(57)【要約】 【課題】薄板形状を有し、その広がり方向にビーム走査可能なアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ装置１０１の導体部１０２は、略直方体の表面において、上面から側面の１つを経て下面に至る帯状のスロットを複数除去した形状であり、給電部１０３は、当該複数のスロットの１つ（給電用スロット１８１）の長手方向の２辺において対向する点のそれぞれの近傍に接続され、可変リアクタ１０４は、当該複数のスロットのうち当該給電用スロット１８１以外のスロット（装荷用スロット１８２）のそれぞれについて、当該装荷用スロット１８２の長手方向の２辺において対向する点のそれぞれの近傍に接続され、制御部１０５は、可変リアクタ１０４のそれぞれのリアクタンス値を変化させて指向性を制御する。【選択図】図２
2008177728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略直方体の表面において、上面から側面の１つを経て下面に至る帯状の領域（以下「スロット」という。）を複数除去した形状の導体部、
当該導体部において、当該複数のスロットの１つ（以下「給電用スロット」という。）の長手方向の２辺において対向する点のそれぞれの近傍に接続される給電部、
当該複数のスロットのうち当該給電用スロット以外のスロット（以下「装荷用スロット」という。）のそれぞれについて、当該装荷用スロットの長手方向の２辺において対向する点のそれぞれの近傍に接続される可変リアクタ、
前記可変リアクタのそれぞれのリアクタンス値を変化させて指向性を制御する制御部
を備え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であって、
当該略直方体は、板状の形状であり、当該上面および当該下面の辺の長さは、いずれも、当該上面と当該下面との間の距離よりも長い
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２に記載のアンテナ装置であって、
当該複数のスロットの長手方向は、互いに略平行で等間隔に配置され、
当該複数のスロットの長手方向は、当該側面の１つに垂直に配置され、
当該複数のスロットの長手方向の端点の、当該側面の一つからの距離は、いずれも等しい
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
当該複数のスロットは、３つであり、
当該給電用スロットは、当該２つの装荷用スロットに挟まれるように配置される
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
前記可変リアクタは、逆直列に接続されたバラクタの対であり、
前記制御部は、当該バラクタの対に印加する直列電圧を変化させて、当該リアクタンス値を変化させる
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
当該スロットの当該上面から当該側面を経て当該下面に至るまでの全長は、通信に用いる電磁波の波長の約半分である
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、薄板形状を有し、その広がり方向にビーム走査可能なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンピュータの拡張スロットとして、ＰＣ（Personal Computer）カード（以前は、ＰＣＭＣＩＡカードという名称で利用されていた。）が広く利用されている。このカードは、薄板形状を有し、ノート型コンピュータのほとんどでは、机や膝の上に設置されるキーボードと平行に、すなわち、ＰＣカードの上面と下面が略水平になるように、挿入される。
【０００３】
発明者らは、ＰＣカードのような薄板形状に適用できるアンテナ装置の提案を、以下の文献に開示している。
【非特許文献１】飯草恭一・原田博司、可変リアクタ装荷スロットアレーアンテナの提案とビーム走査能力の基礎検討、信学技法、ＡＰ２００６−９４、１０１頁−１０６頁、２００６年１０月、電子情報通信学会
【０００４】
上記文献に開示される技術では、薄板状態の形状を有する直方体の表面に導体を貼付しつつ、その直方体上面（面積が最も広い二面のうちの一方）から３つの平行な帯状の部分の導体を除去し、上面に３つの隙間（スロット）ができるようにしている。
【０００５】
