JP6981475B2

JP6981475B2 - アンテナ、アンテナの構成方法及び無線通信装置

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Publication number: JP6981475B2
Application number: JP2019552297A
Authority: JP
Inventors: トゥングェン
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
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Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2021-12-15
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Description

本発明は、アンテナ、アンテナの構成方法及び無線通信装置に関する。

寸法、重量、コスト、パフォーマンス、製造及び導入の容易性が着目される携帯無線アプリケーションでは、小さな外形を有するアンテナが求められる。このような需要に応えるため、その単純な形状と、近年のプリント回路技術（ＰＣＢ）を用いた低価格による製造性及び剛体面に実装したときの機械的耐久性とから、マイクロストリップ給電パッチアンテナが広く選択されている。

一方で、例えば垂直方向のＶ偏波及び水平方向のＨ偏波の２偏波を提供するアンテナが以下の観点から特に魅力的である：
（１）二重通信方式の同一プラットフォームでの、送信アンテナ（Ｔｘ）及び受信アンテナ（Ｒｘ）の集積
（２）チャネル容量を増加させる偏波多重
（３）通信システムの集積性向上のための偏波ダイバーシティ
よって、２偏波パッチアンテナ用の単純かつコンパクトな構造を実現するため、２ポート給電のコプレーナマイクロストリップラインがしばしば用いられる。

また、互いに反対の位相の信号の２つの出力伝送線を有するアンテナが開示されている（特許文献１）。本構成では、入力側の伝送線に入力された信号は、リング伝送線を介して２つの出力伝送線へ伝送され、２つの出力伝送線は、リング伝送線上の、２つの出力伝送線の信号が互いに逆位相となる位置に接続される。

特開２００４−３２０４６号公報

D. Vollbracht, "Understanding and optimizing microstrip patch antenna cross polarization radiation on element level for demanding phased array antennas in weather radar applications", Adv. Radio Sci., 13, 251-268, 2015.

しかし、２給電２偏波マイクロストリップパッチアンテナは、以下の問題点を有する。図１５に、一方のポートから他方のポートへの偏波の電流の流れを示す。図１５に示すように、リーク電流ＬＣが一方のポートから他方のポートへ流れ、これにより、この２給電アンテナは偏波の純度が劣っている。よって、このようなアンバランスな給電は、アンテナパターンを劣化させる。なお、特許文献１に記載の構成は偏波用ではないため、特許文献１の構成を２偏波マイクロストリップパッチアンテナに適用しても、この問題は解消できない。

この問題の既知の解決法は、２偏波用の、４つの給電と位相差１８０°の２つの伝送線とを有するバランスド給電アンテナを適用することである（例えば、非特許文献１）。このアンテナ構造は、差動給電パッチアンテナとして定義される。本構造を用いることで、４０ｄＢよりも大きな優れたポート間アイソレーションを実現できる。しかし、本構造のマイクロストリップ給電線は、非特許文献１が示すように、水平方向の給電パターンと垂直方向の給電パターンとが交差するため、同じ平面に形成できない。よって、水平偏波用の給電パターン及び垂直偏波用の給電パターンの両方を有する給電回路を構成するには２つの異なる層が必要であり、そのために、アンテナ構造の単純さが損なわれる。

本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、２偏波の給電回路が同じ層に形成され、かつ、交差偏波を抑制可能なアンテナを実現することを目的とする。

本発明の一態様であるアンテナは、パッチと、第１の偏波を伝送する第１の給電線と、一端が前記第１の給電線と第１の位置で接続され、他端が前記パッチと第２の位置で接続される第２の給電線と、一端が前記第１の給電線と前記第１の位置で接続され、他端が前記パッチと第３の位置で接続される第３の給電線と、一端が前記パッチと第４の位置で接続され、前記第１の偏波と同じ波長の、前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を伝送する第４の給電線と、を備え、前記第２及び第３の給電線は、前記第１の偏波が前記第１の位置から前記第２及び第３の位置に伝送される場合に前記第２の位置における前記第１の偏波が前記第３の位置における前記第１の偏波に対して逆位相となるように構成され、前記第２の位置と前記第４の位置との間の距離は、前記第３の位置と前記第４の位置との間の距離と等しいものである。

