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JP7471835B2 - Antennas and Radio Equipment - Google Patents
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Description

本発明は、主にアンテナおよび無線装置に関する。 The present invention relates primarily to antennas and wireless devices.

広いグランド面上にアンテナ素子を配置し、グランド面に対して垂直方向に指向性を持たせるアンテナ設計方法がある。グランド面の反対側へは放射せず、またグランド面で隔てられることでアンテナ素子と反対側の構造は放射特性に影響を与えないという利点がある。また、上記利点を生かし、人体への近接や、金属面などに設置しても使用可能な無線通信システムも提案されており、人体装着型のウェアラブル無線システム等、様々なユースケースが検討されている。 There is an antenna design method in which an antenna element is placed on a wide ground surface, giving it directivity perpendicular to the ground surface. This has the advantage that it does not radiate to the opposite side of the ground surface, and because it is separated by the ground surface, the structure on the opposite side of the antenna element does not affect the radiation characteristics. In addition, taking advantage of the above advantages, wireless communication systems have been proposed that can be used even when placed close to the human body or on a metal surface, and various use cases, such as wearable wireless systems worn on the human body, are being considered.

特開2014-27416号公報JP 2014-27416 A 特開2016-208223号公報JP 2016-208223 A

特許文献1に記載のアンテナは、電力分配回路を設けた基板と、基板から離間した位置に並んで配置された複数のエレメント(アンテナ素子)から構成され、放射方向は基板からエレメントを挟んだ方向となる。特許文献1に記載のアンテナを人体に装着する場合、エレメントが人体側となるよう装着してしまう場合があり、誘電体の近接によってエレメントの放射特性が劣化するだけでなく、電磁波そのものが人体に遮蔽されるため、人体から離れる方向には放射しない。 The antenna described in Patent Document 1 is composed of a substrate equipped with a power distribution circuit and multiple elements (antenna elements) arranged in a line at a distance from the substrate, and the radiation direction is in the direction between the substrate and the elements. When the antenna described in Patent Document 1 is attached to the human body, there are cases where the elements are attached so that they face the human body, and not only does the proximity of the dielectric deteriorate the radiation characteristics of the elements, but the electromagnetic waves themselves are shielded by the human body, so they do not radiate in a direction away from the body.

特許文献2に記載のアンテナは、グランドとグランドを囲む逆F型のアンテナ素子が複数個、基板に一体で構成され、放射方向は基板を貫く垂直方向となる。特許文献2に記載のアンテナを金属製の机に天板と平行となるよう設置した場合、導電体の近接によってアンテナ素子の放射特性が劣化するため、天板と正対する方向には放射しない。 The antenna described in Patent Document 2 is composed of multiple inverted F-shaped antenna elements surrounding a ground, which are integrated into a substrate, and the radiation direction is vertical, penetrating the substrate. If the antenna described in Patent Document 2 is placed on a metal desk parallel to the top, the radiation characteristics of the antenna elements will deteriorate due to the proximity of conductors, and so it will not radiate in a direction directly facing the top.

このように、導電体または誘電体の近接によって、無線装置の通信距離が短くなる場合があり、このような場合におけるアンテナの放射性能の改善が課題であった。 In this way, the proximity of conductors or dielectrics can shorten the communication distance of wireless devices, and improving the radiation performance of antennas in such cases has been a challenge.

そこで本発明は、無線装置の近傍に誘電体や導電体が位置する場合であっても、放射性能が劣化しにくいアンテナを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an antenna whose radiation performance is less likely to deteriorate even when a dielectric or conductor is located near a wireless device.

上述のような課題を解決するため、本発明に係るアンテナの一態様は、アンテナであって、無線信号の入出力を行う入出力点と、第一のグランドおよび第一の放射手段から構成された第一の領域と、第二のグランドおよび第二の放射手段から構成され、前記第一のグランドが配置される平面と垂直の方向から見た場合に前記第一の領域と重なるよう配置される第二の領域と、前記第一の領域のグランドと前記第二の領域のグランドとを接続する導体と、前記第一の放射手段および前記第二の放射手段のいずれを前記入出力点に接続するかを切り替え可能な切替手段と、を備え、前記第一の放射手段および前記第二の放射手段の少なくともいずれかは、複数のアンテナ素子を有し、前記入出力点と接続されない前記第一の放射手段および前記第二の放射手段のいずれかは、グランドとして機能する。 In order to solve the above-mentioned problems, one aspect of the antenna according to the present invention is an antenna comprising: an input/output point for inputting and outputting a radio signal; a first region composed of a first ground and a first radiating means; a second region composed of a second ground and a second radiating means and arranged to overlap with the first region when viewed from a direction perpendicular to a plane on which the first ground is arranged; a conductor connecting the ground of the first region to the ground of the second region ; and switching means capable of switching whether the first radiating means or the second radiating means is connected to the input/output point , wherein at least one of the first radiating means and the second radiating means has a plurality of antenna elements, and either the first radiating means or the second radiating means that is not connected to the input/output point functions as a ground.

また、上述のような課題を解決するため、本発明に係る無線装置の一態様は、無線装置であって、無線信号の送受信を行う送受信手段と、第一のグランドおよび第一の放射手段から構成された第一の領域と、第二のグランドおよび第二の放射手段から構成され、前記第一のグランドが配置される平面と垂直の方向から見た場合に前記第一の領域と重なる第二の領域と、前記第一の領域のグランドと前記第二の領域のグランドとを接続する導体と、前記第一のアンテナおよび前記第二のアンテナのいずれを前記送受信手段に接続するかを切り替え可能な切替手段と、所定の条件に基づいて前記切替手段を制御する制御手段と、を含み、前記第一の放射手段および前記第二の放射手段の少なくともいずれかは、複数のアンテナ素子を有し、前記送受信手段と接続されない前記第一の放射手段および前記第二の放射手段のいずれかは、グランドとして機能する。

Moreover, in order to solve the above-mentioned problems, one aspect of a wireless device according to the present invention is a wireless device including: a transmitting/receiving means for transmitting and receiving wireless signals; a first region composed of a first ground and a first radiating means ; a second region composed of a second ground and a second radiating means and overlapping with the first region when viewed from a direction perpendicular to a plane on which the first ground is arranged ; a conductor connecting the ground of the first region to the ground of the second region ; switching means capable of switching whether the first antenna or the second antenna is connected to the transmitting/receiving means; and control means for controlling the switching means based on predetermined conditions, wherein at least one of the first radiating means and the second radiating means has a plurality of antenna elements, and either the first radiating means or the second radiating means that is not connected to the transmitting/receiving means functions as a ground.

本発明により、無線装置の近傍に誘電体や導電体が位置する場合であっても、放射性能が劣化しにくいアンテナを提供することができる。 The present invention provides an antenna whose radiation performance is less likely to deteriorate even when a dielectric or conductive material is located near the wireless device.

実施例1に係るアンテナの一例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an example of an antenna according to the first embodiment; 実施例1に係るアンテナの機能ブロック。3 shows functional blocks of the antenna according to the first embodiment. 実施例1に係るアンテナの基板Aの上方図および下方図。3A and 3B are top and bottom views of a substrate A of the antenna according to the first embodiment. 実施例1に係るアンテナの基板Bの上方図および下方図。4A and 4B are top and bottom views of substrate B of the antenna according to the first embodiment. 実施例1に係るアンテナの動作シーケンス図。FIG. 4 is an operation sequence diagram of the antenna according to the first embodiment. 実施例1に係るアンテナの動作例を示す図。5A to 5C are diagrams showing an example of the operation of the antenna according to the first embodiment. 図6に示す動作例におけるアンテナの放射特性を示す図。7 is a diagram showing radiation characteristics of an antenna in the operation example shown in FIG. 6; 図3および図4に示す基板A及び基板Bの他の実施例を示す図。5A and 5B are diagrams showing another embodiment of the substrate A and the substrate B shown in FIGS. 3 and 4 . 図2に示す機能ブロックの他の実施例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the functional blocks shown in FIG. 2 . 図9に示すアンテナの基板C及び基板Dの上方図および下方図。10A and 10B are top and bottom views of substrates C and D of the antenna shown in FIG. 9 . 実施例2に係るアンテナの一例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing an example of an antenna according to a second embodiment. 図11に示すアンテナの基板Eの上方図。12 is a top view of the antenna substrate E shown in FIG. 11 .

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 The following embodiments are described in detail with reference to the attached drawings. Note that the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Although the embodiments describe multiple features, not all of these multiple features are necessarily essential to the invention, and multiple features may be combined in any manner. Furthermore, in the attached drawings, the same reference numbers are used for the same or similar configurations, and duplicate explanations are omitted.

<実施例1>
本実施例におけるアンテナとして動作する無線装置1の構成を図1に示す。以降、図中で同じ塗りつぶしパターンの部分は指示のない限り同様の機能を有しているものとする。また、図示していない機能や実装部品であっても、同様の効果が得られる全ての構成は本実施例中に含まれる。
Example 1
The configuration of a wireless device 1 that operates as an antenna in this embodiment is shown in Fig. 1. Hereinafter, parts with the same filled-in pattern in the figure have the same function unless otherwise specified. Furthermore, even if the functions or mounted parts are not shown, all configurations that provide the same effect are included in this embodiment.

無線装置は基板101及び基板102を含み、基板の厚み方向であるZ軸方向に略平行に重ねて構成される。基板101及び基板102は中央部分にグランド103及びグランド104をそれぞれ有し、グランド103および104は、複数の導通部(導体)105によって同電位としている。なお、図1の例では、基板101および基板102は異なる基板であるものとして説明するが、多層基板の異なるレイヤ上に実装されてもよい。 The wireless device includes substrates 101 and 102, which are stacked approximately parallel to the Z-axis direction, which is the thickness direction of the substrates. Substrates 101 and 102 each have ground 103 and ground 104 in their central portions, and grounds 103 and 104 are at the same potential via multiple conductive parts (conductors) 105. Note that in the example of FIG. 1, substrates 101 and 102 are described as being different substrates, but they may be mounted on different layers of a multi-layer substrate.

