JP2008113187A - 平面アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】指向性を変更することができると共に、コンパクトで平面上に収納することができる利便性の高い平面アンテナを提供する。
【解決手段】平面アンテナ装置は、指向性を有する平面アンテナを複数備えた折りたたみ可能な平面アンテナ装置であって、各平面アンテナが、隣合う平面アンテナを蝶番によって回転角度を調整可能に接続されると共に、電波を受信可能な方向に対して変更可能に設定されている。また、複数の平面アンテナを相互に組み合わせることによって指向性が制御されると共に、複数の平面アンテナの指向性に基づいて、各平面アンテナに対応する電波を受信する。これにより利得の調整を行うことができ、通信品質を向上することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、平面状のアンテナ装置に係り、特に、複数の平面アンテナを組み合わせて指向性を変更することができる平面アンテナ装置に関する。

近年、ユーザが自由に持ち運び可能な携帯情報端末が普及している。この携帯情報端末（以下、単に端末と言うことがある。）とは、具体的には例えば、ＷｉＭＡＸ（world interoperability for microwave access）用端末や、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）端末、携帯電話端末などである。

これらの端末には、無線通信によって情報を送受信するために、アンテナが内蔵されていたり、或いは備え付けられている。そして、これらの端末は、このアンテナの性能によって情報伝送速度が大きく左右されるので、最近では、これらの携帯情報端末に外部アンテナを接続できるようになっているものも多くなっている。

なぜなら、携帯情報端末が、基地局アンテナから直接その端末を見通せる場所にいる場合と、携帯情報端末が、基地局アンテナからビルの陰や屋内などに位置しており、直接その端末を見通せない場所にいる場合では、回線品質が大きく異なるからである。

従って、上記の携帯情報端末に外部アンテナを接続し、その外部アンテナを基地局アンテナから見通せるような電波の強い場所に置くことができれば、通信品質を改善することができる。

このように、携帯情報端末に外部アンテナを接続する場合、外部アンテナは、使用場所によって鋭い指向性を持った方が良い場合と、ブロードな指向性をもった方が良い場合と、無指向性である方が良い場合とがある。

例えば、外部アンテナを基地局から見通せる場所に置ける場合には、アンテナの指向性を基地局側に向けることができるので、鋭い指向性で高い利得を持つアンテナが良い。また、基地局から見通せるかどうかは不明でも、何となく電波の強い方向がわかる場合は、ブロードな指向性のアンテナが有効である。

これに対し、全くどこから電波が飛んでくるか不明な場合には、無指向性のアンテナが便利である。

なぜなら、無指向性のアンテナは、電波が飛んでくる方向に依存しないで全方位の電波を受信することができるからである。

このように、外部アンテナを使用する場合には、外部アンテナ自身がこれらの指向性を簡単に変える機能を持っていると便利である。

ここで、従来から知られている外部アンテナについて、図２２を用いて説明する。

従来の外部アンテナは、図２２（１）に示すように、モノポール状のアンテナ（図中では、モノポールアンテナと言う。）であったり、図２１（２）に示すように、平面状のアンテナ（図中では、平面アンテナと言う。）が知られている。

図２２（１）のモノポール状のアンテナには、モノポールアンテナ６００に同軸ケーブル５０１が接続され、先端に同軸コネクタ５０２が取り付けられている。これにより、このモノポールアンテナは、ドーナツ状の無指向性６０１を有しており、水平面内に無指向性の指向性を有するアンテナである。

また、図２２（２）の平面状のアンテナには、平面状の薄型の平面アンテナ５００に同軸ケーブル５０１が接続され、先端に同軸コネクタ５０２が取り付けられている。これにより、この平面アンテナは、指向性５０３に示すような単一の指向性を持ち、１つの方向のみの指向性を有するアンテナであった。

ここで、一般的に、この平面アンテナの平面の面積の少ないアンテナは、利得が小さくブロードな指向性を有し、平面の面積が多いアンテナは、利得が大きく尖鋭な指向性を有している。

また、このアンテナの利得とは、同一電力を被測定アンテナと基準アンテナに加えた場合の電力の比で表される比のことを言う。アンテナは、入力されたエネルギーを一定方向に集中させることが出来るが、この集中のさせ方が、種類や個体、或いは形態などによって、受信における特徴的な差を生じる。

すなわち、入力された電力を通信相手以外の方向にもばら撒くアンテナと、指向性を持たせて電力を効率良く集中させるアンテナとでは、到達距離に差が発生する。この差が利得の差となり、利得が高ければ高いほど指向性が鋭くなり感度が向上すると共に、方向合わせが難しくなる事を意味している。

