JP3737606B2 - 平面アンテナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、平面アンテナに関し、特に、接地される導電性平面プレートである地板と、その地板の表面に対向して所定の距離だけ離れた前記表面と平行な仮想平面内に配置され、前記地板に給電素子用絶縁体スペーサによって固定された細長いλ／２アンテナ給電素子とを有する平面アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８（ａ）の平面図および図８（ｂ）の側面図に、この種の従来の平面アンテナが示されている。この平面アンテナ５０においては、導体から形成され接地された長方形の地板５３のほぼ中央に、地板５３から所定の間隔を保つように絶縁体スペーサ５４によって支持されたλ／２アンテナ給電素子５１が配置されている。この場合、λ／２アンテナ給電素子５１の５０Ωで整合のとれる位置にタップ給電点５２が設けられている。
【０００３】
上述の平面アンテナ５０は、図９（ｂ）によって示されるＸＹ平面において図９（ａ）に示されるようなＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性を有する。この平面アンテナ５０は、通常、図１０に示されるような状況で使用される。すなわち、平面アンテナ５０を窓の室内側に直接貼り付け、あるいは、窓の室内側に立てかけて使用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図１０ような使用状況において、通信を行うべき相手、例えば、基地局あるいは親局が地点Ａにある場合には、図９（ａ）の特性から分かるように通信を行うのに問題はない。しかしながら、通信を行うべき相手が地点Ｂにある場合には、図９（ａ）の特性から分かるように平面アンテナ５０自体を地点Ｂに向ける必要が生じる。しかし、平面アンテナ５０の使用される場所の状況、例えば、地点Ｂの方向に大きな柱がある等の状況によっては、地点Ｂに平面アンテナ５０の向きを合わせられないという問題がある。このことは、中継器本体内蔵型の平面アンテナにおいては、さらに困難なものとなる。
【０００５】
この発明は、上述の問題を解決すべくなされたものであって、平面アンテナ自体の向きを変えなくても、平面アンテナの放射指向特性を変えることによって、通信を行うのが困難な方向にあった相手とも良好に通信を行うことを可能にさせる平面アンテナを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するために、この発明は、接地される導電性平面プレートである地板と、その地板の表面に対向して所定の距離だけ離れた前記表面と平行な仮想平面内に配置され、前記地板に給電素子用絶縁体スペーサによって固定された細長いλ／２アンテナ給電素子とを有する平面アンテナにおいて、無給電素子用絶縁体スペーサによって前記仮想平面内にあるように支持され、前記λ／２アンテナ給電素子の長手方向に平行を保って、かつ、前記λ／２アンテナ給電素子を中心に対称的な位置において前記λ／２アンテナ給電素子と並列するように配置することが可能なλ／２アンテナ無給電素子を有することを特徴とする。
【０００７】
図１に示された平面アンテナ１０においては、細長いλ／２アンテナ給電素子１１が地板１３から所定の距離だけ離れ地板表面に平行に絶縁体スペーサ１４によって地板１３に固定されている。このλ／２アンテナ給電素子１１の左右には、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂがλ／２アンテナ給電素子１１と並列するように絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂによって地板１３に取り付けられている。この場合、絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂは、移動用スロット１６にガイドされて平行移動可能に構成されている。また、図４に示された平面アンテナ２０においては、その平行移動は、位置変更機構２１によって実行されるように構成されている。
【０００８】
また、この発明は、前記λ／２アンテナ無給電素子が、前記λ／２アンテナ給電素子と実質的に同様な形状をもち、前記λ／２アンテナ給電素子の左右に１本ずつ、前記λ／２アンテナ給電素子に近い第１の位置と、前記λ／２アンテナ給電素子から遠い第２の位置と、その中間とに配置可能なように、前記無給電素子用絶縁体スペーサが固定解除可能に前記地板に固定されている。
【０００９】
図１に示された平面アンテナ１０においては、一対のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂがλ／２アンテナ給電素子１１と実質的に同様な形状をもち、λ／２アンテナ給電素子１１の左右において、移動用スロット１６にガイドされて平行移動可能にされており、絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂが移動用スロット１６の一番内側に当接したところが第１の位置であり、絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂが移動用スロット１６の一番外側に当接したところが第２の位置である。平面アンテナ１０は、第１の位置において図２の特性を、第２の位置において図３の特性をそれぞれ有する。図４の場合、第１，第２の位置は、位置設定レバー２８を引き出した状態と押し込んだ状態で実現される。
【００１０】
また、この発明は、前記２本のλ／２アンテナ無給電素子が、前記地板の裏面に配置された位置設定機構によって、前記第１，第２の位置およびその中間の位置に固定可能にされており、この場合、前記位置設定機構は、前記地板の裏面に沿って移動可能に配置され、前記λ／２アンテナ給電素子の長手方向に直交する向きに前記地板に穿設された長穴を貫通する前記無給電素子用絶縁体スペーサによって前記２本のλ／２アンテナ無給電素子にそれぞれ結合され、前記２本のλ／２アンテナ無給電素子を前記地板の表面に対してそれぞれ平行移動可能に保持している第１，第２の移動プレートと、前記地板の裏面に配置され、一端が前記第１，第２の移動プレートの内側の端末にそれぞれ軸着された第１，第２の運動方向変換プレートと、前記第１，第２の移動プレートの移動方向に直角に往復動可能なように前記地板の裏面に配置され、一端が前記第１，第２の運動方向変換プレートの他端に軸着されている位置設定レバーとから構成されている。
【００１１】
図４の平面アンテナ２０においては、位置変更機構２１が地板１３の裏面側に配置されている。位置設定レバー２８を往復動させると、第１，第２の運動方向変換プレート２９ａ，２９ｂがこの往復運動を左右方向の運動に変換し、第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂを左右に移動させる。したがって、位置設定レバー２８を最も引き出した場合が第１の位置に対応し、位置設定レバー２８を押し込んで第１，第２の運動方向変換プレート２９ａ，２９ｂが一列になったときが第２の位置に対応する。
【００１２】
また、この発明は、接地される導電性平面プレートである地板と、その地板の表面に対向して所定の距離だけ離れた前記表面と平行な仮想平面内に配置され、前記地板に給電素子用絶縁体スペーサによって固定された細長いλ／２アンテナ給電素子とを有する平面アンテナにおいて、無給電素子用絶縁体スペーサによって前記仮想平面内にあるように支持され、前記λ／２アンテナ給電素子の長手方向に平行を保って、かつ、前記λ／２アンテナ給電素子を中心に対称的な位置において前記λ／２アンテナ給電素子と並列するように固定された２対以上のλ／２アンテナ無給電素子と、前記各λ／２アンテナ無給電素子の各端末と前記地板との間にそれぞれ接続され、スイッチング指示により、前記各λ／２アンテナ無給電素子の端末と前記地板との間を接続または切断する無給電素子切替スイッチと、前記２対以上のλ／２アンテナ無給電素子のうちの指示された一対を選択し、選択した一対のλ／２アンテナ無給電素子と前記地板との間を切断し、その他の対のλ／２アンテナ無給電素子と前記地板との間を接続するように前記無給電素子切替スイッチに前記スイッチング指示を出力する切替制御回路とを有することを特徴とする。
