(57)【要約】【課題】  小型で指向特性の切り替えが可能なアンテナ装置の多周波化を図ること。【解決手段】  平面プリント基板２のほぼ中央位置に第１のアンテナ素子３１を形成し、この第１のアンテナ素子３１の前後に第２のアンテナ素子３２，３３を形成する。そして第２のアンテナ素子３２，３３の電気長をスイッチＳＷ１〜ＳＷ４により変更することで、第１のアンテナ素子３１を放射器、第２のアンテナ素子３２，３３をそれぞれ導波器または反射器としたアンテナを構成することができる。また、第２のアンテナ素子３２，３３に対して異なる位相で給電を行い、第２のアンテナ素子３２，３３を放射器とするアンテナを構成することで多周波化を実現する。【選択図】図１０
2005210520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の電気長を有する第１のアンテナ素子と、
上記第１のアンテナ素子に対して給電を行うことができる第１の給電手段と、
上記第１のアンテナ素子より長い電気長を有し、上記第１のアンテナ素子の両側に配置される第２のアンテナ素子と、
上記第１のアンテナ素子の両側に配置される第２のアンテナ素子に対して、それぞれ異なる位相で給電を行うことができる第２の給電手段と、
上記第２のアンテナ素子の電気長を変更する変更手段と、
を備えていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
上記第１の給電手段から上記第１のアンテナ素子に対して給電を行うと共に、上記第１のアンテナ素子の両側に配置されている何れか一方の上記第２のアンテナ素子の電気長を、上記変更手段により変更することによって形成される第１のアンテナ回路と、
上記第２の給電手段から上記第１のアンテナ素子の両側に配置される第２のアンテナ素子に対して、それぞれ異なる位相で給電を行うことによって形成される第２のアンテナ回路と、
を構成可能とされ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】
上記第１のアンテナ素子及び上記第２のアンテナ素子は、導体上にスロットを形成して構成されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向特性の切り替えが可能なアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、指向特性を持たないアンテナを使用した場合、多くの電波が存在する多重波伝搬環境においては、建物壁などの反射によって生じた干渉波によって通信品質が劣化することが知られている。このため、指向特性を特定方向に向けることができるアンテナ装置が注目されている。
【０００３】
指向を特定方向に向けることができるアンテナ装置としては、図１３に示すようなフェィズドアレーアンテナ装置や図１４に示すようなアダプティブアレーアンテナ装置が知られている。
図１３に示すフェィズドアレーアンテナ装置は、Ｎ個のアンテナ素子１０１−１，１０１−２・・・１０１−Ｎが設けられている。そして、これらＮ個のアンテナ素子１０１−１，１０１−２・・・１０１−Ｎで受信した受信信号を増幅器（ＡＭＰ）１０２−１，１０２−２・・１０２−Ｎで増幅するようにしている。増幅器１０２−１，１０２−２・・１０２−Ｎで増幅した受信信号は可変移相器（フェィズシフター）１０３−１，１０３−２・・１０３−Ｎで位相調整を行って合成器１０４に出力する。合成器１０４は、各可変移相器１０３−１，１０３−２・・１０３−Ｎからの受信信号を合成する。周波数変換器（ダウンコンバータ）１０５は、合成器１０４で合成された受信信号をより低い周波数に変換して出力するようにされる。
【０００４】
また図１４に示すアダプティブアレーアンテナ１１０は、Ｎ個のアンテナ素子１１１−１，１１１−２・・・１１１−Ｎが設けられている。
