(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の共振周波数を実現可能なアンテナ装置であって、
導体からなる地板と、
一部に間隙部を有し、前記地板から離れ、かつ、前記地板に略平行な平面内に配置されたループ線路と、
前記平面内に配置された第１の部分と前記地板に略垂直に配置された第２の部分とを有し、かつ、一方端が前記間隙部における前記ループ線路の一方端に接続され、他方端が前記地板に接続された略Ｌ字形状からなる第１の導体線路と、
前記平面内に配置された第３の部分と前記地板に略垂直に配置された第４の部分とを有し、かつ、一方端が前記間隙部における前記ループ線路の他方端に接続され、他方端が給電部に接続された略Ｌ字形状からなる第２の導体線路と、
当該アンテナ装置が動作する周波数によって共振モードが切換わると、電流分布が最小と最大との間で切換わる前記ループ線路の位置に装荷された複数の可変リアクタンス素子と、
前記複数の共振周波数の各々を変更するためのリアクタンス値を前記複数のリアクタンス素子に設定する設定回路とを備えるアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１の部分は、前記間隙部における前記ループ線路の一方端から前記ループ線路の中心に向かって延伸しており、
前記第３の部分は、前記間隙部における前記ループ線路の他方端から前記ループ線路の中心に向かって延伸している、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記複数の共振周波数は、第１および第２の共振周波数からなり、
前記複数のリアクタンス素子は、
前記第１の共振周波数のみを変更するための第１および第２の可変リアクタンス素子と、
前記第２の共振周波数のみを変更するための第３の可変リアクタンス素子とを含み、
前記第１の可変リアクタンス素子は、前記間隙部から前記ループ線路に沿って約９０度回転した位置に装荷され、
前記第２の可変リアクタンス素子は、前記間隙部から前記ループ線路に沿って約２７０度回転した位置に装荷され、
前記第３の可変リアクタンス素子は、前記間隙部から前記ループ線路に沿って約１８０度回転した位置に装荷される、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】
前記設定回路は、前記第１の共振周波数のみを変更する場合、前記第３の可変リアクタンス素子のリアクタンス値を固定し、前記第１および第２の可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変更し、前記第２の共振周波数のみを変更する場合、前記第１および第２の可変リアクタンス素子のリアクタンス値を固定し、前記第３の可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変更する、請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記複数の可変リアクタンス素子は、前記第１および第２の共振周波数を同時に変更可能な第４および第５の可変リアクタンス素子を更に含み、
前記第４の可変リアクタンス素子は、前記間隙部と前記第１の可変リアクタンス素子との間に装荷され、
前記第５の可変リアクタンス素子は、前記第２の可変リアクタンス素子と前記間隙部との間に装荷される、請求項３または請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記複数の可変リアクタンス素子は、
前記第１の可変リアクタンス素子と前記第３の可変リアクタンス素子との間において前記ループ線路に装荷された第６の可変リアクタンス素子と、
前記第２の可変リアクタンス素子と前記第３の可変リアクタンス素子との間において前記ループ線路に装荷された第７の可変リアクタンス素子とを更に含む、請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記ループ線路の全長と、前記第１の導体線路の全長と、前記第２の導体線路の全長との和は、前記第１の共振周波数が得られるときの波長の半分であり、
前記ループ線路の全長と、前記第１の部分の全長と、前記第３の部分の全長との和は、前記第２の共振周波数が得られるときの波長に略等しい、請求項３から請求項６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記ループ線路は、前記ループ線路の中心と前記間隙部とを通る線分に対して対称な形状からなる、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
一方端が前記第１の部分に接続され、他方端が前記地板に接続された第３の導体線路と、
一方端が前記第３の部分に接続され、他方端が前記地板に接続された第４の導体線路とを更に備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アンテナ装置に関し、特に、複数の共振周波数で動作するアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信環境に応じて、柔軟な機能変更を実現しようとするソフトウェア無線が注目されている。このような無線通信を実現するために、複数の周波数帯で共振周波数を自在に可変できるチューナブルアンテナが求められている。
【０００３】
そして、リング共振器にスタブを設け、スタブに可変キャパシタを接続し、容量値に応じてリング共振器の動作周波数を可変させるチューナブルアンテナが開示されている（特許文献１）。
【０００４】
また、平面状のアンテナ素子の周縁部に装荷インピーダンスを電気接続してアンテナの共振周波数を変化させる構成が開示されている（特許文献２）。
【０００５】
更に、パッチアンテナを導体地板からの高さを変化させて、等価的に比誘電率を変化させることにより、周波数の可変制御を実現する手法が開示されている（非特許文献１）。
【０００６】
上述したチューナブルアンテナは、いずれも、動作周波数が１個の周波数であるが、複数の周波数で動作するアンテナを用いて複数の周波数を可変させるチューナブルアンテナが開示されている。例えば、２つの板状逆Ｆアンテナの周囲に複数のピンを接続したチューナブルアンテナが開示されている（非特許文献２）。そして、これらのピンには、スイッチ回路が接続されており、電気的に短絡、もしくは開放の切替によって２つの整合周波数を変化させることができる。
【０００７】
また、デュアルバンドで動作するスロットアンテナにおいて、適切な位置に２個の可変リアクタンス素子を設け、これらの可変リアクタンス素子のリアクタンスを変化させることによって２つの共振周波数を独立に調整する手法が開示されている（非特許文献３）。
【特許文献１】特開２００７−１４２９７７号公報
【特許文献２】特開平０９−３０７３４４号公報
【非特許文献１】電子情報通信学会  Ｖｏｌ．  Ｊ８６−Ｂ，  Ｎｏ．４，Ａｐｒｉｌ  ２００３，ｐｐ．６７１−６７６．
【非特許文献２】ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．５２，Ｎｏ．１１，Ｎｏｖ．２００４，ｐｐ．２８７７−２８８４．
【非特許文献３】ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．５４，Ｎｏ．２，Ｆｅｂ．２００６，ｐｐ．４０１−４０８．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述したリング共振器アンテナは、動作周波数が１個の周波数に限られているため、２個以上の周波数帯で周波数可変特性を実現するには、複数のチューナブルアンテナを用意する必要がある。従って、複数のチューナブルアンテナを無線端末に搭載することになり、小型端末への搭載に適さない。
【０００９】
また、上述した機械的な構造変化による共振周波数の変化も、チューナブルアンテナを端末に搭載することに不向きであり、電気的変化による共振周波数の変化が好ましい。
【００１０】
板状逆Ｆアンテナのピンの短絡と開放との切り替えでは、共振周波数の可変範囲が狭く、給電回路との整合特性もよくない。
【００１１】
これらに対して、スロットアンテナは、デュアルバンドで良好に動作するが、アンテナのサイズが低周波数側の共振周波数で決まるため、アンテナ占有面積が大きくなるという問題がある。
