アンテナ装置、監視装置、及び車輌
【課題】反射板を部分的に駆動させるだけの簡易な構成で広範囲にわたってビーム走査を実現することのできるＦ／Ｂ比の良好な小型で平面構造のアンテナ装置を提供すること。
【解決手段】所定の平面１０４内に存在する、位相差を持たせて給電される電波の第１放射源１０１ｃ、１０１ｄ及び第２放射源１０１ａ、１０１ｂと、所定の平面１０４に対向して配置された平面状の反射部１０５ｂ、１０５ａと、反射部１０５ａ、１０５ｂの一部１０５ｂを移動させて、第１放射源１０１ｃ、１０１ｄと反射部１０５ｂとの間隔を変化させる移動制御部とを備える。
【解決手段】所定の平面１０４内に存在する、位相差を持たせて給電される電波の第１放射源１０１ｃ、１０１ｄ及び第２放射源１０１ａ、１０１ｂと、所定の平面１０４に対向して配置された平面状の反射部１０５ｂ、１０５ａと、反射部１０５ａ、１０５ｂの一部１０５ｂを移動させて、第１放射源１０１ｃ、１０１ｄと反射部１０５ｂとの間隔を変化させる移動制御部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のビーム方向を切り替えられるアンテナ装置、そのアンテナ装置を利用する監視装置及び車輌に関する。例えば、車載レーダや近距離無線通信に用いられる複数のビーム方向を切り替えられるアンテナ装置、そのアンテナ装置を利用する監視装置及び車輌に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輌の周囲を監視する車載用レーダシステムにおいて、車輌の全方位の障害物を検知するためには、複数のセンサを車輌の周囲に設置する必要があり、システムの構成が複雑になるという問題がある。一方、近距離無線通信においては、高速無線伝送を実現するためには、マルチパスフェージングやシャドーイングによる伝送品質の劣化対策が必要になってくる。このような問題を改善するために、これまでビーム方向を制御できるアンテナの検討が数多くなされている。
【０００３】
これまで、この種のアンテナとして、一次放射器、反射板と誘電体レンズからなるビーム方向制御アンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１９は、特許文献１で提案されているビーム方向制御アンテナの構成を示すブロック図である。
【０００５】
このビーム方向制御アンテナは、送受信機８１から一次放射器８２を利用して放射された電波を、駆動可能な反射板８３Ａにより反射させて誘電体レンズ８４を介して放射させるものである。モータ８５を用いて反射板８３Ａを機械的に駆動させることで、ビーム方向を連続的に制御することができる。
【０００６】
また、複数のビーム方向を制御する他のアンテナとして、２つのスロットアンテナ素子と反射板からなるマルチビームアンテナが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
図２０は、特許文献１で提案されているマルチビームアンテナの構成を示すものであり、図２０（ａ）は平面図を、図２０（ｂ）は側面図を、図２０（ｃ）は裏から見た平面図をそれぞれ示している。
【０００８】
このマルチビームアンテナ９２は、それぞれ０．５波長の長さの位相差給電される２つのスロットアンテナ素子９３Ａ、９３Ｂと、スロットアンテナ素子面から所望の距離ｈ２０（０．４２波長）を隔てて配置された反射板９４の間に、それぞれ０．２７波長の長さの線状無給電素子９５Ａ〜９５Ｄを配置している。
【０００９】
切替素子９６Ａ及び９６Ｂに逆バイアスを印加した場合には、線状無給電素子９５Ａ〜９５Ｄは電気的に接続されないため、これらの長さは動作周波数の半波長よりも十分に短くなり、アンテナ特性に影響を及ぼすことはない。
【００１０】
一方、切替素子９６Ａ及び９６Ｂに順バイアスを印加すると、線状無給電素子９５Ａと９５Ｂ、線状無給電素子９５Ｃと９５Ｄは、それぞれ接続された状態となるため、約０．５４波長の反射素子として動作する。これは、反射板の位置を擬似的にスロット素子に近接させた状態と同じになる。
【００１１】
このように線状無給電素子９５Ａ〜９５Ｄの長さを電気的に変化させることで、擬似的に反射板までの間隔を切り替えることができ、ビーム方向を段階的に切り替えることができる。
【特許文献１】特開平１０−１４５１２９号公報
【特許文献２】特開２００６−８６５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載されているビーム方向制御アンテナでは、電波を送受信する構成部分以外に、反射板８３Ａや誘電体レンズ８４を必要とし、さらにこれらを所定の間隔で配置する必要があるため、アンテナ装置が大型になるという問題がある。また、広角にビームを制御する場合にはメインローブ以外のローブのレベルが高くなるという問題がある。
【００１３】
図１９に示す一次放射器８２とは、円錐ホーンアンテナやマイクロストリップ基板上に形成された平面アンテナなどの小型のアンテナであり、一次放射器８２と送受信機８１で電波を送受信する構成部分を構成している。特許文献１に記載のこのビーム方向制御アンテナでは、上述したように、これらの構成部分以外に反射板８３Ａや誘電体レンズ８４が必要となる。
【００１４】
また、特許文献２に記載されているマルチビームアンテナは、アンテナ面（基板９１面）に対して垂直となる面においてビーム方向を２段階に切り替えることはできるが、連続的に走査することができないという問題がある。
【００１５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するもので、小型で、連続的にビーム方向を走査できるアンテナ装置、そのアンテナ装置を利用する監視装置及び車輌を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決するために、第１の本発明は、
所定の平面内に存在する、位相差を持たせて給電される第１放射源及び第２放射源と、
前記所定の平面に対向して配置された平面状の反射部と、
前記反射部の全部もしくは一部、または、前記第１放射源及び前記第２放射源を移動させて、前記第１放射源及び前記第２放射源と、前記反射部との間隔の全部または一部を変化させる移動制御部と、を備えたアンテナ装置である。
【００１７】
また、第２の本発明は、
前記反射部は、１枚の反射板で構成されており、
前記移動制御部は、前記所定の平面に垂直な方向に、前記反射板を移動させる、第１の本発明のアンテナ装置である。
【００１８】
また、第３の本発明は、
前記反射部は、１枚の反射板で構成されており、
前記移動制御部は、前記反射板の面に沿って設けられた回転軸を回転させることにより、前記反射板を移動させる、第１の本発明のアンテナ装置である。
【００１９】
また、第４の本発明は、
前記反射部は、前記第１放射源に対向する第１反射部と、前記第２放射源に対向する第２反射部とを有し、
前記第１反射部は、第１反射板で構成され、
前記第２反射部は、第２反射板で構成され、
前記移動制御部は、前記第１反射板の面に沿って設けられた第１回転軸を回転させることにより、前記第１反射板を移動させる、第１の本発明のアンテナ装置である。
【００２０】
また、第５の本発明は、
前記移動制御部は、前記第２反射板の面に沿って設けられた第２回転軸を回転させることにより、前記第２反射板を移動させる、第４の本発明のアンテナ装置である。
【００２１】
また、第６の本発明は、
前記第１放射源及び前記第２放射源のそれぞれに給電し、前記第１放射源及び前記第２放射源に給電する位相差を切り替える給電部を備えた、第１の本発明のアンテナ装置である。
【００２２】
また、第７の本発明は、
前記第１放射源及び前記第２放射源は、誘電体基板上の導体で形成された１つのアンテナ素子上の異なる部分であり、
前記アンテナ素子は、所定の対称軸を基準に左右対称形状でループ状に配置されたループ素子と、前記対称軸上で前記ループ素子上に設けられた一対の迂回素子とを有している、第１の本発明のアンテナ装置である。
【００２３】
また、第８の本発明は、
前記アンテナ素子は、前記誘電体基板の表面に形成された導体層の一部を削剥することにより形成されたスロットにより、前記ループ素子及び前記一対の迂回素子が形成されている、第７の本発明のアンテナ装置である。
【００２４】
また、第９の本発明は、
前記アンテナ素子は、複数の構成部からなっており、
それぞれの前記構成部は、前記所定の対称軸を基準に左右対称形状でループ状に配置されたループ部位と、前記対称軸上で前記ループ部位上に前記ループ部位の外側に向けて設けられた一対の迂回部位とを有しており、
前記各構成部は、それぞれの前記迂回部位同士が連結されて前記対称軸上に構成されている、第７または第８の本発明のアンテナ装置である。
【００２５】
また、第１０の本発明は、
電波を送出して、その電波が反射した電波を受信することにより物体や人体の対象物を検出する、第１の本発明のアンテナ装置を備えた監視装置であって、
前記アンテナ装置の移動制御部によって、第１放射源及び第２放射源と、反射部との間隔の全部または一部を変化させて、前記対象物を検出する方向を連続的に切り替える監視装置である。
【００２６】
また、第１１の本発明は、
第１０の本発明の監視装置を搭載した車輌である。
【００２７】
また、第１２の本発明は、
前記監視装置の前記アンテナ装置は、第７の本発明のアンテナ装置であり、アンテナ素子の所定の対称軸の向きが鉛直方向となる向きに取り付けられている、第１１の本発明の車輌である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明により、小型で、連続的にビーム方向を走査できるアンテナ装置、そのアンテナ装置を利用する監視装置及び車輌を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一の構成または機能を有する構成要素及び相当部分には、同一の符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明の都合上、各図に示すような座標軸を定義している。
【００３０】
また、以下の各実施の形態においては、動作周波数を５ＧＨｚとして説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を図１〜図８を用いて説明する。
【００３２】
図１（ａ）は、本実施の形態１のアンテナ装置の構成を示す上視図、すなわち、＋Ｚ側から見た図であり、図１（ｂ）は、本実施の形態１のアンテナ装置の構成を示す側面図、すなわち、−Ｙ側から見た図である。図２は、本実施の形態１のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【００３３】
図１（ａ）に示すように、線状素子１０１ａ〜１０１ｄは、素子長Ｌ１の長さを有する導体であり、正方形形状に配置される。線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂは、長さＬ２で折り返されたＵ字型の導体であり、それぞれ線状素子１０１ａと線状素子１０１ｃ、線状素子１０１ｂと線状素子１０１ｄに接続される。線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂは、他方の線状迂回素子及び線状素子との結合を避けるため正方形形状の外側に突出するように配置される。給電部１０３は、線状素子１０１ａと線状素子１０１ｂの間に設けられ、線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄは接続される。
【００３４】
このように構成することで、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂが配置される対角を結ぶ軸に対して左右対称形状の線状ループアンテナ１０４が構成される。なお、ここでは正方形形状として構成したが、ひし形形状や円形形状として構成してもよい。また、線状ループアンテナを誘電体基板上の銅箔により形成してもよい。
【００３５】
なお、正方形形状に配置される線状素子１０１ａ〜１０１ｄの組み合わせが、本発明のループ素子の一例にあたる。また、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂが、本発明の一対の迂回素子の一例にあたる。また、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂが配置される対角を結ぶ軸が、本発明の所定の対称軸の一例にあたる。
【００３６】
図１（ｂ）及び図２に示すように、反射板１０５ａ及び１０５ｂは、線状ループアンテナ１０４が配置された面から距離ｈだけ−Ｚ側に離れた位置に配置された、寸法Ｌｒ１×Ｌｒ２の導体板である。回転軸１０６は、円柱状の導体で形成され、反射板１０５ｂと接続される。そして、モータ１０７は、回転軸１０６に接続される。
【００３７】
なお、線状ループアンテナ１０４が配置されている面が、本発明の、第１放射源及び第２放射源が存在する所定の平面の一例にあたる。また、反射板１０５ａ及び１０５ｂが、それぞれ本発明の、第２反射部及び第１反射部の一例にあたる。また、モータ１０７が、本発明の移動制御部の一例にあたる。
【００３８】
このように構成することで、モータ１０７の回転によって反射板１０５ｂのみが回転軸１０６を中心に回転動作することになる（このときの回転角をα１とする）。このとき、反射板１０５ａは、モータ１０７により回転しないように固定されている。
【００３９】
なお、反射板１０５ａを固定して反射板１０５ｂのみを回転させる動作が、本発明の、反射部の一部を移動させる動作の一例にあたる。また、反射板１０５ｂのみを回転させることにより、線状ループアンテナ１０４と反射板１０５ａとの間隔は変化させずに、線状ループアンテナ１０４と反射板１０５ｂとの間隔のみを変化させる動作が、本発明の、第１放射源及び第２放射源と反射部との間隔の一部を変化させる動作の一例にあたる。
【００４０】
次に、上記のように構成された本実施の形態１のアンテナ装置の動作について説明する。このときの構成パラメータは、Ｌ１を０．２６波長（１５．６ｍｍ）、Ｌ２を０．１６波長（９．５ｍｍ）、Ｌｒ１を１波長（６０ｍｍ）、Ｌｒ２を２波長（１２０ｍｍ）、ｈを０．４２波長（２５ｍｍ）とする。
【００４１】
線状ループアンテナ１０４は、線状ループアンテナ１０４の２つの頂点、すなわち、線状素子１０１ａ及び線状素子１０１ｂの接続部（給電部１０３）と、線状素子１０１ｃ及び線状素子１０１ｄの接続部とにおいて電流振幅がピーク値をとり、それらのピーク点間において電流位相差が生じて励振される。
【００４２】
ここで、線状素子１０１ａ及び１０１ｂを一組のアンテナ素子として見なした場合、素子中央で電流振幅のピーク点が存在するため、Ｙ方向偏波の半波長ダイポールに近い動作になると考えられる。同様に、線状素子１０１ｃ及び１０１ｄもＹ方向偏波の半波長ダイポールに近い動作になると考えられる。これにより、線状ループアンテナ１０４は、Ｘ方向に２素子配列した半波長ダイポールアレーに位相差を持たせて給電した場合とほぼ同様の動作と見なすことができる。
【００４３】
