JP5605027B2 - Antenna device - Google Patents

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Description

本発明は、ループアンテナ素子を用いたアンテナ装置に関するものである。   The present invention relates to an antenna device using a loop antenna element.

近年、ユビキタス社会の中で、アクティブ型の小型無線タグを用いたあらゆるシステムの検討が進められている。人が無線タグを身につけることでヘルスケア、機器のセキュリティ、ハンズフリーの入退室管理など安心安全を実現するシステム、家庭内の家電機器に無線タグを適用したホームネットワーク、スマートメータ、センサーネットワークなどがあげられる。また、ひとつの無線タグでこれらのあらゆるシステムに対応できることが望ましい。アクティブ型の無線タグとしては主に400MHz帯と900MHz帯が一般的に使用され、これらの周波数帯に対応したアンテナが必要とされる。   In recent years, in the ubiquitous society, various systems using active small wireless tags have been studied. A system that realizes safety and security such as healthcare, equipment security, hands-free entry / exit management, etc., and home networks, smart meters, and sensor networks that apply wireless tags to household electrical appliances. Etc. In addition, it is desirable that one wireless tag can support all these systems. In general, 400 MHz band and 900 MHz band are generally used as active wireless tags, and antennas corresponding to these frequency bands are required.

また、ホームネットワークやスマートメータなどは、通信距離が数十m以上であり、見通し外伝搬環境となるため、電波状況がアンテナの場所や時間により大きく変化することが想定される。電波状況の変化に対応する技術として、相関の低い複数のアンテナを切り替えて、受信状況の良いアンテナを適応的に選択するアンテナダイバーシチ技術がある。   Further, home networks, smart meters, and the like have a communication distance of several tens of meters or more and become an out-of-sight propagation environment, so that radio wave conditions are expected to change greatly depending on the antenna location and time. As a technique corresponding to a change in the radio wave condition, there is an antenna diversity technique in which a plurality of antennas having low correlation are switched and an antenna having a good reception condition is adaptively selected.

従来、無線タグなどのように波長に対して十分小さい寸法が要求されるシステムにおいては、偏波ダイバーシチが一般的に使われてきた(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, in a system such as a wireless tag that requires a sufficiently small size with respect to a wavelength, polarization diversity has been generally used (see, for example, Patent Document 1).

特開平11−88246号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-88246

しかしながら、上記従来の構成では、複数のアンテナを直交して筐体の複数の面に配置するため、アンテナの指向性にヌルが生じる、寸法が大きいという課題があった。   However, in the above conventional configuration, since a plurality of antennas are arranged orthogonally on a plurality of surfaces of the casing, there is a problem that nulls are generated in the antenna directivity and the size is large.

本発明は、上記従来の課題に鑑み、波長に対して十分小さい寸法にて偏波ダイバーシチを実現できるアンテナ装置を提供することを目的とする。   In view of the above conventional problems, an object of the present invention is to provide an antenna device capable of realizing polarization diversity with a sufficiently small size with respect to a wavelength.

上記課題を解決するために、本発明のアンテナ装置は、接地導体を有する平面状の接地板と、接地板から水平方向に離れた位置に設けた互いのループ軸方向が略同一方向である第1ループアンテナ及び第2ループアンテナと、第1ループアンテナ及び第2ループアンテナのそれぞれ一端に設けた給電点に対して信号の給電を行う信号給電手段と、第1ループアンテナ及び第2ループアンテナの他端と接地板とを電気的に接続する共通の接地線とを備えるアンテナ装置に関するもので、第1ループアンテナの給電点から接地板へ至る方向に向かう巻き方向と、第2ループアンテナの給電点から接地板へ至る方向に向かう巻き方向とが互いに反対方向となり、第1ループアンテナ及び第2ループアンテナに形成されるループ面は、接地板に対して垂直に形成され、互いに交差し、かつループ軸方向に対して左右対称に形成されるものである。   In order to solve the above-described problems, an antenna device according to the present invention includes a planar ground plate having a ground conductor, and a loop axis direction provided in a position separated from the ground plate in the horizontal direction is substantially the same direction. A first loop antenna, a second loop antenna, a signal feeding means for feeding a signal to a feeding point provided at one end of each of the first loop antenna and the second loop antenna, and a first loop antenna and a second loop antenna. The present invention relates to an antenna device including a common ground line that electrically connects the other end and a ground plate. The winding direction is a direction from the feeding point of the first loop antenna to the ground plate, and the feeding of the second loop antenna. The winding direction toward the direction from the point to the ground plate is opposite to each other, and the loop surfaces formed on the first loop antenna and the second loop antenna are Formed directly, and is formed symmetrically with respect to cross each other, and the loop axis.

本発明のアンテナ装置は、波長に対して十分小さい寸法にて偏波ダイバーシチを実現できる。   The antenna device of the present invention can realize polarization diversity with a sufficiently small size with respect to the wavelength.

本発明の実施の形態1におけるアンテナ装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the antenna apparatus in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における位相変化量の範囲が0度から90度の移相器104a、104bの構成例を示す図The figure which shows the structural example of the phase shifters 104a and 104b whose phase change amount range in Embodiment 1 of this invention is 0 degree to 90 degree | times. 本発明の実施の形態1における位相変化量の範囲が0度から−90度の移相器104a、104bの構成例を示す図The figure which shows the structural example of the phase shifters 104a and 104b whose phase change amount range in Embodiment 1 of this invention is 0 degree | times -90 degree | times. 本発明の実施の形態1における整合回路105、106の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the matching circuits 105 and 106 in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における可変容量ダイオードを用いた整合回路105、106の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the matching circuits 105 and 106 using the variable capacitance diode in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるコンデンサに並列共振回路を挿入した整合回路105、106の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the matching circuits 105 and 106 which inserted the parallel resonant circuit in the capacitor | condenser in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるループアンテナ107、108、接地線109の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the loop antennas 107 and 108 and the grounding wire 109 in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるループアンテナ107、108、接地線109、グランド容量110の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the loop antennas 107 and 108, the grounding wire 109, and the ground capacity | capacitance 110 in Embodiment 1 of this invention. (a)本発明の実施の形態1におけるループアンテナ107、108に給電する位相差が0度のときのアンテナ装置の動作を示す図(b)本発明の実施の形態1におけるループアンテナ107、108に給電する位相差が180度のときのアンテナ装置の動作を示す図(A) The figure which shows operation | movement of the antenna apparatus when the phase difference which feeds the loop antennas 107 and 108 in Embodiment 1 of this invention is 0 degree | times (b) Loop antennas 107 and 108 in Embodiment 1 of this invention Showing the operation of the antenna device when the phase difference fed to the antenna is 180 degrees 本発明の実施の形態1におけるアンテナ装置の等価回路を示す図The figure which shows the equivalent circuit of the antenna apparatus in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における給電端間の相互結合量の計算結果を示す図The figure which shows the calculation result of the mutual coupling amount between the electric power feeding ends in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における接地線109が途中で2つに枝分かれし、一方をグランド容量110に接続し、他方を接地板101に直接接続されている場合のアンテナ装置の等価回路を示す図The figure which shows the equivalent circuit of the antenna apparatus in case the ground wire 109 in Embodiment 1 of this invention branches into two on the way, and one is connected to the ground capacity | capacitance 110 and the other is directly connected to the ground plate 101. 本発明の実施の形態1における接地線109が途中で2つに枝分かれし、一方をグランド容量110に接続し、他方を接地板101に直接接続されている場合の給電端間の相互結合量の計算結果を示す図In the first embodiment of the present invention, the ground line 109 is branched into two on the way, one of which is connected to the ground capacitor 110 and the other is directly connected to the ground plate 101. Figure showing calculation results 本発明の実施の形態1におけるアンテナ装置の給電位相差の設定手順を示した図The figure which showed the setting procedure of the electric power feeding phase difference of the antenna apparatus in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1におけるアンテナ装置の給電位相差の設定手順を示した図The figure which showed the setting procedure of the electric power feeding phase difference of the antenna apparatus in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1におけるアンテナ装置の給電位相差の設定手順を示した図The figure which showed the setting procedure of the electric power feeding phase difference of the antenna apparatus in Embodiment 1 of this invention

