(57)【要約】【課題】  アンテナ指向性を制御するためのリアクタンスの可変範囲を容易に調整できるようにする。【解決手段】  グランド板上に形成され無線通信用の高周波回路に接続される給電放射素子と、グランド板上に形成され給電放射素子と所定の間隔だけ離れて設けられた少なくとも１つの無給電放射素子４と、一端側を無給電放射素子４に接続され他端側をグランド板に接続された可変リアクタンス素子１２とを具備し、可変リアクタンス素子１２のリアクタンスを変化させることにより給電放射素子と無給電放射素子４との間の電磁結合状態を変化させて指向性を変化させるアンテナ装置において、可変リアクタンス素子１２の一端側と他端側とのうちの少なくとも一方側には、予め定められた一定の線路長を有する伝送線路１１を接続する。【選択図】        図２
2006148234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グランド板上に形成され無線通信用の高周波回路に接続される給電放射素子と、前記グランド板上に形成され前記給電放射素子と所定の間隔だけ離れて設けられた少なくとも１つの無給電放射素子と、一端側は前記無給電放射素子に接続され他端側は前記グランド板に接続された可変リアクタンス素子とを具備し、前記可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより前記給電放射素子と前記無給電放射素子との間の電磁結合状態を変化させて指向性を変化させるアンテナ装置において、前記可変リアクタンス素子の一端側と他端側とのうちの少なくとも一方側には、予め定められた一定の線路長を有する伝送線路が接続されており、前記可変リアクタンス素子のみによるリアクタンス可変範囲を前記伝送線路の線路長により定まるリアクタンス分だけずらして前記リアクタンス可変範囲が調整されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１記載の伝送線路の線路長は、請求項１記載の可変リアクタンス素子の可変範囲の上限もしくは下限において、請求項１記載の給電放射素子と請求項１記載の無給電放射素子との電磁結合量が最大値又は最大値近傍となる長さであることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の給電放射素子と請求項１又は請求項２記載の無給電放射素子とのうちの少なくとも一方側の素子は、アンテナ動作を行う放射電極が誘電体基体に形成されている形態を成していることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２又は請求項３記載の複数の無給電放射素子が互いに間隔を介し請求項１又は請求項２又は請求項３記載の給電放射素子を中心にして配設されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
給電放射素子および無給電放射素子が配設されているグランド板の基板面を水平面とした場合に、前記給電放射素子は水平面内無指向性を持つことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
グランド板上に形成され無線通信用の高周波回路に接続される給電放射素子と、前記グランド板上に形成され前記給電放射素子と所定の間隔だけ離れて設けられた少なくとも１つの無給電放射素子と、一端側は前記無給電放射素子に接続され他端側は前記グランド板に接続された可変リアクタンス素子とを具備し、前記可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより前記給電放射素子と前記無給電放射素子との間の電磁結合状態を変化させて指向性を変化させるアンテナ装置において、前記給電放射素子と前記無給電放射素子とのうちの少なくとも一方側の素子は、アンテナ動作を行う放射電極が誘電体基体に形成されている形態を成していることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載のアンテナ装置が設けられていることを特徴とする無線通信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性を制御することができるアンテナ装置およびそれを備えた無線通信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７（ａ）にはアレーアンテナ装置の一形態例が模式的に示されている（例えば特許文献１参照）。