(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体素子層の一部として形成された励振素子と、
前記励振素子から当該励振素子の厚み方向とは垂直な方向にずれた位置に前記導体素子層の他の一部として形成された単数または複数の非励振素子と、
前記導体素子層から前記厚み方向に離れた位置に配置された制御導体層と、
前記励振素子と前記制御導体層との間に介在し、且つ前記各非励振素子と前記制御導体層との間に介在する接地導体層と、
前記接地導体層と電気的に短絡せずに前記各非励振素子から前記制御導体層まで前記厚み方向に延在する制御線と、
前記各非励振素子の電気的短絡点から前記接地導体層まで前記厚み方向に延在する接地線とを備え、
前記各非励振素子は、
直線状に形成された線状導体素子と、
屈曲部を含む屈曲導体素子と、
前記制御導体層から前記制御線を介して供給された制御電圧に応じて、前記屈曲導体素子と前記線状導体素子との間の電気的接続を開閉するスイッチ素子とを有し、
前記屈曲導体素子は、
前記屈曲部から前記線状導体素子の一端部と対向する位置まで延在する直線状の導体素子部と、
前記導体素子部の延在方向とは異なる方向に沿って前記屈曲部から前記電気的短絡点まで延在する導体配線部とを含み、
前記線状導体素子、前記スイッチ素子及び前記導体素子部は、直線状に且つ直列に接続されている、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナ装置であって、前記非励振素子における前記屈曲部から前記電気的短絡点までの長さは、所定のアンテナ動作周波数に対応する波長の１／４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または請求項２記載のアンテナ装置であって、前記線状導体素子は、前記励振素子における偏波面と平行な方向に延在し、且つ、前記導体素子部は、前記励振素子における偏波面と平行な方向に延在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３記載のアンテナ装置であって、前記複数の非励振素子は、前記偏波面と垂直な方向において前記励振素子を挟み込む位置にそれぞれ形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項３記載のアンテナ装置であって、
前記複数の非励振素子のうちの一対の非励振素子は、前記偏波面と垂直な方向から傾斜する第１の方向において前記励振素子を挟み込む位置に形成されており、
前記複数の非励振素子のうちの他の一対の非励振素子が、前記偏波面と垂直な方向から傾斜し且つ前記第１の方向と交差する第２の方向において前記励振素子を挟み込む位置に形成されている、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置であって、前記スイッチ素子が閉状態のとき、前記線状導体素子、前記スイッチ素子、前記導体素子部及び前記屈曲部からなる導体線路の電気長は、所定のアンテナ動作周波数に対応する共振長よりも短いことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置であって、前記スイッチ素子が閉状態のとき、前記線状導体素子、前記スイッチ素子、前記導体素子部及び前記屈曲部からなる導体線路の電気長は、所定のアンテナ動作周波数に対応する共振長よりも長いことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置であって、前記励振素子と前記各非励振素子とは、同一平面に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置であって、前記励振素子と前記各非励振素子とは、互いに異なる平面に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置であって、前記制御導体層に対して、前記導体素子層の側とは反対側に離れた位置に電磁シールド面を更に備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１１】
１次元状または２次元状に規則的に配列された複数のアンテナ素子を含むフェーズドアレイ型のアンテナ装置であって、前記各アンテナ素子は、請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置からなることを特徴とするフェーズドアレイ型のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関し、特に、アンテナ指向性の可変制御を可能にする可変指向性のアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アンテナ装置は、たとえばレーダシステム及び無線通信システムで広く使用されており、アンテナ装置には、微弱な電波の送受信を可能とするために高利得が求められている。また、レーダシステムの場合は広い角度範囲内の目標を探知することが要求され、無線通信システムの場合は広い角度範囲内の通信端末と通信を行うことが要求されることから、アンテナ装置には広覆域化も求められている。しかしながら、アンテナ装置の高利得化と広覆域化とは互いに相反する要求であるため、高利得特性と広覆域特性との両立は難しいという課題がある。この課題に対処する１つの方法として、可変指向性アンテナの採用が可能である。可変指向性アンテナは、電波の所望の送信方向または受信方向に合わせてアンテナ指向性を切り替えることで高利得特性を得ることができる。このような可変指向性アンテナは、たとえば、特許文献１（国際公開第２００９／０５０８８３号）及び特許文献２（特開２０１２−１２０１５０号公報）に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されている可変指向性アンテナは、半波長ダイポールアンテナ素子からなる給電アンテナ素子と、当該給電アンテナ素子を挟むように設けられた一対の無給電アンテナ素子と、制御電圧の供給に応じて各無給電アンテナ素子を反射器または導波器として動作させるＰＩＮダイオードと、ＰＩＮダイオードのアノード端子に当該制御電圧を供給するための制御線と、ＰＩＮダイオードのカソード端子を接地端子に接続する制御線と、これら制御線にそれぞれ接続されたインダクタとを備えて構成されている。インダクタは、無給電アンテナで励起した高周波信号の制御線への漏洩を防止し、並びに、制御線の望ましくない共振を阻止するものである。
【０００４】
