JP2014116887A - 近傍磁界アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】１つの電流源を利用する近傍磁界アンテナにおいて、フィーダー線からの不要磁界を低減し、近傍磁界アンテナから遠方の磁界を急激に減衰させる。
【解決手段】電流入力フィーダー線１２と２つの電流出力フィーダー線１３ａ，１３ｂとを平行かつ近接させて配置し、２つのループアンテナ１１ａ，１１ｂにそれぞれ流れる電流の進行方向を互いに逆方向にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁界を利用したアンテナの技術に関する。

約１０ＭＨｚ以下の低周波磁界は、人体や物といった周囲環境との相互作用が電界等と比べて著しく低いことから、通信エリアを限定した無線通信用の通信媒体として利用される。

一般に磁界は、電流ループによって生成することが可能である。様々な磁気モーメント（電流値×電流ループの内面積）を有する複数の電流ループを適切に配置することにより、通信エリアの内から外にかけて磁界強度が急激に減衰するようなシャープな磁界分布を得ることができる。

従来の近傍磁界アンテナでは、そのようにシャープな磁界分布を得るため、複数の電流源を用いて複数の電流ループにそれぞれ電流を供給していた。

特開２００５−３３５８７号公報 特開２００１−１６０２５号公報 特開２００７−１７４５７０号公報

一方、各電流ループを流れる交流電流の同期処理を回避し、更に回路構成の簡素化と低コスト化を図るため、１つの電流源を用いて全ての電流ループに電流を供給するのが望ましい。

しかしながら、１つの電流源を使用した場合、（１）電流ループ毎に異なる電流を供給しなければならないという課題や、（２）１つの電流源と全ての電流ループとをそれぞれ接続する複数の電流入力フィーダー線の配線が複雑になるため、各電流入力フィーダー線から不要磁界が発生するという課題があった。

このような課題を解消する一手段として、特許文献１，２に開示されているようなコイル型のアンテナが考えられる。このコイル型のアンテナは、図５に示すように渦巻き状の構造であることから、等価的に単一の電流ループを複数個形成していると擬制できる。

しかし、擬制された各電流ループをそれぞれ流れる各電流の大きさと向きは等しく、その電流量や電流の進行方向を変更できないため、結局は単一の電流ループが生成する磁界分布と同様であり、上記２つの課題を解決しているものの、前述したようなシャープな磁界分布を得ることができなくなってしまう。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、１つの電流源を利用する近傍磁界アンテナにおいて、フィーダー線からの不要磁界を低減することを第１の目的とし、近傍磁界アンテナから遠方の磁界を急激に減衰させることを第２の目的とする。

請求項１記載の近傍磁界アンテナは、導線で構成される同心状の複数のアンテナの各一端に接続され、前記複数のアンテナに電流を入力するための１つの直線状の電流入力フィーダー線と、各一端が前記複数のアンテナの各他端にそれぞれ接続され、前記電流入力フィーダー線に一定の近接距離内で平行配置された複数の直線状の電流出力フィーダー線と、を有することを要旨とする。

本発明によれば、複数のアンテナに電流を入力するための１つの直線状の電流入力フィーダー線を有し、当該複数のアンテナにそれぞれ接続された複数の直線状の電流出力フィーダー線を当該電流入力フィーダー線に一定の近接距離内で平行配置したため、各フィーダー線からの不要磁界を低減することができる。

請求項２記載の近傍磁界アンテナは、請求項１記載の近傍磁界アンテナにおいて、各一端が前記複数の電流出力フィーダー線の各他端に接続され、各他端がグランド端子に接続され、前記複数のアンテナに流れる電流値をそれぞれ調整するための複数の電流調整用インピーダンス素子を更に有することを要旨とする。

請求項３記載の近傍磁界アンテナは、請求項２記載の近傍磁界アンテナにおいて、前記複数の電流調整用インピーダンス素子と前記グランド端子との間にそれぞれ挿入され、前記複数のアンテナに流れる電流値をそれぞれモニタするための同一抵抗値からなる複数の電流モニタ用抵抗と、前記複数の電流モニタ用抵抗の各両端間に生じる電圧値をそれぞれモニタするための複数のモニタ端子と、を更に有することを要旨とする。

