JP4345719B2 - アンテナ装置及び無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、誘電性の基板上に配置された半導電性の樹脂部材から構成されるアンテナ素子構成部の制御電極への直流バイアス電圧を制御して指向性アンテナや無指向性アンテナを構築して無線通信処理をするシステムに適用して好適なアンテナ装置及び無線通信装置に関する。

詳しくは、固体電解質部材と半導電性の樹脂部材とを積層したアンテナ素子構成部の制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して当該アンテナ素子構成部を絶縁性又は／及び導電性に切り換え、導電性に切り換えた複数のアンテナ素子構成部を組合せて、導波器や反射器等を含んだ指向性アンテナ体を構成できるようにすると共に、この指向性アンテナ体の給電器を残して、導波器及び反射器等を絶縁性とすることで、無指向性アンテナ体を構成できるようにしたものである。

近年、パーソナルコンピュータ等の情報処理機器あるいは携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等の通信端末機器ばかりでなく、各種の民生用電子機器、例えば、オーディオ製品、ビデオ機器、カメラ機器、プリンタ、あるいは、エンタテイメントロボット等にも、無線通信機能が搭載されている。無線通信機能は、電子機器ばかりでなく、例えば、無線ＬＡＮ用のアクセスポイント、ＰＣＭＣＩＡ（Personal Computer Memory Card International Association）仕様のカード、コンパクトフラッシュ（登録商標）カード、ミニＰＣＩ（Peripheral Component Interconnection）カード等のいわゆる小型のアクセサリカードにも搭載される場合が多くなってきた。これらのアクセサリカードは、ストレージ機能と無線通信機能とを備えた無線カードモジュールを構成している。

これらの無線通信機能の実使用環境においては、建物や物体による反射等が存在するため、電波が様々な方向から到来する。そこで、セクタアンテナ（指向性アンテナ）を使用して通信パフォーマンスを向上させる例が、非特許文献１のスロット型の八木アンテナに見られる。このスロット型の八木アンテナによれば、ＷＬＡＮ通信方式で通信テストを行って、電波の送受信の利得を上げるようになされる。このような通信テストを行うと、従来の無指向性アンテナよりも、スループットが向上できるというものである。

また、指向性アンテナの代表的なものとして、非特許文献２には、古くからある八木アンテナが開示されている。図１７は、従来例に係るモノポール型の八木アンテナ１０の構成例を示す斜視図である。
図１７に示す八木アンテナ１０は、接地用の基板を成す地板７と、アンテナ素子を有したプリント基板９とが組み合わされて構成される。地板７の所定の位置には、給電用の配線を通すための開口部６が設けられている。地板７と直交する位置には、プリント基板９が配置される。プリント基板９に配置されたアンテナ素子は、長さＬ１を有した導波器用の無給電素子１と、長さＬ２の給電器用の励振素子２と、長さＬ３の反射器用の無給電素子３とがプリント基板９に順にパターン配置されて構成される（Ｌ３＞Ｌ２＞Ｌ１）。

この八木アンテナ１０で、取り扱う電波の波長をλとしたとき、励振素子（モノポール素子）２の長さＬ２は０．２５λを有している。無給電素子１と励振素子２との間は、任意の距離だけ離れている。同様にして、励振素子２と無給電素子３との間も、任意の距離だけ離れている。励振素子２には開口部６を介して信号源８の一端に至る配線が接続され、送信信号を給電するようになされる。信号源８の他端は接地線ＧＮＤに接続される。このように、八木アンテナを構成すると、図中、矢印に示す放射の方向（図中；左側から右側）を有するようになる。

また、非特許文献３には、多指向性の八木アンテナが見られる。この八木アンテナによれば、図１７に示した八木アンテナに類似する八木アンテナが円周上にいくつかの方向に向けて配置され、多方向に指向性を得る検討がなされている。

更に、セクタアンテナの発展型の技術として、フェーズドアレイ・アンテナ、アダプティブアレイ・アンテナがある。これらは、所望の放射パターンにアンテナの指向性を合成するもので、ビームフォーミングとも呼ばれている。これによれば、電波の到来状況に応じて指向性を可変させている。このように指向性を可変することで、通信パフォーマンスを向上させることが期待できる。通信パフォーマンスを向上させるという意味は、電波利得が大きいということだけでなく、不要波は送受信しないということも一要因とされている。

上述のビームフォーミング技術に関しては、特許文献１に、アレーアンテナ装置が記載されている。このアレーアンテナ装置は、電子制御導波器アレーアンテナ（ＥＳＰＡＲ；Electronically Steerable Parasitic Array Radiator）を構成する。図１８は、ビームフォーミング機能付きのアンテナ装置８０の構成例を示す概念図である。

図１８に示すアンテナ装置８０は特許文献１に見られ、励振素子８２の両側に、その励振素子８１から適当な距離に無給電素子８１，８３を配置し、その無給電素子８１，８３に可変リアクタンス８４，８５を付加させたものである。リアクタンス８４，８５がインダクティブな場合は延長コイルとなり、無給電素子８１，８３の電気長が長くなって反射器として動作する。一方、リアクタンス８４，８５がキャパシティブな場合は、短縮コンデンサとなり、無給電素子８１，８３の電気長が短くなって導波器として動作する。このようにアンテナ装置８０を構成し、各無給電素子８１，８３の可変リアクタンス８４，８５をコントロールすることにより、所望の方向に放射を向けられるというものである。

ところで、従来例に係るアンテナ装置１０によれば、無線通信装置１対１での通信性能を考えた場合、非特許文献１等に示した指向性アンテナを用いることによって、スループットのパフォーマンス向上を見込むことができる。一般に、無線ＬＡＮでは、通常、家庭やオフィス等の環境に、複数のアクセスポイントとユーザの無線通信装置とが存在し、それらによってネットワークが構築されている。これらのネットワークには、複数の無線通信装置が存在するが、使用できる帯域やチャンネルが定量的（容量的）に決まっている。従って、何らかの制御をしなければ、無線通信装置間での電波の衝突や干渉等が起き、満足な通信が実行できなくなるおそれがある。

この種の無線ＬＡＮの規格である８０２．１１では、この問題を回避するためにアクセス制御機能を規定している。この規定は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）と呼ばれる。これは、自分が相手方と通信をしようとしたときに、自分以外の無線通信装置が通信を行っていないかをセンシングし、他者を支障を来たさない（邪魔しない）状態で通信を行う、というものである（非特許文献４）。

特開２００１−２４４３１号公報（第２頁 図１） K.Mori, "Small Beam-Switched Antenna with RF Switch for Wireless LAN", 34th European Microwave Conference, p.837, 2004 Oct． 新井宏之著、「新アンテナ工学」、総合電子出版 （１９９６） 電子情報通信学会論文誌、VOL.J80-B、No5、p.424、丸山、上原、鹿子嶋 （１９９７） 高木映児著、「無線層の高速化と安定性を実現 最新アンテナ技術「MIMO」、WIRELESSプラス（Webマガジン）（2004）

しかしながら、従来例に係る複数の無線通信装置が存在する無線ＬＡＮ環境下によれば、次のような問題がある。

ｉ．キャリアセンスにおいて、指向性アンテナを用いた場合、アンテナが指向性を持つことから、ある方向の到来電波は強い感度で受信され、別のある方向の到来電波に対しては受信感度が弱くなる現象が生じる。従って、自分以外の無線通信装置が通信中にも関わらず、キャリアセンスがうまくできずに電波を発信してしまって、他の無線通信装置での通信を妨害してしまうおそれがある（いわゆる隠れ端末問題）。

ii．因みに、無線ＬＡＮにおいては、指向性アンテナを用いずに、原理的にどの方向からの電波もキャッチできる無指向性アンテナを用いることが望ましい。そこで、無線ＬＡＮにおいて、キャリアセンスをする際には無指向性アンテナを使用し、通信を行う際には指向性アンテナをそれぞれ使用する方法が考えられる。

しかしながら、これを実現するには、指向性と無指向性の２本のアンテナを無線通信装置内に実装して、それらを切り換えるか、又は、特許文献１のように、円周上に多数の無給電素子を配置して全方位に放射されるように負荷素子を調整するといった方法を採らなければならない。従って、いずれも機器の大型化・高コスト化を招き、小型・低コストといった民生機器商品の技術開発トレンドに全く反してしまうおそれがある。

そこで、この発明はこのような従来の課題を解決したものであって、アンテナ素子の構造を工夫して、アンテナの大型化及び高コスト化を招くことなく、当該アンテナ体の指向性／無指向性・放射偏波・放射方向を所望の状態に制御できるようにしたアンテナ装置及び無線通信装置を提供することを目的とする。

上述した課題は、異なる長さの線状を有して誘電性の基板上に配置された半導電性の２つのアンテナ素子構成部と、アンテナ素子構成部を誘電性の基板上の両側に有して、その中央部に所定の間隔を保持して配置された導電性のアンテナ素子と、２つのアンテナ素子構成部に各々対応して接続された制御電極とを備え、この制御電極に順方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板からアンテナ素子構成部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部が導電性となり、制御電極に逆方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部が絶縁性となる性質に基づいてアンテナ素子を動作させる時に、一方のアンテナ素子構成部の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給し、及び、他方の記アンテナ素子構成部の制御電極に逆方向又は順方向のバイアス電圧を供給して、当該アンテナの指向性／無指向性・放射偏波・放射方向が所望の状態に制御される第１のアンテナ装置によって解決される。
本発明に係る第２のアンテナ装置は、所定の長さの線状を有して誘電性の基板上に配置された半導電性の２つのアンテナ素子構成部を露出するように配置されたスロット状の開口部と、
２つのアンテナ素子構成部の間で所定の間隔を保持した位置に励振素子用のスロット状の開口部とを有した導電性のアンテナパターンと、２つのアンテナ素子構成部に各々対応して接続された制御電極とを備え、制御電極に順方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板からアンテナ素子構成部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部が導電性となり、制御電極に逆方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部が絶縁性となる性質に基づいてアンテナパターンを動作させる時に、一方のアンテナ素子構成部の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給し、及び、他方のアンテナ素子構成部の制御電極に逆方向又は順方向のバイアス電圧を供給して当該アンテナ素子構成部を絶縁性又は／及び導電性に切り換えることにより、当該アンテナの指向性／無指向性・放射偏波・放射方向が所望の状態に制御されるものである。
本発明に係る第３のアンテナ装置は、所定の長さの線状を有して誘電性の基板上に配置された半導電性の３つのアンテナ素子構成部を含んで、当該アンテナ素子構成部の各々に対応して露出するようになされる３つのスロット状の開口部を有した半導電性のアンテナパターンと、３つのアンテナ素子構成部に各々対応して接続された制御電極を備え、アンテナ素子構成部の各々は、線状及びスロット状を切り換え可能な複合型のアンテナ素子構成部であり、制御電極に順方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板からアンテナ素子構成部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部が導電性となり、制御電極に逆方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部が絶縁性となる性質に基づいてアンテナパターンを動作させる時に、３つのアンテナ素子構成部の制御電極の各々に順方向のバイアス電圧、又は／及び、逆方向のバイアス電圧を供給して、線状及びスロット状の複合型のアンテナ素子構成部を絶縁性又は／及び導電性に切り換えることにより、当該アンテナの放射の指向性・無指向性・偏波が制御されるものである。
本発明に係る第４のアンテナ装置は、所定の長さの線状を有して誘電性の基板上の中央部に配置された半導電性のアンテナ素子構成部を有し、かつ、その両側には２つの長さに設定可能な長さ調整部が設けられた線状のアンテナ素子構成部を有して、当該３つのアンテナ素子構成部の各々を対応して露出するように３つのスロット状の開口部を有した半導電性のアンテナパターンと、３つアンテナ素子構成部の各々に対応して接続された第１の制御電極と、２つ長さ調整部の各々に対応して接続された第２の制御電極とを備え、第１及び第２の制御電極の各々に順方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板からアンテナ素子構成部及び長さ調整部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部及び長さ調整部が導電性となり、第１及び第２の制御電極の各々に逆方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部及び長さ調整部が絶縁性となる性質に基づいてアンテナパターンを動作させる時に、３つのアンテナ素子構成部の第１の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給し、及び、２つの長さ調整部の第２の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給して、線状及びスロット状の複合型のアンテナ素子構成部を絶縁性又は／及び導電性に切り換えることにより、当該アンテナの放射の指向性・無指向性・偏波及び電波の放射方向が制御されるものである。

本発明に係るアンテナ装置によれば、所定の長さを有した半導電性のアンテナ素子構成部が誘電性の基板上に配置されている。このアンテナ素子構成部には制御電極が接続され、直流バイアス電圧が供給される。この直流バイアス電圧を制御してアンテナ素子構成部を絶縁性又は／及び導電性に切り換えるようになされる。

例えば、長さの異なる線状の２つのアンテナ素子構成部を誘電性の基板上の両側に有して、その中央部に所定の間隔を保持して配置された導電性のアンテナ素子を備え、アンテナ素子へ給電する共に、アンテナ素子構成部の制御電極に順方向のバイアス電圧を供給し、又は、アンテナ素子構成部の制御電極に逆方向のバイアス電圧を供給する。このとき、アンテナ素子構成部を導電性にするときは、順方向バイアス電圧によって誘電性の基板から当該アンテナ素子構成部へイオンが注入され、このアンテナ素子構成部を絶縁性にするときは、逆方向バイアス電圧によって当該アンテナ素子構成部から誘電性の基板へイオンが引き抜かれる。

従って、導電性に切り換えた複数のアンテナ素子構成部を組合せて、導波器や反射器等を含んだ指向性アンテナ体を構成すること、及び、この指向性アンテナ体の給電器を残して、導波器や反射器を絶縁性とすることで、無指向性アンテナ体を構成することができる。

