(57)【要約】  平面アンテナ装置は、指向性を有する複数の平面アンテナを折りたたみ可能に備える。複数の平面アンテナは、隣り合う平面アンテナの角度が調整されることによって指向性を制御されて、電波を放射又は受信すると共に、折りたたみ時に両側の平面から電波を放射又は受信する。
2009130775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性を有する複数の平面アンテナを折りたたみ可能に備える平面アンテナ装置であって、
前記複数の平面アンテナは、隣り合う平面アンテナの角度が調整されることによって指向性を制御されて、電波を放射又は受信すると共に、折りたたみ時に両側の平面から電波を放射又は受信することを特徴とする平面アンテナ装置。
【請求項２】
前記複数の平面アンテナを放射又は受信する面が外側になるように同一平面側に折りたたむことを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ装置。
【請求項３】
前記複数の平面アンテナは、前記隣り合う平面アンテナ間の角度が可変に接続されると共に、それぞれ独立した給電手段を備え、それぞれ独立したアンテナとして機能し、前記複数の平面アンテナで複数のデータの送受信を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の平面アンテナ装置。
【請求項４】
前記給電手段は、それぞれ独立したコネクタを備えることを特徴とする請求項３記載の平面アンテナ装置。
【請求項５】
前記給電手段は、それぞれ独立して接続される同軸ケーブルを備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の平面アンテナ装置。
【請求項６】
前記複数の平面アンテナは、３枚で構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の平面アンテナ装置。
【請求項７】
前記複数の平面アンテナは、４枚で構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の平面アンテナ装置。
【請求項８】
前記複数の平面アンテナは、接続部を介して前記隣り合う平面アンテナの角度を可変に接続されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の平面アンテナ装置。
【請求項９】
前記接続部は、前記隣り合う平面アンテナの側面に備えられていることを特徴とする請求項８記載の平面アンテナ装置。
【請求項１０】
前記接続部は、前記隣り合う平面アンテナの表面又は背面に備えられていることを特徴とする請求項８記載の平面アンテナ装置。
【請求項１１】
前記接続部は、蝶番で構成されることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の平面アンテナ装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の平面アンテナ装置と、
前記平面アンテナ装置が備える複数の平面アンテナに接続可能なアンテナ接続端子とを有することを特徴とする通信装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の平面アンテナ装置と、
前記平面アンテナ装置が備える複数の平面アンテナに独立して接続可能な複数のアンテナ接続端子とを有することを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面状のアンテナに係り、特に複数の平面アンテナを組み合わせて指向性を可変できるアンテナ構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＰＤＡ（Personal
Digital Assistant）端末や携帯電話端末など無線通信によって情報を送受する機器は、端末のアンテナ性能によって、情報伝送速度が大きく左右される。特に、携帯電話では、端末側が、基地局アンテナが直接見通せる場所にいる場合と、ビルの陰や屋内などの基地局アンテナから直接見通せない場所にいる場合では、回線品質が大きく異なる。このことは、ＷｉＭＡＸ（Worldwide
Interoperability for Microwave Access）技術を用いた通信においても同様である。【０００３】
このような場合、上記の端末に外部アンテナを接続し、その外部アンテナを、基地局アンテナが見通せるような電波の強い場所に置くことができれば、通信品質を改善することができる。また、この外部アンテナは、使用場所によって、鋭い指向性を持つ方が良い場合と、ブロードな指向性を持つ方が良い場合と、無指向性である方が良い場合とがある。【０００４】
例えば、外部アンテナを基地局が見通せる場所に置ける場合は、アンテナの指向性を基地局側に向けることができるので、鋭い指向性で高い利得を持つアンテナが良い。また、基地局が見通せるかどうかは不明でも、何となく電波の強い方向がわかる場合は、ブロードな指向性のアンテナが有効である。さらに、全く、どこから電波が飛んでくるか不明な場合は、無指向性のアンテナが便利である。【０００５】
したがって、使用する外部アンテナは、これらの指向性を簡単に変える機能を持っていると便利である。さらに、この外部アンテナは、コンパクトで平面状であれば、携帯時には、カバン等に入れて持ち歩きやすい。【０００６】
さらに、使用する外部アンテナは、複数のアンテナを独立に接続することができれば、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）技術を用いた通信にも対応が可能である。ＭＩＭＯを使用する状況は、多数の反射波が存在する場合に、複数のアンテナを用いて多数の反射波を利用して通信することで通信品質や通信速度を向上させることができる状況であるため、それぞれのアンテナを独立に用いることで、ＭＩＭＯ技術を有効に用いて、通信品質や通信速度を改善することが可能になる。【０００７】
図２３（ａ）及び（ｂ）は、上記の外部アンテナに関連するアンテナ装置を説明するものである。【０００８】
図２３（ａ）に示す関連技術のアンテナ装置は、モノポール状のアンテナ（以下、モノポールアンテナ）１００を同軸ケーブル１０１に接続し、その同軸ケーブル１０１の先端に同軸コネクタ１０２を取り付けたものである。このモノポールアンテナ１００は、水平面内にドーナツ状の無指向性の指向性ｄ１１を有する。【０００９】
