WO2016020954A1 - アンテナ装置およびアレーアンテナ装置 - Google Patents

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WO2016020954A1
WO2016020954A1 PCT/JP2014/004106 JP2014004106W WO2016020954A1 WO 2016020954 A1 WO2016020954 A1 WO 2016020954A1 JP 2014004106 W JP2014004106 W JP 2014004106W WO 2016020954 A1 WO2016020954 A1 WO 2016020954A1
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conductive
line
conduction
antenna device
excitation element
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PCT/JP2014/004106
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English (en)
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丸山　貴史
山口　聡
大塚　昌孝
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三菱電機株式会社
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Priority to PCT/JP2015/071940 priority patent/WO2016021544A1/ja
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    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Definitions

  • the present invention generally relates to an antenna device for wireless communication, and more particularly to an antenna device capable of controlling directivity characteristics.
  • Patent Document 1 a technique applied to a Yagi-Uda antenna consisting of three elements is known.
  • Patent Document 1 one excitation element (described as Driven element in the figure of Patent Document 1) to which a radio frequency signal is fed, and two non-excitation elements that are arranged on both sides of the excitation element and are not fed ( In the figure of Patent Document 1, it is described as Passive element.).
  • a switch (described as Optoelectronic switch in the drawing of Patent Document 1) that controls the conduction characteristics by light is connected in the middle of both ends of the two non-excitation elements, and for each of the two non-excitation elements, Light is supplied to the switch as a control signal from an individual laser light source.
  • the antenna becomes a waveguide by the non-conduction between the central portion and the end portion of the non-excitation element in which the switch is disposed.
  • the switch When the switch is closed (described as Closed in Patent Document 1), it functions as a reflector by conducting between the central portion and the end portion of the non-excitation element in which the switch is disposed.
  • Non-Patent Document 1 In Non-Patent Document 1, all the switches of each non-excited element in each unit (described as Parasitic strip in Non-Patent Document 1) are controlled in the same manner by a DC electric signal.
  • the terms “conducting” and “nonconducting” do not need to be complete conducting characteristics and nonconducting characteristics, but to the extent that the performance required as an antenna device is satisfied. It is only necessary to have conductivity and non-conduction characteristics.
  • the antenna device of Patent Document 1 requires a laser light source and an optical fiber, which are optical systems, and has a problem that the configuration for controlling directivity is expensive.
  • Non-Patent Document 1 Although the array antenna device of Non-Patent Document 1 is configured to perform switch control by an electric signal, there is a problem that when the number of unit antennas to be arranged increases, the number of control lines also increases in proportion.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and an antenna device capable of simplifying a configuration for controlling the directivity to be variable, and an increase in the number of unit antennas arranged.
  • An object of the present invention is to provide an array antenna device capable of suppressing the complexity of the configuration for controlling the directivity.
  • An antenna device includes an excitation element having a feed point for a radio frequency signal, A first non-excitation element disposed at a position away from the excitation element and having first and second conductive portions; A second non-excitation element having a third and a fourth conductive portion disposed at a position away from the excitation element and the first non-excitation element; A first switch having two operating states of conducting and non-conducting and for switching between conducting and non-conducting between the first conducting part and the second conducting part; And a second switch having two operation states of conduction and non-conduction, and switches between conduction and non-conduction between the third conductive portion and the fourth conductive portion, An element part including: A control unit for controlling an electrical signal for controlling conduction and non-conduction of the first and second switches; With The control unit applies the same DC signal as an electrical signal to the first and second switches, The first and second switches are configured such that when one of the first and second switches is turned on when the same DC signal is applied from the control unit, the other switch is
  • the antenna device of the present invention it is possible to provide an antenna device with a simplified configuration for control that makes the directivity characteristic variable.
  • Embodiment 1 of this invention It is a perspective view which shows the outline
  • each element of the diagram is divided for convenience of explanation of the present invention, and its implementation is not limited to the configuration, division, name, etc. of the diagram. Further, the division method itself and the mutual relationship between the divided parts are not limited to the division shown in the drawing.
  • a part or all of the name “... part” may be a different name depending on the implementation of the apparatus, for example, “.. means”, “.. device”, “.. processing”. It may be replaced with “device”, “..functional unit”, “... Circuit”, and is not limited to its name.
  • the number of elements is not limited to three.
  • the symmetrically arranged components are examples in the case where they have the same characteristics, but they are not limited to the exact symmetrical arrangement and the same characteristics as long as the characteristics are necessary for the antenna device.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an outline of an antenna device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 1 (1a and 1b) is an excitation element
  • 2 is a feeding point
  • 11 (11a and 11b) is a first non-excitation element
  • 11a is a first conductive part
  • 11b is a second conductive part
  • 12a and 12b) are the first switches (or PIN diodes)
  • 13 (13a and 13b) is the first interrupter (or inductor)
  • 14 is the first line
  • 21 (21a and 21b) is the second non-switch.
  • Excitation element 21a is a third conductive part
  • 21b is a fourth conductive part
  • 22 (22a and 22b) is a second switch (or PIN diode)
  • 23 (23a and 23b) is a second blocking part (or Inductors)
  • 24 is a second line
  • 31 is a control circuit
  • 32 is a third line
  • 33 is a fourth line
  • 35 and 36 are line pairs
  • 100 is a control unit
  • 200 is an element unit
  • 400 is an antenna device.
  • x, y, z denotes a convenient coordinate axes.
  • various antenna devices in a broad sense including components not shown can be defined.
  • a radio frequency signal source (2) a feeder line, (3) a radio transmission (Or reception) control circuit, (4) various information processing circuits, (5) various analog elements such as filters, (6) power supply, (7) housing, (8) various interfaces for display, etc. It is.
  • the control unit 100 includes a control circuit 31 for controlling the directivity.
  • the control circuit 31 will be described later.
  • the element unit 200 includes an excitation element 1, a first non-excitation element 11, a second non-excitation element 21, a first switch 12, a second switch 22, a first cutoff unit 13, and a second cutoff unit 23. , First line 14, second line 24, third line 32, and fourth line 33.
  • control unit 100 control circuit 31
  • element unit 200 are electrically connected by line pairs 35 and 36.
  • the excitation element 1 (1a and 1b) is an example of a dipole antenna. Further, the excitation element 1 has a feeding point 2 for transmitting and receiving a radio frequency signal.
  • the feed point is a connection point between the antenna element and a feed line for supplying high-frequency power.
  • the feed point may have a wide area.
  • the excitation element 1 may be called a feed element.
  • the excitation element 1 functions as a so-called radiator in the operation of the antenna device.
  • the first non-excitation element 11 is disposed at a position away from the excitation element 1.
  • the interval between the non-excitation element 11 and the excitation element 1 is defined so that the first non-excitation element 11 functions as a director or a reflector.
  • the first non-excitation element 11 and the second non-excitation element 21 are arranged on the same plane, the excitation element 1 is arranged apart from the plane, and the plane and the excitation element 1 In the example, the interval is smaller than the wavelength of the radio frequency signal.
  • the excitation element 1 is arranged away from the third line 32 and the fourth line 33 and is arranged not to be electrically connected to the third line 32 and the fourth line 33.
  • the first non-excitation element 11 includes first conductive portions 11a and 11b.
  • the first conductive portion 11a and the second conductive portion 11b are arranged separately.
  • the terms “conduction” and “non-conduction” are used in the meaning of conduction and non-conduction between two components as in the first non-excitation element, for example, There is a case where one component such as one switch 12 is used as conduction and non-conduction as a possible state (that is, conduction and non-conduction between terminals in a switch). Further, in the description of the present invention, it is not necessary to mean only complete conduction and non-conduction, and it is only necessary to have necessary characteristics as long as the performance required for the antenna device is satisfied.
  • the non-excitation element 11 may be called a passive element because it does not have a feeding point.
  • the first switch 12 (12a and 12b) is connected to the first conductive portion 11a and the second conductive portion 11b.
  • the first switch 12 switches between conduction and non-conduction between the first conductive unit 11a and the second conductive unit 11b in the radio frequency by switching between conduction and non-conduction which are the operation states of the switch. .
  • This embodiment is an example in which PIN diodes are used as the first and second switches. That is, the first non-excitation element 11 is provided with a PIN diode 12 that functions as a switch in the middle thereof.
  • the PIN diodes 12a and 12b have an anode connected to the first conductive portion 11a and a cathode connected to the second conductive portion 11b.
  • the first blocking unit 13 (13a and 13b) has a blocking characteristic at an assumed radio frequency (or radio frequency band).
  • the present embodiment is an example in which an inductor is used as a blocking portion.
  • the PIN diodes 12a and 12b are oriented in the opposite direction.
  • the first line 14 is a conductive line, extends in parallel with the first non-excitation element, and is connected to the second conductive part 11 via the first blocking part 13. It should be noted that the term “parallel” does not need to be completely parallel as long as it satisfies the required performance as the antenna device of the present invention or does not cause a problem in the implementation of the present invention.
  • This embodiment is an example in which the distance between the first line 14 and the first non-excitation element is smaller than the wavelength of the radio frequency signal.
  • first line 14 is connected to the second conductive portion 11b via the first blocking portion 13.
  • the second non-excitation element 21 is disposed at a position away from the excitation element 1 and the first non-excitation element 11.
  • the second non-excitation element 21 includes a third conductive portion 21a and a fourth conductive portion 21b, and the third conductive portion 21a and the fourth conductive portion 21b are arranged separately.
  • This embodiment is an example in which non-excitation elements are arranged on both sides of the excitation element 1 when viewed in plan from the upper side (z direction) of the figure, for example.
  • the second non-excitation element 21 is the same as the first non-excitation element 11, the description thereof is omitted.
  • the second switch 22 (22a and 22b) is connected to the third conductive portion 21a and the fourth conductive portion 21b.
  • the second switch 22 switches between conduction and non-conduction in the radio frequency by switching between conduction and non-conduction as the operation of the switch, thereby switching between conduction and non-conduction between the third conductive portion 21a and the fourth conductive portion 21b.
