アンテナ装置
【課題】可動部を設けることなく電波の放射方向を変更可能なアンテナ装置を提供することである。
【解決手段】本発明にかかるアンテナ装置は、アレイ状に配列された複数のアンテナ素子を備え、放射する電波の指向性を制御可能なアレイアンテナ１０と、曲率半径が各々異なる複数の反射面２１〜２３を備える反射器２０と、を有する。本発明にかかるアンテナ装置では、アレイアンテナ１０から放射される電波を反射器２０が備える反射面２１〜２３に選択的に放射することで電波の放射方向を制御することができる。
【解決手段】本発明にかかるアンテナ装置は、アレイ状に配列された複数のアンテナ素子を備え、放射する電波の指向性を制御可能なアレイアンテナ１０と、曲率半径が各々異なる複数の反射面２１〜２３を備える反射器２０と、を有する。本発明にかかるアンテナ装置では、アレイアンテナ１０から放射される電波を反射器２０が備える反射面２１〜２３に選択的に放射することで電波の放射方向を制御することができる。
【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、特に放射される電波の指向性を制御可能なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信装置において、電波（ビーム）を放射および受信するためのアンテナは重要な構成要素の一つである。特に、高周波、低電力の通信においては、アンテナで生じる利得や放射される電波の指向性の制御は通信の品質に影響を与える。一般的に、放射されるビームの指向性を制御するために、次の２つのアンテナが用いられる。
【０００３】
１つ目は、パラボラアンテナに代表される開口面アンテナのように、アンテナ自体が高い指向性を有するアンテナである。２つ目は、複数のアンテナ素子を備えるアレイアンテナのように、アンテナ自体は高い指向性を持たないが複数のアンテナ素子から異なる位相の電波を放射し空間合成することで指向性を持たせるアンテナである。
【０００４】
開口面アンテナはアンテナの開口面がビームの放射方向になっているため、一度アンテナを設置してしまうとその放射方向を変更することはできない。開口面アンテナにおいてビームの放射方向を変更するためには、物理的にアンテナの開口面を回転する必要があり、アンテナ装置の装置規模が増加し、また耐久性が低下する。
【０００５】
アレイアンテナは、放射される電波に指向性を持たせるために、複数のアンテナ素子から放射される電波の位相を制御するための位相制御手段が必要となる。また、アレイアンテナは複数のアンテナ素子をパッチアンテナで構成することが一般的であり、電波天文や衛星通信のような超長距離通信でない限り、アンテナの構成は比較的小さくなる。特に高周波の場合、アンテナ素子間の距離は狭くなる傾向にある。これは、アンテナ素子間の距離が波長に依存するからである。
【０００６】
無線通信において、通信相手の位置が判別している場合、高指向性のアンテナを用いることで効率的に信号を伝送することができる。これは、通信開始時にビームフォーミングにより最適な放射方向を決定する方式（ミリ波通信など）でも同様である。例えば、開口面アンテナを用いた場合、アンテナの放射面積が広いためアレイアンテナを用いた場合よりも高利得、高指向性の通信を実現することができる。しかし、開口面アンテナでは電波の放射方向を変更するためにアンテナを物理的に移動する必要がある。このような問題は、電波を受信する場合でも同様に生じる。特許文献１には、このような問題を解決する技術が開示されている。
【０００７】
特許文献１には、パラボラアンテナの方向を変えることなく、また複数のパラボラアンテナを設置することなく、互いに異なる位置に停止している放送衛星からの電波を受信できる技術が開示されている。図１４に示すように、特許文献１にかかるアンテナは、反射器１０１と受信部１０２とを備える。反射器１０１は、矢印Ａ方向からの電波を反射する曲面部分１０１Ａと、矢印Ｂ方向からの電波を反射する曲面部分１０１ＢとをＣ点で接合して形成されている。曲面部分１０１Ａで反射されるＡ方向からの電波と、曲面部分１０１Ｂで反射されるＢ方向からの電波とでは受信部１０２へ入射する方向が相違する。よって、受信部１０２は、受信部１０２における受信レベルが最大となるように受信部１０２の方向を調整する機構を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０５−０３７２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１にかかる技術では、曲面部分１０１Ａで反射されるＡ方向からの電波と、曲面部分１０１Ｂで反射されるＢ方向からの電波とをそれぞれ受信するために、受信部１０２の方向を調整する機構が必要となる。また、特許文献１にかかるパラボラアンテナからビームを放射する場合も同様に、パラボラアンテナから指向性のあるビームを放射するために、受信部１０２（この場合は、送信部として機能する）の方向を調整する機構が必要となる。このように、受信部（送信部）に可動部を設けるとアンテナのメンテナンス作業が必要となり、また、アンテナ自体の寿命が短くなるという問題がある。
【００１０】
上記課題に鑑み本発明の目的は、可動部を設けることなく電波の放射方向を変更可能なアンテナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明にかかるアンテナ装置は、アレイ状に配列された複数のアンテナ素子を備え、放射する電波の指向性を制御可能なアレイアンテナと、曲率半径が各々異なる複数の反射面を備える第１の反射器と、を有し、前記アレイアンテナから放射される電波を前記第１の反射器が備える前記反射面に選択的に放射することで前記電波の放射方向を制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、可動部を設けることなく電波の放射方向を変更可能なアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１にかかるアンテナ装置の断面図である。
【図２】実施の形態１にかかるアンテナ装置が備えるアレイアンテナの一例を示す断面図である。
【図３】実施の形態１にかかるアンテナ装置から放射される電波の放射方向を示す断面図である。
【図４】実施の形態１にかかるアンテナ装置から放射される電波の放射方向を示す断面図である。
【図５】実施の形態１にかかるアンテナ装置で受信される電波の方向を示す断面図である。
【図６】実施の形態１にかかるアンテナ装置で受信される電波の方向を示す断面図である。
【図７】実施の形態２にかかるアンテナ装置を備える通信装置を示す図である。（ａ）は通信装置の断面図であり、（ｂ）は通信装置の上面図である。
【図８】実施の形態２にかかるアンテナ装置から放射される電波の放射方向を示す断面図である。
【図９】実施の形態２にかかるアンテナ装置から放射される電波の放射方向を示す断面図である。
【図１０】実施の形態２にかかるアンテナ装置の応用例を示す上面図である。
【図１１】実施の形態３にかかるアンテナ装置を備える通信装置の断面図である。
【図１２】実施の形態４にかかるアンテナ装置を備える通信装置の断面図である。
【図１３】実施の形態５にかかるアンテナ装置を備える通信装置の断面図である。
【図１４】特許文献１に開示されているアンテナの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態にかかるアンテナ装置の断面図である。図１に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、アレイアンテナ１０と反射器（第１の反射器）２０とを備える。
【００１５】
アレイアンテナ１０は、アレイ状に配列された複数のアンテナ素子を備え、放射する電波（ビーム）の指向性を制御可能に構成されている。図２は本実施の形態にかかるアンテナ装置が備えるアレイアンテナ１０の一例を示す断面図である。図２に示すように、アレイアンテナ１０はアレイアンテナ本体１１と複数のアンテナ素子１２〜１６とを備える。複数のアンテナ素子１２〜１６は１次放射器を構成する。例えば、アレイアンテナ１０はフェーズドアレイアンテナであり、アンテナ素子１２〜１６はパッチアンテナである。