第1の発明は、接地導体を有する平面状の接地板と、接地板から水平方向に離れた位置に設けた互いのループ軸方向が略同一方向である第1ループアンテナ及び第2ループアンテナと、第1ループアンテナ及び第2ループアンテナのそれぞれ一端に設けた給電点に対して信号の給電を行う信号給電手段と、第1ループアンテナ及び第2ループアンテナの他端と接地板とを電気的に接続する共通の接地線とを備えるアンテナ装置に関するもので、第1ループアンテナの給電点から接地板へ至る方向に向かう巻き方向と、第2ループアンテナの給電点から接地板へ至る方向に向かう巻き方向とが互いに反対方向となり、第1ループアンテナ及び第2ループアンテナに形成されるループ面は、接地板に対して垂直に形成され、互いに交差し、かつループ軸方向に対して左右対称に形成されるものである。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a planar ground plate having a ground conductor, and a first loop antenna and a second loop antenna, which are provided at positions away from the ground plate in the horizontal direction and whose loop axis directions are substantially the same. The signal feeding means for feeding a signal to a feeding point provided at one end of each of the first loop antenna and the second loop antenna, and the other end of the first loop antenna and the second loop antenna and the ground plate are electrically connected And a common ground line connected to the antenna device, the winding direction going from the feeding point of the first loop antenna to the ground plate, and the direction going from the feeding point of the second loop antenna to the ground plate The winding directions are opposite to each other, and the loop surfaces formed on the first loop antenna and the second loop antenna are formed perpendicular to the ground plate, intersect each other, and Are those formed symmetrically with respect to the flop direction.

これによって、波長に対して十分小さい寸法にて偏波ダイバーシチを実現できる。   This makes it possible to realize polarization diversity with a sufficiently small size with respect to the wavelength.

第2の発明は、特に、第1の発明の信号給電手段は、第1ループアンテナ及び第2ループアンテナに給電する信号の位相を制御するものである。これによって、波長に対して小
さい寸法にて複数の周波数に対応し、かつアンテナ間の相互結合を低減できるアンテナ装置を実現できる。
In the second invention, in particular, the signal feeding means of the first invention controls the phase of the signal fed to the first loop antenna and the second loop antenna. As a result, it is possible to realize an antenna device that can deal with a plurality of frequencies with a small size with respect to the wavelength and can reduce mutual coupling between antennas.

第3の発明は、特に、第2の発明において、第1ループアンテナ及び第2ループアンテナから放射されるループ面に平行な偏波と、第1ループアンテナから接地板へ流れ込む電流により放射される偏波とが直交するように、第1ループアンテナ及び第2ループアンテナを形成するものである。これによって、波長に対して小さい寸法にて複数の周波数に対応し、かつアンテナ間の相互結合を低減できるアンテナ装置を実現できる。   The third invention is radiated by the polarized wave parallel to the loop surface radiated from the first loop antenna and the second loop antenna and the current flowing from the first loop antenna to the ground plate, particularly in the second invention. The first loop antenna and the second loop antenna are formed so that the polarized waves are orthogonal to each other. As a result, it is possible to realize an antenna device that can deal with a plurality of frequencies with a small size with respect to the wavelength and can reduce mutual coupling between the antennas.

第4の発明は、特に、第3の発明において、接地板の近傍にある導体を検知する導体検知手段を設け、信号給電手段は、導体検知手段により検知内容に応じて、第1給電点から給電する信号の位相と、第2給電点から給電する信号の位相とを制御するものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the invention, there is provided conductor detection means for detecting a conductor in the vicinity of the ground plate, and the signal power supply means is provided from the first power supply point according to the detection contents by the conductor detection means. The phase of the signal to be fed and the phase of the signal to be fed from the second feeding point are controlled.

これによって、常に高い送信電力、受信電力が得られる位相差に適応的に設定するダイバーシチ通信を行うことで良好な通信状態を得ることができる。   As a result, it is possible to obtain a good communication state by performing diversity communication that is adaptively set to a phase difference that always provides high transmission power and reception power.

第5の発明は、特に、第3の発明において、基準平面に対する接地板の傾きを検知する姿勢検知手段を設け、信号給電手段は、姿勢検知手段により検知される傾きに応じて、第1給電点から給電する信号の位相と、第2給電点から給電する信号の位相とを制御するものである。これによって、アンテナ装置の姿勢に関わらず良好な放射特性を実現できる。   According to a fifth aspect of the invention, in particular, in the third aspect of the invention, there is provided posture detection means for detecting the inclination of the ground plate with respect to the reference plane, and the signal power supply means is configured to perform the first power supply according to the inclination detected by the posture detection means. The phase of the signal fed from the point and the phase of the signal fed from the second feeding point are controlled. As a result, good radiation characteristics can be realized regardless of the attitude of the antenna device.

第6の発明は、特に、第3の発明における信号給電手段は、第1給電点から給電する信号の位相と、第2給電点から給電する信号の位相との位相差を異なる値にして受信動作を行い、そのうちで最も受信電力が大きい時の位相差を使用するものである。これによって、良好な通信状態を得ることができる。   In the sixth aspect of the invention, in particular, the signal feeding means in the third aspect of the invention receives the phase difference between the phase of the signal fed from the first feeding point and the phase of the signal fed from the second feeding point with different values. The operation is performed, and the phase difference at the time when the received power is the highest is used. As a result, a good communication state can be obtained.

以下、本発明のアンテナ装置を実施するための形態について、図面に沿って説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments for implementing an antenna device of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
以下に、本発明のアンテナ装置の実施の形態1の詳細について説明する。
(Embodiment 1)
Details of Embodiment 1 of the antenna device of the present invention will be described below.

