(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのキャパシタンス成分を含む第１導体と、この第１導体に接続されインダクタンス成分を含む第２導体と、前記第１導体および前記第２導体と非接触で設けられる給電路とを有するセルの作用を受ける信号の波長よりも小さいサイズで構成した前記セルを複数配列したセル領域と、
このセル領域を構成する各セルの前記給電路に供給する給電量を変化させることで、前記セル領域の誘電率と透磁率との何れか一方または両方を変化させる少なくとも１つの給電量制御手段と、
を備え、
前記セル領域の誘電率と透磁率との何れか一方または両方は、前記給電路に供給される電流に応じて変化することを特徴とする制御回路。
【請求項２】
前記第２導体は、前記各セルの共通電位に短絡されたビアとして形成され、前記給電路は前記ビアと非接触で設けられていること
を特徴とする請求項１記載の制御回路。
【請求項３】
前記第１導体は略８の字形状をしており、この形状の少なくとも１箇所に切れ目を形成していること
を特徴とする請求項１または２記載の制御回路。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の制御回路を備えたインピーダンス調整回路であって、
前記セル領域に非接触で設けられた信号路を備え、
前記制御回路は、前記信号路の特性インピーダンスが所望の特性インピーダンスとなるように前記誘電率を制御すること
を特徴とするインピーダンス調整回路。
【請求項５】
請求項４記載のインピーダンス調整回路を備えるインピーダンス自動調整回路であって、
前記給電量を変化させたときの前記インピーダンス調整回路から出力される前記信号のレベルを検出するディテクタと、
このディテクタが検出する前記信号のレベルが所望のレベルとなったときの前記給電量を前記給電量制御手段に設定する給電量設定手段と、
を備えたことを特徴とするインピーダンス自動調整回路。
【請求項６】
前記給電量を変化させて前記給電路に供給する給電量と、この給電量に対応した前記ディテクタによって検出される前記信号のレベルとを対にして記憶する記憶手段を備え、
前記給電量設定手段は、前記記憶手段に記憶された前記信号の所望のレベルと対にして記憶した前記給電量を前記給電量制御手段に設定すること
を特徴とする請求項５記載のインピーダンス自動調整回路。
【請求項７】
請求項５または６記載のインピーダンス自動調整回路を備えた信号レベル調整回路であって、
前記給電量設定手段によって設定された前記給電量に対応したレベルと、前記ディテクタによって検出される前記信号のレベルとが一致するように制御するレベル制御手段を備えたこと
を特徴とする信号レベル調整回路。
【請求項８】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の制御回路を備えた無線送受信回路であって、
少なくとも所望の周波数の無線信号を送受信可能なアンテナを備え、
前記制御回路のセル領域は、前記アンテナの周囲に設けられ、前記所望の周波数の無線信号を透過させ、その他を反射させる誘電率となるように制御されること
を特徴とする無線送受信回路。
【請求項９】
前記所望の周波数の無線信号を透過させ、その他を反射させる誘電率となるように制御されるセル領域が形成されている第１層と、
前記所望の周波数の無線信号を透過させ、その他を反射させる誘電率となるように制御されるセル領域が形成されている第２層と、
前記第１層と前記第２層との間に設けられ、前記アンテナが形成される第３層と、を備えていることを特徴とする請求項８記載の無線送受信回路。
【請求項１０】
請求項８または９記載の無線送受信回路を備えた無線送受信自動調整回路であって、
前記アンテナの受信信号の所望の周波数におけるレベルを測定し、測定したレベルに基づいて前記給電量を前記給電量制御手段に設定する給電量設定手段を備えたこと
を特徴とする無線送受信自動調整回路。
【請求項１１】
前記給電量設定手段は、前記給電量を前記給電量制御手段に設定し、この給電量に対応した前記アンテナの受信信号の所望の周波数におけるレベルの測定値が、前回設定した給電量に対応した測定値より大きければ給電量を変化させて設定し、小さければ前回設定した給電量を設定すること
を特徴とする請求項１０記載の無線送受信自動調整回路。
【請求項１２】
請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の制御回路、請求項４記載のインピーダンス調整回路、請求項５若しくは６記載のインピーダンス自動調整回路、請求項７記載の信号レベル調整回路、請求項８若しくは９記載の無線送受信回路または請求項１０若しくは１１記載の無線送受信自動調整回路をワンチップ化したことを特徴とするチップ。
【請求項１３】
少なくとも１つのキャパシタンス成分を含む第１導体と、この第１導体に接続されインダクタンス成分を含む第２導体と、前記第１導体および前記第２導体と非接触で設けられた給電路とを有するセルの作用を受ける信号の波長よりも小さいサイズで構成した前記セルを複数配列したセル領域の各セルの前記給電路に供給する給電量を変化させることで、前記セル領域の誘電率と透磁率との何れか一方または両方を変化させ、
前記セル領域の誘電率と透磁率との何れか一方または両方は、前記給電路に供給される電流に応じて変化することを特徴とする制御方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の制御方法を有するインピーダンス調整方法であって、
前記セル領域に非接触で設けられた信号路の特性インピーダンスが所望の特性インピーダンスとなるように前記誘電率を制御すること
を特徴とするインピーダンス調整方法。
【請求項１５】
請求項１４記載のインピーダンス調整方法を有するインピーダンス自動調整方法であって、
前記給電量を変化させたときに前記信号のレベルを検出して、検出した前記レベルが所望のレベルとなったときの前記給電量を設定すること
を特徴とするインピーダンス自動調整方法。
【請求項１６】
請求項１５記載のインピーダンス自動調整方法を有する信号レベル調整方法であって、
設定した前記給電量に対応した前記信号のレベルと検出した前記信号のレベルとが一致するように制御すること
を特徴とする信号レベル調整方法。
【請求項１７】
請求項１３記載の制御方法を有する無線送受信方法であって、
少なくとも所望の周波数の無線信号を送受信可能なアンテナの周囲に前記セル領域が設けられ、前記所望の周波数の無線信号を透過させ、その他を反射させる誘電率となるように制御すること
を特徴とする無線送受信方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の無線送受信方法を有する無線送受信自動調整方法であって、
前記アンテナの受信信号の所望の周波数におけるレベルを測定し、測定したレベルに基づいて前記給電量を設定すること