本発明の一態様である無線通信装置は、アンテナと、ベースバンド信号を出力し、かつ、復調された受信信号を受信するベースバンド部と、前記ベースバンド信号を変調し、アンテナを介して変調した信号を送信し、かつ、アンテナを介して受信した信号を復調し、復調した信号を前記ベースバンド部へ出力するＲＦ部と、を備え、前記変調した信号と変調前の前記受信した信号は、直交偏波信号であり、前記アンテナは、パッチと、第１の偏波を伝送する第１の給電線と、一端が前記第１の給電線と第１の位置で接続され、他端が前記パッチと第２の位置で接続される第２の給電線と、一端が前記第１の給電線と前記第１の位置で接続され、他端が前記パッチと第３の位置で接続される第３の給電線と、一端が前記パッチと第４の位置で接続され、前記第１の偏波と同じ波長の、前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を伝送する第４の給電線と、を備え、前記第２及び第３の給電線は、前記第１の偏波が前記第１の位置から前記第２及び第３の位置に伝送される場合に前記第２の位置における前記第１の偏波が前記第３の位置における前記第１の偏波に対して逆位相となるように構成され、前記第２の位置と前記第４の位置との間の距離は、前記第３の位置と前記第４の位置との間の距離と等しいものである。

本発明の一態様であるアンテナの構成方法は、第２の給電線の一端を第１の偏波を伝送する第１の位置で第１の給電線と接続し、前記第２の給電線の他端を第２の位置でパッチと接続し、第３の給電線の一端を前記第１の位置で前記第１の給電線と接続し、前記第３の給電線の他端を第３の位置で前記パッチと接続し、前記第１の偏波とは異なり、かつ、前記前記第１の偏波と同じ波長である第２の偏波を伝送する第４の給電線の一端を第４の位置で前記パッチと接続し、前記第１の偏波は前記第１の位置から前記第２及び第３の位置へ伝送される場合に、前記第２及び第３の給電線は、前記第２の位置における前記第１の偏波が前記第３の位置における前記第１の偏波に対して逆位相となるように構成され、前記第１の位置と前記第３の位置との間の距離は、前記第２の位置と前記第３の位置との間の距離と等しいものである。

本発明によれば、２偏波の給電回路が同じ層に形成され、かつ、交差偏波を抑制可能なアンテナを実現することができる。

実施の形態１にかかるアンテナの構成を模式的に示す上面図である。実施の形態１にかかるアンテナのＰｏｌ−Ａの電流の流れを模式的に示す上面図である。実施の形態１にかかるアンテナのＰｏｌ−Ｂの電流の流れを模式的に示す上面図である。実施の形態１にかかるアンテナのＨＦＳＳモデルを模式的に示す斜視図である。比較例にかかるアンテナのＨＦＳＳモデルを模式的に示す斜視図である。実施の形態１にかかるアンテナ及び比較例にかかるアンテナのポート間のアイソレーションを示す図である。比較例にかかるアンテナのＰｏｌ−Ａの放射パターンのそれぞれを示す図である。比較例にかかるアンテナＰｏｌ−Ｂの放射パターンのそれぞれを示す図である。実施の形態１にかかるアンテナのＰｏｌ−Ａの放射パターンのそれぞれを示す図である。実施の形態１にかかるアンテナのＰｏｌ−Ｂの放射パターンのそれぞれを示す図である。実施の形態２にかかるアンテナの構成の上面図である。実施の形態３にかかるアンテナの構成の上面図である。実施の形態４にかかるアンテナアレイの構成を示す上面図である。実施の形態５にかかる無線通信装置６００の構成を模式的に示すブロック図である。一方のポートから他方のポートへの偏波の電流の流れを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

ここでは、簡略化のため、実施の形態にかかるアンテナから２偏波が送信される場合について、以下で説明する。しかしながら、以下で説明する実施の形態にかかるアンテナは、外部から２偏波を受信するアンテナの場合でも適用できる。