従って、図２２の従来のアンテナでは、（１）のような無指向性６０１という指向性か、（２）のような単一方向性５０３の指向性しか持たないので、いずれのアンテナであってもアンテナの指向性を変更することができなかった。また、図２２（２）の平面アンテナは、方向合わせができても平面アンテナ５００の面積を変更することが出来ないので、利得を高めると共に指向性を鋭くさせ、感度を向上することが出来なかった。

そこで、アンテナの指向性を変更することができるものや、或いは小型化を図ったアンテナ装置に関するものが、特許文献１及び２に記載されている。
特開２０００−６８７２９号公報 特開平７−１０６８２０号公報

ところで、特許文献１に記載された指向性制御アンテナ装置は、複数の平面アンテナがそれぞれ異なる方向に向くように配置され、スイッチを切り替えることにより動作させる平面アンテナを選択することを特徴としている。

しかしながら、この指向性制御アンテナ装置では、複数の平面アンテナがそれぞれ異なる方向を向いているので、ある１つのアンテナの方向合わせを行い、そのアンテナのみを動作させるように選択しても、１つの平面アンテナの面積は変わらず同じままである。

従って、この指向性制御アンテナ装置では、１つの方向の電波に対して利得を大きくすることができないという問題があった。

また、特許文献２に記載された平面アンテナ装置は、複数の平面アンテナをヒンジによって接合することにより、アンテナ部を形成したことを特徴とする平面アンテナ装置が記載されている。

しかしながら、この平面アンテナ装置では、この平面アンテナ装置を携帯可能にするためにアンテナ部を折りたたんだに過ぎず、方向合わせを改善したり、利得を高めたりすることができないという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、複数のアンテナを独立して制御し、指向性を変更することができると共に、コンパクトで平面上に収納することができる利便性の高い平面アンテナを提供することを目的とする。

本発明に係る平面アンテナは、指向性を有する平面アンテナを複数備え、折りたたみ可能な平面アンテナ装置であって、各平面アンテナは、隣合う平面アンテナを蝶番によって回転角度を調整可能に接続されると共に、電波を受信可能な方向に対して変更可能に設定され、前記複数の平面アンテナを相互に組み合わせることによって指向性が制御され、前記複数の平面アンテナの指向性に基づいて、前記各平面アンテナに対応する前記電波を受信することを特徴とする。

また本発明に係る平面アンテナは、前記複数の平面アンテナのうち、少なくとも２つ以上の前記平面アンテナが同一方向を受信するように設定され、前記電波を受信する利得を高めるようにしても良い。

また本発明に係る平面アンテナは、前記隣合う平面アンテナが、前記蝶番によって相互に直角に配置可能に設定されるようにしても良い。

また本発明に係る平面アンテナは、前記複数の平面アンテナが、前記蝶番によって略環状になるように接続されるようにしても良い。

また本発明に係る平面アンテナは、前記複数の平面アンテナが、３つの前記平面アンテナによって構成されるようにしても良い。

また本発明に係る平面アンテナは、前記複数の平面アンテナが受信した前記電波を合成する同軸ケーブルを更に備え、前記隣合う平面アンテナの背面又は上面に当該同軸ケーブルが備え付けられているようにしても良い。

また本発明に係る平面アンテナは、前記同軸ケーブルが、前記各平面アンテナの内部に埋没されると共に、前記隣合う平面アンテナの側面を介して接続されるようにしても良い。

また本発明に係る平面アンテナは、前記複数の平面アンテナが受信した前記電波を合成するプリント基板を更に備え、前記隣合う平面アンテナに当該プリント基板が接続されて備え付けられているようにしても良い。

また本発明に係る平面アンテナは、前記各平面アンテナが、前記同軸ケーブルを接続するコネクタを更に備え、受信する前記電波の指向性を変更する場合には、前記コネクタを介して、長さの異なる前記同軸ケーブルによって合成するようにしても良い。

また本発明に係る平面アンテナは、前記各平面アンテナが、電力を分配する機能を備えた同軸ケーブルを更に備え、前記各平面アンテナに独立したアンテナとして機能するようにしても良い。

また本発明に係る平面アンテナは、前記各平面アンテナが、それぞれ独立して接続される同軸ケーブルを更に備え、前記複数の平面アンテナによって複数の前記電波をそれぞれ受信するようにしても良い。

また本発明に係る平面アンテナは、前記蝶番が、前記隣合う平面アンテナの側面に備えられていると共に、前記複数の平面アンテナを同一平面側に折りたたむようにしても良い。

また本発明に係る平面アンテナは、前記蝶番が、前記隣合う平面アンテナの側面に備えられていると共に、前記複数の平面アンテナを互い違いに折りたたむようにしても良い。

また本発明に係る平面アンテナは、前記蝶番が、前記隣合う平面アンテナの表面又は背面に備えられていると共に、前記複数の平面アンテナを互い違いに折りたたむようにしても良い。

