【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直偏波の電波通信を行う指向性ダイバーシチアンテナ装置およびそれを備えた通信機に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
図１２（ａ）には特許文献１に記載されている指向性ダイバーシチアンテナの一つが模式的な平面図により示されている。この指向性ダイバーシチアンテナ３０において、２つの放射素子３１ａ，３１ｂが間隔を介して配置されており、これら放射素子３１ａ，３１ｂ間には、λ／４の移相回路３２が設けられている。また、外部の高周波回路３３と、放射素子３１ａ，３１ｂとを接続するための信号導通路３４が設けられ、この信号導通路３４にはスイッチ回路３５が介設されている。
【０００３】
このスイッチ回路３５は２つのスイッチ３６ａ，３６ｂを有している。それらスイッチ３６ａ，３６ｂのスイッチオン・オフ状態を変化させることで、放射素子３１ａ，３１ｂと高周波回路３３との接続状態が変化する。
【０００４】
つまり、スイッチ３６ａ，３６ｂのうちのスイッチ３６ａのみがスイッチオンしている状態では、放射素子３１ａはスイッチ３６ａを介し高周波回路３３に直接的に接続し、放射素子３１ｂはλ／４移相回路３２とスイッチ３６ａを介して高周波回路３３と接続する。また、スイッチ３６ａ，３６ｂのうちのスイッチ３６ｂのみがスイッチオンしている状態では、放射素子３１ａはλ／４移相回路３２とスイッチ３６ｂを介して高周波回路３３と接続し、放射素子３１ｂはスイッチ３６ｂを介し高周波回路３３に直接的に接続する。さらに、スイッチ３６ａ，３６ｂの両方が共にスイッチオンしている状態では、放射素子３１ａはスイッチ３６ａを介し直接的に高周波回路３３に接続し、また、放射素子３１ｂはスイッチ３６ｂを介し直接的に高周波回路３３に接続する。
【０００５】
このように、スイッチ回路３５の切り換え動作によって、放射素子３１ａ，３１ｂと、高周波回路３３との接続状態が切り換わり、λ／４移相回路３２によって、放射素子３１ａに励起する電界と、放射素子３１ｂに励起する電界との位相関係が変化する。指向性ダイバーシチアンテナ３０の指向性は、放射素子３１ａ，３１ｂの電界の合成により定まるものである。スイッチ回路３５の切り換えによる放射素子３１ａ，３１ｂ間の電界の位相関係の変化によって、放射素子３１ａ，３１ｂの電界の合成状態が変化して、図１２（ｂ）に示すように、指向性ダイバーシチアンテナ３０の指向性は、実線３７ａや一点鎖線３７ｂや二点鎖線３７ｃのように、図のｙ−ｚ平面に沿って変化する。
【０００６】
図１３には、別の指向性ダイバーシチアンテナの一例が模式的に示されている。この指向性ダイバーシチアンテナ４０は特許文献２に記載されているものである。この指向性ダイバーシチアンテナ４０は１つの方形状の放射素子４１（導体パッチ）を有し、この放射素子４１には、２つの給電部４２ａ，４２ｂが互いに隣り合う放射素子４１の辺４１ａ，４１ｂにそれぞれ設けられている。
【０００７】
この指向性ダイバーシチアンテナ４０では、給電部４２ａが外部の高周波回路（図示せず）に接続されているときと、給電部４２ｂが高周波回路に接続されているときとで、放射素子４１に励起する電界の向きが変化し、これにより、指向性ダイバーシチアンテナ４０の指向性が変化する。
【０００８】
上記以外の指向性ダイバーシチアンテナの構成も提案されている。例えば、特許文献３，４，５には、指向性が異なる２つの放射素子を設け、それら放射素子を択一的に切り換えることによって、指向性を切り換える構成が示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−８６８２５号公報
【特許文献２】
特開平７−２２６６１５号公報
【特許文献３】
特開２０００−３６７８０号公報
【特許文献４】
特開２０００−５９１２８号公報
【特許文献５】
特開２０００−１２４７３５号公報
【特許文献６】
特開平８−３３５８１９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１２に示す特許文献１の構成では、指向性ダイバーシチアンテナ３０の指向性は、図１２のｙ−ｚ平面上だけの変化であり、通信感度が良い方向が限定されてしまうという問題がある。
【００１１】
また、図１３に示す特許文献２の構成では、放射素子は１つであり、また、特許文献３〜５の構成では、同時に２つの放射素子を動作させるのではなく、放射素子の１つを択一的に切り換えて動作させる構成である。このように、特許文献２〜５の構成では、１つの放射素子で通信を行うので、アンテナ利得の向上に限界がある。また、放射素子の面に対して鉛直な方向の指向性が最大となり、低仰角方向のアンテナ利得が小さい。このことから、低仰角方向の通信感度が悪いという問題がある。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、指向性を大きく変化させることができ、また、低仰角方向の通信感度の向上が容易な指向性ダイバーシチアンテナ装置およびそれを備えた通信機を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、垂直偏波の電波通信を行う指向性ダイバーシチアンテナ装置であって、対を成すマイクロストリップパッチアンテナが間隔を介し略同一平面上に配置されており、それら対を成すマイクロストリップパッチアンテナには、それぞれ、同じ方向の同相の垂直偏波の電界を各マイクロストリップパッチアンテナに励起させるための同相側の給電部が設けられると共に、前記同相の垂直偏波の励起方向と直交する方向に互いに逆相の垂直偏波の電界を各マイクロストリップパッチアンテナに励起させるための逆相側の給電部が設けられており、また、各マイクロストリップパッチアンテナの同相側の給電部に共通に接続する同相側の合成回路と、各マイクロストリップパッチアンテナの逆相側の給電部に共通に接続する逆相側の合成回路とが設けられ、さらに、それら同相側の合成回路と、逆相側の合成回路とのうちの選択された一方を外部の高周波回路に切り換え接続させるためのスイッチ回路が設けられており、当該スイッチ回路の切り換えに応じて対を成すマイクロストリップパッチアンテナの垂直偏波の合成の電界の指向性が変化することを特徴としている。また、この発明の通信機は、この発明の特有な構成を備えた指向性ダイバーシチアンテナ装置が設けられていることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１には第１実施形態例の指向性ダイバーシチアンテナ装置が模式的な平面図により示されている。この第１実施形態例の指向性ダイバーシチアンテナ装置１は、マイクロストリップパッチアンテナ２，３と、合成回路４，５と、スイッチ回路６とを有して構成されている。
【００１６】
第１実施形態例では、マイクロストリップパッチアンテナ２，３は同一の方形状を呈し、互いに間隔を介し一辺を対向させて同一平面上に並設されている。これらマイクロストリップパッチアンテナ２，３には、互いに対向し合う辺２Ｒ，３Ｌに、それぞれ、給電部７２，７３が設けられている。この第１実施形態例では、給電部７２，７３は、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の両方の中心部を通る線と、辺２Ｒ，３Ｌとが交差する部分（つまり、各辺２Ｒ，３Ｌの中点）に設けられている。
【００１７】
また、マイクロストリップパッチアンテナ２，３には、図面の上側の辺２Ｕ，３Ｕ（つまり、対向し合う辺２Ｒ，３Ｌの同じ側の端部Ｐに連接している隣の辺）に、それぞれ、給電部８２，８３が設けられている。第１実施形態例では、それら給電部８２，８３は、それぞれ、辺２Ｕ，３Ｕの中点に設けられている。
【００１８】
給電部７２，７３は、それぞれ、別々の信号導通路１０２，１０３により共通の合成回路４に接続されている。この合成回路４は信号導通路１２によりスイッチ回路６に接続されている。また、給電部８２，８３は、それぞれ、別々の信号導通路１１２，１１３により共通の合成回路５に接続されている。この合成回路５は、信号導通路１３によりスイッチ回路６に接続されている。
【００１９】
スイッチ回路６は、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ）スイッチにより構成されており、この第１実施形態例では、外部の高周波回路１４（例えば通信機の受信回路）を、合成回路４，５の一方に切り換え接続させる構成を備えている。このスイッチ回路６の切り換え動作は、例えば、通信機に設けられている制御回路１５によって制御される。
【００２０】
この第１実施形態例では、スイッチ回路６の切り換え動作によって高周波回路１４が合成回路４に接続されている場合には、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の給電部７２，７３が合成回路４を介して高周波回路１４に接続された状態となる。この場合、マイクロストリップパッチアンテナ２，３には、同じ方向（この例では、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の中心部を両方共に通る方向（ここでは、エンドファイア方向と記す））に互いに逆相の垂直偏波の電界が励起される。すなわち、給電部７２，７３は逆相側の給電部と成し、また、合成回路４は逆相側の合成回路と成す。なお、この明細書中では、そのようなマイクロストリップパッチアンテナ２，３の動作状態を逆相励振モードと呼ぶ。
【００２１】
指向性ダイバーシチアンテナ装置１の指向性は、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の垂直偏波の合成の電界により定まるものである。マイクロストリップパッチアンテナ２，３が逆相励振モードでもって励振する場合には、指向性ダイバーシチアンテナ装置１は、例えば図２、図３のグラフ中の鎖線Ａに示されるようなアンテナ指向性（アンテナ利得特性）を持つ。なお、図２および図３のグラフは、発明者が行ったシミュレーションにより得られたものであり、図２は、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の面の上方側から見た場合における指向性ダイバーシチアンテナ装置１の垂直偏波のアンテナ利得特性を表している。図３は、マイクロストリップパッチアンテナ２，３間の中間位置を通りマイクロストリップパッチアンテナ２，３の面に垂直な方向に伸びる中心線に対する傾き角度と、アンテナ利得との関係例が示されている。そのシミュレーションでは、マイクロストリップパッチアンテナ２，３が形成されている誘電体基板の比誘電率は１０とし、当該誘電体基板の厚みは０．８ｍｍとし、マイクロストリップパッチアンテナ２，３は正方形状と成して当該正方形状の一辺の長さは９．５ｍｍとし、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の中心間の距離は２５ｍｍとし、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の共振周波数は約４．９ＧＨｚとした条件の下で計算を行った。
