JP4832381B2 - アンテナ装置，アンテナ装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は，複数のアンテナ装置を用いて無線通信を行うＭＩＭＯ（Multiple Input / Multiple Output）方式の無線通信装置に用いられるアンテナ装置及びその制御方法に関するものである。

一般に，ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格やＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格などに準拠した方式で無線通信を行う無線通信装置が普及している。例えば，無線通信装置は，携帯電話機やＰＤＡ，無線ＬＡＮシステムなどが該当する。
近年，無線通信で扱われるデータ量の増加に伴い，さらに高速の通信速度を実現するための研究や開発が進められている。なかでも注目されているのは，複数のアンテナによる複数の伝搬チャネル（信号伝送ライン）を通じて並列に無線通信を行うＭＩＭＯ（Multiple Input / Multiple Output）通信である。
ＭＩＭＯ通信は，例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格のように複数の伝搬チャネル各々において同時に通信を行うものである。このように，伝搬チャネルを多重化することにより高速の通信を行うことができる。具体的に，それぞれ最大５４Ｍｂｐｓの通信を，２つのアンテナによる２つの独立した伝搬チャネルで多重化して行えば，最大で１０８Ｍｂｐｓ程度の高速通信を実現することができる。また，３つのアンテナを用いて３つの伝搬チャネルで多重化すれば，最大で１６２Ｍｂｐｓ程度の高速通信を実現することができる。即ち，理論的には，アンテナの数に対応して通信速度を線形的に増大させることができる。
但し，実際には，アンテナ特性や電波伝搬環境によって生じる伝搬チャネル各々の相関特性が，ＭＩＭＯ通信で実現される通信速度に大きな影響を及ぼすことになる。そこで，２つのアンテナを直交させることで，そのアンテナ間の相関を減ずる方法が知られている（例えば，特許文献１参照）。
また，特許文献２には，複数のアンテナの給電端子にそれぞれ所定の位相差をもって給電することにより，アンテナそれぞれの電波の偏波状態を制御する無線通信装置が示されている。この構成では，アンテナ各々の特性を制御することで該アンテナ間の相関を減ずることができる。
特開２００５−１８４５６４号公報 特開２００６−３３３０６号公報

しかしながら，特許文献２のように上記アンテナの偏波状態を制御するだけでは，十分にアンテナ間の相関を低減させることができない場合がある。そこで，指向範囲が扁平形状であるアンテナを用い，その指向範囲の長手方向の向きによって伝搬チャネルの特性に差をつけることで，アンテナ間の相関をより低減させることが考えられる。しかし，通常のアンテナでは，偏波状態及び指向範囲の向きは固定的な関係にある。
例えば，図６（ａ）に示すように，垂直偏波（矢印Ｒ１０１）で，指向範囲が垂直方向を長手方向とする扁平形状（Ａ１０１）であるアンテナ１０１を考える。このアンテナ１０１を９０°回転させると，図６（ｂ）に示すように，伝搬チャネルの特性は，水平偏波（矢印Ｒ１０２）で，指向範囲が水平方向を長手方向とする扁平形状（Ａ１０２）となる。即ち，上記アンテナ１０１では，偏波状態及び指向範囲の向きの両方が同様に変化することになる。そのため，偏波状態及び指向範囲の向きを独立して調整することができないという問題がある。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，ＭＩＭＯ方式の無線通信装置に用いられるアンテナ装置であって，偏波状態及び指向範囲の向きを独立して調整することのできるアンテナ装置及びその制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は，複数のアンテナ装置を用いて無線通信を行うＭＩＭＯ方式の無線通信装置に用いられるアンテナ装置であり，電波の指向方向に対して垂直な平面内における指向範囲が楕円形状であって，該楕円形状の長手方向の向き及び偏波方向の組み合わせが異なる複数のアンテナ素子と，所定の給電手段からの給電先を上記複数のアンテナ素子のいずれか一つ又は複数に選択的に切り換える給電先切換手段とを備えてなり，上記複数のアンテナ素子が，上記指向範囲の長手方向の向きが異なるアンテナ素子を含んでなることを特徴として構成される。
具体的に，上記複数のアンテナ素子は，下記の（１）〜（４）のアンテナ素子を含むことが考えられる。
（１）指向範囲が所定方向を長手方向とする楕円形状であって，偏波方向が上記所定方向である第１のアンテナ素子。
（２）指向範囲が上記所定方向と垂直な方向を長手方向とする楕円形状であって，偏波方向が上記所定方向である第２のアンテナ素子。
（３）指向範囲が上記所定方向を長手方向とする楕円形状であって，偏波方向が上記所定方向と垂直な方向である第３のアンテナ素子。
（４）指向範囲が上記所定方向と垂直な方向を長手方向とする楕円形状であって，偏波方向が上記所定方向と垂直な方向である第４のアンテナ素子。
このように構成された本発明に係るアンテナ装置では，上記給電先切換手段によって上記複数のアンテナ素子のいずれか一つ又は複数を選択的に切り換えて用いることで，偏波状態及び指向範囲の向きを独立して調整することができる。したがって，偏波状態だけを調整する場合に比べて，ＭＩＭＯ方式の無線通信におけるアンテナ装置間の相関をより低減させることが可能となる。
さらに，上記給電先切換手段に対して上記複数のアンテナ素子のうち上記指向範囲の長手方向の向きが同じ二つのアンテナ素子に同時に給電させる同時給電制御手段と，上記同時給電制御手段により同時に給電される上記二つのアンテナ素子への給電の位相関係や分配率を調整する給電関係調整手段とを備えてなることが望ましい。これにより，上記アンテナ装置において，円偏波の旋回方向や直線偏波の偏波方向をより細かく調整することができる。

