(57)【要約】【課題】小型で、かつアンテナの使用状態に応じて通信性能が低下しないようにインピーダンス整合が可能なアンテナ装置を実現する。【解決手段】使用周波数帯の波長に比べてアンテナ素子長が短い小さなループアンテナ１と、前記ループアンテナ１の一方の給電部分に接続された第１の整合回路２と、前記ループアンテナ１の他方の給電部分に接続された第２の整合回路４と、前記ループアンテナ１に給電するＲＦ回路３と、前記ループアンテナ１からの反射電力を検出する電力検出回路６と、前記電力検出回路６からの検出値に基づいて前記第２の整合回路４を制御する制御回路５とを備える。【選択図】図１
2007288352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用周波数帯の波長に比べてアンテナ素子長が短い小さなループアンテナと、
前記ループアンテナの一方の給電部分に接続された第１の整合回路と、
前記ループアンテナの他方の給電部分に接続された第２の整合回路と、
前記ループアンテナに給電するＲＦ回路と、
前記ループアンテナからの反射電力を検出する電力検出回路と、
前記電力検出回路からの検出値に基づいて前記第２の整合回路を制御する制御回路と
を備えたアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記ループアンテナは、誘電体基板の同一面上に、導体板と共に当該導体板の周囲に形成した
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアンテナ装置において、
前記ループアンテナは、前記導体板の周囲に間隙を介して形成した
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のアンテナ装置において、
前記導体板は、前記第１の整合回路、前記第２の整合回路、前記ＲＦ回路、前記電力検出回路及び前記制御回路を実装した
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載のアンテナ装置において、
前記第２の整合回路は、逆バイアス電圧に応じて容量が変化する可変容量素子と、前記ループアンテナと前記可変容量素子との間に設けた容量素子と、前記制御回路と前記可変容量素子との間に設けた誘導素子とにより構成される
ことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、センサーネットワーク、ＲＦ−ＩＤ等の無線通信システムに用いられるアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のアンテナ装置として、ワイヤレス送受信機が固設される壁面の影響でアンテナ特性が変化した場合でも、自己の送受信状態をチェックし、アンテナ給電部分に直列に接続される可変リアクタンスを調整して給電点のインピーダンスを調整し、最良の送受信性能を得ることができるアンテナ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来の他のアンテナ装置として、アンテナ素子の一方の端子から給電し、他方の端子を可変リアクタンスで終端し、可変リアクタンス回路のリアクタンス値を装置の使用条件や姿勢に応じて変化させることで指向性を最適に設定し、可変リアクタンス回路の値に応じて給電点における整合条件を制御して給電点のインピーダンスを調整するアンテナ装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１５１１２９号公報
【特許文献２】特開２００５−１７５９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたアンテナ装置は、アンテナ給電部分に直列に接続される可変リアクタンスを調整して給電点のインピーダンスを調整しているため、ワイヤレス送受信機が固設される壁面の影響でアンテナ特性が変化した場合にインピーダンス調整が可能であるが、アンテナを小型化することが困難であるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載されたアンテナ装置は、アンテナ素子の一方の端子を可変リアクタンスで終端しているが、可変リアクタンス回路はリアクタンス値を装置の使用条件や姿勢に応じて変化させることで指向性を最適に設定するために使用しており、インピーダンスはアンテナ給電部分の整合回路にて調整している。この構成では、アンテナ素子の指向性を固定してよい場合は、可変リアクタンス回路を１つのリアクタンス素子とし、インピーダンスはアンテナ給電部分の整合回路にて調整するが、アンテナ素子の一方の端子から給電し、他方の端子をリアクタンス素子で終端しているため、素子長が短いとアンテナ素子の共振周波数が使用周波数に一致しないため、給電点におけるインピーダンス整合が困難であるという問題がある。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、小型で、かつアンテナの使用状態に応じて通信性能が低下しないようにインピーダンス整合が可能なアンテナ装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るアンテナ装置は、使用周波数帯の波長に比べてアンテナ素子長が短い小さなループアンテナと、前記ループアンテナの一方の給電部分に接続された第１の整合回路と、前記ループアンテナの他方の給電部分に接続された第２の整合回路と、前記ループアンテナに給電するＲＦ回路と、前記ループアンテナからの反射電力を検出する電力検出回路と、前記電力検出回路からの検出値に基づいて前記第２の整合回路を制御する制御回路とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ループアンテナからの反射電力を電力検出回路により検出し、検出されたループアンテナからの反射電力の情報をもとに制御回路により第２の整合回路を制御することで、使用する周波数帯域においてループアンテナの他方の給電部分におけるアンテナのインピーダンスを調整することができ、小型で、かつアンテナの使用状態に応じて通信性能が低下しないようにインピーダンス整合が可能なアンテナ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示す実施の形態１に係るアンテナ装置は、使用周波数帯の波長に比べてアンテナ素子長が短いループアンテナ１と、ループアンテナ１の一方の給電部分に接続された第１の整合回路２と、ループアンテナ１に給電するＲＦ（Radio Frequency）回路３と、ループアンテナ１の他方の給電部分に接続された第２の整合回路４と、第２の整合回路４を制御する制御回路５と、ループアンテナ１からの反射電力を検出する電力検出回路６とを備え、制御回路５は、前記電力検出回路からの検出値に基づいて第２の整合回路４を制御するようになされている。