【００１２】
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、複数の共振周波数の各々を電気的に独立に可変できる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】
【００１３】
この発明によれば、アンテナ装置は、複数の共振周波数を実現可能なアンテナ装置であって、地板と、ループ線路と、第１の導体線路と、第２の導体線路と、複数の可変リアクタンス素子と、設定回路とを備える。地板は、導体からなる。ループ線路は、一部に間隙部を有し、地板から離れ、かつ、地板に略平行な平面内に配置される。第１の導体線路は、平面内に配置された第１の部分と地板に略垂直に配置された第２の部分とを有し、かつ、一方端が間隙部におけるループ線路の一方端に接続され、他方端が地板に接続された略Ｌ字形状からなる。第２の導体線路は、平面内に配置された第３の部分と地板に略垂直に配置された第４の部分とを有し、かつ、一方端が間隙部におけるループ線路の他方端に接続され、他方端が給電部に接続された略Ｌ字形状からなる。複数の可変リアクタンス素子は、共振モードが切換わると、電流分布が最小と最大との間で切換わるループ線路の位置に装荷される。設定回路は、複数の共振周波数の各々を変更するためのリアクタンス値を複数のリアクタンス素子に設定する。
【００１４】
好ましくは、第１の部分は、間隙部におけるループ線路の一方端からループ線路の中心に向かって延伸しており、第３の部分は、間隙部におけるループ線路の他方端からループ線路の中心に向かって延伸している。
【００１５】
好ましくは、複数の共振周波数は、第１および第２の共振周波数からなる。複数のリアクタンス素子は、第１から第３の可変リアクタンス素子を含む。第１および第２の可変リアクタンス素子は、第１の共振周波数のみを変更するための可変リアクタンス素子である。第３の可変リアクタンス素子は、第２の共振周波数のみを変更するための可変リアクタンス素子である。第１の可変リアクタンス素子は、間隙部からループ線路に沿って約９０度回転した位置に装荷される。第２の可変リアクタンス素子は、間隙部からループ線路に沿って約２７０度回転した位置に装荷される。第３の可変リアクタンス素子は、間隙部からループ線路に沿って約１８０度回転した位置に装荷される。
【００１６】
好ましくは、設定回路は、第１の共振周波数のみを変更する場合、第３の可変リアクタンス素子のリアクタンス値を固定し、第１および第２の可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変更し、第２の共振周波数のみを変更する場合、第１および第２の可変リアクタンス素子のリアクタンス値を固定し、第３の可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変更する。
【００１７】
好ましくは、複数の可変リアクタンス素子は、第１および第２の共振周波数を同時に変更可能な第４および第５の可変リアクタンス素子を更に含む。第４の可変リアクタンス素子は、間隙部と第１の可変リアクタンス素子との間に装荷される。第５の可変リアクタンス素子は、第２の可変リアクタンス素子と間隙部との間に装荷される。
【００１８】
好ましくは、複数の可変リアクタンス素子は、第６および第７の可変リアクタンス素子を更に含む。第６の可変リアクタンス素子は、第１の可変リアクタンス素子と第３の可変リアクタンス素子との間においてループ線路に装荷される。第７の可変リアクタンス素子は、第２の可変リアクタンス素子と第３の可変リアクタンス素子との間においてループ線路に装荷される。
【００１９】
好ましくは、ループ線路の全長と、第１の導体線路の全長と、第２の導体線路の全長との和は、第１の共振周波数が得られるときの波長の半分である。また、ループ線路の全長と、第１の部分の全長と、第３の部分の全長との和は、第２の共振周波数が得られるときの波長に略等しい。
【００２０】
好ましくは、ループ線路は、ループ線路の中心と間隙部とを通る線分に対して対称な形状からなる。
【００２１】
好ましくは、アンテナ装置は、第３および第４の導体線路を更に備える。第３の導体線路は、一方端が第１の部分に接続され、他方端が地板に接続される。第４の導体線路は、一方端が第３の部分に接続され、他方端が地板に接続される。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によるアンテナ装置においては、複数の可変リアクタンス素子は、共振モードが切換わると、電流分布が最小と最大との間で切換わるループ線路の位置に装荷されるので、第１の共振モードにおいて電流分布が最小となり、かつ、第２の共振モードで電流分布が最大となる位置に装荷された可変リアクタンス素子は、第１の共振モードにおける共振周波数に影響を与えずに、第２の共振モードにおける共振周波数を独立に制御する。また、第１の共振モードにおいて電流分布が最大となり、かつ、第２の共振モードで電流分布が最小となる位置に装荷された可変リアクタンス素子は、第２の共振モードにおける共振周波数に影響を与えずに、第１の共振モードにおける共振周波数を独立に制御する。
【００２３】
従って、この発明によれば、複数の共振周波数の各々を独立に制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるアンテナ装置の斜視図である。この発明の実施の形態１によるアンテナ装置１０は、地板１と、ループ線路２と、導体線路３〜６と、可変リアクタンス素子７〜９と、給電部１１と、設定回路１２とを備える。
【００２６】
地板１は、導体からなり、略四角形の形状を有する。ループ線路２は、導体からなり、地板１から所定の距離だけ離れ、かつ、地板１に略平行な平面内に配置される。そして、ループ線路２は、略円形形状からなり、間隙部２１を有する。
【００２７】
導体線路３は、略Ｌ字形状からなるとともに、一方端が間隙部２１においてループ線路２の一方端２Ａに接続され、他方端が給電部１１に接続される。そして、導体線路３は、直線部材３１，３２からなる。直線部材３１は、ループ線路２が配置された平面と同じ平面内に配置される。より詳細には、直線部材３１は、ループ線路２の一方端２Ａからループ線路２の内側に向かう方向に延伸するように配置される。そして、直線部材３１は、その一方端が間隙部２１においてループ線路２の一方端２Ａに接続される。また、直線部材３２は、ループ線路２が配置された平面に略垂直に配置され、その一方端が直線部材３１の他方端に接続され、その他方端が給電部１１に接続される。
【００２８】
導体線路４は、略Ｌ字形状からなるとともに、一方端が間隙部２１においてループ線路２の他方端２Ｂに接続され、他方端が地板１に接続される。そして、導体線路４は、直線部材４１，４２からなる。直線部材４１は、ループ線路２が配置された平面と同じ平面内に配置される。より詳細には、直線部材４１は、ループ線路２の他方端２Ｂからループ線路２の内側に向かう方向に延伸するように直線部材３１に略平行に配置される。そして、直線部材４１は、その一方端が間隙部２１においてループ線路２の他方端２Ｂに接続される。また、直線部材４２は、ループ線路２が配置された平面に略垂直に、かつ、直線部材３２に略平行に配置される。そして、直線部材４２は、その一方端が直線部材４１の他方端に接続され、その他方端が地板１に接続される。
【００２９】
導体線路５は、導体線路３の直線部材３２に略平行に配置され、その一方端が導体線路３の直線部材３１に接続され、その他方端が地板１に接続される。
【００３０】
導体線路６は、導体線路４の直線部材４２に略平行に配置され、その一方端が導体線路４の直線部材４１に接続され、その他方端が地板１に接続される。
【００３１】
可変リアクタンス素子７は、矢印１３の方向を０度とすると、ループ線路２が配置された平面内において矢印１４の方向へ９０度回転した位置においてループ線路２に装荷される。
【００３２】
可変リアクタンス素子８は、ループ線路２が配置された平面内において矢印１４の方向へ２７０度回転した位置においてループ線路２に装荷される。
【００３３】
可変リアクタンス素子９は、ループ線路２が配置された平面内において矢印１４の方向へ１８０度回転した位置においてループ線路２に装荷される。
【００３４】
給電部１１は、導体線路３の直線部材３２と接地ノードとの間に接続される。
【００３５】