を特徴とする無線送受信自動調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電率と透磁率との何れか一方または両方を制御できる制御回路、インピーダンス調整回路、インピーダンス自動調整回路、信号レベル調整回路、無線送受信回路、無線送受信自動調整回路、チップ、制御方法、インピーダンス調整方法、インピーダンス自動調整方法、信号レベル調整方法、無線送受信方法および無線送受信自動調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気回路において信号路を流れる電気信号や無線の送受信を行うための無線信号等の信号に対して、誘電率および透磁率は所定の物理的な作用を及ぼす。例えば、電気信号の場合、誘電率および透磁率は、電気信号の振幅や位相、遅延等を変化させるような影響を及ぼす。また、誘電率を制御することで、電気回路の特性を制御することもできる。その一例として、誘電率を制御することで、コンデンサの容量を可変にする技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０９２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述したように、電気信号や無線信号は誘電率および透磁率により、振幅や位相、遅延等の物理的な作用を受ける。つまり、誘電率や透磁率を自由に制御することができれば、電気信号や無線信号等の信号に対して所望の作用を与えることができる。
【０００５】
特許文献１の技術では、誘電率を自由に制御するために、誘電体結晶のバンドギャップエネルギーに相当するエネルギーの光を照射して、且つ電場を印加するようにしなければならない。従って、複雑な構成および制御が必要になる。
【０００６】
そこで、本発明は、簡単な制御で誘電率や透磁率を制御して、信号に対して所望の作用を及ぼすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、本発明の制御回路は、少なくとも１つのキャパシタンス成分を含む第１導体と、この第１導体に接続されインダクタンス成分を含む第２導体と、前記第１導体および前記第２導体と非接触で設けられる給電路とを有するセルの作用を受ける信号の波長よりも小さいサイズで構成した前記セルを複数配列したセル領域と、  このセル領域を構成する各セルの前記給電路に供給する給電量を変化させることで、前記セル領域の誘電率と透磁率との何れか一方または両方を変化させる少なくとも１つの給電量制御手段と、を備え、前記セル領域の誘電率と透磁率との何れか一方または両方は、前記給電路に供給される電流に応じて変化することを特徴とする。
【０００８】
この制御回路によれば、給電路に供給する給電量を変化させることで、セル領域およびその近傍の空間の誘電率や透磁率が変化する。これにより、誘電率や透磁率の作用が信号に対して及ぼされる。従って、給電量を制御して誘電率や透磁率を制御することで、信号に対して所望の作用を与えることができる。
【０００９】
また、前記第２導体は、前記各セルの共通電位に短絡されたビアとして形成され、前記給電路は前記ビアと非接触で設けられていることを特徴とする。
【００１０】
第２導体を共通電位に短絡させることで、第２導体にインダクタンス成分を含ませることができる。
【００１１】
また、前記第１導体は略８の字形状をしており、この形状の少なくとも１箇所に切れ目を形成していることを特徴とする。
【００１２】
第１導体の形状は略８の字形状とすることができる。そして、この形状の少なくとも１箇所に切れ目を形成することで、第１導体にキャパシタンス成分を持たせることができる。
【００１３】
本発明のインピーダンス調整回路は、前述の制御回路を備えたインピーダンス調整回路であって、前記セル領域に非接触で設けられた信号路を備え、前記制御回路は、前記信号路の特性インピーダンスが所望の特性インピーダンスとなるように前記誘電率を制御することを特徴とする。
【００１４】
このインピーダンス調整回路によれば、制御回路の誘電率を制御することで、信号路の特性インピーダンスを調整することができる。これにより、複雑な回路設計を伴うことなく、例えば、インピーダンスを整合するために、集中定数回路のインダクタンスやキャパシタンスの成分を複雑な計算で算出することなく、インピーダンス整合を行うことができる。
【００１５】
本発明のインピーダンス自動調整回路は、前述のインピーダンス調整回路を備えるインピーダンス自動調整回路であって、前記給電量を変化させたときの前記インピーダンス調整回路から出力される前記信号のレベルを検出するディテクタと、このディテクタが検出する前記信号のレベルが所望のレベルとなったときの前記給電量を前記給電量制御手段に設定する給電量設定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
インピーダンスの調整は手動で行うことができるが、自動で行うこともできる。給電量を変化させていき、そのときの信号のレベルをディテクタにより検出することで、信号のレベルが所望のレベルとなったときの給電量を自動的に設定することで、インピーダンスの自動調整を行うことができる。
【００１７】
また、前記給電量を変化させて前記給電路に供給する給電量と、この給電量に対応した前記ディテクタによって検出される前記信号のレベルとを対にして記憶する記憶手段を備え、前記給電量設定手段は、前記記憶手段に記憶された前記信号の所望のレベルと対にして記憶した前記給電量を前記給電量制御手段に設定することを特徴とする。
【００１８】
給電量を一通り変化させて、給電量と信号のレベルとを対にして記憶手段に記憶することで、記憶手段の記憶内容に基づいて所望のレベルに対応する給電量を自動的に設定することができる。
【００１９】
本発明の信号レベル調整回路は、前述のインピーダンス自動調整回路を備えた信号レベル調整回路であって、前記給電量設定手段によって設定された前記給電量に対応したレベルと、前記ディテクタによって検出される前記信号のレベルとが一致するように制御するレベル制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
外乱等によって信号のレベルが変化したときに、レベル制御手段がＡＧＣ（Auto Gain Control）として機能することで、信号のレベルを安定的に所望のレベルにすることができる。
【００２１】
本発明の無線送受信回路は、前述の制御回路を備えた無線送受信回路であって、少なくとも所望の周波数の無線信号を送受信可能なアンテナを備え、前記制御回路のセル領域は、前記アンテナの周囲に設けられ、前記所望の周波数の無線信号を透過させ、その他を反射させる誘電率となるように制御されることを特徴とする。
【００２２】
アンテナの周囲の全部または一部を制御回路のセル領域で覆って誘電率を制御することで、アンテナには所望の周波数の無線信号のみが入力されるようになる。これにより、所望の周波数以外の無線信号はノイズ成分として除去されて、良好な無線通信を行うことができる。
【００２３】
また、前記所望の周波数の無線信号を透過させ、その他を反射させる誘電率となるように制御されるセル領域が形成されている第１層と、前記所望の周波数の無線信号を透過させ、その他を反射させる誘電率となるように制御されるセル領域が形成されている第２層と、前記第１層と前記第２層との間に設けられ、前記アンテナが形成される第３層と、を備えていることを特徴とする。
【００２４】
