JP2021010140A - スロットアンテナ装置、通信システム、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各スロットの電波の放射量を設定可能なスロットアンテナ装置、通信システム、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法を提供する。【解決手段】スロットアンテナ装置は、導波路と、前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の端部からの距離が第１距離の第１スロットと、前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の前記端部からの距離が前記第１距離とは異なる第２距離の第２スロットとを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、スロットアンテナ装置、通信システム、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法に関する。

従来より、互いに結合され、衛星周波数信号が伝送される導波管及び給電路を有する下層導体板及び中層導体板と、前記中層導体板の上部に結合され、前記導波管と連通される複数のキャビティ及びスロットが形成されることによって衛星周波数信号を送受信する上層導体板とを含む円偏波受信用導波管スロット配列アンテナがある。前記上層導体板の上部に積層され、直線偏波を円偏波に変換する複数のストリップ導体及び複数のマッチングスタブが形成された偏波器と、前記上層導体板と偏波器との間に挿入され、空間インピーダンスとのインピーダンスマッチングを行う誘電体板とを備える（例えば、特許文献１参照）。

また、同一表面に所定の間隔で電磁波を放射する複数のスロットを具えた誘電体導波管、それらのスロットに対向する位置にそれぞれスルーホールを具えたプリント基板、およびそれらのスロットに対向する位置にそれぞれ貫通孔を具えた金属板からなる誘電体導波管スロットアレイアンテナがある。上記複数のそれぞれのスロットに近接してスロットが形成され、当該スロットに対向する位置のプリント基板にそれぞれスルーホールが、金属板にそれぞれ貫通孔が形成されたことを特徴とする（例えば、特許文献２参照）。

また、中空導体に電波を漏洩させるための貫通孔を長手方向に間隔を置いて形成すると共に前記中空導体の表面には長手方向に交互に凹凸を形成した波付漏洩導波管において、前記貫通孔の間隔及び前記凹凸のピッチのいずれか一方又は両方を変化させたことを特徴とする波付漏洩導波管がある（例えば、特許文献３参照）。

特表２０１１−５０３９９６号公報 特開２００５−２１７８６４号公報 特開２０００−０６８７３３号公報

ところで、いずれの文献も複数のスロットが設けられる導波管を用いたスロットアンテナ装置において、スロット毎における電波の放射量を設定することは開示していない。

そこで、各スロットの電波の放射量を設定可能なスロットアンテナ装置、通信システム、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態のスロットアンテナ装置は、導波路と、前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の端部からの距離が第１距離の第１スロットと、前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の前記端部からの距離が前記第１距離とは異なる第２距離の第２スロットとを含む。

各スロットの電波の放射量を設定可能なスロットアンテナ装置、通信システム、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法を提供することができる。

通信システム３００の構成の一例を示すブロック図である。 通信システム３００を配備したオフィスルーム１を示す図である。 導波管１１０の構成を示す図である。 長さａとスロット１１１の放射量との関係を示すシミュレーション結果である。 実施の形態の第１変形例のスロットアンテナ装置１００Ｍ１を示す図である。 パッド１２０を示す図である。 実施の形態の第２変形例のスロットアンテナ装置１００Ｍ２を示す図である。 実施の形態の第３変形例のスロットアンテナ装置１００Ｍ３を示す図である。

以下、本発明のスロットアンテナ装置、通信システム、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法を適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態＞
図１は、通信システム３００の構成の一例を示すブロック図である。通信システム３００は、スロットアンテナ装置１００及びｅＮｏｄｅＢ(evolved Node B)２００を含む。通信システム３００は、セルラー方式を採用し、無線通信を行うシステムである。

ｅＮｏｄｅＢ２００は、基地局の一例であり、ＢＢＵ(Base Band Unit)２１０、ＲＲＨ(Remote Radio Head)２２０Ａ、２２０Ｂ、及び同軸導波管変換器２３０を有する。ｅＮｏｄｅＢ２００は、光ファイバを介してコアネットワーク５００に接続されている。コアネットワーク５００は、大容量の通信回線であり、基幹回線網又はバックボーンの一例である。

ＢＢＵ２１０は、ベースバンド処理を行う装置である。ＢＢＵ２１０は、ｅＮｏｄｅＢ２００内に設けられており、光ファイバを介してＲＲＨ２２０Ａ、２２０Ｂに接続されている。

ＲＲＨ２２０Ａ、２２０Ｂは、無線装置である。ＲＲＨ２２０Ａ、２２０Ｂは、１つのｅＮｏｄｅＢ２００内に複数設けられており、図１には２つのＲＲＨ２２０Ａ、２２０Ｂを示す。ＲＲＨ２２０Ａ、２２０Ｂは、同軸導波管変換器２３０を介してスロットアンテナ装置１００の導波管１１０Ａ、１１０Ｂにそれぞれ接続されている。導波管１１０Ａ、１１０Ｂは、導波路の一例であり、金属製である。

なお、ＲＲＨ２２０Ａ、２２０Ｂを特に区別しない場合には、単にＲＲＨ２２０と称す。また、導波管１１０Ａ、１１０Ｂを特に区別しない場合には、単に導波管１１０と称す。

同軸導波管変換器２３０は、ＲＲＨ２２０Ａ、２２０Ｂ側の同軸ケーブルと、スロットアンテナ装置１００の導波管１１０Ａ、１１０Ｂとをそれぞれ接続しており、同軸ケーブルと導波管１１０Ａ、１１０Ｂとの間で電力の変換を双方向に行うことが可能な変換器である。

