アンテナ装置並びに通信装置
【課題】人体の近接をより正確に判定して、ＳＡＲを低減することができる、優れたアンテナ装置並びに通信装置を提供する。
【解決手段】通信装置１０は、通常の通信時には、各伝送線路１５、１６のＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオフにしたままにして、２本の結合アンテナ１１、１２を形成し、放射帯域を拡大させる。一方、人体接触時には、通信装置１０は、各伝送線路１５、１６のＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオンにして、各アンテナ１１、１２への供給電力を減らして、ＳＡＲを低減させることができる。但し、アンテナ１１、１２の結合は維持されるので、放射電力は半減しない。
【解決手段】通信装置１０は、通常の通信時には、各伝送線路１５、１６のＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオフにしたままにして、２本の結合アンテナ１１、１２を形成し、放射帯域を拡大させる。一方、人体接触時には、通信装置１０は、各伝送線路１５、１６のＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオンにして、各アンテナ１１、１２への供給電力を減らして、ＳＡＲを低減させることができる。但し、アンテナ１１、１２の結合は維持されるので、放射電力は半減しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮシステムなどの比較的高い周波数帯域を無線伝送に使用する通信装置に適用するアンテナ装置並びに通信装置に係り、特に、タブレットＰＣや電子ブック、モバイル・コミュニケーター、スマートフォンなど、携帯して使用される小型の通信機器に適用するアンテナ装置並びに通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、数百ＭＨｚから数ＧＨｚの比較的高い周波数帯域を無線伝送に使用する無線伝送システムが各種普及している。例えば、２ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯などを使用する無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムや、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）や３Ｇ通信システムとして、７００ＭＨｚ帯から２ＧＨｚ帯を使用する携帯電話の通信システムが開発されている。このような帯域を使った無線通信装置が備えるアンテナ装置として、各種方式のものが開発され、実用化されている。
【０００３】
当業界では、複数のアンテナ素子を配置して、多重波によるフェージングを抑制するなどのダイバーシティ効果が得られることが広く知られている。例えば、電磁信号の送信／受信回路に給電ラインのネットワークにより接続されている第１及び第２の放射素子を少なくとも基板上に有する、放射ダイバーシティを伴う送信／受信アンテナにについて提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【０００４】
モバイル・ユースの通信機器では、ＳＡＲ（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｒａｔｉｏ：比吸収率）の低減が必要である。このため、人体の接触に応じて送信電力を低減するようにした通信装置などについて提案がなされている（例えば、特許文献２を参照のこと）。
【０００５】
ところが、機器が人体に接近して使用される際に、回路の送信電力を下げる、あるいは、人体との接触距離をとるために、アンテナと筐体との間に大きなクリアランス領域を設けるなどの対策をとると、通信特性の劣化や、機器の大型化を招来することが懸念される。
【０００６】
また、機器が人体に接触して使用される状態を検知するために、例えば、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ：受信信号強度）をモニターして、急に感度が低下した際には人体が接触したと判断するといった方法が挙げられる。しかしながら、ＲＳＳＩの変化は、人体が近接した場合に限定される訳ではなく、例えば金属のような比人体物体が機器に近接した場合でも、感度の低下が起こり得る。人体と誤認識して送信電力を低減すると、受信先での受信エラーを招来し、非効率的である。
【０００７】
あるいは、機器に搭載した加速度センサーを用いて、機器が重力加速度に対してどの方向を向いているかを計測し、その状態に応じて電波を放射させるアンテナを選択し、人体に近いと推定されるアンテナからの放射を禁止するようにした携帯端末装置について提案がなされている（例えば、特許文献３を参照のこと）。しかしながら、重力加速度を計測して機器の使用状態を予測しても、必ず人体が近接しているとは言えず、状態のよいアンテナからの放射を禁止してしまう可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００９−５１４２９２号公報
【特許文献２】特開２００５−２０８７５４号公報
【特許文献３】特開２００９−２８４５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、タブレットＰＣや電子ブック、モバイル・コミュニケーター、スマートフォンなど、携帯して使用される小型の通信機器に好適に適用することができる、優れたアンテナ装置並びに通信装置を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、ＳＡＲを低減することができる、優れたアンテナ装置並びに通信装置を提供することにある。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、人体の近接をより正確に判定して、ＳＡＲを低減することができる、優れたアンテナ装置並びに通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の発明は、
第１のアンテナ素子と、
第２のアンテナ素子と、
第１の伝送線路を介して前記第１のアンテナ素子が接続されるとともに、第２の伝送線路を介して前記第２のアンテナ素子が接続される分岐回路と、
前記第２の伝送線路上に接続され、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子の入力インピーダンス又は位相を調整する遅延線路と、
第１の接続切換部を介して前記第１の伝送線路上に前記第１のアンテナ素子と並列接続された、前記第１のアンテナ素子への給電電力を低減する第１の電力低減部と、
第２の接続切換部を介して前記第２の伝送線路上に前記第２のアンテナ素子と並列接続された、前記第２のアンテナ素子への給電電力を低減する第２の電力低減部と、
人体の近接状態を判定する判定部と、
