ダイポール素子、それを用いた導体線および電波フィルタ
【課題】 チップ部品が不要である電気的に透明なダイポール素子を提供する。
【解決手段】 ダイポール素子１０は、モノポール素子１，２と、分布定数線路３とを備える。モノポール素子１，２の各々は、プリント基板４上に形成された銅箔からなる。モノポール素子１，２は、間隔ｄ１を隔てて直線状に配置され、それぞれ、切欠部１１，２１を有する。分布定数線路３は、銅箔からなる線路３１〜３７を２個のＥの字が相互に向かい合うように接続した構成からなる。そして、分布定数線路３は、モノポール素子１，２の切欠部１１，２１に配置される。
【解決手段】 ダイポール素子１０は、モノポール素子１，２と、分布定数線路３とを備える。モノポール素子１，２の各々は、プリント基板４上に形成された銅箔からなる。モノポール素子１，２は、間隔ｄ１を隔てて直線状に配置され、それぞれ、切欠部１１，２１を有する。分布定数線路３は、銅箔からなる線路３１〜３７を２個のＥの字が相互に向かい合うように接続した構成からなる。そして、分布定数線路３は、モノポール素子１，２の切欠部１１，２１に配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ダイポール素子、それを用いた導体線および電波フィルタに関し、特に、電気的に透明なダイポール素子、それを用いた導体線および電波フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気的に透明なアンテナ素子が知られている（非特許文献１）。このアンテナ素子は、２本のモノポール素子と、バラクタダイオードとを備える。２本のモノポール素子は、直列に直線状に配置され、バラクタダイオードは、２本のモノポール素子間に装荷される。
【０００３】
そして、バラクタダイオードは、２本のモノポール素子上の電流値の積分値を実質的に零にするリアクタンス値に設定される。
【非特許文献１】飯草恭一、大平 孝，「リアクタンス制御でパラサイト素子を電子的に透明化するリコンフィギャラブルエスパアンテナ」，（社）電子情報通信学会、信学技報，ＡＰ２００２−１２２（２００３−１）．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の電気的に透明なアンテナ素子は、チップ部品としてのバラクタダイオードが必要であり、低コスト化を図ることが困難であるという問題がある。また、バラクタダイオードをアンテナ素子にマウントする必要があり、製造工程の簡略化が困難であるという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、チップ部品が不要である電気的に透明なダイポール素子を提供することである。
【０００６】
また、この発明の別の目的は、チップ部品が不要である電気的に透明なダイポール素子を備えた導体線を提供することである。
【０００７】
更に、この発明の別の目的は、チップ部品が不要である電気的に透明なダイポール素子を備えた電波フィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によれば、ダイポール素子は、第１および第２のモノポール素子と、分布定数線路とを備える。第１および第２のモノポール素子は、直線状に配置される。分布定数線路は、第１および第２のモノポール素子間に接続され、第１および第２のモノポール素子上の電流の積分値を実質的に零に設定する。
【０００９】
好ましくは、分布定数線路は、第１および第２のモノポール素子に略平行に配置される。
【００１０】
好ましくは、分布定数線路は、第１および第２のモノポール素子内に配置される。
【００１１】
好ましくは、分布定数線路は、第１および第２のモノポール素子に略垂直に配置される。
【００１２】
好ましくは、分布定数線路の全長は、到来する電波の略半波長である。
【００１３】
また、この発明によれば、導体線は、複数のダイポール素子を備える。複数のダイポール素子は、直列に接続される。そして、複数のダイポール素子の各々は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のダイポール素子からなる。また、直列に接続された複数のダイポール素子において、隣接する２つのダイポール素子は、到来する電波の略半波長の長さを有するスタブ線路により接続される。
【００１４】
更に、この発明によれば、電波フィルタは、複数の導体線を備える。複数の導体線は、略平行に配置される。複数の導体線の各々は、直列に直線状に接続された複数のダイポール素子を含む。そして、複数のダイポール素子の各々は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のダイポール素子からなる。また、直列に接続された複数のダイポール素子において、隣接する２つのダイポール素子は、到来する電波の略半波長の長さを有するスタブ線路により接続される。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によるダイポール素子においては、電波が到来すると、分布定数線路は、第１のモノポール素子上の電流を第２のモノポール素子上の電流によって打ち消す。即ち、分布定数線路は、第１および第２のモノポール素子上の電流の積分値を実質的に零に設定する。
【００１６】
従って、この発明によれば、チップ部品を用いずにダイポール素子を電気的に透明にできる。
【００１７】
また、この発明による導体線は、電気的に透明なダイポール素子を複数個接続して作製される。
【００１８】
従って、この発明によれば、導体線を電気的に透明にできる。
【００１９】
更に、この発明による電波フィルタは、電気的に透明な導体線を複数本配置して作製される。
【００２０】
従って、この発明によれば、電波フィルタは、所定の周波数の電波のみを透過できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２２】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるダイポール素子の概略図である。実施の形態１によるダイポール素子１０は、モノポール素子１，２と、分布定数線路３とを備える。
【００２３】
モノポール素子１は、一方端１Ａから長さ方向ＤＲ１に切欠部１１を有する。その結果、モノポール素子１は、切欠部１１の両側に狭幅部１２，１３を有する。また、モノポール素子２は、一方端２Ａから長さ方向ＤＲ１に切欠部２１を有する。その結果、モノポール素子２は、切欠部２１の両側に狭幅部２２，２３を有する。
【００２４】
モノポール素子１，２は、一方端１Ａ，２Ａが対向するように所定の間隔ｄ１を隔てて直線状に配置される。そして、モノポール素子１，２の各々は、プリント基板４上に形成された銅箔からなる。この場合、所定の間隔ｄ１は、例えば、５ｍｍに設定される。また、ダイポール素子１０に到来する電波の波長をλとすると、モノポール素子１の他方端１Ｂとモノポール素子２の他方端２Ｂとの距離Ｌ１は、例えば、０．５λ＝２７０ｍｍに設定される。更に、モノポール素子１，２の各々は、例えば、１８ｍｍの幅Ｗ１を有する。
【００２５】
分布定数線路３は、線路３１〜３７からなる。線路３１〜３７の各々は、プリント基板４上に形成された銅箔からなる。線路３１は、その一方端がモノポール素子１の狭幅部１２の一方端に接続され、他方端が線路３４の一方端に接続される。線路３２は、その一方端が線路３４の略中点に接続され、他方端が線路３７の略中点に接続される。線路３３は、その一方端がモノポール素子１の狭幅部１３の一方端に接続され、他方端が線路３４の他方端に接続される。
【００２６】
線路３５は、その一方端がモノポール素子２の狭幅部２２の一方端に接続され、他方端が線路３７の一方端に接続される。線路３６は、その一方端がモノポール素子２の狭幅部２３の一方端に接続され、他方端が線路３７の他方端に接続される。
【００２７】
その結果、線路３１〜３７は、一体的に接続され、２個の“Ｅ”字を互いに向かい合わせ、長さ方向ＤＲ１に伸ばした概略形状を有する分布定数線路３を構成する。
【００２８】
そして、分布定数線路３は、モノポール素子１の切欠部１１およびモノポール素子２の切欠部２１に配置され、モノポール素子１の一方端１Ａとモノポール素子２の一方端２Ａとに接続される。
【００２９】
即ち、分布定数線路３は、モノポール素子１，２間に接続され、モノポール素子１，２内に配置される。
【００３０】
分布定数線路３において、線路３１，３３，３５，３６の各々は、長さＬ２を有し、線路３２は、２×Ｌ２の長さを有する。そして、長さＬ２は、例えば、０．１２５λ＝７５ｍｍに設定される。その結果、分布定数線路３の全長（狭幅部１２の一方端から狭幅部２３の一方端まで、または狭幅部１３の一方端から狭幅部２２の一方端まで）は、０．５λになり、モノポール素子１の全長とモノポール素子２の全長との和に略等しい。
【００３１】
ダイポール素子１０を作製する場合、プリント基板４の一主面の全面に銅箔を貼着し、所定の領域を削除してモノポール１，２と、切欠部１１，２１に配置された分布定数線路３とを形成する。
【００３２】
図２は、図１に示すダイポール素子１０の一部分ＰＡの拡大図である。狭幅部１２，１３の各々は、３．５ｍｍの幅を有し、線路３１〜３３の各々は、１ｍｍの幅を有する。狭幅部１２と線路３１との間隔、線路３１，３２間の間隔、線路３２，３３間の間隔および線路３３と狭幅部１３との間隔は、全て同じであり、２ｍｍである。
【００３３】
なお、図１に示すダイポール素子１０の一部分ＰＢの拡大図は、図２に示す拡大図と同じである。
【００３４】
図３は、図２に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩ間における断面図である。狭幅部１２，１３および線路３１〜３３は、上述した幅および間隔でプリント基板４の一主面４Ａ上に形成される。
【００３５】
図４は、実験Ｉの概略図である。給電ダイポール２０を給電部２０Ａがｘｙｚ座標の原点Ｏに一致するようにｚ軸に沿って配置し、図１に示すダイポール素子１０を原点Ｏからｘ軸の方向へｄ２だけ離れた位置でｚ軸に沿って配置する。
【００３６】
給電ダイポール２０は、ｚ軸方向へ伸縮可能であり、ｚ軸方向への伸縮により整合周波数を調整可能である。そして、実験Ｉにおいては、整合周波数が５００ＭＨｚになるように給電ダイポール２０が伸縮された。また、実験Ｉにおいては、給電コネクタ３０がｙ軸方向から給電ダイポール２０の給電部２０Ａに接続された。そして、整合調整スライド４０をｙ軸方向へスライドさせ、給電コネクタ３０のインピーダンスを５０Ωに設定した。
【００３７】
なお、実験Ｉにおいては、方位角φは、ｘ−ｙ平面においてｘ軸からｙ軸の方向への回転角と定義された。
【００３８】
図５は、図４に示す実験Ｉにおいて測定された入力インピーダンスを示す図である。図５において、縦軸は、入力インピーダンスの虚部を表し、横軸は、入力インピーダンスの実部を表す。
【００３９】
また、“ｌｉｎｅ”と表示された特性は、ダイポール素子１０の入力インピーダンスを示し、“ｓｈｏｒｔ”と表示された特性は、ダイポール素子１０において２つのモノポール素子１，２間を短絡した場合の入力インピーダンスを示し、“ｓｈｏｒｔ（ｔａｐｅ）”と表示された特性は、ダイポール素子１０の分布定数線路３を銅テープで覆った場合の入力インピーダンスを示し、“ｏｐｅｎ”と表示された特性は、分布定数線路３を削除し、ダイポール素子１０の中心部を開放した場合の入力インピーダンスを示し、“ｄｉｐｏｌｅ ａｌｏｎｅ”と表示された特性は、給電ダイポール２０が単体で設置された場合の入力インピーダンスを示す。
【００４０】
なお、図５に示す入力インピーダンスの測定においては、ダイポール素子１０と給電ダイポール２０との間隔ｄ２は、１５ｃｍに設定された。
【００４１】
ダイポール素子１０の入力インピーダンスは、ダイポール素子１０の中心部を開放した場合（“ｏｐｅｎ”）、および２つのモノポール素子１，２間を短絡した場合（“ｓｈｏｒｔ”）等の入力インピーダンスよりも給電ダイポール２０が単体で配置された場合の入力インピーダンス（ｄｉｐｏｌｅ ａｌｏｎｅ）に近く、モノポール素子１，２間に分布定数線路３を配置しても入力インピーダンスへの影響が小さい。
【００４２】
図６は、図４に示す実験Ｉにおいて測定されたＨ面指向性を示す図である。図６において、縦軸は、利得を表し、横軸は、方位角φを表す。また、“ｌｉｎｅ”、“ｓｈｏｒｔ”、“ｏｐｅｎ”、および“ｄｉｐｏｌｅ ａｌｏｎｅ”の表記は、図５における表記と同じ意味である。
【００４３】
なお、図６に示す利得の測定においても、ダイポール素子１０と給電ダイポール２０との間隔ｄ２は、１５ｃｍに設定された。
【００４４】
図６に示す結果から、ダイポール素子１０の利得は、ダイポール素子１０の中心部を開放した場合の利得よりも給電ダイポール２０が単体で設置された場合の利得に近い。従って、ダイポール１０は、電気的に透明であることが確認された。
【００４５】
ここで、「電気的に透明」とは、ダイポール素子１０は、物理的には存在するが、電気的には電波をそのまま通過させることを言う。
【００４６】
図７は、実験ＩＩの概略図である。実験ＩＩは、実験Ｉに示すようにダイポール素子１０、給電ダイポール２０および給電コネクタ３０を配置する。そして、ネットワークアナライザ５０を給電コネクタ３０および磁界プローブ６０に接続する。
【００４７】
磁界プローブ６０は、磁界の向きがダイポール素子１０と直交するように導体部（銅箔）に接触され、ダイポール素子１０の長さ方向ＤＲ１に移動される。ネットワークアナライザ５０は、５００ＭＨｚのＲＦ信号を給電コネクタ３０を介して給電ダイポール２０へ入力し、磁界プローブ６０の出力を測定する。
【００４８】
