JP2010161612A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属筐体に囲まれた場合においても、指向性を変化することができる指向性可変アンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置２は、互いに異なる開口幅Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ有する導波管１１，１２と、導波管１１，１２をそれらの一端において互いに接続する導波管接続部１０と、導波管接続部１０内に設けられ、可変指向性アンテナとして動作するアンテナ基板３０とを備える。アンテナ基板３０の指向性を切り換えることにより、アンテナ基板３０から送受信される電波を導波管１１，１２のうちのいずれか１つに伝搬させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気的に主放射方向を切り換え可能である指向性可変なアンテナ装置に関する。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ規格に準拠した無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈなど、無線技術を応用した機器が近年急速に普及している。携帯オーディオ機器やデジタルカメラなどのポータブル機器から、薄型テレビやＤＶＤレコーダなどの据え置き機器まで、その種類は様々である。

電気機器に無線通信回路を搭載した場合に問題となるのが、通信の安定性である。電波には、送信機から受信機まで反射をせずに到達する“直接波”成分と、壁や地面などで反射した後に到達する“反射波”成分が存在する。ここで、ある受信地点において反射波の成分と直接波の成分の位相が１８０度ずれた場合、周囲に比べて電力が極端に小さくなる“マルチパスフェージング”という現象が発生する。これは、送信機と受信機の距離が十分に近い場合にも起こる可能性があり、通信不安定の要因となっている。

無線通信回路が、アンテナダイバーシティに対応している場合、複数のアンテナ素子のうち、いずれか１個が電力を確保していればいいので、この現象を回避することができる。一方で、無線通信回路が、アンテナダイバーシティに対応していない場合、又はアンテナ素子を複数設置する空間がない場合、マルチパスフェージングは深刻な問題となりうる。

この問題を解決するための従来技術として、例えば、特許文献１に記載された指向性適応型アンテナであるアレーアンテナ装置を使用することが考えられる。特許文献１のアレーアンテナ装置は、誘電体支持基板上に垂直に設置された半波長ダイポールアンテナの周囲を取り囲むように、３つのプリント配線基板が配置されて構成されている。半波長ダイポールアンテナへは、平衡型給電ケーブルを介して高周波信号が供給される。また、各プリント配線基板の裏面には、２つのプリントアンテナ素子（導体パターンにてなる素子）を一組として、２組の無給電アンテナ素子（非励振素子）が平行に設けられており、各無給電アンテナ素子において、２つのプリントアンテナ素子は所定の隙間を有して対向するように設けられている。各プリントアンテナ素子の対向側端部にはスルーホール導体が設けられ、プリント配線基板の表側の電極端子に接続されている。各無給電アンテナ素子において、２つの電極端子間には可変容量ダイオードが実装され、各電極端子はさらに高周波阻止用高抵抗を介してペアケーブルに接続され、ペアケーブルは、当該アレーアンテナ装置の指向特性を制御するコントローラの印加バイアス電圧端子ＤＣ＋及びＤＣ−に接続されている。コントローラからの印加バイアス電圧を切り換えることにより、無給電アンテナ素子に接続された可変容量ダイオードのリアクタンス値が変化する。これにより、各無給電アンテナ素子の電気長を、半波長ダイポールアンテナと比較して変化させ、当該アレーアンテナ装置の平面指向特性を変化させている。

特許文献１のアレーアンテナ装置のような指向性適応型アンテナを通信用アンテナとして採用し、マルチパスフェージングが起こっている場所では指向性を切り換えることで、直接波と反射波の割合が変わるため、電力の落ち込みを低減することが可能となる。

特開２００２−２６１５３２号公報。

特許文献１に記載の適応型アンテナを無線通信機器に使用することにより、通信の安定度を高めることができる。しかしながら、上記従来の適応型アンテナを金属で覆われた無線通信機器に内蔵した場合、放射された電波は、アンテナの周辺に存在する筐体の金属部分や、無線通信機器の金属部品によって複雑に反射し、放射波と反射波が干渉することによって、所望の指向性が得られなくなるという課題があった。

本発明の目的は、前述した従来の課題を解決するもので、アンテナが金属筐体に囲まれた場合においても指向性を変化させることができる、指向性可変なアンテナ装置を提供することにある。

