WO2012108174A1 - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

　アンテナ装置１の給電器３の両端と反射器５の両端とは、一対のダイオード１０，１１を用いて接続される。ダイオード１０，１１がオンした場合、給電器３、ダイオード１０、反射器５、コンデンサ２５及びダイオード１１を経由するループアンテナが形成され、アンテナ装置１はループアンテナとして動作する。ダイオード１０，１１がオフである場合、アンテナ装置１は、給電器３、反射器５及び導波器７からなる八木・宇田アンテナとして動作する。

Description

アンテナ装置

　本発明は、指向性を有するアンテナ装置に関する。

　近年、据え置き型録画機器に保存されたコンテンツを、携帯端末に転送し、ユーザが外出先においてコンテンツを楽しむ、又は自身及び友人の他の携帯端末とコンテンツを交換、転送することが増えている。なお、据え置き型録画機器は、家庭内のＰＣ、レコーダを含み、コンテンツは、写真、動画を含み、携帯端末は、携帯電話機を含む。

　ユーザが、自身の携帯端末を友人の携帯端末に近づけてコンテンツを交換するために通信する場合と、ユーザが、自身の携帯端末を用いて、家庭内において、遠くにあるテレビジョン装置に転送するために通信する場合とでは、携帯端末の通信方向及び通信範囲が異なる。

　例えば、近くの装置と通信するためには、携帯端末の裏面からの電波を用いて短距離において通信する。一方、遠くの装置と通信するためには、携帯端末の側面からの電波を用いて長距離において通信する。このように、使用用途に応じて通信方向及び通信範囲が異なる。通信方向とは、電波が送信される通信端末の箇所である。

　通信方向及び通信範囲を切り替えるためには、指向性可変アンテナ又はセクタアンテナが用いられる。セクタアンテナは、全方位において指向性が得られる様に、指向性を持つアンテナを複数個並べ、そのうちの１つのアンテナを選択して使用することにより、所望の指向性を得るアンテナである。指向性可変アンテナは、複数のアンテナに給電する電流の位相を制御することにより、指向性を任意に可変するアンテナである。

　この様な指向性可変アンテナ及びセクタアンテナに関連する先行技術として、特許文献１に記載のものが知られている。このセクタアンテナは、異なる方向、例えば４方向に指向性を有する複数のアンテナを切り替えることにより、広い通信範囲をカバーしている。また、この指向性可変アンテナは、複数のアンテナに給電する電流の位相を制御し、複数のアンテナエレメントから放射された電波が合成・相殺する方向を変えることにより、全体としてのアンテナ指向性を自在に変更する。

日本国特開平１０－８４３０６号公報

　しかしながら、特許文献１に示した従来のアンテナには次に示す様な課題があった。即ち、セクタアンテナは、それぞれ異なる方向に指向性を有する複数のアンテナを用いる。指向性可変アンテナは、アンテナを構成するエレメントを数多く必要とする。従って、アンテナを含む通信モジュールは大型化することになる。

　特に、指向性可変アンテナを用いて、例えば６０ＧＨｚの周波数帯域のミリ波を送受信するには、アンテナエレメントの制御回路は、各アンテナエレメントを高精度に制御することが要求される。このため、制御回路の消費電力は大きなものとなる。

　本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、使用用途に応じて通信に用いる電波の指向性を簡易に切り替えるアンテナ装置を提供することを目的とする。

　本発明のアンテナ装置は、給電用導体と、前記給電用導体と所定距離離れて配置された第１導体と、前記給電用導体と所定距離離れ、前記第１導体とは反対側に配置された第２導体と、前記第２導体と前記給電用導体とを接続する複数の接続素子と、を備え、前記複数の接続素子は、それぞれオンとオフとを切り替え可能である。