基板101はグランド103を囲むように配置した4つのアンテナ素子(放射部)106を有する。逆F型アンテナの接地端(接地点)はグランド103に電気的に接続され、信号を送受信する給電端(給電点)は給電部107に電気的に接続される。アンテナ素子106は+X方向、+Y方向、-X方向、-Y方向にそれぞれ延伸し、開放端の向きが90度ずつ異なるように配置される。 The substrate 101 has four antenna elements (radiating parts) 106 arranged to surround the ground 103. The ground end (ground point) of the inverted-F antenna is electrically connected to the ground 103, and the power feed end (power feed point) that transmits and receives signals is electrically connected to the power feed part 107. The antenna elements 106 extend in the +X direction, +Y direction, -X direction, and -Y direction, respectively, and are arranged so that the orientation of the open ends differs by 90 degrees.

同様に、基板102はグランド104を囲むように配置したアンテナ素子108を4つ備え、4つのアンテナ素子108は同形状の逆F型アンテナである。逆F型アンテナの接地端はグランド104と導通し、信号を送受信する給電端は給電部109に接続する。アンテナ素子108は+X方向、+Y方向、-X方向、-Y方向にそれぞれ延伸し、開放端の向きが90度ずつ異なるように配置する。なお、アンテナ素子106及びアンテナ素子108の延伸方向は、逆回り、すなわち図1のアンテナを左右反転させた配置であってもよい。 Similarly, the substrate 102 has four antenna elements 108 arranged to surround the ground 104, and the four antenna elements 108 are inverted-F antennas of the same shape. The ground end of the inverted-F antenna is conductive with the ground 104, and the power feed end for transmitting and receiving signals is connected to the power feed unit 109. The antenna elements 108 extend in the +X direction, +Y direction, -X direction, and -Y direction, respectively, and are arranged so that the orientation of the open ends differs by 90 degrees. Note that the extension direction of the antenna elements 106 and 108 may be reversed, that is, the antenna in FIG. 1 may be arranged by flipping it left to right.

なお、本実施例において、基板101と基板102とは、λ/4以下、例えばλ/8以下の距離で離間する。これによって、無線装置1のZ方向のサイズを小さくすることができる。しかしながら、別の例では、例えばλ/4以上の距離で離間してもよい。これによって、基板101のアンテナ素子と基板102のアンテナ素子とが結合することを防ぐことができ、容易にアンテナの設計を行うことができる。なお、本実施例において、アンテナ素子106および108は同形状の逆F型アンテナであるものとして説明を行うが、モノポールアンテナ、パッチアンテナ、導波管アンテナ、およびスロットアンテナの少なくともいずれかが適用されてもよい。 In this embodiment, the substrates 101 and 102 are spaced apart by a distance of λ/4 or less, for example, λ/8 or less. This allows the size of the wireless device 1 in the Z direction to be reduced. However, in another example, the substrates may be spaced apart by a distance of, for example, λ/4 or more. This prevents the antenna element of the substrate 101 from coupling with the antenna element of the substrate 102, making it easier to design the antenna. In this embodiment, the antenna elements 106 and 108 are described as being inverted F-shaped antennas of the same shape, but at least one of a monopole antenna, a patch antenna, a waveguide antenna, and a slot antenna may also be used.

続いて、本実施例に係る無線装置1の機能ブロックを図2に示す。図中において、図1で示した基板101は基板Aに、基板102は基板Bに対応する。また、実線はアンテナが電磁波を放射する周波数帯域のRF信号が通過する経路、点線は特定の機能を制御する信号や情報のやりとりを行う信号が通過する経路、破線は特定の機能や名称を示す。 Functional blocks of the wireless device 1 according to this embodiment are shown in Figure 2. In the figure, board 101 shown in Figure 1 corresponds to board A, and board 102 corresponds to board B. Furthermore, solid lines indicate paths through which RF signals in the frequency band in which the antenna radiates electromagnetic waves pass, dotted lines indicate paths through which signals that control specific functions or signals that exchange information pass, and dashed lines indicate specific functions or names.

無線装置1からのRF信号の送信時に、送受信部201から送信されたRF信号は、切替部202によって経路aか経路bのいずれかに出力される。RF信号が経路aに出力される場合、RF信号は移相部203において4つに分配され、分配された4つのRF信号は位相をそれぞれ0度、90度、180度、270度回転され、アンテナ素子205である基板Aアンテナ1、2、3、4に出力される。 When an RF signal is transmitted from wireless device 1, the RF signal transmitted from transceiver unit 201 is output to either path a or path b by switching unit 202. When the RF signal is output to path a, the RF signal is distributed into four by phase shift unit 203, and the phases of the four distributed RF signals are rotated by 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, respectively, and output to antenna elements 205, which are substrate A antennas 1, 2, 3, and 4.

同様に、RF信号が経路bに出力される場合、RF信号は移相部204において4つに分配され、分配された4つのRF信号は位相をそれぞれ0度、90度、180度、270度回転され、アンテナ素子206である基板Bアンテナ1、2、3、4に出力される。 Similarly, when an RF signal is output to path b, the RF signal is split into four in phase shift section 204, and the phases of the four split RF signals are rotated by 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, respectively, and output to antenna elements 206, which are substrate B antennas 1, 2, 3, and 4.

検出部207は、経路a及びbの特性インピーダンスをモニタリングし、モニタリングしている経路の特性インピーダンスの変化量が閾値を上回った場合に、誘電体や導電体の近接を通知する信号を制御部208へ送信する。ここで、経路aの特性インピーダンスは、経路aおよび経路aに接続されたアンテナを含む特性インピーダンスである。特性インピーダンスは、アンテナ素子205やアンテナ素子206に誘電体や導電体が近接することで増減するため、変化量は方向性結合器などを用いて反射波の電力(反射電力)を測定することで判定可能である。すなわち、検出部207は、反射電力に基づいて誘電体や導電体の近接を検出し、制御部208に通知する。 The detection unit 207 monitors the characteristic impedance of paths a and b, and when the amount of change in the characteristic impedance of the monitored path exceeds a threshold, it transmits a signal to the control unit 208 notifying the proximity of a dielectric or conductor. Here, the characteristic impedance of path a is the characteristic impedance including path a and the antenna connected to path a. Since the characteristic impedance increases or decreases when a dielectric or conductor approaches the antenna element 205 or antenna element 206, the amount of change can be determined by measuring the power of the reflected wave (reflected power) using a directional coupler or the like. That is, the detection unit 207 detects the proximity of a dielectric or conductor based on the reflected power and notifies the control unit 208.

なお、一例では、検出部207から制御部208へは、経路aの特性インピーダンスの変化量と経路bの特性インピーダンスの変化量とのいずれが小さいかを示す信号が送信されてもよい。あるいは、経路aおよび経路bの特性インピーダンスの変化量から、どちらの経路を使用するべきかを示す信号であってもよい。また、別の例では、検出部207は、経路aおよび経路bの少なくとも何れかの特性インピーダンスの値または特性インピーダンスの変化量を示す信号を制御部208に送信し、制御部208が何れの経路を使用するかを判定してもよい。 In one example, the detection unit 207 may transmit to the control unit 208 a signal indicating which of the change in characteristic impedance of path a and the change in characteristic impedance of path b is smaller. Alternatively, the signal may indicate which path should be used based on the change in characteristic impedance of paths a and b. In another example, the detection unit 207 may transmit to the control unit 208 a signal indicating the value of the characteristic impedance or the change in characteristic impedance of at least one of paths a and b, and the control unit 208 may determine which path to use.

なお、一例では、検出部207は、照度センサ、重力センサ、地磁気センサ、加速度センサ、および静電容量センサを少なくとも含むセンサを有し、センサから取得した値によって物体の近接を知らせる信号を制御部に通知してもよい。例えば、基板Aおよび基板Bに配置された照度センサから、基板A側の照度の方が低く、重力センサから、基板Aが地面側を向いていると判定した場合、検出部207は、無線装置が基板A側を下に向けて置かれたことを検知しうる。これによって、制御部208は地面側に向いていない基板Bを用いて無線信号の送受信を行うことができ、放射性能の劣化を防ぐことができる。 In one example, the detection unit 207 may have sensors including at least an illuminance sensor, a gravity sensor, a geomagnetic sensor, an acceleration sensor, and a capacitance sensor, and may notify the control unit of a signal notifying the proximity of an object based on values acquired from the sensors. For example, if the illuminance sensors arranged on boards A and B indicate that the illuminance on the board A side is lower, and the gravity sensor determines that board A faces the ground, the detection unit 207 may detect that the wireless device is placed with the board A side facing down. This allows the control unit 208 to transmit and receive wireless signals using board B, which does not face the ground, and prevents degradation of radiation performance.

制御部208は、検出部207から受け取った信号に基づいて切替部202を制御し、合わせて制御結果を記憶部209に書き込む。切替部202の制御処理については図5を参照して後述する。なお、無線装置1が電磁波を受信する場合は、RF信号が通過する経路が送信時と逆順となるだけで各ブロックにおける機能は変化しない。即ち、アンテナ素子205またはアンテナ素子206で受信したRF信号は、制御部208によって選択された経路aおよび経路bの少なくともいずれかを通じて送受信部201に入力される。 The control unit 208 controls the switching unit 202 based on the signal received from the detection unit 207, and also writes the control result in the storage unit 209. The control process of the switching unit 202 will be described later with reference to FIG. 5. When the wireless device 1 receives electromagnetic waves, the function of each block does not change, except that the route through which the RF signal passes is reversed from that during transmission. That is, the RF signal received by the antenna element 205 or antenna element 206 is input to the transceiver unit 201 through at least one of route a and route b selected by the control unit 208.

次に、図2に記載した基板Aの実施例を図3に示す。基板Aの表層301は、グランド302及びアンテナ素子303、RF線路304を備え、アンテナ素子303の接地端はグランド302と接続され、アンテナ素子303の給電端はRF線路304と接続点(α、β、γ、δとする)と接続される。接続点α、β、γ、δは、アンテナ素子303にとってはRF信号の入出力点として機能する。RF線路304は、グランド302、並びに後述するグランド308およびビア309と併せて、マイクロストリップラインとして動作する。なお、図3では、アンテナ素子303とRF線路304との説明を容易にするために接続点を使用して説明しているが、接続点は導電体上の点であるため、実際には確認できなくてもよい。 Next, an embodiment of the substrate A shown in FIG. 2 is shown in FIG. 3. The surface layer 301 of the substrate A includes a ground 302, an antenna element 303, and an RF line 304. The ground end of the antenna element 303 is connected to the ground 302, and the power supply end of the antenna element 303 is connected to the RF line 304 and connection points (denoted as α, β, γ, and δ). The connection points α, β, γ, and δ function as input and output points of an RF signal for the antenna element 303. The RF line 304 operates as a microstrip line together with the ground 302, as well as a ground 308 and a via 309 described later. Note that in FIG. 3, the connection points are used to facilitate the explanation of the antenna element 303 and the RF line 304, but since the connection points are points on a conductor, they do not need to be confirmed in reality.

