JP5210865B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
所定の微小長さ及び2個の給電点を有する微小ループアンテナ素子と、
所定の振幅差及び所定の位相差を有する2つの平衡無線信号をそれぞれ上記微小ループアンテナ素子の2つの給電点に対して給電する平衡信号給電手段とを備えたアンテナ装置であって、
上記微小ループアンテナ素子は、
所定のループ面を有し、上記ループ面に平行な第1の偏波成分を放射する複数のループアンテナ部と、
上記ループ面と直交する方向に設けられ、上記複数のループアンテナ部を接続し、上記第1の偏波成分と直交する第2の偏波成分を放射する少なくとも1本の接続導体とを備え、
上記アンテナ装置を導体板に近接した場合において、上記アンテナ装置と上記導体板との距離を変化したときの、上記第1の偏波成分のアンテナ利得の最大値と上記第2の偏波成分のアンテナ利得の最大値とを実質的に同一にすることにより、上記距離にかかわらず、上記第1の偏波成分と上記第2の偏波成分との合成成分を実質的に一定とする設定手段を備えたことを特徴とする。
上記第1のループアンテナ部は、それぞれ半回巻である第1と第2の半分ループアンテナ部を含み、
上記第2のループアンテナ部は、それぞれ半回巻である第3と第4の半分ループアンテナ部を含み、
上記第3のループアンテナ部は1回巻であり、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第1の半分ループアンテナ部と上記第4の半分ループアンテナ部とを接続する第1の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第2の半分ループアンテナ部と上記第3の半分ループアンテナ部とを接続する第2の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第3のループアンテナ部と上記第4の半分ループアンテナ部とを接続する第3の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第3のループアンテナ部と上記第3の半分ループアンテナ部とを接続する第4の接続導体部とを含み、
上記第1の半分ループアンテナ部の一端と、上記第2の半分ループアンテナ部の一端とを2つの給電点としたことを特徴とする。
上記第1のループアンテナ部は、それぞれ半回巻である第1と第2の半分ループアンテナ部を含み、
上記第2のループアンテナ部は、それぞれ半回巻である第3と第4の半分ループアンテナ部を含み、
上記第3のループアンテナ部は1回巻であり、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第1の半分ループアンテナ部と上記第3の半分ループアンテナ部とを接続する第1の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第3の半分ループアンテナ部と上記第3のループアンテナ部とを接続する第2の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第2の半分ループアンテナ部と上記第4の半分ループアンテナ部とを接続する第3の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第4の半分ループアンテナ部と上記第3のループアンテナ部とを接続する第4の接続導体部とを含み、
上記第1の半分ループアンテナ部の一端と、上記第2の半分ループアンテナ部の一端とを2つの給電点としたことを特徴とする。
上記第1のループアンテナ部は、それぞれ半回巻である第1と第2の半分ループアンテナ部を含み、
上記第2のループアンテナ部は、それぞれ半回巻である第3と第4の半分ループアンテナ部を含み、
上記第3のループアンテナ部は、それぞれ半回巻である第5と第6の半分ループアンテナ部を含み、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第1の半分ループアンテナ部と上記第3の半分ループアンテナ部とを接続する第1の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第3の半分ループアンテナ部と上記第5の半分ループアンテナ部とを接続する第2の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第2の半分ループアンテナ部と上記第4の半分ループアンテナ部とを接続する第3の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第4の半分ループアンテナ部と上記第6の半分ループアンテナ部とを接続する第4の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第5の半分ループアンテナ部に接続された第5の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第6の半分ループアンテナ部に接続された第6の接続導体部とを含み、
上記第1、第3及び第5の半分ループアンテナ部と上記第5の接続導体部とにより第1のループアンテナを構成し、
上記第2、第4及び第6の半分ループアンテナ部と上記第6の接続導体部とにより第2のループアンテナを構成し、
上記第1の半分ループアンテナ部の一端と、上記第5の接続導体部の一端とを上記第1のループアンテナの2つの給電点とし、
上記第2の半分ループアンテナ部の一端と、上記第6の接続導体部の一端とを上記第2のループアンテナの2つの給電点とし、
上記平衡信号給電手段に代えて不平衡信号給電手段を備え、
上記不平衡信号給電手段は、所定の振幅差及び所定の位相差を有する2つの不平衡無線信号をそれぞれ上記第1と第2のループアンテナに対して給電することを特徴とする。
