(57)【要約】【課題】  方形パッチアンテナ構成部材の組み合わせを選択できるようにして、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の３種類のアンテナを１つの構造体で構成できるようにすると共に、最適な状態に設定された方形パッチアンテナを利用して、電波環境に適したＭＩＭＯ通信を実現できるようにする。【解決手段】  八角形状を有して誘導性の基板２９上に配置された導電性の主励振素子５１と、主励振素子５１の対角線方向の四隅に配置された偏波制御用の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４と、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の各々に配置された制御電極５２ａ〜５２ｄとを備え、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を導電性又は絶縁性に制御して方形パッチアンテナの放射偏波を切り換えるものである。副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の導電性／絶縁性を切り分け制御できるので、主励振素子５１と副励振素子Ｐ１〜Ｐ４等との組み合わせることができる。【選択図】        図１３
2006340235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状を有して誘電性の基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、
前記平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、
前記小片部に設けられた制御電極とを備え、
前記制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記平面アンテナ本体部で２つの対角線方向の四隅に、制御電極を有した小片部が各々配置され、
一方の前記対角線方向の２つの小片部の制御電極へ順方向バイアス電圧を供給し、他方の前記対角線方向の２つの小片部の制御電極へ逆方向バイアス電圧を供給することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記平面アンテナ本体部で２つの対角線方向の四隅に、制御電極を有した小片部が各々配置され、
全ての前記小片部の制御電極へ順方向バイアス電圧を供給することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記小片部を導電性にするときは、順方向バイアス電圧によって前記誘電性の基板から当該小片部へイオンが注入され、
前記小片部を絶縁性にするときは、逆方向バイアス電圧によって当該小片部から前記誘電性の基板へイオンが引き抜かれることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記平面アンテナ本体部が、方形パッチパターン又は円形パッチパターンから構成されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記半導電性の小片部は、
ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール又はポリアズレンのいずれかの樹脂部材から構成されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記誘電性の基板には、
シリコンゲル、アクリロニトリルゲル又は多糖類高分子ポリマーのいずれかの固体電解質部材が使用されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
二以上のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置の各々に接続され、多入力多出力通信方式により信号を送受信する送受信回路が二以上と、
前記アンテナ装置及び前記送受信回路を制御する通信制御回路とを備え、
前記アンテナ装置の各々は、
誘電性の基板と、所定形状を有して前記基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、
前記平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、
前記小片部に設けられた制御電極とを備え、
前記制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項９】
前記通信制御回路は、
前記送受信回路により受信された信号の品質に応じて前記アンテナ装置の制御電極への直流バイアス電圧を制御することを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記通信制御回路は、
前記送受信回路により受信された信号の品質に応じて当該送受信回路によって送信される信号のサブキャリア変調方式を制御することを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記送受信回路は、
前記多入力多出力通信方式により信号を受信する受信回路と、
前記多入力多出力通信方式により信号を送信する送信回路と、
一方が前記受信回路及び送信回路に接続され、他方が前記アンテナ装置に接続された給電回路と、
前記給電回路のそれぞれの接続先を前記受信回路又は前記送信回路の何れかに切り替えるスイッチとを有することを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
所定形状を有して誘電性の基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、前記平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、前記小片部に設けられた制御電極とを備え、前記制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えるアンテナ装置を有して多入力多出力通信方式による信号を送受信する無線通信装置の制御方法であって、
前記アンテナ装置の制御電極への直流バイアス電圧を設定するステップと、
設定された前記制御電極への直流バイアス電圧によって構成される平面アンテナの通信品質を検出するステップと、
検出された前記平面アンテナの通信品質に基づいて前記制御電極への直流バイアス電圧の設定を保持するステップと、
保持された前記制御電極への直流バイアス電圧の設定によって通信を実行するステップとを有することを特徴とする無線通信装置の制御方法。
【請求項１３】
前記制御電極への直流バイアス電圧の設定を保持する際に、
当該制御電極への直流バイアス電圧を設定するステップと、
設定された前記制御電極への直流バイアス電圧によって構成される平面アンテナの通信品質を検出するステップと、
検出された前記平面アンテナの通信品質が最適であるか否かを判別するステップと、
最適であると判別された前記制御電極への直流バイアス電圧の設定を更新保持するステップとを順次繰り返すことを特徴とする請求項１２に記載の無線通信装置の制御方法。
【請求項１４】
所定形状を有して誘電性の基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、前記平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、前記小片部に設けられた制御電極とを備え、前記制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えるアンテナ装置を有して多入力多出力通信方式による信号を送受信する無線通信装置用の制御プログラムであって、
前記アンテナ装置の制御電極への直流バイアス電圧を設定するステップと、
設定された前記制御電極への直流バイアス電圧によって構成される平面アンテナの通信品質を検出するステップと、
検出された前記平面アンテナの通信品質に基づいて前記制御電極への直流バイアス電圧の設定を保持するステップと、
保持された前記制御電極への直流バイアス電圧の設定によって通信を実行するステップとを有することを特徴とするコンピュータ処理可能なプログラム。
【請求項１５】
前記制御電極への直流バイアス電圧の設定を保持するステップには、
当該制御電極の直流バイアス電圧を設定するステップと、
設定された前記制御電極への直流バイアス電圧によって構成される平面アンテナの通信品質を検出するステップと、
検出された前記平面アンテナの通信品質が最適であるか否かを判別するステップと、
最適であると判別された前記制御電極への直流バイアス電圧の設定を更新保持するステップとを順次繰り返す処理が含まれることを特徴とする請求項１４に記載のコンピュータ処理可能なプログラム。
【請求項１６】
所定形状を有して誘電性の基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、当該平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、この小片部に設けられた制御電極とを備え、制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えるアンテナ装置を有して多入力多出力通信方式による信号を送受信する無線通信装置用の制御プログラムを記述した記録媒体であって、
前記請求項１４又は／及び１５に記載のプログラムを記述して構成されることを特徴とするコンピュータ処理可能なプログラムの記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の平面アンテナを使用して信号を同時に送受信する多入力多出力（  Multi Input Multi Output：以下ＭＩＭＯという）通信システムに適用して好適なアンテナ装置、無線通信装置、その制御方法、コンピュータ処理可能なプログラム及びその記録媒体に関する。詳しくは、アンテナ装置に関して、平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部に設けられた制御電極への直流バイアス電圧を制御して平面アンテナ本体部と小片部との組み合わせを選択できるようにすると共に、平面アンテナの放射偏波を切り替えて、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の３種類のアンテナを１つの構造体で構成できるようにすると共に、最適な状態に設定された平面アンテナを利用して、電波環境に適した多入力多出力通信を実現できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータ等の情報処理機器及び携帯電話機や、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等の通信端末機器だけでなく、各種の民生用電子機器、例えば、オーディオ製品、ビデオ機器、カメラ機器、プリンタ又はエンタテイメントロボット等にも無線通信機能を搭載される場合が多くなっている。さらに、無線通信機能は、電子機器だけでなく、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）用のアクセスポイント、ＰＣＭＣＩＡ（Personal Computer Memory Card International Association）仕様のカード、コンパクトフラッシュ（登録商標）カード、ミニＰＣＩ（Peripheral Component Interconnection）カード等のいわゆる小型のアクセサリカードにも搭載される場合が多くなってきた。このようなストレージ機能と無線通信機能とを備えた無線カードモジュールが構成されている。
【０００３】
現在、家庭用の無線ＬＡＮには、主に、５．２ＧＨｚ帯のキャリア周波数を用いるＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式や、２．４ＧＨｚ帯のキャリア周波数を用いるＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ方式が使用されている。これらＩＥＥＥ８０２．１１ａやＩＥＥＥ８０２．１１ｇは、データの伝送速度が５４Ｍｂｐｓとされているが、最近では、取り扱われるデータ（情報）量の増加に伴い、さらに早い伝送速度を実現するための無線方式の研究・開発が盛んに行われている。
【０００４】
そのような高速伝送を可能とする方式として注目されているものの一つに、ＭＩＭＯ（  Multi Input Multi Output）通信方式が挙げられる。ＭＩＭＯ通信方式とは、複数のアンテナを用いて、空間の複数の伝搬チャネルを媒体として通信を行う方式である。現在、無線ＬＡＮで使用されているＩＥＥＥ８０２．１１ａやＩＥＥＥ８０２．１１ｇは、変調方式にＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）が用いられている。このＯＦＤＭの採用により、各サブキャリアでの伝送は、ほぼフラットフェージングであるとみなすことができる。そのため、ＩＥＥＥ（Institute  of  Electrical  and  Electronics  Engineers）８０２．１１ａやＩＥＥＥ８０２．１１ｇのような比較的広帯域な通信方式においても、ＭＩＭＯ伝搬路をある程度簡易なモデルで表現することができ、実際の無線機器での実現が可能になってきている。
【０００５】
この種のＭＩＭＯ通信方式のアンテナに関しては、特許文献１に無線通信装置が開示されている。この無線通信装置によれば、ｎ個のアンテナから成るアンテナクラスタが設けられる。アンテナは、信号相互間の相関が比較的低い信号の送信及び受信が可能で、１個の信号処理デバイスに接続された多数個のアンテナポートを備えている。アンテナは、一対のアンテナポートの最大直線寸法がλ／３以下の空間容積以内で動作するようになされる。このようにアンテナを構成すると、携帯無線端末装置に適用可能なＭＩＭＯ通信方式において、非相関信号を同時に送信及び受信できるアンテナクラスタを提供できるというものである。
【０００６】
また、特許文献２には、アンテナアレイが開示されている。このアンテナアレイによれば、２対のアンテナを有するアンテナグループを備え、各々のアンテナ対が直交偏波アンテナを有している。アンテナグループには、アンテナ回路が接続され、ビームフォーミング／ステアリングモード、ＭＩＭＯモード及びダイバシティモードに基づいてアンテナアレイを動作させるようになされる。このようにアンテナアレイを構成すると、ビームフォーミング／ステアリング、ＭＩＭＯ及びダイバーシティ動作が、追加のアンテナを使用すること無しに、送信及び受信される信号において実行可能なアンテナアレイを提供できるというものである。
【０００７】
更に、特許文献３には、ダイバーシティ・システム、基地局装置及びダイバーシティ制御方法が開示されている。このシステムによれば、複数のアンテナ素子を備え、これらのアンテナ素子から得られる受信信号に基づいて多重到来波を角度毎に複数のパスに分離し、分離されたパス同士の相互関係を測定し、測定された相互関係に基づいて送信ダイバーシティ用の複数の送信方向を決定し、決定された送信方向に送信するアンテナ素子の送信ウエイトを算出するようになされる。このようにシステムを構成すると、フェージングを抑制して受信信号の減衰を改善できると共に、信号間干渉を抑圧できるというものである。
【０００８】
図２４は、従来例に係るＭＩＭＯ通信方式による信号伝搬時の構成例を示す図である。図２４に示すＭＩＭＯ通信方式によれば、送信端末装置２に送信システム２ａが設けられ、この送信システム２ａにはｍ本（ｍは整数）の送信アンテナが備えられる。受信端末装置４には受信ユニット４ａが設けられ、受信ユニット４ａにはｎ本（ｎは整数）の受信アンテナが備えられる。送信端末装置２と受信端末装置４との間では、複数の電波伝搬チャンネル３を媒体として通信するようになされる。
【０００９】
例えば、送信ユニット２ａに入力された送信信号は空間多重符号化処理されて変調され、変調後の送信電波はｍ本のアンテナから電波伝搬チャンネル３へ放射（輻射）される。受信端末装置４では、電波伝搬チャンネル３を介して到来する受信電波をｎ本のアンテナで受信する。受信ユニット４ａでは受信電波が時空間復号化処理され、受信信号が復調されて出力される。
【００１０】
なお、ＭＩＭＯにおける復調の方式としては、ゼロフォーシング（Zero Forcing）、Ｖ−ＢＬＡＳＴ（Vertical Bell Labs Layered Space-Time）といった方式のように、送信側ではチャネル情報が未知で受信側のみの線形演算で復調する方式、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection：最尤推定法）と呼ばれる非線形演算で復調する方式、ＳＴＢＣ（Space Time Block Coding）で送信信号の２系統に直交性を持たせた方式、そして、送信側でもあらかじめチャネル情報を取得して、それに応じた適正な電力配分及び位相のベクトル合成を行って送受信する固有モード（Eigen-mode）ＭＩＭＯなどの各種方式が提案されている。
【００１１】
