例をそれぞれ示している。より詳細には、図２Ａおよび図２Ｃは主に後述する抵抗素子の位置関係を説明するための構成例であり、図２Ｂおよび図２Ｄは主に後述する給電部の位置関係を説明するための構成例である。

【0042】

図２Ａには、図１Ａと同じ直交座標系ＸＹＺが示されている。図２Ａは、第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）のうち、アンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０（２１０、２２０、２３０、２４０）を、＋Ｚ軸方向側から見ている。

【0043】

図２Ａに示した第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）の構成要素について説明する。第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）は、その第１層に、基板１０１（２０１）と、アンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０（２１０、２２０、２３０、２４０）とを備えている。また、第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）は、その第２層に、基板１０１（２０１）と、アンテナ素子１５０、１６０、１７０、１８０（２５０、２６０、２７０、２８０）とを備えている。すなわち、第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）の第１層は基板１０１（２０１）の表面に配置されており、その第２層は同じ基板１０１（２０１）の表面に対向する裏面に配置されている。ただし、この構成はあくまでも一例であり、本実施形態を限定しない。例えば、基板１０１（２０１）を２枚用意し、第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）の第１層および第２層を、これら２枚の基板１０１（２０１）の表面にそれぞれ配置してもよい。すなわち、第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）の第１層を第１の基板１０１（２０１）の表面に配置し、第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）の第２層を第２の基板１０１（２０１）の表面に配置してもよい。このとき、２枚の基板１０１（２０１）は、対向するように配置されてもよい。図１Ｂは、この構成に対応している。以下、第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）の第１層および第２層はほぼ同様に構成されているので、まず第１層の構成について説明し、次に第１層および第２層の構成の差異について説明する。

【0044】

アンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０（２１０、２２０、２３０、２４０）は、同心円状に配置された円形ループアンテナである。ここで、各円形ループアンテナの中心は、直交座標系ＸＹＺの原点を通るＺ軸と、アンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０（２１０、２２０、２３０、２４０）のループ半径はそれぞれ異なる。一例として、アンテナ素子１２０、１３０、１４０（２２０、２３０、２４０）のループ半径は、それぞれ、アンテナ素子１１０（２１０）のループ半径の２倍、３倍、４倍である。言い換えれば、アンテナ素子１２０、１３０、１４０（２２０、２３０、２４０）の周囲長は、それぞれ、アンテナ素子１１０（２１０）の周囲長の２倍、３倍、４倍である。これらの倍数は、整数であることが好ましい。ただし、これらの倍数はあくまでも一例であって、本実施形態を限定しない。

【0045】

ここで、アンテナ素子１１０（２１０）の周囲長は、周波数に対応する波長に実質的に等しいことが好ましい。一般化すると、アンテナ素子１ｉ０（２ｉ０）の周囲長は、アンテナ素子１１０（２１０）の周囲長の、実質的に整数倍であって、その倍数は必ずしも厳密な整数であるとは限らない。すなわち、所望の周波数を有する信号を入力されて定在波が発生するように、アンテナ素子１ｉ０（２ｉ０）の周囲長は決定されることが好ましいのであって、この周囲長は、実際のアンテナ素子１ｉ０（２ｉ０）およびその周囲の構成要素などの影響により、所望の周波数に対応する波長の整数倍に厳密に等しいとは限らない。以降、本稿で倍数が整数であると述べるとき、これは上記のように実質的な整数倍であることを意味する。一例として、本実施形態のアンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０（２１０、２２０、２３０、２４０）のループ半径は、それぞれ、８．０ｍｍ、１６．０ｍｍ、２４．０ｍｍ、３２．８ｍｍであってもよい。

【0046】

アンテナ素子１１０（２１０）は、給電部１１１（２１１）と、導体１１２（２１２）と、抵抗素子１１３Ａ、１１３Ｂ（２１３Ａ、２１３Ｂ）とを備えている。導体１１２（２１２）の幅は一様であって、例えば０．２ｍｍであってもよい。ここで、導体１１２（２１２）の両端には、給電部１１１（２１１）が接続されている。また、導体１１２（２１２）は３つの部分に分割されており、これら３つの部分は抵抗素子１１３Ａ、１１３Ｂ（２１３Ａ、２１３Ｂ）を介して直列に接続されている。ここで、給電部１１１（２１１）を介して外部から入力信号を入力して導体１１２（２１２）に定在波が発生するとき、その節が導体１１２（２１２）に配置される位置に、抵抗素子１１３Ａ、１１３Ｂ（２１３Ａ、２１３Ｂ）は配置される。以降、抵抗素子１１３Ａ、１１３Ｂ（２１３Ａ、２１３Ｂ）を区別しない場合に、これらを抵抗素子１１３（２１３）と記す場合がある。

【0047】

一例として、円形ループアンテナに発生する定在波の節の位置は、以下の式１で一般化される。
Ａ＝（２ｋ＋１）π／２ｎ …（式１）
ここで、Ａは、節の位置を、円形ループアンテナの中心から給電部に向かう直線と、中心から節に向かう直線との間の角度として、ラジアンで表す。ｎは、アンテナ素子の周囲長の、入力信号の波長に対する倍数を表す。kは、０以上２ｎ未満の任意の整数を表す。πは、円周率を表す。