本発明の態様によれば、
互いに異なる開口幅をそれぞれ有する少なくとも２つの導波管と、
上記少なくとも２つの導波管をそれらの一端において互いに接続する導波管接続部と、
上記導波管接続部内に設けられた可変指向性アンテナとを備えたアンテナ装置であって、
上記可変指向性アンテナの指向性を切り換えることにより、上記可変指向性アンテナから送受信される電波を、上記少なくとも２つの導波管のうちのいずれか１つに伝搬させることを特徴とする。

上記アンテナ装置において、
上記可変指向性アンテナは、誘電体基板上に導体パターンとしてそれぞれ形成された１つの給電アンテナ素子及び少なくとも１つの無給電アンテナ素子と、上記少なくとも１つの無給電アンテナ素子の電気長を切り換えるためのスイッチ回路とを備え、
上記各無給電アンテナ素子は、上記スイッチ回路により電気長を切り換えることにより上記給電アンテナ素子に対して反射器として動作することを特徴とする。

また、上記アンテナ装置において、上記導波管のうちの少なくとも２つは、上記導波管接続部を基準として実質的に同じ方向に開口を有することを特徴とする。

さらに、上記アンテナ装置において、上記導波管のうちの少なくとも２つは、上記導波管接続部を基準として異なる方向に開口を有することを特徴とする。

またさらに、上記アンテナ装置において、上記少なくとも２つの導波管は可動な導体壁を挟んで互いに隣接し、上記各導波管の開口幅は、上記導体壁を移動させることにより調整されることを特徴とする。

本発明のアンテナ装置によれば、アンテナ装置は金属に覆われているので、周辺の金属部品による複雑な反射がなく、無線通信機器の外部へ高効率に放射を行うことができる。また、本発明のアンテナ装置は、開口幅が異なる複数の導波管を備えており、電波が伝搬する導波管を選択することで、放射又は受信される電波のビーム幅を変化させることができる。これにより、無線通信機器の金属筐体や金属部品が無線通信機器内のアンテナ装置の近くに存在した場合にも、それらの影響で利得の低下を引き起こすことなく、指向性の切り換えを行うことが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。明細書及び図面を通じて、同様の構成要素には同様の符号を用い、繰り返しの説明は省略する。また、各図面に示すＸＹＺ座標を参照する。

第１の実施形態．
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置２を備えた無線通信機器１を示す全体図であり、図２は、図１のアンテナ装置２の詳細構成を示す上面図であり、図３は、図２のアンテナ基板３０の詳細構成を示す正面図である。

無線通信機器１は、図１に示すようなテレビジョン装置であるか、又は再生装置（例えばＤＶＤプレーヤ）等であり、金属筐体を備えて構成される。無線通信機器１の金属筐体の一部を切り欠いて、可変指向性アンテナと複数の導波管とを備えて構成されるアンテナ装置２が挿入されて設けられる。詳しくは、本実施形態のアンテナ装置２は、図１及び図２に示すように、導体板により実質的に直方体形状に構成され、その＋Ｘ側の面は、電波の送受信のために導体板なしで開放される（図２では、＋Ｚ側の面の導体板も説明のために除去して示した。他の上面図でも同様である。）。本実施形態のアンテナ装置２は、図２に示すように、Ｘ軸方向にそれぞれ延在し、金属壁２１を挟んでＹ軸方向に互いに隣接する２つの矩形導波管１１，１２を備え、導波管１１，１２はそれぞれ、異なる開口幅（又は導波管幅）Ｌ１，Ｌ２を有するように構成される。本実施形態において、Ｌ１＞Ｌ２である。従って、導波管１１，１２は、大きな導波管の中央に金属壁２１を挿入して分割した構成に相当する。また、導波管１１，１２の一端（本実施形態では−Ｘ側の端部）は、導波管接続部１０において互いに接続される。アンテナ装置２はさらに、導波管接続部１０において、可変指向性アンテナとして動作するアンテナ基板３０を備える。図３に示すように、アンテナ基板３０は、誘電体プリント配線基板上にスリーブアンテナとしてパターン形成された給電アンテナ素子３１と、半波長ダイポールアンテナとしてパターン形成された２つの無給電アンテナ素子３２，３３とを備えて構成される。給電アンテナ素子３１と無給電アンテナ素子３２，３３とは、Ｚ軸方向に平行に設けられる。給電アンテナ素子３１の一端に高周波コネクタとして設けられた給電点４１は、無線通信回路（図示せず）と接続され、これにより給電アンテナ素子３１を介して無線信号が送受信される。各無給電アンテナ素子３２，３３には、当該素子の電気長を調整するためのスイッチ回路４２，４３がそれぞれ設けられる。アンテナ基板３０から放射される電波は、アンテナ基板３０に設定された指向性に応じて、導波管１１，１２の実質的にいずれか一方を伝搬し、対応する導波管の開口部１１ａ，１２ａから無線通信機器１の外部へ放射される。アンテナ基板３０において電波を受信する場合にも、同様である。

