JP2019029869A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】指向性の制御と小型化とを両立させることができるアンテナ装置を提供する。【解決手段】給電素子１０と無給電素子２０とを所定間隔で対向させる。制御回路３０は、無給電素子２０の位置及び物理長を維持しつつ当該無給電素子２０の電気長を変化させる。例えば無給電素子２０とコンデンサ２２とを接続することにより、無給電素子２０を給電素子１０の導波器として動作させる。また、無給電素子２０とコイル２３とを接続することにより、無給電素子２０を給電素子１０の反射器として動作させる。【選択図】図１

Description

本発明は、指向性の制御と小型化の両立が可能なアンテナ装置に関する。

指向性を有する車載用のアンテナ装置として、特許文献１に開示されているアンテナ装置が知られている。特許文献１に開示されたアンテナ装置は、携帯電話システムで使用する２種類の携帯電話用アンテナと車々間通信システムで使用する車々間通信用アンテナとを、車載アンテナ装置が車両に搭載されたときに車々間通信用アンテナから見て携帯電話用アンテナ及びもう一つの携帯電話用アンテナが車両前方側となるように配置したものである。車々間通信用アンテナの給電状態では、２種類の携帯電話用アンテナが導波器として動作し、車々間通信用アンテナの車両前方側への指向性が高まるとされる。

特開２０１３−５１４９２号公報

指向性アンテナを構成する場合、一般的には、導波器、放射器、反射器の３つのエレメントが必要となる。特許文献１に開示されたアンテナ装置においても、導波器、放射器、反射器として動作する３つのエレメントを各々所定間隔で設けている。
しかし、車載用のアンテナ装置の場合、各エレメントを配置する空間には限界がある。また、ＧＨｚ帯の高周波を受信するアンテナ装置の場合、エレメントが数ｍｍの大きさであり、エレメント数が多いほど設計が困難になるという問題がある。

本発明の目的は、指向性の制御と小型化とを両立させることができるアンテナ装置を提供することにある。

本発明のアンテナ装置は、給電素子と、前記給電素子と所定間隔で対向する無給電素子と、前記無給電素子の位置及び物理長を維持しつつ当該無給電素子の電気長を変化させることにより前記給電素子の指向性を制御する特性制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、指向性の制御と小型化とを両立させることができるアンテナ装置を提供することができる。

第１実施形態に係るアンテナ装置の構成を模式的に示した図。 第１実施形態によるアンテナ基板の正面図。 給電素子の水平面の指向特性図であり、（ａ）は無給電素子にコイルが接続された場合、（ｂ）は無給電素子にコンデンサが接続された場合の例を示す。 第２実施形態に係るアンテナ装置の構成を模式的に示した図。 第３実施形態に係るアンテナ装置の構成を模式的に示した図。 第３実施形態で用いる第１切替回路の構成図。 給電素子の水平面の指向特性図であり、（ａ）はダイオードがオフとなっている場合、（ｂ）は、ダイオードがオンとなっている場合の例を示す。 第４実施形態で用いる第１切替回路の構成図。 第５実施形態で用いる第１切替回路の構成図。 第６実施形態に係るアンテナ装置の構成を模式的に示した図。

＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係るアンテナ装置１の構成を模式的に示した図である。このアンテナ装置１は、５．９ＧＨｚ帯で共振する車載用のアンテナ装置であって、給電素子１０、無給電素子２０、及び、制御回路３０を有している。給電素子１０は接地型アンテナ（放射器）として動作する。無給電素子２０は１つで反射器又は導波器として動作する。給電素子１０と無給電素子２０とは略平行であり、共振周波数の波長（λ）の約１／８離れて配置されている。給電素子１０の物理長は共振周波数の波長（λ）の１／４であり、無給電素子２０の物理長は共振周波数の波長（λ）の１／４よりも短い。給電素子１０の基端は給電点Ｐであり、通信機４０と電気的に接続される。一方、無給電素子２０の基端には、無給電素子２０に装荷するリアクタンスを切り替えるための切替回路２１が設けられている。

切替回路２１は、無給電素子２０へ接続するリアクタンス素子を切り替えるための切替手段として動作する。すなわち、切替回路２１は、それぞれ一方端が接地電位となる容量性リアクタンス及び誘導性リアクタンスと、容量性リアクタンスの他方端又は誘導性リアクタンスの他方端を選択的に無給電素子２０へ接続する。また、切替回路２１と制御回路３０とで特性制御手段を構成する。

