(57)【要約】【課題】  容易に指向性パターンの切り替えが可能なアンテナ装置を提供すること。【解決手段】  基板本体２とグランドパターンＧＮＤと第１エレメント３、第２エレメント４及び第３エレメント５とを備え、第１エレメントが、一辺２ａに向けて延在する第１延在部Ｅ１と、第１延在部から前記一辺に沿って延在する第２延在部Ｅ２と、第２延在部からグランドパターンまで延在した第３延在部Ｅ３とを有し、第２エレメントが、第１延在部から第２延在部と反対方向に延在する第４延在部Ｅ４と、第４延在部からグランドパターンまで延在した第５延在部Ｅ５とを有し、第３エレメントが、第１延在部の途中から延在する第６延在部Ｅ６と、第６延在部からグランドパターンまで延在した第７延在部Ｅ７とを有し、第１延在部に第１受動素子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂが接続され、第１〜第３エレメントが、それぞれ途中に受動素子が接続可能に分断された分断部Ｓを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の基板本体と、前記基板本体に金属箔でパターン形成されたグランドパターンと、前記グランドパターンが形成されていない領域として前記基板本体上の前記グランドパターンと前記基板本体の一辺との間に設けられたアンテナ占有領域と、前記アンテナ占有領域内に金属箔でパターン形成された第１エレメント、第２エレメント及び第３エレメントとを備え、
前記第１エレメントが、前記グランドパターンに近接した基端側に給電点が設けられると共に前記一辺に向けて延在する第１延在部と、前記第１延在部の先端から前記一辺に沿って延在する第２延在部と、前記第２延在部の先端から前記グランドパターンまで延在した第３延在部とを有し、
前記第２エレメントが、前記第１延在部の先端から前記第２延在部と反対方向に延在する第４延在部と、
前記第４延在部の先端から前記グランドパターンまで延在した第５延在部とを有し、
前記第３エレメントが、前記第１延在部の途中から前記第２延在部に沿って延在する第６延在部と、
前記第６延在部の先端から前記グランドパターンまで延在した第７延在部とを有し、
前記第６延在部の接続部よりも先端側の前記第１延在部に第１受動素子が接続され、
前記第１エレメント、前記第２エレメント及び前記第３エレメントが、それぞれ途中に受動素子が接続可能に分断された分断部を有し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に記載のアンテナ装置において、
前記第３エレメントに設けられた前記分断部に第２受動素子が接続され、
前記第２延在部に設けられた前記分断部と、前記第３延在部に設けられた前記分断部と、前記第５延在部に設けられた前記分断部とに受動素子が接続されていないことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記第２延在部に設けられた前記分断部に第３受動素子が接続され、
前記第３延在部に設けられた前記分断部に第４受動素子が接続され、
前記第５延在部に設けられた前記分断部に第５受動素子が接続され、
前記第３エレメントに設けられた前記分断部に受動素子が接続されていないことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記第３エレメントに設けられた前記分断部に第２受動素子が接続され、
前記第２延在部に設けられた前記分断部と、前記第４延在部に設けられた前記分断部とに受動素子が接続されていないことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記第２延在部に設けられた前記分断部に第３受動素子が接続され、
前記第４延在部に設けられた前記分断部に第６受動素子が接続され、
前記第３エレメントに設けられた前記分断部に受動素子が接続されていないことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
前記第１エレメント及び前記第２エレメントに前記分断部がそれぞれ２カ所設けられ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から６のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
前記第４延在部に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性パターンを切替可能なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナ装置の有する垂直偏波及び水平偏波の指向性は、通常一定のパターンを有しており、特に無指向性が要望される用途に応じて、垂直偏波又は水平偏波について無指向性の指向性パターンとなるように設計されている。
