(57)【要約】【課題】本発明の一実施形態は、ヘリカルアンテナよりも構造が簡易な、円偏波を放射するアンテナを提供する。【解決手段】本発明の一実施形態としてのアンテナは、励振素子と、複数の非励振素子と、を備える。励振素子は、平面視において、給電点を有する中央領域と、前記中央領域から放射状に延出した少なくとも三つの延出領域と、を有する。各非励振素子は、前記平面視において、短絡点を有する短絡領域と、対応する延出領域と静電容量結合が可能な位置に存在する受電領域と、を有する。前記平面視において、各前記非励振素子における短絡領域から受電領域までの電流経路が、対応する延出領域の延出方向に対して、垂直成分を有する。【選択図】図１
2020043515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視において、給電点を有する中央領域と、前記中央領域から放射状に延出した少なくとも三つの延出領域と、を有する励振素子と、
前記平面視において、短絡点を有する短絡領域と、前記延出領域の一つと静電容量結合が可能な位置に存在する受電領域と、を有する複数の非励振素子と、
を備え、
前記平面視において、各前記非励振素子における前記短絡領域から前記受電領域までの電流経路が、対応する延出領域の延出方向に対して、垂直成分を有する
アンテナ。
【請求項２】
前記平面視において、前記複数の非励振素子の形状が非直線状である
請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記平面視において、前記励振素子および各前記非励振素子が、前記給電点に対して回転対称になるように配置されている
請求項１または２に記載のアンテナ。
【請求項４】
導体地板と、
前記導体地板に積層された絶縁体と、
をさらに備え、
前記励振素子および前記非励振素子が、前記絶縁体の上面に形成された
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記平面視において、前記非励振素子の形状が円弧状である
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記平面視において、前記非励振素子の形状がＬ字状である
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記延出領域の数をＮ（整数）で表した場合において、
前記給電点を中心とした正Ｎ角形の各内角に沿って、または、前記給電点を中心とした円周に沿って、各前記非励振素子が配置された
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記平面視において、前記延出領域の延出方向に直交する方向における幅が、前記中央領域から離れるに従い広がる
請求項１ないし７のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記アンテナのヌル方向に円偏波を放射する第２のアンテナ
をさらに備え、
前記平面視において、前記第２のアンテナが、前記励振素子および前記複数の非励振素子を包含する領域と、少なくとも一部重なる
請求項１ないし８のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載のアンテナと、
前記アンテナにより受信された第１電波、および前記第１電波を用いた第１無線通信の少なくともいずれかに基づき、前記第１電波の送信源である無線通信装置の位置を判定する判定部と、
を備えるアンテナ装置。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載のアンテナと、
前記アンテナのヌル方向に円偏波を放射する第２のアンテナと、
前記アンテナにより受信された第１電波、および前記第１電波を用いた第１無線通信の少なくともいずれかと、前記第２のアンテナにより受信された第２電波、および前記第２電波を用いた第２無線通信の少なくともいずれかと、に基づき、前記第１電波および前記第２電波の送信源である無線通信装置の位置を判定する判定部と、
をさらに備えるアンテナ装置。
【請求項１２】
前記平面視において、前記第２のアンテナが、前記励振素子および前記複数の非励振素子を包含する領域と、少なくとも一部重なる
