JP2011044997A - アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】より簡便に指向特性を可変することができ、かつ、複数の送信機、あるいは受信機を用いて同時に電波を送受信することが可能なアンテナを提供する。
【解決手段】反射板と、前記反射板と所定の間隔をおいて配置され、前記反射板に電気的に接続されるパッチ素子と、前記反射板と前記所定の間隔をおいて、前記パッチ素子の周囲に配置されるリング状導体と、前記パッチ素子の中心点を通り前記パッチ素子の中心点をｎ（ｎ≧３）分割する線を、それぞれ第１ないし第ｎの直線とするとき、前記リング状導体における前記第１ないし第ｎの直線により分割される部分の外側に配置されるｎ個のＹ型素子とを有し、前記各Ｙ型素子は、前記リング状導体の外側に沿って形成される第１および第２の導体と、前記第１の導体と前記第２の導体との接続点に接続される第３の導体とを有する。
【選択図】図１−１

Description

本発明は、アンテナに係わり、特に、設置場所に適した指向性が要求される室内アンテナや、絶えず通信方向が変化する移動機用アンテナに最適なアンテナに関する。

従来、ビーム放射方向可変アンテナとして、エスパアンテナが知られている。このエスパアンテナでは、基部にリアクタンス装荷したモノポール素子のリアクタンス量を可変させることにより、ビームの放射方向を調整することが可能である。
しかしながら、前述したエスパアンテナは、複数のリアクタンスを制御することが困難であったり、相互結合によりＶＳＷＲが変化すると言う欠点や、低姿勢化することが難しいと言う問題点があった。
この問題点を解決し、ビームの放射方向を可変することが可能な低姿勢のビーム放射方向可変アンテナが、下記特許文献１に記載されている。

特開２００７−２２８３５３号公報

前述の特許文献１に記載のビーム放射方向可変アンテナは、矩形形状のパッチ素子の周囲に矩形形状のリング状導体を配置し、さらに矩形形状のリング状導体３の４つの隅の外側に４個のビーム方向可変素子を配置し、４個のビーム方向可変素子の中のいずれかのビーム方向可変素子を接地し、残りのビーム方向可変素子を接地しないようにして、ビームの放射方向を可変している。具体的には、機械的に、あるいは、高周波スイッチ回路により、ビーム方向可変素子を反射板に電気的に接続することにより、ビームの放射方向を可変している。
このように、引用文献１に記載のビーム放射方向可変アンテナでは、アンテナの設置場所において最適な方向に、ビームの放射方向を可変するためには、機械的に、あるいは、高周波スイッチ回路により、ビーム方向可変素子を反射板に電気的に接続するための作業が必要になる。
また、前述の引用文献１に記載のビーム放射方向可変アンテナでは、矩形形状のパッチ素子に送信機、あるいは受信機を接続しているため、複数の送信機、あるいは受信機を用いて、同時に電波を送受信することができなかった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、より簡便に指向性を可変することができ、かつ、複数の送信機、あるいは受信機を用いて同時に電波を送受信することが可能なアンテナを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）本発明のアンテナは、反射板と、前記反射板と所定の間隔をおいて配置され、前記反射板に電気的に接続されるパッチ素子と、前記反射板と前記所定の間隔をおいて、前記パッチ素子の周囲に配置されるリング状導体と、前記パッチ素子の中心点を通り前記パッチ素子の中心点をｎ（ｎ≧３）分割する線を、それぞれ第１ないし第ｎの直線とするとき、前記リング状導体における前記第１ないし第ｎの直線により分割される部分の外側に配置されるｎ個のＹ型素子とを有し、前記各Ｙ型素子は、前記リング状導体の外側に沿って形成される第１および第２の導体と、前記第１の導体と前記第２の導体との接続点に接続される第３の導体とを有し、前記ｎ個のＹ型素子の中のすくなくとも１個のＹ型素子の前記第３の導体の他端に、送信機または受信機を接続することにより、指向性を切り替えることを特徴とする。

