JP2005012779A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主としてマイクロ波帯における無線通信に使用されるアンテナにおいて、主偏波面内で指向特性変更可能な低姿勢なアンテナを実現することを目的とする。
【解決手段】給電ポート１０２を有する放射素子１０１と、前記放射素子１０１の主偏波面内に位置する複数の寄生素子片１０３と、前記複数の寄生素子片１０３の間を接続するインピーダンス可変な接続手段１０４とを有するアンテナ装置とすることにより、小型で低姿勢で主偏波面内での指向特性切り換えを可能とする有利な効果が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主としてマイクロ波帯・ミリ波帯を用いる無線通信システムに用いられるアンテナ装置に関する。

従来から無線通信装置に用いられているアンテナ装置として、アンテナ装置の主偏波面に直交する面内での指向特性を変更するものがある（例えば、特許文献１参照）。

図１３は従来のアンテナ装置の構造を示した斜視図である。図１３において、アンテナ装置は無線信号が給電される放射素子１と、放射素子１に並行に所定の間隔だけ離れて設けられた複数の非励振素子２と、非励振素子２に接続された可変リアクタンス素子３とを備えている。

そしてこの構成をとることにより、可変リアクタンス素子３のリアクタンス値を変化させ、アンテナ装置の主偏波面と直交する面内での指向特性の制御を行っていた。
特開２００１−２４４３１号公報（第１〜３頁、第１図）

しかしながら上記従来のアンテナ装置は、主偏波に対して水平面での指向特性制御に適用した場合、高さ方向に四分の一波長の電気長を必要し、低姿勢なアンテナ装置の実現が困難であるという課題を有している。

本発明は上記従来の課題を解決し、主偏波面内での指向特性制御が可能な小型で低姿勢なアンテナ装置を実現することを目的とする。

以上の課題を解決するために本発明は、給電ポートを有する放射素子と、前記放射素子の主偏波面内に位置する複数の寄生素子片と、前記複数の寄生素子片の間を接続するインピーダンス可変な接続手段とを有するアンテナ装置とした。

これによって主偏波面内での指向特性制御が可能となり、小型で低姿勢なアンテナ装置を提供することができる。

本発明のアンテナ装置によれば、給電ポートを有する放射素子と、前記放射素子の主偏波面内に位置する複数の寄生素子片と、前記複数の寄生素子片の間を接続するインピーダンス可変な接続手段とを有するアンテナ装置とすることにより、小型で低姿勢で主偏波面内での指向特性切り換えを可能とする有利な効果が得られる。

更に、本発明のアンテナ装置と、通信状況に適した指向特性を判定する指向特性制御信号生成手段を備えた無線通信装置においては、通信状況に適した指向特性に切り換えることで、より良好な通信品質が得られるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１から図１２を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明第１の実施の形態のアンテナ装置の主要部の構成を上方から見た図、図２はアンテナ装置の機能ブロック図である。図１、２において、アンテナ装置１００は放射素子１０１を有する。放射素子１０１はストリップ状の導体からなり、給電ポート１０２を具備する。放射素子１０１の主偏波面内には、ストリップ状導体からなる複数の寄生素子片１０３ａ〜１０３ｘが放射素子１０１を中心として環状に配置されている。

そして、隣り合う寄生素子片１０３の間は接続手段１０４によって接続される。寄生素子片１０３ａと寄生素子片１０３ｂの間を接続するものを接続手段１０４ａとし、最終的に寄生素子片１０３ｘと寄生素子片１０３ａの間を接続するものを接続手段１０４ｘとする。これら複数の接続手段１０４はインピーダンスが可変であり、オンの場合接続点間のインピーダンスを低くして導通状態とし、オフの場合インピーダンスを高くして開放状態とする。

また、複数の接続手段１０４でつながれる複数の寄生素子片１０３を寄生素子と呼ぶ。接続手段１０４のオン／オフは指向特性制御手段１０５によって切り換えられ、この切り換えは制御入力ポート１０６から入力される制御信号に従って行われる。

