(57)【要約】本通信カード、あるいは、通信機器は、通信波を送受信するアンテナ１０１と、回路パラメータを変えられる可変整合装置１０２ａと、アンテナ１０１からの反射信号を抽出する方向性結合装置１０３と、反射信号の大きさを抽出する検出装置１１０と、制御信号を出力する制御装置１０９と、ＲＦ帯の高周波信号を増幅させる増幅装置１０４と、ＩＦ帯の信号とＲＦ帯の信号とを互いに変換する周波数変換装置１０５と、送信時はベースバンド信号でＩＦ信号を変調し、受信時はＩＦ信号からベースバンド信号を復調する変復調装置１０６と、ベースバンド信号を処理するベースバンド処理装置１０７と、情報機器とデータをやりとりするカードインターフェース１０８とを備え、通信機器の筐体から飛び出す部分を小型化しつつアンテナ特性の劣化を防止し、また、アンテナ部を壊れにくくしている。
2002069122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報機器のカードスロットに装着して用いるカード状の通信機器である通信カードであって、
前記通信カードは、
通信波を受信又は発信するアンテナと、
前記アンテナの入力インピーダンスと、整合回路の出力インピーダンスとの、レジスタ分が等しく、またリアクタンス分が異符号で絶対値が等しいように、これらを共役整合させるアンテナ整合手段と、を備え、
前記アンテナは、前記カードスロットの内壁を介して前記情報機器を構成する金属筐体と電磁気的に結合するよう配置され、
前記アンテナ整合手段は、送信時に回路パラメータを変化させるとともにアンテナからの反射信号を検出し、受信時に前記反射信号の大きさが最小になるような前記回路パラメータを決定すること、
を特徴とする通信カード。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の通信カードにおいて、
前記アンテナ整合手段は、
制御信号により回路パラメータを変えられる可変整合装置と、
前記アンテナからの反射信号を抽出する方向性結合装置と、
前記方向性結合装置で抽出した反射信号の大きさを検出する検出装置と、
前記検出装置で検出した反射信号の大きさにより前記可変整合装置へ前記制御信号を出力する制御装置と、
よりなること、
を特徴とする通信カード。
【請求項３】
請求の範囲第２項に記載の通信カードにおいて、
前記方向性結合装置は、
１／４波長の長さを有する２つのマイクロストリップラインと、
２つの結合抵抗と、
１つの終端抵抗と、を備え、
前記２つのマイクロストリップラインの両端同士を、それぞれ、前記２つの結合抵抗で接続すると共に、
前記２つのマイクロストリップラインのうち一方のマイクロストリップラインの片方の端と接地導体間を前記１つの終端抵抗で接続したこと、
を特徴とする、通信カード。
【請求項４】
請求の範囲第２項に記載の通信カードにおいて、
前記可変整合装置は、
複数のコンデンサ、及びコイルと、
前記複数のコンデンサ、及びコイルから任意のコンデンサ、及びコイルを有効にする第１スイッチと、
前記第１スイッチを制御する第１スイッチ選択装置と、
を備えたこと、
を特徴とする通信カード。
【請求項５】
請求の範囲第２項に記載の通信カードにおいて、
前記可変整合装置は、
１つのマイクロストリップラインと、複数のコンデンサと、前記複数のコンデンサから任意のコンデンサを有効にする第１スイッチと、前記第１スイッチを制御する第１スイッチ選択装置と、を備えたこと、
を特徴とする通信カード。
【請求項６】
請求の範囲第５項に記載の通信カードにおいて、
前記可変整合装置が備える前記複数のコンデンサは、
前記マイクロストリップライン上に、予め定めた間隔で、前記マイクロストリップラインと接地導体間とに接続すると共に、
前記マイクロストリップラインを前記アンテナの入力端子と前記可変整合装置の入力端子との間に接続したこと、
を特徴とする通信カード。
【請求項７】
請求の範囲第２項に記載の通信カードにおいて、
前記制御装置は、
前記アンテナからの反射信号を取り込む第１ステップと、
前記第１ステップで取り込んだ反射信号の大きさにより前記可変整合装置の回路パラメータを決定する第２ステップと、
前記第２ステップで決定した回路パラメータに応じた制御信号を発生する第３ステップとを、
この順に繰り返し行うこと、
を特徴とする通信カード。
【請求項８】
請求の範囲第７項に記載の通信カードにおいて、
前記第２ステップは、
前記アンテナの整合を実行する整合実行ルーチンと、前記アンテナの整合を監視する整合監視ルーチンと、のいずれかを選択し、
前記整合実行ルーチンでは、ランダムな回路パラメータを発生して前記アンテナからの反射信号が最小となる回路パラメータを決定し、
前記整合監視ルーチンでは、前記共役整合の悪化度が、レベルと時間とから、閾値を超えたときに前記共役整合の開始を決定する、該いずれかのルーチンを実行する、
ことを特徴とする通信カード。
【請求項９】
請求の範囲第２項に記載の通信カードにおいて、
前記可変整合装置は、
１つのマイクロストリップラインと、
２つのバラクタダイオードと、
前記２つのバラクタダイオードへ加える電圧を発生する２つの可変電圧装置と、
２つのコンデンサと、
２つのコイルと、
２つの抵抗と、
を備えたこと、
を特徴とする通信カード。
【請求項１０】
請求の範囲第９項に記載の通信カードにおいて、
前記可変整合装置の備える前記マイクロストリップラインの両端と接地導体との間に、前記コンデンサと前記コイルと前記バラクタダイオードと、を直列に接続し、
前記直列接続した、前記コイルと前記バラクタダイオードとの間の接点と、接地導体との間に、前記抵抗と可変電源とを直列に接続したこと、
を特徴とする通信カード。
【請求項１１】
請求の範囲第２項に記載の通信カードにおいて、
前記可変整合装置は、
自身を透過する信号の位相量を変化させられる可変移相装置を備えたこと、
を特徴とする通信カード。
【請求項１２】
請求の範囲第１１項に記載の通信カードにおいて、
前記可変整合装置において前記可変位相装置を２つ使用し、前記可変移相装置の一方を第１可変位相装置、他方を第２可変位相装置とするとき、
前記第１可変移相装置を前記アンテナの入力端子と前記可変整合装置の入力端子との間に接続し、
前記第２可変移相装置を前記可変整合装置の入力端子と接地導体との間に接続したこと、
を特徴とした通信カード。
【請求項１３】
請求の範囲第１２項に記載の通信カードにおいて、
前記可変位相装置は、電圧により通過位相量が変化する電圧可変移相装置であって、
前記電圧可変移相装置へ加える電圧を発生する可変電源装置を備えたこと、
を特徴とする通信カード。
【請求項１４】
請求の範囲第１１項に記載の通信カードにおいて、
前記可変移相装置は、
マイクロストリップラインを用いた１つのハイブリッドカプラと、
２つのバラクタダイオードと、
を備えたこと、
を特徴とする通信カード。
【請求項１５】
請求の範囲第１項に記載の通信カードにおいて、
前記アンテナとして偏波の異なる複数のアンテナを備え、
前記複数のアンテナを選択的に切り替える選択切替手段を備えたこと、
を特徴とする通信カード。
【請求項１６】
請求の範囲第１５項に記載の通信カードにおいて、
前記選択切替手段として、アンテナ切替スイッチを備えたこと、
を特徴とする通信カード。
【請求項１７】
請求の範囲第１５項に記載の通信カードにおいて、
前記偏波の異なる複数のアンテナは、プリント基板の配線を用いた２つの長方形ループアンテナであること、
を特徴とする通信カード。
【請求項１８】
請求の範囲第１５項に記載の通信カードにおいて、
前記偏波の異なる複数のアンテナの各々は、互いに逆向きの回転を有する２つの楕円偏波の電波を発生するアンテナである、
を特徴とする通信カード。
【請求項１９】
請求の範囲第１５項に記載の通信カードにおいて、
前記偏波の異なる複数のアンテナは、互いに直交する向きに配置した２つのダイポールアンテナであること、
を特徴とする通信カード。
【請求項２０】
請求の範囲第１５項に記載の通信カードにおいて、
前記偏波の異なる複数のアンテナは、
プリント基板の配線と、
折り曲げた導体板と、
ＰＩＮダイオードスイッチと、
を備えたこと、
を特徴とする通信カード。
【請求項２１】
請求の範囲第１５項に記載の通信カードにおいて、
前記偏波の異なる複数のアンテナは、
導波管アンテナと、１／２波長直線状アンテナと、が発生する電界を制御することにより、偏波の異なる３つの電界が発生すること、
を特徴とする通信カード。
【請求項２２】
請求の範囲第１５項、又は請求の範囲第１６項、又は請求の範囲第２１項のいずれか１項に記載の通信カードにおいて、
前記偏波の異なる複数のアンテナは、
プリント基板の配線と、折り曲げた導体板と、により構成した導波管アンテナと、
前記導波管アンテナの開口面近傍に１／２波長の長さを有する１つの直線状アンテナと、を備え、
前記直線状アンテナは、前記導波管アンテナの発生する電界と垂直な電界を発生するよう配置すると共に、
前記導波管アンテナの開口壁と、前記直線状アンテナと、がスイッチで接続されたこと、
