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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-04
(45)【発行日】2023-12-12
(54)【発明の名称】移動体用アンテナ装置及び通信装置
(51)【国際特許分類】
H01Q 19/12 20060101AFI20231205BHJP
H01Q 1/32 20060101ALI20231205BHJP
H01Q 3/30 20060101ALI20231205BHJP
【ＦＩ】
H01Q19/12
H01Q1/32 Z
H01Q3/30
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2021506216
(86)(22)【出願日】2020-01-29
(86)【国際出願番号】 JP2020003125
(87)【国際公開番号】W WO2020189033
(87)【国際公開日】2020-09-24
【審査請求日】2022-07-21
(31)【優先権主張番号】P 2019050392
(32)【優先日】2019-03-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】395011665
【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所
(73)【特許権者】
【識別番号】000183406
【氏名又は名称】住友電装株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000280
【氏名又は名称】弁理士法人サンクレスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】三木 祐太郎
(72)【発明者】
【氏名】山岸 傑
(72)【発明者】
【氏名】福永 貴徳
(72)【発明者】
【氏名】桑山 一郎
(72)【発明者】
【氏名】高野 豊久
(72)【発明者】
【氏名】平井 宏樹
(72)【発明者】
【氏名】大見 則親
(72)【発明者】
【氏名】曽根 康介
(72)【発明者】
【氏名】山本 泰行
【審査官】佐藤 当秀
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１５／１２０４１７（ＷＯ，Ａ２）
【文献】特開平１１－２２５０１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－３０８０４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】西独国特許出願公開第０２０５４６２１（ＤＥ，Ａ）
【文献】特開２０００－３５３９１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２７８９０１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｑ １３／００－１９／３２
Ｈ０１Ｑ １／３２
Ｈ０１Ｑ ３／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
移動体に搭載されるアンテナと、前記アンテナのビーム方向を変える反射面を有する反射器と、を備え、
前記アンテナは、
第１ビームを生じさせる複数の第１アンテナ素子と、
第２ビームを生じさせる複数の第２アンテナ素子と、を含み、
前記反射面は、
前記第１ビームを、第１方向に向ける第１反射領域と、
前記第２ビームを、前記第１方向とは異なる第２方向に向ける第２反射領域と、を含み、
前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、前記第１ビーム及び前記第２ビームが前記アンテナと前記反射器との間において同一方向を向くように、配置され、
前記複数の第１アンテナ素子は、前記第１反射領域と平行な方向に一列に配置され、
前記複数の第２アンテナ素子は、前記第２反射領域と平行な方向に一列に配置される、
移動体用アンテナ装置。
【請求項2】
前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、同一のべ―ス部材に設けられている請求項１に記載の移動体用アンテナ装置。
【請求項3】
前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、前記ベース部材の同一面に設けられている請求項２に記載の移動体用アンテナ装置。
【請求項4】
前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、前記ベース部材の同一平面に設けられている請求項２又は請求項３に記載の移動体用アンテナ装置。
【請求項5】
前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、前記アンテナと前記反射器との間において、前記第１ビーム及び前記第２ビームが上方に向くよう配置され、前記第１方向及び前記第２方向は、前記上方よりも水平方向側へ傾いた方向である
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の移動体用アンテナ装置。
【請求項6】
前記第１方向及び前記第２方向は、前記水平方向と前記上方との間の方向である請求項５に記載の移動体用アンテナ装置。
【請求項7】
前記第１方向及び前記第２方向は、水平面において異なる方向である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の移動体用アンテナ装置。
【請求項8】
前記第１方向及び前記第２方向は、水平面に対する角度が等価である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の移動体用アンテナ装置。
【請求項9】
前記反射面は、凹曲面領域を有する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の移動体用アンテナ装置。
【請求項10】
前記反射面は、放物曲面領域を有し、前記放物曲面領域は、前記アンテナが設けられた面に対する直交面における断面形状が放物線であり、前記アンテナが設けられた前記面に平行な面における断面形状が直線である
