(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、
前記誘電体基板の一面に設けられた第１の導体と、
前記誘電体基板の前記第１の導体と反対の面に設けられ、給電点を有する第２の導体と、
前記第２の導体と同一面に設けられた第３の導体と、
前記第２の導体と前記第３の導体を電気的に接続する一対の伝送線路とを備え、
前記第３の導体は、中心点を含む範囲にスロットが設けられ、前記第２の導体の中心点と前記第３の導体の中心点とを結ぶ線分上に前記第３の導体と前記第１の導体とを電気的に接続するスルーホールを有し、
前記スロット内の、前記第２の導体の中心点と前記第３の導体の中心点とを結ぶ線分と垂直方向にある双方の辺と接続し、前記第２の導体の中心点と前記第３の導体の中心点とを結ぶ線分に対し、対称な位置に設けられたスイッチを有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記スイッチを複数有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】
前記一対の伝送線路は、前記第２の導体の中心点と前記第３の導体の中心点を結ぶ線分に対し、対称な位置に設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記一対の伝送線路を複数有し、複数ある前記一対の伝送線路のうち、所望の前記一対の伝送線路に切り替える切替器を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第３の導体を複数有することを特徴とした請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のアンテナ装置を面上に複数並べて構成されたアレーアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可変指向性を有するアンテナ装置及びアレーアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アンテナ装置は微弱な電波でも送受信を可能とするために高利得であることが求められる。また、広い角度範囲内で送受を可能とするため広覆域特性も求められる。【０００３】
アンテナの高利得化と広覆域化を実現する手段の１つとして、特定の方向にのみ指向性を持たせるとともに利得を向上させる可変指向性アンテナがある。この可変指向性アンテナは、給電アンテナ素子の周囲に励振係数を変えることができる無給電素子を設けることで、アンテナの指向性を可変とする。また、この無給電素子の励振係数を変えることにより、所望の方向に利得の高い放射パターンを切り替えることもでき、広い角度範囲にわたって、高利得特性を得ることできる。
例えば、特許文献１には、励振係数が異なる複数の無給電素子のうち、所望の励振係数を有する無給電素子を選択する手段として、スイッチを用いたアンテナ装置が示されている。
また、特許文献２には無給電素子の電気長を変化させることで、無給電素子の励振係数を変更するアンテナ装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９４０９５５号
【特許文献２】特開２００６−１８６８５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の発明は、無給電素子の大きさ及び給電素子からの距離を変えることによって変化させた励振振幅の大きさと、位相の調整を行うことにより、任意の方向に放射パターンを形成している。
しかし、この無給電素子は、給電素子との電磁結合のみで励振しているため、無給電素子の取り得る励振振幅の大きさは限定的である。このため、位相だけの調整では任意の方向に放射パターンを向けることができても、サイドローブのレベルを低減することができないという問題があった。
また、振幅を決定するパラメータである素子の大きさや給電素子と無給電素子の距離は、励振振幅と同時に位相にも変化を与えるため設計が難しく、そもそも、任意放射パターンの形成そのものが困難であるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、誘電体基板と、前記誘電体基板の一面に設けられた第１の導体と、前記誘電体基板の前記第１の導体と反対の面に設けられ、給電点を有する第２の導体と、前記第２の導体と同一面に設けられた第３の導体と、前記第２の導体と前記第３の導体を電気的に接続する一対の伝送線路とを備え、前記第３の導体は、中心点を含む範囲にスロットが設けられ、前記第２の導体の中心点と前記第３の導体の中心点とを結ぶ線分上に前記第３の導体と前記第１の導体とを電気的に接続するスルーホールを有し、前記スロット内の、前記第２の導体の中心点と前記第３の導体の中心点とを結ぶ線分と垂直方向にある双方の辺と接続し、前記第２の導体の中心点と前記第３の導体の中心点とを結ぶ線分に対し、対称な位置に設けられたスイッチを有するアンテナ装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、励振振幅を大きく変化させることによって、サイドローブのレベルを低くすることができ、より高度な放射パターンの形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係るアンテナ装置の平面図である。
