(57)【要約】【課題】  導体の近くであっても感度を有し、しかもその指向性を電気的に切換え可能なアレーアンテナ装置を提供する。【解決手段】  アレーアンテナ装置１０は、導体２と、スロット３〜５と、バラクタダイオード８，９と、指向性制御部１１とを備える。導体２は、スロット３〜５が形成されるように、略四角形の誘電体基板上に配置される。スロット３〜５は、全て同じ長さＬおよび同じ幅Ｗを有し、四角形の１辺に略平行に設けられる。スロット４は、スロット３を中心にしてスロット５に対称に配置される。スロット３とスロット４，５との間隔ｄは、電波の波長λの４分の１に設定される。スロット３は、給電部７を有し、スロット４，５は、それぞれバラクタダイオード８，９が装荷される。そして、指向性制御部１１は、バラクタダイオード８，９の容量を制御する。【選択図】        図１
2005253043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板の一主面に形成された第１のスロットからなる給電素子と、
前記誘電体基板の一主面に形成され、かつ、可変容量素子が装荷された第２のスロットからなる第１の無給電素子と、
前記可変容量素子の容量を変え、指向性を制御する指向性制御部とを備えるアレーアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１および第２のスロットは、互いに略平行に配置される、請求項１に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１および第２のスロットは、互いに所定の角度を成して配置される、請求項１または請求項２に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１の無給電素子は、複数の無給電素子からなり、
前記指向性制御部は、前記複数の無給電素子に装荷される複数の可変容量素子の少なくとも１つの容量を変え、前記指向性を制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項５】
前記複数の無給電素子は、前記給電素子の両側に同数づつ配置される、請求項４に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項６】
前記複数の無給電素子は、前記給電素子を中心として対称の位置に配置される、請求項４に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項７】
前記誘電体基板の一主面に形成され、かつ、可変容量素子が装荷されない第３のスロットからなる第２の無給電素子をさらに備える、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項８】
前記第２の無給電素子は、前記第１の無給電素子の長さよりも短い長さを有する、請求項７に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項９】
前記可変容量素子は、前記第２のスロットの両側に位置する導体間に逆直列に接続された１対のバラクタダイオードからなる、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項１０】
前記第２の無給電素子は、前記第２のスロット中に前記第２のスロットに略相似な導体部をさらに含み、
前記可変容量素子は、前記第２のスロットの周囲に配置された導体と、前記導体部との間に接続された１つのバラクタダイオードからなる、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項１１】
前記可変容量素子は、前記第２のスロットの両側に位置する導体間に直列に接続されたバラクタダイオードおよびキャパシタからなる、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の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、指向性を電気的に切換え可能なアレーアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ノート型ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）またはＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等に搭載可能なアンテナとして、スロットからなるＨ型スロットアンテナが知られている（非特許文献１）。このＨ型スロットアンテナは、Ｈ型に形成されたスロットからなり、２．４ＧＨｚ帯および５．２ＧＨｚ帯の両方において使用可能である。そして、Ｈ型スロットアンテナは、ノート型ＰＣの表面に設置される。このように、Ｈ型スロットアンテナは、金属の近傍に配置可能なアンテナである。
【非特許文献１】板倉  晃、岡野  好伸、安部  實，「２周波共用Ｈ型スロットアンテナの検討」，電子情報通信学会論文誌，Ｂ  Ｖｏｌ．Ｊ８６−Ｂ  Ｎｏ．１２，ｐｐ．２５３３−２５４２，２００３年１２月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のスロットアンテナは、ほぼ全方向に対して感度を有し、指向性がないという問題がある。