そして、スロットの１つの対向する長辺にまたがって給電部を設けるとともに、残りの２つのスロットの対向する長辺にまたがって可変リアクタを装荷し、可変リアクタに印加するＤＣ（Direct Current）電圧を変化させることで、指向性を変化させている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方で、無線アドホック通信等の分野では、端末同士の間で通信を行う場合、無線同士の地面に対する高さは略等しいと考えられることから、ビームを水平面に走査できる機能が必要となる。
【０００７】
したがって、ノート型コンピュータとＰＣカードの組み合わせを上記の無線アドホック通信の端末として利用したい場合等には、薄板形状を有し、その広がり方向へのビーム走査が効率良くできる小型のアンテナ装置が強く望まれている。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、薄板形状を有し、その広がり方向にビーム走査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】
【０００９】
以上の目的を達成するため、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示する。
【００１０】
本発明の第１の観点に係るアンテナ装置は、導体部、給電部、可変リアクタ、制御部を備え、以下のように構成する。
【００１１】
すなわち、導体部は、略直方体の表面において、上面から側面の１つを経て下面に至る帯状の領域（以下「スロット」という。）を複数除去した形状である。
【００１２】
一方、給電部は、当該導体部において、当該複数のスロットの１つ（以下「給電用スロット」という。）の長手方向の２辺において対向する点のそれぞれの近傍に接続される。
【００１３】
さらに、可変リアクタは、当該複数のスロットのうち当該給電用スロット以外のスロット（以下「装荷用スロット」という。）のそれぞれについて、当該装荷用スロットの長手方向の２辺において対向する点のそれぞれの近傍に接続される。
【００１４】
そして、制御部は、可変リアクタのそれぞれのリアクタンス値を変化させて指向性を制御する。
【００１５】
また、本発明のアンテナ装置において、当該略直方体は、板状の形状であり、当該上面および当該下面の辺の長さは、いずれも、当該上面と当該下面との間の距離よりも長いように構成することができる。
【００１６】
また、本発明のアンテナ装置において、当該複数のスロットの長手方向は、互いに略平行で等間隔に配置され、当該複数のスロットの長手方向は、当該側面の１つに垂直に配置され、当該複数のスロットの長手方向の端点の、当該側面の一つからの距離は、いずれも等しいように構成することができる。
【００１７】
また、本発明のアンテナ装置において、当該複数のスロットは、３つであり、当該給電用スロットは、当該２つの装荷用スロットに挟まれるように配置されるように構成することができる。
【００１８】
また、本発明のアンテナ装置において、可変リアクタは、逆直列に接続されたバラクタの対であり、制御部は、当該バラクタの対に印加する直列電圧を変化させて、当該リアクタンス値を変化させるように構成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、薄板形状を有し、その広がり方向にビーム走査可能なアンテナ装置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】
【００２０】
以下に本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本実施形態に係るアンテナ装置にて用いられる導体部の形状を説明する説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【００２２】
本図に示すように、導体部１０２の概形は、薄板形状の直方体の表面を覆う。したがって、直方体の内部には導体は充填されておらず、中空もしくは絶縁体（誘電体）が充填されている。ここで、面積が最も広い２つの面が、上面１５１と下面１５２であり、４つの側面のうちの１つが前面１５３、これに対向する側面が背面１５４である。
【００２３】
本図では、上面１５１から前面１５３を経て下面１５２に至る帯状の領域が３つ、一点鎖線により示されている。この帯状の領域がスロット１６１のための領域である。本実施形態では、スロット１６１の数は３つであり、いずれも同じ形状で、その長手方向は互いに平行、前面１５３にその長手方向が垂直となっており、前面１５３からスロット１６１の端点への距離は、上面１５１と下面１５２とで同じである。
