JP4930999B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線ＬＡＮなどの無線通信機器、特に携帯できる小型無線装置用に好適なアンテナ装置に関するものである。

指向性アンテナとしては八木アンテナやパラボラアンテナなどが知られているが、いずれも大型の構造が必要であり、小型携帯機器への搭載は困難であった。そこで、指向性を有する小型アンテナとして、例えば非特許文献１には、薄型キャビティアンテナとゲートアンテナとを積層化した単方向指向性アンテナが提案されている。

玉置亮太郎他、「低姿勢化単方向指向性アンテナ」、電子情報通信学会技術研究報告,vol.105,No.188,July.2005

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
非特許文献１に記載の技術では、小型化及び低姿勢化が可能であるが、さらなる低姿勢化が要望されている。また、この従来技術では、構造と設計手順とが複雑であると共に、利得低下の原因となる天頂方向への放射が大きいという不都合があった。さらに、一方がキャビティアンテナであるため、低反射となる帯域幅が本質的に極めて狭い。また、単一指向性が合成される周波数帯域はそれに対し更に狭いという不都合や、主放射方向を反転させるための機構も複雑であるという不都合もあった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、より低背化（低姿勢化）が可能で良好な単一指向性のアンテナ特性が得られるアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のアンテナ装置は、グランド導体面上に設けられ相対する一対の開口面を側面に有する断面門形状の導体板部を備えた第１のゲート型素子部と、相対する一対の開口面を側面に有する断面門形状の導体板部を備え前記第１のゲート型素子部に対して開口面同士を対向させて前記グランド導体面上に並列配置された第２のゲート型素子部とを有するアンテナ素子ユニットを備え、前記第１のゲート型素子部及び前記第２のゲート型素子部の少なくとも一方に、電力が供給される給電端子が設けられ、前記第１のゲート型素子部又は前記第２のゲート型素子部に給電が行われることを特徴とする。

このアンテナ装置では、並列配置された第１のゲート型（門型）素子部及び第２のゲート型（門型）素子部の少なくとも一方に、電力が供給される給電端子が設けられ、第１のゲート型素子部又は第２のゲート型素子部に給電が行われるので、１層構造によりさらに低姿勢化が可能であると共に、単一給電で単一指向性放射パターンが合成され、給電されるゲート型素子部側へ主放射が形成される。これにより、天頂方向への放射が抑制され、高利得な放射特性を有する単一指向性のアンテナ特性を得ることができる。また、このアンテナ装置では、第１のゲート型素子部及び第２のゲート型素子部の幅（短手長）を適宜設定することで、放射特性（指向性の単一性（ＦＢ比））、指向性の発現する周波数及び周波数帯域幅を制御することができる。また、第１のゲート型素子部及び第２のゲート型素子部の長さ（長手長）を適宜設定することで、指向性の発現する周波数を変更することができる。さらに、このアンテナ装置では、両方とも周波数帯域の広いゲート型素子部であるので、上記非特許文献１に記載のアンテナ装置に比べて、単一指向性が合成される周波数帯域を広くすることができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記導体板部が、前記グランド導体面上に立設された垂直導体部と前記グランド導体面に平行な水平導体部とから構成され、前記第１のゲート型素子部と第２のゲート型素子部との前記垂直導体部が、互いに連続して形成されていると共に、前記第１のゲート型素子部と第２のゲート型素子部との前記水平導体部が、スリットを介して分けられ、該スリットの両側に両端を架け渡して接続されたリアクタンス素子を備えていることを特徴とする。すなわち、このアンテナ装置では、第１のゲート型素子部と第２のゲート型素子部との水平導体部がスリットを介して分けられ、該スリットの両側に両端を架け渡して接続されたリアクタンス素子を備えているので、リアクタンス素子のリアクタンスを変更することで、周波数を変えることができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記給電端子が、前記第１のゲート型素子部及び前記第２のゲート型素子部の両方に設けられ、給電を行う対象を前記第１のゲート型素子部と前記第２のゲート型素子部とで切り替え可能な給電切り替え機構を備えていることを特徴とする。すなわち、このアンテナ装置では、給電切り替え機構によって給電を行う対象（励起素子）を第１のゲート型素子部と第２のゲート型素子部とで切り替え可能であるので、給電を切り替えることで主放射方向を反転させることができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第１のゲート型素子部に前記給電端子が設けられて電力が供給され、前記第１のゲート型素子部の両側に一対の前記第２のゲート型素子部が並列配置され、前記第２のゲート型素子部の両端部間に前記グランド導体面と電気的に導通可能な導通部が設けられ、一対の前記第２のゲート型素子部のうち任意に選択した一方又は両方の前記導通部と前記グランド導体面とを導通させる導通素子切り替え機構を備えていることを特徴とする。