上記微小ループアンテナ素子と、
上記微小ループアンテナ素子と同様の構成を有する別の微小ループアンテナ素子とを互いにループ面が直交するように設けたことを特徴とする。
上記アンテナ装置を備えた認証キー用アンテナ装置と、
上記認証キー用アンテナ装置と無線通信を行う対象機器用アンテナ装置とを備えたアンテナシステムであって、
上記対象機器用アンテナ装置は、
互いに直交する偏波を有する2つのアンテナ素子と、
上記2つのアンテナ素子のうちの1つを選択して無線送受信回路に接続するスイッチ手段とを備えたことを特徴とする。
図1は本発明の第1の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105を備えたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図1及びそれ以降の各図において、各方向をXYZの3次元座標系で表す。ここで、接地導体板101の長手方向がZ軸方向と平行となり、その幅方向がX軸方向と平行となり、接地導体板101の面に対して垂直な方向がY軸方向となる。また、図1及びそれ以降の各図において、水平偏波成分の方向又はアンテナ利得をHで示し、垂直偏波成分の方向又はアンテナ利得をVで示す。さらに、Stは送信無線信号と受信無線信号とを含む不平衡送受信信号を表す。
(a)それぞれ矩形形状であって各1巻のループアンテナ部105a,105b,105cと、
(b)Z軸と概略平行となるように設けられ、ループアンテナ部105aとループアンテナ部105bとを接続する接続導体105dと、
(c)Z軸と概略平行となるように設けられ、ループアンテナ部105bとループアンテナ部105cとを接続する接続導体105eと、
(d)Z軸と概略平行となるように設けられ、ループアンテナ部105cと給電点Q2とを接続する接続導体105fとから構成される。
(a)それぞれ略矩形形状の3辺で構成され、X軸に概略平行な実質的に同一面に形成された、各半分巻の半分ループアンテナ部105aa,105abと、
(b)それぞれ略矩形形状の3辺で構成され、X軸に概略平行な実質的に同一面に形成された、各半分巻の半分ループアンテナ部105ba,105bbと、
(c)X軸に概略平行なループ面を有する矩形形状であって1巻のループアンテナ部105cと、
(d)Z軸と概略平行となるように設けられ、半分ループアンテナ部105aaと半分ループアンテナ部105bbとをそれぞれ概略直角で連結して接続する接続導体105daと、
(e)Z軸と概略平行となるように設けられ、半分ループアンテナ部105abと半分ループアンテナ部105baとをそれぞれ概略直角で連結して接続する接続導体105dbと、
(f)Z軸と概略平行となるように設けられ、半分ループアンテナ部105bbとループアンテナ部105cとをそれぞれ概略直角で連結して接続する接続導体105eaと、
(g)Z軸と概略平行となるように設けられ、半分ループアンテナ部105baとループアンテナ部105cとをそれぞれ概略直角で連結して接続する接続導体105ebと
から構成される。すなわち、微小ループアンテナ素子105Aは、隣接するループを、2つの給電点Q1,Q2から略等距離の位置で隣接するループに流れる電流の方向がループの中心軸に対して同一方向になるように接続して構成されてなる。
(a)それぞれ略矩形形状の3辺で構成され、X軸に概略平行な実質的に同一面に形成された、各半分巻の半分ループアンテナ部105aa,105abと、
(b)それぞれ略矩形形状の3辺で構成され、X軸に概略平行な実質的に同一面に形成された、各半分巻の半分ループアンテナ部105ba,105bbと、
(c)X軸に概略平行なループ面を有する矩形形状であって1巻のループアンテナ部105cと、
(d)Z軸と概略平行となるように設けられた接続導体部161aと、Y軸と概略平行となるように設けられた接続導体部161bと、Z軸と概略平行となるように設けられた接続導体部161cとをそれぞれ順次概略直角で折り曲げられて連結して含み、半分ループアンテナ部105aaと半分ループアンテナ部105baとを接続する接続導体161と、
(e)Z軸と概略平行となるように設けられた接続導体部162aと、Y軸と概略平行となるように設けられた接続導体部162bと、Z軸と概略平行となるように設けられた接続導体部162cとをそれぞれ順次概略直角で折り曲げられて連結して含み、半分ループアンテナ部105baとループアンテナ部105cとを接続する接続導体162と、
(f)Z軸と概略平行となるように設けられた接続導体部163aと、Y軸と概略平行となるように設けられた接続導体部163bと、Z軸と概略平行となるように設けられた接続導体部163cとをそれぞれ順次概略直角で折り曲げられて連結して含み、半分ループアンテナ部105abと半分ループアンテナ部105bbとを接続する接続導体163と、
(g)Z軸と概略平行となるように設けられた接続導体部164aと、Y軸と概略平行となるように設けられた接続導体部164bと、Z軸と概略平行となるように設けられた接続導体部164cとをそれぞれ順次概略直角で折り曲げられて連結して含み、半分ループアンテナ部105bbとループアンテナ部105cとを接続する接続導体164とから構成される。すなわち、微小ループアンテナ素子105Bは、互いのループの中心軸が平行で、かつ互いのループの巻き方向が逆方向の関係にある右巻き微小ループアンテナ105Ba及び左巻き微小ループアンテナ105Bbの先端同士を接続して構成してなる。
(a)X軸に平行に設けられた、微小ループアンテナ素子105のループアンテナ部105a,105b,105cからの水平偏波成分の放射と、
(b)Z軸に平行に設けられた、微小ループアンテナ素子105の接続導体105d,105e,105fからの垂直偏波成分の放射とからなる。
