(57)【要約】【課題】  アンテナ装置に関し、アンテナ素子の共振周波数に影響を与えることなく、指向性の切換えを可能にする。【解決手段】  第１の接地導体（ＧＮＤパターン部３４）と、この第１の接地導体に絶縁体（誘電体基板３８）を介して搭載されたアンテナ素子（平面アンテナ３６）と、第１の接地導体と独立して設置された第２の接地導体（補助ＧＮＤパターン部４６、４８）と、第１の接地導体に第２の接地導体を付加又はその解除により、アンテナ素子の指向性を切り換える切換部（ＰＩＮダイオード５０、５２、スイッチ５１、５３、指向性切換部６２）とを備えた構成である。【選択図】        図２
2005260592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の接地導体と、
この第１の接地導体に絶縁体を介して搭載されたアンテナ素子と、
前記第１の接地導体と独立して設置された第２の接地導体と、
前記第１の接地導体に前記第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を切り換える切換部と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
第１の接地導体と、
この第１の接地導体に絶縁体を介して搭載されたアンテナ素子と、
前記第１の接地導体と独立して設置された複数の第２の接地導体と、
前記アンテナ素子の傾斜を検出する傾斜検出部と、
この傾斜検出部に検出された前記傾斜に応じて前記第１の接地導体に前記第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を切り換える切換部と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
第１の接地導体と、
この第１の接地導体に絶縁体を介して搭載されたアンテナ素子と、
前記第１の接地導体と独立して設置された複数の第２の接地導体と、
方位を検出する方位検出部と、
この方位検出部で検出された方位情報を参酌し、前記第１の接地導体に前記第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
アンテナ素子の傾斜情報を取り込む処理と、
取り込んだ傾斜情報により前記アンテナ素子に併設された第１の接地導体に第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を切り換える処理と、
を含むことを特徴とするアンテナ装置の指向性制御方法。
【請求項５】
請求項１ないし３に記載のアンテナ装置を搭載してアンテナ指向性を切換え可能にしたことを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面アンテナ等を用いたアンテナ装置に関し、移動通信端末装置等の無線通信装置の装置筐体等の傾斜に応じてアンテナの指向性を切り換えるアンテナ装置、指向性制御方法及び通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の移動通信端末装置においては、ＧＰＳ（Grobal Positioning System ）アンテナ及びＧＰＳ受信機を内蔵し、ＧＰＳ衛星からの電波を受信することにより測位するものが普及しているが、測位精度の向上を図るために搭載アンテナの高性能化が望まれている。
【０００３】
移動通信端末装置に搭載されている従来のＧＰＳ用平面アンテナについて、図１を参照して説明する。この携帯端末２は、第１及び第２の本体部４、６を備え、これら本体部４、６をヒンジ部８で連結して開閉可能に構成されている。即ち、本体部４を固定部とすれは、他方の本体部６は可動部である。本体部４側には通信用アンテナ１０、本体部６側にはＧＰＳ用平面アンテナ１２が搭載されている。平面アンテナ１２は、本体部６に内蔵されたプリント基板１４の表面部の接地導体であるグランドパターン部１６上に設置されており、グランドパターン部１６はプリント基板１４の一面側を覆うように全面に亘って設置されている。この場合、プリント基板１４の背面側には表示装置１８が搭載されている。
【０００４】
このように本体部６に搭載された平面アンテナ１２では、グランドパターン部１６の表面と直交方向に中心軸を持つアンテナ放射パターン２０が形成されており、このアンテナ放射パターン２０を中心とする矢印２２で示す方向に利得が高く、電波を放射し易く、平面アンテナ１２の背面側、本体部６の上方（Ｕ）側及び下方（Ｂ）側の利得も低い傾向となっている。
【０００５】
携帯端末２にＧＰＳ用受信アンテナとして平面アンテナ１２が用いられるのは、衛星から送信されるＧＰＳ電波がアンテナ受信角度に依存し難い円偏波方式を採用しており、これを受信するには、円偏波方式のアンテナが有利であり、平面アンテナ１２は効率が良く、高利得が得られることによる。
【０００６】
しかしながら、円偏波の平面アンテナ１２は、指向性が強く、特定方向に放射パターンが集中し、反対方向の利得は弱くなる性質がある。携帯端末２等に平面アンテナ１２を実装した場合、電波の到来方向に対する角度変化が測位精度に影響を与える。即ち、指向性が顕著であるため、強く良好に電波が受信できる角度と、電波が受信し難い角度が存在し、使用時の角度によっては受信感度の低下、測位精度の劣化を来すことになる。
【０００７】
このようなアンテナに関し、次のような先行技術が存在している。
【特許文献１】特開平８−２７９７１１号公報
【特許文献２】特開平１０−１９０３４７号公報  特許文献１には、携帯端末の使用状態によらず、自動的に一定の方向にビームを向け、垂直面指向性の調整が不要なアンテナ装置が開示されている。このアンテナ装置は、携帯端末に装着するアンテナ装置において、携帯端末のカバーに装着されるアレーアンテナと、該アレーアンテナに接続され、アンテナビームの方向を調節する移相手段と、該移相手段に接続され、携帯端末本体と携帯端末カバーのなす角度を検出する角度検出手段とを具備し、該角度検出手段の検出結果に応じて移相手段の移相量を変化してアンテナビームの方向を所望の方向に調節する構成である。
【０００８】
また、特許文献２には、複数の周波数に対応できるパッチアンテナ装置が開示されている。このパッチアンテナ装置は、誘電体基板の表面の導電部材が基本パッチ部と付加パッチ部を有する形状に加工され、一方のパッチ部にはＰＩＮダイオードのアノードが接続され、他のパッチ部にはカソードが接続され、制御用の直流電圧をダイオードに与えない場合、パッチ部とパッチ部は電気的に切り離された状態となる。ダイオードに順方向電流が流れるように制御用の直流電圧を与えると、パッチ部とパッチ部が電気的に接続され、アンテナ素子の実効的な大きさは、直流電圧を与えない場合の共振周波数ｆ１より低いｆ２となり、２つの周波数に対応することができることを示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図１に示す携帯端末２の本体部６に搭載されたＧＰＳ用平面アンテナ１２では、その利得が特定方向に偏っており、図中矢印２２と対向方向からの到来信号に対する受信レベルは高く、測位精度が高くなるが、これ以外の方向、図中左側、上側（Ｕ）、下側（Ｂ）からの到来信号の受信レベルは低く、測位精度が低下する。このようなアンテナを備えた携帯端末２が例えば、アンテナ１０を天頂方向に向けてユーザの衣類の胸ポケットに収納された場合に、天頂方向から到来するＧＰＳ信号に対して平面アンテナ１２の指向性が弱いために、測位精度が低下するおそれがある。天頂方向からのＧＰＳ信号を良好に受信するには、平面アンテナ１２を天頂方向に設定する必要がある。このように円偏波の平面アンテナ１２と天頂方向にあるＧＰＳ衛星との相対的な角度変化が測位精度に影響を与える。定期的且つ自動で位置情報の取得や、他者からＧＰＳ内蔵携帯端末を携帯するユーザの位置検索等、平面アンテナ１２の角度に無関係にＧＰＳ電波受信が行われている。そこで、良好なＧＰＳ電波受信には、携帯端末２とＧＰＳ衛星との角度に依存しないように、ＧＰＳ電波の到来方向に平面アンテナ１２の指向性を向けることが要請される。
