JP2004304226A - アンテナ装置およびそれを用いた無線通信装置 - Google Patents
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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、小型に指向特性変更可能なアンテナを実現することを目的とする。
【解決手段】電気長が一波長のパッチアンテナ102と半波長のスロットアンテナ103を有するアンテナ素子101に、負荷インピーダンスを変えることで共振動作を変える共振動作制御手段107を接続し、アンテナ素子の指向特性の異なる一次共振動作と二次共振動作間の相対強度および相対位相を変えることで、小型なアンテナ素子101に用いて指向特性を変更する。
【選択図】 図1
【解決手段】電気長が一波長のパッチアンテナ102と半波長のスロットアンテナ103を有するアンテナ素子101に、負荷インピーダンスを変えることで共振動作を変える共振動作制御手段107を接続し、アンテナ素子の指向特性の異なる一次共振動作と二次共振動作間の相対強度および相対位相を変えることで、小型なアンテナ素子101に用いて指向特性を変更する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する利用分野】
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および無線通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、無線通信装置に用いられるアンテナ特性を変更するアンテナとしては、例えば特許文献1に記載されているようなものがあった。以下に、図面を用いて従来の技術を説明する。
【0003】
図21は前記特許文献1に記載の従来のアンテナ1の構造をしており、パッチアンテナ本体2の外周に、マイクロ波スイッチ3a〜dを介して摂動素子4a〜dが取り付けられている。また、マイクロ波スイッチ3c、3d間でマイクロストリップラインである給電線路5に接続されている。右旋円偏波を発生させる場合は、マイクロ波スイッチ3a、cをオンにし、マイクロ波スイッチ3b、dをオフにする。左旋円偏波を発生させる場合は、マイクロ波スイッチ3b、dをオンにし、マイクロ波スイッチ3a、cをオフにする。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−4119号公報(第3頁、第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図21のアンテナにおいては、偏波特性の変更は可能であるが指向特性の変更は困難であるという課題を有している。
【0006】
本発明は、上記課題を解決し、主として仰角方向における指向特性の変更可能な小型なアンテナ装置およびそれを用いた無線通信装置を実現することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために本発明は、一次共振動作および二次共振動作するアンテナ素子と、給電ポートと、アンテナ素子の一次共振動作および二次共振動作間の相対強度および相対位相を変える共振動作制御手段とからアンテナ装置を構成したものである。
【0008】
また、電気長で一波長相当の長さを有するアンテナ素子と、給電ポートと、アンテナの電気長を変更する共振動作制御手段とからアンテナ装置を構成したものである。
【0009】
これにより、指向特性の異なる共振モードを制御して、主として仰角方向における指向特性を変更可能な小型なアンテナ装置およびそれを用いた無線通信装置を提供する。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、指向特性が変更可能なアンテナ装置において、一次共振動作および二次共振動作するアンテナ素子と、前記アンテナ素子へ給電する給電ポートと、前記アンテナ素子に接続し負荷インピーダンスを変えることで前記一次共振動作および前記二次共振動作間の相対強度および/または相対位相を変える共振動作制御手段とを備え、前記共振動作制御手段で共振動作を変えることで指向特性を変更することを特徴とするアンテナ装置であり、異なる指向特性を有する共振動作間の相対強度および位相を制御することでアンテナ素子で指向特性の変更を可能とするという作用を有する。
【0011】
請求項2に記載の発明は、前記共振動作制御手段は、アナログ制御信号により制御されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置であり、制御信号に対応して連続的に指向特性を変更可能とする作用を有する。
【0012】
請求項3に記載の発明は、前記共振動作制御手段が、入力される印加電圧の高周波成分を除去するインダクタンスと、除去してから印加して容量値を可変する素子とを備えることにより、可変負荷インピーダンスを連続的に変化させることで前記一次共振動作および前記二次共振動作間の相対強度および/または相対位相を連続的に変更することを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置であり、連続的な指向特性変更を可能とする作用を有する。
【0013】
請求項4に記載の発明は、前記共振動作制御手段は、複数の負荷素子と、前記アンテナ素子への負荷インピーダンスとして前記負荷素子の何れか接続するスイッチとを備え、負荷インピーダンスを既定の値で切り換えることにより、前記一次共振動作および前記二次共振動作間の相対強度および/または相対位相を複数の既定の状態間で切り換えることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置であり、無線通信動作に重要となる所定の指向特性に切り替えることで簡易な処理による指向特性変更を可能とする作用を有する。
【0014】
請求項5に記載の発明は、前記共振動作制御手段は、1ビット以上のデジタル制御信号により制御されることを特徴とする請求項4記載のアンテナ装置であり、デジタル制御により指向特性制御を可能とする作用を有する。
【0015】
請求項6に記載の発明は、前記アンテナ素子が、電気長が一波長のパッチアンテナと、前記パッチアンテナ上に位置し電気長が半波長のスロットアンテナとから構成されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置であり、異なる指向特性を有する共振動作間の相対強度および位相を制御することで小型低姿勢なアンテナ素子で指向特性の変更を可能とする作用を有する。
【0016】
請求項7に記載の発明は、前記アンテナ素子が、電気長が一波長の第一のパッチアンテナと、前記第一のパッチアンテナと間隙で分離された電気長が半波長の第二のパッチアンテナとから構成されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置であり、異なる指向特性を有する共振動作間の相対強度および位相を制御することで小型低姿勢なアンテナ素子で指向特性の変更を可能とする作用を有する。
【0017】
請求項8に記載の発明は、前記一次共振動作および二次共振動作で等電位となる部分の間隙間を接続するスプリアス共振抑圧素子を備え、不要な共振動作を抑圧することを特徴とする請求項7記載のアンテナ装置であり、通信動作に寄与しない不要なスプリアス共振動作を抑えることでアンテナの効率を向上する作用を有する。
【0018】
請求項9に記載の発明は、前記アンテナ素子が、電気長が半波長のパッチアンテナと、前記パッチアンテナの上に積層され前記パッチアンテナの誘電体基板の所定倍の誘電率を有する電極間誘電体層と、前記電極間誘電体層を挟んで前記パッチアンテナの上にスタックされた前記パッチアンテナの所定倍の長さのアンテナ電極と、から構成されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置であり、異なる指向特性を有する共振動作間の相対強度および位相を制御することで小型低姿勢なアンテナ素子で指向特性の変更を可能とする作用を有する。
【0019】
請求項10に記載の発明は、前記電極間誘電体層は誘電体基板のk×k倍の誘電率を有し、前記アンテナ電極はパッチアンテナの2/k倍の長さを有することを特徴とする請求項9記載のアンテナ装置であり、例えばk=4の場合は、半波長の電気長を有するアンテナ相当の大きさで指向特性の変更を可能とする作用を有する。
【0020】
請求項11に記載の発明は、指向特性が変更可能なアンテナ装置において、電気長で一波長相当の長さのアンテナ素子と、前記アンテナ素子へ給電する給電ポートと、前記アンテナ素子に接続され接続点間のインピーダンスを変更することで前記アンテナ素子の動作時の電気長を変更する共振動作制御手段とを備え、前記共振動作制御手段でアンテナ素子の電気長を変えることで指向特性を変更することを特徴とするアンテナ装置であり、アンテナ素子の電気長を変えることで共振動作を切り換え指向特性の変更を可能とするという作用を有する。
【0021】
請求項12に記載の発明は、前記共振動作制御手段がアンテナ素子内に接続された1つまたは複数のスイッチを有することを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置であり、アンテナ素子の電気長を変えることで共振動作に切り換え指向特性の変更を可能とするという作用を有する。
【0022】
請求項13に記載の発明は、前記共振動作制御手段が1ビット以上のデジタル制御信号により制御されることを特徴とする請求項12記載のアンテナ装置であり、デジタル制御により指向特性制御を可能とする作用を有する。
【0023】
請求項14に記載の発明は、電気長で一波長相当の長さのダイポールアンテナ電極で構成されるアンテナ素子と、前記ダイポールアンテナ電極を分割して分割された接点間に接続されるスイッチを有する共振動作制御手段を備えたことを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置であり、アンテナ素子の電気長を変えることで共振動作を切り換え指向特性の変更を可能とするという作用を有する。
【0024】
請求項15に記載の発明は、前記ダイポールアンテナ電極は、ヘリカル状またはメアンダ状であることを特徴とする請求項14記載のアンテナ装置であり、アンテナを小型化する作用を有する。
【0025】
請求項16に記載の発明は、電気長で一波長相当の長さの逆Lアンテナで構成されるアンテナ素子と、前記逆Lアンテナが分割された接点間に接続されるスイッチを有する共振動作制御手段を備えたことを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置であり、アンテナ素子の電気長を変えることで共振動作を切り換え指向特性の変更を可能とするという作用を有する。
【0026】
請求項17に記載の発明は、電気長で一波長相当の長さの逆Fアンテナで構成されるアンテナ素子と、前記逆Fアンテナが分割された接点間に接続されるスイッチを有する共振動作制御手段を備えたことを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置であり、逆Fアンテナ構造を用いることでインピーダンスの調整を行い、より良好なアンテナ特性が得られるという作用を有する。
【0027】
請求項18に記載の発明は、前記アンテナ素子がメアンダ状の電極であることを特徴とする請求項16または請求項17に記載のアンテナ装置であり、アンテナ素子を小型化する作用を有する。
【0028】
