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� ��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� �おいて、前記信号給電手段を設置した接地� �の基準平面に対する傾きを検知する姿勢検� �手段を設け、前記信号給電手段は、前記姿� �検知手段により検知される傾きに応じて、� �流アンテナと電流アンテナから放射される� �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� ��化しても、人体による利得の変化が小さい� ��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� ��装置において、前記信号給電手段は、無線� ��器からの到来電波に含まれる前記無線機器� ��基準平面に対する傾き情報に応じて、磁流� ��ンテナと電流アンテナから放射される電波� ��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� ��ても、人体による利得の変化が小さいアン� ��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� ��装置において、無線機器からの到来電波の� ��差偏波比を検知する交差偏波比検知手段を� ��け、前記信号給電手段は、前記交差偏波比� ��知手段により検知される交差偏波比に応じ� ��、磁流アンテナと電流アンテナから放射さ� ��る電波の配分を制御するアンテナ装置であ� ��。

 この構成により、到来電波の交差偏波比� ��変化しても、人体による利得の変化が小さ� ��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� ��装置において、無線機器からの到来電波の� ��直偏波成分と水平偏波成分が略同一である� ��合、前記信号給電手段は、磁流アンテナと� ��流アンテナから放射される電波の配分を予� ��決められた配分で制御するアンテナ装置で� ��る。

 この構成により、交差偏波比の検知処理� ��、無線機器の傾き情報がなくても、人体に� ��る利得の変化が小さいアンテナ装置を実現� ��きる。

 第6の発明は、第2から第5の発明のアンテ� ��装置において、前記信号給電手段は、利得� ��変動幅が所定範囲内に収まるように磁流ア� ��テナと電流アンテナから放射される電波の� ��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� ��幅が所定範囲内となるアンテナ装置を実現� ��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� ��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� �点に対して信号の給電を行う信号給電手段� �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� �ンテナ及び第2ループアンテナの他端を前記� ��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� �前記接地板へ至る方向に向かう巻き方向と� �互いに反対方向となり、前記第1ループアン� ��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� �ナ及び第2ループアンテナから前記接地板へ� ��れ込む電流により放射される偏波とが直交� ��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� ��流アンテナ成分と電流アンテナ成分を有す� ��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� �おいて、前記第1ループアンテナに形成され� ��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� ��する第1ループアンテナ及び第2ループアン� �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� �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� ��る位置に、前記第1ループアンテナ及び第2� �ープアンテナを構成するアンテナ装置であ� �。

 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� ��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� �ープアンテナに給電する信号の位相とを制� �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� ��小さいループアンテナを用いたアンテナ装� ��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� �する信号の位相と前記第2ループアンテナに� ��電する信号の位相とを制御するアンテナ装� ��である。

 第12の発明は、第10または第11の発明のア� ��テナ装置において、前記信号給電手段は、� ��線機器からの到来電波に含まれる前記無線� ��器の基準平面に対する傾き情報に応じて、� ��記第1ループアンテナと前記第2ループアン� �ナから放射される電波の配分を制御するア� �テナ装置である。

 この構成により、無線機器の傾きが変化� ��ても、人体による利得の変化が小さいアン� ��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� ��化しても、人体による利得の変化が小さい� ��ープアンテナを用いたアンテナ装置を実現� ��きる。

 第13の発明は、第11または第12の発明のア� ��テナ装置において、到来電波の交差偏波比� ��検知する交差偏波比検知手段を設け、前記� ��号給電手段は、前記交差偏波比検知手段に� ��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� �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� ��変化しても、人体による利得の変化が小さ� ��ループアンテナを用いたアンテナ装置を実� ��できる。

 第14の発明は、第11または第12のアンテナ� ��置において、無線機器からの到来電波の垂� ��偏波成分と水平偏波成分が略同一である場� ��、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� �電波の配分を予め決められた配分で制御す� �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� ��、無線機器の傾き情報がなくても、人体に� ��る利得の変化が小さいアンテナ装置を実現� ��きる。

 第15の発明は、第11から第14の発明のアン� ��ナ装置において、前記信号給電手段は、利� ��の変動幅が所定範囲内に収まるように前記� ��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� �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� ��幅が所定範囲内となるループアンテナを用� ��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� �ンテナ装置と、そのアンテナ装置と無線通� �を行う無線機器とを備える無線通信システ� �である。

