JPWO2009019850A1 - アンテナ装置 - Google Patents

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Abstract

人体による利得の変化を小さくすることができるアンテナ装置を提供すること。磁流を放射源とする磁流アンテナ４０１と、電流を放射源とする電流アンテナ４０２と、磁流アンテナ４０１及び電流アンテナ４０２に対して信号の給電を行う電流磁流配分制御回路４０３とを備え、磁流アンテナ４０１から放射される偏波と電流アンテナ４０２から放射される偏波とが直交するように磁流アンテナ４０１及び電流アンテナ４０２を配置し、電流磁流配分制御回路４０３は、磁流アンテナ４０１と電流アンテナ４０２から放射される電波の配分を制御する。

Description

本発明は、ループアンテナ素子を用いたアンテナ装置に関するものである。
近年、情報セキュリティの確保のため、ＳＰＣ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｃｏｓｍ）に代表される無線による個人認証技術の開発が進められている。使用者が身につける無線通信機能を備えた認証キーと、パソコン、携帯電話、車などの無線通信機能を備えた被制御機器との間で常時相互認証およびＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）による距離検知を行う。被制御機器が認証エリア（認証キーの周囲数メートル以内）にあるかどうかをＲＳＳＩの強度にて判別し、被制御機器の機能ロックや警報ブザーの動作を制御する。これにより、他人による不正利用や置き忘れ防止の機能を実現する。認証エリアは狭すぎると機器使用中に機能ロック、警報ブザー鳴動される。また、認証エリアが広すぎるとセキュリティが低下する。従って認証エリアの大きさは一定であることが望ましい。
しかしながら、認証キーと人体との距離に応じてアンテナ利得が変化し、認証エリアの大きさが変化するといった課題があった。
従来は、人体などの導体によるアンテナへの影響を回避する方法として、導体がアンテナに接近しても利得が急激に低下することを防ぐため、導体に対してループ面が垂直である構造をしたループアンテナを使用する方法（特許文献１［図１］、特許文献２［図２］、特許文献３参照）があった。
特開２０００−２４４２１９号公報 特開２００５−１０９６０９号公報 特許第３７３５６３５号公報
しかしながら、上記従来特許文献１、２、３の方法では人体や導体との距離に応じてアンテナの利得が変化する。
本発明は、上記従来の課題に鑑み、人体による利得の変化を小さくすることができるアンテナ装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のアンテナ装置は、磁流を放射源とする磁流アンテナと、電流を放射源とする電流アンテナと、前記磁流アンテナ及び電流アンテナに対して信号の給電を行う信号給電手段とを備え、前記磁流アンテナから放射される偏波と前記電流アンテナから放射される偏波とが直交するように前記磁流アンテナ及び電流アンテナが配置され、前記信号給電手段は、前記磁流アンテナと前記電流アンテナから放射される電波の配分を制御する。
以上のように、本発明は、人体による利得の変化を小さくすることができるアンテナ装置を実現できる。
本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の構成を示す図 本発明の実施の形態１における分配器１０３のウィルキンソン分配器による構成例を示す図 本発明の実施の形態１における位相変化量の範囲が０度から９０度の移相器１０４ａ、１０４ｂの構成例を示す図 本発明の実施の形態１における位相変化量の範囲が０度から−９０度の移相器１０４ａ、１０４ｂの構成例を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１における整合回路１０５、１０６の構成例を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１における整合回路１０５、１０６の構成例を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のそれぞれに接地線を設けた場合のループアンテナ１０７、１０８、接地線１０９の構成例を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ平面にあり、それぞれに接地線を設けた場合のループアンテナ１０７、１０８、接地線１０９の構成例を示す図（ｃ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ平面にあり、接地線を共通とした場合のループアンテナ１０７、１０８、接地線１０９の構成例を示す図 本発明の実施の形態１における交差偏波比検知器１１１の構成例を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１における導体板と微小ループアンテナの位置関係を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１における微小ループアンテナと導体板との距離と、導体板と反対方向の微小ループアンテナの利得の関係を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１における導体板と線状アンテナの位置関係を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１における線状アンテナと導体板との距離と、導体板と反対方向の線状アンテナの利得の関係を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８に給電する位相差が０度のときのアンテナ装置の動作を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８に給電する位相差が１８０度のときのアンテナ装置の動作を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８に給電する位相差が６０度のときのアンテナ装置の動作を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８に給電する位相差が１２０度のときのアンテナ装置の動作を示す図 本発明の実施の形態１における計算時のアンテナ装置の寸法を示す図 本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８の給電位相差とアンテナ装置のＸＹ面の平均利得の関係を示す図 本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の人体の影響の解析モデルおよび解析モデルの寸法を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の給電位相差０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の給電位相差９０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図（ｃ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の給電位相差１８０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合のＸＰＲ＝６ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合のＸＰＲ＝０ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図（ｃ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合のＸＰＲ＝−６ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図 本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の給電位相差によるΔＭＥＧの変化を示した図 本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の人体の影響の解析モデルおよび解析モデルの寸法を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の給電位相差０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の給電位相差９０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図（ｃ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の給電位相差１８０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合のＸＰＲ＝６ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合のＸＰＲ＝０ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図（ｃ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合のＸＰＲ＝−６ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図 本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の給電位相差によるΔＭＥＧの変化を示した図 （ａ）本発明の実施の形態１における本発明のアンテナ装置の等価回路モデルを示す図（ｂ）本発明の実施の形態１における本発明のアンテナ装置の等価回路を示す図（ｃ）本発明の実施の形態１における本発明のアンテナ装置の変換後の等価回路を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるループのＸ軸方向の長さｈを５ｍｍとした場合のループアンテナ１０８と接地板１０１間の距離ｌに対するＳ２１の変化を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるループ間の距離ｐを７．５ｍｍとした場合のループアンテナ１０８と接地板１０１間の距離ｌに対するＳ２１の変化を示す図 本発明の実施の形態１におけるシステムの構成例を示した図 本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の給電位相差の設定手順を示した図 本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の給電位相差の設定例を示した図 本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の原理を示す図
符号の説明
１０１ 接地板
１０２ 送受信回路
１０３ 分配器
１０４ａ、１０４ｂ 移相器
１０５、１０６ 整合回路
１０７、１０８ ループアンテナ
１０９ 接地線
１１０ 姿勢検知器
１１１ 交差偏波比検知器
２０１、２０２、２０３ 微小ループアンテナ
２０４ 信号処理部
３０１ 人体モデル
４０１ 磁流アンテナ
４０２ 電流アンテナ
４０３ 電流磁流配分制御回路
５０１ 被制御機器
５０２ 垂直偏波アンテナ
５０３ 水平偏波アンテナ
５０４ 姿勢検知器
第１の発明は、磁流を放射源とする磁流アンテナと、電流を放射源とする電流アンテナと、前記磁流アンテナ及び電流アンテナに対して信号の給電を行う信号給電手段とを備え、前記磁流アンテナから放射される偏波と前記電流アンテナから放射される偏波とが直交するように前記磁流アンテナ及び電流アンテナが配置され、前記信号給電手段は、前記磁流アンテナと前記電流アンテナから放射される電波の配分を制御するアンテナ装置である。
この構成により、人体による利得の変化が小さいアンテナ装置を実現できる。
第２の発明は、第１の発明のアンテナ装置において、前記信号給電手段を設置した接地板の基準平面に対する傾きを検知する姿勢検知手段を設け、前記信号給電手段は、前記姿勢検知手段により検知される傾きに応じて、磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を制御するアンテナ装置である。
この構成により、アンテナ装置の傾きが変化しても、人体による利得の変化が小さいアンテナ装置を実現できる。
第３の発明は、第１または２の発明のアンテナ装置において、前記信号給電手段は、無線機器からの到来電波に含まれる前記無線機器の基準平面に対する傾き情報に応じて、磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を制御するアンテナ装置である。
この構成により、無線機器の傾きが変化しても、人体による利得の変化が小さいアンテナ装置を実現できる。
