JP4077379B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線ＬＡＮシステムのアンテナ装置に関し、例えば、固定無線機及び端末無線機に適用して好適なものである。

無線ＬＡＮシステムなどの高速無線通信においては、マルチパスフェージングやシャドーイングにより伝送品質が劣化するという問題があり、特に屋内では顕著である。このため、このような伝送品質の劣化を回避するため、無線通信装置に搭載される指向性アンテナには主ビームを全ての方位に向けられるように制御できるアンテナ装置が求められており、その一つの方法としてセクタアンテナが検討されている。セクタアンテナとは、異なる方向に主ビームが向けられた複数のアンテナ素子を配置し、電波伝搬環境に応じて複数のアンテナ素子を選択的に切り換えるものである。

また、一般的に、机上で使用されるノートパソコン用の端末無線機や天井に設置される固定無線機に搭載されるアンテナには、それら無線機の構造上の理由から平面構造であることが求められると共に、主ビームの仰角がアンテナ面に対して垂直方向から水平方向に傾斜（チルト）していることが求められる。

このような放射特性を実現するセクタアンテナとして、非特許文献１に開示されたモノポール八木・宇田アレーを用いたマルチセクタアンテナが提案されている（従来例１）。図１５は、従来例１のマルチセクタアンテナの構成を示す図である。この図が示すセクタアンテナは、円形の地板１１上に複数のモノポールアレー１２が円筒型のリフレクタの周囲に放射状に配列されている。モノポールアレーの間にはアレー間の結合を抑えるために金属フィン１３が配置されている。このとき、モノポールアレーの単体特性としては、垂直面の仰角θが７０度の方向に主ビームが形成され、円錐面の半値角が３０度となる。このようなモノポールアレーを水平面に３０度間隔で配列し、各モノポールアレーを選択的に給電することにより、３６０度を１２分割した１２セクタアンテナを実現している。このセクタアンテナの寸法は、例えば、動作周波数が５ＧＨｚの場合、直径が５８６ｍｍ（９．７６波長）であり、面積は２６９７０３平方ｍｍとなる。

また、非特許文献２に開示されたスロット八木・宇田アレーを用いた平面マルチセクタアンテナが提案されている（従来例２）。図１６は、従来例２のマルチセクタアンテナの構成を示す図である。この図が示すセクタアンテナは、基板２１上に６個のスロットアレー２２ａ〜２２ｆを放射状に円形配列したものである。６個のスロットアレー２２ａ〜２２ｆは、それぞれ５素子のスロットから構成されている。このとき、スロットアレーの単体特性としては、垂直面の仰角θが６０度の方向の主ビームが形成され、円錐面の半値角は約５６度となる。このようなスロットアレーを水平面に６０度間隔で配列し、各スロットアレーを選択的に給電することで、３６０度を６分割した６セクタアンテナを構成することができる。このセクタアンテナの寸法は、例えば、動作周波数が５ＧＨｚの場合、直径が２７３ｍｍ（４．５５波長）であり、面積は５８５３５平方ｍｍとなる。

さらに、非特許文献３に開示された導波素子共有パッチ八木・宇田アレーを用いたマルチビームアンテナが提案されている（従来例３）。図１７は、従来例３のマルチビームアンテナの構成を示す図である。この図が示すマルチビームアンテナは、円形の誘電体基板３１の表面に形成され、正六角形型導波素子３２の周囲に放射状に長方形パッチの導波素子３３が配列され、さらに導波素子列の外側に給電素子３４を配置して構成される。このように３列の導波素子列が正六角形型導波素子３２を中心に互いに６０度の角度で交差することで、６列のパッチ八木・宇田アレーを構成している。ここで、１つの給電素子を給電した場合、正六角形型導波素子を含めた導波素子列が八木・宇田アレーとして動作する。このとき、垂直面の仰角θが４５度の方向に主ビームを形成し、円錐面の半値角は約６３度となる。このように給電素子を選択的に給電することで、３６０度を６分割した６セクタアンテナを構成することができる。このセクタアンテナの寸法は、例えば、動作周波数が５ＧＨｚの場合、直径が１．８３波長（１１０ｍｍ）であり、面積は９５０３平方ｍｍとなる。
電子情報通信学会論文誌（Ｂ−ＩＩ）, Vol.J80-B-II, No.5, pp.424-433, May 1997. 電子情報通信学会論文誌（Ｂ）, Vol.J85-B, No.9,pp1633-1643, Sep. 2002. 電子情報通信学会技術研究報告, A・P2001-81, Oct. 2001.

しかしながら、上記従来例１のモノポール八木・宇田アレーを用いたマルチセクタアンテナは、突起物を有した構成であるため、平面構造であることが求められる端末無線機や固定無線機に搭載されるアンテナとして適さないことに加え、生産性が低いという問題がある。

また、上記従来例２のスロット八木・宇田アレーを用いた平面マルチセクタアンテナは、セクタ毎に各アレーアンテナを独立して動作させるため、セクタ数分のアレーアンテナを必要とするので、平面寸法が大きくなるという問題がある。また、各アレーアンテナを放射状に配置するため、円形形状となり、小型無線機に搭載しにくいという問題がある。

また、上記従来例３の導波素子共有パッチ八木・宇田アレーを用いたマルチビームアンテナは、正六角形型無給電素子を中心に放射状に長方形パッチを配置しなければならないため、円形形状となり、小型無線機に搭載しにくいという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、小型無線機に搭載しやすい小型な平面構造で、水平方向にチルトした水平偏波又は垂直偏波の主ビームを形成するアンテナ装置を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するため、本発明のアンテナ装置は、それぞれが使用周波数の略１／４波長から略３／８波長の長さを有し、平面上にひし形形状に配置された４本の線状素子と、第１線状素子の一端及び第２線状素子の一端に給電する給電手段と、前記第１線状素子の他端と第３線状素子の一端とに接続され、全長が略１／４波長の長さを有する折り返し形状の第１線状迂回素子と、前記第２線状素子の他端と第４線状素子の一端とに接続され、全長が略１／４波長の長さを有する折り返し形状の第２線状迂回素子と、前記線状素子が配置された平面と略平行に所定の間隔を隔てて配置された反射板と、を具備し、前記第３線状素子の他端と前記第４線状素子の他端とが接続された構成を採る。

