(57)【要約】両端が開放端１１１ａ、１１１ｂのスロット領域１０９で分割された接地導体１０１ａ、１０１ｂと、スロット領域１０９に給電する給電線路１１５と、接地導体１０１ａ、１０１ｂ間を、給電箇所１１３から開放端１１１ａを臨む側で接続する第一の選択的導通経路１１９と、給電箇所１１３から開放端１１１ｂを臨む側で接続する第二の選択的導通経路１２１を含む可変スロットアンテナを、第一の駆動状態では、第一の選択的導通経路１１９を導通し第二の選択的導通経路１２１を開放して、給電箇所１１３から第二の選択的導通経路１２１を臨む方向１２３ａへ主ビームを放射し、別の駆動状態では、選択的導通経路の制御を切り替え、主ビーム方向を１２３ｂ側へ切り替える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板を有する指向性可変スロットアンテナであって、
前記誘電体基板の裏面には、有限の面積の接地導体とスロット領域とが形成されており、
前記スロット領域は、前記接地導体を、第一の接地導体および第二の接地導体に分割し、
前記スロット領域の両端にはそれぞれ開放端が形成されており、
前記誘電体基板の裏面には、さらに、前記スロット領域を横断して前記第一の接地導体と前記第二の接地導体とを接続する少なくとも２つの選択的導通経路群が配置されており、
前記誘電体基板の表面には、前記スロット領域の長手方向中央付近の給電箇所において前記スロット領域と交差する給電線路が配置されており、
前記少なくとも２つの選択的導通経路群は、第１の選択的導通経路および第２の選択的導通経路を有しており、
前記第１の選択的導通経路および第２の選択的導通経路は、前記誘電体基板の法線方向から前記指向性可変スロットアンテナを透過した透過平面視において、前記給電線路を間に挟み、
前記スロット領域の長手方向をＸ方向、前記給電線路の長手方向をＹ方向、前記誘電体基板の法線方向をＺ方向と設定したとき、
前記開放端のうち、前記スロット領域のＸ方向の先端に位置する開放端と前記給電箇所との間に前記第１の選択的導通経路が配置されており、
前記開放端のうち、前記スロット領域の−Ｘ方向の先端に位置する開放端と前記給電箇所との間に前記第２の選択的導通経路が配置されており、
第一の状態においては、第１の選択的導通経路を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
第二の状態においては、第１の選択的導通経路を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる、指向性可変スロットアンテナ。
【請求項２】
スロット共振器長Ｌｓを、前記第１の選択的導通経路と前記スロット領域の−Ｘ方向の先端に位置する開放端との間の距離、
スロット幅Ｗｓを、前記第１の接地導体と前記第２の接地導体との間の距離と設定したとき、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）以下である場合には、前記Ｌｓが動作帯域の中心周波数ｆ０に対して４分の１実効波長と同一の長さになるように設定され、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）を超える場合には、（２Ｌｓ＋Ｗｓ）が動作帯域の中心周波数ｆ０に対して２分の１実効波長と同一の長さになるように設定されている、請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項３】
前記給電箇所付近での前記給電線路と前記スロット領域形状とが鏡面対称に配置され、前記第一の方向と前記第二の方向とが鏡面対称な方向である請求項２に記載の可変スロットアンテナ。
【請求項４】
前記第一の方向と前記第二の方向が平行且つ逆向きである請求項３に記載の可変スロットアンテナ。
【請求項５】
前記給電線路の先端部が、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡って、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い線路により構成されたインダクティブ共振器領域に設定され、
前記インダクティブ共振器領域の中央部で、前記スロット領域と交差する請求項１に記載の可変スロットアンテナ。
【請求項６】
前記第１の選択的導通経路が、複数の部分を有している場合、
前記第一の状態においては、前記第１の選択的導通経路の前記複数の部分の少なくとも１つを導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
前記第二の状態においては、前記第１の選択的導通経路の前記複数の部分のすべてを開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項７】
前記第２の選択的導通経路が、複数の部分を有している場合、
前記第一の状態においては、第１の選択的導通経路を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路の前記複数の部分のすべてを開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
前記第二の状態においては、第１の選択的導通経路を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路の前記複数の部分の少なくとも１つを導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる、請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項８】
前記スリット領域は、前記開放端に向かってテーパ状にスロット幅が広がっている部分を有している請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項９】
前記第一の接地導体および第二の接地導体の外縁のうち、前記スロット領域を介して対向する部分は、Ｚ方向から見たときに複数の凹凸がＸ方向に沿って配列された平面形状を有している、請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項１０】
前記給電線路は一様な線路幅を有している請求項１に記載の請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項１１】
前記給電線路において、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡る部分の線路幅が他の部分の線路幅よりも狭く、
前記給電線路は、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡る部分の中央部で、前記スロット領域と交差する請求項１に記載の可変スロットアンテナ。
【請求項１２】
誘電体基板を有する指向性可変スロットアンテナの駆動方法であって、
前記誘電体基板の裏面には、有限の面積の接地導体とスロット領域とが形成されており、
前記スロット領域は、前記接地導体を、第一の接地導体および第二の接地導体に分割し、
前記スロット領域の両端にはそれぞれ開放端が形成されており、
前記誘電体基板の裏面には、さらに、前記スロット領域を横断して前記第一の接地導体と前記第二の接地導体とを接続する少なくとも２つの選択的導通経路群が配置されており、
前記誘電体基板の表面には、前記スロット領域の長手方向中央付近の給電箇所において前記スロット領域と交差する給電線路が配置されており、
前記少なくとも２つの選択的導通経路群は、第１の選択的導通経路および第２の選択的導通経路を有しており、
前記第１の選択的導通経路および第２の選択的導通経路は、前記誘電体基板の法線方向から前記指向性可変スロットアンテナを透過した透過平面視において、前記給電線路を間に挟み、
前記スロット領域の長手方向をＸ方向、前記給電線路の長手方向をＹ方向、前記誘電体基板の法線方向をＺ方向と設定したとき、
前記開放端のうち、前記スロット領域のＸ方向の先端に位置する開放端と前記給電箇所との間に前記第１の選択的導通経路が配置されており、
前記開放端のうち、前記スロット領域の−Ｘ方向の先端に位置する開放端と前記給電箇所との間に前記第２の選択的導通経路が配置されており、
第１の選択的導通経路を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させる第１工程と、
第１の選択的導通経路を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる第２工程と、
を包含する指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１３】
スロット共振器長Ｌｓを、前記第１の選択的導通経路と前記スロット領域の−Ｘ方向の先端に位置する開放端との間の距離、
スロット幅Ｗｓを、前記第１の接地導体と前記第２の接地導体との間の距離と設定したとき、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）以下である場合には、前記Ｌｓが動作帯域の中心周波数ｆ０に対して４分の１実効波長と同一の長さになるように設定され、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）を超える場合には、（２Ｌｓ＋Ｗｓ）が動作帯域の中心周波数ｆ０に対して２分の１実効波長と同一の長さになるように設定されている、請求項１２に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１４】
前記給電箇所付近での前記給電線路と前記スロット領域形状とが鏡面対称に配置され、前記第一の方向と前記第二の方向とが鏡面対称な方向である請求項１３に記載の可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１５】
前記第一の方向と前記第二の方向が平行且つ逆向きである請求項１４に記載の可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１６】
前記給電線路の先端部が、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡って、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い線路により構成されたインダクティブ共振器領域に設定され、
前記インダクティブ共振器領域の中央部で、前記スロット領域と交差する請求項１３に記載の可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１７】
前記第１の選択的導通経路が、複数の部分を有している場合、
前記第１工程では、前記第１の選択的導通経路の前記複数の部分の少なくとも１つを導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
前記第２工程では、前記第１の選択的導通経路の前記複数の部分のすべてを開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる、請求項２１に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１８】
前記第２の選択的導通経路が、複数の部分を有している場合、
前記第１工程では、第１の選択的導通経路を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路の前記複数の部分のすべてを開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
前記第２工程では、第１の選択的導通経路を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路の前記複数の部分の少なくとも１つを導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる、請求項１２に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１９】
前記スリット領域は、前記開放端に向かってテーパ状にスロット幅が広がっている部分を有している請求項１２に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項２０】
前記第一の接地導体および第二の接地導体の外縁のうち、前記スロット領域を介して対向する部分は、Ｚ方向から見たときに複数の凹凸がＸ方向に沿って配列された平面形状を有している請求項１２に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項２１】
前記給電線路は一様な線路幅を有している請求項１２に記載の請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項２２】
前記給電線路において、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡る部分の線路幅が他の部分の線路幅よりも狭く、
前記給電線路は、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡る部分の中央部で、前記スロット領域と交差する請求項１２に記載の可変スロットアンテナの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、マイクロ波帯、およびミリ波帯などのアナログ高周波信号、もしくはデジタル信号を送信、受信するためのアンテナ及びその駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  アンテナの指向性を変化させ、放射ビームを走査するために、古くから様々な手法が提案されてきた。例えば、アダプティブアレーのように複数アンテナで受信した信号をデジタル信号部で処理することにより、等価的にビーム走査を実現する方法がある。また、セクターアンテナのように、あらかじめ複数アンテナを異なる向きに配置しておき、給電線側の経路の切り替えにより主ビーム方向を切り換える方法もある。更に、アンテナ周辺に無給電素子である反射器や導波器を配置し主ビーム方向を傾ける方法もある。【０００３】  スロットアンテナは最も基本的な共振型アンテナの一つであり、同様にスロット長を２分の１実効波長とした場合に１０％程度、スロット長を４分の１実効波長とした場合には最低でも１５％以上の比帯域特性が期待できるため、広帯域通信への適用が有望なアンテナである。これらの値は、同様に基本的な共振型アンテナであるパッチアンテナの比帯域５％程度と比べると広帯域である。【０００４】  特許文献１においては、スロットアンテナを用いたセクターアンテナとして、複数のスロットアンテナを放射状に配置して、給電線側の経路の切り替えで主ビーム方向の切り替えを実現するセクターアンテナ構成が開示されている。特許文献１においては、アンテナとして超広帯域なアンテナ特性を有することで知られるヴィヴァルディアンテナを用いることにより、超広帯域な周波数成分を有する放射電磁波の主ビーム方向一括切り替え切り替えを実現する。【０００５】  また、特許文献２には、無給電の寄生素子を用いて放射スロット素子から放射する主ビーム方向を傾ける可変アンテナの例が開示されている。図２０に示す可変アンテナにおいては、給電線路１１５により励振する２分の１実効波長スロット共振器を放射器２０１、無給電のスロット共振器を寄生素子２０３ａ、２０３ｂとして近接して接地導体１０１上に配置している。寄生素子２０３ａ、２０３ｂのスロット長の調整によって、反射器に対する寄生素子の機能を導波器とするか反射器とするかを切り替え、放射器からの放射ビームの方向を変化させることが出来る。寄生素子２０３ａ、２０３ｂを導波器として機能させるには、寄生素子のスロット長を放射器のスロット長より短くなるよう調整すればよいし、寄生素子２０３ａ、２０３ｂを反射器として機能させるには、寄生素子のスロット長を放射器のスロット長より長くなるよう調整する。スロット長を調整するには、回路基板に設定するスロット長をあらかじめ長めにしておいて、短いスロット長のスロット回路として機能させる状態では、スロット長の中途で、スロットを幅方向に跨いでスイッチ素子２０５ａ、２０５ｂで接地導体間を選択的に導通する。特許文献２ではスイッチ素子２０５ａ，２０５ｂを実現する方法の一例として、ＭＥＭＳスイッチの使用を挙げている。
【特許文献１】特開２００３−５２７０１８号公報
【特許文献２】特開２００５−２１０５２０号公報