所望の周波数の無線信号だけを透過し、それ以外を反射するような誘電率となるように第１層と第２層とを制御し、第１層と第２層との間に介在させる第３層にアンテナを設けることで、良好な無線通信を実現することができる。
【００２５】
本発明の無線送受信自動調整回路は、前述の無線送受信回路を備えた無線送受信自動調整回路であって、前記アンテナの受信信号の所望の周波数におけるレベルを測定し、測定したレベルに基づいて前記給電量を前記給電量制御手段に設定する給電量設定手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】
アンテナが受信した無線信号のレベルを測定して、測定したレベルに基づいて給電量を設定することで、無線信号の所望の周波数における受信レベルを自動的に調整することができる。
【００２７】
また、前記給電量設定手段は、前記給電量を前記給電量制御手段に設定し、この給電量に対応した前記アンテナの受信信号の所望の周波数におけるレベルの測定値が、前回設定した給電量に対応した測定値より大きければ給電量を変化させて設定し、小さければ前回設定した給電量を設定することを特徴とする。
【００２８】
無線信号の受信レベルは、給電量を変化させることによって大きくなり、ピークを過ぎると小さくなる。従って、前回測定したレベルよりも受信レベルが小さくなったときには、前回の受信レベルに対応する給電量を設定することで、アンテナに入力される無線信号の受信レベルを最大あるいはより大きくすることができる。
【００２９】
本発明のチップは、前述の制御回路、前述のインピーダンス調整回路、前述のインピーダンス自動調整回路、前述の信号レベル調整回路、前述の無線送受信回路または前述の無線送受信自動調整回路をワンチップ化したことを特徴とする。
【００３０】
前述した各回路は１つのチップにワンチップ化することにより、回路サイズのコンパクト化を実現することができる。
【００３１】
本発明の制御方法は、少なくとも１つのキャパシタンス成分を含む第１導体と、この第１導体に接続されインダクタンス成分を含む第２導体と、前記第１導体および前記第２導体と非接触で設けられた給電路とを有するセルの作用を受ける信号の波長よりも小さいサイズで構成した前記セルを複数配列したセル領域の各セルの前記給電路に供給する給電量を変化させることで、前記セル領域の誘電率と透磁率との何れか一方または両方を変化させ、前記セル領域の誘電率と透磁率との何れか一方または両方は、前記給電路に供給される電流に応じて変化することを特徴とする。
【００３２】
本発明のインピーダンス調整方法は、前述の制御方法を有するインピーダンス調整方法であって、前記セル領域に非接触で設けられた信号路の特性インピーダンスが所望の特性インピーダンスとなるように前記誘電率を制御することを特徴とする。
【００３３】
本発明のインピーダンス自動調整方法は、前述のインピーダンス調整方法を有するインピーダンス自動調整方法であって、前記給電量を変化させたときに前記信号のレベルを検出して、検出した前記レベルが所望のレベルとなったときの前記給電量を設定することを特徴とする。
【００３４】
本発明の信号レベル調整方法は、前述のインピーダンス自動調整方法を有する信号レベル調整方法であって、設定した前記給電量に対応した前記信号のレベルと検出した前記信号のレベルとが一致するように制御することを特徴とする。
【００３５】
本発明の無線送受信方法は、前述の制御方法を有する無線送受信方法であって、少なくとも所望の周波数の無線信号を送受信可能なアンテナの周囲に前記セル領域が設けられ、前記所望の周波数の無線信号を透過させ、その他を反射させる誘電率となるように制御することを特徴とする。
【００３６】
本発明の無線送受信自動調整方法は、前述の無線送受信方法を有する無線送受信自動調整方法であって、前記アンテナの受信信号の所望の周波数におけるレベルを測定し、測定したレベルに基づいて前記給電量を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明は、給電路に供給する給電量を制御することで、セル領域およびその近傍の空間の誘電率や透磁率を制御している。これにより、誘電率や透磁率を制御することで、信号に対して所望の作用を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施形態の制御回路のセル領域を示す図である。
【図２】実施形態の１つのセルの構成を示す図である。
【図３】実施例１の信号入出力回路の側面図および上面図である。
【図４】実施例２のインピーダンス自動調整回路および信号レベル調整回路の回路図である。
【図５】図４の回路図の一部の機能をブロック図として表現した図である。
【図６】実施例３の無線送受信回路の一例を示した図である。
【図７】無線送受信回路の他の例を示した図である。
【図８】実施例４の無線送受信自動調整回路の一例を示した図である。
【図９】無線信号の受信レベルと給電量との関係を示すグラフである。
【図１０】実施例５のチップの一例を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態の制御回路１を示している。同図に示すように、制御回路１は図示しない基板に多数のセル２を縦横に２次元的に配列して構成している。なお、セル２の配列は１次元的に配列してもよいし、３次元的に配列してもよい。本実施形態では、セル２を２次元的に複数配列した領域をセル領域２Ａとしており、制御回路１は主にセル領域２Ａにより構成されている。
【００４０】
セル領域２ＡはＣＲＬＨ（Composite Right and Left Handed）構造として機能させることができる。ＣＲＬＨ構造は右手系左手系複合構造となり、誘電率および透磁率が正の値となるＲＨ系（右手系）と誘電率および透磁率が負の値となるＬＨ系（左手系）との複合構造になる。右手系の構造は自然界の物質にある振る舞いをするが、左手系の構造は自然界にはない振る舞いをする。つまり、左手系構造は人工物質により構成される。この左手系の構造物はメタマテリアルとも呼ばれる。
【００４１】
各セル２は、図２に示すような構成となっており、そのサイズは極めて微小になっている。制御回路１は電気回路中の電気信号や無線信号（以下、単に信号）に対して、所定の作用を及ぼすことを目的とした回路になる。各セル２のサイズは極めて微小になるが、少なくとも信号の波長λよりも小さいサイズになり、より好ましくは波長λよりも十分に小さいサイズ（例えば、波長λの８分の１）にする。
【００４２】
セル２は、第１導体３と第２導体４と給電路５とを備えて構成している。第１導体３は表面電流を流すために設けた導電性物質である。第１導体３には少なくとも１つのキャパシタンスが含まれている。ここでは、この条件を満たすために、略８の字形状を採用し、上下２箇所に間隙部（第１導体３の切れ目）Ｃ１、Ｃ２を設けている。間隙部Ｃ１、Ｃ２によってキャパシタンスを形成する。
【００４３】
第１導体３は導電性物質であり、少なくとも１つのキャパシタンスを含んでいればよく、その形状は任意の形状が適用される。例えば、略四角、略三角、或いは所定の平面形状を採用してもよい。ただし、何れの形状を採用するにしても、少なくとも１つのキャパシタンスを含むようにする。キャパシタンスは第１導体３の何れかの位置に形成されていればよく、その位置は限定されない。なお、セル２のサイズとして、セルの各辺の長さ（例えば、第１導体３の平面上の縦、横の長さ、１つのセル２における給電路５の長手方向の長さ等）が挙げられる。