この構成によれば、第１及び第２線状迂回素子により、第１及び第２線状素子と第３及び第４線状素子との電流位相がずれ、これにより放射される電波と、反射板によって反射される電波の合成により、水平方向にチルトした水平偏波を有する主ビームを形成することができ、また、小型で平面構造のアンテナ装置を実現することができる。

本発明のアンテナ装置は、それぞれが使用周波数の略１／４波長から略３／８波長の長さを有し、平面上にひし形形状に配置された４本の線状素子と、第１線状素子の一端及び第２線状素子の一端に給電する第１給電手段と、第３線状素子の一端及び第４線状素子の一端に給電する第２給電手段と、前記第１線状素子の他端と前記第３線状素子の他端とに接続され、全長が略１／４波長の長さを有する折り返し形状の第１線状迂回素子と、前記第２線状素子の他端と前記第４線状素子の他端とに接続され、全長が略１／４波長の長さを有する折り返し形状の第２線状迂回素子と、前記線状素子が配置された平面と略平行に所定の間隔を隔てて配置された反射板と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、第１給電手段と第２給電手段からの給電を選択的に切り替えることにより、水平方向にチルトした水平偏波を有する主ビームを形成することができ、また、小型で平面構造の２方向のマルチビームアンテナを実現することができる。

本発明のアンテナ装置は、所定の誘電率である誘電体基板と、前記誘電体基板面に形成された導体層と、それぞれが使用周波数の略１／４波長から略３／８波長の長さを有し、前記導体層にひし形形状に形成された４本のスロット素子と、第１スロット素子の一端と第２スロット素子の一端とが接続された位置で給電する第１給電手段と、前記第１スロット素子の他端と第３スロット素子の一端とに接続され、全長が略１／４波長の長さを有する折り返し形状の第１スロット迂回素子と、前記第２スロット素子の他端と第４スロット素子の一端とに接続され、全長が略１／４波長の長さを有する折り返し形状の第２スロット迂回素子と、前記導体層から略平行に所定の間隔を隔てた位置に配置された反射板と、
を具備し、前記第３スロット素子の他端と前記第４スロット素子の他端とが接続された構成を採る。

この構成によれば、第１及び第２スロット迂回素子により、第１及び第２スロット素子と第３及び第４スロット素子との電流位相がずれ、これにより放射される電波と、反射板によって反射される電波の合成により、水平方向にチルトした垂直偏波を有する主ビームを形成することができ、また、小型で平面構造のアンテナ装置を実現することができる。

本発明のアンテナ装置は、上記構成において、前記第３スロット素子の他端と前記第４スロット素子の他端とが接続された位置で給電する第２給電手段と、前記第１及び第２給電手段からの給電を選択的に切り替える切替手段と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、切替手段が第１給電手段と第２給電手段からの給電を選択的に切り替えることにより、水平方向にチルトした水平偏波を有する主ビームを形成することができ、また、小型で平面構造の２方向のマルチビームアンテナを実現することができる。

本発明のアンテナ装置は、上記構成において、前記給電手段として、前記誘電体基板の前記導体層が形成された基板の裏面に設けられたマイクロストリップラインを用いる構成を採る。

この構成によれば、マイクロストリップラインの長さを調節することでインピーダンス整合をとることができ、給電が容易になると共に、アンテナ装置の小型化や生産性の向上を図ることができる。

本発明のアンテナ装置は、上記構成において、前記マイクロストリップラインが、前記スロット素子との結合部から略１／４波長の奇数倍の位置に、短絡と給電とを切り替える切替手段を具備する構成を採る。

この構成によれば、指向性利得が高く、Ｆ／Ｂ比が良好なアンテナ装置を実現することができる。

本発明のアンテナ装置は、上記構成において、前記マイクロストリップラインが、前記スロット素子との結合部から略１／２波長の整数倍の位置に、開放と給電とを切り替える切替手段を具備する構成を採る。

この構成によれば、指向性利得が高く、Ｆ／Ｂ比が良好なアンテナ装置を実現することができる。

本発明のアンテナ装置は、上記構成において、ひし形形状に形成されたスロット素子に囲まれた内側の導体層と外側の導体層とが、前記４本のスロット素子の略中央にそれぞれ銅箔パターンで形成された接続導体により接続された構成を採る。

この構成によれば、インピーダンス整合が容易にとれ、Ｆ／Ｂ比が良好なアンテナ装置を実現することができる。

本発明のアンテナ装置は、上記いずれかに記載のアンテナ装置を複数用いて、前記複数のアンテナ装置を平面上にそれぞれ等角度ずつ回転して配置された構成を採る。

この構成によれば、複数のアンテナ装置に選択的に給電することにより、所望の方向に主ビームを形成するセクタアンテナを実現することができる。

本発明のアンテナ装置は、上記いずれかに記載の３個のアンテナ装置を直線上に一列に配置し、前記３個のアンテナ装置をそれぞれ６０度ずつ回転して配置された構成を採る。

この構成によれば、１８０度異なる方向に主ビームを形成するアンテナ装置を６０度ずつ回転して配置することにより、小型無線機に搭載する際に適した平面構造で小型な６セクタアンテナを実現することができる。

以上説明したように、本発明によれば、それぞれが使用周波数の略１／４波長から略３／８波長の範囲の長さを有する線状素子又はスロット素子をひし形形状に配置し、対向する一組の頂点に折り返し形状の迂回素子をそれぞれ接続し、さらに、線状素子又はスロット素子の配置面に対して平行に所定の間隔を隔てた位置に反射板を配置することにより、水平方向にチルトした水平偏波又は垂直偏波の主ビームを形成することができる。

また、迂回素子を接続したひし形形状の線状素子又はスロット素子を複数個、平面上に等角度ずつ回転して配置することにより、小型無線機に搭載する際に適した平面構造で小型なセクタアンテナを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す図である。以下、アンテナの動作周波数を５ＧＨｚとして説明する。また、説明の都合上、図に示すような座標軸を定義している。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。この図において、線状素子１０１ａ〜１０１ｄは、素子長Ｌ１が約１／３波長（２０ｍｍ）の長さを有し、素子幅が例えば１ｍｍの導体である。これらの線状素子１０１ａ〜１０１ｄは図１に示すように正方形形状に配置される。

