(57)【要約】【課題】  発熱による温度上昇を防ぐアンテナ装置、電子機器及び無線通信方法を提供すること。【解決手段】  実施形態によるアンテナ装置は、無線通信回路に接続するための端子と、複数のアレイアンテナと、前記複数のアレイアンテナのそれぞれの温度を測定する複数の温度センサと、前記複数の温度センサの出力に基づいて前記複数のアレイアンテナの少なくとも１つを選択する選択回路と、を具備する。前記選択回路により選択されているアレイアンテナが前記端子を介して前記無線通信回路に接続される。【選択図】図８
2020005056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信回路に接続するための端子と、
複数のアレイアンテナと、
前記複数のアレイアンテナのそれぞれの温度を測定する複数の温度センサと、
前記複数の温度センサの出力に基づいて前記複数のアレイアンテナの少なくとも１つを選択する選択回路と、を具備し、
前記選択回路により選択されているアレイアンテナが前記端子を介して前記無線通信回路に接続されるアンテナ装置。
【請求項２】
前記選択回路は、温度が第１温度以上でないアレイアンテナの少なくとも１つを選択する請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記選択回路は、前記選択しているアレイアンテナの温度が前記第１温度以上になった場合、前記選択しているアレイアンテナを非選択とし、温度が前記第１温度以上でない他のアレイアンテナを前記複数のアレイアンテナから選択する請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記選択回路により選択されているアレイアンテナの温度が前記第１温度以上になった場合、警告を発生する警告発生手段をさらに具備する請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記複数の温度センサはサーミスタ、熱電対、ダイオード又はバイポーラトランジスタを具備する請求項１乃至請求項４のいずれか一項記載のアンテナ装置。
【請求項６】
無線通信回路と、
複数のアレイアンテナと、
前記複数のアレイアンテナのそれぞれの温度を測定する複数の温度センサと、
前記複数の温度センサの出力に基づいて前記複数のアレイアンテナの少なくとも１つを選択し、選択したアレイアンテナを前記無線通信回路に接続する選択接続手段と、
を具備する電子機器。
【請求項７】
前記選択接続手段は、温度が第１温度以上でないアレイアンテナの少なくとも１つを選択する請求項６記載の電子機器。
【請求項８】
前記選択接続手段は、前記選択しているアレイアンテナの温度が前記第１温度以上になった場合、前記選択しているアレイアンテナを非選択とし、温度が前記第１温度以上でない他のアレイアンテナを前記複数のアレイアンテナから選択する請求項７記載の電子機器。
【請求項９】
前記選択接続手段により選択されているアレイアンテナの温度が前記第１温度以上になった場合、警告を発生する警告発生手段をさらに具備する請求項７記載の電子機器。
【請求項１０】
前記複数の温度センサはサーミスタ、熱電対、ダイオード又はバイポーラトランジスタを具備する請求項６乃至請求項９のいずれか一項記載の電子機器。
【請求項１１】
前記無線通信回路はマルチインプットマルチアウトプット方式の無線通信を行なうための複数のポートを具備し、
前記複数のアレイアンテナの数は前記複数のポートの数より多く、
前記選択接続手段は前記複数のアレイアンテナから前記複数のポートの数と等しい数の複数のアレイアンテナを選択し、選択した複数のアレイアンテナを前記無線通信回路の前記複数のポートにそれぞれ接続する請求項６乃至請求項１０のいずれか一項記載の電子機器。
【請求項１２】
無線通信回路と、
複数のアレイアンテナと、
前記複数のアレイアンテナのそれぞれの温度を測定する複数の温度センサと、
を具備する電子機器における無線通信方法であって、
前記複数の温度センサの出力に基づいて前記複数のアレイアンテナの少なくとも１つを選択することと、
選択したアレイアンテナを前記無線通信回路に接続することと、
を具備する無線通信方法。
【請求項１３】
前記選択することは、温度が第１温度以上でないアレイアンテナの少なくとも１つを選択することを具備する請求項１２記載の無線通信方法。
【請求項１４】
前記選択されているアレイアンテナの温度が前記第１温度以上になった場合、前記選択されているアレイアンテナを非選択とし、温度が前記第１温度以上でない他のアレイアンテナを前記複数のアレイアンテナから選択することをさらに具備する請求項１３記載の無線通信方法。
【請求項１５】
前記選択されているアレイアンテナの温度が前記第１温度以上になった場合、警告を発生することをさらに具備する請求項１３記載の無線通信方法。
【請求項１６】
前記無線通信回路はマルチインプットマルチアウトプット方式の無線通信を行なうための複数のポートを具備し、
前記複数のアレイアンテナの数は前記複数のポートの数より多く、
前記選択することは前記複数のアレイアンテナから前記複数のポートの数と等しい数の複数のアレイアンテナを選択し、選択した複数のアレイアンテナを前記無線通信回路の前記複数のポートにそれぞれ接続することを具備する請求項１２乃至請求項１５のいずれか一項記載の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、アンテナ装置、電子機器及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の電子機器は無線通信機能を備えている。無線通信のための周波数は、通信する情報量が多くなるにつれて高くなっている。例えば、ＵＨＦとも呼ばれる極超短波より波長が短いマイクロ波さらにはミリ波と呼ばれる高周波数帯域が使用されるようになっている。電波は周波数が高くなると、直進性が強くなり、特定の方向のゲインが他の方向のゲインより大きくなり、電波に指向性が生じる。単体のアンテナでは指向性を制御することが難しい。複数のアンテナ素子が配列されてなるアレイアンテナは、各アンテナ素子の位相を制御することにより、ビームの方向及び幅を制御することができ、無指向性の電波を送受信することができる。