スロットアンテナ装置１００は、導波管１１０Ａ、１１０Ｂを含む。導波管１１０Ａにはスロット１１１（１１１Ａ〜１１１Ｃ）が設けられている。また、ここでは導波管１１０Ｂのスロットを省略するが、導波管１１０Ｂも同様のスロットを有する。また、一例として、導波管１１０Ａが３つのスロット１１１（１１１Ａ〜１１１Ｃ）を有する形態を示すが、スロット１１１の数はこれに限定されるものではない。なお、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃのうちの１つは、第１スロットの一例であり、他の１つは、第２スロットの一例である。

スロット１１１Ａは、ＲＲＨ２２０Ａに最も近く、スロット１１１Ｃは、ＲＲＨ２２０Ａから最も離れている。以下ではスロット１１１Ａ〜１１１Ｃを特に区別しない場合には、単にスロット１１１と称す。

導波管１１０は、同軸導波管変換器２３０を介してＲＲＨ２２０と接続されており、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃは、導波管１１０の内部を伝搬する電波を導波管１１０の外部に放射し、セルラー方式で無線通信が可能な通信エリアを提供する。

ＵＥ(User Equipment)１０は、通信エリア内でスロット１１１Ａ〜１１１Ｃから放射される電波を受信し、導波管１１０及びｅＮｏｄｅＢ２００を介してコアネットワーク５００との間で双方向にデータ通信が可能である。

スロットアンテナ装置１００は、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの各々の電波の放射量を設定可能な構成を有する。このようなスロットアンテナ装置１００の詳細については、図３を用いて後述する。電波の放射量は、電波の強度であり、通信エリアの大きさを規定する。

なお、ＵＥ１０は、例えば、ＰＣ(Personal Computer)、タブレットコンピュータ、スマートフォン端末機、及び、その他のセルラー方式に対応して無線通信を行える装置である。

また、ここでは通信システム３００がセルラー方式である形態について説明するが、例えば無線ＬＡＮ(Local Area Network)方式であってもよい。無線ＬＡＮ方式の場合は、ｅＮｏｄｅＢ２００の代わりに、ＡＰ(Access Point)を含み、コアネットワーク５００の代わりにインターネットに接続し、ＵＥ１０と同様の端末がデータ通信を行えばよい。このような無線ＬＡＮ方式における端末をステーションと称してもよい。

図２は、通信システム３００を配備したオフィスルーム１の一例を示す図である。図２には、オフィスルーム１のフロア（床）１Ａに、棚５、デスク（机）６、チェア（椅子）７、パーティション８、大型モニタ９等が配置されるとともに、デスク６の上にＰＣ１０Ａが配置されており、従業員が働いている様子を示す。

ＢＢＵ２１０は、一例として棚５の内部に収納されており、ＲＲＨ２２０Ａは、デスク６の内部に収納されており、ＲＲＨ２２０Ｂは、天井１Ｂの裏に配置されている。図２では、ＢＢＵ２１０とＲＲＨ２２０Ａ、２２０Ｂを接続する光ファイバと、同軸導波管変換器２３０（図１参照）を省略する。なお、ＲＲＨ２２０Ａは、フロア１Ａの下に設けられていてもよい。

ＲＲＨ２２０Ａに接続される導波管１１０Ａは、向かい合うデスク６同士の間に設けられるパーティション８の縁に沿ってコの字型に設けられており、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃを有する。スロット１１１Ａ〜１１１Ｃは、デスク６に向けて電波を放射し、通信エリア５０（５０Ａ〜５０Ｃ）をそれぞれ提供する。デスク６の上にはＰＣ１０Ａが配置され、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃから放射される電波を通じて無線通信を行えるようになっている。なお、導波管１１０Ａは、デスク６の上面に埋め込まれる形で設けられていてもよく、この場合にはスロット１１１Ａ〜１１１Ｃは、デスク６の上面から表出するように設ければよい。

スロット１１１Ａ〜１１１Ｃは、例えば、デスク６で作業を行う従業員のひとりひとりに対して１つずつ割り当てられる。このため、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃが配置される間隔は、デスク６における従業員の作業スペース同士の間隔に相当する。

このような間隔でのスロット１１１Ａ〜１１１Ｃの配置は、一般的なスロットアンテナにおける複数のスロット同士の間隔（典型的には通信周波数における波長の半波長から１波長程度）とは大きく異なり、１０波長以上離れている。１０波長以上離れていると、隣り合うスロット１１１Ａ〜１１１Ｃから放射される電波同士は、互いに殆ど影響を及ぼさなくなり、互いに独立した通信エリア５０Ａ〜５０Ｃを得ることが可能になる。

また、ＲＲＨ２２０Ｂに接続される導波管１１０Ｂは、天井１Ｂの裏に配置されており、導波管１１０Ｂのスロット１１１Ａは、天井１Ｂに表出している。導波管１１０Ｂのスロット１１１Ａは、大型モニタ９に向けて電波を放射氏、通信エリア５０を提供する。大型モニタ９は、導波管１１０Ｂのスロット１１１Ａから放射される電波による通信エリア５０内に配置されており、無線通信を行えるようになっている。大型モニタ９は、導波管１１０Ｂのスロット１１１Ａによる通信エリア５０内において無線通信で受信したデータを表示する。

