(57)【要約】【課題】無線通信用のアンテナを有する無線通信装置およびアンテナ設置方法において、電力損失をより効果的に抑制すること。【解決手段】金属材質の物体を挟んで対向する位置に、対をなすアンテナを設置すると共に、対をなすアンテナそれぞれが金属物質に発生させる渦電流を互いに打ち消し合うように設置する。これにより、電磁波の送信時および受信時に、対をなすアンテナそれぞれに電流が流れた場合、その電流によって金属材質の物体に発生しようとする渦電流が互いに打ち消し合い、金属材質の物体に渦電流が発生することが抑制される。したがって、アンテナにおける電力損失をより効果的に抑制することができる。【選択図】図１
2009141873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、
無線通信のための少なくとも一対のアンテナとを備え、
前記少なくとも一対のアンテナは、前記回路基板を挟んで対向する位置に、対をなす前記アンテナそれぞれが回路基板に発生させる渦電流を互いに打ち消し合うように設置されていることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
複数対の前記アンテナを備え、対をなす前記アンテナは、前記回路基板を挟んで対向する位置に、対をなす前記アンテナそれぞれが回路基板に発生させる渦電流を互いに打ち消し合うように設置されていると共に、複数対の前記アンテナそれぞれが前記回路基板を異なる方向から挟む状態で設置されていることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記アンテナにおける送信電力を制御する増幅回路を備え、
前記増幅回路は、複数の前記アンテナそれぞれから、設定されている自装置の送信電力を等分した電力を送信させることを特徴とする請求項１または２記載の無線通信装置。
【請求項４】
金属材質の物体近傍にアンテナを設置するためのアンテナ設置方法であって、
金属材質の物体を挟んで対向する位置に、対をなす前記アンテナを設置すると共に、対をなす前記アンテナそれぞれが金属物質に発生させる渦電流を互いに打ち消し合うように設置することを特徴とするアンテナ設置方法。
【請求項５】
金属材質の物体近傍に複数対の前記アンテナを設置し、対をなす前記アンテナを、金属材質の物体を挟んで対向する位置に、対をなす前記アンテナそれぞれが金属材質の物体に発生させる渦電流を互いに打ち消し合うように設置すると共に、複数対の前記アンテナそれぞれが金属材質の物体を異なる方向から挟む状態で設置することを特徴とする請求項４記載のアンテナ設置方法。
【請求項６】
前記金属材質の物体は、前記アンテナが備えられる装置の回路基板であることを特徴とする請求項４または５記載のアンテナ設置方法。
【請求項７】
前記金属材質の物体は、前記アンテナ設置箇所近傍に存在する設置物であることを特徴とする請求項４または５記載のアンテナ設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信用のアンテナを有する無線通信装置および無線通信用アンテナの設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機あるいはＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）等の無線通信装置においては、装置に内蔵されたアンテナあるいは外部接続されたアンテナを用いて無線通信を行っている。
このようなアンテナは、アンテナを含む回路系を共振させて、電磁波の送信および受信を行うものであるが、近傍に金属が存在すると、アンテナに流れる電流に対応して、近傍の金属に渦電流が発生する。
【０００３】
すると、その渦電流のエネルギーがアンテナにおける電力損失となる。
ここで、特許文献１に記載された技術においては、アンテナ近傍に存在する金属板の影響に鑑みて、金属板に発生した渦電流により変化した後の共振周波数が、設定した共振周波数となるよう回路を構成している。
【特許文献１】特開平８−２６３６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、共振周波数を所望のものとしている一方、金属板の渦電流に起因した電力損失を抑制することが困難である。
また、渦電流の発生を防止する技術として、金属板をアンテナに対して遮蔽する技術等も知られているが、渦電流を充分には抑制することができず、電力損失をより効果的に抑制することが求められている。
本発明の課題は、無線通信用のアンテナを有する無線通信装置およびアンテナ設置方法において、電力損失をより効果的に抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、第１の発明は、