図２３（ｂ）に示す関連技術のアンテナ装置は、平面状の薄型のアンテナ（以下、平面アンテナ）２００を同軸ケーブル２０１に接続し、その同軸ケーブル２０１の先端に同軸コネクタ２０２を取り付けたものである。この平面アンテナ２００は、単一の方向に指向性ｄ２１を有する。一般に、平面アンテナ２００では、平面の面積の小さなものは利得が小さくブロードな指向性を有し、平面の面積が大きなものは利得が大きく尖鋭な指向性を有する。【００１０】
上記に関連して、引用文献１には、少なくとも１つの表面に放射素子を有する薄い副アンテナ部を折りたたみ可能に複数枚結合し、収納時には副アンテナ部を折りたたみ、使用時には副アンテナ部を展開して通信可能に構成したアンテナ装置が開示されている。これによれば、無線基地局の方向が不明な場合でも無線基地局の方向にビームを向けることができる小型のアンテナ装置が提供可能とされている。【００１１】
また、引用文献２には、無線装置に内蔵されるアンテナ装置として、複数の平面アンテナを、その主放射方向がそれぞれ異なる方向に向くように配置し、複数の平面アンテナの給電点と高周波スイッチを接続し、高周波スイッチの切り替えにより、動作させる平面アンテナを選択することで放射指向性を切り替えるようにしたものが開示されている。これによれば、無線装置に内蔵される指向性制御アンテナ装置を簡単な構成で実現可能とされている。
【特許文献１】特開平１０−０５１２１５号公報
【特許文献２】特開２０００−０６８７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図２３（ａ）に示す関連技術のアンテナ装置は、無指向性のモノポールアンテナ１００を用いたものであるため、指向性を可変し、かつ、コンパクトな携帯性を有する利便性の高い外部アンテナとして用いることができない。また、図２３（ａ）のアンテナ装置は、複数のアンテナを独立に接続するものではないため、ＭＩＭＯ技術を用いた通信に使用することはできず、多数の反射波が存在する場合に、複数のアンテナを用いて多数の反射波を利用して通信することで通信品質や通信速度を向上させることができない。【００１３】
また、図２３（ｂ）に示す関連技術のアンテナ装置は、単一方向に指向性を持つ平面アンテナ２００を用いたものであるため、上記と同様に、指向性を可変し、かつ、コンパクトな携帯性を有する利便性の高い外部アンテナとして用いることができない。また、図２３（ｂ）のアンテナ装置も、上記と同様に、複数のアンテナを独立に接続するものではないため、ＭＩＭＯ技術を用いた通信に使用することはできず、多数の反射波が存在する場合に、複数のアンテナを用いて多数の反射波を利用して通信することで通信品質や通信速度を向上させることができない。【００１４】
一方、特許文献１のアンテナ装置では、収納時には副アンテナ部を折りたたみ、使用時には副アンテナ部を展開して通信可能に構成しているため、小型化可能な構造とすることができる一方、折りたたみ時に電波を放射又は受信する面を内側にして折りたたむ構造であるため、折りたたみ時に一面からしか電波を受信できず、折りたたみ時の受信状態を向上させることができない。また、特許文献１のアンテナ装置も、上記と同様に、複数のアンテナを独立に接続するものではないため、ＭＩＭＯ技術を用いた通信に使用することはできず、多数の反射波が存在する場合に、複数のアンテナを用いて多数の反射波を利用して通信することで通信品質や通信速度を向上させることができない。【００１５】
さらに、特許文献２のアンテナ装置では、主放射方向が異なる複数の平面アンテナを選択して指向性を切り替える構成であるため、指向性を可変とすることができる一方、複数のアンテナを独立に接続するものではないため、ＭＩＭＯ技術を用いた通信に使用することはできず、多数の反射波が存在する場合に、複数のアンテナを用いて多数の反射波を利用して通信することで通信品質や通信速度を向上させることができない。【００１６】
本発明の目的は、上述した課題を解決するもので、指向性を可変することができ、コンパクトな携帯性を有し、折りたたみ時の受信状態を向上させることができ、ＭＩＭＯ技術を用いた通信にも使用できる、利便性の高い平面アンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明に係る平面アンテナ装置は、指向性を有する複数の平面アンテナを折りたたみ可能に備える。複数の平面アンテナは、隣り合う平面アンテナの角度が調整されることによって指向性を制御されて、電波を放射又は受信すると共に、折りたたみ時に両側の平面から電波を放射又は受信する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、指向性を可変することができ、コンパクトな携帯性を有し、折りたたみ時の受信状態を向上させることができ、ＭＩＭＯ技術を用いた通信にも使用できる、利便性の高い平面アンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１の第１平面アンテナを構成する筐体、カバー、及びプリント基板の構造を示す断面図、（ａ）はその筐体の斜視図、（ｃ）はそのカバーの斜視図である。
【図３】（ａ）は図１の第１平面アンテナのプリント基板の表面側の構造を示す正面図、（ｂ）はその裏面側の構造を示す背面図である。
【図４】（ａ）は図１の第２平面アンテナのプリント基板の表面側の構造を示す正面図、（ｂ）はその裏面側の構造を示す背面図である。
【図５】図１の第２平面アンテナのプリント基板と第１同軸ケーブルとの接続構造を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は図１の平面アンテナ装置の第１の使用方法を説明する斜視図、（ｂ）はその指向性を示す図である。
【図７】（ａ）は図１の平面アンテナ装置の第２の使用方法を説明する斜視図、（ｂ）はその指向性を示す図である。
【図８】（ａ）は図１の平面アンテナ装置の第３の使用方法を説明する斜視図、（ｂ）はその指向性を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図１０】図９の第１、第２平面アンテナと第１同軸ケーブルとの接続構造を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）は本発明の第３の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図、（ｂ）はその同軸ケーブルの接続構造を示す部分背面図である。
