CN102104192B - 天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在不更改天线模块的基本结构的情况下仅靠简单作业就能将天线指向特性转换成侧方指向特性、前方指向特性或者全向特性等状态的天线装置。该天线装置(1)具备：电介质基板(2)；由在电介质基板(2)上形成的缝隙(4)构成的天线元件(6)；以及由在电介质基板(2)上形成的导体图案(3)构成的天线元件(7、8)，由缝隙(4)构成的天线元件(6)和由导体图案(3)构成的天线元件(7、8)被设定为各自的电场方向相同，而且电子线路能够搭载在如下区域：在电介质基板(2)上的天线形成面上的、由缝隙(4)构成的天线元件(6)和由导体图案(3)构成的天线元件(7、8)围住的区域，或者在天线元件形成面的背面上的、与上述区域相对应的区域。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及一种具备多个天线元件而能够转换指向性的天线装置。

背景技术

以往曾被提案过能够控制天线指向特性的缝隙天线装置(例如，参照专利文献1)。在专利文献1所述的天线装置中，在电介质基板的主面上设置由具有馈电部的缝隙构成的馈电天线元件，并在从该馈电天线元件离开λ/4(λ为电波的波长)的对称位置上形成2个缝隙而构成无源(無給電)天线元件，并在无源天线元件上加载变容二极管。通过指向性控制部来控制加载于无源天线元件上的变容二极管的电容，构成能够电转换天线指向性的阵列天线。

专利文献1(日本)：特开2005-253043号公报

虽然上述以往的缝隙天线装置能够通过控制加载于无源天线元件上的变容二极管的电容来改变天线指向特性，但是例如不能将指向特性从面向基板侧方的侧方指向特性转换成面向与基板主面正交的前方的前方指向特性。

虽然根据各种各样的应用，对天线装置所要求的指向特性也分为侧方指向特性、前方指向特性或者全向特性等状态，但是在不更改天线模块的基本设计的情况下，大幅度地转换天线指向特性是很困难的。因此，不得不根据天线指向特性重新设计天线模块。

而且，在上述以往的缝隙天线装置中，在电介质基板的中心以指定间隔在同一方向上排列3个缝隙来构成阵列天线，以使该天线装置在同一方向上具有指向特性。因此，阵列天线整体的基板占有面积或者指向特性方向上的基板尺寸变大，如果在该基板上再安装电子线路模块，就出现天线装置整体大型化的问题。

发明内容

本发明是针对上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够不更改天线模块的基本结构地实现天线装置的小型化，并可按照各种各样的应用将天线指向特性转换成侧方指向特性、前方指向特性或者全向指向特性等状态的天线装置。

本发明的天线装置的特征在于，具备：电介质基板；由在上述电介质基板上形成的缝隙构成的天线元件；以及由在上述电介质基板上形成的导体图案构成的天线元件，而且上述由缝隙构成的天线元件以及由导体图案构成的天线元件被设为，各自的电场的方向相同，能够在上述电介质基板上的天线形成面上的、被上述由缝隙构成的天线元件和上述由导体图案构成的天线元件围住的区域，或者上述天线元件形成面的背面上的、与上述区域相对应的区域搭载电子线路。

根据上述结构，通过设置为使缝隙和导体图案的不同种类的天线元件的电场方向成为同一方向来构成阵列天线，从而能够在天线形成面上的、被两个天线元件围住的区域，或者在其背面上的、与该区域相对应的区域上安装电子线路。因此，例如，只要将由缝隙构成的天线元件设在电介质基板的外缘部、而且在与该外缘部邻接的其他外缘部设置由导体图案构成的天线元件以使各电场方向相同，就能够在被这些天线元件围住的电介质基板中央安装构成天线模块的电子线路，因此能够实现天线装置整体的小型化并能实现高性能指向性阵列天线。

在上述天线装置中，在上述由缝隙构成的天线元件以及由导体图案构成的天线元件当中，至少一个能够用馈电天线元件来构成。

根据上述结构，例如，如果以馈电天线元件构成由缝隙构成的天线元件，就能够通过从馈电天线元件、即缝隙所辐射的电波来激励作为无源元件的导体图案，而且只改变无源天线元件、即第2天线元件的电长度，就能不改变天线模块基本结构地转换天线指向特性。

上述天线装置的特征在于，上述电介质基板的一个面上形成接地导体，上述馈电天线元件由形成于上述接地导体内的缝隙构成，上述无源天线元件由配置于上述电介质基板的上述一个面且与上述馈电天线元件形成指定角度的导体图案构成。

根据上述结构，通过配置由缝隙构成的馈电天线元件和由导体图案构成的无源天线元件使其具有指定角度，能够用馈电天线元件辐射的电波激励无源天线元件，而且只改变无源天线元件的电长度，就能不变更天线模块基本结构地转换天线指向特性。因此，即使安装天线模块一体化的产品时，也无需根据天线的指向性重新设计天线模块，从而能够降低不必要的设计成本。

在上述天线装置中，能够以一端连接于上述接地导体而且电长度为天线谐振频率波长的大致1/4的单极天线元件来构成上述由导体图案构成的无源天线元件。

在上述天线装置中，能够使上述由缝隙构成的馈电天线元件具有由一侧开口的半开缝构成而且在上述半开缝的开口侧的位置对上述馈电天线元件馈电的结构。

在上述天线装置中，能够以两端被开放并且电长度为天线谐振频率波长的大致1/2的偶极天线元件来构成上述由导体图案构成的无源天线元件。

在上述天线装置中，上述由缝隙构成的馈电天线元件以互相平行地配置的2个馈电天线元件构成，并在上述缝隙长边方向的大致中间位置分别对上述馈电天线元件馈电。

上述天线装置的特征在于，上述电介质基板的一个面上形成接地导体，上述馈电天线元件由形成于上述电介质基板上的导体图案构成，上述无源天线元件由形成于上述接地导体内的缝隙构成。

根据上述结构，通过配置由导体图案构成的馈电天线元件和由缝隙构成的无源天线元件并使其具有指定角度，能够用馈电天线元件辐射的电波来激励无源天线元件，并且只改变无源天线元件的电长度，就能不变更天线模块基本结构地转换天线指向特性。因此，即使安装天线模块一体化的产品时，也无需根据天线的指向性重新设计天线模块，从而能够降低不必要的设计成本。

在上述天线装置中，能够以电长度为天线谐振频率波长的大致1/2的缝隙天线来构成上述由缝隙构成的无源天线元件。

在上述天线装置中，能够以电长度为天线谐振频率波长的大致1/4的半开缝天线来构成上述由缝隙构成的无源天线元件。

在上述天线装置中，上述由导体图案构成的馈电天线元件为电长度为天线谐振频率波长的大致1/4的单极天线元件。

在上述天线装置中，上述由导体图案构成的馈电天线元件为电长度为天线谐振频率波长的大致1/2的偶极天线元件。

在上述天线装置中，能够采用如下结构：上述由导体图案构成的馈电天线元件由相互平行地配置的2个馈电天线元件构成，而且在各馈电天线元件的大致中间位置分别对各馈电天线元件馈电。

而且，本发明的上述天线装置的特征在于，上述无源天线元件通过调整该无源天线元件的电长度，能够使天线的指向特性选择为如下指向特性中的某一个：成为与上述电介质基板的基板面垂直的方向的正面指向特性、在上述缝隙的长边方向成为上述电介质基板侧方的侧方指向特性或者全向指向特性。

