(57)【要約】【課題】  比較的簡易な構造で、小型化かつ広帯域化された指向性可変型のアンテナ及びそれを備えた無線機器を提供する。【解決手段】  同軸線路４との接続部を介して同軸線路４から給電されるアンテナ２０であって、円錐状導体１ａを有する放射素子１と、放射素子１の円錐状導体１ａの頂部に対向する地板２と、同軸線路４に形成される電界分布を接続部又はその近傍で可変させる可変手段５、６と、を備える。【選択図】        図１
2006054809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸線路との接続部を介して当該同軸線路から給電されるアンテナであって、
円錐状導体を有する放射素子と、
前記放射素子の前記円錐状導体の頂部に対向する地板と、
前記同軸線路に形成される電界分布を前記接続部又はその近傍で可変させる可変手段と、
を備えたことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
前記放射素子は、前記円錐状導体の平面と半球状導体の平面とを合着してなることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記放射素子は、前記円錐状導体の平面と円柱状導体の平面とを合着してなることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記地板は、前記放射素子に対向する側に前記円錐状導体の頂部を内挿する凹部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項５】
前記凹部は、円錐状に形成されたことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記放射素子又は／及び前記地板の導体面を電気的に複数の領域に放射状に分割する分割手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項７】
前記分割手段は、前記導体面に放射状に設けた溝であることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
【請求項８】
アンテナ外部から前記可変手段によって前記電界分布を可変させるように構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項９】
前記同軸線路は、信号線と接地導体とを備え、
前記可変手段は、前記信号線と前記接地導体との間の一部を短絡する短絡手段であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記短絡手段を複数備えたことを特徴とする請求項９に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記同軸線路は、信号線と接地導体とを備え、
前記可変手段は、前記信号線と前記接地導体との間に設けた導体板の一部を当該接地導体と短絡する短絡手段であることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記導体板と前記短絡手段とをそれぞれ複数備えたことを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ。
【請求項１３】
前記複数の導体板は、異なる動作周波数に応じて長さがそれぞれ異なるように形成されたことを特徴とする請求項１２に記載のアンテナ。
【請求項１４】
前記同軸線路は、信号線と接地導体との間に比誘電率可変部材を備え、
前記可変手段は、前記比誘電率可変部材の誘電率を一部変化させる手段であることを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項１５】
前記比誘電率可変部材は、液晶であって、
前記可変手段は、前記液晶の誘電率を変化させる制御電極を備えたことを特徴とする請求項１４に記載のアンテナ。
【請求項１６】
前記可変手段と前記比誘電率可変部材とをそれぞれ複数備えたことを特徴とする請求項１５に記載のアンテナ。
【請求項１７】
前記可変手段による前記電界分布の可変動作を切り替えるスイッチを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項１８】
前記同軸線路は、信号線と接地導体とによって形成される線路の径が前記接続部及びその近傍においてその他の部分よりも大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項１９】
