JP2004056498A

JP2004056498A - 無線通信端末用アンテナ装置及び無線通信装置

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Publication number: JP2004056498A
Application number: JP2002211263A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Nishikido; 西木戸　友昭; Hiroyuki Uejima; 上島　博幸; Hiroyuki Uno; 宇野　博之; Yutaka Saito; 斎藤　裕; Yoshiyuki Hoshi; 星　吉行
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】通信環境に応じて良好な通信品質を得ることができる無線通信端末用アンテナ装置及び無線通信装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ＰＣカード用アンテナ装置１００は、２つの誘電体基板１０８及び２つの誘電体基板１０８に挟まれる一辺が半波長以上ある地板１０９とから構成される。おもて面の誘電体基板１０８上には、半波長直線偏波パッチ１０１、スルーホール１０３、高周波スイッチ１０４、無線部１０５、及び演算処理部１０６が形成され、うら面の誘電体基板１０８には半波長直線偏波パッチ１０２及びスルーホール１０３が形成される。この構成により、半波長直線偏波パッチ１０１と半波長直線偏波パッチ１０２との指向性は互いに１８０度異なる為、受信レベルの高い半波長直線偏波パッチアンテナを選択して切り換えることで、通信状態に応じて良好な通信品質を得ることができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信端末に適したアンテナ装置及びそのアンテナ装置を搭載した無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、多くの無線ＬＡＮ製品が発売されており、これらの製品のほとんどは、ＩＥＥＥ８０２．１１という仕様に沿った製品である。ＩＥＥＥとは、米国電機電子情報通信学会（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）の略であり、この学会における８０２．１１委員会によって策定された無線ＬＡＮの仕様がＩＥＥＥ８０２．１１ｂ（２．４ＧＨｚ帯）又はＩＥＥＥ８０２．１１ａ（５ＧＨｚ帯）である。
【０００３】
このような無線ＬＡＮ製品のうちパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のスロットカードに着脱自在なＰＣカードタイプの製品は、有線のネットワークに接続したアクセスポイントから発信される電波の届く範囲であれば、オフィス内や家屋内のどこからでもインターネット等のネットワークに接続可能である。
【０００４】
このＰＣカードタイプの無線ＬＡＮ製品は、従来のモデム通信やＬＡＮ等に用いられる有線ケーブルをオフィス内や家屋内に配線する煩わしさがなく、又有線ＬＡＮ並みの接続スピードが実現されている為、企業や個人ユーザにおいて急速に需要が高まってきている。
【０００５】
一般に、ＰＣカードは、ノート型ＰＣ等のＰＣカードスロットに挿入して使用される。一般的な広さの家屋内の場合には、例えば、ＡＤＳＬ等に接続されたアクセスポイントを１階に置き、２階又は３階の部屋にあるＰＣカードが挿入されたＰＣによってそのアクセスポイントに接続することで、無線ＬＡＮを実現するケースが多い。
【０００６】
上記のようなケースの場合、家屋内の全ての範囲をカバーして、通信を良好に行う為には、ＰＣカードに搭載されるアンテナは無指向性アンテナであることが好ましい。しかしながら、無指向性アンテナでは、指向性利得が低い為に、部屋の隅々まで良好な通信品質を得ることが困難である。
【０００７】
そこで従来からＰＣカードに搭載されるアンテナとして、特開平１０−６３８０８号広報に記載の技術が知られている。この広報に記載の技術は、ＰＣカードの基板上にパターンによって形成した単指向性パッチアンテナを設けた構成としたものである。この構成により、指向性利得を無指向性の場合に比べて向上させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の単指向性パッチアンテナでは、例えば、アクセスポイントを１階に置き、ＰＣカードを挿入したＰＣを２階で使用して無線ＬＡＮに接続する場合、単指向性パッチアンテナの指向性は３階方向となり、１階方向への利得は３階方向への利得と比べ１５ｄＢ程度低くなってしまう。この場合は、アクセスポイントが１階にある為、１階方向の利得が低い単指向性パッチアンテナでは、良好な通信性能が得られないという問題点があった。
【０００９】
又、家屋内やオフィス内における通信では、パーティションや壁、天井、又は床等が存在する為、アクセスポイントからＰＣカードに到来する電波は、アクセスポイントから直接到来する直接波よりも、障害物に反射して到来する間接波の割合が高くなる。この為、アクセスポイントからの到来波の偏波やその到来方向は様々となり、従来のような単指向性パッチアンテナでは、電波の到来波方向が予測できない見通し外のポイントにおいて良好な通信品質が得られないという問題点があった。
【００１０】
又、単指向性パッチアンテナは垂直方向に対して利得が高く、低仰角方向には利得が低い為、アクセスポイントから横方向に離れた場所（同一階の隣合う部屋等）においては、良好な通信品質が得られないという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点を解決する為のものであり、通信環境に応じて良好な通信品質を得ることができる無線通信端末用アンテナ装置及び無線通信装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線通信端末用アンテナ装置は、第１パッチアンテナと、前記第１パッチアンテナの特性とは異なる特性を有する第２パッチアンテナと、前記第１パッチアンテナ及び前記第２パッチアンテナの通信状態に基づいて、前記第１パッチアンテナ又は前記第２パッチアンテナのどちらを用いて通信するかを選択する選択手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成により、第１パッチアンテナ又は第２パッチアンテナのどちらかを選択して切り換えることでアンテナの特性を変化させることができる為、通信環境に応じて良好な受信品質を得ることができる。又、パッチアンテナを用いることで、アンテナスペースを抑えることができ、無線通信端末用に適したアンテナ装置を提供することができる。
【００１４】
更に、本発明の無線通信端末用アンテナ装置は、前記第１パッチアンテナのパッチ部を第１誘電体基板の一方の面に形成し、前記第２パッチアンテナのパッチ部を第２誘電体基板の一方の面に形成し、前記第１誘電体基板の他方の面と前記第２誘電体基板の他方の面との間に地板を設けたことを特徴とする。
【００１５】
この構成により、第１パッチアンテナの指向性と第２パッチアンテナの指向性とは、互いに１８０度方向が異なる。したがって、第１パッチアンテナと第２パッチアンテナとのどちらかを選択して切り換えることで、アンテナの指向性を１８０度切り換えることができ、通信環境に応じて良好な通信品質を得ることができる。
【００１６】
更に、本発明の無線通信端末用アンテナ装置は、前記第１パッチアンテナのパッチ部を誘電体基板の一方の面に形成し、前記第２パッチアンテナのパッチ部を前記誘電体基板の他方の面に形成し、前記第１パッチアンテナのパッチ部及び前記第２パッチアンテナのパッチ部の前記誘電体基板に対してそれぞれ面対称の位置に地板を設けたことを特徴とする。
【００１７】
この構成により、第１パッチアンテナの指向性と第２パッチアンテナの指向性とは、互いに１８０度方向が異なる。したがって、第１パッチアンテナ又は第２パッチアンテナのどちらかを選択して切り換えることで、アンテナの指向性を１８０度変えることができ、通信環境に応じて良好な通信品質を得ることができる。
【００１８】