【００１０】
特許文献１に開示されたアンテナ装置は、複数のアンテナエレメントを備えたアレーアンテナであって、各アンテナエレメントに給電する信号の移相を携帯端末のカバーの傾斜角度に応じて可変し、各エレメントから放射される電磁波の合成によりアンテナ指向性を所定方向に向ける構成であり、指向性切換えには、複数のＰＩＮダイオードと遅延線路とを組み合わせた移相回路を必要としている。アレーアンテナは、アンテナビームが鋭く、特定方向の指向性が強くなるため、携帯端末と通信する他の１地点同士の通信に適している。指向性が集中している以外の方向のアンテナ利得は非常に低く、このような鋭いビームを持つアンテナを用いてＧＰＳ衛星電波を受信し、測位を行う場合には、特定方向の衛星のみに対応してしまうため、測位精度が低く、ＧＰＳ電波受信には不向きである。
【００１１】
特許文献２に開示されたパッチアンテナ装置は、誘電体基板の表面部に基本パッチ部と複数の付加パッチ部とを形成し、基本パッチ部に付加パッチ部を選択的に接続し、付加パッチ部の接続により共振周波数を変更する構成である。基本パッチ部に付加パッチ部を接続すると、パッチアンテナのアンテナエレメントの物理的面積が変化するので、複数の共振周波数を１つのパッチアンテナで実現している。しかしながら、このような付加パッチ部の基本パッチ部に対する付加がアンテナ指向性を変化させることができたとしても、共振周波数の変化を来すため、特定の通信周波数のＧＰＳ電波受信には不向きである。共振周波数が変化すると、通信不能になるため、測位することができない。
【００１２】
そして、特許文献１、２のいずれにも、共振周波数の変更を伴うことなく、アンテナ指向性の切換えや制御に関する課題やその解決手段の記載や示唆はない。
【００１３】
そこで、本発明は、アンテナ装置に関し、アンテナ素子の共振周波数に影響を与えることなく、指向性の切換えを可能に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、第１の接地導体（ＧＮＤパターン部３４）と、この第１の接地導体に絶縁体（誘電体基板３８）を介して搭載されたアンテナ素子（平面アンテナ３６）と、前記第１の接地導体と独立して設置された第２の接地導体（補助ＧＮＤパターン部４６、４８）と、前記第１の接地導体に前記第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を切り換える切換部（ＰＩＮダイオード５０、５２、スイッチ５１、５３、指向性切換部６２）とを備えた構成である。
【００１５】
斯かる構成としたことにより、アンテナ素子が搭載された第１の接地導体に対し、第２の接地導体が付加されることにより、アンテナ素子に対する接地導体の面積が変更されるので、第２の接地導体が付加されていない場合の指向性に対し、第２の接地導体の付加側の指向性が強化される。即ち、第２の接地導体の付加で生じる接地導体の偏在に応じた指向性が得られる。この場合、接地導体の面積のみの変化であるため、アンテナ素子の面積や形状等を変化させないので、アンテナ素子が持つ共振周波数に影響を与えることなく、アンテナ素子の指向性を変更することが可能である。
【００１６】
上記目的を達成するためには、本発明のアンテナ装置は、第１の接地導体と、この第１の接地導体に絶縁体を介して搭載されたアンテナ素子と、前記第１の接地導体と独立して設置された複数の第２の接地導体と、前記アンテナ素子の傾斜を検出する傾斜検出部（傾斜センサ５８）と、この傾斜検出部に検出された前記傾斜に応じて前記第１の接地導体に前記第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を切り換える切換部とを備えた構成としてもよい。
【００１７】
斯かる構成としたことにより、アンテナ素子の傾斜が傾斜検出部で検出される。この傾斜情報に基づき、第１の接地導体に対する第２の接地導体の接続を選択する。この結果、アンテナ素子の傾斜に応じて第２の接地導体が第１の接地導体に付加されることにより、アンテナ素子に対する接地導体の面積が変更され、第２の接地導体の付加側の指向性が強化される。このため、アンテナ素子が持つ共振周波数に影響を与えることなく、アンテナ素子の指向性の変更が可能となる。
【００１８】
上記目的を達成するためには、本発明のアンテナ装置は、第１の接地導体と、この第１の接地導体に絶縁体を介して搭載されたアンテナ素子と、前記第１の接地導体と独立して設置された複数の第２の接地導体と、方位を検出する方位検出部（方位センサ１２８）と、この方位検出部で検出された方位情報を参酌し、前記第１の接地導体に前記第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を制御する制御部（１２０）とを備えた構成としてもよい。斯かる構成とすれば、方位情報を指向性切換情報に参酌するので、指向性を目的とするＧＰＳ衛星等の対象物に向け、通信精度や測位精度の向上が図られる。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明のアンテナ装置の指向性制御方法は、アンテナ素子の傾斜情報を取り込む処理と、取り込んだ傾斜情報により前記アンテナ素子に併設された第１の接地導体に第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を切り換える処理とを含む構成である。斯かる構成とすれば、アンテナ素子の傾斜情報を得て、その傾斜情報に基づいて第１の接地導体に対して第２の接地導体の付加又はその解除を行うので、アンテナ素子の傾斜情報に応じた指向性とすることができ、電波の送受信の精度が高められる。
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明の通信装置は、上記アンテナ装置を搭載してアンテナ指向性を切換え可能にした構成である。斯かる構成とすれば、アンテナ素子の傾斜に応じて最適なアンテナ指向性が設定されるので、通信の信頼性を向上させ、例えば、ＧＰＳ電波の受信強度が高められ、測位精度の向上に寄与する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、次のような効果が得られる。
【００２２】
(1) 本発明のアンテナ装置によれば、アンテナ素子が搭載された第１の接地導体に対して第２の接地導体を付加するか否かにより、アンテナ素子に対する接地導体の面積変化及び接地導体の偏在を生じさせ、アンテナ素子の指向性を切り換えることができ、接地導体の偏在のみで指向性を変更するので、アンテナ素子の共振周波数に変化を生じさせることがない。
【００２３】
(2) 本発明のアンテナ装置の指向性制御方法によれば、電波が到来する方向、又は伝播すべき方向に、アンテナ素子に共振周波数の変化を生じさせることなく、傾斜角度に応じてアンテナ指向性を向けることができ、通信の信頼性の向上に寄与することができる。
【００２４】
(3) 本発明の通信装置によれば、電波が到来する方向、又は伝播すべき方向にアンテナ指向性を向けることができるので、通信の信頼性を高めることができ、ＧＰＳ電波の受信にあっては測位精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
第１の実施形態
本発明の第１の実施形態について、図２及び図３を参照して説明する。図２は本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の原理図、図３はアンテナ装置の平面アンテナの平面図を示している。
【００２６】