図８は、図７に示す実験ＩＩにおいて測定された電流分布を示す図である。図８の（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、磁界プローブ６０をダイポール素子１０のエッジに沿って長さ方向ＤＲ１を移動させたときの電流分布の振幅および位相を示す。また、図８の（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、磁界プローブ６０を図１に示す矢印Ａ，Ｂに沿って長さ方向ＤＲ１に移動させたときの電流分布の振幅および位相を示す。
【００４９】
図８の（ａ）および（ｃ）において、縦軸は、電流分布の振幅を表し、横軸は、ｚ軸方向の位置を表す。また、図８の（ｂ）および（ｄ）において、縦軸は、電流分布の位相を表し、横軸は、ｚ軸方向の位置を表す。
【００５０】
なお、図８の（ａ）および（ｂ）における“ｓｈｏｒｔ”、“ｏｐｅｎ”および“ｌｉｎｅ”の表記は、図５における表記と同じ意味である。また、図８に示す電流分布の測定において、ダイポール素子１０と給電ダイポール２０との間隔ｄ２は、１５ｃｍに設定された。
【００５１】
図８の（ａ）および（ｂ）に示す結果から、ダイポール素子１０は、ダイポール素子１０の中心部を開放した場合よりも電流の振幅が小さく、また、電流の向きが途中で反転している。従って、ダイポール素子１０における電気的透明化の動作が確認された。
【００５２】
また、図８の（ｃ）および（ｄ）に示す結果から、図１に示す矢印Ａ，Ｂに沿った測定においては、分布定数線路３を構成する銅箔面に磁界プローブ６０を接触して電流を測定したため、ダイポール素子１０のエッジに沿って磁界プローブ６０を移動させた場合（図８の（ａ）および（ｂ））に比べ、電流のレベル低下は、３ｄＢ程度であった。従って、分布定数線路３には、モノポール素子１，２に比べ、約１００倍の強い電流が流れていることが解った。
【００５３】
但し、矢印Ａに沿った線路３１，３５と、矢印Ｂに沿った線路３２とでは、電流の位相が１８０度であるので、線路３１，３５を流れる電流は、線路３２を流れる電流と打ち消し合っている。この電流分布から、ダイポール素子１０の中央部は、ほぼ開放状態となっており、分布定数線路３がリアクタとして動作していることが解った。
【００５４】
上述したように、ダイポール素子１０においては、その長さ方向ＤＲ１に流れる電流の向きが途中で反転するので、分布定数線路３は、モノポール素子１，２の各々に流れる電流を零にするのではなく、２つのモノポール素子１，２に流れる電流の積分値を零にする。これにより、ダイポール素子１０は、ベクトル実効長が実質的に零になり、電気的に透明になる。
【００５５】
実施の形態１によれば、ダイポール素子１０は、２つのモノポール素子１，２と、２つのモノポール素子１，２間に接続され、２つのモノポール素子１，２上の電流の積分値を実質的に零に設定する分布定数線路３とを備えるので、リアクタを用いずにダイポール素子１０を電気的に透明にできる。
【００５６】
［実施の形態２］
図９は、実施の形態２によるダイポール素子の概略図である。ダイポール素子１０Ａは、モノポール素子１０１，１０２と、分布定数線路１０３とを備える。モノポール素子１０１，１０２の各々は、銅箔からなる。そして、モノポール素子１０１は、その一方端１０１Ａがモノポール素子１０２の一方端１０２Ａに対向するように所定の間隔ｄ１を隔てて直線状に配置される。その結果、モノポール素子１０１の他方端１０１Ｂとモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂとの距離は、上述した距離Ｌ１になる。
【００５７】
分布定数線路１０３は、線路１０３１〜１０３３からなる。線路１０３１は、その一方端がモノポール素子１０１の一方端１０１Ａに接続され、他方端が線路１０３２の一方端に接続される。
【００５８】
線路１０３２は、その一方端が線路１０３１の他方端に接続され、他方端が線路１０３３の一方端に接続される。線路１０３３は、その一方端が線路１０３２の他方端に接続され、他方端がモノポール素子１０２の一方端１０２Ａに接続される。
【００５９】
これにより、分布定数線路１０３は、モノポール素子１０１の一方端１０１Ａとモノポール素子１０２の一方端１０２Ａとの間に接続され、モノポール素子１０１，１０２よりも右側に配置される。即ち、分布定数線路１０３は、２つのモノポール素子１０１，１０２間に接続され、モノポール素子１０１，１０２の一方側へ延伸するように配置される。
【００６０】
そして、線路１０３１，１０３３の各々の長さＬ３は、例えば、０．２５λに設定される。その結果、分布定数線路１０３の全長は、０．５λに設定される。この０．５λは、モノポール素子１０１の全長とモノポール素子１０２の全長との和に略等しい。
【００６１】
従って、ダイポール素子１０Ａにおいては、分布定数線路１０３の全長は、モノポール素子１０１の全長とモノポール素子１０２の全長との和に略等しいことを特徴とする。
【００６２】
ダイポール素子１０Ａにおいては、分布定数線路１０３は、その全長が０．５λになるように長さが等しい２つの線路１０３１，１０３３を有するため、モノポール素子１０１，１０２の全体に流れる電流の積分値を実質的に零に設定する。
【００６３】
従って、ダイポール素子１０Ａは、電気的に透明になる。
【００６４】
ダイポール素子１０Ａにおいては、分布定数線路１０３の領域ＲＥＧにスイッチを設け、そのスイッチをオン／オフしてダイポール素子１０Ａを電気的に透明な状態と電気的に透明でない状態とに切換えるようにしてもよい。
【００６５】
実施の形態２によれば、ダイポール素子１０Ａは、２つのモノポール素子１０１，１０２と、２つのモノポール素子１０１，１０２間に接続され、２つのモノポール素子１０１，１０２上の電流の積分値を実質的に零に設定する分布定数線路１０３とを備えるので、リアクタを用いずにダイポール素子１０Ａを電気的に透明にできる。
【００６６】
なお、上記においては、分布定数線路１０３は、モノポール素子１０１，１０２の右側に延伸すると説明したが、この発明においては、これに限らず、分布定数線路１０３は、モノポール素子１０１，１０２の左側へ延伸していてもよく、一般的には、分布定数線路１０３は、モノポール素子１０１，１０２の一方側へ延伸していればよい。
【００６７】
［実施の形態３］
図１０は、実施の形態３によるダイポール素子の概略図である。実施の形態３によるダイポール素子１０Ｂは、図９に示すダイポール素子１０Ａの分布定数線路１０３を分布定数線路１０４に代えたものであり、その他は、ダイポール素子１０Ａと同じである。
【００６８】
分布定数線路１０４は、線路１０４１〜１０４６からなる。線路１０４１，１０４３，１０４４，１０４６は、モノポール素子１０１，１０２に略垂直に配置される。線路１０４１は、その一方端がモノポール素子１０１の一方端１０１Ａに接続され、他方端が線路１０４２の一方端に接続される。線路１０４２は、その一方端が線路１０４１の他方端に接続され、他方端が線路１０４３の一方端に接続される。線路１０４３は、その一方端が線路１０４２の他方端に接続され、他方端が線路１０４４の一方端に接続される。
【００６９】
線路１０４４は、その一方端が線路１０４３の他方端に接続され、他方端が線路１０４５の一方端に接続される。線路１０４５は、その一方端が線路１０４４の他方端に接続され、他方端が線路１０４６の一方端に接続される。線路１０４６は、その一方端が線路１０４５の他方端に接続され、他方端がモノポール素子１０２の一方端１０２Ａに接続される。
【００７０】
これにより、分布定数線路１０４は、モノポール素子１０１の一方端１０１Ａとモノポール素子１０２の一方端１０２Ａとの間に接続され、モノポール素子１０１，１０２の両側に配置される。即ち、分布定数線路１０４は、２つのモノポール素子１０１，１０２間に接続され、モノポール素子１０１，１０２の両側へ延伸するように配置される。
【００７１】
そして、線路１０４１，１０４３，１０４４，１０４６の各々の長さＬ４は、例えば、０．１２５λに設定される。その結果、分布定数線路１０４の全長は、０．５λに設定される。この０．５λは、モノポール素子１０１の全長とモノポール素子１０２の全長との和に略等しい。
【００７２】
従って、ダイポール素子１０Ｂにおいては、分布定数線路１０４の全長は、モノポール素子１０１の全長とモノポール素子１０２の全長との和に略等しいことを特徴とする。また、ダイポール素子１０Ｂにおいて、分布定数線路１０４は、モノポール素子１０１，１０２の両側へ等しい長さＬ４だけ延伸することを特徴とする。
【００７３】
ダイポール素子１０Ｂにおいては、分布定数線路１０４は、その全長が０．５λになり、モノポール素子１０１，１０２の両側へ等しい長さＬ４だけ延伸するように線路１０４１，１０４３，１０４４，１０４６が等しい長さＬ４を有するため、線路１０４１〜１０４３に流れる電流が線路１０４４〜１０４６に流れる電流と打ち消し合う。即ち、分布定数線路１０４は、モノポール素子１０１，１０２の全体に流れる電流の積分値を実質的に零に設定する。
【００７４】
従って、ダイポール素子１０Ｂは、電気的に透明になる。
【００７５】
実施の形態３によれば、ダイポール素子１０Ｂは、２つのモノポール素子１０１，１０２と、２つのモノポール素子１０１，１０２間に接続され、２つのモノポール素子１０１，１０２上の電流の積分値を実質的に零に設定する分布定数線路１０４とを備えるので、リアクタを用いずにダイポール素子１０Ｂを電気的に透明にできる。
【００７６】
なお、線路１０４１〜１０４３は、「第１の分布定数線路」を構成し、線路１０４４〜１０４６は、「第２の分布定数線路」を構成する。
【００７７】
その他は、実施の形態２と同じである。
【００７８】
［実施の形態４］
図１１は、実施の形態４によるダイポール素子の概略図である。実施の形態４によるダイポール素子１０Ｃは、図９に示すダイポール素子１０Ａの分布定数線路１０３を分布定数線路１０５に代えたものであり、その他は、ダイポール素子１０Ａと同じである。
【００７９】
分布定数線路１０５は、線路１０５１〜１０５８からなる。線路１０５２，１０５４，１０５５，１０５７は、モノポール素子１０１，１０２に略平行に配置される。線路１０５１は、その一方端がモノポール素子１０１の一方端１０１Ａに接続され、他方端が線路１０５２の一方端に接続される。線路１０５２は、その一方端が線路１０５１の他方端に接続され、他方端が線路１０５３の一方端に接続される。線路１０５３は、その一方端が線路１０５２の他方端に接続され、他方端が線路１０５４の一方端に接続される。
【００８０】
線路１０５４は、その一方端が線路１０５３の他方端に接続され、他方端が線路１０５５の一方端に接続される。線路１０５５は、その一方端が線路１０５４の他方端に接続され、他方端が線路１０５６の一方端に接続される。線路１０５６は、その一方端が線路１０５５の他方端に接続され、他方端が線路１０５７の一方端に接続される。線路１０５７は、その一方端が線路１０５６の他方端に接続され、他方端が線路１０５８の一方端に接続される。線路１０５８は、その一方端が線路１０５７の他方端に接続され、他方端がモノポール素子１０２の一方端１０２Ａに接続される。
【００８１】
これにより、分布定数線路１０５は、モノポール素子１０１の一方端１０１Ａとモノポール素子１０２の一方端１０２Ａとの間に接続され、モノポール素子１０１，１０２の右側にモノポール素子１０１，１０２に略平行に配置される。即ち、分布定数線路１０５は、２つのモノポール素子１０１，１０２間に接続され、モノポール素子１０１，１０２の一方側に配置される。
【００８２】
そして、線路１０５２，１０５４，１０５５，１０５７の各々の長さＬ５は、例えば、０．１２５λに設定される。その結果、分布定数線路１０５の全長は、０．５λに設定される。この０．５λは、モノポール素子１０１の全長とモノポール素子１０２の全長との和に略等しい。また、線路１０５１〜１０５４の全長は、線路１０５５〜１０５８の全長と等しく、０．２５λである。
【００８３】
従って、ダイポール素子１０Ｃにおいては、分布定数線路１０５の全長は、モノポール素子１０１の全長とモノポール素子１０２の全長との和に略等しいことを特徴とする。また、ダイポール素子１０Ｃにおいて、分布定数線路１０５は、モノポール素子１０１，１０２の一方側に配置され、モノポール素子１０１，１０２の一方端１０１Ａ，１０２Ａ（即ち、ダイポール素子１０Ｃの中央点）から等しい長さＬ５だけモノポール素子１０１，１０２に略平行に延伸することを特徴とする。
【００８４】
ダイポール素子１０Ｃにおいては、分布定数線路１０５は、その全長が０．５λになり、モノポール素子１０１，１０２に沿ってダイポール素子１０Ｃの中央点から両側へ等しい長さＬ５だけ延伸するように線路１０５２，１０５４，１０５５，１０５７が等しい長さＬ５を有するため、線路１０５１〜１０５４に流れる電流が線路１０５５〜１０５８に流れる電流と打ち消し合う。即ち、分布定数線路１０５は、モノポール素子１０１，１０２の全体に流れる電流の積分値を実質的に零に設定する。
【００８５】
従って、ダイポール素子１０Ｃは、電気的に透明になる。
【００８６】
実施の形態４によれば、ダイポール素子１０Ｃは、２つのモノポール素子１０１，１０２と、２つのモノポール素子１０１，１０２間に接続され、２つのモノポール素子１０１，１０２上の電流の積分値を実質的に零に設定する分布定数線路１０５とを備えるので、リアクタを用いずにダイポール素子１０Ｃを電気的に透明にできる。
【００８７】
なお、線路１０５１〜１０５４は、「第１の分布定数線路」を構成し、線路１０５５〜１０５８は、「第２の分布定数線路」を構成する。
【００８８】
