WO2023073853A1 - アンテナ装置及び無線通信装置 - Google Patents

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WO2023073853A1
WO2023073853A1 PCT/JP2021/039767 JP2021039767W WO2023073853A1 WO 2023073853 A1 WO2023073853 A1 WO 2023073853A1 JP 2021039767 W JP2021039767 W JP 2021039767W WO 2023073853 A1 WO2023073853 A1 WO 2023073853A1
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WO
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wiring
antenna
patch
stacked
gain
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/039767
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雅朋 森
Original Assignee
Ｆｃｎｔ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｆｃｎｔ株式会社 filed Critical Ｆｃｎｔ株式会社
Priority to PCT/JP2021/039767 priority Critical patent/WO2023073853A1/ja
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device and a wireless communication device.
  • Antenna devices have been devised in various ways to improve gain, reduce size, etc. (see Patent Documents 1 and 2, for example).
  • the gain of the antenna may be regulated when it comes close to the human body under the Radio Law. Therefore, it is conceivable to suppress the gain by devising the circuit of the antenna.
  • An object of one aspect of the disclosed technology is to provide an antenna device and a wireless communication device that can easily adjust the gain even if an antenna module is employed.
  • the antenna device includes an antenna module including a patch antenna, a parasitic element arranged in a direction in which the patch antenna radiates radio waves, a wiring connected to the parasitic element, and a radio wave from the parasitic element.
  • a switching unit provided at a position where the wiring is divided into a first portion having a length corresponding to the wavelength and a second portion excluding the first portion, and performing connection and disconnection between the first portion and the second portion. And prepare.
  • FIG. 1 is a perspective view of an antenna device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a side view of the antenna device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a layout diagram of components mounted on the bottom surface of the antenna device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a control device;
  • FIG. 5 is a first diagram schematically showing the relationship between the length of wiring connected to the switch and the gain of the antenna.
  • FIG. 6 is a second diagram schematically showing the relationship between the length of wiring connected to the switch and the gain of the antenna.
  • FIG. 7 is a first diagram illustrating a state in which a switch is provided in the middle of wiring connected to stacked patches.
  • FIG. 8 is a second diagram illustrating a state in which a switch is provided in the middle of the wiring connected to the stacked patch.
  • FIG. 9 is a first diagram illustrating combinations of positions of switches provided on the wiring and termination conditions of the wiring.
  • FIG. 10 is a second diagram illustrating combinations of positions of switches provided on the wiring and termination conditions of the wiring.
  • FIG. 11 is a third diagram illustrating combinations of positions of switches provided on the wiring and termination conditions of the wiring.
  • FIG. 12 is a fourth diagram illustrating combinations of positions of switches provided on the wiring and termination conditions of the wiring.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a configuration in which two stacked patches are connected by wiring.
  • FIG. 14 is a diagram showing another example of a configuration in which two stacked patches are connected by wiring.
  • FIG. 9 is a first diagram illustrating combinations of positions of switches provided on the wiring and termination conditions of the wiring.
  • FIG. 10 is a second diagram illustrating combinations of positions of switches provided on the wiring and termination conditions of the wiring
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of a configuration in which three stacked patches are connected by wiring.
  • FIG. 16 is a plan view illustrating the configuration adopted in the simulation.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating the results of the first simulation;
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a state in which stacked patches are not provided in the second simulation.
  • FIG. 19 is a diagram exemplifying a radiation pattern in a state where stacked patches are not provided.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a state in which stacked patches are provided in the second simulation.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a state in which adjacent stacked patches are connected by wiring in the second simulation.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a state in which two stacked patches are connected by wiring in the third simulation.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a state in which three stacked patches are connected by wiring in the third simulation.
  • FIG. 24 is a diagram schematically showing the relationship between the wiring length and the current distribution in the fourth simulation.
  • FIG. 25 is a diagram summarizing the results of the fourth simulation.
  • FIG. 26 is a diagram schematically showing current distribution in the fifth simulation.
  • FIG. 27 is a diagram summarizing the results of the fifth simulation.
  • FIG. 28 is a diagram schematically showing the relationship between the wiring length and the current distribution in the sixth simulation.
  • FIG. 29 is a diagram summarizing the results of the sixth simulation.
  • FIG. 30 is a diagram exemplifying a case in which two pairs of patch antennas and stacked patches are arranged and the respective stacked patches are connected by wiring in the seventh simulation.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating a case in which four pairs of patch antennas and stacked patches are arranged and adjacent stacked patches are connected by wiring in the seventh simulation.
  • FIG. 32 is
  • An antenna device has, for example, the following configuration.
  • An antenna device includes an antenna module including a patch antenna, a parasitic element arranged in a direction in which the patch antenna radiates radio waves, a wiring connected to the parasitic element, and the parasitic element. provided at a position where the wiring is divided into a first portion having a length corresponding to the wavelength of the radio wave and a second portion excluding the first portion, and connecting and disconnecting the first portion and the second portion from the and a switching unit that performs
  • a parasitic element is arranged in the direction in which the patch antenna radiates radio waves, and wiring is connected to such a parasitic element.
  • the gain of the antenna device is increased by connecting or disconnecting the first portion and the second portion by means of a switching portion provided in the first portion having a length determined according to the wavelength of radio waves emitted by the patch antenna. adjusted. Therefore, according to this antenna device, the gain can be easily adjusted even if the antenna module is employed.
  • FIG. 1 is a perspective view of an antenna device 1 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a side view of the antenna device 1 according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a layout diagram of components mounted on the bottom surface of the antenna device 1 according to the embodiment.
  • the antenna device 1 is a millimeter wave antenna device including a millimeter wave antenna module 10 and a stacked patch module 20 .
  • the depth direction of the antenna device 1 is defined as the X direction
  • the width direction of the antenna device 1 is defined as the Y direction
  • the height direction of the antenna device 1 is defined as the Z direction.
  • millimeter wave antenna module 10 has four patch antennas 11 arranged in a row.
  • the patch antenna 11 is a plate-shaped antenna made of metal.
  • the patch antenna 11 is exposed on the outer surface of the millimeter wave antenna module 10 .
  • the patch antenna 11 is, for example, rectangular when viewed from the front (viewed in the X direction).
  • the patch antenna 11 radiates radio waves, for example, in the X direction.
  • the interval between adjacent patch antennas 11 is, for example, ⁇ /2, where ⁇ is the wavelength of the patch antennas 11 .
  • each of the patch antennas 11 is also called patch antenna 11a, patch antenna 11b, patch antenna 11c, and patch antenna 11d.
  • the stacked patch module 20 has stacked patches 21 , switches 22 , wiring 23 and flexible substrates 24 .
  • the flexible substrate 24 is bent in an L shape when viewed in the Y direction, and forms a front plate portion 24a and a bottom plate portion 24b.
  • the front plate portion 24a is arranged in front of the surface of the millimeter wave antenna module 10 on which the patch antenna 11 is arranged.
  • Four stacked patches 21 are arranged in a row on the front plate portion 24a.
  • the stacked patch 21 is an element to which no power is supplied (parasitic element).
  • each of the stacked patches 21 is also called a stacked patch 21a, a stacked patch 21b, a stacked patch 21c, and a stacked patch 21d.
  • the stacked patch 21a is arranged at a position overlapping with the patch antenna 11a
  • the stacked patch 21b is arranged at a position overlapping with the patch antenna 11b
  • the stacked patch 21c is arranged at a position overlapping with the patch antenna 11c
  • the stacked patch 21d is arranged at a position overlapping the patch antenna 11d. That is, the interval between adjacent stacked patches 21 is ⁇ /2, like the patch antenna 11 .
  • each stacked patch 21 is connected to a wiring 23 extending from the stacked patch 21 to the bottom plate portion 24b of the flexible substrate 24.
  • the wirings 23 are also referred to as wirings 23a, 23b, 23c, and 23d.
  • a wire 23a is connected to the stacked patch 21a
  • a wire 23b is connected to the stacked patch 21b
  • a wire 23c is connected to the stacked patch 21c
  • a wire 23d is connected to the stacked patch 21d.
  • the bottom plate portion 24b is attached to the bottom surface of the millimeter wave antenna module 10.
  • FIG. The bottom plate portion 24b is adhered to the bottom surface of the millimeter wave antenna module 10 with double-sided tape, for example.
  • the distance between the patch antenna 11 and the stacked patch 21 is set to a constant stack patch distance D1.
  • Three switches 22 are arranged on the bottom plate portion 24b, and wires 23 are connected to the switches 22.
  • the switch 22 is a switch that switches ON/OFF according to an input control signal.
  • the control signal is input from the control device 100, for example.
  • the switches 22 are also referred to as switch 22a, switch 22b, and switch 22c.
  • a switch 22a is connected on the bottom plate portion 24b between the wiring 23a and the wiring 23b.
  • a switch 22b is connected on the bottom plate portion 24b between the wiring 23b and the wiring 23c.
  • a switch 22c is connected on the bottom plate portion 24b between the wiring 23c and the wiring 23d.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the control device 100.
  • the control device 100 includes a Central Processing Unit (CPU) 101 , a main storage section 102 , an auxiliary storage section 103 , a communication section 104 and a sensor 105 .
  • the CPU 101, main storage unit 102, auxiliary storage unit 103, communication unit 104 and sensor 105 are interconnected by a connection bus B1.
  • the CPU 101 is also called a microprocessor unit (MPU) or processor. At least part of the processing executed by the CPU 101 is performed by a processor other than the CPU 101, such as a dedicated processor such as a digital signal processor (DSP), graphics processing unit (GPU), numerical processor, vector processor, or image processor.
  • a processor other than the CPU 101 such as a dedicated processor such as a digital signal processor (DSP), graphics processing unit (GPU), numerical processor, vector processor, or image processor.
  • DSP digital signal processor
  • GPU graphics processing unit
  • numerical processor numerical processor
  • vector processor or image processor.
  • CPU 101 may also be a combination of a processor and an integrated circuit.
  • a combination is called, for example, a microcontroller unit (MCU), a system-on-a-chip (SoC), a system LSI, a chipset, or the like.
  • the CPU 101 develops the program stored in the auxiliary storage unit 103 in the work area of the main storage unit 102, and transmits control signals via the communication unit 104 through execution of the program.