ここで、可変指向性アンテナの詳細構成及び動作について説明する。アンテナ基板３０において、無給電アンテナ素子３２，３３は、給電アンテナ素子３１を挟むように、給電アンテナ素子３１が位置する直線に対して、通信時の動作波長の４分の１の距離だけ離れた平行線上にそれぞれ配置される。ここで、動作波長の４分の１の距離は、使用する誘電体プリント配線基板の誘電率によって変化し、誘電率が高いほど短くなる。無給電アンテナ素子３２，３３はそれぞれ、２つのストリップ形状の無給電導体素子から構成される。無給電アンテナ素子３２の２つの無給電導体素子は、互いに所定間隔を有して一直線上に配置され、２つの無給電導体素子の対向した側にはスイッチ回路４２が設けられる。無給電アンテナ素子３３の２つの無給電導体素子も同様に、互いに所定間隔を有して一直線上に配置され、２つの無給電導体素子の対向した側にはスイッチ回路４３が設けられる。

図４は、図２のスイッチ回路４２の詳細構成を示す回路図である。図４では、無給電アンテナ素子３２を構成する２つの無給電導体素子３２ａ，３２ｂが互いに対向する部分と、この部分に設けられたスイッチ回路４２とを拡大して示す。無給電導体素子３２ａ，３２ｂの対向した側には、一対のＰＩＮダイオード４２Ｄ１，４２Ｄ２が設けられる。ＰＩＮダイオード４２Ｄ１のカソード端子は無給電導体素子３２ａに接続され、ＰＩＮダイオード４２Ｄ２のカソード端子は無給電導体素子３２ｂに接続され、ＰＩＮダイオード４２Ｄ１，４２Ｄ２のアノード端子は導体部分３２ｃを介して互いに接続される。ＰＩＮダイオード４２Ｄ１，４２Ｄ２のアノード端子は、導体部分３２ｃ及び制御線４２ａを介して、制御電圧（すなわちバイアス電圧）を印加して給電アンテナ素子３１の指向特性を制御するコントローラ（図示せず）の印加バイアス電圧端子（ＤＣ端子）に接続され、ＰＩＮダイオード４２Ｄ１，４２Ｄ２のカソード端子はそれぞれ、制御線４２ｂ，４２ｃを介して、コントローラの接地端子（ＧＮＤ端子）に接続される。従って、制御線４２ａ，４２ｂ，４２ｃはそれぞれ、無給電アンテナ素子３２制御用の直流電圧供給線路とＧＮＤ線路である。制御線４２ａ上において、ＰＩＮダイオード４２Ｄ１，４２Ｄ２のアノード端子に近接するように、高周波阻止用の、例えば数十ｎＨ程度のインダクタンスを有するインダクタ（コイル）４２Ｌ２が設けられ、制御線４２ａ上にはさらに、数キロオーム程度の電流制御用の抵抗４２Ｒが設けられる。また、制御線４２ｂ，４２ｃ上において、ＰＩＮダイオード４２Ｄ１，４２Ｄ２のカソード端子に近接するように、高周波阻止用の、例えば数十ｎＨ程度のインダクタンスを有するインダクタ４２Ｌ１，４２Ｌ３がそれぞれ設けられる。ここで、インダクタ４２Ｌ１，４２Ｌ２，４２Ｌ３は、無給電アンテナ素子３２にて励振した高周波信号が、制御線４２ａ，４２ｂ，４２ｃ上に漏洩することを防ぐ役割を持つ。無給電アンテナ素子３３もまた、無給電アンテナ素子３２と同様に構成される。