広いエリアをカバーするためにはアンテナ指向性を２次元状に（たとえば、垂直面と水平面とに）可変に制御できることが望ましい。特許文献１の可変指向性アンテナでは、励振素子の両側のみに非励振素子が設けられているので、アンテナ指向性を１次元状にしか可変にすることができない。これに対し、特許文献２に開示されている可変指向性アンテナは、矩形状の励振素子であるパッチアンテナと、このパッチアンテナの４辺とそれぞれ平行に設けられた４つの非励振素子（寄生素子）と、各非励振素子の電気長を切り替えて変化させることを可能とする複数のスイッチとを備えている。これら複数のスイッチのオン／オフにより４つの非励振素子の電気長を個別に変化させることでアンテナ指向性を２次元状に可変に制御することが可能である。しかしながら、特許文献２の可変指向性アンテナは、特許文献１の可変指向性アンテナのようにインダクタを備えていないので、パッチアンテナで励起した高周波信号の制御線への漏洩、並びに、制御線の望ましくない共振を阻止することが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００９／０５０８８３号（たとえば、図１及び段落００３１〜００３３）
【特許文献２】特開２０１２−１２０１５０号公報（たとえば、図１２Ａ〜図１２Ｃ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の可変指向性アンテナでは、当該可変指向性アンテナの動作周波数が高くなると、インダクタの自己共振周波数がその動作周波数に近くなることにより、当該インダクタのインダクタンス特性が劣化する。これによりアンテナ指向性を切り替えても高利得特性を得ることが難しいという課題がある。また、特許文献１の可変指向性アンテナでは、制御電圧用の制御線及び接地用の制御線の１つ１つにインダクタが設けられている。このように数多くのインダクタを実装することは、可変指向性アンテナの製造コストを増大させ、歩留まり低下を招くという課題がある。
【０００７】
上記に鑑みて本発明の目的は、インダクタを使用せずに高利得特性を得ることができる可変指向性アンテナ装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様による可変指向性アンテナ装置は、導体素子層の一部として形成された励振素子と、前記励振素子から当該励振素子の厚み方向とは垂直な方向にずれた位置に前記導体素子層の他の一部として形成された単数または複数の非励振素子と、前記導体素子層から前記厚み方向に離れた位置に配置された制御導体層と、前記励振素子と前記制御導体層との間に介在し、且つ前記各非励振素子と前記制御導体層との間に介在する接地導体層と、前記接地導体層と電気的に短絡せずに前記各非励振素子から前記制御導体層まで前記厚み方向に延在する制御線と、前記各非励振素子の電気的短絡点から前記接地導体層まで前記厚み方向に延在する接地線とを備え、前記各非励振素子は、直線状に形成された線状導体素子と、屈曲部を含む屈曲導体素子と、前記制御導体層から前記制御線を介して供給された制御電圧に応じて、前記屈曲導体素子と前記線状導体素子との間の電気的接続を開閉するスイッチ素子とを有し、前記屈曲導体素子は、前記屈曲部から前記線状導体素子の一端部と対向する位置まで延在する直線状の導体素子部と、前記導体素子部の延在方向とは異なる方向に沿って前記屈曲部から前記電気的短絡点まで延在する導体配線部とを含み、前記線状導体素子、前記スイッチ素子及び前記導体素子部は、直線状に且つ直列に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、インダクタを使用せずに、アンテナ指向性が切り替えられても高利得特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る実施の形態１である可変指向性アンテナ装置を構成する導体素子層の概略構成図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線におけるアンテナ装置の概略断面を示す図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線におけるアンテナ装置の概略断面図である。
【図４】実施の形態１のアンテナ装置を構成する接地導体層の概略構成図である。
【図５】実施の形態１のアンテナ装置を構成する制御導体層の概略構成図である。
【図６】本発明に係る実施の形態２である可変指向性アンテナ装置の概略断面の一例を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態３である可変指向性アンテナ装置を構成する導体素子層の概略構成図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線におけるアンテナ装置の概略断面図である。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ線におけるアンテナ装置の概略断面図である。
【図１０】実施の形態３である可変指向性アンテナ装置を構成する接地導体層の概略構成図である。
【図１１】実施の形態３である可変指向性アンテナ装置を構成する制御導体層の概略構成図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態４である可変指向性アンテナ装置の構成例を概略的に示す図である。
【図１３】本発明に係る実施の形態５である可変指向性アンテナ装置の構成例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る種々の実施の形態について詳細に説明する。なお、図面全体において同一符号を付された構成要素は、同一構成及び同一機能を有するものとする。
【００１２】
実施の形態１．
図１〜図５は、本発明に係る実施の形態１の可変指向性アンテナ装置１（以下、単に「アンテナ装置１」ともいう。）の概略構成を示す図である。本実施の形態のアンテナ装置１は多層構造を有している。
【００１３】
図１は、アンテナ装置１の多層構造のうちの第１層である導体素子層の概略構成図である。この導体素子層がアンテナ放射面を構成する。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線におけるアンテナ装置１の概略断面を示す図であり、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線におけるアンテナ装置１の概略断面を示す図である。また、図４は、当該多層構造のうちの第２層である接地導体層の概略構成図であり、図５は、当該多層構造のうちの第３層である制御導体層の概略構成図である。導体素子層、接地導体層及び制御導体層は、これら各層の厚み方向であるＺ軸方向（紙面に垂直な方向）に沿って配列されているものとする。また、導体素子層、接地導体層及び制御導体層の各層は、Ｚ軸方向に垂直なＸ軸方向及びＹ軸方向に沿った平面上に形成されているものとする。Ｘ軸方向とＹ軸方向とは互いに直交する。
【００１４】
本実施の形態のアンテナ装置１と図４及び図５に示されるアンテナ制御回路８０とで、本実施の形態に係るアンテナ・システムが構成される。このアンテナ・システムは、たとえば、レーダシステムまたは無線通信システムに使用可能である。
【００１５】
アンテナ装置１は、セラミックスまたはガラスなどの誘電体材料からなる絶縁性基体１０を用いて構成されている。この絶縁性基体１０として、たとえば、複数の誘電体層を含む積層体である多層基板を使用することができる。
【００１６】