このように、線状ループアンテナ１０４は、１つの給電点（給電部１０３）で電流位相差を有する２つの電流ピークを形成することができ、２つのダイポールアンテナを位相差給電するのに比べて給電回路を簡素化することができる。
【００４４】
なお、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂの折返し部でも電流振幅がピーク点をとることになるが、折り返されているため電流位相が反転し、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂからはほとんど放射されず、アンテナ特性への影響は小さいと考えられる。
【００４５】
なお、線状ループアンテナ１０４における、線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄとの組み合わせ、及び線状素子１０１ａと線状素子１０１ｂとの組み合わせが、本発明の、１つのアンテナ素子上の異なる部分の一例にあたる。そして、線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄとの組み合わせが、本発明の第１放射源の一例にあたり、線状素子１０１ａと線状素子１０１ｂとの組み合わせが、本発明の第２放射源の一例にあたる。
【００４６】
また、線状ループアンテナ１０４から１／４波長以上隔てて配置されている反射板１０５ａ及び１０５ｂの効果を写像の原理によりモデル化し、イメージ波源からの放射と線状ループアンテナ１０４の頂点からの放射を合成することにより、線状ループアンテナ１０４は＋Ｚ方向から＋Ｘ側へ傾斜（チルト）した方向に主ビームを形成する放射指向性を有することになる。このとき、反射板１０５ｂがモータ１０７により回転動作を行うので、反射板の位置が変化することになる。このため、イメージ波源の位置も変化することになり、主ビームが形成される方向が変化することなる。
【００４７】
図３は、本実施の形態１のアンテナ装置の指向性を示す図であって、反射板１０５ｂの回転角α１が０度のときの指向性を示している。図３（ａ）は、垂直（ＸＺ）面の指向性を、図３（ｂ）は仰角θが５０度における円錐面の指向性を示している。なお、本明細書において仰角とは、図１（ｂ）の座標軸に示すように、アンテナ素子平面（ＸＹ平面）に垂直なＺ軸となす角度θを指す。
【００４８】
図３において、指向性２０１及び２０２は、水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示しており、仰角θが５０度の＋Ｘ方向へチルトした主ビームが得られていることが確認できる。このとき、主ビームの指向性利得は１０．５ｄＢｉ、Ｆ／Ｂ比（主ビームとバックローブの比）は１１ｄＢである。
【００４９】
また、図４（ａ）及び（ｂ）は、反射板１０５ｂの回転角α１が＋１８．４度のときの指向性を示している。図４（ａ）は、垂直（ＸＺ）面の指向性を、図４（ｂ）は、仰角θが３０度における円錐面の指向性を示している。
【００５０】
図４において、指向性３０１及び３０２は、水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示しており、仰角θが３０度の＋Ｘ方向へチルトした主ビームが得られていることが確認できる。このとき、主ビームの指向性利得は１０．２ｄＢｉ、Ｆ／Ｂ比（主ビームとバックローブの比）は９ｄＢである。
【００５１】
また、図５（ａ）及び（ｂ）は、反射板１０５ｂの回転角α１が−１４度のときの指向性を示している。図５（ａ）は、垂直（ＸＺ）面の指向性を、図５（ｂ）は、仰角θが６５度における円錐面の指向性を示している。
【００５２】
図５において、指向性４０１及び４０２は、水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示しており、仰角θが６５度の＋Ｘ方向へチルトした主ビームが得られていることが確認できる。このとき、主ビームの指向性利得は１０．７ｄＢｉ、Ｆ／Ｂ比（主ビームとバックローブの比）は１２ｄＢである。
【００５３】
このように、反射板１０５ｂを約３２度回転させることで、３５度の広範囲にわたって主ビーム方向を走査することができる。
【００５４】
反射板１０５ｂは、線状ループアンテナ１０４と反射板１０５ｂが平行になるときの距離が１／４波長以上の距離となるように配置することが望ましい。線状ループアンテナ１０４と反射板１０５ｂの距離が１／４波長以下の場合には、主ビームの仰角θが非常に小さくなり、反射板間隔を変化させても主ビーム方向の変化幅は狭くなる。つまり、線状ループアンテナ１０４と反射板１０５ｂの間隔が１／４波長以上となる範囲で反射板１０５ｂを移動させることにより、主ビーム方向を広範囲にわたって走査させることができる。
【００５５】
また、反射板間隔が狭くなると、反射板とアンテナ素子が結合し特性が劣化してしまうことがあるので、その点からも、線状ループアンテナ１０４と反射板１０５ｂが平行になるときの距離が１／４波長以上の距離となるように配置しておくのが望ましい。
【００５６】
以上のように、本実施の形態１によれば、正方形形状に配置された線状素子と正方形の対向する一組の頂点にＵ字型の線状迂回素子を設けた線状ループアンテナにおいて、所定の間隔を隔てて配置された反射板を回転動作させることで、主ビーム方向を広範囲にわたって走査することのできるＦ／Ｂ比の良好な小型で平面構成のアンテナ装置を実現することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態１では、アンテナ素子として線状ループアンテナ１０４を用いたが、上記にも述べたとおり、線状ループアンテナは２素子の半端長ダイポールアンテナを位相差給電したものと同等と考えることができることから、２素子以上のアンテナを位相差給電するアンテナ構成であっても同様な効果が得られる。
【００５８】
図６は、線状ループアンテナ１０４の代わりに２素子の半端長ダイポールアンテナを用いた場合のアンテナ装置の斜視図を示している。
【００５９】
２素子の半端長ダイポールアンテナ１１０を図６のようにＸ方向に並ぶように配置し、各アンテナ素子に位相差を持たせて給電することにより、＋Ｚ方向から＋Ｘ側へ傾斜（チルト）した方向に主ビームを形成させることができる。そして、図２に示した場合と同様に、反射板１０５ｂを回転させることにより、主ビームの方向を走査させることができる。
【００６０】
なお、図６に示すアンテナ装置においては、２素子の半端長ダイポールアンテナ１１０が、それぞれ、本発明の第１放射源及び第２放射源の一例にあたる。また、２素子の半端長ダイポールアンテナ１１０で形成される平面が、本発明の、第１放射源及び第２放射源が存在する所定の平面の一例にあたる。
【００６１】
また、本実施の形態１では、２枚の反射板１０５ａ及び１０５ｂを設けて、放射方向側の反射板１０５ｂのみを回転動作させる構成としたが、反射板全体を回転動作させる構成としても同様な効果が得られる。
【００６２】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、反射板全体を回転動作させる場合のアンテナ装置の構成例の斜視図を示している。
【００６３】
図７（ａ）に示す反射板１２０は、図２の２枚の反射板１０５ａと１０５ｂを結合させた形状の１枚の反射板であり、その中央部分に回転軸１２１が設けられている。モータ１０７によって回転軸１２１を回転させることにより、反射板１２０が図７（ａ）に示すように回転する。
【００６４】
この場合、線状ループアンテナ１０４と反射板１２０との間隔は、放射方向側（＋Ｘ側）の間隔が小さくなると反対側（−Ｘ側）の間隔が大きくなり、放射方向側の間隔が大きくなると反対側の間隔が小さくなるように変化する。
【００６５】
図７（ｂ）に示す反射板１２２も、図２の２枚の反射板１０５ａと１０５ｂを結合させた形状の１枚の反射板である。ただし、回転軸１２３が、反射板１２２の一方の辺に沿って接続されている点が図７（ａ）の場合と異なる。モータ１０７によって回転軸１２３を回転させることにより、反射板１２２が図７（ｂ）に示すように回転する。
【００６６】
この場合、線状ループアンテナ１０４と反射板１２０との間隔は、線状ループアンテナ１０４の全体にわたって同時に変化するが、放射方向側（＋Ｘ側）の間隔の方が反対側（−Ｘ側）の間隔よりも大きく変化する。
【００６７】
図７（ａ）や図７（ｂ）の構成としたアンテナ装置の場合にも、図１及び図２に示した構成のアンテナ装置の場合と同様の効果が得られる。
【００６８】
なお、反射板１２０及び反射板１２２が、いずれも本発明の、１枚の反射板で構成された反射部の一例である。そして、回転軸１２１及び回転軸１２３が、いずれも本発明の、１枚の反射板の面に沿って設けられた回転軸の一例にあたる。
【００６９】
また、図２及び図７では、反射板を回転させることにより線状ループアンテナ１０４と反射板との間隔を変化させて主ビームの方向を走査させたが、それ以外の方法でも、反射板と線状ループアンテナ１０４との間隔を変化させれば、同様の効果が得られる。
【００７０】
図８は、反射板を平行移動させる構成のアンテナ装置の構成例の斜視図を示している。
【００７１】
反射板１２４は、図２の２枚の反射板１０５ａと１０５ｂを結合させた形状の１枚の反射板であり、線状ループアンテナ１０４平面に平行に配置されている。そして、モータ１２５と反射板１２４には、モータ１２５の回転動作を反射板１２４の平行移動動作に変換するための歯車機構１２６が設けられている。
【００７２】
モータ１２５が回転すると、歯車機構１２６により、反射板１２４は、上下方向（Ｚ軸方向）に平行移動し、線状ループアンテナ１０４との間隔が変化する。
【００７３】
このような構成で、線状ループアンテナ１０４と反射板との間隔を変化させても、図２や図７のような構成のアンテナ装置と同様の効果が得られる。
【００７４】
なお、アンテナ素子と反射板との間隔が１／４波長以下になると反射板の移動量に対する主ビーム方向の変化幅が狭くなるので、図８の場合には、反射板１２４の上下移動幅の中心位置における線状ループアンテナ１０４との間隔が１／４波長以上となるように配置するのが望ましい。
【００７５】
なお、図８に示す構成のアンテナ装置が、本発明の、所定の平面に垂直な方向に反射板を移動させるアンテナ装置の一例にあたる。
【００７６】
なお、図７（ａ）、（ｂ）及び図８に示した１枚の反射板１２０、１２２、１２４を移動させる動作が、いずれも本発明の、反射部の全部を移動させる動作の一例にあたる。また、図７（ｂ）及び図８の構成で１枚の反射板１２２または１２４を移動させて線状ループアンテナ１０４と反射板１２２または１２４との間隔を変化させる動作が、いずれも本発明の、第１放射源及び第２放射源と反射部との間隔の全部を変化させる動作の一例にあたる。
【００７７】
また、本実施の形態１では、線状ループアンテナ１０４を固定しておき、反射板を移動させることにより、線状ループアンテナ１０４と反射板との間隔を変化させてビーム方向を走査させたが、反射板を固定しておき、線状ループアンテナ１０４の方を移動させることにより、線状ループアンテナ１０４と反射板との間隔を変化させても、同様にビーム方向を走査させることができる。もちろん、線状ループアンテナ１０４と反射板の両方を移動させて、線状ループアンテナ１０４と反射板との間隔を変化させてもよい。線状ループアンテナ１０４と反射板との間隔を変化させさえすれば、同様の効果が得られる。
【００７８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を図９〜図１１を用いて説明する。
【００７９】
図９（ａ）は、本実施の形態２のアンテナ装置の構成を示す上視図、すなわち、＋Ｚ側から見た図であり、図９（ｂ）は、本実施の形態２のアンテナ装置の構成を示す側面図、すなわち、−Ｙ側から見た図である。図１０は、本実施の形態２のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【００８０】
本実施の形態２の線状ループアンテナ５０２は、図１に示す実施の形態１の線状ループアンテナ１０４の、線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄの間に、線状素子への給電を行う給電部５０１を追加した構成である。
【００８１】
このような構成の線状ループアンテナ５０２において、給電部１０３から給電される場合は、給電部５０１は短絡され、線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄが接続するように動作する。また、給電部５０１から給電される場合は、給電部１０３が短絡され、線状素子１０１ａと線状素子１０１ｂが接続するように動作する。すなわち、一方の給電部から給電される場合は他方の給電部は短絡され、同時に給電されることはない。このように動作させることにより、１つのアンテナ素子で主ビームを２方向に切り替えることが可能となる。
【００８２】
なお、給電部１０３及び給電部５０１の組み合わせが、本発明の、第１放射源及び第２放射源に給電する位相差を切り替える給電部の一例にあたる。
【００８３】
反射板５０３は、線状ループアンテナ５０２が配置された面から距離ｈが０．４２波長（２５ｍｍ）だけ−Ｚ側に離れた位置に配置された導体板であり、その寸法Ｌｒ１×Ｌｒ２は、１波長×２波長（６０ｍｍ×１２０ｍｍ）である。回転軸５０４は、円柱状の導体で形成され、反射板５０３に接続される。モータ５０５は、回転軸５０４に接続され、反射板５０３は接続された回転軸５０４を中心にモータ５０５の回転によって回転動作を行う（このときの回転角をα２とする）。
【００８４】
また、反射板５０３及び反射板１０５ｂは、それぞれのモータ５０５及びモータ１０７の回転により独立して回転動作を行う。
【００８５】
なお、回転軸５０４が、本発明の第２回転軸の一例にあたる。また、モータ５０５が、モータ１０７とともに、本発明の移動制御部の一例にあたる。
【００８６】
図１１は、本実施の形態２のアンテナ装置の指向性を示す図である。図１１（ａ）は、垂直（ＸＺ）面の指向性を、図１１（ｂ）は、仰角θが６５度における円錐面の指向性を示している。
【００８７】
図１１（ａ）及び（ｂ）において、実線で示す指向性６０１ａ及び６０２ａは、給電部１０３から線状ループアンテナ５０２に給電し、かつ反射板５０３の回転角α２を−１４度、反射板１０５ｂの回転角α１を０度としたときの水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示している。このとき、利得が１０．７ｄＢｉ、仰角θが６５度の＋Ｘ方向へチルトした主ビームが得られていることが確認できる。
【００８８】
また、破線で示す指向性６０１ｂ及び６０２ｂは、給電部５０１から線状ループアンテナ５０２に給電し、かつ反射板５０３の回転角α２を０度、反射板１０５ｂの回転角α１を−１４度としたときの水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示している。このとき、仰角θが６５度の−Ｘ方向へチルトした主ビームが得られていることが確認できる。
【００８９】
なお、反射板１０５ｂ及び反射板５０３は、線状ループアンテナ５０２と平行になるときの距離が１／４波長以上の距離となるように配置することが望ましい。
