CN108780947A - 环形天线阵列 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够形成清晰的通信区域的边界的环形天线阵列。环形天线阵列具备3个环形天线(1～3)，流过配置于中央的环形天线(2)的电流的方向与流过配置于两端的各环形天线(1、3)的电流的方向相反，各环形天线(1～3)的磁矩总和为0。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够形成清晰的通信区域的边界的环形天线阵列。
背景技术
近年来，对于刻意限定通信区域的无线通信系统的需求日渐高涨。作为这样的无线通信系统，专利文献1中公开了一种利用电场的电场通信系统。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-174570号公报
发明内容
发明要解决的课题
在电场通信系统中，只有位于所设置的接入点装置附近的区域中的终端装置才能够与接入点装置通信。然而，接入点装置附近的电场分布很大程度上依赖于设置环境或持有终端装置的用户的姿势等。因此，难以通过电场通信系统来形成清晰的通信区域的边界。因此，位于应该进行通信的位置上的终端装置变得无法通信，或产生与之相反的情况，无法构建稳定且可靠性高的无线通信系统。
可以认为产生这种困难的原因之一在于使用电场作为通信介质。这是因为电场分布会受到存在于周围的导体或电介质的强烈影响。
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够形成清晰的通信区域的边界的环形天线阵列。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的环形天线阵列的特征在于：具备3个环形天线，流过配置于中央的上述环形天线的电流的方向与流过配置于两端的各上述环形天线的电流的方向相反，各上述环形天线的磁矩总和为0。
发明效果
根据本发明的环形天线阵列，能够形成清晰的通信区域的边界。
附图说明
图1是表示圈数为1的环形天线的一例的图。
图2是表示沿z轴方向离开环形天线的距离和磁场强度之间关系的图。
图3是表示圈数为1的环形天线形成的磁场强度的分布的图。
图4是表示用于获得100dB/dec的磁场强度衰减系数的环形天线阵列的一例的图。
图5是表示4个环形天线形成的磁场强度的分布的图。
图6是表示第1实施方式的环形天线阵列的一例的图。
图7是表示第1实施方式的环形天线阵列形成的磁场强度的分布的图。
图8是表示改变了环形天线形状的环形天线阵列的一例的图。
图9是表示作为第1实施方式的变形例的环形天线阵列的例子的图。
图10是表示第1实施方式中磁场强度衰减系数和z轴方向标准化距离之间关系的图。
图11的(a)是表示第2实施方式的环形天线阵列的一例的图，图11的(b)是表示作为第2实施方式的比较例的环形天线阵列的一例的图。
图12的(a)是表示第3实施方式的环形天线阵列的一例的图，图12的(b)是表示作为第3实施方式的变形例的环形天线阵列的一例的图。
图13是表示第4实施方式的环形天线阵列的一例的图。
图14的(a)是表示第5实施方式的环形天线阵列的一例的图，图14的(b)是表示作为第5实施方式的比较例的环形天线阵列的一例的图。
图15的(a)是表示第6实施方式的环形天线阵列的一例的图，图15的(b)是表示作为第6实施方式的比较例的环形天线阵列的一例的图。
图16是表示第7实施方式的环形天线阵列的一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
本实施方式的环形天线阵列具备多个环形天线，该环形天线是磁场天线的一种。
环形天线阵列形成的低频磁场(约为10MHz以下的磁场)具有与人体或周围环境之间的相互作用明显比电场低的特征。因此，适合作为用于形成清晰的通信区域的边界的通信介质来使用。如果能够使用环形天线阵列形成磁场强度在通信区域的边界急剧衰减的锐利的磁场强度分布的话，便能够提高限定了通信区域的无线通信系统的可靠性。
