JP2004289777A

JP2004289777A - 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

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Publication number: JP2004289777A
Application number: JP2003199904A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Yamaguchi; 喜弘山口; Tsutomu Iegi; 勉家木
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】指向性が大きく変化し、かつ、アンテナ利得が大きい指向性ダイバーシチアンテナ装置および通信機を提供する。
【解決手段】対を成すマイクロストリップパッチアンテナ２，３を間隔を介しブロードサイド方向に同一平面上に配列する。そのマイクロストリップパッチアンテナ３と、該アンテナ３とエンドファイア方向に同一平面上に間隔を介して配置されたマイクロストリップパッチアンテナ４とによって対を形成する。マイクロストリップパッチアンテナ２，３，４には、それぞれ、対を成す相手のマイクロストリップパッチアンテナと互いに逆相の電界を励起させるための給電部Ｂ_２，Ｂ_３，Ｅ_３，Ｅ_４を配置する。給電部Ｂ_２，Ｂ_３は共に合成回路５に、給電部Ｅ_３，Ｅ_４は共に合成回路６に接続する。スイッチ回路７は、それら合成回路５，６の一方を択一的に外部の高周波回路１４に切り換え接続する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波の指向性を可変することができる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１８（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１８（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１９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
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１８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１８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１９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、同時に複数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、この発明の指向性ダイバーシチアンテナ装置は、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のうちのエンドファイア方向に沿って、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同一平面上に配列配置されてマイクロストリップパッチアンテナのエンドファイア方向配列の対が形成され、また、それら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と、このマイクロストリップパッチアンテナとブロードサイド方向に間隔を介して同一平面上に配置された別のマイクロストリップパッチアンテナとによってブロードサイド方向配列の対が形成されており、エンドファイア方向配列の対を構成する各マイクロストリップパッチアンテナは、それぞれ、互いに逆相の電界を励起させるための給電部を有し、これら給電部同士に共通に接続するエンドファイア方向側の合成回路が設けられており、また、ブロードサイド方向配列の対を構成する各マイクロストリップパッチアンテナも、それぞれ、互いに逆相の電界を励起させるための給電部を有し、これら給電部同士に共通に接続するブロードサイド方向側の合成回路が設けられ、さらに、それらエンドファイア方向側の合成回路と、ブロードサイド方向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、通信駆動用として機能するマイクロストリップパッチアンテナの対が切り換わって、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、垂直偏波の電界（電波）を利用して通信を行うものであり、マイクロストリップパッチアンテナ２，３，４と、合成回路５，６と、スイッチ回路７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２，３，４は同一の方形状を呈し、それらマイクロストリップパッチアンテナ２，３，４は、それぞれ、方形状の四辺のうちの平行な二辺をブロードサイド方向に沿わせ、また、残りの平行な二辺をエンドファイア方向（ブロードサイド方向に直交する方向）に沿わせる向きでもって、互いに間隔を介し、同一平面上に、次に示すように配置されている。
【００１７】
つまり、この第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、互いに間隔を介し方形状の一辺を対向させてブロードサイド方向に配列配置されている。また、マイクロストリップパッチアンテナ４は、そのブロードサイド方向に配列しているマイクロストリップパッチアンテナ２，３のうちの一方（図１の例ではマイクロストリップパッチアンテナ３）と互いに間隔を介し方形状の一辺を対向させてエンドファイア方向に配列配置されている。
【００１８】
この第１実施形態例では、ブロードサイド方向に配列しているマイクロストリップパッチアンテナ２，３の中心Ｏ_２，Ｏ_３間の間隔は、通信用に設定されている電波の波長λのほぼ半分の長さ（λ／２）となっている。また同様に、エンドファイア方向に配列しているマイクロストリップパッチアンテナ３，４の中心Ｏ_３，Ｏ_４間の間隔も、λ／２となっている。つまり、この第１実施形態例では、マイクロストリップパッチアンテナ２，３，４は、それらの各々の中心Ｏ_２，Ｏ_３，Ｏ_４を結ぶことにより直角二等辺三角形を描くことができるように、配設されている。
【００１９】
ブロードサイド方向に配列しているマイクロストリップパッチアンテナ２，３は対を成すものであり、ここでは、そのマイクロストリップパッチアンテナ２，３の対をブロードサイド方向配列の対と言うものとする。また、エンドファイア方向に配列しているマイクロストリップパッチアンテナ３，４も対を成すものであり、このマイクロストリップパッチアンテナ３，４の対をエンドファイア方向配列の対と言うものとする。
【００２０】
ブロードサイド方向配列の対の各マイクロストリップパッチアンテナ２，３には、それぞれ、互いに対向し合う辺２Ｄ，３Ｕに給電部Ｂ_２，Ｂ_３が配置されている。この第１実施形態例では、給電部Ｂ_２，Ｂ_３は、それぞれ、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の中心Ｏ_２，Ｏ_３間を結ぶ直線と、前記辺２Ｄ，３Ｕとが交差する部分に配置されている。これら給電部Ｂ_２，Ｂ_３は、別々の信号配線１０_２，１０_３を介して共通の合成回路５に接続されている。ここでは、この合成回路５をブロードサイド方向側の合成回路と言うものとする。
【００２１】
