JP6877669B2 - アンテナ装置 - Google Patents

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Description

この発明は、アンテナ装置に関するものである。
アンテナ装置を有する無線通信装置においては、マルチパスフェージング等による通信品質の低下を対策するために、アンテナ装置にダイバーシチ機能を持たせることが有効である。ダイバーシチ機能は、ブランチ数を増やすほど、フェージングによる受信電力の低下を低減できる。ダイバーシチ機能においては、一般に、ブランチ数を増やすためには放射素子の数を増やすことが必要であり、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）のブランチを形成するためにはＮ個の放射素子が必要となる。
しかしながら、例えば、小型の無線通信装置が複数の放射素子を備える場合、放射素子間の相互結合が強くなることから放射素子間又はブランチ間の相関が高くなるため、小型の無線通信装置が多数の放射素子を備えることは、困難である。
この問題を解決するために、例えば、特許文献１には、右旋円偏波又は左旋円偏波を放射する円偏波切換形アンテナが開示されている。特許文献１に記載された円偏波切換形アンテナは、２個の給電点を有し、円偏波を放射する放射素子（以下「構成Ａ」という。）と、一端が放射素子における一方の給電点と接続され、信号の位相を０度又は１８０度だけ移相する第１の移相器（以下「構成Ｂ」という。）と、一端が放射素子における他方の給電点と接続され、信号の位相を０度又は１８０度だけ移相する第２の移相器と、入力信号を位相差が９０度である２つの信号に分配し、分配した一方の信号を第１の移相器に出力し、分配した他方の信号を第２の移相器に出力する９０度ハイブリッド回路と、を備えている。
特開２０００−２２３９４２号公報
一例として、特許文献１に記載された円偏波切換形アンテナから構成Ａと構成Ｂとを削除し、更に、第１放射素子と第２放射素子とを追加したアンテナ装置を想定する。想定するアンテナ装置は、第１放射素子が、９０度ハイブリッド回路の第１出力端子と接続され、且つ、第２放射素子が第２の移相器を介して９０度ハイブリッド回路の第２出力端子と接続されているものとする。想定したアンテナ装置は、第２の移相器の移相量が制御信号等により切り替えられることにより、第１放射素子及び第２放射素子の２個の放射素子を用いて４ブランチダイバーシチ機能を実現することができる。
しかしながら、想定したアンテナ装置は、第１放射素子と第２放射素子との間隔が狭い場合、特に、第１放射素子と第２放射素子との間隔が動作周波数の波長の２分の１以下である場合、第１放射素子と第２放射素子との間の相互結合が強くなる。アンテナ装置は、第１放射素子と第２放射素子との間の相互結合が強くなると、例えば、第１放射素子から放射された信号の多くが第２放射素子に入射されてしまうため、９０度ハイブリッド回路の入力端子において信号の反射振幅が大きくなり、信号を効率よく放射できない。
この発明は、上述の問題点を解決するためのもので、４ブランチダイバーシチ機能を２個の放射素子で実現しつつ、２個の放射素子の間隔が狭い場合であっても信号の損失を低減できるアンテナ装置を提供することを目的としている。
この発明に係るアンテナ装置は、第１放射素子と、第２放射素子と、第１入出力端子と、第２入出力端子と、一端が第２放射素子に接続されている第１移相器と、一端が第１放射素子に接続され、他端が第１移相器の他端に接続されている第１サセプタンス素子と、一端が第１サセプタンス素子の一端に接続されている第２サセプタンス素子と、一端が第１サセプタンス素子の他端に接続されている第３サセプタンス素子と、一端が第２サセプタンス素子の他端に接続され、他端が第３サセプタンス素子の他端に接続されている第４サセプタンス素子と、一端が第４サセプタンス素子の一端に接続され、他端が第１入出力端子と接続されている第１可変整合回路と、一端が第４サセプタンス素子の他端に接続され、他端が第２入出力端子と接続されている第２可変整合回路と、を備え、第１入出力端子又は第２入出力端子から給電される場合に、第１放射素子の励振振幅と第２放射素子の励振振幅とが略等振幅となり、且つ、第１入出力端子と第２入出力端子との間の結合が低減するように、第１サセプタンス素子、第２サセプタンス素子、第３サセプタンス素子、及び第４サセプタンス素子が各サセプタンス値を設定されている。
この発明によれば、４ブランチダイバーシチ機能を２個の放射素子で実現しつつ、２個の放射素子の間隔が狭い場合であっても信号の損失を低減できる。
図１は、実施の形態１に係るアンテナ装置の要部の構成の一例を示す図である。 図２は、実施の形態１に係るアンテナ装置の動作メカニズムを説明した図である。 図３は、実施の形態１に係るアンテナ装置の放射素子の構成の一例を示す図である。 図４は、図３に示す放射素子のみにより構成されたアンテナ装置におけるＳパラメータ計算結果を示す図である。 図５Ａは、実施の形態１に係るアンテナ装置の放射素子に、図３に示す構成を適用した場合における、第１移相器がモード１である場合のＳパラメータ計算結果を示す図である。図５Ｂは、実施の形態１に係るアンテナ装置の放射素子に、図３に示す構成を適用した場合における、第１移相器がモード２である場合のＳパラメータ計算結果を示す図である。 図６は、実施の形態１に係るアンテナ装置の放射素子に、図３に示す構成を適用した場合における、放射パターン計算結果を示す図である。 図７は、実施の形態１に係るアンテナ装置の放射素子に、図３に示す構成を適用した場合における、各ブランチ間の相関係数の計算結果を示す図である。 図８Ａは、実施の形態２に係るアンテナ装置の要部の構成の一例を示す図である。図８Ｂは、実施の形態２に係るアンテナ装置において、第１移相器がモード１である場合の第１ＤＰＤＴスイッチ、第２ＤＰＤＴスイッチ、及び第３ＤＰＤＴスイッチの状態を示す図である。図８Ｃは、実施の形態２に係るアンテナ装置において、第１移相器がモード２である場合の第１ＤＰＤＴスイッチ、第２ＤＰＤＴスイッチ、及び第３ＤＰＤＴスイッチの状態を示す図である。 図９は、実施の形態３に係るアンテナ装置の要部の構成の一例を示す図である。 図１０は、実施の形態３に係るアンテナ装置の動作メカニズムを説明した図である。 図１１Ａは、実施の形態４に係るアンテナ装置の要部の構成の一例を示す図である。図１１Ｂは、実施の形態４に係るアンテナ装置において、第２移相器及び第３移相器がモード３である場合の第４ＤＰＤＴスイッチ及び第５ＤＰＤＴスイッチの状態を示す図である。図１１Ｃは、実施の形態４に係るアンテナ装置において、第２移相器及び第３移相器がモード４である場合の第４ＤＰＤＴスイッチ及び第５ＤＰＤＴスイッチの状態を示す図である。 図１２Ａは、実施の形態５に係るアンテナ装置の要部の構成の一例を示す図である。図１２Ｂは、実施の形態５に係るアンテナ装置において、第２移相器及び第３移相器がモード３である場合の第６ＤＰＤＴスイッチ及び第７ＤＰＤＴスイッチの状態を示す図である。図１２Ｃは、実施の形態５に係るアンテナ装置において、第２移相器及び第３移相器がモード４である場合の第６ＤＰＤＴスイッチ及び第７ＤＰＤＴスイッチの状態を示す図である。 図１３は、伝送線路の構成の一例を示す図である。
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１から図７を参照して実施の形態１に係るアンテナ装置１００について説明する。
図１を参照して、実施の形態１に係るアンテナ装置１００の要部の構成の一例を説明する。
実施の形態１に係るアンテナ装置１００は、第１放射素子１０１、第２放射素子１０２、第１入出力端子１０３、第２入出力端子１０４、第１移相器１１０、第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、第４サセプタンス素子１０８、第１可変整合回路１２０、及び、第２可変整合回路１３０を備える。
第１移相器１１０の一端は、第２放射素子１０２に接続されている。
第１サセプタンス素子１０５の一端は、第１放射素子１０１に接続されている。
第１サセプタンス素子１０５の他端は、第１移相器１１０の他端に接続されている。
第２サセプタンス素子１０６の一端は、第１サセプタンス素子１０５の一端に接続されている。
第３サセプタンス素子１０７の一端は、第１サセプタンス素子１０５の他端に接続されている。
第４サセプタンス素子１０８の一端は、第２サセプタンス素子１０６の他端に接続されている。
第４サセプタンス素子１０８の他端は、第３サセプタンス素子１０７の他端に接続されている。
第１可変整合回路１２０の一端は、第４サセプタンス素子１０８の一端に接続されている。
第１可変整合回路１２０の他端は、第１入出力端子１０３と接続されている。
第２可変整合回路１３０の一端は、第４サセプタンス素子１０８の他端に接続されている。
第２可変整合回路１３０の他端は、第２入出力端子１０４と接続されている。
アンテナ装置１００は、第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２の構成又は形状により、図１に示す参照面ｔ１における第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２の反射振幅が十分低いものであるとする。アンテナ装置１００は、第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２の構成又は形状により、参照面ｔ１における第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２の十分に反射振幅を低減できない場合、整合回路等を使用することにより、低減するようにしても良い。
第１移相器１１０は、第１移相器１１０に入力された信号の位相を移相させる。
具体的には、第１移相器１１０は、第１移相器１１０に入力された信号の位相を移相量として０度移相させる状態、及び、第１移相器１１０に入力された信号の位相を移相量として＋９０度移相させる状態の２つの状態を有する。第１移相器１１０の状態は、例えば、外部から受けた制御信号により、２つの状態のうちいずれかの状態に切り替えられる。
なお、ここで言う０度は、厳密な０度に限定されるものではなく、略０度含むものである。以下、０度は、略０度を含むものとして説明する。また、ここで言う＋９０度は、厳密な＋９０度に限定されるものではなく、略＋９０度含むものである。以下、＋９０度は、略＋９０度を含むものとして説明する。
第１可変整合回路１２０及び第２可変整合回路１３０は、アンテナ装置１００におけるインピーダンスの整合をとることにより、第１入出力端子１０３及び第２入出力端子１０４における反射振幅を低減させる。
具体的には、第１可変整合回路１２０及び第２可変整合回路１３０は、第１移相器１１０の移相量に合わせてアンテナ装置１００におけるインピーダンスの整合をとる。
より具体的には、第１可変整合回路１２０は、第１移相器１１０が有する２つ状態のそれぞれに対応する２つ状態を有する。第１可変整合回路１２０の状態は、第１移相器１１０が、第１移相器１１０が有する２つ状態のうちいずれかの状態に切り替られるのと同期して、例えば、外部から受けた制御信号により、第１可変整合回路１２０における第１移相器１１０が切り替えられた後の状態に対応する状態に切り替えられる。
また、第２可変整合回路１３０は、第１移相器１１０が有する２つ状態のそれぞれに対応する２つの状態を有する。第２可変整合回路１３０の状態は、第１移相器１１０が、第１移相器１１０が有する２つ状態のうちいずれかの状態に切り替られるのと同期して、例えば、外部から受けた制御信号により、第２可変整合回路１３０における第１移相器１１０が切り替えられた後の状態に対応する状態に切り替えられる。