第４の発明は、第２または３の発明のアンテナ装置において、無線機器からの到来電波の交差偏波比を検知する交差偏波比検知手段を設け、前記信号給電手段は、前記交差偏波比検知手段により検知される交差偏波比に応じて、磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を制御するアンテナ装置である。
この構成により、到来電波の交差偏波比が変化しても、人体による利得の変化が小さいアンテナ装置を実現できる。
第５の発明は、第２または３の発明のアンテナ装置において、無線機器からの到来電波の垂直偏波成分と水平偏波成分が略同一である場合、前記信号給電手段は、磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を予め決められた配分で制御するアンテナ装置である。
この構成により、交差偏波比の検知処理と、無線機器の傾き情報がなくても、人体による利得の変化が小さいアンテナ装置を実現できる。
第６の発明は、第２から第５の発明のアンテナ装置において、前記信号給電手段は、利得の変動幅が所定範囲内に収まるように磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を制御するアンテナ装置である。
この構成により、常に人体による利得変動幅が所定範囲内となるアンテナ装置を実現できる。
第７の発明は、接地導体を有する平面状の接地板と、前記接地板から水平方向に離れた位置に設けた第１ループアンテナ及び第２ループアンテナと、前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナのそれぞれ一端に設けた給電点に対して信号の給電を行う信号給電手段とを備え、前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナに形成されるループ面は前記接地板に対して垂直に形成され、前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナの他端を前記接地板に接続し、前記第１ループアンテナの給電点から前記接地板へ至る方向に向かう巻き方向と、前記第２ループアンテナの給電点から前記接地板へ至る方向に向かう巻き方向とが互いに反対方向となり、前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナから放射されるループ面に平行な偏波と、前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナから前記接地板へ流れ込む電流により放射される偏波とが直交するアンテナ装置である。
この構成により、互いの偏波が直交する磁流アンテナ成分と電流アンテナ成分を有するアンテナ装置を実現できる。
第８の発明は、第７の発明のアンテナ装置において、前記第１ループアンテナに形成されるループ面と前記第２ループアンテナに形成されるループ面とが向かい合うアンテナ装置である。
この構成により、磁流アンテナとして動作する第１ループアンテナ及び第２ループアンテナの偏波面を同一にできる。
第９の発明は、第８の発明のアンテナ装置において、前記第１ループアンテナと前記第２ループアンテナの間の相互結合量が−１０ｄＢ以下となる位置に、前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナを構成するアンテナ装置である。
この構成により、第１ループアンテナ及び第２ループアンテナに給電する信号の位相を、両者のインピーダンス整合を崩すことなく、変化させることができる。
第１０の発明は、第９の発明のアンテナ装置において、前記信号給電手段は、前記第１ループアンテナに給電する信号の位相と前記第２ループアンテナに給電する信号の位相とを制御するアンテナ装置である。
この構成により、人体による利得の変化が小さいループアンテナを用いたアンテナ装置を実現できる。
第１１の発明は、第１０の発明のアンテナ装置において、基準平面に対する接地板の傾きを検知する姿勢検知手段を設け、前記信号給電手段は、前記姿勢検知手段により検知される傾きに応じて、前記第１ループアンテナに給電する信号の位相と前記第２ループアンテナに給電する信号の位相とを制御するアンテナ装置である。
第１２の発明は、第１０または第１１の発明のアンテナ装置において、前記信号給電手段は、無線機器からの到来電波に含まれる前記無線機器の基準平面に対する傾き情報に応じて、前記第１ループアンテナと前記第２ループアンテナから放射される電波の配分を制御するアンテナ装置である。
この構成により、無線機器の傾きが変化しても、人体による利得の変化が小さいアンテナ装置を実現できる。
この構成により、アンテナ装置の傾きが変化しても、人体による利得の変化が小さいループアンテナを用いたアンテナ装置を実現できる。
第１３の発明は、第１１または第１２の発明のアンテナ装置において、到来電波の交差偏波比を検知する交差偏波比検知手段を設け、前記信号給電手段は、前記交差偏波比検知手段により検知される交差偏波比に応じて、前記第１ループアンテナに給電する信号の位相と前記第２ループアンテナに給電する信号の位相とを制御するアンテナ装置である。
この構成により、到来電波の交差偏波比が変化しても、人体による利得の変化が小さいループアンテナを用いたアンテナ装置を実現できる。
第１４の発明は、第１１または第１２のアンテナ装置において、無線機器からの到来電波の垂直偏波成分と水平偏波成分が略同一である場合、前記信号給電手段は、前記第１ループアンテナと前記第２ループアンテナから放射される電波の配分を予め決められた配分で制御するアンテナ装置である。
この構成により、交差偏波比の検知処理と、無線機器の傾き情報がなくても、人体による利得の変化が小さいアンテナ装置を実現できる。
第１５の発明は、第１１から第１４の発明のアンテナ装置において、前記信号給電手段は、利得の変動幅が所定範囲内に収まるように前記第１ループアンテナに給電する信号の位相と前記第２ループアンテナに給電する信号の位相とを制御するアンテナ装置である。
この構成により、常に人体による利得変動幅が所定範囲内となるループアンテナを用いたアンテナ装置を実現できる。
第１６の発明は、第１から第１５の発明であるアンテナ装置と、そのアンテナ装置と無線通信を行う無線機器とを備える無線通信システムである。
このシステム構成によれば、アンテナ装置は人体による利得の変化を小さくすることができる。
以下、本発明のアンテナを実施するための最良の形態について、図１から図２７の各図面に沿って説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
以下に、本発明のアンテナ装置の実施の形態１の詳細について説明する。
図１は、本発明のアンテナ装置の構成を示す図である。Ｘ、ＹおよびＺは、各々の座標軸を示す。図１において、接地板１０１は、接地導体を有する接地板である。接地板１０１は、長手方向がＺ軸方向である。つまり、接地板１０１のＺ軸方向の長さＬは、Ｘ軸方向の長さＴよりも大きい。なお接地板１０１の長さＬは、長さＴとほぼ同じ長さであってもよい。
送受信回路１０２は、接地板１０１上に設けられ、送信信号を生成し出力し、入力された受信信号を処理する送受信回路である。なお、送受信回路１０２は、送信回路のみ、または受信回路のみであってもよい。また、後述する姿勢検知器１１０から送受信回路１０２へ本発明のアンテナ装置の傾き情報が入力される。また、後述する交差偏波比検知器１１１から送受信回路１０２へ到来電波の交差偏波比の情報が入力される。さらに、送受信回路１０２から後述する移相器１０４ａ、１０４ｂを制御するための移相量制御信号を出力する。
分配器１０３は、接地板１０１に設けられ、入力端子が送受信回路１０２に接続され、送受信回路１０２から入力される信号を２つに電力分割して出力する分配器である。分配器１０３は、具体的にはウィルキンソン分配器などで構成される。
図２は、分配器１０３のウィルキンソン分配器による構成例を示す図である。２つの直列インダクタＬと３つの並列コンデンサＣと抵抗Ｒにより構成される。分配器１０３は、チップ部品が使用できるインダクタやコンデンサにより回路を構成できるため、一般的な伝送線路を用いる方式に比べて、回路を小型化できる。
移相器１０４ａ、１０４ｂは、送受信回路１０２と分配器１０３の２つの出力端子にそれぞれ接続され、入力された信号の位相を、送受信回路１０２から出力される移相量制御信号に基づいて、所定の値に変換して出力する移相器である。これにより後述するループアンテナ１０７、１０８に給電する２つの信号の給電位相差を変化させる。２つの信号の位相差を変化させることができればよいので、分配器１０３の２つの出力端子のうち、一方のみ移相器が接続されていてもよい。また、移相量が固定の値であり、移相量の制御が必要ない場合、移相量制御信号は不要としてもよい。
図３は、位相変化量の範囲が０度から９０度の移相器１０４ａ、１０４ｂの構成例を示す図である。複数の異なる移相量を有する移相器をスイッチにて切り替えることにより構成される。移相器はそれぞれ２つの直列コンデンサＣとその間に設けられた１つの並列インダクタＬにより構成される。移相量が０度の場合は、入出力を直接接続する。
図４は、位相変化量の範囲が０度から−９０度の移相器１０４ａ、１０４ｂの構成例を示す図である。複数の異なる移相量を有する移相器をスイッチにて切り替えることにより構成される。移相器はそれぞれ２つの並列コンデンサＣとその間に設けられた１つの直列インダクタＬにより構成される。移相量が０度の場合は、入出力を直接接続する。
移相器１０４ａ、１０４ｂは、チップ部品が使用できるインダクタやコンデンサにより回路を構成できるため、一般的な遅延線路を切り替える方式の移相器を用いた場合に比べて、回路を小型化できる。
整合回路１０５は、接地板１０１上に設けられ、後述するループアンテナ１０８と移相器１０４ａに接続され、後述するループアンテナ１０８へ効率よく給電するため、後述するループアンテナ１０８と移相器１０４ａとの間のインピーダンスの整合を行う整合回路である。
整合回路１０６は、接地板１０１上に設けられ、後述するループアンテナ１０７と移相器１０４ｂに接続され、後述するループアンテナ１０７へ効率よく給電するため、後述するループアンテナ１０７と移相器１０４ｂとの間のインピーダンスの整合を行う整合回路である。
図５（ａ）、（ｂ）は、整合回路１０５、１０６の構成例を示す図である。直列コンデンサと並列コンデンサにて構成される。後述するループアンテナ１０７、１０８は放射抵抗が小さいため、損失の非常に小さい整合回路が必要である。インダクタはコンデンサに比べて損失が大きいため、整合回路に使用すると、放射効率が劣化し、利得が大幅に低下する。よって、コンデンサによる整合回路の構成が望ましい。
ループアンテナ１０７は、形成するループ面が接地板１０１の面に対して略垂直になるように設けられ、２つの給電端が、整合回路１０６と、後述する接地線１０９を経由して接地板１０１とに電気的に接続されたループ状の導体からなるループアンテナである。
ループアンテナ１０８は、形成するループ面が接地板１０１の面に対して略垂直になるように設けられ、２つの給電端が、整合回路１０５と、後述する接地線１０９を経由して接地板１０１とに電気的に接続されたループ状の導体からなるループアンテナである。
ループアンテナ１０７、１０８は、ループの軸方向が互いに等しく、また接地板１０１の長手方向とループの軸方向が一致する。
ループアンテナ１０７、１０８は、全長が送受信する電波の１波長以下である。ループアンテナ１０７、１０８のループの巻き数は、１回巻きとしているが、いくらであってもよい。また、ループアンテナ１０７、１０８のループの形状は図１のような矩形でなくてもよい。ループアンテナ１０７、１０８は、接地板１０１から突出して設けられている。
ループアンテナ１０７、１０８の給電側（整合回路１０５、１０６に接続されている給電端側）からグランド側（後述する接地線１０９を経由して接地板１０１に接続されている給電端側）へ向かうループの巻き方向は、互いに逆方向でなければならない。なお、ループアンテナ１０７、１０８のループのサイズは同一が望ましいが、異なっていてもよい。
接地線１０９は、ループアンテナ１０７、１０８のそれぞれの給電端と接地板１０１とを電気的に接続する接地線である。
図１において、ループアンテナ１０７、１０８のそれぞれの接地板１０１側に接続される方の端子を互いに接続して１つの端子とし、共通の接地線１０９を経由して接地板１０１に接続される。なお、ループアンテナ１０７、１０８のそれぞれに接地線を設け、別々に接地板１０１に接続してもよい。
図６（ａ）は、ループアンテナ１０７、１０８のそれぞれに接地線を設けた場合のループアンテナ１０７、１０８、接地線１０９の構成例を示す図である。図６（ｂ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ平面にあり、それぞれに接地線を設けた場合のループアンテナ１０７、１０８、接地線１０９の構成例を示す図である。図６（ｃ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ平面にあり、接地線を共通とした場合のループアンテナ１０７、１０８、接地線１０９の構成例を示す図である。