【００１６】
アレイアンテナ１０は、アレイアンテナ１０が備える複数のアンテナ素子１２〜１６に給電される信号の位相を変更することで放射される電波の指向性を制御することができる。例えば、アンテナ素子１３からアンテナ素子１６に給電される信号の位相をアンテナ素子１２に給電される信号の位相よりも次第に遅らせることで、アレイアンテナ１０から放射される電波の指向性を下方に傾けることができる。逆に、アンテナ素子１５からアンテナ素子１２に給電される信号の位相をアンテナ素子１６に給電される信号の位相よりも次第に遅らせることで、アレイアンテナ１０から放射される電波の指向性を上方に傾けることができる。
【００１７】
このように、アレイアンテナ１０を用いることで、可動部を設けることなくアレイアンテナから放射される電波の指向性を変更することができる。なお、アレイアンテナ１０が備える複数のアンテナ素子は１次元に配列されてもよく、また２次元に配列されてもよい。また、アンテナ素子の数も任意に決定することができる。すなわち、本実施の形態にかかるアンテナ装置で用いられるアレイアンテナ１０は、機械的な可動部を備えていない構成でかつ放射される電波の指向性を制御することができるアンテナであればどのようなアンテナでもよい。
【００１８】
反射器２０は、曲率半径が各々異なる複数の反射面２１〜２３を備える。反射器２０が備える複数の反射面２１〜２３の各焦点は、アレイアンテナ１０が配置されている位置と一致している。また、反射器２０とアレイアンテナ１０は、互いに対向するように配置されている。図１に示すアンテナ装置では、複数の反射面２１〜２３は互いに接合されて一体で形成されている。しかし、複数の反射面２１〜２３は互いに分離されていてもよい。また、曲率半径が各々異なる複数の反射面は一方向に（１次元に）配列されていてもよく、または２次元に配列されていてもよい。
【００１９】
そして、本実施の形態にかかるアンテナ装置では、アレイアンテナ１０から放射される電波を反射器２０が備える反射面２１〜２３に選択的に放射することで、電波の放射方向を制御している。図３、図４は、本実施の形態にかかるアンテナ装置から放射される電波の放射方向を示す断面図である。例えば、図３に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、アレイアンテナ１０から放射される電波を反射器２０が備える反射面２１に放射することで、方向３１に指向性を有する電波を放射することができる。同様に、図４に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、アレイアンテナ１０から放射される電波を反射器２０が備える反射面２２に放射することで、方向３２に指向性を有する電波を放射することができる。
【００２０】
上記例は送信時の例であるが、本実施の形態にかかるアンテナ装置を用いて電波を受信する場合も同様である。この場合、アレイアンテナ１０はアレイ状に配列された複数のアンテナ素子を備え、受信する電波の指向性を制御可能に構成されている。そして、本実施の形態にかかるアンテナ装置を用いて受信する場合、複数の反射面のうちの一つから反射された電波をアレイアンテナ１０で選択的に受信する。
【００２１】
図５、図６は、本実施の形態にかかるアンテナ装置で受信される電波の方向を示す断面図である。図５に示すように、方向３３からの電波を受信するには、アレイアンテナ１０の指向性を反射面２３に合わせる。これにより、方向３３からの電波をアレイアンテナ１０にて選択的に受信することができる。
【００２２】
また、図６に示すように、方向３３からの電波を受信している際に、方向３４から干渉波が伝搬してきた場合、反射面２１はアレイアンテナ１０へ干渉波を反射する。この場合は、アレイアンテナ１０の指向性を反射面２３としておくことで受信時に干渉波を除去することができる。
【００２３】
以上で説明したように、本実施の形態にかかるアンテナ装置が備えるアレイアンテナ１０はアレイ状に配列された複数のアンテナ素子を有し、放射する電波の指向性を制御可能に構成されている。また、反射器２０は、曲率半径が各々異なる複数の反射面２１〜２３を備える。そして、アレイアンテナ１０から放射される電波を反射器２０が備える反射面２１〜２３に選択的に放射することで、電波の放射方向を制御している。
【００２４】
よって、本実施の形態にかかるアンテナ装置により可動部を設けることなく電波の放射方向を変更可能なアンテナ装置を提供することができる。本実施の形態にかかるアンテナ装置に用いられるアレイアンテナは可動部を備えないため、アンテナのメンテナンス作業の負担を軽減でき、またアンテナ自体の寿命も長くなる。
【００２５】
更に、本実施の形態にかかるアンテナ装置では、アレイアンテナから放射された電波を比較的面積の広い反射器で反射し、所定の方向に電波を放射している。また、電波を受信する際は、比較的面積の広い反射器で電波を反射し、当該反射された電波を指向性を備えるアレイアンテナで受信している。このように、本実施の形態にかかるアンテナ装置では、指向性を備えるアレイアンテナだけで構成するのではなく、指向性を備えるアレイアンテナと比較的面積の広い反射器とを組み合わせているので高利得のアンテナを実現することができる。
【００２６】
実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図７（ａ）は本実施の形態にかかるアンテナ装置を備える通信装置の断面図である。図７（ｂ）は本実施の形態にかかるアンテナ装置を備える通信装置の上面図である。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、通信装置４０、４４に取り付けられている。通信装置４０、４４は例えば天井５５に設置されている。
【００２７】
通信装置４０はアンテナ装置としてアレイアンテナ４１〜４３と反射器５１とを備える。反射器５１は固定アーム５６を用いて通信装置４０に固定されている。同様に、通信装置４４はアンテナ装置としてアレイアンテナ４５〜４７と反射器５２とを備える。反射器５２は固定アーム５７を用いて通信装置４４に固定されている。通信装置４０、４４には、各アレイアンテナから放射される電波を生成するための回路や、受信した電波を電気信号に変換する回路等が設けられている。
【００２８】
本実施の形態にかかるアンテナ装置が備えるアレイアンテナ４１〜４３、４５〜４７は、実施の形態１で説明したアレイアンテナ１０と同様の構成である。つまり、アレイアンテナ４１〜４３、４５〜４７は、各々、アレイ状に配列された複数のアンテナ素子を備え、放射する電波の指向性を制御可能に構成されている。また、本実施の形態にかかるアンテナ装置が備える反射器５１、５２は、実施の形態１で説明した反射器２０と同様の構成である。つまり、反射器５１、５２はそれぞれ、曲率半径が各々異なる複数の反射面を備える。反射器５１、５２が備える複数の反射面の各焦点は、アレイアンテナ４１、４７が配置されている位置と一致している。
【００２９】
図８は、本実施の形態にかかるアンテナ装置から放射される電波の放射方向を示す断面図である。図８に示すように、通信装置４０が通信装置４０の下方に位置する通信端末（不図示）と通信する場合は、アレイアンテナ４２から方向３６へ直接電波を放射する。通信装置４０と下方に位置する通信端末との距離は、通信装置４０、４４間の距離よりも近いため、アンテナの利得が低くても通信可能である。よって、アレイアンテナ４２から方向３６へ直接電波を放射しても通信端末と通信することができる。
【００３０】
なお、アレイアンテナ４２は通信端末と直接通信をすることができればよいため、電波の放射方向を下方に固定してもよい。この場合、アレイアンテナ４２として指向性を備えないアンテナを用いてもよい。
【００３１】
一方、図８に示した例ではアレイアンテナ４２から方向３６へ直接電波を放射して通信端末と通信しているが、電波の放射角度によっては反射器５１でアレイアンテナ４２からの電波を反射してもよい。この場合は、アレイアンテナ４２として指向性を備えるアンテナを用いる。