【図２】実施の形態１に係るアンテナ装置のａ−ａ’断面図である。
【図３】実施の形態１に係る給電素子と無給電素子の励振位相関係を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る給電素子を基準とした無給電素子の励振振幅を示す図である。
【図５】実施の形態１に係るスイッチ導通時のｚｘ面放射パターンを示す図である。
【図６】実施の形態２に係るアンテナ装置の平面図である。
【図７】実施の形態２に係るアンテナ装置のａ−ａ’断面図である。
【図８】実施の形態２に係るスイッチの導通／非導通の状態例を示す図である。
【図９】実施の形態２に係る給電素子と無給電素子の励振位相関係を示す図である。
【図１０】実施の形態４に係るアンテナ装置の平面図である。
【図１１】実施の形態５に係るアンテナ装置の平面図である。
【図１２】スイッチの状態とビーム方向を示すイメージ図である。
【図１３】実施の形態６に係るアレーアンテナ装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１から図５を用いて、本実施の形態に係るアンテナ装置について説明を行う。
図１は、本実施の形態に係るアンテナ装置の平面図であり、図２は、本実施の形態に係るアンテナ装置の断面図である。
図１と図２において、１は誘電体基板、２は誘電体基板１の下面（一面）に導体を設けることで形成された地板（第１の導体）、１００は、誘電体基板１の上面（反対の面）に形成された給電素子（第２の導体）、２００ａは誘電体基板１の上面に形成された無給電素子（第３の導体）、３ａと３ｂは誘電体基板１の上面に形成された伝送線路、３００は無給電素子２００ａに電源を供給する制御装置、３１ａは制御線、３２はグラウンド（ＧＮＤ）線である。
本実施の形態では、給電素子１００の形状を正方形としているが、ｘ軸対象であるとともにｙ軸対象であれば、どのような形状であっても良い。つまり、給電素子１００は、正方形や長方形の他にも、例えば、正八角形や正十二角形などであってもよいし、楕円であってもよい。
同様に、無給電素子２００ａも、本実施の形態では正方形としているが、ｘ軸対象であるとともにｙ軸対象であれば、どのような形状であっても良い。
なお、図１中の線分ａ‐ａ’は給電素子１００と無給電素子２００ａの中心点を通るｘ軸と平行な線分である。
本実施の形態に係るアンテナ装置は、誘電体基板１に形成された給電素子１００と無給電素子２００ａ、伝送線路３ａ、３ｂ、制御装置３００で構成される。
【００１０】
給電素子１００は、導体素子１１と給電点１２によって構成される。
給電点１２は、導体素子１１の中心からずれた位置に配置され、所望の電波の偏波方向と入力インピーダンスから位置が決定される。例えば、電波がｙ軸方向の偏波とする場合は中心からｙ軸上にずれた位置に配置される。入力インピーダンスは、給電点１２が導体素子１１の中心にある場合は０、端部にある場合は最大となり、給電回路の特性インピーダンスと整合が取れる位置に配置される。
導体素子１１の大きさは、給電点１２から給電される高周波信号の周波数が共振周波数となるように設計される。
【００１１】
無給電素子２００ａは、正方形の導体素子２１とスイッチ２３ａ、２３ｂで構成される。本実施の形態では、放射方向をｘ軸方向としているため、無給電素子２００を給電素子１００の＋ｘ軸方向に配置する。
スロット２２は、導体素子２１の中心点を含む範囲を取り除くことで形成する。本実施の形態は、導体素子２１の一部を長方形状に取り除くことでスロット２２を形成した例について説明しているが、このスロット２２の形状はスルーホールよりも大きく、かつ、無給電素子２００ａが所望の励振係数を満たすならば、無給電素子２００ａと同形状でなくても良い。
スルーホール２４ａ、２４ｂは、導体素子２１の線分ａ‐ａ’上の位置に配置され、地板２を介してＧＮＤ線３２に接続する。
スルーホール２５ａは、スロット２２の線分ａ‐ａ’上に配置する。なお、スルーホール２５ａが地板２と導通しないように、スルーホール２５ａ周囲の地板２の導体は取り除かれ、スルーホール２５ａは制御線３１ａに接続する。
【００１２】