  • the main storage unit 102 and the auxiliary storage unit 103 are recording media readable by the control device 100 .
  • the main storage unit 102 is exemplified as a storage unit directly accessed from the CPU 101 .
  • the main storage unit 102 includes Random Access Memory (RAM) and Read Only Memory (ROM).
  • the auxiliary storage unit 103 stores various programs and various data in a readable and writable recording medium.
  • the auxiliary storage unit 103 is also called an external storage device.
  • the auxiliary storage unit 103 stores an operating system (OS), various programs, various tables, and the like.
  • OS operating system
  • the auxiliary storage unit 103 is, for example, an erasable programmable ROM (EPROM), a solid state drive (SSD), a hard disk drive (HDD), or the like.
  • EPROM erasable programmable ROM
  • SSD solid state drive
  • HDD hard disk drive
  • the communication unit 104 is an interface with the switch 22, for example.
  • the CPU 101 transmits control signals to the switch 22 via the communication section 104 .
  • the sensor 105 acquires information around the antenna device 1 .
  • Examples of the sensor 105 include a proximity sensor and a Global Positioning System (GPS) sensor.
  • Proximity sensors include, for example, capacitive proximity sensors and optical proximity sensors.
  • FIGS. 5 and 6 are diagrams schematically showing the relationship between the length of the wiring 23 connected to the switch 22 and the gain of the antenna.
  • FIGS. 5 and 6 illustrate gains when the length of the wiring 23 is ⁇ /4, ⁇ /2, 3 ⁇ /4 and ⁇ .
  • FIG. 5 also illustrates a case where the wiring 23 is not connected to the stacked patch 21 (when the length of the wiring 23 is 0).
  • the “normal” gain exemplifies the gain when the wiring 23 is not connected to the stacked patch 21 .
  • FIG. 5 illustrates changes in gain when the end of the wiring 23 is open.
  • a gain equivalent to "normal” can be obtained when the length to the open end T1 of the wiring 23 is 0, ⁇ /2, and ⁇ .
  • the gain is suppressed more than "normal” when the length to the open end T1 of the wiring 23 is ⁇ /4 and 3 ⁇ /4.
  • FIG. 6 illustrates changes in gain when the end of the wiring 23 is short-circuited (connected to ground).
  • a gain equivalent to "normal” can be obtained when the length of the wiring 23 to the ground end T2 is ⁇ /4 and 3 ⁇ /4.
  • the gain is suppressed more than "normal” when the length of the wiring 23 to the ground end T2 is ⁇ /2, ⁇ .
  • the gain can be set to “normal” or suppressed from “normal” depending on the length of the wiring 23 and the state of the termination.
  • FIG. 7 and 8 are diagrams illustrating states in which the switch 22 is provided in the middle of the wiring 23 connected to the stacked patch 21.
  • FIG. FIG. 7 illustrates a case where the length of the wiring 23 from the stacked patch 21 to the open end T1 is set to 3 ⁇ /4.
  • the switch 22 is provided at a position such that the length of the wiring 23 connected to the stacked patch 21 becomes ⁇ /2 when the switch 22 is turned off.
  • the switch 22 is turned off, the wire 23 from the switch 22 to the open end T1 is disconnected from the stacked patch 21 . That is, the length of the wiring 23 connected to the stacked patch 21 can be switched by turning on/off the switch 22 .
  • a portion of the wiring 23 closer to the stacked patch 21 than the switch 22 is an example of a "first portion”.
  • a portion of the wiring 23 closer to the open end T1 than the switch 22 is an example of a "second portion.”
  • FIG. 8 illustrates a case where the length of the wiring 23 from the stacked patch 21 to the open end T1 is set to ⁇ .
  • the switch 22 is provided at a position such that the length of the wiring 23 connected to the stacked patch 21 is 3 ⁇ /4 when the switch 22 is turned off.
  • the gain of the antenna can be adjusted depending on the length of the wiring 23 connected to the stacked patch 21 and the termination condition of the wiring 23.
  • a switch 22 can be employed for switching the length of the wiring 23 .
  • FIGS. 9 to 12 are diagrams illustrating combinations of the position of the switch 22 provided on the wiring 23 and the termination condition of the wiring 23.
  • Termination conditions include, for example, that the end of the wiring 23 is open and that the end of the wiring 23 is grounded.
  • x (x)” and “y (y)” in FIGS. 9 to 12 are arbitrary integers of 0 or more. In the following specification, "x" and "y” are the same.
  • FIG. 9 illustrates a state in which the end of the wiring 23 is open.
  • the length of the wiring 23 from the stacked patch 21 to the switch 22 is an even multiple of ⁇ /4
  • the length from the switch 22 to the open end T1 is an odd multiple of ⁇ /4.
  • a switch 22 is provided. According to such a termination condition and the placement of the switch 22, turning off the switch 22 results in a "normal" gain, and turning on the switch 22 results in a gain that is more suppressed than the "normal" gain.
  • FIG. 10 illustrates a state in which the end of the wiring 23 is grounded. 10
  • the length of the wiring 23 from the stacked patch 21 to the switch 22 is an even multiple of ⁇ /4
  • the length from the switch 22 to the ground terminal T2 is an even multiple of ⁇ /4.
  • a switch 22 is provided. According to such a termination condition and the placement of the switch 22, turning off the switch 22 results in a "normal” gain, and turning on the switch 22 results in a gain that is more suppressed than the "normal" gain.
  • FIG. 11 illustrates a state in which the end of the wiring 23 is open. 11, the length of the wiring 23 from the stacked patch 21 to the switch 22 is an odd multiple of ⁇ /4, and the length from the switch 22 to the open end T1 is an even multiple of ⁇ /4. , a switch 22 is provided. According to such a termination condition and the placement of the switch 22, turning off the switch 22 results in a gain that is more suppressed than the "normal" gain, and turning on the switch 22 results in a "normal” gain.
  • FIG. 12 illustrates a state in which the end of the wiring 23 is grounded. 12
  • the length of the wiring 23 from the stacked patch 21 to the switch 22 is an odd multiple of ⁇ /4
  • the length from the switch 22 to the ground terminal T2 is an odd multiple of ⁇ /4.
  • a switch 22 is provided. According to such a termination condition and the placement of the switch 22, turning off the switch 22 results in a gain that is more suppressed than the "normal" gain, and turning on the switch 22 results in a "normal” gain.
  • the length of the wiring 23 substantially connected to the stacked patch 21 can be changed, thereby adjusting the gain of the antenna. can do.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a configuration in which two stacked patches 21 are connected by wiring 23. As shown in FIG. In FIG. 13, there are two switches in which the switch 22 is arranged at a position where the length of the wire 23 from the stacked patch 21 is ⁇ /2 and the length of the wire 23 from the switch 22 to the open end is ⁇ /4. The case where the stacked patches 21 are connected while sharing the open end T1 is illustrated. By arranging them in this way, turning off the two switches 22 results in a "normal" gain, and turning on the two switches 22 results in a gain that is more suppressed than the "normal" gain.
  • FIG. 14 is a diagram showing another example of a configuration in which two stacked patches 21 are connected by wiring 23.
  • the switch 22 is arranged for each of the two stacked patches 21 in FIG. 13, one switch 22 is shared by the two stacked patches 21 in FIG. In FIG. 14, due to the current distribution of the current flowing through the wiring 23, the position of the wiring 23 ⁇ /4 from the stacked patch 21 becomes the open end T1.
  • a switch 22 is arranged at a position of ⁇ /4 from the open end T1 (a position of ⁇ /2 from the stacked patch 21). With such a configuration, one switch 22 can be reduced from the configuration of FIG. 13, and a simple configuration can be realized.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of a configuration in which three stacked patches 21 are connected by wiring 23.
  • adjacent stacked patches 21 share one switch 22 . Therefore, the number of connected stacked patches 21 is three, but the number of switches 22 is two. In this way, it is possible to connect adjacent stacked patches 21 with wiring 23 so that one switch 22 is shared, even when there are four or more stacked patches 21 .
  • FIG. 16 is a plan view illustrating the configuration adopted in the simulation.
  • a plate-like ground substrate 50 having a ground plane 51 formed in a rectangle of 40 mm on a side when viewed from the front is used.
  • the patch antenna 11 and the stacked patch 21 are arranged in a row in the normal direction of the ground substrate 50 .
  • each parameter of this simulation is as follows. ⁇ Distance between patch antenna 11 and ground plane 51: 0.5 mm ⁇ Length of one side of patch antenna 11: 4.6 mm ⁇ Radio waves radiated by the patch antenna 11: frequency 28 GHz (wavelength 10.7 mm)
  • FIG. 17 is a diagram illustrating the results of the first simulation;
  • the horizontal axis of FIG. 17 exemplifies the length of one side of the stacked patch 21 .
  • the vertical axis of FIG. 17 exemplifies gain (dBi).
  • the gain when the stacked patch 21 is not provided the gain when the stacked patch distance D1 is set to 0.5 mm, and the gain when the stacked patch distance D1 is set to 1.0 mm , the gain when the stack patch distance D1 is set to 1.5 mm.
  • the gain of the antenna is maximized when one side of the stacked patch 21 is 3.6 mm and the stacked patch distance D1 is 0.5 mm. . Therefore, it is considered preferable to set one side of the stacked patch 21 to 3.6 mm and the stacked patch distance D1 to 0.5 mm. It can be understood that when one side of the stacked patch 21 is 3.6 mm and the stacked patch distance D1 is 0.5 mm, the gain is improved by 0.4 dB compared to when the stacked patch 21 is not provided. . In the second to seventh simulations described below, one side of the stacked patch 21 is set to 3.6 mm, and the stacked patch distance D1 is set to 0.5 mm.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a state in which the stacked patch 21 is not provided in the second simulation.
  • FIG. 18 also illustrates the position of the feeding point 12 that feeds the patch antenna 11 .
  • FIG. 19 is a combined radiation pattern diagram from four patch antennas 11.
  • FIG. The radiation peak at this time is directed in the X direction, and the maximum gain of the antenna is 14.7 dBi.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a state in which stacked patches 21 are provided in the second simulation.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a state in which adjacent stacked patches 21 are connected by wires 23 in the second simulation.