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のように接地線はそれぞれ設けても、共通の接地線としてもよく、またループアンテナ１０７、１０８のループの中心軸は一致していなくてもよい。
姿勢検知器１１０は、接地板１０１上に設けられ、本発明のアンテナ装置の傾きを検知して、送受信回路１０２に傾き情報を出力する姿勢検知器である。姿勢検知器１１０は具体的には加速度センサや転倒スイッチなど地面に対する傾きがわかるセンサで構成される。
交差偏波比検知器１１１は、接地板１０１上に設けられ、到来する受信電波の垂直偏波電力と水平偏波電力の比である交差偏波電力比を検知し、送受信回路１０２に交差偏波比の情報を出力する交差偏波比検知器である。
図７は、交差偏波比検知器１１１の構成例を示す図である。微小ループアンテナ２０１はループの軸方向がＸ軸方向である微小ループアンテナである。微小ループアンテナ２０２はループの軸方向がＹ軸方向である微小ループアンテナである。微小ループアンテナ２０３はループの軸方向がＺ軸方向である微小ループアンテナである。
信号処理部２０４は、微小ループアンテナ２０１、２０２、２０３に接続され、微小ループアンテナ２０１、２０２、２０３から受信された到来電波の信号強度を測定し、垂直偏波電力と水平偏波電力の比である交差偏波電力比を計算し、送受信回路１０２へ交差偏波比の情報を出力する信号処理部である。信号強度の測定から交差偏波電力比の計算まで送受信回路１０２にて処理してもよい。
本発明のアンテナ装置の傾きを姿勢検知器１１０にて検知し、傾きに応じて、微小ループアンテナ２０１、２０２、２０３のいずれかを垂直偏波測定用アンテナ、水平偏波測定用アンテナに割り当てて、両者から得られた信号強度の比から交差偏波電力比を算出する。例えば地面がＸＹ平面と平行な場合、微小ループアンテナ２０１、２０２で得られた信号強度のうち高いほうを垂直偏波電力、微小ループアンテナ２０３で得られた信号強度を水平偏波電力として、交差偏波電力比を計算する。
以上のように構成されたアンテナ装置について、その動作を説明する。
送受信回路１０２から出力された送信信号は、分配器１０３により２つに電力分割される。２つの分割された信号のうち一方は、移相器１０４ａにより所定の位相に変換され、整合回路１０５によりインピーダンス変換され、ループアンテナ１０８に出力される。２つの分割された信号のうち他方は、移相器１０４ｂにより所定の位相に変換され、整合回路１０６によりインピーダンス変換され、ループアンテナ１０７に出力される。送受信回路１０２から出力される移相量制御信号にもとづいて、ループアンテナ１０７、１０８に位相差給電をおこなう。
次に上記のように構成されたアンテナ装置の電波の放射について説明する。
図８（ａ）は、導体板と微小ループアンテナの位置関係を示す図である。図８（ｂ）は微小ループアンテナと導体板との距離と、導体板と反対方向の微小ループアンテナの利得の関係を示す図である。
微小ループアンテナは磁流を放射源とする磁流アンテナとして動作する。よって、ループ面が導体面に対して垂直であるとき、微小ループアンテナと導体板との距離が、波長に対して十分短いとき、利得が高くなる。
微小ループアンテナと導体板との距離が、４分の１波長の奇数倍であるとき、利得が大幅に低下する。微小ループアンテナと導体板との距離が、４分の１波長の偶数倍であるとき、利得が高くなる。
図９（ａ）は、導体板と線状アンテナの位置関係を示す図である。図９（ｂ）は線状アンテナと導体板との距離と、導体板と反対方向の線状アンテナの利得の関係を示す図である。
線状アンテナは電流を放射源とする電流アンテナとして動作する。よって、線状アンテナは導体面に対して平行であるとき、線状アンテナと導体板との距離が、波長に対して十分短いとき、利得が大幅に低下する。
線状アンテナと導体板との距離が、４分の１波長の奇数倍であるとき、利得が高くなる。線状アンテナと導体板との距離が、４分の１波長の偶数倍であるとき、利得が大幅に低下する。
図８、図９から、人体など導体の影響による利得変化を小さくするためには、電流アンテナ素子と磁流アンテナ素子の両方を有するアンテナであればよいことが分かる。
本発明のアンテナ装置は、ループアンテナ１０７、１０８が磁流アンテナ、接地板１０１が電流アンテナとして動作する。また、放射する偏波は、図１において地面がＸＹ平面と平行であり、Ｚ軸方向の偏波を垂直偏波、垂直偏波に直交する偏波を水平偏波とすると、ループアンテナ１０７、１０８はＸＹ平面上をループ状に電流が流れ、水平偏波を放射する。接地板１０１は、Ｚ軸方向にループアンテナ素子があり、さらに長手方向がＺ軸方向であるので、Ｚ軸方向に電流が流れ、垂直偏波を放射する。磁流アンテナ成分は水平偏波、電流アンテナ成分は垂直偏波を放射する。
図１０（ａ）は、ループアンテナ１０７、１０８に給電する位相差が０度のときのアンテナ装置の動作を示す図である。ループアンテナ１０７の給電位相をα１、ループアンテナ１０８の給電位相をα２、給電位相差をα１−α２とする。位相差が０度のとき、ループアンテナ１０７、１０８に流れる電流は互いに逆方向となるため、ループアンテナ１０７、１０８から形成される磁流は互いに打ち消しあう。また、ループアンテナ１０７、１０８から接地線１０９に流れ込む電流の向きは、ともに同一方向となるため、接地板１０１に電流が形成される。
図１０（ｂ）は、ループアンテナ１０７、１０８に給電する位相差が１８０度のときのアンテナ装置の動作を示す図である。位相差が１８０度のとき、ループアンテナ１０７、１０８に流れる電流はともに同一方向となるため、ループアンテナ１０７、１０８に磁流が形成される。また、ループアンテナ１０７、１０８から接地線１０９に流れ込む電流の向きは、互いに逆方向となるため、電流は互いに打ち消しあう。
図１１（ａ）は、ループアンテナ１０７、１０８に給電する位相差が６０度のときのアンテナ装置の動作を示す図である。図１１（ｂ）は、ループアンテナ１０７、１０８に給電する位相差が１２０度のときのアンテナ装置の動作を示す図である。
給電する位相差が０度に近くなるほど磁流が弱まり、電流が強まる。一方、給電する位相差が１８０度に近くなるほど磁流が強まり、電流が弱まる。
図１０、１１から、給電位相差を変化させることにより、電流、磁流の配分を制御することが出来ることがわかる。
次に、計算結果にもとづいて、本発明のアンテナ装置の特性について説明する。
図１２は、計算時のアンテナ装置の寸法を示す図である。周波数は４２６ＭＨｚ、ループアンテナ１０７、１０８の線の直径を０．４ｍｍ、ループ間の距離をｐ、ループのＸ軸方向の長さをｈ、ループアンテナ１０８と接地板１０１間の距離をｌとして計算した。
図１３は、ループアンテナ１０７、１０８の給電位相差とアンテナ装置のＸＹ面の平均利得の関係を示す図である。ループ間の距離ｐが７．５ｍｍのときの計算値である。
垂直、水平両偏波成分つまり電流、磁流両アンテナ成分から放射される電波の配分を給電位相差によって連続的かつ大幅に変化させることが可能である。
図１４は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の人体の影響の解析モデルおよび解析モデルの寸法を示す図である。図１４において、人体モデル３０１は直立した人体を直径２２０ｍｍ、高さ１７００ｍｍの円柱形状にてモデル化した人体モデルである。人体モデル３０１は比誘電率が５７．８、導電率が０．８２Ｓ／ｍとしている。本発明のアンテナ装置と人体モデル３０１との距離ｄを変化させて、本発明のアンテナ装置への人体の影響を計算した。
図１５（ａ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の給電位相差０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図である。図１５（ｂ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の給電位相差９０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図である。図１５（ｃ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の給電位相差１８０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図である。
給電位相差により人体との距離に対する利得特性を制御できることがわかる。次に実際の伝搬環境での実効的な利得を計算するため、人体との距離を変化させた場合の各交差偏波比（Ｃｒｏｓｓ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ：ＸＰＲ）毎の平均実効利得（Ｍｅａｎ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｇａｉｎ：ＭＥＧ）を計算した。
ここで、交差偏波比ＸＰＲは垂直偏波電力と水平偏波電力の比であり、次式で表される。
Figure 2009019850
また平均実効利得ＭＥＧは、到来波はほぼ水平面内に集中し、且つ一様に分布していると仮定し、ＸＹ面におけるアンテナの電力利得指向性の垂直偏波成分、水平偏波成分の平均値をそれぞれＧθａｖｅ、Ｇφａｖｅとすると、以下のような簡略化した式で表せる。
Figure 2009019850
図１６（ａ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合のＸＰＲ＝６ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図である。図１６（ｂ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合のＸＰＲ＝０ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図である。図１６（ｃ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合のＸＰＲ＝−６ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図である。
図１６から、それぞれ特定の交差偏波比に対して平均実効利得が一定となる位相差が存在することがわかる。
人体との距離５〜２１０ｍｍの間のＭＥＧの変動幅をΔＭＥＧとし、人体による利得変動の評価指標とした。図１７は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の給電位相差によるΔＭＥＧの変化を示した図である。伝搬環境などによってきまる各交差偏波比に対してΔＭＥＧが最小となる位相差が存在することがわかる。
以上は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合についての説明であるが、同様にループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合について人体の影響を解析した結果を図１８から図２１に示す。
図１８は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の人体の影響の解析モデルおよび解析モデルの寸法を示す図である。
図１９（ａ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の給電位相差０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図である。図１９（ｂ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の給電位相差９０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図である。図１９（ｃ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の給電位相差１８０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図である。
図２０（ａ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合のＸＰＲ＝６ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図である。図２０（ｂ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合のＸＰＲ＝０ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図である。図２０（ｃ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合のＸＰＲ＝−６ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図である。
図２１は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の給電位相差によるΔＭＥＧの変化を示した図である。