【特許文献３】米国特許第６８６４８４８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  高速通信用移動端末用アンテナには、小型化が要求されるだけでなく、反射波などの妨害波を回避する目的で、放射電磁波の主ビーム方向を大きく変化させる必要もあり、従来のスロットアンテナでは以下に示す課題があった。【０００７】  第一に、特許文献１で開示されるアンテナでは、構成要素の大部分を共有しない４つのスロットアンテナを構造内に放射状に導入して、個々のスロットアンテナへの給電回路を切り替えるという駆動方法で、主ビーム方向の切り替え機能を実現しているが、アンテナ構造が大型になるという課題が生じる。【０００８】  第二に、特許文献２で開示されるアンテナにおいても、構成要素を共有しないスロットアンテナを並列に配置しているため、小型化の観点から課題が生じている。また、寄生素子として用いるスロットアンテナが導波器もしくは反射器として機能する周波数帯域が限定されるため、アンテナの主ビーム方向が動作周波数帯域内で異なる方向に変化しかねないという問題があった。よって、特許文献２で開示されたアンテナは、狭帯域な通信システムに適用することは可能であるが、高速伝送を行うために広い周波数帯域の使用が要求される場合、通信システムへの適用には困難が生じる。より具体的に検証すると、第一に、２分の１実効波長スロット共振器の放射帯域は１０％程度であるので、動作帯域の中心周波数より５％以上周波数が異なる周波数で動作するよう寄生素子のスロット長を調整する必要がある。第二に、動作帯域の上限周波数と下限周波数において、放射器と寄生素子間の結合度を保つ必要もある。しかし、スロット共振器間の結合は共振周波数が大きく異なるほど低下する傾向があるので、上記二条件を同時に成立させることが困難となる。また、特許文献２で開示されるアンテナでは、主ビーム方向を傾けることは出来るが、例えば主ビーム方向を反転するなどのドラスティックな可変性を実現することは不可能である。【０００９】  本発明は、上記従来の課題を解決するもので、可変スロットアンテナにおいて、小型な回路構成を保ちながら、比較的広帯域な動作帯域内で主ビーム方向を同一方向に保ちつつ、可変角度範囲が広い主ビーム方向切り替え機能を実現するための駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明の可変スロットアンテナの駆動方法は、
誘電体基板と、
有限の面積の接地導体と、
前記接地導体を二つの有限接地導体領域に完全に分割し、両端が開放状態となったスロット領域とが
前記誘電体基板の裏面に配置され、
前記スロット領域の長さ方向の中央付近の領域と交差する給電線路が前記誘電体基板の表面に配置され、
前記スロット領域を幅方向に横断して、分離された前記有限接地導体領域の間を接続するか否かを選択可能な選択的導通経路が、前記給電線路と前記スロット領域の交差地点から前記スロット領域の両端の開放箇所を臨む方向に一つずつ配置した可変スロットアンテナ構造において、
第一の状態においては、第一の選択的導通経路を非接続状態に設定し、第二の選択的導通経路を接続状態に設定し、
第二の状態においては、第一の選択的導通経路を接続状態に設定し、第二の選択的導通経路を非接続状態に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】  本発明によれば、従来の可変スロットアンテナにおいては実現困難だった、構造の小型化と、動作帯域内での主ビーム方向の同一性、主ビーム方向の広い範囲での切り替え機能、が同時に満足でき、送受信状況が刻々と変化する移動端末において利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナの下面透視模式図であって、（ａ）は主ビーム方向を右側に向ける場合の下面透視模式図、（ｂ）は主ビーム方向を左側に向ける場合の下面透視模式図である。
【図２】本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナの構造断面図であって、（ａ）は図１（ａ）の直線Ａ１−Ａ２での断面図の構造断面図、（ｂ）は図１（ａ）の直線Ｂ１−Ｂ２での断面図の構造断面図である。
【図３】本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナ上に高周波的に実現する構造の模式図であって、（ａ）は図１（ａ）の駆動条件時の模式図、（ｂ）は図１（ｂ）の駆動条件時の模式図である。
【図４】本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナの下面透視模式図である。
【図５】本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナの下面透視模式図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の選択性導通経路の周辺の拡大図である。
【図７】本発明の選択性導通経路の周辺の拡大図である。
【図８】本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナの下面透視模式図である。
【図９】本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナの下面透視模式図である。
【図１０】本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナの下面透視模式図であって、（ａ）は一般的な給電構造の場合の下面透視模式図（ｂ）は複共振動作を得る場合の下面透視模式図である。
【図１１】（ａ）から（ｃ）は、本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナの断面構造図である。
【図１２】特許文献３の図７にて開示された可変アンテナの構造図である。
【図１３】特許文献３の図９にて開示された可変アンテナの構造図である。
【図１４】実施例１の可変アンテナの構造図である。
【図１５】実施例１の可変アンテナの反射特性の周波数依存性図である。
【図１６】実施例１の可変アンテナの放射特性図であって、（ａ）は第一、第二の駆動状態での３ＧＨｚでの放射特性比較図、（ｂ）は第一、第二の駆動状態での４ＧＨｚでの放射特性比較図である。
【図１７】実施例２の可変アンテナの構造図である。
【図１８】実施例２の可変アンテナの反射特性の周波数依存性図である。
【図１９】実施例２の可変アンテナの放射特性図であって、（ａ）は第一、第二の駆動状態での２．５ＧＨｚでの放射特性比較図、（ｂ）は第一、第二の駆動状態での４．５ＧＨｚでの放射特性比較図である。
【図２０】特許文献２にて開示された可変アンテナの構造図である。
【符号の説明】
【００１３】  １０１、１０１ａ、１０１ｂ、２２  接地導体、接地導体領域
１０３  誘電体基板
１０５  接地導体の側面外縁部
１０７  奥行き方向
１０９、２０  スロット領域
１１１ａ、１１１ｂ  スロット開放端
１１３  給電箇所
１１５、１６  給電線路
１１７ａ、１１７ｂ  給電箇所から各スロット開放端１１１ａ、１１１ｂを臨む方向
１１９、１１９−１、２、・・・Ｎ  第一の選択的導通経路
１２１、１２１−１、２、・・・Ｎ  第二の選択的導通経路
１２３ａ、１２３ｂ  各駆動状態における主ビーム方向
１２５  終端点
１２７  インダクティブ共振器領域
２０１  放射器
２０３ａ、２０３ｂ  寄生素子
２０５ａ、２０５ｂ、１８−１、２、３  スイッチ素子
Ｗ１  給電線路幅
Ｌｓ  スロット長
Ｗｓ  スロット幅
ｔ３  スロット中心から給電線路の開放終端点までの距離
ｔ４  インダクティブ共振器領域長
Ｌｏ  選択性導通経路から給電線路１１５までのスロットオフセット長
ＷＬ  インダクティブ共振器領域の給電線路幅
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。【００１５】  （実施形態）
図１（ａ）、（ｂ）では、本実施形態の可変スロットアンテナの駆動方法によって、駆動される可変スロットアンテナの構造について下面透視模式図（裏面からの透視図）を用いて説明するとともに、本駆動方法の二状態において得られる可変スロットアンテナの指向特性の可変性を模式的に示している。また、図２（ａ）、（ｂ）に図１中の直線Ａ１−Ａ２、Ｂ１−Ｂ２で構造を切断した断面模式図をそれぞれ示している。議論の簡略化のため、まず対称性が高い実施形態として、左右対称な可変スロットアンテナ構造を例にとり、左右に主ビーム方向を切り替える駆動方法の実施形態について述べる。【００１６】  有限の面積を有する接地導体１０１が誘電体基板１０３の裏面に形成されており、接地導体１０１の側面外縁部１０５から奥行き方向１０７に切り欠いて両端を開放したスロット領域１０９が形成されている。すなわち、有限の接地導体１０１は、スロット領域１０９により、第一の接地導体１０１ａと第二の接地導体１０１ｂに二分割される。この結果、スロット領域１０９の両端はそれぞれ第一の開放端１１１ａ、第二の開放端１１１ｂとなる。スロット領域１０９の中央の給電箇所１１３において、スロット領域１０９は、誘電体基板１０３の表面（上面）に形成された給電線路１１５と交差する。給電箇所１１３から第一の開放端１１１ａを臨む方向を第一の方向１１７ａとし、給電箇所１１３から第一の方向１１７ａ側に少なくとも一つ以上の第一の選択的導通経路１１９が形成されている。同様に、給電箇所１１３から第二の開放端１１１ｂを臨む方向を第二の方向１１７ｂとし、給電箇所１１３から第二の方向１１７ｂ側に、少なくとも一つ以上の第二の選択的導通経路１２１が形成されている。議論の簡略化のため、以下、第一の選択的導通経路１１９、第二の選択的導通経路１２１の数がそれぞれ一つの場合についてまず説明する。すなわち、図１に図示するように、給電箇所１１３から左側と右側にそれぞれ選択的導通経路１１９、１２１が一つずつ配置されている。第一の選択的導通経路１１９、第二の選択的導通経路１２１は、いずれも外部から与えられる制御信号に基づき、スロット領域１０９により分割された第一の接地導体１０１ａと第二の接地導体１０１ｂ間を選択的に導通させる役目を果たす。図１（ａ）では、第一の選択的導通経路１１９を導通し、第二の選択的導通経路１２１を開放状態に制御していることを、図１（ｂ）では逆に、第一の選択的導通経路１１９を開放し、第二の選択的導通経路１２１が導通状態に制御していることを示している。この第一、および第二の選択的導通経路１１９、１２１の制御により、図１（ａ）の状態では矢印１２３ａの方向へ、図１（ｂ）の状態では矢印１２３ｂの方向への放射電磁波主ビームの配向が可能となる。【００１７】  （駆動方法の特徴）
本発明実施形態の可変スロットアンテナの駆動方法の特徴は、第一の選択的導通経路１１９、第二の選択的導通経路１２１のいずれかの選択的導通経路を導通し、もう片方の選択的導通経路を必ず開放に選択し、給電箇所１１３から開放された選択的導通経路側を臨む方向へ主ビームを配向させることである。導通する選択的導通経路と開放する選択的導通経路を切り替えれば、主ビーム方向を異なる方向へ切り替えることが出来る。例えば、右方向１２３ａに主ビームを向けたい場合は（図１（ａ））、給電箇所１１３に対して右側に配置されている第二の選択的導通経路１２１を開放し、給電箇所１１３に対して逆側である左側に配置されている第一の選択的導通経路１１９を短絡すればよい。逆に、図１（ｂ）に示すように、左方向１２３ｂに主ビームを向けたい場合は、給電箇所１１３に対して左側に配置されている第一の選択的導通経路１１９を開放し、給電箇所１１３に対して右側に配置されている第二の選択的導通経路１２１を短絡すればよい。左右に主ビームを向ける場合に、本駆動方法において各選択的導通経路を制御すべき状態を表１にまとめる。【００１８】
【表１】
2007138959.tif 000003
【００１９】  本発明の駆動方法の採用により、導通された選択的導通経路は分断された接地導体１０１ａ、１０１ｂ間を局所的に接続し、構造内に片側が開放、片側が短絡された４分の１実効波長のスロット共振器を、各駆動状態においてそれぞれ出現させることが出来る。図３（ａ）、（ｂ）に、図１（ａ）、（ｂ）の状態に駆動された可変スロットアンテナにおいてそれぞれ高周波的に実現している構造を模式的に示す。【００２０】  上述したように、本発明の駆動方法により駆動する可変スロットアンテナのスロット領域は、あらかじめ両端が開放端に設定されているが、各駆動状態では片端は高周波的に短絡されているように扱うことが出来る。たとえば、図３（ａ）においては、図１（ａ）においては図示されている開放端１１１ａを図示しなかった。これは、給電箇所１１３から開放端１１１ａを臨む方向に配置された第一の選択的導通経路１１９の導通制御によって、給電箇所１１３から臨んだ場合、高周波的には開放端１１１ａが無視できるようになるためである。また、第二の選択的導通経路１２１を高周波的に開放状態に設定すれば、第二の選択的導通経路１２１の具体的な形状などによる放射特性への影響は極めて限定的なものとなり、図１（ａ）は高周波的に図３（ａ）のように近似することが出来る。同様に、図１（ｂ）の駆動状態での可変スロットアンテナは高周波的には図３（ｂ）のように近似することが出来る。４分の１実効波長スロット共振器を給電した場合の主ビーム方向は、給電箇所から開放端側に向かう方向なので、給電箇所から開放端を臨む方向を駆動状態によって切り替えることが可能な本発明の駆動方法によって、ドラスティックな主ビーム方向の切り替えが実現できる。【００２１】  以上の原理により、図４や図５に示すように、本発明の駆動方法により駆動する可変スロットアンテナ内に、給電箇所１１３からスロット領域１０９の開放端１１１ａ、１１１ｂに向かって単一ではなくそれぞれ複数個の選択的導通経路が配置された場合には、駆動方法に制限が生じる。まず、図４に示すように、右側（矢印１２３ａ方向）に主ビームを向けたい場合に、給電箇所１１３から開放端１１１ｂを臨む方向１１７ｂに複数の第二の選択的導通経路群１２１−１、１２１−２、・・・１２１−Ｎを配置している場合、全ての第二の選択的導通経路群１２１−１、１２１−２、・・・１２１−Ｎは、開放状態に設定する。また、図５に示すように、右側（矢印１２３ａ方向）に主ビームを向けたい場合に、給電箇所１１３から開放端１１１ａを臨む方向１１７ａに複数の第一の選択的導通経路群１１９−１、１１９−２、・・・１１９−Ｎを配置している場合は、第一の選択的導通経路群１１９−１、１１９−２、・・・１１９−Ｎの内、少なくとも一つが導通状態に選択されればよい。図５では、第二の選択的導通経路１１９−２のみが導通制御されている状態を示している。導通する選択的導通経路の選択により、形成されるスロット共振器の共振器長を調整することが可能である。また、導通する選択的導通経路の選択により、スロット共振器への給電インピーダンス調整を行うことも可能である。また、全ての選択的導通経路を導通させても勿論かまわない。【００２２】  （���択的導通経路について）
第一、および第二の選択的導通経路により得られる第一の接地導体１０１ａ、第二の接地導体１０１ｂ間の導通は、直流信号的な導通でなくてもよく、動作周波数付近に通過帯域が限定された高周波的な導通であってもかまわない。具体的には本発明の選択的導通経路を実現するためには、ダイオードスイッチ、高周波トランジスタ、高周波スイッチ、ＭＥＭＳスイッチなど、アンテナ動作帯域で低損失且つ高分離度特性が得られるスイッチ素子であればいずれも使用可能である。ダイオードスイッチを用いれば給電回路の構成を簡略化することができる。【００２３】  図６（ａ）、（ｂ）には、本発明で用いられる選択的導通経路の実現例について、特にスロット領域１０９の幅がスイッチ素子のサイズより広い場合の例について、周辺箇所付近の下面構造を拡大した模式図をそれぞれ示す。図６（ａ）に示すように、選択的導通経路１９１は、高周波信号の導通、開放の切り替えが可能なスイッチ素子１９１ａと、スイッチ素子１９１ａの両側に設けられた突起状の導体１９３ａ、１９３ｂから構成されてよい。導体１９３ａ、１９３ｂは、それぞれ接地導体１０１ａ、１０１ｂからスロット領域１０９へ突き出した形状を採る。導体１９３ａ、１９３ｂの内、片方が構造から減じられ、スイッチ素子１９１ａが接地導体１０１ａ、１０１ｂのいずれかと直接接続されてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、導体１９３ａ、１９３ｂの代わりに、導体ワイヤ１９３ｃ、１９３ｄを用いて、接地導体１０１ａとスイッチ素子１９１ａ、接地導体１０１ｂとスイッチ素子１９１ａ間の接続を実現しても構わない。また、スイッチ素子１９１ａのサイズがスロット領域１０９の幅よりも大きい場合の選択的導通経路１０９の実現例を、図７に選択的導通経路周辺のみの拡大図として示す。いずれにせよ、本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナ内の選択的導通経路は、接地導体１０１ａ、１０１ｂ間を接続すべくスロット領域をまたいで形成され、経路内に必ず高周波的な導通、開放の二状態を制御可能なスイッチ素子が直列に挿入された構造である。選択的導通経路は、経路内のスイッチ素子が開放されれば高周波的に開放状態として機能するし、経路内のスイッチ素子が導通制御されれば高周波的に導通状態として機能する。高周波帯域で用いられるスイッチ素子には、構造に応じて寄生回路成分が存在するので、完全な開放状態や完全な導通状態を実現することは厳密には不可能であるが、寄生回路成分をあらかじめ考慮して回路設計を行えば、本発明の目的を容易に達成することが出来る。例えば、本発明の実施例において用いた市販のガリウム砒素のＰＩＮダイオードスイッチは、直列の寄生容量が０．０５ｐＦであり、開放時には５ＧＨｚ帯で２５ｄＢ程度の、本発明の目的には十分な分離特性を得ることが可能である。この値を考慮せずに本発明で駆動する可変スロットアンテナの設計を行っても、特性に大きな変化は生じない。また、上述の市販ダイオードスイッチは、直列の寄生抵抗が４Ωであり、導通時の損失が５ＧＨｚ帯で０．３ｄＢ程度の値が得られ、本発明の目的には十分な低損失特性が得られる。よって、この値を無視して理想的なスイッチ素子を配置したものとして本発明の駆動��法で可変スロットアンテナを駆動しても、アンテナの放射効率等の特性劣化も無視できる。すなわち、本発明において用いられる選択的導通経路は、一般的な回路技術で容易に実現することが可能である。【００２４】  （スロット領域の向きについて）