を特徴とする通信カード。
【請求項２３】
請求の範囲第１５項に記載された通信カードであって、
前記通信カードの端面に前記選択切替手段であるアンテナ切替ボタンを備え、
前記切替ボタンが押されたときは、前記偏波の異なる複数のアンテナが切替わること、
を特徴とする通信カード。
【請求項２４】
請求の範囲第１５項に記載の通信カードであって、
前記通信カードを利用可能な情報機器に備えられているソフトウェアにより、前記偏波の異なる複数のアンテナを切替えられるよう構成したこと、
を特徴とする通信カード。
【請求項２５】
情報機器のコネクターに装着して用いる通信機器であって、
前記通信機器は、
通信波を受信又は発信するアンテナと、
前記アンテナの入力インピーダンスと、整合回路の出力インピーダンスとの、レジスタ分が等しく、またリアクタンス分が異符号で絶対値が等しいように、これらを共役整合させるアンテナ整合手段と、を備え、
前記アンテナは、前記情報機器を構成する金属筐体と電磁気的に結合するよう配置され、
前記アンテナ整合手段は、送信時に回路パラメータを変化させるとともにアンテナからの反射信号を検出し、受信時に前記反射信号の大きさが最小になるような前記回路パラメータを決定すること、
を特徴とする通信機器。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、通信カード、及び通信機器に関し、特に、情報機器に装着して、無線情報伝送を行なう通信カード、及び通信機器に関するものである。
背景技術
近年、携帯電話の普及に伴い、パーソナル移動通信への関心が急速に高まっている。それに応じて、既に普及しているノート型コンピュータや、携帯型情報端末（ＰＤＡ）や、デジタルカメラ等のカードスロットを備えた情報機器に、カード形状をした通信カードを装着して使用する形態が提案され、そのための様々な通信カードが提供されている。
第１６図は従来の通信カードの使用形態を示した概略図であり、通信カード１１０２は、コネクタ部１１０４と、カード部１１０５と、アンテナ部１１０６とから構成される。
第１６図において、通信カード１１０２は情報機器１１０１のカードスロット１１０３に挿入され、通信カードのコネクタ部１１０４が情報機器のコネクタと勘合することで装着される。ここで通信カード１１０２は、コネクタ部１１０４側からカード部１１０５とアンテナ部１１０６の境界域までがカードスロット１１０３内に格納され、アンテナ部１１０６はアンテナ機能を劣化させないようにカードスロット１１０３の外部に飛び出すように構成されている。
また第１７図は通信カードのブロック図である。
第１７図より、通信カードは、通信波を送受信する送受信アンテナ１１０７と、信号を増幅させる増幅装置１１０８と、入力された信号の周波数を変換する周波数変換装置１１０９と、受信した信号を復調し、送信する信号を変調する変復調装置１１１０と、ベースバンド信号を処理するベースバンド処理装置１１１１と、情報機器とデータをやりとりするカードインターフェース１１１２とから構成される。
そして、通信カード１１０２が通信波を受信したとき、受信信号は、受信信号（電波）→送受信アンテナ１１０７（受信時は受信アンテナとして動作する）→増幅装置１１０８→周波数変換装置１１０９→変復調装置１１１０（受信時は復調装置として動作する）→ベースバンド処理装置１１１１→カードインターフェース１１１２の順に流れる。また通信カード１１０２から信号を送信する時、送信信号は、カードインターフェイス１１１２→ベースバンド処理装置１１１１→変復調装置１１１０（送信時は変調装置として動作する）→周波数変換装置１１０９→増幅装置１１０８→送受信アンテナ１１０７（送信時は送信アンテナとして動作する）→送信信号（電波）の順に流れる。
しかしながら、このような通信カード１１０２では、情報機器１１０１内部に通信カード１１０２を装着したときにアンテナ部１１０６が情報機器１１０１の筐体から飛び出した構成となる。そのため、情報機器１１０１に通信カード１１０２を装着したまま持ち運ぶとき、筐体から飛び出したアンテナ部１１０６は接触されやすい状態におかれ、破損する恐れがあり、また、持ち運ぶときの妨げとなった。
そこで飛び出した部分が邪魔にならないように、アンテナ部１１０６をカード部１１０５の一部として小型化し、筐体からの飛び出しを少なくすることが検討されているが、上述したような従来の通信カード１１０２の構成では、筐体からの飛び出しを少なくした場合、情報機器１１０１の金属筐体とアンテナが電磁気的に結合することでアンテナ特性が劣化し、通信機能が悪化するという問題点があった。さらに、一般に、通信カード１１０２は複数の情報機器１１０１に差し替えて使用されるが、情報機器１１０１と通信カード１１０２とが上述のように電磁気的に結合する度合いは、使用する情報機器１１０１毎に異なるため、このような結合の度合いを事前に予測することができない、ということが問題解決を難しくしていた。
またアンテナ部１１０６を壊れにくくするためには、アンテナ部１１０６とカード部１１０５の接続を堅牢にする方法や、高周波コネクタを使用してアンテナ部１１０６を取り外し可能にすることが検討されているが、このような対処方法を施すと、通信カード１１０２の製造コストが上昇してしまい問題であった。
本発明は、かかる問題点を解消するためになされたものであり、アンテナ部の破損及びアンテナ特性の劣化を防止し、しかも、製造コストの上昇を抑制することができる通信カード、及び通信機器を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明（請求の範囲第１項）に係る通信カードは、情報機器のカードスロットに装着して用いるカード状の通信機器である通信カードであって、前記通信カードは、通信波を受信又は発信するアンテナと、前記アンテナの入力インピーダンスと、整合回路の出力インピーダンスとの、レジスタ分が等しく、またリアクタンス分が異符号で絶対値が等しいように、これらを共役整合させるアンテナ整合手段と、を備え、前記アンテナは、前記カードスロットの内壁を介して前記情報機器を構成する金属筐体と電磁気的に結合するよう配置され、前記アンテナ整合手段は、送信時に回路パラメータを変化させるとともにアンテナからの反射信号を検出し、受信時に前記反射信号の大きさが最小になるような前記回路パラメータを決定するものである。
このような構成の通信カードでは、従来の問題点であった情報機器の金属筐体とアンテナの電磁気的結合を、敢えて積極的に利用し、さらに自動整合機能によりアンテナ特性の劣化を防止することで、複数の情報機器に通信カードを差し替えて使用し、さらに通信カードを装着したまま情報機器を持ち運ぶ用途において、アンテナ部の飛び出しを少なくした場合でも、良好な通信特性を保つ通信カードが実現できる。
この発明（請求の範囲第２項）は、請求の範囲第１項に記載の通信カードにおいて、前記アンテナ整合手段は、前記制御信号により回路パラメータを変えられる可変整合装置と、前記アンテナからの反射信号を抽出する方向性結合装置と、前記方向性結合装置で抽出した反射信号の大きさを検出する検出装置と、前記検出装置で検出した反射信号の大きさにより前記可変整合装置へ前記制御信号を出力する制御装置と、よりなるものである。
このような構成の通信カードでは、従来の問題点であった情報機器の金属筐体とアンテナの電磁気的結合を、敢えて積極的に利用し、さらに自動整合機能によりアンテナ特性の劣化を防止することで、複数の情報機器に通信カードを差し替えて使用し、さらに通信カードを装着したまま情報機器を持ち運ぶ用途において、アンテナ部の飛び出しを少なくした場合でも、良好な通信特性を保つ通信カードが実現できる。
この発明（請求の範囲第３項）は、請求の範囲第２項に記載の通信カードにおいて、前記方向性結合装置は、１／４波長の長さを有する２つのマイクロストリップラインと、２つの結合抵抗と、１つの終端抵抗と、を備え、前記２つのマイクロストリップラインの両端同士を、それぞれ、前記２つの結合抵抗で接続すると共に、前記２つのマイクロストリップラインのうち一方のマイクロストリップラインの片方の端と接地導体間を前記１つの終端抵抗で接続するものである。
このような構成の通信カードでは、従来の問題点であった情報機器の金属筐体とアンテナの電磁気的結合を、敢えて積極的に利用し、さらに自動整合機能によりアンテナ特性の劣化を防止することで、複数の情報機器に通信カードを差し替えて使用し、さらに通信カードを装着したまま情報機器を持ち運ぶ用途において、アンテナ部の飛び出しを少なくした場合でも、良好な通信特性を保つ通信カードが実現できる。
この発明（請求の範囲第４項）は、請求の範囲第２項に記載の通信カードにおいて、前記可変整合装置は、複数のコンデンサ、及びコイルと、前記複数のコンデンサ、及びコイルから任意のコンデンサ、及びコイルを有効にする第１スイッチと、前記第１スイッチを制御する第１スイッチ選択装置と、を備えたものである。