また本発明に係る平面アンテナは、前記複数の平面アンテナのうち、外部から取得する送信用電波を送信可能な平面アンテナを少なくとも１つ備え、前記電波を受信すると共に、前記送信用電波を送信するようにしても良い。

本発明によれば、指向性を有する平面アンテナを独立して受信する方向を制御することにより、指向性を変更することができるだけでなく、高利得な特性を得ることができるので、通信品質を向上することができる。かくして、複数のアンテナをそれぞれ独立して制御し、指向性を変更することができると共に、コンパクトで平面上に収納することができる利便性の高い平面アンテナを実現できる。

本発明の平面アンテナは、折りたたみ可能であって、ＷｉＭＡＸ端末、ＰＤＡ端末や携帯電話などの通信端末の外部アンテナとして用いることを目的としている。

そして、また本発明の折りたたみ平面アンテナは、平面状のアンテナを、複数接続し、それらを、1枚の平面に折りたたみ可能な構造としたものである。それぞれの平面アンテナは、お互いの接合部において、その回転角度を任意に調整できる連結部を有している。

そして、それぞれの平面アンテナは、ブロードな指向性を有している。この構造により、それぞれ平面アンテナを同じ向きに調節すれば、先鋭で利得の高いアンテナが構成できる。また、それぞれの平面アンテナを、円周上に配置すれば、すなわち、２枚の時は背中合わせに、３枚の時は上から観て三角形に、４枚のときは上から観て正方形に配置すれば、無指向性を形成することができる。
（第１の実施例）
（１）折りたたみ平面アンテナ１の構成
図１は、本発明に係る平面アンテナの第１の実施例（以下、折りたたみ平面アンテナ１と言う。）を示す構成図である。図１に示す折りたたみ平面アンテナ１は、３枚の平面アンテナ１０、２０及び３０と、連結部２と、足３と、連結部４と、同軸ケーブル５と、同軸ケーブル６と、コネクタ７とを備えている。

ここで、３枚の平面アンテナ１０、２０及び３０は、連結部２によって接続されている。

連結部２は、蝶番（ちょうつがい）のような構造になっており、平面アンテナ１０、２０及び３０を水平方向に折りたたんだり、相対的な設置角度を任意に設定できるように可動できるようになっている。

平面アンテナ２０及び３０には、平面アンテナ自身が倒れないように、連結部４を介して足３が付加されている。

この足３は、平面アンテナ１０、２０及び３０の底面が平面状で十分安定に自立できれば、不要である。

連結部４は、足３を折りたたんで収納できるように、水平方向に回転可動可能な構造になっている。

同軸ケーブル５は、平面アンテナ２０及び３０に接続されて備えられており、それぞれ平面アンテナ１０に接続される。

同軸ケーブル６は、平面アンテナ１０に接続されて備えられており、その先端には、コネクタ７が設けられている。

平面アンテナ２０及び３０で受信された電波は、いったん平面アンテナ１０の中の給電回路（図示せず）に取り込まれ、平面アンテナ１０で受信した電波と同位相で合成されて、同軸ケーブル６に伝送され、コネクタ７に出力される。

同様に、平面アンテナ１０、２０及び３０から送信する場合には、コネクタ７に給電された送信電力が、同位相で平面アンテナ１０、２０及び３０から放射されることになる。

次に図２では、平面アンテナ１０の構造の一実施例を示したものである。図２に示す平面アンテナ１０の構造では、例えば、ポリカーボネイトやアクリルなどのプラスチック等の誘電体から構成される凹状の筐体１１と、プリント基板１２と、カバー１３とを備えている。

図２（１）は、平面アンテナ１０の断面図を示したものであり、図２（２）は、筐体１１の斜視図であり、図２（３）は、カバー１３の斜視図である。

図２（１）に示す平面アンテナ１０のプリント基板１２は、その表面に平面アンテナの放射素子や給電線路としてのマイクロストリップラインがエッチングによって形成されている。

そして、カバー１３は、背面のふたに相当する部分であり、金属のような導体でも、プラスチックのような誘電体でも使用可能である。またカバー１３には、図２（３）に示すように同軸ケーブル５及び６を通す穴１４が設けられている。

ここで、図１の平面アンテナ２０及び３０は、図２に示した平面アンテナ１０と構造的には同様である。

次に図３は、図２のプリント基板１２の構造を示したものである。図３（１）に示すように、プリント基板１２の表面には、４つのパッチアンテナ１５と、マイクロストリップライン１６と、グランド１７とがエッチング等により形成されている。

また、グランド１７は、複数のスルーホール１８により、裏面の導体よりなるグランド２１に導通している。

図３（１）に示すプリント基板１２の下部にある穴１９は、同軸ケーブル５及び６の通る穴である。

図３（２）に示すプリント基板１２の裏面は、グランド２１によってアースとして接地されている。

次に図４は、平面アンテナ２０に用いる場合のプリント基板２２の詳細構造を示している。図４（１）に示すプリント基板２２の表面には、図３（１）と同様に、４つのパッチアンテナ２３と、マイクロストリップライン２４と、グランド２５とがエッチング等により形成されている。