線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂは、全長が約１／４波長（１５ｍｍ）で、長さＬ２が約１／８波長（７．５ｍｍ）で折り返し形状の導体であり、素子幅が例えば１ｍｍである。線状迂回素子１０２ａは、線状素子１０１ａと線状素子１０１ｃの間に接続され、線状迂回素子１０２ｂは、線状素子１０１ｂと線状素子１０１ｄの間に接続される。ここでは、線状迂回素子１０２ａと線状迂回素子１０２ｂとの結合や線状迂回素子１０２ａと線状素子１０１ａ及び１０１ｃとの結合や線状迂回素子１０２ｂと線状素子１０１ｂ及び１０１ｄとの結合による放射特性の劣化を最小限に抑えるために、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂを正方形形状の外側に突出するように接続している。

給電部１０３は、線状素子１０１ａと線状素子１０１ｂの間に設けられ、線状素子に給電を行う。なお、線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄは接続されている。

このように構成された線状素子１０１ａ〜１０１ｄ、線状迂回素子１０２ａ及び１０２ｂ、給電部１０３により、線状アンテナ素子が構成される。

図１（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す矢視図であり、図１（ａ）の矢印方向、すなわち、−Ｙ側から見た図である。この図において、反射板１０４は、線状アンテナ素子が配置された面（ＸＹ平面）から距離ｈが０．４２波長（２５ｍｍ）だけ−Ｚ側に離れた位置に配置された導体板である。

次に、上述した構成を有するアンテナ装置の動作について、図を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の線状素子１０１ａ〜１０１ｄ上の電流分布を示す図であり、図２（ａ）は電流振幅特性、図２（ｂ）は電流位相特性を示している。なお、図２の横軸に示されている記号（Ａ）〜（Ｄ）は、図１に示されている記号（Ａ）〜（Ｄ）の位置と対応している。

図２（ａ）において、電流振幅特性２０１ａは線状素子１０１ａと線状素子１０１ｂの電流振幅特性を示しており、線状素子１０１ａと線状素子１０１ｂの接続部で電流振幅がピーク値をとることが確認できる。同様に、電流振幅特性２０１ｂは線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄの電流振幅特性を示しており、線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄの接続部で電流振幅がピーク値をとることが確認できる。

また、図２（ｂ）において、電流位相特性２０２ａは、線状素子１０１ａと線状素子１０１ｂのＹ方向成分の電流位相特性を示しており、電流位相特性２０２ｂは、線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄのＹ方向成分の電流位相特性を示している。図２（ａ）及び（ｂ）から、電流振幅のピーク点間におけるＹ方向成分の電流位相差は、約１５０度になることが確認できる。この電流位相差は、ピーク点間の距離が、線状素子１０１ａと線状迂回素子１０２ａと線状素子１０１ｃを足した長さ（あるいは、線状素子１０１ｂと線状迂回素子１０２ｂと線状素子１０１ｄを足した長さ）であるため、約１１／１２波長（３３０度）となり、またピーク点間でＹ方向成分の電流位相が１８０度反転するために生じる。

ここで、線状素子１０１ａ及び１０１ｂを一組のアンテナ素子として見なした場合、素子中央で電流のピーク点が存在するため、Ｙ方向偏波の半波長ダイポールに近い動作になると考えられる。同様に、線状素子１０１ｃ及び１０１ｄを一組のアンテナ素子と見なした場合も、Ｙ方向偏波の半波長ダイポールに近い動作になると考えられる。また、図２（ｂ）において、これらのアンテナ素子の位相差が１５０度であることから、図１に示すアンテナ装置はＸ方向に２素子配列した半波長ダイポールアレーを１５０度の位相差を持たせて給電した場合とほぼ同様な動作と見なすことができる。

次に、アンテナ装置の動作を垂直（ＸＺ）面に着目して説明する。垂直（ＸＺ）面に着目すると、Ｙ方向偏波の半波長ダイポールの指向性は等方性であるので、点波源でモデル化することができる。

図３は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の動作を点波源モデルで示す模式図である。具体的には、２素子の半波長ダイポールアレーを垂直（ＸＺ）面に着目して２素子の点波源にモデル化した図である。点波源３０１ａは、線状素子１０１ａ及び線状素子１０１ｂをモデル化したもので、点波源３０１ｂは、線状素子１０１ｃ及び線状素子１０１ｄをモデル化したものである。ここで、図２（ｂ）より、点波源３０１ａの励振位相は点波源３０１ｂの励振位相に対して１５０度だけ進むことになる。

また、反射板１０４の効果を、写像の原理を用いてモデル化すると、点波源３０１ａ及び３０１ｂから−Ｚ側に２ｈ（０．８４波長（５０ｍｍ））離れた位置にそれぞれイメージ波源３０２ａ及び３０２ｂを想定することができる。このとき、イメージ波源３０２ａ及び３０２ｂの励振位相は、点波源３０１ａ及び３０１ｂの励振位相に対してそれぞれ１８０度反転することになる。

また、点波源３０１ａ及び３０１ｂのＸ方向の位置は、線状素子上の電流振幅のピーク点としているので、点波源３０１ａと３０１ｂの間隔Ｌ３は約１／２波長（３０ｍｍ）となる。

以上のように構成された点波源３０１ａ、３０１ｂとイメージ波源３０２ａ、３０２ｂの４素子アレーによる放射は、±Ｚ方向からチルト角α（５５度）だけチルトした方向に主ビーム３０３ａ、３０３ｂが形成されることになる。しかし、実際は反射板１０４が存在するため、主ビーム３０３ａの方向のみとなる。

図４は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の指向性を示す図である。図４（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性を、図４（ｂ）は仰角θが５５度における円錐面の指向性を示している。

図４（ａ）において、指向性４０１は、水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示しており、仰角θが５５度の方向にチルトした主ビームが得られることが確認できる。

また、図４（ｂ）において、指向性４０２は、指向性４０１と同様に水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向に向いていることが確認できる。このとき、主ビームの指向性利得は１０．５ｄＢｉ、円錐面の半値角は５７度、Ｆ／Ｂ比（主ビームとバックローブの比）は７ｄＢである。

