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Title:
ANTENNA UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/143220
Kind Code:
A1
Abstract:
An antenna unit employing a minute loop antenna comprises a minute loop antenna (11) formed substantially perpendicular to the mounting surface of a circuit board (2), a ground pattern (6) formed on the mounting surface of the circuit board (2) and functioning as a dipole antenna, and a wireless circuit section (12) mounted on the circuit board. When a conductors is arranged closely, increase in resonance frequency of the minute loop antenna (11) due to the conductor is compensated by lowering the resonance frequency of the dipole antenna (6), thereby reducing impedance mismatch between the minute loop antenna (11) and the dipole antenna (6) and the wireless circuit section (12).

Inventors:
UEDA SHINSUKE (JP)
MATSUMOTO KAZUHIRO (JP)
YOSHIKI KAZUHISA (JP)
HIGASHIHAMA HIROTADA (JP)
KASAI HIDEKI (JP)
TANIKAGA YOKO (JP)
SAEKI TAKASHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/059151
Publication Date:
November 27, 2008
Filing Date:
May 19, 2008
Export Citation:
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Assignee:
PANASONIC ELEC WORKS CO LTD (JP)
UEDA SHINSUKE (JP)
MATSUMOTO KAZUHIRO (JP)
YOSHIKI KAZUHISA (JP)
HIGASHIHAMA HIROTADA (JP)
KASAI HIDEKI (JP)
TANIKAGA YOKO (JP)
SAEKI TAKASHI (JP)
International Classes:
H01Q7/00; H01Q1/48; H01Q9/16; H01Q21/30
Domestic Patent References:
WO1992020117A11992-11-12
Foreign References:
JP2841358B21998-12-24
JP3840883B22006-11-01
JP2004179995A2004-06-24
JPH0777324B21995-08-16
JPH0213842B21990-04-05
JP2002299880A2002-10-11
DE10025992A12002-01-03
GB2245428A1992-01-02
US6437750B12002-08-20
JP2004165916A2004-06-10
JPH0690107A1994-03-29
Other References:
"Antenna Kogaku Handbook", THE INSTITUTE OF ELECTRONICS, INFORMATION AND COMMUNICATION ENGINEERS, 1ST EDITION, 10TH PRINT, 5 March 1999 (1999-03-05), pages 62 - 68
Attorney, Agent or Firm:
ITAYA, Yasuo (9-10 Minamisemba 3-chome, Chuo-ku, Osaka-sh, Osaka 81, JP)
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Claims:
1. 回路基板の実装面に対して略垂直となるように形成された微小ループアンテナと、前記回路基板の実装面に形成され、ダイポールアンテナとして機能するグランドパターンと、前記回路基板上に実装された無線回路部を備えたアンテナ装置において、
 導電体が近接している場合に、その導電体による前記微小ループアンテナの共振周波数の上昇を、前記ダイポールアンテナの共振周波数の低下により補償し、それにより、前記微小ループアンテナ及び前記ダイポールアンテナと前記無線回路部のインピーダンス不整合を防止又は低減したことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記微小ループアンテナを構成する導電路上に直列接続されたキャパシタンス成分をさらに備え、
 前記微小ループアンテナへの給電点及び前記微小ループアンテナの前記グランドパターンへの接地点との間の導電路距離と、前記微小ループアンテナの前記グランドパターンへの接地点と前記キャパシタンス成分を直列接続する導電路上の接続点との間の導電路距離が、前記微小ループアンテナを構成する導電路に沿って流れ、微小ループアンテナとしての放射に寄与する電流(微小ループモード電流)と、前記グランドパターンを前記回路基板の長手方向に流れ、ダイポールアンテナとしての放射に寄与する電流(ダイポールモード電流)がほぼ同じ割合になるように設定されていることを特徴する請求項1に記載のアンテナ装置。
3. 前記微小ループアンテナは、前記回路基板に実装され、所定の断面形状を有する金属導体により形成されたアンテナ素子を含み、前記アンテナ素子にスリットを形成したことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
4. 前記微小ループアンテナは、前記回路基板の両面にそれぞれ実装され、所定の断面形状を有する金属導体により形成された2つのアンテナ素子を含むことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
5. 前記微小ループアンテナは、前記回路基板の少なくとも一方の面に取り付けられた補助基板に形成された導体パターンを含むことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
6. 前記微小ループアンテナ及び前記回路基板を収容する非金属製の外郭ケースをさらに備え、前記外郭ケースの内面のうち、少なくとも前記微小ループアンテナ対向する箇所に、導電体をインサートし、導電性ペーストを塗布又は印刷し、あるいは導電性テープを貼り付けたことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
7. ガラス面に取り付けられ、前記微小ループアンテナ及び前記回路基板を収容する非金属製の外郭ケースと、
 前記ガラス面のうち、前記外郭ケースが取り付けられる面とは反対側の面に貼り付けられ、前記外郭ケースが取り付けられていることを外部から視認できないよう隠蔽する目隠しシールをさら備え、
 前記目隠しシールの少なくとも前記微小ループアンテナと対向する箇所は導電性材料で形成されていることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
8. 送信機と受信機で構成される電波を用いた無線通信装置であって、前記送信機及び前記受信機の少なくとも一方のアンテナ装置は、
 回路基板の実装面に対して略垂直となるように形成された微小ループアンテナと、前記回路基板の実装面に形成され、ダイポールアンテナとして機能するグランドパターンと、前記回路基板上に実装された無線回路部を備え、
 導電体が近接している場合に、その導電体による前記微小ループアンテナの共振周波数の上昇を、前記ダイポールアンテナの共振周波数の低下により補償し、それにより、前記微小ループアンテナ及び前記ダイポールアンテナと前記無線回路部のインピーダンス不整合を防止又は低減したことを特徴とする無線通信装置。
Description:
アンテナ装置

