通信装置、および通信方法
【課題】周波数に応じて送信または受信する電磁波の指向性を変化させて、反射板を介して効率よく送信または受信すること。
【解決手段】通信装置は、広帯域な周波数の電磁波に対して、反射板Ｍへの電磁波の放射、または反射板Ｍからの電磁波の受信を効率よくおこなうために、開口長Ｌを変化させることができる一つのアンテナとして機能する放射器１００を有する。そして、通信装置は、送受信の対象になる電磁波の周波数に応じて放射器１００の開口長Ｌを変化させることで、放射器１００の指向特性のメインローブ（概ね１０ｄＢビーム幅）の範囲に反射板Ｍが入るようにして、反射板Ｍに電磁波を効率よく放射し、または、反射板Ｍから電磁波を効率よく受信する。
【解決手段】通信装置は、広帯域な周波数の電磁波に対して、反射板Ｍへの電磁波の放射、または反射板Ｍからの電磁波の受信を効率よくおこなうために、開口長Ｌを変化させることができる一つのアンテナとして機能する放射器１００を有する。そして、通信装置は、送受信の対象になる電磁波の周波数に応じて放射器１００の開口長Ｌを変化させることで、放射器１００の指向特性のメインローブ（概ね１０ｄＢビーム幅）の範囲に反射板Ｍが入るようにして、反射板Ｍに電磁波を効率よく放射し、または、反射板Ｍから電磁波を効率よく受信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信をおこなう通信装置、および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、反射板を介して電磁波の送受信をおこなう通信装置が存在する。通信装置は、反射板に対して電磁波を放射し、また、反射板から電磁波を受信する機能を有する放射器を備えている。そして、放射器では、様々な周波数の電磁波の送受信がおこなわれている。
【０００３】
一般に、通信装置の放射器の指向特性は、反射板への電磁波の放射、または反射板からの電磁波の受信にふさわしい特性に調整されている。しかし、放射器の指向特性は、送受信の対象になる電磁波の周波数に依存して変化する特性である。そのため、放射器の指向特性は、送受信の対象になる電磁波の周波数次第では、当該周波数の電磁波の送受信にふさわしくない指向特性に変化してしまう場合がある。
【０００４】
このため、放射器になる素子アンテナ群を中央部と周辺部とに分けてそれぞれ給電して、放射器の指向特性を調整する技術がある（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平６−４４６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術では、送受信の対象になる電磁波の周波数に応じて放射器の指向特性を動的に調整することは想定されていない。そのため、放射器の指向特性が、周波数に依存して変化し電磁波の送受信にふさわしくない特性になった場合でも、指向特性を改善できず、送受信の効率が悪化するといった問題があった。
【０００７】
例えば、低周波数の電磁波を送信する場合に、放射器から放射された電磁波が、反射板に入射せずに反射板の後ろに漏れることがあるといった問題があった。また、低周波数の電磁波を受信する場合に、反射板の後ろから入り込んだノイズになる電磁波を受信してしまうことがあるといった問題があった。
【０００８】
一方、高周波数の電磁波を送信する場合に、放射器から放射された電磁波が、反射板全体に効率よく入射しないことがあるといった問題があった。また、高周波数の電磁波を受信する場合に、反射板全体から放射器に効率よく電磁波を集めることができないことがあるといった問題があった。
【０００９】
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、周波数に応じて送信または受信する放射器の電磁波の指向性を変化させて、反射板を介して効率よく送信または受信することができる通信装置、および通信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】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、反射板を介して電磁波を送信する素子群を有し、反射板の反射領域内で電磁波を反射させる素子の集合を、電磁波の周波数の違いに応じて素子群の中から選択する通信装置、および通信方法が提案される。
【００１１】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、反射板を介して電磁波を受信する素子群を有し、反射板から反射してくる電磁波を受信させる受信領域内の素子の集合を、電磁波の周波数の違いに応じて素子群の中から選択する通信装置、および通信方法が提案される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一側面によれば、周波数に応じて送信または受信する電磁波の指向性を変化させて、反射板を介して効率よく送信または受信することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、通信装置によりおこなわれる送受信の対象になる電磁波の周波数に応じた開口長の変化の内容を示す説明図である。
【図２】図２は、実施の形態にかかる通信装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図３−１】図３−１は、放射器１００の一例を示す説明図（その１）である。
【図３−２】図３−２は、放射器１００の一例を示す説明図（その２）である。
【図３−３】図３−３は、放射器１００の一例を示す説明図（その３）である。
【図３−４】図３−４は、放射器１００の一例を示す説明図（その４）である。
【図４−１】図４−１は、通信装置２００の記憶装置２０２に記憶されている周波数対開口長ＤＢ２１０の記憶内容を示す説明図である。
【図４−２】図４−２は、通信装置２００の記憶装置２０２に記憶されているスイッチ切替ＤＢ２２０の記憶内容を示す説明図である。
【図５】図５は、通信装置２００の機能的構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、送信対象の電磁波が低周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性を示す説明図である。
【図７】図７は、送信対象の電磁波が中間周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性を示す説明図である。
【図８】図８は、送信対象の電磁波が高周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性を示す説明図である。
【図９】図９は、通信装置２００による開口長変化処理の処理内容の詳細を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる通信装置、および通信方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
通信装置は、広帯域な周波数範囲の電磁波に対しても、反射板への電磁波の放射または反射板からの電磁波の受信を効率よくおこなえるように、開口長を変化させることができる一つのアンテナとして機能する素子アンテナ群（以下、「放射器」という）を有する。そして、通信装置は、送受信の対象になる電磁波の周波数に応じて、放射器の開口長を変化させ、反射板へ電磁波を効率よく放射し、または反射板から電磁波を効率よく受信する。
【００１６】
ここで、通信装置は、反射板への電磁波の放射（送信）と反射板からの電磁波の受信とのうち、少なくともいずれかをおこなう装置である。通信装置としては、例えば、ディッシュアンテナ（パラボラアンテナおよび球面アンテナを含む）、カセグレンアンテナ、または、グレゴリアンアンテナが挙げられる。また、上述したアンテナは、中央給電形であってもよいし、オフセット形であってもよい。
【００１７】
また、通信装置は、電子対抗手段、電子支援手段、レーダ、電話、電信、放送、または、電波望遠鏡などといった電磁波の送信または受信に関する種々の用途に利用できる。電磁波としては、例えば、電波（電波法では３００万［ＭＨｚ］以下の周波数の電磁波と定義される）が挙げられる。
【００１８】
なお、以下では、説明の便宜上、電磁波を、低周波数の電磁波と、中間周波数の電磁波と、高周波数の電磁波と、に分類している。そして、以下では、通信装置は、３パターンの周波数のそれぞれに対応する３パターンの開口長に変化させることができる放射器を有するとして説明をおこなっている。
【００１９】
（通信装置によりおこなわれる送受信の対象になる電磁波の周波数に応じた開口長の変化の内容）
まず、図１を用いて、通信装置により電磁波の送受信の効率化のためにおこなわれる送受信の対象になる電磁波の周波数に応じた開口長の変化の内容について説明する。
【００２０】
図１は、通信装置によりおこなわれる送受信の対象になる電磁波の周波数に応じた開口長の変化の内容を示す説明図である。なお、図１では、簡単のため、放射器により目的とする方向へ放射される電磁波（メインローブの電磁波）を対象にして、電磁波の送受信の効率化について説明する。
【００２１】
まず、図１の（ａ）に、通信装置が有する放射器１００の開口長Ｌの一例を示す。ここで、放射器１００には、素子アンテナＥが行列状に配列されている。放射器１００は、送受信に使用する素子アンテナＥの組み合わせを変更することにより、開口長Ｌを変化させることができる一つのアンテナとして機能する。ここで、開口長とは、送受信に使用する素子アンテナＥの組み合わせにより生成される電磁波の放射面（または受信面）の長さであり、放射面が正方形であれば辺長に対応する。なお、図１の（ａ）では、送信に使用する素子アンテナＥを白丸で示し、不使用の素子アンテナＥを黒丸で示している。
【００２２】
ここで、放射器１００から放射される電磁波には、周波数が低いほどビーム幅が広くなるという特性がある。そして、ビーム幅の変化により、反射板Ｍへ電磁波が効率よく放射されなくなる場合がある。そのため、通信装置は、送受信の対象になる電磁波の周波数に応じて、放射器１００の開口長Ｌを変化させて、反射板Ｍの幅に合うビーム幅へと調整することにより、反射板Ｍへの電磁波の放射を効率よくおこなえるようにする。
【００２３】
（１）は、低周波数の電磁波の送受信に使用される開口長Ｌの長い放射器１００である。ここで、放射器１００は、素子アンテナＥのすべてを使用することにより、開口長Ｌを長くしている。開口長Ｌが長くなると、ビーム幅は狭くなる性質がある。通信装置は、送信する電磁波が低周波数であるために反射板Ｍの幅よりビーム幅が広くなってしまった場合は、（１）の開口長Ｌの長い放射器１００を使用することで、反射板Ｍ全体に効率よく電磁波を放射できるビーム幅に調整する。
【００２４】
（２）は、中間周波数の電磁波の送受信に使用される開口長Ｌが中程度の放射器１００である。ここで、放射器１００は、素子アンテナＥの外周部分を使用しないようにして、開口長Ｌを中程度にしている。開口長Ｌを中程度にすることでビーム幅を中程度にすることができる。通信装置は、送信する電磁波が中間周波数であってビーム幅が中程度である場合は、（２）の開口長Ｌが中程度の放射器１００を使用することで、反射板Ｍ全体に効率よく電磁波を放射できるビーム幅に調整する。
【００２５】
（３）は、高周波数の電磁波の送受信に使用される開口長Ｌが短い放射器１００である。ここで、放射器１００は、素子アンテナＥの中央部分以外を使用しないようにして、開口長Ｌを短くしている。開口長Ｌが短くなると、ビーム幅は広くなる性質がある。通信装置は、送信する電磁波が高周波数であるために反射板Ｍの幅よりビーム幅が狭くなってしまった場合は、（３）の開口長Ｌの短い放射器１００を使用することで、反射板Ｍ全体に効率よく電磁波を放射できるビーム幅に調整する。
【００２６】
このように、放射器１００は、開口長Ｌの大きさを３パターンに変化できるようにして、放射する電磁波のビーム幅を調整できるようにしている。そして、通信装置は、送信する電磁波の周波数に適した開口長Ｌを選択し、反射板Ｍ全体に効率よく電磁波を放射できるビーム幅に調整している。
【００２７】
次に、図１の（ｂ）および（ｃ）を用いて、通信装置による電磁波の周波数に応じた開口長Ｌの変化の具体例について説明する。具体的には、通信装置は、電磁波を送信する場合、反射板Ｍの反射領域に電磁波を入射させ、反射板Ｍの後ろに電磁波を漏らさないように、電磁波の周波数に応じて開口長Ｌを変化させる。そして、通信装置は、放射器１００から放射される電磁波の概ね１０ｄＢビーム幅が、常に反射板Ｍの反射領域に収まるようにする。