【００１３】
図５の平面アンテナ３０においては、λ／２アンテナ給電素子３１に地板３３上で並列するように対称的に２対のλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂ；３５ｃ，３５ｄが固定配置されている。これらλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂ；３５ｃ，３５ｄの長手方向の両端末と地板３３との間には、それぞれ図６に示される無給電素子切替スイッチ３７が設けられ、これらの無給電素子切替スイッチ３７を図７に示されるように接続した素子切替回路３９を切替制御回路が制御して、第１の位置にあるλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂあるいは第２の位置にあるλ／２アンテナ無給電素子３５ｃ，３５ｄの一方の対のみを有効にし、λ／２アンテナ無給電素子の位置を電気的に変更している。
【００１４】
さらに、この発明において、前記無給電素子切替スイッチのそれぞれは、アノードが前記λ／２アンテナ無給電素子の端末に、カソードが前記地板にそれぞれ接続されたダイオードと、一端が前記ダイオードのアノードに、他端が前記切替制御回路にそれぞれ接続されたコイルと、一端が前記切替制御回路に、他端が前記地板にそれぞれ接続されたコンデンサとから構成されている。
【００１５】
図６に示された無給電素子切替スイッチ３７においては、アノードがλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂ；３５ｃ，３５ｄの端末に、カソードが地板３３にそれぞれ接続されたダイオードＤ１と、一端がダイオードＤ１のアノードに、他端が切替制御回路にそれぞれ接続されたコイルＬ１と、一端が切替制御回路に、他端が地板３３にそれぞれ接続されたコンデンサＣ１とから構成されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１：
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。図１（ａ）は、この発明に係わる平面アンテナの実施の形態１を示す平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の側面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）の正面図である。この平面アンテナ１０においては、導体から形成され接地された長方形の平面プレートである地板１３のほぼ中央に、地板１３の表面に平行に、かつ、地板１３から所定の間隔を保つように絶縁体スペーサ１４（非金属のテフロンやジュラコンから作られている）によって支持されたλ／２アンテナ給電素子１１が配置されている。この場合、λ／２アンテナ給電素子１１の５０Ωで整合のとれる位置にタップ給電点１２が設けられている。
【００１７】
上述のλ／２アンテナ給電素子１１の左右には、λ／２アンテナ給電素子１１と同形状の第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂがλ／２アンテナ給電素子１１を中心として左右対称となるように配置されている。これら第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂは、地板１３の表面に平行で、地板１３に対してλ／２アンテナ給電素子１１と同様な間隔を保つように絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂによってそれぞれ支持されている。すなわち、λ／２アンテナ給電素子１１と第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂとは、地板１３の表面に平行な仮想平面内に平行に並列配置されている。
【００１８】
第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂを支持している絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂの下端は、地板１３に穿設された移動用スロット１６を貫通して地板１３の裏面に配置された留め具（不図示：例えば、非金属のプラスチックねじ等を含む）や位置変更機構（後述）によって所定の距離範囲の適宜の位置で固定可能にされている。したがって、一旦固定された絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂは、留め具を緩めれば、移動用スロット１６にガイドされて左右に平行移動することができ、所望の位置で留め具をしめれば、絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂをそこで固定することができる。
【００１９】
上述のごとき構造で、周波数１．９ＧＨｚの信号を扱う平面アンテナの一具体例においては、地板１３は、Ｂ５判サイズとされ、絶縁体スペーサ１４，１４ａ，１４ｂは、λ／２アンテナ給電素子１１および第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂをそれぞれ地板１３の表面から７ミリメータ（ｍｍ）のところに保持する寸法とされ、地板１３にプラスチックねじ等で固定される。第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂが移動用スロット１６の一番内側、すなわち、λ／２アンテナ給電素子１１に一番近いところに固定された場合（図１（ａ））、λ／２アンテナ給電素子１１と第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂとの間の距離はそれぞれ３５ｍｍである。
【００２０】
また、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂが移動用スロット１６の一番外側、すなわち、λ／２アンテナ給電素子１１から一番遠いところに固定された場合、λ／２アンテナ給電素子１１と第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂとの間の距離はそれぞれ５５ｍｍである。もちろん、これらの寸法は、取り扱う信号の周波数によって適宜に変更すべきことは言うまでもない。
【００２１】
上述の平面アンテナ１０は、λ／２アンテナ給電素子１１と第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂとの間の距離が５５ｍｍに設定されている場合、図２（ｂ）によって示されるＸＹ平面において図２（ａ）に示されるようなＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性を有する。また、平面アンテナ１０は、λ／２アンテナ給電素子１１と第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂとの間の距離が３５ｍｍに設定されている場合、図３（ｂ）によって示されるＸＹ平面において図３（ａ）に示されるようなＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性を有する。
【００２２】
したがって、図２（ａ）においては、ビームは、正面方向を向いており、例えば、図１０のような使用状況において、地点Ａの相手との通信に適しており、図３（ａ）においては、ビームは、左右±５０°の方向に別々に向いており、図１０の地点Ｂの相手との通信に適している。このように平面アンテナ１０は、平面アンテナ１０自体の向きを変えることなく、λ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂの位置を変更することにより、種々の方向の通信相手と良好に通信を行うことができる。
