特許 7493962 アンテナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-24

(45)【発行日】2024-06-03

(54)【発明の名称】アンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 3/24 20060101AFI20240527BHJP

   H01Q 21/24 20060101ALI20240527BHJP

【ＦＩ】

H01Q3/24

H01Q21/24

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020037064

(22)【出願日】2020-03-04

(65)【公開番号】P2021141416

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2023-02-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126240

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 琢磨

(74)【代理人】

【識別番号】100223941

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 佳子

(74)【代理人】

【識別番号】100159695

【弁理士】

【氏名又は名称】中辻 七朗

(74)【代理人】

【識別番号】100172476

【弁理士】

【氏名又は名称】冨田 一史

(74)【代理人】

【識別番号】100126974

【弁理士】

【氏名又は名称】大朋 靖尚

(72)【発明者】

【氏名】田中 優

【審査官】赤穂 美香

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０７４３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６８８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７８７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０８２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０３７２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／２２１２９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０６４４７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２６４０１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００４８９９５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ３／２４

Ｈ０１Ｑ ２１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一から第Ｎ（Ｎは４つ以上の整数）のアンテナ素子と、
前記第一から第Ｎのアンテナ素子それぞれに対する信号の入力を制御する制御部と、
アンテナの位置またはアンテナの移動方向を検知するセンサ部と、
を備え、
前記第一から第Ｎのアンテナ素子の内、第二から第Ｎのアンテナ素子はそれぞれ前記第
一のアンテナ素子から略３６０／Ｎ度ずつ異なる方向へ開放端を延伸し、
前記第一から第Ｎのアンテナ素子に入力される信号のうち、第二から第Ｎのアンテナ素
子に入力される信号はそれぞれ前記第一のアンテナ素子に入力される信号から略３６０／
Ｎ度ずつずらした位相を有し、
前記制御部は前記センサ部で検知された情報を基に、
前記第一から第Ｎのアンテナ素子に信号を入力して第一の方向に円偏波を放射させる第
一の状態と、
前記第一から第Ｎのアンテナ素子のうちの一部のアンテナ素子に信号を入力して前記第
一の方向とは異なる方向に直線偏波を放射させる第二の状態とを切り替えるように、信号
の入力を制御することを特徴とするアンテナ。

【請求項2】

前記第一のアンテナ素子に入力される信号から略９０度、１８０度、２７０度ずつずら
した位相を有する信号が入力されるアンテナ素子をそれぞれ第二、第三、第四のアンテナ
素子とした場合に、
前記制御部は、
前記第一、第二、第三、第四第のアンテナ素子に信号を入力して前記第一の方向に円偏
波を放射する第一の状態とし、
前記第一、第三のアンテナ素子に前記信号を入力し、前記第二、第四のアンテナ素子に
前記信号を入力せずに前記第一の方向とは異なる方向に直線偏波を放射する第二の状態と
することを特徴とする請求項１記載のアンテナ。

【請求項3】

前記制御部は、
前記第二、第四のアンテナ素子に前記信号を入力し、
前記第一、第三のアンテナ素子に前記信号を入力せずに、
前記第一及び第二の方向とは異なる方向に直線偏波を放射する第三の状態とすることを
特徴とする請求項２記載のアンテナ。

【請求項4】

前記第一から第Ｎのアンテナ素子は一辺がλ／４の第一の基板に設けられ、
前記制御部は一辺がλ／４の第二の基板に設けられ、
前記第一の基板と前記第二の基板はλ／８以下の距離で略平行に離間する、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のアンテナ。

【請求項5】

前記センサ部は加速度センサ、地磁気センサ、ＧＰＳ、反射電力センサの少なくとも何
れかであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のアンテナ。

【請求項6】

前記制御部は、受信した応答信号あるいはタイマに従ってアンテナ素子への信号の入力
を制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のアンテナ。

【請求項7】

前記アンテナの移動方向が前記第一の方向と略同一であった場合に、円偏波を放射させる前記第一の状態となるよう信号の入力を制御することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のアンテナ。

【請求項8】

前記第一の方向は前記第一の基板の厚み方向と同一であることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ。

【請求項9】

前記アンテナはＲＦＩＤの通信を行うことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に
記載のアンテナ。

【請求項10】

請求項１乃至９の何れか一項に記載のアンテナを備える通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナに関する。

