(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の比誘電率を持つ誘電体で形成される第１の層と、
前記第１の層の一方の側に位置し、前記第１の比誘電率よりも低い第２の比誘電率を持つ誘電体または空気で形成される第２の層と、
前記第１の層を挟んで前記第２の層と反対側に位置し、前記第１の比誘電率よりも高い第３の比誘電率を持つ誘電体で形成される第３の層と、
前記第１の層内に、長手方向が前記第２の層及び前記第３の層と交差しないように配置された線状の導体であり、給電される放射器と、
前記放射器と第１の間隔を空けて前記第２の層内に長手方向が前記放射器の長手方向と平行となるように配置された線状の導体である導波器と、
前記放射器と第２の間隔を空けて長手方向が前記放射器の長手方向と平行となり、かつ、前記導波器及び前記放射器と一列に並ぶように前記第３の層内に配置された線状の導体である反射器と、
を有し、
前記放射器の電気長が前記導波器の電気長よりも長く、かつ、前記反射器の電気長よりも短く、かつ、前記放射器の物理長が、所定の共振波長が前記第１の比誘電率で短縮された長さの1/2または1/4である、
アンテナ装置。
【請求項２】
前記放射器と前記導波器及び前記反射器とを接続する分布定数線路をさらに有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記放射器の長手方向を回転軸として、前記導波器、前記反射器、前記第２の誘電体及び前記第３の誘電体を回転可能に支持する支持部材をさらに有する、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
第１の比誘電率を持つ誘電体で形成される第１の層と、
前記第１の層の一方の面に隣接し、前記第１の比誘電率よりも高い第２の比誘電率を持つ誘電体で形成される第２の層と、
前記第１の層と前記第２の層の境界に沿って配置された線状の導体であり、給電される放射器と、
前記放射器と第１の間隔を空けて前記第１の層内に、長手方向が前記放射器の長手方向と平行となるように配置された線状の導体である導波器と、
前記放射器と第２の間隔を空けて、長手方向が前記放射器の長手方向と平行となり、かつ、前記導波器及び前記放射器と一列に並ぶように前記第２の層内に配置された線状の導体である反射器と、
を有し、
前記放射器の電気長が前記導波器の電気長よりも長く、かつ、前記反射器の電気長よりも短く、かつ、前記放射器の物理長が、所定の共振波長が前記第１及び第２の比誘電率で短縮された長さの1/2または1/4である、
アンテナ装置。
【請求項５】
請求項１または４に記載の第１のアンテナ装置と、
請求項１または４に記載の第２のアンテナ装置と、
前記第１のアンテナ装置または前記第２のアンテナ装置の何れか一方の前記放射器に給電するスイッチと、を有し、
前記第１のアンテナ装置の前記導波器から前記反射器へ向かう方向と、前記第２のアンテナ装置の前記導波器から前記反射器へ向かう方向が互いに逆向きになるように前記第１のアンテナ装置及び前記第２のアンテナ装置が配置される、アンテナシステム。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか一項に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置を介して受信した前記共振波長に対応する第１の周波数を持つ無線信号を復調し、または、所定の信号を変調して前記第１の周波数を持つ無線信号を生成し、当該生成した無線信号を前記アンテナ装置を介して放射する第１の通信処理部と、
前記アンテナ装置を介して受信した前記第１の周波数よりも高い第２の周波数を持つ無線信号を復調し、または、所定の信号を変調して前記第２の周波数を持つ無線信号を生成し、当該生成した無線信号を前記アンテナ装置を介して放射する第２の通信処理部と、
を有する通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、複数の方向に指向性を持つアンテナ装置及びそのようなアンテナ装置を有するアンテナシステム及び通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、指向性を有するアンテナとして、八木宇田アンテナが知られている。八木宇田アンテナは、給電される線状の導体である放射器の前後に、放射器よりも長く、無給電の反射器と、放射器よりも短く、無給電の導波器とを有する。そして八木宇田アンテナでは、反射器から導波器へ向かう方向に沿って強い指向性が得られる。
【０００３】
八木宇田アンテナのような指向性を有するアンテナを利用して、所望の指向特性を実現するアレーアンテナが提案されている（例えば、特許文献１及び２を参照）。
【０００４】
例えば、特許文献１には、複数の八木宇田アンテナを並べたアレーアンテナが開示されている。このアレーアンテナでは、内側の八木宇田アンテナの導波器の数を外側の八木宇田アンテナの導波器の数より少なくすることで、サイドローブを抑制している。
【０００５】
また、特許文献２に記載のアレーアンテナ装置は、無線信号が給電される放射素子と、放射素子から所定の間隔だけ離れて設けられ、給電されない複数の非励振素子とを含む複数のアンテナ素子と、各非励振素子に接続される可変リアクタンス素子を有する。そしてこのアレーアンテナ装置では、可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることで指向特性が変更される。また、複数のアンテナ素子が誘電体中に埋設されることでアレーアンテナ装置が小型・軽量化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２６９７３５号公報
【特許文献２】特開２００２−１３５０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
アンテナの用途によっては、アンテナは、方向に応じて異なる周波数を持つ電波の放射または受信が可能なことが求められることがある。
【０００８】
そこで、本明細書は、方向に応じて異なる周波数を持つ電波の放射または受信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】
【０００９】
一つの実施形態によれば、アンテナ装置が提供される。このアンテナ装置は、第１の比誘電率を持つ誘電体で形成される第１の層と、第１の層の一方の側に位置し、第１の比誘電率よりも低い第２の比誘電率を持つ誘電体または空気で形成される第２の層と、第１の層を挟んで第２の層と反対側に位置し、第１の比誘電率よりも高い第３の比誘電率を持つ誘電体で形成される第３の層と、第１の層内に、長手方向が第２の層及び第３の層と交差しないように配置された線状の導体であり、給電される放射器と、放射器と第１の間隔を空けて第２の層内に長手方向が放射器の長手方向と平行となるように配置された線状の導体である導波器と、放射器と第２の間隔を空けて長手方向が放射器の長手方向と平行となり、かつ、導波器及び放射器と一列に並ぶように第３の層内に配置された線状の導体である反射器とを有する。そしてこのアンテナ装置において、放射器の電気長が導波器の電気長よりも長く、かつ、反射器の電気長よりも短く、かつ、放射器の物理長が、所定の共振波長が第１の比誘電率で短縮された長さの1/2または1/4である。