請求項１１に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、アンテナおよびアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信装置などのアンテナとして、円偏波を放射するヘリカルアンテナが広く用いられている。ヘリカルアンテナは、螺旋状の複数の線状導体（巻線）を有し、当該線状導体が重なり合うようにして形成される。ゆえに、複数の線状導体それぞれに給電が必要である。また、そのような構造のため、製造に手間を要し、製造コスト、製造精度が問題になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２６６４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一実施形態は、円偏波を放射可能な、ヘリカルアンテナよりも簡易的なアンテナを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態としてのアンテナは、励振素子と、複数の非励振素子と、を備える。励振素子は、平面視において、給電点を有する中央領域と、前記中央領域から放射状に延出した少なくとも三つの延出領域と、を有する。各非励振素子は、前記平面視において、短絡点を有する短絡領域と、対応する延出領域と静電容量結合が可能な位置に存在する受電領域と、を有する。前記平面視において、各前記非励振素子における短絡領域から受電領域までの電流経路が、対応する延出領域の延出方向に対して、垂直成分を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係るアンテナの概略構成の一例を示す平面図。
【図２】励振素子および非励振素子が平面状の素子で生成された場合の一例を示す図。
【図３】励振素子および非励振素子が立体状の素子で生成された場合の一例を示す図。
【図４】円偏波の生成を説明するための電流分布模式図。
【図５】アンテナが回転対称である場合のアンテナの指向性を示す図。
【図６】平面視において非励振素子が円弧状である場合の一例を示す平面図。
【図７】延出領域の幅が一定ではない場合の一例を示す平面図。
【図８】延出領域が三つの場合の構成の一例を示す平面図。
【図９】第２の実施形態に係るアンテナ装置を用いて無線通信装置の位置判定を行うシステムの概略図。
【図１０】第２の実施形態に係るアンテナ装置の処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図１１】第３の実施形態に係るアンテナ装置を用いて無線通信装置の位置判定を行うシステムの概略図。
【図１２】円偏波パッチアンテナの配置の一例を示す平面図。
【図１３】第３の実施形態のアンテナ装置の処理の流れの一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、各図に示される直交座標を用いて方向を説明する。また、本説明では、鉛直方向を直交座標のＺ軸にて表すとし、水平面をＸＹ平面にて表す。また、Ｚ軸正方向を「上」、Ｚ軸負方向を「下」とする。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るアンテナの概略構成の一例を示す平面図である。第１の実施形態に係るアンテナ１は、励振素子（給電アンテナ）１１と、複数の非励振素子（無給電アンテナ）１２と、を備える。励振素子１１は、給電点１１１を有する中央領域１１２と、中央領域１１２から放射状に延出した少なくとも三つの延出領域１１３と、を有する。各非励振素子１２は、短絡点１２１を有する短絡領域１２２と、対応する延出領域１１３と静電容量結合が可能な位置に存在する受電領域１２３と、を有する。
【０００９】
上述の各領域は、同一平面視における、平面状の領域である。各領域の説明において、特に断りがない場合は、平面視における説明であることに留意されたい。
【００１０】
本説明では、複数ある構成要素を符号の添え字のアルファベットにて区別する。図１の例では、非励振素子１２は１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、および１２Ｄの四つが存在する。また、同様に、延出領域１１３は１１３Ａから１１３Ｄが存在し、短絡点１２１は１２１Ａから１２１Ｄが存在し、短絡領域１２２は１２２Ａから１２２Ｄが存在し、受電領域１２３は１２３Ａから１２３Ｄが存在する。なお、延出領域１１３と非励振素子１２とは１対１で対応するが、ここでは、対応する延出領域１１３および非励振素子１２は、同一のアルファベットが付されている。
【００１１】
励振素子１１は、給電回路などから給電されて励振する導体である。言い換えると、励振素子１１は、高周波電流が印加されて励振する導体である。なお、以降、特に断りがなければ、「電流」は高周波電流を意味するものとする。
【００１２】
中央領域１１２は、励振素子１１の中心周辺の領域と規定する。なお、複数の延出領域１１３が中央領域１１２から放射状に延出しているため、中央領域１１２は、延出領域１１３の交差領域とも言える。給電回路からの電流は当該中心から流れ込む。ゆえに、中央領域１１２は給電点１１１を有しており、給電点１１１は中央領域１１２の中心に存在する。通常、中央領域１１２の形状は、延出領域１１３の数に応じた多角形を想定するが、円形でもよい。
【００１３】