本実施形態では、容量性リアクタンス素子の一例となるコンデンサ２２、誘導性リアクタンス素子の一例としてコイル２３を用い、無給電素子２０と導通する部分をＳＰＤＴ（Single pole, dual throw) スイッチで構成した。ただし、スイッチは必ずしもＳＰＤＴスイッチに限らない。切替回路２１の動作は、通信機４０の操作に基づいて制御回路３０が生成した制御信号に従うものとなる。

本明細書では、便宜上、給電素子１０，無給電素子２０，切替回路２１，コンデンサ２２，コイル２３を総称して「アンテナ部」と称する。アンテナ部は、接地電位の面（接地板）に対して垂直方向に立設される絶縁部材から成るアンテナ基板の同一面上に形成される。図２はこのアンテナ基板Ｂの正面図である。
アンテナ部のうち、給電素子１０及び無給電素子２０は、例えば導電膜をアンテナ基板Ｂに蒸着かエッチングすることにより形成される。切替回路２１，コンデンサ２２及びコイル２３は、無給電素子２０の基端部分に実装される。給電点Ｐや接地電位の面は、アンテナ基板Ｂの下端側で電気的に接続される。

アンテナ基板Ｂは、図２に示される通り、高さｈ１と幅ｗ１が１２ｍｍの矩形状のものである。給電素子１０は、アンテナ基板Ｂの下端からの長さｈ２が１０ｍｍで幅ｗ２が１．５ｍｍである。給電素子１０と無給電素子２０との距離ｗ３は５．２５ｍｍである。無給電素子２０は、基端部に設けられた切替回路２１，コンデンサ２２及びコイル２３を含めた長さｈ３が９ｍｍである。また、先端部での幅ｗ４が１ｍｍ、基端部の幅ｗ５が２ｍｍである。このように、本実施形態のアンテナ部は、きわめて微細なものである。

制御回路３０は、通信機４０の指示に基づいて切替回路２１の切り替え方向を制御する。例えば、切替回路２１により無給電素子２０とコイル２３とが接続されたとする。この場合、無給電素子２０とコイル２３との電気長の合計は１／４波長よりも長くなる。つまり、給電素子１０からみれば、自らよりも電気長の長い導体がλ／８離れた部位に存在することになる。このため、無給電素子２０は、給電素子１０に対して反射器として動作する。

一方、切替回路２１により無給電素子２０とコンデンサ２２とが接続されたとする。この場合、無給電素子２０の電気長は１／４波長よりも短くなる。給電素子１０からみれば、自らよりも長さが短い導体が存在することになる。このため、無給電素子２０は、給電素子１０に対して導波器として動作する。

図３（ａ）は、無給電素子２０とコイル２３とが接続された場合の給電素子１０の水平面の指向性を示す特性図である。図３（ｂ）は、無給電素子２０とコンデンサ２２とが接続された場合の給電素子１０の水平面の指向性を示す特性図である。図３（ａ），（ｂ）において、角度０度は給電素子１０から無給電素子２０へ向かう方向であり、角度−１８０度が無給電素子２０から給電素子１０へ向かう方向である。つまり、無給電素子２０が角度０度の方向に存在し、給電素子１０が角度−１８０度の方向に存在している。
なお、図３（ａ），（ｂ）は、コンデンサ２２の静電容量を１ｐＦ、コイル２３のインダクタンスを１ｎＨとし、給電素子１０の共振周波数を５．９ＧＨｚの周波数としたときの指向性の例である。

図３（ａ）に示されるように、切替回路２１により無給電素子２０とコイル２３とが接続されると、給電素子１０の指向性は角度−１８０度の方向に大きくなる。つまり、無給電素子２０が反射器として動作していることが裏付けられる。また、図３（ｂ）に示されるように、切替回路２１により無給電素子２０とコンデンサ２２とが接続されると、給電素子１０の指向性は角度０度の方向に大きくなる。つまり、無給電素子２０が導波器として動作していることが裏付けられる。

このように切替回路２１の切替方向を変えることにより給電素子１０の指向性を制御することができる。また、給電素子１０と無給電素子２０の２つの素子だけで指向性アンテナを構成しているため、３つのエレメント（放射器、反射器、導波器）で構成される一般的な指向性アンテナよりも簡素かつ小型となり、指向性制御との両立が可能となる。上述した通り、５．９ＧＨｚ帯で使用されるアンテナ装置はそのサイズが微細であるため、この効果は絶大である。
なお、コイル２３の代わりに、コンデンサ２２に比べて静電容量値が大きい他のコンデンサ（例えば１０００ｐＦ）を用いてもよい。この場合でもコイル２３を用いた場合と同様の効果が得られる。

＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態に係るアンテナ装置２の構成を模式的に示した図である。第１実施形態と同じ部品については同じ符号を付して重複説明を省略する。
第２実施形態のアンテナ装置２は、アンテナ部の構成が第１実施形態のアンテナ装置１と異なる。すなわち、切替手段として、可変容量素子２４、例えば市販されている可変容量ダイオードを用いている。アンテナ部が絶縁性のアンテナ基板Ｂに形成されることは第１実施形態と同じである。

可変容量素子２４は、一方端と他方端に制御回路３２から出力される電圧を供給することで静電容量値が変化する素子である。可変容量素子２４の静電容量値が大きいときには、給電素子１０にとって自らよりも電気長が長い導体が存在することになる。そのため、無給電素子２０は給電素子１０に対する反射器として動作する。他方、可変容量素子２４の静電容量値が小さいときには、給電素子１０にとって自らよりも電気長が短い導体が存在することになる。そのため、無給電素子２０は給電素子１０に対する導波器として動作する。

可変容量素子２４の静電容量値が大きいときの給電素子１０の水平面の指向性を示す特性図は図３（ａ）と同様である。また、可変容量素子２４の静電容量値が小さいときの給電素子１０の水平面の指向性を示す特性図は図３（ｂ）と同様である。
なお、図３（ａ）では可変容量素子２４の静電容量値を１０ｐＦ、図３（ｂ）では可変容量素子２４の静電容量値を１ｐＦとし、給電素子１０の共振周波数を５．９ＧＨｚとした場合の例である。

このように可変容量素子２４の静電容量値を制御回路３２から供給する電圧により変化させることにより、給電素子１０の指向性を制御しつつアンテナ装置の小型化を第１実施形態のアンテナ装置よりも簡易に実現することができる。

＜第３実施形態＞
図５は、第３実施形態に係るアンテナ装置３の構成を模式的に示した図である。第１実施形態で示したものと同じ構成部品については同じ符号を付して重複説明を省略する。
第３実施形態に係るアンテナ装置３のアンテナ部は、給電素子１０Ｂの電気長が共振周波数の波長（λ）の１／２であり、その基端部にマッチング回路１１が設けられている。マッチング回路１１は、給電素子１０Ｂの基端と接地電位の面との間に設けられたコンデンサＣ０と、給電素子１０Ｂの基端と給電点Ｐとの間に設けられたコイルＬ０とで構成される。マッチング回路１１は、給電点Ｐから見た給電素子１０Ｂ側の特性インピーダンスを給電点Ｐに接続される線路の特性インピーダンスと一致させる回路であり、給電点Ｐと給電素子１０Ｂとの間での信号成分の反射を抑制するために設けられている。

第３実施形態のアンテナ装置３では、無給電素子２０Ｂの両端側に、上側補助素子２０１と下側補助素子２０２とが設けられ、さらに、上側補助素子２０１と無給電素子２０Ｂとの間に第１切替回路２１１、無給電素子２０Ｂと下側補助素子２０２との間に第２切替回路２１２がそれぞれ設けられている。第１切替回路２１１及び第２切替回路２１２は、制御回路３３により切替動作が制御される。
上側補助素子２０１及び下側補助素子２０２は、それぞれ無給電素子２０Ｂと同じ材質で同じ幅の導電性部材である。上側補助素子２１１、無給電素子２０Ｂ及び下側補助素子２１２の物理長の合計値は、共振周波数の波長（λ）の１／２波長よりも長いが、無給電素子２０Ｂだけを見れば、短くなっている。

第１切替回路２１１及び第２切替回路２１２は、同じ構成の回路である。そのため、代表して第１切替回路２１１の構成及び動作を図６を参照して説明する。
図６に示される通り、第１切替回路２１１は、上側補助素子２０１と無給電端子２０Ｂとの間にコイルＬ１１とコンデンサＣ１１とが並列に接続された回路である。上側補助素子２０１の接続点とコイルＬ１１の一方端との間にはダイオードＤ１１が介挿されている。ダイオードＤ１１のアノードはコイルＬ１１の一方端に接続され、カソードはコンデンサＣ１１の一方端に接続されている。ダイオードＤ１１のカソード側には、抵抗Ｒ１１１を介して直流電圧Ｖ１１が供給される。ダイオードＤ１１のアノード側は抵抗Ｒ１１２を介して接地電位に保たれている。
なお、コイルＬ１１のインダクタンスは０．５ｎＨ、コンデンサＣ１１の静電容量は１ｐＦであり、給電素子１０Ｂの共振周波数は５．９ＧＨｚである。