このアンテナ装置では、導通素子切り替え機構により、一対の第２のゲート型素子部のうち任意に選択した一方又は両方の導通部とグランド導体面とを導通させるので、グランド導体面と導通部で導通され短絡された第２のゲート型素子部が、第１のゲート型素子部との共振が妨げられ、アンテナとして動作しなくなる。また、ゲート型素子部が薄型であるため、非共振状態であれば、互いに接近して設置されていても、給電素子である第１のゲート型素子部の動作を妨げることがない。すなわち、一対の第２のゲート型素子部のうち一方の導通部だけを導通させてショートさせることで、動作周波数での共振を意図的にずらして給電する第１のゲート型素子部との結合を避け、動作周波数での機能を失わせて一方側に放射させる指向性を得ることができる。したがって、一対の第２のゲート型素子部のうち導通させる導通部を選択することで、指向性の切り替えが可能になる。また、両方の導通部をショートさせる又はオープンにすると、給電素子である第１のゲート型素子部本来の特性である双指向性を得ることができる。

さらに、本発明のアンテナ装置は、前記導通部が、前記第２のゲート型素子部の両端部間に複数設けられ、これらの前記導通部のうち任意に選択した一つ又は複数と前記グランド導体面とを導通させる導通位置切り替え機構を備えていることを特徴とする。すなわち、このアンテナ装置では、導通位置切り替え機構により、複数の導通部のうち任意に選択した一つとグランド導体面とを導通させるので、選択した導通部の位置に応じて指向性を開口面に対して斜め方向などに変更する指向性制御が可能になる。

また、本発明のアンテナ装置は、複数の前記アンテナ素子ユニットが、互いに開口面の向きを変えて前記グランド導体面に設置されていることを特徴とする。すなわち、このアンテナ装置では、複数のアンテナ素子ユニットが、互いに開口面の向きを変えてグランド導体面に設置されているので、各アンテナ素子ユニットの指向性を組み合わせて制御することで、４方向や８方向など多様な方向に任意に指向性を得ることが可能になる。なお、各アンテナ素子ユニットが低姿勢であるので、一方の正面に別のアンテナ素子ユニットが配されていても、特性劣化が小さく、良好な指向性制御が可能である。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るアンテナ装置によれば、並列配置された第１のゲート型素子部及び第２のゲート型素子部の少なくとも一方に、電力が供給される給電端子が設けられ、第１のゲート型素子部又は第２のゲート型素子部に給電が行われるので、さらに低姿勢化が可能であると共に、天頂方向への放射が抑制され、高利得な放射特性を有する単一指向性のアンテナ特性を得ることができる。したがって、携帯型の小型無線装置用などに好適な低姿勢で優れた単一指向性のアンテナ装置を得ることができる。

以下、本発明に係るアンテナ装置の第１実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。

本実施形態のアンテナ装置１は、図１に示すように、グランドプレート（グランド導体面）Ｇ上に設けられ相対する一対の開口面１ａを有する断面門形状の導体板部１を備えた第１のゲート型素子部２と、相対する一対の開口面１ａを有する断面門形状の導体板部１を備え第１のゲート型素子部２に対して開口面１ａ同士を所定間隔を空けた状態で対向させてグランドプレートＧ上に並列配置された第２のゲート型素子部３とを備えている。