【００１０】
本発明の目的及び利点は、請求項において特に指摘されたエレメント及び組み合わせにより実現され、かつ達成される。
上記の一般的な記述及び下記の詳細な記述の何れも、例示的かつ説明的なものであり、請求項のように、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
【発明の効果】
【００１１】
本明細書に開示されたアンテナ装置は、方向に応じて異なる周波数を持つ電波の放射または受信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態によるアンテナ装置の概略斜視図である。
【図２】図１において矢印ＡＡ’で示される、第１の実施形態によるアンテナ装置の概略側面断面図である。
【図３】第２の実施形態によるアンテナ装置の概略側面断面図である。
【図４】電磁界シミュレーションで利用した、アンテナ装置の各部の寸法を示す平面図である。
【図５】電磁界シミュレーションで利用した、アンテナ装置の各部の寸法を示す側面断面図である。
【図６】第１及び第２の実施形態によるアンテナ装置及び比較例となる八木宇田アンテナについての電磁界シミュレーションにより得られた、周波数とインピーダンスの関係を表すスミスチャートである。
【図７】第１及び第２の実施形態によるアンテナ装置及び比較例となる八木宇田アンテナについての電磁界シミュレーションにより得られた、周波数とS11パラメータの関係を示す図である。
【図８】（ａ）は、周波数f1における、第２の実施形態によるアンテナ装置の放射特性を表すシミュレーション結果を示す図である。（ｂ）は、周波数f2における、第２の実施形態によるアンテナ装置の放射特性を表すシミュレーション結果を示す図である。
【図９】変形例による、アンテナ装置の概略側面断面図である。
【図１０】変形例によるアンテナ装置についての電磁界シミュレーションにより得られた、周波数とS11パラメータの関係を示す図である。
【図１１】（ａ）は、周波数f1における、変形例によるアンテナ装置の放射特性を表すシミュレーション結果を示す図である。（ｂ）は、周波数f2における、変形例によるアンテナ装置の放射特性を表すシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】他の変形例による、アンテナ装置の概略側面断面図である。
【図１３】他の変形例によるアンテナ装置についての電磁界シミュレーションにより得られた、周波数とS11パラメータの関係を示す図である。
【図１４】（ａ）は、周波数f1における、他の変形例によるアンテナ装置の放射特性を表すシミュレーション結果を示す図である。（ｂ）は、周波数f2における、他の変形例によるアンテナ装置の放射特性を表すシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】さらに他の変形例による、アンテナ装置の概略側面断面図である。
【図１６】さらに他の変形例によるアンテナ装置についての電磁界シミュレーションにより得られた、周波数とS11パラメータの関係を示す図である。
【図１７】（ａ）は、周波数f1における、さらに他の変形例によるアンテナ装置の放射特性を表すシミュレーション結果を示す図である。（ｂ）は、周波数f2における、さらに他の変形例によるアンテナ装置の放射特性を表すシミュレーション結果を示す図である。
【図１８】各実施形態または変形例による二つのアンテナ装置を互いに逆向きに配置したアンテナシステムの概略構成図である。
【図１９】（ａ）は、さらに他の変形例による、アンテナ装置の概略側面断面図であり、（ｂ）は、この変形例によるアンテナ装置の概略底面図である。
【図２０】各実施形態または変形例によるアンテナ装置を有する通信装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図を参照しつつ、アンテナ装置について説明する。
このアンテナ装置は、八木宇田アンテナと同様に、給電される線状の導体である放射器と、放射器の前後に、所定の間隔を空けて配置される、無給電の線状の導体である導波器及び反射器を有する。そして放射器、導波器及び反射器のそれぞれは、互いに異なる比誘電率を持つ誘電体の層内に配置され、放射器の周囲の誘電体の比誘電率は、導波器の周囲の誘電体の比誘電率よりも高く、一方、反射器の周囲の誘電体の比誘電率よりも低くなっている。そして放射器の電気長は、導波器の電気長よりも長く、かつ、反射器の電気長よりも短くなっている。さらに、放射器の物理長は、その周囲の誘電体による波長短縮効果により短縮された共振波長の1/4倍となっている。これにより、このアンテナ装置は、共振波長λgに対応する周波数f1において八木宇田アンテナとして動作し、反射器から放射器を挟んで導波器へ向かう第１の方向への指向性を有する。さらに、このアンテナ装置は、周波数f1よりも高い周波数f2において第１の方向と逆方向である第２の方向への指向性を有する。
【００１４】
図１は、第１の実施形態によるアンテナ装置の概略斜視図である。図２は、図１において矢印ＡＡ’で示される、第１の実施形態によるアンテナ装置の概略側面断面図である。なお、アンテナ装置を図示する以下の各図において、説明の便宜上、放射器１１の長手方向に平行な方向をz軸とする。また、放射器１１、導波器１２及び反射器１３が一列に並ぶ方向をy軸とし、y軸及びz軸と直交する方向をx軸とする。
【００１５】
アンテナ装置１は、放射器１１と、導波器１２と、反射器１３と、第１の誘電体層１４と、第２の誘電体層１５と、第３の誘電体層１６と、接地電極１７とを有する。放射器１１、導波器１２、反射器１３及び接地電極１７は、例えば、銅、金、銀、ニッケルといった金属またはこれらの合金といった導電性を有する金属材料によって形成される。
【００１６】
第１の誘電体層１４、第２の誘電体層１５及び第３の誘電体層１６は、それぞれ、互いに異なる比誘電率を持つ誘電体により形成されている。そして第２の誘電体層１５は、第１の誘電体層１４の一方の側に位置し、一方、第３の誘電体層１６は、第１の誘電体層１４を挟んで第２の誘電体層１５と反対側に位置する。すなわち、y軸方向に沿って、第２の誘電体層１５、第１の誘電体層１４、第３の誘電体層１６の順に層状に形成されている。本実施形態では、第１の誘電体層１４と第２の誘電体層１５は隣接し、かつ、第１の誘電体層１４と第３の誘電体層１６は隣接している。しかし、第１の誘電体層１４と第２の誘電体層１５の間、及び、第１の誘電体層１４と第３の誘電体層１６の間に、空気層があってもよい。