（２）（１）において、前記反射板と、前記パッチ素子および前記リング状導体との間に配置されるｎ個の直線状導体を有し、前記各直線状導体は、前記パッチ素子の中心点から、前記パッチ素子および前記リング状導体を横切るように、前記第１ないし第ｎの直線に沿って設けられ、前記各直線状導体の中心点側の一端は、前記反射板に電気的に接続されている。
（３）（１）または（２）において、前記パッチ素子は、ｎ角形の導体であり、前記リング状導体は、ｎ角形のリング状導体であり、前記各Ｙ型素子は、ｎ角形のリング状導体のそれぞれの角の外側に配置され、前記各Ｙ型素子の第１および第２の導体は、前記ｎ角形のリング状導体の各角を挟んで隣接する２片に沿って形成されている。
（４）（１）または（２）において、前記パッチ素子は、円形状の導体であり、前記リング状導体は、円形状のリング状導体である。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、より簡便に指向特性を可変することができ、かつ、複数の送信機、あるいは受信機を用いて同時に電波を送受信することが可能なアンテナを提供することが可能となる。

本発明の実施例１のアンテナの概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施例１のアンテナを上から見た上平面図である。 図１−１、図１−２に示すＹ型素子を説明するための図である。 本発明の実施例１のアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例１のアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例１のアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例１のアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例１のアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例１のアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例１のアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例１のアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例２のアンテナの概略構成を示す図である。 図４−１に示す直線状導体を説明するための図である。 本発明の実施例２のアンテナの一例のＶＳＷＲを示す図である。 本発明の実施例２のアンテナの一例の周波数特性を示すグラフである。 本発明の実施例１のアンテナの変形例の概略構成を示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施例１］
図１−１は、本発明の実施例１のアンテナの概略構成を示す斜視図であり、図１−２は、本発明の実施例１のアンテナを上から見た上平面図である。
図１−１，図１−２において、１は反射板、２は反射板１と所定の間隔をおいて配置される矩形形状の導体からなるパッチ素子、３は反射板１と所定の間隔をおいて矩形形状のパッチ素子２の周囲に配置される矩形形状のリング状導体、５ａ〜５ｄは矩形形状のリング状導体３の４つの隅の外側に配置される４個のＹ型素子である。なお、図１−２において、反射板１の図示は省略している。
矩形形状のパッチ素子２は、直線状の導体７の先端に取り付けられ、直線状の導体７の他端は反射板１に接続されるので、矩形形状のパッチ素子２は接地される。
なお、図１−１において、矩形形状のパッチ素子２、矩形形状のリング状導体３、４個のＹ型素子（５ａ〜５ｄ）は、誘電体基板上に形成されている。

図２は、図１−１、図１−２に示すＹ型素子（５ａ〜５ｄ）を説明するための図である。
図２に示すように、Ｙ型素子（５ａ〜５ｄ）は、矩形形状のリング状導体３の各隅を挟んで隣接する２片に沿って形成される第１の導体５１および第２の導体５２と、第１の導体５１と第２の導体５２との接続点に接続される第３の導体５３とを有する。
本実施例では、矩形形状のパッチ素子２の周囲に、矩形形状のリング状導体３を配置し、さらに、矩形形状のリング状導体３の４つの隅の外側に４個のＹ型素子（５ａ〜５ｄ）を配置し、４個のＹ型素子（５ａ〜５ｄ）の中の少なくとも１個のＹ型素子の第３の導体５３の他端に、送信機あるいは受信機を接続して指向性を切り替えることを特徴とする。なお、図１−１では、５ｂのＹ型素子に励振電力を給電している状態を示している。
Ｙ型素子の第３の導体５３の他端に励振電力を給電し、矩形形状のパッチ素子２を接地することにより、矩形形状のリング状導体３における、第１の導体５１と第２の導体５２との接続点と矩形形状のパッチ素子２の中心点とを結ぶ直線上の内側の隅のインピーダンスが低下し電界が集中する。
しかし、集中した電界の位相を変化させなければ、指向性を効果的に変化させることができないが、矩形形状のリング状導体３とＹ型素子との間隔、あるいは、Ｙ型素子の第１の導体５１および第２の導体５２の長さを変化させることで、リアクタンス変化し、発生する電界の位相を調整でき、前後比を変えることができる。