また、図７（ｂ）にはそのアレーアンテナ装置の部分的な断面構成例が模式的に示されている。図７（ａ）、（ｂ）に示されるアレーアンテナ装置４０は、誘電体基板４１と、当該誘電体基板４１に立設されている給電アンテナ素子４２と、当該給電アンテナ素子４２の周囲を間隔を介して囲むように誘電体基板４１に配設されている複数の無給電アンテナ素子４３とを有して構成されている。
【０００３】
給電アンテナ素子４２および複数の無給電アンテナ素子４３は、それぞれ、棒状の導体により構成されていてモノポールアンテナと成しており、これら給電アンテナ素子４２および複数の無給電アンテナ素子４３のそれぞれの長さＬは、予め定められた無線通信用の周波数の波長λのほぼ１／４の長さ（Ｌ＝λ／４）となっている。
【０００４】
給電アンテナ素子４２の一端側（固定端側）は、同軸ケーブルを介して無線通信機に設けられている無線通信用の高周波回路４５に接続される。また、複数（図７の例では６本）の無給電アンテナ素子４３は、図７（ａ）の点線４６に示されるような給電アンテナ素子４２を中心としたλ／４の半径ｄ（ｄ＝λ／４）を持つ円形状の位置に、互いに６０度の角度間隔を介して配置されている。これら各無給電アンテナ素子４３の固定端側には、例えば、図７（ｂ）に示されるような可変リアクタンス部４８が接続されている。
【０００５】
誘電体基板４１の表面には、給電アンテナ素子４２および複数の無給電アンテナ素子４３が固定されている領域を避けた誘電体基板４１のほぼ全面に、接地導体４４が形成されている。その接地導体４４は、給電アンテナ素子４２と電気的に絶縁された状態となっている。また、各無給電アンテナ素子４３は、直接的には、接地導体４４と電気的に絶縁された状態となっているが、各無給電アンテナ素子４３は、それぞれ、個別に対応する可変リアクタンス部４８を介して、間接的に接地導体４４に接地されている。
【０００６】
可変リアクタンス部４８は、可変容量ダイオード４９と、抵抗５０と、コンデンサ５１とを有して構成されており、この可変リアクタンス部４８には、可変容量ダイオード４９に電圧を印加するための電圧印加手段５２が接続される。可変容量ダイオード４９は、電圧印加手段５２によって印加される電圧に応じてリアクタンス値が変化するものであり、当該可変容量ダイオード４９は直接的に無給電アンテナ素子４３の固定端側に接続されている。この可変容量ダイオード４９のリアクタンス値の変化に応じて、無給電アンテナ素子４３の電気的な長さ（電気長）が変化する。
【０００７】
上記のようなアレーアンテナ装置４０では、無給電アンテナ素子４３と給電アンテナ素子４２との物理的な長さが同じでも、電圧印加手段５２による電圧印加によって可変リアクタンス部４８をインダクタンス性（Ｌ性）のリアクタンス値とすることで、無給電アンテナ素子４３の等価的な電気長を、給電アンテナ素子４２の電気長よりも長くすることができる。この場合には、無給電アンテナ素子４３は反射器として働く。また、電圧印加手段５２による電圧印加によって可変リアクタンス部４８をキャパシタンス性（Ｃ性）のリアクタンス値とすることで、無給電アンテナ素子４３の等価的な電気長を、給電アンテナ素子４２の電気長よりも短くすることができる。この場合には、無給電アンテナ素子４３は導波器として働く。
【０００８】
このように、各無給電アンテナ素子４３に接続されている各可変リアクタンス部４８の可変容量ダイオード４９のリアクタンス値をそれぞれ制御して、無給電アンテナ素子４３の電気長を変化させることにより、給電アンテナ素子４２と無給電アンテナ素子４３の電磁結合状態が変化してアレーアンテナ装置４０の全体の指向性を様々に変化させることができる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２４４３１号公報