　本発明によれば、使用用途に応じて通信に用いる電波の指向性を簡易に切り替えることができる。

第１の実施形態のアンテナ装置の構成を示す説明図 第１の実施形態のアンテナ装置が搭載された制御基板を内蔵する携帯端末の通信方向及び通信範囲を説明するための説明図 使用用途に応じた第１の実施形態のアンテナ装置の使用例を説明する説明図、（Ａ）データ通信機器からのコンテンツダウンロードの使用例、（Ｂ）携帯端末同士におけるデータ交換の使用例 第２の実施形態のアンテナ装置の構成を示す説明図 同調した受信電波の強度に対するダイオードのオン又はオフの動作を示すグラフ 第３の実施形態のアンテナ装置の構成を簡略的に示す説明図 第２の実施形態の変形例のアンテナ装置の構成を示す説明図 第３の実施形態の変形例のアンテナ装置の構成を示す説明図

　本発明の各実施形態におけるアンテナ装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態のアンテナ装置はミリ波帯の電波を用いて通信する携帯端末に搭載される。

（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態のアンテナ装置の構成を示す説明図である。アンテナ装置１は、携帯端末５０（図２参照）に内蔵された制御基板５３（図２参照）上に形成される。

　アンテナ装置１は、給電用導体としての給電器３と、給電器３から所定距離離れて配置された第２導体としての反射器５と、反射器５の反対側に給電器３から所定距離離れて配置された第１導体としての導波器７とを含む構成である。

　給電器３は、中央に高周波電力（高周波電流）の給電点３ａを有する中央給電型の１／２波長ダイポールアンテナであり、通信周波数の電波の波長（共振長λｇ）の１／２の長さより僅かに短い線路長を有する。

　なお、給電器３が、通信周波数の電波の波長（共振長λｇ）の１／２の長さより僅かに短い線路長を有するのは、線路端の開放端容量の影響であり、開放端容量を含めた電気長は１／２となる。

　反射器５は、図１の紙面右側からの妨害電波又は雑音成分を反射するための導体であり、八木・宇田アンテナとして用いた場合に効率の良い距離として、例えば、給電器３から間隔Ｄ＝０．０７λｇだけ離して配置される。

　給電器３の両端と反射器５の両端は、それぞれ一対のＰＮ接合素子としてのダイオード１０，１１を用いて接続されている。ダイオード１０のアノード側は給電器３の一端に接続され、ダイオード１０のカソード側は反射器５の一端に接続される。ダイオード１０のカソード側に接続される反射器５の一端は、抵抗２３を介して接地される。

　ダイオード１１のカソード側は給電器３の他端に接続され、ダイオード１１のアノード側はコンデンサ２５を介して反射器５の他端に接続される。

　一対のダイオード１０，１１がオンすることで、給電器３、ダイオード１０、反射器５、コンデンサ２５及びダイオード１１を経由するループアンテナが形成される。これにより、アンテナ装置１は、ループアンテナとして動作し、図１の紙面垂直方向ｂに電波の指向性を有する。

　なお、給電器３の長さを共振長λｇの１／２の長さより所定量短い線路長としたのは、形成されるループアンテナの長さを通信周波数の電波の１波長に近い長さにするためである。

　一対のダイオード１０，１１がオフすることで、アンテナ装置は、給電器３、反射器５及び導波器７からなる八木・宇田アンテナとして動作し、図１の紙面水平（左側）方向ａに電波の指向性を有する。

　ダイオード１１のアノード側とコンデンサ２５との間には、バイアス回路３０が設けられている。バイアス回路３０は、抵抗３１を介してダイオード１１のアノード側に接続される接点と、電源３５に接続される接点をオン又はオフに切り替える切替部としてのスイッチ３３を有する。

　バイアス回路３０は、スイッチ３３をオンにしてダイオード１１のアノード側に電源電圧を印加することで、一対のダイオード１０，１１をオンにすることが可能である。

　なお、切替部としてのスイッチ３３は、指向性指示部４０に接続されている。指向性指示部４０からの制御信号に応じて、スイッチ３３のオン又はオフが切り替えられる。

　指向性指示部４０は、アンテナ装置１の一部として同一の制御基板５３（図２参照）上に形成されており、携帯端末５０において実行されるアプリケーションによって決定される指向性を指示する制御信号を発生する。