一般来讲，用于形成磁场区域的磁场天线是圈数为1的环形天线。
图1是表示圈数为1的环形天线的一例的图。例如，环形天线的正极(+)端子与交流电源E的信号端子相连，负极(-)端子与交流电源E的GND端子相连。由此，环线天线中将流过交流电流。
图2是表示沿z轴方向离开环形天线的距离(z[cm])和磁场强度[dBμV/m]之间关系的图。
在图2中作为单环示出的特性，是圈数为1的环形天线形成的磁场强度的特性，磁场强度的衰减系数为60dB/dec。磁场强度的衰减系数是表示通信区域的边界的清晰度的指标，可以说磁场强度的衰减系数越高，通信区域的边界就越清晰。
图3是表示圈数为1的环形天线形成的磁场强度的分布的图，横轴表示图1的x轴方向，纵轴表示图1的z轴方向。磁场强度的等高线以5dB(具体为5dBμV/m)的间隔(5dB/div)描绘。
如图3所示，磁场强度的等高线为曲线状。也就是说，磁场区域的形状成为曲面。因此，在圈数为1的环形天线中难以形成直线性且清晰的通信区域的边界。
要想形成直线性且清晰的通信区域的边界，需要例如图2所示的100dB/dec的磁场强度衰减系数。
图4是表示用于获得100dB/dec的磁场强度衰减系数的环形天线阵列的一例的图。
这样的磁场强度衰减系数，能够通过如图4所示的具备4个环形天线1、2A、2B、3的环形天线阵列得到。环形天线1、2A、2B、3配置在直线上。配置于中央的两个环形天线2A、2B上流过方向相同的电流，配置于两端的两个环形天线1、3上流过与配置于中央的环形天线2A、2B方向相反的电流。
1个环形天线可以被视为磁偶极子。由于作为偶极子的环形天线1和2A上流过等量且方向相反的电流，因此可以将环形天线1和2A作为整体看作是4极子。同样，也可以将环形天线2B和3作为整体看作是4极子。按照这个思路推导，图4中的环形天线阵列是将两个4极子进行了逆向排列，因此可以将其视为8极子。
在图2中作为四环示出的特性，是图4所示环形天线阵列的特性，磁场强度的衰减系数为100dB/dec。
图5是表示这样的4个环形天线形成的磁场强度的分布的图。磁场强度的等高线以5dB的间隔(5dB/div)描绘。
与图3的分布相比，图5的磁场强度等高线有一部分形成了直线。即，可以看出形成了直线性且清晰的磁场区域。因此，通过图4的环形天线阵列，能够形成直线性且清晰的通信区域的边界。
但是，由于在图4的环形天线阵列的结构中需要有4个环形天线，因此存在环形天线阵列复杂且昂贵的问题。
[第1实施方式]
图6是表示第1实施方式的环形天线阵列的一例的图。
如图6所示，第1实施方式的环形天线阵列具备：配置于两端的环形天线1、3以及配置于中央的环形天线2。各环形天线1～3的中心例如配置在同一直线上，环形天线1、2的中心间距与环形天线2、3的中心间距相等。也就是说，相邻的环形天线的中心间距相等。
各环形天线1～3是将导体形成为环形的天线，其形成在例如图中未示出的平面基板的同一面、即同一平面(图中的xy平面)上。后述的环形天线阵列也同样可以形成在同一平面上。
各环形天线1～3例如为同一形状，图6所示的形状为圆形。此外，各环形天线1～3的形状也可以不相同，形状也可以是圆以外的形状。这在后述的环形天线阵列中也是同样的。
各环形天线1～3的圈数相同，例如，圈数为1。此外，圈数也可以为2以上。
例如，被配置于两端的环形天线1、3包围的区域的面积相同，被配置于中央的环形天线2包围的区域的面积是被配置于两端的各环形天线1、3包围的区域的面积的2倍。
环形天线1～3例如由连续的导线LN形成。导线LN的一端即正极端子与交流电源E的信号端子相连，导线LN的另一端即负极端子与交流电源E的GND端子相连。像这样所有的环形天线1～3由连续的导线形成，从而能够通过1个交流电源E向所有的环形天线供给电流。此外，电流的大小任意，根据所需通信区域的大小等来设定即可。