請求項９に記載の移動体用アンテナ装置。
【請求項11】
前記アンテナ及び前記反射器は、ベース部材に設けられ、前記ベース部材には、前記アンテナに接続される無線回路が設けられている
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の移動体用アンテナ装置。
【請求項12】
前記反射器は、内部空間を持ち、前記無線回路は、前記内部空間内に配置されている
請求項１１に記載の移動体用アンテナ装置。
【請求項13】
移動体に搭載されるアンテナと、前記アンテナのビーム方向を変える反射面を有する反射器と、
前記アンテナに接続される無線回路と、
を備え、
前記アンテナは、
第１ビームを生じさせる複数の第１アンテナ素子と、
第２ビームを生じさせる複数の第２アンテナ素子と、を含み、
前記反射面は、
前記第１ビームを、第１方向に向ける第１反射領域と、
前記第２ビームを、前記第１方向とは異なる第２方向に向ける第２反射領域と、を含み、
前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、前記第１ビーム及び前記第２ビームが前記アンテナと前記反射器との間において同一方向を向くように、配置され、
前記複数の第１アンテナ素子は、前記第１反射領域と平行な方向に一列に配置され、
前記複数の第２アンテナ素子は、前記第２反射領域と平行な方向に一列に配置される、
通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、移動体用アンテナ装置及び通信装置に関する。本出願は、２０１９年３月１８日出願の日本出願第２０１９－０５０３９２号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、車両に搭載されるアンテナ装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０１８／０８８０５１号
【発明の概要】
【0004】
本開示のある側面は、アンテナ装置である。開示のアンテナ装置は、移動体に搭載されるアンテナと、前記アンテナのビーム方向を変える反射面を有する反射器と、を備える。
【0005】
本開示の他の側面は、通信装置である。開示の通信装置は、移動体に搭載されるアンテナと、前記アンテナのビーム方向を変える反射面を有する反射器と、前記アンテナに接続される無線回路と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
［本開示が解決しようとする課題］
【0008】
アンテナは、通信相手にビームが向くように設置される必要がある。しかし、車両などの移動体においては、設置可能な箇所の形態又は外観デザイン上の制約があり、通信相手にビームが向くようにアンテナを設置することが困難なことがある。
【0009】
例えば、車両のルーフは、一般に、水平面を有する板状の構造体である。このようなルーフに搭載されたアンテナによって、ほぼ水平方向のビームを得るには、ビームを形成するアンテナ面を垂直に立てる必要がある。この場合、車両のルーフからアンテナ装置が上方に突出する。したがって、車両のルーフに突出した部位が生じ、車両の外観デザインに影響を与える。一方、車両の外観デザインへの影響を抑えようとすると、通信相手に向くビームが得られないなどアンテナ特性が犠牲になる。このように、移動体に搭載されるアンテナ装置は設計の自由度が低い。
【0010】
したがって、アンテナを設置可能な箇所の形態又は外観デザイン上の制約があっても、通信相手にビームを向けることを可能とし、設計の自由度低下を抑制することが望まれる。
【0011】
本開示によれば、アンテナを設置可能な箇所の形態又は外観デザイン上の制約があっても、通信相手にビームを向けることを可能とし、設計の自由度低下を抑制することができる。
【0012】
［本開示の実施形態の説明］
【0013】
（１）実施形態に係るアンテナ装置は、移動体に搭載されるアンテナと、前記アンテナのビーム方向を変える反射面を有する反射器と、を備える。反射器によって、アンテナのビーム方向を変えることができる。このため、アンテナを設置可能な箇所の形態又は外観デザイン上の制約があっても、通信相手にビームを向けることが可能である。
【0014】
（２）前記アンテナは、第１ビームを生じさせる１又は複数の第１アンテナ素子と、
第２ビームを生じさせる１又は複数の第２アンテナ素子と、を含み、前記反射面は、
前記第１ビームを、第１方向に向ける第１反射領域と、前記第２ビームを、前記第１方向とは異なる第２方向に向ける第２反射領域と、を含む。この場合、第１方向及び第２方向を含む複数の方向にビームを向けることができる。なお、アンテナ装置は、第１方向及び第２方向のほか、他の方向にもビームを向けることができてもよい。
第２ビームを生じさせる１又は複数の第２アンテナ素子と、を含み、前記反射面は、
前記第１ビームを、第１方向に向ける第１反射領域と、前記第２ビームを、前記第１方向とは異なる第２方向に向ける第２反射領域と、を含む。この場合、第１方向及び第２方向を含む複数の方向にビームを向けることができる。なお、アンテナ装置は、第１方向及び第２方向のほか、他の方向にもビームを向けることができてもよい。
【0015】
（３）前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、前記第１ビーム及び前記第２ビームが前記アンテナと前記反射器との間において同一方向を向くように、配置されているのが好ましい。この場合、アンテナの製作が容易となる。
【0016】
（４）前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、同一のべ―ス部材に設けられているのが好ましい。この場合、複数のアンテナ素子を同一のベース部材に統合して配置した構成が得られる。
【0017】
（５）前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、前記ベース部材の同一面に設けられているのが好ましい。同一面に設けられたアンテナ素子は、コンパクトなアンテナを得るために有利である。
【0018】
（６）前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、前記ベース部材の同一平面に設けられているのが好ましい。この場合、よりコンパクトなアンテナが得られる。