次に、上記構成をとるアンテナ装置の動作を説明する。

アンテナ装置１００への入力信号は、給電ポート１０２を経て放射素子１０１に入力される。そしてダイポールアンテナとして動作する放射素子１０１からの放射電波となる。一方、アンテナ装置１００への入射電波は、放射素子１０１で受信され、給電ポート１０２からの出力信号となる。放射素子１０１の長さが電気長で半波長の整数倍の場合、より良好な特性が得られる。

接続手段１０４のオン／オフ制御により、全長が電気長で半波長以上の長さになるまで寄生素子片１０３の間の導通をとることで反射器が形成される。一方、導通がとれる複数の寄生素子片１０３が電気長で半波長未満の場合は導波器が形成される。アンテナ装置１００の指向特性は、反射器の反対方向へ傾き、導波器の方向へ傾く。指向特性制御手段１０５で、接続手段１０４ａ〜１０４ｘのオン／オフを切り換えることで、反射器および導波器を形成する位置および長さを変更し、アンテナ装置１００の指向特性を制御する。

放射素子１０１および寄生素子片１０３は、プリント基板等の高周波基板上の帯状電極パターンとして、基板製造技術等により形成されるので、アンテナ装置の厚みはこの基板とほぼ等しいものとなる。放射素子１０１の長さは使用する周波数が３ＧＨｚ程度であれば半波長相当の５ｃｍが最小長さとなるので、小型で低姿勢なアンテナ装置となる。また、給電ポート１０２としては、スルーホール等の基板金属層間を繋ぐ構造により形成される。なお、放射素子１０１および寄生素子片１０３として、ストリップ状導体の場合について説明したが、線状導体等他の形状でもよい。

また、図１では真円状に寄生素子片１０３を配置した例を示したが、楕円状でもよい。特定の方向への電波の送受信を必要としない場合は、その方向に対応する寄生素子片１０３や接続手段１０４を設けなくともよい。

また、さらに短い寄生素子片１０３を多数用いることで、導波器、反射器を形成する位置・長さの選択の幅が増え、より細やかな指向特性の調整が可能となる。

なお、本発明のアンテナ装置１００を直線状、格子状、円形に一定間隔で複数並べたり、ランダムに配置させたりすることで、アレーアンテナとして用いることもできる。各アンテナ装置への入出力信号の振幅・位相制御によりアレーの指向特性を制御し、同時に、各アンテナ装置１００の指向特性をアレー指向特性に適した指向特性に切り換えることで、アレーで必要とする方向の各アンテナ装置１００の指向特性が向上するため、より良好なアレー指向特性が得られる。

以上のように、給電ポートを有する放射素子と、前記放射素子の主偏波面内に位置する複数の寄生素子片と、前記複数の寄生素子片の間を接続するインピーダンス可変な接続手段とを有するアンテナ装置とすることで、主偏波面内での指向特性の切り換え可能な小型で低姿勢なアンテナの実現が可能となる。

（実施の形態２）
図３は本発明第２の実施の形態のアンテナ装置の主要部を上方から見た図である。図３において、アンテナ装置は、主偏波面内において放射素子１０１の周囲に菱形に位置し放射素子１０１に対して４５度傾いた８つの寄生素子片２０１と、その間を接続する接続手段２０２とを具備する。８つの寄生素子片２０１ａから２０１ｈはすべて電気長で四分の一波長の長さの線状導体からなる。その他の構成は実施の形態１と同様である。

図４は本発明第２の実施の形態のアンテナ装置の有する寄生素子の導通部分と、指向特性との関係を示した図である。図４の上段は寄生素子の導通部分を示した図である。菱形に位置した８つの寄生素子片２０１のうち、導通状態となっているものを太線で示した。図４の下段は上段に示した寄生素子の指向特性のシミュレーション結果である。図４（ａ）は全ての接続手段２０２をオフとし、図４（ｂ）は接続手段２０２ｅのみをオンとし、図４（ｃ）は接続手段２０２ｂ、２０２ｄをオンとした状態を示したものである。以上の構成によるアンテナ装置について、以下その動作を説明する。