【００９０】
以上のように、本実施の形態２のアンテナ装置を用いることにより、実施の形態１に示す線状ループアンテナに給電部を２つ設け、切替励振するとともに、反射板を２つに分割し、独立して回転動作させることで、２方向に主ビームを形成し、かつそれぞれの方向において広範囲にわたってビーム方向を走査することのできる小型で平面構成のアンテナ装置を実現することができる。
【００９１】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を図１２及び図１３を用いて説明する。
【００９２】
図１２（ａ）は、本実施の形態３のアンテナ装置の構成を示す上視図、すなわち、＋Ｚ側から見た図であり、図１２（ｂ）は、本実施の形態３のアンテナ装置の構成を示す側面図、すなわち、−Ｙ側から見た図である。
【００９３】
図１２において、基板１００１は、比誘電率εｒが例えば２．６で、厚さが０．０２７波長（１．６ｍｍ）、寸法Ｌ６×Ｌ７が０．５波長×０．６波長（３０ｍｍ×３６ｍｍ）の誘電体である。導体層１００２は、基板１００１の＋Ｚ面側に接着された銅箔である。
【００９４】
スロット素子１００３ａ〜１００３ｄは、導体層１００２を削剥して形成された長さＬ８が０．３波長（１７．７ｍｍ）の空隙であり、図１２（ａ）のように正方形形状に配置される。接続導体１００４ａ〜１００４ｄは、スロット素子１００３ａ〜１００３ｄのほぼ中央にそれぞれのスロット素子１００３ａ〜１００３ｄを分断するように形成され、スロット素子で形成される正方形形状の内側の導体層と外側の導体層を接続している。このように、接続導体１００４ａ〜１００４ｄによりスロット素子１００３ａ〜１００３ｄを分断することで、スロット素子のインピーダンスを安定させ、かつインピーダンス整合が容易に取れるようになる。
【００９５】
スロット迂回素子１００５ａ及び１００５ｂは、導体層１００２を削剥して形成された空隙であり、折返し部までの長さＬ９が０．１３波長（７．５ｍｍ）である。スロット迂回素子１００５ａ及び１００５ｂは、スロット素子１００３ａとスロット素子１００３ｃ、スロット素子１００３ｂとスロット素子１００３ｄにそれぞれ正方形形状の外側に突出するように接続される。なお、スロット素子１００３ａとスロット素子１００３ｂ、スロット素子１００３ｃとスロット素子１００３ｄは、それぞれ接続されている。このように構成することで、スロットループアンテナ１００６が構成される。
【００９６】
なお、正方形形状に配置されるスロット素子１００３ａ〜１００３ｄの組み合わせが、本発明のループ素子の一例にあたる。また、スロット迂回素子１００５ａ及び１００５ｂが、本発明の一対の迂回素子の一例にあたる。
【００９７】
マイクロストリップライン１００７は、基板１００１の−Ｚ面側にスロット素子１００３ａとスロット素子１００３ｂの接続部を通過するようにＸ方向に沿って銅箔パターンにより形成され、例えば、特性インピーダンスが５０Ωとなるように幅Ｗが０．０７７波長（４．６ｍｍ）に設定される。
【００９８】
このようにマイクロストリップライン１００７を配置することで、マイクロストリップライン１００７とスロットループアンテナ１００６は電磁界的に結合され、マイクロストリップライン１００７と導体層１００２の間で給電する給電部１００８からの信号は、マイクロストリップライン１００７を介してスロットループアンテナ１００６へ供給される。このとき、スロットループアンテナ１００６とマイクロストリップライン１００７の結合部からマイクロストリップライン１００７の開放端までの長さＬ１０を適切な長さ（ここでは、０．０２５波長（１．５ｍｍ））に設定することで、インピーダンス整合が可能となる。
【００９９】
アンテナ素子が線状アンテナ素子の場合は平衡給電が必要であるのに対して、このようにアンテナ素子をスロット素子で構成することで、一般に無線回路で用いられるマイクロストリップラインからの給電が可能となり、生産性の向上を図ることができる。
【０１００】
スロットループアンテナ１００６は、実施の形態１で示した線状ループアンテナ１０４をスロット素子に置き換えたものと考えることができるため、その動作は電界と磁界を置き換えて説明することができ、実施の形態１に示す線状素子と同様に、＋Ｚ方向から＋Ｘ側へ傾斜（チルト）した方向に主ビームを形成する放射指向性を有することになる。また、実施の形態１に示す線状ループアンテナ１０４の主偏波成分は水平（Ｅφ）成分であるのに対して、スロットループアンテナ１００６の主偏波成分は垂直（Ｅθ）成分となる。
【０１０１】
図１３は、本実施の形態３のアンテナ装置の垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図である。図１３において、指向性１１０１は、反射板１０５ｂの回転角α４が＋１８．４度のときの垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、利得が１０．３ｄＢｉ、チルト角θが２５度である。また、指向性１１０２及び１１０３は、反射板１０５ｂの回転角α４が０度及び−１４度のときの垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性をそれぞれ示している。このときの利得はそれぞれ１０．８ｄＢｉ、１０．７ｄＢｉであり、チルト角θはそれぞれ４０度、５０度である。
【０１０２】
このように、スロット構成においても反射板１０５ｂを約３２度回転させることで、２５度の範囲にわたって主ビーム方向を走査することができる。
【０１０３】
以上のように、本実施の形態３によれば、誘電体基板１００１の表面に正方形形状に形成されたスロット素子１００３ａ〜１００３ｄと、その正方形の対向する一組の頂点にＵ字型のスロット迂回素子１００５ａ、１００５ｂとを設けたスロットループアンテナ１００６において、所定の間隔を隔てて配置された反射板１０５ｂを回転動作させることで、主ビーム方向を広範囲にわたって走査することのできるＦ／Ｂ比の良好な小型で平面構成のアンテナ装置を実現することができる。また、誘電体基板１００１の裏面に形成されたマイクロストリップライン１００７により、容易に給電が可能となり、無線回路と接続しやすく生産性が向上する。
【０１０４】
なお、スロット素子１００３ｃとスロット素子１００３ｄとの組み合わせが、本発明の第１放射源の一例にあたり、スロット素子１００３ａとスロット素子１００３ｂとの組み合わせが、本発明の第２放射源の一例にあたる。また、これらのスロット素子が形成されている導体層１００２が、本発明の、第１放射源及び第２放射源が存在する所定の平面の一例にあたる。
【０１０５】
なお、本実施の形態３では、接続導体をスロット素子内に銅箔パターンで形成するとして説明したが、接続導体をマイクロストリップラインと同一の誘電体基板１００１の裏面側に形成させ、スルーホールと接続導体を介して、スロット素子で形成される正方形形状の内側の導体層と外側の導体層を接続させても同様な効果が得られる。
【０１０６】
また、本実施の形態３では、スロットループアンテナ１００６を１つのマイクロストリップライン１００７から電磁界結合給電する構成としたが、スロットループアンテナ１００６の２つの頂点に２つのマイクロストリップラインがそれぞれ結合するように誘電体基板１００１の裏面に形成し、切替励振できる構成するとともに、実施の形態２で示した図１０のような反射板構造とすることで、２方向に主ビームを形成させて、かつそれぞれの方向において広範囲にわたってビーム方向を走査することができる。このとき、給電されない方のマイクロストリップラインは、スロットループアンテナの結合部から１／４波長の奇数倍の位置で短絡、あるいは１／２波長の整数倍の位置で開放となるように設計される。
【０１０７】
なお、本実施の形態３では、アンテナ素子として正方形形状のスロットループアンテナ１００６を用いたが、スロットループアンテナは半波長の直線状の２つの平行なスロット素子に位相差給電したものと同等と考えることができることから、２つの平行なスロット素子に位相差給電するアンテナ構成であっても同様な効果が得られる。
【０１０８】
図１４は、スロットループアンテナ１００６の代わりに２つの半端長の長さのスロット素子を用いた場合のアンテナ装置の斜視図を示している。
【０１０９】
スロットアンテナ板１０１０は、誘電体基板上に接着されている銅箔層の一部が削剥されて、２つの半波長の長さのスロット素子が平行に形成されている。
【０１１０】
このスロットアンテナ板１０１０を、図１４に示すように、２つのスロット素子がＸ方向に並ぶ向きで反射板１０５ａ及び１０５ｂに対向するように配置し、各スロット素子に位相差を持たせて給電することにより、＋Ｚ方向から＋Ｘ側へ傾斜（チルト）した方向に主ビームを形成させることができる。そして、図２に示した場合と同様に、反射板１０５ｂを回転させることにより、主ビームの方向を走査させることができる。
【０１１１】
なお、図１４に示すアンテナ装置においては、スロットアンテナ板１０１０に形成されている２つのスロット素子が、それぞれ、本発明の第１放射源及び第２放射源の一例にあたる。また、スロットアンテナ板１０１０が、本発明の、第１放射源及び第２放射源が存在する所定の平面の一例にあたる。
【０１１２】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置を図１５〜図１７を用いて説明する。
【０１１３】
図１５（ａ）は、本実施の形態４のアンテナ装置の構成を示す上視図、すなわち、＋Ｚ側から見た図であり、図１５（ｂ）は、本実施の形態４のアンテナ装置の構成を示す側面図、すなわち、−Ｙ側から見た図である。図１６は、本実施の形態４のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【０１１４】
図１５において、線状素子８０１ａ〜８０１ｄ、８０２ａ〜８０２ｄ、８０３ａ〜８０３ｄは、素子長Ｌ３が０．１８波長（１０．５ｍｍ）の導体であり、図１５に示すようにそれぞれ正方形形状に配置される。線状連結素子８０４ａ〜８０４ｄは、長さＬ４が０．３５波長（２１．２ｍｍ）の導体であり、線状素子８０１ｂと線状素子８０２ａ、線状素子８０１ｄと線状素子８０２ｃ、線状素子８０２ｂと線状素子８０３ａ、線状素子８０２ｄと線状素子８０３ｃをそれぞれ連結している。
【０１１５】
線状迂回素子８０５ａ及び８０５ｂは、長さＬ５が０．１７波長（１０．２ｍｍ）で折り返されたＵ字型の導体であり、それぞれ線状素子８０１ａと線状素子８０１ｃ、線状素子８０３ｂと線状素子８０３ｄに正方形形状の外側に突出するように接続される。給電部８０６は、線状素子８０２ａと線状素子８０２ｂの間に設けられ、線状素子に給電を行う。
【０１１６】
このように構成することで、線状ループアンテナを多段に接続した多段接続線状ループアンテナ８０７が構成される。
【０１１７】
なお、線状素子８０１ａ〜８０１ｄ、８０２ａ〜８０２ｄ、８０３ａ〜８０３ｄのそれぞれで形成される正方形形状の部分が、本発明のループ部位の一例にあたる。また、各正方形形状の対角に接続される線状連結素子８０４ａ〜８０４ｄまたは線状迂回素子８０５ａ、８０５ｂが、各ループ部位に対応する本発明の一対の迂回部位の一例にあたる。そして、１つのループ部位とそれに対応する一対の迂回部位の組み合わせが、本発明の構成部の一例にあたる。また、線状迂回素子８０５ａと８０５ｂを結ぶ軸が、本発明の所定の対称軸の一例にあたる。
【０１１８】
反射板８０８ａ及び８０８ｂは、多段接続線状ループアンテナ８０７が配置された面から距離ｈが０．４２波長（２５ｍｍ）だけ−Ｚ側に離れた位置に配置された導体板であり、その寸法Ｌｒ３×Ｌｒ４は、１．２５波長×３波長（７５ｍｍ×１８０ｍｍ）である。そして、回転軸８０９は、円柱状の導体で形成され、反射板８０８ｂと接続される。
【０１１９】
次に、上記のように構成された本実施の形態４のアンテナ装置の動作について説明する。
【０１２０】
多段接続線状ループアンテナ８０７は、給電部８０６から給電することで、線状素子８０１ａと線状素子８０１ｂ、線状素子８０２ａと線状素子８０２ｂ、線状素子８０３ａと線状素子８０３ｂのそれぞれの接続部において電流振幅がピーク値をとるとともに、同位相（電流位相φ１）となる。また、線状素子８０１ｃと８０１ｄ、線状素子８０２ｃと線状素子８０２ｄ、線状素子８０３ｃと線状素子８０３ｄのそれぞれの接続部においても電流振幅がピーク値をとり、同位相（電流位相φ２）となる。
【０１２１】
このとき、電流位相φ１と電流位相φ２は、線状迂回素子８０５ａ及び８０５ｂが挿入されていることにより、差が生じる。これにより、多段接続線状ループアンテナ８０７は、実施の形態１で述べた線状ループアンテナ１０４の動作と同様に、＋Ｚ方向から＋Ｘ側へチルトした方向に主ビームを形成する放射指向性を有し、反射板８０８ｂを回転することにより主ビーム方向が変化することになる。さらに、多段接続構成としたことによって、利得の向上を図ることができる。
【０１２２】
図１７は、本実施の形態４のアンテナ装置の垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図である。図１７において、指向性９０１は、反射板８０８ｂの回転角α３が＋１４．９度のときの水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示しており、利得が１３．５ｄＢｉ、チルト角θが３０度である。また、指向性９０２及び９０３は、反射板８０８ｂの回転角α３が０度及び−１１．３度のときの水平偏波（Ｅφ）成分の指向性をそれぞれ示している。このときの利得はそれぞれ１３．６ｄＢｉ、１３．５ｄＢｉであり、チルト角θはそれぞれ４５度、６０度である。
【０１２３】
このように、線状ループアンテナを多段にした構成においても反射板８０８ｂを約２６度回転させることで、３０度の範囲にわたって主ビーム方向を走査することができる。また、線状ループアンテナを多段に接続することにより、実施の形態１で述べた構成に比べて、利得を約３ｄＢ向上させることができる。
【０１２４】
以上のように、本実施の形態４によれば、線状連結素子により連結された正方形形状に配置された複数の線状素子とＵ字型の線状迂回素子を設けた多段接続線状ループアンテナにおいて、所定の間隔を隔てて配置された反射板を回転動作させることで、主ビーム方向を広範囲にわたって走査することのできるＦ／Ｂ比が良好で高利得な小型で平面構成のアンテナ装置を実現することができる。
【０１２５】
なお、本実施の形態４に係るアンテナ装置の、線状素子８０１ｃ、８０１ｄ、８０２ｃ、８０２ｄ、８０３ｃ、８０３ｄと線状連結素子８０４ｂ、８０４ｄの組み合わせが、本発明の第１放射源の一例にあたる。また、線状素子８０１ａ、８０１ｂ、８０２ａ、８０２ｂ、８０３ａ、８０３ｂと線状連結素子８０４ａ、８０４ｃの組み合わせが、本発明の第２放射源の一例にあたる。そして、これらの線状連結素子及び線状連結素子によって形成される平面が、本発明の、第１放射源及び第２放射源が存在する所定の平面の一例にあたる。
【０１２６】
なお、本実施の形態４では、中央の素子から給電する構成として説明したが、中央以外の素子から給電する構成としても同様な効果を得ることができる。