【０００４】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、導体の近くであっても感度を有し、しかもその指向性を電気的に切換え可能なアレーアンテナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明によれば、アレーアンテナ装置は、給電素子と、第１の無給電素子と、指向性制御部とを備える。給電素子は、誘電体基板の一主面に形成された第１のスロットからなる。第１の無給電素子は、誘電体基板の一主面に形成され、かつ、可変容量素子が装荷された第２のスロットからなる。指向性制御部は、可変容量素子の容量を変え、指向性を制御する。
【０００６】
好ましくは、第１および第２のスロットは、互いに略平行に配置される。
【０００７】
好ましくは、第１および第２のスロットは、互いに所定の角度を成して配置される。
【０００８】
好ましくは、第１の無給電素子は、複数の無給電素子からなる。指向性制御部は、複数の無給電素子に装荷される複数の可変容量素子の少なくとも１つの容量を変え、指向性を制御する。
【０００９】
好ましくは、複数の無給電素子は、給電素子の両側に同数づつ配置される。
【００１０】
好ましくは、複数の無給電素子は、給電素子を中心として対称の位置に配置される。
【００１１】
好ましくは、アレーアンテナ装置は、第２の無給電素子を備える。第２の無給電素子は、誘電体基板の一主面に形成され、かつ、可変容量素子が装荷されない第３のスロットからなる。
【００１２】
好ましくは、第２の無給電素子は、第１の無給電素子の長さよりも短い長さを有する。
【００１３】
好ましくは、可変容量素子は、第２のスロットの両側に位置する導体間に逆直列に接続された１対のバラクタダイオードからなる。
【００１４】
好ましくは、第２の無給電素子は、第２のスロット中に第２のスロットに略相似な導体部をさらに含む。そして、可変容量素子は、第２のスロットの周囲に配置された導体と、導体部との間に接続された１つのバラクタダイオードからなる。
【００１５】
好ましくは、可変容量素子は、第２のスロットの両側に位置する導体間に直列に接続されたバラクタダイオードおよびキャパシタからなる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によるアレーアンテナ装置においては、給電素子および第１の無給電素子は、スロットからなる。そして、第１の無給電素子は、可変容量素子が装荷され、指向性制御部は、第１の無給電素子に装荷された可変容量素子の容量を変え、アレーアンテナ装置の指向性を制御する。
【００１７】
したがって、この発明によれば、電気的に指向性を切換え可能なアレーアンテナ装置を金属などの導体の近傍でも動作させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１９】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２０】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるアレーアンテナ装置の平面図である。また、図２は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間におけるアレーアンテナ装置の断面図である。実施の形態１によるアレーアンテナ装置１０は、誘電体基板１と、スロット３〜５と、マイクロストリップ線路６と、給電部７と、バラクタダイオード８，９と、指向性制御部１１とを備える。
【００２１】
誘電体基板１は、略四角形の平面形状を有する。この誘電体基板１の一主面１Ａ全面に導体２が貼着されており、この導体２の所定の箇所を削除してスロット３〜５が形成される。この場合、スロット３〜５は、全て同じ長さＬおよび同じ幅Ｗを有し、四角形の１辺に略平行に設けられる。そして、スロット４は、スロット３を中心にしてスロット５に対称に配置される。この場合、スロット３とスロット４，５との間隔ｄは、例えば、このアンテナで用いる電波の波長λの４分の１に設定される。
【００２２】
また、マイクロストリップ線路６は、一主面１Ａと反対側の一主面１Ｂにスロット３〜５に直交するように形成される。この場合、マイクロストリップ線路６は、スロット３の中心と一方端６Ａとの距離がλ／４になるように形成される。その結果、マイクロストリップ線路６は、スロット３の給電部７に給電する働きをする。
【００２３】
バラクタダイオード８は、スロット４の両側の導体間に接続される。また、バラクタダイオード９は、スロット５の両側の導体間に接続される。その結果、スロット４，５には、可変容量素子が装荷される。
【００２４】
したがって、アレーアンテナ装置１０においては、スロット３が給電素子であり、スロット４，５は、無給電素子である。そして、無給電素子４，５は、それぞれ制御電圧ＣＶ１，ＣＶ２によってバラクタダイオード８，９の容量が最大になれば短絡され、励振しない。また、無給電素子４，５は、それぞれ制御電圧ＣＶ１，ＣＶ２によってバラクタダイオード８，９の容量が最小になれば開放され、励振する。
【００２５】