このアンテナ装置３０には、プリント基板３２が備えられ、このプリント基板３２の上面に第１の接地導体として例えば、正方形の接地（ＧＮＤ）パターン部３４が設置されている。ＧＮＤパターン部３４はパッチアンテナ等のアンテナ搭載部を構成し、この実施形態では、アンテナ素子として平面アンテナ３６が搭載されている。
【００２７】
この平面アンテナ３６は、誘電体基板３８、アンテナパターン部４０、給電部４２等を備えており、誘電体基板３８はＧＮＤパターン部３４と相似形で、その垂直投影面積はＧＮＤパターン部３４より狭く、誘電体基板３８の周囲部にはＧＮＤパターン部３４の一部が露出している。また、誘電体基板３８の上面部には、誘電体基板３８の形状と相似形で誘電体基板３８の上面の面積より狭いアンテナパターン部４０が例えば、銀等の導体金属の蒸着や印刷等で形成されている。誘電体基板３８に貫通させた中継導体が給電部４２とプリント基板３２との間に電気的に接続されている。
【００２８】
また、この実施形態では、ＧＮＤパターン部３４と一定の絶縁間隔４４を設けて複数の第２の接地導体として例えば、ＧＮＤパターン部３４の一辺長と同一の長さを持つ長方形の第１及び第２の補助ＧＮＤパターン部４６、４８がＧＮＤパターン部３４を挟むようにプリント基板３２の上面に設置されている。
【００２９】
ＧＮＤパターン部３４と補助ＧＮＤパターン部４６との間には切換部又はスイッチとして第１のＰＩＮダイオード５０、ＧＮＤパターン部３４と補助ＧＮＤパターン部４８との間には切換部又はスイッチとして第２のＰＩＮダイオード５２がアノードを補助ＧＮＤパターン部４６、４８、カソードをＧＮＤパターン部３４側にして接続されている。この実施形態では、ＰＩＮダイオード５０、５２はそれぞれ３組のＰＩＮダイオード５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、ＰＩＮダイオード５２ａ、５２ｂ、５２ｃで構成されており、ＧＮＤパターン部３４及び補助ＧＮＤパターン部４６、４８の幅方向に間隔を設けて設置され、導通時の導通抵抗を低減させるため、並列回路を構成している。ＧＮＤパターン部３４は接地され、各補助ＧＮＤパターン部４６、４８には制御端子５４、５６が設けられ、制御端子５４側を高電位化してＰＩＮダイオード５０を導通させると、ＧＮＤパターン部３４と補助ＧＮＤパターン部４６とが、導通状態にあるＰＩＮダイオード５０を介して導通状態となり、制御端子５６側を高電位化してＰＩＮダイオード５２を導通させると、ＧＮＤパターン部３４と補助ＧＮＤパターン部４８とが、導通状態にあるＰＩＮダイオード５２を介して導通状態となる構成である。
【００３０】
このアンテナ装置３０には、平面アンテナ３６の傾斜角度を検出する傾斜検出部として傾斜センサ５８が設置され、この傾斜センサ５８は、平面アンテナ３６のアンテナパターン部４０と直交する垂直方向（アンテナ放射パターンの中心）を基準に設置するものとすれば、その方向に対する平面アンテナ３６の傾斜角度θを検出し、その角度θに応じた出力信号Ｖθを出力端子６０から出力する。この出力信号Ｖθは平面アンテナ３６の指向性を切り換える指向性切換部６２に指向性切換情報として加えられている。この実施形態では、出力信号Ｖθが制御端子５４に加えられるとともに、信号反転部としての電圧反転増幅器６４に加えられて反転出力信号ＲＶθが形成され、この反転出力信号ＲＶθが制御端子５６に加えられている。
【００３１】
電圧反転増幅器６４は出力信号Ｖθの反転信号を形成する構成であれば、いずれの構成でもよいが、この場合、演算増幅器６６が用いられ、この演算増幅器６６の正相入力端子（＋）に基準電圧源６８が接続されて基準電圧Ｖref が加えられ、その逆相入力端子（−）に抵抗７０を介して出力信号Ｖθが加えられるとともに、演算増幅器６６の出力信号を抵抗７２を介して帰還させている。抵抗７０、７２の抵抗値は例えば、同一値（Ｒ）に設定され、出力信号Ｖθの１／２のレベルは基準電圧Ｖref （＝Ｖθ／２）に設定される。
【００３２】
斯かる構成とすれば、傾斜センサ５８の出力信号Ｖθのレベルに応じ、ＰＩＮダイオード５０、５２の双方の導通によりＧＮＤパターン部３４に補助ＧＮＤパターン部４６、４８の双方を付加する区間、ＰＩＮダイオード５０の導通、ＰＩＮダイオード５２の非導通としてＧＮＤパターン部３４に補助ＧＮＤパターン部４６の付加、補助ＧＮＤパターン部４８の付加を解除する区間、ＰＩＮダイオード５０の非導通、ＰＩＮダイオード５２の導通によりＧＮＤパターン部３４に補助ＧＮＤパターン部４６の付加の解除、補助ＧＮＤパターン部４８を付加する区間に切り換えられ、接地導体の偏在により平面アンテナ３６の指向性の切換えが可能である。
【００３３】
次に、傾斜検出部の一例である傾斜センサ５８について、図４ないし図８を参照して説明する。図４は傾斜センサ５８を示す平面図、図５は図４のＶ−Ｖ線断面の概要を示す図、図６及び図７は傾斜センサ５８の傾斜検知動作を示す図、図８は傾斜センサ５８の出力を示す図である。
【００３４】
図４において、Ｘ、Ｙは平面上に展開されたＸ軸及びＹ軸であり、傾斜センサ５８は、例えば、正方形状の筐体７４を備えたデバイスであり、７６は、傾斜角度に応じて形成される楕円球状の高温ガス体を示している。
【００３５】
傾斜センサ５８の筐体７４には図５に示すように、半球状の空気室７８が備えられ、この空気室７８には空気、熱伝導率の高いガスＧが封入されている。空気室７８の下面側にはヒータ８０、温度センサ８２、センサ回路８４等が設置されている。ヒータ８０は外部から電圧が加えられて発熱し、この発熱によって空気室７８の空気中のガスＧが熱せられ、高温ガス体７６が生成する。温度センサ８２は、空気室７８の床面側に全面を覆っており、高温ガス体７６の接触部の温度を検知する。この温度センサ８２とセンサ回路８４とは接続線８６を介して接続されており、センサ回路８４は温度センサ８２の検知出力を接続線８６を介して受ける。
【００３６】
この場合、Ｘ、Ｙ方向の中心部分に高温ガス体７６が存在し、その中心部温度が上昇しており、Ｘ、Ｙ方向に分布させた温度センサ８２がその中心部の温度が高いことを感知し、この情報が接続線８６を介してセンサ回路８４にＸ、Ｙ方向の位置として伝送されるので、センサ回路８４で高温ガス体７６が存在する位置が検知される。そして、高温ガス体７６は空気より軽いため、空気室７８の内部で上昇、移動し、筐体７４の傾斜角度に応じた位置に移動する。この結果、高温ガス体７６の中心部のＸ、Ｙ軸方向の位置が温度センサ８２との接触位置の温度により検出され、そのＸ軸上の位置を表す出力信号Ｖθｘが出力端子６０Ｘ、そのＹ軸上の位置を表す出力信号Ｖθｙが出力端子６０Ｙから得られる。図５において、ＺはＸ、Ｙ軸方向と直交するＺ軸を示している。第１の実施形態では、傾斜センサ５８から得られる出力信号Ｖθｘを使用し、説明を簡単にするため、出力信号Ｖθとしている。この場合、出力信号Ｖθｙを出力信号Ｖθとして使用してもよい。
【００３７】
例えば、図６に示すように、水平面ＨＳを基準にして傾斜センサ５８が時計方向に傾斜角度θだけ傾斜すると、高温ガス体７６は空気室７８の内部を移動して上昇し、傾斜した空気室７８の上部に移動する。また、図７に示すように、水平面ＨＳを基準にして傾斜センサ５８が反時計方向に傾斜角度θだけ傾斜すると、高温ガス体７６は空気室７８の内部を移動して上昇し、傾斜した空気室７８の上部に移動する。この場合、傾斜センサ５８の傾斜によって移動した高温ガス体７６に接触する位置の温度が温度センサ８２に感知され、その感知位置が傾斜角度θとして検出される。図６に示す状態では、基準点０から（−）方向の温度センサ８２のＬ部（図５）が温度上昇を感知するので、センサ回路８４では高温ガス体７６がＸ軸の（−）方向に移動したことが検知され、また、図７に示す状態では、基準点０から（＋）方向の温度センサ８２のＲ部（図５）が温度上昇を感知するので、センサ回路８４では高温ガス体７６がＸ軸の（＋）方向に移動したことが検知される。これらの温度センサ８２のＲ部、Ｌ部の高温ガス体７６のＸ軸上及びＹ軸上の位置を表す出力が傾斜角度θとしてセンサ回路８４によりＸ軸側出力端子６０Ｘ、Ｙ軸側出力端子６０Ｙから取り出される。即ち、その出力レベルが傾斜角度θの大きさを表す。