【００２２】
マイクロストリップパッチアンテナ２，３が逆相励振モードでもって動作している場合には、マイクロストリップパッチアンテナ２，３のそれぞれの垂直偏波の電界は互いに逆相であることから、マイクロストリップパッチアンテナ２，３間の領域では、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の垂直偏波の電界は打ち消し合う。このため、図３の鎖線Ａに示されるように、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の面に垂直な方向への垂直偏波の電界の広がりは抑制され、当該垂直方向（図３の０°方向）のアンテナ利得は非常に小さくなっている。これに対して、エンドファイア方向の外側に向かうと、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の各垂直偏波の電界は合成されて強め合う。このため、指向性ダイバーシチアンテナ装置１は、図２の鎖線Ａに示されるようにエンドファイヤ方向のアンテナ利得が大きくなっている（つまり、エンドファイヤ方向の指向性を持つ）。特に、指向性ダイバーシチアンテナ装置１は、図３の鎖線Ａに示されるように、マイクロストリップパッチアンテナ２，３間の中間位置を通りマイクロストリップパッチアンテナ２，３の面に垂直な方向に伸びる中心線に対してエンドファイア方向に傾いた（図３のグラフの例では約４５°傾いた）方向のアンテナ利得が大きくなっている（つまり、低仰角方向のアンテナ利得が向上している）。
【００２３】
スイッチ回路６の切り換え動作によって高周波回路１４が合成回路５に接続されている場合には、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の給電部８２，８３が合成回路５を介して高周波回路１４に接続された状態となる。この場合、マイクロストリップパッチアンテナ２，３には、それぞれ、エンドファイア方向に直交する方向（ここでは、ブロードサイド方向と記す）に同相の垂直偏波の電界が励起される。すなわち、給電部８２，８３は同相側の給電部と成し、また、合成回路５は同相側の合成回路と成す。なお、この明細書中では、そのようなマイクロストリップパッチアンテナ２，３の動作状態を同相励振モードと呼ぶ。
【００２４】
この同相励振モードの場合には、指向性ダイバーシチアンテナ装置１は、例えば図２、図３のグラフ中の鎖線Ｂに示されるようなアンテナ利得特性を持つ。つまり、マイクロストリップパッチアンテナ２，３のそれぞれの垂直偏波の電界は同相であるので、ブロードサイド方向の全体に渡って電界が強め合って、図２の鎖線Ｂに示されるようにブロードサイド方向のアンテナ利得が大きくなっている（つまり、ブロードサイド方向のアンテナ指向性を持つ）。特に、マイクロストリップパッチアンテナ２，３間の領域のアンテナ利得が大きくなり、図３の鎖線Ｂに示されるように、指向性ダイバーシチアンテナ装置１は、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の面に垂直な方向に大きなアンテナ利得を持つ。つまり、マイクロストリップパッチアンテナ２，３が同相励振モードでもって動作している場合には、指向性ダイバーシチアンテナ装置１は、逆相励振モード時においてアンテナ利得が小さくなってしまう部分を補うようなアンテナ利得特性（アンテナ指向性）を持つことができる。
【００２５】
この第１実施形態例の指向性ダイバーシチアンテナ装置１では、スイッチ回路６の切り換え動作によって、マイクロストリップパッチアンテナ２，３が逆相励振モードと同相励振モードとのうちの何れか一方の動作状態に切り換わり、これにより、指向性ダイバーシチアンテナ装置１の指向性を、互いに直交するエンドファイア方向とブロードサイド方向とのうちの何れか一方に切り換えることができる。また、エンドファイア方向の指向性を示す場合には、特に低仰角方向（例えば、４５°方向）のアンテナ利得が大きくなり、また、ブロードサイド方向の指向性を示す場合には、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の面に垂直な方向のアンテナ利得が高くなるというように、アンテナ利得が大である方向、つまり、特に通信感度が良好となる高さ角度方向も切り換えることができる。
【００２６】
また、第１実施形態例の指向性ダイバーシチアンテナ装置１では、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の合成の電界を利用しているので、マイクロストリップパッチアンテナ２，３のうちの一方側だけを励振させた場合（図２の実線Ｃと点線Ｄと、図３の実線Ｃを参照）に比べて、アンテナ利得を向上させることができる。
【００２７】
なお、例えば、合成回路４，５と、スイッチ回路６と、信号導通路１０２，１０３，１１２，１１３，１２，１３とを同一の誘電体基板に形成し、また、その誘電体基板の表面に直接的にマイクロストリップパッチアンテナ２，３が形成されている構成として、指向性ダイバーシチアンテナ装置１が１つのモジュール部品となっている形態としてもよいし、例えば、合成回路４，５やスイッチ回路６等がそれぞれ別々に通信機の回路基板に直接的に配設されて指向性ダイバーシチアンテナ装置１が形成される構成としてもよい。
【００２８】
また、この第１実施形態例では、説明を分かり易くするために、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の各辺を説明する際に紙面に表されている姿勢状態のままを述べたが、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の姿勢は特に限定されるものではない。
【００２９】
以下に、第２実施形態例を説明する。なお、この第２実施形態例の説明において、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００３０】
この第２実施形態例では、図４に示されるように、マイクロストリップパッチアンテナ２には、図の左側の辺２Ｌ（換言すれば、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の対向し合う辺２Ｒ，３Ｌのうちの辺２Ｒに対して背面側となる辺）に逆相側の給電部７２が設けられ、下側の辺２Ｄに同相側の給電部８２が設けられている。また、マイクロストリップパッチアンテナ３には、左側の辺３Ｌに逆相側の給電部７３が設けられ、上側の辺３Ｕに同相側の給電部８３が設けられている。
【００３１】
マイクロストリップパッチアンテナ２，３の各逆相側の給電部７２，７３は、それぞれ、別々の信号導通路１０２，１０３を介して共通の逆相側の合成回路４に接続されており、それら信号導通路１０２，１０３のうちの一方側（図示の例では、信号導通路１０３）には信号の位相を１８０°変換させるための位相回路１７が介設されている。マイクロストリップパッチアンテナ２，３における給電部７２，７３の配設位置だけを見ると、それら給電部７２，７３がスイッチ回路６によって高周波回路１４に接続された際に、マイクロストリップパッチアンテナ２，３には同相の垂直偏波の電界が励起されるのではないかと思われるかもしれないが、この第２実施形態例では、給電部７２，７３と、合成回路４とを接続する信号導通路１０２，１０３のうちの一方側（１０３）に位相回路１７を介設することによって、第１実施形態例と同様に、給電部７２，７３を逆相側の給電部として機能させることができる。
【００３２】
また、この第２実施形態例では、給電部８２，８３をそれぞれ個別に共通の合成回路５に接続させるための信号導通路１１２，１１３のうちの一方側（１１３）に位相回路１８が介設されている。その位相回路１８も、位相回路１７と同様に、信号の位相を１８０°変換させる回路構成を有している。これにより、見かけ上の逆相側の給電部として見られる給電部８２，８３は、同相側の給電部として機能することができる。
【００３３】
給電部７２，７３，８２，８３の配設位置、および、信号導通路に位相回路１７，１８を設ける構成以外の構成は、第１実施形態例と同様である。この第２実施形態例の構成においても、第１実施形態例の指向性ダイバーシチアンテナ装置１と同様に動作して、第１実施形態例と同様の優れた効果を得ることができる。
【００３４】
以下に、第３実施形態例を説明する。なお、第３実施形態例の説明において、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００３５】
第３実施形態例では、図５に示されるように、マイクロストリップパッチアンテナ２，３のうちの一方側（図示の例ではマイクロストリップパッチアンテナ２）には、逆相側の給電部７２のみが設けられ、同相側の給電部８２は省略されている。マイクロストリップパッチアンテナ２，３の各逆相側の給電部７２，７３は、それぞれ個別の信号導通路１０２，１０３を介して共通の逆相側の合成回路４に接続され、当該合成回路４は、信号導通路１２を介してスイッチ回路６に接続されている。
【００３６】
この第３実施形態例では、マイクロストリップパッチアンテナ２の同相側の給電部８２が省略されているので、同相側の合成回路５は省略されており、マイクロストリップパッチアンテナ３の同相側の給電部８３は直接的にスイッチ回路６に接続されている。スイッチ回路６は、逆相側の合成回路４と、マイクロストリップパッチアンテナ３の同相側の給電部８３とのうちの一方を高周波回路１４に切り換え接続させる構成と成す。
【００３７】
この第３実施形態例の指向性ダイバーシチアンテナ装置１も、第１や第２の各実施形態例と同様に動作するが、この第３実施形態例では、マイクロストリップパッチアンテナ２はブロードサイド方向には励振しない。このため、ブロードサイド方向のアンテナ利得は、第１や第２の各実施形態例に比べて、やや落ちるものの、第１や第２の各実施形態例とほぼ同様の優れた効果を得ることができる。
【００３８】
以下に、第４実施形態例を説明する。なお、この第４実施形態例の説明において、第１〜第３の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００３９】
ところで、トランスの一つとして、図６に示されるような構成を持つものがある。このトランス２０は、一般的には平衡−不平衡変換に用いられるものであり、バラントランスと呼ばれている。このバラントランス２０は、平衡側コイル２１と、不平衡側コイル２２とが電磁結合して成る構成を備えている。平衡側コイル２１には中間タップ２３が設けられており、この中間タップ２３はグランドに接地される。不平衡側コイル２２の一端側２２ａは外部の回路に接続され、他端側２２ｂはグランドに接地される。
【００４０】
