JP2020150424A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】人体近傍で使用される、基板およびアンテナを設けた無線通信装置において、アンテナのサイズを最大限大きく構成しつつ、人体影響の軽減を目的とする。【解決手段】アンテナ装置は、グランド基板、垂直アンテナエレメントおよび水平アンテナエレメントを具備する。グランド基板は、高周波信号源に接続される。垂直アンテナエレメントは、高周波信号源からの信号が供給される給電点に一端が接続されて前記グランド基板の基板平面に対して垂直方向に延伸する。水平アンテナエレメントは、垂直アンテナエレメントの他端に接続されて基板平面に平行な水平方向に延伸する。【選択図】図５

Description

本技術は、アンテナ装置に関する。詳しくは、人体に近接した状態で使用されるアンテナ装置に関する。

従来より、無線通信を行うために、様々な形状のアンテナが無線装置などにおいて用いられている。特に小型の装置においては、構造が簡易であることから、ループアンテナ、モノポールアンテナやダイポールアンテナなどが用いられている。例えば、人体に近接した箇所に位置する状態で反射板として機能する基板と、ループ面が基板に垂直なループアンテナとを配置した無線装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１１−１３６０２０号公報

上述の従来技術では、反射板により、人体の方向への電波が遮られるため、反射板を用いない場合よりもループアンテナの利得を向上させることができる。しかしながら、この無線装置では、反射板とループアンテナを一定間隔隔離して配置する必要があり、機器サイズの制約からアンテナサイズを小さく制限しなければならない。そのため、人体の電波吸収による特性低下を軽減できる代わりに、アンテナサイズの縮小によるアンテナ性能の低下が生ずるという問題がある。

本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、人体近傍で使用される、基板およびアンテナを設けた無線通信装置において、アンテナのサイズを最大限大きく構成しつつ、人体影響の軽減を目的とする。

本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、高周波信号源の接地端子に接続されたグランド基板と、上記高周波信号源の給電点に一端が接続されて上記グランド基板の基板平面に対して垂直方向に延伸する垂直アンテナエレメントと、上記垂直アンテナエレメントの他端に接続されて上記基板平面に対して平行な水平方向に延伸する水平アンテナエレメントとを具備するアンテナ装置である。これにより、実質的なアンテナのサイズが大きくなるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記グランド基板と平行な面が形成された導電部材を含む筐体をさらに具備し、上記グランド基板は、上記導電部材に接続されてもよい。これにより、人体近傍に配置されるグランド基板および導電部材に電流が流れるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記垂直アンテナエレメントの上記一端に接続されたリアクタンス素子をさらに具備してもよい。これにより、インピーダンス整合や共振周波数の調整が行われるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記リアクタンス素子のリアクタンス値を制御する制御部をさらに具備してもよい。これにより、動的にインピーダンス整合や共振周波数の調整が行われるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記垂直アンテナエレメントの上記一端に直列に接続されたリアクタンス素子をさらに具備してもよい。これにより、インピーダンス整合や共振周波数の調整が行われるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記リアクタンス素子のリアクタンスインダクタンス値を制御する制御部をさらに具備してもよい。これにより、動的にインピーダンス整合や共振周波数の調整が行われるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記垂直アンテナエレメントは、第１および第２の垂直アンテナエレメントを含み、上記水平アンテナエレメントの一端は、上記第１の垂直アンテナエレメントの上記他端に接続され、上記水平アンテナエレメントの他端は、上記第２の垂直アンテナエレメントの一端に接続されてもよい。

また、この第１の側面において、上記垂直アンテナエレメントは、上記垂直方向および上記水平方向に垂直な所定方向において上記グランド基板の所定位置に接続され、上記所定方向において、上記所定位置を含む所定範囲の上記グランド基板の厚みが、上記所定範囲に該当しない範囲よりも大きくてもよい。

また、この第１の側面において、上記垂直アンテナエレメントは、第１および第２の垂直アンテナエレメントを含み、上記水平アンテナエレメントは、長さの異なる第１および第２の水平アンテナエレメントを含み、上記第１の垂直アンテナエレメントの一端が、上記第１の水平アンテナエレメントの一端に接続され、上記第２の垂直アンテナエレメントの一端が、上記第２の水平アンテナエレメントの一端に接続されてもよい。これにより、複数の周波数の電波が送受信されるという作用をもたらす。