【図１２】本発明の第４の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図１３】（ａ）は図１２の第１平面アンテナのプリント基板の表面側の構造を示す正面図、（ｂ）は図１２の第２平面アンテナのプリント基板の表面側の構造を示す正面図である。
【図１４】（ａ）は図１２の第１接続用プリント基板の表面側の構造を示す正面図、（ｂ）はその裏面側の構造を示す背面図、（ｃ）は図１２の第２接続用プリント基板の表面側の構造を示す正面図、（ｄ）はその裏面側の構造を示す背面図である。
【図１５】図１２の第１、第２平面アンテナの互いのプリント基板の接続構造を示す正面図である。
【図１６】本発明の第５の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図１７】本発明の第６の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図１８】本発明の第７の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図１９】本発明の第８の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図２０】本発明の第９の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図２１】本発明の第１０の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図２２】本発明の第１１の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図２３】（ａ）は関連技術のモノポールアンテナを用いたアンテナ装置の構成を示す斜視図、（ｂ）は関連技術の平面アンテナを用いたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  平面アンテナ装置（折りたたみ平面アンテナ）
２  第１連結部
３  足部
４  第２連結部
５  第１同軸ケーブル
６  第２同軸ケーブル
７  コネクタ
１０〜３０  第１〜第３平面アンテナ
３１  第４平面アンテナ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る平面アンテナ装置及び通信装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。【００２２】
本実施の形態に係る平面アンテナ装置は、ＷｉＭＡＸ端末、ＰＤＡ端末や携帯電話などの通信端末の外部アンテナとして用いるものである。この平面アンテナ装置は、平面状のアンテナ（平面アンテナ）を複数接続し、それらを１枚の平面に折りたたみ可能な構造としている。それぞれの平面アンテナは、ブロードな指向性を有し、隣り合う平面アンテナの回転角度が任意に調整されることによって指向性を制御されて、電波を放射又は受信すると共に、折りたたみ時に両側の平面から電波を放射又は受信する。【００２３】
この構造により、それぞれの平面アンテナを同じ向きに調節すれば、先鋭な指向性を有し、かつ、利得の高い平面アンテナ装置が構成できる。また、それぞれの平面アンテナの角度を調整して、上面側から見て円周状、すなわち、平面アンテナが２枚の時は背中合わせの状態に、３枚の時は上面側から見て三角形状に、４枚のときは上面側から見て正方形状に、それぞれ配置すれば、無指向性を形成することができる。【００２４】
本実施の形態によれば、平面状のアンテナを複数接続し、それらを１枚の平面に折りたたみ可能な構造とし、隣り合う平面アンテナの角度が調整されることによって指向性を制御されて、電波を放射又は受信すると共に、折りたたみ時に両側の平面から電波を放射又は受信する構成としたため、それぞれの平面アンテナの方向を調整して、１）指向性を可変でき、２）コンパクトで平面状に収納できる、３）ＭＩＭＯ技術を用いた通信にも使用できる、利便性の高い外部アンテナを提供することができる。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明の第１の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図であり、その背面（裏面）側からみたものである。【００２６】
図１に示す平面アンテナ装置を構成する折りたたみ平面アンテナ１は、指向性を有する３枚の平面アンテナ、すなわち中央部側の第１平面アンテナ１０、左端部側の第２平面アンテナ２０、及び右端部側の第３平面アンテナを折りたたみ可能に備える。第１〜第３平面アンテナ１０〜３０は、第１連結部（接続部）２により隣り合う平面アンテナの角度が調整されることによって指向性を制御されて、電波を放射又は受信すると共に、折りたたみ時に両側の平面から電波を放射又は受信する。【００２７】
第１〜第３平面アンテナ１０〜３０は、矩形（長方形）の外形を有する平板状（平面状）部材で構成され、厚さｔ、幅ｗ、高さｈの寸法に設定されている。この第１〜第３平面アンテナ１０〜３０は、正面（前面）側の表面ｐ１１、ｐ２１、ｐ３１と、背面側の裏面ｐ１２、ｐ２２、ｐ３２と、上部側の上部側面（上面）ｐ１３、ｐ２３、ｐ３３と、下部（底部）側の下部側面（底面）ｐ１４、ｐ２４、ｐ３４と、左側面ｐ１５、ｐ２５、ｐ３５と、右側面ｐ１６、ｐ２６、ｐ３６とを有している。なお、図の例では、説明の都合上、幅方向（左右方向、短手方向）をｘ方向、高さ方向（上下方向、長手方向）をｙ方向、その厚さ方向（奥行き方向）をｚ方向と表記している。この場合、ｘ方向とｚ方向とで規定されるｘｚ面が水平方向に沿った面、ｙ方向とｚ方向とで規定されるｙｚ面が垂直方向に沿った面にそれぞれ対応する。【００２８】
第１連結部２は、第１平面アンテナ１０及び第２平面アンテナ２０の間と、第１平面アンテナ１０及び第３平面アンテナ３０の間とをそれぞれ連結し、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０を、水平方向（図中の点線矢印ａ１の方向参照）に折りたたんだり、相対的な設置角度を任意に設定したりすることができるように蝶番（ヒンジ）等の回転可動可能な構造となっている。本実施例では、第１連結部２は、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０の裏面ｐ１２〜ｐ３２側に配置されているが、その配置場所はこれに限らず、表面ｐ１１〜ｐ３１側に配置されてもよく、後述するように、第１平面アンテナ１０の左側面ｐ１５及び第２平面アンテナ２０の右側面ｐ２６の間と、第１平面アンテナ１０の右側面ｐ１６及び第３平面アンテナ３０の左側面ｐ３５の間とに配置されてもよい。【００２９】
