(57)【要約】アンテナの周囲環境を検出するための特別な導体を設けることなく、アンテナ特性を変化させる周囲環境を検出し、アンテナ特性を適宜補正して、常に安定したアンテナ特性を維持する。第１アンテナ素子電極（２１）と給電回路（４１）との間に可変マッチング回路（３１）が設けられている。第２アンテナ素子電極（２２）と給電回路（４２）との間にはリアクタンス素子（Ｘ１）およびマッチング回路（３２）が設けられている。また、第２アンテナ素子電極（２２）と可変マッチング回路（３１）との間にリアクタンス素子（Ｘ２）、容量検出回路（６０）およびマッチング制御回路（７０）が設けられている。容量検出回路（６０）は人体等の近接により生じた浮遊容量の変化を電圧値変化に変換して出力する。マッチング制御回路（７０）は容量検出回路（６０）の出力信号に応じて可変マッチング回路（３１）を制御する。
2012066838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１のアンテナ素子電極と第２のアンテナ素子電極を含む複数のアンテナ素子電極と、
前記第１のアンテナ素子電極に対する無線通信信号経路に設けられたアンテナ整合回路と、
前記第２のアンテナ素子電極に接続され、センシング信号で当該アンテナ素子電極の浮遊容量を検出する容量検出回路と、
前記容量検出回路の出力信号に応じて前記アンテナ整合回路を制御するマッチング制御回路と、を備えたアンテナ装置。
【請求項２】
前記容量検出回路は、反転増幅回路の帰還回路に帰還容量を含み、前記帰還容量に対する検出対象容量の変化率の比にほぼ比例する電圧を出力する、容量−電圧変換増幅回路である請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第２のアンテナ素子電極に対する伝送経路である無線通信信号経路に、前記センシング信号の流入を阻止するリアクタンス素子が設けられた、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第２のアンテナ素子電極と前記容量検出回路との間の伝送経路であるセンシング信号経路に、前記第２のアンテナ素子電極に給電される、または前記第２のアンテナ素子電極から伝送される無線通信信号の回り込みを阻止するリアクタンス素子が設けられた、請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１のアンテナ素子電極は、前記アンテナ整合回路のアンテナ接続部に接続可能な複数種のアンテナ素子電極のうち、前記アンテナ素子電極の単一体で放射Ｑの良好なアンテナ素子電極である、請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記複数種のアンテナ素子電極の選択条件は、前記アンテナ素子電極に対する給電点の位置、アンテナ素子電極と対向するグランドとの間隔、アンテナ素子電極のサイズのいずれかまたはこれらの複数の組み合わせである、請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
給電回路から共に給電される複数のアンテナ素子電極と、
前記複数のアンテナ素子電極に接続され、センシング信号で前記アンテナ素子電極の浮遊容量をそれぞれ検出する容量検出回路と、
前記容量検出回路の検出信号に基づいて前記複数のアンテナ素子電極に対する近接物の近接状態を検知する近接物状態検知手段と、を備えたアンテナ装置。
【請求項８】
前記複数のアンテナ素子電極に対する無線通信信号経路に設けられたアンテナ整合回路と、
前記容量検出回路の出力信号に応じて前記アンテナ整合回路を制御するマッチング制御回路と、を備えた請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記複数のアンテナ素子電極に対する伝送経路である無線通信信号経路に前記センシング信号の流入を阻止するリアクタンス素子が設けられた、請求項７または８に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記複数のアンテナ素子電極と前記容量検出回路との間の伝送経路であるセンシング信号経路に、前記複数のアンテナ素子電極に給電される、または前記複数のアンテナ素子電極から伝送される無線通信信号の回り込みを阻止するリアクタンス素子が設けられた、請求項７〜９のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記複数のアンテナ素子電極は、前記アンテナ整合回路のアンテナ接続部に接続可能な複数種のアンテナ素子電極のうち、前記アンテナ素子電極の単一体で放射Ｑの良好なアンテナ素子電極である、請求項７〜１０のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記複数種のアンテナ素子電極の選択条件は、前記アンテナ素子電極に対する給電点の位置、および前記アンテナ素子電極に対する前記容量検出回路の接続位置を含む、請求項１１に記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記センシング信号は前記複数のアンテナ素子電極の共振周波数より１／１０００以下の充分に低い周波数の信号である、請求項１〜１２のいずれかに記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は例えば携帯端末等の機器に備えられるアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人体の近接によって変わるアンテナ特性をフィードバックにより補正するために、周囲状況をセンシングするものが特許文献１，２，３に開示されている。
特許文献１は、周囲状況の変化によって変動したアンテナの入力インピーダンス（リターンロス，ＶＳＷＲ）を直接的に計測するものである。ＲＦ回路とアンテナ間の線路に方向性結合器を設置し、ＲＦ回路からアンテナへの方向（入力方向）、アンテナからＲＦ回路への方向（反射方向）の電力をモニタリングし、現状態の入力インピーダンスを把握する。【０００３】
特許文献２は、アンテナから放射される電磁波量の変化を直接計測するものである。周囲の影響によってアンテナからの放射電界の変化をホール素子のようなセンサを用いて検出する。この変化が、入力インピーダンスの変化によるものであるか、近接媒体による放射電磁波の吸収による損失増大によるものであるかは切分けられないが、その総合結果としての放射電界の変化を検出する。【０００４】
特許文献３は、接近する人体までの距離を計測するものである。発光・受光素子を用い、近接体で反射された光によって距離計測を行う。【０００５】
ここで、特許文献２に示されているアンテナ装置の構成を、図１を基に説明する。
アンテナ装置は、アンテナ１８、無線周波数信号をアンテナ１８に入力する高周波回路６、およびいくつかのネットワーク素子から成っていて、アンテナ１８と高周波回路６との間で信号路に設けられた第１の整合回路４、制御装置８、アンテナ１８によって放射される電磁界を検出する検出器１０を含む。制御装置８は、検出された電界に基づいて、アンテナ１８の整合制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００４６０３０号明細書
【特許文献２】国際出願第２００９／０３３５１０号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４／０２１７９０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１に開示されているアンテナ装置では、入力インピーダンスの把握のために、アンテナに電力を投入する必要があり、送信周波数帯のインピーダンス変化しか把握できない。実際には特定周波数の入力インピーダンスの変化より「アンテナ共振系が外部影響によってどういう状態にあるのか」の把握が好ましい。【０００８】