指向性制御部１１は、バラクタダイオード８，９にそれぞれ制御電圧ＣＶ１，ＣＶ２を供給し、バラクタダイオード８，９の容量を変える。制御電圧ＣＶ１，ＣＶ２は、電圧Ｖａ，Ｖｂからなる。この場合、電圧Ｖａ，Ｖｂは、最小値から最大値の範囲でバラクタダイオード８，９の容量を制御するように設定される。
【００２６】
そして、指向性制御部１１は、［ＣＶ１＝Ｖａ，ＣＶ２＝Ｖｂ］または［ＣＶ１＝Ｖｂ，ＣＶ２＝Ｖａ］をバラクタダイオード８，９へ供給する。これによって、スロット４，５に装荷されるリアクタンス値Ｘａ，Ｘｂの組合せが変化する。つまり、指向性制御部１１は、スロット４，５に装荷されるリアクタンス値Ｘａ，Ｘｂ（容量）の組合せを変化させ、アレーアンテナ装置１０の指向性を制御する。
【００２７】
図３は、図１および図２に示すバラクタダイオード８の接続方法を詳細に説明するための図である。バラクタダイオード８は、１対のバラクタダイオード８１，８２からなる。そして、バラクタダイオード８１，８２は、スロット４の両側に存在する導体２Ａ，２Ｂ間に逆直列に接続される。そして、バラクタダイオード８１は、バラクタダイオード８１，８２間のノードＮ１と導体２Ａとの間に制御電圧ＣＶ１を受ける。この場合、制御電圧ＣＶ１は、ノードＮ１側が正になるように印加される。その結果、導体２Ａは、導体２Ｂと直流的に短絡されているため、制御電圧ＣＶ１は、ノードＮ１側が正になるようにバラクタダイオード８２にも印加される。
【００２８】
したがって、スロット４の両側に配置された導体２Ａ，２Ｂ間に２つのバラクタダイオード８１，８２を逆直列に接続することによって、２つのバラクタダイオード８１，８２へ制御電圧ＣＶ１を印加し易くなる。
【００２９】
スロット５のバラクタダイオード９についてもバラクタダイオード８と同じである。
【００３０】
なお、バラクタダイオード８１，８２の各々を、図３の（ｂ）において左右に反転し、バラクタダイオード８１，８２を逆直列に接続してもよい。この場合、ノードＮ１は、負にバイアスされる。
【００３１】
図４は、スロットからなるアンテナと導体からなるアンテナとの比較図である。アンテナ２０は、スロット２１を有し、偏波方向２４を有する電波を送信する（図４の（ａ）参照）。そして、アンテナ２０は、近傍に金属が存在しない場合、誘電体基板２２に垂直な２方向に電波を放射する（図４の（ｂ）参照）。また、アンテナ２０は、誘電体基板２２を中心にしてスロット２１の反対側に金属からなる地板２３が設置されている場合、誘電体基板２２に垂直な方向にスロット２１へ電波を放射する（図４の（ｃ）参照）。このように、スロット２１からなるアンテナ２０は、金属（地板２３）の近傍に配置されても電波を放射可能である。
【００３２】
一方、図４の（ｄ）に示すアンテナ３０は、導体３１からなり、偏波方向３３を有する電波を送信する。そして、このアンテナ３０は、近傍に金属が存在しない場合、導体３１の長さ方向に垂直な方向に電波を放射する（図４の（ｅ）参照）が、このアンテナ３０は、近傍に金属からなる地板３２が存在する場合、電波を放射しない（図４の（ｆ）参照）。このように、導体３１からなるアンテナ３０は、近傍に金属が存在すると、電波を放射することができない。
【００３３】
図４の（ｇ）に示すように、液晶表示装置４０は、液晶画面４１と、金属部４２とからなる。アンテナ３０は、金属の近傍に配置されると電波を放射しないので、液晶表示装置４０の金属部４２の近傍に設置できない。これに対し、アンテナ２０は、地板２３の有無に拘わらず、電波を放射できるので、液晶表示装置４０の金属部４２の近傍に設置できる（図４の（ｈ）および（ｉ）参照）。
【００３４】
したがって、スロット３〜５からなるアレーアンテナ装置１０は、金属部４２の近傍に設置でき、液晶表示装置４０の裏面に搭載できる。
【００３５】
図５は、図１および図２に示すアレーアンテナ装置１０の特徴を説明するための図である。アレーアンテナ装置１０は、スロット３，４（図５においてはスロット５が省略されている）からなるので、素子の配置領域を狭くできる（図５の（ａ）参照）。
【００３６】
一方、パッチアンテナ５０は、誘電体基板５１と、放射素子５２，５３と、給電素子５４とからなる。そして、放射素子５２，５３は、誘電体基板５１の一主面に形成され、給電素子５４は、誘電体基板５１の一主面と反対側に形成される。また、放射素子５２，５３は、略正方形からなる。したがって、パッチアンテナ５０においては、素子の配置領域が広くなる（図５の（ｂ）参照）。
【００３７】
このように、アレーアンテナ装置１０は、バッチアンテナ５０に比べて素子の配置領域を狭くできるという特徴を有する。
【００３８】
アレーアンテナ装置１０においては、バラクタダイオード８１，８２は、スロット４の両側に存在する導体２，２間に逆直列に接続され、バラクタダイオード８１，８２間のノードＮ１と導体２との間に制御電圧ＣＶ１を印加すれば、２つのバラクタダイオード８１，８２に制御電圧ＣＶ１が印加されることになるので、接地配線が不要であり、制御電圧ＣＶ１をノードＮ１に供給する配線１２を導体２上に形成できるので、配線１２が空気中に暴露されることがない（図５の（ｃ）参照）。
【００３９】
一方、導体６０にバラクタダイオード６１を接続する場合、接地配線６２が必要であり、バラクタダイオード６０に制御電圧ＣＶ１を供給する配線６３も必要である。その結果、配線６３は、空気中に暴露される。