  • the PIN diodes 22a and 22b functioning as switches have an anode connected to the fourth conductive portion 11a and a cathode connected to the third conductive portion 11b.
  • the direction of the diodes 22a and 22b in the drawing is arranged and connected in the opposite direction to the PIN diodes 12a and 12b functioning as the first switch.
  • the second blocking unit 23 (23a and 23b) is the same as the first blocking unit 13, the description thereof is omitted.
  • the control circuit 31 outputs a control signal for controlling conduction and non-conduction at the radio frequency of the first switch 12 (12a and 12b) and the second switch 22 (22a and 22b).
  • a DC electric signal applied between the lines 35 and 36 is used as the control signal.
  • the switch when the switch is switched at high speed, it may be regarded as an AC signal substantially.
  • the third line 32 is a conductive line, and connects the first conductive part 11 and the third conductive part 21 and is connected to the line 35.
  • Reference numeral 33 denotes a fourth line or a conductive line, which connects the first line 14 and the second line 24 and is connected to the line 36.
  • connection points between the first and third conductive units 11a and 21a and the third line 32 are determined. This is an example in the case where the straight lines to be connected are arranged and connected symmetrically on both sides as a whole.
  • a radio frequency signal is transmitted from the antenna device 400, that is, a radio frequency signal is emitted as a radio wave from the antenna will be described as an example.
  • the antenna device 400 can be similarly used for reception of radio waves.
  • the excitation element 1 is fed with a radio frequency signal via a feeding point 2.
  • the control circuit of the control unit 100 applies a DC signal between the line 35 and the line 36 as an electric signal for switching between conduction and non-conduction of the switches 12 and 22.
  • the line 35 is connected to each PIN diode via the line 32, the first conductive part 11a, and the third conductive part 21a, and the line 36 includes the fourth line 33, the first line 14, and the second line. Are connected to each PIN diode via the line 24.
  • the DC signal applied between the lines 35 and 36 by the control unit 100 (control circuit 31) is branched and becomes a DC bias of each PIN diode.
  • a bias control method may be a method of controlling voltage or a method of controlling current.
  • Each of the cut-off units (inductors) 13 and 23 has a cut-off characteristic at a radio frequency, but allows a DC bias that is a control signal from the control unit 100 (control circuit 31) to pass therethrough.
  • the PIN diodes 12 and 22 can conduct a radio frequency signal when a forward bias is applied.
  • the first conductive portion 11a and the second conductive portion are connected.
  • the portion 11b is electrically connected. Due to this conduction, the electrical length of the first non-excitation element 11 becomes longer than that of the excitation element 11 and functions as a reflector.
  • the PIN diode of the second switch 22 (22a and 22b) functions similarly.
  • the switch becomes non-conductive.
  • the first conductive portion 11a and the second conductive portion 11b are not connected. There is no conduction between the two. Due to this non-conduction, the second conductive portion 11b does not effectively contribute to the antenna operation at the radio frequency. Therefore, the electrical length of the first non-excitation element 11 is shorter than that of the excitation element 11, and the first conductive portion 11a functions as a director.
  • the second non-excitation element 21 functions in the same manner.
  • a DC signal applied from the control unit 100 to the element unit 200 is branched and applied to both the first non-excited element 12 and the second non-excited element 2. Since the PIN diodes of the two non-exciting elements 21 are connected in the opposite direction, when one of the first switch 12 and the second switch 22 becomes conductive, the other switch becomes non-conductive.
  • FIGS. 2 and 3 are diagrams showing the state of the switch and the main lobe in the directivity in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a case where the first switch 12 is conductive and the second switch 22 is non-conductive, and shows an example of the main lobe radiated from the xy plane at this time.
  • the main lobe is directed in the y direction (right side in the figure).
  • FIG. 3 shows a case where the first switch 12 is in a non-conductive state and the second switch 22 is in a conductive state, and shows an example of a main lobe radiated from the xy plane at this time.
  • the main lobe is directed in the -y direction (left side in the figure).
  • the polarity of the PIN diode 12 as the first switch and the polarity of the PIN diode 22 as the second switch are reversed, and both are used as elements.
  • the control unit 100 (control circuit 31) and the control signal can be combined into one, and the control structure of the non-excitation element can be simplified. Can be.
  • a PIN diode is used as a switch, switching between conduction and non-conduction can be speeded up as a switch operation, and thus the directivity of the antenna device can be switched at high speed.
  • first line 14 extends in parallel with the first non-excitation element 11
  • second line 24 extends in parallel with the second non-excitation element 21, each of which is compared with the wavelength of the radio frequency. Are arranged at small intervals.
  • the first line 14 does not have a substantial influence such as interference on the first conductive portion 11a, or functions substantially integrally with the first conductive portion.
  • the adverse effect on can be reduced.
  • the second non-excitation element 21 is arranged on the same plane as the first non-excitation element 11, and the excitation element 1 is arranged away from the plane.
  • the third line 32 that connects the first conductive part 11 and the third conductive part 21 and the fourth line 33 that connects the first line 14 and the second line 24 are the shortest. And the increase in the size of the antenna device can be suppressed.
  • the above-described constituent elements are arranged and connected symmetrically, and the lines 32, 33, 35, and 36 are arranged along the symmetry axis. , Interference due to radio frequency signals to the lines 32 and 33 is reduced, and the necessity of measures such as further disposing a blocking unit on the line for blocking the radio frequency is reduced, thereby increasing the manufacturing cost of the antenna device. Can be suppressed.
  • the first and second non-excitation elements 11 and 21 are arranged on the same plane, and the excitation element 1 is arranged apart from the plane where the specific excitation element is arranged. Since the distance between the surface on which the specific excitation element is arranged and the excitation element 1 is smaller than the wavelength of the radio frequency signal, the characteristic difference from the characteristic when arranged on the same surface can be reduced.
  • cutoff portions 13 and 23 having cutoff characteristics at radio frequencies are provided, the first line 14 is connected to the second conductive portion 11 via the first cutoff portion 13, and the second line 24 is the second Is connected to the fourth conductive portion 21b through the blocking portion 23.
  • a radio frequency signal may be transmitted to the second conductive portion 11b and the fourth conductive portion 21b regardless of the conduction (and non-conduction) of the switch, and the non-excitation element may not function as a waveguide. Can be suppressed.
  • switches 12 and 22 In the present embodiment, the case where PIN diodes are used as the switches 12 and 22 has been described. However, various switches can be used as long as they use DC electric signals as control signals and function as switches for radio frequency signals. For example, (1) a varactor diode and (2) a relay switch may be applied.
  • the terminal for conducting and non-conducting the switch and the terminal for applying the control signal can be shared as in the present embodiment.
  • the switching operation of the switch is the same as that of the PIN diode, but the transition between the “conducting” state and the “non-conducting” state changes slowly as compared with the PIN diode.
  • the selection range of the switch can be expanded, and other than the switch can be shared.
  • the first switch 12 when a DC signal is applied from the control unit 100 to the first and second switches, the first switch 12 is conductive and the second switch 22 is in the state of the entire switch.
  • the first switch 12 is in a non-conduction state or the second switch 22 is in a conduction state, it is configured to take three states including a case where a DC signal is not applied. May be.
  • both the first and second switches 12 and 22 are non-conductive, or (2) both the first and second switches 12 and 22 are conductive. You may comprise so that this state may be taken.
  • the PIN diodes 12 and 22 as switches are both unbiased (or zero bias), radio frequency signals are not conducted, and both the non-excited elements 11 and 21 function as waveguides.
  • both the PIN diodes 12 and 22 conduct radio frequency signals, the non-excitation elements 11 and 21 both function as reflectors.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an outline of the antenna device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • This embodiment differs from the second embodiment in that a patch antenna system is used as the excitation element system.
  • 3 indicates a dielectric substrate and 4 indicates a patch.
  • Other components are the same as those in the first embodiment.
  • the patch antenna is configured by forming a conductive patch 4 on one main surface of a dielectric substrate 3.
  • the patch can be formed of a conductive material such as metal.
  • the structure of the patch antenna shown in the figure is an example, and the shape of the patch and the position of the feed point differ depending on the structure and performance of the patch antenna, so the feed point is not shown.
  • the feeding point can be provided on the surface of the patch 4 on the dielectric substrate side (the lower surface in the figure) through the through hole from the back surface side of the dielectric substrate.
  • a conductive layer serving as a ground plane is formed on the main surface (the lower surface in the figure) opposite to the main surface on which the patch 4 is disposed with the dielectric substrate 3 interposed therebetween.
  • the patch antenna which is an excitation element, is arranged away from the surface on which the non-excitation elements 11 and 21 are arranged, and the distance between the surface and the excitation element is a radio frequency signal. It is configured to be smaller than the wavelength.
  • the radio wave radiated from the antenna device 400 is in the + z direction (see FIG. Is radiated into the half space above. Therefore, the main lobe is directed to the + z direction regardless of the control of the switch of the non-excitation element, and is directed to the + y direction or the ⁇ y direction depending on the control. (For example, see FIG. 7 of the third embodiment described later.) Thus, even when the antenna system of the excitation element 1 is changed, the control for the non-excitation element of the present invention can be applied.
  • the excitation element is not limited to the dipole antenna system described in the first embodiment, it can be applied to an antenna device having different excitation elements.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing an outline of the antenna device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the main difference between the present embodiment and the first embodiment is that the excitation element 1 and the non-excitation elements 11 and 22 are arranged on different substrates and a reflecting plate is formed.
  • this is an example of a three-element Yagi-Uda antenna with a reflector.
  • 5 is a feed line
  • 6 is a first dielectric substrate
  • 15 is a second dielectric substrate
  • 30 is a radio frequency signal source
  • 34 is a reflector.
  • Other components are the same as those in the first embodiment.
  • the feed line 5 connects the radio frequency signal source 30 and the excitation element 1, and feeds the signal from the radio frequency signal source 30 to the excitation element 1 through the feeding point 2.