請求項４記載の近傍磁界アンテナは、請求項１乃至３のいずれかに記載の近傍磁界アンテナにおいて、前記複数のアンテナは、同一平面上に配置され、流れる電流の進行方向が異なることを要旨とする。

本発明によれば、上記複数のアンテナに流れる電流の進行方向が異なるため、近傍磁界アンテナから遠方の磁界を急激に減衰させることができる。

請求項５記載の近傍磁界アンテナは、請求項４記載の近傍磁界アンテナにおいて、前記複数のアンテナの数は２つであって、外側のアンテナに流れる電流の進行方向は内側のアンテナに流れる電流の進行方向と逆方向であり、前記電流入力フィーダー線と、前記外側のアンテナと前記内側のアンテナとにそれぞれ接続された２つの前記電流出力フィーダー線とは、前記内側のアンテナに接続された電流出力フィーダー線における前記外側のアンテナとの交差部分を除いて、前記同一平面上に配置されていることを要旨とする。

請求項６記載の近傍磁界アンテナは、請求項４記載の近傍磁界アンテナにおいて、前記複数のアンテナの数は４つであって、最も外側にある第１のアンテナから最も内側にある第４のアンテナのうち、第１のアンテナと第４アンテナとにそれぞれ流れる各電流の進行方向は同じ方向であり、第２のアンテナと第３のアンテナとにそれぞれ流れる各電流の進行方向は前記第１のアンテナに流れる電流の進行方向と逆方向であり、前記電流入力フィーダー線と、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとにそれぞれ接続された２つの前記電流出力フィーダー線とは、前記第２のアンテナに接続された電流出力フィーダー線における前記第１のアンテナとの交差部分を除いて、前記同一平面上に配置され、前記第３のアンテナと前記第４のアンテナとにそれぞれ接続された２つの前記電流出力フィーダー線と、前記交差部分の電流出力フィーダー線とは、前記平面に平行な他の平面上に配置されていることを要旨とする。

請求項７記載の近傍磁界アンテナは、請求項６記載の近傍磁界アンテナにおいて、前記第１のアンテナに流れる電流の絶対値と前記第１のアンテナで囲まれた部分の面積との乗算値と、前記第３のアンテナに流れる電流の絶対値と前記第３のアンテナで囲まれた部分の面積との乗算値とが同一であり、前記第２のアンテナに流れる電流の絶対値と前記第２のアンテナで囲まれた部分の面積との乗算値と、前記第４のアンテナに流れる電流の絶対値と前記第４のアンテナで囲まれた部分の面積との乗算値とが同一であることを要旨とする。

請求項８記載の近傍磁界アンテナは、請求項１乃至７のいずれかに記載の近傍磁界アンテナにおいて、前記複数のアンテナは、同心円状のループアンテナであることを要旨とする。

本発明によれば、１つの電流源を利用する近傍磁界アンテナにおいて、フィーダー線からの不要磁界を低減することができ、近傍磁界アンテナから遠方の磁界を急激に減衰させることができる。

二重ループアンテナの構造を示す図である。 二重ループアンテナ中心軸上の電界強度分布を示す図である。 四重ループアンテナの構造を示す図である。 四重ループアンテナ中心軸上の電界強度分布を示す図である。 従来のループアンテナの基本構造を示す図である。

以下、本発明を実施する一実施の形態について図面を用いて説明する。但し、本発明は多くの異なる様態で実施することが可能であり、本実施の形態の記載内容に限定して解釈すべきではない。

〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態では、２つのループアンテナを用いた二重ループアンテナの場合を例に説明する。

