(57)【要約】【課題】アンテナ素子間での電波の送出タイミングの相違量を制御することなく、電波の送出方向を調整すること。【解決手段】アンテナ装置１において、指示棒１５上を移動可能に直列配置された複数のアンテナ素子１３−ｎを含み、該アンテナ素子１３−ｎの移動により当該アンテナ装置１の電波送出方向を制御するようにしたことを特徴とする。【選択図】図２
2007166199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線上を互いに移動可能に直列配置された複数のアンテナ素子を含み、該アンテナ素子の移動により当該アンテナ装置の電波送出方向を制御することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記各アンテナ素子のうち少なくとも一部はそれぞれねじ切り部を備え、
前記各ねじ切り部が送りねじと咬合することにより、前記各アンテナ素子は直線上を互いに移動可能に直列配置される、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアンテナ装置において、
前記送りねじは、その一方端から他方端にかけて、そのピッチが段階的に変化し、
前記各ねじ切り部のピッチは互いに異なり、
前記各ねじ切り部は、前記送りねじのピッチと該各ねじ切り部のピッチとに応じて、該送りねじ上に配置される、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアンテナ装置において、
前記直線上において前記複数のアンテナ素子を互いに移動させることにより、当該アンテナ装置の電波送出方向を制御する送出方向制御手段、
を含むことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のアンテナ装置において、
当該アンテナ装置の電波送出方向を決定する電波送出方向決定手段、
をさらに含み、
前記送出方向制御手段は、前記電波送出方向決定手段により決定された電波送出方向に応じて前記アンテナ素子間の距離を決定し、該決定した距離に応じて、前記直線上において前記複数のアンテナ素子を移動させる、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナ装置に関し、特にその電波送出方向を制御するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信システムはセルラ方式を採用している。セルラ方式は、複数のセル（基地局装置の通信可能エリア）を蜂の巣状等に配置し、隣接するセルで使用する周波数を互いに異なるものとすることにより、限りある周波数資源の有効活用を可能にした方式である。
【０００３】
セルラ方式では、各基地局装置の送出する電波が隣接するセルを越えて届くことのないようにする必要がある。また、基地局装置の多くは鉄塔、電柱、ビルの屋上等の高所に設置されているのに対し、その通信相手である移動局装置は基地局装置より低い位置にあることがほとんどである。これらの理由により、各基地局装置が送出する電波は、水平面よりも低い位置に向けて送出される。電波の送出方向と水平面とがなす角は、ダウンチルト角と称される。
【０００４】
このダウンチルト角により示される電波の送出方向は、基地局装置の運用開始後にも適宜調整できるように構成される。各セルの大きさは、移動体通信システムの利用者数に応じて設計者が適宜変更するものであり、電波の送出方向の調整でこの変更に対応するためである。
【０００５】
従来、電波の送出方向の調整は、作業員が手作業でアンテナの傾斜角度を変えることによって実現されていた（特許文献１の第０００２段落乃至第０００４段落）。
【０００６】
しかし、手作業では柔軟な調整は不可能であるし、高所作業には危険も伴うので、調整の自動化が求められていた。そこで、複数のアンテナ素子を等間隔に直列配置して、これら各アンテナ素子から送出される電波の合成波により通信を行うようにし、各アンテナ素子から送出する電波の位相を電気的に制御することによって電波の送出方向の調整を実現する技術が提案されている（特許文献１の第００１９段落）。