接続手段２０２を全てオフにすることで、寄生素子片２０１ａ〜２０１ｈは、四分の一波長の線状導体となり、放射素子１０１からの指向特性への影響が軽微であるため、アンテナ装置の指向特性は、図４（ａ）に示すように放射素子相当の放射素子１０１を軸とした軸対象の指向特性となる。

接続手段２０２ｅのみをオンにすることで寄生素子片２０１ｄと２０１ｅの導通をとり、電気長で半波長の反射器を形成する。図４（ｂ）に示すとおり反射器の反射動作により、放射素子１０１を挟んで反対側の寄生素子片２０１ａおよび２０１ｂの方向への指向特性に切り換わる。同様に接続手段２０２ａのみをオンすることで、図中下方に向いた指向特性に切り換わる。

接続手段２０２ｂ、２０２ｄのみをオンすることで、寄生素子片２０１ａ、２０１ｂおよび２０１ｃ、２０１ｄを各々接続して図中右側に２つの電気長で半波長の反射器を形成する。反射器の反射動作により、図４（ｃ）に示すように、接続手段２０１ａ、２０１ｂおよび２０１ｃ、２０１ｄに対向する方向へと指向特性が切り換わる。同様に、接続手段２０２ｆ、２０２ｈのみをオンすることで、図中右方向に向いた指向特性に切り換わる。また、接続手段２０２ｂのみをオンした場合は、寄生素子片２０１ａ、２０１ｂを各々接続して放射素子に対して図中４５度右上方向に電気長で半波長の反射器を形成され、左下方向へ指向特性が切り変わる。

以上のように、接続手段２０２のオン／オフ制御により、反射器を形成する位置を変更することにより、放射素子の前後のみならず左右および斜め方向へ指向特性を切り換えることができる。

なお、反射器を形成する構成について説明したが、四分の一波長より短い寄生素子片を用い、半波長より短い長さの導波器を形成し、導波器方向に指向特性が傾く動作を用いてもよい。更に、導波器および反射器の動作を両方用いて、指向特性を切り換えてもよい。

また、放射素子が例えば装架リアクタンスの変更により対応する周波数を変更する対応周波数変更手段を備え、インピーダンスを制御する手段において寄生素子片の接続点間の装架リアクタンスを変更することによって、対応周波数および指向特性を制御可能なアンテナ装置構成としてもよい。

なお、放射素子、寄生素子片が線状導体の例を示したが、この場合、給電端子および接続手段で線状導体間をつなぐことで、アンテナ装置を構成する。また、放射素子、寄生素子片は、ストリップ状導体で構成しても良く、例えば基板上に形成された金属パターンを用いてもよい。また、パッチアンテナ等のマイクロストリップアンテナ構造による、放射素子、寄生素子片を用いてもよい。

なお、３種類の指向特性例を示したが、接続手段のオン／オフ制御はこれに限定するものではない。更に接続手段２０２ｃ、２０２ｇを配置した場合、より多種類の指向特性切換が可能となるが、配置しなくてもよい。

なお、本発明のアンテナ装置を直線状、格子状、円形に一定間隔で複数並べたり、ランダムに配置させたりすることで、アレーアンテナとして用いることもできる。各アンテナ装置への入出力信号の振幅・位相制御によりアレーの指向特性を制御し、同時に、各アンテナ装置の指向特性をアレー指向特性に適した指向特性に切り換えることで、アレーで必要とする方向の各アンテナ装置の指向特性が向上するため、より良好なアレー指向特性が得られる。

以上のように、放射素子と、放射素子の主偏波面内に４５度傾いて菱形状に配置された四分の一波長の寄生素子片と隣接する寄生素子片間を接続する接続手段と、接続手段を制御する指向特性制御手段とでアンテナ装置を構成し、接続手段のオン／オフ制御により、主偏波面内で放射素子の前後、左右、斜め方向への指向特性の切り換え可能な簡易な制御による低姿勢なアンテナの実現が可能となる。