【０１２７】
また、本実施の形態４では、線状ループアンテナを３素子連結した構成について説明したが、連結素子数が２素子以上であれば同様な効果を得ることができる。
【０１２８】
また、本実施の形態４では、１つの給電部のみを配置した構成としたが、実施の形態２で述べたように、給電部を対称軸を挟んで対向する頂点に２つ設け、切替励振するとともに、反射板を２つに分割し、それぞれ独立した回転動作を行う構造とすることにより、２方向に高利得な主ビームを形成させることができ、かつそれぞれの方向において広範囲にわたってビーム方向を走査させることができる。
【０１２９】
また、本実施の形態４のアンテナ装置は、線状素子により多段接続線状ループアンテナ８０７を形成させる構成としたが、複数のスロット素子を接続して、同様の多段接続形状のスロットループアンテナとしても、同様の効果が得られる。
【０１３０】
すなわち、実施の形態３で示した図１２の誘電体基板１００１上の銅箔を、図１５（ａ）の多段接続線状ループアンテナ８０７と同様の形状となるように削剥して、多段接続形状のスロット素子を形成させればよい。
【０１３１】
このような、スロットループアンテナをスロット迂回素子部で２つ以上多段に接続した構成とし、少なくとも１つのスロットループアンテナにスロット素子の内側の導体層と外側の導体層を接続する接続導体を配置することで、高利得な小型で平面構成のアンテナ装置を実現することができる。
【０１３２】
（実施の形態５）
次に、本発明のアンテナ装置を適用した、本発明の実施の形態５の車載近距離レーダについて説明する。
【０１３３】
図１８は、図９に示した実施の形態２の線状ループアンテナ５０２の、本実施の形態５の車輌近距離レーダへの適用例を示す図である。図１８（ａ）は、線状ループアンテナ５０２がバンパーに搭載された車輌の概略斜視図であり、図１８（ｂ）は、車輌のバンパーに搭載された線状ループアンテナ５０２の指向性のイメージを示す車輌の概略平面図である。また、図１８（ｃ）は、車輌のサイドミラーに搭載された線状ループアンテナ５０２の指向性のイメージを示す車輌の概略平面図である。
【０１３４】
なお、本実施の形態５の車輌近距離レーダが、本発明の監視装置の一例にあたる。
【０１３５】
図１８（ａ）に示すように、本実施の形態５の車輌近距離レーダが備える線状ループアンテナ５０２は、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂがそれぞれ鉛直方向に向くように、路面と垂直に車輌７０１のバンパー内に設置される。すなわち、線状ループアンテナ５０２の所定の対称軸の向きが鉛直方向となる向きに、線状ループアンテナ５０２が取り付けられる。
【０１３６】
図１８（ｂ）において、指向性７０２ａ及び７０２ｂは、給電部１０３から給電した場合の指向性を示している。指向性７０３ａ及び７０３ｂは、給電部５０１から給電した場合の指向性を示している。このように、車輌前面の水平面において主ビーム方向を走査させることが可能となり、広範囲に障害物を検知することができる。
【０１３７】
また、図１８（ｃ）に示すように、車輌のサイドミラーに搭載した場合においても同様に、車輌の横方向の水平面においてビーム方向を走査させることができるため、横方向の障害物を広範囲にわたって検知することが可能となる。
【０１３８】
以上のように、線状ループアンテナ５０２を車輌のバンパー及びドアミラーに実装することで、水平方向において主ビーム方向を走査させることができるため、複数のセンサを車輌の周囲に設置する必要がなく、レーダシステム構成を簡略化することが可能となる。
【０１３９】
また、車載近距離レーダは、駐車・発車時に死角補助や後退発車支援として利用されるなど低速走行の車輌に利用が限られるため、ビーム方向を高速に走査する必要が無く、反射板を駆動して主ビーム方向を走査する実施の形態２のアンテナ装置でも十分に適用することができる。
【０１４０】
なお、ここでは線状ループアンテナ５０２の設置位置を車輌のバンパー及びドアミラーに限って説明したが、車輌の周囲及び内部に設置した場合でも同様な効果を得ることができる。
【０１４１】
また、本実施の形態５では、実施の形態２の線状ループアンテナ５０２を備える構成で説明したが、その他の実施の形態で説明したアンテナ装置を備える構成としても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【０１４２】
以上に説明したように、本発明により、反射板を部分的に駆動させる簡易な構成で主ビーム方向を広範囲にわたって走査することのできるＦ／Ｂ比の良好な小型で平面構成のアンテナ装置を実現することができる。また、位相差給電される２つの放射源から所定の間隔を隔てて配置される反射板を放射方向において傾斜させることにより、ビーム方向を連続的に制御することのできる小型な平面構造で生産性に優れたアンテナ装置を実現することができる。
【０１４３】
なお、本発明の第１放射源及び第２放射源とは、電波を送受信する部分や素子のことであり、以上にも説明したように、図１の線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄとの組み合わせや、線状素子１０１ａと線状素子１０１ｂとの組み合わせや、図６に示す２本の半波長ダイポールアンテナ１１０のそれぞれの半波長ダイポールアンテナなどのことを言う。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明に係るアンテナ装置は、小型で連続的にビーム方向を走査できる効果を有し、車載レーダや近距離無線通信に用いられる、複数のビーム方向を切り替えられるアンテナ装置、そのアンテナ装置を利用する監視装置及び車輌等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す上視図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す側面図
【図２】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の、回転角α１が０度のときの垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の、回転角α１が０度のときの円錐面の指向性を示す図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の、回転角α１が＋１８．４度のときの垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の、回転角α１が＋１８．４度のときの円錐面の指向性を示す図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の、回転角α１が−１４度のときの垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の、回転角α１が−１４度のときの円錐面の指向性を示す図
【図６】本発明の実施の形態１に係る、２素子の半端長ダイポールアンテナを用いた場合のアンテナ装置の斜視図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態１に係る、反射板全体を回転動作させる場合のアンテナ装置の構成例の斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係る、反射板全体を回転動作させる場合のアンテナ装置の他の構成例の斜視図
【図８】本発明の実施の形態１に係る、反射板を平行移動させる構成のアンテナ装置の構成例の斜視図
【図９】（ａ）本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す上視図、（ｂ）本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す側面図
【図１０】本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図
【図１１】（ａ）本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の、仰角θが６５度における円錐面の指向性を示す図
【図１２】（ａ）本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す上視図、（ｂ）本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す側面図
【図１３】本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図
【図１４】本発明の実施の形態３に係る、２つの半端長のスロット素子を用いた場合のアンテナ装置の斜視図
【図１５】（ａ）本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す上視図、（ｂ）本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す側面図
【図１６】本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図
【図１７】本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図
【図１８】（ａ）本発明のアンテナ装置を利用した、本発明の実施の形態５に係る車載近距離レーダが搭載された車輌の概略斜視図、（ｂ）本発明のアンテナ装置を利用した、本発明の実施の形態５に係る車載近距離レーダの、線状ループアンテナがバンパーに搭載された場合の指向性のイメージを示す車輌の概略平面図、（ｃ）本発明のアンテナ装置を利用した、本発明の実施の形態５に係る車載近距離レーダの、線状ループアンテナがサイドミラーに搭載された場合の指向性のイメージを示す車輌の概略平面図
【図１９】従来のビーム方向制御アンテナの構成を示すブロック図
【図２０】（ａ）従来のマルチビームアンテナの構成を示す平面図、（ｂ）従来のマルチビームアンテナの構成を示す側面図、（ｃ）従来のマルチビームアンテナの構成を示す裏から見た平面図
【符号の説明】
【０１４６】
１０１ａ〜１０１ｄ、８０１ａ〜８０１ｄ、８０２ａ〜８０２ｄ、８０３ａ〜８０３ｄ 線状素子
１０２ａ、１０２ｂ、８０５ａ、８０５ｂ 線状迂回素子
１０３、５０１、８０６、１００８ 給電部
１０４、５０２ 線状ループアンテナ
１０５ａ、１０５ｂ、１２０、１２２、１２４、５０３、８０８ａ、８０８ｂ 反射板
１０６、１２１、１２３、５０４、８０９ 回転軸
１０７、５０５、１２５ モータ
１１０ 半波長ダイポールアンテナ
１２６ 歯車機構
２０１、２０２、３０１、３０２、４０１、４０２、６０１ａ、６０１ｂ、６０２ａ、６０２ｂ、７０２ａ、７０２ｂ、７０３ａ、７０３ｂ、９０１、９０２、９０３、１１０１、１１０２、１１０３ 指向性
７０１ 車輌
８０４ａ〜８０４ｄ 線状連結素子
８０７ 多段接続線状ループアンテナ
１００１ 基板
１００２ 導体層
１００３ａ〜１００３ｄ スロット素子
１００４ａ〜１００４ｄ 接続導体
１００５ａ、１００５ｂ スロット迂回素子
１００６ スロットループアンテナ
１００７ マイクロストリップライン
１０１０ スロットアンテナ板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のビーム方向を切り替えられるアンテナ装置、そのアンテナ装置を利用する監視装置及び車輌に関する。例えば、車載レーダや近距離無線通信に用いられる複数のビーム方向を切り替えられるアンテナ装置、そのアンテナ装置を利用する監視装置及び車輌に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輌の周囲を監視する車載用レーダシステムにおいて、車輌の全方位の障害物を検知するためには、複数のセンサを車輌の周囲に設置する必要があり、システムの構成が複雑になるという問題がある。一方、近距離無線通信においては、高速無線伝送を実現するためには、マルチパスフェージングやシャドーイングによる伝送品質の劣化対策が必要になってくる。このような問題を改善するために、これまでビーム方向を制御できるアンテナの検討が数多くなされている。
【０００３】
これまで、この種のアンテナとして、一次放射器、反射板と誘電体レンズからなるビーム方向制御アンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１９は、特許文献１で提案されているビーム方向制御アンテナの構成を示すブロック図である。
【０００５】
このビーム方向制御アンテナは、送受信機８１から一次放射器８２を利用して放射された電波を、駆動可能な反射板８３Ａにより反射させて誘電体レンズ８４を介して放射させるものである。モータ８５を用いて反射板８３Ａを機械的に駆動させることで、ビーム方向を連続的に制御することができる。
【０００６】
また、複数のビーム方向を制御する他のアンテナとして、２つのスロットアンテナ素子と反射板からなるマルチビームアンテナが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
図２０は、特許文献１で提案されているマルチビームアンテナの構成を示すものであり、図２０（ａ）は平面図を、図２０（ｂ）は側面図を、図２０（ｃ）は裏から見た平面図をそれぞれ示している。
【０００８】
このマルチビームアンテナ９２は、それぞれ０．５波長の長さの位相差給電される２つのスロットアンテナ素子９３Ａ、９３Ｂと、スロットアンテナ素子面から所望の距離ｈ２０（０．４２波長）を隔てて配置された反射板９４の間に、それぞれ０．２７波長の長さの線状無給電素子９５Ａ〜９５Ｄを配置している。
【０００９】
切替素子９６Ａ及び９６Ｂに逆バイアスを印加した場合には、線状無給電素子９５Ａ〜９５Ｄは電気的に接続されないため、これらの長さは動作周波数の半波長よりも十分に短くなり、アンテナ特性に影響を及ぼすことはない。
【００１０】
一方、切替素子９６Ａ及び９６Ｂに順バイアスを印加すると、線状無給電素子９５Ａと９５Ｂ、線状無給電素子９５Ｃと９５Ｄは、それぞれ接続された状態となるため、約０．５４波長の反射素子として動作する。これは、反射板の位置を擬似的にスロット素子に近接させた状態と同じになる。
【００１１】
このように線状無給電素子９５Ａ〜９５Ｄの長さを電気的に変化させることで、擬似的に反射板までの間隔を切り替えることができ、ビーム方向を段階的に切り替えることができる。
【特許文献１】特開平１０−１４５１２９号公報
【特許文献２】特開２００６−８６５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載されているビーム方向制御アンテナでは、電波を送受信する構成部分以外に、反射板８３Ａや誘電体レンズ８４を必要とし、さらにこれらを所定の間隔で配置する必要があるため、アンテナ装置が大型になるという問題がある。また、広角にビームを制御する場合にはメインローブ以外のローブのレベルが高くなるという問題がある。
【００１３】