【０００７】
この技術の原理について、図９を参照しながら説明する。図９では、アンテナ素子１００−ｎ（ｎ＝１〜４）が直線１０１上において等間隔に直列配置されており、各アンテナ素子１００−ｎからは、一定量ずつ送出タイミングを異ならせた同内容の電波が送出されている。図９の（ａ）と（ｂ）では、この送出タイミングのアンテナ素子１００−ｎ間での相違量が異なる。図９（ｂ）における相違量は、図９（ａ）におけるものよりも小さくなっている。
【０００８】
波面Ｈ１−ｎ及び波面Ｈ２−ｎは、各アンテナ素子１００−ｎから連続送出される球面状の波面のうち特定位相に係るものを示しており、一定量ずつ送出タイミングを異ならせているためにアンテナ素子１００−ｎごとにその半径が異なっている。また、図９（ａ）と（ｂ）では、上述の相違量が異なっているために、アンテナ素子１００−ｎ間での半径の相違量が異なっている。
【０００９】
ホイヘンスの原理によれば、各波面Ｈ１−ｎの包絡面が合成波の波面Ｇ１となる。同様に各波面Ｈ２−ｎの包絡面が合成波の波面Ｇ２となる。同図に示すように、波面Ｇ１及び波面Ｇ２は直線の波面であるが直線１０１と平行ではなく、それぞれ角度θ１及び角度θ２（０°＜θ２＜θ１＜９０°）で示される斜め方向に向かっている。角度θ１及び角度θ２のように、直線１０１と合成波の波面とがなす角が上記ダウンチルト角である。
【００１０】
このように、送出タイミングのアンテナ素子１００−ｎ間での相違量が異なっていると、ダウンチルト角が異なる。換言すれば、送出タイミングのアンテナ素子１００−ｎ間での相違量を制御することにより、電波の送出方向を制御することができる。
【特許文献１】特開２０００−２６９７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の技術では、アンテナ素子間での電波の送出タイミングの相違量を制御する必要があり、このために用いる送出タイミング制御器は非常に高価であるという問題があった。
【００１２】
従って、本発明の課題の一つは、アンテナ素子間での電波の送出タイミングの相違量を制御することなく、電波の送出方向を調整することを可能にするアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明に係るアンテナ装置は、直線上を互いに移動可能に直列配置された複数のアンテナ素子を含み、該アンテナ素子の移動により当該アンテナ装置の電波送出方向を制御することを特徴とする。
【００１４】
アンテナ素子間の距離を変化させると、各アンテナ素子から送出される電波の波面の包絡面が変化する。上述のようにこの包絡面が合成波の波面となるので、アンテナ素子間の距離を変化させることにより合成波の向きが変化する。よって、上記アンテナ装置によれば、アンテナ素子間での電波の送出タイミングの相違量を制御することなく、電波の送出方向を調整することが可能になる。
【００１５】
また、上記アンテナ装置において、前記各アンテナ素子のうち少なくとも一部はそれぞれねじ切り部を備え、前記各ねじ切り部が送りねじ上と咬合することにより、前記各アンテナ素子は直線上を互いに移動可能に直列配置される、こととしてもよい。これによれば、ねじ切り部と送りねじとにより、各アンテナ素子を移動可能に直列配置することができる。
【００１６】
また、このアンテナ装置において、前記送りねじは、その一方端から他方端にかけて、そのピッチが段階的に変化し、前記各ねじ切り部のピッチは互いに異なり、前記各ねじ切り部は、前記送りねじのピッチと該各ねじ切り部のピッチとに応じて、該送りねじ上に配置される、こととしてもよい。これによれば、各アンテナ素子を移動させる際、それぞれ異なる距離を移動させることができるようになる。
【００１７】