（実施の形態３）
図５は本発明第３の実施の形態のアンテナ装置の構成図である。図５において、アンテナ装置は電気長四分の一波長の線状導体からなる寄生素子片３０１ａ、３０１ｂ、電気長で八分の一波長の線状導体からなる寄生素子片３０２ａ〜３０２ｈ、および隣接する寄生素子片間を接続する複数の接続手段３０３ａ〜３０３ｊを有する。複数の寄生素子片３０１および３０２はアンテナ装置の主偏波面内において六角形状に配置されている。

図６は前記アンテナ装置の有する寄生素子の導通部分と、指向特性との関係を示した図である。図６の上段は寄生素子の導通部分を示した図である。六角形に位置した６つの寄生素子片３０１および３０２のうち、導通状態となっているものを太線で示した。図６の下段は上段に示した寄生素子の指向特性のシミュレーション結果である。

図６（ａ）は全ての接続手段３０３をオフとし、図６（ｂ）は接続手段３０３ｅ、３０３ｆのみをオンとし、図６（ｃ）は接続手段３０３ｆ、３０３ｇのみをオンとし、図６（ｄ）は接続手段３０３ｆ、３０３ｇ、３０３ｉ、３０３ｊのみをオンとした状態を示したものである。以上の構成によるアンテナ装置について、以下その動作を説明する。

接続手段３０３を全てオフにすることで、寄生素子片３０１ａ、３０１ｂは四分の一波長の線状導体片、３０２ａ〜３０２ｈは八分の一波長の線状導体片となり、放射素子からの指向特性への影響が軽微であるため、アンテナ装置の指向特性は、図６（ａ）に示すように放射素子相当の放射素子１０１を軸とした軸対象の指向特性となる。

接続手段３０３ｅ、３０３ｆのみをオンすることで、寄生素子片３０１ｂ、３０２ｄ、３０２ｅを接続して電気長で半波長の反射器を形成する。反射器の反射動作により、図６（ｂ）に示すように放射素子１０１を挟んで反対側へと指向特性が切り換わる。同様に接続手段３０３ａ、３０３ｊのみをオンとする場合は、寄生素子片３０１ｂ方向への指向特性に切り換わる。

図６（ｃ）は接続手段３０３ｆ、３０３ｇのみをオンとしたものである。寄生素子片３０１ｂ、３０２ｅ、３０２ｆを接続し電気長で半波長の反射器を形成する。反射器の反射動作により、寄生素子片３０１ａ、３０２ａ、３０２ｂの方向への指向特性に切り換わる。同様に、接続手段３０３ｉ、３０３ｊのみをオンすることで図中右斜め下方向、接続手段３０３ｄ、３０３ｅのみをオンとした場合は、寄生素子片３０１ａ、３０２ｇ、３０２ｈ、接続手段３０３ａ、３０３ｂのみをオンとした場合は３０１ｂ、３０２ｅ、３０２ｆの方向への指向特性に切り換わる。

図６（ｄ）は接続手段３０３ｆ、３０３ｇ、３０３ｉ、３０３ｊのみをオンとしたものである。寄生素子片３０１ｂ、３０２ｅ、３０２ｆを接続した電気長で半波長の反射器と、寄生素子片３０１ａ、３０２ｇ、３０２ｈを接続した電気長で半波長の反射器を形成する。反射器の反射動作により、寄生素子片３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄへ向いた指向特性に切り換わる。同様に、接続手段３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｄ、３０３ｅのみをオンとすると、寄生素子片３０２ｅ、３０２ｆ、３０２ｇ、３０２ｈへ向いた指向特性に切り換わる。

なお、４種類の指向特性例を示したが、接続手段３０３のオン／オフ制御はこれに限定するものではない。更に接続手段３０３ｃ、３０３ｈを配置した場合、より多種類の指向特性切換が可能となるが、配置しなくてもよい。

なお、反射器を形成する構成について説明したが、四分の一波長より短い寄生素子片を用い、半波長より短い長さに寄生素子片を接続して形成される導波器による、導波器方向に指向特性が傾く動作を用いてもよい。