 このシステム構成によれば、アンテナ装� ��は人体による利得の変化を小さくすること� ��できる。

 以下、本発明のアンテナを実施するため� ��最良の形態について、図1から図27の各図面� ��沿って説明する。なお、この実施の形態に� ��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� ��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� �有する接地板である。接地板101は、長手方� �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� ��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� ��号を処理する送受信回路である。なお、送� ��信回路102は、送信回路のみ、または受信回� ��のみであってもよい。また、後述する姿勢� ��知器110から送受信回路102へ本発明のアンテ� ��装置の傾き情報が入力される。また、後述� ��る交差偏波比検知器111から送受信回路102へ� ��来電波の交差偏波比の情報が入力される。� ��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� �する。

 分配器103は、接地板101に設けられ、入力� ��子が送受信回路102に接続され、送受信回路1 02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� �ダクタLと3つの並列コンデンサCと抵抗Rによ� ��構成される。分配器103は、チップ部品が使� ��できるインダクタやコンデンサにより回路� ��構成できるため、一般的な伝送線路を用い� ��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� �103の2つの出力端子にそれぞれ接続され、入� ��された信号の位相を、送受信回路102から出� ��される移相量制御信号に基づいて、所定の� ��に変換して出力する移相器である。これに� ��り後述するループアンテナ107、108に給電す� ��2つの信号の給電位相差を変化させる。2つ� �信号の位相差を変化させることができれば� �いので、分配器103の2つの出力端子のうち、� ��方のみ移相器が接続されていてもよい。ま� ��、移相量が固定の値であり、移相量の制御� ��必要ない場合、移相量制御信号は不要とし� ��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� ��の異なる移相量を有する移相器をスイッチ� ��て切り替えることにより構成される。移相� ��はそれぞれ2つの直列コンデンサCとその間� �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� �接続する。

 図4は、位相変化量の範囲が0度から-90度� �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� ��設けられた1つの直列インダクタLにより構� �される。移相量が0度の場合は、入出力を直� ��接続する。

 移相器104a、104bは、チップ部品が使用で� �るインダクタやコンデンサにより回路を構� �できるため、一般的な遅延線路を切り替え� �方式の移相器を用いた場合に比べて、回路� �小型化できる。

 整合回路105は、接地板101上に設けられ、� ��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� �う整合回路である。

 整合回路106は、接地板101上に設けられ、� ��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� �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� ��接地板101の面に対して略垂直になるように� ��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� ��接地板101の面に対して略垂直になるように� ��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� ��が互いに等しく、また接地板101の長手方向� ��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� ��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� �るが、いくらであってもよい。また、ルー� �アンテナ107、108のループの形状は図1のよう� ��矩形でなくてもよい。ループアンテナ107、1 08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� �ド側(後述する接地線109を経由して接地板101� ��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� ��ぞれの給電端と接地板101とを電気的に接続� ��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� �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� �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10 7、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、� ��受信回路102に傾き情報を出力する姿勢検知� ��である。姿勢検知器110は具体的には加速度� ��ンサや転倒スイッチなど地面に対する傾き� ��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� ��られ、到来する受信電波の垂直偏波電力と� ��平偏波電力の比である交差偏波電力比を検� ��し、送受信回路102に交差偏波比の情報を出� ��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� �である。微小ループアンテナ202はループの� �方向がY軸方向である微小ループアンテナで� ��る。微小ループアンテナ203はループの軸方� ��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� ��測定し、垂直偏波電力と水平偏波電力の比� ��ある交差偏波電力比を計算し、送受信回路1 02へ交差偏波比の情報を出力する信号処理部� ��ある。信号強度の測定から交差偏波電力比� ��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� ��110にて検知し、傾きに応じて、微小ループ� ��ンテナ201、202、203のいずれかを垂直偏波測� ��用アンテナ、水平偏波測定用アンテナに割� ��当てて、両者から得られた信号強度の比か� ��交差偏波電力比を算出する。例えば地面がX Y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� �偏波電力、微小ループアンテナ203で得られ� �信号強度を水平偏波電力として、交差偏波� �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� ��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� �分割された信号のうち一方は、移相器104aに� ��り所定の位相に変換され、整合回路105によ� ��インピーダンス変換され、ループアンテナ1 08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� �れ、整合回路106によりインピーダンス変換� �れ、ループアンテナ107に出力される。送受� �回路102から出力される移相量制御信号にも� �づいて、ループアンテナ107、108に位相差給� �をおこなう。