特許文献２に開示されているアンテナ装置では、放射とは関係のない部材を設けることになるので、アンテナ特性を劣化させる懸念がある。また、アンテナとセンサの一体化という観点にしても、これらが単なる組み合わせで別体として存在し、どちらかが他方の占有空間に包含されるという構成では、近接部品が特性に悪影響を与えてしまう。【０００９】
特許文献３に開示されているアンテナ装置のように、光・赤外線・音波などの反射を利用するものは、回折性がなく［直進性が強く］、検知方向・角度が限定される。そのため、端末のあらゆる方向からの人体等の近接を検知するには十分ではない。あるいは複数の測距センサが必要となってしまう。【００１０】
したがって、アンテナ特性を安定化させるために周囲状況をセンシングするとしても、上記の何れの構成も好ましいとは言えない。【００１１】
また、特許文献１〜３のいずれにおいても、人体の近接などを検出する手段をそのためだけに用いている。そのため、人体の近接などを検出する手段が必ずしも有効利用されているとは言えない。【００１２】
そこで、この発明の目的は、アンテナ特性を変化させる周囲環境を検出し、アンテナ特性を適宜補正して、常に安定したアンテナ特性を維持するようにしたアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、この発明のアンテナ装置は次のように構成する。
（１）少なくとも第１のアンテナ素子電極と第２のアンテナ素子電極を含む複数のアンテナ素子電極と、
前記第１のアンテナ素子電極に対する無線通信信号経路に設けられたアンテナ整合回路と、
前記第２のアンテナ素子電極に接続され、センシング信号で当該アンテナ素子電極の浮遊容量を検出する容量検出回路と、
前記容量検出回路の出力信号に応じて前記アンテナ整合回路を制御するマッチング制御回路と、を備えたことを特徴としている。【００１４】
上記構成により、送信時に限らずにアンテナの周囲環境を検出してフィードバックによりアンテナ特性を補正できる。また、放射に要する部材以外の部材を必要としないので、アンテナ特性を劣化させることがない。さらに、光・赤外線・音波などの反射を利用するわけでもないので、検知方向や角度が限定されず、アンテナ特性の変化を的確に検出できる。【００１５】
（２）前記容量検出回路は、反転増幅回路の帰還回路に帰還容量を含み、前記帰還容量に対する検出対象容量の変化率の比にほぼ比例する電圧を出力する、容量−電圧変換増幅回路であることを特徴としている。
上記構成により、アンテナ素子電極はほぼそのままで、付属物として容量−電圧変換増幅回路など加える程度で済むため、アンテナ装置を組み込む電子機器の設計上の影響が少なく複数のモデルへ適用が容易となる。【００１６】
（３）前記第２のアンテナ素子電極に対する伝送経路である無線通信信号経路に、前記センシング信号の流入を阻止する（センシング周波数帯においてハイインピーダンスに見せる）リアクタンス素子（キャパシタ）が設けられる。
この構成により、無線通信信号にセンシング信号が回り込まず、アンテナ特性を殆ど劣化させることがない。【００１７】
（４）前記第２のアンテナ素子電極と前記容量検出回路との間の伝送経路であるセンシング信号経路に、前記第２のアンテナ素子電極に給電される、または前記第２のアンテナ素子電極から伝送される無線通信信号の回り込みを阻止するリアクタンス素子（インダクタ）が設けられる。
この構成により、通信信号周波数帯で容量検出回路がアンテナ素子電極に影響を及ぼさないので、アンテナ特性を殆ど劣化させることがない。【００１８】
（５）前記第１のアンテナ素子電極は、前記アンテナ整合回路のアンテナ接続部に接続可能な複数種のアンテナ素子電極のうち、前記アンテナ素子電極の単一体で放射Ｑの良好なアンテナ素子電極とする。
この構成により、放射Ｑの良好なアンテナを前記アンテナ整合回路に接続することによって、効率の高いアンテナ装置が構成できる。【００１９】
（６）前記複数種のアンテナ素子電極の選択条件は、前記アンテナ素子電極に対する給電点の位置、アンテナ素子電極と対向するグランドとの間隔、アンテナ素子電極のサイズのいずれかまたはこれらの複数の組み合わせである。
これにより、放射Ｑの良好なアンテナ素子電極を容易且つ確実に選定でき、高効率なアンテナ装置が構成できる。【００２０】
（７）給電回路（必要に応じて整合回路を含む）から共に給電される複数のアンテナ素子電極と、
前記複数のアンテナ素子電極に接続され、センシング信号で前記アンテナ素子電極の浮遊容量をそれぞれ検出する容量検出回路と、
前記容量検出回路の検出信号に基づいて前記複数のアンテナ素子電極に対する近接物の近接状態を検知する近接物状態検知手段と、を備えたことを特徴としている。【００２１】
上記構成により、複数のアンテナ素子電極で単一のアンテナ素子として作用するとともに複数のアンテナ素子電極を用いた容量検出が行われる。そのため、アンテナ装置に対する近接物の複数次元の情報を検知できる。また、放射に要する部材以外の部材を必要としないので、アンテナ特性を劣化させることがない。【００２２】
（８）前記複数のアンテナ素子電極に対する無線通信信号経路に設けられたアンテナ整合回路と、前記容量検出回路の出力信号に応じて前記アンテナ整合回路を制御するマッチング制御回路と、を備えたことを特徴としている。【００２３】
上記構成により、アンテナの周囲環境を検出してフィードバックによりアンテナ特性を補正できる。また、光・赤外線・音波などの反射を利用するわけでもないので、検知方向や角度が限定されず、アンテナ特性の変化を的確に検出できる。【００２４】
（９）前記複数のアンテナ素子電極に対する伝送経路である無線通信信号経路に前記センシング信号の流入を阻止する（センシング周波数帯においてハイインピーダンスに見せる）リアクタンス素子が設けられる。
この構成により、無線通信信号にセンシング信号が回り込まず、アンテナ特性を殆ど劣化させることがない。【００２５】
（１０）前記複数のアンテナ素子電極と前記容量検出回路との間の伝送経路であるセンシング信号経路に、前記複数のアンテナ素子電極に給電される、または前記複数のアンテナ素子電極から伝送される無線通信信号の回り込みを阻止するリアクタンス素子が設けられる。
この構成により、通信信号周波数帯で容量検出回路がアンテナ素子に影響を及ぼさないので、アンテナ特性を殆ど劣化させることがない。【００２６】
（１１）前記複数のアンテナ素子電極は、前記アンテナ整合回路のアンテナ接続部に接続可能な複数種のアンテナ素子電極のうち、前記アンテナ素子の単一体で放射Ｑの良好なアンテナ素子電極とする。
この構成により、放射Ｑの良好なアンテナを前記アンテナ整合回路に接続することによって、効率の高いアンテナ装置が構成できる。【００２７】
（１２）前記複数種のアンテナ素子電極の選択条件は、前記アンテナ素子に対する給電点の位置、および前記アンテナ素子電極に対する前記容量検出回路の接続位置を含む。
これにより、放射Ｑの良好なアンテナ素子電極を容易且つ確実に選定でき、高効率なアンテナ装置が構成できる。【００２８】
（１３）前記センシング信号は前記複数のアンテナ素子電極の共振周波数より１／１０００以下の充分に低い周波数の信号である。