このような構成の通信カードでは、従来の問題点であった情報機器の金属筐体とアンテナの電磁気的結合を、敢えて積極的に利用し、さらに自動整合機能によりアンテナ特性の劣化を防止することで、複数の情報機器に通信カードを差し替えて使用し、さらに通信カードを装着したまま情報機器を持ち運ぶ用途において、アンテナ部の飛び出しを少なくした場合でも、良好な通信特性を保つ通信カードが実現できる。
この発明（請求の範囲第５項）は、請求の範囲第２項に記載の通信カードにおいて、前記可変整合装置は、１つのマイクロストリップラインと、複数のコンデンサと、前記複数のコンデンサから任意のコンデンサを有効にする第１スイッチと、前記第１スイッチを制御する第１スイッチ選択装置とを備えたものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードの制御機能を、より少ない部品と少ないコストアップで実現できる。
この発明（請求の範囲第６項）は、請求の範囲第５項に記載の通信カードにおいて、前記可変整合装置が備える前記複数のコンデンサは、前記マイクロストリップライン上に、予め定めた間隔で、前記マイクロストリップラインと接地導体間とに接続すると共に、前記マイクロストリップラインを前記アンテナの入力端子と前記可変整合装置の入力端子との間に接続したものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードの制御機能を、より少ない部品と少ないコストアップで実現できる。
この発明（請求の範囲第７項）は、請求の範囲第２項に記載の通信カードにおいて、前記制御装置は、前記アンテナからの反射信号を取り込む第１ステップと、前記第１ステップで取り込んだ反射信号の大きさにより前記可変整合装置の回路パラメータを決定する第２ステップと、前記第２ステップで決定した回路パラメータに応じた制御信号を発生する第３ステップとを、この順に繰り返し行うものである
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードの制御機能を、より少ない部品と少ないコストアップで実現できる。
この発明（請求の範囲第８項）は、請求の範囲第７項に記載の通信カードにおいて、前記第２ステップは、前記アンテナの整合を実行する整合実行ルーチンと、前記アンテナの整合を監視する正誤監視ルーチンと、のいずれかを選択し、前記正誤実行ルーチンでは、ランダムな回路パラメータを発生して前記アンテナからの反射信号が最小となる回路パラメータを決定し、前記整合監視ルーチンでは、前記共役整合の悪化度が、レベルと時間とから、閾値を超えたときに前記共役整合の開始を決定する、該いずれかのルーチンを実行するものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードの制御機能を、より少ない部品と少ないコストアップで実現できる。
この発明（請求の範囲第９項）は、請求の範囲第２項に記載の通信カードにおいて、前記可変整合装置は、１つのマイクロストリップラインと、２つのバラクタダイオードと、前記２つのバラクタダイオードへ加える電圧を発生する２つの可変電圧装置と、２つのコンデンサと、２つのコイルと、２つの抵抗と、を備えたものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードの制御機能を、より少ない部品と少ないコストアップで実現できる。
この発明（請求の範囲第１０項）は、請求の範囲第９項に記載の通信カードにおいて、前記可変整合装置の備える前記マイクロストリップラインの両端と接地導体との間に、前記コンデンサと前記コイルと前記バラクタダイオードと、を直列に接続し、前記直列接続した、前記コイルと前記バラクタダイオードとの間の接点と、接地導体との間に、前記抵抗と可変電源とを直列に接続したものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードの制御機能を、より少ない部品と少ないコストアップで実現できる。
この発明（請求の範囲第１１項）は、請求の範囲第２項に記載の通信カードにおいて、前記可変整合装置は、自身を透過する信号の位相量を変化させられる可変移相装置を備えたものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードの制御機能を、より少ない部品と少ないコストアップで実現できる。
この発明（請求の範囲第１２項）は、請求の範囲第１１項に記載の通信カードにおいて、前記可変整合装置において前記可変位相装置を２つ使用し、前記可変移相装置の一方を第１可変位相装置、他方を第２可変位相装置とするとき、前記第１可変移相装置を前記アンテナの入力端子と前記可変整合装置の入力端子との間に接続し、前記第２可変移相装置を前記可変整合装置の入力端子と接地導体との間に接続したものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードの制御機能を、より少ない部品と少ないコストアップで実現できる。
この発明（請求の範囲第１３項）は、請求の範囲第１２項に記載の通信カードにおいて、前記可変位相装置は、電圧により通過位相量が変化する電圧可変移相装置であって、前記電圧可変移相装置へ加える電圧を発生する可変電源装置を備えたものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードの制御機能を、より少ない部品と少ないコストアップで実現できる。
この発明（請求の範囲第１４項）は、請求の範囲第１１項に記載の通信カードにおいて、前記可変移相装置は、マイクロストリップラインを用いた１つのハイブリッドカプラと、２つのバラクタダイオードと、を備えたものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードの制御機能を、より少ない部品と少ないコストアップで実現できる。
この発明（請求の範囲第１５項）は、請求の範囲第１項に記載の通信カードにおいて、前記アンテナとして偏波の異なる複数のアンテナを備え、前記複数のアンテナを選択的に切り替える選択切替手段を備えたものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードのアンテナを、より少ない部品と少ないコストアップで実現できるとともに、情報機器の金属筐体とともに、等価的に偏波の異なる複数のアンテナを構成し、電波状況に応じて最良なアンテナを選択可能な通信カードが実現できる。
この発明（請求の範囲第１６項）は、請求の範囲第１５項に記載の通信カードにおいて、前記選択切替手段として、アンテナ切替スイッチを備えたものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードのアンテナを、より少ない部品と少ないコストアップで実現できるとともに、情報機器の金属筐体とともに、等価的に偏波の異なる複数のアンテナを構成し、電波状況に応じて最良なアンテナを選択可能な通信カードが実現できる。
この発明（請求の範囲第１７項）は、請求の範囲第１５項に記載の通信カードにおいて、前記偏波の異なる複数のアンテナは、プリント基板の配線を用いた２つの長方形ループアンテナであるものとしたものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードのアンテナを、より少ない部品と少ないコストアップで実現できるとともに、情報機器の金属筐体とともに、等価的に偏波の異なる複数のアンテナを構成し、電波状況に応じて最良なアンテナを選択可能な通信カードが実現できる。
この発明（請求の範囲第１８項）は、請求の範囲第１５項に記載の通信カードにおいて、前記偏波の異なる複数のアンテナの各々は、互いに逆向きの回転を有する２つの楕円偏波の電波を発生するアンテナであるものとしたものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードのアンテナを、より少ない部品と少ないコストアップで実現できるとともに、情報機器の金属筐体とともに、等価的に偏波の異なる複数のアンテナを構成し、電波状況に応じて最良なアンテナを選択可能な通信カードが実現できる。
この発明（請求の範囲第１９項）は、請求の範囲第１５項に記載の通信カードにおいて、前記偏波の異なる複数のアンテナは、互いに直交する向きに配置した２つのダイポールアンテナであるものとしたものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードのアンテナを、より少ない部品と少ないコストアップで実現できるとともに、情報機器の金属筐体とともに、等価的に偏波の異なる複数のアンテナを構成し、電波状況に応じて最良なアンテナを選択可能な通信カードが実現できる。
この発明（請求の範囲第２０項）は、請求の範囲第１５項に記載の通信カードにおいて、前記偏波の異なる複数のアンテナは、プリント基板の配線と、折り曲げた導体板と、ＰＩＮダイオードスイッチと、を備えたものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードのアンテナを、より少ない部品と少ないコストアップで実現できるとともに、情報機器の金属筐体とともに、等価的に偏波の異なる複数のアンテナを構成し、電波状況に応じて最良なアンテナを選択可能な通信カードが実現できる。