更に、本発明の無線通信端末用アンテナ装置は、前記第１パッチアンテナのパッチ部を誘電体基板の一方の面に形成し、前記第２パッチアンテナのパッチ部を前記誘電体基板の他方の面に形成し、前記選択手段は、前記第１パッチアンテナのパッチ部又は前記第２パッチアンテナのパッチ部のうち選択していないパッチ部を接地するものであり、前記第１パッチアンテナのパッチ部と前記第２パッチアンテナのパッチ部とは、大きさ及び形状が同じであって、それぞれ前記誘電体基板に対して面対称の位置に形成したことを特徴とする。
【００１９】
この構成により、第１パッチアンテナを選択したときは、第２パッチアンテナのパッチ部を接地することで、第２パッチアンテナのパッチ部が地板の役割を果たす。したがって、パッチ部のうち一方を選択し他方を接地することで、アンテナの指向性を１８０度切り換えることができ、通信環境に応じて良好な通信品質を得ることができる。
【００２０】
更に、本発明の無線通信端末用アンテナ装置は、前記第１パッチアンテナが半波長パッチアンテナであり、前記第２パッチアンテナが１波長パッチアンテナであって、前記第１パッチアンテナのパッチ部及び前記第２パッチアンテナのパッチ部を誘電体基板の一方の面に形成し、前記誘電体基板の他方の面には地板を設けたことを特徴とする。
【００２１】
この構成により、半波長パッチアンテナの指向性は、地板が設けられた面から半波長パッチアンテナのパッチ部の形成面への方向（Ａ方向とする）となり、１波長パッチアンテナの指向性は、Ａ方向から地板方向に幾分傾いた方向（Ｂ方向とする）となる。したがって、半波長パッチアンテナと１波長パッチアンテナとを選択して切り換えることで、指向性をＡ又はＢ方向に変化させることができ、通信環境に応じて良好な通信品質を得ることができる。
【００２２】
更に、本発明の無線通信端末用アンテナ装置は、前記第１パッチアンテナが、長辺が１波長の方形パッチアンテナであり、前記第２パッチアンテナが、長辺が１波長の方形パッチアンテナであって、前記第１パッチアンテナのパッチ部及び前記第２パッチアンテナのパッチ部を長方形の誘電体基板の一方の面に形成し、前記誘電体基板の他方の面に地板を設け、前記第１パッチアンテナのパッチ部は、前記第１パッチアンテナのパッチ部の長手方向と前記誘電体基板の長手方向とが一致するように形成し、前記第２パッチアンテナのパッチ部は、前記第２パッチアンテナのパッチ部の長手方向と前記誘電体基板の長手方向と直行する方向とが一致するように形成したことを特徴とする。
【００２３】
この構成により、第１方形パッチアンテナの指向性と第２方形パッチアンテナの指向性とは、それぞれ直交した方向となり、その偏波も異なる。したがって、第１方形パッチアンテナと第２方形パッチアンテナのどちらかを選択して切り換えることで、指向性や偏波を変化させることができ、電波の到来方向が予想できない通信環境においても良好な通信品質を得ることができる。
【００２４】
更に、本発明の無線通信端末用アンテナ装置は、前記第１パッチアンテナが右旋円偏波パッチアンテナであり、前記第２パッチアンテナが左旋円偏波パッチアンテナであって、前記第１パッチアンテナのパッチ部及び前記第２パッチアンテナのパッチ部を誘電体基板の一方の面に形成し、前記誘電体基板の他方の面には地板を設けたことを特徴とする。
【００２５】
この構成により、右旋円偏波パッチアンテナと左旋円偏波パッチアンテナとを選択して偏波ダイバシチを行うことで、電波の到来方向が予想できない通信環境においても良好な通信品質を得ることができる。
【００２６】
更に、本発明の無線通信端末用アンテナ装置は、請求項１乃至請求項７のいずれか記載の無線通信端末用アンテナ装置における前記第１パッチアンテナのパッチ部及び前記第２パッチアンテナのパッチ部の各々に接続され、前記第１パッチアンテナ及び前記第２パッチアンテナの各々が通信する電波の位相を可変する位相可変手段と、前記位相可変手段から出力される位相を合成する位相合成手段と、前記位相合成手段の出力に基づいて前記第１パッチアンテナ又は前記第２パッチアンテナの前記位相を可変制御する位相可変制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２７】
この構成により、第１パッチアンテナ又は第２パッチアンテナの位相を制御することで、第１パッチアンテナ又は第２パッチアンテナの指向性を変化させることができ、良好な通信品質を得ることができる。
【００２８】
更に、本発明の無線通信端末用アンテナ装置は、請求項１乃至請求項８のいずれか記載の無線通信端末用アンテナ装置における各種パッチアンテナのパッチ部に対向して誘電体基板を設け、前記各種パッチアンテナのパッチ部と当該誘電体基板に対して面対称の当該誘電体基板の表面位置に、前記各種パッチアンテナのパッチ部より小さい無給電素子を形成したことを特徴とする。
【００２９】
この構成により、無給電素子が各種パッチアンテナの導波素子として機能する為、各種パッチアンテナの指向性利得を上げることができる。
【００３０】
更に、本発明の無線通信端末用アンテナ装置は、請求項１乃至請求項８のいずれか記載の無線通信端末用アンテナ装置が筐体によって覆われるものであり、前記無線通信端末用アンテナ装置の各種パッチアンテナのパッチ部に対向する前記筐体の内側部分の位置に、前記各種パッチアンテナのパッチ部より小さい無給電素子を設けたことを特徴とする。
【００３１】
この構成により、無給電素子が各種パッチアンテナの導波素子として機能する為、各種パッチアンテナの指向性利得を上げることができる。
【００３２】
本発明の無線通信装置は、請求項１乃至請求項１０のいずれか記載の無線通信端末用アンテナ装置を備え、前記無線通信端末と通信を行う為の無線通信装置。
【００３３】
この構成により、通信相手同士のアンテナ装置の特性を一致させることが可能となる為、通信品質をより向上させることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
尚、以下の各実施形態では、屋内無線通信端末用アンテナ装置を無線ＬＡＮ用ＰＣカードとし、その無線ＬＡＮの仕様をＩＥＥＥ８０２．１１ａ（５ＧＨｚ帯）として説明する。
【００３５】
（第一実施形態）
図１（ａ）は、第一実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の内部構成図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した第一実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＡ−Ａ部分の断面図である。図２は、第一実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置がノート型ＰＣに装着されたときの状態を示す図である。
【００３６】
図１（ｂ）に示したように、ＰＣカード用アンテナ装置１００は、２つの誘電体基板１０８と、２つの誘電体基板１０８（特許請求の範囲の第１及び第２誘電体基板に該当）に挟まれ、一辺が半波長以上ある地板１０９とから構成される。尚、誘電体基板１０８は、例えばガラスエポキシ樹脂等で形成される。
【００３７】
おもて面の誘電体基板１０８上には、図１（ａ）に示したように銅箔パターンで形成された方形マイクロストリップアンテナ（以下半波長直線偏波パッチという）１０１、スルーホール１０３、高周波スイッチ１０４、無線部１０５、及び演算処理部１０６が形成される。
【００３８】
半波長直線偏波パッチ１０１は、マイクロストリップライン１１１を介して高周波スイッチ１０４に接続される。高周波スイッチ１０４は、演算処理部１０６の制御により、半波長直線偏波パッチ１０１又は半波長直線偏波パッチ１０２のどちらかを通信に使用するアンテナとして選択して、無線部１０５との接続状態を切り換える。無線部１０５は、接続されたアンテナを介して送受信する無線信号の処理を行う。演算処理部１０６は、ＰＣとのデータの送受信や無線部１０５からの出力に基づいて高周波スイッチ１０４の切り換え制御等を行う。
【００３９】
一方、うら面の誘電体基板１０８上には、半波長直線偏波パッチ１０２が形成され、半波長直線偏波パッチ１０２は、マイクロストリップライン１１２とスルーホール１０３とを介して高周波スイッチ１０４に接続される。尚、地板１０９とスルーホール１０３とは互いに接続されていない。
【００４０】