導体線路５，６は、整合用ショートピンであり、ループ線路２および導体線路３，４からなるアンテナと給電部１１との間の整合を取る。
【００３６】
可変リアクタンス素子７〜９は、それぞれ、設定回路１２から受けた設定信号ＳＥＴ１〜ＳＥＴ３によってリアクタンスＸ１，Ｘ２，Ｘ１を所定のリアクタンス値に設定する。設定回路１２は、設定信号ＳＥＴ１〜ＳＥＴ３をそれぞれ可変リアクタンス素子７〜９へ出力し、可変リアクタンス素子７〜９のリアクタンスＸ１，Ｘ２，Ｘ１を所定のリアクタンス値に設定する。
【００３７】
なお、ループ線路２および導体線路３，４は、一体的に作製される。
【００３８】
図２は、図１に示すループ線路２および導体線路３〜６の寸法を説明するための図である。ループ線路２の内径ｄは、例えば、１８．０ｍｍに設定される。導体線路３の直線部材３１および導体線路４の直線部材４１の長さｌは、例えば、７．１７ｍｍに設定される。ループ線路２の間隙部２１の長さｇは、例えば、０．３３ｍｍに設定される。
【００３９】
導体線路３の直線部材３１および導体線路４の直線部材４１の高さｈは、例えば、５．００ｍｍに設定される。従って、地板１とループ線路２との距離は、５．００ｍｍである。導体線路３の直線部材３２と導体線路５との距離ｔおよび導体線路４の直線部材４２と導体線路６との距離ｔは、例えば、３．００ｍｍに設定される。
【００４０】
その結果、アンテナ装置１０は、２．０８ＧＨｚの第１共振周波数ｆ１と、４．６２ＧＨｚの第２共振周波数ｆ２とを有する。
【００４１】
図３は、デュアルバンドアンテナの斜視図である。デュアルバンドアンテナ１００は、地板１と、ループ線路２と、導体線路３，４と、給電部１１とを備える。図４は、図３に示すデュアルバンドアンテナ１００における電流分布を示す図である。
【００４２】
図４の（ａ）は、デュアルバンドアンテナ１００が折り返しモノポールアンテナとして動作するときの電流分布であり、図４の（ｂ）は、デュアルバンドアンテナ１００がループアンテナとして動作するときの電流分布である。
【００４３】
デュアルバンドアンテナ１００が折り返しモノポールアンテナとして動作する周波数においては、ループ線路２を流れる電流と、導体線路３，４の直線部材３１，４１を流される電流とが相互に打ち消し合う（図４の（ａ）参照）。その結果、地板１に水平な導体部（＝ループ線路２と導体線路３，４の直線部材３１，４１）からの放射はなく、地板１に垂直な導体線路３の直線部材３２および導体線路４の直線部材４２が主放射源となる。
【００４４】
従って、デュアルバンドアンテナ１００が折り返しモノポールアンテナとして動作する周波数においては、デュアルバンドアンテナ１００は、微小モノポールアンテナと同じ放射パターン、即ち、水平面内（＝地板１の平面内）に最大放射方向を有する。この場合、ループ線路２の全長と、導体線路３の全長と、導体線路４の全長との和は、折り返しモノポールアンテナの共振周波数が得られる波長の約１／２である。
【００４５】
一方、デュアルバンドアンテナ１００がループアンテナとして動作する周波数においては、導体線路３の直線部材３２を流れる電流と、導体線路４の直線部材４２を流れる電流とは、互いに逆相になるため、相互に打ち消し合う（図４の（ｂ）参照）。その結果、ループ線路２が主放射源となる。
【００４６】
従って、デュアルバンドアンテナ１００が折り返しモノポールアンテナとして動作する周波数においては、デュアルバンドアンテナ１００は、頂点方向の最大放射方向を有する。この場合、ループ線路２の全長と、導体線路３の直線部材３１の全長と、導体線路４の直線部材４１の全長との和は、ループアンテナの共振周波数が得られるときの波長に略等しい。
【００４７】
このように、デュアルバンドアンテナ１００は、簡単な構造を有し、折り返しモノポールアンテナまたはループアンテナとして動作する。そして、各動作モードの共振周波数は、共にループ線路２の円周長によって決定されるため、各動作モードの共振周波数は、他方の動作モードの共振周波数に付随して変化すると考えられる。
【００４８】
そこで、２つの共振周波数が可変リアクタンス素子によって独立に制御可能なチューナブルアンテナを実現するために、各動作モードの電流分布に着目し、適切な位置に可変リアクタンス素子を装荷することによって、各共振周波数を独立に制御可能であることを以下に示す。
【００４９】
図５は、ループ線路２および導体線路３，４における電流分布を示す図である。デュアルバンドアンテナ１００が折り返しモノポールアンテナとして動作する周波数においては、２つの電流最大点ＭＡＸ１＿Ｍ，ＭＡＸ２＿Ｍと、１つの電流最小点ＭＩＮ＿Ｍとが存在する（図５の（ａ）参照）。２つの電流最大点ＭＡＸ１＿Ｍ，ＭＡＸ２＿Ｍは、ループ線路２の導体線路３，４に近い部分において間隙部２１に対して対称な位置に存在する。また、１つの電流最小点ＭＩＮ＿Ｍは、ループ線路２の間隙部２１から反時計回りに１８０度回転した位置に存在する。
【００５０】
デュアルバンドアンテナ１００がループアンテナとして動作する周波数においては、１つの電流最大点ＭＡＸ＿Ｌと、２つの電流最小点ＭＩＮ１＿Ｌ，ＭＩＮ２＿Ｌとが存在する（図５の（ｂ）参照）。１つの電流最大点ＭＡＸ＿Ｌは、ループ線路２の間隙部２１から反時計回りに１８０度回転した位置に存在する。また、２つの電流最小点ＭＩＮ１＿Ｌ，ＭＩＮ２＿Ｌは、それぞれ、ループ線路２の間隙部２１から反時計回りに９０度および２７０度回転した位置に存在する。
【００５１】
このように、折り返しモノポールアンテナとループアンテナとの２つの共振モードは、互いに電流の最大点の位置と最小点の位置とが異なる。
【００５２】
そして、折り返しモノポールアンテナにおいて、電流分布が最小になる電流最小点ＭＩＮ＿Ｍに可変リアクタンス素子を配置した場合、その可変リアクタンス素子には、ＲＦ電流が殆ど流れないので、折り返しモノポールアンテナの共振周波数は、その可変リアクタンス素子のリアクタンス値によっては変化しない。
【００５３】
一方、折り返しモノポールアンテナにおいて、電流分布が最小になる電流最小点ＭＩＮ＿Ｍは、ループアンテナにおいて、電流分布が最大になる電流最大点ＭＡＸ＿Ｌに相当するので、デュアルバンドアンテナ１００がループアンテナとして動作する場合には、電流最小点ＭＩＮ＿Ｍに配置された可変リアクタンス素子には、ＲＦ電流が流れる。その結果、電流最小点ＭＩＮ＿Ｍに配置された可変リアクタンス素子は、ループアンテナの共振周波数を独立に変化させることができる。
【００５４】
また、ループアンテナにおいて、電流分布が最小になる２つの電流最小点ＭＩＮ１＿Ｌ，ＭＩＮ２＿Ｌに可変リアクタンス素子を配置した場合、その２つの可変リアクタンス素子には、ＲＦ電流が殆ど流れないので、ループアンテナの共振周波数は、その２つの可変リアクタンス素子のリアクタンス値によっては変化しない。
【００５５】
一方、ループアンテナにおいて、電流分布が最小になる２つの電流最小点ＭＩＮ１＿Ｌ，ＭＩＮ２＿Ｌは、折り返しモノポールアンテナにおいて、ＲＦ電流が流れる位置に相当するので、デュアルバンドアンテナ１００が折り返しモノポールアンテナとして動作する場合には、２つの電流最小点ＭＩＮ１＿Ｌ，ＭＩＮ２＿Ｌに配置された２つの可変リアクタンス素子には、ＲＦ電流が流れる。その結果、２つの電流最小点ＭＩＮ１＿Ｌ，ＭＩＮ２＿Ｌに配置された２つの可変リアクタンス素子は、折り返しモノポールアンテナの共振周波数を独立に変化させることができる。
【００５６】
そこで、この発明においては、上記の点に着目し、可変リアクタンス素子７，８をそれぞれ間隙部２１から反時計回りに９０度および２７０度の位置に配置するとともに、可変リアクタンス素子９を間隙部２１から反時計回りに１８０度の位置に配置し、図１に示すアンテナ装置１０を実現するに到った。
【００５７】
従って、アンテナ装置１０においては、可変リアクタンス素子７，８は、アンテナ装置１０が折り返しモノポールアンテナとして動作する場合の共振周波数ｆ１を独立に制御し、可変リアクタンス素子９は、アンテナ装置１０がループアンテナとして動作する場合の共振周波数ｆ２を独立に制御する。
【００５８】
このように、この発明においては、複数の可変リアクタンス素子７〜９は、共振モードが切換わると、電流分布が最小と最大との間で切換わるループ線路２の位置に装荷される。
【００５９】
図６は、図１に示すアンテナ装置１０の反射特性を解析したときの構成図である。反射特性を測定する場合、直径Ｒが７０ｍｍである円形の地板１が用いられた。そして、円形の地板１は、その中心がｘｙｚ座標の原点に一致するようにｘ−ｙ平面に配置された。また、ループ線路２の中心がｘｙｚ座標の原点に位置し、導体線路３，４の直線部材３１，４１がｙ軸に略平行になるようにループ線路２および導体線路３〜６が地板１上に配置された。