【００２８】
まず、図１の（ｂ）を用いて、通信装置による送信の対象になる電磁波が低周波数である場合を例に挙げて、開口長Ｌの変化による送信の効率の変化の具体例について説明する。ここで、低周波数の電磁波には、放射される際にビーム幅が広くなるという性質がある。
【００２９】
（１）通信装置が図１の（ａ）の（３）のように開口長Ｌが短い状態で、低周波数の電磁波を送信すると、ビーム幅が周波数に依存して広くなり、さらに、開口長Ｌが短いためにビーム幅はより広くなる。そのため、放射器１００から放射される電磁波の一部は、反射板Ｍに入射せずに反射板Ｍの後ろへ漏れてしまう。なお、電磁波が反射板Ｍの後ろへ漏れることを「スピルオーバー」という。このように、低周波数の電磁波の送信には短い開口長Ｌが不適であり、送信の効率が悪くなることが分かる。
【００３０】
（２）一方、通信装置が図１の（ａ）の（１）のように開口長Ｌが長い状態で、低周波数の電磁波を送信すると、ビーム幅が周波数に依存して広くなるものの、開口長Ｌが長いためにビーム幅が狭められる。そのため、放射器１００から放射される電磁波のほとんどが反射板Ｍに入射するようになり、送信の効率がよくなる。このように、低周波数の電磁波の送信には長い開口長Ｌが適当であり、送信の効率化が図れることが分かる。
【００３１】
以上のように、通信装置は、低周波数の電磁波を送信する場合、開口長Ｌを長くすることにより、周波数に依存して広くなったビーム幅を反射板Ｍの反射領域に収まるように狭くすることができる。そして、通信装置は、放射器１００からスピルオーバーを低減し電磁波を放射し、電磁波が反射板Ｍに効率よく入射するようにして、送信の効率をよくすることができる。
【００３２】
また、図１の（ｃ）を用いて、通信装置による送信の対象になる電磁波が高周波数である場合を例に挙げて、開口長Ｌの変化による送信の効率の変化の具体例について説明する。ここで、高周波数の電磁波には、放射される際にビーム幅が狭くなるという性質がある。
【００３３】
（１）通信装置が図１の（ａ）の（１）のように開口長Ｌが長い状態で、高周波数の電磁波を送信すると、ビーム幅が周波数に依存して狭くなり、さらに、開口長Ｌが長いためにビーム幅はより狭くなる。そのため、放射器１００から放射される電磁波のサイドローブを含め全体が反射板Ｍに入射し効率が低下てしまう。このように、高周波数の電磁波の送信には長い開口長Ｌは不適であり、送信の効率が悪くなることが分かる。
【００３４】
（２）一方、通信装置が、図１の（ａ）の（３）のように開口長Ｌが短い状態で、高周波数の電磁波を送信すると、ビーム幅が周波数に依存して狭くなるものの、開口長Ｌが短いためにビーム幅が広げられる。そのため、放射器１００から放射される電磁波は、反射板Ｍの反射領域全体に入射するようになり、送信の効率がよくなる。このように、高周波数の電磁波の送信には短い開口長Ｌが適当であり、送信の効率化が図れることが分かる。
【００３５】
以上のように、通信装置は、高周波数の電磁波を送信する場合、開口長Ｌを短くすることにより、周波数に依存して狭くなったビーム幅を反射板Ｍの反射領域全体に入射するように広くすることができる。そして、通信装置は、放射器１００から放射される電磁波が反射板Ｍ全体に効率よく入射するようにして、送信の効率をよくすることができる。
【００３６】
ここでは、電磁波の送信の場合について説明した。しかし、放射器１００による電磁波の送信と受信には可逆性があるため、上述した図１の（ｂ）および（ｃ）は、電磁波の経路を逆にすることで電磁波を受信する場合を示す図になる。そして、放射器１００による電磁波の送信と受信には可逆性があるため、上述した反射板Ｍの反射領域全体に効率よく電磁波を放射できる開口長Ｌは、反射板Ｍの反射領域全体から効率よく電磁波を受信できる開口長Ｌでもある。
【００３７】
そのため、通信装置は、送信の場合と同様に受信の場合でも、受信する電磁波の周波数に適した開口長Ｌを選択することで、反射板Ｍ全体から効率よく電磁波を受信できるように開口長Ｌを調整して、電磁波の受信の効率化を図ることができる。具体的には、通信装置は、電磁波を受信する場合、反射板Ｍの反射領域からの電磁波を受信し、反射板Ｍの外から入射する電磁波を受信しにくいように、電磁波の周波数に応じて開口長Ｌを変化させる。
【００３８】
このように、通信装置は、送信の対象になる電磁波の周波数に応じて、開口長Ｌを変化させ、反射板Ｍに対して効率よく電磁波を放射することができるようになる。また、通信装置は、受信の対象になる電磁波の周波数に応じて、開口長Ｌを変化させ、反射板Ｍから効率よく電磁波を受信することができるようになる。
【００３９】
これにより、通信装置は、広帯域に渡り、効率よく電磁波の送受信をおこなうことができるようになる。結果として、広帯域の周波数に対応するために、帯域ごとに装置を用意しなくてもよくなり、複数台の装置を用意するためのコストを削減することができる。また、複数台の装置を用意しなくてよいので、通信システムが巨大にならずに済む。
【００４０】
なお、図１では、通信装置は、放射器１００により目的とする方向へ放射される電磁波（メインローブの電磁波、概ね１０ｄＢ）のビーム幅を対象にして、電磁波の送受信の効率化を図った。
【００４１】
（通信装置のハードウェア構成例）
次に、図２を用いて、通信装置のハードウェア構成例について説明する。
【００４２】
図２は、実施の形態にかかる通信装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。図２において、通信装置２００は、プロセッサ（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１と、記憶装置２０２と、入力装置２０３と、発信器２０４と、変調器２０５と、給電回路２０６と、駆動回路２０９と、放射器１００と、電力増幅器２１１と、送受切換器２１２と、低雑音増幅器２１３と、復調器２１４を備えている。
【００４３】
ここで、プロセッサ２０１は、通信装置２００の全体の制御を司る。記憶装置２０２は、ブートプログラムなどのプログラムを記憶している。記憶装置２０２は、プロセッサ２０１のワークエリアとして使用される。記憶装置２０２は、周波数対開口長ＤＢ（ＤａｔａＢａｓｅ）２１０とスイッチ切替ＤＢ２２０を記憶している。記憶装置２０２には、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ‐Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク、光ディスクなどを採用できる。入力装置２０３は、文字、数字、各種指示などの入力のためのキーを備え、データの入力をおこなう。また、タッチパネル式の入力パッドやテンキーなどであってもよい。
【００４４】
発信器２０４は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を発生する。発信器２０４は、例えば、水晶振動子の圧電効果により信号を発生する。変調器２０５は、発信器２０４からＲＦ信号を受信し、プロセッサ２０１から入力される変調コードに応じて変調する。変調器２０５は、変調したＲＦ信号を電力増幅器２１１に送信しＲＦ信号を増幅する。増幅されたＲＦ信号は送受切換器２１２により受信経路と分離され給電回路２０６に送信する。受信時は、給電回路から受信したＲＦ信号を送受切換器２１２により送信経路と分離して低雑音増幅器に入力し、次に復調器２１４で必要な情報に変換して取り出し、そしてプロセッサ２０１へ伝える。なお、電力増幅器２１１と送受切換器２１２および低雑音増幅器２１３は放射器１００の各素子アンテナの入出力端にモジュール化して設けても良い。
【００４５】
給電回路２０６は、分配器（パワーデバイダ：ｐｏｗｅｒ ｄｉｖｉｄｅｒ）２０７（ａ，ｂ，ｃ）と、スイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）と、を備えている。給電回路２０６は、送受切換器２１２から受信したＲＦ信号を放射器１００に供給する。具体的には、給電回路２０６は、スイッチ２０８（ａ）で各分配器２０７（ａ，ｂ，ｃ）を選択し、送受切換器２１２から受信したＲＦ信号を、スイッチ２０８（ｂ，ｃ）を介して、放射器１００の各素子アンテナＥに同位相、同振幅（またはウエイティングが有っても良い）で供給する。スイッチ２０８には、ピンスイッチ、同軸スイッチ、またはＭＥＭＳスイッチを採用できる。なお、上記では、送信での流れを示したが受信の場合は逆の流れとなる。
【００４６】
駆動回路２０９は、スイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の接続先を切り替える。駆動回路２０９は、プロセッサ２０１からスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の接続先の組み合わせを受信し、スイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の接続先を切り替える。放射器１００は、素子アンテナが配列されており、反射板Ｍを介して電磁波の送受信をおこなう。
【００４７】
（放射器１００の一例）
次に、図３−１〜図３―４を用いて、放射器１００の一例について説明する。
【００４８】
図３−１〜図３−４は、放射器１００の一例を示す説明図である。図３−１に示すように、放射器１００には、素子アンテナＥが６×６の行列状に配列されている。そして、放射器１００は、電磁波の送信または受信に使用する互いに隣接した素子アンテナＥの組み合わせを変えることで、複数の開口長Ｌに変化させられる一つのアンテナとして機能する。例えば、放射器１００は、１行１列目〜６行６列目までのすべての素子アンテナＥ（３６個の素子アンテナＥ）を使用して、開口長Ｌの長い一つのアンテナとして機能することができる。
【００４９】
また、放射器１００は、２行２列目〜５行５列目までの素子アンテナＥ（１６個の素子アンテナＥ）を使用して、開口長Ｌが中程度の一つのアンテナとして機能することができる。また、放射器１００は、３行３列目〜４行４列目までの素子アンテナＥ（４個の素子アンテナＥ）を使用して、開口長Ｌが短い一つのアンテナとして機能することができる。
【００５０】
そして、図３−２〜図３−４に示すように、放射器１００の開口長Ｌは、駆動回路２０９により各素子アンテナＥに対応するスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）が切り替えられることにより、選択される。例えば、放射器１００を開口長Ｌが短い一つのアンテナとして機能させる場合、駆動回路２０９により３行３列目〜４行４列目までの素子アンテナＥに対応するスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）が切り替えられ、分配器２０７（ｃ）が選ばれ、その出力をスイッチ２０８（ｃ）が選択し決定される。
【００５１】
ここでは、放射器１００は、３パターンの開口長Ｌのアンテナとして機能するようになっているが、２パターンまたは４パターン以上の開口長Ｌのアンテナとして機能するようになっていてもよい。また、ここでは、放射器１００には、素子アンテナＥが正方行列状に配列されているが、素子アンテナＥが行の数と列の数が異なる行列状に配列されていてもよい。この場合、変化させる開口長Ｌとしては、長手方向の長さを採用してもよいし、長手方向と短手方向との両方の長さをそれぞれ採用してもよい。また、ここでは、放射器１００には、素子アンテナＥが行列状に配列されているが、素子アンテナＥが同心円状に配列されていてもよく、この同心円とは、真円でも楕円でもよい。この場合、変化させる開口長Ｌとしては、円の直径、楕円の長半径や短半径を採用できる。
【００５２】
（周波数対開口長ＤＢ２１０の記憶内容）
次に、図４−１を用いて、通信装置２００の記憶装置２０２に記憶されている周波数対開口長ＤＢ２１０の記憶内容について説明する。
【００５３】
図４−１は、通信装置２００の記憶装置２０２に記憶されている周波数対開口長ＤＢ２１０の記憶内容を示す説明図である。図４−１に示すように、周波数対開口長ＤＢ２１０は、放射器番号項目に対応付けて、０（低周波数）項目と、１（中間周波数）項目と、２（高周波数）項目と、を有し、スイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）による放射器の選択結果を構成する。
【００５４】