 本発明は、無線通信装置に用いられる微 ループアンテナを含むアンテナ装置に関す 。

 例えば、建造物の窓に取り付けられる防 センサなどにおいては、個々の窓枠に取り けられるセンサ本体と、守衛室などに設け れる親機との間で、無線通信を用いてデー の送受信が行われている。これらセンサ本 と親機との間で行われる無線通信の周波数 固定されており、センサ本体に設けられる 信用アンテナは、その無線通信の周波数に わせて設計されている。

 このような防犯センサのセンサ本体は、 るべく目立たないように小型に設計され、 れに合わせて、送信用アンテナとして、微 ループアンテナが用いられている。微小ル プアンテナは、ループアンテナの全長を送 波長の1/10以下程度にまで小さくしたもので あり、微小ダイポールアンテナよりも雑音電 界に強い特徴をもっている。(電子情報通信 会編 “アンテナ工学ハンドブック” PP.62-6 3 オーム社 第1版 1980年10月30日発行)

 微小ループアンテナを用いたアンテナ装置 、無線通信の周波数f 0 に対して送信ロスが最も少なくなるようにル ープアンテナが設計されているが、金属板や 人体などの導電体がアンテナ装置に、ある一 定の距離よりも接近した場合には、微小ルー プアンテナの共振周波数がずれて、微小ルー プアンテナと無線回路部のインピーダンス整 合が外れ、アンテナ装置の送信能力が低下す るという問題点を有している。そのため、例 えば従来のアンテナ装置を防犯センサに応用 する場合、アルミサッシの窓枠などに取り付 けて使用するためには、樹脂製の筐体をスペ ーサとして、微小ループアンテナをアルミサ ッシなどの導電体から離す必要があり、セン サ本体の小型化が困難であるという問題点を 有していた。

 なお、日本国特許第3735635号には、開ルー プの微小ループアンテナのアンテナ利得の低 下を抑制するために、キャパシタの使用及び 微小ループアンテナを接地することが開示さ れている。

 本発明は、上記の従来例の問題点を解決 るためになされたものであり、導電体とア テナ装置とが近接している場合でも、導電 によるアンテナの共振周波数ずれの影響を さくして、アンテナ装置全体としての送信 力の低下を小さくし又は一定レベルの送信 力を維持しうるアンテナ装置を提供するこ にある。言い換えると、当該アンテナ装置 備えた無線通信装置(少なくとも無線受信装 置)の配置される場所及びその近傍に金属体 存在するか否かは予め知りえないものの、 のような金属体が存在していても存在して なくても、無線通信の性能(少なくとも無線 信の性能)を大きく狂わせるような事態を避 けることの可能なアンテナ装置を提供するこ とを目的としている。

 上記課題を解決するために、本発明の一態 に係るアンテナ装置は、
 回路基板の実装面に対して略垂直となるよ に形成された微小ループアンテナと、前記 路基板の実装面に形成され、ダイポールア テナとして機能するグランドパターンと、 記回路基板上に実装された無線回路部を備 、
 導電体が近接している場合に、その導電体 よる前記微小ループアンテナの共振周波数 上昇を、前記ダイポールアンテナの共振周 数の低下により補償し、それにより、前記 小ループアンテナ及び前記ダイポールアン ナと前記無線回路部のインピーダンス不整 を防止又は低減したことを特徴とする。

 上記構成によれば、アンテナ装置には、 小ループモード電流とダイポールモード電 が合成された電流が流れるため、導電体を 近させた際に、微小ループアンテナの共振 波数が上昇する効果と、ダイポールアンテ の共振周波数が低下する効果が互いに打ち しあう。その結果、共振周波数の変化が極 て小さく、アンテナ(微小ループアンテナ及 びダイポールアンテナとして機能するグラン ドパターン)に接続される無線回路部との不 合を防止又は低減することができる。