  • the dipole antenna 1 and the feed line 5 shown in the figure may be combined to function as the excitation element 1, and in that case, in the figure, the connection between the line 5 and the radio frequency signal source 30 is provided.
  • the point becomes a feeding point.
  • the first dielectric substrate 6 has a dipole antenna 1 serving as an excitation element disposed on one main surface.
  • the second dielectric substrate 15 is provided with a non-excitation element 11, PIN diodes 12 and 22 as switches, and a third line 32 on one main surface (the lower surface of the substrate in the figure). Further, the inductor, the first line 14, the second line 24, and the fourth line 33, which are the first blocking unit 13 and the second blocking unit 14, are connected to the other main surface of the second substrate 15 ( In the figure, it is disposed on the upper surface of the substrate.
  • first dielectric substrate 6 and the second dielectric substrate 15 are configured so that the dipole antenna 1 functions as an excitation element and the first to fourth conductive portions 11 and 21 function as non-excitation elements. They are arranged with a fixed arrangement relationship. Both companies may be formed separately or integrally.
  • This embodiment is an example in which the first dielectric substrate 6 and the second dielectric substrate 15 are fixed at a right angle.
  • the reflection plate 34 is formed of a conductive material, for example, a metal material.
  • the dielectric substrate 15 is disposed in parallel and has a fixed positional relationship with the dielectric substrate 6.
  • the whole need not be conductive.
  • the upper side of the figure may be conductive and the lower side may be non-conductive.
  • This embodiment is an example in which the first dielectric substrate 6 and the reflection plate 34 are fixed vertically. Therefore, the dielectric substrate 15 and the reflecting plate are arranged in parallel.
  • the radio frequency signal source 30 generates a radio frequency signal that is a source of radio waves radiated from the antenna device 400.
  • the feed line 5, the line 35, and the line 36 penetrate the reflection plate 34 and are arranged on the main surface of the reflection plate 34 to which the dielectric substrate 6 is not fixed.
  • the circuit 31 is connected.
  • Various forms of mounting of the line 35 and the line 36 between the second dielectric substrate 15 and the reflecting plate 34 can be applied.
  • FIG. 6 is a view showing a cross-sectional structure (part) of the element portion in the third embodiment of the present invention.
  • (A) of the figure shows a cross section around the second switch 12b on the xz plane of the second dielectric substrate 15 when the position in the y direction is the position of the first non-excitation element 11. .
  • 16 is a through hole
  • d1 is an interval in the z direction between the first line 14 and the first non-excitation element 11a.
  • the through hole 16 is formed of a conductive material, for example, a metal material.
  • the inductor 13a which is the first cutoff part, and the second conductive part 11b and the PIN diode 12b, which is the first switch, are connected by the through hole 16.
  • the first line 14 and the first non-excited element 11 are arranged in parallel, and the distance d1 is made smaller than the wavelength at the radio frequency, thereby improving the antenna performance.
  • the negative effects of can be virtually ignored.
  • (B) of the figure shows the positional relationship between the excitation element 1 and the non-excitation element 11 in the z direction.
  • d2 is an interval in the z direction between the excitation element 1 and the first non-excitation element 11.
  • the excitation element 1 and the first non-excitation element 11 have different positions in the y direction. The same applies to the cross section centered on other switches.
  • the excitation element 1 is separated from the plane on which the non-excitation elements 11 and 21 are arranged (in this embodiment, one main surface of the second dielectric substrate 15).
  • the distance d2 is smaller than the wavelength of the radio frequency signal, an adverse effect on the antenna performance can be reduced or substantially ignored as compared with the case where they are arranged on the same plane.
  • FIG. 7 is a diagram showing a main lobe in the directivity characteristic according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the main lobes 300a and 300b that are switched by the control of the switch are shown in the same drawing.
  • some symbols are omitted for easy understanding of the drawing.
  • the radio wave radiated from the antenna device 400 is radiated to a half space in the + z direction (upward in the figure), and the main lobe is controlled by the non-excitation element.
  • the direction is + z direction side and the + y direction or -y direction in the figure depending on the control.
  • the antenna device can be easily manufactured.
  • the reflecting plate 34 is provided, a support structure is formed by the dielectric substrates 6 and 15 and the reflecting plate 34, and the structure of the antenna device 400 can be strengthened.
  • the structure of the antenna device 400 can be further strengthened.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing an outline of the array antenna apparatus in the fourth embodiment of the present invention.
  • reference numeral 500 denotes an array antenna device.
  • symbol of a one part component is described in order to make a figure legible, it is the same as that of said each embodiment.
  • the main differences between the present embodiment and the third embodiment are (1) the fact that a plurality of element portions 200 are arranged on the same dielectric substrate in one device, and (2) a plurality of elements.
  • the third lines 32 of the element unit 200 are connected to each other, and the fourth lines 33 are also connected to each other, and therefore are controlled by the common control circuit 31.
  • Each element diagram 200 includes a radio frequency signal source 30. Is the point where is placed.
  • each element unit 200 Since the operation of each element unit 200 is the same as that of the third embodiment, description thereof is omitted.
  • FIG. 9 and FIG. 10 are diagrams showing a switch state and a main lobe in a directivity characteristic according to Embodiment 4 of the present invention.
  • ON indicates that the switch is conductive
  • OFF indicates that the switch is non-conductive
  • this Embodiment is an example in case the element parts 200 are arrange
  • FIG. 9 The difference between FIG. 9 and FIG. 10 is that the operating states of the switches of the two non-excitation elements of each element unit 200 are reversed.
  • each element unit 200 Since the switches 12 and 22 of each element unit 200 are controlled by the same control signal, it can be seen that the main lobe of the radio wave radiated from each element unit 200 shows the same direction.
  • the directivity characteristics of the element units 200 are often different depending on the distance between the element units 200 and the degree of mutual interference.
  • the configuration of FIG. 8 may be further arranged in the x direction.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing an outline of a modification of the array antenna device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the reference numerals of the constituent elements are omitted, but they are the same as the above embodiments.
  • the plurality of control circuits 31 may perform the same control operation in conjunction with each other, or may operate independently.
  • array antenna devices 500 having different numbers of element units 200 may be arranged, or a new array antenna is formed by combining the antenna devices in the first to third embodiments and the array antenna device of the present embodiment. It is good also as an apparatus.
  • Non-Patent Document 1 an array array antenna apparatus such that there are a plurality of types of intervals between the element units 200. 500 may be configured.
  • Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIG.
  • FIG. 12 is a diagram showing an outline of the internal configuration of the control unit 100 in the fifth embodiment of the present invention. It should be noted that the control circuit 31 can be considered in relation to the description of each of the above embodiments.
  • 101 is a control interface
  • 102 is a CPU (Central Processing Unit)
  • 103 is a RAM (Random Access Memory)
  • 104 is a ROM (Read Only Memory)
  • 105 is a variable DC power supply
  • 106 is a bus ( Bus).
  • control unit 100 in a narrow sense that does not include some of the components shown in the figure.
  • edge detection device in a broad sense including other components (not shown) such as (1) a display device and (2) a control unit for other than switch control.
  • the control interface 101 exchanges control information such as 1 or 0 with the outside of the antenna device 400 or the array antenna device 500.
  • the CPU 102 performs various processes, for example, processes necessary for controlling the switches 12 and 22.
  • RAM 103 and ROM 104 store various information, for example, programs for controlling the switches 12 and 22.
  • the variable DC power source 105 has a control input unit (not shown), and applies or does not apply a DC signal between the lines 35 and 36 according to control information from the control interface 101, for example. Control. For example, when 1 or 0 is input as control information, a positive voltage or a negative voltage is applied as a DC signal.
  • variable DC power supply 15 controls the polarity and magnitude of the DC signal when applied.
  • the bus 106 connects the components shown in the figure and transmits various signals and various information.
  • control operation of any or all of the control units 100 (or the control circuit 31) in each of the above embodiments is performed.
  • control interface 101 and the variable DC power source 105 can be associated with the control circuit 31.
  • the CPU 102, RAM 103, ROM 104, and variable DC power source 105 can be associated with the control circuit 31.
  • CPU 102 in FIG. 17 of the present embodiment is simply a CPU in the above description, it is only necessary to be able to realize a processing function represented by an operation or the like.
  • a microprocessor 2) FPGA (Field Programmable Gate Array), (3) ASIC (Application Specific Integrated Circuit), (4) DSP (Digital Signal Processor).
  • processing may be any of (1) analog processing, (2) digital processing, and (3) mixed processing of both. Furthermore, (1) mounting by hardware, (2) mounting by software (program), (3) mounting by mixing both, etc. are possible.
  • the RAM 103 is merely RAM in the above description, but may be any RAM that can store and hold data in a volatile manner.
  • SRAM Static RAM
  • DRAM Dynamic RAM
  • SDRAM Synchronous DRAM
  • DDR-SDRAM Double Data Rate SDRAM
  • control operation can be implemented by (1) hardware implementation, (2) software implementation, or (3) a mixture of both.
  • the ROM 104 of the present embodiment is simply ROM in the above description, but may be any ROM that can store and hold data.
  • ROM Electrical Programmable ROM
  • EEPROM Electrical Erasable Programmable ROM
  • mounting by hardware, mounting by software, mounting by mixing both, etc. are possible.
  • the contents of signals and information carried by the bus 106 connecting the respective parts in the figure may vary depending on how the internal configurations of the antenna device 400 and the array antenna device 500 are divided.
  • the attributes of information such as (1) whether or not it is explicitly mounted and (2) whether or not it is explicitly specified information may be different.
  • a narrowly defined antenna device 400 and array antenna device 500 that do not include some of the illustrated components.
  • the control circuit 100 and the lines 35 and 36 are not included. You may comprise as follows. Further, for example, as the element unit 200 in a narrow sense, an element arranged at the center of the symmetrical arrangement among the illustrated components, and an element (and a part of the element) in a range on one side of the symmetrical arrangement, You may comprise so that the element of another one side (and a part of element) may not be included.