このようなアダプティブアレーアンテナ１１０では、その受信動作時において、これらＮ個のアンテナ素子１１１−１，１１１−２・・・１１１−Ｎで受信した受信信号を増幅器（ＡＭＰ）１１２−１，１１２−２・・１１２−Ｎで増幅するようにしている。そして、増幅器１１２−１，１１２−２・・１１２−Ｎで増幅した受信信号を、それぞれ周波数変換器１１３−１，１１３−２・・・１１３−Ｎでダウンコンバート（ＤＣ）した後、ＡＤ／ＤＡ変換器１１４−１，１１４−２・・・１１４−Ｎでアナログ信号からデジタル信号に変換する。この後、デジタル信号処理部１１５で、重み付け処理や合成処理などのいわゆる適応信号処理を施して出力するようにされる。
【０００５】
一方、送信動作時は、デジタル信号処理部１１５で所要の信号処理が施されたデジタル送信信号をＡＤ／ＤＡ変換器１１４−１，１１４−２・・・１１４−Ｎでアナログ送信信号に変換した後、周波数変換器１１３−１，１１３−２・・・１１３−Ｎでアップコンバート（ＵＣ）する。この後、増幅器１１２−１，１１２−２・・１１２−Ｎで増幅して、各アンテナ１１１−１，１１１−２・・・１１１−Ｎから送信（放射）するようにされる。
【０００６】
しかしながら、上記図１３に示したようなフェィズドアレーアンテナは、高周波帯において複数の可変移相器１０３−１〜１０３−Ｎを用いて受信系を構成する必要がある。
また上記図１４に示したようなアダプティブアレーアンテナは、複数の送受信系を用いて適応信号処理を行う必要がある。
このため、何れのアンテナ装置もシステムが複雑で非常にコストがかかり、低コストでの製品化が求められる民生用の機器に適用しがたいものであった。
【０００７】
一方、特定方向に対して指向を有するアンテナとしては、テレビジョン放送の受信に広く利用されている八木宇多アンテナが良く知られている。
図１５（ａ）に示す八木宇多アンテナは、電波を放射する放射器１２１と、放射器１２１の前後に、放射器１２１の電気長（２／λｇ：但し、λｇは管内波長）より僅かに短い電気長の導波器１２２と、放射器１２１の電気長より僅かに長い電気長を有する反射器１２３を配置することによって、図１５（ｂ）に示すような指向性を得るように構成しているものである。
【０００８】
そして、特許文献１には、上記したような八木宇多アンテナを基本にして指向方向を切り替えることができるアンテナ装置が提案されている。
また、特許文献２には、給電点を切り替えることによってマルチビーム化を図るようにしたアンテナ装置において、導波器を共用化することで、アンテナサイズの小型化を図るようにしたアンテナ装置が提案されている。
また特許文献３には多周波共用タイプのマルチビームアンテナが提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２７０３８号公報
【特許文献２】特開２００３−１４２９１９号公報
【特許文献３】特開平１１−１６８３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１のアンテナ装置は、複数の八木宇多アンテナを並べて構成するようにしているため、導波器と反射器が複数個必要になり、小型化しづらいという欠点があった。
また、特許文献１のアンテナ装置は、モノポールアンテナが地板の垂直方向に突起した構造とされるので薄型化を図ることも困難であった。
また、例えばアンテナをモノポールアンテナからダイポールアンテナに変えてプリント板上に形成するといったことも考えられるが、その場合は地板をアンテナ近傍に配置することができず、切替スイッチなどの実装が困難になる。
また、モノポールアンテナは、誘電体を用いても、波長短縮効果が低いため、小型化しにくいという欠点があった。
【００１１】
また上記特許文献２のアンテナ装置では、導波器を共用化することにより、アンテナサイズを縮小するようにしているため、小型化には限界がある。
また、このような構成のアンテナ装置では、マルチビーム化図るために、ビーム方向ごとに送受信系の間に切替スイッチが必要になるため、切替スイッチによりアンテナとしての効率が損なわれてしまうという欠点があった。
さらに、このような構成のアンテナ装置は、送受信系が一つであるという構成が基本であるため、その切替スイッチは１対複数の切り替えが必要になるため、無線通信の利用周波数帯での製造が非常に困難であるという欠点があった。
【００１２】
さらには、上記特許文献１、特許文献２のアンテナ装置は、送受信周波数を複数の周波数で使用することはできないものであった。