例えば、特許文献１では、アンテナエレメントが、開放端とされた先端部分に、環状（ループ状）形状とされ受動部品が接続されたインピーダンスコントロール部を備えているアンテナ装置が提案されている。このアンテナ装置では、受動部品を含めたインピーダンスコントロール部全体がアンテナの開放エレメントの役割をし、先端のインピーダンスをコントロール可能になると共に、指向性も無指向性に近いレベルを得ている。
【０００３】
また、特許文献２には、スイッチを用いて信号経路を切り替えるアンテナ装置が記載されている。このアンテナ装置では、磁界に対して大きな感度を有するアンテナと、電界に対して大きな感度を有するアンテナとをスイッチにより切り替える構成を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３５８３９号公報
【特許文献２】特開２００６−１７４０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１のアンテナ装置は、特定の指向性パターンを有しており、その指向性パターンを容易に変更することが困難であった。特に、水平偏波を無指向性にしたり、垂直偏波を無指向性にしたりする指向性の切り替えを行うことが難しいという不都合があった。また、指向性を切り替えるために、別構成のアンテナ装置を別途追加することも考えられるが、アンテナ性能を維持しつつ装置全体を小型化することが難しくなるという問題があった。
また、特許文献２に記載のアンテナ装置では、アンテナの切り替えにスイッチを用いているため、切り替えを判別するための回路構成が必要になり、回路が複雑化してしまって容易に設計することが困難であると共に、アンテナが占有する領域を大型化してしまい、小型化が困難になる問題があった。また、それぞれの回路部品に電力を供給する必要があり、余計な消費電力も発生してしまう不都合もあった。また、切り替えた際のアンテナも電界の偏波を切り替えるのではなく、磁界と電界とを切り替える形となり、通信相手のアンテナの設計条件にも影響する設計となってしまう。そのため、磁界に対して大きな感度を有するループアンテナを１波長の電気長とした場合、電界に対して大きな感度を有する線状アンテナの動作周波数は１／４になってしまう。さらに、アンテナを小型化しようとした場合、両方のアンテナ性能が劣化してしまい、性能と小型化との両方が困難になってしまう。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、容易に指向性パターンの切り替えが可能なアンテナ装置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】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るアンテナ装置は、縁性の基板本体と、前記基板本体に金属箔でパターン形成されたグランドパターンと、前記グランドパターンが形成されていない領域として前記基板本体上の前記グランドパターンと前記基板本体の一辺との間に設けられたアンテナ占有領域と、前記アンテナ占有領域内に金属箔でパターン形成された第１エレメント、第２エレメント及び第３エレメントとを備え、前記第１エレメントが、前記グランドパターンに近接した基端側に給電点が設けられると共に前記一辺に向けて延在する第１延在部と、前記第１延在部の先端から前記一辺に沿って延在する第２延在部と、前記第２延在部の先端から前記グランドパターンまで延在した第３延在部とを有し、前記第２エレメントが、前記第１延在部の先端から前記第２延在部と反対方向に延在する第４延在部と、前記第４延在部の先端から前記グランドパターンまで延在した第５延在部とを有し、前記第３エレメントが、前記第１延在部の途中から前記第２延在部に沿って延在する第６延在部と、前記第６延在部の先端から前記グランドパターンまで延在した第７延在部とを有し、前記第６延在部の接続部よりも先端側の前記第１延在部に第１受動素子が接続され、前記第１エレメント、前記第２エレメント及び前記第３エレメントが、それぞれ途中に受動素子が接続可能に分断された分断部を有していることを特徴とする。
【０００８】
このアンテナ装置では、第１エレメント、第２エレメント及び第３エレメントが、それぞれ途中に受動素子が接続可能に分断された分断部を有しているので、どのエレメントの分断部に受動素子を実装、接続するかによって、同一基板上で垂直偏波を無指向性にしたり水平偏波を無指向性にしたりする指向性の切り替えを任意に行うことが可能になる。すなわち、各分断部で受動素子によって各エレメントを接続するか否かを任意に選択することで、各エレメントのグランドパターンとの接続又は分断を行い、各エレメントの形状を開放端パターンや環状パターンに切り替えて、指向性を選択することが可能になる。
このように本発明のアンテナ装置では、スイッチで切り替える方式を取らず、アンテナ占有領域中のエレメントに実装する部品（受動素子）を選択・変更するだけで、偏波を切り替えることができる。例えば、部屋の隅、中央、天井、壁など設置する場所により、特定の偏波を考慮し、選択して設置した方が有利な場合に特に有効である。