【0019】
（７）前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子は、前記アンテナと前記反射器との間において、前記第１ビーム及び前記第２ビームが上方に向くよう配置され、前記第１方向及び前記第２方向は、前記上方よりも水平方向側へ傾いた方向であるのが好ましい。この場合、ビームが上方に向くアンテナ素子配置をしても、上方よりも水平方向側へ傾いた方向にある通信相手にビームを向けることができる。
【0020】
（８）前記第１方向及び第２方向は、前記水平方向と前記上方との間の方向であるのが好ましい。この場合、斜め上方に存在する通信相手にビームを向けることができる。
【0021】
（９）前記第１方向及び第２方向は、水平面において異なる方向であるのが好ましい。この場合、水平面において異なる方向にビームを向けることができる。
【0022】
（１０）前記第１方向及び第２方向は、垂直面において同一の方向であるのが好ましい。この場合、垂直面におけるビームの方向を揃えることができる。
【0023】
（１１）前記反射面は、凹曲面領域を有するのが好ましい。この場合、利得を大きくすることができる。
【0024】
（１２）前記反射面は、放物曲面領域を有するのが好ましい。前記放物曲面領域は、前記アンテナが設けられた面に対する直交面における断面形状が放物線であり、前記アンテナが設けられた前記面に平行な面における断面形状が直線であるのが好ましい。この場合、利得をより大きくすることができる。
【0025】
（１３）前記アンテナ及び前記反射器は、ベース部材に設けられ、前記ベース部材には、前記アンテナに接続される無線回路が設けられているのが好ましい。この場合、アンテナ装置と無線回路とを一体的にすることができる。
【0026】
（１４）前記反射器は、内部空間を持ち、前記無線回路は、前記内部空間内に配置されているのが好ましい。この場合、反射器の内部空間を無線回路の配置領域として有効活用できる。
【0027】
（１５）実施形態の通信装置は、移動体に搭載されるアンテナと、前記アンテナのビーム方向を変える反射面を有する反射器と、前記アンテナに接続される無線回路と、を備える。
【0028】
［本開示の実施形態の詳細］
【0029】
［第１実施形態］
【0030】
図１，図２，図３は、第１実施形態に係る移動体用アンテナ装置１０を示している。移動体用アンテナ装置１０は、アンテナ５０を備える。アンテナ５０は、車両（ビークル：ｖｅｈｉｃｌｅ）などの移動体に搭載される。ビークルは、例えば、自動車、列車、船舶、又は飛行体である。実施形態のアンテナ５０は、基板（ベース部材）２０上に設けられたパッチアンテナである。パッチアンテナは、基板２０に形成されたアンテナ素子（パッチ素子）５１，５２，５３，５４を有する。基板２０は、誘電体基板である。アンテナ素子５１，５２，５３，５４は、基板２０の上面２１（第１面；平面）に形成されている。基板２０の下面２２（第２面；平面）には、グランド面となる導体層が形成されている。パッチアンテナの基板２０は、図示のような１層構造に限られず、２層以上の多層構造であってもよい。例えば、第１誘電体層及び第２誘電体層を有する２層構造の基板を採用できる。２層構造の基板が用いられる場合、例えば、第２誘電体層とは反対側の第１誘電体層の面にグランドが形成され、第１誘電体層と第２誘電体層との間に給電されるパッチ素子が形成され、第１誘電体層とは反対側の第２誘電体層の面に無給電パッチ素子が形成される。なお、アンテナ５０は、パッチアンテナに限られるものではなく、例えば、スロットアンテナであってもよい。
【0031】
以下の説明では、図２，図３に示す基板上面２１における左右方向をｘとし、上面２１においてｘと直交する方向をｙとし、ｘｙ平面と直交する方向をｚとする。車両などの移動体に搭載された状態において、ｘｙ平面は、例えば、水平面となる。また、図３において、左方を、－ｘ方向といい、右方を＋ｘ方向という。また、図３において、下方を－ｙ方向といい、上方を＋ｙ方向という。
【0032】
第１実施形態において、アンテナ５０は、複数のアンテナ素子グループを有する。複数のアンテナ素子グループは、例えば、４つのグループである。第１グループは、複数（４個）の第１アンテナ素子５１からなる。第２グループは、複数（４個）の第２アンテナ素子５２からなる。第３グループは、複数（４個）の第３アンテナ素子５３からなる。第４グループは、複数（４個）の第４アンテナ素子５４からなる。つまり、実施形態のアンテナ５０は、１６個のアンテナ素子５１，５２，５３，５４を有する。
【0033】
複数（１６個）のアンテナ素子５１，５２，５３，５４は、矩形の４辺を構成するよう矩形周状に配置されている。つまり、第１アンテナ素子５１の第１グループが、矩形の第１辺を構成する。また、第２アンテナ素子５２の第２グループが、第１辺の対向辺である第２辺を構成する。さらに、第３アンテナ素子５３の第３グループが、第１辺及び第２辺に直交する第３辺を構成し、第４アンテナ素子５４の第４グループが、第３辺の対向辺である第４辺を構成する。
【0034】
アンテナ素子５１，５２，５３，５４は、水平面である基板上面２１に設けられているため、各アンテナ素子５１，５２，５３，５４は、上方Ｄｕに向くビームを形成する（図２参照）。
【0035】
移動体用アンテナ装置１０は、反射器３０を備える。反射器３０は、例えば、金属性であり、電波を反射する。反射器３０は、基板２０の上面２１に設けられている。反射器３０は、複数のアンテナ素子５１，５２，５３，５４で囲まれた領域（矩形領域）内において立設されている。
【0036】
反射器３０は、基板２０に取り付けられる基部３０Ａと、基部３０Ａの上方に設けられた反射面（反射領域）３１，３２，３３，３４を備える。基部３０Ａは、矩形状の枠体として構成されている。反射面は、矩形状の基部３０Ａの４辺それぞれから、斜め上方へ延設された複数の反射領域３１，３２，３３，３４を有する。図示の反射領域３１，３２，３３，３４は、それぞれ平面であり、四角錘台における４つの錘体面を構成するよう配置されている。なお、ここでの四角錘台は、面積の小さい底面が下側にあり、面積の大きい底面が上側にある逆四角錘台である。なお、反射器３０の内部は、中空である。
【0037】