放射器番号項目には、放射器１００を識別する識別子が記憶されている。０（低周波数）項目には、送受信対象の電磁波の周波数が低周波数である場合での放射器番号項目の識別子によって識別される放射器１００のＯＮまたはＯＦＦの状態が記憶されている。なお、ＯＮとはＲＦ信号が供給されている状態であり、ＯＦＦとはＲＦ信号が供給されていない状態である。
【００５５】
周波数項目の１（中間周波数）項目には、送受信対象の電磁波の周波数が中間周波数である場合での放射器番号項目の識別子によって識別される放射器１００のＯＮまたはＯＦＦの状態が記憶されている。周波数項目の２（高周波数）項目には、送受信対象の電磁波の周波数が高周波数である場合での放射器番号項目の識別子によって識別される放射器１００のＯＮまたはＯＦＦの状態が記憶されている。
【００５６】
周波数対開口長ＤＢ２１０は、通信装置２００が放射器１００の開口長Ｌを送受信の対象になる電磁波の周波数に対応する開口長Ｌに変化させるためのスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を取得する際に通信装置２００により参照される。
【００５７】
（スイッチ切替ＤＢ２２０の記憶内容）
次に、図４−２を用いて、通信装置２００の記憶装置２０２に記憶されているスイッチ切替ＤＢ２２０の記憶内容について説明する。
【００５８】
図４−２は、通信装置２００の記憶装置２０２に記憶されているスイッチ切替ＤＢ２２０の記憶内容を示す説明図である。図４−２に示すように、周波数選択項目と、スイッチ２０８（ａ）項目と、スイッチ２０８（ｂ）項目と、スイッチ２０８（ｃ）項目と、を有し、送受信の対象になる電磁波の周波数の範囲ごとにレコードを構成する。
【００５９】
周波数選択項目には、送受信の対象として選択した電磁波の周波数の範囲が記憶されている。ここでは、周波数項目には、高周波数の範囲と、中間周波数の範囲と、低周波数の範囲と、が記憶されている。
【００６０】
スイッチ２０８（ａ）項目には、周波数選択項目の周波数の電磁波を送受信する場合におけるスイッチ２０８（ａ）の切替の状態が記憶されている。スイッチ２０８（ｂ）項目には、周波数選択項目の周波数の電磁波を送受信する場合におけるスイッチ２０８（ｂ）の切替の状態が記憶されている。スイッチ２０８（ｃ）項目には、周波数選択項目の周波数の電磁波を送受信する場合におけるスイッチ２０８（ｃ）の切替の状態が記憶されている。
【００６１】
プロセッサ２０１は、スイッチ切替ＤＢ２２０を参照して、駆動回路２０９によりスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）を切り替えることで、放射器１００を送受信の対象に選択した電磁波の周波数に対応した開口長Ｌに設定できる。
【００６２】
（通信装置２００の機能的構成例）
次に、図５を用いて、通信装置２００の機能的構成例について説明する。
【００６３】
図５は、通信装置２００の機能的構成を示すブロック図である。通信装置２００は、素子群５０１と、選択部５０２と、入力部５０３と、記憶部５０４と、駆動部５０５と、を含む構成である。
【００６４】
素子群５０１は、反射板Ｍを介して電磁波を送信する機能を有する。ここで、素子群５０１とは、上述した放射器１００（素子アンテナＥ群）である。電磁波には、例えば、電波がある。具体的には、例えば、素子群５０１は、入力された電磁波を反射板Ｍに入射させ、反射板Ｍで電磁波を反射させて電磁波を送信する。これにより、素子群５０１は、反射板Ｍが反射する方向へ電磁波を送信することができる。
【００６５】
また、素子群５０１は、反射板Ｍを介して電磁波を受信する機能を有する。具体的には、例えば、素子群５０１は、反射板Ｍに入射し、反射板Ｍで反射してきた電磁波を受信する。これにより、素子群５０１は、反射板Ｍに入射する方向からの電磁波を受信することができる。
【００６６】
選択部５０２は、電磁波を反射板Ｍの反射領域内で反射させる、入力周波数に応じた開口長Ｌの素子集合を、素子群５０１の中から選択する機能を有する。ここで、電磁波を反射板Ｍの反射領域内で反射させる、入力周波数に応じた開口長Ｌの素子集合とは、反射板Ｍの反射領域に概ね１０ｄＢビーム幅のメインローブの電磁波を放射する、入力周波数に応じた開口長Ｌの素子の集合である。また、電磁波を反射板Ｍの反射領域内で反射させる、入力周波数に応じた開口長Ｌの素子集合とは、反射板Ｍが存在しない方向には、メインローブの電磁波をほとんど漏らさない素子の集合である。なお、メインローブの電磁波とは、放射器１００が、目的とする方向に放射する電磁波である。
【００６７】
具体的には、例えば、選択部５０２は、記憶部５０４に記憶されているスイッチ切替ＤＢ２２０を参照して、送信の対象になる電磁波の周波数に対応付けられたスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を特定することで、素子アンテナＥの集合を選択する。これにより、反射板Ｍにメインローブの電磁波を効率よく放射できる一つのアンテナとして機能する素子アンテナＥの集合を選択することができる。
【００６８】
また、具体的には、例えば、選択部５０２は、素子集合から反射板Ｍの反射領域が存在する方向にはスピルオーバーが少ない特性である素子集合を選択する。ここで、スピルオーバーが少ない特性である素子集合とは、例えば、概ね１０ｄＢビーム幅のメインローブの電磁波を反射板Ｍから漏らさない開口長Ｌの素子の集合である。より具体的には、例えば、選択部５０２は、メインローブの電磁波を反射板Ｍから漏らさない開口長Ｌとなる素子アンテナＥの集合をＯＮにするスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を、周波数に対応付けて記憶したスイッチ切替ＤＢ２２０を参照する。そして、選択部５０２は、送信対象の電磁波の周波数に対応するスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を特定することで、放射器１００の中でＯＮにする素子アンテナＥの集合を選択する。これにより、放射器１００から反射板Ｍの方向にはスピルオーバーが少ない素子アンテナＥの集合を選択するため、メインローブの電磁波にスピルオーバーによる電磁波が干渉することを防止できる素子アンテナＥの集合を選択できる。なお、スピルオーバーの電磁波とは、放射器１００が放射した電磁波の中で反射板Ｍから漏れ出た電磁波であり、例えば、バックローブやサイドローブである。
【００６９】
また、選択部５０２は、反射板Ｍから反射してくる電磁波を受信する、入力周波数に応じた開口長Ｌの素子集合を、素子群５０１の中から選択する機能を有する。ここで、反射板Ｍから反射してくる電磁波を受信させる受信領域内の素子の集合とは、反射板Ｍから反射してきた電磁波以外を受信しにくい開口長Ｌになる素子の集合である。
【００７０】
具体的には、例えば、選択部５０２は、記憶部５０４に記憶されているスイッチ切替ＤＢ２２０を参照して、受信の対象になる電磁波の周波数に対応付けられたスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を特定することで、素子アンテナＥの集合を選択する。これにより、反射板Ｍから反射してきた電磁波を効率よく受信できる一つのアンテナとして機能する素子アンテナＥの集合を選択することができる。
【００７１】
また、具体的には、例えば、選択部５０２は、素子集合から反射板Ｍの反射領域が存在する方向にはスピルオーバーが少ない特性である素子集合を選択する。より具体的には、例えば、選択部５０２は、概ね１０ｄＢビーム幅のメインローブの電磁波を反射板Ｍから漏らさない開口長Ｌとなる素子アンテナＥの集合をＯＮにする場合のスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を記憶したスイッチ切替ＤＢ２２０を参照する。そして、選択部５０２は、受信対象の電磁波の周波数に対応するスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を特定することで、放射器１００の中で、ＯＮにする素子アンテナＥの集合を選択する。これにより、放射器１００から反射板Ｍの方向にはスピルオーバーが少ない素子アンテナＥの集合を選択するため、雑音になるスピルオーバーによる電磁波を受信しにくい素子アンテナＥの集合を選択することができる。
【００７２】
選択部５０２は、具体的には、例えば、図２に示した記憶装置２０２（ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク、光ディスクなど）に記憶されたプログラムをプロセッサ２０１に実行させることにより、その機能を実現する。なお、選択結果は、例えば、記憶装置２０２に記憶される。
【００７３】
入力部５０３は、送受信の対象になる電磁波の周波数を入力する機能を有する。具体的には、入力部５０３は、通信装置２００のユーザから送受信の対象になる電磁波の周波数の入力を受ける。入力部５０３は、具体的には、例えば、図２に示した入力装置２０３により、その機能を実現する。
【００７４】
記憶部５０４は、入力周波数に応じて開口長Ｌが異なる複数の素子集合を特定する情報を記憶する機能を有する。具体的には、例えば、記憶部５０４は、スイッチ切替ＤＢ２２０を記憶する。記憶部５０４は、具体的には、例えば、図２に示した記憶装置２０２（ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク、光ディスクなど）により、その機能を実現する。
【００７５】
駆動部５０５は、選択部５０２によって選択された選択結果に基づいて、スイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）を切り替える。これにより、通信装置２００は、選択部５０２に選択された素子アンテナＥの集合を用いて電磁波の送受信をおこなうようになる。駆動部５０５は、具体的には、例えば、図２に示した駆動回路２０９により、その機能を実現する。
【００７６】
（放射器１００の送信特性）
次に、図６〜図８を用いて、送信対象の電磁波の周波数を、低周波数、中間周波数、高周波数、のいずれかに固定し、放射器１００の開口長Ｌを３パターンに変化させた場合のそれぞれの場合における放射器１００の送信特性について説明する。そして、通信装置２００が、周波数に応じて開口長Ｌを変化させることで、広帯域な周波数の電磁波の送受信に対応できることを示す。
【００７７】
送信特性において、放射器１００により目的とする方向へ放射される電磁波をメインローブの電磁波といい、放射器１００から放射され反射器Ｍから漏れ出た、不要な方向へ放射される電磁波をスピルオーバー（サイドローブおよびバックローブ）の電磁波という。
【００７８】
反射板Ｍを介した電磁波の送信では、メインローブ（概ね１０ｄＢビーム幅）の電磁波を反射板Ｍ全体に入射させることで、送信効率が向上する。また、反射板Ｍを介した電磁波の送信では、反射板Ｍにサイドローブの電磁波が入射すると、サイドローブの電磁波がメインローブの電磁波に干渉し、送信効率が低下する。
【００７９】
そのため、メインローブの範囲に反射板Ｍが存在し、サイドローブの範囲に反射板Ｍが存在しない特性になる開口長Ｌが、送信に適した開口長Ｌである。また、反射板Ｍの端までメインローブ内の−１０［ｄＢ］程度の強い電磁波が放射される特性になる開口長Ｌが、より送信に適した開口長Ｌである。
【００８０】
（送信対象の電磁波が低周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性）
まず、図６を用いて、送信対象の電磁波が低周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性について説明する。
【００８１】
図６は、送信対象の電磁波が低周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性を示す説明図である。図６は、放射器１００からみた角度を横軸に示し、当該角度への電磁波の送信利得（相対値：ｄＢ）を縦軸に示した送信特性のグラフである。なお、ここでは、放射器１００からみて、−２０度〜２０度の範囲に、反射板Ｍが存在するとする。
【００８２】
ここで、開口長Ｌが短い場合および開口長Ｌが中程度の場合には、反射板Ｍが存在しない−４５度〜−２０度および２０度〜４５度の範囲に、メインローブの電磁波が漏れてしまっていることが分かる。一方、開口長Ｌが長い場合には、反射板Ｍが存在する−２０度〜２０度の範囲にメインローブ内の−１０［ｄＢ］以上の強い電磁波を放射し、かつ、反射板Ｍが存在しない−４５度〜−２０度および２０度〜４５度の範囲には、ほとんどメインローブの電磁波を放射していないことが分かる。以上のように、低周波数の電磁波の送信の際には開口長Ｌを長くすることで、放射器１００の送信特性が低周波数の電磁波の送信に適した特性になることが分かる。