【０００３】
アレイアンテナは、複数のアンテナ素子とともに増幅器等の電気回路が１つのチップに収められることがある。電気回路は動作時に熱を生じる。アレイアンテナの温度が上昇すると、送受信する信号の通信品質が低下する。また、最近の電子機器は携帯性を考慮して厚さが薄くなってきているので、アレイアンテナの電気回路から生じた熱は電子機器の筐体に伝達しやすく、アレイアンテナ付近の筐体の表面温度が高くなり、ユーザが低温火傷する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2017-195471号公報
【特許文献２】特開2005-204230号公報
【特許文献３】特開2015-019288号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のアレイアンテナは発熱するという課題があった。
本発明の目的は、発熱による筐体表面温度の上昇を防ぐことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係るアンテナ装置は、無線通信回路に接続するための端子と、複数のアレイアンテナと、前記複数のアレイアンテナのそれぞれの温度を測定する複数の温度センサと、前記複数の温度センサの出力に基づいて前記複数のアレイアンテナの少なくとも１つを選択する選択回路と、を具備する。前記選択回路により選択されているアレイアンテナが前記端子を介して前記無線通信回路に接続される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係る電子機器８の構成の一例を示す斜視図である。
【図２】実施形態に係る電子機器８におけるアレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの配置の一例を示す斜視図である。
【図３】実施形態に係る電子機器８の構成の他の例を示す斜視図である。
【図４】実施形態に係る電子機器８におけるアレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの配置の他の例を示す斜視図である。
【図５】電子機器８に含まれるアレイアンテナ１８の構成の一例を示す斜視図である。
【図６】アレイアンテナ１８に含まれるアンテナ回路２６の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図７】電子機器８の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図８】電子機器８に含まれるアンテナ選択回路６０の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図９】電子機器８が実行するＭＩＭＯ通信の一例の原理を示す図である。
【図１０】電子機器８が実行するＭＩＭＯ通信の一例を示すフローチャートである。
【図１１】アンテナ選択回路６０に含まれる接続制御テーブル９０の状態の一例を示す図である。
【図１２】アンテナ選択回路６０に含まれる接続制御テーブル９０の状態の他の一例を示す図である。
【図１３】アンテナ選択回路６０に含まれる接続制御テーブル９０の状態のさらに他の一例を示す図である。
【図１４】アンテナ選択回路６０に含まれる接続制御テーブル９０の状態のさらに他の一例を示す図である。
【図１５】アンテナ選択回路６０に含まれる接続制御テーブル９０の状態のさらに他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、以下の実施形態に記載した内容により発明が限定されるものではない。当業者が容易に想到し得る変形は、当然に開示の範囲に含まれる。説明をより明確にするため、図面において、各部分のサイズ、形状等を実際の実施態様に対して変更して模式的に表す場合もある。複数の図面において、対応する要素には同じ参照数字を付して、詳細な説明を省略する場合もある。
【０００９】
［全体構成］  
図１（ａ）〜（ｄ）は、実施形態に係る電子機器の一例としてのデタッチャブル2-in-1型のパーソナルコンピュータ８を示す。パーソナルコンピュータ８は、取り外し可能な本体１４とディスプレイユニット１０から構成される。図１（ａ）は、ノート型パーソナルコンピュータとして使用するために、ディスプレイユニット１０を本体１４の奥側の端部に取り付けた状態における斜視図である。ディスプレイユニット１０の表面にＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル１２が配置され、ディスプレイユニット１０の内部にパネル基板（図示しない）が収納される。本体１４は薄い箱形の筐体を備え、筐体の上面にキーボード１６が配置され、筐体の内部に回路基板（図示しない）が収納される。図１（ａ）は、キーボード１６を操作するユーザがＬＣＤパネル１２を見ることができるような向きでディスプレイユニット１０が本体１４に一定の角度で取り付けられた状態を示す。図１（ｂ）は、図１（ａ）とは逆の向きで、すなわち、キーボード１６を操作するユーザと対向する第３者がＬＣＤパネル１２を見ることができるような向きでディスプレイユニット１０が本体１４に対して一定の角度で取り付けられた状態を示す。図１（ｃ）は、パソコン８を所持するユーザがＬＣＤパネル１２を見ることができるようにディスプレイユニット１０の背面と本体１４のキーボード１６が対向するようにディスプレイユニット１０が本体１４の上に重ねられ、ディスプレイユニット１０と本体１４がタブレットとして使用される状態を示す。図１（ｄ）は、ディスプレイユニット１０が本体１４から取り外され、ディスプレイユニット１０単体がタブレットとして使用される状態を示す。
【００１０】
パーソナルコンピュータ８は、複数のアレイアンテナを含む。複数のアレイアンテナはディスプレイユニット１０のパネル基板に取り付けてもよいし、本体１４の回路基板に取り付けてもよい。図２は本体１４の回路基板に取り付けた例を示す。図２（ａ）はディスプレイユニット１０単体の斜視図であり、図２（ｂ）は本体１４単体の斜視図である。図２（ｂ）に示すように、本体１４の手前側の端部に２つのアレイアンテナ１８ａ、１８ｂが設けられ、図１（ａ）に示す状態で本体１４の右側部の奥側にアレイアンテナ１８ｃが設けられ、図１（ａ）に示す状態で本体１４の左側部の手前側にアレイアンテナ１８ｄが設けられる。