この構成により、同一アンテナ素子電極に接続される無線通信信号経路とセンシング信号経路とを併存させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、送信時に限らずにアンテナの周囲環境を検出してフィードバックによりアンテナ特性を補正できる。また、放射に要する部材以外の部材を必要としないので、アンテナ特性を劣化させることがない。さらに、光・赤外線・音波などの反射を利用するわけでもないので、検知方向や角度が限定されず、アンテナ特性の変化を的確に検出できる。また、放射に要する部材以外の部材を必要としないので、アンテナ特性を劣化させることがない。さらに、光・赤外線・音波などの反射を利用するわけでもないので、検知方向や角度が限定されず、アンテナ特性の変化を的確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は特許文献２に示されているアンテナ装置の構成を示す図である。
【図２】図２は第１の実施形態のアンテナ装置の構成を示す図である。
【図３】図３（Ａ）は、第１アンテナ素子電極２１と基板のグランド電極５０との間に生じる電界を電気力線で模式的に表した図である。図３（Ｂ）は、第２アンテナ素子電極２２と基板のグランド電極５０との間に生じる電界を電気力線で模式的に表した図である。図３（Ｃ）はアンテナ装置に人体の一部が近接した状態を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は容量検出回路の回路図、図４（Ｂ）は、その動作を示す波形図である。
【図５】図５は図４とは異なる容量−電圧変換回路を示す図である。
【図６】図６（Ａ）は、図５に示した回路を基礎にして構成した容量検出回路の回路図である。図６（Ｂ）はその動作を示す波形図である。
【図７】図７は、容量検出回路６０、マッチング制御回路７０、および可変マッチング回路３１の作用について示す図である。
【図８】図８は第２の実施形態のアンテナ装置の構成を示す図である。
【図９】図９は第３の実施形態のアンテナ装置の構成を示す図である。
【図１０】図１０は第４の実施形態のアンテナ装置の構成を示す図である。
【図１１】図１１は第５の実施形態のアンテナ装置の構成を示す図である。
【図１２】図１２（Ａ）は第６の実施形態のアンテナ装置について、アンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌと基板のグランド電極５１との間に形成される電界を電気力線で模式的に表した図である。図１２（Ｂ）はアンテナ装置に人体の一部が近接した状態を示す図である。
【図１３】図１３は、アンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌにつながる浮遊容量またはその変化を検出する容量検出回路６０Ｒ，６０Ｌを備えた第１の実施例に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図１４】図１４（Ａ）は通話時の携帯端末１０１の把持状態を示す図である。図１４（Ｂ）は携帯端末１０１を縦位置にし、操作者の頭部から離して操作している状態を示す図である。図１４（Ｃ）は携帯端末１０１を右手で横位置に把持している状態を示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）は携帯端末１０１を右手で持って通話している状態、図１５（Ｂ）は携帯端末１０１を机Ｄに置いた状態を示す図である。
【図１６】図１６は携帯端末１０１に対する所定の操作を行う状態を示す図である。
【図１７】図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）、図１７（Ｃ）、図１７（Ｄ）は、第７の実施形態の携帯電話端末内の基板の位置、および基板とアンテナ素子との位置関係について、幾つかの構成例を示す図である。
【図１８】図１８は第８の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
【図１９】図１９は第９の実施形態であるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図２０】図２０は第１０の実施形態であるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図２１】図２１は第１１の実施形態であるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図２２】図２２は、図１３に示したアンテナ装置との比較対照であるアンテナ装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
《第１の実施形態》
第１の実施形態に係るアンテナ装置について、図２〜図７を参照して説明する。
図２は第１の実施形態のアンテナ装置の構成を示す図である。このアンテナ装置は、グランド電極５０が形成された基板、第１アンテナ素子電極２１および第２アンテナ素子電極２２を備えている。第１アンテナ素子電極２１と給電回路４１との間に可変マッチング回路３１が設けられている。第２アンテナ素子電極２２と給電回路４２との間にはリアクタンス素子Ｘ１およびマッチング回路３２が設けられている。また、第２アンテナ素子電極２２と可変マッチング回路３１との間にリアクタンス素子Ｘ２、容量検出回路６０およびマッチング制御回路７０が設けられている。
【００３２】
リアクタンス素子Ｘ１は例えばキャパシタであり、マッチング回路３２および給電回路４２へのセンシング信号の流入を阻止する（センシング周波数帯においてハイインピーダンスに見せる）。また、リアクタンス素子Ｘ２は例えばインダクタであり、第２アンテナ素子電極２２に給電されるまたは第２アンテナ素子電極２２から伝送される無線通信信号の回り込みを阻止する。
【００３３】
前記第２アンテナ素子電極２２と給電回路４２との間の伝送経路が無線通信信号経路である。また、第２アンテナ素子電極２２から容量検出回路６０までの信号経路がセンシング信号経路である。
【００３４】
前記第１アンテナ素子電極２１は携帯電話端末のメインの（セルラー用の）アンテナとして用いられる。第２アンテナ素子電極２２はBluetooth（登録商標）用または無線LAN用のアンテナとして用いられる。
【００３５】
図２において、容量検出回路６０は容量−電圧変換回路（Ｃ−Ｖ変換回路）を構成していて、人体等の近接により生じた浮遊容量の変化を電圧値変化に変換して出力する。可変マッチング回路３１はローバンドとハイバンドの二つの周波数帯域についてマッチングするReconfigurableなマッチング回路である。
【００３６】
図３（Ａ）は、第１アンテナ素子電極２１と基板のグランド電極５０との間に生じる電界を電気力線で模式的に表した図である。また、図３（Ｂ）は、第２アンテナ素子電極２２と基板のグランド電極５０との間に生じる電界を電気力線で模式的に表した図である。いずれのアンテナ素子電極についても、基板のグランド電極５０との間に電界が形成される。無線通信信号のような高周波では前記電界が交番することで電磁波が外界に放射される。直流では静電界を形づくる。
【００３７】
図３（Ａ）の右側には、第１アンテナ素子電極２１とグランド電極５０とによって擬似ダイポールが構成されていることを表している。また、図３（Ｂ）の左側には、第２アンテナ素子電極２２とグランド電極５０とによって擬似ダイポールが構成されていることを表している。
【００３８】
第１、第２アンテナ素子電極２１，２２と基板のグランド電極５０とは、前記電気力線で繋がれたコンデンサにおける対向導体とみなせ、その容量は共振周波数を決定する、いわゆる浮遊容量でもある。
【００３９】
図３（Ｃ）は前記アンテナ装置に人体の一部が近接した状態を示している。このように電界中に人体（掌や指）が近接すると、（人体は高抵抗率の誘電体であるため）電気力線は人体に引き寄せられるように入射［終端］し、第２アンテナ素子電極２２とグランド電極５０との間で増加することになる。等価的には、コンデンサ電極間に誘電体を挿入した状態である。そのため第２アンテナ素子電極２２とグランド電極５０との間の浮遊容量は増大する。同様に第１アンテナ素子電極２１とグランド電極５０との間の浮遊容量も増大する。このように人体の近接度と浮遊容量の変化との間には密接な関係がある。