また、上記においては、分布定数線路１０５は、モノポール素子１０１，１０２の右側にモノポール素子１０１，１０２に略平行に配置されると説明したが、この発明においては、これに限らず、分布定数線路１０５は、モノポール素子１０１，１０２の左側にモノポール素子１０１，１０２に略平行に配置されていてもよく、一般的には、分布定数線路１０５は、モノポール素子１０１，１０２の一方側にモノポール素子１０１，１０２に略平行に配置されていればよい。
【００８９】
その他は、実施の形態２と同じである。
【００９０】
［応用例１］
実施の形態１〜実施の形態４においては、電気的に透明なダイポール素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃについて説明した。即ち、ダイポール素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、物理的には存在するが、所定の周波数（＝５００ＭＨｚ）の電波に対しては電気的に存在しない。つまり、ダイポール素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、所定の周波数の電波をそのまま通過させる。
【００９１】
そこで、この応用例１においては、ダイポール素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを直列に接続した電気的に透明な導体線について説明する。
【００９２】
図１２は、図９に示すダイポール素子１０Ａを用いた導体線の概略図である。導体線２００は、５個のダイポール素子１０Ａと、４個のスタブ線路２１０とを備える。５個のダイポール素子１０Ａは、４個のスタブ線路２１０によって直線状に直列に接続される。
【００９３】
図１３は、図１２に示す導体線２００の一部の拡大図である。スタブ線路２１０は、略コの字形状を有し、線路２１１〜２１３からなる。線路２１１は、その一方端がダイポール素子１０Ａ−１におけるモノポール素子１０１の他方端１０１Ｂに接続され、他方端が線路２１２の一方端に接続される。
【００９４】
線路２１２は、その一方端が線路２１１の他方端に接続され、他方端が線路２１３の一方端に接続される。線路２１３は、その一方端が線路２１２の他方端に接続され、他方端がダイポール素子１０Ａ−２におけるモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂに接続される。
【００９５】
線路２１１，２１３の各々は、長さＬ６を有する。そして、長さＬ６は、例えば、０．２５λに設定される。その結果、スタブ線路２１０の全長は、約０．５λである。
【００９６】
従って、隣接する２個のダイポール素子１０Ａ−１，１０Ａ−２は、約０．５λの全長を有するスタブ線路２１０によって接続される。これにより、ダイポール素子１０Ａ−１，１０Ａ−２の各々は、両端（モノポール素子１０１の他方端１０１Ｂおよびモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂ）が開放された状態になる。つまり、導体線２００は、単体における状態に維持されたダイポール素子１０Ａを複数個直列に接続した構造からなる。
【００９７】
導体線２００において、ダイオード素子１０Ａのモノポール素子１０１，１０２の幅Ｗ２は、例えば、０．００２１４λに設定される。また、隣接する２個のダイポール素子１０Ａ−１，１０Ａ−２間の間隔ｄ３は、例えば、０．０１７９λに設定される。更に、隣接する２個のダイポール素子１０Ａ−１，１０Ａ−２において、一方のダイポール素子１０Ａ−１のモノポール素子１０１の一方端１０１Ａから他方のダイポール素子１０Ａ−２のモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂまでの距離Ｌ７は、０．２５λに設定される。
【００９８】
上述したように、スタブ線路２１０によって複数のダイポール素子１０Ａを直線状に接続することにより、導体線２００は、電気的に透明になる。
【００９９】
なお、上記においては、４個のスタブ線路２１０によって５個のダイポール素子１０Ａを直線状に接続して導体線２００を作製すると説明したが、この発明においては、これに限らず、ダイポール素子１０Ａおよびスタブ線路２１０の個数は、任意であってもよい。
【０１００】
図１４は、図１０に示すダイポール素子１０Ｂを用いた導体線の概略図である。導体線２００Ａは、５個のダイポール素子１０Ｂと、５個のスタブ線路２２０とを備える。５個のダイポール素子１０Ｂは、５個のスタブ線路２２０によって直線状に接続される。
【０１０１】
図１５は、図１４に示す導体線２００Ａの一部の拡大図である。スタブ線路２２０は、線路２２１〜２２６からなる。線路２２１は、その一方端がダイポール素子１０Ｂ−１におけるモノポール素子１０１の他方端１０１Ｂに接続され、他方端が線路２２２の一方端に接続される。
【０１０２】
線路２２２は、その一方端が線路２２１の他方端に接続され、他方端が線路２２３の一方端に接続される。線路２２３は、その一方端が線路２２２の他方端に接続され、他方端が線路２２４の一方端に接続される。線路２２４は、その一方端が線路２２３の他方端に接続され、他方端が線路２２５の一方端に接続される。線路２２５は、その一方端が線路２２４の他方端に接続され、他方端が線路２２６の一方端に接続される。線路２２６は、その一方端が線路２２５の他方端に接続され、他方端がダイポール素子１０Ｂ−２におけるモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂに接続される。
【０１０３】
線路２２１，２２３，２２４，２２６の各々は、長さＬ８を有する。そして、長さＬ８は、例えば、０．１２５λに設定される。その結果、スタブ線路２２０の全長は、約０．５λである。
【０１０４】
従って、隣接する２個のダイポール素子１０Ｂ−１，１０Ｂ−２は、約０．５λの全長を有するスタブ線路２２０によって接続される。これにより、ダイポール素子１０Ｂ−１，１０Ｂ−２の各々は、両端（モノポール素子１０１の他方端１０１Ｂおよびモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂ）が開放された状態になる。つまり、導体線２００Ａは、単体における状態に維持されたダイポール素子１０Ｂを複数個直列に接続した構造からなる。
【０１０５】
導体線２００Ａにおいて、ダイオード素子１０Ｂのモノポール素子１０１，１０２の幅Ｗ２は、例えば、０．００２１４λに設定される。また、隣接する２個のダイポール素子１０Ｂ−１，１０Ｂ−２間の間隔ｄ３は、例えば、０．０１７９λに設定される。更に、隣接する２個のダイポール素子１０Ｂ−１，１０Ｂ−２において、一方のダイポール素子１０Ｂ−１のモノポール素子１０１の一方端１０１Ａから他方のダイポール素子１０Ｂ−２のモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂまでの距離Ｌ７は、０．２５λに設定される。更に、分布定数線路１０４において、線路１０４３，１０４４の全長Ｌ９は、０．２５λに設定される。
【０１０６】
上述したように、スタブ線路２２０によって複数のダイポール素子１０Ｂを直線状に接続することにより、導体線２００Ａは、電気的に透明になる。
【０１０７】
なお、上記においては、５個のスタブ線路２２０によって５個のダイポール素子１０Ｂを直線状に接続して導体線２００Ａを作製すると説明したが、この発明においては、これに限らず、ダイポール素子１０Ｂおよびスタブ線路２２０の個数は、任意であってもよい。
【０１０８】
図１６は、図１１に示すダイポール素子１０Ｃを用いた導体線の概略図である。導体線２００Ｂは、５個のダイポール素子１０Ｃと、４個のスタブ線路２３０とを備える。５個のダイポール素子１０Ｃは、４個のスタブ線路２３０によって直線状に接続される。
【０１０９】
図１７は、図１６に示す導体線２００Ｂの一部の拡大図である。スタブ線路２３０は、線路２３１〜２３７からなる。線路２３１は、その一方端がダイポール素子１０Ｃ−１におけるモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂに接続され、他方端が線路２３２の一方端に接続される。
【０１１０】
線路２３２は、その一方端が線路２３１の他方端に接続され、他方端が線路２３３の一方端に接続される。線路２３３は、その一方端が線路２３２の他方端に接続され、他方端が線路２３４の一方端に接続される。線路２３４は、その一方端が線路２３３の他方端に接続され、他方端が線路２３５の一方端に接続される。線路２３５は、その一方端が線路２３４の他方端に接続され、他方端が線路２３６の一方端に接続される。線路２３６は、その一方端が線路２３５の他方端に接続され、他方端が線路２３７の一方端に接続される。線路２３７は、その一方端が線路２３６の一方端に接続され、他方端がダイポール素子１０Ｃ−２におけるモノポール素子１０１の他方端１０１Ｂに接続される。
【０１１１】
ダイポール素子１０Ｃ−２における分布定数線路１０５の線路１０５３から線路２３３までの距離Ｌ１０は、例えば、０．２５λに設定される。そして、線路２３２，２３６の各々は、線路２３４の半分の長さを有する。その結果、スタブ線路２３０の全長は、約０．５λになる。また、モノポール素子１０２と線路２３４との距離Ｌ１１は、例えば、０．０２６８λに設定される。
【０１１２】
従って、隣接する２個のダイポール素子１０Ｃ−１，１０Ｃ−２は、約０．５λの全長を有するスタブ線路２３０によって接続される。これにより、ダイポール素子１０Ｃ−１，１０Ｃ−２の各々は、両端（モノポール素子１０１の他方端１０１Ｂおよびモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂ）が開放された状態になる。つまり、導体線２００Ｂは、単体における状態に維持されたダイポール素子１０Ｃを複数個直列に接続した構造からなる。
【０１１３】
導体線２００Ｂにおいて、ダイオード素子１０Ｃのモノポール素子１０１，１０２の幅Ｗ２は、例えば、０．００２１４λに設定される。また、隣接する２個のダイポール素子１０Ｃ−１，１０Ｃ−２間の間隔ｄ３は、例えば、０．０１７９λに設定される。
【０１１４】
上述したように、スタブ線路２３０によって複数のダイポール素子１０Ｃを直線状に接続することにより、導体線２００Ｂは、電気的に透明になる。
【０１１５】
なお、上記においては、４個のスタブ線路２３０によって５個のダイポール素子１０Ｃを直線状に接続して導体線２００Ｂを作製すると説明したが、この発明においては、これに限らず、ダイポール素子１０Ｃおよびスタブ線路２３０の個数は、任意であってもよい。
【０１１６】
なお、上記においては、ダイポール素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを直線状に接続して電気的に透明な導体線を作製すると説明したが、この発明においては、これに限らず、ダイポール素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを曲線状に接続して電気的に透明な導体線を作製してもよい。
【０１１７】
また、図１に示すダイポール素子１０を直線状または曲線状に接続して電気的に透明な導体線を作製してもよい。
【０１１８】
上述した導体線２００，２００Ａ，２００Ｂが電気的に透明であることを確認する実験について説明する。図１８は、図１６に示す導体線２００Ｂが電気的に透明であることを確認する実験の概略図である。給電ダイポール１２０を導体線２００Ｂから０．５λの位置に導体線２００Ｂに略平行に配置する。給電ダイポール１２０は、０．０２λの幅Ｗ３と、０．５λの長さＬ１２とを有する。
【０１１９】
給電ダイポール１２０に給電し、給電ダイポール１２０の入力インピーダンス、Ｈ面指向性、および導体線２００Ｂに流れる電流分布を測定する。
【０１２０】
なお、図１８における番号は、導体線２００Ｂにおける電流分布を測定する位置を示す。
【０１２１】
図１８に示す実験系を用いて、導体線２００Ｂの代わりに導体線２００，２００Ａを設置し、導体線２００，２００Ａが電気的に透明であることを確認する実験も行なった。
【０１２２】
図１９は、図１２に示す導体線２００における電流分布の測定位置を示す図である。図１８に示す実験系において、導体線２００Ｂの代わりに導体線２００を設置し、図１９に示す番号の位置で導体線２００の電流分布が測定された。
【０１２３】
表１は、導体線２００，２００Ｂを給電ダイポール１２０の近くに設置した場合の入力インピーダンスを示す。
【０１２４】
【表１】
【０１２５】
なお、表１において、“ｄｉｐｏｌｅ ａｌｏｎｅ”は、給電ダイポール１２０を単体で設置した場合を示し、“ｔｙｐｅ１”は、図１６に示す導体線２００Ｂを給電ダイポール１２０の近くに設置した場合を示し、“ｔｙｐｅ２”は、図１２に示す導体線２００を給電ダイポール１２０の近くに設置した場合を示し、“ｔｙｐｅ ｏｐｅｎ”は、図１２に示す導体線２００からスタブ線路２１０を削除したものを給電ダイポール１２０の近くに設置した場合を示す。
【０１２６】
表１の結果から、導体線２００Ｂにおいて、給電ダイポール１２０の指向性への影響が最も小さくなる周波数の波長は、０．７０λであり、導体線２００において、給電ダイポール１２０の指向性への影響が最も小さくなる周波数の波長は、０．９９λである。
【０１２７】
従って、導体線２００，２００Ｂを給電ダイポール１２０の近くに設置すると、給電ダイポール１２０は、それぞれ、０．９９λおよび０．７０λの波長において“ｔｙｐｅ ｏｐｅｎ”の導体線が近くに設置された場合よりも、単独で設置された場合の入力インピーダンスに近い入力インピーダンスを有する。
【０１２８】