 次に上記のように構成されたアンテナ装� ��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� �アンテナと導体板との距離と、導体板と反� �方向の微小ループアンテナの利得の関係を� �す図である。

 微小ループアンテナは磁流を放射源とす� ��磁流アンテナとして動作する。よって、ル� ��プ面が導体面に対して垂直であるとき、微� ��ループアンテナと導体板との距離が、波長� ��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� �に低下する。微小ループアンテナと導体板� �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� �体板との距離と、導体板と反対方向の線状� �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� ��ンテナとして動作する。よって、線状アン� ��ナは導体面に対して平行であるとき、線状� ��ンテナと導体板との距離が、波長に対して� ��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� �利得変化を小さくするためには、電流アン� �ナ素子と磁流アンテナ素子の両方を有する� �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� ��107、108が磁流アンテナ、接地板101が電流ア� ��テナとして動作する。また、放射する偏波� ��、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、� ��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� ��平偏波、電流アンテナ成分は垂直偏波を放� ��する。

 図10(a)は、ループアンテナ107、108に給電� �る位相差が0度のときのアンテナ装置の動作� ��示す図である。ループアンテナ107の給電位� ��をα1、ループアンテナ108の給電位相をα2、� ��電位相差をα1-α2とする。位相差が0度のと� �、ループアンテナ107、108に流れる電流は互� �に逆方向となるため、ループアンテナ107、10 8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� �流れ込む電流の向きは、ともに同一方向と� �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� �る位相差が180度のときのアンテナ装置の動� �を示す図である。位相差が180度のとき、ル� �プアンテナ107、108に流れる電流はともに同� �方向となるため、ループアンテナ107、108に� �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、� �いに逆方向となるため、電流は互いに打ち� �しあう。

 図11(a)は、ループアンテナ107、108に給電� �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1 07、108に給電する位相差が120度のときのアン� ��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� ��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� �す図である。周波数は426MHz、ループアンテ� �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� �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� ��アンテナ成分から放射される電波の配分を� ��電位相差によって連続的かつ大幅に変化さ� ��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� �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� ��した人体を直径220mm、高さ1700mmの円柱形状� �てモデル化した人体モデルである。人体モ� �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� �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� �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� �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� ��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� ��面の平均利得の変化を示した図である。図1 5(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� ��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� ��得特性を制御できることがわかる。次に実� ��の伝搬環境での実効的な利得を計算するた� ��、人体との距離を変化させた場合の各交差� ��波比(Cross Polarization Power Ratio:XPR)毎の平均� ��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� ��平偏波電力の比であり、次式で表される。

 また平均実効利得MEGは、到来波はほぼ水平� ��内に集中し、且つ一様に分布していると仮� ��し、XY面におけるアンテナの電力利得指向� �の垂直偏波成分、水平偏波成分の平均値を� �れぞれG _θave 、G _φave とすると、以下のような簡略化した式で表せ る。

 図16(a)は、ループアンテナ107、108のルー� �面がXY面に対して水平である場合のXPR=6dBの� �きの人体との距離に対するMEGの変化を示し� �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X PR=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� ��107、108のループ面がXY面に対して水平であ� �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� �して平均実効利得が一定となる位相差が存� �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δM EGとし、人体による利得変動の評価指標とし� ��。図17は、ループアンテナ107、108のループ� �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� ��などによってきまる各交差偏波比に対して� �MEGが最小となる位相差が存在することがわ� �る。

 以上は、ループアンテナ107、108のループ� ��がXY面に対して水平である場合についての� �明であるが、同様にループアンテナ107、108� �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2 1に示す。

 図18は、ループアンテナ107、108のループ� �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� �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� �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� ��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� ��面の平均利得の変化を示した図である。図1 9(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� ��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� �面がXY面に対して垂直である場合のXPR=6dBの� �きの人体との距離に対するMEGの変化を示し� �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X PR=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� ��107、108のループ面がXY面に対して垂直であ� �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� �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� ��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� ��わかる。