【特許文献２】特開２００３−２５８５３３号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ９８／４２０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図７に示されるアレーアンテナ装置４０の構成では、可変容量ダイオード４９のリアクタンス値だけで、無給電アンテナ素子４３の電気長を制御する構成である。この場合、可変リアクタンス部４８の可変範囲は可変容量ダイオード４９によって定まり、調整ができないので、可変容量ダイオード４９だけで、無給電アンテナ素子４３を導波器又は反射器としても良好に動作させることが難しいという問題がある。
【００１１】
また、給電アンテナ素子４２および無給電アンテナ素子４３は、棒状の導体から成るモノポールアンテナであり、概略λ／４の長さが必要である。このため、アレーアンテナ装置４０の低背化が困難であるという問題がある。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その第１の目的は、指向性を変化させるためのリアクタンス可変範囲の調整設定が容易にできるアンテナ装置およびそれを備えた無線通信機を提供することであり、第２の目的は、構造が簡単で、低背化を促進させることができるアンテナ装置およびそれを備えた無線通信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、この発明は次に示すような構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明のアンテナ装置は、グランド板上に形成され無線通信用の高周波回路に接続される給電放射素子と、前記グランド板上に形成され前記給電放射素子と所定の間隔だけ離れて設けられた少なくとも１つの無給電放射素子と、一端側は前記無給電放射素子に接続され他端側は前記グランド板に接続された可変リアクタンス素子とを具備し、前記可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより前記給電放射素子と前記無給電放射素子との間の電磁結合状態を変化させて指向性を変化させるアンテナ装置において、前記可変リアクタンス素子の一端側と他端側とのうちの少なくとも一方側には、予め定められた一定の線路長を有する伝送線路が接続されており、前記可変リアクタンス素子のみによるリアクタンス可変範囲を前記伝送線路の線路長により定まるリアクタンス分だけずらして前記リアクタンス可変範囲が調整されていることを特徴としている。
【００１４】
また、この発明のアンテナ装置の給電放射素子と無給電放射素子とのうちの少なくとも一方側の素子は、アンテナ動作を行う放射電極が誘電体基体に形成されている形態を成していることも特徴としている。さらに、この発明の無線通信機は、この発明において特有な構成を持つアンテナ装置が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
この発明では、指向性を変化させるための可変リアクタンス素子の一端側と他端側とのうちの少なくとも一方側に伝送線路を接続する構成を有するので、可変リアクタンス素子のみによるリアクタンス可変範囲を伝送線路の線路長により定まるリアクタンス分だけずらして前記リアクタンス可変範囲を調整することが可能となる。伝送線路は、その線路長の調整によって、インダクタンス性（Ｌ性）およびキャパシタンス性（Ｃ性）に渡る広範囲にリアクタンスを変化させることができる。このため、伝送線路の線路長を変化させることにより、可変リアクタンス素子のリアクタンス可変範囲をインダクタンス性側にずらして調整することも、キャパシタンス性側にずらして調整することも容易にでき、その調整可能な範囲は広範囲である。
【００１６】
これにより、可変リアクタンス素子のリアクタンス可変範囲内に、無給電放射素子を導波器として良好に動作させることができるリアクタンス値と、無給電放射素子を反射器として良好に動作させることができるリアクタンス値とが両方共に含まれるように、可変リアクタンス素子のリアクタンス可変範囲を調整することが容易にできることとなり、アンテナ装置のアンテナ特性の向上を図ることが容易となる。また、この発明のアンテナ装置を備えた無線通信機は無線通信に対する信頼性を高めることができる。