第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、及び第４サセプタンス素子１０８は、インダクタ、キャパシタ、又は０Ω抵抗等により構成された、サセプタンス値を有する素子である。
アンテナ装置１００は、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、及び第４サセプタンス素子１０８により減結合回路が構成されている。
第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、及び第４サセプタンス素子１０８の各サセプタンス値は、第１入出力端子１０３又は第２入出力端子１０４から給電される場合に、第１放射素子１０１の励振振幅と第２放射素子１０２の励振振幅とが略等振幅となり、且つ、第１入出力端子１０３と第２入出力端子１０４との間の結合が低減するように設定されたものである。
より具体的には、第１サセプタンス素子１０５は、予めサセプタンス値Ｂ１が設定されている。アンテナ装置１００は、第１サセプタンス素子１０５のサセプタンス値Ｂ１を変化させることにより、第１放射素子１０１と第２放射素子１０２との励振振幅比を変化させることができる。
第１サセプタンス素子１０５のサセプタンス値Ｂ１は、式（１）を満たすように決定される。
Figure 0006877669
ただし、Ｚ０は、規格化インピーダンスである。
また、第２サセプタンス素子１０６のサセプタンス値と、第３サセプタンス素子１０７のサセプタンス値とは、予め等しいサセプタンス値Ｂ２が設定されている。第４サセプタンス素子１０８は、予めサセプタンス値Ｂ３が設定されている。
第２サセプタンス素子１０６及び第３サセプタンス素子１０７のサセプタンス値Ｂ２と、第４サセプタンス素子１０８のサセプタンス値Ｂ３とは、式（２）から式（６）までの全てを満たすように決定される。
Figure 0006877669
ただし、Ｙｂは、第２サセプタンス素子１０６における第１放射素子１０１側の一端と、第３サセプタンス素子１０７における第２放射素子１０２側の一端とから、第１放射素子１０１側及び第２放射素子１０２側を見た際のアドミタンスマトリクスである。すなわち、Ｙｂは、図１に示す参照面ｔ３から第１放射素子１０１側及び第２放射素子１０２側を見た際のアドミタンスマトリクスである。
また、式（１）と式（３）とは複合同順である。
上述のように決定されたサセプタンス値を、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、及び第４サセプタンス素子１０８に設定することにより、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、及び第４サセプタンス素子１０８により構成された減結合回路は、参照面ｔ４から第１放射素子１０１側及び第２放射素子１０２側を見た際の相互結合を低減させることができる。
また、通常、図１に示す参照面ｔ２から第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２側を見た際の相互結合の位相が変化すると、相互結合を低減できるサセプタンス値Ｂ２とサセプタンス値Ｂ３とは変化する。しかし、式（１）のように決定されたサセプタンス値Ｂ１を第１サセプタンス素子１０５に設定することにより、図１に示す参照面ｔ２から第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２側を見た際の相互結合の位相が変化しても、相互結合を低減できるサセプタンス値Ｂ２とサセプタンス値Ｂ３とは変化しなくなる。すなわち、式（１）のように決定されたサセプタンス値Ｂ１を第１サセプタンス素子１０５に設定することにより、当該減結合回路は、第１移相器１１０が第１移相器１１０に入力された信号の位相を移相させる移相量に依存することなく、参照面ｔ３から第１放射素子１０１側及び第２放射素子１０２側を見た際の相互結合を低減させることができる。
また、上述のように決定されたサセプタンス値Ｂ１を第１サセプタンス素子１０５に設定することにより、第１放射素子１０１の励振振幅と第２放射素子１０２の励振振幅とは、等振幅となる。なお、ここで言う等振幅は、厳密な等振幅とは限らず、略等振幅を含むものであっても良い。以下、等振幅は、略等振幅を含むものとして説明する。
図２を参照して、実施の形態１に係るアンテナ装置１００の動作メカニズムを説明する。
以下、第１移相器１１０が、第１移相器１１０に入力された信号の位相を移相量として０度移相させる状態（以下「モード１」という。）である場合について説明する。
第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差は、第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、及び第４サセプタンス素子１０８により構成された回路の特性より、第１入出力端子１０３から給電される場合と、第２入出力端子１０４から給電される場合とでは異なる位相差が生じる。
Figure 0006877669
同様に、第１移相器１１０が、第１移相器１１０に入力された信号の位相を移相量として＋９０度移相させる状態（以下「モード２」という。）である場合、且つ、第１サセプタンス素子１０５のサセプタンス値Ｂ１がケース１である場合、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差は、第１入出力端子１０３から給電される場合は０度となり、第２入出力端子１０４から給電される場合は＋１８０度となる。また、第１移相器１１０がモード２である場合、且つ、第１サセプタンス素子１０５のサセプタンス値Ｂ１がケース２である場合、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差は、第１入出力端子１０３から給電される場合は＋１８０度となり、第２入出力端子１０４から給電される場合は０度となる。
以下、第１サセプタンス素子１０５のサセプタンス値Ｂ１がケース１である場合について説明する。
アンテナ装置１００は、第１移相器１１０がモード１である場合、且つ、第１入出力端子１０３から給電される場合、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差が＋９０度となる１つのブランチ（以下「ブランチ１」という。）を形成する。
アンテナ装置１００は、第１移相器１１０がモード１である場合、且つ、第２入出力端子１０４から給電される場合、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差が−９０度となる１つのブランチ（以下「ブランチ２」という。）を形成する。
アンテナ装置１００は、第１移相器１１０がモード２である場合、且つ、第１入出力端子１０３から給電される場合、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差が０度となる１つのブランチ（以下「ブランチ３」という。）を形成する。
アンテナ装置１００は、第１移相器１１０がモード２である場合、且つ、第２入出力端子１０４から給電される場合、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差が＋１８０度となる１つのブランチ（以下「ブランチ４」という。）を形成する。
このように、アンテナ装置１００は、第１移相器１１０が、例えば、外部から受けた制御信号により、モード１又はモード２のいずれかのモードに切り替えられ、給電が、第１入出力端子１０３又は第２入出力端子１０４から行われるように制御されることにより、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差が０度、＋９０度、＋１８０度、又は＋２７０度（−９０度）となる４ブランチダイバーシチ機能を構成することができる。
アンテナ装置１００は、第１サセプタンス素子１０５のサセプタンス値Ｂ１がケース２である場合も、第１サセプタンス素子１０５のサセプタンス値Ｂ１がケース１である場合と同様に、第１移相器１１０が、例えば、外部から受けた制御信号により、モード１又はモード２のいずれかのモードに切り替えられ、給電が、第１入出力端子１０３又は第２入出力端子１０４から行われるように制御されることにより、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差が０度、＋９０度、＋１８０度、又は＋２７０度（−９０度）となる４ブランチダイバーシチ機能を構成することができる。
アンテナ装置１００は、第１移相器１１０がモード１である場合と、第１移相器１１０がモード２である場合とでは、図１に示す参照面ｔ２から第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２側を見た際の相互結合の位相が異なるため、図１に示す参照面ｔ４から第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２側を見た際の反射の位相が異なる。アンテナ装置１００は、第１移相器１１０がモード１である場合と、第１移相器１１０がモード２である場合とで、第１可変整合回路１２０及び第２可変整合回路１３０の状態を切り替えることにより、第１入出力端子１０３及び第２入出力端子１０４における反射振幅を低減させる。アンテナ装置１００は、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、及び第４サセプタンス素子１０８により構成された減結合回路により、参照面ｔ４から第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２側を見た時の相互結合は低減されているため、第１可変整合回路１２０及び第２可変整合回路１３０の状態を切り替えは、それぞれ独立して行うことができる。
実施の形態１に係るアンテナ装置１００の効果を確認するために、図３から図５を参照して、図３に示す２素子アレーアンテナを用いて電磁界シミュレーションを行った結果について説明する。
図３において、λｃは、設計周波数ｆｃにおける自由空間波長である。図３において、２つの逆Ｆアンテナ２０１と逆Ｆアンテナ２０２とは、図３に示すＸ方向の長さが、λｃ／２以下の０．１５λｃであり、図３に示すＹ方向の長さが０．２１λｃであるグランド導体板２１１上に、０．１５λｃの間隔を空けて設置されている。
以下、逆Ｆアンテナ２０１が第１放射素子１０１であり、逆Ｆアンテナ２０２が第２放射素子１０２であるものとして説明する。
図４は、図３に示す放射素子のみにより構成されたアンテナ装置におけるＳパラメータ計算結果を示す図である。すなわち、図４は、図１に示すアンテナ装置１００から、第１移相器１１０、第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、第４サセプタンス素子１０８、第１可変整合回路１２０、及び第２可変整合回路１３０が除かれ、且つ、第１放射素子１０１が第１入出力端子１０３に接続され、第２放射素子１０２が第２入出力端子１０４に接続されたものに、図３に示す２素子アレーアンテナが適用された場合のＳパラメータ計算結果を示したものである。
図５Ａは、実施の形態１に係るアンテナ装置１００の第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２に、図３に示す構成を適用した場合における、第１移相器１１０がモード１である場合のＳパラメータ計算結果を示す図である。図５Ｂは、実施の形態１に係るアンテナ装置１００の第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２に、図３に示す構成を適用した場合における、第１移相器１１０がモード２である場合のＳパラメータ計算結果を示す図である。