【００８３】
また、放射器１００の送信特性と受信特性とには可逆性があるため、図６に示した角度における電磁波の送信利得（相対値：ｄＢ）の値は、そのまま当該角度における受信利得（相対値：ｄＢ）の値になる。そのため、送信の際と同様に、低周波数の電磁波の受信の際には開口長Ｌを長くすることで、放射器１００の受信特性が低周波数の電磁波の受信に適した特性になることが分かる。
【００８４】
（送信対象の電磁波が中間周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性）
次に、図７を用いて、送信対象の電磁波が中間周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性について説明する。
【００８５】
図７は、送信対象の電磁波が中間周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性を示す説明図である。図７は、放射器１００からみた角度を横軸に示し、当該角度への電磁波の送信利得（相対値：ｄＢ）を縦軸に示した送信特性のグラフである。なお、ここでは、放射器１００からみて、−２０度〜２０度の範囲に、反射板Ｍが存在するとする。
【００８６】
ここで、開口長Ｌが長い場合には、反射板Ｍが存在する−２０度〜２０度の範囲の一部にしかメインローブ内の−１０［ｄＢ］以上の強い電磁波を放射できていないことが分かる。また、開口長Ｌが短い場合には、反射板Ｍが存在しない−４５度〜−２０度および２０度〜４５度の範囲にも、メインローブの電磁波を放射してしまっていることが分かる。一方、開口長Ｌが中程度の場合には、反射板Ｍが存在する−２０度〜２０度の範囲にメインローブ内の−１０ｄＢ以上の強い電磁波を放射し、かつ、反射板Ｍが存在しない−４５度〜−２０度および２０度〜４５度の範囲には、ほとんどメインローブの電磁波を放射していないことが分かる。
【００８７】
以上のように、中間周波数の電磁波の送信の際には開口長Ｌを中程度にすることで、放射器１００の送信特性が中間周波数の電磁波の送信に適した特性になることが分かる。また、放射器１００の送信特性と受信特性とには可逆性があるため、図７に示した角度における電磁波の送信利得（相対値：ｄＢ）の値は、そのまま当該角度における受信利得（相対値：ｄＢ）の値になる。中間周波数の電磁波の受信の際には開口長Ｌを中程度にすることで、放射器１００の受信特性が中間周波数の電磁波の受信に適した特性になることが分かる。
【００８８】
（送信対象の電磁波が高周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性）
次に、図８を用いて、送信対象の電磁波が高周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性について説明する。
【００８９】
図８は、送信対象の電磁波が高周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性を示す説明図である。図８は、放射器１００からみた角度を横軸に示し、当該角度への電磁波の送信利得（相対値：ｄＢ）を縦軸に示した送信特性のグラフである。なお、ここでは、放射器１００からみて、−２０度〜２０度の範囲に、反射板Ｍが存在するとする。
【００９０】
ここで、開口長Ｌが長い場合および開口長Ｌが中程度の場合には、反射板Ｍが存在する−２０度〜２０度の範囲の一部にしかメインローブの電磁波を放射できていないことが分かる。また、反射板Ｍが存在する−２０度〜２０度の範囲に、サイドローブの電磁波を放射してしまっていることが分かる。一方、開口長Ｌが短い場合には、反射板Ｍが存在する−２０度〜２０度の範囲にメインローブ内の−１０［ｄＢ］以上の強い電磁波を放射し、かつ、反射板Ｍが存在しない−４５度〜−２０度および２０度〜４５度の範囲には、ほとんどメインローブの電磁波を放射していないことが分かる。
【００９１】
以上のように、高周波数の電磁波の送信の際には開口長Ｌを短くすることで、放射器１００の送信特性が高周波数の電磁波の送信に適した特性になることが分かる。また、放射器１００の送信特性と受信特性とには可逆性があるため、図８に示した角度における電磁波の送信利得（相対値：ｄＢ）の値は、そのまま当該角度における受信利得（相対値：ｄＢ）の値になる。高周波数の電磁波の受信の際には開口長Ｌを短くすることで、放射器１００の受信特性が高周波数の電磁波の受信に適した特性になることが分かる。
【００９２】
図６〜図８を用いて示したように、通信装置２００は、送受信の対象になる電磁波の周波数に応じて開口長Ｌを変化させることで、放射器１００を広帯域な周波数に対して適した指向特性（送信特性および受信特性）に設定することができる。そのため、通信装置２００は、広帯域な周波数に対しても効率よく送受信をおこなうことができる。
【００９３】
（開口長変化処理の処理内容）
次に、図９を用いて、通信装置２００による開口長変化処理の処理内容について説明する。
【００９４】
図９は、通信装置２００による開口長変化処理の処理内容の詳細を示すフローチャートである。まず、プロセッサ２０１は、送受信の対象になる電磁波の周波数が入力されたか否かを判定する（ステップＳ９０１）。ここで、周波数が入力されていない場合（ステップＳ９０１：Ｎｏ）、プロセッサ２０１は、ステップＳ９０１に戻り、周波数の入力を待つ。
【００９５】
一方、周波数が入力された場合（ステップＳ９０１：Ｙｅｓ）、プロセッサ２０１は、スイッチ切替ＤＢ２２０から、入力された周波数に対応する各スイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を抽出する（ステップＳ９０２）。次に、プロセッサ２０１は、抽出した各スイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を駆動回路２０９に送信する（ステップＳ９０３）。
【００９６】
そして、駆動回路２０９は、各スイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）を切り替える（ステップＳ９０４）。これにより、電磁波の送受信に使用する素子アンテナＥを選択することで、放射器１００の開口長Ｌを変化させることができる。
【００９７】
以上説明したように、通信装置２００は、送信の対象になる電磁波の周波数に応じて開口長Ｌを変化させることにより、反射板Ｍに対して効率よく電磁波を放射することができる。具体的には、通信装置２００は、送信の対象になる電磁波の周波数が低いほどより開口長Ｌを長くすることで、周波数に依存して広がったメインローブのビーム幅が狭まるように、放射器１００の送信特性を調整し、反射板Ｍからメインローブの電磁波が漏れないようにして送信の効率化を図ることができる。
【００９８】
また、通信装置２００は、受信の対象になる電磁波の周波数に応じて開口長Ｌを変化させることで、反射板Ｍから効率よく電磁波を受信することができるようになる。具体的には、通信装置２００は、受信の対象になる電磁波の周波数が低いほどより開口長Ｌを長くすることで、反射板Ｍの後ろから入り込んだ電磁波がメインローブの範囲に入らないように、放射器１００の受信特性を調整し、受信の効率化を図ることができる。
【００９９】
これにより、通信装置２００は、広帯域な周波数の電磁波に対して、効率よく反射板Ｍを介した電磁波の送受信をおこなうことができる。結果として、広帯域の周波数に対応するために、帯域ごとに装置を用意しなくてもよくなり、複数台の装置を用意するためのコストを削減することができる。また、複数台の装置を用意しなくてよいので、通信システムが巨大にならずに済む。
【０１００】
また、通信装置２００は、放射器１００の概ね１０ｄＢビーム幅のメインローブが反射板Ｍに照射される特性の開口長Ｌにすることで、放射器１００のサイドローブの電磁波が反射板Ｍに入射することによる送信の効率の低下を防止できる。また、通信装置２００は、放射器１００の概ね１０ｄＢビーム幅のメインローブの範囲のみで反射板Ｍから反射した電磁波を受信することで、受信の効率の低下を防止することができる。
【０１０１】
なお、本実施の形態で説明した通信方法は、予め用意された通信プログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。本通信プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また本通信プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布してもよい。
【０１０２】
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１０３】
（付記１）反射板を介して電磁波を送信する素子群と、
前記電磁波を前記反射板の反射領域内で反射させる、入力周波数に応じた開口長の素子集合を、前記素子群の中から選択する選択手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【０１０４】
（付記２）反射板を介して電磁波を受信する素子群と、
前記反射板から反射してくる電磁波を受信する、入力周波数に応じた開口長の素子集合を、前記素子群の中から選択する選択手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【０１０５】
（付記３）前記選択手段は、
前記入力周波数が低いほど前記開口長が長い素子集合を選択することを特徴とする付記１または２に記載の通信装置。
【０１０６】
（付記４）前記選択手段は、
前記素子集合内の素子数を増加させることで前記開口長が長い素子集合を選択することを特徴とする付記３に記載の通信装置。
【０１０７】
（付記５）前記入力周波数に応じて前記開口長が異なる複数の素子集合を特定する情報を記憶する記憶手段を備え、
前記選択手段は、
前記記憶手段を参照することにより、前記開口長が異なる複数の素子集合の中から前記入力周波数に応じた素子集合を選択することを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の通信装置。
【０１０８】
（付記６）前記素子集合は、前記素子集合から前記反射板の前記反射領域が存在する方向にはスピルオーバーが少ない特性であることを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の通信装置。
【０１０９】
（付記７）反射板を介して電磁波を送信する素子群を有する通信装置が、
前記電磁波を前記反射板の反射領域内で反射させる、入力周波数に応じた開口長の素子集合を、前記素子群の中から選択する、ことを特徴とする通信方法。
【０１１０】
（付記８）反射板を介して電磁波を受信する素子群を有する通信装置が、
前記反射板から反射してくる電磁波を受信する、入力周波数に応じた開口長の素子集合を、前記素子群の中から選択する、ことを特徴とする通信方法。
【符号の説明】
【０１１１】
１００ 放射器（素子アンテナ群）
Ｅ 素子アンテナ
２００ 通信装置
Ｍ 反射板
５０１ 素子群
５０２ 選択部
５０４ 記憶部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信をおこなう通信装置、および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、反射板を介して電磁波の送受信をおこなう通信装置が存在する。通信装置は、反射板に対して電磁波を放射し、また、反射板から電磁波を受信する機能を有する放射器を備えている。そして、放射器では、様々な周波数の電磁波の送受信がおこなわれている。
【０００３】
一般に、通信装置の放射器の指向特性は、反射板への電磁波の放射、または反射板からの電磁波の受信にふさわしい特性に調整されている。しかし、放射器の指向特性は、送受信の対象になる電磁波の周波数に依存して変化する特性である。そのため、放射器の指向特性は、送受信の対象になる電磁波の周波数次第では、当該周波数の電磁波の送受信にふさわしくない指向特性に変化してしまう場合がある。
【０００４】
このため、放射器になる素子アンテナ群を中央部と周辺部とに分けてそれぞれ給電して、放射器の指向特性を調整する技術がある（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平６−４４６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術では、送受信の対象になる電磁波の周波数に応じて放射器の指向特性を動的に調整することは想定されていない。そのため、放射器の指向特性が、周波数に依存して変化し電磁波の送受信にふさわしくない特性になった場合でも、指向特性を改善できず、送受信の効率が悪化するといった問題があった。