本発明に係る第１の無線通信装置は、アンテナ装置と、このアンテナ装置に接続され、所定の無線通信方式により信号を送受信する送受信回路と、この送受信回路から得られる信号に基づいてアンテナ装置を制御する通信制御ユニットとを備え、アンテナ装置は、異なる長さの線状を有して誘電性の基板上に配置された半導電性のアンテナ素子構成部と、このアンテナ素子構成部を誘電性の基板上の両側に有して、その中央部に所定の間隔を保持して配置された導電性のアンテナ素子と、２つのアンテナ素子構成部に各々対応して接続された制御電極とを有し、通信制御ユニットは、アンテナ装置の制御電極に順方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板からアンテナ素子構成部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部が導電性となり、制御電極に逆方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部が絶縁性となる性質に基づいてアンテナ素子を動作させる時に、一方のアンテナ素子構成部の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給し、及び、他方のアンテナ素子構成部の制御電極に逆方向又は順方向のバイアス電圧を供給して、当該アンテナ素子構成部を絶縁性又は／及び導電性に切り換えることにより、当該アンテナの指向性／無指向性・放射偏波・放射方向を所望の状態に制御するものである。
本発明に係る第２の無線通信装置は、アンテナ装置と、このアンテナ装置に接続され、所定の無線通信方式により信号を送受信する送受信回路と、送受信回路から得られる信号に基づいてアンテナ装置を制御する通信制御ユニットとを備え、アンテナ装置は、所定の長さの線状を有して誘電性の基板上に配置された半導電性の２つのアンテナ素子構成部を露出するように配置されたスロット状の開口部と、２つのアンテナ素子構成部の間で所定の間隔を保持した位置に励振素子用のスロット状の開口部とを有した導電性のアンテナパターンと、２つのアンテナ素子構成部に各々対応して接続された制御電極とを有し、通信制御ユニットは、アンテナ装置の制御電極の各々に順方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板からアンテナ素子構成部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部が導電性となり、制御電極の各々に逆方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部が絶縁性となる性質に基づいてアンテナパターンを動作させる時に、一方のアンテナ素子構成部の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給し、及び、他方のアンテナ素子構成部の制御電極に逆方向又は順方向のバイアス電圧を供給して当該アンテナ素子構成部を絶縁性又は／及び導電性に切り換えることにより、当該アンテナの指向性／無指向性・放射偏波・放射方向を所望の状態に制御するものである。
本発明に係る第３の無線通信装置は、アンテナ装置と、このアンテナ装置に接続され、所定の無線通信方式により信号を送受信する送受信回路と、送受信回路から得られる信号に基づいてアンテナ装置を制御する通信制御ユニットとを備え、アンテナ装置は、所定の長さの線状を有して誘電性の基板上に配置された半導電性の３つのアンテナ素子構成部を含んで、当該アンテナ素子構成部の各々に対応して露出するようになされる３つのスロット状の開口部を有した半導電性のアンテナパターンと、３つのアンテナ素子構成部に各々対応して接続された制御電極を有し、アンテナ素子構成部の各々は、線状及びスロット状を切り換え可能な複合型のアンテナ素子構成部であり、通信制御ユニットは、アンテナ装置の制御電極に順方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板からアンテナ素子構成部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部が導電性となり、制御電極に逆方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部が絶縁性となる性質に基づいてアンテナパターンを動作させる時に、３つのアンテナ素子構成部の制御電極の各々に順方向のバイアス電圧、又は／及び、逆方向のバイアス電圧を供給して、線状及びスロット状の複合型のアンテナ素子構成部を絶縁性又は／及び導電性に切り換えることにより、当該アンテナの放射の指向性・無指向性・偏波を制御するものである。
本発明に係る第４の無線通信装置は、アンテナ装置と、このアンテナ装置に接続され、所定の無線通信方式により信号を送受信する送受信回路と、送受信回路から得られる信号に基づいてアンテナ装置を制御する通信制御ユニットとを備え、アンテナ装置は、所定の長さの線状を有して誘電性の基板上の中央部に配置された半導電性のアンテナ素子構成部を有し、かつ、その両側には２つの長さに設定可能な長さ調整部が設けられた線状のアンテナ素子構成部を有して、当該３つのアンテナ素子構成部の各々を対応して露出するように３つのスロット状の開口部を有した半導電性のアンテナパターンと、３つアンテナ素子構成部の各々に対応して接続された第１の制御電極と、２つ長さ調整部の各々に対応して接続された第２の制御電極とを有し、通信制御ユニットは、アンテナ装置の第１及び第２の制御電極の各々に順方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板からアンテナ素子構成部及び長さ調整部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部及び長さ調整部が導電性となり、第１及び第２の制御電極の各々に逆方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部及び長さ調整部が絶縁性となる性質に基づいてアンテナパターンを動作させる時に、３つのアンテナ素子構成部の第１の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給し、及び、２つの長さ調整部の第２の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給して、線状及びスロット状の複合型のアンテナ素子構成部及び長さ調整部を絶縁性又は／及び導電性に切り換えることにより、当該アンテナの放射の指向性・無指向性・偏波及び電波の放射方向を制御するものである。

本発明に係る無線通信装置によれば、本発明のアンテナ装置が応用される。これを前提にして、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ無線ＬＡＮ規格のＣＳＭＡ／ＣＡに準拠する無線通信方式において、アンテナ装置の所定のアンテナ素子構成部の制御電極への直流バイアス電圧を設定することで、導電性に切り換えたアンテナ素子から構成される無指向性アンテナ体を利用して、キャリアセンスを行うことができる。

また、上述のアンテナ素子に対して、他のアンテナ素子構成部の制御電極への直流バイアス電圧を設定することで、導電性に切り換えた導波器や反射器等を組合せた指向性アンテナ体を構築し、これを利用して、相手方の無線通信装置との無線通信条件を指標にして制御電極への直流バイアス電圧をフィードバック設定することができる。

従って、無線通信装置の大型化及び高コスト化を招くことなく、当該アンテナ体の指向性／無指向性・放射偏波・放射方向を所望の状態に制御できるようになり、ＣＳＭＡ／ＣＡに準拠する無線通信処理をできるようになる。

本発明に係る無線通信装置の制御方法によれば、例えば、８０２．１１無線ＬＡＮ規格のＣＳＭＡ／ＣＡに準拠する無線通信方式において、アンテナ装置の所定のアンテナ素子構成部の制御電極への直流バイアス電圧を設定することで、導電性に切り換えたアンテナ素子から構成される無指向性アンテナ体を利用して、キャリアセンスを行うことができる。

また、上述のアンテナ素子に対して、他のアンテナ素子構成部の制御電極への直流バイアス電圧を設定することで、導電性に切り換えた導波器や反射器等を組合せた指向性アンテナ体を構築し、これを利用して、相手方の無線通信装置との無線通信条件を指標にして制御電極への直流バイアス電圧をフィードバック設定することができる。

従って、アンテナ装置の大型化及び高コスト化を招くことなく、当該アンテナ体の指向性／無指向性・放射偏波・放射方向を所望の状態に制御することができ、相手方の無線通信装置との伝送パフォーマンスを最適な状態に維持できるようになる。これにより、ＣＳＭＡ／ＣＡ等に準拠する無線通信処理を効率的に実行できるようになる。

本発明に係るコンピュータ処理可能なプログラム及びその記録媒体によれば、例えば、マイコン、ＣＰＵ、信号処理ＬＳＩ等で実行可能なプログラムであって、本発明に係るアンテナ装置の大型化及び高コスト化を招くことなく、当該アンテナ体の指向性／無指向性・放射偏波・放射方向を再現性良く所望の状態に制御することができ、相手方の無線通信装置との伝送パフォーマンスを最適な状態に維持できるようになる。これにより、ＣＳＭＡ／ＣＡ等に準拠する無線通信処理を効率的に実行できるようになる。

本発明に係る第１〜第４のアンテナ装置によれば、誘電性の基板上に配置された半導電性のアンテナ素子構成部の制御電極に、順方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板からアンテナ素子構成部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部が導電性となり、制御電極に逆方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部が絶縁性となる性質に基づいてアンテナ素子を動作させる時に、一方のアンテナ素子構成部の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給し、及び、他方の記アンテナ素子構成部の制御電極に逆方向又は順方向のバイアス電圧を供給して、当該アンテナの指向性／無指向性・放射偏波・放射方向が所望の状態に制御されるものである。

この構成によって、導電性に切り換えた複数のアンテナ素子構成部を組合せて、導波器や反射器等を含んだ指向性アンテナ体を構成すること、及び、この指向性アンテナ体の給電器を残して、導波器や反射器等を絶縁性とすることで、無指向性アンテナ体を構成することができる。従って、アンテナ装置の大型化及び高コスト化を招くことなく、当該アンテナ体の指向性／無指向性・放射偏波・放射方向を所望の状態に制御できるようになる。

本発明に係る第１〜第４の無線通信装置によれば、本発明に係る４つのアンテナ装置が応用され、各々のアンテナ装置に対応して通信制御ユニットが備えられ、誘電性の基板上に配置された半導電性のアンテナ素子構成部の制御電極に、順方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板からアンテナ素子構成部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部が導電性となり、制御電極に逆方向バイアス電圧を供給すると誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部が絶縁性となる性質に基づいてアンテナ素子を動作させる時に、一方のアンテナ素子構成部の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給し、及び、他方の記アンテナ素子構成部の制御電極に逆方向又は順方向のバイアス電圧を供給して、当該アンテナの指向性／無指向性・放射偏波・放射方向を所望の状態に制御するようになされる。

この構成によって、導電性に切り換えた複数のアンテナ素子構成部を組合せて、導波器や反射器等を含んだ指向性アンテナ体を構成すること、及び、この指向性アンテナ体の給電器を残して、導波器や反射器等を絶縁性とすることで、無指向性アンテナ体を構成することができる。従って、アンテナ装置の大型化及び高コスト化を招くことなく、当該アンテナ体の指向性／無指向性・放射偏波・放射方向を所望の状態に制御できるようになる。

本発明に係るコンピュータ処理可能なプログラム及びその記録媒体によれば、本発明に係るアンテナ装置の大型化及び高コスト化を招くことなく、当該アンテナ体の指向性／無指向性・放射偏波・放射方向を再現性良く所望の状態に制御することができ、相手方の無線通信装置との伝送パフォーマンスを最適な状態に維持できるようになる。これにより、ＣＳＭＡ／ＣＡ等に準拠する無線通信処理を効率的に実行できるようになる。

続いて、この発明に係るアンテナ装置及び無線通信装置の一実施例について、図面を参照しながら説明をする。

図１は本発明に係る第１の実施例としてのモノポール型の八木アンテナ装置１００の構成例を示す図である。
図１に示す八木アンテナ装置１００は、接地用の基板を成す地板７１と、アンテナ素子を有した誘電性の基板１９とが組み合わされて構成される。地板７１は、例えば、直径Ｄφの円形状を有したプリント基板から構成される。地板７１の所定の位置には、制御用の配線を通すための開口部６，６ｂ及び６ｃが設けられている。地板７１と直交する位置には、誘電性の基板１９が配置される。誘電性の基板１９は、例えば、高さがＨで、長さがＬを有している。誘電性の基板１９には、リチウムイオン電池等で使用されるシリコンゲルや、アクリロニトリルゲル、多糖類高分子ポリマー等から構成される固体電解質部材が使用される。この固体電解質部材は、マイナス（陰）のイオンを誘電し易い部材である。

アンテナ素子は、所定の長さＬ１を有した導波器用の無給電素子１１と、長さＬ２を有した給電器用の主励振素子１２と、長さＬ３を有した反射器用の無給電素子１３とが誘電性の基板１９に順にパターン配置されて構成される。無給電素子１１，１３や主励振素子１２は、ミリ波帯、マイクロ波帯又はＵＨＦ帯のいずれかの周波数に対応した長さを有する。これらの長さの大小関係は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３である。

例えば、取り扱う電波の波長をλとしたとき、主励振素子（モノポール素子）１２の長さＬ２は０．２５λを有している。主励振素子１２は、銅箔や、青銅箔、金箔等の金属パターンで構成される。無給電素子１１と主励振素子１２との間は、０．２５λだけ離れている。同様にして、主励振素子１２と無給電素子１３との間も、０．２５λだけ離れている。

無給電素子１１，１３は、アンテナ素子構成部の一例を構成し、半導電性のプラスチックから構成される。半導電性のプラスチックは、絶縁性の樹脂に、ある種のイオンをドーピングすることによって金属並みの導電性を有するものである。この種のプラスチックには、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアズレン等が使用される。

この例では、半導電性のプラスチック層と固体電解質層との間に、所定の向きの直流バイアス電圧を供給すると、イオンのドーピング現象又は脱ドーピング現象が生じる。ドーピングがされたプラスチック層は導電性を有し、脱ドーピングされたポリマーは絶縁性になる。本発明は、この挙動を活用することを一つの特徴としている。

無給電素子１１の一端であって、誘電性の基板１９の一辺には制御電極１５ａが設けられ、同様にして無給電素子１３の一端には制御電極１５ｂが設けられる。この例では、当該制御電極１５ａ，１５ｂには直流バイアス電圧が供給され、この直流バイアス電圧を制御して無給電素子１１，１３を絶縁性又は／及び導電性に切り換えるようになされる。

上述の主励振素子１２には開口部６ｂを介して信号源８の一端に至る配線が接続され、送信信号を給電するようになされる。信号源８の他端は接地線ＧＮＤに接続される。上述の制御電極１５ａ及び制御電極１５ｂには開口部６ａ及び６ｃを介して、バイアス回路１７の一端に至る配線が接続され、無給電素子１１及び１３に直流バイアス電圧を供給するようになされる。

この例で八木アンテナ装置１００は、信号源８、バイアス回路１７及びスイッチ回路１８を組合せて使用される。バイアス回路１７の他端、制御端子１４ａ及び１４ｂには、スイッチ回路１８が接続される。スイッチ回路１８はスイッチＳＷ１及びＳＷ２を有しており、スイッチ制御データＤ１１に基づいてスイッチ切換制御がなされる。各々のスイッチＳＷ１及びＳＷ２は接点ａ，ｂ及び中点ｃを有している。

スイッチＳＷ１の中点ｃはバイアス回路１７に接続される。スイッチＳＷ１の接点ａは、図示しない駆動電源に接続される。スイッチＳＷ１の接点ｂは接地線に接続される。スイッチＳＷ１が接点ａを選択すると、接点ａと中点ｃとが接続され、バイアス回路１７の一端に駆動電圧ＶDCを供給するようになされる。スイッチＳＷ１が接点ｂを選択すると、その接点ｂと中点ｃとが接続され、バイアス回路１７の一端を接地レベルに維持するようになされる。

また、スイッチＳＷ２の中点ｃは制御端子１４ａ及び１４ｂに各々接続される。スイッチＳＷ２の接点ａは接地線に接続される。スイッチＳＷ２が接点ａを選択すると、その接点ａと中点ｃとが接続され、制御端子１４ａ，１４ｂを介して無給電素子１１，１３を接地レベルに維持するようになされる。スイッチＳＷ２の接点ｂは、図示しない駆動電源に接続される。スイッチＳＷ２が接点ｂを選択すると、その接点ｂと中点ｃとが接続され、駆動電圧ＶDCを制御端子１４ａ，１４ｂを介して無給電素子１１，１３へ供給するようになされる。

図２は、半導電性のプラスチック及び固体電解質基板を用いた八木アンテナ装置１００の断面の構成例を示す図である。
図２に示す八木アンテナ装置１００の接合（積層）構造によれば、基板１９を成す固体電解質層及び無給電素子１１を成す半導電性のプラスチック層により二層構造を有している。この例で、地板７１と直交する位置には誘電性の基板１９が配置される。基板１９は、開口部６ａ等の真上を跨ぐように配置される。基板１９には、固体電解質部材が使用される。