複数の反射領域３１，３２，３３，３４は、第１反射領域（第１反射面）３１を含む。図２に示すように、第１反射領域３１は、第１アンテナ素子５１の上方に位置する。第１反射領域３１は、第１アンテナ素子５１から生じた上方Ｄｕ向きの第１ビームを、第１方向Ｄ１へ向ける。第１方向Ｄ１は、図２に示すように、ほぼ水平（図２では、水平面Ｈに対する仰角が１０°）であって、図３に示すように、－ｘ方向である。
【0038】
複数の反射領域３１，３２，３３，３４は、第２反射領域（第２反射面）３２を含む。第２反射領域３２は、第２アンテナ素子５２の上方に位置する。第２反射領域３２は、第２アンテナ素子５２から生じた上方Ｄｕ向きの第２ビームを、第２方向Ｄ２へ向ける。第２方向Ｄ２は、図２に示すように、ほぼ水平（仰角が１０°）であって、図３に示すように、＋ｘ方向である。
【0039】
複数の反射領域３１，３２，３３，３４は、第３反射領域（第３反射面）３３を含む。第３反射領域３３は、第３アンテナ素子５３の上方に位置する。第３反射領域３３は、第３アンテナ素子５３から生じた上方Ｄｕ向きの第３ビームを、第３方向Ｄ３へ向ける。第３方向Ｄ３は、ほぼ水平（仰角が１０°）であって、図３に示すように、－ｙ方向である。
【0040】
複数の反射領域３１，３２，３３，３４は、第４反射領域（第４反射面）３４を含む。第４反射領域３４は、第４アンテナ素子５４の上方に位置する。第４反射領域３４は、第４アンテナ素子５４から生じた上方Ｄｕ向きの第４ビームを、第４方向Ｄ４へ向ける。第４方向Ｄ４は、ほぼ水平（仰角が１０°）であって、図３に示すように、＋ｙ方向である。
【0041】
以上のように、反射器３０は、第１ビームを第１方向Ｄ１に向け、第２ビームを第２方向Ｄ２に向け、第３ビームを第３方向Ｄ３に向け、第４ビームを第４方向Ｄ４に向ける。各方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、それぞれ、上方Ｄｕよりも水平方向Ｈ側へ傾いた方向である。したがって、アンテナ５０自体の配置は、複数のアンテナ素子５１，５２，５３，５４から生じたビームが全て同一方向である上方Ｄｕに向くような配置であっても、反射器３０により、上方Ｄｕよりも水平方向Ｈ側へ傾いた方向に向くビームが得られる。したがって、上方Ｄｕ以外の方向にある通信相手との通信に適したビーム指向性が得られる。
【0042】
また、実施形態においては、反射器３０によって複数の方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４それぞれを向くビームが得られるため、複数のアンテナ素子５１，５２，５３，５４は、全て同一の方向Ｄｕへ向くビームを生じさせる配置でよい。つまり、複数のアンテナ素子５１，５２，５３，５４は、各ビームが、アンテナ５０と反射器３０との間において、同一方向Ｄｕを向くように配置されている。したがって、実施形態においては、異なる方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のための複数のアンテナ素子５１，５２，５３，５４を同一のベース部材（基板）２０に統合して配置された構成が実現されている。
【0043】
特に、実施形態においては、異なる方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のための複数のアンテナ素子５１，５２，５３，５４は、基板上面２１という同一面に設けることが実現されている。同一面に設けられたアンテナ素子５１，５２，５３，５４は、コンパクトなアンテナ５０を得るために有利である。
【0044】
しかも、基板上面２１は、平面であるため、異なる方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のための複数のアンテナ素子５１，５２，５３，５４を、基板上面２１という同一平面に設けることが実現されている。同一平面に設けられたアンテナ素子５１，５２，５３，５４は、よりコンパクトなアンテナ５０を得るために有利である。
【0045】
実施形態において、第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、第３方向Ｄ３、第４方向Ｄ４は、水平面Ｈ（ｘｙ平面）において全て異なる方向である。したがって、アンテナ装置１０全体として、水平面における広い指向性を確保することができる。
【0046】
また、実施形態において、第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、第３方向Ｄ３、第４方向Ｄ４は、水平面Ｈ（ｘｙ平面）に対する角度（例えば、仰角）θが、等価になるように各反射領域３１，３２，３３，３４の傾斜角度が等価に設定されている。したがって、水平面における方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４にかかわらず、水平面Ｈに対するビーム角θを揃えることができる。ここで、「角度が等価」とは、角度の完全同一に限られず、角度の実質同一を含む。角度の実質同一とは、ビーム角として同一視できる程度の角度の同一性をいう。例えば、製造誤差により生じる角度の違いは、ビーム角の同一視を妨げない。また、アンテナの仕様上許容される角度の違いは、ビーム角の同一視を妨げない。すなわち、何らかの観点で許容される所定角度範囲内においては、角度が等価であるといえる。
【0047】
また、反射器３０を一体成型品として構成すると、各方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の水平面Ｈに対する角度θを揃えるのが容易となる。
【0048】
さらに、実施形態において、第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、第３方向Ｄ３、第４方向Ｄ４は、仰角が１０°であり、水平面方向Ｈと上方Ｄｕとの間の方向である。したがって、実施形態のアンテナ装置１０は、斜め上方に存在する通信相手との通信に好適である。斜め上方に存在する通信相手は、例えば、ビルの屋上・鉄塔などの高所に設置された無線基地局である。
【0049】
前述のように、実施形態の反射器３０は、中空である。すなわち、反射器３０は、基部３０Ａ及び反射領域３１，３２，３３，３４で囲まれた内部空間を有する。基板２０の上面２１に設けられた反射器３０は、上面２１を、反射器外部領域２５と、反射器内部領域２６と、に区分けする。反射器外部領域２５は、複数のアンテナ素子５１，５２，５３，５４が配置されるアンテナ素子配置領域である。反射器内部領域２６は、アンテナ５０に接続される無線回路６０が配置される回路配置領域である。