  • the configuration, function, and process of the apparatus in each of the above embodiments are merely examples, and the implementation of the apparatus is not limited to each of the present embodiments as long as an equivalent function can be realized.
  • the array antenna apparatus 500 may be simply referred to as an antenna apparatus.
  • 1 (1a and 1b) Excitation element 2 Feed point, 3 Dielectric substrate, 4 Patch, 12 (12a and 12b) 1st switch (PIN diode), 5 Feed line, 6 Dielectric substrate, 11 1st non- Exciting element, 11a first conductive part, 11b second conductive part, 13 (13a and 13b) first blocking part, 14 first line, 15 dielectric substrate, 21 second non-exciting element, 21a first 3 conductive parts, 21b 4th conductive part, 22 (22a and 22b) 2nd switch (PIN diode), 23 (23a and 23b) 2nd cutoff part, 24 2nd line, 30 radio frequency signal source , 31 control circuit, 32 third line, 33 fourth line, 34 reflector, 35, 36 line, 100 control part, 200 element part (101 control interface) Esu 102 processor, 103 RAM, 104 ROM, 105 a variable DC power supply, 106 bus, 300 main lobe, 400 antenna device, 500 an array antenna device

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

　指向特性制御のための構成を簡素化できるアンテナ装置、および、配列される単位アンテナの数が増加しても制御のための構成の複雑化を抑制可能なアレーアンテナ装置を得る。　励振素子１、第１及び第２の導電部１１ａ及び１１ｂを有する第１の非励振素子１１、第３及び第４の導電部２１ａ及び２１ｂを有する第２の非励振素子２１、第１の導電部と第２の導電部の間の導通を制御する第１のスイッチ１２、および第３の導電部と第４の導電部の間の導通を制御する第２のスイッチ２２、を含む素子部１００と、第１及び第２のスイッチの導通を制御する電気信号を印加する制御部２００と、を備え、制御部は第１及び第２のスイッチに対し同一の直流信号を印加し、第１及び第２のスイッチは、一方のスイッチが導通となる場合、他方のスイッチが非導通となるよう構成する。

Description

アンテナ装置およびアレーアンテナ装置
　本発明は、一般的には、無線通信用のアンテナ装置に関し、特には、指向特性を制御可能なアンテナ装置に関する。
　従来の指向特性を可変とするアンテナ装置の例として、３素子からなる八木宇田アンテナに適用する技術が知られている。（特許文献１）。
　特許文献１では、無線周波数の信号が給電される１つの励振素子（特許文献１の図中、Driven elementと記載。）と、励振素子を挟んで両側に配置され給電されない２つの非励振素子（特許文献１の図中、Passive elementと記載。）と、を備えている。また、２つの非励振素子の両端部の途中に、光によって導通特性を制御するスイッチ（特許文献１の図中、Optoelectronic switchと記載。）を接続し、２つの非励振素子の各々に対し、個別のレーザ光源から、光を制御信号としてスイッチに与えるようにしている。
　スイッチが開（特許文献１中、Openと記載。）の場合は、そのスイッチが配置された非励振素子の中央部分と端部部分との間が非導通となることでアンテナが導波器として、スイッチが閉（特許文献１中、Closedと記載。）の場合は、そのスイッチが配置された非励振素子の中央部分と端部部分との間が導通することで反射器として、機能する。
　そして、個々のレーザ光源からの光の有無を制御することで、２つの非励振素子のスイッチの導通と非導通を逆にし、アンテナ装置としての指向特性を変更可能な構成としている。
　また、上記のような指向特性を制御可能なアンテナを単位アンテナとして複数個配列し、アレーアンテナ装置を構成する技術が知られている。（非特許文献１）
　非特許文献１では、直流電気信号により、各単位内の各非励振素子（非特許文献１中、Parasitic  stripと記載。）のスイッチを、全て同じように制御するよう構成している。
　なお、上記背景技術及び下記の本発明の説明において、「導通」および「非導通」の語は、完全な導通特性および非導通特性である必要はなく、アンテナ装置として必要な性能を満足する程度において導通性および非導通特性を有していればよい。
米国特許５２９３１７２号
Yan-Ying Bai, et. al. "Wide-Angle Scanning Phased Array With Pattern Reconfigurable Elements" IEEE Trans on AP, vol.59, no.11, Nov. 2011. pp.4071-4076
　特許文献１のアンテナ装置は、光学系であるレーザ光源および光ファイバが必要であり、指向特性の制御のための構成が高価になるという課題がある。
　また、非励振素子毎に制御線となるレーザ光源および光ファイバを配置し、各々の非励振素子を個別に制御する必要があるので、指向特性の制御のための構成が複雑になるという課題がある。
　非特許文献１のアレーアンテナ装置は、電気信号によるスイッチ制御を行うように構成されているが、配列する単位アンテナの数が増加すると制御線の数も比例して増加するという課題がある。
　本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、指向特性を可変とする制御のための構成を簡素化できるアンテナ装置、および、配列される単位アンテナの数が増加しても、指向特性の制御のための構成の複雑化が抑制可能なアレーアンテナ装置、を提供することを目的としている。
　本発明に係るアンテナ装置は、無線周波数の信号の給電点を有する励振素子、
　励振素子と離れた位置に配置され、第１および第２の導電部を有する第１の非励振素子、
　励振素子および第１の非励振素子と離れた位置に配置され、第３および第４の導電部を有する第２の非励振素子、
　導通および非導通の２つの動作状態を有し、第１の導電部と第２の導電部との間の導通と非導通を切替える第１のスイッチ、
　および導通および非導通の２つの動作状態を有し、第３の導電部と第４の導電部との間の導通と非導通を切替える第２のスイッチ、
　を含む素子部と、
　第１および第２のスイッチの導通および非導通を制御するための電気信号を制御する制御部と、
　を備え、
　制御部は、第１および第２のスイッチに対し電気信号として同一の直流信号を印加し、
　第１及び第２のスイッチは、制御部から同一の直流信号が印加された場合において、第１及び第２のスイッチのうち一方のスイッチが導通する場合、他方のスイッチが非導通となるようにしている。
　本発明のアンテナ装置によれば、指向特性を可変とする制御のための構成を簡素化されたアンテナ装置を提供することができる。
　また、配列される単位アンテナの数が増加しても、制御のための構成の複雑化が抑制可能なアレーアンテナ装置を提供することができる。
本発明の実施の形態１における、アンテナ装置の概要を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１における、スイッチの状態と、指向特性におけるメインローブを示す図である。 本発明の実施の形態１における、スイッチの状態と、指向特性におけるメインローブを示す図である。 本発明の実施の形態２における、アンテナ装置の概要を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３における、アンテナ装置の概要を透視的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態３における、断面構造（一部）を示す図である。 本発明の実施の形態３における、指向特性におけるメインローブを示す図である。 本発明の実施の形態４における、アレーアンテナ装置の概要を透視的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態４における、スイッチの状態と、指向特性におけるメインローブを示す図である。 本発明の実施の形態４における、スイッチの状態と、指向特性におけるメインローブを示す図である。 本発明の実施の形態４における、アレーアンテナ装置の変形例の概要を透視的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態５における、制御部の内部構成の概要を示す図である。
　以下に、本発明の各実施の形態について図を用いて説明する。
　なお、以下の各実施の形態の図においては、同一または同様な構成要素については同一または同様の番号を付け、各実施の形態の説明においてその記載および説明を省略する場合がある。また、以下の説明において、１つの構成要素の内部の各部を区別する場合に符号中にａまたはｂが付加されて用いられるが、１つの構成要素を総体的に示す場合にはａおよびｂの記載がない符号を用いて説明する場合がある。
　また、図の各要素は、本発明を説明するために便宜的に分割したものであり、その実装形態は図の構成、分割、名称等に限定されない。また、分割の仕方自体および分割部分の相互関係も図に示した分割に限定されない。
　また、以下の説明において、「・・・部」との呼称の一部または全部は、装置の実装に応じて別の呼称、例えば「・・手段」、「・・デバイス」、「・・処理装置」、「・・機能単位」、「・・・回路」、と置き換えてもよく、その呼称に限定されない。
実施の形態１.
