(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を遅波モードで伝播する柱状の誘電体ロッドアンテナと、
中空部を前記誘電体ロッドアンテナが貫通する複数の中空部材と、
前記複数の中空部材を所定間隔で接続する接続部材とを含み、
前記誘電体ロッドアンテナは、前記複数の中空部材が相互に接触した状態において第１の方向に電波を放射し、前記複数の中空部材が一定間隔をあけて配置された状態において前記第１の方向と異なる第２の方向に電波を放射するものであるアンテナ装置。
【請求項２】
電磁波を遅波モードで伝播する柱状の誘電体ロッドアンテナと、
前記誘電体ロッドアンテナ上の前記誘電体ロッドアンテナの前記電磁波の伝播方向に周期的に配置された複数の柱状体と、
前記複数の柱状体を所定間隔で接続する接続部材とを含み、
前記誘電体ロッドアンテナは、前記複数の柱状体が相互に接触した状態において第１の方向に電波を放射し、前記複数の柱状体が一定間隔をあけて配置された状態において前記第１の方向と異なる第２の方向に電波を放射するものであるアンテナ装置。
【請求項３】
前記接続部材が、可曉性接続材である請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記接続部材が、弾性接続材である請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
電磁波を遅波モードで伝播する柱状の誘電体ロッドアンテナと、
中空部を前記誘電体ロッドアンテナが貫通する周期構造体とを備え、
前記周期構造体は、中空部を前記誘電体ロッドアンテナが貫通する複数の中空部材と、前記複数の中空部材を所定間隔で接続する接続部材とを含み、
前記誘電体ロッドアンテナは、前記周期構造体が嵌合された状態において第１の方向に電波を放射し、前記周期構造体が取り外された状態において前記第１の方向と異なる第２の方向に電波を放射するものであるアンテナ装置。
【請求項６】
前記接続部材は、中空部を前記誘電体ロッドアンテナが貫通する中空体で構成された請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記周期構造体の一方端を覆う導電体平板を含む請求項５または請求項６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、アンテナ装置に係り、特に、簡易な構造であっても電磁波の放射方向を広範囲に変更することの可能なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放送局の番組制作で使用されるワイヤレスカメラシステムのカメラと受信装置間の映像信号の授受、無線ＬＡＮによるデータの授受等大容量の無線伝送を行う場合、広い帯域を有するミリ波帯が適用される。
【０００３】
ミリ波帯無線伝送システムに搭載されるアンテナは、使用環境によって送信アンテナと受信アンテナの相対的位置が大きく変化する場合、使用環境に応じて電磁波の放射方向を広範囲に変更できるものであることが望ましい。
【０００４】
また、アンテナをミリ波帯無線伝送装置自体に取り付けるためには、スペースが限られている場合が一般的であるので、アンテナは小型かつ簡易な構成であることも必要である。
【０００５】
小型かつ簡易な構成のミリ波帯用のアンテナとしては、表面波アンテナまたは漏れ波アンテナ等がある。代表的な表面波アンテナとしては、誘電体棒で構成される誘電体ロッドアンテナを挙げることができ、代表的な漏れ波アンテナとしては、周期構造を有する誘電体線路で構成される誘電体漏れ波アンテナを挙げることができる。
【０００６】
誘電体ロッドアンテナは、誘電体ロッドアンテナの端部から誘電体ロッドアンテナの電波の伝播方向に電波を放射し、漏れ波アンテナは誘電体線路の電波の伝播方向と異なる方向に電波を放射する。
【０００７】
そして、電波の放射方向を変更できる誘電体ロッドアンテナ装置および漏れ波アンテナ装置が既に提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００８】
特許文献１に示されている従来の誘電体ロッドアンテナ装置は、図８に示すように、誘電体ロッドアンテナ１９１に沿って反射部材１９２を設置することにより、電波の放射方向を誘電体ロッドアンテナ１９１の軸に対して約１５度傾けることが可能となる。
【０００９】