半波長直線偏波パッチ１０１は、例えば一辺の長さａが半波長約１２ｍｍ（ガラスエポキシ樹脂基板上にある為、実際の半波長より短縮されている）の正方形で形成される。半波長直線偏波パッチ１０１は、インピーダンスが５０Ωで幅が約２ｍｍ（誘電体基板１０８の厚さが０．８ｍｍとしたとき）のマイクロストリップライン１１１に接続される。又、半波長直線偏波パッチ１０１には、マイクロストリップライン１１１との接続部付近に長さが約４ｍｍのスリットを入れることで、半波長直線偏波パッチ１０１のインピーダンスを５０Ωに整合している。尚、うら面の半波長直線偏波パッチ１０２及びマイクロストリップライン１１２は、半波長直線偏波パッチ１０１及びマイクロストリップライン１１１と同様の構成である。
【００４１】
又、半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２の形成される位置は、図１に示した配置に限らず、おもて面に半波長直線偏波パッチ１０１を形成し、うら面に半波長直線偏波パッチ１０２を形成する構成であればどの位置に形成しても構わない。
【００４２】
又、高周波スイッチ１０４、無線部１０５、及び演算処理部１０６は同一面上に形成する必要はなく、ＰＣカード用アンテナ装置の空いた部分であればどこに形成しても構わない。
【００４３】
又、本実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置１００は、図２に示したように、ノート型ＰＣ１２０に＋Ｙ方向から装着されて使用される。
【００４４】
以上説明した構成により、半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２の裏側には地板１０９がある為、半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２は、それぞれ半波長直線偏波パッチアンテナ（特許請求の範囲の第１及び第２パッチアンテナに該当）として動作する。このとき、半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２の帯域幅（ＶＳＷＲ＜２）は約２００ＭＨｚとなる。
【００４５】
図３は、第一実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置をノート型ＰＣに装着して使用した場合の、半波長直線偏波パッチ１０１のＹＺ面の垂直偏波成分の放射パターンを示す図である。
同図に示したように、半波長直線偏波パッチ１０１の指向性は、図２に示したノート型ＰＣ１２０の＋Ｚ方向となり、その利得は約５ｄＢｉとなる。一方、半波長直線偏波パッチ１０２の放射パターンは、図３に示した放射パターンをＹ軸で対称にしたものとなり、半波長直線偏波パッチ１０２の指向性は−Ｚ方向、その利得は約５ｄＢｉとなる。
【００４６】
尚、半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２への給電位置は図１（ａ）に示した位置に限らず、どの方向から給電しても同様の放射パターンが得られる。但し、半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２への給電を互いに直行する方向から行った場合は偏波成分が異なり、図３に示した放射パターンは水平偏波成分となる。
【００４７】
次に、ＰＣカード用アンテナ装置１００装着時のダイバシチ動作について説明する。尚、ここでは受信ダイバシチについてのみ説明する。
まず、演算処理部１０６からの制御信号により高周波スイッチ１０４は、半波長直線偏波パッチ１０１と無線部１０５とを接続し、半波長直線偏波パッチ１０１で受信した受信信号は無線部１０５で受信レベル（例えばＲＳＳＩ等）に変換される。次に、演算処理部１０６からの制御信号により高周波スイッチ１０４は半波長直線偏波パッチ１０２と制御部１０５とを接続し、半波長直線偏波パッチ１０２で受信した受信信号は無線部１０５で受信レベルに変換される。
【００４８】
半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２の受信レベルを検出した後、演算処理部１０６は、検出した受信レベルを比較して、より受信レベルの高い方を選択するように高周波スイッチ１０４に制御信号を送信する。このようにして、ＰＣカード用アンテナ装置１００では、各アンテナの受信レベルを検出して、より受信レベルの高いアンテナを選択して通信を行う指向性ダイバシチ動作を行う。尚、送信時には、例えば受信レベルが高いアンテナを用いて送信を行う送信ダイバシチ等を行う。
【００４９】
以上にように本実施形態によれば、例えば、アクセスポイントが家屋内の１階にあり、ＰＣカード用アンテナ装置１００が装着されたノート型ＰＣ１２０を２階で使用する場合、半波長直線偏波パッチ１０１を選択した場合はアンテナの指向性は３階方向となり、半波長直線偏波パッチ１０２を選択した場合はアンテナの指向性は１階方向となる。したがって、受信レベルに応じてアンテナの指向性を上下方向に切り換えることで、上下間における通信品質を良好にすることができる。
【００５０】
又、本実施形態によれば、ＰＣカード用アンテナ装置１００が装着されたノート型ＰＣ１２０が木製や金属製の机の上に置かれて使用された場合でも、各パッチアンテナにスリットを入れてインピーダンス整合を行っている為、ＶＳＷＲ特性が劣化してしまうということがなくなる。更に、ＰＣカード用アンテナ装置１００がＰＣの筐体地板等と近接することによるＶＳＷＲ特性の劣化も防ぐことができる。
【００５１】
又、本実施形態によれば、無指向性のアンテナではなく指向性のパッチアンテナを使用している為、ノート型ＰＣ１２０の使用者の影響による放射効率の劣化も生じにくくなる。
【００５２】
尚、半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２をそれぞれ２個以上ずつ誘電体基板１０８の表裏に形成し、表と裏とでのダイバシチ動作や同一面でのダイバシチ動作を行うことで、指向性ダイバシチの効果と共に空間ダイバシチの効果も得ることができる。
【００５３】
又、半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２をそれぞれ２個以上ずつ誘電体基板１０８の表裏に形成し、各半波長直線偏波パッチへの給電方向を表と裏とで直交させて、表と裏とでのダイバシチ動作や同一面でのダイバシチ動作を行うことで、指向性ダイバシチ、空間ダイバシチ、及び偏波ダイバシチの効果も得ることができる。
【００５４】
（第二実施形態）
図４（ａ）は、第二実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の内部構成図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した第二実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＢ−Ｂ部分の断面図である。図４（ｃ）は、第二実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のうら面の内部構成図である。尚、図１と同一符号を付した構成は、第一実施形態と同一構成要素であるものとして説明を省略する。
【００５５】
図４（ｂ）に示したように、ＰＣカード用アンテナ装置２００は、誘電体基板２０８のおもて面上に半波長直線偏波パッチ２０１が形成され、うら面の半波長直線偏波パッチ２０１と対向する位置と重ならない位置に半波長直線偏波パッチ２０２が形成される。
【００５６】
誘電体基板２０８のおもて面の、半波長直線偏波パッチ２０１、マイクロストリップライン１１１、スルーホール１０３、高周波スイッチ１０４、無線部１０５、及び演算処理部１０６を除く部分には地板２０５が形成される。一方、誘電体基板２０８のうら面の半波長直線偏波パッチ２０２、スルーホール１０３、及びマイクロストリップライン１１２を除く部分には地板２０６が形成される。尚、地板２０５及び地板２０６はそれぞれ１辺が半波長以上の大きさである。
【００５７】
又、半波長直線偏波パッチ２０１及び半波長直線偏波パッチ２０２は、第一実施形態で説明した半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２と同様の構成である。
【００５８】
以上の構成により、半波長直線偏波パッチ２０１の裏側には半波長以上ある地板２０６が形成され、半波長直線偏波パッチ２０２の裏側には半波長以上ある地板２０５が形成されている為、半波長直線偏波パッチ２０１及び半波長直線偏波パッチ２０２は、それぞれ半波長直線偏波パッチアンテナ（特許請求の範囲の第１及び第２パッチアンテナに該当）として動作する。
【００５９】