このように、通信システム３００は導波管１１０を含む。導波管１１０は、伝送損失が低いという利点があり、特に高い周波数帯域（例えば、ミリ波帯）で伝送を行う場合に非常に有利である。これは、ミリ波帯のように高い周波数帯域で伝送損失が非常に大きくなる同軸ケーブルに比べて導波管１１０が有利な点である。ここで、ミリ波帯とは、例えば、約３０ＧＨｚから約３００ＧＨｚの周波数帯域である。このような帯域を使うセルラー通信としては、例えば５Ｇ(Fifth Generation)がある。５Ｇでは、２８ＧＨｚ帯、３９ＧＨｚ帯等が用いられる。また、ＷｉＦｉ方式では、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ（ＷｉＧｉｇ）による６０ＧＨｚ帯がある。なお、通信システム３００は、ミリ波帯での通信用途に限られるものではなく、ミリ波帯以外の帯域での通信用途に用いることができる。

図３は、導波管１１０の構成を示す図である。ここでは、ＸＹＺ直交座標系を用いて説明する。導波管１１０は、方形導波管であり、延在方向（Ｘ方向）に沿ってスロット１１１Ａ〜１１１Ｃが設けられている。導波管１１０の延在方向（Ｘ方向）に垂直なＹＺ平面に平行な断面形状は、Ｙ方向の短辺とＺ方向の長辺とを有する矩形である。すなわち、図３には、導波管１１０の長辺側の側面（側壁）を示す。

スロット１１１Ａ〜１１１Ｃは、導波管１１０の長辺側の側面（側壁）に設けられ、導波管１１０の延在方向（Ｘ方向）に長手方向を有する矩形状の開口部である。ただし、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの開口形状は、矩形状に限られず、長辺又は短辺が少し湾曲した形状であってもよい。また、一例として、導波管１１０Ａが３つのスロット１１１（１１１Ａ〜１１１Ｃ）を有する形態を示すが、スロット１１１の数はこれに限定されるものではない。

スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの長辺方向の長さは、スロットアンテナ装置１００の通信周波数における波長の約１／２（約半波長）であり、短辺方向の幅は、放射特性等を考慮して適切な幅に設定すればよい。

スロット１１１Ａは、導波管１１０のＺ方向の幅の中央から少し−Ｚ方向にオフセットした位置に設けられ、スロット１１１Ｂ、１１１Ｃの順に、導波管１１０のＺ方向の幅の端側（−Ｚ方向の端側）にオフセットする位置に設けられている。ここで、導波管１１０の＋Ｚ方向の端部（導波管１１０の外表面のうち＋Ｚ方向側にあるＸＹ平面に平行な外表面の位置）からスロット１１１Ａ〜１１１Ｃの−Ｚ方向の端部までの長さをａとする。

長さａは、図３に一例としてスロット１１１Ｃについて示すように、導波管１１０の＋Ｚ方向の端部から、スロット１１１Ｃとしての開口部の−Ｚ方向の端部までの長さであり、スロット１１１Ａ、１１１Ｂについても同様である。

スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの長さａは互いに異なり、スロット１１１Ａの長さａが最も短く、スロット１１１Ｃの長さａが最も長い。スロット１１１Ａ〜１１１Ｃのうちの第１スロットの一例についての長さａは、第１長さの一例であり、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃのうちの第２スロットの一例についての長さａは、第２長さの一例である。

図４は、長さａとスロット１１１の放射量Ｒ（ｄＢ）との関係を示すシミュレーション結果である。図４には、長さａを１ｍｍから９ｍｍまで変化させたときの電磁界シミュレーションで得た結果を示す。

ここで、長さａが９ｍｍのときに、スロット１１１の−Ｚ方向の端部が、導波管１１０のＺ方向の幅の中心と一致する。すなわち、長さａが１ｍｍ〜９ｍｍのすべての場合において、スロット１１１のＺ方向の幅の中心は、導波管１１０のＺ方向の幅の中心からＺ方向にオフセットする。

長さａが１ｍｍから９ｍｍまで増大すると、スロット１１１の放射量は減少する傾向を示した。これは、長さａによって表されるスロット１１１のＺ方向の位置によって導波管１１０とスロットの結合の度合が変化し、スロット１１１が導波管１１０の長辺方向（図３のＺ方向）における端に位置するほど結合が強く、長辺方向の中央側に位置するほど結合は弱まることを示している。

仮に、スロット１１１Ａ〜１１１ＣのＺ方向の位置がすべて等しい場合には、ＲＲＨ２２０Ａに最も近いスロット１１１Ａの電波の放射量が最も多く、ＲＲＨ２２０Ａから最も遠いスロット１１１Ｃの電波の放射量が最も少なくなる。導波管１１０は、伝送損失が小さい導波路であるが、伝送損失はゼロではないため、ＲＲＨ２２０Ａから遠いほど、導波管１１０の内部での伝送損失が増え、導波管１１０の内部を伝搬する電波の電力が小さくなるからである。

電波の放射量が多いと、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃから放射される電波による通信エリア５０Ａ〜５０Ｃ（図２参照）が広くなり、波の放射量が少ないと、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃから放射される電波による通信エリア５０Ａ〜５０Ｃが狭くなる。すなわち、このような場合には、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃから放射される電波による通信エリア５０Ａ〜５０Ｃは、ＲＲＨ２２０Ａから離れたスロット（１１１Ａ〜１１１Ｃ）ほど狭くなる。

