[发明专利]指向性可变天线

说明书

技术领域

本发明涉及在利用微波、毫米波等高频电磁波的装置中使用的指 向性可变天线。

背景技术

搭载于移动电话的鞭状天线等线状天线，通常，被设计为在通话 时立起保持终端的情况下使得天线相对于大地垂直。此时，相对线状 的供电导体在垂直的平面(水平面)内具有各向同性的指向性。在图 14中表示该状态。相对大地直立的终端1021的天线辐射指向性1031 相对大地(水平面)为平行的方向，由此能够在宽广范围内得到辐射 增益，因此便于和基地局1001连接。

但是，在将移动电话用作信息终端的情况下，常将终端放倒加以 使用。这样相对大地放倒的终端1022的线状天线的供电导体的方向近 似水平，获得辐射增益的方向倾斜，因此担心不能够得到朝向基地局 1001的方向的辐射增益，通信灵敏度下降。

为了解决该问题，需要使天线的辐射增益在包括天线的较长方向 的平面(垂直面)内变化的辐射指向性(1033所示)。

此外，当为主要在房屋中使用的无线LAN时，人的来往会妨碍电 波，或由于多路径(multi-path)的衰减产生通信难以确立的场所。因 为当通信所利用的频率上升时电磁波的绕射会变弱，所以在此情况下 该倾向尤其显著。因此，在利用更高频率的通信方式被一般化时成为 较大的问题。

作为解决这些问题的一个方法，存在下述方法：提高能够接收直 接到来波然后确立通信的方向的天线的辐射增益，降低妨碍波到来的 方向的增益，从而抑制干涉，提高通信的灵敏度。为此，需要能够根 据电波传送的状况变更辐射指向性的天线。

另一方面，利用单极天线、偶极天线(dipole antenna)等线状导体 的天线相对于旋转对称轴(较长方向)具有轴对称的辐射指向性。对 于这样的天线，关于与无供电导体元件并用并使水平面内的指向性改 变的天线提出有很多方案，例如专利文献1等。

这样的天线为了使设置在供电元件的外侧的无供电无件和供电元 件的耦合度最佳化并加以利用，必须相隔从半波长到四分之一波长左 右的距离，因此存在天线整体的占用体积容易大型化的问题。

作为改善这种问题的技术的一个例子，存在专利文献2。在图16 中表示该技术。该发明是一种天线装置，除了线状的供电导体元件163 以外，在以供电导体元件163为中心的圆周上至少配置有两根以上的 线状导体，该线状导体为通过开关元件165至少连接有两个长度不同 的线状导体164和166的结构，该天线装置还具有用于驱动开关元件 165的与控制部连接的连接单元(169和160)，控制部设置有驱动任意 的上述开关元件从而开关该开关元件的单元。

根据专利文献2，在通过无供电的线状导体元件的开关设定规定的 长度从而作为波导器起作用的情况下，能够使辐射指向性朝向设置有 波导器的方向，能够控制水平面内的辐射特性。

此外，不使用的无供电线状导体通过开关能够成为对规定的电磁 波不造成影响的长度，因此具有能够使无供电线状导体接近供电导体 元件配置，从而能够使天线在供电导体元件的周围占用的空间小型化 的优点。

假设将这样的天线搭载于移动电话等便携式无线通信终端，则即 使保持的姿势改变或通信状态改变时，通过控制辐射指向性，也能够 改善天线的增益，能够期待提高通信灵敏度的效果。

但是，根据专利文献2所述的技术，存在只能实现水平面内的辐 射指向性控制，不能够进行垂直面内的辐射指向性控制的问题。为了 使垂直面内的辐射指向性改变，通过在其较长方向上排列多个供电元 件，形成阵列(共线阵列)，能够实现控制元件间的相位。该技术的一 个例子公开在专利文献3中。以下参照图18说明专利文献3中公开的 技术。

图18所示的天线包括：夹着电介质181且配设成同心圆状的一对 圆筒导体189、180；在上述一对圆筒导体189、180中的外侧的圆筒导 体189上以不足0.7波长的间隔周期性设置的多个环状槽缝182；在该 多个环状槽缝182的周围分别夹着各槽缝对称配设的由圆筒形裙形件 (skirt)形成的多个半波长偶极天线元件183；和同轴供电线184，该 同轴供电线184以贯通上述一对圆筒导体中的内侧的圆筒导体180的 内部的方式设置、且具有与上述一对圆筒导体的内侧和外侧的圆筒导 体189、180分别导通的外导体和内导体。