図１は、本実施の形態に係る近傍磁界アンテナ１の構造を示す図である。この近傍磁界アンテナ１は、２つのループアンテナ１１ａ，１１ｂと、各ループアンテナ１１ａ，１１ｂに電流を入力するための１つの電流入力フィーダー線１２と、各ループアンテナ１１ａ，１１ｂに流れる電流をそれぞれ出力するための２つの電流出力フィーダー線１３ａ，１３ｂとを備えている。

第１のループアンテナ１１ａ及び第２のループアンテナ１１ｂは、それぞれ円弧形の導線で構成され、径の大きい第１のループアンテナ１１ａが径の小さい第２のループアンテナ１１ｂの外側になるように同一平面上で同心円状に配置されている。

また、それぞれに流れる電流の進行方向を互いに逆方向にするため、第１のループアンテナ１１ａにおいて時計回りの方向に電流が流れる方の端子を電流入力端子１１ａ＿ｉｎとし、第２のループアンテナ１１ｂにおいて反時計回りの方向に電流を流す方の端子を電流入力端子１１ｂ＿ｉｎとしている。

電流入力フィーダー線１２は、１つの電流源（信号源）からの電流を全てのループアンテナ１１ａ，１１ｂに供給するため、それら全てのループアンテナ１１ａ、１１ｂに共通して利用される１つの直線状の導線により構成されている。

そしてその両端は、電流源を接続するための電流源接続端子Ｔ＿ｉｎと、第２のループアンテナ１１ｂの電流入力端子１１ｂ＿ｉｎとに接続されている。また、電流入力フィーダー線１２上の任意の部分において、第１のループアンテナ１１ａの電流入力端子１１ａ＿ｉｎに接続されている。

２つの電流出力フィーダー線１３ａ，１３ｂは、２つのループアンテナ１１ａ，１１ｂに流れる電流をそれぞれ出力するため、各一端がそれら２つのループアンテナ１１ａ，１１ｂの各電流出力端子１１ａ＿ｏｕｔ，１１ｂ＿ｏｕｔにそれぞれ接続されている。

電流入力フィーダー線１２と、それら２つの電流出力フィーダー線１３ａ，１３ｂとは、上記２つのループアンテナ１１ａ，１１ｂと同一平面上に配置される。但し、第２の電流出力フィーダー線１３ｂは、外側の第１のループアンテナ１１ａと交差する部分のみ、その平面に平行する裏平面上に配置される。

ここで、２つの電流出力フィーダー線１３ａ，１３ｂは、電流入力フィーダー線１２と同様に直線状の導線により構成されるが、平面上で任意に配線されるのではなく、電流入力フィーダー線１２に一定の距離内で平行かつ近接するように配置される。

このように、電流入力フィーダー線１２と２つの電流出力フィーダー線１３ａ，１３ｂとを平行かつ近接させて配置しているので、それらフィーダー線からの不要磁界を低減することができる。

更に、本実施の形態に係る近傍磁界アンテナ１は、図１に示したように、２つのループアンテナ１１ａ，１１ｂにそれぞれ対応する、２つの電流調整用可変抵抗１４ａ，１４ｂと、２つの電流モニタ用固定抵抗１５ａ，１５ｂとを更に備えている。

電流調整用可変抵抗１４ａは、一端が電流出力フィーダー線１３ａの他端に接続され、他端がグランド側に接続されている。同様に電流調整用可変抵抗１４ｂは、一端が電流出力フィーダー線１３ｂの他端に接続され、他端がグランド側に接続されている。

それら２つの電流調整用可変抵抗１４ａ，１４ｂは、２つのループアンテナ１１ａ，１１ｂに流れる電流値をそれぞれ調整するために用いられる。本実施例のように１つの抵抗を用いてもよいが、例えば、コンデンサ、インダクタ、又は抵抗を含むそれらの任意の組み合わせで構成しても構わない。

電流モニタ用固定抵抗１５ａは、一端が電流調整用可変抵抗１４ａのグランド側に接続され、他端がグランド接続端子Ｔ＿ｇｎｄ及びグランドに接続されている。同様に電流モニタ用固定抵抗１５ｂは、一端が電流調整用可変抵抗１４ｂのグランド側に接続され、他端がグランドに接続されている。