例えば、図２に示すようなオフィスルーム１において、デスク６のパーティション８に設けられた導波管１１０のスロット１１１Ａ〜１１１Ｃから放射される電波を通じて３台のＰＣ１０Ａがそれぞれ無線通信を行う場合に、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの電波の放射量が等しければ、隣り合う３つの通信エリア５０Ａ〜５０Ｃの大きさを同等にすることができる。

また、用途によっては、隣り合う３つの通信エリア５０Ａ〜５０Ｃの大きさを同等ではなく、任意に設定したい場合もある。例えば、スロット１１１Ｃが放射する電波による通信エリア５０Ｃを最も大きくしたい場合も有り得る。

スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの電波の放射量を任意に設定することができれば、スロット１１１Ａ〜１１１から放射される電波による独立した３つの通信エリア５０Ａ〜５０Ｃの大きさを任意に設定することができる。このようにすれば、狙ったところにだけ通信エリア５０Ａ〜５０Ｃを設定することが可能になる。

例えば、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃ同士の間隔、又は、デスク６における隣同士の席の間隔に応じて、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃから放射される電波による隣り合う通信エリア５０Ａ〜５０Ｃ同士が重ならないようにすることができ、隣同士の席のＰＣ１０Ａ同士が別々のスロット１１１Ａ〜１１１Ｃから放射される電波による独立した通信エリア５０Ａ〜５０Ｃで無線通信を行えるようになる。独立した通信エリア５０Ａ〜５０Ｃで無線通信を行えば、ユーザにとって自己のＰＣ１０Ａの通信エリア（５０Ａ〜５０Ｃのいずれか）が他のＰＣ１０Ａに利用されることが無い状況にすることができる。

そこで、実施の形態では、導波管１１０の長辺方向におけるスロット１１１Ａ〜１１１Ｃの位置を設定することにより、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの電波の放射量を設定する。例えば、図３に示すように、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの順に、導波管１１０のＺ方向の幅の中央側から端側にオフセットする位置に設ければ、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの電波の放射量を平準化できる。

また、導波管１１０の長辺方向におけるスロット１１１Ａ〜１１１Ｃの位置を設定することにより、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの電波の放射量をユーザが望む放射量に設定することができる。

導波管１１０の長辺方向におけるスロット１１１Ａ〜１１１Ｃの位置は、導波管１１０を作製する際に設定することができる。

したがって、各スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの電波の放射量を設定可能なスロットアンテナ装置１００、及び、通信システム３００を提供することができる。

なお、以上では、金属製の導波管１１０を用いる形態について説明したが、金属製の導波管１１０の代わりに、例えば、導波管１１０と同一形状の樹脂部材の内面に、アルミニウム箔又は銅箔等の金属箔を設けたものを用いてもよい。

また、以上では、導波管１１０が３つのスロット１１１Ａ〜１１１Ｃを含む形態について説明したが、スロット１１１の数は２つ以上あれば幾つであってもよい。

また、導波管１１０の３つのスロット１１１Ａ〜１１１ＣのＺ方向（長辺の幅方向）における位置がすべて異なる形態について説明したが、いずれか２つの位置は等しくてもよい。

また、導波管１１０の３つのスロット１１１Ａ〜１１１Ｃの長手方向（長辺が延在する方向）がすべて導波管１１０の延在方向（Ｘ方向）に等しい形態について説明したが、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの長手方向が導波管１１０の延在方向に対して互いに異なる角度を有していてもよい。

また、以上では、導波管１１０が方形導波管である形態について説明したが、導波管１１０は円形導波管であってもよい。

また、以上では、導波管１１０の長辺方向におけるスロット１１１Ａ〜１１１Ｃの位置を設定することにより、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの電波の放射量を所望の放射量に設定する形態について説明した。

しかしながら、例えば、図５に示すような構成にすると、スロットアンテナ装置における放射量をユーザが調整することができる。図５は、実施の形態の第１変形例のスロットアンテナ装置１００Ｍ１を示す図である。スロットアンテナ装置１００Ｍ１は、導波管１１０Ｍ１を含む。図５には、導波管１１０Ｍ１の延在方向における一部を示す。

図５（Ａ）に示すように、導波管１１０Ｍ１には、図３に示すスロット１１１Ａ〜１１１ＣのＺ方向の幅の３倍の幅を有するスロット１１１Ｍが設けられている。このようなスロット１１１Ｍに、図５（Ｂ）に示すように短冊状の２つのパネル１１２を嵌め込めば、スロット１１１Ｍのうち、実効的に開口する部分によって実現されるスロット１１１ＭＡの位置を調整することができる。なお、導波管１１０Ｍ１が有するスロット１１１Ｍの数は幾つであってもよい。

パネル１１２は、金属パネルの一例である。パネル１１２は、導波管１１０Ｍ１と同一の金属製の部材であり、Ｘ方向の長さはスロット１１１ＭのＸ方向の長さと等しく、Ｚ方向の幅はスロット１１１ＭのＺ方向の幅の１／３である。このようなパネル１１２を２つ用いれば、導波管１１０Ｍ１を作製した後に、ユーザが実効的な開口部であるスロット１１１ＭＡの位置を変えることができる。