請求項19に記載の発明は、電気長が半波長の第一のパッチアンテナと、前記第一のパッチアンテナ上に位置し間隙で分離された電気長が半波長の第二のパッチアンテナとから構成されるアンテナ素子と、前記間隙間を接続するスイッチを有する共振動作制御手段を備えたことを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置であり、アンテナ素子の電気長を変えることで共振動作を切り換え指向特性の変更を可能とするという作用を有する。
【0029】
請求項20に記載の発明は、電気長で半波長相当の長さを有するパッチアンテナと、前記パッチアンテナに設けられたスリットからなり動作時の電気長を一波長に延長する電気長延長素子とで構成されるアンテナ素子と、前記電気長延長素子のスリット間を接続するスイッチを有する共振動作制御手段を備えたことを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置であり、アンテナ素子の電気長を変えることで共振動作を切り換え指向特性の変更を可能とするという作用を有する。
【0030】
請求項21に記載の発明は、請求項1から20のいずれかに記載のアンテナ装置と、前記共振動作制御手段への制御信号を生成する指向性制御信号生成手段を備えたことを特徴とする無線通信装置であり、アンテナ部の指向特性の制御により無線通信動作に寄与する方向のアンテナ利得を向上することで通信品質を改善する作用を有する。
【0031】
請求項22に記載の発明は、前記指向性制御信号生成手段が受信した受信信号から設定指向特性を判定する指向特性判定手段を有し、受信信号の状態に対応して指向特性を変えることを特徴とする請求項21記載の無線通信装置であり、受信信号から判定した通信動作に効果的な指向特性に設定することで通信品質を改善する作用を有する。
【0032】
請求項23に記載の発明は、前記指向性制御信号生成手段が無線通信装置の機構的な形状変化を検出する形状変化検出手段を有し、無線通信装置の形状変化に対応して指向特性を変えることを特徴とする請求項21記載の無線通信装置であり、受信信号を用いない簡易な手法により通信動作に効果的と想定される指向特性に設定することで通信品質を改善する作用を有する。
【0033】
以下、本発明の実施の形態について、図1から図20を用いて説明する。
【0034】
(実施の形態1)
図1は本発明実施の形態1のアンテナ装置のアンテナ素子部の斜視図、図2は該アンテナ装置の機能ブロック図である。図1、図2において、100はアンテナ装置、101は一次共振動作および二次共振動作するアンテナ素子、102は電気長で一波長相当の長さaのパッチアンテナ、103はパッチアンテナ102の中央部にある電気長で半波長相当の長さbのスロットアンテナ、104はアンテナ素子101のグランドとして動作する接地導体、105は誘電体基板、106はアンテナ装置100へ給電するための入出力ポートである給電ポート、107はアンテナ素子101と接続点108で接続され負荷インピーダンスを変えることで一次共振動作および二次共振動作間の相対強度および相対位相、または相対強度、相対位相のいずれかを変える共振動作制御手段、109は共振動作制御手段107への制御信号の入力ポートである制御入力ポートである。アンテナ素子101は、エッチング等の基板加工技術により作製され、給電ポート106および接続点108はスルーホール等により誘電体基板105の裏面の回路と接続する。図3は図3中のxz面内のE面指向特性図で、(a)は一次共振動作のスロットアンテナの指向特性例、(b)は二次共振動作のパッチアンテナの指向特性例、(c)はアンテナ装置100の指向特性例である。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。
【0035】
アンテナ装置100の指向特性は、その共振動作により変化する。また、共振動作制御手段でアンテナ素子101に接続した負荷インピーダンスを変えることで、アンテナ装置100の共振動作は変化し、指向特性が変化する。また、負荷インピーダンスの一次共振動作と二次共振動作への影響度合いが異なるため、負荷インピーダンスの変化により、一次共振動作と二次共振動作間の相対強度および相対位相は変化する。
【0036】
スロットアンテナ103は、電気長で半波長相当の長さbを有するため、一次共振動作による図3(a)に例示する天頂方向(z軸方向)へ向いた指向特性を有する。一方、パッチアンテナ102は、電気長で一波長相当の長さaを有するため、二次共振動作による図3(b)に例示する天頂方向で窪み2つに割れた指向特性を有する。図3(a)の天頂方向への放射特性の位相を+で表現した場合、図3(b)に示す様に、アンテナ素子101からの放射特性は左右で位相が異なり、例えば、図3(b)左の位相を+とした場合、右の位相は−で表現される。従って、共振動作制御手段107により一次共振動作と二次共振動作がほぼ同じ強度で励振される負荷インピーダンスが接続された場合は、図3(a),(b)の合成指向特性は、左方向へのビームは加算され、右方向へのビームは相殺され、図3(c)に例示する左に傾いた指向特性を有する。一方、共振動作制御切換手段107により、二次共振モードの励振位相が図3(b)と反対の位相となる負荷インピーダンスが接続された場合は、右に傾いた指向特性となる。また、主に一次共振動作で動作する負荷インピーダンスが接続された場合は図3(a)に示す指向特性に、主に二次共振動作で動作する負荷インピーダンスが接続された場合は図3(b)の指向特性となる。共振動作制御手段により負荷インピーダンスを変えることで、一次共振動作と二次共振動作間の相対強度および相対位相を変更し、アンテナ装置100の仰角方向における指向特性を変更する。
【0037】
図4は、共振動作制御手段107の一実施例で、制御入力ポート109からの印加電圧の高周波成分をインダクタ110で除去して印加することでバラクタ−ダイオード111の容量値を変え、アンテナ素子101に接続された負荷インピーダンスを変更し、一次共振動作と二次共振動作間の相対強度および相対位相、または相対強度、相対位相のいずれかを連続的に変更する。このように、アナログ制御信号によりアンテナ装置100の指向特性を連続的に変更することができる。
【0038】
なお、アンテナの電極形状として正方形の例を示したが、長方形を含む多角形や、円形でもよい。また、単層の誘電体基板の片面にアンテナ素子を形成した例を示したが、多層基板として裏面に共振動作制御手段等の回路を形成しても良い。
【0039】
また、アンテナ素子として誘電体基板上への形成例を示したが、誘電体セラミックベースを誘電体基板として用い、厚幕印刷等によりパッチアンテナの電極を形成してもよい。その際、給電ポート106、接続点108は金属製の給電ピンを用いて誘電体セラミックベース裏面の回路へ接続しても良い。
【0040】
以上のように、一波長のパッチアンテナと半波長のスロットアンテナから構成され一次共振動作および二次共振動作するアンテナ素子と、負荷インピーダンスを変えることで一次共振動作および二次共振動作間の相対強度および相対位相、または相対強度か相対位相のいずれかを変える共振動作制御手段を備え、アンテナ素子の共振動作を制御することで、主として仰角方向における指向特性変更可能なアンテナの実現が可能となる。
【0041】
(実施の形態2)
図5は本発明実施の形態2のアンテナ装置の共振動作制御手段の機能ブロック図、図6は該共振動作制御手段により切り換えられるアンテナ装置のE面指向特性図である。図5において、112は負荷インピーダンスを切り換えるスイッチ、113から116はアンテナ装置が図6(a)から(d)に例示する指向特性となる負荷インピーダンスZ1からZ4を有する負荷素子である。
【0042】
制御入力ポート109からの2ビットのデジタル制御信号によりスイッチ112を切り換え、アンテナ素子101に接続される負荷インピーダンス値を変更し、実施の形態1と同様にして、アンテナ装置の指向特性を図6(a)から(d)の4指向特性の間で切り換える。天頂方向の指向特性が必要な場合は、スイッチ112を負荷素子113に切り換え、指向特性を図6(a)とする。左斜め方向または右斜め方向の指向特性が必要な場合は、スイッチ112を負荷素子114に切り換え、指向特性を図6(b)とする。左斜め方向の指向特性が必要な場合は、スイッチ112を負荷素子115に切り換え、指向特性を図6(c)とする。右斜め方向の指向特性が必要な場合は、スイッチ112を負荷素子116に切り換え、指向特性を図6(d)とする。負荷インピーダンスが固定値であるため、上記4状態の指向特性の切り換えが安定して再現される。
【0043】
なお、本実施例では4つの指向特性に切り換える例を示したが、切り換える指向特性を4つに限定するものではない。
【0044】
以上のように、スイッチと既定の負荷インピーダンスを有する負荷素子を備えた共振動作制御を用いることで、負荷インピーダンスを既定の値の中で切り換え、共振動作の相対強度および/または相対位相を2つ以上の既定の状態間で切り換えることができ、安定して所定の指向特性を得られる。
【0045】
(実施の形態3)
図7は本発明の実施の形態3のアンテナ装置のアンテナ素子の上面電極図である。200は本発明の実施の形態3のアンテナ素子、201は電気長で一波長相当の長さaの第一のパッチアンテナ、202は間隙203で分離されパッチアンテナ201の中央部分にある電気長で半波長相当の長さbの第二のパッチアンテナである。図8はアンテナ装置200のE面指向特性図で、(a)は一次共振動作の指向特性例、(b)は二次共振動作の指向特性例である。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。
【0046】
第ニのパッチアンテナ202は電気長が半波長なので、図8(a)に例示する天頂方向に向けた指向特性を有する一次共振動作で主に共振する。第一のパッチアンテナ201は電気長が一波長なので、図8(b)に示す天頂方向に窪んだ2つに割れた指向特性を有する二次共振動作で主に共振する。第一のパッチアンテナ201と第二のパッチアンテナ202は間隙203で分離しているが電磁気的に結合しているため、アンテナ素子200の共振動作は一次共振動作と二次共振動作の合成動作となり、共振動作制御手段の負荷インピーダンス変化により、一次共振動作と二次共振動作間の相対強度および/または相対位相は変化し、実施の形態1と同様に指向特性が変化する。
【0047】
図9は本発明の実施の形態3の別な形態のアンテナ装置のアンテナ素子の上面電極図である。210は本発明の実施の形態3の別な形態のアンテナ装置のアンテナ素子で、スプリアス共振抑圧素子211により第一のパッチアンテナ201および第二のパッチアンテナ202は一次共振動作および二次共振動作で等電位となる部分で接続され、接続点付近の電位が大きく異なる不要な共振動作を抑圧し、共振動作を安定化することでアンテナ効率を向上する。
【0048】
以上のように、電気長が一波長の第一のパッチアンテナと、間隙で分離された電気長が半波長の第二のパッチアンテナでアンテナ素子を構成することで、アンテナ素子は一次共振動作と二次共振動作を備え、共振動作制御手段により負荷インピーダンスを変えることで、指向特性変更可能なアンテナの実現が可能となる。
【0049】
(実施の形態4)
図10は本発明実施の形態4のアンテナ装置のアンテナ素子の斜視図(一部透視図)である。図10において、300は本発明実施の形態4のアンテナ装置のアンテナ素子、301は電気長で半波長相当の長さbのパッチアンテナ、302は長さaのアンテナ電極、303はアンテナ素子301とアンテナ電極302間の電極間誘電体層である。誘電体層104の比誘電率がe1、電極間誘電体層303の比誘電率がe2=k×k×e1の場合、アンテナ電極302の長さaは、パッチアンテナ301の長さbの2/k倍とする。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。