ところで，本発明は，ＭＩＭＯ方式で無線通信を行う無線通信装置に用いられるアンテナ装置の制御方法として捉えてもよい。このとき，上記アンテナ装置は，電波の指向方向に対して垂直な平面内における指向範囲が楕円形状であって，該楕円形状の長手方向の向き及び偏波方向の組み合わせが異なる複数のアンテナ素子を備えている。また，上記複数のアンテナ素子が，上記指向範囲の長手方向の向きが異なるアンテナ素子を含んでいる。なお，上記複数のアンテナ素子は，上記（１）〜（４）に記載された第１〜第４のアンテナ素子を含むものであることが考えられる。
そして，本発明に係るアンテナ装置の制御方法は，所定の給電手段からの給電先を上記複数のアンテナ素子のいずれか一つ又は複数に選択的に切り換えることを特徴としている。
このようなアンテナ装置の制御方法によれば，偏波状態及び指向範囲の向きを独立して調整することができる。したがって，偏波状態だけを調整する場合に比べて，ＭＩＭＯ方式の無線通信におけるアンテナ装置間の相関をより低減させることが可能となる。
また，上記複数のアンテナ素子のうち上記指向範囲の長手方向の向きが同じ二つのアンテナ素子に同時に給電し，その二つのアンテナ素子への給電の位相関係や分配率を調整すれば，円偏波の旋回方向や直線偏波の偏波方向をより細かく調整することができる。