　以下に、本発明の各実施の形態１について図１ないし図３を用いて説明する。
　本実施の形態においては、一般性を失わずに説明をわかりやすくするため、３素子の八木宇田アンテナに適用した場合の例となっている。ただし、素子数は３に限定されない。また、対称的に配置された構成要素は同一の特性を有する場合の例となっているが、アンテナ装置として必要な特性であればよく厳密な対称配置および同一の特性に限定されない。
　図１は、本発明の実施の形態１における、アンテナ装置の概要を示す斜視図である。
　図において、１（１ａおよび１ｂ）は励振素子、２は給電点、１１（１１ａおよび１１ｂ）は第１の非励振素子、１１ａは第１の導電部、１１ｂは第２の導電部、１２（１２ａおよび１２ｂ）は第１のスイッチ（またはＰＩＮダイオード）、１３（１３ａおよび１３ｂ）は第１の遮断部（またはインダクタ）、１４は第１の線路、２１（２１ａおよび２１ｂ）は第２の非励振素子、２１ａは第３の導電部、２１ｂは第４の導電部、２２（２２ａおよび２２ｂ）は第２のスイッチ（またはＰＩＮダイオード）、２３（２３ａおよび２３ｂ）は第２の遮断部（またはインダクタ）、２４は第２の線路、３１は制御回路、３２は第３の線路、３３は第４の線路、３５および３６は線路対、１００は制御部、２００は素子部、４００はアンテナ装置、ｘ、ｙ、ｚは便宜的な座標軸を示す。
　なお、アンテナ装置４００の実装においては、図示しない構成要素を含む広義のアンテナ装置を各種定義することも可能であり、例えば（１）無線周波数信号源、（２）給電線、（３）無線送信（または受信）制御回路、（４）各種情報処理回路、（５）フィルタなどの各種アナログ素子、（６）電源、（７）筐体、（８）表示用などの各種インターフェースを含むことが可能である。
　制御部１００は、指向特性を制御するための制御回路３１を含む。制御回路３１については後述する。
　素子部２００は、励振素子１、第１の非励振素子１１、第２の非励振素子２１、第１のスイッチ１２、第２のスイッチ２２、第１の遮断部１３、第２の遮断部２３、第１の線路１４、第２の線路２４、第３の線路３２、および第４の線路３３を含む。
　制御部１００（制御回路３１）と素子部２００との間は、線路対３５および３６により電気的に接続される。
　本実施の形態は、励振素子１（１ａおよび１ｂ）は、ダイポールアンテナの場合の例となっている。また、励振素子１は、無線周波数の信号の送受信のための給電点２を有する。
　なお、給電点とは、アンテナの素子と高周波電力を供給するための給電線との接続点であり、励振素子１の形状等によっては特定の点ではなく面的な広がりを持つ場合もある。また、励振素子１は、給電素子（Feed element）と呼ばれる場合がある。
　また、励振素子１は、アンテナ装置の動作において、いわゆる輻射器として機能する。
　第１の非励振素子１１は、励振素子１と離れた位置に配置される。また、非励振素子１１と励振素子１との間隔は、第１の非励振素子１１が導波器または反射器として機能するよう規定される。
　本実施の形態は、第１の非励振素子１１および第２の非励振素子２１は同一面上に配置され、励振素子１は、上記面と離れて配置され、上記面と励振素子１との間隔は無線周波数の信号の波長より小さい場合の例となっている。
　また、本実施の形態では、励振素子１は、第３の線路３２および第４の線路３３と離れて配置されており、第３の線路３２および第４の線路３３とは導通しないよう配置される。
　また、第１の非励振素子１１は、第１の導電部１１ａおよび１１ｂを含む。第１の導電部１１ａと第２の導電部１１ｂとは分離して配置される。
　なお、本発明の説明において、「導通」および「非導通」の語は、例えば第１の非励振素子のように２つの構成要素の間の導通および非導通という意味で用いる場合と、例えば第１のスイッチ１２のように１つの構成要素の取りうる状態としての導通および非導通（すなわちスイッチにおいては端子間の導通および非導通。）として用いる場合がある。また、本発明の説明において、完全な導通および非導通のみを意味する必要はなく、アンテナ装置に必要な性能を満足する程度において、必要な特性を有していればよい。
　非励振素子１１は、給電点を有さないことから無給電素子（Passive　element）と呼ばれる場合がある。
　第１のスイッチ１２（１２ａおよび１２ｂ）は、第１の導電部１１ａと第２の導電部１１ｂとに接続される。また、第１のスイッチ１２は、スイッチの動作状態である導通および非導通を切替えることにより、無線周波数における第１の導電部１１ａと第２の導電部１１ｂとの間の導通および非導通を切替える。
　本実施の形態は、第１および第２のスイッチとしてＰＩＮダイオードを用いた場合の例となっている。すなわち、第１の非励振素子１１は、その途中にスイッチとして機能するＰＩＮダイオード１２が設けられている。
　また、ＰＩＮダイオード１２ａおよび１２ｂは、アノードが第１の導電部１１ａに、カソードが第２の導電部１１ｂに接続される。
　第１の遮断部１３（１３ａおよび１３ｂ）は、想定する無線周波数（または無線周波数帯域）において遮断特性を有する。本実施の形態は、遮断部としてインダクタを用いた場合の例となっている。
　また、図においては、ＰＩＮダイオード１２ａおよび１２ｂは逆方向に向いている。
　第１の線路１４は、導電性の線路であり、第１の非励振素子と平行に延在し、第１の遮断部１３を介して第２の導電部１１に接続される。なお、「平行」という場合は、完全な平行である必要はなく、本発明のアンテナ装置としての要求性能を満足する程度、または本発明の実施に問題とならない程度であればよい。
　本実施の形態は、第１の線路１４と第１の非励振素子との間隔が、無線周波数の信号の波長より小さい場合の例となっている
　また、第１の線路１４は、第１の遮断部１３を介して第２の導電部１１ｂと接続される。
　第２の非励振素子２１は、励振素子１および第１の非励振素子１１と離れた位置に配置される。また、第２の非励振素子２１は、第３の導電部２１ａおよび第４の導電部２１ｂを含み、第３の導電部２１ａおよび第４の導電部２１ｂは分離して配置される。
　本実施の形態は、たとえば図の上方（ｚ方向）から平面的に見た場合に、励振素子１を挟んで両側に非励振素子が配置された場合の例となっている。
　第２の非励振素子２１については、上記第１の非励振素子１１と同様であるので、その説明を省略する。
　第２のスイッチ２２（２２ａおよび２２ｂ）は、第３の導電部２１ａと第４の導電部２１ｂとに接続される。また、第２のスイッチ２２は、スイッチの動作として導通および非導通を切替えることにより、無線周波数における、第３の導電部２１ａと第４の導電部２１ｂとの間の導通および非導通を切替える。
　第２のスイッチ２２（２２ａおよび２２ｂ）については、上記第１のスイッチ１２と同様であるので、その説明を省略する。
　ただし、スイッチとして機能するＰＩＮダイオード２２ａおよび２２ｂは、アノードが第４の導電部１１ａに、カソードが第３の導電部１１ｂに接続される。
　したがって、図におけるダイオード２２ａおよび２２ｂの向きは、第１のスイッチとして機能するＰＩＮダイオード１２ａおよび１２ｂとは、逆向きに配置および接続される。
　第２の遮断部２３（２３ａおよび２３ｂ）については、上記第１の遮断部１３と同様であるのでその説明を省略する。
　第２の線路２４は、上記第１の線路１４と同様であるのでその説明を省略する。
　第１の非励振素子１１と第１の線路１４との間隔、および第２の非励振素子２１と第２の線路との間隔については、第２の実施の形態において説明する。
　制御回路３１は、第１のスイッチ１２（１２ａおよび１２ｂ）および第２のスイッチ２２（２２ａおよび２２ｂ）の、無線周波数における導通および非導通を制御するための制御信号を出力する。
　本実施の形態では、制御信号として、線路３５と３６との間に印加される直流電気信号を用いる。ただし、スイッチの切替えが高速な場合に、実質的に交流信号と見做せる場合がある。
　第３の線路３２は、導電性の線路であり、第１の導電部１１と第３の導電部２１とを接続するとともに、線路３５と接続される。
３３は第４の線路、導電性の線路であり、第１の線路１４と第２の線路２４とを接続するとともに、線路３６と接続される。
　以上のようにして、本実施の形態は、図の上方から素子部２００を平面的に見た場合に、第１および第３の導電部１１ａ、２１ａと第３の線路３２との接続点を結ぶ直線を挟んで、全体として両側に対称的に配置および接続がされている場合の例となっている。
　次に、本実施の形態のアンテナ装置４００の動作について説明する。
　以下の説明では、アンテナ装置４００から無線周波数の信号を送信、すなわち無線周波数の信号をアンテナから電波として放射、する場合を例に説明する。ただし、アンテナ装置４００としては電波の受信においても同様に用いることができる。
　励振素子１には、給電点２を介して無線周波数の信号が給電される。
　制御部１００の制御回路は、線路３５と線路３６との間に、スイッチ１２および２２の導通および非導通を切替えるための電気信号として、直流信号を印加する。
　線路３５は、線路３２、第１の導電部１１ａおよび第３の導電部２１ａを介して各ＰＩＮダイオードに接続され、また、線路３６は、第４の線路３３、第１の線路１４および第２の線路２４を介して各ＰＩＮダイオードに接続されている。制御部１００（制御回路３１）により線路３５と３６との間に印加された直流信号は、分岐されて各ＰＩＮダイオードの直流バイアスとなる。なお、バイアスの制御形態としては、電圧を制御する方法でも電流を制御する方法でもよい。
　各遮断部（インダクタ）１３および２３は、無線周波数における遮断特性を有するが、制御部１００（制御回路３１）からの制御信号である直流バイアスを通過させる。