次に、線状迂回素子を正方形形状の内側に接続した場合について、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、線状迂回素子を正方形の内側に接続した場合のアンテナ装置の構成を示す平面図である。図５（ｂ）は、線状迂回素子を正方形の内側に接続した場合のアンテナ装置の構成を示す矢視図であり、図５（ａ）の矢印方向、すんわち、−Ｙ側から見た図である。ただし、これらの図において、図１と共通する部分には図１と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。

図５（ａ）において、線状迂回素子５０１ａ及び５０１ｂは、全長が約１／４波長（１５ｍｍ）で、素子幅が例えば１ｍｍの導体であり、長さＬ４が約１／８波長（７．５ｍｍ）で折り返されている。線状迂回素子５０１ａは線状素子１０１ａ及び線状素子１０１ｃの間に接続され、線状迂回素子５０１ｂは線状素子１０１ｂ及び線状素子１０１ｄの間に接続される。

図６は、線状迂回素子を正方形の内側に接続した場合のアンテナ装置の指向性を示す図である。図６において、図６（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性を、図６（ｂ）は仰角θが５０度における円錐面の指向性を示している。

図６（ａ）において、指向性６０１は、水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示しており、仰角θが５０度の方向にチルトした主ビームが得られることが確認できる。

また、図６（ｂ）において、指向性６０２は、指向性６０１と同様に水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向に向いていることが確認できる。また、このとき、主ビームの指向性利得は９．６ｄＢｉ、円錐面の半値角は５７度、Ｆ／Ｂ比は５．５ｄＢである。

このように、線状迂回素子を線状素子により構成された正方形の内側に接続することにより、線状迂回素子を正方形の外側に突出させて接続した場合と比べて、アンテナ装置のＹ方向の大きさを約３５％小さくすることができる。ただし、線状迂回素子と線状素子間の結合や線状迂回素子間の結合により利得が１ｄＢ程度低下し、Ｆ／Ｂ比が１．５ｄＢ劣化する。このため、用途に応じて線状迂回素子の接続する向きを決定することが望ましい。

このように本実施の形態によれば、正方形形状に形成された線状素子と正方形の対向する一組の頂点に折り返し形状の線状迂回素子を設けて、正方形形状の線状素子から所定の距離を隔てて反射板を配置することにより、小型無線機に搭載するのに適した小型で平面構造のアンテナ装置を実現することができると共に、垂直面のチルト角が５５度の水平偏波を有した主ビームを形成することができる。また、線状迂回素子を正方形形状の内側に配置することにより、より小型なアンテナ装置を実現することができる。

（実施の形態２）
図７（ａ）は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。また、図７（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す矢視図であり、図７（ａ）の矢印方向、すなわち、−Ｙ側から見た図である。ただし、これらの図において、図１と共通する部分には図１と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。以下、アンテナの動作周波数を５ＧＨｚとして説明する。また、説明の都合上、図に示すような座標軸を定義している。

給電部７０１は、線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄの間に設けられ、線状素子に給電を行う。

このような構成を有するアンテナ装置において、給電部１０３から線状アンテナ素子が励振される場合、給電部７０１は短絡され、線状素子１０１ｃと線状素子１０１ｄが接続するように動作する。また、給電部７０１から線状アンテナ素子が励振される場合、給電部１０３は短絡され、線状素子１０１ａと線状素子１０１ｂが接続するように動作する。このように動作させることにより、１つのアンテナ素子で主ビームを２方向に切り替えることが可能となる。

図８は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の指向性を示す図である。図８において、図８（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性を、図８（ｂ）は仰角θが５５度における円錐面の指向性を示している。

図８（ａ）において、実線で示す指向性８０１ａは、給電部１０３から線状アンテナ素子を励振し、給電部７０１を短絡したときの水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示している。このとき、仰角θが５５度の方向にチルトした主ビームが得られることが確認できる。また、点線で示す指向性８０１ｂは、給電部７０１から線状アンテナ素子を励振し、給電部１０３を短絡したときの水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示している。このとき、仰角θが５５度の方向にチルトした主ビームが得られることが確認できる。

図８（ｂ）において、実線で示す指向性８０２ａは、図８（ａ）の指向性８０１ａと同様に、給電点１０３から線状アンテナ素子を励振し、給電部７０１を短絡したときの水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向に向いていることが確認できる。また、点線で示す指向性８０２ｂは、図８（ａ）の指向性８０１ｂと同様に、給電点７０１から線状アンテナ素子を励振し、給電部１０３を短絡したときの水平偏波（Ｅφ）成分の指向性を示しており、主ビームが−Ｘ方向に向いていることが確認できる。このとき、指向性８０２ａ及び８０２ｂのどちらも主ビームの指向性利得は１０．５ｄＢｉ、円錐面の半値角は５７度である。

このように本実施の形態によれば、正方形形状に形成された線状素子と正方形の対向する一組の頂点に折り返し形状の線状迂回素子を設け、他の一組の頂点にそれぞれ給電部を設け、正方形形状の線状素子から所定の距離を隔てて反射板を配置し、一方の給電部からアンテナ装置を励振し、他方の給電部は短絡状態となるように動作させ、２つの給電部の動作を切り替えることにより、２方向に主ビームを形成し、小型で平面構造のマルチビームアンテナを実現することができる。

（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。図９において、紙面上部は＋Ｚ側から見た平面図であり、紙面下部は−Ｙ側から見た平面図である。ただし、これらの図において、図１と共通する部分には図１と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。以下、アンテナの動作周波数を５ＧＨｚとして説明する。また、説明の都合上、図に示すような座標軸を定義している。

図９において、基板９０１は、比誘電率εｒが例えば２．６で、厚さが１．６ｍｍである誘電体であり、寸法Ｌ５×Ｌ６は０．６７波長×０．７７波長（４０ｍｍ×４６ｍｍ）である。

銅箔層９０２は、基板９０１のＺ側面に接着された銅箔である。スロット素子９０３ａ〜９０３ｄは、銅箔層９０２を削剥して形成された空隙（銅箔パターン）であり、素子長Ｌ７が約１／３λｅ（１６．６ｍｍ）、素子幅が例えば１ｍｍである。ここで、λｅは、基板９０１上におけるスロット素子の実効的な波長であり、自由空間の波長（λ０）の約８３％となる。すなわち、λｅ＝０．８３λ０である。これらのスロット素子９０３ａ〜９０３ｄは、図９に示すように正方形形状に配置される。