なお、スイッチが不要なため、余計な消費電流も発生せず、また電力ロスもないため、容易に設計が可能である。また、１種類の電界型アンテナを切り替えることで、１種類のアンテナ基板の回路構成で、設置場所に有利な偏波を選択することが可能になると共に、同じ電界型のアンテナのため、小型化した場合でもアンテナ性能との両立が可能になる。
なお、第１エレメントに設けられた分断部の位置に応じて、第１エレメントの長さが変わり、第１エレメントのインピーダンスを調整可能であると共に、グランドパターンから分断部までの長さも変わり、利得の調整が可能である。
また、第２エレメントに設けられた分断部の位置に応じて、第２エレメントの長さが変わり、第２エレメントのインピーダンス、及び共振周波数を調整可能であると共に、グランドパターンから分断部までの長さも変わり、利得の調整が可能である。
【０００９】
第２の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記第３エレメントに設けられた前記分断部に第２受動素子が接続され、前記第２延在部に設けられた前記分断部と、前記第３延在部に設けられた前記分断部と、前記第５延在部に設けられた前記分断部とに、受動素子が接続されていないことを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第２延在部に設けられた分断部と、第３延在部に設けられた分断部と、第５延在部に設けられた分断部とに受動素子が接続されていないので、第１エレメントが開放端を有した逆Ｆ型パターンとなり、基板本体に対して水平な偏波を指向性にすると共に、垂直な偏波を無指向性とすることができる。
【００１０】
第３の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記第２延在部に設けられた前記分断部に第３受動素子が接続され、前記第３延在部に設けられた前記分断部に第４受動素子が接続され、前記第５延在部に設けられた前記分断部に第５受動素子が接続され、前記第３エレメントに設けられた前記分断部に受動素子が接続されていないことを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第３エレメントに設けられた分断部にだけ受動素子が接続されていないので、第１エレメントと第２エレメントとがグランドパターンに接続され、それぞれ第１延在部を共有した２つの環状パターンを構成することで、基板本体に対して垂直な偏波を指向性にすると共に、水平な偏波を無指向性とすることができる。
【００１１】
第４の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記第３エレメントに設けられた前記分断部に第２受動素子が接続され、前記第２延在部に設けられた前記分断部と、前記第４延在部に設けられた前記分断部とに受動素子が接続されていないことを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第２延在部に設けられた分断部と、第４延在部に設けられた分断部とに受動素子が接続されていないので、第１エレメントが開放端を有した逆Ｆ型パターンとなり、基板本体に対して水平な偏波を指向性にすると共に、垂直な偏波を無指向性とすることができる。また、第１エレメントの第４延在部が短くなると共に、グランドパターンに接続された第３延在部と第５延在部とが長く延在してグランドパターンが延びることから、インピーダンスを下げることができ、水平偏波と垂直偏波との電力利得の差を少なくして、相互のパワーバランスを調整することができる。
【００１２】
第５の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記第２延在部に設けられた前記分断部に第３受動素子が接続され、前記第４延在部に設けられた前記分断部に第６受動素子が接続され、前記第３エレメントに設けられた前記分断部に受動素子が接続されていないことを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第３エレメントに設けられた分断部にだけ受動素子が接続されていないので、第１エレメントと第２エレメントとがグランドパターンに接続され、それぞれ第１延在部を共有した２つの環状パターンを構成することで、基板本体に対して垂直な偏波を指向性にすると共に、水平な偏波を無指向性とすることができる。
【００１３】
第６の発明に係るアンテナ装置は、第１から第５の発明のいずれかにおいて、前記第１エレメント及び前記第２エレメントに前記分断部がそれぞれ２カ所設けられていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第１エレメント及び第２エレメントに分断部がそれぞれ２カ所設けられているので、分断部が１カ所の場合に比べて、グランドパターン側との電気的な結合を抑制可能であり、指向性タイプを切り替えた際の互いの性能を両立して、高性能化が実現可能である。