誘電性の基板１９には、半導電性のプラスチックをパターニングして形成された無給電素子１１等のアンテナ素子構成部材が設けられる。このプラスチック層には、基板１９を構成する固体電解質部材からのドーパント（電子ｅ^-；イオン）がドーピングされる。

無給電素子１１の下端には制御電極１５ａが設けられる。制御電極１５ａは、開口部６ａを介して、バイアス回路１７の一端に至る配線が接続され、無給電素子１１に直流バイアス電圧を供給するようになされる。基板１９の上端には制御端子１４ａが設けられる。制御端子１４ａは、図１に示したスイッチ回路１８に至る配線が接続され、基板１９に直流バイアス電圧を供給するようになされる。

なお、八木アンテナ装置１００は、二層構造に限られることはなく、アンテナの形状の一部分を半導電性のプラスチックを用いてパターニングする第１の層と、固体電解質材料から成る第２の層と、同じく固体電解質材料から成る第３の層と、第２と第３の層を分離する第４の層と、アンテナの形状の別の一部分を半導電性プラスチックを用いてパターニングする第５の層から構成してもよい。

この例では、固体電解質層と半導電性のプラスチック層との接合構造において、上述の直流バイアス電圧の印加方向によって、ドーピング／脱ドーピングにより導電性又は絶縁性に変化する性質を指向性制御用の無給電素子１１，１３等に応用するようになされる。

図３Ａ及びＢは、導波器用の無給電素子１１を導電性又は絶縁性にする制御例を示す断面図である。この例では、無給電素子１１，１３を絶縁性又は／及び導電性に切り換えて、当該アンテナを指向性又は無指向性に制御する。

図３Ａに示す接合構造は、図２に示した誘電性の基板１９上の無給電素子１１の一部分を抽出したものである。図３Ａに示す接合構造で、無給電素子１１の制御電極１５ａと、基板１９の制御端子１４ａとの間に順方向のバイアス電圧を供給する。このようなバイアス電圧を供給すると、固体電解質である誘電性の基板１９から半導電性のプラスチックの無給電素子１１へ陰イオン（電子）が注入（ドーピング）されるので、無給電素子１１が導電性に変化し、金属のように電気を良く通す性質に変わる。

この結果、八木アンテナ装置１００で導波器として機能する。図示せずも、無給電素子１３においても、その制御電極１５ｂと基板１９の制御端子１４ｂとの間に順方向のバイアス電圧を供給すると、無給電素子１３が導電性に変化し、金属のように電気を良く通す性質に変わるので、八木アンテナ装置１００で反射器として機能する。この結果、当該アンテナ装置１００は指向性を有するようになる。

反対に、図３Ｂに示す接合構造で、無給電素子１１の制御電極１５ａと、基板１９の制御端子１４ａとの間に逆方向のバイアス電圧を供給すると、陰イオンが、半導電性のプラスチックの無給電素子１１から誘電性の基板１９へ引き抜かれる（脱ドーピング）されるので、無給電素子１１は絶縁性に変化し、絶縁体のように電気を良し難くなる性質に変わる。この結果、八木アンテナ装置１００で無給電素子１１は導波器として機能を失う。図示せずも、無給電素子１３においても、反射器としての機能を失うので、当該アンテナ装置１００は無指向性を有するようになる。

図４は、八木アンテナ装置１００の動作例（指向性）を示す図である。この例で、八木アンテナ装置１００は、長さの異なる線状（Ｌ１，Ｌ３）の２つの無給電素子１１，１３を誘電性の基板１９上の両側に有して、その中央部に所定の間隔を保持して配置された長さＬ２の導電性の主励振素子１２を備えている。八木アンテナ装置１００では、信号源８から主励振素子１２へ送信信号を給電する共に、無給電素子１１，１３の制御電極１５ａ，１５ｂに順方向のバイアス電圧を供給するようになされる（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３）。

これらを制御条件にして、当該八木アンテナ装置１００に指向性を持たせる場合は、上位の制御系からスイッチ回路１８へ、当該アンテナ装置１００を指向性とする内容のスイッチ制御データＤ１１が供給される。スイッチ制御データＤ１１の内容は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２が共に接点ａを選択するようになされるものである。

スイッチ回路１８では、スイッチ制御データＤ１１に基づいてスイッチＳＷ１が接点ａと中点ｃとを接続し、バイアス回路１７の一端に駆動電圧ＶDCを供給するようになされる。また、スイッチＳＷ２は、その接点ａと中点ｃとを接続し、制御端子１４ａ，１４ｂを介して誘電性の基板１９を接地レベルに維持するようになされる。

この結果、無給電素子１１の制御電極１５ａと、基板１９の制御端子１４ａとの間に順方向のバイアス電圧が供給される。これと共に、無給電素子１３の制御電極１５ｂと、基板１９の制御端子１４ｂとの間に順方向のバイアス電圧が供給される。このような順方向のバイアス電圧ＶDCをバイアス回路１７を介して供給すると、図３に示したように、固体電解質である誘電性の基板１９から半導電性のプラスチックの無給電素子１１，１３へ陰イオン（電子）が注入（ドーピング）されるので、無給電素子１１，１３が導電性に変化し、金属のように電気を良く通す性質に変わる。

従って、八木アンテナ装置１００で無給電素子１１が導波器として機能し、無給電素子１３が反射器として機能する。これにより、当該アンテナ装置１００は、図中、矢印に示す放射の方向に指向性を有するようになる。

図５は、八木アンテナ装置１００の動作例（無指向性）を示す図である。この例で、八木アンテナ装置１００は、信号源８から主励振素子１２へ送信信号を給電する共に、無給電素子１１，１３の制御電極１５ａ，１５ｂに逆方向のバイアス電圧を供給するようになされる。図３に示したように逆方向のバイアス電圧で脱ドーピングが行われれば絶縁性となり、放射には寄与しない状態となるから、このアンテナは真ん中のモノポール素子のみで無指向性となる。

これらを制御条件にして、当該八木アンテナ装置１００を無指向性とする場合に、上位の制御系からスイッチ回路１８へ、当該アンテナ装置１００を無指向性とする内容のスイッチ制御データＤ１１が供給される。スイッチ制御データＤ１１の内容は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２が共に接点ｂを選択するようになされるものである。

スイッチ回路１８では、スイッチ制御データＤ１１に基づいてスイッチＳＷ１が接点ｂと中点ｃとを接続し、制御端子１４ａ，１４ｂを介してバイアス回路１７の一端を接地レベルに維持するようになされる。また、スイッチＳＷ２は、その接点ｂと中点ｃとを接続し、誘電性の基板１９に駆動電圧ＶDCを供給するようになされる。

この結果、無給電素子１１の制御電極１５ａと、基板１９の制御端子１４ａとの間に逆方向のバイアス電圧が供給される。これと共に、無給電素子１３の制御電極１５ｂと、基板１９の制御端子１４ｂとの間に逆方向のバイアス電圧が供給される。このような逆方向のバイアス電圧ＶDCをバイアス回路１７を介して供給すると、陰イオンが、半導電性のプラスチックの無給電素子１１，１３から誘電性の基板１９へ引き抜かれる（脱ドーピング）されるので、無給電素子１１，１３は絶縁性に変化し、絶縁体のように電気を良し難くなる性質に変わる。従って、八木アンテナ装置１００で無給電素子１１は導波器として機能を失い、無給電素子１３は反射器として機能を失う。これにより、当該アンテナ装置１００で放射は無指向性を有するようになる。

このように第１の実施例としての八木アンテナ装置１００によれば、誘電性の基板１９上において、長さＬ２の導電性の主励振素子１２をその中央部に配置され、その両側には、所定の間隔を保持して、長さＬ１，Ｌ３というように異なる線状の２つの無給電素子１１，１３が配置され、これらの無給電素子１１，１３には制御電極１５ａ，１５ｂが接続され、直流バイアス電圧が供給される。この直流バイアス電圧を制御して無給電素子１１，１３を絶縁性又は／及び導電性に切り換えるようになされる。

上述した例では、無給電素子１１，１３を導電性にするときは、順方向バイアス電圧によって誘電性の基板１９から当該無給電素子１１，１３へイオンが注入され、この無給電素子１１，１３を絶縁性にするときは、逆方向バイアス電圧によって当該無給電素子１１，１３から誘電性の基板１９へイオンが引き抜かれる。

従って、導電性に切り換えた２つの無給電素子１１，１３を組合せて、導波器や反射器等を含んだ指向性アンテナ体を構成すること、及び、この指向性アンテナ体の主励振素子１２を残して、導波器及び反射器を絶縁性とすることで、無指向性アンテナ体を構成することができる。これにより、アンテナ装置１００の大型化及び高コスト化を招くことなく、当該アンテナ装置１００で指向性／無指向性を所望の状態に制御できるようになる。しかも、無線ＬＡＮにおいて、アンテナ設置個数を増やすことなく、キャリアセンスをする際には、無指向性アンテナ機能を利用し、通信を行う際には指向性アンテナ機能をそれぞれ利用するといったニーズに十分応えることが可能になる。

図６は、第２の実施例としてのスロット型の八木アンテナ装置２００の構成例を示す図である。
この実施例では、誘電性の基板２９に対して、２つの無給電素子を露出するように配置されたスロット状の開口部（以下無給電スロット２１，２３という）と、２つの無給電スロット２１，２３の間で所定の間隔を保持した位置に励振素子用のスロット状の開口部（以下主励振スロット２２という）とを有した導電性のアンテナパターン（以下地板７２という）を備えている。主励振スロット２２の中央部へ給電する共に、無給電スロット２１，２３の制御電極２５ａ，２５ｂに順方向のバイアス電圧を供給し、又は、無給電スロット２１，２３の制御電極２５ａ，２５ｂに逆方向のバイアス電圧を供給するようになされる。

図６に示す八木アンテナ装置２００は、アンテナパターンを成す金属製の地板７２と、アンテナ素子を有した誘電性の基板２９とが組み合わされて構成される。地板７２は、基板２９の全面を覆うような長方形状を有しており、例えば、その中央部に励振素子用のスロット状の開口部１６ｂを有し、その両側に、無給電素子用のスロット状の開口部１６ａ，１６ｃを有している。地板７２は、銅や、青銅、ＳＵＳ等の金属パターンで構成される。

地板７２の裏側には、誘電性の基板２９が配置される。誘電性の基板２９は、例えば、高さがＨで、長さがＬを有している。誘電性の基板２９には、第１の実施例と同様にして、リチウムイオン電池等で使用されるシリコンゲルや、アクリロニトリルゲル、多糖類高分子ポリマー等から構成される固体電解質部材が使用される。この固体電解質部材は、マイナス（陰）のイオンを誘導し易い部材である。

誘電性の基板２９には、アンテナ素子が設けられる。アンテナ素子は、所定の長さＬ１を有した導波器用の無給電スロット２１と、長さＬ２を有した給電器用の主励振スロット２２と、長さＬ３を有した反射器用の無給電スロット２３とが誘電性の基板２９上の地板７２に順に配置されて構成される。無給電スロット２１，２３や主励振スロット２２は、ミリ波帯、マイクロ波帯、ＵＨＦ帯などの周波数に対応した長さを有する。これらの開口部の長さの大小関係は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３である。例えば、取り扱う電波の波長をλとしたとき、主励振スロット２２の長さＬ２は０．５λ（半波長）を有している。

無給電スロット２１と主励振スロット２２との間は、０．２５λだけ離れている。同様にして、主励振スロット２２と無給電スロット２３との間も、０．２５λだけ離れている。無給電スロット２１，２３は、アンテナ素子構成部の一例を構成し、半導電性のプラスチックから構成される。半導電性のプラスチックは、絶縁性の樹脂に、ある種のイオンをドーピングすることによって金属並みの導電性を有するものである。この種のプラスチックには、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアズレン等が使用される。

この例では、半導電性のプラスチック層と固体電解質層との間に、所定の向きの直流バイアス電圧を供給すると、イオンのドーピング現象又は脱ドーピング現象が生じる。ドーピングがされたプラスチック層は導電性を有し、脱ドーピングされたポリマーは絶縁性になる。本発明は、この挙動を活用することを一つの特徴としている。

無給電スロット２１の一端であって、誘電性の基板２９の一辺には制御電極２５ａが設けられ、同様にして無給電スロット２３の一端には制御電極２５ｂが設けられる。この例では、当該制御電極２５ａ，２５ｂには直流バイアス電圧が供給され、この直流バイアス電圧を制御して無給電スロット２１，２３を絶縁性又は／及び導電性に切り換えるようになされる。

上述の主励振スロット２２には、給電線路（マイクロストリップ線路）２６を介して信号源８の一端に至る配線が接続される。給電線路２６は、基板２９裏面において、その表面の励振ロット２２の長手方向に直交する方向に配置される。信号源８からの送信信号は、給電線路２６を介して給電するようになされる。信号源８の他端は接地線ＧＮＤに接続される。上述の制御電極２５ａ及び制御電極２５ｂには開口部１６ａ及び６ｃを介して、バイアス回路２７の一端に至る配線が接続され、無給電スロット２１及び２３に直流バイアス電圧を供給するようになされる。

この例でも八木アンテナ装置２００は、信号源８、バイアス回路２７及びスイッチ回路２８を組合せて使用される。バイアス回路２７の他端及び地板７２には、スイッチ回路２８が接続される。スイッチ回路２８はスイッチＳＷ１及びＳＷ２を有しており、スイッチ制御データＤ２１に基づいてスイッチ切換制御がなされる。各々のスイッチＳＷ１及びＳＷ２は接点ａ，ｂ及び中点ｃを有している。

スイッチＳＷ１の中点ｃはバイアス回路２７に接続される。スイッチＳＷ１の接点ａは、図示しない駆動電源に接続される。スイッチＳＷ１の接点ｂは接地線に接続される。スイッチＳＷ１が接点ａを選択すると、接点ａと中点ｃとが接続され、バイアス回路２７の一端に駆動電圧ＶDCを供給するようになされる。スイッチＳＷ１が接点ｂを選択すると、その接点ｂと中点ｃとが接続され、バイアス回路２７の一端を接地レベルに維持するようになされる。

また、スイッチＳＷ２の中点ｃは地板７２に接続される。スイッチＳＷ２の接点ａは接地線に接続される。スイッチＳＷ２が接点ａを選択すると、その接点ａと中点ｃとが接続され、地板７２を介して無給電スロット２１，２３を接地レベルに維持するようになされる。スイッチＳＷ２の接点ｂは、図示しない駆動電源に接続される。スイッチＳＷ２が接点ｂを選択すると、その接点ｂと中点ｃとが接続され、駆動電圧ＶDCを地板７２を介して無給電スロット２１，２３へ供給するようになされる。