【００１７】
また、本実施形態では、第１の誘電体層１４の比誘電率εr1は、第２の誘電体層１５の比誘電率εr2よりも高く、かつ、第３の誘電体層１６の比誘電率εr3よりも低い。そして第２の誘電体層１５内に導波器１２が設けられ、第１の誘電体層１４内に放射器１１が設けられ、第３の誘電体層１６内に反射器１３が設けられている。そのため、放射器１１、導波器１２、反射器１３を流れる電流の波長は、その周囲の誘電体による波長短縮効果により短くなる。また、十分な波長短縮効果が得られるように、x軸方向及びy軸方向における各誘電体の長さは、放射器１１の共振波長λgの1/10以上であることが好ましい。またz軸方向における各誘電体の長さは、放射器１１、導波器１２及び反射器１３の長さ以上となることが好ましい。
【００１８】
放射器１１は、給電される線状の導体であり、第１の誘電体層１４内に、長手方向が第２の誘電体層１５及び第３の誘電体層１６と交差しないように配置される。本実施形態では、長手方向がz軸と平行となるように放射器１１は配置される。放射器１１の物理長は、共振波長λgが第１の誘電体層１４の比誘電率εr1により波長短縮された長さの1/4となっている。すなわち、放射器１１の電気長が、共振波長λgの1/4である。そして放射器１１は、xy平面に平行となるように設けられる平板状の接地された電極である接地電極１７側の一端にある給電点１１ａにおいて給電される。したがって、放射器１１は、共振波長λgを持つ電波に対して共振し、モノポールアンテナとして機能する。
【００１９】
導波器１２は、無給電の線状の導体であり、放射器１１と所定の間隔を空けて第２の誘電体層１５内に、導波器１２の長手方向が放射器１１の長手方向と平行となるように配置される。そして導波器１２は、その一端で接地電極１７と接続される。
【００２０】
反射器１３は、無給電の線状の導体である。反射器１３は、放射器１１と所定の間隔を空けて第３の誘電体層１６内に、反射器１３の長手方向が放射器１１の長手方向と平行となり、かつ、導波器１２、放射器１１、反射器１３の順に一列に並ぶように配置される。そして反射器１３は、その一端で接地電極１７と接続される。
【００２１】
本実施形態では、放射器１１、導波器１２及び反射器１３の物理長は同一である。また上記のように、第１の誘電体層１４の比誘電率εr1は、第２の誘電体層１５の比誘電率εr2よりも高く、かつ、第３の誘電体層１６の比誘電率εr3よりも低い。そのため、各誘電体の波長短縮効果により、放射器１１の電気長は、導波器１２の電気長よりも長く、かつ、反射器１３の電気長よりも短くなる。そのため、アンテナ装置１は、共振波長λgにおいて八木宇田アンテナとして動作する。すなわち、放射器１１は、共振波長λgを持つ電波に対して共振し、導波器１２の電気長は、放射器１１の電気長よりも短いため、導波器１２は、共振波長λgよりも短い波長に対して共振する。そのため、導波器１２を流れる電流の位相は、放射器１１を流れる電流の位相よりも進む。また、放射器１１と導波器１２は離して配置されているので、放射器１１から放射された電波の放射器１１の位置における位相と導波器１２の位置における位相とは、放射器１１と導波器１２間の距離に応じてずれる。したがって、放射器１１から導波器１２へ向かう進行波の位相に対する導波器１２を流れる電流の位相の差が小さくなり、その進行波が強められる。逆に、反射器１３の電気長は放射器１１の電気長よりも長いため、反射器１３は、共振波長λgよりも長い波長に対して共振する。そのため、反射器１３を流れる電流の位相は、放射器１１を流れる電流の位相よりも遅れる。また、放射器１１と反射器１３は離して配置されているので、放射器１１から放射された電波の放射器１１の位置における位相と反射器１３の位置における位相とは、放射器１１と反射器１３間の距離に応じてずれる。したがって、放射器１１から導波器１２へ向かう進行波の位相に対する反射器１３を流れる電流の位相の差が小さくなり、その進行波が強められる。その結果、アンテナ装置１は、反射器１３から放射器１１を介して導波器１２を向かう方向に強い指向性を持つ。
【００２２】
なお、放射器１１と導波器１２間の間隔は、放射器１１の電気長と導波器１２の電気長の差に応じた、放射器１１に対する導波器１２での位相の進みを打ち消せる間隔とすることが好ましい。例えば、放射器１１に対する導波器１２での位相の進み量から、放射器１１と導波器１２間の間隔に応じた進行波の位相差を引いた差が、-90°〜90°の範囲内に含まれるように、放射器１１と導波器１２間の間隔は設定されることが好ましい。同様に、放射器１１に対する反射器１３での位相の遅れ量から、放射器１１と導波器１２間の間隔に応じた進行波の位相差を引いた差が、-90°〜90°の範囲内に含まれるように、放射器１１と反射器１３間の間隔は設定されることが好ましい。
【００２３】
また発明者は、アンテナ装置１が、共振波長λgよりも短い波長、すなわち、共振波長λgに対応する周波数f1よりも高い特定の周波数f2を持つ電波に対してもインピーダンス整合されることを見出した。そしてそのような周波数f2では、周波数f1よりも、放射器１１と導波器１２間の位相のずれが大きくなり、導波器１２から放射器１１を介して反射器１３へ向かう方向の電波と導波器１２を流れる電流との位相差が小さくなり強められる。そのため、そのような周波数f2において、アンテナ装置１は、導波器１２から放射器１１を介して反射器１３へ向かう方向の指向性を持つ。
【００２４】
なお、アンテナ装置１が、周波数f1において放射器１１から導波器１２へ向かう方向において良好な指向性を持ち、かつ、周波数f2において放射器１１から反射器１３へ向かう方向において良好な指向性を持つために、導波器１２の電気長と放射器１１の電気長との差は、放射器の電気長の30%以下であることが好ましい。同様に、反射器１３の電気長と放射器１１の電気長との差は、放射器の電気長の30%以下であることが好ましい。
【００２５】
以上に説明してきたように、このアンテナ装置は、放射器の共振波長に対応する周波数の電波に対して、放射器から導波器へ向かう第１の方向の指向性を持つ。さらに、このアンテナ装置は、放射器の共振波長に対応する周波数よりも高い特定の周波数において、第１の方向と逆向きの第２の方向についても指向性を持つことができる。
【００２６】
なお、変形例によれば、放射器１１が、共振波長λgが第１の誘電体層１４の比誘電率εr1により波長短縮された長さの1/2となる物理長を持ち、かつ、放射器１１の中点で給電されてもよい。この場合、放射器１１は、ダイポールアンテナとして機能する。そのため、この変形例では、接地電極１７は省略されてもよい。なお、この変形例でも、放射器１１の電気長が、導波器１２の電気長よりも長く、かつ、反射器１３の電気長よりも短くなるように、放射器１１、導波器１２及び反射器１３の物理長が設定される。