以上から、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合と同様に、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合についても、給電位相差により人体との距離に対する利得特性を制御できることがわかる。また、それぞれ特定の交差偏波比に対して平均実効利得が一定となる位相差が存在することがわかる。また、伝搬環境などによってきまる各交差偏波比に対してΔＭＥＧが最小となる位相差が存在することがわかる。
ここで、ループアンテナ１０７、１０８のインピーダンス整合を崩すことなく、給電位相差を変化させるためには、ループアンテナ１０７、１０８間の相互結合量が小さくなければならない。
図２２（ａ）は、本発明のアンテナ装置の等価回路モデルを示す図である。図２２（ｂ）は、本発明のアンテナ装置の等価回路を示す図である。図２２（ｃ）は、本発明のアンテナ装置の変換後の等価回路を示す図である。
図２２（ａ）において、ループアンテナ１０７、１０８のインダクタンスをそれぞれＬ１、Ｌ２、ループアンテナ１０７、１０８間の相互インダクタンスをＭ、ループアンテナ１０７、１０８間の容量をＣ１２、ループアンテナ１０７、１０８とグランド間の容量をそれぞれＣ１ｇ、Ｃ２ｇとすると、本発明のアンテナ装置の等価回路は図２２（ｂ）のようになる。さらに図２２（ｂ）の等価回路を変換すると図２２（ｃ）のようになる。インダクタンスＬａ、Ｌｂ、Ｌｃは、インダクタンスＬ１、Ｌ２、相互インダクタンスＭを変換したものである。図２２（ｃ）から本発明のアンテナ装置は並列共振回路が複数合成されたものとみなすことが出来る。つまり、ループアンテナ１０７、１０８間の距離、ループアンテナ１０７、１０８のループ面積、ループアンテナ１０７、１０８とグランド１０１間の距離を並列共振するようにサイズを調整することにより、相互結合を小さくすることが出来る。
図２３（ａ）は、ループのＸ軸方向の長さｈを５ｍｍとした場合のループアンテナ１０８と接地板１０１間の距離ｌに対するＳ２１の変化を示す図である。図２３（ｂ）は、ループ間の距離ｐを７．５ｍｍとした場合のループアンテナ１０８と接地板１０１間の距離ｌに対するＳ２１の変化を示す図である。
Ｓ２１はＳパラメータのうち電力の伝達係数をあらわすパラメータであり、ループアンテナ１０７、１０８間の相互結合量を表す。相互結合量は小さいほどよいが、−１０ｄＢ以下であれば望ましい。つまり、ループアンテナ１０７とループアンテナ１０８の間の相互結合量が−１０ｄＢ以下となる位置に、ループアンテナ１０７及びループアンテナ１０８が配置されることが望ましい。
図２３（ａ）において、ループ間の距離ｐが短くなるとループ間の相互インダクタンスが増加するため、並列共振するｌの値が大きくなる。ループ間の距離が短くなるにつれてグランドとの距離ｌを伸ばすことにより、相互結合を低く抑えられる。
図２３（ｂ）において、ループ面積が広くなるとループのインダクタンス、ループ間の相互インダクタンスが増加するため、並列共振するｌの値が大きくなる。ループ面積が広くなるにつれてグランドとの距離ｌを伸ばすことにより、相互結合を低く抑えられる。
次に本発明のアンテナ装置の位相制御手順について説明する。図２４は、本発明のアンテナ装置と被制御機器５０１を含む無線通信システムの構成例を示した図である。
被制御機器５０１は、本発明のアンテナ装置が認証エリア内（認証キーの周囲数メートル以内）にあるかどうかにより、機能ロックや警報ブザーの動作を制御される被制御機器である。具体的には、アンテナ装置が認証エリア内になければ機能ロックや警報ブザーの動作を行い、アンテナ装置が認証エリア内にあれば機能ロックや警報ブザーの動作を行わない。
垂直偏波アンテナ５０２は、アンテナ装置と無線通信するために被制御機器５０１に備えられ、垂直偏波成分を放射する垂直偏波アンテナである。水平偏波アンテナ５０３は、アンテナ装置と無線通信するために被制御機器５０１に備えられ、水平偏波成分を放射する水平偏波アンテナである。
姿勢検知器５０４は、被制御機器５０１に備えられ、被制御機器５０１の傾きを検知して、無線通信によりアンテナ装置へその傾き情報を送る姿勢検知器である。姿勢検知器５０４は具体的には加速度センサや転倒スイッチなど基準面（例えば地面など）に対する傾きがわかるセンサで構成される。
図２５は本発明のアンテナ装置の給電位相差の設定手順を示した図である。まずステップ１において、アンテナ装置（送受信回路１０２）は給電位相差の設定を開始する。ステップ２において、本発明のアンテナ装置の基準平面（例えば、地面）に対する傾きを検知する姿勢検知器１１０により検知する。ステップ３においてアンテナ装置（送受信回路１０２）はＸＰＲを検知するかどうか判断する。ステップ４において交差偏波比検知器１１１により到来電波の交差偏波比ＸＰＲを検知する。ステップ５においてアンテナ装置（送受信回路１０２）は当該アンテナ装置と到来電波の交差偏波比ＸＰＲからΔＭＥＧが最小となる給電位相差を判断し、設定する。
ステップ３において、交差偏波比検知器１１１の搭載を省略したい場合や、交差偏波比検知器１１１を搭載した場合であっても交差偏波比の検知処理を省きたい場合は、ステップ６においてアンテナ装置（送受信回路１０２）は被制御機器５０１の傾きを検知するかどうか判断する。
ステップ６で被制御機器５０１の傾きを検知する場合、姿勢検知器５０４はステップ７にて被制御機器５０１の傾きを検知してアンテナ装置に送信し、アンテナ装置（送受信回路１０２）は姿勢検知器５０４で検知された傾きから交差偏波比ＸＰＲを判断してステップ５へ進む。
図２６は、本発明のアンテナ装置の給電位相差の設定例を示した図である。図１７、図２１のΔＭＥＧ特性に基づいた場合の設定例である。ループアンテナ１０７、１０８のループ面が図１のようにＸＹ面に対して水平である場合、ループアンテナ１０７、１０８は水平偏波アンテナ、接地板１０１は垂直偏波アンテナとなるが、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合、ループアンテナ１０７、１０８は垂直偏波アンテナ、接地板１０１は水平偏波アンテナとなる。
また、図１４、図１８からもわかるように、本発明のアンテナ装置の傾きにより、人体とループアンテナ１０７、１０８の相互の位置関係、人体と接地板１０１の相互の位置関係が変わる。これにより、磁流アンテナであるループアンテナ１０７、１０８、電流アンテナである接地板１０１、それぞれの人体の影響度も変化し、図１５、図１９からわかるように同じ給電位相差でも人体との距離に対する電流アンテナ成分と磁流アンテナ成分の利得の変化の様子が大きく異なる。
つまり、各ＸＰＲに対応する給電位相差が、本発明のアンテナ装置の地面に対する傾きによって変化する。よって、図２６のように本発明のアンテナ装置の地面に対する傾きと到来電波のＸＰＲからΔＭＥＧが最小となる給電位相差を判断し、設定する。
なお、図２５において、被制御機器５０１の利用時の傾きがつねに一定であり、交差偏波比ＸＰＲが利用時にあまり変化しない場合、事前に交差偏波比ＸＰＲを把握できるため、ステップ４やステップ７での交差偏波比ＸＰＲを検知する処理は省略できる。
また、被制御機器５０１の利用時の傾きが変化する場合であっても、被制御機器５０１が備えるアンテナから放射される垂直偏波成分と水平両偏波成分が同程度（略同一を含む）となるように、被制御機器５０１のアンテナを構成することで、被制御機器５０１の傾きによらず交差偏波比ＸＰＲはつねにほぼ０ｄＢとなるため、ステップ４やステップ７での交差偏波比ＸＰＲを検知する処理を省略できる。このとき、本発明のアンテナ装置の給電位相差を、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合は１５０度とし、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合は９０度に設定する。また、このとき、給電位相差を利用して、磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を予め決められた配分で制御する。
以上により、パソコンなど被制御機器側のアンテナの偏波や伝搬環境によってきまる交差偏波比に応じて給電位相差を最適値に設定することにより、人体による利得変化を小さくできる。
本発明のアンテナ装置は、互いに偏波面が直交する磁流アンテナと電流アンテナを備えて、両者から放射される電波の配分の調整機能を有するものである。
図２７は、本発明のアンテナ装置の原理を示す図である。
磁流アンテナ４０１は、磁流を放射源とするループアンテナ、スロットアンテナ、パッチアンテナ、逆Ｆアンテナなどの磁流アンテナである。
電流アンテナ４０２は、電流を放射源とする線状アンテナや接地板などの電流アンテナである。磁流アンテナ４０１、電流アンテナ４０２の両者の偏波は直交している。また、磁流アンテナ４０１、電流アンテナ４０２はそれぞれ単一のアンテナ素子で構成しなくてもよい。
電流磁流配分制御回路４０３は、送受信回路１０２から入力される送受信信号を、磁流アンテナ４０１、電流アンテナ４０２から放射する電波の配分に基づいて、分配して出力する回路である。磁流アンテナ４０１、電流アンテナ４０２への分配の比率は、送受信回路１０２から入力される配分制御信号に基づいて決められる。
なお、図１は、磁流アンテナをループアンテナ１０７、１０８で構成し、電流アンテナを接地板１０１で構成したものであり、両者から放射される電波の配分の制御をループアンテナ１０７、１０８の給電位相差を制御することで行った場合に相当する。このように、本発明は、図１のように磁流アンテナと電流アンテナを一体として構成した場合であっても、図２７のように別々に構成した場合であっても発明に影響を及ぼさない。
最後に、本発明におけるアンテナ装置は、図１等に示す構成に限らず、その構成を搭載した送受信装置も含むものである。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2007年12月4日出願の日本特許出願No.2007-313258、2008年6月30日出願の日本特許出願No.2008-170088、及び、2007年8月3日出願の国際特許出願PCT/JP2007/065258に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明のアンテナ装置は、人体による利得の変化を小さくすることができる。よって、本発明のアンテナ装置を、例えば、セキュリティなど位置検知や距離検知な機器に搭載されるアンテナ装置として適用できる。
本発明は、ループアンテナ素子を用いたアンテナ装置に関するものである。
近年、情報セキュリティの確保のため、ＳＰＣ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｃｏｓｍ）に代表される無線による個人認証技術の開発が進められている。使用者が身につける無線通信機能を備えた認証キーと、パソコン、携帯電話、車などの無線通信機能を備えた被制御機器との間で常時相互認証およびＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）による距離検知を行う。被制御機器が認証エリア（認証キーの周囲数メートル以内）にあるかどうかをＲＳＳＩの強度にて判別し、被制御機器の機能ロックや警報ブザーの動作を制御する。これにより、他人による不正利用や置き忘れ防止の機能を実現する。認証エリアは狭すぎると機器使用中に機能ロック、警報ブザー鳴動される。また、認証エリアが広すぎるとセキュリティが低下する。従って認証エリアの大きさは一定であることが望ましい。
しかしながら、認証キーと人体との距離に応じてアンテナ利得が変化し、認証エリアの大きさが変化するといった課題があった。
従来は、人体などの導体によるアンテナへの影響を回避する方法として、導体がアンテナに接近しても利得が急激に低下することを防ぐため、導体に対してループ面が垂直である構造をしたループアンテナを使用する方法（特許文献１［図１］、特許文献２［図２］、特許文献３参照）があった。
特開２０００−２４４２１９号公報 特開２００５−１０９６０９号公報 特許第３７３５６３５号公報
しかしながら、上記従来特許文献１、２、３の方法では人体や導体との距離に応じてアンテナの利得が変化する。
本発明は、上記従来の課題に鑑み、人体による利得の変化を小さくすることができるアンテナ装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のアンテナ装置は、磁流を放射源とする磁流アンテナと、電流を放射源とする電流アンテナと、前記磁流アンテナ及び電流アンテナに対して信号の給電を行う信号給電手段とを備え、前記磁流アンテナから放射される偏波と前記電流アンテナから放射される偏波とが直交するように前記磁流アンテナ及び電流アンテナが配置され、前記信号給電手段は、前記磁流アンテナと前記電流アンテナから放射される電波の配分を制御する。
以上のように、本発明は、人体による利得の変化を小さくすることができるアンテナ装置を実現できる。