図1は、本発明のアンテナ装置の構成を示す図である。X、YおよびZは、各々の座標軸を示す。図1において、接地板101は、接地導体を有する接地板である。接地板101は、長手方向がZ軸方向である。接地板101のZ軸方向の長さLは、X軸方向の長さTよりも長いことが望ましい。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an antenna device of the present invention. X, Y, and Z denote the respective coordinate axes. In FIG. 1, a ground plate 101 is a ground plate having a ground conductor. The ground plate 101 has a longitudinal direction in the Z-axis direction. The length L in the Z-axis direction of the ground plate 101 is preferably longer than the length T in the X-axis direction.

送受信回路102は、接地板101上に設けられ、送信信号を生成し出力し、入力された受信信号を処理する送受信回路である。なお、送受信回路102は、送信回路のみ、または受信回路のみであってもよい。また、後述する姿勢検知器111から送受信回路102へ本発明のアンテナ装置の傾き情報が入力される。さらに、送受信回路102から後述する移相器104a、104bを制御するための移相量制御信号を出力する。   The transmission / reception circuit 102 is provided on the ground plate 101, and is a transmission / reception circuit that generates and outputs a transmission signal and processes an input reception signal. Note that the transmission / reception circuit 102 may be only a transmission circuit or only a reception circuit. In addition, the inclination information of the antenna device of the present invention is input to the transmission / reception circuit 102 from an attitude detector 111 described later. Further, the transmission / reception circuit 102 outputs a phase shift amount control signal for controlling phase shifters 104a and 104b described later.

分配器103は、接地板101に設けられ、入力端子が送受信回路102に接続され、送受信回路102から入力される信号を2つに電力分割して出力する分配器である。分配器103は、具体的にはウィルキンソン分配器などで構成される。   The distributor 103 is a distributor that is provided on the ground plate 101, has an input terminal connected to the transmission / reception circuit 102, divides the signal input from the transmission / reception circuit 102 into two, and outputs the signal. The distributor 103 is specifically composed of a Wilkinson distributor or the like.

移相器104a、104bは、送受信回路102と分配器103の2つの出力端子にそれぞれ接続され、入力された信号の位相を、送受信回路102から出力される移相量制御信号に基づいて、所定の値に変換して出力する移相器である。これにより後述するループ
アンテナ107、108に給電する2つの信号の給電位相差を変化させる。2つの信号の位相差を変化させることができればよいので、分配器103の2つの出力端子のうち、一方のみ移相器が接続されていてもよい。また、移相量が固定の値であり、移相量の制御が必要ない場合、移相量制御信号は不要としてもよい。
The phase shifters 104a and 104b are respectively connected to two output terminals of the transmission / reception circuit 102 and the distributor 103, and the phase of the input signal is determined based on the phase shift amount control signal output from the transmission / reception circuit 102. This is a phase shifter that converts the value into a value and outputs it. As a result, the feeding phase difference between two signals fed to loop antennas 107 and 108 to be described later is changed. As long as the phase difference between the two signals can be changed, only one of the two output terminals of the distributor 103 may be connected to the phase shifter. Further, when the phase shift amount is a fixed value and control of the phase shift amount is not necessary, the phase shift amount control signal may be unnecessary.

図2は、位相変化量の範囲が0度から90度の移相器104a、104bの構成例を示す図である。複数の異なる移相量を有する移相器をスイッチにて切り替えることにより構成される。移相器はそれぞれ2つの直列コンデンサCとその間に設けられた1つの並列インダクタLにより構成される。移相量が0度の場合は、入出力を直接接続する。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the phase shifters 104a and 104b having a phase change amount range of 0 degrees to 90 degrees. It is configured by switching a phase shifter having a plurality of different phase shift amounts with a switch. Each of the phase shifters includes two series capacitors C and one parallel inductor L provided therebetween. When the amount of phase shift is 0 degree, input / output is directly connected.

図3は、位相変化量の範囲が0度から−90度の移相器104a、104bの構成例を示す図である。複数の異なる移相量を有する移相器をスイッチにて切り替えることにより構成される。移相器はそれぞれ2つの並列コンデンサCとその間に設けられた1つの直列インダクタLにより構成される。移相量が0度の場合は、入出力を直接接続する。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the phase shifters 104a and 104b having a phase change amount range of 0 degrees to −90 degrees. It is configured by switching a phase shifter having a plurality of different phase shift amounts with a switch. Each of the phase shifters includes two parallel capacitors C and one series inductor L provided therebetween. When the amount of phase shift is 0 degree, input / output is directly connected.

移相器104a、104bは、チップ部品が使用できるインダクタやコンデンサにより回路を構成できるため、一般的な遅延線路を切り替える方式の移相器を用いた場合に比べて、回路を小型化できる。   Since each of the phase shifters 104a and 104b can be configured by an inductor or a capacitor that can use a chip component, the circuit can be reduced in size as compared with a case where a general phase shifter that switches a delay line is used.

整合回路105は、接地板101上に設けられ、後述するループアンテナ108と移相器104aに接続され、後述するループアンテナ108へ効率よく給電するため、後述するループアンテナ108と移相器104aとの間のインピーダンスの整合を行う整合回路である。   The matching circuit 105 is provided on the ground plate 101, is connected to a loop antenna 108 and a phase shifter 104a, which will be described later, and efficiently supplies power to the loop antenna 108 which will be described later. It is the matching circuit which performs the impedance matching between.

整合回路106は、接地板101上に設けられ、後述するループアンテナ107と移相器104bに接続され、後述するループアンテナ107へ効率よく給電するため、後述するループアンテナ107と移相器104bとの間のインピーダンスの整合を行う整合回路である。   The matching circuit 106 is provided on the ground plate 101, is connected to a loop antenna 107 and a phase shifter 104b, which will be described later, and efficiently supplies power to the loop antenna 107 which will be described later. It is the matching circuit which performs the impedance matching between.

図4(a)、図4(b)は、整合回路105、106の構成例を示す図である。直列コンデンサと並列コンデンサにて構成される。後述するループアンテナ107、108は放射抵抗が小さいため、損失の非常に小さい整合回路が必要である。インダクタはコンデンサに比べて損失が大きいため、整合回路に使用すると、放射効率が劣化し、利得が大幅に低下する。よって、コンデンサによる整合回路の構成が望ましい。   4A and 4B are diagrams illustrating configuration examples of the matching circuits 105 and 106. FIG. It consists of a series capacitor and a parallel capacitor. Since the loop antennas 107 and 108 to be described later have a small radiation resistance, a matching circuit with a very small loss is required. Since an inductor has a larger loss than a capacitor, when used in a matching circuit, the radiation efficiency is degraded and the gain is greatly reduced. Therefore, a configuration of a matching circuit using a capacitor is desirable.

図5(a)、図5(b)は、可変容量ダイオードを用いた整合回路105、106の構成例を示す図である。アンテナの整合条件は、周波数により変化するため、整合定数も周波数に応じて変えなければならない。図4のコンデンサに可変容量ダイオードを用い、インダクタを経由して任意の直流電圧を与えることにより、容量値を制御することができる。この構成により、使用周波数に応じて容量値を変化させることにより整合をとることができる。   FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating configuration examples of the matching circuits 105 and 106 using variable capacitance diodes. Since the matching condition of the antenna changes depending on the frequency, the matching constant must be changed according to the frequency. The capacitance value can be controlled by using a variable capacitance diode for the capacitor of FIG. 4 and applying an arbitrary DC voltage via the inductor. With this configuration, matching can be achieved by changing the capacitance value in accordance with the operating frequency.