【００２７】
次に、第２の実施形態によるアンテナ装置について説明する。第２の実施形態によるアンテナ装置は、放射器が、導波器及び反射器と分布定数線路にて接続されることでより良好なインピーダンス整合を得る。
【００２８】
図３は、第２の実施形態によるアンテナ装置２のy軸方向に沿った概略側面断面図である。アンテナ装置２は、放射器１１と、導波器１２と、反射器１３と、第１の誘電体層１４と、第２の誘電体層１５と、第３の誘電体層１６と、接地電極１７と、接続部材１８、１９とを有する。第２の実施形態によるアンテナ装置は、第１の実施形態によるアンテナ装置と比較して、接続部材１８、１９を有する点で異なる。そこで以下では、接続部材１８、１９及びその関連部分について説明する。
【００２９】
接続部材１８は、線状の導体であり、放射器１１の接地電極１７側の端部近傍と、導波器１２の接地電極１７側の端部近傍とを接続する。ただし、接続部材１８は、接地電極１７と離して配置される。これにより、接続部材１８は、接地電極１７とともに、分布定数線路の一例であるマイクロストリップラインを形成する。
【００３０】
同様に、接続部材１９は、線状の導体であり、放射器１１の接地電極１７側の端部近傍と、反射器１３の接地電極１７側の端部近傍とを接続する。そして接続部材１９も、接地電極１７と離して配置され、接続部材１９は、接地電極１７とともに、分布定数線路の一例であるマイクロストリップラインを形成する。
【００３１】
分布定数線路は、容量成分と誘導成分の両方を持つため、接続部材１８、１９の長さを適切に設定することで、導波器１２の容量成分を打ち消すとともに、反射器１３の誘導成分を打ち消すことができる。そのため、アンテナ装置２は、周波数f1及びf2において、より良好なインピーダンス整合を得ることができる。
なお、接続部材１８、１９は、分布定数線路の他の一例である同軸ケーブルであってもよい。
【００３２】
以下、上記の各実施形態によるアンテナ装置についての電磁界シミュレーションによる、アンテナ特性の評価結果について説明する。
【００３３】
図４は、電磁界シミュレーションで利用した、アンテナ装置の各部の寸法を示す平面図であり、図５は、電磁界シミュレーションで利用した、アンテナ装置の各部の寸法を示すy軸方向に沿った側面断面図である。
【００３４】
接地電極１７のy軸方向及びx軸方向の長さは、それぞれ、600mm、300mmとし、接地電極１７の厚さ（すなわち、z軸方向の長さ）は1mmとした。また、各誘電体層のy軸方向、x軸方向及びz軸方向の長さは、それぞれ、89.8mm、37.5mm、75mmとした。放射器１１、導波器１２及び反射器１３は、それぞれ、直径2mmの円柱状に形成され、z軸方向に沿って75mmの長さを持つものとした。そして放射器１１は、第１の誘電体層１４の中心に配置され、導波器１２は、第２の誘電体層１５の中心に配置され、反射器１３は、第３の誘電体層１６の中心に配置されるものとした。すなわち、放射器１１と導波器１２の間隔及び放射器１１と反射器１３の間隔はともに89.8mmである。また、第２の実施形態によるアンテナ装置２のシミュレーションでは、接続部材１８、１９のy軸方向の幅は1mmとし、接続部材１８、１９と接地電極１７間の間隔は1mmとした。
【００３５】
放射器１１、導波器１２、反射器１３及び接続部材１８、１９の導電率は、それぞれ、5.8x107[S/m]とした。また、第１の誘電体層１４の比誘電率εr1は3.0とし、第２の誘電体層１５の比誘電率εr2は2.0とし、第３の誘電体層１６の比誘電率εr3は4.0とした。
また、比較例として、放射器の長さが75mmであり、反射器及び導波器をそれぞれ一つずつ有する八木宇田アンテナを利用した。
【００３６】
図６は、第１及び第２の実施形態によるアンテナ装置及び比較例となる八木宇田アンテナについての電磁界シミュレーションにより得られた、周波数とインピーダンスの関係を表すスミスチャートである。なお、このスミスチャートにおいて、中心のインピーダンスは50Ωであり、各メモリの値は、50Ωで正規化された値を表す。
【００３７】
図６において、曲線６００は、比較例による八木宇田アンテナについての周波数とインピーダンスの関係を表す。曲線６１０は、第１の実施形態によるアンテナ装置１についての周波数とインピーダンスの関係を表す。そして曲線６２０は、第２の実施形態によるアンテナ装置２についての周波数とインピーダンスの関係を表す。曲線６００〜６２０のそれぞれにおいて、白丸で示された端点は、シミュレーションにおける最低周波数（0.5GHz）に対応し、一方、黒丸で示された端点は、シミュレーションにおける最高周波数（1.2GHz）に対応する。
【００３８】
曲線６１０に示されるように、第１の実施形態によるアンテナ装置１では、リアクタンス成分が０となる二つの周波数が存在する。そして、その二つの周波数のうちの低い方の周波数において、ある程度のインピーダンス整合が取れている。また、その二つの周波数のうちの高い方の周波数におけるインピーダンスについても、曲線６００に示される、比較例による八木宇田アンテナの最高周波数におけるインピーダンスよりも50Ωに近く、ある程度のインピーダンス整合がとれている。また、曲線６２０に示されるように、第２の実施形態によるアンテナ装置２では、リアクタンス成分が０となる二つの周波数において、第１の実施形態によるアンテナ装置１よりもインピーダンスの値が50Ωに近く、よりインピーダンス整合がとれている。
【００３９】
図７は、第１及び第２の実施形態によるアンテナ装置及び比較例となる八木宇田アンテナについての電磁界シミュレーションにより得られた、周波数とS11パラメータの関係を示す図である。図７において、横軸は周波数[GHz]を表し、縦軸はS11パラメータ[dB]を表す。曲線７００は、比較例による八木宇田アンテナについての周波数とS11パラメータの関係を表す。曲線７１０は、第１の実施形態によるアンテナ装置１についての周波数とS11パラメータの関係を表す。そして曲線７２０は、第２の実施形態によるアンテナ装置２についての周波数とS11パラメータの関係を表す。
【００４０】
曲線７００に示されるように、比較例による八木宇田アンテナでは、共振波長に対応する周波数及びその近傍周波数においてS11パラメータが十分に低く、電波を放射可能となっている。しかし、比較例による八木宇田アンテナでは、その他の周波数で利用するには、S11パラメータが大き過ぎる。これに対して、曲線７１０に示されるように、アンテナ装置１では、第１の誘電体層１４の波長短縮効果により、八木宇田アンテナの共振波長よりも長い共振波長λg(476mm)に対応する周波数f1(0.63GHz)においてS11パラメータが比較的低くなる。そのため、アンテナ装置１は、周波数f1において電波の放射が可能となる。さらに、周波数f1よりも高い周波数f2(0.8GHz)において比較的インピーダンスが整合するので、その周波数f2においてS11パラメータが比較的低くなる。そのため、アンテナ装置１は、周波数f2においても電波の放射が可能となる。