本発明の駆動方法により駆動する可変スロットアンテナは、スロットの形成方向により主ビーム方向を変化させることが出来る。すなわち、給電箇所からスロットの開放端を臨む方向をやや下向きにすれば、放射電磁波の主ビーム方向もやや下向きに配向できる。【００２５】  （構成の対称性について）
本発明の駆動方法により駆動する可変スロットアンテナの形状は、必ずしも鏡面対称である必要はない。しかし、二状態で同一反射特性、同一利得特性、同一偏波特性でありながら、主ビーム方向のみを切り替えられる可変性を有するアンテナの提供は、産業上の利用価値が特に高いものと考えられる。よって、スロット領域１０９の形状、給電線路１１５、接地導体１０１ａ、１０１ｂの形状は鏡面対称に構成されることが好ましい。また、第一の状態と第二の状態で主ビーム方向が逆平行になるように、第一の方向と第二の方向を逆向き、平行にすることが好ましい。【００２６】  （別形状のスロットの例について）
本発明の駆動方法で駆動する可変スロットアンテナにおいて、スロット領域の形状は矩形である必要はなく、接地導体領域との境界線は任意の直線および曲線形状に置換可能である。例えば、スロット領域の形状は、図８に示すように、開放端付近でテーパ状にスロット幅が広がるような構造であっても構わない。動作帯域の上限周波数付近では、アンテナの放射開口面により、ビーム幅が決定されるため、開放端付近でスロット幅を広げておくことにより、高利得な指向性ビームを実現しやすくなる。【００２７】  また、図９に示すように、主スロット領域に多数の細かく短いスロットを並列接続すれば（すなわち、略長方形の接地導体１０１ａ、１０１ｂのそれぞれ４辺のうち、向かい合うそれぞれ１辺に小さな連続する凸凹を施せば）、主スロット領域への直列インダクタンス付加効果が得られ、スロット長の実効的な短縮、更には回路の小型化という実用上好ましい効果が得られる。また、主スロット領域のスロット幅を狭くして、ミアンダ形状などに折り曲げ小型化を図った可変スロットアンテナ構造であっても、本発明の駆動方法によって主ビーム方向の切り替え効果を得ることができる。【００２８】  （スロット共振器について）
各駆動状態において、回路上に出現するスロット共振器については、スロット幅Ｗｓ（すなわち、第１接地導体１０１ａと第２接地導体１０１ｂとの間の距離）がスロット共振器長Ｌｓに比べて無視できるほど狭い場合（一般的にＷｓが（Ｌｓ／８）以下である場合）、スロット長Ｌｓは動作帯域の中心周波数ｆ０付近において４分の１実効波長となるよう設定される。スロット幅Ｗｓが広く、スロット共振器長Ｌｓと比べて無視できない場合（一般的にＷｓが（Ｌｓ／８）を超える場合）、スロット幅も考慮したスロット長（Ｌｓ×２＋Ｗｓ）をｆ０において２分の１実効波長に相当するように設定すればよい。【００２９】  スロット共振器長Ｌｓは、導通されている選択的導通経路（１１９または１２１）から給電線路１１５および給電箇所１１３を跨いで開口部１１１までの距離と定義される。なお、図４のように、単一ではなくそれぞれ複数個の選択的導通経路が配置された場合には、Ｌｓは、厳密には、最も給電線路１１５に近いスイッチ１２１から給電線路１１５および給電箇所１１３を跨いで開口部１１１までの距離、と定義される。【００３０】  （給電線路開放端の処理と複共振構造）
給電線路の形状について二つの特徴的な形態を図１０（ａ）、（ｂ）に示す。スロット１０９と一部が少なくとも交差する給電線路１１５は誘電体基板１０３の表面に形成され、一端は入出力端子２０１から入出力回路へと接続され、もう一端は終端点１２５で開放終端される。図１０（ａ）に示すように、終端点１２５から給電箇所１１３までの距離ｔ３を周波数ｆ０において４分の１実効波長となるよう設定すれば、動作帯域で良好な整合特性を得ることが出来る。この場合、終端点１２５から給電箇所１１３までの給電線路１１５の線路幅は、入出力端子２０１付近での線路幅と同一のままでよく、例えば特性インピーダンスが５０Ωのままでよいし、他の値を採用しても良好な整合を得ることが可能である。【００３１】  一方、図１から示してきた実施形態では、図１０（ｂ）に示すように、終端点１２５からｔ４の長さの給電線路領域を、線路幅を細くしたインダクティブ共振器領域１２７へと置換しており、且つ給電線路１１５とスロット１０９の交差箇所は、インダクティブ共振器領域１２７の長手方向ほぼ中央に設定している。ｔ４は周波数ｆ０において４分の１実効波長に設定される。すなわち、給電線路１１５の先端部は、開放された終端点１２５から、動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さ（ｔ４）に渡って、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い線路により構成される。この長さｔ４の部分が、インダクティブ共振器領域１２７として機能し、給電線路１１５は、インダクティブ共振器領域１２７の中央部で、スロット領域と交差する。【００３２】  図１０（ｂ）の構成によって、４分の１実効波長スロット共振器と、４分の１実効波長インダクティブ共振器を結合させ、複共振動作の実現、すなわち、動作帯域の効果的な拡大が可能となり、実用上有効である。【００３３】  また、終端点１２５を、抵抗素子を介して接地処理することにより広帯域な整合特性を得ることも可能である。終端点１２５付近で給電線路１１５の線路幅を徐々に広げ、終端箇所の形状をラジアル状にして、広帯域な整合特性を得ることも同様に可能である。【００３４】  また、例えば開放端１１１ａや１１１ｂに追加誘電体１２９を装荷し、スロットアンテナの放射特性を変化させることも可能である。具体的には広帯域動作時の主ビーム半値幅特性などが制御できる。【００３５】  （多層構造での形態）
なお、本明細内では、図１１（ａ）に断面図を示すように、誘電体基板１０３の最表面に給電線路１１５が配置され、誘電体基板１０３の最裏面に接地導体１０１が配置された構造について説明しているが、図１１（ｂ）に別の形態の断面図を示すように、多層基板の採用などの方法により、給電線路１１５、接地導体１０１のいずれか、もしくはその両者が誘電体基板１０３の内層面に配置されていても構わない。また、図１１（ｃ）に別の形態の断面図を示すように、給電線路１１５に対して接地導体１０１として機能する導体配線面は構造内に一つに限定される必要はなく、給電線路１１５が形成された層を挟んで対向する接地導体１０１が配置された構造でもよい。すなわち、本発明の可変スロットアンテナの駆動方法は、マイクロストリップ線路構造の可変スロットアンテナのみでなく、ストリップ線路構造の可変スロットアンテナでも同様の効果を得ることができる。なお、本発明では、接地導体１０１を構成している導体層が厚み方向に完全に除去されている構造をスロットと定義している。すなわち、接地導体１０１の表面が一部の領域で削られて、厚みを減じただけの構造ではない。【００３６】  （特許文献３との差異）
なお、特許文献３（特表２００５−５１４８４４号公報と同趣旨）においては、ＭＥＭＳスイッチを用いて特性の調整を行う２分の１実効波長スロットアンテナが開示されている。図１２に示す、特許文献３の図７などで開示されたスロットアンテナは、本発明の駆動方法で駆動する可変スロットアンテナと構造が類似しているように見えるが、本発明の可変スロットアンテナの駆動方法とは目的、発明にいたった経緯、駆動時の可変スロットアンテナ内に実現される高周波構造、得られる可変効果、構造のサイズの全ての点について異なる発明であるので、以下、両者の差異について説明する。【００３７】  まず、特許文献３のスロットアンテナでは２分の１実効波長のスロット共振モードを用いて放射動作を行っているのに比べ、本発明の駆動方法で駆動する可変スロットアンテナでは主として４分の１実効波長のスロット共振モードを用いているという差異がある。このため、特許文献３のアンテナからの放射電磁波の主ビーム方向は常に基板に垂直な方向である。図中に示す座標系を、給電線である給電線路に平行な方向をＸ軸、基板に平行な平面をＸＹ面、基板に垂直な方向をＺ軸として説明すると、２分の１実効波長スロットアンテナからの放射の主ビーム方向は常に±Ｚ方向に配向することになる。一方、本発明の駆動方法により駆動する可変スロットアンテナは、常に片端を開放制御、もう片端を導通制御され、基本的に４分の１実効波長スロット共振モードを放射原理として用いるスロットアンテナの駆動方法なので、放射電磁波の主ビーム方向は、給電箇所から、開放制御された選択的導通経路を臨む方向、すなわち、前述の座標系を用いれば、主ビーム方向は＋Ｙ方向かマイナスＹ方向に劇的に変更させることが可能である。一方、主ビーム方向の切り替え機能は特許文献３では原理的に不可能である。【００３８】  また、図１３には特許文献３の図９として開示された、９０度方向を折り曲げた２スロット状態を選択可能な実施形態を示す。この場合も、主ビーム方向はやはり常に±Ｚ方向であり、切り替わるのは主ビーム方向に向く放射電磁波の偏波特性（放射される電磁波の電界が配向する向き）だけであり、やはり本発明のような劇的な指向性切り替え効果を提供できない。すなわち、特許文献３に開示されたアンテナは、所望波の到来方向が一方向に限定され、移動体端末での使用に極めて不適であるが、本発明の駆動方法により駆動する可変スロットアンテナでは、この課題を解決することが出来る。【００３９】  さらに、主ビーム方向の切り替え効果だけでなく、本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナと特許文献３のスロットアンテナとの差異は、サイズ、周波数帯域、という二点においても顕著である。特許文献３ではアンテナ動作に２分の１実効波長スロット共振モードを用いるが、本発明のアンテナでは基本的に４分の１波長共振スロットモードを用いるので、スロット長は半分になる。また、２分の１実効波長スロットアンテナの動作帯域は比帯域（動作帯域幅Δｆを動作帯域の中心周波数ｆ０で規格化した値）にして１０％程度に限られるが、４分の１波長のスロットアンテナは放射Ｑ値が低いため少なくとも１５〜２０％の広帯域な比帯域特性が期待できる。特許文献３のスロットアンテナがＭＥＭＳスイッチを導入してまでスロットアンテナに可変特性を付与するそもそもの目的は、動作周波数の微妙な調整である。しかし、４分の１実効波長スロットアンテナをアンテナ構造内に発現させる本発明の駆動方法においては、初めから動作周波数を微妙に調整する必要自体がないので、本発明の目的には特許文献３と関連するところがない。【００４０】  特許文献３によれば、最終的にＭＥＭＳスイッチによってスロット共振器の両端で接地導体間を接続してしまうにも関わらず、両端を開放端とするスロット領域を設定する理由は、「当前記開放端部に近接して配置されるＲＦ−ＭＥＭＳスイッチに最大限の同調性を与えるため」である。すなわち、分離された接地導体間を金属材料により完全に接続してしまう通常のスロットアンテナと比較すると、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチによる接地導体間の接続は、高周波電流にとって入力インピーダンスが高い。よって、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ近辺にて導体による接地導体間接続が行われてしまえば、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの切り替えを行っても高周波特性の変化が明確に現れなくなってしまう。特許文献３は、共振周波数や入力インピーダンスの微妙な制御を行うために、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ近辺での導体による接地導体間接続を回避することを目的としている。すなわち、特許文献３は、有限の接地導体間が高周波スイッチ素子以外の回路で接続されてよい二分の一波長共振器を前提とした発明でしかない。以上のように、特許文献３と本発明は駆動方法、各駆動状態で実現されるアンテナ構造にも差異があるだけでなく、発明の目的が明らかに異なっているため、本発明の可変スロットアンテナの駆動方法は、特許文献３からは容易に類推することが不可能である。【００４１】（実施例）
図１４に下面からの透視模式図を示すような、実施例１の可変スロットアンテナを作製した。誘電体基板１０３として、総厚０．５ｍｍのＦＲ４基板を用いた。基板表面と裏面には、銅配線により厚さ２０ミクロンの給電線路パターンと接地導体パターンをそれぞれ形成した。各配線パターンはウェットエッチングにより一部領域の金属層を除去することにより、形成し、表面には厚さ１ミクロンの金メッキを施した。接地導体１０１の外縁部１０５は、誘電体基板１０３の端面に最も近接した場合においても、端面より０．１ｍｍは内側となるように配線マージンを設定した。図には接地導体パターンを実線で、給電線路のパターンを点線で示す。入力端子部２０１には高周波コネクタを接続し、特性インピーダンスが５０Ω相当の給電線路１１５を介して、作製したアンテナと測定系を接続した。接地導体１０１を中央で分離し、有限の接地導体領域１０１ａ、１０１ｂ間に挟まれたスロット領域１０９を形成し、スロット領域１０９を跨ぐ二経路の選択性導通経路１１９、１２１を設定した。選択性導通経路内の高周波スイッチ素子としては、市販のガリウム砒素のＰＩＮダイオードを用いた。使用したＰＩＮダイオードは、導通時の挿入損失は５ＧＨｚで０．３ｄＢ、開放時の分離度は５ＧＨｚで２５ｄＢと、実用上全く問題ない値であった。接地導体領域１０１ｂに、１ｋΩの抵抗素子を介してバイアス回路を接続し、ダイオードへのバイアス給電を実現した。１１９、１２１のダイオードの極性を逆向きと設定して配置することにより、選択性導通経路１１９、１２１の片方が導通動作時にはもう片方が開放動作するよう、駆動する設定が完了した。図１４に示す実施例１の構造パラメータを表２にまとめた。【００４２】
【表２】
2007138959.tif 000004
【００４３】  第一の駆動状態において、選択性導通経路１１９を導通し、選択性導通経路１２１を開放することにより、図中の座標系でのマイナスＸ方向への放射を広い周波数帯域で得た。図１４は、第一の駆動状態における、構造模式図に相当している。また、第二の駆動状態においては、逆向きのバイアスを接地導体領域に与えることにより、選択性導通経路１１９が開放され、選択性導通経路１２１を導通することにより、プラスＸ方向への放射を広い周波数帯域で得た。第一の駆動状態での反射特性を図１５に示す。２．７ＧＨｚから４．３ＧＨｚという周波数帯域でマイナス１０ｄＢ以下という良好な反射特性値を得ることが出来た。上記帯域は比帯域として４５％に相当する。また、第二の駆動状態でも、ほぼ同様の周波数帯域で同様の反射特性を得ることが出来た。第一の駆動状態と第二の駆動状態における３ＧＨｚと４ＧＨｚでの放射特性をそれぞれ図１６（ａ）、（ｂ）に示す。図示したのは、図１４中の座標系におけるＸＺ面内での放射指向性である。図中、ｓ１として示したのが第一の駆動状態での放射指向性、ｓ２として示したのが第二の駆動状態での放射指向性である。図１５、１６より明らかなように、二状態においてほぼ同等且つ良好な反射特性を広い周波数帯域で得つつ、且つ、広い周波数帯域において同一方向に主ビーム方向を配向させ、且つ主ビーム方向を二状態で完全に切り替えることが出来た。【００４４】  次に、図１７に下面からの透視模式図を示すような、実施例２の可変スロットアンテナを作製した。実施例２の構造パラメータを表３にまとめた。実施例２では、実施例１の構造から、給電線路１１５の先端開放箇所から４分の１実効波長に相当する領域をインダクティブ共振器領域１２７へと置換している。また、インダクティブ共振器領域１２７の中央部をスロット給電箇所に対応させた。また、スロット領域の幅を実施例１の１０倍とした。【００４５】
【表３】
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【００４６】  実施例２の第一の駆動状態での反射特性を図１８に示す。図中には、実施例１の第一の駆動状態での反射特性も比較のために図示する。実施例２では２．２ＧＨｚから４．７ＧＨｚという周波数帯域でマイナス１０ｄＢ以下という良好な反射損失値を得ることが出来た。上記帯域は比帯域に換算すれば７２％もの広帯域特性に相当する。また、第二の駆動状態でも、ほとんど同様の反射特性を得ることが出来た。実施例２の第一の駆動状態と第二の駆動状態における２．５ＧＨｚと４．５ＧＨｚでの放射特性をそれぞれ図１９（ａ）、（ｂ）に示す。図示したのは、図１７中の座標系におけるＸＺ面内での放射指向性である。図中、ｓ１として示したのが第一の駆動状態での放射指向性、ｓ２として示したのが第二の駆動状態での放射指向性である。図１８、１９より明らかなように、二状態においてほぼ同等且つ良好な反射特性を広い周波数帯域で得つつ、且つ、広い周波数帯域において同一方向に主ビーム方向を配向させ、且つ主ビーム方向を二状態で完全に切り替えることが出来た。【００４７】  以上、本発明の駆動方法によって、小型な回路占有面積の可変スロットアンテナにおいて主ビーム方向の劇的な切り替え機能を実現可能なことが証明された。