例如，环形天线1、2之间的导线LN相交，环形天线2、3之间的导线LN相交。由此，配置于中央的环形天线2上流过的电流的方向与配置于两端的各环形天线1、3上流过的电流的方向相反。
也就是说，在交流电源E的信号端子为正电压的定时，从贯穿各环形天线1～3的方向即z轴方向来看，环形天线1、3上流过顺时针的电流，环形天线2上流过逆时针的电流。与此相反，在交流电源E的信号端子为负电压的定时，环形天线1、3上流过逆时针的电流，环形天线2上流过顺时针的电流。
此外，由于所有的环形天线1～3由连续的导线LN形成，因此各环形天线1～3上流过的电流的大小相同。
一般来讲，环形天线形成在远处的磁场强度的振幅与磁偶极矩矢量(以下简称磁矩)的大小(绝对值)m成正比。m由下式得出。
m＝N·I·S
N为环形天线的圈数，I为环形天线上流过的电流的大小，S为被环形天线包围的区域的面积，m的方向相对于电流的旋转方向为右旋方向。
在第1实施方式中，配置于中央的环形天线2上流过的电流的方向与配置于两端的各环形天线1、3上流过的电流的方向相反，各环形天线1～3上流过的电流的大小相同，各环形天线1～3的圈数相同，被配置于中央的环形天线2包围的区域的面积是被配置于两端的各环形天线1、3包围的区域的面积的2倍。因此，配置于中央的环形天线2的磁矩的大小m是配置于两端的各环形天线1、3的磁矩的大小m的2倍。由于配置于中央的环形天线2上流过的电流的方向与配置于两端的各环形天线1、3上流过的电流的方向相反，因此，配置于中央的环形天线2的磁矩的方向与配置于两端的各环形天线1、3的磁矩的方向相反。也就是说，若考虑方向，则各环形天线1～3的磁矩总和为0。这样，通过使整个环形天线阵列的磁矩总和为0，能够降低远处的磁场强度。换言之，能够使远处的磁场急剧衰减。
第1实施方式的环形天线阵列，可以认为是将图4所示环形天线阵列的环形天线2A、2B替换为环形天线2而得的环形天线阵列。也就是说，第1实施方式的环形天线阵列等同于将图4的环形天线阵列即两个4极子逆向排列后的8极子，能够获得与图4的环形天线阵列同等的效果。
在图2中作为三环示出的特性是第1实施方式的环形天线阵列形成的磁场强度的特性，磁场强度的衰减系数为100dB/dec。也就是说，该磁场强度衰减系数等同于图4中作为四环示出的环形天线阵列的磁场强度衰减系数。因此，与图4的环形天线阵列同样，能够形成清晰的通信区域的边界。
图7是表示第1实施方式的环形天线阵列形成的磁场强度的分布的图，横轴表示图6的x轴方向，纵轴表示图6的z轴方向。磁场强度的等高线以5dB的间隔(5dB/div)描绘。与图5所示的磁场强度分布相比，第1实施方式的环形天线阵列形成的磁场强度分布大致等同于图5所示的磁场强度分布，磁场强度的等高线有一部分形成了直线。
图4所示的环形天线阵列的天线数为4，而图6所示的第1实施方式的环形天线阵列的天线数为3。
虽然天线数较少，但第1实施方式的环形天线阵列与图4所示的环形天线阵列同样，能够形成清晰的通信区域的边界。此外，还能够形成直线性的通信区域的边界。即，无法由1个环形天线形成的清晰的通信区域的边界，能够通过较少个数的环形天线形成。
如上所述，通过第1实施方式的环形天线阵列，能够通过较少个数的环形天线形成无法由1个环形天线形成的清晰的通信区域的边界。此外，还能够形成直线性的通信区域的边界。
另外，磁场强度的分布形状不依赖于环形天线的形状。因此，环形天线的形状可以是例如圆形、正方形、长方形、椭圆形、扇形、三角形、半圆形、螺旋形、螺旋线形中的任意形状。环形天线的形状只要是流过电流时形成磁矩的形状即可。这在后述的环形天线阵列中也是同样的。
也可以例如图8所示，形成混合了圆形(例如环形天线1)、正方形(例如环形天线2)、长方形(例如环形天线3)的环形天线阵列。即，3个环形天线1～3既可以全部是相同形状，也可以是不同形状。