 ここで、ループアンテナ107、108のインピ� ��ダンス整合を崩すことなく、給電位相差を� ��化させるためには、ループアンテナ107、108� ��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� �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� ��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� �インダクタンスをそれぞれL1、L2、ループア� ��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)� �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� ��ある。図22(c)から本発明のアンテナ装置は� �列共振回路が複数合成されたものとみなす� �とが出来る。つまり、ループアンテナ107、10 8間の距離、ループアンテナ107、108のループ� �積、ループアンテナ107、108とグランド101間� �距離を並列共振するようにサイズを調整す� �ことにより、相互結合を小さくすることが� �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� �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� ��。つまり、ループアンテナ107とループアン� ��ナ108の間の相互結合量が-10dB以下となる位� �に、ループアンテナ107及びループアンテナ10 8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� ��るとループ間の相互インダクタンスが増加� ��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� �く抑えられる。

 図23(b)において、ループ面積が広くなる� �ループのインダクタンス、ループ間の相互� �ンダクタンスが増加するため、並列共振す� �lの値が大きくなる。ループ面積が広くなる� ��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� ��について説明する。図24は、本発明のアン� �ナ装置と被制御機器501を含む無線通信シス� �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� ��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� �ブザーの動作を制御される被制御機器であ� �。具体的には、アンテナ装置が認証エリア� �になければ機能ロックや警報ブザーの動作� �行い、アンテナ装置が認証エリア内にあれ� �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� ��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� ��ある。水平偏波アンテナ503は、アンテナ装� ��と無線通信するために被制御機器501に備え� ��れ、水平偏波成分を放射する水平偏波アン� ��ナである。

 姿勢検知器504は、被制御機器501に備えら� ��、被制御機器501の傾きを検知して、無線通� ��によりアンテナ装置へその傾き情報を送る� ��勢検知器である。姿勢検知器504は具体的に� ��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� �構成される。

 図25は本発明のアンテナ装置の給電位相� �の設定手順を示した図である。まずステッ� �1において、アンテナ装置(送受信回路102)は� �電位相差の設定を開始する。ステップ2にお� ��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� �110により検知する。ステップ3においてアン� ��ナ装置(送受信回路102)はXPRを検知するかど� �か判断する。ステップ4において交差偏波比� ��知器111により到来電波の交差偏波比XPRを検� ��する。ステップ5においてアンテナ装置(送� �信回路102)は当該アンテナ装置と到来電波の� ��差偏波比XPRからδMEGが最小となる給電位相� �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� �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� �機器501の傾きを検知してアンテナ装置に送� �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� �差の設定例を示した図である。図17、図21の� �MEG特性に基づいた場合の設定例である。ル� �プアンテナ107、108のループ面が図1のようにX Y面に対して水平である場合、ループアンテ� �107、108は水平偏波アンテナ、接地板101は垂� �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� �わかるように同じ給電位相差でも人体との� �離に対する電流アンテナ成分と磁流アンテ� �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、� ��発明のアンテナ装置の地面に対する傾きに� ��って変化する。よって、図26のように本発� �のアンテナ装置の地面に対する傾きと到来� �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� �時の傾きがつねに一定であり、交差偏波比XP Rが利用時にあまり変化しない場合、事前に� �差偏波比XPRを把握できるため、ステップ4や� ��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� ��する場合であっても、被制御機器501が備え� ��アンテナから放射される垂直偏波成分と水� ��両偏波成分が同程度(略同一を含む)となる� �うに、被制御機器501のアンテナを構成する� �とで、被制御機器501の傾きによらず交差偏� �比XPRはつねにほぼ0dBとなるため、ステップ4� ��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1 50度とし、ループアンテナ107、108のループ面� ��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� ��アンテナの偏波や伝搬環境によってきまる� ��差偏波比に応じて給電位相差を最適値に設� ��することにより、人体による利得変化を小� ��くできる。

 本発明のアンテナ装置は、互いに偏波面� ��直交する磁流アンテナと電流アンテナを備� ��て、両者から放射される電波の配分の調整� ��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� �す図である。

 磁流アンテナ401は、磁流を放射源とする� ��ープアンテナ、スロットアンテナ、パッチ� ��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� ��状アンテナや接地板などの電流アンテナで� ��る。磁流アンテナ401、電流アンテナ402の両� ��の偏波は直交している。また、磁流アンテ� ��401、電流アンテナ402はそれぞれ単一のアン� ��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1 02から入力される送受信信号を、磁流アンテ� ��401、電流アンテナ402から放射する電波の配� ��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� ��比率は、送受信回路102から入力される配分� ��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� �に磁流アンテナと電流アンテナを一体とし� �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� ��て説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱� ��ることなく様々な変更や修正を加えること� ��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� ��出願PCT/JP2007/065258に基づくものであり、そ� �内容はここに参照として取り込まれる。