図２０は、Ｈ面指向性を示す図である。図２０の（ａ）は、指向性への影響が最小になる周波数の波長が０．９９λである場合を示し、図２０の（ｂ）は、指向性への影響が最小になる周波数の波長が０．７０λである場合を示し、図２０の（ｃ）は、導体線２００を用いた場合と導体線２００Ａを用いた場合の比較を示す。
【０１２９】
図２０の（ａ），（ｂ），（ｃ）において、縦軸は、利得を表し、横軸は、位相角φを表す。なお、図２０の（ｃ）の“ｔｙｐｅ３”は、図１４に示す導体線２００Ａを給電ダイポール１２０の近くに設置した場合を示す。
【０１３０】
指向性への影響が最小になる周波数の波長が０．９９λである場合、図１２に示す導体線２００（“ｔｙｐｅ２”）を給電ダイポール１２０の近くに設置した場合が最も“ｄｉｐｏｌｅ ａｌｏｎｅ”に近い（図２０の（ａ）参照）。
【０１３１】
また、指向性への影響が最小になる周波数の波長が０．７０λである場合、図１６に示す導体線２００Ｂ（“ｔｙｐｅ１”）を給電ダイポール１２０の近くに設置した場合が最も“ｄｉｐｏｌｅ ａｌｏｎｅ”に近い（図２０の（ｂ）参照）。
【０１３２】
更に、図１４に示す導体線２００Ａを給電ダイポール１２０の近くに設置した場合（“ｔｙｐｅ３”）、交差偏波成分の発生が図１２に示す導体線２００を給電ダイポール１２０の近くに設置した場合（“ｔｙｐｅ２”）よりも強い（図２０の（ｃ）参照）。これは、リアクタに相当する水平部の電流が打ち消し合わないためである。
【０１３３】
図２１は、導体線における電流分布を示す図である。図２１の（ａ），（ｂ）は、図１６に示す導体線２００Ｂにおける電流分布を示し、図２１の（ｃ），（ｄ）は、図１２に示す導体線２００における電流分布を示す。
【０１３４】
また、図２１の（ａ），（ｃ）は、指向性への影響が最小になる周波数の波長が０．９９λである場合を示し、図２１の（ｂ），（ｄ）は、指向性への影響が最小になる周波数の波長が０．７０λである場合を示す。
【０１３５】
更に、図２１の（ａ）〜（ｄ）において、斜線領域は、導体線における水平部を示し、斜線が施されていない領域は、導体線における垂直部を示す。更に、図２１の（ａ）〜（ｄ）において、縦軸は、電流および位相を表し、横軸は、導体線における位置を表す。
【０１３６】
図１２に示す導体線２００においては、ダイポールに相当する垂直部の電流の向きが途中で反転しており、電気的透明化の動作を確認できる。また、リアクタに相当する水平部の電流がダイポールに相当する垂直部の電流に比べて大きいが、折り返されているので、打ち消されている（図２１の（ｃ），（ｄ）参照）。
【０１３７】
図１６に示す導体線２００Ｂにおいては、隣り合う垂直部に流れる電流は小さく、折り返し部に大きな電流が流れている。折り返しの周期構造により、導体線２００Ｂ全体で電流が打ち消し合っていることが解った（図２１の（ａ），（ｂ）参照）。
【０１３８】
上述したように、電流を打ち消し合う動作が図１２に示す導体線２００と図１６に示す導体線２００Ｂとでは異なる。図１２に示す導体線２００では、周期長＝０．２５λの２本分が半波長ダイポールに相当するため、約λの波長の周波数で導体線２００の電気的透明化の条件が満たされる（図２１の（ｃ）参照）。
【０１３９】
一方、図１６に示す導体線２００Ｂでは、０．２５λの３倍の周期長が波長となる周波数で電流が打ち消されるため、λの波長の約４／３倍の周波数で導体線２００Ｂの電気的透明化の条件が満たされる（図２１の（ｂ）参照）。
【０１４０】
上述した導体線２００，２００Ａ，２００Ｂの各々は、例えば、バラクタダイオードを用いて電気的に指向性を切換えるアレーアンテナの給電線として用いられる。
【０１４１】
図２２は、電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナの概略図である。アレーアンテナ７０は、アンテナ素子７１〜７７と、バラクタダイオード８１〜８６と、導体線９１〜９６とを備える。
【０１４２】
アンテナ素子７１〜７６は、無給電素子であり、アンテナ素子７７は、給電素子である。アンテナ素子７１〜７６は、アンテナ素子７７の周りに略円形に等間隔に配置される。そして、アレーアンテナ７０が送受信する電波の波長をλ１とした場合、無給電素子であるアンテナ素子７１〜７６と、給電素子であるアンテナ素子７７との間隔は、例えば、（λ１）／４に設定される。
【０１４３】
バラクタダイオード８１〜８６は、それぞれ、アンテナ素子７１〜７６と、接地ノードＧＮＤとの間に接続される。これにより、バラクタダイオード８１〜８６は、それぞれ、無給電素子であるアンテナ素子７１〜７６に装荷される。
【０１４４】
導体線９１〜９６は、それぞれ、バラクタダイオード８１〜８６に接続される。そして、導体線９１〜９６の各々は、上述した導体線２００，２００Ａ，２００Ｂのいずれかからなる。
【０１４５】
導体線９１〜９６は、直流電源（図示せず）から直流電圧を受け、その受けた直流電圧をそれぞれバラクタダイオード８１〜８６に印加する。そして、バラクタダイオード８１〜８６に印加される直流電圧は、例えば、０Ｖまたは−２０Ｖからなる。
【０１４６】
バラクタダイオード８１〜８６は、０Ｖの直流電圧が印加されると、容量が最大になり、リアクタンス値が最小になる。また、バラクタダイオード８１〜８６は、−２０Ｖの直流電圧が印加されると、容量が最小になり、リアクタンス値が最大になる。
【０１４７】
従って、無給電素子であるアンテナ素子７１〜７６に装荷されたバラクタダイオード８１〜８６に印加する直流電圧を０Ｖまたは−２０Ｖに制御することにより、アレーアンテナ２０は、その指向性が変えられる。
【０１４８】
より具体的には、０Ｖの直流電圧を導体線９１を介してバラクタダイオード８１に印加し、−２０Ｖの直流電圧を導体線９２〜９６を介してそれぞれバラクタダイオード８２〜８６に印加すると、アレーアンテナ７０は、アンテナ素子７７からアンテナ素子７１へ向かう方向にビームを放射する。また、０Ｖの直流電圧を導体線９２を介してバラクタダイオード８２に印加し、−２０Ｖの直流電圧を導体線９１，９３〜９６を介してそれぞれバラクタダイオード８１，８３〜８６に印加すると、アレーアンテナ７０は、アンテナ素子７７からアンテナ素子７２へ向かう方向にビームを放射する。
【０１４９】
このように、バラクタダイオード８１〜８６に印加する直流電圧を制御することにより、アレーアンテナ７０の指向性を変えられる。
【０１５０】
そして、直流電圧を導体線９１〜９６を介してそれぞれバラクタダイオード８１〜８６に印加した場合、導体線９１〜９６は、電気的に透明な導体線２００，２００Ａ，２００Ｂのいずれかからなるので、無給電素子であるアンテナ素子７１〜７６に電気的な影響を与えない。
【０１５１】
従って、上述した導体線２００，２００Ａ，２００Ｂを用いれば、アレーアンテナ７０において、ＤＣ的に導通したまま、ＲＦ的影響を無くすことができる。
【０１５２】
［応用例２］
図２３は、図１４に示す導体線２００Ａを用いた電波フィルタの概略図である。電波フィルタ３００は、１０本の導体線２００Ａを備える。１０本の導体線２００Ａは、略平行に配置される。
【０１５３】
この場合、導体線２００Ａを構成するダイポール素子１０Ｂ（図１０参照）は、方向ＤＲ２へ直線状に接続される。
【０１５４】
そうすると、垂直偏波が電波フィルタ３００へ到来した場合、導体線２００Ａが透明となる周波数の電波に影響を与えないため、透過するが、それ以外の周波数の電波に対しては導体線２００Ａに電流が流れ、それを遮断する。また、図２３に示すように、電波フィルタ３００に導体線２００Ａを用いた場合、図２０（ｃ）に示したように、交差偏波の発生がわずかにある。導体線２００Ａが平面上に並ぶ場合、交差偏波は、鏡の原理により、波源の対称点にフォーカスし強め合う。これを利用して、垂直偏波の波源に対して図２３に示すように電波フィルタ３００を設置することにより、対称点で交差偏波を受信することができる。
【０１５５】
なお、電波フィルタ３００においては、図１０に示すダイポール素子１０Ｂを用いたが、この発明においては、これに限らず、図１、図９および図１１にそれぞれ示すダイポール素子１０，１０Ａ，１０Ｃのいずれかを用いて電波フィルタを作製してもよく、ダイポール素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの中から選択された異なる２種類以上のダイポール素子を用いて電波フィルタを作製してもよい。
【０１５６】
そして、ダイポール素子１０，１０Ａ，１０Ｃのいずれかを用いて電波フィルタを作製した場合、またはダイポール素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの中から選択された異なる２種類以上のダイポール素子を用いて電波フィルタを作製した場合、電波フィルタは、透明となる周波数の電波を透過し、それ以外の周波数の電波を遮断する。
【０１５７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
この発明は、チップ部品が不要である電気的に透明なダイポール素子に適用される。また、この発明は、チップ部品が不要である電気的に透明なダイポール素子を備えた導体線に適用される。更に、この発明は、チップ部品が不要である電気的に透明なダイポール素子を備えた電波フィルタに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】この発明の実施の形態１によるダイポール素子の概略図である。
【図２】図１に示すダイポール素子の一部分の拡大図である。
【図３】図２に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩ間における断面図である。
【図４】実験Ｉの概略図である。
【図５】図４に示す実験Ｉにおいて測定された入力インピーダンスを示す図である。
【図６】図４に示す実験Ｉにおいて測定されたＨ面指向性を示す図である。
【図７】実験ＩＩの概略図である。
【図８】図７に示す実験ＩＩにおいて測定された電流分布を示す図である。
【図９】実施の形態２によるダイポール素子の概略図である。
【図１０】実施の形態３によるダイポール素子の概略図である。
【図１１】実施の形態４によるダイポール素子の概略図である。
【図１２】図９に示すダイポール素子を用いた導体線の概略図である。
【図１３】図１２に示す導体線の一部の拡大図である。
【図１４】図１０に示すダイポール素子を用いた導体線の概略図である。
【図１５】図１４に示す導体線の一部の拡大図である。
【図１６】図１１に示すダイポール素子を用いた導体線の概略図である。
【図１７】図１６に示す導体線の一部の拡大図である。
【図１８】図１６に示す導体線が電気的に透明であることを確認する実験の概略図である。
【図１９】図１２に示す導体線における電流分布の測定位置を示す図である。
【図２０】Ｈ面指向性を示す図である。
【図２１】導体線における電流分布を示す図である。
【図２２】電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナの概略図である。
【図２３】図１４に示す導体線を用いた電波フィルタの概略図である。
【符号の説明】
【０１６０】
１，２，１０１，１０２ モノポール素子、１Ａ，２Ａ，１０１Ａ，１０２Ａ 一方端、１Ｂ，２Ｂ，１０１Ｂ，１０２Ｂ 他方端、３，１０３〜１０５ 分布定数線路、４ プリント基板、４Ａ 一主面、１０，１０Ａ，１０Ａ−１，１０Ａ−２，１０Ｂ，１０Ｂ−１，１０Ｂ−２，１０Ｃ，１０Ｃ−１，１０Ｃ−２ ダイポール素子、１１，２１ 切欠部、１２，１３，２２，２３ 狭幅部、２０ 給電ダイポール、２０Ａ 給電部、３０ 給電コネクタ、３１〜３７，２１１〜２１３，２２１〜２２６，２３１〜２３７，１０３１〜１０３３，１０４１〜１０４６，１０５１〜１０５８ 線路、４０ 整合調整スライド、５０ ネットワークアナライザ、６０ 磁界プローブ、７０ アレーアンテナ、７１〜７７ アンテナ素子、８１〜８６ バラクタダイオード、９１〜９６，２００，２００Ａ，２００Ｂ 導体線、２１０，２２０，２３０ スタブ線路、３００ 電波フィルタ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ダイポール素子、それを用いた導体線および電波フィルタに関し、特に、電気的に透明なダイポール素子、それを用いた導体線および電波フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気的に透明なアンテナ素子が知られている（非特許文献１）。このアンテナ素子は、２本のモノポール素子と、バラクタダイオードとを備える。２本のモノポール素子は、直列に直線状に配置され、バラクタダイオードは、２本のモノポール素子間に装荷される。
【０００３】
そして、バラクタダイオードは、２本のモノポール素子上の電流値の積分値を実質的に零にするリアクタンス値に設定される。
【非特許文献１】飯草恭一、大平 孝，「リアクタンス制御でパラサイト素子を電子的に透明化するリコンフィギャラブルエスパアンテナ」，（社）電子情報通信学会、信学技報，ＡＰ２００２−１２２（２００３−１）．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の電気的に透明なアンテナ素子は、チップ部品としてのバラクタダイオードが必要であり、低コスト化を図ることが困難であるという問題がある。また、バラクタダイオードをアンテナ素子にマウントする必要があり、製造工程の簡略化が困難であるという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、チップ部品が不要である電気的に透明なダイポール素子を提供することである。
【０００６】
また、この発明の別の目的は、チップ部品が不要である電気的に透明なダイポール素子を備えた導体線を提供することである。
【０００７】