　例えば、データを送受信するために、ユーザが、携帯端末５０を相手の携帯端末８０（図３（ｂ）参照）にかざした（近づけた）場合の動作ついて説明する。指向性指示部４０は、このアプリケーションによって決定される指向性に適したループアンテナに切り替えるため、Ｈｉｇｈレベルの制御信号を出力し、スイッチ３３をオンにする。

　図２は、第１の実施形態のアンテナ装置１が搭載された制御基板５３を内蔵する携帯端末５０の通信方向及び通信範囲を説明するための説明図である。アンテナ装置１は、上述した様に、制御基板５３の裏側に平面状に形成されている。

　アンテナ装置１は、八木・宇田アンテナとして動作する場合、同図の符号ａにより示す様に、携帯端末５０の側面に対して垂直な方向（制御基板５３に水平な方向）を通信方向とする強い指向性を有し、ループアンテナの通信範囲よりも遠い距離の通信を可能にする。

　アンテナ装置１は、ループアンテナとして動作する場合、同図の符号ｂにより示す様に、携帯端末５０の裏面に対して垂直な方向（制御基板５３に垂直な方向）を通信方向とする弱い指向性を有し、八木・宇田アンテナの通信範囲よりも短い距離の通信を可能にする。

　図３は、使用用途に応じた第１の実施形態のアンテナ装置１の使用例を説明する説明図である。同図（Ａ）は、データ通信機器６０からコンテンツをダウンロード（転送）するための使用例である。ＰＤＡ（personal digital assistant）、ノートブック型ＰＣ（personal computer）、又はテレビジョン装置を含むデータ通信機器６０からコンテンツをダウンロードするために、携帯端末５０は、強い指向性を持った電波を用いて、ループアンテナよりも遠い距離において通信する。

　携帯端末５０において実行されるアプリケーションは、ユーザからのダウンロード操作指示に従って、指向性指示部４０に対し、アンテナ装置１が八木・宇田アンテナとして動作することを決定する。指向性指示部４０は、Ｌｏｗレベルの制御信号をスイッチ３３に出力する。

　スイッチ３３は、制御信号を受けると、オフのままとなる。これにより、ダイオード１１のアノード側に電圧が印加されず、一対のダイオード１０，１１はオフのままである。この結果、アンテナ装置１は、八木・宇田アンテナとして動作することになる。

　図３（Ｂ）は、携帯端末同士（５０，８０）におけるデータ交換の使用例である。相手の携帯端末８０にユーザ自身の携帯端末５０の裏面を近づけてデータを交換するために、携帯端末５０は、弱い指向性を持った電波を用いて、八木・宇田アンテナよりも短い距離において通信する。

　携帯端末５０において実行されるアプリケーションは、ユーザからのデータ交換の操作指示に従って、指向性指示部４０に対し、アンテナ装置１がループアンテナとして動作することを決定する。指向性指示部４０は、Ｈｉｇｈレベルの制御信号をスイッチ３３に出力する。

　スイッチ３３は、制御信号を受けると、オフからオンに切り替わる。これにより、ダイオード１１のアノード側に電圧が印加され、一対のダイオード１０，１１はオンとなる。この結果、アンテナ装置１は、ループアンテナとして動作することになる。

　なお、図３（Ａ）及び（Ｂ）は、アンテナ装置１を含む携帯端末５０の使用用途の一例であって、種々の使用用途に応じてアンテナ装置１の電波の指向性の切り替えは可能である。

　このように、第１の実施形態のアンテナ装置１によれば、使用用途に応じて、通信に用いる電波の指向性を簡易に切り替えることができる。また、複数のアンテナとして動作させるには、アンテナエレメントを共用することで、アンテナ装置を小型化することができる。

　また、アンテナ装置１を八木・宇田アンテナ又はループアンテナとして用いることで、垂直方向或いは水平方向といった通信方向に必要な通信範囲を持たせることができる。

（第２の実施形態）
　第１の実施形態では、一対のダイオード１０，１１のオン又はオフを切り替えるためにバイアス回路３０が設けられ、指向性指示部４０からの制御信号によって電波の指向性を切り替える。第２の実施形態では、バイアス回路３０及び指向性指示部４０を用いずに、受信電波の強度によってダイオードのオン又はオフを切り替える。