回路基板（例えば、図１の基板１０）と、無線通信のための少なくとも一対のアンテナ（例えば、図１のアンテナ２０Ａ，２０Ｂ）とを備え、前記少なくとも一対のアンテナは、前記回路基板を挟んで対向する位置に、対をなす前記アンテナそれぞれが回路基板に発生させる渦電流を互いに打ち消し合うように設置されていることを特徴としている。
このような構成により、電磁波の送信時および受信時に、一対のアンテナに電流が流れた場合、その電流によって回路基板に発生しようとする渦電流が互いに打ち消し合い、回路基板に渦電流が発生することが抑制される。
したがって、一対のアンテナにおける電力損失をより効果的に抑制することができる。
【０００６】
また、第２の発明は、
複数対の前記アンテナを備え、対をなす前記アンテナは、前記回路基板を挟んで対向する位置に、対をなす前記アンテナそれぞれが回路基板に発生させる渦電流を互いに打ち消し合うように設置されていると共に、複数対の前記アンテナそれぞれが前記回路基板を異なる方向から挟む状態で設置されていることを特徴としている。
これにより、渦電流の発生を抑制しつつ、より多くのアンテナを設置することができる。
【０００７】
また、第３の発明は、
前記アンテナにおける送信電力を制御する増幅回路（例えば、図１の増幅回路１０ａ）を備え、前記増幅回路は、複数の前記アンテナそれぞれから、設定されている自装置の送信電力を等分した電力を送信させることを特徴としている。
これにより、複数のアンテナを設置する場合でも、送信電力の増加を防止することができる。
【０００８】
また、第４の発明は、
金属材質の物体近傍にアンテナを設置するためのアンテナ設置方法であって、金属材質の物体を挟んで対向する位置に、対をなす前記アンテナを設置すると共に、対をなす前記アンテナそれぞれが金属物質に発生させる渦電流を互いに打ち消し合うように設置することを特徴としている。
これにより、電磁波の送信時および受信時に、対をなすアンテナそれぞれに電流が流れた場合、その電流によって金属材質の物体に発生しようとする渦電流が互いに打ち消し合い、金属材質の物体に渦電流が発生することが抑制される。
したがって、アンテナにおける電力損失をより効果的に抑制することができる。
【０００９】
また、第５の発明は、
金属材質の物体近傍に複数対の前記アンテナを設置し、対をなす前記アンテナを、金属材質の物体を挟んで対向する位置に、対をなす前記アンテナそれぞれが金属材質の物体に発生させる渦電流を互いに打ち消し合うように設置すると共に、複数対の前記アンテナそれぞれが金属材質の物体を異なる方向から挟む状態で設置することを特徴としている。
これにより、渦電流の発生を抑制しつつ、より多くのアンテナを設置することができる。
【００１０】
また、第６の発明は、
前記金属材質の物体は、前記アンテナが備えられる装置の回路基板であることを特徴としている。
これにより、基板にアンテナを設置する場合に、アンテナの電力損失をより効果的に抑制することができる。
【００１１】
また、第７の発明は、
前記金属材質の物体は、前記アンテナ設置箇所近傍に存在する設置物であることを特徴としている。
これにより、電柱やビルの屋上等、他の設置物が存在する場所にアンテナを設置する場合に、アンテナの電力損失をより効果的に抑制することができる。
即ち、本発明によれば、無線通信用のアンテナを有する無線通信装置およびアンテナ設置方法において、電力損失をより効果的に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図を参照して本発明に係る無線通信装置およびそのアンテナ設置方法の実施の形態を説明する。
本発明においては、アンテナ近傍で渦電流を発生させる金属材質の物体に対し、金属材質の物体を挟んで、一対のアンテナを対向して設置し、それらアンテナによって金属材質の物体に発生する渦電流が互いに打ち消し合う設置方法としている。
これにより、無線通信用のアンテナを有する無線通信装置およびそのアンテナ設置方法において、電力損失をより効果的に抑制することが可能となる。
【００１３】
（第１実施形態）
（構成）
まず、構成を説明する。
図１は、本実施形態に係る無線通信装置１の構成を示す図である。
なお、無線通信装置１は、携帯電話機やＷＬＡＮのアクセスポイント、あるいは、ＲＦＩＤ(Radio Frequency IDentification)のリーダ等、アンテナを基板と共に備える装置によって構成される。
図１において、無線通信装置１は、基板１０と、アンテナ２０Ａ，２０Ｂと、筐体３０とを備えている。
【００１４】
基板１０は、無線通信装置１の機能を実現する回路が形成された面（以下、「基板表面」という。）を有しており、基板表面には、アンテナ２０Ａが設置されている。
また、基板１０において、基板表面の裏面（以下、「基板裏面」という。）には、アンテナ２０Ｂが設置されている。