上記第１のゲート型素子部２及び第２のゲート型素子部３は、それぞれ断面矩形状（断面コ字状）の門型アンテナ素子である。
上記第１のゲート型素子部２には、電力が供給される給電端子４が設けられ、給電線５によって給電が行われるようになっていると共に、第２のゲート型素子部３には給電が行われないようになっている。すなわち、第１のゲート型素子部２は、給電素子とされ、第２のゲート型素子部３は無給電素子とされる。これらの第１のゲート型素子部２と第２のゲート型素子部３とで、１つのアンテナ素子ユニットが構成される。
なお、アンテナの給電方法については、同軸給電線５から給電端子４を使った本実施形態のほかにも、マイクロストリップ線路を用いてＧＮＤに切ったスロットを介した電磁結合型給電でも構わない。
また、上記導体板部１及びグランドプレートＧは、例えば銅板で形成されている。

次に、本実施形態のアンテナ装置におけるアンテナ特性について図１から図４を参照して説明する。

まず、第１のゲート型素子部２の素子幅、素子長及び素子高は、Ｗ_１，Ｌ_１，ｈ_１とし，第２のゲート型素子部３の素子幅、素子長及び素子高は、Ｗ_２，Ｌ_２，ｈ_２と表記する。なお、２ＧＨｚ帯で設計した各寸法の一例は、Ｗ_１＝１５ｍｍ，Ｌ_１＝Ｌ_２＝７４ｍｍ，ｈ_１＝ｈ_２＝５ｍｍ，ｇ＝５ｍｍである。

このアンテナ装置では、第１のゲート型素子部２及び第２のゲート型素子部３が側面に２つの開口面１ａを持つため、図２に示すように、逆向きの２つの磁流対でモデル化することができる。すなわち、このアンテナ装置を、図２に示すように、磁流対２組（Ｍ_１，Ｍ_２），（Ｍ_３，Ｍ_４）でモデル化すると、磁流対間の励振位相差δに対し、合成指向性は例えばｙｘ面内で図３のようになる。

図中一点鎖線が電磁界シミュレーションによる結果であることから、δ＝−π／２が単方向指向性の合成条件であることがわかる。なお、本磁流計算により、ｚ軸方向に生ずるヌルが、磁流Ｍ_２，Ｍ_３の寄与により生ずることがわかっている。このヌルは、天頂方向への放射抑制を意味していることから、従来のアンテナ装置に比してアンテナ利得が改善されていることもわかる。

次に、このアンテナ装置におけるＦＢ比の周波数特性を、図４に示す。この結果は、無限大地板を仮定したＦＤＴＤシミュレーションによるものであり、第１のゲート型素子部２の幅Ｗ_１＝１５ｍｍ、第２のゲート型素子部３の幅Ｗ_２をパラメータとしている。この結果により、無給電素子である第２のゲート型素子部３の幅により、所望の指向性となる周波数帯域が変化し、第２のゲート型素子部３の幅Ｗ_２が大きいと、単方向帯域が広くなることがわかる。

すなわち、第１のゲート型素子部２及び第２のゲート型素子部３が９０度の位相差で励振されたとき、単方向となることが確認され、無給電素子である第２のゲート型素子部３の幅が帯域幅と相関を持つことがわかる。

このように本実施形態では、並列配置された第１のゲート型素子部２に、電力が供給される給電端子４が設けられ、第１のゲート型素子部２だけに給電が行われるので、１層構造によりさらに低姿勢化が可能であると共に、単一給電で単一指向性放射パターンが合成され、給電される第１のゲート型素子部２側へ主放射が形成される。これにより、天頂方向への放射が抑制され、高利得な放射特性を有する単一指向性のアンテナ特性を得ることができる。

また、このアンテナ装置では、第１のゲート型素子部２及び第２のゲート型素子部３の幅（短手長）を適宜設定することで、放射特性（指向性の単一性（ＦＢ比））、指向性の発現する周波数及び周波数帯域幅を制御することができる。また、第１のゲート型素子部２及び第２のゲート型素子部３の長さ（長手長）を適宜設定することで、指向性の発現する周波数を変更することができる。