【0050】
パッチアンテナおよびアンテナ電極の電気長は直下の誘電体層の誘電率の平方根に比例する。電極間誘電体層がパッチアンテナ301の誘電体基板のk×k倍の誘電率を有し、アンテナ電極302の長さaが、パッチアンテナ301の長さbの2/k倍であるので、アンテナ電極の電気長は、パッチアンテナの2(=k×(2/k))倍となる。よって、パッチアンテナ301の電気長が半波長であるので、アンテナ電極302の電気長は一波長となる。例えば、e2がe1の4倍、すなわち、誘電体層303が誘電体層104の4倍の誘電率である場合、bはaと等しくなり、アンテナ素子301と同等のサイズで、アンテナ素子302は二次共振モードで動作する。以上により、半波長相当の長さのパッチアンテナ301と、1波長相当の長さのアンテナ電極302により構成されるアンテナ素子300は、一次共振動作と二次共振動作し、実施の形態1と同様に、指向特性の切り換えが可能となる。
【0051】
以上のように、誘電体基板の誘電率がe1のパッチアンテナと、誘電率e2(=k×k×e1)の電極間誘電体層と、長さがパッチアンテナの2/k倍のアンテナ電極でアンテナ素子を構成することで、小型に指向特性変更可能なアンテナ素子の実現が可能となる。
【0052】
(実施の形態5)
図11は本発明実施の形態5のアンテナ装置の構成図ある。図11において、400は本発明実施の形態4のアンテナ装置、401は電気長で一波長相当の長さの線状ダイポールアンテナ電極で構成されるアンテナ素子、402はアンテナ装置400の入出力ポートでアンテナ素子へバランス給電する給電ポート、403はスイッチ404を有する共振動作制御手段、405は共振動作制御手段403への制御信号の入力ポートである制御入力ポートである。給電ポートはアンテナ素子401の図中右端から1/4の位置にあり、スイッチ403はアンテナ素子401の図中右端から1/2および3/4の位置に接続され、接続点間のインピーダンスを開放/短絡に切り換える。図12は、アンテナ素子401上の電流分布およびE面指向特性図の一例である。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。
【0053】
スイッチ403をオンにして接続点間を短絡した場合、アンテナ素子401は一波長ダイポールアンテナとして二次共振動作し、図12(a)に例示する電流分布で共振し、アンテナ素子の左右で電流分布の強度が等しく位相が反転しているため、アンテナ素子に直交する方向ではアンテナ素子からの放射電界が相殺するため、図12(b)に例示する2つに割れた指向特性となる。
【0054】
スイッチ403をオフにして接続点間を開放状態とした場合、アンテナ素子401の電気長は半分になり、半波長ダイポールアンテナとして一次共振動作し、図12(c)に例示する電流分布で共振し、主にアンテナ素子の右半分に電流分布を有するため、図12(d)に例示する半波長ダイポールアンテナの指向特性となる。
【0055】
制御入力ポート405を通して1ビットの制御信号を受けて共振動作制御手段403によりスイッチ404のオン/オフを制御することで、図12(b)、(d)に例示する2つの指向特性にアンテナ装置400の指向特性を切り換える。
【0056】
なお、スイッチは端から1/2、3/4の位置に接続されることが望ましいが、これに限定するものではない。また、制御信号としてはオン/オフを切り換える1ビットの情報で十分であるが、ビット数は1ビットに限定しない。なお、アンテナ素子として線状電極の例を示したが、導体板による帯状電極を用いてもよい。また、ダイポールアンテナ電極として、ヘリカル状またはメアンダ状の電極を用いることでアンテナ素子を小型化してもよい。
【0057】
以上のように、電気長で一波長相当の長さのダイポールアンテナ電極で構成されるアンテナ素子と、アンテナ素子に接続し電気長を切り換える共振動作制御手段で構成することで、指向特性変更可能なアンテナ素子の実現が可能となる。
【0058】
(実施の形態6)
図13は本発明実施の形態6のアンテナ装置の構成図ある。図13において、500は本発明実施の形態6のアンテナ装置、501は電気長で一波長相当の長さの線状逆Lアンテナ電極で構成されるアンテナ素子、502は逆Lアンテナ501のグランドとなるグランド電極である。スイッチ404はアンテナ素子501の端から1/4、1/2および3/4の位置に接続されている。図14は、アンテナ素子500のE面指向特性図の一例である。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。
【0059】
スイッチ404をオフにして接続点間を開放状態とした場合、アンテナ装置500は1/4波長逆Lアンテナとして動作し、図14(a)に例示する指向特性を示す。一方、スイッチ404をオンにして接続点間を短絡した場合、アンテナ装置500は一波長逆Lアンテナとして動作し、図14(b)に例示する指向特性を示す。共振動作制御手段403で、アンテナ素子501の電気長を切り換えることで、図14(a)、(b)に例示する指向特性の間で、アンテナ装置500の指向特性を切り換える。
【0060】
図15は本発明実施の形態6の別な形態のアンテナ装置の構成図ある。アンテナ装置510は、一波長相当の電気長の逆Fアンテナ電極で構成されるアンテナ素子511と、アンテナ素子511の端から1/4、1/2および3/4の位置に接続されてたスイッチ404を備えている。図13のアンテナ装置と同様にして、指向特性の切り換えが可能となり、更に、逆Fアンテナ電極を用いることで、電極512の接続位置の調整によりインピーダンスの調整が可能となり、より良好なアンテナ特性が得られる。
【0061】
なお、スイッチは端から1/4、1/2、3/4の位置に接続されることが望ましいが、これに限定するものではない。なお、アンテナ素子として線状電極の例を示したが、導体板による帯状電極を用いてもよい。また、アンテナ電極として、メアンダ状の電極を用いることでアンテナ素子を小型化してもよい。
【0062】
以上のように、一波長相当の電気長の逆Lアンテナ電極で構成されるアンテナ素子と、アンテナ素子に接続し電気長を切り換える共振動作制御手段で構成することで、指向特性変更可能なアンテナ素子の実現が可能となる。
【0063】
(実施の形態7)
図16は本発明実施の形態7のアンテナ装置のアンテナ素子の上面電極図である。図16において、600は本発明実施の形態7のアンテナ装置、601はアンテナ素子、602は電気長が一波長相当の長さの第一のパッチアンテナ、603は電気長が半波長相当の長さの第ニのパッチアンテナ、604は第一のパッチアンテナ602と第二のパッチアンテナ603を分離する間隙である。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。
【0064】
スイッチ404をオンにして接続点間を短絡した場合、アンテナ素子601は一波長パッチアンテナとして動作し図8(b)に例示した指向特性を示し、スイッチ404をオフにして接続点間を開放状態とした場合、アンテナ素子601は半波長パッチアンテナとして動作し図8(a)に例示した指向特性を示す。共振動作制御手段でスイッチ404のオン/オフを切り換えることで、指向特性を図8(a)、(b)の間で切り換えが可能となる。
【0065】
なお、間隙604の幅によりパッチアンテナ603へのパッチアンテナ602への影響度が変化し、スイッチ404をオフにした際に安定して図8(a)に例示する指向特性が得られる幅に間隙604を設定することが望ましい。
【0066】
以上のように、電気長で一波長相当の長さのパッチアンテナと、電気長で半波長相当の長さのパッチアンテナからなるアンテナ素子と、2つのパッチアンテナ間を接続するスイッチを有する共振動作制御手段で構成することで、指向特性変更可能なアンテナの実現が可能となる。
【0067】
(実施の形態8)
図17は本発明実施の形態8のアンテナ装置のアンテナ素子の上面電極図である。図17において、610は本発明実施の形態8のアンテナ装置、611は電気長で半波長の長さaを有し外周部のスリットからなる電気長延長素子612により動作時の電気長が一波長に延長されたパッチアンテナで構成されるアンテナ素子である。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。
【0068】
スイッチ404をオンにして接続点間を短絡した場合、アンテナ素子611の長さaが電気長で半波長であるため、半波長パッチアンテナとして動作し、図8(a)に例示した指向特性を示す。スイッチ404をオフにして接続点間を開放状態とした場合、アンテナ素子611の電気長は、電気長延長素子612で延長され一波長相当となり、一波長パッチアンテナとして動作し、図8(b)に例示した指向特性を示す。共振動作制御手段でスイッチ404のオン/オフを切り換えることで、指向特性を図8(a)、(b)の間で切り換える。
【0069】
以上のように、半波長相当の長さを有するパッチアンテナと、パッチアンテナの動作時の電気長を一波長に延長する電気長延長素子を備えたアンテナ素子と、電気長延長素子のスリット間を接続するスイッチを有する共振動作制御手段で構成することで、指向特性変更可能なアンテナの実現が可能となる。
【0070】
(実施の形態9)
図18は本発明実施の形態8の無線通信装置の機能ブロック図である。図18において、700は本発明実施の形態8の無線通信装置、701は無線通信装置700の送受信ブロック、702は送受信ブロック701からの受信信号出力703から望ましい指向特性を判定する指向特性判定手段704を備え共振制御手段107への制御信号を生成する指向性制御信号生成手段である。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。
【0071】
指向特性判定手段は、共振動作制御手段107への制御信号を変えながら、送受信ブロック701からの受信信号出力703の変化により、より良好な通信品質が得られる指向特性を検出することで通信動作に望ましい指向特性を判定し、判定した指向特性に対応する制御信号を指向性制御信号生成手段702から共振動作制御手段107へ送ることで、通信動作に寄与している方向の通信特性を向上し、無線通信装置700の通信品質を向上する。
【0072】
なお、指向特性判定手段は通信動作への干渉の少ないタイミングで前記指向特性判定動作を行うことが望ましい。更に、無線通信装置700を移動局および基地局に用い、指向特性制御を行うことで、より良好な通信品質を有する移動無線システムの構成が可能となる。
【0073】
以上のように、指向特性変更可能なアンテナ装置と、受信信号から望ましい指向特性を判定する指向特性判定手段を備えた指向性制御信号生成手段を備えることで、無線通信装置の指向特性制御を行い、より良好な通信品質が得られる無線通信装置の実現が可能となる。
【0074】
(実施の形態10)
図19は本発明実施の形態10の無線通信装置の機能ブロック図、図20は本発明実施の形態10の無線通信装置を無線LAN装置として内蔵したノートPCの斜視図である。図19において、710は本発明実施の形態8の無線通信装置、711は無線通信装置の機構的な形状変化を検出する形状変化検出手段712を有し形状に適切な指向特性を成す制御信号を共振動作制御手段107へ送る指向性制御信号生成手段である。図20において、(a)はノートPCである無線通信装置710の液晶部を閉じた状態、(b)は液晶部を開いた状態である。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。