即ち、基板１０を挟んで、アンテナ２０Ａとアンテナ２０Ｂとは対向する位置に設置されている。
【００１５】
さらに、回路基板１０上には、アンテナ２０Ａ，２０Ｂから送信する電磁波の電力を増幅し、設定した送信電力とするための増幅回路１０ａが形成されている。この増幅回路１０ａは、無線通信装置１において要求される送信電力を、アンテナ２０Ａ，２０Ｂに配分して、それぞれのアンテナから電磁波を放射する。
例えば、増幅回路１０ａは、無線通信装置１においてＴ［ｍＷ］の送信電力が必要とされている場合に、アンテナ２０Ａ，２０ＢそれぞれからＴ／２［ｍＷ］の送信電力で電磁波を放射する。
【００１６】
これにより、本発明のように複数のアンテナを設置する場合でも、送信電力の増加を防止することができる。
アンテナ２０Ａ，２０Ｂは、例えばヘリカルアンテナ等によって構成され、同様のアンテナ特性を有している。なお、図１においては、アンテナ２０Ａ，２０Ｂを模式的に回路基板１０から起立した状態で示しているが、実際にはチップ型の構成等とすることができる。
【００１７】
そして、アンテナ２０Ａに流れる電流によって基板１０に発生する渦電流と、アンテナ２０Ｂに流れる電流によって基板１０に発生する渦電流とは、互いに逆向きになるようアンテナ２０Ａ，２０Ｂが設置されている。
これにより、基板１０に発生する渦電流が軽減され、アンテナ２０Ａ，２０Ｂの電力損失を抑制することができる。
筐体３０は、基板１０およびアンテナ２０Ａ，２０Ｂを覆うケースであり、電磁波を透過する素材（プラスチック等）によって構成されている。
【００１８】
（作用）
次に、無線通信装置１における作用を説明する。
無線通信を行うために、アンテナ２０Ａ，２０Ｂから電磁波が放射されると、基板１０には、アンテナ２０Ａから放射される電磁波により渦電流が発生しようとする。
また、同様に、アンテナ２０Ｂから放射される電磁波によっても渦電流が発生しようとする。
ここで、基板１０に対し、アンテナ２０Ａ，２０Ｂは、対向する位置に設置されていると共に、基板１０に発生させる渦電流が逆向きとなるよう設置されているため、アンテナ２０Ａによって発生される渦電流とアンテナ２０Ｂによって発生される渦電流が互いに打ち消し合い、基板１０において渦電流がほぼ発生しない状態となる。
【００１９】
また、放射時と同様に、アンテナ２０Ａ，２０Ｂが電磁波を受信し、共振によりアンテナ２０Ａ，２０Ｂに電流が流れた場合にも、その電流によって基板１０に渦電流が発生しようとする。
この場合にも、送信時と同様に、アンテナ２０Ａ，２０Ｂによる渦電流が互いに打ち消し合い、基板１０において渦電流がほぼ発生しない状態となる。
【００２０】
そのため、アンテナ２０Ａ，２０Ｂを介して送受信される電磁波が渦電流として損失することを抑制でき、電力損失を効果的に抑制できることとなる。
以上のように、本実施形態に係る無線通信装置１は、基板１０に対し、アンテナ２０Ａ，２０Ｂが対向する位置に設置され、また、アンテナ２０Ａ，２０Ｂは、それらが基板１０に発生させようとする渦電流が逆向きとなるよう設置されている。
【００２１】
そのため、電磁波の送信時および受信時に、アンテナ２０Ａ，２０Ｂに電流が流れた場合、その電流によって基板１０に発生しようとする渦電流が互いに打ち消し合い、基板１０に渦電流が発生することが抑制される。
したがって、アンテナ２０Ａ，２０Ｂにおける電力損失をより効果的に抑制することができる。
【００２２】
また、基板１０において、アンテナ２０Ａ，２０Ｂ近傍に金属を配置しても渦電流が発生し難いことから、回路配置の自由度を高めることができ、無線通信装置１の小型化を実現できる。
さらに、送受信の効率を高めることができるため、バッテリ持続時間の長期化を図ることができると共に、受信感度を向上させることができる。
【００２３】
なお、基板１０の基板表面に回路が形成されていることから、基板表面からアンテナ２０Ａまでの距離と基板裏面からアンテナ２０Ｂまでの距離とに差を設け、アンテナ２０Ａ，２０Ｂの中間位置に基板１０の基板表面が位置するように構成しても良い。
このような構成とした場合、アンテナ２０Ａ，２０Ｂによって基板１０（基板表面）に発生する渦電流をより正確に打ち消し合うことが可能となる。
【００２４】
（応用例１）
本実施形態におけるアンテナ２０Ａ，２０Ｂは、指向性を有するチップ型アンテナ等によって構成することができるが、一対の対向するアンテナ２０Ａ，２０Ｂに対し、その指向性が異なる向きに、他の一対の対向するアンテナを設置することができる。
例えば、基板１０を基板表面側から見たときに、表裏から基板１０を挟むアンテナ２０Ａ，２０Ｂに対し、左右あるいは上下から基板を挟むアンテナの対を設置することができる。
これにより、上記実施形態と同様に渦電流の発生を抑制しつつ、複数の指向方向に対して受信感度を高めることができる。
