JP5524580B2 - アンテナ装置、及びこれを有する無線通信装置 - Google Patents
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Description
一般に、SRRはリングの一部に「Split(分割)」をもつ同心円の二つの金属リングから構成される。「2重リングSRR」と呼ばれる金属構造であり、この一つの構成要素が磁気応答を示す人工原子として動作する。この構造によれば、リング部分には、インダクタンス成分(L)を、二つのリング間の間隔部分にはキャパシタンス成分(C)を組み込むことができる。ここで、リングを含む平面に対して垂直な磁場成分をもつ電磁波(入射磁場)が入射すると、リング上に入射磁場を打ち消す反抗磁場を作り出す誘導電流(J)が電磁誘導の原理に従い誘起される。次に、この誘導電流は各リングに沿って流れるが、リングの一部に設けられた分割のためにその流れが遮られ、内側と外側のリング間に等しい量の正負の電荷が蓄積する。そしてこれらの電荷が、リング間のキャパシタンスを介して内側から外側(外側から内側)のリングへと流れることで、「2重リングSRR」の構造内にLC共振の閉回路が構成される。このとき、SRRの共振周波数は、主に構造のもつCとLとによって、次式1のように与えられる。
この共振周波数付近において大きな誘導電流が誘起され、さらに大きな反抗磁場が作り出されることで、SRRで構成されたメタマテリアルの巨視的な透磁率が大きく変化する。SRRの共振周波数に近い周波数をもつ電磁波が入射すると、その電磁波はSRRに共鳴的に吸収される。このとき、吸収に対応する透磁率の虚部(Imaginary)は増大するが、同時に透磁率の実部(Real)も変化する。実部の変化量は、虚部の変化量が大きいほど、すなわち、SRRのQ値が高いほど大きくなり、適切な条件を整えると、共振周波数の高周波数側に負の透磁率を実現することができる。
cは真空中の光速、μγは媒質の比透磁率、εγは媒質の比誘電率である。つまり、材料定数に応じて、次式3の波長短縮効果があるため、誘電体の材料定数に対してSRRの共振周波数付近での実効透磁率の変化を掛け合わせた波長短縮効果を得ることができる。
101、201、301 第1SRR
102、202、302 第2SRR
103、203 誘電体
104、204 エレメント導体
105、205 給電点
106、206 グラウンド導体
Claims (8)
- 誘電体と、
前記誘電体の側部に配置された逆L型アンテナと、
前記誘電体の一方の面及び他方の面に対向して各々配置され、部材の少なくとも一部の分離した部分が開口部を形成する形状を有する複数の導電性部材と、を備え、
前記複数の導電性部材は、各々複数の部材を有し、該複数の部材の間に該部材間を導通及び切断する複数のスイッチを有することを特徴とするアンテナ装置。 - 前記導電性部材の長さはインダクタンス成分を形成し、前記開口部の大きさはキャパシタンス成分を形成し、
前記複数の導電性部材は、前記インダクタンス成分と前記キャパシタンス成分を含むLC共振回路を形成し、
前記複数のスイッチは、開閉動作により前記複数の部材間を導通又は切断して、前記導電性部材毎に前記複数の部材を接続する接続数を変更して前記複数の導電性部材の前記インダクタンス成分を変更することを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。 - 利用する無線通信周波数帯域に応じて前記複数のスイッチの各開閉動作を制御して前記複数の導電性部材の前記インダクタンス成分を変更する制御部を備え、
前記制御部は、無線通信信号の周波数を検出し、検出した周波数に応じて前記複数のスイッチの開閉動作を制御することを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。 - 前記複数のスイッチは、前記複数の部材の間を電気的に導通及び切断することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のアンテナ装置。
- 前記複数の導電性部材は、前記誘電体の一方の面及び他方の面に接着されることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載のアンテナ装置。
- 前記複数の導電性部材は、前記誘電体の一方の面及び他方の面にエッチング法により形成されることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載のアンテナ装置。
- 前記誘電体は、薄板状であることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載のアンテナ装置。
- 請求項1乃至7の何れか一項に記載のアンテナ装置を備えることを特徴とする無線通信装置。
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