【００１１】
アレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの近傍に温度センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが配置される。温度センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが導体を含む場合、導体がアレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの特性に影響を与えることがあるので、温度センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄはアレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄから一定距離離れて配置される。
【００１２】
2-in-1型のパーソナルコンピュータ８はデタッチャブル型に限らず、コンバーチブル型としても実現可能である。図３（ａ）〜（ｄ）はコンバーチブル2-in-1型のパーソナルコンピュータ８を示す。通常のノートブック型パーソナルコンピュータと同様にディスプレイユニット１０は本体１４に対して取り外し不可能な状態で取り付けられているが、通常のノートブック型パーソナルコンピュータとは異なり、図３（ｄ）に示すように、ディスプレイユニット１０は本体１４に対して０度〜３６０度まで連続に回転することができる。図３（ａ）はノート型パーソナルコンピュータとして使用する状態を示す。図３（ｂ）はディスプレイユニット１０を本体１４に対して１８０度回転した状態を示す。図３（ｃ）はディスプレイユニット１０を本体１４に対して３６０度回転した状態を示す。
【００１３】
複数のアレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは、図４に示すように、ＬＣＤパネル１２が形成されていない部分のディスプレイユニット１０のパネル基板に取り付けられる。ノート型パーソナルコンピュータとして使用する状態において、ディスプレイユニット１０の上端部の左右に２つのアレイアンテナ１８ａ、１８ｂが設けられ、下端部の左右に２つのアレイアンテナ１８ｄ、１８ｃが設けられる。アレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの近傍に温度センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが配置される。
【００１４】
さらに、複数のアレイアンテナの一部がディスプレイユニット１０のパネル基板に、残りが本体１４の回路基板に分散して取り付けてもよい。アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄの個数は４に限らず、２、３又は５以上でもよい。
温度センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄはアレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの周囲温度を測定し、測定温度が所定温度以上であるか否かを示す検知信号を出力する。これにより、アレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの温度が許容温度以上であるか否か、すなわちアレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄが発熱しているか否かが判断できる。許容温度は、送受信信号の品質の低下や低温火傷の発生が生じない温度に設定される。温度センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、サーミスタ、熱電対等により構成される。
【００１５】
サーミスタは、温度に応じて抵抗値が変化する素子である。一定値の抵抗とサーミスタとを直列接続し分圧回路を構成すると、サーミスタの印加電圧（分圧電圧）が温度に応じた値となる。これにより、温度を測定することができる。なお、サーミスタは、温度による抵抗値の変化の態様により２種類に分類される。第１のタイプは温度が上昇すると、抵抗値が下がる（非線形に変化する）タイプであり、第２のタイプはある温度までは抵抗値は略一定であるが、温度がある温度を超えると、抵抗値が急激に増加するタイプである。実施形態では、第１のタイプを用いてアレイアンテナの温度そのものを検出してもよいが、送受信する信号の通信品質の低下、ユーザの低温火傷を防止する目的のためには、第２のタイプを用いてアレイアンテナの温度が許容温度以上であることを検出するだけでもよい。熱電対は、温度が上昇すると、熱起電力が増加することを利用して、温度に応じた電圧を出力する。なお、サーミスタ、熱電対の代わりに、温度により順方向電圧が変化するダイオード、バイポーラトランジスタ等を用いてもよい。ダイオード、バイポーラトランジスタ等を用いると、温度そのものを検出することができる。
【００１６】
［アレイアンテナ］  
アレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは全て同じ構造であり、アレイアンテナ１８（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの総称）の斜視図を図５に示す。アレイアンテナ１８（アレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄのそれぞれ）は平面状の導電体からなる複数、例えば５つのアンテナ素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅがプラスチック等からなる直方体形状のパッケージ２２の表面に形成される。パッケージ２２内には増幅器、減衰器、移相器、コンバータ等のアンテナ回路（図５には図示しないが、図６に示す）が搭載された基板が収納される。アンテナ素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅがアンテナ回路に電気的に接続される。