【００４０】
このように、アレーアンテナ装置１０は、接地配線が不要であり、制御電圧ＣＶ１を供給する配線が空気中に暴露されないという特徴も有する。
【００４１】
図６は、実施の形態１によるアレーアンテナ装置の他の平面図である。アレーアンテナ装置１０Ａは、アレーアンテナ装置１０においてスロット３〜５を誘電体基板１の１辺に対して所定の角度を成すように配置したものであり、その他は、アレーアンテナ装置１０と同じである。
【００４２】
このように、この発明においては、スロット３〜５を誘電体基板の１辺に対して斜めに配置することも可能である。
【００４３】
図７は、実施の形態１によるアレーアンテナ装置のさらに他の平面図である。アレーアンテナ装置１０Ｂは、スロット３を誘電体基板１の１辺１Ａに略平行に配置し、スロット４，５を１辺１Ａに対して所定の角度を成すように配置したものであり、その他は、アレーアンテナ装置１０と同じである。この場合、スロット４は、スロット３を中心としてスロット５と対称に配置される。各スロットの中心間の距離ｄはλ／４である。
【００４４】
図８は、実施の形態１によるアレーアンテナ装置のさらに他の平面図である。アレーアンテナ装置１０Ｃは、スロット３，４からなる。そして、スロット３は、スロット４と直線状に配置され、スロット３，４は、１つのスロットを構成する。このように、アレーアンテナ装置１０Ｃは、給電部７およびバラクタダイオード８が設けられた直線形状の１つのスロットからなる（図８の（ａ）参照）。
【００４５】
アレーアンテナ装置１０Ｄは、スロット３，４からなる。アレーアンテナ装置１０Ｄにおいては、スロット３，４は、略くの字形に配置され、１つのスロットを構成する。すなわち、スロット３，４は、所定の角度を成して配置される。このように、アレーアンテナ装置１０Ｄは、給電部７およびバラクタダイオード８が設けられた略くの字形状の１つのスロットからなる（図８の（ｂ）参照）。
【００４６】
アレーアンテナ装置１０Ｅは、スロット３，４，５，１３からなる。そして、スロット１３は、スロット３，４，５と同じ長さＬおよび同じ幅Ｗを有し、バラクタダイオード１４が接続される。バラクタダイオード１４は、バラクタダイオード８と同じ構成からなり、バラクタダイオード８と同じように導体２，２間に接続される。スロット３，４，５，１３は、直線状に配置され、１つのスロットを構成する。すなわち、アレーアンテナ装置１０Ｅは、直線形状からなり、かつ、１つの給電部７および３つのバラクタダイオード８，９，１４が設けられた１つのスロットからなる（図８の（ｃ）参照）。
【００４７】
アレーアンテナ装置１０Ｆは、スロット３，４，５からなる。スロット３，４，５は、略コの字形に配置され、１つのスロットを構成する。このように、アレーアンテナ装置１０Ｆは、略コの字形状からなり、かつ、１つの給電部７および２つのバラクタダイオード８，９が設けられた１つのスロットからなる（図８の（ｄ）参照）。
【００４８】
アレーアンテナ装置１０Ｇは、スロット３，４，５からなる。スロット４，５は、直線状に配置され、１つのスロットを構成する。そして、スロット３は、直線状に接続されたスロット４，５に略平行に配置される。このように、アレーアンテナ装置１０Ｇは、給電部７が設けられた１つのスロット（スロット３）と、２つのバラクタダイオード８，９が装荷された１つのスロット（直線状に配置されたスロット４，５）とからなる（図８の（ｅ）参照）。
【００４９】
図９は、この発明におけるスロットの他の平面形状を示す図である。上記図８においては、スロット３，４，５，１３は、長さＬおよび幅Ｗを有する直線形状からなると説明したが、この発明においては、スロット３，４，５，１３は、図９に示すスロット７１〜７８のいずれかから構成されていればよい。
【００５０】
図１０は、図９に示す各種のスロットを用いたアレーアンテナ装置の平面図である。アレーアンテナ装置１０Ｈは、アレーアンテナ装置１０のスロット３，４，５をそれぞれスロット７４，７３，７１に代えたものであり、その他は、アレーアンテナ装置１０と同じである。そして、スロット７４は給電部７を有し、スロット７３，７１は、それぞれ、バラクタダイオード８，９が接続される。
【００５１】
図１１は、実施の形態１によるアレーアンテナ装置のさらに他の平面図である。アレーアンテナ装置１０Ｉは、球形状からなる誘電体の表面（曲面）に設けられた導体９１と、スロット９２〜９４とを備える。そして、スロット９２は、給電部９５を有し、スロット９３，９４には、バラクタダイオード９６，９７が接続される。バラクタダイオード９６，９７は、バラクタダイオード８と同じように導体９１，９１間に逆直列に接続された２つのバラクタダイオード８１，８２からなる。
【００５２】
このように、この発明によるアレーアンテナ装置は、曲面上にも形成可能である。
【００５３】
［実施の形態２］
図１２は、実施の形態２によるアレーアンテナ装置の平面図である。また、図１３は、図１２に示す線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ間におけるアレーアンテナ装置の断面図である。
【００５４】
実施の形態２によるアレーアンテナ装置１００は、図１および図２に示すアレーアンテナ装置１０の指向性制御部１１を指向性制御部１１０に代え、スロット１０１，１０２およびバラクタダイオード１０３，１０４を追加したものであり、その他は、アレーアンテナ装置１０と同じである。