以上のように、放射素子と、放射素子の主偏波面内に六角形状に配置された四分の一波長および八分の一波長の寄生素子片と隣接する寄生素子片間を接続する接続手段を有する寄生素子と、接続手段を制御する指向特性制御手段でアンテナ装置を構成し、接続手段のオン／オフ制御により、２つないし３つの寄生素子片を接続することで電気長で半波長の反射器を形成し、反射器を形成する位置を変更することで、主偏波面内での指向特性の切り換え可能な簡易な制御による低姿勢なアンテナの実現が可能となる。

（実施の形態４）
図７は本発明第４の実施の形態の無線通信装置の機能ブロック図である。図７において、無線通信装置は、アンテナ装置１００、受信部４０１、指向特性制御信号生成手段４０３を有する。また、受信部４０１は受信部無線通信装置が受信している信号の強度を検出する受信強度検出手段４０２を有する。アンテナ装置１００の構成は実施の形態１のアンテナ装置と同様である。以上の構成による無線通信装置について、以下その動作を説明する。

まず、無線通信装置へ到達する入射電波を放射素子１０１が受信すると、出力信号が給電ポート１０２から受信部４０１へと送られる。そして、受信部４０１が有する受信強度検出手段４０２によって、入射電波の方向と強度の検出が行われる。

なお、アンテナ装置１００に対応する周波数成分を含む入射電波は受信信号と呼ばれることが多く、高周波信号、ＲＦ信号とも呼ばれる。受信時の動作としては、ＲＦ信号を復調し、デジタルデータを得ることとなる。

指向特性制御信号生成手段４０３は、受信部４０１の出力をもとにデジタルデータの送受信動作への影響の少ないタイミングにおいて指向特性を切り換え、受信強度検出手段４０２の出力をもとに、最も良好な受信信号強度が得られる指向特性を通信状況に適した指向特性として設定する。そして、その設定に即して指向特性制御手段１０５が動作するような制御信号を生成し、その制御信号を指向特性制御手段１０５へと送る。デジタルデータの送受信動作においては、前記指向特性を用いることで、より良好な通信品質が得られる。例えば、受信信号のシンボル周期に同期して、シンボル周期内で指向特性の切り変えを行うことで、指向特性切り換えによる通信伝送路の変化の直接的な影響が１シンボルに限定され、指向特性制御の受信特性への影響を最小に抑えることができる。さらに、シンボル間のタイムインターバル内で指向特性を切り換えることで、指向特性制御による伝送特性変化のシンボル期間中への影響を減らすことが出来る。

また、無線通信装置が受信動作と送信動作で同じ周波数を用いる構成では、無線信号の伝搬特性がほぼ等しいため、受信動作の通信状況に適した指向特性と送信動作の通信状況に適した指向特性がほぼ等しくなる。つまり、受信動作で得られた指向特性を用いることで送信動作においても良好な通信品質が得られる。

また、無線通信装置が受信動作と送信動作で異なる周波数を用いる構成でも、相手の無線通信装置との位置関係は変わらないため、受信動作で得られた指向特性を用いることができ、送信動作においても受信動作に準じる良好な通信品質が得られる。さらに、無線通信装置からの送信信号の到達状態を相手の無線通信装置から返送することで、受信動作での指向特性切り換え動作と同様の動作により、送信動作の通信状況に適した指向特性を検出してもよい。これにより、更に良好な通信品質が得られる。

なお受信部４０１は、入射電波から得られるデジタルデータである受信データの誤り率を検出する受信誤検出手段を備えたものとしてもよい。この場合、指向特性制御信号生成手段４０３は受信誤検出手段の出力に基づき通信状況に適した指向特性を判定し対応する制御信号を指向特性制御手段１０５へ送る。受信誤り検出には、既知のデータ系列を受信する必要があるが、通信フレームのプリアンブル等の所定のデータ系列が送れられているタイミングで指向特性判定を行うことで、誤り検出が可能となる。多重波伝搬や干渉波により通信に寄与しない信号がある場合、受信強度では非所望波の強度も加算されてしまい、指向特性判定の精度が低下するが、受信データの誤り率により指向特性を判定することで、実際の通信動作に寄与している無線信号において、通信状況に適した指向特性が得られ、より良好な通信品質が得られる。