【００１７】
図２、図４は、アレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄと温度センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが別体として構成された例を示すが、アレイアンテナと温度センサとを一体として構成してもよい。この場合、アレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄのパッケージ２２内にセンサチップを内蔵する。この場合、アレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの周囲温度ではなく、アンテナ自体の温度が測定される。
【００１８】
図６はアレイアンテナ１８（アレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄのそれぞれ）の回路構成を示す。アレイアンテナ１８はアンテナ素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅとアンテナ回路２６からなる。アンテナ回路２６は各アンテナ素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅに対応する回路部分に分割される。図５では、説明の簡略化のため、アンテナ素子２４ｃ、２４ｄ及びそれらに対応するアンテナ回路２６の回路部分の図示は省略される。
【００１９】
アンテナ素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅにより受信された信号はセレクタ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅ（４６ｃ、４６ｄは図示しない）の受信側端子を介して増幅器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ（３０ｃ、３０ｄは図示しない）に入力される。増幅器３０ａ、３０ｂ、…３０ｅの出力は可変減衰器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ（３２ｃ、３２ｄは図示しない）、可変移相器３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ（３４ｃ、３４ｄは図示しない）をこの順番に介してダウンコンバータ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ（３６ｃ、３６ｄは図示しない）に入力される。ダウンコンバータ３６ａ、３６ｂ、…３６ｅの出力はセレクタ４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ、４８ｅ（４８ｃ、４８ｄは図示しない）の受信側端子を介してマルチプレクサ／デマルチプレクサ５０の第１端子、第２端子、第３端子、第４端子、第５端子に入力される。
【００２０】
一方、マルチプレクサ／デマルチプレクサ５０の第１端子、第２端子、第３端子、第４端子、第５端子はセレクタ４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ、４８ｅ（４８ｃ、４８ｄは図示しない）の送信側端子を介してアップコンバータ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、３８ｅ（３８ｃ、３８ｄは図示しない）に入力される。アップコンバータ３８ａ、３８ｂ、…３８ｅの出力は可変移相器４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ（４０ｃ、４０ｄは図示しない）、可変減衰器４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ（４２ｃ、４２ｄは図示しない）をこの順番に介して増幅器４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、４４ｅ（４４ｃ、４４ｄは図示しない）に入力される。増幅器４４ａ、４４ｂ、…４４ｅの出力はセレクタ４６ａ、４６ｂ、…４６ｅの送信側端子を介してアンテナ素子２４ａ、２４ｂ、…２４ｅに入力される。
【００２１】
マルチプレクサ／デマルチプレクサ５０は、図７を参照して後述するアンテナ選択回路６０から与えられる１つの送信信号を複数のアンテナ素子２４ａ〜２４ｅのそれぞれに分配（デマルチプレクス）する。一方、マルチプレクサ／デマルチプレクサ５０は、複数のアンテナ素子２４ａ〜２４ｅのそれぞれからの複数の受信信号を１つの受信信号に合成（マルチプレクス）する。
【００２２】
無線信号の周波数帯域は極超短波、マイクロ波、ミリ波、サブミリ波等を利用することができるが、一実施形態では、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄはＩＥＥＥ８０２．１１ａｄの規格をベースにしたＷｉＧｉｇ（登録商標）用のアンテナを想定する。そのため、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄのそれぞれのアンテナ素子２４ａ〜２４ｅは６０ＧＨｚの無線信号を送受信する。受信時、アンテナ素子ダウンコンバータ３６ａ〜３６ｅまでは６０ＧＨｚの受信信号が伝達され、ダウンコンバータ３６ａ〜３６ｅにより６０ＧＨｚの受信信号が低周波数、例えば１０ＧＨｚの受信信号に周波数変換され、１０ＧＨｚの受信信号がマルチプレクサ／デマルチプレクサ５０に供給される。送信時、マルチプレクサ／デマルチプレクサ５０から１０ＧＨｚの送信信号がアップコンバータ３８ａ〜３８ｅに供給され、アップコンバータ３８ａ〜３８ｅにより１０ＧＨｚの送信信号が６０ＧＨｚの送信信号に周波数変換され、アップコンバータ３８ａ〜３８ｅからアンテナ素子２４ａ〜２４ｅまで６０ＧＨｚの送信信号が伝達される。
【００２３】