【００６０】
図７は、図１に示すアンテナ装置１０の反射特性を示す図である。図７において、縦軸は、反射係数Ｓ１１を表し、横軸は、周波数を表す。また、図７の（ａ）は、可変リアクタンス素子９のリアクタンスＸ２を固定し、可変リアクタンス素子７，８のリアクタンスＸ１を変化させたときの反射特性を示す。更に、図７の（ｂ）は、可変リアクタンス素子７，８のリアクタンスＸ１を固定し、可変リアクタンス素子９のリアクタンスＸ２を変化させたときの反射特性を示す。
【００６１】
更に、曲線ｋ１〜ｋ３は、可変リアクタンス素子９のリアクタンスＸ２を０［Ω］に固定し、可変リアクタンス素子７，８のリアクタンスＸ１を、それぞれ、１００［Ω］、０［Ω］および−１００［Ω］に変えたときの反射特性を示す図である。
【００６２】
更に、曲線ｋ４〜ｋ６は、可変リアクタンス素子７，８のリアクタンスＸ１を０［Ω］に固定し、可変リアクタンス素子９のリアクタンスＸ２を、それぞれ、１００［Ω］、０［Ω］および−１００［Ω］に変えたときの反射特性を示す図である。
【００６３】
可変リアクタンス素子９のリアクタンスＸ２を０［Ω］に固定した場合、アンテナ装置１０がループアンテナとして動作するときの高周波数側の共振周波数ｆ２は、殆ど、変化せず、アンテナ装置１０が折り返しモノポールアンテナとして動作するときの低周波数側の共振周波数ｆ１は、可変リアクタンス素子７，８のリアクタンスＸ１によって変化する。
【００６４】
より具体的には、共振周波数ｆ１は、可変リアクタンス素子７，８のリアクタンスＸ１が誘導性リアクタンスから容量性リアクタンスへ変化するに伴って高周波数側へシフトする（曲線ｋ１〜ｋ３参照）。これは、リアクタンスＸ１が誘導性リアクタンス（＝１００Ω）になれば、線路長が電気的に長くなり、リアクタンスＸ１が容量性リアクタンス（＝−１００Ω）になれば、線路長が電気的に短くなるからである。
【００６５】
可変リアクタンス素子７，８のリアクタンスＸ１を０［Ω］に固定した場合、アンテナ装置１０が折り返しモノポールアンテナとして動作するときの低周波数側の共振周波数ｆ１は、殆ど、変化せず、アンテナ装置１０がループアンテナとして動作するときの高周波数側の共振周波数ｆ２は、可変リアクタンス素子９のリアクタンスＸ２によって変化する。
【００６６】
より具体的には、共振周波数ｆ２は、可変リアクタンス素子９のリアクタンスＸ２が誘導性リアクタンスから容量性リアクタンスへ変化するに伴って高周波数側へシフトする（曲線ｋ４〜ｋ６参照）。リアクタンスＸ２が誘導性リアクタンスから容量性リアクタンスへ変化するに伴って共振周波数ｆ２が高周波数側へシフトする理由は、リアクタンスＸ１が誘導性リアクタンスから容量性リアクタンスへ変化するに伴って共振周波数ｆ１が高周波数側へシフトする理由と同じである。
【００６７】
このように、アンテナ装置１０においては、共振周波数ｆ１，ｆ２をそれぞれ独立に制御可能である。
【００６８】
図８は、リアクタンスＸ１，Ｘ２をそれぞれ−１００Ω，０Ωに設定したときの２．２８ＧＨｚにおける指向性利得を示す図である。また、図９は、リアクタンスＸ１，Ｘ２をそれぞれ−１００Ω，０Ωに設定したときの４．６２ＧＨｚにおける指向性利得を示す図である。
【００６９】
図８の（ａ）および図９の（ａ）は、ｘ−ｙ平面における指向性利得を示し、図８の（ｂ）および図９の（ｂ）は、ｘ−ｚ平面における指向性利得を示し、図８の（ｃ）および図９の（ｃ）は、ｙ−ｚ平面における指向性利得を示す。また、Ｇθ，Ｇφは、それぞれ（θ，φ）を球座標系におけるｚ軸およびｙ軸と成す角度としたときの指向性利得Ｇのθ成分およびφ成分を示す。
【００７０】
低周波数側の共振周波数ｆ１では、ｘ−ｙ平面内に最大放射方向を有する指向性パターンが得られる（図８参照）。一方、高周波数側の共振周波数ｆ２では、天頂方向（＋ｚ軸方向）に最大放射方向を有する指向性パターンが得られる（図９参照）。
【００７１】
この場合、可変リアクタンス素子７〜９のリアクタンス値の変化による指向性パターンの大きな変化はなく、アンテナ装置１０は、低周波数側の共振周波数ｆ１では、折り返しモノポールアンテナとして動作しており、高周波数側の共振周波数ｆ２では、ループアンテナとして動作している。
【００７２】
図１０は、リアクタンスＸ１，Ｘ２をそれぞれ０Ω，−１００Ωに設定したときの２．０８ＧＨｚにおける指向性利得を示す図である。また、図１１は、リアクタンスＸ１，Ｘ２をそれぞれ０Ω，−１００Ωに設定したときの４．８３ＧＨｚにおける指向性利得を示す図である。
【００７３】
図１０の（ａ）および図１１の（ａ）は、ｘ−ｙ平面における指向性利得を示し、図１０の（ｂ）および図１１の（ｂ）は、ｘ−ｚ平面における指向性利得を示し、図１０の（ｃ）および図１１の（ｃ）は、ｙ−ｚ平面における指向性利得を示す。
【００７４】
この場合も、図８および図９に示す場合と同様に、アンテナ装置１０は、低周波数側の共振周波数ｆ１では、折り返しモノポールアンテナとして動作しており、高周波数側の共振周波数ｆ２では、ループアンテナとして動作している。
【００７５】
図１２は、２つのリアクタンスＸ１，Ｘ２のうち、一方のリアクタンスを０Ωに固定し、他方のリアクタンスを変化させたときの共振周波数の変化を示す図である。図１２において、縦軸は、共振周波数を表し、横軸は、リアクタンスを表す。また、図１２の（ａ）は、リアクタンスＸ２を０Ωに固定し、リアクタンスＸ１を変化させたときの第１の共振周波数ｆ１を示す。更に、図１２の（ｂ）は、リアクタンスＸ１を０Ωに固定し、リアクタンスＸ２を変化させたときの第２の共振周波数ｆ２を示す。
【００７６】
なお、リアクタンスＸ１は、図１に示すように、２箇所に接続されているので、アンテナ装置１０全体に装荷されるリアクタンスＸ１は、図１２の横軸に示す値の２倍である。
【００７７】
第１の共振周波数ｆ１は、リアクタンスＸ１が容量性リアクタンスから誘導性リアクタンスへ変化するに伴って低周波数側へ変化する（図１２の（ａ）参照）。また。第２の共振周波数ｆ２は、リアクタンスＸ２が容量性リアクタンスから誘導性リアクタンスへ変化するに伴って低周波数側へ変化する（図１２の（ｂ）参照）。
【００７８】
従って、図１２に示す結果からも、リアクタンスＸ１によってアンテナ装置１０の共振周波数ｆ１を独立に制御でき、リアクタンスＸ２によってアンテナ装置１０の共振周波数ｆ２を独立に制御できることが解る。
【００７９】
図１３は、リアクタンスＸ１を固定し、リアクタンスＸ２を変化させたときの反射特性を示す図である。図１３において、縦軸は、反射特性Ｓ１１を表し、横軸は、周波数を表す。
【００８０】
また、図１３の（ａ）は、リアクタンスＸ１を−２００Ωに固定し、リアクタンスＸ２を変化させたときの反射特性を示し、図１３の（ｂ）は、リアクタンスＸ１を−１５０Ωに固定し、リアクタンスＸ２を変化させたときの反射特性を示し、図１３の（ｃ）は、リアクタンスＸ１を−１００Ωに固定し、リアクタンスＸ２を変化させたときの反射特性を示す。更に、図１３の（ｄ）は、リアクタンスＸ１を−５０Ωに固定し、リアクタンスＸ２を変化させたときの反射特性を示し、図１３の（ｅ）は、リアクタンスＸ１を０Ωに固定し、リアクタンスＸ２を変化させたときの反射特性を示す。
【００８１】
更に、曲線ｋ７〜ｋ１７は、リアクタンスＸ１が−２００Ωであり、リアクタンスＸ２がそれぞれ３００Ω、２５０Ω、２００Ω、１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【００８２】
更に、曲線ｋ１８〜ｋ２８は、リアクタンスＸ１が−１５０Ωであり、リアクタンスＸ２がそれぞれ３００Ω、２５０Ω、２００Ω、１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【００８３】
更に、曲線ｋ２９〜ｋ３９は、リアクタンスＸ１が−１００Ωであり、リアクタンスＸ２がそれぞれ３００Ω、２５０Ω、２００Ω、１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【００８４】
更に、曲線ｋ４０〜ｋ５０は、リアクタンスＸ１が−５０Ωであり、リアクタンスＸ２がそれぞれ３００Ω、２５０Ω、２００Ω、１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【００８５】