請求項１〜請求項１８のいずれかに記載のアンテナを備えたことを特徴とする無線機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、情報端末、移動通信端末等の無線機器とそこに設置される指向性可変型のアンテナとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の無線通信技術の飛躍的な発展にともない、これらの技術を利用した種々の無線機器が広く普及し始めている。このような無線通信技術では、無線通信路の伝送容量拡大に大きな期待がかけられている。特に、最近は時間や空間、偏波、符号といった多次元にわたる信号の多重化によって、伝送容量の拡大を図る研究が活発におこなわれている。
【０００３】
空間による多重化は、複数の無指向性アンテナとその信号をベクトル合成する回路からなるアダプティブアレイアンテナで実現されると考えられているが、アダプティブアレイアンテナは各アンテナの大きさや間隔が大きくなっていた。そのために、その利用対象が制限されていた。特に、情報端末や移動通信端末では使用されるアンテナの大きさができるだけ小さいことが要望されているために、アダプティブアレイアンテナの使用はそれらの要望を満足しないものとなっていた。
【０００４】
一方、従来から、アンテナ指向性を可変できる指向性可変アンテナが知られている。
特許文献１等には、放射素子の周囲を反射素子が機械的に周回することでアンテナ指向性を変化させる指向性可変アンテナが開示されている。
特許文献２等には、電気的にアンテナ指向性を切り替える指向性可変アンテナが開示されている。詳しくは、円形の接地導体上に、中央駆動素子と、それを放射状に取り囲むパラスティック素子と、が配置されている。パラスティック素子の下部にはインピーダンス負荷が設けてあって、このインピーダンスの切替えによりアンテナ指向性を切替える。
特許文献３等には、円形の接地導体上に給電アンテナ素子とそれを放射状に取り囲む無給電可変リアクタンス素子とが配置された指向性可変アンテナが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３５０３３４号公報
【特許文献２】特開平１０−１５４９１１号公報
【特許文献３】特開２００１−２４４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したアンテナ指向性を可変できる従来のアンテナは、アダプティブアレイアンテナよりも小型で、空間による多重化を実現する可能性があるものの、情報端末や移動通信端末のアンテナとしては小型化が不充分であった。特に、無指向性アンテナに比べると、従来の指向性可変アンテナは小型化が充分ではなかった。
【０００７】
特許文献１等の指向性可変アンテナは、放射素子の周囲を機械的に周回する反射素子を設けるためにアンテナの大きさが大きくなっていた。
特許文献２等の指向性可変アンテナは、中央駆動素子とパラスティック素子との間隔をλ／４程度とる必要があって、アンテナ全体の大きさは２λ以上になっていた（λは使用波長である。）。
特許文献３等の指向性可変アンテナは、給電アンテナ素子と無給電可変リアクタンス素子との間隔をλ／４程度とる必要があって、アンテナ全体の大きさはλ程度になっていた。
【０００８】
このように、従来の指向性可変アンテナは、無指向性アンテナに比べてその大きさが大きくなってしまうためにその用途が制限されていた。例えば、使用波長の周波数が数ＧＨｚ以下と低い場合には、波長の長さが１０ｃｍ以上となって、アンテナのわずかな寸法の増大が無線機器の利便性を著しく妨げることになっていた。したがって、従来の指向性可変アンテナを情報端末や移動通信端末のアンテナとして利用することは難しかった。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、比較的簡易な構造で、小型化かつ広帯域化された指向性可変型のアンテナ及びそれを備えた無線機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
従来の指向性可変アンテナ（例えば、放射器の周辺に無給電素子を配して放射器と無給電素子との電磁的な相互結合を利用してアンテナの指向性を制御するものである。）は、アンテナの等価的な合成開口が大きくなるので、利得が高くなりアンテナ指向性を制御することができる。しかし、動作原理上、アンテナの大きさを無指向性アンテナと同じ大きさまで小さくすることは難しい。
【００１１】
これに対して、無指向性アンテナにおける給電電界分布を所望の方向に片寄らせることができれば、アンテナの等価的な合成開口を大きくすることなく、アンテナ指向性を変化させることができる。通常、無指向性アンテナの給電には同軸線路を用いるが、その同軸線路に形成される電界分布（給電電界分布）は同軸線路内で均一となっている。同軸線路の電界分布を何らかの方法により変化させても、その後同軸線路を伝播する間に電界分布はすぐに均一となってしまう。しかし、無指向性アンテナの給電部（放射素子との接続部である。）の直前で同軸線路の電界分布を変化させてやれば、電界分布が均一になる前にアンテナから電波を放射することができる。このようにして、無指向性アンテナの給電電界分布を片寄らせて、アンテナ指向性を変化させることができる。