このようなバラントランス２０において、例えば、外部の回路から不平衡側コイル２２の端部２２ａを介して信号が入力すると、不平衡側コイル２２の信号通電に起因して平衡側コイル２１に電圧が誘起され、これにより、平衡側コイル２１の両端部２１ａ，２１ｂから、それぞれ、互いに逆相の信号が出力される。換言すれば、平衡側コイル２１の両端部２１ａ，２１ｂのうちの一方側からは、不平衡側コイル２２に入力した信号と同相の信号が出力され、他方側からは、その信号と１８０°位相がずれた信号（つまり、逆相の信号）が出力される。
【００４１】
また上記とは反対に、両端部２１ａ，２１ｂからそれぞれ信号が平衡側コイル２１に入力すると、不平衡側コイル２２に電圧が誘起されて当該不平衡側コイル２２から端部２２ａを通して信号が外部に出力される。この不平衡側コイル２２の出力信号は、平衡側コイル２１の端部２１ａ側からの入力信号と、端部２１ｂ側からの入力信号とのうちの一方側の入力信号の位相を１８０°ずらした信号と、他方側の入力信号とを合成した信号となる。
【００４２】
本発明者は、そのようなバラントランス２０の平衡不平衡変換動作に着目した。つまり、バラントランス２０は、例えば第２実施形態例に示した合成回路４，５の機能と、位相回路１７，１８の機能との両方の機能を備えていることに本発明者は気付いて、この第４実施形態例において特有な構成を考え出した。すなわち、この第４実施形態例では、第２実施形態例に示した同相側の合成回路５および位相回路１８（図４参照）に代えて、図７に示されるように、同相側のバラントランス２０Ａを設けている。また、第２実施形態例に示した逆相側の合成回路４および位相回路１７に代えて、逆相側のバラントランス２０Ｂを設けている。
【００４３】
同相側のバラントランス２０Ａの平衡側コイル２１の一端側はマイクロストリップパッチアンテナ２の同相側の給電部８２に接続され、平衡側コイル２１の他端側はマイクロストリップパッチアンテナ３の同相側の給電部８３に接続されている。また、同相側のバラントランス２０Ａの不平衡側コイル２２の一端側はグランドに接続され、他端側はスイッチ回路６に接続されている。
【００４４】
逆相側のバラントランス２０Ｂを構成する平衡側コイル２１の一端側はマイクロストリップパッチアンテナ２の逆相側の給電部７２に接続され、平衡側コイル２１の他端側はマイクロストリップパッチアンテナ３の逆相側の給電部７３に接続されている。また、逆相側のバラントランス２０Ｂの不平衡側コイル２２の一端側はグランドに接続され、他端側はスイッチ回路６に接続されている。
【００４５】
スイッチ回路６は、同相側のバラントランス２０Ａの不平衡側コイル２２と、逆相側のバラントランス２０Ｂの不平衡側コイル２２とのうちの一方側を選択的に外部の高周波回路１４に切り換え接続させる構成と成す。このスイッチ回路６の切り換え動作は、第１〜第３の各実施形態例と同様に、例えば通信機の制御回路１５の制御動作により行われる。
【００４６】
上記以外の構成は第２実施形態例と同様である。この第４実施形態例では、同相側のバラントランス２０Ａを構成する平衡側コイル２１の両端部は、それぞれ、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の各々の見かけ上の逆相側の給電部と見られる位置に個別に接続されているが、それら見かけ上の逆相側の給電部は、次に示すようなバラントランス２０Ａの動作によって同相側の給電部８２，８３として機能することができる。
【００４７】
つまり、バラントランス２０Ａは、高周波回路１４側から信号が入力した場合には、平衡不平衡変換動作によって平衡側コイル２１の両端部からそれぞれ互いに逆相の信号を各マイクロストリップパッチアンテナ２，３の給電部８２，８３に向けて出力する。互いに逆相の信号がそれぞれ給電部８２，８３に供給されることにより、マイクロストリップパッチアンテナ２，３には、ブロードサイド方向の同相の垂直偏波の電界が励起されて、マイクロストリップパッチアンテナ２，３は同相励振モードでもって動作する。
【００４８】
また、各マイクロストリップパッチアンテナ２，３がブロードサイド方向の同相の垂直偏波の電界を受信した場合には、各マイクロストリップパッチアンテナ２，３の給電部８２，８３からバラントランス２０Ａの平衡側コイル２１の両端部に、それぞれ、互いに逆相の信号が入力する。この場合には、前述したようなバラントランス２０Ａの平衡不平衡変換動作（つまり、それら入力信号のうちの一方側の信号の位相を１８０°ずらした信号と、他方側の信号とを合成した信号を出力する動作）によって、バラントランス２０Ａは、同相信号の合成信号を出力することと等価に動作することから、給電部８２，８３側からの入力信号を強めて高周波回路１４側に向けて出力する。このようなバラントランス２０Ａの平衡不平衡変換動作によって、見かけ上は逆相側の給電部と見られる給電部が、同相側の給電部８２，８３として機能することができる。
【００４９】
なお、外部からの信号受信によって、マイクロストリップパッチアンテナ２，３がブロードサイド方向に互い逆向きに励振して、同相側の給電部８２，８３からそれぞれバラントランス２０Ａの平衡側コイル２１の両端部に同相の信号が入力することがあるが、この場合には、バラントランス２０Ａの平衡不平衡変換動作によって、バラントランス２０Ａは、逆相信号の合成を行うことと等価に動作するので、互いの信号が相殺されて、バラントランス２０Ａの不平衡側コイル２２から信号は出力されない。
【００５０】
この第４実施形態例では、逆相側の給電部７２，７３は、見かけ上、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の各々の同相側の給電部と見られる位置に配置されているが、それら同相側の給電部と見られる給電部７２，７３は、逆相側のバラントランス２０Ｂの平衡不平衡変換動作によって、逆相側の給電部として機能することができる。
【００５１】
つまり、バラントランス２０Ｂは、高周波回路１４側から信号が入力した場合には、平衡不平衡変換動作によって平衡側コイル２１の両端部からそれぞれ互いに逆相の信号を各マイクロストリップパッチアンテナ２，３の給電部７２，７３に向けて出力する。互いに逆相の信号がそれぞれ給電部７２，７３に供給されることにより、マイクロストリップパッチアンテナ２，３には、エンドファイヤ方向の互いに逆相の垂直偏波の電界が励起されて、マイクロストリップパッチアンテナ２，３は逆相励振モードでもって動作する。
【００５２】
また、各マイクロストリップパッチアンテナ２，３がエンドファイヤ方向の互いに逆相の垂直偏波の電界を受信した場合には、各マイクロストリップパッチアンテナ２，３の給電部７２，７３からバラントランス２０Ｂの平衡側コイル２１の両端部にそれぞれ互いに逆相の信号が入力する。これにより、バラントランス２０Ｂの平衡不平衡変換動作によって、バラントランス２０Ｂは、同相信号の合成信号を出力することと等価に動作するので、給電部７２，７３側からの入力信号を強めて高周波回路１４側に向けて出力する。このようなバラントランス２０Ｂの平衡不平衡変換動作によって、見かけ上は同相側の給電部と見られる給電部が、逆相側の給電部７２，７３として機能することができる。
【００５３】
したがって、この第４実施形態例に示した構成を備えることによって、第２実施形態例と同様に動作することができて、第１〜第３の各実施形態例と同様の優れた効果を得ることができる。その上、第２実施形態例に示した合成回路４，５と位相回路１７，１８に代えて、バラントランス２０Ａ，２０Ｂを設けるので、部品点数を削減できて、第２実施形態例よりも回路構成の簡略化を図ることができ、これにより、更なる小型化を図ることができる。
【００５４】
以下に、第５実施形態例を説明する。第５実施形態例は通信機に関するものであり、この第５実施形態例の通信機において特徴的なことは、第１〜第４の各実施形態例に示した指向性ダイバーシチアンテナ装置１のうちの何れか１つが設けられていることである。なお、その指向性ダイバーシチアンテナ装置１の説明は第１〜第４の各実施形態例で述べたので、その重複説明は省略する。
【００５５】
また、この第５実施形態例の通信機の制御回路には、指向性ダイバーシチアンテナ装置１のスイッチ回路６の切り換え動作を制御するためのダイバーシチ制御部が設けられている。例えば、そのダイバーシチ制御部は、指向性ダイバーシチアンテナ装置１から、逆相側の合成回路４側（逆相側の給電部７２，７３側）からの無線通信の受信信号（つまり逆相励振モードによる受信信号）と、同相側の合成回路５側（同相側の給電部８２，８３側）からの無線通信の受信信号（つまり同相励振モードによる受信信号）とを高周波回路１４を介して取り込む。
【００５６】
そして、ダイバーシチ制御部は、その取り込んだ受信信号に基づいて、逆相励振モードによる無線通信と、同相励振モードによる無線通信とのうち、より良好に無線通信を行うことができるのはどちらであるかを選択する。この選択動作によって逆相励振モードによる無線通信を選択した場合には、ダイバーシチ制御部は、指向性ダイバーシチアンテナ装置１のスイッチ回路６を逆相側の合成回路４側（逆相側の給電部７２，７３側）に切り換える。また、同相励振モードによる無線通信を選択した場合には、ダイバーシチ制御部は、指向性ダイバーシチアンテナ装置１のスイッチ回路６を同相側の合成回路５側（同相側の給電部８２，８３側）に切り換える。
【００５７】
上記以外の通信機の構成には様々な構成があり、ここでは、何れの構成をも採用してよく、その説明は省略する。この第５実施形態例の通信機は、第１〜第４の実施形態例の指向性ダイバーシチアンテナ装置１のうちの一つが設けられているので、アンテナ利得向上によって通信感度を高めることができて、通信の信頼性を向上させることができる。
【００５８】
なお、この発明は第１〜第５の各実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第１〜第５の各実施形態例では、対を成すマイクロストリップパッチアンテナ２，３は同一のものとしたが、例えば、加工精度の問題などにより、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の大きさや形状が僅かにばらつくことがある。このような場合には、マイクロストリップパッチアンテナ２，３は略同一と見なすことができて、第１〜第５の各実施形態例と同様に指向性ダイバーシチアンテナ装置１は動作することができる。つまり、マイクロストリップパッチアンテナ２，３は同一に限定されるものではない。
【００５９】
また、第２実施形態例では、逆相側の給電部７２，７３を個別に逆相側の合成回路４に接続するための信号導通路１０２，１０３のうちの一方に位相回路１７を設けると共に、同相側の給電部８２，８３を個別に同相側の合成回路５に接続するための信号導通路１１２，１１３のうちの一方に位相回路１８を設ける構成であったが、例えば、図８（ａ）に示されるように、同相側の信号導通路１１２，１１３のうちの一方側に位相回路１８を設け、例えば、逆相側の給電部７２，７３は、第１実施形態例と同様の位置に設けて、逆相側の信号導通路１０２，１０３には、位相回路１７を設けない構成としてもよい。