図４及び図５において、Ｓ１１は、逆Ｆアンテナ２０１の反射振幅を、Ｓ２１は、逆Ｆアンテナ２０２から逆Ｆアンテナ２０１への結合の振幅を、及び、Ｓ２２は、逆Ｆアンテナ２０２の反射振幅をそれぞれ示している。
図４において、図３に示す２素子アレーアンテナは対称構造であるため、逆Ｆアンテナ２０１の反射振幅を示すＳ１１と、逆Ｆアンテナ２０２の反射振幅を示すＳ２２とは、重なっている。図４において、逆Ｆアンテナ２０１の反射振幅と、逆Ｆアンテナ２０２の反射振幅とは、設計周波数ｆｃにおいて低減されていることが確認できる。一方、図４において、逆Ｆアンテナ２０１と逆Ｆアンテナ２０２との間の距離がλｃ／２以下であるため、逆Ｆアンテナ２０２から逆Ｆアンテナ２０１への結合の振幅は、設計周波数ｆｃにおいて−２．７ｄＢであり、設計周波数ｆｃにおいて非常に高いことが確認できる。
図５Ａにおいて、第１移相器１１０がモード１である場合は、図１に示す回路構成が対称となるため、逆Ｆアンテナ２０１の反射振幅を示すＳ１１と、逆Ｆアンテナ２０２の反射振幅を示すＳ２２とは、重なっている。
図５Ａ及び図５Ｂにおいて、逆Ｆアンテナ２０１と逆Ｆアンテナ２０２との間の距離がλｃ／２以下であっても、逆Ｆアンテナ２０１の反射振幅、逆Ｆアンテナ２０２の反射振幅、及び、逆Ｆアンテナ２０２から逆Ｆアンテナ２０１への結合の振幅は全て、設計周波数ｆｃにおいて低減されていることが確認できる。
図６は、実施の形態１に係るアンテナ装置１００の第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２に、図３に示す構成を適用した場合における、設計周波数ｆｃにおける図３に示すＺＸ面の放射パターン計算結果を示す図である。図６において、４つのブランチ１，２，３，４の設計周波数ｆｃにおけるＺＸ面の放射パターンの各形状は、互いに異なっていることが確認できる。
図７は、実施の形態１に係るアンテナ装置１００の第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２に、図３に示す構成を適用した場合における、各ブランチ間の相関係数の計算結果を示す図である。特に、図７は、アンテナ装置１００がマルチパス環境に設置されることを想定し、到来波が全方向に一様に分布していると仮定した場合の、各ブランチ間の相関係数を求めた結果を示したものである。図７に示すように、アンテナ装置１００における各ブランチ間の相関係数は、全て０．５以下となり、アンテナ装置１００は、低相関な４ブランチダイバーシチ機能が得られていることが確認できる。
以上のように、アンテナ装置１００は、第１放射素子１０１と、第２放射素子１０２と、第１入出力端子１０３と、第２入出力端子１０４と、一端が第２放射素子１０２に接続されている第１移相器１１０と、一端が第１放射素子１０１に接続され、他端が第１移相器１１０の他端に接続されている第１サセプタンス素子１０５と、一端が第１サセプタンス素子１０５の一端に接続されている第２サセプタンス素子１０６と、一端が第１サセプタンス素子１０５の他端に接続されている第３サセプタンス素子１０７と、一端が第２サセプタンス素子１０６の他端に接続され、他端が第３サセプタンス素子１０７の他端に接続されている第４サセプタンス素子１０８と、一端が第４サセプタンス素子１０８の一端に接続され、他端が第１入出力端子１０３と接続されている第１可変整合回路１２０と、一端が第４サセプタンス素子１０８の他端に接続され、他端が第２入出力端子１０４と接続されている第２可変整合回路１３０と、を備え、第１入出力端子１０３又は第２入出力端子１０４から給電される場合に、第１放射素子１０１の励振振幅と第２放射素子１０２の励振振幅とが略等振幅となり、且つ、第１入出力端子１０３と第２入出力端子１０４との間の結合が低減するように、第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、及び第４サセプタンス素子１０８が各サセプタンス値を設定されている。
このように構成することで、アンテナ装置１００は、４ブランチダイバーシチ機能を２個の放射素子で実現しつつ、２個の放射素子の間隔が狭い場合であっても信号の損失を低減できる。
従来の９０度ハイブリッド回路は、通常、方向性結合器等により構成される。９０度ハイブリッド回路が方向性結合器により構成される場合、方向性結合器が１／４波長四方等の大きさを有するものとなるため、放射素子に給電を行う給電回路が大型になってしまうという問題点がある。
例えば、方向性結合器を集中定数素子で構成することにより給電回路を小型化したとしても、給電回路は、８個以上の集中定数素子が必要となる。したがって、給電回路が方向性結合器を集中定数素子で構成したものであったとしても、給電回路は、多くの素子数が必要となってしまい、且つ回路損失が大きいものになってしまうという問題がある。また、従来の９０度ハイブリッド回路は、第２の移相器の移相量が１８０度であるため、第１放射素子と第２放射素子との励振位相差が９０度と２７０度とにしかならず、実質的に２ブランチダイバーシチでしか機能しないものになってしまうという問題がある。
アンテナ装置１００を上述のように構成することで、第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、及び第４サセプタンス素子１０８により、第１放射素子１０１と第２放射素子１０２との間の相互結合を低減しつつ、第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２の励振振幅を等振幅にできるため、方向性結合器等を用いずに、簡易な構成にできる。
アンテナ装置１００を上述のように構成することで、アンテナ装置１００を小型且つ低損失にできる。
なお、実施の形態１に係る第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２は、一例として、逆Ｆアンテナ２０１及び逆Ｆアンテナ２０２により構成されたものとして説明したが、第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２は、逆Ｆアンテナ２０１及び逆Ｆアンテナ２０２により構成されたものに限定されるものではない。第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２は、モノポールアンテナ、ダイポールアンテナ、逆Ｌアンテナ等により構成されたものであっても良い。
実施の形態２．
実施の形態２に係るアンテナ装置１００ａは、実施の形態１に係るアンテナ装置１００の第１移相器１１０、第１可変整合回路１２０、及び第２可変整合回路１３０が、それぞれ、第１移相器１１０ａ、第１可変整合回路１２０ａ、及び第２可変整合回路１３０ａに変更されたものである。
図８を参照して実施の形態２に係るアンテナ装置１００ａの要部の構成の一例について説明する。
図８Ａは、実施の形態２に係るアンテナ装置１００ａの要部の構成の一例を示す図である。
実施の形態２に係るアンテナ装置１００ａの構成において、実施の形態１に係るアンテナ装置１００と同様の構成については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。すなわち、図１に記載した符号と同じ符号を付した図８Ａの構成については、説明を省略する。
実施の形態２に係るアンテナ装置１００ａは、第１放射素子１０１、第２放射素子１０２、第１入出力端子１０３、第２入出力端子１０４、第１移相器１１０ａ、第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、第４サセプタンス素子１０８、第１可変整合回路１２０ａ、及び、第２可変整合回路１３０ａを備える。
実施の形態２に係る第１移相器１１０ａは、第１ＤＰＤＴ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｐｏｌｅ， Ｄｏｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ）スイッチ１１１と、第１伝送線路１１２と、により構成されている。
実施の形態２に係る第１可変整合回路１２０ａは、第２ＤＰＤＴスイッチ１２１と、第１整合回路１２２と、第２整合回路１２３と、により構成されている。
実施の形態２に係る第２可変整合回路１３０ａは、第３ＤＰＤＴスイッチ１３１と、第３整合回路１３２と、第４整合回路１３３と、により構成されている。
第１ＤＰＤＴスイッチ１１１は、第１端子１１１−１、第２端子１１１−２、第３端子１１１−３、及び第４端子１１１−４を有する。
第１ＤＰＤＴスイッチ１１１は、第１端子１１１−１が第３端子１１１−３に接続され、且つ、第２端子１１１−２が第４端子１１１−４に接続された第１状態、及び、第１端子１１１−１が第４端子１１１−４に接続され、且つ、第２端子１１１−２が第３端子１１１−３に接続された第２状態の２つ状態を有する。
第１ＤＰＤＴスイッチ１１１は、例えば、外部から受けた制御信号により、第１状態と第２状態とが切り替えられる。
第２ＤＰＤＴスイッチ１２１は、第５端子１２１−１、第６端子１２１−２、第７端子１２１−３、及び第８端子１２１−４を有する。
第２ＤＰＤＴスイッチ１２１は、第５端子１２１−１が第７端子１２１−３に接続され、且つ、第６端子１２１−２が第８端子１２１−４に接続された第３状態、及び、第５端子１２１−１が第８端子１２１−４に接続され、且つ、第６端子１２１−２が第７端子１２１−３に接続された第４状態の２つ状態を有する。
第２ＤＰＤＴスイッチ１２１は、例えば、外部から受けた制御信号により、第３状態と第４状態とが切り替えられる。
第３ＤＰＤＴスイッチ１３１は、第９端子１３１−１、第１０端子１３１−２、第１１端子１３１−３、及び第１２端子１３１−４を有する。
第３ＤＰＤＴスイッチ１３１は、第９端子１３１−１が第１１端子１３１−３に接続され、且つ、第１０端子１３１−２が第１２端子１３１−４に接続された第５状態、及び、第９端子１３１−１が第１２端子１３１−４に接続され、且つ、第１０端子１３１−２が第１１端子１３１−３に接続された第６状態の２つ状態を有する。
第３ＤＰＤＴスイッチ１３１は、例えば、外部から受けた制御信号により、第５状態と第６状態とが切り替えられる。
第１端子１１１−１は、第１サセプタンス素子１０５の他端に接続されている。
第２端子１１１−２は、第１伝送線路１１２の一端に接続されている。
第３端子１１１−３は、第２放射素子１０２に接続されている。
第４端子１１１−４は、第１伝送線路１１２の他端に接続されている。
第５端子１２１−１は、第２整合回路１２３の一端に接続されている。
第６端子１２１−２は、第１整合回路１２２の一端に接続されている。
第７端子１２１−３は、第４サセプタンス素子１０８の一端に接続されている。
第８端子１２１−４は、第１整合回路１２２の他端に接続されている。
第９端子１３１−１は、第４整合回路１３３の一端に接続されている。
第１０端子１３１−２は、第３整合回路１３２の一端に接続されている。
第１１端子１３１−３は、第４サセプタンス素子１０８の他端に接続されている。
第１２端子１３１−４は、第３整合回路１３２の他端に接続されている。
第２整合回路１２３の他端は、第１入出力端子１０３と接続されている。
第４整合回路１３３の他端は、第２入出力端子１０４と接続されている。
アンテナ装置１００ａは、例えば、外部から受けた制御信号により、第１ＤＰＤＴスイッチ１１１が第１状態であり、且つ、第２ＤＰＤＴスイッチ１２１が第３状態であり、且つ、第３ＤＰＤＴスイッチ１３１が第５状態であるモードと、第１ＤＰＤＴスイッチ１１１が第２状態であり、且つ、第２ＤＰＤＴスイッチ１２１が第４状態であり、且つ、第３ＤＰＤＴスイッチ１３１が第６状態であるモードとが切り替えられる。