図１に示されるように、絶縁性基体１０のおもて面１０ａには、銅箔などの導体パターンからなる矩形の励振素子２０が形成されている。この励振素子２０は、給電ピン２１の一端部と電気的に接続されている。この給電ピン２１は、Ｚ軸方向に延在する棒状の金属導体で構成されており、絶縁性基体１０のおもて面１０ａから裏面１０ｂにまで貫通する貫通孔１０ｈ内に配置されている。この貫通孔１０ｈは、図４に示されるように接地導体２３を貫通するので、給電ピン２１は、接地導体２３と電気的に短絡しない。図５に示されるように給電ピン２１の他端部は、アンテナ制御回路８０の給電端子８０ｓと電気的に接続されている。アンテナ制御回路８０は、給電ピン２１を介して高周波信号を励振素子２０に供給することができる。ここで、給電ピン２１の一端部は、図１に示されるように励振素子２０の中心からＹ軸負方向に距離Ｌだけ偏心した位置に配置されている。励振素子２０の中心と給電ピン２１とを結ぶ直線を含む面が励振素子２０の偏波面である。
【００１７】
図１に示されるように、励振素子２０の偏波面と垂直な方向（Ｘ軸方向）において励振素子２０を挟み込む位置に非励振素子３０，４０がそれぞれ形成されている。アンテナ装置１は、図１に示される励振素子２０の中心を通るＹ軸方向の中心線ＣＬに関して幾何学的に対称な構造を有しているので、非励振素子３０，４０の構成は、中心線ＣＬに関して幾何学的に対称となる点を除いて同一である。一方の非励振素子３０は、励振素子２０から、励振素子２０の偏波面と直交するＸ軸負方向に所定距離（たとえば、アンテナ動作周波数に対応する波長の１／４）だけずれた位置に配置されている。なお、アンテナ動作周波数とは、電波の送受信の際に使用される周波数である。また、非励振素子３０は、Ｙ軸方向に沿って直線状に形成された線状導体素子３２と、折曲部３１ｃを含む屈曲導体素子３１と、これら屈曲導体素子３１と線状導体素子３２との間の電気的接続を開閉するスイッチ素子３３とを有する。屈曲導体素子３１及び線状導体素子３２は、たとえば、銅箔などの導体パターンとして形成されればよい。
【００１８】
屈曲導体素子３１は、折曲部３１ｃからＹ軸負方向に延在する直線状の導体素子部３１ｂと、折曲部３１ｃからＸ軸負方向に延在する導体配線部３１ａとで構成される。導体素子部３１ｂは、折曲部３１ｃから線状導体素子３２の一端部３２ａと対向する位置まで延在している。
【００１９】
一方、導体配線部３１ａは、折曲部３１ｃから、接地線３５の一端部との接続点である電気的短絡点まで延在している。屈曲導体素子３１における折曲部３１ｃと導体配線部３１ａとの接続位置からその電気的短絡点までの長さは、アンテナ動作周波数に対応する波長の１／４の長さとすればよい。たとえば、半田などの導電性接合材を用いて接地線３５の一端部を導体配線部３１ａに接合することが可能である。接地線３５は、図３に示されるように、導体配線部３１ａの電気的短絡点から第２層（接地導体層）の接地導体２３まで厚み方向（Ｚ軸負方向）に延在する金属製の層間接続導体である。たとえば、絶縁性基体１０に設けられたスルーホールの内壁に金属メッキまたは金属ペーストを形成することにより接地線３５を形成することが可能である。なお、導体配線部３１ａの線幅は、図１に示されるように導体素子部３１ｂの線幅よりも小さい。
【００２０】
図４に示されるように接地導体２３は、孔部２３ａ，２３ｂ及び貫通孔１０ｈを除いてほぼ全面に亘って形成された銅箔などの導体パターンである。この接地導体２３は、アンテナ制御回路８０の接地端子８０ｇと電気的に接続されており、接地導体２３には零ボルトの接地電位が印加されている。
【００２１】
図１を参照すると、線状導体素子３２の一端部３２ａは、半田などの導電性接合材を用いて、制御線３６の一端部と電気的に接続されている。制御線３６は、図２に示されるように、線状導体素子３２から絶縁性基体１０の裏面１０ｂ上の第３層（制御導体層）まで厚み方向（Ｚ軸負方向）に延在する金属製の層間接続導体である。たとえば、絶縁性基体１０に設けられたスルーホールの内壁に金属メッキまたは金属ペーストを形成することにより制御線３６を形成することが可能である。制御線３６の他端部は、図２に示されるように、半田などの導電性接合材を用いて、第３層の制御導体３９と電気的に接続されている。また、図２及び図４に示されるように第２層の接地導体２３には孔部２３ａが設けられており、制御線３６はこの孔部２３ａを通る。このため、制御線３６は、接地導体２３と電気的に短絡せずに、線状導体素子３２と制御導体３９との間を電気的に接続することができる。
【００２２】
図５に示されるように制御導体３９は、絶縁性基体１０の裏面１０ｂ上に形成された銅箔などの導体パターンである。この制御導体３９は、アンテナ制御回路８０のバイアス端子８０ａと電気的に接続されている。アンテナ制御回路８０は、制御導体３９及び制御線３６を介して、順バイアス電圧または逆バイアス電圧のいずれか一方の制御電圧をスイッチ素子３３に供給することができる。
【００２３】
図１を参照すると、スイッチ素子３３は、導体素子部３１ｂの一端部と線状導体素子３２の一端部３２ａとの間に設けられている。これにより、線状導体素子３２、スイッチ素子３３及び導体素子部３１ｂは直列に接続される。スイッチ素子３３は、制御導体３９から制御線３６を介して供給された制御電圧（順バイアス電圧または逆バイアス電圧のいずれか一方）に応じて、屈曲導体素子３１の導体素子部３１ｂと線状導体素子３２との間の電気的接続を開閉することができる。スイッチ素子３３としては、たとえば、公知のＰＩＮダイオードを用いることが可能である。スイッチ素子３３は、順バイアス電圧が供給されたとき、この順バイアス電圧に応じてオン状態（閉状態）となって屈曲導体素子３１の導体素子部３１ｂと線状導体素子３２との間を電気的に接続する。一方、スイッチ素子３３は、逆バイアス電圧が供給されたときに、この逆バイアスで電圧に応じてオフ状態（開状態）となって導体素子部３１ｂと線状導体素子３２との間を電気的に遮断する。
【００２４】
次に、非励振素子４０について説明する。非励振素子４０は、励振素子２０から、励振素子２０の偏波面と直交するＸ軸正方向に所定距離（たとえば、アンテナ動作周波数に対応する波長の１／４）だけずれた位置に配置されている。また、非励振素子４０は、Ｙ軸方向に沿って直線状に形成された線状導体素子４２と、折曲部４１ｃを含む屈曲導体素子４１と、これら屈曲導体素子４１と線状導体素子４２との間の電気的接続を開閉するスイッチ素子４３とを有する。屈曲導体素子４１及び線状導体素子４２は、たとえば、銅箔などの導体パターンとして形成されればよい。
【００２５】
屈曲導体素子４１は、折曲部４１ｃからＹ軸負方向に延在する直線状の導体素子部４１ｂと、折曲部４１ｃからＸ軸正方向に延在する線状導体部である導体配線部４１ａとで構成される。導体素子部４１ｂは、折曲部４１ｃから線状導体素子４２の一端部４２ａと対向する位置まで延在している。
【００２６】