【００６０】
また、例えば、図８（ｂ）に示されるように、逆相側の信号導通路１０２，１０３のうちの一方側に位相回路１７を設け、例えば、同相側の給電部８２，８３は、第１実施形態例と同様の位置に設けて、同相側の信号導通路１１２，１１３には、位相回路１８を設けない構成としてもよい。
【００６１】
さらに、図８（ａ）、（ｂ）の変形例として、第４実施形態例に示したバラントランス２０を用いた構成としてもよい。つまり、図８（ａ）に示す同相側の合成回路５および位相回路１８を設けるのに代えて、図９（ａ）に示すようにバラントランス２０Ａを設ける構成としてもよい。また、図８（ｂ）に示す逆相側の合成回路４および位相回路１７を設けるのに代えて、図９（ｂ）に示すようにバラントランス２０Ｂを設ける構成としてもよい。
【００６２】
さらに、第３実施形態例では、マイクロストリップパッチアンテナ２には、逆相側の給電部７２だけが設けられる構成であったが、例えば、図１０（ａ）に示されるように、マイクロストリップパッチアンテナ２には、同相側の給電部８２だけが設けられる構成としてもよい。この場合には、もちろん、同相側の合成回路５は設けられるが、逆相側の合成回路４は省略され、マイクロストリップパッチアンテナ３の逆相側の給電部７３は直接的にスイッチ回路６に接続されることになる。
【００６３】
さらに、第３実施形態例の特有な構成に、第２実施形態例の特有な構成を組み合わせてもよい。つまり、図１０（ｂ）、（ｃ）に示されるように、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の両方に設けられる側の給電部を個別に合成回路に接続する２つの信号導通路のうちの一方側に第２実施形態例に示したような位相回路を設けてもよい。
【００６４】
さらに、図１０（ｂ）、（ｃ）の変形例として、第４実施形態例に示したバラントランス２０を用いた構成としてもよい。つまり、図１０（ｂ）に示す同相側の合成回路５および位相回路１８を設けるのに代えて、図１１（ａ）に示すようにバラントランス２０Ａを設ける構成としてもよい。また、図１０（ｃ）に示す逆相側の合成回路４および位相回路１７を設けるのに代えて、図１１（ｂ）に示すようにバラントランス２０Ｂを設ける構成としてもよい。
【００６５】
また、第１〜第５の各実施形態例では、マイクロストリップパッチアンテナ２，３に対し側面側から給電する構成を示したが、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の裏面側から給電ピンを利用して第１〜第５の各実施形態例に示した給電部７２，７３，８２，８３に給電する構成としてもよい。この場合にも第１〜第５の各実施形態例と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
【発明の効果】
この発明によれば、対を成すマイクロストリップパッチアンテナのそれぞれに同じ方向の同相の垂直偏波の電界を励起させることができる同相励振モードと、それら各マイクロストリップパッチアンテナに前記同相の垂直偏波の励起方向と直交する方向に互いに逆相の垂直偏波の電界を励起させる逆相励振モードとの２つのモードを持つことが可能な構成とし、さらに、スイッチ回路によって、それら２つのモードのうちの一方側が切り換えられて動作する構成を備えた。
【００６７】
この発明では、同相励振モードでのマイクロストリップパッチアンテナの励振方向と、逆相励振モードでのマイクロストリップパッチアンテナの励振方向とは直交しており、同相励振モードでのマイクロストリップパッチアンテナの励振による垂直偏波の指向性と、逆相励振モードでのマイクロストリップパッチアンテナの励振による垂直偏波の指向性とは略直交関係となる。このため、スイッチ回路によるモード切り換えによって、この発明の指向性ダイバーシチアンテナ装置は、指向性を大きく変化させることができる。
【００６８】
その上、この発明では、対を成すマイクロストリップパッチアンテナがそれぞれ逆相励振モードでもって励振しているときには、それらマイクロストリップパッチアンテナ間の領域では、電界が打ち消し合ってアンテナ利得が低くなるが、それ以外の励振方向の領域では、各マイクロストリップパッチアンテナの電界は強め合うこととなり、マイクロストリップパッチアンテナが１つである場合に比べて、アンテナ利得を向上させることができる。特に、低仰角方向のアンテナ利得を強めることができる。
【００６９】
また、対を成すマイクロストリップパッチアンテナが同相励振モードでもってそれぞれ励振しているときには、各マイクロストリップパッチアンテナの電界は同相であるので、各マイクロストリップパッチアンテナの電界の合成によって、マイクロストリップパッチアンテナが１つである場合に比べて、励振方向全体に渡ってアンテナ利得を強めることができる。特に、マイクロストリップパッチアンテナの面に垂直な方向に大きなアンテナ利得を持たせることができる。つまり、同相励振モードでは、逆相励振モード時にアンテナ利得が最も低下してしまう領域でのアンテナ利得が最も高くなり、指向性ダイバーシチアンテナ装置全体で見れば、ヌル点を無くすことができる。また、もちろん、同相励振モードにおいても、マイクロストリップパッチアンテナが１つである場合に比べて、低仰角方向のアンテナ利得を強めることができる。
【００７０】
よって、この発明の指向性ダイバーシチアンテナ装置は、アンテナ利得の向上によって通信感度を高めることができる。特に、低仰角方向の垂直偏波の通信感度の安定化を図ることができる。このため、低仰角方向での通信を行うことが多い無線ＬＡＮ通信や、ホットスポット通信等に大きな成果を上げることが可能となる。
【００７１】
また、この発明の指向性ダイバーシチアンテナ装置は、対を成すマイクロストリップパッチアンテナと合成回路とスイッチ回路というような何れも簡単な構成のものだけで構成することができるので、小型低背化が容易である。このことから、この発明の指向性ダイバーシチアンテナ装置は、ＰＣＭＩＡカード等のカード型の端末や、ノート型パソコン等の携帯型の情報端末機器に内蔵することが容易となる。
【００７２】
対を成すマイクロストリップパッチアンテナはそれぞれ略同一の方形状と成し、これらマイクロストリップパッチアンテナは、互いに一辺を間隔を介し対向させて配設されており、各マイクロストリップパッチアンテナには、それぞれ、対向し合う辺に逆相側の給電部が設けられ、また、逆相側の給電部が設けられている辺の同じ側の端部に連接する隣の辺に同相側の給電部が設けられているものにあっては、信号導通路の引き回しを非常にシンプルにすることができる。
【００７３】
また、位相回路が設けられているものにあっては、例えば、信号導通路を形成することができる領域が限定されているような場合においても、その限定された領域内で信号導通路を形成し、また、位相回路を利用することで、対を成すマイクロストリップパッチアンテナに上記同様に同相励振モードと逆相励振モードの動作を行わせることができて、上記同様の優れた効果を得ることができる。
【００７４】
さらに、対を成すマイクロストリップパッチアンテナのうちの一方側は、同相側の給電部と、逆相側の給電部とのうちの一方側だけが設けられているものにあっては、信号導通路や合成回路の削減を図ることができて、回路構成の簡略化を図ることができる。これにより、指向性ダイバーシチアンテナ装置の小型化を促進させることができる。また、対を成すマイクロストリップパッチアンテナの両方共に同相側の給電部および逆相側の給電部が設けられている場合とは僅かにアンテナ利得特性が異なる。換言すれば、給電部を省略するだけで、アンテナ利得特性を可変することができる。このことから、例えば、要求のアンテナ利得特性に応じて選択した給電部を各マイクロストリップパッチアンテナにそれぞれ設けることによって、ニーズにより合ったアンテナ利得特性を持つ指向性ダイバーシチアンテナ装置を提供することができる。
【００７５】
さらに、バラントランスを用いたものにあっては、バラントランスは、合成回路としての機能と位相回路としての機能との両方の機能を備えたものであるので、合成回路および位相回路に代えてバラントランスを設けることにより、合成回路および位相回路が設けられているものに比べて、指向性ダイバーシチアンテナ装置のより一層の小型化を促進させることができる。
【００７６】
この発明において特有な構成を持つ指向性ダイバーシチアンテナ装置が設けられている通信機にあっては、上記のように指向性ダイバーシチアンテナ装置は小型低背化が容易であることから、その指向性ダイバーシチアンテナ装置の小型低背化によって、通信機の小型化を図ることが容易となる。また、この発明の指向性ダイバーシチアンテナ装置は低仰角方向のアンテナ利得の向上が図られていることから、低仰角方向の通信感度が良い通信機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態例の指向性ダイバーシチアンテナ装置を模式的に示したモデル図である。
【図２】図１の構成を持つ指向性ダイバーシチアンテナ装置をマイクロストリップパッチアンテナの面の上方側から見た場合のアンテナ利得特性の一例を表すグラフである。
【図３】図１の指向性ダイバーシチアンテナ装置のアンテナ利得特性の一例を図２とは異なる見方でもって表したグラフである。
【図４】第２実施形態例の指向性ダイバーシチアンテナ装置を説明するためのモデル図である。
【図５】第３実施形態例の指向性ダイバーシチアンテナ装置を説明するためのモデル図である。
【図６】バラントランスの等価回路図である。
【図７】第４実施形態例の指向性ダイバーシチアンテナ装置を説明するためのモデル図である。
【図８】その他の実施形態例を説明するための図である。
【図９】図８に示した構成の変形例としてバラントランスを用いた構成例を説明するための図である。
【図１０】さらに、その他の実施形態例を説明するための図である。
【図１１】図１０に示した構成の変形例としてバラントランスを用いた構成例を説明するための図である。
【図１２】特許文献１に記載の指向性ダイバーシチアンテナの一つを説明するための図である。
【図１３】特許文献２に記載の指向性ダイバーシチアンテナの一つを説明するための図である。
【符号の説明】
１ 指向性ダイバーシチアンテナ装置
２，３ マイクロストリップパッチアンテナ
４ 逆相側の合成回路
５ 同相側の合成回路
６ スイッチ回路
７２，７３ 逆相側の給電部
８２，８３ 同相側の給電部
１７，１８ 位相回路
２０，２０Ａ，２０Ｂ バラントランス[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a directional diversity antenna device for performing vertically polarized radio wave communication and a communication device including the same.