また、グランド２５は、複数のスルーホール２６により、裏面の導体よりなるグランド２７に導通している。

図４（１）に示すプリント基板２２の下部にある穴２８は、同軸ケーブル５の通る穴である。

図４（２）に示すプリント基板２２の裏面は、グランド２７によってアースとして接地されている。

また平面アンテナ３０に用いる場合のプリント基板は、本プリント基板２２と線対称の構造にすればよい。

次に図５は、平面アンテナ２０における、プリント基板２２と同軸ケーブル５との接続構造を示したものである。

図５の同軸ケーブル５は、同軸ケーブル５の接続される平面アンテナ２０への接続側端をカバー２３の穴２９を通し、更に、プリント基板２２のグランド２７のある側から通して、プリント基板２２の表面側で接続する。

このとき、プリント基板２２の表面は、同軸ケーブル５の同軸外部導体４０をグランド２５にハンダ付けし、同軸中心導体４１をマイクロストリップライン２４にハンダ付けで接続する。

このように接続することにより、プリント基板２２とカバー２３は、図２に示したように平面アンテナ１０と同様な筐体１１を前面にして組み立てることができる。
（２）折りたたみ平面アンテナ１の動作
次に、折りたたみ平面アンテナ１の動作について、図６を用いて説明する。図６は、折りたたみ平面アンテナ１の第１の実施例の使用方法を示したものである。

図６に示す折りたたみ平面アンテナ１は、平面アンテナ１０、２０及び３０が、それぞれ、該当するブロードな放射指向性３０１、３０２及び３０３を有している。

そして更に、各平面アンテナ１０、２０及び３０が、図６（１）の置き方のように同じ方向に向けられ、同位相で合成されることによって、図６（２）の指向性に示すように、指向性３０４のようなシャープで高利得な特性が得られる。

従って、電波の強い方向などがわかる場合には、図６（１）のように３枚の平面アンテナ１０、２０及び３０をそれぞれ同じ方向に向けて使用することにより、利得を高めて指向性が鋭くなると共に感度が向上するので、通信品質を向上させることができる。

また、次の図７は、本発明の折りたたみ平面アンテナの第１の実施例の使用方法について、２つ目の方法を示したものである。図６の説明と同様に、図７に示す折りたたみ平面アンテナ１は、平面アンテナ１０、２０及び３０が、それぞれ、該当するブロードな放射指向性３０１、３０２及び３０３を有している。

しかし、これらの平面アンテナ１０、２０及び３０が、図７（１）の置き方のように、コの字状に置かれた場合には、平面アンテナ１０、２０及び３０の電波は、それぞれ正対する方向に放射される。

これにより、折りたたみ平面アンテナ１は、平面アンテナ１０、２０及び３０の指向性がブロードなため、隣接するアンテナの境目の角度でも、平面アンテナの利得の最大値より、概ね３〜４ｄＢ程度の軽微の減少で済み、利得がわずかに落ちる程度にとどまる（ただし、この劣化具合は、平面アンテナの大きさと利得、ビーム幅で決まるので、平面アンテナの大きさにより異なる。）。

そして、この境目の方向では、隣接する２つのアンテナの指向性が合成されるので、結果として、利得は、２倍の３ｄＢが増加することになり、結局、この境目の方向での利得は、平面アンテナ正面方向とあまり変わらない値となる。

これにより、図７（１）のように３枚の平面アンテナ１０、２０及び３０をコの字状に配置することによって、図７（２）で示したように、概ね２７０度の方向をカバーできる指向性を形成できる。

また、次の図８は、本発明の折りたたみ平面アンテナ１の第１の実施例の使用方法について、３つ目の方法を示したものである。図６でした説明と同様に、図８に示す折りたたみ平面アンテナ１は、平面アンテナ１０、２０及び３０が、それぞれ、該当するブロードな放射指向性３０１、３０２及び３０３を有している。

しかし、これらの平面アンテナ１０、２０及び３０が、図８（１）の置き方のように、三角形状に置かれた場合には、平面アンテナ１０、２０及び３０の電波は、それぞれ正対する方向に放射される。

これにより、折りたたみ平面アンテナ１は、平面アンテナ１０、２０及び３０の指向性がブロードなため、隣接するアンテナの境目の角度でも、平面アンテナの利得の最大値より、概ね４〜５ｄＢ程度の軽微の減少で済み、利得がわずかに落ちる程度にとどまる（ただし、この劣化具合は、平面アンテナの大きさと利得、ビーム幅で決まるので、平面アンテナの大きさにより異なる。）。