第２及び第３平面アンテナ２０及び３０には、折りたたみ平面アンテナ１自身が倒れないように、足部３が第２連結部４によって付加されている。第２連結部４は、足部３を折りたたんで収納できるように、水平方向（図中の点線矢印ａ２の方向参照）に回転可動可能な蝶番（ヒンジ）等の構造になっている。足部３は、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０の底面ｐ１４、ｐ２４、ｐ３４が平面状で、十分安定に自立できるならば不要である。【００３０】
第２及び第３平面アンテナ２０及び３０からは、それぞれ第１同軸ケーブル５が伸び、それぞれ第１平面アンテナ１０に接続される。そして、第１平面アンテナ１０には、第２同軸ケーブル６が接続され、その先端には、コネクタ７が設けられている。コネクタ７は、通信装置（非図示）側のアンテナ接続端子に接続される。本実施例では、第１、第２同軸ケーブル５、６、コネクタ７が給電手段を構成している。【００３１】
上記構成において、第２及び第３平面アンテナ２０及び３０で受信された電波は、いったん第１平面アンテナ１０内の給電回路（非図示）に取り込まれ、第１平面アンテナ１０で受信した電波と同位相で合成され、第２同軸ケーブル６に伝送され、第１同軸ケーブル５を介してコネクタ７に出力される。同様に、送信の場合も、コネクタ７から給電された送信電力は、同位相で第１〜第３平面アンテナ１０〜３０から放射される（図１中の放射方向ｄ１〜ｄ３参照）。【００３２】
図２（ａ）〜（ｃ）は、第１平面アンテナ１０の内部構造を示している。第１平面アンテナ１０は、表面ｐ１１側の凹状の筐体１１と、その内部に配置されるプリント基板１２と、裏面ｐ１２側のカバー１３とを有している。筐体１１は、誘電体、例えば、ポリカーネイトやアクリルなどのプラスチック等から構成される。プリント基板１２は、その表面１２ａに、平面アンテナの放射素子や給電線路としてのマイクロストリップラインがエッチングによって形成されている（後述の図３（ａ）参照）。カバー１３は、プリント基板１２の背面１２ｂのふたに相当する部分であり、金属のような導体でも、プラスチックのような誘電体でも使用可能である。カバー１３には、第１、第２同軸ケーブル５、６を通す穴１４が設けられている。図１の第２、第３平面アンテナ２０、３０も構造的には同様である。【００３３】
図３（ａ）及び（ｂ）は、第１平面アンテナ１０に用いられるプリント基板１２の詳細構造を示している。図３（ａ）はプリント基板１２の表面１２ａ、図３（ｂ）はその裏面１２ｂをそれぞれ示す。【００３４】
プリント基板１２の表面１２ａには、図３（ａ）に示すように、４つのパッチアンテナ１５と、マイクロストリップライン１６と、グランド１７とがエッチング等により形成されている。グランド１７は、複数（図中では４つ）のスルーホール１８により、図３（ｂ）に示す裏面１２ｂの導体よりなるグランド２１に導通している。プリント基板１２の下部には、第１、第２同軸ケーブル５及び６の通る穴１９が形成されている。【００３５】
図４（ａ）及び（ｂ）は、第２平面アンテナ２０に用いられるプリント基板２２の詳細構造を示している。図４（ａ）はプリント基板２２の表面２２ａ、図３（ｂ）はプリント基板２２の裏面２２ｂをそれぞれ示す。【００３６】
プリント基板２２には、図４（ａ）に示すように、その表面２２ａに、４つのパッチアンテナ２３と、マイクロストリップライン２４と、グランド２５とがエッチング等により形成されている。グランド２５は、複数のスルーホール２６により、図４（ｂ）に示す裏面２２ａの導体よりなるグランド２７に導通している。プリント基板２２の下部には、第１同軸ケーブル５の通る穴２８が形成されている。第３平面アンテナ３０に用いられるプリント基板は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すプリント基板２２と線対称の構造となっている。【００３７】
図５は、第２平面アンテナ２０のプリント基板２２と第１同軸ケーブル５との接続構造を示したものである。第１同軸ケーブル５の第２平面アンテナ２０への接続側端は、カバー２３の穴２９を通し、さらにプリント基板２２のグランド２７のある側から通し、プリント基板２２の表面２２ａ側で接続される。表面２２ａ側は、第１同軸ケーブル５の同軸外部導体４０をグランド２５にハンダ付けし、同軸中心導体４１をマイクロストリップライン２４にハンダ付けで接続する。プリント基板２２とカバー２３は、図２のように、筐体１１を前面にして組み立てる。【００３８】
図６（ａ）及び（ｂ）は、本実施例の第１の使用方法を示したものである。第１〜第３平面アンテナ１０〜３０は、それぞれそのブロードな放射指向性ｄ１０〜ｄ３０を有している。これらが、図６（ａ）の置き方のように同じ方向ｄ１〜ｄ３に向けられ、同位相で合成されることにより、図６（ｂ）に示すように、指向性ｄ４０のようなシャープで高利得な特性が得られる。したがって、電波の強い方向などがわかるときは、図６（ａ）及び（ｂ）のように使用することで、通信品質を向上させることができる。【００３９】
図７（ａ）及び（ｂ）は、本実施例の第２の使用方法を示したものである。図６の説明同様に、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０は、それぞれそのブロードな放射指向性ｄ１０〜ｄ３０を有している。これらが、図７（ａ）のように、コの字状に置かれた場合、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０の電波は、それぞれ正対する方向ｄ１〜ｄ３に放射されるが、それぞれがブロードな放射指向性を有しているため、隣接するアンテナの境目の角度でも、最大値より、概ね３〜４ｄＢ程度と、利得がわずかに落ちる程度にとどまる。この劣化具合は、平面アンテナの大きさと利得、ビーム幅で決まるので、平面アンテナの大きさにより異なる。【００４０】
一方、この境目の方向では、隣接する２つの平面アンテナの指向性が合成されるので、結果として、利得は２倍の３ｄＢが増加することになり、結局、この境目の方向での利得は、平面アンテナ正面方向とあまり変わらない値となる。そのように考えると、結局は、図７（ｂ）で、概ね２７０度の方向をカバーできる指向性ｄ１０〜ｄ３０が形成できる。【００４１】