接続導体９０４ａ〜９０４ｄは、スロット素子９０３ａ〜９０３ｄに、例えば銅箔パターンで正方形形状に形成され、スロット素子９０３ａ〜９０３ｄのほぼ中央でそれぞれのスロット素子９０３ａ〜９０３ｄを分断するようにスロット素子の内側の銅箔層と外側の銅箔層を接続している。このように、接続導体９０４ａ〜９０４ｄによりスロット素子９０３ａ〜９０３ｄを分断することで、インピーダンス整合が容易にとれ、Ｆ／Ｂ比が良好なアンテナ装置を実現することができるようになる。

スロット迂回素子９０５ａ及び９０５ｂは、銅箔層９０２を削剥して形成された空隙であり、全長が約１／４λｅ（１２．５ｍｍ）で、長さＬ８が約１／８λｅ（６．２５ｍｍ）で折り返されて形成されている。素子幅は例えば１ｍｍである。スロット迂回素子９０５ａはスロット素子９０３ａとスロット素子９０３ｃの間に接続され、スロット迂回素子９０５ｂはスロット素子９０３ｂとスロット素子９０３ｄの間に接続されている。ここでは、スロット迂回素子回路９０５ａ及び９０５ｂを正方形形状の外側に突出するように接続されている。なお、スロット素子９０３ａとスロット素子９０３ｂ、スロット素子９０３ｃとスロット素子９０３ｄはそれぞれ接続されている。

このように構成されたスロット素子９０３ａ〜９０３ｄ、接続導体９０４ａ〜９０４ｄ、スロット迂回素子９０５ａ及び９０５ｂにより、スロットアンテナ素子が構成される。

マイクロストリップライン９０６は、基板９０１の−Ｚ側面にスロット素子９０３ａとスロット素子９０３ｂの接続部を通過するようにＸ方向に沿って銅箔パターンにより形成されている。マイクロストリップライン９０６の幅Ｗ１は、特性インピーダンスが５０Ωとなるように４．６ｍｍに設定されている。また、マイクロストリップライン９０６の先端とスロット素子９０３ａとスロット素子９０３ｂの接続部との距離Ｌ９は例えば１．５ｍｍに設定されている。

以上のような構成を有することにより、マイクロストリップライン９０６とスロットアンテナ素子は電磁的に結合されるため、給電部９０７からの信号をマイクロストリップライン９０６を介してスロットアンテナ素子へ供給することができる。また、距離Ｌ９を適切な長さに設定することで、インピーダンス整合が可能となる。このように、平面回路であるマイクロストリップラインからの給電が容易となり、アンテナ装置の小型化や生産性の向上を図ることができる。

ここで、図９に示す本実施の形態のアンテナ装置は、図１に示すアンテナ装置の線状素子をスロット素子に置き換えたものとほぼ同等と考えることができるため、その動作は電界と磁界を置き換えて説明することができる。したがって、図１に示すアンテナ装置の主偏波成分は水平（Ｅφ）成分であるのに対して、図９に示すアンテナ装置の主偏波成分は垂直（Ｅθ）成分となる。

図１０は、本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の指向性を示す図である。図１０において、図１０（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性を、図１０（ｂ）は仰角θが４５度における円錐面の指向性を示している。

図１０（ａ）において、指向性１００１は、垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、仰角θが４５度の方向にチルトした主ビームが得られることが確認できる。

また、図１０（ｂ）において、指向性１００２は、指向性１００１と同様に垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向に向いていることが確認できる。このとき、主ビームの指向性利得は９．８ｄＢｉ、円錐面の半値角は６２度、Ｆ／Ｂ比は１０ｄＢである。

このように本実施の形態によれば、誘電体基板の表面に正方形形状に形成されたスロット素子と正方形の対向する一組の頂点にスロット迂回素子を設け、誘電体基板の裏面にマイクロストリップラインを配置し、さらにスロット素子面から所定の距離を隔てて反射板を配置することにより、小型無線機に搭載するのに適した小型で平面構造のアンテナ装置を実現することができると共に、垂直面のチルト角が４５度の主ビームを形成することができ、主偏波を垂直偏波（Ｅθ）とすることができる。また、平面回路であるマイクロストリップラインからの給電が容易となり、マイクロストリップライン長を変化させるだけでインピーダンス整合も可能となる。

なお、本実施の形態では、スロット素子を誘電体基板上の銅箔パターンによって形成しているが、例えば、導体板に空隙を設けてスロット素子を形成しても同様な効果が得られる。

また、本実施の形態では、接続導体をスロット素子内に銅箔パターンで形成し、スロット素子のほぼ中央で分断するようにスロット素子の内側の銅箔層と外側の銅箔層を接続するとして説明したが、接続導体をマイクロストリップラインと同一平面上に形成し、スルーホールを介して正方形形状の内側の銅箔層と外側の銅箔層を接続しても同様な効果が得られる。

（実施の形態４）
図１１は、本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。図１１において、図１１（ａ）は＋Ｚ側から見た平面図と−Ｙ側から見た平面図であり、図１１（ｂ）は反射板１０４を除いて−Ｚ側から見た平面図である。ただし、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）において、図９と共通する部分には図９と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。以下、アンテナの動作周波数を５ＧＨｚとして説明する。また、説明の都合上、図に示すような座標軸を定義している。

スイッチ１１０１は、２つの入力端子１１０２ａ及び１１０２ｂと、２つの出力端子１１０２ｃ及び１１０２ｄを有したＤＰＤＴ（Double Pole Double Throw）スイッチである。このスイッチ１１０１は、入力端子１１０２ａが出力端子１１０２ｃと接続されるとき、入力端子１１０２ｂと出力端子１１０２ｄが接続され、また入力端子１１０２ａが出力端子１１０２ｄと接続されるとき、入力端子１１０２ｂと出力端子１１０２ｃが接続されるように動作する。

