JPS63502394A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 アンテナ装置 本発明は、アンテナ装置、特に誘導通信距離範囲で作用し少なくとも１対の送・ 受信アンテナを有するアンテナ装置に関する。

この送・受信アンテナ対は英国特許第２０１７４５４Ｂ号、同２０７７５５６号 、同２１０２２５０号に記されたようなトランスポンダやタグ（標識）を採用し ている物体感知識別装置等に用いられている。

送轡受信アンテナ対における問題点、なかでもかかるアンテナ対が比較的接近配 置され近似周波数で作用する場合の問題点は相互干渉の発生である。

この解決策として受信アンテナを送信電磁場（フィールド）から遮蔽する方法が ある。しかし場合によってはこのような遮蔽は実用的でなく効果が薄いものとな る。

別の解決策としては、送信アンテナの配置を工夫し送信フィールドの電磁部品が 受信アンテナの電磁部品に対し直角となるようにする方法がある。しかし、この 方法は送・受信アンテナの有効軸が制約を受ける場合には適用できないし、アン テナ装置が２対のアンテナから成る場合にもやはり不適切なものとなってしまう 。２対のアンテナを用い多対のアンテナ同士は直角にしアンテナ対同士は相互に 任意方向を向いている場合、２対のアンテナの方向の色々な組合せ次第で複雑な 問題が生じる。トランスポンダ（又はタグ）通信装置等においては、コントロー ル機器からタグへ送られる信号が最適値から外れると応答を受信できないままで タグの作動を許してしまうことがある。このような通信装置は小型携帯用トラン スポンダと、送・受信アンテナ対を有する固定読み出しヘッドを備えたコントロ ール機器とから成る。このような形状による正味効果は同装置の平均距離動作（ ａｖｅｒ−ａｇｅ　ｒａｎｇｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　）を減少させること である０米国特許第２，７７９，９０８号には誘導列車識別装置における送・受 信コイル間の結合を短絡回路中和コイルで減少させる方法が開示されている。し かし、やはりコイル間の物理的関係について一定の制約がある。

本発明によれば、送・受信アンテナコイル手段と、送が受信する信号と、かかる 送信信号の効果を相殺するための手段とから成るアンテナ装置であって、アンテ ナコイル手段のうちの一方が他方のアンテナコイル手段に対し電気誘導可能に結 合され比較的近接に配設した第１部分と、該他方、のアンテナコイル手段から比 較的離れて配設した第２部分とから成り、前記第１部分が前記相殺手段を成して いて、該送信された信号は前記第１部分と前記他方のアンテナコイル手段との間 の相互誘電結合により生じた信号によりほぼ相殺されるようにしたアンテナ装置 が構成される。

上記の構成における利点は比較的遠く離れた送・受信装置との相互作用が充分可 能でありながら干渉信号が相殺しうろことである。さらに送・受信アンテナ対の 平面が平行に配設しうるので、該アンテナ対を回して最適方向からズラせば送・ 受信径路の能力を同一数値だけ減少させることができるという利点もある。この 構成によりアンテナ対は相互に傾斜姿勢をとる必要がなく、従って小型化しうる 。

アンテナは好ましくは同一平面上に配設しまたほぼ同軸に配してもよい。

相互作用相殺手段は送信アンテナによりもたらされる信号と同様の振幅の逆位相 の第２信号を受信アンテナ内へ導くことにより送信アンテナから生じる電波干渉 を減少させる。この構成により相殺される干渉レベルはほぼ無視できる程度まで 減じられる。

アンテナ対は呼掛け／トランスポンダ装置の一部として構成するのが好ましく、 トランスポンダ用アンテナ対および呼掛は桟用アンテナ対の両方またはいずれか として利用してもよい。

好適な実施例においては、送信ループアンテナで同平面上の受信アンテナを包囲 し、受信アンテナは送信ループに近接した単一ループと、同送信ループの中心部 に設けた複数のループとで構成する。

本発明の好適実施例を以下の添付図面を用いて説明する。

第１図は本発明の原理を示す通信装置の概略ダイヤグラムの図、 第２図は第１図の構成にて用いられる平面状アンテナ対の説明図、 第３図は、第１図に対応する回路を示す図、第４図は、第１図と第３図の構成に て用いられる平面状共軸アンテナ対の説明図、 第５図は、第１図に対応し第４図のアンテナ対と共に用いることもできる回路を 示す図、 第６図は、第５図に従って構成した平面状共軸アンテナ対を示す説明図、 第７図は第１図の構成にて用いられる１対のフェライトアンテナを示す説明図。