また、特許文献２に示されている従来の漏れ波アンテナ装置は、図９に示すように、地板導体２０１と誘電体基板２０２とがスペーサ２０３を介して平行に配置された伝播路を備える。
【００１０】
誘電体基板２０２の上面には複数の金属ストリップ２０４が所定間隔ごとに設置されている。さらに、誘電体基板２０２の上方には所定間隔を隔てて電波の伝播方向と直角に金属板２０５が配置されているが、金属板２０５は電波の伝播方向と垂直な面内において所定角度内で回転可能である。
【００１１】
電波は金属板２０５から金属ストリップ２０４の方向に向かって伝播し、金属ストリップ２０４から漏洩して空中に放射される。
【００１２】
そして、金属板２０５の傾きを変更することにより、電波の放射方向を制御することが可能となる。
【特許文献１】特開平０６−２４４６２８号公報（［０００７］、図１）
【特許文献２】特開２００３−３３８７０６号公報（［００３１］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
多量の情報を安定に伝送するためには受信電力と雑音電力の比（Ｃ／Ｎ比）を大きくすることが必要となる。そして、Ｃ／Ｎ比を大きくする方法の１つとして、受信アンテナの方向に放射される送信電力をできる限り大きくすることが考えられる。
【００１４】
従って、ワイヤレスカメラシステムに適用するアンテナにあっては、使用環境によって送信アンテナと受信アンテナの相対位置が変化するので、電波放射方向を広範囲に変更できることが必要となる。
【００１５】
ワイヤレスカメラを屋内で使用するときには見通しを確保するためには受信アンテナをワイヤレスカメラの上方に設置し、屋外で使用するときには受信アンテナをワイヤレスカメラに対して水平に設置する場合が多いことを考慮すると、使用環境に応じて電波放射方向を９０度以上変更できることが望ましい。
【００１６】
さらに、Ｃ／Ｎ比を大きくするためにはアンテナを高利得とすることが考えられるが、アンテナを高利得とするほどアンテナの指向性は鋭くなる。従って、ワイヤレスカメラで移動しながら撮影する場合には、送信アンテナと受信アンテナの相対位置が時々刻々変化するので、受信アンテナの方向に放射される送信電力が大きくなるように、送信アンテナの電波放射方向を連続的、かつ、広範囲に変更できることが望ましい。
【００１７】
しかしながら、特許文献１に開示された誘電体ロッドアンテナには使用環境に応じて電波の放射方向を変更できないという課題があった。
【００１８】
また、特許文献２に開示された誘電体漏れ波アンテナには使用環境に応じて電波放射方向を変更できるものの、やはり、変更範囲が限られているという課題があった。
【００１９】
表面波アンテナと漏れ波アンテナの両方を使用して電波放射範囲を拡大することも可能であるが、それぞれのアンテナに電波を供給する給電回路を切り替え可能な構成とする必要があり、構造が複雑化することは回避できない。
【００２０】
本発明は、上記の従来の課題を解決するためになされたものであって、簡易な構成で電磁波の放射方向を９０度以上の広範囲に変更できるアンテナ装置を提供することを第１の目的とする。
【００２１】
さらに、簡易な構成で電波の放射方向を広範囲、かつ、連続的に変更できるアンテナ装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係るアンテナ装置は、電磁波を遅波モードで伝播する柱状の誘電体ロッドアンテナと、中空部を前記誘電体ロッドアンテナが貫通する複数の中空部材と、前記複数の中空部材を所定間隔で接続する接続部材とを含み、前記誘電体ロッドアンテナは、前記複数の中空部材が相互に接触した状態において第１の方向に電波を放射し、前記複数の中空部材が一定間隔をあけて配置された状態において前記第１の方向と異なる第２の方向に電波を放射するものである構成を有している。
【００２３】
この構成により、簡易な構成で電波の放射方向を広範囲、かつ、連続的に変更できることとなる。
【００２４】
本発明に係るアンテナ装置は、電磁波を遅波モードで伝播する柱状の誘電体ロッドアンテナと、前記誘電体ロッドアンテナ上の前記誘電体ロッドアンテナの前記電磁波の伝播方向に周期的に配置された複数の柱状体と、前記複数の柱状体を所定間隔で接続する接続部材とを含み、前記誘電体ロッドアンテナは、前記複数の柱状体が相互に接触した状態において第１の方向に電波を放射し、前記複数の柱状体が一定間隔をあけて配置された状態において前記第１の方向と異なる第２の方向に電波を放射するものである構成を有してもよい。