【0075】
形状変化検出手段712が液晶部の開閉を検出し、液晶部が閉じている場合は図6(b)に例示する指向特性に設定することで、主として斜め方向にある無線LANシステムのアクセスポイント方向への指向特性を高めより良好な通信品質を得る。液晶部が閉じている場合は、図6(d)に例示する指向特性に設定し、液晶部で遮られ通信動作への寄与が低い方向の指向特性を下げることで、通信動作に寄与する方向へ指向特性を高め、より良好な通信品質を得る。
【0076】
なお、無線LANカードを装着したノートPCの例を示したが、折りたたみ型の携帯電話、PDCに適用しても良い。また、液晶部の開閉により2つの指向特性を切り換える例を示したが、切り換え方向および検出状態を2つに限定するものではない。
【0077】
以上のように、指向特性変更可能なアンテナ素子と、無線装置の機構的な形状変化を検出する形状変化検出手段を有し、形状に適当な指向特性を成す制御信号を共振動作制御手段へ送る指向性制御信号生成手段を備えることで、より良好な通信品質が得られる無線通信装置の実現が可能となる。
【0078】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一次共振動作および二次共振動作するアンテナ素子と、給電ポートと、アンテナ素子の一次共振動作および二次共振動作間の相対強度および/または相対位相を変える共振動作制御手段とからアンテナ装置を構成することにより、小型なアンテナ装置において主として仰角方向における指向特性を変更し、通信動作に寄与する方向の指向特性を高め、通信品質を向上するという有利な効果が得られる。
【0079】
また、電気長で一波長相当の長さを有するアンテナ素子と、給電ポートと、アンテナの電気長を変更する共振動作制御手段とからアンテナ装置を構成することにより、小型なアンテナ装置において指向特性を変更し通信動作に寄与する方向の指向特性を高め、通信品質を向上するという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施の形態1のアンテナ装置のアンテナ素子部の斜視図
【図2】図2は本発明実施の形態1のアンテナ装置の機能ブロック図
【図3】本発明実施の形態1のアンテナ装置のE面指向特性図
【図4】本発明実施の形態1のアンテナ装置の共振動作制御手段の一実施例の構成図
【図5】本発明実施の形態2のアンテナ装置の共振動作制御手段の機能ブロック図
【図6】本発明実施の形態2のアンテナ装置のE面指向特性図
【図7】本発明の実施の形態3のアンテナ装置のアンテナ素子の上面電極図
【図8】本発明の実施の形態3のアンテナ装置のE面指向特性図
【図9】本発明の実施の形態3の別な形態のアンテナ装置のアンテナ素子の上面電極図
【図10】本発明実施の形態4のアンテナ装置のアンテナ素子の斜視図(一部透視図)
【図11】本発明実施の形態5のアンテナ装置の構成図
【図12】本発明実施の形態5のアンテナ装置のアンテナ素子上の電流分布およびE面指向特性図
【図13】本発明実施の形態6のアンテナ装置の構成図
【図14】本発明実施の形態6のアンテナ装置のE面指向特性図
【図15】本発明実施の形態6の別な形態のアンテナ装置の構成図
【図16】本発明実施の形態7のアンテナ装置のアンテナ素子の上面電極図
【図17】本発明実施の形態8のアンテナ装置のアンテナ素子の上面電極図
【図18】本発明実施の形態8の無線通信装置の機能ブロック図
【図19】本発明実施の形態10の無線通信装置の機能ブロック図
【図20】本発明実施の形態10の無線通信装置の斜視図
【図21】従来のアンテナ装置の構成図
【符号の説明】
100 アンテナ装置
101 アンテナ素子
102 パッチアンテナ
103 スロットアンテナ
107 共振動作制御手段
112 スイッチ
113 負荷素子
114 負荷素子
115 負荷素子
116 負荷素子
200 アンテナ素子
201 パッチアンテナ
202 パッチアンテナ
300 アンテナ素子
301 パッチアンテナ
302 アンテナ電極
303 電極間誘電体層
400 アンテナ装置
401 アンテナ素子
403 共振動作制御手段
404 スイッチ
500 アンテナ装置
501 アンテナ素子
600 アンテナ装置
601 アンテナ素子
602 パッチアンテナ
603 パッチアンテナ
610 アンテナ装置
611 アンテナ素子
612 電気長延長素子
700 無線通信装置
701 送受信ブロック
702 指向性制御信号生成手段
704 指向特性判定手段
710 無線通信装置
711 指向性制御信号生成手段
712 形状変化検出手段
【発明の属する利用分野】
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および無線通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、無線通信装置に用いられるアンテナ特性を変更するアンテナとしては、例えば特許文献1に記載されているようなものがあった。以下に、図面を用いて従来の技術を説明する。
【0003】
図21は前記特許文献1に記載の従来のアンテナ1の構造をしており、パッチアンテナ本体2の外周に、マイクロ波スイッチ3a〜dを介して摂動素子4a〜dが取り付けられている。また、マイクロ波スイッチ3c、3d間でマイクロストリップラインである給電線路5に接続されている。右旋円偏波を発生させる場合は、マイクロ波スイッチ3a、cをオンにし、マイクロ波スイッチ3b、dをオフにする。左旋円偏波を発生させる場合は、マイクロ波スイッチ3b、dをオンにし、マイクロ波スイッチ3a、cをオフにする。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−4119号公報(第3頁、第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図21のアンテナにおいては、偏波特性の変更は可能であるが指向特性の変更は困難であるという課題を有している。
【0006】
本発明は、上記課題を解決し、主として仰角方向における指向特性の変更可能な小型なアンテナ装置およびそれを用いた無線通信装置を実現することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために本発明は、一次共振動作および二次共振動作するアンテナ素子と、給電ポートと、アンテナ素子の一次共振動作および二次共振動作間の相対強度および相対位相を変える共振動作制御手段とからアンテナ装置を構成したものである。
【0008】
また、電気長で一波長相当の長さを有するアンテナ素子と、給電ポートと、アンテナの電気長を変更する共振動作制御手段とからアンテナ装置を構成したものである。
【0009】
これにより、指向特性の異なる共振モードを制御して、主として仰角方向における指向特性を変更可能な小型なアンテナ装置およびそれを用いた無線通信装置を提供する。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、指向特性が変更可能なアンテナ装置において、一次共振動作および二次共振動作するアンテナ素子と、前記アンテナ素子へ給電する給電ポートと、前記アンテナ素子に接続し負荷インピーダンスを変えることで前記一次共振動作および前記二次共振動作間の相対強度および/または相対位相を変える共振動作制御手段とを備え、前記共振動作制御手段で共振動作を変えることで指向特性を変更することを特徴とするアンテナ装置であり、異なる指向特性を有する共振動作間の相対強度および位相を制御することでアンテナ素子で指向特性の変更を可能とするという作用を有する。
【0011】
請求項2に記載の発明は、前記共振動作制御手段は、アナログ制御信号により制御されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置であり、制御信号に対応して連続的に指向特性を変更可能とする作用を有する。
【0012】
請求項3に記載の発明は、前記共振動作制御手段が、入力される印加電圧の高周波成分を除去するインダクタンスと、除去してから印加して容量値を可変する素子とを備えることにより、可変負荷インピーダンスを連続的に変化させることで前記一次共振動作および前記二次共振動作間の相対強度および/または相対位相を連続的に変更することを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置であり、連続的な指向特性変更を可能とする作用を有する。
【0013】
請求項4に記載の発明は、前記共振動作制御手段は、複数の負荷素子と、前記アンテナ素子への負荷インピーダンスとして前記負荷素子の何れか接続するスイッチとを備え、負荷インピーダンスを既定の値で切り換えることにより、前記一次共振動作および前記二次共振動作間の相対強度および/または相対位相を複数の既定の状態間で切り換えることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置であり、無線通信動作に重要となる所定の指向特性に切り替えることで簡易な処理による指向特性変更を可能とする作用を有する。
【0014】
請求項5に記載の発明は、前記共振動作制御手段は、1ビット以上のデジタル制御信号により制御されることを特徴とする請求項4記載のアンテナ装置であり、デジタル制御により指向特性制御を可能とする作用を有する。
【0015】
請求項6に記載の発明は、前記アンテナ素子が、電気長が一波長のパッチアンテナと、前記パッチアンテナ上に位置し電気長が半波長のスロットアンテナとから構成されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置であり、異なる指向特性を有する共振動作間の相対強度および位相を制御することで小型低姿勢なアンテナ素子で指向特性の変更を可能とする作用を有する。
【0016】
請求項7に記載の発明は、前記アンテナ素子が、電気長が一波長の第一のパッチアンテナと、前記第一のパッチアンテナと間隙で分離された電気長が半波長の第二のパッチアンテナとから構成されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置であり、異なる指向特性を有する共振動作間の相対強度および位相を制御することで小型低姿勢なアンテナ素子で指向特性の変更を可能とする作用を有する。
【0017】
請求項8に記載の発明は、前記一次共振動作および二次共振動作で等電位となる部分の間隙間を接続するスプリアス共振抑圧素子を備え、不要な共振動作を抑圧することを特徴とする請求項7記載のアンテナ装置であり、通信動作に寄与しない不要なスプリアス共振動作を抑えることでアンテナの効率を向上する作用を有する。
【0018】
請求項9に記載の発明は、前記アンテナ素子が、電気長が半波長のパッチアンテナと、前記パッチアンテナの上に積層され前記パッチアンテナの誘電体基板の所定倍の誘電率を有する電極間誘電体層と、前記電極間誘電体層を挟んで前記パッチアンテナの上にスタックされた前記パッチアンテナの所定倍の長さのアンテナ電極と、から構成されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置であり、異なる指向特性を有する共振動作間の相対強度および位相を制御することで小型低姿勢なアンテナ素子で指向特性の変更を可能とする作用を有する。
【0019】
請求項10に記載の発明は、前記電極間誘電体層は誘電体基板のk×k倍の誘電率を有し、前記アンテナ電極はパッチアンテナの2/k倍の長さを有することを特徴とする請求項9記載のアンテナ装置であり、例えばk=4の場合は、半波長の電気長を有するアンテナ相当の大きさで指向特性の変更を可能とする作用を有する。