【００１７】
さらに、可変リアクタンス素子に伝送線路を接続することにより、次に示すような効果も得ることができる。例えば設計変更により、給電放射素子や無給電放射素子の形状や構成材料が変更になって給電放射素子と無給電放射素子との間の電磁結合量等が変化した場合に、伝送線路の線路長を調整するだけで、容易に、給電放射素子と無給電放射素子との間の電磁結合量等を目的の状態とすることができる。これにより、設計変更等に迅速に対応することが可能となる。
【００１８】
さらに、伝送線路の線路長が、可変リアクタンス素子のリアクタンス可変範囲の上限もしくは下限において給電放射素子と無給電放射素子との間の電磁結合量が最大値あるいは最大値近傍となる長さである構成を備えることによって、無給電放射素子を反射器として最も効果的に動作させることができる。このように無給電放射素子が良好に反射器として動作すると、例えばアンテナ装置の指向性を単一方向に向ける場合等に、アンテナ装置の利得を容易に高めることが可能となる。すなわち、可変リアクタンス素子のリアクタンス可変範囲の上限もしくは下限において無給電放射素子が良好な反射器として動作するように、伝送線路の線路長を調整することにより、アンテナ装置全体の特性を効果的に引き出すことが可能となる。
【００１９】
さらに、給電放射素子および無給電放射素子が、それぞれ、誘電体基体に放射電極が形成されている形態と成している構成を備えることによって、給電放射素子および無給電放射素子の構造は非常に簡略化されたものとなる。また、誘電体基体による波長短縮効果によって放射電極は小型なものとなるので、給電放射素子および無給電放射素子の小型・低背化を促進させることができる。これにより、この発明のアンテナ装置を備える無線通信機の小型化を図ることが容易となる。また、給電放射素子および無給電放射素子は、誘電体基体に放射電極が形成されている形態であることから、表面実装することができる。つまり、給電放射素子や無給電放射素子の無線通信機への組み込みが容易となり、無線通信機の製造工程の簡略化を図ることができる。
【００２０】
さらに、複数の無給電放射素子が互いに間隔を介し給電放射素子を中心にして配設されている構成を備えているものにあっては、各無給電放射素子にそれぞれ接続されている可変リアクタンス素子のリアクタンス値の変化により各無給電放射素子の電気長をそれぞれ制御して給電放射素子と無給電放射素子との間の電磁結合状態を様々に変化させ、これにより、アンテナ指向性を様々に変化させることができる。
【００２１】
さらに、給電放射素子が水平面内無指向性を持っているものである場合には、アンテナ装置の指向性を切り換えたときに、アンテナ利得の変動を小さく抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１（ａ）には第１実施形態例のアンテナ装置の主要構成部分が模式的な斜視図により示され、図１（ｂ）には上方側から図１（ａ）を見た場合の平面図が模式的に示されている。
【００２４】
この第１実施形態例では、アンテナ装置１は、円形状のグランド板２と、このグランド板２上に立設されている給電放射素子３および複数の無給電放射素子４（４Ａ〜４Ｆ）とを有して構成されている。
【００２５】
給電放射素子３および無給電放射素子４は、この第１実施形態例では、図１（ｃ）の模式図に示されるような表面実装タイプの形態を備えている。つまり、給電放射素子３および無給電放射素子４は、誘電体基体６と、この誘電体基体６に形成されている放射電極７とを有して構成されている。誘電体基体６は直方体状と成し、例えばセラミックスにより構成されている。また、放射電極７は誘電体基体６に形成された例えば銀等の導体パターンにより構成されており、モノポールアンテナとして動作するものである。この第１実施形態例では、当該放射電極７は、誘電体基体６の一面のみに形成されており、この放射電極７には切り込み７ａや電極非形成部７ｂが設けられて放射電極７はメアンダ状と成しており、当該放射電極７の電気長は、予め定められた無線通信用の周波数帯の波長λの１／４の電気長を持つことができるように調整されている。また、放射電極７は、一端側（図１に示す下端側）から他端側（上端側）に向かうに従って、電極の幅が広がっている形状となっている。