図1は、本発明の第1実施形態に係るア テナ装置の構成を示す斜視図である。 図2は、本発明に係るアンテナ装置にお ける微小ループモード電流及びダイポールモ ード電流の方向と、それらのアンテナによる 水平偏向成分及び垂直偏向成分の関係を示す 斜視図である。 図3Aは、一般的なアンテナの送信周波 と入力インピーダンスの特性を示すグラフ あり、図3Bは本発明の原理を説明するグラフ であり、実線は部品誤差などがないと仮定し た場合のアンテナ特性、一点鎖線は導電体が アンテナ装置に接近したときの微小ループア ンテナのアンテナ特性、二点鎖線は導電体が アンテナ装置に接近したときのダイポールア ンテナの特性を示す。 図4Aは、第1実施形態における具体的な 計寸法例を示す斜視図であり、図4Bは、ア テナ装置を導電体に近づけた状態を示す側 図である。 図5は、アンテナ装置を導電体に近接さ せた場合について有限要素法により数値計算 を行った結果を示すグラフである。 図6は、第1実施形態におけるアンテナ 置を設計するためのフローチャートである 図7は、第1実施形態における変形例の 成を示す斜視図である。 図8は、図7に示す変形例におけるスリ トの効果を示すグラフである。 図9は、本発明の第2実施形態に係るア テナ装置の構成を示す斜視図である。 図10は、本発明の第3実施形態に係るア ンテナ装置の構成を示す斜視図である。 図11は、第3実施形態における変形例の 構成を示す斜視図である。 図12Aは、本発明の第4実施形態に係る ンテナ装置の構成を示す側部断面図であり 図12Bは、第4実施形態の変形例の構成を示す 部断面図である。 図13は、本発明の第5実施形態に係るア ンテナ装置の構成を示す側部断面図である。 図14は、本発明の第6実施形態に係るア ンテナ装置の構成を示す斜視図である。 図15は、本発明の第7実施形態に係るア ンテナ装置の応用例を示す図である。 図16Aは、本発明の第7実施形態に係る ンテナ装置の他の応用例を示す断面図であ 、図16Bは、その斜視図である。 図17は、第7実施形態に係るアンテナ装 置の他の応用例を示す図である。

(第1実施形態)
 本発明に係るアンテナ装置の第1実施形態に ついて説明する。図1は、第1実施形態に係る 小ループアンテナを用いたアンテナ装置1A 基本的な構成を示す。アンテナ装置1Aは、回 路基板2と、回路基板2上に形成された第1導体 パターン3及び第2導体パターン4、第1導体パ ーン3と第2導体パターン4の間に挿入された ャパシタ(コンデンサ)5及び回路基板2上に実 された略コの字状のアンテナ素子10で構成 れた微小ループアンテナ11と、回路基板2上 実装された無線回路部12及び制御回路部13な で構成されている。また、回路基板2上には グランドパターン6、第1導体パターン3とグラ ンドパターン6を接続する接地線7、微小ルー アンテナ11に信号を供給する給電線8などが けられている。

 無線通信の周波数をf 0 とすると、無線回路部12からは周波数f 0 の信号が出力され、微小ループアンテナ11は ループ1周の全長が送信波長λ 0 の1/10になるように、その幅及び高さが設計 れており、周波数f 0 (=2π/λ 0 )でロスが最も少なくなる(アンテナ利得の低 を小さくする)ようにインピーダンス調整さ れている。具体的には、キャパシタ5の静電 量を適宜選択することにより、微小ループ ンテナ11の共振周波数を調整している。また 、アンテナの共振周波数が所望する周波数で あると仮定して、給電線8と第1導体パターン3 の接続点P1から、接地線7と第1導体パターン3 接続点P2までの距離Xを変化させることで、 ンテナ入力インピーダンスS 11 を調整することができる。

 無線回路部12から高周波信号が出力される 、アンテナ装置1Aに高周波電流が励起される 。図2に示すように、この高周波電流は、微 ループアンテナ11を構成する導電路に沿って 流れ微小ループアンテナ11としての放射に寄 する電流(微小ループモード電流)I 1 と、回路基板2の長手方向に流れ、回路基板2 長手方向のダイポールアンテナとしての放 に寄与する電流(ダイポールモード電流)I 2 の2つに分けて考えることができる。微小ル プモード電流I 1 は、微小ループアンテナ11によって構成され 矩形と平行な方向に、微小ループ面と平行 偏波の電波(水平偏波成分)を励起する。一 、ダイポールモード電流I 2 は、グランドパターン6の長手方向と垂直な 向に、グランドパターン6の長手方向と平行 偏波の電波(垂直偏波成分)を励起する。