これに対して、上記特許文献３の多周共用マルチビームアンテナは、複数の周波数で使用可能とされるが、このようなアンテナは個々の周波数に対してアンテナを配置しただけの構成であるため小型化しづらいという欠点があった。
【００１３】
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、小型で指向特性の切り替えが可能なアンテナ装置の多周波化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明のアンテナ装置は、所定の電気長を有する第１のアンテナ素子と、第１のアンテナ素子に対して給電を行うことができる第１の給電手段と、第１のアンテナ素子より長い電気長を有し、第１のアンテナ素子の両側に配置される第２のアンテナ素子と、第１のアンテナ素子の両側に配置される第２のアンテナ素子に対して、それぞれ異なる位相で給電を行うことができる第２の給電手段と、第２のアンテナ素子の電気長を変更する変更手段とを備えている。
【００１５】
上記構成によれば、例えば第１の給電手段から第１のアンテナ素子に対して給電を行うとともに、第１のアンテナ素子の両側に配置されている何れか一方の上記第２のアンテナ素子の電気長を、変更手段により変更することによって第１のアンテナ回路を形成することが可能になる。また第２の給電手段から第１のアンテナ素子の両側に配置される第２のアンテナ素子に対してそれぞれ異なる位相で給電を行うことにより第２のアンテナ回路を形成することが可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
従って、本発明によれば、複数のアンテナ回路を形成することで、複数の周波数に対応し、しかも指向特性の制御を行うことができる多周波アンテナを実現することができる。
また、この場合は、第２のアンテナ素子を第１のアンテナ回路と、第２のアンテナ回路として共用できるので、アンテナ装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本実施の形態としてのアンテナ装置の基本構造について説明していく。
なお、本実施の形態では、例えば５．２ＧＨｚ帯の電波が用いられる無線ＬＡＮ（Local Area Network）に好適なアンテナ装置を例に挙げて説明する。
図１（ａ）は、本実施の形態とされるアンテナ装置の基本となるスロットアンテナの構成を示した図である。
この図１（ａ）に示すスロットアンテナ１は、平面プリント基板２のほぼ中央位置に給電が行われる給電素子１１が形成され、この給電素子１１の前後にそれぞれ給電が行われない無給電素子１２，１３が形成される。そして、このように構成されるスロットアンテナ１では、給電素子１１から電波を放射することが可能とされる。
【００１８】
給電素子１１は、例えば、平面プリント基板２の片面側に設けられた導体（グランド板）２ａにスロット（スリット）を設けるようにして形成される。このような給電素子１１には、平面プリント基板２の反対面側に形成されたマイクロストリップ線路１４により給電が行われる。
無給電素子１２，１３も、例えば、平面プリント基板２の導体２ａにスロットを設けるようにして形成されている。
【００１９】
このとき、給電素子１１のスロット長（電気長）は、スロットアンテナ１により送受信が行われる送受信周波数の１／２波長（０．５λｇ）に相当する長さとされる。また無給電素子１２，１３のスロット長（電気長）は、給電素子１１のスロット長（０．５λｇ）より長いとされる。また、給電素子１１と無給電素子１２，１３とは、それぞれ約１／４波長（０．２５λｏ：但し、λｏは自由空間波長）離して配置されている。
【００２０】
そして、本実施の形態のアンテナ装置は、上記のような構造のスロットアンテナ１を用いてアンテナ装置を構成するようにしている。
図１（ｂ）は、本実施の形態のアンテナ装置であるスロット八木アンテナの構成を示した図である。
この図１（ｂ）に示すスロット八木アンテナ１０は、上記図１（ａ）に示したスロットアンテナ１の給電素子１１をそのまま放射器２１として機能させるようにする。