更に、この発明の別の目的は、チップ部品が不要である電気的に透明なダイポール素子を備えた電波フィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によれば、ダイポール素子は、第１および第２のモノポール素子と、分布定数線路とを備える。第１および第２のモノポール素子は、直線状に配置される。分布定数線路は、第１および第２のモノポール素子間に接続され、第１および第２のモノポール素子上の電流の積分値を実質的に零に設定する。
【０００９】
好ましくは、分布定数線路は、第１および第２のモノポール素子に略平行に配置される。
【００１０】
好ましくは、分布定数線路は、第１および第２のモノポール素子内に配置される。
【００１１】
好ましくは、分布定数線路は、第１および第２のモノポール素子に略垂直に配置される。
【００１２】
好ましくは、分布定数線路の全長は、到来する電波の略半波長である。
【００１３】
また、この発明によれば、導体線は、複数のダイポール素子を備える。複数のダイポール素子は、直列に接続される。そして、複数のダイポール素子の各々は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のダイポール素子からなる。また、直列に接続された複数のダイポール素子において、隣接する２つのダイポール素子は、到来する電波の略半波長の長さを有するスタブ線路により接続される。
【００１４】
更に、この発明によれば、電波フィルタは、複数の導体線を備える。複数の導体線は、略平行に配置される。複数の導体線の各々は、直列に直線状に接続された複数のダイポール素子を含む。そして、複数のダイポール素子の各々は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のダイポール素子からなる。また、直列に接続された複数のダイポール素子において、隣接する２つのダイポール素子は、到来する電波の略半波長の長さを有するスタブ線路により接続される。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によるダイポール素子においては、電波が到来すると、分布定数線路は、第１のモノポール素子上の電流を第２のモノポール素子上の電流によって打ち消す。即ち、分布定数線路は、第１および第２のモノポール素子上の電流の積分値を実質的に零に設定する。
【００１６】
従って、この発明によれば、チップ部品を用いずにダイポール素子を電気的に透明にできる。
【００１７】
また、この発明による導体線は、電気的に透明なダイポール素子を複数個接続して作製される。
【００１８】
従って、この発明によれば、導体線を電気的に透明にできる。
【００１９】
更に、この発明による電波フィルタは、電気的に透明な導体線を複数本配置して作製される。
【００２０】
従って、この発明によれば、電波フィルタは、所定の周波数の電波のみを透過できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２２】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるダイポール素子の概略図である。実施の形態１によるダイポール素子１０は、モノポール素子１，２と、分布定数線路３とを備える。
【００２３】
モノポール素子１は、一方端１Ａから長さ方向ＤＲ１に切欠部１１を有する。その結果、モノポール素子１は、切欠部１１の両側に狭幅部１２，１３を有する。また、モノポール素子２は、一方端２Ａから長さ方向ＤＲ１に切欠部２１を有する。その結果、モノポール素子２は、切欠部２１の両側に狭幅部２２，２３を有する。
【００２４】
モノポール素子１，２は、一方端１Ａ，２Ａが対向するように所定の間隔ｄ１を隔てて直線状に配置される。そして、モノポール素子１，２の各々は、プリント基板４上に形成された銅箔からなる。この場合、所定の間隔ｄ１は、例えば、５ｍｍに設定される。また、ダイポール素子１０に到来する電波の波長をλとすると、モノポール素子１の他方端１Ｂとモノポール素子２の他方端２Ｂとの距離Ｌ１は、例えば、０．５λ＝２７０ｍｍに設定される。更に、モノポール素子１，２の各々は、例えば、１８ｍｍの幅Ｗ１を有する。
【００２５】
分布定数線路３は、線路３１〜３７からなる。線路３１〜３７の各々は、プリント基板４上に形成された銅箔からなる。線路３１は、その一方端がモノポール素子１の狭幅部１２の一方端に接続され、他方端が線路３４の一方端に接続される。線路３２は、その一方端が線路３４の略中点に接続され、他方端が線路３７の略中点に接続される。線路３３は、その一方端がモノポール素子１の狭幅部１３の一方端に接続され、他方端が線路３４の他方端に接続される。
【００２６】
線路３５は、その一方端がモノポール素子２の狭幅部２２の一方端に接続され、他方端が線路３７の一方端に接続される。線路３６は、その一方端がモノポール素子２の狭幅部２３の一方端に接続され、他方端が線路３７の他方端に接続される。
【００２７】
その結果、線路３１〜３７は、一体的に接続され、２個の“Ｅ”字を互いに向かい合わせ、長さ方向ＤＲ１に伸ばした概略形状を有する分布定数線路３を構成する。
【００２８】
そして、分布定数線路３は、モノポール素子１の切欠部１１およびモノポール素子２の切欠部２１に配置され、モノポール素子１の一方端１Ａとモノポール素子２の一方端２Ａとに接続される。
【００２９】
即ち、分布定数線路３は、モノポール素子１，２間に接続され、モノポール素子１，２内に配置される。
【００３０】
分布定数線路３において、線路３１，３３，３５，３６の各々は、長さＬ２を有し、線路３２は、２×Ｌ２の長さを有する。そして、長さＬ２は、例えば、０．１２５λ＝７５ｍｍに設定される。その結果、分布定数線路３の全長（狭幅部１２の一方端から狭幅部２３の一方端まで、または狭幅部１３の一方端から狭幅部２２の一方端まで）は、０．５λになり、モノポール素子１の全長とモノポール素子２の全長との和に略等しい。
【００３１】
ダイポール素子１０を作製する場合、プリント基板４の一主面の全面に銅箔を貼着し、所定の領域を削除してモノポール１，２と、切欠部１１，２１に配置された分布定数線路３とを形成する。
【００３２】
図２は、図１に示すダイポール素子１０の一部分ＰＡの拡大図である。狭幅部１２，１３の各々は、３．５ｍｍの幅を有し、線路３１〜３３の各々は、１ｍｍの幅を有する。狭幅部１２と線路３１との間隔、線路３１，３２間の間隔、線路３２，３３間の間隔および線路３３と狭幅部１３との間隔は、全て同じであり、２ｍｍである。
【００３３】
なお、図１に示すダイポール素子１０の一部分ＰＢの拡大図は、図２に示す拡大図と同じである。
【００３４】
図３は、図２に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩ間における断面図である。狭幅部１２，１３および線路３１〜３３は、上述した幅および間隔でプリント基板４の一主面４Ａ上に形成される。
【００３５】
図４は、実験Ｉの概略図である。給電ダイポール２０を給電部２０Ａがｘｙｚ座標の原点Ｏに一致するようにｚ軸に沿って配置し、図１に示すダイポール素子１０を原点Ｏからｘ軸の方向へｄ２だけ離れた位置でｚ軸に沿って配置する。
【００３６】
給電ダイポール２０は、ｚ軸方向へ伸縮可能であり、ｚ軸方向への伸縮により整合周波数を調整可能である。そして、実験Ｉにおいては、整合周波数が５００ＭＨｚになるように給電ダイポール２０が伸縮された。また、実験Ｉにおいては、給電コネクタ３０がｙ軸方向から給電ダイポール２０の給電部２０Ａに接続された。そして、整合調整スライド４０をｙ軸方向へスライドさせ、給電コネクタ３０のインピーダンスを５０Ωに設定した。
【００３７】
なお、実験Ｉにおいては、方位角φは、ｘ−ｙ平面においてｘ軸からｙ軸の方向への回転角と定義された。
【００３８】
図５は、図４に示す実験Ｉにおいて測定された入力インピーダンスを示す図である。図５において、縦軸は、入力インピーダンスの虚部を表し、横軸は、入力インピーダンスの実部を表す。
【００３９】
また、“ｌｉｎｅ”と表示された特性は、ダイポール素子１０の入力インピーダンスを示し、“ｓｈｏｒｔ”と表示された特性は、ダイポール素子１０において２つのモノポール素子１，２間を短絡した場合の入力インピーダンスを示し、“ｓｈｏｒｔ（ｔａｐｅ）”と表示された特性は、ダイポール素子１０の分布定数線路３を銅テープで覆った場合の入力インピーダンスを示し、“ｏｐｅｎ”と表示された特性は、分布定数線路３を削除し、ダイポール素子１０の中心部を開放した場合の入力インピーダンスを示し、“ｄｉｐｏｌｅ ａｌｏｎｅ”と表示された特性は、給電ダイポール２０が単体で設置された場合の入力インピーダンスを示す。
【００４０】
なお、図５に示す入力インピーダンスの測定においては、ダイポール素子１０と給電ダイポール２０との間隔ｄ２は、１５ｃｍに設定された。
【００４１】
ダイポール素子１０の入力インピーダンスは、ダイポール素子１０の中心部を開放した場合（“ｏｐｅｎ”）、および２つのモノポール素子１，２間を短絡した場合（“ｓｈｏｒｔ”）等の入力インピーダンスよりも給電ダイポール２０が単体で配置された場合の入力インピーダンス（ｄｉｐｏｌｅ ａｌｏｎｅ）に近く、モノポール素子１，２間に分布定数線路３を配置しても入力インピーダンスへの影響が小さい。
【００４２】
図６は、図４に示す実験Ｉにおいて測定されたＨ面指向性を示す図である。図６において、縦軸は、利得を表し、横軸は、方位角φを表す。また、“ｌｉｎｅ”、“ｓｈｏｒｔ”、“ｏｐｅｎ”、および“ｄｉｐｏｌｅ ａｌｏｎｅ”の表記は、図５における表記と同じ意味である。
【００４３】
なお、図６に示す利得の測定においても、ダイポール素子１０と給電ダイポール２０との間隔ｄ２は、１５ｃｍに設定された。
【００４４】
図６に示す結果から、ダイポール素子１０の利得は、ダイポール素子１０の中心部を開放した場合の利得よりも給電ダイポール２０が単体で設置された場合の利得に近い。従って、ダイポール１０は、電気的に透明であることが確認された。
【００４５】
ここで、「電気的に透明」とは、ダイポール素子１０は、物理的には存在するが、電気的には電波をそのまま通過させることを言う。
【００４６】
図７は、実験ＩＩの概略図である。実験ＩＩは、実験Ｉに示すようにダイポール素子１０、給電ダイポール２０および給電コネクタ３０を配置する。そして、ネットワークアナライザ５０を給電コネクタ３０および磁界プローブ６０に接続する。
【００４７】
磁界プローブ６０は、磁界の向きがダイポール素子１０と直交するように導体部（銅箔）に接触され、ダイポール素子１０の長さ方向ＤＲ１に移動される。ネットワークアナライザ５０は、５００ＭＨｚのＲＦ信号を給電コネクタ３０を介して給電ダイポール２０へ入力し、磁界プローブ６０の出力を測定する。
【００４８】
図８は、図７に示す実験ＩＩにおいて測定された電流分布を示す図である。図８の（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、磁界プローブ６０をダイポール素子１０のエッジに沿って長さ方向ＤＲ１を移動させたときの電流分布の振幅および位相を示す。また、図８の（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、磁界プローブ６０を図１に示す矢印Ａ，Ｂに沿って長さ方向ＤＲ１に移動させたときの電流分布の振幅および位相を示す。
【００４９】
図８の（ａ）および（ｃ）において、縦軸は、電流分布の振幅を表し、横軸は、ｚ軸方向の位置を表す。また、図８の（ｂ）および（ｄ）において、縦軸は、電流分布の位相を表し、横軸は、ｚ軸方向の位置を表す。
【００５０】
なお、図８の（ａ）および（ｂ）における“ｓｈｏｒｔ”、“ｏｐｅｎ”および“ｌｉｎｅ”の表記は、図５における表記と同じ意味である。また、図８に示す電流分布の測定において、ダイポール素子１０と給電ダイポール２０との間隔ｄ２は、１５ｃｍに設定された。
【００５１】
図８の（ａ）および（ｂ）に示す結果から、ダイポール素子１０は、ダイポール素子１０の中心部を開放した場合よりも電流の振幅が小さく、また、電流の向きが途中で反転している。従って、ダイポール素子１０における電気的透明化の動作が確認された。
【００５２】
また、図８の（ｃ）および（ｄ）に示す結果から、図１に示す矢印Ａ，Ｂに沿った測定においては、分布定数線路３を構成する銅箔面に磁界プローブ６０を接触して電流を測定したため、ダイポール素子１０のエッジに沿って磁界プローブ６０を移動させた場合（図８の（ａ）および（ｂ））に比べ、電流のレベル低下は、３ｄＢ程度であった。従って、分布定数線路３には、モノポール素子１，２に比べ、約１００倍の強い電流が流れていることが解った。
【００５３】
但し、矢印Ａに沿った線路３１，３５と、矢印Ｂに沿った線路３２とでは、電流の位相が１８０度であるので、線路３１，３５を流れる電流は、線路３２を流れる電流と打ち消し合っている。この電流分布から、ダイポール素子１０の中央部は、ほぼ開放状態となっており、分布定数線路３がリアクタとして動作していることが解った。
【００５４】
上述したように、ダイポール素子１０においては、その長さ方向ＤＲ１に流れる電流の向きが途中で反転するので、分布定数線路３は、モノポール素子１，２の各々に流れる電流を零にするのではなく、２つのモノポール素子１，２に流れる電流の積分値を零にする。これにより、ダイポール素子１０は、ベクトル実効長が実質的に零になり、電気的に透明になる。
【００５５】
実施の形態１によれば、ダイポール素子１０は、２つのモノポール素子１，２と、２つのモノポール素子１，２間に接続され、２つのモノポール素子１，２上の電流の積分値を実質的に零に設定する分布定数線路３とを備えるので、リアクタを用いずにダイポール素子１０を電気的に透明にできる。