【００３２】
図９は、本実施の形態にかかるアンテナ装置から放射される電波の放射方向を示す断面図である。図９に示すように、通信装置４０から通信装置４４へ電波を放射する場合は、通信装置４０が備えるアレイアンテナ４１から反射器５１が備える所定の反射面に電波を放射する。所定の反射面で反射された電波は方向３７へ伝搬され、反射器５２の所定の反射面で反射されてアレイアンテナ４７へ到達する。アレイアンテナ４７は、反射器５２の所定の反射面で反射された電波を選択的に受信できるように指向性を調整されている。よって、アレイアンテナ４７で反射器５２の所定の反射面で反射された電波を受信することができる。
【００３３】
通信装置４０と通信装置４４との距離は比較的離れている。このため、例えばアレイアンテナ４３からアレイアンテナ４５へ直接電波を放射しても、アンテナの利得が低くいため通信装置４０と通信装置４４は通信することができない。一方、上述のように、比較的面積の広い反射器５１と反射器５２とを用いて電波を伝搬した場合、アンテナの利得を向上させることができるので、距離が離れている通信装置４０と通信装置４４との間でも通信することができる。
【００３４】
換言すると、本実施の形態にかかるアンテナ装置はアレイアンテナ（第１のアレイアンテナ）４１とアレイアンテナ（第２のアレイアンテナ）４２とを含む。そして、アレイアンテナ４１から放射され、反射器５１が備える反射面で反射された電波（図９の方向３７に伝搬される電波）は、空間の伝搬特性が一様であった場合、アレイアンテナ４２から直接放射された電波（図８の方向３６に放射された電波）を用いた通信よりも遠距離の通信（つまり、通信装置間の通信）で用いられる。
なお、本実施の形態にかかるアンテナ装置ではアンテナの利得を向上させることができるので、例えば空間の伝搬特性が比較的良くない場合（気象条件が悪い場合など）であっても、通信装置間で通信することができる。
【００３５】
本実施の形態にかかるアンテナ装置では、通信装置４０の通信対象の位置によって指向性を変更する必要があるため、反射器５１は曲率半径が各々異なる複数の反射面を備えている。これにより、通信装置を設置する際の装置校正が容易になる。
【００３６】
なお、図７に示したアンテナ装置では、通信装置一台に対して反射器を一つ設置した例を示した。しかし、アレイアンテナと反射器との組み合わせは、図１０に示すように通信装置の四方に一組ずつ設置してもよい。このように、通信装置の四方にアンテナ装置を一組ずつ設置することで、通信装置の周囲に配置された複数の通信装置との通信を実現することができる。なお、反射器５１の取り付け位置は、通信装置間を伝搬する電波の妨げとならない位置に取り付ける。
【００３７】
実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図１１は本実施の形態にかかるアンテナ装置を備える通信装置の断面図である。図１１に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は通信装置７０に内蔵されている。
【００３８】
図１１に示すように、アンテナ装置を構成する反射器７４は通信装置本体７８に内蔵されている。また、アンテナ装置を構成するアレイアンテナ７１、７２は固定アーム７３を用いて通信装置本体７８に固定されている。反射器７４は、曲率半径が各々異なる複数の反射面７５〜７７を備える。本実施の形態にかかるアンテナ装置では、アレイアンテナを２つ設けている。例えば、アレイアンテナ７１は反射面７５へ電波を放射するように構成し、アレイアンテナ７２は反射面７６または反射面７７へ電波を放射するように構成する。この場合は、反射面７５の焦点をアレイアンテナ７１が配置されている位置とする。また、反射面７６、７７の焦点をアレイアンテナ７２が配置されている位置とする。
【００３９】
本実施の形態にかかるアンテナ装置は、実施の形態２で説明したアンテナ装置が備えるアレイアンテナ４１と反射器５１とが入れ替わった構成となっている。本実施の形態にかかるアンテナ装置においても、アレイアンテナ７１、７２から反射器７４が備える反射面７５〜７７に電波を選択的に放射することで電波の放射方向を制御することができる。なお、本実施の形態にかかるアンテナ装置の動作は実施の形態１および２の場合と同様である。
【００４０】
また、本実施の形態にかかるアンテナ装置では、２つのアレイアンテナ７１、７２を備えている。よって、例えばアレイアンテナ７１から反射面７５へ電波を放射すると共に、アレイアンテナ７２から反射面７７へ電波を放射することで通信装置７０から２つの指向性のある電波を放射することができる。また、例えば反射面７５で反射された電波をアレイアンテナ７１で受信すると共に、アレイアンテナ７２から反射面７７へ電波を放射することで、通信装置７０において電波の送信と受信を同時に実施することができる。ただし、この場合は通信装置７０が複数の信号を送信もしくは受信できるものとする。
【００４１】
なお、上記電波の送受信の組み合わせは一例であり、適宜変更することができる。また、上記の説明では、アレイアンテナ７１、７２を固定アーム７３を用いて通信装置本体７８の上側に固定した例を示した。しかし、アレイアンテナ７１、７２を固定アームを用いて取り付ける位置は通信装置本体７８のどの位置でもよく、また、通信装置本体７８以外の場所に固定してもよい。
【００４２】
本実施の形態にかかるアンテナ装置では、通信装置７０の表面に反射器７４を設置しているので、実施の形態２の構成と比べて装置構成を小さくすることができる。また、本実施の形態にかかるアンテナ装置では、アレイアンテナ７１とアレイアンテナ７２との距離をある程度離して設けているので、アンテナ装置の放射角度を広くすることができる。
【００４３】
実施の形態４
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図１２は本実施の形態にかかるアンテナ装置を備える通信装置の断面図である。図１２に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は通信装置８０に内蔵されている。
【００４４】
図１２に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、アレイアンテナ８１、反射器（第１の反射器）８２、および反射器（第２の反射器）８４を備える。アレイアンテナ８１は、通信装置本体８８側に取り付けられている。反射器８２は、固定アーム８３を用いて通信装置本体８８に固定されている。反射器８４は、通信装置本体８８に内蔵されている。アレイアンテナ８１と反射器８２は互いに対向するように配置されている。また、反射器８２と反射器８４も互いに対向するように配置されている。
【００４５】
反射器８２は、曲率半径が各々異なる複数の反射面８２_１〜８２_３を備える。反射器８２が備える複数の反射面８２_１〜８２_３の各焦点は、アレイアンテナ８１が配置されている位置と一致していてもよく、またアレイアンテナ８１が配置されている位置から若干ずれていてもよい（図１２では、反射面８２_３の焦点が、アレイアンテナ８１が配置されている位置から若干ずれている場合を示す）。また、反射器８４は、曲率半径が各々異なる複数の反射面８５〜８７を備える。反射器８４が備える複数の反射面８５〜８７の各焦点は、反射器８２が備える複数の反射面８２_１〜８２_３の位置と一対一に対応している。例えば、反射器８４が備える反射面８５の焦点は、反射器８２が備える反射面８２_１の位置と一致している。反射器８４が備える反射面８６の焦点は、反射器８２が備える反射面８２_２の位置と一致している。反射器８４が備える反射面８７の焦点は、反射器８２が備える反射面８２_３の位置と一致している。
【００４６】
本実施の形態にかかるアンテナ装置では、アレイアンテナ８１から放射される電波を反射器８２が備える反射面８２_１〜８２_３に選択的に放射し、反射器８２で反射された電波を更に反射器８４の反射面８５〜８７のいずれか一つで反射することで、電波の放射方向を制御することができる。
【００４７】