【００４０】
第１の実施形態に係るアンテナ装置は、第１アンテナ素子電極２１、第２アンテナ素子電極２２およびグランド電極５０によって無線通信信号の電磁波の送受を行うとともに、近接物の近接により浮遊容量が変化しても適正なマッチングを維持する。図２に示した容量検出回路６０は第２アンテナ素子電極２２を用いて浮遊容量を検出する。マッチング制御回路７０は容量検出回路６０の出力信号に応じて可変マッチング回路３１を制御する。これにより、第１アンテナ素子電極２１と給電回路４１とのマッチングが常に適正に保たれる。
【００４１】
次に、前記容量検出回路６０の具体例を示す。図４（Ａ）は前記容量検出回路の回路図、図４（Ｂ）は、その動作を示す波形図である。
【００４２】
前記容量検出回路６０は、出力信号を電圧信号として取り出すこと、増幅すること、という二つの観点からオペアンプを用いる。容量−電圧変換回路は、オペアンプＯＰ１による反転増幅回路と、検出対象容量Ｃｓおよび帰還容量Ｃｆとで構成される。オペアンプＯＰ１の非反転入力端子には基準電位Ｖｒｅｆ１が印加される。オペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続されているリアクタンス素子Ｘ２は、図２におけるリアクタンス素子Ｘ２に相当する。このリアクタンス素子Ｘ２は、第２アンテナ素子電極２２に給電される、または第２アンテナ素子電極２２から伝送される無線通信信号の回り込みを阻止するものであるので、必ずしも容量検出回路の入力部に設けなくてもよい。第２アンテナ素子電極２２と容量検出回路６０との間のセンシング信号経路の途中に設ければよい。
【００４３】
この容量−電圧変換回路の動作原理は、検出対象容量Ｃｓの容量変化によるＣｓ−Ｃｆ間の電荷の出入りによる変化電圧（Ｖ＝Ｑ／Ｃ）を増幅することである。
【００４４】
前記Ｃｓ−Ｃｆのみの帰還回路では動作が不安定となるため、帰還容量Ｃｆに対して並列に抵抗Ｒｆが接続されている。抵抗Ｒｆはカットオフ周波数を決めるファクタでもあり、言い換えればＣｓ−Ｃｆ間の電荷の出入りの緩やか度（＝時定数）のファクタでもある。この抵抗Ｒｆの値は、扱う事象である「人体近接による容量変化」の時間応答や、その状態のホールド性をどの程度必要とするか、を考慮すると非常に大きな値を要する。
【００４５】
この容量検出回路は発振器など交流信号源がないことが前提である。そのため、Ｃｓ−Ｃｆ帰還回路の後段に、オペアンプによる積分回路を設けている。すなわち、オペアンプＯＰ２による反転増幅回路、キャパシタＣｉによる帰還回路および抵抗Ｒで積分回路が構成される。なお、キャパシタＣｉに対して並列に抵抗Ｒｉを接続して積分時定数を定めている。オペアンプＯＰ２の非反転入力端子には基準電位Ｖｒｅｆ２が印加される。
【００４６】
図４（Ｂ）に表れているように、手との距離が変化したとき、容量−電圧変換回路の出力電圧Ｖａは、検出対象である容量Ｃの変化率にほぼ比例した電圧となる。また前記積分回路の出力電圧Ｖｏｕｔは電圧Ｖａを積分した電圧であるので、手の接近距離に応じた電圧となる。
【００４７】
この容量検出回路によれば、発振器などの信号源を必要としないので、容量検出回路が簡素化できる。また、信号源がノイズ源になることもない、という利点がある。
【００４８】
図５は別の容量−電圧変換回路である。この容量−電圧変換回路は交流信号源を用いた容量−電圧変換回路である。
検出対象容量Ｃｓに対して発振器ＯＳＣが直列接続されている。オペアンプＯＰの非反転入力端子には基準電位Ｖｒｅｆ１が印加される。そのため、検出対象容量Ｃｓと帰還容量Ｃｆとの接続点Ｐ５の電位（オペアンプＯＰの入力電圧）は、検出対象容量に応じた安定した電位となる。発振器ＯＳＣの発振周波数は、無線通信信号の周波数帯に比較すれば殆ど直流に近い低周波である。
【００４９】
図６（Ａ）は、図５に示した回路を基礎にして構成した容量検出回路の回路図である。図６（Ｂ）はその波形図である。
図６（Ａ）の例では、オペアンプの非反転入力端子に発振器ＯＳＣを接続している。また帰還容量Ｃｆに対して並列に抵抗Ｒｆを接続している。オペアンプＯＰの出力にはダイオードＤｉ、キャパシタＣｄおよび抵抗Ｒｄによる検波回路を設けて、包絡線を出力として取りだすように構成している。
【００５０】
図６（Ｂ）に表れているように、手が接近したとき、検出対象容量Ｃｓの容量値の増大に伴って電圧Ｖｄの振幅が増大する。したがって、検波回路の出力電圧Ｖｏｕｔが上昇する。手が遠ざかったときは、検出対象容量Ｃｓの容量値の減少に伴って電圧Ｖｄの振幅が減少し、出力電圧Ｖｏｕｔは下降する。
【００５１】
なお、交流信号源により交流信号を入力し、容量検出回路の交流出力信号として取りだす回路は図５・図６に限らない。また、出力信号が交流電圧信号として取り出されるものに限らないので、検波回路もそれに応じた種々の回路となる。
【００５２】
また、検波回路以外にも、交流成分をブロックするローパスフィルタを設けてもよい。
さらに、交流信号源の位置は図５・図６に限るものではない。また別体の発振器ＯＳＣを設けなくとも、高周波回路部の一部を交流信号源としてもよい。すなわち高周波回路から何らかの交流信号を取り出すようにしてもよい。
【００５３】
図７は、前記容量検出回路６０、マッチング制御回路７０、および可変マッチング回路３１の作用について示す図である。図７において横軸は周波数、縦軸はリターンロスである。この例では、ローバンドとハイバンドの２つの周波数帯の何れかで通信を行うアンテナ装置であり、周波数０（静電界）または周波数０付近の低周波信号を浮遊容量の検出のために使用する。
【００５４】
このように、センシング信号は前記複数のアンテナ素子電極の共振周波数に比べれば殆ど直流に近い（１／１０００以下程度の）充分に低い周波数である。
【００５５】
アンテナ装置に人体が近接して浮遊容量が変化（増大）すると、ローバンドおよびハイバンドでのアンテナマッチングが不整合状態になろうとする（リターンロスが悪化する）。しかし、前記容量検出回路６０は前記浮遊容量の増大に応じた電圧を出力し、マッチング制御回路７０は前記浮遊容量の増大に応じた制御電圧を可変マッチング回路３１へ与える。これにより、可変マッチング回路３１はその回路定数が変化して、適正なマッチング状態に戻る（適正なマッチング状態が維持される）。
【００５６】
図７において、ローバンドのリターンロス波形ＲＬＬ０は適正なマッチングによりリターンロス波形ＲＬＬ１のようにAdjustされ、同様に、ハイバンドのリターンロス波形ＲＬＨ０は適正なマッチングによりリターンロス波形ＲＬＨ１のようにAdjustされる。
【００５７】
前記ローバンドは例えばGSM（登録商標）(Global System for Mobile communication)の800MHz/900MHz帯、ハイバンドは例えばＤＣＳ(DigitalCommunication System)、ＰＣＳ(Personal Communication Services)、ＵＭＴＳ(Universal Mobile TelecommunicationsSystem)帯である。
【００５８】
第１の実施形態によれば、次のような効果を奏する。
（１）周囲状況に応じてマッチング状態が制御できるので、可変マッチング回路を最適設計でき、アンテナ効率を最大限引きだすことができる。
【００５９】
（２）浮遊容量検出用の導体板の占有スペースが、他システムのアンテナとして兼利用することになるので、省スペース化が図れる。
【００６０】
（３）浮遊容量検出のための導体を特別に設けないので、このような浮遊容量検出のための導体がアンテナ素子電極に対して悪影響を与えることがない。
【００６１】
（４）アンテナ共振系の浮遊容量を把握するため、通信周波数の制約を受けることなく浮遊容量が検出できる。