【００５５】
スロット１０１，１０２は、スロット３，４，５と同じ長さＬおよび同じ幅Ｗを有し、スロット３，４，５と平行に設けられる。そして、スロット１０１は、スロット４よりも左側に配置され、スロット１０２は、スロット５よりも右側に配置される。また、スロット１０１とスロット４との間隔およびスロット１０２とスロット５との間隔は、上述した間隔ｄ（＝λ／４）である。
【００５６】
バラクタダイオード１０３，１０４は、バラクタダイオード８，９と同じようにそれぞれスロット１０１，１０２の両側に存在する導体２，２間に接続される。そして、バラクタダイオード１０３，１０４は、導体２，２間に逆直列に接続されたバラクタダイオード８１，８２からなる。したがって、スロット１０１，１０２は、無給電素子を構成する。
【００５７】
指向性制御部１１０は、制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４をそれぞれバラクタダイオード８，９，１０３，１０４へ供給し、アレーアンテナ装置１００の指向性を制御する。より具体的には、指向性制御部１１０は、受信信号が最適になる制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４の組を決定し、その決定した制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４の組をバラクタダイオード８，９，１０３，１０４へ供給する。
【００５８】
この場合、受信信号が最適であるか否かは、例えば、受信信号強度がしきい値以上であるか否かによって判定される。したがって、指向性制御部１１０は、復調処理部（図示せず）から受信信号強度を受け、その受けた受信信号強度がしきい値以上になる制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４の組を決定し、その決定した制御電圧ＣＶ１〜ＣＶ４の組をバラクタダイオード８，９，１０３，１０４へ供給する。これによって、アレーアンテナ装置１００の指向性は、受信信号が最適になるように制御される。
【００５９】
上述したように、アレーアンテナ装置１００においては、同数の無給電素子（スロット４，１０１およびスロット５，１０２）が給電素子（スロット３）の両側に配置される。すなわち、複数の無給電素子（スロット４，５，１０１，１０２）は、給電素子３を中心にして対称に配置される。そして、受信信号が最適になるように指向性が制御される。
【００６０】
アレーアンテナ装置１００は、実施の形態１において説明したアレーアンテナ装置１０からアレーアンテナ装置１０Ａ〜１０Ｉへの変更が施されてもよい。
【００６１】
その他は、実施の形態１と同じである。
【００６２】
［実施の形態３］
図１４は、実施の形態３によるアレーアンテナ装置の平面図である。また、図１５は、図１４に示す線ＸＶ−ＸＶ間におけるアレーアンテナ装置の断面図である。
【００６３】
実施の形態３によるアレーアンテナ装置２００は、図１および図２に示すアレーアンテナ装置１０にスロット２０１〜２０４を追加したものであり、その他は、アレーアンテナ装置１０と同じである。
【００６４】
スロット２０１〜２０４は、スロット３〜５に平行に設けられる。そして、スロット２０１，２０３は、スロット３〜５と同じ幅Ｗを有し、スロット３〜５の長さＬよりも短い長さＬ１を有する。
【００６５】
また、スロット２０２，２０４は、スロット３〜５と同じ幅Ｗを有し、スロット２０１，２０３の長さＬ１よりも短い長さＬ２を有する。さらに、スロット２０１とスロット４との間隔、スロット２０１とスロット２０２との間隔、スロット２０３とスロット５との間隔およびスロット２０３とスロット２０４との間隔は、上述したｄ（＝λ／４）に設定される。
【００６６】
さらに、スロット２０１〜２０４には、バラクタダイオードが装荷されない。すなわち、スロット２０１〜２０４には、可変容量素子が装荷されない。そして、スロット２０１〜２０４は、無給電素子を構成する。
【００６７】
したがって、アレーアンテナ装置２００においては、複数の無給電素子（スロット４，２０１，２０２）は、給電素子（スロット３）を中心にして複数の無給電素子（スロット５，２０３，２０４）に対称に配置される。
【００６８】
アレーアンテナ装置２００においては、スロット２０１〜２０４は、固定導波器として設計され、八木宇田アレーの原理と同じ原理によって高利得が得られる。そして、アレーアンテナ装置２００においては、一部、バラクタダイオードが装荷されない無給電素子（スロット２０１〜２０４）が存在するので、全ての無給電素子にバラクタダイオードが装荷された場合よりも低コスト化が可能である。
【００６９】
アレーアンテナ装置２００は、実施の形態１において説明したアレーアンテナ装置１０からアレーアンテナ装置１０Ａ〜１０Ｉへの変更が施されてもよい。
【００７０】
その他は、実施の形態１と同じである。
【００７１】
図１６は、この発明によるアレーアンテナ装置の具体的な配置例を示す図である。テレビジョン１２０は、液晶表示装置１３０と、電子部品１４０，１５０と、アレーアンテナ装置１０とを備える。
【００７２】