また、同じく図１（ａ）に示した無給電素子１２については、その電気長を放射器２１の電気長（１／２波長）と同じ長さか、或いは放射器２１の電気長より僅かに短くして導波器２２として機能させると共に、無給電素子１３については、給電素子１１の電気長より長いまま利用することで反射器２３として機能させるようにしている。
したがって、この図１（ｂ）に示される本実施の形態のスロット八木アンテナ１０の指向方向は、矢印で示すような方向、すなわち、放射器２１から導波器２２の方向となる。
【００２１】
なお、以下本明細書では、無給電素子１２，１３を導波器２２として機能させる電気長のことを導波長と表記する。また、無給電素子１２，１３を反射器２３として機能させる電気長のことを反射長と表記する。
また、スロットアンテナでは、平面プリント基板２の基板材料の誘電率によっても共振周波数が変化するため、給電素子１１及び無給電素子１２の電気長は、平面プリント基板２の誘電率なども考慮して決定される。
【００２２】
図２及び図３は、上記図１（ｂ）に示したスロット八木アンテナ１０の特性を示した図である。なお、これら図２、図３に示す特性は、図２（ｂ）に示すように、平面プリント基板２上にスロット幅が２ｍｍ、その長さがそれぞれ１８ｍｍ、１７ｍｍ、２０．５ｍｍの導波器２２、放射器２１、反射器２３を形成したときのものとされる。また平面プリント基板２には、平面サイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さが１ｍｍ、誘電率が４．２のガラスエポキシ樹脂を原料としたＦＲ−４基板が用いられている。
また、図２（ｂ）に示す指向特性は、スロットの長さ方向をＸ方向、スロットの幅方向をＹ方向、プリント基板２の厚み方向をＺ方向としたときのものとされる。
【００２３】
このようなスロット八木アンテナ１０のＹＺ面における水平偏波Ｅφと垂直偏波Ｅθの指向特性の解析値と実測値は、図２（ａ）のように示され、導波器２２と反射器２３により指向方向が制御されていることが見てとれる。なお、このときの平均利得の実測値は−６．０５ｄＢｉ、放射方向の平均利得は−１．１６ｄＢｉとされる。
【００２４】
参考までに、スロット八木アンテナ１０のＸＹ面とＸＺ面における水平偏波Ｅφと垂直偏波Ｅθの指向特性の解析値と実測値は、図３（ａ）のように示され、それぞれの平均利得（実測値）は−９．１４ｄＢｉ、−１０．３ｄＢｉとされる。
【００２５】
また図３（ｂ）は、図１（ｂ）に示したスロット八木アンテナ１０の入力特性を示した図であり、この図３（ｂ）に示す入力特性からスロット八木アンテナ１０は、放射器２１の長さが管内波長の約１／２波長で共振していることがわかる。
【００２６】
また本実施の形態のスロット八木アンテナ１０は、上記したようなスロットアンテナ１を利用して指向方向の異なるアンテナ装置を構成することができる。
図４（ａ）は、本実施の形態とされるスロット八木アンテナ１０の基本となるスロットアンテナ１を示した図であり、その構成は上記図１（ａ）に示したスロットアンテナと同じとされる。
【００２７】
この場合のスロット八木アンテナ１０は、図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）に示した給電素子１１をそのまま放射器２１として機能させるようにする。そのうえで、無給電素子１２の電気長を反射長に設定して反射器２３として機能させると共に、無給電素子１３の電気長を導波長に設定して導波器２２として機能させるようにしている。
【００２８】
つまり、図４（ｂ）に示したスロット八木アンテナ１０は、上記図１（ｂ）では導波器２２として機能させていた無給電素子１２を反射器２３として機能させ、反射器２３として機能させていた無給電素子１３を導波器２２として機能させるようにしている。
従って、図４（ｂ）に示される本実施の形態のスロット八木アンテナ１０の指向方向は、図４（ｂ）に矢印で示すような向きになり上記図１（ｂ）とは逆向きになる。
【００２９】