【００６２】
（５）アンテナ共振系全体に広がる電界場、その結果としての浮遊容量を検出対象とするため、携帯端末に対する全方向の検知ができる。
これらの効果は以降に示す各実施形態についても共通である。
【００６３】
《第２の実施形態》
図８は第２の実施形態のアンテナ装置の構成を示す図である。このアンテナ装置は、グランド電極５０が形成された基板、第１アンテナ素子電極２１および第２アンテナ素子電極２２を備えている。第１アンテナ素子電極２１と給電回路４１との間に可変マッチング回路３１が設けられている。第２アンテナ素子電極２２と給電回路４２との間にはリアクタンス素子Ｘ１および可変マッチング回路３２が設けられている。また、第２アンテナ素子電極２２と可変マッチング回路３１との間にリアクタンス素子Ｘ２、容量検出回路６０およびマッチング制御回路７０が設けられている。
【００６４】
リアクタンス素子Ｘ１は可変マッチング回路３２および給電回路４２へのセンシング信号の流入を阻止する（センシング周波数帯においてハイインピーダンスに見せる）。また、リアクタンス素子Ｘ２は、第２アンテナ素子電極２２に給電されるまたは第２アンテナ素子電極２２から伝送される無線通信信号の回り込みを阻止する。
【００６５】
前記第２アンテナ素子電極２２と給電回路４２との間の伝送経路が無線通信信号経路である。また、第２アンテナ素子電極２２から容量検出回路６０までの信号経路がセンシング信号経路である。
【００６６】
第２の実施形態では、第２アンテナ素子電極２２への無線通信信号経路に設けられたマッチング回路についても可変マッチング回路としている。このことにより、第２のアンテナについても、人体等の近接による浮遊容量の変化に対応して適正なマッチング状態が維持される。
【００６７】
第２の実施形態によれば、一つの浮遊容量情報から二つのアンテナのマッチングが補正されるので容量検出回路およびマッチング制御回路の数を少なく済ませられる。そのため、低コスト化および省スペース化が図れる。
なお、マッチング補正対象のアンテナは三つ以上であってもよい。
【００６８】
《第３の実施形態》
図９は第３の実施形態のアンテナ装置の構成を示す図である。このアンテナ装置は、グランド電極５０が形成された基板、第１アンテナ素子電極２１、第２アンテナ素子電極２２および第３アンテナ素子電極２３を備えている。第１アンテナ素子電極２１と給電回路４１との間に可変マッチング回路３１が設けられている。第２アンテナ素子電極２２と給電回路４２との間にはリアクタンス素子Ｘ１およびマッチング回路３２が設けられている。第３アンテナ素子電極２３と給電回路４３との間には可変マッチング回路３３が設けられている。また、第２アンテナ素子電極２２と可変マッチング回路３１，３３との間にリアクタンス素子Ｘ２、容量検出回路６０およびマッチング制御回路７０が設けられている。
【００６９】
リアクタンス素子Ｘ１は可変マッチング回路３２および給電回路４２へのセンシング信号の流入を阻止する（センシング周波数帯においてハイインピーダンスに見せる）。また、リアクタンス素子Ｘ２は、第２アンテナ素子電極２２に給電されるまたは第２アンテナ素子電極２２から伝送される無線通信信号の回り込みを阻止する。
【００７０】
第１アンテナ素子電極２１および第３アンテナ素子電極２３は例えばMIMOシステムにおける２系統のアンテナとして用いられる。
この構成によれば、第２アンテナ素子電極２２を用いて検出された浮遊容量に応じて、第１アンテナ素子電極２１による第１のアンテナだけてなく、第３アンテナ素子電極２３による第３のアンテナについても、人体等の近接による浮遊容量の変化に対応して適正なマッチング状態が維持される。
【００７１】
第３の実施形態によれば、一つの浮遊容量情報から二つのアンテナのマッチングが補正されるので容量検出回路およびマッチング制御回路の数を少なく済ませられる。そのため、低コスト化および省スペース化が図れる。
なお、マッチング補正対象のアンテナは三つ以上であってもよい。
【００７２】
《第４の実施形態》
図１０は第４の実施形態のアンテナ装置の構成を示す図である。このアンテナ装置は、グランド電極５０が形成された基板、第１アンテナ素子電極２１、第２アンテナ素子電極２２および第３アンテナ素子電極２３を備えている。第１アンテナ素子電極２１と給電回路４１との間に可変マッチング回路３１が設けられている。第２アンテナ素子電極２２と給電回路４２との間にはリアクタンス素子Ｘ１およびマッチング回路３２が設けられている。第３アンテナ素子電極２３と給電回路４３との間にはリアクタンス素子Ｘ３およびマッチング回路３３が設けられている。なお、第３のアンテナ素子電極２３は例えばNFC(Near Field Communication, 近接通信)用のアンテナコイルである。
【００７３】
このアンテナ装置には一つのマッチング制御回路７０を備えていて、このマッチング制御回路７０と第２アンテナ素子電極２２との間にリアクタンス素子Ｘ２および容量検出回路６０が設けられている。また、マッチング制御回路７０と第３アンテナ素子電極２３との間にリアクタンス素子Ｘ４および容量検出回路６３が設けられている。
【００７４】
マッチング制御回路７０は容量検出回路６０，６３からの出力信号に基づいて可変マッチング回路３１を制御する。
【００７５】
この構成により、互いに離れた位置にある二つのアンテナ素子電極の浮遊容量によって検出された近接物の近接状態に応じて第１アンテナ素子電極によるアンテナの適正なマッチング状態が維持される。
【００７６】
第４の実施形態によれば、二つのアンテナ素子電極を浮遊容量検出のために用いたので、浮遊容量の検出情報をより高精度にできる。
なお、浮遊容量検出のためのアンテナ素子電極は三つ以上であってもよい。
【００７７】
《第５の実施形態》
図１１は第５の実施形態のアンテナ装置の構成を示す図である。このアンテナ装置は、グランド電極５０が形成された基板、第１アンテナ素子電極２１、第２アンテナ素子電極２２および第３アンテナ素子電極２３を備えている。図９に示した第３の実施形態のアンテナ装置と異なるのは、第１アンテナ素子電極２１の構成である。この第１アンテナ素子電極２１はダイポールアンテナの片方の放射電極である。すなわちこの第１アンテナ素子電極２１とグランド電極５０とで筐体ダイポールアンテナが構成される。
【００７８】
《第６の実施形態》
第６の実施形態に係るアンテナ装置について、図１２〜図１６を参照して説明する。
アンテナ素子電極２１と基板のグランド電極５１との間には、図１２（Ａ）中に電気力線で模式的に表わされるように電界が形成される。無線通信信号のような高周波では前記電界が交番することで電磁波が外界に放射される。直流では静電界を形づくる。
【００７９】
図１２（Ａ）の右側には、アンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌと基板のグランド電極５１とによって擬似ダイポールが構成されていることを表している。
【００８０】
アンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌと基板のグランド電極５１とは、前記電気力線で繋がれたコンデンサにおける対向導体とみなせ、その容量は共振周波数を決定する、いわゆる浮遊容量でもある。
【００８１】
図１２（Ｂ）は前記アンテナ装置に人体の一部が近接した状態を示している。このように電界中に人体（掌や指）が近接すると、（人体は高抵抗率の誘電体であるため）電気力線は人体に引き寄せられるように入射［終端］し、左側のアンテナ素子電極２１Ｌと基板のグランド電極５１との間で増加することになる。等価的には、コンデンサ電極間に誘電体を挿入した状態である。そのため左側のアンテナ素子電極２１Ｌと基板のグランド電極５１との間の浮遊容量は増大する。右側のアンテナ素子電極２１Ｒと基板のグランド電極５１との間の浮遊容量も増大することがあるが、左側のアンテナ素子電極２１Ｌと基板のグランド電極５１との間の浮遊容量が相対的に増加する。このように人体の近接度と浮遊容量の変化との間には密接な関係がある。