本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ装置の外観図の一例である。 本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ装置の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態におけるアンテナの斜視図の一例である。 本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ装置の断面図の一例である。 本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ装置の一構成例を示す回路図である。 本技術の第１の実施の形態における鏡像効果を説明するための図である。 本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ特性の一例を示すグラフである。 本技術の第１の実施の形態の変形例におけるアンテナの斜視図の一例である。 本技術の第２の実施の形態におけるアンテナ装置の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第２の実施の形態におけるアンテナの斜視図の一例である。 本技術の第２の実施の形態におけるアンテナ装置の一構成例を示す回路図である。 本技術の第３の実施の形態におけるアンテナ装置の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第３の実施の形態の変形例におけるアンテナ装置の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第３の実施の形態の変形例における可変容量回路の一構成例を示す回路図である。 本技術の第４の実施の形態におけるアンテナ装置の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第４の実施の形態の変形例におけるアンテナ装置の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第４の実施の形態の変形例における可変インダクタ回路の一構成例を示す回路図である。 本技術の第５の実施の形態におけるアンテナ装置の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第５の実施の形態におけるアンテナ装置の断面図の一例である。 本技術の第６の実施の形態におけるアンテナ装置の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第７の実施の形態におけるアンテナ装置の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第８の実施の形態の変形例におけるアンテナの斜視図の一例である。

以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（グランド基板に垂直方向にエレメントを配置した例）
２．第２の実施の形態（グランド基板に垂直方向にエレメントを配置し、リアクタンスを接続した例）
３．第３の実施の形態（グランド基板に垂直方向にエレメントを配置し、可変リアクタンスを接続した例）
４．第４の実施の形態（グランド基板に垂直方向にエレメントを配置し、可変リアクタンスを接続した例）
５．第５の実施の形態（グランド基板に垂直方向に２つのエレメントを配置した例）
６．第６の実施の形態（グランド基板に垂直方向に２つのエレメントを配置し、可変リアクタンスを接続した例）
７．第７の実施の形態（グランド基板に垂直方向に２つのエレメントを配置し、可変リアクタンスを接続した例）
８．第８の実施の形態（厚さが不均一のグランド基板に垂直方向にエレメントを配置した例）

＜１．第１の実施の形態＞
［アンテナ装置の構成例］
図１は、本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ装置１００の外観図の一例である。このアンテナ装置１００は、アンテナを用いて無線通信を行う装置である。例えば、スマートウォッチなどのウェアラブル機器がアンテナ装置１００として用いられる。

アンテナ装置１００には、例えば、帯状の腕時計バンド１９２が取り付けられる。ユーザは、その腕時計バンド１９２を人体５００の手首に巻きつけることにより、アンテナ装置１００を腕時計のように装着することができる。また、アンテナ装置１００の筐体の所定の表示面１９１には、時刻や歩数などの様々な情報が表示される。筐体において表示面１９１に対向する面を背面とすると、アンテナ装置１００を装着した状態において、その背面が人体５００に接触する。

図２は、本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ装置１００の一構成例を示すブロック図である。このアンテナ装置１００は、アンテナ１１０、ＲＦ回路１３１、ベースバンド回路１３２および制御部１３３を備える。

アンテナ１１０は、電波とＲＦ（Radio Frequency）信号とを相互に変換するものである。このアンテナ１１０は、電波から変換したＲＦ信号をＲＦ回路１３１に供給する。また、アンテナ１１０は、ＲＦ回路１３１からＲＦ信号が供給されると電波に変換して出力する。

ＲＦ回路１３１は、ベースバンド信号とＲＦ信号とを相互に変換するものである。このＲＦ回路１３１は、ベースバンド回路１３２からのベースバンド信号を変調によりＲＦ信号に変換してアンテナ１１０に供給する。また、ＲＦ回路１３１は、アンテナ１１０からのＲＦ信号を復調によりベースバンド信号に変換してベースバンド回路１３２に供給する。

ベースバンド回路１３２は、ベースバンド信号を生成または処理するものである。このベースバンド回路１３２は、送信データからベースバンド信号を生成してＲＦ回路１３１へ供給する。また、ベースバンド回路１３２は、ＲＦ回路１３１からのベースバンド信号を処理して受信データを取得する。

制御部１３３は、ベースバンド回路１３２の動作を制御するものである。

［アンテナの構成例］
図３は、本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ１１０の一構成例を示す斜視図である。このアンテナ１１０は、グランド基板１１１、垂直アンテナエレメント１１２、および、水平アンテナエレメント１１３を備える。

グランド基板１１１は、アンテナ１１０のグランドエレメントとして機能する板状の基板である。このグランド基板１１１には、ＲＦ回路１３１やベースバンド回路１３２などの様々な回路が実装される。また、グランド基板１１１の厚さは、均一であるものとする。