  • the gain is 15.0 dBi when the stacked patch 21 is provided (FIG. 20), and the gain is improved by 0.3 dB compared to when the stacked patch 21 is not provided (FIG. 18). It turned out that In addition, in the state where the adjacent stacked patches 21 are connected by the wiring 23 (FIG. 21), the gain is deteriorated by 4.6 dB and the radio wave is suppressed compared to the state where the stacked patches 21 are provided (FIG. 20). It turned out to be in good condition. It can be understood from the second simulation that the gain of the antenna can be reduced by connecting the adjacent stacked patches 21 with the wiring 23 .
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a state in which two stacked patches 21 are connected by a wire 23 in the third simulation.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a state in which three stacked patches 21 are connected by wiring 23 in the third simulation. In the third simulation, verification is also performed for a state where the stacked patches 21 are not connected by the wiring 23 (FIG. 20) and a state where the four stacked patches 21 are connected by the wiring 23 (FIG. 21).
  • the gain of the antenna was 15.0dBi.
  • the antenna gain was 10.4 dBi.
  • the gain of the antenna was 13.5 dBi.
  • the gain of the antenna was 12.0 dBi. It can be understood from the third simulation that the gain of the antenna can be adjusted by changing the connection of the stacked patch 21 with the wiring 23 .
  • FIG. 24 is a diagram schematically showing the relationship between the length of the wiring 23 and the current distribution in the fourth simulation.
  • the solid line “ ⁇ (circle)” exemplifies the place where the weak current distribution occurred
  • the dotted line “ ⁇ (circle)” exemplifies the place where the strong current distribution occurred.
  • FIG. 24 also illustrates the length of the wiring 23 connected to the stacked patch 21 .
  • FIG. 24A illustrates the current distribution when the wiring 23 is not connected to the stacked patch 21.
  • FIG. FIG. 24B illustrates the current distribution when the wiring 23 with a length of ⁇ /4 is connected to the stacked patch 21 .
  • FIG. 24C illustrates the current distribution when the wiring 23 having a length of ⁇ /2 is connected to the stacked patch 21 .
  • FIG. 24D illustrates the current distribution when the wiring 23 with a length of 3 ⁇ /4 is connected to the stacked patch 21 .
  • FIG. 24E illustrates the current distribution when the wiring 23 having a length of ⁇ is connected to the stacked patch 21 .
  • FIG. 24F illustrates the current distribution when the wiring 23 with a length of 5 ⁇ /4 is connected to the stacked patch 21 .
  • the peak gain in the state where the wiring 23 is not connected to the stacked patch 21 is 8.5 dBi (normal).
  • the peak gain is 2.1 dBi (suppression) when the wire 23 having a length of ⁇ /4 is connected to the stacked patch 21 (FIG. 24B).
  • the peak gain is 7.7 dBi (normal) when the wiring 23 with a length of ⁇ /2 is connected to the stacked patch 21 (FIG. 24C).
  • the peak gain in the state (FIG. 24D) in which the wiring 23 with a length of 3 ⁇ /4 is connected to the stacked patch 21 is 5.8 dBi (suppression).
  • the peak gain is 7.9 dBi (normal) when the wiring 23 of length ⁇ is connected to the stacked patch 21 (FIG. 24E).
  • the peak gain is 6.0 dBi (suppression) when the wiring 23 with a length of 5 ⁇ /4 is connected to the stacked patch 21 (FIG. 24F).
  • FIG. 25 is a diagram summarizing the results of the fourth simulation.
  • the vertical axis of FIG. 25 exemplifies peak gain (dBi).
  • the horizontal axis of FIG. 25 exemplifies the length of the wiring 23 connected to the stacked patch 21 .
  • the length of the wiring 23 connected to the stacked patch 21 is set to (2x+1)/4 ⁇ so that the antenna It can be understood that the gain can be suppressed.
  • FIG. 26 is a diagram schematically showing current distribution in the fifth simulation.
  • the solid line “ ⁇ (circle)” exemplifies the place where the weak current distribution occurred
  • the dotted line “ ⁇ (circle)” exemplifies the place where the strong current distribution occurred.
  • FIG. 26 also illustrates the length of the wiring 23 connected to the stacked patch 21 and the length from the stacked patch 21 to the position where the wiring 23 is cut. In FIG. 26, positions where the wiring 23 is cut are illustrated by solid arrows.
  • the fifth simulation verifies the case where the end of the wiring 23 connected to the stacked patch 21 is the open end T1.
  • FIG. 24 and 26 are associated with each other according to the length of the wiring 23 connected to the stacked patch 21.
  • FIG. FIG. 26A illustrates a state in which the wiring 23 with a length of ⁇ /4 is connected to the stacked patch 21.
  • FIG. 24B illustrates a state in which the wiring 23 with a length of 3 ⁇ /4 is connected to the stacked patch 21.
  • FIG. 26B is a configuration corresponding to FIG. 24D.
  • FIG. 26C illustrates a state in which the wiring 23 with a length of 5 ⁇ /4 is connected to the stacked patch 21 . That is, FIG. 26C is a configuration corresponding to FIG. 24F.
  • FIG. 26A illustrates the current distribution when the wiring 23 is cut at the connection point of the wiring 23 to the stacked patch 21.
  • FIG. It can be understood that by cutting the wiring 23 at the connection point, only a weak current distribution occurs in FIG. 26A, and a strong current distribution does not occur. As a result, the gain, which was 2.1 dBi (suppressed) in the configuration illustrated in FIG. 24B, is improved to 8.0 dBi (normal) in the configuration illustrated in FIG. 26A.
  • FIG. 26B illustrates the current distribution when the wiring 23 is cut at a position ⁇ /2 away from the stacked patch 21 .
  • FIG. 26B illustrates the current distribution when the wiring 23 is cut at a position ⁇ /2 away from the stacked patch 21 .
  • FIG. 26C illustrates the current distribution when the wiring 23 is cut at a position ⁇ away from the stacked patch 21 .
  • FIG. 27 is a diagram summarizing the results of the fifth simulation.
  • the vertical axis in FIG. 27 exemplifies peak gain (dBi).
  • the horizontal axis of FIG. 27 exemplifies the length of the wiring 23 connected to the stacked patch 21 .
  • triangles illustrate the gain improved by cutting the wiring 23 .
  • the length of the wiring 23 is (2x+1)/4 ⁇
  • the wiring 23 is cut at a location y/2 ⁇ from the point where the wiring 23 is connected to the stacked patch 21.
  • the values of x and y are, for example, when x is 0, y is 0, when x is 1, y is 0 or 1, and when x is 2, y is 0, 1, or 2.
  • the switch 22 can be used for switching between disconnection and connection of the wiring 23 .
  • the switch 22 is arranged at the position where the wiring 23 is cut, and the switch 22 is turned off when the wiring 23 is cut.
  • FIG. 28 is a diagram schematically showing the relationship between the length of the wiring 23 and the current distribution in the sixth simulation.
  • the solid line “ ⁇ (circles)” exemplifies locations where weak current distribution occurs
  • the dotted line “ ⁇ (circles)” exemplifies locations where strong current distribution occurs.
  • FIG. 28 also illustrates the length of the wiring 23 connected to the stacked patch 21 .
  • FIG. 28A illustrates the current distribution when the wiring 23 is not connected to the stacked patch 21.
  • FIG. FIG. 28B illustrates the current distribution when the wiring 23 with a length of ⁇ /4 is connected to the stacked patch 21 .
  • FIG. 28C illustrates the current distribution when the wiring 23 having a length of ⁇ /2 is connected to the stacked patch 21 .
  • FIG. 28D illustrates the current distribution when the wiring 23 with a length of 3 ⁇ /4 is connected to the stacked patch 21 .
  • FIG. 28E illustrates the current distribution when the wiring 23 with the length ⁇ is connected to the stacked patch 21 .
  • FIG. 28F illustrates the current distribution when the wiring 23 with a length of 5 ⁇ /4 is connected to the stacked patch 21 .
  • the peak gain in the state where the wiring 23 is not connected to the stacked patch 21 is 8.5 dBi (normal).
  • the peak gain is 8.0 dBi (normal) when the wiring 23 with a length of ⁇ /4 is connected to the stacked patch 21 (FIG. 28B).
  • the peak gain is 5.1 dBi (suppression) when the wiring 23 with a length of ⁇ /2 is connected to the stacked patch 21 (FIG. 28C).
  • the peak gain is 7.4 dBi (normal) when the wiring 23 with a length of 3 ⁇ /4 is connected to the stacked patch 21 (FIG. 28D).
  • the peak gain is 6.4 dBi (suppressed) when the wire 23 of length ⁇ is connected to the stacked patch 21 (FIG. 28E).
  • the peak gain is 8.2 dBi (normal) when the wiring 23 with a length of 5 ⁇ /4 is connected to the stacked patch 21 (FIG. 28F).
  • FIG. 29 is a diagram summarizing the results of the sixth simulation.
  • FIG. 29 also illustrates the results of the fourth simulation for comparison.
  • the vertical axis in FIG. 29 exemplifies peak gain (dBi).
  • the horizontal axis of FIG. 29 exemplifies the length of the wiring 23 connected to the stacked patch 21 .
  • normal gain and suppression are reversed depending on whether the end of the wiring 23 is the open end T1 or the ground end T2.
  • the length of the wiring 23 connected to the stacked patch 21 is an integral multiple of ⁇ /2, so that the antenna It can be understood that the gain of can be suppressed.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating a case where two pairs of patch antenna 11 and stacked patch 21 are arranged and each stacked patch 21 is connected by wiring 23 in the seventh simulation.
  • FIG. 30 also illustrates the length of the wiring 23 and the length from the stacked patch 21a to the position where the wiring 23 is cut.
  • positions where the wiring 23 is cut are illustrated by solid arrows.
  • the length of the wiring 23 connected to the stacked patch 21a and the length of the wiring 23 connected to the stacked patch 21b are both 3 ⁇ /2.
  • the gain of the antenna is 5.6dBi, which is a suppression condition.
  • the antenna gain is 8.0 dBi, which returns to the normal state. That is, when the stacked patches 21 of each of the two pairs of the patch antenna 11 and the stacked patch 21 are connected by the wiring 23, the gain can be adjusted by disconnecting/connecting one of the wirings 23. becomes.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating a case in which four pairs of patch antennas 11 and stacked patches 21 are arranged and adjacent stacked patches 21 are connected by wires 23 in the seventh simulation.