【0050】
基板２０の回路配置領域として使用される内部領域２６には、送受信機などを含む無線回路６０の素子（集積回路等）が設けられている。つまり、反射器３０の内部には、無線回路６０の素子が設けられている。反射器３０の内部に無線回路６０の素子を設けることで、基板２０のスペースを有効活用できる。また、反射器３０の内部は、電波の影響を受けにくいため、無線回路６０の配置スペースとして好適である。
【0051】
図４は、複数のアンテナ素子５１，５２，５３，５４を備えるアンテナ装置１０と、アンテナ装置１０に接続される無線回路６０と、を備えた通信装置１００を示している。なお、本実施形態においては、無線回路６０は、アンテナ装置１０内に設けられている。
【0052】
無線回路６０は、４個の第１アンテナ素子５１に接続される４分配位相器７０と、４個の第２アンテナ素子５２に接続される４分配位相器７０と、４個の第３アンテナ素子５３に接続される４分配位相器７０と、４個の第４アンテナ素子５４に接続される４分配位相器７０と、を備える。複数の４分配位相器７０は、セレクタ８０を介して送受信機９０に接続されている。
【0053】
４分配位相器７０は、４分配器７２と、４分配器７２とアンテナ素子との間に設けられた位相器７１と、を備える。位相器７１により、例えば、水平面におけるビームの方向を変えるビームステアリング（ビームフォーミング）が可能である。
【0054】
セレクタ８０は、送受信機９０を、複数の４分配位相器７０のいずれか一つに接続させる。通信に用いられるアンテナ素子は、セレクタ８０を介して送受信機９０に接続されたアンテナ素子である。通信相手が存在する方向に応じて、セレクタ８０を切り替えることで、通信に用いられるアンテナ素子（アクティブなアンテナ素子）が切り替わる。したがって、移動体の向きが変化しても、通信相手が存在する方向へビームを形成することができる。例えば、移動体の移動に伴って、移動体と通信相手との相対位置関係が変化しても、通信相手へビームを向けた状態を維持することができる。
【0055】
図５は、通信装置１００を車両２００に搭載した例を示している。通信装置１００は、無線基地局３００との間で通信を行う移動局として構成されている。図５において、通信装置１００は、ルーフ２１０に搭載されている。ルーフ２１０は、板状の構造体である。ルーフ２１０には、通信装置１００を収容する凹部２２０が形成されている。通信装置１００は、凹部２２０内に配置される。通信装置１００は、基板２０が水平になり、基板上面２１が上方を向くようにルーフ２１０に設置される。本実施形態のアンテナ装置１０は、アンテナ５０自体は上方を向いていても、反射器３０によって斜め上方のビームを形成するため、斜め上方に設置された基地局３００などの通信相手との通信を行うことができる。本実施形態のアンテナ装置１０は、反射器３０によって低背化されているため、ルーフ２１０に設置しても、ルーフ２１０から突出しない、又は突出してもわずかにすることができるため、外観デザインへの影響を抑えることができる。
【0056】
［第２実施形態］
【0057】
【0058】
第２実施形態においては、複数のアンテナ素子グループそれぞれが、複数列のアンテナ素子を有する。一方、第１実施形態においては、複数のアンテナ素子グループそれぞれは、１列のアンテナ素子によって構成されていた。すなわち、第１実施形態において、第１グループは、４個の第１アンテナ素子５１が１列に配置されてなる。同様に、第２グループは、４個の第２アンテナ素子５２が１列に配置されてなり、第３グループは、４個の第３アンテナ素子５３が１列に配置されてなり、第４グループは、４個の第４アンテナ素子５４が１列に配列されてなる。第１実施形態において、各グループの列の長手方向は、各グループに属するアンテナ素子が生じさせるビームの方向と直交する方向である。例えば、第１アンテナ素子５１の列の長手方向は、第１ビームが向く第１方向Ｄ１（－ｘ）に直交するｙ方向である。
【0059】
第２実施形態においては、第１アンテナ素子５１の第１グループは、複数（４個）の列５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄを有する。各列５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄは、それぞれ、４個のアンテナ素子５１を有する。複数の列５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄの並び方向は、第１ビームが向く第１方向Ｄ１を水平面（ｘｙ平面）に投影した方向（ｘ方向）である。複数の列５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ毎に位相を調整することで、垂直面における第１ビームの方向を変えるビームフォーミングが可能である。
【0060】
同様に、第２アンテナ素子５２の第２グループは、複数（４個）の列５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄを有する。各列５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄは、それぞれ、４個のアンテナ素子５２を有する。複数の列５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄの並び方向は、第２ビームが向く第２方向Ｄ２を水平面（ｘｙ平面）に投影した方向（ｘ方向）である。複数の列５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ毎に位相を調整することで、垂直面における第２ビームの方向を変えるビームフォーミングが可能である。
【0061】
第３アンテナ素子５３の第３グループは、複数（４個）の列５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄを有する。各列５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄは、それぞれ、４個のアンテナ素子５３を有する。複数の列５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄの並び方向は、第３ビームが向く第３方向Ｄ３を水平面（ｘｙ平面）に投影した方向（ｙ方向）である。複数の列５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ毎に位相を調整することで、垂直面における第３ビームの方向を変えるビームフォーミングが可能である。