実施の形態１
実施の形態１にかかるアンテナ１００について説明する。本実施の形態では、アンテナ１００はマイクロストリップラインによって給電される円形パッチアンテナとして構成される。図１は、実施の形態１にかかるアンテナ１００の構成を模式的に示す上面図である。アンテナ１００は、パッチ１及び給電回路２を有する。給電回路２は、２つの偏波が誘起されるポートＡ及びポートＢを有する。ここで、２つの偏波のうちの一方の偏波面と２つの偏波のうちの他方の偏波面とは、互いに直交していてもよい。また、当然のことながら、２つの偏波の波長は同じである。なお、２つの偏波の一方を第１の偏波とも称し、２つの偏波の他方を第２の偏波とも称する。ポートＡでは、２つの偏波の一方であるＰｏｌ−Ａ（例えば、水平方向のＨ偏波）が誘起される。ポートＢでは、２つの偏波の他方であるＰｏｌ−Ｂ（例えば、垂直方向のＶ偏波）が誘起される。アンテナ１００は、２つの偏波モード用の３つの給電を受ける。

ポートＡ用の給電線２Ａ、２Ｂ及び２Ｃは、マイクロストリップラインとして構成される。３つの給電線２Ａ、２Ｂ及び２Ｃは、それぞれ第１〜第３の給電線とも称する。給電線２Ａは、点Ｐ１（第１の位置とも称する）において給電線２Ｂと給電線２Ｃとに分岐される。給電線２Ａの一端はＰｏｌ−Ａの給電源（不図示）と接続され、給電源は給電線２ＡにＰｏｌ−Ａを供給する。給電線２Ａの他端は、点Ｐ１で給電線２Ｂの一端及び給電線２Ｃの一端と接続される。給電線２Ｂの他端は、パッチ１の外周上の点Ｐ２（第２の位置とも称する）においてパッチ１と接続される。給電線２Ｃの他端は、パッチ１の外周上の点Ｐ３（第３の位置とも称する）においてパッチ１と接続される。本実施の形態では、点Ｐ２及びＰ３は、それぞれパッチの反対側に位置していてもよい。換言すれば、点Ｐ２及びＰ３は、パッチの中心に対して互いに対称な位置に配置されていてもよい。

図１では、インピーダンス整合のため、λ／４変成器１０が点Ｐ１と給電線２Ａとの間に挿入されている。しかし、λ／４変成器１０はアンテナ１００の必須構成要素ではなく、よって、λ／４変成器１０は適宜省略してもよい。

給電線２Ｂ及び２Ｃは、Ｐｏｌ−Ａの点Ｐ２での位相が、Ｐｏｌ−Ａの点Ｐ３での位相と比較して、π（１８０°）だけシフトするように構成される。本実施の形態では、点Ｐ１から点Ｐ２までの給電線２Ｂの長さは、点Ｐ１から点Ｐ３までの給電線２Ｃの長さよりも、λ／２だけ長い。具体的には、図１〜３においては、給電線２ＢのＹ方向部分が、長さがＬ０の給電線２ＣのＹ方向部分よりも、λ／２だけ長い。また、点Ｐ２と点Ｐ３との間での位相差π（すなわち、λ／２）は、例に過ぎない。つまり、ｎを０以上の整数とした場合、点Ｐ２と点Ｐ３との間でπ＋２ｎπ（すなわち、λ／２＋ｎλ）の位相差が生じていれば、原理的にアンテナ１００は機能し得る。すなわち、点Ｐ２でのＰｏｌ−Ａは、点Ｐ３でのＰｏｌ−Ａに対して逆位相となる。

ポートＢ用の給電線２Ｄは、マイクロストリップラインとして構成される。ポートＢ用の給電線２Ｄは、第４の給電線とも称する。給電線２Ｄの一端はＰｏｌ−Ｂの給電源（不図示）と接続され、給電源は給電線２ＤにＰｏｌ−Ｂを供給する。給電線２Ｄの他端は、点Ｐ４（第４の位置とも称する）でパッチ１と接続される。本実施の形態では、点Ｐ４は、パッチ１の外周上での点Ｐ２と点Ｐ３との中間点に位置している。すなわち、点Ｐ４は、パッチ１の外周上で、点Ｐ２から反時計回りに、点Ｐ３から時計回りに、π／２（９０°）だけシフトしている。