それら２つの電流モニタ用固定抵抗１５ａ，１５ｂは、同一の抵抗値を有し、２つのループアンテナ１１ａ，１１ｂに流れる電流値をそれぞれモニタするために用いられる。

また、電流モニタ用固定抵抗１５ａにおける電流調整用可変抵抗１４ａとの接続端に導線を接続し、その導線の他端を第１のモニタ端子Ｔ＿ｍｏｎ＿ａとしている。同様に、電流モニタ用固定抵抗１５ｂにおける電流調整用可変抵抗１４ｂとの接続端に他の導線を接続し、その導線の他端を第２のモニタ端子Ｔ＿ｍｏｎ＿ｂとしている。

それら２つのモニタ端子Ｔ＿ｍｏｎ＿ａ，Ｔ＿ｍｏｎ＿ｂは、２つの電流モニタ用固定抵抗１５ａ，１５ｂの各両端間に生じる電圧値をそれぞれモニタするために用いられる。

次に、流れる電流に基づき、本実施の形態に係る近傍磁界アンテナ１の機能や作用効果を説明する。但し、適当な電流源の信号線とグランド線とが、近傍磁界アンテナ１の電流源接続端子Ｔ＿ｉｎとグランド接続端子Ｔ＿ｇｎｄとにそれぞれ接続されているとする。

電流源から供給された電流は、電流入力フィーダー線１２によって、第１のループアンテナ１１ａ及び第２のループアンテナ１１ｂにそれぞれ供給される。ここで、電流源接続端子Ｔ＿ｉｎから見て、第１のループアンテナ１１ａの両端うち左側の電流入力端子１１ａ＿ｉｎに電流が供給され、第２のループアンテナ１１ｂの両端うち右側の電流入力端子１１ｂ＿ｉｎに電流が供給されるため、それら２つのループアンテナ１１ａ，１１ｂにそれぞれ流れる電流の進行方向は互いに逆方向となる。

このように、第１のループアンテナ１１ａと第２のループアンテナ１１ｂとにそれぞれ流れる電流の進行方向が互いに逆向きになるので、近傍磁界アンテナ１から遠方の磁界を急激に減衰させることができる。

ここで、このような効果が得られる理由について述べる。一般にループアンテナが遠方に作る磁界の強さは、磁気モーメントベクトル（電流値×電流ループの面積）に比例している。

ここで、そのベクトルの向きは、ループ面に垂直で電流の向きに対して右ネジの方向であるとする。すると、同一平面上に配置された２つのループアンテナ１１ａ，１１ｂを流れる電流の進行方向が互いに逆方向で、しかも磁気モーメントの大きさが同程度の場合、磁気モーメントが各磁気モーメント同士で打ち消し合うように作用するため、遠方の磁界強度は極めて小さくなる。

一方、近傍の磁界強度は磁気モーメントに比例するとは限らず、近傍磁界分布はケースバイケースで複雑に変化する。例えば、図１のループアンテナの中心点付近においては、外側の電流ループよりも内側の電流ループを流れる電流の影響を強く受けるため、たとえ２つのループアンテナ１１ａ，１１ｂの磁気モーメントが打ち消し合うような関係にあったとしても、中心点付近の磁界が極めて小さくなることはない。以上が、磁界の減衰効果である。

近傍磁界アンテナ１の機能等の説明に戻る。２つのループアンテナ１１ａ，１１ｂから戻ってきた電流は、電流出力フィーダー線１３ａ，１３ｂをそれぞれ経由し、電流調整用可変抵抗１４ａ，１４ｂと電流モニタ用固定抵抗１５ａ，１５ｂとをそれぞれ通過後、グランド接続端子Ｔ＿ｇｎｄから電流源に戻る。