この発明（請求の範囲第２１項）は、請求の範囲第１５項に記載の通信カードにおいて、前記偏波の異なる複数のアンテナは、導波管アンテナと１／２波長直線状アンテナとが発生する電界を制御することにより偏波の異なる３つの電界が発生するものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードのアンテナを、より少ない部品と少ないコストアップで実現できるとともに、情報機器の金属筐体とともに、等価的に偏波の異なる複数のアンテナを構成し、電波状況に応じて最良なアンテナを選択可能な通信カードが実現できる。
この発明（請求の範囲第２２項）は、請求の範囲第１５項、又は請求の範囲第１６項、又は請求の範囲第２１項のいずれか１項に記載の通信カードにおいて、前記偏波の異なる複数のアンテナは、プリント基板の配線と、折り曲げた導体板と、により構成した導波管アンテナと、前記導波管アンテナの開口面近傍に１／２波長の長さを有する１つの直線状アンテナと、を備え、前記直線状アンテナは、前記導波管アンテナの発生する電界と垂直な電界を発生するよう配置すると共に、前記導波管アンテナの開口壁と、前記直線状アンテナと、がスイッチで接続されたものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードのアンテナを、より少ない部品と少ないコストアップで実現できるとともに、情報機器の金属筐体とともに、等価的に偏波の異なる複数のアンテナを構成し、電波状況に応じて最良なアンテナを選択可能な通信カードが実現できる。
この発明（請求の範囲第２３項）は、請求の範囲第１５項に記載された通信カードであって、前記通信カードの端面に前記選択切替手段であるアンテナ切替ボタンを備え、前記切替ボタンが押されたときは、前記偏波の異なる複数のアンテナが切替わるものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードのアンテナを、より少ない部品と少ないコストアップで実現できるとともに、情報機器の金属筐体とともに、等価的に偏波の異なる複数のアンテナを構成し、電波状況に応じて最良なアンテナを選択可能な通信カードが実現できる。
この発明（請求の範囲第２４項）は、請求の範囲第１５項に記載の通信カードであって、前記通信カードを利用可能な情報機器に備えられているソフトウェアにより、前記偏波の異なる複数のアンテナを切替えられるよう構成したものである。
このような構成の通信カードでは、良好な通信特性を保つ通信カードのアンテナを、より少ない部品と少ないコストアップで実現できるとともに、情報機器の金属筐体とともに、等価的に偏波の異なる複数のアンテナを構成し、電波状況に応じて最良なアンテナを選択可能な通信カードが実現できる。
この発明（請求の範囲第２５項）に係る通信機器は、情報機器のコネクターに装着して用いる通信機器であって、前記通信機器は、通信波を受信又は発信するアンテナと、前記アンテナの入力インピーダンスと、整合回路の出力インピーダンスとの、レジスタ分が等しく、またリアクタンス分が異符号で絶対値が等しいように、これらを共役整合させるアンテナ整合手段と、を備え、前記アンテナは、前記情報機器を構成する金属筐体と電磁気的に結合するよう配置され、前記アンテナ整合手段は、送信時に回路パラメータを変化させるとともにアンテナからの反射信号を検出し、受信時に前記反射信号の大きさが最小になるような前記回路パラメータを決定するものである。
このような構成の通信機器では、従来の問題点であった情報機器の金属筐体とアンテナの電磁気的結合を、敢えて積極的に利用し、さらに自動整合機能によりアンテナ特性の劣化を防止することで、複数の情報機器に通信機器を装着して使用し、さらに通信機器を装着したまま情報機器を持ち運ぶ用途において、アンテナ部の飛び出しを少なくした場合でも、良好な通信特性を保つ通信機器が実現できる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、ここで示す実施の形態はあくまでも一例であって、必すしもこの実施の形態に限定されるものではない。また、実施の形態の説明を行う前に、アンテナ整合と回路パラメータの概念を説明する。アンテナ整合とは、アンテナの入力インピーダンスとアンテナ接続端子からみた整合回路の出力インピーダンスとを共役整合させることである。共役整合とは、アンテナの入力インピーダンスと整合回路の出力インピーダンスのレジスタンス分が等しく、リアクタンス分が異符号で絶対値が等しいことである。回路パラメータとは、例えば、バラクターダイオードに供給された電圧に対応してバラクターダイオードのイミッタンスが変化することで、整合が可能とするときの、電圧値のことである。
（実施の形態１）
まず、本発明の請求の範囲第１項〜請求の範囲第８項、請求の範囲第１５項〜請求の範囲第１８項、請求の範囲第２３項及び請求の範囲第２４項に記載の通信カードを第１の実施の形態として、図面を参照しつつ説明をする。
本実施の形態に係る、カードスロットを有する情報機器においてカードスロットに装着して用いるカード状の通信機器である通信カードは、第１図の本実施の形態１に係る通信カードのブロック図に示すように、通信波を受信又は発信するアンテナ１０１と、アンテナ１０１の入力インピーダンスと、整合回路の出力インピーダンスとを、レジスタンス分が等しく、またリアクタンス分が異符号で絶対値が等しいように、共役整合させるアンテナ整合手段Ｓと、を備え、アンテナ１０１は、カードスロットの内壁を介して情報機器を構成する金属筐体と電磁気的に結合するよう配置し、アンテナ整合手段Ｓは、送信時に回路パラメータを変化させるとともにアンテナ１０１からの反射信号を検出し、受信時に反射信号の大きさが最小になるような回路パラメータを決定するように構成されている。
そして本実施の形態１に係る通信カードにおいて、アンテナ整合手段Ｓは、制御信号により回路パラメータを変えられる可変整合装置１０２ａと、アンテナ１０１からの反射信号を抽出する方向性結合装置１０３と、方向性結合装置１０３で抽出した反射信号の大きさを検出する検出装置１１０と、検出装置１１０で検出した反射信号の大きさにより可変整合装置１０２ａへ制御信号を出力する制御装置１０９と、よりなる。また本実施の形態に係る通信カードのその他の構成部材として、ＲＦ帯の高周波信号を増幅させる増幅装置１０４と、送信時はＩＦ帯の信号をＲＦ帯に変換し、受信時はＲＦ帯の信号をＩＦ帯に変換する周波数変換装置１０５と、送信時はベースバンド信号でＩＦ信号を変調し、受信時はＩＦ信号からベースバンド信号を復調する変復調装置１０６と、ベースバンド信号を処理するベースバンド処理装置１０７と、情報機器とデータをやりとりするカードインターフェース１０８と、を備えている。
上記のように構成された通信カードを用いた時、送信時において情報は、情報機器（データ）→カードインターフェイス１０８（ベースバンド信号）→ベースバンド処理装置１０７（変調信号）→変復調装置１０６（ＩＦ信号）→周波数変換装置１０５（ＲＦ信号）→増幅装置１０４（ＲＦ信号）→方向性結合装置１０３（ＲＦ信号）→可変整合装置１０２ａ（ＲＦ信号）→アンテナ１０１（ＲＦ信号）→送信信号（電波）の順に流れ、情報機器から受け取ったデータはＲＦ帯に変調され、電波として受信側に送信される。
一方、受信時において情報は、受信信号（電波）→アンテナ１０１（ＲＦ信号）→可変整合装置１０２ａ（ＲＦ信号）→方向性結合装置１０３（ＲＦ信号）→増幅装置１０４（ＲＦ信号）→周波数変換装置１０５（ＲＦ信号）→変復調装置１０６（ＩＦ信号）→ベースバンド処理装置１０７（変調信号）→カードインターフェイス１０８（ベースバンド信号）二情報機器（データ）の順に流れ、送信側から送られたＲＦ帯の受信電波は復調され、情報機器へデータが伝えられる。
このように、上記に示した送受信時の情報の流れは、情報により変調されたＲＦ信号が、可変整合装置１０２ａと方向性結合装置１０３を通る以外は、従来の通信カードと同様であるが、以下の点において本実施の形態１に係る通信カードは従来の通信カードとは異なる。
一般に通信カードは複数の情報機器に差し替えて使用されるものである。さらに通信カードを装着したまま情報機器を持ち運ぶ場合も多いが、このように用いる場合において、従来の通信カードであれば、通信カードのアンテナ部分が情報機器を構成する筐体から飛び出す部分を少なくした場合、通信カードのアンテナ部分は情報機器を構成する金属筐体や通信カード周辺の金属部品（鞄の口金等）と電磁気的に結合してしまい、その結果アンテナ特性が劣化してしまう。そしてこのアンテナ特性の劣化は、アンテナ整合度の悪化という形で現れる。アンテナ整合度が悪化すると、送信時においてはアンテナを介して空間に電波として送り出すべきＲＦ電力が効率良く出て行かず、その結果、送信ＲＦ電力の一部がアンテナ入力端で反射し、送信部に戻ってきてしまう。また受信時には、アンテナを介して空間から受け取るべきＲＦ電力が効率良く入って来ず、結果として受信ＲＦ電力が低下する。