図８Ｂは、実施の形態２に係るアンテナ装置１００ａにおいて、第１移相器１１０ａがモード１である場合の第１ＤＰＤＴスイッチ１１１、第２ＤＰＤＴスイッチ１２１、及び第３ＤＰＤＴスイッチ１３１の状態を示す図である。
図８Ｃは、実施の形態２に係るアンテナ装置１００ａにおいて、第１移相器１１０ａがモード２である場合の第１ＤＰＤＴスイッチ１１１、第２ＤＰＤＴスイッチ１２１、及び第３ＤＰＤＴスイッチ１３１の状態を示す図である。
以下、第１伝送線路１１２は、第１伝送線路１１２に入力された信号の位相を＋９０度移相させるものとして説明する。
第１伝送線路１１２は、例えば、図１３に示す移相回路３００が適用されたものであっても良い。図１３に示す移相回路３００は、１個以上のインダクタ３０２−１，３０２−２，・・・，３０２−Ｎ（Ｎは１以上の自然数）と、複数のキャパシタ３０１−１，３０２−２，・・・，３０１−Ｎ，３０１−Ｎ＋１との複数の集中定数素子を有する。
移相回路３００は、並列接続されたキャパシタ３０１−１，３０２−２，・・・，３０１−Ｎ，３０１−Ｎ＋１と、直列接続されたインダクタ３０２−１，３０２−２，・・・，３０２−Ｎとが交互に接続されている。
より具体的には、各インダクタ３０２−Ｍ（Ｍは１以上且つＮより小さい自然数）の一端は、インダクタ３０２−Ｍ＋１の他端に接続されている。キャパシタ３０１−１，３０２−２，・・・，３０１−Ｎ，３０１−Ｎ＋１の一端は、それぞれグランド導体３０３に接続されている。インダクタ３０２−１の他端、並びに、各インダクタ３０２−Ｍ及びインダクタ３０２−Ｎの一端は、それぞれ、対応するキャパシタ３０１−Ｌ（Ｌは１以上且つＮ＋１以下の自然数）の一端に接続されている。
第１伝送線路１１２に図１３に示すような移相回路３００が適用されることにより、第１伝送線路１１２は、集中定数素子を複数組み合わせることで移相量を大きくすることができる。また、移相回路３００は、集中定数素子のみにより構成されているため、第１伝送線路１１２に図１３に示すような移相回路３００が適用されることにより、第１伝送線路１１２の大きさが小さくなり、アンテナ装置１００ａは小型化することができる。
第１ＤＰＤＴスイッチ１１１が第１状態である場合、第１サセプタンス素子１０５の他端は、第１端子１１１−１と第３端子１１１−３とを介して、第２放射素子１０２に短絡されるように接続される。第１ＤＰＤＴスイッチ１１１が第１状態である場合、第１移相器１１０ａは、第１移相器１１０ａに入力された信号を移相量として０度移相させる状態、すなわち、モード１となる。
また、第１ＤＰＤＴスイッチ１１１が第２状態である場合、第１サセプタンス素子１０５の他端は、第１伝送線路１１２を介して、第２放射素子１０２に接続される。第１ＤＰＤＴスイッチ１１１が第２状態である場合、第１移相器１１０ａは、第１移相器１１０ａに入力された信号を移相量として＋９０度移相させる状態、すなわち、モード２となる。
第１ＤＰＤＴスイッチ１１１が第１状態である場合と、第１ＤＰＤＴスイッチ１１１が第２状態である場合とでは、図８Ａに示す参照面ｔ２から第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２側を見た際の相互結合の位相が異なるため、図８Ａに示す参照面ｔ４から第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２側を見た際の反射の位相が異なる。
アンテナ装置１００ａは、第１移相器１１０ａがモード１である場合、第１可変整合回路１２０ａを第３状態で動作させ、且つ、第２可変整合回路１３０ａを第５状態で動作させ、第１移相器１１０ａがモード２である場合、第１可変整合回路１２０ａを第４状態で動作させ、且つ、第２可変整合回路１３０ａを第６状態で動作させる。
具体的には、例えば、アンテナ装置１００ａは、第１移相器１１０ａがモード１である場合、第２整合回路１２３の一端が、第５端子１２１−１と第７端子１２１−３とを介して、第４サセプタンス素子１０８の一端に短絡されるように接続される。また、アンテナ装置１００ａは、第１移相器１１０ａがモード２である場合、第２整合回路１２３の一端が、第１整合回路１２２を介して、第４サセプタンス素子１０８の一端に接続される。
アンテナ装置１００ａは、第１移相器１１０ａがモード１である場合、第２整合回路１２３が、第１入出力端子１０３から入力された信号の反射振幅を低減させる。また、アンテナ装置１００ａは、第１移相器１１０ａがモード２である場合、第１整合回路１２２と第２整合回路１２３とが、第１入出力端子１０３から入力された信号の反射振幅を低減させる。
更に、例えば、アンテナ装置１００ａは、第１移相器１１０ａがモード１である場合、第４整合回路１３３の一端が、第９端子１３１−１と第１１端子１３１−３とを介して、第４サセプタンス素子１０８の他端に短絡されるように接続される。また、アンテナ装置１００ａは、第１移相器１１０ａがモード２である場合、第４整合回路１３３の一端が、第３整合回路１３２を介して、第４サセプタンス素子１０８の他端に接続される。
アンテナ装置１００ａは、第１移相器１１０ａがモード１である場合、第４整合回路１３３が、第２入出力端子１０４から入力された信号の反射振幅を低減させる。また、アンテナ装置１００ａは、第１移相器１１０ａがモード２である場合、第３整合回路１３２と第４整合回路１３３とが、第２入出力端子１０４から入力された信号の反射振幅を低減させる。
第１整合回路１２２、第２整合回路１２３、第３整合回路１３２、及び第４整合回路１３３は、例えば、３個の集中定数素子を有するΠ型回路により構成される。第１整合回路１２２、第２整合回路１２３、第３整合回路１３２、及び第４整合回路１３３の構成は、Π型回路に限定されるものでななく、Ｔ型回路等であっても良い。
以上の説明のとおり、アンテナ装置１００ａは、第１移相器１１０ａのモードに合わせて、第２可変整合回路１３０ａの状態と第１可変整合回路１２０ａの状態とを切り替えることにより、４ブランチダイバーシチ機能を２個の放射素子で実現しつつ、２個の放射素子の間隔が狭い場合であっても信号の損失を低減できる。
また、このように構成することで、アンテナ装置１００ａは、第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、及び第４サセプタンス素子１０８により、第１放射素子１０１と第２放射素子１０２との間の相互結合を低減しつつ、第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２の励振振幅を等振幅にできるため、方向性結合器等を用いずに、簡易な構成にできる。
また、このように構成することで、アンテナ装置１００ａを小型且つ低損失にできる。
なお、アンテナ装置１００ａは、第１移相器１１０ａがモード１である場合に、第１サセプタンス素子１０５の一端から第１放射素子１０１までの移相量と、第１サセプタンス素子１０５の他端から第２放射素子１０２までの移相量とが等しくなり、第１移相器１１０ａがモード２である場合に、第１サセプタンス素子１０５の他端から第２放射素子１０２までの移相量が、第１サセプタンス素子１０５の一端から第１放射素子１０１までの移相量より９０度だけ大きくなるものであれば、例えば、第１サセプタンス素子１０５の一端と第１放射素子１０１との間、第１サセプタンス素子１０５の他端と第１端子１１１−１との間、又は、第３端子１１１−３と第２放射素子１０２との間を、不図示の伝送線路を介して接続しても良い。
実施の形態３．
実施の形態３に係るアンテナ装置１００ｂは、実施の形態１に係るアンテナ装置１００の第１移相器１１０、第１可変整合回路１２０、及び第２可変整合回路１３０が、それぞれ、第３移相器１５０、第５整合回路１６０、及び第６整合回路１７０に変更され、更に、第１放射素子１０１と第２サセプタンス素子１０６との間に第２移相器１４０が追加されたものである。
図９を参照して実施の形態３に係るアンテナ装置１００ｂの要部の構成の一例について説明する。
実施の形態３に係るアンテナ装置１００ｂの構成において、実施の形態１に係るアンテナ装置１００と同様の構成については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。すなわち、図１に記載した符号と同じ符号を付した図９の構成については、説明を省略する。
実施の形態３に係るアンテナ装置１００ｂは、第１放射素子１０１、第２放射素子１０２、第１入出力端子１０３、第２入出力端子１０４、第２移相器１４０、第３移相器１５０、第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、第４サセプタンス素子１０８、第５整合回路１６０、及び、第６整合回路１７０を備える。
第２移相器１４０の一端は、第１放射素子１０１に接続されている。
第３移相器１５０の一端は、第２放射素子１０２に接続されている。
第１サセプタンス素子１０５の一端は、第２移相器１４０の他端に接続されている。
第１サセプタンス素子１０５の他端は、第３移相器１５０の他端に接続されている。
第２サセプタンス素子１０６の一端は、第１サセプタンス素子１０５の一端に接続されている。
第３サセプタンス素子１０７の一端は、第１サセプタンス素子１０５の他端に接続されている。
第４サセプタンス素子１０８の一端は、第２サセプタンス素子１０６の他端に接続されている。
第４サセプタンス素子１０８の他端は、第３サセプタンス素子１０７の他端に接続されている。
第５整合回路１６０の一端は、第４サセプタンス素子１０８の一端に接続されている。
第５整合回路１６０の他端は、第１入出力端子１０３と接続されている。
第６整合回路１７０の一端は、第４サセプタンス素子１０８の他端に接続されている。
第６整合回路１７０の他端は、第２入出力端子１０４と接続されている。
第２移相器１４０は、第２移相器１４０に入力された信号の位相を移相させる。
具体的には、第２移相器１４０は、第２移相器１４０に入力された信号の位相を移相量として＋４５度移相させる状態、及び、第２移相器１４０に入力された信号の位相を移相量として０度移相させる状態の２つの状態を有する。第２移相器１４０の状態は、例えば、外部から受けた制御信号により、２つの状態のうちいずれかの状態に切り替えられる。
第３移相器１５０は、第３移相器１５０に入力された信号の位相を移相させる。
具体的には、第３移相器１５０は、第３移相器１５０に入力された信号の位相を移相量として＋α（αは０以上且つ３６０未満の値）度移相させる状態、及び、第３移相器１５０に入力された信号の位相を移相量として＋４５＋α度移相させる状態の２つの状態を有する。
第３移相器１５０は、第２移相器１４０が第２移相器１４０に入力された信号を移相量として＋４５度移相させる状態に切り替えられるのと同期して、例えば、外部から受けた制御信号により、第３移相器１５０に入力された信号を移相量として＋α度移相させる状態に切り替えられ、且つ、第２移相器１４０が第２移相器１４０に入力された信号を移相量として０度移相させる状態に切り替えられるのと同期して、第３移相器１５０に入力された信号を移相量として＋４５＋α度移相させる状態に切り替えられる。
なお、ここで言う＋４５度は、厳密な＋４５度に限定されるものではなく、略＋４５度含むものである。以下、＋４５度は、略＋４５度を含むものとして説明する。
第５整合回路１６０及び第６整合回路１７０は、アンテナ装置１００ｂにおけるインピーダンスの整合をとることにより、第１入出力端子１０３及び第２入出力端子１０４における反射振幅を低減させる。
第５整合回路１６０及び第６整合回路１７０は、例えば、３個の集中定数素子を有するΠ型回路により構成される。第５整合回路１６０及び第６整合回路１７０の構成は、Π型回路に限定されるものでななく、Ｔ型回路等であっても良い。
図１０を参照して、実施の形態３に係るアンテナ装置１００ｂの動作メカニズムを説明する。