セレクタ４６ａ〜４６ｅとセレクタ４８ａ〜４８ｅは図７を参照して後述するシステムコントローラ６４により連動して制御される。受信時は、セレクタ４６ａ〜４６ｅとセレクタ４８ａ〜４８ｅにより、増幅器３０ａ〜３０ｅ、可変減衰器３２ａ〜３２ｅ、可変移相器３４ａ〜３４ｅ、ダウンコンバータ３６ａ〜３６ｅ側の回路部分が選択され、送信時は、セレクタ４６ａ〜４６ｅとセレクタ４８ａ〜４８ｅにより、アップコンバータ３８ａ〜３８ｅ、可変移相器４０ａ〜４０ｅ、可変減衰器４２ａ〜４２ｅ、増幅器４４ａ〜４４ｅ側の回路部分が選択される。
【００２４】
送信時、アップコンバータ３８ａ〜３８ｅから出力される送信信号の位相が可変移相器４０ａ〜４０ｅにより調整され、位相が調整された送信信号が可変減衰器４２ａ〜４２ｅに供給される。送信信号の振幅が可変減衰器４２ａ〜４２ｅにより調整され、振幅が調整された送信信号が増幅器４４ａ〜４４ｅに供給される。送信信号の電力が増幅器４４ａ〜４４ｅにより増幅され、電力が増幅された送信信号がセレクタ４６ａ〜４６ｅを介してアンテナ素子２４ａ〜２４ｅに供給される。
【００２５】
受信時、アンテナ素子２４ａ〜２４ｅが受信した受信信号の電力が増幅器３０ａ〜３０ｅにより増幅され、電力が増幅された受信信号が可変減衰器３２ａ〜３２ｅに供給される。受信信号の振幅が可変減衰器３２ａ〜３２ｅにより調整され、振幅が調整された受信信号が可変移相器３４ａ〜３４ｅに供給される。受信信号の位相が可変移相器３４ａ〜３４ｅにより調整され、位相が調整された受信信号がダウンコンバータ３６ａ〜３６ｅに供給される。
【００２６】
増幅器３０ａ〜３０ｅにはそれぞれ異なる特性が予め設定されている。同様に、可変減衰器３２ａ〜３２ｅ、可変移相器３４ａ〜３４ｅ、可変移相器４０ａ〜４０ｅ、可変減衰器４２ａ〜４２ｅ、増幅器４４ａ〜４４ｅにもアンテナ素子２４ａ〜２４ｅ毎にそれぞれ異なる特性が予め設定されている。
【００２７】
複数のアンテナ素子２４ａ〜２４ｅにより送受信される送受信信号それぞれに対して、位相および振幅の調整や電力の増幅を行うことにより、アレイアンテナ１８の指向性を制御することができる。位相および振幅の調整量や電力の増幅量を電波環境に応じて適応的に変えてもよいが、本実施形態では指向性は固定でよく、位相および振幅の調整量や電力の増幅量は予め決めた値に設定されている。なお、可変減衰器３２ａ〜３２ｅ（又は４２ａ〜４２ｅ）と可変移相器３４ａ〜３４ｅ（又は４０ａ〜４０ｅ）はいずれか一方のみでもよい。
【００２８】
［システム構成］  
図７はパーソナルコンピュータ８のシステム構成の一例を示す。アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄそれぞれのアンテナ回路２６ａ〜２６ｄがアンテナ選択回路６０に接続される。温度センサ２０ａ〜２０ｄの出力信号がアンテナ選択回路６０に供給される。アンテナ選択回路６０は無線通信回路６２に接続される。一実施例では、マルチインプットマルチアウトプット（Multi Input Multi Output：ＭＩＭＯ）方式が採用され、無線通信回路６２は複数、例えば３つの無線信号ｒｆ１、ｒｆ２、ｒｆ３をアンテナ選択回路６０に対して送受信する。非ＭＩＭＯ方式の場合は、無線通信回路６２は１つの無線信号ｒｆ１をアンテナ選択回路６０に対して送受信する。ＭＩＭＯ方式の場合、無線信号の数は２でも、４以上でもよい。アンテナ回路２６ａ〜２６ｄの電源は無線信号ｒｆ１、ｒｆ２、ｒｆ３に重畳して無線通信回路６２から供給される。温度センサ２０ａ〜２０ｄの電源も無線信号ｒｆ１、ｒｆ２、ｒｆ３から得られ、図示しない電源ラインを介してアンテナ選択回路６０から温度センサ２０ａ〜２０ｄに供給される。
【００２９】
無線通信回路６２にはシステムコントローラ６４が接続され、無線通信回路６２の動作はシステムコントローラ６４により制御される。システムコントローラ６４はプロセッサ（ＣＰＵ）を含む。システムコントローラ６４は、アプリケーションプログラムを実行する、又は無線通信回路６２にデータ送信コマンド、データ受信コマンド等を供給する。無線通信回路６２は、送信コマンドに応じて送信データを変調する、又は受信コマンドに応じて受信データを復調する。システムコントローラ６４はアンテナ回路２６ａ〜２６ｄのセレクタ４６ａ〜４６ｄとセレクタ４８ａ〜４８ｄを連動して切り替え、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄを送信アンテナ又は受信アンテナとして作用させる。
【００３０】
パーソナルコンピュータ８が備えるアレイアンテナ１８の個数（この場合、４）はＭＩＭＯ方式の無線信号の数（この場合、３）より多い。すなわち、無線通信に使用されていない所謂予備のアレイアンテナが存在する。実施形態では、予備のアレイアンテナ１８の数は１であるが、複数でもよい。アンテナ選択回路６０は、４つのアレイアンテナ１８の中の３つのアレイアンテナを使って３つの無線信号を送受信させる。アンテナ選択回路６０は、無線通信に使用されているアレイアンテナ１８が発熱した場合、発熱したアレイアンテナを予備のアレイアンテナに切り替え、発熱したアレイアンテナを非動作状態とする。アレイアンテナは非動作状態となると、放熱するので、温度が下がる。これにより、アレイアンテナの連続使用に伴う発熱を防止することができ、パーソナルコンピュータ８の筐体のアレイアンテナ付近が高温になり、ユーザが低温火傷を負うことがない。
【００３１】
システムコントローラ６４には、主メモリ６６、グラフィクスコントローラ７０、エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラ（ＥＣ／ＫＢＣ）７２、ストレージ７６、サウンドデバイス７８等が接続される。ストレージはＨＤＤ、ＳＳＤ等の不揮発性の大容量の記憶装置であり、プログラム等を格納している。システムコントローラ６４はストレージ７６からＤＲＡＭ等からなる主メモリ６６にロードされる様々なプログラムを実行する。
【００３２】
グラフィックスコントローラ７０は、種々の情報をＬＣＤパネル１２に表示させる。種々の情報はアレイアンテナの発熱に関する警告メッセージを含む。ＥＣ／ＫＢＣ７２は電力管理コントローラであり、キーボード１６を制御するキーボードコントローラも内蔵したワンチップマイクロコンピュータとして実現されている。ＥＣ／ＫＢＣ７２は、電源回路７４を制御してパワーオン又はパワーオフする機能を有する。システムコントローラ６４は、種々のサウンドをスピーカ等のサウンドデバイス７８から発生させる。種々のサウンドはアレイアンテナの発熱に関する警告を含む。なお、図７は、ＬＡＮデバイス、ＵＳＢコネクタ等の発明に関係がない通常のパーソナルコンピュータが備える要素は図示省略する。