(第1实施方式的变形例1)
此外，也可以不将所有的环形天线用连续的导线形成。这在后述的环形天线阵列中也是同样的。例如，在第1实施方式中，环形天线1～3也可以不由连续的导线LN形成。例如图9的(a)所示，在各环形天线1、2、3上设置正极端子和负极端子。并且，使环形天线1、3的正极端子以及环形天线2的负极端子与交流电源E的信号端子相连，并使环形天线1、3的负极端子以及环形天线2的正极端子与交流电源E的GND端子相连。由此，配置于中央的环形天线2上流过的电流的方向与配置于两端的各环形天线1、3上流过的电流的方向相反。并且，磁矩的总和为0。
(第1实施方式的变形例2)
此外，如图9的(b)所示，在各环形天线1、2、3上设置正极端子和负极端子，并设置两个交流电源E1、E2。然后，使环形天线1、3的正极端子和负极端子分别与交流电源E1的信号端子和GND端子相连，使环形天线2的正极端子和负极端子分别与交流电源E2的信号端子和GND端子相连。并且，在交流电源E1的信号端子为正电压时，以使交流电源E2的信号端子成为负电压的方式取得同步。由此，配置于中央的环形天线2上流过的电流的方向与配置于两端的各环形天线1、3上流过的电流的方向相反。并且，磁矩的总和为0。
(第1实施方式的变形例3)
图10是表示第1实施方式中的磁场强度衰减系数和z轴方向标准化距离之间关系的图。纵轴为磁场强度的衰减系数[dB/dec]，横轴为图6的z轴方向标准化距离z/a。
z是沿z轴方向远离图6中配置于中央的环形天线2的中心的距离(预定距离)。a是配置于中央的环形天线2的中心与配置于两端的各环形天线1、3的中心之间的距离。即，设上述预定距离为z。a为相邻环形天线的中心间距，z/a在这里叫做标准化距离。
如图10所示，如果z/a较小，即在环形天线阵列的附近，与图1的环形天线同样，只能得到60dB/dec左右的磁场强度衰减系数。如果z/a增大，即随着远离环形天线阵列的中心，磁场强度的衰减系数将会增加，最终将会逐渐接近100dB/dec。
如图10所示，在z/a≧2.50的范围内，能够得到90dB/dec以上的磁场强度衰减系数。此外，在z/a≧1.06的范围内，能够得到70dB/dec以上的磁场强度衰减系数。因此，当要求达到90dB/dec以上时，应将a设为满足z/a≧2.50，当要求达到70dB/dec以上时，应将a设为满足z/a≧1.06。
众所周知，在图1的具备两个环形天线的环形天线阵列(双环)中，磁场强度衰减系数逐渐接近80dB/dec。即，在双环中，不能使磁场强度衰减系数高于80dB/dec。
该80dB/dec的磁场强度衰减系数在第1实施方式的环形天线阵列中，能够在z/a＝1.56时得到。也就是说，如果在第1实施方式的环形天线阵列中，将a设为至少满足z/a≧1.6的话，便可以获得在双环中所能得到的磁场强度衰减系数的最大值即80dB/dec以上的磁场强度衰减系数。
因此，在第1实施方式中，当在离开配置于中央的环形天线2的中心预定距离z的位置需要80dB/dec以上的磁场强度衰减系数时，只需将a设为满足z/a≧1.6即可。通过以满足z/a≧1.6的a(即，相邻环形天线的中心间距)来配置各环形天线，能够在上述位置得到80dB/dec以上的磁场强度衰减系数。即，能够形成更加清晰的通信区域的边界。
另外，在后述的环形天线阵列中，当需要80dB/dec以上的磁场强度的衰减系数时，也优选将a设为满足这一关系(z/a≧1.6)。
[第2实施方式]
图11的(a)是表示第2实施方式的环形天线阵列的一例的图。图11的(b)是表示作为第2实施方式的比较例的环形天线阵列的一例的图。
在第1实施方式中，通过使被配置于中央的环形天线2包围的区域的面积成为被配置于两端的各环形天线1、2包围的区域的面积的2倍，使磁矩总和成为了0。
而在图11的(a)所示的第2实施方式的环形天线阵列中，则是通过使配置于中央的环形天线2的圈数成为配置于两端的各环形天线1、3的圈数之和来使磁矩总和为0。