以下、第２移相器１４０が、第２移相器１４０に入力された信号の位相を移相量として＋４５度移相させる状態であり、且つ、第３移相器１５０が、第３移相器１５０に入力された信号を移相量として＋α度移相させる状態（以下「モード３」という。）である場合について説明する。
第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差は、第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、及び第４サセプタンス素子１０８により構成された回路の特性より、第１入出力端子１０３から給電される場合と、第２入出力端子１０４から給電される場合とでは異なる位相差が生じる。
具体的には、第１サセプタンス素子１０５のサセプタンス値Ｂ１がケース１である場合、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差は、第１入出力端子１０３から給電される場合は＋１３５−α度となり、第２入出力端子１０４から給電される場合は−４５−α度となる。
一方、第１サセプタンス素子１０５のサセプタンス値Ｂ１がケース２である場合、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差は、第１入出力端子１０３から給電される場合は−４５−α度となり、第２入出力端子１０４から給電される場合は＋１３５−α度となる。
同様に、第２移相器１４０が、第２移相器１４０に入力された信号の位相を移相量として０度移相させる状態であり、且つ、第３移相器１５０が、第３移相器１５０に入力された信号を移相量として＋４５＋α度移相させる状態（以下「モード４」という。）である場合、且つ、第１サセプタンス素子１０５のサセプタンス値Ｂ１がケース１である場合、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差は、第１入出力端子１０３から給電される場合は＋４５−α度となり、第２入出力端子１０４から給電される場合は−１３５−α度となる。また、第２移相器１４０及び第３移相器１５０がモード４である場合、且つ、第１サセプタンス素子１０５のサセプタンス値Ｂ１がケース２である場合、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差は、第１入出力端子１０３から給電される場合は−１３５−α度となり、第２入出力端子１０４から給電される場合は＋４５−α度となる。
以下、第１サセプタンス素子１０５のサセプタンス値Ｂ１がケース１である場合について説明する。
アンテナ装置１００ｂは、第２移相器１４０及び第３移相器１５０がモード３である場合、且つ、第１入出力端子１０３から給電される場合、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差が＋１３５−α度となる１つのブランチ（以下「ブランチ５」という。）を形成する。
アンテナ装置１００ｂは、第２移相器１４０及び第３移相器１５０がモード３である場合、且つ、第２入出力端子１０４から給電される場合、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差が−４５−α度となる１つのブランチ（以下「ブランチ６」という。）を形成する。
アンテナ装置１００ｂは、第２移相器１４０及び第３移相器１５０がモード４である場合、且つ、第１入出力端子１０３から給電される場合、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差が＋４５−α度となる１つのブランチ（以下「ブランチ７」という。）を形成する。
アンテナ装置１００ｂは、第２移相器１４０及び第３移相器１５０がモード４である場合、且つ、第２入出力端子１０４から給電される場合、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差が−１３５−α度となる１つのブランチ（以下「ブランチ８」という。）を形成する。
このように、アンテナ装置１００ｂは、第２移相器１４０及び第３移相器１５０が、例えば、外部から受けた制御信号により、モード３又はモード４のいずれかのモードに切り替えられ、給電が、第１入出力端子１０３又は第２入出力端子１０４から行われるように制御されることにより、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差が＋４５−α度、＋１３５−α度、＋２２５−α度（−１３５−α度）、又は＋３１５−α度（−４５−α度）となる４ブランチダイバーシチ機能を構成することができる。
アンテナ装置１００ｂは、第１サセプタンス素子１０５のサセプタンス値Ｂ１がケース２である場合も、第１サセプタンス素子１０５のサセプタンス値Ｂ１がケース１である場合と同様に、第２移相器１４０及び第３移相器１５０が、例えば、外部から受けた制御信号により、モード３又はモード４のいずれかのモードに切り替えられ、給電が、第１入出力端子１０３又は第２入出力端子１０４から行われるように制御されることにより、第２放射素子１０２の励振位相から第１放射素子１０１の励振位相を引いた位相差が＋４５−α度、＋１３５−α度、＋２２５−α度（−１３５−α度）、又は＋３１５−α度（−４５−α度）となる４ブランチダイバーシチ機能を構成することができる。
アンテナ装置１００ｂは、第２移相器１４０及び第３移相器１５０がモード３である場合と、第２移相器１４０及び第３移相器１５０がモード４である場合とで、図９に示す参照面ｔ２から第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２側を見た際の相互結合の位相が等しいものとなる。このため、図９に示す参照面ｔ４から第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２側を見た際の反射の位相も等しいものとなる。したがって、アンテナ装置１００ｂは、第２移相器１４０及び第３移相器１５０がモード３である場合と、第２移相器１４０及び第３移相器１５０がモード４である場合とで、第５整合回路１６０及び第６整合回路１７０が可変である必要はなく、可変でない第５整合回路１６０及び第６整合回路１７０により、第１入出力端子１０３及び第２入出力端子１０４における反射振幅を低減させることができる。
以上のように、アンテナ装置１００ｂは、第１放射素子１０１と、第２放射素子１０２と、第１入出力端子１０３と、第２入出力端子１０４と、一端が第１放射素子１０１に接続されている第２移相器１４０と、一端が第２放射素子１０２に接続されている第３移相器１５０と、一端が第２移相器１４０の他端に接続され、他端が第３移相器１５０の他端に接続されている第１サセプタンス素子１０５と、一端が第１サセプタンス素子１０５の一端に接続されている第２サセプタンス素子１０６と、一端が第１サセプタンス素子１０５の他端に接続されている第３サセプタンス素子１０７と、一端が第２サセプタンス素子１０６の他端に接続され、他端が第３サセプタンス素子１０７の他端に接続されている第４サセプタンス素子１０８と、一端が第４サセプタンス素子１０８の一端に接続され、他端が第１入出力端子１０３と接続されている第５整合回路１６０と、一端が第４サセプタンス素子１０８の他端に接続され、他端が第２入出力端子１０４と接続されている第６整合回路１７０と、を備え、第１入出力端子１０３又は第２入出力端子１０４から給電される場合に、第１放射素子１０１の励振振幅と第２放射素子１０２の励振振幅とが略等振幅となり、且つ、第１入出力端子１０３と第２入出力端子１０４との間の結合が低減するように、第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、及び第４サセプタンス素子１０８の各サセプタンス値が設定されている。
このように構成することで、アンテナ装置１００ｂは、４ブランチダイバーシチ機能を２個の放射素子で実現しつつ、２個の放射素子の間隔が狭い場合であっても信号の損失を低減できる。
また、このように構成することで、アンテナ装置１００ｂは、第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、及び第４サセプタンス素子１０８により、第１放射素子１０１と第２放射素子１０２との間の相互結合を低減しつつ、第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２の励振振幅を等振幅にできるため、方向性結合器等を用いずに、簡易な構成にできる。
また、このように構成することで、アンテナ装置１００ｂを小型且つ低損失にできる。
実施の形態４．
実施の形態４に係るアンテナ装置１００ｃは、実施の形態３に係るアンテナ装置１００ｂの第２移相器１４０及び第３移相器１５０が、それぞれ、第２移相器１４０ｃ及び第３移相器１５０ｃに変更されたものである。
図１１を参照して実施の形態４に係るアンテナ装置１００ｃの要部の構成の一例について説明する。
図１１Ａは、実施の形態４に係るアンテナ装置１００ｃの要部の構成の一例を示す図である。
実施の形態４に係るアンテナ装置１００ｃの構成において、実施の形態３に係るアンテナ装置１００ｂと同様の構成については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。すなわち、図９に記載した符号と同じ符号を付した図１１Ａの構成については、説明を省略する。
実施の形態４に係るアンテナ装置１００ｃは、第１放射素子１０１、第２放射素子１０２、第１入出力端子１０３、第２入出力端子１０４、第２移相器１４０ｃ、第３移相器１５０ｃ、第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、第４サセプタンス素子１０８、第５整合回路１６０、及び、第６整合回路１７０を備える。
実施の形態４に係る第２移相器１４０ｃは、第４ＤＰＤＴスイッチ１４１と、第２伝送線路１４２と、により構成されている。
実施の形態４に係る第３移相器１５０ｃは、第５ＤＰＤＴスイッチ１５１と、第３伝送線路１５２と、第４伝送線路１５３と、により構成されている。
第４ＤＰＤＴスイッチ１４１は、第１３端子１４１−１、第１４端子１４１−２、第１５端子１４１−３、及び第１６端子１４１−４を有する。
第４ＤＰＤＴスイッチ１４１は、第１３端子１４１−１が第１６端子１４１−４に接続され、且つ、第１４端子１４１−２が第１５端子１４１−３に接続された第７状態、及び、第１３端子１４１−１が第１５端子１４１−３に接続され、且つ、第１４端子１４１−２が第１６端子１４１−４に接続された第８状態の２つ状態を有する。
第４ＤＰＤＴスイッチ１４１は、例えば、外部から受けた制御信号により、第７状態と第８状態とが切り替えられる。
第５ＤＰＤＴスイッチ１５１は、第１７端子１５１−１、第１８端子１５１−２、第１９端子１５１−３、及び第２０端子１５１−４を有する。
第５ＤＰＤＴスイッチ１５１は、第１７端子１５１−１が第１９端子１５１−３に接続され、且つ、第１８端子１５１−２が第２０端子１５１−４に接続された第９状態、及び、第１７端子１５１−１が第２０端子１５１−４に接続され、且つ、第１８端子１５１−２が第１９端子１５１−３に接続された第１０状態の２つ状態を有する。
第５ＤＰＤＴスイッチ１５１は、例えば、外部から受けた制御信号により、第９状態と第１０状態とが切り替えられる。
第１３端子１４１−１は、第１サセプタンス素子１０５の一端に接続されている。
第１４端子１４１−２は、第２伝送線路１４２の一端に接続されている。
第１５端子１４１−３は、第１放射素子１０１に接続されている。
第１６端子１４１−４は、第２伝送線路１４２の他端に接続されている。
第１７端子１５１−１は、第４伝送線路１５３の一端に接続されている。
第１８端子１５１−２は、第３伝送線路１５２の一端に接続されている。
第１９端子１５１−３は、第２放射素子１０２に接続されている。
第２０端子１５１−４は、第３伝送線路１５２の他端に接続されている。