図５及び図６は、上記図４（ｂ）に示したスロット八木アンテナ１０の特性を示した図である。なお、これら図５及び図６に示す特性も、図５（ｂ）に示すように、平面プリント基板２上にスロット幅が２ｍｍ、その長さがそれぞれ１８ｍｍ、１７ｍｍ、２０．５ｍｍの導波器２２、放射器２１、反射器２３を形成したときのものとされる。また平面プリント基板２には、平面サイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さが１ｍｍ、誘電率が４．２のガラスエポキシ樹脂を原料としたＦＲ−４基板を用いるようにしている。
また、図５（ｂ）に示す指向特性は、スロットの長さ方向をＸ方向、スロットの幅方向をＹ方向、平面プリント基板２の厚み方向をＺ方向としたときのものとされる。
【００３０】
このようなスロット八木アンテナ１０のＹＺ面における水平偏波Ｅφと垂直偏波Ｅθの指向特性の解析値と実測値は、図５（ａ）のように示され、この場合も導波器２２と反射器２３により指向方向が制御されていることが見てとれる。なお、このときの平均利得の実測値は−６．８０ｄＢｉ、放射方向の平均利得は−１．０８ｄＢｉとされる。
【００３１】
参考までに、図４（ｂ）に示すスロット八木アンテナ１０のＸＹ面とＸＺ面における水平偏波Ｅφと垂直偏波Ｅθの指向特性の解析値と実測値は、図６（ａ）のように示され、それぞれの平均利得（実測値）は−１１．５ｄＢｉ、−７．３９ｄＢｉとされる。
【００３２】
また図６（ｂ）は、図４（ｂ）に示したスロット八木アンテナ１０の入力特性を示した図であり、この図６（ｂ）に示す入力特性からも、スロット八木アンテナ１０は、放射器２１の長さが管内波長の約１／２波長で共振していることがわかる。
【００３３】
このように本実施の形態のスロット八木アンテナ１０は、図１（ａ）（図４（ａ））に示したような基本となるスロットアンテナ１の給電素子１１を放射器２１として機能させたうえで、無給電素子１２，１３の何れか一方の電気長を変えることで、無給電素子１２を導波器２２、無給電素子１３を反射器２３として機能させる、或いは無給電素子１２を反射器２３、無給電素子１３を導波器２２として機能させるように成している。
【００３４】
このため、本実施の形態では、無給電素子１２，１３の電気長を変更するために、図７（ａ）に示すように無給電素子１２，１３の電気長を予め反射長に設定したうえで、無給電素子１２，１３の所定位置に変更手段としてスイッチＳＷ１，ＳＷ２を設けるようにしている。そして、これらのスイッチＳＷ１，ＳＷ２により無給電素子１２，１３の電気長を反射長から導波長に変更するようにしている。この場合、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、無給電素子１２，１３の電気長が導波長となるような位置に設けられることになる。
【００３５】
図７（ｂ）は、上記したようなスロット八木アンテナ１０に用いられるスイッチＳＷの構成例を示した図である。なお、図７（ｂ）には、無給電素子１２に設けられているスイッチＳＷ１が示されている。
この図７（ｂ）に示すスイッチＳＷ１は、その一端が平面プリント基板２の導体２ａに接続され、その他端側を導体２ａに接続するオン状態（短絡状態）、或いは導体２ａに接続しないオフ状態（開放状態）の何れかの状態に切り替えることができるスイッチとされる。そして、このようなスイッチＳＷ１を短絡状態にしたときは、例えば無給電素子１２の電気長を反射長から導波長に切り替えることができる。なお、このようなスイッチＳＷ１には、例えばＭＭＩＣスイッチや、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）スイッチを用いることが考えられる。
【００３６】
このように本実施の形態では、無給電素子１２，１３の所定位置にそれぞれスイッチＳＷ１，ＳＷ２を設けることで、スイッチＳＷ１，ＳＷ２により、無給電素子１２，１３の何れか一方の電気長を反射長から導波長に変えられるように構成している。
【００３７】
図８は、図７（ａ）に示したようなスロット八木アンテナ１０の指向特性を示した図であり、図８（ａ）には無給電素子１３のスイッチＳＷ２だけをオンにしたときの指向特性が、図８（ｂ）には無給電素子１２のスイッチＳＷ１だけをオンにしたときの指向特性がそれぞれ示されている。