基板Aの裏層307は、グランド308及びRF線路304、実装部品310~312を備え、グランド308はビア309によってグランド302と接続される。RFスイッチ310はSPDT(Single-Pole Double-Throw)構造であって、Pole側にRF信号を送受信する無線IC311が接続され、Throw側の一方にRF線路313が、他方にRFコネクタ312が接続される。基板Aの表層301の接続点306(ξとする)と、基板Aの裏層307の接続点314とはビアによって接続される。RF線路313は、無線IC311と接続点314とを接続する。RFスイッチ310を検出部(非図示)及び制御部(非図示)によって切り替えることで、無線IC311をビア306とRFコネクタ312のどちらかに接続する。 The back layer 307 of the substrate A includes a ground 308, an RF line 304, and mounted components 310 to 312, and the ground 308 is connected to the ground 302 by a via 309. The RF switch 310 has a SPDT (single-pole double-throw) structure, with a wireless IC 311 that transmits and receives RF signals connected to the pole side, an RF line 313 connected to one side of the throw side, and an RF connector 312 connected to the other side. A connection point 306 (referred to as ξ) on the surface layer 301 of the substrate A and a connection point 314 on the back layer 307 of the substrate A are connected by a via. The RF line 313 connects the wireless IC 311 to the connection point 314. The RF switch 310 is switched by a detection unit (not shown) and a control unit (not shown) to connect the wireless IC 311 to either the via 306 or the RF connector 312.

RF線路304は、各接続点(α、β、γ、δ)と接続点306(ξ)とを電気的に接続する。RF線路304の線路長は、無線装置の設計周波数におけるRF信号の波長λとξ-α間の線路長L0を用いて、L0+λ/4(ξ-β間)、L0+2λ/4(ξ-γ間)、L0+3λ/4(ξ-δ間)と表せる。設計周波数のRF信号が線路長λ/4の信号線を伝搬する場合、信号の位相は90度回転するため、無線装置の送信動作において、ξに入力したRF信号は各接続点(α、β、γ、δ)において、0度、90度、180度、270度回転して出力される。このため、4つのアンテナ素子303から放射される電磁波を合成したもの(合成波)は円偏波特性を備える。 The RF line 304 electrically connects each connection point (α, β, γ, δ) and the connection point 306 (ξ). The line length of the RF line 304 can be expressed as L 0 + λ/4 (between ξ-β), L 0 + 2λ/4 (between ξ-γ), and L 0 + 3λ/4 (between ξ-δ) using the wavelength λ of the RF signal at the design frequency of the wireless device and the line length L 0 between ξ-α. When an RF signal at the design frequency propagates through a signal line with a line length of λ/4, the phase of the signal rotates 90 degrees, so that in the transmission operation of the wireless device, the RF signal input to ξ is output after rotating 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees at each connection point (α, β, γ, δ). Therefore, the composite (composite wave) of the electromagnetic waves radiated from the four antenna elements 303 has a circular polarization characteristic.

なお、移相部305でRF信号に与えられる位相差の順番は問わず、逆回りの場合は、接続点ξに入力されたRF信号は各接続点(α、β、γ、δ)において、0度、270度、180度、90度回転して出力される。この場合も4つのアンテナ素子303からの合成波は円偏波特性を備える。 The order of the phase differences given to the RF signal by the phase shifter 305 does not matter. In the case of reverse rotation, the RF signal input to the connection point ξ is rotated by 0 degrees, 270 degrees, 180 degrees, and 90 degrees at each connection point (α, β, γ, δ) and output. In this case too, the composite wave from the four antenna elements 303 has circular polarization characteristics.

また、本実施形態では、アンテナ303は、基板301の表層に配置されるものとして説明したが、図3の例において、アンテナ303を基板301の裏層に配置してもよい。また、基板Aを2層基板として示しているが、多層基板の異なるレイヤに実装され、移相部305を多層基板のいずれかのレイヤに設けても良い。 In addition, in this embodiment, the antenna 303 has been described as being disposed on the surface layer of the substrate 301, but in the example of FIG. 3, the antenna 303 may be disposed on the back layer of the substrate 301. Also, although substrate A is shown as a two-layer substrate, it may be mounted on different layers of a multi-layer substrate, and the phase shifter 305 may be provided on any layer of the multi-layer substrate.

次に、図2の無線装置の基板Bの実施例を図4に示す。基板Aと同様に、基板Bの表層401は、グランド402及びアンテナ素子403、RF線路404を備え、アンテナ素子403の接地端はグランド402と接続し、アンテナ素子403の給電端はRF線路404と接続する。移相部405において、アンテナ素子403と接続点406とを結ぶRF線路404は、反時計回りにλ/4ずつ線路長を長くしている。 Next, FIG. 4 shows an example of the substrate B of the wireless device of FIG. 2. As with substrate A, the surface layer 401 of substrate B includes a ground 402, an antenna element 403, and an RF line 404, with the ground end of the antenna element 403 connected to the ground 402 and the feed end of the antenna element 403 connected to the RF line 404. In the phase shift section 405, the RF line 404 connecting the antenna element 403 and the connection point 406 has its line length increased by λ/4 in the counterclockwise direction.

基板Bの裏層407は、グランド408及びRF線路404、実装部品であるRFコネクタ410を備え、グランド408はビア409によってグランド402と接続される。RF線路411は、RFコネクタ410と接続点406とを接続する。なお、基板AのRFコネクタ312と基板BのRFコネクタ410とは、同軸ケーブル(非図示)で接続される。 The back layer 407 of the substrate B includes a ground 408, an RF line 404, and an RF connector 410 which is a mounted component, and the ground 408 is connected to the ground 402 by a via 409. The RF line 411 connects the RF connector 410 to the connection point 406. The RF connector 312 of the substrate A and the RF connector 410 of the substrate B are connected by a coaxial cable (not shown).

無線装置1が無線信号を送信する場合、接続点406から移相部405に入力されたRF信号は、RF線路404によって0度、90度、180度、270度回転してアンテナ素子403に入力される。このため、4つのアンテナ素子403からの合成波は図3を参照して説明したものと同様に円偏波特性を備える。なお、基板Aと同様に、移相部405で与える位相差の順番は問わない。また、図3の例と同様に、図4の例においても、アンテナ403は、基板401の表層に配置されるものとして説明したが、アンテナ403を基板401の裏層に配置してもよい。また、基板Bを2層基板として示しているが、多層基板として移相部405を内層に設けても良い。 When the wireless device 1 transmits a wireless signal, the RF signal input from the connection point 406 to the phase shifter 405 is rotated by 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees by the RF line 404 and input to the antenna element 403. Therefore, the composite wave from the four antenna elements 403 has a circular polarization characteristic similar to that described with reference to FIG. 3. Note that, as with the substrate A, the order of the phase difference provided by the phase shifter 405 does not matter. Also, as with the example of FIG. 3, in the example of FIG. 4, the antenna 403 has been described as being placed on the surface layer of the substrate 401, but the antenna 403 may be placed on the back layer of the substrate 401. Also, although the substrate B is shown as a two-layer substrate, the phase shifter 405 may be provided on an inner layer of the multi-layer substrate.

次に、図2に示す無線装置のフローチャートを図5に示す。図5に示すフローチャートは、無線処理へ電源が投入された場合に制御部208または検出部207によって実行される。無線装置が動作を開始すると、制御部208は記憶部209から初期設定を読み込み、切替部202を制御する(S501)。初期設定は、切替部202の初期経路の設定情報、および制御部208が基板に誘電体または導電体が近接していると判定するために使用する経路の特性インピーダンスの変化量などに関する情報の少なくとも何れかを含む。続いて、送受信部201が信号の送受信を開始すると、送受信が完了するまで、以下のS502~S509の近接の検出と切り替えの制御を繰り返し実行する。 Next, the flowchart of the wireless device shown in FIG. 2 is shown in FIG. 5. The flowchart shown in FIG. 5 is executed by the control unit 208 or the detection unit 207 when power is applied to the wireless processing. When the wireless device starts operation, the control unit 208 reads the initial settings from the storage unit 209 and controls the switching unit 202 (S501). The initial settings include at least one of the following: setting information for the initial path of the switching unit 202, and information on the amount of change in characteristic impedance of the path used by the control unit 208 to determine that a dielectric or conductor is in proximity to the substrate. Next, when the transmitting/receiving unit 201 starts transmitting and receiving a signal, the following steps S502 to S509 of proximity detection and switching control are repeatedly executed until the transmission and reception is completed.

S502では、検出部207から取得した信号に基づいて、制御部208は基板Aへの誘電体や導電体などの近接があるか否かを判定する。S502における近接検知は、制御部208が切替部202を切り替えるように制御するための所定の条件のうちの1つである。制御部208が基板Aへの誘電体や導電体などの近接がないと判定した場合(S502でN)、制御部208は処理をS505に進め、切替部202を制御してRF信号の出力先を経路aに設定する。基板Aへの誘電体や導電体などの近接があると制御部208が判定した場合(S502でY)、制御部208は処理をS504に進め、検出部207から取得した信号に基づいて、基板Bへの誘電体や導電体などの近接があるかを判定する。制御部208が誘電体や導電体などの近接がないと判定した場合(S504でN)、制御部208は処理をS507に進め、切替部202を制御してRF信号の出力先を経路bに設定する。 In S502, the control unit 208 determines whether or not a dielectric or a conductor is in proximity to the substrate A based on the signal acquired from the detection unit 207. The proximity detection in S502 is one of the predetermined conditions for the control unit 208 to control the switching unit 202 to switch. If the control unit 208 determines that a dielectric or a conductor is not in proximity to the substrate A (N in S502), the control unit 208 proceeds to S505 and controls the switching unit 202 to set the output destination of the RF signal to the path a. If the control unit 208 determines that a dielectric or a conductor is in proximity to the substrate A (Y in S502), the control unit 208 proceeds to S504 and determines whether or not a dielectric or a conductor is in proximity to the substrate B based on the signal acquired from the detection unit 207. If the control unit 208 determines that a dielectric or a conductor is not in proximity to the substrate A (N in S504), the control unit 208 proceeds to S507 and controls the switching unit 202 to set the output destination of the RF signal to the path b.