【００２５】
本発明に係るアンテナ装置は、前記接続部材が、可曉性接続材である構成を有していてもよい。
【００２６】
本発明に係るアンテナ装置は、前記接続部材が、弾性接続材である構成を有していてもよい。
【００２７】
本発明に係るアンテナ装置は、電磁波を遅波モードで伝播する柱状の誘電体ロッドアンテナと、中空部を前記誘電体ロッドアンテナが貫通する周期構造体とを備え、前記周期構造体は、中空部を前記誘電体ロッドアンテナが貫通する複数の中空部材と、前記複数の中空部材を所定間隔で接続する接続部材とを含み、前記誘電体ロッドアンテナは、前記周期構造体が嵌合された状態において第１の方向に電波を放射し、前記周期構造体が取り外された状態において前記第１の方向と異なる第２の方向に電波を放射するものである構成を有している。なお、前記接続部材は、中空部を前記誘電体ロッドアンテナが貫通する中空体で構成されてもよい。
【００２８】
この構成により、簡易な構成で電磁波の放射方向を９０度以上の広範囲に変更できることとなる。
【００２９】
本発明に係るアンテナ装置は、前記周期構造体の一方端を覆う導電体平板を含む構成を有していてもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、誘電体ロッドアンテナが貫通する複数の円環の間隔を変更することにより、簡易な構成で電波の放射方向を広範囲かつ連続的に変更できるという効果を有するアンテナ装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３２】
本発明に係るアンテナ装置は、原理的には、電磁波を遅波モードで伝播する遅波伝播手段と、遅波伝播手段に近接したときに遅波伝播手段を伝播する電磁波に周期的摂動を与え電磁波の伝播モードを速波モードに変換する伝播モード変換手段と、遅波伝播手段と伝播モード変換手段の相対位置を変更する相対位置変更手段とを備える。なお、以下の実施形態においては、電磁波はミリ波帯の電波であるものとする。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態のアンテナ装置１の斜視図であって、電磁波を遅波モードで伝播する柱状の誘電体ロッドアンテナ１１と、中空部を誘電体ロッドアンテナ１１が貫通する複数の中空部材１２と、複数の中空部材１２相互を所定間隔で接続する接続部材１３とを含む。
【００３３】
第１の実施形態においては、接続部材１３は可曉性材であり、誘電体製または導電体製の可曉性のシートまたは布であってよい。
【００３４】
遅波伝播手段は誘電体ロッドアンテナ１１であり、伝播モード変換手段は導電体製または誘電体製の中空部材１２である。
【００３５】
そして、接続部材１３を撓ませて中空部材を一体化して周期構造体として機能させない状態と、接続部材１３を伸長させて中空部材を周期構造体として機能させる状態とを切り替えることが、相対距離変更手段に相当する。
【００３６】
誘電体ロッドアンテナ１１の根元に設置される給電部１４は、図２（ａ）の拡大斜視図に示すように、矩形断面形状の矩形導波管１５が周壁に取り付けられる第１の導波管１４１と、テーパ部１４２と、誘電体ロッドアンテナ１１が差し込まれる第２の導波管１４３とから構成される。
【００３７】
次に、第１の実施形態のアンテナ装置の動作を説明するが、誘電体ロッドアンテナ１１および給電部１４の断面形状は円形であるものとする。
【００３８】
矩形導波管１５をＴＥ10モードで伝播する電波は、まず第１の導波管１４１に供給されＴＭ01モードに変換される。なお、ＴＥ10モードはＹ軸方向には電界成分を持たず磁界分布のみを有するモードであり、ＴＭ01モードは磁力線が第１の導波管１４１の断面内で同心円状に分布し、磁界の振幅および位相は第１の導波管１４１の中心軸（Ｚ軸方向）に対して軸対称分布するモードである。
【００３９】
矩形導波管１５から第１の導波管１４１に給電されてＴＭ01モードに変換された電波は、第１の導波管１４１をＺ軸方向に伝播し、テーパ部１４２を介して第２の導波管１４３に伝播する。なお、テーパ部１４２は、第１の導波管１４１の直径を誘電体ロッドアンテナ１１の直径まで拡張するために設置される。
【００４０】