【０００７】
例えば、低周波数の電磁波を送信する場合に、放射器から放射された電磁波が、反射板に入射せずに反射板の後ろに漏れることがあるといった問題があった。また、低周波数の電磁波を受信する場合に、反射板の後ろから入り込んだノイズになる電磁波を受信してしまうことがあるといった問題があった。
【０００８】
一方、高周波数の電磁波を送信する場合に、放射器から放射された電磁波が、反射板全体に効率よく入射しないことがあるといった問題があった。また、高周波数の電磁波を受信する場合に、反射板全体から放射器に効率よく電磁波を集めることができないことがあるといった問題があった。
【０００９】
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、周波数に応じて送信または受信する放射器の電磁波の指向性を変化させて、反射板を介して効率よく送信または受信することができる通信装置、および通信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】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、反射板を介して電磁波を送信する素子群を有し、反射板の反射領域内で電磁波を反射させる素子の集合を、電磁波の周波数の違いに応じて素子群の中から選択する通信装置、および通信方法が提案される。
【００１１】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、反射板を介して電磁波を受信する素子群を有し、反射板から反射してくる電磁波を受信させる受信領域内の素子の集合を、電磁波の周波数の違いに応じて素子群の中から選択する通信装置、および通信方法が提案される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一側面によれば、周波数に応じて送信または受信する電磁波の指向性を変化させて、反射板を介して効率よく送信または受信することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、通信装置によりおこなわれる送受信の対象になる電磁波の周波数に応じた開口長の変化の内容を示す説明図である。
【図２】図２は、実施の形態にかかる通信装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図３−１】図３−１は、放射器１００の一例を示す説明図（その１）である。
【図３−２】図３−２は、放射器１００の一例を示す説明図（その２）である。
【図３−３】図３−３は、放射器１００の一例を示す説明図（その３）である。
【図３−４】図３−４は、放射器１００の一例を示す説明図（その４）である。
【図４−１】図４−１は、通信装置２００の記憶装置２０２に記憶されている周波数対開口長ＤＢ２１０の記憶内容を示す説明図である。
【図４−２】図４−２は、通信装置２００の記憶装置２０２に記憶されているスイッチ切替ＤＢ２２０の記憶内容を示す説明図である。
【図５】図５は、通信装置２００の機能的構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、送信対象の電磁波が低周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性を示す説明図である。
【図７】図７は、送信対象の電磁波が中間周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性を示す説明図である。
【図８】図８は、送信対象の電磁波が高周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性を示す説明図である。
【図９】図９は、通信装置２００による開口長変化処理の処理内容の詳細を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる通信装置、および通信方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
通信装置は、広帯域な周波数範囲の電磁波に対しても、反射板への電磁波の放射または反射板からの電磁波の受信を効率よくおこなえるように、開口長を変化させることができる一つのアンテナとして機能する素子アンテナ群（以下、「放射器」という）を有する。そして、通信装置は、送受信の対象になる電磁波の周波数に応じて、放射器の開口長を変化させ、反射板へ電磁波を効率よく放射し、または反射板から電磁波を効率よく受信する。
【００１６】
ここで、通信装置は、反射板への電磁波の放射（送信）と反射板からの電磁波の受信とのうち、少なくともいずれかをおこなう装置である。通信装置としては、例えば、ディッシュアンテナ（パラボラアンテナおよび球面アンテナを含む）、カセグレンアンテナ、または、グレゴリアンアンテナが挙げられる。また、上述したアンテナは、中央給電形であってもよいし、オフセット形であってもよい。
【００１７】
また、通信装置は、電子対抗手段、電子支援手段、レーダ、電話、電信、放送、または、電波望遠鏡などといった電磁波の送信または受信に関する種々の用途に利用できる。電磁波としては、例えば、電波（電波法では３００万［ＭＨｚ］以下の周波数の電磁波と定義される）が挙げられる。
【００１８】
なお、以下では、説明の便宜上、電磁波を、低周波数の電磁波と、中間周波数の電磁波と、高周波数の電磁波と、に分類している。そして、以下では、通信装置は、３パターンの周波数のそれぞれに対応する３パターンの開口長に変化させることができる放射器を有するとして説明をおこなっている。
【００１９】
（通信装置によりおこなわれる送受信の対象になる電磁波の周波数に応じた開口長の変化の内容）
まず、図１を用いて、通信装置により電磁波の送受信の効率化のためにおこなわれる送受信の対象になる電磁波の周波数に応じた開口長の変化の内容について説明する。
【００２０】
図１は、通信装置によりおこなわれる送受信の対象になる電磁波の周波数に応じた開口長の変化の内容を示す説明図である。なお、図１では、簡単のため、放射器により目的とする方向へ放射される電磁波（メインローブの電磁波）を対象にして、電磁波の送受信の効率化について説明する。
【００２１】
まず、図１の（ａ）に、通信装置が有する放射器１００の開口長Ｌの一例を示す。ここで、放射器１００には、素子アンテナＥが行列状に配列されている。放射器１００は、送受信に使用する素子アンテナＥの組み合わせを変更することにより、開口長Ｌを変化させることができる一つのアンテナとして機能する。ここで、開口長とは、送受信に使用する素子アンテナＥの組み合わせにより生成される電磁波の放射面（または受信面）の長さであり、放射面が正方形であれば辺長に対応する。なお、図１の（ａ）では、送信に使用する素子アンテナＥを白丸で示し、不使用の素子アンテナＥを黒丸で示している。
【００２２】
ここで、放射器１００から放射される電磁波には、周波数が低いほどビーム幅が広くなるという特性がある。そして、ビーム幅の変化により、反射板Ｍへ電磁波が効率よく放射されなくなる場合がある。そのため、通信装置は、送受信の対象になる電磁波の周波数に応じて、放射器１００の開口長Ｌを変化させて、反射板Ｍの幅に合うビーム幅へと調整することにより、反射板Ｍへの電磁波の放射を効率よくおこなえるようにする。
【００２３】
（１）は、低周波数の電磁波の送受信に使用される開口長Ｌの長い放射器１００である。ここで、放射器１００は、素子アンテナＥのすべてを使用することにより、開口長Ｌを長くしている。開口長Ｌが長くなると、ビーム幅は狭くなる性質がある。通信装置は、送信する電磁波が低周波数であるために反射板Ｍの幅よりビーム幅が広くなってしまった場合は、（１）の開口長Ｌの長い放射器１００を使用することで、反射板Ｍ全体に効率よく電磁波を放射できるビーム幅に調整する。
【００２４】
（２）は、中間周波数の電磁波の送受信に使用される開口長Ｌが中程度の放射器１００である。ここで、放射器１００は、素子アンテナＥの外周部分を使用しないようにして、開口長Ｌを中程度にしている。開口長Ｌを中程度にすることでビーム幅を中程度にすることができる。通信装置は、送信する電磁波が中間周波数であってビーム幅が中程度である場合は、（２）の開口長Ｌが中程度の放射器１００を使用することで、反射板Ｍ全体に効率よく電磁波を放射できるビーム幅に調整する。
【００２５】
（３）は、高周波数の電磁波の送受信に使用される開口長Ｌが短い放射器１００である。ここで、放射器１００は、素子アンテナＥの中央部分以外を使用しないようにして、開口長Ｌを短くしている。開口長Ｌが短くなると、ビーム幅は広くなる性質がある。通信装置は、送信する電磁波が高周波数であるために反射板Ｍの幅よりビーム幅が狭くなってしまった場合は、（３）の開口長Ｌの短い放射器１００を使用することで、反射板Ｍ全体に効率よく電磁波を放射できるビーム幅に調整する。
【００２６】
このように、放射器１００は、開口長Ｌの大きさを３パターンに変化できるようにして、放射する電磁波のビーム幅を調整できるようにしている。そして、通信装置は、送信する電磁波の周波数に適した開口長Ｌを選択し、反射板Ｍ全体に効率よく電磁波を放射できるビーム幅に調整している。
【００２７】
次に、図１の（ｂ）および（ｃ）を用いて、通信装置による電磁波の周波数に応じた開口長Ｌの変化の具体例について説明する。具体的には、通信装置は、電磁波を送信する場合、反射板Ｍの反射領域に電磁波を入射させ、反射板Ｍの後ろに電磁波を漏らさないように、電磁波の周波数に応じて開口長Ｌを変化させる。そして、通信装置は、放射器１００から放射される電磁波の概ね１０ｄＢビーム幅が、常に反射板Ｍの反射領域に収まるようにする。
【００２８】
まず、図１の（ｂ）を用いて、通信装置による送信の対象になる電磁波が低周波数である場合を例に挙げて、開口長Ｌの変化による送信の効率の変化の具体例について説明する。ここで、低周波数の電磁波には、放射される際にビーム幅が広くなるという性質がある。
【００２９】
（１）通信装置が図１の（ａ）の（３）のように開口長Ｌが短い状態で、低周波数の電磁波を送信すると、ビーム幅が周波数に依存して広くなり、さらに、開口長Ｌが短いためにビーム幅はより広くなる。そのため、放射器１００から放射される電磁波の一部は、反射板Ｍに入射せずに反射板Ｍの後ろへ漏れてしまう。なお、電磁波が反射板Ｍの後ろへ漏れることを「スピルオーバー」という。このように、低周波数の電磁波の送信には短い開口長Ｌが不適であり、送信の効率が悪くなることが分かる。
【００３０】
（２）一方、通信装置が図１の（ａ）の（１）のように開口長Ｌが長い状態で、低周波数の電磁波を送信すると、ビーム幅が周波数に依存して広くなるものの、開口長Ｌが長いためにビーム幅が狭められる。そのため、放射器１００から放射される電磁波のほとんどが反射板Ｍに入射するようになり、送信の効率がよくなる。このように、低周波数の電磁波の送信には長い開口長Ｌが適当であり、送信の効率化が図れることが分かる。
【００３１】
以上のように、通信装置は、低周波数の電磁波を送信する場合、開口長Ｌを長くすることにより、周波数に依存して広くなったビーム幅を反射板Ｍの反射領域に収まるように狭くすることができる。そして、通信装置は、放射器１００からスピルオーバーを低減し電磁波を放射し、電磁波が反射板Ｍに効率よく入射するようにして、送信の効率をよくすることができる。
【００３２】
また、図１の（ｃ）を用いて、通信装置による送信の対象になる電磁波が高周波数である場合を例に挙げて、開口長Ｌの変化による送信の効率の変化の具体例について説明する。ここで、高周波数の電磁波には、放射される際にビーム幅が狭くなるという性質がある。
【００３３】
（１）通信装置が図１の（ａ）の（１）のように開口長Ｌが長い状態で、高周波数の電磁波を送信すると、ビーム幅が周波数に依存して狭くなり、さらに、開口長Ｌが長いためにビーム幅はより狭くなる。そのため、放射器１００から放射される電磁波のサイドローブを含め全体が反射板Ｍに入射し効率が低下てしまう。このように、高周波数の電磁波の送信には長い開口長Ｌは不適であり、送信の効率が悪くなることが分かる。
【００３４】