第１図は受信機（１３）および送信機（１２）と情報交換を行なう装置（１１） を示す。

装置（１１）は単一のトランスポンダ装置（４０）の一部分をなしている受信機 （１３）と送信機（１２）に対し１５０ＫＨｚまでの誘電通信範囲にて通信を行 なうコントローラとなっている。この装置（１１）は信号（ＳＬ）を受信機（１ ３）の受信アンテナ（３０）へ送信する送信アンテナ（１Ｂ）に接続した送信回 路（１５）を有し、また送信機（１２）から受信アンテナ（１８）を介して信号 （Ｂ２）を受信する受信回路（１７）を有している。

作用時には送信信号（Ｓｌ）の一部が装置（１１）の受信アンテナにより受信さ れ干渉電波となる。送・受信アンテナの位置は相互に位置固定されているので、 干渉値（Ｉ）は送信信号（Ｓｌ）に対し一定の割合となる。反対信号（−■）を 発する手段を設けてこの反対信号が送信信号（Ｓｌ）に対してはほとんど影響せ ず干渉効果を除去するよう導入される。第１図に示すごとく、反対信号（−Ｉ） は結果的に受信される信号（Ｂ２　”）＋　（Ｉ）につけ足される。

第２図はほぼ平面状のアンテナ対（７０）を概略的に示す。複数のターンを有す るアンテナループ（１６）の発する電磁場（７１）の一部分（７２）が受信アン テナループ（１８）に対し干渉する。この干渉作用はアンテナ同士の間隔を広く すればある程度まで減じることができるが、本発明の利点は比較的遠距離にある 送・受信装置と充分な相互作用を保ちつつ干渉作用を効果的に減衰しうるところ にある。

第３図には本発明の好適実施例が示される。少数のターン（５２）がメインの送 信アンテナ（５１）に直列接続し、受信アンテナ（１８）に逆位相で近接結合し ている。ターン（１８）と受信アンテナ（１８）との間の相互結合Ｍは高く、ア ンテナ（１８）とアンテナ（５１）との間の相互結合は低くなっている。

第４図は第３図の構成から成るほぼ同一平面上のアンテナ対（８０）を概略的に 示したもので、受信アンテナループ（１８）を包囲して延びる外ループ（６１） と内ループ（Ｂ２）から成る送信アンテナ（１６）を有している。第３図と第４ 図の構成では送信電磁場（フィールド）を相殺する部材を備えている。しかし、 アンテナ（１６）の送信電磁場は最大にしてアンテナ対の寸法能力を最大限利用 するのが有益である。このような有利な構成を以下において説明する。

第５図の実施例は受信電磁場相殺用の部材を包含している。比較的少数のターン （６１）をメインの受信アンテナ（６２）に直列に接続し、送信アンテナ（１Ｂ ）に近接結合させている。ターン（６１）とアンテナ（１６）との間の相互結合 Ｍは高く、アンテナ（６２）とアンテナ（１６）との間の相互結合は低くなって いる。

第６図は第４図の実施例を第５図の回路に合わせて変更した例を示す。すなわち アンテナ対（９０）は外方送信アンテナ（１６）と、単一の外ループ（６１）お よび複数ｎ個のターンを有する内ループ（６２）から成る内方受信アンテナとを 備えている。この例を第２図の構成と比較すると、この例では受信アンテナが送 信アンテナ）の内側に配設され、電磁場分布（ｆｉｅｌｄ　ｄｌｓｔｒｌｂｕｔ ｌｏｎ）は送信アンテナループの内側に広がっている。外ループ（６１）は送信 アンテナ線に接近しているためにその電磁場が強くなっていて、内ループ（６２ ）への干渉を効果的に減衰する。内ループ（６２）の面積をターンの数ｎで乗じ たものは内ループ（６２）の面積に比べ大きくなっていて、相当量の結合が遠い 出力フィールドとの間に残留するようになっている。

「ループ」とは単一のターンをもつループと複数のターンをもつループの両方を 意味し、添付図面では概略的に示されている。第４図と第６図の構成における重 要な特徴は、内ループ（５２）と（６１）のターンの数が外ループ（５１）と（ ８１）のターンの数よりも少ないことである。

電磁場は好ましくは、アンテナ対（８０）または（９０）を固定し、先に言及し た英国特許に開示されたような呼掛け／トランスポンダ装置のメイン制御機器に 接続して構成する。制御機器は平面状アンテナ対を備えクレジットカード大で同 カードのごとき形状をした携帯用トランスポンダと通信を行なう。トランスポン ダが固定アンテナの作用範囲内に入ると作動して呼答する。この装置の作用範囲 は常に固定アンテナに対するトランスポンダの回転角度と位置に直接関係してい て、トランスポンダを回動させると送・受信径路の両方が等しく影響を受ける。