[0002]
[Background Art]
FIG. 12A is a schematic plan view of one of the directional diversity antennas described in Patent Document 1. In this directional diversity antenna 30, two radiating elements 31a and 31b are arranged with an interval therebetween, and a λ / 4 phase shift circuit 32 is provided between these radiating elements 31a and 31b. Further, a signal conducting path 34 for connecting the external high-frequency circuit 33 to the radiating elements 31a and 31b is provided, and a switch circuit 35 is provided in the signal conducting path 34.
[0003]
This switch circuit 35 has two switches 36a and 36b. By changing the on / off state of the switches 36a and 36b, the connection state between the radiating elements 31a and 31b and the high frequency circuit 33 changes.
[0004]
That is, when only the switch 36a of the switches 36a and 36b is switched on, the radiating element 31a is directly connected to the high frequency circuit 33 via the switch 36a, and the radiating element 31b is connected to the λ / 4 phase shift circuit 32. And the high frequency circuit 33 via the switch 36a. When only the switch 36b of the switches 36a and 36b is turned on, the radiating element 31a is connected to the high-frequency circuit 33 via the λ / 4 phase shift circuit 32 and the switch 36b, and the radiating element 31b is switched on. It is directly connected to the high frequency circuit 33 via 36b. Further, when both the switches 36a and 36b are switched on, the radiating element 31a is directly connected to the high frequency circuit 33 via the switch 36a, and the radiating element 31b is directly connected to the high frequency circuit via the switch 36b. Connect to circuit 33.
[0005]
As described above, the connection state between the radiating elements 31a and 31b and the high-frequency circuit 33 is switched by the switching operation of the switch circuit 35, and the electric field excited by the λ / 4 phase shift circuit 32 to the radiating element 31a and the radiating element The phase relationship with the electric field excited at 31b changes. The directivity of the directional diversity antenna 30 is determined by the combination of the electric fields of the radiating elements 31a and 31b. Due to the change in the phase relationship of the electric field between the radiating elements 31a and 31b due to the switching of the switch circuit 35, the combined state of the electric fields of the radiating elements 31a and 31b changes, and as shown in FIG. The directivity of 30 changes along the yz plane in the figure, as indicated by the solid line 37a, the one-dot chain line 37b, and the two-dot chain line 37c.
[0006]
FIG. 13 schematically shows an example of another directional diversity antenna. The directional diversity antenna 40 is described in Patent Document 2. The directional diversity antenna 40 has one radiating element 41 (conductor patch) having a rectangular shape. The radiating element 41 has two feeding portions 42a and 42b on the sides 41a and 41b of the radiating element 41 adjacent to each other. Each is provided.
[0007]
In the directional diversity antenna 40, the radiating element 41 is excited when the power supply unit 42a is connected to an external high-frequency circuit (not shown) and when the power supply unit 42b is connected to a high-frequency circuit. The direction of the electric field changes, whereby the directivity of the directional diversity antenna 40 changes.
[0008]
Other configurations of the directional diversity antenna have been proposed. For example, Patent Documents 3, 4, and 5 show a configuration in which two radiating elements having different directivities are provided, and the directivity is switched by selectively switching the radiating elements.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-7-86825
[Patent Document 2]
JP-A-7-226615
[Patent Document 3]
JP 2000-36780 A
[Patent Document 4]
JP-A-2000-59128
[Patent Document 5]
JP 2000-124735 A
[Patent Document 6]
JP-A-8-335819
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the configuration of Patent Document 1 shown in FIG. 12, the directivity of the directional diversity antenna 30 is a change only on the yz plane in FIG. 12, and there is a problem that a direction in which the communication sensitivity is good is limited.
[0011]
Further, in the configuration of Patent Literature 2 shown in FIG. 13, the number of radiating elements is one. In the configurations of Patent Literatures 3 to 5, instead of operating two radiating elements at the same time, one of the radiating elements is used. This is a configuration in which the operation is performed by selectively switching. As described above, in the configurations of Patent Literatures 2 to 5, since communication is performed using one radiating element, there is a limit in improving the antenna gain. Further, the directivity in the direction perpendicular to the surface of the radiating element is maximized, and the antenna gain in the low elevation angle direction is small. For this reason, there is a problem that the communication sensitivity in the low elevation angle direction is poor.
[0012]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a directional diversity antenna device capable of greatly changing the directivity and easily improving communication sensitivity in a low elevation angle direction. An object of the present invention is to provide a communication device provided with the communication device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides means for solving the above problems with the following configuration. That is, the present invention is directed to a directional diversity antenna device for performing vertically polarized radio wave communication, in which a pair of microstrip patch antennas is arranged on substantially the same plane with an interval therebetween, and the pair of microstrip patch antennas is arranged. Each of the patch antennas is provided with an in-phase feed unit for exciting the in-phase vertically polarized electric field in the same direction to each microstrip patch antenna, and is orthogonal to the in-phase vertically polarized excitation direction. A power supply unit on the opposite phase side for exciting electric fields of vertically polarized waves in opposite directions to each microstrip patch antenna is provided, and a common power supply unit on the in-phase side of each microstrip patch antenna is provided. Connect the in-phase side combined circuit and the opposite-phase common connection to the feeder on the opposite-phase side of each microstrip patch antenna. And a switch circuit for switching and connecting a selected one of the in-phase side synthesis circuit and the opposite-phase side synthesis circuit to an external high-frequency circuit. The directivity of the combined electric field of the vertically polarized waves of the paired microstrip patch antennas changes in accordance with the switching of the switch circuit. Further, a communication device according to the present invention is characterized in that a directional diversity antenna device having a unique configuration according to the present invention is provided.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a schematic plan view showing a directional diversity antenna device according to the first embodiment. The directional diversity antenna device 1 according to the first embodiment includes microstrip patch antennas 2 and 3, synthesizing circuits 4 and 5, and a switch circuit 6.
[0016]
In the first embodiment, the microstrip patch antennas 2 and 3 have the same square shape and are arranged side by side on the same plane with one side facing each other with an interval therebetween. The microstrip patch antennas 2 and 3 have feeder portions 7 on sides 2R and 3L facing each other, respectively. 2 , 7 3 Is provided. In the first embodiment, the power supply 7 2 , 7 3 Is provided at a portion where a line passing through both center portions of the microstrip patch antennas 2 and 3 intersects the sides 2R and 3L (that is, a midpoint between the sides 2R and 3L).
[0017]
The microstrip patch antennas 2 and 3 respectively have upper sides 2U and 3U in the drawing (that is, adjacent sides connected to the same end P on the opposite sides 2R and 3L), respectively. Power supply unit 8 2 , 8 3 Is provided. In the first embodiment, the power supply units 8 2 , 8 3 Are provided at the midpoints of the sides 2U and 3U, respectively.
[0018]
Power supply unit 7 2 , 7 3 Are respectively separate signal paths 10 2 , 10 3 Are connected to a common synthesizing circuit 4. The synthesizing circuit 4 is connected to the switch circuit 6 by a signal conduction path 12. In addition, the power supply unit 8 2 , 8 3 Are respectively separate signal paths 11 2 , 11 3 Are connected to the common synthesizing circuit 5. The synthesizing circuit 5 is connected to the switch circuit 6 by a signal conducting path 13.
[0019]
The switch circuit 6 is configured by an SPDT (Single Pole Double Throw) switch. In the first embodiment, an external high-frequency circuit 14 (for example, a receiving circuit of a communication device) is connected to one of the combining circuits 4 and 5. A configuration for switching connection is provided. The switching operation of the switch circuit 6 is controlled by, for example, a control circuit 15 provided in a communication device.
[0020]
In the first embodiment, when the high-frequency circuit 14 is connected to the synthesizing circuit 4 by the switching operation of the switch circuit 6, the power supply unit 7 of the microstrip patch antennas 2 and 3 2 , 7 3 Are connected to the high-frequency circuit 14 via the synthesis circuit 4. In this case, the microstrip patch antennas 2 and 3 have phases opposite to each other in the same direction (in this example, a direction passing through both the center portions of the microstrip patch antennas 2 and 3 (here, referred to as an end fire direction)). Vertical polarized electric field is excited. That is, the power supply unit 7 2 , 7 3 Is a negative-phase side power supply unit, and the combining circuit 4 is a negative-phase side combining circuit. In this specification, such an operation state of the microstrip patch antennas 2 and 3 is referred to as a reversed-phase excitation mode.
[0021]
The directivity of the directional diversity antenna device 1 is determined by the combined electric field of the vertically polarized waves of the microstrip patch antennas 2 and 3. When the microstrip patch antennas 2 and 3 are excited in the opposite-phase excitation mode, the directional diversity antenna device 1 uses, for example, an antenna directivity (antenna) as shown by a chain line A in the graphs of FIGS. Gain characteristic). The graphs of FIGS. 2 and 3 are obtained by a simulation performed by the inventor, and FIG. 2 shows a directional diversity antenna when viewed from above the surfaces of the microstrip patch antennas 2 and 3. 3 shows antenna gain characteristics of the vertically polarized wave of the device 1. FIG. 3 shows an example of a relationship between an inclination angle with respect to a center line extending in a direction perpendicular to the plane of the microstrip patch antennas 2 and 3 through an intermediate position between the microstrip patch antennas 2 and 3, and an antenna gain. . In the simulation, the relative permittivity of the dielectric substrate on which the microstrip patch antennas 2 and 3 are formed is 10, the thickness of the dielectric substrate is 0.8 mm, and the microstrip patch antennas 2 and 3 are square. The length of one side of the square was 9.5 mm, the distance between the centers of the microstrip patch antennas 2 and 3 was 25 mm, and the resonance frequency of the microstrip patch antennas 2 and 3 was about 4.9 GHz. Calculations were made under conditions.