【背景技術】

【0002】

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。この設計方法では、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。

【0003】

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。特許文献１には、複数のアンテナ素子に対して位相差を与えることでアンテナの正面方向における水平偏波と垂直偏波とを切り替えるアンテナが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１６８８９１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の記載される技術は、在庫管理等のユースケースにおいて、人がアンテナの正面方向を管理対象に向ける動作を行った場合においては読み取り距離の向上に寄与する。

【0006】

しかしながら、人がそのような動作をせずに、アンテナを保持した人や物が動き回るだけで在庫管理を行うようなユースケースにおいて使用し難い。例えばアンテナを人体に装着した場合に、アンテナの正面方向が必ずしも人体の移動方向と一致せず、読み取り範囲の向上には寄与しない。

【0007】

そこで本発明は、そのようなユースケースにおいて利用可能な、円偏波及び直線偏波を広範囲に放射可能なアンテナを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、本発明のアンテナは、第一から第Ｎ（Ｎは４つ以上の整数）のアンテナ素子と、前記第一から第Ｎのアンテナ素子それぞれに対する信号の入力を制御する制御部と、アンテナの位置またはアンテナの移動方向を検知するセンサ部と、を備え、前記第一から第Ｎのアンテナ素子の内、第二から第Ｎのアンテナ素子はそれぞれ前記第一のアンテナ素子から略３６０／Ｎ度ずつ異なる方向へ開放端を延伸し、前記第一から第Ｎのアンテナ素子に入力される信号のうち、第二から第Ｎのアンテナ素子に入力される信号はそれぞれ前記第一のアンテナ素子に入力される信号から略３６０／Ｎ度ずつずらした位相を有し、前記制御部は前記センサ部で検知された情報を基に、前記第一から第Ｎのアンテナ素子に信号を入力して第一の方向に円偏波を放射させる第一の状態と、前記第一から第Ｎのアンテナ素子のうちの一部のアンテナ素子に信号を入力して前記第一の方向とは異なる方向に直線偏波を放射させる第二の状態とを切り替えるように、信号の入力を制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、円偏波及び直線偏波を広範囲に放射可能なアンテナを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第一実施形態におけるアンテナ構成

【図2】第一実施形態におけるアンテナの機能ブロック

【図3】第一実施形態におけるアンテナの動作を示すフローチャート

【図4】第一実施形態におけるアンテナの放射特性

【図5】第二実施形態におけるアンテナ構成

【図6】第二実施形態におけるアンテナの機能ブロック

【図7】第二実施形態におけるアンテナの動作を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0011】

〔第一の実施形態〕
本実施形態におけるアンテナの構成を図１に示す。以降、図中で同色の部分は指示のない限り同等の機能を有している。また、図示していない機能や実装部品等であっても、同じ効果が得られる全ての構成は、本実施例中に含まれる。基板１０１及び基板１０２は、基板の厚み方向であるＺ軸に沿って、基板１０１、基板１０２の順に－Ｚ方向に重ねて配置する。

【0012】

図１（ａ）は基板１０１の表面である。４つのアンテナ素子１０３は各々、開放端同士が重ならないよう延伸方向をＸ軸及びＹ軸に沿って略９０度ずつ変えて配置し、開放端とは反対側の端部である給電端はビア１０４に接続する。なお、開放端の延伸方向は逆回りでも良く、素子形状をメアンダ状に折り畳んでも良い。

【0013】

図１（ｂ）は基板１０１の裏面である。４つのビア１０４は各々、基板１０１を貫通した上で、４つのパッド１０５に接続する。

【0014】

図１（ｃ）は基板１０２の表面である。４つのパッド１０６は各々、グランド１０７及び４つのＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ライン１０８に接続する。ここで、パッド１０５及びパッド１０６は、導通部（非図示）である金属製のスペーサと面接触することで導通する。

【0015】

なお、ＲＦ信号の周波数が通過できれば良いので、同軸ケーブルや金属線、金属ネジでも代用可能であって、導通部が基板１０１及び基板１０２の支持部材として機能しても良い。また、パッド１０６とグランド１０７との接続は、アンテナ素子１０３が逆Ｆ型として動作するためにＲＦ信号の位相を調整するものであるため、位相の調整が不要な場合は非接続としても良い。