以下、グランド基板１１１の基板平面に平行な所定方向をＸ方向とし、基板平面に垂直な方向をＺ方向とする。また、Ｘ方向およびＺ方向に垂直な方向をＹ方向とする。

垂直アンテナエレメント１１２は、基板平面に垂直な方向（すなわち、Ｚ方向）に沿って延伸するアンテナエレメントである。この垂直アンテナエレメント１１２の一端には給電点１１９が接続され、その給電点を介して、グランド基板１１１上の回路（ＲＦ回路１３１など）からＲＦ信号が供給される。

水平アンテナエレメント１１３は、基板平面に平行なＹ方向に沿って延伸するエレメントである。この水平アンテナエレメント１１３は、垂直アンテナエレメント１１２の他端に接続される。

上述の構成のアンテナ１１０は、一般にモノポールアンテナと呼ばれる。

図４は、本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ装置１００の断面図の一例である。グランド基板１１１、垂直アンテナエレメント１１２および水平アンテナエレメント１１３からなるアンテナ１１０は、金属メッキ部材１８１およびプラスチック部材１８２を含む筐体に格納されている。

金属メッキ部材１８１には、人体５００に接触する背面を形成し、この背面は、グランド基板１１１に平行である。この金属メッキ部材１８１にグランド基板１１１が電気的に接続される。

また、Ｘ方向から見て、アンテナ１１０の形状は、コの字を左右反転した形状である。

なお、筐体の一部を金属メッキ部材１８１としているが、筐体の全てを金属メッキ部材とすることもできる。また、金属メッキ部材１８１は、特許請求の範囲に記載の導電部材の一例である。

図５は、本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ装置１００の一構成例を示す回路図である。アンテナ装置１００は、アンテナ１１０および高周波信号源１３９を備える。また、アンテナ１１０は、グランド基板１１１、垂直アンテナエレメント１１２および水平アンテナエレメント１１３からなる。

高周波信号源１３９は、ＲＦ信号を給電点１１９に供給するものである。高周波信号源１３９は、例えば、ＲＦ回路１３１などにより構成される。

グランド基板１１１は、高周波信号源１３９の接地端子に接続される。垂直アンテナエレメント１１２は、給電点１１９に一端が接続され、グランド基板の基板平面に対して垂直方向（すなわち、Ｚ方向）に延伸する。また、水平アンテナエレメント１１３は、垂直アンテナエレメント１１２の他端に接続され、グランド基板１１１の基板平面に対して平行な水平方向（例えば、Ｙ方向）に延伸する。

図６は、本技術の第１の実施の形態における鏡像効果を説明するための図である。図４に例示したように、アンテナ１１０のグランド基板１１１は、人体５００に接触又は近接する金属メッキ部材１８１に接続される。また、図５に例示したように、垂直アンテナエレメント１１２およびグランド基板１１１には高周波信号源１３９が接続される。このため、水平方向に流れる電流は水平アンテナエレメント１１３とグランド基板１１１に流れる互いに逆向きの電流によって相殺され、垂直アンテナエレメントに流れる電流による放射が優位になる。垂直アンテナエレメントに流れる電流は、人体内に同じ向きの鏡像電流を誘起する。

良く知られた事例として、例えば、１／４波長の長さのモノポールアンテナは、鏡像電流により１／２波長の長さのダイポールアンテナとして機能する。このようにグランドに鏡像が生じる効果は、鏡像効果と呼ばれる。

図７は、グランド基板１１１から人体までの距離と利得との関係の一例を示すグラフである。同図の縦軸は、アンテナ１１０の利得であり、横軸は、Ｚ方向におけるグランド基板１１１から人体までの距離である。

同図に例示するように、人体までの距離が近いほど、人体に流れる電流が多くなり、鏡像効果によって利得が向上する。

このように、本技術の第１の実施の形態では、人体に近接させたグランド基板１１１と、垂直アンテナエレメント１１２との間に高周波信号源１３９を接続することにより、垂直方向の電流の鏡像効果が生じ、人体近傍での放射特性を改善でき、かつグランド基板とアンテナを隔離（独立）する必要が無い為、アンテナを最大限大きく構成する事ができる。

［変形例］
上述の第１の実施の形態では、垂直アンテナエレメント１１２および水平アンテナエレメント１１３を１つずつ配置していたが、この構成では、複数の周波数の電波を送受信することができない。この第１の実施の形態の変形例のアンテナ装置１００は、複数の垂直アンテナエレメントと、長さの異なる複数の水平アンテナエレメントとを配置した点において第１の実施の形態と異なる。

図８におけるａは、本技術の第１の実施の形態の変形例におけるアンテナ１１０の斜視図の一例である。この第１の実施の形態の変形例のアンテナ１１０は、垂直アンテナエレメント１１５および水平アンテナエレメント１１６をさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。