根据上述结构，将天线谐振频率的波长设为λ，通过设定无源天线元件的电长度为比λ/2稍微长一点，就能够使无源天线元件作为反射器来动作，而且通过合成作为反射器来动作的无源天线元件的指向特性和馈电天线元件的指向特性，能够实现前方指向特性。而且，通过设定无源天线元件的电长度为比λ/2稍微短一点，能够使无源天线元件作为引向器来动作，通过合成作为引向器来动作的无源天线元件的指向特性和馈电天线元件的指向特性，能够实现侧方指向特性。而且，通过使无源天线元件的电长度成为λ/2，能够实现全向指向特性。

而且，在本发明中上述天线装置的特征在于，上述无源天线元件由通过非导体部与上述接地导体隔开的导体图案构成，并且修整上述导体图案的一部分使得形成期望的指向特性。

根据上述结构，通过修整导体图案的一部分，能够调整无源天线元件的电长度，就能够通过修整来选择期望的指向特性。

而且，本发明的上述天线装置的特征在于，在上述无源天线元件上连接阻抗可变元件，使上述阻抗可变元件的阻抗值电可变来调整上述无源天线装置的电长度。

根据上述结构，能够使上述阻抗可变元件的阻抗值电可变来调整上述无源天线装置的电长度，所以能够动态地更改指向特性。

在上述天线装置中，上述馈电天线元件和上述无源天线元件所成的角度为直角或者接近直角较为理想。通过上述方式，馈电天线元件和无源天线元件的电场方向大致朝向同一方向，从而能够实现组合馈电天线元件和无源天线元件的阵列天线。

在上述天线装置中，上述无源天线元件被配置于，距上述馈电天线元件的中心点距离为天线谐振频率波长的大致1/4到大致1/2的位置上。由此，例如将无源天线元件配置于距馈电天线元件的中心点距离为天线谐振频率波长的大致1/4的位置时，一对无源天线元件的间隔成为λ/2，起到阵列天线的作用。

而且，本发明的上述天线装置的特征在于，上述电介质基板形成方形形状，而且沿着形成方形形状的上述电介质基板的一个边设置上述馈电天线元件，沿着与设有上述馈电天线元件的一个边垂直的边设置上述无源天线元件。

根据上述结构，能够在电介质基板的中央部确保较大空间，能够在该部分设置构成电子线路的电子零部件。

在上述天线装置中，上述无源天线元件也可以为如下结构：上述导体部具有沿着与设有上述馈电天线元件的一个边垂直的边形成的主导体部和从上述主导体部的两端向与上述馈电天线元件平行的方向延伸的延伸部。

而且，在本发明中上述天线装置的特征在于，上述馈电天线元件具有在从该馈电天线元件的中心向两侧离开指定距离的2处进行馈电的馈电部。

根据上述结构，通过在从电场集中的缝隙中央部离开的位置馈电，能够对所需的天线谐振频率确保缝隙长度，从而能够均衡地实现强指向特性。

在上述天线装置中，能够采用在上述电介质基板的一个面以及/或者其他面上搭载构成电子线路的电气零部件、并且上述电子线路连接于上述馈电天线的结构。

发明效果

根据本发明，可不变更天线模块基本结构地防止天线装置的大型化并只用简单作业将天线指向特性转换为侧方指向特性、前方指向特性或者全向特性的状态，从而能够减轻重新设计和重新认证天线模块的负担。

附图说明

图1为本发明的第1实施方式所涉及到的天线装置的结构图。

图2为表示本实施方式所涉及到的天线装置的指向特性的图。

图3为表示本实施方式所涉及到的天线装置的谐振频率特性的图。

图4为表示本实施方式所涉及到的天线装置的指向特性的图。

图5为表示本实施方式所涉及到的天线装置的指向特性的图。

图6为第1实施方式所涉及到的天线装置的变形例1的结构图。

图7为第1实施方式所涉及到的天线装置的变形例2的结构图。

图8为第1实施方式所涉及到的天线装置的变形例3的结构图。

图9为本发明的第2实施方式所涉及到的天线装置的结构图。

图10为第2实施方式所涉及到的天线装置的变形例1的结构图。

图11为第2实施方式所涉及到的天线装置的变形例2的结构图。

图12为第2实施方式所涉及到的天线装置的变形例3的结构图。

图13为本发明的第3实施方式所涉及到的天线装置的结构图。

图14为表示无源天线元件的电长度M为λ/2+α时的指向特性的图。

图15为表示无源天线元件的电长度M为λ/2-α时的指向特性的图。

图16为表示无源天线元件的电长度M为λ/2时的指向特性的图。

图17为表示本实施方式所涉及到的天线装置的谐振频率特性的图。

图18为第3实施方式所涉及到的天线装置的变形例的结构图。

符号说明

1、10、20、30、40、50、60、70、80、90天线装置

2电介质基板

3接地图案(导体图案，导体部)

4、21、22、41、42、61、63缝隙

5、23、35、46、52、73馈电线路

5a、5b、23a、23b、46a、46b、52a、73a、73b线路馈电部

6、24、25、32、45、51、71、72、91、92馈电天线元件

7、8、11、12、33、34、43、44、62、64、81、82无源天线元件

具体实施方式

下面将参照附图详细说明本发明的实施方式。

(第1实施方式)

图1为表示本发明第1实施方式所涉及到的天线装置结构的俯视图。图1显示从接地(ground)形成面侧看到的电介质基板的状态。如图1所示，天线装置1具备俯视时为矩形状的电介质基板(电路基板)2。在电介质基板2上，在除了外周缘部以外的主面上形成由铜箔构成的接地图案3。虽然在本实施方式中电介质基板2的整体形状由长方形形状构成，但是具有正方形形状或者为了在实际设备上安装而具有合适于外围设备形状的其他形状也可以。下面，将电介质基板2的一个(下侧)长边设定为第1边部L1、将与第1边部L1邻接的2个短边设定为第2、第3边部L2和L3，将与第1边部L1相对置的另一个(上侧)长边设定为第4边部L4来进行说明。

在电介质基板2的第1边部L1附近，以留下接地图案3下侧外缘部的一部分的方式沿着该第1边部L1平行地形成缝隙4。缝隙4形成以指定宽度带状延伸的、俯视时为长方形的形状，而且形成为从电介质基板2第1边部L1的中心向左右方向具有相同长度。在缝隙4上设有成为馈电部的馈电线路5。馈电线路5被分支成2根线路馈电部5a、5b，并在隔着缝隙4长边方向的中心而相对称的位置上，在与缝隙4的长边方向正交的方向上架设2根线路馈电部5a、5b。缝隙4以及馈电线路5构成由缝隙天线构成的馈电天线元件(辐射器)6。该馈电天线元件6形成为其电场方向与后述的无源天线元件7、8的电场方向大致相同。