【0048】

上記の式１をアンテナ素子１１０（２１０）の例に適用すると、倍数ｎは１であり、任意の正数ｋは０または１であり、角度Ａはπ／２または３π／２である。

【0049】

同様に、アンテナ素子１２０（２２０）は、給電部１２１（２２１）と、導体１２２（２２２）と、抵抗素子１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｄ（２２３Ａ、２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ）とを備えている。導体１２２（２２２）の幅は一様であって、例えば０．２ｍｍであってもよい。ここで、導体１２２（２２２）の両端には、給電部１２１（２２１）が接続されている。また、導体１２２（２２２）は５つの部分に分割されており、これら５つの部分は抵抗素子１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｄ（２２３Ａ、２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ）を介して直列に接続されている。上記の式１をアンテナ素子１２０（２２０）の例に適用すると、倍数ｎは２であり、任意の正数ｋは０、１、２または３であり、角度Ａはπ／４、３π／４、５π／４または７π／４であり、抵抗素子１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｄ（２２３Ａ、２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ）はこれらの角度Ａに対応する位置に配置されている。以降、抵抗素子１２３Ａ～１２３Ｄ（２２３Ａ～２２３Ｄ）を区別しない場合に、これらを抵抗素子１２３（２２３）と記す場合がある。

【0050】

同様に、アンテナ素子１３０（２３０）は、給電部１３１（２３１）と、導体１３２（２３２）と、抵抗素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄ、１３３Ｅ、１３３Ｆ（２３３Ａ、２３３Ｂ、２３３Ｃ、２３３Ｄ、２３３Ｅ、２３３Ｆ）とを備えている。導体１３２（２３２）の幅は一様であって、例えば０．２ｍｍであってもよい。ここで、導体１３２（２３２）の両端には、給電部１３１（２３１）が接続されている。また、導体１３２（２３２）は７つの部分に分割されており、これら７つの部分は抵抗素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄ、１３３Ｅ、１３３Ｆ（２３３Ａ、２３３Ｂ、２３３Ｃ、２３３Ｄ、２３３Ｅ、２３３Ｆ）を介して直列に接続されている。上記の式１をアンテナ素子１３０（２３０）の例に適用すると、倍数ｎは３であり、任意の正数ｋは０、１、２、３、４または５であり、角度Ａはπ／６、３π／６、５π／６、７π／６、９π／６または１１π／６であり、抵抗素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄ、１３３Ｅ、１３３Ｆ（２３３Ａ、２３３Ｂ、２３３Ｃ、２３３Ｄ、２３３Ｅ、２３３Ｆ）はこれらの角度Ａに対応する位置に配置されている。以降、抵抗素子１３３Ａ～１３３Ｆ（２３３Ａ～２３３Ｆ）を区別しない場合に、これらを抵抗素子１３３（２３３）と記す場合がある。

【0051】

同様に、アンテナ素子１４０（２４０）は、給電部１４１（２４１）と、導体１４２（２４２）と、抵抗素子１４３Ａ、１４３Ｂ、１４３Ｃ、１４３Ｄ、１４３Ｅ、１４３Ｆ、１４３Ｇ、１４３Ｈ（２４３Ａ、２４３Ｂ、２４３Ｃ、２４３Ｄ、２４３Ｅ、２４３Ｆ、２４３Ｇ、２４３Ｈ）とを備えている。導体１４２（２４２）の幅は一様であって、例えば０．４ｍｍであってもよい。ここで、導体１４２（２４２）の両端には、給電部１４１（２４１）が接続されている。また、導体１４２（２４２）は９つの部分に分割されており、これら９つの部分は抵抗素子１４３Ａ、１４３Ｂ、１４３Ｃ、１４３Ｄ、１４３Ｅ、１４３Ｆ、１４３Ｇ、１４３Ｈ（２４３Ａ、２４３Ｂ、２４３Ｃ、２４３Ｄ、２４３Ｅ、２４３Ｆ、２４３Ｇ、２４３Ｈ）を介して直列に接続されている。上記の式１をアンテナ素子１４０（２４０）の例に適用すると、倍数ｎは４であり、任意の正数ｋは０、１、２、３、４、５、６または７であり、角度Ａはπ／８、３π／８、５π／８、７π／８、９π／８、１１π／８、１３π／８または１５π／８であり、抵抗素子１４３Ａ、１４３Ｂ、１４３Ｃ、１４３Ｄ、１４３Ｅ、１４３Ｆ、１４３Ｇ、１４３Ｈ（２４３Ａ、２４３Ｂ、２４３Ｃ、２４３Ｄ、２４３Ｅ、２４３Ｆ、２４３Ｇ、２４３Ｈ）はこれらの角度Ａに対応する位置に配置されている。以降、抵抗素子１４３Ａ～１４３Ｈ（２４３Ａ～２４３Ｈ）を区別しない場合に、これらを抵抗素子１４３（２４３）と記す場合がある。

【0052】

図２Ｃを参照して、第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）の第２層の一構成例について説明する。第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）の第２層は、第１層との以下の対応関係に以下の変更を加えることで得られる。すなわち、アンテナ素子１５０、１６０、１７０、１８０（２５０、２６０、２７０、２８０）は、それぞれ、アンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０（２１０、２２０、２３０、２４０）と同様に構成されている。より詳細には、第２層の給電部１５１、１６１、１７１、１８１（２５１、２６１、２７１、２８１）は、第１層の給電部１１１、１２１、１３１、１４１（２１１、２２１、２３１、２４１）に、それぞれ対応する。第２層の導体１５２、１６２、１７２、１８２（２５２、２６２、２７２、２８２）は、第１層の導体１１２、１２２、１３２、１４２（２１２、２２２、２３２、２４２）に、それぞれ対応する。第２層の抵抗素子１５３Ａ～１５３Ｂ、１６３Ａ～１６３Ｄ、１７３Ａ～１７３Ｆ、１８３Ａ～１８３Ｈ（２５３Ａ～２５３Ｂ、２６３Ａ～２６３Ｄ、２７３Ａ～２７３Ｆ、２８３Ａ～２８３Ｈ）は、第１層の抵抗素子１１３Ａ～１１３Ｂ、１２３Ａ～１２３Ｄ、１３３Ａ～１３３Ｆ、１４３Ａ～１４３Ｈ（２１３Ａ～２１３Ｂ、２２３Ａ～２２３Ｄ、２３３Ａ～２３３Ｆ、２４３Ａ～２４３Ｈ）に、それぞれ対応する。