【産業上の利用可能性】
【００４８】  本発明によれば、回路占有面積を増大させることなく、主ビーム方向の劇的な切り替え機能を実現できるので、従来複数のアンテナを搭載しなければ実現できなかった高機能端末を簡易な構成で実現することが可能となる。また、本発明の駆動方法により実現する可変スロットアンテナが、４分の１実効波長のスロット共振器構造を基にしているため、広帯域特性を得やすく、従来よりもはるかに広い周波数帯域を用いる近距離無線用の通信システムの実現にも貢献することが出来る。また、デジタル信号を無線で送受信するような、超広帯域な周波数特性を必要とするようなシステムにおいても可変性を有する小型アンテナを導入しうる。【００４９】  上記の説明から把握される本発明の技術的思想は以下の通りである。【００５０】  誘電体基板（１０３）を有する指向性可変スロットアンテナであって、
前記誘電体基板（１０３）の裏面には、有限の面積の接地導体（１０１）とスロット領域（１０９）とが形成されており、
前記スロット領域（１０９）は、前記接地導体（１０１）を、第一の接地導体（１０１ａ）および第二の接地導体（１０１ｂ）からなる二つの領域に分割し、
前記スロット領域（１０９）の両端にはそれぞれ開放端（１１１ａ、１１１ｂ）が形成されており、
前記誘電体基板（１０３）の裏面には、さらに、前記スロット領域（１０９）を横断して前記第一の接地導体（１０１ａ）と前記第二の接地導体（１０１ｂ）を接続する２つの選択的導通経路群（１１９、１２１）が配置されており、
前記誘電体基板（１０３）の表面には、前記スロット領域（１０９）の長手方向中央付近の給電箇所（１１３）において前記スロット領域（１０９）と交差する給電線路（１１５）が配置されており、
前記２つの選択的導通経路群（１１９、１２１）は、第１の選択的導通経路（１１９）および第２の選択的導通経路（１２１）からなり、
前記第１の選択的導通経路（１１９）および第２の選択的導通経路（１２１）は、前記誘電体基板（１０３）の法線方向から前記指向性可変スロットアンテナを透過した透過平面視において、前記給電線路（１１５）を間に挟む。【００５１】  さらにここで、スロット共振器長Ｌｓを、前記第１の選択的導通経路（１１９）と前記スロット領域（１０９）の−Ｘ方向の先端に位置する開放端（１１１ｂ）との間の距離、スロット幅Ｗｓが前記第１の接地導体（１０１ａ）と前記第２の接地導体（１０１ｂ）との間の距離と設定したとき、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）以下である場合には、前記Ｌｓが動作帯域の中心周波数ｆ０に対して４分の１実効波長と同一の長さになるように設定され、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）を超える場合には、（２Ｌｓ＋Ｗｓ）が動作帯域の中心周波数ｆ０に対して２分の１実効波長と同一の長さになるように設定される。【００５２】  第一の状態においては、第１の選択的導通経路（１１９）を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路（１１９）を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射（１２３ａ）させ、第二の状態においては、第１の選択的導通経路（１１９）を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路（１２１）を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射（１２３ｂ）させる。
【図１】
2007138959.tif 000006
【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】
2007138959.tif 000014
【図１０】
2007138959.tif 000015
【図１１】
2007138959.tif 000016
【図１２】
2007138959.tif 000017
【図１３】
2007138959.tif 000018
【図１４】
2007138959.tif 000019
【図１５】
2007138959.tif 000020
【図１６】
2007138959.tif 000021
【図１７】
2007138959.tif 000022
【図１８】
2007138959.tif 000023
【図１９】
2007138959.tif 000024
【図２０】
2007138959.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月29日(2007.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板を有する指向性可変スロットアンテナであって、
前記誘電体基板の裏面には、有限の面積の接地導体とスロット領域とが形成されており、
前記スロット領域は、前記接地導体を、第一の接地導体および第二の接地導体に分割し、
前記スロット領域の両端にはそれぞれ開放端が形成されており、
前記誘電体基板の裏面には、さらに、前記スロット領域を横断して前記第一の接地導体と前記第二の接地導体とを接続する少なくとも２つの選択的導通経路群が配置されており、
前記誘電体基板の表面には、前記スロット領域の長手方向中央付近の給電箇所において前記スロット領域と交差する給電線路が配置されており、
前記少なくとも２つの選択的導通経路群は、第１の選択的導通経路および第２の選択的導通経路を有しており、
前記第１の選択的導通経路および第２の選択的導通経路は、前記誘電体基板の法線方向から前記指向性可変スロットアンテナを透過した透過平面視において、前記給電線路を間に挟み、
前記スロット領域の長手方向をＸ方向、前記給電線路の長手方向をＹ方向、前記誘電体基板の法線方向をＺ方向と設定したとき、
前記開放端のうち、前記スロット領域のＸ方向の先端に位置する開放端と前記給電箇所との間に前記第１の選択的導通経路が配置されており、
前記開放端のうち、前記スロット領域の−Ｘ方向の先端に位置する開放端と前記給電箇所との間に前記第２の選択的導通経路が配置されており、
第一の状態においては、第１の選択的導通経路を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
第二の状態においては、第１の選択的導通経路を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる、指向性可変スロットアンテナ。
【請求項２】
スロット共振器長Ｌｓを、前記第１の選択的導通経路と前記スロット領域の−Ｘ方向の先端に位置する開放端との間の距離、
スロット幅Ｗｓを、前記第１の接地導体と前記第２の接地導体との間の距離と設定したとき、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）以下である場合には、前記Ｌｓが動作帯域の中心周波数ｆ０に対して４分の１実効波長と同一の長さになるように設定され、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）を超える場合には、（２Ｌｓ＋Ｗｓ）が動作帯域の中心周波数ｆ０に対して２分の１実効波長と同一の長さになるように設定されている、請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項３】
前記給電箇所付近での前記給電線路と前記スロット領域形状とが鏡面対称に配置され、前記第一の方向と前記第二の方向とが鏡面対称な方向である請求項２に記載の可変スロットアンテナ。
【請求項４】
前記第一の方向と前記第二の方向が平行且つ逆向きである請求項３に記載の可変スロットアンテナ。
【請求項５】
前記給電線路の先端部が、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡って、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い線路により構成されたインダクティブ共振器領域に設定され、
前記インダクティブ共振器領域の中央部で、前記スロット領域と交差する請求項１に記載の可変スロットアンテナ。
【請求項６】
前記第１の選択的導通経路が、複数の部分を有している場合、
前記第一の状態においては、前記第１の選択的導通経路の前記複数の部分の少なくとも１つを導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
前記第二の状態においては、前記第１の選択的導通経路の前記複数の部分のすべてを開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項７】
前記第２の選択的導通経路が、複数の部分を有している場合、
前記第一の状態においては、第１の選択的導通経路を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路の前記複数の部分のすべてを開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
前記第二の状態においては、第１の選択的導通経路を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路の前記複数の部分の少なくとも１つを導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる、請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項８】
前記スリット領域は、前記開放端に向かってテーパ状にスロット幅が広がっている部分を有している請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項９】
前記第一の接地導体および第二の接地導体の外縁のうち、前記スロット領域を介して対向する部分は、Ｚ方向から見たときに複数の凹凸がＸ方向に沿って配列された平面形状を有している、請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項１０】
前記給電線路は一様な線路幅を有している請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項１１】
前記給電線路において、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡る部分の線路幅が他の部分の線路幅よりも狭く、
前記給電線路は、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡る部分の中央部で、前記スロット領域と交差する請求項１に記載の可変スロットアンテナ。
【請求項１２】
誘電体基板を有する指向性可変スロットアンテナの駆動方法であって、
前記誘電体基板の裏面には、有限の面積の接地導体とスロット領域とが形成されており、
前記スロット領域は、前記接地導体を、第一の接地導体および第二の接地導体に分割し、
前記スロット領域の両端にはそれぞれ開放端が形成されており、
前記誘電体基板の裏面には、さらに、前記スロット領域を横断して前記第一の接地導体と前記第二の接地導体とを接続する少なくとも２つの選択的導通経路群が配置されており、
前記誘電体基板の表面には、前記スロット領域の長手方向中央付近の給電箇所において前記スロット領域と交差する給電線路が配置されており、
前記少なくとも２つの選択的導通経路群は、第１の選択的導通経路および第２の選択的導通経路を有しており、
前記第１の選択的導通経路および第２の選択的導通経路は、前記誘電体基板の法線方向から前記指向性可変スロットアンテナを透過した透過平面視において、前記給電線路を間に挟み、
前記スロット領域の長手方向をＸ方向、前記給電線路の長手方向をＹ方向、前記誘電体基板の法線方向をＺ方向と設定したとき、
前記開放端のうち、前記スロット領域のＸ方向の先端に位置する開放端と前記給電箇所との間に前記第１の選択的導通経路が配置されており、
前記開放端のうち、前記スロット領域の−Ｘ方向の先端に位置する開放端と前記給電箇所との間に前記第２の選択的導通経路が配置されており、
第１の選択的導通経路を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させる第１工程と、
第１の選択的導通経路を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる第２工程と、
を包含する指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１３】
スロット共振器長Ｌｓを、前記第１の選択的導通経路と前記スロット領域の−Ｘ方向の先端に位置する開放端との間の距離、
スロット幅Ｗｓを、前記第１の接地導体と前記第２の接地導体との間の距離と設定したとき、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）以下である場合には、前記Ｌｓが動作帯域の中心周波数ｆ０に対して４分の１実効波長と同一の長さになるように設定され、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）を超える場合には、（２Ｌｓ＋Ｗｓ）が動作帯域の中心周波数ｆ０に対して２分の１実効波長と同一の長さになるように設定されている、請求項１２に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１４】
前記給電箇所付近での前記給電線路と前記スロット領域形状とが鏡面対称に配置され、前記第一の方向と前記第二の方向とが鏡面対称な方向である請求項１３に記載の可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１５】
前記第一の方向と前記第二の方向が平行且つ逆向きである請求項１４に記載の可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１６】
前記給電線路の先端部が、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡って、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い線路により構成されたインダクティブ共振器領域に設定され、
前記インダクティブ共振器領域の中央部で、前記スロット領域と交差する請求項１３に記載の可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１７】
前記第１の選択的導通経路が、複数の部分を有している場合、
前記第１工程では、前記第１の選択的導通経路の前記複数の部分の少なくとも１つを導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
前記第２工程では、前記第１の選択的導通経路の前記複数の部分のすべてを開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる、請求項１２に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１８】
前記第２の選択的導通経路が、複数の部分を有している場合、
前記第１工程では、第１の選択的導通経路を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路の前記複数の部分のすべてを開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
前記第２工程では、第１の選択的導通経路を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路の前記複数の部分の少なくとも１つを導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる、請求項１２に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１９】
前記スリット領域は、前記開放端に向かってテーパ状にスロット幅が広がっている部分を有している請求項１２に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項２０】
前記第一の接地導体および第二の接地導体の外縁のうち、前記スロット領域を介して対向する部分は、Ｚ方向から見たときに複数の凹凸がＸ方向に沿って配列された平面形状を有している請求項１２に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項２１】
前記給電線路は一様な線路幅を有している請求項１２に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項２２】
前記給電線路において、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡る部分の線路幅が他の部分の線路幅よりも狭く、