第２の導波管１４３を伝播する電波は、誘電体ロッドアンテナ１１に給電される。ここで、誘電体ロッドアンテナ１１の第２の導波管１４３への差し込み端部は、電波の反射を抑制するためにテーパ状に形成することが望ましい。
【００４１】
なお、第２の導波管１４３は、図２（ｂ）に示すように、誘電体ロッドアンテナ１１の伸長方向に開口するロート部１４４を有していてもよい。ロート部１４４を設けることにより、第２の導波管１４３をＴＭ01モードで伝播する電波を効率よく誘電体ロッドアンテナ１１に伝達することが可能となる。
【００４２】
図３は、中空部材１２に誘電体ロッドアンテナ１１を嵌合した状態を示す斜視図であって、接続部材１３を撓ませて複数の中空部材１２を相互に接触させた状態（ａ）と、接続部材１３を伸長させて複数の中空部材１２が一定間隔をあけて配置された状態（ｂ）を示す。
【００４３】
中空部材１２を相互に接触させた状態（ａ）では、複数の中空部材１２は周期構造体として機能しないので、電波は摂動を受けることはなく、誘電体ロッドアンテナ１１をＴＭ01モードのままで伝播し、誘電体ロッドアンテナ１１の上端からＺ方向にヌルを有するコニカルビームとして放射される。コニカルビームの放射方向（Ｑ）は、Ｚ軸を中心として２０度程度となる。
【００４４】
接続部材１３を伸長させて複数の中空部材１２が一定間隔をあけて配置された状態（ｂ）では、間隔をあけて配置された複数の中空部材１２は周期構造体として機能し、誘電体ロッドアンテナ１１を伝播する電波に対して摂動を与える。この結果、電波は、速波モードに変換され、誘電体ロッドアンテナ１１から放射されるコニカルビームの放射方向（Ｑ）と異なる方向（Ｑ”）にＺ軸に関し無指向に放射される。
【００４５】
以上説明したように、第１の実施形態のアンテナ装置にあっては、柱状の誘電体ロッドアンテナ１１に嵌合した中空部材１２の間の間隔を変更することにより、電波の放射方向を変更することが可能となる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態のアンテナ装置は、接続部材１３がバネ、ゴム等の弾性部材である点が第１の実施形態と相違し、その他の構成は第１の実施形態と同一である。
【００４６】
第２の実施形態においては、第１の実施形態と同じく、遅波伝播手段は誘電体ロッドアンテナ１１であり、伝播モード変換手段は中空部材１２である。そして、接続部材１３を圧縮させて中空部材を一体化して周期構造体として機能させない状態と、接続部材１３を伸長させて中空部材を周期構造体として機能させる状態とを切り替えることが、相対距離変更手段に相当する。
【００４７】
図４を参照しつつ、第２の実施形態のアンテナ装置の動作を説明する。
【００４８】
図４（ａ）に示すように、接続部材１３である弾性体を最大限に圧縮し複数の中空部材１２の間の隙間を最小とした場合には、複数の中空部材１２は給電部１４から給電された電波に摂動を与えることはなく、誘電体ロッドアンテナ１１をＴＭ01モードのままで伝播し、誘電体ロッドアンテナ１１の上端からＺ方向にヌルを有するコニカルビームとして放射される。コニカルビームの放射方向（Ｑ）は、Ｚ軸を中心として２０度程度となる。
【００４９】
図４（ｂ）に示すように、接続部材１３である弾性体をある程度伸長した場合には、複数の中空部材１２は誘電体ロッドアンテナ１１の軸方向（Ｚ軸方向）に延伸する周期構造体として機能する。従って、誘電体ロッドアンテナ１１を軸方向に伝播する電波は中空部材１２から摂動を受け、電波の伝播モードは遅波モードから速波モードに変更される。
【００５０】
この結果、電波は、誘電体ロッドアンテナ１１から放射されるコニカルビームの放射方向（Ｑ）と異なる方向（Ｑ’）に、誘電体ロッドアンテナ１１の軸方向（Ｚ軸方向）に対して無指向に放射される。
【００５１】
図４（ｃ）に示すように、接続部材１３である弾性体を最大限に伸長した場合には、複数の中空部材１２は図４（ｂ）より周期の長い周期構造体として機能する。従って、誘電体ロッドアンテナ１１を軸方向に伝播する電波は中空部材１２から摂動を受け、電波の伝播モードは遅波モードから速波モードに変更される。
【００５２】
この結果、電波は、誘電体ロッドアンテナ１１から放射されるコニカルビームの放射方向（Ｑ）と異なる方向（Ｑ”）（≠方向Ｑ’）に、誘電体ロッドアンテナ１１の軸方向（Ｚ軸方向）に対して無指向に放射される。
【００５３】
第２の実施形態にあっては、中空部材１２の間隔を変更することにより電波の放射方向を変更することができるので、誘電体ロッドアンテナ１１は誘電体線路であってもよい。