【００３８】
水平面ＨＳと平行に設置された傾斜センサ５８の角度（図５）を原点（θ＝０）に取ると、傾斜センサ５８のＸ軸側出力端子６０Ｘに発生する出力Ｖθは、図８に示すように、傾斜角度θに応じたレベルとなり、原点０を中心に直線的に増減する。この実施形態において、出力電圧（Ｖθ）は、時計方向９０°の傾斜状態を表す出力電圧として例えば、０〔Ｖ〕から反時計方向９０°の傾斜状態を表す出力電圧として例えば、３〔Ｖ〕が得られ、原点０の基準位置の水平状態を表す中間出力電圧として例えば、１．５〔Ｖ〕に設定されている。このような出力形態はＹ軸側でも同様であり、Ｙ軸側出力端子６０Ｙにも同様の出力電圧（Ｖθ）が得られる。
【００３９】
このような傾斜センサ５８を用いれば、Ｘ軸側出力端子６０Ｘから傾斜角度θを表す出力信号Ｖθｘが得られ、この出力信号Ｖθｘを傾斜角度θを表す指向性切換えの制御情報として用いることができる。また、Ｙ軸側出力端子６０Ｙから傾斜角度θを表す出力信号Ｖθｙが得られ、これを指向性切換えの制御情報として用いてもよい。
【００４０】
次に、このような傾斜センサ５８の出力による指向性の切換え動作について、図９ないし図１３を参照して説明する。図９は傾斜センサ５８の出力信号による指向性切換部の動作を示すタイミングチャート、図１０は接地導体の接続動作を示す図、図１１は傾斜角度に応じた指向性の切換え状態を示す図、図１２は接地導体の接続動作を示す図、図１３は傾斜角度に応じた指向性の切換え状態を示す図である。
【００４１】
図９の（Ａ）に示すように、傾斜センサ５８の出力信号Ｖθに対し、電圧反転増幅器６４の出力信号ＲＶθが得られ、出力信号Ｖθ、ＲＶθは基準電圧Ｖref を中心に反転関係となる。そこで、傾斜センサ５８の出力信号Ｖθは、既述したように時計方向９０°の位置を表す出力電圧として例えば、０〔Ｖ〕、反時計方向９０°の位置を表す出力電圧として例えば、３〔Ｖ〕となるのに対し、電圧反転増幅器６４の出力信号ＲＶθは時計方向９０°の位置で出力電圧３〔Ｖ〕、反時計方向９０°の位置で出力電圧０〔Ｖ〕となり、時計方向から反時計方向に至る傾斜角度θの範囲では、その傾斜角度θに応じた電圧値が得られる。
【００４２】
そこで、傾斜センサ５８の傾斜角度θを時計方向９０°の位置から反時計方向９０°に変位させると、傾斜センサ５８の出力信号Ｖθは、０〔Ｖ〕から徐々に増加し、補助ＧＮＤパターン部４６の電位を上昇させる。この電位がＰＩＮダイオード５０の順方向降下電圧ＶF を超えると、ＰＩＮダイオード５０が導通し、導通したＰＩＮダイオード５０を介してＧＮＤパターン部３４に補助ＧＮＤパターン部４６が付加される。この付加期間は、図９の（Ｂ）に示すＰＩＮダイオード５０の導通区間（ｄ2 、ｄ3 ）となる。
【００４３】
また、傾斜センサ５８の傾斜角度θを反時計方向９０°の位置から時計方向９０°に変位させると、傾斜センサ５８の出力信号Ｖθは、３〔Ｖ〕から徐々に減少する。電圧反転増幅器６４で得られる反転出力信号ＲＶθは、０〔Ｖ〕から徐々に増加し、補助ＧＮＤパターン部４８の電位を上昇させる。この電位がＰＩＮダイオード５２の順方向降下電圧ＶF を超えると、ＰＩＮダイオード５２が導通し、導通したＰＩＮダイオード５２を介してＧＮＤパターン部３４に補助ＧＮＤパターン部４８が付加される。この付加期間は、図９の（Ｃ）に示すＰＩＮダイオード５２の導通区間（ｄ1 、ｄ2 ）となる。なお、ＰＩＮダイオード５０又は５２について、導通（ＯＮ）はそのアノード・カソード間の抵抗値の低減、遮断状態（ＯＦＦ）はそのアノード・カソード間の抵抗値の増大を意味する。
【００４４】
これらＰＩＮダイオード５０、５２の導通区間について、ｄ1 ではＰＩＮダイオード５０が非導通、ＰＩＮダイオード５２が導通、ｄ2 ではＰＩＮダイオード５０、５２の双方が導通、ｄ3 ではＰＩＮダイオード５０が導通、ＰＩＮダイオード５２が非導通となる。
【００４５】
この結果、各導通区間ｄ1 、ｄ2 、ｄ3 と接地導体の変化は次の通りである。
導通区間ｄ1 （ＰＩＮダイオード５２のみの導通）：
ＧＮＤパターン部３４＋補助ＧＮＤパターン部４８＝接地導体９４（図１２、１３）
導通区間ｄ2 （ＰＩＮダイオード５０、５２の双方の導通）：
ＧＮＤパターン部３４＋補助ＧＮＤパターン部４６、４８
導通区間ｄ3 （ＰＩＮダイオード５０のみの導通）：
ＧＮＤパターン部３４＋補助ＧＮＤパターン部４６＝接地導体８８（図１０、１１）
ＰＩＮダイオード５０のみの導通区間ｄ3 では、図１０に示すように、導通したＰＩＮダイオード５０により、ＧＮＤパターン部３４に補助ＧＮＤパターン部４６が付加され、導通していないＰＩＮダイオード５２側の補助ＧＮＤパターン部４８は接地導体として機能しない。この結果、ＧＮＤパターン部３４と補助ＧＮＤパターン部４６との合成により、接地導体８８が偏在するため、図１１に示すように、平面アンテナ３６のアンテナ放射パターン９０が補助ＧＮＤパターン部４６側に傾き、矢印９２に示すように指向性が傾斜する。また、ＰＩＮダイオード５２のみの導通区間ｄ1 では、図１２に示すように、導通したＰＩＮダイオード５２により、ＧＮＤパターン部３４に補助ＧＮＤパターン部４８が付加される。導通していないＰＩＮダイオード５０側の補助ＧＮＤパターン部４６は接地導体として機能しない。この結果、ＧＮＤパターン部３４と補助ＧＮＤパターン部４８との合成により、接地導体９４が偏在するため、図１３に示すように、平面アンテナ３６のアンテナ放射パターン９０が補助ＧＮＤパターン部４８側に傾き、矢印９２に示すように指向性が傾斜する。
【００４６】
ところで、平面アンテナ３６では、ＧＮＤパターン部３４に搭載されてアンテナ放射特性が得られており、誘電体基板３８上のアンテナパターン部４０が平行面を成すＧＮＤパターン部３４の面部とで所要周波数に共振するアンテナエレメントを構成している。平面アンテナ３６の共振周波数は誘電体基板３８を構成する誘電体の誘電率、アンテナパターン部４０の寸法、アンテナパターン部４０とＧＮＤパターン部３４の間隔で決定され、アンテナパターン部４０に対するＧＮＤパターン部３４等の接地導体の大きさや拡大される方向によりアンテナ指向性が変化する。従って、図１０及び図１１に示すように、接地導体８８が偏在すれば、平面アンテナ３６のアンテナパターン部４０における放射又は受信する電磁波の電界成分が接地導体８８に引き寄せられるため、アンテナ放射パターン９０が接地導体８８の偏在方向に傾くことになり、また、図１２及び図１３に示すように、接地導体９４が偏在すれば、平面アンテナ３６のアンテナパターン部４０における放射又は受信する電磁波の電界成分が接地導体９４に引き寄せられるため、アンテナ放射パターン９０が接地導体９４の偏在方向に傾くことになる。
【００４７】
この実施形態では、ＰＩＮダイオード５０、５２の双方の導通区間ｄ2 では、導通したＰＩＮダイオード５０、５２により、ＧＮＤパターン部３４に補助ＧＮＤパターン部４６、４８の双方が付加され、これらの合成により、接地導体はＧＮＤパターン部３４を中心に対称となるため、平面アンテナ３６の指向性は基準位置に置かれることになる。
【００４８】
このように傾斜センサ５８による平面アンテナ３６の傾斜角度θが時計方向又は反時計方向に所定角度例えば、±９０°に到達するとき、ＰＩＮダイオード５０又は５２の選択的な導通状態又は遮断状態により、ＧＮＤパターン部３４に対する補助ＧＮＤパターン部４６又は補助ＧＮＤパターン部４８の付加又はその解除により、平面アンテナ３６に対する接地導体面積が変更され、接地導体の偏在により、平面アンテナ３６の指向性が傾斜角度θに応じて切り換えられる。