よって良好な通信特性を保つためには、アンテナ整合度を監視するとともに、アンテナ整合度を良好に保つことが必要となる。
そこで本発明においては、通信カードのアンテナ１０１と情報機器を構成する金属筐体とを敢えて電磁気的に結合させて使用するように構成した。
つまり、一般的には、アンテナの特性を劣化させる原因となっている、アンテナと情報機器の金属筐体、アンテナと周辺の金属部品（鞄の口金等）等との電磁気的結合を積極的に利用しているのである。
さらにこれを具体的に説明すると、本実施の形態に係る通信カードでは、アンテナ１０１を、情報機器のカードスロットの内壁を介して情報機器を構成する金属筐体と電磁気的に結合させている。そしてアンテナ整合度を自動で良好に保つことで、アンテナ１０１と情報機器を構成する金属筐体との電磁気的結合によるアンテナ特性の劣化を防止するとともに、金属筐体をもアンテナ１０１の一部として利用するように構成している。そしてアンテナ整合度を監視する手段として、送信時にアンテナ整合回路のパラメータを変化させるとともに、アンテナからの反射電力を検出する。このように構成するので、一般的にカードの送信電力が既知であることより、良好なアンテナ整合度の監視を可能とする。またアンテナ整合度を良好に保つ手段として、受信時に可変整合装置の回路パラメータを決定する。このように構成することで、カードの送信時にパラメータ決定のための余計な時間を必要としないことになり、ひいては良好なアンテナ整合を可能とする。
そこで、本実施の形態に係る通信アンテナにおける、良好なアンテナ整合を制御装置１０９にて行う方法について、制御装置１０９における制御の流れを、第２図及び第３図に示した制御装置１０９における制御方法のフローチャートを参照しつつ詳しく説明する。
制御装置１０９は、第２図に示すように、アンテナ１０１からの反射信号を取り込む第１ステップ２０２と、第１ステップ２０２で取り込んだ反射信号の大きさにより可変整合装置１０２ａの回路パラメータを決定する第２ステップ２０３と、第２ステップ２０３で決定した回路パラメータに応じた制御信号を発生する第３ステップ２０４と、よりなる制御信号発生方法を実行する制御信号発生手段を備えており、この制御信号発生手段は、３つのステップ２０２〜２０４をこの順番に繰り返し行なうように構成されている。
尚、第２ステップ２０３は、第３図に示すように、アンテナ１０１の整合を実行する整合実行ルーチン２０５と、アンテナ１０１の整合を監視する整合監視ルーチン２０６と、２つのルーチンから１つを選択する選択ステップ２０７と、よりなり、整合実行ルーチン２０５では、ランダムな回路パラメータを発生してアンテナ１０１からの反射信号が最小となる回路パラメータを決定し、整合監視ルーチン２０６では、共役整合の悪化度が、レベルと時間との２つの観点から、閾値を超えたときに共役整合の開始を決定するように構成されている。そして２０８は反射信号の大きさと対応する回路パラメータの値をメモリに記憶するステップ、２０９は所定の試行数を終了したかを判断するステップ、２１０は前回発生した回路パラメータと特定の相関関係を持たず、ランダムに可変整合装置の回路パラメータを発生するステップ、２１１は整合開始フラグをＯＦＦにするステップ、２１２はメモリに記憶された回路パラメータのうち、反射信号の大きさが最小であった回路パラメータを選択して発生するステップ、２１３は整合度が３ｄＢ以上悪化したかを判断するステップ、２１４は整合が悪化している継続時間を計るタイマーをリセットするステップ、２１５は前記整合悪化継続タイマーがリミット値に達して停止しているかを判断するステップ、２１６は整合開始フラグをＯＮにするステップ、２１７は前回と同じ可変整合装置の回路パラメータを発生するステップ、である。
上記のように構成されたフローチャートにおいて、まず通信カードに電源が入ると、スタートステップ２０１で制御がスタートする。スタート直後は、制御装置１０９から可変整合装置１０２ａへは初期制御信号が出力され、さらに整合開始フラグはＯＮとなっている。
通信カードを利用している情報機器からデータが入力され、通信カードが送信モードに入ると、アンテナ１０１は通信の全帯域で反射電力が無限小の完全整合とならない為に、アンテナ１０１の送信電力の一部が反射する。即ち、アンテナ１０１の送信電力の一部をアンテナ１０１→可変整合装置１０２ａ→方向性結合装置１０３という順に流れる。
また、方向性結合装置１０３は、増幅装置１０４→方向性結合装置１０３→可変整合装置１０２ａへと進む信号を弱く抽出し、可変整合装置１０２ａ→方向性結合装置１０３→増幅装置１０４へと進む信号を強く抽出する機能を有しているので、検出装置１１０にはアンテナ１０１で反射した信号の大きさに応じた電力が入力される。
検出装置１１０は、入力された電力を振幅検波し、さらに低域フィルタを介して余分な高域成分を取り除いて制御装置１０９へ出力する。
制御装置１０９では検出装置１１０からの出力された信号を、アンテナ１０１からの反射信号の大きさとして取り込む。上記送信時における一連の動作に対応するのが、反射信号を取り込むステップ２０２である。
次に通信カードＡが受信モードに入ると、制御装置１０９は取り込んだ反射信号の大きさからアンテナ整合を改善するため、可変整合装置１０２ａの回路パラメータを決定する。この動作に対応するのが、可変整合装置１０２ａの回路パラメータ決定ステップ２０３である。
再び通信カードＡが送信モードに入ると、制御装置１０９は決定した回路パラメータに応じて、可変整合装置１０２ａを制御する制御信号を発生する。そして発生した制御信号は、可変整合装置１０２ａへ出力されて、整合回路パラメータが変化する。この動作に対応するのが、制御信号発生ステップ２０４である。
ここで可変整合装置１０２ａの回路パラメータを決定するステップ２０３について、第３図を参照しつつさらに詳細に説明する。
まずステップ２０７にて、整合開始フラグがＯＮになっているかどうかが判断される。整合フラグがＯＮになっているならば（電源投入直後は整合開始フラグはＯＮである。）、整合実行ルーチン２０５が選択される。
整合実行ルーチン２０５では、まずステップ２０８で、反射信号の値と現在発生している回路パラメータ（電源投入直後は初期値回路パラメータである。）がメモリに記憶される。
次にステップ２０９で所定の試行回数が終了したかどうかが判断され、終了していなければ、ステップ２１０へと処理が送られランダムな回路パラメータが発生される。また、所定の試行回数が終了しているならば、ステップ２１１へ処理が進み、整合開始フラグがＯＦＦにされる（整合終了が告げられる。）。
そしてステップ２１２で、メモリに記憶されている全試行結果から、反射信号が最小であったデータが読み出され、そのときの回路パラメータが発生される。
次にステップ２０７での判断の結果、整合開始フラグがＯＦＦになっている（整合実行ルーチンにて所定の試行回数が終了し、整合終了が告げられている。）場合は、整合監視ルーチン２０６が選択される。
整合監視ルーチン２０６では、まずステップ２１３にて、整合開始フラグがＯＦＦになった後（整合実行ルーチンが終了した後である。）、予め定めた値以上（本説明においては３ｄＢ以上としている。）に整合度が悪化していないか、が判断される。
整合が悪化していない場合は、ステップ２１４で整合悪化の継続時間を計るタイマーをリセットし、ステップ２１７で前回と同じ回路パラメータが発生される。整合が悪化している場合は、さらにステップ２１５で整合悪化の継続時間を計るタイマーがリミット値に達して停止しているかが判断され、停止していなければ、ステップ２１７で前回と同じ回路パラメータが発生される。またタイマーが停止していれば、ステップ２１６で整合開始フラグがＯＮにされ（整合開始が告げられる。）、ステップ２１７で前回と同じ回路パラメータが発生される。
以上のように、可変整合装置１０２ａの回路パラメータを決定するステップ２０３を構成することにより、本実施の形態に係る通信カードの制御装置１０９において、ランダムな回路パラメータを発生するので、整合可能なイミッタンス領域に制限がある可変整合装置を使用しても常に整合の最小点が見つけられる、という機能、及び整合悪化は、ある一定値以上、さらにある一定時間以上継続する場合のみを検出するので、必要以上に整合を実行して本来通信に使用するべき時間を無駄にしない、という機能を実現できる。
次に本実施の形態に係る通信カードに用いられる方向性結合装置１０３について、第４図を参照しつつ説明する。
方向性結合装置１０３は、第４図に示した方向性結合装置の回路図に示すように、２つのマイクロストリップライン３０４、３０５（ここでは１／４波長の長さを有するものとする。）と、２つの結合抵抗３０６、３０７と、１つの終端抵抗３０８と、を備え、２つのマイクロストリップライン３０４、３０５の両端同士を、それぞれ、２つの結合抵抗３０６、３０７で接続すると共に、２つのマイクロストリップライン３０４、３０５のうち一方のマイクロストリップライン（ここでは３０５とする。）の片方の端と接地導体間とを１つの終端抵抗３０８で接続した構成としている。尚、３０１は可変整合装置１０２ａへ接続される第一の端子、３０２は増幅装置１０４へ接続される第二の端子、３０３は検出装置へ接続される第四の端子、である。