制御部208が基板A及び基板Bの両方に近接があると判定した場合(S504でY)、制御部208は処理をS508に進め、基板A及び基板Bの近接度を比較する。一例では、近接度は、それぞれの経路aおよびbの特性インピーダンスの変化量であってもよい。基板Bの近接度より基板Aの近接度の方が大きくないと制御部208が判定した場合(S506でN)、制御部208は切替部202を制御してRF信号の出力先を経路aに設定する(S507)。一方、基板Bの近接度より基板Aの近接度の方が大きいと判定した場合(S506でY)、制御部208は切替部202を制御してRF信号の出力先を経路bに設定する(S508)。 If the control unit 208 determines that both board A and board B are in proximity (Y in S504), the control unit 208 proceeds to S508 and compares the proximity of board A and board B. In one example, the proximity may be the amount of change in the characteristic impedance of each of paths a and b. If the control unit 208 determines that the proximity of board A is not greater than the proximity of board B (N in S506), the control unit 208 controls the switching unit 202 to set the output destination of the RF signal to path a (S507). On the other hand, if the control unit 208 determines that the proximity of board A is greater than the proximity of board B (Y in S506), the control unit 208 controls the switching unit 202 to set the output destination of the RF signal to path b (S508).

S503、S505、S507、またはS508の処理の後、制御部208は処理をS509に進め、送受信が完了したか否かを判定する。送受信が完了していないと制御部208が判定した場合(S509でN)、制御部208は処理をS502に戻す。一方、送受信が完了したと制御部208が判定した場合(S509でY)、制御部208は最後に設定した経路に関する接続設定を記憶部209に書き込み(S510)、図5の動作を終了する。 After the processing of S503, S505, S507, or S508, the control unit 208 advances the process to S509 and determines whether or not the transmission and reception are complete. If the control unit 208 determines that the transmission and reception are not complete (N in S509), the control unit 208 returns the process to S502. On the other hand, if the control unit 208 determines that the transmission and reception are complete (Y in S509), the control unit 208 writes the connection settings for the last set route to the storage unit 209 (S510), and ends the operation of FIG. 5.

なお、本動作シーケンスは一例であって、S502、S504、およびS506の何れかを実施するのみでも良いし、処理の順序を入れ替えても良い。 Note that this operation sequence is just an example, and it is also possible to perform only S502, S504, or S506, or to change the order of the processes.

図5のフローチャートに従って動作する図1の無線装置の動作例を図6に示す。図6(A)は-Z方向、即ち、基板102の下方に、誘電体601が近接した状態であり、この場合は図5のS503及びS507で説明したように、RF信号の出力先は基板A(+Z方向)に設定される。S503及びS507では、アンテナ素子106の給電点は給電部107に接続するものの、アンテナ素子108の給電端は開放となり、接地端によってグランド104とアンテナ素子108がほぼ同電位となる。このため、アンテナ素子106に対して、グランド103に加えて、導通部105で接続されたグランド104及びアンテナ素子108がグランドとして機能する。Z軸方向に見てアンテナ素子106と誘電体601の間にグランドが挟まることで、誘電体601によるアンテナ素子106の放射性能への影響を抑え、アンテナ素子106の指向性を+Z方向に向けながら円偏波特性を維持することが可能となる。 An example of the operation of the wireless device of FIG. 1 that operates according to the flowchart of FIG. 5 is shown in FIG. 6. FIG. 6(A) shows a state in which the dielectric 601 is close to the -Z direction, that is, below the substrate 102. In this case, as explained in S503 and S507 of FIG. 5, the output destination of the RF signal is set to the substrate A (+Z direction). In S503 and S507, the power feed point of the antenna element 106 is connected to the power feed section 107, but the power feed end of the antenna element 108 is open, and the ground 104 and the antenna element 108 are at approximately the same potential due to the ground end. For this reason, in addition to the ground 103, the ground 104 and the antenna element 108 connected by the conductive section 105 function as grounds for the antenna element 106. By sandwiching the ground between the antenna element 106 and the dielectric 601 when viewed in the Z-axis direction, it is possible to suppress the influence of the dielectric 601 on the radiation performance of the antenna element 106, and to maintain the circular polarization characteristics while directing the directivity of the antenna element 106 in the +Z direction.

図6(B)は+Z方向、即ち、基板101の上方に誘電体602が近接した状態であり、この場合は図5のS505及びS508で説明したように、RF信号の出力先は基板B(-Z方向)に設定される。S505及びS508では、アンテナ素子108の給電端は給電部109に接続するものの、アンテナ素子106の給電端は開放となり、接地端によってグランド103とアンテナ素子106がほぼ同電位となる。そのため、アンテナ素子108に対して、グランド104に加えて、導通部105で接続されたグランド103及びアンテナ素子106がグランド面として機能する。Z軸方向に見てアンテナ素子108と誘電体602の間にグランド面が挟まることで、誘電体602によるアンテナ素子108の放射性能への影響を抑え、アンテナ素子108の指向性を-Z方向に向けながら円偏波特性を維持することが可能となる。 Figure 6 (B) shows the +Z direction, that is, the state where the dielectric 602 is close to the upper part of the substrate 101. In this case, as explained in S505 and S508 of Figure 5, the output destination of the RF signal is set to substrate B (-Z direction). In S505 and S508, the power supply end of the antenna element 108 is connected to the power supply section 109, but the power supply end of the antenna element 106 is open, and the ground 103 and the antenna element 106 are at approximately the same potential due to the ground end. Therefore, in addition to the ground 104, the ground 103 and the antenna element 106 connected by the conductive section 105 function as a ground surface for the antenna element 108. By sandwiching the ground surface between the antenna element 108 and the dielectric 602 when viewed in the Z-axis direction, it is possible to suppress the influence of the dielectric 602 on the radiation performance of the antenna element 108 and maintain the circular polarization characteristics while directing the directivity of the antenna element 108 in the -Z direction.

これによって、例えば本無線装置を人体に装着する場合であっても、誘電体の近接によらず人体から離れる方向に放射することが可能となる。また、本アンテナを金属製の机に天板と平行となるよう設置する際に、導電体の近接によらず天板から離れる方向に放射することが可能となる。ここで、誘電体601及び誘電体602は、人体を想定しているが、特性インピーダンスに影響を与える材質であれば良く、金属などの導電体に対しても同様に機能することができる。 As a result, for example, even when this wireless device is worn on the human body, it is possible to radiate in a direction away from the human body regardless of the proximity of a dielectric. Also, when this antenna is placed on a metal desk so that it is parallel to the top, it is possible to radiate in a direction away from the top regardless of the proximity of a conductor. Here, dielectrics 601 and 602 are assumed to be the human body, but they can be any material that affects the characteristic impedance, and can function in the same way with conductors such as metals.

図6(A)及び図6(B)の920MHzにおける放射特性を図7(A)及び図7(B)に示す。ここで、基板101及び基板102は基板厚が1mm、比誘電率が4.3であり、基板101と基板102との間隔は10mmであり、誘電体601及び誘電体602は厚みが200mm、比誘電率が40であり、逆F型アンテナの素子長は約λ/4である。また、図7(A)において基板102と誘電体601との間隔は3mmであり、図7(B)において基板101と誘電体602との間隔は3mmである。 The radiation characteristics at 920 MHz of Figures 6(A) and 6(B) are shown in Figures 7(A) and 7(B). Here, the substrates 101 and 102 have a substrate thickness of 1 mm and a relative dielectric constant of 4.3, the distance between the substrates 101 and 102 is 10 mm, the dielectrics 601 and 602 have a thickness of 200 mm and a relative dielectric constant of 40, and the element length of the inverted F-shaped antenna is approximately λ/4. In addition, in Figure 7(A), the distance between the substrate 102 and the dielectric 601 is 3 mm, and in Figure 7(B), the distance between the substrate 101 and the dielectric 602 is 3 mm.

図7(A)においては+Z方向に、図7(B)においては-Z方向に最も強い電界強度である、すなわち、図7(A)は+Z方向に、図7(B)は-Z方向にメインローブ(主ビーム)が向いていることがわかる。ここから、誘電体から離れる方向に電磁波を放射していることがわかる。また、図7(A)および図7(B)において水平偏波成分と垂直偏波成分が同程度に放射していることから、どちらの配置であっても円偏波特性を備えていることがわかる。なお、ここで示した基板の形状、材質やアンテナサイズは一例であって、アンテナ素子の周囲への高誘電体の封入、樹脂との一体成型、および基板間の支持部材と導通部の共用化など、同様の効果が得られる全ての変形例は本実施例中に含まれる。例えば、基板間の支持部材と導通部を共用化する場合は、導通部105は金属柱であり、基板間の固定部材としても機能する。また、基板101と基板102に分離せず、アンテナ素子106及びアンテナ素子108、グランド103、およびグランド104といった構成要素を多層基板中に設けても良い。この場合、導通部105は層間を接続するビアによって構成することができる。 In FIG. 7(A), the electric field intensity is strongest in the +Z direction, and in FIG. 7(B), the electric field intensity is strongest in the -Z direction. In other words, the main lobe (main beam) is directed in the +Z direction in FIG. 7(A) and in the -Z direction in FIG. 7(B). From this, it can be seen that the electromagnetic wave is radiated in a direction away from the dielectric. Also, since the horizontally polarized component and the vertically polarized component are radiated to the same extent in FIG. 7(A) and FIG. 7(B), it can be seen that either arrangement has a circular polarization characteristic. Note that the shape, material, and antenna size of the substrate shown here are examples, and all modified examples that can obtain the same effect, such as the inclusion of a high dielectric around the antenna element, integral molding with resin, and sharing of the support member and conductive part between the substrates, are included in this embodiment. For example, when the support member and conductive part between the substrates are shared, the conductive part 105 is a metal column and also functions as a fixing member between the substrates. Also, instead of separating the substrates 101 and 102, components such as antenna element 106, antenna element 108, ground 103, and ground 104 may be provided in a multi-layer substrate. In this case, the conductive portion 105 may be formed by a via that connects the layers.

続いて、基板A及び基板Bの他の構成例を図8に示す。基板A及び基板Bの表層801は、グランド802及びアンテナ素子803、RF線路804を備える。 Next, another example of the configuration of the substrate A and the substrate B is shown in FIG. 8. The surface layer 801 of the substrate A and the substrate B includes a ground 802, an antenna element 803, and an RF line 804.