液晶表示装置１３０および電子部品１４０，１５０は、テレビジョン１２０に内蔵される。そして、液晶表示装置１３０は、液晶画面１３１と、金属１３２とからなり、テレビジョン１２０の前面１２０Ａ側に配置さる。そして、電子部品１４０，１５０は、液晶表示装置１３０の金属１３２の背面側に配置される。
【００７３】
アレーアンテナ装置１０は、上述したように、金属の近傍に配置されても電波を放射するので、テレビジョン１２０の背面１２０Ｂに設置される（図１６の（ａ）参照）。
【００７４】
また、図１６の（ｂ）に示すように、テレビジョン１６０は、液晶表示装置１３０と、電子部品１４０，１５０と、アレーアンテナ装置１０とを内蔵する。液晶表示装置１３０は、テレビジョン１６０の前面１６０Ａに配置され、アレーアンテナ装置１０は、電子部品１４０，１５０の背面に設置される。すなわち、アレーアンテナ装置１０は、テレビジョン１６０の背面１６０Ｂよりも内側に設置される。
【００７５】
このように、アレーアンテナ装置１０は、液晶表示装置１３０の金属１３２およびテレビジョン１２０，１６０の電子部品の近傍に設置される。
【００７６】
更に、この発明においては、図１６の（ｃ）に示すように、液晶表示装置１７０の背面１７０Ａおよび側面１７０Ｂ，１７０Ｃにスロット１７１〜１７８を形成し、スロット１７１〜１７８によってアレーアンテナ装置を構成するようにしてもよい。この場合、スロット１７６は、背面１７０Ａおよび側面１７０Ｂを通って表面にも形成される。
【００７７】
［実施の形態４］
図１７は、実施の形態４によるアレーアンテナ装置の平面図である。また、図１８は、図１７に示す線ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ間におけるアレーアンテナ装置３００の断面図である。実施の形態４によるアレーアンテナ装置３００は、図１に示すアレーアンテナ装置１０のバラクタダイオード８，９をそれぞれ可変容量素子３１０，３２０に代えたものであり、その他は、アレーアンテナ装置１０と同じである。
【００７８】
アレーアンテナ装置３００においては、指向性制御部１１は、制御電圧ＣＶ１，ＣＶ２をそれぞれ可変容量素子３１０，３２０へ供給する。
【００７９】
可変容量素子３１０は、スロット４の両側の導体２，２間に接続される。また、可変容量素子３２０は、スロット５の両側の導体２，２間に接続される。これにより、スロット４，５には、可変容量素子が装荷される。
【００８０】
したがって、アレーアンテナ装置３００においても、スロット３が給電素子であり、スロット４，５は、無給電素子である。そして、無給電素子４，５は、それぞれ制御電圧ＣＶ１，ＣＶ２によって可変容量素子３１０，３２０の容量が最大になれば短絡され、励振しない。また、無給電素子４，５は、それぞれ制御電圧ＣＶ１，ＣＶ２によって可変容量素子３１０，３２０の容量が最小になれば開放され、励振する。
【００８１】
図１９は、図１７および図１８に示す可変容量素子３１０の接続方法を詳細に説明するための図である。可変容量素子３１０は、バラクタダイオード３１１とキャパシタ３１２とからなる。そして、バラクタダイオード３１１およびキャパシタ３１２は、スロット４の両側に存在する導体２Ａ，２Ｂ間に直列に接続される。そして、バラクタダイオード３１１は、バラクタダイオード３１１とキャパシタ３１２との間のノードＮ２と導体２Ａとの間に制御電圧ＣＶ１を受ける。この場合、制御電圧ＣＶ１は、ノードＮ２側が正になるように印加される。その結果、導体２Ａは、導体２Ｂと直流的に短絡されているため、制御電圧ＣＶ１は、ノードＮ２側が正になるようにキャパシタ３１２にも印加される。
【００８２】
したがって、スロット４の両側に配置された導体２Ａ，２Ｂ間にバラクタダイオード３１１およびキャパシタ３１２を直列に接続することによって、バラクタダイオード３１１およびキャパシタ３１２へ制御電圧ＣＶ１を印加し易くなる。
【００８３】
スロット５の可変容量３２０についても可変容量素子３１０と同じである。
【００８４】
なお、バラクタダイオード３１１を、図１９において左右に反転し、バラクタダイオード３１１およびキャパシタ３１２を直列に接続してもよい。この場合、ノードＮ２は、負にバイアスされる。
【００８５】
このように、バラクタダイオード３１１とキャパシタ３１２とを直列に接続することによって、２つのバラクタダイオード８１，８２を逆直列に接続した場合と同じ機能を果たすことができる。
【００８６】
実施の形態４においては、アレーアンテナ装置１０Ａ〜１０Ｉ，１００，２００におけるバラクタダイオード８，９を可変容量素子３１０，３２０に代えてもよい。
【００８７】
その他は、実施の形態１〜実施の形態３と同じである。
【００８８】
［実施の形態５］
図２０は、実施の形態５によるアレーアンテナ装置の平面図である。また、図２１は、図２０に示す線ＸＸＩ−ＸＸＩ間のアレーアンテナ装置の断面図である。実施の形態５によるアレーアンテナ装置４００は、図１に示すアレーアンテナ装置１０のバラクタダイオード８，９をそれぞれバラクタダイオード４０３，４０４に代え、導体部４０１，４０２を追加したものであり、その他は、アレーアンテナ装置１０と同じである。
【００８９】
アレーアンテナ装置４００においては、指向性制御部１１は、制御電圧ＣＶ１，ＣＶ２をそれぞれバラクタダイオード４０３，４０４へ供給する。