図８（ａ）及び（ｂ）は、本実施例の第３の使用方法を示したものである。図６の説明同様に、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０は、それぞれそのブロードな放射指向性ｄ１０〜ｄ３０を有している。しかし、これらが、図８（ａ）のように、三角形状に置かれた場合、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０の電波は、それぞれ正対する方向ｄ１〜ｄ３に放射されるが、それぞれの指向性がブロードなため、隣接するアンテナの境目の角度でも、最大値より、概ね４〜５ｄＢ程度と、利得がわずかに落ちる程度にとどまる。この劣化具合は、平面アンテナの大きさと利得、ビーム幅で決まるので、平面アンテナの大きさにより異なる。【００４２】
一方、この境目の方向では、隣接する２つの平面アンテナの指向性が合成されるので、結果として、利得は２倍の３ｄＢが増加することになり、結局、この境目の方向での利得は、平面アンテナ正面方向とあまり変わらないかわずかに劣化する程度の値となる。そして、結局は、図８（ｂ）で、概ね３６０度の方向をカバーできる指向性ｄ１０〜ｄ３０が形成できる。【００４３】
図７及び図８の使用方法は、強い電波がどの方向からくるかわからない場合や、室内などで、反射した多数の電波を多く受信したい場合に有効である。
【実施例２】
【００４４】
図９は、本発明の第２の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図であり、その背面（裏面）側からみたものである。第１の実施例と同様の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。【００４５】
図９は、図１の給電手段を構成している第１同軸ケーブル５に相当する同軸ケーブル５１が、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０の上部側面に配置されている構造になっている。この場合、第１同軸ケーブル５１の引き込み構造は、図１０のようになっている。第１同軸ケーブル５１は、第１及び第２平面アンテナ１０及び２０の上部側面に設けられた穴５２を通して、それぞれのプリント基板１２及び２２に導かれ、図５の同軸中心導体４１と同軸外部導体４０とを接続した場合と同様に取り付けられる。
【実施例３】
【００４６】
図１１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図であり、その背面（裏面）側からみたものである。第１の実施例と同様の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。【００４７】
第１、第２の実施例の平面アンテナ装置は、図１、図９に示すように第１同軸ケ−ブル５が、外側でまわりこむように接続されていたのに対し、本実施例の平面アンテナ装置は、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、隣り合う平面アンテナの、隣り合う側面部で給電手段を構成する第１同軸ケーブル５３を最短距離になるように接続した構造である。第１平面アンテナ１０は、隣り合う第２、第３平面アンテナ２０、３０との間で、それぞれ第１同軸ケ−ブル５３によって接続されている。本実施例では、第１同軸ケーブル５３、第２同軸ケーブル６、コネクタ７が給電手段を構成している。
【実施例４】
【００４８】
図１２は、本発明の第３の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図であり、その背面（裏面）側からみたものである。第１の実施例と同様の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。【００４９】
第３の実施例の平面アンテナ装置は、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０が、第１同軸ケ−ブル５３によって接続されていたのに対し、本実施例の平面アンテナ装置は、図１２に示すように、フレキシブルな２つの第１、第２接続用プリント基板８０、９０で接続している。すなわち、第１平面アンテナ１０は、隣り合う第２、第３平面アンテナ２０、３０との間で、第１、第２接続用プリント基板８０、９０を介して接続されている。本実施例では、第１、第２接続用プリント基板８０、９０、第２同軸ケーブル６、コネクタ７が給電手段を構成している。【００５０】
図１３は、第１、第２平面アンテナ１０、２０に用いられるプリント基板１２、２２の表面１２ａ、２２ａ側の構造を示す。第１平面アンテナ１０には、プリント基板１２が用いられ、第２平面アンテナ２０には、プリント基板２２が用いられる。第１、第２平面アンテナ１０、２０は、それぞれのプリント基板１２、２２の側面端に設けたグランド１７ａ、２５ａと、第１、第２接続用プリント基板８０、９０とが接続される。【００５１】
図１４（ａ）は第１接続用プリント基板８０の表面８０ａ側の構造を示す正面図、図１４（ｂ）はその裏面８０ｂ側の構造を示す背面図、図１４（ｃ）は第２接続用プリント基板９０の表面９０ａ側の構造を示す正面図、図１４（ｄ）はその裏面９０ｂ側の構造を示す背面図である。図１５は、図１３（ａ）、（ｂ）に示す第１、第２平面アンテナ１０、２０で用いられるプリント基板１２、２２と、
図１４（ａ）〜（ｄ）に示す第１、第２接続用プリント基板８０、９０との接続構造を示す。【００５２】
第１接続用プリント基板８０は、折り曲げが可能なフレキシブルなプリント基板で構成される。その裏面８０ｂは、図１４（ｂ）に示すように、グランド８３を構成する銅箔等の導体層が設けられている。この第１接続用プリント基板８０の左右両端のグランド８３を構成する銅箔面の一部は、図１５に示すように、プリント基板１２のグランド１７ａと、プリント基板２２のグランド２５ａとのそれぞれの接続部分にハンダ付けされる。これにより、プリント基板１２と２２は物理的に接続される。【００５３】
同様に、第２接続用プリント基板９０も、折り曲げが可能なフレキシブルなプリント基板で構成されている。第２接続用プリント基板９０は、図１４（ｃ）に示すように、表面９０ａにマイクロストリップライン９１が配置され、その左右端にスルーホール９２が形成されている。そのスルーホール９２は、図１４（ｄ）に示すように、第２接続用プリント基板９０の裏面９０ｂ側に達し、導体のランド９４に導通している。また、第１接続用プリント基板９０の裏面９０ｂ側には、図１４（ｄ）に示すように、導体のグランド９３が先のランド９４を避けて配置されている。【００５４】