【００８２】
本発明は、アンテナ素子を無線通信信号の電磁波の送受を行うとともに、アンテナ素子に対する人体等の近接物の方向性や近接物の近接の仕方などを検知できるようにしたことに特徴がある。
【００８３】
図１３は、前記アンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌにつながる浮遊容量またはその変化を検出する容量検出回路６０Ｒ，６０Ｌを備えたアンテナ装置の構成を示す図である。
アンテナ素子は左右対称形の二つのアンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌで構成されている。このアンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌには引出電極２５Ｒ，２５Ｌがそれぞれ引き出されている。この引出電極２５Ｒ，２５Ｌと共通電極２３との間にはセンシング信号の流入を阻止する（センシング周波数帯においてハイインピーダンスに見せる）リアクタンス素子Ｘ１Ｒ，Ｘ１Ｌが設けられている。このリアクタンス素子Ｘ１Ｒ，Ｘ１Ｌは例えばキャパシタである。アンテナ素子電極２１Ｒ、２１Ｌと給電回路４０との間の伝送経路が無線通信信号経路である。共通電極２３と給電回路４０との間には可変マッチング回路３０が設けられている。アンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌは無線通信信号経路を介して同時に給電される。そのため、アンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌが設けられている空間が一つのアンテナエリアＡＡとして作用する。
【００８４】
アンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌから引出電極２５Ｒ，２５Ｌを介して容量検出回路６０Ｒ，６０Ｌまでの信号経路がセンシング信号経路である。
【００８５】
また、アンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌと容量検出回路６０Ｒ，６０Ｌとの間の伝送経路であるセンシング信号経路には、アンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌに給電される、または前記アンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌから伝送される無線通信信号の回り込みを阻止するリアクタンス素子Ｘ２Ｒ，Ｘ２Ｌが設けられている。このリアクタンス素子Ｘ２Ｒ，Ｘ２Ｌは例えばインダクタである。
【００８６】
図１３において、容量検出回路６０Ｒ，６０Ｌは容量−電圧変換回路（Ｃ−Ｖ変換回路）を構成していて、人体等の近接により生じた浮遊容量の変化を電圧値変化に変換して出力する。可変マッチング回路３０はローバンドとハイバンドの二つの周波数帯域についてマッチングするReconfigurableなマッチング回路である。
【００８７】
マッチング制御回路７０は二つの容量検出回路６０Ｒ，６０Ｌの出力信号に基づいて、可変マッチング回路３０に制御信号を与える。具体的には例えば二つの容量検出回路６０Ｒ，６０Ｌが、浮遊容量の大きさに応じた電圧信号を発生する場合、容量検出回路６０Ｒ，６０Ｌの出力電圧から生成した信号を可変マッチング回路３０に与える。可変マッチング回路３０はマッチング制御回路７０から受けた信号に応じて、前記浮遊容量が存在する状況で、ローバンドとハイバンドの二つの周波数帯の両方について最適な整合がなされるように整合回路の回路定数を定める。
【００８８】
一方、マッチング制御回路７０は近接物情報処理手段８０へ二つの容量検出回路６０Ｒ，６０Ｌの出力信号を与える。近接物情報処理手段８０はマッチング制御回路７０からの信号に応じてアンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌに対する近接物の方向性や近接物の近接の仕方などを検知し、それに応じた所定の処理を行う。例えば二つの容量検出回路６０Ｒ，６０Ｌの出力信号の電圧加算値によってアンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌに対する近接物の接近距離を検知し、容量検出回路６０Ｒ，６０Ｌの出力信号の電圧差分値によって、左右方向についての近接物の接近のアンバランス度を検知する。そして、後に示すようにアンテナ素子に対する近接物の方向性や近接物の近接の仕方などの複数次元の情報を検知して、それに応じた処理を行う。
【００８９】
前記容量検出回路６０Ｒ，６０Ｌの具体な構成および原理は第１の実施形態で図４に示したものと同じである。
【００９０】
次に、前記二つの容量検出回路６０Ｒ，６０Ｌの出力信号を基にして、近接物の方向性や近接物の近接の仕方などの検知例を示す。
図１４（Ａ）は通話時の携帯端末１０１の把持状態である。図１４（Ｂ）は携帯端末１０１を縦位置にし、操作者の頭部から離して操作している状態である。図１４（Ｃ）は携帯端末１０１を右手で横位置に把持している状態である。
【００９１】
通話時は図１４（Ａ）に示すように、携帯端末１０１を縦位置にして下部を片手で把持するため、右手で把持している場合と左手で把持している場合とで、二つのアンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌに対する指や掌の近接具合が異なる。このことによって、把持している手の左右判定が可能である。
【００９２】
携帯端末１０１を横位置にして把持している場合と縦位置で把持しているかによって、図１４（Ｂ）および図１４（Ｃ）に示すように、二つのアンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌに対する指や掌の近接具合が異なる。このことから、ジャイロセンサ等を用いることなく携帯端末１０１の向きを検知できる。さらに、操作中に把持している手の左右に応じても二つのアンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌに対する指や掌の近接具合が異なるので、このことから左右どちらの手で把持しているかの検知も可能となる。
【００９３】
図１３に示した近接物情報処理手段８０は、操作者の把持の仕方に応じて携帯端末の動作を定める。例えば、図１４（Ａ）のように通話中であれば、表示の輝度を低下させて省電力化を図ったり、図１４（Ｂ）や図１４（Ｃ）のように縦横の違いに応じて表示状態を変更したりする。
【００９４】
図１５（Ａ）は携帯端末１０１を右手で持って通話している状態、図１５（Ｂ）は携帯端末１０１を机Ｄに置いた状態である。通話時には、通話を開始するための何らかの操作を行った後に携帯端末１０１を耳に当てるので、この一連の操作中に二つのアンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌに対する浮遊容量が変化する。同様に、携帯端末１０１を机に置く際にも、置く直前から置いた後にかけて、二つのアンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌに対する浮遊容量が変化する。これらの容量変化を検知することによって、携帯端末１０１の動きを検知できる。
【００９５】
図１３に示した近接物情報処理手段８０は、図１５（Ａ）のように携帯端末を耳に当てて通話しているときと、図１５（Ｂ）のように机に置いているときとで、送信電力を最適化する用途に用いることもできる。