【００５６】
［実施の形態２］
図９は、実施の形態２によるダイポール素子の概略図である。ダイポール素子１０Ａは、モノポール素子１０１，１０２と、分布定数線路１０３とを備える。モノポール素子１０１，１０２の各々は、銅箔からなる。そして、モノポール素子１０１は、その一方端１０１Ａがモノポール素子１０２の一方端１０２Ａに対向するように所定の間隔ｄ１を隔てて直線状に配置される。その結果、モノポール素子１０１の他方端１０１Ｂとモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂとの距離は、上述した距離Ｌ１になる。
【００５７】
分布定数線路１０３は、線路１０３１〜１０３３からなる。線路１０３１は、その一方端がモノポール素子１０１の一方端１０１Ａに接続され、他方端が線路１０３２の一方端に接続される。
【００５８】
線路１０３２は、その一方端が線路１０３１の他方端に接続され、他方端が線路１０３３の一方端に接続される。線路１０３３は、その一方端が線路１０３２の他方端に接続され、他方端がモノポール素子１０２の一方端１０２Ａに接続される。
【００５９】
これにより、分布定数線路１０３は、モノポール素子１０１の一方端１０１Ａとモノポール素子１０２の一方端１０２Ａとの間に接続され、モノポール素子１０１，１０２よりも右側に配置される。即ち、分布定数線路１０３は、２つのモノポール素子１０１，１０２間に接続され、モノポール素子１０１，１０２の一方側へ延伸するように配置される。
【００６０】
そして、線路１０３１，１０３３の各々の長さＬ３は、例えば、０．２５λに設定される。その結果、分布定数線路１０３の全長は、０．５λに設定される。この０．５λは、モノポール素子１０１の全長とモノポール素子１０２の全長との和に略等しい。
【００６１】
従って、ダイポール素子１０Ａにおいては、分布定数線路１０３の全長は、モノポール素子１０１の全長とモノポール素子１０２の全長との和に略等しいことを特徴とする。
【００６２】
ダイポール素子１０Ａにおいては、分布定数線路１０３は、その全長が０．５λになるように長さが等しい２つの線路１０３１，１０３３を有するため、モノポール素子１０１，１０２の全体に流れる電流の積分値を実質的に零に設定する。
【００６３】
従って、ダイポール素子１０Ａは、電気的に透明になる。
【００６４】
ダイポール素子１０Ａにおいては、分布定数線路１０３の領域ＲＥＧにスイッチを設け、そのスイッチをオン／オフしてダイポール素子１０Ａを電気的に透明な状態と電気的に透明でない状態とに切換えるようにしてもよい。
【００６５】
実施の形態２によれば、ダイポール素子１０Ａは、２つのモノポール素子１０１，１０２と、２つのモノポール素子１０１，１０２間に接続され、２つのモノポール素子１０１，１０２上の電流の積分値を実質的に零に設定する分布定数線路１０３とを備えるので、リアクタを用いずにダイポール素子１０Ａを電気的に透明にできる。
【００６６】
なお、上記においては、分布定数線路１０３は、モノポール素子１０１，１０２の右側に延伸すると説明したが、この発明においては、これに限らず、分布定数線路１０３は、モノポール素子１０１，１０２の左側へ延伸していてもよく、一般的には、分布定数線路１０３は、モノポール素子１０１，１０２の一方側へ延伸していればよい。
【００６７】
［実施の形態３］
図１０は、実施の形態３によるダイポール素子の概略図である。実施の形態３によるダイポール素子１０Ｂは、図９に示すダイポール素子１０Ａの分布定数線路１０３を分布定数線路１０４に代えたものであり、その他は、ダイポール素子１０Ａと同じである。
【００６８】
分布定数線路１０４は、線路１０４１〜１０４６からなる。線路１０４１，１０４３，１０４４，１０４６は、モノポール素子１０１，１０２に略垂直に配置される。線路１０４１は、その一方端がモノポール素子１０１の一方端１０１Ａに接続され、他方端が線路１０４２の一方端に接続される。線路１０４２は、その一方端が線路１０４１の他方端に接続され、他方端が線路１０４３の一方端に接続される。線路１０４３は、その一方端が線路１０４２の他方端に接続され、他方端が線路１０４４の一方端に接続される。
【００６９】
線路１０４４は、その一方端が線路１０４３の他方端に接続され、他方端が線路１０４５の一方端に接続される。線路１０４５は、その一方端が線路１０４４の他方端に接続され、他方端が線路１０４６の一方端に接続される。線路１０４６は、その一方端が線路１０４５の他方端に接続され、他方端がモノポール素子１０２の一方端１０２Ａに接続される。
【００７０】
これにより、分布定数線路１０４は、モノポール素子１０１の一方端１０１Ａとモノポール素子１０２の一方端１０２Ａとの間に接続され、モノポール素子１０１，１０２の両側に配置される。即ち、分布定数線路１０４は、２つのモノポール素子１０１，１０２間に接続され、モノポール素子１０１，１０２の両側へ延伸するように配置される。
【００７１】
そして、線路１０４１，１０４３，１０４４，１０４６の各々の長さＬ４は、例えば、０．１２５λに設定される。その結果、分布定数線路１０４の全長は、０．５λに設定される。この０．５λは、モノポール素子１０１の全長とモノポール素子１０２の全長との和に略等しい。
【００７２】
従って、ダイポール素子１０Ｂにおいては、分布定数線路１０４の全長は、モノポール素子１０１の全長とモノポール素子１０２の全長との和に略等しいことを特徴とする。また、ダイポール素子１０Ｂにおいて、分布定数線路１０４は、モノポール素子１０１，１０２の両側へ等しい長さＬ４だけ延伸することを特徴とする。
【００７３】
ダイポール素子１０Ｂにおいては、分布定数線路１０４は、その全長が０．５λになり、モノポール素子１０１，１０２の両側へ等しい長さＬ４だけ延伸するように線路１０４１，１０４３，１０４４，１０４６が等しい長さＬ４を有するため、線路１０４１〜１０４３に流れる電流が線路１０４４〜１０４６に流れる電流と打ち消し合う。即ち、分布定数線路１０４は、モノポール素子１０１，１０２の全体に流れる電流の積分値を実質的に零に設定する。
【００７４】
従って、ダイポール素子１０Ｂは、電気的に透明になる。
【００７５】
実施の形態３によれば、ダイポール素子１０Ｂは、２つのモノポール素子１０１，１０２と、２つのモノポール素子１０１，１０２間に接続され、２つのモノポール素子１０１，１０２上の電流の積分値を実質的に零に設定する分布定数線路１０４とを備えるので、リアクタを用いずにダイポール素子１０Ｂを電気的に透明にできる。
【００７６】
なお、線路１０４１〜１０４３は、「第１の分布定数線路」を構成し、線路１０４４〜１０４６は、「第２の分布定数線路」を構成する。
【００７７】
その他は、実施の形態２と同じである。
【００７８】
［実施の形態４］
図１１は、実施の形態４によるダイポール素子の概略図である。実施の形態４によるダイポール素子１０Ｃは、図９に示すダイポール素子１０Ａの分布定数線路１０３を分布定数線路１０５に代えたものであり、その他は、ダイポール素子１０Ａと同じである。
【００７９】
分布定数線路１０５は、線路１０５１〜１０５８からなる。線路１０５２，１０５４，１０５５，１０５７は、モノポール素子１０１，１０２に略平行に配置される。線路１０５１は、その一方端がモノポール素子１０１の一方端１０１Ａに接続され、他方端が線路１０５２の一方端に接続される。線路１０５２は、その一方端が線路１０５１の他方端に接続され、他方端が線路１０５３の一方端に接続される。線路１０５３は、その一方端が線路１０５２の他方端に接続され、他方端が線路１０５４の一方端に接続される。
【００８０】
線路１０５４は、その一方端が線路１０５３の他方端に接続され、他方端が線路１０５５の一方端に接続される。線路１０５５は、その一方端が線路１０５４の他方端に接続され、他方端が線路１０５６の一方端に接続される。線路１０５６は、その一方端が線路１０５５の他方端に接続され、他方端が線路１０５７の一方端に接続される。線路１０５７は、その一方端が線路１０５６の他方端に接続され、他方端が線路１０５８の一方端に接続される。線路１０５８は、その一方端が線路１０５７の他方端に接続され、他方端がモノポール素子１０２の一方端１０２Ａに接続される。
【００８１】
これにより、分布定数線路１０５は、モノポール素子１０１の一方端１０１Ａとモノポール素子１０２の一方端１０２Ａとの間に接続され、モノポール素子１０１，１０２の右側にモノポール素子１０１，１０２に略平行に配置される。即ち、分布定数線路１０５は、２つのモノポール素子１０１，１０２間に接続され、モノポール素子１０１，１０２の一方側に配置される。
【００８２】
そして、線路１０５２，１０５４，１０５５，１０５７の各々の長さＬ５は、例えば、０．１２５λに設定される。その結果、分布定数線路１０５の全長は、０．５λに設定される。この０．５λは、モノポール素子１０１の全長とモノポール素子１０２の全長との和に略等しい。また、線路１０５１〜１０５４の全長は、線路１０５５〜１０５８の全長と等しく、０．２５λである。
【００８３】
従って、ダイポール素子１０Ｃにおいては、分布定数線路１０５の全長は、モノポール素子１０１の全長とモノポール素子１０２の全長との和に略等しいことを特徴とする。また、ダイポール素子１０Ｃにおいて、分布定数線路１０５は、モノポール素子１０１，１０２の一方側に配置され、モノポール素子１０１，１０２の一方端１０１Ａ，１０２Ａ（即ち、ダイポール素子１０Ｃの中央点）から等しい長さＬ５だけモノポール素子１０１，１０２に略平行に延伸することを特徴とする。
【００８４】
ダイポール素子１０Ｃにおいては、分布定数線路１０５は、その全長が０．５λになり、モノポール素子１０１，１０２に沿ってダイポール素子１０Ｃの中央点から両側へ等しい長さＬ５だけ延伸するように線路１０５２，１０５４，１０５５，１０５７が等しい長さＬ５を有するため、線路１０５１〜１０５４に流れる電流が線路１０５５〜１０５８に流れる電流と打ち消し合う。即ち、分布定数線路１０５は、モノポール素子１０１，１０２の全体に流れる電流の積分値を実質的に零に設定する。
【００８５】
従って、ダイポール素子１０Ｃは、電気的に透明になる。
【００８６】
実施の形態４によれば、ダイポール素子１０Ｃは、２つのモノポール素子１０１，１０２と、２つのモノポール素子１０１，１０２間に接続され、２つのモノポール素子１０１，１０２上の電流の積分値を実質的に零に設定する分布定数線路１０５とを備えるので、リアクタを用いずにダイポール素子１０Ｃを電気的に透明にできる。
【００８７】
なお、線路１０５１〜１０５４は、「第１の分布定数線路」を構成し、線路１０５５〜１０５８は、「第２の分布定数線路」を構成する。
【００８８】
また、上記においては、分布定数線路１０５は、モノポール素子１０１，１０２の右側にモノポール素子１０１，１０２に略平行に配置されると説明したが、この発明においては、これに限らず、分布定数線路１０５は、モノポール素子１０１，１０２の左側にモノポール素子１０１，１０２に略平行に配置されていてもよく、一般的には、分布定数線路１０５は、モノポール素子１０１，１０２の一方側にモノポール素子１０１，１０２に略平行に配置されていればよい。
【００８９】
その他は、実施の形態２と同じである。
【００９０】
［応用例１］
実施の形態１〜実施の形態４においては、電気的に透明なダイポール素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃについて説明した。即ち、ダイポール素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、物理的には存在するが、所定の周波数（＝５００ＭＨｚ）の電波に対しては電気的に存在しない。つまり、ダイポール素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、所定の周波数の電波をそのまま通過させる。
【００９１】
そこで、この応用例１においては、ダイポール素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを直列に接続した電気的に透明な導体線について説明する。
【００９２】
図１２は、図９に示すダイポール素子１０Ａを用いた導体線の概略図である。導体線２００は、５個のダイポール素子１０Ａと、４個のスタブ線路２１０とを備える。５個のダイポール素子１０Ａは、４個のスタブ線路２１０によって直線状に直列に接続される。
【００９３】
図１３は、図１２に示す導体線２００の一部の拡大図である。スタブ線路２１０は、略コの字形状を有し、線路２１１〜２１３からなる。線路２１１は、その一方端がダイポール素子１０Ａ−１におけるモノポール素子１０１の他方端１０１Ｂに接続され、他方端が線路２１２の一方端に接続される。
【００９４】
線路２１２は、その一方端が線路２１１の他方端に接続され、他方端が線路２１３の一方端に接続される。線路２１３は、その一方端が線路２１２の他方端に接続され、他方端がダイポール素子１０Ａ−２におけるモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂに接続される。
【００９５】
線路２１１，２１３の各々は、長さＬ６を有する。そして、長さＬ６は、例えば、０．２５λに設定される。その結果、スタブ線路２１０の全長は、約０．５λである。
【００９６】
従って、隣接する２個のダイポール素子１０Ａ−１，１０Ａ−２は、約０．５λの全長を有するスタブ線路２１０によって接続される。これにより、ダイポール素子１０Ａ−１，１０Ａ−２の各々は、両端（モノポール素子１０１の他方端１０１Ｂおよびモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂ）が開放された状態になる。つまり、導体線２００は、単体における状態に維持されたダイポール素子１０Ａを複数個直列に接続した構造からなる。