また、エンドファイア方向配列の対の各マイクロストリップパッチアンテナ３，４に関しても同様に、各マイクロストリップパッチアンテナ３，４には、それぞれ、互いに対向し合う辺３Ｒ，４Ｌに給電部Ｅ_３，Ｅ_４が配置されている。この第１実施形態例では、給電部Ｅ_３，Ｅ_４は、それぞれ、マイクロストリップパッチアンテナ３，４の中心Ｏ_３，Ｏ_４間を結ぶ直線と、前記辺３Ｒ，４Ｌとが交差する部分に配置されている。これら給電部Ｅ_３，Ｅ_４は、別々の信号配線１１_３，１１_４を介して共通の合成回路６に接続されている。ここでは、この合成回路６をエンドファイア方向側の合成回路と言うものとする。
【００２２】
ブロードサイド方向側の合成回路５は信号配線１２を介してスイッチ回路７に接続され、エンドファイア方向側の合成回路６は信号配線１３を介してスイッチ回路７に接続されている。
【００２３】
スイッチ回路７は、ＳＰＤＴ（ＳｉｎｇｌｅＰｏｌｅＤｏｕｂｌｅＴｈｒｏｗ）スイッチにより構成されており、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５，６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７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。
【００２４】
この第１実施形態例では、スイッチ回路７の切り換え動作によって高周波回路１４がブロードサイド方向側の合成回路５に接続されている場合には、ブロードサイド方向配列の対を構成するマイクロストリップパッチアンテナ２，３の給電部Ｂ_２，Ｂ_３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、ブロードサイド方向に互いに逆相の垂直偏波の電界が励起され、このときの指向性ダイバーシチアンテナ装置１の指向性は、それら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。
【００２５】
つまり、マイクロストリップパッチアンテナ２，３が励振駆動する場合には、指向性ダイバーシチアンテナ装置１は、例えば図２と図３のグラフ中の一点鎖線Ｂに示されるような垂直偏波の指向性（アンテナ利得特性）を持つ。それら図２および図３のグラフは、本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の面を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の垂直偏波の指向性を表している。図３は、指向性ダイバーシチアンテナ装置１を図１の右側から見た場合における垂直偏波の指向性を表している。なお、図３の横軸Ｘはマイクロストリップパッチアンテナ２，３の表面位置に対応する。また、本発明者が行った上記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Ｏ_２，Ｏ_３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。
【００２６】
マイクロストリップパッチアンテナ２，３が励振駆動している場合には、マイクロストリップパッチアンテナ２，３のそれぞれにはブロードサイド方向に互いに逆相の垂直偏波の電界が励起される。このため、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。これにより、図３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（トップ側）への垂直偏波の電界の広がりは抑制されている。
【００２７】
これに対して、ブロードサイド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。したがって、ブロードサイド方向配列の対のマイクロストリップパッチアンテナ２，３が励振駆動している場合には、指向性ダイバーシチアンテナ装置１は、図２の一点鎖線Ｂに示されるようにブロードサイド方向の指向性を持ち、特に、図３の一点鎖線Ｂ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の中心Ｏ_２，Ｏ_３間の中点Ｏ（図１参照）を通りマイクロストリップパッチアンテナ２，３の面に垂直な方向の中心線に対してブロードサイド方向に傾いた方向（マイクロストリップパッチアンテナ２，３の面に対して０°〜約４５°の範囲内の方向）に強い指向性を持つことができる。つまり、低仰角方向のアンテナ利得の向上を図ることができる。なお、この明細書中では、ブロードサイド方向の指向性を有している動作状態をブロードサイド方向電波指向モードと言うこととする。
【００２８】
本発明者は、マイクロストリップパッチアンテナ２，３のうちの一方だけが動作してブロードサイド方向の垂直偏波の電界が励起されている場合の指向性（アンテナ利得特性）を前記同様のシミュレーションによって求めた。その結果が図２および図３の点線ｂに示されている。この第１実施形態例におけるブロードサイド方向電波指向モード中の指向性ダイバーシチアンテナ装置１の指向性（図２と図３の一点鎖線Ｂ）と、マイクロストリップパッチアンテナが単体である場合の指向性（図２と図３の点線ｂ）との比較からも分かるように、この第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の垂直偏波が合成されるので、マイクロストリップパッチアンテナが単体である場合に比べて、より強い指向性を得ることができる（アンテナ利得の向上を図ることができる）。また、マイクロストリップパッチアンテナが単体である場合には、マイクロストリップパッチアンテナの面に対して垂直な方向（トップ側）に強い指向性を示したのに対して、第１実施形態例の構成では、ブロードサイド方向電波指向モード中には、マイクロストリップパッチアンテナの面に対して垂直な方向の指向性は弱く、ブロードサイド方向における低仰角方向の指向性が強いというマイクロストリップパッチアンテナ２，３の逆相の垂直偏波の合成から得られる特有な指向性を持つことができる。
【００２９】
スイッチ回路７の切り換え動作によって高周波回路１４がエンドファイア方向側の合成回路６に接続されている場合には、エンドファイア方向配列の対の各マイクロストリップパッチアンテナ３，４の給電部Ｅ_３，Ｅ_４が合成回路６を介して高周波回路１４に接続されている状態となる。この場合、マイクロストリップパッチアンテナ３，４には、それぞれ、エンドファイア方向に互いに逆相の垂直偏波の電界が励起される。このときの指向性ダイバーシチアンテナ装置１の指向性は、それらマイクロストリップパッチアンテナ３，４の垂直偏波の合成の電界により定まる。
【００３０】
図２および図４の実線Ｅは、マイクロストリップパッチアンテナ３，４の垂直偏波の合成の電界による指向性ダイバーシチアンテナ装置１の指向性（アンテナ利得特性）を、本発明者による前記同様のシミュレーションにより求めた結果を示すものである。図２は、指向性ダイバーシチアンテナ装置１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であり、図４は、指向性ダイバーシチアンテナ装置１を図１の下側から見た場合のものである。なお、図４の横軸Ｙはマイクロストリップパッチアンテナ３，４の表面位置に対応している。また、図２および図４の点線ｅは、マイクロストリップパッチアンテナ３，４のうちの一方だけの垂直偏波による指向性を示している。
【００３１】