ダイオードＤ１１は、制御回路３３からの制御信号により電圧Ｖ１１が供給されたり、されなかったりすることにより、オン（導通）又はオフ（非導通）となる。つまり、ダイオードＤ１１はスイッチング素子として動作する。第２切替回路２１２も、第１切替回路２１１と同期してオン又はオフとなる。

ダイオードＤ１１がオフのとき、上側補助素子２０１−無給電素子２０Ｂ−下側補助素子２０２は、コンデンサＣ１１のみで接続されていることになり、給電素子１０Ｂにとって自らよりも電気長の長い導体が存在することになる。このため、無給電素子２０Ｂは、給電素子１０Ｂに対して反射器として動作する。

ダイオードＤ１１がオンのときには、コイルＬ１１とコンデンサＣ１１とがトラップ（並列共振回路）として動作する。つまり、上側補助素子２０１と無給電素子２０Ｂとの間、及び、無給電素子２０Ｂと下側補助素子２０２との間のインピーダンスが非共振時以外は無限大となり（遮断され）、給電素子１０Ｂにとって自らよりも電気長の短い導体が存在することになる。このため、無給電素子２０Ｂは、給電素子１０Ｂに対して導波器として動作する。

図７（ａ）は、ダイオードＤ１１がオフとなっている場合の給電素子１０Ｂの水平面の指向性を示す特性図である。図７（ｂ）は、ダイオードＤ１１がオンとなっている場合の給電素子１０Ｂの水平面の指向性を示す特性図である。図７（ａ），（ｂ）では、角度０度が給電素子１０Ｂから無給電素子２０Ｂに向かう方向であり、角度−１８０度が無給電素子２０Ｂから給電素子１０Ｂに向かう方向である。つまり、無給電素子２０が角度０度の方向に存在し、給電素子１０が角度−１８０度の方向に存在している。

図７（ａ）に示すように、ダイオードＤ１１がオフとなっている場合は無給電素子２０Ｂは給電素子１０Ｂに対して反射器として動作するので、給電素子１０Ｂの指向性は角度−１８０度の方向に大きくなる。また、図７（ｂ）に示すように、ダイオードＤ１１がオンとなっているときには無給電素子２０Ｂは導波器として動作するので、給電素子１０Ｂの指向性は角度０度の方向に大きくなる。

このように、ダイオードＤ１１のオンオフを切り替えることで給電素子１０Ｂの指向性を制御することができ、アンテナ装置の小型化との両立が可能となる。
また、第３実施形態のアンテナ装置３では、上側補助素子２０１及び下側補助素子２０２と、これらの補助素子２０１，２０２と無給電素子２０Ｂとの電気的な接続をオン又はオフにする第１切替回路２１１及び第２切替回路２１２とを設けたので、無給電素子２０Ｂの電気長の調整がアンテナ装置１やアンテナ装置２に比べてより容易になる。

なお、第３実施形態では、上側補助素子２０１及び第１切替回路２１１と、下側補助素子２０２及び第２切替回路２１２の双方の組を設けた場合の例であるが、アンテナ装置２の構成をより簡略化する観点からは、無給電素子２０Ｂの両端部のうち一方端にだけ第１切替回路２１１を設ける構成であっても良い。例えば、無給電素子２０Ｂの一方端にだけ上側補助素子２０１と切替回路２１１を設ける構成であるときには、上側補助素子２０１及び無給電素子２０Ｂの物理長の合計値は、共振周波数の波長（λ）の１／２波長よりも長いが、無給電素子２０Ｂだけを見れば、短くなっている。

＜第４実施形態＞
第４実施形態では、切替手段である第１切替回路の別例を示す。アンテナ装置の構成部品は第３実施形態と同じである。そのため、第３実施形態で示したものと同じ構成部品については同じ符号を付して重複説明を省略する。
図８は、第４実施形態における第１切替回路２２１の構成図である。第３実施形態との対比では、第１切替回路２１１に対応する。第３実施形態における第２切替回路２１２に対応する切替回路も図８に示す第１切替回路２２１と同じ構成となる。