垂直アンテナエレメント１１５は、垂直アンテナエレメント１１２と同様に、グランド基板１１１に対して垂直方向に延伸し、高周波信号源１３９（不図示）に接続される。また、水平アンテナエレメント１１６は、グランド基板１１１に平行で、水平アンテナエレメント１１３と異なる方向に延伸し、垂直アンテナエレメント１１５に一端が接続される。また、水平アンテナエレメント１１６の長さは、水平アンテナエレメント１１３と異なる。

垂直アンテナエレメント１１５および水平アンテナエレメント１１６の組の長さの合計は、垂直アンテナエレメント１１２および水平アンテナエレメント１１３の組と異なる。このため、これらの組のインピーダンスは異なり、それぞれの共振周波数が異なる。したがって、アンテナ１１０は、周波数の異なる２つの電波を送受信することができる。

なお、垂直アンテナエレメントおよび水平アンテナエレメントの組を２組配置しているが、垂直アンテナエレメントおよび水平アンテナエレメントの組を３組以上配置し、３つ以上の周波数を送受信することもできる。また、同図におけるｂに例示するように、リアクタンス素子１２０などのリアクタンスをさらに接続することもできる。

このように、本技術の第１の実施の形態の変形例では、垂直アンテナエレメント１１２および水平アンテナエレメント１１３と長さの異なる垂直アンテナエレメント１１５および水平アンテナエレメント１１６がさらに設けられる。これにより、周波数の異なる２つの電波を送受信することができる。

＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、アンテナ１１０のみを高周波信号源１３９に接続していたが、この構成では、容量成分の不足などにより、アンテナ１１０におけるインピーダンス整合や共振周波数の調整が困難になるおそれがある。この第２の実施の形態のアンテナ装置１００は、リアクタンス素子を追加した点において第１の実施の形態と異なる。ここで、リアクタンスは、容量性リアクタンス、誘導性リアクタンスのいずれであってもよい。

図９は、本技術の第２の実施の形態におけるアンテナ装置１００の一構成例を示すブロック図である。この第２の実施の形態のアンテナ装置１００は、リアクタンス素子１２０をさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。このリアクタンス素子１２０は、アンテナ１１０に並列に接続される。同図に例示するように、リアクタンス素子１２０として、例えば、容量素子が用いられる。

図１０は、本技術の第２の実施の形態におけるアンテナ１１０の斜視図の一例である。水平アンテナエレメント１１３には、リアクタンス素子１２１乃至１２４が並列に接続される。リアクタンス素子１２１乃至１２４として、例えば、容量素子が用いられる。これらの容量素子の合成容量が、リアクタンス素子１２０に該当する。

図１１は、本技術の第２の実施の形態におけるアンテナ装置１００の一構成例を示す回路図である。リアクタンス素子１２０は、水平アンテナエレメント１１３とグランド基板１１１との間に挿入される。このリアクタンス素子１２０のリアクタンス値の変更により、インピーダンス整合や共振周波数の調整を行うことができる。ただし、リアクタンス素子１２０のリアクタンス値の変更は静的に行われ、アンテナ装置１００の動作中において、リアクタンス値は固定される。

このように、本技術の第２の実施の形態によれば、リアクタンス素子１２０をアンテナ１１０に接続したため、そのリアクタンス値の変更により、インピーダンス整合や共振周波数の調整を行うことができる。

＜３．第３の実施の形態＞
上述の第２の実施の形態では、固定値のリアクタンス素子１２０を配置していたが、この構成では、アンテナ装置１００の動作中に共振周波数を変更することができない。この第３の実施の形態のアンテナ装置１００は、可変リアクタンス素子を設け、そのリアクタンス値を動的に制御する点において第２の実施の形態と異なる。

図１２は、本技術の第３の実施の形態におけるアンテナ装置１００の一構成例を示すブロック図である。このアンテナ装置１００は、リアクタンス素子１２０の代わりに可変リアクタンス素子１３７を配置した点において第２の実施の形態と異なる。

可変リアクタンス素子１３７として、例えば、可変インダクタンス素子（バラクタダイオードなど）が用いられる。また、制御部１３３は、制御信号により、可変リアクタンス素子１３７のリアクタンス値を動的に制御することができる。これにより、動的に共振周波数を変更することができる。なお、可変リアクタンス素子１３７は、特許請求の範囲に記載のリアクタンスの一例である。

可変リアクタンス素子１３７への制御信号は、ＭＩＰＩ（Mobile Industry Processor Interface）などのインターフェースにより送信される。あるいは、制御信号は、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）やＧＰＩＯ（General-Purpose Input/Output）のインターフェースや、アナログ電圧により送信される。