一方、導体配線部４１ａは、折曲部４１ｃから、接地線４５の一端部との接続点である電気的短絡点まで延在している。屈曲導体素子４１における折曲部４１ｃと導体配線部４１ａとの接続位置からその電気的短絡点までの長さは、アンテナ動作周波数に対応する波長の１／４の長さとすればよい。たとえば、半田などの導電性接合材を用いて接地線４５の一端部を導体配線部４１ａに接合することが可能である。たとえば、絶縁性基体１０に設けられたスルーホールの内壁に金属メッキまたは金属ペーストを形成することにより接地線４５を形成することが可能である。なお、導体配線部４１ａの線幅は、図１に示されるように導体素子部４１ｂの線幅よりも小さい。
【００２７】
線状導体素子４２の一端部４２ａは、半田などの導電性接合材を用いて、制御線４６の一端部と電気的に接続されている。たとえば、絶縁性基体１０に設けられたスルーホールの内壁に金属メッキまたは金属ペーストを形成することにより制御線４６を形成することが可能である。制御線４６の他端部は、図５に示されるように、半田などの導電性接合材を用いて第３層の制御導体４９と電気的に接続されている。図４に示されるように、第２層の接地導体２３には孔部２３ｂが設けられており、制御線４６はこの孔部２３ｂを通る。このため、制御線４６は、接地導体２３と電気的に短絡せずに、線状導体素子４２と制御導体４９との間を電気的に接続することができる。
【００２８】
図５に示されるように絶縁性基体１０の裏面１０ｂ上に形成されている制御導体４９は、アンテナ制御回路８０のバイアス端子８０ｂと電気的に接続されている。アンテナ制御回路８０は、制御導体４９及び制御線４６を介して、順バイアス電圧または逆バイアス電圧のいずれか一方の制御電圧をスイッチ素子４３に供給することができる。
【００２９】
図１を参照すると、スイッチ素子４３は、導体素子部４１ｂの一端部と線状導体素子４２の一端部４２ａとの間に設けられている。これにより、線状導体素子４２、スイッチ素子４３及び導体素子部４１ｂは直列に接続される。スイッチ素子４３は、制御導体４９から制御線４６を介して供給された制御電圧（順バイアス電圧または逆バイアス電圧のいずれか一方）に応じて、屈曲導体素子４１の導体素子部４１ｂと線状導体素子４２との間の電気的接続を開閉することができる。スイッチ素子４３としては、たとえば、公知のＰＩＮダイオードを用いることが可能である。スイッチ素子４３は、順バイアス電圧が供給されたとき、この順バイアス電圧に応じてオン状態（閉状態）となって屈曲導体素子４１の導体素子部４１ｂと線状導体素子４２との間を電気的に接続する。一方、スイッチ素子４３は、逆バイアス電圧が供給されたときに、この逆バイアスで電圧に応じてオフ状態（開状態）となって導体素子部４１ｂと線状導体素子４２との間を電気的に遮断する。
【００３０】
以上の構成を有するアンテナ装置１の動作について以下に説明する。非励振素子３０については、屈曲導体素子３１における折曲部３１ｃから、接地線３５の一端部がある電気的短絡点までの長さは、アンテナ動作周波数に対応する波長の１／４の長さである。このため、折曲部３１ｃは電気的に開放されたものとみなすことができる。よって、スイッチ素子３３がオン状態のとき、線状導体素子３２、スイッチ素子３３、導体素子部３１ｂ及び折曲部３１ｃからなる導体線路は、当該線状導体路のＹ軸方向における両端を開放端とする電気長を有するものとみなすことができる。この電気長がアンテナ動作周波数に対応する共振長（たとえば、アンテナ動作周波数に対応する波長の１／２）よりも短くなるように設計されれば、非励振素子３０は、励振素子２０に対して導波器として動作することができる。一方、その電気長がアンテナ動作周波数に対応する共振長よりも長くなるように設計されれば、非励振素子３０は、励振素子２０に対して反射器として動作することができる。
【００３１】
また、非励振素子４０についても、屈曲導体素子４１における折曲部４１ｃから、接地線４５の一端部がある電気的短絡点までの長さは、アンテナ動作周波数に対応する波長の１／４の長さである。よって、折曲部４１ｃのＸ軸負方向における端は、電気的に開放されたものとみなすことができる。このため、スイッチ素子４３がオン状態のとき、線状導体素子４２、スイッチ素子４３、導体素子部４１ｂ及び折曲部４１ｃからなる導体線路は、当該線状導体路のＹ軸方向における両端を開放端とする電気長を有するものとみなすことができる。この電気長がアンテナ動作周波数に対応する共振長よりも短くなるように設計されれば、非励振素子４０は、励振素子２０に対して導波器として動作することができる。一方、その電気長がアンテナ動作周波数に対応する共振長よりも長くなるように設計されれば、非励振素子４０は、励振素子２０に対して反射器として動作することができる。
【００３２】
以上に説明したように実施の形態１では、非励振素子３０，４０に供給される制御電圧の組み合わせにより、八木・宇田アンテナの動作原理に従ってアンテナ指向性を制御することができる。非励振素子３０，４０の各々の電気長を導波器動作を実現するように設計するか、あるいは反射器動作を実現するように設計するかは、設計者が自由に決めることができる。
【００３３】
また、非励振素子３０については、導体配線部３１ａは、導体素子部３１ｂの延在方向（Ｙ軸方向）とは異なる方向（Ｘ軸方向）に沿って折曲部３１ｃから電気的短絡点まで延在している。接地線３５は、その電気的短絡点から接地導体２３まで厚み方向（Ｚ軸負方向）に延在している。制御線３６も、線状導体素子３２から裏面１０ｂ側の制御導体３９まで厚み方向に延在しているところ、この制御導体３９と素子導体層との間には接地導体２３が介在している。このような構成により、導体配線部３１ａ、接地線３５、制御線３６及び制御導体３９がアンテナ装置１の放射偏波の影響を受けることが抑制される。特に、制御導体３９は、接地導体２３に対して裏面１０ｂ側に配置されているので、制御導体３９が励振素子２０から発せられた高周波信号と結合することが大幅に抑制される。たとえ、その高周波信号が裏面１０ｂ側の制御導体３９と結合し、当該結合された高周波信号が制御導体３９から再放射されたとしても、この再放射は、裏面１０ｂ側でなされるため、アンテナ指向性に影響を与えることはほとんど無い。非励振素子４０の場合も、非励振素子３０の場合と同様である。したがって、本実施の形態は、上記特許文献１の可変指向性アンテナのようにインダクタを使用することをせずに、アンテナ指向性が切り替えられても高利得特性を得ることができる。
【００３４】
また、非励振素子３０に使用されるスイッチ素子３３の個数は１つだけであり、非励振素子４０に使用されるスイッチ素子４３の個数も１つだけであることから、アンテナ装置１の製造コストを低く抑えることができる。
【００３５】
実施の形態２．
次に、本発明に係る実施の形態２について説明する。本実施の形態は、本実施の形態のアンテナ装置は、上記実施の形態１のアンテナ装置１に電磁シールド面が追加された構成を有している。この電磁シールド面は、上記制御導体３９，４９（制御導体層）に対して、導体素子層の側とは反対側に離れた位置に形成されたものである。
【００３６】