【0062】
第４アンテナ素子５４の第４グループは、複数（４個）の列５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄを有する。各列５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄは、それぞれ、４個のアンテナ素子５４を有する。複数の列５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄの並び方向は、第４ビームが向く第４方向Ｄ４を水平面（ｘｙ平面）に投影した方向（ｙ方向）である。複数の列５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄ毎に位相を調整することで、垂直面における第４ビームの方向を変えるビームフォーミングが可能である。
【0063】
第２実施形態においては、各アンテナ素子グループを構成するアンテナ素子の数が多いため、利得を大きくすることができる。また、アンテナ素子の数が多いため、ビームがシャープになり、ビーム幅が狭くなる。このため、ビームフォーミングの効果がより大きくなる。しかも、アンテナ素子の複数の列毎に位相を調整すると、基地局３００などの通信相手に向かうビームの方向を、垂直面において変えることができる。
【0064】
［第３実施形態］
【0065】
図８，図９は、第３実施形態に係る移動体用アンテナ装置１０を示している。第３実施形態においては、アンテナ５０は、８つのアンテナ素子グループを有する。第１グループは、１個の第１アンテナ素子５１からなる。第２グループは、１個の第２アンテナ素子５２からなる。第３グループは、１個の第３アンテナ素子５３からなる。第４グループは、１個の第４アンテナ素子５４からなる。第５グループは、１個の第５アンテナ素子５５からなる。第６グループは、１個の第６アンテナ素子５６からなる。第７グループは、１個の第７アンテナ素子５７からなる。第８グループは、１個の第８アンテナ素子５８からなる。つまり、第３実施形態のアンテナ５０は、８個のアンテナ素子５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８を有する。
【0066】
８個のアンテナ素子５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８は、多角形周状（八角形周状）に配置されている。つまり、第１アンテナ素子５１の第１グループが、八角形の第１辺を構成する。また、第２アンテナ素子５２の第２グループが、第１辺の対向辺である第２辺を構成する。さらに、第３アンテナ素子５３の第３グループが、第３辺を構成し、第４アンテナ素子５４の第４グループが、第３辺の対向辺である第４辺を構成する。第５アンテナ素子５５の第５グループが、第５辺を構成し、第６アンテナ素子５６の第６グループが、第５辺の対向辺である第６辺を構成する。第７アンテナ素子５７の第７グループが、第７辺を構成し、第８アンテナ素子５８の第８グループが、第７辺の対向辺である第８辺を構成する。
【0067】
反射器３０は、８角形状の基部３０Ａと、反射面３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８を備える。反射面は、８角形状の基部３０Ａの８辺それぞれから、斜め上方へ延設された複数の反射領域３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８を有する。図示の反射領域３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８は、八角錘台における８つの錘体面を構成するよう配置されている。なお、ここでの八角錘台は、面積の小さい底面が下側にあり、面積の大きい底面が上側にある逆八角錘台である。なお、反射器３０の内部は、中空である。
【0068】
複数の反射領域３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８は、第１反射領域（第１反射面）３１、第２反射領域（第２反射面）３２、第３反射領域（第３反射面）３３、第４反射領域（第４反射面）３４、第５反射領域（第５反射面）３５、第６反射領域（第６反射面）３６、第７反射領域（第７反射面）３７、及び第８反射領域（第８反射面）３８を含む。
【0069】
第１反射領域３１は、第１アンテナ素子５１の上方に位置し、第１アンテナ素子５１のビームを第１方向Ｄ１へ向ける。第２反射領域３２は、第２アンテナ素子５２の上方に位置し、第２アンテナ素子５２のビームを第２方向Ｄ２へ向ける。第３反射領域３３は、第３アンテナ素子５３の上方に位置し、第３アンテナ素子５３のビームを第３方向Ｄ３へ向ける。第４反射領域３４は、第４アンテナ素子５４の上方に位置し、第４アンテナ素子５４のビームを第４方向Ｄ４へ向ける。
【0070】
第５反射領域３５は、第５アンテナ素子５５の上方に位置し、第５アンテナ素子５５のビームを第５方向Ｄ５へ向ける。第６反射領域３６は、第６アンテナ素子５６の上方に位置し、第６アンテナ素子５６のビームを第６方向Ｄ６へ向ける。第７反射領域３７は、第７アンテナ素子５７の上方に位置し、第７アンテナ素子５７のビームを第７方向Ｄ７へ向ける。第８反射領域３８は、第８アンテナ素子５８の上方に位置し、第８アンテナ素子５８のビームを第８方向Ｄ８へ向ける。
【0071】
第３実施形態では、図４に示す４ポート切替のセレクタ８０を、８ポート切替にしたセレクタが用いられる。８ポート切替セレクタは、送受信機９０を、８個のアンテナ素子５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８のいずれか一つに接続させる。これにより、８方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８のいずれかへビームを向けることができ、全方向へ効率よく指向性を確保できる。
【0072】
第３実施形態では、第１実施形態に比べてより多くの方向へビームが向くように構成されているため、水平面におけるビームフォーミングをしなくても、水平面における全方向への指向性を確保することが容易である。