（２）一方、通信装置が、図１の（ａ）の（３）のように開口長Ｌが短い状態で、高周波数の電磁波を送信すると、ビーム幅が周波数に依存して狭くなるものの、開口長Ｌが短いためにビーム幅が広げられる。そのため、放射器１００から放射される電磁波は、反射板Ｍの反射領域全体に入射するようになり、送信の効率がよくなる。このように、高周波数の電磁波の送信には短い開口長Ｌが適当であり、送信の効率化が図れることが分かる。
【００３５】
以上のように、通信装置は、高周波数の電磁波を送信する場合、開口長Ｌを短くすることにより、周波数に依存して狭くなったビーム幅を反射板Ｍの反射領域全体に入射するように広くすることができる。そして、通信装置は、放射器１００から放射される電磁波が反射板Ｍ全体に効率よく入射するようにして、送信の効率をよくすることができる。
【００３６】
ここでは、電磁波の送信の場合について説明した。しかし、放射器１００による電磁波の送信と受信には可逆性があるため、上述した図１の（ｂ）および（ｃ）は、電磁波の経路を逆にすることで電磁波を受信する場合を示す図になる。そして、放射器１００による電磁波の送信と受信には可逆性があるため、上述した反射板Ｍの反射領域全体に効率よく電磁波を放射できる開口長Ｌは、反射板Ｍの反射領域全体から効率よく電磁波を受信できる開口長Ｌでもある。
【００３７】
そのため、通信装置は、送信の場合と同様に受信の場合でも、受信する電磁波の周波数に適した開口長Ｌを選択することで、反射板Ｍ全体から効率よく電磁波を受信できるように開口長Ｌを調整して、電磁波の受信の効率化を図ることができる。具体的には、通信装置は、電磁波を受信する場合、反射板Ｍの反射領域からの電磁波を受信し、反射板Ｍの外から入射する電磁波を受信しにくいように、電磁波の周波数に応じて開口長Ｌを変化させる。
【００３８】
このように、通信装置は、送信の対象になる電磁波の周波数に応じて、開口長Ｌを変化させ、反射板Ｍに対して効率よく電磁波を放射することができるようになる。また、通信装置は、受信の対象になる電磁波の周波数に応じて、開口長Ｌを変化させ、反射板Ｍから効率よく電磁波を受信することができるようになる。
【００３９】
これにより、通信装置は、広帯域に渡り、効率よく電磁波の送受信をおこなうことができるようになる。結果として、広帯域の周波数に対応するために、帯域ごとに装置を用意しなくてもよくなり、複数台の装置を用意するためのコストを削減することができる。また、複数台の装置を用意しなくてよいので、通信システムが巨大にならずに済む。
【００４０】
なお、図１では、通信装置は、放射器１００により目的とする方向へ放射される電磁波（メインローブの電磁波、概ね１０ｄＢ）のビーム幅を対象にして、電磁波の送受信の効率化を図った。
【００４１】
（通信装置のハードウェア構成例）
次に、図２を用いて、通信装置のハードウェア構成例について説明する。
【００４２】
図２は、実施の形態にかかる通信装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。図２において、通信装置２００は、プロセッサ（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１と、記憶装置２０２と、入力装置２０３と、発信器２０４と、変調器２０５と、給電回路２０６と、駆動回路２０９と、放射器１００と、電力増幅器２１１と、送受切換器２１２と、低雑音増幅器２１３と、復調器２１４を備えている。
【００４３】
ここで、プロセッサ２０１は、通信装置２００の全体の制御を司る。記憶装置２０２は、ブートプログラムなどのプログラムを記憶している。記憶装置２０２は、プロセッサ２０１のワークエリアとして使用される。記憶装置２０２は、周波数対開口長ＤＢ（ＤａｔａＢａｓｅ）２１０とスイッチ切替ＤＢ２２０を記憶している。記憶装置２０２には、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ‐Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク、光ディスクなどを採用できる。入力装置２０３は、文字、数字、各種指示などの入力のためのキーを備え、データの入力をおこなう。また、タッチパネル式の入力パッドやテンキーなどであってもよい。
【００４４】
発信器２０４は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を発生する。発信器２０４は、例えば、水晶振動子の圧電効果により信号を発生する。変調器２０５は、発信器２０４からＲＦ信号を受信し、プロセッサ２０１から入力される変調コードに応じて変調する。変調器２０５は、変調したＲＦ信号を電力増幅器２１１に送信しＲＦ信号を増幅する。増幅されたＲＦ信号は送受切換器２１２により受信経路と分離され給電回路２０６に送信する。受信時は、給電回路から受信したＲＦ信号を送受切換器２１２により送信経路と分離して低雑音増幅器に入力し、次に復調器２１４で必要な情報に変換して取り出し、そしてプロセッサ２０１へ伝える。なお、電力増幅器２１１と送受切換器２１２および低雑音増幅器２１３は放射器１００の各素子アンテナの入出力端にモジュール化して設けても良い。
【００４５】
給電回路２０６は、分配器（パワーデバイダ：ｐｏｗｅｒ ｄｉｖｉｄｅｒ）２０７（ａ，ｂ，ｃ）と、スイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）と、を備えている。給電回路２０６は、送受切換器２１２から受信したＲＦ信号を放射器１００に供給する。具体的には、給電回路２０６は、スイッチ２０８（ａ）で各分配器２０７（ａ，ｂ，ｃ）を選択し、送受切換器２１２から受信したＲＦ信号を、スイッチ２０８（ｂ，ｃ）を介して、放射器１００の各素子アンテナＥに同位相、同振幅（またはウエイティングが有っても良い）で供給する。スイッチ２０８には、ピンスイッチ、同軸スイッチ、またはＭＥＭＳスイッチを採用できる。なお、上記では、送信での流れを示したが受信の場合は逆の流れとなる。
【００４６】
駆動回路２０９は、スイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の接続先を切り替える。駆動回路２０９は、プロセッサ２０１からスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の接続先の組み合わせを受信し、スイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の接続先を切り替える。放射器１００は、素子アンテナが配列されており、反射板Ｍを介して電磁波の送受信をおこなう。
【００４７】
（放射器１００の一例）
次に、図３−１〜図３―４を用いて、放射器１００の一例について説明する。
【００４８】
図３−１〜図３−４は、放射器１００の一例を示す説明図である。図３−１に示すように、放射器１００には、素子アンテナＥが６×６の行列状に配列されている。そして、放射器１００は、電磁波の送信または受信に使用する互いに隣接した素子アンテナＥの組み合わせを変えることで、複数の開口長Ｌに変化させられる一つのアンテナとして機能する。例えば、放射器１００は、１行１列目〜６行６列目までのすべての素子アンテナＥ（３６個の素子アンテナＥ）を使用して、開口長Ｌの長い一つのアンテナとして機能することができる。
【００４９】
また、放射器１００は、２行２列目〜５行５列目までの素子アンテナＥ（１６個の素子アンテナＥ）を使用して、開口長Ｌが中程度の一つのアンテナとして機能することができる。また、放射器１００は、３行３列目〜４行４列目までの素子アンテナＥ（４個の素子アンテナＥ）を使用して、開口長Ｌが短い一つのアンテナとして機能することができる。
【００５０】
そして、図３−２〜図３−４に示すように、放射器１００の開口長Ｌは、駆動回路２０９により各素子アンテナＥに対応するスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）が切り替えられることにより、選択される。例えば、放射器１００を開口長Ｌが短い一つのアンテナとして機能させる場合、駆動回路２０９により３行３列目〜４行４列目までの素子アンテナＥに対応するスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）が切り替えられ、分配器２０７（ｃ）が選ばれ、その出力をスイッチ２０８（ｃ）が選択し決定される。
【００５１】
ここでは、放射器１００は、３パターンの開口長Ｌのアンテナとして機能するようになっているが、２パターンまたは４パターン以上の開口長Ｌのアンテナとして機能するようになっていてもよい。また、ここでは、放射器１００には、素子アンテナＥが正方行列状に配列されているが、素子アンテナＥが行の数と列の数が異なる行列状に配列されていてもよい。この場合、変化させる開口長Ｌとしては、長手方向の長さを採用してもよいし、長手方向と短手方向との両方の長さをそれぞれ採用してもよい。また、ここでは、放射器１００には、素子アンテナＥが行列状に配列されているが、素子アンテナＥが同心円状に配列されていてもよく、この同心円とは、真円でも楕円でもよい。この場合、変化させる開口長Ｌとしては、円の直径、楕円の長半径や短半径を採用できる。
【００５２】
（周波数対開口長ＤＢ２１０の記憶内容）
次に、図４−１を用いて、通信装置２００の記憶装置２０２に記憶されている周波数対開口長ＤＢ２１０の記憶内容について説明する。
【００５３】
図４−１は、通信装置２００の記憶装置２０２に記憶されている周波数対開口長ＤＢ２１０の記憶内容を示す説明図である。図４−１に示すように、周波数対開口長ＤＢ２１０は、放射器番号項目に対応付けて、０（低周波数）項目と、１（中間周波数）項目と、２（高周波数）項目と、を有し、スイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）による放射器の選択結果を構成する。
【００５４】
放射器番号項目には、放射器１００を識別する識別子が記憶されている。０（低周波数）項目には、送受信対象の電磁波の周波数が低周波数である場合での放射器番号項目の識別子によって識別される放射器１００のＯＮまたはＯＦＦの状態が記憶されている。なお、ＯＮとはＲＦ信号が供給されている状態であり、ＯＦＦとはＲＦ信号が供給されていない状態である。
【００５５】
周波数項目の１（中間周波数）項目には、送受信対象の電磁波の周波数が中間周波数である場合での放射器番号項目の識別子によって識別される放射器１００のＯＮまたはＯＦＦの状態が記憶されている。周波数項目の２（高周波数）項目には、送受信対象の電磁波の周波数が高周波数である場合での放射器番号項目の識別子によって識別される放射器１００のＯＮまたはＯＦＦの状態が記憶されている。
【００５６】
周波数対開口長ＤＢ２１０は、通信装置２００が放射器１００の開口長Ｌを送受信の対象になる電磁波の周波数に対応する開口長Ｌに変化させるためのスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を取得する際に通信装置２００により参照される。
【００５７】
（スイッチ切替ＤＢ２２０の記憶内容）
次に、図４−２を用いて、通信装置２００の記憶装置２０２に記憶されているスイッチ切替ＤＢ２２０の記憶内容について説明する。
【００５８】
図４−２は、通信装置２００の記憶装置２０２に記憶されているスイッチ切替ＤＢ２２０の記憶内容を示す説明図である。図４−２に示すように、周波数選択項目と、スイッチ２０８（ａ）項目と、スイッチ２０８（ｂ）項目と、スイッチ２０８（ｃ）項目と、を有し、送受信の対象になる電磁波の周波数の範囲ごとにレコードを構成する。
【００５９】
周波数選択項目には、送受信の対象として選択した電磁波の周波数の範囲が記憶されている。ここでは、周波数項目には、高周波数の範囲と、中間周波数の範囲と、低周波数の範囲と、が記憶されている。
【００６０】
スイッチ２０８（ａ）項目には、周波数選択項目の周波数の電磁波を送受信する場合におけるスイッチ２０８（ａ）の切替の状態が記憶されている。スイッチ２０８（ｂ）項目には、周波数選択項目の周波数の電磁波を送受信する場合におけるスイッチ２０８（ｂ）の切替の状態が記憶されている。スイッチ２０８（ｃ）項目には、周波数選択項目の周波数の電磁波を送受信する場合におけるスイッチ２０８（ｃ）の切替の状態が記憶されている。
【００６１】
プロセッサ２０１は、スイッチ切替ＤＢ２２０を参照して、駆動回路２０９によりスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）を切り替えることで、放射器１００を送受信の対象に選択した電磁波の周波数に対応した開口長Ｌに設定できる。
【００６２】
（通信装置２００の機能的構成例）