【００１４】
第７の発明に係るアンテナ装置は、第１から第６の発明のいずれかにおいて、前記第４延在部に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第４延在部に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子によってエレメント長の短縮化及び高インピーダンス化と、浮遊容量の増大とが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のアンテナ装置によれば、第１エレメント、第２エレメント及び第３エレメントが、それぞれ途中に受動素子が接続可能に分断された分断部を有しているので、どのエレメントの分断部に受動素子を実装、接続するかによって、同一基板上で垂直偏波を無指向性にしたり水平偏波を無指向性にしたりする指向性の切り替えを任意に行うことが可能になる。したがって、本発明のアンテナ装置では、各分断部に対する受動素子の実装有無だけで同一基板上で偏波の指向性切り替えが可能になり、小型化と高性能化との両立が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るアンテナ装置の第１実施形態において、分断部に受動素子を接続する前の状態を示す平面図である。
【図２】第１実施形態において、アンテナ装置の全ての分断部に受動素子を接続した状態を示す平面図である。
【図３】第１実施形態において、垂直偏波を無指向性にし、水平偏波を指向性とする場合における受動素子の接続を示す配線図である。
【図４】第１実施形態において、水平偏波を無指向性にし、垂直偏波を指向性とする場合における受動素子の接続を示す配線図である。
【図５】第１実施形態において、アンテナ素子を示す斜視図（ａ）、平面図（ｂ）、正面図（ｃ）及び底面図（ｄ）である。
【図６】本発明に係るアンテナ装置の第２実施形態において、分断部に受動素子を接続する前の状態を示す平面図である。
【図７】第２実施形態において、アンテナ装置の全ての分断部に受動素子を接続した状態を示す平面図である。
【図８】第２実施形態において、垂直偏波を無指向性にし、水平偏波を指向性とする場合における受動素子の接続を示す配線図である。
【図９】第２実施形態において、水平偏波を無指向性にし、垂直偏波を指向性とする場合における受動素子の接続を示す配線図である。
【図１０】本発明に係るアンテナ装置の実施例において、図３の配線におけるＹＺ面（ａ）、ＺＸ面（ｂ）及びＸＹ面（ｃ）の放射パターンと、図４の配線におけるＹＺ面（ｄ）、ＺＸ面（ｅ）及びＸＹ面（ｆ）の放射パターンとを示す図である。
【図１１】本発明に係るアンテナ装置の実施例において、図８の配線におけるＹＺ面（ａ）、ＺＸ面（ｂ）及びＸＹ面（ｃ）の放射パターンと、図９の配線におけるＹＺ面（ｄ）、ＺＸ面（ｅ）及びＸＹ面（ｆ）の放射パターンとを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るアンテナ装置の第１実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。
【００１８】
本実施形態におけるアンテナ装置１は、図１及び図２に示すように、絶縁性の基板本体２と、基板本体２に銅箔等の金属箔でパターン形成されたグランドパターンＧＮＤと、グランドパターンＧＮＤが形成されていない領域として基板本体２上のグランドパターンＧＮＤと基板本体２の一辺２ａとの間に設けられたアンテナ占有領域ＡＯＡと、アンテナ占有領域ＡＯＡ内に銅箔等の金属箔でパターン形成された第１エレメント３、第２エレメント４及び第３エレメント５とを備えている。
【００１９】
上記第１エレメント３は、グランドパターンＧＮＤに近接した基端側に給電点ＦＰが設けられると共に基板本体２の一辺２ａに向けて延在する第１延在部Ｅ１と、第１延在部Ｅ１の先端から一辺２ａに沿って延在する第２延在部Ｅ２と、第２延在部Ｅ２の先端からグランドパターンＧＮＤまで延在した第３延在部Ｅ３とを有している。
【００２０】
上記第２エレメント４は、第１延在部Ｅ１の先端から第２延在部Ｅ２と反対方向に延在する第４延在部Ｅ４と、第４延在部Ｅ４の先端からグランドパターンＧＮＤまで延在した第５延在部Ｅ５とを有している。
上記第３エレメント５は、第１延在部Ｅ１の途中から第２延在部Ｅ２に沿って延在する第６延在部Ｅ６と、第６延在部Ｅ６の先端からグランドパターンＧＮＤまで延在した第７延在部Ｅ７とを有している。
【００２１】
また、第６延在部Ｅ６の接続部よりも先端側の第１延在部Ｅ１には、第１受動素子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂが接続されている。また、第１エレメント３、第２エレメント４及び第３エレメント５は、それぞれ途中に受動素子が接続可能に分断された分断部Ｓを有している。