次に、本実施形態のアンテナ装置２の動作について説明する。以上のように構成されたアンテナ基板３０では、コントローラの制御電圧がオフの場合には、スイッチ回路４２，４３内のＰＩＮダイオードに電圧が印加されないので、無給電アンテナ素子３２，３３は励振されず、無給電アンテナ素子３２，３３が給電アンテナ素子３１の指向特性に影響しない。

一方、コントローラが例えば無給電アンテナ素子３２への制御電圧をオンにする場合には、ＤＣ端子からの印加バイアス電圧を、制御線４２ａを介してＰＩＮダイオード４２Ｄ１，４２Ｄ２のアノード側に印加し、ＰＩＮダイオード４２Ｄ１，４２Ｄ２の動作電圧（例えば０．８Ｖ程度）よりも大きくすることによって、ＰＩＮダイオード４２Ｄ１，４２Ｄ２は導通状態になる。このとき、無給電アンテナ素子３２は、給電アンテナ素子３１から放射される電波によって励振され、電波を再放射する。給電アンテナ素子３１と無給電アンテナ素子３２との間隔は動作波長の４分の１であるので、無給電アンテナ素子３２から再放射される電波は、給電アンテナ素子３１から放射される電波よりも位相が９０度遅れたものとなる。２つの電波の重ね合わせにより、無給電アンテナ素子３２よりも−Ｙ方向に向かう電波は打ち消され、給電アンテナ素子３１よりも＋Ｙ方向に向かう電波は強められる。従って、無給電アンテナ素子３２は、給電アンテナ素子３１に対して反射器として働く。アンテナ基板３０において＋Ｙ方向に強められた電波は、狭い開口幅Ｌ２を有する導波管１２を伝搬し、開口部１２ａから無線通信機器１の外部（すなわち＋Ｘ方向）へ放射される。このとき、アンテナ基板３０において−Ｙ方向への電波は弱められているので、導波管１１を伝搬する電波の電力量は僅かである。一般に、導波管から放射される電波は、開口幅（又は導波管幅）が狭いほど、導波管の設置面（本実施形態ではＸＹ面）において広角度に広がる。従って、本実施形態のアンテナ装置２では、電波が導波管１２を伝搬して放射される場合、ＸＹ面内のビーム幅は広くなる。

また、コントローラが無給電アンテナ素子３３への制御電圧をオンにする場合には、無給電アンテナ素子３３が給電アンテナ素子３１に対して反射器として働き、給電アンテナ素子３１よりも−Ｙ方向への電波が強められる。アンテナ基板３０において−Ｙ方向へ強められた電波は、広い開口幅Ｌ１を有する導波管１１を伝搬し、開口部１１ａから＋Ｘ方向へ放射される。導波管１１の開口幅１１ａは、導波管１２の開口幅１２ａよりも広いので、ＸＹ面内のビーム幅は比較的狭く、最大利得の大きい電波が放射される。

変形例．
なお、本実施形態では、図２に示すように幅の均一な方形導波管を用いて説明したが、ビーム幅に関連するのは主に開口部の幅であるので、導波管はテーパ状であったり、円形であったりしてもよい。また、給電アンテナ素子３１としてスリーブアンテナを用いた場合を示したが、設置面（ＸＹ面）指向特性が無指向性に近いものであれば使用可能であるため、ダイポールアンテナやコリニアアンテナ、モノポールアンテナや逆Ｆアンテナを用いてもよい。また、本実施形態では、１つの給電アンテナ素子３１と２つの無給電アンテナ素子３２，３３とを配置した例を示したが、それぞれの素子の数は増減してもよい。同様に、アンテナ基板３０の個数を増減してもよい。また、本実施形態では、スイッチ回路においてＰＩＮダイオードを使用して構成した場合を示したが、無給電アンテナ素子３２，３３が反射器として動作するように無給電アンテナ素子３２，３３の実効長を変化させたり調整したりできるのであればこの限りでなく、例えば、可変容量ダイオードなどを使用して構成してもよい。

以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置２によれば、２つの導波管１１，１２を接続する導波管接続部１０において、可変指向性アンテナとして動作するアンテナ基板３０を設け、電波を送受信するために使用する導波管を切り換えることで、金属筐体や金属部品が無線通信機器１内のアンテナ装置２の近くに存在した場合にも、それらの影響で利得の低下を引き起こすことなく、指向性の切り換えを行うことが可能となる。これにより、マルチパスフェージングなどにより電力の落ち込みが発生した場合にも、指向性を切り換えることで安定した通信が可能となる。