図２および図４の実線Ｅに示されるように、マイクロストリップパッチアンテナ３，４の垂直偏波の合成の電界は、前述した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（図２および図３の一点鎖線Ｂを参照）を図２のグラフの中心点を中心にして９０°回転させた状態と同様である。つまり、エンドファイア方向配列の対が励振駆動しているときには、指向性ダイバーシチアンテナ装置１は、エンドファイア方向に指向性を持ち、特に、低仰角方向（図４の例ではマイクロストリップパッチアンテナ３，４の面に対して０°〜約４５°傾いた方向）に強い指向性を持つ。なお、この明細書中では、エンドファイア方向の指向性を有している動作状態をエンドファイア方向電波指向モードと言うこととする。
【００３２】
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７の切り換え動作によって、通信駆動用として機能するマイクロストリップパッチアンテナの対が、ブロードサイド方向配列の対と、エンドファイア方向配列の対とのうちの何れか一方に切り換わる。ブロードサイド方向配列の対が通信駆動用として機能しているときにはブロードサイド方向の指向性を示し、エンドファイア方向配列の対が通信駆動用として機能しているときにはエンドファイア方向の指向性を示す。つまり、この第１実施形態例では、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、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、又は、マイクロストリップパッチアンテナ３，４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２，３，４のうちの一つだけを励振させた場合（図２と図３と図４に示す点線ｂ，ｅを参照）に比べて、指向性を強くすること（アンテナ利得を向上させること）ができる。特に、低仰角方向の指向性が強くなるという特有な指向性を持つことができる。
【００３３】
なお、例えば、合成回路５，６と、スイッチ回路７と、信号配線１０_２，１０_３，１１_３，１１_４，１２，１３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２，３，４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、通信機の回路基板に合成回路５，６やスイッチ回路７等がそれぞれ別々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。
【００３４】
また、図１では、マイクロストリップパッチアンテナ２，３間の領域や、マイクロストリップパッチアンテナ３，４間の領域には信号配線だけが形成されていたが、例えば、マイクロストリップパッチアンテナ２，３間の領域や、マイクロストリップパッチアンテナ３，４間の領域に、回路部品が配置される構成としてもよい。
【００３５】
以下に、第２実施形態例を説明する。
【００３６】
この第２実施形態例の指向性ダイバーシチアンテナ装置は、水平偏波の電界（電波）を利用して通信を行うものであり、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２，３，４と、合成回路５，６と、スイッチ回路７とを有して構成されている。
【００３７】
マイクロストリップパッチアンテナ２，３，４は、第１実施形態例に示したマイクロストリップパッチアンテナ２，３，４と同様に配設されており、マイクロストリップパッチアンテナ２，３はブロードサイド方向配列の対と成し、マイクロストリップパッチアンテナ３，４はエンドファイア方向配列の対と成している。
【００３８】
この第２実施形態例では、ブロードサイド方向配列の対において、マイクロストリップパッチアンテナ２の図５の左側の辺２Ｌには給電部Ｂ_２が配置され、マイクロストリップパッチアンテナ３の右側の辺３Ｒには給電部Ｂ_３が配置されている。換言すれば、ブロードサイド方向配列の対を構成する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２Ｄ，３Ｕの対角となる端部Ｐ_２，Ｐ_３にそれぞれ連接して前記対向し合う辺２Ｄ，３Ｕに直交する方向に伸びる辺２Ｌ，３Ｒに、それぞれ、給電部Ｂ_２，Ｂ_３が配置されている。この第２実施形態例では、給電部Ｂ_２，Ｂ_３は、それぞれ、各辺２Ｌ，３Ｒの中点に配置されている。これら給電部Ｂ_２，Ｂ_３は、それぞれ、別々の信号配線１０_２，１０_３を介して共通にブロードサイド方向側の合成回路５に接続されている。このブロードサイド方向側の合成回路５は、信号配線１２を介してスイッチ回路７に接続されている。
【００３９】
また、エンドファイア方向配列の対に関しても、上記同様に、対を成すマイクロストリップパッチアンテナ３，４には、互いに対向し合う辺３Ｒ，４Ｌの対角となる端部Ｐ_３’，Ｐ_４にそれぞれ連接して前記対向し合う辺３Ｒ，４Ｌに直交する方向に伸びる辺３Ｄ，４Ｕに、それぞれ、給電部Ｅ_３，Ｅ_４が配置されている。この第２実施形態例では、給電部Ｅ_３，Ｅ_４は、それぞれ、各辺３Ｄ，４Ｕの中点に配置されている。これら給電部Ｅ_３，Ｅ_４は、それぞれ、別々の信号配線１１_３，１１_４を介して共通にエンドファイア方向側の合成回路６に接続されている。このエンドファイア方向側の合成回路６は、信号配線１３を介してスイッチ回路７に接続されている。
【００４０】
スイッチ回路７も、第１実施形態例と同様に、ＳＰＤＴスイッチにより構成されており、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５，６の一方に切り換え接続させる構成を備えている。
【００４１】
この第２実施形態例では、スイッチ回路７の切り換え動作によって、ブロードサイド方向配列の対を構成するマイクロストリップパッチアンテナ２，３の各給電部Ｂ_２，Ｂ_３が合成回路５を介して高周波回路１４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には、エンドファイア方向に互いに逆相の水平偏波の電界が励起される。
【００４２】
このときの指向性ダイバーシチアンテナ装置１の指向性は、それらマイクロストリップパッチアンテナ２，３の水平偏波の合成の電界により定まるので、指向性ダイバーシチアンテナ装置１は、図６および図７の一点鎖線Ｂに示されるような水平偏波の指向性（アンテナ利得特性）を持つ。なお、図６および図７の一点鎖線Ｂは、シミュレーションにより得られたものである。そのシミュレーションは、第１実施形態例に述べた本発明者によるシミュレーションと同様の条件の下で成されたものである。図６は、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の面を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の水平偏波の指向性を表している。図７は、指向性ダイバーシチアンテナ装置１を図５の下側から見た場合における水平偏波の指向性を表している。図７の横軸Ｘはマイクロストリップパッチアンテナ２，３の表面位置に対応するものである。
【００４３】
ブロードサイド方向配列の対の各マイクロストリップパッチアンテナ２，３が励振駆動している場合には、それらマイクロストリップパッチアンテナ２，３には互いに逆相の水平偏波の電界が励起するので、マイクロストリップパッチアンテナ２，３間となる領域ではマイクロストリップパッチアンテナ２，３の各電界は打ち消し合う。その結果、図６および図７の一点鎖線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、エンドファイア方向に指向性を持ち、特に、低仰角方向（図７の点線ｂに示されるマイクロストリップパッチアンテナが単体である場合と比較して０°〜約６０°の方向）に強い指向性を得ることができる。