図６は、実施の形態２の可変指向性アンテナ装置１Ａの概略断面の一例を示す図である。図６に示される可変指向性アンテナ装置１Ａの構成は、上記絶縁性基体１０に代えて、セラミックスまたはガラスなどの誘電体材料からなる絶縁性基体１１を使用する点と、絶縁性基体１１の裏面に電磁シールド面２９が追加で形成されている点とを除いて、上記実施の形態１のアンテナ装置１の構成と同じである。図６に示されるように、絶縁性基体１１のおもて面１１ａには、屈曲導体素子３１及び線状導体素子３２が形成されている。また、電磁シールド面２９は、制御導体３９に対して、屈曲導体素子３１及び線状導体素子３２の側とは反対側に離れた位置に形成されている。
【００３７】
上記したように、制御導体３９，４９が励振素子２０から発せられた高周波信号と結合し、当該結合された高周波信号が制御導体３９，４９から再放射される可能性がある。このような場合でも、本実施の形態の電磁シールド面２９は、その再放射がアンテナ指向性に与える影響をほぼ完全に防ぐことができる。
【００３８】
本実施の形態の電磁シールド面２９は、上記実施の形態１のアンテナ装置１に適用されるだけでなく、後述する実施の形態３，４，５にも適用可能である。
【００３９】
実施の形態３．
次に、本発明に係る実施の形態３について説明する。図７〜図１１は、本発明に係る実施の形態２の可変指向性アンテナ装置２（以下、単に「アンテナ装置２」ともいう。）の概略構成を示す図である。上記実施の形態１のアンテナ装置１と同様に、本実施の形態のアンテナ装置２も多層構造を有している。
【００４０】
図７は、アンテナ装置２の多層構造のうちの第１層である導体素子層の概略構成図である。この導体素子層がアンテナ放射面を構成する。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線におけるアンテナ装置２の概略断面を示す図であり、図９は、図７のＩＸ−ＩＸ線におけるアンテナ装置２の概略断面を示す図である。また、図１０は、当該多層構造のうちの第２層であるである接地導体層の概略構成図であり、図１１は、当該多層構造のうちの第３層である制御導体層の概略構成図である。導体素子層、接地導体層及び制御導体層は、これら各層の厚み方向であるＺ軸方向（紙面に垂直な方向）に沿って配列されているものとする。また、本実施の形態における導体素子層、接地導体層及び制御導体層の各層は、Ｚ軸方向に垂直なＸ軸方向及びＹ軸方向に沿った平面上に形成されているものとする。Ｘ軸方向とＹ軸方向とは互いに直交する。
【００４１】
本実施の形態のアンテナ装置２と図１０及び図１１に示されるアンテナ制御回路８１とで、本実施の形態に係るアンテナ・システムが構成される。このアンテナ・システムは、たとえば、レーダシステムまたは無線通信システムに使用可能である。
【００４２】
アンテナ装置２は、セラミックスまたはガラスなどの誘電体材料からなる絶縁性基体１２を用いて構成されている。この絶縁性基体１２として、たとえば、複数の誘電体層を含む積層体である多層基板を使用することができる。
【００４３】
図７に示されるように励振素子２０は、給電ピン２１の一端部と電気的に接続されている。この給電ピン２１は、Ｚ軸方向に延在する棒状の金属導体で構成されており、絶縁性基体１２のおもて面１２ａからその裏面１２ｂにまで貫通する貫通孔１２ｈ内に配置されている。この貫通孔１２ｈは、図１０に示されるように第２層の接地導体２４を貫通するので、給電ピン２１は、接地導体２４と電気的に短絡しない。図１１に示されるように給電ピン２１の他端部は、アンテナ制御回路８１の給電端子８１ｓと電気的に接続されている。アンテナ制御回路８１は、給電ピン２１を介して高周波信号を励振素子２０に供給することができる。ここで、給電ピン２１の一端部は、図７に示されるように励振素子２０の中心からＹ軸負方向に距離Ｌだけ偏心した位置に配置されている。励振素子２０の中心と給電ピン２１とを結ぶ直線を含む面が励振素子２０の偏波面である。
【００４４】
上記実施の形態１では、図１に示したように２個の非励振素子３０，４０が励振素子２０を挟み込む位置に配置されている。これに対し、本実施の形態では、図７に示されるように４個の非励振素子３０，４０，５０，６０が、絶縁性基体１２のおもて面１２ａ上で励振素子２０を取り囲むように配置される。非励振素子４０，６０は、励振素子２０の右側上方及び左側下方の角部同士を結ぶ対角線の方向において励振素子２０を挟み込む位置に配置されている。ここで、非励振素子４０，６０は、必ずしも当該対角線の方向において挟み込む位置に配置されている必要は無く、この代わりに、Ｘ軸正方向に対して反時計回りで０°よりも大きく且つ９０°未満の角度で傾斜する方向において励振素子２０を挟み込む位置に配置されてもよい。一方、非励振素子３０，５０は、励振素子２０の左側上方及び右側下方の角部同士を結ぶ対角線の方向において励振素子２０を挟み込む位置に配置されている。ここで、非励振素子３０，５０は、必ずしも当該対角線の方向において挟み込む位置に配置されている必要は無く、この代わりに、Ｘ軸正方向に対して時計回りで０°よりも大きく且つ９０°未満の角度で傾斜する方向において励振素子２０を挟み込む位置に配置されてもよい。
【００４５】
アンテナ装置２は、図７に示される励振素子２０の中心を通るＹ軸方向の中心線ＣＬ１に関して幾何学的に対称な構造を有し、且つ、励振素子２０の中心を通るＸ軸方向の中心線ＣＬ２に関しても幾何学的に対称な構造を有している。よって、非励振素子３０，４０の構成は、中心線ＣＬ１に関して幾何学的に対称となる点を除いて同一であり、非励振素子６０，５０の構成も、中心線ＣＬ１に関して幾何学的に対称となる点を除いて同一である。また、非励振素子３０，６０の構成は、中心線ＣＬ２に関して幾何学的に対称となる点を除いて同一であり、非励振素子４０，５０の構成も、中心線ＣＬ２に関して幾何学的に対称となる点を除いて同一である。
【００４６】
図７の非励振素子３０，４０の構成は、上記実施の形態１の非励振素子３０，４０の構成とそれぞれ同一である。このため、本実施の形態の非励振素子３０，４０の詳細な説明を省略する。
【００４７】
図７に示されるように、非励振素子３０は、励振素子２０から、励振素子２０の偏波面と直交するＸ軸負方向に所定距離（たとえば、アンテナ動作周波数に対応する波長の１／４）だけずれた位置に配置されている。非励振素子３０における線状導体素子３２の一端部３２ａは、半田などの導電性接合材を用いて、制御線３６の一端部と電気的に接続されている。制御線３６の他端部は、図１１に示されるように、半田などの導電性接合材を用いて第３層の制御導体３９と電気的に接続されている。図８及び図１０に示されるように第２層の接地導体２４には孔部２４ａが設けられており、制御線３６はこの孔部２４ａを通る。このため、制御線３６は、接地導体２４と電気的に短絡せずに、線状導体素子３２と制御導体３９との間を電気的に接続することができる。図１１に示されるように絶縁性基体１２の裏面１２ｂ上に形成されている制御導体３９は、アンテナ制御回路８１のバイアス端子８１ａと電気的に接続されている。アンテナ制御回路８１は、制御導体３９及び制御線３６を介して、順バイアス電圧または逆バイアス電圧のいずれか一方の制御電圧を非励振素子３０のスイッチ素子３３に供給することができる。スイッチ素子３３は、その制御電圧に応じて、屈曲導体素子３１の導体素子部３１ｂと線状導体素子３２との間の電気的接続を開閉することができる。
【００４８】