  • FIG. 31 also illustrates the length of the wiring 23 connecting adjacent stacked patches 21 and the length from the stacked patch 21a to the position where the wiring 23 is cut.
  • the position where the wiring 23 is cut is illustrated by a solid arrow.
  • the gain of the antenna is 5.6 dBi.
  • the wiring 23 is cut at a position ⁇ /2 from the stacked patch 21a between the stacked patch 21a and the stacked patch 21b. Also, between the stacked patch 21b and the stacked patch 21c, the wiring 23 is cut at a position of ⁇ /2 from the stacked patch 21b. Furthermore, between the stacked patch 21c and the stacked patch 21d, the wiring 23 is cut at a position of ⁇ /2 from the stacked patch 21c.
  • the gain of the antenna is 13.7 dBi.
  • the antenna device 1 can adjust the gain according to ON/OFF switching of the switch 22 .
  • the stacked patch module 20 is attached from the outside of the millimeter wave antenna module 10 .
  • the gain of the antenna device 1 can be adjusted by turning on/off the switch 22 provided in the stacked patch module 20 . That is, according to the present embodiment, even when the millimeter wave antenna module 10 is an existing module and cannot be accessed inside, the gain of the antenna device 1 can be adjusted.
  • the on/off of the switch 22 is controlled by the control device 100 . That is, by appropriately installing a program in the control device 100, the on/off of the switch 22 can be controlled according to desired conditions.
  • the control device 100 may switch ON/OFF of the switch 22 according to the detection result of the sensor 105, for example.
  • FIG. 32 is a diagram showing an example of a smartphone 600 according to the first modified example.
  • the antenna device 1 mounted inside the smart phone 600 is exemplified by a dotted line.
  • Smartphone 600 includes housing 610 , display 620 , microphone 630 and speaker 640 .
  • a smartphone 600 is, for example, a portable wireless communication device having hardware as illustrated in FIG. 4 .
  • a smartphone 600 includes three antenna devices 1 within its housing 610 .
  • the smartphone 600 has three antenna devices 1 mounted thereon, but the smartphone 600 may mount two or less antenna devices 1, or four or more antenna devices 1.
  • the smartphone 600 may also serve as the control device 100 for the antenna device 1 . That is, CPU 101 of smart phone 600 may control on/off of switch 22 according to a program stored in auxiliary storage unit 103 .
  • ⁇ Second modification> When the antenna device 1 is mounted on the smartphone 600 , it may be preferable that the gain of the antenna device 1 is suppressed according to how the smartphone 600 is used. In the second modified example, a situation in which it is preferable to suppress the gain of the antenna device 1 and a method of detecting the situation will be described.
  • Controller 100 may, for example, comprise a capacitive proximity sensor as sensor 105 . Then, when the capacitive proximity sensor detects the approach of the human body, the control device 100 may suppress the gain of the antenna device 1 by turning off the switch 22 . Note that the control device 100 may include an optical proximity sensor instead of the capacitive proximity sensor.
  • the control device 100 may suppress the gain of the antenna device 1 when a call is being made using the antenna device 1 .
  • the control device 100 may determine that the call is in a call state when sound is being input to the microphone 630 . Further, the control device 100 may determine that the call is in a call state when sound is being output from the speaker 640, for example. Further, control device 100 may determine that a call state is established when a voice call application program executed on smartphone 600 is being executed.
  • the control device 100 may suppress the gain of the antenna device 1 by turning off the switch 22 when determining that the communication state is established.
  • control device 100 may determine whether to suppress the gain of antenna device 1 according to the country where smartphone 600 is used. Control device 100 may identify the country where smartphone 600 is used, for example, based on the country code included in the radio wave from the base station received via antenna device 1 . Then, the control device 100 may suppress the gain of the antenna device 1 by turning off the switch 22 when the laws and regulations of the specified country require suppression of the gain.
  • the antenna device 1 includes four patch antennas 11 and four stacked patches 21, but the number of patch antennas 11 and stacked patches 21 is not limited to four.
  • the antenna device 1 may comprise five or more patch antennas 11 and stacked patches 21, respectively.
  • the antenna device 1 may comprise three or less patch antennas 11 and stacked patches 21, respectively.
  • the antenna device 1 may comprise one patch antenna 11 and one stacked patch 21, for example.

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Abstract

アンテナモジュールを採用しても容易にゲインを調整する。本アンテナ装置は、パッチアンテナを含むアンテナモジュールと、上記パッチアンテナが電波を放射する方向に配置された無給電素子と、上記無給電素子に接続される配線と、上記無給電素子から上記電波の波長に応じた長さの第１部分と上記第１部分を除いた第２部分に上記配線を分割する位置に設けられ、上記第１部分と上記第２部分との接続及び切り離しを行う切り替え部と、を備える。

Description

アンテナ装置及び無線通信装置
　本発明は、アンテナ装置及び無線通信装置に関する。
　アンテナ装置では、利得の向上や小型化等を実現する様々な工夫が行われている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００５－２４４９６１号公報 特開２００２－１３５０４０号公報