図１９に示す一次放射器８２とは、円錐ホーンアンテナやマイクロストリップ基板上に形成された平面アンテナなどの小型のアンテナであり、一次放射器８２と送受信機８１で電波を送受信する構成部分を構成している。特許文献１に記載のこのビーム方向制御アンテナでは、上述したように、これらの構成部分以外に反射板８３Ａや誘電体レンズ８４が必要となる。
【００１４】
また、特許文献２に記載されているマルチビームアンテナは、アンテナ面（基板９１面）に対して垂直となる面においてビーム方向を２段階に切り替えることはできるが、連続的に走査することができないという問題がある。
【００１５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するもので、小型で、連続的にビーム方向を走査できるアンテナ装置、そのアンテナ装置を利用する監視装置及び車輌を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決するために、第１の本発明は、
所定の平面内に存在する、位相差を持たせて給電される第１放射源及び第２放射源と、
前記所定の平面に対向して配置された平面状の反射部と、
前記反射部の全部もしくは一部、または、前記第１放射源及び前記第２放射源を移動させて、前記第１放射源及び前記第２放射源と、前記反射部との間隔の全部または一部を変化させる移動制御部と、を備えたアンテナ装置である。
【００１７】
また、第２の本発明は、
前記反射部は、１枚の反射板で構成されており、
前記移動制御部は、前記所定の平面に垂直な方向に、前記反射板を移動させる、第１の本発明のアンテナ装置である。
【００１８】
また、第３の本発明は、
前記反射部は、１枚の反射板で構成されており、
前記移動制御部は、前記反射板の面に沿って設けられた回転軸を回転させることにより、前記反射板を移動させる、第１の本発明のアンテナ装置である。
【００１９】
また、第４の本発明は、
前記反射部は、前記第１放射源に対向する第１反射部と、前記第２放射源に対向する第２反射部とを有し、
前記第１反射部は、第１反射板で構成され、
前記第２反射部は、第２反射板で構成され、
前記移動制御部は、前記第１反射板の面に沿って設けられた第１回転軸を回転させることにより、前記第１反射板を移動させる、第１の本発明のアンテナ装置である。
【００２０】
また、第５の本発明は、
前記移動制御部は、前記第２反射板の面に沿って設けられた第２回転軸を回転させることにより、前記第２反射板を移動させる、第４の本発明のアンテナ装置である。
【００２１】
また、第６の本発明は、
前記第１放射源及び前記第２放射源のそれぞれに給電し、前記第１放射源及び前記第２放射源に給電する位相差を切り替える給電部を備えた、第１の本発明のアンテナ装置である。
【００２２】
また、第７の本発明は、
前記第１放射源及び前記第２放射源は、誘電体基板上の導体で形成された１つのアンテナ素子上の異なる部分であり、
前記アンテナ素子は、所定の対称軸を基準に左右対称形状でループ状に配置されたループ素子と、前記対称軸上で前記ループ素子上に設けられた一対の迂回素子とを有している、第１の本発明のアンテナ装置である。
【００２３】
また、第８の本発明は、
前記アンテナ素子は、前記誘電体基板の表面に形成された導体層の一部を削剥することにより形成されたスロットにより、前記ループ素子及び前記一対の迂回素子が形成されている、第７の本発明のアンテナ装置である。
【００２４】
また、第９の本発明は、
前記アンテナ素子は、複数の構成部からなっており、
それぞれの前記構成部は、前記所定の対称軸を基準に左右対称形状でループ状に配置されたループ部位と、前記対称軸上で前記ループ部位上に前記ループ部位の外側に向けて設けられた一対の迂回部位とを有しており、
前記各構成部は、それぞれの前記迂回部位同士が連結されて前記対称軸上に構成されている、第７または第８の本発明のアンテナ装置である。
【００２５】
また、第１０の本発明は、
電波を送出して、その電波が反射した電波を受信することにより物体や人体の対象物を検出する、第１の本発明のアンテナ装置を備えた監視装置であって、
前記アンテナ装置の移動制御部によって、第１放射源及び第２放射源と、反射部との間隔の全部または一部を変化させて、前記対象物を検出する方向を連続的に切り替える監視装置である。
【００２６】
また、第１１の本発明は、
第１０の本発明の監視装置を搭載した車輌である。
【００２７】
また、第１２の本発明は、
前記監視装置の前記アンテナ装置は、第７の本発明のアンテナ装置であり、アンテナ素子の所定の対称軸の向きが鉛直方向となる向きに取り付けられている、第１１の本発明の車輌である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明により、小型で、連続的にビーム方向を走査できるアンテナ装置、そのアンテナ装置を利用する監視装置及び車輌を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一の構成または機能を有する構成要素及び相当部分には、同一の符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明の都合上、各図に示すような座標軸を定義している。
【００３０】
また、以下の各実施の形態においては、動作周波数を５ＧＨｚとして説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を図１〜図８を用いて説明する。
【００３２】
図１（ａ）は、本実施の形態１のアンテナ装置の構成を示す上視図、すなわち、＋Ｚ側から見た図であり、図１（ｂ）は、本実施の形態１のアンテナ装置の構成を示す側面図、すなわち、−Ｙ側から見た図である。図２は、本実施の形態１のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【００３３】
図１（ａ）に示すように、線状素子１０１ａ〜１０１ｄは、素子長Ｌ１の長さを有する導体であり、正方形形状に配置される。線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂは、長さＬ２で折り返されたＵ字型の導体であり、それぞれ線状素子１０１ａと線状素子１０１ｃ、線状素子１０１ｂと線状素子１０１ｄに接続される。線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂは、他方の線状迂回素子及び線状素子との結合を避けるため正方形形状の外側に突出するように配置される。給電部１０３は、線状素子１０１ａと線状素子１０１ｂの間に設けられ、線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄは接続される。
【００３４】
このように構成することで、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂが配置される対角を結ぶ軸に対して左右対称形状の線状ループアンテナ１０４が構成される。なお、ここでは正方形形状として構成したが、ひし形形状や円形形状として構成してもよい。また、線状ループアンテナを誘電体基板上の銅箔により形成してもよい。
【００３５】
なお、正方形形状に配置される線状素子１０１ａ〜１０１ｄの組み合わせが、本発明のループ素子の一例にあたる。また、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂが、本発明の一対の迂回素子の一例にあたる。また、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂが配置される対角を結ぶ軸が、本発明の所定の対称軸の一例にあたる。
【００３６】
図１（ｂ）及び図２に示すように、反射板１０５ａ及び１０５ｂは、線状ループアンテナ１０４が配置された面から距離ｈだけ−Ｚ側に離れた位置に配置された、寸法Ｌｒ１×Ｌｒ２の導体板である。回転軸１０６は、円柱状の導体で形成され、反射板１０５ｂと接続される。そして、モータ１０７は、回転軸１０６に接続される。
【００３７】
なお、線状ループアンテナ１０４が配置されている面が、本発明の、第１放射源及び第２放射源が存在する所定の平面の一例にあたる。また、反射板１０５ａ及び１０５ｂが、それぞれ本発明の、第２反射部及び第１反射部の一例にあたる。また、モータ１０７が、本発明の移動制御部の一例にあたる。
【００３８】
このように構成することで、モータ１０７の回転によって反射板１０５ｂのみが回転軸１０６を中心に回転動作することになる（このときの回転角をα１とする）。このとき、反射板１０５ａは、モータ１０７により回転しないように固定されている。
【００３９】
なお、反射板１０５ａを固定して反射板１０５ｂのみを回転させる動作が、本発明の、反射部の一部を移動させる動作の一例にあたる。また、反射板１０５ｂのみを回転させることにより、線状ループアンテナ１０４と反射板１０５ａとの間隔は変化させずに、線状ループアンテナ１０４と反射板１０５ｂとの間隔のみを変化させる動作が、本発明の、第１放射源及び第２放射源と反射部との間隔の一部を変化させる動作の一例にあたる。
【００４０】
次に、上記のように構成された本実施の形態１のアンテナ装置の動作について説明する。このときの構成パラメータは、Ｌ１を０．２６波長（１５．６ｍｍ）、Ｌ２を０．１６波長（９．５ｍｍ）、Ｌｒ１を１波長（６０ｍｍ）、Ｌｒ２を２波長（１２０ｍｍ）、ｈを０．４２波長（２５ｍｍ）とする。
【００４１】
線状ループアンテナ１０４は、線状ループアンテナ１０４の２つの頂点、すなわち、線状素子１０１ａ及び線状素子１０１ｂの接続部（給電部１０３）と、線状素子１０１ｃ及び線状素子１０１ｄの接続部とにおいて電流振幅がピーク値をとり、それらのピーク点間において電流位相差が生じて励振される。
【００４２】
ここで、線状素子１０１ａ及び１０１ｂを一組のアンテナ素子として見なした場合、素子中央で電流振幅のピーク点が存在するため、Ｙ方向偏波の半波長ダイポールに近い動作になると考えられる。同様に、線状素子１０１ｃ及び１０１ｄもＹ方向偏波の半波長ダイポールに近い動作になると考えられる。これにより、線状ループアンテナ１０４は、Ｘ方向に２素子配列した半波長ダイポールアレーに位相差を持たせて給電した場合とほぼ同様の動作と見なすことができる。
【００４３】
このように、線状ループアンテナ１０４は、１つの給電点（給電部１０３）で電流位相差を有する２つの電流ピークを形成することができ、２つのダイポールアンテナを位相差給電するのに比べて給電回路を簡素化することができる。
【００４４】
なお、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂの折返し部でも電流振幅がピーク点をとることになるが、折り返されているため電流位相が反転し、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂからはほとんど放射されず、アンテナ特性への影響は小さいと考えられる。
【００４５】
なお、線状ループアンテナ１０４における、線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄとの組み合わせ、及び線状素子１０１ａと線状素子１０１ｂとの組み合わせが、本発明の、１つのアンテナ素子上の異なる部分の一例にあたる。そして、線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄとの組み合わせが、本発明の第１放射源の一例にあたり、線状素子１０１ａと線状素子１０１ｂとの組み合わせが、本発明の第２放射源の一例にあたる。
【００４６】
また、線状ループアンテナ１０４から１／４波長以上隔てて配置されている反射板１０５ａ及び１０５ｂの効果を写像の原理によりモデル化し、イメージ波源からの放射と線状ループアンテナ１０４の頂点からの放射を合成することにより、線状ループアンテナ１０４は＋Ｚ方向から＋Ｘ側へ傾斜（チルト）した方向に主ビームを形成する放射指向性を有することになる。このとき、反射板１０５ｂがモータ１０７により回転動作を行うので、反射板の位置が変化することになる。このため、イメージ波源の位置も変化することになり、主ビームが形成される方向が変化することなる。
【００４７】
図３は、本実施の形態１のアンテナ装置の指向性を示す図であって、反射板１０５ｂの回転角α１が０度のときの指向性を示している。図３（ａ）は、垂直（ＸＺ）面の指向性を、図３（ｂ）は仰角θが５０度における円錐面の指向性を示している。なお、本明細書において仰角とは、図１（ｂ）の座標軸に示すように、アンテナ素子平面（ＸＹ平面）に垂直なＺ軸となす角度θを指す。
【００４８】
図３において、指向性２０１及び２０２は、水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示しており、仰角θが５０度の＋Ｘ方向へチルトした主ビームが得られていることが確認できる。このとき、主ビームの指向性利得は１０．５ｄＢｉ、Ｆ／Ｂ比（主ビームとバックローブの比）は１１ｄＢである。
【００４９】
また、図４（ａ）及び（ｂ）は、反射板１０５ｂの回転角α１が＋１８．４度のときの指向性を示している。図４（ａ）は、垂直（ＸＺ）面の指向性を、図４（ｂ）は、仰角θが３０度における円錐面の指向性を示している。
【００５０】
図４において、指向性３０１及び３０２は、水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示しており、仰角θが３０度の＋Ｘ方向へチルトした主ビームが得られていることが確認できる。このとき、主ビームの指向性利得は１０．２ｄＢｉ、Ｆ／Ｂ比（主ビームとバックローブの比）は９ｄＢである。
【００５１】
また、図５（ａ）及び（ｂ）は、反射板１０５ｂの回転角α１が−１４度のときの指向性を示している。図５（ａ）は、垂直（ＸＺ）面の指向性を、図５（ｂ）は、仰角θが６５度における円錐面の指向性を示している。
【００５２】
図５において、指向性４０１及び４０２は、水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示しており、仰角θが６５度の＋Ｘ方向へチルトした主ビームが得られていることが確認できる。このとき、主ビームの指向性利得は１０．７ｄＢｉ、Ｆ／Ｂ比（主ビームとバックローブの比）は１２ｄＢである。
【００５３】
このように、反射板１０５ｂを約３２度回転させることで、３５度の広範囲にわたって主ビーム方向を走査することができる。
【００５４】
反射板１０５ｂは、線状ループアンテナ１０４と反射板１０５ｂが平行になるときの距離が１／４波長以上の距離となるように配置することが望ましい。線状ループアンテナ１０４と反射板１０５ｂの距離が１／４波長以下の場合には、主ビームの仰角θが非常に小さくなり、反射板間隔を変化させても主ビーム方向の変化幅は狭くなる。つまり、線状ループアンテナ１０４と反射板１０５ｂの間隔が１／４波長以上となる範囲で反射板１０５ｂを移動させることにより、主ビーム方向を広範囲にわたって走査させることができる。
【００５５】
また、反射板間隔が狭くなると、反射板とアンテナ素子が結合し特性が劣化してしまうことがあるので、その点からも、線状ループアンテナ１０４と反射板１０５ｂが平行になるときの距離が１／４波長以上の距離となるように配置しておくのが望ましい。