【００４９】
第２の実施形態
本発明の第２の実施形態について、図１４及び図１５を参照して説明する。図１４及び図１５は本発明の通信装置の実施形態である携帯端末に関し、携帯端末の傾斜角度に応じたアンテナ指向性の切換え状態を示している。
【００５０】
この携帯端末１００は、第１及び第２の本体部１０２、１０４を備え、これら本体部１０２、１０４をヒンジ部１０６で連結して開閉可能に構成されている。本体部１０２には通信用アンテナ１０８、本体部１０４側にはアンテナ装置３０が搭載されている。このアンテナ装置３０は、既述した通り（図２等）、プリント基板３２、ＧＮＤパターン部３４、平面アンテナ３６、補助ＧＮＤパターン部４６、４８等を備えた構成である。この実施形態では、本体部１０２側に搭載された基板１１０に既述の傾斜センサ５８が設置され、この傾斜センサ５８の出力信号Ｖθがアンテナ装置３０の指向性切換部６２（図２）に加えられている。また、プリント基板３２の背面側には表示装置１１２が搭載されている。
【００５１】
この携帯端末１００がユーザの被服のポケット等に収納され、例えば、図１４に示すように、通信用アンテナ１０８側を上側にして垂直状態に維持されると、この傾斜角度θは既述の傾斜センサ５８が時計方向９０°を検出し、ＰＩＮダイオード５０のみの導通区間（ｄ3 ）となる。この結果、アンテナ装置３０の放射パターン９０は天頂方向に傾き、その指向性は矢印９２の方向となる。この場合、Ｘ軸の（−）方向に指向性が向いている。
【００５２】
また、この携帯端末１００が、例えば、図１５に示すように、通信用アンテナ１０８側を下側にして垂直状態に維持されると、この傾斜角度θは既述の傾斜センサ５８が反時計方向９０°を検出し、ＰＩＮダイオード５２のみの導通区間（ｄ1 ）となる。この結果、アンテナ装置３０の放射パターン９０は同様に天頂方向に傾き、その指向性は矢印９２の方向となる。この場合、Ｘ軸の（＋）方向に指向性が向いている。
【００５３】
このように、携帯端末１００のいずれの垂直方向に維持された場合（図１４、図１５）でも、アンテナ放射パターン９０が天頂方向に傾き、指向性が上方に傾くので、図１６及び図１７に示すように、天頂方向に位置するＧＰＳ衛星１１４、１１６、１１８からのＧＰＳ電波の受信が良好になり、その感度が向上して測位精度が高められる。
【００５４】
第３の実施形態
本発明の第３の実施形態について、図１８を参照して説明する。図１８は本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置を示している。
【００５５】
この第３の実施形態に係るアンテナ装置３０では、例えば、正方形のＧＮＤパターン部３４を中央に設置し、このＧＮＤパターン部３４の各平行辺方向に跨がって補助ＧＮＤパターン部４６１、４８１を設置するとともに、補助ＧＮＤパターン部４６２、４８２を設置し、ＧＮＤパターン部３４を補助ＧＮＤパターン部４６１、４６２、４８１、４８２で包囲させている。各補助ＧＮＤパターン部４６１、４６２、４８１、４８２は、内側の辺部を短く、外側の辺部を長くして台形状にすることで、隣接配置した形態である。各補助ＧＮＤパターン部４６１、４６２、４８１、４８２とＧＮＤパターン部３４とは、既述したように（図３）、ＰＩＮダイオード５０、５２を介して接続され、ＧＮＤパターン部３４は接地されている。また、補助ＧＮＤパターン部４６１の制御端子５４１には指向性切換部６２１の出力信号Ｖθｘ、補助ＧＮＤパターン部４８１の制御端子５６１には指向性切換部６２１の出力信号ＲＶθｘが加えられている。同様に、補助ＧＮＤパターン部４６２の制御端子５４２には指向性切換部６２２の出力信号Ｖθｙ、補助ＧＮＤパターン部４８２の制御端子５６２には指向性切換部６２２の出力信号ＲＶθｙが加えられている。ここで、出力信号ＲＶθｙは出力信号Ｖθｙの反転信号である。
【００５６】
そして、傾斜センサ５８は、既述したように（図４、５）、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の出力信号Ｖθとして、Ｘ軸側出力端子６０Ｘから出力信号Ｖθｘ、Ｙ軸側出力端子６０Ｙから出力信号Ｖθｙが取り出され、出力信号Ｖθｘが指向性切換部６２１、出力信号Ｖθｙが指向性切換部６２２に加えられている。この結果、指向性切換部６２１には、制御出力として出力信号Ｖθｘ、その反転信号である出力信号ＲＶθｘが形成され、指向性切換部６２２には、制御出力として出力信号Ｖθｙ、その反転信号である出力信号ＲＶθｙが形成される。
【００５７】
斯かる構成とすれば、傾斜センサ５８のＸ軸方向、Ｙ軸方向の傾斜角度θの検出に基づく出力信号Ｖθｘ、ＲＶθｘ、Ｖθｙ、ＲＶθｙによるＰＩＮダイオード５０、５２の選択的な導通又は非導通により、ＧＮＤパターン部３４に対する補助ＧＮＤパターン部４６１、４８１の付加又はその解除とともに、ＧＮＤパターン部３４に対する補助ＧＮＤパターン部４６２、４８２の付加又はその解除が行われ、平面アンテナ３６の共振周波数を変更することなく、アンテナ装置３０の指向性のみを傾斜角度θに応じて切り換えられる。この実施形態では、平面アンテナ３６の垂直軸を中心に東西南北方向等、Ｘ、Ｙ方向の指向性切換えが可能になる。平面アンテナ３６の接地導体の面積の広狭変化、偏在による指向性の切換え動作は既述の通りである。
【００５８】
第４の実施形態
本発明の第４の実施形態について、図１９を参照して説明する。図１９は本発明の第４の実施形態に係るアンテナ装置を示している。
【００５９】
この第４の実施形態に係るアンテナ装置３０では、例えば、円形のＧＮＤパターン部３４を中央に設置し、このＧＮＤパターン部３４を直径方向に跨がって補助ＧＮＤパターン部４６３、４８３、補助ＧＮＤパターン部４６４、４８４、補助ＧＮＤパターン部４６５、４８５、補助ＧＮＤパターン部４６６、４８６を設置し、各補助ＧＮＤパターン部４６３、４６４、４６５、４６６、４８３、４８４、４８５、４８６を扇形状に形成してＧＮＤパターン部３４と同心円状とすることにより、ＧＮＤパターン部３４を包囲させている。各補助ＧＮＤパターン部４６３、４６４、４６５、４６６、４８３、４８４、４８５、４８６とＧＮＤパターン部３４との間には、既述したように（図３）、ＰＩＮダイオード５０、５２を介して接続され、ＧＮＤパターン部３４は接地されている。また、補助ＧＮＤパターン部４６３の制御端子５４３には指向性切換部６２３の出力信号Ｖθｘ、補助ＧＮＤパターン部４８３の制御端子５６３には指向性切換部６２３の出力信号ＲＶθｘが加えられ、補助ＧＮＤパターン部４６４の制御端子５４４には指向性切換部６２４の出力信号Ｖθｙ、補助ＧＮＤパターン部４８４の制御端子５６４には指向性切換部６２４の出力信号ＲＶθｙが加えられている。ここで、出力信号ＲＶθｙは出力信号Ｖθｙの反転信号である。補助ＧＮＤパターン部４６５の制御端子５４５には指向性切換部６２５の出力信号Ｖθｘ、補助ＧＮＤパターン部４８５の制御端子５６５には指向性切換部６２５の出力信号ＲＶθｘが加えられ、補助ＧＮＤパターン部４６６の制御端子５４６には指向性切換部６２６の出力信号Ｖθｙ、補助ＧＮＤパターン部４８６の制御端子５６６には指向性切換部６２６の出力信号ＲＶθｙが加えられている。
【００６０】
そして、傾斜センサ５８１、５８２には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の出力信号Ｖθｘ、Ｖθｙが得られる傾斜センサ５８がそれぞれ用いられ、傾斜センサ５８１では、Ｘ軸側出力端子６０１Ｘから出力信号Ｖθｘ、Ｙ軸側出力端子６０１Ｙから出力信号Ｖθｙが取り出され、出力信号Ｖθｘが指向性切換部６２３、出力信号Ｖθｙが指向性切換部６２４に加えられ、傾斜センサ５８２では、Ｘ軸側出力端子６０２Ｘから出力信号Ｖθｘ、Ｙ軸側出力端子６０２Ｙから出力信号Ｖθｙが取り出され、出力信号Ｖθｘが指向性切換部６２５、出力信号Ｖθｙが指向性切換部６２６に加えられている。この結果、指向性切換部６２３、６２５には、制御出力として出力信号Ｖθｘ、その反転信号である出力信号ＲＶθｘが形成され、指向性切換部６２４、６２６には、制御出力として出力信号Ｖθｙ、その反転信号である出力信号ＲＶθｙが形成される。この場合、各傾斜センサ５８１、５８２は、検出される傾斜角度θと細分化されている補助ＧＮＤパターン部４６３、４６４、４６５、４６６、４８３、４８４、４８５、４８６の角度とを対応させ、傾斜角度θに応じた指向性が設定されるように例えば、水平角度で４５°の変位を持たせて配置すればよい。