このように、２つの電流モニタ用固定抵抗１５ａ，１５ｂを２つのループアンテナ１１ａ，１１ｂの各電流ライン上に設けているので、モニタ端子Ｔ＿ｍｏｎ＿ａ，Ｔ＿ｍｏｎ＿ｂを用いて、それら２つの電流モニタ用固定抵抗１５ａ，１５ｂの各両端間に発生する電圧をモニタすることにより、２つのループアンテナ１１ａ，１１ｂに流れる電流を間接的にモニタすることができる。

また、電流モニタ用固定抵抗１５ａ，１５ｂとループアンテナ１１ａ，１１ｂとの間に電流調整用可変抵抗１４ａ，１４ｂをそれぞれ挿入しているので、上記のモニタを行いながらそれら２つの可変抵抗の値を調整することにより、ループアンテナ１１ａ，１１ｂに流れる電流値を適切に設定することができる。

図２は、二重ループアンテナ中心軸上における磁界強度の分布を示す図である。従来のループアンテナと本実施の形態に係る二重ループアンテナによる磁界強度分布をそれぞれ破線と実線で示す。横軸がループアンテナ中心軸上における相対位置（＝ｚ／ｒ_ａ）であり、縦軸が磁界強度（ループ中心における値で規格化した強度）である。但し、ここでのｒ_ａはループアンテナの最外半径であり、ｚはループアンテナ中心軸上の位置である。

同図から分かるように、急峻な磁界減衰特性を有していることから、近傍磁界アンテナから遠方の磁界を急激に減衰させることができ、従来よりもシャープな磁界分布を生成することができる。

尚、このような二重ループアンテナを利用する際には、その目的に応じて各ループアンテナの半径ｒと電流値Ｉとを適切に設定するのが望ましいが、図２の実線をプロットする際には、例として以下の関係が成立しているとした。但し、ｒとＩの添え字ａ，ｂは、それぞれ第１，第２のループアンテナの各識別子である。

ｒ_ａ＝２ｒ_ｂ ・・・式（１）
Ｉ_ｂ＝４Ｉ_ａ ・・・式（２）
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態では、４つのループアンテナを用いた四重ループアンテナの場合を例に説明する。

図３は、本実施の形態に係る近傍磁界アンテナ１の構造を示す図である。この近傍磁界アンテナ１は、４つのループアンテナ１１ａ〜１１ｄと、各ループアンテナ１１ａ〜１１ｄに電流を入力するための１つの電流入力フィーダー線１２と、各ループアンテナ１１ａ〜１１ｄに流れる電流をそれぞれ出力するための４つの電流出力フィーダー線１３ａ〜１３ｄとを備えている。

４つのループアンテナ１１ａ〜１１ｄは、第１の実施の形態と同様に、それぞれ円弧形の導線で構成され、同一平面上で同心円状に配置されている。ここでは、径の最も大きいループアンテナから順番に第１のループアンテナ１１ａ〜第４のループアンテナ１１ｄとする。

また、第１のループアンテナ１１ａ及び第４のループアンテナ１１ｄと第２のループアンテナ１１ｂ及び第３のループアンテナ１１ｃとにそれぞれ流れる電流の進行方向を互いに逆方向にするため、第１のループアンテナ１１ａ及び第４のループアンテナ１１ｄにおいて時計回りの方向に電流が流れる方の端子を電流入力端子１１ａ＿ｉｎ，１１ｄ＿ｉｎとし、第２のループアンテナ１１ｂ及び第３のループアンテナ１１ｃにおいて反時計回りの方向に電流を流す方の端子を電流入力端子１１ｂ＿ｉｎ，１１ｃ＿ｉｎとしている。

電流入力フィーダー線１２は、第１の実施の形態と同様に、１つの電流源からの電流を全てのループアンテナ１１ａ〜１１ｄに供給するため、それら全てのループアンテナ１１ａ〜１１ｄに共通して利用される１つの直線状の導線により構成されている。