このように、本技術の第３の実施の形態によれば、制御部１３３が可変リアクタンス素子１３７のリアクタンス素子値を制御するため、動的に共振周波数を変更することができる。

［変形例］
上述の第３の実施の形態では、可変リアクタンス素子１３７によりリアクタンス素子値を制御していたが、リアクタンス値の制御方法は、この構成に限定されない。この第３の実施の形態の変形例のアンテナ装置１００は、複数のリアクタンス素子の接続構成を変更することによりリアクタンス値を制御する点において第３の実施の形態と異なる。

図１３は、本技術の第３の実施の形態の変形例におけるアンテナ装置１００の一構成例を示すブロック図である。この第３の実施の形態の変形例のアンテナ装置１００は、可変リアクタンス素子１３７および制御部１３３の代わりに可変リアクタンス回路１４０および制御部１３４を備える点において第３の実施の形態と異なる。また、制御部１３４は、ＭＣＵ（Micro Control Unit）１３５および周波数ステート対応テーブル１３６を備える。なお、可変リアクタンス回路１４０は、特許請求の範囲に記載のリアクタンスの一例である。

図１４は、本技術の第３の実施の形態の変形例における可変リアクタンス回路１４０の一構成例を示す回路図である。この可変リアクタンス回路１４０は、リアクタンス素子１４１乃至１４４と、切替回路１４５とを備える。

リアクタンス素子１４１乃至１４４は、アンテナ１１０の水平アンテナエレメント１１３と切替回路１４５との間に並列に接続される。同図に例示するように、リアクタンス素子１４１乃至１４４として、例えば、容量素子が用いられる。これらのリアクタンス値は互いに異なるものであってもよいし、同一であってもよい。切替回路１４５は、制御部１３４の制御に従って、リアクタンス素子１４１乃至１４４を基準電位（すなわち、グランド基板１１１）に接続するものである。リアクタンス素子１４１乃至１４４は、複数を接続してもよいし、１つも接続しなくてもよい。

なお、可変リアクタンス回路１４０はアンテナ１１０に並列に接続されており、このように可変リアクタンス回路１４０などの可変素子をアンテナに並列に接続する方式は、アパーチャチューニングと呼ばれる事がある。

周波数ステート対応テーブル１３６は、切替回路１４５の接続状態と、そのときの共振周波数とを対応付けたテーブルである。

ＭＣＵ１３５は、周波数ステート対応テーブル１３６を参照して切替回路１４５を制御し、目標の共振周波数に対応するリアクタンス素子を接続させる。

このように、本技術の第３の実施の形態の変形例によれば、切替回路１４５が、接続先のリアクタンス素子を切り替えるため、動的に共振周波数を変更することができる。

＜４．第４の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、アンテナ１１０のみを高周波信号源１３９に接続していたが、この構成では、インダクタ成分の不足などにより、アンテナ１１０におけるインピーダンス整合や共振周波数の調整が困難になるおそれがある。この第４の実施の形態のアンテナ装置１００は、可変リアクタンス素子を追加した点において第１の実施の形態と異なる。

図１５は、本技術の第４の実施の形態におけるアンテナ装置１００の一構成例を示すブロック図である。この第４の実施の形態のアンテナ装置１００は、可変リアクタンス素子１３８をさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。同図に例示するように、可変リアクタンス素子１３８として、例えば、可変インダクタンス素子が用いられる。この可変リアクタンス素子１３８は、アンテナ１１０とＲＦ回路１３１との間に挿入される。言い換えれば、可変リアクタンス素子１３８は、アンテナ１１０に直列に接続される。

また、制御部１３３は、制御信号により、可変リアクタンス素子１３８のリアクタンス値を動的に制御することができる。これにより、動的に共振周波数を変更することができる。なお、可変リアクタンス素子１３８は、特許請求の範囲に記載のリアクタンスの一例である。

なお、第４の実施の形態のアンテナ装置１００に第２、第３の実施の形態を適用することもできる。また、可変リアクタンス素子１３８の代わりに、リアクタンス値が固定値のリアクタンス素子を接続することもできる。

このように、本技術の第４の実施の形態によれば、制御部１３３が可変リアクタンス素子１３８のリアクタンス値を制御するため、動的に共振周波数を変更することができる。

［変形例］
上述の第４の実施の形態では、可変リアクタンス素子１３８によりリアクタンス値を制御していたが、リアクタンス値の制御方法は、この構成に限定されない。この第４の実施の形態の変形例のアンテナ装置１００は、複数のリアクタンス素子の接続構成を変更することによりリアクタンス値を制御する点において第４の実施の形態と異なる。