【００４４】
つまり、ブロードサイド方向配列の対が通信駆動用として機能する場合には、指向性ダイバーシチアンテナ装置１の動作状態は、エンドファイア方向の指向性を持つエンドファイア方向電波指向モードとなっている。
【００４５】
この第２実施形態例では、スイッチ回路７の切り換え動作によって、エンドファイア方向配列の対を構成するマイクロストリップパッチアンテナ３，４の給電部Ｅ_３，Ｅ_４が合成回路６を介して高周波回路１４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３，４には、ブロードサイド方向に互いに逆相の水平偏波の電界が励起される。
【００４６】
この場合には、指向性ダイバーシチアンテナ装置１の指向性は、それらマイクロストリップパッチアンテナ３，４の互いに逆相の水平偏波の合成の電界によって定まる。そのマイクロストリップパッチアンテナ３，４の水平偏波の合成の電界は、ブロードサイド方向配列の対を構成するマイクロストリップパッチアンテナ２，３の水平偏波の合成の電界を図６のグラフの中心点を中心にして９０°回転させた状態と同様である。つまり、エンドファイア方向配列の対が通信駆動用として機能しているときの指向性ダイバーシチアンテナ装置１は、図６および図８の実線Ｅに示されるように、ブロードサイド方向に指向性を持ち、特に、低仰角方向（図８の点線ｅに示されるマイクロストリップパッチアンテナが単体である場合と比較して０°〜約６０°の方向）に強い指向性を持つこととなる。すなわち、この第２実施形態例では、エンドファイア方向配列の対を通信駆動用として機能させている場合には、指向性ダイバーシチアンテナ装置１の動作状態は、ブロードサイド方向に指向性を持つブロードサイド方向電波指向モードとなる。
【００４７】
なお、図６および図８の実線Ｅは、第１実施形態例に述べた本発明者によるシミュレーションと同様の条件の下でのシミュレーションにより得られたものである。図６は、前記したように、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の面を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の水平偏波の指向性を表している。図８は、指向性ダイバーシチアンテナ装置１を図５の右側から見た場合における水平偏波の指向性を表している。図８の横軸Ｙはマイクロストリップパッチアンテナ３，４の表面位置に対応するものである。
【００４８】
この第２実施形態例の指向性ダイバーシチアンテナ装置１では、第１実施形態例と同様に、スイッチ回路７の切り換え動作によって、通信駆動用として機能するマイクロストリップパッチアンテナの対が、ブロードサイド方向配列の対と、エンドファイア方向配列の対とのうちの何れか一方に切り換わるが、この第２実施形態例では、第１実施形態例のように垂直偏波を利用するのではなく、水平偏波を利用している。また、この第２実施形態例の指向性ダイバーシチアンテナ装置１は、ブロードサイド方向配列の対が通信駆動用として機能するときにはエンドファイア方向電波指向モードとなり、エンドファイア方向配列の対が通信駆動用として機能するときにはブロードサイド方向電波指向モードとなる。つまり、スイッチ回路７の切り換え動作によって、指向性ダイバーシチアンテナ装置１の指向性は、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の一方に切り換えることができる。
【００４９】
以下に、第３実施形態例を説明する。なお、この第３実施形態例の説明において、第１や第２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。
【００５０】
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は、水平偏波の電波を利用して通信を行うものである。この第３実施形態例では、図９に示されるように、ブロードサイド方向配列の対を構成するマイクロストリップパッチアンテナ２，３には、それぞれ、ブロードサイド方向に沿う同一直線上の各辺２Ｒ，３Ｒに給電部Ｂ_２，Ｂ_３が配置されている。換言すれば、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２Ｄ，３Ｕの一端側の端部Ｐ_２’，Ｐ_３にそれぞれ連接して前記対向し合う辺２Ｄ，３Ｕに直交する方向に伸長する辺２Ｒ，３Ｒに、それぞれ、給電部Ｂ_２，Ｂ_３が配置されている。この第３実施形態例では、給電部Ｂ_２，Ｂ_３は、それぞれ、辺２Ｒ，３Ｒの中点に配置されている。
【００５１】
それら給電部Ｂ_２，Ｂ_３をそれぞれ別々にブロードサイド方向側の合成回路５に共通に接続させるための信号配線（信号経路）１０_２，１０_３の一方（図９の例では信号配線１０_２）には、信号の位相を１８０°変換する位相回路１７が介設されている。これにより、スイッチ回路７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の各給電部Ｂ_２，Ｂ_３が合成回路５とスイッチ回路７を介して外部の高周波回路１４に接続されているときには、マイクロストリップパッチアンテナ２，３には、第２実施形態例と同様に、エンドファイア方向に互いに逆相の水平偏波の電界が励起される。
【００５２】
また、エンドファイア方向配列の対に関しても上記同様に、マイクロストリップパッチアンテナ３，４には、それぞれ、エンドファイア方向に沿う同一直線上の各辺３Ｄ，４Ｄに給電部Ｅ_３，Ｅ_４が配置されている。換言すれば、マイクロストリップパッチアンテナ３，４には、互いに対向し合う辺３Ｒ，４Ｌの一端側の端部Ｐ_３’，Ｐ_４’にそれぞれ連接して前記対向し合う辺３Ｒ，４Ｌに直交する方向に伸長する辺３Ｄ，４Ｄに、それぞれ、給電部Ｅ_３，Ｅ_４が配置されている。この第３実施形態例では、給電部Ｅ_３，Ｅ_４は、それぞれ、辺３Ｄ，４Ｄの中点に配置されている。
【００５３】
それら給電部Ｅ_３，Ｅ_４をそれぞれ別々にエンドファイア方向側の合成回路６に共通に接続させるための信号配線（信号経路）１１_３，１１_４の一方（図９の例では信号配線１１_４）には、信号の位相を１８０°変換する位相回路１８が介設されている。これにより、スイッチ回路７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３，４の各給電部Ｅ_３，Ｅ_４が合成回路６とスイッチ回路７を介して外部の高周波回路１４に接続されているときには、マイクロストリップパッチアンテナ３，４には、第２実施形態例と同様に、ブロードサイド方向に互いに逆相の水平偏波の電界が励起される。
【００５４】
給電部Ｂ_２，Ｂ_３，Ｅ_３，Ｅ_４の配設位置、および、位相回路１７，１８を設ける構成以外の構成は、第２実施形態例と同様である。
【００５５】
この第３実施形態例では、共通の合成回路５に接続する給電部Ｂ_２，Ｂ_３同士や、共通の合成回路６に接続する給電部Ｅ_３，Ｅ_４同士が、それぞれ、同一直線上に配置されるので、共通の合成回路と給電部との間を接続する信号配線の引き回し経路の簡略化を図ることができる。
【００５６】