更に、曲線ｋ５１〜ｋ６１は、リアクタンスＸ１が０Ωであり、リアクタンスＸ２がそれぞれ３００Ω、２５０Ω、２００Ω、１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【００８６】
図１４は、リアクタンスＸ１を固定し、リアクタンスＸ２を変化させたときの他の反射特性を示す図である。図１４において、縦軸は、反射特性Ｓ１１を表し、横軸は、周波数を表す。
【００８７】
また、図１４の（ｆ）は、リアクタンスＸ１を５０Ωに固定し、リアクタンスＸ２を変化させたときの反射特性を示し、図１４の（ｇ）は、リアクタンスＸ１を１００Ωに固定し、リアクタンスＸ２を変化させたときの反射特性を示し、図１４の（ｈ）は、リアクタンスＸ１を１５０Ωに固定し、リアクタンスＸ２を変化させたときの反射特性を示し、図１４の（ｉ）は、リアクタンスＸ１を２００Ωに固定し、リアクタンスＸ２を変化させたときの反射特性を示す。
【００８８】
更に、曲線ｋ６２〜ｋ７２は、リアクタンスＸ１が５０Ωであり、リアクタンスＸ２がそれぞれ３００Ω、２５０Ω、２００Ω、１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【００８９】
更に、曲線ｋ７３〜ｋ８３は、リアクタンスＸ１が１００Ωであり、リアクタンスＸ２がそれぞれ３００Ω、２５０Ω、２００Ω、１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【００９０】
更に、曲線ｋ８４〜ｋ９４は、リアクタンスＸ１が１５０Ωであり、リアクタンスＸ２がそれぞれ３００Ω、２５０Ω、２００Ω、１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【００９１】
更に、曲線ｋ９５〜ｋ１０５は、リアクタンスＸ１が２００Ωであり、リアクタンスＸ２がそれぞれ３００Ω、２５０Ω、２００Ω、１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【００９２】
リアクタンスＸ１を固定し、リアクタンスＸ２を変化させた場合、図１３および図１４に示すように、第１の共振周波数ｆ１（折り返しモノポールアンテナにおける共振周波数）は、殆ど変化せず、第２の共振周波数ｆ２（ループアンテナにおける共振周波数）は、−２００Ω≦Ｘ２≦３００ΩのリアクタンスＸ２に対して、０．８０≦ｆ２／ｆ２０≦１．１９（ｆ２０：第２の共振周波数ｆ２の中心周波数）の範囲で変化する。
【００９３】
また、図１３の（ａ）〜（ｅ）および図１４の（ｆ）〜（ｉ）の各々において、第２の共振周波数ｆ２は、リアクタンスＸ２が誘導性リアクタンスから容量性リアクタンスへ変化するに伴って高周波数側へシフトする。
【００９４】
図１５は、リアクタンスＸ２を固定し、リアクタンスＸ１を変化させたときの反射特性を示す図である。図１５において、縦軸は、反射特性Ｓ１１を表し、横軸は、周波数を表す。
【００９５】
また、図１５の（ａ）は、リアクタンスＸ２を−２００Ωに固定し、リアクタンスＸ１を変化させたときの反射特性を示し、図１５の（ｂ）は、リアクタンスＸ２を−１５０Ωに固定し、リアクタンスＸ１を変化させたときの反射特性を示し、図１５の（ｃ）は、リアクタンスＸ２を−１００Ωに固定し、リアクタンスＸ１を変化させたときの反射特性を示す。更に、図１５の（ｄ）は、リアクタンスＸ２を−５０Ωに固定し、リアクタンスＸ１を変化させたときの反射特性を示し、図１５の（ｅ）は、リアクタンスＸ２を０Ωに固定し、リアクタンスＸ１を変化させたときの反射特性を示す。
【００９６】
更に、曲線ｋ１０６〜ｋ１１３は、リアクタンスＸ２が−２００Ωであり、リアクタンスＸ１がそれぞれ１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【００９７】
更に、曲線ｋ１１４〜ｋ１２１は、リアクタンスＸ２が−１５０Ωであり、リアクタンスＸ１がそれぞれ１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【００９８】
更に、曲線ｋ１２２〜ｋ１２９は、リアクタンスＸ２が−１００Ωであり、リアクタンスＸ１がそれぞれ１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【００９９】
更に、曲線ｋ１３０〜ｋ１３７は、リアクタンスＸ２が−５０Ωであり、リアクタンスＸ１がそれぞれ１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【０１００】
更に、曲線ｋ１３８〜ｋ１４５は、リアクタンスＸ２が０Ωであり、リアクタンスＸ１がそれぞれ１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【０１０１】
図１６は、リアクタンスＸ２を固定し、リアクタンスＸ１を変化させたときの他の反射特性を示す図である。図１６において、縦軸は、反射特性Ｓ１１を表し、横軸は、周波数を表す。
【０１０２】
また、図１６の（ｆ）は、リアクタンスＸ２を５０Ωに固定し、リアクタンスＸ１を変化させたときの反射特性を示し、図１６の（ｇ）は、リアクタンスＸ２を１００Ωに固定し、リアクタンスＸ１を変化させたときの反射特性を示し、図１６の（ｈ）は、リアクタンスＸ２を１５０Ωに固定し、リアクタンスＸ１を変化させたときの反射特性を示し、図１６の（ｉ）は、リアクタンスＸ２を２００Ωに固定し、リアクタンスＸ１を変化させたときの反射特性を示し、図１６の（ｊ）は、リアクタンスＸ２を２５０Ωに固定し、リアクタンスＸ１を変化させたときの反射特性を示す。
【０１０３】
更に、曲線ｋ１４６〜ｋ１５３は、リアクタンスＸ２が５０Ωであり、リアクタンスＸ１がそれぞれ１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【０１０４】
更に、曲線ｋ１５４〜ｋ１６１は、リアクタンスＸ２が１００Ωであり、リアクタンスＸ１がそれぞれ１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【０１０５】
更に、曲線ｋ１６２〜ｋ１６９は、リアクタンスＸ２が１５０Ωであり、リアクタンスＸ１がそれぞれ１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【０１０６】
更に、曲線ｋ１７０〜ｋ１７６は、リアクタンスＸ２が２００Ωであり、リアクタンスＸ１がそれぞれ−２００Ω、−１５０Ω、−１００Ω、−５０Ω、０Ω、５０Ω、１００Ω、１５０Ω、２００Ω、および２５０Ωであるときの反射特性を示す。
【０１０７】
更に、曲線ｋ１７７〜ｋ１８４は、リアクタンスＸ２が２５０Ωであり、リアクタンスＸ１がそれぞれ１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωであるときの反射特性を示す。
【０１０８】
リアクタンスＸ２を固定し、リアクタンスＸ１を変化させた場合、図１５および図１６に示すように、第２の共振周波数ｆ２（ループアンテナにおける共振周波数）は、殆ど変化せず、第１の共振周波数ｆ１（折り返しモノポールアンテナにおける共振周波数）は、−２００Ω≦Ｘ２≦１５０ΩのリアクタンスＸ１に対して、０．８３≦ｆ１／ｆ１０≦１．１７（ｆ１０：第１の共振周波数ｆ１の中心周波数）の範囲で変化する。
【０１０９】
また、図１５の（ａ）〜（ｅ）および図１６の（ｆ）〜（ｊ）の各々において、第１の共振周波数ｆ１は、リアクタンスＸ１が誘導性リアクタンスから容量性リアクタンスへ変化するに伴って高周波数側へシフトする。
【０１１０】
第１の共振周波数ｆ１と第２の共振周波数ｆ２との比ｆ２／ｆ１は、Ｘ１＝２００Ω、Ｘ２＝−２００Ωのとき、最大で３．１９であり、Ｘ１＝−２００Ω、Ｘ２＝３００Ωのとき、最小で１．４８であり、整合回路を用いることなく、デュアルバンドで比帯域がおよそ０．８〜１．２の範囲で整合周波数を可変制御できることが解る。
【０１１１】
アンテナ装置１０の設定回路１２は、可変リアクタンス素子７〜９のリアクタンスＸ１，Ｘ１，Ｘ２を上述したリアクタンス値に設定するための設定信号ＳＥＴ１〜ＳＥＴ３を生成し、その生成した設定信号ＳＥＴ１〜ＳＥＴ３をそれぞれ可変リアクタンス素子７〜９へ出力する。これによって、第１の共振周波数ｆ１および第２の共振周波数ｆ２は、独立に制御される。
【０１１２】