なお、この場合も、図８（ｃ）に示すように、平面プリント基板２上にスロット幅が２ｍｍ、その長さがそれぞれ２０．５ｍｍ、１７ｍｍ、２０．５ｍｍの無給電素子１２、給電素子１１、無給電素子１３を形成したときのものとされる。また平面プリント基板２には、平面サイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さが１ｍｍ、誘電率が４．２のガラスエポキシ樹脂を原料としたＦＲ−４基板を用いるようにしている。
また、図８（ａ）（ｂ）に示す指向特性は、スロットの長さ方向をＸ方向、スロットの幅方向をＹ方向、平面プリント基板２の厚み方向をＺ方向としたときのものとされる。
【００３８】
図８（ａ）に示すスロット八木アンテナ１０の指向特性からスイッチＳＷ２だけをオン状態にすることで、その指向を同図（ｃ）の矢印Ａ方向にできることがみてとれる。またスイッチＳＷ１だけをオン状態にすることで、その指向を同図（ｃ）の矢印Ｂ方向にできることがみてとれる。つまり、ＳＷ１，ＳＷ２のいずれかをオン状態にすることで指向特性を変えられることが見てとれる。
【００３９】
このように本実施の形態のスロット八木アンテナ１０によれば、無給電素子１２，１３を導波器または反射器として共用化して利用することが可能になるので、１つのスロット八木アンテナ１０により、異なる２つの指向性を有するアンテナ装置を構成することができるようになる。つまり、無給電素子１２，１３を導波器及び反射器として共用化することにより、小型で異なる２つの指向性を有するアンテナ装置を実現することができる。
【００４０】
また、本実施の形態のスロット八木アンテナ１０は、給電素子１１にスイッチＳＷを設ける必要が無いため、放射器の放射特性が損なわれるといったことがない。
また、本実施の形態のスロット八木アンテナ１０では、図１３に示した従来のフェィズドアレーアンテナのように移相器を設ける必要もないため、この点から放射器の放射特性が損なわれるといったこともない。
【００４１】
さらに、本実施の形態のスロット八木アンテナ１０によれば、放射器となる給電素子１１や導波器または反射器となる無給電素子１２，１３を平面プリント基板２の導体２ａに直接形成することができるため、アンテナを平面プリント基板２の基板厚まで薄くすることができる。
【００４２】
さらにまた、導波器または反射器となる無給電素子１２，１３は、平面プリント基板２の導体２ａに形成するようにしているため、無給電素子１２，１３の電気長を切り替えるスイッチＳＷ１，ＳＷ２などの実装を容易に行うことができるという利点もある。
また、誘電体基板を用いた場合は、波長短縮効果が得られるため小型化できるという利点がある。
【００４３】
ところで、これまで説明してきたスロット八木アンテナ１０は、単一周波数についての指向特性しか制御することができない。しかしながら、近年の多種多様な無線通信に対応するためには、複数の周波数の指向特性の制御を行うことができる多周波アンテナが望ましい。
【００４４】
そこで、本実施の形態では、上記したようなスロット八木アンテナ（第１のアンテナ回路）と、位相差給電アンテナ（第２のアンテナ回路）を構成することにより、複数の周波数の指向特性の制御を行うことができる多周波アンテナを実現するようにしている。
【００４５】
ここで、先ず、本実施の形態としての多周波アンテナについて説明する前に、ハイブリット結合器を使用した位相差給電アンテナの仕組みを図９を用いて説明しておく。
図９（ａ）に示す３ｄＢハイブリット結合器４１は、４端子回路でそのＳ行列は次のように示すことができる。
【数１】
2005210520.tif 000003
【００４６】
したがって、図９（ａ）に示すハイブリッド結合器４１の入力端子ｔ１，ｔ２に（１，０）を入力すれば、出力端子ｔ３，ｔ４では、
【数２】
2005210520.tif 000004
と等振幅で９０°の位相差がつく。また入力端子ｔ１，ｔ２に（０，１）を入力すれば、出力端子ｔ３，ｔ４では、
【数３】
2005210520.tif 000005
と位相を反転することができる。
【００４７】
このような９０°の位相反転を利用すれば、指向性の切替を行うことが可能になり、例えば図９（ｂ）に示すように、１／４λ間隔で並べた２つのモノポールアンテナａ，ｂの位相を反転させれば、ｘｙ面の指向性は次のようになる。