スイッチ２３ａとスイッチ２３ｂは、スルーホール２５ａと導体素子２１との間に接続され、導通または非導通の状態をとる。なお、本実施の形態では、スイッチ２３ａとスイッチ２３ｂとしてｐ−ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ−ｎ（ＰＩＮ）ダイオードを用いた例について説明する。また、スイッチ２３ａとスイッチ２３ｂとを合わせて一対のスイッチと呼ぶ。
スイッチ２３ａは、スルーホール２５ａと線分ａ‐ａ’から見て＋ｙ方向側の導体素子２１との間に接続し、スイッチ２３ｂは、スルーホール２５ａと線分ａ‐ａ’から見て−ｙ方向側の導体素子２１との間に接続する。
スイッチ２３ａは、アノード側をスルーホール２５ａと接続し、カソード側を線分ａ‐ａ’から見て＋ｙ方向側の導体素子２１に接続する。同様に、スイッチ２３ｂは、アノード側をスルーホール２５ａと接続し、カソード側を線分ａ‐ａ’から見て−ｙ方向側の導体素子２１に接続する。
【００１３】
無給電素子２００ａは、スイッチ２３ａとスイッチ２３ｂを導通とした場合に、給電素子１００の共振周波数よりも高くなるように設計され、非導通とした場合に給電素子１００の共振周波数より十分低く、励振振幅が導通とした場合よりも小さくなるように設計される。
伝送線路３ａと伝送線路３ｂは、線分ａ‐ａ’に対して対称な位置で給電素子１００と無給電素子２００ａを接続する。
【００１４】
制御装置３００は、制御線３１ａとＧＮＤ線３２、電源３３から成り、制御線３１ａはスルーホール２５ａ、ＧＮＤ線３２は地板２に接続する。また、制御装置３００は、制御線３１ａに順バイアス電圧をかけることによって、スイッチ２３ａとスイッチ２３ｂは導通状態とし、逆バイアス電圧をかけるまたは電圧をかけないことによって、非導通状態とする。
【００１５】
次に、動作について説明する。
給電点１２から高周波信号が給電されると、導体素子１１の中心点と給電点１２とを結ぶ線分を含む面がアンテナの偏波面となる。
無給電素子２００ａは、給電素子１００を流れる高周波信号によって発生する電磁結合によって励振するのであるが、この他にも給電素子１００を流れる高周波信号が伝送線路３ａと３ｂを経由して直接流れてくることでも励振する。
ここで制御装置３００によって、スイッチ２３ａとスイッチ２３ｂを導通となるようにし、順バイアス電圧をかけた場合、無給電素子２００ａは共振周波数を給電素子１００よりも高く設計しているため、導波器として動作する。
【００１６】
次に図３〜図５を用いて本実施の形態における効果について説明する。
図３は、スイッチ２３ａとスイッチ２３ｂを導通となるように、順バイアス電圧をかけた場合の給電素子１００と無給電素子２００ａの位相関係を示すグラフである。
図３に示すように、無給電素子２００ａは、給電素子１００よりも位相が遅れ、給電素子１００と無給電素子２００ａが放射するそれぞれの電波が共相となる＋ｘ方向に高い利得を持つ放射パターンを得ることが可能となる。
【００１７】
また、制御装置３００によって、スイッチ２３ａ、２３ｂが非導通となるようにした場合、無給電素子２００ａの共振周波数は高周波信号よりも低くなるため、励振振幅は弱く放射パターンへの影響は少ない。したがって、給電素子１００からの放射により正面に利得の高いパターンを得る。つまり、可変指向性を有するアンテナを得ることができる。
【００１８】
図４は、給電素子１００を基準とした無給電素子２００ａの励振振幅を表している。本発明では、伝送線路３ａ、３ｂを介して無給電素子２００ａを励振するため、図４に示すように電磁結合のみの場合と比べ、大きな励振振幅を得ることができる。さらに、給電素子１００の電界は線分ａ‐ａ’からｙ軸方向に離れるほど大きくなるため、伝送線路３ａ、３ｂ間の距離ｄを大きくすると無給電素子２００ａの励振振幅を大きくできる。また、距離ｄを小さくすることにより、無給電素子２００ａの励振振幅を小さくすることもできる。このように設計者は容易に無給電素子の励振振幅を設計できる。
【００１９】
図５は、伝送線路間３ａ、３ｂ間の距離ｄを変化させた場合の放射パターンを示している。図５の例では、伝送線路間３ａ、３ｂ間の距離ｄの導体素子２１の長さに対する比が０．２７の場合と０．５４の場合とを示しており、両者を比較すると、０．５４の場合の方が、サイドローブが低く抑えられている。
伝送線路３ａ、３ｂ間の距離ｄを変化させることで無給電素子２００の励振振幅が変化し、結果としてサイドローブ形状が変化することが分かる。つまり、最大利得方向だけでなく、サイドローブのレベルを低くすることによって高度な放射パターンの設計が可能となる。
【００２０】
なお、上記の構成では、＋ｙ軸方向に１つの無給電素子２００ａを配置したが、−ｙ軸方向にも無給電素子を配置してよい。この場合、−ｙ軸方向にも利得の高いパターンを得ることができる。
また、制御線３１ａとＧＮＤ線３２が、地板２に対し給電素子１００および無給電素子２００ａの裏側に配置されるため、制御線が地板から見て電波放射側にある場合と比較して高周波信号の結合を低く抑えることができるうえ、結合された高周波信号が制御線３１ａとＧＮＤ線３２から再放射されても、アンテナの指向性への影響を排除することができる。