在电介质基板2的主面，以在第2、第3边部L2、L3的侧方外缘部留下接地图案3的一部分的方式沿着第2、第3边部L2、L3去除指定宽度的铜箔，而且在去除了铜箔的区域分别形成由接地图案3的剩余部3a、3b构成且俯视时为L字形状的无源天线元件(辐射器)7、8。如上所述，这些无源天线元件7、8分别形成为其电场方向与馈电天线元件6的电场方向大致相同。而且，无源天线元件7、8由电长度被设定为天线谐振频率波长的大致1/4的单极天线构成。下面，将沿着第2边部L2去除了铜箔的区域称作铜箔去除区域A1，将沿着第3边部L3去除了铜箔的区域称作铜箔去除区域A2。铜箔去除区域A1侧的无源天线元件7从邻接接地图案3的第4边部L4侧的角部沿着第4边部L4向第2边部L2侧以直线状形成，在电介质基板2的角部向第1边部L1侧以直角弯曲，沿着第2边部L2到第1边部L1附近为止以弯曲(meander)形状形成。另一方面，在铜箔去除区域A2上设有的无源天线元件8从邻接接地图案3的第4边部L4侧的角部沿着第4边部L4向第3边部L3侧以直线状形成，在电介质基板2的角部向第1边部L1侧弯曲，沿着第3边部L3到第1边部L1的附近为止以弯曲状形成。其结果，通过电介质基板2上的主要沿着第2边部L2延伸的接地图案3的剩余部3a，形成向与缝隙4的长边方向正交的方向延伸的无源天线元件7，同样地通过主要沿着第3边部L3延伸的接地图案3的剩余部3b，形成向与缝隙4的长边方向正交的方向延伸的无源天线元件8。在距缝隙4长边方向的中心位置的距离为天线谐振频率波长λ的大致1/4的位置形成无源天线元件7、8。

这样，沿着长方形电介质基板2的外周缘部形成由缝隙天线构成的馈电天线元件6和由单极天线构成的无源天线元件7以及8，使其相互之间的电场方向大致相同。而且，在这3条天线元件6、7、8围住的、电介质基板2上的天线元件形成面上的基板中央部(区域)、以及在电介质基板2的背面上的与该基板中心部相对应的区域内，能够安装构成电子线路的电气零部件。因此，能够在电介质基板2中央的较大空间安装构成天线模块的电子线路，从而能够实现天线装置整体的小型化。

而且，构成馈电天线元件6的缝隙4和构成无源天线元件7、8的导体图案(导体部)互相正交。在馈电天线元件6中，因馈电产生的表面电流的方向成为缝隙4的长边方向(Y方向)，辐射电场方向成为与缝隙4的长边方向正交的方向(X方向)。另一方面，无源天线元件7、8主要构成向平行于第2、第3边部L2、L3的X方向延伸的单极天线，激励时所产生的电流的方向成为X方向，电场方向也成为X方向。因此，馈电天线元件6和无源天线元件7、8在激励时的电场方向成为大致相同方向，所以馈电天线元件6和无源天线元件7、8因激励时的辐射电场相位关系而在Z方向合成相互的电场之后进行辐射，在Y方向因抵消关系而抑制辐射，从而能够以正交配置的馈电缝隙天线和无源单极天线元件构成阵列天线。

一对无源天线元件7、8距缝隙4的中心位置的距离分别为大致λ/8～λ/4。无源天线元件7、8具有λ/4～λ/2的距离，从而起到阵列天线的作用。如上所述，馈电天线元件6和无源天线元件7、8的电场方向大致相同，所以能够以由单极天线构成的一对无源天线元件7、8和由缝隙天线构成的馈电天线元件6来构成阵列天线。

下面将说明具有上述结构的天线装置1的指向特性。

由缝隙天线构成的馈电天线元件6具有如下结构，即，通过在隔着缝隙4的中心而左右对称的位置上架设的2根线路馈电部5a、5b进行馈电。通过上述方式，在离开电场相对强的缝隙中央部的位置上配置馈电线路，所以与在电场强的缝隙中央部配置馈电线路的结构相比，能够确保缝隙长度从而增强指向特性。但是，只要起到缝隙天线的作用，馈电处为一个也可以。

缝隙天线原则上在缝隙的中心位置电场最大、磁场最小，在缝隙的端部位置电场最小、磁场最大。在缝隙天线中，电场集中在缝隙中央部。如果将缝隙天线视为谐振电路，就意味着谐振频率因在电场集中的地方配置馈电线路而降低。如果要想维持谐振电路(缝隙天线)的谐振频率，就必须缩短缝隙长度。但是，如果缩短缝隙天线的缝隙长度，那么在缝隙两端的相位差就变小、指向特性变低劣。于是，如图1所示，避开电场集中的缝隙中央部，在与缝隙中央部相比电场集中较少的、离开缝隙中央部的位置上配置了线路馈电部5a、5b。通过上述方式，能够在实现对天线所要求的的谐振频率的同时维持充分的缝隙长度，从而能够实现指向特性强的天线。而且，因为一对线路馈电部5a、5b被配置在离开缝隙中央部的对称位置上，所以能够使指向特性也对称。

另一方面，无源天线元件7、8的电长度M被设定为λ/4。虽然无源天线元件7、8在电长度M为大致λ/4时对谐振频率f0最有效地被激励，但是将无源天线元件7、8对谐振频率f0起到天线作用程度的激励范围，设定为以λ/4为基准的其附近(±α)也可以。另外，无源天线元件7、8的电长度M不仅受到导体图案(导体部)的物理长度的影响，还受到周围环境的影响。

在无源天线元件7、8的制造阶段，将电长度M设定为λ/4+α，并可根据不同用途所要求的指向特性来调整电长度以实现期望的指向特性。能够通过调整构成无源天线元件7、8的接地图案3的自由端部侧来调整无源天线元件7、8的电长度。

而且，只要无源天线元件7、8的电长度M比λ/4长、即为(λ/4+α)，无源天线元件7、8就起到反射器的作用。在图1中，当位于基板右端的无源天线元件7起到反射器的作用时，向基板中央侧反射从馈电天线元件6辐射并从基板中央侧入射的电波。而且，当位于基板左端的无源天线元件8起到反射器的作用时，向基板中央侧反射从馈电天线元件6辐射并从基板中央侧入射的电波。其结果，从基板左右方向向基板中央方向反射的电波和从无源天线元件7、8辐射的电波以及馈电天线元件6的辐射电波被合成，成为向垂直于基板面的前方方向(图1所示的Z方向)辐射合成电波的前方指向特性。

图2表示无源天线元件7、8的电长度M为M＝λ/4+α时的天线装置1的指向特性。同图(a)表示天线指向特性在3维空间上的指向特性，同图(b)表示在Y-Z平面上的指向特性，同图(c)表示在X-Z平面上的指向特性，同图(d)表示在X-Y平面上的指向特性。如图2(a)(b)所示，可知：无源天线元件7、8的电长度M为M＝λ/4+α时，向垂直于基板面的Z方向的指向特性强，形成前方指向特性。

图3为表示将天线装置1的指向特性设定成前方指向特性时的谐振特性的图。天线装置1的谐振频率即谐振点显示为2.45GHz，从而可得知无源天线元件7、8正在作为反射器来动作。

另一方面，只要电长度M比λ/4小(M＝λ/4-α)，无源天线元件7、8就起到引向器的作用。在图1中，当位于基板右端的无源天线元件7起到引向器的作用时，通过从馈电天线元件6辐射并从基板中央侧入射的电波来激励，之后向基板右侧方向辐射电波。而且，当位于基板左端的无源天线元件8起到引向器的作用时，通过从馈电天线元件6辐射并从基板中央侧入射的电波来激励，之后向基板左侧方向辐射电波。其结果，成为从设在基板左右方向的端部的无源天线元件7、8向基板侧方(左方向以及右方向)辐射的侧方指向特性。