【００３３】
［アンテナ選択回路６０］  
図８はアンテナ選択回路６０の回路構成の一例を示す。アンテナ選択回路６０は、無線通信回路６２と接続されるポート（端子とも称する）ＲＦ１、ＲＦ２、ＲＦ３を備える。無線通信回路６２から出力される無線信号ｒｆ１、ｒｆ２、ｒｆ３がそれぞれポートＲＦ１、ＲＦ２、ＲＦ３に入力される。アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄの中のいずれか３つのアレイアンテナ（具体的には、アンテナ回路２６のマルチプレクサ／デマルチプレクサ５０）から出力される３つの無線信号ｒｆ１、ｒｆ２、ｒｆ３はそれぞれポートＲＦ１、ＲＦ２、ＲＦ３から無線通信回路６２に出力される。
【００３４】
ポートＲＦ１はオン／オフスイッチ（以下単にスイッチと称する）８２−１、８４−１、８６−１、８８−１をそれぞれ介してアレイアンテナ１８ａ〜１８ｄ（具体的には、アンテナ回路２６のマルチプレクサ／デマルチプレクサ５０）に接続される。ポートＲＦ２はスイッチ８２−２、８４−２、８６−２、８８−２をそれぞれ介してアレイアンテナ１８ａ〜１８ｄに接続される。ポートＲＦ３はスイッチ８２−３、８４−３、８６−３、８８−３をそれぞれ介してアレイアンテナ１８ａ〜１８ｄに接続される。
【００３５】
無線信号ｒｆの数が１又は２の場合は、アンテナ選択岐路６０は１つのポートＲＦ１又は２つのポートＲＦ１、ＲＦ２のみを設ければよい。無線信号ｒｆの数が４以上の場合は、アンテナ選択岐路６０は対応するポートＲＦ４、…を増設し、各ポートＲＦ１、ＲＦ２、ＲＦ３、ＲＦ４、…をアレイアンテナ１８ａ〜１８ｄに接続するスイッチを増設すればよい。アレイアンテナの数は無線信号の数より多ければよく、５以上であってもよい。
【００３６】
スイッチ制御回路８０には温度センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの検知信号が供給される。スイッチ制御回路８０には接続制御テーブル９０を記憶するメモリも接続される。スイッチ制御回路８０は、温度センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの検知信号と接続制御テーブル９０に応じて、スイッチ８２−１〜８２−３、８４−１〜８４−３、８６−１〜８６−３、８８−１〜８８−３をオン／オフする。スイッチ制御回路８０はプロセッサ（ＣＰＵ）により構成されてもよいし、ロジック回路により構成されてもよい。
【００３７】
送受信に使用される３つのアレイアンテナそれぞれに接続される３つのスイッチはいずれか１つがオンされ、残りの２つがオフされる。送受信に使用されない１つのアレイアンテナに接続される３つのスイッチはいずれもオフされる。すなわち、各アレイアンテナ（例えばアレイアンテナ１８ａ）に接続される３つのスイッチ（例えば、スイッチ８２−１、８２−２、８２−３）の中の２つ以上がオンされることはない。３つのスイッチは１つだけがオンされるか、又は３つともオフされる。これにより、無線信号ｒｆ１が４つのアレイアンテナ１８ａ〜１８ｄの中のいずれか１つのアレイアンテナを用いて送受信され、無線信号ｒｆ２が残りの３つのアレイアンテナの中のいずれか１つのアレイアンテナを用いて送受信され、無線信号ｒｆ３が残りの２つのアレイアンテナの中のいずれか１つのアレイアンテナを用いて送受信される。
【００３８】
スイッチ制御回路８０、接続制御テーブル９０を記憶するメモリの電源も無線信号ｒｆ１、ｒｆ２、ｒｆ３から得られる。
［ＭＩＭＯ］  
図９はＭＩＭＯ通信の一例の原理を示す。ここでは、２つの無線信号によるＭＩＭＯ通信を示す。図９（ａ）に示すように、送信装置は２つの送信アンテナを備え、受信装置は２つの受信アンテナを備える。送信装置は同一周波数の２つの送信信号を２つの送信アンテナから同一のタイミングで送信する。複数の信号を同一周波数、同一タイミングで送信することは空間分割多重（Spatial Division Multiplexing：ＳＤＭ）と称される。送信装置の第１送信アンテナから送信される第１送信信号Ｔ１は受信装置の第１受信アンテナで受信されるとともに、受信装置の第２受信アンテナでも受信される。同様に、送信装置の第２送信アンテナから送信される送信信号Ｔ２も受信装置の第１受信アンテナで受信されるとともに、受信装置の第２受信アンテナでも受信される。第１送信アンテナから第１受信アンテナまでの伝達関数をｈ１１とし、第１送信アンテナから第２受信アンテナまでの伝達関数をｈ１２とし、第２送信アンテナから第１受信アンテナまでの伝達関数をｈ２１とし、第２送信アンテナから第２受信アンテナまでの伝達関数をｈ２２とすると、受信信号Ｒ１、Ｒ２は図９（ｂ）に示すように表される。ここで、ｎ１、ｎ２は受信信号Ｒ１、Ｒ２に含まれるノイズである。受信側では受信信号Ｒ１、Ｒ２から送信信号Ｔ１、Ｔ２を推定することができる。
【００３９】
ＭＩＭＯ通信では、第１送信アンテナと第２送信アンテナから同じ情報を送信する場合、情報伝送の信頼性（伝送品質）を向上させることができる。また、第１送信アンテナと第２送信アンテナから異なる情報を送信する場合、１つの無線信号による非ＭＩＭＯ通信に比べて、２つの無線信号によるＭＩＮＯ通信では伝送速度を２倍にすることができる。
【００４０】
［無線通信動作］  
次に、実施形態による無線通信の一例を図１０〜図１５を参照して説明する。図１０はスイッチ制御回路８０の動作の一例を示すフローチャートである。図１１〜図１５はスイッチ制御回路８０が参照する接続制御テーブル９０の内容の変遷の一例を示す。
【００４１】
パーソナルコンピュータ８の電源がオンされると、図７に示す各部が動作開始し、温度センサ２０ａ〜２０ｄは温度を測定し、検知信号を出力する。
ステップ１１２で、スイッチ制御回路８０は温度センサ２０ａ〜２０ｄの出力を受信する。検知信号は測定温度が許容温度以上であるか否かを示すものでよいし、測定温度そのものを示すものでもよい。