【0020】
請求項11に記載の発明は、指向特性が変更可能なアンテナ装置において、電気長で一波長相当の長さのアンテナ素子と、前記アンテナ素子へ給電する給電ポートと、前記アンテナ素子に接続され接続点間のインピーダンスを変更することで前記アンテナ素子の動作時の電気長を変更する共振動作制御手段とを備え、前記共振動作制御手段でアンテナ素子の電気長を変えることで指向特性を変更することを特徴とするアンテナ装置であり、アンテナ素子の電気長を変えることで共振動作を切り換え指向特性の変更を可能とするという作用を有する。
【0021】
請求項12に記載の発明は、前記共振動作制御手段がアンテナ素子内に接続された1つまたは複数のスイッチを有することを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置であり、アンテナ素子の電気長を変えることで共振動作に切り換え指向特性の変更を可能とするという作用を有する。
【0022】
請求項13に記載の発明は、前記共振動作制御手段が1ビット以上のデジタル制御信号により制御されることを特徴とする請求項12記載のアンテナ装置であり、デジタル制御により指向特性制御を可能とする作用を有する。
【0023】
請求項14に記載の発明は、電気長で一波長相当の長さのダイポールアンテナ電極で構成されるアンテナ素子と、前記ダイポールアンテナ電極を分割して分割された接点間に接続されるスイッチを有する共振動作制御手段を備えたことを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置であり、アンテナ素子の電気長を変えることで共振動作を切り換え指向特性の変更を可能とするという作用を有する。
【0024】
請求項15に記載の発明は、前記ダイポールアンテナ電極は、ヘリカル状またはメアンダ状であることを特徴とする請求項14記載のアンテナ装置であり、アンテナを小型化する作用を有する。
【0025】
請求項16に記載の発明は、電気長で一波長相当の長さの逆Lアンテナで構成されるアンテナ素子と、前記逆Lアンテナが分割された接点間に接続されるスイッチを有する共振動作制御手段を備えたことを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置であり、アンテナ素子の電気長を変えることで共振動作を切り換え指向特性の変更を可能とするという作用を有する。
【0026】
請求項17に記載の発明は、電気長で一波長相当の長さの逆Fアンテナで構成されるアンテナ素子と、前記逆Fアンテナが分割された接点間に接続されるスイッチを有する共振動作制御手段を備えたことを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置であり、逆Fアンテナ構造を用いることでインピーダンスの調整を行い、より良好なアンテナ特性が得られるという作用を有する。
【0027】
請求項18に記載の発明は、前記アンテナ素子がメアンダ状の電極であることを特徴とする請求項16または請求項17に記載のアンテナ装置であり、アンテナ素子を小型化する作用を有する。
【0028】
請求項19に記載の発明は、電気長が半波長の第一のパッチアンテナと、前記第一のパッチアンテナ上に位置し間隙で分離された電気長が半波長の第二のパッチアンテナとから構成されるアンテナ素子と、前記間隙間を接続するスイッチを有する共振動作制御手段を備えたことを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置であり、アンテナ素子の電気長を変えることで共振動作を切り換え指向特性の変更を可能とするという作用を有する。
【0029】
請求項20に記載の発明は、電気長で半波長相当の長さを有するパッチアンテナと、前記パッチアンテナに設けられたスリットからなり動作時の電気長を一波長に延長する電気長延長素子とで構成されるアンテナ素子と、前記電気長延長素子のスリット間を接続するスイッチを有する共振動作制御手段を備えたことを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置であり、アンテナ素子の電気長を変えることで共振動作を切り換え指向特性の変更を可能とするという作用を有する。
【0030】
請求項21に記載の発明は、請求項1から20のいずれかに記載のアンテナ装置と、前記共振動作制御手段への制御信号を生成する指向性制御信号生成手段を備えたことを特徴とする無線通信装置であり、アンテナ部の指向特性の制御により無線通信動作に寄与する方向のアンテナ利得を向上することで通信品質を改善する作用を有する。
【0031】
請求項22に記載の発明は、前記指向性制御信号生成手段が受信した受信信号から設定指向特性を判定する指向特性判定手段を有し、受信信号の状態に対応して指向特性を変えることを特徴とする請求項21記載の無線通信装置であり、受信信号から判定した通信動作に効果的な指向特性に設定することで通信品質を改善する作用を有する。
【0032】
請求項23に記載の発明は、前記指向性制御信号生成手段が無線通信装置の機構的な形状変化を検出する形状変化検出手段を有し、無線通信装置の形状変化に対応して指向特性を変えることを特徴とする請求項21記載の無線通信装置であり、受信信号を用いない簡易な手法により通信動作に効果的と想定される指向特性に設定することで通信品質を改善する作用を有する。
【0033】
以下、本発明の実施の形態について、図1から図20を用いて説明する。
【0034】
(実施の形態1)
図1は本発明実施の形態1のアンテナ装置のアンテナ素子部の斜視図、図2は該アンテナ装置の機能ブロック図である。図1、図2において、100はアンテナ装置、101は一次共振動作および二次共振動作するアンテナ素子、102は電気長で一波長相当の長さaのパッチアンテナ、103はパッチアンテナ102の中央部にある電気長で半波長相当の長さbのスロットアンテナ、104はアンテナ素子101のグランドとして動作する接地導体、105は誘電体基板、106はアンテナ装置100へ給電するための入出力ポートである給電ポート、107はアンテナ素子101と接続点108で接続され負荷インピーダンスを変えることで一次共振動作および二次共振動作間の相対強度および相対位相、または相対強度、相対位相のいずれかを変える共振動作制御手段、109は共振動作制御手段107への制御信号の入力ポートである制御入力ポートである。アンテナ素子101は、エッチング等の基板加工技術により作製され、給電ポート106および接続点108はスルーホール等により誘電体基板105の裏面の回路と接続する。図3は図3中のxz面内のE面指向特性図で、(a)は一次共振動作のスロットアンテナの指向特性例、(b)は二次共振動作のパッチアンテナの指向特性例、(c)はアンテナ装置100の指向特性例である。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。
【0035】
アンテナ装置100の指向特性は、その共振動作により変化する。また、共振動作制御手段でアンテナ素子101に接続した負荷インピーダンスを変えることで、アンテナ装置100の共振動作は変化し、指向特性が変化する。また、負荷インピーダンスの一次共振動作と二次共振動作への影響度合いが異なるため、負荷インピーダンスの変化により、一次共振動作と二次共振動作間の相対強度および相対位相は変化する。
【0036】
スロットアンテナ103は、電気長で半波長相当の長さbを有するため、一次共振動作による図3(a)に例示する天頂方向(z軸方向)へ向いた指向特性を有する。一方、パッチアンテナ102は、電気長で一波長相当の長さaを有するため、二次共振動作による図3(b)に例示する天頂方向で窪み2つに割れた指向特性を有する。図3(a)の天頂方向への放射特性の位相を+で表現した場合、図3(b)に示す様に、アンテナ素子101からの放射特性は左右で位相が異なり、例えば、図3(b)左の位相を+とした場合、右の位相は−で表現される。従って、共振動作制御手段107により一次共振動作と二次共振動作がほぼ同じ強度で励振される負荷インピーダンスが接続された場合は、図3(a),(b)の合成指向特性は、左方向へのビームは加算され、右方向へのビームは相殺され、図3(c)に例示する左に傾いた指向特性を有する。一方、共振動作制御切換手段107により、二次共振モードの励振位相が図3(b)と反対の位相となる負荷インピーダンスが接続された場合は、右に傾いた指向特性となる。また、主に一次共振動作で動作する負荷インピーダンスが接続された場合は図3(a)に示す指向特性に、主に二次共振動作で動作する負荷インピーダンスが接続された場合は図3(b)の指向特性となる。共振動作制御手段により負荷インピーダンスを変えることで、一次共振動作と二次共振動作間の相対強度および相対位相を変更し、アンテナ装置100の仰角方向における指向特性を変更する。
【0037】
図4は、共振動作制御手段107の一実施例で、制御入力ポート109からの印加電圧の高周波成分をインダクタ110で除去して印加することでバラクタ−ダイオード111の容量値を変え、アンテナ素子101に接続された負荷インピーダンスを変更し、一次共振動作と二次共振動作間の相対強度および相対位相、または相対強度、相対位相のいずれかを連続的に変更する。このように、アナログ制御信号によりアンテナ装置100の指向特性を連続的に変更することができる。
【0038】
なお、アンテナの電極形状として正方形の例を示したが、長方形を含む多角形や、円形でもよい。また、単層の誘電体基板の片面にアンテナ素子を形成した例を示したが、多層基板として裏面に共振動作制御手段等の回路を形成しても良い。
【0039】
また、アンテナ素子として誘電体基板上への形成例を示したが、誘電体セラミックベースを誘電体基板として用い、厚幕印刷等によりパッチアンテナの電極を形成してもよい。その際、給電ポート106、接続点108は金属製の給電ピンを用いて誘電体セラミックベース裏面の回路へ接続しても良い。
【0040】
以上のように、一波長のパッチアンテナと半波長のスロットアンテナから構成され一次共振動作および二次共振動作するアンテナ素子と、負荷インピーダンスを変えることで一次共振動作および二次共振動作間の相対強度および相対位相、または相対強度か相対位相のいずれかを変える共振動作制御手段を備え、アンテナ素子の共振動作を制御することで、主として仰角方向における指向特性変更可能なアンテナの実現が可能となる。
【0041】
(実施の形態2)
図5は本発明実施の形態2のアンテナ装置の共振動作制御手段の機能ブロック図、図6は該共振動作制御手段により切り換えられるアンテナ装置のE面指向特性図である。図5において、112は負荷インピーダンスを切り換えるスイッチ、113から116はアンテナ装置が図6(a)から(d)に例示する指向特性となる負荷インピーダンスZ1からZ4を有する負荷素子である。
【0042】
制御入力ポート109からの2ビットのデジタル制御信号によりスイッチ112を切り換え、アンテナ素子101に接続される負荷インピーダンス値を変更し、実施の形態1と同様にして、アンテナ装置の指向特性を図6(a)から(d)の4指向特性の間で切り換える。天頂方向の指向特性が必要な場合は、スイッチ112を負荷素子113に切り換え、指向特性を図6(a)とする。左斜め方向または右斜め方向の指向特性が必要な場合は、スイッチ112を負荷素子114に切り換え、指向特性を図6(b)とする。左斜め方向の指向特性が必要な場合は、スイッチ112を負荷素子115に切り換え、指向特性を図6(c)とする。右斜め方向の指向特性が必要な場合は、スイッチ112を負荷素子116に切り換え、指向特性を図6(d)とする。負荷インピーダンスが固定値であるため、上記4状態の指向特性の切り換えが安定して再現される。