図7のシステムにおいて、例えば特許文献3の図32及び図33に図示されているように、アンテナ装置が導体板106に近接する場合において、距離Dが大きくなるにつれて、水平偏波成分のアンテナ利得が低下する一方、垂直偏波成分のアンテナ利得が増加する。また、距離Dが小さくなるにつれて、垂直偏波成分のアンテナ利得が低下する一方、水平偏波成分のアンテナ利得が増加する。
図10は本発明の第2の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105,205を備えたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。第2の実施形態に係るアンテナ装置は、図1の第1の実施形態に係るアンテナ装置に比較して以下の点が異なる。
(1)微小ループアンテナ素子105と同様の構成を有し、微小ループアンテナ素子105と直交して設けられた微小ループアンテナ素子205をさらに備えたこと。
(2)スイッチ208と、給電回路203と、インピーダンス整合回路204とをさらに備えたことである。
(3)接地導体板101は好ましくは略正方形状を有する。
以下、当該相違点について詳述する。
(a)それぞれ矩形形状であって各1巻のループアンテナ部205a,205b,205cと、
(b)X軸と概略平行となるように設けられ、ループアンテナ部205aとループアンテナ部205bとを接続する接続導体205dと、
(c)X軸と概略平行となるように設けられ、ループアンテナ部205bとループアンテナ部205cとを接続する接続導体205eと、
(d)X軸と概略平行となるように設けられ、ループアンテナ部205cと給電点Q4とを接続する接続導体205fとから構成される。
なお、微小ループアンテナ素子205は微小ループアンテナ素子105の上述の変形例であってもよい。
図13は本発明の第3の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105,205を備えたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。第3の実施形態に係るアンテナ装置は、図10の第2の実施形態に係るアンテナ装置に比較して以下の点が異なる。
(1)スイッチ208に代えて、90度位相差分配器272を設けたことである。
以下、当該相違点について説明する。90度位相差分配器272は、無線送受信回路102からの送信無線信号を、互いに90度の位相差を有する2つの送信無線信号に分配して給電回路103,203に出力するとともに、受信無線信号についてはその逆方向の処理を行う。
図14は本発明の第4の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105を備えたアンテナ装置の構成を示す斜視図であり、図15は図14の給電回路103Dの構成を示すブロック図である。第4の実施形態に係るアンテナ装置は、図1の第1の実施形態に係るアンテナ装置に比較して、以下の点が異なる。
(1)給電回路103に代えて、給電回路103Dを設けたことである。ここで、給電回路103Dは、図15に示すように、移相器1032を可変移相器1033に置き換えたことを特徴とし、可変移相器1033の移相量は無線送受信回路102からの移相量制御信号Spに基づいて制御される。
図19は本発明の第5の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105,205を備えたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。第5の実施形態に係るアンテナ装置は、図10の第2の実施形態に比較して以下の点が異なる。
(1)給電回路103,203に代えて、それぞれ図15の給電回路103D,203Dを備えたこと。
図20は本発明の第6の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105,205を備えたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。第6の実施形態に係るアンテナ装置は、図13の第3の実施形態に係るアンテナ装置に比較して以下の点が異なる。
(1)給電回路103,203に代えてそれぞれ、移相量制御信号Sp,Sppにより移相量が制御される給電回路103D,203Dに置き換えたことである。
図21は本発明の第7の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105を備えたアンテナ装置(図1の給電回路103を除き、図1のアンテナ装置と同様の構成を有する。)において用いる給電回路103Hの構成を示すブロック図である。第7の実施形態に係るアンテナ装置は、図1のアンテナ装置において、給電回路103に代えて、図21の給電回路103Hを備えたことを特徴とする。給電回路103Hは、バラン1031と、図3の移相器1032に代わる減衰器1071とを備えて構成される。なお、図21の給電回路103Hは、図22(a)、図22(b)及び図22(c)の給電回路103I,103J,103Kであってもよい。
図24は、本発明の第8の実施形態に係る、図21の変形例である給電回路103Lの構成を示すブロック図である。第8の実施形態に係るアンテナ装置は、図21の第7の実施形態に係るアンテナ装置に比較して以下の点が異なる。
(1)減衰器1071を有する給電回路103Hに代えて、減衰量制御信号Saに従って変化される減衰量を有する可変減衰器1074を有する給電回路103Lを備えたこと。
また、給電回路103Lの代えて、図25(a)、図25(b)及び図25(c)の給電回路103M,103N,103Oを備えてもよい。