アンテナ１００の動作について説明する。図２は、実施の形態１にかかるアンテナ１００のＰｏｌ−Ａの電流の流れを模式的に示す上面図である。なお、図２では、簡略化のため、λ／４変成器１０を省略している。給電線２Ａに供給されたＰｏｌ−Ａは、給電線２Ｂと給電線２Ｃとに分岐され、分岐された２つのＰｏｌ−Ａは、それぞれ点Ｐ２及びＰ３へ伝送される。上述したように、給電線２Ｂ及び２Ｃは、点Ｐ２におけるＰｏｌ−Ａの位相が点Ｐ３におけるＰｏｌ−Ａの位相に対してπ（１８０°）だけシフトするように構成されている。すなわち、点Ｐ２におけるＰｏｌ−Ａは、点Ｐ３におけるＰｏｌ−Ａに対して、逆位相である。

その後、点Ｐ２からのＰｏｌ−Ａと点Ｐ３からＰｏｌ−ＡはポートＢの点Ｐ４へ向かって流れて、合流する。点Ｐ２と点Ｐ４との間の距離と点Ｐ３と点Ｐ４との間の距離とは互いに等しいので、点Ｐ４では、点Ｐ２からのＰｏｌ−Ａは、点Ｐ３からのＰｏｌ−Ａに対して逆位相となる。よって、点Ｐ２からのＰｏｌ−Ａと点Ｐ３からのＰｏｌ−Ａとは、好適にも、点Ｐ４で互いに打ち消し合うことができる。

図３は、実施の形態１にかかるアンテナ１００のＰｏｌ−Ｂの電流の流れを模式的に示す上面図である。なお、図３では、簡略化のため、λ／４変成器１０を省略している。給電線２Ｄに供給されたＰｏｌ−Ｂは点Ｐ４に流れて、Ｐｏｌ−Ｂの一部の成分は点Ｐ２へ流れ、他の一部の成分は点Ｐ３へ流れる。点Ｐ２と点Ｐ４との間の距離と点Ｐ３と点Ｐ４との間の距離とは互いに等しいので、点Ｐ２における一部成分の位相と点Ｐ３における一部成分の位相とは、互いに同じになる。その後、これら一部成分は、点Ｐ１に向けて流れて、合流する。上述したように、給電線２Ｂ及び２Ｃは、点Ｐ２におけるＰｏｌ−Ａの位相が点Ｐ３におけるＰｏｌ−Ａの位相に対してπ（１８０°）だけシフトするように構成され、かつ、Ｐｏｌ−Ｂの波長は、Ｐｏｌ−Ａの波長と同じである。よって、点Ｐ１においては、点Ｐ２からのＰｏｌ−Ｂの一部成分の位相と点Ｐ３からのＰｏｌ−Ｂの一部成分の位相とは、互いにπ（１８０°）だけ異なっている。すなわち、点Ｐ１においては、点Ｐ２からのＰｏｌ−Ｂの一部成分は、点Ｐ３からのＰｏｌ−Ｂの一部成分に対して、逆位相となる。よって、点Ｐ２からのＰｏｌ−Ｂの一部成分と点Ｐ３からのＰｏｌ−Ｂの一部成分とは、好適にも、互いに打ち消し合うことができる。

次に、比較例を参照して、アンテナ１００の効果について説明する。ここで、実施の形態１にかかるアンテナ及び比較例のアイソレーション改善を観察するため、Ansoft（登録商標）のＨＦＳＳ (High Frequency Structure Simulator) ｖｅｒ．１５をモデリング及びシミュレーションに用いた。設計周波数は５．２ＧＨｚである。単一の給電線の場合、マイクロストリップラインとテフロン（登録商標）スペーサとの間の重複を数値的に最適化することで、５０Ωのインピーダンス整合が実現される（簡略化のため不図示）。１８０°位相差の給電線の場合、λ／４変成器がインピーダンス整合のために採用される。

図４は、実施の形態１にかかるアンテナ１００のＨＦＳＳモデルを模式的に示す斜視図である。図４に示す様に、パッチ１の中心は原点Ｏ上に有る。点Ｐ１及びＰ４はＸ軸上に有り、点Ｐ２及びＰ３はＹ軸上に有る。Ｚ軸は、パッチ１の主面（Ｘ−Ｙ平面）に対して垂直な方向である。図４では、極座標表示において、θは仰角を示し、φは方位角を示す。