【００４１】
また、曲線７２０に示されるように、第２の実施形態によるアンテナ装置２でも、共振波長λgに対応する周波数f1と、周波数f2においてS11パラメータが比較的低くなる。さらに、アンテナ装置２では、アンテナ装置１よりも良好なインピーダンス整合が得られるので、周波数f1、f2における、S11パラメータの値は、アンテナ装置１についてのS11パラメータの値よりも低くなる。したがって、アンテナ装置２も、周波数f1及び周波数f2において電波の放射が可能となる。
【００４２】
図８（ａ）は、周波数f1における、第２の実施形態によるアンテナ装置２の放射特性を表すシミュレーション結果を示す図である。図８（ｂ）は、周波数f2における、第２の実施形態によるアンテナ装置２の放射特性を表すシミュレーション結果を示す図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）において、原点は放射器１１の給電点を表し、x、y、zは、それぞれ、x軸、y軸、z軸を表す。そしてy軸の矢印の方向は、放射器１１から導波器１２へ向かう方向を表し、z軸の矢印の方向は、接地電極１７の法線に沿って接地電極１７に近い方の放射器１１の端点から接地電極１７から遠い方の放射器１１の端点へ向かう方向を表す。
【００４３】
分布８０１及び分布８０２は、それぞれ、周波数f1、f2における、アンテナ装置２から放射される電波の強度分布を表す。分布８０１及び分布８０２において、色が濃いところほど、放射される電波が強いことを表す。分布８０１に示されるように、周波数f1では、放射器１１から導波器１２へ向かう方向の電波の強度が他の方向の電波の強度よりも強くなっている。すなわち、アンテナ装置２は、周波数f1において、放射器１１から導波器１２へ向かう方向の指向性を有していることが分かる。逆に、分布８０２に示されるように、周波数f2では、放射器１１から反射器１３へ向かう方向の電波の強度が他の方向の電波の強度よりも強くなっている。すなわち、アンテナ装置２は、周波数f2において、放射器１１から反射器１３へ向かう方向の指向性を有していることが分かる。
【００４４】
また、このシミュレーションにより得られた指向性利得は、周波数f1、f2において、約6dBi〜約7dBiであった。そしてアンテナ効率は、周波数f1、f2において、90%以上となった。
このように、本実施形態によるアンテナ装置は、互いに異なる二つの周波数において逆向きの指向性を有することが分かる。
【００４５】
変形例によれば、放射器と導波器の間の誘電体を一種類の誘電体とし、放射器と反射器間の誘電体を他の一種類の誘電体としてもよい。
【００４６】
図９は、この変形例による、y軸方向に沿ったアンテナ装置の概略側面断面図である。この変形例によるアンテナ装置３は、図３に示された第２の実施形態によるアンテナ装置２と比較して、使用される誘電体層が２種類である点で相違する。そこで以下では、誘電体及びその関連部分について説明する。
【００４７】
この変形例では、第１の誘電体層が省略され、第２の誘電体層１５と第３の誘電体層１６が隣接している。そして放射器１１は、第２の誘電体層１５と第３の誘電体層１６間の境界に沿って配置されている。この変形例でも、第２の誘電体層１５の比誘電率εr2は、第３の誘電体層１６の比誘電率εr3よりも低くなっている。そのため、反射器１３の電気長は、導波器１２の電気長よりも長くなる。また、放射器１１は、第２の誘電体層１５と第３の誘電体層１６の両方による波長短縮効果を受けるので、放射器１１の電気長は、反射器１３の電気長よりも短く、かつ、導波器１２の電気長よりも長くなる。
【００４８】
以下に、この変形例によるアンテナ装置３についての電磁界シミュレーションによるアンテナ特性の評価結果について説明する。なお、この電磁界シミュレーションでも、アンテナ装置３の各部の寸法及び物理特性については、誘電体のy軸方向の長さを除いて、第２の実施形態によるアンテナ装置２についての電磁界シミュレーションに利用した各部の寸法及び物理特性と同一とした。そして第２の誘電体層１５及び第３の誘電体層１６のy軸方向の長さを、それぞれ、134.7mmとした。
【００４９】
図１０は、この変形例によるアンテナ装置についての電磁界シミュレーションにより得られた、周波数とS11パラメータの関係を示す図である。図１０において、横軸は周波数[GHz]を表し、縦軸はS11パラメータ[dB]を表す。曲線１０００は、この変形例によるアンテナ装置３についての周波数とS11パラメータの関係を表す。曲線１０００に示されるように、アンテナ装置３についても、周波数f1及び周波数f2においてS11パラメータは十分に小さい値となっており、アンテナ装置３は、周波数f1及び周波数f2において電波を放射可能であることが分かる。
【００５０】
図１１（ａ）は、周波数f1における、この変形例によるアンテナ装置３の放射特性を表すシミュレーション結果を示す図である。図１１（ｂ）は、周波数f2における、アンテナ装置３の放射特性を表すシミュレーション結果を示す図である。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）において、原点は放射器１１の給電点を表し、x、y、zは、それぞれ、x軸、y軸、z軸を表す。そしてy軸の矢印の方向は、放射器１１から導波器１２へ向かう方向を表し、z軸の矢印の方向は、接地電極１７の法線に沿って接地電極１７に近い方の放射器１１の端点から接地電極１７から遠い方の放射器１１の端点へ向かう方向を表す。
【００５１】
分布１１０１及び分布１１０２は、それぞれ、周波数f1、f2における、アンテナ装置３から放射される電波の強度分布を表す。分布１１０１及び分布１１０２において、色が濃いところほど、放射される電波が強いことを表す。分布１１０１に示されるように、周波数f1では、放射器１１から導波器１２へ向かう方向の電波の強度が他の方向の電波の強度よりも強くなっている。すなわち、アンテナ装置３は、周波数f1において、放射器１１から導波器１２へ向かう方向の指向性を有していることが分かる。逆に、分布１１０２に示されるように、周波数f2では、放射器１１から反射器１３へ向かう方向の電波の強度が他の方向の電波の強度よりも強くなっている。すなわち、アンテナ装置３は、周波数f2において、放射器１１から反射器１３へ向かう方向の指向性を有していることが分かる。このように、アンテナ装置３も、互いに異なる二つの周波数において逆向きの指向性を有する。
【００５２】
また他の変形例によれば、第２の誘電体層１５は、空気の層で置換されてもよい。さらに、放射器１１の電気長が導波器１２の電気長よりも長く、かつ、反射器１３の電気長よりも短くなる限り、放射器１１、導波器１２及び反射器１３の物理長は互いに異なっていてもよい。
【００５３】