図１７は、実施の形態１による他のアンテナ装置の斜視図である。実施の形態１によるアンテナ装置は、図１７に示すアンテナ装置１０Ａであってもよい。アンテナ装置１０Ａは、図１に示すアンテナ装置１０の導体線路５，６を削除したものであり、その他は、アンテナ装置１０と同じである。
【０１１３】
図１８は、図１７に示すアンテナ装置１０Ａの反射特性を示す図である。図１８において、縦軸は、反射特性Ｓ１１を表し、横軸は、周波数を表す。また、曲線ｋ１８５は、図１７に示すアンテナ装置１０Ａ（＝Ｉｎｖｅｒｔｅｄ−Ｌ  ｔｙｐｅ）の反射特性を示し、曲線ｋ１８６は、図１に示すアンテナ装置１０（＝Ｉｎｖｅｒｔｅｄ―Ｆ  ｔｙｐｅ）の反射特性を示す。更に、リアクタンスＸ１，Ｘ２は、共に０Ωである。
【０１１４】
整合用のショートピンである導体線路５，６を設けたアンテナ装置１０においては、第１および第２の共振周波数ｆ１，ｆ２における反射特性Ｓ１１は、共に−２０ｄＢ以下と良好である（曲線ｋ１８６参照）。
【０１１５】
これに対し、導体線路５，６を設けないアンテナ装置１０Ａにおいては、第１および第２の共振周波数ｆ１，ｆ２における反射特性Ｓ１１は、大きく低下するが、０ｄＢよりも小さい。
【０１１６】
従って、整合用のショートピンである導体線路５，６を設けない場合も、第１および第２の共振周波数ｆ１，ｆ２を独立に制御可能である。
【０１１７】
また、整合用のショートピンである導体線路５，６を設けることによって、給電部１１との整合を取ることができ、第１および第２の共振周波数ｆ１，ｆ２における反射特性Ｓ１１を大きく向上できる。
【０１１８】
図１９は、実施の形態１による更に他のアンテナ装置の斜視図である。実施の形態１によるアンテナ装置は、図１９に示すアンテナ装置１０Ｂであってもよい。アンテナ装置１０Ｂは、図１に示すアンテナ装置１０にループ線路２２および可変リアクタンス素子２３〜２５を追加し、設定回路１２を設定回路１２Ａに代えたものであり、その他は、アンテナ装置１０と同じである。
【０１１９】
ループ線路２２は、導体からなり、ループ線路２と同じ平面内においてループ線路２の内側に配置される。そして、ループ線路２２は、ループ線路２の間隙部２１の長さｇに等しい間隙部を有し、一方端が導体線路３の直線導体３１に接続され、他方端が導体線路４の直線導体４１に接続される。この場合、ループ線路２２の内径は、例えば、１２ｍｍである。
【０１２０】
可変リアクタンス素子２３は、間隙部２１から反時計回りに９０度回転した位置においてループ線路２２に装荷され、可変リアクタンス素子２４は、間隙部２１から反時計回りに２７０度回転した位置においてループ線路２２に装荷され、可変リアクタンス素子２５は、間隙部２１から反時計回りに１８０度回転した位置においてループ線路２２に装荷される。
【０１２１】
なお、可変リアクタンス素子２３〜２５のループ線路２２への装荷位置は、可変リアクタンス素子７〜９のループ線路２への装荷位置の決定方法と同じ決定方法によって決定される。
【０１２２】
可変リアクタンス素子２３，２４は、それぞれ、設定回路１２Ａからの設定信号ＳＥＴ４，ＳＥＴ５によってリアクタンスＸ３を所定のリアクタンス値に設定し、可変リアクタンス素子７，８と同じ機能を果たす。また、可変リアクタンス素子２５は、設定回路１２Ａからの設定信号ＳＥＴ６によってリアクタンスＸ４を所定のリアクタンス値に設定し、可変リアクタンス素子９と同じ機能を果たす。
【０１２３】
設定回路１２Ａは、設定信号ＳＥＴ１〜ＳＥＴ６を生成し、その生成した設定信号ＳＥＴ１〜ＳＥＴ６をそれぞれ可変リアクタンス素子７〜９，２３〜２５へ出力する。
【０１２４】
アンテナ装置１０Ｂにおいては、可変リアクタンス素子９，２５のリアクタンスＸ２，Ｘ４を固定し、可変リアクタンス素子７，８のリアクタンスＸ１を所定のリアクタンス値に設定し、可変リアクタンス素子２３，２４のリアクタンスＸ３を所定のリアクタンス値に設定すると、ループ線路２および導体線路３〜６は、共振周波数ｆ１を有する折り返しモノポールアンテナとして動作し、ループ線路２２および導体線路３〜６は、共振周波数ｆ３を有する折り返しモノポールアンテナとして動作する。
【０１２５】
また、可変リアクタンス素子７，８のリアクタンスＸ１および可変リアクタンス素子２３，２４のリアクタンスＸ３を固定し、可変リアクタンス素子９のリアクタンスＸ２を所定のリアクタンス値に設定し、可変リアクタンス素子２５のリアクタンスＸ４を所定のリアクタンス値に設定すると、ループ線路２および導体線路３〜６は、共振周波数ｆ２を有するループアンテナとして動作し、ループ線路２２および導体線路３〜６は、共振周波数ｆ４（＞ｆ３）を有するループアンテナとして動作する。
【０１２６】
従って、アンテナ装置１０Ｂは、第１の共振周波数ｆ１、第２の共振周波数ｆ２、第３の共振周波数ｆ３および第４の共振周波数ｆ４で動作する。そして、可変リアクタンス素子７〜９，２３〜２５のリアクタンスＸ１〜Ｘ４を制御することによって、第１の共振周波数ｆ１、第２の共振周波数ｆ２、第３の共振周波数ｆ３および第４の共振周波数ｆ４の各々を独立に制御できる。
【０１２７】
なお、実施の形態１によるアンテナ装置は、図１９に示すアンテナ装置１０Ｂの導体線路５，６を削除したものであってもよい。
【０１２８】
また、上記においては、ループ線路２，２２は、略円形形状からなると説明したが、この発明においては、これに限らず、ループ線路２，２２は、三角形、四角形、および五角形等の多角形形状からなっていてもよい。
【０１２９】
更に、実施の形態１によるアンテナ装置は、一般的には、地板と、ｎ（ｎは正の整数）個のループ線路と、導体線路３，４と、３ｎ個の可変リアクタンス素子と、設定回路とを備えるアンテナ装置であればよい。この場合、ｎ個のループ線路は、地板１に対してループ線路２，２２と同じように配置される。また、３ｎ個の可変リアクタンス素子は、３個づつ、１個のループ線路に可変リアクタンス素子７〜９（または可変リアクタンス素子２３〜２５）と同じように装荷される。
【０１３０】
その結果、２ｎ個の共振周波数の各々を独立に制御可能な２ｎ個の周波数帯域で動作するアンテナ装置を実現できる。
【０１３１】
［実施の形態２］
図２０は、実施の形態２によるアンテナ装置の斜視図である。アンテナ装置２００は、図１に示すアンテナ装置１０に可変リアクタンス素子２０１，２０２を追加し、設定回路１２を設定回路１２Ｂに代えたものであり、その他は、アンテナ装置１０と同じである。
【０１３２】
可変リアクタンス素子２０１は、間隙部２１と可変リアクタンス素子７との間においてループ線路２に装荷され、可変リアクタンス素子２０２は、間隙部２１と可変リアクタンス素子８との間においてループ線路２に装荷される。
【０１３３】
そして、可変リアクタンス素子２０１，２０２は、それぞれ、設定回路１２Ｂからの設定信号ＳＥＴ７，ＳＥＴ８によってリアクタンスＸ５を所定のリアクタンス値に設定する。
【０１３４】
設定回路１２Ｂは、設定信号ＳＥＴ１〜ＳＥＴ３，ＳＥＴ７，ＳＥＴ８を生成し、その生成した設定信号ＳＥＴ１〜ＳＥＴ３，ＳＥＴ７，ＳＥＴ８をそれぞれ可変リアクタンス素子７〜９，２０１，２０２へ出力する。
【０１３５】
図２１は、図２０に示す可変リアクタンス素子２０１，２０２の装荷位置を決定する方法を説明するための図である。
【０１３６】
図２１に示すように、間隙部２１の中心をｙ軸とし、ｙ軸からの角度φ（°）を設定する。そして、角度φを変化させてアンテナ装置２００の反射特性を解析し、可変リアクタンス素子２０１，２０２の装荷位置を決定する。
【０１３７】
可変リアクタンス素子２０１，２０２を０°＜｜φ｜＜９０°の範囲の角度φによって決定される位置に装荷した場合について説明する。
【０１３８】
図２２、図２４、図２６および図２８は、それぞれ、図２０に示すアンテナ装置２００の第１〜第４の反射特性を示す図である。また、図２３、図２５、図２７および図２９は、それぞれ、図２０に示すアンテナ装置２００の第１〜第４の共振周波数とリアクタンスＸ５との関係を示す図である。
【０１３９】
図２２、図２４、図２６および図２８において、縦軸は、反射特性Ｓ１１を表し、横軸は、周波数を表す。図２２、図２４、図２６および図２８は、それぞれ、可変リアクタンス素子２０１，２０２をφ＝±１０°、φ＝±３０°、φ＝±４５°、およびφ＝±６０°の角度φによって決定される位置に装荷した場合の反射特性を示す。
【０１４０】