【００５４】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、誘電体ロッドアンテナ１１に嵌合する中空部材１２の間隔を変更することにより、電波の放射方向を連続的に変更することが可能となる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態のアンテナ装置は、接続部材１３が剛性誘電体であり、剛性誘電体製の接続部材１３で接続された中空部材１２が誘電体ロッドアンテナ１１から取り外し自在である点が第１の実施形態と相違し、その他の構成は第１の実施形態と同一である。
【００５５】
即ち、第３の実施形態においては、剛性誘電体製の接続部材１３で接続された複数の中空部材１２を、誘電体ロッドアンテナ１１から取り外した状態と、誘電体ロッドアンテナ１１に嵌合した状態との間で変更することが、相対位置変更手段に相当する。
【００５６】
図５を参照しつつ、第３の実施形態のアンテナ装置の動作を説明する。
【００５７】
図５（ａ）に示すように、剛体製の接続部材１３で接続された複数の中空部材１２を誘電体ロッドアンテナ１１から取り外した場合には、誘電体ロッドアンテナ１１を伝播する電波に摂動を与えることはなく、電波は誘電体ロッドアンテナ１１をＴＭ01モードで伝播し、誘電体ロッドアンテナ１１の上端からＺ方向にヌルを有するコニカルビームとして放射される。コニカルビームの放射方向（Ｑ）は、Ｚ軸を中心として２０度程度となる。
【００５８】
図５（ｂ）に示すように、剛性誘電体製の接続部材１３で接続された複数の中空部材１２を誘電体ロッドアンテナ１１に嵌合した場合には、複数の中空部材１２は誘電体ロッドアンテナ１１の軸方向（Ｚ軸方向）に延伸する周期構造体として機能する。従って、誘電体ロッドアンテナ１１を軸方向（Ｚ軸方向）に伝播する電波は中空部材１２から摂動を受け、電波の伝播モードは遅波モードから速波モードに変更される。
【００５９】
この結果、電波は、誘電体ロッドアンテナ１１から放射されるコニカルビームの放射方向（Ｑ）と異なる方向（Ｑ”）に、誘電体ロッドアンテナ１１の軸方向（Ｚ軸方向）に対して無指向に放射される。
【００６０】
図６は、Ｘ−Ｚ面（垂直面）内の放射パターンの実測値を示すグラフであって、極座標の縦軸はＺ軸（垂直方向）、横軸はＸ軸（水平方向）である。また、Ｚ軸、Ｘ軸は測定利得（ｄＢｉ）を示している。なお、ここでは中空部材１２の個数は１２とした。剛体製の接続部材１３で接続された１２個の中空部材１２を誘電体ロッドアンテナ１１から取り外した場合は、放射パターンは、６ａに示すように、Ｚ軸と約±２０度を成す方向に主ビームを、Ｚ軸方向にヌルを有するコニカルビーム状のパターンとなる。
【００６１】
これに対し、剛体製の接続部材１３で接続された１２個の中空部材１２を誘電体ロッドアンテナ１１に装着した場合は、放射パターンは、６ｂに示すように、Ｘ軸方向に主ビームが形成され、水平面内に無指向なパターンとなる。
【００６２】
以上説明したように、第３の実施形態によれば、中空部材１２を誘電体ロッドアンテナ１１に抜き差しすることにより、電波の放射方向を変更することが可能となる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態のアンテナ装置は、剛体製の接続部材１３で接続された複数の中空部材１２の一端に金属反射板１６が設けられている点が第３の実施形態と相違し、その他の構成は第３の実施形態と同一である。
【００６３】
図７を参照しつつ第４の実施形態の動作を説明するが、図７（ａ）に示す剛体製の接続部材１３で接続された複数の中空部材１２を誘電体ロッドアンテナ１１から取り外した場合の動作は、第３の実施形態と同一であるので説明を省略する。
【００６４】
図７（ｂ）に示すように、一方端に金属反射板１６が設けられている中空部材１２を誘電体ロッドアンテナ１１に装着した場合には、誘電体ロッドアンテナ１１を軸方向（Ｚ軸方向）に伝播する電波は摂動を受け、電波の伝播モードは遅波モードから速波モードに変換される。
【００６５】
この結果、電波は、誘電体ロッドアンテナ１１から放射されるコニカルビームの放射方向（Ｑ）と異なる方向（Ｑ”）に誘電体ロッドアンテナ１１の軸方向（Ｚ軸方向）に対して無指向に放射される。
【００６６】