図１２は、この変形例による、y軸方向に沿ったアンテナ装置の概略側面断面図である。この変形例によるアンテナ装置４は、図３に示された第２の実施形態によるアンテナ装置２と比較して、第２の誘電体層１５が空気の層で置換されている点、及び、放射器１１、導波器１２及び反射器１３の物理長が異なる点で相違する。そこで以下では、その相違点に関連する部分について説明する。
【００５４】
この変形例では、第２の誘電体層１５が空気の層で置換されているので、第２の誘電体層１５の比誘電率εr2は1.0である。またこの変形例では、放射器１１、導波器１２及び反射器１３の物理長は、例えば、それぞれ、75mm、73mm、80mmである。ただし、この場合でも、放射器１１の電気長は、導波器１２の電気長よりも長く、かつ、反射器１３の物理長よりも短くなっている。なお、この変形例では、導波器１２は、放射器１１との間隔が共振波長λgの1/4以下となり、かつ、放射器１１の長手方向と導波器１２の長手方向が平行となる状態で固定されるように、例えば図示しない支持部材により支持されてもよい。
【００５５】
図１３は、この変形例によるアンテナ装置についての電磁界シミュレーションにより得られた、周波数とS11パラメータの関係を示す図である。なお、この電磁界シミュレーションでは、放射器１１、導波器１２、反射器１３の長さをそれぞれ、75mm、73mm、80mmとし、第１の誘電体層１４及び第３の誘電体層１６のz軸方向の長さを75mm、80mmとし、第２の誘電体層１５の比誘電率εr2を1.0とした。アンテナ装置４のその他の各部の寸法及び物理特性については、第２の実施形態によるアンテナ装置２についての電磁界シミュレーションに利用した各部の寸法及び物理特性と同一とした。図１３において、横軸は周波数[GHz]を表し、縦軸はS11パラメータ[dB]を表す。曲線１３００は、この変形例によるアンテナ装置４についての周波数とS11パラメータの関係を表す。曲線１３００に示されるように、アンテナ装置４についても、周波数f1(0.65GHz)及び周波数f2(1GHz)においてS11パラメータは十分に小さい値となっている。したがって、アンテナ装置４は、周波数f1及び周波数f2において電波を放射可能であることが分かる。
【００５６】
図１４（ａ）は、周波数f1における、この変形例によるアンテナ装置４の放射特性を表すシミュレーション結果を示す図である。図１４（ｂ）は、周波数f2における、アンテナ装置４の放射特性を表すシミュレーション結果を示す図である。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）において、原点は放射器１１の給電点を表し、x、y、zは、それぞれ、x軸、y軸、z軸を表す。そしてy軸の矢印の方向は、放射器１１から導波器１２へ向かう方向を表し、z軸の矢印の方向は、接地電極１７の法線に沿って接地電極１７に近い方の放射器１１の端点から接地電極１７から遠い方の放射器１１の端点へ向かう方向を表す。
【００５７】
分布１４０１及び分布１４０２は、それぞれ、周波数f1、f2における、アンテナ装置４から放射される電波の強度分布を表す。分布１４０１及び分布１４０２において、色が濃いところほど、放射される電波が強いことを表す。分布１４０１に示されるように、周波数f1では、放射器１１から導波器１２へ向かう方向の電波の強度が他の方向の電波の強度よりも強くなっている。すなわち、アンテナ装置４は、周波数f1において、放射器１１から導波器１２へ向かう方向の指向性を有していることが分かる。逆に、分布１４０２に示されるように、周波数f2では、放射器１１から反射器１３へ向かう方向の電波の強度が他の方向の電波の強度よりも強くなっている。すなわち、アンテナ装置４は、周波数f2において、放射器１１から反射器１３へ向かう方向の指向性を有していることが分かる。このように、アンテナ装置４も、互いに異なる二つの周波数において逆向きの指向性を有する。
【００５８】
なお、放射器１１の電気長が導波器１２の電気長よりも長く、かつ、反射器１３の電気長よりも短ければ、反射器１３の物理長よりも、放射器１１の物理長及び導波器１２の物理長が長くてもよい。
【００５９】
図１５は、さらに他の変形例による、y軸方向に沿ったアンテナ装置の概略側面断面図である。この変形例によるアンテナ装置５は、図１２に示されたアンテナ装置４と比較して、反射器１３の物理長が放射器１１及び導波器１２の物理長よりも短い点で相違する。そこで以下では、その相違点に関連する部分について説明する。
【００６０】
この変形例でも、第２の誘電体層１５が空気の層となっているので、第２の誘電体層１５の比誘電率εr2は1.0である。またこの変形例では、放射器１１、導波器１２及び反射器１３の物理長は、例えば、それぞれ、75mm、75mm、73mmである。ただし、第３の誘電体層１６の比誘電率εr3が、例えば、4.0から5.0に変更される。そのため、この場合でも、放射器１１の電気長は、導波器１２の電気長よりも長く、かつ、反射器１３の物理長よりも短くなっている。
【００６１】
図１６は、この変形例によるアンテナ装置についての電磁界シミュレーションにより得られた、周波数とS11パラメータの関係を示す図である。なお、この電磁界シミュレーションでは、放射器１１、導波器１２、反射器１３の長さをそれぞれ、75mm、75mm、73mmとし、第１の誘電体層１４及び第３の誘電体層１６のz軸方向の長さを75mm、73mmとした。また、第２の誘電体層１５の比誘電率εr2を1.0とし、第３の誘電体層１６の比誘電率εr3を5.0とした。アンテナ装置５のその他の各部の寸法及び物理特性については、第２の実施形態によるアンテナ装置２についての電磁界シミュレーションに利用した各部の寸法及び物理特性と同一とした。図１６において、横軸は周波数[GHz]を表し、縦軸はS11パラメータ[dB]を表す。曲線１６００は、この変形例によるアンテナ装置５についての周波数とS11パラメータの関係を表す。曲線１６００に示されるように、アンテナ装置５についても、周波数f1(0.65GHz)及び周波数f2(1GHz)においてS11パラメータは十分に小さい値となっている。したがって、アンテナ装置５は、周波数f1及び周波数f2において電波を放射可能であることが分かる。
【００６２】
図１７（ａ）は、周波数f1における、この変形例によるアンテナ装置５の放射特性を表すシミュレーション結果を示す図である。図１７（ｂ）は、周波数f2における、アンテナ装置５の放射特性を表すシミュレーション結果を示す図である。図１７（ａ）及び図１７（ｂ）において、原点は放射器１１の給電点を表し、x、y、zは、それぞれ、x軸、y軸、z軸を表す。そしてy軸の矢印の方向は、放射器１１から導波器１２へ向かう方向を表し、z軸の矢印の方向は、接地電極１７の法線に沿って接地電極１７に近い方の放射器１１の端点から接地電極１７から遠い方の放射器１１の端点へ向かう方向を表す。
【００６３】