第２接続用プリント基板９０も、第１接続用プリント基板８０と同様に、グランド９３の両端部が、図１５に示すように、プリント基板１２のグランド１７と、プリント基板２２のグランド２５とのそれぞれの接続部分にハンダ付けされる。また、第２接続用プリント基板９０のランド９４は、図１５に示すように、プリント基板１２のマイクロストリップライン１６の先端部とプリント基板２２のマイクロストリップライン２４の先端部とのそれぞれにハンダ付けされる。これにより、第２接続用プリント基板９０を介して、プリント基板１２と２２とは、物理的にも電気的にも接続される。
【実施例５】
【００５５】
図１６は、本発明の第５の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図であり、その背面（裏面）側からみたものである。第１の実施例と同様の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。【００５６】
本実施例の平面アンテナ装置は、３枚の第１〜第３平面アンテナ１０〜３０が２つの第１連結部２によって接続されている。第１連結部２は、図１と同様に、蝶番（ヒンジ）のような構造で構成され、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０を水平方向（図中の点線矢印ａ１参照）に折りたたんだり、相対的な設置角度を任意に設定したりすることができるように可動可能な構造になっている。【００５７】
本実施例と図１に示す第１の実施例との違いは、第１平面アンテナ１０と、第２、第３平面アンテナ２０、３０とが第１同軸ケーブル５で直接的に接続されず、一旦、それぞれの裏面側に設けたコネクタ５５を介して、２本の第１同軸ケーブル５４によって電気的に接続されることである。【００５８】
本実施例では、２本の第１同軸ケーブル５４の一端側に設けたコネクタ５４ａからその他端側に設けたコネクタ５４ｂまでの長さは、通常、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０から放射される電波が同位相となるように設定される。しかし、本実施例の場合では、あえて長さの異なる第１同軸ケーブル５４を用いることで、３つの第１〜第３平面アンテナ１０〜３０から放射される合成の指向性を変化させる、すなわち、ビーム幅を広げたり、ビーム方向を右側または左側に向けたりすることが可能になる。さらに、第２平面アンテナ２０と第３平面アンテナ３０とに独立した同軸ケーブルで、ＭＩＭＯ通信で用いるアンテナとして使用することが可能になる。
【実施例６】
【００５９】
図１７は、本発明の第６の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図であり、その背面（裏面）側からみたものである。第１の実施例と同様の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。【００６０】
本実施例の平面アンテナ装置は、一端側に３つのコネクタ６２ａを設け、他端側に１つのコネクタ６２ｂを設け、１つのコネクタ６２ｂに接続された１本の同軸ケーブルを途中で３本に分岐させて３つのコネクタ６２ａに接続した構造の同軸ケーブル６１を備えている。そして、中央側の第１平面アンテナ１０は、その裏面側に１つのコネクタ６２を有し、第２、第３平面アンテナ２０、３０も、その裏面側にそれぞれ１つのコネクタ６２を有している。各コネクタ６２は、同軸ケーブル６１の一端側の３つのコネクタ６２ａにそれぞれ接続される。すなわち、同軸ケーブル６１の第１〜第３平面アンテナ１０〜３０へは、電力を３分配する機能をもった同軸ケーブル６１によって給電する構造としている。この場合、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０は、それぞれ独立のアンテナとしても使用可能で、３チャネルのＭＩＭＯ通信に対応できる。
【実施例７】
【００６１】
図１８（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第７の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示すもので、図１８（ａ）は平面アンテナ装置の展開時、図１８（ｂ）は平面アンテナ装置を収納する場合の折りたたみ時を示している。第１の実施例と同様の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。【００６２】
本実施例の平面アンテナ装置は、図１８（ａ）に示すように、３枚の平面アンテナ、すなわち第１、第２、第３平面アンテナ１０、２０、３０が、それぞれの側面で、２つの第１連結部２ａ、２ｂを介してそれぞれ接続される。第１連結部２ａは、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０を図中の矢印ａ１１、ａ１２の順で折りたたんだときに、第３平面アンテナ３０の厚み分を第１、第２平面アンテナ１０、２０で挟み込み可能な寸法に設定される。すなわち、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０の厚さｔと、折りたたみ時の第１連結部２ａ、２ｂの厚さ方向（ｚ方向）の寸法ｔ１、ｔ２との関係は、ｔ＜ｔ２＜ｔ１となる。これにより、図１８（ｂ）に示す折りたたみ時に平板状に収納することができ、これにより携帯性、利便性をより一層向上させることができる。【００６３】
また、本実施例では、折りたたみ時に、第１平面アンテナ１０と第２平面アンテナ２０の電波の放射面が図中の上側と下側に向くようになっている。すなわち、折りたたみ時に、２つの平面アンテナの電波の放射面が両側の表面（前面及び裏面）を向くので、折りたたみ時でも最低２面のアンテナが使用できる利点がある。この場合は、折りたたみ時に平面アンテナ装置の両面が放射面となるため、複数の平面アンテナを拡げて設置することが困難な場合、例えば車内で使用する場合や携帯して使用する場合等でも、折りたたんだ状態のままで平面アンテナ装置の両面から受信でき、受信状態を向上させることができる。
【実施例８】
【００６４】
図１９（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第８の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示すもので、図１９（ａ）は平面アンテナ装置の展開時、図１９（ｂ）は平面アンテナ装置を収納する場合の折りたたみ時を示している。【００６５】