このＭＩＭＯ通信方式では、原理的には、アンテナの本数に対して伝送レートが線形的に増大する。ＭＩＭＯ通信方式は、複数の電波伝搬チャンネル３において、送受信されるそれぞれの信号の電波伝搬環境、即ち、反射、散乱、回折、遮蔽が混在するマルチパス環境を利用した通信手法である。これに伴う空間相関特性が情報伝送能力に大きな影響を及ぼすので、ＭＩＭＯ通信方式においては、従来から、信号間の干渉をできるだけ低減するような方法が考えられている。この信号間干渉低減方法に関しては、例えば、非特許文献１に「マルチパス環境における直交三偏波利用ＭＩＭＯ伝送実験」が見られる。
【００１２】
図２５は、ＭＩＭＯ通信方式における直線偏波用のアンテナ取付け例を示す斜視図である。図２５に示す直線偏波用のアンテナ取付け例によれば、非特許文献１に見られるように、垂直偏波アンテナ５ａ及び水平偏波アンテナ５ｂの２つがセットボックス５等に取付けられる。例えば、水平偏波アンテナ５ｂと垂直偏波アンテナ５ａとが直交するように配置される。
【００１３】
図２６は、ＭＩＭＯ通信方式における円偏波用のアンテナ取付け例を示す斜視図である。図２６に示す円偏波用のアンテナ取付け例によれば、非特許文献１に見られるように、右旋偏波アンテナ６ａ及び左旋偏波アンテナ６ｂの２つがセットボックス５等に取付けられる。例えば、右旋偏波アンテナ６ａと左旋偏波アンテナ６ｂとが直交するように配置される。このように、直線偏波及び円偏波用のアンテナ装置において、それぞれの偏波を直交させるようにすることにより、ＭＩＭＯ伝送の品質が向上するようになされる。
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−２８０８２６号公報（第５頁  図５）
【特許文献２】特開２００２−２９０１４８号公報（第４頁  図１）
【特許文献３】特開２００３−２０４２９５号公報（第３頁  図２）
【非特許文献１】ダス・ニルモル・クマル他「マルチパス環境における直交三偏波利用ＭＩＭＯ伝送実験」、電子情報通信学会総合大会、ＳＢ−１−７、２００４年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１〜３や非特許文献１に見られるようなＭＩＭＯ通信方式において、各偏波を常に直交させることは必ずしも容易ではない。これは屋内で使用される無線ＬＡＮにおいても、屋外で使用される移動体通信においても、電波が見通し状態（ＬＯＳ：Line of Sight）で送受信されるケースはむしろ稀であり、大抵、反射波を含むマルチパスリッチな環境（ＮＬＯＳ：Non Line of Sight）で送受信が行われる場合が多いためである。このようなマルチパス環境を利用して通信を行うＭＩＭＯ通信方式によれば、反射体（物）の影響により、当初直交させようとした偏波同士が干渉を起こすおそれが生じ得る。
【００１６】
図２７は、送信端末装置＝右旋・右旋偏波設定時の受信端末装置４における受信例を示す概念図である。図２７に示す送信端末装置２によれば、２つのアンテナが備えられ、その両方共に右旋偏波に設定されている場合であって、片方のアンテナからの放射電波が反射体に１回反射した場合の受信端末装置４における受信例である。反射体に１回反射した場合、その偏波は逆旋波になるため、受信端末装置４では、左旋偏波が受信される。このように、送信端末装置２の両方のアンテナから同旋偏波で放射させたとしても、片方側に反射体があって、その反射を受けた場合、その偏波は逆旋偏波になるため、受信端末装置４で干渉を起こさなくなることがある。
【００１７】
図２８は、送信端末装置＝右旋・左旋偏波設定時の受信端末装置４における受信例を示す概念図である。図２８に示す送信端末装置２に備えられた２つのアンテナは、片方が右旋偏波に設定され、もう片方が左旋偏波に設定されている場合であって、片方のアンテナからの放射電波が反射体に１回反射した場合の受信端末装置４における受信例である。反射体に１回反射した場合、その偏波は逆旋波になるため、受信端末装置４では、右旋偏波が受信される。このように、送信端末装置２の両方のアンテナから右旋・左旋偏波を区別して放射させたにも係わらず、片方側に反射体があって、その反射を受けた場合、その偏波は逆旋波になるため、受信端末装置４で干渉を起こすようになる。
【００１８】
このように、マルチパスリッチな環境では偏波が様々に変化しており、放射させる時点で直交性を持たせたとしても、電波環境によってはそれが通信特性にとって必ずしも優位な結果とはならないおそれがある。これに対処すべく、直線偏波用及び右旋・左旋偏波用のアンテナを具備して、これらの複数のアンテナを切換制御して使用するようにすると、ＭＩＭＯ通信方式では、それでなくても多くのアンテナが必要となるのに、アンテナの装備点数が益々多くなり、コストアップにつながったり、セットボックス５に対するアンテナの取付けスペースを多く占有するという問題がある。
【００１９】
そこで、この発明は、このような従来の課題を解決したものであって、アンテナ部材の組み合わせを選択できるようにして、直線偏波用、右旋偏波用及び左旋偏波用の３種類のアンテナを１つの構造体で構成できるようにすると共に、最適な状態に設定されたアンテナを利用して、電波環境に適したＭＩＭＯ通信を実現できるようにしたアンテナ装置、無線通信装置、その制御方法、コンピュータ処理可能なプログラム及びその記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述した課題は、所定形状を有して誘電性の基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、この小片部に設けられた制御電極とを備え、制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えることを特徴とするアンテナ装置によって解決される。
【００２１】
本発明に係るアンテナ装置によれば、誘電性の基板上には、所定形状を有した導電性の平面アンテナ本体部が配置され、この平面アンテナ本体部の対角線方向には、偏波制御用の半導電性の小片部が配置される。この小片部には制御電極が設けられ、この制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御するようになされる。
【００２２】
例えば、平面アンテナ本体部で２つの対角線方向の四隅に、制御電極を有した小片部が各々配置され、一方の対角線方向の２つの小片部の制御電極へ順方向バイアス電圧を供給し、他方の対角線方向の２つの小片部の制御電極へ逆方向バイアス電圧を供給すると、平面アンテナ本体部と、一方の対角線方向の小片部とが電気的に接続され、他方の対角線方向の小片部は、絶縁された状態となるので、右旋偏波又は左旋偏波の特性を示す円偏波のアンテナを１つの構造体で構成することができる。また、２つの対角線方向の四隅の制御電極に全て順方向バイアス電圧を供給すると、直線偏波のアンテナ体を構成することができる。
【００２３】
このように、制御電極への直流バイアス電圧の制御によって、小片部の導電性／絶縁性を切り分け制御ができるので、平面アンテナ本体部と小片部との組み合わせを選択できるようになる。従って、平面アンテナの放射偏波を切り替えることができ、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の３種類のアンテナを１つの構造体で構成できるようになる。
【００２４】
本発明に係る無線通信装置は、二以上のアンテナ装置と、アンテナ装置の各々に接続され、多入力多出力通信方式により信号を送受信する送受信回路が二以上と、アンテナ装置及び送受信回路を制御する通信制御回路とを備え、アンテナ装置の各々は、誘電性の基板と、所定形状を有して基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、この小片部に設けられた制御電極とを備え、制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明に係る無線通信装置によれば、本発明に係るアンテナ装置が応用され、平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部の制御電極への直流バイアス電圧を制御することにより、平面アンテナ本体部の放射偏波を切り替えるようになされる。
【００２６】
例えば、平面アンテナ本体部で２つの対角線方向の四隅に、制御電極を有した小片部が各々配置され、一方の対角線方向の２つの小片部の制御電極へ順方向バイアス電圧を供給し、他方の対角線方向の２つの小片部の制御電極へ逆方向バイアス電圧を供給すると、一方の対角線方向の小片部が導電性に変わり、平面アンテナ本体部と、導電性に変った小片部とが電気的に接続され、他方の対角線方向の小片部は、絶縁性を有した状態となるので、右旋偏波又は左旋偏波の特性を示す円偏波のアンテナ体を構成することができる。また、２つの対角線方向の四隅の制御電極に全て順方向バイアス電圧を供給すると、直線偏波のアンテナ体を構成することができる。
【００２７】
従って、平面アンテナ本体部と小片部との組み合わせによって構成される３種類のアンテナ体を選択して、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の信号を送受信することができる。これにより、電波環境に適した多入力多出力通信を実現できるようになる。
【００２８】
本発明に係る無線通信装置の制御方法は、所定形状を有して誘電性の基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、小片部に設けられた制御電極とを備え、制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えるアンテナ装置を有して多入力多出力通信方式による信号を送受信する無線通信装置の制御方法であって、アンテナ装置の制御電極への直流バイアス電圧を設定するステップと、設定された制御電極への直流バイアス電圧によって構成される平面アンテナの通信品質を検出するステップと、検出された平面アンテナの通信品質に基づいて制御電極への直流バイアス電圧の設定を保持するステップと、保持された制御電極への直流バイアス電圧の設定によって通信を実行するステップとを有することを特徴とするものである。
【００２９】
本発明に係る無線通信装置の制御方法によれば、本発明に係るアンテナ装置が応用され、平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部の制御電極への直流バイアス電圧を制御することにより、平面アンテナ本体部の放射偏波を切り替えるようになされる。
【００３０】
例えば、制御電極への直流バイアス電圧の設定を保持する際に、当該制御電極への直流バイアス電圧を設定し、ここに設定された制御電極への直流バイアス電圧によって構成される平面アンテナの通信品質を検出し、ここに検出された平面アンテナの通信品質が最適であるか否かを判別し、最適であると判別された制御電極への直流バイアス電圧の設定を更新保持するようになされる。
【００３１】
従って、平面アンテナ本体部と小片部との組み合わせによって構成される３種類のアンテナ体から選択された、しかも、最適な状態に設定された平面アンテナを利用して、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の信号を送受信することができる。これにより、電波環境に適した多入力多出力通信を実現できるようになる。
【００３２】
本発明に係るコンピュータ処理可能なプログラムは、所定形状を有して誘電性の基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、小片部に設けられた制御電極とを備え、制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えるアンテナ装置を有して多入力多出力通信方式による信号を送受信する無線通信装置用の制御プログラムであって、アンテナ装置の制御電極への直流バイアス電圧を設定するステップと、設定された制御電極への直流バイアス電圧によって構成される平面アンテナの通信品質を検出するステップと、検出された平面アンテナの通信品質に基づいて制御電極への直流バイアス電圧の設定を保持するステップと、保持された制御電極への直流バイアス電圧の設定によって通信を実行するステップとを有することを特徴とするものである。
【００３３】
本発明に係るコンピュータ処理可能なプログラムの記録媒体は、所定形状を有して誘電性の基板上に配置された導電性の平面アンテナ本体部と、当該平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部と、この小片部に設けられた制御電極とを備え、制御電極に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えるアンテナ装置を有して多入力多出力通信方式による信号を送受信する無線通信装置用の制御プログラムを記述した記録媒体であって、請求項１４又は／及び１５に記載のプログラムを記述して構成されることを特徴とするものである。
【００３４】
本発明に係るコンピュータ処理可能なプログラム及びその記録媒体によれば、例えば、マイコン、ＣＰＵ、信号処理ＬＳＩ等で実行可能なプログラムであって、平面アンテナ本体部と小片部との組み合わせによって構成される３種類のアンテナ体から選択された、しかも、最適な状態に設定された平面アンテナを利用して、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の信号を送受信することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係るアンテナ装置によれば、平面アンテナ本体部の対角線方向に偏波制御用の導電性の小片部が配置され、この小片部に供給する直流バイアス電圧を制御して平面アンテナの放射偏波を切り替えるものである。
【００３６】
この構成によって、平面アンテナ本体部と小片部との組み合わせを選択できるので、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の３種類のアンテナを１つの構造体で構成することができる。従って、放射偏波切替機能付きのアンテナ装置を電波環境に適した多入力多出力通信システムに十分応用することができる。
【００３７】
本発明に係る無線通信装置及びその制御方法によれば、本発明に係るアンテナ装置が応用され、平面アンテナ本体部の対角線方向に配置された偏波制御用の半導電性の小片部の制御電極への直流バイアス電圧を制御することにより、平面アンテナ本体部の放射偏波を切り替えるようになされる。
【００３８】
この構成によって、平面アンテナ本体部と小片部との組み合わせによって構成される３種類のアンテナ体から選択された、しかも、最適な状態に設定された平面アンテナを利用して、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の信号を送受信することができる。従って、電波環境に適した多入力多出力通信を実現できるようになる。
【００３９】
本発明に係るコンピュータ処理可能なプログラム及びその記録媒体によれば、平面アンテナ本体部と小片部との組み合わせによって構成される３種類のアンテナ体から選択された、しかも、最適な状態に設定された平面アンテナを利用して、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の信号を送受信することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
続いて、この発明に係るアンテナ装置、無線通信装置、その制御方法、コンピュータ処理可能なプログラム及びその記録媒体の一実施例について、図面を参照しながら説明をする。
【実施例１】
【００４１】
図１は本発明に係る第１の実施例としてのアンテナ装置１００の構成例を示す図である。
【００４２】
図１に示すアンテナ装置１００は、複数の平面アンテナを使用した多入力多出力（Multi Input Multi Output：以下ＭＩＭＯという）通信方式による信号を同時に送受信するアンテナやそれを応用した無線通信装置に適用して好適である。アンテナ装置１００は、平面アンテナ本体部の一例となる導電性の主励振素子１１が絶縁性の基板１９上に配置されて構成される。主励振素子１１は、例えば、四隅が切り落とされた八角形の方形パッチパターン形状を有している。基板１９は長さがＬで幅がＷである。主励振素子１１は長さがＬ’（Ｌ’＜Ｌ）で幅がＷ’（Ｗ’＜Ｗ）である。主励振素子１１には、厚みｔの銅や、白銅、燐青銅、黄銅、ＳＵＳ、金等の金属材料が使用され、主励振素子１１は、銅箔基板のエッチング法や、樹脂への金属メッキ法、金属箔の貼り付け技術等により形成される。
【００４３】
主励振素子１１の対角線方向には、絶縁領域を挟んで小片部の一例となる偏波制御用の三角形状の副励振素子（縮退分離素子又は摂動素子：切り欠き部）が配置されている。副励振素子１２ａ〜１２ｄは主励振素子１１と同様な金属材料から構成される。副励振素子１２ａ〜１２ｄは、例えば、正方形状の主励振素子１１の四隅を切り欠いて、下部の絶縁性の基板１９が露出するように素子分離することにより作成される。切り欠きはエッチングでもグラインダにより溝を切る方法でも何でもよい。
【００４４】