【００６１】
斯かる構成とすれば、傾斜センサ５８１、５８２の各Ｘ軸方向、各Ｙ軸方向の傾斜角度θの検出に基づく出力信号Ｖθｘ、ＲＶθｘ、Ｖθｙ、ＲＶθｙによる各補助ＧＮＤパターン部４６３、４６４、４６５、４６６、４８３、４８４、４８５、４８６のＰＩＮダイオード５０、５２の選択的な導通又は非導通により、ＧＮＤパターン部３４に対する補助ＧＮＤパターン部４６３、４８３の付加又はその解除、補助ＧＮＤパターン部４６４、４８４の付加又はその解除、補助ＧＮＤパターン部４６５、４８５の付加又はその解除、補助ＧＮＤパターン部４６６、４８６の付加又はその解除が行われ、平面アンテナ３６の共振周波数を変更することなく、アンテナ装置３０の指向性のみを傾斜角度θに応じて切り換えられる。この実施形態では、平面アンテナ３６の垂直軸を中心に東西南北に加えて８方位等、Ｘ、Ｙ方向の指向性切換えが可能になる。平面アンテナ３６の接地導体の面積の広狭変化、偏在による指向性の切換え動作は既述の通りである。
【００６２】
このような構成とすれば、傾斜角度θの検出方向が２次元化して、２次元の指向性切換えが行え、細かい傾斜角度θの検出分解能の向上により指向性の制御を細密化し、測位精度の向上が図られる。
【００６３】
第５の実施形態
本発明の第５の実施形態について、図２０及び図２１を参照して説明する。図２０は本発明の第５の実施形態に係るアンテナ装置、図２１はその指向性切換え動作を示している。第１の実施形態と同一部分には同一符号を付してある。
【００６４】
この実施形態に係るアンテナ装置３０は、第１ないし第４の実施形態のＰＩＮダイオード５０、５２に代え、切換部としてスイッチ５１、５３で構成したものである。各スイッチ５１、５３は、それぞれスイッチ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５３ａ、５３ｂ、５３ｃで構成されている。
【００６５】
そして、平面アンテナ３６の傾斜角度θを検出する傾斜センサ５８の出力端子６０から取り出された出力信号Ｖθは、指向性切換情報として指向性切換部６２に加えられている。この実施形態の指向性切換部６２は、第１の実施形態と異なり、傾斜角度θが所定範囲を脱したとき、スイッチ５１又は５３を導通させることにより、ＧＮＤパターン部３４にその角度方向に応じて補助ＧＮＤパターン部４６又は４８を付加する構成である。
【００６６】
斯かる構成において、図２１の（Ａ）に示すように、傾斜センサ５８の出力信号Ｖθに対し、指向性切換部６２には、出力信号Ｖθとその反転信号である出力信号ＲＶθが得られ、出力信号Ｖθ、ＲＶθは基準電圧Ｖref を中心に反転関係となる。傾斜センサ５８の出力信号Ｖθの具体的な出力電圧と検出角度の関係は既述の通りであるので省略する。
【００６７】
そこで、傾斜センサ５８の傾斜角度θを時計方向９０°の位置から反時計方向９０°に変位させると、傾斜センサ５８の出力信号Ｖθは、０〔Ｖ〕から徐々に増加し、所定電圧Ｖｓを超えると（Ｖθ≧Ｖｓ）、スイッチ５１が導通し、ＧＮＤパターン部３４に補助ＧＮＤパターン部４６が付加される。この付加期間は、図２１の（Ｂ）に示すスイッチ５１の導通区間ｄ3 となる。
【００６８】
また、傾斜センサ５８の傾斜角度θを反時計方向９０°の位置から時計方向９０°に変位させると、傾斜センサ５８の出力信号Ｖθは、３〔Ｖ〕から徐々に減少する。指向性切換部６２で得られる出力信号ＲＶθは０〔Ｖ〕から徐々に増加し、所定電圧Ｖｓを超えると（ＲＶθ≧Ｖｓ）、スイッチ５３が導通し、ＧＮＤパターン部３４に補助ＧＮＤパターン部４８が付加される。この付加期間は、図２１の（Ｃ）に示すスイッチ５３の導通区間ｄ1 となる。
【００６９】
この結果、各導通区間ｄ1 、ｄ2 、ｄ3 と接地導体の変化は次の通りである。
導通区間ｄ1 （スイッチ５３の導通）：
ＧＮＤパターン部３４＋補助ＧＮＤパターン部４８＝接地導体９４（図１２）
導通区間ｄ2 （スイッチ５１、５３の双方の非導通）：
ＧＮＤパターン部３４のみ
導通区間ｄ3 （スイッチ５１の導通）：
ＧＮＤパターン部３４＋補助ＧＮＤパターン部４６＝接地導体８８（図１０）
スイッチ５３の導通区間ｄ1 では図１２に示すように、導通したスイッチ５３により、ＧＮＤパターン部３４に補助ＧＮＤパターン部４８が付加され、補助ＧＮＤパターン部４６は接地導体として機能しない。この結果、ＧＮＤパターン部３４と補助ＧＮＤパターン部４８との合成により、接地導体９４が偏在するため、図１３に示すように、平面アンテナ３６のアンテナ放射パターン９０が補助ＧＮＤパターン部４８側に傾き、矢印９２に示すように指向性が傾斜する。
【００７０】
また、スイッチ５１のみの導通区間ｄ3 では図１０に示すように、導通したスイッチ５１により、ＧＮＤパターン部３４に補助ＧＮＤパターン部４６が付加され、補助ＧＮＤパターン部４８は接地導体として機能しない。この結果、ＧＮＤパターン部３４と補助ＧＮＤパターン部４６との合成により、接地導体８８が偏在するため、図１１に示すように、平面アンテナ３６のアンテナ放射パターン９０が補助ＧＮＤパターン部４６側に傾き、矢印９２に示すように指向性が傾斜する。
【００７１】
この実施形態によれば、平面アンテナ３６の傾斜角度θが所定範囲を脱すると、その傾斜角度θに応じてＧＮＤパターン部３４に対する補助ＧＮＤパターン部４６又は４８の付加又はその解除により、平面アンテナ３６の指向性が切り換えられる。既述したように、接地導体の面積の偏在のみで指向性を切り換えるので、指向性切換えに伴う共振周波数の変動は生じない。そして、このようなアンテナ装置３０を通信装置に使用すれば、到来電波又は最適な放射方向に指向性を向けることができるので、通信の信頼性が高められるとともに、受信感度が向上され、例えば、ＧＰＳ電波の受信に使用すれば、受信感度の向上により測位精度が高められる。
【００７２】
第６の実施形態
本発明の第６の実施形態について、図２２及び図２３を参照して説明する。図２２は本発明の第６の実施形態に係る携帯端末を示し、図２３は指向性制御方法又は指向性制御プログラムを示している。図２２において、第１又は第５の実施形態と同一部分には同一符号を付してある。
【００７３】
この携帯端末１００は、携帯電話機能とＧＰＳ機能とを備えた通信装置を構成している。この携帯端末１００には、第５の実施形態で説明したアンテナ装置３０が設置されているが、その指向性切換部６２（図２０）の機能を備える制御部１２０が設置されている。この制御部１２０は携帯電話機能を実現する情報処理部として構成されたものであり、この制御部１２０には傾斜センサ５８の出力信号Ｖθ、携帯端末１００の筐体に設置される入力操作部１２２、各種情報を視覚的に提示する情報提示部としての表示装置１２４、通信用アンテナ１０８を通して電話通信を行う無線送受信部１２６等が接続されている。図示しないが、制御部１２０には送受話のためのマイクロフォンやスピーカ等が接続される。
【００７４】
斯かる構成とすれば、携帯端末１００の設置形態により平面アンテナ３６に生じる傾斜角度θが傾斜センサ５８に検出され、その傾斜角度θを表す出力信号Ｖθが制御情報として制御部１２０に取り込まれる。制御部１２０には出力信号Ｖθ、その反転信号である出力信号ＲＶθが得られ、スイッチ５１、５３の開閉が行われる。この結果、傾斜角度θに応じてＧＮＤパターン部３４に対する補助ＧＮＤパターン部４６又は４８の付加又はその解除により、平面アンテナ３６の指向性が切り換えられる。