【００２３】
実施の形態２：
次に、λ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂの位置を容易に変更できる位置変更機構を配置した実施の形態２について、図４（ａ），（ｂ）を参照して説明する。この平面アンテナ２０において、地板１３の表面側は、図１に示されたものと同様であるが、地板１３の裏面側に位置変更機構２１が配置されている。図４（ａ），（ｂ）に示されるように、位置変更機構２１は、第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂと、第１，第２の運動方向変換プレート２９ａ，２９ｂと、位置設定レバー２８とから構成されている。
【００２４】
第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂは、地板１３の裏面側を左右に摺動しつつ平行移動するように配置されている。移動用スロット１６の直下にある第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂの長手方向の端末は、移動用スロット１６を通じてそれぞれ絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂの下端に結合されており、第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂが移動するとλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂもλ／２アンテナ給電素子１１と平行を保ちながら移動する。
【００２５】
第１，第２の運動方向変換プレート２９ａ，２９ｂは、一方の端末が第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂの中央部分から地板１３の中央に延びるタブ部分の端末に、連結軸２６ａ，２６ｂにより軸着（枢軸回転可能に連結）されている。位置設定レバー２８は、地板１３の中央部分のガイド軸２７ａによってガイドされ、第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂの移動方向に直角に移動できるように配置されている。地板１３の中央部分側にある位置設定レバー２８の端末は、連結軸２７ｂによって第１，第２の運動方向変換プレート２９ａ，２９ｂの他端に軸着されている。
【００２６】
位置変更機構２１は、上述のように構成されているので、位置設定レバー２８が最も奧に押し込まれると、第１，第２の運動方向変換プレート２９ａ，２９ｂは連結軸２６ａ，２６ｂおよび連結軸２７ｂの周りで回転し、第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂのタブ部分と一列に整列し、λ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂをλ／２アンテナ給電素子１１から一番遠いところに設定する（図４（ａ））。この場合、平面アンテナ２０のＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性は、図２（ａ）において示されたものと同様になる。
【００２７】
位置設定レバー２８が最後まで引き出されると、第１，第２の運動方向変換プレート２９ａ，２９ｂは連結軸２６ａ，２６ｂおよび連結軸２７ｂの周りで回転し、第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂのタブ部分を内側に引き込み、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂをλ／２アンテナ給電素子１１に一番近いところに設定する（図４（ｂ））。この場合、平面アンテナ２０のＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性は、図３（ａ）において示されたものと同様になる。
【００２８】
このように、位置設定レバー２８を往復運動させることのみで、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂを所望の２つの位置に容易に設定できるが、必要であれば、位置設定レバー２８をこれらの２つの位置の中間の位置に停止することにより、中間の適宜な位置に第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂを設定し、その位置に対応する放射指向特性を得られることは言うまでもない。
【００２９】
実施の形態３：
次に、図１および図４で示されたλ／２アンテナ無給電素子の配置の変更を無給電素子切替スイッチによって電気的に実行できる素子切替回路を備えた実施の形態３について、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照して説明する。この平面アンテナ３０は、例として周波数１．９ＧＨｚの信号を扱うように構成されたものであって、接地される地板３３は、Ｂ５判サイズとされている。絶縁体スペーサ３４は、給電点３２を有するλ／２アンテナ給電素子３１を地板３３の中央においてその表面から７ｍｍの高さに保持する寸法とされている。
【００３０】
また、絶縁体スペーサ３４ａ，３４ｂは、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂをそれぞれ地板３３の表面から７ｍｍの高さで、λ／２アンテナ給電素子３１から３５ｍｍ離れたところにλ／２アンテナ給電素子３１と並列するように保持している。絶縁体スペーサ３４ｃ，３４ｄは、第３，第４のλ／２アンテナ無給電素子３５ｃ，３５ｄをそれぞれ地板３３の表面から７ｍｍの高さで、λ／２アンテナ給電素子３１から５５ｍｍ離れたところに第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂと並列するように保持している。
【００３１】
第１，第２，第３，第４のλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄのそれぞれの両端末には無給電素子短絡ピン３６が設けられ、各無給電素子短絡ピン３６は、図６で示される無給電素子切替スイッチ３７の接続端子ANTに接続されている。図６の無給電素子切替スイッチ３７は、アノードが接続端子ANTに、カソードがグランド（この例の場合、地板３３）にそれぞれ接続されたダイオードＤ１と、一端が接続端子ANTに、他端が制御端子ＶＣにそれぞれ接続されたコイルＬ１と、一端が制御端子ＶＣに、他端がグランドにそれぞれ接続されたコンデンサＣ１とから構成されている。
【００３２】
図７は、上述の無給電素子切替スイッチ３７を含む素子切替回路３９を示す図である。第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂのそれぞれの両端末に設けられた無給電素子切替スイッチ３７の制御端子ＶＣは、第１の切替制御端子ＶＣ１に共通的に接続されている。第３，第４のλ／２アンテナ無給電素子３５ｃ，３５ｄのそれぞれの両端末に設けられた無給電素子切替スイッチ３７の制御端子ＶＣは、第２の切替制御端子ＶＣ２に共通的に接続されている。
【００３３】
したがって、切替制御回路（不図示）が第１の切替制御端子ＶＣ１に正の電圧を、第２の切替制御端子ＶＣ２に負の電圧をそれぞれ印加すると、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂのそれぞれの両端末は、ダイオードＤ１およびグランドを介して短絡されて無効にされ、第３，第４のλ／２アンテナ無給電素子３５ｃ，３５ｄのそれぞれの両端末は、グランドから開放されて有効にされる。この場合、平面アンテナ３０のＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性は、図２において示されたものと同様になる。
【００３４】