一般に、アンテナ１０１からの反射信号は方向性結合装置１０３を用いることで分離・抽出することができ、さらに方向性結合装置１０３には、スロット結合導波管方式や分布結合マイクロストリップライン方式等、各種方式が既に実用化されている（方向性結合装置については「電子情報通信学会編：アンテナ工学ハンドブック，オーム社（１９９９年版）」等に詳しく記載されている）。
ここで本実施の形態１に係る通信カードでは、方向性結合装置１０３として、結合抵抗を有する１／４波長マイクロストリップライン方式を用いている。
１／４波長マイクロストリップラインを用いる方向性結合装置１０３を採用することにより、通信カードを構成する他の回路要素とプリント基板を共用できるので、通信カードの製造コストを上げることなく、本実施の形態に係る通信カードを実現出来る、という効果を有する。さらに反射成分を抽出する方法として、結合抵抗を用いることで、接近して平行に配置された２つのマイクロストリップラインの側面結合を利用する方法等に較べて、回路部分を高く作成できない通信カードの構造において、通信カードのシールドケースの影響により結合度が悪化するようなこともなく、優れた反射信号の抽出が可能となる。
次に、本実施の形態に係る通信カードにおける可変整合装置１０２ａについて、第５図を参照しつつ説明する。
可変整合装置１０２ａは、第５図に示した可変整合装置１０２ａの回路図のように、複数のコンデンサ４０５〜４０９と、複数のコンデンサ４０５〜４０９から任意のコンデンサを有効にする第１スイッチ４１０〜４１４と、第１スイッチ４１０〜４１４を制御する第１スイッチ選択装置４１５と、を備えた構成となっている。尚、４０１はアンテナ端子、４０２は方向性結合装置端子、４０３は制御装置端子、である。ここで、コンデンサ４０５〜４０９は、任意長のマイクロストリップライン４０４（図中ではλ／２以上としてあるが、長さは任意であるものとする。）と接地導体間に、等間隔で接続されている。また、スイッチ選択装置４１５は、制御装置１０９からの制御信号を受けて、スイッチ４１０〜４１４の開閉を行い、コンデンサ４０５〜４０９のうち必要なものを選択する。そしてコンデンサが選択されることで対応する回路パラメータが得られるので、整合が可能となる。
この整合の様子について、第６図に示した可変整合装置の動作原理を示すイミッタンスチャートを参照しつつさらに詳しく説明する。
第６図において、４１６はアンテナ端子１０１からアンテナ側を見たイミッタンスを表す点、４１７はマイクロストリップライン４０４上からアンテナ側を見たイミッタンスを表す点、４１８は整合が取れた後のイミッタンスを表す点、４１９は方向性結合装置端子４０２からアンテナ側を見たイミッタンスを表す点である。また４２０と４２１および４２２はイミッタンスの軌跡、４２３および４２４は定在波比一定の円、４２５は定コンダクタンス円、４２６はチャート原点である。
このようなイミッタンスチャートにおいて、軌跡４２０に示すように、マイクロストリップライン４０４上からアンテナ側を見たイミッタンス４１７は、アンテナ端子からアンテナ側を見たイミッタンス４１６を、定在波比一定の円４２３上で、マイクロストリップラインの長さ分だけ動かして得られる。また整合が取れた後のイミッタンス４１８は、軌跡４２１に示すように、マイクロストリップライン４０４上からアンテナ側を見たイミッタンス４１７を、定コンダクタンス円４２５上で、接続するコンデンサのイミッタンス分だけ動かして得られる。さらに方向性結合装置端子４０２からアンテナ側を見たイミッタンス４１９は、軌跡４２２に示すように、整合が取れた後のイミッタンス４１８を、定在波比一定の円４２４上で、残りのマイクロストリップラインの長さ分だけ動かして得られる。
またこのようなイミッタンスチャートにおいては、原点４２６に近いほど定在波比が小さく、整合が取れている状態を示すので、上述したイミッタンスの軌跡から、本可変整合装置により、効率良く、整合が取れることがわかる。
尚、軌跡４２２で示すイミッタンスの移動は、整合を取るという観点からは不要であるが、定在波比が悪化するものでなく、本可変整合装置の機能に影響をおよぼすものではない。
以上のように構成された可変整合装置１０２ａを用いることで、本実施の形態１に係る通信カードを構成する他の回路要素とプリント基板を共用できるので、コストを上げることなく、本実施の形態１に係る通信カードを実現することが可能となる。
次に、本実施の形態に係る通信カードにおけるアンテナ１０１について、第７図に示したアンテナ１０１の概略斜視図を参照しつつ説明する。
本実施の形態１に係る通信カードのアンテナ１０１として、第７図に示すような、偏波の異なる複数のアンテナ５０１、５０２を備えており、本実施の形態１に係る通信カードでは、これら複数のアンテナ５０１、５０２を選択的に切り替えられる選択切替手段を備えている。さらに述べると、５０１および５０２は、プリント基板５０３の配線を用いた長方形ループアンテナ、５０３はプリント基板、５０４は送受信部、５０５は制御部、５０６はスイッチ、５０７は接地導体である。また偏波の異なる複数のアンテナ５０１、５０２は、互いに逆向きの回転を有する２つの楕円偏波の電波を発生するアンテナであるもの、としている。
一般にアンテナは、非線対称（対称軸に対して左右に折り返したとき、一致して重ならない関係。）の位置に配置し、非対称軸上の一点から給電されると楕円偏波を生じる特性を有する。よって本実施の形態１における２つの長方形ループアンテナ５０１、５０２においても、第７図に示すように、互いに非線対称な位置に配置し、長方形の角から給電することで、互いに逆向きの回転を有する２つの楕円偏波の電波が発生される（長方形ループアンテナの詳細については「村上裕一，中村隆，他：“円偏波用長方形ループアンテナ”，電子情報通信学会論文誌（Ｂ−ＩＩ），Ｖｏｌ．Ｊ７８−Ｂ−ＩＩ，Ｎｏ７，ｐｐ．５２０−５２７（Ｊｕｌｙ１９９５）」等に詳しく記載されている。）。
そしてアンテナ５０１、５０２がプリント基板５０３上に平面状に構成されていることから、発生した互いに逆向きの回転を有する２つの楕円偏波の電波は、装着される情報機器の金属筐体と電磁気的に強く結合するとともに、金属筐体を励振する向きも異なり、よって金属筐体は等価的に異なる２つのアンテナとして動作することになる。これら等価的に異なる２つのアンテナとして働く情報機器の金属筐体は、励振する長方形ループアンテナ５０１、５０２を切替えることにより、やはり等価的に切替えることが可能となる。
以上のように構成されたアンテナ５０１、５０２を用いることで、通信カードＡを構成する他の回路要素とプリント基板５０３を共用できるので、製造コストを上げることなく、本実施の形態に係る通信カードＡを実現することが可能となる。
次に、上述した励振する長方形ループアンテナ５０１、５０２の切替に用いるアンテナ切替ボタン、および情報機器に搭載されたアンテナ切替ソフトウェアについて、第８図に示した、アンテナ切替ボタンを有する通信カード６０２の概略斜視図を参照しつつ説明する。尚、この選択切替手段としては、第８図に示すように、通信カード６０２の端面に選択切替手段であるアンテナ切替ボタン６０１を備え、切替ボタン６０１が押されたときは偏波の異なる複数のアンテナ５０１、５０２が切替わるように構成されている。また、６０３は情報機器、６０４はカードスロットである。
通信カード６０２は、情報機器６０３のカードスロット６０４に挿入された状態で、アンテナ切替ボタン６０１が押されると、励振される複数のアンテナ５０１および５０２が切替わる。そしてアンテナ５０１、５０２と電磁気的に結合している金属筐体は、等価的にアンテナとして働いているので、やはり等価的に複数の金属筐体アンテナが切替わる。
ここで、アンテナ切替ボタン６０１は、通信カード６０２の端面に設けられているので、通信カード６０２が情報機器６０３のカードスロット６０４内に挿入された状態で、アンテナ５０１、５０２の切替えが可能となる。
また通信カード６０２は、情報機器６０３に搭載されたアンテナ切替ソフトウェアからの要求により、励振される複数のアンテナ５０１および５０２が切替わるものとすることも考えられる。そしてアンテナと電磁気的に結合している金属筐体は、等価的にアンテナとして働いているので、やはり等価的に複数の金属筐体アンテナが切替わる。よって通信カード６０２が情報機器６０３のカードスロット６０４内に挿入された状態で、アンテナの切替えが可能となる。
以上のように、カード端面に備えられたアンテナ切替えボタン、および情報機器に搭載されたソフトウェアから、偏波の異なる複数のアンテナを切替えることにより、通信カードを使用中に、情報機器の位置を変えるなどして、電波状態が変化しても、情報機器のカードスロットに通信カードを装着したまま、等価的に複数の金属筐体アンテナを切替えて、最適なアンテナを選択することが可能となる。そして等価的な金属筐体アンテナが切り替わって、アンテナの整合度が悪化しても、前述した自動整合機能が働いて、常に良好な通信特性が実現されるので、上記のアンテナ選択機能との相乗効果によって、さらに使い勝手の良い通信カードが実現できる。