第４伝送線路１５３の他端は、第１サセプタンス素子１０５の他端に接続されている。
アンテナ装置１００ｃは、第４ＤＰＤＴスイッチ１４１が第７状態であり、且つ、第５ＤＰＤＴスイッチ１５１が第９状態であるモードと、第４ＤＰＤＴスイッチ１４１が第８状態であり、且つ、第５ＤＰＤＴスイッチ１５１が第１０状態であるモードとが切り替えられる。
以下、第２伝送線路１４２は、第２伝送線路１４２に入力された信号の位相を＋４５度移相させるものであり、第３伝送線路１５２は、第３伝送線路１５２に入力された信号の位相を＋４５度移相させるものであり、第４伝送線路１５３は、第４伝送線路１５３に入力された信号の位相を＋α度移相させるものであるとする。
第２伝送線路１４２、第３伝送線路１５２、又は第４伝送線路１５３は、例えば、図１３に示す移相回路３００が適用されたものであっても良い。移相回路３００については、既に説明したため、説明を省略する。
第２伝送線路１４２、第３伝送線路１５２、又は第４伝送線路１５３に図１３に示すような移相回路３００が適用されることにより、第２伝送線路１４２、第３伝送線路１５２、又は第４伝送線路１５３は、集中定数素子を複数組み合わせることで移相量を大きくすることができる。また、移相回路３００は、集中定数素子のみにより構成されているため、第２伝送線路１４２、第３伝送線路１５２、又は第４伝送線路１５３に図１３に示すような移相回路３００が適用されることにより、第２伝送線路１４２、第３伝送線路１５２、又は第４伝送線路１５３の大きさが小さくなり、アンテナ装置１００ｃは小型化することができる。
図１１Ｂは、実施の形態４に係るアンテナ装置１００ｃにおいて、第２移相器１４０ｃ及び第３移相器１５０ｃがモード３である場合の第４ＤＰＤＴスイッチ１４１及び第５ＤＰＤＴスイッチ１５１の状態を示す図である。
図１１Ｃは、実施の形態４に係るアンテナ装置１００ｃにおいて、第２移相器１４０ｃ及び第３移相器１５０ｃがモード４である場合の第４ＤＰＤＴスイッチ１４１及び第５ＤＰＤＴスイッチ１５１の状態を示す図である。
第４ＤＰＤＴスイッチ１４１が第７状態である場合、第１サセプタンス素子１０５の一端は、第２伝送線路１４２を介して、第１放射素子１０１に接続される。第４ＤＰＤＴスイッチ１４１が第７状態である場合、第２移相器１４０ｃは、第２移相器１４０ｃに入力された信号を移相量として＋４５度移相させる状態となる。
また、第５ＤＰＤＴスイッチ１５１が第９状態である場合、第１サセプタンス素子１０５の他端は、第４伝送線路１５３と第１７端子１５１−１と第１９端子１５１−３とを介して、第２放射素子１０２に接続される。第５ＤＰＤＴスイッチ１５１が第９状態である場合、第３移相器１５０ｃは、第３移相器１５０ｃに入力された信号を移相量として＋α度移相させる状態となる。
アンテナ装置１００ｃが、第４ＤＰＤＴスイッチ１４１が第７状態であり、且つ、第５ＤＰＤＴスイッチ１５１が第９状態であるモードに切り替えられた場合、第２移相器１４０ｃ及び第３移相器１５０ｃは、第２移相器１４０ｃが、第２移相器１４０ｃに入力された信号の位相を移相量として＋４５度移相させる状態であり、且つ、第３移相器１５０ｃが、第３移相器１５０ｃに入力された信号を移相量として＋α度移相させる状態、すなわち、モード３となる。
第４ＤＰＤＴスイッチ１４１が第８状態である場合、第１サセプタンス素子１０５の一端は、第１３端子１４１−１と第１５端子１４１−３とを介して、第１放射素子１０１に短絡されるように接続される。第４ＤＰＤＴスイッチ１４１が第８状態である場合、第２移相器１４０ｃは、第２移相器１４０ｃに入力された信号を移相量として０度移相させる状態となる。
また、第５ＤＰＤＴスイッチ１５１が第１０状態である場合、第１サセプタンス素子１０５の他端は、第４伝送線路１５３と第３伝送線路１５２とを介して、第２放射素子１０２に接続される。第５ＤＰＤＴスイッチ１５１が第１０状態である場合、第３移相器１５０ｃは、第３移相器１５０ｃに入力された信号を移相量として＋４５＋α度移相させる状態となる。
アンテナ装置１００ｃが、第４ＤＰＤＴスイッチ１４１が第８状態であり、且つ、第５ＤＰＤＴスイッチ１５１が第１０状態であるモードに切り替えられた場合、第２移相器１４０ｃ及び第３移相器１５０ｃは、第２移相器１４０ｃが、第２移相器１４０ｃに入力された信号の位相を移相量として０度移相させる状態であり、且つ、第３移相器１５０ｃが、第３移相器１５０ｃに入力された信号を移相量として＋４５＋α度移相させる状態、すなわち、モード４となる。
以上の説明のとおり、アンテナ装置１００ｃは、第２移相器１４０ｃ及び第３移相器１５０ｃのモードを切り替えることにより、４ブランチダイバーシチ機能を２個の放射素子で実現しつつ、２個の放射素子の間隔が狭い場合であっても信号の損失を低減できる。
また、このように構成することで、アンテナ装置１００ｃは、第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、及び第４サセプタンス素子１０８により、第１放射素子１０１と第２放射素子１０２との間の相互結合を低減しつつ、第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２の励振振幅を等振幅にできるため、方向性結合器等を用いずに、簡易な構成にできる。
また、このように構成することで、アンテナ装置１００ｃを小型且つ低損失にできる。
また、アンテナ装置１００ｃは、実施の形態２に係るアンテナ装置１００ａのＤＰＤＴスイッチの個数が３個なのに対して、２個のＤＰＤＴスイッチにより構成することができるため、ＤＰＤＴスイッチの個数を削減することができる。
また、アンテナ装置１００ｃは、実施の形態２に係るアンテナ装置１００ａにおける整合回路の個数が４個なのに対して、２個の整合回路により構成することができるため、整合回路の個数を削減することができる。
また、アンテナ装置１００ｃは、第１サセプタンス素子１０５の一端から第１放射素子１０１までの移相量と、第１サセプタンス素子１０５の他端から第２放射素子１０２までの移相量との合計が、モード３とモード４とで等しいため、第２移相器１４０ｃ及び第３移相器１５０ｃのモードの切り替えに同期させて、第５整合回路１６０又は第６整合回路１７０の切り替えが行われる必要がない。第５整合回路１６０又は第６整合回路１７０は、第１入出力端子１０３及び第２入出力端子１０４から給電される際の反射振幅を、モード３とモード４との両方において低減することができる。
なお、アンテナ装置１００ｃは、第２伝送線路１４２、第３伝送線路１５２、及び第４伝送線路１５３の長さの合計が、実施の形態２に係るアンテナ装置１００ａの第１伝送線路１１２の長さより、＋α度の移相量分だけ長くなる。しなしながら、アンテナ装置１００ｃは、αを０とすることにより、第４伝送線路１５３を削除することもできる。この場合、アンテナ装置１００ｃは、第２伝送線路１４２、第３伝送線路１５２、及び第４伝送線路１５３の長さの合計が、実施の形態２に係るアンテナ装置１００ａの第１伝送線路１１２の長さと等しくなる。
なお、アンテナ装置１００ｃは、第２移相器１４０ｃ及び第３移相器１５０ｃがモード３である場合に、第１サセプタンス素子１０５の他端から第２放射素子１０２までの移相量が、第１サセプタンス素子１０５の一端から第１放射素子１０１までの移相量より−４５＋α度だけ大きくなり、第２移相器１４０ｃ及び第３移相器１５０ｃがモード４である場合に、第１サセプタンス素子１０５の他端から第２放射素子１０２までの移相量が、第１サセプタンス素子１０５の一端から第１放射素子１０１までの移相量より４５＋α度だけ大きくなるものであれば、例えば、第１サセプタンス素子１０５の一端と第１３端子１４１−１との間、第１５端子１４１−３と第１放射素子１０１との間、又は、第１９端子１５１−３と第２放射素子１０２との間を、不図示の伝送線路を介して接続しても良い。
実施の形態５．
実施の形態５に係るアンテナ装置１００ｄは、実施の形態４３に係るアンテナ装置１００ｃの第２移相器１４０ｃ及び第３移相器１５０ｃが、それぞれ、第２移相器１４０ｄ及び第３移相器１５０ｄに変更されたものである。
図１２を参照して実施の形態５に係るアンテナ装置１００ｄの要部の構成の一例について説明する。
図１２Ａは、実施の形態５に係るアンテナ装置１００ｄの要部の構成の一例を示す図である。
実施の形態５に係るアンテナ装置１００ｄの構成において、実施の形態４に係るアンテナ装置１００ｃと同様の構成については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。すなわち、図１２Ａに記載した符号と同じ符号を付した図１１Ａの構成については、説明を省略する。
実施の形態５に係るアンテナ装置１００ｄは、第１放射素子１０１、第２放射素子１０２、第１入出力端子１０３、第２入出力端子１０４、第２移相器１４０ｄ、第３移相器１５０ｄ、第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、第４サセプタンス素子１０８、第５整合回路１６０、及び、第６整合回路１７０を備える。
実施の形態５に係る第２移相器１４０ｄは、第６ＤＰＤＴスイッチ１４６と、第５伝送線路１８０と、により構成されている。
実施の形態５に係る第３移相器１５０ｄは、第７ＤＰＤＴスイッチ１５６と、第５伝送線路１８０と、第４伝送線路１５３と、により構成されている。
すなわち、実施の形態５に係る第２移相器１４０ｄの第５伝送線路１８０と、実施の形態５に係る第３移相器１５０ｄの第５伝送線路１８０とは、共通の伝送線路であり、実施の形態４に係る第２移相器１４０ｃの第２伝送線路１４２と、実施の形態４に係る第３移相器１５０ｃの第３伝送線路１５２とを共通化したものである。
第６ＤＰＤＴスイッチ１４６は、第２１端子１４６−１、第２２端子１４６−２、第２３端子１４６−３、及び第２４端子１４６−４を有する。
第６ＤＰＤＴスイッチ１４６は、第２１端子１４６−１が第２４端子１４６−４に接続され、且つ、第２２端子１４６−２が第２３端子１４６−３に接続された第１１状態、及び、第２１端子１４６−１が第２３端子１４６−３に接続され、且つ、第２２端子１４６−２が第２４端子１４６−４に接続された第１２状態の２つ状態を有する。
第６ＤＰＤＴスイッチ１４６は、例えば、外部から受けた制御信号により、第１１状態と第１２状態とが切り替えられる。
第７ＤＰＤＴスイッチ１５６は、第２５端子１５６−１、第２６端子１５６−２、第２７端子１５６−３、及び第２８端子１５６−４を有する。
第７ＤＰＤＴスイッチ１５６は、第２５端子１５６−１が第２７端子１５６−３に接続され、且つ、第２６端子１５６−２が第２８端子１５６−４に接続された第１３状態、及び、第２５端子１５６−１が第２８端子１５６−４に接続され、且つ、第２６端子１５６−２が第２７端子１５６−３に接続された第１４状態の２つ状態を有する。
第７ＤＰＤＴスイッチ１５６は、例えば、外部から受けた制御信号により、第１３状態と第１４状態とが切り替えられる。
第２１端子１４６−１は、第１サセプタンス素子１０５の一端に接続されている。
第２２端子１４６−２は、第５伝送線路１８０の一端に接続されている。
第２３端子１４６−３は、第１放射素子１０１に接続されている。
第２４端子１４６−４は、第２６端子１５６−２に接続されている。
第２５端子１５６−１は、第４伝送線路１５３の一端に接続されている。
第２７端子１５６−３は、第２放射素子１０２に接続されている。
第２８端子１５６−４は、第５伝送線路１８０の他端に接続されている。
第４伝送線路１５３の他端は、第１サセプタンス素子１０５の他端に接続されている。
アンテナ装置１００ｄは、第６ＤＰＤＴスイッチ１４６が第１１状態であり、且つ、第７ＤＰＤＴスイッチ１５６が第１３状態であるモードと、第６ＤＰＤＴスイッチ１４６が第１２状態であり、且つ、第７ＤＰＤＴスイッチ１５６が第１４状態であるモードとが切り替えられる。