また、上記各アンテナ装置において、前記直線上において前記複数のアンテナ素子を互いに移動させることにより、当該アンテナ装置の電波送出方向を制御する送出方向制御手段、を含むこととしてもよい。これによれば、直線上においてアンテナ素子を移動させることにより、電波の送出方向を調整することが可能になる。
【００１８】
また、このアンテナ装置において、当該アンテナ装置の電波送出方向を決定する電波送出方向決定手段、をさらに含み、前記送出方向制御手段は、前記電波送出方向決定手段により決定された電波送出方向に応じて前記アンテナ素子間の距離を決定し、該決定した距離に応じて、前記直線上において前記複数のアンテナ素子を移動させる、こととしてもよい。これによれば、決定された電波送出方向に応じてアンテナ素子間の距離を変更するので、上述のように電波の送出方向を調整することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態に係るアンテナ装置１のハードウェア構成を示す図である。また、図２は、アンテナ装置１の機能ブロックを示す図である。まず、これらの図を参照しながらアンテナ装置１の概要について説明する。
【００２１】
アンテナ装置１はアンテナ部１０及び制御部２０を含んで構成される。図１に示すように、アンテナ部１０はビル３０の屋上に設置され、制御部２０はビル３０の内部に設置されている。
【００２２】
アンテナ部１０は位相器１１−ｎ（ｎ＝１乃至４）、アンテナ素子１３−ｎ（ｎ＝１乃至４）、及び指示棒１５をケース内に含んで構成され、さらに、アンテナ素子１３−１は連結部１２を、アンテナ素子１３−２，３，４はそれぞれねじ切り部１４−２，３，４を、それぞれ含んで構成されている。
【００２３】
各アンテナ素子１３−ｎは半波長ダイポールアンテナを含んでおり、位相器１１−ｎを介して制御部２０と電気的に接続されている。この位相器１１−ｎは、当該位相器１１−ｎを通過する信号の位相を所定量変化させる。アンテナ装置１は、この所定量を位相器１１−ｎごとに異ならせることにより、アンテナ素子１３−ｎ間で信号の送出タイミングが異なるようにしている。
【００２４】
各位相器１１−ｎは制御部２０から信号の入力を受け、位相を変化させた後、対応するアンテナ素子１３−ｎに出力する。各アンテナ素子１３−ｎは、位相器１１−ｎから入力された信号を無線区間に送出する。また、各アンテナ素子１３−ｎは、到来した電波を受信し、位相器１１−ｎに入力する。この場合も各位相器１１−ｎは送信の場合と同様に位相を変化させ、入力された信号を制御部２０に出力する。
【００２５】
各アンテナ素子１３−ｎは、指示棒１５上を互いに移動可能に直列配置されている。以下、この点について説明する。
【００２６】
アンテナ素子１３−１の半波長ダイポールアンテナは連結部１２と固設され、連結部１２は指示棒１５の上方端部と連結されている。また、各アンテナ素子１３−ｎ（ｎ＝２乃至４）の半波長ダイポールアンテナはねじ切り部１４−ｎとそれぞれ固設されており、各ねじ切り部１４−ｎは指示棒１５と咬合している。また、指示棒１５の下方端部には後述する送出方向制御部２４が連結されている。連結部１２、ねじ切り部１４−ｎ（ｎ＝２乃至４）、指示棒１５、及び送出方向制御部２４は、アンテナ素子１３−ｎを移動させるための移動機構を実現している。
【００２７】
ここで、この移動機構について詳細に説明する。図３は、連結部１２、ねじ切り部１４−ｎ（ｎ＝２乃至４）、指示棒１５、及び送出方向制御部２４によって実現されるアンテナ素子移動機構の断面の模式図である。指示棒１５は直線状の金属棒であり、同図に示すように、その周囲がねじ状に切削されている送りねじ部分を含んでいる。この送りねじ部分に切削されているねじのピッチは、該送りねじ部分の上方端（図３右側）から下方端（図３左側）にかけて段階的に変化する。すなわち、送りねじ部分は、送りねじ部分１５ａのピッチａに比べ送りねじ部分１５ｂのピッチｂが広く、送りねじ部分１５ｂのピッチｂに比べ送りねじ部分１５ｃのピッチｃが広くなるよう、構成されている。
【００２８】