そして、この境目の方向では、隣接する２つのアンテナの指向性が合成されるので、結果として、利得は、２倍の３ｄＢが増加することになり、結局、この境目の方向での利得は、平面アンテナ正面方向とあまり変わらないか、わずかに劣化する程度の値となる。

これにより、図８（１）のように３枚の平面アンテナ１０、２０及び３０を三角形状に配置することによって、図８（２）で示したように、概ね３６０度の方向をカバーできる指向性を形成できる。

以上のように、図７及び８の使用方法は、強い電波がどの方向からくるかわからない場合や、室内で使用する場合などにおいて、反射した多数の電波を沢山受信したい場合に有効である。

以上説明したように、本発明によれば、平面状のアンテナを、複数接続し、折りたたみ可能な構造としたことにより、それぞれの平面アンテナの方向を調整して、受信する電波の指向性を変更すると共に、調整することができる。
（第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施例を図９に示す。図９に示す第２の実施例では、図１の第１の実施例に対し、同軸ケーブル５に相当する同軸ケーブル５３が、平面アンテナ５０、５１及び５２の上部に配置されている構造になっている。この場合、同軸ケーブルの引き込み構造は、図１０のようになっている。

図１０に示す同軸ケーブル５３は、平面アンテナ５０及び５２の上部側面に設けられた穴５５を通して、プリント基板１２及び２２に導かれ、図５の同軸中心導体と同軸外部導体を接続した場合と同様に取り付けられている。

これにより、第２の実施例では、第１の実施例に対し、同軸ケーブル５３の太さ（厚み）を、平面アンテナの内部に取り込むことができるので、折りたたみ平面アンテナ１を薄くすることができる。
（第３の実施例）
次に、本発明の第３の実施例を図１１に示す。図１１に示す第３の実施例では、図１や図９において同軸ケ−ブル５が、外側で回り込むように接続されていたのに対し、図１１の折りたたみ平面アンテナ１の平面アンテナ６０が、隣り合う平面アンテナ６１及び６２の隣り合う側面部において、同軸ケーブル６３によって最短距離になるように接続された構造である。

すなわち、図１１の第３の実施例では、同軸ケ−ブル６３が、平面アンテナ６０の隣り合う平面アンテナ６１及び６２との間に、それぞれ接続されている。

これにより、第３の実施例では、同軸ケーブル６３を平面アンテナ６０、６１及び６２に取り込むことができるので、同軸ケーブル６３の衝撃による損傷や擦傷を回避することができる共に、折りたたみ平面アンテナ１のライフサイクル（寿命）を延ばすことができる。
（第４の実施例）
次に、本発明の第４の実施例を図１２に示す。図１２に示す第４の実施例では、図１１において平面アンテナ６０、６１及び６２が同軸ケ−ブル６３によって接続されていたのに対し、フレキシブルなプリント基板で平面アンテナ７０、７１及び７２を接続した実施例を示したものである。

図１２に示す第４の実施例における折りたたみ平面アンテナ１は、平面アンテナ７０と、隣り合う平面アンテナ７１及び７２との接続において、接続用プリント基板Ａ８０と接続用プリント基板Ｂ９０とが用いられている。

図１２に示す平面アンテナ７０、７１及び７２に用いられるプリント基板の構造の実施例を、図１３に示す。

図１３（１）には、プリント基板７５の表面を示し、図１３（２）には、プリント基板７６の表面を示す。プリント基板７５の表面は、図１３（１）に示すように、グランド７７、７８及び７９と、マイクロストリップライン８５等により形成されている。プリント基板７６の表面は、図１３（２）に示すように、グランド７７及び７８と、マイクロストリップライン８６等により形成されている。

このように、図１２に示す平面アンテナ７０には、図１３に示すプリント基板７５が用いられ、図１２に示す平面アンテナ７１及び７２には、図１３に示すプリント基板７６が用いられる。

そして図１２に示す平面アンテナ７０と７１の接続は、図１３に示すプリント基板７５及び７６の側面端に設けられているグランド７７及び７８に、図１４に示す接続用プリント基板Ａ８０及び接続用プリント基板Ｂ９０を接続することによってなされる。

図１４（１）に示す接続用プリント基板Ａ８０は、折り曲げが可能なフレキシブルなプリント基板で構成され、その裏面は銅箔等の導体層が設けられている。この接続用プリント基板Ａ８０の銅箔等による導体層面の左右両端の一部を、図１３に示したプリント基板７５のグランド７８とプリント基板７６のグランド７８部分とにハンダ付けすることにより、プリント基板７５と７６は物理的に接続される。

同様に、図１４（２）に示す接続用プリント基板Ｂ９０も、折り曲げが可能なフレキシブルなプリント基板で構成されている。この接続用プリント基板Ｂ９０は、表面にマイクロストリップライン９１が配置され、その左右端にスルーホール９２を有し、そのスルーホール９２は、接続用プリント基板Ｂ９０の裏側に達し、導体のランド９４に導通している。