延出領域１１３は、少なくとも三つあるとする。図１の例では、四つの延出領域１１３が存在し、励振素子１１が十字型の形状を有している。なお、図１では、各延出領域１１３の成す角度（図１のθ１）が同じであるが、アンテナ１の指向性を考慮しない場合では、各角度は必ずしも同じでなくともよい。
【００１４】
非励振素子１２は、延出領域１１３のいずれか一つとの静電容量結合により、電流を生じる導体である。延出領域１１３と非励振素子１２は１対１で対応する。つまり、一つの延出領域１１３と静電容量結合する非励振素子１２は一つだけである。各非励振素子１２は、対応する延出領域１１３と静電容量結合が可能な位置に配置される。言い換えると、非励振素子１２と、当該非励振素子１２に最も近い延出領域１１３との距離は、静電容量結合することが可能な距離である。非励振素子１２内の延出領域１１３に最も近い先端の領域が受電領域１２３となる。
【００１５】
なお、静電容量結合は、延出領域１１３の先端で行われることが好ましい。言い換えると、受電領域１２３は、対応する延出領域１１３の先端と近接することが好ましい。
【００１６】
また、非励振素子１２はそれぞれ短絡点１２１を有する。短絡領域１２２は、短絡点１２１の周辺の領域と規定する。励振素子１１を流れる各電流に影響を及ぼさないように、短絡領域１２２は、延出領域１１３および受電領域１２３から十分に離れているとする。なお、短絡領域１２２は非励振素子１２に関する説明を容易にするためのものであり、そのサイズなどは自由に定めてよい。また、短絡領域１２２と受電領域１２３の間に接続領域があるとみなして、非励振素子１２を、短絡領域１２２と、接続領域と、受電領域１２３と、に分けてもよい。
【００１７】
静電容量結合により非励振素子１２に発生した電流は、短絡領域１２２から受電領域１２３まで流れる。この非励振素子１２を流れる電流が、対応する延出領域１１３の延出方向に対して垂直な成分（垂直成分）を有するように、非励振素子１２の形状および配置を定める。言い換えると、短絡領域１２２から受電領域１２３までの電流経路が、対応する延出領域１１３の延出方向に対して、垂直な成分を有してさえいれば、前述の平面視における非励振素子１２の形状は特に限られるものではない。逆に、非励振素子１２全体の形状が、対応する延出領域１１３の延出方向と平行である場合は、非励振素子１２として不適格である。理由については後述する。
【００１８】
非励振素子１２の電流経路は、アンテナ１が用いようとする電波の波長の１／４の長さになるように製造される。そのため、非励振素子１２を設置可能な領域の面積が十分に大きいならば、非励振素子１２は、単に、対応する延出領域１１３の延出方向に垂直な直線状でもよい。当該面積が十分に大きくない場合などでは、非励振素子の形状を非直線状にすることが想定される。非励振素子の形状を非直線状にすることにより、アンテナ１の設計の自由度が向上する。図１では非励振素子１２がＬ字の形状であるが、他の形状、例えば、円弧状でもよい。
【００１９】
本実施形態のアンテナ１は、円偏波を放射する。円偏波を放射することができるように、励振素子１１および非励振素子１２は、平面視において、前述の形状であり、かつ、所定位置に配置される。そのため、励振素子１１および非励振素子１２は、平面状の素子で形成されてもよいし、立体状の素子で形成されてもよい。なお、円偏波には楕円偏波も含まれるとする。つまり、アンテナ１が放射する円偏波は、楕円状でもよい。
【００２０】
図２は、励振素子および非励振素子が平面状の素子で生成された場合の一例を示す図である。図２では、アンテナ１がプリント基板にて生成されている。透明の立体は絶縁体１３を示す。絶縁体１３の底面には、導電性の基板である導体地板１４が接着されている。つまり、図２の例では、導体地板１４の上に絶縁体１３が積層されており、絶縁体１３の上面に生成されたストリップラインにより、励振素子１１および非励振素子１２が形成されている。また、給電点１１１にはスルーホール１１４が形成されている。スルーホール１１４を介して、励振素子１１に高周波信号を印加することができる。また、短絡点１２１にはスルーホール１２４が形成されている。例えば、導体地板１４が接地電位である場合は、各スルーホール１２４は、導体地板１４と各短絡点１２１とを電気的に接続する。これにより、短絡点１２１において短絡することが可能になる。このように、平面状素子を用いたプリント基板により、アンテナ１が構成されてもよい。
【００２１】
図３は、励振素子および非励振素子が立体状の素子で生成された場合の一例を示す図である。励振素子１１および非励振素子１２が、いくつかの導電性の部材（導体板）により構成されている。図３の例では、励振素子１１と導体地板１４との間は中空であるが、励振素子１１は支持柱１１５により支えられている。また、非励振素子１２と導体地板１４との間も中空であるが、非励振素子１２は支持柱１２５により支えられている。この例では、支持柱１１５を介して給電を行い、支持柱１２５を介して短絡を行うことが想定される。なお、励振素子１１および非励振素子１２の鉛直方向の位置、つまり高さは、必ずしも一致していなくともよい。