第１の発明は、磁流を放射源とする磁流アンテナと、電流を放射源とする電流アンテナと、前記磁流アンテナ及び電流アンテナに対して信号の給電を行う信号給電手段とを備え、前記磁流アンテナから放射される偏波と前記電流アンテナから放射される偏波とが直交するように前記磁流アンテナ及び電流アンテナが配置され、前記信号給電手段は、前記磁流アンテナと前記電流アンテナから放射される電波の配分を制御するアンテナ装置である。
この構成により、人体による利得の変化が小さいアンテナ装置を実現できる。
第２の発明は、第１の発明のアンテナ装置において、前記信号給電手段を設置した接地板の基準平面に対する傾きを検知する姿勢検知手段を設け、前記信号給電手段は、前記姿勢検知手段により検知される傾きに応じて、磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を制御するアンテナ装置である。
この構成により、アンテナ装置の傾きが変化しても、人体による利得の変化が小さいアンテナ装置を実現できる。
第３の発明は、第１または２の発明のアンテナ装置において、前記信号給電手段は、無線機器からの到来電波に含まれる前記無線機器の基準平面に対する傾き情報に応じて、磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を制御するアンテナ装置である。
この構成により、無線機器の傾きが変化しても、人体による利得の変化が小さいアンテナ装置を実現できる。
第４の発明は、第２または３の発明のアンテナ装置において、無線機器からの到来電波の交差偏波比を検知する交差偏波比検知手段を設け、前記信号給電手段は、前記交差偏波比検知手段により検知される交差偏波比に応じて、磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を制御するアンテナ装置である。
この構成により、到来電波の交差偏波比が変化しても、人体による利得の変化が小さいアンテナ装置を実現できる。
第５の発明は、第２または３の発明のアンテナ装置において、無線機器からの到来電波の垂直偏波成分と水平偏波成分が略同一である場合、前記信号給電手段は、磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を予め決められた配分で制御するアンテナ装置である。
この構成により、交差偏波比の検知処理と、無線機器の傾き情報がなくても、人体による利得の変化が小さいアンテナ装置を実現できる。
第６の発明は、第２から第５の発明のアンテナ装置において、前記信号給電手段は、利得の変動幅が所定範囲内に収まるように磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を制御するアンテナ装置である。
この構成により、常に人体による利得変動幅が所定範囲内となるアンテナ装置を実現できる。
第７の発明は、接地導体を有する平面状の接地板と、前記接地板から水平方向に離れた位置に設けた第１ループアンテナ及び第２ループアンテナと、前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナのそれぞれ一端に設けた給電点に対して信号の給電を行う信号給電手段とを備え、前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナに形成されるループ面は前記接地板に対して垂直に形成され、前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナの他端を前記接地板に接続し、前記第１ループアンテナの給電点から前記接地板へ至る方向に向かう巻き方向と、前記第２ループアンテナの給電点から前記接地板へ至る方向に向かう巻き方向とが互いに反対方向となり、前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナから放射されるループ面に平行な偏波と、前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナから前記接地板へ流れ込む電流により放射される偏波とが直交するアンテナ装置である。
この構成により、互いの偏波が直交する磁流アンテナ成分と電流アンテナ成分を有するアンテナ装置を実現できる。
第８の発明は、第７の発明のアンテナ装置において、前記第１ループアンテナに形成されるループ面と前記第２ループアンテナに形成されるループ面とが向かい合うアンテナ装置である。
この構成により、磁流アンテナとして動作する第１ループアンテナ及び第２ループアンテナの偏波面を同一にできる。
第９の発明は、第８の発明のアンテナ装置において、前記第１ループアンテナと前記第２ループアンテナの間の相互結合量が−１０ｄＢ以下となる位置に、前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナを構成するアンテナ装置である。
この構成により、第１ループアンテナ及び第２ループアンテナに給電する信号の位相を、両者のインピーダンス整合を崩すことなく、変化させることができる。
第１０の発明は、第９の発明のアンテナ装置において、前記信号給電手段は、前記第１ループアンテナに給電する信号の位相と前記第２ループアンテナに給電する信号の位相とを制御するアンテナ装置である。
この構成により、人体による利得の変化が小さいループアンテナを用いたアンテナ装置を実現できる。
第１１の発明は、第１０の発明のアンテナ装置において、基準平面に対する接地板の傾きを検知する姿勢検知手段を設け、前記信号給電手段は、前記姿勢検知手段により検知される傾きに応じて、前記第１ループアンテナに給電する信号の位相と前記第２ループアンテナに給電する信号の位相とを制御するアンテナ装置である。
第１２の発明は、第１０または第１１の発明のアンテナ装置において、前記信号給電手段は、無線機器からの到来電波に含まれる前記無線機器の基準平面に対する傾き情報に応じて、前記第１ループアンテナと前記第２ループアンテナから放射される電波の配分を制御するアンテナ装置である。
この構成により、無線機器の傾きが変化しても、人体による利得の変化が小さいアンテナ装置を実現できる。
この構成により、アンテナ装置の傾きが変化しても、人体による利得の変化が小さいループアンテナを用いたアンテナ装置を実現できる。
第１３の発明は、第１１または第１２の発明のアンテナ装置において、到来電波の交差偏波比を検知する交差偏波比検知手段を設け、前記信号給電手段は、前記交差偏波比検知手段により検知される交差偏波比に応じて、前記第１ループアンテナに給電する信号の位相と前記第２ループアンテナに給電する信号の位相とを制御するアンテナ装置である。
この構成により、到来電波の交差偏波比が変化しても、人体による利得の変化が小さいループアンテナを用いたアンテナ装置を実現できる。
第１４の発明は、第１１または第１２のアンテナ装置において、無線機器からの到来電波の垂直偏波成分と水平偏波成分が略同一である場合、前記信号給電手段は、前記第１ループアンテナと前記第２ループアンテナから放射される電波の配分を予め決められた配分で制御するアンテナ装置である。
この構成により、交差偏波比の検知処理と、無線機器の傾き情報がなくても、人体による利得の変化が小さいアンテナ装置を実現できる。
第１５の発明は、第１１から第１４の発明のアンテナ装置において、前記信号給電手段は、利得の変動幅が所定範囲内に収まるように前記第１ループアンテナに給電する信号の位相と前記第２ループアンテナに給電する信号の位相とを制御するアンテナ装置である。
この構成により、常に人体による利得変動幅が所定範囲内となるループアンテナを用いたアンテナ装置を実現できる。
第１６の発明は、第１から第１５の発明であるアンテナ装置と、そのアンテナ装置と無線通信を行う無線機器とを備える無線通信システムである。
このシステム構成によれば、アンテナ装置は人体による利得の変化を小さくすることができる。
以下、本発明のアンテナを実施するための最良の形態について、図１から図２７の各図面に沿って説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
以下に、本発明のアンテナ装置の実施の形態１の詳細について説明する。
図１は、本発明のアンテナ装置の構成を示す図である。Ｘ、ＹおよびＺは、各々の座標軸を示す。図１において、接地板１０１は、接地導体を有する接地板である。接地板１０１は、長手方向がＺ軸方向である。つまり、接地板１０１のＺ軸方向の長さＬは、Ｘ軸方向の長さＴよりも大きい。なお接地板１０１の長さＬは、長さＴとほぼ同じ長さであってもよい。
送受信回路１０２は、接地板１０１上に設けられ、送信信号を生成し出力し、入力された受信信号を処理する送受信回路である。なお、送受信回路１０２は、送信回路のみ、または受信回路のみであってもよい。また、後述する姿勢検知器１１０から送受信回路１０２へ本発明のアンテナ装置の傾き情報が入力される。また、後述する交差偏波比検知器１１１から送受信回路１０２へ到来電波の交差偏波比の情報が入力される。さらに、送受信回路１０２から後述する移相器１０４ａ、１０４ｂを制御するための移相量制御信号を出力する。
分配器１０３は、接地板１０１に設けられ、入力端子が送受信回路１０２に接続され、送受信回路１０２から入力される信号を２つに電力分割して出力する分配器である。分配器１０３は、具体的にはウィルキンソン分配器などで構成される。
図２は、分配器１０３のウィルキンソン分配器による構成例を示す図である。２つの直列インダクタＬと３つの並列コンデンサＣと抵抗Ｒにより構成される。分配器１０３は、チップ部品が使用できるインダクタやコンデンサにより回路を構成できるため、一般的な伝送線路を用いる方式に比べて、回路を小型化できる。
移相器１０４ａ、１０４ｂは、送受信回路１０２と分配器１０３の２つの出力端子にそれぞれ接続され、入力された信号の位相を、送受信回路１０２から出力される移相量制御信号に基づいて、所定の値に変換して出力する移相器である。これにより後述するループアンテナ１０７、１０８に給電する２つの信号の給電位相差を変化させる。２つの信号の位相差を変化させることができればよいので、分配器１０３の２つの出力端子のうち、一方のみ移相器が接続されていてもよい。また、移相量が固定の値であり、移相量の制御が必要ない場合、移相量制御信号は不要としてもよい。
図３は、位相変化量の範囲が０度から９０度の移相器１０４ａ、１０４ｂの構成例を示す図である。複数の異なる移相量を有する移相器をスイッチにて切り替えることにより構成される。移相器はそれぞれ２つの直列コンデンサＣとその間に設けられた１つの並列インダクタＬにより構成される。移相量が０度の場合は、入出力を直接接続する。
図４は、位相変化量の範囲が０度から−９０度の移相器１０４ａ、１０４ｂの構成例を示す図である。複数の異なる移相量を有する移相器をスイッチにて切り替えることにより構成される。移相器はそれぞれ２つの並列コンデンサＣとその間に設けられた１つの直列インダクタＬにより構成される。移相量が０度の場合は、入出力を直接接続する。
移相器１０４ａ、１０４ｂは、チップ部品が使用できるインダクタやコンデンサにより回路を構成できるため、一般的な遅延線路を切り替える方式の移相器を用いた場合に比べて、回路を小型化できる。
整合回路１０５は、接地板１０１上に設けられ、後述するループアンテナ１０８と移相器１０４ａに接続され、後述するループアンテナ１０８へ効率よく給電するため、後述するループアンテナ１０８と移相器１０４ａとの間のインピーダンスの整合を行う整合回路である。
整合回路１０６は、接地板１０１上に設けられ、後述するループアンテナ１０７と移相器１０４ｂに接続され、後述するループアンテナ１０７へ効率よく給電するため、後述するループアンテナ１０７と移相器１０４ｂとの間のインピーダンスの整合を行う整合回路である。
図５（ａ）、（ｂ）は、整合回路１０５、１０６の構成例を示す図である。直列コンデンサと並列コンデンサにて構成される。後述するループアンテナ１０７、１０８は放射抵抗が小さいため、損失の非常に小さい整合回路が必要である。インダクタはコンデンサに比べて損失が大きいため、整合回路に使用すると、放射効率が劣化し、利得が大幅に低下する。よって、コンデンサによる整合回路の構成が望ましい。
ループアンテナ１０７は、形成するループ面が接地板１０１の面に対して略垂直になるように設けられ、２つの給電端が、整合回路１０６と、後述する接地線１０９を経由して接地板１０１とに電気的に接続されたループ状の導体からなるループアンテナである。
ループアンテナ１０８は、形成するループ面が接地板１０１の面に対して略垂直になるように設けられ、２つの給電端が、整合回路１０５と、後述する接地線１０９を経由して接地板１０１とに電気的に接続されたループ状の導体からなるループアンテナである。
ループアンテナ１０７、１０８は、ループの軸方向が互いに等しく、また接地板１０１の長手方向とループの軸方向が一致する。
ループアンテナ１０７、１０８は、全長が送受信する電波の１波長以下である。ループアンテナ１０７、１０８のループの巻き数は、１回巻きとしているが、いくらであってもよい。また、ループアンテナ１０７、１０８のループの形状は図１のような矩形でなくてもよい。ループアンテナ１０７、１０８は、接地板１０１から突出して設けられている。