本発明によれば，上記複数のアンテナ素子のいずれか一又は複数を選択的に切り換えて用いることで，偏波状態及び指向範囲の向きを独立して調整することができる。したがって，偏波状態だけを調整する場合に比べて，ＭＩＭＯ方式の無線通信におけるアンテナ装置間の相関をより低減させることが可能となる。
また，上記複数のアンテナ素子のうち上記指向範囲の長手方向の向きが同じ二つのアンテナ素子に同時に給電し，その二つのアンテナ素子への給電の位相関係や分配率を調整すれば，円偏波の旋回方向や直線偏波の偏波方向をより細かく調整することができる。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施形態に係るアンテナ装置Ｘを用いたＭＩＭＯシステムＺの概略構成を示すブロック図，図２は上記アンテナ装置Ｘの具体例を示すブロック図，図３は上記アンテナ装置Ｘの変形例であるアンテナ装置Ｘ´の概略構成を示すブロック図，図４は上記アンテナ装置Ｘ´における偏波状態の調整手法を説明するための図である。
まず，図１を用いて，本発明の実施形態に係るアンテナ装置Ｘを用いたＭＩＭＯシステムＺの概略構成について説明する。
図１に示すように，上記ＭＩＭＯシステムＺは，無線通信装置Ｙ及び該無線通信装置Ｙに接続された複数のアンテナ装置Ｘ（Ｘ１，Ｘ２，…）を備えて構成されている。なお，上記アンテナ装置Ｘ１，Ｘ２…は同様に構成されたものである。以下では，二つのアンテナ装置Ｘ１，Ｘ２を用いる場合を例に挙げて説明するが，更に多くのアンテナ装置Ｘを用いることも他の実施例として考えられる。また，図示していないが，上記無線通信装置Ｙには，パーソナルコンピュータ等の情報処理装置が，直接或いはＨＵＢ等の通信機器を介して接続されている。
一方，上記ＭＩＭＯシステムＺが通信を行う相手局側にも該ＭＩＭＯシステムＺと同様の構成，即ち二つのアンテナ装置を有するＭＩＭＯシステムが存在する。これにより，上記ＭＩＭＯシステムＺと相手局側との間に，二つの伝搬チャネルが形成される。そして，上記ＭＩＭＯシステムＺは，その二つの伝搬チャネルが形成されるアンテナ装置Ｘ１，Ｘ２を用いて，ＭＩＭＯ方式で相手局側のＭＩＭＯシステムと無線通信を行う。

続いて，上記ＭＩＭＯシステムＺを構成する上記無線通信装置Ｙ及び上記アンテナ装置Ｘ各々について詳説する。
上記無線通信装置Ｙは，複数の信号伝送ラインＬ（Ｌ１，Ｌ２，…）を通じて，上記アンテナ装置Ｘ各々に並列に接続される。そして，上記無線通信装置Ｙは，上記複数の信号伝送ラインＬを介して上記複数のアンテナ装置Ｘを用い，無線信号を並列で送受信する。これにより，例えば一つの上記信号伝送ラインＬにおける信号伝送速度が最大５４Ｍｂｐｓである場合には，二つの信号伝送ラインＬによって最大１０８Ｍｂｐｓの通信を行うことができる。
具体的に，上記無線通信装置Ｙは，ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠したＭＩＭＯモデム（不図示）などを有している。上記ＭＩＭＯモデムは，送信信号の変調や受信信号の復調などを行うものであり，従来周知のものを用いればよいためここでは詳細説明を省略する。

一方，上記アンテナ装置Ｘ各々は，複数のアンテナ素子１１〜１４及び給電先切換器１５（給電先切換手段の一例）を備えて概略構成されている。
上記アンテナ素子１１〜１４は，電波を放射又は受信する範囲（以下，「指向範囲」という）が一方向を長手方向とする楕円形状を成すアンテナ素子である。なお，上記指向範囲は，上記アンテナ素子１１〜１４各々における３ｄＢ角度範囲（利得最大値よりも３ｄＢ利得が低下する範囲）の軸比が２倍以上の楕円形状であることが好ましい。
図１に模式的に示すように，上記アンテナ素子１１〜１４各々は，異なる指向範囲の長手方向の向きに対して異なる偏波方向が設定されたものである。即ち，上記アンテナ素子１１〜１４各々は，少なくとも指向範囲の長手方向の向きと偏波方向とのいずれかが異なるものである。

具体的に，上記アンテナ素子１１（第１のアンテナ素子に相当）は，指向範囲Ａ１が水平方向（所定方向の一例）を長手方向とする楕円形状であって，偏波方向Ｒ１が垂直方向（垂直偏波）である。また，上記アンテナ素子１２（第２のアンテナ素子に相当）は，上記アンテナ素子１１と同様に指向範囲Ａ２が水平方向を長手方向とする楕円形状であるが，偏波方向Ｒ２は水平方向（水平偏波）である。
一方，上記アンテナ素子１３（第３のアンテナ素子に相当）は，指向範囲Ａ３が垂直方向を長手方向とする楕円形状であって，偏波方向Ｒ３が垂直方向（垂直偏波）である。また，上記アンテナ１４（第４のアンテナ素子に相当）は，上記アンテナ素子１３と同様に指向範囲Ａ４が垂直方向を長手方向とする楕円形状であるが，偏波方向Ｒ４は水平方向（水平偏波）である。