【００２２】
その他にも、例えば、９０度に折り曲げられた四つの線状導体によって励振素子１１が構成されており、線状導体の一部分が水平になるようにして励振素子１１を構成し、線状導体の残りの部分が水平面に垂直になるようにして支持柱および給電経路の役割を担うといった構成も考えられる。このように、アンテナ１はプリント基板以外でも生成可能である。
【００２３】
このように、本実施形態のアンテナ１では、励振素子１１および非励振素子１２の立体的形状は問わない。また、励振素子１１および非励振素子１２は、複数の素子から構成されていてもよい。また、前述の通り、延出領域１１３および受電領域１２３は、静電容量結合が可能であるならば、必ずしも同一水平面上に存在するとは限らない。
【００２４】
次に、図４を用いて、アンテナ１による円偏波の生成について説明する。図４は、円偏波の生成を説明するための電流分布模式図である。給電点１１１にて電流が供給されると、中央領域１１２から各延出領域１１３に向かう電流が生じる。また、励振素子１１との静電容量結合を介して、各非励振素子１２にも電流が誘起される。短絡点１２１において電流が最大となるため、非励振素子１２に生じた電流の方向は、短絡領域１２２から受電領域１２３に向かう方向である。なお、図４では、非励振素子１２に生じた電流を、Ｘ軸方向に向かう成分と、Ｙ軸方向に向かう成分と、に分けて、二つの矢印にて示している。こうして、図４（Ａ）の矢印にて示すように、励振素子１１および非励振素子１２に電流が流れる。
【００２５】
説明の便宜上、これらの電流を、電流の進行方向に基づき、複数のグループに分類する。図４（Ｂ）から４（Ｅ）に、各グループの電流の組み合わせが示されている。延出領域１１３の電流は、それぞれ異なるグループに分類されている。また、各延出領域１１３の電流と同一グループに、進行方向が当該延出領域１１３の電流に対して正９０度異なる電流が、分類されている。なお、進行方向は、Ｘ軸正方向を基準の０度とし、時計回りに、Ｙ軸負方向を９０度、Ｘ軸負方向を１８０度、Ｙ軸方向を２７０度としている。例えば、図４（Ｂ）では、Ｘ軸正方向に向かう電流（延出領域１１３Ａを流れる電流）と、Ｘ軸正方向と正９０度異なるＹ軸負方向に流れる電流（非励振素子１２Ａに流れる電流のＹ軸方向成分と、非励振素子１２Ｂに流れる電流のＹ軸方向成分）とが示されている。
【００２６】
Ｘ軸方向に流れる電流と、Ｙ軸方向に流れる電流とが存在し、これらの電流の位相差が９０度である場合、両電流のベクトルの和が時間とともに回転するため、Ｚ軸方向に対して円偏波が生成される。ゆえに、図４（Ｂ）から４（Ｅ）に示された各グループからそれぞれＺ軸方向に対して円偏波が形成される。アンテナ１が生成する電波は、これらの円偏波が合成されたものであるため、アンテナ１も円偏波を生成する。したがって、アンテナ１は、円偏波を放射するアンテナとして動作する。
【００２７】
このように、各延出領域１１３に流れる電流それぞれに対して、垂直の電流が存在するように、複数の非励振素子１２を設ける。これにより、各延出領域１１３から円偏波が生成され、アンテナ１全体としては、これらの円偏波の合成による円偏波が形成される。
【００２８】
なお、励振素子１１および非励振素子１２のサイズは、本実施形態のアンテナ１で用いようとする周波数帯域に応じて予め調整されており、励振素子１１を流れる電流と非励振素子１２を流れる電流の位相差も、９０度になるように調整されていることを想定する。
【００２９】
さらに、励振素子１１および非励振素子１２が給電点１１１に対して回転対称に配置されている場合は、各延出領域１１３は等長であり各励振素子１１の電流経路も等長であるため、給電点１１１を通り鉛直方向に平行な直線上において、図４（Ｂ）での円偏波と図４（Ｄ）での円偏波が打ち消しあい、図４（Ｃ）での円偏波と図４（Ｅ）での円偏波とが打ち消し合う。そのため、給電点１１１の鉛直方向の指向性はヌルになる。
【００３０】
図５は、アンテナが回転対称である場合のアンテナの指向性を示す図である。左側のアンテナ１パターンは、ＺＸ平面でのアンテナ１の利得を示す。右側のアンテナ１パターンは、ＺＹ平面でのアンテナ１の利得を示す。また、実線のグラフは左旋円偏波の利得を示し、点線のグラフが右旋円偏波の利得を示す。円周付近の目盛がＺ軸正方向からの離角を示す。
【００３１】
図５が示すように、Ｚ軸方向つまり鉛直方向における指向性がヌルとなっている。つまり、アンテナ１が回転対称である場合は、給電点１１１を通り鉛直方向に平行な直線上では、アンテナ１の電波を受け取ることができないことを意味する。このように、平面視において回転対称とすることにより、鉛直方向にヌル指向性を有したアンテナ１を製造することができる。以降、利得がヌルの方向を単にヌル方向と記載する。なお、アンテナ１が回転対称でない場合は、ヌル方向が鉛直方向からずれる、ヌルとなる範囲が回転対称である場合よりも狭いといった点はあるものの、ヌル指向性は有する。