【００７５】
この指向性切換えについて、制御部１２０の処理を図２３に示すフローチャートを参照して説明すると、傾斜情報の取得（ステップＳ１）が実行され、この傾斜情報の取得では傾斜センサ５８の出力信号Ｖθが取り込まれる。取り込んだ傾斜情報において、その傾斜角度が所定角度θｒより大きいか否かを判定し（ステップＳ２）、傾斜角度が所定角度範囲以内である場合にはステップＳ１に戻る。この場合、所定角度以上の傾斜がなければ受信感度に影響しないので、指向性の切換えは不要である。
【００７６】
そして、傾斜角度θが所定角度以上である場合には、接地導体の切換えを行う。ＧＮＤパターン部３４に補助ＧＮＤパターン部４６又は４８の付加又はその解除を行う（ステップＳ３）。この結果、接地導体の偏在方向に指向性が傾き、電波の到来方向に指向性を切り換えられる結果、受信感度が高められる。電波を放射する場合にも、その電界強度を最適な放射方向に向けることができ、対向通信装置に対する送信強度が高められる。
【００７７】
第７の実施形態
本発明の第７の実施形態について、図２４及び図２５を参照して説明する。図２４は本発明の第７の実施形態に係る携帯端末を示し、図２５は指向性制御方法又は指向性制御プログラムを示している。図２４において、第６の実施形態と同一部分には同一符号を付してある。
【００７８】
この実施形態では、方位検出部として方位センサ１２８を備えることにより、方位信号Ｖｄを制御部１２０に入力し、指向性切換情報として利用したものである。その他の構成は、第６の実施形態と同様である。
【００７９】
斯かる構成とすれば、携帯端末１００に方位センサ１２８が設置されたことにより、携帯端末１００自身の方角を認識し、例えば、ＧＰＳ測定時に指向性切換情報としてエフェリメスデータを用い、測位に必要な衛星の方角に指向性を制御することができる。このように構成しても、到来するＧＰＳ電波の受信強度が高められ、受信感度を向上させることができ、測位精度の向上が図られる。
【００８０】
この指向性切換えについて、制御部１２０の処理を図２５に示すフローチャートを参照して説明すると、方位センサ１２８の検出出力である方位情報を取得する（ステップＳ１１）。この場合、方位センサ１２８の方位信号Ｖｄが制御部１２０に取り込まれる。この状態で衛星からのＧＰＳ電波を受信し、ＧＰＳ測位の際にいずれの方向にＧＰＳ衛星が存在するかを表すエフェリメスデータを取り込み（ステップＳ１２）、その方位情報にエフェリメスデータを参照し、傾斜角度θを判定し、その結果、接地導体の切換えを行う（ステップＳ１３）。
【００８１】
既述したように、傾斜角度θ及びその方向によりＧＮＤパターン部３４に補助ＧＮＤパターン部４６又は４８の付加又はその解除を行う。この結果、接地導体の偏在方向に指向性が傾き、電波の到来方向に指向性を切り換えられる結果、ＧＰＳ電波の受信感度が高められ、測位精度が向上する。斯かる構成とすれば、ＧＰＳ機能を持つ携帯端末１００を鞄の中に収納した場合等の使用状態に拘わらず、ＧＰＳ衛星の存在する方向にアンテナの指向性が自動的に切り換えられて受信感度が高められ、測位精度の向上が図られる。
【００８２】
以上説明した実施形態について、その特徴事項や変形例を以下に列挙する。
【００８３】
(1) 第１、第２、第３及び第４の実施形態では、傾斜角度θが所定角度以内の場合には、ＧＮＤパターン部３４に補助ＧＮＤパターン部４６、４８を付加することを常態とし、傾斜角度θが所定角度を超えた場合にその傾斜角度θの方向と反対側の補助ＧＮＤパターン部４６又は４８の付加を解除する制御により、指向性を切り換えているが、第１ないし第４の実施形態において、第５の実施形態のように、傾斜角度θが所定角度以内の場合には、ＧＮＤパターン部３４のみを常態とし、傾斜角度θが所定角度を超えた場合にその傾斜角度θの方向の補助ＧＮＤパターン部４６又は４８を付加する制御としてもよい。
【００８４】
(2) 第５の実施形態では、スイッチ５１、５３を指向性切換部６２で電気的に切り換える構成として説明したが、スイッチ５１、５３をリレー接点や機械的スイッチで構成することにより、ユーザが手動で切り換えて所望方向の指向性を選択するように構成してもよい。
【００８５】
(3) 上記実施形態では、通信装置として携帯端末１００等を例示したが、本発明のアンテナ装置や通信装置としては、パーソナルコンピュータやＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ（Personal Data Assistant ）等の情報処理端末、ＧＰＳ受信装置、ラジオ受信機等にも適用できるものであり、本発明は、実施形態に限定されるものではない。
【００８６】
(4) 第１ないし第４の実施形態では、切換部にダイオードを用いているが、トランジスタを用いて接地導体の付加又はその解除を行うようにしてもよい。
【００８７】
(5) 第１ないし第３の実施形態では、傾斜センサ５８のＸ軸側の傾斜角度θを表す出力信号Ｖθｘを使用しているが、傾斜センサ５８のＹ軸側の傾斜角度θを表す出力信号Ｖθｙを使用して指向性切換えを行うようにしてもよい。
【００８８】
(6) 上記実施形態では、図８、図９及び図２１に示すように、傾斜センサ５８の傾斜角度θに対する出力電圧Ｖθ、Ｖθｘ、Ｖθｙについて、時計方向の傾斜角度９０°の位置を最低電圧、反時計方向の傾斜角度９０°の位置を最高電圧が得られる場合について説明したが、時計方向の傾斜角度９０°の位置を最高電圧、反時計方向の傾斜角度９０°の位置を最低電圧としてもよく、また、実施形態で例示した、最低電圧０〔Ｖ〕、中間電圧１．５〔Ｖ〕及び最高電圧３〔Ｖ〕についても一例であり、これ以外の出力電圧を用いてもよい。
【００８９】
次に、以上述べた本発明のアンテナ装置、指向性制御方法及び通信装置の各実施形態から抽出される技術的思想を請求項の記載形式に準じて付記として列挙する。本発明に係る技術的思想は上位概念から下位概念まで、様々なレベルやバリエーションにより把握できるものであり、以下の付記に本発明が限定されるものではない。
【００９０】
（付記１）  第１の接地導体と、
この第１の接地導体に絶縁体を介して搭載されたアンテナ素子と、
前記第１の接地導体と独立して設置された第２の接地導体と、
前記第１の接地導体に前記第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を切り換える切換部と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【００９１】
（付記２）  第１の接地導体と、
この第１の接地導体に絶縁体を介して搭載されたアンテナ素子と、
前記第１の接地導体と独立して設置された複数の第２の接地導体と、
前記アンテナ素子の傾斜を検出する傾斜検出部と、
この傾斜検出部に検出された前記傾斜に応じて前記第１の接地導体に前記第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を切り換える切換部と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【００９２】
（付記３）  第１の接地導体と、
この第１の接地導体に絶縁体を介して搭載されたアンテナ素子と、
前記第１の接地導体と独立して設置された複数の第２の接地導体と、
方位を検出する方位検出部と、
この方位検出部で検出された方位情報を参酌し、前記第１の接地導体に前記第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【００９３】
（付記４）  第１の接地導体と、
この第１の接地導体に絶縁体を介して搭載されたアンテナ素子と、
前記第１の接地導体と独立して設置された複数の第２の接地導体と、