より具体的には、スロット１１１Ｍの開口部をＺ方向に平行に３つの領域に等分し、５（Ｂ）に示すように、＋Ｚ方向側と−Ｚ方向側の２つの領域を２つのパネル１１２で塞げば、実効的な開口部であるスロット１１１ＭＡの位置を中央に設定できる。

また、＋Ｚ方向側と中央の２つの領域を２つのパネル１１２で塞げば、実効的な開口部であるスロット１１１ＭＡの位置を−Ｚ方向側の領域に設定でき、−Ｚ方向側と中央の２つの領域を２つのパネル１１２で塞げば、実効的な開口部であるスロット１１１ＭＡの位置を＋Ｚ方向側の領域に設定できる。

このようにすれば、２つのパネル１１２を取り付ける位置を変更することによって、スロット１１１ＭＡの電波の放射量を調整することができる。このようなスロット１１１ＭＡの電波の放射量の調整は、スロットアンテナ装置１００Ｍ１を製造又は設置した後に行うことができる。また、このようなスロット１１１Ｍの構造を図３に示すスロット１１１Ａ〜１１１Ｃについて適用すればよい。

したがって、実施の形態の第１変形例によれば、各スロット１１１の電波の放射量を設定可能なスロットアンテナ装置１００Ｍ１、スロットアンテナ装置１００Ｍ１を含む通信システム、及び、スロットアンテナ装置１００Ｍ１における放射量の調整方法を提供することができる。

なお、パネル１１２のＺ方向の幅、及び、パネル１１２の数等は、ここに示すものに限られず、適宜変更可能である。

次に、実施の形態の第２変形例及び第３変形例について説明する。

スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの少なくともいずれか１つに、誘電体製のパッドを設けることによって、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの電波の放射量を所望の放射量に設定してもよい。

図６は、パッド１２０を示す図である。ここでは、小文字で表すｘｙｚ直交座標系を用いて説明する。

パッド１２０は、誘電部材の一例であり、基部１２１と、基部１２１の一方の面（＋ｚ方向側の面）の中央部から突出する突出部１２２とを有する。基部１２１はｚ方向の厚さが薄い平板状の部材である。また、突出部１２２のサイズは、ｘ方向及びｙ方向の長さが基部１２１よりも短く、ｚ方向の厚さは、一例として基部１２１と同等である。

突出部１２２のｘｙ平面視でのサイズは、スロット１１１の開口部のサイズに合わされており、基部１２１のｘｙ平面視でのサイズは、スロット１１１の開口部のサイズよりも大きい。このため、突出部１２２をスロット１１１に嵌め込めば、スロット１１１を覆うことができる。このように、突出部１２２をスロット１１１に嵌め込んでパッド１２０でスロット１１１を覆うことを、パッド１２０をスロット１１１に装着すると称す。

このような基部１２１と突出部１２２とを有するパッド１２０は、例えば、樹脂等の誘電体で一体的に成形することで作製できる。パッド１２０をスロット１１１に装着すると、スロット１１１を介して放射される電波は、パッド１２０を通過することになる。

このようにパッド１２０をスロット１１１に装着すると、パッド１２０の誘電正接（ｔａｎδ）又は比誘電率によって、スロット１１１の放射特性に影響が生じる。誘電正接及び比誘電率は、誘電特性の一例である。誘電特性とは、誘電体材料で作製される誘電部材の特性であり、スロット１１１の放射特性に影響を与える特性である。

例えば、パッド１２０を誘電正接が異なるパッド１２０に入れ替えると、パッド１２０を通過する際の電波の損失が変化するため、入れ替え前後で放射量が変化することになる。誘電正接が大きいほど電波の損失が増大するため、スロット１１１から放射される電波の放射量の低下分を大きくしたい場合には、誘電正接が大きい誘電体材料を選択すればよく、放射量の低下分を小さくしたい場合には、誘電正接が小さい誘電体材料を選択すればよい。

なお、パッド１２０の誘電正接を変化させるには、例えば、パッド１２０を形成する誘電体材料の密度を変えればよい。誘電体材料によるが、一般に密度が大きい方が誘電正接は小さくなり、密度が小さい方が誘電正接は大きくなる。誘電体材料としては、例えば、ポリエチレン等の様々な樹脂材料等を用いることができる。また、誘電正接を変化させるために、誘電体材料に異物を混入してもよい。

また、パッド１２０を比誘電率が異なるパッド１２０に入れ替えると、パッド１２０を通過する際に電波の波長の短縮率が変化するため、入れ替え前後でスロット１１１における共振周波数が変化する。例えば、パッド１２０を装着しない状態でのスロット１１１が、導波管１１０を伝搬する電波の周波数で共振するように設計されている場合には、パッド１２０をスロット１１１に装着するとスロット１１１から放射される電波は共振条件からずれるので、放射量が低減することになる。

比誘電率が大きいほど波長の短縮率が大きくなるため、スロット１１１から放射される電波の放射量の低下分を大きくしたい場合には、比誘電率が大きい誘電体材料を選択すればよく、放射量の低下分を小さくしたい場合には、比誘電率が小さい誘電体材料を選択すればよい。

なお、パッド１２０の比誘電率を変化させるには、誘電体材料の種類を変えればよい。また、誘電体材料の比誘電率は、密度等によって変動するため、密度等で変化させることもできる。また、比誘電率を変化させるために、誘電体材料に異物を混入してもよい。