【００９０】
導体部４０１は、スロット４と略相似な形状を有し、スロット４中に配置される。また、導体部４０２は、スロット５と略相似な形状を有し、スロット５中に配置される。そして、導体部４０１，４０２は、スロット４，５の長さＬよりも短い長さＬ３と、スロット４，５の幅Ｗよりも狭い幅Ｗ１＝Ｗ／２とを有する。導体部４０１，４０２を形成するには、スロット４，５の形成時に導体部４０１，４０２が残るように導体２の一部を除去すればよい。
【００９１】
バラクタダイオード４０３は、導体２と導体部４０１との間に接続され、バラクタダイオード４０４は、導体２と導体部４０２との間に接続される。これによって、スロット４，５には、可変容量素子が装荷される。
【００９２】
図２２は、図２０および図２１に示すバラクタダイオード４０３の接続方法を詳細に説明するための図である。バラクタダイオード４０３は、スロット４の一方側に存在する導体２Ａと導体部４０１との間に接続される。そして、バラクタダイオード４０３は、導体部４０１上のノードＮ３と導体２Ａとの間に制御電圧ＣＶ１を受ける。この場合、制御電圧ＣＶ１は、ノードＮ３側が正になるように印加される。
【００９３】
スロット５のバラクタダイオード４０４についてもバラクタダイオード４０３と同じように接続される。
【００９４】
図２３は、図２２に示すスロット４における電荷分布を示す図である。２０Ｖの制御電圧ＣＶ１がノードＮ３に印加されると、導体２Ａには正の電荷が誘起され、導体部４０１の導体２Ａ側には、負の電荷が誘起され、導体部４０１の導体２Ｂ側には、正の電荷が誘起され、導体２Ｂには、負の電荷が誘起される。その結果、スロット４は、矢印４０５，４０６の方向に励振する。また、０Ｖの制御電圧ＣＶ１がノードＮ３に印加されると、導体２Ａ，２Ｂおよび導体部４０１には、電荷が誘起されず、スロット４は励振しない。したがって、ノードＮ３に印加する制御電圧ＣＶ１の電圧値を制御することによりスロット４の励振を制御できる。スロット５についても同じである。
【００９５】
なお、バラクタダイオード４０３，４０４の各々を、図２２において左右に反転してもよい。この場合、ノードＮ３は、負にバイアスされる。また、バラクタダイオード４０３，４０４は、それぞれ、導体２Ｂと導体部４０１との間および導体２Ｂと導体部４０２との間に接続されてもよい。この場合においても、バラクタダイオード４０１，４０２は、図２２に示す態様で接続されてもよいし、図２２において左右を反転した態様で接続されてもよい。
【００９６】
このように、スロット４，５にそれぞれ導体部４０１，４０２を追加し、導体部４０１，４０２と導体２（２Ａまたは２Ｂ）との間に１個のバラクタダイオード４０３，４０４を接続することによって、２つのバラクタダイオード８１，８２を逆直列に接続した場合と同じ機能を果たすことができる。
【００９７】
実施の形態５においては、アレーアンテナ装置１０Ａ〜１０Ｇ，２００におけるスロット４，５に導体部４０１，４０２を追加し、かつ、バラクタダイオード８，９をバラクタダイオード４０３，４０４に代えてもよいし、アレーアンテナ装置１０Ｈにおけるスロット７１，７３に導体部４０１，４０２を追加し、かつ、バラクタダイオード８，９をバラクタダイオード４０１，４０２に代えてもよいし、アレーアンテナ装置１０Ｉにおけるスロット９３，９４に導体部４０１，４０２を追加し、かつ、バラクタダイオード９６，９７をバラクタダイオード４０１，４０２に代えてもよいし、アレーアンテナ装置１００におけるスロット４，５，１０１，１０２に導体部４０１，４０２を追加し、かつ、バラクタダイオード８，９，１０３，１０４をバラクタダイオード４０１，４０２に代えてもよい。
【００９８】
その他は、実施の形態１〜実施の形態３と同じである。
【００９９】
上述したように、この発明によるアレーアンテナ装置は、給電素子と、無給電素子とを備え、給電素子および無給電素子は、スロットからなり、無給電素子に装荷される可変容量素子の容量が変えられて指向性が制御されるので、指向性を有するアレーアンテナ装置を金属の近傍に配置できる。
【０１００】
なお、この発明によるアレーアンテナ装置は、スロットからなる１本の給電素子と、可変容量素子が装荷されたスロットからなる１本の無給電素子とから構成されていればよい。
【０１０１】
また、無給電素子を構成するスロットと、給電素子を構成するスロットとは、相互に幅および長さが異なっていてもよい。
【０１０２】
さらに、給電部７は、スロット３の中央部以外の部分に設けられていてもよい。
【０１０３】
さらに、スロット４，５に装荷されるリアクタンス値Ｘａ，Ｘｂは、連続的に切換えられてもよく、一方が固定され、他方だけが変えられてもよい。
【０１０４】
さらに、無給電素子を構成するスロットは、給電素子を構成するスロットの両側に同数づつ配置されていなくてもよい。
【０１０５】
さらに、無給電素子を構成するスロットは、給電素子を構成するスロットに対して非対称に配置されていてもよい。
【０１０６】
さらに、マイクロストリップ線路６は、一主面１Ａ上に導体２とは電気的に絶縁して配置された同軸線路に代えられてもよい。
【０１０７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