例えば、アレイアンテナ８１から反射器８２の反射面８２_３へ放射された電波は、反射器８２の反射面８２_３で反射され、更に反射器８４の反射面８７で反射されて方向３８へと伝搬される。同様に、アレイアンテナ８１から反射器８２の反射面８２_２へ放射された電波は、反射器８２の反射面８２_２で反射され、更に反射器８４の反射面８６で反射される。同様に、アレイアンテナ８１から反射器８２の反射面８２_１へ放射された電波は、反射器８２の反射面８２_１で反射され、更に反射器８４の反射面８５で反射される。
【００４８】
このように、本実施の形態にかかるアンテナ装置では、２つの反射器８２、８４を設け、反射器８２で反射された電波を反射器８４が備える反射面８５〜８７のうちのいずれか一つの反射面で反射している。これにより、アレイアンテナ８１の放射角度が狭い場合であっても、アンテナ装置から放射される電波の範囲を広くすることができる。
【００４９】
なお、上記の説明では、反射器８２を固定アーム８３を用いて通信装置本体８８の上側に固定した例を示した。しかし、反射器８２を固定アーム８３を用いて取り付ける位置は通信装置本体８８のどの位置でもよく、また、通信装置本体８８以外の場所に固定してもよい。また、上記の本実施の形態にかかる説明では、アンテナ装置が通信装置８０に内蔵されている例を示した。しかし、本実施の形態にかかるアンテナ装置は通信装置と別に設けられていてもよい。
【００５０】
実施の形態５
次に、本発明の実施の形態５について説明する。図１３は本実施の形態にかかるアンテナ装置を備える通信装置の断面図である。図１３に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は通信装置９０に内蔵されている。本実施の形態にかかるアンテナ装置では、図７（ａ）に示した実施の形態２にかかるアンテナ装置を小型化した構成である。これ以外は実施の形態２にかかるアンテナ装置と同様であるので重複した説明は適宜省略する。
【００５１】
図１３に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、アレイアンテナ９１〜９３と反射器９４、９５とを備える。アレイアンテナ９１、９２は、通信装置本体９６の図面左右方向に延在する部分の下部表面に取り付けられている。アレイアンテナ９３は、通信装置本体９６の下部表面に取り付けられている。反射器９４、９５は、通信装置本体９６の側面に取り付けられている。また、反射器９４、９５が向いている方向とアレイアンテナ９１、９２が向いている方向は互いに略垂直となるように配置されている。
【００５２】
アレイアンテナ９１〜９３は各々、アレイ状に配列された複数のアンテナ素子を備え、放射する電波の指向性を制御可能に構成されている。反射器９４、９５はそれぞれ、曲率半径が各々異なる複数の反射面を備える。反射器９４が備える複数の反射面の各焦点は、アレイアンテナ９１が配置されている位置と一致している。反射器９５が備える複数の反射面の各焦点は、アレイアンテナ９２が配置されている位置と一致している。
【００５３】
例えば、方向９７へ電波を放射する場合は、アレイアンテナ９１から反射器９４の所定の反射面に電波を放射する。反射器９４の所定の反射面に放射された電波は、当該反射面で反射されて方向９７へと伝搬する。本実施の形態においても、アレイアンテナ９１、９２から放射される電波を反射器９４、９５が備える反射面に選択的に放射することで、アンテナ装置から放射される電波の方向を変更することができる。
【００５４】
通信装置９０が通信装置９０の下方に位置する通信端末（不図示）と通信する場合は、アレイアンテナ９３から方向９８へ直接電波を放射する。通信装置９０と下方に位置する通信端末との距離は、通信装置同士の距離よりも近いため、アンテナの利得が低くても通信可能である。よって、アレイアンテナ９３から方向９８へ直接電波を放射しても通信端末と通信することができる。
【００５５】
なお、アレイアンテナ９３は通信端末と直接通信をすることができればよいため、電波の放射方向を下方に固定してもよい。この場合、アレイアンテナ９３として指向性を備えないアンテナを用いてもよい。
【００５６】
以上で説明したように、本実施の形態にかかるアンテナ装置では、アレイアンテナ９１、９２を通信装置本体９６の図面左右方向に延在する部分の下部表面に取り付けている。また、反射器９４、９５を通信装置本体９６の側面に取り付けている。このような構成とすることで、アンテナ装置を備える通信装置を小型化することができる。
【００５７】
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ アレイアンテナ
１１ アレイアンテナ本体
１２、１３、１４、１５、１６ アンテナ素子
２０ 反射器
２１、２２、２３ 反射面
４０、４４ 通信装置
４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７ アレイアンテナ
５１、５２ 反射器
５６、５７ 固定アーム
７０ 通信装置
７１、７２ アレイアンテナ
７３ 固定アーム
７４ 反射器
７５、７６、７７ 反射面
７８ 通信装置本体
８０ 通信装置
８１ アレイアンテナ
８２ 反射器
８２_１、８２_２、８２_３ 反射面
８３ 固定アーム
８４ 反射器
８５、８６、８７ 反射面
８８ 通信装置本体
９０ 通信装置
９１、９２、９３ アレイアンテナ
９４、９５ 反射器
９６ 通信装置本体
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナ装置に関し、特に放射される電波の指向性を制御可能なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信装置において、電波（ビーム）を放射および受信するためのアンテナは重要な構成要素の一つである。特に、高周波、低電力の通信においては、アンテナで生じる利得や放射される電波の指向性の制御は通信の品質に影響を与える。一般的に、放射されるビームの指向性を制御するために、次の２つのアンテナが用いられる。
【０００３】
１つ目は、パラボラアンテナに代表される開口面アンテナのように、アンテナ自体が高い指向性を有するアンテナである。２つ目は、複数のアンテナ素子を備えるアレイアンテナのように、アンテナ自体は高い指向性を持たないが複数のアンテナ素子から異なる位相の電波を放射し空間合成することで指向性を持たせるアンテナである。
【０００４】
開口面アンテナはアンテナの開口面がビームの放射方向になっているため、一度アンテナを設置してしまうとその放射方向を変更することはできない。開口面アンテナにおいてビームの放射方向を変更するためには、物理的にアンテナの開口面を回転する必要があり、アンテナ装置の装置規模が増加し、また耐久性が低下する。
【０００５】
アレイアンテナは、放射される電波に指向性を持たせるために、複数のアンテナ素子から放射される電波の位相を制御するための位相制御手段が必要となる。また、アレイアンテナは複数のアンテナ素子をパッチアンテナで構成することが一般的であり、電波天文や衛星通信のような超長距離通信でない限り、アンテナの構成は比較的小さくなる。特に高周波の場合、アンテナ素子間の距離は狭くなる傾向にある。これは、アンテナ素子間の距離が波長に依存するからである。
【０００６】
無線通信において、通信相手の位置が判別している場合、高指向性のアンテナを用いることで効率的に信号を伝送することができる。これは、通信開始時にビームフォーミングにより最適な放射方向を決定する方式（ミリ波通信など）でも同様である。例えば、開口面アンテナを用いた場合、アンテナの放射面積が広いためアレイアンテナを用いた場合よりも高利得、高指向性の通信を実現することができる。しかし、開口面アンテナでは電波の放射方向を変更するためにアンテナを物理的に移動する必要がある。このような問題は、電波を受信する場合でも同様に生じる。特許文献１には、このような問題を解決する技術が開示されている。
【０００７】