連結部１２は中空の円柱形状であり、アンテナ装置１のケースに固設されている。その内側には指示棒１５が嵌合されているが、その接触面は滑るように構成されており、指示棒１５がその長軸方向に回転しても連結部１２は回転しないようになっている。
【００２９】
ねじ切り部１４−２，３，４はいずれもナット形状であり、それぞれ互いに異なるピッチでその内側にねじが切削されている。より具体的には、それぞれ指示棒１５の送りねじ部分１５ａ，１５ｂ，１５ｃのピッチに応じたピッチでねじが切削されている。そして、各ねじ切り部１４−ｎは、指示棒１５のピッチと該各ねじ切り部１４−ｎのピッチとに応じて、指示棒１５上に配置されている。具体的には、ねじ切り部１４−２，３，４は、それぞれ指示棒１５の送りねじ部分１５ａ，１５ｂ，１５ｃに咬み合わされている。
【００３０】
指示棒１５がその長軸周りに回転すると、その回転に伴い各ねじ切り部１４−ｎは、回転方向には滑る一方、指示棒１５のねじ山から上下方向の力を受け、回転することなく上下方向に移動する。一方、連結部１２は、指示棒１５がその長軸周りに回転しても、滑るだけで回転も移動もしない。これら各ねじ切り部１４−ｎ及び連結部１２の動作により、送出方向制御部２４が指示棒１５を回転させると、アンテナ素子１３−ｎ間の間隔が変化する。各ねじ切り部１４−ｎの移動距離は、各ねじ切り部１４−ｎに切削されたねじのピッチに応じた距離となる。具体的には、移動距離はピッチに比例する。こうして、アンテナ素子１３−ｎを互いに移動させるための移動機構が実現されている。
【００３１】
次に、制御部２０は、信号処理部２１、入力部２２、電波送出方向決定部２３、及び送出方向制御部２４を含んで構成される。
【００３２】
信号処理部２１は、図示しない通信装置から信号の入力を受け、各位相器１１−ｎを介して各アンテナ素子１３−ｎに入力された信号を出力する。また、各アンテナ素子１３−ｎが対応する位相器１１−ｎを介して制御部２０に入力した信号は信号処理部２１に入力され、信号処理部２１は入力された信号を上記通信装置に出力する。
【００３３】
入力部２２は、保守者からアンテナ装置１の電波送出方向の指示入力を受け付ける。具体的には、ダウンチルト角の入力を受け付ける。入力部２２は、受け付けた指示入力を電波送出方向決定部２３に出力する。
【００３４】
電波送出方向決定部２３は、入力部２２から入力された指示入力に基づき、アンテナ装置１の電波送出方向を決定する。具体的には、入力部２２からダウンチルト角が入力され、電波送出方向決定部２３は、入力されたダウンチルト角に従い、アンテナ装置１のダウンチルト角を決定する。電波送出方向決定部２３は、決定した電波送出方向を示す電波送出方向情報を送出方向制御部２４に出力する。
【００３５】
送出方向制御部２４は、指示棒１５上で各アンテナ素子１３−ｎを互いに移動させる（各アンテナ素子１３−ｎの相対的位置を変更する）ことにより、アンテナ装置１の電波送出方向を制御する。具体的には、電波送出方向決定部２３により決定された電波送出方向に応じてアンテナ素子１３−ｎ間の距離を決定し、該決定した距離に応じて、指示棒１５上で各アンテナ素子１３−ｎを移動させる。より具体的には、送出方向制御部２４は上述のように指示棒１５と連結されており、上記決定した距離に応じて動力源として電気モーターを駆動し指示棒１５をその長軸周りに回転させることにより、各アンテナ素子１３−ｎを互いに移動させる。
【００３６】
送出方向制御部２４による電波送出方向の制御について、図４及び図５を参照しながらより詳細に説明する。
【００３７】
図４及び図５はともにアンテナ装置１の電波送出方向を説明するための説明図であり、図５は、図４の状態に比べ各アンテナ素子１３−ｎ間の距離を広げた状態を示している。
【００３８】