また、第１エレメント３及び第２エレメント４には、分断部Ｓが２カ所設けられている。すなわち、第１エレメント３では、第２延在部Ｅ２と第３延在部Ｅ３とにそれぞれ１つずつ分断部Ｓが設けられて第１エレメント３全体として２つの分断部Ｓを有していると共に、第２エレメント４では、第５延在部Ｅ５に２つの分断部Ｓが設けられている。
また、第４延在部Ｅ４には、基端側に誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴが接続されている。
【００２２】
上記基板本体２は、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、ガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板を採用している。
なお、上記給電点ＦＰは、それぞれ高周波回路（図示略）の給電点に接続される。この給電点ＦＰには、例えば高周波回路に接続された同軸ケーブル（図示略）の芯線が接続され、該同軸ケーブルのグランド線は、近傍のグランドパターンＧＮＤに接続される。
上記各受動素子Ｐ１〜Ｐ７は、例えばインダクタ、コンデンサ、抵抗又はジャンパー線が採用される。
【００２３】
上記アンテナ素子ＡＴは、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子であって、例えば図５に示すように、セラミックス等の誘電体１２１の表面にＡｇ等の導体パターン１２２が形成されたチップアンテナである。
このアンテナ素子ＡＴは、共振周波数等の設定に応じて、その長さ、幅、導体パターン等が異なる素子を選択しても構わない。また、所望の周波数によっては、アンテナ素子ＡＴに使用している誘電体１２１を、磁性体、若しくは誘電体と磁性体とを混合した複合材料としても構わない。
【００２４】
本実施形態において、基板本体２に対して垂直な偏波を無指向性とし、水平な偏波を指向性とするアンテナ装置１Ａは、図３に示すように、第３エレメント５に設けられた分断部Ｓに第２受動素子Ｐ２が接続される。また、第２延在部Ｅ２に設けられた分断部Ｓと、第３延在部Ｅ３に設けられた分断部Ｓと、第５延在部Ｅ５に設けられた分断部Ｓとには、受動素子が接続されていない。
【００２５】
上記アンテナ装置１Ａでは、アンテナ素子ＡＴとグランドパターンＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃａと、アンテナ素子ＡＴ先端側の第４延在部Ｅ４とグランドパターンＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃｂとが発生可能である。
本実施形態のアンテナ装置１Ａにおける所望の共振周波数は、アンテナ素子ＡＴと第１受動素子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂと第４延在部Ｅ４とで設定及び調整することができる。
また、共振周波数のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃａ，Ｃｂの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第１受動素子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
【００２６】
なお、上記アンテナ装置１Ａでは、第１エレメント３に設けられた分断部Ｓの位置に応じて、第１エレメント３の開放端までの長さが変わり、第１エレメント３のインピーダンスを調整可能であると共に、グランドパターンＧＮＤから分断部Ｓまでの長さも変わり、利得の調整が可能である。
また、第２エレメント４に設けられた分断部Ｓの位置に応じて、第２エレメント４の長さが変わり、第２エレメント４のインピーダンス、及び共振周波数を調整可能であると共に、グランドパターンＧＮＤから分断部Ｓまでの長さも変わり、利得の調整が可能である。
【００２７】
次に、基板本体２に対して水平な偏波を無指向性とし、垂直な偏波を指向性とするアンテナ装置１Ｂは、図４に示すように、第２延在部Ｅ２に設けられた分断部Ｓに第３受動素子Ｐ３が接続され、第３延在部Ｅ３に設けられた分断部Ｓに第４受動素子Ｐ４が接続され、第５延在部Ｅ５に設けられた分断部Ｓに第５受動素子Ｐ５ａ，Ｐ５ｂが接続されている。また、第３エレメント５に設けられた分断部Ｓには、受動素子が接続されていない。
【００２８】
本実施形態では、アンテナ素子ＡＴの左右に、２つの分断部Ｓの間に延在するインピーダンス調整パターンＡ，Ｂを有している。また、これらインピーダンス調整パターンＡ，Ｂは、アンテナ素子ＡＴ側とグランドパターンＧＮＤ側とを電気的にも分断させる役割を有している。
また、アンテナ装置１Ａでは、インピーダンス調整パターンＡ，ＢよりもグランドパターンＧＮＤ側の延在部が、利得を調整可能なグランド部となる。すなわち、第３延在部Ｅ３のグランドパターンＧＮＤから分断部Ｓまでの部分と、第５延在部Ｅ５のグランドパターンＧＮＤから分断部Ｓまでの部分とは、グランドパターンＧＮＤが延長された部分となり、その長さや幅に応じて、アンテナ利得等の性能をコントロールすることが可能になる。