 従来、微小ループアンテナを用いたアンテ 装置では、微小ループアンテナに流れる微 ループモード電流I 1 によって励起される水平偏波成分のみに注目 し、この水平偏波成分の振幅が最大になるよ うに微小ループアンテナのインピーダンス調 整が行われており、ダイポールモード電流I 2 によって励起される垂直偏波成分は無視され 、あるいはなるべく小さくなるように調整さ れていた。

 図3Aに一般的なアンテナの送信周波数fと入 インピーダンスの特性を示す。図3Aにおい 、実線は送信周波数f 0 に対して理想的なアンテナ特性を示す。設計 段階では、送信周波数f 0 に対して最もアンテナ利得が高くなるように 、アンテナ特性が設定されている。実際には 、部品誤差やその他の原因により、図中破線 で示すように、アンテナ特性はこのグラフの 上下及び/又は左右方向にシフトする。アン ナ特性が実際には破線で示すようなもので ったとすると、送信周波数f 0 では、アンテナ利得は設計基準値からかなり 低下したものとなる。

 ところで、導電体とアンテナ装置とが近 している場合、微小ループアンテナとダイ ールアンテナでは、逆の特性を示すことが られている。図3Bにおいて、実線は、部品 差などがないと仮定した場合のアンテナ特 を示す。その状態で、微小ループアンテナ アンテナ特性は、導電体がアンテナ装置に 近すると、一点鎖線で示すように、このグ フの右方にシフトする(共振周波数が上昇す )性質を有している。一方、グランドパター ン6によるダイポールアンテナは、導電体が ンテナ装置に接近すると、二点鎖線で示す うに、このグラフの左方にシフトする(共振 波数が低下する)性質を有している。本発明 では、この近接する導電体に対する微小ルー プアンテナとダイポールアンテナの逆の性質 を利用して、アンテナ装置全体としてのアン テナ利得、すなわち送信能力の低下を小さく し又は一定レベルのアンテナ利得を維持しよ うとするものである。

 図1に示す第1実施形態に係るアンテナ装 1Aにおいては、前述のような微小ループモー ド電流とダイポールモード電流が合成された 電流が流れるため、導電体を接近させた際に 、微小ループアンテナの共振周波数が上昇す る効果と、ダイポールアンテナの共振周波数 が低下する効果が互いに打ち消しあう。その 結果、共振周波数の変化が極めて小さく、ア ンテナ(微小ループアンテナ11及びダイポール アンテナとして機能するグランドパターン6) 接続される無線回路部12との不整合を防止 は低減することができる。

 次に、図1に示すアンテナ装置1Aに対して 体的な寸法を、図4Aに示すように設定し、 4Bに示すように導電体20に接近させた場合に いて、有限要素法により数値計算を行った 図5は、回路基板2と導電体20の距離Dに対す アンテナの共振周波数の変化を示すグラフ ある。

 アンテナ素子10は、高さ10mm、幅23mm、断面が 1mm×1mmの銅(導電率5.8×10 7 Simens/m)製である。回路基板2は、長手方向が12 0mm、幅25mm、厚みが0.8mm、材質はFR-4(比誘電率4 .4、誘電正接0.02)である。グランドパターン6 、回路基板2上の銅箔パターンであり、長手 方向が113mm、幅23mmである。給電線8、接地線7 第1導体パターン3及び第2導体パターン4は、 グランドパターン6と同様に、回路基板2上の 箔パターンである。給電線8と第1導体パタ ン3の接続点P1から、接地線7と第1導体パター ン3の接続点P2までの距離は2.5mmである。キャ シタ5の静電容量は4.1pFである。

 図5からわかるように、接地線7と第1導体 ターン3の接続点P2からキャパシタ5までの距 離Yが短いときは、*印で示すように、前述の 小ループモード電流に対して、ダイポール ード電流が支配的になり、アンテナ装置1A 導電体20に接近させたときに共振周波数が低 下する。逆に、接地線7と第1導体パターン3の 接続点P2からキャパシタ5までの距離Yが長い きは、△印で示すように、ダイポールモー 電流に対して、微小ループモード電流が支 的になり、アンテナ装置1Aを導電体20に接近 せたときに共振周波数が上昇する。例えば アルミサッシの窓枠にこのアンテナ装置1A 両面テープで貼り付けて使用する場合を想 すると、回路基板2と導電体20の距離は1mm程 と考えられる。この例では、■印で示すよ に、Y=7.5mmのときに微小ループモード電流と イポールモード電流のバランスがとれて、 電体20に接近させたときの共振周波数の変 が小さくなる。