　図４は、第２の実施形態のアンテナ装置１ｘの構成を示す図である。第１の実施形態と同様、アンテナ装置１ｘは、給電器３、反射器５及び導波器７を含む構成である。なお、第１の実施形態のアンテナ装置１と同一の構成要素については同一の符号を用い、説明を省略する。

　給電器３は、線路端にダイオードを接続しても、ダイオードをオフした状態では、線路端の開放端容量の影響を受ける。このため、通信周波数の電波の波長（共振長λｇ）の１／２の長さより僅かに短い線路長を有する。ただし、ダイオードをオンした状態では、線路端の開放端容量の影響を受けない。このため、アンテナ装置１ｘは、短い線路長を補うために、波長調整用線路を用いる。

　給電器３の一端と反射器５の一端とは、一対のダイオード１０ａ，１０ｂ及びこれらの間に接続された波長調整用線路１３により接続されている。同様に、給電器３の他端と反射器５の他端とは、一対のダイオード１１ａ，１１ｂ及びこれらの間に接続された波長調整用線路１４により接続されている。

　波長調整用線路１３，１４の長さは、ループアンテナとして受信する電波の周波数に合わせるため、給電器３の長さと反射器５の長さとに加えられた長さが１波長になる様に設定される。ミリ波の周波数帯域の電波では、ミリ単位というきわめて短い長さの違いによって、電波の利得に大きな差を伴うため、波長調整用線路を設けて電波の１波長に近づけることは肝要である。

　例えば、ループアンテナの長さが５．０ｍｍでは、給電器３の長さ２．０ｍｍ、反射器５の長さ２．５ｍｍとすると、一対の波長調整用線路１３，１４の長さはそれぞれ０．２５ｍｍとなる。従って、給電器３、反射器５及び一対の波長調整用線路１３，１４の長さを合算した線路長を、所望のループアンテナの線路長に揃える必要がある。

　なお、一対の波長調整用線路１３，１４の長さは必ずしも同じである必要はなく、足し合わせた長さが０．５ｍｍであればよい。

　第２の実施形態では、ダイオード１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂは、ループアンテナに同調した受信電波の強度に応じてオン又はオフになる。図５は、同調した受信電波の強度に対するダイオードのオン又はオフの動作を示すグラフである。縦軸はダイオードの動作抵抗を示し、横軸は電波の強度を示す。

　ダイオードは、順方向にバイアス電圧（ｐ型側に正電圧）が所定値以上加わると、電流が流れ出すＰＮ接合素子である。従って、同調した電波の強度がある閾値に近づくと、ダイオードの両端に加わる電圧が大きくなってダイオードがオンとなり、動作抵抗が急激に低くなる。

　これにより、給電器３、一対のダイオード１０ａ，１０ｂ、波長調整用線路１３、反射器５、一対のダイオード１１ａ，１１ｂ及び波長調整用線路１４からなるループアンテナが形成される。なお、４つのダイオード１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂのオン又はオフの特性を揃えておくことが望ましい。

　使用用途として、短い距離にある相手の携帯端末又は各種の読取装置に、携帯端末５０の裏面をかざして通信するには、携帯端末５０は、指向性の弱い、八木・宇田アンテナよりも強度の大きい電波を用いて通信する。電波の強度が大きい場合、全てのダイオード１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂがオンとなり、アンテナ装置１ｘは、ループアンテナとして動作する。

　一方、遠くにあるデータ通信装置とコンテンツを交換するには、携帯端末５０は、指向性の強い、ループアンテナよりも強度の小さい電波を用いて通信する。電波の強度が小さい場合、全てのダイオード１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂはオフのままであり、アンテナ装置１ｘは、八木・宇田アンテナとして動作する。

　第２の実施形態のアンテナ装置１ｘによれば、同調した電波の強度に応じてダイオードをオン又はオフに切り替えることができ、使用用途に合わせて、通信に用いる電波の指向性を簡易に切り替えることができる。また、バイアス回路を設けることなく、アンテナ装置を小型化することができる。