前記給電線路は、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡る部分の中央部で、前記スロット領域と交差する請求項１２に記載の可変スロットアンテナの駆動方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波帯、およびミリ波帯などのアナログ高周波信号、もしくはデジタル信号を送信、受信するためのアンテナ及びその駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アンテナの指向性を変化させ、放射ビームを走査するために、古くから様々な手法が提案されてきた。例えば、アダプティブアレーのように複数アンテナで受信した信号をデジタル信号部で処理することにより、等価的にビーム走査を実現する方法がある。また、セクターアンテナのように、あらかじめ複数アンテナを異なる向きに配置しておき、給電線側の経路の切り替えにより主ビーム方向を切り換える方法もある。更に、アンテナ周辺に無給電素子である反射器や導波器を配置し主ビーム方向を傾ける方法もある。
【０００３】
スロットアンテナは最も基本的な共振型アンテナの一つであり、同様にスロット長を２分の１実効波長とした場合に１０％程度、スロット長を４分の１実効波長とした場合には最低でも１５％以上の比帯域特性が期待できるため、広帯域通信への適用が有望なアンテナである。これらの値は、同様に基本的な共振型アンテナであるパッチアンテナの比帯域５％程度と比べると広帯域である。
【０００４】
特許文献１においては、スロットアンテナを用いたセクターアンテナとして、複数のスロットアンテナを放射状に配置して、給電線側の経路の切り替えで主ビーム方向の切り替えを実現するセクターアンテナ構成が開示されている。特許文献１においては、アンテナとして超広帯域なアンテナ特性を有することで知られるヴィヴァルディアンテナを用いることにより、超広帯域な周波数成分を有する放射電磁波の主ビーム方向一括切り替え切り替えを実現する。
【０００５】
また、特許文献２には、無給電の寄生素子を用いて放射スロット素子から放射する主ビーム方向を傾ける可変アンテナの例が開示されている。図２０に示す可変アンテナにおいては、給電線路１１５により励振する２分の１実効波長スロット共振器を放射器２０１、無給電のスロット共振器を寄生素子２０３ａ、２０３ｂとして近接して接地導体１０１上に配置している。寄生素子２０３ａ、２０３ｂのスロット長の調整によって、反射器に対する寄生素子の機能を導波器とするか反射器とするかを切り替え、放射器からの放射ビームの方向を変化させることが出来る。寄生素子２０３ａ、２０３ｂを導波器として機能させるには、寄生素子のスロット長を放射器のスロット長より短くなるよう調整すればよいし、寄生素子２０３ａ、２０３ｂを反射器として機能させるには、寄生素子のスロット長を放射器のスロット長より長くなるよう調整する。スロット長を調整するには、回路基板に設定するスロット長をあらかじめ長めにしておいて、短いスロット長のスロット回路として機能させる状態では、スロット長の中途で、スロットを幅方向に跨いでスイッチ素子２０５ａ、２０５ｂで接地導体間を選択的に導通する。特許文献２ではスイッチ素子２０５ａ、２０５ｂを実現する方法の一例として、ＭＥＭＳスイッチの使用を挙げている。
【特許文献１】特開２００３−５２７０１８号公報
【特許文献２】特開２００５−２１０５２０号公報
【特許文献３】米国特許第６８６４８４８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高速通信用移動端末用アンテナには、小型化が要求されるだけでなく、反射波などの妨害波を回避する目的で、放射電磁波の主ビーム方向を大きく変化させる必要もあり、従来のスロットアンテナでは以下に示す課題があった。
【０００７】
第一に、特許文献１で開示されるアンテナでは、構成要素の大部分を共有しない４つのスロットアンテナを構造内に放射状に導入して、個々のスロットアンテナへの給電回路を切り替えるという駆動方法で、主ビーム方向の切り替え機能を実現しているが、アンテナ構造が大型になるという課題が生じる。
【０００８】
第二に、特許文献２で開示されるアンテナにおいても、構成要素を共有しないスロットアンテナを並列に配置しているため、小型化の観点から課題が生じている。また、寄生素子として用いるスロットアンテナが導波器もしくは反射器として機能する周波数帯域が限定されるため、アンテナの主ビーム方向が動作周波数帯域内で異なる方向に変化しかねないという問題があった。よって、特許文献２で開示されたアンテナは、狭帯域な通信システムに適用することは可能であるが、高速伝送を行うために広い周波数帯域の使用が要求される場合、通信システムへの適用には困難が生じる。より具体的に検証すると、第一に、２分の１実効波長スロット共振器の放射帯域は１０％程度であるので、動作帯域の中心周波数より５％以上周波数が異なる周波数で動作するよう寄生素子のスロット長を調整する必要がある。第二に、動作帯域の上限周波数と下限周波数において、放射器と寄生素子間の結合度を保つ必要もある。しかし、スロット共振器間の結合は共振周波数が大きく異なるほど低下する傾向があるので、上記二条件を同時に成立させることが困難となる。また、特許文献２で開示されるアンテナでは、主ビーム方向を傾けることは出来るが、例えば主ビーム方向を反転するなどのドラスティックな可変性を実現することは不可能である。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、可変スロットアンテナにおいて、小型な回路構成を保ちながら、比較的広帯域な動作帯域内で主ビーム方向を同一方向に保ちつつ、可変角度範囲が広い主ビーム方向切り替え機能を実現するための駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の可変スロットアンテナの駆動方法は、
誘電体基板と、
有限の面積の接地導体と、
前記接地導体を二つの有限接地導体領域に完全に分割し、両端が開放状態となったスロット領域とが
前記誘電体基板の裏面に配置され、
前記スロット領域の長さ方向の中央付近の領域と交差する給電線路が前記誘電体基板の表面に配置され、
前記スロット領域を幅方向に横断して、分離された前記有限接地導体領域の間を接続するか否かを選択可能な選択的導通経路が、前記給電線路と前記スロット領域の交差地点から前記スロット領域の両端の開放箇所を臨む方向に一つずつ配置した可変スロットアンテナ構造において、
第一の状態においては、第一の選択的導通経路を非接続状態に設定し、第二の選択的導通経路を接続状態に設定し、
第二の状態においては、第一の選択的導通経路を接続状態に設定し、第二の選択的導通経路を非接続状態に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来の可変スロットアンテナにおいては実現困難だった、構造の小型化と、動作帯域内での主ビーム方向の同一性、主ビーム方向の広い範囲での切り替え機能、が同時に満足でき、送受信状況が刻々と変化する移動端末において利用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施形態）
図１（ａ）、（ｂ）では、本実施形態の可変スロットアンテナの駆動方法によって、駆動される可変スロットアンテナの構造について下面透視模式図（裏面からの透視図）を用いて説明するとともに、本駆動方法の二状態において得られる可変スロットアンテナの指向特性の可変性を模式的に示している。また、図２（ａ）、（ｂ）に図１中の直線Ａ１−Ａ２、Ｂ１−Ｂ２で構造を切断した断面模式図をそれぞれ示している。議論の簡略化のため、まず対称性が高い実施形態として、左右対称な可変スロットアンテナ構造を例にとり、左右に主ビーム方向を切り替える駆動方法の実施形態について述べる。
【００１４】
有限の面積を有する接地導体１０１が誘電体基板１０３の裏面に形成されており、接地導体１０１の側面外縁部１０５から奥行き方向１０７に切り欠いて両端を開放したスロット領域１０９が形成されている。すなわち、有限の接地導体１０１は、スロット領域１０９により、第一の接地導体１０１ａと第二の接地導体１０１ｂに二分割される。この結果、スロット領域１０９の両端はそれぞれ第一の開放端１１１ａ、第二の開放端１１１ｂとなる。スロット領域１０９の中央の給電箇所１１３において、スロット領域１０９は、誘電体基板１０３の表面（上面）に形成された給電線路１１５と交差する。給電箇所１１３から第一の開放端１１１ａを臨む方向を第一の方向１１７ａとし、給電箇所１１３から第一の方向１１７ａ側に少なくとも一つ以上の第一の選択的導通経路１１９が形成されている。同様に、給電箇所１１３から第二の開放端１１１ｂを臨む方向を第二の方向１１７ｂとし、給電箇所１１３から第二の方向１１７ｂ側に、少なくとも一つ以上の第二の選択的導通経路１２１が形成されている。議論の簡略化のため、以下、第一の選択的導通経路１１９、第二の選択的導通経路１２１の数がそれぞれ一つの場合についてまず説明する。すなわち、図１に図示するように、給電箇所１１３から左側と右側にそれぞれ選択的導通経路１１９、１２１が一つずつ配置されている。第一の選択的導通経路１１９、第二の選択的導通経路１２１は、いずれも外部から与えられる制御信号に基づき、スロット領域１０９により分割された第一の接地導体１０１ａと第二の接地導体１０１ｂ間を選択的に導通させる役目を果たす。図１（ａ）では、第一の選択的導通経路１１９を導通し、第二の選択的導通経路１２１を開放状態に制御していることを、図１（ｂ）では逆に、第一の選択的導通経路１１９を開放し、第二の選択的導通経路１２１が導通状態に制御していることを示している。この第一、および第二の選択的導通経路１１９、１２１の制御により、図１（ａ）の状態では矢印１２３ａの方向へ、図１（ｂ）の状態では矢印１２３ｂの方向への放射電磁波主ビームの配向が可能となる。
【００１５】
（駆動方法の特徴）
本発明実施形態の可変スロットアンテナの駆動方法の特徴は、第一の選択的導通経路１１９、第二の選択的導通経路１２１のいずれかの選択的導通経路を導通し、もう片方の選択的導通経路を必ず開放に選択し、給電箇所１１３から開放された選択的導通経路側を臨む方向へ主ビームを配向させることである。導通する選択的導通経路と開放する選択的導通経路を切り替えれば、主ビーム方向を異なる方向へ切り替えることが出来る。例えば、右方向１２３ａに主ビームを向けたい場合は（図１（ａ））、給電箇所１１３に対して右側に配置されている第二の選択的導通経路１２１を開放し、給電箇所１１３に対して逆側である左側に配置されている第一の選択的導通経路１１９を短絡すればよい。逆に、図１（ｂ）に示すように、左方向１２３ｂに主ビームを向けたい場合は、給電箇所１１３に対して左側に配置されている第一の選択的導通経路１１９を開放し、給電箇所１１３に対して右側に配置されている第二の選択的導通経路１２１を短絡すればよい。左右に主ビームを向ける場合に、本駆動方法において各選択的導通経路を制御すべき状態を表１にまとめる。
【００１６】
【表１】
2007138959.tif 000026
【００１７】
本発明の駆動方法の採用により、導通された選択的導通経路は分断された接地導体１０１ａ、１０１ｂ間を局所的に接続し、構造内に片側が開放、片側が短絡された４分の１実効波長のスロット共振器を、各駆動状態においてそれぞれ出現させることが出来る。図３（ａ）、（ｂ）に、図１（ａ）、（ｂ）の状態に駆動された可変スロットアンテナにおいてそれぞれ高周波的に実現している構造を模式的に示す。
【００１８】
上述したように、本発明の駆動方法により駆動する可変スロットアンテナのスロット領域は、あらかじめ両端が開放端に設定されているが、各駆動状態では片端は高周波的に短絡されているように扱うことが出来る。たとえば、図３（ａ）においては、図１（ａ）においては図示されている開放端１１１ａを図示しなかった。これは、給電箇所１１３から開放端１１１ａを臨む方向に配置された第一の選択的導通経路１１９の導通制御によって、給電箇所１１３から臨んだ場合、高周波的には開放端１１１ａが無視できるようになるためである。また、第二の選択的導通経路１２１を高周波的に開放状態に設定すれば、第二の選択的導通経路１２１の具体的な形状などによる放射特性への影響は極めて限定的なものとなり、図１（ａ）は高周波的に図３（ａ）のように近似することが出来る。同様に、図１（ｂ）の駆動状態での可変スロットアンテナは高周波的には図３（ｂ）のように近似することが出来る。４分の１実効波長スロット共振器を給電した場合の主ビーム方向は、給電箇所から開放端側に向かう方向なので、給電箇所から開放端を臨む方向を駆動状態によって切り替えることが可能な本発明の駆動方法によって、ドラスティックな主ビーム方向の切り替えが実現できる。
【００１９】
以上の原理により、図４や図５に示すように、本発明の駆動方法により駆動する可変スロットアンテナ内に、給電箇所１１３からスロット領域１０９の開放端１１１ａ、１１１ｂに向かって単一ではなくそれぞれ複数個の選択的導通経路が配置された場合には、駆動方法に制限が生じる。まず、図４に示すように、右側（矢印１２３ａ方向）に主ビームを向けたい場合に、給電箇所１１３から開放端１１１ｂを臨む方向１１７ｂに複数の第二の選択的導通経路群１２１−１、１２１−２、・・・１２１−Ｎを配置している場合、全ての第二の選択的導通経路群１２１−１、１２１−２、・・・１２１−Ｎは、開放状態に設定する。また、図５に示すように、右側（矢印１２３ａ方向）に主ビームを向けたい場合に、給電箇所１１３から開放端１１１ａを臨む方向１１７ａに複数の第一の選択的導通経路群１１９−１、１１９−２、・・・１１９−Ｎを配置している場合は、第一の選択的導通経路群１１９−１、１１９−２、・・・１１９−Ｎの内、少なくとも一つが導通状態に選択されればよい。図５では、第二の選択的導通経路１１９−２のみが導通制御されている状態を示している。導通する選択的導通経路の選択により、形成されるスロット共振器の共振器長を調整することが可能である。また、導通する選択的導通経路の選択により、スロット共振器への給電インピーダンス調整を行うことも可能である。また、全ての選択的導通経路を導通させても勿論かまわない。
【００２０】
（選択的導通経路について）
第一、および第二の選択的導通経路により得られる第一の接地導体１０１ａ、第二の接地導体１０１ｂ間の導通は、直流信号的な導通でなくてもよく、動作周波数付近に通過帯域が限定された高周波的な導通であってもかまわない。具体的には本発明の選択的導通経路を実現するためには、ダイオードスイッチ、高周波トランジスタ、高周波スイッチ、ＭＥＭＳスイッチなど、アンテナ動作帯域で低損失且つ高分離度特性が得られるスイッチ素子であればいずれも使用可能である。ダイオードスイッチを用いれば給電回路の構成を簡略化することができる。
【００２１】
図６（ａ）、（ｂ）には、本発明で用いられる選択的導通経路の実現例について、特にスロット領域１０９の幅がスイッチ素子のサイズより広い場合の例について、周辺箇所付近の下面構造を拡大した模式図をそれぞれ示す。図６（ａ）に示すように、選択的導通経路１９１は、高周波信号の導通、開放の切り替えが可能なスイッチ素子１９１ａと、スイッチ素子１９１ａの両側に設けられた突起状の導体１９３ａ、１９３ｂから構成されてよい。導体１９３ａ、１９３ｂは、それぞれ接地導体１０１ａ、１０１ｂからスロット領域１０９へ突き出した形状を採る。導体１９３ａ、１９３ｂの内、片方が構造から減じられ、スイッチ素子１９１ａが接地導体１０１ａ、１０１ｂのいずれかと直接接続されてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、導体１９３ａ、１９３ｂの代わりに、導体ワイヤ１９３ｃ、１９３ｄを用いて、接地導体１０１ａとスイッチ素子１９１ａ、接地導体１０１ｂとスイッチ素子１９１ａ間の接続を実現しても構わない。また、スイッチ素子１９１ａのサイズがスロット領域１０９の幅よりも大きい場合の選択的導通経路１０９の実現例を、図７に選択的導通経路周辺のみの拡大図として示す。いずれにせよ、本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナ内の選択的導通経路は、接地導体１０１ａ、１０１ｂ間を接続すべくスロット領域をまたいで形成され、経路内に必ず高周波的な導通、開放の二状態を制御可能なスイッチ素子が直列に挿入された構造である。選択的導通経路は、経路内のスイッチ素子が開放されれば高周波的に開放状態として機能するし、経路内のスイッチ素子が導通制御されれば高周波的に導通状態として機能する。高周波帯域で用いられるスイッチ素子には、構造に応じて寄生回路成分が存在するので、完全な開放状態や完全な導通状態を実現することは厳密には不可能であるが、寄生回路成分をあらかじめ考慮して回路設計を行えば、本発明の目的を容易に達成することが出来る。例えば、本発明の実施例において用いた市販のガリウム砒素のＰＩＮダイオードスイッチは、直列の寄生容量が０．０５ｐＦであり、開放時には５ＧＨｚ帯で２５ｄＢ程度の、本発明の目的には十分な分離特性を得ることが可能である。この値を考慮せずに本発明で駆動する可変スロットアンテナの設計を行っても、特性に大きな変化は生じない。また、上述の市販ダイオードスイッチは、直列の寄生抵抗が４Ωであり、導通時の損失が５ＧＨｚ帯で０．３ｄＢ程度の値が得られ、本発明の目的には十分な低損失特性が得られる。よって、この値を無視して理想的なスイッチ素子を配置したものとして本発明の駆動方法で可変スロットアンテナを駆動しても、アンテナの放射効率等の特性劣化も無視できる。すなわち、本発明において用いられる選択的導通経路は、一般的な回路技術で容易に実現することが可能である。