なお、本実施の形態では、カードスロットを有する情報機器に通信カードを装着して使用する場合を例にとり説明したが、この例に限るものではなく、情報機器のコネクタに装着して使用する通信機器であってもよく、同様の効果を有することができる。
（実施の形態２）
次に本発明の請求の範囲第９項〜請求の範囲第１０項、及び請求の範囲第１９項〜請求の範囲第２０項に記載の通信カードを第２の実施の形態として図面を参照しつつ説明する。
この第２の実施の形態に係る通信カードを説明するに当たり、上述の通信カードＡと同一の部材については同一の符号を附し、その説明を省略する。本実施の形態２に係る通信カードは、先述した第１の実施の形態に係る通信カードとは、可変整合装置の構成のみが異なるものとなっているので、以下に本実施の形態２に係る通信カードにおける可変整合装置１０２ｂの説明をする。
本実施の形態２に係る通信カードにおける可変整合装置１０２ｂは、第９図の回路図に示すように、任意長のマイクロストリップライン７０５（ここでは１／８波長の長さを有したものとする。）と、２つのバラクタダイオード７１０、７１１と、２つのバラクタダイオード７１０、７１１へ加える電圧を発生する２つの可変電源装置７１４、７１５と、２つのコンデンサ７０６、７０７と、２つのコイル７０８、７０９と、２つの抵抗７１２、７１３と、を備えたものである。そして１／８波長の長さを有するマイクロストリップライン７０５の両端と接地導体との間に、コンデンサ７０６、７０７とコイル７０８、７０９とバラクタダイオード７１０、７１１と、を直列に接続し、この直列接続したコイル７０８、７０９とバラクタダイオード７１０、７１１との間の接点と、接地導体との間に、抵抗７１２、７１３と可変電源７１４、７１５とを直列に接続している、
可変電圧装置７１４および７１５は、制御装置１０９からの制御信号を受けて、バラクタダイオード７１０および７１１へ電圧を供給する。そして供給された電圧に対応してバラクタダイオードのイミッタンスが変化することで、整合が可能となる。なおコンデンサ７０６および７０７は直流阻止用、コイル７０８および７０９は誘導性イミッタンス発生用、抵抗７１２および７１３は高周波阻止用である。
上述のような構成を有する可変整合装置１０２ｂを用いた整合の様子を、第１０図に示した可変整合装置１０２ｂの動作原理を示すイミッタンスチャートを参照しつつさらに説明する。
第１０図において、７１６はアンテナ端子７０１からアンテナ側を見たイミッタンスを表す点、７１７はイミッタンス７１６に、コンデンサ７０６およびコイル７０８およびバラクタダイオード７１０の直列接続によるイミッタンスが接続されたイミッタンスを表す点、７１８は１／８波長のマイクロストリップラインからアンテナ側を見たイミッタンスを表す点、７１９はイミッタンス７１８に、コンデンサ７０７およびコイル７０９およびバラクタダイオード７１１の直列接続によるイミッタンスが接続されたイミッタンスを表す点で、同時に方向性結合装置端子７０２からアンテナ側を見たイミッタンスを表す点である。また７２０と７２１および７２２はイミッタンスの軌跡、７２３は定在波比一定の円、７２４および７２５は定コンダクタンス円、７２６はチャート原点である。
このようなイミッタンスチャートにおいて、イミッタンス７１７は、軌跡７２０に示すように、イミッタンス７１６を、定コンダクタンス円７２４上で、コンデンサ７０６およびコイル７０８およびバラクタダイオード７１０の直列接続によるイミッタンス分を動かして得られる。またイミッタンス７１８は、軌跡７２１に示すように、イミッタンス７１７を、定在波比一定の円７２３上で、１／８波長のマイクロストリップライン分だけ動かして得られる。さらにイミッタンス７１９は、軌跡７２２に示すように、イミッタンス７１８を、定コンダクタンス円７２５上で、コンデンサ７０７およびコイル７０９およびバラクタダイオード７１１の直列接続によるイミッタンス分を動かして得られる。また言うまでもなく、コイル７０９とバラクタダイオード７１１を並列接続の構成でも実現可能である。
このようなイミッタンスチャートは、原点７２６に近いほど定在波比が小さく、整合が取れている状態を示すので、上記イミッタンスの軌跡から、本可変整合装置により、効率良く、整合が取れることがわかる。
よって、上述のように構成された可変整合装置１０２ｂを用いることで、カードを構成する他の回路要素と、プリント基板を共用できるので、コストを上げることなく、本発明のアンテナ整合手段を有するカードを実現することが可能となる。
次に、このような可変整合装置１０２ｂを用いた通信カードにおけるアンテナについて、第１１図に示したアンテナの斜視図を参照しつつ説明する。
ここでは、偏波の異なる複数のアンテナを備え、これらのアンテナを選択的に切り替える選択切替手段を備えたものとするが、この偏波の異なる複数のアンテナは、第１１図に示すように、互いに直交する向きに配置した２つのダイポールアンテナ８０１、８０２であり、またプリント基板８０５の配線と折り曲げた導体板とＰＩＮダイオードスイッチ８０３、８０４を備えた構成となっている。尚、図中、８０６は送受信部、８０７は制御部である。
このように構成されるアンテナの動作について説明する。
まずスイッチ８０３と８０４は制御部８０７からの制御信号により連動して開閉し、２つのダイポールアンテナ８０１と８０２から１つを選択する。ここで２つのダイポールアンテナ８０１と８０２とは互いに直交する向きに配置されているため、発生する２つの電界の向きも互いに直交したものとなる。
そしてアンテナがプリント基板８０５上に平面状に構成されていることから、発生した互いに直交した電界を有する２つの電波は、装着される情報機器の金属筐体と電磁気的に強く結合するとともに、金属筐体を励振する向きも異なり、よって金属筐体は等価的に異なる２つのアンテナとして動作することになる。
これら等価的に異なる２つのアンテナとして働く情報機器の金属筐体は、励振するダイポールアンテナを切替えることにより、やはり等価的に切替えることが可能となる。
上記のように構成されたアンテナを用いることで、通信カードを構成する他の回路要素と、プリント基板とを共用できるので、コストを上げることがなく、本実施の形態に係るアンテナ整合手段を有するカードを実現することが可能となる。さらに情報機器の金属筐体を、等価的に偏波の異なる複数のアンテナとして利用し、且つアンテナの切替えができるので、電波状況によってアンテナを選択でき、通信カードにおいて良好な通信が可能となる。
（実施の形態３）
次に本発明の請求の範囲第１１項〜請求の範囲第１４項、及び請求の範囲第２１項〜請求の範囲第２２項に記載の通信カードを第３の実施の形態として図面を参照しつつ説明する。
この第３の実施の形態に係る通信カードを説明するに当たり、上述の第１の実施の形態に係る通信カードと同一の部材については同一の符号を附し、その説明を省略する。本実施の形態３に係る通信カードと、第１の実施の形態に係る通信カードとは、可変整合装置の構成のみが異なるものとなっているので、以下に本実施の形態３に係る通信カードにおける可変整合装置１０２ｃの説明をする。
通信カードにおける可変整合装置１０２ｃは、第１２図に示すように、自身を透過する信号の位相量を変化させられる可変移相装置を２つ使用し、可変移相装置の一方を第１可変位相装置、他方を第２可変位相装置とするとき、第１可変移相装置をアンテナの入力端子と可変整合装置１０２ｃの入力端子との間に接続し、第２可変移相装置を可変整合装置１０２ｃの入力端子と接地導体との間に接続したこと、を特徴としている、そして、可変位相装置９０５、９０６は、電圧により通過位相量が変化する第１電圧可変移相装置９０５及び第２電圧可変位相装置９０６であって、これら電圧可変移相装置９０５、９０６へ加える電圧を発生する可変電源装置９０７、９０８を備えている。また、アンテナ端子９０１と、方向性結合装置端子９０２と、制御装置端子９０３、９０４と、可変移相装置の入出力端子９０９〜９１２、９１３と，可変位相装置の制御端子９１４と、を備えている。
尚、本実施の形態に係る可変移相装置９０５、９０６は、第１３図の回路図に示すように、１／４波長のマイクロストリップラインにて構成したハイブリッドカプラ９１５と、２つのバラクタダイオード９１８、９１９と、を備えており、さらに可変移相装置の入出力端子９０９〜９１２と、可変位相装置の制御端子９１３、９１４と、コンデンサ９１６、９１７と、抵抗９２０、９２１と、を備えている。
このように構成される可変整合装置１０２ｃについて説明する。