本実施例の平面アンテナ装置は、図１９（ａ）に示すように、４枚の平面アンテナ、すなわち第１、第２、第３、第４平面アンテナ１０、２０、３０、３１と、これらを接続する３つの第１連結部２ａ、２ｂ、２ｃとを有している。第１〜第４平面アンテナ１０〜３１は、隣り合う平面アンテナのそれぞれの側面で、３つの第１連結部２ａ、２ｂ、２ｃを介して回転可動可能に接続される。第１連結部２ａ、２ｂは、第１〜第４平面アンテナ１０〜３１を図中の矢印ａ１１、ａ１２、ａ１３の順で折りたたんだときに、第３、第４平面アンテナ３０、３１の厚み分を第１、第２平面アンテナ１０、２０で挟み込み可能な寸法に設定される。すなわち、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０の厚さｔと、第１連結部２ａ、２ｂ、２ｃの折りたたみ時の厚さ方向（ｚ方向）の寸法ｔ１、ｔ２、ｔ３との関係は、ｔ＜ｔ３＜ｔ２＜ｔ１となる。これにより、図１９（ｂ）に示す折りたたみ時に平板状に収納することができ、これにより携帯性、利便性をより一層向上させることができる。【００６６】
また、本実施例では、第７の実施例と同様に、折りたたみ時に、第１平面アンテナ１０と第１平面アンテナ２０の電波の放射面が上側と下側に向くようになっている。すなわち、折りたたみ時に、２つの平面アンテナ１０、２０の電波の放射面が両側の表面（前面及び裏面）を向くので、折りたたみ時でも最低２面のアンテナが使用できる利点がある。この場合は、折りたたみ時に平面アンテナ装置の両面が放射面となるため、複数の平面アンテナを拡げて設置することが困難な場合、例えば車内で使用する場合や携帯して使用する場合等でも、折りたたんだ状態のままで平面アンテナ装置の両面から受信でき、受信状態を向上させることができる。
【実施例９】
【００６７】
図２０は、本発明の第９の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図である。第１の実施例と同様の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。【００６８】
本実施例の平面アンテナ装置は、特にＭＩＭＯ通信に有用なアンテナ構造であり、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０のそれぞれで信号を受信するため、第１〜第３平面アンテナのそれぞれに独立の給電手段を構成する同軸ケーブル６３を接続し、かつ、第１連結部２を介して折りたたむことを可能としている。【００６９】
図２０に示すように、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０には、裏面側にそれぞれ独立の同軸コネクタ６４が設けられる。各同軸コネクタ６４には、それぞれ独立の同軸ケーブル６３の一端側に設けたコネクタ６３ａが接続される。各同軸ケーブル６３の他端側に設けたコネクタ６３ｂは、通信装置（非図示）側のアンテナ接続端子に接続される。通信装置側のアンテナ接続端子は、ＭＩＭＯで使用する場合は複数設けられる。【００７０】
ここで、ＭＩＭＯを使用する状況は、多数の反射波が存在する場合に、複数のアンテナを用いて多数の反射波を利用して通信することで通信品質や通信速度を向上させることができる状況であるため、本実施例のように、それぞれの平面アンテナを独立して使用することで、ＭＩＭＯ技術を有効に用いて通信品質や通信速度を改善することが可能になる。【００７１】
なお、上記で、通信装置側のアンテナ接続端子が２つの場合は、３つの平面アンテナのうち、任意の２つを選べばよい。また、ＭＩＭＯを用いた通信では、使用する複数のアンテナ同士の相関が小さいほうが有効であるため、前述した第１の実施例の第１〜第３の使用法（図６〜図８）のように、アンテナの向きをいろいろ調整することで、通信品質や通信速度のさらなる改善が期待できる。【００７２】
また、本実施例の平面アンテナ装置をＭＩＭＯに用いる場合、特に、前述した第７、第８の実施例（図１８、図１９）の折りたたみ状態で使用すると、ＭＩＭＯとしての効果をさらに発揮させることができる。これは、アンテナの指向性が反対方向を向いているため、互いのアンテナの相関が小さくなるためである。このことから、前述した第７、第８の実施例の平面アンテナ装置の折りたたみ時の使用では、本実施例のように平面アンテナ毎に独立した複数のコネクタを設けて、ＭＩＭＯとして使用する場合に大きな効果が期待できる。
【実施例１０】
【００７３】
図２１は、本発明の第１０の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図であり、その背面（裏面）側からみたものである斜視図である。第１の実施例と同様の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。【００７４】
本実施例の平面アンテナ装置は、第９の実施例と同様に、ＭＩＭＯ通信に有用なアンテナ構造であり、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０のそれぞれで信号を受信するため、第１〜第３平面アンテナのそれぞれに独立の給電手段を構成する同軸ケーブル６５を接続し、かつ、第１連結部２を介して折りたたむことを可能としたものである。【００７５】
本実施例と第９の実施例との相違点は、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０の上部側面側にそれぞれ独立の同軸コネクタ６６を設けた点にある。すなわち、図２１に示すように、各同軸コネクタ６６には、それぞれ独立の同軸ケーブル６５の一端側に設けたコネクタ６５ａが接続される。各同軸ケーブル６５の他端側に設けたコネクタ６５ｂは、通信装置（非図示）側のアンテナ接続端子に接続される。通信装置側のアンテナ接続端子は、ＭＩＭＯで使用する場合は複数設けられる。【００７６】
従って、本実施例でも、第９の実施例と同様に、それぞれの平面アンテナを独立して使用することで、ＭＩＭＯ技術を有効に用いて通信品質や通信速度を改善することが可能になる。【００７７】
また、本実施例では、平面アンテナの上部側面側に独立の同軸コネクタを設けているため、第７、第８の実施例（図１８、図１９）のような折りたたみ状態でより一層使用しやすくなり、ＭＩＭＯとしての効果をより一層発揮させることができる。これは、折りたたみ時にアンテナの指向性が反対方向を向いているため、互いのアンテナの相関が小さくなるためである。
【実施例１１】
【００７８】
図２２は、本発明の第１１の実施例に係る平面アンテナ装置の構成を示す斜視図であり、その背面（裏面）側からみたものである。第１の実施例と同様の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。【００７９】