【００２２】
（スロット領域の向きについて）
本発明の駆動方法により駆動する可変スロットアンテナは、スロットの形成方向により主ビーム方向を変化させることが出来る。すなわち、給電箇所からスロットの開放端を臨む方向をやや下向きにすれば、放射電磁波の主ビーム方向もやや下向きに配向できる。
【００２３】
（構成の対称性について）
本発明の駆動方法により駆動する可変スロットアンテナの形状は、必ずしも鏡面対称である必要はない。しかし、二状態で同一反射特性、同一利得特性、同一偏波特性でありながら、主ビーム方向のみを切り替えられる可変性を有するアンテナの提供は、産業上の利用価値が特に高いものと考えられる。よって、スロット領域１０９の形状、給電線路１１５、接地導体１０１ａ、１０１ｂの形状は鏡面対称に構成されることが好ましい。また、第一の状態と第二の状態で主ビーム方向が逆平行になるように、第一の方向と第二の方向を逆向き、平行にすることが好ましい。
【００２４】
（別形状のスロットの例について）
本発明の駆動方法で駆動する可変スロットアンテナにおいて、スロット領域の形状は矩形である必要はなく、接地導体領域との境界線は任意の直線および曲線形状に置換可能である。例えば、スロット領域の形状は、図８に示すように、開放端付近でテーパ状にスロット幅が広がるような構造であっても構わない。動作帯域の上限周波数付近では、アンテナの放射開口面により、ビーム幅が決定されるため、開放端付近でスロット幅を広げておくことにより、高利得な指向性ビームを実現しやすくなる。
【００２５】
また、図９に示すように、主スロット領域に多数の細かく短いスロットを並列接続すれば（すなわち、略長方形の接地導体１０１ａ、１０１ｂのそれぞれ４辺のうち、向かい合うそれぞれ１辺に小さな連続する凸凹を施せば）、主スロット領域への直列インダクタンス付加効果が得られ、スロット長の実効的な短縮、更には回路の小型化という実用上好ましい効果が得られる。また、主スロット領域のスロット幅を狭くして、ミアンダ形状などに折り曲げ小型化を図った可変スロットアンテナ構造であっても、本発明の駆動方法によって主ビーム方向の切り替え効果を得ることができる。
【００２６】
（スロット共振器について）
各駆動状態において、回路上に出現するスロット共振器については、スロット幅Ｗｓ（すなわち、第１接地導体１０１ａと第２接地導体１０１ｂとの間の距離）がスロット共振器長Ｌｓに比べて無視できるほど狭い場合（一般的にＷｓが（Ｌｓ／８）以下である場合）、スロット長Ｌｓは動作帯域の中心周波数ｆ０付近において４分の１実効波長となるよう設定される。スロット幅Ｗｓが広く、スロット共振器長Ｌｓと比べて無視できない場合（一般的にＷｓが（Ｌｓ／８）を超える場合）、スロット幅も考慮したスロット長（Ｌｓ×２＋Ｗｓ）をｆ０において２分の１実効波長に相当するように設定すればよい。
【００２７】
スロット共振器長Ｌｓは、導通されている選択的導通経路（１１９または１２１）から給電線路１１５および給電箇所１１３を跨いで開口部１１１までの距離と定義される。なお、図４のように、単一ではなくそれぞれ複数個の選択的導通経路が配置された場合には、Ｌｓは、厳密には、最も給電線路１１５に近いスイッチ１２１から給電線路１１５および給電箇所１１３を跨いで開口部１１１までの距離、と定義される。
【００２８】
（給電線路開放端の処理と複共振構造）
給電線路の形状について二つの特徴的な形態を図１０（ａ）、（ｂ）に示す。スロット１０９と一部が少なくとも交差する給電線路１１５は誘電体基板１０３の表面に形成され、一端は入出力端子２０１から入出力回路へと接続され、もう一端は終端点１２５で開放終端される。図１０（ａ）に示すように、終端点１２５から給電箇所１１３までの距離ｔ３を周波数ｆ０において４分の１実効波長となるよう設定すれば、動作帯域で良好な整合特性を得ることが出来る。この場合、終端点１２５から給電箇所１１３までの給電線路１１５の線路幅は、入出力端子２０１付近での線路幅と同一のままでよく、例えば特性インピーダンスが５０Ωのままでよいし、他の値を採用しても良好な整合を得ることが可能である。
【００２９】
一方、図１から示してきた実施形態では、図１０（ｂ）に示すように、終端点１２５からｔ４の長さの給電線路領域を、線路幅を細くしたインダクティブ共振器領域１２７へと置換しており、且つ給電線路１１５とスロット１０９の交差箇所は、インダクティブ共振器領域１２７の長手方向ほぼ中央に設定している。ｔ４は周波数ｆ０において４分の１実効波長に設定される。すなわち、給電線路１１５の先端部は、開放された終端点１２５から、動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さ（ｔ４）に渡って、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い線路により構成される。この長さｔ４の部分が、インダクティブ共振器領域１２７として機能し、給電線路１１５は、インダクティブ共振器領域１２７の中央部で、スロット領域と交差する。
【００３０】
図１０（ｂ）の構成によって、４分の１実効波長スロット共振器と、４分の１実効波長インダクティブ共振器を結合させ、複共振動作の実現、すなわち、動作帯域の効果的な拡大が可能となり、実用上有効である。
【００３１】
また、終端点１２５を、抵抗素子を介して接地処理することにより広帯域な整合特性を得ることも可能である。終端点１２５付近で給電線路１１５の線路幅を徐々に広げ、終端箇所の形状をラジアル状にして、広帯域な整合特性を得ることも同様に可能である。
【００３２】
また、例えば開放端１１１ａや１１１ｂに追加誘電体１２９を装荷し、スロットアンテナの放射特性を変化させることも可能である。具体的には広帯域動作時の主ビーム半値幅特性などが制御できる。
【００３３】
（多層構造での形態）
なお、本明細書内では、図１１（ａ）に断面図を示すように、誘電体基板１０３の最表面に給電線路１１５が配置され、誘電体基板１０３の最裏面に接地導体１０１が配置された構造について説明しているが、図１１（ｂ）に別の形態の断面図を示すように、多層基板の採用などの方法により、給電線路１１５、接地導体１０１のいずれか、もしくはその両者が誘電体基板１０３の内層面に配置されていても構わない。また、図１１（ｃ）に別の形態の断面図を示すように、給電線路１１５に対して接地導体１０１として機能する導体配線面は構造内に一つに限定される必要はなく、給電線路１１５が形成された層を挟んで対向する接地導体１０１が配置された構造でもよい。すなわち、本発明の可変スロットアンテナの駆動方法は、マイクロストリップ線路構造の可変スロットアンテナのみでなく、ストリップ線路構造の可変スロットアンテナでも同様の効果を得ることができる。なお、本発明では、接地導体１０１を構成している導体層が厚み方向に完全に除去されている構造をスロットと定義している。すなわち、接地導体１０１の表面が一部の領域で削られて、厚みを減じただけの構造ではない。
【００３４】
（特許文献３との差異）
なお、特許文献３（特表２００５−５１４８４４号公報と同趣旨）においては、ＭＥＭＳスイッチを用いて特性の調整を行う２分の１実効波長スロットアンテナが開示されている。図１２に示す、特許文献３の図７などで開示されたスロットアンテナは、本発明の駆動方法で駆動する可変スロットアンテナと構造が類似しているように見えるが、本発明の可変スロットアンテナの駆動方法とは目的、発明にいたった経緯、駆動時の可変スロットアンテナ内に実現される高周波構造、得られる可変効果、構造のサイズの全ての点について異なる発明であるので、以下、両者の差異について説明する。
【００３５】
まず、特許文献３のスロットアンテナでは２分の１実効波長のスロット共振モードを用いて放射動作を行っているのに比べ、本発明の駆動方法で駆動する可変スロットアンテナでは主として４分の１実効波長のスロット共振モードを用いているという差異がある。このため、特許文献３のアンテナからの放射電磁波の主ビーム方向は常に基板に垂直な方向である。図中に示す座標系を、給電線である給電線路に平行な方向をＸ軸、基板に平行な平面をＸＹ面、基板に垂直な方向をＺ軸として説明すると、２分の１実効波長スロットアンテナからの放射の主ビーム方向は常に±Ｚ方向に配向することになる。一方、本発明の駆動方法により駆動する可変スロットアンテナは、常に片端を開放制御、もう片端を導通制御され、基本的に４分の１実効波長スロット共振モードを放射原理として用いるスロットアンテナの駆動方法なので、放射電磁波の主ビーム方向は、給電箇所から、開放制御された選択的導通経路を臨む方向、すなわち、前述の座標系を用いれば、主ビーム方向は＋Ｙ方向かマイナスＹ方向に劇的に変更させることが可能である。一方、主ビーム方向の切り替え機能は特許文献３では原理的に不可能である。
【００３６】
また、図１３には特許文献３の図９として開示された、９０度方向を折り曲げた２スロット状態を選択可能な実施形態を示す。この場合も、主ビーム方向はやはり常に±Ｚ方向であり、切り替わるのは主ビーム方向に向く放射電磁波の偏波特性（放射される電磁波の電界が配向する向き）だけであり、やはり本発明のような劇的な指向性切り替え効果を提供できない。すなわち、特許文献３に開示されたアンテナは、所望波の到来方向が一方向に限定され、移動体端末での使用に極めて不適であるが、本発明の駆動方法により駆動する可変スロットアンテナでは、この課題を解決することが出来る。
【００３７】
さらに、主ビーム方向の切り替え効果だけでなく、本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナと特許文献３のスロットアンテナとの差異は、サイズ、周波数帯域、という二点においても顕著である。特許文献３ではアンテナ動作に２分の１実効波長スロット共振モードを用いるが、本発明のアンテナでは基本的に４分の１波長共振スロットモードを用いるので、スロット長は半分になる。また、２分の１実効波長スロットアンテナの動作帯域は比帯域（動作帯域幅Δｆを動作帯域の中心周波数ｆ０で規格化した値）にして１０％程度に限られるが、４分の１波長のスロットアンテナは放射Ｑ値が低いため少なくとも１５〜２０％の広帯域な比帯域特性が期待できる。特許文献３のスロットアンテナがＭＥＭＳスイッチを導入してまでスロットアンテナに可変特性を付与するそもそもの目的は、動作周波数の微妙な調整である。しかし、４分の１実効波長スロットアンテナをアンテナ構造内に発現させる本発明の駆動方法においては、初めから動作周波数を微妙に調整する必要自体がないので、本発明の目的には特許文献３と関連するところがない。
【００３８】
特許文献３によれば、最終的にＭＥＭＳスイッチによってスロット共振器の両端で接地導体間を接続してしまうにも関わらず、両端を開放端とするスロット領域を設定する理由は、「当前記開放端部に近接して配置されるＲＦ−ＭＥＭＳスイッチに最大限の同調性を与えるため」である。すなわち、分離された接地導体間を金属材料により完全に接続してしまう通常のスロットアンテナと比較すると、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチによる接地導体間の接続は、高周波電流にとって入力インピーダンスが高い。よって、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ近辺にて導体による接地導体間接続が行われてしまえば、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの切り替えを行っても高周波特性の変化が明確に現れなくなってしまう。特許文献３は、共振周波数や入力インピーダンスの微妙な制御を行うために、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ近辺での導体による接地導体間接続を回避することを目的としている。すなわち、特許文献３は、有限の接地導体間が高周波スイッチ素子以外の回路で接続されてよい二分の一波長共振器を前提とした発明でしかない。以上のように、特許文献３と本発明は駆動方法、各駆動状態で実現されるアンテナ構造にも差異があるだけでなく、発明の目的が明らかに異なっているため、本発明の可変スロットアンテナの駆動方法は、特許文献３からは容易に類推することが不可能である。
【００３９】
（実施例）
図１４に下面からの透視模式図を示すような、実施例１の可変スロットアンテナを作製した。誘電体基板１０３として、総厚０．５ｍｍのＦＲ４基板を用いた。基板表面と裏面には、銅配線により厚さ２０ミクロンの給電線路パターンと接地導体パターンをそれぞれ形成した。各配線パターンはウェットエッチングにより一部領域の金属層を除去することにより、形成し、表面には厚さ１ミクロンの金メッキを施した。接地導体１０１の外縁部１０５は、誘電体基板１０３の端面に最も近接した場合においても、端面より０．１ｍｍは内側となるように配線マージンを設定した。図には接地導体パターンを実線で、給電線路のパターンを点線で示す。入力端子部２０１には高周波コネクタを接続し、特性インピーダンスが５０Ω相当の給電線路１１５を介して、作製したアンテナと測定系を接続した。接地導体１０１を中央で分離し、有限の接地導体領域１０１ａ、１０１ｂ間に挟まれたスロット領域１０９を形成し、スロット領域１０９を跨ぐ二経路の選択性導通経路１１９、１２１を設定した。選択性導通経路内の高周波スイッチ素子としては、市販のガリウム砒素のＰＩＮダイオードを用いた。使用したＰＩＮダイオードは、導通時の挿入損失は５ＧＨｚで０．３ｄＢ、開放時の分離度は５ＧＨｚで２５ｄＢと、実用上全く問題ない値であった。接地導体領域１０１ｂに、１ｋΩの抵抗素子を介してバイアス回路を接続し、ダイオードへのバイアス給電を実現した。１１９、１２１のダイオードの極性を逆向きと設定して配置することにより、選択性導通経路１１９、１２１の片方が導通動作時にはもう片方が開放動作するよう、駆動する設定が完了した。図１４に示す実施例１の構造パラメータを表２にまとめた。
【００４０】
【表２】
2007138959.tif 000027
【００４１】
第一の駆動状態において、選択性導通経路１１９を導通し、選択性導通経路１２１を開放することにより、図中の座標系でのマイナスＸ方向への放射を広い周波数帯域で得た。図１４は、第一の駆動状態における、構造模式図に相当している。また、第二の駆動状態においては、逆向きのバイアスを接地導体領域に与えることにより、選択性導通経路１１９が開放され、選択性導通経路１２１を導通することにより、プラスＸ方向への放射を広い周波数帯域で得た。第一の駆動状態での反射特性を図１５に示す。２．７ＧＨｚから４．３ＧＨｚという周波数帯域でマイナス１０ｄＢ以下という良好な反射特性値を得ることが出来た。上記帯域は比帯域として４５％に相当する。また、第二の駆動状態でも、ほぼ同様の周波数帯域で同様の反射特性を得ることが出来た。第一の駆動状態と第二の駆動状態における３ＧＨｚと４ＧＨｚでの放射特性をそれぞれ図１６（ａ）、（ｂ）に示す。図示したのは、図１４中の座標系におけるＸＺ面内での放射指向性である。図中、ｓ１として示したのが第一の駆動状態での放射指向性、ｓ２として示したのが第二の駆動状態での放射指向性である。図１５、１６より明らかなように、二状態においてほぼ同等且つ良好な反射特性を広い周波数帯域で得つつ、且つ、広い周波数帯域において同一方向に主ビーム方向を配向させ、且つ主ビーム方向を二状態で完全に切り替えることが出来た。
【００４２】
次に、図１７に下面からの透視模式図を示すような、実施例２の可変スロットアンテナを作製した。実施例２の構造パラメータを表３にまとめた。実施例２では、実施例１の構造から、給電線路１１５の先端開放箇所から４分の１実効波長に相当する領域をインダクティブ共振器領域１２７へと置換している。また、インダクティブ共振器領域１２７の中央部をスロット給電箇所に対応させた。また、スロット領域の幅を実施例１の１０倍とした。
【００４３】
【表３】
2007138959.tif 000028
【００４４】
実施例２の第一の駆動状態での反射特性を図１８に示す。図中には、実施例１の第一の駆動状態での反射特性も比較のために図示する。実施例２では２．２ＧＨｚから４．７ＧＨｚという周波数帯域でマイナス１０ｄＢ以下という良好な反射損失値を得ることが出来た。上記帯域は比帯域に換算すれば７２％もの広帯域特性に相当する。また、第二の駆動状態でも、ほとんど同様の反射特性を得ることが出来た。実施例２の第一の駆動状態と第二の駆動状態における２．５ＧＨｚと４．５ＧＨｚでの放射特性をそれぞれ図１９（ａ）、（ｂ）に示す。図示したのは、図１７中の座標系におけるＸＺ面内での放射指向性である。図中、ｓ１として示したのが第一の駆動状態での放射指向性、ｓ２として示したのが第二の駆動状態での放射指向性である。図１８、１９より明らかなように、二状態においてほぼ同等且つ良好な反射特性を広い周波数帯域で得つつ、且つ、広い周波数帯域において同一方向に主ビーム方向を配向させ、且つ主ビーム方向を二状態で完全に切り替えることが出来た。
【００４５】