半波長直線偏波パッチ２０１のＹＺ面の垂直偏波成分の放射パターンは、図３に示した放射パターンと同様となり、半波長直線偏波パッチ２０２のＹＺ面の垂直偏波成分の放射パターンは、図３の放射パターンをＹ軸で対称にしたものとなる。又、ダイバシチ動作についても第一実施形態で説明した動作と同様となる。
【００６０】
以上のように本実施形態によれば、誘電体基板２０８のおもて面とうら面に半波長直線偏波パッチを形成し、各半波長直線偏波パッチの裏側部分に半波長以上ある地板を形成した為、各半波長直線偏波パッチが半波長直線偏波パッチアンテナとして動作する。この各半波長直線偏波パッチを指向性ダイバシチを行ってより受信レベルの高い方を選択して切り換えることで、指向性を上下方向に切り換えることができる。この為、上下間における通信品質を良好にすることができる。
【００６１】
尚、半波長直線偏波パッチ２０１及び半波長直線偏波パッチ２０２をそれぞれ２個以上づつ誘電体基板２０８の表裏に形成し、表と裏とでのダイバシチ動作や同一面でのダイバシチ動作を行うことで、指向性ダイバシチの効果と共に空間ダイバシチの効果も得ることができる。
【００６２】
又、半波長直線偏波パッチ２０１及び半波長直線偏波パッチ２０２をそれぞれ２個以上づつ誘電体基板２０８の表裏に形成し、各半波長直線偏波パッチへの給電方向を表と裏で直交させて、表と裏とでのダイバシチ動作や同一面でのダイバシチ動作を行うことで、指向性ダイバシチ、空間ダイバシチ、及び偏波ダイバシチの効果も得ることができる。
【００６３】
（第三実施形態）
図５（ａ）は、第三実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の内部構成図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した第三実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＣ−Ｃ部分の断面図である。図５（ｃ）は、第三実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のうら面の内部構成図である。尚、図１と同一符号を付した構成は、第一実施形態と同一構成要素であるものとして説明を省略する。
【００６４】
図５（ｂ）に示したように、ＰＣカード用アンテナ装置３００は、誘電体基板３０８のおもて面上に半波長直線偏波パッチ３０１が形成され、うら面の半波長直線偏波パッチ３０１と対向する位置（誘電体基板３０８に対して面対称の位置）に半波長直線偏波パッチ３０２が形成される。
【００６５】
半波長直線偏波パッチ３０１は、マイクロストリップライン１１１を介して高周波スイッチ３０４に接続される、半波長直線偏波パッチ３０２は、マイクロストリップライン３１２及びスルーホール１０３を介して高周波スイッチ３０４に接続される。
【００６６】
誘電体基板３０８のおもて面の半波長直線偏波パッチ３０１、マイクロストリップライン１１１、スルーホール１０３、高周波スイッチ３０４、無線部１０５、及び演算処理部１０６を除く部分には地板３０５が形成される。一方、誘電体基板３０８のうら面の半波長直線偏波パッチ３０２、マイクロストリップライン３１２、及びスルーホール１０３を除く部分には地板３０６が形成される。
【００６７】
半波長直線偏波パッチ３０１は、第一実施形態で説明した半波長直線偏波パッチ１０１と同様の構成であり、半波長直線偏波パッチ３０２は、半波長直線偏波パッチ３０１と同様の構成である。
【００６８】
高周波スイッチ３０４は、演算処理部１０６の制御により、半波長直線偏波パッチ３０１又は半波長直線偏波パッチ３０２のどちらかを通信に使用するアンテナとして選択して、無線部１０５との接続状態を切り換える。但し、選択した一方を無線部１０５に接続しているときは、他方は接地するような構成となっている。
【００６９】
以上の構成により、例えば、半波長直線偏波パッチ３０１と無線部１０５を接続して給電し、半波長直線偏波パッチ３０２を接地した場合は、一辺が半波長以上ある半波長直線偏波パッチ３０２が地板の役割を果たす。この為、半波長直線偏波パッチ３０１は、半波長直線偏波パッチアンテナとして動作し、このときの指向性は＋Ｚ方向となる。
【００７０】
又、半波長直線偏波パッチ３０２と無線部１０５を接続して給電し、半波長直線偏波パッチ３０１を接地した場合は、一辺が半波長以上ある半波長直線偏波パッチ３０１が地板の役割を果たす。この為、半波長直線偏波パッチ３０２は、半波長直線偏波パッチアンテナとして動作し、このときの指向性は−Ｚ方向となる。
【００７１】
本実施形態における半波長直線偏波パッチ３０１及び半波長直線偏波パッチ３０２のＹＺ面の垂直偏波成分の放射パターンは、第一実施形態で説明した半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２の放射パターンとほぼ等しくなる。しかし、本実施形態では第一実施形態に比べ地板が小さくなる為、利得がやや下がり約４ｄＢｉとなる。
【００７２】
以上のように本実施形態によれば、互いに同様の構成の半波長直線偏波パッチを誘電体基板３０８に対して面対称の位置に形成し、ダイバシチを行うときには、一方の半波長直線偏波パッチを無線部１０５に接続して、他方の半波長直線偏波パッチを接地することで、一方の半波長直線偏波パッチを半波長直線偏波パッチアンテナとして動作させることができる。したがって、指向性ダイバシチを行って、より受信レベルの高い半波長直線偏波パッチアンテナを選択して切り換えることで、指向性を上下方向に切り換えることができ、上下間における通信品質を良好にすることができる。
【００７３】
又、第一実施形態及び第二実施形態では、半波長直線偏波パッチの裏側方向に地板を形成する必要がある為、半波長直線偏波パッチの数だけ地板を形成する面積を確保する必要がある。しかしながら、本実施形態では、半波長直線偏波パッチ同士を誘電体基板３０８に対して面対称に形成することができる為、地板を形成するスペースを有効に活用することができる。したがって、ＳＤカードやメモリースティック等のタイプにも、本実施形態のアンテナ装置を実装することが可能となる。
【００７４】
尚、半波長直線偏波パッチ３０１及び半波長直線偏波パッチ３０２をそれぞれ２個以上づつ誘電体基板３０８の表裏に形成し、表と裏とでのダイバシチ動作や同一面でのダイバシチ動作を行うことで、指向性ダイバシチの効果と共に空間ダイバシチの効果も得ることができる。
【００７５】
又、半波長直線偏波パッチ３０１及び半波長直線偏波パッチ３０２をそれぞれ２個以上づつ誘電体基板３０８の表裏に形成し、各半波長直線偏波パッチへの給電方向を表と裏で直交させて、表と裏とでのダイバシチ動作や同一面でのダイバシチ動作を行うことで、指向性ダイバシチ、空間ダイバシチ、及び偏波ダイバシチの効果も得ることができる。
【００７６】
（第四実施形態）
図６（ａ）は、第四実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の内部構成図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示した第四実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＤ−Ｄ部分の断面図である。尚、図１と同一符号を付した構成は、第一実施形態と同一構成要素であるものとして説明を省略する。
【００７７】
図６（ｂ）に示したように、ＰＣカード用アンテナ装置４００は、誘電体基板１０８のおもて面上に半波長直線偏波パッチ１０１及び１波長直線偏波パッチ４０１が形成され、うら面に地板１０９が形成される。図６（ａ）に示したように、半波長直線偏波パッチ１０１と１波長直線偏波パッチ４０１への給電は、±Ｘ方向又は±Ｚ方向から行う。
【００７８】
１波長直線偏波パッチ４０１は、長辺の長さｄが１波長約２４ｍｍ（ガラスエポキシ樹脂基板上にある為、実際の１波長より短縮されている）、短辺の長さｅが半波長約１２ｍｍの長方形で形成され、インピーダンスが５０Ωで幅が約２ｍｍ（誘電体基板１０８の厚さが０．８ｍｍとしたとき）のマイクロストリップライン４１１に接続される。又、１波長直線偏波パッチ４０１には、マイクロストリップライン４１１との接続部付近に長さが約８ｍｍのスリットを入れることで、１波長直線偏波パッチ４０１のインピーダンスを５０Ωに整合している。
【００７９】
高周波スイッチ４０４は、演算処理部１０６の制御により、半波長直線偏波パッチ１０１又は１波長直線偏波パッチ４０１のどちらかを通信に使用するアンテナとして選択して、無線部１０５との接続状態を切り換える。