中空部材１２が装着された誘電体ロッドアンテナ１１は漏れ波アンテナとして機能するが、中空部材１２の個数は有限であるので漏れ波アンテナの長さも有限となり、給電部１４から給電された電波のすべてが速波モードに変換されて漏れ波として放射されず、一部は残留電力として遅波モードのまま誘電体ロッドアンテナ１１を伝播する。
【００６７】
本実施形態にあっては、残留電力は剛体製の接続部材１３で接続された複数の中空部材１２の一方端に設けられた金属反射板１６で反射され、誘電体ロッドアンテナ１１を給電部１４に向かって伝播し、中空部材１２によって再び摂動を受け、誘電体ロッドアンテナ１１から放射されるコニカルビームの放射方向（Ｑ）と異なる方向（Ｑ”）に誘電体ロッドアンテナ１１の軸方向（Ｚ軸方向）に対して無指向に放射される。
【００６８】
中空部材１２が少数であり、中空部材１２の誘電体ロッドアンテナ１１の軸方向長さが短いほど残留電力は大きくなる。金属反射板１６がない場合は、残留電力は誘電体ロッドアンテナ１１の先端からサイドロープ（不要放射）として放射されるだけでなく、アンテナとしての利得や放射効率も低下することとなる。
【００６９】
本実施形態にあっては、金属反射板１６を設けることにより残留電力を反射させて、中空部材１２によって再放射が可能となるので、残留電力が大きい場合でもサイドロープの発生および放射効率の低下を抑制することができる。
【００７０】
図８は、接続部材１３で接続された８個の中空部材１２を誘電体ロッドアンテナ１１に装着した場合の放射パターンの実測値を示すグラフである。極座標の縦軸はＺ軸（垂直方向）を、横軸はＸ方向（水平方向）を示し、測定利得（ｄＢｉ）を表す。
【００７１】
８ａは、金属反射板１６がない場合の放射パターンであって、Ｚ軸に対して約±２０度の方向にサイドロープが発生し、Ｚ軸と約＋２０度を成す方向のサイドローブレベル８ｃは主ビームレベルに対して−２．７ｄＢとなっている。
【００７２】
８ｂは、金属反射板１６を設けた場合の放射パターンであって、Ｚ軸と約＋２０度を成す方向のサイドローブレベル８ｄは主ビームレベルに対して−１６ｄＢと大幅に改善されることが判る。
【００７３】
以上説明したように、剛体製の接続部材１３で接続された複数の中空部材１２の一方端に金属反射板１６を設けることにより、残留電力に起因するサイドローブの発生を抑制することが可能となる。
【００７４】
また、中空部材１２の数を減少し、誘電体ロッドアンテナ１１の長さを短縮して、アンテナ装置を小型化することも可能となる。
（第５の実施形態）
第５の実施形態のアンテナ装置は、接続部材１３が剛性誘電体であり、剛性誘電体製の接続部材１３で接続された中空部材１２が誘電体ロッドアンテナ１１と給電部１４の第２の導波管１４３との間で移動自在である点が第１の実施形態と相違し、その他の構成は第１の実施形態と同一である。
【００７５】
第５の実施形態においては、剛性誘電体製の接続部材１３で接続された複数の中空部材１２を、第２の導波管１４３と嵌合させた状態と、誘電体ロッドアンテナ１１と嵌合させた状態との間で変更することが、相対位置変更手段に相当する。
【００７６】
図９を参照しつつ、第３の実施形態のアンテナ装置の動作を説明する。
【００７７】
図９（ａ）に示すように、剛性誘電体製の接続部材１３で接続された複数の中空部材１２を第２の導波管１４３上に配置した場合には、複数の中空部材１２は給電部１４から給電され誘電体ロッドアンテナ１１を伝播する電波に摂動を与えることはなく、電波は誘電体ロッドアンテナ１１をＴＭ01モードで伝播し、誘電体ロッドアンテナ１１の上端から誘電体ロッドアンテナ１１の軸方向（Ｚ軸方向）にヌルを有するコニカルビームとして放射される。コニカルビームの放射方向Ｑは、Ｚ軸を中心として２０度程度となる。
【００７８】
図９（ｂ）に示すように、剛性誘電体製の接続部材１３で接続された圧縮し複数の中空部材１２を誘電体ロッドアンテナ１１上に配置した場合には、複数の中空部材１２は誘電体ロッドアンテナ１１の軸方向（Ｚ軸方向）に延伸する周期構造体として機能する。従って、誘電体ロッドアンテナ１１を軸方向（Ｚ軸方向）に伝播する電波は中空部材１２により摂動を受け、電波の伝播モードは遅波モードから速波モードに変更される。
【００７９】
この結果、電波は、誘電体ロッドアンテナ１１から放射されるコニカルビームの放射方向（Ｑ）と異なる方向（Ｑ”）に、誘電体ロッドアンテナ１１の軸方向（Ｚ軸方向）に対して無指向に放射される。
【００８０】