【0053】

ここで、抵抗素子１５３Ａ～１５３Ｂ（２５３Ａ～２５３Ｂ）を区別しない場合には、これらを抵抗素子１５３（２５３）と記す場合がある。また、抵抗素子１６３Ａ～１６３Ｄ（２６３Ａ～２６３Ｄ）を区別しない場合には、これらを抵抗素子１６３（２６３）と記す場合がある。また、抵抗素子１７３Ａ～１７３Ｆ（２７３Ａ～２７３Ｆ）を区別しない場合には、これらを抵抗素子１７３（２７３）と記す場合がある。また、抵抗素子１８３Ａ～１８３Ｈ（２８３Ａ～２８３Ｈ）を区別しない場合には、これらを抵抗素子１８３（２８３）と記す場合がある。さらに、抵抗素子１１３、１２３、１３３、１４３、１５３、１６３、１７３、１８３（２１３、２２３、２３３、２４３、２５３、２６３、２７３、２８３）を区別しない場合には、これらを抵抗素子１ｉ３（２ｉ３）と記す場合がある。

【0054】

ただし、アンテナ素子１５０、１６０、１７０、１８０の幅は、０．４ｍｍであってもよい。また、アンテナ素子１５０、１６０、１７０、１８０のループ半径は、アンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０のループ半径と異なっていてもよい。一例として、アンテナ素子１５０、１６０、１７０、１８０のループ半径は、それぞれ、８．０ｍｍ、１６．４ｍｍ、２５．０ｍｍ、３３．２ｍｍであってもよい。

【0055】

さらに、第１のアンテナ１０のアンテナ素子１ｉ０と、第２のアンテナ２０のアンテナ素子２ｉ０との間で、ループ半径が異なっていてもよい。一例として、第１のアンテナ１０が送信側であり、第２のアンテナ２０が受信側である場合には、アンテナ素子１ｉ０、２ｉ０のループ半径は以下のとおりであっても良い。すなわち、アンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０のループ半径は、それぞれ、８．０ｍｍ、１６．０ｍｍ、２４．０ｍｍ、３２．８ｍｍ、８．０ｍｍ、１６．４ｍｍ、２５．０ｍｍ、３３．２ｍｍであってもよい。また、アンテナ素子２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０のループ半径は、それぞれ、８．０ｍｍ、１５．９ｍｍ、２４．０ｍｍ、３３．０ｍｍ、７．９ｍｍ、１６．４ｍｍ、２４．７ｍｍ、３３．２ｍｍであってもよい。

【0056】

以上、図２Ａおよび図２Ｃを参照して、第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）に含まれるアンテナ素子１ｉ０（２ｉ０）の構成について、特にアンテナ素子１ｉ０（２ｉ０）のそれぞれに含まれる抵抗素子１ｉ３（２ｉ３）の、給電部１ｉ１（２ｉ１）の位置に基づく位置関係について、説明した。

【0057】

次に、図２Ｂを参照して、第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）に含まれるアンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０のそれぞれに含まれる給電部１ｉ１（２ｉ１）の位置について説明する。

【0058】

図２Ｂに示した第１のアンテナ１０（２０）は、例えば図２Ａに示した第１のアンテナ１０（２０）に、以下の変更を加えることで得られる。すなわち、アンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０（２１０、２２０、２３０、２４０）のそれぞれを、Ｚ軸を中心に、所定の角度だけ、＋Ｚ方向から見て反時計回りに回転させる。より詳細には、第１のアンテナ素子１１０（２１０）を第１の角度θ１だけ回転し、第２のアンテナ素子１２０（２２０）を第２の角度θ２だけ回転し、第３のアンテナ素子１３０（２３０）を第３の角度θ３だけ回転し、第４のアンテナ素子１４０（２４０）を第４の角度θ４だけ回転する。ここで、第１の角度θ１は０度であり、第２の角度θ２は９０度であり、第３の角度θ３は４５度であり、第４の角度θ４は２２．５度である。なお、これらの角度の値は、あくまでも一例に過ぎず、本実施形態を限定しない。

【0059】

次に、図２Ｄを参照して、第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）に含まれるアンテナ素子１５０、１６０、１７０、１８０（２５０、２６０、２７０、２８０）のそれぞれに含まれる給電部１ｉ１（２ｉ１）の位置について説明する。

【0060】

図２Ｄに示した第１のアンテナ１０（２０）は、例えば図２Ｃに示した第１のアンテナ１０（２０）に、以下の変更を加えることで得られる。すなわち、アンテナ素子１５０、１６０、１７０、１８０（２５０、２６０、２７０、２８０）のそれぞれを、Ｚ軸を中心に、所定の角度だけ、－Ｚ方向から見て時計回りに回転させる。より詳細には、第５のアンテナ素子１５０（２５０）を第５の角度θ５だけ回転し、第６のアンテナ素子１６０（２６０）を第６の角度θ６だけ回転し、第７のアンテナ素子１７０（２７０）を第７の角度θ７だけ回転し、第８のアンテナ素子１８０（２８０）を第８の角度θ８だけ回転する。ここで、第５の角度θ５は９０度であり、第６の角度θ６は４５度であり、第７の角度θ７は７５度であり、第８の角度θ８は０度である。なお、これらの角度の値は、あくまでも一例に過ぎず、本実施形態を限定しない。