【0073】
［第４実施形態］
【0074】
図１０，図１１は、第４実施形態に係る移動体用アンテナ装置１０を示している。第４実施形態のアンテナ５０は、第３実施形態のアンテナ５０と同様である。第４実施形態の反射器３０は、円柱形状の基部３０Ａと、反射面３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８を備える。反射面は、逆円錘台における錐体面を構成する。
【0075】
第４実施形態においても、第３実施形態と同様に、反射器３０は、８個の反射領域３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８を有するが、各反射領域３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８間には、明確な境界がない。
【0076】
第４実施形態において、第１反射領域３１は、第１アンテナ素子５１の上方に位置する領域であり、第１アンテナ素子５１のビームを第１方向Ｄ１へ向ける。第２反射領域３２は、第２アンテナ素子５２の上方に位置する領域であり、第２アンテナ素子５２のビームを第２方向Ｄ２へ向ける。第３反射領域３３は、第３アンテナ素子５３の上方に位置する領域であり、第３アンテナ素子５３のビームを第３方向Ｄ３へ向ける。第４反射領域３４は、第４アンテナ素子５４の上方に位置する領域であり、第４アンテナ素子５４のビームを第４方向Ｄ４へ向ける。
【0077】
第５反射領域３５は、第５アンテナ素子５５の上方に位置する領域であり、第５アンテナ素子５５のビームを第５方向Ｄ５へ向ける。第６反射領域３６は、第６アンテナ素子５６の上方に位置する領域であり、第６アンテナ素子５６のビームを第６方向Ｄ６へ向ける。第７反射領域３７は、第７アンテナ素子５７の上方に位置する領域であり、第７アンテナ素子５７のビームを第７方向Ｄ７へ向ける。第８反射領域３８は、第８アンテナ素子５８の上方に位置する領域であり、第８アンテナ素子５８のビームを第８方向Ｄ８へ向ける。第４実施形態のように、反射面が円錘状であると、アンテナ素子を反射面の下方におけるどの位置に配置してもよいため、アンテナ素子を多く設置したい場合に有利である。
【0078】
［第５実施形態］
【0079】
図１２，図１３，図１４は、第５実施形態に係る移動体用アンテナ装置１０を示している。第５実施形態のアンテナ５０は、第１実施形態のアンテナ５０と同様である。第５実施形態の反射器１３０も、第１実施形態の反射器３０と同様に、４つの反射領域１３１，１３２，１３３，１３４を有する。ただし、第１実施形態の反射領域３１，３２，３３，３４は平面であるのに対して、第５実施形態の反射領域１３１，１３２、１３３，１３４は、凹曲面（凹曲面領域）であり、より具体的には、放物曲面（放物曲面領域）である。
【0080】
実施形態の凹曲面は、平面でなければよく、その形状は特に限定されない。実施形態の放物曲面は、アンテナ５０が設けられた面２１（ｘｙ平面）に対する直交面における断面形状が放物線を有する。また、実施形態の放物曲面は、面２１に平行な面（ｘｙ平面）における断面形状が直線を有する。その直線の延びる方向は、放物曲面によってビーム方向が変えられる複数のアンテナ素子の配列方向と平行であるのが好ましい。図１２，図１３，図１４において、面２１（ｘｙ平面）に対する直交面は、ｙｚ平面又はｚｘ平面である。
【0081】
例えば、図示の反射領域１３１，１３２は、直交面であるｚｘ平面における断面形状が、放物線であり、面２１に平行な面であるｘｙ平面における断面形状が、直線である。反射領域１３１，１３２の断面形状が有する直線は、複数のアンテナ素子５１，５２の配列方向（ｙ方向）に平行である。
【0082】
反射領域１３３，１３４は、直交面であるｙｚ平面における断面形状が、放物線であり、面２１に平行な面であるｘｙ平面における断面形状が、直線である。反射領域１３３，１３４の断面形状が有する直線は、複数のアンテナ素子５３，５４の配列方向（ｘ方向）に平行である。
【0083】
反射領域１３１，１３２，１３３，１３４が、水平面であるｘｙ平面における断面形状として直線を有することで、ビーム方向を変えても、水平面における特性の変化が抑えられる。
【0084】
反射領域１３１，１３２，１３３，１３４を凹曲面にするとこで、ビームを向けたい方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４へビームを集中させることができ、利得を大きくすることができる。しかも、反射領域１３１，１３２，１３３，１３４が放物曲面であると、ビームを向けたい方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４へビームをより集中させることができ、利得をより大きくすることができる。
【0085】
アンテナ素子５１，５２，５３，５４は、放物曲面が有する放物線の焦点位置又は焦点位置の近傍に配置されている。すなわち、第１アンテナ素子５１は、放物曲面である第１反射領域１３１の焦点位置又はその近傍に配置されている。第２アンテナ素子５２は、放物曲面である第２反射領域１３２の焦点位置又はその近傍に配置されている。第３アンテナ素子５３は、放物曲面である第３反射領域１３３の焦点位置又はその近傍に配置されている。第４アンテナ素子５４は、放物曲面である第４反射領域１３４の焦点位置又はその近傍に配置されている。
【0086】
［第６実施形態］
【0087】
図１５，図１６は、第６実施形態に係る移動体用アンテナ装置１０を示している。第６実施形態のアンテナ５０は、第１実施形態のアンテナ５０と同様である。第６実施形態の反射器２３０は、複数のアンテナ素子５１，５２，５３，５４で囲まれた領域（矩形領域）外において立設されている。換言すると、複数のアンテナ素子５１，５２，５３，５４は、反射器２３０の内側空間に配置されている。
【0088】
反射器２３０は、アンテナ５０を形成する基板２０の周囲に配置された基部２３０Ａと、基部２３０Ａの上方に設けられた反射面（反射領域）２３１，２３２，２３３，２３４と、を備える。基部２３０Ａは、基板２０を囲む矩形状の枠体として構成され、上部に開口２３６を有する。反射面は、矩形状の基部２３０Ａの４辺それぞれから、斜め上方へ延設された複数の反射領域２３１，２３２，２３３，２３４を有する。図示の反射領域２３１，２３２，２３３，２３４は、それぞれ平面であり、四角錘台における４つの錘体面を構成するよう配置されている。なお、ここでの四角錘台は、面積の大きい底面が下側にあり、面積の小さい底面が上側にある。