图4表示无源天线元件7、8的电长度为M＝λ/4-α时的天线装置1的指向特性。同图(a)表示天线指向特性在3维空间上的指向特性，同图(b)表示在Y-Z平面上的指向特性，同图(c)表示在X-Z平面上的指向特性，同图(d)表示在X-Y平面上的指向特性。如图4(a)(b)所示，可知：当无源天线元件7、8的电长度为M＝λ/4-α时，向成为基板侧方的Y方向的指向特性强，形成侧方指向特性。

而且，无源天线元件7、8在电长度M为λ/4时，不起到反射器以及引向器的作用，成为几乎全向的指向特性。因此，从无源天线元件7、8向所有方向辐射的电波和从馈电天线元件6辐射的电波被合成，形成向Z-Y平面的所有方向辐射合成的电波的全向指向特性。

图5表示无源天线元件7、8的电长度为M＝λ/4时的天线装置1的指向特性。同图(a)表示天线指向特性在3维空间上的指向特性，同图(b)表示在Y-Z平面上的指向特性，同图(c)表示在X-Z平面上的指向特性，同图(d)表示在X-Y平面上的指向特性。如图5(a)(b)所示，当无源天线元件7、8的电长度为M＝λ/4时，形成向Z-Y平面的所有方向均匀地辐射合成的电波的全向指向特性。

如上所述，根据本实施方式，通过设置由馈电型缝隙4构成的馈电缝隙天线和无源型的由接地图案3构成的无源天线等不同种类的天线元件并使其电场方向成为相同方向来构成阵列天线，能够在被天线形成面上的这些天线元件围住的区域、或者在其背面上的与该区域相对应的区域安装电子线路。在本实施方式中，沿着电介质基板2的第1边部L1设置由缝隙4构成的馈电天线元件6，沿着邻接于第1边部L1的第2边部L2以及第3边部L3设置由接地图案3构成的无源天线元件7、8以使其电场方向与馈电天线元件6的电场方向大致相同。通过上述方式，能够在被这些多个天线元件6、7、8围住的电介质基板2的中央部安装构成天线模块的电子线路，所以能够实现天线装置整体的小型化，能够实现高性能指向性阵列天线。

另外，虽然在本实施方式中组合不同种类的天线元件来构成辐射器(由缝隙4构成的馈电天线元件(馈电缝隙天线)6以及由导体图案构成的无源天线元件(无源单极天线)7、8)，但是并不受限于上述结构。例如，仅用馈电缝隙天线或者用馈电偶极天线以及无源缝隙天线、无源偶极天线来构成辐射器也可以。

(变形例1)

下面将说明第1实施方式所涉及到的天线装置的变形例。图6为表示变形例1所涉及到的天线装置结构的俯视图。如图6所示，变形例1所涉及到的天线装置10与上述图1所示天线装置1相比，不同点仅为以偶极天线来构成由接地图案3的剩余部构成的无源天线元件。

如图6所示，铜箔去除区域A1侧的无源天线元件11形成指定宽度的带状，并沿着第2边部L2以直线状形成。同样地，铜箔去除区域A2侧的无源天线元件12形成指定宽度的带状，并沿着第3边部L3以直线状形成。即，通过沿着电介质基板2上的第2边部L2延伸的接地图案3的剩余部3c，形成向与缝隙4的长边方向正交的方向延伸的无源天线元件11，同样地通过沿着第3边部L3延伸的接地图案3的剩余部3d，形成向与缝隙4的长边方向正交的方向延伸的无源天线元件12。这些无源天线元件11、12形成为与馈电天线元件6的电场方向大致相同。而且，无源天线元件11、12的各自的两端部被开放，构成电长度为天线谐振频率波长的大致1/2的偶极天线。通过上述方式，能够在多个天线元件6、11、12围住的电介质基板2的中央部安装构成天线模块的电子线路，所以能够实现天线装置整体的小型化，能够实现高性能指向性阵列天线。

(变形例2)

图7为表示变形例2所涉及到的天线装置结构的俯视图。如图7所示，变形例2所涉及到的天线装置20与上述图6所示的天线装置10相比，不同点仅为通过由缝隙构成的2个馈电天线元件构成。

如图7所示，在电介质基板2的第1边部L1附近，以留下接地图案3的下侧外缘部的一部分的方式沿着该第1边部L1平行地形成缝隙21；在第4边部L4附近，以留下接地图案3的上侧外缘部的一部分的方式沿着该第4边部L4平行地形成缝隙22。即，缝隙21和缝隙22相对置地形成于接地图案3的第1边部L1以及第4边部L4的附近。缝隙21以及22形成以指定宽度而带状延伸的俯视时为长方形的形状，而且形成为，从介质基板2的第1边部L1以及第4边部L4的中心而向左右方向的长度相同。在缝隙21以及22上设有成为馈电部的馈电线路23，馈电线路23的线路馈电部23a以及23b在缝隙21以及22的长边方向的大致中间位置上向与缝隙21以及22的长边方向正交的方向被架设。缝隙21以及馈电线路23构成由缝隙天线构成的馈电天线元件24，缝隙22以及馈电线路23构成由缝隙天线构成的馈电天线元件25。这些馈电天线元件24、25形成为与无源天线元件11、12的电场方向大致相同。通过上述方式，能够在被多个天线元件11、12、24、25围住的电介质基板2的中央部安装构成天线模块的电子线路，所以能够实现天线装置整体的小型化，并能够实现高性能指向性阵列天线。

(变形例3)

图8为表示变形例3所涉及到的天线装置结构的俯视图。如图8所示，变形例3所涉及到的天线装置30具备由半开缝(half slot)31构成的馈电天线元件32以及由接地图案3的剩余部3e、3f构成的2个无源天线元件33、34。

在电介质基板2的主面上，铜箔去除区域A1侧的无源天线元件33从邻接接地图案3的第4边部L4侧的角部沿着第4边部L4向第2边部L2以直线状形成，在电介质基板2的角部向第1边部L1侧以直角弯曲，沿着第2边部L2到第1边部L1附近为止以直条状形成。另一方面，设在铜箔去除区域A2上的无源天线元件34从邻接接地图案3的第4边部L4侧的角部沿着第4边部L4向第3边部L3以直线状形成，并且在电介质基板2的角部向第1边部L1侧弯曲，沿着第3边部L3到第1边部L1附近为止以直条状形成。另外，无源天线元件33、34的直条状部分也可以与图1所示的无源天线元件7、8同样地形成为弯曲形状。无源天线元件33、34构成电长度为天线谐振频率波长的大致1/4的单极天线。

在电介质基板2的第1边部L1附近，以留下接地图案3的下侧外缘部的一部分的方式去除铜箔。而且，在该去除了铜箔的区域，沿着该第1边部L1平行地形成接地图案3剩余部3g的一端部侧(第3边部L3侧)开口的半开缝31。在半开缝31上设有成为馈电部的馈电线路35，并在开口侧位置将馈电线路35向与半开缝31的长边方向正交的方向架设。半开缝31以及馈电线路35构成由半开缝天线构成的馈电天线元件32。该馈电天线元件32形成为其电场方向与无源天线元件33以及34的电场方向大致相同。通过上述方式，能够在被多个天线元件31、33、34围住的电介质基板2的中央部安装构成天线模块的电子线路，所以能够实现天线装置整体的小型化，并能够实现高性能指向性阵列天线。

(第2实施方式)

在上述第1实施方式所涉及到的天线装置中，以缝隙构成了馈电天线元件，以导体图案构成了无源天线元件。而第2实施方式所涉及到的天线装置为如下结构，以导体图案构成馈电天线元件并且以缝隙来构成无源天线元件。