第２の実施形態．
図５は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置２を示す上面図である。本発明の実施形態は、第１の実施形態のように２つのみの導波管１１，１２を備えた構成に限定されず、３つ以上の導波管を備えていてもよい。本発明の第２の実施形態は、４つの導波管１１，１２，１３，１４を備え、これらの導波管により、＋Ｘ方向だけでなく−Ｘ方向にも電波を放射することを特徴とする。

本実施形態のアンテナ装置２は、第１の実施形態のアンテナ装置２の構成に加えて、導波管接続部１０から−Ｘ方向に延在する矩形導波管１３，１４をさらに備えて構成される。導波管１３，１４は、金属壁２２を挟んでＹ軸方向に互いに隣接し、導波管１３，１４はそれぞれ、異なる開口幅（又は導波管幅）Ｌ３，Ｌ４を有するように構成され、また、導波管１３，１４の一端（本実施形態では＋Ｘ側の端部）は、導波管接続部１０において互いに接続される。本実施形態において、Ｌ３＞Ｌ４である。従って、第１の実施形態では、導波管１１，１２の開口部１１ａ，１２ａは、導波管接続部１０を基準として同じ＋Ｘ方向に設けられていたが、第２の実施形態では、導波管１１，１２の開口部１１ａ，１２ａと、導波管１３，１４の開口部１３ａ，１４ａとは、導波管接続部１０を基準として異なる方向に設けられている。アンテナ基板３０は、第１の実施形態の場合と同様に構成されて、導波管接続部１０に設けられる。アンテナ基板３０から放射される電波は、アンテナ基板３０に設定された指向性に応じて、導波管１１，１２の実質的にいずれか一方を伝搬し、対応する導波管の開口部１１ａ，１２ａから無線通信機器１の外部へ放射されるとともに、導波管１３，１４の実質的にいずれか一方を伝搬し、対応する導波管の開口部１３ａ，１４ａから無線通信機器１の外部へ放射される。

以上のように構成されたアンテナ装置２において、コントローラが無給電アンテナ素子３２への制御電圧をオンにする場合には、給電アンテナ素子３１から放射された電波と、無給電アンテナ素子３２から再放射された電波との２つの電波の重ね合わせにより、無給電アンテナ素子３２よりも−Ｙ方向に向かう電波は打ち消され、給電アンテナ素子３１よりも＋Ｙ方向に向かう電波は強められる。アンテナ基板３０において＋Ｙ方向に強められた電波は、狭い開口幅Ｌ２，Ｌ４を有する導波管１２，１４を伝搬し、開口部１２ａから＋Ｘ方向へ放射され、開口部１４ａから−Ｘ方向へ放射される。導波管１２，１４の開口幅Ｌ２，Ｌ４は、導波管１１，１３の開口幅Ｌ１，Ｌ３よりも狭いので、電波が導波管１２，１４を伝搬して放射されるとき、導波管１１，１３を伝搬して放射される場合と比較して、ＸＹ面内のビーム幅は広くなる。

一方で、コントローラが無給電アンテナ素子３３への制御電圧をオンにする場合には、無給電アンテナ素子３３が、給電アンテナ素子３１に対して反射器として働き、給電アンテナ素子３１よりも−Ｙ方向へ向かう電波が強められる。アンテナ基板３０において−Ｙ方向へ強められた電波は、広い開口幅Ｌ１，Ｌ３を有する導波管１１，１３を伝搬し、開口部１１ａから＋Ｘ方向へ放射され、開口部１３ａから−Ｘ方向へ放射される。導波管１１，１３の開口幅Ｌ１，Ｌ３は、導波管１２，１４の開口幅Ｌ２，Ｌ４よりも広いので、電波が導波管１１，１３を伝搬して放射されるとき、導波管１２，１４を伝搬して放射される場合と比較して、ＸＹ面内のビーム幅は狭くなり、最大利得の大きい電波が放射される。