また、接続用プリント基板Ｂ９０の裏側には、導体のグランド９３が先のランド９４を避けて配置されている。

接続用プリント基板Ｂ９０も、接続用プリント基板Ａ８０同様に、グランド９３の両端部の一部を、図１３のプリント基板７５のグランド７７とプリント基板７６のグランド７７部分にハンダ付けし、接続用プリント基板Ｂ９０のランド９４を、プリント基板７５のマイクロストリップライン８５の先端部とプリント基板７６のマイクロストリップライン８６の先端部にハンダ付けすることにより、接続用プリント基板Ａ８０は、プリント基板７５と７６を物理的にも電気的にも接続されたことになる。

この接続用プリント基板Ａ８０及び接続用プリント基板Ｂ９０が、プリント基板７５及びプリント基板７６に接続された場合の構造を、図１５に示す。

これにより、第４の実施例では、同軸ケーブル６３を使用する代わりに、接続用プリント基板Ａ８０と接続用プリント基板Ｂ９０とによって平面アンテナ７０、７１及び７２を接続することができるので、折りたたみ平面アンテナ１を軽量化し、小型化を図ることができる。
（第５の実施例）
次に、本発明の第５の実施例を図１６に示す。図１６に示す第５の実施例では、３枚の平面アンテナ１００、１１０及び１２０が、連結部２によって接続されている。

連結部２は、図１と同様に、蝶番（ちょうつがい）のような構造になっており、平面アンテナ１００、１１０及び１２０を水平方向に折りたたんだり、相対的な設置角度を任意に設定できるように可動できる構造になっている。

図１６と図１との違いは、平面アンテナ１１０及び１２０が、同軸ケーブル１１２で直接的には接続されておらず、一旦、コネクタ１１１及び１２１を介して、同軸ケーブル１１２及び１２２によって接続されることである。

同軸ケーブル１１２及び１２２は、同様に平面アンテナ１００のコネクタ１０１、１０２にも接続され、平面アンテナ１００は、平面アンテナ１１０及び１２０に、電気的に接続される。

図１６の場合では、同軸ケーブル１１２及び１２２の長さは、通常、平面アンテナ１００、１１０及び１２０から放射される電波が同位相となるように設定される。

しかし、図１６の場合において、あえて長さの異なる同軸ケーブルを用いることで、３つの平面アンテナから放射される合成の指向性を変化させる、すなわち、ビーム幅を広げたり、ビーム方向を右または左に向けたりすることが、可能になる。

更に、平面アンテナ１１０と平面アンテナ１２０とに独立な同軸ケーブルで、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術の２つのアンテナとして使用することが可能になる。

なぜなら従来では、複数の平面アンテナを備えていても、１つの電波しか受信することしかできず、ＭＩＭＯ技術に対応できていないという問題があった。

ここで、ＭＩＭＯ技術とは、複数のアンテナで複数のデータの送受信を行なう無線通信技術のことであり、後述する実施例においてＭＩＭＯ技術への対応を説明する。

この第５の実施例では、図１で示した同軸ケーブル５及び６を使用する代わりに、コネクタ１０１及び１０２とコネクタ１１１及び１２１とを介して、同軸ケーブル１０３、１１２及び同軸ケーブル１２２を接続することにより、同軸ケーブル１０３、１１２及び同軸ケーブル１２２の長さに応じて、指向性を変化させることができる。
（第６の実施例）
次に、本発明の第６の実施例を図１７に示す。図１７に示す第６の実施例では、図１６の構成に対し、中央の平面アンテナ１３０が１つのコネクタ１３１を有し、平面アンテナ１１０、１２０及び１３０へ、電力を３分配する機能をもった同軸ケーブル１３２によって、給電する構造としたものである。

この場合、平面アンテナ１１０、１２０及び１３０は、それぞれ独立のアンテナとしても使用可能で、３つのアンテナとして３チャネルのＭＩＭＯ通信に対応できる。

ここで、ＭＩＭＯ技術の動作について、図１８を用いて説明する。図１８は、ＭＩＭＯ技術を用いたＭＩＭＯ通信を行う使用方法の一例である。

図１８の構成は、図１７の平面アンテナ１１０、１２０及び１３０に、それぞれ独立した同軸コネクタ１１１、１２１及び１３１を備え、各同軸コネクタ１１１、１２１及び１３１に対応し、かつ独立した同軸ケーブル１４０、１５０及び１６０を、平面アンテナ１１０、１２０及び１３０に備えられたコネクタ端子１１１、１２１及び１３１に接続する。

なお、ＭＩＭＯ技術による折りたたみ平面アンテナ１を使用する場合には、この折りたたみ平面アンテナ１と接続される装置（図示せず）にも、複数のアンテナ接続端子（図示せず）が設けられている。