配置于中央的环形天线2的圈数例如为2，配置于两端的各环形天线1、3的圈数为1。此外，只要配置于中央的环形天线2的圈数是配置于两端的各环形天线1、3的圈数之和，则其圈数并不仅限于上述数值。
这样，在第2实施方式中，被各环形天线1～3包围的区域的面积相同，各环形天线1～3上流过的电流的大小相同，配置于中央的环形天线2的圈数成为配置于两端的各环形天线1、3的圈数之和。其结果是磁矩总和为0。
各环形天线的形状在图11的(a)所示的例子中为正方形，但也可以是其他形状。此外，被各环形天线1～3包围的区域的面积只要相同，可以取任意值。
另外，各环形天线1～3上流过的电流只要大小相同，可以为任意大小。
第2实施方式的环形天线阵列可以认为是将图11的(b)所示环形天线阵列的环形天线2A、2B替换为环形天线2而得的环形天线阵列。图11的(b)所示的环形天线阵列的天线数为4，而图11的(a)所示的第2实施方式的环形天线阵列的天线数为3。
虽然天线数较少，但在第2实施方式中，磁矩总和为0，能够得到与第1实施方式相同的作用效果。因此，能够通过较少个数的环形天线形成无法由1个环形天线形成的清晰的通信区域的边界。此外，能够形成直线性的通信区域的边界。
[第3实施方式]
图12的(a)是表示第3实施方式的环形天线阵列的一例的图，图12的(b)是表示作为第3实施方式的变形例的环形天线阵列的一例的图。
在第1实施方式中，通过使被配置于中央的环形天线2包围的区域的面积成为被配置于两端的各环形天线1、2包围的区域的面积的2倍，使磁矩总和成为了0。
而在图12的(a)所示的第3实施方式的环形天线阵列中，则是通过使配置于中央的环形天线2上流过的电流的大小成为配置于两端的各环形天线1、3上流过的电流的大小的2倍，来使磁矩总和为0。
如图12的(a)所示，在第3实施方式中，例如在各环形天线1、2、3上设置正极端子和负极端子，并设置两个交流电源E1、E2。使环形天线1、3的正极端子和负极端子分别与交流电源E1的信号端子和GND端子相连。使环形天线2的正极端子和负极端子分别与交流电源E2的信号端子和GND端子相连。然后，在交流电源E1的信号端子为正电压时，以使交流电源E2的信号端子成为负电压的方式取得同步。由此，配置于中央的环形天线2上流过的电流的方向与配置于两端的各环形天线1、3上流过的电流的方向相反。
例如，若环形天线2上流过大小为I的电流，则各环形天线1、3上流过大小为0.5I的电流。由此，磁矩总和为0。
即，在第3实施方式中，各环形天线1～3的圈数相同，被各环形天线1～3包围的区域的面积相同，配置于中央的环形天线2上流过的电流的大小是配置于两端的各环形天线1、3上流过的电流的大小的2倍。
另外，配置于中央的环形天线2上流过的电流的大小，只要是配置于两端的各环形天线1、3上流过的电流的大小的2倍，则可以为任意大小。
此外，被各环形天线1～3包围的区域的面积只要相同，则可以取任意值。
此外，各环形天线1～3的圈数只要相同，则可以为任意圈数。
根据第3实施方式的环形天线阵列，磁矩总和为0，能够得到与第1实施方式相同的作用效果。即，能够通过较少个数的环形天线形成无法由1个环形天线形成的清晰的通信区域的边界。此外，还能够形成直线性的通信区域的边界。
(第3实施方式的变形例)
另外，如图12的(b)所示，环形天线1、3例如可由连续的导线形成。导线的一端即正极端子与交流电源E1的信号端子相连，导线的另一端即负极端子与交流电源E1的GND端子相连。
[第4实施方式]
图13是表示第4实施方式的环形天线阵列的一例的图。
在第3实施方式中，交流电源E1向配置于两端的环形天线1、3供给电流，交流电源E2向配置于中央的环形天线2供给电流。
而在第4实施方式中，交流电源E向配置于中央的环形天线2供给电流，流过环形天线2的电流分支并流向配置于两端的各环形天线1、3。