さらに、このアンテナ装置では、第１のゲート型素子部２及び第２のゲート型素子部３の両方とも周波数帯域の広いゲート型素子部であるので、上記非特許文献１に記載のアンテナ装置に比べて、単一指向性が合成される周波数帯域を広くすることができる。
また、給電されない第２のゲート型素子部３の幅（短手長）が、給電される第１のゲート型素子部２よりも大きく設定されているので、反射器として機能する無給電の第２のゲート型素子部３の幅が大きいほど、ＦＢ比を大きくすることができ、高い単一指向性を得ることができる。

次に、本発明に係るアンテナ装置の第２実施形態について、図５を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、第１のゲート型素子部２と第２のゲート型素子部３との互いの幅を異なるものとすると共に、第１のゲート型素子部２にのみに給電をおこなっているのに対し、第２実施形態のアンテナ装置では、図５に示すように、第１のゲート型素子部２と第２のゲート型素子部３との互いの幅が同一に設定されていると共に、給電端子４が、第１のゲート型素子部２及び第２のゲート型素子部３の両方に設けられ、給電を行う対象を第１のゲート型素子部２と第２のゲート型素子部３とで切り替え可能な給電切り替え機構１０を備えている点である。

この第２実施形態の給電切り替え機構１０は、給電対象を切り替えるために、第１のゲート型素子部２の給電端子４に接続された給電線５と第２のゲート型素子部３の給電端子４に接続された給電線５とに接続され、これらのいずれか一方を任意に選択して電力源との接続を切り替えるスイッチ回路である。例えば、第１のゲート型素子部２にのみ給電している場合は、第１のゲート型素子部２側（図中の実線の矢印方向）に主放射が形成されるが、給電切り替え機構１０により、給電を行う対象を第２のゲート型素子部３のみに切り替えると、主放射方向が第２のゲート型素子部３側（図中の二点鎖線の矢印方向）に反転する。

すなわち、第２実施形態では、給電切り替え機構１０によって給電を行う対象（励起素子）を第１のゲート型素子部２と第２のゲート型素子部３とで切り替え可能であるので、給電を切り替えることで主放射方向を反転させることができる。

次に、本発明に係るアンテナ装置の第３実施形態について、図６を参照して以下に説明する。

第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、第１のゲート型素子部２と第２のゲート型素子部３とが別体の導体板部１で構成されているのに対し、第３実施形態のアンテナ装置では、図６の（ａ）に示すように、非対称な給電構造を持つ幅広ゲート型アンテナであって、スリットＳによって第１のゲート型素子部３２と第２のゲート型素子部３３とに分かれて構成されている点である。

すなわち、第３実施形態では、導体板部３１が、グランドプレートＧ上に立設された垂直導体部３１ａとグランドプレートＧに平行な水平導体部３１ｂとから構成され、第１のゲート型素子部３２と第２のゲート型素子部３３との垂直導体部３１ａが、互いに連続して形成されていると共に、第１のゲート型素子部３２と第２のゲート型素子部３３との水平導体部３１ｂが、スリットＳを介して分けられている。

この第３実施形態のアンテナ装置でも、第１実施形態と同様に、給電される第１のゲート型素子部３２側に主放射される単一性のアンテナ特性が得られる。
また、このアンテナ装置では、スリットＳの長さを変更することで、周波数を変えることができる。

さらに、第３実施形態の他の例として、図６の（ｂ）に示すように、スリットＳの両側に両端を架け渡して接続されたコイルやコンデンサ等のリアクタンス素子３４を設けても構わない。
この第３実施形態の他の例では、第１のゲート型素子部３２と第２のゲート型素子部３３とを分けているスリットＳに装荷されたリアクタンス素子３４について、そのリアクタンスを変更することで、上記スリットＳの長さを変更する場合と同様に、周波数を変えることができる。なお、このリアクタンス素子３４を、任意にリアクタンスを変更可能なリアクタンス可変回路としても構わない。