上述の場合とは反対に、切替制御回路が第１の切替制御端子ＶＣ１に負の電圧を、第２の切替制御端子ＶＣ２に正の電圧をそれぞれ印加すると、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂのそれぞれの両端末は、グランドから開放されて有効にされ、第３，第４のλ／２アンテナ無給電素子３５ｃ，３５ｄのそれぞれの両端末は、ダイオードＤ１およびグランドを介して短絡されて無効にされる。この場合、平面アンテナ３０のＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性は、図３において示されたものと同様になる。
【００３５】
上述の平面アンテナ３０においては、λ／２アンテナ無給電素子をλ／２アンテナ給電素子から３５ｍｍまたは５５ｍｍのいずれかの位置に設定できるようにしたが、これらの中間にさらにλ／２アンテナ無給電素子を配置し、その中間のもののみを有効にすれば、前述の両位置の中間の特性が得られることは言うまでもない。また、必要があれば、全てのλ／２アンテナ無給電素子を無効にして図８で示されるように従来の平面アンテナを構成できることも明らかである。
【００３６】
【発明の効果】
以上に詳述したように、この発明に係わる平面アンテナは、接地される導電性平面プレートである地板と、その地板の表面に対向して所定の距離だけ離れた前記表面と平行な仮想平面内に配置され、前記地板に給電素子用絶縁体スペーサによって固定された細長いλ／２アンテナ給電素子とを有する平面アンテナにおいて、無給電素子用絶縁体スペーサによって前記仮想平面内にあるように支持され、前記λ／２アンテナ給電素子の長手方向に平行を保って、かつ、前記λ／２アンテナ給電素子を中心に対称的な位置において前記λ／２アンテナ給電素子と並列するように配置することが可能なλ／２アンテナ無給電素子を有することによって、平面アンテナ自体の向きを変更しなくとも、λ／２アンテナ無給電素子の位置を適切に変更すれば、通信すべき相手の方向に対して放射指向特性が良好になるように設定することができ、使い勝手がよくなるという効果がある。
【００３７】
また、この発明に係わる平面アンテナは、λ／２アンテナ無給電素子がλ／２アンテナ給電素子の左右に１本ずつ配置され、第１の位置と第２の位置との間に自由に設定できるので、放射指向特性を所望なように設定するのが容易である。
【００３８】
また、この発明に係わる平面アンテナは、一対のλ／２アンテナ無給電素子の位置を変更するための位置設定機構を備えており、位置設定機構の位置設定レバーを往復運動させるだけで、λ／２アンテナ無給電素子の位置を変更できることにより、λ／２アンテナ無給電素子の位置変更をきわめて容易に正確に実行することができる。
【００３９】
また、この発明は、λ／２アンテナ無給電素子を２対以上配置し、それらの両端と地板との間に無給電素子切替スイッチをそれぞれ配置し、切替制御回路によって適宜に無給電素子切替スイッチをオンまたはオフに設定し、λ／２アンテナ無給電素子のうちの所望の一対のみを有効にさせることにより、λ／２アンテナ無給電素子の位置を機械的に移動して変更しなくとも、電気的に変更することができる。
【００４０】
さらに、この発明は、無給電素子切替スイッチがダイオードとコイルとコンデンサとで構成されているので、構成が簡単で、部品の入手も容易であり、廉価に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はこの発明の実施の形態１に係る平面アンテナを示すを示す平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は（ａ）の正面図である。
【図２】（ａ）は図１の平面アンテナにおいて、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子がλ／２アンテナ給電素子から一番離れたところに設定された場合の図１の平面アンテナのＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性を示す図、（ｂ）は図１の平面アンテナにおけるＸＹＺ軸方向を示す図である。
【図３】（ａ）は図１の平面アンテナにおいて、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子がλ／２アンテナ給電素子に一番近いところに設定された場合の図１の平面アンテナのＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性を示す図、（ｂ）は図１の平面アンテナにおけるＸＹＺ軸方向を示す図である。
【図４】（ａ）はこの発明の実施の形態２に係る平面アンテナの、位置設定レバーが最も奧に押し込まれた状態を示す平面図、（ｂ）は位置設定レバーが最後まで引き出された状態を示す平面図である。
【図５】（ａ）はこの発明の実施の形態３に係る平面アンテナを示す平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は（ａ）の正面図である。
【図６】図５の平面アンテナにおける無給電素子切替スイッチを示す回路図である。
【図７】図５の平面アンテナにおける素子切替回路を示す回路図である。
【図８】（ａ）は従来の平面アンテナを示す平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図９】（ａ）は図８の平面アンテナのＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性を示す図、（ｂ）は、図８の平面アンテナにおけるＸＹＺ軸方向を示す図である。
【図１０】平面アンテナが使用される場所の状況を説明する図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０ 平面アンテナ
１１，３１ λ／２アンテナ給電素子
１２，３２ 給電点
１３ 地板
１４，１４ａ，１４ｂ 絶縁体スペーサ
１５ａ 第１のλ／２アンテナ無給電素子
１５ｂ 第２のλ／２アンテナ無給電素子
１６ 移動用スロット
２１ 位置変更機構
２５ａ 第１の移動プレート
２５ｂ 第２の移動プレート
２６ａ，２６ｂ、２７ｂ 連結軸
２７ａ ガイド軸
２８ 位置設定レバー
３５ａ 第１のλ／２アンテナ無給電素子
３５ｂ 第２のλ／２アンテナ無給電素子
３５ｃ 第３のλ／２アンテナ無給電素子
３５ｄ 第４のλ／２アンテナ無給電素子
３６ 無給電素子短絡ピン
３７ 無給電素子切替スイッチ
３９ 素子切替回路
ＶＣ 制御端子
ＶＣ１ 第１の切替制御端子
ＶＣ２ 第２の切替制御端子
【発明の属する技術分野】
この発明は、平面アンテナに関し、特に、接地される導電性平面プレートである地板と、その地板の表面に対向して所定の距離だけ離れた前記表面と平行な仮想平面内に配置され、前記地板に給電素子用絶縁体スペーサによって固定された細長いλ／２アンテナ給電素子とを有する平面アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８（ａ）の平面図および図８（ｂ）の側面図に、この種の従来の平面アンテナが示されている。この平面アンテナ５０においては、導体から形成され接地された長方形の地板５３のほぼ中央に、地板５３から所定の間隔を保つように絶縁体スペーサ５４によって支持されたλ／２アンテナ給電素子５１が配置されている。この場合、λ／２アンテナ給電素子５１の５０Ωで整合のとれる位置にタップ給電点５２が設けられている。
【０００３】
上述の平面アンテナ５０は、図９（ｂ）によって示されるＸＹ平面において図９（ａ）に示されるようなＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性を有する。この平面アンテナ５０は、通常、図１０に示されるような状況で使用される。すなわち、平面アンテナ５０を窓の室内側に直接貼り付け、あるいは、窓の室内側に立てかけて使用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図１０ような使用状況において、通信を行うべき相手、例えば、基地局あるいは親局が地点Ａにある場合には、図９（ａ）の特性から分かるように通信を行うのに問題はない。しかしながら、通信を行うべき相手が地点Ｂにある場合には、図９（ａ）の特性から分かるように平面アンテナ５０自体を地点Ｂに向ける必要が生じる。しかし、平面アンテナ５０の使用される場所の状況、例えば、地点Ｂの方向に大きな柱がある等の状況によっては、地点Ｂに平面アンテナ５０の向きを合わせられないという問題がある。このことは、中継器本体内蔵型の平面アンテナにおいては、さらに困難なものとなる。