特許文献１には、パラボラアンテナの方向を変えることなく、また複数のパラボラアンテナを設置することなく、互いに異なる位置に停止している放送衛星からの電波を受信できる技術が開示されている。図１４に示すように、特許文献１にかかるアンテナは、反射器１０１と受信部１０２とを備える。反射器１０１は、矢印Ａ方向からの電波を反射する曲面部分１０１Ａと、矢印Ｂ方向からの電波を反射する曲面部分１０１ＢとをＣ点で接合して形成されている。曲面部分１０１Ａで反射されるＡ方向からの電波と、曲面部分１０１Ｂで反射されるＢ方向からの電波とでは受信部１０２へ入射する方向が相違する。よって、受信部１０２は、受信部１０２における受信レベルが最大となるように受信部１０２の方向を調整する機構を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０５−０３７２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１にかかる技術では、曲面部分１０１Ａで反射されるＡ方向からの電波と、曲面部分１０１Ｂで反射されるＢ方向からの電波とをそれぞれ受信するために、受信部１０２の方向を調整する機構が必要となる。また、特許文献１にかかるパラボラアンテナからビームを放射する場合も同様に、パラボラアンテナから指向性のあるビームを放射するために、受信部１０２（この場合は、送信部として機能する）の方向を調整する機構が必要となる。このように、受信部（送信部）に可動部を設けるとアンテナのメンテナンス作業が必要となり、また、アンテナ自体の寿命が短くなるという問題がある。
【００１０】
上記課題に鑑み本発明の目的は、可動部を設けることなく電波の放射方向を変更可能なアンテナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明にかかるアンテナ装置は、アレイ状に配列された複数のアンテナ素子を備え、放射する電波の指向性を制御可能なアレイアンテナと、曲率半径が各々異なる複数の反射面を備える第１の反射器と、を有し、前記アレイアンテナから放射される電波を前記第１の反射器が備える前記反射面に選択的に放射することで前記電波の放射方向を制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、可動部を設けることなく電波の放射方向を変更可能なアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１にかかるアンテナ装置の断面図である。
【図２】実施の形態１にかかるアンテナ装置が備えるアレイアンテナの一例を示す断面図である。
【図３】実施の形態１にかかるアンテナ装置から放射される電波の放射方向を示す断面図である。
【図４】実施の形態１にかかるアンテナ装置から放射される電波の放射方向を示す断面図である。
【図５】実施の形態１にかかるアンテナ装置で受信される電波の方向を示す断面図である。
【図６】実施の形態１にかかるアンテナ装置で受信される電波の方向を示す断面図である。
【図７】実施の形態２にかかるアンテナ装置を備える通信装置を示す図である。（ａ）は通信装置の断面図であり、（ｂ）は通信装置の上面図である。
【図８】実施の形態２にかかるアンテナ装置から放射される電波の放射方向を示す断面図である。
【図９】実施の形態２にかかるアンテナ装置から放射される電波の放射方向を示す断面図である。
【図１０】実施の形態２にかかるアンテナ装置の応用例を示す上面図である。
【図１１】実施の形態３にかかるアンテナ装置を備える通信装置の断面図である。
【図１２】実施の形態４にかかるアンテナ装置を備える通信装置の断面図である。
【図１３】実施の形態５にかかるアンテナ装置を備える通信装置の断面図である。
【図１４】特許文献１に開示されているアンテナの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態にかかるアンテナ装置の断面図である。図１に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、アレイアンテナ１０と反射器（第１の反射器）２０とを備える。
【００１５】
アレイアンテナ１０は、アレイ状に配列された複数のアンテナ素子を備え、放射する電波（ビーム）の指向性を制御可能に構成されている。図２は本実施の形態にかかるアンテナ装置が備えるアレイアンテナ１０の一例を示す断面図である。図２に示すように、アレイアンテナ１０はアレイアンテナ本体１１と複数のアンテナ素子１２〜１６とを備える。複数のアンテナ素子１２〜１６は１次放射器を構成する。例えば、アレイアンテナ１０はフェーズドアレイアンテナであり、アンテナ素子１２〜１６はパッチアンテナである。
【００１６】
アレイアンテナ１０は、アレイアンテナ１０が備える複数のアンテナ素子１２〜１６に給電される信号の位相を変更することで放射される電波の指向性を制御することができる。例えば、アンテナ素子１３からアンテナ素子１６に給電される信号の位相をアンテナ素子１２に給電される信号の位相よりも次第に遅らせることで、アレイアンテナ１０から放射される電波の指向性を下方に傾けることができる。逆に、アンテナ素子１５からアンテナ素子１２に給電される信号の位相をアンテナ素子１６に給電される信号の位相よりも次第に遅らせることで、アレイアンテナ１０から放射される電波の指向性を上方に傾けることができる。
【００１７】
このように、アレイアンテナ１０を用いることで、可動部を設けることなくアレイアンテナから放射される電波の指向性を変更することができる。なお、アレイアンテナ１０が備える複数のアンテナ素子は１次元に配列されてもよく、また２次元に配列されてもよい。また、アンテナ素子の数も任意に決定することができる。すなわち、本実施の形態にかかるアンテナ装置で用いられるアレイアンテナ１０は、機械的な可動部を備えていない構成でかつ放射される電波の指向性を制御することができるアンテナであればどのようなアンテナでもよい。
【００１８】
反射器２０は、曲率半径が各々異なる複数の反射面２１〜２３を備える。反射器２０が備える複数の反射面２１〜２３の各焦点は、アレイアンテナ１０が配置されている位置と一致している。また、反射器２０とアレイアンテナ１０は、互いに対向するように配置されている。図１に示すアンテナ装置では、複数の反射面２１〜２３は互いに接合されて一体で形成されている。しかし、複数の反射面２１〜２３は互いに分離されていてもよい。また、曲率半径が各々異なる複数の反射面は一方向に（１次元に）配列されていてもよく、または２次元に配列されていてもよい。
【００１９】
そして、本実施の形態にかかるアンテナ装置では、アレイアンテナ１０から放射される電波を反射器２０が備える反射面２１〜２３に選択的に放射することで、電波の放射方向を制御している。図３、図４は、本実施の形態にかかるアンテナ装置から放射される電波の放射方向を示す断面図である。例えば、図３に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、アレイアンテナ１０から放射される電波を反射器２０が備える反射面２１に放射することで、方向３１に指向性を有する電波を放射することができる。同様に、図４に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、アレイアンテナ１０から放射される電波を反射器２０が備える反射面２２に放射することで、方向３２に指向性を有する電波を放射することができる。
【００２０】
上記例は送信時の例であるが、本実施の形態にかかるアンテナ装置を用いて電波を受信する場合も同様である。この場合、アレイアンテナ１０はアレイ状に配列された複数のアンテナ素子を備え、受信する電波の指向性を制御可能に構成されている。そして、本実施の形態にかかるアンテナ装置を用いて受信する場合、複数の反射面のうちの一つから反射された電波をアレイアンテナ１０で選択的に受信する。
【００２１】
図５、図６は、本実施の形態にかかるアンテナ装置で受信される電波の方向を示す断面図である。図５に示すように、方向３３からの電波を受信するには、アレイアンテナ１０の指向性を反射面２３に合わせる。これにより、方向３３からの電波をアレイアンテナ１０にて選択的に受信することができる。