【0016】

４つのＲＦライン１０８は各々、４つのＲＦスイッチ１０９を経由して、共通のＲＦライン１１０を通り、送受信部１１１に接続する。ＲＦスイッチ１０９は、一端をＲＦライン１０８と、他端をＲＦライン１１０と接続し、短絡か開放かを制御する。つまり、ＲＦスイッチ１０９が短絡状態にある場合は、送受信部１１１とアンテナ素子１０３との間をＲＦ信号が通過でき、開放状態にある場合は、送受信部１１１とアンテナ素子１０３との間をＲＦ信号が通過できない。

【0017】

図１（ｄ）は基板１０２の裏面である。グランド１１２はパッド１０６と重なる領域を避けて全面に配置し、基板１０２を貫通する複数のビア（非図示）でグランド１０７と導通する。ここで、ＲＦライン１０８及びＲＦライン１１０の線路幅及び線路厚みは、ＲＦ信号の周波数において概ね５０ｏｈｍとなるように基板１０２の層構造及び誘電率から決定される。

【0018】

４つのパッド１０６を図中右上から反時計回りにＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとして、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと送受信部１１１とを接続するＲＦラインの総電気長をａ、ｂ、ｃ、ｄと定義する。この時、４つのＲＦライン１０８は、ｂ＝ａ＋λ／４、ｃ＝ｂ＋λ／４、ｄ＝ｃ＋λ／４の関係性を満たし、且つ、グランド１０７と重ならないようメアンダ状に配置する。

【0019】

なお、４つのＲＦライン１０８の位相差はλ／４、即ち概ね９０度ずつあればよい。位相差を与える回転方向や実装方法は問わず、線路長ではなく移相器を用いても良い。

【0020】

アンテナによって送受信するＲＦ信号は、４つのアンテナ素子１０３の合成波となる場合は円偏波となり、対向する２つのアンテナ素子１０３の任意の組み合わせにおける合成波となる場合は直線偏波となる。

【0021】

本実施形態において、アンテナの構成を基板１０１及び基板１０２に分離せず、アンテナ素子１０３及びグランド１０７、ＲＦライン１０８等の機能を１枚の多層基板中に設けても良い。同様に、ＲＦライン１０８及びＲＦライン１１０、ＲＦスイッチ１０９も、基板１０２の表面にある必要はなく、裏面や多層構造の内層に設けても良い。その場合は、金属製のスペーサ（非図示）は層間を接続するビアとなる。

【0022】

本実施形態におけるアンテナの機能ブロックを図２に示す。以降、図中において、実線は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定義している。

【0023】

アンテナの送信時において、送受信部２０１が出力したＲＦ信号は、４つに分岐した上で接点ａ、ｂ、ｃ、ｄにおいて切替部２０２に入力する。切替部２０２は図１のＲＦスイッチである。４つの切替部２０２は各々、接点ａ－ａ‘、接点ｂ－ｂ’、接点ｃ－ｃ‘、接点ｄ－ｄ’を接続する。切替部２０２が短絡状態にある場合、切替部２０２が出力したＲＦ信号は、接点ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’において位相部２０３に入力する。

【0024】

位相部２０３は、入力した４つのＲＦ信号に対してそれぞれ略０度、９０度、１８０度、２７０度の位相を回転し、アンテナ素子２０４に出力する。制御部２０５は、センサ部２０６及びタイマ部２０７の情報を元に、４つの切替部２０２を制御する。制御部２０５は一つ以上のプロセッサを含んでおり、各種の制御プログラムを実行してアンテナ、主に切替部２０２の制御を行う。ここで、センサ部２０６は、アンテナの加速度の検出を行い、検出結果を用いてアンテナの移動方向を推定する。

【0025】

なお、センサ部２０６は、アンテナの移動方向や現在位置が分かればどのようなセンサが用いられてもよい。センサ部２０６としてＧＰＳ（ｇｒｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）、アンテナ素子２０４の反射電力センサ、アンテナの姿勢、地磁気センサ、加速度センサ、既知の場所や信号に基づく三角測量等を用いてもよい。また、これらを適宜組み合わせてセンサ部としてもよい。タイマ部２０７は、現在時刻や設定された時刻に基づく通知を行う。