【００２６】
このように、下端側から上端側に向かうに従って電極の幅が広がる形態を放射電極７が備えていることによって、放射電極７の無線通信用の周波数帯域の広帯域化を図ることができる。また、放射電極７はメアンダ状と成しているので、放射電極７の電気長を長くすることができる。換言すれば、放射電極７の小型化を促進させることができ、これにより、誘電体基体６やアンテナ装置１の小型化を図ることができる。
【００２７】
上記のような誘電体基体６および放射電極７を有して成る表面実装タイプの給電放射素子３はグランド板２の中心部に、また、同じく表面実装タイプの各無給電放射素子４（４Ａ〜４Ｆ）は、給電放射素子３を中心とした約λ／４の半径を持つ円の円周方向に約６０°の角度間隔毎の位置に、それぞれ、放射電極７の幅の狭い側の端部側がグランド板２側となる姿勢で、グランド板２に表面実装されている。このように給電放射素子３および無給電放射素子４をグランド板２に表面実装し、そのグランド板２の基板面を水平面と定義した場合に、この第１実施形態例では、給電放射素子３および無給電放射素子４は水平面内無指向性のモノポールアンテナ素子と同等の動作を成す。
【００２８】
給電放射素子３の固定端側の端部には、無線通信機に設けられている無線通信用の高周波回路８が接続される。また、各無給電放射素子４（４Ａ〜４Ｆ）の放射電極７の固定端側には、それぞれ、個別に独立した可変リアクタンス回路１０（１０Ａ〜１０Ｆ）が接続されている。それら各可変リアクタンス回路１０Ａ〜１０Ｆは、それぞれ、接続する無給電放射素子４Ａ〜４Ｆに近接したグランド板２の上面（表面）又は下面（裏面）に形成されている。可変リアクタンス回路１０のリアクタンス値を変化させることで、無給電放射素子４を反射器又は導波器として動作させることができる。
【００２９】
この第１実施形態例では、可変リアクタンス回路１０（１０Ａ〜１０Ｆ）の回路構成に最も特徴があり、図２には、第１実施形態例において特有な可変リアクタンス回路１０の回路構成例が示されている。つまり、この第１実施形態例では、可変リアクタンス回路１０は、伝送線路１１と、可変リアクタンス素子であるバラクタダイオード１２と、抵抗１３と、コンデンサ１４，１５と、直流電圧入力部１６とを有して構成されている。
【００３０】
この可変リアクタンス回路１０において、伝送線路１１の一端側は無給電放射素子４に接続され、伝送線路１１の他端側はバラクタダイオード１２の一端側（カソード側）に接続され、バラクタダイオード１２の他端側（アノード側）はグランド板２に接地されている。また、伝送線路１１と無給電放射素子４との間の導通経路には抵抗１３の一端側が接続され、抵抗１３の他端側は直流電圧入力部１６に接続されている。さらに、抵抗１３と直流電圧入力部１６との間の導通経路には、各コンデンサ１４，１５の一端側がそれぞれ接続され、各コンデンサ１４，１５の他端側はそれぞれグランド板２に接地されている。なお、抵抗１３は、無給電放射素子４側の高周波の電流が直流電圧入力部１６側に入力するのを防止するためのものであり、コンデンサ１４，１５は平滑用コンデンサとして機能するものである。また、この第１実施形態例では、伝送線路１１はグランド板２の基板面上に形成された導体パターンにより構成され、バラクタダイオード１２と抵抗１３とコンデンサ１４，１５は、それぞれ、チップ部品により構成されている。
【００３１】
可変リアクタンス回路１０は上記のように構成されており、当該可変リアクタンス回路１０では、直流電圧入力部１６から抵抗１３を介してバラクタダイオード１２に逆バイアス電圧が印加される構成となっている。そのバラクタダイオード１２に印加する逆バイアス電圧を制御することにより、バラクタダイオード１２のリアクタンス値が変化して、可変リアクタンス回路１０の全体のリアクタンス値が可変する。この第１実施形態例では、伝送線路１１が設けられているので、可変リアクタンス回路１０のリアクタンス可変範囲は、バラクタダイオード１２のみにより定まるリアクタンス可変範囲ではなく、そのバラクタダイオード１２のみによるリアクタンス可変範囲を伝送線路１１の線路長により定まるリアクタンス分だけずらしたリアクタンス可変範囲となっている。すなわち、可変リアクタンス回路１０のリアクタンス可変範囲は、伝送線路１１の線路長を変化することにより、調整することができる。