 図6は、アンテナ装置1Aを設計する際のフ ーチャートである。このフローチャートに って設計することにより、図4Aに示す寸法 は異なる寸法のアンテナ装置についても、 電体が近接している場合における共振周波 の変化が小さくなるように設計することが きる。

 まず、回路基板2、グランドパターン6、 ンテナ素子10などの各部の位置及び寸法を定 め、給電線8の位置を決定する(#1)。次に、接 線7及びキャパシタ5の位置を仮決めし(#2)、 ャパシタ5の静電容量を仮決めする(#3)。こ ようにして、仮に組み立てられたアンテナ 置1Aの入力インピーダンスを測定する(#4)。 して、測定した入力インピーダンスの値を ミスチャート上にプロットし、インピーダ スの軌跡がスミスチャートの中央を通るか か判断する(#5)。インピーダンスの軌跡がス スチャートの中央を通らないときは(#5でNo) 接地線7の位置、すなわち、接地線7と第1導 パターン3の接続点P2までの距離Xを変更し(#6 )、上記ステップを繰り返す。

 インピーダンスの軌跡がスミスチャートの 央を通るときは(#5でYes)、次に、アンテナ装 置1Aのアンテナ(微小ループアンテナ11及びダ ポールアンテナとして機能するグランドパ ーン6)の共振周波数が所望する送信周波数f 0 に一致しているか否かを判断する(#7)。微小 ープアンテナ11の共振周波数が所望する送信 周波数f 0 に一致していないときは、キャパシタ5の静 容量を変更して、上記ステップを繰り返す 微小ループアンテナ11の共振周波数が所望す る送信周波数f 0 に一致しているときは、例えば、導電体20を ンテナ装置1Aに対して想定している最接近 離に位置させた状態で、アンテナ装置1Aの入 力インピーダンスを測定する(#9)。測定した 力インピーダンスから、アンテナ装置1Aのア ンテナの共振周波数が、所望する周波数から ずれていないかどうか、あるいはずれていて も許容できる範囲であるか否かを判断する(#1 0)。アンテナ装置1Aのアンテナの共振周波数 、所望する周波数から大きくずれていると は(#10でNo)、キャパシタ5の位置を変更して、 すなわち、接地線7と第1導体パターン3の接続 点P2からキャパシタ5までの距離Yを変更して(# 11)、上記ステップを繰り返す。このように構 成された第1実施形態に係るアンテナ装置1Aに よれば、導電体近接時にも共振周波数の変化 が小さくなり、所望する送信周波数f 0 において利得低下を小さくすることができる 。

 なお、図1では給電線8とキャパシタ5の間 接地線7が配置されているが、給電線8と接 線7の位置を入れ替え、接地線7とキャパシタ 5の間に給電線8を配置してもよい。また、ト マコンデンサをキャパシタ5と並列に挿入し てもよい。その場合、部品性能のばらつき、 部品の寸法誤差、実装位置誤差などに起因す る共振周波数のずれを、トリマコンデンサの 容量を調整することにより補正することがで きる。

 また、微小ループアンテナ11の利得を上 るには、ループの面積を広くすることが一 的であるが、デザイン性、携帯性、施工性 その他の制約により、ループの面積を広く ることできない場合もある。図4Aに示す具体 例では、アンテナ素子10の断面を1mm×1mmの正 形としたが、これに限定されるものではな 、必要に応じてアンテナ素子10の断面寸法を 変更(例えば、厚さよりも幅を広く)してもよ 。それにより、ループの面積を広くするこ なく、利得を上げることができる。

 あるいは、図7に示すように、アンテナ素 子10の断面における幅を広くすると共に、ア テナ素子10にスリット10aを設けてもよい。 お、図7では、アンテナ素子10を構成する面 うち回路基板2と平行な面にのみスリット10a 設けられているが、回路基板2と垂直な面に スリットを設けてもよい。このように、アン テナ素子10にスリット10aを設けると、アンテ 素子10の抵抗値が増加し、共振のQ値が下が 。そのため、図8において、破線で示す図3A 示す場合の特性と比較して、実線で示すよ にアンテナ特性がなだらかになり、帯域幅 広くなる。その結果、微小ループアンテナ 共振周波数がずれたとしても、アンテナ特 の劣化を小さくすることができる。

(第2実施形態)
 本発明のアンテナ装置の第2実施形態につい て説明する。図9は、第2実施形態に係るアン ナ装置1Bの構成を示す。図1に示す第1実施形 態に係るアンテナ装置1Aと比較して、第2実施 形態に係るアンテナ装置1Bでは、回路基板2が 両面実装基板であり、第1のアンテナ素子10を 回路基板2の第1面(例えば表面)に、第2のアン ナ素子10’を回路基板2の第2面(例えば裏面) 、それぞれ設けている。回路基板2の第1面 のランド2aと第2面側のランド2bは、それぞれ スルーホールで電気的に接続されている。