【００８０】
尚、半波長直線偏波パッチ１０１及び１波長直線偏波パッチ４０１はそれぞれ１つずつ形成する構成に限らず、それぞれ２つ以上形成する構成としても良い。
【００８１】
以上の構成により、半波長直線偏波パッチ１０１の裏側には半波長以上ある地板１０９が形成され、１波長直線偏波パッチ４０１の裏側には半波長以上ある地板１０９が形成されている為、半波長直線偏波パッチ１０１は半波長直線偏波パッチアンテナ（特許請求の範囲の半波長パッチアンテナに該当）として、１波長直線偏波パッチ４０１は１波長直線偏波パッチアンテナ（特許請求の範囲の１波長パッチアンテナに該当）として動作する。
【００８２】
図７は、１波長直線偏波パッチ４０１のＹＺ面の垂直偏波成分の放射パターンを示す図である。
同図に示したように、１波長直線偏波パッチ４０１の指向性は、＋Ｚ方向から±３０度程度Ｙ方向に傾いた方向（低仰角方向）となり、その利得は約５ｄＢｉとなる。又、半波長直線偏波パッチ１０１のＹＺ面の垂直偏波成分の放射パターンは図３に示した通りである。尚、ダイバシチの動作については第一実施形態で説明した動作と同様である為、説明を省略する。
【００８３】
以上のように本実施形態によれば、半波長直線偏波パッチ１０１を選択したときは＋Ｚ方向への指向性が得られ、１波長直線偏波パッチ４０１を選択したときは低仰角方向への指向性が得られる。この為、ダイバシチ動作を行うことにより、上方向と低仰角方向への指向性が得られ、アクセスポイントのある同一階における通信品質を向上させることができる。
【００８４】
尚、本実施形態で説明した構成と第一実施形態で説明した構成とを組み合わせることも可能である。この場合は、例えば、地板１０９を誘電体基板１０８で挟み込み、その誘電体基板に半波長直線偏波パッチ１０１と１波長直線偏波パッチ４０１を本実施形態と同様の構成で形成する。そして、うら面とおもて面とでのダイバシチ動作や同一面でのダイバシチ動作を行うことで、上下及び低仰角方向に指向性を切り換えることができる。したがって、上下間や同一階における通信品質を良好にすることができる。
【００８５】
（第五実施形態）
図８（ａ）は、第五実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の内部構成図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示した第五実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＥ−Ｅ部分の断面図である。尚、図６（ａ）及び図６（ｂ）と同一符号を付した構成は、第四実施形態と同一構成要素であるものとして説明を省略する。
【００８６】
図８（ｂ）に示したように、ＰＣカード用アンテナ装置５００は、長方形の誘電体基板１０８のおもて面上に１波長直線偏波パッチ５０１及び１波長直線偏波パッチ４０１が形成され、うら面に地板１０９が形成される。図８（ａ）に示したように、１波長直線偏波パッチ５０１は、その長手方向が誘電体基板１０８の長手方向と一致するように形成され、１波長直線偏波パッチ４０１は、その長手方向が誘電体基板１０８の長手方向に直交する方向に一致するように形成される。又、給電方向は互いに直交した方向から行う。
【００８７】
１波長直線偏波パッチ５０１は、マイクロストリップライン５１１を介して高周波スイッチ５０４に接続される。尚、１波長直線偏波パッチ５０１及びマイクロストリップライン５１１は、１波長直線偏波パッチ４０１及びマイクロストリップライン４１１と同様の構成である。
【００８８】
高周波スイッチ５０４は、演算処理部１０６の制御により、１波長直線偏波パッチ５０１又は１波長直線偏波パッチ４０１のどちらかを通信に使用するアンテナとして選択して、無線部１０５との接続状態を切り換える。
【００８９】
尚、１波長直線偏波パッチ４０１及び１波長直線偏波パッチ５０１はそれぞれ１つずつ形成する構成に限らず、それぞれ２つ以上形成する構成としても良い。
【００９０】
以上の構成により、１波長直線偏波パッチ４０１及び１波長直線偏波パッチ５０１の裏側には地板１０９が形成されている為、１波長直線偏波パッチ４０１及び１波長直線偏波パッチ５０１はそれぞれ１波長直線偏波パッチアンテナ（特許請求の範囲の第１及び第２方形パッチアンテナに該当）として動作する。
【００９１】
図９は、１波長直線偏波パッチ５０１のＸＺ面の水平偏波成分の放射パターンを示す図である。
同図に示したように、１波長直線偏波パッチ５０１のＸＺ面の最大放射方向は＋Ｚ方向からＸ方向に±３０程度傾いた方向（低仰角方向）となり、その利得は約５ｄＢｉとなる。又、１波長直線偏波パッチ４０１のＹＺ面の垂直偏波成分の放射パターンは図７に示した放射パターンであり、指向性は＋Ｚ方向からＹ方向に±３０度程度傾いた方向で、その利得は約５ｄＢｉである。尚、ダイバシチの動作については第一実施形態で説明した動作と同様である為、説明を省略する。
【００９２】
以上のように、本実施形態によれば、誘電体基板１０８の同一面上に１波長直線偏波パッチ４０１と１波長直線偏波パッチ５０１とを互いに直交するように形成し、指向性ダイバシチ動作を行うことで、図７及び図９に示した指向性を得ることができる。この為、＋Ｚ方向から低仰角方向への指向性利得を高くすることができ、家屋内等のアクセスポイントからの到来波方向が予測できない見通し外のポイントにおいても、良好な通信品質を得ることができる。
【００９３】
又、１波長直線偏波パッチ４０１と１波長直線偏波パッチ５０１との偏波成分はそれぞれ異なる。この為、指向性ダイバシチ動作を行うと共に、偏波ダイバシチ動作を行うことで、より良好な通信品質を得ることができる。
【００９４】
尚、本実施形態で説明した構成と第一実施形態で説明した構成とを組み合わせることも可能である。この場合は、例えば、地板１０９を誘電体基板１０８で挟み込み、その誘電体基板１０８に１波長直線偏波パッチ４０１と１波長直線偏波パッチ５０１とを本実施形態と同様の構成で形成する。そして、うら面とおもて面とでのダイバシチ動作（指向性ダイバシチ）や同一面でのダイバシチ動作（指向性ダイバシチ及び偏波ダイバシチ）を行うことで、上下方向及び低仰角方向に指向性を切り換えることができる。したがって、上下間や同一階における通信品質を良好にすることができる。
【００９５】
（第六実施形態）
図１０（ａ）は、第六実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の内部構成図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示した第六実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＦ−Ｆ部分の断面図である。尚、図６（ａ）及び図６（ｂ）と同一符号を付した構成は、第四実施形態と同一構成要素であるものとして説明を省略する。
【００９６】
図１０（ｂ）に示したように、ＰＣカード用アンテナ装置６００は、誘電体基板１０８のおもて面上に右旋円偏波パッチ６０１及び左旋円偏波パッチ６０２が銅泊パターンで形成され、うら面に地板１０９が形成される。
【００９７】
右旋円偏波パッチ６０１は、インピーダンスが５０Ωで幅約２ｍｍのマイクロストリップライン６１１を介して高周波スイッチ６０４に接続される。左旋円偏波パッチ６０２は、インピーダンスが５０Ωで幅約２ｍｍのマイクロストリップライン６１２を介して高周波スイッチ６０４に接続される。
【００９８】
右旋円偏波パッチ６０１は、例えば１辺の長さｆが半波長約１２ｍｍ（ガラスエポキシ樹脂基板上にある為、実際の半波長より短縮される）の正方形パッチで形成され、正方形の一方の対角において１辺が約２．３ｍｍの直角二等辺三角形を切り抜いた摂動素子構造となっており、その摂動素子は、給電部より右上方向の角と左下方向の角に設けられる。又、右旋円偏波パッチ６０１のマイクロストリップライン６１１との接続部付近に長さが約４ｍｍのスリットを入れることにより、インピーダンスを５０Ωにして整合している。尚、左旋円偏波パッチ６０２の構成は右旋円偏波パッチ６０１と同様な正方形のパッチで形成され、その摂動素子は、給電部より左上方向の角と右下方向の角に設けられる。
【００９９】
右旋円偏波パッチ６０１及び左旋円偏波パッチ６０２への給電は、それぞれ、直角二等辺三角形が切り抜かれた対角線に対して略４５度の角度の方向から行う。
【０１００】