なぜなら、ＭＩＭＯ技術を使用する状況であって多数の反射波が存在する場合には、複数のアンテナを用いて多数の反射波を利用して通信することにより、通信品質や通信速度を向上させることができるので、上述のように、それぞれのアンテナを独立に用いることでＭＩＭＯ技術を有効に用いて、通信品質や通信速度を改善することが可能になる。

また、上述において、折りたたみ平面アンテナ１が接続される装置側のアンテナ接続端子が２つの場合には、３つ平面アンテナ１１０、１２０及び１３０のうち、任意の２つを選べばよい。また、ＭＩＭＯ技術を用いたＭＩＭＯ通信では、使用し易い複数のアンテナ同士の相関が小さい方が有効であるため、図６乃至８で示したように、平面アンテナの向きを多方面に調整することにより、通信品質や通信速度の更なる改善を図ることができる。
（第７の実施例）
次に、本発明の第７の実施例を図１９に示す。図１９に示す第７の実施例では、平面アンテナの収納時の折りたたみ方を示した構成図である。

図１９（１）に示すように、折りたたみ平面アンテナ１は、平面アンテナ１０、２０及び３０の接続をそれぞれのアンテナの側面で、連結部２００及び２０１を使用して接続されている。

これにより、第７の実施例の折りたたみ平面アンテナ１は、まず連結部２０１によって平面アンテナ３０をＡ方向に折りたたみ、次に連結部２００によって平面アンテナ２０をＢ方向に折りたたむことができる。

そして、このように折りたたんだときに、平面アンテナ３０の厚み分を挟み込むような寸法にしておけば、図１９（２）折りたたみ時のように、１枚の平板状に収納することができて、携帯性、利便性を図ることができる。
（第８の実施例）
次に、本発明の第８の実施例を図２０に示す。図２０に示す第８の実施例では、平面アンテナの収納時の他の折りたたみ方を示した構成図である。

ここで、図１９との違いは、連結部２１０と２１１とが反対方向に可動するように取り付けられていることである。

これにより、折りたたみ平面アンテナ１は、平面アンテナ１０に対して、連結部２１１によって先に平面アンテナ３０をＣ方向に折りたたんでも良く、また或いは、連結部２１０によって平面アンテナ２０をＤ方向に折りたたんでも良い。

従って、第８の実施例の折りたたみ平面アンテナ１は、折りたたみの順番（Ｃ方向、又はＤ方向）を気にすることなく、図２０（２）のように折りたたむことができる。
（第９の実施例）
次に、本発明の第９の実施例を図２１に示す。図２１に示す第９の実施例では、平面アンテナの収納時の他の折りたたみ方を示した構成図である。

ここで、図２０で示した折りたたみ方との違いは、連結部２２０と２２１の平面アンテナへの取り付けを、側面ではなく背面としたことである。

なぜなら、平面アンテナの厚みが非常に薄い平面アンテナの場合には、平面アンテナの側面に十分な強度を保つことが出来ない場合があり、このような場合には、アンテナ背面に連結部を固定することにより、強度不足を補完することができる。

具体的には、折りたたみ平面アンテナ１は、平面アンテナ１０に対して、連結部２２１によって平面アンテナ３０をＥ方向に折りたたみ、また連結部２２０によって平面アンテナ２０をＦ方向に折りたたむことができる。

これにより、厚みが非常に薄い平面アンテナの場合であっても、コンパクトに折りたたむことができるので、携帯性、利便性を図ることができる。

本発明の折りたたみ平面アンテナの第１の実施例における構成図である。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第１の実施例における平面アンテナの構造図である。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第１の実施例におけるプリント基板の構造（その１）を示したものである。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第１の実施例におけるプリント基板の構造（その２）を示したものである。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第１の実施例におけるプリント基板と同軸ケーブルの接続構造を示したものである。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第１の実施例における使用方法（１）を示したものである。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第１の実施例における使用方法（２）を示したものである。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第１の実施例における使用方法（３）を示したものである。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第２の実施例の構成図である。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第２の実施例の同軸ケーブルの接続構造を示したものである。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第３の実施例の構成図である。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第４の実施例の構成図である。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第４の実施例におけるプリント基板の構造（その３）を示したものである。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第４の実施例における接続用プリント基板の構成を示したものである。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第４の実施例のプリント基板の接続の構造を示したものである。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第５の実施例の構成図である。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第６の実施例の構成図である。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第６の実施例における使用方法を示したものである。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第７の実施例の構成図である。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第８の実施例の構成図である。 本発明の折りたたみ平面アンテナの第９の実施例の構成図である。 従来技術のアンテナの例を示したものである。