なお、本実施の形態の無線通信装置を移動局または基地局に用いることができる。通信動作への寄与の高い指向特性に設定することで、より良好な通信品質が得られ、より高効率な移動無線システムの構築が可能となる。また、通信状況に適した指向特性を判定するためのデータを送受信するフレームを通信フォーマットに含めることで、より高精度な指向特性設定が可能となり、より良好な通信品質が得られる。

以上のように、アンテナ装置と、指向特性制御手段を制御する制御信号を生成する指向特性制御信号生成手段と、入射電波の強度を検出する受信強度検出手段とを有し、前記指向特性制御信号生成手段は前記受信強度検出手段の検出の結果に対応する制御信号を生成する無線通信装置とすることで、より高効率な通信が可能な無線通信端末の実現が可能となる。

（実施の形態５）
図８は本発明第５の実施の形態の折り畳み型の無線通信装置５００の斜視図である。図８（ａ）は無線通信装置５００が折り畳まれている状態、図８（ｂ）は無線通信装置５００が開いている状態を示している。図９は無線通信装置５００の機能ブロック図である。

図８、図９において、無線通信装置５００はアンテナ装置１００を有し、さらに無線通信装置５００の開閉状態を検出する形状状態検出手段５０１と、形状状態検出手段５０１の出力から必要な指向特性を判定し、対応する制御信号を指向特性制御手段１０５へと送る指向特性制御信号生成手段５０２とを有する。アンテナ装置１００の構成は実施の形態１と同様であり、受信部４０１の構成は実施の形態４と同様である。以下、上記の構成による無線通信装置５００の動作説明を行う。

図８（ａ）の無線通信装置５００が閉じられた状態では、アンテナ装置１００から見て斜め上方向には障害物がないため放射素子相当の指向特性に切り換える。一方、図８（ｂ）の無線通信が開かれた状態では、開かれた無線通信装置５００の筐体に遮られる方向への指向特性の通信動作への寄与度が下がるので、筐体と反対方向に向けた指向特性に切り換えることにより、無線通信装置５００の機械的な形状変化に対応して、より望ましい無線通信装置５００の指向特性が形成される。

なお、無線通信装置５００が折り畳み型で、開閉の２状態に対応する指向特性制御信号生成手段５０２を用いた構成例を示したが、これに限定するものではない。機械的な形状変化により、アンテナ装置１００の指向特性の通信動作への寄与度に偏りが生じる形状の無線通信装置５００において、寄与度の偏りを補う指向特性に変更する指向特性制御信号生成手段５０２を用いてもよい。

なお、本実施の形態の無線通信装置５００を移動局または基地局に用いることができる。通信動作への寄与の高い指向特性に設定することで、より良好な通信品質が得られ、より高効率な移動無線システムの構築が可能となる。また、通信状況に適した指向特性を判定するためのデータを送受信するフレームを通信フォーマットに含めることで、より高精度な指向特性設定が可能となり、より良好な通信品質が得られる。

以上のように、無線通信装置５００の機械的な形状変化を検出する形状状態検出手段５０１と、形状状態検出手段５０１の出力から必要な指向特性を判定し対応する制御信号を指向特性制御手段１０５へ送る指向特性制御信号生成手段５０２と、指向特性制御可能なアンテナ装置１００を備えることで、機械的な形状変化に対応して指向特性を変更し、より高効率な通信が可能な無線通信端末の実現が可能となる。

（実施の形態６）
図１０は本発明第６の実施の形態のアンテナ装置の斜視図である。図１０（ａ）において、６０１は寄生素子片２０１を上下に平行移動した寄生素子片、６０２は寄生素子片６０１間を接続する接続手段、６０３はアンテナ装置の主偏波面である。図１０（ｂ）は、接続手段２０２、６０２により反射器を形成した例で、６０４は寄生素子片２０１を接続手段２０２により接続して形成した反射器、６０５は反射器６０４に対応して接続手段６０２により寄生素子片６０１を接続して形成した反射器である。