図３−１〜図３−８は、本実施例のアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。この図３−１〜図３−８のグラフは、使用中心周波数を２．４ＧＨｚ（自由空間内での波長λｏ＝１２５ｍｍ）とし、下記（イ）〜（ヘ）の条件下で、図１−１、図１−２に示すアンテナを、ＦＤＴＤ法で解析した結果を示すグラフである。
（イ）矩形形状のパッチ素子２の一辺の長さ（Ｓ_ｐｔｃｈ）が、０．０６λｏ（Ｓ_ｐｔｃｈ＝０．０６λｏ）
（ロ）矩形形状のリング状導体３の内周の一辺の長さ（Ｓ_ｉｎ）が、０．１２λｏ（Ｓ_ｉｎ＝０．１２λｏ）
（ハ）矩形形状のリング状導体３の外周の一辺の長さ（Ｓ_ｏｕｔ）が、０．２４λｏ（Ｃ_ｏｕｔ＝０．２４λｏ）
（ニ）矩形形状のリング状導体３の幅（Ｗ）が、０．０６λｏ（Ｗ＝０．０６λｏ）
（ホ）矩形形状のパッチ素子２と矩形形状のリング状導体３との間隔（ｄ）が、０．０３λｏ（ｄ＝０．０３λｏ）
（ヘ）Ｙ型素子（５ａ〜５ｄ）が配置される矩形形状の一辺の長さ（Ｓ_Ｔ）が、０．３２λｏ（Ｓ_Ｔ＝０．３２λｏ）
（ト）Ｙ型素子（５ａ〜５ｄ）の第１の導体５１および第２の導体５２の長さ（Ｌ_Ｔ）が、０．０９λｏ（Ｌ_Ｔ＝０．０９λｏ）
したがって、Ｙ型素子（５ａ〜５ｄ）の第１の導体５１および第２の導体５２と、矩形形状のリング状導体３の外周との間隔は、０．０４λｏ
（チ）矩形形状のパッチ素子２および矩形形状のリング状導体３と、反射板１との間の間隔（ｈ）が、０．０８λｏ（ｈ＝０．０８λｏ）
（リ）誘電体基板の厚さが、０．００８λｏ、誘電体基板の比誘電率（ε_ｒ）が、３．３

また、図３−１〜図３−８のグラフは、下記表１に示す条件下での、図１に示すＸ−Ｙ面内の指向特性を示すグラフである。
なお、表１中の５ａ〜５ｄは、図１の５ａ〜５ｄに示すＹ型素子を表し、また、「Ｆ」は、Ｙ型素子の第３の導体５３の他端に励振電力を給電した状態（以下、給電状態という）、「Ｓ_Ｒ」は、Ｙ型素子の第３の導体５３の他端に、マッチング抵抗を接続した状態（以下、整合負荷状態という）を表す。

図３−１は、表１のｃａｓｅ１の場合で、Ｙ型素子（５ａ）が給電状態、残りのＹ型素子（５ｂ〜５ｄ）が整合負荷状態の時の指向特性を示す。このｃａｓｅ１では、ビームの放射方向が４５°となっている。
図３−２は、表１のｃａｓｅ２の場合で、Ｙ型素子（５ｂ）が給電状態、残りのＹ型素子（５ａ，５ｃ，５ｄ）が整合負荷状態の時の指向特性を示す。このｃａｓｅ２では、ビームの放射方向が１３５°となっている。
図３−３は、表１のｃａｓｅ３の場合で、Ｙ型素子（５ｃ）が給電状態、残りのＹ型素子（５ａ，５ｂ，５ｄ）が整合負荷状態の時の指向特性を示す。このｃａｓｅ３では、ビームの放射方向が２２５°となっている。
図３−４は、表１のｃａｓｅ４の場合で、Ｙ型素子（５ｄ）が給電状態、残りのＹ型素子（５ａ〜５ｃ）が整合負荷状態の時の指向特性を示す。このｃａｓｅ４では、ビームの放射方向が３１５°となっている。なお、図３−１ないし図３−４において、半電力ビーム幅はほぼ１６７°である。
このように、本実施例では、５ａ〜５ｄの各Ｙ型素子に給電したとき、水平面内の放射パターンは、外側（矩形形状のパッチ素子２の中心と、給電したＹ型素子を結ぶ方向）に向うパターンとなる。
そのため、本実施例では、アンテナを設置する設置場所において、送信機あるいは受信機を接続するＹ型素子を、５ａ〜５ｄのＹ型素子の中から選択することにより、指向性を切り替えることができる。
さらに、本実施例では、５ａ〜５ｄの各Ｙ型素子に、それぞれ４個の送信機あるいは受信機を接続し、同時に電波を送受信することが可能となる。