図6(a)、図6(b)、図6(c)は、直列コンデンサに並列共振回路を挿入した整合回路105、106の構成例を示す図である。並列共振回路のインピーダンスは周波数により変化し、共振周波数より低い場合はインダクタンス、共振周波数より高いときはキャパシタンスとなる。   FIGS. 6A, 6B, and 6C are diagrams illustrating configuration examples of the matching circuits 105 and 106 in which a parallel resonant circuit is inserted into a series capacitor. The impedance of the parallel resonance circuit varies depending on the frequency, and becomes an inductance when it is lower than the resonance frequency, and becomes a capacitance when it is higher than the resonance frequency.

周波数によりインピーダンスの変化する並列共振回路を直列コンデンサに挿入することにより、コンデンサと共振回路の合成インピーダンスが周波数により変化し、異なる2つの周波数において、異なる容量を有することとなる。使用する電波の異なる2つの周波数
において、アンテナの入力インピーダンスが20mSの等コンダクタンス線上に変換されるように、直列コンデンサC1と並列共振回路を構成するインダクタLaとコンデンサCaの定数を調整する。さらに使用する電波の周波数に応じて、並列容量にて信号源の内部インピーダンス50Ωに変換する。並列容量の切り替えは図6(a)のようにスイッチで選択的に切り替える方法、図6(b)のように可変容量ダイオードにより並列容量C2を調整する方法、図6(c)のように並列コンデンサに対しても並列共振回路を挿入する方法のいずれであっても良い。これにより異なる2つの周波数に対して整合をとることができる。
By inserting a parallel resonant circuit whose impedance varies with the frequency into the series capacitor, the combined impedance of the capacitor and the resonant circuit varies with the frequency, and the two different frequencies have different capacitances. The constants of the inductor La and the capacitor Ca that constitute the parallel resonance circuit with the series capacitor C1 are adjusted so that the input impedance of the antenna is converted to an isoconductance line of 20 mS at two different frequencies of radio waves to be used. Furthermore, the internal impedance of the signal source is converted to 50Ω by a parallel capacitor according to the frequency of the radio wave used. The switching of the parallel capacitance is a method of selectively switching with a switch as shown in FIG. 6A, a method of adjusting the parallel capacitance C2 with a variable capacitance diode as shown in FIG. 6B, and a parallel as shown in FIG. 6C. Any of the methods of inserting a parallel resonant circuit into the capacitor may be used. As a result, matching can be achieved for two different frequencies.

ループアンテナ107は、形成するループ面が接地板101の面に対して略垂直になるように設けられ、2つの給電端が、整合回路106と、後述する接地線109、後述するグランド容量110を経由して接地板101とに電気的に接続されたループ状の導体からなるループアンテナである。   The loop antenna 107 is provided such that a loop surface to be formed is substantially perpendicular to the surface of the ground plate 101, and two feeding ends include a matching circuit 106, a grounding wire 109 described later, and a ground capacitance 110 described later. This is a loop antenna made of a loop-shaped conductor that is electrically connected to the ground plate 101 via the via.

ループアンテナ108は、形成するループ面が接地板101の面に対して略垂直になるように設けられ、2つの給電端が、整合回路105と、後述する接地線109、後述するグランド容量110を経由して接地板101とに電気的に接続されたループ状の導体からなるループアンテナである。   The loop antenna 108 is provided so that a loop surface to be formed is substantially perpendicular to the surface of the ground plate 101, and two feeding ends include a matching circuit 105, a ground line 109 described later, and a ground capacitor 110 described later. This is a loop antenna made of a loop-shaped conductor that is electrically connected to the ground plate 101 via the via.

ループアンテナ107、108は、ループの軸方向が互いに等しい。   The loop antennas 107 and 108 have the same axial direction of the loop.

ループアンテナ107、108は、全長が送受信する電波の1波長以下である。よってアンテナの最大寸法は半波長以下となる。ループアンテナ107、108のループの巻き数は、1回巻きとしているが、いくらであってもよい。また、ループアンテナ107、108のループの形状は図1のような矩形でなくてもよい。ループアンテナ107、108は、接地板101から突出して設けられている。   The loop antennas 107 and 108 have a total length of one wavelength or less of radio waves transmitted and received. Therefore, the maximum dimension of the antenna is less than half a wavelength. The number of turns of the loops of the loop antennas 107 and 108 is one, but any number is acceptable. The loop shape of the loop antennas 107 and 108 may not be a rectangle as shown in FIG. The loop antennas 107 and 108 are provided so as to protrude from the ground plate 101.

ループアンテナ107、108の給電側(整合回路105、106に接続されている給電端側)からグランド側(後述する接地線109、後述するグランド容量110を経由して接地板101に接続されている給電端側)へ向かうループの巻き方向は、互いに逆方向でなければならない。なお、ループアンテナ107、108のループのサイズは同一が望ましいが、異なっていてもよい。   The loop antennas 107 and 108 are connected to the ground plate 101 from the power feeding side (the power feeding end side connected to the matching circuits 105 and 106) via the ground side (a ground line 109 described later and a ground capacitor 110 described later). The winding direction of the loop toward the feeding end side must be opposite to each other. Although the loop sizes of the loop antennas 107 and 108 are preferably the same, they may be different.

接地線109は、ループアンテナ107、108のそれぞれの給電端と接地板101とを後述するグランド容量110を経由して電気的に接続し、インダクタンス成分を有する接地線である。図1において、ループアンテナ107、108のそれぞれの接地板101側に接続される方の端子を互いに接続して1つの端子とし、共通の接地線109、後述するグランド容量110を経由して接地板101に接続される。   The ground line 109 is a ground line having an inductance component by electrically connecting the respective feeding ends of the loop antennas 107 and 108 and the ground plate 101 via a ground capacitor 110 described later. In FIG. 1, the terminals connected to the ground plate 101 side of each of the loop antennas 107 and 108 are connected to each other to form one terminal, and the ground plate is connected via a common ground line 109 and a ground capacitor 110 described later. 101 is connected.

グランド容量110は接地線109と接地板101間を接続する容量素子である。   The ground capacitor 110 is a capacitor element that connects the ground line 109 and the ground plate 101.