前記判定部が人体の近接状態でないと判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路から遮断するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路から遮断し、前記判定部が人体の近接状態と判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路に並列接続するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路に並列接続する、制御部と、
を具備するアンテナ装置である。
【００１３】
本願の請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載のアンテナ装置の第１の電力低減部は、一端が接地された第１のインピーダンス回路であり、第１の接続切換部は、前記第１のインピーダンス回路の他端を前記第１の伝送線路に並列接続する線路上に挿入されたＳＰＳＴスイッチである。また、第２の電力低減部は、一端が接地された第２のインピーダンス回路であり、第２の接続切換部は、前記第２のインピーダンス回路の他端を前記第２の伝送線路に並列接続する線路上に挿入されたＳＰＳＴスイッチである。
【００１４】
本願の請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載のアンテナ装置において、第１のインピーダンス回路の前記一端は、第１の整流回路と、前記第１の整流回路で整流された電力を吸収する第１の電力吸収部を介して接地される。また、第２のインピーダンス回路の前記一端は、第２の整流回路と、前記第２の整流回路で整流された電力を吸収する第２の電力吸収部を介して接地される。
【００１５】
本願の請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載のアンテナ装置の第１の接続遮断部は、前記第１の伝送線路上に挿入された１対のＳＰＤＴスイッチであり、第１の電力低減部は、前記１対のＳＰＤＴスイッチにそれぞれ接続されたポートと接地されたポートを含む第１の分配合成回路である。また、第２の接続遮断部は、前記第２の伝送線路上で前記遅延回路の両端に接続された１対のＳＰＤＴスイッチであり、第２の電力低減部は、前記１対のＳＰＤＴスイッチにそれぞれ接続されたポートと接地されたポートを含む第２の分配合成回路である。
【００１６】
本願の請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載のアンテナ装置の分岐回路は、通信回路に接続される複数のポートを備えたハイブリッド回路である。
【００１７】
本願の請求項６に記載の発明によれば、請求項１、３、又は５のいずれに記載のアンテナ装置の第１のインピーダンス回路は、前記第１のアンテナ素子と等価となるＲＣ回路、ＬＣＲ直列回路、又は、ＬＣＲ並列回路である。また、第２のインピーダンス回路は、前記第２のアンテナ素子と等価となるＲＣ回路、ＬＣＲ直列回路、又は、ＬＣＲ並列回路である。
【００１８】
本願の請求項７に記載の発明によれば、請求項１に記載のアンテナ装置の判定部は、前記第１又は第２のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のＲＳＳＩの計測結果に基づいて、人体の近接状態を判定するように構成されている。
【００１９】
本願の請求項８に記載の発明によれば、請求項１に記載のアンテナ装置は、装置本体に作用する重力加速度を計測する加速度センサーをさらに備えている。そして、判定部は、前記第１又は第２のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のＲＳＳＩの計測結果と前記加速度センサーが計測する重力加速度を連携させて、人体の近接状態を判定するように構成されている。
【００２０】
本願の請求項９に記載の発明によれば、請求項８に記載のアンテナ装置の判定部は、前記ＲＳＳＩの計測値が規定値以下になったときに、物体の近接状態と判定し、前記加速度センサーが計測する重力加速度に基づいて前記装置本体の動きの有無を検出し、動きが検出されたときには人体の近接状態と判定し、動きが検出されなければ人物以外の物体の近接状態と判定するように構成されている。
【００２１】
本願の請求項１０に記載の発明によれば、請求項９に記載のアンテナ装置の制御部は、前記判定部が前記ＲＳＳＩの計測結果に基づいて物体の近接状態を判定したときに、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路に並列接続するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路に並列接続するが、前記判定部が前記加速度センサーにより計測した重力加速度に基づいて人体の近接状態を判定したときには、前記第１の電力低減部の前記第１の伝送線路への並列接続及び前記第２の電力低減部の前記第２の伝送線路への並列接続を継続するが、人体以外の物体の近接状態を判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路から遮断するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路から遮断するように構成されている。
【００２２】
本願の請求項１１に記載の発明によれば、請求項１に記載のアンテナ装置は、装置本体の温度を計測する温度センサーをさらに備えている。そして、判定部は、前記第１又は第２のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のＲＳＳＩの計測結果と前記温度センサーが計測する温度を連携させて、人体の近接状態を判定するように構成されている。
【００２３】
本願の請求項１２に記載の発明によれば、請求項１に記載のアンテナ装置は、静電容量センサーをさらに備えている。そして、判定部は、前記第１又は第２のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のＲＳＳＩの計測結果と前記静電容量センサーが計測する静電容量の変化を連携させて、人体の近接状態を判定するように構成されている。
【００２４】
また、本願の請求項１３に記載の発明は、
第１のアンテナ素子と、
第２のアンテナ素子と、
第１の伝送線路を介して前記第１のアンテナ素子が接続されるとともに、第２の伝送線路を介して前記第２のアンテナ素子が接続される分岐回路と、
前記分岐回路を介して前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子と接続する通信回路と、
前記第２の伝送線路上に接続され、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子の入力インピーダンス又は位相を調整する遅延線路と、
第１の接続切換部を介して前記第１の伝送線路上に前記第１のアンテナ素子と並列接続された、前記第１のアンテナ素子への給電電力を低減する第１の電力低減部と、
第２の接続切換部を介して前記第２の伝送線路上に前記第２のアンテナ素子と並列接続された、前記第２のアンテナ素子への給電電力を低減する第２の電力低減部と、
人体の近接状態を判定する判定部と、