【００５６】
以上のように、本実施の形態１によれば、正方形形状に配置された線状素子と正方形の対向する一組の頂点にＵ字型の線状迂回素子を設けた線状ループアンテナにおいて、所定の間隔を隔てて配置された反射板を回転動作させることで、主ビーム方向を広範囲にわたって走査することのできるＦ／Ｂ比の良好な小型で平面構成のアンテナ装置を実現することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態１では、アンテナ素子として線状ループアンテナ１０４を用いたが、上記にも述べたとおり、線状ループアンテナは２素子の半端長ダイポールアンテナを位相差給電したものと同等と考えることができることから、２素子以上のアンテナを位相差給電するアンテナ構成であっても同様な効果が得られる。
【００５８】
図６は、線状ループアンテナ１０４の代わりに２素子の半端長ダイポールアンテナを用いた場合のアンテナ装置の斜視図を示している。
【００５９】
２素子の半端長ダイポールアンテナ１１０を図６のようにＸ方向に並ぶように配置し、各アンテナ素子に位相差を持たせて給電することにより、＋Ｚ方向から＋Ｘ側へ傾斜（チルト）した方向に主ビームを形成させることができる。そして、図２に示した場合と同様に、反射板１０５ｂを回転させることにより、主ビームの方向を走査させることができる。
【００６０】
なお、図６に示すアンテナ装置においては、２素子の半端長ダイポールアンテナ１１０が、それぞれ、本発明の第１放射源及び第２放射源の一例にあたる。また、２素子の半端長ダイポールアンテナ１１０で形成される平面が、本発明の、第１放射源及び第２放射源が存在する所定の平面の一例にあたる。
【００６１】
また、本実施の形態１では、２枚の反射板１０５ａ及び１０５ｂを設けて、放射方向側の反射板１０５ｂのみを回転動作させる構成としたが、反射板全体を回転動作させる構成としても同様な効果が得られる。
【００６２】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、反射板全体を回転動作させる場合のアンテナ装置の構成例の斜視図を示している。
【００６３】
図７（ａ）に示す反射板１２０は、図２の２枚の反射板１０５ａと１０５ｂを結合させた形状の１枚の反射板であり、その中央部分に回転軸１２１が設けられている。モータ１０７によって回転軸１２１を回転させることにより、反射板１２０が図７（ａ）に示すように回転する。
【００６４】
この場合、線状ループアンテナ１０４と反射板１２０との間隔は、放射方向側（＋Ｘ側）の間隔が小さくなると反対側（−Ｘ側）の間隔が大きくなり、放射方向側の間隔が大きくなると反対側の間隔が小さくなるように変化する。
【００６５】
図７（ｂ）に示す反射板１２２も、図２の２枚の反射板１０５ａと１０５ｂを結合させた形状の１枚の反射板である。ただし、回転軸１２３が、反射板１２２の一方の辺に沿って接続されている点が図７（ａ）の場合と異なる。モータ１０７によって回転軸１２３を回転させることにより、反射板１２２が図７（ｂ）に示すように回転する。
【００６６】
この場合、線状ループアンテナ１０４と反射板１２０との間隔は、線状ループアンテナ１０４の全体にわたって同時に変化するが、放射方向側（＋Ｘ側）の間隔の方が反対側（−Ｘ側）の間隔よりも大きく変化する。
【００６７】
図７（ａ）や図７（ｂ）の構成としたアンテナ装置の場合にも、図１及び図２に示した構成のアンテナ装置の場合と同様の効果が得られる。
【００６８】
なお、反射板１２０及び反射板１２２が、いずれも本発明の、１枚の反射板で構成された反射部の一例である。そして、回転軸１２１及び回転軸１２３が、いずれも本発明の、１枚の反射板の面に沿って設けられた回転軸の一例にあたる。
【００６９】
また、図２及び図７では、反射板を回転させることにより線状ループアンテナ１０４と反射板との間隔を変化させて主ビームの方向を走査させたが、それ以外の方法でも、反射板と線状ループアンテナ１０４との間隔を変化させれば、同様の効果が得られる。
【００７０】
図８は、反射板を平行移動させる構成のアンテナ装置の構成例の斜視図を示している。
【００７１】
反射板１２４は、図２の２枚の反射板１０５ａと１０５ｂを結合させた形状の１枚の反射板であり、線状ループアンテナ１０４平面に平行に配置されている。そして、モータ１２５と反射板１２４には、モータ１２５の回転動作を反射板１２４の平行移動動作に変換するための歯車機構１２６が設けられている。
【００７２】
モータ１２５が回転すると、歯車機構１２６により、反射板１２４は、上下方向（Ｚ軸方向）に平行移動し、線状ループアンテナ１０４との間隔が変化する。
【００７３】
このような構成で、線状ループアンテナ１０４と反射板との間隔を変化させても、図２や図７のような構成のアンテナ装置と同様の効果が得られる。
【００７４】
なお、アンテナ素子と反射板との間隔が１／４波長以下になると反射板の移動量に対する主ビーム方向の変化幅が狭くなるので、図８の場合には、反射板１２４の上下移動幅の中心位置における線状ループアンテナ１０４との間隔が１／４波長以上となるように配置するのが望ましい。
【００７５】
なお、図８に示す構成のアンテナ装置が、本発明の、所定の平面に垂直な方向に反射板を移動させるアンテナ装置の一例にあたる。
【００７６】
なお、図７（ａ）、（ｂ）及び図８に示した１枚の反射板１２０、１２２、１２４を移動させる動作が、いずれも本発明の、反射部の全部を移動させる動作の一例にあたる。また、図７（ｂ）及び図８の構成で１枚の反射板１２２または１２４を移動させて線状ループアンテナ１０４と反射板１２２または１２４との間隔を変化させる動作が、いずれも本発明の、第１放射源及び第２放射源と反射部との間隔の全部を変化させる動作の一例にあたる。
【００７７】
また、本実施の形態１では、線状ループアンテナ１０４を固定しておき、反射板を移動させることにより、線状ループアンテナ１０４と反射板との間隔を変化させてビーム方向を走査させたが、反射板を固定しておき、線状ループアンテナ１０４の方を移動させることにより、線状ループアンテナ１０４と反射板との間隔を変化させても、同様にビーム方向を走査させることができる。もちろん、線状ループアンテナ１０４と反射板の両方を移動させて、線状ループアンテナ１０４と反射板との間隔を変化させてもよい。線状ループアンテナ１０４と反射板との間隔を変化させさえすれば、同様の効果が得られる。
【００７８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を図９〜図１１を用いて説明する。
【００７９】
図９（ａ）は、本実施の形態２のアンテナ装置の構成を示す上視図、すなわち、＋Ｚ側から見た図であり、図９（ｂ）は、本実施の形態２のアンテナ装置の構成を示す側面図、すなわち、−Ｙ側から見た図である。図１０は、本実施の形態２のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【００８０】
本実施の形態２の線状ループアンテナ５０２は、図１に示す実施の形態１の線状ループアンテナ１０４の、線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄの間に、線状素子への給電を行う給電部５０１を追加した構成である。
【００８１】
このような構成の線状ループアンテナ５０２において、給電部１０３から給電される場合は、給電部５０１は短絡され、線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄが接続するように動作する。また、給電部５０１から給電される場合は、給電部１０３が短絡され、線状素子１０１ａと線状素子１０１ｂが接続するように動作する。すなわち、一方の給電部から給電される場合は他方の給電部は短絡され、同時に給電されることはない。このように動作させることにより、１つのアンテナ素子で主ビームを２方向に切り替えることが可能となる。
【００８２】
なお、給電部１０３及び給電部５０１の組み合わせが、本発明の、第１放射源及び第２放射源に給電する位相差を切り替える給電部の一例にあたる。
【００８３】
反射板５０３は、線状ループアンテナ５０２が配置された面から距離ｈが０．４２波長（２５ｍｍ）だけ−Ｚ側に離れた位置に配置された導体板であり、その寸法Ｌｒ１×Ｌｒ２は、１波長×２波長（６０ｍｍ×１２０ｍｍ）である。回転軸５０４は、円柱状の導体で形成され、反射板５０３に接続される。モータ５０５は、回転軸５０４に接続され、反射板５０３は接続された回転軸５０４を中心にモータ５０５の回転によって回転動作を行う（このときの回転角をα２とする）。
【００８４】
また、反射板５０３及び反射板１０５ｂは、それぞれのモータ５０５及びモータ１０７の回転により独立して回転動作を行う。
【００８５】
なお、回転軸５０４が、本発明の第２回転軸の一例にあたる。また、モータ５０５が、モータ１０７とともに、本発明の移動制御部の一例にあたる。
【００８６】
図１１は、本実施の形態２のアンテナ装置の指向性を示す図である。図１１（ａ）は、垂直（ＸＺ）面の指向性を、図１１（ｂ）は、仰角θが６５度における円錐面の指向性を示している。
【００８７】
図１１（ａ）及び（ｂ）において、実線で示す指向性６０１ａ及び６０２ａは、給電部１０３から線状ループアンテナ５０２に給電し、かつ反射板５０３の回転角α２を−１４度、反射板１０５ｂの回転角α１を０度としたときの水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示している。このとき、利得が１０．７ｄＢｉ、仰角θが６５度の＋Ｘ方向へチルトした主ビームが得られていることが確認できる。
【００８８】
また、破線で示す指向性６０１ｂ及び６０２ｂは、給電部５０１から線状ループアンテナ５０２に給電し、かつ反射板５０３の回転角α２を０度、反射板１０５ｂの回転角α１を−１４度としたときの水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示している。このとき、仰角θが６５度の−Ｘ方向へチルトした主ビームが得られていることが確認できる。
【００８９】
なお、反射板１０５ｂ及び反射板５０３は、線状ループアンテナ５０２と平行になるときの距離が１／４波長以上の距離となるように配置することが望ましい。
【００９０】
以上のように、本実施の形態２のアンテナ装置を用いることにより、実施の形態１に示す線状ループアンテナに給電部を２つ設け、切替励振するとともに、反射板を２つに分割し、独立して回転動作させることで、２方向に主ビームを形成し、かつそれぞれの方向において広範囲にわたってビーム方向を走査することのできる小型で平面構成のアンテナ装置を実現することができる。
【００９１】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を図１２及び図１３を用いて説明する。
【００９２】
図１２（ａ）は、本実施の形態３のアンテナ装置の構成を示す上視図、すなわち、＋Ｚ側から見た図であり、図１２（ｂ）は、本実施の形態３のアンテナ装置の構成を示す側面図、すなわち、−Ｙ側から見た図である。
【００９３】
図１２において、基板１００１は、比誘電率εｒが例えば２．６で、厚さが０．０２７波長（１．６ｍｍ）、寸法Ｌ６×Ｌ７が０．５波長×０．６波長（３０ｍｍ×３６ｍｍ）の誘電体である。導体層１００２は、基板１００１の＋Ｚ面側に接着された銅箔である。
【００９４】
スロット素子１００３ａ〜１００３ｄは、導体層１００２を削剥して形成された長さＬ８が０．３波長（１７．７ｍｍ）の空隙であり、図１２（ａ）のように正方形形状に配置される。接続導体１００４ａ〜１００４ｄは、スロット素子１００３ａ〜１００３ｄのほぼ中央にそれぞれのスロット素子１００３ａ〜１００３ｄを分断するように形成され、スロット素子で形成される正方形形状の内側の導体層と外側の導体層を接続している。このように、接続導体１００４ａ〜１００４ｄによりスロット素子１００３ａ〜１００３ｄを分断することで、スロット素子のインピーダンスを安定させ、かつインピーダンス整合が容易に取れるようになる。
【００９５】
スロット迂回素子１００５ａ及び１００５ｂは、導体層１００２を削剥して形成された空隙であり、折返し部までの長さＬ９が０．１３波長（７．５ｍｍ）である。スロット迂回素子１００５ａ及び１００５ｂは、スロット素子１００３ａとスロット素子１００３ｃ、スロット素子１００３ｂとスロット素子１００３ｄにそれぞれ正方形形状の外側に突出するように接続される。なお、スロット素子１００３ａとスロット素子１００３ｂ、スロット素子１００３ｃとスロット素子１００３ｄは、それぞれ接続されている。このように構成することで、スロットループアンテナ１００６が構成される。
【００９６】
なお、正方形形状に配置されるスロット素子１００３ａ〜１００３ｄの組み合わせが、本発明のループ素子の一例にあたる。また、スロット迂回素子１００５ａ及び１００５ｂが、本発明の一対の迂回素子の一例にあたる。
【００９７】
マイクロストリップライン１００７は、基板１００１の−Ｚ面側にスロット素子１００３ａとスロット素子１００３ｂの接続部を通過するようにＸ方向に沿って銅箔パターンにより形成され、例えば、特性インピーダンスが５０Ωとなるように幅Ｗが０．０７７波長（４．６ｍｍ）に設定される。
【００９８】
このようにマイクロストリップライン１００７を配置することで、マイクロストリップライン１００７とスロットループアンテナ１００６は電磁界的に結合され、マイクロストリップライン１００７と導体層１００２の間で給電する給電部１００８からの信号は、マイクロストリップライン１００７を介してスロットループアンテナ１００６へ供給される。このとき、スロットループアンテナ１００６とマイクロストリップライン１００７の結合部からマイクロストリップライン１００７の開放端までの長さＬ１０を適切な長さ（ここでは、０．０２５波長（１．５ｍｍ））に設定することで、インピーダンス整合が可能となる。
【００９９】
アンテナ素子が線状アンテナ素子の場合は平衡給電が必要であるのに対して、このようにアンテナ素子をスロット素子で構成することで、一般に無線回路で用いられるマイクロストリップラインからの給電が可能となり、生産性の向上を図ることができる。
【０１００】
スロットループアンテナ１００６は、実施の形態１で示した線状ループアンテナ１０４をスロット素子に置き換えたものと考えることができるため、その動作は電界と磁界を置き換えて説明することができ、実施の形態１に示す線状素子と同様に、＋Ｚ方向から＋Ｘ側へ傾斜（チルト）した方向に主ビームを形成する放射指向性を有することになる。また、実施の形態１に示す線状ループアンテナ１０４の主偏波成分は水平（Ｅφ）成分であるのに対して、スロットループアンテナ１００６の主偏波成分は垂直（Ｅθ）成分となる。
【０１０１】