図３−５は、表１のｃａｓｅ５の場合で、Ｙ型素子（５ａ，５ｂ）に同相の励振電力を給電した状態、即ち、Ｙ型素子（５ａ，５ｂ）が給電状態、残りのＹ型素子（５ｃ，５ｄ）が整合負荷状態の時の指向特性を示す。このｃａｓｅ５では、ｃａｓｅ１とｃａｓｅ２の指向特性が合成され、ビームの放射方向が９０°となっている。さらに、アレイ効果で、半電力ビーム幅はほぼ１１６°となっており、ビーム幅が狭くなっている。
図３−６は、表１のｃａｓｅ６の場合で、Ｙ型素子（５ｂ，５ｃ）に同相の励振電力を給電した状態、即ち、Ｙ型素子（５ｂ，５ｃ）が給電状態、残りのＹ型素子（５ａ，５ｄ）が整合負荷状態の時の指向特性を示す。このｃａｓｅ６では、ｃａｓｅ２とｃａｓｅ３の指向特性が合成され、ビームの放射方向が１８０°となっている。
図３−７は、表１のｃａｓｅ７の場合で、Ｙ型素子（５ｃ，５ｄ）に同相の励振電力を給電した状態、即ち、Ｙ型素子（５ｃ，５ｄ）が給電状態、残りのＹ型素子（５ａ，５ｂ）が整合負荷状態の時の指向特性を示す。このｃａｓｅ７では、ｃａｓｅ３とｃａｓｅ４の指向特性が合成され、ビームの放射方向が２７０°となっている。
図３−８は、表１のｃａｓｅ８の場合で、Ｙ型素子（５ａ，５ｄ）が給電状態、残りのＹ型素子（５ｃ，５ｂ）が整合負荷状態の時の指向特性を示す。このｃａｓｅ８では、ｃａｓｅ１とｃａｓｅ４の指向特性が合成され、ビームの放射方向が０°となっている。

このように、本実施例では、４個のＹ型素子（５ａ〜５ｄ）の中のすくなくとも１個、あるいは、いずれか２個に同相で、励振電力を給電し、残りのＹ型素子を無給電状態とすることにより、Ｘ−Ｙ面内におけるビームの放射方向を、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°の方向に可変することが可能となる。
ここで、送信機あるいは受信機を、５ａ〜５ｄのＹ型素子に接続する場合に、周知の同軸接栓により、送信機あるいは受信機に接続されるケーブルをＹ型素子に接続することができるので、本実施例のアンテナでは、低姿勢でありながら、より簡便にビームの放射方向を可変することができる。
なお、励振されているＹ型素子と他のＹ型素子との結合が疎であるため、励振電力が給電されないＹ型素子の第３の導体５３の他端に、マッチング抵抗を接続する代わりに、励振電力が給電されないＹ型素子の第３の導体５３の他端を開放、あるいは、接地してもよい。
また、本実施例のアンテナにおいて、矩形形状のパッチ素子２と、矩形形状のリング状導体３は、スペーサ（図示せず）により反射板１に固定してもよいが、矩形形状のパッチ素子２と、矩形形状のリング状導体３とを、誘電体基板の一面（あるいは、両面）に形成することにより、安価に量産することが可能となる。