アンテナ素子803の接地端はグランド802と接続し、グランド802は裏層(非図示)に導通するビア805を備え、アンテナ素子803の給電端はRF線路804と接続点(α、β、γ、δとする)で接続する。RF線路804はコプレナ線路またはグランド付きコプレナ線路として動作する。 The ground end of the antenna element 803 is connected to the ground 802, which has a via 805 that is conductive to the back layer (not shown), and the feed end of the antenna element 803 is connected to the RF line 804 at connection points (denoted as α, β, γ, and δ). The RF line 804 operates as a coplanar line or a coplanar line with a ground.

移相部806は内部を通過するRF信号にn×π/2度(nは整数)の位相差を与えることが可能な実装部品であり、ビアを介して裏層(非図示)に導通する接続点807(ξとする)と各接続点(α、β、γ、δ)にRF線路804を通じて接続する。無線装置が電磁波を放射する場合、接続点ξに入力したRF信号は各接続点(α、β、γ、δ)において、0度、90度、180度、270度回転して出力される。これによって、4つのアンテナ素子803から放射される電磁波の合成波は円偏波特性を備える。なお、移相部806で与える位相差の順番は変更されてもよい。例えば、接続点ξに入力したRF信号は各接続点(α、β、γ、δ)において、0度、270度、180度、90度回転して出力されてもよく、この場合にも4つのアンテナ素子803からの合成波は円偏波特性を備える。 The phase shifter 806 is a mounting component capable of imparting a phase difference of n×π/2 degrees (n is an integer) to the RF signal passing through it, and is connected to a connection point 807 (referred to as ξ) that is conductive to the back layer (not shown) through a via and each connection point (α, β, γ, δ) through an RF line 804. When the wireless device radiates electromagnetic waves, the RF signal input to the connection point ξ is rotated 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees at each connection point (α, β, γ, δ) and output. As a result, the composite wave of the electromagnetic waves radiated from the four antenna elements 803 has a circular polarization characteristic. Note that the order of the phase differences imparted by the phase shifter 806 may be changed. For example, the RF signal input to the connection point ξ may be rotated 0 degrees, 270 degrees, 180 degrees, and 90 degrees at each connection point (α, β, γ, δ) and output, and in this case, the composite wave from the four antenna elements 803 also has a circular polarization characteristic.

なお、本無線装置は、例えばRFID(Radio Frequency Identifier)やGPS(Global Positioning System)、Wi-FiやLTE(Long Term Evolution)などの無線通信システムにも適用可能である。 This wireless device can also be applied to wireless communication systems such as RFID (Radio Frequency Identifier), GPS (Global Positioning System), Wi-Fi, and LTE (Long Term Evolution).

以上説明したように、実施例1に係る無線装置は、基板の近傍に誘電体や導電体が位置する場合に、基板のどちらの面により近接しているかを判定し、判定に基づいて電磁波の送受信を行う基板を決定する。これによって、無線装置の近傍に誘電体や導電体が位置する場合であっても、放射性能の劣化を抑えることができる。 As described above, when a dielectric or conductor is located near a substrate, the wireless device according to the first embodiment determines which side of the substrate the device is closer to, and determines the substrate for transmitting and receiving electromagnetic waves based on the determination. This makes it possible to suppress degradation of radiation performance even when a dielectric or conductor is located near the wireless device.

<実施例2>
実施例1では、送受信部から出力されたRF信号を切替部でいずれかの基板に出力し、それぞれの基板ごとにRF信号に位相シフトする構成について説明した。実施例2では、送受信部から出力されたRF信号を4つに分配し、移相器で分配したRF信号のそれぞれを移相した後、移相した4つのRF信号のそれぞれに対して切替部でいずれかの基板に出力を切り替える構成について説明する。なお、実施例1と同様の構成、機能、または処理については同様の参照符号を使用し、説明を省略する。
Example 2
In the first embodiment, a configuration was described in which an RF signal output from a transmitting/receiving unit is output to one of the boards by a switching unit, and the RF signal is phase-shifted for each board. In the second embodiment, a configuration will be described in which an RF signal output from a transmitting/receiving unit is divided into four, each of the divided RF signals is phase-shifted by a phase shifter, and then the output of each of the four phase-shifted RF signals is switched to one of the boards by a switching unit. Note that the same reference numerals are used for configurations, functions, or processes as those in the first embodiment, and descriptions thereof will be omitted.

本実施例における無線装置の機能ブロックを図9に示す。図中において、図1で示した基板101が基板Cに、基板102が基板Dに対応するものとして説明を行う。すなわち、基板Cは、Z軸方向で基板Dの上方で、基板Dと略平行になるように配置される。無線装置からのRF信号の送信時に、送受信部901から出力されたRF信号は移相部902を経て、4つに分配されて4つの切替部903にそれぞれ入力される。移相部902では、入力されたRF信号を4つに分配した上で位相をそれぞれ0度、90度、180度、270度回転させ、4つの切替部903に出力する。 The functional blocks of the wireless device in this embodiment are shown in FIG. 9. In the figure, the explanation will be made assuming that the substrate 101 shown in FIG. 1 corresponds to substrate C, and the substrate 102 corresponds to substrate D. That is, substrate C is disposed above substrate D in the Z-axis direction and approximately parallel to substrate D. When an RF signal is transmitted from the wireless device, the RF signal output from the transceiver unit 901 passes through the phase shift unit 902, is distributed into four, and is input to each of the four switching units 903. The phase shift unit 902 distributes the input RF signal into four, rotates the phase by 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, and outputs the signal to the four switching units 903.

切替部903では、入力されたRF信号を経路cか経路dのいずれに出力するかを切り替える。経路cは、移相部902からの出力信号をそれぞれアンテナ素子904である基板Cアンテナ1、基板Cアンテナ2、基板Cアンテナ3、基板Cアンテナ4に出力するためのRF線路である。一方、経路dは、移相部902からの出力信号をそれぞれアンテナ素子905である基板Dアンテナ1、基板Dアンテナ2、基板Dアンテナ3、基板Dアンテナ4に出力するためのRF線路である。 The switching unit 903 switches whether the input RF signal is output to path c or path d. Path c is an RF line for outputting the output signal from the phase shift unit 902 to the antenna elements 904, that is, substrate C antenna 1, substrate C antenna 2, substrate C antenna 3, and substrate C antenna 4. On the other hand, path d is an RF line for outputting the output signal from the phase shift unit 902 to the antenna elements 905, that is, substrate D antenna 1, substrate D antenna 2, substrate D antenna 3, and substrate D antenna 4.

検出部906は、経路c及びdの特性インピーダンスをモニタリングし、モニタリングしている経路の特性インピーダンスの変化量が閾値を上回った場合に、誘電体や導電体の近接を通知する信号を制御・記憶部907に通知する。ここで、経路cの特性インピーダンスは、経路cおよび経路cに接続されたアンテナを含む特性インピーダンスである。検出部906は、基板Cのアンテナ1からアンテナ4のうちの少なくとも1つ、及び基板Dのアンテナ1からアンテナ4のうちの少なくとも1つのアンテナの特性インピーダンスをモニタリングする。制御・記憶部907は検出部906が通知した情報を元に切替部903を制御し、その制御結果を保持する。 The detection unit 906 monitors the characteristic impedance of paths c and d, and when the change in the characteristic impedance of the monitored path exceeds a threshold value, it notifies the control/storage unit 907 of a signal notifying the proximity of a dielectric or conductor. Here, the characteristic impedance of path c is the characteristic impedance including path c and the antenna connected to path c. The detection unit 906 monitors the characteristic impedance of at least one of antennas 1 to 4 of substrate C, and at least one of antennas 1 to 4 of substrate D. The control/storage unit 907 controls the switching unit 903 based on the information notified by the detection unit 906, and holds the control results.

次に、図10(A)に基板Cの上方図を、図10(B)に基板Dの上方図を示す。基板Cの表層1001には、グランド1002、アンテナ素子1003、およびRF線路1004が配置される。アンテナ素子1003の接地端はグランド1002と接続し、グランド1002は、裏層(非図示)に導通するビア1005を備え、アンテナ素子1003の給電端はRF線路1004と接続する。 Next, FIG. 10(A) shows a top view of substrate C, and FIG. 10(B) shows a top view of substrate D. A ground 1002, an antenna element 1003, and an RF line 1004 are arranged on the surface layer 1001 of substrate C. The ground end of antenna element 1003 is connected to ground 1002, and ground 1002 has a via 1005 that is conductive to the back layer (not shown), and the feed end of antenna element 1003 is connected to RF line 1004.

移相部1006は入力されたRF信号を分岐し、n×90度(nは整数)の位相差を与えることが可能な実装部品であり、図10(A)の例では入力されたRF信号を4つに分岐し、それぞれに0度、90度、180度、270度の位相シフトを与える。移相部1006からの4つの出力信号が4つのアンテナ素子1003に入力されると、合成波として円偏波特性を備える。一例では、移相部1006は可変移相器であってもよい。各RF線路1004は、移相部1006からアンテナ素子1003の間に1入力2出力の切替部1008を備え、切替部1008の入力側はRF線路1004に接続される。切替部1008の出力は、一方がアンテナ素子1003に、他方がRFコネクタ1009に接続される。 The phase shifter 1006 is a mounting component that can split an input RF signal and give a phase difference of n x 90 degrees (n is an integer). In the example of FIG. 10(A), the input RF signal is split into four, and a phase shift of 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees is given to each of them. When the four output signals from the phase shifter 1006 are input to the four antenna elements 1003, the composite wave has a circular polarization characteristic. In one example, the phase shifter 1006 may be a variable phase shifter. Each RF line 1004 has a one-input, two-output switching unit 1008 between the phase shifter 1006 and the antenna element 1003, and the input side of the switching unit 1008 is connected to the RF line 1004. One output of the switching unit 1008 is connected to the antenna element 1003, and the other output is connected to the RF connector 1009.

基板Dの表層1010は、グランド1011及びアンテナ素子1012、RF線路1013を備える。アンテナ素子1012の接地端はグランド1011と接続し、グランド1011は裏層(非図示)に導通するビア1014を備え、アンテナ素子1012の給電端はRF線路1013を通じてRFコネクタ1015と接続する。本実施例において、基板CのRFコネクタ1009と基板DのRFコネクタ1015とは、同軸ケーブル(非図示)で接続されるものとして説明を行うが、RFコネクタ1009および1015が電気的に接続されれば他の構成が採用されてもよい。一例では、基板CおよびDが多層基板で実装される場合は、RFコネクタ1009および1015はビアによって接続される接続点であってもよい。 The surface layer 1010 of the substrate D includes a ground 1011, an antenna element 1012, and an RF line 1013. The ground end of the antenna element 1012 is connected to the ground 1011, the ground 1011 includes a via 1014 that is conductive to the back layer (not shown), and the power supply end of the antenna element 1012 is connected to the RF connector 1015 through the RF line 1013. In this embodiment, the RF connector 1009 of the substrate C and the RF connector 1015 of the substrate D are described as being connected by a coaxial cable (not shown), but other configurations may be adopted as long as the RF connectors 1009 and 1015 are electrically connected. In one example, when the substrates C and D are implemented as a multilayer substrate, the RF connectors 1009 and 1015 may be connection points connected by vias.