図５は、比較例にかかるアンテナ７００のＨＦＳＳモデルを模式的に示す斜視図である。図５では、アンテナ７００のパッチ７１の中心は原点Ｏ上に有る。給電線のポートＡはＹ軸上に有り、給電線のポートＢはＸ軸上に有る。Ｚ軸は、パッチ１の主面（Ｘ−Ｙ平面）に対した垂直な方向である。図５では、極座標表示において、θは仰角を示し、φは方位角を示す。

図６は、アンテナ１００及びアンテナ７００のポート間のアイソレーションを示す図である。図６では、水平方向の軸は偏波の周波数を表し、鉛直方向の軸はＳ２１パラメータを表す。実線はアンテナ１００のポート間のアイソレーションを表し、破線は比較例にかかるアンテナ７００のポート間のアイソレーションを表す。図６に示す様に、アンテナ１００のポート間のアイソレーションは、アンテナ７００と比較して、明らかに改善している。具体的には、アンテナ１００のポート間のアイソレーションは１０ｄＢよりも大きく、さらに帯域の２９％にわたって３０ｄＢよりも大きな向上が実現されている。

図７及び８は、比較例にかかるアンテナ７００のＰｏｌ−Ａ及びＰｏｌ−Ｂの放射パターンのそれぞれを示す図である。図９及び１０は、実施の形態１にかかるアンテナ１００のＰｏｌ−Ａ及びＰｏｌ−Ｂの放射パターンのそれぞれを示す図である。水平方向の軸は、図４及び５に示す様に、Ｚ軸と、原点Ｏ及びＹ−Ｚ平面内の半円ＳＣ上の点ＰＰを通過する線と、がなす角を表している。鉛直方向の軸は、点ＰＰでのゲインを表している。図７〜１０は、０°、４５°及び９０°の方位角φにおける断面をＸ−Ｙ平面に投影したものであり、方位角φはＸ軸からＸ−Ｙ平面への投影物までの角度である。「Ｃ＿ｐｏｌ＿０°」、「Ｃ＿ｐｏｌ＿４５°」及び「Ｃ＿ｐｏｌ＿９０°」は、それぞれφ＝０°、φ＝４５°及びφ＝９０°における断面で観測される主偏波の放射パターンを示している。「Ｘ＿ｐｏｌ＿０°」、「Ｘ＿ｐｏｌ＿４５°」及び「Ｘ＿ｐｏｌ＿９０°」は、それぞれφ＝０°、φ＝４５°及びφ＝９０°における断面で観測される交差偏波の放射パターンを示している。

図７〜１０では、アンテナ１００は交差偏波を抑制しており、比較例にかかるアンテナ７００でのわずか１９ｄＢの交差偏波識別度（Cross Polarization Discrimination：XPD）と比較して、２８ｄＢよりも大きなＸＰＤを実現できる。

上述したように、アンテナ１００の構成によれば、２つ偏波のリーク電流による影響を抑制できるアンテナを簡易な構成で実現することができる。よって、本構成によれば、交差偏波、すなわち偏波干渉の影響を好適に抑制できる。

また、本構成によれば、ポートＡの給電線、ポートＢの給電線（換言すれば、給電回路）及びパッチに対して、交差していない同一導電層内で給電を行うことができる。故に、アンテナの寸法を好適に削減することができる。さらに、マイクロストリップ給電の２偏波パッチアンテナであるアンテナ１００を１つの層に容易にプリントすることができるので、特にプリントアレイ構造を作製する場合に、作製プロセスを簡素化し、かつ、作製コストを低減することができる。

実施の形態２
実施の形態１にかかるアンテナ１００の変形例について説明する。図１１は、実施の形態２にかかるアンテナ２００の構成の上面図である。

アンテナ２００は、実施の形態１にかかるアンテナ１００のパッチ１をパッチ３に置換した構成を有する。パッチ３は、四角形のパッチである。点Ｐ２〜Ｐ４は、それぞれパッチ３の異なる頂点に配置されている。