【００２２】
また、図６に示すように、方向３３からの電波を受信している際に、方向３４から干渉波が伝搬してきた場合、反射面２１はアレイアンテナ１０へ干渉波を反射する。この場合は、アレイアンテナ１０の指向性を反射面２３としておくことで受信時に干渉波を除去することができる。
【００２３】
以上で説明したように、本実施の形態にかかるアンテナ装置が備えるアレイアンテナ１０はアレイ状に配列された複数のアンテナ素子を有し、放射する電波の指向性を制御可能に構成されている。また、反射器２０は、曲率半径が各々異なる複数の反射面２１〜２３を備える。そして、アレイアンテナ１０から放射される電波を反射器２０が備える反射面２１〜２３に選択的に放射することで、電波の放射方向を制御している。
【００２４】
よって、本実施の形態にかかるアンテナ装置により可動部を設けることなく電波の放射方向を変更可能なアンテナ装置を提供することができる。本実施の形態にかかるアンテナ装置に用いられるアレイアンテナは可動部を備えないため、アンテナのメンテナンス作業の負担を軽減でき、またアンテナ自体の寿命も長くなる。
【００２５】
更に、本実施の形態にかかるアンテナ装置では、アレイアンテナから放射された電波を比較的面積の広い反射器で反射し、所定の方向に電波を放射している。また、電波を受信する際は、比較的面積の広い反射器で電波を反射し、当該反射された電波を指向性を備えるアレイアンテナで受信している。このように、本実施の形態にかかるアンテナ装置では、指向性を備えるアレイアンテナだけで構成するのではなく、指向性を備えるアレイアンテナと比較的面積の広い反射器とを組み合わせているので高利得のアンテナを実現することができる。
【００２６】
実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図７（ａ）は本実施の形態にかかるアンテナ装置を備える通信装置の断面図である。図７（ｂ）は本実施の形態にかかるアンテナ装置を備える通信装置の上面図である。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、通信装置４０、４４に取り付けられている。通信装置４０、４４は例えば天井５５に設置されている。
【００２７】
通信装置４０はアンテナ装置としてアレイアンテナ４１〜４３と反射器５１とを備える。反射器５１は固定アーム５６を用いて通信装置４０に固定されている。同様に、通信装置４４はアンテナ装置としてアレイアンテナ４５〜４７と反射器５２とを備える。反射器５２は固定アーム５７を用いて通信装置４４に固定されている。通信装置４０、４４には、各アレイアンテナから放射される電波を生成するための回路や、受信した電波を電気信号に変換する回路等が設けられている。
【００２８】
本実施の形態にかかるアンテナ装置が備えるアレイアンテナ４１〜４３、４５〜４７は、実施の形態１で説明したアレイアンテナ１０と同様の構成である。つまり、アレイアンテナ４１〜４３、４５〜４７は、各々、アレイ状に配列された複数のアンテナ素子を備え、放射する電波の指向性を制御可能に構成されている。また、本実施の形態にかかるアンテナ装置が備える反射器５１、５２は、実施の形態１で説明した反射器２０と同様の構成である。つまり、反射器５１、５２はそれぞれ、曲率半径が各々異なる複数の反射面を備える。反射器５１、５２が備える複数の反射面の各焦点は、アレイアンテナ４１、４７が配置されている位置と一致している。
【００２９】
図８は、本実施の形態にかかるアンテナ装置から放射される電波の放射方向を示す断面図である。図８に示すように、通信装置４０が通信装置４０の下方に位置する通信端末（不図示）と通信する場合は、アレイアンテナ４２から方向３６へ直接電波を放射する。通信装置４０と下方に位置する通信端末との距離は、通信装置４０、４４間の距離よりも近いため、アンテナの利得が低くても通信可能である。よって、アレイアンテナ４２から方向３６へ直接電波を放射しても通信端末と通信することができる。
【００３０】
なお、アレイアンテナ４２は通信端末と直接通信をすることができればよいため、電波の放射方向を下方に固定してもよい。この場合、アレイアンテナ４２として指向性を備えないアンテナを用いてもよい。
【００３１】
一方、図８に示した例ではアレイアンテナ４２から方向３６へ直接電波を放射して通信端末と通信しているが、電波の放射角度によっては反射器５１でアレイアンテナ４２からの電波を反射してもよい。この場合は、アレイアンテナ４２として指向性を備えるアンテナを用いる。
【００３２】
図９は、本実施の形態にかかるアンテナ装置から放射される電波の放射方向を示す断面図である。図９に示すように、通信装置４０から通信装置４４へ電波を放射する場合は、通信装置４０が備えるアレイアンテナ４１から反射器５１が備える所定の反射面に電波を放射する。所定の反射面で反射された電波は方向３７へ伝搬され、反射器５２の所定の反射面で反射されてアレイアンテナ４７へ到達する。アレイアンテナ４７は、反射器５２の所定の反射面で反射された電波を選択的に受信できるように指向性を調整されている。よって、アレイアンテナ４７で反射器５２の所定の反射面で反射された電波を受信することができる。
【００３３】
通信装置４０と通信装置４４との距離は比較的離れている。このため、例えばアレイアンテナ４３からアレイアンテナ４５へ直接電波を放射しても、アンテナの利得が低くいため通信装置４０と通信装置４４は通信することができない。一方、上述のように、比較的面積の広い反射器５１と反射器５２とを用いて電波を伝搬した場合、アンテナの利得を向上させることができるので、距離が離れている通信装置４０と通信装置４４との間でも通信することができる。
【００３４】
換言すると、本実施の形態にかかるアンテナ装置はアレイアンテナ（第１のアレイアンテナ）４１とアレイアンテナ（第２のアレイアンテナ）４２とを含む。そして、アレイアンテナ４１から放射され、反射器５１が備える反射面で反射された電波（図９の方向３７に伝搬される電波）は、空間の伝搬特性が一様であった場合、アレイアンテナ４２から直接放射された電波（図８の方向３６に放射された電波）を用いた通信よりも遠距離の通信（つまり、通信装置間の通信）で用いられる。
なお、本実施の形態にかかるアンテナ装置ではアンテナの利得を向上させることができるので、例えば空間の伝搬特性が比較的良くない場合（気象条件が悪い場合など）であっても、通信装置間で通信することができる。
【００３５】
本実施の形態にかかるアンテナ装置では、通信装置４０の通信対象の位置によって指向性を変更する必要があるため、反射器５１は曲率半径が各々異なる複数の反射面を備えている。これにより、通信装置を設置する際の装置校正が容易になる。
【００３６】
なお、図７に示したアンテナ装置では、通信装置一台に対して反射器を一つ設置した例を示した。しかし、アレイアンテナと反射器との組み合わせは、図１０に示すように通信装置の四方に一組ずつ設置してもよい。このように、通信装置の四方にアンテナ装置を一組ずつ設置することで、通信装置の周囲に配置された複数の通信装置との通信を実現することができる。なお、反射器５１の取り付け位置は、通信装置間を伝搬する電波の妨げとならない位置に取り付ける。
【００３７】
実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図１１は本実施の形態にかかるアンテナ装置を備える通信装置の断面図である。図１１に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は通信装置７０に内蔵されている。
【００３８】
図１１に示すように、アンテナ装置を構成する反射器７４は通信装置本体７８に内蔵されている。また、アンテナ装置を構成するアレイアンテナ７１、７２は固定アーム７３を用いて通信装置本体７８に固定されている。反射器７４は、曲率半径が各々異なる複数の反射面７５〜７７を備える。本実施の形態にかかるアンテナ装置では、アレイアンテナを２つ設けている。例えば、アレイアンテナ７１は反射面７５へ電波を放射するように構成し、アレイアンテナ７２は反射面７６または反射面７７へ電波を放射するように構成する。この場合は、反射面７５の焦点をアレイアンテナ７１が配置されている位置とする。また、反射面７６、７７の焦点をアレイアンテナ７２が配置されている位置とする。