【００２４】
本図では導体部１０２の概形を示しているが、導体部１０２の実際の形状は、以下の通りである。すなわち、本図に示す直方体表面を覆う導体のうち、スロット１６１のための領域から導体を除去したものが、実際の導体部１０２の形状である。このように、隙間の空いた中空（内部に絶縁体が充填等されることもある）の導体部１０２は、薄型平面形状の共振器として働く。
【００２５】
このような構造は、導体板や導体箔を折り曲げたりプレス一体整形したりこれらを組み合わせた後に、適宜不要な領域を除去することにより構成することもできるし、プリント配線板におけるエッチング等の技術を応用して構成することも可能である。
【００２６】
本実施形態では、中央のスロット１６１を給電用スロット１８１とし、これを挟む２つのスロット１６１を装荷用スロット１８２とする。
【００２７】
図２は、本実施形態に係るアンテナ装置の概要構成を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【００２８】
アンテナ装置１０１の薄板形状を定める導体部１０２は、１つの給電用スロット１８１と、２つの装荷用スロット１８２を有する。
【００２９】
給電用スロット１８１には、その長手方向を跨ぐように、給電点が定められ、給電部１０３が接続されている。なお、アンテナ装置１０１を送信用に用いる場合には、給電部１０３によりＲＦ（Radio Frequency）電圧を印加することとなるが、送受の可逆性により、アンテナ装置１０１を受信用に用いることも可能である。受信用に用いる場合には、給電部１０３は、接続点間の電圧の変化を検知することにより、信号を取得する。
【００３０】
装荷用スロット１８２のそれぞれには、その長手方向を跨ぐように、接続点が定められ、可変リアクタ１０４が接続されている。制御部１０５は、可変リアクタ１０４に印加するＤＣ電圧を変化させて、そのリアクタンス値（電気容量）を変化させる。
【００３１】
本図においては、理解を容易にするために、導体部１０２の形状である直方体の外側に給電部１０３と可変リアクタ１０４を図示しているが、上記のように、導体部１０２は中空もしくは誘電体が充填された導体であるから、その内部に給電部１０３と可変リアクタ１０４を配置し、アンテナ装置の小型化を図るのが典型的である。
【００３２】
給電部１０３に対して給電を行うと、給電用スロット１８１および装荷用スロット１８２の長手方向に沿って上面１５１から前面１５３を経て下面１５２へ、あるいは、下面１５２から前面１５３を経て上面１５１へ、磁流が流れる。この磁流が変化することにより、電磁波が放射される。
【００３３】
上面１５１にて流れる磁流と、下面１５２にて流れる磁流とは互いに打ち消し合うから、電磁波の放射に主に寄与するのは、前面１５３を上から下へ、あるいは、下から上へ流れる磁流である。したがって、電磁波は、上面１５１や下面１５２に平行な方向に放射されることになる。
【００３４】
もっとも、給電用スロット１８１および装荷用スロット１８２の上面１５１や下面１５２の部分は、磁流を励起するために必要である。したがって、給電用スロット１８１および装荷用スロット１８２の長手方向の全長、すなわち、上面１５１の端点から前面１５３を経て下面１５２の端点に至るまでの距離は、放射する電磁波の半波長程度の長さとすることが望ましい。
【００３５】
可変リアクタ１０４のリアクタンス値を変化させることで給電用スロット１８１および装荷用スロット１８２のそれぞれから放射される電磁波の強度等が変化するが、それぞれの電磁波が放射される方向は、上面１５１や下面１５２に平行な方向（アンテナ装置１０１の薄板形状の広がり方向）であるから、リアクタンス値を変化させることで、（アンテナ装置１０１の薄板形状の広がり方向に、電磁波の指向性を走査することができる。
【００３６】
なお、本図に示すように、本実施形態では、
（１）上面１５１および下面１５２の大きさは、a×bであり、
（２）前面１５３および背面１５４の大きさは、a×hであり、
（３）給電用スロット１８１は、長さaの辺を２つに割るように中央に配置され、
（４）給電用スロット１８１と装荷用スロット１８２の距離はdであり、
（５）前面１５３から給電用スロット１８１および装荷用スロット１８２の端点への距離は、上面１５１および下面１５２においてLであり、
（６）給電用スロット１８１および装荷用スロット１８２の幅は、wであり、