図４ではアンテナ素子１３−ｎは等間隔に配置されている。ここでは、アンテナ素子１３−１とアンテナ素子１３−４間の距離ＡをＡ＝３４．６ｃｍとする。また、ねじ切り部１４−２，３，４のピッチは、それぞれａ，２ａ，３ａ（ａは定数）としている。また、各アンテナ素子１３−ｎから送出する電波の波長は３０ｃｍ（周波数約１．０ＧＨｚ）であるとしている。さらに、各位相器１１−ｎは、アンテナ素子１３−４から送出する電波の位相と、アンテナ素子１３−３，２，１からそれぞれ送出する電波の位相と、の位相差がそれぞれ１／１５波長、２／１５波長、３／１５波長となるよう、信号処理部２１から入力された信号の位相を変化させている。これにより、アンテナ素子１３−１から送出する電波と、アンテナ素子１３−４から送出する電波の送出タイミングの差Ｂは、Ｂ＝（３／１５）×３０ｃｍ＝６ｃｍとなる。
【００３９】
図４の状態におけるダウンチルト角θＡは、以下の式（１）により表される。
θＡ＝ａｒｃｓｉｎ（Ｂ／Ａ）≒１０°  ・・・（１）
【００４０】
一方、図５の状態では、送出方向制御部２４が指示棒１５を回転させることにより、図４の状態に比べ、送出方向制御部２４がアンテナ素子１３−１とアンテナ素子１３−２間の距離がｄ、アンテナ素子１３−２とアンテナ素子１３−３間の距離が２ｄ、アンテナ素子１３−３とアンテナ素子１３−４間の距離が３ｄ、それぞれ増加している。上述のように移動距離はピッチに比例するためである。ここではｄ＝５．７ｃｍとしており、アンテナ素子１３−１とアンテナ素子１３−４間の距離Ａ’はＡ’＝６８．６ｃｍとなっている。
【００４１】
図５の状態におけるダウンチルト角θＢは、以下の式（２）により表される。
θＢ＝ａｒｃｓｉｎ（Ｂ／Ａ’）≒５°  ・・・（２）
【００４２】
このように、送出方向制御部２４が指示棒１５を回転させることによりダウンチルト角が変化する。すなわち、アンテナ装置１の電波送出方向が変化している。このようにして、送出方向制御部２４による電波送出方向の制御が実現されている。
【００４３】
以上説明したように、アンテナ装置１によれば、直線上において各アンテナ素子１３−ｎを移動させることにより、アンテナ素子１３−ｎ間での電波の送出タイミングの相違量を制御することなく、電波送出方向決定部２３により決定された電波送出方向に応じて電波の送出方向を調整することが可能になる。また、各アンテナ素子１３−ｎの移動は、ねじを利用する移動機構により実現することができる。さらに、各アンテナ素子１３−ｎを移動させる際、それぞれ異なる距離を移動させることができるようになる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００４５】
例えば、上記実施の形態ではアンテナ素子１３−ｎとして半波長ダイポールアンテナを使用するとしたが、アンテナ素子１３−ｎの移動に伴いアンテナ素子１３−ｎ同士が接触することのない距離の最小値（最接近距離）がより短くなるよう、より小型のアンテナを用いることとしてもよい。この例を図６に示す。図６（ａ）は半波長ダイポールアンテナの例であり、その横幅は半波長（上記実施形態の例では１５ｃｍ）となっている。これに対し、図６（ｂ）はアンテナエレメントを折り曲げた例であり、図６（ｃ）はアンテナエレメントをコイル状にした例である。これらはいずれも半波長ダイポールアンテナに比べその横幅が短くなっているので、上記最接近距離をより小さくすることができる。
【００４６】
また、上記実施の形態ではねじ切り部１４−ｎがナット形状であるとしたが、例えば平板に指示棒１５のピッチに応じたサイズの溝が切削されているものを用いてもよいし、針状のものを用いてもよい。他にも、指示棒１５の回転によりアンテナ素子１３−ｎを上下方向に移動させられるものであれば、ねじ切り部１４−ｎとして使用することができる。
【００４７】
また、上記実施の形態ではアンテナ素子１３−ｎ間の距離を等間隔であるとして説明したが、この距離は等間隔でなくてもよい。この例を、図７を参照しながら説明する。
【００４８】