前記判定部が人体の近接状態でないと判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路から遮断するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路から遮断し、前記判定部が人体の近接状態と判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路に並列接続するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路に並列接続する、制御部と、
を具備する通信装置である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、タブレットＰＣや電子ブック、モバイル・コミュニケーター、スマートフォンなど携帯して使用される小型の通信機器に適用され、ＳＡＲを低減することができる、優れたアンテナ装置並びに通信装置を提供することができる。
【００２６】
本発明に係るアンテナ装置は、通常の通信時には、２本の結合アンテナを形成して、放射帯域を拡大させることができる一方、人体の近接を判定したときには、各アンテナへの供給電力を減らして、ＳＡＲを低減させることができる。但し、各アンテナの結合は維持されるので、放射電力は半減しない。
【００２７】
また、本発明に係るアンテナ装置によれば、ＲＳＳＩ計測と加速度センサーによる動き計測を連携することにより、人体が機器に近接した状態を的確に判定して、各アンテナへの供給電力を減らして、ＳＡＲを低減させることができる。
【００２８】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】図１Ａは、アンテナ装置を備えた通信装置１０の構成例を示した図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、通信装置１０の状態遷移図である。
【図２】図２は、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２からなるアンテナ装置の設計モデルを例示した図である。
【図３】図３は、図１Ａに示したアンテナ装置の通常の通信時における放射特性のシミュレーション結果を示した図である。
【図４】図４は、図１Ａ並びに図２に示したアンテナ装置の人体近接時における特性を解析するためのシミュレーション・モデルを示した図である。
【図５】図５は、図１Ａに示したアンテナ装置が、人体の近接に伴ってＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂがオンになったときのシミュレーション・ブロックを示した図である。
【図６Ａ】図６Ａは、人体近接時のアンテナの入力インピーダンス（Ｓ１１）を示したスミス・チャートである。
【図６Ｂ】図６Ｂは、各アンテナ素子１１、１２の等価回路を簡易的に表した図である。
【図７】図７は、アンテナ装置の第１のアンテナ素子１１を単独で励振した際のＳＡＲ分布のシミュレーション結果を示した図である。
【図８】図８は、アンテナ装置の第２のアンテナ素子１２を単独で励振した際のＳＡＲ分布のシミュレーション結果を示した図である。
【図９】図９は、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２をともに励振した際のＳＡＲ分布のシミュレーション結果を示した図である。
【図１０】図１０は、図１Ａに示した通信装置の変形例を示した図である。
【図１１】図１１は、図１Ａに示した通信装置の他の変形例を示した図である。
【図１２】図１２は、図１Ａに示した通信装置のさらに他の変形例を示した図である。
【図１３】図１３は、ＲＳＳＩ計測と加速度センサーによる動き計測を連携して人体が機器に近接した状態を判定するための処理手順を示したフローチャートである。
【図１４】図１４は、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２の配置例を示した図である。
【図１５】図１５は、分配合成回路１３の一例を示した図である。
【図１６】図１６は、図１Ａに示したアンテナ装置の周波数特性例を示した図である。
【図１７】図１７は、９０度移相器として構成されるハイブリッド回路２３の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３１】
図１Ａには、アンテナ装置を備えた通信装置１０の構成例を示している。通信装置１０に取り付けられたアンテナ装置は、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２を備えた結合アンテナである。第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２はともに、いわゆる逆Ｆ型モノポール・アンテナとして構成され、各アンテナ素子１１、１２は同じ長さの素子である。逆Ｆ型アンテナは、λ0／４モノポール・アンテナの先端を折り曲げて低背化したアンテナであり、給電点位置付近に短絡部を設けて給電点とのインピーダンス整合が取られている（但し、λ0は使用波長とする）。
【００３２】
第の１アンテナ素子１１は、伝送線路１５を介して分配合成回路１３に接続されている。また、第の２アンテナ素子１２は、伝送線路１６を介して分配合成回路１３に接続されている。
【００３３】
ここで、伝送線路１５は、インピーダンス回路１５ａ及びＳＰＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｓｉｎｇｌｅ Ｔｈｒｏｗ：単極単投）スイッチ１５ｂを介してグラウンドに接続され、伝送線路１６は、インピーダンス回路１６ａ及びＳＰＳＴスイッチ１６ｂを介してグラウンドに接続されている。
【００３４】
また、２つの伝送線路１５、１６のうち、一方の伝送線路１６には遅延線路１６ｃが挿入されている。遅延線路１６ｃは、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子の入力インピーダンス、又は、位相を調整する作用がある。例えば、８００ＭＨｚ帯の送受信用アンテナとして構成させた場合に、伝送線路１５の長さＬ１と、遅延線路１６ｃを含んだ伝送線路１６の長さＬ２との差を１８７ミリメートルとする。但し、各伝送線路１５、１６の長さＬ１、Ｌ２の値は一例である。
【００３５】
図１４には、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２の配置例を示している。同図に示すように、アンテナ素子１１、１２はそれぞれが逆Ｆ型モノポール・アンテナとして構成され、グラウンド面１７上に、その表面からわずかに離間して、直線状に並ぶように配置されている。第１のアンテナ素子１１の給電点１１ａは、伝送線路１５に接続されるとともに、接続導体１１ｂを介してグラウンド面１７に短絡されている。また、第２のアンテナ素子１２の給電点１２ａは、伝送線路１６に接続されるとともに、接続導体１２ｂを介してグラウンド面１７に短絡されている。第１のアンテナ素子１１の給電点１１ａと第２のアンテナ素子１２の給電点１２ａとを逆向きにし、第１のアンテナ素子１１の先端と第２アンテナ素子１２の先端とを近接させている。
【００３６】