なお、図１０に示されるように接地導体２４は、孔部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ及び貫通孔１２ｈを除いてほぼ全面に亘って形成された銅箔などの導体パターンである。この接地導体２４は、アンテナ制御回路８１の接地端子８１ｇと電気的に接続されており、接地導体２４には零ボルトの接地電位が印加されている。
【００４９】
一方、非励振素子３０における屈曲導体素子３１の導体配線部３１ａは、半田などの導電性接合材を用いて、接地線３５の一端部と電気的に接続されている。屈曲導体素子３１における折曲部３１ｃと導体配線部３１ａとの接続位置からその電気的短絡点までの長さは、アンテナ動作周波数に対応する波長の１／４の長さとすればよい。接地線３５は、図９に示されるように、導体配線部３１ａの電気的短絡点から第２層（接地導体層）の接地導体２４まで厚み方向（Ｚ軸負方向）に延在する金属製の層間接続導体である。
【００５０】
また、図７に示されるように、非励振素子４０は、励振素子２０から、その偏波面と直交するＸ軸正方向に所定距離（たとえば、アンテナ動作周波数に対応する波長の１／４）だけずれた位置に配置されている。非励振素子４０における線状導体素子４２の一端部４２ａは、半田などの導電性接合材を用いて、制御線４６の一端部と電気的に接続されている。制御線４６の他端部は、図１１に示されるように、半田などの導電性接合材を用いて第３層の制御導体４９と電気的に接続されている。図１０に示されるように第２層の接地導体２４には孔部２４ｂが設けられており、制御線４６はこの孔部２４ｂを通る。このため、制御線４６は、接地導体２４と電気的に短絡せずに、線状導体素子４２と制御導体４９との間を電気的に接続することができる。図１１に示されるように絶縁性基体１２の裏面１２ｂ上に形成されている制御導体４９は、アンテナ制御回路８１のバイアス端子８１ｂと電気的に接続されている。アンテナ制御回路８１は、制御導体４９及び制御線４６を介して、順バイアス電圧または逆バイアス電圧のいずれか一方の制御電圧を非励振素子４０のスイッチ素子４３に供給することができる。スイッチ素子４３は、その制御電圧に応じて、屈曲導体素子４１の導体素子部４１ｂと線状導体素子４２との間の電気的接続を開閉することができる。
【００５１】
一方、非励振素子４０における屈曲導体素子４１の導体配線部４１ａは、半田などの導電性接合材を用いて、接地線４５の一端部と電気的に短絡されている。屈曲導体素子４１における折曲部４１ｃと導体配線部４１ａとの接続位置からその電気的短絡点までの長さは、アンテナ動作周波数に対応する波長の１／４の長さとすればよい。接地線４５は、導体配線部４１ａの電気的短絡点から第２層（接地導体層）の接地導体２４まで厚み方向（Ｚ軸負方向）に延在する金属製の層間接続導体である。
【００５２】
また、図７に示されるように、非励振素子５０は、励振素子２０から、励振素子２０の偏波面と直交するＸ軸正方向に所定距離（たとえば、アンテナ動作周波数に対応する波長の１／４）だけずれた位置に配置されている。非励振素子５０は、直線状に形成された線状導体素子５２と、折曲部５１ｃを含む屈曲導体素子５１と、これら屈曲導体素子５１と線状導体素子５２との間の電気的接続を開閉するスイッチ素子５３とを有する。屈曲導体素子５１及び線状導体素子５２は、たとえば、銅箔などの導体パターンとして形成されればよい。屈曲導体素子５１は、折曲部５１ｃからＹ軸正方向に延在する直線状の導体素子部５１ｂと、折曲部５１ｃからＸ軸正方向に延在する導体配線部５１ａとで構成される。導体素子部５１ｂは、折曲部５１ｃから線状導体素子５２の一端部５２ａと対向する位置まで延在している。
【００５３】
線状導体素子５２の一端部５２ａは、半田などの導電性接合材を用いて、制御線５６の一端部と電気的に接続されている。制御線５６は、線状導体素子５２から絶縁性基体１２の裏面１２ｂ上の第３層（制御導体層）まで厚み方向（Ｚ軸負方向）に延在する金属製の層間接続導体である。たとえば、絶縁性基体１２に設けられたスルーホールの内壁に金属メッキまたは金属ペーストを形成することにより制御線５６を形成することが可能である。制御線５６の他端部は、図１１に示されるように、半田などの導電性接合材を用いて第３層の制御導体５９と電気的に接続されている。図１０に示されるように第２層の接地導体２４には孔部２４ｃが設けられており、制御線５６はこの孔部２４ｃを通る。このため、制御線５６は、接地導体２４と電気的に短絡せずに、線状導体素子５２と制御導体５９との間を電気的に接続することができる。図１１に示されるように絶縁性基体１２の裏面１２ｂ上に形成されている制御導体５９は、アンテナ制御回路８１のバイアス端子８１ｃと電気的に接続されている。アンテナ制御回路８１は、制御導体５９及び制御線５６を介して、順バイアス電圧または逆バイアス電圧のいずれか一方の制御電圧を非励振素子５０のスイッチ素子５３に供給することができる。スイッチ素子５３は、その制御電圧に応じて、屈曲導体素子５１の導体素子部５１ｂと線状導体素子５２との間の電気的接続を開閉することができる。
【００５４】
一方、屈曲導体素子５１の導体配線部５１ａは、半田などの導電性接合材を用いて、接地線５５の一端部と電気的に短絡されている。接地線５５は、導体配線部５１ａの電気的短絡点から第２層（接地導体層）の接地導体２４まで厚み方向（Ｚ軸負方向）に延在する金属製の層間接続導体である。
【００５５】
また、図７に示されるように、非励振素子６０は、励振素子２０から、励振素子２０の偏波面と直交するＸ軸負方向に所定距離（たとえば、アンテナ動作周波数に対応する波長の１／４）だけずれた位置に配置されている。非励振素子６０は、直線状に形成された線状導体素子６２と、折曲部６１ｃを含む屈曲導体素子６１と、これら屈曲導体素子６１と線状導体素子６２との間の電気的接続を開閉するスイッチ素子６３とを有する。屈曲導体素子６１及び線状導体素子６２は、たとえば、銅箔などの導体パターンとして形成されればよい。屈曲導体素子６１は、折曲部６１ｃからＹ軸負方向に延在する直線状の導体素子部６１ｂと、折曲部６１ｃからＸ軸負方向に延在する導体配線部６１ａとで構成される。導体素子部６１ｂは、折曲部６１ｃから線状導体素子６２の一端部６２ａと対向する位置まで延在している。
【００５６】
線状導体素子６２の一端部６２ａは、半田などの導電性接合材を用いて、制御線６６の一端部と電気的に接続されている。制御線６６は、線状導体素子６２から絶縁性基体１２の裏面１２ｂ上の第３層（制御導体層）まで厚み方向（Ｚ軸負方向）に延在する金属製の層間接続導体である。たとえば、絶縁性基体１２に設けられたスルーホールの内壁に金属メッキまたは金属ペーストを形成することにより制御線６６を形成することが可能である。制御線６６の他端部は、図１１に示されるように、半田などの導電性接合材を用いて第３層の制御導体６９と電気的に接続されている。図８及び図１０に示されるように第２層の接地導体２４には孔部２４ｄが設けられており、制御線６６はこの孔部２４ｄを通る。このため、制御線６６は、接地導体２４と電気的に短絡せずに、線状導体素子６２と制御導体６９との間を電気的に接続することができる。図１１に示されるように絶縁性基体１２の裏面１２ｂ上に形成されている制御導体６９は、アンテナ制御回路８１のバイアス端子８１ｄと電気的に接続されている。アンテナ制御回路８１は、制御導体６９及び制御線６６を介して、順バイアス電圧または逆バイアス電圧のいずれか一方の制御電圧を非励振素子６０のスイッチ素子６３に供給することができる。スイッチ素子６３は、その制御電圧に応じて、屈曲導体素子６１の導体素子部６１ｂと線状導体素子６２との間の電気的接続を開閉することができる。