なお、この第３実施形態例では、水平偏波の電界を利用した指向性ダイバーシチアンテナ装置において、マイクロストリップパッチアンテナと、合成回路とを接続する信号配線に位相回路を介設する例を示したが、垂直偏波の電界を利用する指向性ダイバーシチアンテナ装置においても、例えば、信号配線の引き回し経路が規制されているような場合には、必要に応じて、例えば図１０に示すように、ブロードサイド方向配列の対の各マイクロストリップパッチアンテナ２，３と、ブロードサイド方向側の合成回路５とを別々に接続する信号配線１０_２，１０_３の一方側（図１０の例では、信号配線１０_２）に位相回路１７を設けると共に、同様にエンドファイア方向配列の対の各マイクロストリップパッチアンテナ３，４と、エンドファイア方向側の合成回路６とを別々に接続する信号配線１１_３，１１_４の一方側（図１０の例では、信号配線１１_４）にも位相回路１８を設けてもよい。
【００５７】
この場合には、対を成すマイクロストリップパッチアンテナ２，３の互いに対向し合う辺２Ｄ，３Ｕのうちの一方側３Ｕに給電部Ｂ_３が設けられ、他方側の辺２Ｄの背面側となる辺２Ｕに給電部Ｂ_２が設けられている。また、対を成すマイクロストリップパッチアンテナ３，４の互いに対向し合う辺３Ｒ，４Ｌのうちの一方側３Ｒに給電部Ｅ_３が設けられ、他方側の辺４Ｌの背面側となる辺４Ｒに給電部Ｅ_４が設けられている。
【００５８】
図１０に示した指向性ダイバーシチアンテナ装置１の上記以外の構成は、第１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と同様であり、当該図１０の指向性ダイバーシチアンテナ装置１は第１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と同様に動作する。
【００５９】
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。
【００６０】
ところで、トランスの一つとして、図１１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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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、例えば図１０に示した合成回路５，６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実施形態例の指向性ダイバーシチアンテナ装置１は、垂直偏波の電波を利用して通信を行うものであり、この第４実施形態例では、図１０に示すブロードサイド方向側の合成回路５および位相回路１７に代えて、図１２に示されるように、ブロードサイド方向側のバラントランス２０Ｂを設けている。また、図１０に示すエンドファイア方向側の合成回路６および位相回路１８に代えて、エンドファイア方向側のバラントランス２０Ｅを設けている。
【００６４】
ブロードサイド方向側のバラントランス２０Ｂを構成する平衡側コイル２１の一端側は信号配線１０_２を介してマイクロストリップパッチアンテナ２の給電部Ｂ_２に接続され、平衡側コイル２１の他端側は信号配線１０_３を介してマイクロストリップパッチアンテナ３の給電部Ｂ_３に接続されている。ここでは、平衡側コイル２１の一端側からマイクロストリップパッチアンテナ２の給電部Ｂ_２に至るまでの信号配線１０_２の電気長と、平衡側コイル２１の他端側からマイクロストリップパッチアンテナ３の給電部Ｂ_３に至るまでの信号配線１０_３の電気長とは等しくなっている。また、ブロードサイド方向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地され、他端側はスイッチ回路７に接続されている。
【００６５】
エンドファイヤ方向側のバラントランス２０Ｅの平衡側コイル２１の一端側は信号配線１１_３を介してマイクロストリップパッチアンテナ３の給電部Ｅ_３に接続され、平衡側コイル２１の他端側は信号配線１１_４を介してマイクロストリップパッチアンテナ４の給電部Ｅ_４に接続されている。ここでは、平衡側コイル２１の一端側からマイクロストリップパッチアンテナ３の給電部Ｅ_３に至るまでの信号配線１１_３の電気長と、平衡側コイル２１の他端側からマイクロストリップパッチアンテナ４の給電部Ｅ_４に至るまでの信号配線１１_４の電気長とは等しくなっている。また、エンドファイヤ方向側のバラントランス２０Ｅの不平衡側コイル２２の一端側はグランドに接地され、他端側はスイッチ回路７に接続されている。
【００６６】
スイッチ回路７は、ブロードサイド方向側のバラントランス２０Ｂの不平衡側コイル２２と、エンドファイヤ方向側のバラントランス２０Ｅ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７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。
【００６７】
上記以外の構成は図１０に示す指向性ダイバーシチアンテナ装置１と同様である。この第４実施形態例では、ブロードサイド方向側のバラントランス２０Ｂを構成する平衡側コイル２１の両端部がそれぞれ接続している給電部Ｂ_２，Ｂ_３は、見かけ上、マイクロストリップパッチアンテナ２，３にブロードサイド方向に同相の垂直偏波の電界を励起させるように見える。しかし、それら給電部Ｂ_２，Ｂ_３は、次に示すようなバラントランス２０Ｂの動作によって、マイクロストリップパッチアンテナ２，３にブロードサイド方向に互いに逆相の垂直偏波の電界を励起させる機能を有する。
【００６８】
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Ｂ_２，Ｂ_３に向けて出力する。互いに逆相の信号が各マイクロストリップパッチアンテナ２，３の給電部Ｂ_２，Ｂ_３にそれぞれ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に互いに逆相の垂直偏波の電界が励起される。
【００６９】
また、マイクロストリップパッチアンテナ２，３にブロードサイド方向に互いに逆相の垂直偏波の電界（信号）が到来した場合には、その信号受信によってバラントランス２０Ｂの平衡側コイル２１の両端部には、それぞれ、マイクロストリップパッチアンテナ２，３の給電部Ｂ_２，Ｂ_３から互いに逆相の信号が入力する。この受信信号の入力により、前述したようなバラントランス２０Ｂの平衡不平衡変換動作（つまり、平衡側コイル２２の両端部にそれぞれ入力した信号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を出力する動作）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して、給電部Ｂ_２，Ｂ_３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。上記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、同相の垂直偏波の電界を励起させる給電部と見られる給電部が、互いに逆相の垂直偏波の電界を励起させる給電部Ｂ_２，Ｂ_３として機能することができる。
【００７０】
なお、給電部Ｂ_２，Ｂ_３からそれぞれ同相の信号がバラントランス２０Ｂの平衡側コイル２１に入力することがあるが、この場合には、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、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２０Ｂの不平衡側コイル２２から信号は出力されない。
【００７１】