 このように、回路基板2として両面実装基 板を用い、微小ループアンテナ11を回路基板2 と交差するように構成することにより、回路 基板2の実装密度を高くして、アンテナ装置1B の小型化を図ることができる。また、回路基 板2の第1面又は第2面のいずれか(例えば第2面 する)に背の高い部品が実装される場合には 、その背の高い部品が実装される面(第2面)側 のアンテナ素子10’の高さを、他方の面(第1 )側のアンテナ素子10の高さよりも高くして よい。それにより、アンテナ装置1Bの全体的 な高さを抑制することができる。このように 、第2実施形態によれば、背の高い部品によ て生じるスペースを有効活用し、アンテナ 置1Bを薄型化することができる。

(第3実施形態)
 本発明のアンテナ装置の第3実施形態につい て説明する。図10は、第3実施形態に係るアン テナ装置1Cの構成を示す。図1に示す第1実施 態に係るアンテナ装置1Aと比較して、第3実 形態に係るアンテナ装置1Cでは、アンテナ素 子10の代わりに、補助基板21を使用し、回路 板2上に形成された導体パターン2cと、補助 板21の一方の面(外面)に形成された導体パタ ン21a、21b及び端面スルーホール21cなどを利 して微小ループアンテナ11を構成している

 なお、回路基板2及び補助基板21として多 基板を用いてもよく、その場合、微小ルー アンテナ11を構成する導体パターン2c,21a、21 bなどは、必ずしも各基板の表面の表面に形 されている必要はなく、内層に形成されて てもよい。また、図10に示す構成例では、キ ャパシタ5を補助基板21上に配置しているが、 キャパシタ5を回路基板2上に配置してもよい さらに、給電線8及び接地線7は、端面スル ホール2dを介して補助基板21の導体パターン2 1aに接続されているが、給電線8及び接地線7 回路基板2上の導体パターン2cに接続するよ にしてもよい。

 このように、変形しやすいアンテナ素子1 0の代わりに補助基板21を用いて微小ループア ンテナ11を構成することにより、外力に対す アンテナ装置1Cの耐久性が向上する。その め、建造物の窓に取り付けられる防犯セン のような用途だけでなく、加速度や衝撃が えられるような移動体の内部での無線通信 どにも使用することができる。

 また、図11に示すアンテナ装置1C’ように 、回路基板2の両面に補助基板21及び22を設け これら補助基板21及び21上の導体パターン21a 、21b、22a及び端面スルーホール21c、22cなどを 利用して微小ループアンテナ11を構成しても い。この構成は、回路基板2が両面実装基板 である場合に、特に有効である。

(第4実施形態)
 本発明のアンテナ装置の第4実施形態につい て説明する。図12Aは、第4実施形態に係るア テナ装置1Dの概略構成を示す。第4実施形態 係るアンテナ装置1Dは、状規格実施形態にお けるアンテナ装置1A、1B、1C及び1C’のいずれ の構成に、さらに、そのアンテナ装置を収 する非金属製の外郭ケース30を備え、この 郭ケース30の内面のうち、少なくとも微小ル ープアンテナ11に対向する箇所に、導電体31 インサートしたものである。

 アンテナ装置1Dが、窓ガラスや机などに り付けられ、あるいは壁面に埋め込まれた 態で使用されることがあらかじめ予想され 場合、外郭ケース30の面のうち、窓ガラス、 机、壁などに取り付けられると予想される面 30aのうち微小ループアンテナ11に対向する箇 に、導電体31をインサートしておき、この 態で所望の共振周波数において整合がとれ ようにアンテナ装置1Dの設計を行う。このよ うな構成により、上記第1乃至第3実施形態の 果に加えて、アンテナ装置1Dが、窓ガラス 机、壁などに取り付けられたとしても、微 ループアンテナ11から導電体31の裏側は電気 に見えないため、取り付けられる面の材質 よらず、共振周波数の変化を小さくするこ ができ、所望する送信周波数においてアン ナ利得の低下をより小さくすることができ 。

 なお、導電体31をインサートする代わり 、図12Bに示すように、外郭ケース30の内面の うち微小ループアンテナ11に対向する箇所に 導電性ペースト32を塗布又は印刷し、ある は導電性テープを貼り付けても、同様の効 が得られる。また、これら導電体31、導電性 ペースト32あるいは導電性テープは、回路基 2の前面、すなわち、ダイポールアンテナと して機能するグランドパターン6に対向する 分にも設けられていてもよい。

(第5実施形態)
 本発明のアンテナ装置の第5実施形態につい て説明する。図13は、第5実施形態に係るアン テナ装置1Dの概略構成を示す。第5実施形態で は、アンテナ装置1Eが両面テープによって窓 ラス40に貼り付けられた状態で使用される 合を想定している。