以下、第４伝送線路１５３は、第４伝送線路１５３に入力された信号の位相を＋α度移相させるものであり、第５伝送線路１８０は、第５伝送線路１８０に入力された信号の位相を＋４５度移相させるものであるとする。
第４伝送線路１５３又は第５伝送線路１８０は、例えば、図１３に示す移相回路３００が適用されたものであっても良い。移相回路３００については、既に説明したため、説明を省略する。
第４伝送線路１５３又は第５伝送線路１８０に図１３に示すような移相回路３００が適用されることにより、第４伝送線路１５３又は第５伝送線路１８０は、集中定数素子を複数組み合わせることで移相量を大きくすることができる。また、移相回路３００は、集中定数素子のみにより構成されているため、第４伝送線路１５３又は第５伝送線路１８０に図１３に示すような移相回路３００が適用されることにより、第４伝送線路１５３又は第５伝送線路１８０の大きさが小さくなり、アンテナ装置１００ｄは小型化することができる。
図１２Ｂは、実施の形態５に係るアンテナ装置１００ｄにおいて、第２移相器１４０ｄ及び第３移相器１５０ｄがモード３である場合の第６ＤＰＤＴスイッチ１４６及び第７ＤＰＤＴスイッチ１５６の状態を示す図である。
図１２Ｃは、実施の形態５に係るアンテナ装置１００において、第２移相器１４０ｄ及び第３移相器１５０ｄがモード４である場合の第６ＤＰＤＴスイッチ１４６及び第７ＤＰＤＴスイッチ１５６の状態を示す図である。
第６ＤＰＤＴスイッチ１４６が第１１状態であり、且つ第７ＤＰＤＴスイッチ１５６が第１３状態である場合、第１サセプタンス素子１０５の一端は、第５伝送線路１８０を介して、第１放射素子１０１に接続される。第６ＤＰＤＴスイッチ１４６が第１１状態であり、且つ第７ＤＰＤＴスイッチ１５６が第１３状態である場合、第２移相器１４０ｄは、第２移相器１４０ｄに入力された信号を移相量として＋４５度移相させる状態となる。
また、第７ＤＰＤＴスイッチ１５６が第１３状態である場合、第１サセプタンス素子１０５の他端は、第４伝送線路１５３を介して、第２放射素子１０２に接続される。第７ＤＰＤＴスイッチ１５６が第１３状態である場合、第３移相器１５０ｄは、第３移相器１５０ｄに入力された信号を移相量として＋α度移相させる状態となる。
アンテナ装置１００ｄが、第６ＤＰＤＴスイッチ１４６が第１１状態であり、且つ、第７ＤＰＤＴスイッチ１５６が第１３状態であるモードに切り替えられた場合、第２移相器１４０ｄ及び第３移相器１５０ｄは、第２移相器１４０ｄが、第２移相器１４０ｄに入力された信号の位相を移相量として＋４５度移相させる状態であり、且つ、第３移相器１５０ｄが、第３移相器１５０ｄに入力された信号を移相量として＋α度移相させる状態、すなわち、モード３となる。
第６ＤＰＤＴスイッチ１４６が第１２状態である場合、第１サセプタンス素子１０５の一端は、第２１端子１４６−１と第２３端子１４６−３とを介して、第１放射素子１０１に短絡されるように接続される。第６ＤＰＤＴスイッチ１４６が第１２状態である場合、第２移相器１４０ｄは、第２移相器１４０ｄに入力された信号を移相量として０度移相させる状態となる。
また、第６ＤＰＤＴスイッチ１４６が第１２状態であり、且つ第７ＤＰＤＴスイッチ１５６が第１４状態である場合、第１サセプタンス素子１０５の他端は、第４伝送線路１５３と第５伝送線路１８０とを介して、第２放射素子１０２に接続される。第７ＤＰＤＴスイッチ１５６が第１４状態である場合、第３移相器１５０ｄは、第３移相器１５０ｄに入力された信号を移相量として＋４５＋α度移相させる状態となる。
アンテナ装置１００ｄが、第６ＤＰＤＴスイッチ１４６が第１２状態であり、且つ、第７ＤＰＤＴスイッチ１５６が第１４状態であるモードに切り替えられた場合、第２移相器１４０ｄ及び第３移相器１５０ｄは、第２移相器１４０ｄが、第２移相器１４０ｄに入力された信号の位相を移相量として０度移相させる状態であり、且つ、第３移相器１５０ｄが、第３移相器１５０ｄに入力された信号を移相量として＋４５＋α度移相させる状態、すなわち、モード４となる。
以上の説明のとおり、アンテナ装置１００ｄは、第２移相器１４０ｄ及び第３移相器１５０ｄのモードを切り替えることにより、４ブランチダイバーシチ機能を２個の放射素子で実現しつつ、２個の放射素子の間隔が狭い場合であっても信号の損失を低減できる。
また、このように構成することで、アンテナ装置１００ｄは、第１サセプタンス素子１０５、第２サセプタンス素子１０６、第３サセプタンス素子１０７、及び第４サセプタンス素子１０８により、第１放射素子１０１と第２放射素子１０２との間の相互結合を低減しつつ、第１放射素子１０１及び第２放射素子１０２の励振振幅を等振幅にできるため、方向性結合器等を用いずに、簡易な構成にできる。
また、このように構成することで、アンテナ装置１００ｄを小型且つ低損失にできる。
また、アンテナ装置１００ｄは、第４伝送線路１５３及び第５伝送線路１８０の長さの合計を、実施の形態４に係るアンテナ装置１００ｃの第２伝送線路１４２、第３伝送線路１５２、及び第４伝送線路１５３の長さの合計より、＋４５度の移相量分だけ短くすることができる。
また、アンテナ装置１００ｄは、実施の形態２に係るアンテナ装置１００ａのＤＰＤＴスイッチの個数が３個なのに対して、２個のＤＰＤＴスイッチにより構成することができるため、ＤＰＤＴスイッチの個数を削減することができる。
また、アンテナ装置１００ｄは、実施の形態２に係るアンテナ装置１００ａにおける整合回路の個数が４個なのに対して、２個の整合回路により構成することができるため、整合回路の個数を削減することができる。
また、アンテナ装置１００ｄは、第１サセプタンス素子１０５の一端から第１放射素子１０１までの移相量と、第１サセプタンス素子１０５の他端から第２放射素子１０２までの移相量との合計が、モード３とモード４とで等しいため、第２移相器１４０ｄ及び第３移相器１５０ｄのモードの切り替えに同期させて、第５整合回路１６０又は第６整合回路１７０の切り替えが行われる必要がない。第５整合回路１６０又は第６整合回路１７０は、第１入出力端子１０３及び第２入出力端子１０４から給電される際の反射振幅を、モード３とモード４との両方において低減することができる。
なお、アンテナ装置１００ｄは、第２移相器１４０ｄ及び第３移相器１５０ｄがモード３である場合に、第１サセプタンス素子１０５の他端から第２放射素子１０２までの移相量が、第１サセプタンス素子１０５の一端から第１放射素子１０１までの移相量より−４５＋α度だけ大きくなり、第２移相器１４０ｄ及び第３移相器１５０ｄがモード４である場合に、第１サセプタンス素子１０５の他端から第２放射素子１０２までの移相量が、第１サセプタンス素子１０５の一端から第１放射素子１０１までの移相量より４５＋α度だけ大きくなるものであれば、例えば、アンテナ装置１００ｄは、第１サセプタンス素子１０５の一端と第２１端子１４６−１との間、第２３端子１４６−３と第１放射素子１０１との間、又は、第２８端子１５６−４と第２放射素子１０２との間を、不図示の伝送線路を介して接続しても良い。
なお、この発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
この発明に係るアンテナ装置は、電子通信機器に適用することができる。
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ アンテナ装置、１０１ 第１放射素子、１０２ 第２放射素子、１０３ 第１入出力端子、１０４ 第２入出力端子、１０５ 第１サセプタンス素子、１０６ 第２サセプタンス素子、１０７ 第３サセプタンス素子、１０８ 第４サセプタンス素子、１１０，１１０ａ 第１移相器、１１１ 第１ＤＰＤＴスイッチ、１１１−１ 第１端子、１１１−２ 第２端子、１１１−３ 第３端子、１１１−４ 第４端子、１１２ 第１伝送線路、１２０，１２０ａ 第１可変整合回路、１２１ 第２ＤＰＤＴスイッチ、１２１−１ 第５端子、１２１−２ 第６端子、１２１−３ 第７端子、１２１−４ 第８端子、１２２ 第１整合回路、１２３ 第２整合回路、１３０，１３０ａ 第２可変整合回路、１３１ 第３ＤＰＤＴスイッチ、１３１−１ 第９端子、１３１−２ 第１０端子、１３１−３ 第１１端子、１３１−４ 第１２端子、１３２ 第３整合回路、１３３ 第４整合回路、１４０，１４０ｃ，１４０ｄ 第２移相器、１４１ 第４ＤＰＤＴスイッチ、１４１−１ 第１３端子、１４１−２ 第１４端子、１４１−３ 第１５端子、１４１−４ 第１６端子、１４２ 第２伝送線路、１４６ 第６ＤＰＤＴスイッチ、１４６−１ 第２１端子、１４６−２ 第２２端子、１４６−３ 第２３端子、１４６−４ 第２４端子、１５０，１５０ｃ，１５０ｄ 第３移相器、１５１ 第５ＤＰＤＴスイッチ、１５１−１ 第１７端子、１５１−２ 第１８端子、１５１−３ 第１９端子、１５１−４ 第２０端子、１５２ 第３伝送線路、１５３ 第４伝送線路、１５６ 第７ＤＰＤＴスイッチ、１５６−１ 第２５端子、１５６−２ 第２６端子、１５６−３ 第２７端子、１５６−４ 第２８端子、１６０ 第５整合回路、１７０ 第６整合回路、１８０ 第５伝送線路、２０１ 逆Ｆアンテナ、２０２ 逆Ｆアンテナ、２１１ グランド導体板、３００ 移相回路、３０１−１，３０１−２，・・・，３０１−Ｎ，３０１−Ｎ＋１ キャパシタ、３０２−１，３０２−１，・・・，３０２−Ｎ インダクタ、３０３ グランド導体。

Claims (12)

  1. 第１放射素子と、
    第２放射素子と、
    第１入出力端子と、
    第２入出力端子と、
    一端が前記第２放射素子に接続されている第１移相器と、
    一端が前記第１放射素子に接続され、他端が前記第１移相器の他端に接続されている第１サセプタンス素子と、
    一端が前記第１サセプタンス素子の一端に接続されている第２サセプタンス素子と、
    一端が前記第１サセプタンス素子の他端に接続されている第３サセプタンス素子と、
    一端が前記第２サセプタンス素子の他端に接続され、他端が前記第３サセプタンス素子の他端に接続されている第４サセプタンス素子と、
    一端が前記第４サセプタンス素子の一端に接続され、他端が前記第１入出力端子と接続されている第１可変整合回路と、
    一端が前記第４サセプタンス素子の他端に接続され、他端が前記第２入出力端子と接続されている第２可変整合回路と、
    を備え、
    前記第１入出力端子又は前記第２入出力端子から給電される場合に、前記第１放射素子の励振振幅と前記第２放射素子の励振振幅とが略等振幅となり、且つ、前記第１入出力端子と前記第２入出力端子との間の結合が低減するように、前記第１サセプタンス素子、前記第２サセプタンス素子、前記第３サセプタンス素子、及び前記第４サセプタンス素子の各サセプタンス値が設定されたこと
    を特徴とするアンテナ装置。
  2. 前記第１移相器は、前記第１移相器に入力された信号を移相量として０度位移相させる状態、及び、前記第１移相器に入力された信号を移相量として９０度移相させる状態の２つの状態を有し、
    前記第１可変整合回路は、前記第１移相器が有する２つ状態のそれぞれに対応する状態を有し、前記第１移相器が、前記第１移相器が有する２つ状態のうちいずれかの状態に切り替られるのと同期して、前記第１可変整合回路における前記第１移相器が切り替えられた後の状態に対応する状態に切り替えられ、
    前記第２可変整合回路は、前記第１移相器が有する２つ状態のそれぞれに対応する状態を有し、前記第１移相器が、前記第１移相器が有する２つ状態のうちいずれかの状態に切り替られるのと同期して、前記第２可変整合回路における前記第１移相器が切り替えられた後の状態に対応する状態に切り替えられること
    を特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
  3. 前記第１移相器は、第１ＤＰＤＴスイッチと、第１伝送線路と、により構成され、