以上、本発明の駆動方法によって、小型な回路占有面積の可変スロットアンテナにおいて主ビーム方向の劇的な切り替え機能を実現可能なことが証明された。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、回路占有面積を増大させることなく、主ビーム方向の劇的な切り替え機能を実現できるので、従来複数のアンテナを搭載しなければ実現できなかった高機能端末を簡易な構成で実現することが可能となる。また、本発明の駆動方法により実現する可変スロットアンテナが、４分の１実効波長のスロット共振器構造を基にしているため、広帯域特性を得やすく、従来よりもはるかに広い周波数帯域を用いる近距離無線用の通信システムの実現にも貢献することが出来る。また、デジタル信号を無線で送受信するような、超広帯域な周波数特性を必要とするようなシステムにおいても可変性を有する小型アンテナを導入しうる。
【００４７】
上記の説明から把握される本発明の技術的思想は以下の通りである。
【００４８】
誘電体基板（１０３）を有する指向性可変スロットアンテナであって、
前記誘電体基板（１０３）の裏面には、有限の面積の接地導体（１０１）とスロット領域（１０９）とが形成されており、
前記スロット領域（１０９）は、前記接地導体（１０１）を、第一の接地導体（１０１ａ）および第二の接地導体（１０１ｂ）からなる二つの領域に分割し、
前記スロット領域（１０９）の両端にはそれぞれ開放端（１１１ａ、１１１ｂ）が形成されており、
前記誘電体基板（１０３）の裏面には、さらに、前記スロット領域（１０９）を横断して前記第一の接地導体（１０１ａ）と前記第二の接地導体（１０１ｂ）を接続する２つの選択的導通経路群（１１９、１２１）が配置されており、
前記誘電体基板（１０３）の表面には、前記スロット領域（１０９）の長手方向中央付近の給電箇所（１１３）において前記スロット領域（１０９）と交差する給電線路（１１５）が配置されており、
前記２つの選択的導通経路群（１１９、１２１）は、第１の選択的導通経路（１１９）および第２の選択的導通経路（１２１）からなり、
前記第１の選択的導通経路（１１９）および第２の選択的導通経路（１２１）は、前記誘電体基板（１０３）の法線方向から前記指向性可変スロットアンテナを透過した透過平面視において、前記給電線路（１１５）を間に挟む。
【００４９】
さらにここで、スロット共振器長Ｌｓを、前記第１の選択的導通経路（１１９）と前記スロット領域（１０９）の−Ｘ方向の先端に位置する開放端（１１１ｂ）との間の距離、スロット幅Ｗｓが前記第１の接地導体（１０１ａ）と前記第２の接地導体（１０１ｂ）との間の距離と設定したとき、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）以下である場合には、前記Ｌｓが動作帯域の中心周波数ｆ０に対して４分の１実効波長と同一の長さになるように設定され、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）を超える場合には、（２Ｌｓ＋Ｗｓ）が動作帯域の中心周波数ｆ０に対して２分の１実効波長と同一の長さになるように設定される。
【００５０】
第一の状態においては、第１の選択的導通経路（１１９）を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路（１１９）を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射（１２３ａ）させ、第二の状態においては、第１の選択的導通経路（１１９）を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路（１２１）を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射（１２３ｂ）させる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナの下面透視模式図であって、（ａ）は主ビーム方向を右側に向ける場合の下面透視模式図、（ｂ）は主ビーム方向を左側に向ける場合の下面透視模式図である。
【図２】本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナの構造断面図であって、（ａ）は図１（ａ）の直線Ａ１−Ａ２での断面図の構造断面図、（ｂ）は図１（ａ）の直線Ｂ１−Ｂ２での断面図の構造断面図である。
【図３】本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナ上に高周波的に実現する構造の模式図であって、（ａ）は図１（ａ）の駆動条件時の模式図、（ｂ）は図１（ｂ）の駆動条件時の模式図である。
【図４】本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナの下面透視模式図である。
【図５】本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナの下面透視模式図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の選択性導通経路の周辺の拡大図である。
【図７】本発明の選択性導通経路の周辺の拡大図である。
【図８】本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナの下面透視模式図である。
【図９】本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナの下面透視模式図である。
【図１０】本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナの下面透視模式図であって、（ａ）は一般的な給電構造の場合の下面透視模式図、（ｂ）は複共振動作を得る場合の下面透視模式図である。
【図１１】（ａ）から（ｃ）は、本発明の駆動方法により駆動される可変スロットアンテナの断面構造図である。
【図１２】特許文献３の図７にて開示された可変アンテナの構造図である。
【図１３】特許文献３の図９にて開示された可変アンテナの構造図である。
【図１４】実施例１の可変アンテナの構造図である。
【図１５】実施例１の可変アンテナの反射特性の周波数依存性図である。
【図１６】実施例１の可変アンテナの放射特性図であって、（ａ）は第一、第二の駆動状態での３ＧＨｚでの放射特性比較図、（ｂ）は第一、第二の駆動状態での４ＧＨｚでの放射特性比較図である。
【図１７】実施例２の可変アンテナの構造図である。
【図１８】実施例２の可変アンテナの反射特性の周波数依存性図である。
【図１９】実施例２の可変アンテナの放射特性図であって、（ａ）は第一、第二の駆動状態での２．５ＧＨｚでの放射特性比較図、（ｂ）は第一、第二の駆動状態での４．５ＧＨｚでの放射特性比較図である。
【図２０】特許文献２にて開示された可変アンテナの構造図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０１、１０１ａ、１０１ｂ、２２  接地導体、接地導体領域
１０３  誘電体基板
１０５  接地導体の側面外縁部
１０７  奥行き方向
１０９、２０  スロット領域
１１１ａ、１１１ｂ  スロット開放端
１１３  給電箇所
１１５、１６  給電線路
１１７ａ、１１７ｂ  給電箇所から各スロット開放端１１１ａ、１１１ｂを臨む方向
１１９、１１９−１、２、・・・Ｎ  第一の選択的導通経路
１２１、１２１−１、２、・・・Ｎ  第二の選択的導通経路
１２３ａ、１２３ｂ  各駆動状態における主ビーム方向
１２５  終端点
１２７  インダクティブ共振器領域
２０１  放射器
２０３ａ、２０３ｂ  寄生素子
２０５ａ、２０５ｂ、１８−１、２、３    スイッチ素子
Ｗ１  給電線路幅
Ｌｓ  スロット長
Ｗｓ  スロット幅
ｔ３  スロット中心から給電線路の開放終端点までの距離
ｔ４  インダクティブ共振器領域長
Ｌo  選択性導通経路から給電線路１１５までのスロットオフセット長
ＷＬ インダクティブ共振器領域の給電線路幅
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007138959.tif 000029
【図２】
2007138959.tif 000030
【図３】
2007138959.tif 000031
【図４】
2007138959.tif 000032
【図５】
2007138959.tif 000033
【図６】
2007138959.tif 000034
【図７】
2007138959.tif 000035
【図８】
2007138959.tif 000036
【図９】
2007138959.tif 000037
【図１０】
2007138959.tif 000038
【図１１】
2007138959.tif 000039
【図１２】
2007138959.tif 000040
【図１３】
2007138959.tif 000041
【図１４】
2007138959.tif 000042
【図１５】
2007138959.tif 000043
【図１６】
2007138959.tif 000044
【図１７】
2007138959.tif 000045
【図１８】
2007138959.tif 000046
【図１９】
2007138959.tif 000047
【図２０】
2007138959.tif 000048
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月29日(2008.2.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板を有する指向性可変スロットアンテナであって、
前記誘電体基板の裏面には、有限の面積の接地導体とスロット領域とが形成されており、
前記スロット領域は、前記接地導体を、第一の接地導体および第二の接地導体に分割し、
前記スロット領域の両端にはそれぞれ開放端が形成されており、
前記誘電体基板の裏面には、さらに、前記スロット領域を横断して前記第一の接地導体と前記第二の接地導体とを接続する少なくとも２つの選択的導通経路群が配置されており、
前記誘電体基板の表面には、前記スロット領域の長手方向中央付近の給電箇所において前記スロット領域と交差する給電線路が配置されており、
前記少なくとも２つの選択的導通経路群は、第１の選択的導通経路および第２の選択的導通経路を有しており、
スロット共振器長Ｌｓを、前記第１の選択的導通経路と前記スロット領域の−Ｘ方向の先端に位置する開放端との間の距離、
スロット幅Ｗｓを、前記第１の接地導体と前記第２の接地導体との間の距離と設定したとき、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）以下である場合には、前記Ｌｓが動作帯域の中心周波数ｆ０に対して４分の１実効波長と同一の長さになるように設定され、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）を超える場合には、（２Ｌｓ＋Ｗｓ）が動作帯域の中心周波数ｆ０に対して２分の１実効波長と同一の長さになるように設定されており、
前記第１の選択的導通経路および第２の選択的導通経路は、前記誘電体基板の法線方向から前記指向性可変スロットアンテナを透過した透過平面視において、前記給電線路を間に挟み、
前記スロット領域の長手方向をＸ方向、前記給電線路の長手方向をＹ方向、前記誘電体基板の法線方向をＺ方向と設定したとき、
前記開放端のうち、前記スロット領域のＸ方向の先端に位置する開放端と前記給電箇所との間に前記第１の選択的導通経路が配置されており、
前記開放端のうち、前記スロット領域の−Ｘ方向の先端に位置する開放端と前記給電箇所との間に前記第２の選択的導通経路が配置されており、
第一の状態においては、第１の選択的導通経路を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
第二の状態においては、第１の選択的導通経路を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる、指向性可変スロットアンテナ。
【請求項２】
前記給電箇所付近での前記給電線路と前記スロット領域形状とが鏡面対称に配置され、前記第一の方向と前記第二の方向とが鏡面対称な方向である請求項１に記載の可変スロットアンテナ。
【請求項３】
前記第一の方向と前記第二の方向が平行且つ逆向きである請求項２に記載の可変スロットアンテナ。
【請求項４】
前記給電線路の先端部が、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡って、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い線路により構成されたインダクティブ共振器領域に設定され、
前記インダクティブ共振器領域の中央部で、前記スロット領域と交差する請求項１に記載の可変スロットアンテナ。
【請求項５】
前記第１の選択的導通経路が、複数の部分を有している場合、
前記第一の状態においては、前記第１の選択的導通経路の前記複数の部分の少なくとも１つを導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
前記第二の状態においては、前記第１の選択的導通経路の前記複数の部分のすべてを開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項６】
前記第２の選択的導通経路が、複数の部分を有している場合、
前記第一の状態においては、第１の選択的導通経路を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路の前記複数の部分のすべてを開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
前記第二の状態においては、第１の選択的導通経路を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路の前記複数の部分の少なくとも１つを導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる、請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項７】
前記スロット領域は、前記開放端に向かってテーパ状にスロット幅が広がっている部分を有している請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項８】
前記第一の接地導体および第二の接地導体の外縁のうち、前記スロット領域を介して対向する部分は、Ｚ方向から見たときに複数の凹凸がＸ方向に沿って配列された平面形状を有している、請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項９】
前記給電線路は一様な線路幅を有している請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項１０】
前記給電線路において、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡る部分の線路幅が他の部分の線路幅よりも狭く、
前記給電線路は、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡る部分の中央部で、前記スロット領域と交差する請求項１に記載の可変スロットアンテナ。
【請求項１１】
誘電体基板を有する指向性可変スロットアンテナの駆動方法であって、
前記誘電体基板の裏面には、有限の面積の接地導体とスロット領域とが形成されており、
前記スロット領域は、前記接地導体を、第一の接地導体および第二の接地導体に分割し、
前記スロット領域の両端にはそれぞれ開放端が形成されており、
前記誘電体基板の裏面には、さらに、前記スロット領域を横断して前記第一の接地導体と前記第二の接地導体とを接続する少なくとも２つの選択的導通経路群が配置されており、
前記誘電体基板の表面には、前記スロット領域の長手方向中央付近の給電箇所において前記スロット領域と交差する給電線路が配置されており、
前記少なくとも２つの選択的導通経路群は、第１の選択的導通経路および第２の選択的導通経路を有しており、
スロット共振器長Ｌｓを、前記第１の選択的導通経路と前記スロット領域の−Ｘ方向の先端に位置する開放端との間の距離、
スロット幅Ｗｓを、前記第１の接地導体と前記第２の接地導体との間の距離と設定したとき、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）以下である場合には、前記Ｌｓが動作帯域の中心周波数ｆ０に対して４分の１実効波長と同一の長さになるように設定され、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）を超える場合には、（２Ｌｓ＋Ｗｓ）が動作帯域の中心周波数ｆ０に対して２分の１実効波長と同一の長さになるように設定されており、
前記第１の選択的導通経路および第２の選択的導通経路は、前記誘電体基板の法線方向から前記指向性可変スロットアンテナを透過した透過平面視において、前記給電線路を間に挟み、
前記スロット領域の長手方向をＸ方向、前記給電線路の長手方向をＹ方向、前記誘電体基板の法線方向をＺ方向と設定したとき、