この第４実施形態例では、マイクロストリップパッチアンテナ３，４の給電部Ｅ_３，Ｅ_４に関しても上記同様である。すなわち、給電部Ｅ_３，Ｅ_４は、見かけ上、マイクロストリップパッチアンテナ３，４にエンドファイヤ方向に同相の垂直偏波の電界を励起させる給電部と見られる位置に設けられているが、それら給電部Ｅ_３，Ｅ_４は、バラントランス２０Ｅの平衡不平衡変換動作によって、エンドファイヤ方向に互いに逆相の垂直偏波の電界を励起させる給電部として機能することができる。
【００７２】
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、図１０の指向性ダイバーシチアンテナ装置１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、図１０に示す回路構成よりも回路構成の簡略化を図ることができて更なる小型化を図ることができる。
【００７３】
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。
【００７４】
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７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、ブロードサイド方向側の給電部Ｂ_２，Ｂ_３側からの無線通信の受信信号と、エンドファイヤ方向側の給電部Ｅ_３，Ｅ_４側からの無線通信の受信信号とを高周波回路１４を介して取り込む。
【００７５】
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、ブロードサイド方向配列の対のマイクロストリップパッチアンテナ２，３による無線通信と、エンドファイヤ方向配列の対のマイクロストリップパッチアンテナ３，４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ブロードサイド方向配列の対２，３側の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７をブロードサイド方向側の給電部Ｂ_２，Ｂ_３側に切り換える。また、エンドファイヤ方向配列の対３，４側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７をエンドファイヤ方向側の給電部Ｅ_３，Ｅ_４側に切り換える。
【００７６】
上記以外の通信機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、指向性を大きく変化させることができるし、アンテナ利得向上により通信感度を高めることができるので、通信の信頼性を向上させることができる。また、低仰角方向の通信感度を向上させることができる。
【００７７】
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、マイクロストリップパッチアンテナ２，３，４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２，３，４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２，３，４は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２，３，４は完璧な同一に限定されるものではない。
【００７８】
また、第３実施形態例では、ブロードサイド方向配列の対の各マイクロストリップパッチアンテナ２，３と、ブロードサイド方向側の合成回路５とを別々に接続する信号配線１０_２，１０_３の一方側に位相回路１７が設けられると共に、同様にエンドファイア方向配列の対の各マイクロストリップパッチアンテナ３，４と、エンドファイア方向側の合成回路６とを別々に接続する信号配線１１_３，１１_４の一方側にも位相回路１８が設けられていたが、例えば、図１３に示されるようにブロードサイド方向配列の対に対応する給電部Ｂ_２，Ｂ_３は図９に示す給電部Ｂ_２，Ｂ_３と同様な位置に設けられて信号配線１０_２，１０_３の一方側に位相回路１７が介設され、エンドファイヤ方向配列の対に対応する給電部Ｅ_３，Ｅ_４は第２実施形態例と同様な位置（図５参照）に設けられて信号配線１１_３，１１_４に位相回路１８が設けられない構成としてもよい。また、エンドファイヤ方向配列の対に対応する給電部Ｅ_３，Ｅ_４は図９に示す給電部Ｅ_３，Ｅ_４と同様な位置に設けられて信号配線１１_３，１１_４の一方側に位相回路１８が介設され、ブロードサイド方向配列の対に対応する給電部Ｂ_２，Ｂ_３は第２実施形態例と同様な位置（図５参照）に設けられて信号配線１０_２，１０_３に位相回路１７が設けられない構成としてもよい。
【００７９】
さらに、垂直偏波を利用する指向性ダイバーシチアンテナ装置１において、例えば、図１４に示されるようにエンドファイヤ方向配列の対に対応する給電部Ｅ_３，Ｅ_４は図１０に示した給電部Ｅ_３，Ｅ_４と同様な位置に設けられて信号配線１１_３，１１_４の一方側に位相回路１８が介設され、ブロードサイド方向配列の対に対応する給電部Ｂ_２，Ｂ_３は第１実施形態例と同様な位置（図１参照）に設けられて信号配線１０_２，１０_３に位相回路１７が設けられない構成としてもよい。また、ブロードサイド方向配列の対に対応する給電部Ｂ_２，Ｂ_３は図１０に示した給電部Ｂ_２，Ｂ_３と同様な位置に設けられて信号配線１０_２，１０_３の一方側に位相回路１７が介設され、エンドファイヤ方向配列の対に対応する給電部Ｅ_３，Ｅ_４は第１実施形態例と同様な位置（図１参照）に設けられて信号配線１１_３，１１_４に位相回路１８が設けられない構成としてもよい。
【００８０】
さらに、第４実施形態例では、垂直偏波を利用する指向性ダイバーシチアンテナ装置１の合成回路と位相回路に代えて、バラントランスを設ける例を示したが、もちろん、水平偏波を利用する指向性ダイバーシチアンテナ装置１に関しても、バラントランスを利用する構成としてもよい。その一例が図１５に示されている。つまり、この図１５に示す例では、第３実施形態例に示した図９のブローサイド方向側の合成回路５と位相回路１７に代えて、バラントランス２０Ｂが設けられている。このバラントランス２０Ｂ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の給電部Ｂ_２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の給電部Ｂ_３に接続されている。また、不平衡側コイル２２の一端側はグランドに接地され、他端側はスイッチ回路７に接続されている。
【００８１】
さらに、図１５に示す例では、図９のエンドファイヤ方向側の合成回路６と位相回路１８に代えて、バラントランス２０Ｅが設けられている。このバラントランス２０Ｅ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３の給電部Ｅ_３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４の給電部Ｅ_４に接続されている。また、不平衡側コイル２２の一端側はグランドに接地され、他端側はスイッチ回路７に接続されている。
【００８２】
図１５に示す指向性ダイバーシチアンテナ装置１の上記以外の構成は第３実施形態例に示した図９の指向性ダイバーシチアンテナ装置１と同様であり、図１５の指向性ダイバーシチアンテナ装置１は、図９の指向性ダイバーシチアンテナ装置１と同様に動作することができる。
【００８３】