入力端子１１０２ａには、銅箔パターン１１０３を介して給電部１１０４が接続され、入力端子１１０２ｂは銅箔パターン１１０５に接続され、スルーホール１１０６を介して接地導体である銅箔層９０２に接地される。また、出力端子１１０２ｃには、マイクロストリップライン１１０７ａが接続され、出力端子１１０２ｄにはマイクロストリップライン１１０７ｂが接続される。銅箔パターン１１０３及び１１０５は、基板９０１の−Ｚ側面に形成された銅箔パターンである。

マイクロストリップライン１１０７ａは、基板９０１の−Ｚ側面に銅箔パターンにより形成され、一端はスロット素子９０３ａとスロット素子９０３ｂの接続部を通過するように配置され、他端はスイッチ１１０１の出力端子１１０２ｃに接続されている。同様に、マイクロストリップライン１１０７ｂも、基板９０１の−Ｚ側面に銅箔パターンにより形成され、一端はスロット素子９０３ｃとスロット素子９０３ｄの接続部を通過するように配置され、他端はスイッチ１１０１の出力端子１１０２ｄに接続されている。

マイクロストリップライン１１０７ａ及び１１０７ｂの幅Ｗ２は、特性インピーダンスが５０Ωとなるように４．６ｍｍに設定さていれる。また、マイクロストリップライン１１０７ａの先端とスロット素子９０３ａとスロット素子９０３ｂの接続部との距離Ｌ１０及びマイクロストリップライン１１０７ｂの先端とスロット素子９０３ｃとスロット素子９０３ｄの接続部との距離Ｌ１０は１．５ｍｍに設定されている。

次に、上述した構成を有するアンテナ装置において、マイクロストリップライン１１０７ａからアンテナ装置を励振する場合の動作について説明する。給電部１１０４から励振された信号は、スイッチ１１０１の入力端子１１０２ａに入力される。このとき、スイッチ１１０１は、入力端子１１０２ａと出力端子１１０２ｃ、入力端子１１０２ｂと出力端子１１０２ｄがそれぞれ接続されるように動作する。このため、入力端子１１０２ａに入力された信号は、出力端子１１０２ｃを介してマイクロストリップライン１１０７ａに入力される。

また、マイクロストリップライン１１０７ｂは、出力端子１１０２ｄ及び入力端子１１０２ｂを介して接地される。ここで、アンテナ素子がスロット素子で構成されているため、線状素子の場合の電界と磁界を置き換えて考えられるので、マイクロストリップライン１１０７ｂとスロット素子との結合部の位置では開放状態、すなわち、接地する必要がある。このため、マイクロストリップライン１１０７ｂとスロット素子との結合部から接地点までの長さ、つまりマイクロストリップライン１１０７ｂ及び銅箔パターン１１０５、スルーホール１１０６、スイッチ１１０１の全体の電気的な長さを１／４波長の奇数倍に設定しなければならない。これにより、指向性利得が高く、Ｆ／Ｂ比を良好とすることができる。なお、マイクロストリップライン１１０７ａから励振されたアンテナ装置の動作は、実施の形態３で説明した動作と同様であるので、ここでの説明は省略する。

同様に、マイクロストリップライン１１０７ｂからアンテナ装置を励振する場合は、スイッチ１１０１は、入力端子１１０２ａと出力端子１１０２ｄ、入力端子１１０２ｂと出力端子１１０２ｃがそれぞれ接続されるように動作する。このとき、マイクロストリップライン１１０７ａとスロット素子との結合部の位置で開放状態とする必要があるため、マイクロストリップライン１１０７ａとスロット素子との結合部から接地点までの長さを１／４波長の奇数倍に設定しなければならない。

図１２は、本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の指向性を示す図である。図１２において、図１２（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性を、図１２（ｂ）は仰角θが４５度における円錐面の指向性を示している。

図１２（ａ）において、指向性１２０１ａはマイクロストリップライン１１０７ａからスロットアンテナ素子を励振したときの垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、仰角θが４５度の方向にチルトした主ビームが得られることが確認できる。また、指向性１２０１ｂはマイクロストリップライン１１０７ｂからスロットアンテナ素子を励振したときの垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、仰角θが４５度の方向にチルトした主ビームが得られることが確認できる。

図１２（ｂ）において、指向性１２０２ａは、図１２（ａ）の指向性１２０１ａと同様に、マイクロストリップライン１１０７ａからスロットアンテナ素子を励振したときの垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向に向いていることが確認できる。また、指向性１２０２ｂは、図１２（ａ）の指向性１２０１ｂと同様に、マイクロストリップライン１１０７ｂからスロットアンテナ素子を励振したときの垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、主ビームが−Ｘ方向に向いていることが確認できる。このとき、指向性１２０２ａ及び１２０２ｂのどちらも主ビームの指向性利得は９．８ｄＢｉ、円錐面の半値角は６２度である。

このように本実施の形態によれば、誘電体基板の表面に正方形形状に形成されたスロット素子と正方形の対向する一組の頂点にスロット迂回素子を設け、他の一組の頂点で誘電体基板の裏面にマイクロストリップラインをそれぞれ配置し、スロット素子面から所定の距離を隔てて反射板を配置し、一方のマイクロストリップラインからスロットアンテナ素子を励振し、他方のマイクロストリップラインとスロット素子との結合部の位置が開放状態となるようにスイッチで切り替え動作を行うことにより、２方向に主ビームを形成し、主偏波成分が垂直偏波であり、小型で平面構造のマルチビームアンテナを実現することができる。

なお、本実施の形態では、スイッチとして１つのＤＰＤＴスイッチを用いて説明したが、例えば、ＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）を３つ用いて構成するように、複数のスイッチを用いてもよい。

また、本実施の形態では、スイッチの一端子を接地し、マイクロストリップラインとスロット素子との結合部から接地点までの長さを１／４波長の奇数倍として説明したが、例えば、スイッチの一端子を開放とし、マイクロストリップラインとスロット素子との結合部から接地点までの長さを１／２波長の整数倍とするように、マイクロストリップラインとスロット素子との結合部の位置で開放状態となるような構成でも、指向性利得が高く、Ｆ／Ｂ比を良好とすることができる。

（実施の形態５）
図１３は、本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の構成を示す図である。図１３において、図１３（ａ）は＋Ｚ側から見た平面図であり、図１３（ｂ）は反射板を除いて−Ｚ側から見た平面図である。図１３に示すアンテナ装置は、図１１に示すスロットアンテナ素子を直線上に３個配列してセクタアンテナとして構成したものである。なお、説明の都合上、図に示すような座標軸を定義している。