前記開放端のうち、前記スロット領域のＸ方向の先端に位置する開放端と前記給電箇所との間に前記第１の選択的導通経路が配置されており、
前記開放端のうち、前記スロット領域の−Ｘ方向の先端に位置する開放端と前記給電箇所との間に前記第２の選択的導通経路が配置されており、
第１の選択的導通経路を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させる第１工程と、
第１の選択的導通経路を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる第２工程と、
を包含する指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１２】
前記給電箇所付近での前記給電線路と前記スロット領域形状とが鏡面対称に配置され、前記第一の方向と前記第二の方向とが鏡面対称な方向である請求項１１に記載の可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１３】
前記第一の方向と前記第二の方向が平行且つ逆向きである請求項１２に記載の可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１４】
前記給電線路の先端部が、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡って、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い線路により構成されたインダクティブ共振器領域に設定され、
前記インダクティブ共振器領域の中央部で、前記スロット領域と交差する請求項１１に記載の可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１５】
前記第１の選択的導通経路が、複数の部分を有している場合、
前記第１工程では、前記第１の選択的導通経路の前記複数の部分の少なくとも１つを導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
前記第２工程では、前記第１の選択的導通経路の前記複数の部分のすべてを開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる、請求項１１に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１６】
前記第２の選択的導通経路が、複数の部分を有している場合、
前記第１工程では、第１の選択的導通経路を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路の前記複数の部分のすべてを開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
前記第２工程では、第１の選択的導通経路を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路の前記複数の部分の少なくとも１つを導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる、請求項１１に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１７】
前記スロット領域は、前記開放端に向かってテーパ状にスロット幅が広がっている部分を有している請求項１１に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１８】
前記第一の接地導体および第二の接地導体の外縁のうち、前記スロット領域を介して対向する部分は、Ｚ方向から見たときに複数の凹凸がＸ方向に沿って配列された平面形状を有している請求項１１に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１９】
前記給電線路は一様な線路幅を有している請求項１１に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項２０】
前記給電線路において、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡る部分の線路幅が他の部分の線路幅よりも狭く、
前記給電線路は、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡る部分の中央部で、前記スロット領域と交差する請求項１１に記載の可変スロットアンテナの駆動方法。
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月8日(2008.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板を有する指向性可変スロットアンテナであって、
前記誘電体基板の裏面には、有限の面積の接地導体とスロット領域とが形成されており、
前記スロット領域は、前記接地導体を、第一の接地導体および第二の接地導体に分割し、
前記スロット領域の両端にはそれぞれ開放端が形成されており、
前記誘電体基板の裏面には、さらに、前記スロット領域を横断して前記第一の接地導体と前記第二の接地導体とを接続する少なくとも２つの選択的導通経路群が配置されており、
前記誘電体基板の表面には、前記スロット領域の長手方向中央付近の給電箇所において前記スロット領域と交差する給電線路が配置されており、
前記少なくとも２つの選択的導通経路群は、第１の選択的導通経路および第２の選択的導通経路を有しており、
スロット共振器長Ｌｓを、前記第１の選択的導通経路と前記スロット領域の−Ｘ方向の先端に位置する開放端との間の距離、
スロット幅Ｗｓを、前記第１の接地導体と前記第２の接地導体との間の距離と設定したとき、
前記第２の選択的導通経路と前記スロット領域のＸ方向の先端に位置する開放端との間の距離は、前記スロット共振器長Ｌｓに等しく、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）以下である場合には、前記Ｌｓが動作帯域の中心周波数ｆ０に対して４分の１実効波長と同一の長さになるように設定され、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）を超える場合には、（２Ｌｓ＋Ｗｓ）が動作帯域の中心周波数ｆ０に対して２分の１実効波長と同一の長さになるように設定されており、
前記第１の選択的導通経路および第２の選択的導通経路は、前記誘電体基板の法線方向から前記指向性可変スロットアンテナを透過した透過平面視において、前記給電線路を間に挟み、
前記スロット領域の長手方向をＸ方向、前記給電線路の長手方向をＹ方向、前記誘電体基板の法線方向をＺ方向と設定したとき、
前記開放端のうち、前記スロット領域のＸ方向の先端に位置する開放端と前記給電箇所との間に前記第１の選択的導通経路が配置されており、
前記開放端のうち、前記スロット領域の−Ｘ方向の先端に位置する開放端と前記給電箇所との間に前記第２の選択的導通経路が配置されており、
第一の状態においては、第１の選択的導通経路を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
第二の状態においては、第１の選択的導通経路を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる、指向性可変スロットアンテナ。
【請求項２】
前記給電箇所付近での前記給電線路と前記スロット領域形状とが鏡面対称に配置され、前記第一の方向と前記第二の方向とが鏡面対称な方向である請求項１に記載の可変スロットアンテナ。
【請求項３】
前記第一の方向と前記第二の方向が平行且つ逆向きである請求項２に記載の可変スロットアンテナ。
【請求項４】
前記給電線路の先端部が、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡って、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い線路により構成されたインダクティブ共振器領域に設定され、
前記インダクティブ共振器領域の中央部で、前記スロット領域と交差する請求項１に記載の可変スロットアンテナ。
【請求項５】
前記第１の選択的導通経路が、複数の部分を有している場合、
前記第一の状態においては、前記第１の選択的導通経路の前記複数の部分の少なくとも１つを導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
前記第二の状態においては、前記第１の選択的導通経路の前記複数の部分のすべてを開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項６】
前記第２の選択的導通経路が、複数の部分を有している場合、
前記第一の状態においては、第１の選択的導通経路を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路の前記複数の部分のすべてを開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
前記第二の状態においては、第１の選択的導通経路を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路の前記複数の部分の少なくとも１つを導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる、請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項７】
前記スロット領域は、前記開放端に向かってテーパ状にスロット幅が広がっている部分を有している請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項８】
前記第一の接地導体および第二の接地導体の外縁のうち、前記スロット領域を介して対向する部分は、Ｚ方向から見たときに複数の凹凸がＸ方向に沿って配列された平面形状を有している、請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項９】
前記給電線路は一様な線路幅を有している請求項１に記載の指向性可変スロットアンテナ。
【請求項１０】
前記給電線路において、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡る部分の線路幅が他の部分の線路幅よりも狭く、
前記給電線路は、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡る部分の中央部で、前記スロット領域と交差する請求項１に記載の可変スロットアンテナ。
【請求項１１】
誘電体基板を有する指向性可変スロットアンテナの駆動方法であって、
前記誘電体基板の裏面には、有限の面積の接地導体とスロット領域とが形成されており、
前記スロット領域は、前記接地導体を、第一の接地導体および第二の接地導体に分割し、
前記スロット領域の両端にはそれぞれ開放端が形成されており、
前記誘電体基板の裏面には、さらに、前記スロット領域を横断して前記第一の接地導体と前記第二の接地導体とを接続する少なくとも２つの選択的導通経路群が配置されており、
前記誘電体基板の表面には、前記スロット領域の長手方向中央付近の給電箇所において前記スロット領域と交差する給電線路が配置されており、
前記少なくとも２つの選択的導通経路群は、第１の選択的導通経路および第２の選択的導通経路を有しており、
スロット共振器長Ｌｓを、前記第１の選択的導通経路と前記スロット領域の−Ｘ方向の先端に位置する開放端との間の距離、
スロット幅Ｗｓを、前記第１の接地導体と前記第２の接地導体との間の距離と設定したとき、
前記第２の選択的導通経路と前記スロット領域のＸ方向の先端に位置する開放端との間の距離は、前記スロット共振器長Ｌｓに等しく、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）以下である場合には、前記Ｌｓが動作帯域の中心周波数ｆ０に対して４分の１実効波長と同一の長さになるように設定され、
Ｗｓが（Ｌｓ／８）を超える場合には、（２Ｌｓ＋Ｗｓ）が動作帯域の中心周波数ｆ０に対して２分の１実効波長と同一の長さになるように設定されており、
前記第１の選択的導通経路および第２の選択的導通経路は、前記誘電体基板の法線方向から前記指向性可変スロットアンテナを透過した透過平面視において、前記給電線路を間に挟み、
前記スロット領域の長手方向をＸ方向、前記給電線路の長手方向をＹ方向、前記誘電体基板の法線方向をＺ方向と設定したとき、
前記開放端のうち、前記スロット領域のＸ方向の先端に位置する開放端と前記給電箇所との間に前記第１の選択的導通経路が配置されており、
前記開放端のうち、前記スロット領域の−Ｘ方向の先端に位置する開放端と前記給電箇所との間に前記第２の選択的導通経路が配置されており、
第１の選択的導通経路を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させる第１工程と、
第１の選択的導通経路を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる第２工程と、
を包含する指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１２】
前記給電箇所付近での前記給電線路と前記スロット領域形状とが鏡面対称に配置され、前記第一の方向と前記第二の方向とが鏡面対称な方向である請求項１１に記載の可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１３】
前記第一の方向と前記第二の方向が平行且つ逆向きである請求項１２に記載の可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１４】
前記給電線路の先端部が、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡って、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い線路により構成されたインダクティブ共振器領域に設定され、
前記インダクティブ共振器領域の中央部で、前記スロット領域と交差する請求項１１に記載の可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１５】
前記第１の選択的導通経路が、複数の部分を有している場合、
前記第１工程では、前記第１の選択的導通経路の前記複数の部分の少なくとも１つを導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
前記第２工程では、前記第１の選択的導通経路の前記複数の部分のすべてを開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路を導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる、請求項１１に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１６】
前記第２の選択的導通経路が、複数の部分を有している場合、
前記第１工程では、第１の選択的導通経路を導通状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路の前記複数の部分のすべてを開放状態に選択することにより、−Ｘ方向に主ビームを放射させ、
前記第２工程では、第１の選択的導通経路を開放状態に選択し、かつ第２の選択的導通経路の前記複数の部分の少なくとも１つを導通状態に選択することにより、Ｘ方向に主ビームを放射させる、請求項１１に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１７】
前記スロット領域は、前記開放端に向かってテーパ状にスロット幅が広がっている部分を有している請求項１１に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１８】
前記第一の接地導体および第二の接地導体の外縁のうち、前記スロット領域を介して対向する部分は、Ｚ方向から見たときに複数の凹凸がＸ方向に沿って配列された平面形状を有している請求項１１に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項１９】
前記給電線路は一様な線路幅を有している請求項１１に記載の指向性可変スロットアンテナの駆動方法。
【請求項２０】
前記給電線路において、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡る部分の線路幅が他の部分の線路幅よりも狭く、
前記給電線路は、開放終端点から動作帯域の中心周波数における４分の１実効波長の長さに渡る部分の中央部で、前記スロット領域と交差する請求項１１に記載の可変スロットアンテナの駆動方法。
【国際調査報告】
2007138959.tif 000049
2007138959.tif 000050
2007138959.tif 000051
2007138959.tif 000052
2007138959.tif 000053
2007138959.tif 000054