これら第２の接地導体と前記第１の接地導体との間に接続されたスイッチと、
前記アンテナ素子の傾斜を検出する傾斜検出部と、
この傾斜検出部の出力信号により前記スイッチを切り換え、前記第１の接地導体に前記第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を切り換える制御部と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【００９４】
（付記５）  第１の接地導体と、
この第１の接地導体に絶縁体を介して搭載されたアンテナ素子と、
前記第１の接地導体と独立して設置された複数の第２の接地導体と、
これら第２の接地導体と前記第１の接地導体との間に接続されたダイオードと、
前記アンテナ素子の傾斜を検出する傾斜検出部と、
この傾斜検出部の検出出力に基づいて前記ダイオードの動作を制御し、前記第１の接地導体に前記第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を切り換える制御部と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【００９５】
（付記６）  第１の接地導体と、
この第１の接地導体に絶縁体を介して搭載されたアンテナ素子と、
前記第１の接地導体を挟んで設置された一対の第２の接地導体と、
前記アンテナ素子の傾斜を検出する傾斜検出部と、
この傾斜検出部の出力を反転させる反転回路と、
一方の前記第２の接地導体と前記第１の接地導体との間に接続された第１のダイオードと、
他方の前記第２の接地導体と前記第１の接地導体との間に接続された第２のダイオードと、
を備え、前記傾斜検出部の出力が一方の前記第２の接地導体に加えられるとともに、前記反転回路の出力が他方の前記第２の接地導体に加えられ、前記傾斜検出部の出力によって前記第１のダイオード及び前記第２のダイオードの動作を制御し、前記第１の接地導体に前記第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を切り換える構成としたことを特徴とするアンテナ装置。
【００９６】
（付記７）  前記アンテナ素子は、平面アンテナであることを特徴とする付記１〜６記載のアンテナ装置。
【００９７】
（付記８）  配線基板を備え、この配線基板に前記第１の接地導体とともに前記第２の接地導体を設置したことを特徴とする付記１〜６記載のアンテナ装置。
【００９８】
（付記９）  アンテナ素子の傾斜情報を取り込む処理と、
取り込んだ傾斜情報により前記アンテナ素子に併設された第１の接地導体に第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を切り換える処理と、
を含むことを特徴とするアンテナ装置の指向性制御方法。
【００９９】
（付記１０）  方位情報を取り込む処理と、
取り込んだ方位情報を参酌してアンテナ素子に併設された第１の接地導体に第２の接地導体の付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を切り換える処理と、
を含むことを特徴とするアンテナ装置の指向性制御方法。
【０１００】
（付記１１）  アンテナ装置に併設された情報処理部に、
アンテナ素子の傾斜情報を取り込むステップと、
取り込んだ傾斜情報により前記アンテナ素子に併設された第１の接地導体に第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を切り換えるステップと、
を実行させることを特徴とするアンテナ装置の指向性制御プログラム。
【０１０１】
（付記１２）  アンテナ装置に併設された情報処理部に、
方位情報を取り込むステップと、
取り込んだ方位情報を参酌してアンテナ素子に併設された第１の接地導体に第２の接地導体を付加又はその解除により、前記アンテナ素子の指向性を切り換えるステップと、
を実行させることを特徴とするアンテナ装置の指向性制御プログラム。
【０１０２】
（付記１３）  付記１ないし付記８に記載のアンテナ装置を搭載してアンテナ指向性を切換え可能にしたことを特徴とする通信装置。
【０１０３】
（付記１４）
前記アンテナ装置が搭載された通信装置であって、前記制御部が前記通信装置に搭載されたプロセッサで構成されたことを特徴とする付記１３記載の通信装置。
【０１０４】
（付記１５）  前記傾斜検出部は、前記アンテナ装置を内蔵する筐体又はこの筐体に搭載される回路基板に設置されたことを特徴とする付記２、４、５、６記載のアンテナ装置又は付記１３記載の通信装置。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、傾斜角度や方位情報を参酌してアンテナの指向性を切り換え、目的とする通信方向に指向性を向けることができるので、通信精度が高められ、有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】ＧＰＳアンテナを備えた従来の携帯端末を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置を示す図である。
【図３】アンテナ装置における平面アンテナを示す平面図である。
【図４】傾斜センサを示す図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面の概要を示す図である。
【図６】傾斜センサの傾斜角度の検出原理を示す図である。
【図７】傾斜センサの傾斜角度の検出原理を示す図である。
【図８】傾斜角度に対する傾斜センサの出力信号を示す図である。
【図９】アンテナ装置の指向性切換え動作を示す図である。
【図１０】アンテナ装置の接地導体の偏在を示す図である。
【図１１】アンテナ装置の放射パターン及び指向性の変化を示す図である。
【図１２】アンテナ装置の接地導体の偏在を示す図である。
【図１３】アンテナ装置の放射パターン及び指向性の変化を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る携帯端末の指向性を示す図である。
【図１５】携帯端末の指向性を示す図である。
【図１６】携帯端末のアンテナ指向性とＧＰＳ衛星との関係を示す図である。
【図１７】携帯端末のアンテナ指向性とＧＰＳ衛星との関係を示す図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置を示す図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態に係るアンテナ装置を示す図である。
【図２０】本発明の第５の実施形態に係るアンテナ装置を示す図である。
【図２１】アンテナ装置の指向性切換え動作を示す図である。
【図２２】本発明の第６の実施形態に係る携帯端末を示す図である。
【図２３】指向性制御方法又はその制御プログラムを示すフローチャートである。
【図２４】本発明の第７の実施形態に係る携帯端末を示す図である。
【図２５】指向性制御方法又はその制御プログラムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０７】
３０  アンテナ装置
３４  ＧＮＤパターン部（第１の接地導体）
３６  平面アンテナ（アンテナ素子）
３８  誘電体基板（絶縁体）
４６、４８  補助ＧＮＤパターン部（第２の接地導体）
５０、５２  ＰＩＮダイオード（切換部）
５１、５３  スイッチ（切換部）
５８  傾斜センサ（傾斜検出部）
６２  指向性切換部
１２０  制御部
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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