【００３２】
この他に、コイル等のインダクタンス素子のリアクタンスを利用して、バラクタダイオード１２のリアクタンス可変範囲をシフトさせることができるが、この場合には、バラクタダイオード１２のリアクタンス可変範囲をインダクタンス性側のみにしかシフトさせることができず、リアクタンス可変範囲の調整に限界がある。これに対して、この第１実施形態例では、伝送線路１１を利用してリアクタンス可変範囲の調整を行うので、次に示すような優れた効果を得ることができる。
【００３３】
すなわち、伝送線路１１は、その線路長によって、図４のスミスチャートの鎖線β１や鎖線β２に示すようなインダクタンス性のリアクタンスも、鎖線β３に示すようなキャパシタンス性のリアクタンスも、持つことが可能である。このため、伝送線路１１の線路長を変化させることにより、例えば図４のスミスチャートの実線αのように表すことができるバラクタダイオード１２のみによるリアクタンスの可変範囲を、点線γ1に示されるようにインダクタンス性側にシフトさせることも、点線γ2に示されるようにキャパシタンス性側にシフトさせることもできる。つまり、伝送線路１１の線路長を変化させることにより、可変リアクタンス回路１０のリアクタンス可変範囲をインダクタンス性およびキャパシタンス性の広範囲に渡り調整することができる。
【００３４】
このため、可変リアクタンス回路１０のリアクタンスの可変範囲内に、無給電放射素子４を反射器として良好に動作させることができるインダクタンス値と、無給電放射素子４を導波器として良好に動作させることができるインダクタンス値とが含まれるように、可変リアクタンス回路１０のリアクタンス可変範囲を調整することができるのはもちろんのこと、アンテナ装置１の特性がより良いものとなるように、可変リアクタンス回路１０のリアクタンス可変範囲を設定することが容易となる。
【００３５】
例えば、可変リアクタンス回路１０のリアクタンス可変範囲の下限もしくは上面のリアクタンス値が、給電放射素子３と無給電放射素子４との間の電磁結合量が最大値あるいは最大値付近となるリアクタンス値であるときに、無給電放射素子４は反射器として最も効果的に動作し、アンテナ装置１の指向性を単一方向に向ける場合等に、アンテナ装置１の利得を高めることができる。このことを考慮して、伝送線路１１の線路長を調整して、可変リアクタンス回路１０のリアクタンス可変範囲を設定することで、アンテナ装置の特性を効果的に引き出すことができる。
【００３６】
以下に、可変リアクタンス回路１０のリアクタンス値の変化によるアンテナ装置１の指向性制御の一例を述べる。例えば、３つの並んでいる無給電放射素子４Ａ〜４Ｃにそれぞれ対応する可変リアクタンス回路１０Ａ〜１０Ｃの各バラクタダイオード１２に予め定められた反射器動作用の逆バイアス電圧を印加し、また、残りの３つの並んでいる無給電放射素子４Ｄ〜４Ｆにそれぞれ対応する可変リアクタンス回路１０Ｄ〜１０Ｆの各バラクタダイオード１２に予め定められた導波器動作用の逆バイアス電圧を印加することにより、無給電放射素子４Ａ〜４Ｃは可変リアクタンス回路１０Ａ〜１０Ｃのリアクタンスに応じて反射器として動作し、無給電放射素子４Ｄ〜４Ｆは可変リアクタンス回路１０Ｄ〜１０Ｆのリアクタンスに応じて導波器として動作する。このとき、アンテナ装置１の指向性はほぼ単一方向となり、その指向性は、例えば図３（ａ）の矢印Ａ方向、つまり、導波器として動作する３つの並んでいる無給電放射素子４Ｄ〜４Ｆのうちの真ん中に配置されている無給電放射素子４Ｅから外向きの放射方向となる。
【００３７】
また、例えば、可変リアクタンス回路１０Ｂ〜１０Ｄの各バラクタダイオード１２に予め定められた反射器動作用の逆バイアス電圧を印加し、可変リアクタンス回路１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ａの各バラクタダイオード１２に予め定められた導波器動作用の逆バイアス電圧を印加することにより、無給電放射素子４Ｂ〜４Ｄは反射器として動作し、また、無給電放射素子４Ｅ，４Ｆ，４Ａは導波器として動作して、アンテナ装置１の指向性は、例えば図３（ａ）の点線Ｂに示す方向となる。このように、可変リアクタンス回路１０のリアクタンスを変化させることにより、アンテナ装置１は、図３（ａ）のＡ〜Ｆ方向の何れか一つの方向に指向性を切り換えることができる。