符号の説明

１ 折りたたみ平面アンテナ
２ 連結部
３ 足
４ 連結部
５、６ 同軸ケーブル
７ コネクタ
１０ 平面アンテナ
１１ 筐体
１２ プリント基板
１３ カバー
１４ 穴
１５ パッチアンテナ
１６ マイクロストリップライン
１７ グランド
１８ スルーホール
１９ 穴
２０ 平面アンテナ
２１ グランド
２２ プリント基板
２３ パッチアンテナ
２４ マイクロストリップライン
２５ グランド
２６ スルーホール
２７ グランド
２８、２９ 穴
３０ 平面アンテナ
４０ 同軸外部導体
４１ 同軸中心導体
５０、５１、５２ 平面アンテナ
５３ 同軸ケーブル
５５ 穴
６０、６１、６２ 平面アンテナ
６３ 同軸ケーブル
７０、７１、７２ 平面アンテナ
７５、７６ プリント基板
７７、７８、７９ プリント基板
８０ 接続用プリント基板Ａ
８３ グランド
８５、８６ マイクロストリップライン
９０ 接続用プリント基板Ｂ
９１ マイクロストリップライン
９２ スルーホールド
９３ グランド
９４ ランド
１００、１１０、１２０ 平面アンテナ
１０１、１０２、１１１、１２１ コネクタ
１０３、１１２、１２２ 同軸ケーブル
１３０ 平面アンテナ
１３１ コネクタ
１３２ 同軸ケーブル
１４０、１５０、１６０ 同軸ケーブル
２００、２０１ 連結部
２１０、２１１ 連結部
２２０、２２１ 連結部
３０１、３０２、３０３、３０４ 指向性
５００ 平面アンテナ
５０１ 同軸ケーブル
５０２ 同軸コネクタ
５０３ 単一指向性
６００ モノポールアンテナ
６０１ ドーナツ状の無指向性

Claims (15)

1. 指向性を有する平面アンテナを複数備え、折りたたみ可能な平面アンテナ装置であって、
   各平面アンテナは、隣合う平面アンテナを蝶番によって回転角度を調整可能に接続されると共に、電波を受信可能な方向に対して変更可能に設定され、
   前記複数の平面アンテナを相互に組み合わせることによって指向性が制御され、
   前記複数の平面アンテナの指向性に基づいて、前記各平面アンテナに対応する前記電波を受信する
   ことを特徴とする平面アンテナ装置。
2. 前記複数の平面アンテナのうち、少なくとも２つ以上の前記平面アンテナが同一方向を受信するように設定され、前記電波を受信する利得を高める
   ことを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ装置。
3. 前記隣合う平面アンテナが、前記蝶番によって相互に直角に配置可能に設定されることを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ装置。
4. 前記複数の平面アンテナが、前記蝶番によって略環状になるように接続されることを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ装置。
5. 前記複数の平面アンテナが、３つの前記平面アンテナによって構成されることを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ装置。
6. 前記複数の平面アンテナが受信した前記電波を合成する同軸ケーブルを更に備え、前記隣合う平面アンテナの背面又は上面に当該同軸ケーブルが備え付けられていることを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ装置。
7. 前記同軸ケーブルが、前記各平面アンテナの内部に埋没されると共に、前記隣合う平面アンテナの側面を介して接続されていることを特徴とする請求項６記載の平面アンテナ装置。
8. 前記複数の平面アンテナが受信した前記電波を合成するプリント基板を更に備え、前記隣合う平面アンテナに当該プリント基板が接続されて備え付けられていることを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ装置。
9. 前記各平面アンテナは、前記同軸ケーブルを接続するコネクタを更に備え、受信する前記電波の指向性を変更する場合には、前記コネクタを介して、長さの異なる前記同軸ケーブルによって合成することを特徴とする請求項６又は７記載の平面アンテナ装置。
10. 前記各平面アンテナは、電力を分配する機能を備えた同軸ケーブルを更に備え、前記各平面アンテナに独立したアンテナとして機能することを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ装置。
11. 前記各平面アンテナは、それぞれ独立して接続される同軸ケーブルを更に備え、前記複数の平面アンテナによって複数の前記電波をそれぞれ受信することを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ装置。
12. 前記蝶番は、前記隣合う平面アンテナの側面に備えられていると共に、前記複数の平面アンテナを同一平面側に折りたたむことを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ装置。
13. 前記蝶番は、前記隣合う平面アンテナの側面に備えられていると共に、前記複数の平面アンテナを互い違いに折りたたむことを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ装置。
14. 前記蝶番は、前記隣合う平面アンテナの表面又は背面に備えられていると共に、前記複数の平面アンテナを互い違いに折りたたむことを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ装置。
15. 前記複数の平面アンテナのうち、外部から取得する送信用電波を送信可能な平面アンテナを少なくとも１つ備え、前記電波を受信すると共に、前記送信用電波を送信することを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ装置。

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