[0022]
When the microstrip patch antennas 2 and 3 are operated in the opposite-phase excitation mode, the vertical polarization electric fields of the microstrip patch antennas 2 and 3 are opposite to each other. In the area between the microstrip patch antennas 2 and 3, the vertically polarized electric fields of the microstrip patch antennas 2 and 3 cancel each other. Therefore, as shown by a chain line A in FIG. 3, the spread of the electric field of the vertically polarized wave in a direction perpendicular to the plane of the microstrip patch antennas 2 and 3 is suppressed, and the vertical direction (0 ° direction in FIG. 3) is suppressed. The antenna gain of ()) is very small. On the other hand, toward the outside in the end fire direction, the electric fields of the vertically polarized waves of the microstrip patch antennas 2 and 3 are combined and strengthened. For this reason, the directional diversity antenna apparatus 1 has a large antenna gain in the end fire direction (that is, has directivity in the end fire direction) as shown by a chain line A in FIG. In particular, the directional diversity antenna device 1 has a center extending in a direction perpendicular to the plane of the microstrip patch antennas 2 and 3 through an intermediate position between the microstrip patch antennas 2 and 3 as shown by a chain line A in FIG. The antenna gain in the direction inclined in the end fire direction (in the example of the graph of FIG. 3, inclined by about 45 °) with respect to the line is large (that is, the antenna gain in the low elevation angle direction is improved).
[0023]
When the high-frequency circuit 14 is connected to the synthesizing circuit 5 by the switching operation of the switch circuit 6, the feeding unit 8 of the microstrip patch antennas 2 and 3 2 , 8 3 Are connected to the high-frequency circuit 14 via the synthesis circuit 5. In this case, the microstrip patch antennas 2 and 3 are each excited with an in-phase vertically polarized electric field in a direction orthogonal to the endfire direction (here, referred to as a broadside direction). That is, the power supply unit 8 2 , 8 3 Is a power supply unit on the in-phase side, and the combining circuit 5 is a combining circuit on the in-phase side. In this specification, such an operation state of the microstrip patch antennas 2 and 3 is called an in-phase excitation mode.
[0024]
In the case of the in-phase excitation mode, the directional diversity antenna device 1 has an antenna gain characteristic as shown by a chain line B in the graphs of FIGS. 2 and 3, for example. That is, since the vertically polarized electric fields of the microstrip patch antennas 2 and 3 have the same phase, the electric fields reinforce each other in the entire broadside direction, and as shown by the chain line B in FIG. Have a large antenna gain (that is, have antenna directivity in the broadside direction). In particular, the antenna gain in the region between the microstrip patch antennas 2 and 3 increases, and as shown by the chain line B in FIG. 3, the directional diversity antenna device 1 is perpendicular to the plane of the microstrip patch antennas 2 and 3. It has a large antenna gain in the direction. That is, when the microstrip patch antennas 2 and 3 are operating in the in-phase excitation mode, the directional diversity antenna device 1 compensates for the portion where the antenna gain is reduced in the anti-phase excitation mode. It can have gain characteristics (antenna directivity).
[0025]
In the directional diversity antenna device 1 according to the first embodiment, the switching operation of the switch circuit 6 causes the microstrip patch antennas 2 and 3 to be in one of the operation mode of the anti-phase excitation mode and the in-phase excitation mode. Thus, the directivity of the directional diversity antenna device 1 can be switched to one of an end fire direction and a broadside direction that are orthogonal to each other. In addition, when the directivity in the end fire direction is indicated, the antenna gain is particularly large in the low elevation angle direction (for example, the direction of 45 °), and when the directivity in the broadside direction is indicated, the microstrip patch antenna is used. The direction in which the antenna gain is large, that is, the height angle direction in which the communication sensitivity is particularly good can be switched, such as the antenna gain in the direction perpendicular to the planes 2 and 3 being increased.
[0026]
In the directional diversity antenna device 1 of the first embodiment, since the combined electric field of the microstrip patch antennas 2 and 3 is used, only one of the microstrip patch antennas 2 and 3 is excited. (See solid line C and dotted line D in FIG. 2 and solid line C in FIG. 3), the antenna gain can be improved.
[0027]
In addition, for example, the combining circuits 4 and 5, the switch circuit 6, and the signal conducting path 10 2 , 10 3 , 11 2 , 11 3 , 12 and 13 are formed on the same dielectric substrate, and the microstrip patch antennas 2 and 3 are formed directly on the surface of the dielectric substrate. It is also possible to adopt a form of one module component. For example, the combining circuits 4 and 5 and the switch circuit 6 are separately provided directly on a circuit board of a communication device to form the directional diversity antenna device 1. May be adopted.
[0028]
Further, in the first embodiment, in order to make the description easy to understand, when describing each side of the microstrip patch antennas 2 and 3, the posture state shown on the paper is described, The positions of the patch antennas 2 and 3 are not particularly limited.
[0029]
Hereinafter, a second embodiment will be described. In the description of the second embodiment, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the overlapping description of the common portions will be omitted.
[0030]
In the second embodiment, as shown in FIG. 4, the microstrip patch antenna 2 has a left side 2L (in other words, opposing sides 2R and 3L of the microstrip patch antennas 2 and 3). Out of the side 2R), the feeder 7 on the opposite phase side 2 Is provided on the lower side 2D. 2 Is provided. The microstrip patch antenna 3 has a left-side side 3L and an opposite-phase feeder 7. 3 Is provided, and an in-phase side power supply unit 8 is provided on the upper side 3U. 3 Is provided.
[0031]
Feeding section 7 on the opposite phase side of each of microstrip patch antennas 2 and 3 2 , 7 3 Are respectively separate signal paths 10 2 , 10 3 Are connected to the synthesizing circuit 4 on the common opposite phase through the 2 , 10 3 (In the illustrated example, the signal conducting path 10 3 ) Is provided with a phase circuit 17 for converting the phase of the signal by 180 °. Feeding section 7 in microstrip patch antennas 2 and 3 2 , 7 3 Looking at only the arrangement positions of 2 , 7 3 May be thought to be excited in the microstrip patch antennas 2 and 3 by an in-phase vertically polarized electric field when they are connected to the high-frequency circuit 14 by the switch circuit 6. In the embodiment, the power supply unit 7 2 , 7 3 And a signal conduction path 10 connecting the 2 , 10 3 One side (10 3 ), The power supply unit 7 is provided similarly to the first embodiment. 2 , 7 3 Can function as a power feeding unit on the opposite phase side.
[0032]
In the second embodiment, the power supply unit 8 2 , 8 3 Signal connection paths 11 for individually connecting each to the common synthesizing circuit 5 2 , 11 3 One side (11 3 ), A phase circuit 18 is interposed. Like the phase circuit 17, the phase circuit 18 has a circuit configuration for converting the phase of a signal by 180 °. Thereby, the power supply unit 8 which is seen as a power supply unit on the apparent opposite phase side 2 , 8 3 Can function as an in-phase side power supply unit.
[0033]
Power supply unit 7 2 , 7 3 , 8 2 , 8 3 Are the same as those in the first embodiment except for the arrangement position and the configuration in which the phase circuits 17 and 18 are provided in the signal conduction path. Also in the configuration of the second embodiment, the same operation as the directional diversity antenna device 1 of the first embodiment can be performed, and the same excellent effects as those of the first embodiment can be obtained.
[0034]
Hereinafter, a third embodiment will be described. In the description of the third embodiment, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the overlapping description of the common portions will be omitted.
[0035]
In the third embodiment, as shown in FIG. 5, one of the microstrip patch antennas 2 and 3 (the microstrip patch antenna 2 in the illustrated example) is provided with a feeder 7 on the opposite phase side. 2 And the power supply unit 8 on the in-phase side 2 Is omitted. Feeding section 7 on the opposite phase side of each of microstrip patch antennas 2 and 3 2 , 7 3 Are the individual signal paths 10 2 , 10 3 Are connected to a common combining circuit 4 on the opposite phase side, and the combining circuit 4 is connected to a switch circuit 6 via a signal conduction path 12.
[0036]
In the third embodiment, the feeding section 8 on the in-phase side of the microstrip patch antenna 2 is used. 2 Are omitted, the synthesizing circuit 5 on the in-phase side is omitted, and the feeding unit 8 on the in-phase side of the microstrip patch antenna 3 is omitted. 3 Are directly connected to the switch circuit 6. The switch circuit 6 includes a synthesizing circuit 4 on the opposite phase side and a feeder 8 on the in-phase side of the microstrip patch antenna 3. 3 Is connected to the high-frequency circuit 14 by switching.
[0037]
The directional diversity antenna device 1 of the third embodiment also operates in the same manner as the first and second embodiments. However, in the third embodiment, the microstrip patch antenna 2 moves in the broadside direction. Does not excite. For this reason, although the antenna gain in the broadside direction is slightly lower than that of each of the first and second embodiments, it is possible to obtain almost the same excellent effects as those of the first and second embodiments. it can.
[0038]
Hereinafter, a fourth embodiment will be described. In the description of the fourth embodiment, the same components as those of the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and the overlapping description of the common portions will be omitted.
[0039]
Incidentally, there is a transformer having a configuration as shown in FIG. 6 as one of the transformers. The transformer 20 is generally used for balanced-unbalanced conversion, and is called a balun transformer. The balun transformer 20 has a configuration in which a balanced side coil 21 and an unbalanced side coil 22 are electromagnetically coupled. The balanced coil 21 is provided with an intermediate tap 23, which is grounded. One end 22a of the unbalanced coil 22 is connected to an external circuit, and the other end 22b is grounded.