トランスホンダはコード信号または非コード信号のいずれを送信するものであっ てもよい。

一般的には最大効果を得るためアンテナはアンテナの被包体（エンクロジヤ−） の形状と同様の形状とする。

従って小型の平板状トランスポンダを要する場合には、平面状のアンテナ対を用 いるのが有用である。

筒状被包体が必要となる場合にはフエライトアンテナンテナ対（トランスポンダ ）（９５）は送・受信フェライトアンテナ（１８，１８）で構成されている。ア ンテナ（１Ｂ）の発する電磁場の一部は受信アンテナ（１８）に対し干渉作用し ている。この干渉作用は送信コイルを送信フェライトアンテナ（１Ｂ）に巻回し た主要コイル部（９１）と受信フェライトアンテナ（１８）に巻回した二次コイ ル部（９２）とに２分割することで克服される。受信フェライトアンテナにはさ らに受信コイル（９３）が巻回されている。この二次コイル部（９２）は主要コ イル部（９１）に直列に接続され、二次コイル部（９２）がフェライトアンテナ （１８）内に生じる電磁場は主要コイル部（９１）がフェライトアンテナ（１６ ）内に生じる電磁場を効果的に相殺するようになっている。あるいはこれに代え て、二次コイルを受信コイル（９３）に接続しフェライトアンテナ（１Ｂ）に取 付けてもよい。

上述の実施例は種々の変更が可能である。例えばいずれかのコイルのターン数を 変えたり一方のループの内側に配設したコイルやループを該一方のループの外側 に配設したり、内側と外側とを組合せ送信側または受信側の干渉作用を利用して 効果的相殺作用を残存させる一方で、相殺作用ターンとメインアンテナのターン とを非対称状態のまま維持して比較的遠距離のアンテナとの通信を可能にするよ うにしてもよい。

上記の例では受信機（１３）と送信機（１２）とは単一の装置の一部を成してい るが別個の装置の一部を成していてもよい。

第３図においてコイル（１８）とターン（５２）とは別体となっているが、実用 的な構成とするにはこれらを単一本発明は低周波数で用いる場合に特に有用であ るが、高周波数で用いてもよい。

上述の実施例では、相殺作用部材を１つだけ追加部材として用いて干渉減衰作用 が示されているが、干渉信号の要素が環境効果により送信信号と９０＠　（１／ ４サイクル）ズしている１つ以上の相殺作用部材を用いて相殺効果を得ることも できる。これは作用領域内に存在する伝導体または同調体の効果によるものであ る。高周波を用いる場合これは信号の伝播速度から生じる位置変換によっても生 じる。

Ｆｔａ、３ 国際調査報告 ＡＮＮＥＸＴｏ−！’、ＥＩＮＴＥＲＮＡＴＩＣＮＡＬＳＥＡＲＣＨＲＥＰＯ： （ＴＯＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕送・受信アンテナコイル手段と、送信アンテナコイル手段が送信・受信ア ンテナコイル手段が受信する信号と、かかる送信信号の効果を相殺するための手 段とから成るアンテナ装置であって、アンテナコイル手段のうちの一方が他方の アンテナコイル手段に対し電気誘導可能に結合され比較的近接配設した第１部分 （５２，６１，９２）と、該他方のアンテナコイル手段から比較的離れて配役し た第２部分（５１，６２，９１）とから成り、前記第１部分が前記相殺手段を成 していて、該送信された信号は前記第１部分と前記他方のアンテナコイル手段と の間の相互誘電結合により生じた信号によりほぼ相殺されるようにしたアンテナ 装置（１６，１８）。 〔２〕前記第１、第２部分（５２，５１；６１，６２；９２，９１）は単一の連 続伝導体にて構成されている、請求の範囲第１項記載のアンテナ装置。 〔３〕前記第１部分（５２）と前記他方のアンテナコイル手段（１８）とは単一 のタップコイルの一部分を各々成している、請求の範囲第１項記載のアンテナ装 置。 〔４〕前記アンテナコイル手段（１６，１８）は共軸となっている、請求の範囲 第１項記載のアンテナ装置。 〔５〕前記アンテナコイル手段（１６，１８）は同一平面上に設けられている、 請求の範囲第１項記載のアンテナ装置。 〔６〕前記アンテナコイル手段（１６，１８）は共軸となっていて同一平面上に 設けられている、請求の範囲第１項記載のアンテナ装置。 〔７〕受信アンテナを包囲している送信ループアンテナ（１６）を包含し、この 受信アンテナは前記送信ループアンテナ（１６）に近接配設した第１ループ（６ １）と第１ループ（６１）よりも多くのターンを有し前記送信ループの中央部に 設けた第２ループ（６２）とから成る、請求の範囲第６項記載のアンテナ装置。 〔８〕アンテナ装置を備えたトランスポンダ装置（４０）と通信を行なうアンテ ナ装置を傭えた制御機器から成り、前記アンテナ装置の一方は請求の範囲第１項 記載のアンテナ装置となっているトランスポンダ通信装置。 〔９〕電気誘導通信距離範囲で作用する、請求の範囲第８項記載の通信装置。