　ＰＩＮダイオード１２および２２は、順バイアスが印加された場合に無線周波数の信号を導通できるようになり、例えば第１のスイッチ１２（１２ａおよび１２ｂ）においては第１の導電部１１ａと第２の導電部１１ｂとの間が導通する。この導通により、第１の非励振素子１１としての電気長は励振素子１１より長くなり、反射器として機能する。第２のスイッチ２２（２２ａおよび２２ｂ）のＰＩＮダイオードも同様に機能する。
　一方、ＰＩＮダイオード１２および２２に逆バイアスが印加された場合にはスイッチが非導通となり、例えば１のスイッチ１２（１２ａおよび１２ｂ）においては第１の導電部１１ａと第２の導電部１１ｂとの間は非導通となる。この非導通により、第２の導電部１１ｂは無線周波数において実効的にアンテナ動作に寄与しなくなり、したがって第１の非励振素子１１としての電気長は励振素子１１より短くなり、第１の導電部１１ａが導波器として機能する。第２の非励振素子２１も同様に機能する。
　制御部１００から素子部２００に印加される直流信号が、第１の非励振素子１２と第２の非励振素子２の両方に分岐されて印加されるが、第１の非励振素子１２と第２の非励振素子２１のＰＩＮダイオードは逆向きに接続されているので、第１のスイッチ１２および第２のスイッチ２２のうち一方のスイッチが導通となる場合、他方のスイッチが非導通となる。
　したがって、制御信号としての同一の直流信号によってＰＩＮダイオードの直流バイアスが印加されても、一方の非励振素子が反射器として機能する場合、他方の非励振素子が導波器として機能するので、アンテナとしての指向特性が切替わる。
　図２および図３は、本発明の実施の形態１における、スイッチの状態と、指向特性におけるメインローブを示す図である。
　図２は、第１のスイッチ１２が導通、第２のスイッチ２２が非導通の場合であり、このときのｘ－ｙ平面と放射されるメインローブの例を示している。
　図においては、第１の非励振素子１１は反射器として、第２の非励振素子２１は導波器として機能するので、メインローブはｙ方向（図の右側。）に向いている。
　図３は、第１のスイッチ１２が非導通状態、第２のスイッチ２２が導通の場合であり、このときのｘ－ｙ平面と放射されるメインローブの例を示している。
　図においては、第１の非励振素子１１は導波器として、第２の非励振素子２１は反射器として機能するので、メインローブは－ｙ方向（図の左側。）に向いている。
　以上のことから、本実施の形態のアンテナ装置では、２種類の指向特性が得られ、放射パターンを可変とすることができることがわかる。
　以上のように、本実施の形態のアンテナ装置によれば、第１のスイッチとしてのＰＩＮダイオード１２の極性と第２のスイッチとしてのＰＩＮダイオード２２の極性とを逆向きにし、かつ、両者を素子部２００において共通の制御線（線路３２および線路３３）により制御することで、制御部１００（制御回路３１）および制御信号を１つにまとめることができ、非励振素子の制御構造を簡素化できていることができる。
　従って、指向特性を可変とする制御のための構成を簡素化されたアンテナ装置を提供することができることができる。
　また、本実施の形態では、スイッチとしてＰＩＮダイオードを用いているので、スイッチ動作として導通と非導通の切替を高速化でき、したがってアンテナ装置の指向特性の切替を高速に行うことができる。
　また、第１の線路１４は第１の非励振素子１１と平行に延在し、第２の線路２４は第２の非励振素子２１と平行に延在し、それぞれが無線周波数の波長に比べて小さい間隔で配置されている。
　これにより、第１の線路１４は、第１の導電部１１ａに対し干渉等の実質的な影響を及ぼさないか、第１の導電部と実質的に一体的に機能することになり、アンテナ性能への悪影響を低減することができる。第２の線路２４についても同様である。
　また、本実施の形態では、第２の非励振素子２１は第１の非励振素子１１と同一面上に配置され、励振素子１は、上記面と離れて配置されている。
　これにより、第１の導電部１１と第３の導電部２１とを接続する第３の線路３２、および第１の線路１４と第２の線路２４とを接続する第４の線路３３、を最短で接続することができアンテナ装置の大きさの増加を抑制できる。
　また、本実施の形態では、素子部２００の構造として、上記説明した各構成要素を対称的に配置および接続し、また線路３２、３３、３５および３６が対称軸に沿って配置されているので、線路３２および３３への無線周波数の信号による干渉が低減され、無線周波数の遮断のために線路上に遮断部をさらに配置するといった対策の必要性が低減し、アンテナ装置の製作費用の増加を抑制することができる。
　また、第１および第２の非励振素子１１および２１が同一面上に配置され、また励振素子１は、比励振素子を配置した面と離れて配置されている。比励振素子を配置した面と励振素子１との間隔は無線周波数の信号の波長より小さいので、同一面上に配置した場合の特性との特性差を小さくできる。
　また、無線周波数において遮断特性を有する遮断部１３および２３を設け、第１の線路１４は第１の遮断部１３を介して第２の導電部１１と接続され、第２の線路２４は第２の遮断部２３を介して第４の導電部２１ｂと接続されている。
　これにより、スイッチの導通（および非導通）と無関係に無線周波数の信号が第２の導電部１１ｂおよび第４の導電部２１ｂに伝わってしまい非励振素子が導波器として機能しなくなる可能性、を抑制することができる。
　なお、本実施の形態においては、スイッチ１２および２２としてＰＩＮダイオードを用いた場合について説明したが、制御信号として直流の電気信号を用い、無線周波数の信号に対するスイッチとして機能するものであれば各種スイッチが適用可能であり、例えば、（１）バラクタダイオード、（２）リレースイッチを適用してもよい。
　この場合、本実施の形態と同様に、スイッチの導通および非導通のための端子と、制御用信号を印加するための端子とが共用可能であることが望ましい。
　例えばスイッチとしてバラクタダイオードを用いる場合、スイッチの切替え動作としてはＰＩＮダイオードの場合と同様であるが、ＰＩＮダイオードと比較して「導通」状態と「非導通」状態の間の遷移がゆっくり変わるので、アンテナ装置４００の用途に応じてスイッチの選択の範囲を広げることができ、またスイッチ以外を共用することができる。
　また、本実施の形態においては、第１および第２のスイッチに対し制御部１００から直流信号が印加された場合、スイッチ全体の状態として、第１のスイッチ１２が導通で第２のスイッチ２２が非導通、または、第１のスイッチ１２が非導通で第２のスイッチ２２が導通、の２つの状態をとるものとして説明したが、直流信号が印加されない場合を含めて３状態を取るように構成してもよい。
　すなわち、直流信号を印加しない場合は、（１）第１および第２のスイッチ１２、２２は共に非導通の状態をとる、または、（２）第１およぶ第２のスイッチ１２、２２は共に導通の状態をとるように構成してもよい。
　（１）の場合、スイッチであるＰＩＮダイオード１２および２２は共にバイアスなし（またはゼロバイアス）となり、無線周波数の信号は導通せず、非励振素子１１および２１は共に導波器として機能する。また、（２）の場合、ＰＩＮダイオード１２および２２は共に無線周波数の信号は導通するので、非励振素子１１および２１は共に反射器として機能する。
実施の形態２．
　以下に、本発明の各実施の形態２について、図４を用いて説明する。
　なお、上記実施の形態１と同様の構成要素および動作については、その説明を省略する場合がある。
　図４は、本発明の実施の形態２における、アンテナ装置の概要を示す斜視図である。
　本実施の形態が上記実施の形態２と異なる点は、励振素子の方式として、パッチアンテナ方式を用いている点である。
　図において、３は誘電体基板、４はパッチを示す。その他の構成用は上記実施の形態１と同様である。
　パッチアンテナでは、誘電体基板３の１主面上に導電性のパッチ４が形成されて構成される。パッチは例えば金属などの導電性材料で形成することができる。
　なお、図のパッチアンテナの構造は１例であり、また、パッチの形状および給電点の位置はパッチアンテナの構造及び性能に応じて異なるため、給電点は図示していない。
　例えば、誘電体基板の裏面側からスルーホールを介して、パッチ４の誘電体基板側の面（図においては下側の面。）に給電点を設けることができる。
　また、誘電体基板３を挟んでパッチ４の配置された主面と対抗する主面（図では下側の面。）に接地面となる導電層（図示せず）が形成される。
　また、実施の形態１と同様に、励振素子であるパッチアンテナは、非励振素子１１および２１が配置される面とは離れて配置され、面と前記励振素子との間隔は無線周波数の信号の波長より小さいように構成する。
　その他の構成要素およびその動作は実施の形態１と同様であるので省略する。
　本実施の形態においては、誘電体層３の主面上に導電層（図示せず）が形成されアンテナ装置４００における反射板として機能するため、アンテナ装置４００から放射される電波は＋ｚ方向（図の上方）の半空間に放射される。したがって、メインローブは、非励振素子のスイッチの制御にかかわらず＋ｚ方向側に向くとともに、制御に応じて＋ｙ方向またはーｙ方向を向くことになる。（例えば、後述する実施の形態３の図７を参照。）
　このように、励振素子１のアンテナ方式が変更された場合にも本発明の非励振素子に対する制御が適用可能である。
　以上のように、本実施の形態のアンテナ装置によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。
　また、励振素子として上記実施の形態１に記載のダイポールアンテナ方式に限定されないので、異なる励振素子のアンテナ装置に適用することができる。
実施の形態３.