【００９７】
導体線２００において、ダイオード素子１０Ａのモノポール素子１０１，１０２の幅Ｗ２は、例えば、０．００２１４λに設定される。また、隣接する２個のダイポール素子１０Ａ−１，１０Ａ−２間の間隔ｄ３は、例えば、０．０１７９λに設定される。更に、隣接する２個のダイポール素子１０Ａ−１，１０Ａ−２において、一方のダイポール素子１０Ａ−１のモノポール素子１０１の一方端１０１Ａから他方のダイポール素子１０Ａ−２のモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂまでの距離Ｌ７は、０．２５λに設定される。
【００９８】
上述したように、スタブ線路２１０によって複数のダイポール素子１０Ａを直線状に接続することにより、導体線２００は、電気的に透明になる。
【００９９】
なお、上記においては、４個のスタブ線路２１０によって５個のダイポール素子１０Ａを直線状に接続して導体線２００を作製すると説明したが、この発明においては、これに限らず、ダイポール素子１０Ａおよびスタブ線路２１０の個数は、任意であってもよい。
【０１００】
図１４は、図１０に示すダイポール素子１０Ｂを用いた導体線の概略図である。導体線２００Ａは、５個のダイポール素子１０Ｂと、５個のスタブ線路２２０とを備える。５個のダイポール素子１０Ｂは、５個のスタブ線路２２０によって直線状に接続される。
【０１０１】
図１５は、図１４に示す導体線２００Ａの一部の拡大図である。スタブ線路２２０は、線路２２１〜２２６からなる。線路２２１は、その一方端がダイポール素子１０Ｂ−１におけるモノポール素子１０１の他方端１０１Ｂに接続され、他方端が線路２２２の一方端に接続される。
【０１０２】
線路２２２は、その一方端が線路２２１の他方端に接続され、他方端が線路２２３の一方端に接続される。線路２２３は、その一方端が線路２２２の他方端に接続され、他方端が線路２２４の一方端に接続される。線路２２４は、その一方端が線路２２３の他方端に接続され、他方端が線路２２５の一方端に接続される。線路２２５は、その一方端が線路２２４の他方端に接続され、他方端が線路２２６の一方端に接続される。線路２２６は、その一方端が線路２２５の他方端に接続され、他方端がダイポール素子１０Ｂ−２におけるモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂに接続される。
【０１０３】
線路２２１，２２３，２２４，２２６の各々は、長さＬ８を有する。そして、長さＬ８は、例えば、０．１２５λに設定される。その結果、スタブ線路２２０の全長は、約０．５λである。
【０１０４】
従って、隣接する２個のダイポール素子１０Ｂ−１，１０Ｂ−２は、約０．５λの全長を有するスタブ線路２２０によって接続される。これにより、ダイポール素子１０Ｂ−１，１０Ｂ−２の各々は、両端（モノポール素子１０１の他方端１０１Ｂおよびモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂ）が開放された状態になる。つまり、導体線２００Ａは、単体における状態に維持されたダイポール素子１０Ｂを複数個直列に接続した構造からなる。
【０１０５】
導体線２００Ａにおいて、ダイオード素子１０Ｂのモノポール素子１０１，１０２の幅Ｗ２は、例えば、０．００２１４λに設定される。また、隣接する２個のダイポール素子１０Ｂ−１，１０Ｂ−２間の間隔ｄ３は、例えば、０．０１７９λに設定される。更に、隣接する２個のダイポール素子１０Ｂ−１，１０Ｂ−２において、一方のダイポール素子１０Ｂ−１のモノポール素子１０１の一方端１０１Ａから他方のダイポール素子１０Ｂ−２のモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂまでの距離Ｌ７は、０．２５λに設定される。更に、分布定数線路１０４において、線路１０４３，１０４４の全長Ｌ９は、０．２５λに設定される。
【０１０６】
上述したように、スタブ線路２２０によって複数のダイポール素子１０Ｂを直線状に接続することにより、導体線２００Ａは、電気的に透明になる。
【０１０７】
なお、上記においては、５個のスタブ線路２２０によって５個のダイポール素子１０Ｂを直線状に接続して導体線２００Ａを作製すると説明したが、この発明においては、これに限らず、ダイポール素子１０Ｂおよびスタブ線路２２０の個数は、任意であってもよい。
【０１０８】
図１６は、図１１に示すダイポール素子１０Ｃを用いた導体線の概略図である。導体線２００Ｂは、５個のダイポール素子１０Ｃと、４個のスタブ線路２３０とを備える。５個のダイポール素子１０Ｃは、４個のスタブ線路２３０によって直線状に接続される。
【０１０９】
図１７は、図１６に示す導体線２００Ｂの一部の拡大図である。スタブ線路２３０は、線路２３１〜２３７からなる。線路２３１は、その一方端がダイポール素子１０Ｃ−１におけるモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂに接続され、他方端が線路２３２の一方端に接続される。
【０１１０】
線路２３２は、その一方端が線路２３１の他方端に接続され、他方端が線路２３３の一方端に接続される。線路２３３は、その一方端が線路２３２の他方端に接続され、他方端が線路２３４の一方端に接続される。線路２３４は、その一方端が線路２３３の他方端に接続され、他方端が線路２３５の一方端に接続される。線路２３５は、その一方端が線路２３４の他方端に接続され、他方端が線路２３６の一方端に接続される。線路２３６は、その一方端が線路２３５の他方端に接続され、他方端が線路２３７の一方端に接続される。線路２３７は、その一方端が線路２３６の一方端に接続され、他方端がダイポール素子１０Ｃ−２におけるモノポール素子１０１の他方端１０１Ｂに接続される。
【０１１１】
ダイポール素子１０Ｃ−２における分布定数線路１０５の線路１０５３から線路２３３までの距離Ｌ１０は、例えば、０．２５λに設定される。そして、線路２３２，２３６の各々は、線路２３４の半分の長さを有する。その結果、スタブ線路２３０の全長は、約０．５λになる。また、モノポール素子１０２と線路２３４との距離Ｌ１１は、例えば、０．０２６８λに設定される。
【０１１２】
従って、隣接する２個のダイポール素子１０Ｃ−１，１０Ｃ−２は、約０．５λの全長を有するスタブ線路２３０によって接続される。これにより、ダイポール素子１０Ｃ−１，１０Ｃ−２の各々は、両端（モノポール素子１０１の他方端１０１Ｂおよびモノポール素子１０２の他方端１０２Ｂ）が開放された状態になる。つまり、導体線２００Ｂは、単体における状態に維持されたダイポール素子１０Ｃを複数個直列に接続した構造からなる。
【０１１３】
導体線２００Ｂにおいて、ダイオード素子１０Ｃのモノポール素子１０１，１０２の幅Ｗ２は、例えば、０．００２１４λに設定される。また、隣接する２個のダイポール素子１０Ｃ−１，１０Ｃ−２間の間隔ｄ３は、例えば、０．０１７９λに設定される。
【０１１４】
上述したように、スタブ線路２３０によって複数のダイポール素子１０Ｃを直線状に接続することにより、導体線２００Ｂは、電気的に透明になる。
【０１１５】
なお、上記においては、４個のスタブ線路２３０によって５個のダイポール素子１０Ｃを直線状に接続して導体線２００Ｂを作製すると説明したが、この発明においては、これに限らず、ダイポール素子１０Ｃおよびスタブ線路２３０の個数は、任意であってもよい。
【０１１６】
なお、上記においては、ダイポール素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを直線状に接続して電気的に透明な導体線を作製すると説明したが、この発明においては、これに限らず、ダイポール素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを曲線状に接続して電気的に透明な導体線を作製してもよい。
【０１１７】
また、図１に示すダイポール素子１０を直線状または曲線状に接続して電気的に透明な導体線を作製してもよい。
【０１１８】
上述した導体線２００，２００Ａ，２００Ｂが電気的に透明であることを確認する実験について説明する。図１８は、図１６に示す導体線２００Ｂが電気的に透明であることを確認する実験の概略図である。給電ダイポール１２０を導体線２００Ｂから０．５λの位置に導体線２００Ｂに略平行に配置する。給電ダイポール１２０は、０．０２λの幅Ｗ３と、０．５λの長さＬ１２とを有する。
【０１１９】
給電ダイポール１２０に給電し、給電ダイポール１２０の入力インピーダンス、Ｈ面指向性、および導体線２００Ｂに流れる電流分布を測定する。
【０１２０】
なお、図１８における番号は、導体線２００Ｂにおける電流分布を測定する位置を示す。
【０１２１】
図１８に示す実験系を用いて、導体線２００Ｂの代わりに導体線２００，２００Ａを設置し、導体線２００，２００Ａが電気的に透明であることを確認する実験も行なった。
【０１２２】
図１９は、図１２に示す導体線２００における電流分布の測定位置を示す図である。図１８に示す実験系において、導体線２００Ｂの代わりに導体線２００を設置し、図１９に示す番号の位置で導体線２００の電流分布が測定された。
【０１２３】
表１は、導体線２００，２００Ｂを給電ダイポール１２０の近くに設置した場合の入力インピーダンスを示す。
【０１２４】
【表１】
【０１２５】
なお、表１において、“ｄｉｐｏｌｅ ａｌｏｎｅ”は、給電ダイポール１２０を単体で設置した場合を示し、“ｔｙｐｅ１”は、図１６に示す導体線２００Ｂを給電ダイポール１２０の近くに設置した場合を示し、“ｔｙｐｅ２”は、図１２に示す導体線２００を給電ダイポール１２０の近くに設置した場合を示し、“ｔｙｐｅ ｏｐｅｎ”は、図１２に示す導体線２００からスタブ線路２１０を削除したものを給電ダイポール１２０の近くに設置した場合を示す。
【０１２６】
表１の結果から、導体線２００Ｂにおいて、給電ダイポール１２０の指向性への影響が最も小さくなる周波数の波長は、０．７０λであり、導体線２００において、給電ダイポール１２０の指向性への影響が最も小さくなる周波数の波長は、０．９９λである。
【０１２７】
従って、導体線２００，２００Ｂを給電ダイポール１２０の近くに設置すると、給電ダイポール１２０は、それぞれ、０．９９λおよび０．７０λの波長において“ｔｙｐｅ ｏｐｅｎ”の導体線が近くに設置された場合よりも、単独で設置された場合の入力インピーダンスに近い入力インピーダンスを有する。
【０１２８】
図２０は、Ｈ面指向性を示す図である。図２０の（ａ）は、指向性への影響が最小になる周波数の波長が０．９９λである場合を示し、図２０の（ｂ）は、指向性への影響が最小になる周波数の波長が０．７０λである場合を示し、図２０の（ｃ）は、導体線２００を用いた場合と導体線２００Ａを用いた場合の比較を示す。
【０１２９】
図２０の（ａ），（ｂ），（ｃ）において、縦軸は、利得を表し、横軸は、位相角φを表す。なお、図２０の（ｃ）の“ｔｙｐｅ３”は、図１４に示す導体線２００Ａを給電ダイポール１２０の近くに設置した場合を示す。
【０１３０】
指向性への影響が最小になる周波数の波長が０．９９λである場合、図１２に示す導体線２００（“ｔｙｐｅ２”）を給電ダイポール１２０の近くに設置した場合が最も“ｄｉｐｏｌｅ ａｌｏｎｅ”に近い（図２０の（ａ）参照）。
【０１３１】
また、指向性への影響が最小になる周波数の波長が０．７０λである場合、図１６に示す導体線２００Ｂ（“ｔｙｐｅ１”）を給電ダイポール１２０の近くに設置した場合が最も“ｄｉｐｏｌｅ ａｌｏｎｅ”に近い（図２０の（ｂ）参照）。
【０１３２】
更に、図１４に示す導体線２００Ａを給電ダイポール１２０の近くに設置した場合（“ｔｙｐｅ３”）、交差偏波成分の発生が図１２に示す導体線２００を給電ダイポール１２０の近くに設置した場合（“ｔｙｐｅ２”）よりも強い（図２０の（ｃ）参照）。これは、リアクタに相当する水平部の電流が打ち消し合わないためである。
【０１３３】
図２１は、導体線における電流分布を示す図である。図２１の（ａ），（ｂ）は、図１６に示す導体線２００Ｂにおける電流分布を示し、図２１の（ｃ），（ｄ）は、図１２に示す導体線２００における電流分布を示す。
【０１３４】
また、図２１の（ａ），（ｃ）は、指向性への影響が最小になる周波数の波長が０．９９λである場合を示し、図２１の（ｂ），（ｄ）は、指向性への影響が最小になる周波数の波長が０．７０λである場合を示す。
【０１３５】
更に、図２１の（ａ）〜（ｄ）において、斜線領域は、導体線における水平部を示し、斜線が施されていない領域は、導体線における垂直部を示す。更に、図２１の（ａ）〜（ｄ）において、縦軸は、電流および位相を表し、横軸は、導体線における位置を表す。
【０１３６】
図１２に示す導体線２００においては、ダイポールに相当する垂直部の電流の向きが途中で反転しており、電気的透明化の動作を確認できる。また、リアクタに相当する水平部の電流がダイポールに相当する垂直部の電流に比べて大きいが、折り返されているので、打ち消されている（図２１の（ｃ），（ｄ）参照）。
【０１３７】
図１６に示す導体線２００Ｂにおいては、隣り合う垂直部に流れる電流は小さく、折り返し部に大きな電流が流れている。折り返しの周期構造により、導体線２００Ｂ全体で電流が打ち消し合っていることが解った（図２１の（ａ），（ｂ）参照）。
【０１３８】
上述したように、電流を打ち消し合う動作が図１２に示す導体線２００と図１６に示す導体線２００Ｂとでは異なる。図１２に示す導体線２００では、周期長＝０．２５λの２本分が半波長ダイポールに相当するため、約λの波長の周波数で導体線２００の電気的透明化の条件が満たされる（図２１の（ｃ）参照）。