次に、本発明に係るアンテナ装置の第４実施形態について、図７から図１２を参照して以下に説明する。

第４実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、第２のゲート型素子部３が給電素子である第１のゲート型素子部２の隣に１つ配されているのに対し、第４実施形態のアンテナ装置では、図７及び図８に示すように、第１のゲート型素子部２に給電端子４が設けられて電力が供給され、第１のゲート型素子部２の両側に一対の第２のゲート型素子部４３Ａ、４３Ｂが並列配置されている点である。すなわち、これら第１のゲート型素子部２及び第２のゲート型素子部４３Ａ、４３Ｂでアンテナ素子ユニット４１が構成されている。

また、第４実施形態のアンテナ装置では、第２のゲート型素子部４３Ａ、４３Ｂの両端部間にグランドプレートＧと電気的に導通可能な導体柱である導通ピン（導通部）Ｐが設けられ、一対の第２のゲート型素子部４３Ａ、４３Ｂのうち任意に選択した一方又は両方の導通ピンＰとグランドプレートＧとを導通（ショート）させる導通素子切り替え機構４５を備えている点で第１実施形態と異なっている。

上記導通素子切り替え機構４５は、各導通ピンＰに電気的に接続され、これらのいずれか一方又は両方を任意に選択してグランドプレートＧとの接続をショート又はオープンの状態に切り替えるスイッチ回路である。
上記導通ピンＰは、第２のゲート型素子部４３Ａ、４３Ｂの垂直導体部（両端部）３１ａ間、すなわち水平導体部３１ｂに設けられ、本実施形態では水平導体部３１ｂの中央部分に設けられている。

導通素子切り替え機構４５により、例えば第２のゲート型素子部４３Ａをショートすると共に第２のゲート型素子部４３Ｂをオープンにすると、図９の（ａ）（ｂ）に示すようなアンテナ指向性を得ることができる。逆に第２のゲート型素子部４３Ｂをショートすると共に第２のゲート型素子部４３Ａをオープンにすると、図１０の（ａ）（ｂ）に示すように逆方向へのアンテナ指向性を得ることができる。

また、導通素子切り替え機構４５により、第２のゲート型素子部４３Ａ、４３Ｂの両方をショートすると、図１１の（ａ）（ｂ）に示すような双指向性を得ることができる。この場合、指向性の周波数変化はない。逆に、第２のゲート型素子部４３Ａ、４３Ｂの両方をオープンにすると、図１２の（ａ）（ｂ）に示すような双指向性を得ることができる。この場合、指向性は周波数によって多少変化するが双指向性は変わらない。

このように、第４実施形態のアンテナ装置は、導通素子切り替え機構４５により、一対の第２のゲート型素子部４３Ａ、４３Ｂのうち任意に選択した一方又は両方の導通ピンＰとグランドプレートＧとを導通させるので、グランドプレートＧと導通ピンＰで導通され短絡された第２のゲート型素子部４３Ａ、４３Ｂが、第１のゲート型素子部２との共振が妨げられ、アンテナとして動作しなくなる。

また、ゲート型素子部が薄型であるため、非共振状態であれば、互いに接近して設置されていても、給電素子である第１のゲート型素子部２の動作を妨げることがない。すなわち、一対の第２のゲート型素子部４３Ａ、４３Ｂのうち一方の導通ピンＰだけを導通させてショートさせることで、動作周波数での共振を意図的にずらして給電する第１のゲート型素子部２との結合を避け、動作周波数での機能を失わせて一方側に放射させる指向性を得ることができる。したがって、一対の第２のゲート型素子部４３Ａ、４３Ｂのうち導通させる導通ピンＰを選択することで、指向性の切り替えが可能になる。また、両方の導通ピンＰをショートさせる又はオープンにすると、給電素子である第１のゲート型素子部２本来の特性である双指向性を得ることができる。

次に、本発明に係るアンテナ装置の第５実施形態について、図１３を参照して以下に説明する。

第５実施形態と第４実施形態との異なる点は、第４実施形態では、導通ピンＰが水平導体部３１ｂの中央部分に設けられているのに対し、第５実施形態のアンテナ装置では、図１３に示すように、導通ピンＰが、第２のゲート型素子部４３Ａにおいては水平導体部３１ｂの一方の垂直導体部３１ａ側に設けられていると共に、第２のゲート型素子部４３Ｂにおいては水平導体部３１ｂの他方の垂直導体部３１ａ側に設けられている点である。