【0061】

図２Ｂに示したアンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０（２１０、２２０、２３０、２４０）と、図２Ｄに示したアンテナ素子１５０、１６０、１７０、１８０（２５０、２６０、２７０、２８０）とのうち、同じループ半径を有するアンテナ素子１ｉ０（２ｉ０）の組み合わせの中における、給電部１ｉ１（２ｉ１）の位置関係について説明する。このような組み合わせに含まれるアンテナ素子１ｉ０および２ｉ０において直交偏波を活用するためには、円形ループアンテナの中心および給電部１ｉ１、２ｉ１をそれぞれ通る２本の直線の間の角度Ｂが、以下の式２を満たすことが好ましい。
Ｂ＝（２ｋ＋１）π／２ｎ …（式２）
ここで、角度Ｂは、ラジアンで表す。ｎは、アンテナ素子の周囲長の、入力信号の波長に対する倍数を表す。ｋは、０以上２ｎ未満の任意の整数を表す。πは、円周率を表す。

【0062】

図２Ｂおよび図２Ｄのように構成された本実施形態による第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）に含まれる給電部１ｉ１（２ｉ１）について説明する。給電部１ｉ１（２ｉ１）には、入力インピーダンスを整合するためにバランを設けてもよい。第１のアンテナ１０を送信側に使用する場合には、給電部１ｉ１の入力インピーダンスが概ね５０Ωであったので、５０Ωから５０Ωに変換するバランを、給電部１ｉ１のそれぞれに設けた。また、第２のアンテナ２０を受信側に使用する場合には、給電部２ｉ１の入力インピーダンスが概ね８０Ωであったので、５０Ωから８０Ωに変換するバランを、給電部２ｉ１のそれぞれに設けた。

【0063】

一実施形態によるアンテナシステム１の動作について説明する。ここでは、第１のアンテナ１０を送信側アンテナとして用い、第２のアンテナ２０を受信側アンテナとして用いる場合について説明するが、これはあくまでも一例に過ぎず、本実施形態を限定しない。

【0064】

第１のアンテナ１０に含まれるアンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０は、独立した８個のチャンネルのためにそれぞれ使用される。すなわち、図示しない通信回路３０１～３０８が、周波数は同じであるが互いに独立している８個の信号を、アンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０にそれぞれ供給してもよい。このとき、第１のアンテナ１０は、アンテナ素子１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０を介して、第２のアンテナ２０に向けて８個の無線信号を同時に送信する。

【0065】

このとき、第２のアンテナ２０に含まれるアンテナ素子２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０も、独立した８個のチャンネルのためにそれぞれ使用される。すなわち、アンテナ素子２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０によって受信された、周波数は同じであるが互いに独立している８個の無線信号を、図示しない通信回路３０９～３１６が、それぞれ独立に受け取ってもよい。

【0066】

発明者は、本実施形態によるアンテナシステム１によれば、従来技術によるアンテナシステムよりも優れた伝送特性を得られることを、実験により確認した。このことを、図３Ａ～図３Ｈおよび図４Ａ～図４Ｈを参照して説明する。

【0067】

図３Ａ～図３Ｈは、本実施形態による第１のアンテナ１０および第２のアンテナ２０の間で行われる無線通信における通過特性の実測値の一例を示すグラフである。これらの図のそれぞれには、複数のグラフが含まれており、これらのグラフにはそれぞれ「Ｇｎｎｍｍ」という形式の符号が付されている。ここで、ｍｍの部分は入力側ポート番号を２桁の数で示しており、ｎｎの部分は出力側ポート番号を２桁の数で示している。例えば、符号「Ｇ０９０１」が付されたグラフは、入力側ポート番号が１であり、出力側ポート番号が９である場合の通過特性を示すグラフであり、すなわちＳ_９，１パラメータを示すグラフである。

【0068】

なお、図１Ａに示した給電部１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１、１８１がそれぞれ接続される通信回路３０１～３０８が、入力側ポート番号１～８にそれぞれ対応している。また、図１Ａに示した給電部２１１、２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１、２８１がそれぞれ接続される通信回路３０９～３１６が、出力側ポート番号９～１６にそれぞれ対応している。

【0069】

図３Ａは、一実施形態によるアンテナシステム１の、第１ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図３Ａのグラフは、第１のグラフＧ０９０１、第２のグラフＧ１００１、第３のグラフＧ１１０１、第５のグラフＧ１３０１および第６のグラフＧ１４０１を含んでいる。なお、第４のグラフＧ１２０１、第７のグラフＧ１５０１および第８のグラフＧ１６０１については、図３Ａの枠外に隠れている。

【0070】

図３Ｂは、一実施形態によるアンテナシステム１の、第２ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図３Ｂのグラフは、第１のグラフＧ０９０２、第２のグラフＧ１００２、第３のグラフＧ１１０２、第４のグラフＧ１２０２、第５のグラフＧ１３０２および第７のグラフＧ１５０２を含んでいる。なお、第６のグラフＧ１４０２および第８のグラフＧ１６０２については、図３Ｂの枠外に隠れている。

【0071】

図３Ｃは、一実施形態によるアンテナシステム１の、第３ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図３Ｃのグラフは、第１のグラフＧ０９０３、第２のグラフＧ１００３、第３のグラフＧ１１０３、第４のグラフＧ１２０３、第７のグラフＧ１５０３および第８のグラフＧ１６０３を含んでいる。なお、第５のグラフＧ１３０３および第６のグラフＧ１４０３については、図３Ｃの下辺より下に隠れている。