例如，在各环形天线1、2、3上设置正极端子和负极端子，并设置交流电源E。并且，使环形天线2的正极端子与交流电源E的信号端子相连，使环形天线2的负极端子与环形天线1、3的正极端子相连。并且，使环形天线1、3的负极端子与交流电源E的GND端子相连。
例如，若环形天线2上流过大小为I的电流，则该电流分支到各环形天线1、3上，各环形天线1、3上流过大小为0.5I的电流。即，配置于中央的环形天线2上流过的电流的大小是配置于两端的各环形天线1、3上流过的电流的大小的2倍。
在第4实施方式中，磁矩总和为0，能够得到与第2实施方式相同的作用效果。即，能够通过较少个数的环形天线形成无法由1个环形天线形成的清晰的通信区域的边界。此外，还能够形成直线性的通信区域的边界。
此外，配置于中央的环形天线2上流过的电流分支并流向配置于两端的各环形天线1、3，由此，能够从1个交流电源E向环形天线供给电流。
[第5实施方式]
图14的(a)是表示第5实施方式的环形天线阵列的一例的图，图14的(b)是表示作为第5实施方式的比较例的环形天线阵列的一例的图。
如图14的(a)所示，第5实施方式的环形天线阵列具备两个图11所示的第2实施方式的环形天线阵列(3个环形天线1～3)。
即，第5实施方式的环形天线阵列具备2的1次幂个第2实施方式的环形天线阵列。如果设n为1以上的整数，则环形天线阵列的数量为2的n次幂个。即，第5实施方式的环形天线阵列表示的是n＝1时的2的n次幂个环形天线阵列。各环形天线例如配置在同一条线上。
各环形天线例如由连续的导线LN形成。导线LN的一端即正极端子与交流电源E的信号端子相连，导线LN的另一端即负极端子与交流电源E的GND端子相连。由于所有的环形天线由连续的导线LN形成，从而能够通过1个交流电源E向环形天线供给电流。
此处，以2的(n－1)次幂个环形天线阵列的集合为单位环形天线阵列。在这里则是将n＝1时的2的0次幂个(1个)环形天线阵列作为单位环形天线阵列。例如，将图14的(a)中左侧的环形天线阵列(环形天线1～3)作为第1单位环形天线阵列A1，将图14的(a)中右侧的环形天线阵列(环形天线1～3)作为第2单位环形天线阵列A2。第1单位环形天线阵列和第2单位环形天线阵列也可相反。
在第1单位环形天线阵列A1中，配置在一端上的环形天线(例如左端环形天线1)上流过的电流的方向，与第2单位环形天线阵列A2中配置在和上述一端相同位置(同为左端)上的环形天线(例如左端环形天线1)上流过的电流的方向相反。在第5实施方向中，磁矩总和也为0。
第5实施方式的环形天线阵列等同于将图6的环形天线阵列那样的8极子逆向排列而得的16极子，其磁场强度衰减系数超过由8极子得到的100dB/dec，为120dB/dec。
即，根据第5实施方式的环形天线阵列，能够形成比第1～第4实施方式的环形天线阵列形成的通信区域的边界更加清晰的通信区域的边界。
第5实施方式的环形天线阵列可以认为是将图14的(b)所示环形天线阵列的环形天线2A、2B替换为环形天线2而得的环形天线阵列。
图14的(b)所示的环形天线阵列的天线数为8，而图14的(a)所示的第5实施方式的环形天线阵列的天线数为6。
虽然天线数较少，但在第5实施方式中，磁矩总和为0，能够得到与图14的(b)所示的环形天线阵列相同的作用效果。因此，能够通过较少个数的环形天线形成清晰的通信区域的边界。此外，还能够形成直线性的通信区域的边界。
[第6实施方式]
图15的(a)是表示第6实施方式的环形天线阵列的一例的图，图15的(b)是表示作为第6实施方式的比较例的环形天线阵列的一例的图。
如图15的(a)所示，第6实施方式的环形天线阵列具备4个第2实施方式的环形天线阵列(3个环形天线)。
即，第6实施方式的环形天线阵列具备2的2次幂个第2实施方式的环形天线阵列。如果设n为1以上的整数，则环形天线阵列的数量为2的n次幂个。即，第6实施方式的环形天线阵列表示的是n＝2时的2的n次幂个环形天线阵列。各环形天线例如配置在同一条线上。