【００３２】
図６は、平面視において非励振素子が円弧状である場合の一例を示す平面図である。図６の例の場合、非励振素子１２には、電流が円弧状に流れる。しかし、円弧状の電流は、延出方向に平行の成分と、延出方向に垂直の成分と、に分けることができる。ゆえに、非励振素子１２の電流に、対応する延出領域１１３の延出方向に垂直な成分があるため、非励振素子１２が円弧状であっても、アンテナ１は円偏波を形成することができる。また、図６の例のように、給電点１１１を中心とした円周に沿って、円弧状の非励振素子が配置されるようにしてアンテナ１を回転対称とすることが考えられる。この場合、アンテナ１はヌル指向性を有する。
【００３３】
なお、これまでの例では、励振素子１１の幅が一定であるが、中心点から離れるに従い、励振素子１１の幅が広くなる場合もあり得る。図７は、延出領域の幅が一定ではない場合の一例を示す平面図である。なお、ここでは、延出方向とは垂直な方向の延出領域１１３の長さを「幅」と規定する。延出領域１１３の幅が、中央領域１１２から離れるにつれて、広がっている。延出領域１１３がこのような形状の場合、延出領域１１３の幅が一定の場合よりもアンテナ１の電波特性を広帯域化することができる。なお、中央領域１１２との接続箇所における延出領域１１３の幅が、図７の例のように、中央領域１１２の幅よりも小さくてもよい。
【００３４】
なお、これまでの例では、延出領域１１３および非励振素子１２の数が４である構成であったが、延出領域１１３および非励振素子１２の数が３または５以上であったとしても、非励振素子１２に流れる各電流が、対応する励振素子１１に流れる電流に垂直な成分を有するのであれば、円偏波を生成することができる。ゆえに、延出領域１１３および非励振素子１２の数が３または５以上であってもよい。非励振素子の形状は、延出領域１１３の数に応じて変えてもよいし、変えなくてもよい。例えば、延出領域１１３の数が３の場合でも、非励振素子の形状がＬ字であってもよい。
【００３５】
図８は、延出領域が三つの場合の構成の一例を示す平面図である。この例では、給電点１１１を中心とした正三角形の内角に沿って、各非励振素子１２が配置されている。なお、図１に示した例も、給電点１１１を中心とした正四角形の角に、当該正四角形の枠線に沿って、各非励振素子１２が配置されている。また、点線で示された非励振素子１２の電流が、実線で示された延出領域１１３の電流に対して垂直方向であることが示されている。同様に、他の延出領域１１３の電流も、自身と垂直の方向に流れる非励振素子１２の電流が存在する。したがって、図８の例でも、延出領域１１３ごとの三つの円偏波が生成されて、これらの合成の円偏波がアンテナ１の円偏波となる。また、図８の構成は回転対称であるため、アンテナ１の円偏波はヌル指向性を有する。
【００３６】
このように、延出領域１１３の数をＮ（整数）で表した場合において、給電点１１１を中心とした正Ｎ角形の各内角に沿って、各非励振素子１２が配置されるようにして、アンテナ１を回転対称にしてもよい。その場合、各延出領域１１３の成す角度θ１は３６０／Ｎで表され、非励振素子１２の長手部と短手部との成す角度（図８のθ２）は、１８０（Ｎ−２）／Ｎで表される。
【００３７】
以上のように、本実施形態のアンテナ１は、励振素子１１と、複数の非励振素子１２と、を備える。平面視において、励振素子１１は、給電点１１１を有する中央領域１１２と、前記中央領域１１２から放射状に延出した少なくとも三つの延出領域１１３と、を有する。一方、同一平面視において、各非励振素子１２は、短絡点１２１を有する短絡領域１２２と、受電領域１２３とを有する。各受電領域１２３は、対応する延出領域１１３、つまり、それぞれ異なる延出領域１１３と静電容量結合が可能な位置に存在する。そして、同一平面視において、各非励振素子１２における短絡領域１２２から受電領域１２３までの電流経路が、対応する延出領域１１３の延出方向に対して、垂直成分を有する。このような構成を取ることにより、本実施形態のアンテナ１は、円偏波を生成することができる。上記構成は平面構成であるため、立体構成が必要なヘリカルアンテナに比べて簡易である。また、ヘリカルアンテナは二つの給電点が必要であるが、本実施形態のアンテナ１は一つの給電点だけで足りる。ゆえに、本実施形態のアンテナ１は既存のヘリカルアンテナに比べて、簡易に製造可能であり、製造コストを抑えることができる。
【００３８】