【００４４】
第２導体４はビア（スルーホール）として形成されており、図２の紙面に直交する方向に延在している。図２では第２導体４は第１導体３の略８の字形状の交点に設けているが、第１導体３の任意の位置に設けてもよい。第２導体４は共通電位（後述するようなグランド層ＧＮＤ）に短絡（ショートスタブ）されている。これにより、第２導体４はインダクタンスを持つ。なお、第２導体４はインダクタンスを持つ導体であれば、ビア以外のものを適用してもよい。
【００４５】
給電路５は電流が流れる電流路である。図２の紙面直交方向において、給電路５は第１導体３と異なる高さ位置に配置している。これにより、第１導体３と給電路５とは非接触となる。且つ、給電路５と第２導体４とは非接触となるように構成している。従って、給電路５には少なくとも第２導体４の径よりも大きな孔が貫通されており、この孔に第２導体４が給電路５と非接触に挿嵌されている。
【００４６】
給電路５には給電量制御部６が接続されている。この給電量制御部６は給電量制御手段である。給電量制御部６は給電路５に給電を行って、電流を流す電流源として作用すると同時に、給電量（電流量）を適宜に制御することができる。図２では、給電量制御部６と給電路５とを接続して給電を行う接触給電を示しているが、非接触給電により給電を行ってもよい。
【００４７】
給電量制御部６は、多数のセル２に対して個別的に給電を行うことができ、また多数のセル２のうち所定数のセル２に対して同一の給電量制御部６が給電を行うことができる。例えば、１列に配列されている複数のセル２の給電路５を接続して、同一の給電量制御部６から給電を行うようにしてもよい。給電の方法は任意であり、例えば電波の輻射により給電を行うようにしてもよい。また、１つの給電量制御部６から全てのセル２に給電を行うように構成してもよい。
【００４８】
従って、各セル２に対しての給電の態様によっては、セル２の個数分の給電量制御部６を設ける場合もあり、またそれよりも少ない個数の給電量制御部６を設ける場合もある。つまり、給電の態様にもよるが、給電量制御部６の個数は少なくとも１つ以上となる。
【００４９】
給電路５に給電されることにより、電流（高周波電流でも低周波電流でもよい）が流れる。これにより、図２に示すように、磁界Ｍが発生する。磁界Ｍが発生することにより、第１導体３に表面電流が流れる。この表面電流の大きさは給電路５の給電量（電流量）に比例する。
【００５０】
第１導体３に表面電流が流れることにより、キャパシタンスＣ１、Ｃ２に電荷が蓄積され、且つ第２導体４に電流が流れる。これにより、給電路５の給電量に応じた一定の共振周波数を持つＬＣ共振回路が構成される。従って、１つのセル２はＬＣ共振回路を構成し、当該セル２を縦横に多数配列することで、ＬＣ共振回路が多数配列された状態になる。
【００５１】
ただし、各セル２は隣接するセル２とは近接した位置に配置するが、相互に非接触に配列する。これにより、１つのセル２と当該セル２の周囲のセル２との間に浮遊容量が発生する。この浮遊容量もＬＣ共振回路のキャパシタンスを構成する。浮遊容量は、第１導体３の表面電流に依存することから、給電路５の給電量に比例する。
【００５２】
図１のように、信号の波長λよりも十分に小さい微小サイズのセル２を２次元的に近接且つ非接触で多数配列することで、一定面積を有するセル領域２Ａが構成される。つまり、セル領域２Ａは微小サイズのＬＣ共振回路がアレイ状に多数配列された状態になる。この構造はＣＲＬＨ構造として機能させることができる。
【００５３】
セル領域２Ａを構成する各セル２の給電路５に対して給電量制御部６が給電を行う。これにより、ＬＣ共振回路において共振を引き起こし、セル領域２Ａおよびその近傍の空間の誘電率（および透磁率）が決定される。そして、給電量制御部６が給電量を変化させることにより、誘電率が変化する。すなわち、給電量を制御することで、セル領域２Ａおよびその近傍の空間の誘電率を制御できる。
【００５４】
前述したように、セル領域２Ａは多数のセル２をＬＣ共振回路として配列した構成となっており、給電量に応じて、誘電率を制御することができる。このとき、セル領域２Ａは、給電量によって誘電率だけではなく、透磁率の制御を行うこともできる。従って、誘電率と透磁率とのうち一方または両方を制御することで、信号に対して振幅や位相、遅延等を変化させる等の所望の作用を与えることができる。
【００５５】
以下に説明する各実施例では、給電量に応じて誘電率を制御している。この誘電率を制御することで、様々な作用効果を得るようにしている。前述したように、給電量を制御することで、透磁率の制御を行うことも可能であるため、所望の透磁率となるように制御する回路に本実施形態の制御回路１を適用することができる。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態の制御回路１は、セル領域２Ａを構成する各セル２の給電路５の給電量を制御している。これにより、セル領域２Ａおよびその近傍の空間の誘電率や透磁率を自在に制御することができる。誘電率や透磁率が制御された空間内を信号が通過するときに、誘電率や透磁率が信号に対して振幅や位相、遅延等を変化させる等の作用を及ぼす。よって、誘電率や透磁率を制御することで、信号に対して所望の作用を及ぼすことが可能になる。
【実施例１】
【００５７】
次に、前述した制御回路１を応用した実施例１について説明する。本実施例１はインピーダンス調整回路の実施例であり、インピーダンスの調整、特にインピーダンス整合を行っている。このインピーダンス調整回路は、インピーダンス整合を必要とする回路全てに適用することができる。図３はこのインピーダンス調整回路を適用した信号入出力回路１０を示している。図３（ａ）は信号入出力回路１０の側面図、（ｂ）は上面図を表す。
【００５８】
図３において、インピーダンス整合を必要とする回路として、ＤＵＴ１１およびＤＵＴ１１の入力側に接続される入力側インピーダンス調整回路１２、そしてＤＵＴ１１の出力側に接続される出力側インピーダンス調整回路１３を示している。ＤＵＴ（Device Under Test）１１は所定の回路であり、非線形素子とも呼ばれる。このＤＵＴ１１としては、例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やＲＦフィルタ（高周波フィルタ）、ＲＦスイッチ（高周波スイッチ）等の任意の回路を適用することができる。
【００５９】
図３（ａ）にも示すように、入力側インピーダンス調整回路１２は４層の多層構造になっている。第１層（Layer1）は入力側信号路１５が形成される層であり、入力側インピーダンス調整回路１２では最上層になる。第２層（Layer2）は制御回路１を配置した層である。第３層（Layer3）も制御回路１を配置した層である。第４層（Layer4）は短絡層であり、共通電位としてのグランド層ＧＮＤになっている。この第４層は最下層になる。
【００６０】