また，上記給電先切換器１５は，上記無線通信装置Ｙ（所定の給電手段）からの給電先を上記アンテナ素子１１〜１４のいずれか一つに選択的に切り換えるものである。上記アンテナ装置Ｘ各々では，上記無線通信装置Ｙからの指示によって，上記アンテナ素子１１〜１４のいずれか一つが上記給電先切換器１５で選択される。これにより，上記無線通信装置Ｙから送信された無線信号は上記給電先切換器１５によって接続が確立されたアンテナ素子から送信され，該アンテナ素子で受信された無線信号が上記無線通信装置Ｙに入力される。
具体的に，上記無線通信装置Ｙは，複数チャネルの通信信号が相互に干渉することを防止するため，上記アンテナ装置Ｘ１及び上記アンテナ装置Ｘ２に対し，偏波方向が異なるアンテナ素子を選択させる。例えば，上記無線通信装置Ｙは，上記アンテナ装置Ｘ１で水平偏波のアンテナ素子１１又は１２，上記アンテナ装置Ｘ２では垂直偏波のアンテナ素子１３又は１４を選択させる。
但し，上記ＭＩＭＯシステムＺが置かれた電波伝搬環境によっては，上記のように偏波方向を異ならせるだけでは，十分に上記アンテナ装置Ｘ１，Ｘ２間の相関を低減させることができない場合がある。一方，電波伝搬環境が縦横に非対称な場合には，上記アンテナ装置Ｘ１，Ｘ２各々の指向範囲の向きに差異を設けることで，該アンテナ装置Ｘ１，Ｘ２による伝搬特性に差異を設けることができる。

そして，本発明の実施の形態に係る上記アンテナ装置Ｘ各々では，異なる指向範囲の長手方向の向きに対して異なる偏波方向が設定された上記アンテナ素子１１〜１４のいずれかを選択的に用いることができる。即ち，上記アンテナ装置Ｘ各々では，容易に指向範囲の向き及び偏波方向を独立して調整することができる。
したがって，上記ＭＩＭＯシステムＺでは，該ＭＩＭＯシステムＺが置かれた電波伝搬環境に応じて，上記アンテナ装置Ｘ各々の指向範囲の向きと偏波方向とを調整することによって，該アンテナ装置Ｘ各々の間の相関をできるだけ低減させることができる。これにより，上記ＭＩＭＯシステムＺで実行される無線通信の通信速度又は通信容量を十分に確保することができる。特に，屋内のように障害物が多い場所では，縦方向の反射物の分布状況と，横方向の反射物の分布状況とが大きく異なる環境が多い。そのため，上記のように指向範囲の向きを変えることで大きな効果を得ることができる。
例えば，上記無線通信装置Ｙを介して行う通信の速度をモニタしながら，上記無線通信装置Ｙからの給電先を上記アンテナ素子１１〜１４のいずれか一つに選択的に切りえ，その通信の速度ができるだけ速くなるように試行錯誤しながら，上記アンテナ装置Ｘ各々の指向範囲の向きと偏波方向とを設定すればよい。また，このとき同時に上記アンテナ装置Ｘ各々から上記無線通信装置Ｙに入力される信号レベルも測定して判断に用いてもよい。
もちろん，上記無線通信装置Ｙが，上記アンテナ装置Ｘ各々から入力される信号レベルに応じて，自動的に上記アンテナ装置Ｘ各々の指向範囲の向きと偏波方向とを設定するものであってもよい。