図１３において、スロットアンテナ素子１３０１ａ〜１３０１ｃは、図１１に示すアンテナ装置と同一の構成である。また、スロットアンテナ素子１３０１ａ〜１３０１ｃは、主ビーム方向１３０２ａ〜１３０２ｆが水平（ＸＹ）面において３６０度を６分割するように６０度ずつ異なるように回転させて直線上に配列されている。

スロットアンテナ素子１３０１ａは、マイクロストリップライン１３０３ａ及び１３０３ｂから給電され、スイッチ１３０４ａにより、主ビーム方向１３０２ａ又は１３０２ｂに切り替えられる。同様に、スロットアンテナ素子１３０１ｂは、マイクロストリップライン１３０３ｃ及び１３０３ｄから給電され、スイッチ１３０４ｂにより、主ビーム方向１３０２ｃ又は１３０２ｄに切り替えられる。さらに、スロットアンテナ素子１３０１ｃは、マイクロストリップライン１３０３ｅ及び１３０３ｆから給電され、スイッチ１３０４ｃにより、主ビーム方向１３０２ｅ又は１３０２ｆに切り替えられる。これらの各スロットアンテナ素子の動作は、実施の形態４で説明した動作と同様であるので、ここでの説明を省略する。

スイッチ１３０５は、１つの入力端子と３つの出力端子から構成されるＳＰ３Ｔ（Single Pole 3 Throw）スイッチである。スイッチ１３０５の入力端子は、マイクロストリップライン１３０７を介して給電部１３０６に接続され、３つの出力端子は、マイクロストリップライン１３０８ａ〜１３０８ｃを介して、スイッチ１３０４ａ〜１３０４ｃの入力端子にそれぞれ接続される。

このように、スロットアンテナ素子１３０１ａ〜１３０１ｃをスイッチ１３０４ａ〜１３０４ｃ及び１３０５を用いて選択的に給電することにより、水平（ＸＹ）面の３６０度を６分割した６セクタアンテナを実現することができる。

以上のように構成された６セクタアンテナの外形寸法は、アンテナの動作周波数を５ＧＨｚとした場合、Ｌ１１が０．６７波長（４０ｍｍ）、Ｌ１２が１．５７波長（９４ｍｍ）であり、面積は３７６０平方ｍｍとなる。この面積は、図１７に示す従来の６セクタアンテナの面積の約２／５の大きさとなり、大幅に小型化されている。

また、アンテナの動作周波数が２５ＧＨｚの場合、６セクタアンテナの外形寸法は、８．０ｍｍ×１８．８ｍｍの長方形形状となり、例えばノートパソコン用の小型無線機に搭載されるアンテナとして適した形状及び大きさとなる。

次に、図１３に示すセクタアンテナの指向性を示す。図１４は、本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の指向性を示す図である。図１４（ａ）〜（ｃ）は、スロットアンテナ素子１３０１ａ〜１３０１ｃの主ビーム方向である仰角θが４５度の円錐面における垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性１４０１ａ〜１４０１ｆをそれぞれ示している。

図１５から分かるように、水平（ＸＹ）面において６０度ずつ異なる方向に主ビームが向けられていることが確認できる。このとき、いずれも主ビームの指向性利得は９．８ｄＢｉ、円錐面の半値角は６２度である。このため、利得が最も低くなる隣接する指向性の中間点でも最大利得より約−３ｄＢの利得が得られることになる。

このように本実施の形態によれば、３個のスロットアンテナ素子を直線上に６０度ずつ回転させて配列し、複数のスイッチにより各スロットアンテナ素子を選択的に給電することにより、小型な６セクタアンテナを実現することができる。

なお、本実施の形態では、スロット素子として説明したが、線状素子を用いてもよい。

また、本実施の形態では、６セクタアンテナを実現する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、複数のセクタアンテナを実現する場合にも適用することができる。

また、本実施の形態では、４つのスイッチを用いてスロットアンテナ素子を選択的に給電すると説明したが、スイッチの構成はこれに限るものではない。

なお、上述した各実施の形態では、線状素子から反射板までの距離ｈを０．４２波長として説明したが、距離ｈを変化させることにより垂直面チルト角αを変化させることができる。距離ｈを小さくすると垂直面チルト角は小さくなり、距離ｈを大きくすると垂直面チルト角は大きくなる傾向にある。ただし、距離ｈを大きくしていくと、−Ｘ方向の主ビーム方向と反対の方向にバックローブが生じてしまうため、用途に応じた距離ｈを１／４波長から１／２波長の範囲で適切に選ぶことが望ましい。本実施の形態では、距離ｈを０．４２波長としており、これは垂直面チルト角とＦ／Ｂ比を最適にする値である。

また、上述した各実施の形態では、線状素子の長さを１／３波長として説明したが、線状素子の長さを変化させることにより垂直面チルト角αを変化させることができる。このため、用途に応じて線状素子の長さを１／４波長から３／８波長の範囲で適切に選ぶことが望ましい。本実施の形態では、線状素子の長さを１／３波長としており、これは垂直面チルト角とＦ／Ｂ比を最適にする値である。

また、上述した各実施の形態では、線状迂回素子の長さを１／４波長として説明したが、線状迂回素子の長さを変化させることにより垂直面チルト角αを変化させることができる。このため、用途に応じて線状迂回素子の長さを０．２波長から０．３５波長の範囲で適切に選ぶことが望ましい。本実施の形態では、線状迂回素子の長さを１／４波長としており、これは垂直面チルト角とＦ／Ｂ比を最適にする値である。

また、上述した各実施の形態では、線状素子を正方形形状に配置して説明したが、ひし形形状に配置し、線状素子間の角度を変化させることにより、垂直面及び円錐面の半値角を変化させることができる。

本発明にかかるアンテナ装置は、水平方向にチルトした水平偏波又は垂直偏波の主ビームを形成し、小型無線機に搭載する際に適した平面構造で小型なセクタアンテナを実現するという効果を有し、固定無線機や端末無線機等の小型無線機に適用できる。