本実施例においても、図5を参照して説明した実施例1の放射切り替えに関するフローチャートを適用可能であるため、説明を省略する。 The flowchart for radiation switching in Example 1 described with reference to FIG. 5 can also be applied to this example, so a description thereof will be omitted.

-Z方向である基板Dの下方に誘電体または導電体が近接して位置する場合、切替部1008はRF線路1004とアンテナ素子1003を接続し、RFコネクタ1009側を開放とする。この場合、基板D上のアンテナ素子1012は接地端によってグランド1011及びグランド1002とほぼ同電位となることで、アンテナ素子1003に対してグランド面として機能する。これによって、アンテナ素子1003の指向性を+Z方向に向けながら、-Z方向に近接して位置する誘電体または導電体の有無に関わらず円偏波特性を維持することが可能となる。 When a dielectric or conductor is located nearby below the substrate D in the -Z direction, the switching unit 1008 connects the RF line 1004 to the antenna element 1003, and leaves the RF connector 1009 side open. In this case, the antenna element 1012 on the substrate D is at approximately the same potential as the ground 1011 and ground 1002 due to the ground end, and functions as a ground surface with respect to the antenna element 1003. This makes it possible to orient the directivity of the antenna element 1003 in the +Z direction while maintaining circular polarization characteristics regardless of the presence or absence of a dielectric or conductor located nearby in the -Z direction.

一方、+Z方向である基板Cの上方に誘電体または導電体が近接して位置する場合、切替部1008はRF線路1004とRFコネクタ1009を接続し、アンテナ素子1003を開放とする。アンテナ素子1003は接地端によってグランド1002及びグランド1011とほぼ同電位となることで、アンテナ素子1012に対してグランド面として機能する。これによって、アンテナ素子1012の指向性を-Z方向に向けながら、+Z方向に近接して位置する誘電体または導電体の有無に関わらず円偏波特性を維持することが可能となる。 On the other hand, when a dielectric or conductor is located nearby above the substrate C in the +Z direction, the switching unit 1008 connects the RF line 1004 to the RF connector 1009 and opens the antenna element 1003. The ground end of the antenna element 1003 makes it approximately equal in potential to the grounds 1002 and 1011, and it functions as a ground surface with respect to the antenna element 1012. This makes it possible to orient the directivity of the antenna element 1012 in the -Z direction while maintaining the circular polarization characteristics regardless of the presence or absence of a dielectric or conductor located nearby in the +Z direction.

以上説明したように、実施例2に係る無線装置は、出力するRF信号を、移相した後にいずれの基板に出力するかを切り替える。これによって、移相器を基板ごとに用意する必要がなく、移相器に係る回路規模またはコストを抑えることができる。 As described above, the wireless device according to the second embodiment switches to which board the RF signal is output after being phase-shifted. This eliminates the need to prepare a phase shifter for each board, and reduces the circuit scale or cost associated with the phase shifter.

<実施例3>
本実施形態では、切替部202は、経路aおよびbのいずれかを送受信部201に電気的に接続するか、開放するかを切り替えるものとして説明を行った。一例では、切替部202は、経路aおよびbのいずれか一方を送受信部201に電気的に接続し、他方をグランドに電気的に接続するよう動作してもよい。この場合、アンテナ素子205およびアンテナ素子206は、グランドとの接続点を有しなくても、切替部202でグランドに接続された場合には、グランドとして機能することができる。これによって、グランドとの接続点を有しないアンテナを使用して無線装置1を実現することができる。
Example 3
In the present embodiment, the switching unit 202 has been described as switching between electrically connecting and disconnecting either of the paths a and b to the transceiver unit 201. In one example, the switching unit 202 may operate to electrically connect either of the paths a and b to the transceiver unit 201 and electrically connect the other to ground. In this case, even if the antenna element 205 and the antenna element 206 do not have a connection point to ground, they can function as ground when connected to ground by the switching unit 202. This makes it possible to realize the wireless device 1 using an antenna that does not have a connection point to ground.

実施例3では、切替部および移相部とアンテナ素子とが異なる基板に配置される構成例について説明する。本実施例に係る無線装置の機能ブロックを図11に示す。なお、実施例1及び実施例2と同様の構成、処理、機能に関しては説明を省略する。 In Example 3, a configuration example will be described in which the switching unit and phase shift unit are arranged on different substrates from the antenna element. A functional block diagram of the wireless device according to this example is shown in FIG. 11. Note that descriptions of the same configuration, processing, and functions as those in Examples 1 and 2 will be omitted.

無線装置は基板1101(基板E)および基板1102(基板F)、基板1103(基板G)を基板の厚み方向であるZ軸方向に重ねて、基板EとFとで基板Gを挟むように構成され、基板Gはグランド1104を中央部分に備える。 The wireless device is configured by stacking board 1101 (board E), board 1102 (board F), and board 1103 (board G) in the Z-axis direction, which is the thickness direction of the boards, with board G sandwiched between boards E and F, and board G having ground 1104 in the center.

基板EはZ軸方向から見てグランド1104を囲むように配置したアンテナ素子1105を4つ備え、4つのアンテナ素子1105は同形状の逆F型アンテナである。逆F型アンテナの接地端は導通部1106を通じてグランド1104と導通し、信号を送受信する給電端は導通部1107を通じて給電部1108に接続する。アンテナ素子1105は+X方向、+Y方向、-X方向、-Y方向にそれぞれ延伸し、開放端の向きが90度ずつ異なるように配置する。 Substrate E has four antenna elements 1105 arranged to surround ground 1104 when viewed from the Z-axis direction, and the four antenna elements 1105 are inverted-F antennas of the same shape. The ground end of the inverted-F antenna is conductive to ground 1104 through conductive part 1106, and the power supply end that transmits and receives signals is connected to power supply part 1108 through conductive part 1107. The antenna elements 1105 extend in the +X direction, +Y direction, -X direction, and -Y direction, respectively, and are arranged so that the orientation of the open ends differs by 90 degrees.

同様に、基板FはZ軸方向から見てグランド1104を囲むように配置したアンテナ素子1109を4つ備え、4つのアンテナ素子1109は同じ形状の逆F型アンテナである。逆F型アンテナの接地端は導通部1110を通じてグランド1104と導通し、信号を送受信する給電端は導通部1111を通じて給電部1108に接続する。アンテナ素子1109は+X方向、+Y方向、-X方向、-Y方向にそれぞれ延伸し、開放端の向きが90度ずつ異なるように配置する。 Similarly, substrate F has four antenna elements 1109 arranged to surround ground 1104 when viewed from the Z-axis direction, and the four antenna elements 1109 are inverted-F antennas of the same shape. The ground end of the inverted-F antenna is conductive with ground 1104 through conductive part 1110, and the power supply end for transmitting and receiving signals is connected to power supply part 1108 through conductive part 1111. The antenna elements 1109 extend in the +X direction, +Y direction, -X direction, and -Y direction, respectively, and are arranged so that the orientation of the open ends differs by 90 degrees.

基板Gの構成例を図12に示す。図12において、基板Gの表層1201には、グランド1202及びRF線路1203を備え、グランド1202は裏面(非図示)に導通するビア1204を備える。RF線路1203は、ビア1205と4つの切替部1207とを接続し、送受信部901からのRF信号を4つに分岐し、分岐した4つのRF信号の位相をずらす移相部1206として動作する。 An example of the configuration of substrate G is shown in FIG. 12. In FIG. 12, the surface layer 1201 of substrate G includes a ground 1202 and an RF line 1203, and the ground 1202 includes a via 1204 that is conductive to the back surface (not shown). The RF line 1203 connects the via 1205 to four switching units 1207, branches the RF signal from the transmitting/receiving unit 901 into four, and operates as a phase shift unit 1206 that shifts the phase of the four branched RF signals.

移相部1206では、入力されたRF信号を4つに分岐し、分岐したRF信号にそれぞれn×90度(nは整数)の位相差を与える。図12の例では入力されたRF信号を4つに分岐し、それぞれに0度、90度、180度、270度の位相シフトを与える。位相シフトされたRF信号は、切替部1207に入力される。切替部1207は2つの出力(不図示)を有し、一方は基板Eの接続点1107に接続された同軸ケーブル(不図示)に接続され、他方は基板Fの接続点1111に接続された同軸ケーブル(不図示)に接続される。なお、4つの切替部1207は、RF信号の出力先が4つの切替部1207で同一となるように制御される。すなわち、切替部1207は、基板Eの4つのアンテナ1105にRF信号が出力されるか、基板Fの4つのアンテナ1109にRF信号が出力されるかを切り替える。これによって、アンテナ素子(非図示)からの合成波は円偏波特性を備える。なお、図11で示した導通部1110はグランド1202のどこに接続しても良く、接続方法は同軸ケーブルのような実装部品ではなく、金属柱といった基板間の支持部材を流用することができる。 In the phase shift unit 1206, the input RF signal is branched into four, and a phase difference of n×90 degrees (n is an integer) is given to each of the branched RF signals. In the example of FIG. 12, the input RF signal is branched into four, and a phase shift of 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees is given to each of the branched RF signals. The phase-shifted RF signal is input to the switching unit 1207. The switching unit 1207 has two outputs (not shown), one of which is connected to a coaxial cable (not shown) connected to the connection point 1107 of the substrate E, and the other is connected to a coaxial cable (not shown) connected to the connection point 1111 of the substrate F. The four switching units 1207 are controlled so that the output destination of the RF signal is the same for the four switching units 1207. In other words, the switching unit 1207 switches whether the RF signal is output to the four antennas 1105 of the substrate E or the four antennas 1109 of the substrate F. As a result, the composite wave from the antenna element (not shown) has circular polarization characteristics. Note that the conductive part 1110 shown in FIG. 11 can be connected anywhere on the ground 1202, and the connection method does not require a mounted component such as a coaxial cable, but can utilize a support member between boards, such as a metal pole.