図７は、八木アンテナ装置２００の動作例（指向性）を示す図である。この例で、八木アンテナ装置２００は、長さの異なる線状（Ｌ１，Ｌ３）の２つの無給電スロット２１，２３を誘電性の基板２９上の地板７２でその両側に有して、その中央部に所定の間隔を保持して配置された長さＬ２の主励振スロット２２を備えている。八木アンテナ装置２００では、信号源８から主励振スロット２２へ送信信号を給電する共に、無給電スロット２１，２３の制御電極２５ａ，２５ｂに順方向のバイアス電圧を供給するようになされる（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３）。

これらを制御条件にして、当該八木アンテナ装置２００に指向性を持たせる場合は、上位の制御系からスイッチ回路２８へ、当該アンテナ装置２００を指向性とする内容のスイッチ制御データＤ２１が供給される。スイッチ制御データＤ２１の内容は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２が共に接点ｂを選択するようになされるものである。

スイッチ回路２８では、スイッチ制御データＤ２１に基づいてスイッチＳＷ１が接点ｂと中点ｃとを接続し、バイアス回路２７の一端を接地レベルに維持するようになされる。また、スイッチＳＷ２は、その接点ｂと中点ｃとを接続し、地板７２を介して誘電性の基板２９に、駆動電圧ＶDCを供給するようになされる。

この結果、無給電スロット２１の制御電極２５ａと、基板２９上の地板７２との間に逆方向のバイアス電圧が供給される。これと共に、無給電素子２３の制御電極２５ｂと、基板２９上の地板７２との間に逆方向のバイアス電圧が供給される。このような逆方向のバイアス電圧ＶDCをバイアス回路２７を介して供給すると、図３に示したように、陰イオンが、半導電性のプラスチックの無給電スロット２１，２３から誘電性の基板２９へ引き抜かれる（脱ドーピング）されるので、無給電スロット２１，２３の半導電性のプラスチックの部分が絶縁性に変化する。これによって、開口部１６ａや開口部１６ｃ等に絶縁物が満たされた状態となり、見かけ上、スロットが形成された場合と等価になる。

従って、八木アンテナ装置２００で無給電スロット２１が導波器として機能し、無給電素子２３が反射器として機能する。これにより、いずれも放射に寄与するようになり、当該アンテナ装置２００は、図中、矢印に示す放射の方向に指向性を有するようになる。

図８は、スロット型の八木アンテナ装置２００の動作例（無指向性）を示す図である。この例で、八木アンテナ装置２００は、信号源８から主励振スロット２２へ送信信号を給電する共に、無給電スロット２１，２３の制御電極２５ａ，２５ｂに順方向のバイアス電圧を供給するようになされる。図３Ａに示したように順方向のバイアス電圧でドーピングが行われれば、無給電スロット２１，２３の半導電性のプラスチックは導電性となり、地板７２の一部とみなすことができて、放射には寄与しない状態となるから、このアンテナは真ん中の主励振スロット２２のみが機能し、当該アンテナ装置２００は無指向性となる。

これらを制御条件にして、当該八木アンテナ装置２００を無指向性とする場合に、上位の制御系からスイッチ回路２８へ、当該アンテナ装置２００を無指向性とする内容のスイッチ制御データＤ２１が供給される。スイッチ制御データＤ２１の内容は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２が共に接点ａを選択するようになされるものである。

スイッチ回路２８では、スイッチ制御データＤ２１に基づいてスイッチＳＷ１が接点ａと中点ｃとを接続し、バイアス回路２７の一端に駆動電圧ＶDCを供給するようになされる。また、スイッチＳＷ２は、その接点ａと中点ｃとを接続し、地板７２を介して誘電性の基板２９を接地レベルに維持するようになされる。

この結果、無給電スロット２１の制御電極２５ａと、基板２９上の地板７２との間に順方向のバイアス電圧が供給される。これと共に、無給電素子２３の制御電極２５ｂと、基板２９上の地板７２との間に順方向のバイアス電圧が供給される。このような順方向のバイアス電圧ＶDCをバイアス回路２７を介して供給すると、固体電解質である誘電性の基板２９から無給電スロット２１，２３の半導電性のプラスチックへ陰イオン（電子）が注入（ドーピング）されるので、無給電スロット２１，２３が金属性（導電性）に変化する。これによって開口部１６ａや開口部１６ｃに金属物が満たされた状態となり、見かけ上、スロットが無くなった場合と等価になる。

従って、八木アンテナ装置２００で無給電スロット２１は導波器として機能を失い、無給電素子２３は反射器として機能を失う。これにより、当該アンテナ装置２００は、これらのアンテナ素子が放射に寄与しなくなり、無指向性を有するようになる。

このように第２の実施例としての八木アンテナ装置２００によれば、誘電性の基板２９上に対して、２つの無給電スロット２１，２３と、この２つの無給電スロット２１，２３の間で所定の間隔を保持した位置に主励振スロット２２とを有した導電性の地板７２とを備えている。主励振スロット２２の中央部へ給電する共に、無給電スロット２１，２３の制御電極２５ａ，２５ｂに順方向のバイアス電圧を供給し、又は、無給電スロット２１，２３の制御電極２５ａ，２５ｂに逆方向のバイアス電圧を供給するようになされる。

上述した例では、無給電スロット２１，２３を導電性にするときは、順方向バイアス電圧によって誘電性の基板２９から当該無給電スロット２１，２３へイオンが注入され、この無給電スロット２１，２３を絶縁性にするときは、逆方向バイアス電圧によって当該無給電スロット２１，２３から誘電性の基板２９へイオンが引き抜かれる。

従って、２つの無給電スロット２１，２３を絶縁性に切り換え、これにより形成されるアンテナ素子を組合せて、導波器や反射器等を含んだ指向性アンテナ体を構成すること、及び、この指向性アンテナ体の主励振スロット２２を残して、導波器及び反射器用の無給電スロット２１，２３を導電性とすることで、無指向性アンテナ体を構成することができる。これにより、アンテナ装置２００の大型化及び高コスト化を招くことなく、当該アンテナ装置２００で指向性／無指向性を所望の状態に制御できるようになる。しかも、無線ＬＡＮにおいて、アンテナ設置個数を増やすことなく、キャリアセンスをする際には、無指向性アンテナ機能を利用し、通信を行う際には指向性アンテナ機能をそれぞれ利用するといったニーズに十分応えることが可能になる。

図９は、第３の実施例としての偏波切り換え機能付きの八木アンテナ装置３００の構成例を示す図である。
この実施例では、第１及び第２の実施例で説明したモノポール型の八木アンテナ装置１００やスロット型の八木アンテナ装置２００等の指向性／無指向性の切り換え機能に加えて、偏波切り換え機能を備えるものである。この例では、誘電性の基板３９に対して、いずれも、半導電性のプラスチックで構成された、２つの無給電スロット３１，３３と、この無給電スロット３１，３３の間で所定の間隔を保持した位置に主励振素子３２とを有した地板（アンテナパターン）７３とを備えている。

この例でも、アンテナパターンの中央部の主励振素子３２へ送信信号を給電する共に、無給電スロット３１，３３の制御電極３５ａ，３５ｃ、主励振素子３２の制御電極３５ｂ及び地板７３の制御電極３５ｄ，３５ｆに順方向のバイアス電圧を供給し、又は、これらの制御電極３５ａ〜３５ｄに逆方向のバイアス電圧を供給するようになされる。これら４つに分離された半導電性のプラスチックから成る無給電スロット３１，３３、主励振素子３２及び地板７３を絶縁性又は／及び導電性に切り換えて、当該アンテナの放射の指向性・無指向性・偏波を制御するようになされる。

図９に示す八木アンテナ装置３００は、半導電性のプラスチックでパターニングされた地板７３を有しており、アンテナパターンを構成するようになされる。地板７３は、基板３９の全面を覆うような長方形状を有しており、例えば、その中央部に主励振素子用の開口部輪郭パターン２６ａを有し、その両側に、無給電スロット用の開口部輪郭パターン２６ｂ，２６ｃを有している。地板７３には、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアズレン等が使用される。

地板７３の裏側には、誘電性の基板３９が配置される。誘電性の基板３９は、例えば、高さがＨで、長さがＬを有している。誘電性の基板３９には、第１及び第２の実施例と同様にして、リチウムイオン電池等で使用されるシリコンゲルや、アクリロニトリルゲル、多糖類高分子ポリマー等から構成される固体電解質部材が使用される。この固体電解質部材は、マイナス（陰）のイオンを誘導し易い部材である。

誘電性の基板３９には、地板７３の他に長さが異なる線状の無給電スロット３１，３３及び主励振素子３２等のアンテナ素子が設けられる。アンテナ素子は、所定の長さＬ１を有した導波器用の無給電スロット３１と、長さＬ２を有した給電器用の主励振素子３２と、長さＬ３を有した反射器用の無給電スロット３３とが誘電性の基板３９上の地板７３に順に配置されて構成される。例えば、開口部輪郭パターン２６ａ内に主励振素子３２が配置され、開口部輪郭パターン２６ｂ内に無給電スロット３１が配置され、開口部輪郭パターン２６ｃ内に無給電スロット３３が配置される。

無給電スロット３１，３３や主励振素子３２は、ミリ波帯、マイクロ波帯、ＵＨＦ帯などの周波数に対応した長さを有する。これらの無給電スロット３１や主励振素子３２、無給電スロット３３等の長さの大小関係は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３である。例えば、取り扱う電波の波長をλとしたとき、主励振素子３２の長さＬ２は０．５λ（半波長）を有している。

無給電スロット３１と主励振素子３２との間は、０．２５λだけ離れている。同様にして、主励振素子３２と無給電スロット３３との間も、０．２５λだけ離れている。無給電スロット３１，３３、主励振素子３２及び地板７３は、アンテナ素子構成部の一例を構成し、半導電性のプラスチックから構成される。半導電性のプラスチックに関しては、第１の実施例で説明しているので、それを参照されたい。この例でも、半導電性のプラスチック層と固体電解質層との間に、所定の向きの直流バイアス電圧を供給すると、イオンのドーピング現象又は脱ドーピング現象が生じる。ドーピングがされたプラスチック層は導電性を有し、脱ドーピングされたポリマーは絶縁性になる。この実施例では、上述の挙動を活用して線状及びスロット状の複合型の無給電スロット３１，３３を切り換えるようになされる。

主励振素子３２の一端には制御電極３５ａが設けられ、同様にして、無給電スロット３１の一端であって、誘電性の基板３９の一辺には制御電極３５ｂが設けられ、無給電スロット３３の一端にも制御電極３５ｃが設けられる。この例では、地板７３に制御電極３５ｄ及び３５ｅが設けられる。当該制御電極３５ａ〜３５ｃ及び制御電極３５ｄ，３５ｅには直流バイアス電圧が供給され、この直流バイアス電圧を制御して無給電スロット３１，３３、主励振素子３２及び地板７３を絶縁性又は／及び導電性に切り換えるようになされる。

上述の主励振素子３２には、給電線路（マイクロストリップ線路）３６を介して信号源８の一端に至る配線が接続される。給電線路３６は、基板３９裏面において、その表面の励振ロット３２の長手方向に直交する方向に配置される。信号源８からの送信信号は、給電線路３６を介して給電するようになされる。信号源８の他端は接地線ＧＮＤに接続される。

上述の制御電極３５ａ〜制御電極３５ｃにはバイアス回路３７ａ〜３７ｃの一端に至る配線が接続され、制御電極３５ｄ，３５ｅにはバイアス回路３７ｄの一端に至る配線が接続され、無給電スロット３１，３３、主励振素子３２及び地板７３に直流バイアス電圧を供給するようになされる。

この例で、八木アンテナ装置３００は、信号源８、４個のバイアス回路３７ａ〜３７ｄ及びスイッチ回路３８を組合せて使用される。バイアス回路３７ａ〜３７ｄには、スイッチ回路３８が接続される。スイッチ回路３８は４個のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を有しており、スイッチ制御データＤ３１に基づいてスイッチ切換制御がなされる。各々のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４は接点ａ，ｂ及び中点ｃを有している。

スイッチＳＷ１の中点ｃはバイアス回路３７ａに接続される。スイッチＳＷ１の接点ａは、図示しない駆動電源に接続される。スイッチＳＷ１の接点ｂは接地線ＧＮＤに接続される。スイッチＳＷ１がｏｎ（接点ａ選択）すると、接点ａと中点ｃとが接続され、バイアス回路３７ａの一端に駆動電圧ＶDCを供給する。バイアス回路３７ａは順方向のバイアス電圧を主励振素子３２の制御電極３５ａに供給するようになる。スイッチＳＷ１がｏｆｆ（接点ｂ選択）すると、その接点ｂと中点ｃとが接続され、バイアス回路３７ａの一端を接地レベルに維持する。バイアス回路３７ａは逆方向のバイアス電圧を制御電極３５ａに供給するようになる。

スイッチＳＷ２の中点ｃはバイアス回路３７ｂに接続される。スイッチＳＷ２の接点ａは、図示しない駆動電源に接続される。スイッチＳＷ２の接点ｂは接地線ＧＮＤに接続される。スイッチＳＷ２が接点ａを選択（以下でｏｎという）すると、接点ａと中点ｃとが接続され、バイアス回路３７ｂの一端に駆動電圧ＶDCを供給する。バイアス回路３７ｂは順方向のバイアス電圧を無給電スロット３１の制御電極３５ｂに供給するようになる。スイッチＳＷ２が接点ｂを選択（以下でｏｆｆという）すると、その接点ｂと中点ｃとが接続され、バイアス回路３７ｂの一端を接地レベルに維持する。バイアス回路３７ｂは逆方向のバイアス電圧を制御電極３５ｂに供給するようになる。

スイッチＳＷ３の中点ｃはバイアス回路３７ｃに接続される。スイッチＳＷ３の接点ａは、図示しない駆動電源に接続される。スイッチＳＷ３の接点ｂは接地線ＧＮＤに接続される。スイッチＳＷ３がｏｎ（接点ａ選択）すると、接点ａと中点ｃとが接続され、バイアス回路３７ｃの一端に駆動電圧ＶDCを供給する。バイアス回路３７ｃは順方向のバイアス電圧を無給電スロット３３の制御電極３５ｃに供給するようになる。スイッチＳＷ３がｏｆｆ（接点ｂ選択）すると、その接点ｂと中点ｃとが接続され、バイアス回路３７ｃの一端を接地レベルに維持するようになされる。バイアス回路３７ｃは逆方向のバイアス電圧を制御電極３５ｃに供給するようになる。

スイッチＳＷ４の中点ｃはバイアス回路３７ｄに接続される。スイッチＳＷ４の接点ａは、図示しない駆動電源に接続される。スイッチＳＷ４の接点ｂは接地線ＧＮＤに接続される。スイッチＳＷ４がｏｎ（接点ａ選択）すると、接点ａと中点ｃとが接続され、バイアス回路３７ｄの一端に駆動電圧ＶDCを供給する。バイアス回路３７ｄは地板７３の制御電極３５ｄ，３５ｅに順方向のバイアス電圧を供給するようになる。スイッチＳＷ４がｏｆｆ（接点ｂ選択）すると、その接点ｂと中点ｃとが接続され、バイアス回路３７ｄの一端を接地レベルに維持する。バイアス回路３７ｄは制御電極３５ｄ，３５ｅに逆方向のバイアス電圧を供給するようになる。