また、当該平面視において、励振素子１１と、複数の非励振素子１２とが、給電点１１１に対して回転対称となるように配置された場合、アンテナ１は、鉛直方向に対して、ヌル指向性を持つことができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態のアンテナ１の特性を利用して、無線通信装置を探索するアンテナ装置について説明する。図９は、第２の実施形態に係るアンテナ装置を用いて無線通信装置の位置判定を行うシステムの概略図である。第２の実施形態に係るアンテナ装置２と、探索対象の無線通信装置３（３Ａおよび３Ｂ）と、が示されている。アンテナ装置２は、第１の実施形態のアンテナ１と、給電部２１と、位置判定部２２と、を備える。これまでの実施形態と同様な点は、説明を省略する。なお、アンテナ１は、図１の例と同様、水平面（ＸＹ平面）上に置かれているとする。
【００４０】
探索対象である無線通信装置３は、アンテナ１と同じ動作周波数帯で電波を放射する。無線通信装置３は、移動してもよいし、固定されていてもよい。
【００４１】
アンテナ１は、図５で示したように、ヌル指向性を有する。ゆえに、ヌル方向に存在する無線通信装置３（図９では無線通信装置３Ａ）とは通信不能となる。しかし、ヌル方向から外れた位置に存在する無線通信装置３（図９では無線通信装置３Ｂ）とは通信可能である。本実施形態では、この特性を利用して、無線通信装置３を探索する。
【００４２】
給電部２１は、電波放射時に、アンテナ１に対し給電を行う。これにより、アンテナ１が所定周波数の電波を放射できるようになる。また、アンテナ１が電波を受信した場合は、当該電波（受信電波）に係る電流を位置判定部２２に給電する。
【００４３】
位置判定部２２は、受信電波と、当該受信電波を用いた無線通信と、の少なくともいずれかに基づき、当該電波の送信源である無線通信装置の位置を判定する。位置判定部２２は、給電部２１を介して、受信電波に係る電流を受け取る。当該電流から、受信電波、無線通信の情報を解析することができる。位置判定部２２は、無線通信装置で用いられる既存の通信回路などを用いればよい。
【００４４】
位置判定部２２は、単に、アンテナが探索対象からの電波を受信できた場合は、探索対象がヌル方向に存在しないと判定し、受信できなかった場合は、探索対象がヌル方向に存在すると判定してもよい。あるいは、当該電流を解析した結果に基づき、位置判定を行ってもよい。例えば、当該電流を解析した結果、電波の電力値、強度などが閾値を超えた場合は、探索対象がヌル方向に存在しないと判定し、閾値を超えなかった場合は、探索対象がヌル方向に存在すると判定してもよい。あるいは、探索対象から送られてきた通信データ、例えば通信接続結果など、に基づき、判定を行ってもよい。このように、探索対象からの電波が受信できた場合でも、条件を満たさない場合は、探索対象がヌル方向に存在すると判定してもよい。
【００４５】
なお、本実施形態では、アンテナ１を含むアンテナ装置２としたが、アンテナ装置２とアンテナ１を分離してもよい。その場合、アンテナ装置２は、アンテナ１の外部の判定装置と言える。
【００４６】
図１０は、第２の実施形態に係るアンテナ装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。ここでは、アンテナ装置２が探索対象である無線通信装置３に電波を送信し、当該電波が無線通信装置３により受信されたときは、無線通信装置３が電波を返信することを想定する。
【００４７】
給電部２１がアンテナ１に給電し（Ｓ１０１）、アンテナ１が電波を放射する（Ｓ１０２）。探索対象がヌル方向に存在する場合（Ｓ１０３のＹＥＳ）は、探索対象との電波の送受信ができず、処理は終了する。なお、一定時間経過しても電波を受信しなかったときは、探索対象がヌル方向に存在すると判定してもよいし、位置不明と判定してもよい。
【００４８】
探索対象がヌル方向に存在しない場合（Ｓ１０３のＮＯ）は、探索対象から電波が送信されて、アンテナが探索対象からの電波を受信する（Ｓ１０４）。そして、位置判定部２２は、探索対象がヌル方向に存在しないと判定する（Ｓ１０５）。
【００４９】
なお、探索対象の姿勢および電波によっては、探索対象が電波を受信できない場合もあり得る。しかし、探索対象が一般的な直線偏波のアンテナ１を搭載していれば、アンテナ１から放射される電波が円偏波であるため、探索対象はその姿勢によらずに、電波を受信することが可能である。ゆえに、探索対象に対して電波を発信するように指示する場合において、アンテナ装置２は、アンテナ１の向きを変えずに、探索対象を探索することができる。
【００５０】
なお、上記では、アンテナ１が固定されて、常に同一方向に電波を放射することを想定した。しかし、制御可能な可動式の支持台にアンテナ１を設置し、アンテナ１の仰角を順次変えて、探索対象からの電波が受信できなくなる方向を探索してもよい。その場合は、位置判定部２２は、電波が受信できなくなった方向に探索対象が存在すると判定する。
【００５１】