ループアンテナ１０７、１０８の給電側（整合回路１０５、１０６に接続されている給電端側）からグランド側（後述する接地線１０９を経由して接地板１０１に接続されている給電端側）へ向かうループの巻き方向は、互いに逆方向でなければならない。なお、ループアンテナ１０７、１０８のループのサイズは同一が望ましいが、異なっていてもよい。
接地線１０９は、ループアンテナ１０７、１０８のそれぞれの給電端と接地板１０１とを電気的に接続する接地線である。
図１において、ループアンテナ１０７、１０８のそれぞれの接地板１０１側に接続される方の端子を互いに接続して１つの端子とし、共通の接地線１０９を経由して接地板１０１に接続される。なお、ループアンテナ１０７、１０８のそれぞれに接地線を設け、別々に接地板１０１に接続してもよい。
図６（ａ）は、ループアンテナ１０７、１０８のそれぞれに接地線を設けた場合のループアンテナ１０７、１０８、接地線１０９の構成例を示す図である。図６（ｂ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ平面にあり、それぞれに接地線を設けた場合のループアンテナ１０７、１０８、接地線１０９の構成例を示す図である。図６（ｃ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ平面にあり、接地線を共通とした場合のループアンテナ１０７、１０８、接地線１０９の構成例を示す図である。
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のように接地線はそれぞれ設けても、共通の接地線としてもよく、またループアンテナ１０７、１０８のループの中心軸は一致していなくてもよい。
姿勢検知器１１０は、接地板１０１上に設けられ、本発明のアンテナ装置の傾きを検知して、送受信回路１０２に傾き情報を出力する姿勢検知器である。姿勢検知器１１０は具体的には加速度センサや転倒スイッチなど地面に対する傾きがわかるセンサで構成される。
交差偏波比検知器１１１は、接地板１０１上に設けられ、到来する受信電波の垂直偏波電力と水平偏波電力の比である交差偏波電力比を検知し、送受信回路１０２に交差偏波比の情報を出力する交差偏波比検知器である。
図７は、交差偏波比検知器１１１の構成例を示す図である。微小ループアンテナ２０１はループの軸方向がＸ軸方向である微小ループアンテナである。微小ループアンテナ２０２はループの軸方向がＹ軸方向である微小ループアンテナである。微小ループアンテナ２０３はループの軸方向がＺ軸方向である微小ループアンテナである。
信号処理部２０４は、微小ループアンテナ２０１、２０２、２０３に接続され、微小ループアンテナ２０１、２０２、２０３から受信された到来電波の信号強度を測定し、垂直偏波電力と水平偏波電力の比である交差偏波電力比を計算し、送受信回路１０２へ交差偏波比の情報を出力する信号処理部である。信号強度の測定から交差偏波電力比の計算まで送受信回路１０２にて処理してもよい。
本発明のアンテナ装置の傾きを姿勢検知器１１０にて検知し、傾きに応じて、微小ループアンテナ２０１、２０２、２０３のいずれかを垂直偏波測定用アンテナ、水平偏波測定用アンテナに割り当てて、両者から得られた信号強度の比から交差偏波電力比を算出する。例えば地面がＸＹ平面と平行な場合、微小ループアンテナ２０１、２０２で得られた信号強度のうち高いほうを垂直偏波電力、微小ループアンテナ２０３で得られた信号強度を水平偏波電力として、交差偏波電力比を計算する。
以上のように構成されたアンテナ装置について、その動作を説明する。
送受信回路１０２から出力された送信信号は、分配器１０３により２つに電力分割される。２つの分割された信号のうち一方は、移相器１０４ａにより所定の位相に変換され、整合回路１０５によりインピーダンス変換され、ループアンテナ１０８に出力される。２つの分割された信号のうち他方は、移相器１０４ｂにより所定の位相に変換され、整合回路１０６によりインピーダンス変換され、ループアンテナ１０７に出力される。送受信回路１０２から出力される移相量制御信号にもとづいて、ループアンテナ１０７、１０８に位相差給電をおこなう。
次に上記のように構成されたアンテナ装置の電波の放射について説明する。
図８（ａ）は、導体板と微小ループアンテナの位置関係を示す図である。図８（ｂ）は微小ループアンテナと導体板との距離と、導体板と反対方向の微小ループアンテナの利得の関係を示す図である。
微小ループアンテナは磁流を放射源とする磁流アンテナとして動作する。よって、ループ面が導体面に対して垂直であるとき、微小ループアンテナと導体板との距離が、波長に対して十分短いとき、利得が高くなる。
微小ループアンテナと導体板との距離が、４分の１波長の奇数倍であるとき、利得が大幅に低下する。微小ループアンテナと導体板との距離が、４分の１波長の偶数倍であるとき、利得が高くなる。
図９（ａ）は、導体板と線状アンテナの位置関係を示す図である。図９（ｂ）は線状アンテナと導体板との距離と、導体板と反対方向の線状アンテナの利得の関係を示す図である。
線状アンテナは電流を放射源とする電流アンテナとして動作する。よって、線状アンテナは導体面に対して平行であるとき、線状アンテナと導体板との距離が、波長に対して十分短いとき、利得が大幅に低下する。
線状アンテナと導体板との距離が、４分の１波長の奇数倍であるとき、利得が高くなる。線状アンテナと導体板との距離が、４分の１波長の偶数倍であるとき、利得が大幅に低下する。
図８、図９から、人体など導体の影響による利得変化を小さくするためには、電流アンテナ素子と磁流アンテナ素子の両方を有するアンテナであればよいことが分かる。
本発明のアンテナ装置は、ループアンテナ１０７、１０８が磁流アンテナ、接地板１０１が電流アンテナとして動作する。また、放射する偏波は、図１において地面がＸＹ平面と平行であり、Ｚ軸方向の偏波を垂直偏波、垂直偏波に直交する偏波を水平偏波とすると、ループアンテナ１０７、１０８はＸＹ平面上をループ状に電流が流れ、水平偏波を放射する。接地板１０１は、Ｚ軸方向にループアンテナ素子があり、さらに長手方向がＺ軸方向であるので、Ｚ軸方向に電流が流れ、垂直偏波を放射する。磁流アンテナ成分は水平偏波、電流アンテナ成分は垂直偏波を放射する。
図１０（ａ）は、ループアンテナ１０７、１０８に給電する位相差が０度のときのアンテナ装置の動作を示す図である。ループアンテナ１０７の給電位相をα１、ループアンテナ１０８の給電位相をα２、給電位相差をα１−α２とする。位相差が０度のとき、ループアンテナ１０７、１０８に流れる電流は互いに逆方向となるため、ループアンテナ１０７、１０８から形成される磁流は互いに打ち消しあう。また、ループアンテナ１０７、１０８から接地線１０９に流れ込む電流の向きは、ともに同一方向となるため、接地板１０１に電流が形成される。
図１０（ｂ）は、ループアンテナ１０７、１０８に給電する位相差が１８０度のときのアンテナ装置の動作を示す図である。位相差が１８０度のとき、ループアンテナ１０７、１０８に流れる電流はともに同一方向となるため、ループアンテナ１０７、１０８に磁流が形成される。また、ループアンテナ１０７、１０８から接地線１０９に流れ込む電流の向きは、互いに逆方向となるため、電流は互いに打ち消しあう。
図１１（ａ）は、ループアンテナ１０７、１０８に給電する位相差が６０度のときのアンテナ装置の動作を示す図である。図１１（ｂ）は、ループアンテナ１０７、１０８に給電する位相差が１２０度のときのアンテナ装置の動作を示す図である。
給電する位相差が０度に近くなるほど磁流が弱まり、電流が強まる。一方、給電する位相差が１８０度に近くなるほど磁流が強まり、電流が弱まる。
図１０、１１から、給電位相差を変化させることにより、電流、磁流の配分を制御することが出来ることがわかる。
次に、計算結果にもとづいて、本発明のアンテナ装置の特性について説明する。
図１２は、計算時のアンテナ装置の寸法を示す図である。周波数は４２６ＭＨｚ、ループアンテナ１０７、１０８の線の直径を０．４ｍｍ、ループ間の距離をｐ、ループのＸ軸方向の長さをｈ、ループアンテナ１０８と接地板１０１間の距離をｌとして計算した。
図１３は、ループアンテナ１０７、１０８の給電位相差とアンテナ装置のＸＹ面の平均利得の関係を示す図である。ループ間の距離ｐが７．５ｍｍのときの計算値である。
垂直、水平両偏波成分つまり電流、磁流両アンテナ成分から放射される電波の配分を給電位相差によって連続的かつ大幅に変化させることが可能である。
図１４は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の人体の影響の解析モデルおよび解析モデルの寸法を示す図である。図１４において、人体モデル３０１は直立した人体を直径２２０ｍｍ、高さ１７００ｍｍの円柱形状にてモデル化した人体モデルである。人体モデル３０１は比誘電率が５７．８、導電率が０．８２Ｓ／ｍとしている。本発明のアンテナ装置と人体モデル３０１との距離ｄを変化させて、本発明のアンテナ装置への人体の影響を計算した。
図１５（ａ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の給電位相差０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図である。図１５（ｂ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の給電位相差９０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図である。図１５（ｃ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の給電位相差１８０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図である。
給電位相差により人体との距離に対する利得特性を制御できることがわかる。次に実際の伝搬環境での実効的な利得を計算するため、人体との距離を変化させた場合の各交差偏波比（Ｃｒｏｓｓ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ：ＸＰＲ）毎の平均実効利得（Ｍｅａｎ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｇａｉｎ：ＭＥＧ）を計算した。
ここで、交差偏波比ＸＰＲは垂直偏波電力と水平偏波電力の比であり、次式で表される。
Figure 2009019850
また平均実効利得ＭＥＧは、到来波はほぼ水平面内に集中し、且つ一様に分布していると仮定し、ＸＹ面におけるアンテナの電力利得指向性の垂直偏波成分、水平偏波成分の平均値をそれぞれＧθａｖｅ、Ｇφａｖｅとすると、以下のような簡略化した式で表せる。
Figure 2009019850
図１６（ａ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合のＸＰＲ＝６ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図である。図１６（ｂ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合のＸＰＲ＝０ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図である。図１６（ｃ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合のＸＰＲ＝−６ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図である。
図１６から、それぞれ特定の交差偏波比に対して平均実効利得が一定となる位相差が存在することがわかる。
人体との距離５〜２１０ｍｍの間のＭＥＧの変動幅をΔＭＥＧとし、人体による利得変動の評価指標とした。図１７は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の給電位相差によるΔＭＥＧの変化を示した図である。伝搬環境などによってきまる各交差偏波比に対してΔＭＥＧが最小となる位相差が存在することがわかる。
以上は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合についての説明であるが、同様にループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合について人体の影響を解析した結果を図１８から図２１に示す。
図１８は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の人体の影響の解析モデルおよび解析モデルの寸法を示す図である。