【0026】

アンテナの受信時においては、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送信時と同様である。

【0027】

即ち、アンテナ素子２０４が受信したＲＦ信号は、位相部２０３及び切替部２０２を通じて送受信部２０１に入力する。尚、ＲＦ信号の分岐数は４つ以上の整数Ｎであれば良く、位相部２０３は分岐数に応じて略３６０／Ｎ度の位相差をＲＦ信号に与える。

【0028】

この時、制御部２０５は４以上の複数の分岐の内、少なくとも位相差が０度、９０度、１８０度、２７０度に該当する接点を抽出した上で切替部２０２を制御することで同様の効果が得られる。

【0029】

図３は、図２に記載したアンテナの動作を示すフローチャートである。図３のフローチャートは、アンテナが備える制御部２０５の制御によって実行される。

【0030】

ＲＦ信号の送受信を開始してから（Ｓ３０１）、送受信を終了するまで（Ｓ３０７）、制御部２０５は主に切替部２０２の制御を繰り返し実行する（Ｓ３０２－Ｓ３０６）。

【0031】

初めに、制御部２０５はセンサ部２０６から移動方向を読み込み、アンテナの移動方向がＺ軸方向と同一であるかを判定する（Ｓ３０２）。概ね同一の場合は、制御部２０５は切替部２０２によって、接点ａ－ａ‘、接点ｂ－ｂ’、接点ｃ－ｃ‘、接点ｄ－ｄ’を接続する（Ｓ３０３）。次に、制御部２０５はタイマ部２０７から時刻を読み込み、一定時間内に通信先からの応答を受信したかを判定する（Ｓ３０４）。

【0032】

Ｓ３０２において同一でない場合、又は、Ｓ３０４において応答を受信できない場合は、制御部２０５は切替部２０２によって、接点ａ－ａ‘、接点ｃ－ｃ‘のみを接続し（Ｓ３０５）、続けて、接点ｂ－ｂ’、接点ｄ－ｄ’のみを接続する（Ｓ３０６）。これによって一部のアンテナ素子に対してのみ信号を入力するように制御する。即ち各アンテナ素子に対して信号を入力するか否かを切り替える。

【0033】

なお、持ち運び可能とするためにバッテリ（非図示）を有する構成であれば、駆動するバッテリの残量が低下した場合には切替部２０２の切り替え頻度を下げる等の処理を行ってもよい。

【0034】

尚、本動作シーケンスは一例であって、Ｓ３０３、Ｓ３０５、Ｓ３０６の何れかを組み合わせて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。更に、時間内に通信先からの応答を受信しない場合には、Ｓ３０３、Ｓ３０５、Ｓ３０６の何れも実施しない、シーケンスも含まれる。

【0035】

本実施形態のアンテナは、円偏波を用いるＲＦＩＤ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を想定したアンテナである。しかしながら、ＧＰＳ（ｇｒｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）、Ｗｉ－Ｆｉ、といった無線通信や、ＬＴＥ（ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）等の公衆無線通信で用いられるアンテナにおいても適用可能である。

【0036】

この場合、図３のＳ３０４で受信する応答は、ＲＦＩＤにおいてはＲＦＩＤタグからの反射信号や送信信号であり、Ｗｉ－Ｆｉにおいてはビーコン等の報知信号やａｃｋ等の応答信号であり、ＧＰＳにおいては衛星の送信信号である。

【0037】

本実施形態によって、アンテナが移動する方向とアンテナが正面を向く方向が一致しない場合にあっても、前後左右方向に直線偏波のＲＦ信号を放射することで、ＲＦＩＤシステムにおいてはＲＦＩＤタグの読み取り範囲を広げることが可能となる。

【0038】

また、移動方法と正面方向が一致するにも関わらずＲＦＩＤタグが読み取れない場合にあっても、自動的に放射方向を切り替えることで読み取り距離を向上することも可能となる。

【0039】

本実施形態において、９２０ＭＨｚで共振するアンテナの放射特性を図４に示す。

【0040】

この時、基板４０１及び基板４０２は基板厚１ｍｍ、比誘電率４．３、基板４０１と基板４０２の間隔は７ｍｍであり、基板間はλ／８以下の距離で略平行に離間する。逆Ｆ型アンテナの素子長は約λ／４であり、各基板の一辺の長さも約λ／４である。