図1では、ループアンテナ107、108は互いにループ面が交差するように配置され、上部のループにて接地線109が接続されている。Z軸方向を上下方向とすると、ループアンテナ107、108はそれぞれ左右対称の構造となっており、ループ面が階段状に屈曲したループアンテナとなっている。ループアンテナ107、108はそれぞれの給電端の中点付近にて互いに線が交差している。つまり階段状に屈曲した左右対称のループ面が交差していることとなる。図7(a)、図7(b)、図7(c)は、ループアンテナ107、108、接地線109の構成例を示す図である。図7(a)に示すようにループ面は交差していなくても良い。また図7(b)に示すようにループ面が交差している場合、下部のループにて接地線109が接続されていても良い。また図7(c)に示すようにル
ープ面が交差している場合、例えばループの一部の線が斜め方向を向いたループ形状であっても良い。
In FIG. 1, the loop antennas 107 and 108 are arranged so that their loop surfaces intersect with each other, and a ground line 109 is connected to the upper loop. Assuming that the Z-axis direction is the vertical direction, the loop antennas 107 and 108 each have a bilaterally symmetric structure, and the loop antenna has a loop surface bent in a step shape. The loop antennas 107 and 108 intersect with each other in the vicinity of the middle point of each feeding end. That is, the symmetrical loop surfaces bent in a step shape intersect. FIGS. 7A, 7B, and 7C are diagrams illustrating configuration examples of the loop antennas 107 and 108 and the ground line 109. FIG. As shown in FIG. 7A, the loop surfaces do not have to intersect. When the loop surfaces intersect as shown in FIG. 7B, the ground line 109 may be connected by a lower loop. Further, when the loop surfaces intersect as shown in FIG. 7C, for example, a loop shape in which some lines of the loop are directed obliquely may be employed.

図8(a)、図8(b)は、ループアンテナ107、108、接地線109、グランド容量110の構成例を示す図である。図8(a)は接地線109が一部屈曲している例、図8(b)は接地線109が途中で2つに枝分かれし、接地板101に接続されている例である。接地線109のインダクタンス成分とグランド容量110を含めたインピーダンスを、接地線109を一部屈曲させる、または分岐させる、または分岐させて一方をグランド容量110に接続し、他方を接地板101に直接接続するなどにより調整する。接地線109はどのような形状であっても良い。ただし、接地線109を屈曲する場合、ループアンテナ107、108と接地線109間に相互インダクタンスが生じることを防止するため、図8(a)、図8(b)のように接地線109によって形成されるループの軸方向が、ループアンテナ107、108のループ軸方向と直交した構成が望ましい。   FIGS. 8A and 8B are diagrams showing a configuration example of the loop antennas 107 and 108, the ground line 109, and the ground capacitor 110. FIG. FIG. 8A shows an example in which the ground wire 109 is partially bent, and FIG. 8B shows an example in which the ground wire 109 branches into two in the middle and is connected to the ground plate 101. The impedance including the inductance component of the ground wire 109 and the ground capacitance 110 is partially bent or branched or branched to connect one end to the ground capacitance 110 and the other directly connected to the ground plate 101. Adjust by doing so. The ground line 109 may have any shape. However, when the ground wire 109 is bent, it is formed by the ground wire 109 as shown in FIGS. 8A and 8B in order to prevent mutual inductance between the loop antennas 107 and 108 and the ground wire 109. It is desirable that the axial direction of the loop to be made is orthogonal to the loop axial direction of the loop antennas 107 and 108.

姿勢検知器111は、接地板101上に設けられ、本発明のアンテナ装置の傾きを検知して、送受信回路102に傾き情報を出力する姿勢検知器である。姿勢検知器111は具体的には加速度センサや転倒スイッチなど地面に対する傾きがわかるセンサで構成される。   The attitude detector 111 is an attitude detector that is provided on the ground plate 101 and detects the inclination of the antenna device of the present invention and outputs inclination information to the transmission / reception circuit 102. Specifically, the posture detector 111 is composed of a sensor that can detect an inclination with respect to the ground, such as an acceleration sensor or a fall switch.

導体検知器112は、接地板101上に設けられ、本発明のアンテナ装置が人体や金属などの導体に近接しているかどうかを検知して送受信回路102に導体検知情報を出力する導体検知器である。導体検知器112は具体的には赤外線センサや容量センサなどの近接センサを用いる方法、微小ループアンテナを用いて近接する導体との相互インダクタンスの変化量を検出する方法、ループアンテナ107、108の給電端間に生じる相互結合量が近接する導体の影響により変化することを利用して、相互結合の変化量で近接する導体を検出する方法などで構成される。   The conductor detector 112 is a conductor detector that is provided on the ground plate 101 and detects whether the antenna device of the present invention is close to a conductor such as a human body or metal, and outputs conductor detection information to the transmission / reception circuit 102. is there. Specifically, the conductor detector 112 is a method using a proximity sensor such as an infrared sensor or a capacitance sensor, a method of detecting a change in mutual inductance with a nearby conductor using a minute loop antenna, and feeding of the loop antennas 107 and 108. By using the fact that the amount of mutual coupling generated between the ends changes due to the influence of adjacent conductors, a method of detecting adjacent conductors by the amount of change in mutual coupling is used.

以上のように構成されたアンテナ装置について、その動作を説明する。   The operation of the antenna device configured as described above will be described.

送受信回路102から出力された送信信号は、分配器103により2つに電力分割される。2つの分割された信号のうち一方は、移相器104aにより所定の位相に変換され、整合回路105によりインピーダンス変換され、ループアンテナ108に出力される。2つの分割された信号のうち他方は、移相器104bにより所定の位相に変換され、整合回路106によりインピーダンス変換され、ループアンテナ107に出力される。送受信回路102から出力される移相量制御信号にもとづいて、ループアンテナ107、108に位相差給電をおこなう。   The transmission signal output from the transmission / reception circuit 102 is divided into two powers by the distributor 103. One of the two divided signals is converted into a predetermined phase by the phase shifter 104 a, impedance-converted by the matching circuit 105, and output to the loop antenna 108. The other of the two divided signals is converted into a predetermined phase by the phase shifter 104 b, impedance-converted by the matching circuit 106, and output to the loop antenna 107. Based on the phase shift amount control signal output from the transmission / reception circuit 102, phase difference feeding is performed to the loop antennas 107 and 108.

次に上記のように構成されたアンテナ装置の電波の放射について説明する。   Next, radio wave radiation of the antenna device configured as described above will be described.

本発明のアンテナ装置は、ループアンテナ107、108が磁流源を放射源とする磁流アンテナ、接地板101が電流源を放射源とする電流アンテナとして動作する。また、放射する偏波は、図1において地面がXY平面と平行であり、Z軸方向の偏波を垂直偏波、垂直偏波に直交する偏波を水平偏波とすると、ループアンテナ107、108はXY平面上をループ状に電流が流れ、水平偏波を放射する。接地板101は、Z軸方向にループアンテナ素子があり、さらに長手方向がZ軸方向であるので、Z軸方向に電流が流れ、垂直偏波を放射する。磁流アンテナ成分は水平偏波、電流アンテナ成分は垂直偏波を放射する。   In the antenna device of the present invention, the loop antennas 107 and 108 operate as a magnetic current antenna using a magnetic current source as a radiation source, and the ground plate 101 operates as a current antenna using a current source as a radiation source. In addition, as for the radiated polarization, if the ground is parallel to the XY plane in FIG. 1, the polarization in the Z-axis direction is vertical polarization, and the polarization orthogonal to the vertical polarization is horizontal polarization, loop antenna 107, In 108, a current flows in a loop on the XY plane, and radiates horizontally polarized waves. Since the ground plate 101 has a loop antenna element in the Z-axis direction and the longitudinal direction is the Z-axis direction, a current flows in the Z-axis direction and radiates vertically polarized waves. The magnetic current antenna component radiates horizontally polarized waves, and the current antenna component radiates vertically polarized waves.