本構成でも、点Ｐ２から点Ｐ４までの距離と、点Ｐ３から点Ｐ４までの距離とは、互いに等しくなる。よって、アンテナ２００では、アンテナ１００の場合と同様に、Ｐｏｌ−Ａの２つの成分が点Ｐ４で打ち消し合うことができ、かつ、Ｐｏｌ−Ｂの２つの成分が点Ｐ１で打ち消し合うことができる。

実施の形態３
実施の形態１にかかるアンテナ１００の他の変形例について説明する。図１２は、実施の形態３にかかるアンテナ３００の構成の上面図である。

アンテナ３００は、実施の形態１にかかるアンテナ１００のパッチ１をパッチ４に置換した構成を有する。パッチ４は、四角形のパッチである。点Ｐ１〜Ｐ３は、それぞれ四角形の異なる辺の中点に配置されている。換言すれば、パッチ４は、パッチ３の中心を通ってパッチ３の主面に対して垂直な軸回りにパッチ３を４５°だけ回転させることで構成できる。

本構成でも、点Ｐ２から点Ｐ４までの距離と、点Ｐ３から点Ｐ４までの距離とは、互いに等しくなる。よって、アンテナ３００では、アンテナ１００及び２００の場合と同様に、Ｐｏｌ−Ａの２つの成分が点Ｐ４で打ち消し合うことができ、かつ、Ｐｏｌ−Ｂの２つの成分が点Ｐ１で打ち消し合うことができる。

実施の形態４
実施の形態１にかかるアンテナ１００を複数有する、実施の形態４にかかるアンテナアレイ４００について説明する。図１３は、実施の形態４にかかるアンテナアレイ４００の構成を示す上面図である。

図１３に示す例では、アンテナアレイ４００は４つのアンテナ１００を有する。図１３では、４つのアンテナ１００を、符号１０１〜１０４で示している。

アンテナ１０１及び１０２の給電線２Ａは、給電線５Ａによって相互に接続されている。給電線５Ｂは、給電線５Ａの中央点から給電線５Ａと直交する方向に延在している。アンテナ１０３及び１０４の給電線２Ａは、給電線５Ｃによって相互に接続されている。給電線５Ｄは、給電線５Ｃの中央点から給電線５Ｃと直交する方向に延在している。ここで、給電線５Ｃの長さは給電線５Ａの長さと同じであり、給電線５Ｄの長さは給電線５Ｂの長さと同じであり、給電線５Ｂ及び５Ｄは同じ方向に延在している。給電線５Ａの側とは反対側の給電線５Ｂの端部と、給電線５Ｃの側とは反対側の給電線５Ｄの端部とは、給電線５Ｅによって相互に接続されている。給電線５Ｆは、給電線５Ｅの中央点から、給電線５Ｅと直交する方向に、Ｐｏｌ−Ａ給電点ＦＰＡ（第１のポートとも称する）まで延在している。また、Ｐｏｌ−Ａ給電点ＦＰＡからアンテナ１０１〜１０４までの距離は、それぞれ等しい。本構成では、給電源（不図示）がＰｏｌ−Ａ給電点ＦＰＡにＰｏＬ−Ａを供給してもよい。

アンテナ１０１及び１０２の給電線２Ｄは、給電線６Ａによって相互に接続されている。給電線６Ｂは、給電線６Ａの中央点から給電線６Ａと直交する方向に延在している。アンテナ１０３及び１０４の給電線２Ｄは、給電線６Ｃによって相互に接続されている。給電線６Ｄは、給電線６Ｃの中央点から給電線６Ｃと直交する方向に延在している。ここで、給電線６Ｃの長さは給電線６Ａの長さと同じであり、給電線６Ｄの長さは給電線６Ｂの長さと同じであり、給電線６Ｂ及び６Ｄは同じ方向に延在している。給電線６Ａの側とは反対側の給電線６Ｂの端部と、給電線６Ｃの側とは反対側の給電線６Ｄの端部とは、給電線６Ｅによって相互に接続されている。給電線６Ｆは、給電線６Ｅの中央点から、給電線６Ｅと直交する方向に、Ｐｏｌ−Ｂ給電点ＦＰＢ（第２のポートとも称する）まで延在している。また、Ｐｏｌ−Ｂ給電点ＦＰＢからアンテナ１０１〜１０４までの距離は、それぞれ等しい。本構成では、給電源（不図示）がＰｏｌ−Ｂ給電点ＦＰＢにＰｏＬ−Ｂを供給してもよい。