【００１２】
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかるアンテナは、同軸線路との接続部を介して当該同軸線路から給電されるアンテナであって、円錐状導体を有する放射素子と、前記放射素子の前記円錐状導体の頂部に対向する地板と、前記同軸線路に形成される電界分布を前記接続部又はその近傍で可変させる可変手段と、を備えたものである。
【００１３】
また、請求項２記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項１に記載の発明において、前記放射素子は、前記円錐状導体の平面と半球状導体の平面とを合着してなるものである。
【００１４】
また、請求項３記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項１に記載の発明において、前記放射素子は、前記円錐状導体の平面と円柱状導体の平面とを合着してなるものである。
【００１５】
また、請求項４記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記地板は、前記放射素子に対向する側に前記円錐状導体の頂部を内挿する凹部を備えたものである。
【００１６】
また、請求項５記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項４に記載の発明において、前記凹部は、円錐状に形成されたものである。
【００１７】
また、請求項６記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記放射素子又は／及び前記地板の導体面を電気的に複数の領域に放射状に分割する分割手段を設けたものである。
【００１８】
また、請求項７記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項６に記載の発明において、前記分割手段を、前記導体面に放射状に設けた溝としたものである。
【００１９】
また、請求項８記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、アンテナ外部から前記可変手段によって前記電界分布を可変させるように構成されたものである。
【００２０】
また、請求項９記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記同軸線路は、信号線と接地導体とを備え、前記可変手段を、前記信号線と前記接地導体との間の一部を短絡する短絡手段としたものである。
【００２１】
また、請求項１０記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項９に記載の発明において、前記短絡手段を複数備えたものである。
【００２２】
また、請求項１１記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記同軸線路は、信号線と接地導体とを備え、前記可変手段を、前記信号線と前記接地導体との間に設けた導体板の一部を当該接地導体と短絡する短絡手段としたものである。
【００２３】
また、請求項１２記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項１１に記載の発明において、前記導体板と前記短絡手段とをそれぞれ複数備えたものである。
【００２４】
また、請求項１３記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項１２に記載の発明において、前記複数の導体板は、異なる動作周波数に応じて長さがそれぞれ異なるように形成されたものである。
【００２５】
また、請求項１４記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の発明において、前記同軸線路は、信号線と接地導体との間に比誘電率可変部材を備え、前記可変手段を、前記比誘電率可変部材の誘電率を一部変化させる手段としたものである。
【００２６】
また、請求項１５記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項１４に記載の発明において、前記比誘電率可変部材は、液晶であって、前記可変手段は、前記液晶の誘電率を変化させる制御電極を備えたものである。
【００２７】
また、請求項１６記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項１５に記載の発明において、前記可変手段と前記比誘電率可変部材とをそれぞれ複数備えたものである。