【００３８】
また、例えば、４つの並んでいる無給電放射素子４Ｂ〜４Ｅにそれぞれ対応する可変リアクタンス回路１０Ｂ〜１０Ｅの各バラクタダイオード１２に予め定められた反射器動作用の逆バイアス電圧を印加し、残りの無給電放射素子４Ｆ，４Ａにそれぞれ対応する可変リアクタンス回路１０Ｆ，１０Ａの各バラクタダイオード１２に予め定められた導波器動作用の逆バイアス電圧を印加することにより、無給電放射素子４Ｂ〜４Ｅは反射器として動作し、無給電放射素子４Ｆ，４Ａは導波器として動作する。このとき、アンテナ装置１の指向性は、例えば図３（ｂ）のａ方向、つまり、導波器として動作する２つの無給電放射素子４Ｆ，４Ａの間が放射方向となる。また、可変リアクタンス回路１０Ｃ〜１０Ｆの各バラクタダイオード１２に反射器動作用の逆バイアス電圧を印加し、可変リアクタンス回路１０Ａ，１０Ｂの各バラクタダイオード１２に予め定められた導波器動作用の逆バイアス電圧を印加することにより、無給電放射素子４Ｃ〜４Ｆは反射器として動作し、無給電放射素子４Ａ，４Ｂは導波器として動作し、アンテナ装置１の指向性は、例えば図３（ｂ）のｂ方向となる。このように、可変リアクタンス回路１０のリアクタンスを変化させることにより、アンテナ装置１は、図３（ｂ）のａ〜ｆ方向の何れか一つの方向に指向性を切り換えることができる。
【００３９】
したがって、各可変リアクタンス回路１０の各バラクタダイオード１２に印加する逆バイアス電圧を上記のように切り換えることにより、アンテナ装置１は、図３（ａ）に示すＡ〜Ｆ方向、および、図３（ｂ）に示すａ〜ｆ方向のうちの何れか一つの方向にアンテナ指向性を切り換えることができる。つまり、アンテナ装置１は、角度３０°刻みずつ１２方向に指向性を変化させることができる。
【００４０】
なお、この指向性制御の一例では、アンテナ装置１の指向性を単一方向に向け、当該指向性を切り換え制御する例を示したが、アンテナ装置１の指向性制御は特に限定されるものではなく、例えば、バラクタダイオード１２に印加する逆バイアス電圧を連続的に変化させることにより、アンテナ装置１の指向性を多様に変化させることが可能である。
【００４１】
以下に、第２実施形態例を説明する。この第２実施形態例は無線通信機に関するものであり、この第２実施形態例の無線通信機は、第１実施形態例に示したアンテナ装置１が設けられていることを特徴としている。また、この第２実施形態例の無線通信機には、各可変リアクタンス回路１０のバラクタダイオード１２に印加する逆バイアス電圧を供給すると共に、その逆バイアス電圧を制御してアンテナ装置１の指向性を制御する指向性制御部が設けられており、指向性切替によって無線通信の信頼性を高めることが可能な構成となっている。なお、アンテナに関わる構成以外の無線通信機構成には様々な構成があり、ここでは、それら何れの構成を備えていてもよく、その説明は省略する。また、アンテナ装置１に関しても、第１実施形態例で述べたので、その重複説明は省略する。
【００４２】
なお、この発明は第１や第２の各実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第１や第２の各実施形態例では、可変リアクタンス素子としてバラクタダイオード１２が利用されていたが、例えば、可変リアクタンス素子として、図５に示されるように、ＰＩＮダイオード２０を設けてもよい。この場合には、直流電圧入力部１６からＰＩＮダイオード２０に印加する電圧によって、ＰＩＮダイオード２０をオン・オフさせることになり、これにより、可変リアクタンス回路１０のリアクタンス値を変化させる。つまり、ＰＩＮダイオード２０がオン状態であるときには、可変リアクタンス回路１０のリアクタンス値は、導通状態（短絡状態）の伝送線路１１のリアクタンス値により定まるものとなり、ＰＩＮダイオード２０がオフ状態であるときには、可変リアクタンス回路１０のリアクタンス値は、開放状態の伝送線路１１のリアクタンス値で定まるものとなる。この場合には、例えば、ＰＩＮダイオード２０がオン状態であるときの可変リアクタンス回路１０のリアクタンス値と、ＰＩＮダイオード２０がオフ状態であるときの可変リアクタンス回路１０のリアクタンス値とのうちの一方が、無給電放射素子４を反射器として良好に動作させるためのリアクタンス値となり、他方が、無給電放射素子４を導波器として良好に動作させるためのリアクタンス値となるように、伝送線路１１の線路長が設定される。