【０１３９】
一方、図１６に示す導体線２００Ｂでは、０．２５λの３倍の周期長が波長となる周波数で電流が打ち消されるため、λの波長の約４／３倍の周波数で導体線２００Ｂの電気的透明化の条件が満たされる（図２１の（ｂ）参照）。
【０１４０】
上述した導体線２００，２００Ａ，２００Ｂの各々は、例えば、バラクタダイオードを用いて電気的に指向性を切換えるアレーアンテナの給電線として用いられる。
【０１４１】
図２２は、電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナの概略図である。アレーアンテナ７０は、アンテナ素子７１〜７７と、バラクタダイオード８１〜８６と、導体線９１〜９６とを備える。
【０１４２】
アンテナ素子７１〜７６は、無給電素子であり、アンテナ素子７７は、給電素子である。アンテナ素子７１〜７６は、アンテナ素子７７の周りに略円形に等間隔に配置される。そして、アレーアンテナ７０が送受信する電波の波長をλ１とした場合、無給電素子であるアンテナ素子７１〜７６と、給電素子であるアンテナ素子７７との間隔は、例えば、（λ１）／４に設定される。
【０１４３】
バラクタダイオード８１〜８６は、それぞれ、アンテナ素子７１〜７６と、接地ノードＧＮＤとの間に接続される。これにより、バラクタダイオード８１〜８６は、それぞれ、無給電素子であるアンテナ素子７１〜７６に装荷される。
【０１４４】
導体線９１〜９６は、それぞれ、バラクタダイオード８１〜８６に接続される。そして、導体線９１〜９６の各々は、上述した導体線２００，２００Ａ，２００Ｂのいずれかからなる。
【０１４５】
導体線９１〜９６は、直流電源（図示せず）から直流電圧を受け、その受けた直流電圧をそれぞれバラクタダイオード８１〜８６に印加する。そして、バラクタダイオード８１〜８６に印加される直流電圧は、例えば、０Ｖまたは−２０Ｖからなる。
【０１４６】
バラクタダイオード８１〜８６は、０Ｖの直流電圧が印加されると、容量が最大になり、リアクタンス値が最小になる。また、バラクタダイオード８１〜８６は、−２０Ｖの直流電圧が印加されると、容量が最小になり、リアクタンス値が最大になる。
【０１４７】
従って、無給電素子であるアンテナ素子７１〜７６に装荷されたバラクタダイオード８１〜８６に印加する直流電圧を０Ｖまたは−２０Ｖに制御することにより、アレーアンテナ２０は、その指向性が変えられる。
【０１４８】
より具体的には、０Ｖの直流電圧を導体線９１を介してバラクタダイオード８１に印加し、−２０Ｖの直流電圧を導体線９２〜９６を介してそれぞれバラクタダイオード８２〜８６に印加すると、アレーアンテナ７０は、アンテナ素子７７からアンテナ素子７１へ向かう方向にビームを放射する。また、０Ｖの直流電圧を導体線９２を介してバラクタダイオード８２に印加し、−２０Ｖの直流電圧を導体線９１，９３〜９６を介してそれぞれバラクタダイオード８１，８３〜８６に印加すると、アレーアンテナ７０は、アンテナ素子７７からアンテナ素子７２へ向かう方向にビームを放射する。
【０１４９】
このように、バラクタダイオード８１〜８６に印加する直流電圧を制御することにより、アレーアンテナ７０の指向性を変えられる。
【０１５０】
そして、直流電圧を導体線９１〜９６を介してそれぞれバラクタダイオード８１〜８６に印加した場合、導体線９１〜９６は、電気的に透明な導体線２００，２００Ａ，２００Ｂのいずれかからなるので、無給電素子であるアンテナ素子７１〜７６に電気的な影響を与えない。
【０１５１】
従って、上述した導体線２００，２００Ａ，２００Ｂを用いれば、アレーアンテナ７０において、ＤＣ的に導通したまま、ＲＦ的影響を無くすことができる。
【０１５２】
［応用例２］
図２３は、図１４に示す導体線２００Ａを用いた電波フィルタの概略図である。電波フィルタ３００は、１０本の導体線２００Ａを備える。１０本の導体線２００Ａは、略平行に配置される。
【０１５３】
この場合、導体線２００Ａを構成するダイポール素子１０Ｂ（図１０参照）は、方向ＤＲ２へ直線状に接続される。
【０１５４】
そうすると、垂直偏波が電波フィルタ３００へ到来した場合、導体線２００Ａが透明となる周波数の電波に影響を与えないため、透過するが、それ以外の周波数の電波に対しては導体線２００Ａに電流が流れ、それを遮断する。また、図２３に示すように、電波フィルタ３００に導体線２００Ａを用いた場合、図２０（ｃ）に示したように、交差偏波の発生がわずかにある。導体線２００Ａが平面上に並ぶ場合、交差偏波は、鏡の原理により、波源の対称点にフォーカスし強め合う。これを利用して、垂直偏波の波源に対して図２３に示すように電波フィルタ３００を設置することにより、対称点で交差偏波を受信することができる。
【０１５５】
なお、電波フィルタ３００においては、図１０に示すダイポール素子１０Ｂを用いたが、この発明においては、これに限らず、図１、図９および図１１にそれぞれ示すダイポール素子１０，１０Ａ，１０Ｃのいずれかを用いて電波フィルタを作製してもよく、ダイポール素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの中から選択された異なる２種類以上のダイポール素子を用いて電波フィルタを作製してもよい。
【０１５６】
そして、ダイポール素子１０，１０Ａ，１０Ｃのいずれかを用いて電波フィルタを作製した場合、またはダイポール素子１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの中から選択された異なる２種類以上のダイポール素子を用いて電波フィルタを作製した場合、電波フィルタは、透明となる周波数の電波を透過し、それ以外の周波数の電波を遮断する。
【０１５７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
この発明は、チップ部品が不要である電気的に透明なダイポール素子に適用される。また、この発明は、チップ部品が不要である電気的に透明なダイポール素子を備えた導体線に適用される。更に、この発明は、チップ部品が不要である電気的に透明なダイポール素子を備えた電波フィルタに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】この発明の実施の形態１によるダイポール素子の概略図である。
【図２】図１に示すダイポール素子の一部分の拡大図である。
【図３】図２に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩ間における断面図である。
【図４】実験Ｉの概略図である。
【図５】図４に示す実験Ｉにおいて測定された入力インピーダンスを示す図である。
【図６】図４に示す実験Ｉにおいて測定されたＨ面指向性を示す図である。
【図７】実験ＩＩの概略図である。
【図８】図７に示す実験ＩＩにおいて測定された電流分布を示す図である。
【図９】実施の形態２によるダイポール素子の概略図である。
【図１０】実施の形態３によるダイポール素子の概略図である。
【図１１】実施の形態４によるダイポール素子の概略図である。
【図１２】図９に示すダイポール素子を用いた導体線の概略図である。
【図１３】図１２に示す導体線の一部の拡大図である。
【図１４】図１０に示すダイポール素子を用いた導体線の概略図である。
【図１５】図１４に示す導体線の一部の拡大図である。
【図１６】図１１に示すダイポール素子を用いた導体線の概略図である。
【図１７】図１６に示す導体線の一部の拡大図である。
【図１８】図１６に示す導体線が電気的に透明であることを確認する実験の概略図である。
【図１９】図１２に示す導体線における電流分布の測定位置を示す図である。
【図２０】Ｈ面指向性を示す図である。
【図２１】導体線における電流分布を示す図である。
【図２２】電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナの概略図である。
【図２３】図１４に示す導体線を用いた電波フィルタの概略図である。
【符号の説明】
【０１６０】
１，２，１０１，１０２ モノポール素子、１Ａ，２Ａ，１０１Ａ，１０２Ａ 一方端、１Ｂ，２Ｂ，１０１Ｂ，１０２Ｂ 他方端、３，１０３〜１０５ 分布定数線路、４ プリント基板、４Ａ 一主面、１０，１０Ａ，１０Ａ−１，１０Ａ−２，１０Ｂ，１０Ｂ−１，１０Ｂ−２，１０Ｃ，１０Ｃ−１，１０Ｃ−２ ダイポール素子、１１，２１ 切欠部、１２，１３，２２，２３ 狭幅部、２０ 給電ダイポール、２０Ａ 給電部、３０ 給電コネクタ、３１〜３７，２１１〜２１３，２２１〜２２６，２３１〜２３７，１０３１〜１０３３，１０４１〜１０４６，１０５１〜１０５８ 線路、４０ 整合調整スライド、５０ ネットワークアナライザ、６０ 磁界プローブ、７０ アレーアンテナ、７１〜７７ アンテナ素子、８１〜８６ バラクタダイオード、９１〜９６，２００，２００Ａ，２００Ｂ 導体線、２１０，２２０，２３０ スタブ線路、３００ 電波フィルタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に配置された第１および第２のモノポール素子と、
前記第１および第２のモノポール素子間に接続され、前記第１および第２のモノポール素子上の電流の積分値を実質的に零に設定する分布定数線路とを備えるダイポール素子。
【請求項２】
前記分布定数線路は、前記第１および第２のモノポール素子に略平行に配置される、請求項１に記載のダイポール素子。
【請求項３】
前記分布定数線路は、前記第１および第２のモノポール素子内に配置される、請求項２に記載のダイポール素子。
【請求項４】
前記分布定数線路は、前記第１および第２のモノポール素子に略垂直に配置される、請求項１に記載のダイポール素子。
【請求項５】
前記分布定数線路の全長は、到来する電波の略半波長である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のダイポール素子。
【請求項６】
直列に接続された複数のダイポール素子を備え、
前記複数のダイポール素子の各々は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のダイポール素子からなり、
前記直列に接続された複数のダイポール素子において、隣接する２つのダイポール素子は、到来する電波の略半波長の長さを有するスタブ線路により接続される、導体線。
【請求項７】
略平行に配置された複数の導体線を備え、
前記複数の導体線の各々は、直列に直線状に接続された複数のダイポール素子を含み、
前記複数のダイポール素子の各々は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のダイポール素子からなり、
前記直列に接続された複数のダイポール素子において、隣接する２つのダイポール素子は、到来する電波の略半波長の長さを有するスタブ線路により接続される、電波フィルタ。
【請求項１】
直線状に配置された第１および第２のモノポール素子と、
前記第１および第２のモノポール素子間に接続され、前記第１および第２のモノポール素子上の電流の積分値を実質的に零に設定する分布定数線路とを備えるダイポール素子。
【請求項２】
前記分布定数線路は、前記第１および第２のモノポール素子に略平行に配置される、請求項１に記載のダイポール素子。
【請求項３】
前記分布定数線路は、前記第１および第２のモノポール素子内に配置される、請求項２に記載のダイポール素子。
【請求項４】
前記分布定数線路は、前記第１および第２のモノポール素子に略垂直に配置される、請求項１に記載のダイポール素子。
【請求項５】
前記分布定数線路の全長は、到来する電波の略半波長である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のダイポール素子。
【請求項６】
直列に接続された複数のダイポール素子を備え、
前記複数のダイポール素子の各々は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のダイポール素子からなり、
前記直列に接続された複数のダイポール素子において、隣接する２つのダイポール素子は、到来する電波の略半波長の長さを有するスタブ線路により接続される、導体線。
【請求項７】
略平行に配置された複数の導体線を備え、
前記複数の導体線の各々は、直列に直線状に接続された複数のダイポール素子を含み、
前記複数のダイポール素子の各々は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のダイポール素子からなり、
前記直列に接続された複数のダイポール素子において、隣接する２つのダイポール素子は、到来する電波の略半波長の長さを有するスタブ線路により接続される、電波フィルタ。
【図５】
【図６】
【図８】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図６】
【図８】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−３１０９１０（Ｐ２００６−３１０９１０Ａ）
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２７３８８（Ｐ２００５−１２７３８８）
【出願日】平成１７年４月２６日（２００５．４．２６）
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２６日（２００５．４．２６）
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
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