そしてその両端は、電流源を接続するための電流源接続端子Ｔ＿ｉｎと、第４のループアンテナ１１ｄの電流入力端子１１ｄ＿ｉｎとに接続されている。また、電流入力フィーダー線１２上の任意の部分において、第１のループアンテナ１１ａの電流入力端子１１ａ＿ｉｎと、第２のループアンテナ１１ｂの電流入力端子１１ｂ＿ｉｎと、第３のループアンテナ１１ｃの電流入力端子１１ｃ＿ｉｎとに接続されている。

４つの電流出力フィーダー線１３ａ〜１３ｄは、第１の実施の形態と同様に、４つのループアンテナ１１ａ〜１１ｄに流れる電流をそれぞれ出力するため、各一端がそれら４つのループアンテナ１１ａ〜１１ｄの各電流出力端子１１ａ＿ｏｕｔ，１１ｂ＿ｏｕｔ，１１ｃ＿ｏｕｔ，１１ｄ＿ｏｕｔにそれぞれ接続されている。

電流入力フィーダー線１２と、２つの電流出力フィーダー線１３ａ，１３ｂとは、上記４つのループアンテナ１１ａ〜１１ｄと同一平面上に配置される。但し、第２の電流出力フィーダー線１３ｂは、外側の第１のループアンテナ１１ａの交差する部分のみ、その平面に平行する裏平面に配置される。また、残り２つの電流出力フィーダー線１３ｃ，１３ｄは、当該裏平面上に配置される。

ここで、全ての電流出力フィーダー線１３ａ〜１３ｄは、電流入力フィーダー線１２と同様に直線状の導線により構成されるが、各平面上で任意に配線されるのではなく、第１の実施の形態と同様に、電流入力フィーダー線１２に一定の距離内で平行かつ近接するように配置される。

このように、電流入力フィーダー線１２と４つの電流出力フィーダー線１３ａ〜１３ｄとを平行かつ近接させて配置しているので、それらフィーダー線からの不要磁界を低減することができる。

また、２つの電流出力フィーダー線１３ｃ，１３ｄは、電流入力フィーダー線１２や２つの電流出力フィーダー線１３ｃ，１３ｄが配置された平面の裏に配置されているので、十分な空きスペースを用いて他のフィーダー線との間の距離をより近接できることから、フィーダー線からの不要磁界を更に低減することができる。

更に、本実施の形態に係る近傍磁界アンテナ１は、図３に示したように、４つのループアンテナ１１ａ〜１１ｄにそれぞれ対応する、４つの電流調整用可変抵抗１４ａ〜１４ｄと、４つの電流モニタ用固定抵抗１５ａ〜１５ｄとを更に備えている。尚、これら各抵抗の利用目的や他の構成要素との接続関係については、図３に示した構成から把握できるように第１の実施の形態と同様であるため、ここでの重複する説明は省略する。

次に、流れる電流に基づき、本実施の形態に係る近傍磁界アンテナ１の機能や作用効果を説明する。但し、適当な電流源の信号線とグランド線とが、上述した近傍磁界アンテナ１の電流源接続端子Ｔ＿ｉｎとグランド接続端子Ｔ＿ｇｎｄとにそれぞれ接続されているとする。

電流源から供給された電流は、電流入力フィーダー線１２によって、全てのループアンテナ１１ａ〜１１ｄにそれぞれ供給される。ここで、電流源接続端子Ｔ＿ｉｎから見て、第１のループアンテナ１１ａ及び第４のループアンテナの各両端うち左側の電流入力端子１１ａ＿ｉｎ，１１ｄ＿ｉｎに電流が供給され、第２のループアンテナ１１ｂ及び第３のループアンテナ１１ｃの各両端うち右側の電流入力端子１１ｂ＿ｉｎ，１１ｃ＿ｉｎに電流が供給されるため、第１のループアンテナ１１ａ及び第４のループアンテナ１１ｄと第２のループアンテナ１１ｂ及び第３のループアンテナ１１ｃとにそれぞれ流れる電流の進行方向は互いに逆方向となる。