ここで，図２を用いて，上記アンテナ装置Ｘの具体例について説明する。
図２に示すように，上記アンテナ素子１１〜１４各々は，２面のパッチアレーアンテナ２１，２２により構成される。このパッチアレーアンテナ２１，２２は，通電点の位置によって偏波方向が変化するものである。例えば，上記アンテナ素子１１，１３では，上記パッチアレーアンテナ２１，２２の下端部を通電点としているため，偏波方向Ｒ１，Ｒ３は垂直方向となる。また，上記アンテナ素子１２，１４では，上記パッチアレーアンテナ２１，２２の右端部を通電点としているため，偏波方向Ｒ２，Ｒ４は水平方向となる。
一方，上記パッチアレーアンテナ２１，２２は，その配列方向によって，全体の指向範囲の向きが異なる。例えば，上記アンテナ素子１１，１２では，上記パッチアレーアンテナ２１，２２が垂直方向に配列されているため，指向範囲Ａ１，Ａ２の長手方向の向きは水平方向となる。一方，上記アンテナ素子１３，１４では，上記パッチアレーアンテナ２１，２２が水平方向に配列されているため，指向範囲Ａ３，Ａ４の長手方向の向きは垂直方向となる。
このように，上記パッチアレーアンテナ２１，２２の通電点の位置及び上記パッチアレーアンテナ２１，２２の配列を変化させることにより，上記アンテナ素子１１〜１４を，異なる上記指向範囲の長手方向の向き各々に対して偏波方向が異なるように構成することができる。

ところで，上記アンテナ装置Ｘ各々では，上記アンテナ素子１１〜１４が個別のアンテナ素子であったが，上記アンテナ素子１１と上記アンテナ素子１４，上記アンテナ素子１２と上記アンテナ素子１３とは，共通のアンテナ素子で代替することができる。
具体的には，上記アンテナ装置Ｘに，上記アンテナ素子１１，１２と，そのアンテナ素子１１，１２を回動可能に支持する回動指示部（不図示）とを設けておくことが考えられる。上記回動支持部によって上記アンテナ素子１１，１２が回動されると，該アンテナ素子１１，１２各々では，指向範囲の向き及び偏波方向が共に変化することになる。
したがって，上記回動支持部によって上記アンテナ素子１１を回動させることにより，該アンテナ素子１１を上記アンテナ素子１４として用い，上記アンテナ素子１２を回動させることにより，該アンテナ素子１２を上記アンテナ素子１３として用いることができる。

ところで，上記アンテナ装置Ｘでは，上記アンテナ素子１１〜１４のいずれを選択するかによって，直線偏波の方向を２通り（垂直方向，水平方向）に変化させることができる。
ここでは，更に細かく偏波状態を調整することのできる構成について説明する。ここに，図３は，本実施例３に係るアンテナ装置Ｘ´の概略構成を示すブロック図，図４は上記アンテナ装置Ｘ´による偏波状態の調整手法を説明するための図，図５は上記アンテナ装置Ｘ´による偏波状態の調整手法の一例を説明するための模式図である。なお，上記アンテナ装置Ｘと同様の構成には同じ符号を付して，その説明を省略する。
図３に示すように，上記アンテナ装置Ｘ´は，上記給電先切換器１５に替えて給電先切換器２５（給電先切換手段の一例）を有している。上記給電先切換器２５は，上記無線通信装置Ｙからの給電先を，上記アンテナ素子１１〜１４のいずれか一つ又は複数に切り換えるものである。上記給電先切換器２５は，上記無線通信装置Ｙ及び上記アンテナ素子１１〜１４の接続を個別にＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ２５ａ〜２５ｄを有している。
また，上記アンテナ装置Ｘ´では，上記給電先切換器２５から上記アンテナ素子１１への信号伝送経路及び上記給電先切換器２５から上記アンテナ素子１３への信号伝送経路の各々に位相調整器２６（給電関係調整手段の一例）が設けられている。さらに，上記アンテナ装置Ｘ´では，上記無線通信装置Ｙから上記スイッチ２５ａ，２５ｂへの信号伝送経路及び上記無線通信装置Ｙから上記スイッチ２５ｃ，２５ｄへの信号伝送経路の各々に分配率調整器２７（給電関係調整手段の一例）が設けられている。
上記位相調整器２６は，上記給電先切換器２５から給電された無線信号の位相を任意に調整し得るものである。なお，上記位相調整器２６は，上記無線通信装置Ｙからの指示によって，上記給電先切換器２５から給電された無線信号の位相を調整する。
上記分配率調整器２７は，上記無線通信装置Ｙから給電された無線信号の分配率（分配割合）を任意に調整し得るものである。なお，上記分配率調整器２７は，上記無線通信装置Ｙからの指示によって，該無線通信装置Ｙから給電された無線信号の分配率を調整する。