【００２５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態においては、携帯電話あるいはＰＨＳ（Personal Handyphone System）における基地局のアンテナ等、屋外に設置される無線通信用アンテナの設置方法について説明する。
図２は、本実施形態に係る無線通信用アンテナ２の設置方法を示す模式図である。
図２において、無線通信用アンテナ２は、電柱先端付近に設置されており、設置箇所近傍には電線が架設されている。
【００２６】
また、無線通信用アンテナ２は、２つのアンテナ２Ａ，２Ｂが対をなす構成を有している。
そして、無線通信用アンテナ２は、近傍の電線を挟んで２つのアンテナ２Ａ，２Ｂが対向する位置となるよう設置されていると共に、アンテナ２Ａ，２Ｂに電流が流れた場合に、それらの電流により電線に発生しようとする渦電流が互いに逆向きとなるよう設置されている。
【００２７】
このような設置方法とすることで、電線の影響によりアンテナ２Ａ，２Ｂに生じる電力損失を抑制することができる。
また、金属材質の物体（例えば、電柱に設置された柱上変圧器やビル屋上に設置された基地局装置本体等）の近傍にアンテナを設置する場合に、その物体を異なる方向から複数対のアンテナで挟むことにより、アンテナ設置本数を増加させることができる。
【００２８】
図３は、アンテナ設置箇所に金属材質の物体（障害物等）が存在する場合に、複数対のアンテナを設置するアンテナ設置方法の一例を示す図である。
図３においては、アンテナ設置箇所に存在する金属材質の物体に対し、前後および左右方向から、それぞれ一対のアンテナによって物体を挟む設置方法としている。
図３において対をなす各アンテナは、それぞれに電流が流れた場合に、それらの電流により物体に発生しようとする渦電流が互いに逆向きとなるよう設置されている。
【００２９】
したがって、多数のアンテナを物体近傍に設置する場合にも、複数対のアンテナそれぞれにおいて、物体に生じる渦電流が抑制され、それにより電力損失が発生することを抑制できる。
以上のように、本実施形態に係るアンテナ設置方法では、金属材質の既設の物体近傍にアンテナを設置する際に、その金属材質の物体を挟んで一対あるいは複数対のアンテナを設置すると共に、対をなす各アンテナは、金属材質の物体に発生させる渦電流が互いに逆向きになるよう設置される。
したがって、アンテナ設置箇所近傍に金属材質の物質が存在する場合であっても、渦電流の発生による電力損失を効果的に抑制することができる。
【００３０】
（応用例１）
本実施形態において、電柱先端付近にアンテナを備える場合を例に挙げて説明したが、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）のように無線通信システムの高周波化が進み、搬送波の直進性が高まった場合、建物の各フロアに搬送波を進入させるため、電柱の各フロアの高さにアンテナを設置することが考えられる。
【００３１】
図４は、電柱における各階の高さにアンテナが備えられる場合の設置方法を示す図である。
なお、図４においては、建物の２階および３階を対象としたアンテナについてのみ示している。
図４に示す例では、電柱先端に３階用、電柱における電線が敷設された高さに２階用のアンテナがそれぞれ設置されている。
図４に示すように、電柱のアンテナを設置する高さ部分に電線や無線基地局本体が備えられている場合であっても、それらの物体を一対のアンテナで挟み、物体に発生する渦電流の向きが逆向きとなるよう各アンテナを設置することで、電力損失を抑制しつつ、多数のアンテナを設置することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態に係る無線通信装置１の構成を示す図である。
【図２】第２実施形態に係る無線通信用アンテナ２の設置方法を示す模式図である。
【図３】アンテナ設置箇所に金属材質の物体が存在する場合に、複数対のアンテナを設置するアンテナ設置方法の一例を示す図である。
【図４】電柱における各階の高さにアンテナが備えられる場合の設置方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  無線通信装置、２  無線通信用アンテナ、１０  基板、１０ａ  増幅回路、２０Ａ，２０Ｂ，２Ａ，２Ｂ  アンテナ、３０  筐体
【図１】
2009141873.tif 000003
【図２】
2009141873.tif 000004
【図３】
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【図４】
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