図１９（ａ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の給電位相差０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図である。図１９（ｂ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の給電位相差９０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図である。図１９（ｃ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の給電位相差１８０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図である。
図２０（ａ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合のＸＰＲ＝６ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図である。図２０（ｂ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合のＸＰＲ＝０ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図である。図２０（ｃ）は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合のＸＰＲ＝−６ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図である。
図２１は、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の給電位相差によるΔＭＥＧの変化を示した図である。
以上から、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合と同様に、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合についても、給電位相差により人体との距離に対する利得特性を制御できることがわかる。また、それぞれ特定の交差偏波比に対して平均実効利得が一定となる位相差が存在することがわかる。また、伝搬環境などによってきまる各交差偏波比に対してΔＭＥＧが最小となる位相差が存在することがわかる。
ここで、ループアンテナ１０７、１０８のインピーダンス整合を崩すことなく、給電位相差を変化させるためには、ループアンテナ１０７、１０８間の相互結合量が小さくなければならない。
図２２（ａ）は、本発明のアンテナ装置の等価回路モデルを示す図である。図２２（ｂ）は、本発明のアンテナ装置の等価回路を示す図である。図２２（ｃ）は、本発明のアンテナ装置の変換後の等価回路を示す図である。
図２２（ａ）において、ループアンテナ１０７、１０８のインダクタンスをそれぞれＬ１、Ｌ２、ループアンテナ１０７、１０８間の相互インダクタンスをＭ、ループアンテナ１０７、１０８間の容量をＣ１２、ループアンテナ１０７、１０８とグランド間の容量をそれぞれＣ１ｇ、Ｃ２ｇとすると、本発明のアンテナ装置の等価回路は図２２（ｂ）のようになる。さらに図２２（ｂ）の等価回路を変換すると図２２（ｃ）のようになる。インダクタンスＬａ、Ｌｂ、Ｌｃは、インダクタンスＬ１、Ｌ２、相互インダクタンスＭを変換したものである。図２２（ｃ）から本発明のアンテナ装置は並列共振回路が複数合成されたものとみなすことが出来る。つまり、ループアンテナ１０７、１０８間の距離、ループアンテナ１０７、１０８のループ面積、ループアンテナ１０７、１０８とグランド１０１間の距離を並列共振するようにサイズを調整することにより、相互結合を小さくすることが出来る。
図２３（ａ）は、ループのＸ軸方向の長さｈを５ｍｍとした場合のループアンテナ１０８と接地板１０１間の距離ｌに対するＳ２１の変化を示す図である。図２３（ｂ）は、ループ間の距離ｐを７．５ｍｍとした場合のループアンテナ１０８と接地板１０１間の距離ｌに対するＳ２１の変化を示す図である。
Ｓ２１はＳパラメータのうち電力の伝達係数をあらわすパラメータであり、ループアンテナ１０７、１０８間の相互結合量を表す。相互結合量は小さいほどよいが、−１０ｄＢ以下であれば望ましい。つまり、ループアンテナ１０７とループアンテナ１０８の間の相互結合量が−１０ｄＢ以下となる位置に、ループアンテナ１０７及びループアンテナ１０８が配置されることが望ましい。
図２３（ａ）において、ループ間の距離ｐが短くなるとループ間の相互インダクタンスが増加するため、並列共振するｌの値が大きくなる。ループ間の距離が短くなるにつれてグランドとの距離ｌを伸ばすことにより、相互結合を低く抑えられる。
図２３（ｂ）において、ループ面積が広くなるとループのインダクタンス、ループ間の相互インダクタンスが増加するため、並列共振するｌの値が大きくなる。ループ面積が広くなるにつれてグランドとの距離ｌを伸ばすことにより、相互結合を低く抑えられる。
次に本発明のアンテナ装置の位相制御手順について説明する。図２４は、本発明のアンテナ装置と被制御機器５０１を含む無線通信システムの構成例を示した図である。
被制御機器５０１は、本発明のアンテナ装置が認証エリア内（認証キーの周囲数メートル以内）にあるかどうかにより、機能ロックや警報ブザーの動作を制御される被制御機器である。具体的には、アンテナ装置が認証エリア内になければ機能ロックや警報ブザーの動作を行い、アンテナ装置が認証エリア内にあれば機能ロックや警報ブザーの動作を行わない。
垂直偏波アンテナ５０２は、アンテナ装置と無線通信するために被制御機器５０１に備えられ、垂直偏波成分を放射する垂直偏波アンテナである。水平偏波アンテナ５０３は、アンテナ装置と無線通信するために被制御機器５０１に備えられ、水平偏波成分を放射する水平偏波アンテナである。
姿勢検知器５０４は、被制御機器５０１に備えられ、被制御機器５０１の傾きを検知して、無線通信によりアンテナ装置へその傾き情報を送る姿勢検知器である。姿勢検知器５０４は具体的には加速度センサや転倒スイッチなど基準面（例えば地面など）に対する傾きがわかるセンサで構成される。
図２５は本発明のアンテナ装置の給電位相差の設定手順を示した図である。まずステップ１において、アンテナ装置（送受信回路１０２）は給電位相差の設定を開始する。ステップ２において、本発明のアンテナ装置の基準平面（例えば、地面）に対する傾きを検知する姿勢検知器１１０により検知する。ステップ３においてアンテナ装置（送受信回路１０２）はＸＰＲを検知するかどうか判断する。ステップ４において交差偏波比検知器１１１により到来電波の交差偏波比ＸＰＲを検知する。ステップ５においてアンテナ装置（送受信回路１０２）は当該アンテナ装置と到来電波の交差偏波比ＸＰＲからΔＭＥＧが最小となる給電位相差を判断し、設定する。
ステップ３において、交差偏波比検知器１１１の搭載を省略したい場合や、交差偏波比検知器１１１を搭載した場合であっても交差偏波比の検知処理を省きたい場合は、ステップ６においてアンテナ装置（送受信回路１０２）は被制御機器５０１の傾きを検知するかどうか判断する。
ステップ６で被制御機器５０１の傾きを検知する場合、姿勢検知器５０４はステップ７にて被制御機器５０１の傾きを検知してアンテナ装置に送信し、アンテナ装置（送受信回路１０２）は姿勢検知器５０４で検知された傾きから交差偏波比ＸＰＲを判断してステップ５へ進む。
図２６は、本発明のアンテナ装置の給電位相差の設定例を示した図である。図１７、図２１のΔＭＥＧ特性に基づいた場合の設定例である。ループアンテナ１０７、１０８のループ面が図１のようにＸＹ面に対して水平である場合、ループアンテナ１０７、１０８は水平偏波アンテナ、接地板１０１は垂直偏波アンテナとなるが、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合、ループアンテナ１０７、１０８は垂直偏波アンテナ、接地板１０１は水平偏波アンテナとなる。
また、図１４、図１８からもわかるように、本発明のアンテナ装置の傾きにより、人体とループアンテナ１０７、１０８の相互の位置関係、人体と接地板１０１の相互の位置関係が変わる。これにより、磁流アンテナであるループアンテナ１０７、１０８、電流アンテナである接地板１０１、それぞれの人体の影響度も変化し、図１５、図１９からわかるように同じ給電位相差でも人体との距離に対する電流アンテナ成分と磁流アンテナ成分の利得の変化の様子が大きく異なる。
つまり、各ＸＰＲに対応する給電位相差が、本発明のアンテナ装置の地面に対する傾きによって変化する。よって、図２６のように本発明のアンテナ装置の地面に対する傾きと到来電波のＸＰＲからΔＭＥＧが最小となる給電位相差を判断し、設定する。
なお、図２５において、被制御機器５０１の利用時の傾きがつねに一定であり、交差偏波比ＸＰＲが利用時にあまり変化しない場合、事前に交差偏波比ＸＰＲを把握できるため、ステップ４やステップ７での交差偏波比ＸＰＲを検知する処理は省略できる。
また、被制御機器５０１の利用時の傾きが変化する場合であっても、被制御機器５０１が備えるアンテナから放射される垂直偏波成分と水平両偏波成分が同程度（略同一を含む）となるように、被制御機器５０１のアンテナを構成することで、被制御機器５０１の傾きによらず交差偏波比ＸＰＲはつねにほぼ０ｄＢとなるため、ステップ４やステップ７での交差偏波比ＸＰＲを検知する処理を省略できる。このとき、本発明のアンテナ装置の給電位相差を、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合は１５０度とし、ループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合は９０度に設定する。また、このとき、給電位相差を利用して、磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を予め決められた配分で制御する。
以上により、パソコンなど被制御機器側のアンテナの偏波や伝搬環境によってきまる交差偏波比に応じて給電位相差を最適値に設定することにより、人体による利得変化を小さくできる。
本発明のアンテナ装置は、互いに偏波面が直交する磁流アンテナと電流アンテナを備えて、両者から放射される電波の配分の調整機能を有するものである。
図２７は、本発明のアンテナ装置の原理を示す図である。
磁流アンテナ４０１は、磁流を放射源とするループアンテナ、スロットアンテナ、パッチアンテナ、逆Ｆアンテナなどの磁流アンテナである。
電流アンテナ４０２は、電流を放射源とする線状アンテナや接地板などの電流アンテナである。磁流アンテナ４０１、電流アンテナ４０２の両者の偏波は直交している。また、磁流アンテナ４０１、電流アンテナ４０２はそれぞれ単一のアンテナ素子で構成しなくてもよい。
電流磁流配分制御回路４０３は、送受信回路１０２から入力される送受信信号を、磁流アンテナ４０１、電流アンテナ４０２から放射する電波の配分に基づいて、分配して出力する回路である。磁流アンテナ４０１、電流アンテナ４０２への分配の比率は、送受信回路１０２から入力される配分制御信号に基づいて決められる。
なお、図１は、磁流アンテナをループアンテナ１０７、１０８で構成し、電流アンテナを接地板１０１で構成したものであり、両者から放射される電波の配分の制御をループアンテナ１０７、１０８の給電位相差を制御することで行った場合に相当する。このように、本発明は、図１のように磁流アンテナと電流アンテナを一体として構成した場合であっても、図２７のように別々に構成した場合であっても発明に影響を及ぼさない。
最後に、本発明におけるアンテナ装置は、図１等に示す構成に限らず、その構成を搭載した送受信装置も含むものである。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2007年12月4日出願の日本特許出願No.2007-313258、2008年6月30日出願の日本特許出願No.2008-170088、及び、2007年8月3日出願の国際特許出願PCT/JP2007/065258に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明のアンテナ装置は、人体による利得の変化を小さくすることができる。よって、本発明のアンテナ装置を、例えば、セキュリティなど位置検知や距離検知な機器に搭載されるアンテナ装置として適用できる。