　以下に、本発明の各実施の形態３について、図５ないし図７を用いて説明する。
　なお、上記各実施の形態１の構成要素と同一または同様な構成要素およびその動作については、その説明を省略する場合がある。
　図５は、本発明の実施の形態３における、アンテナ装置の概要を透視的に示す斜視図である。
　本実施の形態が上記実施の形態１と異なる主な点は、励振素子１と非励振素子１１および２２が異なる基板に配置され、また、反射板が形成されている点である。
　すなわち、反射板付き３素子八木宇田アンテナの場合の例となっている。
　図において、５は給電線、６は第１の誘電体基板、１５は第２の誘電体基板、３０は無線周波数信号源を、３４は反射板を示す。その他の構成要素は上記実施の形態１と同様である。
　給電線５は、無線周波数信号源３０と励振素子１とを接続し、給電点２を介して、無線周波数信号源３０からの信号を励振素子１に給電する。
　給電線５の実装としては、各種形態が適用可能であり、例えば（１）電線、（２）同軸ケーブル、（３）ストリップ線路、（４）導波管が適用可能である。
　なお、図に示したダイポールアンテナ１と給電線５とを併せて励振素子１として機能するように形成してもよく、その場合は、図においては、線路５と無線周波数信号源３０との接続点が給電点となる。
　第１の誘電体基板６は、１主面上に、励振素子であるダイポールアンテナ１が配置される。
　第２の誘電体基板１５は、一方の主面（図では基板の下面。）上に非励振素子１１、スイッチであるＰＩＮダイオード１２および２２、および第３の線路３２が配置される。また、第１の遮断部１３および第２の遮断部１４であるインダクタ、第１の線路１４、第２の線路２４、および第４の線路３３は、第２の基板１５の他方の主面（図では基板の上面。）上に配置される。
　また、第１の誘電体基板６および第２の誘電体基板１５は、ダイポールアンテナ１が励振素子として機能するとともに、第１ないし第４の導電部１１および２１が非励振素子として機能するよう、固定的な配置関係を有して配置される。なお、両社は別々に形成しても、一体的に形成してもよい。
　本実施の形態には、第１の誘電体基板６と第２の誘電体基板１５とが直角に固定されている場合の例となっている。
　反射板３４は、導電性材料、例えば金属材料、により形成される。
　本実施の形態は、誘電体基板１５と平行に配置され、誘電体基板６と固定的な配置関係を有して配置される。なお、反射板として機能すれば全体が導電性である必要はなく、例えば図の上側を導電性にして下側は非導電性としてもよい。
　本実施の形態は、第１の誘電体基板６と反射板３４とが垂直に固定されている場合の例となっている。したがって、誘電体基板１５と反射板とが並行に配置されている。
　無線周波数信号源３０は、アンテナ装置４００から放射する電波のもととなる、無線周波数の信号を発生する。
　本実施の形態は、給電線５、線路３５および線路３６は、反射板３４を貫通し、誘電体基板６が固定されていない反射板３４の主面に配置された無線周波数信号源３０、制御回路３１と接続された場合の例となっている。
　なお、線路３５および線路３６の、第２の誘電体基板１５と反射板３４との間の部分の実装は、各種形態が適用可能であり、例えば（１）電線、（２）誘電体基板（図示しない）に形成したストリップ線路、が適用可能である。
　図６は、本発明の実施の形態３における、素子部の断面構造（一部）を示す図である。
　図の（ａ）は、ｙ方向の位置が第１の非励振素子１１の位置、における、第２の誘電体基板１５のｘ－ｚ面の、第２のスイッチ１２ｂ周辺の断面を示している。
　なお、他のスイッチの周辺の断面についても同様に考えることができる。
　図において、１６はスルーホール、ｄ１は第１の線路１４と第１の非励振素子１１ａとの間のｚ方向における間隔である。
　スルーホール１６は、導電性材料、例えば金属材料、により形成される。
　第１の遮断部であるインダクタ１３ａと、第２の導電部１１ｂおよび第１のスイッチであるＰＩＮダイオード１２ｂとが、スルーホール１６により接続される。
　なお、上記実施の形態１で説明したように、第１の線路１４と第１の非励振素子１１とは平行に配置され、その間隔ｄ１は無線周波数における波長より小さくすることで、アンテナ性能への悪影響は実質的に無視することができる。
　図の（ｂ）は、励振素子１と非励振素子１１との、ｚ方向に関する位置関係を示している。
　図において、ｄ２は励振素子１と第１の非励振素子１１との間のｚ方向における間隔である。なお、励振素子１と第１の非励振素子１１とは、ｙ方向における位置が異なる。また、他のスイッチを中心とする断面についても同様に考えることができる。
　上記、実施の形態１において説明したように、励振素子１は、非励振素子１１および２１が配置された平面（本実施の形態においては第２の誘電体基板１５の１主面。）と離れて配置されているが、間隔ｄ２は前記無線周波数の信号の波長より小さくすることで、同一平面上に配置した場合に比べてアンテナ性能への悪影響を低減または実質的に無視することができる。
　上記以外の構成要素および動作については上記実施の形態１と同様であるので省略する。
　図７は、本発明の実施の形態３における、指向特性におけるメインローブを示す図である。ただし、スイッチの制御により切り替わるメインローブ３００ａおよび３００ｂを同じ図中に記載している。また、図を見やすくするため一部の符号の記載を省略している。
　本実施の形態においては、反射板３４が存在するため、アンテナ装置４００から放射される電波は図の＋ｚ方向（図の上方）の半空間に放射され、メインローブは非励振素子の制御にかかわらず＋ｚ方向側に向くとともに、制御に応じて図の＋ｙ方向またはーｙ方向を向くことになる。
　以上のように、本実施の形態のアンテナ装置によれば、上記実施の形態１と同様な効果を奏する。
　また、励振素子１を配置する誘電体基板と、非励振素子等を配置する誘電体基板と、を異なる誘電体基板に配置するにより、別々に作製できるので、アンテナ装置の作製が容易になる。
　また、反射板３４を備えているので、誘電体基板６および１５と反射板３４とによって支持構造が形成され、アンテナ装置４００の構造を強固にすることができる。
　さらに、線路３５および３６を別の誘電体基板（図示しない）上に形成し、誘電体基板５と同様に固定する場合は、さらにアンテナ装置４００の構造を強固にすることができる。
　なお、上記各実施の形態と同様な構成および動作については、上記各実施の形態の変形と同様な各種変形が可能である。
実施の形態４.
　以下に、本発明の各実施の形態４について図８ないし図１１を用いて説明する。
　なお、上記各実施の形態の構成要素と同一または同様な構成要素については、その説明を省略する場合がある。
　図８は、本発明の実施の形態４における、アレーアンテナ装置の概要を透視的に示す斜視図である。
　図において５００はアレーアンテナ装置を示す。
　なお、図を見やすくするため一部の構成要素の符号のみ記載しているが、上記各実施の形態と同様である。
　本実施の形態が上記実施の形態３と異なる主な点は、（１）１つの装置内において、同一の誘電体基板上に素子部２００が複数個配列されている点、（２）複数の素子部２００の第３の線路３２同士が接続され、第４の線路３３同士も接続され、したがって共通の制御回路３１により制御される点、（３）各素子図２００に、無線周波数信号源３０が配置されている点である。
　個々の素子部２００の動作は、上記実施の形態３と同様であるので説明を省略する。
　図９および図１０は、本発明の実施の形態４における、スイッチの状態と、指向特性におけるメインローブを示す図である。
　図において、ＯＮが、スイッチが導通している状態を、ＯＦＦが、スイッチが非導通の状態を示す。
　なお、本実施の形態は、素子部２００同士が等間隔に配置されている場合の例となっている。
　図９と図１０の違いは、各素子部２００の２つの非励振素子のスイッチの動作状態が逆になっている点である。
　各素子部２００のスイッチ１２および２２が同一の制御信号により制御されるので、各素子部２００から放射される電波のメインローブは同様な方向を示すことがわかる。
　ただし、実際には、素子部２００同士の間隔と相互干渉の程度とに応じて、各々の素子部２００の指向特性が異なる場合が多い。
　以上のように、本実施の形態のアンテナ装置によれば、各素子部において、上記実施の形態３と同様な効果を奏する。
　また、１つのアンテナ装置において素子部２００を複数配列するようにしても、指向特性の制御のための構成の複雑化が抑制可能な、アレーアンテナ装置を提供することができる。
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　なお、上記各実施の形態と同様な構成および動作については、上記各実施の形態と同様に、各種変形が可能であり、変形されたアンテナ装置を構成することができる。
　また、本実施の形態においては、素子部２００が４つ配列された場合を例に説明したが、４つに限定されず他の個数にしてもよい。
　さらに、本実施の形態においては、図においてｙ方向に配列したが、図８の構成をさらにｘ方向に配列してもよい。
　図１１は、本発明の実施の形態４における、アレーアンテナ装置の変形例の概要を透視的に示す斜視図である。図をみやすくするため構成要素の符号の記載を省略しているが、上記各実施の形態と同様である。
　なお、この場合、複数の制御回路３１は、連動して同じ制御動作をしてもよいし、それぞれ独立に動作してもよい。
　また、アレーアンテナ装置５００として素子部２００の個数が異なるものを配列してもよいし、上記実施の形態１ないし３におけるアンテナ装置と本実施の形態のアレーアンテナ装置とを組み合わせて新たなアレーアンテナ装置としてもよい。
　また、本実施の形態においては、素子部２００同士が等間隔に配置されている場合を説明したが、例えば非特許文献１のように素子部２００の間隔が複数種類あるようにアレーアレーアンテナ装置５００を構成してもよい。
実施の形態５．
　以下に、本発明の各実施の形態５について図１２を用いて説明する。
　なお、上記各実施の形態と同一または同様な動作については、その説明を省略する場合がある。
　図１２は、本発明の実施の形態５における、制御部１００の内部構成の概要を示す図である。なお、上記各実施の形態の説明との関係では、制御回路３１と見做すこともできる。
　図において、１０１は制御用インターフェース（Control　Interface）、１０２はＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、１０３はＲＡＭ（Random　Access　Memory）、１０４はＲＯＭ（Read　Only　Memory）、１０５は可変直流電源、１０６はバス（Bus）を示す。
　なお、図に示した一部の構成要素を含まない、狭義の制御部１００を定義することが可能である。または、図示しないその他の構成要素、例えば（１）表示装置、（２）スイッチ制御以外用の制御部、を含む広義のエッジ検出装置を定義することも可能である。
　制御用インターフェース１０１は、アンテナ装置４００またはアレーアンテナ装置５００の外部と、制御情報、例えば１または０、をやり取りする。
　ＣＰＵ１０２は、各種処理、例えばスイッチ１２および２２の制御に必要な処理、を行なう。
　ＲＡＭ１０３およびＲＯＭ１０４は、各種情報、例えばスイッチ１２および２２に対する制御を行うためのプログラム、を記憶する。
　可変直流電源１０５は、制御入力部（図示しない）を有し、例えば制御用インターフェース１０１からの制御情報に応じて、線路３５と３６の間に、直流信号を印加する、または印加しない、ように制御する。
　例えば、制御情報として１または０が入力されると、直流信号として正の電圧または負の電圧を印加する。
　また、可変直流電源１５は、印加する場合の直流信号の極性及び大きさを制御する。
　バス１０６は、図の構成要素間を接続し、各種信号および各種情報を伝達する。
　本実施の形態においては、上記各実施の形態のいずれかまたは全部の制御部１００（または制御回路３１）の制御動作を行う。
　例えば、制御信号を手動で印加するようアンテナ装置４００（またはアレーアンテナ装置５００）を構成する場合には、制御用インターフェース１０１および可変直流電源１０５を制御回路３１に対応させることができる。また例えば、プログラムにより自動制御するよう構成する場合は、ＣＰＵ１０２、ＲＡＭ１０３およびＲＯＭ１０４および可変直流電源１０５を制御回路３１に対応させることができる。