【００３９】
本実施の形態にかかるアンテナ装置は、実施の形態２で説明したアンテナ装置が備えるアレイアンテナ４１と反射器５１とが入れ替わった構成となっている。本実施の形態にかかるアンテナ装置においても、アレイアンテナ７１、７２から反射器７４が備える反射面７５〜７７に電波を選択的に放射することで電波の放射方向を制御することができる。なお、本実施の形態にかかるアンテナ装置の動作は実施の形態１および２の場合と同様である。
【００４０】
また、本実施の形態にかかるアンテナ装置では、２つのアレイアンテナ７１、７２を備えている。よって、例えばアレイアンテナ７１から反射面７５へ電波を放射すると共に、アレイアンテナ７２から反射面７７へ電波を放射することで通信装置７０から２つの指向性のある電波を放射することができる。また、例えば反射面７５で反射された電波をアレイアンテナ７１で受信すると共に、アレイアンテナ７２から反射面７７へ電波を放射することで、通信装置７０において電波の送信と受信を同時に実施することができる。ただし、この場合は通信装置７０が複数の信号を送信もしくは受信できるものとする。
【００４１】
なお、上記電波の送受信の組み合わせは一例であり、適宜変更することができる。また、上記の説明では、アレイアンテナ７１、７２を固定アーム７３を用いて通信装置本体７８の上側に固定した例を示した。しかし、アレイアンテナ７１、７２を固定アームを用いて取り付ける位置は通信装置本体７８のどの位置でもよく、また、通信装置本体７８以外の場所に固定してもよい。
【００４２】
本実施の形態にかかるアンテナ装置では、通信装置７０の表面に反射器７４を設置しているので、実施の形態２の構成と比べて装置構成を小さくすることができる。また、本実施の形態にかかるアンテナ装置では、アレイアンテナ７１とアレイアンテナ７２との距離をある程度離して設けているので、アンテナ装置の放射角度を広くすることができる。
【００４３】
実施の形態４
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図１２は本実施の形態にかかるアンテナ装置を備える通信装置の断面図である。図１２に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は通信装置８０に内蔵されている。
【００４４】
図１２に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、アレイアンテナ８１、反射器（第１の反射器）８２、および反射器（第２の反射器）８４を備える。アレイアンテナ８１は、通信装置本体８８側に取り付けられている。反射器８２は、固定アーム８３を用いて通信装置本体８８に固定されている。反射器８４は、通信装置本体８８に内蔵されている。アレイアンテナ８１と反射器８２は互いに対向するように配置されている。また、反射器８２と反射器８４も互いに対向するように配置されている。
【００４５】
反射器８２は、曲率半径が各々異なる複数の反射面８２_１〜８２_３を備える。反射器８２が備える複数の反射面８２_１〜８２_３の各焦点は、アレイアンテナ８１が配置されている位置と一致していてもよく、またアレイアンテナ８１が配置されている位置から若干ずれていてもよい（図１２では、反射面８２_３の焦点が、アレイアンテナ８１が配置されている位置から若干ずれている場合を示す）。また、反射器８４は、曲率半径が各々異なる複数の反射面８５〜８７を備える。反射器８４が備える複数の反射面８５〜８７の各焦点は、反射器８２が備える複数の反射面８２_１〜８２_３の位置と一対一に対応している。例えば、反射器８４が備える反射面８５の焦点は、反射器８２が備える反射面８２_１の位置と一致している。反射器８４が備える反射面８６の焦点は、反射器８２が備える反射面８２_２の位置と一致している。反射器８４が備える反射面８７の焦点は、反射器８２が備える反射面８２_３の位置と一致している。
【００４６】
本実施の形態にかかるアンテナ装置では、アレイアンテナ８１から放射される電波を反射器８２が備える反射面８２_１〜８２_３に選択的に放射し、反射器８２で反射された電波を更に反射器８４の反射面８５〜８７のいずれか一つで反射することで、電波の放射方向を制御することができる。
【００４７】
例えば、アレイアンテナ８１から反射器８２の反射面８２_３へ放射された電波は、反射器８２の反射面８２_３で反射され、更に反射器８４の反射面８７で反射されて方向３８へと伝搬される。同様に、アレイアンテナ８１から反射器８２の反射面８２_２へ放射された電波は、反射器８２の反射面８２_２で反射され、更に反射器８４の反射面８６で反射される。同様に、アレイアンテナ８１から反射器８２の反射面８２_１へ放射された電波は、反射器８２の反射面８２_１で反射され、更に反射器８４の反射面８５で反射される。
【００４８】
このように、本実施の形態にかかるアンテナ装置では、２つの反射器８２、８４を設け、反射器８２で反射された電波を反射器８４が備える反射面８５〜８７のうちのいずれか一つの反射面で反射している。これにより、アレイアンテナ８１の放射角度が狭い場合であっても、アンテナ装置から放射される電波の範囲を広くすることができる。
【００４９】
なお、上記の説明では、反射器８２を固定アーム８３を用いて通信装置本体８８の上側に固定した例を示した。しかし、反射器８２を固定アーム８３を用いて取り付ける位置は通信装置本体８８のどの位置でもよく、また、通信装置本体８８以外の場所に固定してもよい。また、上記の本実施の形態にかかる説明では、アンテナ装置が通信装置８０に内蔵されている例を示した。しかし、本実施の形態にかかるアンテナ装置は通信装置と別に設けられていてもよい。
【００５０】
実施の形態５
次に、本発明の実施の形態５について説明する。図１３は本実施の形態にかかるアンテナ装置を備える通信装置の断面図である。図１３に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は通信装置９０に内蔵されている。本実施の形態にかかるアンテナ装置では、図７（ａ）に示した実施の形態２にかかるアンテナ装置を小型化した構成である。これ以外は実施の形態２にかかるアンテナ装置と同様であるので重複した説明は適宜省略する。
【００５１】
図１３に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ装置は、アレイアンテナ９１〜９３と反射器９４、９５とを備える。アレイアンテナ９１、９２は、通信装置本体９６の図面左右方向に延在する部分の下部表面に取り付けられている。アレイアンテナ９３は、通信装置本体９６の下部表面に取り付けられている。反射器９４、９５は、通信装置本体９６の側面に取り付けられている。また、反射器９４、９５が向いている方向とアレイアンテナ９１、９２が向いている方向は互いに略垂直となるように配置されている。
【００５２】
アレイアンテナ９１〜９３は各々、アレイ状に配列された複数のアンテナ素子を備え、放射する電波の指向性を制御可能に構成されている。反射器９４、９５はそれぞれ、曲率半径が各々異なる複数の反射面を備える。反射器９４が備える複数の反射面の各焦点は、アレイアンテナ９１が配置されている位置と一致している。反射器９５が備える複数の反射面の各焦点は、アレイアンテナ９２が配置されている位置と一致している。
【００５３】
例えば、方向９７へ電波を放射する場合は、アレイアンテナ９１から反射器９４の所定の反射面に電波を放射する。反射器９４の所定の反射面に放射された電波は、当該反射面で反射されて方向９７へと伝搬する。本実施の形態においても、アレイアンテナ９１、９２から放射される電波を反射器９４、９５が備える反射面に選択的に放射することで、アンテナ装置から放射される電波の方向を変更することができる。
【００５４】