また、ここでは、スロット１１１の開口部の全体を覆うパッド１２０について説明するが、スロット１１１の開口部の一部を覆うパッド１２０であってもよい。このようなパッド１２０をスロット１１１に装着してもよい。

図７は、実施の形態の第２変形例のスロットアンテナ装置１００Ｍ２を示す図である。スロットアンテナ装置１００Ｍ２は、導波管１１０Ｍ２とパッド１２０Ａ〜１２０Ｃを含む。実施の形態の第２変形例の通信システムは、図１に示す通信システム３００におけるスロットアンテナ装置１００の代わりにスロットアンテナ装置１００Ｍ２を含む。以下では、パッド１２０Ａ〜１２０Ｃを特に区別しない場合には、単にパッド１２０と称す。

図７（Ａ）にはパッド１２０Ａ〜１２０Ｃを導波管１１０Ｍ２に装着した状態を示し、図７（Ｂ）には導波管１１０Ｍ２にパッド１２０Ａ〜１２０Ｃを装着していない状態の断面構造を示す。また、図７（Ａ）に示すスロット１１１Ａ〜１１１Ｃは、導波管１１０のＺ方向（長辺の幅方向）における位置がすべて等しい。パッド１２０Ａ〜１２０Ｃで放射量を設定できるため、３つのスロット１１１Ａ〜１１１Ｃの導波管１１０のＺ方向（長辺の幅方向）における位置が同一であっても構わないからである。

また、ここでは、誘電特性として誘電正接（ｔａｎδ）を用いて説明する。パッド１２０Ａ〜１２０Ｃのうちの１つは、第１誘電部材の一例であり、他の１つは、第２誘電部材の一例である。パッド１２０Ａ〜１２０Ｃのうちの第１誘電部材の一例の誘電特性は、第１誘電特性の一例であり、パッド１２０Ａ〜１２０Ｃのうちの第２誘電部材の一例の誘電特性は、第２誘電特性の一例である。

一例として、パッド１２０Ａ〜１２０Ｃは、誘電正接（ｔａｎδ）が互いに異なり、パッド１２０Ａはｔａｎδ＝０．１、パッド１２０Ｂはｔａｎδ＝０．０１、パッド１２０Ｃは、ｔａｎδ＝０．００１である。すなわち、パッド１２０Ａによる電波の損失が最も大きく、電波の放射量の低下分が最も大きく、パッド１２０Ｃによる電波の損失が最も小さく、電波の放射量の低下分が最も小さいことになる。

パッド１２０Ａ〜１２０Ｃを装着していない状態では、スロット１１１Ａの放射量が最も多く、スロット１１１Ｃの放射量が最も少ないが、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃにパッド１２０Ａ〜１２０Ｃをそれぞれ装着することにより、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの放射量の配分を未装着の状態から変化させることができる。すなわち、ユーザがパッド１２０Ａ〜１２０Ｃをそれぞれ装着することにより、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの放射量の配分を調整することができる。これは、スロットアンテナ装置１００における放射量の調整方法によって実現されることである。

図８は、実施の形態の第３変形例のスロットアンテナ装置１００Ｍ３を示す図である。スロットアンテナ装置１００Ｍ３は、導波管１１０Ｍ３とパッド１２０Ａ〜１２０Ｃを含む。実施の形態の第３変形例の通信システムは、図１に示す通信システム３００におけるスロットアンテナ装置１００の代わりにスロットアンテナ装置１００Ｍ３を含む。

導波管１１０Ｍ３のスロット１１１Ａ〜１１１Ｃは、導波管１１０Ｍ３のＺ方向（長辺の幅方向）における位置が異なり、スロット１１１Ａが最も中央側で、スロット１１１Ｃが最も端側である。これは、図３に示すスロット１１１Ａ〜１１１Ｃと同様の配置である。

このような導波管１１０Ｍ３のスロット１１１Ａ〜１１１Ｃに、ユーザがパッド１２０Ａ〜１２０Ｃをそれぞれ装着すれば、パッド１２０Ａ〜１２０Ｃが未装着の状態で放射量の分布が設定されたスロット１１１Ａ〜１１１Ｃの放射量を、パッド１２０Ａ〜１２０Ｃをそれぞれ装着することによって調整することができる。これは、スロットアンテナ装置１００における放射量の調整方法によって実現されることである。

ここで、第２変形例（図７参照）及び第３変形例（図８参照）において、すべてのスロット１１１Ａ〜１１１Ｃにパッド１２０Ａ〜１２０Ｃをそれぞれ装着しなくてもよく、例えば、パッド１２０Ａ〜１２０Ｃのうちのいずれか１つ又は２つを装着してもよい。

ここで、いずれか１つを装着するとは、例えば、第２変形例及び第３変形例のスロットアンテナ装置１００Ｍ２及び１００Ｍ３において、スロット１１１Ａにパッド１２０Ａを装着することと、スロット１１１Ｂにパッド１２０Ｂを装着することと、スロット１１１Ｃにパッド１２０Ｃを装着することとのうちのいずれか１つを行うことである。

また、いずれか２つを装着するとは、例えば、第２変形例及び第３変形例のスロットアンテナ装置１００Ｍ２及び１００Ｍ３において、スロット１１１Ａにパッド１２０Ａを装着することと、スロット１１１Ｂにパッド１２０Ｂを装着することと、スロット１１１Ｃにパッド１２０Ｃを装着することとのうちのいずれか２つを行うことである。