【００１１】
次に動作について説明する。ループアンテナ１は、一方の給電部分に第１の整合回路２が接続され、他方の部分に第２の整合回路４が接続される。ループアンテナ１は、第１の整合回路２と第２の整合回路４により、使用周波数帯においてＲＦ回路３とインピーダンスが整合される。
【００１２】
電力検出回路６は、ＲＦ回路３に接続され、アンテナ装置の使用状態に応じて変化するループアンテナ１からの反射電力を検出する。制御回路５は、電力検出回路６及び第２の整合回路４に接続され、電力検出回路６により検出されたループアンテナ１からの反射電力の情報をもとに第２の整合回路４を制御する。
【００１３】
つまり、アンテナ装置の使用状態に応じて、第２の整合回路４が調整され、ループアンテナ１の他方の給電部分におけるアンテナのインピーダンスを使用周波数帯域で動作するように調整する。
【００１４】
したがって、実施の形態１に係るアンテナ装置では、アンテナ装置の使用状態に応じて変化するループアンテナ１からの反射電力を電力検出回路６により検出し、検出されたループアンテナ１からの反射電力の情報をもとに制御回路５により第２の整合回路４を制御することで、使用する周波数帯域においてループアンテナ１の他方の給電部分におけるアンテナのインピーダンスを調整することが可能である。
【００１５】
また、ループアンテナ１は、第１の整合回路２と第２の整合回路４により、使用周波数帯においてＲＦ回路３とインピーダンスが整合されるため、アンテナ素子長が短くてもアンテナ素子の共振周波数を使用周波数帯に合わせることが可能であり、アンテナを小型化することができる。
【００１６】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の概略構成を示す図である。図２に示す実施の形態２に係るアンテナ装置は、誘電体基板７の同一面上に、導体板としての地導体８とループアンテナ１とが形成されており、ループアンテナ１は、地導体８の周囲に間隙（ｇａｐ）９を介して配置している。ここで、地導体８上に、図１に示す第１の整合回路２、ＲＦ回路３、第２の整合回路４、制御回路５及び電力検出回路６等が実装されていても良い。
【００１７】
したがって、実施の形態２に係るアンテナ装置では、誘電体基板７上に回路等が実装された地導体８の周囲にループアンテナ１を配置することにより、アンテナ装置の小型化が可能であり、ループアンテナ１と地導体８との間に構成された間隙９の幅を調整することにより、アンテナの放射効率を向上することが可能である。
【００１８】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を説明するもので、図１及び図２に示される実施の形態１及び２で用いられる第２の整合回路４の内部構成を示す回路図である。図３に示す第２の整合回路４は、逆バイアス電圧に応じて容量が変化する可変容量素子１０と、ループアンテナ１と可変容量素子１０との間に設けた容量素子１１と、可変容量素子１０と容量素子１１の接続点と制御回路５との間に設けられた誘導素子１２とを有する。
【００１９】
可変容量素子１０は、逆バイアス電圧に応じて容量が変化するもので、制御回路５よりインピーダンスの整合調整に対応した逆バイアス電圧が供給される。誘導素子１２は、制御回路５から供給される逆バイアス電圧の不要な高周波信号を除去するためのものである。また、容量素子１１は、ループアンテナ１への直流電圧を遮断するためのものである。
【００２０】
制御回路５は、電力検出回路６により検出された、アンテナ装置の使用状態に応じて変化するループアンテナ１からの反射電力の情報をもとに、インピーダンスの整合調整に対応した逆バイアス電圧を可変容量素子１０に供給し、可変容量素子１０の容量を調整する。
【００２１】
図４は、横軸を周波数Frequency、縦軸を電圧定在波比ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）として、可変容量素子１０に印加する逆バイアス電圧を変化し容量を調整した際のループアンテナ１の給電部分における反射特性を示す図である。図４において、１３は反射特性Ａ、１４は反射特性Ｂ、１５は反射特性Ｃ、１６は反射特性Ｄ、１７は反射特性Ｅである。可変容量素子１０に印加する逆バイアス電圧の大きさは、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅである。可変容量素子１０に印加するバイアス電圧を変化し容量を調整することにより、ループアンテナ１の一方の給電部分におけるアンテナのインピーダンスが変化することがわかる。
【００２２】
したがって、実施の形態３に係るアンテナ装置では、アンテナ装置の使用状態に応じて変化するループアンテナ１からの反射電力を電力検出回路６により検出し、検出されたループアンテナ１からの反射電力の情報をもとに、制御回路５により、インピーダンスの整合調整に対応した逆バイアス電圧を可変容量素子１０に供給し、可変容量素子１０の容量を調整することにより、使用する周波数帯域においてループアンテナ１の他方の給電部分におけるアンテナのインピーダンスを調整することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の概略構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を説明するもので、第２の整合回路４の内部構成を示す回路図である。
【図４】図３に示す可変容量素子１０に印加する逆バイアス電圧を変化し容量を調整した際のループアンテナ１の給電部分における反射特性を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ループアンテナ、２  第１の整合回路、３  ＲＦ回路、４  第２の整合回路、５  制御回路、６  電力検出回路、７  誘電体基板、８  導体板としての地導体、９  間隙、１０  可変容量素子、１１  容量素子、１２  誘導素子。
【図１】
2007288352.tif 000003
【図２】
2007288352.tif 000004
【図３】
2007288352.tif 000005
【図４】
2007288352.tif 000006