また、図１５には、分配合成回路１３の一例を示している。図示の分配合成回路１３は、配線基板上のＴ字形状に形成された導電体パターン１４で構成され、Ｔ字の頭部の両端にそれぞれ第１のポート１３ａと第２のポート１３ｂが配設され、Ｔ字の脚部の下端に第３のポート１３ｃが配設されている。第１のポート１３ａは伝送線路１５を介して第１のアンテナ素子１１に接続され、第２のポート１３ｂは伝送線路１６を介して第２のアンテナ素子１２と接続されている。また、第３のポート１３ｃを入力ポートとし、通信回路と接続させている。
【００３７】
第１のポート１３ａと第３のポート１３ｃ間と、第２のポート１３ｂと第３のポート１３ｃ間の、導電体パターン１４で形成される伝送線路の遅延線路長はほぼ等しく、２つのアンテナ素子１１、１２からの受信信号を、位相差なく合成することになる。また、入力ポートとしての第３のポート１３ｃから供給される放射電力を各アンテナ素子１１、１２に等しく分配することになる。
【００３８】
ここで、各伝送線路１５、１６でＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオフにしたまま動作させない、すなわちグラウンドに接続させない通常の状態で通信動作を行なう場合の、図１Ａに示したアンテナ装置のアンテナ特性について説明しておく。
【００３９】
図１６には、図１Ａに示したアンテナ装置の周波数特性例を示している。但し、横軸が周波数［ＧＨｚ］であり、縦軸がリターンロス［ｄＢ］を示している。図１６において、破線で示す特性Ｓ１は、第の１アンテナ素子１１を単独で使用したアンテナ装置の場合の周波数特性である。これに対し、実線で示す特性Ｓ２は、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２を組み合わせて使用したアンテナ装置の場合の周波数特性である。例えば、６ｄＢ以上のリターンロスが得られる周波数範囲がアンテナ装置として使用できる範囲であるとした場合、第１のアンテナ素子１１を単独で使用したアンテナ装置の特性Ｓ１の場合には、使用できる帯域幅が約３３ＭＨｚである。これに対して、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２を組み合わせて使用したアンテナ装置の特性Ｓ２の場合には、使用できる帯域幅が約１２０ＭＨｚである。したがって、図１Ａに示したアンテナ装置によると、アンテナ特性を非常に広帯域化することができる。
【００４０】
この広帯域化は、伝送線路１５、１６のうちの一方の伝送線路１６を長くした遅延線路として構成したことに依るものである。すなわち、遅延線路を有することで、それぞれのアンテナ素子１１、１２の入力インピーダンス又は位相が調整され、総合的な特性Ｓ２を、第１のアンテナ素子１１だけの特性Ｓ１よりも広帯域化することができる。例えば、上述したように、一方の伝送線路１５と他方の伝送線路１６とが、１８７ミリメートルの線路長の差により、８００ＭＨｚの周波数に対して約１８０°の位相差を設けたことになり、その位相差の信号の合成で広帯域化が図られている。
【００４１】
通信装置１０は、通常の通信時には、各伝送線路１５、１６のＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオフにしたまま動作させない、すなわち各アンテナ１１、１２をグラウンドに接続させないで、２本の結合アンテナ１１、１２を形成し、放射帯域を拡大させることができる。
【００４２】
一方、人体接触時には、通信装置１０は、各伝送線路１５、１６のＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオンにして、各アンテナ１１、１２への供給電力を減らして、ＳＡＲを低減させることができる。但し、アンテナ１１、１２の結合は維持されるので、放射電力は半減しない。
【００４３】
図１Ｂには、通信装置１０の状態遷移図を示している。通信装置１０は、例えば、ＲＳＳＩをモニターして、急激な変化が起きたときに人体に接触したと判断する。人体接触時と非接触時では、一般にアンテナの感度が５ｄＢ程度変わるので、急に感度が低下したときには人体が接触したと判断し、その逆の場合は人体が離れたと判断する。そして、通信装置１０は、人体に接触したと判断したときには、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオンにするようにすればよい。
【００４４】
また、この他に、静電容量センサーをアンテナ１１、１２の近傍に配置して、その容量の変化を測定することによって、人体が近接しているか近接していないかを判定することもできる。あるいは、温度センサーをおいて、人体近接による温度上昇をモニターして判定することもできる。
【００４５】
図２には、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２からなるアンテナ装置の設計モデルを例示している。例えば使用周波数帯域の中心が８００ＭＨｚになるように、基板の高さＨ、幅Ｗ、厚さＴ、逆Ｆ字の第１及び第２のアンテナ素子１１、１２の長さＬ、基板とアンテナ素子間の間隙Ｇ、アンテナ素子の径Ｄ、第１及び第２のアンテナ素子１１、１２の先端間の距離Ｌ１、アンテナ素子先端から給電点までの距離Ｌ２、給電点から短絡点までの距離Ｌ３の各パラメーターを決定するようにすればよい。
【００４６】
図３には、図１Ａに示したアンテナ装置の通常の通信時（ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオフにしたとき）における放射特性のシミュレーション結果を示している。但し、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２間のアンテナ結合距離Ｄ1をλ0／２とし、また、一方の伝送線路１６に挿入する遅延線路１６ｃの遅延線路長Ｄ2をλ0／２として、各アンテナ素子１１、１２を給電して結合させている。また、参考として、一方のＳＰＳＴスイッチ１６ｂのみをオンにして、第の１アンテナ素子１１を単独で使用した場合のアンテナ装置の放射特性のシミュレーション結果を、破線で示している。図３から、単独のアンテナに比較して、放射効率が向上し、帯域が拡大することが分かる。
【００４７】
図４には、図１Ａ並びに図２に示したアンテナ装置の人体近接時における特性を解析するためのシミュレーション・モデルを示している。同図では、人体の代用に、頭部のスタンダード・モデルを２つ連結したものを使用している。頭部のスタンダード・モデルとして、例えばＳＡＲ測定用に開発されたＳＡＭ（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｎｔｈｒｏｐｏｍｏｒｐｈｉｃ Ｍａｎｎｅｑｕｉｎ）ファントム（擬人化マネキン）を使用することができる。図示のように、頭部のスタンダード・モデルの近傍に、図１Ａ並びに図２に示したアンテナ装置を配置する。
【００４８】
図５には、図１Ａに示したアンテナ装置が、人体の近接に伴ってＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂがオンになったときのシミュレーション・ブロックを示している。