続いて、偏波切り換え機能付きのアンテナ装置３００の動作例について説明する。図９に示したアンテナ装置３００の動作例によれば、半導電性のプラスチックにより構成された、無給電スロット３１，３３と、主励振素子３２と、地板７３の各々のパターンと、切り換え制御用のスイッチ回路３８及び４個のバイアス回路３７ａ〜３７ｄを備え、表１のようにスイッチ切り換えの組合せを制御することにより、このアンテナ装置３００で４つの放射状態を取り得るようになされる。

表１の「組合せ１」の場合によれば、スイッチＳＷ１がｏｆｆ（接点ｂ選択）で、スイッチＳＷ２〜ＳＷ４が共にｏｎ（接点ａ選択）である。この場合、無給電スロット３１，３３及び地板７３の各々のパターンが導電性（金属性）を有し、主励振素子３２が絶縁性、すなわち、開口部輪郭パターン部２６ａにスロットが形成され状態と等価になる。この結果、アンテナの種類は、「スロットアンテナ」となり、アンテナ特性は無指向性となり、偏波の種類は、水平偏波（以下Ｈ偏波という）となる。

その「組合せ２」の場合によれば、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が共にｏｆｆ（接点ｂ選択）で、スイッチＳＷ４がｏｎ（接点ａ選択）である。この場合、地板７３が導電性（金属性）を有し、無給電スロット３１，３３及び主励振素子３２が絶縁性、すなわち、導波器用のスロット、給電器用のスロット及び反射器用のスロットが各々形成された状態と等価になる。この結果、アンテナの種類は、スロット型の八木アンテナ装置となり、アンテナ特性は指向性となり、偏波の種類は、Ｈ偏波となる。

その「組合せ３」の場合によれば、スイッチＳＷ１がｏｎ（接点ａ選択）で、スイッチＳＷ２〜ＳＷ４が共にｏｆｆ（接点ｂ選択）である。この場合、主励振素子３２が導電性を有し、無給電スロット３１，３３及び地板７３が絶縁性、すなわち、導波器及び反射器の機能を失う。この結果、アンテナの種類は、「ツエップアンテナ」となり、アンテナ特性は無指向性となり、偏波の種類は、垂直偏波（以下Ｖ偏波という）となる。

その「組合せ４」の場合によれば、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が共にｏｎ（接点ａ選択）で、スイッチＳＷ４がｏｆｆ（接点ｂ選択）である。この場合、地板７３が絶縁性を有し、無給電スロット３１，３３及び主励振素子３２が導電性（金属性）、すなわち、導波器、給電器及び反射器が各々形成される。この結果、アンテナの種類は、ツエップ型の八木アンテナ装置となり、アンテナ特性は指向性となり、偏波の種類は、Ｖ偏波となる。

このように、第３の実施例としてのアンテナ装置３００によれば、誘電性の基板３９に対して、いずれも、半導電性のプラスチックで構成された、２つの無給電スロット３１，３３と、この無給電スロット３１，３３の間で所定の間隔を保持した位置に主励振素子３２とを有した地板７３とを備え、無給電スロット３１，３３の制御電極３５ｂ，３５ｃ、主励振素子３２の制御電極３５ａ及び地板７３の制御電極３５ｄ，３５ｅに順方向のバイアス電圧を供給し、又は、これらの制御電極３５ａ〜３５ｅに逆方向のバイアス電圧を供給するようになされる。

従って、第１及び第２の実施例で説明した指向性又は無指向性の切り換え機能に加えて、当該アンテナ装置３００でＨ偏波又はＶ偏波を所望の状態に制御できるので、通信ユーザの使用環境に応じ、しかも、アンテナ装置３００の大型化及び高コスト化を招くことなく、適応的にこれらの状態を変化させて最適な通信状態を得ることが可能となる。しかも、無線ＬＡＮにおいて、アンテナ設置個数を増やすことなく、キャリアセンスをする際には、無指向性アンテナ機能を利用し、通信を行う際には指向性アンテナ機能をそれぞれ利用するといったニーズに十分応えることが可能になる。

図１０は、第４の実施例としての放射方向選択機能付きのアンテナ装置４００の構成例を示す図である。
この実施例では、第３の実施例で説明した偏波切り換え機能に加えて、ビームの放射方向を選択する機能をアンテナ装置４００に付加したものである。この例では、アンテナの種類、特性、偏波等の項目についてそれぞれ６つの状態を適宜選択できるようにすると共に、指向性アンテナが選択されたとき、そのビーム放射方向を選択できるようにした。

図１０に示す八木アンテナ装置４００は、半導電性のプラスチックでパターニングされた地板７４を有しており、アンテナパターンを構成している。地板７４は、基板４９の全面を覆うような長方形状を有しており、例えば、その中央部に主励振素子用の開口部輪郭パターン２６ａを有し、その両側に、無給電スロット用の開口部輪郭パターン２６ｂ，２６ｃを有している。

地板７４の裏側には、誘電性の基板４９が配置される。基板４９は、例えば、高さがＨで、長さがＬを有している。基板４９には、第１乃至第３の実施例と同様にして、リチウムイオン電池等で使用されるシリコンゲルや、アクリロニトリルゲル、多糖類高分子ポリマー等から構成される固体電解質部材が使用される。この固体電解質部材は、マイナス（陰）のイオンを誘電し易い部材である。

誘電性の基板４９には、地板７４の他に長さが異なる線状の無給電素子４１，４３及び主励振素子４２等のアンテナ素子が設けられる。アンテナ素子は、所定の長さＬ１を有した無給電素子４１，４３と、長さＬ２を有した給電器用の主励振素子４２と、長さＬ４を有した長さ調整部４４ａとが誘電性の基板４９上の地板７４の所定の位置に配置されて構成される。

例えば、開口部輪郭パターン２６ａ内には主励振素子４２が配置される。主励振素子４２は、ミリ波帯、マイクロ波帯、ＵＨＦ帯などの周波数に対応した長さを有する。開口部輪郭パターン２６ｂ内には、その長手方向に無給電素子４１及び長さ調整部４４ａが並べて配置される。無給電素子４１は長さＬ１を有しており、長さ調整部４４ａはＬ４を有している。無給電素子４１を反射器として使用する場合は、長さ調整部４４ａを導電性にして、長さＬ３＝Ｌ１＋Ｌ４として使用される。無給電素子４１を導波器として使用する場合は、長さ調整部４４ａを絶縁性にして、長さＬ１の無給電素子４１がそのまま使用される。

開口部輪郭パターン２６ｃ内には、その長手方向に無給電素子４３及び長さ調整部４４ｂが並べて配置される。無給電素子４３は長さＬ１を有しており、長さ調整部４４ｂはＬ４を有している。無給電素子４３を反射器として使用する場合は、長さ調整部４４ｂを導電性にして、長さＬ３＝Ｌ１＋Ｌ４として使用される。無給電素子４３を導波器として使用する場合は、長さ調整部４４ｂを絶縁性にして、長さＬ１の無給電素子４３がそのまま使用される。

これらの無給電素子４１や主励振素子４２、無給電素子４３等の長さの大小関係は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３である。例えば、取り扱う電波の波長をλとしたとき、主励振素子４２の長さＬ２は０．５λ（半波長）を有している。無給電素子４１と主励振素子４２との間は、０．２５λだけ離れている。同様にして、主励振素子４２と無給電素子４３との間も、０．２５λだけ離れている。

無給電素子４１，４３、主励振素子４２及び長さ調整部４４ａ，４４ｂは、アンテナ素子構成部の一例を構成し、地板７４と同様にして半導電性のプラスチックから構成される。半導電性のプラスチックに関しては、第１の実施例で説明したように、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアズレン等が使用される。これら６つに分離された半導電性のプラスチックから成る無給電素子４１，４３、主励振素子４２、長さ調整部４４ａ，４４ｂ及び地板７４を絶縁性又は／及び導電性に切り換えて、当該アンテナの放射の指向性・無指向性・偏波を制御するようになされる。

この例でも、半導電性のプラスチック層と固体電解質層との間に、所定の向きの直流バイアス電圧を供給すると、イオンのドーピング現象又は脱ドーピング現象が生じる。ドーピングがされたプラスチック層は導電性を有し、脱ドーピングされたポリマーは絶縁性になる。この実施例では、上述の挙動を活用して線状又はスロット状のアンテナ機能を切り換えるようになされる。

主励振素子４２の一端には制御電極４５ａが設けられる。無給電素子４１の一端であって、誘電性の基板４９の一辺には制御電極４５ｂが設けられ、同様にして、無給電素子４３の一端にも制御電極４５ｃが設けられる。この例では、地板７４に制御電極４５ｄ及び４５ｅが設けられる。長さ調整部４４ａには制御電極４５ｆが接続され、長さ調整部４４ｂには制御電極４５ｇが各々接続される。これらの制御電極４５ａ〜４５ｇには直流バイアス電圧が供給され、この直流バイアス電圧を制御して無給電素子４１，４３、主励振素子４２，長さ調整部４４ａ，４４ｂ及び地板７４を、絶縁性又は／及び導電性に切り換えるようになされる。この切り換えによって、当該アンテナの放射の指向性・無指向性・偏波及び電波の放射方向を制御できるようになる。

上述の主励振素子４２には、給電線路（マイクロストリップ線路）４６を介して信号源８の一端に至る配線が接続される。給電線路４６は、基板４９裏面において、その表面の励振ロット４２の長手方向に直交する方向に配置される。信号源８からの送信信号は、給電線路４６を介して給電するようになされる。信号源８の他端は接地線ＧＮＤに接続される。

上述の制御電極４５ａにはバイアス回路４７ａの一端に至る配線が接続され、主励振素子４２の半導電性のプラスチックに直流バイアス電圧を供給するようになされる。同様にして、制御電極４５ｂにはバイアス回路４７ｂの一端に至る配線が接続され、無給電素子４１の半導電性のプラスチックに直流バイアス電圧を供給するようになされる。制御電極４５ｃにはバイアス回路４７ｃの一端に至る配線が接続され、無給電素子４３の半導電性のプラスチックに直流バイアス電圧を供給するようになされる。

制御電極４５ｄ，４５ｅにはバイアス回路４７ｄの一端に至る配線が接続され、地板７４の半導電性のプラスチックに直流バイアス電圧を供給するようになされる。制御電極４５ｆにはバイアス回路４７ｅの一端に至る配線が接続され、長さ調整部４４ａの半導電性のプラスチックに直流バイアス電圧を供給するようになされる。制御電極４５ｇにはバイアス回路４７ｆの一端に至る配線が接続され、長さ調整部４４ｂの半導電性のプラスチックに直流バイアス電圧を供給するようになされる。

この例で、八木アンテナ装置４００は、信号源８、６個のバイアス回路４７ａ〜４７ｆ及びスイッチ回路４８を組合せて使用される。バイアス回路４７ａ〜４７ｆには、スイッチ回路４８が接続される。スイッチ回路４８は６個のスイッチＳＷ１〜ＳＷ６を有しており、スイッチ制御データＤ４１に基づいてスイッチ切換制御がなされる。各々のスイッチＳＷ１〜ＳＷ６は接点ａ，ｂ及び中点ｃを有している。

スイッチＳＷ１の中点ｃはバイアス回路４７ａに接続される。スイッチＳＷ１の接点ａは、図示しない駆動電源に接続される。スイッチＳＷ１の接点ｂは接地線ＧＮＤに接続される。スイッチＳＷ１がｏｎ（接点ａ選択）すると、接点ａと中点ｃとが接続され、バイアス回路４７ａの他端に駆動電圧ＶDCを供給する。バイアス回路４７ａは、主励振素子４２に順方向のバイアス電圧を供給するようになされる。スイッチＳＷ１がｏｆｆ（接点ｂ選択）すると、その接点ｂと中点ｃとが接続され、バイアス回路４７ａの他端を接地レベルに維持する。バイアス回路４７ａは、主励振素子４２に逆方向のバイアス電圧を供給するようになされる。

スイッチＳＷ２の中点ｃはバイアス回路４７ｂに接続される。スイッチＳＷ２の接点ａは、図示しない駆動電源に接続される。スイッチＳＷ２の接点ｂは接地線ＧＮＤに接続される。スイッチＳＷ２が接点ａを選択（以下でｏｎという）すると、接点ａと中点ｃとが接続され、バイアス回路４７ｂの他端に駆動電圧ＶDCを供給する。バイアス回路４７ｂは、無給電素子４１に順方向のバイアス電圧を供給するようになされる。スイッチＳＷ２が接点ｂを選択（以下でｏｆｆという）すると、その接点ｂと中点ｃとが接続され、バイアス回路４７ｂの他端を接地レベルに維持する。バイアス回路４７ｂは、無給電素子４１に逆方向のバイアス電圧を供給するようになされる。

スイッチＳＷ３の中点ｃはバイアス回路４７ｃに接続される。スイッチＳＷ３の接点ａは、図示しない駆動電源に接続される。スイッチＳＷ３の接点ｂは接地線ＧＮＤに接続される。スイッチＳＷ３がｏｎ（接点ａ選択）すると、接点ａと中点ｃとが接続され、バイアス回路４７ｃの他端に駆動電圧ＶDCを供給する。バイアス回路４７ｃは、無給電素子４３に順方向のバイアス電圧を供給するようになされる。スイッチＳＷ３がｏｆｆ（接点ｂ選択）すると、その接点ｂと中点ｃとが接続され、バイアス回路４７ｃの他端を接地レベルに維持する。バイアス回路４７ｃは、無給電素子４３に逆方向のバイアス電圧を供給するようになされる。

スイッチＳＷ４の中点ｃはバイアス回路４７ｄに接続される。スイッチＳＷ４の接点ａは、図示しない駆動電源に接続される。スイッチＳＷ４の接点ｂは接地線ＧＮＤに接続される。スイッチＳＷ４がｏｎ（接点ａ選択）すると、接点ａと中点ｃとが接続され、バイアス回路４７ｄの他端に駆動電圧ＶDCを供給するようになされる。バイアス回路４７ｄは、地板７４に順方向のバイアス電圧を供給するようになされる。スイッチＳＷ４がｏｆｆ（接点ｂ選択）すると、その接点ｂと中点ｃとが接続され、バイアス回路４７ｄの他端を接地レベルに維持するようになされる。バイアス回路４７ｄは、地板７４に逆方向のバイアス電圧を供給するようになされる。