この第５実施形態のアンテナ装置では、例えば第２のゲート型素子部４３Ａをショートすると共に第２のゲート型素子部４３Ｂをオープンにすると、第２のゲート型素子部４３Ａ側でかつ開口面１ａに対して斜め方向への指向性を得ることができる。逆に、第２のゲート型素子部４３Ｂをショートすると共に第２のゲート型素子部４３Ａをオープンにすると、第２のゲート型素子部４３Ｂ側でかつ開口面１ａに対して斜め方向への指向性を得ることができる。このように、第５実施形態では、導通ピンＰの位置がずらされているので、開口面１ａに対して斜め方向への指向性制御も可能になる。

次に、本発明に係るアンテナ装置の第６実施形態について、図１４を参照して以下に説明する。

第６実施形態と第５実施形態との異なる点は、第５実施形態では、導通ピンＰが水平導体部３１ｂに１カ所設けられているのに対し、第６実施形態のアンテナ装置では、図１４に示すように、第２のゲート型素子部５３Ａ、５３Ｂの垂直導体部（両端部）３１ａ間に複数設けられている点である。すなわち、第６実施形態では、導通ピンＰが、水平導体部３１ｂに一方の垂直導体部３１ａ側、中央部分、他方の垂直導体部３１ａ側の３カ所設けられている。さらに、第６実施形態のアンテナ装置では、これらの導通ピンＰのうち任意に選択した一つとグランドプレートＧとを導通させる導通位置切り替え機構６５を備えている点でも異なっている。
なお、これら第１のゲート型素子部２及び第２のゲート型素子部５３Ａ、５３Ｂでアンテナ素子ユニット６１が構成されている。

上記導通位置切り替え機構６５は、導通させる導通ピンＰを切り替えるために各導通ピンＰに接続され、これらのいずれか一つ又は複数を任意に選択してグランドプレートＧとの接続を切り替えるスイッチ回路である。
このように第６実施形態のアンテナ装置では、導通位置切り替え機構６５により、複数の導通ピンＰのうち任意に選択した一つ又は複数とグランドプレートＧとを導通させるので、選択した導通ピンＰの位置に応じて指向性を開口面１ａに対して斜め方向などに変更する指向性制御が可能になる。すなわち、第６実施形態では、第１のゲート型素子部２の左右にそれぞれ３カ所ずつ導通ピンＰが設けられて選択可能になっているので、６方向への指向性制御が可能になる。

次に、本発明に係るアンテナ装置の第７実施形態について、図１５を参照して以下に説明する。

第７実施形態と第４実施形態との異なる点は、第４実施形態では、第１のゲート型素子部２と一対の第２のゲート型素子部４３Ａ、４３Ｂとからなる１つのアンテナ素子ユニット４１を備えているのに対し、第７実施形態のアンテナ装置では、図１５に示すように、第１のゲート型素子部２と一対の第２のゲート型素子部４３Ａ、４３Ｂとからなるアンテナ素子ユニット４１を近接状態に並べて２つ備えており、これらアンテナ素子ユニット４１が、互いに開口面１ａの向きを変えてグランドプレートＧに設置されている点である。

すなわち、一方のアンテナ素子ユニット４１の開口面１ａに対して他方のアンテナ素子ユニット４１の開口面１ａが垂直になるようにアンテナ素子ユニット４１が配置されている。また、導通素子切り替え機構４５は、両方のアンテナ素子ユニット４１について制御するように接続されている。また、両方のアンテナ素子ユニット４１の第１のゲート型素子部２には、いずれか一方又は両方を任意に選択して給電を行うスイッチ回路である給電ユニット切り替え機構７５が接続されている。したがって、第７実施形態のアンテナ装置では、異なる２つの指向性を制御可能なアンテナ素子ユニット４１を２つ備えているので、全体として４方向への指向性制御が可能になる。