前述した実施形態でも説明したように、制御回路１のセル領域２Ａを構成するセル２は第２導体４を有している。この第２導体４はビアであり、図３（ａ）に示すように、最下層のグランド層ＧＮＤにより短絡されている。これにより、第２導体４がインダクタンスとして機能する。
【００６１】
本実施例のインピーダンス調整回路は、入力側インピーダンス調整回路１２および出力側インピーダンス調整回路１３として適用されている。図３では、入力側インピーダンス調整回路１２および出力側インピーダンス調整回路１３の両者を設けているが、何れか一方だけを設けるようにしてもよい。ただし、入力側および出力側の両者に本実施例のインピーダンス調整回路を適用することで、入力インピーダンスと出力インピーダンスとの整合を取ることができる。
【００６２】
ＤＵＴ１１には信号Ｓの入力および出力がされる。ＤＵＴ１１に対する信号Ｓの入力インピーダンスおよび出力インピーダンスの整合を取る必要がある。この整合（インピーダンスマッチング）により、信号Ｓの電力損失を防止し、正常な信号Ｓの入出力を行う。換言すれば、インピーダンス整合が取られていなければ、信号Ｓが反射して、電力損失を生じる。これにより、正常な信号Ｓの入出力を行うことができなくなる。
【００６３】
従って、ＤＵＴ１１の入力側および出力側にインピーダンス整合回路を設ける必要がある。従来は、このようなインピーダンス整合回路は信号Ｓの周波数帯域ごとに設計を行う必要があり、具体的にはＬＣ回路等により設計を行う。ただし、このようなインピーダンス整合回路の設計は非常に難しく、且つ時間を要し、また設計者のスキルによるバラツキも大きい。
【００６４】
その他にも、実際のインピーダンス整合回路に使用する基板のプリブレグ、板厚の影響、誘電率のばらつき、回路形成時のエッチング精度等も影響して、所望のインピーダンス整合を取ることが難しい。また、信号Ｓの周波数によっては、インピーダンス整合回路が大型化する、といった諸問題がある。従って、所望のインピーダンス整合回路を設計および製造することは難しい。
【００６５】
ここでは、従来のインピーダンス整合回路を用いるのではなく、前述した制御回路１を用いて、インピーダンス整合を行う。図３（ｂ）に示すように、入力ポート１４から信号Ｓが入力される。この信号Ｓは入力側信号路１５を伝送されて、ＤＵＴ１１に入力される。
【００６６】
制御回路１は主にセル領域２Ａで構成されており、給電量制御手段（前述した給電量制御部６）が給電量を制御することで、セル領域２Ａおよびその近傍の空間の誘電率を制御する。第２層の制御回路１は第１層の入力側信号路１５と近接した位置に設けられており、制御回路１により制御した誘電率の影響は入力側信号路１５を伝送する信号Ｓに及ぼされる。
【００６７】
入力側信号路１５の特性インピーダンスは誘電率の作用によって変化する。従って、制御回路１により制御した誘電率の作用が入力側信号路１５を伝送する信号Ｓに及ぼされることにより、入力側信号路１５の特性インピーダンスが変化する。このときに、制御回路１の給電量（つまり、給電路５の給電量）をコントロールすることで、入力側信号路１５の特性インピーダンスを調整する。
【００６８】
つまり、入力側信号路１５の特性インピーダンスが所望の特性インピーダンスとなるような誘電率となるように制御回路１の給電量制御手段が給電量を制御する。特に、入力側信号路１５の特性インピーダンスが整合するように給電量を制御することにより、ＤＵＴ１１における入力側のインピーダンスマッチングを実現することができる。
【００６９】
これにより、入力側のインピーダンス整合を取ることができ、ＤＵＴ１１に入力される信号Ｓの電力損失を意図的に制御することができる。出力側インピーダンス調整回路１３においても同様の効果を得ることができ、入力側および出力側の両者でインピーダンス整合を取ることができる。従って、電力損失を意図的に制御した高品質の信号Ｓを出力ポート１７から出力させることができる。
【００７０】
従って、本実施例１では、ＬＣ回路等の設計および製造を行うことなく、セル領域に対して、単に動的に給電量を変化させることにより、信号Ｓのインピーダンス整合を行っている。これにより、従来のインピーダンス整合回路の設計や製造といった概念とは異なる手法によりインピーダンス整合を図ることができる。つまり、給電量制御手段の給電量を動的にコントロールするだけで、インピーダンス整合を図ることができる。
【００７１】
以上において、図３（ａ）の第３層（Layer３）の制御回路１は、第２層（Layer2）の制御回路１と同様の動作および効果を生じる他、プリント板の外側（グランド層ＧＮＤ側）に対するシールド機能を持たせることができる。このようなシールド機能の特性を持つ誘電率となるように、制御回路１は給電量を制御することができる。なお、このシールド機能は本実施例の必須の構成要素ではなく、第３層を省略してもよい。
【００７２】
また、入力側インピーダンス調整回路１２は４層構造になっているが、４層構造としなくてもよい。また、制御回路１を第２層や第３層ではなく、第１層或いは第４層に配置してもよい。また、入力側信号路１５および出力側信号路１６を制御回路１の上層に配置したが、下層に配置してもよいし、同じ層に配置してもよい。いずれにしても、前述した効果を得ることができる。
【００７３】
入力側インピーダンス調整回路１２および出力側インピーダンス調整回路１３は、給電量を最適にコントロールすることにより、信号路の特性インピーダンスを整合させている。これが最も望ましい状態であるが、完全に整合させるのではなく、整合性を低下させるように調整してもよい。要は、信号路の特性インピーダンスを所望のインピーダンスとするように調整できればよい。
【実施例２】
【００７４】
次に、実施例１のインピーダンス調整回路を応用した実施例２について説明する。実施例２は自動的にインピーダンス調整を行う。図４は実施例２のインピーダンス自動調整回路３０を示しており、入力ポート３１とアンプブロック３２とローパスフィルタ３３とアンプ３４とアイソレータ３５とインピーダンス調整回路３６と可変減衰器３７とアンテナ３８とディテクタ３９とＤＡＣ４０とスイッチ４１とコンパレータ４２とを備えて構成している。
【００７５】
入力ポート３１から信号Ｓが入力される。アンプブロック３２は信号Ｓを増幅し、レベル調整（増幅率調整）可能な外部端子を有している。ローパスフィルタ３３は高周波の周波数成分を除去する。アンプ３４は信号Ｓを所定の増幅率で増幅する。アイソレータ３５はインピーダンス調整回路３６に向かう信号Ｓを通過させるが、逆方向の信号を通過させない非可逆回路素子である。
【００７６】
インピーダンス調整回路３６は実施例１で説明したインピーダンス調整回路（入力側インピーダンス調整回路１２および／または出力側インピーダンス調整回路１３）と同等の回路になる。可変減衰器３７は信号Ｓの減衰量を制御することができる可変のアッテネータである。アンテナ３８は信号Ｓを無線で出力する。
【００７７】
ディテクタ３９はインピーダンス調整回路３６の出力側の信号Ｓのレベル（強度）を検出している。なお、信号Ｓのレベルとしては信号の電力や電圧、電流等がある。ＤＡＣ４０はデジタルアナログコンバータであり、任意の電流（電圧であってもよい）を出力することができる。ＤＡＣ４０は給電量出力手段として機能する。
【００７８】