【0043】
なお、本実施例では4つの指向特性に切り換える例を示したが、切り換える指向特性を4つに限定するものではない。
【0044】
以上のように、スイッチと既定の負荷インピーダンスを有する負荷素子を備えた共振動作制御を用いることで、負荷インピーダンスを既定の値の中で切り換え、共振動作の相対強度および/または相対位相を2つ以上の既定の状態間で切り換えることができ、安定して所定の指向特性を得られる。
【0045】
(実施の形態3)
図7は本発明の実施の形態3のアンテナ装置のアンテナ素子の上面電極図である。200は本発明の実施の形態3のアンテナ素子、201は電気長で一波長相当の長さaの第一のパッチアンテナ、202は間隙203で分離されパッチアンテナ201の中央部分にある電気長で半波長相当の長さbの第二のパッチアンテナである。図8はアンテナ装置200のE面指向特性図で、(a)は一次共振動作の指向特性例、(b)は二次共振動作の指向特性例である。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。
【0046】
第ニのパッチアンテナ202は電気長が半波長なので、図8(a)に例示する天頂方向に向けた指向特性を有する一次共振動作で主に共振する。第一のパッチアンテナ201は電気長が一波長なので、図8(b)に示す天頂方向に窪んだ2つに割れた指向特性を有する二次共振動作で主に共振する。第一のパッチアンテナ201と第二のパッチアンテナ202は間隙203で分離しているが電磁気的に結合しているため、アンテナ素子200の共振動作は一次共振動作と二次共振動作の合成動作となり、共振動作制御手段の負荷インピーダンス変化により、一次共振動作と二次共振動作間の相対強度および/または相対位相は変化し、実施の形態1と同様に指向特性が変化する。
【0047】
図9は本発明の実施の形態3の別な形態のアンテナ装置のアンテナ素子の上面電極図である。210は本発明の実施の形態3の別な形態のアンテナ装置のアンテナ素子で、スプリアス共振抑圧素子211により第一のパッチアンテナ201および第二のパッチアンテナ202は一次共振動作および二次共振動作で等電位となる部分で接続され、接続点付近の電位が大きく異なる不要な共振動作を抑圧し、共振動作を安定化することでアンテナ効率を向上する。
【0048】
以上のように、電気長が一波長の第一のパッチアンテナと、間隙で分離された電気長が半波長の第二のパッチアンテナでアンテナ素子を構成することで、アンテナ素子は一次共振動作と二次共振動作を備え、共振動作制御手段により負荷インピーダンスを変えることで、指向特性変更可能なアンテナの実現が可能となる。
【0049】
(実施の形態4)
図10は本発明実施の形態4のアンテナ装置のアンテナ素子の斜視図(一部透視図)である。図10において、300は本発明実施の形態4のアンテナ装置のアンテナ素子、301は電気長で半波長相当の長さbのパッチアンテナ、302は長さaのアンテナ電極、303はアンテナ素子301とアンテナ電極302間の電極間誘電体層である。誘電体層104の比誘電率がe1、電極間誘電体層303の比誘電率がe2=k×k×e1の場合、アンテナ電極302の長さaは、パッチアンテナ301の長さbの2/k倍とする。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。
【0050】
パッチアンテナおよびアンテナ電極の電気長は直下の誘電体層の誘電率の平方根に比例する。電極間誘電体層がパッチアンテナ301の誘電体基板のk×k倍の誘電率を有し、アンテナ電極302の長さaが、パッチアンテナ301の長さbの2/k倍であるので、アンテナ電極の電気長は、パッチアンテナの2(=k×(2/k))倍となる。よって、パッチアンテナ301の電気長が半波長であるので、アンテナ電極302の電気長は一波長となる。例えば、e2がe1の4倍、すなわち、誘電体層303が誘電体層104の4倍の誘電率である場合、bはaと等しくなり、アンテナ素子301と同等のサイズで、アンテナ素子302は二次共振モードで動作する。以上により、半波長相当の長さのパッチアンテナ301と、1波長相当の長さのアンテナ電極302により構成されるアンテナ素子300は、一次共振動作と二次共振動作し、実施の形態1と同様に、指向特性の切り換えが可能となる。
【0051】
以上のように、誘電体基板の誘電率がe1のパッチアンテナと、誘電率e2(=k×k×e1)の電極間誘電体層と、長さがパッチアンテナの2/k倍のアンテナ電極でアンテナ素子を構成することで、小型に指向特性変更可能なアンテナ素子の実現が可能となる。
【0052】
(実施の形態5)
図11は本発明実施の形態5のアンテナ装置の構成図ある。図11において、400は本発明実施の形態4のアンテナ装置、401は電気長で一波長相当の長さの線状ダイポールアンテナ電極で構成されるアンテナ素子、402はアンテナ装置400の入出力ポートでアンテナ素子へバランス給電する給電ポート、403はスイッチ404を有する共振動作制御手段、405は共振動作制御手段403への制御信号の入力ポートである制御入力ポートである。給電ポートはアンテナ素子401の図中右端から1/4の位置にあり、スイッチ403はアンテナ素子401の図中右端から1/2および3/4の位置に接続され、接続点間のインピーダンスを開放/短絡に切り換える。図12は、アンテナ素子401上の電流分布およびE面指向特性図の一例である。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。
【0053】
スイッチ403をオンにして接続点間を短絡した場合、アンテナ素子401は一波長ダイポールアンテナとして二次共振動作し、図12(a)に例示する電流分布で共振し、アンテナ素子の左右で電流分布の強度が等しく位相が反転しているため、アンテナ素子に直交する方向ではアンテナ素子からの放射電界が相殺するため、図12(b)に例示する2つに割れた指向特性となる。
【0054】
スイッチ403をオフにして接続点間を開放状態とした場合、アンテナ素子401の電気長は半分になり、半波長ダイポールアンテナとして一次共振動作し、図12(c)に例示する電流分布で共振し、主にアンテナ素子の右半分に電流分布を有するため、図12(d)に例示する半波長ダイポールアンテナの指向特性となる。
【0055】
制御入力ポート405を通して1ビットの制御信号を受けて共振動作制御手段403によりスイッチ404のオン/オフを制御することで、図12(b)、(d)に例示する2つの指向特性にアンテナ装置400の指向特性を切り換える。
【0056】
なお、スイッチは端から1/2、3/4の位置に接続されることが望ましいが、これに限定するものではない。また、制御信号としてはオン/オフを切り換える1ビットの情報で十分であるが、ビット数は1ビットに限定しない。なお、アンテナ素子として線状電極の例を示したが、導体板による帯状電極を用いてもよい。また、ダイポールアンテナ電極として、ヘリカル状またはメアンダ状の電極を用いることでアンテナ素子を小型化してもよい。
【0057】
以上のように、電気長で一波長相当の長さのダイポールアンテナ電極で構成されるアンテナ素子と、アンテナ素子に接続し電気長を切り換える共振動作制御手段で構成することで、指向特性変更可能なアンテナ素子の実現が可能となる。
【0058】
(実施の形態6)
図13は本発明実施の形態6のアンテナ装置の構成図ある。図13において、500は本発明実施の形態6のアンテナ装置、501は電気長で一波長相当の長さの線状逆Lアンテナ電極で構成されるアンテナ素子、502は逆Lアンテナ501のグランドとなるグランド電極である。スイッチ404はアンテナ素子501の端から1/4、1/2および3/4の位置に接続されている。図14は、アンテナ素子500のE面指向特性図の一例である。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。
【0059】
スイッチ404をオフにして接続点間を開放状態とした場合、アンテナ装置500は1/4波長逆Lアンテナとして動作し、図14(a)に例示する指向特性を示す。一方、スイッチ404をオンにして接続点間を短絡した場合、アンテナ装置500は一波長逆Lアンテナとして動作し、図14(b)に例示する指向特性を示す。共振動作制御手段403で、アンテナ素子501の電気長を切り換えることで、図14(a)、(b)に例示する指向特性の間で、アンテナ装置500の指向特性を切り換える。
【0060】
図15は本発明実施の形態6の別な形態のアンテナ装置の構成図ある。アンテナ装置510は、一波長相当の電気長の逆Fアンテナ電極で構成されるアンテナ素子511と、アンテナ素子511の端から1/4、1/2および3/4の位置に接続されてたスイッチ404を備えている。図13のアンテナ装置と同様にして、指向特性の切り換えが可能となり、更に、逆Fアンテナ電極を用いることで、電極512の接続位置の調整によりインピーダンスの調整が可能となり、より良好なアンテナ特性が得られる。
【0061】
なお、スイッチは端から1/4、1/2、3/4の位置に接続されることが望ましいが、これに限定するものではない。なお、アンテナ素子として線状電極の例を示したが、導体板による帯状電極を用いてもよい。また、アンテナ電極として、メアンダ状の電極を用いることでアンテナ素子を小型化してもよい。
【0062】
以上のように、一波長相当の電気長の逆Lアンテナ電極で構成されるアンテナ素子と、アンテナ素子に接続し電気長を切り換える共振動作制御手段で構成することで、指向特性変更可能なアンテナ素子の実現が可能となる。
【0063】
(実施の形態7)
図16は本発明実施の形態7のアンテナ装置のアンテナ素子の上面電極図である。図16において、600は本発明実施の形態7のアンテナ装置、601はアンテナ素子、602は電気長が一波長相当の長さの第一のパッチアンテナ、603は電気長が半波長相当の長さの第ニのパッチアンテナ、604は第一のパッチアンテナ602と第二のパッチアンテナ603を分離する間隙である。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。
【0064】
スイッチ404をオンにして接続点間を短絡した場合、アンテナ素子601は一波長パッチアンテナとして動作し図8(b)に例示した指向特性を示し、スイッチ404をオフにして接続点間を開放状態とした場合、アンテナ素子601は半波長パッチアンテナとして動作し図8(a)に例示した指向特性を示す。共振動作制御手段でスイッチ404のオン/オフを切り換えることで、指向特性を図8(a)、(b)の間で切り換えが可能となる。
【0065】
なお、間隙604の幅によりパッチアンテナ603へのパッチアンテナ602への影響度が変化し、スイッチ404をオフにした際に安定して図8(a)に例示する指向特性が得られる幅に間隙604を設定することが望ましい。
【0066】
以上のように、電気長で一波長相当の長さのパッチアンテナと、電気長で半波長相当の長さのパッチアンテナからなるアンテナ素子と、2つのパッチアンテナ間を接続するスイッチを有する共振動作制御手段で構成することで、指向特性変更可能なアンテナの実現が可能となる。
【0067】
(実施の形態8)
図17は本発明実施の形態8のアンテナ装置のアンテナ素子の上面電極図である。図17において、610は本発明実施の形態8のアンテナ装置、611は電気長で半波長の長さaを有し外周部のスリットからなる電気長延長素子612により動作時の電気長が一波長に延長されたパッチアンテナで構成されるアンテナ素子である。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。