分布１７０１及び分布１７０２は、それぞれ、周波数f1、f2における、アンテナ装置５から放射される電波の強度分布を表す。分布１７０１及び分布１７０２において、色が濃いところほど、放射される電波が強いことを表す。分布１７０１に示されるように、周波数f1では、放射器１１から導波器１２へ向かう方向の電波の強度が他の方向の電波の強度よりも強くなっている。すなわち、アンテナ装置４は、周波数f1において、放射器１１から導波器１２へ向かう方向の指向性を有していることが分かる。逆に、分布１７０２に示されるように、周波数f2では、放射器１１から反射器１３へ向かう方向の電波の強度が他の方向の電波の強度よりも強くなっている。すなわち、アンテナ装置５は、周波数f2において、放射器１１から反射器１３へ向かう方向の指向性を有していることが分かる。このように、アンテナ装置５も、互いに異なる二つの周波数において逆向きの指向性を有する。
【００６４】
また、上記の各実施形態または変形例によるアンテナ装置における導波器の数は一つに限られず、アンテナ装置は、八木宇田アンテナと同様に、y軸方向に沿って複数の導波器を有していてもよい。この場合も、各導波器は、第２の誘電体層１５内に設けられ、各導波器の電気長が放射器の電気長よりも短くなるように、各導波器の物理長が設定される。また、隣接する導波器間の間隔は、例えば、放射器１１と導波器１２間の間隔と同じ間隔に設定される。同様に、アンテナ装置は、y軸方向に沿って複数の反射器を有していてもよい。このように、導波器または反射器を複数有することで、アンテナ装置は、指向性及びアンテナ利得を向上できる。
【００６５】
また、上記の各実施形態または変形例による複数のアンテナ装置を互いに異なる方向に向けて配置することで、周波数f1、f2のそれぞれについて、電波が放射される方向が拡げられてもよい。
【００６６】
図１８は、上記の各実施形態または変形例による二つのアンテナ装置を互いに逆向きに配置したアンテナシステムの概略構成図である。このアンテナシステム１００は、上記の各実施形態または変形例による二つのアンテナ装置１０１−１、１０１−２と、スイッチ１０２とを有する。
【００６７】
アンテナ装置１０１−１とアンテナ装置１０１−２とは、反射器１３、放射器１１、導波器１２の並びが互いに逆向きとなるように配置される。したがって、例えば、アンテナ装置１０１−１が周波数f1の電波を放射可能な方向に、アンテナ装置１０１−２が周波数f2の電波を放射可能となっている。逆に、アンテナ装置１０１−１が周波数f2の電波を放射可能な方向に、アンテナ装置１０１−２が周波数f1の電波を放射可能となっている。
【００６８】
スイッチ１０２は、アンテナ装置１０１−１と１０１−２のうち、無線信号を送信または受信する信号処理回路（図示せず）に接続するアンテナ装置を切り替える。そのために、スイッチ１０２は、アンテナ装置１０１−１の放射器の給電点及びアンテナ装置１０１−２の放射器の給電点と信号処理回路の間に信号線（例えば、マイクロストリップライン）を介して接続される。そしてスイッチ１０２は、例えば、制御回路（図示せず）からの制御信号に応じて、信号処理回路と接続されるアンテナ装置を切り替える。そして信号処理回路と接続されたアンテナ装置から、無線信号に対応する電波が放射される。なお、スイッチ１０２は、信号処理回路と接続されるアンテナ装置を手動で切り替え可能な手動式のスイッチであってもよい。
【００６９】
これにより、このアンテナシステムは、スイッチを制御することで、周波数f1を持つ電波を放射または受信する方向と、周波数f2を持つ電波を放射または受信する方向とを入れ替えることができる。
【００７０】
図１９（ａ）は、さらに他の変形例による、アンテナ装置の概略側面断面図であり、図１９（ｂ）は、この変形例によるアンテナ装置の概略底面図である。この変形例によるアンテナ装置６は、各実施形態または変形例によるアンテナ装置と比較して、放射器１１を回転軸として、放射器１１、導波器１２、反射器１３及び各誘電体層を接地電極１７の表面に沿って回転可能に支持する支持部材２０を有する点で異なる。
【００７１】
支持部材２０は、例えば、接地電極１７と反対側の端部近傍において第２の誘電体層１５と第３の誘電体層１６を把持するアームを有し、そのアームが、放射器１１の長手方向が交差する位置に位置する回転軸に取り付けられる。そのため、支持部材２０は、回転軸を回転中心として、放射器１１、導波器１２、反射器１３及び各誘電体層を接地電極１７の表面に沿って回転させることができる。なお、支持部材２０は、アンテナ装置６のアンテナ特性に与える影響を軽減するために、誘電体で形成されることが好ましい。
また、第１の誘電体層１４が円筒状に形成され、その周囲の一方の半周を覆うように第２の誘電体層１５が形成され、かつ、第１の誘電体層１４の周囲の他方の半周を覆うように第３の誘電体層１６が形成されてもよい。この場合には、第１の誘電体層１４及び放射器１１は、接地電極１７上で固定されてもよい。そして支持部材２０は、第２の誘電体層１５及び第３の誘電体層１６を、導波器１２及び反射器１３とともに、第１の誘電体層１４の周囲を回転可能に支持してもよい。
【００７２】
またこの変形例では、接地電極１７には、導波器１２及び反射器１３の回転可能な範囲において、導波器１２及び反射器１３の一端が交差する位置に溝状のレール１７ａ、１７ｂが形成される。そして導波器１２及び反射器１３は、それぞれ、レール１７ａ、レール１７ｂに沿って移動可能となっている。さらに、導波器１２及び反射器１３の接地電極１７側の一端には、例えば、ネジ用の溝が形成される。そして、各誘電体層が設けられた面と反対側の接地電極１７の背面側からその溝と係合されるナットにより、導波器１２及び反射器１３は、接地電極１７と電気的に接続するように固定される。
【００７３】
この変形例によるアンテナ装置は、所定の角度範囲内で、周波数f1を持つ電波を放射または受信する方向と、周波数f2を持つ電波を放射または受信する方向とを設定することができる。
【００７４】
上記の各実施形態または変形例によるアンテナ装置は、方向ごとに異なる周波数の電波を放射または受信する様々な用途で利用可能である。
【００７５】
例えば、アンテナ装置は、海上に浮かぶブイと陸上に設置される観測所との間に設置され、ブイから観測所への通信を中継する中継局において利用される。この場合、例えば、ブイから放射された周波数f1の電波を受信し、周波数f2の電波を観測所へ向けて放射できるように、アンテナ装置は、導波器をブイへ向け、かつ、反射器を観測所へ向けて配置される。この場合、周波数f1は、例えば、特定小電力通信で利用される400MHzの周波数帯域に含まれる周波数とし、周波数f2は、セルラー通信で利用される800MHzの周波数帯域に含まれる周波数とすることができる。
【００７６】