通信装置９０が通信装置９０の下方に位置する通信端末（不図示）と通信する場合は、アレイアンテナ９３から方向９８へ直接電波を放射する。通信装置９０と下方に位置する通信端末との距離は、通信装置同士の距離よりも近いため、アンテナの利得が低くても通信可能である。よって、アレイアンテナ９３から方向９８へ直接電波を放射しても通信端末と通信することができる。
【００５５】
なお、アレイアンテナ９３は通信端末と直接通信をすることができればよいため、電波の放射方向を下方に固定してもよい。この場合、アレイアンテナ９３として指向性を備えないアンテナを用いてもよい。
【００５６】
以上で説明したように、本実施の形態にかかるアンテナ装置では、アレイアンテナ９１、９２を通信装置本体９６の図面左右方向に延在する部分の下部表面に取り付けている。また、反射器９４、９５を通信装置本体９６の側面に取り付けている。このような構成とすることで、アンテナ装置を備える通信装置を小型化することができる。
【００５７】
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ アレイアンテナ
１１ アレイアンテナ本体
１２、１３、１４、１５、１６ アンテナ素子
２０ 反射器
２１、２２、２３ 反射面
４０、４４ 通信装置
４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７ アレイアンテナ
５１、５２ 反射器
５６、５７ 固定アーム
７０ 通信装置
７１、７２ アレイアンテナ
７３ 固定アーム
７４ 反射器
７５、７６、７７ 反射面
７８ 通信装置本体
８０ 通信装置
８１ アレイアンテナ
８２ 反射器
８２_１、８２_２、８２_３ 反射面
８３ 固定アーム
８４ 反射器
８５、８６、８７ 反射面
８８ 通信装置本体
９０ 通信装置
９１、９２、９３ アレイアンテナ
９４、９５ 反射器
９６ 通信装置本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ状に配列された複数のアンテナ素子を備え、放射する電波の指向性を制御可能なアレイアンテナと、
曲率半径が各々異なる複数の反射面を備える第１の反射器と、を有し、
前記アレイアンテナから放射される電波を前記第１の反射器が備える前記反射面に選択的に放射することで前記電波の放射方向を制御する、
アンテナ装置。
【請求項２】
前記第１の反射器が備える複数の反射面の各焦点は、前記アレイアンテナが配置されている位置である、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
曲率半径が各々異なる複数の反射面を備える第２の反射器を更に備え、
前記第１の反射器で反射された電波を前記第２の反射器が備える反射面のうちのいずれか一つの反射面で反射する、
請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第２の反射器が備える複数の反射面の各焦点は、前記第１の反射器が備える各反射面の位置と一対一に対応している、請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１の反射器と前記第２の反射器とが対向するように配置されている、請求項３または４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１の反射器が向いている方向と前記アレイアンテナが向いている方向とが互いに略垂直となるように、前記第１の反射器と前記アレイアンテナとが配置されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記アンテナ装置は複数のアレイアンテナを備える、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記アンテナ装置は第１のアレイアンテナと第２のアレイアンテナとを含み、
前記第１のアレイアンテナから放射され、前記第１の反射器が備える前記反射面で反射された電波は、前記第２のアレイアンテナから直接放射された電波を用いた通信よりも遠距離の通信で用いられる、
請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記アレイアンテナは、前記アレイアンテナが備える複数のアンテナ素子に給電される信号の位相を変更することで放射される電波の指向性を制御する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
アレイ状に配列された複数のアンテナ素子を備え、受信する電波の指向性を制御可能なアレイアンテナと、
曲率半径が各々異なる複数の反射面を備える第１の反射器と、を有し、
前記複数の反射面のうちの一つから反射された電波を前記アレイアンテナで選択的に受信する、
アンテナ装置。
【請求項１】
アレイ状に配列された複数のアンテナ素子を備え、放射する電波の指向性を制御可能なアレイアンテナと、
曲率半径が各々異なる複数の反射面を備える第１の反射器と、を有し、
前記アレイアンテナから放射される電波を前記第１の反射器が備える前記反射面に選択的に放射することで前記電波の放射方向を制御する、
アンテナ装置。
【請求項２】
前記第１の反射器が備える複数の反射面の各焦点は、前記アレイアンテナが配置されている位置である、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
曲率半径が各々異なる複数の反射面を備える第２の反射器を更に備え、
前記第１の反射器で反射された電波を前記第２の反射器が備える反射面のうちのいずれか一つの反射面で反射する、
請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第２の反射器が備える複数の反射面の各焦点は、前記第１の反射器が備える各反射面の位置と一対一に対応している、請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１の反射器と前記第２の反射器とが対向するように配置されている、請求項３または４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１の反射器が向いている方向と前記アレイアンテナが向いている方向とが互いに略垂直となるように、前記第１の反射器と前記アレイアンテナとが配置されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記アンテナ装置は複数のアレイアンテナを備える、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記アンテナ装置は第１のアレイアンテナと第２のアレイアンテナとを含み、
前記第１のアレイアンテナから放射され、前記第１の反射器が備える前記反射面で反射された電波は、前記第２のアレイアンテナから直接放射された電波を用いた通信よりも遠距離の通信で用いられる、
請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記アレイアンテナは、前記アレイアンテナが備える複数のアンテナ素子に給電される信号の位相を変更することで放射される電波の指向性を制御する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
アレイ状に配列された複数のアンテナ素子を備え、受信する電波の指向性を制御可能なアレイアンテナと、
曲率半径が各々異なる複数の反射面を備える第１の反射器と、を有し、
前記複数の反射面のうちの一つから反射された電波を前記アレイアンテナで選択的に受信する、
アンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１７８７９３（Ｐ２０１２−１７８７９３Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４１７７７（Ｐ２０１１−４１７７７）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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