【0068】
スイッチ404をオンにして接続点間を短絡した場合、アンテナ素子611の長さaが電気長で半波長であるため、半波長パッチアンテナとして動作し、図8(a)に例示した指向特性を示す。スイッチ404をオフにして接続点間を開放状態とした場合、アンテナ素子611の電気長は、電気長延長素子612で延長され一波長相当となり、一波長パッチアンテナとして動作し、図8(b)に例示した指向特性を示す。共振動作制御手段でスイッチ404のオン/オフを切り換えることで、指向特性を図8(a)、(b)の間で切り換える。
【0069】
以上のように、半波長相当の長さを有するパッチアンテナと、パッチアンテナの動作時の電気長を一波長に延長する電気長延長素子を備えたアンテナ素子と、電気長延長素子のスリット間を接続するスイッチを有する共振動作制御手段で構成することで、指向特性変更可能なアンテナの実現が可能となる。
【0070】
(実施の形態9)
図18は本発明実施の形態8の無線通信装置の機能ブロック図である。図18において、700は本発明実施の形態8の無線通信装置、701は無線通信装置700の送受信ブロック、702は送受信ブロック701からの受信信号出力703から望ましい指向特性を判定する指向特性判定手段704を備え共振制御手段107への制御信号を生成する指向性制御信号生成手段である。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。
【0071】
指向特性判定手段は、共振動作制御手段107への制御信号を変えながら、送受信ブロック701からの受信信号出力703の変化により、より良好な通信品質が得られる指向特性を検出することで通信動作に望ましい指向特性を判定し、判定した指向特性に対応する制御信号を指向性制御信号生成手段702から共振動作制御手段107へ送ることで、通信動作に寄与している方向の通信特性を向上し、無線通信装置700の通信品質を向上する。
【0072】
なお、指向特性判定手段は通信動作への干渉の少ないタイミングで前記指向特性判定動作を行うことが望ましい。更に、無線通信装置700を移動局および基地局に用い、指向特性制御を行うことで、より良好な通信品質を有する移動無線システムの構成が可能となる。
【0073】
以上のように、指向特性変更可能なアンテナ装置と、受信信号から望ましい指向特性を判定する指向特性判定手段を備えた指向性制御信号生成手段を備えることで、無線通信装置の指向特性制御を行い、より良好な通信品質が得られる無線通信装置の実現が可能となる。
【0074】
(実施の形態10)
図19は本発明実施の形態10の無線通信装置の機能ブロック図、図20は本発明実施の形態10の無線通信装置を無線LAN装置として内蔵したノートPCの斜視図である。図19において、710は本発明実施の形態8の無線通信装置、711は無線通信装置の機構的な形状変化を検出する形状変化検出手段712を有し形状に適切な指向特性を成す制御信号を共振動作制御手段107へ送る指向性制御信号生成手段である。図20において、(a)はノートPCである無線通信装置710の液晶部を閉じた状態、(b)は液晶部を開いた状態である。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。
【0075】
形状変化検出手段712が液晶部の開閉を検出し、液晶部が閉じている場合は図6(b)に例示する指向特性に設定することで、主として斜め方向にある無線LANシステムのアクセスポイント方向への指向特性を高めより良好な通信品質を得る。液晶部が閉じている場合は、図6(d)に例示する指向特性に設定し、液晶部で遮られ通信動作への寄与が低い方向の指向特性を下げることで、通信動作に寄与する方向へ指向特性を高め、より良好な通信品質を得る。
【0076】
なお、無線LANカードを装着したノートPCの例を示したが、折りたたみ型の携帯電話、PDCに適用しても良い。また、液晶部の開閉により2つの指向特性を切り換える例を示したが、切り換え方向および検出状態を2つに限定するものではない。
【0077】
以上のように、指向特性変更可能なアンテナ素子と、無線装置の機構的な形状変化を検出する形状変化検出手段を有し、形状に適当な指向特性を成す制御信号を共振動作制御手段へ送る指向性制御信号生成手段を備えることで、より良好な通信品質が得られる無線通信装置の実現が可能となる。
【0078】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一次共振動作および二次共振動作するアンテナ素子と、給電ポートと、アンテナ素子の一次共振動作および二次共振動作間の相対強度および/または相対位相を変える共振動作制御手段とからアンテナ装置を構成することにより、小型なアンテナ装置において主として仰角方向における指向特性を変更し、通信動作に寄与する方向の指向特性を高め、通信品質を向上するという有利な効果が得られる。
【0079】
また、電気長で一波長相当の長さを有するアンテナ素子と、給電ポートと、アンテナの電気長を変更する共振動作制御手段とからアンテナ装置を構成することにより、小型なアンテナ装置において指向特性を変更し通信動作に寄与する方向の指向特性を高め、通信品質を向上するという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施の形態1のアンテナ装置のアンテナ素子部の斜視図
【図2】図2は本発明実施の形態1のアンテナ装置の機能ブロック図
【図3】本発明実施の形態1のアンテナ装置のE面指向特性図
【図4】本発明実施の形態1のアンテナ装置の共振動作制御手段の一実施例の構成図
【図5】本発明実施の形態2のアンテナ装置の共振動作制御手段の機能ブロック図
【図6】本発明実施の形態2のアンテナ装置のE面指向特性図
【図7】本発明の実施の形態3のアンテナ装置のアンテナ素子の上面電極図
【図8】本発明の実施の形態3のアンテナ装置のE面指向特性図
【図9】本発明の実施の形態3の別な形態のアンテナ装置のアンテナ素子の上面電極図
【図10】本発明実施の形態4のアンテナ装置のアンテナ素子の斜視図(一部透視図)
【図11】本発明実施の形態5のアンテナ装置の構成図
【図12】本発明実施の形態5のアンテナ装置のアンテナ素子上の電流分布およびE面指向特性図
【図13】本発明実施の形態6のアンテナ装置の構成図
【図14】本発明実施の形態6のアンテナ装置のE面指向特性図
【図15】本発明実施の形態6の別な形態のアンテナ装置の構成図
【図16】本発明実施の形態7のアンテナ装置のアンテナ素子の上面電極図
【図17】本発明実施の形態8のアンテナ装置のアンテナ素子の上面電極図
【図18】本発明実施の形態8の無線通信装置の機能ブロック図
【図19】本発明実施の形態10の無線通信装置の機能ブロック図
【図20】本発明実施の形態10の無線通信装置の斜視図
【図21】従来のアンテナ装置の構成図
【符号の説明】
100 アンテナ装置
101 アンテナ素子
102 パッチアンテナ
103 スロットアンテナ
107 共振動作制御手段
112 スイッチ
113 負荷素子
114 負荷素子
115 負荷素子
116 負荷素子
200 アンテナ素子
201 パッチアンテナ
202 パッチアンテナ
300 アンテナ素子
301 パッチアンテナ
302 アンテナ電極
303 電極間誘電体層
400 アンテナ装置
401 アンテナ素子
403 共振動作制御手段
404 スイッチ
500 アンテナ装置
501 アンテナ素子
600 アンテナ装置
601 アンテナ素子
602 パッチアンテナ
603 パッチアンテナ
610 アンテナ装置
611 アンテナ素子
612 電気長延長素子
700 無線通信装置
701 送受信ブロック
702 指向性制御信号生成手段
704 指向特性判定手段
710 無線通信装置
711 指向性制御信号生成手段
712 形状変化検出手段
Claims (23)
- 指向特性が変更可能なアンテナ装置において、一次共振動作および二次共振動作するアンテナ素子と、前記アンテナ素子へ給電する給電ポートと、前記アンテナ素子に接続し負荷インピーダンスを変えることで前記一次共振動作および前記二次共振動作間の相対強度および/または相対位相を変える共振動作制御手段とを備え、前記共振動作制御手段で共振動作を変えることで指向特性を変更することを特徴とするアンテナ装置。
- 前記共振動作制御手段は、アナログ制御信号により制御されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
- 前記共振動作制御手段が、入力される印加電圧の高周波成分を除去するインダクタンスと、除去してから印加し容量値を可変する素子とを備えることにより、可変負荷インピーダンスを連続的に変化させることで前記一次共振動作および前記二次共振動作間の相対強度および/または相対位相を連続的に変更することを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
- 前記共振動作制御手段は、複数の負荷素子と、前記アンテナ素子への負荷インピーダンスとして前記負荷素子の何れか接続するスイッチとを備え、負荷インピーダンスを既定の値で切り換えることにより、前記一次共振動作および前記二次共振動作間の相対強度および/または相対位相を複数の既定の状態間で切り換えることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
- 前記共振動作制御手段は、1ビット以上のデジタル制御信号により制御されることを特徴とする請求項4記載のアンテナ装置。
- 前記アンテナ素子が、電気長が一波長のパッチアンテナと、前記パッチアンテナ上に位置し電気長が半波長のスロットアンテナとから構成されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
- 前記アンテナ素子が、電気長が一波長の第一のパッチアンテナと、前記第一のパッチアンテナと間隙で分離された電気長が半波長の第二のパッチアンテナとから構成されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
- 前記一次共振動作および二次共振動作で等電位となる部分の間隙間を接続するスプリアス共振抑圧素子を備え、不要な共振動作を抑圧することを特徴とする請求項7記載のアンテナ装置。
- 前記アンテナ素子が、電気長が半波長のパッチアンテナと、前記パッチアンテナの上に積層され前記パッチアンテナの誘電体基板の所定倍の誘電率を有する電極間誘電体層と、前記電極間誘電体層を挟んで前記パッチアンテナの上にスタックされた前記パッチアンテナの所定倍の長さを持つアンテナ電極と、から構成されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
- 前記電極間誘電体層は誘電体基板のk×k倍の誘電率を有し、前記アンテナ電極はパッチアンテナの2/k倍の長さを有することを特徴とする請求項9記載のアンテナ装置。
- 指向特性が変更可能なアンテナ装置において、電気長で一波長相当の長さのアンテナ素子と、前記アンテナ素子へ給電する給電ポートと、前記アンテナ素子に接続され接続点間のインピーダンスを変更することで前記アンテナ素子の電気長を変更する共振動作制御手段とを備え、前記共振動作制御手段でアンテナ素子の電気長を変えることで指向特性を変更することを特徴とするアンテナ装置。
- 前記共振動作制御手段がアンテナ素子に接続された1つまたは複数のスイッチを有することを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置。
- 前記共振動作制御手段が1ビット以上のデジタル制御信号により制御されることを特徴とする請求項12記載のアンテナ装置。