このように、第１のループアンテナ１１ａ及び第４のループアンテナ１１ｄと第２のループアンテナ１１ｂ及び第３のループアンテナ１１ｃとにそれぞれ流れる電流の進行方向が互いに逆向きになるので、近傍磁界アンテナ１から遠方の磁界を急激に減衰させることができる。

そして、４つのループアンテナ１１ａ〜１１ｄから戻ってきた電流は、電流出力フィーダー線１３ａ〜１３ｄをそれぞれ経由し、電流調整用可変抵抗１４ａ〜１４ｄと電流モニタ用固定抵抗１５ａ〜１５ｄとをそれぞれ通過後、グランド接続端子Ｔ＿ｇｎｄから電流源に戻る。

このように、４つの電流モニタ用固定抵抗１５ａ〜１５ｄを４つのループアンテナ１１ａ〜１１ｄの各電流ライン上に設けているので、モニタ端子Ｔ＿ｍｏｎ＿ａ，Ｔ＿ｍｏｎ＿ｂ，Ｔ＿ｍｏｎ＿ｃ，Ｔ＿ｍｏｎ＿ｄを用いて、それら４つの電流モニタ用固定抵抗１５ａ〜１５ｄの各両端間に発生する電圧をモニタすることにより、４つのループアンテナ１１ａ〜１１ｄに流れる電流を間接的にモニタすることができる。

また、電流モニタ用固定抵抗１５ａ〜１５ｄとループアンテナ１１ａ〜１１ｄとの間に電流調整用可変抵抗１４ａ〜１４ｄをそれぞれ挿入しているので、上記のモニタを行いながらそれら４つの可変抵抗の値を調整することにより、ループアンテナ１１ａ〜１１ｄに流れる電流値を適切に設定することができる。

ここで、シャープな磁界分布を得る上で適した電流値は無数に存在すると考えられるが、例えば、｜Ｉ_ａ×Ｓ_ａ｜＝｜Ｉ_ｃ×Ｓ_ｃ｜かつ｜Ｉ_ｂ×Ｓ_ｂ｜＝｜Ｉ_ｄ×Ｓ_ｄ｜の関係を満たすように各電流値Ｉを設定することにより、単一のループアンテナでは得ることのできないシャープな磁界分布を得ることができる。但し、ＩとＳは、それぞれループアンテナの電流の絶対値とループアンテナで囲まれた部分の面積である。その添え字のａ〜ｄは、それぞれ第１〜第４のループアンテナの各識別子である。

図４は、四重ループアンテナ中心軸上における磁界強度の分布を示す図である。同図から分かるように、二重ループアンテナよりも急峻な磁界減衰特性を有していることから、近傍磁界アンテナから遠方の磁界をより急激に減衰させることができ、よりシャープな磁界分布を生成することができる。尚、図４の実線をプロットする際には、例として以下の関係が成立しているとした。

ｒ_ａ：ｒ_ｂ：ｒ_ｃ：ｒ_ｄ＝１０：８：５：４ ・・・式（３）
Ｉ_ａ：Ｉ_ｂ：Ｉ_ｃ：Ｉ_ｄ＝１：２：４：８ ・・・式（４）
以上より、各実施の形態によれば、電流入力フィーダー線１２と全ての電流出力フィーダー線１３とを一定の近接距離内で平行配置しているので、それらフィーダー線からの不要磁界を低減することができる。

また、各実施の形態によれば、複数のループアンテナ１１にそれぞれ流れる電流の進行方向が互いに異なるので、近傍磁界アンテナ１から遠方の磁界を急激に減衰させることができる。

更に、各実施の形態によれば、電流モニタ用固定抵抗１５とループアンテナ１１との間に電流調整用可変抵抗１４を挿入しているので、ユーザの意図する磁界分布を生成することができる。

最後に、各実施の形態では、同心円状のループアンテナを例に説明したが、そのような円弧形のループアンテナ以外に、円弧状に近い正十二角形のアンテナや、それほど円弧状に近くない正方形や長方形のアンテナを同心状に配置した場合でも、類似の効果を得ることができる。