スイッチ４１はＤＡＣ４０の出力をインピーダンス調整回路３６またはコンパレータ４２の何れかに切り替える。コンパレータ４２は、スイッチ４１を介してＤＡＣ４０に接続された場合、ディテクタ３９が検出する信号ＳのレベルとＤＡＣ４０の出力とを比較し、比較の結果をアンプブロック３２の外部端子に出力する。
【００７９】
図５は、図４の回路を機能的なブロック図として示した図である。この図５のブロック図では、給電量設定手段４３は給電量出力手段としてのＤＡＣ４０とレベル判定手段４５とを有している。また、給電量設定手段４３には記憶手段４４が接続されている。この他の構成は図４と同様である。次に、インピーダンスの自動調整および信号レベルの調整について順次説明する。
【００８０】
［インピーダンスの自動調整］
給電量設定手段４３のＤＡＣ４０はスイッチ４１がインピーダンス調整回路３６に接続されているときに給電量の出力を行う。インピーダンス調整回路３６は実施形態で説明した制御回路１を有して構成されており、制御回路１の給電量制御手段としての給電量制御部６の給電量を設定する。
【００８１】
給電量設定手段４３のＤＡＣ４０は給電量（電流値）を変化させることができ、任意の給電量を給電量制御部６に設定することができる。レベル判定手段４５はディテクタ３９が検出するレベルを判定する。ディテクタ３９が検出する信号Ｓのレベルは給電量によって変化するため、給電量に対応する検出する信号Ｓのレベルを対にして記憶手段４４に記憶させる。
【００８２】
次に、動作について説明する。図４に示すように、入力ポート３１から入力された信号Ｓはアンプブロック３２を通過することで、所定のレベルに調整される。この信号Ｓはローパスフィルタ３３により高周波成分が除去される。そして、信号Ｓは低周波信号になる。そして、信号Ｓはアイソレータ３５を通過して、インピーダンス調整回路３６に入力される。
【００８３】
インピーダンス調整回路３６を通過した信号Ｓはディテクタ３９によりそのレベルが検出される。そして、可変減衰器３７により信号Ｓのレベル調整がされる。このレベル調整がされた信号Ｓがアンテナ３８から無線で出力される。
【００８４】
まず、インピーダンス調整回路３６の出力信号のレベルがディテクタ３９によって検出される。スイッチ４１は、最初ＤＡＣ４０とインピーダンス調整回路３６とを接続している。ＤＡＣ４０が出力した電流はインピーダンス調整回路３６の給電量制御部６に設定される。そして、設定した給電量がセル２の給電路５に給電される。従って、各セル２の給電路５に給電される給電量を変化させることができる。ＤＡＣ４０は出力電流を徐々に上昇或いは下降させることで、給電量制御部６が給電する給電量を変化させる。
【００８５】
この給電量の変化により、セル領域２Ａおよびその近傍の空間の誘電率が変化して、この誘電率により信号Ｓが伝送される信号路の特性インピーダンスが変化する。特性インピーダンスが整合していないと、ディテクタ３９が検出する信号Ｓのレベルは低いものとなる。そこで、給電量を変化させることにより、誘電率が変化して、特性インピーダンスも変化する。
【００８６】
ＤＡＣ４０は徐々に給電量を変化させる。これにより、信号Ｓが伝送される信号路の特性インピーダンスが変化して、ディテクタ３９で検出する信号Ｓのレベルが変化する。最初は低いレベルとして検出していた信号Ｓのレベルが、インピーダンスが整合されていくに従って、高いレベルになる。そして、信号Ｓが伝送される信号路の特性インピーダンスが整合したときに、ディテクタ３９の検出レベルが最大になる。
【００８７】
前述したように、ＤＡＣ４０からの給電量を変化させることで、インピーダンス調整回路３６の給電量制御部６の給電量が変化する。そして、ディテクタ３９の検出レベルは変化していく。給電量設定手段４３はＤＡＣ４０とレベル判定手段４５とを有しており、ＤＡＣ４０の出力電流の値（給電量）とディテクタ３９の検出レベルの値とを対にして記憶手段４４に記憶させておく。このときに、ディテクタ３９の検出レベルが最大となるときの給電量も記憶手段４４に記憶される。
【００８８】
これにより、記憶手段４４には給電量と検出レベルとがセットで記憶される。検出レベルは信号Ｓのレベルであり、信号Ｓのレベルが所望のレベルとなるような給電量を記憶手段４４から読み出す。そして、ＤＡＣ４０は読み出した給電量をインピーダンス調整回路３６の給電量制御部６に設定する。
【００８９】
給電量制御部６は設定された給電量を給電路５に出力するように維持する。これにより、信号Ｓのレベルを所望のレベルとすることができる。以上の動作は、ＤＡＣ４０が給電量を変化させたときの信号Ｓのレベルをディテクタが検出して、給電量設定手段４３が所望のレベルとなるような給電量をインピーダンス調整回路３６の給電量制御部６に設定している。よって、自動的にインピーダンスの調整を行うことができる。
【００９０】
ディテクタ３９の検出レベルが最大となるときの給電量が給電量制御部６に設定されると、自動的にインピーダンスは整合される。これにより、信号Ｓの電力損失を最も少なくすることができる。ただし、インピーダンスは完全に整合させなくてもよく、所望のインピーダンスが得られるように制御してもよい。なお、給電量と信号のレベルとを対にして記憶手段４４に記憶した後、所望のレベルとなる給電量を読み出して設定したが、給電量設定手段４３は、記憶手段４４を用いることなく、ディテクタ３９による信号Ｓの検出レベルが所望のレベルとなった時点で給電量を設定してもよい。
【００９１】
なお、給電量出力手段はＤＡＣ４０として給電量を変化させているが、ＤＡＣ４０ではなく、給電量をデジタル的に設定可能にしてもよい。つまり、給電量出力手段は給電量の値を示すデジタルデータをインピーダンス調整回路３６の給電量制御部６に設定するようにしてもよい。
【００９２】
また、給電量設定手段４３はインピーダンス調整回路３６の給電量制御部６に給電量を変化させるように指令を出すだけでもよい。給電量制御部６は給電量を変化させることができるため、給電量を変化させる。そして、ディテクタ３９が検出する信号Ｓのレベルが所望のレベルになったときに給電量制御部６による給電量の変化を停止させることで、所望のインピーダンスとなるように自動的に調整することができる。
【００９３】
以上の動作を行うことにより、インピーダンス調整回路３６により所望のインピーダンスとすることができる。ここでは、インピーダンスが整合するように制御しているものとする。次に、スイッチ４１はインピーダンス調整回路３６からコンパレータ４２に接続を切り替える。これにより、コンパレータ４２にはＤＡＣ４０の出力とディテクタ３９の検出レベルとが入力される。
【００９４】
［信号レベルの調整］
スイッチ４１が切り替えられたときには、ＤＡＣ４０は検出レベルを示す電圧や電力、電流等を出力する。給電量設定手段４３には記憶手段４４が接続されており、インピーダンス調整回路３６の給電量制御部６に設定した給電量に対応した検出レベルの値が記憶されている。
【００９５】
そこで、ＤＡＣ４０はこの検出レベル（電圧や電力、電流等）を出力する。ＤＡＣ４０が出力した検出レベルはコンパレータ４２に入力される。また、コンパレータ４２にはディテクタ３９の検出レベルも入力されている。コンパレータ４２に入力される２つの検出レベルは同じ値になる。これは、給電量設定手段４３が設定した給電量に応じてディテクタ３９が信号Ｓのレベルを検出しており、ＤＡＣ４０はこのときの給電量に対応する検出レベルを出力しているためである。