この例では、主励振素子１１と各々の四隅の副励振素子１２ａ〜１２ｄとの間にはスイッチＳＷ１〜ＳＷ４が実装（接続）され、当該スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオン／オフ制御して平面アンテナ（以下方形パッチアンテナという）の放射偏波を切り換えるようになされる。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は半導体能動素子から構成される。半導体能動素子には、ｐ型又はｎ型の電界効果型のトランジスタや、ｎｐｎ型又はｐｎｐ型のバイポーラトランジスタが使用される。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４には半導体能動素子の他に、機械的な駆動機構を有するスイッチ、例えば、マイクロ電子（機械）システム（ＭＥＭＳ：Micro  Electromechanical  System）スイッチであってもよい。
【００４５】
スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に電界効果型のトランジスタを使用する場合は、例えば、ソースが主励振素子１１に接続され、ドレインが副励振素子１２ａ等に接続される。ソース・ドレインの接続方法は反対でもよい。オン／オフ制御は、ゲート電圧を制御することで実行される。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４にバイポーラトランジスタを使用する場合は、例えば、コレクタが主励振素子１１に接続され、エミッタが副励振素子１２ａ等に接続される。コレクタ・エミッタの接続方法は反対でもよい。オン／オフ制御は、ベース電流を制御することで実行される。
【００４６】
基板１９には４個の制御端子１３ａ〜１３ｄが設けられる。制御端子１３ａはスイッチＳＷ１の制御電極（ゲート又はベース）にチョークコイル１４ａを介して接続される。制御電極と、図示しない接地（ＧＮＤ）パターンとの間には、バイパスコンデンサ１５ａが接続される。チョークコイル１４ａ及びバイパスコンデンサ（パスコン）１５ａ等は、高周波電流の周り込みを防ぐためのフィルタを構成し、必要に応じて直流系線路に接続され、フィルタは適当な位置にレイアウト（配置）される。
【００４７】
接地パターンは、基板裏面側に設けられる。バイパスコンデンサ１５ａはスルーホールを介して接地パターンに接続される。他の制御端子１３ｂ〜１３ｄについても、同様にしてスイッチＳＷ２〜ＳＷ４の制御電極に各々チョークコイル１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ等を介して接続される。バイパスコンデンサ１５ｂ，１５ｃ，１５ｄも同様にして接続される。上述のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４と、方形パッチアンテナの主励振素子１１や、副励振素子１２ａ〜１２ｄ、直流系線路、接地パターン等の各制御端子１３ａ〜１３ｄは、ワイヤボンディングによるフェースアップ実装又はバンプによるフェースダウン実装法等により接続される。
【００４８】
スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を駆動する直流電圧（以下スイッチ駆動電圧又はスイッチ制御信号Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４という）は、制御電極と接地パターンとの間に供給される。制御端子１３ａ〜１３ｄ及び接地パターンには図示しない制御ユニット（スイッチコントローラ）が接続され、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に関して、対角線方向のスイッチＳＷ１と、ＳＷ３、ＳＷ２とＳＷ４毎等のようにペアにスイッチ駆動電圧を供給するようになされる。この方形パッチアンテナは、例えば、新井宏之著、「新アンテナ工学」、総合電子出版（１９９６）に示されるような右旋・左旋偏波等の円偏波放射や直線偏波放射等をするようになされる。
【００４９】
図２Ａ及びＢは、アンテナ装置１００の構造例を示す上面図及びそのＸ１−Ｘ１矢視断面図である。図３Ａ〜Ｃは、アンテナ装置１００の積層構造例を示す分解上面図である。
【００５０】
図２Ａにおいて、アンテナ装置１００は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４、正方形状の絶縁性の基板１９、八角形状の主励振素子１１及び三角形状の副励振素子１２ａ〜１２ｄを有している。図２Ｂにおいて、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、主励振素子１１及び副励振素子１２ａ〜１２ｄの間の絶縁領域を橋架するように配置される。
【００５１】
図３Ａに示すアンテナ装置１００は三層構造を有しており、その第１層目は、絶縁性の基板１９、導電性の主励振素子１１、副励振素子１２ａ〜１２ｄ及びスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を有している。第１層目の絶縁性の基板１９ａ上には主励振素子１１及び副励振素子１２ａ〜１２ｄが配置され、主励振素子１１と各々の副励振素子１２ａ〜１２ｄの間にはスイッチＳＷ１〜ＳＷ４が接続されて構成される。主励振素子１１の下方にはＲＦ給電点（スルーホール１６ｅ）が設けられる。
【００５２】
図３Ｂに示す第２層目には、絶縁性の基板１９ｂ及びマイクロストリップライン１８が設けられ、第１層目の絶縁性の基板１９ａに設けられたスルーホール１６ｅを介して主励振素子１１に接続される。マイクロストリップライン１８は、５０Ωの特性インピーダンスを有しており、第１層目及び第２層目の絶縁性の基板１９ａ，１９ｂに挟まれる状態で配置される。マイクロストリップライン１８には給電端子（給電回路）が設けられ、無線通信装置の高周波回路等に接続され、送信信号を給電又は受信信号を引き込むようになされる。図３Ｃに示す第３層目は、第２層目の絶縁性の基板１９ｂの裏面全面に設けられた接地パターン１７（ＧＮＤ層）から構成される。これにより、三層構造のアンテナ装置１００を構成するようになる。
【００５３】
ここで、三層構造のアンテナ装置１００の製造方法について説明をする。まず、絶縁性の基板の一方の面に銅箔を有した正方形状の片面銅箔基板を準備し、この銅箔上に主励振素子用として八角形状に、及び、副励振素子用として三角形状にレジストを塗布してパターンニングする。主励振素子１１及び副励振素子１２ａ〜１２ｄ等の間に絶縁領域を確保するために、レジストを塗布しないようになされる。これらのレジストをマスクにして余分な銅箔を所定のエッチング液により除去する。これにより、片面銅箔基板を八角形状の主励振素子１１と三角形状の副励振素子１２ａ〜１２ｄとに素子分離することができる。
【００５４】
次に、主励振素子１１に至る所定の口径のスルーホールを形成する。スルーホールはドリル等により開口する。スルーホール１６ｅの口径は、導電部材を形成できる程度を確保できればよい。これにより、一方の面に主励振素子１１及び副励振素子１２ａ〜１２ｄを有し、かつ、主励振素子１１から裏面へ至る所定の口径のスルーホール１６ｅを有した第１の基板１９ａを形成することができる。
【００５５】
次に、絶縁性の基板の両面に銅箔を有した正方形状の両面銅箔基板を準備し、一方の面の銅箔上にマイクロストリップライン用として所定形状のレジストを塗布してパターンニングする。レジストは上述のスルーホール１６ｅと位置合わせして塗布する。他方の面の銅箔は全面にレジストを塗布して置く。これらのレジストをマスクにして余分な銅箔を所定のエッチング液により除去する。これにより、一方の面にマイクロストリップライン１８を有し、他方の面に接地パターン１７を有した第２の基板１９ｂを形成することができる。もちろん、これに限られることはなく、片面銅箔基板の銅箔非形成面にマイクロストリップライン相当の銅箔等を貼り付けて形成してもよい。
【００５６】
その後、主励振素子１１、副励振素子１２ａ〜１２ｄ及びスルーホール１６ｅを有した第１の基板１９ａと、マイクロストリップライン１８及び接地パターン１７を有した第２の基板１９ｂとを所定の接着剤を使用して張合わせる。接合面は、第１の基板１９ａで主励振素子１１及び副励振素子１２ａ〜１２ｄを有していない面と、第２の基板１９ｂでマイクロストリップライン１８を有した面とする。更に、スルーホール内に導電部材を充填又はメッキ法により施して、主励振素子１１とマイクロストリップライン１８とを電気的に接続する。
【００５７】
次に、主励振素子１１と副励振素子１２ａ〜１２ｄとの間にスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を接続する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４にはｐ型又はｎ型の電界効果型のトランジスタや、ｎｐｎ型又はｐｎｐ型のバイポーラトランジスタ等の半導体能動素子が使用される。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４には、半導体能動素子に限られることはなく、機械的な駆動機構を有するスイッチを用いて構成してもよい（実施例２を参照）。これらの素子間は、ワイヤボンディングによるフェースアップ実装又はバンプによるフェースダウン実装法等により接続する。これにより、三層構造のアンテナ装置１００を製造することができる。
【００５８】
このように、第１の実施例として三層構造のアンテナ装置１００によれば、主励振素子１１で２つの対角線方向のそれぞれの隅にスイッチＳＷ１、ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４が配置され、一方の対角線方向の２つのスイッチＳＷ１及びＳＷ３をオンし、他方の対角線方向の２つのスイッチＳＷ２及びＳＷ４をオフする。このようにスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオン／オフ制御すると、主励振素子１１と、一方の対角線方向の副励振素子１２ａ、１２ｃとが電気的に接続され、他方の対角線方向の副励振素子１２ｂ、１２ｄは、絶縁された状態となるので、右旋偏波又は左旋偏波の特性を示す円偏波のアンテナ体を構成することができる。
【００５９】
また、対角線方向の四隅のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を全てオンすると、水平偏波及び垂直偏波が直交する直線偏波のアンテナ体を構成することができる。このようなスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフ制御によって、主励振素子１１と副励振素子１２ａ〜１２ｄとの組み合わせることができ、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の３種類のアンテナを１つの構造体で構成できるようになる。これにより、放射偏波切替機能付きのアンテナ装置１０を電波環境に適したＭＩＭＯ通信システムに十分応用できるようになる。
【実施例２】
【００６０】
図４は、第２の実施例としてのアンテナ装置２００の構成例を示す上面図である。図４に示すアンテナ装置２００は、主励振素子１１と副励振素子１２ａ〜１２ｄとの間にスイッチ素子として、ＭＥＭＳ（Micro Electromechanical Systems）スイッチＳＷ１’〜ＳＷ４’が実装（接続）され、当該ＭＥＭＳスイッチＳＷ１’〜ＳＷ４’をオン／オフ制御して方形パッチアンテナの放射偏波を切り換えるようになされる。なお、第１の実施例と同じ名称及び符号のものは同じ機能を有するためその説明を省略する。
【００６１】
図５Ａ〜Ｃは、ＭＥＭＳスイッチＳＷ１’等の構成例及びその動作例を示す上面図及び断面図である。  
図５Ａに示すＭＥＭＳスイッチＳＷ１’は、主励振素子１１と各々の副励振素子１２ａ〜１２ｄとの間の絶縁領域に設けられる。例えば、ＭＥＭＳスイッチＳＷ１’は、シリコン（Ｓｉ）基板２１、可動部２２、電圧印加電極２３、接点２４ａ及び２４ｂを有して構成される。可動部２２はその一端側がＳｉ基板２１に取付けられ、例えば、その一端を支点にして上下に可動可能なダイヤフラム構造を有している。可動部２２の他端側には接点２４ａが設けられ、この接点２４ａは副励振素子１２ａ等に電気的に接続される。Ｓｉ基板側にも接点２４ｂが設けられ、この接点２４ｂは主励振素子１１に電気的に接続される。Ｓｉ基板側の接点２４ｂは、可動部側の接点２４ａと対峙する位置に設けられる。
【００６２】
Ｓｉ基板２１上には電圧印加電極（制御電極）２３が設けられ、この電圧印加電極２３にはスイッチ駆動電圧が印加される。電圧印加電極２３に所定のスイッチ駆動電圧を印加すると、可動部２２がクーロン力によって電圧印加電極側に引き込まれる。この結果、可動部側の接点２４ａと、Ｓｉ基板側の接点２４ｂとが接触し、主励振素子１１と副励振素子１２ａ等とが電気的に接続するようになされる。
【００６３】
このように第２の実施例としてのアンテナ装置２００によれば、ＭＥＭＳスイッチＳＷ１’を主励振素子１１とその四隅の各々の副励振素子１２ａ〜１２ｄとの間に接続される。これにより、第１の実施例と同様にして、右旋・左旋偏波等の円偏波及び直線偏波放射をするアンテナ装置を構成できるようなる。
【実施例３】
【００６４】
図６は、第３の実施例としてのアンテナ装置３００の構成例を示す図である。図６に示すアンテナ装置３００は、複数の平面アンテナを使用したＭＩＭＯ通信方式による信号を同時に送受信するアンテナやそれを応用した無線通信装置に適用して好適である。アンテナ装置３００は、導電性の主励振素子３１が絶縁性の基板１９上に配置されて構成される。主励振素子３１は円形状を有している。基板１９は長さがＬで幅がＷである。主励振素子３１の直径はＤφ（Ｄφ＜Ｌ，Ｗ）である。主励振素子３１の素材及びその製造方法は、第１の実施例で説明した通りである。
【００６５】
絶縁性の基板１９の対角線方向であって、円形状の主励振素子３１の中心に原点を規定したとき、その原点を基準にして、対角線方向に沿うように、９０°毎の円周上（所定の位置）において、絶縁領域を挟んで小片部の一例となる偏波制御用の方形形状の副励振素子１２ａ〜１２ｄ（又は摂動素子：切り欠き部）が配置されている。副励振素子１２ａ〜１２ｄは主励振素子３１と同様な金属材料から構成される。副励振素子１２ａ〜１２ｄの作成方法は、例えば、円形状の主励振素子３１の所定の位置をコ字状に切り欠いて、下部の絶縁性の基板１９が露出するように素子分離することにより行われる。切り欠きはエッチングでもグラインダにより溝を切る方法でも何でもよい。
【００６６】
この例では、主励振素子３１と円周上の各々の位置の副励振素子１２ａ〜１２ｄとの間にはスイッチＳＷ１〜ＳＷ４が実装（接続）され、当該スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオン／オフ制御して平面アンテナ（以下円形パッチアンテナという）の放射偏波を切り換えるようになされる。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は第１の実施例と同様にして、半導体能動素子から構成される。半導体能動素子には、ｐ型又はｎ型の電界効果型のトランジスタや、ｎｐｎ型又はｐｎｐ型のバイポーラトランジスタが使用される。もちろん、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４には半導体能動素子の他に、機械的な駆動機構を有するスイッチ又は第２の実施例で説明したＭＥＭＳスイッチＳＷ１’であってもよい。
【００６７】
絶縁性の基板１９には第１の実施例と同様にして、４個の制御端子１３ａ〜１３ｄが設けられる。制御端子１３ａはスイッチＳＷ１の制御電極（ゲート又はベース）にチョークコイル１４ａを介して接続される。制御電極と、図示しない接地パターン１７との間には、バイパスコンデンサ１５ａが接続される。チョークコイル１４ａ及びバイパスコンデンサ１５ａ等は、高周波電流の周り込みを防ぐためのフィルタを構成し、必要に応じて直流系線路に接続され、フィルタは適当な位置にレイアウトされる。
【００６８】
接地パターン１７は、第１の実施例と同様にして基板裏面側に設けられる。バイパスコンデンサ１４ａはスルーホール１６ａを介して接地パターン１７に接続される。他の制御端子１３ｂ〜１３ｄについても、同様にしてスイッチＳＷ２〜ＳＷ４の制御電極に各々チョークコイル１４ｂ、１４ｃ，１４ｄを介して接続される。バイパスコンデンサ１５ｂ、１５ｃ，１５ｄも同様にして接続される。上述のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４と、方形パッチアンテナの主励振素子３１や、副励振素子１２ａ〜１２ｄ、直流系線路、接地パターン１７等の各制御端子１３ａ〜１３ｄは、ワイヤボンディングによるフェースアップ実装又はバンプによるフェースダウン実装法等により接続される。
【００６９】
スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を駆動する直流電圧（以下スイッチ駆動電圧又はスイッチ制御信号という）は、制御電極と接地パターン１７との間に供給される。制御端子１３ａ〜１３ｄ及び接地パターン１７には図示しないスイッチ制御ユニット（スイッチコントローラ）が接続され、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に関して、対角線方向のスイッチＳＷ１と、ＳＷ３、ＳＷ２とＳＷ４毎等のようにペアにスイッチ駆動電圧を供給するようになされる。この円形パッチアンテナも第１の実施例で説明したように右旋・左旋偏波等の円偏波放射や直線偏波放射等をするようになされる。
【００７０】
このように、第３の実施例に係る主励振素子３１が円形パッチパターンから構成されるので、第１の実施例で説明した方形パッチアンテナに限られることはなく、本発明のコンセプトに基づいて、円形パッチアンテナを有したアンテナ装置３００を基本とする様々な形式の無線通信装置に応用することが可能である。
【実施例４】
【００７１】
図７は、アンテナ装置１００を応用した第４の実施例としての無線通信装置４００の構成例を示すブロック図である。  
この実施例では、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナ装置及び送受信回路を応用して、当該アンテナ装置の放射偏波を適宜制御して、使用環境に適したＭＩＭＯ通信（伝送）方式を実現するようになされる。この例で、アンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２の各々には、第１の実施例で説明したアンテナ装置１００が使用される。
【００７２】
図７に示す無線通信装置４００は、５．２ＧＨｚ帯のキャリア周波数を用いるＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式や、２．４ＧＨｚ帯のキャリア周波数を用いるＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ方式等の家庭用の無線ＬＡＮに適用して好適である。無線通信装置４００は、通信制御ユニット４０、高周波ユニット４３、メモリ部４８、２個（＝Ｎ）のアンテナＡＮＴ１、ＡＮＴ２及び２個の送受切換スイッチ４１，４２を備えて、ＭＩＭＯ通信方式を実現するものである。高周波ユニット４３は、２個の受信回路４４ａ，４４ｂ及び２個の送信回路４５ａ，４５ｂを有して構成される。
【００７３】
アンテナＡＮＴ１には送受切換スイッチ４１，４２が接続される。送受切換スイッチ４１，４２は、高周波ユニット４３内の受信回路４４ａ、４４ｂ又は送信回路４５ａ、４５ｂのいずれか一方をアンテナＡＮＴ１の給電端子（スルーホール１６ｅ）に接続するようになされる。給電端子は、マイクロストリップライン１８を通してアンテナＡＮＴ１の主励振素子１１に接続され、送信信号を給電し、又は、受信信号を受電する（引き込む）ようになされる。
【００７４】
受信回路４４ａ及び送信回路４５ａは、第１のアンテナＡＮＴ１を利用したＭＩＭＯ通信方式により信号を送受信するための送受信回路を構成する。受信回路４４ａは、送受切換スイッチ４１を介してアンテナＡＮＴ１に接続され、当該アンテナＡＮＴ１から送受切換スイッチ４１を介して受信信号を取り込んでＭＩＭＯ通信方式により受信処理する。
【００７５】
送信回路４５ａは、送受切換スイッチ４１を介してアンテナＡＮＴ１に接続され、ＭＩＭＯ通信方式により送信信号を処理し、送受切換スイッチ４１を介して送信信号をアンテナＡＮＴ１に給電するようになされる。
【００７６】
アンテナＡＮＴ２には送受切換スイッチ４２が接続される。送受切換スイッチ４２は、受信回路４４ｂ又は送信回路４５ｂのいずれか一方をアンテナＡＮＴ２の給電端子（スルーホール１６ｅ）に接続するようになされる。給電端子は、マイクロストリップライン１８を通してアンテナＡＮＴ２の主励振素子１１に接続され、送信信号を給電し、又は、受信信号を受電する（引き込む）ようになされる。
【００７７】
受信回路４４ｂ及び送信回路４５ｂは、第２のアンテナＡＮＴ２を利用したＭＩＭＯ通信方式により信号を送受信するための送受信回路を構成する。受信回路４４ｂは、送受切換スイッチ４２を介してアンテナＡＮＴ２に接続され、当該アンテナＡＮＴ２から送受切換スイッチ４２を介して受信信号を取り込んでＭＩＭＯ通信方式により受信処理する。
【００７８】
送信回路４５ｂは、送受切換スイッチ４２を介してアンテナＡＮＴ２に接続され、ＭＩＭＯ通信方式により送信信号を処理し、送受切換スイッチ４２を介して送信信号をアンテナＡＮＴ２に給電するようになされる。
【００７９】
上述のアンテナＡＮＴ１、ＡＮＴ２及び高周波ユニット４３には、通信制御ユニット４０が接続され、受信回路４４ａにより受信された信号の品質に応じてアンテナＡＮＴ１のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオン・オフ制御すると共に、受信回路４４ｂにより受信された信号の品質に応じてアンテナＡＮＴ２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオン・オフ制御するようになされる。
【００８０】
通信制御ユニット４０は、制御装置４６及びスイッチ制御回路４７を有して構成される。アンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２には、スイッチ制御回路４７が接続される。スイッチ制御回路４７は制御装置４６に接続される。制御装置４６には図示しないＣＰＵ（中央処理ユニット）やＭＰＵ（マイクロ処理ユニット）、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、変調／復調（ＢＢ）回路、ＭＡＣ回路、ユーザインターフェース等が使用される。
【００８１】
制御装置４６は、高周波ユニット４３及びスイッチ制御回路４７を通してアンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２を制御する。例えば、送受切換スイッチ４１にスイッチ切換信号ＳＳ１を出力してアンテナＡＮＴ１の送受信機能を切り換えたり、送受切換スイッチ４２にスイッチ切換信号ＳＳ２を出力してアンテナＡＮＴ２の送受信機能を切り換えるようになされる。
【００８２】
また、制御装置４６は、受信回路４４ａ，４４ｂにより受信された受信信号の品質に応じて主励振素子１１と４つの副励振素子１２ａ〜１２ｄとの間に接続されたスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦを制御するものである。例えば、受信回路４４ａ及び４４ｂは受信感度（受信した電波の信号強度；Received  Signal  Strength  Indicator；以下ＲＳＳＩという）を測定する。ＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式の場合、受信感度は、直交検波前のＡＧＣ（自動ゲインコントロール）信号をモニタ等することで得られる。もちろん、これに限られることはなく、受信感度は復号データ検出等により得てもよい。
【００８３】
制御装置４６では、ＲＳＳＩが一定の範囲内に入っているか否かを判別する。ＲＳＳＩが一定の範囲内に入っていない場合、例えば、下限閾値よりもＲＳＳＩが低い場合や、ＲＳＳＩが上限閾値を越える場合に、制御装置４６は、スイッチ制御回路４７へ偏波切換えを指示制御するスイッチ制御データＤ１１を出力する。これにより、スイッチ制御回路４７でアンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２の放射偏波を制御できるようになる（偏波ダイバーシティ）。
【００８４】
制御装置４６は、受信回路４４ａ，４４ｂにより受信された受信信号の品質に応じて送信回路４５ａ、４５ｂからアンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２へ給電（送信）される送信信号のサブキャリア変調方式を制御するようになされる。このサブキャリア変調方式の制御を通じて、使用環境に適したＭＩＭＯ通信（伝送）方式を実現できるようになる。
【００８５】
制御装置４６には、記録媒体の一例となるメモリ部４８が接続される。メモリ部４８には、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、情報の随時書き込み及び読み出し可能なメモリ（ＲＡＭ）、情報の電気的な消去及び書き込み可能な読み出しメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）又はハードディスク装置（ＨＤＤ）が使用される。メモリ部４８には、ＭＩＭＯ通信方式による信号を送受信する無線通信装置用の制御プログラムが記憶される。
【００８６】
この制御プログラムには、アンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２の各々のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフを設定するステップと、ここに設定されたスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフによって構成される方形パッチアンテナの通信品質を検出するステップと、ここに検出された方形パッチアンテナの通信品質に基づいてスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の設定を保持するステップと、ここに保持されたスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の設定によって通信を実行するステップとが含まれるものである。
【００８７】
このメモリ部４８に格納された制御プログラムを利用することで、主励振素子１１、副励振素子１２ａ〜１２ｄとの組み合わせによって構成される３種類の方形パッチアンテナから選択され、しかも、最適な状態に設定された方形パッチアンテナを利用して、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の信号を送受信できるようになる。
【００８８】
上述のスイッチ制御回路４７は、制御装置４６からスイッチ制御データＤ１１を入力し、スイッチ制御データＤ１１に基づいてスイッチ選択信号Ｓ１１〜Ｓ１４及びＳ２１〜Ｓ２４を発生し、アンテナＡＮＴ１に関して、スイッチ選択信号Ｓ１１をスイッチＳＷ１に供給し、スイッチ選択信号Ｓ１２をスイッチＳＷ２に供給する。また、そのスイッチ選択信号Ｓ１３をスイッチＳＷ３に供給し、スイッチ選択信号Ｓ１４をスイッチＳＷ４に供給する。これらのスイッチ選択信号Ｓ１１〜Ｓ１４に基づいて、アンテナＡＮＴ１のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をＯＮ／ＯＦＦ制御することができる。
【００８９】
スイッチ制御回路４７は制御装置４６からスイッチ制御データＤ１１を入力し、アンテナＡＮＴ２に関して、スイッチ選択信号Ｓ２１をスイッチＳＷ１に供給し、スイッチ選択信号Ｓ２２をスイッチＳＷ２に供給する。また、そのスイッチ選択信号Ｓ２３をスイッチＳＷ３に供給し、スイッチ選択信号Ｓ２４をスイッチＳＷ４に供給する。これらのスイッチ選択信号Ｓ２１〜Ｓ２４に基づいて、アンテナＡＮＴ２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をＯＮ／ＯＦＦ制御することができる。
【００９０】
この例で、主励振素子１１で２つの対角線方向のそれぞれの隅に時計回りにスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４が配置され、一方の対角線方向の２つのスイッチＳＷ１及びＳＷ３をオンし、他方の対角線方向の２つのスイッチＳＷ２及びＳＷ４をオフする。二つの対角線方向において、一方の対角線上の２つのスイッチＳＷ２及びＳＷ４をＯＮし、他方の２つのスイッチＳＷ１及びＳＷ３をＯＦＦにすることにより、円偏波の右旋・左旋を選択することができる。主励振素子１１で２つの対角線方向のそれぞれの隅に配置された全てのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオンすることにより、直線偏波を選択することができる。
【００９１】
【表１】
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表１は、４個のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の組み合わせと、そのアンテナ装置の動作例を示している。表１によれば、アンテナＡＮＴ１による方形パッチアンテナのスイッチＳＷ１及びＳＷ３がＯＮで、ＡＮＴ１のスイッチＳＷ２及びＳＷ４がＯＦＦである場合は、ＡＮＴ１が右旋偏波（ＲＨＣＰ）となる。アンテナＡＮＴ２による方形パッチアンテナ（以下ＡＮＴ２という）のスイッチＳＷ１及びＳＷ３がＯＦＦで、ＡＮＴ２のスイッチＳＷ２及びＳＷ４がＯＮである場合は、ＡＮＴ２が左旋偏波（ＬＨＣＰ）となる。
【００９２】
また、ＡＮＴ１のスイッチＳＷ１及びＳＷ３がＯＦＦで、ＡＮＴ１のスイッチＳＷ２及びＳＷ４がＯＮの場合に、ＡＮＴ１が左旋偏波（ＬＨＣＰ）である。ＡＮＴ２のスイッチＳＷ１及びＳＷ３がＯＮで、ＡＮＴ２のスイッチＳＷ２及びＳＷ４がＯＦＦの場合に、ＡＮＴ２が右旋偏波（ＲＨＣＰ）である。
【００９３】
更に、ＡＮＴ１のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４がいずれもＯＮである場合は、ＡＮＴ１は直線偏波（ＬＩＮＥＡＲ）である。ＡＮＴ２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４がいずれもＯＮである場合は、ＡＮＴ２は直線偏波（ＬＩＮＥＡＲ）である。上述の”ＯＮ”である場合とは、アンテナＡＮＴ１やＡＮＴ２等の主励振素子１１と、副励振素子１２ａ〜１２ｄとの間が電気的に接続された状態である。幾何学等価パターンで示すと、主励振素子１１と副励振素子１２ａ〜１２ｄとが同一平面上で一体化した状態である。反対に、”ＯＦＦ”の場合とは、その逆の状態とする。等価パターンで示すと、主励振素子１１の隅が欠けて、副励振素子１２ａ〜１２ｄが同一平面上には電気的に見えない状態である。
【００９４】
このように、４個のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を全て”ＯＮ”にすれば、円偏波ではなくなって、直線偏波となる。即ち、アンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２による方形パッチアンテナでは、右旋偏波・左旋偏波・直線偏波の３種類を選択することが可能である。この３つの放射偏波を通信状態がベストとなるように選択してやれば、ユーザの使用する伝搬環境に最も適した伝送をすることができる。  
続いて、本発明に係る無線通信装置の制御方法について説明する。図８は、アンテナ装置１００を応用した無線通信装置４００の制御例を示すフローチャートである。
【００９５】
この実施例では、八角形状を有して絶縁性の基板１９上に配置された導電性の主励振素子１１と当該主励振素子１１の対角線方向に絶縁領域を挟んで配置された偏波制御用の副励振素子１２ａ〜１２ｄとの間に接続されたスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオン／オフ制御して方形パッチアンテナの放射偏波を切り換えるアンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２を有してＭＩＭＯ通信方式による信号を送受信する場合を前提とする。
【００９６】
この例のＭＩＭＯ通信方式によれば、スイッチ切換えの組み合わせをＮ（ｉ＝１〜Ｎ）通りに変化させて、伝送速度が最大となる設定を抽出する（見出す）。更に、サブキャリア変調をＭ（ｊ＝１〜Ｍ）通り、例えば、６４ＱＡＭ→１６ＱＡＭ→８ＰＳＫ→ＱＰＳＫというようにサブキャリアを変化させて伝送速度が最大となるアンテナの状態を設定して、相手方の無線通信装置と送受信処理を実行するようになされる。
【００９７】
このような動作設定条件を前提にして、図８に示すフローチャートのステップＡ１でサブキャリアをｊ＝１に設定する。例えば、サブキャリアを６４ＱＡＭに設定する。その後、ステップＡ２で各々のアンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の組み合わせをｉ＝１に設定する。これらの設定ｊ＝１及びｉ＝１における伝送速度をステップＡ３で測定する。例えば、受信回路４４ａ及び４４ｂは受信感度（受信強度ＲＳＳＩ等）を測定する。
【００９８】
その後、ステップＡ４に移行して、伝送速度が最大となったか否かを判別（検出）する。このとき、伝送速度の最大値検出を実行し、伝送速度の最大値を検出した場合は、ステップＡ５に移行して各々のＡＮＴ１及びＡＮＴ２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の組み合わせの設定を記憶（登録）する。
【００９９】