図28は本発明の第9の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105を備えたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。第9の実施形態に係るアンテナ装置は、図1の第1の実施形態に係るアンテナ装置に比較して以下の点が異なる。
(1)給電回路103に代えて、平衡不平衡変換回路103Pを備えたこと。
以下、当該相違点について説明する。
図36は本発明の第10の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105,205を備えたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。第10の実施形態に係るアンテナ装置は、図10の第2の実施形態に係るアンテナ装置に比較して以下の点が異なる。
(1)給電回路103,203に代えてそれぞれ平衡不平衡変換回路103P,203P(平衡不平衡変換回路203Pは平衡不平衡変換回路103Pと同様の構成を有する。)を備えたこと。
なお、スイッチ208に代えて、図37(a)及び図37(b)のごとく、偏波切換回路208Aを備えてもよい。
図40は本発明の第11の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105Aを備えたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。第11の実施形態に係るアンテナ装置は、図28の第9の実施形態に係るアンテナ装置に比較して以下の点が異なる。
(1)微小ループアンテナ素子105に代えて微小ループアンテナ素子105Aを備えたこと。
以下、当該相違点について説明する。
(a)X軸方向のループ面と矩形形状を有する1巻のループアンテナ部105aの左半分である半分ループアンテナ部105aaと、
(b)上記1巻のループアンテナ部105aの右半分である半分ループアンテナ部105abと、
(c)X軸方向のループ面と矩形形状を有する1巻のループアンテナ部105bの左半分である半分ループアンテナ部105baと、
(d)上記1巻のループアンテナ部105bの右半分である半分ループアンテナ部105bbと、
(e)X軸方向のループ面と矩形形状を有する1巻のループアンテナ部105cと、
(f)Z軸と概略平行となるように設けられ、半分ループアンテナ部105aaと半分ループアンテナ部105bbとを接続する接続導体105daと、
(g)Z軸と概略平行となるように設けられ、半分ループアンテナ部105abと半分ループアンテナ部105baとを接続する接続導体105dbと、
(h)Z軸と概略平行となるように設けられ、半分ループアンテナ部105bbとループアンテナ部105cとを接続する接続導体105eaと、
(i)Z軸と概略平行となるように設けられ、半分ループアンテナ部105baとループアンテナ部105cとを接続する接続導体105ebとから構成される。
(a)X軸に平行に設けられた、半分ループアンテナ部105aa,105ab,105ba,105bb,105cからの水平偏波成分の放射と、
(b)Z軸に平行に設けられた、接続導体105da,105db,105ea,105ebからの垂直偏波成分の放射とからなる。
図45は本発明の第12の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105A,205Aを備えたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。第12の実施形態に係るアンテナ装置は、図10の第2の実施形態に係るアンテナ装置に比較して以下の点が異なる。
(1)微小ループアンテナ素子105に代えて微小ループアンテナ素子105Aを備えたこと。
(2)微小ループアンテナ素子205に代えて微小ループアンテナ素子205Aを備えたこと。
(3)給電回路103に代えて平衡不平衡変換回路103Pを備えたこと。
(4)給電回路203に代えて平衡不平衡変換回路203Pを備えたこと。
(a)Z軸方向のループ面と矩形形状を有する1巻のループアンテナ部205aの左半分である半分ループアンテナ部205aaと、
(b)上記1巻のループアンテナ部205aの右半分である半分ループアンテナ部205abと、
(c)Z軸方向のループ面と矩形形状を有する1巻のループアンテナ部205bの左半分である半分ループアンテナ部205baと、
(d)上記1巻のループアンテナ部205bの右半分である半分ループアンテナ部205bbと、
(e)Z軸方向のループ面と矩形形状を有する1巻のループアンテナ部205cと、
(f)X軸と概略平行となるように設けられ、半分ループアンテナ部205aaと半分ループアンテナ部205bbとを接続する接続導体205daと、
(g)X軸と概略平行となるように設けられ、半分ループアンテナ部205abと半分ループアンテナ部205baとを接続する接続導体205dbと、
(h)X軸と概略平行となるように設けられ、半分ループアンテナ部205bbとループアンテナ部205cとを接続する接続導体205eaと、
(i)X軸と概略平行となるように設けられ、半分ループアンテナ部205baとループアンテナ部205cとを接続する接続導体205ebとから構成される。
図47は本発明の第13の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105A,205Aを備えたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。第13の実施形態に係るアンテナ装置は、図45の第12の実施形態に係るアンテナ装置に比較して、以下の点が異なる。
(1)スイッチ208の代わりに90度位相差分配器272を備えたこと。