图9为表示本发明第2实施方式所涉及到的天线装置结构的俯视图。在图9所示的天线装置40的电介质基板2上，在除了电介质基板2的外周缘部以及第1边部L1附近的下侧外缘部一部分以外的主面上，形成由铜箔构成的接地图案3。下面，将沿着第1边部L1去除了铜箔的区域称为铜箔去除区域A3。

在接地图案3主体部的第2边部L2的附近，以留下接地图案3外缘部的一部分的方式沿着该第2边部L2平行地形成缝隙41。而且，在接地图案3主体部的第3边部L3的附近，以留下接地图案3外缘部的一部分的方式沿着该第3边部L3平行地形成缝隙42。即，缝隙41和缝隙42相对置地形成在接地图案3的第2边部L2以及第3边部L3的附近。缝隙41以及42形成以指定宽度而带状延伸并且俯视时为长方形的形状，缝隙41以及42构成无源天线元件43以及44。无源天线元件43、44构成电长度为天线谐振频率波长的大致1/2的缝隙天线。

在电介质基板2上的铜箔去除区域A3，由接地图案3的2个剩余部3h、3i构成的馈电天线元件45沿着第1边部L1形成为一行。接地图案3的一个剩余部3h形成为指定宽度的带状，并从第1边部L1的大致中间位置向第2边部L2以直线状形成。另一方面，接地图案3的另一个剩余部3i形成为指定宽度的带状，并从第1边部L1的大致中间位置向第3边部L3以直线状形成。在接地图案3的剩余部3h、3i彼此相对置的端部(中央侧端部)上设有成为馈电部的馈电线路46。馈电线路46被分支成2根线路馈电部46a、46b，2根线路馈电部46a、46b在接地图案3的剩余部3h、3i彼此相对置的端部侧位置上，向与接地图案3的剩余部3h、3i的长边方向正交的方向架设。馈电线路46以及馈电天线元件45构成电长度为天线谐振频率波长的大致1/2的偶极天线。该馈电天线元件45形成为电场方向与无源天线元件43、44的电场方向大致相同。通过上述方式，能够在多个天线元件43、44、45围住的电介质基板2的中央部安装构成天线模块的电子线路，所以能够实现天线装置整体的小型化，并能实现高性能指向性阵列天线。

(变形例1)

下面将说明第2实施方式所涉及到的天线装置的变形例。图10为表示变形例1所涉及的天线装置的结构的俯视图。如图10所示，变形例1所涉及到的天线装置50与上述图9所示的天线装置40相比，不同点仅为以单极天线构成由接地图案3剩余部3j构成的馈电天线元件51。

如图10所示，铜箔去除区域A3侧的馈电天线元件51形成为指定宽度的带状，并沿着第1边部L1以直线状形成。馈电天线元件51从电介质基板2第1边部L1的大致中心位置向左右方向以相同长度形成。在馈电天线元件51的一端部上设有馈电线路52。馈电线路52的线路馈电部52a在馈电天线元件51的一端部侧位置上向与馈电天线元件51的长边方向正交的方向架设。馈电线路52以及馈电天线元件51构成电长度为天线谐振频率波长的大致1/4的单极天线。该馈电天线元件51形成为电场方向与无源天线元件43、44的电场方向大致相同。通过上述方式，能够在多个天线元件43、44、51围住的电介质基板2的中央部安装构成天线模块的电子线路，所以能够实现天线装置整体的小型化，并能实现高性能指向性阵列天线。

(变形例2)

图11为表示变形例2所涉及到的天线装置的结构的俯视图。如图11所示，变形例2所涉及到的天线装置60与上述图10所示的天线装置50相比，不同点仅为以开口的半开缝天线构成无源天线元件的一端侧。

如图11所示，在接地图案3主体部的第2边部L2的附近，以留下接地图案3外缘部的一部分的方式，沿着第2边部L2平行地形成由铜箔去除区域A3侧开口的半开缝61构成的无源天线元件62。而且，在接地图案3主体部的第3边部L3的附近，以留下接地图案3外缘部的一部分的方式，沿着第3边部L3平行地形成由铜箔去除区域A3侧开口的半开缝63构成的无源天线元件64。无源天线元件62、64构成电长度为天线谐振频率波长的大致1/4的半开缝天线。这些无源天线元件62以及64形成为电场方向与馈电天线元件51的电场方向大致相同。通过上述方式，能够在多个天线元件51、62、64围住的电介质基板2的中央部安装构成天线模块的电子线路，所以能够实现天线装置整体的小型化，并能实现高性能指向性阵列天线。

(变形例3)

图12为表示变形例3所涉及到的天线装置的结构的俯视图。如图12所示，变形例3所涉及到的天线装置70与上述图9所示的天线装置40相比，只有馈电天线元件的结构不同。

在图12所示的天线装置70的电介质基板2上，在除了电介质基板2的外周缘部、第1边部L1附近的下侧外缘部的一部分以及第4边部L4附近的上侧外缘部的一部分以外的主面上形成由铜箔构成的接地图案3。隔着接地图案3的主体部，在电介质基板2下侧外缘部的铜箔去除区域A3以及上侧外缘部的铜箔去除区域A4上，平行地形成分别由接地图案3的剩余部构成的2个馈电天线元件71、72。

在电介质基板2上的铜箔去除区域A3，由接地图案3的2个剩余部3k、31构成的馈电天线元件71形成为，在剩余部3k、31的相对置端部之间设有指定间隔，并沿着第1边部L1排成一行。接地图案3的一个剩余部3k形成指定宽度的带状，并从第1边部L1的大致中间位置向第2边部L2以直线形状形成。另一方面，接地图案3的另一个剩余部3l形成为指定宽度的带状，并从第1边部L1的大致中间位置向第3边部L3以直线形状形成。在接地图案3另一个剩余部31的端部(与剩余部3k相对置的端部侧)上设有成为馈电部的馈电线路73。馈电线路73被分支成2根线路馈电部73a、73b，一个线路馈电部73a在接地图案3剩余部31的端部侧位置(与剩余部3k相对置的一侧)上，向与剩余部3l的长边方向正交的方向架设。即，对馈电天线元件71的馈电是在由2个剩余部3k、3l构成的馈电天线元件71的大致中间位置进行，2个剩余部3k、3l以指定间隔排成一行。而且，没有设置馈电线路73的一个剩余部3k的端部连接在接地图案3的主体部上。该馈电线路73以及馈电天线元件71构成电长度为天线谐振频率波长的大致1/2的偶极天线。

另一方面，在电介质基板2上的铜箔去除区域A4上，由接地图案3的2个剩余部3m、3n构成的馈电天线元件72形成为，在剩余部3m、3n的相对置的端部之间设有指定间隔，并沿着第4边部L4排成一行。接地图案3的一个剩余部3m形成指定宽度的带状，并从第4边部L4的大致中间位置向第2边部L2以直线形状形成。另一方面，接地图案3的另一个剩余部3n形成指定宽度的带状，并从第4边部L4的大致中间位置向第3边部L3以直线形状形成。在接地图案3的另一个剩余部3n的端部(与剩余部3m相对置的端部侧)，设有成为馈电部的馈电线路73。馈电线路73被分支成2根线路馈电部73a、73b，另一个线路馈电部73b在接地图案3剩余部3n的端部侧位置(与剩余部3m相对置的一侧)上，向与剩余部3n的长边方向正交的方向架设。即，在由2个剩余部3m、3n构成的馈电天线元件72的大致中间位置进行对馈电天线元件73的馈电，2个剩余部3m、3n以指定间隔排成一行。而且，没有设置馈电线路73的另一侧剩余部3m的端部连接在接地图案3的主体部上。该馈电线路73以及馈电天线元件72构成电长度为天线谐振频率波长的大致1/2的偶极天线。