【００２１】
スルーホール２４ａ、２４ｂ、２５ａは、高周波信号が給電されたときに電界が０となる無給電素子２００ａの線分ａ‐ａ’上に配置されているため、高周波信号が流れることを防ぐことができる。
なお、実施の形態１では地板を最下層としたが、地板２の下に制御線路層、制御線路層の下層にシールド層を設けても良い。この場合、わずかに漏洩した高周波信号が制御線３１ａとＧＮＤ線３２を通ることにより発生する背面への放射を完全に排除することができる。
【００２２】
実施の形態２．
実施の形態１では、無給電素子２００ａに１組のスイッチを備えたものについて述べた。本実施の形態では、無給電素子２００ａに３組のスイッチを備えた場合について述べる。なお、３組のスイッチは、別々に制御可能とする。
図６および図７は本実施の形態にかかるアンテナ装置を示す図である。図６および図７において、図１および図２と同一の符号は、同一または、相当部分を示している。
実施の形態１と同様、図６および図７において、給電素子１００と伝送線路３ａ、３ｂは同じ構造をしているが、無給電素子２００ａは構造が一部異なる。
【００２３】
本実施の形態では、スルーホール２４ａ、２４ｂ、２５ａ、スイッチ２３ａ、２３ｂの他、スロット２２の線分ａ−ａ’上にスルーホール２５ｂ、２５ｃ、スイッチ２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆが新たに追加されている。
また、３１ｂは、スルーホール２５ｂと接続される制御線、３１ｃはスルーホール２５ｃと接続する制御線である。
スイッチ２３ａと２３ｂ、２３ｃと２３ｄ、２３ｅと２３ｆのアノード側はそれぞれスルーホール２５ａ、２５ｂ、２５ｃに接続される。
スイッチ２３ａ、２３ｃ、２３ｅのカソード側は線分ａ‐ａ’から見て＋ｙ方向側の導体素子２１に接続され、スイッチ２３ｂ、２３ｄ、２３ｆのカソード側は線分ａ‐ａ’から見て−ｙ方向側の導体素子２１に接続される。
【００２４】
次に動作について説明する。
給電点１２から高周波信号が給電されると、無給電素子２００ａは、給電素子１００を流れる高周波信号によって発生する電磁結合の他にも、この給電素子１００を流れる高周波信号が、伝送線路３ａと３ｂを経由して直接流れてくることで無給電素子２００ａが励振される点は、実施の形態１と同様である。
【００２５】
本実施の形態では、スイッチ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆを導通または非導通の状態により、無給電素子２００の共振周波数を変化させ、無給電素子に励振される位相を変化させることができる。
図８にスイッチを導通または非導通とした状態の例、図９に給電素子１００と無給電素子２００ａの励振位相関係を示す。
【００２６】
なお、図８では、スイッチ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆの全てを導通とした場合を状態１、スイッチ２３ａと２３ｂを導通、スイッチ２３ｃと２３ｄを非導通、スイッチ２３ｅと２３ｆを導通とした場合を状態２としている。
図９に示されるよう、状態１と状態２のどちらの場合においても無給電素子２００ａの共振周波数は給電素子１００よりも高いため、導波器として動作する。
【００２７】
状態１では、全てのスイッチ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆが導通のため、電流は迂回せずに導体素子２１と全てのスイッチ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆに流れる。
状態２では、スイッチ２３ｃ、２３ｄが非導通のため、電流はスイッチ２３ｃ、２３ｄを迂回し、導体素子２１とスイッチ２３ａ、２３ｂ、２３ｅ、２３ｆに電流が流れる。
状態１と状態２の共振周波数を比較すると、電流が迂回する分、状態２は状態１よりも低くなり、結果として状態２は状態１の励振位相よりも遅くなる。これによって、２種類の励振位相パターンを実現できる。
【００２８】
以上のように、本実施の形態では、無給電素子のスロット上へ３組のスイッチを備えたことにより、１つの無給電素子で異なる励振位相を実現し、放射パターンの最大利得角度を複数変更できるようになる。
なお、実施の形態１および本実施の形態では、無給電素子にスイッチとしてＰＩＮダイオードを用いた場合について説明したが、ＰＩＮダイオードの代わりに可変容量ダイオードを用いてもよい。
可変容量ダイオードの容量の値を変化させると段階的に無給電素子の共振周波数は段階的に変化し、結果として励振位相も変化する。
よって、ＰＩＮダイオードの代わりに可変容量ダイオードを用いても、放射パターンの最大利得角度を変更可能である。
【００２９】