放射素子１０１から見て、反射器６０４の上下方向に反射器６０５が形成されることで、反射器６０５方向への放射が抑えられることで、更に反射器６０４の反対方向への指向性が高まる。

また、主偏波面６０３の上方に反射器を形成することで、主偏波面６０３に対して反射器の反対方向に斜め下方へ傾いた指向特性に切り換えられる。

更に、図１１は本発明の実施の形態６の別な形態のアンテナ装置の斜視図である。図１１において、１０１は主偏波面６０３に対して傾けて直線Ａ−Ａ’上に配置した放射素子、６０６は格子状に配置された寄生素子片、６０７は寄生素子片６０６間の接続状態を切り換える接続手段、６０３はアンテナ装置の主偏波面である。

アンテナ装置の主偏波面６０３に対して斜めに放射素子１０１を配置することで、アンテナ装置の交差偏波に対する指向特性が向上する。更に、格子状に寄生素子片を配置し、寄生素子片間の接続条件を切り換えて、反射器または導波器を形成することで、主偏波および交差偏波に対する指向特性の切り換えが可能となる。都市部や屋内等での無線伝送においては、伝送路上の壁等の構造物での反射散乱により偏波面が変化し、例えば水平偏波を放射しても相手方に到達するまでに交差偏波である垂直偏波成分を生じるため、主編歩に加えて交差偏波の指向特性制御を行うことで、より良好な通信品質を実現することができる。

以上のように、格子状に配置された寄生素子片６０６、および主偏波面６０３に斜めに配置した放射素子１０１をもちいることで、伝搬中の反射散乱により偏波面の変化した到来波に対しても良好な通信が可能なアンテナ装置の実現が可能となる。

（実施の形態７）
図１２は本発明第７の実施の形態のアンテナ装置の斜視図である。図１２において、７０１は反射器である。例えば、反射器７０１はアンテナ装置が組み込まれた機器の周辺構造物により、信号の到来が想定されない方向に配置されている。

アンテナ装置が機器に内蔵された場合、機器内の他の部位からの雑音信号を受信してしまう場合があり、信号の到来が想定されない方向（例えば、アンテナ装置が搭載された機器の内部方向）から入射する信号は主として雑音信号となる。反射器７０１を配置することで、機器内部からの雑音信号の混入が減り、例えば受信電力に基づいて指向特性制御を行う場合に、より到来波に忠実に指向特性制御が可能となり、装置の受信性能を向上できる。

以上のように、信号の到来が想定されない方向に反射器７０１を配置することで、雑音信号の影響を削減し、到来波に対応した指向特性制御の精度が向上が可能となる。

本発明にかかるアンテナ装置は、小型かつ低姿勢で主偏波面内での指向特性切り換えを可能とするので、主としてマイクロ波帯・ミリ波帯を用いる無線通信システムに用いられる。

本発明実施の形態１におけるアンテナ装置の主要部の上面図 同実施の形態１におけるアンテナ装置の機能ブロック図 同実施の形態２におけるアンテナ装置の主要部の上面図 同実施の形態２におけるアンテナ装置の指向特性を示した図 同実施の形態３におけるアンテナ装置の主要部の上面図 同実施の形態３におけるアンテナ装置の指向特性を示した図 同実施の形態４における無線通信装置の機能ブロック図 （ａ）実施の形態５における無線通信装置の閉じた状態の斜視図（ｂ）実施の形態５における無線通信装置の開いた状態の斜視図 同実施の形態５における無線通信装置の機能ブロック図 （ａ）実施の形態６におけるアンテナ装置の斜視図（ｂ）実施の形態６における接続手段２０２、６０２により形成した反射器の斜視図 同実施の形態６における他のアンテナ装置の斜視図 同実施の形態７におけるアンテナ装置の斜視図 従来のアンテナ装置の斜視図