【００５７】
一方、屈曲導体素子６１の導体配線部６１ａは、半田などの導電性接合材を用いて、接地線６５の一端部と電気的に短絡されている。接地線６５は、導体配線部６１ａの電気的短絡点から第２層（接地導体層）の接地導体２４まで厚み方向（Ｚ軸負方向）に延在する金属製の層間接続導体である。
【００５８】
以上の構成を有するアンテナ装置２の動作について以下に説明する。上記実施の形態１の場合と同様の原理により、本実施の形態の非励振素子３０では、線状導体素子３２、オン状態のスイッチ素子３３、導体素子部３１ｂ及び折曲部３１ｃからなる導体線路は、当該線状導体路の両端を開放端とする電気長を有するものとみなすことができる。同様に、非励振素子４０では、線状導体素子４２、オン状態のスイッチ素子４３、導体素子部４１ｂ及び折曲部４１ｃからなる導体線路は、当該線状導体路の両端を開放端とする電気長を有するものとみなすことができる。また、非励振素子５０でも、線状導体素子５２、オン状態のスイッチ素子５３、導体素子部５１ｂ及び折曲部５１ｃからなる導体線路は、当該線状導体路の両端を開放端とする電気長を有するものとみなすことができる。そして、非励振素子６０でも、線状導体素子６２、オン状態のスイッチ素子６３、導体素子部６１ｂ及び折曲部６１ｃからなる導体線路は、当該線状導体路の両端を開放端とする電気長を有するものとみなすことができる。したがって、非励振素子３０，４０，５０，６０の各非励振素子の電気長がアンテナ動作周波数に対応する共振長（たとえば、アンテナ動作周波数に対応する波長の１／２）よりも短くなるように設計されれば、当該各非励振素子は、励振素子２０に対して導波器として動作することができる。一方、その電気長がアンテナ動作周波数に対応する共振長よりも長くなるように設計されれば、当該各非励振素子は、励振素子２０に対して反射器として動作することができる。
【００５９】
以上に説明したように実施の形態３では、非励振素子３０，４０，５０，６０に供給される制御電圧の組み合わせにより、八木・宇田アンテナの動作原理に従ってアンテナ指向性を２次元的に制御することができる。非励振素子３０，４０，５０，６０の各非励振素子の電気長を導波器動作を実現するように設計するか、あるいは反射器動作を実現するように設計するかは、設計者が自由に決めることができる。
【００６０】
たとえば、非励振素子３０，４０，５０，６０の電気長をすべて導波器動作を実現するように設計することが可能である。この場合、アンテナ制御回路８１は、制御線３６，４６に順バイアス電圧を印加すると同時に制御線５６，６６に逆バイアス電圧を印加すれば、非励振素子３０，４０が導波器として動作し、非励振素子５０，６０は導波器として動作しない。これにより、Ｙ軸正方向に偏る特性にアンテナ指向性を切り替えることが可能となる。一方、アンテナ制御回路８１は、制御線４６，５６に順バイアス電圧を印加すると同時に制御線３６，６６に逆バイアス電圧を印加すれば、非励振素子４０，５０が導波器として動作し、非励振素子３０，６０は導波器として動作しない。これにより、Ｘ軸正方向に偏る特性にアンテナ指向性を切り替えることが可能となる。よって、制御線３６，４６，５６，６６に供給すべき制御電圧の組み合わせによって、アンテナ指向性を２次元的に切り替えることができる。
【００６１】
また、上記実施の形態１の場合と同様の原理により、導体配線部３１ａ，４１ａ，５１ａ，６１ａ、接地線３５，４５，５５，６５、制御線３６，４６，５６，６６及び制御導体３９，４９，５９，６９がアンテナ装置２の放射偏波の影響を受けることが抑制される。特に、制御導体３９，４９，５９，６９は、接地導体２４に対して裏面１２ｂ側に配置されているので、制御導体３９，４９，５９，６９が励振素子２０から発せられた高周波信号と結合することが大幅に抑制される。たとえ、その高周波信号が裏面１２ｂ側の制御導体３９，４９，５９，６９と結合し、当該結合された高周波信号が制御導体３９，４９，５９，６９から再放射されたとしても、これらの再放射は、裏面１２ｂ側でなされるため、アンテナ指向性に影響を与えることはほとんど無い。したがって、本実施の形態は、上記特許文献１の可変指向性アンテナのようにインダクタを使用することをせずに、アンテナ指向性が切り替えられても高利得特性を得ることができる。
【００６２】
また、非励振素子３０，４０，５０，６０の各非励振素子に使用されるスイッチ素子の個数は１つだけであることから、アンテナ装置２の製造コストを低く抑えることができる。
【００６３】
更に、本実施の形態では、偏波方向を全て同一方向とすることが可能である。したがって、同一偏波の条件でアンテナ指向性を２次元状に可変に制御することができる。
【００６４】
実施の形態４．
次に、本発明に係る実施の形態４について説明する。本実施の形態のアンテナ装置は、１次元状（ライン状）に規則的に配列された複数のアンテナ素子を含むフェーズドアレイ型のアンテナ装置である。各アンテナ素子は、上記実施の形態１〜３のうちのいずれかの実施の形態のアンテナ装置で構成される。
【００６５】
図１２は、本発明に係る実施の形態４である可変指向性アンテナ装置３の構成例を概略的に示す図である。この可変指向性アンテナ装置３は、絶縁性基体１３に形成されたＮ個のアンテナ素子２１，２２，…，２Ｎ（Ｎは３以上の正整数）を備えて構成されている。アンテナ素子２１〜２Ｎの各々の構成は、実施の形態３のアンテナ装置２の構成と同じである。
【００６６】
アンテナ制御回路８２は、アンテナ素子２１〜２Ｎの制御線に個別に制御電圧を印加することができる回路部を有し、更に、アクティブフェーズドアレイアンテナを構成するために、各アンテナ素子の給電点に接続された、増幅器及び移相器からなる送受信回路部を有している。可変指向性アンテナ装置３とアンテナ制御回路８２とで、本実施の形態に係るアンテナ・システムが構成される。このアンテナ・システムは、たとえば、レーダシステムまたは無線通信システムに使用可能である。アンテナ制御回路８２は、たとえば、移相器の設定位相を適切に選択することで覆域内でビームを走査することが可能になる。また、アンテナ制御回路８２は、そのビーム走査方向に連動する形でアンテナ素子２１〜２Ｎの指向性を２次元状に切り替えることで、従来よりも高い利得を得ることが可能である。
【００６７】
上記した特許文献１及び特許文献２に開示されている従来技術の場合、１つの非励振素子に少なくとも２つ以上の数のスイッチ素子が必要であり、フェーズドアレイアンテナのような大規模なアンテナ装置を構築する場合にはアンテナ素子の数が莫大となるため、スイッチ素子の材料費及び実装コストが嵩むという問題がある。これに対し、実施の形態４の可変指向性アンテナ装置３では、各アンテナ素子の各非励振素子に使用されるスイッチ素子の個数は１つだけで済むことから、スイッチ素子の個数は少なくて済む。したがって、可変指向性アンテナ装置３の製造コストを低く抑えることができる。