【００２８】
また、請求項１７記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の発明において、前記可変手段による前記電界分布の可変動作を切り替えるスイッチを備えたものである。
【００２９】
また、請求項１８記載の発明にかかるアンテナは、上記請求項１〜請求項１７のいずれかに記載の発明において、前記同軸線路は、信号線と接地導体とによって形成される線路の径が前記接続部及びその近傍においてその他の部分よりも大きくなるように形成されたものである。
【００３０】
また、この発明の請求項１９記載の発明にかかる無線機器は、請求項１〜請求項１８のいずれかに記載のアンテナを備えたものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、同軸線路に形成される電界分布をアンテナとの接続部で可変させてアンテナ指向性を変化させているので、比較的簡易な構造で小型化かつ広帯域化された指向性可変型のアンテナ及びそれを備えた無線機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００３３】
実施の形態１．
図１及び図２にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１は、実施の形態１のアンテナ２０を示す斜視図である。図２は、図１のアンテナ２０におけるＸＺ平面（又はＹＺ平面）の断面図である。
【００３４】
図１及び図２に示すように、本実施の形態１のアンテナ２０は、主として、放射素子１（放射器）と、円板状の地板２と、で構成されている。放射素子１及び地板２は、銅を主たる材料として形成された導体（表面のみ導体である場合も含む。）である。
【００３５】
放射素子１は、円錐状導体１ａの平面（上面である。）と、半球状導体１ｂの平面（下面である。）と、を合着してなる形状になっている。ここで、放射素子１は、円錐状導体１ａと半球状導体１ｂとを別々に形成した後に双方を接合してもよいし、円錐状導体１ａと半球状導体１ｂとが一体化された形状のものを一度に形成してもよい。
【００３６】
このように構成された放射素子１は、Ｚ方向の高さが等しく円錐状導体１ａの頂角が等しいディスコーンアンテナの放射素子よりも、上方の形状がスリム化されて全体的に小型化されたものとなる。さらに、この場合のアンテナとしての広帯域特性は、上述のディスコーンアンテナのものと同等になる。
【００３７】
地板２は、放射素子１の円錐状導体１ａの頂部に対向するように、ＸＹ平面に平行に設置される。
アンテナ２０は、同軸線路４（同軸ケーブル）に接続されていて、同軸線路４から給電される。同軸線路４は、信号線４ａと、接地導体４ｂと、それらにより形成される線路４ｃ（誘電体）と、からなる。
【００３８】
ここで、地板２上であって、アンテナ２０と同軸線路４との接続部には、４組のスイッチ５及び短絡線６がＸＹ平面内の４方向にそれぞれ設置されている。詳しくは、短絡手段としての短絡線６は、一端が信号線４ａ（又は放射素子１）に接続されていて、他端がスイッチ５を介して接地導体４ｂ（又は地板２）に接続されている。４つのスイッチ５は、ＰＩＮダイオードであって、アンテナ外部から制御用電極（不図示である。）を用いて電気的にオン・オフ制御される。すなわち、同軸線路４の電界分布の可変動作が切り替えられる。
【００３９】
このような構成によって、地板２面内の４方向に電気的に短絡をオン・オフすることができる。
詳しくは、４方向のすべてのスイッチ５をオフした場合には、同軸線路４の電界分布に乱れが生じることがなく、アンテナ２０の放射パターンは無指向性のままとなる。これに対して、スイッチ５を１つだけオンした場合には、同軸線路４内の電界分布に乱れが生じて、アンテナ２０の放射パターンは指向性をもつようになる（短絡させた側の反対側の利得が高くなる。）。また、オンするスイッチ５の位置を切り替えることによって、アンテナ指向性を所望の方向に高速に切り替えることができる。
【００４０】
このように、本実施の形態１のアンテナ２０は、放射素子１と地板２とからなる無指向性アンテナとしてのディスコーンアンテナに対して、同軸線路４に形成される電界分布を可変させる可変手段５、６を設けることで、指向性可変型のディスコーンアンテナとしたものである。
【００４１】
なお、図示は省略するが、アンテナ２０は、情報端末、移動通信端末等の無線機器に設置される。これにより、無線機器の送受信をおこなうためのアンテナ２０が、広帯域化されアンテナ指向性が可変されるとともに、無指向性アンテナと同程度に小型化されることになる。すなわち、無線機器が小型化されるとともに、電波の送受信性能が向上する。したがって、本実施の形態１のアンテナ２０は、特に携帯用の小型情報端末に対して有用なものとなる。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態１では、広帯域特性を低下させることなく放射素子１を小型化するとともに、同軸線路４に形成される電界分布を接続部近傍で可変させてアンテナ指向性を変化させているので、比較的簡易な構造で小型化かつ広帯域化された指向性可変型のアンテナ及びそれを備えた無線機器を提供することができる。