なお、前述の（イ）〜（ト）に記載した各部の寸法は一例であって、それ以外の寸法であっても構わない。例えば、矩形形状のパッチ素子２の一辺の長さ（Ｓ_ｐｔｃｈ）は、０．５×０．０６λｏ≦Ｓ_ｐｔｃｈ≦１．５×０．０６λｏ、より好ましくは、０．８×０．０６λｏ≦Ｓ_ｐｔｃｈ≦１．２×０．０６λｏが望ましい。
同様に、矩形形状のリング状導体３の内周の一辺の長さ（Ｓ_ｉｎ）は、０．５×０．１２λｏ≦Ｓ_ｉｎ≦１．５×０．１２λｏ、より好ましくは、０．８×０．１２λｏ≦Ｓ_ｉｎ≦１．２×０．１２λｏが望ましい。
また、矩形形状のリング状導体３の外周の一辺の長さ（Ｓ_ｏｕｔ）は、０．５×０．２４λｏ≦Ｓ_ｏｕｔ≦１．５×０．２４λｏ、より好ましくは、０．８×０．２４λｏ≦Ｓ_ｏｕｔ≦１．２×０．２４λｏが望ましい。
また、間隔（ｄ）は、０．５×０．０３λｏ≦ｄ≦１．５×０．０３λｏ、より好ましくは、０．８×０．０３λｏ≦ｄ≦１．２×０．０３λｏが望ましい。
また、Ｙ型素子（５ａ〜５ｄ）が配置される矩形形状の一辺の長さ（Ｓ_Ｔ）は、０．５×０．３２λｏ≦Ｓ_Ｔ≦１．５×０．３２λｏ、より好ましくは、０．８×０．３２λｏ≦Ｓ_Ｔ≦１．２×０．３２λｏが望ましい。
また、第１の導体５１および第２の導体５２の長さ（Ｌ_Ｔ）は、０．５×０．０９λｏ≦Ｌ_Ｔ≦１．５×０．０９λｏ、より好ましくは、０．８×０．０９λｏ≦Ｌ_Ｔ≦１．２×０．０９λｏが望ましい。
さらに、間隔（ｈ）は、０．５×０．０８λｏ≦ｈ≦１．５×０．０８λｏ、より好ましくは、０．８×０．０８λｏ≦ｈ≦１．２×０．０８λｏが望ましい。

なお、前述の各部の寸法は、前述の（リ）条件（誘電体基板の厚さが、０．００８λｏ、誘電体基板の比誘電率（ε_ｒ）が、３．３）の場合の最適値であり、誘電体基板の厚さ、比誘電率（ε_ｒ）が異なる場合は、前述の各部の寸法は、最適値が異なるので適宜調整する必要がある。
また、矩形形状のパッチ素子２、矩形形状のリング状導体３、および、Ｙ型素子（５ａ〜５ｄ）を誘電体基板の表面に形成する代わりに、金属の板、棒、管などで構成する場合には、前述の各部の寸法は、矩形形状のパッチ素子２、矩形形状のリング状導体３、および、Ｙ型素子（５ａ〜５ｄ）を誘電体基板の表面に形成した場合よりも長くなるので、前述の各部の寸法は適宜調整する必要がある。

［実施例２］
図４−１は、本発明の実施例２のアンテナの概略構成を示す図である。図４−１に示すように、本実施例では、反射板１と、矩形形状のパッチ素子２および矩形形状のリング状導体３との間に、４個の直線状導体（６ａ〜６ｄ）を配置したことを特徴とする。図４−２は、図４−１に示す直線状導体を説明するための図である。
図４−１、図４−２に示すように、各直線状導体（６ａ〜６ｄ）は、矩形形状のパッチ素子２の中心点から、矩形形状のパッチ素子２および矩形形状のリング状導体３の各辺を横切るように、放射状に設けられ、さらに、矩形形状のパッチ素子２の中心点側の一端は、反射板１に電気的に接続されている。
前述の実施例１のアンテナにおいて、矩形形状のリング状導体３の周辺の電界分布を変化させると、結果的に、矩形形状のパッチ素子２の入力インピーダンスも影響を受ける。そこで、本実施例では、反射板１と、矩形形状のパッチ素子２および矩形形状のリング状導体３との間に、４個の直線状導体（６ａ〜６ｄ）を配置し、矩形形状のパッチ素子２の中心点側の一端を反射板１と電気的に接続することで、矩形形状のパッチ素子２の入力インピーダンスの変化を抑えるようにしたものである。