【００６８】
実施の形態５．
次に、本発明に係る実施の形態５について説明する。本実施の形態のアンテナ装置は、２次元状（面状）に規則的に配列された複数のアンテナ素子を含むフェーズドアレイ型のアンテナ装置である。各アンテナ素子は、上記実施の形態１〜３のうちのいずれかの実施の形態のアンテナ装置で構成される。
【００６９】
図１３は、本発明に係る実施の形態５である可変指向性アンテナ装置４の構成例を概略的に示す図である。この可変指向性アンテナ装置３は、絶縁性基体１４に形成されたＭ×Ｋ個のアンテナ素子２１，１，…，２１，Ｍ，…，２Ｋ，１，…，２Ｋ，Ｍ（Ｋ，Ｍは３以上の正整数）を備えて構成されている。アンテナ素子２１，１，…，２１，Ｍ，…，２Ｋ，１，…，２Ｋ，Ｍの各々の構成は、実施の形態３のアンテナ装置２の構成と同じである。
【００７０】
アンテナ制御回路８３は、アンテナ素子２１，１，…，２１，Ｍ，…，２Ｋ，１，…，２Ｋ，Ｍの制御線に個別に制御電圧を印加することができる回路部を有し、更に、アクティブフェーズドアレイアンテナを構成するために、各アンテナ素子の給電点に接続された、増幅器及び移相器からなる送受信回路部を有している。可変指向性アンテナ装置４とアンテナ制御回路８３とで、本実施の形態に係るアンテナ・システムが構成される。このアンテナ・システムは、たとえば、レーダシステムまたは無線通信システムに使用可能である。アンテナ制御回路８３は、たとえば、移相器の設定位相を適切に選択することで覆域内でビームを走査することが可能になる。また、アンテナ制御回路８３は、そのビーム走査方向に連動する形でアンテナ素子２１，１，…，２１，Ｍ，…，２Ｋ，１，…，２Ｋ，Ｍの指向性を２次元状に切り替えることで、従来よりも高い利得を得ることが可能である。
【００７１】
また、本実施の形態の可変指向性アンテナ装置４の場合、各アンテナ素子の各非励振素子に使用されるスイッチ素子の個数は１つだけであることから、スイッチ素子の個数は少なくて済む。したがって、可変指向性アンテナ装置４の製造コストを低く抑えることができる。
【００７２】
実施の形態１〜５の変形例．
以上、図面を参照して本発明に係る種々の実施の形態について述べたが、これら実施の形態は本発明の例示であり、これら実施の形態以外の様々な形態を採用することもできる。たとえば、上記のとおり、実施の形態１〜５の励振素子２０の形状は矩形状であることが好ましいが、これに限定されるものではない。矩形状の励振素子２０に代えて、たとえば、矩形以外の多角形あるいは円形の励振素子が使用されてもよい。
【００７３】
また、励振素子２０へ高周波信号を供給する手段として給電ピン２１が使用されているが、これに限定されるものではない。給電ピン２１の使用に代えて、たとえば、電磁結合型給電方式または近接結合型給電方式が使用されてもよい。
【００７４】
上記実施の形態における屈曲導体素子３１，４１，５１，６１の各々は、励振素子２０から離れる方向にそれぞれ折り曲げられた形状を有している。たとえば、図１に示したように導体配線部３１ａ，４１ａ，５１ａ，６１ａは、励振素子２０から離れる方向に折曲部３１ｃ，４１ｃからそれぞれ延在しているが、導体配線部３１ａ，４１ａ，５１ａ，６１ａの延在方向はそれらの方向に限定されるものではない。屈曲導体素子３１，４１，５１，６１に代えて、励振素子２０と接触しないように当該励振素子２０に近づく方向に折り曲げられた屈曲導体素子が使用されてもよい。また、各屈曲導体素子の折り曲げ角度（導体配線部と導体素子部とがなす角度）は、直角に限定されるものではない。
【００７５】
更に、実施の形態１では、導体素子層が１つの導体層からなるため、図１に示した励振素子２０及び非励振素子３０，４０は、同じ導体層を構成し、Ｚ軸方向において同一の高さ位置に配置されている。言い換えれば、励振素子２０及び非励振素子３０，４０は、Ｚ軸方向と直交する同一平面上に形成されているが、これに限定されるものではない。上記導体素子層に代えて、Ｚ軸方向に配列された複数の導体層からなる導体素子層が使用されてもよい。この場合には、励振素子２０と非励振素子３０，４０の組とがそれぞれ互いに異なる導体層を構成してもよい。言い換えれば、励振素子２０と非励振素子３０，４０の組とがそれぞれ互いに異なる平面上に形成されてもよい。同様に、実施の形態３における励振素子２０及び非励振素子３０，４０，５０，６０についても、励振素子２０と、非励振素子３０，４０，５０，６０の組とがそれぞれ互いに異なる平面上に形成されてもよい。
【００７６】
なお、本発明の範囲内において、実施の形態１〜５の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１，１Ａ，２，３，４  可変指向性アンテナ装置、２１〜２Ｎ  アンテナ素子、２１，１〜２Ｋ，Ｍ  アンテナ素子、１０，１１，１２，１３，１４  絶縁性基体、１０ａ，１１ａ，１２ａ  おもて面、１０ｂ，１２ｂ  裏面、１０ｈ，１２ｈ  貫通孔、２０  励振素子、２１  給電ピン、２３  接地導体、２３ａ，２３ｂ  孔部、２４  接地導体、２４ａ〜２４ｄ  孔部、２９  電磁シールド面、３０  非励振素子、３１  屈曲導体素子、３１ａ  導体配線部、３１ｂ  導体素子部、３１ｃ  折曲部、３２  線状導体素子、３３  スイッチ素子、３５  接地線、３６  制御線、３９  制御導体、４０  非励振素子、４１  屈曲導体素子、４１ａ  導体配線部、４１ｂ  導体素子部、４１ｃ  折曲部、４２  線状導体素子、４３  スイッチ素子、４５  接地線、４６  制御線、４９  制御導体、５０  非励振素子、５１  屈曲導体素子、５１ａ  導体配線部、５１ｂ  導体素子部、５１ｃ  折曲部、５２  線状導体素子、５３  スイッチ素子、５５  接地線、５６  制御線、５９  制御導体、６０  非励振素子、６１  屈曲導体素子、６１ａ  導体配線部、６１ｂ  導体素子部、６１ｃ  折曲部、６２  線状導体素子、６３  スイッチ素子、６５  接地線、６６  制御線、６９  制御導体、８０〜８３  アンテナ制御回路。
【図１】
0006576291.tif 000002
【図２】
0006576291.tif 000003
【図３】
0006576291.tif 000004
【図４】
0006576291.tif 000005
【図５】
0006576291.tif 000006
【図６】
0006576291.tif 000007
【図７】
0006576291.tif 000008
【図８】
0006576291.tif 000009
【図９】
0006576291.tif 000010
【図１０】
0006576291.tif 000011
【図１１】
0006576291.tif 000012
【図１２】
0006576291.tif 000013
【図１３】
0006576291.tif 000014