また、第１の実施形態の説明において例示した変形例の構成を、第２の実施形態において採用してもよい。

以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置２によれば、４つの導波管１１，１２，１３，１４を接続する導波管接続部１０において、可変指向性アンテナとして動作するアンテナ基板３０を設け、電波を送受信するために使用する導波管を切り換えることで、金属筐体や金属部品が無線通信機器１内のアンテナ装置２の近くに存在した場合にも、それらの影響で利得の低下を引き起こすことなく、指向性の切り換えを行うことが可能となる。これにより、マルチパスフェージングなどにより電力の落ち込みが発生した場合にも、指向性を切り換えることで安定した通信が可能となる。

第３の実施形態．
図６は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置２を示す上面図であり、図７は、図６のアンテナ基板５０の詳細構成を示す斜視図である。本発明の実施形態に係るアンテナ装置２は、アンテナ装置２の指向性を変化させるために、開口幅又は導波管幅を変化させるように構成されてもよい。本実施形態のアンテナ装置２は３つの導波管１５，１６，１７を備え、これらの開口幅Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７を変化させるために、可動な金属壁２３，２４をさらに備えたことを特徴とする。

本実施形態のアンテナ装置２は、図６に示すように、Ｘ軸方向にそれぞれ延在する矩形導波管１５，１６，１７を備え、導波管１５，１６は金属壁２３を挟んでＹ軸方向に互いに隣接し、導波管１６，１７は金属壁２４を挟んでＹ軸方向に互いに隣接する。導波管１５，１６，１７はそれぞれ、異なる開口幅（又は導波管幅）Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７を有するように構成される。従って、導波管１５，１６，１７は、大きな導波管の中央に金属壁２３，２４を挿入して分割した構成に相当する。金属壁２３，２４はＹ軸方向に可動であり、これにより、各導波管１５，１６，１７の開口幅Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７は可変になる。また、導波管１５，１６，１７の一端（本実施形態では−Ｘ側の端部）は、導波管接続部１０において互いに接続される。アンテナ装置２はさらに、導波管接続部１０において、可変指向性アンテナとして動作するアンテナ基板５０を備える。アンテナ基板５０から放射される電波は、アンテナ基板５０に設定された指向性に応じて、導波管１５，１６，１７の実質的にいずれか１つを伝搬し、対応する導波管の開口部１５ａ，１６ａ，１７ａから無線通信機器１の外部へ放射される。

図７に示すように、本実施形態のアンテナ装置２は、第１及び第２の実施形態のアンテナ基板３０に代えて、変形例のアンテナ基板５０を備えて構成される。アンテナ基板５０は、ＸＹ面に平行に設けられた接地導体５５と、接地導体５５に垂直に設けられたモノポールアンテナである給電アンテナ素子５１及び無給電アンテナ素子５２，５３，５４とを備え、無給電アンテナ素子５２，５３，５４は、給電アンテナ素子５１を取り囲むように、給電アンテナ素子５１を中心として通信時の動作波長の４分の１の距離を半径とする円周上にそれぞれ配置される。本実施形態では、無給電アンテナ素子５２は給電アンテナ素子５１に対して−Ｙ側に位置し、無給電アンテナ素子５３は給電アンテナ素子５１に対して−Ｘ側に位置し、無給電アンテナ素子５４は給電アンテナ素子５１に対して＋Ｙ側に位置する。給電アンテナ素子５１の下端には、無線通信回路に接続される給電点（図示せず。）が設けられ、各無給電アンテナ素子５２，５３，５４の下端には、当該素子の電気長を調整するためのスイッチ回路６２，６３，６４がそれぞれ設けられる。

以上のように構成されたアンテナ装置において、コントローラが無給電アンテナ素子５２への制御電圧をオンにする場合には、給電アンテナ素子５１から放射された電波と、無給電アンテナ素子５２から再放射された電波の２つの電波の重ね合わせにより、無給電アンテナ素子５２よりも−Ｙ方向に向かう電波は打ち消され、給電アンテナ素子５１よりも＋Ｙ方向に向かう電波は強められる。＋Ｙ方向に強められた電波は、最も右側の導波管１７を伝搬し、開口部１７ａから無線通信機器１の外部（すなわち＋Ｘ方向）へ放射される。同様にして、無給電アンテナ素子５３への制御電圧をオンにする場合には、給電アンテナ素子５１からの電波は中央の導波管１６を伝搬し、開口部１６ａから＋Ｘ方向へ放射され、また、無給電アンテナ素子５４をオンにする場合には、給電アンテナ素子５１からの電波は最も左側の導波管１５を伝搬し、開口部１５ａから＋Ｘ方向へ放射される。