図48は本発明の第14の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105Bを備えたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。第14の実施形態に係るアンテナ装置は、図40の第11の実施形態に係るアンテナ装置と比較して以下の点が異なる。
(1)微小ループアンテナ素子105Aに代えて、図2(b)の微小ループアンテナ素子105Bを備えたこと。
以下、当該相違点について説明する。
(a)X軸に平行に設けられた、微小ループアンテナ素子105Bの半分ループアンテナ部105aa,105ab,105ba,105bb及びループアンテナ部105cからの水平偏波成分の放射と、
(b)Z軸に平行に設けられた、微小ループアンテナ素子105Bの接続導体161−164からの垂直偏波成分の放射とからなる。
図51は本発明の第15の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105B,205Bを備えたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。第15の実施形態に係るアンテナ装置は、図45の第12の実施形態に係るアンテナ装置に比較して以下の点が異なる。
(1)微小ループアンテナ素子105Aに代えて微小ループアンテナ素子105Bを備えたこと。
(2)微小ループアンテナ素子205Aに代えて微小ループアンテナ素子205Bを備えたこと。
以下、当該相違点について説明する。
(a)それぞれ略矩形形状の3辺で構成され、Z軸に概略平行な実質的に同一面に形成された、各半分巻の半分ループアンテナ部205aa,205abと、
(b)それぞれ略矩形形状の3辺で構成され、Z軸に概略平行な実質的に同一面に形成された、各半分巻の半分ループアンテナ部205ba,205bbと、
(c)Z軸に概略平行なループ面を有する矩形形状であって1巻のループアンテナ部205cと、
(d)X軸と概略平行となるように設けられた接続導体部261aと、Y軸と概略平行となるように設けられた接続導体部261bと、X軸と概略平行となるように設けられた接続導体部261cとをそれぞれ順次概略直角で折り曲げられて連結して含み、半分ループアンテナ部205aaと半分ループアンテナ部205baとを接続する接続導体261と、
(e)X軸と概略平行となるように設けられた接続導体部262aと、Y軸と概略平行となるように設けられた接続導体部262bと、X軸と概略平行となるように設けられた接続導体部262cとをそれぞれ順次概略直角で折り曲げられて連結して含み、半分ループアンテナ部205baとループアンテナ部205cとを接続する接続導体262と、
(f)X軸と概略平行となるように設けられた接続導体部263aと、Y軸と概略平行となるように設けられた接続導体部263bと、X軸と概略平行となるように設けられた接続導体部263cとをそれぞれ順次概略直角で折り曲げられて連結して含み、半分ループアンテナ部205abと半分ループアンテナ部205bbとを接続する接続導体263と、
(g)X軸と概略平行となるように設けられた接続導体部264aと、Y軸と概略平行となるように設けられた接続導体部264bと、X軸と概略平行となるように設けられた接続導体部264cとをそれぞれ順次概略直角で折り曲げられて連結して含み、半分ループアンテナ部205bbとループアンテナ部205cとを接続する接続導体264とから構成される。すなわち、微小ループアンテナ素子205Bは、互いのループの中心軸が平行で、かつ互いのループの巻き方向が逆方向の関係にある右巻き微小ループアンテナ205Ba及び左巻き微小ループアンテナ205Bbの先端同士を接続して構成してなる。
図53は本発明の第16の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105B,205Bを備えたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。第16の実施形態に係るアンテナ装置は、図51の第15の実施形態に係るアンテナ装置と比較して、以下の点が異なる。
(1)スイッチ208に代えて、90度位相差分配器272を備えたこと。
図54は本発明の17の実施形態に係る、認証キー用アンテナ装置100と対象機器用アンテナ装置300とを備えたアンテナシステムの構成を示す斜視図及びブロック図である。図54において、アンテナシステムは、認証キー用アンテナ装置100と、対象機器用アンテナ装置300とを備えて構成される。認証キー用アンテナ装置100は、使用者が所持する無線通信機能を備えた、例えば第1の実施形態に係るアンテナ装置であって、他の実施形態に係るアンテナ装置であってもよい。対象機器用アンテナ装置300は、無線通信機能を有し、認証キー用アンテナ装置100と無線通信を行う。対象機器用アンテナ装置300は、無線送受信回路301と、水平偏波アンテナ303と、垂直偏波アンテナ304と、切換制御信号Ssに従ってアンテナ303,304を選択的に切り換えるスイッチ302とを備えて構成される。なお、導体板106が認証キー用アンテナ装置100に近接するときの動作は第1の実施形態と同様である。
図56は本発明の第18の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105Cを備えたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。第18の実施形態に係るアンテナ装置は、図48の第14の実施形態に係るアンテナ装置に比較して以下の点が異なる。
(1)微小ループアンテナ素子105Bに代えて、微小ループアンテナ素子105Cを備えたこと。
(2)平衡不平衡変換回路103P及びインピーダンス整合回路104に代えて、分配器103Q、振幅位相変換器103R及びインピーダンス整合回路104A,104Bを備えたこと。