この発明は、導体の近くであっても感度を有し、しかもその指向性を電気的に切換え可能なアレーアンテナ装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】この発明の実施の形態１によるアレーアンテナ装置の平面図である。
【図２】図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間におけるアレーアンテナ装置の断面図である。
【図３】図１および図２に示すバラクタダイオードの接続方法を詳細に説明するための図である。
【図４】スロットからなるアンテナと導体からなるアンテナとの比較図である。
【図５】図１および図２に示すアレーアンテナ装置の特徴を説明するための図である。
【図６】実施の形態１によるアレーアンテナ装置の他の平面図である。
【図７】実施の形態１によるアレーアンテナ装置のさらに他の平面図である。
【図８】実施の形態１によるアレーアンテナ装置のさらに他の平面図である。
【図９】この発明におけるスロットの他の平面形状を示す図である。
【図１０】図９に示す各種のスロットを用いたアレーアンテナ装置の平面図である。
【図１１】実施の形態１によるアレーアンテナ装置のさらに他の平面図である。
【図１２】実施の形態２によるアレーアンテナ装置の平面図である。
【図１３】図１２に示す線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ間におけるアレーアンテナ装置の断面図である。
【図１４】実施の形態３によるアレーアンテナ装置の平面図である。
【図１５】図１４に示す線ＸＶ−ＸＶ間におけるアレーアンテナ装置の断面図である。
【図１６】この発明によるアレーアンテナ装置の具体的な配置例を示す図である。
【図１７】実施の形態４によるアレーアンテナ装置の平面図である。
【図１８】図１７に示す線ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ間におけるアレーアンテナ装置の断面図である。
【図１９】図１７および図１８に示す可変容量素子の接続方法を詳細に説明するための図である。
【図２０】実施の形態５によるアレーアンテナ装置の平面図である。
【図２１】図２０に示す線ＸＸＩ−ＸＸＩ間のアレーアンテナ装置の断面図である。
【図２２】図２０および図２１に示すバラクタダイオードの接続方法を詳細に説明するための図である。
【図２３】図２２に示すスロットにおける電荷分布を示す図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１，２２，５１  誘電体基板、１Ａ，１Ｂ  一主面、２，２Ａ，２Ｂ，３１，６０，９１  導体、３〜５，１３，７１〜７８，９２〜９４，１０１，１０２，１７１〜１７８，２０１〜２０４  スロット、６  マイクロストリップ線路、６Ａ  一方端、７、９５  給電部、８，９，１４，６１，８１，８２，９６，９７，１０３，１０４，３１０，３１１，３２０，４０３，４０４  バラクタダイオード、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉ，１００，２００，３００，４００  アレーアンテナ装置、１１，１１０  指向性制御部、２０，３０  アンテナ、１２，６３  配線、２１  スロット、２３，３２  地板、２４，３３  偏波方向、４０，１３０，１７０  液晶表示装置、４１，１３１  液晶画面、４２  金属部、５０  パッチアンテナ、５２，５３  放射素子、５４  給電素子、６２  接地配線、１２０，１６０  テレビジョン、１２０Ａ，１６０Ａ  前面、１２０Ｂ，１６０Ｂ，１７０Ａ  背面、１３２  金属、１４０，１５０  電子部品、１７０Ｂ，１７０Ｃ  側面、３１２  キャパシタ、４０１，４０２  導体部、４０５，４０６  矢印。
【図１】
2005253043.tif 000003
【図２】
2005253043.tif 000004
【図３】
2005253043.tif 000005
【図４】
2005253043.tif 000006
【図５】
2005253043.tif 000007
【図６】
2005253043.tif 000008
【図７】
2005253043.tif 000009
【図８】
2005253043.tif 000010
【図９】
2005253043.tif 000011
【図１０】
2005253043.tif 000012
【図１１】
2005253043.tif 000013
【図１２】
2005253043.tif 000014
【図１３】
2005253043.tif 000015
【図１４】
2005253043.tif 000016
【図１５】
2005253043.tif 000017
【図１６】
2005253043.tif 000018
【図１７】
2005253043.tif 000019
【図１８】
2005253043.tif 000020
【図１９】
2005253043.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2005253043.tif 000024
【図２３】
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