【数４】
2005210520.tif 000006
【００４８】
この指向性は、ｙ軸に対象な２つのカージオイド特性であり、図９（ｃ）に示すように、ｙ軸に対して指向性が反転することになる。モノポールアンテナａ，ｂの位相は３ｄＢハイブリッド結合器４１により切り替えられるので、２方向のビーム切り替えが可能になる。
【００４９】
また３ｄＢハイブリッド結合器４１と無指向性のアンテナで２方向の切り替えが可能とされるが、アレイに使用するアンテナの指向性を利用すると、４方向のビーム切り替え可能となる。
【００５０】
例えば水平面内で８の字特性を有する微少電流素子を、図９（ｄ）のように４つ並べ、２つの３ｄＢハイブリッド結合器４１ａ，４１ｂで励振すると、水平面内で４方向のビーム切り替えが可能となるものである。
【００５１】
図１０に本実施の形態としての多周波アンテナの構造を示す。
この図１０に示す本実施の形態の多周波アンテナ３０は、平面プリント基板２のほぼ中央位置にアンテナ素子３１を形成し、このアンテナ素子３１の前後にアンテナ素子３２，３３を形成するようにしている。
アンテナ素子３１には、第１給電部３４が接続されており、この第１給電部３４から給電が行われている。
アンテナ素子３２の一端には、第２給電部３５が接続されており、第２給電部３５によって給電可能になっている。またアンテナ素子３３の一端には、第３給電部３６が接続されており、この第３給電部によって給電可能になっている。
このとき、アンテナ素子３１のスロット長は、送受信周波数の１／２波長に相当する長さとされる。またアンテナ素子３２，３３のスロット長は、アンテナ素子３１より長いとされる。
【００５２】
アンテナ素子３２にはスイッチＳＷ１，ＳＷ２が設けられている。またアンテナ素子３３にはスイッチＳＷ３，ＳＷ４が設けられている。
アンテナ素子３１とアンテナ素子３２，３３との間は、それぞれ約１／４波長だけ離間されている。
【００５３】
このように構成される多周波アンテナ３０においては、先ず、例えば５．２ＧＨｚ帯の第１周波数Ｆ１で動作させる時は、第１給電部３４からアンテナ素子３１に対してのみ給電を行うようにする。つまり、アンテナ素子３１だけを給電素子（放射器）として機能させ、アンテナ素子３２，３３は無給電素子とする。そして、アンテナ素子３２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２、またはアンテナ素子３３のスイッチＳＷ３，ＳＷ４を制御してアンテナ素子３２またはアンテナ素子３３の何れか一方の電気長を導波長に制御するようにしている。
これにより、本実施の形態の多周波アンテナ３０を上記図７（ａ）に示したスロット八木アンテナ１０のように動作させるようにして、第１周波数Ｆ１で２方向の指向性を有するアンテナ装置とすることができる。
【００５４】
一方、本実施の形態の多周波アンテナ３０を、例えば２．４５ＧＨｚ帯の第２周波数Ｆ２で動作させる時は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を開放状態にしたうえで、第２給電部３５と第３給電部３６から異なる位相（０度、９０度）で給電を行うようにする。このようにすると、アンテナ素子３２，３３が一定間隔離れて配置されているため、本実施の形態の多周波アンテナ３０を上述するような位相差給電アンテナとして動作させることができるので、第２周波数Ｆ２でも２方向の指向性を有するアンテナ装置とすることができる。
【００５５】
つまり、本実施の形態の多周波アンテナ３０によれば、第１周波数Ｆ１と第２周波数Ｆ２という２つの異なる周波数帯域の電波の指向特性の制御を行うことができるようになる。
【００５６】
また、この場合はアンテナ素子３２，３３を、スロット八木アンテナにおける無給電素子と、位相差給電アンテナにおける放射素子として共用化できるので、多周波アンテナの小型化を図ることができるという利点もある。
【００５７】
図１１に上記図１０に示した本実施の形態の多周波アンテナの指向特性を示す。