また、例えば図１３や図１４に示されるように、ブロードサイド方向配列の対と、エンドファイヤ方向配列の対とのうちの一方側に対応する信号線路の対（信号線路１０_２，１０_３、又は、信号線路１１_３，１１_４）のうちの一方側に位相回路が設けられている場合に、その位相回路と当該位相回路が接続している合成回路に代えて、第４実施形態例に示したようなバラントランス２０を設けてもよい。その構成例が図１６と図１７にそれぞれ示されている。図１６は図１３の変形例であり、図１７は図１４の変形例である。
【００８４】
さらに、各マイクロストリップパッチアンテナ２，３，４に設けられる給電部Ｂ_２，Ｂ_３，Ｅ_３，Ｅ_４の配置位置は、第１〜第５の各実施形態例に示した位置に限定されるものではなく、対を成す相手のマイクロストリップパッチアンテナと互いに逆相の電界を励起させることができる位置であれば、第１〜第５の各実施形態例に示した配設位置以外の部分に、給電部Ｂ_２，Ｂ_３，Ｅ_３，Ｅ_４を配置してもよい。
【００８５】
また、図１、図５、図９、図１０、図１２〜１７にそれぞれ示した構成例では、マイクロストリップパッチアンテナ２，３，４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２，３，４の裏面側から給電ピンを利用して図１、図５、図９、図１０、図１２〜１７にそれぞれ示した給電部Ｂ_２，Ｂ_３，Ｅ_３，Ｅ_４に給電する構成としてもよい。この場合にも第１〜第４の各実施形態例と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
【発明の効果】
この発明によれば、垂直偏波の電界を利用して通信を行う指向性ダイバーシチアンテナ装置、又は、水平偏波の電界を利用して通信を行う指向性ダイバーシチアンテナ装置において、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エンドファイア方向に間隔を介して対を成すマイクロストリップパッチアンテナを配列形成してエンドファイア方向配列の対を形成すると共に、それらエンドファイア方向配列の対の一方と、このマイクロストリップパッチアンテナとブロードサイド方向に間隔を介して配置した別のマイクロストリップパッチアンテナとによってブロードサイド方向配列の対を形成した。
【００８７】
これにより、この発明の指向性ダイバーシチアンテナ装置は、指向性が約９０°異なるエンドファイア方向電波指向モードとブロードサイド方向電波指向モードとの２つのモードを持つことが可能となる。つまり、垂直偏波を利用する場合には、エンドファイア方向配列の対によりエンドファイア方向電波指向モードの動作が成され、ブロードサイド方向配列の対によりブロードサイド方向電波指向モードが成される。また、水平偏波を利用する場合には、ブロードサイド方向配列の対によりエンドファイア方向電波指向モードの動作が成され、エンドファイア方向配列の対によりブロードサイド方向電波指向モードが成される。
【００８８】
この発明では、エンドファイア方向配列の対と、ブロードサイド方向配列の対との一方側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いるので、このスイッチ回路の切り換え動作によって、指向性ダイバーシチアンテナ装置の動作状態を、前記エンドファイア方向電波指向モードと、ブロードサイド方向電波指向モードとの一方に切り換えることができる。エンドファイア方向電波指向モードによる電波の指向性と、ブロードサイド方向電波指向モードによる電波の指向性とは、ほぼ直交することから、この発明の指向性ダイバーシチアンテナ装置では、スイッチ回路の切り換えによって、電波の指向性を大きく変化させることができる。
【００８９】
また、この発明では、エンドファイア方向配列の対のマイクロストリップパッチアンテナのそれぞれに互いに逆相の電界を励起させるための給電部を設け、また同様に、ブロードサイド方向配列の対のマイクロストリップパッチアンテナのそれぞれに互いに逆相の電界を励起させるための給電部を設ける構成とした。このため、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、互いに逆相の電界が励起されるので、それら対を成す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。
【００９０】
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、特に、低仰角方向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。
【００９１】
また、この発明の指向性ダイバーシチアンテナ装置は、例えば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形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。
【００９２】
また、位相回路が設けられているものにあっては、例えば、信号配線（信号経路）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配線を形成し、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互いに逆相の電界を励起させることが可能となって、上記同様の優れた効果を得ることができる。
【００９３】
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、合成回路と位相回路に代えてバラントランスを設けることができて、その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、上記のような優れた効果を持つ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。
【００９４】
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、上記のように本発明の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における指向性（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を図１の右側から見たときの指向性（アンテナ利得特性）の一例を表したグラフである。
【図４】図１の指向性ダイバーシチアンテナ装置を図１の下側から見たときの指向性（アンテナ利得特性）の一例を表したグラフである。
【図５】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６】図５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における指向性（アンテナ利得特性）の一例を表すグラフである。
【図７】図５の指向性ダイバーシチアンテナ装置を図５の右側から見たときの指向性（アンテナ利得特性）の一例を表したグラフである。
【図８】図５の指向性ダイバーシチアンテナ装置を図５の下側から見たときの指向性（アンテナ利得特性）の一例を表したグラフである。
【図９】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１０】垂直偏波を利用する指向性ダイバーシチアンテナ装置に第３実施形態例に示した特有な構成を適用した場合の応用例を説明するためのモデル図である。
【図１１】バラントランスを説明するためのバラントランスの等価回路図である。