以上のように、本実施形態では、回転対称のアンテナ１が正面にヌル指向性を持つという特性を利用することにより、探索対象である無線通信装置３がヌル指向性を有する方向に存在するか否かを判定することができる。
【００５２】
（第３の実施形態）
図１１は、第３の実施形態に係るアンテナ装置を用いて無線通信装置の位置判定を行うシステムの概略図である。本実施形態のアンテナ装置２は、第２の実施形態のアンテナ装置２に対して、円偏波パッチアンテナ２３（第２のアンテナ）をさらに備える。そして、本実施形態のアンテナ装置２は、アンテナ１および円偏波パッチアンテナ２３の両方を用いて、探索を行う。具体的には、円偏波パッチアンテナ２３を用いて対象の無線通信装置３が存在することを確認した上で、アンテナ１を用いて、無線通信装置３の位置を探索する。これにより、無線通信装置３の探索精度を向上する。これまでの実施形態と同様な点は、説明を省略する。
【００５３】
本実施形態の給電部２１は、用いるアンテナ１を切り替えるために、給電先を切り替える。なお、給電部２１が給電先を切り替えるのではなく、給電部２１からの電流の経路を切り替える切替部を設けてもよい。切り替えは手動で行われることも考えられる。ゆえに、切替部は物理的なスイッチでもよい。あるいは、一方のアンテナ１による位置判定が行われた後に、切り替えが自動で行われることも考えられる。ゆえに、切替部は、給電部２１を制御するソフトウェアにより実現されてもよい。あるいは、アンテナ装置２がアンテナ１および円偏波パッチアンテナ２３にそれぞれ給電する二つの給電部２１を備えており、切替部が各給電部２１に対する導通可否を切り替えることにより、アンテナ１および円偏波パッチアンテナ２３の一方が給電されるようにしてもよい。
【００５４】
円偏波パッチアンテナ２３は、第１の実施形態と同じ平面視において、中心以外に給電点２３１を有し、矩形の四つの角のうち対角上に位置する二つの角を欠いた形状のパッチアンテナである。当該形状のパッチアンテナは、円偏波を発生することができることが知られている。しかし、円偏波パッチアンテナ２３は、ヌル指向性を有しない。
【００５５】
本実施形態では、円偏波パッチアンテナ２３が、アンテナ１による円偏波と同方向に、円偏波を放射するように配置する。つまり、円偏波パッチアンテナ２３は、アンテナ１のヌル方向に円偏波を放射する。例えば、円偏波パッチアンテナ２３と、アンテナ１とが、少なくとも一部重なるように配置される。なお、構造上の理由などから、円偏波パッチアンテナ２３とアンテナ１が重なるように配置できない場合も想定される。そのような場合、円偏波パッチアンテナ２３とアンテナ１が近傍に配置されていればよい。例えば、円偏波パッチアンテナ２３が、アンテナ１の隣に配置されてもよい。
【００５６】
図１２は、円偏波パッチアンテナの配置の一例を示す平面図である。図１１に示すように、平面視において、円偏波パッチアンテナ２３と、アンテナ１とが、少なくとも一部重なるように配置される。例えば、図２に示したようなプリント基板によりアンテナ装置２を製造する場合は、第１および第２の絶縁体を積層し、第１および第２の絶縁体の一方の上面にアンテナ１を配置し、残りの一方の上面に円偏波パッチアンテナ２３を配置することが考えられる。なお、円偏波パッチアンテナ２３とアンテナ１のいずれが上方に配置されてもよい。あるいは、図２に示した導体地板１４を、円偏波パッチアンテナ２３に置き換えてもよい。その場合、非励振素子１２が円偏波パッチアンテナ２３に接続されて短絡し、円偏波パッチアンテナ２３が、励振素子１１および非励振素子１２の無線周波数における地導体としての役割も担うことになる。
【００５７】
なお、図１１では、円偏波パッチアンテナ２３が、アンテナ１を包含する領域（矩形の点線枠）よりも大きいが、アンテナ１を包含する領域以下であってもよい。
【００５８】
本実施形態の位置判定部２２は、第２の実施形態と同様に無線通信装置の位置を判定するが、当該判定の際に、円偏波パッチアンテナ２３の受信電波と、当該受信電波をいた無線通信と、の少なくともいずれかをさらに考慮して、無線通信装置の位置を判定する。例えば、第２の実施形態と異なり、位置判定部２２は、円偏波パッチアンテナ２３により探索対象の存在が確認された場合に限り、探索対象がヌル方向に存在すると判定してもよい。
【００５９】
図１３は、第３の実施形態のアンテナ装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。給電部２１が円偏波パッチアンテナ２３に給電し（Ｓ２０１）、円偏波パッチアンテナ２３が電波を放射する（Ｓ２０２）。円偏波パッチアンテナは、ヌル指向性を有しないため、探索対象はいずれの方向に存在していても円偏波パッチアンテナ２３からの電波を受信する。ゆえに、探索対象から電波が送信されて、円偏波パッチアンテナ２３が探索対象からの電波を受信する（Ｓ２０３）。
【００６０】