図５−１は、本発明の実施例２のアンテナの一例のＶＳＷＲを示すグラフである。この図５−１は、使用中心周波数を２．４ＧＨｚ（λｏ＝１２５ｍｍ）とし、下記（ワ）〜（ヨ）の条件下で、図４に示すアンテナを、ＦＤＴＤ法で解析した結果を示すグラフである。
（ワ）直線状導体（６ａ〜６ｄ）の長さ（Ｌ_Ｈ）が、０．１２λｏ（Ｌ_Ｈ＝０．１２λｏ）
（カ）直線状導体（６ａ〜６ｄ）の、反射板１に接続される一端と、矩形形状のパッチ素子２の中心点との間隔（ｄ_Ｌ）が、０．０２λｏ（ｄ_Ｌ＝０．０２λｏ）
（ヨ）直線状導体（６ａ〜６ｄ）と反射板１との間の間隔（Ｌ_Ｖ１）が、０．０４λｏ（Ｌ_Ｖ１＝０．０４λｏ）
また、図５−１のグラフは、前述の表１のｃａｓｅ４と、ｃａｓｅ７に示す条件下でのＶＳＷＲを示す図である。なお、図５−１において、Ａが前述の表１のｃａｓｅ４に、Ｂが前述のｃａｓｅ７に示す条件下でのＶＳＷＲである。
図５−１のグラフから、前述の表１のｃａｓｅ４と、ｃａｓｅ７とも、２．４ＧＨｚ以上において、ＶＳＷＲが２以下となるが、４個の直線状導体（６ａ〜６ｄ）を配置することにより、２．３５ＧＨｚ以上でＶＳＷＲが２以下になり、良好なＶＳＷＲ値を示していることが分かる。

図５−２は、本実施例のアンテナの一例の、水平面内における前後比の周波数特性を示すグラフである。この図５−２も、前述の（ワ）〜（ヨ）の条件下で、図４−１に示すアンテナを、ＦＤＴＤ法で解析した結果を示すグラフである。なお、図５−２において、Ａが前述の表１のｃａｓｅ４に、Ｂが前述のｃａｓｅ７に示す条件下での、水平面内における前後比の周波数特性である。
図５−２に示すように、前述の表１のｃａｓｅ４の場合、２．４ＧＨｚの周波数において、前後比はピークとなり、約９．０ｄＢと算出される。
なお、前述の（ワ）〜（ヨ）に記載した各部の寸法は一例であって、それ以外の寸法であっても構わない。例えば、直線状導体（６ａ〜６ｄ）の長さ（Ｌ_Ｈ）は、０．５×０．１２λｏ≦Ｌ_Ｈ≦１．５×０．１２λｏ、より好ましくは、０．８×０．１２λｏ≦Ｌ_Ｈ≦１．２×０．１２λｏが望ましい。同様に、間隔（ｄ_Ｌ）は、０．５×０．０２λｏ≦ｄ_Ｌ≦１．５×０．０２λｏ、より好ましくは、０．８×０．０２λｏ≦ｄ_Ｌ≦１．２×０．０２λｏが望ましい。さらに、間隔（Ｌ_Ｖ１）は、０．５×０．０４λｏ≦Ｌ_Ｖ１≦１．５×０．０４λｏ、より好ましくは、０．８×０．０４λｏ≦Ｌ_Ｖ１≦１．２×０．０４λｏが望ましい。

なお、前述の各部の寸法は、前述の（リ）条件（誘電体基板の厚さが、０．００８λｏ、誘電体基板の比誘電率（ε_ｒ）が、３．３）の場合の最適値であり、誘電体基板の厚さ、比誘電率（ε_ｒ）が異なる場合は、前述の各部の寸法は、最適値が異なるので適宜調整する必要がある。
また、直線状導体（６ａ〜６ｄ）は、表面に矩形形状のパッチ素子２、矩形形状のリング状導体３、および、Ｙ型素子（５ａ〜５ｄ）を形成した多層誘電体基板の中間に形成することも可能である。この場合にも、前述の各部の寸法は、最適値が異なるので適宜調整する必要がある。
さらに、直線状導体（６ａ〜６ｄ）を誘電体基板の表面に形成する代わりに、金属の板、棒、管などで構成する場合には、前述の各部の寸法は、直線状導体（６ａ〜６ｄ）を誘電体基板の表面に形成した場合よりも長くなるので、前述の各部の寸法は適宜調整する必要がある。
また、前述の各実施例において、Ｙ型素子（５ａ〜５ｄ）の第１の導体５１と第２の導体５２の長さ（Ｌ_Ｔ）、矩形形状のリング状導体３の幅（Ｗ）、矩形形状のパッチ素子２と矩形形状のリング状導体３との間隔（ｄ）、Ｙ型素子（５ａ〜５ｄ）の第１の導体５１および第２の導体５２と、矩形形状のリング状導体３の外周との間隔を、適宜調整することにより、水平面内における前後比を調整することが可能である。