スイッチＳＷ５の中点ｃはバイアス回路４７ｅに接続される。スイッチＳＷ５の接点ａは、図示しない駆動電源に接続される。スイッチＳＷ５の接点ｂは接地線ＧＮＤに接続される。スイッチＳＷ５がｏｎ（接点ａ選択）すると、接点ａと中点ｃとが接続され、バイアス回路４７ｅの他端に駆動電圧ＶDCを供給する。バイアス回路４７ｅは、長さ調整部４４ａに順方向のバイアス電圧を供給するようになされる。スイッチＳＷ５がｏｆｆ（接点ｂ選択）すると、その接点ｂと中点ｃとが接続され、バイアス回路４７ｅの他端を接地レベルに維持する。バイアス回路４７ｅは、長さ調整部４４ａに逆方向のバイアス電圧を供給するようになされる。

スイッチＳＷ６の中点ｃはバイアス回路４７ｆに接続される。スイッチＳＷ６の接点ａは、図示しない駆動電源に接続される。スイッチＳＷ６の接点ｂは接地線ＧＮＤに接続される。スイッチＳＷ６がｏｎ（接点ａ選択）すると、接点ａと中点ｃとが接続され、バイアス回路４７ｆの他端に駆動電圧ＶDCを供給する。バイアス回路４７ｆは、長さ調整部４４ｂに順方向のバイアス電圧を供給するようになされる。スイッチＳＷ６がｏｆｆ（接点ｂ選択）すると、その接点ｂと中点ｃとが接続され、バイアス回路４７ｆの他端を接地レベルに維持する。バイアス回路４７ｆは、長さ調整部４４ｂに逆方向のバイアス電圧を供給するようになされる。

続いて、放射方向選択機能付きのアンテナ装置４００の動作例について説明する。図１０に示したアンテナ装置４００の動作例によれば、半導電性のプラスチックにより構成された、無給電素子４１，４３と、主励振素子４２と、地板７４、長さ調整部４４ａ，４４ｂの各々のパターンと、切り換え制御用のスイッチ回路４８及び６個のバイアス回路４７ｂ〜４７ｆを備え、表２のようにスイッチ切り換えの組合せを制御することにより、このアンテナ装置４００で６つの放射状態を取り得るようになされる。

表２の「組合せ１」の場合によれば、スイッチＳＷ１がｏｆｆ（接点ｂ選択）で、スイッチＳＷ２〜ＳＷ６が共にｏｎ（接点ａ選択）である。この場合、無給電素子４１，４３、長さ調整部４４ａ，４４ｂ及び地板７４の各々のパターンが導電性（金属性）を有し、主励振素子４２が絶縁性、すなわち、地板７４の中央部にスロットが形成された状態と等価になる。この結果、アンテナの種類は、「スロットアンテナ」となり、アンテナ特性は無指向性となり、偏波の種類は、水平偏波（以下Ｈ偏波という）となる。

その「組合せ２」の場合によれば、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が共にｏｆｆ（接点ｂ選択）で、スイッチＳＷ４，ＳＷ５がｏｎ（接点ａ選択）で、スイッチＳＷ６がｏｆｆである。この場合、地板７４が導電性（金属性）を有し、長さ調整部４４ａが導電性を有し、長さ調整部４４ｂが絶縁性を有し、無給電素子４１，４３及び主励振素子４２が絶縁性、すなわち、導波器用のスロット、給電器用のスロット及び反射器用のスロットが各々形成される。この結果、アンテナの種類は、スロット型の八木アンテナ装置となり、アンテナ特性は指向性となり、偏波の種類は、Ｈ偏波となる。放射の方向は向き＃１となる。

その「組合せ３」の場合によれば、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が共にｏｆｆ（接点ｂ選択）で、スイッチＳＷ４がｏｎ（接点ａ選択）で、スイッチＳＷ５がｏｆｆ（接点ｂ選択）で、スイッチＳＷ６がｏｎ（接点ａ選択）である。この場合、地板７４が導電性（金属性）を有し、長さ調整部４４ａが絶縁性を有し、長さ調整部４４ｂが導電性を有し、無給電素子４１，４３及び主励振素子４２が絶縁性、すなわち、導波器用のスロット、給電器用のスロット及び反射器用のスロットが各々形成される。この結果、アンテナの種類は、スロット型の八木アンテナ装置となり、アンテナ特性は指向性となり、偏波の種類は、Ｈ偏波となる。放射の方向は向き＃２となる。

その「組合せ４」の場合によれば、スイッチＳＷ１がｏｎ（接点ａ選択）で、スイッチＳＷ２〜ＳＷ６が全てｏｆｆ（接点ｂ選択）である。この場合、主励振素子４２が導電性（金属性）を有し、他の地板７４、無給電素子４１，４３及び長さ調整部４４ａ，４４ｂが各々絶縁性を有し、主励振素子４２のみが機能し、導波器、給電器及び反射器が各々形成されていない状態と等価になる。この結果、アンテナの種類は、「ツエップアンテナ」となり、アンテナ特性は無指向性となり、偏波の種類は、垂直偏波（以下Ｖ偏波という）となる。

その「組合せ５」の場合によれば、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が共にｏｎ（接点ａ選択）で、スイッチＳＷ４，ＳＷ５がｏｆｆ（接点ｂ選択）で、スイッチＳＷ６がｏｎである。この場合、地板７４が絶縁性を有し、長さ調整部４４ａが絶縁性を有し、長さ調整部４４ｂが導電性を有し、無給電素子４１，４３及び主励振素子４２が導電性、すなわち、地板７４内に導波器、給電器及び反射器が各々形成された状態と等価になる。この結果、アンテナの種類は、ツエップ型の八木アンテナ装置となり、アンテナ特性は指向性となり、偏波の種類は、Ｖ偏波となる。放射の方向は向き＃１となる。

その「組合せ６」の場合によれば、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が共にｏｎ（接点ａ選択）で、スイッチＳＷ４及びＳＷ６がｏｆｆ（接点ｂ選択）で、スイッチＳＷ５がｏｎ（接点ａ選択）である。この場合、地板７４が絶縁性を有し、長さ調整部４４ａが導電性を有し、長さ調整部４４ｂが絶縁性を有し、無給電素子４１，４３及び主励振素子４２が導電性、すなわち、地板７４内に導波器、給電器及び反射器が各々形成された状態と等価になる。この結果、アンテナの種類は、ツエップ型の八木アンテナ装置となり、アンテナ特性は指向性となり、偏波の種類は、Ｖ偏波となる。放射の方向は向き＃２となる。

このように、第４の実施例としてのアンテナ装置４００によれば、誘電性の基板４９に対して、いずれも、半導電性のプラスチックで構成された、２つの無給電素子４１，４３と、この無給電素子４１，４３の間で所定の間隔を保持した位置に主励振素子４２、無給電素子４１，４３に各々併設された長さ調整部４４ａ，４４ｂとを有した地板７４を備え、無給電素子４１，４３の制御電極４５ｂ，４５ｃ、主励振素子４２の制御電極４５ａ、地板７４の制御電極４５ｄ，４５ｅ及び長さ調整部４４ａ，４４ｂの制御電極４５ｆ，４５ｇに順方向のバイアス電圧を供給し、又は、これらの制御電極４５ａ〜４５ｇに逆方向のバイアス電圧を供給するようになされる。

従って、第１及び第２の実施例で説明した指向性又は無指向性の切り換え機能及び第３の実施例で説明した偏波切り換え機能に加えて、当該アンテナ装置４００でビームの放射方向を所望の状態に制御できるので、通信ユーザの使用環境に応じ、しかも、アンテナ装置４００の大型化及び高コスト化を招くことなく、適応的にこれらの状態を変化させて最適な通信状態を得ることが可能となる。いずれのアンテナ装置１００〜４００も、素材がプラスチックなので軽量化が図られ、無線通信装置の軽量化に寄与する。また、無線ＬＡＮにおいて、アンテナ設置個数を増やすことなく、キャリアセンスをする際には、無指向性アンテナ機能を利用し、通信を行う際には指向性アンテナ機能をそれぞれ利用するといったニーズに十分応えることが可能になる。

図１１は、アンテナ装置４００を応用した第５の実施例としての無線通信装置５００の構成例を示すブロック図である。
この実施例では、第４の実施例で説明したアンテナ装置４００が無線通信装置５００に実装され、半導電性のプラスチックで構成された、２つの無給電素子４１，４３と、この無給電素子４１，４３の間で所定の間隔を保持した位置に主励振素子４２と、無給電素子４１，４３に各々併設された長さ調整部４４ａ，４４ｂを有した地板７４とを備え、無給電素子４１，４３の制御電極４５ｂ，４５ｃ、主励振素子４２の制御電極４５ａ、地板７４の制御電極４５ｄ，４５ｅ及び長さ調整部４４ａ，４４ｂの制御電極４５ｆ，４５ｇに順方向のバイアス電圧を供給し、又は、これらの制御電極４５ａ〜４５ｇに逆方向のバイアス電圧を供給するようになされ、使用環境に適した多機能ダイバシティ方式を実現するようになされる。

図１１に示す無線通信装置５００は、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ規格の搬送検出多元接続・衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ；Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）の無線通信方式に準拠するものである。例えば、５．２ＧＨｚ帯のキャリア周波数を用いるＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式や、２．４ＧＨｚ帯のキャリア周波数を用いるＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ方式等の家庭用の無線ＬＡＮに適用して好適である。

無線通信装置５００は、通信制御ユニット５０、送受切換スイッチ５１、高周波ユニット５２、操作部５３、表示部５４、音声／画像処理部５７、メモリ部５８及び多機能型のアンテナ装置４００を備えて、多機能ダイバシティ方式を実現するものである。高周波ユニット５２は、送受信回路の一例を構成し、送受切換スイッチ５１を介してアンテナ装置４００に接続され、所定の無線通信方式により信号を送受信する。例えば、高周波ユニット５２は、受信回路５２ａ及び送信回路５２ｂを有して構成される。多機能のアンテナ装置４００には、第４の実施例で説明したアンテナ装置が使用される。

アンテナ装置４００には、送受切換スイッチ５１が接続され、高周波ユニット５２内の受信回路５２ａ又は送信回路５２ｂのいずれか一方をアンテナ装置４００の給電線路４６に接続するようになされる。給電線路４６は、主励振素子４２に接続され、送信信号を給電し、又は、受信信号を受電する（引き込む）ようになされる。

受信回路５２ａ及び送信回路５２ｂは、アンテナ装置４００を利用した多機能ダイバシティ方式により信号を送受信するための送受信回路を構成する。受信回路５２ａは、送受切換スイッチ５１を介してアンテナ装置４００に接続され、当該アンテナ装置４００から送受切換スイッチ５１を介して受信信号を取り込んで受信処理する。送信回路５２ｂは、送受切換スイッチ５１を介してアンテナ装置４００に接続され、送信信号を処理し、送受切換スイッチ５１を介して送信信号をアンテナ装置４００に給電するようになされる。

上述の高周波ユニット５２には、通信制御ユニット５０が接続され、この高周波ユニット５２から得られる受信信号に基づいてアンテナ装置４００を制御する。例えば、通信制御ユニット５０は、６個のバイアス回路４７ａ〜４７ｆ、スイッチ回路４８及び制御装置５５を有して構成される。制御装置５５は、受信回路５２ａにより受信された信号の品質に応じて、図１０に示したようなスイッチ回路４８のスイッチＳＷ１〜ＳＷ６をオン・オフ制御する。

アンテナ装置４００には、６個のバイアス回路４７ａ〜４７ｆを介してスイッチ回路４８が接続される。スイッチ回路４８は制御装置５５に接続される。制御装置５５には図示しないＣＰＵ（中央処理ユニット）やＭＰＵ（マイクロ処理ユニット）、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、変調／復調（ＢＢ）回路、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）回路等が内装される。

制御装置５５には操作部５３、表示部５４、音声／画像処理部５７及びメモリ部５８が接続される。操作部５３は、無線通信装置を動作させる情報を入力するように操作される。操作情報は制御装置５５に出力される。操作部５３にはキーボードや、ジョグダイヤルが使用される。表示部５４は、表示データに基づいて音声情報や画像情報の処理に関する表示情報を表示する。表示部５４には液晶表示パネルが使用される。音声／画像処理部５７は、例えば、受信時、相手方からの受信信号を処理して音声情報や画像情報を得る。送信時、音声情報や画像情報を処理して相手方へ送るための送信信号を作成する。

制御装置５５には、記録媒体の一例となるメモリ部５８が接続される。メモリ部５８には、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、情報の随時書込み及び読出し可能なメモリ（ＲＡＭ）、情報の電気的な消去及び書込み可能な読出しメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）又はハードディスク装置（ＨＤＤ）が使用される。メモリ部５８には、多機能ダイバシティ方式による信号を送受信する無線通信装置用の制御プログラムが記憶される。

この制御プログラムには、コンピュータ処理可能なプログラムであって、例えば、第４の実施例で説明したアンテナ装置４００の制御電極４５ａ〜４５ｇへの直流バイアス電圧を設定するステップと、ここに設定された制御電極４５ａ〜４５ｇへの直流バイアス電圧によって構成される無指向性アンテナでキャリアセンスを行うステップと、このキャリアセンス及び相手方の無線通信装置との無線通信条件を指標にして制御電極４５ａ〜４５ｇへの直流バイアス電圧をフィードバック設定するステップと、ここにフィードバック設定された制御電極４５ａ〜４５ｇへの直流バイアス電圧によって構成されるアンテナの指向性・無指向性・放射偏波・放射方向を適応的に切り換えるステップとが含まれるものである。

このメモリ部５８に格納された制御プログラムを利用することで、主励振素子４２、無給電素子４１，４３、長さ調整部４４ａ，４４ｂとの組合せによって構成される６種類のアンテナから選択され、しかも、最適な状態に設定されたアンテナを利用して、水平又は垂直偏波の信号を送受信できるようになる。

制御装置５５は、バイアス回路４７ａ〜４７ｆ及びスイッチ回路４８を通してアンテナ装置４００を制御する。例えば、送受切換スイッチ５１にスイッチ切換信号Ｓ１を出力してアンテナ装置４００の送受信機能を切り換えるようになされる。受信回路５２ａは受信感度（受信した電波の信号強度；Receive Signal Strength Indicator；以下ＲＳＳＩという）を測定する。ＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式の場合、受信感度は、直交検波前のＡＧＣ（自動ゲインコントロール）信号をモニタ等することで得られる。もちろん、これに限られることはなく、受信感度は復号データ検出等により得てもよい。

上述のスイッチ回路４８は、制御装置５５からスイッチ制御データＤ４１を入力し、スイッチ制御データＤ４１に基づいて順方向又は逆方向のバイアス電圧を発生するようにバイアス回路４７ａ〜４７ｆを制御する。この例で、アンテナ装置４００は、半導電性のプラスチックにより構成された、無給電素子４１，４３と、主励振素子４２と、地板７４、長さ調整部４４ａ，４４ｂの各々のパターンと、切り換え制御用のスイッチ回路４８及び６個のバイアス回路４７ｂ〜４７ｆを備え、その動作例によれば、表３のようにスイッチ切り換えの組合せを制御することにより、このアンテナ装置４００でＮ＝通りの放射状態を取り得るようになされる。