【００４９】
図５では、図１Ａ中のインピーダンス回路１５ａ、１６ａとして、３６Ωの抵抗素子と、６．２ｐＦのコンデンサーを直列接続したＲＣ回路を入れている。ここで、インピーダンス回路１５ａ、１６ａの決定方法について、図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら説明しておく。
【００５０】
図６Ａには、人体近接時のアンテナの入力インピーダンス（Ｓ１１）を示している。第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２がともに逆Ｆ型モノポール・アンテナとして構成されることは既に述べた。ここで、逆Ｆ型アンテナの放射抵抗を３６Ω（モノポールの放射抵抗）と仮定すると、Ｓ１１のプロットから、各アンテナ素子１１、１２の等価回路を図６Ｂのように簡易的に表すことができる（図６Ａに示したチャート上の各点は、Ｒ＋ｊＸ、Ｘ＝１／ｊωＣである。中心周波数８００ＭＨｚ（０．８ＧＨｚ）に相当する点において、Ｒ＝３６［Ω］、ω＝２π×８００［ＭＨｚ］を代入すると、コンデンサーの容量Ｃを求めることができる）。
【００５１】
そこで、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオンにしたときに、各伝送線路１５、１６に接続されるインピーダンス回路１５ａ、１６ａを、図６Ｂに示した等価回路と同じにすれば、アンテナ素子１１、１２と同じものがそれぞれ並列されたことになって、電力が２つに分配される。
【００５２】
なお、アンテナの特性や、周辺のグラウンドや寄生部品などの実装状態によって、インピーダンス特性は変化する。したがって、インピーダンス回路１５ａ、１６ａの構成や定数を、必要に応じて調整することが望ましい、また、インピーダンス回路１５ａ、１６ａを、ＲＣだけでなく、ＬＣＲ直列回路や、ＬＣＲ並列回路としたり、あるいは、マッチング回路と複合したりして設計してもよい。
【００５３】
図４に示したシミュレーション・モデルを用い、８００ＭＨｚ帯でシミュレーションを行なった結果を、図７〜図１Ａ０に示す。但し、図７は、アンテナ装置の第１のアンテナ素子１１を単独で励振した際（すなわち、分配合成回路１３無しで信号源から第１のアンテナ素子１１に直接給電した場合）の、ＳＡＲ分布のシミュレーション結果である。また、図８は、アンテナ装置の第２のアンテナ素子１２を単独で励振した際（すなわち、分配合成回路１３ならびに遅延線路１６ｃ無しで信号源から第２のアンテナ素子１２に直接給電した場合）の、ＳＡＲ分布のシミュレーション結果である。これに対し、図９は、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２をともに励振した際（ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ及びＳＰＳＴスイッチ１６ｂをともにオンにして、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２への電力を分配して信号源から給電した場合）の、ＳＡＲ分布のシミュレーション結果である。図９を図７並びに図８と比較すると、人体が近接したときに、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２へ供給される電力を、それぞれインピーダンス回路１５ａ、１６ａに分配するという分岐構造によって、ＳＡＲの値が大きく低減できていることが明らかである。
【００５４】
以下の表１には、第１のアンテナ素子１１を単独で励振したとき（図７を参照）、第２のアンテナ素子１２を単独で励振したとき（図８を参照）、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２を分岐構造で組み合わせたとき（図９を参照）、の各場合における、周波数帯毎の人体近接時のＳＡＲの値［Ｗ／ｋｇ］をまとめている。
【００５５】
【表１】
【００５６】
表１から、８００ＭＨｚを中心に、７００〜９００ＭＨｚのいずれにおいても、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２を分岐構造で組み合わせることにより、ＳＡＲの値が低減できていることが分かる。
【００５７】
また、以下の表２には、第１のアンテナ素子１１を単独で励振したとき（図７を参照）、第２のアンテナ素子１２を単独で励振したとき（図８を参照）、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２を分岐構造で組み合わせたとき（図９を参照）、の各場合における、周波数帯毎の人体近接時の放射効率値［ｄＢ］をまとめている。
【００５８】
【表２】
【００５９】
表２を見ると、例えば８００ＭＨｚ帯では、第１のアンテナ素子１１、第２のアンテナ素子１２を単独で励振したときには、放射効率はいずれも−９．４ｄＢであるのに対し、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２を分岐構造で組み合わせると、放射効率は−１２．７ｄＢに劣化している。しかしながら、表１を参照すると、同じ８００ＭＨｚ帯では、第１のアンテナ素子１１、第２のアンテナ素子１２を単独で励振したときのＳＡＲの値は、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２を分岐構造で組み合わせる場合の４．５倍も高くなっている。
【００６０】
言い換えれば、第１のアンテナ素子１１、第２のアンテナ素子１２を単独で励振した場合に、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２を分岐構造で組み合わせる場合と同じＳＡＲの値にするには、給電電力を約６．５ｄＢ低下させなければならない。これを考慮すると、第１のアンテナ素子１１、第２のアンテナ素子１２を単独で励振したときの放射効率は、−９．４−６．５＝−１５．９ｄＢとなる。すなわち、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２を分岐構造で組み合わせることで、人体近接時に同じＳＡＲレベルに抑えた場合でも、遠方解の放射効率は劣化が少なくなり、メリットがあると言うことができる。
【００６１】
図１０には、図１Ａに示した通信装置の変形例を示している。通信装置１０−２に取り付けられたアンテナ装置は、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２を備えた結合アンテナである。各アンテナ素子１１、１２の配置例については、図１４で説明した構成をそのまま適用することができる。第の１アンテナ素子１１は、伝送線路１５を介して分配合成回路１３に接続されている。また、第の２アンテナ素子１２は、伝送線路１６を介して分配合成回路１３に接続されている。一方の伝送線路１６には遅延線路１６ｃが挿入され、２つの伝送線路１５、１６に給電される位相が調整されている。
【００６２】