そして、曲線ｋ１８７〜ｋ１９３は、リアクタンスＸ１，Ｘ２を０Ωに固定し、リアクタンスＸ５をそれぞれ１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωに設定したときの反射特性を示す。
【０１４１】
また、曲線ｋ１９４〜ｋ２００は、リアクタンスＸ１，Ｘ２を０Ωに固定し、リアクタンスＸ５をそれぞれ１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωに設定したときの反射特性を示す。
【０１４２】
更に、曲線ｋ２０１〜ｋ２０７は、リアクタンスＸ１，Ｘ２を０Ωに固定し、リアクタンスＸ５をそれぞれ１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωに設定したときの反射特性を示す。
【０１４３】
更に、曲線ｋ２０８〜ｋ２１４は、リアクタンスＸ１，Ｘ２を０Ωに固定し、リアクタンスＸ５をそれぞれ１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、−１００Ω、−１５０Ω、および−２００Ωに設定したときの反射特性を示す。
【０１４４】
図２３、図２５、図２７および図２９において、縦軸は、共振周波数を表し、横軸は、リアクタンスＸ５を表す。そして、図２３、図２５、図２７および図２９は、それぞれ、可変リアクタンス素子２０１，２０２をφ＝±１０°、φ＝±３０°、φ＝±４５°、およびφ＝±６０°の角度φによって決定される位置に装荷した場合の共振周波数とリアクタンスＸ５との関係を示す。
【０１４５】
図２２〜図２９から明らかなように、２つの共振周波数ｆ１，ｆ２は、リアクタンスＸ５が容量性リアクタンスから誘導性リアクタンスへ変化すると、共に、高周波数側から低周波数側へシフトする。
【０１４６】
従って、リアクタンスＸ５を用いることによって、２つの共振周波数ｆ１，ｆ２を同時に制御できる。
【０１４７】
また、可変リアクタンス素子２０１，２０２の装荷位置をそれぞれ可変リアクタンス素子７，８の装荷位置に近づけると、第２の共振周波数ｆ２の変化範囲が狭くなる（図２２の曲線ｋ１８７〜ｋ１９３、図２４の曲線ｋ１９４〜ｋ２００、図２６の曲線ｋ２０１〜ｋ２０７、および図２８の曲線ｋ２０８〜ｋ２１７参照）。これは、可変リアクタンス素子２０１，２０２の装荷位置が第２の共振周波数ｆ２における電流最小点ＭＩＮ１＿Ｌ，ＭＩＮ２＿Ｌに近づくためである。
【０１４８】
一方、可変リアクタンス素子２０１，２０２の装荷位置を間隙部２１に近づけると、第１の共振周波数ｆ１および第２の共振周波数ｆ２の変化範囲が広くなる（図２２、図２４、図２６および図２８参照）。これは、図５に示す電流分布から解るように、可変リアクタンス素子２０１，２０２の装荷位置が第１の共振周波数ｆ１および第２の共振周波数ｆ２の両方における電流最大点に近づくためである。
【０１４９】
従って、広い周波数範囲にわたって２つの共振周波数ｆ１，ｆ２を同時に制御するには、可変リアクタンス素子２０１，２０２を間隙部２１に近い位置に装荷するのが望ましい。
【０１５０】
アンテナ装置２００において、設定回路１２Ｂは、可変リアクタンス素子７〜９，２０１，２０２のリアクタンスＸ１，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ５，Ｘ５を上述したリアクタンス値に設定するための設定信号ＳＥＴ１〜ＳＥＴ３，ＳＥＴ７，ＳＥＴ８を生成し、その生成した設定信号ＳＥＴ１〜ＳＥＴ３，ＳＥＴ７，ＳＥＴ８をそれぞれ可変リアクタンス素子７〜９，２０１，２０２へ出力する。これによって、第１の共振周波数ｆ１および第２の共振周波数ｆ２は、同時に制御される。
【０１５１】
図３０は、実施の形態２による他のアンテナ装置の斜視図である。実施の形態２によるアンテナ装置は、図３０に示すアンテナ装置２００Ａであってもよい。アンテナ装置２００Ａは、図１に示すアンテナ装置１０に可変リアクタンス素子２０３，２０４を追加し、設定回路１２を設定回路１２Ｃに代えたものであり、その他は、アンテナ装置１０と同じである。
【０１５２】
可変リアクタンス素子２０３は、可変リアクタンス素子７と可変リアクタンス素子９との間においてループ線路２に装荷され、可変リアクタンス素子２０４は、可変リアクタンス素子８と可変リアクタンス素子９との間においてループ線路２に装荷される。
【０１５３】
そして、可変リアクタンス素子２０３，２０４は、それぞれ、設定回路１２Ｃからの設定信号ＳＥＴ９，ＳＥＴ１０によってリアクタンスＸ６を所定のリアクタンス値に設定する。
【０１５４】
設定回路１２Ｃは、設定信号ＳＥＴ１〜ＳＥＴ３，ＳＥＴ９，ＳＥＴ１０を生成し、その生成した設定信号ＳＥＴ１〜ＳＥＴ３，ＳＥＴ９，ＳＥＴ１０をそれぞれ可変リアクタンス素子７〜９，２０３，２０４へ出力する。
【０１５５】
アンテナ装置２００Ａにおいても、図２１に示す角度φを変化させてアンテナ装置２００Ａの反射特性を測定し、可変リアクタンス素子２０３，２０４の装荷位置を決定する。
【０１５６】
可変リアクタンス素子２０３，２０４を９０°＜｜φ｜＜１８０°の範囲の角度φによって決定される位置に装荷した場合について説明する。
【０１５７】
図３１、図３３および図３５は、それぞれ、図３０に示すアンテナ装置２００Ａの第１〜第３の反射特性を示す図である。また、図３２、図３４および図３６は、それぞれ、図３０に示すアンテナ装置２００Ａの第１〜第３の共振周波数とリアクタンスＸ６との関係を示す図である。
【０１５８】
図３１、図３３および図３５において、縦軸は、反射特性Ｓ１１を表し、横軸は、周波数を表す。図３１、図３３および図３５は、それぞれ、可変リアクタンス素子２０３，２０４をφ＝±１２０°、φ＝±１３５°、およびφ＝±１５０°の角度φによって決定される位置に装荷した場合の反射特性を示す。
【０１５９】
そして、曲線ｋ２１５〜ｋ２２１は、リアクタンスＸ１，Ｘ２を０Ωに固定し、リアクタンスＸ６をそれぞれ２００Ω、１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、および−１００Ωに設定したときの反射特性を示す。
【０１６０】
また、曲線ｋ２２２〜ｋ２２８は、リアクタンスＸ１，Ｘ２を０Ωに固定し、リアクタンスＸ６をそれぞれ２００Ω、１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、および−１００Ωに設定したときの反射特性を示す。
【０１６１】
更に、曲線ｋ２２９〜ｋ２３５は、リアクタンスＸ１，Ｘ２を０Ωに固定し、リアクタンスＸ６をそれぞれ２００Ω、１５０Ω、１００Ω、５０Ω、０Ω、−５０Ω、および−１００Ωに設定したときの反射特性を示す。
【０１６２】
図３２、図３４および図３６において、縦軸は、共振周波数を表し、横軸は、リアクタンスＸ６を表す。そして、図３２、図３４および図３６は、それぞれ、可変リアクタンス素子２０３，２０４をφ＝±１２０°、φ＝±１３５°、およびφ＝±１５０°の角度φによって決定される位置に装荷した場合の共振周波数とリアクタンスＸ６との関係を示す。
【０１６３】
可変リアクタンス素子２０３，２０４のリアクタンスＸ６を変化することによって、第１の共振周波数ｆ１および第２の共振周波数ｆ２は、同時に変化するが、第１の共振周波数ｆ１の変化範囲が第２の共振周波数ｆ２の変化範囲よりも狭い。
【０１６４】
また、可変リアクタンス素子２０３，２０４の装荷位置をそれぞれ可変リアクタンス素子７，８に近づければ、第１の共振周波数の可変範囲は、広くなり（図３５の曲線ｋ２２９〜ｋ２３５、図３３の曲線ｋ２２２〜ｋ２２７および図３１の曲線ｋ２１５〜ｋ２２１参照）、可変リアクタンス素子２０３，２４０を可変リアクタンス素子９に近づければ、第１の共振周波数ｆ１の可変範囲は、極めて狭くなる（図３５参照）。
【０１６５】
一方、可変リアクタンス素子２０３，２０４の装荷位置をそれぞれ可変リアクタンス素子７，８に近づければ、第２の共振周波数ｆ２の可変範囲は、狭くなり（図３５の曲線ｋ２２９〜ｋ２３５、図３３の曲線ｋ２２２〜ｋ２２７および図３１の曲線ｋ２１５〜ｋ２２１参照）、可変リアクタンス素子２０３，２４０を可変リアクタンス素子９に近づければ、第２の共振周波数ｆ２の可変範囲は、広くなる（図３５参照）。
【０１６６】
従って、２つの共振周波数ｆ１，ｆ２を同時に可変制御するには、可変リアクタンス素子２０３，２４０をφ＝±１２０°の角度φによって決定される位置、即ち、可変リアクタンス素子７，８に相対的に近い位置に装荷するのが好ましい。