以下、当該相違点について説明する。
(a)ループアンテナ部105cは、左半分の半分ループアンテナ部105caと、右半分の半分ループアンテナ部105cbとに二分される。
(b)半分ループアンテナ部105caは1回巻きののち、Z軸に概略平行な接続導体165を介して給電点Q11に接続され、給電点Q11は給電導体153を介してインピーダンス整合回路104Aに接続される。なお、半分ループアンテナ部105aaの一端の給電点Q1は給電導体151を介してインピーダンス整合回路104Aに接続される。
(c)半分ループアンテナ部105cbは1回巻きののち、Z軸に概略平行な接続導体166を介して給電点Q12に接続され、給電点Q12は給電導体154を介してインピーダンス整合回路104Bに接続される。なお、半分ループアンテナ部105abの一端の給電点Q2は給電導体152を介してインピーダンス整合回路104Bに接続される。インピーダンス整合回路104A,104Bは図1のインピーダンス整合回路104のインピーダンス整合機能を有し、微小ループアンテナ素子105Cの給電点Q1,Q2,Q11,Q12に不平衡無線信号を印加する。
(d)半分ループアンテナ部105aa,105ba,105caにより左半分の右巻き微小ループアンテナ105Caを構成し、半分ループアンテナ部105ab,105bb,105cbにより右半分の左巻き微小ループアンテナ105Cbを構成する。すなわち、微小ループアンテナ素子105Cは右巻き微小ループアンテナ105Caと左巻き微小ループアンテナ105Cbとから構成される。
(1)接続導体161−166においてZ軸方向に流れる電流による垂直偏波成分と、
(2)各半分ループアンテナ部105aa,105ab,105ba,105bb,105ca,105cbのX軸方向及びY軸方向でループ形状で流れる電流による水平偏波成分とからなる。
図61は本発明の第19の実施形態に係る、微小ループアンテナ素子105C,205Cを備えたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。第19の実施形態に係るアンテナ装置は、図51の第15の実施形態に係るアンテナ装置に比較して以下の点が異なる。
(1)微小ループアンテナ素子105Bに代えて、微小ループアンテナ素子105Cを備えたこと。
(2)微小ループアンテナ素子205Bに代えて、微小ループアンテナ素子105Cと同様の構成を有し、微小ループアンテナ素子105Cとそのループ軸が直交するように設けられた微小ループアンテナ素子205Cを備えたこと。
(3)平衡不平衡変換回路103P及びインピーダンス整合回路104に代えて、分配器103Q、振幅位相変換器103R及びインピーダンス整合回路104A,104Bを備えたこと。
(4)平衡不平衡変換回路203P及びインピーダンス整合回路204に代えて、分配器103Q、振幅位相変換器103R及びインピーダンス整合回路104A,104Bとそれぞれお同様の構成を有する分配器203Q、振幅位相変換器203R及びインピーダンス整合回路204A,204Bを備えたこと。
(5)スイッチ208に代えて、図36の偏波切換回路208Aを備えたこと。
以下、当該相違点について説明する。
(A)図72の直列キャパシタCs1,Cs2の容量値をCs1=Cs2ではなくCs1≠Cs2(例えばCs1>Cs2)とすることで位相差を持たせることができる。
(B)図73の直列キャパシタCs11、Cs12の容量値をCs11=Cs12ではなくCs11≠Cs12(例えばCs11>Cs12)とすることで位相差を持たせることができる。
以上の実施形態は以下の3つのグループに分類できる。
<グループ1>1つの微小ループアンテナ素子:実施形態の番号は1,7−9,11,14,18;
<グループ2>互いに直交する2つの微小ループアンテナ素子:実施形態の番号は2−6,10,12−13,15−17,19;
<グループ3>アンテナシステム:実施形態の番号は17。
上記グループ1において、各実施形態において、同一のグループの他の実施形態における構成要素を組み合わせ構成してもよい。また、上記グループ2において、グループ1の各微小ループアンテナ素子を用いることができ、同一グループの他の実施形態における構成要素を組み合わせ構成してもよい。さらに、上記グループ3において、グループ1の各微小ループアンテナ素子を用いることができる。
101…接地導体板、
102…無線送受信回路、
103,103A,103B,103C,103D,103E,103F,103G,103H,103I,103J,103K,103L,103M,103N,103O,203,203D…給電回路、
103P,203P…平衡不平衡変換回路、
103Q,203Q…分配器、
103R,203R…振幅位相変換器、
103a…+90度移相器、
103b…−90度移相器、
104,104A,104B,204,204A,204B,104−1,104−2,104−3,104−4…インピーダンス整合回路、
105,105A,105B,105C,205…微小ループアンテナ素子、
105a,105b,105c,205a,205b,205c…ループアンテナ部、
105aa,105ab,105ba,105bb,105ca,105cb,205aa,205ab,205ba,205bb,205ca,205cb…半分ループアンテナ部、
105d,105e,105f,105da,105db,105ea,105eb,161,162,163,164,165,166,205d,205e,205f,205da,205db,205ea,205eb,261,262,263,264,265,266…接続導体、
105Ba,105Ca,205Ba,205Ca…右巻き微小ループアンテナ、