実施の形態３．
実施の形態１および２では、伝送線路の経路が１通りのみの場合について説明した。本実施の形態では、伝送線路の経路が複数ある場合について説明する。
図１０は、本実施の形態に係るアンテナ装置の平面図である。図１０において、図１と同一符号は、同一または相当部分を示している。
本実施の形態に係るアンテナ装置は、実施の形態１と基本的な構成は同じであるが、伝送線路が２通りある点が異なる。
本実施の形態では、図１０に示すように、伝送線路３ａには切替器４ａ、４ｂ、伝送線路５ａ、６ａが備えられ、伝送線路３ｂには切替器４ｃ、４ｄ、伝送線路５ｂ、６ｂが備えられる。
【００３０】
切替器４ａ、４ｂは伝送線路５ａと伝送線路６ａのどちらを接続するかを切り替えるのに用いられ、同様に切替器４ｃ、４ｄは伝送線路５ｂと伝送線路６ｂのどちらと接続するかを切り替える。なお、本実施の形態では、伝送線路６ａ、６ｂは、伝送線路５ａ、５ｂよりも長い線路とする。伝送線路５ａと伝送線路５ｂ、伝送線路６ａと伝送線路６ｂは、お互い同じ長さ、同じ太さ、同じ形状であれば、どのような形状であってもよい。
【００３１】
次に、動作について説明する。
給電素子１００に給電された高周波信号は、電磁結合と伝送線路を介して無給電素子を励振する。その際、伝送線路３ａ、３ｂは切替器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄによって、伝送線路５ａ、５ｂもしくは伝送線路６ａ、６ｂに接続される。
例えば、伝送線路６ａ、６ｂが接続するよう、切替器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを設定した場合、伝送線路６ａ、６ｂは伝送線路５ａ、５ｂよりも長いため、無給電素子２００ａの励振位相は伝送線路５ａ、５ｂを接続した場合よりも遅れる。これによって、２種類の励振位相パターンを実現することが可能となる。
以上のように、異なる長さをもつ伝送線路の経路を複数保有し、これらを切り替えることにより、無給電素子の励振位相を変化させることが可能となる。その結果、放射パターンの最大利得角度を変更できる。
【００３２】
実施の形態４．
以上の実施の形態では、１つ給電素子に対し、無給電素子を１つ配置したアンテナ装置について述べた。本実施の形態では、１つ給電素子に対し、無給電素子を複数配置した場合について述べる。
図１１は、本実施の形態に係るアンテナ装置４００ａの平面図である。図１１において、図１と同一符号は、同一または、相当部分を示している。
本実施の形態に係るアンテナ装置は、実施の形態１と基本的な構成は同じであるが、給電素子１００の周囲に無給電素子２００ａの他、無給電素子２００ｂ、無給電素子２００ｃ、無給電素子２００ｄを配置している。
【００３３】
また、給電素子１００と無給電素子２００ｃとの間に伝送線路３ｃと３ｄを設け、給電素子１００と無給電素子２００ｃとを接続した点が異なる。なお、無給電素子２００ｂ、無給電素子２００ｃ、無給電素子２００ｄは、実施の形態２で説明した無給電素子２００ａと同一構造をしている。
無給電素子２００ｂは、無給電素子２００ｂの中心が、給電素子１００の中心から−ｙ軸方向に移動した位置に配置する。無給電素子２００ｂの中心と給電素子１００の中心の距離は、無給電素子２００ａの中心と給電素子１００の中心との距離と同じとする。
【００３４】
無給電素子２００ｃは、無給電素子２００ｃの中心が、線分ａ−ａ’を通るよう、給電素子１００の−ｘ軸方向に配置する。無給電素子２００ｃの中心と給電素子１００の中心の距離は、無給電素子２００ａの中心と給電素子１００の中心との距離と同じとする。
無給電素子２００ｄは、無給電素子２００ｄの中心が、給電素子１００の中心から＋ｙ軸方向に移動した位置に配置する。無給電素子２００ｄの中心と給電素子１００の中心の距離は、無給電素子２００ａの中心と給電素子１００の中心との距離と同じとする。
無給電素子２００ｂ、２００ｄは給電素子１００の周囲に配置されるが、給電素子１００とは物理的には接続されておらず、電磁結合のみで励振される。
【００３５】
次に、動作について説明する。
給電点１２から高周波信号が給電されると、無給電素子２００ａ、２００ｃは、電磁結合と伝送線路３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを介することで励振される。一方、無給電素子２００ｂ、２００ｄは、電磁結合のみによって励振される。
【００３６】
図１２は、本実施の形態に係る、無給電素子２００ａ、２００ｂ、２００ｃおよび２００ｄのスイッチの状態と、スイッチの状態に応じたビーム方向を示すイメージ図である。制御装置３００を操作し、例えば、無給電素子２００ａに備えられたスイッチには順バイアス電圧をかけ、無給電素子２００ｂ、２００ｃ、２００ｄに備えられたスイッチには逆バイアス電圧をかけるまたは電圧をかけない場合、１２０１に示されるように無給電素子２００ａの励振振幅は大きく、かつ給電素子よりも位相が遅れて励振される。