第１切替回路２２１は、コイルＬ２１とコンデンサＣ２１とが、上側補助素子２０１と無給電端子２０Ｂとの間に並列に接続された回路である。コイルＬ２１のインダクタンスは０．５ｎＨ、コンデンサＣ２１の静電容量は１ｐＦであり、給電素子１０Ｂの共振周波数は５．９ＧＨｚである。
上側補助素子２０１は、コイルＬ２１の一方端とコンデンサＣ２１の一方端との間に接続される。上側補助素子２０１の接続点とコンデンサＣ２１の一方端との間にはダイオードＤ２１が介挿される。ダイオードＤ２１は、アノードがコンデンサＣ２１の一方端に接続され、カソードがコイルＬ２１の一方端に接続される。ダイオードＤ２１のカソード側には、抵抗Ｒ２１１を介して直流電圧Ｖ２１が供給され、アノード側は、抵抗Ｒ２１２を介して接地電位に維持されている。コイルＬ２１の他方端とコンデンサＣ２１の他方端との間には、直流電流や低周波信号成分をカットするためのカットコンデンサＣ２２が接続されている。

ダイオードＤ２１は、制御回路３３からの制御信号により電圧Ｖ２１が供給されたり、されなかったりすることにより、オン（導通）又はオフ（非導通）となる。つまり、ダイオードＤ２１はスイッチング素子として動作する。図示しない第２切替回路も、通常は、第１切替回路２２１と同期してオン又はオフとなる。

ダイオードＤ２１がオフとなっている場合は、上側補助素子２０１−無給電素子２０Ｂ−下側補助素子２０２とはコイルＬ２１とカットコンデンサＣ２２で接続されている。そのため、給電素子１０Ｂにとって自らよりも電気長の長い導体が存在することになり、無給電素子２０Ｂは、給電素子１０Ｂに対して反射器として動作する。

ダイオードＤ２１がオンとなっている場合は、コイルＬ２１とコンデンサＣ２１とがトラップ（並列共振回路）として動作する。つまり、上側補助素子２０１と無給電素子２０Ｂとの間、及び、無給電素子２０Ｂと下側補助素子２０２との間のインピーダンスが非共振時以外は無限大となり（遮断され）、給電素子１０Ｂにとって自らよりも電気長の短い導体が存在することになる。このため、無給電素子２０Ｂは、給電素子１０Ｂに対して導波器として動作する。

ダイオードＤ２１がオフとなっている場合の給電素子１０Ｂの水平面の指向性を示す特性図は図７（ａ）と同様である。また、ダイオードＤ２１がオンとなっている場合の給電素子１０Ｂの水平面の指向性を示す特性図は図７（ｂ）と同様である。

このように第４実施形態のアンテナ装置においても、ダイオードＤ２１のオンオフを切り替えることで給電素子１０Ｂの指向性を制御することができる。特に第４実施形態ではカットコンデンサＣ２２を設けたので、導波器と反射器の切替をより正確に行うことができる。

＜第５実施形態＞
第５実施形態では、切替手段である第１切替回路の別例を示す。アンテナ装置の構成部品は第３実施形態と同じである。そのため、第３実施形態で示したものと同じ構成部品については同じ符号を付して重複説明を省略する。
図９は、第５実施形態における第１切替回路２３１の構成図である。第３実施形態との対比では、第１切替回路２１１に対応する。第３実施形態における第２切替回路２１２に対応する切替回路も図９に示す第１切替回路２３１と同じになる。

図９に示される第１切替回路２３１は、上側補助素子２０１と無給電素子２０Ｂとの間にコイルＬ３１と可変容量ダイオードＶＣ３１とが並列に接続された回路である。可変容量ダイオードＶＣ３１は、静電容量値を変化させることができるダイオードであり、コイルＬ３１と共に共振周波数ではトラップ（並列共振回路）として動作する。上側補助素子２０１とコイルＬ３１の一方端との間にはカットコンデンサＣ３１が介挿されている。また、コイルＬ３１の他方端と無給電素子２０Ｂとの間には、カットコンデンサＣ３２，Ｃ３３が介挿されている。カットコンデンサＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３は、直流電流をカットするコンデンサである。コイルＬ３１のインダクタンスは０．５ｎＨであり、可変容量ダイオードＶ３１のうち静電容量値が小さい場合は１ｐＦ、大きい場合は１．５ｐＦとする。また、給電素子１０Ｂの共振周波数は５．９ＧＨｚである。