【００９６】
図１６は携帯端末１０１に対する所定の操作を行う状態を示している。携帯端末１０１の右下角に指先を触れるか近接させると、二つのアンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌのうち一方のアンテナ素子電極２１Ｌの浮遊容量が相対的に大きくなる。図１３に示した近接物情報処理手段８０は、この容量変化を検出し、例えばトントンという２回の連続タッチが行われたとき電源のオン／オフ制御を行うなどのユーザインターフェースに使用することもできる。
【００９７】
《第７の実施形態》
第７の実施形態では、携帯端末内の基板の位置および基板とアンテナ素子との位置関係について、幾つかの例を示す。
図１７（Ａ），図１７（Ｂ）の例では、何れも単一の筐体内に第１の実施形態で示したものと同様の、基板のグランド電極５１、容量検出回路６０Ｒ，６０Ｌ、およびアンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌが設けられている。
【００９８】
図１７（Ｃ），図１７（Ｄ）の例では、クラムシェル型筐体のうち一方の筐体内に基板のグランド電極５１、容量検出回路６０Ｒ，６０Ｌ、およびアンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌが設けられている。
【００９９】
図１７（Ａ），図１７（Ｃ）の例では、基板のグランド電極５１より上部にアンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌが設けられている。
【０１００】
図１７（Ｂ），図１７（Ｄ）の例では、基板のグランド電極５１より下部にアンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌが設けられている。
【０１０１】
また、クラムシェル型以外にも、スライド型やスイーベル型などの携帯端末にも同様に適用できる。
【０１０２】
以上に示した実施形態によれば、アンテナ構造体はほぼそのままに、付属物として容量−電圧変換回路などを加える程度で済む。携帯端末の構造設計に対する影響が少なく、複数のモデルへ容易に展開できる。
【０１０３】
また、同一のアンテナ素子に接続するものとして、無線通信信号経路とセンシング信号経路とを併存させることができる。すなわち、容量−電圧変換回路の装荷が無線通信信号側の特性（整合特性など）に与える影響を軽減でき、またその逆の影響も軽減できる。
【０１０４】
さらに、周囲状況に応じて可変したマッチング状態において、可変マッチング回路を最適設計でき、アンテナ効率を最大限に引きだすことができる。
【０１０５】
《第８の実施形態》
図１８は第８の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。
図１８の例では、無線通信信号経路とセンシング信号経路とを分岐する引出電極２５Ｒ，２５Ｌが基板上の電極パターンで構成されている。また、基板とアンテナ素子電極２１Ｒ，２１Ｌとをつなぐ伝送線路２４Ｒ，２４Ｌが設けられている。
【０１０６】
このように、無線通信信号経路とセンシング信号経路の分岐はアンテナ素子電極と基板との間に限らず、アンテナ素子側または基板側のいずれにあってもよい。
【０１０７】
《第９の実施形態》
図１９は第９の実施形態であるアンテナ装置の構成を示す図である。このアンテナ装置は、第６の実施形態で図１３に示したアンテナ装置に対してもう一組のアンテナを備えたものである。図１９において、アンテナ素子電極２１ＲＡ，２１ＬＡ、容量検出回路６０ＲＡ，６０ＬＡ、リアクタンス素子Ｘ２ＲＡ，Ｘ２ＬＡ、可変マッチング回路３０および給電回路４０の構成は図１３に示したものと同様である。第９の実施形態では、アンテナ素子電極２１ＲＢ，２１ＬＢ、容量検出回路６０ＲＢ，６０ＬＢおよびリアクタンス素子Ｘ２ＲＢ，Ｘ２ＬＢがさらに設けられている。アンテナ素子電極２１ＲＡ，２１ＬＡ，２１ＲＢ，２１ＬＢは無線通信信号経路を介して同時に給電される。そのため、アンテナ素子電極２１ＲＡ，２１ＬＡ，２１ＲＢ，２１ＬＢが設けられている空間が一つのアンテナエリアＡＡとして作用する。
【０１０８】
マッチング制御回路７０は容量検出回路６０ＲＡ，６０ＬＡ，６０ＲＢ，６０ＬＢから出力される電圧に基づいて可変マッチング回路３０に制御信号を与える。このマッチング制御回路７０は、容量検出回路６０ＲＡ，６０ＬＡの検出信号に基づいておよび／または容量検出回路６０ＲＢ，６０ＬＢの検出信号に基づいて左右方向（ｘ軸方向）についての浮遊容量の大きさのバランス・アンバランスの程度を検出する。また、容量検出回路６０ＲＡ，６０ＲＢの検出信号に基づいておよび／または容量検出回路６０ＬＡ，６０ＬＢの検出信号に基づいて厚み方向（ｚ軸方向）についての浮遊容量のバランス・アンバランスの程度を検出する。このことにより左右方向と厚み方向の二次元についての近接物体の近接具合を検知できる。
【０１０９】
《第１０の実施形態》
図２０は第１０の実施形態であるアンテナ装置の構成を示す図である。このアンテナ装置は、二つのアンテナ素子電極が厚み方向に異なる位置に配列されたものである。この例では、アンテナ素子電極２１Ａ，２１Ｂ、容量検出回路６０Ａ，６０Ｂ、リアクタンス素子Ｘ２Ａ，Ｘ２Ｂ、可変マッチング回路３０、給電回路４０およびマッチング制御回路７０を備えている。アンテナ素子電極２１Ａは放射電極と容量検出用電極とを兼ねている。アンテナ素子電極２１Ｂは容量検出用電極専用に設けられている。
【０１１０】
アンテナ素子電極２１Ａ，２１Ｂは近接結合により一体の放射素子として作用する。ここで、アンテナ素子電極２１Ｂは、アンテナ素子電極２１Ａに対する無給電素子としての機能を持たせても良い。そのため、アンテナ素子電極２１Ａ，２１Ｂが設けられている空間が一つのアンテナエリアＡＡとして作用する。
【０１１１】
マッチング制御回路７０は二つの容量検出回路６０Ａ，６０Ｂの検出信号に基づいて厚み方向についての浮遊容量のバランス・アンバランスの程度を検出する。このことにより厚み方向についての近接物体の近接具合を検知できる。
【０１１２】
《第１１の実施形態》
図２１は第１１の実施形態であるアンテナ装置の構成を示す図である。このアンテナ装置は、第６の実施形態で図１３に示したアンテナ装置を二組備えたものである。図２１において、アンテナ素子電極２１ＲＡ，２１ＬＡ，２１ＲＢ，２１ＬＢ、容量検出回路６０ＲＡ，６０ＬＡ，６０ＲＢ，６０ＬＢ、リアクタンス素子Ｘ２ＲＡ，Ｘ２ＬＡ，Ｘ２ＲＢ，Ｘ２ＬＢ、可変マッチング回路３０Ａ，３０Ｂおよび給電回路４０Ａ，４０Ｂの構成は図１３に示したものと同様である。第１１の実施形態では、マッチング制御回路７０Ａは容量検出回路６０ＲＡ，６０ＬＡ，６０ＲＢ，６０ＬＢから出力される電圧に基づいて可変マッチング回路３０Ａに制御信号を与え、マッチング制御回路７０Ｂは容量検出回路６０ＲＡ，６０ＬＡ，６０ＲＢ，６０ＬＢから出力される電圧に基づいて可変マッチング回路３０Ｂに制御信号を与える。いずれのマッチング制御回路７０Ａ，７０Ｂも、容量検出回路６０ＲＡ，６０ＬＡの検出信号に基づいておよび／または容量検出回路６０ＲＢ，６０ＬＢの検出信号に基づいて左右方向（ｘ軸方向）についての浮遊容量の大きさのバランス・アンバランスの程度を検出する。また、容量検出回路６０ＲＡ，６０ＲＢの検出信号に基づいておよび／または容量検出回路６０ＬＡ，６０ＬＢの検出信号に基づいて上下方向（ｙ軸方向）についての浮遊容量のバランス・アンバランスの程度を検出する。このようにして左右方向（ｘ軸方向）と上下方向（ｙ軸方向）の二次元についての近接物体の近接具合を検知できる。
【０１１３】
《第１２の実施形態》
第１２の実施形態では、放射Ｑの良いアンテナの選択について示す。