以下，図４を参照しつつ，上記アンテナ装置Ｘ´における偏波状態の調整手法について説明する。なお，当該調整手法における工程は，上記無線通信装置Ｙによって，又は設置調整時に設置作業者によって実行される。ここでは，指向範囲の向きが同じ上記アンテナ素子１１及び上記アンテナ素子１２を用いて偏波方向を調整する場合を例に挙げて説明するが，上記アンテナ素子１３及び上記アンテナ素子１４を用いる場合も同様である。
まず，図４（ａ）は，上記無線通信装置Ｙが，上記アンテナ素子１１に対応する上記スイッチ２５ａだけをＯＮにするように，上記給電先切換器２５に対して指示を行った場合を示している。このとき，上記給電先切換器２５では，上記スイッチ２５ａだけがＯＮとなり，上記無線通信装置Ｙからの無線信号は，上記アンテナ素子１１だけに伝送されることになる。したがって，上記アンテナ装置Ｘ´から放射される電波は，上記アンテナ素子１１の偏波方向Ｒ１と同様の直線偏波（垂直偏波）となる。
同じく，図４（ｂ）は，上記無線通信装置Ｙが，上記アンテナ素子１２に対応する上記スイッチ２５ｂだけをＯＮにするように，上記給電先切換器２５に対して指示を行った場合を示している。このとき，上記給電先切換器２５では，上記スイッチ２５ｂだけがＯＮとなり，上記無線通信装置Ｙからの無線信号は，上記アンテナ素子１２だけに伝送されることになる。したがって，上記アンテナ装置Ｘ´から放射される電波は，上記アンテナ素子１２の偏波方向Ｒ２と同様の直線偏波（水平偏波）となる。

一方，図４（ｃ）〜（ｆ）は，上記無線通信装置Ｙが，上記アンテナ素子１１，１２に対応する上記スイッチ２５ａ，２５ｂを同時にＯＮにするように，上記給電先切換器２５に対して指示を行った場合を示している。このとき，上記給電先切換器２５では，上記スイッチ２５ａ，２５ｂが同時にＯＮとなり，上記無線通信装置Ｙからの無線信号は，上記アンテナ素子１１，１２に同時に伝送されることになる。ここに，かかる処理を実行するときの上記無線通信装置Ｙが同時給電制御手段の一例である。また，かかる工程が同時給電工程に相当する。
なお，上記アンテナ装置Ｘに制御回路を設けておき，該制御回路によって上記処理が実行される構成であってもかまわない。例えば，上記制御回路は，上記無線通信装置Ｙからの指示に基づいて，上記給電先切換器２５に対して上記スイッチ２５ａ，２５ｂを同時にＯＮさせる。この場合，上記制御回路が同時給電制御手段の一例となる。

そして，このとき上記無線通信装置Ｙは，図４（ｃ）〜（ｆ）に示すように，上記アンテナ素子１１，１２に給電される無線信号の位相関係や分配率を調整することにより，上記アンテナ装置Ｘ´における偏波状態を調整する。具体的には，上記無線通信装置Ｙによって上記位相調整器２６や上記分配率調整器２７が制御されることで，上記アンテナ素子１１，１２に給電される無線信号の位相関係や分配率が調整される。ここに，かかる調整工程が給電関係調整工程に相当し，かかる調整を行う上記位相調整器２６及び上記分配率調整器２７が給電関係調整手段に相当する。
まず，図４（ｃ）に示すように，上記無線通信装置Ｙから上記アンテナ素子１１，１２に給電される無線信号の位相のズレが０である場合には，上記アンテナ装置Ｘ´から放射される電波は，上記アンテナ素子１１，１２の偏波方向Ｒ１，Ｒ２が合成された４５°方向の直線偏波となる。
同様に，図４（ｅ）に示すように，上記無線通信装置Ｙから上記アンテナ素子１１，１２に給電される無線信号の位相のズレが１８０°である場合には，上記アンテナ装置Ｘ´から放射される電波は，上記アンテナ素子１１，１２の偏波方向Ｒ１，Ｒ２が合成された４５°方向の直線偏波となる。但し，このときの直線偏波方向は，図４（ｃ）の場合とは９０°ずれることになる。