本構成によれば、アンテナ１０１〜１０４は、それぞれ、同位相のＰｏｌ−Ａ及びＰｏｌ−Ｂを受け取る。また、アンテナ１０１〜１０４は、アンテナ１００と同様に、リーク電流を打ち消すことができる。よってアンテナ１０１〜１０４は、高いＸＰＤにて同位相の２偏波を放射できるので、アンテナアレイ４００は好適に高出力の２偏波を放射できる。

実施の形態５
実施の形態５にかかる無線通信装置６００について説明する。図１４は、実施の形態５にかかる無線通信装置６００の構成を模式的に示すブロック図である。無線通信装置６００は、実施の形態１にかかるアンテナ１００、ベースバンド部６１及びＲＦ部６２を有する。ベースバンド部６１は、ベースバンド信号Ｓ６１及び受信信号Ｓ６４を処理する。ＲＦ部６２は、ベースバンド部６１からのベースバンド信号Ｓ６１を変調し、変調された送信信号Ｓ６２をアンテナ１００へ出力する。ＲＦ部６２は、受信信号Ｓ６３を復調し、復調した受信信号Ｓ６４をベースバンド部６１へ出力する。アンテナ１００は、送信信号Ｓ６２を放射し、かつ、外部アンテナから放射された受信信号Ｓ６３を受信する。

上述したように、本構成によれば、実施の形態１にかかるアンテナ１００を用いて外部と通信可能な無線通信装置を具体的に構成できることが理解できる。

その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態では、上述したパッチの形状は例示に過ぎない。点Ｐ２と点Ｐ４との間の距離と点Ｐ３と点Ｐ４との間の距離とが互いに等しい限り、パッチを様々な形状とすることができる。

実施の形態４では、４つのアンテナがアンテナアレイを構成する場合について説明した。しかし、これは例示に過ぎない。よって、アンテナアレイを構成するアンテナの数は、適宜４以外の複数としてもよい。

上述の実施の形態にかかるアンテナ、アンテナアレイ及び無線通信装置は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、アクセスポイント及び基地局などのシステムに適用することができ、したがって、端末（携帯端末）との通信に適用することができる。バックホールにおいては、上述の実施の形態にかかるアンテナ、アンテナアレイ及び無線通信装置は、基地局間の通信に適用してもよい。また、上述の実施の形態にかかるアンテナ、アンテナアレイ及び無線通信装置は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの様々な通信方法に適用してもよい。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１７年３月２８日に出願された日本出願特願２０１７−６３２４８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１、３、４パッチ
２給電回路
２Ａ〜２Ｄ、５Ａ〜５Ｆ、６Ａ〜６Ｆ給電線
１０ λ／４変成器
６１ベースバンド部
６２ＲＦ部
１００、１０１〜１０４、２００、３００、７００アンテナ
４００アンテナアレイ
６００無線通信装置