【００４３】
実施の形態２．
図３及び図４にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図３は、実施の形態２のアンテナ２０を示す斜視図である。図４は、図３のアンテナ２０におけるＸＺ平面の断面図である。本実施の形態２のアンテナ２０は、短絡手段として信号線４ａと接地導体４ｂとの間に設けた導体板８を用いている点と、放射素子１に円柱状導体１ｃを設けている点と、放射素子１及び地板２に放射状の溝９を設けている点とが、前記実施の形態１のものとは相違する。
【００４４】
図３及び図４に示すように、本実施の形態２のアンテナ２０は、主として、放射素子１と、円板状の地板２と、で構成されている。放射素子１及び地板２は、誘電体上に金属膜（導体面）を形成したものである。
【００４５】
放射素子１は、円錐状導体１ａの平面と、円柱状導体１ｃの平面と、を合着してなる形状になっている。ここで、放射素子１は、円錐状導体１ａと円柱状導体１ｃとを別々に形成した後に双方を接合してもよいし、円錐状導体１ａと円柱状導体１ｃとが一体化された形状のものを一度に形成してもよい。
【００４６】
このように構成された放射素子１は、Ｚ方向の高さが等しく円錐状導体１ａの頂角が等しいディスコーンアンテナの放射素子よりも、上方の形状がスリム化されて全体的に小型化されたものとなる。さらに、この場合のアンテナとしての広帯域特性は、上述のディスコーンアンテナのものと同等になる。
【００４７】
地板２は、放射素子１の円錐状導体１ａの頂部に対向するように、ＸＹ平面に平行に設置される。
アンテナ２０は、同軸線路４に接続されていて、同軸線路４から給電される。同軸線路４は、信号線４ａと接地導体４ｂと線路４ｃ（誘電体）とからなる。
【００４８】
ここで、放射素子１及び地板２の表面（金属膜からなる導体面である。）には、それぞれ、放射素子１のＺ方向の中心軸を中心にした放射状の溝９（スリット）が形成されている。この溝９は、隣接する領域同士（金属膜同士）を電気的に分割する分割手段として機能するものである。
【００４９】
また、地板２上であって、アンテナ２０と同軸線路４との接続部には、４組のスイッチ５及び導体板８（浮遊導体板）がＸＹ平面内の４方向にそれぞれ設置されている。詳しくは、短絡手段としての導体板８は、線路４ｃ（誘電体）内にＺ方向に埋め込まれていて、その一端がスイッチ５を介して接地導体４ｂに接続されている。４つのスイッチ５は、ＭＥＭＳスイッチであって、アンテナ外部から制御用電極（不図示である。）を用いて電気的にオン・オフ制御される。
【００５０】
このような構成によって、地板２面内の４方向に電気的に短絡をオン・オフすることができる。
詳しくは、４方向のすべてのスイッチ５をオフした場合には、同軸線路４の電界分布に乱れが生じることがなく、アンテナ２０の放射パターンは無指向性のままとなる。これに対して、スイッチ５を１つだけオンした場合には、同軸線路４内の電界分布に乱れが生じて、アンテナ２０の放射パターンは指向性をもつようになる。また、オンするスイッチ５の位置を切り替えることによって、アンテナ指向性を所望の方向に高速に切り替えることができる。
【００５１】
このように、本実施の形態２のアンテナ２０は、放射素子１と地板２とからなる無指向性アンテナとしてのディスコーンアンテナに対して、同軸線路４に形成される電界分布を可変させる可変手段５、８を設けることで、指向性可変型のディスコーンアンテナとしたものである。
本実施の形態２では、放射素子１及び地板２に放射状の溝９を設けているために、可変手段５、８によって可変された電界分布の不均一な状態を維持しやすくなっている。すなわち、可変手段５、８の可変効率が向上されている。
【００５２】
以上説明したように、本実施の形態２でも、前記実施の形態１と同様に、広帯域特性を低下させることなく放射素子１（又はアンテナ２０）を小型化するとともに、同軸線路４に形成される電界分布を接続部近傍で可変させてアンテナ指向性を変化させているので、比較的簡易な構造で小型化かつ広帯域化された指向性可変型のアンテナ及びそれを備えた無線機器を提供することができる。
【００５３】
実施の形態３．
図５及び図６にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図５は、実施の形態３のアンテナ２０を示す斜視図である。図６は、図５のアンテナ２０におけるＸＺ平面の断面図である。本実施の形態３のアンテナ２０は、地板２に円錐状の凹部２ａを設けている点と、長さの異なる導体板８Ａ、８Ｂを設けている点とが、前記実施の形態１のものとは相違する。