    前記第１可変整合回路は、第２ＤＰＤＴスイッチと、第１整合回路と、第２整合回路と、により構成され、
    前記第２可変整合回路は、第３ＤＰＤＴスイッチと、第３整合回路と、第４整合回路と、により構成され、
    前記第１ＤＰＤＴスイッチは、第１端子、第２端子、第３端子、及び第４端子を有し、
    前記第１ＤＰＤＴスイッチは、前記第１端子が前記第３端子に接続され、且つ、前記第２端子が前記第４端子に接続された第１状態、及び、前記第１端子が前記第４端子に接続され、且つ、前記第２端子が前記第３端子に接続された第２状態の２つ状態を有し、
    前記第２ＤＰＤＴスイッチは、第５端子、第６端子、第７端子、及び第８端子を有し、
    前記第２ＤＰＤＴスイッチは、前記第５端子が前記第７端子に接続され、且つ、前記第６端子が前記第８端子に接続された第３状態、及び、前記第５端子が前記第８端子に接続され、且つ、前記第６端子が前記第７端子に接続された第４状態の２つ状態を有し、
    前記第３ＤＰＤＴスイッチは、第９端子、第１０端子、第１１端子、及び第１２端子を有し、
    前記第３ＤＰＤＴスイッチは、前記第９端子が前記第１１端子に接続され、且つ、前記第１０端子が前記第１２端子に接続された第５状態、及び、前記第９端子が前記第１２端子に接続され、且つ、前記第１０端子が前記第１１端子に接続された第６状態の２つ状態を有し、
    前記第１端子は、前記第１サセプタンス素子の他端に接続され、
    前記第２端子は、前記第１伝送線路の一端に接続され、
    前記第３端子は、前記第２放射素子に接続され、
    前記第４端子は、前記第１伝送線路の他端に接続され、
    前記第５端子は、前記第２整合回路の一端に接続され、
    前記第６端子は、前記第１整合回路の一端に接続され、
    前記第７端子は、前記第４サセプタンス素子の一端に接続され、
    前記第８端子は、前記第１整合回路の他端に接続され、
    前記第９端子は、前記第４整合回路の一端に接続され、
    前記第１０端子は、前記第３整合回路の一端に接続され、
    前記第１１端子は、前記第４サセプタンス素子の他端に接続され、
    前記第１２端子は、前記第３整合回路の他端に接続され、
    前記第２整合回路の他端は、前記第１入出力端子と接続され、
    前記第４整合回路の他端は、前記第２入出力端子と接続され、
    前記第１ＤＰＤＴスイッチが前記第１状態であり、且つ、前記第２ＤＰＤＴスイッチが前記第３状態であり、且つ、前記第３ＤＰＤＴスイッチが前記第５状態であるモードと、前記第１ＤＰＤＴスイッチが前記第２状態であり、且つ、前記第２ＤＰＤＴスイッチが前記第４状態であり、且つ、前記第３ＤＰＤＴスイッチが前記第６状態であるモードとが切り替えられること
    を特徴とする請求項１又は請求項２記載のアンテナ装置。
  4. 前記第１伝送線路は、集中定数素子を有する移相回路により構成され、
    前記移相回路は、並列接続されたキャパシタと直列接続されたインダクタとが交互にそれぞれ複数個接続されたことを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
  5. 第１放射素子と、
    第２放射素子と、
    第１入出力端子と、
    第２入出力端子と、
    一端が前記第１放射素子に接続されている第２移相器と、
    一端が前記第２放射素子に接続されている第３移相器と、
    一端が前記第２移相器の他端に接続され、他端が前記第３移相器の他端に接続されている第１サセプタンス素子と、
    一端が前記第１サセプタンス素子の一端に接続されている第２サセプタンス素子と、
    一端が前記第１サセプタンス素子の他端に接続されている第３サセプタンス素子と、
    一端が前記第２サセプタンス素子の他端に接続され、他端が前記第３サセプタンス素子の他端に接続されている第４サセプタンス素子と、
    一端が前記第４サセプタンス素子の一端に接続され、他端が前記第１入出力端子と接続されている第５整合回路と、
    一端が前記第４サセプタンス素子の他端に接続され、他端が前記第２入出力端子と接続されている第６整合回路と、
    を備え、
    前記第１入出力端子又は前記第２入出力端子から給電される場合に、前記第１放射素子の励振振幅と前記第２放射素子の励振振幅とが略等振幅となり、且つ、前記第１入出力端子と前記第２入出力端子との間の結合が低減するように、前記第１サセプタンス素子、前記第２サセプタンス素子、前記第３サセプタンス素子、及び前記第４サセプタンス素子の各サセプタンス値が設定されたこと
    を特徴とするアンテナ装置。
  6. 前記第２移相器は、前記第２移相器に入力された信号を移相量として４５度移相させる状態、及び、前記第２移相器に入力された信号を移相量として０度移相させる状態の２つの状態を有し、
    前記第３移相器は、αを０以上且つ３６０未満の任意の値として、前記第３移相器に入力された信号を移相量としてα度移相させる状態、及び、前記第３移相器に入力された信号を移相量として４５＋α度移相させる状態の２つの状態を有し、
    前記第３移相器は、前記第２移相器が前記第２移相器に入力された信号を移相量として４５度移相させる状態に切り替えられるのと同期して、前記第３移相器に入力された信号を移相量としてα度移相させる状態に切り替えられ、且つ、前記第２移相器が前記第２移相器に入力された信号を移相量として０度移相させる状態に切り替えられるのと同期して、前記第３移相器に入力された信号を移相量として４５＋α度移相させる状態に切り替えられること
    を特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
  7. 前記第２移相器は、第４ＤＰＤＴスイッチと、第２伝送線路と、により構成され、
    前記第３移相器は、第５ＤＰＤＴスイッチと、第３伝送線路と、第４伝送線路と、により構成され、
    前記第４ＤＰＤＴスイッチは、第１３端子、第１４端子、第１５端子、及び第１６端子を有し、
    前記第４ＤＰＤＴスイッチは、前記第１３端子が前記第１６端子に接続され、且つ、前記第１４端子が前記第１５端子に接続された第７状態、及び、前記第１３端子が前記第１５端子に接続され、且つ、前記第１４端子が前記第１６端子に接続された第８状態の２つ状態を有し、
    前記第５ＤＰＤＴスイッチは、第１７端子、第１８端子、第１９端子、及び第２０端子を有し、
    前記第５ＤＰＤＴスイッチは、前記第１７端子が前記第１９端子に接続され、且つ、前記第１８端子が前記第２０端子に接続された第９状態、及び、前記第１７端子が前記第２０端子に接続され、且つ、前記第１８端子が前記第１９端子に接続された第１０状態の２つ状態を有し、
    前記第１３端子は、前記第１サセプタンス素子の一端に接続され、
    前記第１４端子は、前記第２伝送線路の一端に接続され、
    前記第１５端子は、前記第１放射素子に接続され、
    前記第１６端子は、前記第２伝送線路の他端に接続され、
    前記第１７端子は、前記第４伝送線路の一端に接続され、
    前記第１８端子は、前記第３伝送線路の一端に接続され、
    前記第１９端子は、前記第２放射素子に接続され、
    前記第２０端子は、前記第３伝送線路の他端に接続され、
    前記第４伝送線路の他端は、前記第１サセプタンス素子の他端に接続され、
    前記第４ＤＰＤＴスイッチが前記第７状態であり、且つ、前記第５ＤＰＤＴスイッチが前記第９状態であるモードと、前記第４ＤＰＤＴスイッチが前記第８状態であり、且つ、前記第５ＤＰＤＴスイッチが前記第１０状態であるモードとが切り替えられること
    を特徴とする請求項５又は請求項６記載のアンテナ装置。
  8. 前記第２伝送線路、前記第３伝送線路、又は前記第４伝送線路は、集中定数素子を有する移相回路により構成され、
    前記移相回路は、並列接続されたキャパシタと直列接続されたインダクタとが交互にそれぞれ複数個接続されたことを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
  9. 前記第２移相器は、第６ＤＰＤＴスイッチと、第５伝送線路と、により構成され、
    前記第３移相器は、第７ＤＰＤＴスイッチと、第４伝送線路と、前記第５伝送線路と、により構成され、
    前記第６ＤＰＤＴスイッチは、第２１端子、第２２端子、第２３端子、及び第２４端子を有し、
    前記第６ＤＰＤＴスイッチは、前記第２１端子が前記第２４端子に接続され、且つ、前記第２２端子が前記第２３端子に接続された第１１状態、及び、前記第２１端子が前記第２３端子に接続され、且つ、前記第２２端子が前記第２４端子に接続された第１２状態の２つ状態を有し、
    前記第７ＤＰＤＴスイッチは、第２５端子、第２６端子、第２７端子、及び第２８端子を有し、
    前記第７ＤＰＤＴスイッチは、前記第２５端子が前記第２７端子に接続され、且つ、前記第２６端子が前記第２８端子に接続された第１３状態、及び、前記第２５端子が前記第２８端子に接続され、且つ、前記第２６端子が前記第２７端子に接続された第１４状態の２つ状態を有し、
    前記第２１端子は、前記第１サセプタンス素子の一端に接続され、
    前記第２２端子は、前記第５伝送線路の一端に接続され、
    前記第２３端子は、前記第１放射素子に接続され、
    前記第２４端子は、前記第２６端子に接続され、
    前記第２５端子は、前記第４伝送線路の一端に接続され、
    前記第２７端子は、前記第２放射素子に接続され、
    前記第２８端子は、前記第５伝送線路の他端に接続され、
    前記第４伝送線路の他端は、前記第１サセプタンス素子の他端に接続され、
    前記第６ＤＰＤＴスイッチが前記第１１状態であり、且つ、前記第７ＤＰＤＴスイッチが前記第１３状態であるモードと、前記第６ＤＰＤＴスイッチが前記第１２状態であり、且つ、前記第７ＤＰＤＴスイッチが前記第１４状態であるモードとが切り替えられること
    を特徴とする請求項５又は請求項６記載のアンテナ装置。
  10. 前記第４伝送線路又は前記第５伝送線路は、集中定数素子を有する移相回路により構成され、
    前記移相回路は、並列接続されたキャパシタと直列接続されたインダクタとが交互にそれぞれ複数個接続されたことを特徴とする請求項９記載のアンテナ装置。
  11. 前記第１サセプタンス素子のサセプタンス値Ｂ１は、式（１）を満たすように決定されること
    を特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項記載のアンテナ装置。
    Figure 0006877669
    ただし、Ｚ０は、規格化インピーダンスである。
  12. 前記第１サセプタンス素子のサセプタンス値Ｂ１は、式（１）を満たすように決定され、
    サセプタンス値を等しく設定した前記第２サセプタンス素子及び前記第３サセプタンス素子のサセプタンス値Ｂ２と、前記第４サセプタンス素子のサセプタンス値Ｂ３とは、式（２）から式（６）までの全てを満たすように決定されること
    を特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項記載のアンテナ装置。
    Figure 0006877669
    ただし、式（１）と式（３）とは複合同順である。
    また、Ｚ０は、規格化インピーダンスである。
    また、Ｙｂは、前記第２サセプタンス素子における前記第１放射素子側の一端と、前記第３サセプタンス素子における前記第２放射素子側の一端とから、前記第１放射素子側及び前記第２放射素子側を見た際のアドミタンスマトリクスである。
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