【0089】
複数の反射領域２３１，２３２，２３３，２３４は、第１反射領域（第１反射面）２３１を含む。図１６に示すように、第１反射領域２３１は、第１アンテナ素子５１の上方に位置するように、内側傾斜している。第１反射領域２３１は、第１アンテナ素子５１から生じた上方Ｄｕ向きの第１ビームを、第１方向Ｄ１へ向ける。第１ビームは、開口２３６を通って反射器２３０外へ向かう。第１方向Ｄ１は、図１５に示すように、＋ｘ方向である。
【0090】
複数の反射領域２３１，２３２，２３３，２３４は、第２反射領域（第２反射面）２３２を含む。第２反射領域２３２は、第２アンテナ素子５２の上方に位置する。第２反射領域２３２は、第２アンテナ素子５２から生じた上方Ｄｕ向きの第２ビームを、第２方向Ｄ２へ向ける。第２ビームは、開口２３６を通って反射器２３０外へ向かう。第２方向Ｄ２は、図１５に示すように、－ｘ方向である。
【0091】
複数の反射領域２３１，２３２，２３３，２３４は、第３反射領域（第３反射面）２３３を含む。第３反射領域２３３は、第３アンテナ素子５３の上方に位置する。第３反射領域２３３は、第３アンテナ素子５３から生じた上方Ｄｕ向きの第３ビームを、第３方向Ｄ３へ向ける。第３ビームは、開口２３６を通って反射器２３０外へ向かう。第３方向Ｄ３は、図１５に示すように、＋ｙ方向である。
【0092】
複数の反射領域２３１，２３２，２３３，２３４は、第４反射領域（第４反射面）２３４を含む。第４反射領域２３４は、第４アンテナ素子５４の上方に位置する。第４反射領域２３４は、第４アンテナ素子５４から生じた上方Ｄｕ向きの第４ビームを、第４方向Ｄ４へ向ける。第４ビームは、開口２３６を通って反射器２３０外へ向かう。第４方向Ｄ４は、図１５に示すように、－ｙ方向である。
【0093】
第６実施形態では、第１実施形態等と同様に、反射器２３０によって複数の方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４それぞれを向くビームが得られる。また、第６実施形態では、反射器２３０の外側空間にノイズ発生源（外部機器など）４００が存在していても、ノイズ発生源４００によるアンテナ５０への干渉を防止できる。つまり、反射器２３０は、ビームを反射させるだけでなく、ノイズに対するシールドとしても機能する。したがって、耐ノイズ性が向上する。
【0094】
なお、第６実施形態において、無線回路６０の素子（集積回路等）は、基板２０の上面２１に設けられていてもよいが、図１６において、点線で示される無線回路６０のように、基板２０の下面２２に設けられてもよい。この場合、無線回路６０とアンテナ５０との干渉を防止できる。
【0095】
［付記］
【0096】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0097】
１０ ：アンテナ装置
２０ ：基板
２１ ：上面
２２ ：下面
２５ ：反射器外部領域
２６ ：反射器内部領域
３０ ：反射器
３０Ａ ：基部
３１ ：第１反射領域
３２ ：第２反射領域
３３ ：第３反射領域
３４ ：第４反射領域
３５ ：第５反射領域
３６ ：第６反射領域
３７ ：第７反射領域
３８ ：第８反射領域
５０ ：アンテナ
５１ ：第１アンテナ素子
５１Ａ ：列
５１Ｂ ：列
５１Ｃ ：列
５１Ｄ ：列
５２ ：第２アンテナ素子
５２Ａ ：列
５２Ｂ ：列
５２Ｃ ：列
５２Ｄ ：列
５３ ：第３アンテナ素子
５３Ａ ：列
５３Ｂ ：列
５３Ｃ ：列
５３Ｄ ：列
５４ ：第４アンテナ素子
５４Ａ ：列
５４Ｂ ：列
５４Ｃ ：列
５４Ｄ ：列
５５ ：第５アンテナ素子
５６ ：第６アンテナ素子
５７ ：第７アンテナ素子
５８ ：第８アンテナ素子
６０ ：無線回路
７０ ：４分配位相器
７１ ：位相器
７２ ：４分配器
８０ ：セレクタ
９０ ：送受信機
１００ ：通信装置
１３０ ：反射器
１３１ ：反射領域
１３２ ：反射領域
１３３ ：反射領域
１３４ ：反射領域
２００ ：車両
２１０ ：ルーフ
２２０ ：凹部
２３０ ：反射器
２３０Ａ：基部
２３１ ：第１反射領域
２３２ ：第２反射領域
２３３ ：第３反射領域
２３４ ：第４反射領域
２３６ ：開口
３００ ：基地局
４００ ：ノイズ発生源
Ｄ１ ：第１方向
Ｄ２ ：第２方向
Ｄ３ ：第３方向
Ｄ４ ：第４方向
Ｄ５ ：第５方向
Ｄ６ ：第６方向
Ｄ７ ：第７方向
Ｄ８ ：第８方向
Ｄｕ ：上方
Ｈ ：水平方向
２０ ：基板
２１ ：上面
２２ ：下面
２５ ：反射器外部領域
２６ ：反射器内部領域
３０ ：反射器
３０Ａ ：基部
３１ ：第１反射領域
３２ ：第２反射領域
３３ ：第３反射領域
３４ ：第４反射領域
３５ ：第５反射領域
３６ ：第６反射領域
３７ ：第７反射領域
３８ ：第８反射領域
５０ ：アンテナ
５１ ：第１アンテナ素子
５１Ａ ：列
５１Ｂ ：列
５１Ｃ ：列
５１Ｄ ：列
５２ ：第２アンテナ素子
５２Ａ ：列
５２Ｂ ：列
５２Ｃ ：列
５２Ｄ ：列
５３ ：第３アンテナ素子
５３Ａ ：列
５３Ｂ ：列
５３Ｃ ：列
５３Ｄ ：列
５４ ：第４アンテナ素子
５４Ａ ：列
５４Ｂ ：列
５４Ｃ ：列
５４Ｄ ：列
５５ ：第５アンテナ素子
５６ ：第６アンテナ素子
５７ ：第７アンテナ素子
５８ ：第８アンテナ素子
６０ ：無線回路
７０ ：４分配位相器
７１ ：位相器
７２ ：４分配器
８０ ：セレクタ
９０ ：送受信機
１００ ：通信装置
１３０ ：反射器
１３１ ：反射領域
１３２ ：反射領域
１３３ ：反射領域
１３４ ：反射領域
２００ ：車両
２１０ ：ルーフ
２２０ ：凹部
２３０ ：反射器
２３０Ａ：基部
２３１ ：第１反射領域
２３２ ：第２反射領域
２３３ ：第３反射領域
２３４ ：第４反射領域
２３６ ：開口
３００ ：基地局
４００ ：ノイズ発生源
Ｄ１ ：第１方向
Ｄ２ ：第２方向
Ｄ３ ：第３方向
Ｄ４ ：第４方向
Ｄ５ ：第５方向
Ｄ６ ：第６方向
Ｄ７ ：第７方向
Ｄ８ ：第８方向
Ｄｕ ：上方
Ｈ ：水平方向
【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15】
【図16】