高周波スイッチ６０４は、演算処理部１０６の制御により、右旋円偏波パッチ６０１又は左旋円偏波パッチ６０２のどちらかを通信に使用するアンテナとして選択して、無線部１０５との接続状態を切り換える。
【０１０１】
尚、右旋円偏波パッチ６０１及び左旋円偏波パッチ６０２はそれぞれ１つずつ形成する構成に限らず、それぞれ２つ以上形成する構成としても良い。
【０１０２】
以上の構成により、右旋円偏波パッチ６０１及び左旋円偏波パッチ６０２の裏側には地板１０９が形成されており、それぞれ、直角二等辺三角形が切り抜かれた対角線に対して略４５度の角度の方向から給電を行う為、右旋円偏波パッチ６０１は右旋円偏波パッチアンテナとして動作し、左旋円偏波パッチ６０２は左旋円偏波パッチアンテナとして動作する。尚、ダイバシチの動作については第一実施形態で説明した動作と同様である為、説明を省略する。
【０１０３】
右旋円偏波パッチ６０１及び左旋円偏波パッチ６０２は、それぞれ偏波成分が異なる為、両アンテナ間の相関係数を低くすることができ、偏波ダイバシチを行うことで、アンテナの利得を上げることができる。
【０１０４】
図１１は、第六実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のアンテナ受信レベル累積確率分布を示す図である。
同図において、波形６２１は、家屋内等のアクセスポイントからの到来波方向が予測できないポイントにおける右旋円偏波パッチアンテナの短区間累積確率分布を示している。波形６２２は、家屋内等のアクセスポイントからの到来波方向が予測できないポイントにおける左旋円偏波パッチアンテナの短区間累積確率分布を示している。波形６２３は、レイリー分布を示している。同図に示したように、波形６２１及び波形６２２は、ほぼレイリー分布６２４となっている。
【０１０５】
又、図１１には、ダイバシチ動作によって、それぞれのアンテナの受信レベルの高い方を選択した場合の受信レベル累積確率分布をダイバシチ短区間累積確率分布６２４として図示している。一般に、ダイバシチ動作による効果は、累積確率が１％のポイントで比較される。この為、右旋円偏波パッチアンテナ又は左旋円偏波パッチアンテナを単一で使用した場合の累積確率１％の点と波形６２４の累積確率１％の点とを比較すると、ダイバシチ動作を行った場合の方が、約８ｄＢ利得が高くなる。
【０１０６】
以上のように、本実施形態によれば、右旋円偏波パッチアンテナ及び左旋円偏波パッチアンテナを誘電体基板１０８の同一面上に形成し、偏波ダイバシチを行って受信レベルの高いアンテナを通信に使用するアンテナとすることで、家屋内等のアクセスポイントから到来波方向が予測できないポイントにおいても高い利得を得ることができ、通信品質を向上させることができる。
【０１０７】
（第七実施形態）
図１２（ａ）は、第七実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の内部構成図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示した第七実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＧ−Ｇ部分の断面図である。図１２（ｃ）は、第七実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のうら面の内部構成図である。尚、図１と同一符号を付した構成は、第一実施形態と同一構成要素であるものとして説明を省略する。
【０１０８】
図１２（ｂ）に示したように、ＰＣカード用アンテナ装置７００は、誘電体基板７０８のうら面に半波長直線偏波パッチ１０１、マイクロストリップライン１１１、スルーホール７０４、及びスルーホール７０７が形成される。更に、誘電体基板７０９のおもて面に半波長直線偏波パッチ１０２、マイクロストリップライン１１２、スルーホール７０４、及びスルーホール７０７が形成される。
【０１０９】
誘電体基板７０８のおもて面には、無給電導体７３１（特許請求の範囲の無給電素子に該当）、スルーホール７０４、スルーホール７０７、高周波スイッチ１０４、無線部１０５、及び演算処理部１０６が形成される。又、誘電体基板７０８のおもて面の無給電導体７３１（特許請求の範囲の無給電素子に該当）、スルーホール７０４、スルーホール７０７、高周波スイッチ１０４、無線部１０５、及び演算処理部１０６を除く部分には地板７０５が形成される。
【０１１０】
一方、誘電体基板７０９のうら面には、スルーホール７０４、スルーホール７０７、及び無給電導体７３２が形成される。又、誘電体基板７０９のうら面のスルーホール７０４、スルーホール７０７、及び無給電導体７３２を除く部分には地板７０６が形成される。
【０１１１】
無給電導体７３１は同箔パターンにより形成され、その形状は、例えば一辺が半波長以下（例えば１０ｍｍ）の正方形である。又、無給電導体７３１は、誘電体基板７０８のうら面に形成されている半波長直線偏波パッチ１０１の誘電体基板７０８と対向する誘電体基板７０８のおもて面（誘電体基板７０８に対して面対称の位置）に形成され、図１２（ａ）に示したように、半波長直線偏波パッチ１０１の大きさ内に収まるように形成される。尚、無給電導体７３２も無給電導体７３１と同様に形成される。
【０１１２】
以上のように、本実施形態によれば、半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２の形成面から地板方向に対して反対方向（図１２中の±Ｚ方向、放射素子面方向）にそれぞれ一辺が半波長以下の無給電導体７３１及び無給電導体７３２を形成している。この為、無給電導体７３１及び無給電導体７３２は、半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２の導波素子として動作する。したがって、半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２の放射パターンは第一実施形態と同様となるが、最大利得は約１ｄＢ高くすることができる。
【０１１３】
尚、本実施形態のように、半波長直線偏波パッチの地板に対して反対方向に無給電導体を形成する構成は、第一実施形態から第六実施形態の全ての構成に適用することができる。このようにすることで、第一実施形態から第六実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置において、アンテナの最大利得を約１ｄＢ高くすることができ、通信品質を更に向上させることができる。
【０１１４】
（第八実施形態）
図１３（ａ）は、第八実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置の全体斜視図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示した第八実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＨ−Ｈ部分の断面図である。尚、図１と同一符号を付した構成は、第一実施形態と同一構成要素であるものとして説明を省略する。
【０１１５】
図１３（ｂ）に示したように、本実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置基板８００は筐体８０３によってカバーされている。筐体８０３には、一辺が半波長以下の方形の無給電導体８０１が、半波長直線偏波パッチ１０１の形成面から地板１０９の形成面方向とは反対方向（図１３中の＋Ｚ方向、放射素子面方向）に例えば粘着性のテープ等で貼り付けられる。
【０１１６】
又、筐体８０３には、一辺が半波長以下の方形の無給電導体８０２が、半波長直線偏波パッチ１０２の形成面から地板１０９の形成面への方向とは反対方向（図１３中の−Ｚ方向、放射素子面方向）に例えば粘着性のテープ等で貼り付けられる。
【０１１７】
尚、無給電導体８０１は、＋Ｚ方向から見た場合に、半波長直線偏波パッチ１０１の大きさ内に収まるように半波長直線偏波パッチ１０１の真上の筐体８０３の部分に貼り付けられる。又、無給電導体８０２も同様に貼り付けられる。
【０１１８】
以上のように、本実施形態によれば、半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２に対して真上の筐体８０３の部分に、それぞれ一辺が半波長以下の無給電導体８０１及び無給電導体８０３を形成している。この為、無給電導体８０１及び無給電導体８０２は、半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２の導波素子として動作する。したがって、半波長直線偏波パッチ１０１及び半波長直線偏波パッチ１０２の放射パターンは第一実施形態と同様となるが、最大利得は約１ｄＢ高くすることができる。