各導波管１５，１６，１７の開口幅１５ａ，１６ａ，１７ａの開口幅は、金属壁２３，２４をＹ軸方向にスライドさせることにより、自由に決定することができる。放射される電波のビーム幅を広くしたい場合には、開口幅を狭く設定し、狭いビーム幅で最大利得を大きくしたい場合には、開口幅を広く設定するとよい。

また、第１の実施形態の説明において例示した変形例の構成を、第３の実施形態において採用してもよい。また、アンテナ基板５０は図示したものに限定されず、例えば、図３と同様にプリント配線基板上にパターン形成された給電アンテナ素子及び無給電アンテナ素子を備えて構成されてもよい。

以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置２によれば、３つの導波管１５，１６，１７を接続する導波管接続部１０において、可変指向性アンテナとして動作するアンテナ基板５０を設け、電波を送受信するために使用する導波管を切り換えることで、金属筐体や金属部品が無線通信機器１内のアンテナ装置２の近くに存在した場合にも、それらの影響で利得の低下を引き起こすことなく、指向性の切り換えを行うことが可能となる。これにより、マルチパスフェージングなどにより電力の落ち込みが発生した場合にも、指向性を切り換えることで安定した通信が可能となる。

本発明に係るアンテナ装置は、周辺に金属筐体又は金属部品等が存在する場合においても良好な指向性パターンの切り換えを実現可能であるので、無線通信機能を有する電気機器の筐体内に可変指向性アンテナを設置する方法として有用である。

本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置２を備えた無線通信機器１を示す全体図である。 図１のアンテナ装置２の詳細構成を示す上面図である。 図２のアンテナ基板３０の詳細構成を示す正面図である。 図２のスイッチ回路４２の詳細構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置２を示す上面図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置２を示す上面図である。 図６のアンテナ基板５０の詳細構成を示す斜視図である。

１…無線通信機器、
２…アンテナ装置、
１０…導波管接続部、
１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７…導波管、
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ…開口部、
２１，２２，２３，２４…金属壁、
３０，５０…アンテナ基板、
３１，５１…給電アンテナ素子、
３２，３３，５２，５３，５４…無給電アンテナ素子、
４１…給電点、
３２ａ，３２ｂ…無給電導体素子、
３２ｃ…導体部分、
４２，４３，６２，６３，６４…スイッチ回路、
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…制御線、
４２Ｄ１，４２Ｄ２…ＰＩＮダイオード、
４２Ｌ１，４２Ｌ２，４２Ｌ３…インダクタ、
４２Ｒ…抵抗、
５５…接地導体。

Claims (5)

1. 互いに異なる開口幅をそれぞれ有する少なくとも２つの導波管と、
   上記少なくとも２つの導波管をそれらの一端において互いに接続する導波管接続部と、
   上記導波管接続部内に設けられた可変指向性アンテナとを備えたアンテナ装置であって、
   上記可変指向性アンテナの指向性を切り換えることにより、上記可変指向性アンテナから送受信される電波を、上記少なくとも２つの導波管のうちのいずれか１つに伝搬させることを特徴とするアンテナ装置。
2. 上記可変指向性アンテナは、誘電体基板上に導体パターンとしてそれぞれ形成された１つの給電アンテナ素子及び少なくとも１つの無給電アンテナ素子と、上記少なくとも１つの無給電アンテナ素子の電気長を切り換えるためのスイッチ回路とを備え、
   上記各無給電アンテナ素子は、上記スイッチ回路により電気長を切り換えることにより上記給電アンテナ素子に対して反射器として動作することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 上記導波管のうちの少なくとも２つは、上記導波管接続部を基準として実質的に同じ方向に開口を有することを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ装置。
4. 上記導波管のうちの少なくとも２つは、上記導波管接続部を基準として異なる方向に開口を有することを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置。
5. 上記少なくとも２つの導波管は可動な導体壁を挟んで互いに隣接し、上記各導波管の開口幅は、上記導体壁を移動させることにより調整されることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置。

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