図9(a)は、ループアンテナ107、108に給電する位相差が0度のときのアンテナ装置の動作を示す図である。ループアンテナ107の給電位相をα1、ループアンテナ
108の給電位相をα2、給電位相差をα1−α2とする。位相差が0度のとき、ループアンテナ107、108に流れる電流は互いに逆方向となるため、ループアンテナ107、108から形成される磁流は互いに打ち消しあう。また、ループアンテナ107、108から接地線109に流れ込む電流の向きは、ともに同一方向となるため、接地板101に電流が流れる。
FIG. 9A is a diagram illustrating the operation of the antenna device when the phase difference fed to the loop antennas 107 and 108 is 0 degrees. The feeding phase of the loop antenna 107 is α1, the feeding phase of the loop antenna 108 is α2, and the feeding phase difference is α1−α2. When the phase difference is 0 degree, the currents flowing through the loop antennas 107 and 108 are in opposite directions, so the magnetic currents formed from the loop antennas 107 and 108 cancel each other. In addition, since the directions of currents flowing from the loop antennas 107 and 108 into the ground line 109 are the same, current flows through the ground plate 101.

図9(b)は、ループアンテナ107、108に給電する位相差が180度のときのアンテナ装置の動作を示す図である。位相差が180度のとき、ループアンテナ107、108に流れる電流はともに同一方向となるため、ループアンテナ107、108に磁流が形成される。また、ループアンテナ107、108から接地線109に流れ込む電流の向きは、互いに逆方向となるため、電流は互いに打ち消しあう。   FIG. 9B is a diagram illustrating the operation of the antenna device when the phase difference fed to the loop antennas 107 and 108 is 180 degrees. When the phase difference is 180 degrees, the currents flowing in the loop antennas 107 and 108 are in the same direction, so that a magnetic current is formed in the loop antennas 107 and 108. In addition, since the directions of currents flowing from the loop antennas 107 and 108 to the ground line 109 are opposite to each other, the currents cancel each other.

図9から、給電位相差を変化させることにより、電流アンテナ、磁流アンテナのいずれの動作モードでアンテナを動作させるか、また、垂直偏波、水平偏波もしくは任意の傾きをもつ偏波のいずれの偏波で放射するか制御することが出来る。   From FIG. 9, by changing the feeding phase difference, it is possible to operate the antenna in either the current antenna mode or the magnetic current antenna operation mode, and whether it is vertical polarization, horizontal polarization, or polarization having an arbitrary inclination. It is possible to control whether to radiate with the polarized wave.

また、図1や図7(b)、図7(c)のようにループ面が交差している場合、位相差が180度としたときに図7(a)の構成に比べて効果的に電流アンテナ成分を抑制できる。図1や図7(b)、図7(c)では、ループアンテナ107、108が左右対称の構造となっており、上部と下部のループを接続するZ軸方向の線状部分に流れる電流が、同振幅、逆位相となるためである。よって、本発明のアンテナ装置を偏波制御の目的で使用する場合、ループアンテナ107、108は左右対称の構造で、ループ面が交差している構成が望ましい。   Further, when the loop surfaces intersect as shown in FIG. 1, FIG. 7B, and FIG. 7C, when the phase difference is 180 degrees, it is more effective than the configuration of FIG. The current antenna component can be suppressed. In FIG. 1, FIG. 7 (b), and FIG. 7 (c), the loop antennas 107 and 108 have a symmetrical structure, and the current flowing through the linear portion in the Z-axis direction connecting the upper and lower loops This is because they have the same amplitude and opposite phase. Therefore, when the antenna device of the present invention is used for the purpose of polarization control, it is desirable that the loop antennas 107 and 108 have a symmetrical structure and the loop surfaces intersect each other.

次にアンテナ装置の複数周波数帯における相互結合低減について説明する。   Next, mutual coupling reduction in a plurality of frequency bands of the antenna device will be described.

図10(a)、(b)は本発明のアンテナ装置の等価回路を示す図である。ループアンテナ107、108の自己インダクタンスをL1、L2、ループアンテナ107、108間に生じる相互インダクタンスをM、ループアンテナ107、108間に生じる容量をC12、接地線109の自己インダクタンスをL3、グランド容量110のキャパシタンスをCgとする。本発明のアンテナ装置は、図10(a)のように等価回路に置き換えられて、図10(b)のように変換される。   FIGS. 10A and 10B are diagrams showing an equivalent circuit of the antenna device of the present invention. The self-inductances of the loop antennas 107 and 108 are L1 and L2, the mutual inductance generated between the loop antennas 107 and 108 is M, the capacitance generated between the loop antennas 107 and 108 is C12, the self-inductance of the ground line 109 is L3, and the ground capacitance 110 Let Cg be the capacitance. The antenna device of the present invention is replaced with an equivalent circuit as shown in FIG. 10A and converted as shown in FIG.

容量C12とアンテナの各部位に生じるインダクタンス成分により、給電端間に並列共振回路が発生する。また容量Cgとアンテナの各部位に生じるインダクタンス成分により、給電端とグランド間に直列共振回路が発生する。これら2つの共振回路は帯域阻止フィルタとして動作し、給電端間の相互結合を抑圧する効果がある。それぞれの共振周波数が、使用する2つの電波の周波数と一致するように調整することにより、相互結合によるアンテナ利得の劣化を防ぐことができる。具体的な共振周波数の調整方法は、接地線109の長さ、形状によるインダクタンスL3の調整、グランド容量110の容量値Cgの調整、ループアンテナ107、108のループ間の距離、ループ面積、線の太さによる自己インダクタンスL1、L2、相互インダクタンスM、容量C12の調整にて行う。図11は給電端間の相互結合量の計算結果を示す図である。2つの周波数において相互結合が大きく低下していることがわかる。   A parallel resonant circuit is generated between the feeding ends by the inductance component generated in each part of the capacitor C12 and the antenna. In addition, a series resonance circuit is generated between the feeding end and the ground due to the inductance component generated in each part of the capacitor Cg and the antenna. These two resonance circuits operate as a band rejection filter and have an effect of suppressing mutual coupling between the power supply ends. By adjusting the respective resonance frequencies so as to coincide with the frequencies of the two radio waves to be used, it is possible to prevent deterioration of the antenna gain due to mutual coupling. Specifically, the resonance frequency is adjusted by adjusting the inductance L3 according to the length and shape of the ground wire 109, adjusting the capacitance value Cg of the ground capacitor 110, the distance between the loops of the loop antennas 107 and 108, the loop area, the line This is done by adjusting the self-inductances L1 and L2, the mutual inductance M, and the capacitance C12 depending on the thickness. FIG. 11 is a diagram illustrating a calculation result of the mutual coupling amount between the power feeding ends. It can be seen that the mutual coupling is greatly reduced at the two frequencies.