可変容量ダイオードＶＣ３１の一方端（カットコンデンサＣ３１が接続される端部）には抵抗Ｒ３１１を介して直流電圧Ｖ３１が供給され、アノード側は抵抗Ｒ３１２を介して接地電位に維持されている。
可変容量ダイオードＶＣ３１の静電容量値が、コイルＬ３１のインダクタとでトラップとして働かない静電容量値（１ｐＦ）のときには、給電素子１０Ｂにとって自らよりも電気長の長い導体が存在することになる。そのため、無給電素子２０Ｂは反射器として動作する。

他方、可変容量ダイオードＶＣ３１の静電容量値がトラップとして動作する静電容量値の（１．５ｐＦ）のときには、上側補助素子２０１と無給電素子２０Ｂ、及び、無給電素子２０Ｂと下側補助素子２０２との接続とが遮断され、給電素子１０Ｂにとって自らよりも電気長の短い導体が存在することになる。そのため、無給電素子２０Ｂは導波器として動作する。

可変容量ダイオードＶＣ３１の静電容量値がトラップとして働かない静電容量値のときの給電素子１０Ｂの水平面の指向性を示すシミュレーションによる特性図は図７（ａ）と同様である。また、可変容量ダイオードＶＣ３１の静電容量値がトラップとして動作する静電容量値のときの給電素子１０Ｂの水平面の指向性を示すシミュレーションによる特性図は図７（ｂ）と同様である。

このように、第５実施形態のアンテナ装置によっても、可変容量ダイオードＶＣ３１の静電容量値を変化させることで給電素子１０Ｂの指向性を制御することができる。特に、第５実施形態のアンテナ装置では、可変容量ダイオードＶＣ３１だけの制御によって給電素子１０Ｂの指向性制御が可能になるので、アンテナ装置の装置構成を簡略にすることができる。

＜第６実施形態＞
第６実施形態に係るアンテナ装置は、第３実施形態のアンテナ装置３と切替手段の構成が異なるものとなっている。切替手段以外の構成部品は第３実施形態と同じである。そのため、第３実施形態で示したものと同じ構成部品については同じ符号を付して重複説明を省略する。

図１０は、第６実施形態に係るアンテナ装置６の構成を模式的に示した図である。このアンテナ装置６は、図５に示した第３実施形態のアンテナ装置３のうち、無給電素子側の構成を一部変形したものである。すなわち、第３実施形態における上側補助素子２０１及び第１切替回路２１１を無くし、かつ、切替手段の一例となる切替回路２４１を接地電位の面の近傍に位置するようにしたものである。

これにより、第３実施形態のアンテナ装置による効果のみならず、アンテナ効率を高める効果を奏することができる。すなわち、給電素子１０Ｂにとって自らよりも電気長が短い導体が存在することになり、無給電素子２０Ｂが導波器として動作するときには、アンテナ装置３に比べて無給電素子２０Ｂに流れる電流の腹の位置が接地電位の面に対して高くなる。そのため、電流分布が接地電位の面に対して相対的に高くなり、接地電位の面から無給電素子２０Ｂまでの距離が長く見えて、給電素子１０Ｂのアンテナ効率が良くなるという効果が得られる。

以上説明したように、第１ないし第６実施形態では、給電素子１０，１０Ｂと無給電素子２０，２０Ｂとを所定間隔で対向して配置し、無給電素子２０，２０Ｂの位置及び物理長を維持しつつ当該無給電素子２０，２０Ｂの電気長を変化させることにより無給電素子２０，２０Ｂを導波器又は反射器として動作させる特性制御手段（制御回路３０，３２，３３，３４）を設けたので、指向性制御とアンテナ装置の小型化を両立させることができる。

また、第１ないし第６実施形態においては、無給電素子２０，２０Ｂの電気長を変化させた例を説明したが、アンテナ装置の小型化と指向性制御を両立させる観点からは、電気長を変化させる素子を逆にすることもできる。すなわち、無給電素子２０，２０Ｂの物理長を一定として、給電素子１０，１０Ｂに上述した切替手段を設ける構成とすることにより、給電素子１０，１０Ｂの電気長を変化させるようにしても良い。例えば、切替手段によって共振周波数が低くなる帯域では給電素子１０，１０Ｂの電気長が長くなるようにする。この場合、無給電素子２０，２０Ｂは、導波器として動作する。他方、切替手段によって共振周波数が高くなる帯域では給電素子１０，１０Ｂの電気長が短くなるようにする。この場合、無給電素子２０，２０Ｂが反射器として動作する。