并且，这2个馈电天线元件71以及72分别形成为电场方向与无源天线元件43、44的电场方向大致相同。通过上述方式，能够在多个天线元件43、44、71、72围住的电介质基板2的中央部安装构成天线模块的电子线路，所以能够实现天线装置整体的小型化，并能实现高性能指向性阵列天线。

(第3实施方式)

本发明的第3实施方式所涉及到的天线装置具备，由沿着长方形电介质基板的第1边部(L1)形成的缝隙天线构成的馈电天线元件、以及由主要部分沿着与第1边部(L1)的左右相邻的第2、第3边部(L2、L3)形成的导体部构成的无源天线元件，并且通过调整无源天线元件的电长度，能够将天线指向特性转换成朝向电介质基板侧方的侧方指向特性、朝向与电介质基板的基板面垂直的方向的前方指向特性或者全向特性等状态。

图13(a)(b)为本发明的一个实施方式所涉及到的天线装置的结构图。同图(a)为从接地形成面一侧观看天线装置时的立体图，同图(b)为从接地形成面一侧观看天线装置时的俯视图。如同图所示，本实施方式所涉及到的天线装置80在除了长方形电介质基板2的外周缘部以外的整个主面上形成由铜箔构成的接地图案3。在图13中形成的接地图案3为，不是以接地图案3完全覆盖电介质基板2的整个面，而是使电介质基板2的外周缘部稍微露出。电介质基板2的整体形状不仅具有长方形形状，而且具有正方形形状也可以，但是为了便于说明，在图13中将电介质基板2的下侧长边称为第1边部L1、将邻接于第1边部L1的2个短边称为第2、第3边部L2、L3。而且，与第2、第3边部L2、L3邻接的另一个长边称为第4边部L4。

在电介质基板2的第1边部L1附近，以留下接地图案3的下侧外缘部的一部分的方式，沿着该第1边部L1并行形成缝隙4。缝隙4形成以指定宽度而带状延伸的长方形形状，并从电介质基板2第1边部L1的中心向左右方向以相同长度形成。在缝隙4的左右端部和第2、第3边部L2、L3之间分别形成指定空间。在缝隙4上设有成为馈电部的馈电线路5。馈电线路5被分支成2根线路馈电部5a、5b，而且在隔着缝隙4的长边方向的中心而相对称的位置上，向与缝隙4的长边方向正交的方向架设2个线路馈电部5a、5b。缝隙4以及馈电线路5构成由缝隙天线构成的馈电天线元件6。

在电介质基板2的主面上，在第2、第3边部L2、L3的附近，以留下接地图案3侧方外缘部的一部分的方式，沿着第2、第3边部L2、L3以指定宽度去除铜箔。而且，去除了铜箔的区域在相对置的第1、第4边部L1、L4的近前处(手前)朝向第1、第4边部L1、L4的中心部方向弯曲成直角，并从该处以留下接地图案3的下侧外缘部(第1边部L1)以及上侧外缘部(第4边部L4)的一部分的方式，朝向第1、第4边部L1、L4的中心部方向前进指定距离。主要沿着第2以及第3边部L2、L3去除了铜箔，在第2边部L2侧去除了铜箔的区域称为铜箔去除区域A2，在第3边部L3侧去除了铜箔的区域称为铜箔去除区域A3。以完全切断接地图案3的主体部分和接地图案3外缘部的剩余部的方式，铜箔去除区域A2、A3的两端部向相对应的第1、第4边部L1、L4侧弯曲成直角而去除到接地图案3的外缘部。其结果，利用电介质基板2上的、沿着第2边部L2延伸的接地图案3的剩余部，形成向与缝隙4的长边方向正交的方向延伸的无源天线元件81，同样地利用沿着第3边部L3延伸的接地图案3的剩余部，形成向与缝隙4的长边方向正交的方向延伸的无源天线元件82。在距离缝隙4的长边方向的中心位置为天线谐振频率波长λ的大致1/4的位置上分别形成无源天线元件81、82。

由缝隙天线构成的馈电天线元件6以及由偶极天线构成的无源天线元件81、82沿着长方形电介质基板2的外周缘部形成，并在这3个天线元件围住的基板中央部上安装构成电子线路的电气零部件。而且，根据需要在电介质基板2的背面侧安装构成电子线路的电气零部件。

如上所述，构成馈电天线元件6的缝隙4和构成无源天线元件81、82的导体部(沿着第2以及第3边部L2、L3的接地图案3外缘部的剩余部)正交。在馈电天线元件6中，因馈电产生的电流的方向成为缝隙4的长边方向(Y方向)，电场方向成为与缝隙4的长边方向正交的方向(X方向)。另一方面，无源天线元件81、82构成向平行于第2、第3边部L2、L3的X方向伸展的偶极天线，激励时产生的电流的方向成为X方向，电场方向也成为X方向。因此，馈电天线元件6和无源天线元件81、82在激励时的电场方向大致相同，所以馈电天线元件6和无源天线元件81、82在辐射时互不抵消对方的电场，从而能够以具有正交关系的天线元件构成阵列天线。

一对无源天线元件81、82离缝隙4的中心位置分别具有大致λ/4的距离。无源天线元件81、82之间相隔λ/2的距离，发挥阵列天线的作用。如上所述，因为馈电天线元件6和无源天线元件81、82的电场方向相同，所以能够以由偶极天线构成的一对无源天线元件81、82和由缝隙天线构成的馈电天线元件6来构成阵列天线。而且，还可以组合不同种类的天线元件(无源偶极天线+馈电缝隙天线)来构成阵列天线。如后所述，以馈电偶极天线+馈电缝隙天线也能够构成阵列天线。

下面将说明具有上述结构的天线装置80的指向特性。

缝隙天线构成的馈电天线元件6具有，通过架设于隔着缝隙中心在左右对称的位置上的2根线路馈电部5a、5b来馈电的结构。通过上述方式，在从电场相对比较强的缝隙中央部离开的位置上配置馈电线路，所以与在电场比较强的缝隙中央部配置馈电线路的结构相比，能够确保缝隙的长度而增强指向特性。但是，只要是起到作为缝隙天线的作用，馈电处为1处也可以。

缝隙天线原则上在缝隙中心位置其电场最大而磁场最小，而在缝隙端部位置其电场最小而磁场最大。在缝隙天线中，电场集中在缝隙中央部。如果将缝隙天线视为谐振电路，就意味着，通过在电场集中的地方配置馈电线路使得谐振频率降低。如果想要维持谐振电路(缝隙天线)的谐振频率，就必须缩短缝隙长度。但是，如果缩短缝隙天线的缝隙长度，那么在缝隙两端的相位差就变小，指向特性变低劣。于是，如图13(a)(b)所示，避开电场集中的缝隙中央部，在与缝隙中央部相比电场集中较少的、离开缝隙中央部的位置上配置了馈电线路5a、5b。通过上述方式，能够在达到对天线所要求的谐振频率的同时维持充分的缝隙长度，从而能够实现强指向性的天线。而且，因为在离开缝隙中央部的相对称的位置上配置一对馈电线路5a、5b，所以能够使指向特性也对称。