このような形態でもスロット１１１Ａ〜１１１Ｃのうちのいずれか１つ又は２つにおける電波の放射量を調整できるからである。

また、誘電正接が互いに異なるパッド１２０Ａ〜１２０Ｃをスロット１１１Ａ〜１１１Ｃにそれぞれ装着するのではなく、任意の組み合わせで装着してもよい。これは、例えば、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの開口サイズ及び形状を互いに等しくするとともに、パッド１２０Ａ〜１２０Ｃの突出部１２２（図６参照）のサイズ及び形状を互いに等しくすることで実現可能である。

ここで、任意の組み合わせで装着するとは、スロット１１１Ａについてパッド１２０Ａ〜１２０Ｃのうちのいずれか１つを装着し、スロット１１１Ｂについてパッド１２０Ａ〜１２０Ｃのうちののこりの２つのうちの１つを装着し、スロット１１１Ｃについてパッド１２０Ａ〜１２０Ｃのうちの残りの１つを装着することである。

このように、誘電正接が互いに異なるパッド１２０Ａ〜１２０Ｃをスロット１１１Ａ〜１１１Ｃに対して任意の組み合わせで装着すれば、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃが提供する通信エリア５０Ａ〜５０Ｃ（図２参照）のサイズを様々なパターンに調整することができる。

例えば、ユーザがＰＣ１０Ａを利用する際の状況に応じてパッド１２０Ａ〜１２０Ｃのうちのいずれか１つを選択してスロット１１１Ａ〜１１１Ｃのうちのいずれか１つに装着することで、利用状況に応じて通信エリア（５０Ａ〜５０Ｃのいずれか）の大きさを調整することができる。

さらに、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃの各々に装着可能で誘電特性の異なるパッド１２０を複数種類ずつ設けておき、どのパッド１２０を装着すると通信エリア５０の大きさがどの程度になるかをユーザが分かるようにしておけば、ユーザが状況に応じて通信エリア５０のサイズを調整することができる。

以上のように、実施の形態の第２変形例及び第３変形例によれば、スロット１１１Ａ〜１１１Ｃのうちの少なくともいずれか１つにパッド１２０を装着することにより、パッド１２０を装着したスロット（１１１Ａ〜１１１Ｃのうちの少なくともいずれか１つ）の電波の放射量を設定することができる。また、誘電特性が異なるパッド１２０に付け替えることにより、電波の放射量を調整することができる。このような電波の放射量の調整は、スロットアンテナ装置１００Ｍ２及び１００Ｍ３を製造又は設置した後に行うことができる。

したがって、各スロット１１１の電波の放射量を設定可能なスロットアンテナ装置１００Ｍ２及び１００Ｍ３、スロットアンテナ装置１００Ｍ２及び１００Ｍ３を含む通信システム、及び、スロットアンテナ装置１００Ｍ２及び１００Ｍ３における放射量の調整方法を提供することができる。

なお、図７及び図８では、パッド１２０Ａ〜１２０Ｃの誘電正接が互いに異なる形態について説明したが、比誘電率が互いに異なる場合も同様である。

以上、本発明の例示的な実施の形態のスロットアンテナ装置、通信システム、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
導波路と、
前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の端部からの距離が第１距離の第１スロットと、
前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の前記端部からの距離が前記第１距離とは異なる第２距離の第２スロットと
を含む、スロットアンテナ装置。
（付記２）
前記第１スロット又は前記第２スロットに装着可能で、第１誘電特性を有する第１誘電部材をさらに含む、付記１記載のスロットアンテナ装置。
（付記３）
導波路と、
前記導波路の側壁に設けられる第１スロットと、
前記導波路の側壁に設けられる第２スロットと、
前記第１スロット又は前記第２スロットに装着可能で、第１誘電特性を有する第１誘電部材と
を含む、スロットアンテナ装置。
（付記４）
前記第１誘電特性は、前記第１誘電部材の誘電正接又は比誘電率である、付記２又は３記載のスロットアンテナ装置。
（付記５）
前記第１誘電特性が異なる複数の第１誘電部材を含む、付記２乃至４のいずれか一項記載のスロットアンテナ装置。
（付記６）
前記第１スロット又は前記第２スロットに装着可能で、第２誘電特性を有する第２誘電部材をさらに含む、付記２乃至４のいずれか一項記載のスロットアンテナ装置。
（付記７）
前記第１スロット及び前記第２スロットの形状及びサイズは互いに等しく、前記第１誘電部材は、前記第１スロット及び前記第２スロットのいずれにも装着可能である、又は、前記第２誘電部材は、前記第１スロット及び前記第２スロットのいずれにも装着可能である、付記６記載のスロットアンテナ装置。
（付記８）
前記第１誘電特性及び前記第２誘電特性は、互いに異なる、付記６又は７記載のスロットアンテナ装置。
（付記９）
前記第１誘電特性及び前記第２誘電特性は、それぞれ、前記第１誘電部材及び前記第２誘電部材の誘電正接又は比誘電率である、付記６乃至８のいずれか一項記載のスロットアンテナ装置。
（付記１０）
基地局と、
前記基地局の信号入出力端子に接続される導波路と
を含む、通信システムであって、
前記導波路は、
前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の端部からの距離が第１距離の第１スロットと、
前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の前記端部からの距離が前記第１距離とは異なる第２距離の第２スロットと
を有する、通信システム。
（付記１１）
基地局と、
前記基地局の信号入出力端子に接続される導波路と
を含む、通信システムであって、
前記導波路は、
前記導波路の側壁に設けられる第１スロットと、
前記導波路の側壁に設けられる第２スロットと、
前記第１スロット又は前記第２スロットに装着可能で、所定の誘電特性を有する誘電部材と
を有する、通信システム。
（付記１２）
導波路と、
前記導波路の側壁に設けられる第１スロットと、
前記導波路の側壁に設けられる第２スロットと
前記第１スロット又は前記第２スロットに着脱自在であって、前記導波路の延在方向に対する前記第１スロット又は前記第２スロットの幅の一部を塞ぐことが可能な金属パネルと
を含む、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法であって、
前記金属パネルの位置を前記幅方向において変更することにより、前記第１スロット又は前記第２スロットの前記幅方向における実効的な開口部を変更する、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法。
（付記１３）
導波路と、
前記導波路の側壁に設けられる第１スロットと、
前記導波路の側壁に設けられる第２スロットと、
前記第１スロット又は前記第２スロットに着脱自在であって、所定の誘電特性を有する誘電部材と
を含む、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法であって、
前記誘電部材を前記第１スロットに対して取り付けることによって前記第１スロットの電波の放射量を切り替える、又は、前記誘電部材を前記第２スロットに対して取り付けることによって前記第２スロットの電波の放射量を切り替える、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法。