（７）給電部１０３と前面１５３との距離（給電点オフセット）は、Lfであり、
（８）可変リアクタ１０４と前面１５３との距離（装荷点オフセット）は、Lrである。
【００３７】
また、以下の説明では、電磁波の波長を、λ0とし、設計用の例として、L = 0.217λ0を想定するものとする。
【００３８】
図３は、本実施形態に係る可変リアクタ１０４の一つを示す回路図である。以下、本図を参照して説明する。
【００３９】
可変リアクタ１０４は、２つのバラクタ（可変容量ダイオードあるいはバリキャップと呼ばれることもある。）３０１を逆直列に接続したものであり、制御部１０５によるＤＣ電圧は、高い抵抗３０２を介して、バラクタ３０１が逆直列に接続された点に印加される。抵抗３０２は、ＤＣ電圧の制御線にＲＦ電流が流れるのを防止するためのものである。
【００４０】
ここで、装荷用スロット１８２の長手方向の対向する辺の導体は、ＤＣ電圧的に同じ電位であるので、バラクタ３０１を一つだけ装荷してもＤＣ電圧を印加することはできない。本図に示すように逆直列対にすることによってはじめて、ＤＣ電圧を印加することが可能となる。
【００４１】
また、このような逆接続を利用することにより、高調波歪みを低減することができるほか、印加するＤＣ電圧に対するリアクタンス値可変幅が、単一バラクタ３０１のときの可変幅の２倍になる、という利点がある。
【００４２】
図４は、本実施形態に係るアンテナ装置の大まかな回路構成を示す回路図である。以下、本図を参照して説明する。
【００４３】
アンテナ装置１０１の導体部１０２の一端は、接地されており、給電部１０３の電圧v0は、導体部１０２に設けられた給電用スロット１８１の間のＲＦ電圧である。
【００４４】
また、制御部１０５により制御されるＤＣ電圧v1、v2は、バラクタ３０１の間に対して印加され、これによって、装荷用スロット１８２に装荷された可変リアクタ１０４のリアクタンス値X1、X2が変化する。
【００４５】
（設計の一例）
以下では、アンテナ装置１０１の指向特性を設計するためのシミュレーション手法について説明する。
【００４６】
アンテナ特性のシミュレーションには、モーメント法によるシミュレーションソフトウェアＩＥ３Ｄ（商標）を利用する。
【００４７】
等価ステアリングベクトルモデルを用いることにより、アンテナ装置１０１による遠方電界E(θ,φ)は、以下のように表現することができる。
【００４８】
ここで、φは、アンテナ装置１０１の背面１５４から前面１５３に向かう軸からの、上面１５１および下面１５２に沿った角度を表し、θは、アンテナ装置１０１の背面１５４から前面１５３に向かう軸からの、上面１５１および下面１５２に垂直な角度を表す。
【００４９】
【数１】
2008177728.tif 000003
【００５０】
ここで、M = 2であり、添字m = 0は、給電部１０３によるポートを、添字m = 1，2は可変リアクタ１０４によるポートを、それぞれ意味する。
【００５１】
また、um(v)(θ,φ)は、構造パラメータであり、リアクタンス値Xmに依存しないので、一同だけ計算しておけば良い。構造パラメータは、上記のように、モーメント法によるシミュレーションソフトウェアにより解析することができる。
【００５２】
また、Zm,nは、ポートmとポートnの間のインピーダンスとし、給電部１０３に対して給電回路が与える開放電圧vs、給電回路の内部インピーダンスZsとすると、以下のような計算が可能である。
【００５３】
【数２】
2008177728.tif 000004
【００５４】
【数３】
2008177728.tif 000005
【００５５】
【数４】
2008177728.tif 000006
【００５６】
ここで、Zm,nはリアクタンスXmに依存しない構造パラメータであるから、um(v)(θ,φ)とともに、ＩＥ３Ｄによる繰り返し計算を行う前に一度計算しておけば、あとは定数として扱うことができる。
【００５７】
これらに基づけば、水平面内における最大利得Ga（不整合損を含まない絶対利得）は、以下のように計算できる。ここで、rはアンテナからの距離、Zoは自由空間のインピーダンス、Zinは入力インピーダンスを意味する。
【００５８】
【数５】
2008177728.tif 000007
【００５９】
最大利得Gaや入力インピーダンスZinはZsに依存しないので、上記の計算においては、Zs = 0として、計算を簡単にすることができる。
【００６０】