その後、ステップＡ６に移行して、スイッチ切換えの組み合わせ番号を１つインクリメント（ｉ＝ｉ＋１）としてステップＡ７に移行する。ステップＡ７では、Ｎ通りのスイッチ切換えの組み合わせを終了したかを判別する。Ｎ通りのスイッチ切換えを実行していない、すなわち、ｉ＜Ｎの場合は、ステップＡ３に戻って伝送速度を測定する。その後、ステップＡ４〜Ａ６の判別、記録及びインクリメントを繰り返すようになされる。
【０１００】
そして、ステップＡ６でスイッチ切換えの組み合わせがｉ＝Ｎとなった場合は、ステップＡ８に移行してサブキャリアの可変ステップをｊ＝ｊ＋１（インクリメント）する。例えば、サブキャリアを６４ＱＡＭから１６ＱＡＭに切換える。
【０１０１】
その後、ステップＡ９に移行して、Ｍ通りの可変ステップを実行していない、すなわち、ｊ＜Ｍの場合には、ステップＡ２に戻る。ステップＡ２で各々のアンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の組み合わせをｉ＝１に設定する。これらの設定ｊ＝２及びｉ＝１における伝送速度をステップＡ３で測定する。
【０１０２】
その後、ステップＡ４に移行して、方形パッチアンテナの通信品質が最適であるか否かを判別するために、伝送速度が最大か否かを検出する。伝送速度が最大である場合は、ステップＡ５に移行して、先に検出された通信品質の最適な各々のアンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の組み合わせの設定を保持（抽出）する。その後、ステップＡ６に移行する。このように最適であると判別されたスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の設定を更新保持するステップＡ２〜Ａ７を順次繰り返すようになされる。
【０１０３】
そして、ステップＡ７でスイッチ切換えの組み合わせがｉ＝Ｎとなった場合であって、ステップＡ８に移行してサブキャリアの可変ステップでｊ＝ｊ＋１して、ステップＡ９でｊ＜Ｍの場合は、ステップＡ２に戻って上述した処理を繰り返す。そして、ステップＡ９でｊ＝Ｍに到達した場合は、ステップＡ１０に移行して設定を固定するようになされる。これにより、最適な通信品質が検出されたスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の設定によって通信を実行でき、その際の偏波方式を使用することにより、使用環境に適したＭＩＭＯ通信方式よる無線通信処理を実現できるようになる。
【０１０４】
図９Ａ及びＢは、ＭＩＭＯ通信方式における無線通信装置４０１、４０２間の非反射時の送受信例を示す図である。  
この実施例では、データの送信および受信処理において、２本のアンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２を使用してＭＩＭＯ通信方式を実現する場合であって、マルチパス環境を利用して通信処理を実行する場合を前提とする。例えば、図９Ａに示す無線通信装置４０１には図７に示した無線通信装置４００が応用され、第１、第２又は第３の実施例で説明したアンテナ装置１００、２００又は３００を応用した２本の方形パッチアンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２が配置される。
【０１０５】
この例で、無線通信装置４０１のアンテナＡＮＴ１は、スイッチＳＷ１及びＳＷ３がＯＮされ、他のスイッチＳＷ２及びＳＷ４がＯＦＦされ、右旋偏波に設定されている。幾何学等価パターンで示すと、アンテナＡＮＴ１の右上と左下が欠けた方形パッチパターンとなる。アンテナＡＮＴ１は右旋偏波のデータＤａを輻射（放射）する場合である。
【０１０６】
また、そのアンテナＡＮＴ２は、スイッチＳＷ２及びＳＷ４がＯＮされ、他のスイッチＳＷ１及びＳＷ３がＯＦＦされ、左旋偏波に設定されている。幾何学等価パターンで示すと、アンテナＡＮＴ２の左上と右下が欠けた方形パッチパターンとなる。アンテナＡＮＴ２は左旋偏波のデータＤｂを輻射する場合である。
【０１０７】
図９Ｂに示す無線通信装置４０２にも、図７に示した無線通信装置４００が応用され、第１、第２又は第３の実施例で説明したアンテナ装置１００、２００又は３００を応用した２本の方形パッチアンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２が配置される。この例で、無線通信装置４０２のアンテナＡＮＴ１は、スイッチＳＷ１及びＳＷ３がＯＮされ、他のスイッチＳＷ２及びＳＷ４がＯＦＦされ、右旋偏波に設定されている。幾何学等価パターンで示すと、アンテナＡＮＴ１の右上と左下が欠けた方形パッチパターンとなる。アンテナＡＮＴ１は右旋偏波のデータＤａを輻射（放射）する場合である。
【０１０８】
また、そのアンテナＡＮＴ２は、スイッチＳＷ２及びＳＷ４がＯＮされ、他のスイッチＳＷ１及びＳＷ３がＯＦＦされ、左旋偏波に設定されている。幾何学等価パターンで示すと、アンテナＡＮＴ２の左上と右下が欠けた方形パッチパターンとなる。アンテナＡＮＴ２は左旋偏波のデータＤｂを輻射する場合である。
【０１０９】
このように偏波が設定されたＭＩＭＯ通信システムにおいて、マルチパス環境下に反射物等が無い場合は、無線通信装置４０１のアンテナＡＮＴ１は右旋偏波のデータＤａを無線通信装置４０２で右旋偏波受信に設定されたアンテナＡＮＴ１によってデータＤａが受信され処理される。同様にして、無線通信装置４０１のアンテナＡＮＴ２は左旋偏波のデータＤｂを無線通信装置４０２で左旋偏波受信に設定されたアンテナＡＮＴ２によってデータＤｂが受信され処理される。
【０１１０】
図１０Ａ及びＢは、ＭＩＭＯ通信方式における無線通信装置４０１、２０２間に反射物４０３が存在する場合の送受信例を示す図である。
【０１１１】
この実施例でＭＩＭＯ通信方式によれば、マルチパス環境下の反射物４０３による反射の影響により、当初直交させようとした偏波同士が干渉を起こす場合がある。図９Ａ及びＢに示した例を採ると、片方のアンテナＡＮＴ１からの放射電波が１回反射を受けた場合、その偏波は逆旋波になるため、アンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２からの放射時には、右旋偏波と左旋偏波を区別していたにもかかわらず、結局は同旋波となって干渉を起こしてしまうことになる。一方、両方のアンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２から同旋波で放射させたとしても、片方側に反射物４０３があって、反射の影響を受けたにも係わらず、その偏波は逆旋波になるため、干渉を起こさなくなることがある。
【０１１２】
このように、マルチパスリッチな環境では偏波が様々に変化しており、放射させる時点で直交性を持たせたとしても、電波環境によってはそれが通信特性にとって必ずしも優位な結果とはならない場合がある。例えば、図１０Ａに示す無線通信装置４０１のアンテナＡＮＴ２から輻射された左旋偏波のデータＤｂは、図１０Ｂに示す無線通信装置４０２に対して直接波となって受信される。無線通信装置４０１のアンテナＡＮＴ１から輻射された右旋偏波のデータＤａは、図９Ｂに示す無線通信装置４０２に対して反射波となって受信される。
【０１１３】
このような場合に、受信信号の品質を向上させる方法として、次の二つが考えられる。第１の方法は、受信感度（受信強度ＲＳＳＩ等）を検出して送信側にフィードバックを行い、送信側の無線通信装置４０１のアンテナＡＮＴ２の設定はそのままにして、アンテナＡＮＴ１のみを右旋から左旋偏波に切換えて使用する。すなわち、無線通信装置４０１のアンテナＡＮＴ１のスイッチＳＷ１、ＳＷ３＝ＯＮからＯＦＦに切換え、更に、そのスイッチＳＷ２、ＳＷ４＝ＯＦＦからＯＮに切換え、あえて送信時には同旋の偏波で両方のアンテナから送信し、受信側では結果的に反射によって逆旋波となり干渉を起こさなくなるというものである。第１の方法によれば、受信側での復調に必要な信号レベルが得られない場合に、あえて干渉は覚悟してでも受信レベルを上げようとするものである。
【０１１４】
第２の方法は、受信側の無線通信装置４０２のアンテナＡＮＴ２の設定はそのままにして、アンテナＡＮＴ１のみを、受信感度（受信強度ＲＳＳＩ等）に応じて、右旋から左旋偏波に切換えて使用する、ないし切り換えずにそのまま使用する、ということを選択するというものである。第２の方法によれば、受信側での復調に必要な信号レベルは得られており、むしろあえて受信感度を低下させることによって干渉信号のレベルも低下させて信号品質を向上させようと図るものである。
【０１１５】
この例では、受信感度（受信強度ＲＳＳＩ等）を検出して、このＲＳＳＩに応じて適宜、受信側の無線通信装置４０２で容易に右旋から左旋又は左旋から右旋へ偏波を切換えるようになされる。以下で、このＲＳＳＩ検出に関する実施例を説明する。
【０１１６】
図１１は、スイッチ（偏波）切換制御時の閾値設定例を示すＲＳＳＩの検出レベル図である。図１２は、受信側の無線通信装置４０２における偏波切換時の制御例を示すフローチャートである。
【０１１７】
この例でＲＳＳＩに応じて、受信側の無線通信装置４０２等で、右旋から左旋又は左旋から右旋へ偏波を切換える場合に、図１１に示すように、ＲＳＳＩの検出レベルに対して下限閾値Ｌth１及び上限閾値Ｌth２（Ｌth１＜Ｌth２）が設定され、この下限及び上限閾値Ｌth１、Ｌth２に基づいて、右旋・左旋偏波を切換える場合を前提とする。
【０１１８】
この例では、ＲＳＳＩと、上限閾値Ｌth２との関係がＲＳＳＩ＞Ｌth２となった場合及び、そのＲＳＳＩと下限閾値Ｌth１との関係がそのＲＳＳＩ＜Ｌth１となった場合に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を切換えて偏波切換設定を実行する。なお、当該ＲＳＳＩと下限及び上限閾値Ｌth１、Ｌth２との関係がＬth１≦ＲＳＳＩ＜Ｌth２となる場合には、偏波切換えを行わずに、現状の受信状態を維持する場合を例に挙げる。
【０１１９】
これらをスイッチ（偏波）切換条件にして、図１２に示すフローチャートのステップＢ１でＲＳＳＩを検出する。ＲＳＳＩは受信回路４４ａや４４ｂ等が検出してＲＳＳＩ検出データを制御装置４６に出力する。次に、ステップＢ２で制御装置４６は、ＲＳＳＩ検出データに基づいてＲＳＳＩと上限閾値Ｌth２とを比較してＲＳＳＩ＞Ｌth２か否かを判別する。ＲＳＳＩ＞Ｌth２の場合は、ステップＢ３に移行してスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を切換えて偏波切換設定を実行する（図１０Ａ，Ｂ参照）。
【０１２０】
その後、ステップＢ４に移行して制御装置４６は、下限及び上限閾値Ｌth１、Ｌth２との関係がＬth１≦ＲＳＳＩ＜Ｌth２であるか否かを判別する。ＲＳＳＩ、下限及び上限閾値Ｌth１、Ｌth２との関係がＬth１≦ＲＳＳＩ＜Ｌth２となる場合は、現状の受信状態を維持する。
【０１２１】
上述のステップＢ２でＲＳＳＩ＞Ｌth２ではない場合、すなわち、ＲＳＳＩがＬth２以下の場合は、ステップＢ６に移行する。また、ステップＢ４でＲＳＳＩ、下限及び上限閾値Ｌth１、Ｌth２との関係がＬth１≦ＲＳＳＩ＜Ｌth２でない場合は、ステップＢ５に移行して、スイッチ切換え設定を元に戻した後に、ステップＢ６に移行する。ステップＢ６で制御装置４６は、ＲＳＳＩと下限閾値Ｌth１とを比較してＲＳＳＩ≦Ｌth１か否かを判別する。
【０１２２】
ＲＳＳＩ≦がＬth１の場合は、ステップＢ８に移行して制御装置４６は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を切換えて偏波切換設定を実行する。その後、ステップＢ９に移行して制御装置４６は、ＲＳＳＩ、下限及び上限閾値Ｌth１、Ｌth２との関係がＬth１≦ＲＳＳＩ＜Ｌth２であるか否かを判別する。Ｌth１≦ＲＳＳＩ＜Ｌth２の場合は、現状の受信状態を維持する。
【０１２３】
また、ステップＢ９でＲＳＳＩ、下限及び上限閾値Ｌth１、Ｌth２との関係がＬth１≦ＲＳＳＩ＜Ｌth２でない場合は、ステップＢ１０に移行して、スイッチ切換え設定を元に戻すと共に、ステップＢ１１に移行してサブキャリアを変更する。その後、ステップＢ１に戻って上述した処理を繰り返すようになされる。
【０１２４】
このように、第４の実施例としての無線通信装置及びその制御方法によれば、本発明に係る方形パッチアンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２が応用され、主励振素子１１と副励振素子１２ａ〜１２ｄとの間に接続されたスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオン／オフ制御することにより、主励振素子１１の放射偏波を切り換えるようになされる。
【０１２５】
この例で、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオン／オフ制御すると、主励振素子１１と、一方の対角線方向の副励振素子１２ａ〜１２ｄとが電気的に接続され、他方の対角線方向の副励振素子１２ａ〜１２ｄは、絶縁された状態となるので、右旋偏波又は左旋偏波の特性を示す円偏波のアンテナ体を構成することができる。また、２つの対角線方向の四隅のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を全てオンすると、直線偏波のアンテナ体を構成することができる。
【０１２６】
従って、主励振素子１１と副励振素子１２ａ〜１２ｄとの組み合わせによって構成される３種類のアンテナ体を選択して、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の信号を送受信することができる。これにより、電波環境に適したＭＩＭＯ通信方式により無線通信処理を実行できるようになる。
【０１２７】
また、コスト削減等の目的で、例えば、主励振素子１１と副励振素子１２ａ〜１２ｄとの間、ならびにスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を、対角線上の四隅すべてに設けず、一方の対角線上のみの２箇所だけに設け、もう一方の対角線上の角は切り欠きをしないでおく。そして、これらのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦを切り換えることにより、円偏波（右旋ないし左旋）と直線偏波の切り換えを行って、最適な通信品質が検出する、といったことも可能となる。
【０１２８】
この実施例では、第１の実施例で説明した方形パッチアンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２を応用する場合について説明したが、これに限られることはなく、第２の実施例で説明したＭＥＭＳスイッチＳＷ１’を利用したアンテナ装置２００や、第３の実施例で説明した円形パッチパターンを有したアンテナ装置３００を複数本実装した無線通信装置４００を構成してもよい。第４の実施例と同様な効果が得られる。
【実施例５】
【０１２９】
図１３は、第５の実施例としてのアンテナ装置５００の構成例を示す図である。図１３に示すアンテナ装置５００は、複数の平面アンテナを使用した多入力多出力（Multi Input Multi Output：以下ＭＩＭＯという）通信方式による信号を同時に送受信するアンテナやそれを応用した無線通信装置に適用して好適である。アンテナ装置５００は、平面アンテナ本体部の一例となる導電性の主励振素子５１が誘電性の基板２９上に配置されて構成される。主励振素子５１は、例えば、四隅が切り落とされた八角形の方形パッチパターン形状を有している。基板２９は長さがＬで幅がＷである。主励振素子５１は長さがＬ’（Ｌ’＜Ｌ）で幅がＷ’（Ｗ’＜Ｗ）である。主励振素子５１には、厚みｔの銅や、白銅、燐青銅、黄銅、ＳＵＳ、金等の金属材料が使用され、主励振素子５１は、銅箔基板のエッチング法や、樹脂への金属メッキ法、金属箔の貼り付け技術等により形成される。
【０１３０】
主励振素子５１の対角線方向には、小片部の一例となる偏波制御用の三角形状の副励振素子（縮退分離素子又は摂動素子）が配置されている。副励振素子Ｐ１〜Ｐ４は主励振素子５１と異なり半導電性の樹脂材料から構成される。例えば、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４には、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール又はポリアズレンのいずれかの導電性のプラスティックから構成される。
【０１３１】
副励振素子Ｐ１〜Ｐ４は、例えば、八角形状の主励振素子５１の四隅に連続して、下部の誘電性の基板２９上に、三角形状の導電性（半導電性）のプラスティックを接合することにより作成される。接続部分には、所定の接着剤が使用される。この例で、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を含めて主励振素子５１の仕上がり形状は四角形状を有している。
【０１３２】
副励振素子Ｐ１には金属で形成された制御電極５２ａが設けられ、直流バイアス電圧を供給するようになされる。他の副励振素子Ｐ２〜Ｐ４においても同様にして制御電極５２ｂ，５２ｃ，５２ｄが設けられ、直流バイアス電圧を各々供給するようになされる。この例では、当該制御電極５２ａ、５２ｂ，５２ｃ，５２ｄに供給する直流バイアス電圧を制御して方形パッチアンテナの放射偏波を切り換えるようになされる。