　制御部１００（または制御回路３１）の動作の概要については、上記各実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
　以上のように、本実施の形態のアンテナによれば、上記各実施の形態に対応して、上記各実施の形態と同様な効果を奏する。
　なお、本実施の形態の図１７のＣＰＵ１０２は、上記説明では単にＣＰＵとしているが、演算等に代表される処理機能を実現可能であればよく、例えば、（１）マイクロプロセッサ（Microprocessor）、（２）ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、（３）ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、（４）ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）であってもよい。
　また、処理は、（１）アナログ処理、（２）デジタル処理、（３）両者の混在処理、のいずれであってもよい。さらに、（１）ハードウェアによる実装、（２）ソフトウェア（プログラム）による実装、（３）両者の混在による実装、などが可能である。
　また、本実施の形態のＲＡＭ１０３は、上記説明では単にＲＡＭとしているが、データを揮発的に記憶保持可能なものであればよく、例えば、（１）ＳＲＡＭ（Static　RAM）、（２）ＤＲＡＭ（Dynamic　RAM）、（３）ＳＤＲＡＭ（Synchronous　DRAM）、（４）ＤＤＲ－ＳＤＲＡＭ（Double　Data　Rate　SDRAM）であってもよい。
　また、制御動作の実装は、（１）ハードウェアによる実装、（２）ソフトウェアによる実装、（３）両者の混在による実装、などが可能である。
　また、本実施の形態のＲＯＭ１０４は、上記説明では単にＲＯＭとしているが、データを記憶保持可能なものであればよく、例えば、（１）ＥＰＲＯＭ（Electrical　Programmable　ROM）、（２）ＥＥＰＲＯＭ（Electrically　Erasable　Programmable　ROM）、であってもよい。また、ハードウェアによる実装、ソフトウェアによる実装、両者の混在による実装、などが可能である。
　また、図の各部の間を結ぶバス１０６によって運ばれる信号および情報の内容は、アンテナ装置４００およびアレーアンテナ装置５００の内部構成の分割の仕方によって変わることがあり、その場合、信号および情報が、（１）明示的に実装されるか否か、また（２）明示的に規定される情報か否か、といった情報の属性が異なってもよい。
　また、指向特性の制御における各種処理または動作は、（１）実質的に等価（または相当する）処理（または動作）に変形して実装する、（２）実質的に等価な複数の処理に分割して実装する、（３）複数のブロックに共通する処理はそれらを含むブロックの処理として実装する、（４）あるブロックがまとめて実装する、など本発明の課題及び効果の範囲で各種変形が可能である。
　なお、上記各実施の形態において、図示した構成要素の一部を含まない狭義のアンテナ装置４００およびアレーアンテナ装置５００を定義することも可能であり、例えば制御回路１００と線路３５および３６を含まないように構成してもよい。また例えば、狭義の素子部２００として、図示した構成要素のうち対称的な配置の中心に配置された要素と、対称的な配置の片側の範囲の要素（および要素の一部）とを備え、他の片側の要素（および要素の一部）を含まないように構成してもよい。
　また、上記各実施の形態における装置の構成、機能および処理の分割のしかたは一例であり、装置の実装においては、等価な機能を実現できればよく各本実施の形態に限定されない。また、アレーアンテナ装置５００を単にアンテナ装置と呼んでもよい。
　１（１ａおよび１ｂ）　励振素子、２　給電点、３　誘電体基板、４　パッチ、１２（１２ａおよび１２ｂ）　第１のスイッチ（ＰＩＮダイオード）、５　給電線、６　誘電体基板、１１　第１の非励振素子、１１ａ　第１の導電部、１１ｂ　第２の導電部、１３（１３ａおよび１３ｂ）　第１の遮断部、１４　第１の線路、１５　誘電体基板、２１　第２の非励振素子、２１ａ　第３の導電部、２１ｂ　第４の導電部、２２（２２ａおよび２２ｂ）　第２のスイッチ（ＰＩＮダイオード）、２３（２３ａおよび２３ｂ）　第２の遮断部、２４　第２の線路、３０　無線周波数信号源、３１　制御回路、３２　第３の線路、３３　第４の線路、３４　反射板、３５、３６　線路、１００　制御部、２００　素子部（、１０１　制御インターフェース　１０２　プロセッサ、１０３　ＲＡＭ、１０４　ＲＯＭ、１０５　可変直流電源、１０６　バス、３００　メインローブ、４００　アンテナ装置、５００　アレーアンテナ装置

Claims (13)

  1. 　無線周波数の信号の給電点を有する励振素子、
    　前記励振素子と離れた位置に配置され、第１および第２の導電部を有する第１の非励振素子、
    　前記励振素子および前記第１の非励振素子と離れた位置に配置され、第３および第４の導電部を有する第２の非励振素子、
    　導通および非導通の２つの動作状態を有し、前記第１の導電部と前記第２の導電部との間の導通と非導通を切替える第１のスイッチ、
    　導通および非導通の２つの動作状態を有し、前記第３の導電部と前記第４の導電部との間の導通と非導通を切替える第２のスイッチ、
    　を含む素子部と、
    　前記第１および第２のスイッチの前記導通および前記非導通を制御するための電気信号を印加する制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記第１および前記第２のスイッチに対し前記電気信号として同一の直流信号を印加し、
    　前記第１及び第２のスイッチは、前記制御部から前記同一の直流信号が印加された場合において、前記第１及び第２のスイッチのうち一方のスイッチが導通の場合、他方のスイッチが非導通となる、
    　アンテナ装置。
  2. 　前記素子部は、
    　前記第１の非励振素子と平行に延在し、前記第２の導電部に接続された第１の線路、
    　前記第２の非励振素子と平行に延在し、前記第４の導電部に接続された第２の線路、
    　前記第１の導電部と前記第３の導電部とを接続する第３の線路、
    　および前記第１の線路と前記第２の線路とを接続する第４の線路、
    　をさらに備え、
    　前記制御部は、前記第３および前記第４の線路の間に直流信号を印加することにより、前記第１および前記第２のスイッチに前記同一の直流信号を印加する、
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　前記第１の非励振素子と前記第１の線路との間隔、および前記第２の非励振素子と前記第２の線路との間隔、は前記無線周波数の信号の波長より小さい、
    　請求項２に記載のアンテナ装置。
  4. 　前記第１及び前記第２の非励振素子は、同一の面上に配置され、
    　前記励振素子は、前記面と離れて配置され、前記面と前記励振素子との間隔は前記無線周波数の信号の波長より小さい、
    　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  5. 　第１の誘電体基板と、
    　前記第１の誘電体基板と固定的な配置関係を有する第２の誘電体基板と、
    　をさらに備え、
    　前記励振素子は、前記第１の誘電体基板の１主面上に配置され、
    　前記第１および前記第２の非励振素子、前記第１および前記第２のスイッチ、および前記第３の線路、は前記第２の誘電体基板の一方の主面上に配置され、
    　前記第１、前記第２および前記第４の線路は、前記第２の基板の他方の主面上に配置された、
    　請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  6. 　前記素子部は、
    　前記無線周波数において遮断特性を有する第１及び第２の遮断部をさらに備え、
    　前記第１の線路は、前記第１の遮断部を介して前記第２の導電部と接続され、
    　前記第２の線路は、前記第２の遮断部を介して前記第４の導電部と接続された、
    　請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  7. 　無線周波数の信号の給電点を有する励振素子、
    　前記励振素子と離れた位置に配置され、１個の第１の導電部および２個の第２の導電部を有する第１の非励振素子、
    　前記励振素子および前記第１の非励振素子と離れた位置に配置され、１個の第３の導電部および２個の第４の導電部を有する第２の非励振素子、
    　導通および非導通の２つの動作状態を有し、前記１個の第１の導電部と前記２個の第２の導電部との間の導通と非導通を切替える２個の第１のスイッチ、
    　導通および非導通の２つの動作状態を有し、前記第３の導電部と前記２個の第４の導電部との間の導通と非導通を切替える２個の第２のスイッチ、
    　前記第１の非励振素子と平行に延在し、前記２個の第２の導電部に接続された第１の線路、
    　前記第２の非励振素子と平行に延在し、前記２個の第４の導電部に接続された第２の線路、
    　前記第１の導電部と前記第３の導電部とを接続する第３の線路、
    　前記第１の線路と前記第２の線路とを接続する第４の線路、
    　および前記無線周波数において遮断特性を有する２個の第１の遮断部および２個の第２の遮断部、
    　を含む素子部と、
    　前記第１および第２のスイッチの前記導通および前記非導通を制御するための電気信号を印加する制御部と、
    　を備え、
    　前記第１の導電部、前記第３の導電部、前記第１の線路および前記第２の線路は、各々２個の端部を有し、
    　前記第１の導電部の各端部は、１個の前記第１のスイッチを介して、１個の前記第２の導電部と接続され、
    　前記第３の導電部の各端部は、１個の前記第２のスイッチを介して１個の前記第４の導電部と接続され、
    　前記第１の線路の各端部は、１個の前記第１の遮断部を介して１個の前記第２の導電部と接続され、
    　前記第２の線路の各端部は、１個の前記第２の遮断部を介して１個の前記第４の導電部と接続された、
    　アンテナ装置。
  8. 　前記素子部は、
    　前記素子部の外方から前記素子部を平面的に見た場合に、前記第１および前記第３の導電部と前記第３の線路との接続点を結ぶ直線を挟んで、前記２個の第２の導電部、前記２個の第４の導電部、前記２個の第１のスイッチ、前記２個の第２のスイッチ、前記２個の第１の遮断部、および前記２個の第２の遮断部が両側に配置された、
    　請求項７に記載のアンテナ装置。
  9. 　前記励振素子は、ダイポールアンテナ、反射板付きダイポールアンテナまたはパッチアンテナである、
    　請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  10. 　前記第１および第２のスイッチは、ＰＩＮダイオード、バラクタダイオード、またはリレースイッチの１ずれか１つである、
    　請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  11. 　前記第１および第２のスイッチは、ＰＩＮダイオードであり、
    　前記第１のスイッチの前記ＰＩＮダイオードは、前記第１の導電部にアノードが接続され、前記第２の導電部にカソードが接続され、
    　前記第２のスイッチの前記ＰＩＮダイオードは、前記第３の導電部にカソードが接続され、前記第４の導電部にアノードが接続されている、
    　請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  12. 　前記素子部を複数個備え、
    　前記複数個の前記素子部の、前記第３の線路同士が接続され、前記第４の線路同士が接続された、
    　請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  13. 　請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のアンテナ装置を複数個備えた、
    　アレーアンテナ装置。
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