本実施例において、フローチャートの動作は実施例1及び2と同様であるため説明を省略する。すなわち、-Z方向である基板Fの下方に誘電体または導電体が近接して位置する場合、アンテナ素子1105は給電部1108と接続し、アンテナ素子1109はグランド1104と接続する。このため、アンテナ素子1105の指向性を+Z方向に向けながら、-Z方向にある誘電体の有無に関わらず円偏波特性を維持することが可能となる。一方、+Z方向である基板Eの上方に誘電体または導電体が近接して位置する場合、アンテナ素子1109は給電部1108と接続し、アンテナ素子1105はグランド1104と接続する。このため、アンテナ素子1109の指向性を-Z方向に向けながら、+Z方向にある誘電体の有無に関わらず円偏波特性を維持することが可能となる。 In this embodiment, the operation of the flowchart is the same as in the first and second embodiments, so the description will be omitted. That is, when a dielectric or conductor is located close to the bottom of the substrate F in the -Z direction, the antenna element 1105 is connected to the power supply 1108, and the antenna element 1109 is connected to the ground 1104. Therefore, while the directivity of the antenna element 1105 is oriented in the +Z direction, it is possible to maintain the circular polarization characteristics regardless of the presence or absence of a dielectric in the -Z direction. On the other hand, when a dielectric or conductor is located close to the top of the substrate E in the +Z direction, the antenna element 1109 is connected to the power supply 1108, and the antenna element 1105 is connected to the ground 1104. Therefore, while the directivity of the antenna element 1109 is oriented in the -Z direction, it is possible to maintain the circular polarization characteristics regardless of the presence or absence of a dielectric in the +Z direction.

以上説明したように、実施例3に係る無線装置は、切替部および移相部がアンテナとは異なる基板に配置される。これによって、切替部および移相部がアンテナに与える影響を小さくすることができ、アンテナの設計が容易になる。 As described above, in the wireless device according to the third embodiment, the switching unit and the phase shift unit are arranged on a different substrate from the antenna. This reduces the influence of the switching unit and the phase shift unit on the antenna, making it easier to design the antenna.

<その他の実施形態>
本実施形態に係る無線装置は、記憶部209に記憶されたプログラムと検出部207の検出結果に基づいて切替部202を制御するものとして説明を行ったが、送受信部201で受信した制御信号に基づいて切替部202を制御してもよい。すなわち、制御部208は、アンテナ素子106およびアンテナ素子108の少なくともいずれかで受信した制御信号に基づいて切替部202を制御してもよい。
<Other embodiments>
Although the wireless device according to the present embodiment has been described as controlling the switching unit 202 based on the program stored in the storage unit 209 and the detection result of the detection unit 207, the switching unit 202 may be controlled based on a control signal received by the transmission/reception unit 201. In other words, the control unit 208 may control the switching unit 202 based on a control signal received by at least one of the antenna element 106 and the antenna element 108.

本実施形態に係る無線装置の基板は、4個のアンテナ素子を有するものとして説明を行ったが、アンテナ素子の数はこれに限定されない。例えば、基板は円状に配置されたn個(nは1以上の整数)のアンテナ素子を有し、n個のアンテナ素子は時計回りにi番目のアンテナ素子ごとに、360/n度のi倍(整数倍)の位相差で給電されてもよい。これによって、アンテナ素子の数によらず、楕円偏波の電磁波を送受信することができる。 The substrate of the wireless device according to this embodiment has been described as having four antenna elements, but the number of antenna elements is not limited to this. For example, the substrate may have n antenna elements (n is an integer equal to or greater than 1) arranged in a circle, and the n antenna elements may be fed with power in a clockwise direction for every i-th antenna element with a phase difference of i times (integer multiple) 360/n degrees. This makes it possible to transmit and receive elliptically polarized electromagnetic waves regardless of the number of antenna elements.

本実施形態に係る無線装置は、誘電体または導電体が近接して位置する場合に、誘電体または導電体から離れる方向に電磁波を放射する実施例を用いて説明された。一例では、本実施形態に係る無線装置は、誘電体または導電体が近接して位置する場合に、誘電体または導電体から離れる方向に電波を放射する実施例にも適用可能である。例えば、人体に近接して配置される無線装置であって、体内にあるカプセル型の小腸内視鏡と通信する無線装置では、人体などの誘電体に近接した場合に、人体の内部に向けて電磁波を放射する必要がある。このため、無線装置は、人体に近接して配置された場合に、無線装置に誘電体または導電体が近接していない場合と比較して、アンテナの特性インピーダンスの変化が大きい基板側に電磁波を放射することで、体内にある通信装置と通信することができる。この場合、無線装置が備えるアンテナは、人体の比誘電率に合わせて設計されてもよい。 The wireless device according to the present embodiment has been described using an example in which, when a dielectric or conductor is located nearby, the wireless device radiates electromagnetic waves in a direction away from the dielectric or conductor. In one example, the wireless device according to the present embodiment can also be applied to an example in which, when a dielectric or conductor is located nearby, the wireless device radiates radio waves in a direction away from the dielectric or conductor. For example, in a wireless device that is placed near the human body and communicates with a capsule-type small intestine endoscope inside the body, when the wireless device is placed near a dielectric such as the human body, it is necessary to radiate electromagnetic waves toward the inside of the human body. Therefore, when the wireless device is placed near the human body, the change in the characteristic impedance of the antenna is larger than when a dielectric or conductor is not located near the wireless device, and the wireless device can communicate with a communication device inside the body by radiating electromagnetic waves to the board side. In this case, the antenna provided in the wireless device may be designed to match the relative dielectric constant of the human body.

上述した実施形態は、以下の処理を実行することによっても実行される。すなわち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUまたはMPU)が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。これによって、上述した目的を達成することができる。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することとなり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、CD-R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM、DVDなどを用いることができる。 The above-mentioned embodiment can also be implemented by executing the following process. That is, a recording medium on which the program code of the software that realizes the functions of the above-mentioned embodiment is recorded is supplied to a system or device. Then, the computer (or CPU or MPU) of the system or device reads and executes the program code stored in the recording medium. This makes it possible to achieve the above-mentioned object. In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-mentioned embodiment, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention. Examples of storage media for supplying the program code include flexible disks, hard disks, optical disks, magneto-optical disks, CD-ROMs, CD-Rs, magnetic tapes, non-volatile memory cards, ROMs, DVDs, etc. can be used.

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following claims are appended to disclose the scope of the invention.

101、102:基板、103、104:グランド、105:導通部、106、108:アンテナ素子、107、109:給電部、201:送受信部、202:切替部、203、204:移相部、207:検出部、208:制御部、209:記憶部 101, 102: Substrate, 103, 104: Ground, 105: Conduction section, 106, 108: Antenna element, 107, 109: Power supply section, 201: Transmitter/receiver section, 202: Switching section, 203, 204: Phase shift section, 207: Detector section, 208: Control section, 209: Memory section

Claims (20)