図１６は、本技術の第４の実施の形態の変形例におけるアンテナ装置１００の一構成例を示すブロック図である。この第４の実施の形態の変形例のアンテナ装置１００は、可変リアクタンス素子１３８および制御部１３３の代わりに可変リアクタンス回路１５０および制御部１３４を備える点において第４の実施の形態と異なる。なお、可変リアクタンス回路１５０は、特許請求の範囲に記載のリアクタンスの一例である。

図１７は、本技術の第４の実施の形態の変形例における可変リアクタンス回路１５０の一構成例を示す回路図である。この可変リアクタンス回路１５０は、リアクタンス素子１５１および１５２と、切替回路１５３とを備える。切替回路１５３は、スイッチ１５４および１５５を備える。

リアクタンス素子１５１および１５２は、アンテナ１１０とＲＦ回路１３１との間において直列に接続される。同図に例示するように、リアクタンス素子１５１および１５２として、例えば、インダクタンス素子が用いられる。これらのリアクタンス値は、互いに異なるものであってもよいし、同一であってもよい。スイッチ１５４は、制御部１３４に従って、リアクタンス素子１５１の両端を短絡するものである。スイッチ１５５は、制御部１３４に従って、リアクタンス素子１５２の両端を短絡するものである。

制御部１３４は、切替回路１５３を制御し、目標の共振周波数に対応する可変リアクタンス素子を接続させる。

なお、リアクタンス素子１５１および１５２の２つを接続しているが、３つ以上のリアクタンス素子を接続することもできる。接続するリアクタンス素子の個数に応じて、３つ以上のスイッチを配置することもできる。

このように、本技術の第４の実施の形態の変形例によれば、切替回路１５３が、接続先のリアクタンス素子を切り替えるため、動的に共振周波数を変更することができる。

＜５．第５の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、垂直アンテナエレメントを１つのみ配置していたが、１つに限定されることはない。この第５の実施の形態のアンテナ装置１００は、垂直アンテナエレメントを２つ設けた点において第１の実施の形態と異なる。

図１８は、本技術の第５の実施の形態におけるアンテナ装置１００の一構成例を示すブロック図である。この第５の実施の形態のアンテナ装置１００は、アンテナ１１０の代わりにアンテナ１６０を配置した点において第１の実施の形態と異なる。

図１９は、本技術の第５の実施の形態におけるアンテナ装置１００の断面図の一例である。アンテナ１６０は、グランド基板１６１と、垂直アンテナエレメント１６２および１６４と、水平アンテナエレメント１６３とを備える。

グランド基板１６１、垂直アンテナエレメント１６２および水平アンテナエレメント１６３のそれぞれの接続構成は、第１の実施の形態のグランド基板１１１、垂直アンテナエレメント１１２および水平アンテナエレメント１１３の接続構成と同様である。

水平アンテナエレメント１６３の一端は、垂直アンテナエレメント１６２の一端に接続され、他端は、垂直アンテナエレメント１６４の一端に接続される。そして、垂直アンテナエレメント１６２の他端は、給電点（不図示）を介して高周波信号源１３９に接続され、垂直アンテナエレメント１６４の他端はグランド基板１６１に接続される。。

なお、垂直アンテナエレメント１６２は、特許請求の範囲に記載の第１の垂直アンテナエレメントの一例であり、垂直アンテナエレメント１６４は、特許請求の範囲に記載の第２の垂直アンテナエレメントの一例である。

なお、第５の実施の形態のアンテナ装置１００に、第２乃至第４の実施の形態のそれぞれを適用することもできる。

＜６．第６の実施の形態＞
上述の第５の実施の形態では、アンテナ１６０のみを高周波信号源１３９に接続していたが、この構成では、容量成分の不足などにより、アンテナ１６０におけるインピーダンス整合や共振周波数の調整が困難になるおそれがある。この第６の実施の形態のアンテナ装置１００は、リアクタンスを追加した点において第５の実施の形態と異なる。ここで、リアクタンスは、容量性リアクタンス、誘導性リアクタンスのいずれであってもよい。

図２０は、本技術の第６の実施の形態におけるアンテナ装置１００の一構成例を示すブロック図である。この第６の実施の形態のアンテナ装置１００は、可変リアクタンス素子１３７をさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。

なお、可変リアクタンス素子１３７の代わりに、図１４に例示した可変リアクタンス回路１４０を設けることもできる。また、可変リアクタンス素子１３７や可変リアクタンス回路１４０の代わりに、固定値のリアクタンス素子１２０を接続することもできる。