図１３は、本実施の形態３のアンテナ装置の垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図である。図１３において、指向性１１０１は、反射板１０５ｂの回転角α４が＋１８．４度のときの垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、利得が１０．３ｄＢｉ、チルト角θが２５度である。また、指向性１１０２及び１１０３は、反射板１０５ｂの回転角α４が０度及び−１４度のときの垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性をそれぞれ示している。このときの利得はそれぞれ１０．８ｄＢｉ、１０．７ｄＢｉであり、チルト角θはそれぞれ４０度、５０度である。
【０１０２】
このように、スロット構成においても反射板１０５ｂを約３２度回転させることで、２５度の範囲にわたって主ビーム方向を走査することができる。
【０１０３】
以上のように、本実施の形態３によれば、誘電体基板１００１の表面に正方形形状に形成されたスロット素子１００３ａ〜１００３ｄと、その正方形の対向する一組の頂点にＵ字型のスロット迂回素子１００５ａ、１００５ｂとを設けたスロットループアンテナ１００６において、所定の間隔を隔てて配置された反射板１０５ｂを回転動作させることで、主ビーム方向を広範囲にわたって走査することのできるＦ／Ｂ比の良好な小型で平面構成のアンテナ装置を実現することができる。また、誘電体基板１００１の裏面に形成されたマイクロストリップライン１００７により、容易に給電が可能となり、無線回路と接続しやすく生産性が向上する。
【０１０４】
なお、スロット素子１００３ｃとスロット素子１００３ｄとの組み合わせが、本発明の第１放射源の一例にあたり、スロット素子１００３ａとスロット素子１００３ｂとの組み合わせが、本発明の第２放射源の一例にあたる。また、これらのスロット素子が形成されている導体層１００２が、本発明の、第１放射源及び第２放射源が存在する所定の平面の一例にあたる。
【０１０５】
なお、本実施の形態３では、接続導体をスロット素子内に銅箔パターンで形成するとして説明したが、接続導体をマイクロストリップラインと同一の誘電体基板１００１の裏面側に形成させ、スルーホールと接続導体を介して、スロット素子で形成される正方形形状の内側の導体層と外側の導体層を接続させても同様な効果が得られる。
【０１０６】
また、本実施の形態３では、スロットループアンテナ１００６を１つのマイクロストリップライン１００７から電磁界結合給電する構成としたが、スロットループアンテナ１００６の２つの頂点に２つのマイクロストリップラインがそれぞれ結合するように誘電体基板１００１の裏面に形成し、切替励振できる構成するとともに、実施の形態２で示した図１０のような反射板構造とすることで、２方向に主ビームを形成させて、かつそれぞれの方向において広範囲にわたってビーム方向を走査することができる。このとき、給電されない方のマイクロストリップラインは、スロットループアンテナの結合部から１／４波長の奇数倍の位置で短絡、あるいは１／２波長の整数倍の位置で開放となるように設計される。
【０１０７】
なお、本実施の形態３では、アンテナ素子として正方形形状のスロットループアンテナ１００６を用いたが、スロットループアンテナは半波長の直線状の２つの平行なスロット素子に位相差給電したものと同等と考えることができることから、２つの平行なスロット素子に位相差給電するアンテナ構成であっても同様な効果が得られる。
【０１０８】
図１４は、スロットループアンテナ１００６の代わりに２つの半端長の長さのスロット素子を用いた場合のアンテナ装置の斜視図を示している。
【０１０９】
スロットアンテナ板１０１０は、誘電体基板上に接着されている銅箔層の一部が削剥されて、２つの半波長の長さのスロット素子が平行に形成されている。
【０１１０】
このスロットアンテナ板１０１０を、図１４に示すように、２つのスロット素子がＸ方向に並ぶ向きで反射板１０５ａ及び１０５ｂに対向するように配置し、各スロット素子に位相差を持たせて給電することにより、＋Ｚ方向から＋Ｘ側へ傾斜（チルト）した方向に主ビームを形成させることができる。そして、図２に示した場合と同様に、反射板１０５ｂを回転させることにより、主ビームの方向を走査させることができる。
【０１１１】
なお、図１４に示すアンテナ装置においては、スロットアンテナ板１０１０に形成されている２つのスロット素子が、それぞれ、本発明の第１放射源及び第２放射源の一例にあたる。また、スロットアンテナ板１０１０が、本発明の、第１放射源及び第２放射源が存在する所定の平面の一例にあたる。
【０１１２】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置を図１５〜図１７を用いて説明する。
【０１１３】
図１５（ａ）は、本実施の形態４のアンテナ装置の構成を示す上視図、すなわち、＋Ｚ側から見た図であり、図１５（ｂ）は、本実施の形態４のアンテナ装置の構成を示す側面図、すなわち、−Ｙ側から見た図である。図１６は、本実施の形態４のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【０１１４】
図１５において、線状素子８０１ａ〜８０１ｄ、８０２ａ〜８０２ｄ、８０３ａ〜８０３ｄは、素子長Ｌ３が０．１８波長（１０．５ｍｍ）の導体であり、図１５に示すようにそれぞれ正方形形状に配置される。線状連結素子８０４ａ〜８０４ｄは、長さＬ４が０．３５波長（２１．２ｍｍ）の導体であり、線状素子８０１ｂと線状素子８０２ａ、線状素子８０１ｄと線状素子８０２ｃ、線状素子８０２ｂと線状素子８０３ａ、線状素子８０２ｄと線状素子８０３ｃをそれぞれ連結している。
【０１１５】
線状迂回素子８０５ａ及び８０５ｂは、長さＬ５が０．１７波長（１０．２ｍｍ）で折り返されたＵ字型の導体であり、それぞれ線状素子８０１ａと線状素子８０１ｃ、線状素子８０３ｂと線状素子８０３ｄに正方形形状の外側に突出するように接続される。給電部８０６は、線状素子８０２ａと線状素子８０２ｂの間に設けられ、線状素子に給電を行う。
【０１１６】
このように構成することで、線状ループアンテナを多段に接続した多段接続線状ループアンテナ８０７が構成される。
【０１１７】
なお、線状素子８０１ａ〜８０１ｄ、８０２ａ〜８０２ｄ、８０３ａ〜８０３ｄのそれぞれで形成される正方形形状の部分が、本発明のループ部位の一例にあたる。また、各正方形形状の対角に接続される線状連結素子８０４ａ〜８０４ｄまたは線状迂回素子８０５ａ、８０５ｂが、各ループ部位に対応する本発明の一対の迂回部位の一例にあたる。そして、１つのループ部位とそれに対応する一対の迂回部位の組み合わせが、本発明の構成部の一例にあたる。また、線状迂回素子８０５ａと８０５ｂを結ぶ軸が、本発明の所定の対称軸の一例にあたる。
【０１１８】
反射板８０８ａ及び８０８ｂは、多段接続線状ループアンテナ８０７が配置された面から距離ｈが０．４２波長（２５ｍｍ）だけ−Ｚ側に離れた位置に配置された導体板であり、その寸法Ｌｒ３×Ｌｒ４は、１．２５波長×３波長（７５ｍｍ×１８０ｍｍ）である。そして、回転軸８０９は、円柱状の導体で形成され、反射板８０８ｂと接続される。
【０１１９】
次に、上記のように構成された本実施の形態４のアンテナ装置の動作について説明する。
【０１２０】
多段接続線状ループアンテナ８０７は、給電部８０６から給電することで、線状素子８０１ａと線状素子８０１ｂ、線状素子８０２ａと線状素子８０２ｂ、線状素子８０３ａと線状素子８０３ｂのそれぞれの接続部において電流振幅がピーク値をとるとともに、同位相（電流位相φ１）となる。また、線状素子８０１ｃと８０１ｄ、線状素子８０２ｃと線状素子８０２ｄ、線状素子８０３ｃと線状素子８０３ｄのそれぞれの接続部においても電流振幅がピーク値をとり、同位相（電流位相φ２）となる。
【０１２１】
このとき、電流位相φ１と電流位相φ２は、線状迂回素子８０５ａ及び８０５ｂが挿入されていることにより、差が生じる。これにより、多段接続線状ループアンテナ８０７は、実施の形態１で述べた線状ループアンテナ１０４の動作と同様に、＋Ｚ方向から＋Ｘ側へチルトした方向に主ビームを形成する放射指向性を有し、反射板８０８ｂを回転することにより主ビーム方向が変化することになる。さらに、多段接続構成としたことによって、利得の向上を図ることができる。
【０１２２】
図１７は、本実施の形態４のアンテナ装置の垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図である。図１７において、指向性９０１は、反射板８０８ｂの回転角α３が＋１４．９度のときの水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示しており、利得が１３．５ｄＢｉ、チルト角θが３０度である。また、指向性９０２及び９０３は、反射板８０８ｂの回転角α３が０度及び−１１．３度のときの水平偏波（Ｅφ）成分の指向性をそれぞれ示している。このときの利得はそれぞれ１３．６ｄＢｉ、１３．５ｄＢｉであり、チルト角θはそれぞれ４５度、６０度である。
【０１２３】
このように、線状ループアンテナを多段にした構成においても反射板８０８ｂを約２６度回転させることで、３０度の範囲にわたって主ビーム方向を走査することができる。また、線状ループアンテナを多段に接続することにより、実施の形態１で述べた構成に比べて、利得を約３ｄＢ向上させることができる。
【０１２４】
以上のように、本実施の形態４によれば、線状連結素子により連結された正方形形状に配置された複数の線状素子とＵ字型の線状迂回素子を設けた多段接続線状ループアンテナにおいて、所定の間隔を隔てて配置された反射板を回転動作させることで、主ビーム方向を広範囲にわたって走査することのできるＦ／Ｂ比が良好で高利得な小型で平面構成のアンテナ装置を実現することができる。
【０１２５】
なお、本実施の形態４に係るアンテナ装置の、線状素子８０１ｃ、８０１ｄ、８０２ｃ、８０２ｄ、８０３ｃ、８０３ｄと線状連結素子８０４ｂ、８０４ｄの組み合わせが、本発明の第１放射源の一例にあたる。また、線状素子８０１ａ、８０１ｂ、８０２ａ、８０２ｂ、８０３ａ、８０３ｂと線状連結素子８０４ａ、８０４ｃの組み合わせが、本発明の第２放射源の一例にあたる。そして、これらの線状連結素子及び線状連結素子によって形成される平面が、本発明の、第１放射源及び第２放射源が存在する所定の平面の一例にあたる。
【０１２６】
なお、本実施の形態４では、中央の素子から給電する構成として説明したが、中央以外の素子から給電する構成としても同様な効果を得ることができる。
【０１２７】
また、本実施の形態４では、線状ループアンテナを３素子連結した構成について説明したが、連結素子数が２素子以上であれば同様な効果を得ることができる。
【０１２８】
また、本実施の形態４では、１つの給電部のみを配置した構成としたが、実施の形態２で述べたように、給電部を対称軸を挟んで対向する頂点に２つ設け、切替励振するとともに、反射板を２つに分割し、それぞれ独立した回転動作を行う構造とすることにより、２方向に高利得な主ビームを形成させることができ、かつそれぞれの方向において広範囲にわたってビーム方向を走査させることができる。
【０１２９】
また、本実施の形態４のアンテナ装置は、線状素子により多段接続線状ループアンテナ８０７を形成させる構成としたが、複数のスロット素子を接続して、同様の多段接続形状のスロットループアンテナとしても、同様の効果が得られる。
【０１３０】
すなわち、実施の形態３で示した図１２の誘電体基板１００１上の銅箔を、図１５（ａ）の多段接続線状ループアンテナ８０７と同様の形状となるように削剥して、多段接続形状のスロット素子を形成させればよい。
【０１３１】
このような、スロットループアンテナをスロット迂回素子部で２つ以上多段に接続した構成とし、少なくとも１つのスロットループアンテナにスロット素子の内側の導体層と外側の導体層を接続する接続導体を配置することで、高利得な小型で平面構成のアンテナ装置を実現することができる。
【０１３２】
（実施の形態５）
次に、本発明のアンテナ装置を適用した、本発明の実施の形態５の車載近距離レーダについて説明する。
【０１３３】
図１８は、図９に示した実施の形態２の線状ループアンテナ５０２の、本実施の形態５の車輌近距離レーダへの適用例を示す図である。図１８（ａ）は、線状ループアンテナ５０２がバンパーに搭載された車輌の概略斜視図であり、図１８（ｂ）は、車輌のバンパーに搭載された線状ループアンテナ５０２の指向性のイメージを示す車輌の概略平面図である。また、図１８（ｃ）は、車輌のサイドミラーに搭載された線状ループアンテナ５０２の指向性のイメージを示す車輌の概略平面図である。
【０１３４】
なお、本実施の形態５の車輌近距離レーダが、本発明の監視装置の一例にあたる。
【０１３５】
図１８（ａ）に示すように、本実施の形態５の車輌近距離レーダが備える線状ループアンテナ５０２は、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂがそれぞれ鉛直方向に向くように、路面と垂直に車輌７０１のバンパー内に設置される。すなわち、線状ループアンテナ５０２の所定の対称軸の向きが鉛直方向となる向きに、線状ループアンテナ５０２が取り付けられる。
【０１３６】
図１８（ｂ）において、指向性７０２ａ及び７０２ｂは、給電部１０３から給電した場合の指向性を示している。指向性７０３ａ及び７０３ｂは、給電部５０１から給電した場合の指向性を示している。このように、車輌前面の水平面において主ビーム方向を走査させることが可能となり、広範囲に障害物を検知することができる。
【０１３７】
また、図１８（ｃ）に示すように、車輌のサイドミラーに搭載した場合においても同様に、車輌の横方向の水平面においてビーム方向を走査させることができるため、横方向の障害物を広範囲にわたって検知することが可能となる。
【０１３８】
以上のように、線状ループアンテナ５０２を車輌のバンパー及びドアミラーに実装することで、水平方向において主ビーム方向を走査させることができるため、複数のセンサを車輌の周囲に設置する必要がなく、レーダシステム構成を簡略化することが可能となる。
【０１３９】
また、車載近距離レーダは、駐車・発車時に死角補助や後退発車支援として利用されるなど低速走行の車輌に利用が限られるため、ビーム方向を高速に走査する必要が無く、反射板を駆動して主ビーム方向を走査する実施の形態２のアンテナ装置でも十分に適用することができる。
【０１４０】
なお、ここでは線状ループアンテナ５０２の設置位置を車輌のバンパー及びドアミラーに限って説明したが、車輌の周囲及び内部に設置した場合でも同様な効果を得ることができる。
【０１４１】
また、本実施の形態５では、実施の形態２の線状ループアンテナ５０２を備える構成で説明したが、その他の実施の形態で説明したアンテナ装置を備える構成としても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【０１４２】
以上に説明したように、本発明により、反射板を部分的に駆動させる簡易な構成で主ビーム方向を広範囲にわたって走査することのできるＦ／Ｂ比の良好な小型で平面構成のアンテナ装置を実現することができる。また、位相差給電される２つの放射源から所定の間隔を隔てて配置される反射板を放射方向において傾斜させることにより、ビーム方向を連続的に制御することのできる小型な平面構造で生産性に優れたアンテナ装置を実現することができる。
【０１４３】