本実施例の平面アンテナ装置は、第９、第１０の実施例と同様に、ＭＩＭＯ通信に有用なアンテナ構造であり、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０のそれぞれで信号を受信するため、第１〜第３平面アンテナのそれぞれに独立の給電手段を構成する同軸ケーブル６７を接続し、かつ、第１連結部２を介して折りたたむことを可能としたものである。【００８０】
本実施例と第１０の実施例との相違点は、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０の上部側面側に穴６８を形成し、その穴６８を通して、それぞれ独立の同軸コネクタ６７の一端側（非図示）を内部のプリント基板に接続した点にある。すなわち、図２２に示すように、第１〜第３平面アンテナ１０〜３０には、上部側面側を通して、それぞれ独立の同軸ケーブル６７の一端側（非図示）が電気的に接続される。各同軸ケーブル６７の他端側に設けたコネクタ６７ａは、通信装置（非図示）側のアンテナ接続端子に接続される。通信装置側のアンテナ接続端子は、ＭＩＭＯで使用する場合は複数設けられる。【００８１】
従って、本実施例でも、第９、第１０の実施例と同様に、それぞれの平面アンテナを独立して使用することで、ＭＩＭＯ技術を有効に用いて通信品質や通信速度を改善することが可能になる。【００８２】
また、本実施例では、第１０の実施例と同様に、平面アンテナの上部側面側に独立の同軸コネクタを設けているため、第７、第８の実施例（図１８、図１９）のような折りたたみ状態でより一層使用しやすくなり、ＭＩＭＯとしての効果をより一層発揮させることができる。【００８３】
さらに、本実施例では、第９、第１０の実施例と比べると、平面アンテナに同軸コネクタを設ける必要がない分、部品点数を削減することができ、装置構成を簡素化することができる。【００８４】
以上説明したように、上記各実施例によれば、平面状のアンテナを複数接続し、それらを１枚の平面に折りたたみ可能な構造とし、隣り合う平面アンテナの角度が調整されることによって指向性を制御されて、電波を放射又は受信すると共に、折りたたみ時に両側の平面から電波を放射又は受信する構成としたことにより、それぞれの平面アンテナの方向を調整して、１）指向性を可変でき、２）コンパクトで平面状に収納できる、３）ＭＩＭＯ技術を用いた通信にも使用できる、利便性の高い外部アンテナを提供することができる。【００８５】
なお、上記各実施例では、複数の平面アンテナが３枚又は４枚で構成される場合を説明しているが、本発明はこれに限らず、２枚で構成されてもよく、又は４枚以上で構成されてもよい。【００８６】
以上、実施の形態及び実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態及び実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、ＷｉＭＡＸ技術を用いた端末用外部アンテナ、無線ＬＡＮ用外部アンテナ、携帯電話用外部アンテナ、ＰＤＡやパソコンなどの通信機構を有した端末の外部アンテナ、ＭＩＭＯ技術を用いた端末の外部アンテナ、その他、携帯端末用の外部アンテナ等の平面アンテナ装置に適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2009130775.tif 000022
【図２１】
2009130775.tif 000023
【図２２】
2009130775.tif 000024
【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年9月29日(2010.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性を有する複数の平面アンテナを折りたたみ可能に備える平面アンテナ装置であって、
前記複数の平面アンテナは、隣り合う平面アンテナの角度が調整されることによって指向性を制御されて、電波を放射又は受信すると共に、折りたたみ時に両側の平面から電波を放射又は受信することを特徴とする平面アンテナ装置。
【請求項２】
前記複数の平面アンテナを放射又は受信する面が外側になるように同一平面側に折りたたむことを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ装置。
【請求項３】
前記複数の平面アンテナは、前記隣り合う平面アンテナ間の角度が可変に接続されると共に、それぞれ独立した給電手段を備え、それぞれ独立したアンテナとして機能し、前記複数の平面アンテナで複数のデータの送受信を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の平面アンテナ装置。
【請求項４】
前記給電手段は、それぞれ独立したコネクタを備えることを特徴とする請求項３記載の平面アンテナ装置。
【請求項５】
前記給電手段は、それぞれ独立して接続される同軸ケーブルを備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の平面アンテナ装置。
【請求項６】
前記複数の平面アンテナは、３枚で構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の平面アンテナ装置。
【請求項７】
前記複数の平面アンテナは、４枚で構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の平面アンテナ装置。
【請求項８】
前記複数の平面アンテナは、接続部を介して前記隣り合う平面アンテナの角度を可変に接続されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の平面アンテナ装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の平面アンテナ装置と、
前記平面アンテナ装置が備える複数の平面アンテナに接続可能なアンテナ接続端子とを有することを特徴とする通信装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の平面アンテナ装置と、
前記平面アンテナ装置が備える複数の平面アンテナに独立して接続可能な複数のアンテナ接続端子とを有することを特徴とする通信装置。
【国際調査報告】
2009130775.tif 000026
2009130775.tif 000027
2009130775.tif 000028
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