【０１１９】
尚、本実施形態のように、半波長直線偏波パッチの真上の筐体部分の同じ位置に無給電導体を形成する構成は、第一実施形態から第六実施形態の全ての構成に適用することができる。このようにすることで、第一実施形態から第六実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置において、アンテナの最大利得を約１ｄＢ高くすることができ、通信品質を更に向上させることができる。
【０１２０】
（第九実施形態）
図１４（ａ）は、第九実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の内部構成図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示した第九実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＪ−Ｊ部分の断面図である。図１５は、第九実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置の内部ブロック図である。
【０１２１】
本実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置は、第一実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置において、おもて面に半波長直線偏波パッチ１０１を２つ形成し、うら面に半波長直線偏波パッチ１０２を２つ形成し、更に、移相器９０１〜９０４（特許請求の範囲の位相可変手段に該当）、分配合成器９２１及び９２２（特許請求の範囲の位相合成手段に該当）を設けた構成としたものである。したがって、図１と同一の構成には同一符号を付して説明を省略する。
【０１２２】
図１４及び図１５に示したように、各半波長直線偏波パッチには、移相器９０１〜移相器９０４が接続される。各移相器は、各半波長直線偏波パッチアンテナからの信号の位相をそれぞれ変化させて分配合成器９２１及び分配合成器９２２に送出したり、分配合成器９２１及び分配合成器９２２からの信号の位相をそれぞれ変化させて各半波長直線偏波パッチアンテナに送出したりする。
【０１２３】
合成分配器９２１及び合成分配器９２２は、高周波スイッチ１０４及び各移相器に接続され、各位相器からの信号を合成して高周波スイッチ１０４に送出する。又、演算処理部９０６からの信号を各位相器に分配する。
【０１２４】
演算処理部９０６（特許請求の範囲の位相可変制御手段に該当）は、各位相器の位相量を制御して各半波長直線偏波パッチアンテナの合成最大放射方向をそれぞれ変化させる。つまり、演算処理部９０６は、合成分配器９２１及び合成分配器９２２からの信号の受信レベルが高くなるように各位相器の位相量をそれぞれ制御する。
【０１２５】
図１６は、図１４（ａ）に示したおもて面の２つの半波長直線偏波パッチ１０１を高周波スイッチ１０４によって選択した場合の、ＹＺ面の垂直偏波成分の放射パターンを示す図である。
【０１２６】
図１６において、点線９３０は、位相器９０１の位相量φ１と位相器９０２の位相量φ２の差（φ２−φ１）が０度となるように、各位相量を決定した場合の放射パターンである。実線９３１は、位相器９０１の位相量φ１と位相器９０２の位相量φ２の差（φ２−φ１）が−９０度となるように、各位相量を決定した場合の放射パターンである。実線９３２は、位相器９０１の位相量φ１と位相器９０２の位相量φ２の差（φ２−φ１）が＋９０度となるように、各位相量を決定した場合の放射パターンである。
【０１２７】
図１６に示したように、φ２−φ１が０度の場合の最大放射方向はＹＺ面において＋Ｚ方向となり、φ２−φ１が−９０度の場合の最大放射方向はＹＺ面において＋Ｚ方向から−Ｙ方向に３０度程度傾いた方向となり、φ２−φ１が＋９０度の場合の最大放射方向はＹＺ面において＋Ｚ方向から＋Ｙ方向に３０度程度傾いた方向となる。又、図１４（ａ）に示したうら面の２つの半波長直線偏波パッチ１０２を高周波スイッチ１０４によって選択した場合のＹＺ面の垂直偏波成分の放射パターンは、図１６の放射パターンをＹ軸で対称にしたものである。
【０１２８】
次に、ＰＣカード用アンテナ装置９００を実際にＰＣに装着して使用する例について説明する。例えば、家屋内の１階にアクセスポイントを置き、そのアクセスポイントの真上の２階の部屋で無線ＬＡＮに接続する場合は、高周波スイッチ１０４で下方向（−Ｚ方向）に指向性の向いたアンテナ（半波長直線偏波パッチ１０２）を選択し、２つの半波長直線偏波パッチ１０２の位相量の差が０度となるよう位相量を決定する。このようにすることで、最大指向性をアクセスポイントのある真下方向に向けることができる為、良好な通信品質を得ることができる。
【０１２９】
又、仮にアクセスポイントの真上の部屋から右隣の部屋に移動して無線ＬＡＮに接続する場合は、２つの半波長直線偏波パッチ１０２の位相量の差が−９０度となるように位相量を決定する。このようにすることで、真下方向から左方向に最大指向性を向けることができる為、アクセスポイントの真上から横方向に移動した場合でも良好な通信品質を得ることができる。
【０１３０】
尚、本実施形態ではＰＣカード用アンテナ装置９００の表裏に半波長直線偏波パッチを２つずつ形成しているが、これは２つ以上であればいくつでも構わない。
【０１３１】
以上のように、本実施形態によれば、ＰＣカード用アンテナ装置の表裏に半波長直線偏波パッチを２つずつ形成し、上下方向の指向性ダイバシチを行うと共に、同一面上に形成されている半波長直線偏波パッチの位相差を制御することで、上下方向だけでなく、横方向への通信品質も向上させることができる。
【０１３２】
尚、本実施形態で説明した構成に、第七実施形態及び第八実施形態の構成を適用することも可能である。こうすることで、利得を上げることができる為、通信品質が更に向上する。
【０１３３】
以上の第一実施形態から第九実施形態で説明したＰＣカード用アンテナ装置に搭載されるアンテナ装置を、アクセスポイントである無線通信装置に搭載することで、第一実施形態から第九実施形態で説明したＰＣカード用アンテナ装置を装着したＰＣとアクセスポイントとのアンテナ特性を一致させることができる。この為、通信品質をより向上させることができる。
【０１３４】
【発明の効果】
本発明によれば、それぞれ特性の異なる第１パッチアンテナ又は第２パッチアンテナのどちらかを選択して切り換えてアンテナの特性を変化させることで、通信環境に応じて良好な受信品質を得ることが可能な無線通信端末用アンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、第一実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の内部構成図である。（ｂ）は、（ａ）に示した第一実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＡ−Ａ部分の断面図である。
【図２】第一実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置がノート型ＰＣに搭載されたときの状態を示す図である。
【図３】第一実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置をノート型ＰＣに装着して使用した場合の、半波長直線偏波パッチ１０１のＹＺ面の垂直偏波成分の放射パターンを示す図である。
【図４】（ａ）は、第二実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の内部構成図である。（ｂ）は、（ａ）に示した第二実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＢ−Ｂ部分の断面図である。（ｃ）は、第二実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のうら面の内部構成図である。