 窓ガラス40の外面、すなわちアンテナ装 1Eが貼り付けられていない面には、アンテナ 装置1Eが取り付けられていることが外部から 認できないようにするために、目隠しシー 41が貼り付けられている。そして、この目 しシール41のうち少なくとも微小ループアン テナ11と対向する箇所、より好ましくはアン ナ装置1Eの回路基板2に対向する箇所は、導 性材料で形成されている。なお、アンテナ 置1Eの外郭ケース30の面のうち微小ループア ンテナ11に対向する箇所には、導電体、導電 ペースト、あるいは導電性テープは設けら ていない。

 このように構成により、隣り合う他の窓 ラスのサッシ、網戸、雨戸など42がこの窓 ラス40と重なり合ったとしても、微小ループ アンテナ11から目隠しシール41の裏側は電気 に見えないため、アンテナ装置1Eの共振周波 数の変化を小さくすることができ、所望する 送信周波数においてアンテナ利得の低下をよ り小さくすることができる。

(第6実施形態)
 本発明のアンテナ装置の第6実施形態につい て説明する。図14は、第6実施形態に係るアン テナ装置1Gの概略構成を示す。第6実施形態に 係るアンテナ装置1Gでは、微小ループアンテ 11のループに直列挿入されるキャパシタ5に して並列に可変キャパシタ14を接続すると に、回路基板2上に温度センサ15を実装した のである。

 あらかじめ、制御回路部13のメモリ内に キャパシタ5の温度特性を元にして、周囲温 に対応した補正キャパシタンス量のデータ ーブルを記憶させておき、温度センサ15に る温度計測値に応じてデータテーブルを参 して、可変キャパシタ14の補正キャパシタン ス量を制御する。このような構成によれば、 周囲温度の変化に関わらず、アンテナ装置1G 振周波数の変化を小さくすることができ、 望する送信周波数においてアンテナ利得の 下をさらに小さくすることができる。

(第7実施形態)
 本発明のアンテナ装置の第7実施形態につい て説明する。第7実施形態は、上記第1乃至第6 の実施形態に係るアンテナ装置のいずれか1 を用いた無線通信装置に関する。

 従来から、家庭用電気機器のリモコン装 などに用いられる無線通信装置として、赤 線を利用したものが実用化されている。と ろが、赤外線を利用した無線通信装置では 壁面や天井による反射波を利用できるもの 、送信機(赤外線LED)と受信機(受光素子)の間 の光路に障害物が存在すると、赤外線が遮ら れ、信号の送受信を適切に行うことができな い。そこで、近年、特定小電力無線通信方式 の規格(STD-T67など)を用いた電波による無線通 信装置が提案されている。

 図15、16A、16B及び図17は、それぞれ上記い ずれかのアンテナ装置を用いた無線通信装置 を、照明器具のオンオフ制御並びに調光制御 のシステムに応用した例を示す。図15に示す では、送信機51及び受信機52は、それぞれ壁 面に設けられており、受信機52は照明装置50 接続されている。送信機51は、例えば玄関に 設けられた人感センサなどと一体的に設けら れており、人感センサが人の存在を検知する と、送信機51から受信機52に向けて照明装置50 を点灯させるための信号を送信する。受信機 52は、例えば壁面に設けられた照明装置50の イッチなどと一体的に設けられており、送 機51からの信号を受信すると、壁の裏側に設 けられた配線を通じて照明装置50を点灯させ 。入室時に、人が送信機51と受信機52の間に 立ち塞がったままその場にとどまることがあ り、このとき、ドアが室内側に開くなどして 、LED光にとって遮蔽性の強い障害物(面積が いもの)が存在していれば、赤外線を用いた 線通信では、送信機51からの信号が受信機52 によってうまく受信されず、照明装置50の点 が遅れる可能性がある。それに対して、電 による無線通信では、送信機51と受信機52の 間に人が立ち塞がっていても、送信機51から 信号は確実に受信機52によって受信される め、速やかに照明装置50を点灯させることが できる。