また、アンテナ装置は、屋外向けと屋内向けとで異なる周波数の電波を送受信する無線装置にも適用できる。そのような装置として、例えば、スマートメータ、ネットワーク家電の中継装置、屋内向けと屋外向けとで通信速度の異なる無線ルータ、ＲＦＩＤタグのリーダとアクセスポイントを兼用する装置などが挙げられる。アンテナ装置は、このような装置に搭載される場合、例えば、導波器を屋内へ向け、かつ、反射器を屋外へ向けて配置される。あるいは、アンテナ装置は、導波器を屋外へ向け、かつ、反射器を屋内へ向けて配置されてもよい。
【００７７】
あるいはまた、アンテナ装置は、方向ごとに使用される周波数が異なる基地局に搭載されてもよい。この場合、基地局は、複数のアンテナ装置を有し、各アンテナ装置は、互いに異なる方向を向けて配置されてもよい。
【００７８】
あるいはまた、アンテナ装置は、特定方向（例えば、映画館あるいはコンサート会場内の方向）については通信のジャミングを行い、他の方向については通信を中継する装置に搭載されてもよい。この場合、例えば、アンテナ装置は、導波器をジャミングする方向へ向け、通信を中継する方向に反射器を向けて配置される。あるいは、アンテナ装置は、反射器をジャミングする方向へ向け、通信を中継する方向に導波器を向けて配置されてもよい。
【００７９】
さらに、アンテナ装置は、ウェアラブルな装置に適用されてもよい。この場合、アンテナ装置は、例えば、その装置の装着者の前方に導波器を向け、その装着者の後方に反射器を向けるように取り付けられる。これにより、その装着者とは別個に設けられた装置が、そのウェアラブルな装置から受信した電波により装着者の向きを識別し、その識別結果に応じた処理を行ってもよい。さらに、アンテナ装置は、国境に設置されるアンテナ塔に取り付けられてもよい。この場合、アンテナ装置は、例えば、導波器を一方の国側へ向け、反射器を他方の国側へ向けるように配置され、国ごとに異なる周波数の電波を放射する。
【００８０】
図２０は、上記の中継装置または無線装置などとして利用可能な、各実施形態または変形例によるアンテナ装置を有する通信装置の概略構成図である。通信装置２００は、アンテナ装置２０１と、高周波スイッチ２０２と、第１の通信処理部２０３と、第２の通信処理部２０４と、制御部２０５と、記憶部２０６とを有する。
【００８１】
アンテナ装置２０１は、上記の各実施形態または変形例によるアンテナ装置である。そしてアンテナ装置２０１は、周波数f1を持つ電波を受信または放射する方向へ導波器１２を向け、周波数f2を持つ電波を受信または放射する方向へ反射器１３を向けて配置される。
【００８２】
高周波スイッチ２０２は、アンテナ装置２０１が周波数f1を持つ電波を放射または受信する場合、制御部２０５からの制御信号に従って、アンテナ装置２０１を第１の通信処理部２０３と接続する。この場合、アンテナ装置２０１が受信した電波に応じた無線信号は、高周波スイッチ２０２を介して第１の通信処理部２０３へ伝達される。同様に、第１の通信処理部２０３から出力される無線信号は、高周波スイッチ２０２を介してアンテナ装置２０１へ伝達される。一方、アンテナ装置２０１が周波数f2を持つ電波を放射または受信する場合、制御部２０５からの制御信号に従って、アンテナ装置２０１を第２の通信処理部２０４と接続する。この場合、アンテナ装置２０１が受信した電波に応じた無線信号は、高周波スイッチ２０２を介して第２の通信処理部２０４へ伝達される。同様に、第２の通信処理部２０４から出力される無線信号は、高周波スイッチ２０２を介してアンテナ装置２０１へ伝達される。
【００８３】
第１の通信処理部２０３は、所定の無線通信規格に従って、制御部２０５から受け取った信号に対して変調及び多重化などの無線信号処理を実行して、周波数f1を持つ無線信号を生成する。あるいは、第１の通信処理部２０３は、アンテナ装置２０１から受け取った周波数f1を持つ無線信号を、所定の無線通信規格に従って復調し、復調された信号を制御部２０５へ渡す。
【００８４】
第２の通信処理部２０４は、所定の無線通信規格に従って、制御部２０５から受け取った信号に対して変調及び多重化などの無線信号処理を実行して、周波数f2を持つ無線信号を生成する。あるいは、第２の通信処理部２０４は、アンテナ装置２０１から受け取った周波数f2を持つ無線信号を、所定の無線通信規格に従って復調し、復調された信号を制御部２０５へ渡す。なお、第１の通信処理部２０３が準拠する無線通信規格と、第２の通信処理部２０４が準拠する無線通信規格とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００８５】
制御部２０５は、例えば、一つまたは複数のプロセッサ及びその周辺回路を有し、通信装置２００の各部を制御する。また制御部２０５は、通信装置２００から他の装置へ送信する無線信号に含める各種の信号を生成する。例えば、制御部２０５は、アンテナ装置２０１から受け取った周波数f1を持つ無線信号を復調して得られた信号から送信先アドレスなどを変更して、第２の通信処理部２０４へ渡してもよい。
【００８６】
記憶部２０６は、例えば、揮発性の半導体メモリと不揮発性の半導体メモリとを有し、制御部２０５で動作する各種のプログラム、及び、制御部２０５で利用される各種のデータを記憶する。
【００８７】
なお、通信装置２００は、光ファイバケーブルまたは同軸ケーブルといった有線の通信線路に通信装置２００を接続するためのインターフェース回路をさらに有していてもよい。
【００８８】
この通信装置２００は、上記の各実施形態または変形例によるアンテナ装置を利用するので、方向に応じて異なる周波数の無線信号を放射または受信できる。
【００８９】
ここに挙げられた全ての例及び特定の用語は、読者が、本発明及び当該技術の促進に対する本発明者により寄与された概念を理解することを助ける、教示的な目的において意図されたものであり、本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する、本明細書の如何なる例の構成、そのような特定の挙げられた例及び条件に限定しないように解釈されるべきものである。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。
【符号の説明】
【００９０】
１〜６    アンテナ装置
１１    放射器
１２    導波器
１３    反射器
１４    第１の誘電体層
１５    第２の誘電体層
１６    第３の誘電体層
１７    接地電極
１８、１９    接続部材
２０    回転支持部材
１００    アンテナシステム
１０１−１、１０１−２    アンテナ装置
１０２    スイッチ
２００    通信装置
２０１    アンテナ装置
２０２    高周波スイッチ
２０３    第１の通信処理部
２０４    第２の通信処理部
２０５    制御部
２０６    記憶部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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