Claims

パッチと、
第１の偏波を伝送する第１の給電線と、
一端が前記第１の給電線と第１の位置で接続され、他端が前記パッチと第２の位置で接続される第２の給電線と、
一端が前記第１の給電線と前記第１の位置で接続され、他端が前記パッチと第３の位置で接続される第３の給電線と、
一端が前記パッチと第４の位置で接続され、前記第１の偏波と同じ波長の、前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を伝送する第４の給電線と、を備え、
前記第２及び第３の給電線は、前記第１の偏波が前記第１の位置から前記第２及び第３の位置に伝送される場合に前記第２の位置における前記第１の偏波が前記第３の位置における前記第１の偏波に対して逆位相となるように構成され、
前記第２の位置と前記第４の位置との間の距離は、前記第３の位置と前記第４の位置との間の距離と等しく、
前記パッチと、前記第１〜第４の給電線とは、同じ層に配置される、
アンテナ。
ｎは０よりも大きな整数であり、
前記第２及び第３の位置の一方における前記第１の偏波の位相は、前記第２及び第３の位置の他方における前記第１の偏波の位相に対して、π＋２ｎπだけ異なる、
請求項１に記載のアンテナ。
前記第１及び第２の偏波の波長はλであり、
前記第２及び第３の給電線の一方の長さは、前記第２及び第３の給電線の他方の長さよりも、λ／２＋ｎλだけ長い、
請求項２に記載のアンテナ。
前記パッチの形状は円形であり、
前記第２〜第４の位置は、前記円形の外周上に設けられ、
前記第２及び第３の位置は、前記円形の中心に対して対称であり、
前記第４の位置は、前記第２及び第３の位置の間の前記円形の前記外周上の中間点に設けられる、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ。
前記パッチの形状は四角形であり、
前記第２〜第４の位置は、前記四角形のそれぞれ異なる頂点に設けられる、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ。
前記パッチの形状は四角形であり、
前記第２〜第４の位置は、前記四角形のそれぞれ異なる辺の中点に設けられる、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ。
前記第１及び前記第２の偏波の偏波面は、互いに直交している、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアンテナ。
前記第１〜第４の給電線及び前記パッチは、同じ導電層に連続して形成されている、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のアンテナ。
前記第１〜第４の給電線のそれぞれは、マイクロストリップラインである、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のアンテナ。
複数の請求項１乃至９のいずれか一項に記載の前記アンテナと、
前記第１の偏波の第１のポートと前記第１の給電線のそれぞれとの間の距離が等しくなるように、複数の前記アンテナの前記第１の給電線を前記第１にポートに接続する給電線と、
前記第２の偏波の第２のポートと前記第４の給電線のそれぞれとの間の距離が等しくなるように、前記複数のアンテナの前記第４の給電線を前記第２にポートに接続する給電線と、を備える、
アンテナアレイ。
アンテナと、
ベースバンド信号を出力し、かつ、復調された受信信号を受信するベースバンド部と、
前記ベースバンド信号を変調し、アンテナを介して変調した信号を送信し、かつ、アンテナを介して受信した信号を復調し、復調した信号を前記ベースバンド部へ出力するＲＦ部と、を備え、
前記変調した信号と変調前の前記受信した信号は、直交偏波信号であり、
前記アンテナは、
パッチと、
第１の偏波を伝送する第１の給電線と、
一端が前記第１の給電線と第１の位置で接続され、他端が前記パッチと第２の位置で接続される第２の給電線と、
一端が前記第１の給電線と前記第１の位置で接続され、他端が前記パッチと第３の位置で接続される第３の給電線と、
一端が前記パッチと第４の位置で接続され、前記第１の偏波と同じ波長の、前記第１の偏波とは異なる第２の偏波を伝送する第４の給電線と、を備え、
前記第２及び第３の給電線は、前記第１の偏波が前記第１の位置から前記第２及び第３の位置に伝送される場合に前記第２の位置における前記第１の偏波が前記第３の位置における前記第１の偏波に対して逆位相となるように構成され、
前記第２の位置と前記第４の位置との間の距離は、前記第３の位置と前記第４の位置との間の距離と等しく、
前記パッチと、前記第１〜第４の給電線とは、同じ層に配置される、
無線通信装置。
第２の給電線の一端を第１の偏波を伝送する第１の位置で第１の給電線と接続し、前記第２の給電線の他端を第２の位置でパッチと接続し、
第３の給電線の一端を前記第１の位置で前記第１の給電線と接続し、前記第３の給電線の他端を第３の位置で前記パッチと接続し、
前記第１の偏波とは異なり、かつ、前記前記第１の偏波と同じ波長である第２の偏波を伝送する第４の給電線の一端を第４の位置で前記パッチと接続し、
前記第１の偏波は前記第１の位置から前記第２及び第３の位置へ伝送される場合に、前記第２及び第３の給電線は、前記第２の位置における前記第１の偏波が前記第３の位置における前記第１の偏波に対して逆位相となるように構成され、
前記第１の位置と前記第３の位置との間の距離は、前記第２の位置と前記第３の位置との間の距離と等しく、
前記パッチと、前記第１〜第４の給電線とは、同じ層に配置される、
アンテナの構成方法。