反射係数Γ、電圧定在波比vswr、不整合損を含んだ動作利得Gwは、次式で計算できる。
【００６１】
【数６】
2008177728.tif 000008
【００６２】
【数７】
2008177728.tif 000009
【００６３】
【数８】
2008177728.tif 000010
【００６４】
また、主ビーム方向は、φmaxは、水平面内における最大利得Ga(0,φ)が最大となるφの方向である。
【００６５】
本アンテナ装置１０１では、可変リアクタ１０４を用いて指向性を変化させるので、指向性を変化させると、整合も変化する。コストを低減するため、給電部１０３に整合のための可変機能を設けないこととすると、Zsとして実際の値を用いる必要があり、同軸ケーブルをアンテナ装置１０１に接続する場合には、Zs = 50Ωという固定の値を与えることになる。
【００６６】
リアクタンス値と、上記のような各種のアンテナ特性との関係は非線型であり、実現可能なアンテナ制御状態も未知であるから、最適制御状態を解析的に求めることは難しい。
【００６７】
そこで、リアクタンス値X1、X2を座標値とするように等高線表示することで、アンテナ特性を可視化する。そして、この等高線図から、グローバルな最適制御状態を見つけたり、ビームを走査するためのリアクタンス値制御を軌跡として得ることができる。
【００６８】
なお、アンテナ特性のリアクタンス値依存性は、周波数に依存しないので、対波長比で考えたときに同じ寸法となるアンテナであれば、任意の周波数帯に対して同じ等高線図を利用することができる。
【００６９】
図５は、設計例で用いるアンテナ装置のサイズの諸元を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。本図に示すように、アンテナ装置１０１のサイズとしてtype 1からtype 7までの７種類を用意した。以下、それぞれについて検討する。
【００７０】
なお、これらの諸元は、ＰＣカードの先端にアンテナ装置１０１を配置し、５.２ＧＨｚ帯で利用する場合に適用可能なものであり、この場合のアンテナ部分の諸元は、a = 43.3mm，b=12.5mm，h=1mmに相当する。
【００７１】
（基本特性）
type 1とtype 2は、給電点オフセットLfが異なる。図６は、type 1とtype 2との特性を比較する等高線図である。本図（ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−３）、（ａ−４）は、X1，X2を変化させたときのtype 1のvswr，Ga，Gw，φmaxを示す等高線図であり、本図（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）、（ｂ−４）は、X1，X2を変化させたときのtype 2のvswr，Ga，Gw，φmaxを示す等高線図である。以下、本図を参照して説明する。
【００７２】
本図に示すように、給電点オフセットLfを変化させても指向性の変化はほとんどないが、整合が大きく変化することがわかる。また、本図から、給電点を０.１５４波長程度とすることにより、整合可能なリアクタンス領域と、高い指向性利得が得られる領域と、の２つが一致するように調整可能であることがわかる。
【００７３】
本図（ｂ−３）、（ｂ−４）において、点Ａ（X1 = 300，X2 = -300）〜点Ｂ（X1 = 0，X2 = 0）〜点Ａ'（X1 = 300，X2 = 300）を通過する軌跡を考える。このときに通過する等高線の様子を見ると、ビーム指向性は、−４５度程度から４５度程度まで走査できることがわかる。
【００７４】
図７は、点Ａおよび点Ｂにおける動作利得特性をＩＥ３Ｄにより計算した結果を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【００７５】
本図に示す動作利得Gwmaxと、主ビーム方向φmaxは、図６に示す結果と良く一致することが確認できるほか、約４ｄＢｉの動作利得Gwmaxのビームが形成できることがわかる。この値は、極めて大きいとはいえないものの、水平方向へのアンテナの射影は０.７５波長のダイポール相当であることを考慮すれば、利得が十分にある、と考えることも可能である。
【００７６】
また、大きなサイドローブがあるとともに、ヌルが複数形成できることもわかる。ヌルは干渉波信号の抑圧に効果的なので、ヌル走査可能であることも、重要な特性である。
【００７７】
このほか、裏（背面１５４）方向へも放射が強いことが分かり、裏方向との通信が可能である。