　電波法等で、人体に接近した場合にはアンテナのゲインが規制されることがある。そこで、アンテナの回路を工夫することでゲインを抑制することが考えられる。しかしながら、アンテナとアンテナに付随する回路がモジュール化されたアンテナモジュールを用いる場合、アンテナモジュール内の回路を改修することは困難である。そのため、アンテナモジュールを用いる場合には、所望のゲインに抑制することは難しい。
　開示の技術の１つの側面は、アンテナモジュールを採用しても容易にゲインを調整することができるアンテナ装置及び無線通信装置を提供することを目的とする。
　開示の技術の１つの側面は、次のようなアンテナ装置によって例示される。本アンテナ装置は、パッチアンテナを含むアンテナモジュールと、上記パッチアンテナが電波を放射する方向に配置された無給電素子と、上記無給電素子に接続される配線と、上記無給電素子から上記電波の波長に応じた長さの第１部分と上記第１部分を除いた第２部分に上記配線を分割する位置に設けられ、上記第１部分と上記第２部分との接続及び切り離しを行う切り替え部と、を備える。
　開示の技術によれば、アンテナモジュールを採用しても容易にゲインの調整することができる。
図１は、実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。 図２は、実施形態に係るアンテナ装置の側面図である。 図３は、実施形態に係るアンテナ装置の底面に実装される部品の配置図である。 図４は、制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 図５は、スイッチに接続される配線の長さとアンテナのゲインとの関係を模式的に示す第１の図である。 図６は、スイッチに接続される配線の長さとアンテナのゲインとの関係を模式的に示す第２の図である。 図７は、スタックドパッチに接続される配線の途中にスイッチを設けた状態を例示する第１の図である。 図８は、スタックドパッチに接続される配線の途中にスイッチを設けた状態を例示する第２の図である。 図９は、配線上に設けられるスイッチの位置と配線の終端条件の組み合わせを例示する第１の図である。 図１０は、配線上に設けられるスイッチの位置と配線の終端条件の組み合わせを例示する第２の図である。 図１１は、配線上に設けられるスイッチの位置と配線の終端条件の組み合わせを例示する第３の図である。 図１２は、配線上に設けられるスイッチの位置と配線の終端条件の組み合わせを例示する第４の図である。 図１３は、２つのスタックドパッチを配線で接続する構成の一例を示す図である。 図１４は、２つのスタックドパッチを配線で接続する構成の別例を示す図である。 図１５は、３つのスタックドパッチを配線で接続する構成の一例を示す図である。 図１６は、シミュレーションで採用した構成を例示する平面図である。 図１７は、第１シミュレーションの結果を例示する図である。 図１８は、第２シミュレーションにおいて、スタックドパッチが設けられていない状態を例示する図である。 図１９は、スタックドパッチが設けられていない状態における放射パターンを例示する図である。 図２０は、第２シミュレーションにおいて、スタックドパッチが設けられた状態を例示する図である。 図２１は、第２シミュレーションにおいて、隣り合ったスタックドパッチが配線によって接続された状態を例示する図である。 図２２は、第３シミュレーションにおいて、２つのスタックドパッチを配線で接続した状態を例示する図である。 図２３は、第３シミュレーションにおいて、３つのスタックドパッチを配線で接続した状態を例示する図である。 図２４は、第４シミュレーションにおける配線の長さと電流分布との関係を模式的に示す図である。 図２５は、第４シミュレーションの結果をまとめた図である。 図２６は、第５シミュレーションにおける電流分布を模式的に示す図である。 図２７は、第５シミュレーションの結果をまとめた図である。 図２８は、第６シミュレーションにおける配線の長さと電流分布との関係を模式的に示す図である。 図２９は、第６シミュレーションの結果をまとめた図である。 図３０は、第７シミュレーションにおいて、パッチアンテナとスタックドパッチの２組のペアを並べ、夫々のスタックドパッチを配線によって接続した場合を例示する図である。 図３１は、第７シミュレーションにおいて、パッチアンテナとスタックドパッチの４組のペアを並べ、隣り合ったスタックドパッチを配線によって接続した場合を例示する図である。 図３２は、第１変形例に係るスマートフォンの一例を示す図である。
　＜実施形態＞
　以下に示す実施形態の構成は例示であり、開示の技術は実施形態の構成に限定されない。実施形態に係るアンテナ装置は、例えば、以下の構成を備える。本実施形態に係るアンテナ装置は、パッチアンテナを含むアンテナモジュールと、上記パッチアンテナが電波を放射する方向に配置された無給電素子と、上記無給電素子に接続される配線と、上記無給電素子から上記電波の波長に応じた長さの第１部分と上記第１部分を除いた第２部分に上記配線を分割する位置に設けられ、上記第１部分と上記第２部分との接続及び切り離しを行う切り替え部と、を備える。
　本実施形態では、パッチアンテナが電波を放射する方向に無給電素子が配置され、このような無給電素子に配線が接続される。このように無給電素子及び配線が設けられることで、パッチアンテナがモジュール化されている場合でも、容易にパッチアンテナと配線とを設けることができる。そして、上記パッチアンテナが放射する電波の波長に応じて決定された長さの第１部分に設けられた切り替え部による第１部分と第２部分との接続や切り離しによって、上記アンテナ装置のゲインが調整される。そのため、本アンテナ装置によれば、アンテナモジュールを採用しても容易にゲインの調整することができる。
　（アンテナ装置１の構成）
　以下、図面を参照して上記アンテナ装置の実施形態についてさらに説明する。図１、図２及び図３は、実施形態に係るアンテナ装置１の一例を示す図である。図１は、実施形態に係るアンテナ装置１の斜視図である。図２は、実施形態に係るアンテナ装置１の側面図である。図３は、実施形態に係るアンテナ装置１の底面に実装される部品の配置図である。アンテナ装置１は、ミリ波アンテナモジュール１０及びスタックドパッチモジュール２０を備えるミリ波アンテナ装置である。以下、本明細書において、アンテナ装置１の奥行方向をＸ方向、アンテナ装置１の幅方向をＹ方向、アンテナ装置１の高さ方向をＺ方向とする。
　図１を参照して、ミリ波アンテナモジュール１０は、一列に並んで配置された４つのパッチアンテナ１１を有する。パッチアンテナ１１は、金属で形成された板状のアンテナである。パッチアンテナ１１は、ミリ波アンテナモジュール１０の外面に露出する。パッチアンテナ１１は、例えば、正面視（Ｘ方向視）において矩形に形成される。パッチアンテナ１１は、例えば、Ｘ方向に電波を放射する。隣り合ったパッチアンテナ１１の間隔は、例えば、パッチアンテナ１１の波長をλとして、λ／２である。４つのパッチアンテナ１１を区別するときは、パッチアンテナ１１の夫々をパッチアンテナ１１ａ、パッチアンテナ１１ｂ、パッチアンテナ１１ｃ、パッチアンテナ１１ｄとも称する。
　スタックドパッチモジュール２０は、スタックドパッチ２１、スイッチ２２、配線２３、フレキシブル基板２４を有する。図２に例示するように、フレキシブル基板２４は、Ｙ方向視でＬ字型に曲げられており、正面板部２４ａ及び底面板部２４ｂを形成する。正面板部２４ａは、ミリ波アンテナモジュール１０においてパッチアンテナ１１が配置された面の正面に配置される。正面板部２４ａには、４つのスタックドパッチ２１が一列に並んで配置される。スタックドパッチ２１は、給電されない素子（無給電素子）である。４つのスタックドパッチ２１を区別するときは、スタックドパッチ２１の夫々をスタックドパッチ２１ａ、スタックドパッチ２１ｂ、スタックドパッチ２１ｃ、スタックドパッチ２１ｄとも称する。
　Ｘ方向視において、スタックドパッチ２１ａはパッチアンテナ１１ａと重なる位置に配置され、スタックドパッチ２１ｂはパッチアンテナ１１ｂと重なる位置に配置され、スタックドパッチ２１ｃはパッチアンテナ１１ｃと重なる位置に配置され、スタックドパッチ２１ｄはパッチアンテナ１１ｄと重なる位置に配置される。すなわち、隣り合ったスタックドパッチ２１の間隔は、パッチアンテナ１１と同様に、λ／２である。
　図１及び図３を参照して、スタックドパッチ２１の夫々には、スタックドパッチ２１からフレキシブル基板２４の底面板部２４ｂに延びる配線２３が接続される。４つの配線２３を区別するときは、配線２３の夫々を配線２３ａ、配線２３ｂ、配線２３ｃ、配線２３ｄとも称する。スタックドパッチ２１ａには配線２３ａが接続され、スタックドパッチ２１ｂには配線２３ｂが接続され、スタックドパッチ２１ｃには配線２３ｃが接続され、スタックドパッチ２１ｄには配線２３ｄが接続される。
　図２及び図３を参照して、底面板部２４ｂは、ミリ波アンテナモジュール１０の底面に取り付けられる。底面板部２４ｂは、例えば、両面テープによってミリ波アンテナモジュール１０の底面に接着される。底面板部２４ｂがミリ波アンテナモジュール１０の底面に取り付けられることで、パッチアンテナ１１とスタックドパッチ２１との距離が一定のスタック・パッチ距離Ｄ１に設定される。
　底面板部２４ｂには、３つのスイッチ２２が配置され、スイッチ２２には配線２３が接続される。スイッチ２２は、入力される制御信号に応じてオン／オフが切り替わるスイッチである。制御信号は、例えば、制御装置１００から入力される。３つのスイッチ２２を区別するときは、スイッチ２２の夫々をスイッチ２２ａ、スイッチ２２ｂ、スイッチ２２ｃとも称する。
　配線２３ａと配線２３ｂとの間には、底面板部２４ｂにおいてスイッチ２２ａが接続される。配線２３ｂと配線２３ｃとの間には、底面板部２４ｂにおいてスイッチ２２ｂが接続される。配線２３ｃと配線２３ｄとの間には、底面板部２４ｂにおいてスイッチ２２ｃが接続される。スイッチ２２のオン／オフが切り替えられることで、隣り合ったスタックドパッチ２１が電気的に接続されたり切り離されたりする。例えば、スイッチ２２ａがオンにされると、スタックドパッチ２１ａとスタックドパッチ２１ｂとが電気的に接続される。スイッチ２２は、「切り替え部」の一例である。
　（制御装置１００のハードウェア構成）
　図４は、制御装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。制御装置１００は、Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）１０１、主記憶部１０２、補助記憶部１０３、通信部１０４及びセンサー１０５を備える。ＣＰＵ１０１、主記憶部１０２、補助記憶部１０３、通信部１０４及びセンサー１０５は、接続バスＢ１によって相互に接続される。
　ＣＰＵ１０１は、マイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）、プロセッサーとも呼ばれる。ＣＰＵ１０１が実行する処理のうち少なくとも一部は、ＣＰＵ１０１以外のプロセッサー、例えば、Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（ＤＳＰ）、Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ（ＧＰＵ）、数値演算プロセッサー、ベクトルプロセッサー、画像処理プロセッサー等の専用プロセッサーで行われてもよい。また、ＣＰＵ１０１は、プロセッサーと集積回路との組み合わせであってもよい。組み合わせは、例えば、マイクロコントローラーユニット（ＭＣＵ）、Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－ｃｈｉｐ（ＳｏＣ）、システムＬＳＩ、チップセットなどと呼ばれる。制御装置１００では、ＣＰＵ１０１が補助記憶部１０３に記憶されたプログラムを主記憶部１０２の作業領域に展開し、プログラムの実行を通じて通信部１０４を介した制御信号の送信を行う。主記憶部１０２及び補助記憶部１０３は、制御装置１００が読み取り可能な記録媒体である。
　主記憶部１０２は、ＣＰＵ１０１から直接アクセスされる記憶部として例示される。主記憶部１０２は、Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）及びＲｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）を含む。