次に、図５を用いて、通信装置２００の機能的構成例について説明する。
【００６３】
図５は、通信装置２００の機能的構成を示すブロック図である。通信装置２００は、素子群５０１と、選択部５０２と、入力部５０３と、記憶部５０４と、駆動部５０５と、を含む構成である。
【００６４】
素子群５０１は、反射板Ｍを介して電磁波を送信する機能を有する。ここで、素子群５０１とは、上述した放射器１００（素子アンテナＥ群）である。電磁波には、例えば、電波がある。具体的には、例えば、素子群５０１は、入力された電磁波を反射板Ｍに入射させ、反射板Ｍで電磁波を反射させて電磁波を送信する。これにより、素子群５０１は、反射板Ｍが反射する方向へ電磁波を送信することができる。
【００６５】
また、素子群５０１は、反射板Ｍを介して電磁波を受信する機能を有する。具体的には、例えば、素子群５０１は、反射板Ｍに入射し、反射板Ｍで反射してきた電磁波を受信する。これにより、素子群５０１は、反射板Ｍに入射する方向からの電磁波を受信することができる。
【００６６】
選択部５０２は、電磁波を反射板Ｍの反射領域内で反射させる、入力周波数に応じた開口長Ｌの素子集合を、素子群５０１の中から選択する機能を有する。ここで、電磁波を反射板Ｍの反射領域内で反射させる、入力周波数に応じた開口長Ｌの素子集合とは、反射板Ｍの反射領域に概ね１０ｄＢビーム幅のメインローブの電磁波を放射する、入力周波数に応じた開口長Ｌの素子の集合である。また、電磁波を反射板Ｍの反射領域内で反射させる、入力周波数に応じた開口長Ｌの素子集合とは、反射板Ｍが存在しない方向には、メインローブの電磁波をほとんど漏らさない素子の集合である。なお、メインローブの電磁波とは、放射器１００が、目的とする方向に放射する電磁波である。
【００６７】
具体的には、例えば、選択部５０２は、記憶部５０４に記憶されているスイッチ切替ＤＢ２２０を参照して、送信の対象になる電磁波の周波数に対応付けられたスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を特定することで、素子アンテナＥの集合を選択する。これにより、反射板Ｍにメインローブの電磁波を効率よく放射できる一つのアンテナとして機能する素子アンテナＥの集合を選択することができる。
【００６８】
また、具体的には、例えば、選択部５０２は、素子集合から反射板Ｍの反射領域が存在する方向にはスピルオーバーが少ない特性である素子集合を選択する。ここで、スピルオーバーが少ない特性である素子集合とは、例えば、概ね１０ｄＢビーム幅のメインローブの電磁波を反射板Ｍから漏らさない開口長Ｌの素子の集合である。より具体的には、例えば、選択部５０２は、メインローブの電磁波を反射板Ｍから漏らさない開口長Ｌとなる素子アンテナＥの集合をＯＮにするスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を、周波数に対応付けて記憶したスイッチ切替ＤＢ２２０を参照する。そして、選択部５０２は、送信対象の電磁波の周波数に対応するスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を特定することで、放射器１００の中でＯＮにする素子アンテナＥの集合を選択する。これにより、放射器１００から反射板Ｍの方向にはスピルオーバーが少ない素子アンテナＥの集合を選択するため、メインローブの電磁波にスピルオーバーによる電磁波が干渉することを防止できる素子アンテナＥの集合を選択できる。なお、スピルオーバーの電磁波とは、放射器１００が放射した電磁波の中で反射板Ｍから漏れ出た電磁波であり、例えば、バックローブやサイドローブである。
【００６９】
また、選択部５０２は、反射板Ｍから反射してくる電磁波を受信する、入力周波数に応じた開口長Ｌの素子集合を、素子群５０１の中から選択する機能を有する。ここで、反射板Ｍから反射してくる電磁波を受信させる受信領域内の素子の集合とは、反射板Ｍから反射してきた電磁波以外を受信しにくい開口長Ｌになる素子の集合である。
【００７０】
具体的には、例えば、選択部５０２は、記憶部５０４に記憶されているスイッチ切替ＤＢ２２０を参照して、受信の対象になる電磁波の周波数に対応付けられたスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を特定することで、素子アンテナＥの集合を選択する。これにより、反射板Ｍから反射してきた電磁波を効率よく受信できる一つのアンテナとして機能する素子アンテナＥの集合を選択することができる。
【００７１】
また、具体的には、例えば、選択部５０２は、素子集合から反射板Ｍの反射領域が存在する方向にはスピルオーバーが少ない特性である素子集合を選択する。より具体的には、例えば、選択部５０２は、概ね１０ｄＢビーム幅のメインローブの電磁波を反射板Ｍから漏らさない開口長Ｌとなる素子アンテナＥの集合をＯＮにする場合のスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を記憶したスイッチ切替ＤＢ２２０を参照する。そして、選択部５０２は、受信対象の電磁波の周波数に対応するスイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を特定することで、放射器１００の中で、ＯＮにする素子アンテナＥの集合を選択する。これにより、放射器１００から反射板Ｍの方向にはスピルオーバーが少ない素子アンテナＥの集合を選択するため、雑音になるスピルオーバーによる電磁波を受信しにくい素子アンテナＥの集合を選択することができる。
【００７２】
選択部５０２は、具体的には、例えば、図２に示した記憶装置２０２（ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク、光ディスクなど）に記憶されたプログラムをプロセッサ２０１に実行させることにより、その機能を実現する。なお、選択結果は、例えば、記憶装置２０２に記憶される。
【００７３】
入力部５０３は、送受信の対象になる電磁波の周波数を入力する機能を有する。具体的には、入力部５０３は、通信装置２００のユーザから送受信の対象になる電磁波の周波数の入力を受ける。入力部５０３は、具体的には、例えば、図２に示した入力装置２０３により、その機能を実現する。
【００７４】
記憶部５０４は、入力周波数に応じて開口長Ｌが異なる複数の素子集合を特定する情報を記憶する機能を有する。具体的には、例えば、記憶部５０４は、スイッチ切替ＤＢ２２０を記憶する。記憶部５０４は、具体的には、例えば、図２に示した記憶装置２０２（ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク、光ディスクなど）により、その機能を実現する。
【００７５】
駆動部５０５は、選択部５０２によって選択された選択結果に基づいて、スイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）を切り替える。これにより、通信装置２００は、選択部５０２に選択された素子アンテナＥの集合を用いて電磁波の送受信をおこなうようになる。駆動部５０５は、具体的には、例えば、図２に示した駆動回路２０９により、その機能を実現する。
【００７６】
（放射器１００の送信特性）
次に、図６〜図８を用いて、送信対象の電磁波の周波数を、低周波数、中間周波数、高周波数、のいずれかに固定し、放射器１００の開口長Ｌを３パターンに変化させた場合のそれぞれの場合における放射器１００の送信特性について説明する。そして、通信装置２００が、周波数に応じて開口長Ｌを変化させることで、広帯域な周波数の電磁波の送受信に対応できることを示す。
【００７７】
送信特性において、放射器１００により目的とする方向へ放射される電磁波をメインローブの電磁波といい、放射器１００から放射され反射器Ｍから漏れ出た、不要な方向へ放射される電磁波をスピルオーバー（サイドローブおよびバックローブ）の電磁波という。
【００７８】
反射板Ｍを介した電磁波の送信では、メインローブ（概ね１０ｄＢビーム幅）の電磁波を反射板Ｍ全体に入射させることで、送信効率が向上する。また、反射板Ｍを介した電磁波の送信では、反射板Ｍにサイドローブの電磁波が入射すると、サイドローブの電磁波がメインローブの電磁波に干渉し、送信効率が低下する。
【００７９】
そのため、メインローブの範囲に反射板Ｍが存在し、サイドローブの範囲に反射板Ｍが存在しない特性になる開口長Ｌが、送信に適した開口長Ｌである。また、反射板Ｍの端までメインローブ内の−１０［ｄＢ］程度の強い電磁波が放射される特性になる開口長Ｌが、より送信に適した開口長Ｌである。
【００８０】
（送信対象の電磁波が低周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性）
まず、図６を用いて、送信対象の電磁波が低周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性について説明する。
【００８１】
図６は、送信対象の電磁波が低周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性を示す説明図である。図６は、放射器１００からみた角度を横軸に示し、当該角度への電磁波の送信利得（相対値：ｄＢ）を縦軸に示した送信特性のグラフである。なお、ここでは、放射器１００からみて、−２０度〜２０度の範囲に、反射板Ｍが存在するとする。
【００８２】
ここで、開口長Ｌが短い場合および開口長Ｌが中程度の場合には、反射板Ｍが存在しない−４５度〜−２０度および２０度〜４５度の範囲に、メインローブの電磁波が漏れてしまっていることが分かる。一方、開口長Ｌが長い場合には、反射板Ｍが存在する−２０度〜２０度の範囲にメインローブ内の−１０［ｄＢ］以上の強い電磁波を放射し、かつ、反射板Ｍが存在しない−４５度〜−２０度および２０度〜４５度の範囲には、ほとんどメインローブの電磁波を放射していないことが分かる。以上のように、低周波数の電磁波の送信の際には開口長Ｌを長くすることで、放射器１００の送信特性が低周波数の電磁波の送信に適した特性になることが分かる。
【００８３】
また、放射器１００の送信特性と受信特性とには可逆性があるため、図６に示した角度における電磁波の送信利得（相対値：ｄＢ）の値は、そのまま当該角度における受信利得（相対値：ｄＢ）の値になる。そのため、送信の際と同様に、低周波数の電磁波の受信の際には開口長Ｌを長くすることで、放射器１００の受信特性が低周波数の電磁波の受信に適した特性になることが分かる。
【００８４】
（送信対象の電磁波が中間周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性）
次に、図７を用いて、送信対象の電磁波が中間周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性について説明する。
【００８５】
図７は、送信対象の電磁波が中間周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性を示す説明図である。図７は、放射器１００からみた角度を横軸に示し、当該角度への電磁波の送信利得（相対値：ｄＢ）を縦軸に示した送信特性のグラフである。なお、ここでは、放射器１００からみて、−２０度〜２０度の範囲に、反射板Ｍが存在するとする。
【００８６】
ここで、開口長Ｌが長い場合には、反射板Ｍが存在する−２０度〜２０度の範囲の一部にしかメインローブ内の−１０［ｄＢ］以上の強い電磁波を放射できていないことが分かる。また、開口長Ｌが短い場合には、反射板Ｍが存在しない−４５度〜−２０度および２０度〜４５度の範囲にも、メインローブの電磁波を放射してしまっていることが分かる。一方、開口長Ｌが中程度の場合には、反射板Ｍが存在する−２０度〜２０度の範囲にメインローブ内の−１０ｄＢ以上の強い電磁波を放射し、かつ、反射板Ｍが存在しない−４５度〜−２０度および２０度〜４５度の範囲には、ほとんどメインローブの電磁波を放射していないことが分かる。
【００８７】
以上のように、中間周波数の電磁波の送信の際には開口長Ｌを中程度にすることで、放射器１００の送信特性が中間周波数の電磁波の送信に適した特性になることが分かる。また、放射器１００の送信特性と受信特性とには可逆性があるため、図７に示した角度における電磁波の送信利得（相対値：ｄＢ）の値は、そのまま当該角度における受信利得（相対値：ｄＢ）の値になる。中間周波数の電磁波の受信の際には開口長Ｌを中程度にすることで、放射器１００の受信特性が中間周波数の電磁波の受信に適した特性になることが分かる。
【００８８】