【０００５】
この発明は、上述の問題を解決すべくなされたものであって、平面アンテナ自体の向きを変えなくても、平面アンテナの放射指向特性を変えることによって、通信を行うのが困難な方向にあった相手とも良好に通信を行うことを可能にさせる平面アンテナを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するために、この発明は、接地される導電性平面プレートである地板と、その地板の表面に対向して所定の距離だけ離れた前記表面と平行な仮想平面内に配置され、前記地板に給電素子用絶縁体スペーサによって固定された細長いλ／２アンテナ給電素子とを有する平面アンテナにおいて、無給電素子用絶縁体スペーサによって前記仮想平面内にあるように支持され、前記λ／２アンテナ給電素子の長手方向に平行を保って、かつ、前記λ／２アンテナ給電素子を中心に対称的な位置において前記λ／２アンテナ給電素子と並列するように配置することが可能なλ／２アンテナ無給電素子を有することを特徴とする。
【０００７】
図１に示された平面アンテナ１０においては、細長いλ／２アンテナ給電素子１１が地板１３から所定の距離だけ離れ地板表面に平行に絶縁体スペーサ１４によって地板１３に固定されている。このλ／２アンテナ給電素子１１の左右には、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂがλ／２アンテナ給電素子１１と並列するように絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂによって地板１３に取り付けられている。この場合、絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂは、移動用スロット１６にガイドされて平行移動可能に構成されている。また、図４に示された平面アンテナ２０においては、その平行移動は、位置変更機構２１によって実行されるように構成されている。
【０００８】
また、この発明は、前記λ／２アンテナ無給電素子が、前記λ／２アンテナ給電素子と実質的に同様な形状をもち、前記λ／２アンテナ給電素子の左右に１本ずつ、前記λ／２アンテナ給電素子に近い第１の位置と、前記λ／２アンテナ給電素子から遠い第２の位置と、その中間とに配置可能なように、前記無給電素子用絶縁体スペーサが固定解除可能に前記地板に固定されている。
【０００９】
図１に示された平面アンテナ１０においては、一対のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂがλ／２アンテナ給電素子１１と実質的に同様な形状をもち、λ／２アンテナ給電素子１１の左右において、移動用スロット１６にガイドされて平行移動可能にされており、絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂが移動用スロット１６の一番内側に当接したところが第１の位置であり、絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂが移動用スロット１６の一番外側に当接したところが第２の位置である。平面アンテナ１０は、第１の位置において図２の特性を、第２の位置において図３の特性をそれぞれ有する。図４の場合、第１，第２の位置は、位置設定レバー２８を引き出した状態と押し込んだ状態で実現される。
【００１０】
また、この発明は、前記２本のλ／２アンテナ無給電素子が、前記地板の裏面に配置された位置設定機構によって、前記第１，第２の位置およびその中間の位置に固定可能にされており、この場合、前記位置設定機構は、前記地板の裏面に沿って移動可能に配置され、前記λ／２アンテナ給電素子の長手方向に直交する向きに前記地板に穿設された長穴を貫通する前記無給電素子用絶縁体スペーサによって前記２本のλ／２アンテナ無給電素子にそれぞれ結合され、前記２本のλ／２アンテナ無給電素子を前記地板の表面に対してそれぞれ平行移動可能に保持している第１，第２の移動プレートと、前記地板の裏面に配置され、一端が前記第１，第２の移動プレートの内側の端末にそれぞれ軸着された第１，第２の運動方向変換プレートと、前記第１，第２の移動プレートの移動方向に直角に往復動可能なように前記地板の裏面に配置され、一端が前記第１，第２の運動方向変換プレートの他端に軸着されている位置設定レバーとから構成されている。
【００１１】
図４の平面アンテナ２０においては、位置変更機構２１が地板１３の裏面側に配置されている。位置設定レバー２８を往復動させると、第１，第２の運動方向変換プレート２９ａ，２９ｂがこの往復運動を左右方向の運動に変換し、第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂを左右に移動させる。したがって、位置設定レバー２８を最も引き出した場合が第１の位置に対応し、位置設定レバー２８を押し込んで第１，第２の運動方向変換プレート２９ａ，２９ｂが一列になったときが第２の位置に対応する。
【００１２】
また、この発明は、接地される導電性平面プレートである地板と、その地板の表面に対向して所定の距離だけ離れた前記表面と平行な仮想平面内に配置され、前記地板に給電素子用絶縁体スペーサによって固定された細長いλ／２アンテナ給電素子とを有する平面アンテナにおいて、無給電素子用絶縁体スペーサによって前記仮想平面内にあるように支持され、前記λ／２アンテナ給電素子の長手方向に平行を保って、かつ、前記λ／２アンテナ給電素子を中心に対称的な位置において前記λ／２アンテナ給電素子と並列するように固定された２対以上のλ／２アンテナ無給電素子と、前記各λ／２アンテナ無給電素子の各端末と前記地板との間にそれぞれ接続され、スイッチング指示により、前記各λ／２アンテナ無給電素子の端末と前記地板との間を接続または切断する無給電素子切替スイッチと、前記２対以上のλ／２アンテナ無給電素子のうちの指示された一対を選択し、選択した一対のλ／２アンテナ無給電素子と前記地板との間を切断し、その他の対のλ／２アンテナ無給電素子と前記地板との間を接続するように前記無給電素子切替スイッチに前記スイッチング指示を出力する切替制御回路とを有することを特徴とする。
【００１３】
図５の平面アンテナ３０においては、λ／２アンテナ給電素子３１に地板３３上で並列するように対称的に２対のλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂ；３５ｃ，３５ｄが固定配置されている。これらλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂ；３５ｃ，３５ｄの長手方向の両端末と地板３３との間には、それぞれ図６に示される無給電素子切替スイッチ３７が設けられ、これらの無給電素子切替スイッチ３７を図７に示されるように接続した素子切替回路３９を切替制御回路が制御して、第１の位置にあるλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂあるいは第２の位置にあるλ／２アンテナ無給電素子３５ｃ，３５ｄの一方の対のみを有効にし、λ／２アンテナ無給電素子の位置を電気的に変更している。
【００１４】
さらに、この発明において、前記無給電素子切替スイッチのそれぞれは、アノードが前記λ／２アンテナ無給電素子の端末に、カソードが前記地板にそれぞれ接続されたダイオードと、一端が前記ダイオードのアノードに、他端が前記切替制御回路にそれぞれ接続されたコイルと、一端が前記切替制御回路に、他端が前記地板にそれぞれ接続されたコンデンサとから構成されている。
【００１５】