（ａ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す平面図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す矢視図 （ａ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の線状素子上の電流振幅特性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の線状素子上の電流位相特性を示す図 本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の動作を点波源モデルで示す模式図 （ａ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の垂直面の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の仰角θが５５度における円錐面の指向性を示す図 （ａ）線状迂回素子を正方形の内側に接続した場合のアンテナ装置の構成を示す平面図、（ｂ）線状迂回素子を正方形の内側に接続した場合のアンテナ装置の構成を示す矢視図 （ａ）線状迂回素子を正方形の内側に接続した場合のアンテナ装置の垂直面の指向性を示す図、（ｂ）線状迂回素子を正方形の内側に接続した場合のアンテナ装置の仰角θが５０度の円錐面の指向性を示す図 （ａ）本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す平面図、（ｂ）本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す矢視図 （ａ）本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の垂直面の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の仰角θが５５度における円錐面の指向性を示す図 本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成示す平面図 （ａ）本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の垂直面の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の仰角θが４５度における円錐面の指向性を示す図 本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を＋Ｚ側及び−Ｙ側から見た平面図 本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を反射板を除いて−Ｚ側から見た平面図 （ａ）本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の垂直面の指向性を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の仰角θが４５度における円錐面の指向性を示す図 （ａ）本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の構成を＋Ｚ側から見た平面図、（ｂ）本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の構成を反射板を除いて−Ｚ側から見た平面図 本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の指向性を示す図 従来例１のマルチセクタアンテナの構成を示す図 従来例２のマルチセクタアンテナの構成を示す図 従来例３のマルチビームアンテナの構成を示す図

符号の説明

１０１ａ〜１０１ｄ 線状素子
１０２ａ、１０２ｂ、５０１ａ、５０１ｂ 線状迂回素子
１０３、７０１、９０７、１１０４、１３０６ 給電部
１０４ 反射板
９０１ 基板
９０２ 銅箔層
９０３ａ〜９０３ｄ スロット素子
９０４ａ〜９０４ｄ 接続導体
９０５ａ、９０５ｂ スロット迂回素子
９０６、１１０７ａ、１１０７ｂ、１３０３ａ〜１３０３ｆ、１３０７、１３０８ａ〜１３０８ｃ マイクロストリップライン
１１０１、１３０４ａ〜１３０４ｃ、１３０５ スイッチ
１１０３、１１０５ 銅箔パターン
１１０６ スルーホール

Claims (10)

1. それぞれが使用周波数の略１／４波長から略３／８波長の長さを有し、平面上にひし形形状に配置された４本の線状素子と、
   第１線状素子の一端及び第２線状素子の一端に給電する給電手段と、
   前記第１線状素子の他端と第３線状素子の一端とに接続され、全長が略１／４波長の長さを有する折り返し形状の第１線状迂回素子と、
   前記第２線状素子の他端と第４線状素子の一端とに接続され、全長が略１／４波長の長さを有する折り返し形状の第２線状迂回素子と、
   前記線状素子が配置された平面と略平行に所定の間隔を隔てて配置された反射板と、
   を具備し、
   前記第３線状素子の他端と前記第４線状素子の他端とが接続されたことを特徴とするアンテナ装置。
2. それぞれが使用周波数の略１／４波長から略３／８波長の長さを有し、平面上にひし形形状に配置された４本の線状素子と、
   第１線状素子の一端及び第２線状素子の一端に給電する第１給電手段と、
   第３線状素子の一端及び第４線状素子の一端に給電する第２給電手段と、
   前記第１線状素子の他端と前記第３線状素子の他端とに接続され、全長が略１／４波長の長さを有する折り返し形状の第１線状迂回素子と、
   前記第２線状素子の他端と前記第４線状素子の他端とに接続され、全長が略１／４波長の長さを有する折り返し形状の第２線状迂回素子と、
   前記線状素子が配置された平面と略平行に所定の間隔を隔てて配置された反射板と、
   を具備することを特徴とするアンテナ装置。
3. 所定の誘電率である誘電体基板と、
   前記誘電体基板面に形成された導体層と、
   それぞれが使用周波数の略１／４波長から略３／８波長の長さを有し、前記導体層にひし形形状に形成された４本のスロット素子と、
   第１スロット素子の一端と第２スロット素子の一端とが接続された位置で給電する第１給電手段と、
   前記第１スロット素子の他端と第３スロット素子の一端とに接続され、全長が略１／４波長の長さを有する折り返し形状の第１スロット迂回素子と、
   前記第２スロット素子の他端と第４スロット素子の一端とに接続され、全長が略１／４波長の長さを有する折り返し形状の第２スロット迂回素子と、
   前記導体層から略平行に所定の間隔を隔てた位置に配置された反射板と、
   を具備し、
   前記第３スロット素子の他端と前記第４スロット素子の他端とが接続されたことを特徴とするアンテナ装置。
4. 前記第３スロット素子の他端と前記第４スロット素子の他端とが接続された位置で給電する第２給電手段と、
   前記第１及び第２給電手段からの給電を選択的に切り替える切替手段と、
   を具備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. 前記給電手段として、前記誘電体基板の前記導体層が形成された基板の裏面に設けられたマイクロストリップラインを用いることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のアンテナ装置。
6. 前記マイクロストリップラインは、前記スロット素子との結合部から略１／４波長の奇数倍の位置に、短絡と給電とを切り替える切替手段を具備することを特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
7. 前記マイクロストリップラインは、前記スロット素子との結合部から略１／２波長の整数倍の位置に、開放と給電とを切り替える切替手段を具備することを特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
8. ひし形形状に形成されたスロット素子に囲まれた内側の導体層と外側の導体層とが、前記４本のスロット素子の略中央にそれぞれ銅箔パターンで形成された接続導体により接続されたことを特徴とする請求項３から請求項７のいずれかに記載のアンテナ装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載のアンテナ装置を複数用いて、前記複数のアンテナ装置を平面上にそれぞれ等角度ずつ回転して配置されたことを特徴とするアンテナ装置。
10. 請求項４から請求項６のいずれかに記載の３個のアンテナ装置を直線上に一列に配置し、前記３個のアンテナ装置をそれぞれ６０度ずつ回転して配置されたことを特徴とする請求項９に記載のアンテナ装置。

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