- 前記アンテナ素子が電気長で一波長相当の長さのダイポールアンテナ電極で構成され、前記共振動作制御手段が前記ダイポールアンテナ電極を分割して分割された接点間に接続されるスイッチを有することを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置。
- 前記ダイポールアンテナ電極は、ヘリカル状またはメアンダ状であることを特徴とする請求項14記載のアンテナ装置。
- 前記アンテナ素子が電気長で一波長相当の長さの逆Lアンテナで構成され、前記共振動作制御手段が前記逆Lアンテナを分割して分割された接点間に接続されるスイッチを有することを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置。
- 前記アンテナ素子が電気長で一波長相当の長さの逆Fアンテナで構成され、前記共振動作制御手段が前記逆Fアンテナを分割し分割された接点間に接続されるスイッチを有することを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置。
- 前記アンテナ素子がメアンダ状の電極であることを特徴とする請求項16または請求項17に記載のアンテナ装置。
- 前記アンテナ素子は、電気長が半波長の第一のパッチアンテナと、前記第一のパッチアンテナ上に位置し間隙で分離された電気長が半波長の第二のパッチアンテナとから構成され、前記共振動作制御手段は前記間隙間を接続するスイッチを有することを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置。
- 前記アンテナ素子は、電気長で半波長相当の長さを有するパッチアンテナと、前記パッチアンテナに設けられたスリットからなり電気長を一波長に延長する電気長延長素子とで構成され、前記共振動作制御手段は前記電気長延長素子のスリット間を接続するスイッチを有することを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置。
- 請求項1から20のいずれかに記載のアンテナ装置と、前記共振動作制御手段への制御信号を生成する指向性制御信号生成手段を有することを特徴とする無線通信装置。
- 前記指向性制御信号生成手段が受信した受信信号から設定指向特性を判定する指向特性判定手段を有し、前記受信信号の状態に対応して指向特性を変えることを特徴とする請求項21記載の無線通信装置。
- 前記指向性制御信号生成手段が無線通信装置の機構的な形状変化を検出する形状変化検出手段を有し、無線通信装置の形状変化に対応して指向特性を変えることを特徴とする請求項21記載の無線通信装置。
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006157129A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
JP2006174463A (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Thomson Licensing | インピーダンス及び/または分極がマッチしたプレーナ型アンテナ |
JP2006261800A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Ricoh Co Ltd | マイクロストリップアンテナ、無線モジュール、無線システム及びマイクロストリップアンテナの制御方法 |
JP2007012710A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Tdk Corp | アンテナ内蔵発電装置 |
JP2007081824A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Toshiba Corp | アンテナ装置とそのアンテナ装置を用いたモノパルスレーダ装置 |
WO2007138960A1 (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Panasonic Corporation | 可変スロットアンテナ及びその駆動方法 |
WO2007138959A1 (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Panasonic Corporation | 可変スロットアンテナ及びその駆動方法 |
US7391377B2 (en) | 2006-04-14 | 2008-06-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polarization switching/variable directivity antenna |
WO2008090805A1 (ja) * | 2007-01-24 | 2008-07-31 | Panasonic Corporation | 差動給電指向性可変スロットアンテナ |
EP1952483A1 (en) * | 2005-11-03 | 2008-08-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Polarization diversity antenna system |
JP2008544671A (ja) * | 2005-06-25 | 2008-12-04 | オムニ−アイ・デイ・リミテツド | 電磁放射デカップラー |
JP2009094866A (ja) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Univ Of Electro-Communications | アンテナ制御回路基板の構造およびアンテナ装置 |
US11417949B2 (en) | 2018-04-25 | 2022-08-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna module and communication device having same mounted therein |
-
2003
- 2003-03-28 JP JP2003091204A patent/JP2004304226A/ja active Pending
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006157129A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
JP4555060B2 (ja) * | 2004-11-25 | 2010-09-29 | 三菱電機株式会社 | アンテナ装置 |
JP2006174463A (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Thomson Licensing | インピーダンス及び/または分極がマッチしたプレーナ型アンテナ |
JP2006261800A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Ricoh Co Ltd | マイクロストリップアンテナ、無線モジュール、無線システム及びマイクロストリップアンテナの制御方法 |
JP4558548B2 (ja) * | 2005-03-15 | 2010-10-06 | 株式会社リコー | マイクロストリップアンテナ、無線モジュール、無線システム及びマイクロストリップアンテナの制御方法 |
JP2008544671A (ja) * | 2005-06-25 | 2008-12-04 | オムニ−アイ・デイ・リミテツド | 電磁放射デカップラー |
JP2007012710A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Tdk Corp | アンテナ内蔵発電装置 |
JP2007081824A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Toshiba Corp | アンテナ装置とそのアンテナ装置を用いたモノパルスレーダ装置 |
EP1952483A1 (en) * | 2005-11-03 | 2008-08-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Polarization diversity antenna system |
EP1952483A4 (en) * | 2005-11-03 | 2014-04-09 | Samsung Electronics Co Ltd | POLARIZATION DIVERSITY ANTENNA SYSTEM |
US7391377B2 (en) | 2006-04-14 | 2008-06-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polarization switching/variable directivity antenna |
WO2007138959A1 (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Panasonic Corporation | 可変スロットアンテナ及びその駆動方法 |
WO2007138960A1 (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Panasonic Corporation | 可変スロットアンテナ及びその駆動方法 |
US7535429B2 (en) | 2006-05-25 | 2009-05-19 | Panasonic Corporation | Variable slot antenna and driving method thereof |
US7538736B2 (en) | 2006-05-25 | 2009-05-26 | Panasonic Corporation | Variable slot antenna and driving method thereof |
CN101401258B (zh) * | 2006-05-25 | 2012-10-10 | 松下电器产业株式会社 | 可变缝隙天线和其驱动方法 |
US7525499B2 (en) | 2007-01-24 | 2009-04-28 | Panasonic Corporation | Differentially-fed variable directivity slot antenna |
WO2008090805A1 (ja) * | 2007-01-24 | 2008-07-31 | Panasonic Corporation | 差動給電指向性可変スロットアンテナ |
JP2009094866A (ja) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Univ Of Electro-Communications | アンテナ制御回路基板の構造およびアンテナ装置 |
US11417949B2 (en) | 2018-04-25 | 2022-08-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna module and communication device having same mounted therein |
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