另一方面，无源天线元件81、82的电长度M设定为以λ/2为基准的其附近(±α)。无源天线元件81、82在电长度M为大致λ/2时，最有效率地对谐振频率f0激励，但是将无源天线元件81、82对谐振频率f0起到天线作用的程度的激励范围设定成以λ/2为基准的其附近(±α)。另外，无源天线元件81、82的电长度M不仅受到由接地图案3外缘部的剩余部构成的导体部的物理长度的影响，还受到周边环境的影响。

在制造无源天线元件81、82的阶段，将电长度M设定成M＝λ/2+α，根据用途所要求的指向特性，也可以调整为实现期望指向特性的电长度。通过修整构成无源天线元件81、82的导体部(沿着第2以及第3边部L2、L3的接地图案3外缘部的剩余部)的一端部，即修整部83、84，能够调整无源天线元件81、82的电长度。通过将接地图案3的剩余部即铜箔剥离去除或追加粘贴规定量，就能简单地修整无源天线元件81、82。

如果无源天线元件81、82的电长度M比λ/2长(M＝λ/2+α)，无源天线元件81、82就起到反射器的作用。在图13(b)中，当位于基板右端的无源天线元件81起到反射器的作用时，向基板中央侧反射从馈电天线元件6辐射并从基板中央侧入射的电波。而且，当位于基板左端的无源天线元件82起到反射器的作用时，向基板中央侧反射从馈电天线元件6辐射并从基板中央侧入射的电波。其结果，从基板左右方向向基板中央方向反射的电波和从馈电天线元件6辐射的电波被合成，成为向垂直于基板面的前方方向(图13(a)所示的Z方向)辐射合成电波的前方指向特性。

图14表示将无源天线元件81、82的电长度M设定成M＝λ/2+α时的天线装置80的指向特性。同图(a)表示天线指向特性在3维空间上的指向特性，同图(b)表示Y-Z平面上的指向特性，同图(c)表示在X-Z平面上的指向特性，同图(d)表示在X-Y平面上的指向特性。如图14(a)(b)所示，可知：无源天线元件81、82的电长度M为M＝λ/2+α时，向与基板面垂直的Z方向的指向特性增强，形成前方指向特性。

另一方面，如果电长度M小于λ/2(M＝λ/2-α)，无源天线元件81、82就起到引向器的作用。在图13(b)中，当位于基板右端的无源天线元件81起到引向器的作用时，用从馈电天线元件6辐射并从基板中央侧入射的电波来激励，向基板右侧方向辐射电波。而且，当位于基板左端的无源天线元件82起到引向器的作用时，用从馈电天线元件6辐射并从基板中央侧入射的电波激励，向基板左侧方向辐射电波。其结果，形成从设在基板左右方向的端部上的无源天线元件81、82向基板侧方(左方向以及右方向)辐射的侧方指向特性。

图15表示无源天线元件81、82的电长度M为M＝λ/2-α时的天线装置80的指向特性。同图(a)表示天线指向特性在3维空间上的指向特性，同图(b)表示Y-Z平面上的指向特性，同图(c)表示在X-Z平面上的指向特性，同图(d)表示在X-Y平面上的指向特性。如图15(a)(b)所示，可知：无源天线元件81、82的电长度M为M＝λ/2-α时，向成为基板侧方的Y方向的指向特性增强，形成侧方指向特性。

而且，当电长度M为大致λ/2时，无源天线元件81、82不积极地起到反射器和引向器的作用，形成大致全向的指向特性。因此，从无源天线元件81、82向全方向辐射的电波和从馈电天线元件6辐射的电波被合成，形成向Z-Y平面的全部方向辐射合成电波的全向指向特性。

图16表示无源天线元件81、82的电长度M为M＝λ/2时的天线装置80的指向特性。同图(a)表示天线指向特性在3维空间上的指向特性，同图(b)表示Y-Z平面上的指向特性，同图(c)表示在X-Z平面上的指向特性，同图(d)表示在X-Y平面上的指向特性。如图16(a)(b)所示，将无源天线元件81、82的电长度M设定成M＝λ/2时，成为向Z-Y平面的全部方向均匀辐射合成电波的全向指向特性。

图17为表示本实施方式所涉及到的天线装置80的谐振特性的图。天线装置80的指向特性被设定成前方指向特性。即，显示将无源天线元件81、82的电长度M设定成M＝λ/2+α时的仿真结果。天线装置80的谐振频率即谐振点P1为2.4GHz，但是在低于2.4GHz的频率侧出现了无源天线元件81、82的谐振点P2。由此可知，无源天线元件81、82作为反射器来动作。

如上所述地，根据本实施方式，只施加调整无源天线元件81、82的电长度M这样的极为简单的加工，就能够将天线装置80的指向特性转换成侧方指向特性、前方指向特性或者全向指向特性，从而能够不变更天线模块的基本结构地根据各种各样的应用来选择设定期望的天线指向特性。

而且，根据本实施方式，因为使由缝隙天线构成的馈电天线元件6和由偶极天线构成的无源天线元件81、82正交，所以馈电天线元件6和无源天线元件81、82的电场方向大致成为相同方向，从而能够起到阵列天线的作用。

而且，根据本实施方式，由于沿着长方形电介质基板2的第1边部L1设置由缝隙天线构成的馈电天线元件6，并沿着在第1边部L1的两端部以直角邻接的第2、第3边部L2、L3设置由偶极天线构成的无源天线元件81、82，所以能够在电介质基板2的中央部确保较大的空间，能够在该空间部分设置构成电子线路的电子零部件。

而且，根据本实施方式，在从电场集中的缝隙4中央部离开的位置上设置线路馈电部5a、5b，所以能够对所需的天线谐振频率确保缝隙长度，能够均衡地实现强指向特性。

另外，在上述的说明中，为了调整无源天线元件81、82的电长度M，修整构成接地图案3剩余部的铜箔，但是也可以通过在无源天线元件81、82上连接阻抗可变元件并使天线元件整体的阻抗电可变，来调整无源天线元件81、82的电长度M。例如，作为阻抗可变元件采用变容二极管或者PIN二极管，通过控制电路给变容二极管或者PIN二极管施加控制电压来控制阻抗。或者，设置阻抗值不同的多个阻抗元件和开关电路，并通过开关电路来切换连接于无源天线元件81、82的阻抗元件。

而且，在上述的说明中，虽然通过组合了馈电缝隙天线(馈电天线元件6)和无源偶极天线(无源天线元件81、82)的阵列天线来构成天线装置80，但是可以用馈电偶极天线来代替无源天线元件81、82。即，天线装置80为，由位于中心线上的缝隙天线、设在左右的偶极天线、设在馈电点和左右的偶极天线之间的各相位器以及控制相位器的控制器来构成的天线系统。左右的偶极天线分别距中心线的距离为d，但是距离d为λ/4～λ/2较好，最理想的是λ/2。下面将做出具体说明。

图18为用馈电偶极天线来代替无源天线元件81、82时的天线装置的结构图。在同图所示的天线装置90中，沿着电介质基板2的第1边部L1形成缝隙4，在成为基板中心线的缝隙4的中心位置架设馈电线路5。缝隙4以及馈电线路5形成由缝隙天线构成的馈电天线元件6。

而且，沿着电介质基板2的第2边部L2形成由偶极天线构成的馈电天线元件91，并沿着第3边部L3形成由偶极天线构成的馈电天线元件92。馈电天线元件91和馈电天线元件92从中心线向左右离开距离d。将距离d设定成大致λ/2。而且，将馈电天线元件91、92的电长度M调整为大致λ/2。