【図１２】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１３】図９の指向性ダイバーシチアンテナ装置の変形例を説明するための図である。
【図１４】図１０の指向性ダイバーシチアンテナ装置の変形例を説明するための図である。
【図１５】図９に示す構成の指向性ダイバーシチアンテナ装置にバラントランスを用いた場合の応用例を示したモデル図である。
【図１６】図１３に示す構成の指向性ダイバーシチアンテナ装置にバラントランスを用いた場合の応用例を示したモデル図である。
【図１７】図１４に示す構成の指向性ダイバーシチアンテナ装置にバラントランスを用いた場合の応用例を示したモデル図である。
【図１８】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１９】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
２，３，４マイクロストリップパッチアンテナ
５ブロードサイド方向側の合成回路
５エンドファイア方向側の合成回路
７スイッチ回路
Ｂ_２，Ｂ_３，Ｅ_３，Ｅ_４給電部
１７，１８位相回路
２０，２０Ｂ，２０Ｅバラントランス

Claims

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のうちのエンドファイア方向に沿って、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同一平面上に配列配置されてマイクロストリップパッチアンテナのエンドファイア方向配列の対が形成され、また、それら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と、このマイクロストリップパッチアンテナとブロードサイド方向に間隔を介して同一平面上に配置された別のマイクロストリップパッチアンテナとによってブロードサイド方向配列の対が形成されており、エンドファイア方向配列の対を構成する各マイクロストリップパッチアンテナは、それぞれ、互いに逆相の電界を励起させるための給電部を有し、これら給電部同士に共通に接続するエンドファイア方向側の合成回路が設けられており、また、ブロードサイド方向配列の対を構成する各マイクロストリップパッチアンテナも、それぞれ、互いに逆相の電界を励起させるための給電部を有し、これら給電部同士に共通に接続するブロードサイド方向側の合成回路が設けられ、さらに、それらエンドファイア方向側の合成回路と、ブロードサイド方向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、通信駆動用として機能するマイクロストリップパッチアンテナの対が切り換わって、電界の指向性が変化することを特徴とする指向性ダイバーシチアンテナ装置。
各マイクロストリップパッチアンテナのそれぞれに、垂直偏波の電界を励起させる構成としたことを特徴とする請求項１記載の指向性ダイバーシチアンテナ装置。
各マイクロストリップパッチアンテナのそれぞれに、水平偏波の電界を励起させる構成としたことを特徴とする請求項１記載の指向性ダイバーシチアンテナ装置。
各マイクロストリップパッチアンテナのそれぞれに垂直偏波の電界を励起させる構成と成し、それら各マイクロストリップパッチアンテナはそれぞれ、エンドファイア方向に沿う辺とブロードサイド方向に沿う辺とを有する同一の方形状を呈し、対を成すマイクロストリップパッチアンテナ同士は、互いに方形状の一辺を間隔を介し対向させて配設されており、その対向し合う辺に共通の合成回路に接続する給電部が配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の指向性ダイバーシチアンテナ装置。
各マイクロストリップパッチアンテナのそれぞれに水平偏波の電界を励起させる構成と成し、それら各マイクロストリップパッチアンテナはそれぞれ、エンドファイア方向に沿う辺とブロードサイド方向に沿う辺とを有する同一の方形状を呈し、対を成すマイクロストリップパッチアンテナ同士は、互いに方形状の一辺を間隔を介し対向させて配設されており、その対向し合う辺の対角となる端部にそれぞれ連接して前記対向し合う辺に直交する方向に伸長する辺には、それぞれ、共通の合成回路に接続する給電部が配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項３記載の指向性ダイバーシチアンテナ装置。
マイクロストリップパッチアンテナのエンドファイア方向配列の対と、ブロードサイド方向配列の対とのうちの少なくとも一方側の対において、共通の合成回路に接続している給電部同士は、それぞれ、別々の信号経路でもって、共通の合成回路に接続されており、それら２つの信号経路のうちの一方側には信号の位相を１８０°変換する位相回路が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の指向性ダイバーシチアンテナ装置。
各マイクロストリップパッチアンテナのそれぞれに垂直偏波の電界を励起させる構成と成し、それら各マイクロストリップパッチアンテナはそれぞれ、エンドファイア方向に沿う辺とブロードサイド方向に沿う辺とを有する同一の方形状を呈し、対を成すマイクロストリップパッチアンテナ同士は、互いに一辺を間隔を介し対向させて配設されており、当該対を成すマイクロストリップパッチアンテナの一方側の前記対向し合う辺と、他方側のマイクロストリップパッチアンテナの前記対向し合う辺に対して背面側となる辺とには、それぞれ、共通の合成回路に接続する給電部が配設され、これら給電部は、それぞれ、別々の信号経路でもって、共通の合成回路に接続されており、それら２つの信号経路のうちの一方側には信号の位相を１８０°変換する位相回路が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の指向性ダイバーシチアンテナ装置。
各マイクロストリップパッチアンテナのそれぞれに水平偏波の電界を励起させる構成と成し、それら各マイクロストリップパッチアンテナはそれぞれ、エンドファイア方向に沿う辺とブロードサイド方向に沿う辺とを有する同一の方形状を呈し、対を成すマイクロストリップパッチアンテナ同士は、互いに一辺を間隔を介し対向させて配設されており、その対向し合う辺の一端側の対向する端部にそれぞれ連接して前記対向し合う辺に直交する方向に伸長する辺には、それぞれ、共通の合成回路に接続する給電部が配設され、これら給電部は、それぞれ、別々の信号経路でもって、共通の合成回路に接続されており、それら２つの信号経路のうちの一方側には信号の位相を１８０°変換する位相回路が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項３記載の指向性ダイバーシチアンテナ装置。
マイクロストリップパッチアンテナのエンドファイア方向配列の対と、ブロードサイド方向配列の対とのうちの少なくとも一方側の対において、その対を成すマイクロストリップパッチアンテナに接続する合成回路および位相回路を設けるのに代えて、平衡側コイルと不平衡側コイルを有するバラントランスが設けられ、不平衡側コイルの一端側はグランドに接続され、他端側はスイッチ回路に接続されており、また、平衡側コイルの両端部は、それぞれ、対を成すマイクロストリップパッチアンテナの給電部に個別に接続されていることを特徴とする請求項６又は請求項７又は請求項８記載の指向性ダイバーシチアンテナ装置。
請求項１乃至請求項９の何れか１つに記載の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する通信機。