次に、給電部が給電先をアンテナ１に切り替えて給電を行い（Ｓ２０４）、アンテナが電波を放射する（Ｓ２０５）。探索対象がヌル方向に存在しない場合（Ｓ２０６のＮＯ）は、探索対象から電波が送信されて、アンテナが探索対象からの電波を受信する（Ｓ２０７）。そして、位置判定部２２は、探索対象がヌル方向に存在しないと判定する（Ｓ２０８）。
【００６１】
一方、探索対象がヌル方向に存在する場合（Ｓ２０６のＹＥＳ）は、探索対象との電波の送受信ができないため、探索対象からの電波を受信しないまま一定時間経過する（Ｓ２０９）。これを受けて、位置判定部２２は、探索対象がヌル方向に存在しないと判定する（Ｓ２１０）。
【００６２】
このように、本実施形態の位置判定部２２は、アンテナ１により受信された電波（第１電波）、および当該電波を用いた無線通信（第１無線通信）の少なくともいずれかと、円偏波パッチアンテナ２３により受信された電波（第２電波）、および当該電波を用いた無線通信（第２無線通信）の少なくともいずれかと、に基づき、探索対象の位置を判定する。円偏波パッチアンテナ２３を用いて探索対象の存在が確認されているため、探索対象からの電波をアンテナ１が受信できない場合は、探索対象がヌル方向に存在する可能性が高い。こうして、誤判定の可能性を抑えることができる。
【００６３】
以上のように、本実施形態では、無線通信装置３を探索する際に、パッチアンテナを併用する。これにより、判定精度を向上することが可能である。
【００６４】
なお、給電部２１および位置判定部２２は、プロセッサ、メモリなどを実装しているＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：集積回路）などの専用の電子回路（すなわちハードウェア）により実現されてもよい。あるいは、ソフトウェア（プログラム）を実行することにより、実現されてもよい。例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用い、コンピュータ装置に搭載された中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などのプロセッサ（処理回路）にプログラムを実行させることにより、給電部２１および位置判定部２２の処理を実現してもよい。
【００６５】
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わせにより、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。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１  アンテナ
１１  励振素子
１１１  アンテナの給電点
１１２  中央領域
１１３（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）  延出領域
１１４  励振素子のスルーホール
１１５  励振素子の支持柱
１２（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）  非励振素子
１２１（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）  短絡点１２１
１２２（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）  短絡領域
１２３（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）  受電領域
１２４（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）  非励振素子のスルーホール
１２５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）  非励振素子の支持柱
１３  絶縁体
１４  導体地板
２  アンテナ装置
２１  給電部
２２  位置判定部
２３  円偏波パッチアンテナ
２３１  円偏波パッチアンテナの給電点
３（Ａ、Ｂ）  無線通信装置
【図１】
2020043515.tif 000003
【図２】
2020043515.tif 000004
【図３】
2020043515.tif 000005
【図４】
2020043515.tif 000006
【図５】
2020043515.tif 000007
【図６】
2020043515.tif 000008
【図７】
2020043515.tif 000009
【図８】
2020043515.tif 000010
【図９】
2020043515.tif 000011
【図１０】
2020043515.tif 000012
【図１１】
2020043515.tif 000013
【図１２】
2020043515.tif 000014
【図１３】
2020043515.tif 000015