此外，也可以说第6实施方式的环形天线阵列具备两个第5实施方式的环形天线阵列(6个环形天线)。
各环形天线例如由连续的导线LN形成。导线LN的一端即正极端子与交流电源E的信号端子相连，导线LN的另一端即负极端子与交流电源E的GND端子相连。由于所有的环形天线由连续的导线LN形成，因此能够通过1个交流电源E使电流流向环形天线。
与第5实施方式同样，以2的(n－1)次幂个(在第6实施方式中，n＝2)环形天线阵列的集合即2的1次幂个(两个)环形天线阵列为单位环形天线阵列。例如，将图15的(a)中左侧的环形天线阵列(6个环形天线)作为第1单位环形天线阵列B1，将图中右侧的环形天线阵列(6个环形天线)作为第2单位环形天线阵列B2。第1单位环形天线阵列和第2单位环形天线阵列也可相反。
在第1单位环形天线阵列B1中，配置在其一端上的环形天线(例如左端环形天线1)上流过的电流的方向，与第2单位环形天线阵列B2中配置在和上述一端相同位置(同为左端)上的环形天线(例如左端环形天线1)上流过的电流的方向相反。在第6实施方式中，磁矩总和也为0。
第6实施方式的环形天线阵列等同于将与第5实施方式的环形天线阵列同等的16极子逆向排列而得的32极子。此外，第6实施方式的环形天线阵列的磁场强度衰减系数超过第5实施方式的磁场强度衰减系数120dB/dec，为140dB/dec。
即，根据第6实施方式的环形天线阵列，能够形成比第5实施方式的环形天线阵列形成的通信区域的边界更加清晰的通信区域的边界。
第6实施方式的环形天线阵列可以认为是将图15的(b)所示环形天线阵列的环形天线2A、2B替换为环形天线2而得的环形天线阵列。
图15的(b)所示的环形天线阵列的天线数为16，而图15的(a)所示的第6实施方式的环形天线阵列的天线数为12。
虽然天线数较少，但在第6实施方式中，磁矩总和为0，能够得到与图15的(b)所示的环形天线阵列相同的作用效果。因此，能够通过较少个数的环形天线形成清晰的通信区域的边界。此外，还能够形成直线性的通信区域的边界。
另外，虽然在第5实施方式中n＝1，在第6实施方式中n＝2，但n也可以是3以上的整数。在这种情况下，也在设置2的n次幂个环形天线阵列并将2的(n－1)次幂个环形天线阵列的集合作为单位环形天线阵列时，使第1单位环形天线阵列中配置在一端上的环形天线上流过的电流的方向，与第2单位环形天线阵列中配置在和上述一端相同位置上的环形天线上流过的电流的方向相反即可。
[第7实施方式]
图16是表示第7实施方式的环形天线阵列的一例的图。
第7实施方式的环形天线阵列设有1个环形天线来代替第6实施方式的环形天线阵列中电流方向相同的两个相邻的环形天线，所述1个环形天线上流过与该电流方向为相同方向的电流，并且，所述1个环形天线具有该相邻的各环形天线的磁矩的2倍的磁矩。
例如，在图15的(a)中，第1单位环形天线阵列B1的右端环形天线3与第2单位环形天线阵列B2的左端环形天线1相邻，且电流的方向相同。
如图16所示，第7实施方式的环形天线阵列具有1个环形天线21来代替环形天线1、3，该环形天线21上流过与上述环形天线1、3方向相同的电流，并且，具有各环形天线1、3的磁矩的2倍的磁矩。
例如，如图16所示，环形天线21的圈数是各环形天线1、3的圈数之和。而且，被各环形天线1、3、21包围的区域的面积相同，流过各环形天线1、3、21的电流的大小相同。
由此，环形天线21的磁矩为环形天线1、3的磁矩之和。在第7实施方式中，磁矩总和也为0。
第7实施方式的环形天线阵列等同于将16极子逆向排列而得的32极子，其磁场强度衰减系数高于第5实施方式中的磁场强度衰减系数。
即，根据第7实施方式的环形天线阵列，能够形成比第5实施方式的环形天线阵列形成的通信区域的边界更加清晰的通信区域的边界。
此外，通过将环形天线1、3替换为环形天线21，能够减少环形天线的个数。