【0072】

図３Ｄは、一実施形態によるアンテナシステム１の、第４ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図３Ｄのグラフは、第１のグラフＧ０９０４、第２のグラフＧ１００４、第３のグラフＧ１１０４、第４のグラフＧ１２０４、第７のグラフＧ１５０４および第８のグラフＧ１６０４を含んでいる。なお、第５のグラフＧ１３０４および第６のグラフＧ１４０４については、図３Ｄの下辺より下に隠れている。

【0073】

図３Ｅは、一実施形態によるアンテナシステム１の、第５ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図３Ｅのグラフは、第１のグラフＧ０９０５、第２のグラフＧ１００５、第３のグラフＧ１１０５、第４のグラフＧ１２０５、第５のグラフＧ１３０５、第６のグラフＧ１４０５、第７のグラフＧ１５０５および第８のグラフＧ１６０５を含んでいる。

【0074】

図３Ｆは、一実施形態によるアンテナシステム１の、第６ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図３Ｆのグラフは、第１のグラフＧ０９０６、第２のグラフＧ１００６、第３のグラフＧ１１０６、第４のグラフＧ１２０６、第５のグラフＧ１３０６、第６のグラフＧ１４０６、第７のグラフＧ１５０６および第８のグラフＧ１６０６を含んでいる。

【0075】

図３Ｇは、一実施形態によるアンテナシステム１の、第７ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図３Ｇのグラフは、第１のグラフＧ０９０７、第２のグラフＧ１００７、第３のグラフＧ１１０７、第４のグラフＧ１２０７、第５のグラフＧ１３０７、第６のグラフＧ１４０７、第７のグラフＧ１５０７および第８のグラフＧ１６０７を含んでいる。

【0076】

図３Ｈは、一実施形態によるアンテナシステム１の、第８ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図３Ｈのグラフは、第１のグラフＧ０９０８、第２のグラフＧ１００８、第３のグラフＧ１１０８、第４のグラフＧ１２０８、第５のグラフＧ１３０８、第６のグラフＧ１４０８、第７のグラフＧ１５０８および第８のグラフＧ１６０８を含んでいる。

【0077】

図３Ａ～図３Ｈに示したいずれの場合も、第１のアンテナ１０に含まれる送信側アンテナ素子と、第２のアンテナ２０に含まれる受信側アンテナ素子との間で、ループ半径が同じであり、かつ、給電点の方向が同じである場合に、通過特性が最も有利となる。具体的には、図３Ａでは、第１ポート（第１のアンテナ１０のアンテナ素子１１０）および第９ポート（第２のアンテナ２０のアンテナ素子２１０）の組み合わせ（第１のグラフＧ０９０１）が最も有利である。図３Ｂでは、第２ポート（第１のアンテナ１０のアンテナ素子１２０）および第１０ポート（第２のアンテナ２０のアンテナ素子２２０）の組み合わせ（第２のグラフＧ１００２）が最も有利である。図３Ｃでは、第３ポート（第１のアンテナ１０のアンテナ素子１３０）および第１１ポート（第２のアンテナ２０のアンテナ素子２３０）の組み合わせ（第３のグラフＧ１１０３）が最も有利である。図３Ｄでは、第４ポート（第１のアンテナ１０のアンテナ素子１４０）および第１２ポート（第２のアンテナ２０のアンテナ素子２４０）の組み合わせ（第４のグラフＧ１２０４）が最も有利である。図３Ｅでは、第５ポート（第１のアンテナ１０のアンテナ素子１５０）および第１３ポート（第２のアンテナ２０のアンテナ素子２５０）の組み合わせ（第５のグラフＧ１３０５）が最も有利である。図３Ｆでは、第６ポート（第１のアンテナ１０のアンテナ素子１６０）および第１４ポート（第２のアンテナ２０のアンテナ素子２６０）の組み合わせ（第６のグラフＧ１４０６）が最も有利である。図３Ｇでは、第７ポート（第１のアンテナ１０のアンテナ素子１７０）および第１５ポート（第２のアンテナ２０のアンテナ素子２７０）の組み合わせ（第７のグラフＧ１５０７）が最も有利である。図３Ｈでは、第８ポート（第１のアンテナ１０のアンテナ素子１８０）および第１６ポート（第２のアンテナ２０のアンテナ素子２８０）の組み合わせ（第８のグラフＧ１６０８）が最も有利である。

【0078】

さらに、図３Ａ～図３Ｈのそれぞれにおいて、上記の最も有利な組み合わせにおける通過特性と、最も有利な組み合わせの次に有利な組み合わせにおける通過特性と差が最も小さくなるのは、図３Ｆにおいて周波数が５．２１ＧＨｚである場合であり、このときの通過特性の差ΔＳ１は６．８ｄＢである。言い換えれば、本実施形態によるアンテナシステム１では、６．８ｄＢ以上の通過特性の差ΔＳ１が得られる。

【0079】

図４Ａ～図４Ｈは、本実施形態によるアンテナシステム１との比較対象となる関連技術によるアンテナシステムに含まれる２つのアンテナの間で行われる無線通信における通過特性の実測値の一例を示すグラフである。

【0080】

この比較対象となるアンテナシステムは、本実施形態によるアンテナシステム１に、以下の変更を加えることで得られる。すなわち、全ての抵抗素子１ｉ３（２ｉ３）を取り除き、取り除かれた抵抗素子１ｉ３の両端に接続されていた導体１ｉ２（２ｉ２）を導通する。図４Ａ～図４Ｈに係るその他の測定条件は、図３Ａ～図３Ｈに係る測定条件と同じである。