【００４３】
また、第１や第２の各実施形態例では、放射電極７は、誘電体基体６の一つの面だけに形成されていたが、例えば、図６のモデル図に示されるように、放射電極７は、誘電体基体６の起立面６ａから上面６ｂに伸長形成されている形態と成していてもよい。このように、放射電極７は誘電体基体６の２面以上の複数の面に渡って形成されていてもよい。誘電体基体６の複数の面に渡って放射電極７が形成される構成とすることにより、誘電体基体６の小型化、つまり、給電放射素子３や無給電放射素子４の小型化を図ることができる。
【００４４】
さらに、例えば、誘電体基体６を多層構造とし、放射電極７は、誘電体基体６の外表面ではなく、誘電体基体６の内層に形成される構成としてもよい。さらにまた、放射電極７の形状は、例えば、一端側から他端側に掛けての全領域に渡って等幅な帯状であってもよく、この実施形態例に示した形状に限定されるものではない。
【００４５】
さらに、各実施形態例では、伝送線路１１は、無給電放射素子４とバラクタダイオード１２との間に直列に接続されていたが、伝送線路１１は、バラクタダイオード１２とグランド板２との間に直列に接続されていてもよい。また、伝送線路１１は、無給電放射素子４とバラクタダイオード１２との間、および、バラクタダイオード１２とグランド板２との間にそれぞれ直列に設けてもよい。
【００４６】
さらに、第１や第２の各実施形態例では、可変リアクタンス回路１０を構成する抵抗１３やコンデンサ１４，１５はチップ部品により構成されていたが、例えば、抵抗１３やコンデンサ１４，１５は、導体パターンにより形成されていてもよい。
【００４７】
さらに、第１や第２の各実施形態例では、無給電放射素子４の設置数は６個であったが、無給電放射素子４の設置数は１以上であれば特に限定されるものではない。また、各実施形態例では、給電放射素子３と無給電放射素子４の両方共に表面実装タイプの形態と成していたが、給電放射素子３と無給電放射素子４のうちの少なくとも一方側は表面実装タイプ以外の形態であってもよい。
【００４８】
さらに、第１や第２の各実施形態例では、グランド板２は円形状であったが、グランド板２の形状は特に限定されるものではない。例えば、グランド板２は、その端面において、概略λ／４の長さだけ下方に垂れ下がっている筒状のような構造であってもよい。さらに、第１や第２の各実施形態例では、全ての無給電放射素子４は互いに等間隔ずつ離れて配置されていたが、複数の無給電放射素子４は、給電放射素子３を中心にして配置されていればよく、実施形態例の配置形態例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るアンテナ装置の一実施形態例の主要な構成部分を説明するための図である。
【図２】本発明において特有な可変リアクタンス回路の一回路構成例を示す回路図である。
【図３】実施形態例のアンテナ装置の指向性を説明するためのモデル図である。
【図４】バラクタダイオードおよび伝送線路のリアクタンスを説明するためのスミスチャートである。
【図５】可変リアクタンス回路のその他の回路構成例を説明するための回路図である。
【図６】給電放射素子や無給電放射素子のその他の形態例を表したモデル図である。
【図７】アンテナ装置の一従来例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  アンテナ装置
２  基板
３  給電放射素子
４  無給電放射素子
６  誘電体基体
７  放射電極
８  無線通信用の高周波回路
１０  可変リアクタンス回路
１１  伝送線路
１２  バラクタダイオード
２０  ＰＩＮダイオード
【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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