【図５】（ａ）は、第三実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の内部構成図である。（ｂ）は、（ａ）に示した第二実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＣ−Ｃ部分の断面図である。（ｃ）は、第二実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のうら面の内部構成図である。
【図６】（ａ）は、第四実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の内部構成図である。（ｂ）は、（ａ）に示した第四実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＤ−Ｄ部分の断面図である。
【図７】１波長直線偏波パッチ４０１のＹＺ面の垂直偏波成分の放射パターンを示す図である。
【図８】（ａ）は、第五実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の内部構成図である。（ｂ）は、（ａ）に示した第五実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＥ−Ｅ部分の断面図である。
【図９】１波長直線偏波パッチ５０２のＸＺ面の水平偏波成分の放射パターンを示す図である。
【図１０】（ａ）は、第六実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の内部構成図である。（ｂ）は、（ａ）に示した第六実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＦ−Ｆ部分の断面図である。
【図１１】第六実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のアンテナ受信レベル累積確率分布を示す図である。
【図１２】（ａ）は、第七実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の内部構成図である。（ｂ）は、（ａ）に示した第七実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＧ−Ｇ部分の断面図である。（ｃ）は、第七実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のうら面の内部構成図である。
【図１３】（ａ）は、第八実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置の全体斜視図である。（ｂ）は、（ａ）に示した第八実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＨ−Ｈ部分の断面図である。
【図１４】（ａ）は、第九実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の内部構成図である。（ｂ）は、（ａ）に示した第九実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のＪ−Ｊ部分の断面図である。
【図１５】第九実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置の内部ブロック図である。
【図１６】第九実施形態に係るＰＣカード用アンテナ装置のおもて面の２つの半波長直線偏波パッチを選択した場合の、ＹＺ面の垂直偏波成分の放射パターンを示す図である。
【符号の説明】
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００　ＰＣカード用アンテナ装置
１０１，１０２，２０１，２０２，３０１，３０２　半波長直線偏波パッチ
１０３，７０４，７０７　スルーホール
１０４，３０４，４０４，５０４，６０４　高周波スイッチ
１０５　無線部
１０６，９０６　演算処理部
１１１，１１２，４１１，５１１，６１１，６１２　マイクロストリップライン
１０８，２０８，３０８，７０８，７０９　誘電体基板
１０９，２０５，２０６，３０５，３０６，７０５，７０６　地板

Claims

第１パッチアンテナと、
前記第１パッチアンテナの特性とは異なる特性を有する第２パッチアンテナと、
前記第１パッチアンテナ及び前記第２パッチアンテナの通信状態に基づいて、前記第１パッチアンテナ又は前記第２パッチアンテナのどちらを用いて通信するかを選択する選択手段とを備えることを特徴とする無線通信端末用アンテナ装置。
前記第１パッチアンテナのパッチ部を第１誘電体基板の一方の面に形成し、
前記第２パッチアンテナのパッチ部を第２誘電体基板の一方の面に形成し、
前記第１誘電体基板の他方の面と前記第２誘電体基板の他方の面との間に地板を設けたことを特徴とする請求項１記載の無線通信端末用アンテナ装置。
前記第１パッチアンテナのパッチ部を誘電体基板の一方の面に形成し、
前記第２パッチアンテナのパッチ部を前記誘電体基板の他方の面に形成し、
前記第１パッチアンテナのパッチ部及び前記第２パッチアンテナのパッチ部の前記誘電体基板に対してそれぞれ面対称の位置に地板を設けたことを特徴とする請求項１記載の無線通信端末用アンテナ装置。
前記第１パッチアンテナのパッチ部を誘電体基板の一方の面に形成し、
前記第２パッチアンテナのパッチ部を前記誘電体基板の他方の面に形成し、
前記選択手段は、前記第１パッチアンテナのパッチ部又は前記第２パッチアンテナのパッチ部のうち選択していないパッチ部を接地するものであり、
前記第１パッチアンテナのパッチ部と前記第２パッチアンテナのパッチ部とは、大きさ及び形状が同じであって、それぞれ前記誘電体基板に対して面対称の位置に形成したことを特徴とする請求項１記載の無線通信端末用アンテナ装置。
前記第１パッチアンテナが半波長パッチアンテナであり、
前記第２パッチアンテナが１波長パッチアンテナであって、
前記第１パッチアンテナのパッチ部及び前記第２パッチアンテナのパッチ部を誘電体基板の一方の面に形成し、
前記誘電体基板の他方の面には地板を設けたことを特徴とする請求項１記載の無線通信端末用アンテナ装置。
前記第１パッチアンテナが、長辺が１波長の方形パッチアンテナであり、
前記第２パッチアンテナが、長辺が１波長の方形パッチアンテナであって、
前記第１パッチアンテナのパッチ部及び前記第２パッチアンテナのパッチ部を長方形の誘電体基板の一方の面に形成し、
前記誘電体基板の他方の面に地板を設け、
前記第１パッチアンテナのパッチ部は、前記第１パッチアンテナのパッチ部の長手方向と前記誘電体基板の長手方向とが一致するように形成し、
前記第２パッチアンテナのパッチ部は、前記第２パッチアンテナのパッチ部の長手方向と前記誘電体基板の長手方向と直行する方向とが一致するように形成したことを特徴とする請求項１記載の無線通信端末用アンテナ装置。
前記第１パッチアンテナが右旋円偏波パッチアンテナであり、
前記第２パッチアンテナが左旋円偏波パッチアンテナであって、
前記第１パッチアンテナのパッチ部及び前記第２パッチアンテナのパッチ部を誘電体基板の一方の面に形成し、
前記誘電体基板の他方の面には地板を設けたことを特徴とする請求項１記載の無線通信端末用アンテナ装置。
請求項１乃至請求項７のいずれか記載の無線通信端末用アンテナ装置における前記第１パッチアンテナのパッチ部及び前記第２パッチアンテナのパッチ部の各々に接続され、前記第１パッチアンテナ及び前記第２パッチアンテナの各々が通信する電波の位相を可変する位相可変手段と、
前記位相可変手段から出力される位相を合成する位相合成手段と、
前記位相合成手段の出力に基づいて前記第１パッチアンテナ又は前記第２パッチアンテナの前記位相を可変制御する位相可変制御手段とを備えることを特徴とする無線通信端末用アンテナ装置。
請求項１乃至請求項８のいずれか記載の無線通信端末用アンテナ装置における各種パッチアンテナのパッチ部に対向して誘電体基板を設け、
前記各種パッチアンテナのパッチ部と当該誘電体基板に対して面対称の当該誘電体基板の表面位置に、前記各種パッチアンテナのパッチ部より小さい無給電素子を形成したことを特徴とする無線通信端末用アンテナ装置。
請求項１乃至請求項８のいずれか記載の無線通信端末用アンテナ装置が筐体によって覆われるものであり、
前記無線通信端末用アンテナ装置の各種パッチアンテナのパッチ部に対向する前記筐体の内側部分の位置に、前記各種パッチアンテナのパッチ部より小さい無給電素子を設けたことを特徴とする無線通信端末用アンテナ装置。
請求項１乃至請求項１０のいずれか記載の無線通信端末用アンテナ装置を備え、前記無線通信端末と通信を行う為の無線通信装置。