【００７８】
またビームを走査した場合、正面方向（点Ｂ）で形成されるビーム利得は約１ｄＢｉであり、４５度方向とは約３ｄＢの利得変化がある。
【００７９】
これは、給電部１０３にも可変リアクタを装荷するなどの手法を適用することにより、整合調整機能を持たせることとすれば、このような動作利得の減少を低減できる。
【００８０】
このほか、点Ａおよび点Ａ'ではほぼ整合がとれている。そこで、点Ａおよび点Ａ'だけを利用し、ＤＣ電圧の極性の切り換えにより指向性ダイバーシチ効果を得ることもできる。
【００８１】
点Ａと点Ａを切り換えた場合の、水平面内指向性の相関係数ρの絶対値二乗は０.１１である。
【００８２】
なお、点Ｂにおけるビームの半値角は約８０度であるが、点Ａでは半値角は約５５度となっており、狭ビーム化されていることがわかる。
【００８３】
（共振器厚さ依存性）
type 3は、厚さhをtype 2の２倍にしたものである。図８は、type 3のアンテナ特性を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【００８４】
本図に示すように、厚さhを変化させたとしても整合の変化や指向性の変化は小さい。
【００８５】
本図（ｂ）からは、指向性利得Gaの最大値が５ｄＢｉを超える設計が可能でありことがわかる。
【００８６】
本図（ｃ）からは、−４５度から４５度にビーム走査するために必要なリアクタンス可変幅が、厚さhを増すことによってわずかに狭くなることがわかる。しかし、厚さを２倍にしたことに比べ、これらの改善量は小さいので、コンパクト性の利点を選び、本設計例では、type 2を基本構成とする。
【００８７】
（リアクタンス装荷位置依存性）
type 4は、装荷点オフセットLrをtype2よりも大きくしたものである。図９は、type 4のアンテナ特性を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【００８８】
動作利得Gwの値が大きくなるリアクタンス領域や、ビーム走査に必要なリアクタンス領域が、X1 = X2の対称軸に近づいていることが分かる。
【００８９】
本図の点Ｃ（X1 = -7，X2 = -93）〜点Ｃ'（X1 = -93，X2 = -7）を通過する軌跡を通るようにリアクタンス制御すると、−４０度から４０度のビーム走査が実現可能であることがわかる。すなわち、−７Ωから−９３Ωのリアクタンス可変範囲で上記のビーム走査幅が実現可能である。
【００９０】
図１０は、点Ｃにおける動作利得指向性をに示すグラフである。以下、本図を参照して説明する。
【００９１】
本図を見ると、ビームが４０度方向に形成されており、動作利得が４.０６ｄＢｉ、半値角が約５９度であることがわかる。また、X1とX2の値を交換したときの相関係数ρの二乗は０.０７３４である。
【００９２】
なお、リアクタンス可変幅は高周波ほど狭くなる。リアクタンス値Xは、容量Cと通信角振動数ωを用いて1/(ωC)のように表現できるが、Cが０.７ｐＦから９ｐＦまで変化した場合、バラクタ逆直列対の可変幅は、５００ＭＨｚ帯で約８４０Ω、２.５ＧＨｚ帯で約１８０Ω、５.２ＧＨｚ帯で約８７Ωとなる。
【００９３】
すなわち、５.２ＧＨｚ帯であっても−７Ωから−９３Ωのリアクタンス可変幅が実現できるから、−４０度から４０度のビーム走査が可能なアンテナが実現できることがわかる。
【００９４】
（スロット間隔依存性）
type 5は、スロット間隔dをtype 2の半分にして小型化を図るとともに、絶対利得の取れるリアクタンス領域で整合が取れるようにするため、給電点オフセットLfをtype 2よりも増やしている。図１１は、type 5のアンテナ特性を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【００９５】
本図に示すように、type 5では約４ｄＢｉの利得が実現できるが、ビーム走査に必要なリアクタンス可変幅は大きくなることが分かる。
【００９６】
（上面・下面サイズ依存性）
type 6は、上面１５１、下面１５２の前面１５３に接する側の長さ（共振器の幅）aを半波長まで狭くして小型化を図るものである。図１２は、type 6のアンテナ特性を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【００９７】
本図に示すように、最大で得られる利得が約３.５ｄＢｉに低くなっている。
【００９８】