【００２９】
例えば、上記アンテナ装置１Ａにおいて、第５受動素子Ｐ５ａ，Ｐ５ｂのうち一方Ｐ５ｂのみ接続して第５受動素子Ｐ５ａを接続せずに分断部Ｓとし、第４受動素子Ｐ４のみ接続して第３受動素子Ｐ３を接続せずに分断部Ｓとした場合、アンテナ素子ＡＴに接続された両側のエレメントの開放端に、グランドパターンＧＮＤから延びた延在部（第３延在部Ｅ３や第５延在部Ｅ５）が接近する形になってしまい、分断部Ｓが１つの場合に比べてインピーダンスが下がってアンテナ性能が劣化してしまう。
【００３０】
また、第５受動素子Ｐ５ａ，Ｐ５ｂのうち一方の第５受動素子Ｐ５ａのみ接続して第５受動素子Ｐ５ｂを接続せずに分断部Ｓとし、第３受動素子Ｐ３のみ接続して第４受動素子Ｐ４を接続せずに分断部Ｓとした場合、アンテナ素子ＡＴに接続された両側のエレメントの開放端が、グランドパターン側に向いていると共にグランドパターンＧＮＤに接近する形になってしまい、分断部Ｓが１つの場合に比べてインピーダンスが下がってアンテナ性能が劣化してしまう。
なお、第５受動素子Ｐ５ａ，Ｐ５ｂのうち少なくとも１つは、所望の共振周波数に対して高インピーダンスな定数を選定する事が望ましい。
【００３１】
一方、上記アンテナ装置１Ｂでは、アンテナ素子ＡＴとグランドパターンＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃａと、アンテナ素子ＡＴ先端側の第４延在部Ｅ４とグランドパターンＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃｂと、第２延在部Ｅ２とグランドパターンＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃｃと、第３延在部Ｅ３と第１延在部Ｅ１との間の浮遊容量Ｃｄとが発生可能である。
【００３２】
本実施形態のアンテナ装置１Ｂにおける所望の共振周波数は、アンテナ素子ＡＴと第４延在部Ｅ４と、第５延在部Ｅ５と、第５受動素子Ｐ５ａ，Ｐ５ｂと、第３延在部Ｅ３と、第３受動素子Ｐ３と、第４受動素子Ｐ４とで設定及び調整することができる。
また、共振周波数のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第５受動素子Ｐ５ａ，Ｐ５ｂの選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
また、最終的なインピーダンス調整は、第１受動素子Ｐ１ａの設定で行うことができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、第２延在部Ｅ２と第４延在部Ｅ４とを合わせた横幅と、第３延在部Ｅ３又は第５延在部Ｅ５の長さ（縦幅）とは、どちらも長い方が望ましく、アンテナ占有領域ＡＯＡの面積は大きい方が望ましい。
【００３４】
このように本実施形態のアンテナ装置１では、第１エレメント３、第２エレメント４及び第３エレメント５が、それぞれ途中に受動素子が接続可能に分断された分断部Ｓを有しているので、どのエレメントの分断部Ｓに受動素子を実装、接続するかによって、同一基板上で垂直偏波を無指向性にしたり水平偏波を無指向性にしたりする指向性の切り替えを任意に行うことが可能になる。すなわち、各分断部Ｓで受動素子によって各エレメントを接続するか否かを任意に選択することで、各エレメントのグランドパターンＧＮＤとの接続又は分断を行い、各エレメントの形状を開放端パターンや環状パターンに切り替えて、指向性を選択することが可能になる。
【００３５】
本実施形態では、第２延在部Ｅ２に設けられた分断部Ｓと、第３延在部Ｅ３に設けられた分断部Ｓと、第５延在部Ｅ５に設けられた分断部Ｓとに受動素子が接続されていないアンテナ装置１Ａの場合、第１エレメント３が開放端を有した逆Ｆ型パターンとなり、基板本体２に対して水平な偏波を指向性にすると共に、垂直な偏波を無指向性とすることができる。
【００３６】
また、第３エレメント５に設けられた分断部Ｓにだけ受動素子が接続されていないアンテナ装置１Ｂの場合、第１エレメント３と第２エレメント４とがグランドパターンＧＮＤに接続され、それぞれ第１延在部Ｅ１を共有した２つの環状パターンを構成することで、基板本体２に対して垂直な偏波を指向性にすると共に、水平な偏波を無指向性とすることができる。
このように、分断部Ｓに対する受動素子の接続の有無によって指向性パターンを容易に切り替えることが可能である。
【００３７】
上述したように、本実施形態のアンテナ装置１では、スイッチで切り替える方式を取らず、アンテナ占有領域ＡＯＡ中のエレメントに実装する部品（受動素子）を選択・変更するだけで、偏波を切り替えることができる。例えば、部屋の隅、中央、天井、壁など設置する場所により、特定の偏波を考慮し、選択して設置した方が有利な場合に特に有効である。