　補助記憶部１０３は、各種のプログラム及び各種のデータを読み書き自在に記録媒体に格納する。補助記憶部１０３は外部記憶装置とも呼ばれる。補助記憶部１０３には、オペレーティングシステム（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ、ＯＳ）、各種プログラム、各種テーブル等が格納される。
　補助記憶部１０３は、例えば、Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、ソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ、ＳＳＤ）、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ、ＨＤＤ）等である。
　通信部１０４は、例えば、スイッチ２２とのインターフェースである。ＣＰＵ１０１は、通信部１０４を介してスイッチ２２に制御信号を送信する。
　センサー１０５は、アンテナ装置１の周囲の情報を取得する。センサー１０５としては、例えば、近接センサーやＧｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ（ＧＰＳ）センサーを挙げることができる。近接センサーとしては、例えば、静電容量式近接センサーや光学式近接センサーを挙げることができる。
　（配線２３の長さによるゲインの変化について）
　図５及び図６は、スイッチ２２に接続される配線２３の長さとアンテナのゲインとの関係を模式的に示す図である。図５及び図６では、配線２３の長さがλ／４、λ／２、３λ／４及びλの場合におけるゲインが例示される。図５では、さらに、スタックドパッチ２１に配線２３が接続されていない場合（配線２３の長さが０の場合）も例示される。なお、図５及び図６において、ゲインの「通常」は、スタックドパッチ２１に配線２３が接続されていない状態のゲインを例示する。
　図５は、配線２３の終端がオープン（開放）の場合におけるゲインの変化を例示する。配線２３の終端がオープンの場合、配線２３の開放端Ｔ１までの長さが０、λ／２、λのときに「通常」と同等のゲインを得ることができる。一方で、配線２３の終端がオープンの場合、配線２３の開放端Ｔ１までの長さが、λ／４、３λ／４のときに「通常」よりもゲインが抑制される。
　図６は、配線２３の終端がショート（グランドに接続）の場合におけるゲインの変化を例示する。配線２３の終端がショートの場合、配線２３の接地端Ｔ２までの長さがλ／４、３λ／４のときに「通常」と同等のゲインを得ることができる。一方で、配線２３の終端がショートの場合、配線２３の接地端Ｔ２までの長さが、λ／２、λのときに「通常」よりもゲインが抑制される。図５及び図６を参照して説明したように、配線２３の長さ及び終端の状態に応じて、ゲインを「通常」としたり、「通常」よりも抑制したりすることができる。
　図７及び図８は、スタックドパッチ２１に接続される配線２３の途中にスイッチ２２を設けた状態を例示する図である。図７では、スタックドパッチ２１から開放端Ｔ１までの配線２３の長さが３λ／４に設定された場合が例示される。図７の例では、スイッチ２２をオフにしたときにスタックドパッチ２１に接続される配線２３の長さがλ／２となるような位置にスイッチ２２が設けられる。このスイッチ２２がオフにされると、配線２３のうちスイッチ２２から開放端Ｔ１までがスタックドパッチ２１から切り離される。すなわち、スイッチ２２のオン／オフにより、スタックドパッチ２１に接続される配線２３の長さを切り替えることができる。このようにスイッチ２２が設けられることで、スイッチ２２をオフにすることで「通常」のゲインとし、スイッチ２２をオンにすることで「通常」よりも抑制したゲインとすることができる。配線２３のうち、スイッチ２２よりもスタックドパッチ２１側の部分は、「第１部分」の一例である。配線２３のうち、スイッチ２２よりも開放端Ｔ１側の部分は、「第２部分」の一例である。
　図８では、スタックドパッチ２１から開放端Ｔ１までの配線２３の長さがλに設定された場合が例示される。そして、図８の例では、スイッチ２２をオフにしたときにスタックドパッチ２１に接続される配線２３の長さが３λ／４となるような位置にスイッチ２２が設けられる。このようにスイッチ２２が設けられることで、スイッチ２２をオフにすることで「通常」よりも抑制されたゲインとし、スイッチ２２をオンにすることで「通常」のゲインとすることができる。図７及び図８を参照して説明したように、スイッチ２２のオン／オフによってスタックドパッチ２１に接続される配線２３の長さを切り替えることで、アンテナのゲインを調整することができる。
　図５から図８を参照して説明したように、スタックドパッチ２１に接続される配線２３の長さや配線２３の終端条件によって、アンテナのゲインを調整することができる。そして、配線２３の長さの切り替えには、スイッチ２２を採用することができる。
　図９から図１２は、配線２３上に設けられるスイッチ２２の位置と配線２３の終端条件の組み合わせを例示する図である。終端条件としては、例えば、配線２３の終端がオープン、及び、配線２３の終端がグランド（接地）、を挙げることができる。なお、図９から図１２中の「ｘ（エックス）」、「ｙ（ワイ）」は、０以上の任意の整数である。以下本明細書において、「ｘ（エックス）」、「ｙ（ワイ）」については同様である。
　図９では、配線２３の終端がオープンになっている状態が例示される。また、図９では、スタックドパッチ２１からスイッチ２２までの配線２３の長さがλ／４の偶数倍となり、スイッチ２２から開放端Ｔ１までの長さがλ／４の奇数倍となる位置に、スイッチ２２が設けられる。このような終端条件及びスイッチ２２の配置によると、スイッチ２２がオフにされることで「通常」のゲインとなり、スイッチ２２がオンにされることで「通常」よりも抑制したゲインとなる。
　図１０では、配線２３の終端が接地されている状態が例示される。また、図１０では、スタックドパッチ２１からスイッチ２２までの配線２３の長さがλ／４の偶数倍となり、スイッチ２２から接地端Ｔ２までの長さがλ／４の偶数倍となる位置に、スイッチ２２が設けられる。このような終端条件及びスイッチ２２の配置によると、スイッチ２２がオフにされることで「通常」のゲインとなり、スイッチ２２がオンにされることで「通常」よりも抑制したゲインとなる。
　図１１は、配線２３の終端がオープンになっている状態が例示される。また、図１１では、スタックドパッチ２１からスイッチ２２までの配線２３の長さがλ／４の奇数倍となり、スイッチ２２から開放端Ｔ１までの長さがλ／４の偶数倍となる位置に、スイッチ２２が設けられる。このような終端条件及びスイッチ２２の配置によると、スイッチ２２がオフにされることで「通常」よりも抑制したゲインとなり、スイッチ２２がオンにされることで「通常」のゲインとなる。
　図１２では、配線２３の終端が接地されている状態が例示される。また、図１２では、スタックドパッチ２１からスイッチ２２までの配線２３の長さがλ／４の奇数倍となり、スイッチ２２から接地端Ｔ２までの長さがλ／４の奇数倍となる位置に、スイッチ２２が設けられる。このような終端条件及びスイッチ２２の配置によると、スイッチ２２がオフにされることで「通常」よりも抑制したゲインとなり、スイッチ２２がオンにされることで「通常」のゲインとなる。図９から図１２を参照して説明したように、スイッチ２２を配置することでスタックドパッチ２１に実質的に接続される配線２３の長さを変えることができ、ひいては、アンテナのゲインを調整することができる。
　（スタックドパッチ２１の接続について）
　複数のスタックドパッチ２１は、当該複数のスタックドパッチ２１の終端条件を揃えることで、当該複数のスタックドパッチ２１を配線２３によって接続することができる。図１３は、２つのスタックドパッチ２１を配線２３で接続する構成の一例を示す図である。図１３では、スタックドパッチ２１からの配線２３の長さがλ／２であり、スイッチ２２から開放端までの配線２３の長さがλ／４である位置にスイッチ２２が配置された２つのスタックドパッチ２１を、開放端Ｔ１を共有して接続した場合を例示する。このように配置することで、２つのスイッチ２２がオフにされることで「通常」のゲインとなり、２つのスイッチ２２がオンにされることで「通常」よりも抑制したゲインとなる。
　図１４は、２つのスタックドパッチ２１を配線２３で接続する構成の別例を示す図である。図１３では２つのスタックドパッチ２１の夫々についてスイッチ２２が配置されたが、図１４では１つのスイッチ２２を２つのスタックドパッチ２１で共有する。図１４では、配線２３を流れる電流の電流分布により、配線２３においてスタックドパッチ２１からλ／４の位置が開放端Ｔ１となる。そして、開放端Ｔ１からλ／４の位置（スタックドパッチ２１からλ／２の位置）にスイッチ２２が配置される。このような構成とすることで、図１３の構成よりもスイッチ２２をひとつ減らすことができ、簡易な構成を実現できる。
　図１５は、３つのスタックドパッチ２１を配線２３で接続する構成の一例を示す図である。図１５では、隣り合ったスタックドパッチ２１同士でひとつのスイッチ２２を共有する。そのため、接続されたスタックドパッチ２１は３つであるがスイッチ２２は２つとなっている。このように、隣り合ったスタックドパッチ２１でひとつのスイッチ２２を共有するように配線２３で接続することは、スタックドパッチ２１が４つ以上の場合でも可能である。
　（シミュレーション）
　アンテナ装置１の特性を検証するため、以下の条件でシミュレーションを行った。図１６は、シミュレーションで採用した構成を例示する平面図である。本シミュレーションでは、正面視において一辺４０ｍｍの矩形に形成されたグランド面５１を有する板状のグランド基板５０が用いられる。パッチアンテナ１１及びスタックドパッチ２１は、グランド基板５０の法線方向に一列に並んで配置される。
　そして、本シミュレーションの各パラメータは、以下のとおりである。
　・パッチアンテナ１１とグランド面５１との間の距離：０．５ｍｍ
　・パッチアンテナ１１の一辺の長さ：４．６ｍｍ
　・パッチアンテナ１１が放射する電波：周波数２８ＧＨｚ（波長１０．７ｍｍ）
　（第１シミュレーション）
　第１シミュレーションでは、好ましいスタックドパッチ２１のサイズ及びスタック・パッチ距離Ｄ１を検証する。第１シミュレーションでは、スタックドパッチ２１の一辺の長さを変動させるとともに、パッチアンテナ１１とスタックドパッチ２１との間のスタック・パッチ距離Ｄ１を変動させる。図１７は、第１シミュレーションの結果を例示する図である。図１７の横軸はスタックドパッチ２１の一辺の長さを例示する。図１７の縦軸はゲイン（ｄＢｉ）を例示する。また、図１７では、スタックドパッチ２１を設けない場合のゲイン、スタック・パッチ距離Ｄ１が０．５ｍｍに設定された場合のゲイン、スタック・パッチ距離Ｄ１が１．０ｍｍに設定された場合のゲイン、スタック・パッチ距離Ｄ１が１．５ｍｍに設定された場合のゲインが例示される。
　図１７に例示される第１シミュレーションの結果により、スタックドパッチ２１の一辺が３．６ｍｍ、スタック・パッチ距離Ｄ１が０．５ｍｍのときに、アンテナのゲインが最大になっていることが理解できる。そのため、スタックドパッチ２１の一辺を３．６ｍｍ、スタック・パッチ距離Ｄ１を０．５ｍｍに設定するのが好ましいと考えられる。なお、スタックドパッチ２１の一辺が３．６ｍｍ、スタック・パッチ距離Ｄ１が０．５ｍｍのときには、スタックドパッチ２１が設けられていない状態よりも０．４ｄＢゲインが改善していることが理解できる。以下に説明する第２シミュレーションから第７シミュレーションでは、スタックドパッチ２１の一辺を３．６ｍｍ、スタック・パッチ距離Ｄ１を０．５ｍｍに設定して行われる。
　（第２シミュレーション）
　第２シミュレーションでは、スタックドパッチ２１が設けられていない状態、スタックドパッチ２１が設けられた状態及び隣り合ったスタックドパッチ２１が配線２３によって接続された状態の夫々についてアンテナのゲインが検証される。