このように、本技術の第６の実施の形態によれば、可変リアクタンス素子１３７をアンテナ１６０に接続したため、その容量値の変更により、インピーダンス整合や共振周波数の調整を行うことができる。

＜７．第７の実施の形態＞
上述の第５の実施の形態では、アンテナ１６０のみを高周波信号源１３９に接続していたが、この構成では、インダクタンス成分の不足などにより、アンテナ１６０におけるインピーダンス整合や共振周波数の調整が困難になるおそれがある。この第７の実施の形態のアンテナ装置１００は、リアクタンスを追加した点において第５の実施の形態と異なる。ここで、リアクタンスは、容量性リアクタンス、誘導性リアクタンスのいずれであってもよい。

図２１は、本技術の第７の実施の形態におけるアンテナ装置１００の一構成例を示すブロック図である。この第７の実施の形態のアンテナ装置１００は、可変リアクタンス素子１３８をさらに備える点において第５の実施の形態と異なる。

なお、可変リアクタンス素子１３８の代わりに、図１７に例示した可変リアクタンス回路１５０を設けることもできる。また、可変リアクタンス素子１３８や可変リアクタンス回路１５０の代わりに、リアクタンス値が固定値のリアクタンスを接続することもできる。

このように、本技術の第７の実施の形態によれば、可変リアクタンス素子１３８をアンテナ１６０に接続したため、そのリアクタンス値の変更により、インピーダンス整合や共振周波数の調整を行うことができる。

＜８．第８の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、均一な厚さのグランド基板１１１をアンテナ装置１００内に配置していたが、この構成では、機器の構造によってはグランド基板が十分人体に近接せず、鏡像電流による効果が十分得られない場合も想定される。この第８の実施の形態のアンテナ装置１００は、グランド基板１１１の一部の厚さを変更し、人体に十分近接させることで利得を向上させた点において第１の実施の形態と異なる。

図２２は、本技術の第８の実施の形態におけるアンテナ１１０の斜視図の一例である。この第８の実施の形態のアンテナ１１０は、グランド基板１１１の厚さが均一でない点において第１の実施の形態と異なる。

Ｘ方向において、垂直アンテナエレメント１１２の代表点（例えば、Ｙ方向から見て左端）は、グランド基板１１１の左端の座標Ｘ２に配置されるものとする。Ｘ方向において、所定の座標Ｘ１からＸ２までの所定範囲内のグランド基板１１１の厚さは、それ以外の範囲よりも大きいものとする。

グランド基板１１１内において、垂直アンテナエレメント１１２の直下付近の電流密度の方が、垂直アンテナエレメント１１２から離れた個所の電流密度よりも高い。このため、垂直アンテナエレメント１１２の直下の座標Ｘ１からＸ２までの厚みを大きくすることにより、グランド基板を人体に近接させ、鏡像電流を発生しやすくすることで、アンテナ１１０の利得を向上させることができる。

グランド基板１１１全体を均一に厚くして人体に近接させる事でも、アンテナ１１０の利得を向上させることができるが、この場合には、アンテナ装置１００の重量が増大するおそれや、周辺の回路や部材とグランド基板１１１とが干渉するおそれがある。このため、グランド基板１１１全体を均一に厚くすることが困難である場合には、部分的に厚くしてアンテナ１１０の利得向上を図ることが好ましい。

なお、第８の実施の形態のアンテナ装置１００に第２乃至第７の実施の形態のそれぞれを適用することもできる。

このように、本技術の第８の実施の形態によれば、グランド基板１１１を部分的に厚くしたため、その分、グランド基板が人体により近接し、鏡像電流の増大によってアンテナ１１０の利得を向上させることができる。

なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）高周波信号源の接地端子に接続されたグランド基板と、
前記高周波信号源の給電点に一端が接続されて前記グランド基板の基板平面に対して垂直方向に延伸する垂直アンテナエレメントと、
前記垂直アンテナエレメントの他端に接続されて前記基板平面に対して平行な水平方向に延伸する水平アンテナエレメントと
を具備するアンテナ装置。
（２）前記グランド基板と平行な面が形成された導電部材を含む筐体をさらに具備し、
前記グランド基板は、前記導電部材に接続される
前記（１）記載のアンテナ装置。
（３）前記垂直アンテナエレメントの前記一端に接続されたリアクタンスをさらに具備する
前記（１）または（２）に記載のアンテナ装置。
（４）前記リアクタンスのリアクタンス値を制御する制御部をさらに具備する
前記（３）記載のアンテナ装置。
（５）前記垂直アンテナエレメントの前記一端に直列に接続されたリアクタンス素子をさらに具備する
前記（１）から（４）のいずれかに記載のアンテナ装置。
（６）前記リアクタンス素子のリアクタンス値を制御する制御部をさらに具備する
前記（５）記載のアンテナ装置。
（７）前記垂直アンテナエレメントは、第１および第２の垂直アンテナエレメントを含み、
前記水平アンテナエレメントの一端は、前記第１の垂直アンテナエレメントの前記他端に接続され、
前記水平アンテナエレメントの他端は、前記第２の垂直アンテナエレメントの一端に接続される
前記（１）から（６）のいずれかに記載のアンテナ装置。
（８）前記垂直アンテナエレメントは、前記垂直方向および前記水平方向に垂直な所定方向において前記グランド基板の所定位置に接続され、
前記所定方向において、前記所定位置を含む所定範囲の前記グランド基板の厚みが、前記所定範囲に該当しない範囲よりも大きい
前記（１）から（７）のいずれかに記載のアンテナ装置。
（９）前記垂直アンテナエレメントは、第１および第２の垂直アンテナエレメントを含み、
前記水平アンテナエレメントは、長さの異なる第１および第２の水平アンテナエレメントを含み、
前記第１の垂直アンテナエレメントの一端が、前記第１の水平アンテナエレメントの一端に接続され、
前記第２の垂直アンテナエレメントの一端が、前記第２の水平アンテナエレメントの一端に接続される
前記（１）から（８）のいずれかに記載のアンテナ装置。

１００ アンテナ装置
１１０、１６０ アンテナ
１１１、１６１ グランド基板
１１２、１１５、１６２、１６４ 垂直アンテナエレメント
１１３、１１６、１６３ 水平アンテナエレメント
１２０ リアクタンス素子
１２１〜１２４、１４１〜１４４ リアクタンス素子
１３１ ＲＦ回路
１３２ ベースバンド回路
１３３、１３４ 制御部
１３５ ＭＣＵ
１３６ 周波数ステート対応テーブル
１３７ 可変リアクタンス素子
１３８ 可変リアクタンス素子
１３９ 高周波信号源
１４０ 可変リアクタンス回路
１４６〜１４９ 抵抗
１４５、１５３ 切替回路
１５０ 可変リアクタンス回路
１５１、１５２ リアクタンス素子
１５４、１５５ スイッチ
１８１ 金属メッキ部材
１８２ プラスチック部材
１９１ 表示面
１９２ 腕時計バンド

Claims (9)

1. 高周波信号源の接地端子に接続されたグランド基板と、
   前記高周波信号源の給電点に一端が接続されて前記グランド基板の基板平面に対して垂直方向に延伸する垂直アンテナエレメントと、
   前記垂直アンテナエレメントの他端に接続されて前記基板平面に対して平行な水平方向に延伸する水平アンテナエレメントと
   を具備するアンテナ装置。
2. 前記グランド基板と平行な面が形成された導電部材を含む筐体をさらに具備し、
   前記グランド基板は、前記導電部材に接続される
   請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記垂直アンテナエレメントの前記一端に接続されたリアクタンスをさらに具備する
   請求項１記載のアンテナ装置。
4. 前記リアクタンスのリアクタンス値を制御する制御部をさらに具備する
   請求項３記載のアンテナ装置。
5. 前記垂直アンテナエレメントの前記一端に直列に接続されたリアクタンス素子をさらに具備する
   請求項１記載のアンテナ装置。
6. 前記リアクタンス素子のリアクタンス値を制御する制御部をさらに具備する
   請求項５記載のアンテナ装置。
7. 前記垂直アンテナエレメントは、第１および第２の垂直アンテナエレメントを含み、
   前記水平アンテナエレメントの一端は、前記第１の垂直アンテナエレメントの前記他端に接続され、
   前記水平アンテナエレメントの他端は、前記第２の垂直アンテナエレメントの一端に接続される
   請求項１記載のアンテナ装置。
8. 前記垂直アンテナエレメントは、前記垂直方向および前記水平方向に垂直な所定方向において前記グランド基板の所定位置に接続され、
   前記所定方向において、前記所定位置を含む所定範囲の前記グランド基板の厚みが、前記所定範囲に該当しない範囲よりも大きい
   請求項１記載のアンテナ装置。
9. 前記垂直アンテナエレメントは、第１および第２の垂直アンテナエレメントを含み、
   前記水平アンテナエレメントは、長さの異なる第１および第２の水平アンテナエレメントを含み、
   前記第１の垂直アンテナエレメントの一端が、前記第１の水平アンテナエレメントの一端に接続され、
   前記第２の垂直アンテナエレメントの一端が、前記第２の水平アンテナエレメントの一端に接続される
   請求項１記載のアンテナ装置。

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