以上説明したように、第４の実施形態によれば、中空部材１２を誘電体ロッドアンテナ１１上あるいは第２の導波管１４２上に配置することにより、電波の放射方向を変更することが可能となる。
【００８１】
（第６の実施形態）
第６の実施形態にあっては、第３〜第５の実施形態における複数の中空部材１２を接続する剛性の接続部材１３が、円環状の中空体となる。
【００８２】
図１０は、剛性円環状の中空体である接続部材１３で接続された複数の中空部材１２の斜視図であって、金属製の中空部材１２と剛性円環状の接続部材１３とが交互に配置されて周期構造体を構成する。なお、金属製の中空部材１２の代わりに接続部材１３とは異なる誘電率の誘電体製中空部材を使用することも可能である。
【００８３】
なお、第６の実施形態のアンテナ装置は、第３〜第５の実施形態のアンテナ装置と同じく、剛性円環状の中空体である接続部材１３で接続された複数の中空部材１２と誘電体ロッドアンテナ１１とを着脱することにより、電波の放射方向を変更することが可能となる。
【００８４】
以上説明した第１から第６の実施形態においては、矩形導波管１５を伝播してきた電波は第１の導波管１４１でＴＭ01モードに変換されるものとしたが、ＴＥ01モードあるいはＴＥ11モードに変換されるものとしてもよい。ただし、ＴＥ11モードに変換された場合には、電波の放射方向は誘電体ロッドアンテナ１１の軸方向（Ｚ軸方向）に対して無指向性とはならない。
【００８５】
また、誘電体ロッドアンテナ１１への給電モードがＴＭ01モードであれば誘電体ロッドアンテナ１１から放射される電波は垂直偏波となり、誘電体ロッドアンテナ１１への給電モードがＴＥ01モードまたはＴＥ11モードであれば誘電体ロッドアンテナ１１から放射される電波は水平偏波となる。
（第７の実施形態）
本発明に係るアンテナ装置は、図１１に示すように、地板２１上に設置された誘電体イメージ線路から構成される誘電体ロッドアンテナ１１に対しても適用できる。
【００８６】
誘電体ロッドアンテナ１１の両側の地板２１上にスペーサ２２を配置し、スペーサ２２上に、誘電体ロッドアンテナ１１の電波伝播方向に複数の金属あるいは誘電体製の柱状体２３を周期的に配置する。複数の柱状体２３は、接続部材１３によって一定間隔で接続され、周期的構造体を構成する。なお、柱状体２３は、長手方向を電波伝播方向と直交する方向に配置するものとする。
【００８７】
第７の実施形態においては、遅波伝播手段は誘電体ロッドアンテナ１１であり、伝播モード変換手段は複数の柱状体２３である。そして、柱状体２３をスペーサ２２上に配置した状態と柱状体２３をスペーサ上から取り去った状態とを切り替えると同時に、接続部１３を伸縮してスペーサ２２上に配置された柱状体２３の間隔を変更することが相対位置変更手段に相当する。なお、接続部材１３は、誘電体シートなどの可曉性部材であっても、バネ、ゴム等の弾性部材であってもよい。
【００８８】
以下に第７の実施形態のアンテナ装置の動作を説明する。
【００８９】
柱状体２３をスペーサ２２から取り去った場合には、矩形導波管１５から誘電体ロッドアンテナ１１の根元に給電された電波は誘電体ロッドアンテナ１１内を伝播し、誘電体ロッドアンテナ１１の先端から誘電体ロッドアンテナの延伸方向（Ｑ）（Ｙ軸方向）に放射される。
【００９０】
柱状体２３をスペーサ２２上に設置した場合は、誘電体ロッドアンテナ１１内を伝播する電波は、柱状体２３である周期的構造体により摂動が与えられ、誘電体ロッドアンテナ１１から誘電体ロッドアンテナ１１の延伸方向（Ｑ）（Ｙ軸方向）と異なるＹ−Ｚ平面内の方向（Ｑ”）に放射される。そして、弾性体製の接続部材１３の伸縮量を調整して柱状体２３の間隔を変更することによりＸ−Ｚ平面内の方向（Ｑ”）を変更することが可能となる。
【００９１】
一方、接続部材１３が可曉性部材であれば、接続部材を撓ませて柱状体２３を相互に接触させた状態では、複数の柱状体２３は周期構造体として機能しないので、電波は摂動を受けることなく、誘電体ロッドアンテナ１１の先端から誘電体ロッドアンテナ１１の延伸方向（Ｑ）（Ｙ軸方向）にビームが放射される。また、接続部材１３を伸長させて複数の柱状体２３が一定間隔をあけて配置された状態では、誘電体ロッドアンテナ１１内を伝播する電波は柱状体２３で構成される周期構造体により摂動が与えられ、誘電体ロッドアンテナ１１から誘電体ロッドアンテナ１１の延伸方向（Ｑ）（Ｙ軸方向）と異なるＹ−Ｚ平面内の方向（Ｑ”）に放射される。
【００９２】