伝送線路１５は、インピーダンス回路１５ａ及びＳＰＳＴスイッチ１５ｂを介してグラウンドに接続され、伝送線路１６は、インピーダンス回路１６ａ及びＳＰＳＴスイッチ１６ｂを介してグラウンドに接続されている。図１Ａとの主な相違は、インピーダンス回路１６ａ及びＳＰＳＴスイッチ１６ｂが、それぞれ整流回路１５ｄ、１６ｄを介してグラウンドに接続されている点である。
【００６３】
図１０に示した通信装置１０−２も、基本的には、図１Ｂに示した状態遷移図に従って動作する。
【００６４】
通信装置１０−２は、通常の通信時には、各伝送線路１５、１６のＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオフにしたまま動作させない、すなわち各アンテナ１１、１２をグラウンドに接続させないで、２本の結合アンテナ１１、１２を形成し、放射帯域を拡大させることができる。
【００６５】
一方、人体接触時には、通信装置１０−２は、各伝送線路１５、１６のＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオンにして、各アンテナ１１、１２への供給電力を減らして、ＳＡＲを低減させることができる。但し、アンテナ１１、１２の結合は維持されるので、放射電力は半減しない。また、グラウンドに流れる電力に一部は、整流回路１５ｄ、１６ｄを通して整流された後、電力吸収部１５ｅ、１６ｅで電力として回収される。回収された電力は、通信装置１０−２の駆動電力として再利用することができる。
【００６６】
図１１には、図１Ａに示した通信装置の他の変形例を示している。通信装置１０−３に取り付けられたアンテナ装置は、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２を備えた結合アンテナである。各アンテナ素子１１、１２の配置例については、図１４で説明した構成をそのまま適用することができる。第の１アンテナ素子１１は、伝送線路１５を介して分配合成回路１３に接続されている。また、第の２アンテナ素子１２は、伝送線路１６を介して分配合成回路１３に接続されている。一方の伝送線路１６には遅延線路１６ｃが挿入され、２つの伝送線路１５、１６に給電される位相が調整されている。
【００６７】
ここで、伝送線路１５には、２つのＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ：単極双投）スイッチ１５ｆ、１５ｇが挿入されている。また、各ＳＰＤＴスイッチ１５ｅ、１５ｆの「２」側の端子は、分配合成回路１５ｈを通してグラウンドに接続されている。各ＳＰＤＴスイッチ１５ｆ、１５ｇを、図中「１」をイネーブルとすると、分配合成回路１３によって分配された電力が第１のアンテナ素子１１に直接給電される。他方、各ＳＰＤＴスイッチ１５ｆ、１５ｇを、図中「２」をイネーブルとすると、分配合成回路１３によって分配された電力が、さらに分配合成回路１５ｈによって、第１のアンテナ素子１１とグラウンドに２分して給電される。
【００６８】
また、伝送線路１６には、２つのＳＰＤＴスイッチ１６ｅ、１６ｆが挿入されている。また、各ＳＰＤＴスイッチ１６ｇｆ、１６ｇの「２」側の端子は、分配合成回路１６ｈを通してグラウンドに接続されている。各ＳＰＤＴスイッチ１６ｆ、１６ｇを、図中「１」をイネーブルとすると、分配合成回路１３によって分配された電力が第２のアンテナ素子１２に直接給電される。他方、各ＳＰＤＴスイッチ１６ｆ、１６ｇを、図中「２」をイネーブルとすると、分配合成回路１３によって分配された電力が、さらに分配合成回路１６ｈによって、第２のアンテナ素子１２とグラウンドに２分して給電される。
【００６９】
図１１に示した通信装置１０−３も、基本的には、図１Ｂに示した状態遷移図に従って動作する。
【００７０】
通信装置１０−３は、通常の通信時には、各ＳＰＤＴスイッチ１５ｆ、１５ｇ及び１６ｆ、１６ｇを、図中「１」をイネーブルとする。すなわち、各アンテナ１１、１２をグラウンドに接続させないで、２本の結合アンテナ１１、１２を形成し、放射帯域を拡大させることができる。
【００７１】
一方、人体接触時には、通信装置１０−３は、各ＳＰＤＴスイッチ１５ｆ、１５ｇ及び１６ｆ、１６ｇを、図中「２」をイネーブルとする。各アンテナ１１、１２への供給電力が減るので、ＳＡＲを低減させることができる。但し、アンテナ１１、１２の結合は維持されるので、放射電力は半減しない。
【００７２】
図１１に示した通信装置１０−３は、図１Ａに示した通信装置１０と比較して、接続されるデバイスが多くなるため、挿入損失を考慮すると不利な設計となる。但し、インピーダンス回路１５ａ、１６ａのような回路部品は使われないので、アンテナの入力インピーダンスの周波数特性が維持される。
【００７３】
図１２には、図１Ａに示した通信装置のさらに他の変形例を示している。通信装置１０−４に取り付けられたアンテナ装置は、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２を備えた結合アンテナである。各アンテナ素子１１、１２の配置例については、図１４で説明した構成をそのまま適用することができる。図１Ａに示した通信装置との主な相違点は、分配合成回路１３の代わりに、ハイブリッド回路２３を各アンテナ素子１１、１２に接続している点である。
【００７４】
第の１アンテナ素子１１は、伝送線路１５を介してハイブリッド回路２３に接続されている。また、第の２アンテナ素子１２は、伝送線路１６を介してハイブリッド回路２３に接続されている。一方の伝送線路１６には遅延線路１６ｃが挿入され、２つの伝送線路１５、１６に給電される位相が調整されている。伝送線路１５は、インピーダンス回路１５ａ及びＳＰＳＴスイッチ１５ｂを介してグラウンドに接続され、伝送線路１６は、インピーダンス回路１６ａ及びＳＰＳＴスイッチ１６ｂを介してグラウンドに接続されている。
【００７５】
図１７には、９０度移相器として構成されるハイブリッド回路２３の一例を示している。図示のハイブリッド回路２３は、配線基板上の導電体パターン１４で構成され、第１のポート２３ａと第２のポート２３ｂと第３のポート２３ｃと第４のポート２３ｄを備えている。第１〜第４のポート２３ａ〜２３ｄは、四角形状に形成された導電体パターン１４で隣接するポートに接続されている。第１のポート２３ａは伝送線路１５を介して第１のアンテナ素子１１に接続され、第２のポート２３ｂは伝送線路１６を介して第２のアンテナ素子１２と接続されている。また、第３のポート２３ｃと第４のポート２３ｄをそれぞれ入力ポートとし、別々の通信回路と接続させている。すなわち、図１２に示したアンテナ装置は、入力ポートを増やして、通信時にダイバーシティ動作させることができる。
【００７６】
このような導電体パターン１４で４つのポート２３ａ〜２３ｄが接続されたハイブリッド回路２３を用意することで、２つのアンテナ素子１１、１２からの受信信号に対して、ある周波数で９０°位相差を与えて合成することになる。さらに、その合成信号を、９０°位相差で第３のポート２３ｃと第４のポート２３ｄとに得ることになる。さらに、アンテナ素子１１、１２、並びにハイブリッド回路２３として、ある２つの周波数（例えば、８００ＭＨｚと２ＧＨｚ）で動作するものを用いることにより、当該２つの周波数にて９０°位相差を与えて合成するとともに、９０°位相差で取り出すことになる。
【００７７】