 図16A及び16Bは、それぞれ上記いずれかの ンテナ装置を用いた無線通信装置を、トイ の照明器具のオンオフ制御並びに調光制御 システムに応用した例を示す。図16Aは、ト レを横から見た断面側面図であり、図16Bは トイレを向かって右斜め上から透かしてみ 透視斜視図である。図16A及び16Bに示す例で 、送信機51はトイレ室内の壁面に設けられ おり、受信機52は、照明装置50に有線接続さ て照明器具50をオンオフ操作する操作ハン ルを具備した照明操作スイッチと一体化さ ており、トイレ入り口の外側の壁面に設け れている。送信機51は、熱線式の人体感知セ ンサ(不図示)などと一体的に設けられており この人体感知センサが人の存在を検知する 、送信機51から受信機52に向けて照明装置50 点灯させるための無線電波信号を送信する 受信機52は、送信機51からの信号を受信する と、壁の裏側に設けられた配線を通じて(不 示の照明制御コントロールユニットを介し )照明装置50を点灯させる。ここで、人がト レに入室したあとは一般にトイレのドアが じられるので、送信機51と受信機52との間に イレのドアが立ち塞がって、送信機51から 無線信号がLED光であれば受信機52まで届かな いおそれがあるが、電波による無線通信では 、送信機51と受信機52の間にトイレのドアが ち塞がっていても、送信機51からの無線電波 信号は確実に受信機52によって受信されるた 、速やかに照明装置50を点灯させることが きる。なお、トイレに限らず、クローゼッ にも適用可能である。衣類を収容するクロ ゼットにも扉の開閉が起きるので、トイレ 同様、本発明のアンテナ装置の使用が適し いる。

 図17に示す例では、送信機51はユーザによ って操作されるリモコン装置に設けられてい る。受信機52は、例えば壁面に設けられた照 装置50のスイッチなどと一体的に設けられ いてもよいし、あるいは、照明装置50に直接 設けられていてもよい。ユーザは、リモコン 装置のボタンを操作して、照明装置50の調光 ベル(明るさ)を好みのレベルに調節するこ ができる。この図17では、送信機51は無線信 を電波で発するため、指向性が全方位にか て均等であるので、LED送信による指向性の い旧来のリモコンに比べて、送信機51の送 部をわざわざ意識的に受信機52へ向ける必要 がなく、送信機51をどちらへ向けても受信機5 2へ無線リモコン信号を届けやすいので、送 機51の操作性の向上が図れる。

 ところで、壁面に設けられる人感センサ スイッチなどは、壁面からの突出をなるべ 小さくすることが求められている。また、 モコン装置においても、できるだけ小さく かつ薄くすることが求められている。とこ が、上述したように金属体が接近すると、 線電波通信の周波数がシフトして周波数ズ を起こしてしまい、無線電波送受信がうま いかないことになり、これを克服するため 、微小ループアンテナなど電波アンテナの を大きく設計することで無線電波通信を成 させようと設計する傾向が一般に多く、そ すると結果的に壁面からの突出長が長くな て出っ張ってしまうことになる。この難点 解決するために、無線通信装置のアンテナ して、上記のような微小ループアンテナを いたアンテナ装置を用いることにより、人 センサやスイッチなどの壁面からの突出量 小さくすることができると共に、リモコン 置も小型化及び薄型化することができる。

 また、人感センサやスイッチと一体化さ て用いられる電波送受信モジュールユニッ は、壁面に埋め込まれた金属ボックス内に 設されることが多いため、誘電体である金 ボックスの影響を受けやすい。同様に、リ コン装置は、周囲にどのような物体が存在 ている状況で使用されるのか予測不可能で り、金属など導電体に近接して使用される 合、その近接した導電体から周波数特性を フトされてしまうおそれがある。しかしな ら、上記第1乃至第6の実施形態に係るアン ナ装置は、導電体によるアンテナの共振周 数ずれの影響が小さいので、一定レベルの 信能力を維持することができる。

 なお、上記送信機51及び受信機52に設けら れるアンテナ装置は、必ずしも同じ構成を有 する必要はなく、必要に応じて異なる構成の ものを使用することができる。すなわち、送 信機51や受信機52の使用環境の近傍に金属体 存在しないことが予めわかっている場合に 、旧来のアンテナを採用すればよく、使用 境の近傍に金属体が存在するおそれがある とが予めわかっている場合には、送信機51や 受信機52を、本発明のアンテナ装置を搭載し ものに設計すればよい。

 本願は日本国特許出願2007-132344に基づい おり、その内容は、上記特許出願の明細書 び図面を参照することによって結果的に本 発明に合体されるべきものである。すなわ 、送信機51と受信機52とが1対1とは限らず、 信機51を追加増設して、受信機52が1台に対し て送信機51が複数台存在する使い方もありう 。また、送信機51として人体感知センサを 示したが、プライベート情報を守秘できる であれば、PIRなど熱線式に限らず、カメラ 影機能を有する画像処理式の人体感知セン を採用してもよい。また、送信機51の一種と して、計時機能を備え、所定時間経過後又は 所定時刻に無線電波送信するタイマーを用い てもよい。

 また、本願発明は、添付した図面を参照 た実施の形態により十分に記載されている れども、さまざまな変更や変形が可能であ ことは、この分野の通常の知識を有するも にとって明らかであろう。それゆえ、その うな変更及び変形は、本願発明の範囲を逸 するものではなく、本願発明の範囲に含ま ると解釈されるべきである。