[0040]
In such a balun transformer 20, for example, when a signal is input from an external circuit via the end 22 a of the unbalanced coil 22, a voltage is applied to the balanced coil 21 due to the signal conduction of the unbalanced coil 22. As a result, signals having phases opposite to each other are output from both ends 21 a and 21 b of the balanced-side coil 21. In other words, one of the two ends 21a and 21b of the balanced-side coil 21 outputs a signal in phase with the signal input to the unbalanced-side coil 22, and the other side outputs a signal having a 180 ° phase. Are output (that is, signals of opposite phases).
[0041]
Conversely, when a signal is input to the balanced side coil 21 from both ends 21a and 21b, a voltage is induced in the unbalanced side coil 22 and a signal is output from the unbalanced side coil 22 to the outside through the end 22a. Is output. The output signal of the unbalanced coil 22 is shifted by 180 ° in the phase of the input signal on one side of the input signal from the end 21a of the balanced side coil 21 and the input signal from the end 21b. The signal is a signal obtained by combining the signal and the input signal on the other side.
[0042]
The inventor has paid attention to such a balanced-unbalanced conversion operation of the balun transformer 20. In other words, the inventor has noticed that the balun transformer 20 has both the functions of the synthesizing circuits 4 and 5 and the functions of the phase circuits 17 and 18 shown in the second embodiment, for example. A unique configuration has been devised in the fourth embodiment. That is, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 7, instead of the in-phase combining circuit 5 and the phase circuit 18 (see FIG. 4) shown in the second embodiment, a balun transformer on the in-phase side is used. 20A is provided. Further, a balun transformer 20B on the opposite phase is provided in place of the combining circuit 4 and the phase circuit 17 on the opposite phase shown in the second embodiment.
[0043]
One end of the balanced side coil 21 of the balun transformer 20A on the in-phase side is connected to the feeding section 8 on the in-phase side of the microstrip patch antenna 2. 2 And the other end of the balanced side coil 21 is connected to the feeder 8 on the in-phase side of the microstrip patch antenna 3. 3 It is connected to the. One end of the unbalanced coil 22 of the balun transformer 20 </ b> A on the in-phase side is connected to the ground, and the other end is connected to the switch circuit 6.
[0044]
One end of the balanced side coil 21 constituting the balun transformer 20B on the opposite phase side is connected to the feeding section 7 on the opposite phase side of the microstrip patch antenna 2. 2 And the other end of the balanced side coil 21 is connected to the feeding section 7 on the opposite phase side of the microstrip patch antenna 3. 3 It is connected to the. Further, one end of the unbalanced coil 22 of the balun transformer 20 </ b> B on the opposite phase is connected to the ground, and the other end is connected to the switch circuit 6.
[0045]
The switch circuit 6 selectively switches and connects one of the unbalanced coil 22 of the in-phase balun transformer 20A and the unbalanced coil 22 of the opposite-phase balun transformer 20B to the external high-frequency circuit 14. Configuration. The switching operation of the switch circuit 6 is performed, for example, by the control operation of the control circuit 15 of the communication device, as in the first to third embodiments.
[0046]
The configuration other than the above is the same as that of the second embodiment. In the fourth embodiment, both ends of the balanced-side coil 21 forming the balun transformer 20A on the in-phase side are regarded as the apparent opposite-phase-side feeders of the microstrip patch antennas 2 and 3, respectively. The power supply units on the apparent opposite phase side are connected to the power supply unit 8 on the in-phase side by the operation of the balun transformer 20A as described below. 2 , 8 3 Can function as
[0047]
In other words, when a signal is input from the high-frequency circuit 14, the balun transformer 20 </ b> A outputs signals having opposite phases from both ends of the balanced-side coil 21 by the balanced-unbalanced conversion operation to the microstrip patch antennas 2 and 3. Power supply unit 8 2 , 8 3 Output to. The signals having phases opposite to each other are supplied to the feeder 8 respectively. 2 , 8 3 Is supplied to the microstrip patch antennas 2 and 3, an in-phase vertically polarized electric field in the broadside direction is excited in the microstrip patch antennas 2 and 3, and the microstrip patch antennas 2 and 3 operate in the in-phase excitation mode.
[0048]
When each of the microstrip patch antennas 2 and 3 receives an in-phase vertically polarized electric field in the broadside direction, the feeding unit 8 of each of the microstrip patch antennas 2 and 3 will be described. 2 , 8 3 , Signals having phases opposite to each other are input to both ends of the balanced side coil 21 of the balun transformer 20A. In this case, the balun transformer 20A performs the above-described balanced-unbalanced conversion operation (that is, a signal obtained by synthesizing a signal obtained by shifting the phase of one of the input signals by 180 ° and the signal of the other side). ), The balun transformer 20A operates equivalently to outputting a composite signal of the in-phase signal, and thus the power supply unit 8 2 , 8 3 The input signal from the side is strengthened and output toward the high frequency circuit 14 side. Due to such a balun transformer 20A's balance-unbalance conversion operation, the power supply unit apparently regarded as the power supply unit on the opposite phase is changed to the power supply unit 8 on the in-phase side. 2 , 8 3 Can function as
[0049]
In addition, the microstrip patch antennas 2 and 3 are excited in the broadside direction in opposite directions by receiving a signal from the outside, and the feeder 8 on the in-phase side is excited. 2 , 8 3 In some cases, in-phase signals may be input to both ends of the balanced-side coil 21 of the balun transformer 20A, however, in this case, the balun transformer 20A causes the balun transformer 20A to output the opposite-phase signal Since the operation is equivalent to performing the synthesis, the signals are canceled each other, and no signal is output from the unbalanced coil 22 of the balun transformer 20A.
[0050]
In the fourth embodiment, the power supply unit 7 on the opposite phase side is used. 2 , 7 3 Are arranged at positions apparently viewed as the in-phase power supply units of the microstrip patch antennas 2 and 3, respectively. 2 , 7 3 Can function as a negative-phase-side power feeding unit by the balance-unbalance conversion operation of the negative-phase-side balun transformer 20B.
[0051]
That is, when a signal is input from the high-frequency circuit 14, the balun transformer 20 </ b> B outputs signals of opposite phases from both ends of the balanced-side coil 21 by the balanced-unbalanced conversion operation to the microstrip patch antennas 2 and 3. Power supply unit 7 2 , 7 3 Output to. The signals having phases opposite to each other 2 , 7 3 Are supplied to the microstrip patch antennas 2 and 3, the electric fields of vertically polarized waves having phases opposite to each other in the end fire direction are excited, and the microstrip patch antennas 2 and 3 operate in the opposite-phase excitation mode. I do.
[0052]
When each of the microstrip patch antennas 2 and 3 receives electric fields of vertically polarized waves having opposite phases to each other in the end fire direction, the feeding section 7 of each of the microstrip patch antennas 2 and 3 will be described. 2 , 7 3 Therefore, signals having phases opposite to each other are input to both ends of the balanced side coil 21 of the balun transformer 20B. Thus, the balun transformer 20B operates equivalently to outputting a composite signal of the in-phase signal by the balance-unbalance conversion operation of the balun transformer 20B. 2 , 7 3 The input signal from the side is strengthened and output toward the high frequency circuit 14 side. Due to such a balanced-unbalanced conversion operation of the balun transformer 20B, the power supply unit apparently regarded as the power supply unit on the in-phase side is changed to the power supply unit 7 on the opposite phase side. 2 , 7 3 Can function as
[0053]
Therefore, by providing the configuration shown in the fourth embodiment, it is possible to operate in the same manner as in the second embodiment, and to obtain the same excellent effects as in the first to third embodiments. be able to. In addition, since the balun transformers 20A and 20B are provided instead of the combining circuits 4 and 5 and the phase circuits 17 and 18 shown in the second embodiment, the number of parts can be reduced, and the circuit is more complicated than the second embodiment. The configuration can be simplified, and the size can be further reduced.
[0054]
Hereinafter, a fifth embodiment will be described. The fifth embodiment relates to a communication device. A characteristic of the communication device of the fifth embodiment is that the directional diversity antenna device 1 shown in each of the first to fourth embodiments is different. Is provided. Since the directional diversity antenna device 1 has been described in the first to fourth embodiments, a repeated description thereof will be omitted.
[0055]
The control circuit of the communication device according to the fifth embodiment is provided with a diversity control unit for controlling the switching operation of the switch circuit 6 of the directional diversity antenna device 1. For example, the diversity control unit sends a signal from the directional diversity antenna device 1 to the opposite-phase-side combining circuit 4 side (the opposite-phase-side feeder unit 7). 2 , 7 3 ) And the received signal of the wireless communication (that is, the received signal in the opposite-phase excitation mode) from the in-phase side synthesizing circuit 5 side 2 , 8 3 Side) (ie, a received signal in the in-phase excitation mode) via the high-frequency circuit 14.
[0056]
Then, based on the received signal, the diversity control unit can perform better wireless communication out of the wireless communication in the opposite-phase excitation mode and the wireless communication in the in-phase excitation mode. Or choose. When the selection operation selects the wireless communication in the negative-phase excitation mode, the diversity control unit switches the switch circuit 6 of the directional diversity antenna device 1 to the negative-phase synthesis circuit 4 side (the negative-phase power supply unit 7). 2 , 7 3 Side). When the wireless communication in the in-phase excitation mode is selected, the diversity control unit switches the switch circuit 6 of the directional diversity antenna device 1 to the in-phase side synthesizing circuit 5 side (the in-phase side power supply unit 8). 2 , 8 3 Side).
[0057]
There are various configurations of the communication device other than the above, and any configuration may be adopted here, and description thereof will be omitted. Since the communication device of the fifth embodiment is provided with one of the directional diversity antenna devices 1 of the first to fourth embodiments, the communication sensitivity can be increased by improving the antenna gain. , Communication reliability can be improved.
[0058]
Note that the present invention is not limited to the first to fifth embodiments, but can adopt various embodiments. For example, in each of the first to fifth embodiments, the pair of microstrip patch antennas 2 and 3 are the same, but the size of the microstrip patch antennas 2 and 3 is large due to, for example, a problem of processing accuracy. The pod shape may vary slightly. In such a case, the microstrip patch antennas 2 and 3 can be regarded as substantially the same, and the directional diversity antenna device 1 can operate similarly to the first to fifth embodiments. That is, the microstrip patch antennas 2 and 3 are not limited to the same.