図12(a)、図12(b)は図8のように接地線109が途中で2つに枝分かれし、一方をグランド容量110に接続し、他方を接地板101に直接接続されている場合の本発明のアンテナ装置の等価回路を示す図である。アンテナ装置は、図12(a)のように等価回路に置き換えられて、図12(b)のように変換される。接地線109の自己インダクタンスのうち接地板101に直接接続されているほうを新たにL3’としている。本
発明のアンテナ装置に金属などが近接すると、ループアンテナ107、108と金属との間に容量Cgndが発生する。この容量Cgndは接地線のインダクタンスL3と並列共振回路を構成する。金属との距離が離れている場合は、容量Cgndは0に近いため、容量Cgndと接地線のインダクタンスL3による並列共振周波数は非常に高い。しかし金属との距離が近くなると容量Cgndが大きくなり、並列共振周波数が使用する電波の周波数にちかくなり、上記で述べた相互結合を低減するために調整した2つの共振振周波数に大きく影響する。接地線109を分岐させ、インダクタンスL3’を新たにもうけ、L3に対してL3’が小さい値となるように接地線109が分岐後の長さをそれぞれ調節する。容量Cgndと並列共振回路を構成するインダクタは、L3とL3’が並列に接続された合成インダクタンスとなる。L3とL3’の合成インダクタンスは、実質的に値の低いL3’となる。これにより、容量Cgndと接地線109のインダクタンス成分による並列共振周波数を使用する電波の周波数帯に対して十分高くすることができ、金属の影響による相互結合特性の変動を低減することができる。図13は図8のように接地線109が途中で2つに枝分かれし、一方をグランド容量110に接続し、他方を接地板101に直接接続されている場合の給電端間の相互結合量の計算結果を示す図である。2つの周波数において相互結合が大きく低下していることがわかる。
12 (a) and 12 (b), when the ground line 109 branches into two along the way as shown in FIG. 8, one is connected to the ground capacitor 110 and the other is directly connected to the ground plate 101. It is a figure which shows the equivalent circuit of the antenna apparatus of this invention. The antenna device is replaced with an equivalent circuit as shown in FIG. 12A and converted as shown in FIG. Of the self-inductance of the ground wire 109, the one directly connected to the ground plate 101 is newly set as L 3 ′. When metal or the like approaches the antenna device of the present invention, a capacitance Cgnd is generated between the loop antennas 107 and 108 and the metal. This capacitor Cgnd forms a parallel resonance circuit with the ground line inductance L3. When the distance from the metal is large, the capacitance Cgnd is close to 0, so the parallel resonance frequency due to the capacitance Cgnd and the inductance L3 of the ground line is very high. However, as the distance from the metal is reduced, the capacitance Cgnd increases, and the parallel resonance frequency is related to the frequency of the radio wave used, which greatly affects the two resonance vibration frequencies adjusted to reduce the mutual coupling described above. The ground line 109 is branched, an inductance L3 ′ is newly provided, and the length of the ground line 109 after branching is adjusted so that L3 ′ becomes a small value with respect to L3. The inductor constituting the parallel resonant circuit with the capacitor Cgnd is a combined inductance in which L3 and L3 ′ are connected in parallel. The combined inductance of L3 and L3 ′ is L3 ′ having a substantially low value. Thereby, it is possible to sufficiently increase the frequency band of the radio wave using the parallel resonance frequency due to the inductance component of the capacitor Cgnd and the ground line 109, and to reduce the fluctuation of the mutual coupling characteristics due to the influence of the metal. FIG. 13 shows the amount of mutual coupling between the power supply ends when the ground line 109 branches into two in the middle as shown in FIG. 8, one is connected to the ground capacitor 110 and the other is directly connected to the ground plate 101. It is a figure which shows a calculation result. It can be seen that the mutual coupling is greatly reduced at the two frequencies.

次にアンテナ装置の位相差制御方法について説明する。   Next, a method for controlling the phase difference of the antenna device will be described.

図14は本発明のアンテナ装置の給電位相差の設定手順を示した図である。   FIG. 14 is a diagram showing a procedure for setting the feeding phase difference of the antenna device of the present invention.

ステップ1にて給電位相差の設定を開始する。ステップ2にて導体検知器112にて検知した導体検知情報を送受信回路102へ出力する。送受信回路102は、導体検知器112から出力された導体検知情報を認識すると(ステップ3)、導体検知情報が人体や金属が近接していることを示すとされる場合は給電位相差を180度に設定して磁流アンテナとして動作させ、導体検知情報が人体や金属が近接していないことを示すとされる場合は給電位相差を0度に設定して電流アンテナとして動作させる(ステップ4)。   In step 1, the setting of the feeding phase difference is started. In step 2, the conductor detection information detected by the conductor detector 112 is output to the transmission / reception circuit 102. When the transmission / reception circuit 102 recognizes the conductor detection information output from the conductor detector 112 (step 3), if the conductor detection information indicates that a human body or metal is in proximity, the transmission phase difference is set to 180 degrees. When the conductor detection information indicates that no human body or metal is in proximity, the feeding phase difference is set to 0 degrees to operate as a current antenna (step 4). .

これにより人体や金属とアンテナ間の距離に関わらず良好な放射特性を実現できる。   Thereby, good radiation characteristics can be realized regardless of the distance between the human body or metal and the antenna.

また、送受信回路102は姿勢検知器111から得られたアンテナ装置の傾き情報を元に、アンテナ装置から放射する偏波を切り替える。図15は本発明のアンテナ装置の給電位相差の設定手順を示した図である。ステップ1にて給電位相差の設定を開始する。ステップ2にて姿勢検知器111にてアンテナ装置の傾きを検知する。送受信回路102は姿勢検知器111から出力される傾き情報を認識すると(ステップ3)、傾き情報を基にして到来する電波の偏波の傾きと同一偏波となるように給電位相差を設定する(ステップ4)。これにより、アンテナ装置の姿勢に関わらず良好な放射特性を実現できる。   The transmission / reception circuit 102 switches the polarization radiated from the antenna device based on the tilt information of the antenna device obtained from the attitude detector 111. FIG. 15 is a diagram showing a procedure for setting the feeding phase difference of the antenna device of the present invention. In step 1, the setting of the feeding phase difference is started. In step 2, the attitude detector 111 detects the inclination of the antenna device. When the transmission / reception circuit 102 recognizes the inclination information output from the attitude detector 111 (step 3), the transmission / reception circuit 102 sets the feeding phase difference so as to have the same polarization as the polarization of the incoming radio wave based on the inclination information. (Step 4). Thereby, favorable radiation characteristics can be realized regardless of the attitude of the antenna device.