なお、スイッチが不要なため、余計な消費電流も発生せず、また電力ロスもないため、容易に設計が可能である。また、１種類の電界型アンテナを切り替えることで、１種類のアンテナ基板構成で、設置場所に有利な偏波を選択することが可能になると共に、同じ電界型のアンテナのため、小型化した場合でもアンテナ性能との両立が可能になる。
【００３８】
また、第１エレメント３及び第２エレメント４に分断部Ｓが２カ所設けられているので、分断部Ｓが１カ所の場合に比べて、グランドパターンＧＮＤ側との電気的な結合を抑制可能であり、指向性タイプを切り替えた際の互いの性能を両立して、高性能化が実現可能である。
さらに、第４延在部Ｅ４に誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴが接続されているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子ＡＴによってエレメント長の短縮化及び高インピーダンス化と、浮遊容量の増大とが可能になる。
【００３９】
次に、本発明に係るアンテナ装置の第２実施形態について、図６及び図９を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４０】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、第２延在部Ｅ２及び第３延在部Ｅ３にそれぞれ１つの分断部Ｓが設けられ、第５延在部Ｅ５に２つの分断部Ｓが設けられているのに対し、第２実施形態のアンテナ装置２１では、図６及び図７に示すように、第２延在部Ｅ２に２つの分断部Ｓが設けられ、第４延在部Ｅ４に２つの分断部Ｓが設けられている点である。
したがって、第２実施形態では、インピーダンス調整パターンＡ，Ｂが、第２延在部Ｅ２と第４延在部Ｅ４とに設けられ、第１実施形態よりもアンテナ素子ＡＴの左右近くに配されている。
【００４１】
第２実施形態において、基板本体２に対して垂直な偏波を無指向性とし、水平な偏波を指向性とするアンテナ装置２１Ａは、図８に示すように、第３エレメント５に設けられた分断部Ｓに第２受動素子Ｐ２が接続される。また、第２延在部Ｅ２に設けられた２つの分断部Ｓと、第４延在部Ｅ４に設けられた２つの分断部Ｓとには、受動素子が接続されていない。
このアンテナ装置２１Ａでは、第１エレメント２３のグランドパターンＧＮＤから分断部Ｓまでの部分（第３延在部Ｅ３と第２延在部Ｅ２の先端から分断部Ｓまでとを合わせた部分）と、第２エレメント２４のグランドパターンＧＮＤから分断部Ｓまでの部分とを、第１実施形態に比べて長くすることで、アンテナ利得をコントロールしている。
【００４２】
次に、基板本体２に対して水平な偏波を無指向性とし、垂直な偏波を指向性とするアンテナ装置２１Ｂは、図９に示すように、第２延在部Ｅ２に設けられた２つの分断部Ｓに第３受動素子Ｐ３ａ，Ｐ３ｂが接続される。また、第４延在部Ｅ４に設けられた２つの分断部Ｓに第６受動素子Ｐ６ａ，Ｐ６ｂが接続され、第３エレメント５に設けられた分断部Ｓに受動素子が接続されていない。
【００４３】
なお、第４延在部Ｅ４は長い方が望ましいが、第２実施形態のように、第４延在部Ｅ４にインピーダンス調整パターンＢを設けている場合は、インピーダンス調整パターンＢを優先に長くすることが望ましい。
【００４４】
このように第２実施形態のアンテナ装置２１Ａでは、第２延在部Ｅ２に設けられた分断部Ｓと、第４延在部Ｅ４に設けられた分断部Ｓとに受動素子が接続されていないので、第１エレメント２３が開放端を有した逆Ｆ型パターンとなり、基板本体２に対して水平な偏波を指向性にすると共に、垂直な偏波を無指向性とすることができる。また、第１エレメント２３の第４延在部Ｅ４が短くなると共に、グランドパターンＧＮＤに接続された第３延在部Ｅ３と第５延在部Ｅ５とが長く延在してグランドパターンＧＮＤが延びることから、インピーダンスを下げることができ、水平偏波と垂直偏波との電力利得の差を少なくして、相互のパワーバランスを調整することができる。
【００４５】
また、アンテナ装置２１Ｂでは、第３エレメント５に設けられた分断部Ｓにだけ受動素子が接続されていないので、第１エレメント２３と第２エレメント２４とがグランドパターンＧＮＤに接続され、それぞれ第１延在部Ｅ１を共有した２つの環状パターンを構成することで、基板本体２に対して垂直な偏波を指向性にすると共に、水平な偏波を無指向性とすることができる。
【実施例】
【００４６】
次に、第１実施形態のアンテナ装置１Ａとアンテナ装置１Ｂとを実際に作製した実施例について、共振周波数４３０ＭＨｚでの放射パターンを測定した結果を、図１０に示す。
なお、これらの測定においては、アンテナ占有領域を３０．０×１４．０ｍｍとし、グランドパターンＧＮＤは、７１．０×５４．０ｍｍとした。
また、アンテナ装置１Ａの各受動素子は以下のものを用いた。
第１受動素子Ｐ１ａ：Ｌ＝３９ｎＨのインダクタ
第１受動素子Ｐ１ｂ：Ｌ＝１３０ｎＨのインダクタ
第２受動素子Ｐ２：Ｌ＝１６ｎＨのインダクタ
【００４７】
また、アンテナ装置１Ｂの各受動素子は以下のものを用いた。