この場合、矩形導波管１５からＴＥ10モードで給電された電波は誘電体ロッドアンテナ１１をＨＥ11モードで伝播する。
【００９３】
そして、電波がＹ軸方向に放射される場合はＹ−Ｚ平面内でＺ軸に平行な偏波となり、電波がＹ−Ｚ平面内でＹ軸と相違する方向に放射される場合はＹ−Ｚ平面内においてビーム方向に垂直な偏波となる。
【００９４】
第７の実施形態にあっては、柱状体２３の間隔を変更することにより電波の放射方向を変更することができるので、誘電体ロッドアンテナ１１は誘電体線路であってもよい。
【００９５】
以上説明したように、第７の実施形態によれば、柱状体２３で構成される周期構造体と誘電体ロッドアンテナ１１との相対位置を変更する、または周期構造体の周期を変更することにより電波の放射方向を変更することができる。
【００９６】
なお、第１から第７の実施形態において、中空部材または柱状体で構成される周期構造体は誘電体ロッドアンテナを伝播する電波に摂動を与える距離に近づけることができればよく、誘電体ロッドアンテナに直接接触してもよい。
【００９７】
また、誘電体ロッドアンテナ１１および給電部１４の断面形状は円形としたが、矩形であってもよい。
【００９８】
また、第１から第７の実施形態において電磁波はミリ波帯の電波であるとしたが、ミリ波帯以外の電磁波に対しても本発明を適用することができる。特に、ミリ波帯の電波にあっては、従来はアンテナの指向性を制御するためには移相器が必要となりアンテナ構造が複雑となるだけでなく給電損失も増大していたが、本発明に係るアンテナ装置を適用すれば簡易な構造かつ小型であるだけでなく低損失なアンテナにより指向性を制御できることとなる。
【００９９】
さらに、第１から第７の実施形態において遅波伝播手段は誘電体ロッドアンテナまたは誘電体イメージ線路であるとしたが、それ以外の表面波線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路、あるいはスロット線路等のプリント線路であってもよい。
【０１００】
本発明に係るアンテナ装置をアレイ配置とする、あるいは、誘電体ロッドアンテナを電波伝播方向に伸長することによりアンテナ装置の利得を高めることも可能である。
【０１０１】
また、上記では本発明に係るアンテナ装置は送信アンテナであるとしたが、本発明に係るアンテナ装置を受信アンテナとしても適用することができることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
以上のように、本発明に係るアンテナ装置は、簡易な構成で電磁波の放射方向を９０度以上の広範囲かつ連続的に変更できるという効果を有し、アンテナ装置等として有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置の分解斜視図
【図２】本発明に係るアンテナ装置の給電部の斜視図
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置の斜視図
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置の斜視図
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るアンテナ装置の斜視図
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るアンテナ装置の放射パターンのグラフ
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るアンテナ装置の斜視図
【図８】本発明の第４の実施の形態に係るアンテナ装置の放射パターンのグラフ
【図９】本発明の第５の実施の形態に係るアンテナ装置の斜視図
【図１０】本発明の第６の実施の形態に係るアンテナ装置の中空部材および接続部材の斜視図
【図１１】本発明の第７の実施の形態に係るアンテナ装置の斜視図
【図１２】従来のアンテナ装置の斜視図
【図１３】従来のアンテナ装置の斜視図
【符号の説明】
【０１０４】
１１  誘電体ロッドアンテナ
１２  中空部材
１３  接続部材
１４  給電部
１５  矩形導波管
【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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