第３ポート２３ｃに得られる信号の放射パターンと、第４ポート２３ｄに得られる信号の放射パターンは、所定角度シフトした状態であり、第３のポート２３ｃに得られる信号と、第４のポート２３ｄに得られる信号とでは、空間ダイバーシティ効果を有する。また、各伝送線路１５、１６でＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオフにしたまま動作させない、すなわちグラウンドに接続させない状態では、図１２に示した通信装置１０−４は、図１Ａに示した通信装置１０と同様に放射帯域を拡大させる効果がある他、入力ポートを増やしてダイバーシティ効果が得られる。
【００７８】
図１２に示した通信装置１０−４も、基本的には、図１Ｂに示した状態遷移図に従って動作する。
【００７９】
通信装置１０−４は、通常の通信時には、各伝送線路１５、１６のＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオフにしたまま動作させない、すなわち各アンテナ１１、１２をグラウンドに接続させないで、２本の結合アンテナ１１、１２を形成し、放射帯域を拡大させることができる。
【００８０】
一方、人体接触時には、通信装置１０−４は、各伝送線路１５、１６のＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオンにして、各アンテナ１１、１２への供給電力を減らして、ＳＡＲを低減させることができる。但し、アンテナ１１、１２の結合は維持されるので、放射電力は半減しない。
【００８１】
以上説明してきたように、図１Ａ、並びに図１０〜図１２に示したアンテナ装置は、人体が近接していない通常の通信時においては、２つのアンテナ素子１１、１２を備えたアンテナ装置として、１つのアンテナ素子単独でのアンテナ特性よりも広帯域な特性となり、比較的簡単な構成により広帯域特性を得ることができる。また、そのアンテナ装置を備えた通信装置の無線通信特性を良好にすることができる。一方、人体が近接した場合に、従来の１つのアンテナ素子単独での場合に比べて、ＳＡＲを低減させることができ、なお且つ、そのときの放射特性は、従来の１つのアンテナ素子単独の構造で供給電力を減らしてＳＡＲを低減させた場合に比べて、劣化を少なくすることができる。
【００８２】
続いて、通信装置が人体の近接を検出する方法について説明する。
【００８３】
機器が人体に接触して使用される状態を検知するために、ＲＳＳＩをモニターして、急に感度が低下した際には人体が接触したと判定する方法が既に知られている。しかしながら、ＲＳＳＩの変化は、人体が近接した場合に限定される訳ではなく、例えば金属のような比人体物体が機器に近接した場合でも、感度の低下が起こり得る。また、加速度センサーを用いて機器に印加される重力加速度を計測して、機器の使用状態を予測する方法も知られているが、必ず人体が近接しているとは言えず、状態のよいアンテナからの放射を禁止してしまう可能性がある。
【００８４】
そこで、本発明者らは、ＲＳＳＩ計測と加速度センサーによる動き計測を連携することにより、人体が機器に近接した状態をより的確に判定する方法について提案する。
【００８５】
無線通信時にＲＳＳＩの計測、モニタリングを行なうことは、通常の無線装置（携帯電話や無線ＬＡＮ装置など）でも採り入れられている。ここでは、人体が近接していないと判定できるＲＳＳＩレベルを規定しておく。これは、実際に人体が近接したときにＲＳＳＩがどの程度を示すかを、実験などであらかじめ確認して決めるのが現実的である。
【００８６】
ＲＳＳＩ計測の結果、規定値より高いレベルならば、通信装置は、通常の通信状態（すなわち、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂのオフ）を維持して、ＲＳＳＩ計測を継続する。
【００８７】
ＲＳＳＩ計測の結果、規定値以下のレベルとなったときには、通信装置は、人物乃至非人物物体がアンテナ装置に近接したと判定して、ＳＡＲを低減した通信状態（すなわち、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオンにして、各アンテナ素子１１、１２への供給電力を低減した状態）に切り換える。
【００８８】
また、通信装置は、加速度センサーで機器本体の動き検出を行なう。機器本体が人物に保持されているときは、完全な静止状態はあり得ない。そこで、ＲＳＳＩ計測の結果、規定値以下のレベルになったときであっても、動きが検出されなければ、ＲＳＳＩ計測値が低下したのは人体が近接したのではない別の原因であると判定し、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオフにして、通常の通信状態に切り換える。ここで言う別の原因として、金属やその他の非人体物体が通信装置に近接したことや、電波受信状態の悪化などを挙げることができる。
【００８９】
一方、動きが検出されたときには、ＲＳＳＩ計測値が低下したのは人体が近接したのが原因であると判定し、ＳＡＲを低減した通信状態（すなわち、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオン）を保持し、ＲＳＳＩ計測を継続する。
【００９０】
その後、ＲＳＳＩ計測の結果、規定値より高いレベルとなったら、人体と近接した状態から解放されたと判定し、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオフにして、通常の通信状態に切り換える。
【００９１】
図１３には、通信装置１０が、ＲＳＳＩ計測と加速度センサーによる動き計測を連携して人体が機器に近接した状態を判定するための処理手順をフローチャートの形式で示している。このフローチャートは、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオフにした、通常の通信状態で開始する。
【００９２】
通信装置は、ＲＳＳＩを計測して（ステップＳ１３０１）、その計測値を規定値と比較する（ステップＳ１３０２）。
【００９３】
ここで、ＲＳＳＩの計測値が規定値以下のレベルとなったときには（ステップＳ１３０２のＹｅｓ）、通信装置は、何らかの物体がアンテナ装置に近接したと判定して（ステップＳ１３０３）、ＳＡＲを低減した通信状態（すなわち、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオンにして、各アンテナ素子１１、１２への給電電力を低減した状態）に切り換える（ステップＳ１３０４）。ここで言う何らかの物体とは、人物並びに非人物の物体の双方を含む。
【００９４】
また、通信装置は、加速度センサーで機器本体に印加される重力加速度を計測し（ステップＳ１３０５）、この計測結果に基づいて機器本体の動きの有無を判定する（ステップＳ１３０６）。
【００９５】
ＲＳＳＩ計測の結果、計測値が規定値以下のレベルになったときであっても（ステップＳ１３０２のＹｅｓ）、加速度センサーの計測結果を基に、機器本体に動きがないと判定されたときには（ステップＳ１３０６のＮｏ）、通信装置は、ＲＳＳＩ計測値が低下したのは人体が近接したのではない別の原因であると判定し（ステップＳ１３１１）、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオフにして、通常の通信状態に切り換える（ステップＳ１３１２）。その後、ステップＳ１３０１に戻り、ＲＳＳＩの計測を継続して行なう。