符号の説明

１００ アンテナ装置
１０１ 放射素子
１０２ 給電ポート
１０３ 寄生素子片
１０４ 接続手段
１０５ 指向特性制御手段
１０６ 制御入力ポート
２０１ 寄生素子片
２０２ 接続手段
３０１ 寄生素子片
３０２ 寄生素子片
３０３ 接続手段
４０１ 受信部
４０２ 受信強度検出手段
４０３ 指向特性制御信号生成手段
５００ 無線通信装置
５０１ 形状状態検出手段
５０２ 指向特性制御信号生成手段
６０１ 寄生素子片
６０２ 接続手段
６０３ 主偏波面
６０４ 寄生素子片２０１を接続手段２０２により接続して形成した反射器
６０５ 寄生素子片６０１を接続手段６０２により接続して形成した反射器
６０６ 寄生素子
６０７ 接続手段
７０１ 反射器

Claims (21)

1. 給電ポートを有する放射素子と、前記放射素子の主偏波面内に位置する複数の寄生素子片と、前記複数の寄生素子片の間を接続するインピーダンス可変な接続手段とを有するアンテナ装置。
2. 前記放射素子の対応周波数を変更する周波数変更手段を備える請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記複数の寄生素子片が前記放射素子の周囲に環状に位置する請求項１または２記載のアンテナ装置。
4. 前記複数の寄生素子片が前記放射素子の周囲に菱形状に位置する請求項１または２記載のアンテナ装置。
5. 前記複数の寄生素子片が前記放射素子の周囲に六角形状に位置する請求項１または２記載のアンテナ装置。
6. 前記複数の寄生素子片が前記放射素子の周囲に格子状に位置する請求項１または２記載のアンテナ装置。
7. 電気長で四分の一波長の長さである寄生素子片を少なくとも一つ有する請求項１または２記載のアンテナ装置。
8. 電気長で八分の一波長の長さである寄生素子片を少なくとも一つ有する請求項１または２記載のアンテナ装置。
9. 前記放射素子に対して４５度傾いた寄生素子片を少なくとも一つ有する請求項１または２記載のアンテナ装置。
10. 前記寄生素子片の外側に反射素子を少なくとも一つ有する請求項１または２記載のアンテナ装置。
11. 前記放射素子がアンテナ装置の主偏波面に対して斜めに位置する請求項１または２記載のアンテナ装置。
12. 少なくとも一つ以上の前記接続手段が導通状態である請求項１ないし１１のいずれか記載のアンテナ装置。
13. 導通状態である前記接続手段によって電気的に接続される前記寄生素子片の全長が前記放射素子の長さと異なる請求項１２記載のアンテナ装置。
14. 請求項１ないし１３のいずれか記載のアンテナ装置がアレー状に位置するアンテナ装置。
15. 前記接続手段のインピーダンスを制御する指向特性制御手段を備える請求項１ないし１４のいずれか記載のアンテナ装置。
16. 請求項１５記載のアンテナ装置と、前記指向特性制御手段を制御する制御信号を生成する指向特性制御信号生成手段とを備える無線通信装置。
17. 入射電波の強度を検出する受信強度検出手段を有し、前記指向特性制御信号生成手段は前記受信強度検出手段の検出の結果に対応する制御信号を生成する請求項１６記載の無線通信装置。
18. 入射電波から得られる受信データの誤り率を検出する受信誤検出手段を有し、前記指向特性制御信号生成手段は前記受信誤検出手段の検出の結果に対応する制御信号を生成する請求項１６記載の無線通信装置。
19. 前記アンテナ装置と前記指向特性制御信号生成手段とを蔽う筐体と、前記筐体の形状変化を検出する形状状態検出手段とを備え、前記指向特性制御信号生成手段は前記形状状態検出手段の検出の結果に対応する制御信号を生成する請求項１６記載の無線通信装置。
20. 前記指向特性制御信号生成手段が通信データのシンボル周期に同期して制御信号を生成する請求項１６記載の無線通信装置。
21. 請求項１６ないし２０のいずれか記載の無線通信装置を備える移動局または基地局を含む移動無線システム。

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