105Bb,105Cb,205Bb,205Cb…左巻き微小ループアンテナ、
106…導体板、
160…線状アンテナ素子、
161a,161b,161c,162a,162b,162c,163a、163b,163c,164a,164b,164c,261a,261b,261c,262a,262b,262c,263a,263b,263c,264a,264b,264c…接続導体部、
151,152,153,154,251,252,253,254…給電導体、
208…スイッチ、
208A,208Aa…偏波切換回路、
260…バラン、
271…可変移相器、
272…90度位相差分配器、
273a…+90度移相器、
273b…−90度移相器、
300…対象機器用アンテナ装置、
301…無線送受信回路、
302…アンテナスイッチ、
303…水平偏波アンテナ素子、
304…垂直偏波アンテナ素子、
1031…バラン、
1031A…不均等分配器、
1031B…分配器可変型不均等分配器、
1032,1032A,1032B…移相器、
1033,1033A,1033B,1033−1,1033−2…可変移相器、
1071…減衰器、
1072…増幅器、
1073…180度移相器、
1074,1074−1,1074−2…可変減衰器、
1075…可変増幅器、
1076…180度移相器、
AT1乃至AT(N+1),ATa1乃至ATa(N+1)…減衰器、
PS1乃至PS(N+1),PSa1乃至PSa(N+1)…移相器、
Q1,Q2,Q3,Q4…給電点、
SW1,SW2,SW11,SW21,SW22…スイッチ、
T1,T2,T3,T21,T22,T31,T32…端子、
T4…制御信号端子、
T11…不平衡端子、
T12,T13…平衡端子。
Claims (10)
- 所定の微小長さ及び2個の給電点を有する微小ループアンテナ素子と、
所定の振幅差及び所定の位相差を有する2つの平衡無線信号をそれぞれ上記微小ループアンテナ素子の2つの給電点に対して給電する平衡信号給電手段とを備えたアンテナ装置であって、
上記微小ループアンテナ素子は、
互いに直交する第1の軸、第2の軸及び第3の軸のうちの第1の軸と第2の軸とで形成される平面に平行な所定のループ面を有し、第3の軸に平行な軸を中心として巻回されて構成され、上記ループ面に平行な第1の偏波成分を上記第3の軸に平行な軸の方向で放射する複数のループアンテナ部と、
接続導体の長手方向が上記ループ面と直交する第3の軸と平行となるように延在して設けられ、上記複数のループアンテナ部を接続し、上記第1の偏波成分と直交する第2の偏波成分を上記接地導体の長手方向の軸と直交する方向で放射する少なくとも1本の接続導体とを備え、
上記アンテナ装置は、
上記アンテナ装置を、上記複数のループアンテナ部のループ面が導体板の面に直交するように当該導体板に近接した場合において、上記アンテナ装置と上記導体板との距離を変化したときの、上記第1の偏波成分のアンテナ利得の最大値と上記第2の偏波成分のアンテナ利得の最大値とを実質的に同一にすることにより、上記距離にかかわらず、上記第1の偏波成分と上記第2の偏波成分との合成成分を実質的に一定とする設定手段を備え、
上記設定手段は、
(1)上記距離を変化したときの、上記第1の偏波成分のアンテナ利得の最大値と上記第2の偏波成分のアンテナ利得の最大値とを実質的に同一にするように、上記振幅差と上記位相差とのうちの少なくとも一方を設定することと、
(2)上記距離を変化したときの、上記第1の偏波成分のアンテナ利得の最大値と上記第2の偏波成分のアンテナ利得の最大値とを実質的に同一にするように、上記振幅差と上記位相差とのうちの少なくとも一方を制御する制御手段を備えたことと、
(3)上記距離を変化したときの、上記第1の偏波成分のアンテナ利得の最大値と上記第2の偏波成分のアンテナ利得の最大値とを実質的に同一にするように、上記微小ループアンテナ素子の寸法と、上記微小ループアンテナ素子の巻数と、上記各ループアンテナ部の間隔とのうちの少なくとも一方を設定したことと
のうちの1つであることを特徴とするアンテナ装置。 - 上記微小ループアンテナ素子は、上記ループ面に平行に設けられた第1と第2と第3のループアンテナ部を含み、
上記第1のループアンテナ部は、それぞれ半回巻である第1と第2の半分ループアンテナ部を含み、
上記第2のループアンテナ部は、それぞれ半回巻である第3と第4の半分ループアンテナ部を含み、
上記第3のループアンテナ部は1回巻であり、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第1の半分ループアンテナ部と上記第4の半分ループアンテナ部とを接続する第1の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第2の半分ループアンテナ部と上記第3の半分ループアンテナ部とを接続する第2の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第3のループアンテナ部と上記第4の半分ループアンテナ部とを接続する第3の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第3のループアンテナ部と上記第3の半分ループアンテナ部とを接続する第4の接続導体部とを含み、
上記第1の半分ループアンテナ部の一端と、上記第2の半分ループアンテナ部の一端とを2つの給電点としたことを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。 - 上記微小ループアンテナ素子は、上記ループ面に平行に設けられた第1と第2と第3のループアンテナ部を含み、
上記第1のループアンテナ部は、それぞれ半回巻である第1と第2の半分ループアンテナ部を含み、
上記第2のループアンテナ部は、それぞれ半回巻である第3と第4の半分ループアンテナ部を含み、