表３に示すように、アンテナ装置４００でスイッチＳＷ１〜ＳＷ６に関して、スイッチの「組合せ１」を設定すると、アンテナの種類は、「スロットアンテナ」となり、アンテナ特性は無指向性となり、偏波の種類は、Ｈ偏波となる。スイッチの「組合せ２」を設定すると、アンテナの種類は、スロット型の八木アンテナ装置となり、アンテナ特性は指向性となり、偏波の種類は、Ｈ偏波となる。放射の方向は向き＃１となる。スイッチの「組合せ３」を設定すると、アンテナの種類は、スロット型の八木アンテナ装置となり、アンテナ特性は指向性となり、偏波の種類は、Ｈ偏波となる。放射の方向は向き＃２となる。

スイッチの「組合せ４」を設定すると、アンテナの種類は、「ツエップアンテナ」となり、アンテナ特性は無指向性となり、偏波の種類は、Ｖ偏波となる。スイッチの「組合せ５」を設定すると、アンテナの種類は、ツエップ型の八木アンテナ装置となり、アンテナ特性は指向性となり、偏波の種類は、Ｖ偏波となる。放射の方向は向き＃１となる。スイッチの「組合せ６」を設定すると、アンテナの種類は、ツエップ型の八木アンテナ装置となり、アンテナ特性は指向性となり、偏波の種類は、Ｖ偏波となる。放射の方向は向き＃２となる。

続いて、本発明に係る無線通信装置の制御方法について説明する。図１２は、アンテナ装置４００を応用した無線通信装置５００の制御例を示すフローチャートである。

この実施例では、多機能ダイバシティ方式を採用して、キャリアセンスを実行し、他の無線通信装置（隠れ端末）が存在していないことを確認した後、通信ＯＫの状態で、相手方の無線通信装置と通信を実行する際に、当該無線通信装置における通信パフォーマンスが最適となるようにアンテナ装置の状態を切り換える場合を例に挙げる。この例では、６個のスイッチＳＷ１〜ＳＷ６のｏｎ／ｏｆｆの組合せをＮ（ｉ＝１〜Ｎ）通りに変化させて、伝送速度が最大となる設定を抽出（見出）して、相手方の無線通信装置と送受信処理を実行するようになされる。

このような動作設定条件を前提にして、図１２に示すフローチャートのステップＡ１で６個のスイッチＳＷ１〜ＳＷ６のｏｎ／ｏｆｆの組合せをＩ＝１に設定する。このとき、制御装置５５は、図１１に示したバイアス回路４７ａ〜４７ｆ及びスイッチ回路４８を通してアンテナ装置４００を制御する。例えば、制御装置５５は送受切換スイッチ５１にスイッチ切換信号Ｓ１を出力してアンテナ装置４００の送受信機能を切り換える。更に、制御装置５５は、スイッチ回路４８に対してスイッチの組合せＩ＝１を設定するためのスイッチ制御データＤ４１を出力する。

その後、ステップＡ２でスイッチＳＷ１〜ＳＷ６の組合せＩ＝１により構成されるアンテナ装置４００＝［スロットアンテナ・無指向性・Ｈ偏波］を使用して、キャリアセンスを実行する。例えば、図１０に示したスイッチＳＷ１がｏｆｆで、スイッチＳＷ２〜ＳＷ６が共にｏｎする。これにより、無給電素子４１，４３、長さ調整部４４ａ，４４ｂ及び地板７４の各々のパターンが導電性を有し、主励振素子４２が絶縁性、すなわち、地板７４の中央部にスロットが形成された状態と等価になる。この結果、アンテナの種類は、スロットアンテナとなり、アンテナ特性は無指向性となり、偏波の種類は、Ｈ偏波となる。この無指向性アンテナ体を利用して、キャリアセンスを行うことができる。このキャリアセンスでは、フレーム送信したいノードが現在、通信中であるかを確認する。例えば、他の無線通信装置（隠れ端末）が存在していないことを確認するようになされる。

そして、ステップＡ３で通信可能か否かを判別する。通信が不可能な場合、つまり、他のノードが通信中の場合は、ステップＡ４に移行してそれが終了するまで待機する。他の通信が終了すると、フレームを送信したいそれぞれのノードが送信を開始する。このとき、どのノードも対等に送信する権利を持つ（多元接続）。従って、通信が可能な場合は、ステップＡ５に移行して、スイッチの組合せの設定Ｉ＝１におけるアンテナ装置４００により受信されるデータの伝送速度を測定する。例えば、受信回路５２ａは受信感度（受信した電波の信号強度；Receive Signal Strength Indicator；以下ＲＳＳＩという）を測定する。

その後、ステップＡ６に移行して、伝送速度が最大となったか否かを判別（検出）する。このとき、伝送速度の最大値検出を実行し、伝送速度の最大値を検出した場合は、ステップＡ７に移行してスイッチＳＷ１〜ＳＷ６の組合せの設定を記憶（登録）する。その後、ステップＡ６に戻って、伝送速度が最大となったか否かを判別（検出）する。伝送速度が最大とならない場合は、ステップＡ８に移行して、６個のスイッチＳＷ１〜ＳＷ６のｏｎ／ｏｆｆの組合せを１つインクリメント（Ｉ＝Ｉ＋１）として、ステップＡ９に移行して、Ｎ（＝６）通りのスイッチＳＷ１〜ＳＷ６の組合せを終了したかを判別する。Ｎ通りのスイッチＳＷ１〜ＳＷ６の組合せを実行していない、すなわち、Ｉ＜Ｎの場合は、ステップＡ５に戻って、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の組合せＩ＝２により構成されるアンテナ装置４００＝［スロット型の八木アンテナ装置・指向性・Ｈ偏波・向き＃１］を使用して、伝送速度を測定する。

スイッチの組合せＩ＝２が設定されると、図１０に示したスイッチＳＷ１〜ＳＷ３が共にｏｆｆで、スイッチＳＷ４，ＳＷ５がｏｎで、スイッチＳＷ６がｏｆｆである。この場合、地板７４が導電性を有し、長さ調整部４４ａが導電性を有し、長さ調整部４４ｂが絶縁性を有し、無給電素子４１，４３及び主励振素子４２が絶縁性、すなわち、導波器用のスロット、給電器用のスロット及び反射器用のスロットが各々形成される。この結果、アンテナの種類は、スロット型の八木アンテナ装置となり、アンテナ特性は指向性となり、偏波の種類は、Ｈ偏波となる。放射の方向は向き＃１となる。この指向性アンテナ体を利用して、相手方の無線通信装置との無線通信条件を指標にして制御電極４５ｂ，４５ｃへの直流バイアス電圧をフィードバック設定することができる。

その後、ステップＡ６〜Ａ８の判別、記録及びインクリメントを繰り返すようになされる。この例では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の組合せＩ＝３により構成されるアンテナ装置４００＝［スロット型の八木アンテナ装置・指向性・Ｈ偏波・向き＃２］を使用して、伝送速度を測定する。更に、その組合せＩ＝４により構成されるアンテナ装置４００＝［ツエップアンテナ・無指向性・Ｖ偏波］を使用して、伝送速度を測定する。その組合せＩ＝５により構成されるアンテナ装置４００＝［ツエップ型の八木アンテナ装置・指向性・Ｖ偏波・向き＃１］を使用して、伝送速度を測定する。その組合せＩ＝６により構成されるアンテナ装置４００＝［ツエップ型の八木アンテナ装置・指向性・Ｖ偏波・向き＃２］を使用して、伝送速度を測定するようになる。

そして、ステップＡ９でスイッチＳＷ１〜ＳＷ６の組合せがＩ＝Ｎ（＝６）となった場合は、ステップＡ１０に移行して設定を固定するようになされる。これにより、最適な通信品質が検出されたスイッチＳＷ１〜ＳＷ６の組合せの設定によって通信を実行でき、その際の偏波方式を使用することにより、使用環境に適した多機能ダイバシティ方式よる無線通信処理を実現できるようになる。

このように、第５の実施例としての無線通信装置及びその制御方法によれば、本発明のアンテナ装置４００が応用される。これを前提にして、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ規格のＣＳＭＡ／ＣＡに準拠する無線通信方式において、図１１に示したスイッチ回路４８で、スイッチの組合せＩ＝１を設定すると、アンテナの種類は、スロット型の八木アンテナ装置となり、アンテナ特性は無指向性となり、偏波の種類は、Ｈ偏波となる。この無指向性アンテナ体を利用して、キャリアセンスを行うことができる。

また、スイッチの組合せＩ＝２を設定すると、アンテナの種類は、スロット型の八木アンテナ装置となり、アンテナ特性は指向性となり、偏波の種類は、Ｈ偏波となる。放射の方向は向き＃１となる。この指向性アンテナ体を利用して、相手方の無線通信装置との無線通信条件を指標にして制御電極４５ｂ，４５ｃへの直流バイアス電圧をフィードバック設定することができる。

従って、アンテナ装置の大型化及び高コスト化を招くことなく、当該アンテナ体の指向性／無指向性・放射偏波・放射方向を所望の状態に制御することができ、相手方の無線通信装置との伝送パフォーマンスを最適な状態に維持できるようになる。これにより、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に対応しつつ、ユーザが使用している電波環境に適応的に指向性／無指向性・放射偏波・放射方向を切り換えることができるので、ＣＳＭＡ／ＣＡ等に準拠する無線通信処理を効率的に実行できるようになり、通信パフォーマンスを向上させることができる。

図１３は、第６の実施例としてのモノポール型の八木アンテナ装置６００の構成例を示す図である。
図１３に示す八木アンテナ装置６００は、第１の実施例の八木アンテナ装置１００の変形例を構成するものである。八木アンテナ装置１００と異なるところは、無給電素子１１の上部に制御電極１５ｄが設けられ、制御電極１５ａと共にバイアス回路１７に接続される。また、無給電素子１３の上部に制御電極１５ｃが設けられ、制御電極１５ｂと共にバイアス回路１７に接続される。なお、第１の実施例と同じ名称及び符号のものは同じ部材が用いられると共に、同じ機能を有するので、その説明を省略する。

このように、第６の実施例としての八木アンテナ装置６００によれば、無給電素子１１の上・下部に制御電極１５ａ，１５ｄが設けられ、無給電素子１３の上・下部に制御電極１５ｂ，１５ｃが設けられている。従って、バイアス回路１７から無給電素子１１，１３を構成する半導電性のプラスチックへ制御電極１５ａ〜１５ｄを介して均一な直流バイアス電圧を印加できるようになる。これにより、アンテナ素子の導電性又は絶縁性を信頼性良く設定できるようになり、第１の実施例に比べて八木アンテナ装置６００の信頼性を向上できるようになる。

図１４は、第７の実施例としてのスロット型の八木アンテナ装置７００の構成例を示す図である。

図１４に示す八木アンテナ装置７００は、第２の実施例の八木アンテナ装置２００の変形例を構成するものである。八木アンテナ装置２００と異なるところは、無給電スロット２１の周囲に制御電極２５ｄが設けられ、制御電極２５ａと共にバイアス回路２７に接続される。また、無給電スロット２３の周囲に制御電極２５ｃが設けられ、制御電極２５ｂと共にバイアス回路２７に接続される。なお、第２の実施例と同じ名称及び符号のものは同じ部材が用いられると共に、同じ機能を有するので、その説明を省略する。

このように、第７の実施例としての八木アンテナ装置７００によれば、無給電スロット２１の周囲に、制御電極２５ａに接続された制御電極２５ｄが設けられ、無給電スロット２３の周囲に、制御電極２５ｂに接続された制御電極２５ｃが設けられている。従って、バイアス回路２７から無給電スロット２１，２３を構成する半導電性のプラスチックへ制御電極２５ａ〜２５ｄを介して均一な直流バイアス電圧を印加できるようになる。これにより、アンテナ素子の導電性又は絶縁性を信頼性良く設定できるようになり、第２の実施例に比べて八木アンテナ装置７００の信頼性を向上できるようになる。

図１５は、第８の実施例としての偏波切り換え機能付きの八木アンテナ装置８００の構成例を示す図である。

図１５に示す八木アンテナ装置８００は、第３の実施例の八木アンテナ装置３００の変形例を構成するものである。八木アンテナ装置３００と異なるところは、八木アンテナ装置８００には、給電切換え用のスイッチＳＷ５’が備えられる。スイッチＳＷ５’は、接点ａ’，ｂ’及び中点ｃ’を有している。接点ａ’は、給電線路３６を介して主励振素子３２に接続される。接点ｂ’は、制御電極３５ａ及びバイアス回路３７ａに接続される。中点ｃ’には、信号源８の一端に至る配線が接続される。

この例で、スイッチＳＷ５’を動作させて接点ａ’と中点ｃ’を接続すると、第３の実施例と同じ機能により、信号源８からの送信信号が給電線路３６を介して給電される。また、スイッチＳＷ５’を動作させて接点ｂ’と中点ｃ’を接続すると、制御電極３５ａに直接、送信信号等を給電するようになされる。なお、第３の実施例と同じ名称及び符号のものは同じ部材が用いられると共に、同じ機能を有するので、その説明を省略する。

このように、第８の実施例としての八木アンテナ装置８００によれば、主励振素子３２と信号源８及びバイアス回路３７ａとの間に、スイッチＳＷ５’が接続され、主励振素子３２に至る給電点を選択できるようになされる。

従って、給電線路３６を介して給電(容量結合型）する方法に比べて、制御電極３５ａに直接、送信信号等を給電する方法により、インピーダンスマッチングを容易に取れるようになり、信号源８から送信信号等を高信頼度に給電できるようになる。これにより、第３の実施例に比べて八木アンテナ装置８００の信頼性を向上できるようになる。

図１６は、第９の実施例としての放射方向選択機能付きのアンテナ装置９００の構成例を示す図である。

図１６に示す八木アンテナ装置９００は、第４の実施例の八木アンテナ装置４００の変形例を構成するものである。八木アンテナ装置４００と異なるところは、八木アンテナ装置９００には、給電切換え用のスイッチＳＷ７が備えられる。スイッチＳＷ７は、接点ａ，ｂ及び中点ｃを有している。接点ａは、給電線路４６を介して主励振素子４２に接続される。接点ｂは、制御電極４５ａ及びバイアス回路４７ａに接続される。中点ｃには、信号源８の一端に至る配線が接続される。

この例で、スイッチＳＷ７を動作させて接点ａと中点ｃを接続すると、第４の実施例と同じ機能により、信号源８からの送信信号が給電線路４６を介して給電される。また、スイッチＳＷ７を動作させて接点ｂと中点ｃを接続すると、制御電極４５ａに直接、送信信号等を給電するようになされる。なお、第４の実施例と同じ名称及び符号のものは同じ部材が用いられると共に、同じ機能を有するので、その説明を省略する。