多周波アンテナ３０を第１周波数Ｆ１において使用するときは、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、アンテナ素子３２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２をショート（短絡状態）、アンテナ素子３３のスイッチＳＷ３，ＳＷ４をオープン（開放状態）する、或いはアンテナ素子３２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２をオープン（開放状態）、アンテナ素子３３のスイッチＳＷ３，ＳＷ４をショート（短絡状態）に切り替えることで、多周波アンテナの指向性が制御できることがわかる。
【００５８】
また、本実施の形態の多周波アンテナ３０を第２周波数Ｆ２において使用するときは、図１１（ｃ）（ｄ）に示すように、第２給電部３５の位相を９０度、第３給電部３６の位相を０度にして給電する、或いは第２給電部３５の位相を０度、第３給電部３６の位相を９０度にして給電することで、多周波アンテナの指向特性を制御できることがわかる。
【００５９】
したがって、本実施の形態の多周波アンテナ３０を、例えば、屋内外を問わず使用されている図１２（ａ）に示すような無線ＬＡＮ基地局装置５１の機器本体５２内に搭載する、或いは図１２（ｂ）に示すようなノート型パソコンなどの携帯情報端末５３内に搭載する、さらには図示しないワイヤレステレビジョン受信機内に搭載すれば、複数の無線通信に対応した多周波アンテナを実現することができる。また、この場合の多周波アンテナでは、指向性の制御が可能になるので壁等に反射して生じた干渉波による通信品質の劣化を抑制することも可能になる。
【００６０】
また、本実施の形態の多周波アンテナ３０では、導波器または反射器としても利用することができるアンテナ素子３２，３３をそれぞれ１本としたが、これはあくまでも一例であり、アンテナ素子３２，３３をそれぞれ複数本のアンテナ素子により形成することも可能である。
また、本実施の形態では、スロットアンテナを基本にしたアンテナを例に挙げて説明したがスロットアンテナ以外であっても構成できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態とされるスロット八木アンテナの構成を説明するための図である。
【図２】本実施の形態のスロット八木アンテナの特性を示した図である。
【図３】本実施の形態のスロット八木アンテナの特性を示した図である。
【図４】本実施の形態のスロット八木アンテナの他の構成例の説明図である。
【図５】本実施の形態のスロット八木アンテナの特性を示した図である。
【図６】本実施の形態のスロット八木アンテナの特性を示した図である。
【図７】本実施の形態のスロット八木アンテナに設けられているスイッチの構成例を示した図である。
【図８】図７に示したスロット八木アンテナの指向特性を示した図である。
【図９】位相差給電アンテナの仕組みの説明図である。
【図１０】本実施の形態としての多周波アンテナの構造を示した図である。
【図１１】本実施の形態の多周波アンテナの指向特性を示した図である。
【図１２】本実施の形態のスロット八木アンテナが搭載される電子機器の一例を示した図である。
【図１３】従来のフェィズドアレーアンテナの構成を示すブロック図である。
【図１４】従来のアダプティブアレーアンテナの構成を示すブロック図である。
【図１５】従来の八木宇多アンテナの構成を示した図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  スロットアンテナ、２ａ  導体、２  平面プリント基板、１０  スロット八木アンテナ、１１  給電素子、１２  １３  無給電素子、１４  マイクロストリップ線路、２１  放射器、２２  導波器、２３  反射器、３０  多周波アンテナ、３１〜３３  アンテナ素子、３４〜３６  給電部、４１  ハイブリッド結合器、５１  無線ＬＡＮ基地局装置、５２  機器本体、５３  携帯情報端末
【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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