【００５４】
図５及び図６に示すように、本実施の形態３のアンテナ２０は、主として、放射素子１と、円板状の地板２と、で構成されている。放射素子１及び地板２は、銅を主たる材料として形成された導体である。
放射素子１は、前記実施の形態１と同様に、円錐状導体１ａの平面と、半球状導体１ｂの平面と、を合着してなる形状になっている。
【００５５】
地板２には、放射素子１に対向する側に円錐状の凹部２ａ（窪み）が形成されている。そして、地板２の凹部２ａに円錐状導体１ａの頂部が内挿されるように、放射素子１が設置される。
アンテナ２０は、同軸線路４に接続されていて、同軸線路４から給電される。
【００５６】
このように構成された放射素子１は、Ｚ方向の高さが等しく円錐状導体１ａの頂角が等しいディスコーンアンテナの放射素子よりも、上方の形状がスリム化されて全体的に小型化されたものとなる。特に、本実施の形態３のものは、地板２の凹部２ａに放射素子１の一部を内挿しているので全体のＺ方向の高さをさらに低くして小型化することができる。また、この場合のアンテナとしての広帯域特性は、上述のディスコーンアンテナのものと同等になる。
【００５７】
ここで、アンテナ２０と同軸線路４との接続部には、４組の第１スイッチ５Ａ及び第１導体板８ＡがＸＹ平面内の４方向にそれぞれ設置されている。さらに、アンテナ２０と同軸線路４との接続部近傍であって、第１スイッチ５Ａ及び第１導体板８Ａの下方には、４組の第２スイッチ５Ｂ及び第２導体板８ＢがＸＹ平面内の４方向にそれぞれ設置されている。
【００５８】
詳しくは、短絡手段としての第１導体板８Ａ及び第２導体板８Ｂは、誘電率が２．３の線路４ｃ（誘電体）内にＺ方向に２段に埋め込まれている。第１導体板８Ａの長さは０．８ｍｍであって、第２導体板８Ｂの長さは１．２ｍｍとなっている。これらの導体板８Ａ、８Ｂの長さは２つの動作周波数に対応するために設定されたものである。具体的に、第１導体板８Ａの長さは２５ＧＨｚの周波数で電界分布を変化させるように設定され、第２導体板８Ｂの長さは１９ＧＨｚの周波数で電界分布を変化させるように設定されている。
【００５９】
第１導体板８Ａは、その一端が第１スイッチ５Ａを介して接地導体４ｂに接続されている。第２導体板８Ｂは、その一端が第２スイッチ５Ｂを介して接地導体４ｂに接続されている。第１スイッチ５Ａ及び第２スイッチ５Ｂは、ＰＩＮダイオードであって、アンテナ外部から制御用電極（不図示である。）を用いて電気的にオン・オフ制御される。
【００６０】
このような構成によって、地板２上の４方向に電気的に短絡を２段階にオン・オフすることができる。
詳しくは、４方向のすべての第１スイッチ５Ａ及び第２スイッチ５Ｂをオフした場合には、同軸線路４の電界分布に乱れが生じることがなく、アンテナ２０の放射パターンは無指向性のままとなる。
これに対して、第１スイッチ５Ａを１つだけオンした場合には、２５ＧＨｚの信号において同軸線路４内の電界分布に乱れが生じて、２５ＧＨｚの放射パターンが指向性をもつようになる。また、第２スイッチ５Ｂを１つだけオンした場合には、１９ＧＨｚの信号において同軸線路４内の電界分布に乱れが生じて、１９ＧＨｚの放射パターンが指向性をもつようになる。オンするスイッチ５Ａ、５Ｂの位置を切り替えることによって、アンテナ指向性を所望の方向に高速に切り替えることができたり、各周波数を独立して制御することができたりする。
【００６１】
このように、本実施の形態３のアンテナ２０は、放射素子１と地板２とからなる無指向性アンテナとしてのディスコーンアンテナに対して、同軸線路４に形成される電界分布を可変させる可変手段５Ａ、５Ｂ、８Ａ、８Ｂを設けることで、複数の周波数において独立して指向性の切り替えをおこなうことができる指向性可変型のディスコーンアンテナとしたものである。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態３でも、広帯域特性を低下させることなくアンテナ全体を小型化するとともに、同軸線路４に形成される電界分布を接続部近傍で可変させてアンテナ指向性を変化させているので、比較的簡易な構造で小型化かつ広帯域化された指向性可変型のアンテナ及びそれを備えた無線機器を提供することができる。
【００６３】
実施の形態４．
図７及び図８にて、この発明の実施の形態４について詳細に説明する。
図７は、実施の形態４のアンテナ２０を示す斜視図である。図８は、図７のアンテナ２０におけるＸＺ平面の断面図である。本実施の形態４のアンテナ２０は、同軸線路４の電界分布を可変する可変手段として液晶１１を用いている点と、同軸線路４の線路径を部分的に大きくしている点とが、前記実施の形態２のものとは相違する。
【００６４】