【０１６７】
このように、実施の形態２によるアンテナ装置２００，２００Ａは、２つの共振周波数における電流最大点が重なり合う位置に可変リアクタンス素子２０１，２０２；２０３，２０４を装荷することによって、２つの共振周波数ｆ１，ｆ２の各々を独立に制御できるとともに、２つの共振周波数ｆ１，ｆ２を同時に制御できる。
【０１６８】
アンテナ装置２００Ａにおいて、設定回路１２Ｃは、可変リアクタンス素子７〜９，２０３，２０４のリアクタンスＸ１，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ６，Ｘ６を上述したリアクタンス値に設定するための設定信号ＳＥＴ１〜ＳＥＴ３，ＳＥＴ９，ＳＥＴ１０を生成し、その生成した設定信号ＳＥＴ１〜ＳＥＴ３，ＳＥＴ９，ＳＥＴ１０をそれぞれ可変リアクタンス素子７〜９，２０３，２０４へ出力する。これによって、第１の共振周波数ｆ１および第２の共振周波数ｆ２は、独立または同時に制御される。
【０１６９】
図３７は、実施の形態２による更に他のアンテナ装置の斜視図である。実施の形態２によるアンテナ装置は、図３７に示すアンテナ装置２００Ｂであってもよい。アンテナ装置２００Ｂは、図２０に示すアンテナ装置２００に可変リアクタンス素子２０３，２０４を追加し、設定回路１２Ｂを設定回路１２Ｄに代えたものであり、その他は、アンテナ装置２００と同じである。
【０１７０】
可変リアクタンス素子２０３，２０４は、図３０に示すアンテナ装置２００Ａにおいて説明した位置に装荷される。
【０１７１】
設定回路１２Ｄは、設定信号ＳＥＴ１〜ＳＥＴ３，ＳＥＴ７〜ＳＥＴ１０を生成し、その生成した設定信号ＳＥＴ１〜ＳＥＴ３，ＳＥＴ７〜ＳＥＴ１０をそれぞれ可変リアクタンス素子７〜９，２０１〜２０４へ出力する。
【０１７２】
可変リアクタンス素子７〜９に追加して可変リアクタンス素子２０１〜２０４をループ線路２に装荷することによって、アンテナ装置２００，２００Ａにおける２つの共振周波数ｆ１，ｆ２の可変範囲よりも広い周波数範囲で２つの共振周波数ｆ１，ｆ２を同時に制御できる。
【０１７３】
なお、実施の形態２によるアンテナ装置は、上述したアンテナ装置２００，２００Ａ，２００Ｂから導体線路５，６を削除したアンテナ装置であってもよい。
【０１７４】
また、実施の形態２によるアンテナ装置は、上述したアンテナ装置２００，２００Ａ，２００Ｂに対してアンテナ装置１０からアンテナ装置１０Ｂへの変更を施したアンテナ装置であってもよい。これによって、２以上の共振周波数の各々を独立に制御できるとともに、２以上の共振周波数を同時に制御できる。
【０１７５】
その他は、実施の形態１と同じである。
【０１７６】
この発明によるアンテナ装置は、上述したアンテナ装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，２００，２００Ａ，２００Ｂのループ線路２および導体線路３〜６を誘電体基板内に配置したアンテナ装置であってもよい。
【０１７７】
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】
【０１７８】
この発明は、複数の共振周波数の各々を電気的に独立に可変できるアンテナ装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１７９】
【図１】この発明の実施の形態１によるアンテナ装置の斜視図である。
【図２】図１に示すループ線路および導体線路の寸法を説明するための図である。
【図３】デュアルバンドアンテナの斜視図である。
【図４】図３に示すデュアルバンドアンテナにおける電流分布を示す図である。
【図５】ループ線路および導体線路における電流分布を示す図である。
【図６】図１に示すアンテナ装置の反射特性を計算もしくは解析したときの構成図である。
【図７】図１に示すアンテナ装置の反射特性を示す図である。
【図８】リアクタンスＸ１，Ｘ２をそれぞれ−１００Ω，０Ωに設定したときの２．２８ＧＨｚにおける指向性利得を示す図である。
【図９】リアクタンスＸ１，Ｘ２をそれぞれ−１００Ω，０Ωに設定したときの４．６２ＧＨｚにおける指向性利得を示す図である。
【図１０】リアクタンスＸ１，Ｘ２をそれぞれ０Ω，−１００Ωに設定したときの２．０８ＧＨｚにおける指向性利得を示す図である。
【図１１】リアクタンスＸ１，Ｘ２をそれぞれ０Ω，−１００Ωに設定したときの４．８３ＧＨｚにおける指向性利得を示す図である。
【図１２】２つのリアクタンスＸ１，Ｘ２のうち、一方のリアクタンスを０Ωに固定し、他方のリアクタンスを変化させたときの共振周波数の変化を示す図である。
【図１３】リアクタンスＸ１を固定し、リアクタンスＸ２を変化させたときの反射特性を示す図である。
【図１４】リアクタンスＸ１を固定し、リアクタンスＸ２を変化させたときの他の反射特性を示す図である。
【図１５】リアクタンスＸ２を固定し、リアクタンスＸ１を変化させたときの反射特性を示す図である。
【図１６】リアクタンスＸ２を固定し、リアクタンスＸ１を変化させたときの他の反射特性を示す図である。
【図１７】実施の形態１による他のアンテナ装置の斜視図である。
【図１８】図１７に示すアンテナ装置の反射特性を示す図である。
【図１９】実施の形態１による更に他のアンテナ装置の斜視図である。
【図２０】実施の形態２によるアンテナ装置の斜視図である。
【図２１】図２０に示す可変リアクタンス素子の装荷位置を決定する方法を説明するための図である。
【図２２】図２０に示すアンテナ装置の第１の反射特性を示す図である。
【図２３】図２０に示すアンテナ装置の第１の共振周波数とリアクタンスＸ５との関係を示す図である。
【図２４】図２０に示すアンテナ装置の第２の反射特性を示す図である。
【図２５】図２０に示すアンテナ装置の第２の共振周波数とリアクタンスＸ５との関係を示す図である。
【図２６】図２０に示すアンテナ装置の第３の反射特性を示す図である。
【図２７】図２０に示すアンテナ装置の第３の共振周波数とリアクタンスＸ５との関係を示す図である。
【図２８】図２０に示すアンテナ装置の第４の反射特性を示す図である。
【図２９】図２０に示すアンテナ装置の第４の共振周波数とリアクタンスＸ５との関係を示す図である。
【図３０】実施の形態２による他のアンテナ装置の斜視図である。
【図３１】図３０に示すアンテナ装置の第１の反射特性を示す図である。
【図３２】図３０に示すアンテナ装置の第１の共振周波数とリアクタンスＸ６との関係を示す図である。
【図３３】図３０に示すアンテナ装置の第２の反射特性を示す図である。
【図３４】図３０に示すアンテナ装置の第２の共振周波数とリアクタンスＸ６との関係を示す図である。
【図３５】図３０に示すアンテナ装置の第３の反射特性を示す図である。
【図３６】図３０に示すアンテナ装置の第３の共振周波数とリアクタンスＸ６との関係を示す図である。
【図３７】実施の形態２による更に他のアンテナ装置の斜視図である。
【符号の説明】
【０１８０】
１  地板、２，２２  ループ線路、２Ａ  一方端、２Ｂ  他方端、３〜６  導体線路、７〜９，２３〜２５，２０１〜２０４  可変リアクタンス素子、１０，１０Ａ，１０Ｂ，２００，２００Ａ，２００Ｂ  アンテナ装置、１１  給電部、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ  設定回路、１３，１４  矢印、２１  間隙部、３１，３２，４１，４２  直線部材、１００  デュアルバンドアンテナ。
【図１】
0005223129.tif 000002
【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】
0005223129.tif 000007
【図７】
0005223129.tif 000008
【図８】
0005223129.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005223129.tif 000011
【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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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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