　なお、第２の実施形態では、給電器と反射器の両側にそれぞれ一対の波長調整用線路を設けたが、いずれか一方の側だけに波長調整用線路を設けてもよい。一方の側だけに設けられた波長調整用線路の長さを、一対の波長調整用線路の長さを足したものと同じ長さに揃えることが好ましい。

　なお、第２の実施形態では、第１の実施形態とは異なりバイアス回路及び指向性指示部を設けないアンテナ装置１ｘを説明した。しかし、第２の実施形態のアンテナ装置１ｘは、第１の実施形態と同様に、バイアス回路及び指向性指示部を設けても良い。

（第３の実施形態）
　第１，第２の実施形態では、給電器３と反射器５との接続をダイオードのオン又はオフによって切り替える構成を説明した。第３の実施形態では、更に、給電器と導波器との接続もダイオードのオン又はオフによって切り替える構成を説明する。

　図６は、第３の実施形態のアンテナ装置１ｙの構成を示す図である。アンテナ装置１ｙは、第１の実施形態のアンテナ装置１と同様に、給電器３、反射器５及び導波器７を含む構成である。なお、第１，第２の実施形態のアンテナ装置１，１ｘと同一の構成要素については同一の符号を用い、その説明を省略する。

　第２の実施形態において示した様に、給電器３の一端と反射器５の一端とは、波長調整用線路１３を挟む一対のダイオード１０ａ，１０ｂを用いて接続されている。同様に、給電器３の他端と反射器５の他端とは、波長調整用線路１４を含む一対のダイオード１１ａ，１１ｂを用いて接続される。

　ダイオード１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂがオンになると、給電器３、反射器５及び一対の波長調整用線路１３，１４を含むループアンテナが形成される。給電器３の長さと反射器５の長さと一対の波長調整用線路１３，１４の長さとを合算した長さが１波長になる様な高周波電力（高周波電流）が給電される。

　更に、給電器３の一端と導波器７の一端とは、一対のダイオード１８ａ，１８ｂ及びこれらの間に接続された第２波長調整用線路としての波長調整用線路１６を用いて接続される。同様に、給電器３の他端と導波器７の他端とは、一対のダイオード１９ａ，１９ｂ及びこれらの間に接続された第２波長調整用線路としての波長調整用線路１７を用いて接続される。

　複数の第２接続素子としてのダイオード１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂがオンになると、給電器３、導波器７及び一対の波長調整用線路１６，１７からなるループアンテナが形成される。

　給電器３の長さと導波器７の長さと一対の波長調整用線路１６，１７の長さとを合算した長さを１波長とする様な、反射器５側のループアンテナとは異なる通信周波数の電波（第２電波）を発生させる高周波電力（高周波電流）が給電される。

　例えば、１／２波長ダイポールアンテナとして給電器３における給電に基づいて発生される電波の周波数が６０ＧＨｚであると、反射器５を含むループアンテナにおける給電に基づいて発生される電波の周波数は５８ＧＨｚに設定される。

　更に、導波器７を含むループアンテナでは、その長さが反射器５を含むループアンテナの長さに比べて短いので、導波器７を含むループアンテナにおける給電に基づいて発生される電波の周波数は６２ＧＨｚに設定される。２つのループアンテナを切り替えて用いることによって、周波数帯（チャンネル）の異なる電波を給電により発生させることが可能となる。

　第３の実施形態のアンテナ装置１ｙによれば、異なる２チャンネルの電波に同調したループアンテナとして動作させることが可能となる。また、八木・宇田アンテナとして用いるために、導波器を２つ以上設けて指向性を高めても良い。導波器ごとに長さの異なる波長調整用線路を介在させてループアンテナを形成することが可能であり、より多くのチャンネル数の電波が給電可能となる。

　なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲において示した機能、又は本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。