（送信対象の電磁波が高周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性）
次に、図８を用いて、送信対象の電磁波が高周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性について説明する。
【００８９】
図８は、送信対象の電磁波が高周波数の電磁波である場合における放射器１００の送信特性を示す説明図である。図８は、放射器１００からみた角度を横軸に示し、当該角度への電磁波の送信利得（相対値：ｄＢ）を縦軸に示した送信特性のグラフである。なお、ここでは、放射器１００からみて、−２０度〜２０度の範囲に、反射板Ｍが存在するとする。
【００９０】
ここで、開口長Ｌが長い場合および開口長Ｌが中程度の場合には、反射板Ｍが存在する−２０度〜２０度の範囲の一部にしかメインローブの電磁波を放射できていないことが分かる。また、反射板Ｍが存在する−２０度〜２０度の範囲に、サイドローブの電磁波を放射してしまっていることが分かる。一方、開口長Ｌが短い場合には、反射板Ｍが存在する−２０度〜２０度の範囲にメインローブ内の−１０［ｄＢ］以上の強い電磁波を放射し、かつ、反射板Ｍが存在しない−４５度〜−２０度および２０度〜４５度の範囲には、ほとんどメインローブの電磁波を放射していないことが分かる。
【００９１】
以上のように、高周波数の電磁波の送信の際には開口長Ｌを短くすることで、放射器１００の送信特性が高周波数の電磁波の送信に適した特性になることが分かる。また、放射器１００の送信特性と受信特性とには可逆性があるため、図８に示した角度における電磁波の送信利得（相対値：ｄＢ）の値は、そのまま当該角度における受信利得（相対値：ｄＢ）の値になる。高周波数の電磁波の受信の際には開口長Ｌを短くすることで、放射器１００の受信特性が高周波数の電磁波の受信に適した特性になることが分かる。
【００９２】
図６〜図８を用いて示したように、通信装置２００は、送受信の対象になる電磁波の周波数に応じて開口長Ｌを変化させることで、放射器１００を広帯域な周波数に対して適した指向特性（送信特性および受信特性）に設定することができる。そのため、通信装置２００は、広帯域な周波数に対しても効率よく送受信をおこなうことができる。
【００９３】
（開口長変化処理の処理内容）
次に、図９を用いて、通信装置２００による開口長変化処理の処理内容について説明する。
【００９４】
図９は、通信装置２００による開口長変化処理の処理内容の詳細を示すフローチャートである。まず、プロセッサ２０１は、送受信の対象になる電磁波の周波数が入力されたか否かを判定する（ステップＳ９０１）。ここで、周波数が入力されていない場合（ステップＳ９０１：Ｎｏ）、プロセッサ２０１は、ステップＳ９０１に戻り、周波数の入力を待つ。
【００９５】
一方、周波数が入力された場合（ステップＳ９０１：Ｙｅｓ）、プロセッサ２０１は、スイッチ切替ＤＢ２２０から、入力された周波数に対応する各スイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を抽出する（ステップＳ９０２）。次に、プロセッサ２０１は、抽出した各スイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）の状態を駆動回路２０９に送信する（ステップＳ９０３）。
【００９６】
そして、駆動回路２０９は、各スイッチ２０８（ａ，ｂ，ｃ）を切り替える（ステップＳ９０４）。これにより、電磁波の送受信に使用する素子アンテナＥを選択することで、放射器１００の開口長Ｌを変化させることができる。
【００９７】
以上説明したように、通信装置２００は、送信の対象になる電磁波の周波数に応じて開口長Ｌを変化させることにより、反射板Ｍに対して効率よく電磁波を放射することができる。具体的には、通信装置２００は、送信の対象になる電磁波の周波数が低いほどより開口長Ｌを長くすることで、周波数に依存して広がったメインローブのビーム幅が狭まるように、放射器１００の送信特性を調整し、反射板Ｍからメインローブの電磁波が漏れないようにして送信の効率化を図ることができる。
【００９８】
また、通信装置２００は、受信の対象になる電磁波の周波数に応じて開口長Ｌを変化させることで、反射板Ｍから効率よく電磁波を受信することができるようになる。具体的には、通信装置２００は、受信の対象になる電磁波の周波数が低いほどより開口長Ｌを長くすることで、反射板Ｍの後ろから入り込んだ電磁波がメインローブの範囲に入らないように、放射器１００の受信特性を調整し、受信の効率化を図ることができる。
【００９９】
これにより、通信装置２００は、広帯域な周波数の電磁波に対して、効率よく反射板Ｍを介した電磁波の送受信をおこなうことができる。結果として、広帯域の周波数に対応するために、帯域ごとに装置を用意しなくてもよくなり、複数台の装置を用意するためのコストを削減することができる。また、複数台の装置を用意しなくてよいので、通信システムが巨大にならずに済む。
【０１００】
また、通信装置２００は、放射器１００の概ね１０ｄＢビーム幅のメインローブが反射板Ｍに照射される特性の開口長Ｌにすることで、放射器１００のサイドローブの電磁波が反射板Ｍに入射することによる送信の効率の低下を防止できる。また、通信装置２００は、放射器１００の概ね１０ｄＢビーム幅のメインローブの範囲のみで反射板Ｍから反射した電磁波を受信することで、受信の効率の低下を防止することができる。
【０１０１】
なお、本実施の形態で説明した通信方法は、予め用意された通信プログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。本通信プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また本通信プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布してもよい。
【０１０２】
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１０３】
（付記１）反射板を介して電磁波を送信する素子群と、
前記電磁波を前記反射板の反射領域内で反射させる、入力周波数に応じた開口長の素子集合を、前記素子群の中から選択する選択手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【０１０４】
（付記２）反射板を介して電磁波を受信する素子群と、
前記反射板から反射してくる電磁波を受信する、入力周波数に応じた開口長の素子集合を、前記素子群の中から選択する選択手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【０１０５】
（付記３）前記選択手段は、
前記入力周波数が低いほど前記開口長が長い素子集合を選択することを特徴とする付記１または２に記載の通信装置。
【０１０６】
（付記４）前記選択手段は、
前記素子集合内の素子数を増加させることで前記開口長が長い素子集合を選択することを特徴とする付記３に記載の通信装置。
【０１０７】
（付記５）前記入力周波数に応じて前記開口長が異なる複数の素子集合を特定する情報を記憶する記憶手段を備え、
前記選択手段は、
前記記憶手段を参照することにより、前記開口長が異なる複数の素子集合の中から前記入力周波数に応じた素子集合を選択することを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の通信装置。
【０１０８】
（付記６）前記素子集合は、前記素子集合から前記反射板の前記反射領域が存在する方向にはスピルオーバーが少ない特性であることを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の通信装置。
【０１０９】
（付記７）反射板を介して電磁波を送信する素子群を有する通信装置が、
前記電磁波を前記反射板の反射領域内で反射させる、入力周波数に応じた開口長の素子集合を、前記素子群の中から選択する、ことを特徴とする通信方法。
【０１１０】
（付記８）反射板を介して電磁波を受信する素子群を有する通信装置が、
前記反射板から反射してくる電磁波を受信する、入力周波数に応じた開口長の素子集合を、前記素子群の中から選択する、ことを特徴とする通信方法。
【符号の説明】
【０１１１】
１００ 放射器（素子アンテナ群）
Ｅ 素子アンテナ
２００ 通信装置
Ｍ 反射板
５０１ 素子群
５０２ 選択部
５０４ 記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射板を介して電磁波を送信する素子群と、
前記電磁波を前記反射板の反射領域内で反射させる、入力周波数に応じた開口長の素子集合を、前記素子群の中から選択する選択手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
反射板を介して電磁波を受信する素子群と、
前記反射板から反射してくる電磁波を受信する、入力周波数に応じた開口長の素子集合を、前記素子群の中から選択する選択手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項３】
前記選択手段は、
前記入力周波数が低いほど前記開口長が長い素子集合を選択することを特徴とする付記１または２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記素子集合は、前記素子集合から前記反射板の前記反射領域が存在する方向にはスピルオーバーが少ない特性であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の通信装置。
【請求項５】
反射板を介して電磁波を送信する素子群を有する通信装置が、
前記電磁波を前記反射板の反射領域内で反射させる、入力周波数に応じた開口長の素子集合を、前記素子群の中から選択することを特徴とする通信方法。
【請求項６】
反射板を介して電磁波を受信する素子群を有する通信装置が、
前記反射板から反射してくる電磁波を受信する、入力周波数に応じた開口長の素子集合を、前記素子群の中から選択することを特徴とする通信方法。
【請求項１】
反射板を介して電磁波を送信する素子群と、
前記電磁波を前記反射板の反射領域内で反射させる、入力周波数に応じた開口長の素子集合を、前記素子群の中から選択する選択手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
反射板を介して電磁波を受信する素子群と、
前記反射板から反射してくる電磁波を受信する、入力周波数に応じた開口長の素子集合を、前記素子群の中から選択する選択手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項３】
前記選択手段は、
前記入力周波数が低いほど前記開口長が長い素子集合を選択することを特徴とする付記１または２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記素子集合は、前記素子集合から前記反射板の前記反射領域が存在する方向にはスピルオーバーが少ない特性であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の通信装置。
【請求項５】
反射板を介して電磁波を送信する素子群を有する通信装置が、
前記電磁波を前記反射板の反射領域内で反射させる、入力周波数に応じた開口長の素子集合を、前記素子群の中から選択することを特徴とする通信方法。
【請求項６】
反射板を介して電磁波を受信する素子群を有する通信装置が、
前記反射板から反射してくる電磁波を受信する、入力周波数に応じた開口長の素子集合を、前記素子群の中から選択することを特徴とする通信方法。
【図１】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図３−３】
【図３−４】
【図４−１】
【図４−２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図３−３】
【図３−４】
【図４−１】
【図４−２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−２６８０２（Ｐ２０１３−２６８０２Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５９３５６（Ｐ２０１１−１５９３５６）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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