１００、１００Ｍ１、１００Ｍ２、１００Ｍ３ スロットアンテナ装置
１１０、１１０Ｍ１、１１０Ｍ２、１１０Ｍ３ 導波管
１１１、１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ スロット
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ パッド
２００ ｅＮｏｄｅＢ
３００ 通信システム

Claims (12)

1. 導波路と、
   前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の端部からの距離が第１距離の第１スロットと、
   前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の前記端部からの距離が前記第１距離とは異なる第２距離の第２スロットと
   を含む、スロットアンテナ装置。
2. 前記第１スロット又は前記第２スロットに装着可能で、第１誘電特性を有する第１誘電部材をさらに含む、請求項１記載のスロットアンテナ装置。
3. 導波路と、
   前記導波路の側壁に設けられる第１スロットと、
   前記導波路の側壁に設けられる第２スロットと、
   前記第１スロット又は前記第２スロットに装着可能で、第１誘電特性を有する第１誘電部材と
   を含む、スロットアンテナ装置。
4. 前記第１誘電特性は、前記第１誘電部材の誘電正接又は比誘電率である、請求項２又は３記載のスロットアンテナ装置。
5. 前記第１スロット又は前記第２スロットに装着可能で、第２誘電特性を有する第２誘電部材をさらに含む、請求項２乃至４のいずれか一項記載のスロットアンテナ装置。
6. 前記第１スロット及び前記第２スロットの形状及びサイズは互いに等しく、前記第１誘電部材は、前記第１スロット及び前記第２スロットのいずれにも装着可能である、又は、前記第２誘電部材は、前記第１スロット及び前記第２スロットのいずれにも装着可能である、請求項５記載のスロットアンテナ装置。
7. 前記第１誘電特性及び前記第２誘電特性は、互いに異なる、請求項５又は６記載のスロットアンテナ装置。
8. 前記第１誘電特性及び前記第２誘電特性は、それぞれ、前記第１誘電部材及び前記第２誘電部材の誘電正接又は比誘電率である、請求項５乃至７のいずれか一項記載のスロットアンテナ装置。
9. 基地局と、
   前記基地局の信号入出力端子に接続される導波路と
   を含む、通信システムであって、
   前記導波路は、
   前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の端部からの距離が第１距離の第１スロットと、
   前記導波路の側壁に設けられ、前記側壁の前記端部からの距離が前記第１距離とは異なる第２距離の第２スロットと
   を有する、通信システム。
10. 基地局と、
    前記基地局の信号入出力端子に接続される導波路と
    を含む、通信システムであって、
    前記導波路は、
    前記導波路の側壁に設けられる第１スロットと、
    前記導波路の側壁に設けられる第２スロットと、
    前記第１スロット又は前記第２スロットに装着可能で、所定の誘電特性を有する誘電部材と
    を有する、通信システム。
11. 導波路と、
    前記導波路の側壁に設けられる第１スロットと、
    前記導波路の側壁に設けられる第２スロットと
    前記第１スロット又は前記第２スロットに着脱自在であって、前記導波路の延在方向に対する前記第１スロット又は前記第２スロットの幅の一部を塞ぐことが可能な金属パネルと
    を含む、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法であって、
    前記金属パネルの位置を前記幅方向において変更することにより、前記第１スロット又は前記第２スロットの前記幅方向における実効的な開口部を変更する、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法。
12. 導波路と、
    前記導波路の側壁に設けられる第１スロットと、
    前記導波路の側壁に設けられる第２スロットと、
    前記第１スロット又は前記第２スロットに着脱自在であって、所定の誘電特性を有する誘電部材と
    を含む、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法であって、
    前記誘電部材を前記第１スロットに対して取り付けることによって前記第１スロットの電波の放射量を切り替える、又は、前記誘電部材を前記第２スロットに対して取り付けることによって前記第２スロットの電波の放射量を切り替える、スロットアンテナ装置における放射量の調整方法。

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