図７及び図８に示すように、本実施の形態４のアンテナ２０は、主として、放射素子１と、円板状の地板２と、で構成されている。放射素子１及び地板２は、銅を主たる材料として形成された導体である。
放射素子１は、前記実施の形態２と同様に、円錐状導体１ａの平面と、円柱状導体１ｃの平面と、を合着してなる形状になっている。
【００６５】
地板２は、放射素子１の円錐状導体１ａの頂部に対向するように設置される。
アンテナ２０は、同軸線路４に接続されていて、同軸線路４から給電される。ここで、同軸線路４は、信号線４ａと接地導体４ｂとにより形成される線路４ｃの径（線路径）が、接続部及びその近傍で大きくなるように形成されている。すなわち、図８に示すように、同軸線路４には、接続部とその近傍に大径線路４ｃ１が設けられて、それ以外の部分には小径線路４ｃ２が設けられている。
このように構成された同軸線路４に接続されるアンテナ２０は、動作周波数が低周波側に拡大されて、数ＧＨｚ帯でも動作することが可能となる。
【００６６】
ここで、アンテナ２０と同軸線路４との接続部には、比誘電率可変部材としての液晶１１と、液晶１１の誘電率を変化させるための制御電極１２と、が設置されている。
【００６７】
詳しくは、液晶１１は、信号線４ａと接地導体４ｂとの間（大径線路４ｃ１の位置である。）内に埋め込まれている。液晶１１は、その一端が信号線４ａに接続され、他端が制御電極１２を介して接地導体４ｂに接続されている。このような構成によって、アンテナ外部から制御電極１２を用いて液晶１１における任意の部分の誘電率を変化させることができる。
【００６８】
詳しくは、液晶１１における周方向のすべての部分の誘電率を変化させない場合には、同軸線路４の電界分布に乱れが生じることがなく、アンテナ２０の放射パターンは無指向性のままとなる。これに対して、液晶１１における周方向の一部分の誘電率を変化させた場合には、同軸線路４内の電界分布に乱れが生じて、アンテナ２０の放射パターンが指向性をもつようになる。また、液晶１１の誘電率を変化させる位置を切り替えることによって、アンテナ指向性を所望の方向に高速に切り替えることができる。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態４でも、広帯域特性を低下させることなく小型化するとともに、同軸線路４に形成される電界分布を接続部近傍で可変させてアンテナ指向性を変化させているので、比較的簡易な構造で小型化かつ広帯域化された指向性可変型のアンテナ及びそれを備えた無線機器を提供することができる。特に、本実施の形態４では、同軸線路４に大径線路４ｃ１を設けているので、数ＧＨｚ帯でも動作可能なアンテナ及びそれを備えた無線機器を提供することができる。
【００７０】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、上記各実施の形態の中で示唆した以外にも、上記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】この発明の実施の形態１におけるアンテナを示す斜視図である。
【図２】図１のアンテナを示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２におけるアンテナを示す斜視図である。
【図４】図３のアンテナを示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３におけるアンテナを示す斜視図である。
【図６】図５のアンテナを示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態４におけるアンテナを示す斜視図である。
【図８】図７のアンテナを示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  放射素子、
１ａ  円錐状導体、  １ｂ  半球状導体、  １ｃ  円柱状導体、
２  地板、  ２ａ  凹部、
４  同軸線路、
４ａ  信号線、  ４ｂ  接地導体、  ４ｃ  線路（誘電体）、
４ｃ１  大径線路、  ４ｃ２  小径線路、
５  スイッチ、  ５Ａ  第１スイッチ、  ５Ｂ  第２スイッチ、
６  短絡線、
８  導体板、  ８Ａ  第１導体板、  ８Ｂ  第２導体板、
９  溝部（分割手段）、
１１  液晶部（比誘電率可変部材）、
１２  制御電極、
２０  アンテナ。
【図１】
2006054809.tif 000003
【図２】
2006054809.tif 000004
【図３】
2006054809.tif 000005
【図４】
2006054809.tif 000006
【図５】
2006054809.tif 000007
【図６】
2006054809.tif 000008
【図７】
2006054809.tif 000009
【図８】
2006054809.tif 000010