図６に示された無給電素子切替スイッチ３７においては、アノードがλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂ；３５ｃ，３５ｄの端末に、カソードが地板３３にそれぞれ接続されたダイオードＤ１と、一端がダイオードＤ１のアノードに、他端が切替制御回路にそれぞれ接続されたコイルＬ１と、一端が切替制御回路に、他端が地板３３にそれぞれ接続されたコンデンサＣ１とから構成されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１：
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。図１（ａ）は、この発明に係わる平面アンテナの実施の形態１を示す平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の側面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）の正面図である。この平面アンテナ１０においては、導体から形成され接地された長方形の平面プレートである地板１３のほぼ中央に、地板１３の表面に平行に、かつ、地板１３から所定の間隔を保つように絶縁体スペーサ１４（非金属のテフロンやジュラコンから作られている）によって支持されたλ／２アンテナ給電素子１１が配置されている。この場合、λ／２アンテナ給電素子１１の５０Ωで整合のとれる位置にタップ給電点１２が設けられている。
【００１７】
上述のλ／２アンテナ給電素子１１の左右には、λ／２アンテナ給電素子１１と同形状の第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂがλ／２アンテナ給電素子１１を中心として左右対称となるように配置されている。これら第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂは、地板１３の表面に平行で、地板１３に対してλ／２アンテナ給電素子１１と同様な間隔を保つように絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂによってそれぞれ支持されている。すなわち、λ／２アンテナ給電素子１１と第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂとは、地板１３の表面に平行な仮想平面内に平行に並列配置されている。
【００１８】
第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂを支持している絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂの下端は、地板１３に穿設された移動用スロット１６を貫通して地板１３の裏面に配置された留め具（不図示：例えば、非金属のプラスチックねじ等を含む）や位置変更機構（後述）によって所定の距離範囲の適宜の位置で固定可能にされている。したがって、一旦固定された絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂは、留め具を緩めれば、移動用スロット１６にガイドされて左右に平行移動することができ、所望の位置で留め具をしめれば、絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂをそこで固定することができる。
【００１９】
上述のごとき構造で、周波数１．９ＧＨｚの信号を扱う平面アンテナの一具体例においては、地板１３は、Ｂ５判サイズとされ、絶縁体スペーサ１４，１４ａ，１４ｂは、λ／２アンテナ給電素子１１および第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂをそれぞれ地板１３の表面から７ミリメータ（ｍｍ）のところに保持する寸法とされ、地板１３にプラスチックねじ等で固定される。第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂが移動用スロット１６の一番内側、すなわち、λ／２アンテナ給電素子１１に一番近いところに固定された場合（図１（ａ））、λ／２アンテナ給電素子１１と第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂとの間の距離はそれぞれ３５ｍｍである。
【００２０】
また、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂが移動用スロット１６の一番外側、すなわち、λ／２アンテナ給電素子１１から一番遠いところに固定された場合、λ／２アンテナ給電素子１１と第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂとの間の距離はそれぞれ５５ｍｍである。もちろん、これらの寸法は、取り扱う信号の周波数によって適宜に変更すべきことは言うまでもない。
【００２１】
上述の平面アンテナ１０は、λ／２アンテナ給電素子１１と第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂとの間の距離が５５ｍｍに設定されている場合、図２（ｂ）によって示されるＸＹ平面において図２（ａ）に示されるようなＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性を有する。また、平面アンテナ１０は、λ／２アンテナ給電素子１１と第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂとの間の距離が３５ｍｍに設定されている場合、図３（ｂ）によって示されるＸＹ平面において図３（ａ）に示されるようなＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性を有する。
【００２２】
したがって、図２（ａ）においては、ビームは、正面方向を向いており、例えば、図１０のような使用状況において、地点Ａの相手との通信に適しており、図３（ａ）においては、ビームは、左右±５０°の方向に別々に向いており、図１０の地点Ｂの相手との通信に適している。このように平面アンテナ１０は、平面アンテナ１０自体の向きを変えることなく、λ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂの位置を変更することにより、種々の方向の通信相手と良好に通信を行うことができる。
【００２３】
実施の形態２：
次に、λ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂの位置を容易に変更できる位置変更機構を配置した実施の形態２について、図４（ａ），（ｂ）を参照して説明する。この平面アンテナ２０において、地板１３の表面側は、図１に示されたものと同様であるが、地板１３の裏面側に位置変更機構２１が配置されている。図４（ａ），（ｂ）に示されるように、位置変更機構２１は、第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂと、第１，第２の運動方向変換プレート２９ａ，２９ｂと、位置設定レバー２８とから構成されている。
【００２４】
第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂは、地板１３の裏面側を左右に摺動しつつ平行移動するように配置されている。移動用スロット１６の直下にある第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂの長手方向の端末は、移動用スロット１６を通じてそれぞれ絶縁体スペーサ１４ａ，１４ｂの下端に結合されており、第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂが移動するとλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂもλ／２アンテナ給電素子１１と平行を保ちながら移動する。
【００２５】