一方、無給電素子２００ｂ、２００ｃ、２００ｄの励振振幅は弱く放射パターンへの影響は少ない。このとき、アンテナ装置４００ａの放射パターンは＋ｘ軸方向に高い利得を持つ。
【００３７】
また、制御装置３００を操作し、無給電素子２００ｄに備えられたスイッチに順バイアス電圧をかけ、無給電素子２００ａ、２００ｂ、２００ｃに備えられたスイッチ全てに逆バイアス電圧をかけるまたは電圧をかけない場合、１２０２に示されるようにアンテナ装置４００ａの放射パターンは＋ｙ軸方向に高い利得を持つ。
以上のように、本実施の形態では複数の無給電素子を給電素子１００の周囲に配置することで、放射パターンの最大利得方向を２次元的に変更できるようになる。
【００３８】
さらに、無給電素子２００ａ、２００ｃのように伝送線路により給電素子１００と電気的に接続することによって強い励振振幅を得る無給電素子と、２００ｂ、２００ｄのように伝送線路を備えず、電磁結合のみで励振し、弱い励振振幅を得る無給電素子を組み合わせることで、電磁結合のみで励振された無給電素子のみを使う場合よりも広い範囲で励振振幅を制御できる。これにより、特定の方向に高い利得を持ちつつ、特定方向のサイドローブを下げる高度なパターン形成を２次元的に実現できる。
【００３９】
実施の形態５．
実施の形態４では、無給電素子を複数有するアンテナ装置を１つ配置したものについて述べた。本実施の形態では、このアンテナ装置を複数並べ、アレーアンテナ装置とした場合について述べる。
図１３は、本実施の形態に係るアレーアンテナ装置の平面図である。図１３において、４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ、４００ｅは、実施の形態４で説明したアンテナ装置であり、アンテナ装置４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ、４００ｅを面上に配置することによってアレーアンテナを構成する。
以上のように、アンテナ装置を面上に複数並べ、アレーアンテナとすることで、アンテナ装置が１つの場合よりも高い利得を得ることができる。
なお、本実施の形態は三角配列であるが、直線配列や四角配列、不等間隔配列、三次元的に配置されていても良い。
【００４０】
さらに、各々の素子アンテナの給電点１２に増幅器や移相器等から成る送受信装置を配置し、アクティブフェーズドアレーアンテナを構成した場合、移相器の設定位相を各アンテナ装置の放射位相が所望方向で共相となるように選択することでビームを走査することが可能になる。
このビーム走査方向に連動する形でアンテナ装置４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ、４００ｅの指向性を所望方向で利得の高い放射パターンに変化させることで、アレーアンテナ装置の放射パターンにおいて従来よりも高い利得が得られるようになる。
さらに、アンテナ装置４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ、４００ｅの放射パターンが特定方向で利得が低いようにすることで、アレーアンテナ装置の放射パターンにおいても特定方向のサイドローブを下げることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  誘電体基板、２  地板、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ  伝送線路、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  切替器、１１、２１  導体素子、１２  給電点、２２  スロット、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ  スイッチ、２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ  スルーホール、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ  制御線、３２  ＧＮＤ線、３３  電源、１００  給電素子、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ、  無給電素子  、３００  制御装置、４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ、４００ｅ  アンテナ装置
【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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