【0081】

図４Ａは、関連技術によるアンテナシステム１の、第１ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図４Ａのグラフは、第１のグラフＧ０９０１、第２のグラフＧ１００１、第３のグラフＧ１１０１、第４のグラフＧ１２０１、第５のグラフＧ１３０１、第６のグラフＧ１４０１、第７のグラフＧ１５０１および第８のグラフＧ１６０１を含んでいる。

【0082】

図４Ｂは、関連技術によるアンテナシステム１の、第２ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図４Ｂのグラフは、第１のグラフＧ０９０２、第２のグラフＧ１００２、第３のグラフＧ１１０２、第４のグラフＧ１２０２、第５のグラフＧ１３０２、第６のグラフＧ１４０２、第７のグラフＧ１５０２および第８のグラフＧ１６０２を含んでいる。

【0083】

図４Ｃは、関連技術によるアンテナシステム１の、第３ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図４Ｃのグラフは、第１のグラフＧ０９０３、第２のグラフＧ１００３、第３のグラフＧ１１０３、第４のグラフＧ１２０３、第６のグラフＧ１４０３、第７のグラフＧ１５０３および第８のグラフＧ１６０３を含んでいる。なお、第５のグラフＧ１３０３については、図４Ｃの下辺より下に隠れている。

【0084】

図４Ｄは、関連技術によるアンテナシステム１の、第４ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図４Ｄのグラフは、第１のグラフＧ０９０４、第２のグラフＧ１００４、第３のグラフＧ１１０４、第４のグラフＧ１２０４、第５のグラフＧ１３０４、第６のグラフＧ１４０４、第７のグラフＧ１５０４および第８のグラフＧ１６０４を含んでいる。

【0085】

図４Ｅは、関連技術によるアンテナシステム１の、第５ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図４Ｅのグラフは、第１のグラフＧ０９０５、第２のグラフＧ１００５、第３のグラフＧ１１０５、第４のグラフＧ１２０５、第５のグラフＧ１３０５、第６のグラフＧ１４０５、第７のグラフＧ１５０５および第８のグラフＧ１６０５を含んでいる。

【0086】

図４Ｆは、関連技術によるアンテナシステム１の、第６ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図４Ｆのグラフは、第１のグラフＧ０９０６、第２のグラフＧ１００６、第３のグラフＧ１１０６、第４のグラフＧ１２０６、第５のグラフＧ１３０６、第６のグラフＧ１４０６、第７のグラフＧ１５０６および第８のグラフＧ１６０６を含んでいる。

【0087】

図４Ｇは、関連技術によるアンテナシステム１の、第７ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図４Ｇのグラフは、第１のグラフＧ０９０７、第２のグラフＧ１００７、第３のグラフＧ１１０７、第４のグラフＧ１２０７、第５のグラフＧ１３０７、第６のグラフＧ１４０７、第７のグラフＧ１５０７および第８のグラフＧ１６０７を含んでいる。

【0088】

図４Ｈは、関連技術によるアンテナシステム１の、第８ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図４Ｈのグラフは、第１のグラフＧ０９０８、第２のグラフＧ１００８、第３のグラフＧ１１０８、第４のグラフＧ１２０８、第５のグラフＧ１３０８、第６のグラフＧ１４０８、第７のグラフＧ１５０８および第８のグラフＧ１６０８を含んでいる。

【0089】

ここで、図４Ａ～図４Ｈのそれぞれにおいて、送信側アンテナ素子および受信側アンテナ素子の全ての組み合わせの中で、通過特性が最も有利な組み合わせにおける通過特性と、その次に有利な通過特性とを求め、これらの差が図４Ａ～図４Ｈの中で最も小さくなる条件を求める。この条件を図３Ａ～図３Ｈの場合と同様に求めると、それは図４Ｆにおいて周波数が５．３１ＧＨｚである場合であり、このときの通過特性の差ΔＳ２は、３．５ｄＢである。言い換えれば、関連技術によるアンテナシステムでは、３．５ｄＢ以上の通過特性が得られる。

【0090】

前述のように、本実施形態によるアンテナシステム１では６．８ｄＢ以上の通過特性の差ΔＳ１が得られる。したがって、本実施形態によるアンテナシステム１によれば、関連技術によるアンテナシステムの場合と比較して、通過特性の差がΔＳ１－ΔＳ２＝３．３ｄＢ改善した。このことは、本実施形態によるアンテナシステム１およびこれに用いるアンテナ１０、２０によれば、周波数あたりの伝送レートがそれだけ向上する、という優れた作用効果を奏することを意味する。

【0091】

（パラボロイドを用いた変形例）
図５を参照して、本実施形態の変形例について説明する。図５は、一実施形態によるアンテナシステムの１Ａ一構成例を示す図である。

【0092】

図５に示したアンテナシステム１Ａの構成要素について説明する。アンテナシステム１Ａは、第１のアンテナ１０と、第２のアンテナ２０と、第１のパラボロイド５１と、第２のパラボロイド５２とを備える。

【0093】

第１のアンテナ１０および第２のアンテナ２０の構成は、図１Ａ、図２Ｂ、図２Ｄなどに示した構成と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。

【0094】

第１のパラボロイド５１および第２のパラボロイド５２のそれぞれは、放物面状の反射面を有し、その焦点の位置から放射状に照射される電磁波を、その回転対称軸に平行な方向に伝搬する平面波に変換することができる。第１のパラボロイド５１および第２のパラボロイド５２のそれぞれにおいて、回転対称軸は焦点を通る。