另外，这种环形天线的替换，不仅可以在n＝2时的第6实施方式的环形天线阵列中进行，也可以在n为3以上的实施方式中进行。
此外，在第5～第7实施方式中，各环形天线也可以例如不由连续的导线形成，而像图9等那样将导线进行分割。
此外，也可以使流过各环形天线1～3的电流的大小相同，使各环形天线1～3的圈数相同，并使被环形天线2包围的区域的面积成为被各环形天线1、3包围的区域的面积的2倍。
此外，也可以使流过环形天线2的电流的大小成为流过各环形天线1、3的电流的大小的2倍，使各环形天线1～3的圈数相同，并使被各环形天线1～3包围的区域的面积相同。
如上所述，对本发明的实施方式进行了描述，但不应当将该公开内容中的一部分论述以及附图理解成对本发明的限定。本领域技术人员应该能从该公开内容中明确得到各种替代实施方式、实施例以及应用技术。
符号说明
1、2、2A、2B、21、3：环形天线；
A1、A2、B1、B2：单位环形天线阵列；
E、E1、E2：交流电源；
LN：导线；
z/a：标准化距离。
Claims (11)
1.一种环形天线阵列，其特征在于，
具备3个环形天线，流过配置于中央的上述环形天线的电流的方向与流过配置于两端的各上述环形天线的电流的方向相反，各上述环形天线的磁矩的总和为0。
2.根据权利要求1所述的环形天线阵列，其特征在于，
被配置于两端的各上述环形天线包围的区域的面积相同，被配置于中央的上述环形天线包围的区域的面积是被配置于两端的各上述环形天线包围的区域的面积的2倍。
3.根据权利要求1所述的环形天线阵列，其特征在于，
被各上述环形天线包围的区域的面积相同，且配置于中央的上述环形天线的圈数是配置于两端的各上述环形天线的圈数之和。
4.根据权利要求1所述的环形天线阵列，其特征在于，
被各上述环形天线包围的区域的面积相同，且流过配置于中央的上述环形天线的电流的大小是流过配置于两端的各上述环形天线的电流的大小的2倍。
5.根据权利要求4所述的环形天线阵列，其特征在于，
流过配置于中央的上述环形天线的电流分支并流过配置于两端的各上述环形天线。
6.一种环形天线阵列，其特征在于，
具备2的n次幂个权利要求1至5中任一项所述的环形天线阵列，其中，n为1以上的整数，当以2的(n－1)次幂个上述环形天线阵列的集合作为单位环形天线阵列时，流过在第1单位环形天线阵列中配置于一端的环形天线的电流的方向，与流过在第2单位环形天线阵列中配置在和上述一端相同位置上的环形天线的电流的方向互为相反。
7.一种环形天线阵列，其特征在于，
具备1个环形天线来代替权利要求6所述的环形天线阵列中电流的方向相同的两个相邻环形天线，所述1个环形天线上流过与该电流的方向为相同方向的电流，并且，所述1个环形天线具有上述两个相邻的各环形天线的磁矩的2倍的磁矩。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的环形天线阵列，其特征在于，
当在从配置于中央的上述环形天线的中心离开预定距离的位置需要80dB/dec以上的磁场强度衰减系数时，若设上述预定距离为z，设相邻的两个上述环形天线的中心间距为a，设定a以满足z/a≧1.6。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的环形天线阵列，其特征在于，
所有上述环形天线配置在同一平面上。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的环形天线阵列，其特征在于，
各上述环形天线阵列的形状为正方形、圆形、长方形、椭圆形、扇形、三角形、半圆形、螺旋形、螺旋线形中的任意形状。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的环形天线阵列，其特征在于，所有上述环形天线由连续的导线形成。
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