　例えば、第２，第３の各実施形態では、同調した電波の強度に応じてダイオードのオン又はオフを切り替えていたが、第１の実施形態と同様、バイアス回路及び指向性指示部を設けて、反射器側及び導波器側のダイオードのオン又はオフを切り替えても良い。また、電波の強度に応じた切り替えとバイアス回路及び指向性指示部による切り替えとが混在してもよい。

　図７は、第２の実施形態の変形例のアンテナ装置１ｚの構成を示す説明図である。アンテナ装置１ｚは、第２の実施形態のアンテナ装置１ｘの構成に、第１の実施形態のアンテナ装置と同様のバイアス回路３０及び指向性指示部４０を更に含む構成である。

　給電器３の一端と反射器５の一端とは、一対のダイオード１０ａ，１０ｂ及びこれらの間に接続された波長調整用線路１３により接続されている。同様に、給電器３の他端と反射器５の他端とは、一対のダイオード１１ａ，１１ｂ及びこれらの間に接続された波長調整用線路１４により接続されている。

　ダイオード１０ａのアノード側は給電器３の一端に接続され、ダイオード１０ａのカソード側は波長調整用線路１３を介してダイオード１０ｂのアノード側に接続される。ダイオード１０ｂのカソード側は反射器５の一端に接続される。ダイオード１０ｂのカソード側に接続される反射器５の一端は、抵抗２３を介して接地される。

　ダイオード１１ａのカソード側は給電器３の他端に接続され、ダイオード１１ａのアノード側は波長調整用線路１４を介してダイオード１１ｂのカソード側に接続される。ダイオード１１ｂのアノード側はコンデンサ２５を介して反射器５の他端に接続される。

　ダイオード１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂがオンすることで、給電器３、ダイオード１０ａ，１０ｂ、反射器５、コンデンサ２５及びダイオード１１ｂ，１１ａを経由するループアンテナが形成される。これにより、アンテナ装置１ｚは、ループアンテナとして動作し、図７の紙面垂直方向ｂに電波の指向性を有する。

　ダイオード１１ｂのアノード側とコンデンサ２５との間には、バイアス回路３０が設けられている。バイアス回路３０は、抵抗３１を介してダイオード１１ｂのアノード側に接続される接点と、電源３５に接続される接点をオン又はオフに切り替える切替部としてのスイッチ３３を有する。

　バイアス回路３０は、スイッチ３３をオンにしてダイオード１１ｂのアノード側に電源電圧を印加することで、ダイオード１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂをオンにすることが可能である。

　なお、切替部としてのスイッチ３３は、指向性指示部４０に接続されている。指向性指示部４０からの制御信号に応じて、スイッチ３３のオン又はオフが切り替えられる。

　指向性指示部４０は、アンテナ装置１ｚの一部として同一の制御基板５３（図２参照）上に形成されており、携帯端末５０において実行されるアプリケーションによって決定される指向性を指示する制御信号を発生する。

　図７に示すアンテナ装置１ｚは、図１に示すアンテナ装置１と同様に、バイアス回路３０及び指向性指示部４０を用いて、給電器３と反射器５との間のダイオード１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂのオン又はオフを切り替える。また、アンテナ装置１ｚは、バイアス回路３０及び指向性指示部４０並びに同調した電波の強度を用いて、給電器３と反射器５との間のダイオード１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂのオン又はオフを切り替えてもよい。

　図８は、第３の実施形態の変形例のアンテナ装置１ｗの構成を示す説明図である。アンテナ装置１ｗは、第３の実施形態のアンテナ装置１ｙの構成に、第１の実施形態のアンテナ装置と同様のバイアス回路３０ａ，３０ｂ及び指向性指示部４０ａｂを更に含む構成である。

　給電器３の一端と反射器５の一端とは、一対のダイオード１０ａ，１０ｂ及びこれらの間に接続された波長調整用線路１３により接続されている。同様に、給電器３の他端と反射器５の他端とは、一対のダイオード１１ａ，１１ｂ及びこれらの間に接続された波長調整用線路１４により接続されている。