【0095】

図５に示したアンテナシステム１Ａの構成要素の位置関係について説明する。第１のパラボロイド５１および第２のパラボロイド５２は、互いの回転対称軸が平行となるように対向しており、好ましくは互いの回転対称軸を共有するように対向している。第１のアンテナ１０は、第１のパラボロイド５１の焦点の位置に、第１のパラボロイド５１の反射面に向けて電磁波を照射するように配置されている。図５では、第１のアンテナ１０が電磁波を照射する方向を、第１のパラボロイド５１の反射面に向かい、第１のパラボロイド５１の回転対称軸を通るＺ方向の矢印として示している。同様に、第２のアンテナ２０は、第２のパラボロイド５２の焦点の位置に、第２のパラボロイド５２の反射面に向けて電磁波を照射するように配置されている。図５では、第２のアンテナ２０が電磁波を照射する方向を、第２のパラボロイド５２の反射面に向かい、第２のパラボロイド５２の回転対称軸を通るＺ’方向の矢印として示している。ここで、Ｚ方向およびＺ’方向が互いに逆であることに注目されたい。言い換えれば、図５の構成例によれば、図１Ａなどに示した構成例とは異なり、第１のアンテナ１０および第２のアンテナ２０が、それぞれの照射方向が互いから離れる方向を向くように配置されていることに注目されたい。

【0096】

図５に示したアンテナシステム１Ａの動作について説明する。第１のアンテナ１０から照射される電磁波は第１のパラボロイド５１の反射面で反射して平面波となり、この平面波は第２のパラボロイド５２の反射面で反射してその焦点の位置に配置された第２のアンテナ２０によって受信される。こうすることで、図５の構成例によれば、図１Ａの場合と比較して、伝搬距離が大幅に向上する。

【0097】

なお、第１のパラボロイド５１は、第１のアンテナ１０に組み合わされて使用されるので、第１のアンテナ１０の一部として扱ってもよい。言い換えれば、第１のパラボロイド５１は、第１のアンテナ１０に含まれてもよい。同様に、第２のパラボロイド５２は、第２のアンテナ２０に組み合わされて使用されるので、第２のアンテナ２０の一部として扱ってもよい。言い換えれば、第２のパラボロイド５２は、第２のアンテナ２０に含まれてもよい。

【0098】

（第２の実施形態）
図６を参照して、一実施形態によるアンテナの一構成例について説明する。図６は、一実施形態によるアンテナ１０（２０）の一構成例を示す図である。

【0099】

図６に示した第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）の構成について説明する。第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）は、図２Ａに示した第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）に以下の変更を加えることで得られる。すなわち、抵抗素子１ｉ３の一部を取り除き、取り除かれた抵抗素子１ｉ３（２ｉ３）に接続されていた導体１ｉ２（２ｉ２）を互いに導通させる。図６の例では、それぞれのアンテナ素子１ｉ０（２ｉ０）において、給電部１ｉ１（２ｉ１）に隣接する抵抗素子１ｉ３（２ｉ３）を選択的に残し、それら以外の抵抗素子１ｉ３（２ｉ３）を取り除き、対応する導体１ｉ２（２ｉ２）を導通させた。言い換えれば、本実施形態では、円形ループアンテナにおける、以下の式３で一般化される位置にだけ、抵抗素子１ｉ３（２ｉ３）を設けた。
Ａ＝±π／２ｎ …（式３）
ここで、Ａは、節の位置を、円形ループアンテナの中心から給電部に向かう直線と、中心から節に向かう直線との間の角度として、ラジアンで表す。ｎは、アンテナ素子の周囲長の、入力信号の波長に対する倍数を表す。πは、円周率を表す。ただし、この選択はあくまでも一例にすぎず、本実施形態を限定しない。

【0100】

図６に示した第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）にも、図２Ａの場合と同様に、円形ループアンテナの中心を通る中心軸に対してそれぞれのアンテナ素子１ｉ０（２ｉ０）を回転して給電部１ｉ１（２ｉ１）の位置を調節する変更を加える。その結果、図２Ｂおよび図２Ｄと同様の位置に給電部１ｉ１（２ｉ１）が配置された第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）が得られる。

【0101】

発明者は、実験により、本実施形態による第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）でも、図３Ａ～図３Ｈの場合と同様の特性が得られることを確認した。なお、本実施形態による第１のアンテナ１０（第２のアンテナ２０）との比較対象は、図３Ａ～図３Ｈの場合と同様に、アンテナ素子１ｉ０（２ｉ０）のそれぞれについて全ての抵抗素子１ｉ３（２ｉ３）を取り除いて全ての導体１ｉ２（２ｉ２）を導通した構成のアンテナである。この比較対象の特性は図４Ａ～図４Ｈに示したとおりであるので、ここではそのさらなる詳細な説明を省略する。

【0102】

図７Ａは、一実施形態によるアンテナシステム１の、第１ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図７Ａのグラフは、第１のグラフＧ０９０１、第２のグラフＧ１００１、第３のグラフＧ１１０１、第４のグラフＧ１２０１、第５のグラフＧ１３０１、第６のグラフＧ１４０１および第７のグラフＧ１５０１を含んでいる。なお、第８のグラフＧ１６０１については、図７Ａの下辺より下に隠れている。

【0103】

図７Ｂは、一実施形態によるアンテナシステム１の、第２ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図７Ｂのグラフは、第１のグラフＧ０９０２、第２のグラフＧ１００２、第３のグラフＧ１１０２、第４のグラフＧ１２０２、第５のグラフＧ１３０２、第６のグラフＧ１４０２および第７のグラフＧ１５０２を含んでいる。なお、第８のグラフＧ１６０２については、図７Ｂの下辺より下に隠れている。