このように第７実施形態では、複数のアンテナ素子ユニット４１が、互いに開口面１ａの向きを変えてグランドプレートＧに設置されているので、各アンテナ素子ユニット４１の指向性を組み合わせて制御することで、４方向など多様な方向に任意に指向性を得ることが可能になる。なお、各アンテナ素子ユニット４１が低姿勢であるので、一方の正面に別のアンテナ素子ユニット４１が配されていても、特性劣化が小さく、良好な指向性制御が可能である。ただし、図１５上の左側に位置するアンテナ素子ユニット４１を用いて図面上の右方向に放射させた場合、右側に位置するアンテナ素子ユニット４１が目前にあるため、ショートしていない給電素子である第１のゲート型素子部２と結合して指向性が乱れる場合もある。この場合は、両方のアンテナ素子ユニット４１の間隔を指向性を維持できる程度に予め離して設置するか、右側のアンテナ素子ユニット４１における第１のゲート型素子部２も導通ピンＰでショートさせる接続切り替えを行うことにより、良好な指向性を得ることが可能である。

次に、本発明に係るアンテナ装置の第８実施形態について、図１６を参照して以下に説明する。

第８実施形態と第７実施形態との異なる点は、第７実施形態では、第５実施形態のアンテナ素子ユニット４１を２つ備えているのに対し、第８実施形態のアンテナ装置では、図１６に示すように、第６実施形態のアンテナ素子ユニット６１を２つ備えている点である。また、第８実施形態のアンテナ装置では、一方のアンテナ素子ユニット６１の開口面１ａに対して他方のアンテナ素子ユニット６１の開口面１ａが４５°の角度になるようにアンテナ素子ユニット６１が配置されている点で、第７実施形態と異なっている。

この第８実施形態では、各アンテナ素子ユニット６１の導通位置切り替え機構６５がそれぞれの導通ピンＰに接続され、全部で１２カ所の導通ピンＰのショート・オープンを制御可能になっている。
したがって、第８実施形態では、異なる６つの指向性を制御可能なアンテナ素子ユニット６１を互いに４５°傾けて２つ備えているので、全体として８方向への指向性制御が可能になる。なお、第８実施形態でも、第７実施形態と同様に、図１６上の左側に位置するアンテナ素子ユニット６１を用いて図面上の右方向に放射させた場合、右側に位置するアンテナ素子ユニット６１が目前にあるため、ショートしていない給電素子である第１のゲート型素子部２と結合して指向性が乱れる場合もある。この場合は、第７実施形態と同様に、両方のアンテナ素子ユニット６１の間隔を指向性を維持できる程度に予め離して設置するか、右側のアンテナ素子ユニット６１における第１のゲート型素子部２も導通ピンＰでショートさせる接続切り替えを行うことにより、良好な指向性を得ることが可能である。

なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

上記各実施形態では、第１のゲート型素子部２、３２及び第２のゲート型素子部３、３３の内部は空洞構造とされているが、導体板部１、３１内に誘電体材料を設けても構わない。例えば、導体板部１、３１内に誘電体材料を充填又は貼り付けることにより、第１のゲート型素子部２、３２及び第２のゲート型素子部３、３３の誘電率を高めて小型化することも可能である。したがって、導体板部１内に誘電体材料を設けることで、誘電率の調整が可能になり、第１のゲート型素子部２、３２及び第２のゲート型素子部３、３３の大きさを調整することができる。なお、誘電体材料としては、例えばセラミックス粒子入り樹脂等が好適である。

また、上記誘電体材料は、導体板部１、３１内に充填又は貼り付けて設けるが、誘電体材料を予め矩形状に成形しておき、この誘電体材料の表面のうちアンテナ素子として必要な面に、メッキあるいは蒸着によって金属膜を形成することで、導体板部（金属面体）としても構わない。
さらに、第１のゲート型素子部及び第２のゲート型素子部はいずれも断面矩形状であるが、他の断面門形状であっても構わない。例えば、アーチ（円弧）状の断面門形状であっても良い。