【００４２】
ステップ１１４で、スイッチ制御回路８０は、温度センサ２０ａ〜２０ｄからの検知信号に応じてアレイアンテナ１８ａ〜１８ｄの使用が可であるか不可であるかを判断する。具体的には、スイッチ制御回路８０はアレイアンテナ１８ａ〜１８ｄの温度が許容温度以上でない場合、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄの使用を可とし、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄの温度が許容温度以上である場合、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄの使用を不可とする。ステップ１１４で、さらに、スイッチ制御回路８０は、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄの使用が可であるか不可であるかを示す使用可否情報を接続制御テーブル９０に書き込む。
【００４３】
この時の接続制御テーブル９０の一例を図１１に示す。接続制御テーブル９０はアレイアンテナ１８ａ〜１８ｄ毎の接続状態情報と使用可否情報を記憶する。接続状態情報はアレイアンテナ１８ａ〜１８ｄが無線通信回路６２に接続されているか否か、すなわち無線信号の送受信に使用されているか否かを示す。接続状態情報の初期値は未接続である。使用可否情報の初期値は使用可でも使用不可でもよい。図１１の接続制御テーブル９０は、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄのいずれも無線通信回路６２に接続されておらず、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄのいずれも使用可であることを示す。
【００４４】
ステップ１１６で、スイッチ制御回路８０は接続制御テーブル９０の使用可否情報を参照してスイッチ８２−１〜８２−３、８４−１〜８４−３、８６−１〜８６−３、８８−１〜８８−３をオン／オフし、ポートＲＦ１、ＲＦ２、ＲＦ３をアレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄのいずれかに接続する。図１１に示すようにアレイアンテナ１８ａ〜１８ｄのいずれも使用可であるので、ポートＲＦ１、ＲＦ２、ＲＦ３はどのアレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄに接続してもよいが、ここでは、スイッチ８２−１をオンしてポートＲＦ１をアレイアンテナ１８ａに接続し、スイッチ８４−２をオンしてポートＲＦ２をアレイアンテナ１８ｂに接続し、スイッチ８６−３をオンしてポートＲＦ３をアレイアンテナ１８ｃに接続する。アレイアンテナ１８ｄは無線通信回路６２とは未接続であり、予備のアンテナとなる。ステップ１１６で、さらに、スイッチ制御回路８０は、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄ毎の接続状態情報を接続制御テーブル９０に書き込む。この時の接続制御テーブル９０の一例を図１２に示す。図１２の接続制御テーブル９０は、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄのいずれも使用可であり、アレイアンテナ１８ａがポートＲＦ１に接続され、アレイアンテナ１８ｂがポートＲＦ２に接続され、アレイアンテナ１８ｃがポートＲＦ３に接続され、予備のアレイアンテナ１８ｄが未接続であることを示す。
【００４５】
ステップ１１８で、無線信号ｒｆ１、ｒｆ２、ｒｆ３はそれぞれアレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃを用いて送受信され、無線通信が開始される。
ステップ１２２で、スイッチ制御回路８０は、無線通信が開始されてから一定時間、例えば１０秒経過したか否か判定する。一定時間が経過しない場合、ステップＳ１２２で動作待機となる。一定時間が経過した場合、ステップ１２４で、スイッチ制御回路８０は温度センサ２０ａ〜２０ｄの出力を受信する。
【００４６】
ステップ１２６で、スイッチ制御回路８０は、ステップ１１４と同様に、温度センサ２０ａ〜２０ｄからの検知信号に応じてアレイアンテナ１８ａ〜１８ｄの温度が許容温度以上であるか否かを判断する。ここでは、アレイアンテナ１８ａの温度が許容温度以上になったとする。アレイアンテナ１８ａの温度が許容温度以上であるので、アレイアンテナ１８ａの使用が可から不可に変化する。ステップ１２６で、さらに、スイッチ制御回路８０は、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄの使用が可であるか不可であるかを示す使用可否情報を接続制御テーブル９０に書き込む（更新する）。この時の接続制御テーブル９０の一例を図１３に示す。接続制御テーブル９０の接続状態情報は図１２と同じであるが、アレイアンテナ１８ａの使用可否情報が使用可から使用不可に変更されている。
【００４７】
ステップ１３２で、スイッチ制御回路８０は、無線通信回路６２に接続され無線信号の送受信を行っているアレイアンテナ（ここでは、アレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）の少なくとも１つが使用不可であるか否か判定する。アレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃのいずれもが使用可である場合、処理はステップ１２２に戻る。
【００４８】