図７の初期状態（移動前の状態。図では黒丸及び実線で示す。）では、アンテナ素子１３−１とアンテナ素子１３−２間の距離がｍ、アンテナ素子１３−２とアンテナ素子１３−３間の距離がｎ、アンテナ素子１３−３とアンテナ素子１３−４間の距離がｏ、となっている。この場合において、アンテナ素子１３−１から送出する電波（以下、アンテナ素子１３−１送出波と称する。他も同様である。）とアンテナ素子１３−４送出波の送出タイミングの差をＢ１とすると、アンテナ素子１３−２送出波とアンテナ素子１３−４送出波の送出タイミングの差Ｂ２、アンテナ素子１３−３送出波とアンテナ素子１３−４送出波の送出タイミングの差Ｂ３は、各位相器１１−ｎにより、それぞれ以下の式（３），式（４）で表される値となるようにしている。各アンテナ素子１３−ｎ送出波の波面の包絡面が平面となるようにするためである。
Ｂ２＝Ｂ１×（ｎ＋ｏ）／（ｍ＋ｎ＋ｏ）  ・・・（３）
Ｂ３＝Ｂ１×（ｏ）／（ｍ＋ｎ＋ｏ）  ・・・（４）
【００４９】
上記初期状態から、指示棒１５の回転により各アンテナ素子１３−ｎを互いに移動させる場合、各アンテナ素子１３−ｎ送出波の波面の包絡面が平面となる状態を維持しながら移動させる必要がある。ここでは上記Ｂ２及びＢ３を変化させない（すなわち、アンテナ素子１３−ｎ間での電波の送出タイミングの相違量を制御しない）ので、移動後のアンテナ素子１３−１とアンテナ素子１３−２間の距離ｍ’、移動後のアンテナ素子１３−２とアンテナ素子１３−３間の距離ｎ’、移動後のアンテナ素子１３−３とアンテナ素子１３−４間の距離ｏ’をそれぞれ式（５）で示される関係を満足するように変化させることにより、これを実現する。
ｏ’：Ｂ３＝ｏ’＋ｎ’：Ｂ２＝ｏ’＋ｎ’＋ｍ’：Ｂ１  ・・・（５）
【００５０】
式（３）乃至式（５）より、例えばｏ’＝ｋ×ｏ（ｋは定数）である場合には、ｎ’＝ｋ×ｎ、ｍ’＝ｋ×ｍとなる。
【００５１】
また、上記式（５）を満たすために、各アンテナ素子１３−ｎの指示棒１５上での移動距離は以下の式（６）乃至式（８）のようになる。
アンテナ素子１３−２の移動距離＝ｍ’−ｍ＝ｍ×（ｋ−１）  ・・・（６）
アンテナ素子１３−３の移動距離＝（ｍ’＋ｎ’）−（ｍ＋ｎ）＝（ｍ＋ｎ）×（ｋ−１）  ・・・（７）
アンテナ素子１３−４の移動距離＝（ｍ’＋ｎ’＋ｏ’）−（ｍ＋ｎ＋ｏ）＝（ｍ＋ｎ＋ｏ）×（ｋ−１）  ・・・（８）
【００５２】
各アンテナ素子１３−ｎの移動距離はピッチに比例するので、ねじ切り部１４−２，３，４のピッチは、それぞれａ，ａ×（ｍ＋ｎ）／ｍ，ａ×（ｍ＋ｎ＋ｏ）／ｍとなる。すなわち、このようなピッチでねじを切削しておくことにより、アンテナ素子１３−ｎ間の距離が等間隔でない場合にも、本発明を適用することができる。
【００５３】
また、上記実施の形態では、アンテナ素子１３−１は指示棒１５の回転によって上下方向に移動しないものとしているが、他のアンテナ素子１３−ｎ（ｎ≠１）を指示棒１５の回転によって上下方向に移動しないものとしてもよいし、いずれのアンテナ素子１３−ｎも指示棒１５の回転によって上下方向に移動するものとしてもよい。以下、アンテナ素子１３−ｎが５本（ｎ＝１乃至５）の場合においてアンテナ素子１３−３を指示棒１５の回転によって上下方向に移動させないこととする場合について、図８を参照しながら説明する。
【００５４】
図８の初期状態（移動前の状態。図では黒丸及び実線で示す。）では、アンテナ素子１３−１とアンテナ素子１３−２間の距離がｍ、アンテナ素子１３−２とアンテナ素子１３−３間の距離がｎ、アンテナ素子１３−３とアンテナ素子１３−４間の距離がｏ、アンテナ素子１３−４とアンテナ素子１３−５間の距離がｐ、となっている。この場合において、アンテナ素子１３−１送出波とアンテナ素子１３−５送出波の送出タイミングの差をＢ１とすると、アンテナ素子１３−２送出波とアンテナ素子１３−５送出波の送出タイミングの差Ｂ２、アンテナ素子１３−３送出波とアンテナ素子１３−５送出波の送出タイミングの差Ｂ３、アンテナ素子１３−４送出波とアンテナ素子１３−５送出波の送出タイミングの差Ｂ４は、各位相器１１−ｎにより、それぞれ以下の式（９）乃至式（１１）で表される値となるようにしている。各アンテナ素子１３−ｎ送出波の波面の包絡面が平面となるようにするためである。
Ｂ２＝Ｂ１×（ｎ＋ｏ＋ｐ）／（ｍ＋ｎ＋ｏ＋ｐ）  ・・・（９）
Ｂ３＝Ｂ１×（ｏ＋ｐ）／（ｍ＋ｎ＋ｏ＋ｐ）  ・・・（１０）