　図１８は、第２シミュレーションにおいて、スタックドパッチ２１が設けられていない状態を例示する図である。図１８では、パッチアンテナ１１に給電する給電点１２の位置も例示される。図１９は、４つのパッチアンテナ１１による合成された放射パターン図である。このときの放射のピークはＸ方向を向き、アンテナのゲインの最大値は１４．７ｄＢｉである。図２０は、第２シミュレーションにおいて、スタックドパッチ２１が設けられた状態を例示する図である。図２１は、第２シミュレーションにおいて、隣り合ったスタックドパッチ２１が配線２３によって接続された状態を例示する図である。
　第２シミュレーションによって、スタックドパッチ２１が設けられた状態（図２０）ではゲインが１５．０ｄＢｉとなり、スタックドパッチ２１が設けられていない状態（図１８）よりも、ゲインが０．３ｄＢ改善されることが判明した。また、隣り合ったスタックドパッチ２１が配線２３によって接続された状態（図２１）では、スタックドパッチ２１が設けられた状態（図２０）よりも、ゲインが４．６ｄＢ劣化と電波が抑制された状態であることが判明した。第２シミュレーションによって、隣り合ったスタックドパッチ２１を配線２３によって接続することで、アンテナのゲインを低下させることが可能となることが理解できる。
　（第３シミュレーション）
　第３シミュレーションでは、配線２３によって接続するスタックドパッチ２１の数に応じたゲインの変動が検証される。図２２は、第３シミュレーションにおいて、２つのスタックドパッチ２１を配線２３で接続した状態を例示する図である。図２３は、第３シミュレーションにおいて、３つのスタックドパッチ２１を配線２３で接続した状態を例示する図である。また、第３シミュレーションでは、スタックドパッチ２１を配線２３で接続しない状態（図２０）及び４つのスタックドパッチ２１を配線２３で接続した状態（図２１）についても検証が行われる。
　スタックドパッチ２１を配線２３で接続しない状態（図２０）では、アンテナのゲインは１５．０ｄＢｉであった。４つのスタックドパッチ２１を配線２３で接続した状態（図２１）では、アンテナのゲインは１０．４ｄＢｉであった。２つのスタックドパッチ２１を配線２３で接続した状態（図２２）では、アンテナのゲインは１３．５ｄＢｉであった。また、３つのスタックドパッチ２１を配線２３で接続した状態（図２３）では、アンテナのゲインは１２．０ｄＢｉであった。第３シミュレーションによって、配線２３によるスタックドパッチ２１の接続を変更することで、アンテナのゲインを調整できることが理解できる。
　（第４シミュレーション）
　第４シミュレーションでは、スタックドパッチ２１に接続される配線２３の長さとアンテナのゲインとの関係について検証される。第４シミュレーションは、スタックドパッチ２１に接続される配線２３の端部が開放端Ｔ１である場合について検証する。
　図２４は、第４シミュレーションにおける配線２３の長さと電流分布との関係を模式的に示す図である。図２４において、実線の「○（まる）」は弱い電流分布が生じた場所を例示し、点線の「○（まる）」は強い電流分布が生じた場所を例示する。図２４では、スタックドパッチ２１に接続される配線２３の長さも例示される。
　図２４Ａでは、配線２３がスタックドパッチ２１に接続されていない状態の電流分布が例示される。図２４Ｂでは、長さがλ／４の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態の電流分布が例示される。図２４Ｃでは、長さがλ／２の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態の電流分布が例示される。図２４Ｄでは、長さが３λ／４の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態の電流分布が例示される。図２４Ｅでは、長さがλの配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態の電流分布が例示される。図２４Ｆでは、長さが５λ／４の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態の電流分布が例示される。
　配線２３がスタックドパッチ２１に接続されていない状態（図２４Ａ）におけるピークゲインは８．５ｄＢｉ（通常）である。長さがλ／４の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態（図２４Ｂ）におけるピークゲインは、２．１ｄＢｉ（抑制）である。長さがλ／２の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態（図２４Ｃ）におけるピークゲインは、７．７ｄＢｉ（通常）である。長さが３λ／４の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態（図２４Ｄ）におけるピークゲインは、５．８ｄＢｉ（抑制）である。長さがλの配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態（図２４Ｅ）におけるピークゲインは、７．９ｄＢｉ（通常）である。長さが５λ／４の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態（図２４Ｆ）におけるピークゲインは、６．０ｄＢｉ（抑制）である。
　図２５は、第４シミュレーションの結果をまとめた図である。図２５の縦軸は、ピークゲイン（ｄＢｉ）を例示する。図２５の横軸は、スタックドパッチ２１に接続される配線２３の長さを例示する。図２５を参照すると理解できるように、配線２３が開放端Ｔ１に接続される場合には、スタックドパッチ２１に接続される配線２３の長さを（２ｘ＋１）／４λとすることで、アンテナのゲインを抑制させることができることが理解できる。
　（第５シミュレーション）
　第５シミュレーションでは、配線２３が接続されたことでゲインが劣化した状態を、配線２３の特定箇所を切断することで改善する手法について検討する。図２６は、第５シミュレーションにおける電流分布を模式的に示す図である。図２６において、実線の「○（まる）」は弱い電流分布が生じた場所を例示し、点線の「○（まる）」は強い電流分布が生じた場所を例示する。図２６では、スタックドパッチ２１に接続される配線２３の長さ及びスタックドパッチ２１から配線２３が切断される位置までの長さも例示される。図２６において、配線２３が切断される位置は、実線の矢印で例示される。第５シミュレーションは、スタックドパッチ２１に接続される配線２３の端部が開放端Ｔ１である場合について検証する。
　図２４と図２６とでは、スタックドパッチ２１に接続される配線２３の長さによって、互いに対応付けられる。図２６Ａは、長さがλ／４の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態が例示される。すなわち、図２６Ａは、図２４Ｂに対応する構成である。図２６Ｂは、長さが３λ／４の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態が例示される。すなわち、図２６Ｂは、図２４Ｄに対応する構成である。図２６Ｃでは、長さが５λ／４の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態が例示される。すなわち、図２６Ｃは、図２４Ｆに対応する構成である。
　図２６Ａは、スタックドパッチ２１に対する配線２３の接続箇所で配線２３を切断した場合の電流分布が例示される。接続箇所で配線２３を切断したことで、図２６Ａでは弱い電流分布のみとなり、強い電流分布が生じていないことが理解できる。その結果、図２４Ｂに例示する構成では２．１ｄＢｉ（抑制）であったゲインが、図２６Ａに例示する構成では８．０ｄＢｉ（通常）に改善される。
　図２６Ｂは、スタックドパッチ２１からλ／２離れた位置で配線２３を切断した場合の電流分布が例示する。λ／２離れた位置で配線２３を切断したことで、図２６Ｂでは弱い電流分布のみとなり、強い電流分布が生じていないことが理解できる。その結果、図２４Ｄに例示する構成では５．８ｄＢｉ（抑制）であったゲインが、図２６Ｂに例示する構成では７．８ｄＢｉ（通常）に改善される。
　図２６Ｃは、スタックドパッチ２１からλ離れた位置で配線２３を切断した場合の電流分布が例示する。λ離れた位置で配線２３を切断したことで、図２６Ｃでは弱い電流分布のみとなり、強い電流分布が生じていないことが理解できる。その結果、図２４Ｆに例示する構成では６．０ｄＢｉ（抑制）であったゲインが、図２６Ｃに例示する構成では７．７ｄＢｉ（通常）に改善される。
　図２７は、第５シミュレーションの結果をまとめた図である。図２７の縦軸は、ピークゲイン（ｄＢｉ）を例示する。図２７の横軸は、スタックドパッチ２１に接続される配線２３の長さを例示する。図２７では、配線２３の切断によって改善されたゲインを三角形で例示する。図２７を参照すると理解できるように、配線２３の長さが（２ｘ＋１）／４λのときに、配線２３がスタックドパッチ２１に接続された箇所からｙ／２λの場所で配線２３を切断することで、ゲインが改善することが理解できる。ｘ、ｙの値は、例えば、ｘが０のときはｙは０、ｘが１のときはｙは０か１、ｘが２のときはｙは０か１か２、である。
　ここで、配線２３の切断と接続の切り替えには、スイッチ２２を用いることができる。配線２３を切断する位置にスイッチ２２を配置し、配線２３を切断するときにはスイッチ２２をオフにすればよい。
　（第６シミュレーション）
　第４シミュレーション及び第５シミュレーションでは、配線２３の終端が開放端Ｔ１である場合について検証された。第６シミュレーションでは、配線２３の終端が接地端Ｔ２である場合について検証する。
　図２８は、第６シミュレーションにおける配線２３の長さと電流分布との関係を模式的に示す図である。図２８では、図２４と同様に、実線の「○（まる）」は弱い電流分布が生じた場所を例示し、点線の「○（まる）」は強い電流分布が生じた場所を例示する。図２８では、スタックドパッチ２１に接続される配線２３の長さも例示される。
　図２８Ａでは、配線２３がスタックドパッチ２１に接続されていない状態の電流分布が例示される。図２８Ｂでは、長さがλ／４の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態の電流分布が例示される。図２８Ｃでは、長さがλ／２の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態の電流分布が例示される。図２８Ｄでは、長さが３λ／４の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態の電流分布が例示される。図２８Ｅでは、長さがλの配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態の電流分布が例示される。図２８Ｆでは、長さが５λ／４の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態の電流分布が例示される。
　配線２３がスタックドパッチ２１に接続されていない状態（図２８Ａ）におけるピークゲインは８．５ｄＢｉ（通常）である。長さがλ／４の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態（図２８Ｂ）におけるピークゲインは、８．０ｄＢｉ（通常）である。長さがλ／２の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態（図２８Ｃ）におけるピークゲインは、５．１ｄＢｉ（抑制）である。長さが３λ／４の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態（図２８Ｄ）におけるピークゲインは、７．４ｄＢｉ（通常）である。長さがλの配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態（図２８Ｅ）におけるピークゲインは、６．４ｄＢｉ（抑制）である。長さが５λ／４の配線２３がスタックドパッチ２１に接続された状態（図２８Ｆ）におけるピークゲインは、８．２ｄＢｉ（通常）である。
　図２９は、第６シミュレーションの結果をまとめた図である。図２９では、比較のため、第４シミュレーションの結果も例示する。図２９の縦軸は、ピークゲイン（ｄＢｉ）を例示する。図２９の横軸は、スタックドパッチ２１に接続される配線２３の長さを例示する。図２９を参照すると理解できるように、配線２３の終端が開放端Ｔ１であるか接地端Ｔ２であるかによって、ゲインの通常と抑制とが反転している。図２９を参照すると理解できるように、配線２３が接地端Ｔ２に接続される場合には、スタックドパッチ２１に接続される配線２３の長さをλ／２の整数倍とすることで、アンテナのゲインを抑制させることができることが理解できる。