アレイアンテナ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの少なくとも１つが使用不可である場合、ステップ１３４で、スイッチ制御回路８０は接続制御テーブル９０の使用可否情報を参照してスイッチ８２−１〜８２−３、８４−１〜８４−３、８６−１〜８６−３、８８−１〜８８−３をオン／オフし、使用不可のアレイアンテナ（ここでは、アレイアンテナ１８ａ）に接続されているポートＲＦ１を使用可能である予備のアレイアンテナ（ここでは、アレイアンテナ１８ｄ）に接続し直す。すなわち、スイッチ制御回路８０は、スイッチ８４−２をオンのままとしてポートＲＦ２をアレイアンテナ１８ｂに引き続き接続し、スイッチ８６−３をオンのままとしてポートＲＦ３をアレイアンテナ１８ｃに引き続き接続し、ポートＲＦ１をアレイアンテナ１８ｄに接続するようにスイッチ８２−１をオフし、スイッチ８８−１をオンする。アレイアンテナ１８ａはいずれのポートＲＦ１、ＲＦ２、ＲＦ３とも未接続となるが、使用不可であるので、予備のアンテナとはなり得ない。ステップ１３４で、さらに、スイッチ制御回路８０は、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄ毎の接続状態情報を接続制御テーブル９０に書き込む。この時の接続制御テーブル９０の一例を図１４に示す。図１４の接続制御テーブル９０は、アレイアンテナ１８ａが使用不可であり、アレイアンテナ１８ｂ〜１８ｄが使用可であり、アレイアンテナ１８ａが未接続であり、アレイアンテナ１８ｂがポートＲＦ２に接続され、アレイアンテナ１８ｃがポートＲＦ３に接続され、アレイアンテナ１８ｄがポートＲＦ１に接続されることを示す。
【００４９】
この後、無線信号ｒｆ１、ｒｆ２、ｒｆ３がそれぞれアレイアンテナ１８ｄ、１８ｂ、１８ｃを用いて送受信され、無線通信が継続される。この状態では、予備のアンテナが存在しないので、もしも、アレイアンテナ１８ｄ、１８ｂ、１８ｃのいずれかが高温になると、無線通信が継続できない。しかし、非動作状態のアレイアンテナ１８ａは放熱するので、時間が経過すると、温度センサ２０ａの測定温度が低下し、ステップ１２６の使用可否の決定処理においてアレイアンテナ１８ａが使用可となり、未接続のアレイアンテナ１８ａが予備のアレイアンテナとなり得る。この時の接続制御テーブル９０を図１５に示す。このため、この後、アレイアンテナ１８ｄ、１８ｂ、１８ｃのいずれかが高温になると、当該アレイアンテナは使用不可となるが、高温のアレイアンテナの代わりにアレイアンテナ１８ａを用いて無線通信を継続することができる。
【００５０】
実施形態によれば、送受信する無線信号の数より多い数のアレイアンテナ１８ａ〜１８ｄを設け、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄの温度を測定する複数のセンサ２０ａ〜２０ｄをアレイアンテナ１８ａ〜１８ｄ毎に設け、送受信を行っているアレイアンテナ１８ａ〜１８ｄの温度が高くなり過ぎる前に送受信に使用するアレイアンテナ１８ａ〜１８ｄを切り替えることにより、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄの発熱を未然に防止することができる。このため、アレイアンテナの温度が高温になることによる送受信信号の通信品質の低下が生じない。また、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄを内蔵するパーソナルコンピュータ８の筐体が高温になり、ユーザが低温火傷することも防止できる。
【００５１】
［変形例］  
システムコントローラ６４はアンテナ選択回路６０に接続されているので、システムコントローラ６４はアンテナ選択回路６０の動作、あるいは接続制御テーブル９０の内容を監視することができる。そのため、無線通信回路６２に接続され無線信号の送受信を行っているアレイアンテナの少なくとも１つが使用可から使用不可に変化した場合、システムコントローラ６４は、ステップ１３４で、アレイアンテナが発熱したことをユーザに警告するメッセージをＬＣＤパネル１２で表示させ、又は警告音をサウンドデバイス７８から発生させてもよい。さらに、送受信を行っているアレイアンテナの中で温度が許容温度以上に上昇したアレイアンテナの数が予備のアレイアンテナの数より多く、予備のアレイアンテナに切り替えることが不可能な場合は、上記とは異なる警告メッセージをＬＣＤパネル１２で表示させ、又は警告音をサウンドデバイス７８から発生させてもよい。
【００５２】
図１１〜図１５では無線信号ｒｆの数は３を想定しているので、アレイアンテナ１８の数は４以上であればよい。アレイアンテナ１８の数が４又は５であれば、送受信を行うアレイアンテナのいずれかが高温になった場合、予備のアレイアンテナの数は１又は２であるので、高温のアレイアンテナの代わりとして予備のアレイアンテナを選択する際の選択肢はほとんどない。しかし、例えば、アレイアンテナ１８の数が６以上で、予備のアレイアンテナの数が３以上の場合は、高温のアレイアンテナの代わりとして予備のアレイアンテナを選択する際の選択肢は種々考えられる。例えば、多数のアレイアンテナが均等に使用されるように順番に選択してもよいし、多数のアンテナの特性（無線特性や放熱特性等）に差がある場合は、選択する優先順位を決めておいてもよい。これを実現するため、接続制御テーブル９０に優先順位を記録するフィールドを設けてもよい。あるいは、アレイアンテナ１８ａ〜１８ｄ毎の過去の発熱履歴（最高温度等）を記録するフィールドを設けてもよい。接続制御テーブル９０を記憶するメモリが揮発性メモリを利用する場合は、電源オフの際、接続制御テーブル９０をストレージ７６に一旦保存して、電源オン時にストレージ７６からメモリに書き込んでもよい。
【００５３】
送受信するアレイアンテナ１８を切り替えるタイミングはステップ１３２の使用不可の検出直後でも良いが、無線信号ｒｆが搬送するデータが途切れる際、例えばウェブページのデータを受信している場合、１ページのデータ受信が完了するまで待ってもよい。
【００５４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１８ａ〜１８ｄ…アレイアンテナ、２０ａ〜２０ｄ…温度センサ、２４ａ〜２４ｅ…アンテナ素子、２６ａ〜２６ｄ…アンテナ回路、６０…アンテナ選択回路、６２…無線通信回路、８２−１〜８２−３、８４−１〜８４−３、８６−１〜８６−３、８８−１〜８８−３…スイッチ、８０…スイッチ制御回路、９０…接続制御テーブル
【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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