【０１３３】
上述の誘電性の基板２９には、シリコンゲル、アクリロニトリルゲル又は多糖類高分子ポリマーのいずれかの固体電解質部材が使用される。基板２９には４個の制御端子１３ａ〜１３ｄが設けられる。制御端子１３ａは副励振素子Ｐ１の制御電極５２ａにチョークコイル１４ａを介して接続される。制御電極５２ａと、図示しない接地（ＧＮＤ）パターンとの間には、バイパスコンデンサ１５ａが接続される。チョークコイル１４ａ及びバイパスコンデンサ（パスコン）１５ａ等は、高周波電流の周り込みを防ぐためのフィルタを構成し、必要に応じて直流系線路に接続され、フィルタは適当な位置にレイアウト（配置）される。
【０１３４】
接地パターン１７は、基板裏面側に設けられる。バイパスコンデンサ１５ａはスルーホールを介して接地パターン１７に接続される。他の制御端子１３ｂ〜１３ｄについても、同様にして副励振素子Ｐ２〜Ｐ４の制御電極５２ｂ，５２ｃ、５２ｄに各々チョークコイル１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ等を介して接続される。バイパスコンデンサ１５ｂ，１５ｃ，１５ｄも同様にして接続される。
【０１３５】
副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の導電性又は絶縁性の機能を選択する直流バイアス電圧（以下で機能制御信号Ｓ３１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４ともいう）は、制御電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、５２ｄと接地パターン１７との間に供給される。制御端子１３ａ〜１３ｄ及び接地パターン１７には図示しない通信制御ユニット（機能制御回路等）が接続され、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４に関して、対角線方向の副励振素子Ｐ１と、Ｐ３、Ｐ２とＰ４毎等のようにペアに直流バイアス電圧を供給するようになされる。この方形パッチアンテナは、例えば、新井宏之著、「新アンテナ工学」、総合電子出版（１９９６）に示されるような右旋・左旋偏波等の円偏波放射や直線偏波放射等をするようになされる。
【０１３６】
図１４Ａ及びＢは、アンテナ装置５００の構造例を示す上面図及びそのＸ１−Ｘ１矢視断面図である。図１５Ａ〜Ｃは、アンテナ装置５００の積層構造例を示す分解上面図である。
【０１３７】
図１４Ａにおいて、アンテナ装置５００は、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４、正方形状の誘電性の基板２９、八角形状の主励振素子５１及び三角形状の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を有している。図１４Ｂにおいて、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４は、主励振素子５１の四隅から連続して、当該副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を含めて主励振素子５１の仕上がり形状が四角形状になるように構成される。
【０１３８】
図１５Ａ〜Ｃは、アンテナ装置５００の積層構造例を示す分解上面図である。図１５Ａに示すアンテナ装置５００は三層構造を有しており、その第１層目は、誘電性の基板２９、主励振素子５１及び副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を有している。第１層目の誘電性の基板２９ａ上には主励振素子５１及び副励振素子Ｐ１〜Ｐ４が配置されて構成される。主励振素子５１の下方にはＲＦ給電点（スルーホール１６ｅ）が設けられる。
【０１３９】
図１５Ｂに示す第２層目には、誘電性の基板２９ｂ及びマイクロストリップライン１８が設けられ、第１層目の誘電性の基板２９ａに設けられたスルーホール１６ｅを介して主励振素子５１に接続される。マイクロストリップライン１８は、５０Ωの特性インピーダンスを有しており、第１層目及び第２層目の誘電性の基板２９ａ，１９ｂに挟まれる状態で配置される。マイクロストリップライン１８には給電端子（給電回路）が設けられ、無線通信装置の高周波回路等に接続され、送信信号を給電又は受信信号を引き込むようになされる。図１５Ｃに示す第３層目は、第２層目の誘電性の基板２９ｂの裏面全面に設けられた接地パターン１７（ＧＮＤ層）から構成される。これにより、三層構造のアンテナ装置５００を構成するようになる。
【０１４０】
ここで、三層構造のアンテナ装置５００の製造方法について説明をする。まず、誘電性の基板の一方の面に銅箔を有した正方形状の片面銅箔基板を準備し、この銅箔上に主励振素子用として八角形状にレジストを塗布してパターンニングする。このレジストをマスクにして余分な銅箔を所定のエッチング液により除去する。これにより、片面銅箔基板を八角形状の主励振素子５１を形成することができる。その後、八角形状の主励振素子５１の四隅に連続して、下部の誘電性の基板２９上に、三角形状の半導電性のプラスティック部材を接合する。これにより、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を形成することができる。基板２９上へのプラスティック部材の接合には所定の接着剤を使用する。なお、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を含めて主励振素子５１の仕上がり形状が四角形状になるように、導電性のプラスティックを三角形状に成形して接合される。
【０１４１】
次に、主励振素子５１に至る所定の口径のスルーホールを形成する。スルーホールはドリル等により開口する。スルーホール１６ｅの口径は、導電部材を形成できる程度を確保できればよい。これにより、一方の面に主励振素子５１及び副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を有し、かつ、主励振素子５１から裏面へ至る所定の口径のスルーホール１６ｅを有した第１の基板２９ａを形成することができる。
【０１４２】
次に、誘電性の基板の両面に銅箔を有した正方形状の両面銅箔基板を準備し、一方の面の銅箔上にマイクロストリップライン用として所定形状のレジストを塗布してパターンニングする。レジストは上述のスルーホール１６ｅと位置合わせして塗布する。他方の面の銅箔は全面にレジストを塗布して置く。これらのレジストをマスクにして余分な銅箔を所定のエッチング液により除去する。これにより、一方の面にマイクロストリップライン１８を有し、他方の面に接地パターン１７を有した第２の基板２９ｂを形成することができる。もちろん、これに限られることはなく、片面銅箔基板の銅箔非形成面にマイクロストリップライン相当の銅箔等を貼り付けて形成してもよい。
【０１４３】
その後、主励振素子５１、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４及びスルーホール１６ｅを有した第１の基板２９ａと、マイクロストリップライン１８及び接地パターン１７を有した第２の基板２９ｂとを所定の接着剤を使用して張合わせる。接合面は、第１の基板２９ａで主励振素子５１及び副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を有していない面と、第２の基板２９ｂでマイクロストリップライン１８を有した面とする。更に、スルーホール内に導電部材を充填又はメッキ法により施して、主励振素子５１とマイクロストリップライン１８とを電気的に接続する。
【０１４４】
図１６Ａ及びＢは、副励振素子Ｐ１等を導電性又は絶縁性にする制御例を示す断面図である。  
図１６Ａに示す接合構造は、図１３に示した誘電性の基板２９上の副励振素子Ｐ１の一部分を抽出したものである。誘電性の基板２９には、シリコンゲルや、アクリロニトリルゲル、多糖類高分子ポリマー等から構成される固体電解質部材が使用される。この固体電解質部材は、マイナス（陰）イオンを誘導し易い部材である。副励振素子Ｐ１は半導電性の樹脂材料、例えば、ポリアセチレンや、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアズレン等の導電性のプラスティックが使用される。
【０１４５】
図１６Ａに示す接合構造で、副励振素子Ｐ１の制御電極５２ａと、基板裏面の接地パターン１７との間に順方向のバイアス電圧を供給する。このようなバイアス電圧を供給すると、陰イオン（電子）が、副励振素子Ｐ１等が固体電解質である誘電性の基板２９から半導電性のプラスティックの副励振素子へ注入（ドーピング）されるので、副励振素子Ｐ１が導電性に変化し、金属のように電気を良く通す性質に変わる。
【０１４６】
反対に、図１６Ｂに示す接合構造で、副励振素子Ｐ１の制御電極５２ａと、基板裏面の接地パターン１７との間に逆方向のバイアス電圧を供給すると、陰イオンが、半導電性のプラスティックの副励振素子Ｐ１等から誘電性の基板２９へ引き抜かれる（脱ドーピング）されるので、副励振素子Ｐ１は絶縁性に変化し、絶縁体のように電気を良し難くなる性質に変わる。
【０１４７】
この例では、固体電解質と半導電性のプラスティックとの接合構造において、上述の直流バイアス電圧の印加方向によって、ドーピング／脱ドーピングにより導電性又は絶縁性に変化する性質を偏波制御用の副励振素子Ｐ１等に応用するようになされる。
【０１４８】
このように、第５の実施例として三層構造のアンテナ装置５００によれば、主励振素子５１で２つの対角線方向のそれぞれの隅に副励振素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が配置され、一方の対角線方向の２つの副励振素子Ｐ１及びＰ３を導電性にし、他方の対角線方向の２つの副励振素子Ｐ２及びＰ４を絶縁性にする。このように副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を導電性又は絶縁性に機能制御すると、主励振素子５１と、一方の対角線方向の副励振素子Ｐ１、Ｐ３とが電気的に接続され、他方の対角線方向の副励振素子Ｐ２、Ｐ４は、絶縁された状態となるので、右旋偏波又は左旋偏波の特性を示す円偏波のアンテナ体を構成することができる。
【０１４９】
また、対角線方向の四隅の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を全て導電性にすると、直線偏波のアンテナ体を構成することができる。このような副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を導電性又は絶縁性に機能制御することによって、主励振素子５１と副励振素子Ｐ１〜Ｐ４とを組み合わせることができ、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の３種類のアンテナを１つの構造体で構成できるようになる。これにより、放射偏波切替機能付きのアンテナ装置５００を電波環境に適したＭＩＭＯ通信システムに十分応用できるようになる。
【実施例６】
【０１５０】
図１７は、第６の実施例としてのアンテナ装置６００の構成例を示す図である。図１７に示すアンテナ装置６００は、複数の平面アンテナを使用したＭＩＭＯ通信方式による信号を同時に送受信するアンテナやそれを応用した無線通信装置に適用して好適である。アンテナ装置６００は、導電性の主励振素子６１が誘電性の基板２９上に配置されて構成される。主励振素子６１は円形状を有している。基板２９は長さがＬで幅がＷである。主励振素子６１の直径はＤφ（Ｄφ＜Ｌ，Ｗ）である。主励振素子６１の素材及びその製造方法は、第５の実施例で説明した通りである。
【０１５１】
誘電性の基板２９の対角線方向であって、円形状の主励振素子６１の中心に原点を規定したとき、その原点を基準にして、対角線方向に沿うように、９０°毎の円周上（所定の位置）において、小片部の一例となる偏波制御用の方形形状の副励振素子Ｐ１’〜Ｐ４’（縮退分離素子又は摂動素子）が配置されている。副励振素子Ｐ１’〜Ｐ４’は主励振素子６１と異なり半導電性のプラスティック部材から構成される。副励振素子Ｐ１’〜Ｐ４’は、例えば、円形状の主励振素子６１の所定の位置をコ字状に切り欠いて、下部の誘電性の基板２９が露出するように素子分離し、そのコ字状の切り欠き部を充填するように半導電性のプラスティック部材を接合することで形成される。
【０１５２】
この例では、主励振素子６１と円周上の各々の位置に、副励振素子Ｐ１’〜Ｐ４’が実装（接合）され、当該副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を導電性／絶縁性に制御して平面アンテナ（以下円形パッチアンテナという）の放射偏波を切り換えるようになされる。
【０１５３】
誘電性の基板２９には第５の実施例と同様にして、４個の制御端子１３ａ〜１３ｄが設けられる。制御端子１３ａは副励振素子Ｐ１の制御電極６２ａにチョークコイル１４ａを介して接続される。制御電極６２ａと、図示しない接地パターン１７との間には、バイパスコンデンサ１５ａが接続される。チョークコイル１４ａ及びバイパスコンデンサ１５ａ等は、高周波電流の周り込みを防ぐためのフィルタを構成し、必要に応じて直流系線路に接続され、フィルタは適当な位置にレイアウトされる。
【０１５４】
接地パターン１７は、第５の実施例と同様にして基板裏面側に設けられる。バイパスコンデンサ１４ａはスルーホール１６ａを介して接地パターン１７に接続される。他の制御端子１３ｂ〜１３ｄについても、同様にして副励振素子Ｐ２’〜Ｐ４’の制御電極６２ｂ，６２ｃ，６２ｄに各々チョークコイル１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを介して接続される。バイパスコンデンサ１５ｂ，１５ｃ，１５ｄも同様にして接続される。
【０１５５】
副励振素子Ｐ１’〜Ｐ４’の機能を選択する直流バイアス電圧（機能制御信号）は、制御電極６２ａ，６２ｂ，６２ｃ、６２ｄと接地パターン１７との間に供給される。制御端子１３ａ〜１３ｄ及び接地パターン１７には図示しない機能制御ユニット（機能コントローラ）が接続され、副励振素子Ｐ１’〜Ｐ４’に関して、対角線方向の副励振素子Ｐ１’と、Ｐ３’、Ｐ２’とＰ４’毎等のようにペアに直流バイアス電圧を供給するようになされる。この円形パッチアンテナも第５の実施例で説明したように右旋・左旋偏波等の円偏波放射や直線偏波放射等をするようになされる。
【０１５６】
このように、第６の実施例に係る主励振素子６１が円形パッチパターンから構成されるので、第５の実施例で説明した方形パッチアンテナに限られることはなく、本発明のコンセプトに基づいて、円形パッチアンテナを有したアンテナ装置６００を基本とする様々な形式の無線通信装置に応用することが可能である。
【実施例７】
【０１５７】
図１８は、アンテナ装置５００を応用した第７の実施例としての無線通信装置７００の構成例を示すブロック図である。  
この実施例では、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナ装置及び送受信回路を応用して、当該アンテナ装置の放射偏波を適宜制御して、使用環境に適したＭＩＭＯ通信（伝送）方式を実現するようになされる。この例で、アンテナＡＮＴ１’及びＡＮＴ２’の各々には、第５の実施例で説明したアンテナ装置５００が使用される。
【０１５８】
図１８に示す無線通信装置７００は、通信制御ユニット４０’、高周波ユニット４３、メモリ部４８、２個（＝Ｎ）のアンテナＡＮＴ１’、ＡＮＴ２’及び２個の送受切換スイッチ４１，４２を備えて、ＭＩＭＯ通信方式を実現するものである。高周波ユニット４３は、２個の受信回路４４ａ，４４ｂ及び２個の送信回路４５ａ，４５ｂを有して構成される。
【０１５９】
アンテナＡＮＴ１’には送受切換スイッチ４１が接続される。送受切換スイッチ４１は、高周波ユニット４３内の受信回路４４ａ又は送信回路４５ａのいずれか一方をアンテナＡＮＴ１’の給電端子（スルーホール１６ｅ）に接続するようになされる。給電端子は、マイクロストリップライン１８を通してアンテナＡＮＴ１’の主励振素子５１に接続され、送信信号を給電し、又は、受信信号を受電する（引き込む）ようになされる。
【０１６０】
受信回路４４ａ及び送信回路４５ａは、第１のアンテナＡＮＴ１’を利用したＭＩＭＯ通信方式により信号を送受信するための送受信回路を構成する。受信回路４４ａは、送受切換スイッチ４１を介してアンテナＡＮＴ１’に接続され、当該アンテナＡＮＴ１’から送受切換スイッチ４１を介して受信信号を取り込んでＭＩＭＯ通信方式により受信処理する。
【０１６１】
送信回路４５ａは、送受切換スイッチ４１を介してアンテナＡＮＴ１’に接続され、ＭＩＭＯ通信方式により送信信号を処理し、送受切換スイッチ４１を介して送信信号をアンテナＡＮＴ１’に給電するようになされる。
【０１６２】
アンテナＡＮＴ２’には送受切換スイッチ４２が接続される。送受切換スイッチ４２は、受信回路４４ｂ又は送信回路４５ｂのいずれか一方をアンテナＡＮＴ２’の給電端子（スルーホール１６ｅ）に接続するようになされる。給電端子は、マイクロストリップライン１８を通してアンテナＡＮＴ２’の主励振素子５１に接続され、送信信号を給電し、又は、受信信号を受電する（引き込む）ようになされる。