【0104】

図７Ｃは、一実施形態によるアンテナシステム１の、第３ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図７Ｃのグラフは、第１のグラフＧ０９０３、第２のグラフＧ１００３、第３のグラフＧ１１０３、第４のグラフＧ１２０３、第６のグラフＧ１４０３、第７のグラフＧ１５０３および第８のグラフＧ１６０３を含んでいる。なお、第５のグラフＧ１３０３については、図７Ｃの下辺より下に隠れている。

【0105】

図７Ｄは、一実施形態によるアンテナシステム１の、第４ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図７Ｄのグラフは、第１のグラフＧ０９０４、第２のグラフＧ１００４、第３のグラフＧ１１０４、第４のグラフＧ１２０４、第５のグラフＧ１３０４、第７のグラフＧ１５０４および第８のグラフＧ１６０４を含んでいる。なお、第６のグラフＧ１４０４については、図７Ｄの下辺より下に隠れている。

【0106】

図７Ｅは、一実施形態によるアンテナシステム１の、第５ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図７Ｅのグラフは、第１のグラフＧ０９０５、第２のグラフＧ１００５、第３のグラフＧ１１０５、第４のグラフＧ１２０５、第５のグラフＧ１３０５、第６のグラフＧ１４０５、第７のグラフＧ１５０５および第８のグラフＧ１６０５を含んでいる。

【0107】

図７Ｆは、一実施形態によるアンテナシステム１の、第６ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図７Ｆのグラフは、第１のグラフＧ０９０６、第２のグラフＧ１００６、第３のグラフＧ１１０６、第４のグラフＧ１２０６、第５のグラフＧ１３０６、第６のグラフＧ１４０６、第７のグラフＧ１５０６および第８のグラフＧ１６０６を含んでいる。

【0108】

図７Ｇは、一実施形態によるアンテナシステム１の、第７ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図７Ｇのグラフは、第１のグラフＧ０９０７、第２のグラフＧ１００７、第３のグラフＧ１１０７、第４のグラフＧ１２０７、第５のグラフＧ１３０７、第６のグラフＧ１４０７、第７のグラフＧ１５０７および第８のグラフＧ１６０７を含んでいる。

【0109】

図７Ｈは、一実施形態によるアンテナシステム１の、第８ポートと、第９ポート～第１６ポートとの間の通過特性の実測値の一例を示すグラフである。図７Ｈのグラフは、第１のグラフＧ０９０８、第２のグラフＧ１００８、第３のグラフＧ１１０８、第４のグラフＧ１２０８、第５のグラフＧ１３０８、第６のグラフＧ１４０８、第７のグラフＧ１５０８および第８のグラフＧ１６０８を含んでいる。

【0110】

ここで、図７Ａ～図７Ｈのそれぞれにおいて、送信側アンテナ素子および受信側アンテナ素子の全ての組み合わせの中で、通過特性が最も有利な組み合わせにおける通過特性と、その次に有利な通過特性とを求め、これらの差が図７Ａ～図７Ｈの中で最も小さくなる条件を求める。この条件を図３Ａ～図３Ｈの場合と同様に求めると、それは図７Ｆにおいて周波数が５．２１ＧＨｚである場合であり、このときの通過特性の差ΔＳ３は９．６７ｄＢである。言い換えれば、本実施形態によるアンテナシステム１では、９．６７ｄＢ以上の通過特性が得られる。

【0111】

図４Ａ～図４Ｈを参照して説明したように、本実施形態の比較対象となる関連技術によるアンテナシステム１では３．５ｄＢ以上の通過特性の差ΔＳ２が得られる。したがって、本実施形態によるアンテナシステム１によれば、関連技術によるアンテナシステムの場合と比較して、通過特性の差がΔＳ３－ΔＳ２＝６．１７ｄＢ改善した。このことは、本実施形態によるアンテナシステム１およびこれに用いるアンテナ１０、２０によれば、周波数あたりの伝送レートがそれだけ向上する、という優れた作用効果を奏することを意味する。

【0112】

以上、発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、前記実施の形態に説明したそれぞれの特徴は、技術的に矛盾しない範囲で自由に組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0113】

１、１Ａ アンテナシステム
１０ アンテナ
１０１ 基板
１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０ アンテナ素子
１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１、１８１ 給電部
１１２、１２２、１３２、１４２、１５２、１６２、１７２、１８２ 導体
１１３Ａ～１１３Ｂ、１２３Ａ～１２３Ｄ、１３３Ａ～１３３Ｆ 抵抗素子
１４３Ａ～１４３Ｈ、１５３Ａ～１５３Ｂ、１６３Ａ～１６３Ｄ 抵抗素子
１７３Ａ～１７３Ｆ、１８３Ａ～１８３Ｈ 抵抗素子
１１９、１２９、１３９、１４９、１５９、１６９、１７９、１８９ 給電線
１９０ 反射板
２０ アンテナ
２０１ 基板
２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０ アンテナ素子
２１１、２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１、２８１ 給電部
２１２、２２２、２３２、２４２、２５２、２６２、２７２、２８２ 導体
２１３Ａ～２１３Ｂ、２２３Ａ～２２３Ｄ、２３３Ａ～２３３Ｆ 抵抗素子
２４３Ａ～２４３Ｈ、２５３Ａ～２５３Ｂ、２６３Ａ～２６３Ｄ 抵抗素子
２７３Ａ～２７３Ｆ、２８３Ａ～２８３Ｈ 抵抗素子
２１９、２２９、２３９、２４９、２５９、２６９、２７９、２８９ 給電線
２９０ 反射板
３０１～３１６ 通信回路
４０ 給電線
５１、５２ パラボロイド
ΔＳ１～ΔＳ３ 通過特性の差
Ｄ１～Ｄ３ 距離
θ１～θ８ 角度

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図3G】

【図3H】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図4G】

【図4H】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】

【図7G】

【図7H】