Ｂ４＝Ｂ１×（ｐ）／（ｍ＋ｎ＋ｏ＋ｐ）  ・・・（１１）
【００５５】
上記初期状態から、指示棒１５の回転により各アンテナ素子１３−ｎを互いに移動させる場合、各アンテナ素子１３−ｎ送出波の波面の包絡面が平面となる状態を維持しながら移動させる必要がある。ここでは上記Ｂ２乃至Ｂ４を変化させない（すなわち、アンテナ素子１３−ｎ間での電波の送出タイミングの相違量を制御しない）ので、移動後のアンテナ素子１３−１とアンテナ素子１３−２間の距離ｍ’、移動後のアンテナ素子１３−２とアンテナ素子１３−３間の距離ｎ’、移動後のアンテナ素子１３−３とアンテナ素子１３−４間の距離ｏ’、移動後のアンテナ素子１３−４とアンテナ素子１３−５間の距離ｐ’をそれぞれ式（１２）で示される関係を満足するように変化させることにより、これを実現する。
ｐ’：Ｂ４＝ｐ’＋ｏ’：Ｂ３＝ｐ’＋ｏ’＋ｎ’：Ｂ２＝ｐ’＋ｏ’＋ｎ’＋ｍ’：Ｂ１  ・・・（１２）
【００５６】
式（９）乃至式（１２）より、例えばｐ’＝ｋ×ｐ（ｋは定数）である場合には、ｎ’＝ｋ×ｎ、ｍ’＝ｋ×ｍ、ｏ’＝ｋ×ｏとなる。
【００５７】
また、上記式（１２）を満たすために、各アンテナ素子１３−ｎの指示棒１５上での移動距離は以下の式（１３）乃至式（１６）のようになる。
アンテナ素子１３−１の移動距離＝（ｍ’＋ｎ’）−（ｍ＋ｎ）＝（ｍ＋ｎ）×（ｋ−１）  ・・・（１３）
アンテナ素子１３−２の移動距離＝ｎ’−ｎ＝ｎ×（ｋ−１）  ・・・（１４）
アンテナ素子１３−４の移動距離＝ｏ’−ｏ＝ｏ×（ｋ−１）  ・・・（１５）
アンテナ素子１３−５の移動距離＝（ｏ’＋ｐ’）−（ｏ＋ｐ）＝（ｏ＋ｐ）×（ｋ−１）  ・・・（１６）
【００５８】
各アンテナ素子１３−ｎの移動距離はピッチに比例するので、ねじ切り部１４−１，２，４，５のピッチは、それぞれａ，ａ×ｎ／（ｍ＋ｎ），ａ×ｏ／（ｍ＋ｎ），ａ×（ｏ＋ｐ）／（ｍ＋ｎ）となる。すなわち、このようなピッチでねじを切削しておくことにより、アンテナ素子１３−ｎ（ｎ≠１）を指示棒１５の回転によって上下方向に移動しないものとする場合にも、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態に係るアンテナ装置のハードウェア構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の機能ブロックを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るアンテナ素子移動機構の断面の模式図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の電波送出方向を説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の電波送出方向を説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るアンテナ素子の形状を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るアンテナ装置のねじピッチを説明するための説明図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るアンテナ装置のねじピッチを説明するための説明図である。
【図９】ホイヘンスの原理を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  アンテナ装置、１０  アンテナ部、１１  位相器、１２  連結部、１３  アンテナ素子、１４  ねじ切り部、１５  指示棒、２０  制御部、２１  信号処理部、２２  入力部、２３  電波送出方向決定部、２４  送出方向制御部、３０  ビル。
【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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