【０１６３】
受信回路４４ｂ及び送信回路４５ｂは、第２のアンテナＡＮＴ２’を利用したＭＩＭＯ通信方式により信号を送受信するための送受信回路を構成する。受信回路４４ｂは、送受切換スイッチ４２を介してアンテナＡＮＴ２’に接続され、当該アンテナＡＮＴ２’から送受切換スイッチ４２を介して受信信号を取り込んでＭＩＭＯ通信方式により受信処理する。
【０１６４】
送信回路４５ｂは、送受切換スイッチ４２を介してアンテナＡＮＴ２’に接続され、ＭＩＭＯ通信方式により送信信号を処理し、送受切換スイッチ４２を介して送信信号をアンテナＡＮＴ２’に給電するようになされる。
【０１６５】
上述のアンテナＡＮＴ１’、ＡＮＴ２’及び高周波ユニット４３には、通信制御ユニット４０’が接続され、通信制御ユニット４０’は、受信回路４４ａ，４４ｂにより受信された信号の品質に応じてアンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２の各々の制御電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、５２ｄへの直流バイアス電圧を制御する。例えば、受信回路４４ａにより受信された信号の品質に応じてアンテナＡＮＴ１’の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を導電性又は絶縁性に制御すると共に、受信回路４４ｂにより受信された信号の品質に応じてアンテナＡＮＴ２’の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を導電性又は絶縁性に制御するようになされる。
【０１６６】
通信制御ユニット４０’は、制御装置４６及び副励振素子用の機能制御回路５７を有して構成される。アンテナＡＮＴ１’，ＡＮＴ２’には、機能制御回路５７が接続される。機能制御回路５７は制御装置４６に接続される。制御装置４６には図示しないＣＰＵ（中央処理ユニット）やＭＰＵ（マイクロ処理ユニット）、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、ＢＢ回路、ＭＡＣ回路、ユーザインターフェース等が使用される。
【０１６７】
制御装置４６は、高周波ユニット４３及び機能制御回路５７を通してアンテナＡＮＴ１’，ＡＮＴ２’を制御する。例えば、送受切換スイッチ４１に機能切換信号ＳＳ１を出力してアンテナＡＮＴ１’の送受信機能を切り換えたり、送受切換スイッチ４２に機能切換信号ＳＳ２を出力してアンテナＡＮＴ２’の送受信機能を切り換えるようになされる。
【０１６８】
また、制御装置４６は、受信回路４４ａ，４４ｂにより受信された受信信号の品質に応じて主励振素子５１に連続して設けられた４つの副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の導電性又は絶縁性を制御するものである。受信信号の品質は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式の場合、直交検波前のＡＧＣ（自動ゲインコントロール）信号をモニタ等することで得られる。もちろん、これに限られることはなく、受信信号の品質は復号データ検出等により判別してもよい。
【０１６９】
例えば、制御装置４６では、ＲＳＳＩが一定の範囲内に入っているか否かを判別する。ＲＳＳＩが一定の範囲内に入っていない場合、例えば、下限閾値よりもＲＳＳＩが低い場合や、ＲＳＳＩが上限閾値を越える場合に、制御装置４６は、機能制御回路５７へ偏波切換えを指示制御する機能制御データＤ２１を出力する。これにより、アンテナＡＮＴ１’，ＡＮＴ２’の放射偏波を制御できるようになる（偏波ダイバーシティ）。
【０１７０】
制御装置４６は、第４の実施例と同様にして、受信回路４４ａ，４４ｂにより受信された受信信号の品質に応じて送信回路４５ａ、４５ｂからアンテナＡＮＴ１’，ＡＮＴ２’へ給電（送信）される送信信号のサブキャリア変調方式を制御するようになされる。このサブキャリア変調方式の制御を通じて、使用環境に適したＭＩＭＯ通信（伝送）方式を実現できるようになる。
【０１７１】
制御装置４６には、記録媒体の一例となるメモリ部４８が接続され、ＭＩＭＯ通信方式による信号を送受信する無線通信装置用の制御プログラムが記憶される。メモリ部４８には、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、情報の随時書き込み及び読み出し可能なメモリ（ＲＡＭ）、情報の電気的な消去及び書き込み可能な読み出しメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）又はハードディスク装置（ＨＤＤ）が使用される。
【０１７２】
この制御プログラムには、アンテナＡＮＴ１’及びＡＮＴ２’の制御電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄへの直流バイアス電圧を設定するステップと、ここに設定された制御電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、５２ｄへの直流バイアス電圧によって構成される方形パッチアンテナの通信品質を検出するステップと、ここに検出された方形パッチアンテナの通信品質に基づいて制御電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、５２ｄへの直流バイアス電圧の設定を保持するステップと、ここに保持された制御電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、５２ｄへの直流バイアス電圧の設定によって通信を実行するステップとが含まれるものである。
【０１７３】
このメモリ部４８に格納された制御プログラムを利用することで、主励振素子５１、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４との組み合わせによって構成される３種類の方形パッチアンテナから選択され、しかも、最適な状態に設定された方形パッチアンテナを利用して、直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の信号を送受信できるようになる。
【０１７４】
上述の機能制御回路５７は、制御装置４６から機能制御データＤ２１を入力し、機能制御データＤ２１に基づいて機能選択信号（直流バイアス電圧）Ｓ３１〜Ｓ３４及びＳ４１〜Ｓ４４を発生し、アンテナＡＮＴ１’に関して、機能選択信号Ｓ３１を副励振素子Ｐ１に供給し、機能選択信号Ｓ３２を副励振素子Ｐ２に供給する。また、その機能選択信号Ｓ３３を副励振素子Ｐ３に供給し、機能選択信号Ｓ３４を副励振素子Ｐ４に供給する。これらの機能選択信号Ｓ３１〜Ｓ３４に基づいて、アンテナＡＮＴ１’の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を導電性又は絶縁性に制御することができる。
【０１７５】
機能制御回路５７は制御装置４６から機能制御データＤ２１を入力し、アンテナＡＮＴ２’に関して、機能選択信号Ｓ４１を副励振素子Ｐ１に供給し、機能選択信号Ｓ４２を副励振素子Ｐ２に供給する。また、その機能選択信号Ｓ４３を副励振素子Ｐ３に供給し、機能選択信号Ｓ４４を副励振素子Ｐ４に供給する。これらの機能選択信号Ｓ４１〜Ｓ４４に基づいて、アンテナＡＮＴ２’の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を導電性／絶縁性に制御することができる。
【０１７６】
この例で、主励振素子５１で２つの対角線方向のそれぞれの隅に時計回りに、制御電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを有した副励振素子Ｐ１〜Ｐ４が各々配置され、一方の対角線方向の２つの副励振素子Ｐ１，Ｐ３の制御電極５２ａ，５２ｃへ順方向バイアス電圧を供給し、他方の対角線方向の２つの副励振素子Ｐ２，Ｐ４の制御電極５２ｂ，５２ｄへ逆方向バイアス電圧を供給する。このようなバイアス電圧を供給すると、一方の２つの副励振素子Ｐ１及びＰ３は導電性（ドーピング）に変化し、他方の２つの副励振素子Ｐ２及びＰ４は絶縁性（脱ドーピング）に変化する。
【０１７７】
反対に、制御電極５２ａ，５２ｃへ逆方向バイアス電圧を供給し、制御電極５２ｂ，５２ｄへ順方向バイアス電圧を供給する。この結果、副励振素子Ｐ１及びＰ３が絶縁性になり、副励振素子Ｐ２及びＰ４が導電性になる。これにより、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の導電性又は絶縁性により、円偏波の右旋・左旋を選択することができる。全ての制御電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、５２ｄへ順方向バイアス電圧を供給することで、全ての副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を導電性にすることができ、直線偏波を選択することができる。
【０１７８】
【表２】
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表２は、４個の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の組み合わせと、そのアンテナ装置５００の動作例を示している。表２によれば、アンテナＡＮＴ１’による方形パッチアンテナの副励振素子Ｐ１及びＰ３が導電性で、ＡＮＴ１’の副励振素子Ｐ２及びＰ４が絶縁性である場合は、ＡＮＴ１’が右旋偏波（ＲＨＣＰ）となる。アンテナＡＮＴ２’による方形パッチアンテナ（以下ＡＮＴ２’という）の副励振素子Ｐ１及びＰ３が絶縁性で、ＡＮＴ２’の副励振素子Ｐ２及びＰ４が導電性である場合は、ＡＮＴ２’が左旋偏波（ＬＨＣＰ）となる。
【０１７９】
また、ＡＮＴ１’の副励振素子Ｐ１及びＰ３が絶縁性で、ＡＮＴ１’の副励振素子Ｐ２及びＰ４が導電性の場合に、ＡＮＴ１’が左旋偏波（ＬＨＣＰ）である。ＡＮＴ２’の副励振素子Ｐ１及びＰ３が導電性で、ＡＮＴ２’の副励振素子Ｐ２及びＰ４が絶縁性の場合に、ＡＮＴ２’が右旋偏波（ＲＨＣＰ）である。
【０１８０】
更に、ＡＮＴ１’の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４がいずれも導電性である場合は、ＡＮＴ１’は直線偏波（ＬＩＮＥＡＲ）である。ＡＮＴ２’の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４がいずれも導電性である場合は、ＡＮＴ２’は直線偏波（ＬＩＮＥＡＲ）である。上述の”導電性”である場合とは、アンテナＡＮＴ１’やＡＮＴ２’等の主励振素子５１と、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４とが電気的に接続された状態である。幾何学等価パターンで示すと、主励振素子５１と副励振素子Ｐ１〜Ｐ４とが同一平面上で一体化した状態である。反対に、”絶縁性”の場合とは、その逆の状態とする。等価パターンで示すと、主励振素子５１の隅が欠けて、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４が同一平面上には電気的に見えない状態である。
【０１８１】
このように、４個の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を全て”導電性”にすれば、円偏波ではなくなって、直線偏波となる。即ち、アンテナＡＮＴ１’，ＡＮＴ２’による方形パッチアンテナでは、右旋偏波・左旋偏波・直線偏波の３種類を選択することが可能である。この３つの放射偏波を通信状態がベストとなるように選択してやれば、ユーザの使用する伝搬環境に最も適した伝送をすることができる。  
続いて、本発明に係る無線通信装置の制御方法について説明する。図１９は、アンテナ装置５００を応用した無線通信装置７００の制御例を示すフローチャートである。
【０１８２】
この実施例では、八角形状を有して誘電性の基板２９上に配置された導電性の主励振素子５１と当該主励振素子５１の対角線方向に偏波制御用の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４とを備え、その制御電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄに供給する直流バイアス電圧を制御することにより、その導電性又は絶縁性を利用した方形パッチアンテナの放射偏波を切り換えるアンテナＡＮＴ１’，ＡＮＴ２’を有してＭＩＭＯ通信方式による信号を送受信する場合を前提とする。
【０１８３】
この例のＭＩＭＯ通信方式によれば、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の導電性又は絶縁性の組み合わせをＮ（ｉ＝１〜Ｎ）通りに変化させて、第４の実施例と同様にして、伝送速度が最大となる設定を抽出する（見出す）。更に、サブキャリア変調をＭ（ｊ＝１〜Ｍ）通り、例えば、６４ＱＡＭ→１６ＱＡＭ→８ＰＳＫ→ＱＰＳＫというようにサブキャリアを変化させて伝送速度が最大となるアンテナの状態を設定して、相手方の無線通信装置と送受信処理を実行するようになされる。
【０１８４】
このような動作設定条件を前提にして、図１９に示すフローチャートのステップＣ１でサブキャリアをｊ＝１に設定する。例えば、サブキャリアを６４ＱＡＭに設定する。その後、ステップＣ２で各々のアンテナＡＮＴ１’及びＡＮＴ２’の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の導電性／絶縁性の組み合わせをｉ＝１に設定する。このとき、アンテナＡＮＴ１’及びＡＮＴ２’の制御電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄへの直流バイアス電圧を設定する。これらの設定ｊ＝１及びｉ＝１における伝送速度をステップＣ３で測定する。例えば、受信感度（受信強度ＲＳＳＩ）を測定する。これは、設定された制御電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、５２ｄへの直流バイアス電圧によって構成される方形パッチアンテナの通信品質を検出するためである。
【０１８５】
その後、ステップＣ４に移行して、伝送速度が最大となったか否かを判別（検出）する。伝送速度が最大となった場合は、ステップＣ５に移行して各々のアンテナＡＮＴ１’及びＡＮＴ２’の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の導電性又は絶縁性の組み合わせの設定を記録（登録）する。このとき、先に出された方形パッチアンテナの通信品質に基づく制御電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄへの直流バイアス電圧の設定が保持される。
【０１８６】
その後、ステップＣ６に移行して、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の導電性又は絶縁性の組み合わせ番号を１つインクリメント（ｉ＝ｉ＋１）とする。その後、ステップＣ７に移行して、Ｎ通りの副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の導電性又は絶縁性の組み合わせを実行したかを判別する。その組み合わせがｉ＜Ｎの場合は、ステップＣ３に戻って伝送速度を測定する。その後、ステップＣ４の最大値判別を繰り返すようになされる。
【０１８７】
そして、ステップＣ７で副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の導電性又は絶縁性の組み合わせがｉ＝Ｎとなった場合は、ステップＣ８に移行してサブキャリアの可変ステップをｊ＝ｊ＋１（インクリメント）する。例えば、サブキャリアを６４ＱＡＭから１６ＱＡＭに切換えて、ステップＣ２に戻る。
【０１８８】
ステップＣ２で各々のアンテナＡＮＴ１’及びＡＮＴ２’の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の導電性又は絶縁性の組み合わせをｉ＝１に設定する。これらの設定ｊ＝２及びｉ＝１における伝送速度をステップＣ３で測定する。その後、ステップＣ４に移行して、方形パッチアンテナの通信品質が最適であるか否かを判別するために、伝送速度が最大となったか否かを検出する。伝送速度が最大となった場合は、ステップＣ５に移行して、先に検出された通信品質の最適な各々のアンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２の導電性又は絶縁性の組み合わせの設定を記録（登録）する。その後、ステップＣ６に移行する。このように最適であると判別された副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の設定を更新保持するステップＣ２〜Ｂ７を順次繰り返すようになされる。
【０１８９】