結論としては、この発明のアンテナ装置の効率は、マッチング可変対象であるアンテナ素子電極の単一体（のアンテナ素子電極と輻射に寄与するグランド電極とを含んだ、擬似ダイポールとしてのアンテナ）での放射Ｑに依存する。但し、前記アンテナ素子電極単一体には、共振周波数を所望の周波数帯に定める装荷リアクタンスを含む。また、容量検出回路が装荷された状態である。
【０１１４】
前記アンテナ素子電極にはできる限り放射Ｑの良いもの（Ｑ値の小さなもの）を選択すべきである。そのことにより、構造体スペースの限られた条件下でアンテナ効率および周波数帯域幅を最大限に引き出すことができる。
【０１１５】
ここでいう「選択」とは、アンテナの放射Ｑの素性を吟味することは勿論であるが、センシング信号経路の設置がアンテナの放射Ｑに悪影響を与えないよう留意することも含んでいる。
【０１１６】
第１２の実施形態では、この効果を実験的に検証するものである。
図２２は、図１３に示したアンテナ装置との比較対照であるアンテナ装置の構成図である。図２２はセンシング信号経路ＰＳＲ，ＰＳＬを無線通信信号経路ＰＷから大きく離れた位置に配置した例である。
【０１１７】
図２２のような配置では、容量検出回路６０Ｒ，６０Ｌは外界への放射先に置かれた阻害物となる。結局のところ、放射Ｑが最適に設定された擬似ダイポールの構成において、センシング信号経路ＰＳＲ，ＰＳＬが無線通信信号経路とほぼ一体である（したがって、無線通信信号経路ＰＷとセンシング信号経路ＰＳＲ，ＰＳＬとが途中で分岐される構造）か、波長に比してほぼ一体に見えるぐらいに、無線通信信号経路ＰＷとセンシング信号経路ＰＳＲ，ＰＳＬとが近接している構造が好ましい。
【０１１８】
図３に示した構造のアンテナ装置についても上記の効果を実験的に検証するために、比較対照用のアンテナ装置を用意した。この比較対照用のアンテナ装置は、図３に示したアンテナ装置における第１アンテナ素子電極２１の引出位置（可変マッチング回路３１との接続位置）を中央から大きくずれた右端付近に配置したものである。
【０１１９】
この比較対照用アンテナ装置の第１アンテナ素子電極によるアンテナでは、図３に示したアンテナ装置の第１アンテナ素子電極によるアンテナに比較して、ハイバンドにおいてアンテナの放射Ｑが悪い（Ｑ値が高い）。そのため、アンテナの効率が低い。結局のところ、図３に示したようにアンテナ素子電極２１に対して中央給電にすることによって良好な放射Ｑが得られる。また、アンテナ素子電極とそれに対向するグランド電極との間隔、アンテナ素子電極のサイズによってもアンテナの放射Ｑが変わるので、これらのいずれかによってまたは組み合わせによってアンテナの放射Ｑが良好となるように選択すればよい。
【０１２０】
各実施形態で示したようにアンテナ整合回路を装荷したアンテナ装置においては、アンテナの放射Ｑの実力がアンテナ装置の効率に反映されるので、放射Ｑが良好な（Ｑ値が小さな）アンテナである程、高効率特性が得られる。
【０１２１】
《他の実施形態》
以上に示した幾つかの例では、アンテナ素子電極が基板のグランド電極形成領域外に配置されたが、アンテナ素子電極は基板のグランド電極形成領域内に配置されてもよい。また、基板の非グランド領域にアンテナ素子電極が直接形成されていてもよい。
【０１２２】
以上に示した幾つかの例では、アンテナ素子電極をプレーンな板状であるものとして表現していたが、所定形状にパターンニングされていてもよい。センシングに使用する周波数帯では（無線通信の周波数からかけ離れているため）、パターンなど施しても［浮遊］容量の“対向導体”として作用するだけである。
また、複数のアンテナ素子電極が一つの誘電体ブロックに設けられていてもよい。
【０１２３】
前記アンテナ素子電極のパターニングとしては、例えばスリットを形成したり、分岐形状にしたりすることによって、基本波と高調波の両方で共振させるようにしたもの、アンテナ素子電極中にリアクタンス素子を挿入して複数のバンドに共振点を有させたもの、給電素子と無給電素子とに分割したものなどであってよい。
【０１２４】
また、前記可変マッチング回路は、Reconfigure先である二つの周波数帯で広帯域な２共振特性を有しつつ、周囲環境に応じてマッチングを調整するものであったが、本発明はこれに限らない。例えば、
（１）１共振であるもの、
（２）π型／Ｔ型のような回路構成で可変リアクタンス素子を包含するもの（Reconfigureの観点がないもの）、
（３）複数のマッチング回路を予め準備しておき、人体近接の程度に対応して、経路選択でマッチング回路を切り替える、
などに適用してもよい。
【０１２５】
また、Reconfigure対象はローバンド［例えばGSM（登録商標）の800MHz/900MHz］とハイバンド［例えばDCS,PCS,UMTS］の場合に限らない。もっと別のシステム（WLAN（Wireless LAN）/Bluetooth（登録商標）/Wimax（登録商標）など）をカバーしたものであってもよいし、五つのバンド（Pentaband）をもっと細かい分割でカバーする場合もあり得る（このとき準備する容量値は細かく設定されることとなる）。
【０１２６】
携帯端末に設けられるメインの（セルラー用の）アンテナ以外のアンテナとしては、例えばセルラー用メインアンテナの補助用アンテナ、Bluetooth（登録商標）用または無線LAN用のアンテナ、GPS アンテナ、ディジタルTV受信用アンテナ、NFC(Near Field Communication)用アンテナ、FM受信用アンテナ等がある。これらは統合化が困難であり、個別のアンテナとして設けられる。このような個々に存在しているアンテナの一つまたは複数のアンテナで浮遊容量検出を行い、その検出結果を他のアンテナの可変マッチング回路またはそれとともに自身のアンテナの可変マッチング回路に供給してもよい。
【０１２７】
また、可変マッチングを施すアンテナ素子電極または浮遊容量検出用のアンテナ素子電極は、人体通信用の電極であってもよい。例えばＮＴＴジャーナル2010.1「人体近傍電界通信技術「レッドタクトン」とその応用」に示されている人体近傍準静電界通信技術用のアンテナにも適用できる。
【０１２８】
前記複数のアンテナ素子電極は携帯端末内の単一の筐体内に設けること以外に、クラムシェル型筐体のうち二つの筐体内に別々に配置されたアンテナ素子電極に適用することもできる。また、クラムシェル型以外にも、スライド型やスイーベル型などの携帯端末にも同様に適用できる。
【０１２９】
以上に示した各実施形態によれば、アンテナ構造体はほぼそのままに、付属物として容量−電圧変換回路など加える程度で済む。携帯電話端末の構造設計に対する影響が少なく、複数のモデルへ容易に展開できる。
【符号の説明】
【０１３０】
ＡＡ…アンテナエリア
Ｃｆ…帰還容量
Ｃｓ…検出対象容量
Ｄ…机
ＯＳＣ…発振器
ＰＳＲ，ＰＳＬ…センシング信号経路
ＰＷ…無線通信信号経路
Ｘ１Ｒ，Ｘ１Ｌ…リアクタンス素子
Ｘ２…リアクタンス素子
Ｘ２Ａ，Ｘ２Ｂ…リアクタンス素子
Ｘ２Ｒ，Ｘ２Ｌ…リアクタンス素子
Ｘ２ＲＡ，Ｘ２ＬＡ，Ｘ２ＲＢ，Ｘ２ＬＢ…リアクタンス素子
Ｘ１〜Ｘ４…リアクタンス素子
２１…第１アンテナ素子電極（アンテナ素子電極）
２２…第２アンテナ素子電極
２１Ａ，２１Ｂ…アンテナ素子電極
２１Ｒ，２１Ｌ…アンテナ素子電極
２１ＲＡ，２１ＬＡ，２１ＲＢ，２１ＬＢ…アンテナ素子電極
２３…第３アンテナ素子電極
２５Ｒ，２５Ｌ…引出電極
２６…共通電極
３１…可変マッチング回路
３２…マッチング回路，可変マッチング回路
３３…マッチング回路，可変マッチング回路
４１〜４３…給電回路
５０…グランド電極
６０，６３…容量検出回路
７０…マッチング制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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