また、このような近傍磁界アンテナ１は、例えば、特許文献３に開示されたような電界通信システムのアンテナに用いることができる。

１…近傍磁界アンテナ
１１…ループアンテナ
１２…電流入力フィーダー線
１３…電流出力フィーダー線
１４…電流調整用可変抵抗
１５…電流モニタ用固定抵抗
Ｔ＿ｉｎ…電流源接続端子
Ｔ＿ｇｎｄ…グランド接続端子
Ｔ＿ｍｏｎ…モニタ端子

Claims (8)

1. 導線で構成される同心状の複数のアンテナの各一端に接続され、前記複数のアンテナに電流を入力するための１つの直線状の電流入力フィーダー線と、
   各一端が前記複数のアンテナの各他端にそれぞれ接続され、前記電流入力フィーダー線に一定の近接距離内で平行配置された複数の直線状の電流出力フィーダー線と、
   を有することを特徴とする近傍磁界アンテナ。
2. 各一端が前記複数の電流出力フィーダー線の各他端に接続され、各他端がグランド端子に接続され、前記複数のアンテナに流れる電流値をそれぞれ調整するための複数の電流調整用インピーダンス素子を更に有することを特徴とする請求項１記載の近傍磁界アンテナ。
3. 前記複数の電流調整用インピーダンス素子と前記グランド端子との間にそれぞれ挿入され、前記複数のアンテナに流れる電流値をそれぞれモニタするための同一抵抗値からなる複数の電流モニタ用抵抗と、
   前記複数の電流モニタ用抵抗の各両端間に生じる電圧値をそれぞれモニタするための複数のモニタ端子と、
   を更に有することを特徴とする請求項２記載の近傍磁界アンテナ。
4. 前記複数のアンテナは、
   同一平面上に配置され、流れる電流の進行方向が異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の近傍磁界アンテナ。
5. 前記複数のアンテナの数は２つであって、
   外側のアンテナに流れる電流の進行方向は内側のアンテナに流れる電流の進行方向と逆方向であり、
   前記電流入力フィーダー線と、前記外側のアンテナと前記内側のアンテナとにそれぞれ接続された２つの前記電流出力フィーダー線とは、
   前記内側のアンテナに接続された電流出力フィーダー線における前記外側のアンテナとの交差部分を除いて、前記同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項４記載の近傍磁界アンテナ。
6. 前記複数のアンテナの数は４つであって、
   最も外側にある第１のアンテナから最も内側にある第４のアンテナのうち、第１のアンテナと第４アンテナとにそれぞれ流れる各電流の進行方向は同じ方向であり、第２のアンテナと第３のアンテナとにそれぞれ流れる各電流の進行方向は前記第１のアンテナに流れる電流の進行方向と逆方向であり、
   前記電流入力フィーダー線と、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとにそれぞれ接続された２つの前記電流出力フィーダー線とは、
   前記第２のアンテナに接続された電流出力フィーダー線における前記第１のアンテナとの交差部分を除いて、前記同一平面上に配置され、
   前記第３のアンテナと前記第４のアンテナとにそれぞれ接続された２つの前記電流出力フィーダー線と、前記交差部分の電流出力フィーダー線とは、
   前記平面に平行な他の平面上に配置されていることを特徴とする請求項４記載の近傍磁界アンテナ。
7. 前記第１のアンテナに流れる電流の絶対値と前記第１のアンテナで囲まれた部分の面積との乗算値と、前記第３のアンテナに流れる電流の絶対値と前記第３のアンテナで囲まれた部分の面積との乗算値とが同一であり、
   前記第２のアンテナに流れる電流の絶対値と前記第２のアンテナで囲まれた部分の面積との乗算値と、前記第４のアンテナに流れる電流の絶対値と前記第４のアンテナで囲まれた部分の面積との乗算値とが同一であることを特徴とする請求項６記載の近傍磁界アンテナ。
8. 前記複数のアンテナは、
   同心円状のループアンテナであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の近傍磁界アンテナ。

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