そして、ステップＣ７で副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の導電性又は絶縁性の組み合わせがｉ＝Ｎとなった場合であって、ステップＣ８に移行してサブキャリアの可変ステップでｊ＝ｊ＋１して、ステップＣ９でｊ＜Ｍの場合は、ステップＣ２に戻って上述した処理を繰り返す。そして、ステップＣ９でｊ＝Ｍに到達した場合は、ステップＣ１０に移行して設定を固定するようになされる。これにより、最適な通信品質が検出された副励振素子Ｐ１〜Ｐ４への直流バイアス電圧の設定によって組み合わされたアンテナＡＮＴ１’又はＡＮＴ２’を用いて通信を実行でき、その際の偏波方式を使用することにより、使用環境に適したＭＩＭＯ通信方式よる無線通信処理を実現できるようになる。
【０１９０】
図２０Ａ及びＢは、ＭＩＭＯ通信方式における無線通信装置７０１、７０２間の非反射時の送受信例を示す図である。  
この実施例では、データの送信および受信処理において、２本のアンテナＡＮＴ１’，ＡＮＴ２’を使用してＭＩＭＯ通信方式を実現する場合であって、マルチパス環境を利用して通信処理を実行する場合を前提とする。例えば、図２０Ａに示す無線通信装置７０１には図１８に示した無線通信装置７００が応用され、第５又は第６の実施例で説明したアンテナ装置５００又は６００を応用した２本の方形パッチアンテナＡＮＴ１’及びＡＮＴ２’が配置される。
【０１９１】
この例で、無線通信装置７０１のアンテナＡＮＴ１’は、副励振素子Ｐ１及びＰ３が導電性になされ、他の副励振素子Ｐ２及びＰ４が絶縁性になされ、右旋偏波に設定されている。幾何学等価パターンで示すと、アンテナＡＮＴ１’の右上と左下が欠けた方形パッチパターンとなる。アンテナＡＮＴ１’は右旋偏波のデータＤａを輻射（放射）する場合である。
【０１９２】
また、そのアンテナＡＮＴ２’は、副励振素子Ｐ２及びＰ４が導電性になされ、他の副励振素子Ｐ１及びＰ３が絶縁性になされ、左旋偏波に設定されている。幾何学等価パターンで示すと、アンテナＡＮＴ２’の左上と右下が欠けた方形パッチパターンとなる。アンテナＡＮＴ２’は左旋偏波のデータＤｂを輻射する場合である。
【０１９３】
図２０Ｂに示す無線通信装置７０２にも、図１８に示した無線通信装置７００が応用され、第５又は第６の実施例で説明したアンテナ装置５００又は６００を応用した２本の方形パッチアンテナＡＮＴ１’及びＡＮＴ２’が配置される。この例で、無線通信装置７０２のアンテナＡＮＴ１’は、副励振素子Ｐ１及びＰ３が導電性になされ、他の副励振素子Ｐ２及びＰ４が絶縁性になされ、右旋偏波に設定されている。幾何学等価パターンで示すと、アンテナＡＮＴ１’の右上と左下が欠けた方形パッチパターンとなる。アンテナＡＮＴ１’は右旋偏波のデータＤａを輻射（放射）する場合である。
【０１９４】
また、そのアンテナＡＮＴ２’は、副励振素子Ｐ２及びＰ４が導電性になされ、他の副励振素子Ｐ１及びＰ３が絶縁性になされ、左旋偏波に設定されている。幾何学等価パターンで示すと、アンテナＡＮＴ２’の左上と右下が欠けた方形パッチパターンとなる。アンテナＡＮＴ２’は左旋偏波のデータＤｂを輻射する場合である。
【０１９５】
このように偏波が設定されたＭＩＭＯ通信システムにおいて、マルチパス環境下に反射物等が無い場合は、無線通信装置７０１のアンテナＡＮＴ１’は右旋偏波のデータＤａを無線通信装置７０２で右旋偏波受信に設定されたアンテナＡＮＴ１’によってデータＤａが受信され処理される。同様にして、無線通信装置７０１のアンテナＡＮＴ２’は左旋偏波のデータＤｂを無線通信装置７０２で左旋偏波受信に設定されたアンテナＡＮＴ２’によってデータＤａが受信され処理される。
【０１９６】
図２１Ａ及びＢは、ＭＩＭＯ通信方式における無線通信装置７０１、７０２間に反射物４０３が存在する場合の送受信例を示す図である。
【０１９７】
この実施例でＭＩＭＯ通信方式によれば、マルチパス環境下の反射物４０３による反射の影響により、当初直交させようとした偏波同士が干渉を起こす場合がある。図２０Ａ及びＢに示した例を採ると、片方のアンテナＡＮＴ１’からの放射電波が１回反射を受けた場合、その偏波は逆旋波になるため、アンテナＡＮＴ１’及びＡＮＴ２’からの放射時には、右旋偏波と左旋偏波を区別していたにもかかわらず、結局は同旋波となって干渉を起こしてしまうことになる。一方、両方のアンテナＡＮＴ１’及びＡＮＴ２’から同旋波で放射させたとしても、片方側に反射物４０３があって、反射の影響を受けたにも係わらず、その偏波は逆旋波になるため、干渉を起こさなくなることがある。
【０１９８】
このように、マルチパスリッチな環境では偏波が様々に変化しており、放射させる時点で直交性を持たせたとしても、電波環境によってはそれが通信特性にとって必ずしも優位な結果とはならない場合がある。例えば、図２１Ａに示す無線通信装置７０１のアンテナＡＮＴ２’から輻射された左旋偏波のデータＤｂは、図２１Ｂに示す無線通信装置７０２に対して直接波となって受信される。無線通信装置７０１のアンテナＡＮＴ１’から輻射された右旋偏波のデータＤａは、図２０Ｂに示す無線通信装置７０２に対して反射波となって受信される。
【０１９９】
このような場合に、受信側の無線通信装置７０２のアンテナＡＮＴ２’の設定は、そのままにして、アンテナＡＮＴ１’のみを右旋から左旋偏波に切換えて使用する。すなわち、無線通信装置７０２のアンテナＡＮＴ１’の副励振素子Ｐ１、Ｐ３＝導電性から絶縁性に切換え、更に、その副励振素子Ｐ２、Ｐ４＝絶縁性から導電性に切換えることで、却って、干渉を起こさなくなることがある。この例では、受信感度（受信強度ＲＳＳＩ等）を検出して、このＲＳＳＩに応じて適宜、受信側の無線通信装置７０２で容易に右旋から左旋又は左旋から右旋へ偏波を切換えるようになされる。
【０２００】
図２２は、直流バイアス電圧（偏波）切換制御時の閾値設定例を示すＲＳＳＩの検出レベル図である。図２３は、受信側の無線通信装置７０２における偏波切換時の制御例を示すフローチャートである。
【０２０１】
この例でＲＳＳＩに応じて、受信側の無線通信装置７０２等で、右旋から左旋又は左旋から右旋へ偏波を切換える場合に、第４の実施例と同様にして、図２２に示すように、ＲＳＳＩの検出レベルに対して下限閾値Ｌth１及び上限閾値Ｌth２（Ｌth１＜Ｌth２）が設定され、この下限及び上限閾値Ｌth１、Ｌth２に基づいて、右旋・左旋偏波を切換える場合を前提とする。
【０２０２】
この例では、ＲＳＳＩと、上限閾値Ｌth２との関係がＲＳＳＩ＞Ｌth２となった場合及び、そのＲＳＳＩと下限閾値Ｌth１との関係がそのＲＳＳＩ＜Ｌth１となった場合に、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の制御電極５２ａ〜５２ｄへの直流バイアス電圧を切換えて偏波切換設定を実行する。なお、当該ＲＳＳＩと下限及び上限閾値Ｌth１、Ｌth２との関係がＬth１≦ＲＳＳＩ＜Ｌth２となる場合には、偏波切換えを行わずに、現状の受信状態を維持する場合を例に挙げる。
【０２０３】
これらを直流バイアス電圧（偏波）切換条件にして、図２３に示すフローチャートのステップＥ１でＲＳＳＩを検出する。ＲＳＳＩは無線通信装置７０２の受信回路４４ａや４４ｂ等が検出してＲＳＳＩ検出データを制御装置４６に出力する。次に、ステップＥ２で制御装置４６は、ＲＳＳＩ検出データに基づいてＲＳＳＩと上限閾値Ｌth２とを比較してＲＳＳＩ＞Ｌth２か否かを判別する。ＲＳＳＩ＞Ｌth２の場合は、ステップＥ３に移行して副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の制御電極５２ａ〜５２ｄへの直流バイアス電圧を切換えて偏波切換設定を実行する（図２１Ａ，Ｂ参照）。
【０２０４】
その後、ステップＥ４に移行して制御装置４６は、下限及び上限閾値Ｌth１、Ｌth２との関係がＬth１≦ＲＳＳＩ＜Ｌth２であるか否かを判別する。ＲＳＳＩ、下限及び上限閾値Ｌth１、Ｌth２との関係がＬth１≦ＲＳＳＩ＜Ｌth２となる場合は、現状の受信状態を維持する。
【０２０５】
上述のステップＥ２でＲＳＳＩ＞Ｌth２ではない場合、すなわち、ＲＳＳＩがＬth２以下の場合は、ステップＥ６に移行する。また、ステップＥ４でＲＳＳＩ、下限及び上限閾値Ｌth１、Ｌth２との関係がＬth１≦ＲＳＳＩ＜Ｌth２でない場合は、ステップＥ５に移行して、直流バイアス電圧の切換え設定を元に戻した後に、ステップＥ６に移行する。ステップＥ６で制御装置４６は、ＲＳＳＩと下限閾値Ｌth１とを比較してＲＳＳＩ≦Ｌth１か否かを判別する。
【０２０６】
ＲＳＳＩ≦がＬth１の場合は、ステップＥ８に移行して制御装置４６は、直流バイアス電圧の切換えて偏波切換設定を実行する。その後、ステップＥ９に移行して制御装置４６は、ＲＳＳＩ、下限及び上限閾値Ｌth１、Ｌth２との関係がＬth１≦ＲＳＳＩ＜Ｌth２であるか否かを判別する。Ｌth１≦ＲＳＳＩ＜Ｌth２の場合は、現状の受信状態を維持する。
【０２０７】
また、ステップＥ９でＲＳＳＩ、下限及び上限閾値Ｌth１、Ｌth２との関係がＬth１≦ＲＳＳＩ＜Ｌth２でない場合は、ステップＥ１０に移行して、直流バイアス電圧の切換え設定を元に戻すと共に、ステップＥ１１に移行してサブキャリアを変更する。その後、ステップＥ１に戻って上述した処理を繰り返すようになされる。
【０２０８】
このように、第７の実施例としての無線通信装置及びその制御方法によれば、本発明に係るアンテナＡＮＴ１’及びＡＮＴ２’が応用され、誘電性の基板２９上には、八角形状を有した導電性の主励振素子５１が配置され、この主励振素子５１の対角線方向には、偏波制御用の半導電性の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４が配置される。この副励振素子Ｐ１〜Ｐ４には制御電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、５２ｄが設けられ、この制御電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、５２ｄに供給する直流バイアス電圧を制御するようになされる。
【０２０９】
上述した例では、一方の対角線方向の２つの副励振素子Ｐ１，Ｐ３の制御電極５２ａ，５２ｃへ順方向バイアス電圧を供給し、他方の対角線方向の２つの副励振素子Ｐ２，Ｐ４の制御電極５２ｂ，５２ｄへ逆方向バイアス電圧を供給すると、主励振素子５１と副励振素子Ｐ１、Ｐ３とが電気的に接続され、他方の対角線方向の副励振素子Ｐ２，Ｐ４は、絶縁された状態となるので、右旋偏波の特性を示す円偏波のアンテナ体を構成することができる。
【０２１０】
また、副励振素子Ｐ１，Ｐ３の制御電極５２ａ，５２ｃへ逆方向バイアス電圧を供給し、副励振素子Ｐ２，Ｐ４の制御電極５２ｂ，５２ｄへ順方向バイアス電圧を供給すると、主励振素子５１と副励振素子Ｐ２、Ｐ４とが電気的に接続され、他方の対角線方向の副励振素子Ｐ１，Ｐ３は、絶縁された状態となるので、左旋偏波の特性を示す円偏波のアンテナ体を構成することができる。
【０２１１】
更に、２つの対角線方向の四隅の制御電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄに全て順方向バイアス電圧を供給すると、直線偏波のアンテナ体を構成することができる。このように、制御電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、５２ｄへの直流バイアス電圧の制御によって、副励振素子Ｐ１〜Ｐ４の導電性又は絶縁性を切り分け制御ができるので、主励振素子５１と副励振素子Ｐ１〜Ｐ４と導電性又は絶縁性の組み合わせを選択できるようになる。従って、方形パッチアンテナの放射偏波を切り換えることができ、第４の実施例と同様にして直線偏波、右旋偏波及び左旋偏波の３種類のアンテナを１つの構造体で構成できるようになる。
【０２１２】
また、コスト削減等の目的で、例えば、主励振素子５１とこれに連続する４個の副励振素子Ｐ１〜Ｐ４を、対角線上の四隅すべてに設けず、一方の対角線上のみの２箇所だけに設け、もう一方の対角線上には、切り欠きをしないで主励振素子５１の角を残しておく。そして、これらの２カ所の副励振素子Ｐ１，Ｐ３の導電性又は絶縁性を切り換えることにより、円偏波（右旋ないし左旋）と直線偏波の切り換えを行って、最適な通信品質が検出する、といったことも可能となる。
【０２１３】
この実施例では、第５の実施例で説明した方形パッチアンテナＡＮＴ１’及びＡＮＴ２’を応用する場合について説明したが、これに限られることはなく、第６の実施例で説明した円形パッチパターンを有したアンテナ装置６００を複数本実装した無線通信装置７００を構成してもよい。第７の実施例と同様な効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０２１４】
この発明は、複数の方形パッチアンテナを使用して信号を同時に送受信するＭＩＭＯ通信システムに適用して極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【０２１５】
【図１】本発明に係る第１の実施例としてのアンテナ装置１００の構成例を示す図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、アンテナ装置１００の構造例を示す上面図及びそのＸ１−Ｘ１矢視断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、アンテナ装置１００の積層構造例を示す分解上面図である。
【図４】第２の実施例としてのアンテナ装置２００の構成例を示す上面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、ＭＥＭＳスイッチＳＷ１’等の構成例及びその動作例を示す上面図及び断面図である。
【図６】第３の実施例としてのアンテナ装置３００の構成例を示す図である。
【図７】アンテナ装置１００を応用した第４の実施例としての無線通信装置４００の構成例を示すブロック図である。
【図８】アンテナ装置１００を応用した無線通信装置４００の制御例を示すフローチャートである。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、ＭＩＭＯ通信方式における無線通信装置４０１、４０２間の非反射時の送受信例を示す図である。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）は、ＭＩＭＯ通信方式における無線通信装置４０１、２０２間に反射物４０３が存在する場合の送受信例を示す図である。
【図１１】スイッチ（偏波）切換制御時の閾値設定例を示すＲＳＳＩの検出レベル図である。
【図１２】受信側の無線通信装置４０２における偏波切換時の制御例を示すフローチャートである。
【図１３】第５の実施例としてのアンテナ装置５００の構成例を示す図である。
【図１４】（Ａ）及び（Ｂ）は、アンテナ装置５００の構造例を示す上面図及びそのＸ１−Ｘ１矢視断面図である。
【図１５】（Ａ）〜（Ｃ）は、アンテナ装置５００の積層構造例を示す分解上面図である。
【図１６】（Ａ）及び（Ｂ）は、副励振素子Ｐ１等を導電性又は絶縁性にする制御例を示す断面図である。
【図１７】第６の実施例としてのアンテナ装置６００の構成例を示す図である。
【図１８】アンテナ装置５００を応用した第７の実施例としての無線通信装置７００の構成例を示すブロック図である。
【図１９】アンテナ装置５００を応用した無線通信装置７００の制御例を示すフローチャートである。
【図２０】（Ａ）及び（Ｂ）は、ＭＩＭＯ通信方式における無線通信装置７０１、７０２間の非反射時の送受信例を示す図である。
【図２１】（Ａ）及び（Ｂ）は、ＭＩＭＯ通信方式における無線通信装置７０１、７０２間に反射物４０３が存在する場合の送受信例を示す図である。
【図２２】直流バイアス電圧（偏波）切換制御時の閾値設定例を示すＲＳＳＩの検出レベル図である。
【図２３】受信側の無線通信装置７０２における偏波切換時の制御例を示すフローチャートである。
【図２４】従来例に係るＭＩＭＯ通信方式による信号伝搬時の構成例を示す図である。
【図２５】ＭＩＭＯ通信方式における直線偏波用のアンテナ取付け例を示す斜視図である。
【図２６】ＭＩＭＯ通信方式における円偏波用のアンテナ取付け例を示す正面図である。
【図２７】送信端末装置＝右旋・右旋偏波設定時の受信端末装置における受信例を示す概念図である。
【図２８】送信端末装置＝右旋・左旋偏波設定時の受信端末装置における受信例を示す概念図である。
【符号の説明】
【０２１６】
１１，３１，５１，６１・・・主励振素子、１２ａ〜１２ｄ，Ｐ１〜Ｐ４・・・副励振素子、１３ａ〜１３ｄ・・・制御端子、１７・・・接地パターン１７、１８・・・ストリップライン、１９・・・絶縁性の基板、２９・・・誘電性の基板、４０，４０’・・・通信制御ユニット、４１，４２・・・送受切換スイッチ、４４ａ，４４ｂ・・・受信回路、４５ａ，４５ｂ・・・送信回路、４６・・・制御装置、４７・・・スイッチ制御回路、５２ａ〜５２ｄ・・・制御電極、５７・・・機能制御回路、１００，２００，３００，５００，６００・・・アンテナ装置、４００，４０１，４０２，７００，７０１，７０２・・・無線通信装置
【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】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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