可変電圧装置９０７および９０８は、制御装置１０９からの制御信号を受けて、可変移相装置９０５および９０６へ電圧を供給する。さらに供給された電圧は、バラクタダイオード９１８および９１９へ抵抗９２０および９２１を介して印加される。そして、ハイブリッドカプラ９１５により構成された可変移相装置９０５および９０６は、印加される制御電圧により、連続的に透過する信号の位相を変化できることから、整合が可能となる。なおコンデンサ９１６および９１７は直流阻止用、抵抗９２０および９２１は高周波阻止用である（ハイブリッドカプラおよび移相装置の詳細については「中島将光著：マイクロ波工学、森北出版（１９８０年版）」，「宮内一洋ほか著：通信用マイクロ波回路、電子通信学会（１９８１年版）」等に詳しく記載されている。）。
この可変整合装置１０２ｃを用いた整合の様子について、第１４図に示したイミッタンスチャートを用いてさらに詳しく説明する。
第１４図において、９２２はアンテナ端子９０１からアンテナ側を見たイミッタンスを表す点、９２３は可変移相装置９０５の端子９１０からアンテナ側を見たイミッタンスを表す点、９２４は方向性結合装置端子９０２からアンテナ側を見たイミッタンスを表す点である。また９２５および９２６はイミッタンスの軌跡、９２７は定在波比一定の円、９２８は定コンダクタンス円、９２９はチャート原点である。
このようなイミッタンスチャートにおいて、イミッタンス９２３は、軌跡９２５に示すように、イミッタンス９２２を、定コンダクタンス円９２７上で、可変移相装置９０５での移相分を動かして得られる。またイミッタンス９２９は、軌跡９２６に示すように、イミッタンス９２３を、定コンダクタンス円９２８上で、短絡端を可変移相装置９０６で移相して生成したイミッタンス分だけ動かして得られる。
このようなイミッタンスチャートよりは、原点９２９に近いほど定在波比が小さく、整合が取れている状態を示すので、上記イミッタンスの軌跡から、本可変整合装置により、効率良く、整合が取れることがわかる。
以上のように構成された可変整合装置１０２ｃを用いることで、通信カードを構成する他の回路要素と、プリント基板を共用できるので、コストを上げることなく、本実施の形態に係るアンテナ整合手段を有する通信カードを実現することが可能となる。
次に、このような可変整合装置１０２ｃを用いた通信カードにおけるアンテナについて、第１５図に示したアンテナの斜視図を参照しつつ説明する。
ここでは、偏波の異なる複数のアンテナを備え、これらのアンテナを選択的に切り替える選択切替手段を備えたものとするが、この偏波の異なる複数のアンテナは、導波管アンテナと１／２波長直線状アンテナ１００３とが発生する電界を制御することにより偏波の異なる３つの電界が発生することを特徴とし、プリント基板の配線１００１と、折り曲げた導体板１００２と、により構成した導波管アンテナと、導波管アンテナの開口面近傍に１／２波長の長さを有する１つの直線状アンテナ１００３と、を備え、直線状アンテナは、導波管アンテナの発生する電界と垂直な電界を発生するよう配置すると共に、導波管アンテナの開口壁と前記直線状アンテナはスイッチ１００４〜１００７で接続された構成となっている。その他、プリント基板１００８と、送受信部１００９と、制御部１０１０と、スイッチ制御線１０１１と、コイル１０１２と、アンテナ給電端子１０１３と、を備えている。
このように構成されるアンテナについて説明すると、プリント基板の配線１００１と折り曲げた導体板１００２は接続されて矩形導波管を構成する。ここで矩形導波管は、一方（第１５図中、奥側）が導体板１００２の折り曲げ部を利用して短絡され、他方（第１５図中、手前側）が開放されているので、導波管アンテナとして動作する。そして導波管アンテナは、アンテナ給電端子１０１３から励振され、図中Ｚ方向に電界を有する電波を発生する。
また１／２波長直線状アンテナ１００３は、導波管アンテナの開口近傍に配置され、ＰＩＮダイオード１００４と１００５、および１００６と１００７で開口面と接続され、同時に導波管から給電される。ここで１／２波長直線状アンテナ１００３は、１／２波長ダイポールアンテナとして働くことから、図中Ｙ方向に電界を有する電波を発生する（開口された導波管から電磁波が放射されること、１／２波長直線状アンテナについては「電子情報通信学会編：アンテナ工学ハンドブック，オーム社（１９９９年版）」等に詳しく記載されている。）。
さらにＰＩＮダイオード１００４と１００５、および１００６と１００７には、コイル１０１２を介して制御部１０１０からの制御電圧が印加され、その制御電圧の極性により、（１）正電圧１００４と１００６はＯＮ、正電圧１００５と１００７はＯＦＦ、（２）負電圧１００４と１００６はＯＦＦ、負電圧１００５と１００７はＯＮ、（３）同電圧は全てＯＦＦ、のいずれかの状態となって、導波管アンテナと１／２波長直線状アンテナとが発生する電界が制御される。
まず上記（１）の場合は、導波管アンテナが発生する電界が図中Ｚ方向であるとき、１／２波長直線状アンテナが発生する電界は図中Ｙ方向となり、結果として２つが合成された電界が発生される。
（２）の場合は、導波管アンテナが発生する電界が図中Ｚ方向であるとき、１／２波長直線状アンテナが発生する電界は図中−（マイナス）Ｙ方向となり、結果として２つが合成された電界が発生される。
（３）の場合は、導波管アンテナは励振されて図中Ｚ方向の電界を発生するが、１／２波長直線状アンテナは励振されないので、結果としてＺ方向のみの電界が発生される。
このように、第１５図に示したアンテナからは、偏波の異なる３つの電界が発生される。そしてアンテナがプリント基板１００８上に平面状に構成されていることから、発生した互いに直交した電界を有する３つの電波は、装着される情報機器の金属筐体と電磁気的に強く結合するとともに、金属筐体を励振する向きも異なり、よって金属筐体は等価的に異なる３つのアンテナとして動作することになる。
これら等価的に異なる３つのアンテナとして働く情報機器の金属筐体は、励振するダイポールアンテナを切替えることにより、やはり等価的に切替えることが可能となる。
以上のように構成されたアンテナを用いることで、通信カードを構成する他の回路要素と、プリント基板を共用できるので、コストを上げることなく、本発明のアンテナ整合手段を有する通信カードを実現することが可能となる。
さらに情報機器の金属筐体を、等価的に偏波の異なる複数のアンテナとして利用し、且つアンテナの切替えができるので、電波状況によってアンテナを選択でき、通信カードにおいて良好な通信が可能となる。
尚、上述の通り、本発明に係る通信カードを、可変整合装置とアンテナの組合せ方により３つの実施の形態により示したが、これら３つの組合せ方に限らず、各実施の形態の間で、可変整合装置とアンテナを交換しても、本発明の効果が得られることは言うまでもない。
産業上の利用可能性
以上のように本発明に係る通信カード、及び通信機器は、通信機器の筐体から飛び出すアンテナ部分を小型化し、さらにアンテナ特性の劣化を防止することにより、アンテナ部の破損を防止するとともに、製造コストの上昇を抑えることを可能とした。これにより、ノート型パソコンや、携帯型情報端末（ＰＤＡ）などのモバイル製品の携帯性を実現するものとして極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、実施の形態１に係る通信カードのブロック図である。
第２図は、実施の形態１に係る通信カードの制御装置における制御方法のフローチャートである。
第３図は、第２図における第２ステップのさらに詳細なフローチャートである。
第４図は、実施の形態１に係る通信カードにおける方向性結合装置の回路図である。
第５図は、実施の形態１に係る通信カードにおける可変整合装置の回路図である。
第６図は、実施の形態１に係る通信カードにおける可変整合装置の動作原理を示すイミッタンスチャートである。
第７図は、実施の形態１に係る通信カードにおけるアンテナの概略斜視図である。
第８図は、アンテナ切替ボタンを有する実施の形態１に係る通信カードの概略斜視図である。
第９図は、実施の形態２に係る通信カードにおける可変整合装置の回路図である。
第１０図は、実施の形態２に係る通信カードにおける可変整合装置の動作原理を示すイミッタンスチャートである。
第１１図は、実施の形態２に係る通信カードのアンテナの概略斜視図である。
第１２図は、実施の形態３に係る通信カードにおける可変整合装置の回路図である。
第１３図は、実施の形態３に係る通信カードにおける可変位相装置の回路図である。
第１４図は、実施の形態３に係る通信カードにおける可変整合装置の動作原理を示すイミッタンスチャートである。
第１５図は、実施の形態３に係る通信カードのアンテナの概略斜視図である。
第１６図は、従来の通信カードの使用形態を示した概略図である。
第１７図は、従来の通信カードのブロック図である。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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2002069122.tif 000021
2002069122.tif 000022
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