また、導体検知情報あるいは傾き情報によらず、給電位相差を常に複数パターン切り替えて通信し、常に高い送信電力、受信電力が得られる位相差に適応的に設定するダイバーシチ通信を行うことで良好な通信状態を得ることができる。図16は本発明のアンテナ装置の給電位相差の設定手順を示した図である。ステップ1にて給電位相差の設定を開始する。ステップ2にて送受信回路102は給電位相差をAに設定し、電波の受信電力を測定する。ステップ3にて送受信回路102は給電位相差をBに設定し、電波の受信電力を測定する。ステップ4にて送受信回路102は給電位相差をCに設定し、電波の受信電力を測定する。ステップ5にて送受信回路102は給電位相差A、B、Cのうちもっとも電波の受信電力が高かった給電位相差を設定する。   In addition, regardless of conductor detection information or inclination information, it is possible to perform communication by switching between multiple patterns of the feeding phase difference at all times, and performing diversity communication that is adaptively set to a phase difference that always provides high transmission power and reception power. A communication state can be obtained. FIG. 16 is a diagram showing a procedure for setting the feeding phase difference of the antenna device of the present invention. In step 1, the setting of the feeding phase difference is started. In step 2, the transmission / reception circuit 102 sets the feeding phase difference to A and measures the received power of the radio wave. In step 3, the transmission / reception circuit 102 sets the feeding phase difference to B and measures the received power of the radio wave. In step 4, the transmission / reception circuit 102 sets the feeding phase difference to C and measures the received power of the radio wave. In step 5, the transmission / reception circuit 102 sets the power supply phase difference having the highest radio wave reception power among the power supply phase differences A, B, and C.

なお、給電位相差A、B、Cは、それぞれ異なる値である。それらの値は、あらかじめ定めておいてもよいし、設定開始時にランダムに決定してもよい。   The feeding phase differences A, B, and C are different values. These values may be determined in advance or may be determined randomly at the start of setting.

以上によれば、本発明のアンテナ装置は、巻き方向が互いに逆方向である2つのループアンテナを左右対称の構造とし、給電位相差を適応的に切り替える構成とすることにより、波長に対して十分小さい寸法にて偏波ダイバーシチを実現できる。   According to the above, the antenna device of the present invention is sufficient for the wavelength by adopting a configuration in which two loop antennas whose winding directions are opposite to each other have a symmetrical structure and adaptively switch the feeding phase difference. Polarization diversity can be realized with small dimensions.

本発明のアンテナ装置はヘルスケア、機器のセキュリティ、ハンズフリーの入退室管理システム、ホームネットワーク、スマートメータ、センサーネットワークなど無線タグを用いたシステムのアンテナ装置として適用できる。   The antenna device of the present invention can be applied as an antenna device of a system using a wireless tag such as healthcare, device security, hands-free entry / exit management system, home network, smart meter, sensor network.

101 接地板
102 送受信回路
103 分配器
104a、104b 移相器
105、106 整合回路
107、108 ループアンテナ
109 接地線
110 グランド容量
111 姿勢検知器
112 導体検知器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Ground plate 102 Transmission / reception circuit 103 Divider 104a, 104b Phase shifter 105, 106 Matching circuit 107, 108 Loop antenna 109 Ground line 110 Ground capacity 111 Attitude detector 112 Conductor detector

Claims (6)

接地導体を有する平面状の接地板と、
前記接地板から水平方向に離れた位置に設けた互いのループ軸方向が略同一方向である第1ループアンテナ及び第2ループアンテナと、
前記第1ループアンテナ及び第2ループアンテナのそれぞれ一端に設けた給電点に対して信号の給電を行う信号給電手段と、
前記第1ループアンテナ及び第2ループアンテナの他端と前記接地板とを電気的に接続する共通の接地線とを備え、
前記第1ループアンテナの給電点から前記接地板へ至る方向に向かう巻き方向と、前記第2ループアンテナの給電点から前記接地板へ至る方向に向かう巻き方向とが互いに反対方向となり、
前記第1ループアンテナ及び第2ループアンテナに形成されるループ面は、前記接地板に対して垂直に形成され、互いに交差し、かつループ軸方向に対して左右対称に形成され、前記接地線は容量素子を経由して前記接地板と電気的に接続するアンテナ装置。
A planar ground plate having a ground conductor;
A first loop antenna and a second loop antenna, which are provided at positions away from the ground plate in the horizontal direction and whose loop axis directions are substantially the same;
Signal feeding means for feeding a signal to a feeding point provided at one end of each of the first loop antenna and the second loop antenna;
A common ground line that electrically connects the other end of the first loop antenna and the second loop antenna and the ground plate;
The winding direction toward the direction from the feeding point of the first loop antenna to the ground plate is opposite to the winding direction toward the direction from the feeding point of the second loop antenna to the ground plate,
Loop surfaces formed on the first loop antenna and the second loop antenna are formed perpendicular to the ground plate, intersect with each other and formed symmetrically with respect to the loop axis direction, and the ground line is An antenna device electrically connected to the ground plate via a capacitive element .
前記信号給電手段は、前記第1ループアンテナ及び第2ループアンテナに給電する信号の位相を制御する請求項1記載のアンテナ装置。 The antenna apparatus according to claim 1, wherein the signal feeding unit controls a phase of a signal fed to the first loop antenna and the second loop antenna. 前記第1ループアンテナ及び第2ループアンテナから放射されるループ面に平行な偏波と、前記第1ループアンテナから前記接地板へ流れ込む電流により放射される偏波とが直交するように、前記第1ループアンテナ及び第2ループアンテナを形成する請求項2記載のアンテナ装置。 The polarized waves radiated from the first loop antenna and the second loop antenna parallel to the loop surface are orthogonal to the polarized waves radiated by the current flowing from the first loop antenna to the ground plate. The antenna device according to claim 2, wherein a first loop antenna and a second loop antenna are formed. 前記接地板の近傍にある導体を検知する導体検知手段を設け、
前記信号給電手段は、前記導体検知手段により検知内容に応じて、前記第1給電点から給電する信号の位相と、前記第2給電点から給電する信号の位相とを制御する請求項3記載のアンテナ装置。
Provided conductor detection means for detecting a conductor in the vicinity of the ground plate,
The said signal electric power feeding means controls the phase of the signal electrically fed from the said 1st electric power feeding point, and the phase of the signal electrically fed from the said 2nd electric power feeding point according to the detection content by the said conductor detection means. Antenna device.
基準平面に対する接地板の傾きを検知する姿勢検知手段を設け、
前記信号給電手段は、前記姿勢検知手段により検知される傾きに応じて、前記第1給電点
から給電する信号の位相と、前記第2給電点から給電する信号の位相とを制御する請求項3記載のアンテナ装置。
Provide posture detection means to detect the inclination of the grounding plate with respect to the reference plane,
4. The signal feeding unit controls a phase of a signal fed from the first feeding point and a phase of a signal fed from the second feeding point according to the inclination detected by the posture detection unit. 5. The antenna device described.
前記信号給電手段は、前記第1給電点から給電する信号の位相と、前記第2給電点から給電する信号の位相との位相差を異なる値にして受信動作を行い、そのうちで最も受信電力が大きい時の位相差を使用する請求項3記載のアンテナ装置。 The signal feeding means performs a receiving operation with a phase difference between the phase of the signal fed from the first feeding point and the phase of the signal fed from the second feeding point being different values, and the received power is the highest The antenna device according to claim 3, wherein a phase difference when large is used.
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