　ダイオード１０ａのアノード側は給電器３の一端に接続され、ダイオード１０ａのカソード側は波長調整用線路１３を介してダイオード１０ｂのアノード側に接続される。ダイオード１０ｂのカソード側は反射器５の一端に接続される。ダイオード１０ｂのカソード側に接続される反射器５の一端は、抵抗２３ａを介して接地される。

　ダイオード１１ａのカソード側は給電器３の他端に接続され、ダイオード１１ａのアノード側は波長調整用線路１４を介してダイオード１１ｂのカソード側に接続される。ダイオード１１ｂのアノード側はコンデンサ２５ａを介して反射器５の他端に接続される。

　ダイオード１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂがオンすることで、給電器３、ダイオード１０ａ，１０ｂ、反射器５、コンデンサ２５ａ及びダイオード１１ｂ，１１ａを経由するループアンテナが形成される。これにより、アンテナ装置１ｚは、ループアンテナとして動作し、図８の紙面垂直方向ｂに電波の指向性を有する。

　ダイオード１１ｂのアノード側とコンデンサ２５ａとの間には、バイアス回路３０ａが設けられている。バイアス回路３０ａは、抵抗３１ａを介してダイオード１１ｂのアノード側に接続される接点と、電源３５ａに接続される接点をオン又はオフに切り替える切替部としてのスイッチ３３ａを有する。

　バイアス回路３０ａは、スイッチ３３ａをオンにしてダイオード１１ｂのアノード側に電源電圧を印加することで、ダイオード１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂをオンにすることが可能である。

　なお、切替部としてのスイッチ３３ａは、指向性指示部４０ａｂに接続されている。指向性指示部４０ａｂからの制御信号に応じて、スイッチ３３ａのオン又はオフが切り替えられる。

　給電器３の一端と導波器７の一端とは、一対のダイオード１８ａ，１８ｂ及びこれらの間に接続された波長調整用線路１６により接続されている。同様に、給電器３の他端と導波器７の他端とは、一対のダイオード１９ａ，１９ｂ及びこれらの間に接続された波長調整用線路１７により接続されている。

　ダイオード１８ｂのアノード側は給電器３の一端に接続され、ダイオード１８ｂのカソード側は波長調整用線路１６を介してダイオード１８ａのアノード側に接続される。ダイオード１８ａのカソード側は導波器７の一端に接続される。ダイオード１８ａのカソード側に接続される導波器７の一端は、抵抗２３ｂを介して接地される。

　ダイオード１９ｂのカソード側は給電器３の他端に接続され、ダイオード１９ｂのアノード側は波長調整用線路１７を介してダイオード１９ａのカソード側に接続される。ダイオード１９ａのアノード側はコンデンサ２５ｂを介して導波器７の他端に接続される。

　ダイオード１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂがオンすることで、給電器３、ダイオード１８ｂ，１８ａ、導波器７、コンデンサ２５ｂ及びダイオード１９ａ，１９ｂを経由するループアンテナが形成される。これにより、アンテナ装置１ｚは、ループアンテナとして動作し、図８の紙面垂直方向ｂに電波の指向性を有する。

　ダイオード１９ａのアノード側とコンデンサ２５ｂとの間には、バイアス回路３０ｂが設けられている。バイアス回路３０ｂは、抵抗３１ｂを介してダイオード１９ａのアノード側に接続される接点と、電源３５ｂに接続される接点をオン又はオフに切り替える切替部としてのスイッチ３３ｂを有する。

　バイアス回路３０ｂは、スイッチ３３ｂをオンにしてダイオード１９ａのアノード側に電源電圧を印加することで、ダイオード１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂをオンにすることが可能である。

　なお、切替部としてのスイッチ３３ｂは、指向性指示部４０ａｂに接続されている。指向性指示部４０ａｂからの制御信号に応じて、スイッチ３３ｂのオン又はオフが切り替えられる。

　指向性指示部４０ａｂは、アンテナ装置１ｗの一部として同一の制御基板５３（図２参照）上に形成されており、携帯端末５０において実行されるアプリケーションによって決定される指向性を指示する制御信号を発生する。