これらの解析から、利得向上のためには、スロット間隔dと、共振器の幅aが重要であることが分かる。
【００９９】
（前面と背面の距離の影響）
type 7は、上面１５１、下面１５２の前面１５３に接しない側の長さ（共振器の奥行き）bがスロットの大きさLよりも長くしたもので、ＰＣカードの先端に本発明のアンテナ装置１０１が接地され、残りの部分にもＰＣカードの導体ケースが配置されているような状況を考えたものである。
【０１００】
図１３は、type 7のアンテナ特性を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【０１０１】
本図に示すように、アンテナ後部の導体の長さが長くなると、整合特性と指向性の両方が影響を受けることが分かる。ビーム走査できる角度範囲も、−３５度から３５度に低下する。したがって、ビーム走査は可能であるが、アンテナ先端部以外の構造を考慮した設計が必要であることが分かる。
【０１０２】
上記のように、各種諸元から等高線を用いた設計・解析が可能であり、所望の条件を満たすようなアンテナ装置１０１の諸元を定めることができる。
【０１０３】
なお、上記実施形態では、装荷用スロット１８２の個数は２つとしたが、この個数はこれに限られず、１つ以上であれば、任意の個数を採用することができる。
【０１０４】
また、各スロット１６１の上面１５１における長さおよび下面１５２における長さは、いずれもLに等しいとして設計をしていたが、これらのそれぞれの長さは適宜変更してもよい。
【０１０５】
また、type 2とtype 7の違いにも見られるように、スロット１６１の端は、背面１５４にまで達していても良い（L = b）し、背面１５４と前面１５３の途中に配置する（L < b）こととしても良い。
【０１０６】
さらに、装荷用オフセットは、各装荷用スロット１８２において異なる値としても良い。また、ある可変リアクタ１０４については上面１５１側に接続し、他の可変リアクタ１０４については下面１５２側に接続する、という手法も可能である。
【０１０７】
このほか、各スロット１６１は必ずしも平行とする必要はなく、各スロット１６１の帯状の形状も、直線状とする必要はなく、複数のスロットを用意するような、種々の配置を採用することができる。
【０１０８】
また、導体部１０２としては、共振器として機能するような薄板形状だけではなく、共振器と類似する原理で働く導波路のような形状のもの、共振器としては動作しない筒状のような形状のものとしても良い。すなわち、略直方体の形状には、角が丸みを帯びているようなものも含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
以上説明したように、本発明によれば、薄板形状を有し、その広がり方向にビーム走査可能なアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本実施形態に係るアンテナ装置にて用いられる導体部の形状を説明する説明図である。
【図２】本実施形態に係るアンテナ装置の概要構成を示す説明図である。
【図３】本実施形態に係る可変リアクタの一つを示す回路図である。
【図４】本実施形態に係るアンテナ装置の大まかな回路構成を示す回路図である。
【図５】設計例で用いるアンテナ装置のサイズの諸元を示す説明図である。
【図６】type 1とtype 2との特性を比較する等高線図である。
【図７】点Ａおよび点Ｂにおける動作利得特性をＩＥ３Ｄにより計算した結果を示す説明図である。
【図８】type 3のアンテナ特性を示す説明図である。
【図９】type 4のアンテナ特性を示す説明図である。
【図１０】点Ｃにおける動作利得指向性をに示すグラフである。
【図１１】type 5のアンテナ特性を示す説明図である。
【図１２】type 6のアンテナ特性を示す説明図である。
【図１３】type 7のアンテナ特性を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０１  アンテナ装置
１０２  導体部
１０３  給電部
１０４  可変リアクタ
１０５  制御部
１５１  上面
１５２  下面
１５３  前面
１５４  背面
１６１  スロット
１８１  給電用スロット
１８２  装荷用スロット
３０１  バラクタ
３０２  抵抗
【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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