なお、前述の説明では、矩形形状のパッチ素子２と、矩形形状のリング状導体３を使用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図６に示すように、パッチ素子２として、円形状あるいは３角形以上の多角形形状の導体を、また、リング状導体として、円形状あるいは３角形以上の多角形形状のリング状導体を使用することも可能である。
図６は、本実施例のアンテナの変形例を示す図であり、円形状のパッチ素子２と、円形状のリング状導体３を使用したものである。
図６に示すアンテナでは、円形状のパッチ素子２の中心を通り互いに直交する線を、それぞれ第１の直線（Ａ）および第２の直線（Ｂ）とするとき、４個のＹ型素子（５ａ〜５ｄ）は、円形状のリング状導体３における、第１の直線（Ａ）および第２の直線（Ｂ）により分割される部分の外側に配置される。
そして、Ｙ型素子（５ａ〜５ｄ）の第１の導体５１と第２の導体５２は、円形状のリング状導体３の外側に沿って円弧状に形成される。なお、図６において、Ｙ型素子は４個に限らず、３個、あるいは、５個以上であってもよい。

また、図６に示すアンテナにおいて、前述の実施例２のように、４個の直線状導体（６ａ〜６ｄ）を設けることも可能である。この場合には、円形状のパッチ素子２の中心点から、各Ｙ型素子（５ａ〜５ｄ）の第１の導体５１と第２の導体５２の接続点とを結ぶ線を、それぞれ第１１乃至第１４の直線（ＯＰ１〜ＯＰ４）とするとき、４個の直線状導体（６ａ〜６ｄ）は、円形状のパッチ素子２の中心点から、円形状のパッチ素子２および円形状のリング状導体３における、第１１乃至第１４の直線（ＯＰ１〜ＯＰ４）により分割される部分を横切るように設けられる。
以上説明したように、本実施例のアンテナは、低姿勢でありながら、より簡便にビームの放射方向を可変することができ、また、矩形形状のパッチ素子２の入力インピーダンスの変化を抑えることが可能となる。さらに、複数の送信機、あるいは受信機を用いて同時に電波を送受信することが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

１ 反射板
２ パッチ素子
３ リング状導体
５ａ〜５ｄ Ｙ型素子
６ａ〜６ｄ，７ 直線状導体
５１ 第１の導体
５２ 第２の導体
５３ 第３の導体

Claims (4)

1. 反射板と、
   前記反射板と所定の間隔をおいて配置され、前記反射板に電気的に接続されるパッチ素子と、
   前記反射板と前記所定の間隔をおいて、前記パッチ素子の周囲に配置されるリング状導体と、
   前記パッチ素子の中心点を通り前記パッチ素子の中心点をｎ（ｎ≧３）分割する線を、それぞれ第１ないし第ｎの直線とするとき、前記リング状導体における前記第１ないし第ｎの直線により分割される部分の外側に配置されるｎ個のＹ型素子とを有し、
   前記各Ｙ型素子は、前記リング状導体の外側に沿って形成される第１および第２の導体と、
   前記第１の導体と前記第２の導体との接続点に接続される第３の導体とを有することを特徴とするアンテナ。
2. 前記反射板と、前記パッチ素子および前記リング状導体との間に配置されるｎ個の直線状導体を有し、
   前記各直線状導体は、前記パッチ素子の中心点から、前記パッチ素子および前記リング状導体を横切るように、前記第１ないし第ｎの直線に沿って設けられ、
   前記各直線状導体の中心点側の一端は、前記反射板に電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記パッチ素子は、ｎ角形の導体であり、
   前記リング状導体は、ｎ角形のリング状導体であり、
   前記各Ｙ型素子は、ｎ角形のリング状導体のそれぞれの角の外側に配置され、
   前記各Ｙ型素子の第１および第２の導体は、前記ｎ角形のリング状導体の各角を挟んで隣接する２片に沿って形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ。
4. 前記パッチ素子は、円形状の導体であり、
   前記リング状導体は、円形状のリング状導体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ。

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