本発明に係るアンテナ装置の第１実施形態を示す斜視図である。 第１実施形態において、アンテナ装置の磁流対方向を示す説明図である。 第１実施形態において、アンテナ装置の放射指向性を示すグラフである。 第１実施形態において、第２のゲート型素子部の幅を変えた際の周波数とＦＢ比との関係を示すグラフである。 本発明に係るアンテナ装置の第２実施形態を示す斜視図である。 本発明に係るアンテナ装置の第３実施形態を示す斜視図及び要部拡大図である。 本発明に係るアンテナ装置の第４実施形態を示す斜視図である。 第４実施形態において、アンテナ装置を示す平面図である。 第４実施形態において、アンテナ装置の放射指向性を示すグラフである。 第４実施形態において、アンテナ装置の放射指向性を示すグラフである。 第４実施形態において、アンテナ装置の放射指向性を示すグラフである。 第４実施形態において、アンテナ装置の放射指向性を示すグラフである。 本発明に係るアンテナ装置の第５実施形態を示す平面図である。 本発明に係るアンテナ装置の第６実施形態を示す平面図である。 本発明に係るアンテナ装置の第７実施形態において、放射指向性を示す説明図及びアンテナ装置を示す平面図である。 本発明に係るアンテナ装置の第８実施形態において、放射指向性を示す説明図及びアンテナ装置を示す平面図である。

符号の説明

１ａ…開口面、１、３１…導体板部、２、３２…第１のゲート型素子部、３、３３、４３Ａ、４３Ｂ、５３Ａ、５３Ｂ…第２のゲート型素子部、４…給電端子、１０…給電切り替え機構、３１ａ…垂直導体部、３１ｂ…水平導体部、３４…リアクタンス素子、４１、６１…アンテナ素子ユニット、４５…導通素子切り替え機構、６５…導通位置切り替え機構、Ｇ…グランドプレート（グランド導体面）、Ｐ…導通ピン（導通部）、Ｓ…スリット

Claims (6)

1. グランド導体面上に設けられ相対する一対の開口面を側面に有する断面門形状の導体板部を備えた第１のゲート型素子部と、
   相対する一対の開口面を側面に有する断面門形状の導体板部を備え前記第１のゲート型素子部に対して開口面同士を対向させて前記グランド導体面上に並列配置された第２のゲート型素子部とを有するアンテナ素子ユニットを備え、
   前記第１のゲート型素子部及び前記第２のゲート型素子部の少なくとも一方に、電力が供給される給電端子が設けられ、前記第１のゲート型素子部又は前記第２のゲート型素子部に給電が行われることを特徴とすることを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記導体板部が、前記グランド導体面上に立設された垂直導体部と前記グランド導体面に平行な水平導体部とから構成され、
   前記第１のゲート型素子部と第２のゲート型素子部との前記垂直導体部が、互いに連続して形成されていると共に、前記第１のゲート型素子部と第２のゲート型素子部との前記水平導体部が、スリットを介して分けられ、
   該スリットの両側に両端を架け渡して接続されたリアクタンス素子を備えていることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項１又は２に記載のアンテナ装置において、
   前記給電端子が、前記第１のゲート型素子部及び前記第２のゲート型素子部の両方に設けられ、
   給電を行う対象を前記第１のゲート型素子部と前記第２のゲート型素子部とで切り替え可能な給電切り替え機構を備えていることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項１又は２に記載のアンテナ装置において、
   前記第１のゲート型素子部に前記給電端子が設けられて電力が供給され、
   前記第１のゲート型素子部の両側に一対の前記第２のゲート型素子部が並列配置され、
   前記第２のゲート型素子部の両端部間に前記グランド導体面と電気的に導通可能な導通部が設けられ、
   一対の前記第２のゲート型素子部のうち任意に選択した一方又は両方の前記導通部と前記グランド導体面とを導通させる導通素子切り替え機構を備えていることを特徴とするアンテナ装置。
5. 請求項４に記載のアンテナ装置において、
   前記導通部が、前記第２のゲート型素子部の両端部間に複数設けられ、
   これらの前記導通部のうち任意に選択した一つ又は複数と前記グランド導体面とを導通させる導通位置切り替え機構を備えていることを特徴とするアンテナ装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   複数の前記アンテナ素子ユニットが、互いに開口面の向きを変えて前記グランド導体面に設置されていることを特徴とするアンテナ装置。

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