さらに，上記アンテナ装置Ｘ´には，前述したように上記分配率調整器２７が設けられているため，上記アンテナ装置Ｘ´からの放射される電波の直線偏波方向をより細かく設定することが可能である。ここで，この点について図５を用いて説明する。図５（ａ）に示すように，上記アンテナ装置Ｘ´から放射される電波の偏波方向の水平方向に対する角度をθとする。また，ここでは，図４（ｃ）の状態，即ち上記スイッチ２５ａ，２５ｂがＯＮ，上記位相調整器２６による位相ズレが０であるとする。
この場合，上記アンテナ装置Ｘ´では，上記無線通信装置Ｙから給電される無線信号の上記アンテナ１１，１２への分配率を上記分配率調整器２７で連続的に変化させることで，図５（ｂ）に示すように，上記アンテナ装置Ｘ´から放射される直線偏波の角度θを連続的に変化させることができる。例えば，上記アンテナ１１の給電量と上記アンテナ１２との給電量の比を１：０から０．５：０．５，０：１に徐々に変化させると，直線偏波の角度θは９０°（図４（ａ））から４５°（図４（ｃ）），０°（図４（ｂ））まで徐々に変化することになる。
このように，上記アンテナ装置Ｘ´では，直線偏波の方向をきめ細かく調整することが可能であるため，偏波状態を最適に設定することが可能である。特に，上記位相調整器２６による位相の調整と組み合わせることで，直線偏波の方向を３６０°の範囲で自由に調整することが可能である。

また，図４（ｄ）に示すように，上記無線通信装置Ｙから上記アンテナ素子１１，１２に給電される無線信号の位相のズレが９０°である場合には，上記アンテナ装置Ｘ´から放射される電波は，旋回方向が左方向の円偏波となる。
同様に，図４（ｆ）に示すように，上記無線通信装置Ｙから上記アンテナ素子１１，１２に給電される無線信号の位相のズレが２７０°である場合には，上記アンテナ装置Ｘ´から放射される電波は，旋回方向が右方向の円偏波となる。即ち，このときの円偏波の向きは，図４（ｄ）の場合とは逆方向となる。
以上，説明したように，上記アンテナ装置Ｘ´を用いれば，上記アンテナ素子１１〜１４のうち，指向範囲の向きが同じ二つのアンテナ素子に同時に給電し，その二つのアンテナ素子への給電の位相関係や給電率を調整することにより，該アンテナ装置Ｘ´における偏波方向をより細かく調整することが可能となる。

本発明の実施形態に係るアンテナ装置Ｘを用いたＭＩＭＯシステムＺの概略構成を示すブロック図。 本発明の実施形態に係るアンテナ装置Ｘの具体例を示すブロック図。 本発明の実施形態に係るアンテナ装置Ｘの変形例であるアンテナ装置Ｘ´の概略構成を示すブロック図。 本発明の実施形態に係るアンテナ装置Ｘの変形例であるアンテナ装置Ｘ´の偏波状態の調整手法を説明するための図。 本発明の実施形態に係るアンテナ装置Ｘの変形例であるアンテナ装置Ｘ´の偏波状態の調整手法の一例を説明するための模式図。 従来の無線通信装置で用いられるアンテナ装置における指向範囲及び偏波状態を説明するための図。