第１，第２の運動方向変換プレート２９ａ，２９ｂは、一方の端末が第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂの中央部分から地板１３の中央に延びるタブ部分の端末に、連結軸２６ａ，２６ｂにより軸着（枢軸回転可能に連結）されている。位置設定レバー２８は、地板１３の中央部分のガイド軸２７ａによってガイドされ、第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂの移動方向に直角に移動できるように配置されている。地板１３の中央部分側にある位置設定レバー２８の端末は、連結軸２７ｂによって第１，第２の運動方向変換プレート２９ａ，２９ｂの他端に軸着されている。
【００２６】
位置変更機構２１は、上述のように構成されているので、位置設定レバー２８が最も奧に押し込まれると、第１，第２の運動方向変換プレート２９ａ，２９ｂは連結軸２６ａ，２６ｂおよび連結軸２７ｂの周りで回転し、第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂのタブ部分と一列に整列し、λ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂをλ／２アンテナ給電素子１１から一番遠いところに設定する（図４（ａ））。この場合、平面アンテナ２０のＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性は、図２（ａ）において示されたものと同様になる。
【００２７】
位置設定レバー２８が最後まで引き出されると、第１，第２の運動方向変換プレート２９ａ，２９ｂは連結軸２６ａ，２６ｂおよび連結軸２７ｂの周りで回転し、第１，第２の移動プレート２５ａ，２５ｂのタブ部分を内側に引き込み、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂをλ／２アンテナ給電素子１１に一番近いところに設定する（図４（ｂ））。この場合、平面アンテナ２０のＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性は、図３（ａ）において示されたものと同様になる。
【００２８】
このように、位置設定レバー２８を往復運動させることのみで、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂを所望の２つの位置に容易に設定できるが、必要であれば、位置設定レバー２８をこれらの２つの位置の中間の位置に停止することにより、中間の適宜な位置に第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子１５ａ，１５ｂを設定し、その位置に対応する放射指向特性を得られることは言うまでもない。
【００２９】
実施の形態３：
次に、図１および図４で示されたλ／２アンテナ無給電素子の配置の変更を無給電素子切替スイッチによって電気的に実行できる素子切替回路を備えた実施の形態３について、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照して説明する。この平面アンテナ３０は、例として周波数１．９ＧＨｚの信号を扱うように構成されたものであって、接地される地板３３は、Ｂ５判サイズとされている。絶縁体スペーサ３４は、給電点３２を有するλ／２アンテナ給電素子３１を地板３３の中央においてその表面から７ｍｍの高さに保持する寸法とされている。
【００３０】
また、絶縁体スペーサ３４ａ，３４ｂは、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂをそれぞれ地板３３の表面から７ｍｍの高さで、λ／２アンテナ給電素子３１から３５ｍｍ離れたところにλ／２アンテナ給電素子３１と並列するように保持している。絶縁体スペーサ３４ｃ，３４ｄは、第３，第４のλ／２アンテナ無給電素子３５ｃ，３５ｄをそれぞれ地板３３の表面から７ｍｍの高さで、λ／２アンテナ給電素子３１から５５ｍｍ離れたところに第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂと並列するように保持している。
【００３１】
第１，第２，第３，第４のλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄのそれぞれの両端末には無給電素子短絡ピン３６が設けられ、各無給電素子短絡ピン３６は、図６で示される無給電素子切替スイッチ３７の接続端子ANTに接続されている。図６の無給電素子切替スイッチ３７は、アノードが接続端子ANTに、カソードがグランド（この例の場合、地板３３）にそれぞれ接続されたダイオードＤ１と、一端が接続端子ANTに、他端が制御端子ＶＣにそれぞれ接続されたコイルＬ１と、一端が制御端子ＶＣに、他端がグランドにそれぞれ接続されたコンデンサＣ１とから構成されている。
【００３２】
図７は、上述の無給電素子切替スイッチ３７を含む素子切替回路３９を示す図である。第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂのそれぞれの両端末に設けられた無給電素子切替スイッチ３７の制御端子ＶＣは、第１の切替制御端子ＶＣ１に共通的に接続されている。第３，第４のλ／２アンテナ無給電素子３５ｃ，３５ｄのそれぞれの両端末に設けられた無給電素子切替スイッチ３７の制御端子ＶＣは、第２の切替制御端子ＶＣ２に共通的に接続されている。
【００３３】
したがって、切替制御回路（不図示）が第１の切替制御端子ＶＣ１に正の電圧を、第２の切替制御端子ＶＣ２に負の電圧をそれぞれ印加すると、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂのそれぞれの両端末は、ダイオードＤ１およびグランドを介して短絡されて無効にされ、第３，第４のλ／２アンテナ無給電素子３５ｃ，３５ｄのそれぞれの両端末は、グランドから開放されて有効にされる。この場合、平面アンテナ３０のＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性は、図２において示されたものと同様になる。
【００３４】
上述の場合とは反対に、切替制御回路が第１の切替制御端子ＶＣ１に負の電圧を、第２の切替制御端子ＶＣ２に正の電圧をそれぞれ印加すると、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子３５ａ，３５ｂのそれぞれの両端末は、グランドから開放されて有効にされ、第３，第４のλ／２アンテナ無給電素子３５ｃ，３５ｄのそれぞれの両端末は、ダイオードＤ１およびグランドを介して短絡されて無効にされる。この場合、平面アンテナ３０のＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性は、図３において示されたものと同様になる。
【００３５】
上述の平面アンテナ３０においては、λ／２アンテナ無給電素子をλ／２アンテナ給電素子から３５ｍｍまたは５５ｍｍのいずれかの位置に設定できるようにしたが、これらの中間にさらにλ／２アンテナ無給電素子を配置し、その中間のもののみを有効にすれば、前述の両位置の中間の特性が得られることは言うまでもない。また、必要があれば、全てのλ／２アンテナ無給電素子を無効にして図８で示されるように従来の平面アンテナを構成できることも明らかである。
【００３６】
【発明の効果】
以上に詳述したように、この発明に係わる平面アンテナは、接地される導電性平面プレートである地板と、その地板の表面に対向して所定の距離だけ離れた前記表面と平行な仮想平面内に配置され、前記地板に給電素子用絶縁体スペーサによって固定された細長いλ／２アンテナ給電素子とを有する平面アンテナにおいて、無給電素子用絶縁体スペーサによって前記仮想平面内にあるように支持され、前記λ／２アンテナ給電素子の長手方向に平行を保って、かつ、前記λ／２アンテナ給電素子を中心に対称的な位置において前記λ／２アンテナ給電素子と並列するように配置することが可能なλ／２アンテナ無給電素子を有することによって、平面アンテナ自体の向きを変更しなくとも、λ／２アンテナ無給電素子の位置を適切に変更すれば、通信すべき相手の方向に対して放射指向特性が良好になるように設定することができ、使い勝手がよくなるという効果がある。