【００９６】
従って、コンパレータ４２が２つの検出レベルを比較した結果は基本的に一致するものであり、信号Ｓのレベルが安定していれば、コンパレータ４２の比較結果は同じになる。ただし、何かの外乱等の要因で信号Ｓのレベルが変動したとき（例えば、各回路のゲインが温度変動によって小さくなって信号Ｓのレベルが低下したとき）には、コンパレータ４２の比較結果は一致しない。
【００９７】
そこで、コンパレータ４２はアンプブロック３２に対して信号Ｓのレベル調整を行う。これにより、信号Ｓのレベルが変動したとしても、アンテナ３８からは常に一定のレベルの信号Ｓを出力することができる。例えば、ディテクタ３９の信号Ｓの検出レベルが外乱等の影響で減少（または増加）したとき、コンパレータ４２は、アンプブロック３２の増幅率を増加（または減少）させることで、信号Ｓのレベルを常に一定にするようなレベル制御を行う。従って、ディテクタ３９が検出した信号Ｓのレベルに基づいて、コンパレータ４２がアンプブロック３２をコントロールすることで、ＡＧＣ（Auto Gain Control）機能が実現される。これにより、常に一定のレベルの信号Ｓを出力することが可能になる。
【００９８】
このＡＧＣを行うための回路が信号レベル調整回路となる。これにより、信号Ｓのレベルを安定させることができる。このときの制御手段はコンパレータ４２およびアンプブロック３２になる。
【００９９】
以上説明したように、本実施例２では、インピーダンス調整回路３６の給電量を変化させて、ディテクタ３９が検出する信号Ｓのレベルが所望のレベルとなるように制御している。出力電流を自動的に変化させて給電量を設定していることから、インピーダンスの調整を自動的に行うことができる。
【実施例３】
【０１００】
本実施例３は、実施形態の制御回路１を応用した例である。実施例３の制御回路１は、誘電率を制御することにより、無線信号に対して作用を与える。具体的には、特定の周波数の無線信号を透過するが、それ以外の周波数の無線信号は反射する特性を無線信号に対して与える。そして、この特性の制御回路１を用いて、無線送受信回路５０、６０を構成している。
【０１０１】
図６は無線送受信回路５０の一例を示している。この無線送受信回路５０は無線通信機器５１と制御回路１とを備えて構成している。制御回路１はセル領域２Ａと給電量制御部６とを備えて構成している。無線通信機器５１は実施形態で説明した給電量制御部６と通信制御部５２とアンテナ５３とを備えて構成している。
【０１０２】
セル領域２Ａはアンテナ５３の周囲に設けられており、アンテナ５３を覆っている。これにより、無線通信機器５１とセル領域２Ａとにより閉鎖空間を形成する。この閉鎖空間の中にアンテナ５３を設けている。無線通信機器５１は無線信号の送受信を制御する機器である。通信制御部５２はアンテナ５３と接続されており、無線信号の送受信制御を行っている。アンテナ５３は無線信号の送受信を行う。なお、アンテナ５３は無線信号の受信または送信の何れかのみを行うものであってもよい。
【０１０３】
制御回路１は、セル領域２Ａを構成する各セル２の給電路５の給電量を制御することで誘電率が制御され、これによって各セル２の屈折率が変更される。屈折率の変更が無線信号に対して作用して、無線信号を透過させ或いは反射させることができるので、特定周波数の無線信号を透過するが、それ以外の周波数の無線信号を反射する特性を持たせることができる。例えば、２ＧＨｚ帯の無線信号は透過するが、それ以外の周波数帯域の無線信号は反射する特性を持つようにすることができる。
【０１０４】
給電量制御部６は、セル領域２Ａおよびその近傍の空間が前記の特性を持つような誘電率となるように、給電量を制御する。これにより、アンテナ５３の周囲に設けられるセル領域２Ａは、各種周波数帯域の無線信号Ｆのうち、特定周波数の無線信号Ｆ１を透過するが、それ以外の周波数の無線信号Ｆ２は反射する。
【０１０５】
無線送受信回路５０においては、特定周波数の無線信号Ｆ１の送受信を行うことにより、無線通信が可能になる。一方、それ以外の周波数の無線信号Ｆ２はノイズ成分となるため、アンテナ５３で受信させない方が望ましい。これにより、特定周波数の無線信号Ｆ１だけをアンテナ５３で送受信させることができることから、高品質な無線通信を実現することができる。なお、アンテナ５３の送受信可能な周波数帯域は、少なくとも特定周波数Ｆ１を含んでいればよい。例えば、特定周波数Ｆ１およびそれ以外の周波数帯域の無線信号を送受信可能なアンテナ５３であっても、上記の誘電率制御による透過および反射特性を用いることによって可能になる。すなわち、アンテナ５３の周波数帯域はＦ１に限定されず、広帯域のアンテナを使用することができる。また、セル領域２Ａは、アンテナ５３の周囲の全部を覆って閉鎖空間としたが、アンテナ５３の周囲の一部を覆うようにしてもよい。
【０１０６】
無線送受信回路は、図７のように多層構造としてもよい。図７に示すように、この無線送受信回路６０は第１層（Layer1）と第２層（Layer2）とにセル領域２Ａを用いている。そして、第１層と第２層とに挟まれた中間層として第３層（Layer3）が設けられている。この第３層に基板６１とアンテナ６２とが設けられている。なお、第４層（Layer4）は実施例１で説明したグランド層ＧＮＤになっている。
【０１０７】
前述したように、給電量を制御することで、第１層および第２層のセル領域２Ａは、各種周波数帯域の無線信号Ｆのうち、特定周波数の無線信号Ｆ１を透過するが、それ以外の周波数の無線信号Ｆ２を反射させる特性を持たせることができる。
【０１０８】
第１層のセル領域２Ａと第２層のセル領域２Ａとは同じ特性を持つように誘電率が制御されている。そして、基板６１およびアンテナ６２は第３層として、第１層と第２層との間に設けている。よって、所望の特定周波数の無線信号Ｆ１はセル領域２Ａを透過してアンテナ６２により受信（または送信）される。一方、それ以外の周波数の無線信号Ｆ２は反射されることにより、受信されなくなる。
【０１０９】
これにより、所望の周波数の無線信号Ｆ１だけをアンテナ６２で送受信させることができ、それ以外の周波数の無線信号Ｆ２はノイズ成分として反射させて、アンテナ６２に受信させないようにすることができる。これにより、高品質な無線通信を実現することができる。
【０１１０】
なお、第１層および第２層のセル領域２Ａは、特定周波数の無線信号Ｆ１だけを透過し、それ以外の周波数の無線信号Ｆ２を反射する特性としていたが、第１層と第２層とのうち何れか一方を全ての周波数帯域の無線信号Ｆを遮断する特性を持つように、誘電率を制御してもよい。
【０１１１】
これによっても、ノイズ成分となる周波数の無線信号Ｆ２がアンテナ６２に受信されることなく、特定周波数の無線信号Ｆ１のみがアンテナ６２に受信される。従って、アンテナ６２を設けた第３層を第１層と第２層との間で挟み込むことにより、良好な無線通信が可能になる。
【実施例４】
【０１１２】