　（第７シミュレーション）
　第６シミュレーションまではパッチアンテナ１１及びスタックドパッチ２１のペアが一つの場合について検証された。第７シミュレーションでは、パッチアンテナ１１及びスタックドパッチ２１のペアが複数ある場合について検証する。
　図３０は、第７シミュレーションにおいて、パッチアンテナ１１とスタックドパッチ２１の２組のペアを並べ、夫々のスタックドパッチ２１を配線２３によって接続した場合を例示する図である。図３０では、配線２３の長さ及びスタックドパッチ２１ａから配線２３が切断される位置までの長さも例示される。図３０において、配線２３が切断される位置は、実線の矢印で例示される。図３０の例では、スタックドパッチ２１ａに接続された配線２３の長さも、スタックドパッチ２１ｂに接続された配線２３の長さも、３λ／２であるものとする。すなわち、スタックドパッチ２１ａのゲインを抑制させる配線長さ３λ／２の開放端Ｔ１と、スタックドパッチ２１ｂのゲインを抑制させる配線長さ３λ／２の開放端Ｔ１とが接続した状態と等価になり、この状態でのシミュレーションでは、アンテナのゲインは５．６ｄＢｉと、抑制状態となる。
　図３０に例示される状態において、スタックドパッチ２１ａからλ／２の位置で配線２３を切断した状態についてシミュレーションを行うと、アンテナのゲインは８．０ｄＢｉと、通常状態に戻る。すなわち、パッチアンテナ１１とスタックドパッチ２１の２組のペア夫々のスタックドパッチ２１を配線２３によって接続する場合、配線２３のうちの１か所を切断／接続することで、ゲインの調整が可能となる。
　図３１は、第７シミュレーションにおいて、パッチアンテナ１１とスタックドパッチ２１の４組のペアを並べ、隣り合ったスタックドパッチ２１を配線２３によって接続した場合を例示する図である。図３１では、隣り合ったスタックドパッチ２１を接続する配線２３の長さ及びスタックドパッチ２１ａから配線２３が切断される位置までの長さも例示される。図３１において、配線２３が切断される位置は、実線の矢印で例示される。このように４組のペアを配置した状態でのシミュレーションでは、アンテナのゲインは５．６ｄＢｉである。
　図３１に例示される状態において、スタックドパッチ２１ａとスタックドパッチ２１ｂとの間において、スタックドパッチ２１ａからλ／２の位置で配線２３を切断する。また、スタックドパッチ２１ｂとスタックドパッチ２１ｃとの間において、スタックドパッチ２１ｂからλ／２の位置で配線２３を切断する。さらに、スタックドパッチ２１ｃとスタックドパッチ２１ｄとの間において、スタックドパッチ２１ｃからλ／２の位置で配線２３を切断する。このように配線２３を切断した状態についてシミュレーションを行うと、アンテナのゲインは１３．７ｄＢｉである。パッチアンテナ１１とスタックドパッチ２１の４組のペアを並べ、隣り合ったスタックドパッチ２１を配線２３によって接続した場合では、配線２３の３か所において切断／接続することで、ゲインの調整が可能となる。第７シミュレーションによって、ｎ組（ｎは自然数）のパッチアンテナ１１とスタックドパッチ２１のペアを並べて隣り合ったスタックドパッチ２１を配線２３で接続する場合、（ｎ－１）か所の切断／接続によって、アンテナのゲインを調整できるということができる。
　以上説明したシミュレーションによって、アンテナ装置１は、スイッチ２２のオン／オフ切り替えに応じてゲインを調整できることが理解できる。
　＜実施形態の作用効果＞
　本実施形態によれば、ミリ波アンテナモジュール１０の外側からスタックドパッチモジュール２０が取り付けられる。そして、スタックドパッチモジュール２０に設けられたスイッチ２２のオン／オフによってアンテナ装置１のゲインを調整することができる。すなわち、本実施形態によれば、ミリ波アンテナモジュール１０が既存のモジュールで内部へのアクセスができない場合でも、アンテナ装置１のゲインの調整を実現することができる。
　本実施形態によれば、スイッチ２２のオン／オフは、制御装置１００によって制御される。すなわち、制御装置１００に適宜プログラムをインストールすることで、所望の条件に応じてスイッチ２２のオン／オフを制御することができる。制御装置１００は、例えば、センサー１０５の検知結果に応じてスイッチ２２のオン／オフを切り替えてもよい。
　＜第１変形例＞
　以上説明した実施形態に係るアンテナ装置１は、例えば、スマートフォンに実装することもできる。図３２は、第１変形例に係るスマートフォン６００の一例を示す図である。図３２では、スマートフォン６００の内部に実装されるアンテナ装置１が点線で例示される。スマートフォン６００は、筐体６１０、ディスプレイ６２０、マイクロフォン６３０及びスピーカー６４０を備える。スマートフォン６００は、例えば、図４に例示するようなハードウェアを備えた可搬型の無線通信装置である。
　スマートフォン６００は、その筐体６１０内に３つのアンテナ装置１を備える。図３２では、スマートフォン６００は３つのアンテナ装置１を実装しているが、スマートフォン６００は２つ以下のアンテナ装置１を実装してもよいし、４つ以上のアンテナ装置１を実装してもよい。そして、スマートフォン６００は、アンテナ装置１に対して制御装置１００の役割を担ってもよい。すなわち、スマートフォン６００のＣＰＵ１０１は、補助記憶部１０３に記憶されたプログラムにしたがって、スイッチ２２のオン／オフを制御してもよい。
　＜第２変形例＞
　アンテナ装置１がスマートフォン６００に実装される場合、スマートフォン６００の使用状況に応じてアンテナ装置１のゲインが抑制されることが好ましいことがある。第２変形例では、アンテナ装置１のゲインが抑制された方が好ましい状況と、当該状況の検出手法について説明する。
　・人体に近づく場合
　スマートフォン６００が人体（例えば、頭部）に接近した状況の場合、アンテナ装置１のゲインが抑制されることが好ましい。制御装置１００は、例えば、センサー１０５として静電容量式近接センサーを備えてもよい。そして、制御装置１００は、当該静電容量式近接センサーで人体の接近を検出すると、スイッチ２２をオフにすることでアンテナ装置１のゲインを抑制すればよい。なお、制御装置１００は、静電容量式近接センサーに代えて光学式近接センサーを備えてもよい。
　・通話状態の場合
　制御装置１００は、アンテナ装置１を用いた通話が行われている場合に、アンテナ装置１のゲインが抑制されてもよい。制御装置１００は、例えば、マイクロフォン６３０に音が入力されている場合に通話状態と判定してもよい。また、制御装置１００は、例えば、スピーカー６４０から音が出力されている場合に通話状態と判定してもよい。また、制御装置１００は、スマートフォン６００上で実行される音声通話用アプリケーションプログラムが実行されている場合に、通話状態と判定してもよい。制御装置１００は、通話状態と判定した場合に、スイッチ２２をオフに切り替えることでアンテナ装置１のゲインを抑制してもよい。
　・国に応じたゲインの抑制
　アンテナのゲインについては、規制の厳しい国、緩い国が存在する。そこで、制御装置１００は、スマートフォン６００が使用される国に応じて、アンテナ装置１のゲインを抑制するか否かを判定してもよい。制御装置１００は、例えば、アンテナ装置１を介して受信する基地局からの電波に含まれるカントリーコードを基に、スマートフォン６００が使用されている国を特定してもよい。そして、制御装置１００は、特定した国の法規等がゲインの抑制を要求している場合に、スイッチ２２をオフに切り替えることでアンテナ装置１のゲインを抑制してもよい。
　＜その他の変形例＞
　以上説明した実施形態ではアンテナ装置１は、４つのパッチアンテナ１１と４つのスタックドパッチ２１を備えたが、パッチアンテナ１１及びスタックドパッチ２１の数は４つに限定されるわけではない。アンテナ装置１は、夫々５つ以上のパッチアンテナ１１とスタックドパッチ２１を備えてもよい。また、アンテナ装置１は、夫々３つ以下のパッチアンテナ１１とスタックドパッチ２１を備えてもよい。アンテナ装置１は、例えば、１つのパッチアンテナ１１と１つのスタックドパッチ２１を備えてもよい。
　以上で開示した実施形態や変形例はそれぞれ組み合わせることができる。
　１・・アンテナ装置
　１０・・ミリ波アンテナモジュール
　１１・・パッチアンテナ
　１１ａ・・パッチアンテナ
　１１ｂ・・パッチアンテナ
　１１ｃ・・パッチアンテナ
　１１ｄ・・パッチアンテナ
　１２・・給電点
　２０・・スタックドパッチモジュール
　２１・・スタックドパッチ
　２１ａ・・スタックドパッチ
　２１ｂ・・スタックドパッチ
　２１ｃ・・スタックドパッチ
　２１ｄ・・スタックドパッチ
　２２・・スイッチ
　２２ａ・・スイッチ
　２２ｂ・・スイッチ
　２２ｃ・・スイッチ
　２３・・配線
　２３ａ・・配線
　２３ｂ・・配線
　２３ｃ・・配線
　２３ｄ・・配線
　２４・・フレキシブル基板
　２４ａ・・正面板部
　２４ｂ・・底面板部
　５０・・グランド基板
　５１・・グランド面
　１００・・制御装置
　１０１・・ＣＰＵ
　１０２・・主記憶部
　１０３・・補助記憶部
　１０４・・通信部
　１０５・・センサー
　６００・・スマートフォン
　６１０・・筐体
　６２０・・ディスプレイ
　６３０・・マイクロフォン
　６４０・・スピーカー
　Ｂ１・・接続バス
　Ｄ１・・スタック・パッチ距離
　Ｔ１・・開放端
　Ｔ２・・接地端

Claims (8)

  1. 　パッチアンテナを含むアンテナモジュールと、
    　前記パッチアンテナが電波を放射する方向に配置された無給電素子と、
    　前記無給電素子に接続される配線と、
    　前記無給電素子から前記電波の波長に応じた長さの第１部分と前記第１部分を除いた第２部分に前記配線を分割する位置に設けられ、前記第１部分と前記第２部分との接続及び切り離しを行う切り替え部と、を備える、
    　アンテナ装置。
  2. 　前記配線の一方の端部は前記無給電素子に接続され、他方の端部は開放されており、
    　前記第１部分の長さは、前記電波の１／４波長の奇数倍の長さである、
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　前記配線の一方の端部は前記無給電素子に接続され、他方の端部は接地されており、
    　前記第１部分の長さは、前記電波の１／２波長の整数倍の長さである、
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  4. 　前記アンテナモジュールは、第１のパッチアンテナと第２のパッチアンテナとを含み、
    　前記無給電素子は、前記第１のパッチアンテナが電波を放射する方向に配置された第１の無給電素子と、前記第２のパッチアンテナが電波を放射する方向に配置された第２の無給電素子と、を含み、
    　前記配線は、前記第１の無給電素子と前記第２の無給電素子とを接続する、
    　請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  5. 　前記第１の無給電素子と前記第２の無給電素子との間隔は、前記電波の波長の０．５倍である、
    　請求項４に記載のアンテナ装置。
  6. 　前記パッチアンテナが電波を照射する方向に配置された正面板部と、前記アンテナモジュールの底面に接着される底面板部とを含むフレキシブル基板をさらに備え、
    　前記無給電素子は前記正面板部上に配置される、
    　請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  7. 　人体の接近を検出するセンサーをさらに備え、
    　前記切り替え部は、前記センサーが前記人体の接近を検出したときに、前記第１部分と前記第２部分との切り離しを行う、
    　請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  8. 　請求項１から７のいずれか一項に記載のアンテナ装置を実装した、
    　無線通信装置。
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