【0041】

また、ＲＦラインの線路幅は１．６ｍｍ、線路厚みは３５ｕｍである。

【0042】

図４（ａ）は図３のＳ３０３における放射特性であって、＋Ｚ方向にメインの指向性を備えた円偏波のＲＦ信号を放射する。図４（ｂ）は図３のＳ３０５における放射特性であって、＋Ｘ及び－Ｘ方向に直線偏波のＲＦ信号を放射する。図４（ｃ）は図３のＳ３０６における放射特性であって、＋Ｙ及び－Ｙ方向に直線偏波のＲＦ信号を放射する。

【0043】

以上より、＋Ｚ方向に放射する円偏波のＲＦ信号だけでは読み取ることができないＸ及びＹ軸方向に置かれたＲＦＩＤタグを、指向性を切り替えることで読み取ることが可能となり、結果としてＲＦＩＤシステムの読み取り範囲を拡張できる。

【0044】

なお、ここで示した形状、材質及びサイズは一例であって、高誘電体への封入や、樹脂との一体成型によるアンテナ素子１０３等の更なる小型化も本実施形態に含まれる。

【0045】

〔第二の実施形態〕
本実施形態におけるアンテナの構成を図５に示す。なお、実施例１と同じ部分に関しては説明を省略する。基板５０１及び基板５０２は、基板の厚み方向であるＺ軸に沿って、基板５０１、基板５０２の順に－Ｚ方向に重ねて配置する。

【0046】

図５（ａ）は基板５０１の表面である。４つのアンテナ素子５０３は各々、始点である給電端がビア５０４に接続し、終点である開放端同士が重ならないように、且つ、異なるアンテナ素子の給電端を囲むように延伸方向をＸ軸及びＹ軸に沿って９０度ずつ変えて配置する。

【0047】

図５（ｂ）は基板５０１の裏面である。４つのビア５０４は各々、基板５０１を貫通した上で、４つのパッド５０５に接続する。

【0048】

図５（ｃ）は基板５０２の表面である。４つのパッド５０６がある位置を図中右上から反時計回りにＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると、パッド５０６はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおいて基板５０２を貫通するビア５０７に接続し、Ａ、Ｂにおいてグランド５０８及びＲＦライン５０９に接続する。ＲＦライン５０９は各々、ＲＦスイッチ５１０又は５１１を経由して、共通のＲＦライン５１２を通り、送受信部５１３に接続する。

【0049】

図５（ｄ）は基板５０２の裏面である。ビア５０７はＣ、Ｄにおいてグランド５１４及びＲＦライン５１５に接続する。グランド５１４はＡ、Ｂにおけるビア５０７と導通しないよう全面に配置し、基板５０２を貫通する複数のビア（非図示）でグランド５０８と導通する。

【0050】

ＲＦライン５１５は各々、基板５０２を貫通するビア５１６からＲＦライン５１７を経て、ＲＦスイッチ５１０又は５１１に接続する。ＲＦスイッチ５１０及び５１１はＳＰＤＴであって、ＲＦスイッチ５１０はＡ、Ｃが送受信部５１３と短絡か開放かを制御し、ＲＦスイッチ５１１はＢ、Ｄが送受信部５１３と短絡か開放かを制御する。

【0051】

なお、短絡及び開放以外の状態でも良く、ＳＰＤＴから接続可能な端子数を増やした上で、ＲＦライン５０９及びＲＦライン５１７、ＲＦライン５１２を抵抗等の負荷に接続する状態も本実施形態に含まれる。

【0052】

第一の実施形態と同様に、アンテナによって送受信するＲＦ信号は、４つのアンテナ素子５０３の合成波となる場合は円偏波となり、対向する２つのアンテナ素子５０３の任意の組み合わせにおける合成波となる場合は直線偏波となる。

【0053】

本実施形態におけるアンテナの機能ブロックを図６に示す。

【0054】

アンテナの送信時において、送受信部６０１が出力したＲＦ信号は、２つに分岐した上で接点ｅ、ｆにおいて切替部６０２に入力する。４つの切替部６０２は各々、接点ｅ－ｅ‘、接点ｆ－ｆ‘を接続する。切替部６０２が短絡状態にある場合、切替部６０２が出力したＲＦ信号は、接点ｅ’、ｆ’において２つに分岐した後、位相部６０３に入力する。