実施例４は実施例３の無線送受信回路を応用した例である。図８は実施例４の無線送受信自動調整回路７０を示している。無線送受信自動調整回路７０は、図６で示した無線送受信回路５０に対して給電量設定手段７１を追加している。給電量設定手段７１は受信レベル測定手段７２と設定部７３とを備えて構成している。
【０１１３】
受信レベル測定手段７２はアンテナ５３が受信した所望の周波数の無線信号Ｆ１のレベル測定を行っている。前述したように、給電量制御部６の給電量を制御することで、制御回路１は所望の周波数の無線信号Ｆ１だけをアンテナ５３に入力させ、それ以外の周波数の無線信号Ｆ２を反射させることができる。
【０１１４】
ただし、給電量によっては、前記の特性を得ることができない。そこで、受信レベル測定手段７２は無線信号Ｆ１の受信レベルを測定して、その測定値を設定部７３に出力する。所望の周波数の無線信号Ｆ１の受信レベルが弱いときには、設定部７３は給電量を変化させるように給電量制御部６の給電量を変化させる。
【０１１５】
給電量の変化に伴い、制御回路１およびその近傍の誘電率が変化する。これにより、所望の周波数の無線信号Ｆ１の透過率およびそれ以外の周波数の無線信号Ｆ２の反射率が変化する。図９は無線信号Ｆ１の受信レベルと給電量との関係の一例を示したグラフである。
【０１１６】
このグラフに示されるように、給電量を変化させることに伴って、無線信号Ｆ１の受信レベルが大きくなる。そして、ピークを過ぎた後には受信レベルが小さくなる。つまり、ガウシアン分布のようなグラフになる。従って、給電量制御部６が給電量を変化させながら、受信レベル測定手段７２が受信レベルを測定することで、無線信号Ｆ１のみを通過させて、それ以外の無線信号Ｆ２を反射させることができる。
【０１１７】
図９のピークのときの給電量に設定することで、無線信号Ｆ１の受信レベルは最大になる。従って、このときが最も良好に無線通信を行うことができる。従って、無線信号Ｆ１の受信レベルが最大になるような給電量に設定することが望ましい。ただし、図９にも記載しているように、無線信号Ｆ１の受信レベルが最大でなくても、無線通信を行うことは可能である。
【０１１８】
図中の横軸破線に示したＬ１は、無線信号Ｆ１を受信可能なレベルの下限値を表す。すなわち、このＬ１以上の場合に受信可能なので、Ｌ１以上のレベルにできる給電量Ｑ１に示す範囲が受信可能給電量となる。従って、給電量をＱ１の範囲内になるように設定および制御すれば、無線信号Ｆ１が受信可能となる。つまり、受信レベルは最大でなくても、ある程度の幅を持たせるようにしてもよい。
【０１１９】
受信レベルを最大に設定するためには、給電量を変化（徐々に上昇或いは徐々に下降）させて、受信レベル測定手段７２が受信レベルの測定を行う。設定部７３が今回の設定として給電量を設定して測定した受信レベルが、給電量を変化させる前（前回の設定）の受信レベルよりも高ければ、さらに次回の給電量として給電量を変化させる設定を行う。一方、給電量を変化させる前の受信レベルよりも低ければ、変化前（前回の設定）の給電量を給電したときの受信レベルが最大となる。
【０１２０】
従って、給電量制御部６が給電量を変化させていき、受信レベル測定手段７２が測定する受信レベルが小さくなったときの前回の給電量を設定部７３が給電量制御部６に設定する。この設定を維持することにより、無線信号Ｆ１の受信レベルを最大にすることができる。
【実施例５】
【０１２１】
実施例５は、実施形態および実施例１乃至４を応用した例である。前述してきた各種回路は比較的誘電率の高い基板（または低い基板でもよい）でワンチップ化することができる。図１０は実施例５のチップ８０を示している。ここでは、実施例２で説明したインピーダンス自動調整回路３０をワンチップ化してチップ８０としている。
【０１２２】
勿論、実施形態の制御回路１、実施例１の信号入出力回路１０、実施例２のレベル調整回路、実施例３の無線送受信回路５０、実施例４の無線送受信自動調整回路７０をワンチップ化してもよいし、各種回路の全部ではなく一部だけをワンチップ化してもよい。
【０１２３】
図１０のチップ８０は、入力ポート８１と出力ポート８２と第１コントロールポート８３と第２コントロールポート８４とを備えている。入力ポート８１は信号Ｓを入力するポートである。チップ８０の内部で信号Ｓが伝送される信号路は自動的に特性インピーダンスが調整される。そして、前述したＤＵＴ１１等の非線形素子で処理された信号Ｓが出力ポート８２から出力する。
【０１２４】
前述したように、各セル２の給電路５の給電量を制御するための給電量制御手段として給電量制御部６が設けられている。給電量制御部６は電流を供給する電流源であり、これを第１コントロールポート８３や第２コントロールポート８４に設けられているポート（給電ポート）で実現することができる。
【０１２５】
また、図４に示したように、スイッチ４１を切り替えるための端子やＤＡＣ４０を制御するための端子を第１コントロールポート８３や第２コントロールポート８４に設けられているポートで実現することができる。このように、実施例２で説明したインピーダンス自動調整回路３０をワンチップ化することにより、回路規模の小型化を実現することができる。
【０１２６】
なお、チップ８０にＣＰＵやＡＬＣ（Automatic Level Control）、可変減衰器、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）、ＰＬＬ（Phase locked loop）、電力分配合成器（Power Divider/Combiner）、アンテナ等が含まれる場合には、これらを制御するポートを第１コントロールポート８３や第２コントロールポート８４に設けるようにする。
【符号の説明】
【０１２７】
１    制御回路
２    セル
２Ａ    セル領域
３    第１導体
４    第２導体
５    給電路
６    給電量制御部
１０    信号入出力回路
１１    ＤＵＴ
１２    入力側インピーダンス調整回路
１３    出力側インピーダンス調整回路
１４    入力ポート
１５    入力側信号路
１６    出力側信号路
１７    出力ポート
３０    インピーダンス自動調整回路
３１    入力ポート
３２    アンプブロック
３３    ローパスフィルタ
３４    アンプ
３５    アイソレータ
３６    インピーダンス調整回路
３７    可変減衰器
３８    アンテナ
３９    ディテクタ
４１    スイッチ
４２    コンパレータ
４３    給電量設定手段
４４    記憶手段
４５    レベル判定手段
５０    無線送受信回路
５１    無線通信機器
５２    通信制御部
５３    アンテナ
６０    無線送受信回路
６１    基板
６２    アンテナ
７０    無線送受信自動調整回路
７１    給電量設定手段
７２    受信レベル測定手段
７３    設定部
８０    チップ
【図１】
0005787093.tif 000002
【図２】
0005787093.tif 000003
【図３】
0005787093.tif 000004
【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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