なお、本発明の第１放射源及び第２放射源とは、電波を送受信する部分や素子のことであり、以上にも説明したように、図１の線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄとの組み合わせや、線状素子１０１ａと線状素子１０１ｂとの組み合わせや、図６に示す２本の半波長ダイポールアンテナ１１０のそれぞれの半波長ダイポールアンテナなどのことを言う。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明に係るアンテナ装置は、小型で連続的にビーム方向を走査できる効果を有し、車載レーダや近距離無線通信に用いられる、複数のビーム方向を切り替えられるアンテナ装置、そのアンテナ装置を利用する監視装置及び車輌等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す上視図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す側面図
【図２】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の、回転角α１が０度のときの垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の、回転角α１が０度のときの円錐面の指向性を示す図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の、回転角α１が＋１８．４度のときの垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の、回転角α１が＋１８．４度のときの円錐面の指向性を示す図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の、回転角α１が−１４度のときの垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の、回転角α１が−１４度のときの円錐面の指向性を示す図
【図６】本発明の実施の形態１に係る、２素子の半端長ダイポールアンテナを用いた場合のアンテナ装置の斜視図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態１に係る、反射板全体を回転動作させる場合のアンテナ装置の構成例の斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係る、反射板全体を回転動作させる場合のアンテナ装置の他の構成例の斜視図
【図８】本発明の実施の形態１に係る、反射板を平行移動させる構成のアンテナ装置の構成例の斜視図
【図９】（ａ）本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す上視図、（ｂ）本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す側面図
【図１０】本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図
【図１１】（ａ）本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の、仰角θが６５度における円錐面の指向性を示す図
【図１２】（ａ）本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す上視図、（ｂ）本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す側面図
【図１３】本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図
【図１４】本発明の実施の形態３に係る、２つの半端長のスロット素子を用いた場合のアンテナ装置の斜視図
【図１５】（ａ）本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す上視図、（ｂ）本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す側面図
【図１６】本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図
【図１７】本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図
【図１８】（ａ）本発明のアンテナ装置を利用した、本発明の実施の形態５に係る車載近距離レーダが搭載された車輌の概略斜視図、（ｂ）本発明のアンテナ装置を利用した、本発明の実施の形態５に係る車載近距離レーダの、線状ループアンテナがバンパーに搭載された場合の指向性のイメージを示す車輌の概略平面図、（ｃ）本発明のアンテナ装置を利用した、本発明の実施の形態５に係る車載近距離レーダの、線状ループアンテナがサイドミラーに搭載された場合の指向性のイメージを示す車輌の概略平面図
【図１９】従来のビーム方向制御アンテナの構成を示すブロック図
【図２０】（ａ）従来のマルチビームアンテナの構成を示す平面図、（ｂ）従来のマルチビームアンテナの構成を示す側面図、（ｃ）従来のマルチビームアンテナの構成を示す裏から見た平面図
【符号の説明】
【０１４６】
１０１ａ〜１０１ｄ、８０１ａ〜８０１ｄ、８０２ａ〜８０２ｄ、８０３ａ〜８０３ｄ 線状素子
１０２ａ、１０２ｂ、８０５ａ、８０５ｂ 線状迂回素子
１０３、５０１、８０６、１００８ 給電部
１０４、５０２ 線状ループアンテナ
１０５ａ、１０５ｂ、１２０、１２２、１２４、５０３、８０８ａ、８０８ｂ 反射板
１０６、１２１、１２３、５０４、８０９ 回転軸
１０７、５０５、１２５ モータ
１１０ 半波長ダイポールアンテナ
１２６ 歯車機構
２０１、２０２、３０１、３０２、４０１、４０２、６０１ａ、６０１ｂ、６０２ａ、６０２ｂ、７０２ａ、７０２ｂ、７０３ａ、７０３ｂ、９０１、９０２、９０３、１１０１、１１０２、１１０３ 指向性
７０１ 車輌
８０４ａ〜８０４ｄ 線状連結素子
８０７ 多段接続線状ループアンテナ
１００１ 基板
１００２ 導体層
１００３ａ〜１００３ｄ スロット素子
１００４ａ〜１００４ｄ 接続導体
１００５ａ、１００５ｂ スロット迂回素子
１００６ スロットループアンテナ
１００７ マイクロストリップライン
１０１０ スロットアンテナ板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の平面内に存在する、位相差を持たせて給電される第１放射源及び第２放射源と、
前記所定の平面に対向して配置された平面状の反射部と、
前記反射部の全部もしくは一部、または、前記第１放射源及び前記第２放射源を移動させて、前記第１放射源及び前記第２放射源と、前記反射部との間隔の全部または一部を変化させる移動制御部と、を備えたアンテナ装置。
【請求項２】
前記反射部は、１枚の反射板で構成されており、
前記移動制御部は、前記所定の平面に垂直な方向に、前記反射板を移動させる、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記反射部は、１枚の反射板で構成されており、
前記移動制御部は、前記反射板の面に沿って設けられた回転軸を回転させることにより、前記反射板を移動させる、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記反射部は、前記第１放射源に対向する第１反射部と、前記第２放射源に対向する第２反射部とを有し、
前記第１反射部は、第１反射板で構成され、
前記第２反射部は、第２反射板で構成され、
前記移動制御部は、前記第１反射板の面に沿って設けられた第１回転軸を回転させることにより、前記第１反射板を移動させる、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記移動制御部は、前記第２反射板の面に沿って設けられた第２回転軸を回転させることにより、前記第２反射板を移動させる、請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１放射源及び前記第２放射源のそれぞれに給電し、前記第１放射源及び前記第２放射源に給電する位相差を切り替える給電部を備えた、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１放射源及び前記第２放射源は、誘電体基板上の導体で形成された１つのアンテナ素子上の異なる部分であり、
前記アンテナ素子は、所定の対称軸を基準に左右対称形状でループ状に配置されたループ素子と、前記対称軸上で前記ループ素子上に設けられた一対の迂回素子とを有している、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記アンテナ素子は、前記誘電体基板の表面に形成された導体層の一部を削剥することにより形成されたスロットにより、前記ループ素子及び前記一対の迂回素子が形成されている、請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記アンテナ素子は、複数の構成部からなっており、
それぞれの前記構成部は、前記所定の対称軸を基準に左右対称形状でループ状に配置されたループ部位と、前記対称軸上で前記ループ部位上に前記ループ部位の外側に向けて設けられた一対の迂回部位とを有しており、
前記各構成部は、それぞれの前記迂回部位同士が連結されて前記対称軸上に構成されている、請求項７または８に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
電波を送出して、その電波が反射した電波を受信することにより物体や人体の対象物を検出する、請求項１に記載のアンテナ装置を備えた監視装置であって、
前記アンテナ装置の移動制御部によって、第１放射源及び第２放射源と、反射部との間隔の全部または一部を変化させて、前記対象物を検出する方向を連続的に切り替える監視装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の監視装置を搭載した車輌。
【請求項１２】
前記監視装置の前記アンテナ装置は、請求項７に記載のアンテナ装置であり、アンテナ素子の所定の対称軸の向きが鉛直方向となる向きに取り付けられている、請求項１１に記載の車輌。
【請求項１】
所定の平面内に存在する、位相差を持たせて給電される第１放射源及び第２放射源と、
前記所定の平面に対向して配置された平面状の反射部と、
前記反射部の全部もしくは一部、または、前記第１放射源及び前記第２放射源を移動させて、前記第１放射源及び前記第２放射源と、前記反射部との間隔の全部または一部を変化させる移動制御部と、を備えたアンテナ装置。
【請求項２】
前記反射部は、１枚の反射板で構成されており、
前記移動制御部は、前記所定の平面に垂直な方向に、前記反射板を移動させる、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記反射部は、１枚の反射板で構成されており、
前記移動制御部は、前記反射板の面に沿って設けられた回転軸を回転させることにより、前記反射板を移動させる、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記反射部は、前記第１放射源に対向する第１反射部と、前記第２放射源に対向する第２反射部とを有し、
前記第１反射部は、第１反射板で構成され、
前記第２反射部は、第２反射板で構成され、
前記移動制御部は、前記第１反射板の面に沿って設けられた第１回転軸を回転させることにより、前記第１反射板を移動させる、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記移動制御部は、前記第２反射板の面に沿って設けられた第２回転軸を回転させることにより、前記第２反射板を移動させる、請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１放射源及び前記第２放射源のそれぞれに給電し、前記第１放射源及び前記第２放射源に給電する位相差を切り替える給電部を備えた、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１放射源及び前記第２放射源は、誘電体基板上の導体で形成された１つのアンテナ素子上の異なる部分であり、
前記アンテナ素子は、所定の対称軸を基準に左右対称形状でループ状に配置されたループ素子と、前記対称軸上で前記ループ素子上に設けられた一対の迂回素子とを有している、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記アンテナ素子は、前記誘電体基板の表面に形成された導体層の一部を削剥することにより形成されたスロットにより、前記ループ素子及び前記一対の迂回素子が形成されている、請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記アンテナ素子は、複数の構成部からなっており、
それぞれの前記構成部は、前記所定の対称軸を基準に左右対称形状でループ状に配置されたループ部位と、前記対称軸上で前記ループ部位上に前記ループ部位の外側に向けて設けられた一対の迂回部位とを有しており、
前記各構成部は、それぞれの前記迂回部位同士が連結されて前記対称軸上に構成されている、請求項７または８に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
電波を送出して、その電波が反射した電波を受信することにより物体や人体の対象物を検出する、請求項１に記載のアンテナ装置を備えた監視装置であって、
前記アンテナ装置の移動制御部によって、第１放射源及び第２放射源と、反射部との間隔の全部または一部を変化させて、前記対象物を検出する方向を連続的に切り替える監視装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の監視装置を搭載した車輌。
【請求項１２】
前記監視装置の前記アンテナ装置は、請求項７に記載のアンテナ装置であり、アンテナ素子の所定の対称軸の向きが鉛直方向となる向きに取り付けられている、請求項１１に記載の車輌。
【図３】
【図４】
【図５】
【図１１】
【図１３】
【図１７】
【図１９】
【図２０】
【図１】
【図２】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図４】
【図５】
【図１１】
【図１３】
【図１７】
【図１９】
【図２０】
【図１】
【図２】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【公開番号】特開２００７−３１８４４４（Ｐ２００７−３１８４４４Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４５８４０（Ｐ２００６−１４５８４０）
【出願日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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