上記第3のループアンテナ部は1回巻であり、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第1の半分ループアンテナ部と上記第3の半分ループアンテナ部とを接続する第1の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第3の半分ループアンテナ部と上記第3のループアンテナ部とを接続する第2の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第2の半分ループアンテナ部と上記第4の半分ループアンテナ部とを接続する第3の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第4の半分ループアンテナ部と上記第3のループアンテナ部とを接続する第4の接続導体部とを含み、
上記第1の半分ループアンテナ部の一端と、上記第2の半分ループアンテナ部の一端とを2つの給電点としたことを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。 - 上記微小ループアンテナ素子は、上記ループ面に平行に設けられた第1と第2と第3のループアンテナ部を含み、
上記第1のループアンテナ部は、それぞれ半回巻である第1と第2の半分ループアンテナ部を含み、
上記第2のループアンテナ部は、それぞれ半回巻である第3と第4の半分ループアンテナ部を含み、
上記第3のループアンテナ部は、それぞれ半回巻である第5と第6の半分ループアンテナ部を含み、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第1の半分ループアンテナ部と上記第3の半分ループアンテナ部とを接続する第1の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第3の半分ループアンテナ部と上記第5の半分ループアンテナ部とを接続する第2の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第2の半分ループアンテナ部と上記第4の半分ループアンテナ部とを接続する第3の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第4の半分ループアンテナ部と上記第6の半分ループアンテナ部とを接続する第4の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第5の半分ループアンテナ部に接続された第5の接続導体部と、
上記ループ面に直交する方向に設けられ、上記第6の半分ループアンテナ部に接続された第6の接続導体部とを含み、
上記第1、第3及び第5の半分ループアンテナ部と上記第5の接続導体部とにより第1のループアンテナを構成し、
上記第2、第4及び第6の半分ループアンテナ部と上記第6の接続導体部とにより第2のループアンテナを構成し、
上記第1の半分ループアンテナ部の一端と、上記第5の接続導体部の一端とを上記第1のループアンテナの2つの給電点とし、
上記第2の半分ループアンテナ部の一端と、上記第6の接続導体部の一端とを上記第2のループアンテナの2つの給電点とし、
上記平衡信号給電手段に代えて不平衡信号給電手段を備え、
上記不平衡信号給電手段は、所定の振幅差及び所定の位相差を有する2つの不平衡無線信号をそれぞれ上記第1と第2のループアンテナに対して給電することを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。 - 請求項1乃至4のうちのいずれか1つに記載の微小ループアンテナ素子と、
上記微小ループアンテナ素子と同様の構成を有する別の微小ループアンテナ素子とを互いにループ面が直交するように設けたことを特徴とするアンテナ装置。 - 上記2つの平衡無線信号を、上記微小ループアンテナ素子と、上記別の微小ループアンテナ素子とのいずれか1つの選択的に給電するスイッチ手段をさらに備えたことを特徴とする請求項5記載のアンテナ装置。
- 上記平衡信号給電手段は、不平衡無線信号を2つの不平衡無線信号に90度の位相差で分配した後、分配後の一方の不平衡無線信号を2つの平衡無線信号に変換して上記微小ループアンテナ素子に給電する一方、分配後の他方の不平衡無線信号を上記別の微小ループアンテナ素子に給電することにより、円偏波の無線信号を放射することを特徴とする請求項5記載のアンテナ装置。
- 上記平衡信号給電手段は、不平衡無線信号を、同相又は逆相の2つの不平衡無線信号に変換し、変換後の一方の不平衡無線信号を2つの平衡無線信号に変換して上記微小ループアンテナ素子に給電する一方、変換後の他方の不平衡無線信号を別の2つの平衡無線信号に変換して上記別の微小ループアンテナ素子に給電することを特徴とする請求項5記載のアンテナ装置。
- 上記平衡信号給電手段は、不平衡無線信号を、+90度の位相差又は−90度の位相差を有する2つの不平衡無線信号に変換し、変換後の一方の不平衡無線信号を2つの平衡無線信号に変換して上記微小ループアンテナ素子に給電する一方、変換後の他方の不平衡無線信号を別の2つの平衡無線信号に変換して上記別の微小ループアンテナ素子に給電することを特徴とする請求項5記載のアンテナ装置。
- 請求項1乃至4のうちのいずれか1つに記載のアンテナ装置を備えた認証キー用アンテナ装置と、
上記認証キー用アンテナ装置と無線通信を行う対象機器用アンテナ装置とを備えたアンテナシステムであって、
上記対象機器用アンテナ装置は、
互いに直交する偏波を有する2つのアンテナ素子と、
上記2つのアンテナ素子のうちの1つを選択して無線送受信回路に接続するスイッチ手段とを備えたことを特徴とするアンテナシステム。
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