【００３７】
また、この発明に係わる平面アンテナは、λ／２アンテナ無給電素子がλ／２アンテナ給電素子の左右に１本ずつ配置され、第１の位置と第２の位置との間に自由に設定できるので、放射指向特性を所望なように設定するのが容易である。
【００３８】
また、この発明に係わる平面アンテナは、一対のλ／２アンテナ無給電素子の位置を変更するための位置設定機構を備えており、位置設定機構の位置設定レバーを往復運動させるだけで、λ／２アンテナ無給電素子の位置を変更できることにより、λ／２アンテナ無給電素子の位置変更をきわめて容易に正確に実行することができる。
【００３９】
また、この発明は、λ／２アンテナ無給電素子を２対以上配置し、それらの両端と地板との間に無給電素子切替スイッチをそれぞれ配置し、切替制御回路によって適宜に無給電素子切替スイッチをオンまたはオフに設定し、λ／２アンテナ無給電素子のうちの所望の一対のみを有効にさせることにより、λ／２アンテナ無給電素子の位置を機械的に移動して変更しなくとも、電気的に変更することができる。
【００４０】
さらに、この発明は、無給電素子切替スイッチがダイオードとコイルとコンデンサとで構成されているので、構成が簡単で、部品の入手も容易であり、廉価に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はこの発明の実施の形態１に係る平面アンテナを示すを示す平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は（ａ）の正面図である。
【図２】（ａ）は図１の平面アンテナにおいて、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子がλ／２アンテナ給電素子から一番離れたところに設定された場合の図１の平面アンテナのＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性を示す図、（ｂ）は図１の平面アンテナにおけるＸＹＺ軸方向を示す図である。
【図３】（ａ）は図１の平面アンテナにおいて、第１，第２のλ／２アンテナ無給電素子がλ／２アンテナ給電素子に一番近いところに設定された場合の図１の平面アンテナのＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性を示す図、（ｂ）は図１の平面アンテナにおけるＸＹＺ軸方向を示す図である。
【図４】（ａ）はこの発明の実施の形態２に係る平面アンテナの、位置設定レバーが最も奧に押し込まれた状態を示す平面図、（ｂ）は位置設定レバーが最後まで引き出された状態を示す平面図である。
【図５】（ａ）はこの発明の実施の形態３に係る平面アンテナを示す平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は（ａ）の正面図である。
【図６】図５の平面アンテナにおける無給電素子切替スイッチを示す回路図である。
【図７】図５の平面アンテナにおける素子切替回路を示す回路図である。
【図８】（ａ）は従来の平面アンテナを示す平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図９】（ａ）は図８の平面アンテナのＸＹ平面垂直偏波成分の放射指向特性を示す図、（ｂ）は、図８の平面アンテナにおけるＸＹＺ軸方向を示す図である。
【図１０】平面アンテナが使用される場所の状況を説明する図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０ 平面アンテナ
１１，３１ λ／２アンテナ給電素子
１２，３２ 給電点
１３ 地板
１４，１４ａ，１４ｂ 絶縁体スペーサ
１５ａ 第１のλ／２アンテナ無給電素子
１５ｂ 第２のλ／２アンテナ無給電素子
１６ 移動用スロット
２１ 位置変更機構
２５ａ 第１の移動プレート
２５ｂ 第２の移動プレート
２６ａ，２６ｂ、２７ｂ 連結軸
２７ａ ガイド軸
２８ 位置設定レバー
３５ａ 第１のλ／２アンテナ無給電素子
３５ｂ 第２のλ／２アンテナ無給電素子
３５ｃ 第３のλ／２アンテナ無給電素子
３５ｄ 第４のλ／２アンテナ無給電素子
３６ 無給電素子短絡ピン
３７ 無給電素子切替スイッチ
３９ 素子切替回路
ＶＣ 制御端子
ＶＣ１ 第１の切替制御端子
ＶＣ２ 第２の切替制御端子
Claims (4)
- 接地される導電性平面プレートである地板と、その地板の表面に対向して所定の距離だけ離れた前記表面と平行な仮想平面内に配置され、前記地板に給電素子用絶縁体スペーサによって固定された細長いλ／２アンテナ給電素子とを有する平面アンテナにおいて、
無給電素子用絶縁体スペーサによって前記仮想平面内にあるように支持され、前記λ／２アンテナ給電素子の長手方向に平行を保って、かつ、前記λ／２アンテナ給電素子を中心に対称的な位置において前記λ／２アンテナ給電素子と並列するように配置することが可能なλ／２アンテナ無給電素子を有し、
前記λ／２アンテナ無給電素子は、前記λ／２アンテナ給電素子と実質的に同様な形状をもち、前記λ／２アンテナ給電素子の左右に１本ずつ、前記λ／２アンテナ給電素子に近い第１の位置と、前記λ／２アンテナ給電素子から遠い第２の位置と、その中間とに配置可能なように、前記無給電素子用絶縁体スペーサが固定解除可能に前記地板に固定されている平面アンテナ。 - 前記２本のλ／２アンテナ無給電素子は、前記地板の裏面に配置された位置設定機構によって、前記第１，第２の位置およびその中間の位置に固定可能にされており、この場合、前記位置設定機構は、前記地板の裏面に沿って移動可能に配置され、前記λ／２アンテナ給電素子の長手方向に直交する向きに前記地板に穿設された長穴を貫通する前記無給電素子用絶縁体スペーサによって前記２本のλ／２アンテナ無給電素子にそれぞれ結合され、前記２本のλ／２アンテナ無給電素子を前記地板の表面に対してそれぞれ平行移動可能に保持している第１，第２の移動プレートと、前記地板の裏面に配置され、一端が前記第１，第２の移動プレートの内側の端末にそれぞれ軸着された第１，第２の運動方向変換プレートと、前記第１，第２の移動プレートの移動方向に直角に往復動可能なように前記地板の裏面に配置され、一端が前記第１，第２の運動方向変換プレートの他端に軸着されている位置設定レバーとから構成されている請求項１記載の平面アンテナ。
- 接地される導電性平面プレートである地板と、その地板の表面に対向して所定の距離だけ離れた前記表面と平行な仮想平面内に配置され、前記地板に給電素子用絶縁体スペーサによって固定された細長いλ／２アンテナ給電素子とを有する平面アンテナにおいて、
無給電素子用絶縁体スペーサによって前記仮想平面内にあるように支持され、前記λ／２アンテナ給電素子の長手方向に平行を保って、かつ、前記λ／２アンテナ給電素子を中心に対称的な位置において前記λ／２アンテナ給電素子と並列するように固定された２対以上のλ／２アンテナ無給電素子と、
前記各λ／２アンテナ無給電素子の各端末と前記地板との間にそれぞれ接続され、スイッチング指示により、前記各λ／２アンテナ無給電素子の端末と前記地板との間を接続または切断する無給電素子切替スイッチと、
前記２対以上のλ／２アンテナ無給電素子のうちの指示された一対を選択し、選択した一対のλ／２アンテナ無給電素子と前記地板との間を切断し、その他の対のλ／２アンテナ無給電素子と前記地板との間を接続するように前記無給電素子切替スイッチに前記スイッチング指示を出力する切替制御回路とを有することを特徴とする平面アンテナ。 - 前記無給電素子切替スイッチのそれぞれは、アノードが前記λ／２アンテナ無給電素子の端末に、カソードが前記地板にそれぞれ接続されたダイオードと、一端が前記ダイオードのアノードに、他端が前記切替制御回路にそれぞれ接続されたコイルと、一端が前記切替制御回路に、他端が前記地板にそれぞれ接続されたコンデンサとから構成される請求項３記載の平面アンテナ。
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