2个导体部91a、91b构成馈电天线元件91，一个导体部91a的端部(中央侧)接地，并通过馈电线路93对另一个导体部91b的端部(中央侧)馈电。另一个馈电天线元件92也同样地被2个导体部92a、92b构成，一个导体部92a的端部(中央侧)接地，并通过馈电线路94给另一个导体部92b的端部(中央侧)馈电。与上述实施方式同样，能够在去除接地图案3的一部分之后用其剩余部来构成馈电天线元件91、92的导体部91a、91b、92a、92b。在图18中，用虚线概略显示接地图案3，在这里省略详细说明。

在该变形例中，在用于对一个馈电天线元件91馈电的馈电线路93的途中设有相位器95。同样，在用于对另一个馈电天线元件92馈电的馈电线路94的途中设有相位器96。馈电天线元件91、92在导体部91b、92b的端部上设有馈电点。作为控制器的控制电路97将根据被要求的指向特性，控制相位器95、96的相位Φ1、Φ2。

在具有上述结构的天线装置90中，控制电路97控制相位器95、96的相位位移量。具体而言，控制相位器95、96的相位Φ1和Φ2，当使各天线元件6、91、92在馈电点P1、P2、P3上的相位(或辐射时的相位)相同时，将成为正面指向特性的辐射(包含天线元件的面的垂直方向)。

而且，当控制相位器95、96的相位Φ1和Φ2，使各馈电天线元件91、92(偶极天线)在馈电点P2、P3上的相位(或者辐射时的相位)与馈电天线元件6(缝隙天线)在馈电点P1上的相位(或者辐射时的相位)反相时，将成为侧方指向特性的辐射。

此时，对作为缝隙天线的馈电天线元件6的馈电功率Pa和对作为左右偶极天线的馈电天线元件91、92的馈电功率Pb、Pc之间形成下述关系较为理想。即，Pa＝Pb+Pc。

如上所述，通过以组合了馈电缝隙天线(馈电天线元件6)和馈电偶极天线(馈电天线元件91、92)的阵列天线来构成并控制辐射时的相位，能够不必修正天线电长度地转换天线指向特性。

产业上的可利用性

本发明可适用于在各种无线通信设备上搭载的阵列天线。

Claims (21)

1.一种天线装置，其特征在于，具备：

电介质基板；

由在上述电介质基板上形成的缝隙构成的天线元件；以及

由在上述电介质基板上形成的导体图案构成的天线元件，

上述由缝隙构成的天线元件以及由导体图案构成的天线元件被设定为各自的电场方向相同，而且能够在上述电介质基板上的天线形成面上的、被上述由缝隙构成的天线元件和上述由导体图案构成的天线元件围住的区域，或者在上述天线元件形成面的背面上的、与上述区域相对应的区域搭载电子线路，

在上述由缝隙构成的天线元件以及由导体图案构成的天线元件中，至少一个是馈电天线元件，上述至少一个的馈电天线元件以外的天线元件是无源天线元件，

上述电介质基板的一个面上形成有接地导体，

上述馈电天线元件由形成于上述接地导体内的缝隙构成，

上述无源天线元件由导体图案构成，该导体图案配置于上述电介质基板的上述一个面上，且与上述馈电天线元件形成指定角度。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

上述由导体图案构成的无源天线元件为，一端连接于上述接地导体并且电长度为天线谐振频率波长的大致1/4的单极天线元件。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，

上述由缝隙构成的馈电天线元件由一侧开口的半开缝构成，并且在上述半开缝的开口侧位置对上述馈电天线元件馈电。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

上述由导体图案构成的无源天线元件为，两端被开放并且电长度为天线谐振频率波长的大致1/2的偶极天线元件。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，

上述由缝隙构成的馈电天线元件由互相平行地配置的2个馈电天线元件构成，并且在上述缝隙的长边方向的大致中间位置分别对上述馈电天线元件馈电。

6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

在上述电介质基板的一个面上形成接地导体，

上述馈电天线元件由在上述电介质基板上形成的导体图案构成，

上述无源天线元件由在上述接地导体内形成的缝隙构成。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，

上述由缝隙构成的无源天线元件由电长度为天线谐振频率波长的大致1/2的缝隙天线构成。

8.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，

上述由缝隙构成的无源天线元件由电长度为天线谐振频率波长的大致1/4的半开缝天线构成。

9.根据权利要求7或8所述的天线装置，其特征在于，

上述由导体图案构成的馈电天线元件为，电长度为天线谐振频率波长的大致1/4的单极天线元件。

10.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，

上述由导体图案构成的馈电天线元件为，电长度为天线谐振频率波长的大致1/2的偶极天线元件。

11.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，

上述由导体图案构成的馈电天线元件由相互平行地配置的2个馈电天线元件构成，而且在各馈电天线元件的大致中间位置分别对各馈电天线元件馈电。

12.根据权利要求1至8、10、11中任意一个所述的天线装置，其特征在于，

上述无源天线元件中，通过调整该无源天线元件的电长度，能够使天线的指向特性选择为如下指向特性中的某一个：成为与上述电介质基板的基板面垂直的方向的正面指向特性、在上述缝隙的长边方向成为上述电介质基板侧方的侧方指向特性、或者全向指向特性。

13.根据权利要求1至5中任意一个所述的天线装置，其特征在于，

上述无源天线元件由导体图案构成，该导体图案经由非导体部与上述接地导体隔开，修整上述导体图案的一部分使得形成期望的指向特性。

14.根据权利要求12所述的天线装置，其特征在于，

在上述无源天线元件上连接有阻抗可变元件，使上述阻抗可变元件的阻抗值电可变来调整上述无源天线元件的电长度。

15.根据权利要求13所述的天线装置，其特征在于，

在上述无源天线元件上连接有阻抗可变元件，使上述阻抗可变元件的阻抗值电可变来调整上述无源天线元件的电长度。

16.根据权利要求1至8、10、11中任意一个所述的天线装置，其特征在于，

上述馈电天线元件和上述无源天线元件所成的角度为直角或者接近直角。

17.根据权利要求1至8、10、11中任意一个所述的天线装置，其特征在于，

在距上述馈电天线元件的中心点距离为天线谐振频率波长的大致1/4至大致1/2的位置上配置有上述无源天线元件。

18.根据权利要求1至8、10、11中任意一个所述的天线装置，其特征在于，

上述电介质基板形成方形形状，

沿着方形的上述电介质基板的一个边设置有上述馈电天线元件，

沿着与设有上述馈电天线元件的一个边垂直的边设置有上述无源天线元件。

19.根据权利要求18所述的天线装置，其特征在于，

在上述无源天线元件中，上述导体部具有主导体部和延伸部，该主导体部沿着与设有上述馈电天线元件的一个边垂直的边形成，该延伸部从上述主导体部的两端向与上述馈电天线元件平行的方向延伸。

20.根据权利要求1、2、4或者5所述的天线装置，其特征在于，

上述馈电天线元件具有馈电部，该馈电部在从该馈电天线元件的中央向两侧离开指定距离的2处进行馈电。

21.根据权利要求1至8、10、11中任意一个所述的天线装置，其特征在于，

在上述电介质基板的一个面以及/或者另一个面上搭载构成电子线路的电气零部件，上述电子线路连接于上述馈电天线元件。

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