なお、各実施形態では、本発明を車載用のアンテナ装置に適用した場合の例を説明したが、本発明は、車載用のアンテナ装置のみならず、据え置き型、あるいは携帯型のアンテナ装置にも適用が可能である。また、薄型であるという特徴を活かして、パーソナルコンピュータなどに着脱自在に装着できる装着型アンテナ装置としての実施も可能である。
各実施形態では、また、給電素子１０，１０Ｂの共振周波数が５．９ＧＨｚである場合の例を説明したが、共振周波数は、上記以外であっても良い。

Claims (14)

1. 給電素子と、
   前記給電素子と所定間隔で対向する無給電素子と、
   前記無給電素子の位置及び物理長を維持しつつ当該無給電素子の電気長を変化させることにより前記給電素子の指向性を制御する特性制御手段と、
   を有することを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記特性制御手段は、前記無給電素子をその電気長に応じて前記給電素子に対する導波器又は反射器として動作させることを特徴とする、
   請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記特性制御手段は、前記無給電素子に装荷するリアクタンスの種類又は大きさを変えることにより前記無給電素子の電気長を変化させることを特徴とする、
   請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記特性制御手段は、それぞれ一方端が接地電位となる誘導性リアクタンス素子及び容量性リアクタンス素子と、
   これらのリアクタンス素子の他方端を選択的に前記無給電素子へ接続する切替手段とを有することを特徴とする、
   請求項３に記載のアンテナ装置。
5. 前記特性制御手段は、それぞれ一方端が接地電位となる第１容量性リアクタンス素子及び前記第１容量性リアクタンス素子と異なるリアクタンスを持つ第２容量性リアクタンス素子と、
   前記第１容量性リアクタンス素子及び前記第２容量性リアクタンスの他方端を選択的に前記無給電素子へ接続する切替手段とを有することを特徴とする、
   請求項３に記載のアンテナ装置。
6. 前記特性制御手段は、その一方端が接地電位となり、他方端が前記無給電素子に接続された可変容量素子と、
   前記可変容量素子から出力される容量性リアクタンスの大きさを変化させる制御回路とを有することを特徴とする、
   請求項３に記載のアンテナ装置。
7. 前記特性制御手段は、前記無給電素子の両端部のうち少なくとも一方端に、導電性の補助素子と、前記補助素子と前記無給電素子とを電気的に接続するための切替回路とを備えて構成されることを特徴とする、
   請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
8. 前記切替回路は、前記給電素子の共振周波数で共振する並列共振回路を含み、前記並列共振回路は、非共振時に前記補助素子と前記無給電素子とを電気的に接続することを特徴とする、
   請求項７に記載のアンテナ装置。
9. 前記並列共振回路又は前記切替回路と前記無給電素子との間に、カットコンデンサが介挿されていることを特徴とする、
   請求項７又は８に記載のアンテナ装置。
10. 前記給電素子は接地型アンテナとして動作する素子であり、
    前記給電素子の基端と給電点との間には誘導性リアクタンス素子が接続され、
    前記基端と前記接地電位の面との間には容量性リアクタンス素子とが接続されており、
    前記誘導性リアクタンス素子と前記容量性リアクタンス素子とで前記給電素子のマッチング回路が構成されていることを特徴とする、
    請求項１ないし９のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
11. 前記給電素子及び前記無給電素子が、前記接地電位の面に対して垂直方向に立設する絶縁性のアンテナ基板に形成されていることを特徴とする、
    請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
12. 前記給電素子が５．９ＧＨｚ帯で共振することを特徴とする、
    請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
13. 給電素子と、
    前記給電素子と所定間隔で対向する無給電素子と、
    前記無給電素子の位置及び物理長を維持しつつ前記給電素子の電気長を変化させることにより前記給電素子の指向性を制御する特性制御手段と、
    を有することを特徴とするアンテナ装置。
14. 前記特性制御手段は、前記無給電素子を前記給電素子の電気長に応じて前記給電素子に対する導波器又は反射器として動作させることを特徴とする、
    請求項１３に記載のアンテナ装置。