　図８に示すアンテナ装置１ｗは、図１に示すアンテナ装置１と同様に、バイアス回路３０ａ及び指向性指示部４０ａｂを用いて、給電器３と反射器５との間のダイオード１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂのオン又はオフを切り替える。また、アンテナ装置１ｗは、バイアス回路３０ａ及び指向性指示部４０ａｂ並びに同調した電波の強度を用いて、給電器３と反射器５との間のダイオード１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂのオン又はオフを切り替えてもよい。

　また、第２、第３の実施形態では、通信周波数の電波の１波長になるように波長調整用線路が設けられていたが、利得が最大値となる周波数と異なる周波数が許容可能な場合、第１の実施形態の様に、波長調整用線路を省くことも可能である。また、第１の実施形態のアンテナ装置においても、波長調整用線路を設けても良い。

　また、上述した実施形態では、ミリ波帯（３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚ）の電波の送受信について説明したが、センチメートル波帯（３ＧＨｚ～３０ＧＨｚ）を含む他の周波数帯の電波の送受信においても、本発明は同様に適用可能である。

　また、上述した実施形態では、スイッチの役割を果たす接続素子として、ダイオードを用いたが、これに限らず、半導体スイッチ（ＦＥＴスイッチ）、微小な機械スイッチを含む他の素子を用いてもよい。

　なお、本出願は、２０１１年２月１０日出願の日本特許出願（特願２０１１－０２７７２１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　本発明は、指向性を有するアンテナ装置において、使用用途に応じて、通信に用いる電波の指向性を簡易に切り替えることができ、有用である。

１　アンテナ装置
３　給電器
３ａ　給電点
５　反射器
７　導波器
１０，１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ　ダイオード
１３，１４，１６，１７　波長調整用線路
２３、２３ａ、２３ｂ、３１　抵抗
２５、２５ａ、２５ｂ　コンデンサ
３０、３０ａ、３０ｂ　バイアス回路
３３、３３ａ、３３ｂ　スイッチ
３５、３５ａ、３５ｂ　電源
４０、４０ａｂ　指向性指示部
５０、８０　携帯端末
５３　制御基板
６０　データ通信機器

Claims (7)

1. 　給電用導体と、
   　前記給電用導体と所定距離離れて配置された第１導体と、
   　前記給電用導体と所定距離離れ、前記第１導体とは反対側に配置された第２導体と、
   　前記第２導体と前記給電用導体とを接続する複数の接続素子と、を備え、
   　前記複数の接続素子は、それぞれオンとオフとを切り替え可能なアンテナ装置。
2. 　請求項１に記載のアンテナ装置であって、
   　電波の指向性を指示する信号を出力する指向性指示部と、
   　前記指向性指示部から出力された信号に従って、前記複数の接続素子をオン又はオフに切り替える切替部と、を更に備えたアンテナ装置。
3. 　請求項１に記載のアンテナ装置であって、
   　前記複数の接続素子は、受信電波の強度が所定の閾値より大きい場合にオンになり、前記受信電波の強度が前記閾値より小さい場合にオフになるアンテナ装置。
4. 　請求項３に記載のアンテナ装置であって、
   　前記接続素子はＰＮ接合素子であるアンテナ装置。
5. 　請求項１～４のうちいずれか一項に記載のアンテナ装置であって、
   　前記給電用導体の長さは、通信周波数の電波の波長の１／２より所定量だけ短い長さであるアンテナ装置。
6. 　請求項５に記載のアンテナ装置であって、
   　一対の前記接続素子の間に接続され、前記給電用導体と前記第２導体とに加えられた長さが前記電波の１波長に近い値になる波長調整用線路と、を更に備えるアンテナ装置。
7. 　請求項６に記載のアンテナ装置であって、
   　前記第１導体と前記給電用導体とを接続する複数の第２接続素子と、
   　一対の前記第２接続素子の間に接続され、前記給電用導体と前記第１導体とに加えられた長さが、前記電波と周波数の異なる第２電波の１波長に近い値になる第２波長調整用線路と、を備え、
   　前記複数の第２接続素子は、それぞれオンとオフとを切り替え可能なアンテナ装置。

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