第１受動素子Ｐ１ａ：Ｌ＝３０ｎＨのインダクタ
第１受動素子Ｐ１ｂ：ジャンパー線
第３受動素子Ｐ３：ジャンパー線
第４受動素子Ｐ４：ジャンパー線
第５受動素子Ｐ５ａ：Ｃ＝２．０ｐＦのコンデンサ
第５受動素子Ｐ５ｂ：ジャンパー線
【００４８】
また、第１延在部Ｅ１の基端から先端（一辺２ａ側）に向かう延在方向を−Ｘ方向とし、第４延在部Ｅ４の延在方向（アンテナ素子ＡＴの延在方向）を−Ｙ方向とし、基板本体２表面に対する垂直方向をＺ方向とした。この際のＹＺ面、ＺＸ面及びＸＹ面に対する垂直偏波、水平偏波及び電力利得を測定した。
【００４９】
この結果、アンテナ装置１Ａでは、ＹＺ面において垂直偏波が無指向性であると共に、ＸＹ面において水平偏波が８の字形状の放射パターンを有した指向性が得られている。また、アンテナ装置１Ｂでは、ＹＺ面において垂直偏波が楕円形状の放射パターンを有した指向性が得られていると共に、ＸＹ面において水平偏波が無指向性となっている。
このように、受動素子の実装、接続位置に応じて同一基板上で指向性が改善されている。
なお、電力利得の最大値は、アンテナ装置１Ａにおいて、ＹＺ面が−８．０ｄＢｉ、ＺＸ面が−６．８ｄＢｉ、ＸＹ面が−７．５ｄＢｉであった。また、アンテナ装置１Ｂにおいて、ＹＺ面が−１２．３ｄＢｉ、ＺＸ面が−１３．９ｄＢｉ、ＸＹ面が−１１．４ｄＢｉであった。
【００５０】
次に、第２実施形態のアンテナ装置２１Ａとアンテナ装置２１Ｂとを実際に作製した実施例について、共振周波数４３０ＭＨｚでの放射パターンを測定した結果を、図１１に示す。
なお、測定条件は、上記アンテナ装置１Ａ，１Ｂの場合と同様である。
【００５１】
この結果、アンテナ装置２１Ａでは、ＹＺ面において垂直偏波が無指向性であると共に、ＸＹ面において水平偏波が８の字形状の放射パターンを有した指向性が得られている。また、アンテナ装置２１Ｂでは、ＹＺ面において垂直偏波が楕円形状の放射パターンを有した指向性が得られていると共に、ＸＹ面において水平偏波が無指向性となっている。
このように、第２実施形態においても、第１実施形態と各放射パターンの傾向は変わっておらず、受動素子の実装、接続位置に応じて同一基板上で指向性が改善されている。
【００５２】
なお、電力利得の最大値は、アンテナ装置２１Ａにおいて、ＹＺ面が−１１．０ｄＢｉ、ＺＸ面が−１０．０ｄＢｉ、ＸＹ面が−１０．２ｄＢｉであった。また、アンテナ装置２１Ｂにおいて、ＹＺ面が−１１．０ｄＢｉ、ＺＸ面が−１０．８ｄＢｉ、ＸＹ面が−１０．０ｄＢｉであった。このように、第２実施形態のアンテナ装置２１Ａからアンテナ装置２１Ｂに切り替えても、第１実施形態のアンテナ装置１Ａからアンテナ装置１Ｂに切り替えた場合に比べて、指向性切り替え前後のアンテナ利得の変化が小さく、どの面においても最大値が−１０〜−１１ｄＢｉの範囲内となり、同等のレベルになっている。
【００５３】
なお、本発明は上記各実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、上記各実施形態では、第４延在部にアンテナ素子を設けているが、第２延在部等にアンテナ素子を設けてエレメントの短縮化を行い、装置全体のさらなる小型化を図っても構わない。
【００５４】
また、上述したようにアンテナ素子を接続してエレメントの一部とすることが好ましいが、アンテナ素子を接続せずに、銅箔等の金属箔のみで延在した第４延在部でも構わない。この際、高インピーダンス化するために、第４延在部の少なくとも一部を他の部分よりも幅狭の細いパターンにしたり、ジグザグに折り返しながら全体として一定方向に延在するミアンダパターンとしたりすることが好ましい。
さらに、基板サイズに余裕がある場合には、上記エレメントの一部を線状若しくは板状の金属を折り返した形状のパターンに置き換えても構わない。また、同一の基板本体の表裏面に対してスルーホールを用いて、螺旋状などの形状に旋回させたパターンにしても構わない。
【符号の説明】
【００５５】
１，１Ａ，１Ｂ，２１，２１Ａ，２１Ｂ…アンテナ装置、２…基板本体、２ａ…基板本体の一辺、３，２３…第１エレメント、４，２４…第２エレメント、５…第３エレメント、ＡＯＡ…アンテナ占有領域、ＡＴ…アンテナ素子、Ｅ１…第１延在部、Ｅ２…第２延在部、Ｅ３…第３延在部、Ｅ４…第４延在部、Ｅ５…第５延在部、Ｅ６…第６延在部、Ｅ７…第７延在部、ＧＮＤ…グランドパターン、Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ…第１受動素子、Ｐ２…第２受動素子、Ｐ３，Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ…第３受動素子、Ｐ４…第４受動素子、Ｐ５ａ，Ｐ５ｂ…第５受動素子、Ｐ６ａ，Ｐ６ｂ…第６受動素子、ＦＰ…給電点
【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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