このように、第９の実施例としての八木アンテナ装置９００によれば、主励振素子４２と信号源８及びバイアス回路４７ａとの間に、スイッチＳＷ７が接続され、主励振素子４２に至る給電点を選択できるようになされる。

従って、給電線路４６を介して給電(容量結合型）する方法に比べて、制御電極４５ａに直接、送信信号等を給電する方法により、インピーダンスマッチングを容易に取れるようになり、信号源８から送信信号等を高信頼度に給電できるようになる。これにより、第４の実施例に比べて八木アンテナ装置９００の信頼性を向上できるようになる。

上述した各実施例で、通信パフォーマンスを表す指標に関しては、伝送速度の場合について説明したが、これに限られることはなく、スループット、エラーレート（ＢＥＲ，ＰＥＲ）、信号電力（ＲＳＳＩ，Ｅｂ／Ｎ０）等の無線通信条件を用いてもよい。なお、本発明に係る多機能ダイバシティ方式は、指向性ダイバーシチ、偏波ダイバーシチ、多入力多出力（Multi Input Multi Output：以下ＭＩＭＯという）通信方式へ応用することができる。

また、無線通信装置に関して、第４の実施例で説明したアンテナ装置４００を用いる場合について説明したが、これに限られることはなく、第１〜第３のアンテナ装置１００，２００，３００及び第６〜第９のアンテナ装置６００，７００，８００，９００を使用し、これらの制御電極へ、順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給するように、通信制御ユニット５０で制御して、アンテナ素子を絶縁性又は／及び導電性に切り換えて、当該アンテナの放射の指向性・無指向性・偏波を制御するようにしてもよい。

この発明は、誘電性の基板上に配置された半導電性の樹脂部材から構成されるアンテナ素子構成部の制御電極への直流バイアス電圧を制御して指向性アンテナや無指向性アンテナを構築して無線通信処理をするシステムに適用して極めて好適である。

本発明に係る第１の実施例としてのモノポール型の八木アンテナ装置１００の構成例を示す図である。 半導電性のプラスチック及び固体電解質基板を用いた八木アンテナ装置１００の断面の構成例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、導波器用の無給電素子１１を導電性又は絶縁性にする制御例を示す断面図である。 八木アンテナ装置１００の動作例（指向性）を示す図である。 八木アンテナ装置１００の動作例（無指向性）を示す図である。 第２の実施例としてのスロット型の八木アンテナ装置２００の構成例を示す図である。 八木アンテナ装置２００の動作例（指向性）を示す図である。 スロット型の八木アンテナ装置２００の動作例（無指向性）を示す図である。 第３の実施例としての偏波切り換え機能付きの八木アンテナ装置３００の構成例を示す図である。 第４の実施例としての放射方向選択機能付きのアンテナ装置４００の構成例を示す図である。 アンテナ装置４００を応用した第５の実施例としての無線通信装置５００の構成例を示すブロック図である。 無線通信装置５００の制御例を示すフローチャートである。 第６の実施例としてのモノポール型の八木アンテナ装置６００の構成例を示す図である。 第７の実施例としてのスロット型の八木アンテナ装置７００の構成例を示す図である。 第８の実施例としての偏波切り換え機能付きの八木アンテナ装置８００の構成例を示す図である。 第９の実施例としての放射方向選択機能付きのアンテナ装置９００の構成例を示す図である。 従来例に係るモノポール型の八木アンテナ１０の構成例を示す斜視図である。 ビームフォーミング機能付きのアンテナ装置８０の構成例を示す概念図である。

符号の説明

１１，１３・・・無給電素子（アンテナ素子構成部）、１５ａ〜１５ｄ，２５ａ〜２５ｄ，３５ａ〜３５ｄ，４５ａ〜４５ｇ・・・制御電極、１７，２７，３７ａ〜３７ｄ，４７ａ〜４７ｆ・・・バイアス回路、１９、２９，３９，４９・・・誘電性の基板（固体電解質基板）、１８，２８，３８，４８・・・スイッチ回路、５５・・・制御装置、７１，７２，７３，７４・・・地板、２１，２３，３１，３３・・・無給電スロット（アンテナ素子構成部）、２２，３２・・・励振スロット（アンテナ素子構成部）、４１、４３・・・無給電素子（アンテナ素子構成部）、４２・・・主励振素子（アンテナ素子構成部）、５８・・・メモリ部（記録媒体）、１００〜４００・・・アンテナ装置、５００・・・無線通信装置

Claims (8)

1. 異なる長さの線状を有して誘電性の基板上に配置された半導電性の２つのアンテナ素子構成部と、
   前記アンテナ素子構成部を前記誘電性の基板上の両側に有して、その中央部に所定の間隔を保持して配置された導電性のアンテナ素子と、
   ２つの前記アンテナ素子構成部に各々対応して接続された制御電極とを備え、
   前記制御電極に順方向バイアス電圧を供給すると前記誘電性の基板から前記アンテナ素子構成部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部が導電性となり、前記制御電極に逆方向バイアス電圧を供給すると前記誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部が絶縁性となる性質に基づいて前記アンテナ素子を動作させる時に、一方の前記アンテナ素子構成部の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給し、及び、他方の前記アンテナ素子構成部の制御電極に逆方向又は順方向のバイアス電圧を供給して、当該アンテナ素子構成部を絶縁性又は／及び導電性に切り換えることにより、当該アンテナの指向性／無指向性・放射偏波・放射方向が所望の状態に制御されるアンテナ装置。
2. 所定の長さの線状を有して誘電性の基板上に配置された半導電性の２つのアンテナ素子構成部を露出するように配置されたスロット状の開口部、及び、２つの前記アンテナ素子構成部の間で所定の間隔を保持した位置に励振素子用のスロット状の開口部とを有した導電性のアンテナパターンと、
   ２つの前記アンテナ素子構成部に各々対応して接続された制御電極とを備え、
   前記制御電極に順方向バイアス電圧を供給すると前記誘電性の基板から前記アンテナ素子構成部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部が導電性となり、前記制御電極に逆方向バイアス電圧を供給すると前記誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部が絶縁性となる性質に基づいて前記アンテナパターンを動作させる時に、一方の前記アンテナ素子構成部の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給し、及び、他方の前記アンテナ素子構成部の制御電極に逆方向又は順方向のバイアス電圧を供給して当該アンテナ素子構成部を絶縁性又は／及び導電性に切り換えることにより、当該アンテナの指向性／無指向性・放射偏波・放射方向が所望の状態に制御されるアンテナ装置。
3. 所定の長さの線状を有して誘電性の基板上に配置された半導電性の３つのアンテナ素子構成部を含んで、当該アンテナ素子構成部の各々に対応して露出するようになされる３つのスロット状の開口部を有した半導電性のアンテナパターンと、
   ３つの前記アンテナ素子構成部に各々対応して接続された制御電極とを備え、
   前記アンテナ素子構成部の各々は、
   線状及びスロット状を切り換え可能な複合型のアンテナ素子構成部であり、
   前記制御電極に順方向バイアス電圧を供給すると前記誘電性の基板から前記アンテナ素子構成部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部が導電性となり、前記制御電極に逆方向バイアス電圧を供給すると前記誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部が絶縁性となる性質に基づいて前記アンテナパターンを動作させる時に、３つの前記アンテナ素子構成部の制御電極の各々に順方向のバイアス電圧、又は／及び、逆方向のバイアス電圧を供給して、線状及びスロット状の複合型の前記アンテナ素子構成部を絶縁性又は／及び導電性に切り換えることにより、当該アンテナの放射の指向性・無指向性・偏波が制御されるアンテナ装置。
4. 所定の長さの線状を有して誘電性の基板上の中央部に配置された半導電性のアンテナ素子構成部を有し、かつ、その両側には２つの長さに設定可能な長さ調整部が設けられた線状の前記アンテナ素子構成部を有して、当該３つのアンテナ素子構成部の各々を対応して露出するように３つのスロット状の開口部を有した半導電性のアンテナパターンと、
   ３つ前記アンテナ素子構成部の各々に対応して接続された第１の制御電極と、
   ２つ前記長さ調整部の各々に対応して接続された第２の制御電極とを備え、
   前記第１及び第２の制御電極の各々に順方向バイアス電圧を供給すると前記誘電性の基板から前記アンテナ素子構成部及び長さ調整部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部及び長さ調整部が導電性となり、前記第１及び第２の制御電極の各々に逆方向バイアス電圧を供給すると前記誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部及び長さ調整部が絶縁性となる性質に基づいて前記アンテナパターンを動作させる時に、３つの前記アンテナ素子構成部の第１の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給し、及び、２つの前記長さ調整部の第２の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給して、線状及びスロット状の複合型の前記アンテナ素子構成部を絶縁性又は／及び導電性に切り換えることにより、当該アンテナの放射の指向性・無指向性・偏波及び電波の放射方向が制御されるアンテナ装置。
5. アンテナ装置と、
   前記アンテナ装置に接続され、所定の無線通信方式により信号を送受信する送受信回路と、
   前記送受信回路から得られる信号に基づいて前記アンテナ装置を制御する通信制御ユニットとを備え、
   前記アンテナ装置は、
   異なる長さの線状を有して誘電性の基板上に配置された半導電性の２つのアンテナ素子構成部と、
   前記アンテナ素子構成部を前記誘電性の基板上の両側に有して、その中央部に所定の間隔を保持して配置された導電性のアンテナ素子と、
   ２つの前記アンテナ素子構成部に各々対応して接続された制御電極とを有し、
   前記通信制御ユニットは、
   前記アンテナ装置の制御電極に順方向バイアス電圧を供給すると前記誘電性の基板から前記アンテナ素子構成部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部が導電性となり、前記制御電極に逆方向バイアス電圧を供給すると前記誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部が絶縁性となる性質に基づいて前記アンテナ素子を動作させる時に、一方の前記アンテナ素子構成部の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給し、及び、他方の前記アンテナ素子構成部の制御電極に逆方向又は順方向のバイアス電圧を供給して、当該アンテナ素子構成部を絶縁性又は／及び導電性に切り換えることにより、当該アンテナの指向性／無指向性・放射偏波・放射方向を所望の状態に制御する無線通信装置。
6. アンテナ装置と、
   前記アンテナ装置に接続され、所定の無線通信方式により信号を送受信する送受信回路と、
   前記送受信回路から得られる信号に基づいて前記アンテナ装置を制御する通信制御ユニットとを備え、
   前記アンテナ装置は、
   所定の長さの線状を有して誘電性の基板上に配置された半導電性の２つのアンテナ素子構成部を露出するように配置されたスロット状の開口部と、
   ２つの前記アンテナ素子構成部の間で所定の間隔を保持した位置に励振素子用のスロット状の開口部とを有した導電性のアンテナパターンと、
   ２つの前記アンテナ素子構成部に各々対応して接続された制御電極とを有し、
   前記通信制御ユニットは、
   前記アンテナ装置の制御電極の各々に順方向バイアス電圧を供給すると前記誘電性の基板から前記アンテナ素子構成部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部が導電性となり、前記制御電極の各々に逆方向バイアス電圧を供給すると前記誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部が絶縁性となる性質に基づいて前記アンテナパターンを動作させる時に、一方の前記アンテナ素子構成部の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給し、及び、他方の前記アンテナ素子構成部の制御電極に逆方向又は順方向のバイアス電圧を供給して当該アンテナ素子構成部を絶縁性又は／及び導電性に切り換えることにより、当該アンテナの指向性／無指向性・放射偏波・放射方向を所望の状態に制御する無線通信装置。
7. アンテナ装置と、
   前記アンテナ装置に接続され、所定の無線通信方式により信号を送受信する送受信回路と、
   前記送受信回路から得られる信号に基づいて前記アンテナ装置を制御する通信制御ユニットとを備え、
   前記アンテナ装置は、
   所定の長さの線状を有して誘電性の基板上に配置された半導電性の３つのアンテナ素子構成部を含んで、当該アンテナ素子構成部の各々に対応して露出するようになされる３つのスロット状の開口部を有した半導電性のアンテナパターンと、
   ３つの前記アンテナ素子構成部に各々対応して接続された制御電極を有し、
   前記アンテナ素子構成部の各々は、
   線状及びスロット状を切り換え可能な複合型のアンテナ素子構成部であり、
   前記通信制御ユニットは、
   前記アンテナ装置の制御電極に順方向バイアス電圧を供給すると前記誘電性の基板から前記アンテナ素子構成部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部が導電性となり、 前記制御電極に逆方向バイアス電圧を供給すると前記誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部が絶縁性となる性質に基づいて前記アンテナパターンを動作させる時に、３つの前記アンテナ素子構成部の制御電極の各々に順方向のバイアス電圧、又は／及び、逆方向のバイアス電圧を供給して、線状及びスロット状の複合型の前記アンテナ素子構成部を絶縁性又は／及び導電性に切り換えることにより、当該アンテナの放射の指向性・無指向性・偏波を制御する無線通信装置。
8. アンテナ装置と、
   前記アンテナ装置に接続され、所定の無線通信方式により信号を送受信する送受信回路と、
   前記送受信回路から得られる信号に基づいて前記アンテナ装置を制御する通信制御ユニットとを備え、
   前記アンテナ装置は、
   所定の長さの線状を有して誘電性の基板上の中央部に配置された半導電性のアンテナ素子構成部を有し、かつ、その両側には２つの長さに設定可能な長さ調整部が設けられた線状の前記アンテナ素子構成部を有して、当該３つのアンテナ素子構成部の各々を対応して露出するように３つのスロット状の開口部を有した半導電性のアンテナパターンと、
   ３つ前記アンテナ素子構成部の各々に対応して接続された第１の制御電極と、
   ２つ前記長さ調整部の各々に対応して接続された第２の制御電極とを有し、
   前記通信制御ユニットは、
   前記アンテナ装置の第１及び第２の制御電極の各々に順方向バイアス電圧を供給すると前記誘電性の基板から前記アンテナ素子構成部及び長さ調整部へイオンが注入されて当該アンテナ素子構成部及び長さ調整部が導電性となり、前記第１及び第２の制御電極の各々に逆方向バイアス電圧を供給すると前記誘電性の基板へイオンが引き抜かれて当該アンテナ素子構成部及び長さ調整部が絶縁性となる性質に基づいて前記アンテナパターンを動作させる時に、３つの前記アンテナ素子構成部の第１の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給し、及び、２つの前記長さ調整部の第２の制御電極に順方向又は逆方向のバイアス電圧を供給して、線状及びスロット状の複合型の前記アンテナ素子構成部及び長さ調整部を絶縁性又は／及び導電性に切り換えることにより、当該アンテナの放射の指向性・無指向性・偏波及び電波の放射方向を制御する無線通信装置。

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