符号の説明

１１〜１４…アンテナ素子
１５，２５…給電先切換器（給電先切換手段の一例）
２５ａ〜２５ｄ…スイッチ
２６…位相調整器（給電関係調整手段の一例）
２７…分配率調整器（給電関係調整手段の一例）
Ａ１〜Ａ４…指向範囲
Ｒ１〜Ｒ４…偏波方向
Ｘ（Ｘ１，Ｘ２，…）…本発明の実施の形態に係るアンテナ装置
Ｘ´（Ｘ１´，Ｘ２´，…）…本発明の実施例３に係るアンテナ装置
Ｙ…無線通信装置
Ｚ…ＭＩＭＯシステム

Claims (6)

1. 複数のアンテナ装置を用いて無線通信を行うＭＩＭＯ方式の無線通信装置に用いられるアンテナ装置であって，
   電波の指向方向に対して垂直な平面内における指向範囲が楕円形状であって，該楕円形状の長手方向の向き及び偏波方向の組み合わせが異なる複数のアンテナ素子と，
   所定の給電手段からの給電先を上記複数のアンテナ素子のいずれか一つ又は複数に選択的に切り換える給電先切換手段と，
   を備えてなり，
   上記複数のアンテナ素子が，上記指向範囲の長手方向の向きが異なるアンテナ素子を含んでなることを特徴とするアンテナ装置。
2. 上記複数のアンテナ素子が，
   指向範囲が所定方向を長手方向とする楕円形状であって，偏波方向が上記所定方向である第１のアンテナ素子と，
   指向範囲が上記所定方向と垂直な方向を長手方向とする楕円形状であって，偏波方向が上記所定方向である第２のアンテナ素子と，
   指向範囲が上記所定方向を長手方向とする楕円形状であって，偏波方向が上記所定方向と垂直な方向である第３のアンテナ素子と，
   指向範囲が上記所定方向と垂直な方向を長手方向とする楕円形状であって，偏波方向が上記所定方向と垂直な方向である第４のアンテナ素子と，
   を含んでなる請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 上記給電先切換手段に対して上記複数のアンテナ素子のうち上記指向範囲の長手方向の向きが同じ二つのアンテナ素子に同時に給電させる同時給電制御手段と，
   上記同時給電制御手段により同時に給電される上記二つのアンテナ素子への給電の位相関係及び／又は分配率を調整する給電関係調整手段と，
   を更に備えてなる請求項１又は２のいずれかに記載のアンテナ装置。
4. 複数のアンテナ装置を用いて無線通信を行うＭＩＭＯ方式の無線通信装置に用いられるアンテナ装置の制御方法であって，
   上記アンテナ装置が，電波の指向方向に対して垂直な平面内における指向範囲が楕円形状であって、該楕円形状の長手方向の向き及び偏波方向の組み合わせが異なる複数のアンテナ素子を備えてなり，
   上記複数のアンテナ素子が，上記指向範囲の長手方向の向きが異なるアンテナ素子を含んでなり，
   所定の給電手段からの給電先を上記複数のアンテナ素子のいずれか一つ又は複数に選択的に切り換えることを特徴とするアンテナ装置の制御方法。
5. 上記複数のアンテナ素子が，
   指向範囲が所定方向を長手方向とする楕円形状であって，偏波方向が上記所定方向である第１のアンテナ素子と，
   指向範囲が上記所定方向と垂直な方向を長手方向とする楕円形状であって，偏波方向が上記所定方向である第２のアンテナ素子と，
   指向範囲が上記所定方向を長手方向とする楕円形状であって，偏波方向が上記所定方向と垂直な方向である第３のアンテナ素子と，
   指向範囲が上記所定方向と垂直な方向を長手方向とする楕円形状であって，偏波方向が上記所定方向と垂直な方向である第４のアンテナ素子と，
   を含んでなる請求項４に記載のアンテナ装置の制御方法。
6. 上記複数のアンテナ素子のうち上記指向範囲の長手方向の向きが同じ二つのアンテナ素子に同時に給電する同時給電工程と，
   上記同時給電工程により給電される上記二つのアンテナ素子への給電の位相関係及び／又は分配率を調整する給電関係調整工程と，
   を実行してなる請求項４又は５のいずれかに記載のアンテナ装置の制御方法。

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