本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の構成を示す図 本発明の実施の形態１における分配器１０３のウィルキンソン分配器による構成例を示す図 本発明の実施の形態１における位相変化量の範囲が０度から９０度の移相器１０４ａ、１０４ｂの構成例を示す図 本発明の実施の形態１における位相変化量の範囲が０度から−９０度の移相器１０４ａ、１０４ｂの構成例を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１における整合回路１０５、１０６の構成例を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１における整合回路１０５、１０６の構成例を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のそれぞれに接地線を設けた場合のループアンテナ１０７、１０８、接地線１０９の構成例を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ平面にあり、それぞれに接地線を設けた場合のループアンテナ１０７、１０８、接地線１０９の構成例を示す図（ｃ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ平面にあり、接地線を共通とした場合のループアンテナ１０７、１０８、接地線１０９の構成例を示す図 本発明の実施の形態１における交差偏波比検知器１１１の構成例を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１における導体板と微小ループアンテナの位置関係を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１における微小ループアンテナと導体板との距離と、導体板と反対方向の微小ループアンテナの利得の関係を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１における導体板と線状アンテナの位置関係を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１における線状アンテナと導体板との距離と、導体板と反対方向の線状アンテナの利得の関係を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８に給電する位相差が０度のときのアンテナ装置の動作を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８に給電する位相差が１８０度のときのアンテナ装置の動作を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８に給電する位相差が６０度のときのアンテナ装置の動作を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８に給電する位相差が１２０度のときのアンテナ装置の動作を示す図 本発明の実施の形態１における計算時のアンテナ装置の寸法を示す図 本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８の給電位相差とアンテナ装置のＸＹ面の平均利得の関係を示す図 本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の人体の影響の解析モデルおよび解析モデルの寸法を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の給電位相差０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の給電位相差９０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図（ｃ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の給電位相差１８０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合のＸＰＲ＝６ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合のＸＰＲ＝０ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図（ｃ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合のＸＰＲ＝−６ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図 本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して水平である場合の給電位相差によるΔＭＥＧの変化を示した図 本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の人体の影響の解析モデルおよび解析モデルの寸法を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の給電位相差０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の給電位相差９０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図（ｃ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の給電位相差１８０度のときの人体モデル３０１との距離に対するＸＹ平面の平均利得の変化を示した図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合のＸＰＲ＝６ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合のＸＰＲ＝０ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図（ｃ）本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合のＸＰＲ＝−６ｄＢのときの人体との距離に対するＭＥＧの変化を示した図 本発明の実施の形態１におけるループアンテナ１０７、１０８のループ面がＸＹ面に対して垂直である場合の給電位相差によるΔＭＥＧの変化を示した図 （ａ）本発明の実施の形態１における本発明のアンテナ装置の等価回路モデルを示す図（ｂ）本発明の実施の形態１における本発明のアンテナ装置の等価回路を示す図（ｃ）本発明の実施の形態１における本発明のアンテナ装置の変換後の等価回路を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるループのＸ軸方向の長さｈを５ｍｍとした場合のループアンテナ１０８と接地板１０１間の距離ｌに対するＳ２１の変化を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるループ間の距離ｐを７．５ｍｍとした場合のループアンテナ１０８と接地板１０１間の距離ｌに対するＳ２１の変化を示す図 本発明の実施の形態１におけるシステムの構成例を示した図 本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の給電位相差の設定手順を示した図 本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の給電位相差の設定例を示した図 本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の原理を示す図
符号の説明
１０１ 接地板
１０２ 送受信回路
１０３ 分配器
１０４ａ、１０４ｂ 移相器
１０５、１０６ 整合回路
１０７、１０８ ループアンテナ
１０９ 接地線
１１０ 姿勢検知器
１１１ 交差偏波比検知器
２０１、２０２、２０３ 微小ループアンテナ
２０４ 信号処理部
３０１ 人体モデル
４０１ 磁流アンテナ
４０２ 電流アンテナ
４０３ 電流磁流配分制御回路
５０１ 被制御機器
５０２ 垂直偏波アンテナ
５０３ 水平偏波アンテナ
５０４ 姿勢検知器

Claims (16)

  1. 磁流を放射源とする磁流アンテナと、
    電流を放射源とする電流アンテナと、
    前記磁流アンテナ及び電流アンテナに対して信号の給電を行う信号給電手段とを備え、
    前記磁流アンテナから放射される偏波と前記電流アンテナから放射される偏波とが直交するように前記磁流アンテナ及び電流アンテナが配置され、
    前記信号給電手段は、前記磁流アンテナと前記電流アンテナから放射される電波の配分を制御するアンテナ装置。
  2. 前記信号給電手段を設置した接地板の基準平面に対する傾きを検知する姿勢検知手段を設け、
    前記信号給電手段は、前記姿勢検知手段により検知される傾きに応じて、磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を制御する請求項１記載のアンテナ装置。
  3. 前記信号給電手段は、無線機器からの到来電波に含まれる前記無線機器の基準平面に対する傾き情報に応じて、磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を制御する請求項１または２記載のアンテナ装置。
  4. 無線機器からの到来電波の交差偏波比を検知する交差偏波比検知手段を設け、
    前記信号給電手段は、前記交差偏波比検知手段により検知される交差偏波比に応じて、磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を制御する請求項２または３記載のアンテナ装置。
  5. 無線機器からの到来電波の垂直偏波成分と水平偏波成分が略同一である場合、前記信号給電手段は、磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を予め決められた配分で制御する請求項２または３記載のアンテナ装置。
  6. 前記信号給電手段は、利得の変動幅が所定範囲内に収まるように磁流アンテナと電流アンテナから放射される電波の配分を制御する請求項２ないし５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  7. 接地導体を有する平面状の接地板と、
    前記接地板から水平方向に離れた位置に設けた第１ループアンテナ及び第２ループアンテナと、
    前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナのそれぞれ一端に設けた給電点に対して信号の給電を行う信号給電手段とを備え、
    前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナに形成されるループ面は前記接地板に対して垂直に形成され、
    前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナの他端は前記接地板に接続され、
    前記第１ループアンテナの給電点から前記接地板へ至る方向に向かう巻き方向と、前記第２ループアンテナの給電点から前記接地板へ至る方向に向かう巻き方向とが互いに反対方向となり、
    前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナから放射されるループ面に平行な偏波と、前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナから前記接地板へ流れ込む電流により放射される偏波とが直交するアンテナ装置。
  8. 前記第１ループアンテナに形成されるループ面と前記第２ループアンテナに形成されるループ面とが向かい合う請求項７記載のアンテナ装置。
  9. 前記第１ループアンテナと前記第２ループアンテナの間の相互結合量が−１０ｄＢ以下となる位置に、前記第１ループアンテナ及び第２ループアンテナが配置された請求項８記載のアンテナ装置。
  10. 前記信号給電手段は、前記第１ループアンテナに給電する信号の位相と前記第２ループアンテナに給電する信号の位相とを制御する請求項９記載のアンテナ装置。
  11. 基準平面に対する接地板の傾きを検知する姿勢検知手段を設け、
    前記信号給電手段は、前記姿勢検知手段により検知される傾きに応じて、前記第１ループアンテナに給電する信号の位相と前記第２ループアンテナに給電する信号の位相とを制御する請求項１０記載のアンテナ装置。
  12. 前記信号給電手段は、無線機器からの到来電波に含まれる前記無線機器の基準平面に対する傾き情報に応じて、前記第１ループアンテナと前記第２ループアンテナから放射される電波の配分を制御する請求項１０または１１記載のアンテナ装置。
  13. 到来電波の交差偏波比を検知する交差偏波比検知手段を設け、
    前記信号給電手段は、前記交差偏波比検知手段により検知される交差偏波比に応じて、前記第１ループアンテナに給電する信号の位相と前記第２ループアンテナに給電する信号の位相とを制御する請求項１１または１２記載のアンテナ装置。
  14. 無線機器からの到来電波の垂直偏波成分と水平偏波成分が略同一である場合、前記信号給電手段は、前記第１ループアンテナと前記第２ループアンテナから放射される電波の配分を予め決められた配分で制御する請求項１１または１２記載のアンテナ装置。
  15. 前記信号給電手段は、利得の変動幅が所定範囲内に収まるように前記第１ループアンテナに給電する信号の位相と前記第２ループアンテナに給電する信号の位相とを制御する請求項１１ないし１４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  16. 請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のアンテナ装置と、
    前記アンテナ装置と無線通信を行う無線機器と
    を備える無線通信システム。
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