アンテナであって、
無線信号の入出力を行う入出力点と、
第一のグランドおよび第一の放射手段から構成された第一の領域と、
第二のグランドおよび第二の放射手段から構成され、前記第一のグランドが配置される平面と垂直の方向から見た場合に前記第一の領域と重なるよう配置される第二の領域と、
前記第一の領域のグランドと前記第二の領域のグランドとを接続する導体と、
前記第一の放射手段および前記第二の放射手段のいずれを前記入出力点に接続するかを切り替え可能な切替手段と、
を備え、
前記第一の放射手段および前記第二の放射手段の少なくともいずれかは、複数のアンテナ素子を有し、
前記入出力点と電気的に接続されない前記第一の放射手段および前記第二の放射手段のいずれかは、グランドとして機能することを特徴とするアンテナ。
An antenna,
an input/output point for inputting and outputting a wireless signal;
a first region comprising a first ground and a first radiating means;
a second region including a second ground and a second radiating means, the second region being arranged to overlap with the first region when viewed from a direction perpendicular to a plane on which the first ground is arranged ;
a conductor connecting a ground of the first region and a ground of the second region ;
a switching means capable of switching whether the first radiating means or the second radiating means is connected to the input/output point;
Equipped with
At least one of the first radiating means and the second radiating means has a plurality of antenna elements;
13. The antenna according to claim 12, wherein either the first radiating means or the second radiating means that is not electrically connected to the input/output point functions as a ground.
前記第一の放射手段は、前記入出力点と接続された場合に、前記第一の放射手段から前記第二の領域の方向とは異なる方向にメインローブを有する電磁波を放射し、
前記第二の放射手段は、前記入出力点と接続された場合に、前記第二の放射手段から前記第一の領域の方向とは異なる方向にメインローブを有する電磁波を放射することを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。
the first radiating means, when connected to the input/output point, radiates an electromagnetic wave having a main lobe from the first radiating means in a direction different from a direction of the second region ;
2. The antenna according to claim 1, wherein the second radiating means, when connected to the input/output point, radiates an electromagnetic wave having a main lobe from the second radiating means in a direction different from a direction of the first region .
前記第一の領域は第一の基板に配置され、前記第二の領域は第二の基板に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ。 3. The antenna according to claim 1 , wherein the first region is disposed on a first substrate, and the second region is disposed on a second substrate . 前記複数のアンテナ素子は、前記第一のグランドおよび前記第二のグランドの少なくともいずれかの周囲を囲むように配置されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のアンテナ。 4. The antenna according to claim 1 , wherein the plurality of antenna elements are arranged so as to surround at least one of the first ground and the second ground. 前記複数のアンテナ素子の少なくともいずれかは、
前記第一のグランドまたは前記第二のグランドに接続される接地点と、
前記切替手段と接続される給電点と、
を有し、
前記入出力点と接続されない前記第一の放射手段および前記第二の放射手段のいずれかが有する前記複数のアンテナ素子の給電点は開放されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のアンテナ。
At least one of the plurality of antenna elements
a ground point connected to the first ground or the second ground;
A power supply point connected to the switching means;
having
5. The antenna according to claim 1, wherein the feeding points of the plurality of antenna elements of either the first radiating means or the second radiating means that is not connected to the input/output point are open .
前記第一の放射手段および前記第二の放射手段は、同じ数の複数のアンテナ素子を含み、
前記第一の放射手段および前記第二の放射手段のそれぞれと前記切替手段との間に配置され、前記切替手段からの無線信号を前記複数のアンテナ素子の数に分岐させる分岐手段と、
前記分岐手段と前記複数のアンテナ素子の少なくともいずれかとの間に配置された移相手段であって、前記複数のアンテナ素子の数の分岐の少なくとも1つに位相シフトを与える移相手段をさらに有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のアンテナ。
the first radiating means and the second radiating means include the same number of antenna elements;
a branching means arranged between the first radiating means and the second radiating means and the switching means, the branching means branching a radio signal from the switching means into a number equal to the number of the plurality of antenna elements;
6. An antenna as claimed in claim 1, further comprising phase shifting means arranged between said branching means and at least one of said plurality of antenna elements, said phase shifting means providing a phase shift to at least one of said branches equal in number to said plurality of antenna elements.
前記第一の放射手段および前記第二の放射手段は、同じ数の複数のアンテナ素子を含み、
前記入出力点と前記切替手段との間に配置され、前記入出力点からの無線信号を前記複数のアンテナ素子の数に分岐させる分岐手段と、
前記分岐手段と前記入出力点との間に配置された移相手段であって、前記複数のアンテナ素子の数の分岐の少なくともいずれかに位相シフトを与える移相手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のアンテナ。
the first radiating means and the second radiating means include the same number of antenna elements;
a branching means arranged between the input/output point and the switching means, for branching a radio signal from the input/output point into a number equal to the number of the plurality of antenna elements;
phase shifting means disposed between said branching means and said input/output point for imparting a phase shift to at least one of said branches, the number of which corresponds to the number of said plurality of antenna elements;
6. The antenna according to claim 1, further comprising:
前記移相手段は、前記複数のアンテナ素子の数をnとした場合に、前記複数のアンテナ素子のそれぞれと前記入出力点との間の位相の差が360/n度の整数倍となるよう位相シフトを与えることを特徴とする請求項6または7に記載のアンテナ。 An antenna according to claim 6 or 7, characterized in that the phase shifting means provides a phase shift such that the phase difference between each of the plurality of antenna elements and the input/output point is an integer multiple of 360/n degrees, where n is the number of the plurality of antenna elements. 前記切替手段は、前記第一の領域に配置されることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のアンテナ。 9. An antenna according to claim 1, wherein the switching means is arranged in the first region . 前記第一の領域と前記第二の領域との間に配置され、前記切替手段が配置される第三の基板をさらに有することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のアンテナ。 9. An antenna as claimed in claim 1, further comprising a third substrate arranged between the first region and the second region , on which the switching means is arranged. 前記第一の領域と前記第二の領域は、設計周波数の波長λに対してλ/8以下の距離で離間することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載のアンテナ。 11. The antenna according to claim 1, wherein the first region and the second region are spaced apart at a distance of λ/8 or less, where λ is the wavelength of a design frequency. 前記第一の領域と前記第二の領域は、多層基板の異なるレイヤに配置されることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載のアンテナ。 12. The antenna according to claim 1, wherein the first region and the second region are disposed on different layers of a multi-layer substrate. 前記入出力点と接続されない前記第一の放射手段および前記第二の放射手段のいずれかは、前記第一のグランドおよび前記第二のグランドと接続されることでグランドとして機能することを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載のアンテナ。 13. The antenna according to claim 1, wherein either the first radiating means or the second radiating means that is not connected to the input/output point functions as a ground by being connected to the first ground and the second ground. 無線装置であって、
無線信号の送受信を行う送受信手段と、
第一のグランドおよび第一の放射手段から構成された第一の領域と、
第二のグランドおよび第二の放射手段から構成され、前記第一のグランドが配置される平面と垂直の方向から見た場合に前記第一の領域と重なるよう配置される第二の領域と、
前記第一の領域のグランドと前記第二の領域のグランドとを接続する導体と、
前記第一の放射手段および前記第二の放射手段のいずれを前記送受信手段に接続するかを切り替え可能な切替手段と、
所定の条件に基づいて前記切替手段を制御する制御手段と、
を含み、
前記第一の放射手段および前記第二の放射手段の少なくともいずれかは、複数のアンテナ素子を有し、
前記送受信手段と接続されない前記第一の放射手段および前記第二の放射手段のいずれかは、グランドとして機能することを特徴とする無線装置。
1. A wireless device, comprising:
A transmitting/receiving unit for transmitting and receiving a radio signal;
a first region comprising a first ground and a first radiating means ;
a second region including a second ground and a second radiating means , the second region being arranged to overlap with the first region when viewed from a direction perpendicular to a plane on which the first ground is arranged ;
a conductor connecting a ground of the first region and a ground of the second region ;
a switching means capable of switching whether the first radiating means or the second radiating means is connected to the transmitting/receiving means;
A control means for controlling the switching means based on a predetermined condition;
Including,
At least one of the first radiating means and the second radiating means has a plurality of antenna elements;
2. A wireless device comprising: a first radiating means and a second radiating means that are not connected to the transmitting/receiving means;
前記第一の放射手段および前記第二の放射手段に無線信号を入力した場合の反射電力の大きさに対応する値を検出する検出手段をさらに有し、
前記所定の条件は、前記送受信手段と接続している前記第一の放射手段と前記第二の放射手段とのいずれかに無線信号を入力した場合の前記値が閾値を超えたことを含むことを特徴とする請求項14に記載の無線装置。
a detection means for detecting a value corresponding to a magnitude of reflected power when a radio signal is input to the first radiating means and the second radiating means ,
The wireless device according to claim 14, characterized in that the predetermined condition includes that the value when a wireless signal is input to either the first radiating means or the second radiating means connected to the transmitting/receiving means exceeds a threshold value.
前記所定の条件は、前記送受信手段と接続している前記第一の放射手段と前記第二の放射手段とのいずれかに無線信号を入力した場合の前記値が閾値を超えないことをさらに含むことを特徴とする請求項15に記載の無線装置。 The wireless device according to claim 15, characterized in that the predetermined condition further includes that the value when a wireless signal is input to either the first radiating means or the second radiating means connected to the transmitting/receiving means does not exceed a threshold value. 前記所定の条件は、
前記所定の条件は、前記送受信手段と接続している前記第一の放射手段と前記第二の放射手段とのいずれかに無線信号を入力した場合に前記検出手段が検出した前記値が閾値を超えることと、
前記送受信手段と接続している前記第一の放射手段と前記第二の放射手段とのいずれかに対応する前記値より、前記送受信手段と接続している前記第一の放射手段と前記第二の放射手段とのいずれかに対応する前記値の方が小さいことと、を含むことを特徴とする請求項15または16に記載の無線装置。
The predetermined condition is:
The predetermined condition is that the value detected by the detection means exceeds a threshold when a wireless signal is input to either the first emission means or the second emission means connected to the transmission/reception means;
The wireless device according to claim 15 or 16, characterized in that the value corresponding to either the first radiating means or the second radiating means connected to the transmitting/receiving means is smaller than the value corresponding to either the first radiating means or the second radiating means connected to the transmitting/receiving means.
前記無線装置は、前記第一の放射手段または前記第二の放射手段のいずれかの近傍に位置する物体を検出するセンサをさらに有し、
前記所定の条件は、前記センサで前記物体を検出したことを含むことを特徴とする請求項14から17のいずれか1項に記載の無線装置。
the wireless device further comprises a sensor for detecting an object located in the vicinity of either the first emitting means or the second emitting means ;
18. The wireless device according to claim 14, wherein the predetermined condition includes that the object is detected by the sensor.
前記第一の放射手段および前記第二の放射手段のいずれに前記送受信手段を接続しているかを指し示す接続設定を記憶するメモリをさらに備え、
前記制御手段は、
前記送受信手段による送信の前に前記メモリから前記接続設定を読み出し、
前記送受信手段による送信の後に前記メモリへ前記接続設定を書き込むことを特徴とする請求項14から18のいずれか1項に記載の無線装置。
a memory for storing a connection setting indicating whether the transmitting/receiving means is connected to the first radiating means or the second radiating means ;
The control means
reading the connection setting from the memory before transmission by the transmitting/receiving means;
19. The wireless device according to claim 14, wherein the connection settings are written to the memory after transmission by the transmitting/receiving means.
前記制御手段は、前記第一の放射手段および前記第二の放射手段の少なくともいずれかを介して受信した制御信号に基づいて前記切替手段を制御することを特徴とする請求項14から19のいずれか1項に記載の無線装置。 20. The wireless device according to claim 14, wherein the control means controls the switching means based on a control signal received via at least one of the first radiating means and the second radiating means .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7383312B2 (en) * 2022-03-07 2023-11-20 日本ミクロン株式会社 wireless sensor
JP7409714B1 (en) 2022-11-08 2024-01-09 日本ミクロン株式会社 RFID tag

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003528533A (en) 2000-03-22 2003-09-24 テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン(パブル) Mobile radio communication device, base station thereof, and antenna selection method
JP2006245868A (en) 2005-03-02 2006-09-14 Sony Ericsson Mobilecommunications Japan Inc Antenna device and wireless apparatus
WO2008056476A1 (en) 2006-11-06 2008-05-15 Murata Manufacturing Co., Ltd. Patch antenna unit and antenna unit
JP2008187485A (en) 2007-01-30 2008-08-14 Kyocera Corp Mobile terminal device
WO2011105500A1 (en) 2010-02-25 2011-09-01 日本電信電話株式会社 Spatial multiplexing wireless transmission system, spatial multiplexing wireless transmission method, and computer program
JP2016208223A (en) 2015-04-21 2016-12-08 株式会社日立産機システム Antenna device and positioning signal transmitter

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3255803B2 (en) * 1993-07-30 2002-02-12 松下電器産業株式会社 Mobile radio antenna

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003528533A (en) 2000-03-22 2003-09-24 テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン(パブル) Mobile radio communication device, base station thereof, and antenna selection method
JP2006245868A (en) 2005-03-02 2006-09-14 Sony Ericsson Mobilecommunications Japan Inc Antenna device and wireless apparatus
WO2008056476A1 (en) 2006-11-06 2008-05-15 Murata Manufacturing Co., Ltd. Patch antenna unit and antenna unit
JP2008187485A (en) 2007-01-30 2008-08-14 Kyocera Corp Mobile terminal device
WO2011105500A1 (en) 2010-02-25 2011-09-01 日本電信電話株式会社 Spatial multiplexing wireless transmission system, spatial multiplexing wireless transmission method, and computer program
JP2016208223A (en) 2015-04-21 2016-12-08 株式会社日立産機システム Antenna device and positioning signal transmitter

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