【0055】

位相部６０３は、入力した４つのＲＦ信号に対してそれぞれ略０度、９０度、１８０度、２７０度の位相を回転し、アンテナ素子６０４に出力する。

【0056】

制御部６０５は、センサ部６０６及び記憶部６０７、カウント部６０８の情報を元に、２つの切替部６０２を制御する。

【0057】

ここで、センサ部６０６は、アンテナの特性インピーダンスを検出し、特性インピーダンスの変化量を用いて、近接の有無を推定する。この時、特性インピーダンスは、アンテナ素子６０４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等を用いた反射波電力として測定可能である。

【0058】

記憶部６０７は、現在や過去における切替部６０２の状態を保持すると共に、センサ部６０６で検出した特性インピーダンスを保持する。カウント部６０８は、切替部６０２の制御回数を計測する。

【0059】

アンテナの受信時においては、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６０４が受信したＲＦ信号は、位相部６０３及び切替部６０２を通じて送受信部６０１に入力する。

【0060】

図７は、図６に記載したアンテナの動作を示すフローチャートである。図７のフローチャートは、アンテナが備える制御部６０５の制御によって実行される。

【0061】

ＲＦ信号の送受信を開始してから（Ｓ７０１）、送受信を終了するまで（Ｓ７０９）、制御部６０５は主に切替部６０２の制御を繰り返し実行する（Ｓ７０２－Ｓ７０８）。

【0062】

初めに、制御部６０５は記憶部６０７から制御情報を読み込み、制御情報に基づき切替部６０２を制御する（Ｓ７０２）。制御情報は、デフォルトとして定義した切替部６０２の各接点における接続状態であっても良いし、前回に送受信を終了した際の接続状態でも良い。

【0063】

次に、制御部６０５はセンサ部６０６からアンテナへの近接の有無を読み込み、＋Ｚ軸方向に近接していない場合は、制御部６０５は切替部６０２によって、接点ｅ－ｅ‘、接点ｆ－ｆ’を接続する（Ｓ７０４）。一方で、＋Ｚ軸方向に近接を認めた場合は、制御部６０５は切替部６０２によって、接点ｅ－ｅ‘のみを接続し（Ｓ７０５）、続けて、接点ｆ－ｆ’のみを接続する（Ｓ７０６）。その後、制御部６０５は記憶部６０７から切替部６０２を切り替えた回数を読み込み、切り替えた回数が閾値を上回る場合は、制御ループを抜ける（Ｓ７０７）。

【0064】

最後に、制御部６０５は切り替えた回数及び最後の接続状態を記憶部６０７に書き込み、送受信は終了となる（Ｓ７０９）。この時、切り替えた回数が閾値を超えたことを表示部への表示や音声によってユーザに報知しても良い。また、切替部６０２の制御そのものを、本動作フローに割り込む形で、操作部を通じてユーザが、又は送受信部６０１が送受信する信号の処理を行うシステムが決めても良い。

【0065】

本動作シーケンスは一例であって、Ｓ７０４、Ｓ７０５、Ｓ７０６の何れかを実施するのみでも良いし、シーケンス順序を入れ替えても良い。

【0066】

更に、時間内に通信先からの応答を受信しない場合には、Ｓ７０４、Ｓ７０５、Ｓ７０６の何れも実施しないシーケンスも含まれる。

【0067】

本実施形態によって、アンテナの正面方向に人体や金属等の電磁波を妨害する物体が近接した場合にあっても、前後左右方向に直線偏波のＲＦ信号を放射することで、ＲＦＩＤシステムにおいてはＲＦＩＤタグの読み取り範囲を広げることが可能となる。

【0068】

〔その他の実施形態〕
本発明は、上述の各実施形態のアンテナを備えた通信装置によっても実現可能である。上述の各実施形態のアンテナがＲＦＩＤ用のアンテナとして用いられる場合は、ＲＦＩＤ通信を行うための通信装置にこのアンテナを実装することができる。特にＲＦＩＤリーダとして用いる通信装置が上述の各実施形態のアンテナを備えることにより、通信装置を常に通信相手とするＲＦＩＤタグに向けておくという手間が省け、ユーザの利用効率が向上する。

【符号の説明】

【0069】

１０１、１０２ 基板
１０３ アンテナ素子
１０４ ビア
１０５、１０６ パッド
１０７ グランド
１０８、１１０ ＲＦライン
１０９ ＲＦスイッチ
１１１ 送受信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】