[0059]
In the second embodiment, the power supply unit 7 on the opposite phase side is used. 2 , 7 3 For individually connecting to the synthesizing circuit 4 on the opposite phase side 2 , 10 3 Is provided with a phase circuit 17 and the power supply unit 8 on the in-phase side. 2 , 8 3 11 for individually connecting to the synthesizing circuit 5 on the in-phase side 2 , 11 3 8A, the phase circuit 18 is provided in one of the signal paths 11. For example, as shown in FIG. 2 , 11 3 The phase circuit 18 is provided on one side of the 2 , 7 3 Are provided at the same position as in the first embodiment, and the signal conducting path 10 on the opposite phase side is provided. 2 , 10 3 May not be provided with the phase circuit 17.
[0060]
Also, for example, as shown in FIG. 2 , 10 3 The phase circuit 17 is provided on one side of the 2 , 8 3 Are provided at the same position as in the first embodiment, and the signal conducting path 11 on the in-phase side is provided. 2 , 11 3 May be configured without the phase circuit 18.
[0061]
Further, as a modification of FIGS. 8A and 8B, a configuration using the balun transformer 20 shown in the fourth embodiment may be adopted. That is, instead of providing the in-phase side synthesizing circuit 5 and the phase circuit 18 shown in FIG. 8A, a configuration in which a balun transformer 20A is provided as shown in FIG. Also, instead of providing the opposite-phase combining circuit 4 and the phase circuit 17 shown in FIG. 8B, a configuration may be adopted in which a balun transformer 20B is provided as shown in FIG. 9B.
[0062]
Further, in the third embodiment, the microstrip patch antenna 2 is provided with a feeder 7 on the opposite phase side. 2 However, for example, as shown in FIG. 10A, the microstrip patch antenna 2 is provided with a feeder 8 on the in-phase side. 2 May be provided. In this case, of course, the synthesizing circuit 5 on the in-phase side is provided, but the synthesizing circuit 4 on the anti-phase side is omitted, and the feeding section 7 on the anti-phase side of the microstrip patch antenna 3 is provided. 3 Is directly connected to the switch circuit 6.
[0063]
Further, the unique configuration of the third embodiment may be combined with the unique configuration of the second embodiment. That is, as shown in FIGS. 10B and 10C, one of the two signal conducting paths for individually connecting the feeder provided on both of the microstrip patch antennas 2 and 3 to the combining circuit. A phase circuit as shown in the second embodiment may be provided on the side.
[0064]
Further, as a modified example of FIGS. 10B and 10C, a configuration using the balun transformer 20 shown in the fourth embodiment may be adopted. That is, instead of providing the in-phase side synthesizing circuit 5 and the phase circuit 18 shown in FIG. 10B, a configuration in which a balun transformer 20A is provided as shown in FIG. Also, instead of providing the opposite-phase combining circuit 4 and the phase circuit 17 shown in FIG. 10C, a configuration may be adopted in which a balun transformer 20B is provided as shown in FIG. 11B.
[0065]
Further, in each of the first to fifth embodiments, the configuration in which power is supplied to the microstrip patch antennas 2 and 3 from the side surface is described. And the power supply unit 7 shown in each of the first to fifth embodiments. 2 , 7 3 , 8 2 , 8 3 May be configured to supply power to the power supply. In this case, the same effects as those of the first to fifth embodiments can be obtained.
[0066]
【The invention's effect】
According to the present invention, the in-phase excitation mode that can excite an in-phase vertically polarized electric field in the same direction to each of the paired microstrip patch antennas, and the in-phase vertical polarization mode to each of the microstrip patch antennas And a reverse-phase excitation mode that excites mutually perpendicularly-polarized electric fields in a direction orthogonal to the excitation direction. Is configured to operate with one side switched.
[0067]
In the present invention, the excitation direction of the microstrip patch antenna in the in-phase excitation mode is orthogonal to the excitation direction of the microstrip patch antenna in the opposite-phase excitation mode, and the excitation direction of the microstrip patch antenna in the in-phase excitation mode The directivity of the vertically polarized wave and the directivity of the vertically polarized wave by the excitation of the microstrip patch antenna in the opposite-phase excitation mode are substantially orthogonal. Therefore, the directivity diversity antenna apparatus of the present invention can greatly change the directivity by mode switching by the switch circuit.
[0068]
In addition, in the present invention, when the paired microstrip patch antennas are each excited in the opposite-phase excitation mode, in the region between the microstrip patch antennas, the electric fields cancel each other out and the antenna gain is reduced. In the other excitation direction regions, the electric fields of the microstrip patch antennas reinforce each other, so that the antenna gain can be improved as compared with the case where only one microstrip patch antenna is provided. In particular, the antenna gain in the low elevation angle direction can be enhanced.
[0069]
When the paired microstrip patch antennas are excited in the in-phase excitation mode, the electric fields of the microstrip patch antennas are in phase. The antenna gain can be increased over the entire excitation direction as compared with the case where there is only one. In particular, a large antenna gain can be provided in a direction perpendicular to the surface of the microstrip patch antenna. In other words, in the in-phase excitation mode, the antenna gain is highest in the region where the antenna gain is the lowest in the opposite-phase excitation mode, and the null point can be eliminated in the entire directional diversity antenna apparatus. Also, of course, even in the in-phase excitation mode, the antenna gain in the low-elevation angle direction can be increased as compared with the case where one microstrip patch antenna is provided.
[0070]
Therefore, the directional diversity antenna device of the present invention can increase the communication sensitivity by improving the antenna gain. In particular, it is possible to stabilize the communication sensitivity of the vertically polarized wave in the low elevation angle direction. For this reason, great results can be achieved in wireless LAN communication, hot spot communication, and the like, which often perform communication in a low elevation angle direction.
[0071]
In addition, the directional diversity antenna device of the present invention can be composed only of a simple configuration such as a microstrip patch antenna, a combining circuit and a switch circuit forming a pair. It is. Accordingly, the directional diversity antenna device of the present invention can be easily incorporated in a card-type terminal such as a PCMIA card or a portable information terminal such as a notebook computer.
[0072]
The microstrip patch antennas forming a pair each have substantially the same rectangular shape, and these microstrip patch antennas are arranged with one side facing each other with an interval therebetween. A power supply unit on the opposite phase is provided on the opposing side, and a power supply unit on the in-phase side is provided on an adjacent side connected to an end on the same side of the side on which the power supply unit on the opposite phase is provided. In such a case, the routing of the signal conduction path can be made very simple.
[0073]
In the case where the phase circuit is provided, for example, even when the region where the signal conduction path can be formed is limited, the signal conduction path is formed in the limited region. In addition, by using the phase circuit, it is possible to cause the paired microstrip patch antennas to operate in the same-phase excitation mode and the opposite-phase excitation mode as described above, and to obtain the same excellent effects as described above. Can be.
[0074]
Further, one side of the pair of microstrip patch antennas is provided with only one of the in-phase side feeder and the opposite-phase side feeder. And the number of synthesis circuits can be reduced, and the circuit configuration can be simplified. Thereby, miniaturization of the directional diversity antenna device can be promoted. Further, both of the paired microstrip patch antennas have slightly different antenna gain characteristics from the case where the in-phase side power supply unit and the anti-phase side power supply unit are provided. In other words, the antenna gain characteristic can be changed only by omitting the power supply unit. For this reason, for example, by providing a feeding unit selected according to the required antenna gain characteristic to each microstrip patch antenna, it is possible to provide a directional diversity antenna device having an antenna gain characteristic more suited to needs. .
[0075]
Further, in the balun transformer using the balun transformer, the balun transformer has both the function as the synthesizing circuit and the function as the phase circuit. By providing the transformer, it is possible to further reduce the size of the directional diversity antenna device as compared with a device provided with a combining circuit and a phase circuit.
[0076]
In a communication device provided with a directional diversity antenna device having a specific configuration according to the present invention, the directional diversity antenna device can be easily reduced in size and height as described above, and therefore, the directional diversity antenna device is used. The reduction in size and height of the antenna device facilitates downsizing of the communication device. Further, since the directional diversity antenna apparatus of the present invention is designed to improve the antenna gain in the low elevation angle direction, it is possible to provide a communication device having good communication sensitivity in the low elevation angle direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a model diagram schematically showing a directional diversity antenna device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a graph showing an example of an antenna gain characteristic when the directional diversity antenna device having the configuration of FIG. 1 is viewed from above a surface of a microstrip patch antenna.
FIG. 3 is a graph showing an example of an antenna gain characteristic of the directional diversity antenna device of FIG. 1 from a viewpoint different from that of FIG. 2;
FIG. 4 is a model diagram illustrating a directional diversity antenna device according to a second embodiment;
FIG. 5 is a model diagram illustrating a directional diversity antenna device according to a third embodiment;
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the balun transformer.
FIG. 7 is a model diagram illustrating a directional diversity antenna device according to a fourth embodiment;
FIG. 8 is a diagram for explaining another embodiment.
FIG. 9 is a diagram for explaining a configuration example using a balun transformer as a modification of the configuration shown in FIG. 8;
FIG. 10 is a diagram for explaining still another embodiment.
FIG. 11 is a diagram for explaining a configuration example using a balun transformer as a modification of the configuration shown in FIG. 10;
FIG. 12 is a diagram for explaining one of the directional diversity antennas described in Patent Document 1.
FIG. 13 is a diagram for explaining one of the directional diversity antennas described in Patent Document 2.
[Explanation of symbols]
1 Directivity diversity antenna device
2,3 microstrip patch antenna
4 Combining circuit on the opposite phase
5 Combining circuit on the common mode
6 Switch circuit
7 2 , 7 3 Negative phase feeder
8 2 , 8 3 In-phase power supply
17,18 phase circuit
20, 20A, 20B Balun transformer