【００９６】
一方、加速度センサーの計測結果を基に、機器本体に動きがあると判定されたときには（ステップＳ１３０６のＹｅｓ）、通信装置は、ＲＳＳＩ計測値が低下したのは人体が近接したのは人体が近接したのが原因であると判定し（ステップＳ１３０７）、ＳＡＲを低減した通信状態（すなわち、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオンにして、各アンテナ素子１１、１２への給電電力を低減した状態）を保持し、その後もＲＳＳＩ計測を継続し（ステップＳ１３０８）、その計測値を規定値と比較する（ステップＳ１３０９）。
【００９７】
ここで、ＲＳＳＩ計測の結果、規定値より高いレベルとなったら（ステップＳ１３０９のＹｅｓ）、通信装置は、人体と近接した状態から解放されたと判定し、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオフにして、通常の通信状態に切り換える（ステップＳ１３１２）。その後、ステップＳ１３０１に戻り、ＲＳＳＩの計測を継続して行なう。
【００９８】
このように、通信装置は、ＲＳＳＩ計測と加速度センサーによる動き計測を連携することにより、人体が機器に近接した状態と、人体が近接していない通常の通信状態や非人体物体が近接している状態とを的確に判定することができる。そして、通信装置は、前者の人体が機器に近接した状態では、各アンテナ素子１１、１２への供給電力を減らすことにより、１つのアンテナ素子単独での場合に比べて、ＳＡＲを低減させることができる。一方、後者の人体が近接していない通常の通信状態や非人体物体が近接している状態を判定したときには、通信装置は、２本の結合アンテナを形成することにより、１つのアンテナ素子単独でのアンテナ特性よりも広帯域な特性となり、比較的簡単な構成で広帯域特性を持った良好なアンテナ装置が得られる。
【００９９】
なお、ＲＳＳＩ計測と加速度センサーによる動き計測を連携する以外にも、静電センサーや温度センサーなどの各種のセンサー情報をＲＳＳＩ計測と連携させることによっても、同様に人体近接状態を的確に判定することができる。例えば、ＲＳＳＩ計測と静電センサーによる静電容量計測を連携する場合、図１３に示したフローチャート中のステップＳ１３０６では、ＲＳＳＩの計測値が規定値以下のレベルになったときであっても、静電容量の変化が検出されないときには、ＲＳＳＩ計測値が低下したのは人体が近接したのではない別の原因であると判定することができる。また、ＲＳＳＩ計測と温度センサーによる温度計測を連携する場合、図１３に示したフローチャート中のステップＳ１３０６では、ＲＳＳＩの計測値が規定値以下のレベルになったときであっても、温度上昇が検出されないときには、ＲＳＳＩ計測値が低下したのは人体が近接したのではない別の原因であると判定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳細に説明してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０１０１】
本発明に係るアンテナ装置は、タブレットＰＣや電子ブック、モバイル・コミュニケーター、スマートフォンなど、携帯して使用される小型の通信機器に適用され、ＳＡＲを低減することができるが、その他のさまざまな通信機器にも使用することも勿論可能である。
【０１０２】
本発明に係るアンテナ装置は、２ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯などを使用する無線ＬＡＮシステム、ＬＴＥや３Ｇ通信システム、その他、比較的高い周波数帯域で広帯域を使用するさまざまな無線通信システムで使用される通信装置に適用することができる。
【０１０３】
本明細書では、ＲＳＳＩ計測と加速度センサーによる動き計測を連携して人体と機器本体との近接状態を判定する方法を用いた実施形態について説明したが、静電センサーや温度センサーなど加速度センサー以外の各種のセンサー情報をＲＳＳＩ計測と連携させることによっても、同様に人体近接状態を的確に判定することができる。
【０１０４】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…通信装置
１１…第１のアンテナ素子、１１ａ…給電点、１１ｂ…接続導体
１２…第２のアンテナ素子、１２ａ…給電点、１２ｂ…接続導体
１３…分配合成回路
１５…伝送線路
１５ａ…インピーダンス回路、１５ｂ…ＳＰＳＴスイッチ
１５ｄ…整流回路、１５ｅ…電力吸収部、
１５ｆ、１５ｇ…ＳＰＤＴスイッチ、１５ｈ…分配合成回路
１６…伝送線路
１６ａ…インピーダンス回路、１６ｂ…ＳＰＳＴスイッチ、１６ｃ…遅延線路
１６ｄ…整流回路、１６ｅ…電力吸収部、
１６ｆ、１６ｇ…ＳＰＤＴスイッチ、１６ｈ…分配合成回路
１７…グラウンド面
２３…ハイブリッド回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮシステムなどの比較的高い周波数帯域を無線伝送に使用する通信装置に適用するアンテナ装置並びに通信装置に係り、特に、タブレットＰＣや電子ブック、モバイル・コミュニケーター、スマートフォンなど、携帯して使用される小型の通信機器に適用するアンテナ装置並びに通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、数百ＭＨｚから数ＧＨｚの比較的高い周波数帯域を無線伝送に使用する無線伝送システムが各種普及している。例えば、２ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯などを使用する無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムや、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）や３Ｇ通信システムとして、７００ＭＨｚ帯から２ＧＨｚ帯を使用する携帯電話の通信システムが開発されている。このような帯域を使った無線通信装置が備えるアンテナ装置として、各種方式のものが開発され、実用化されている。
【０００３】
当業界では、複数のアンテナ素子を配置して、多重波によるフェージングを抑制するなどのダイバーシティ効果が得られることが広く知られている。例えば、電磁信号の送信／受信回路に給電ラインのネットワークにより接続されている第１及び第２の放射素子を少なくとも基板上に有する、放射ダイバーシティを伴う送信／受信アンテナにについて提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【０００４】
モバイル・ユースの通信機器では、ＳＡＲ（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｒａｔｉｏ：比吸収率）の低減が必要である。このため、人体の接触に応じて送信電力を低減するようにした通信装置などについて提案がなされている（例えば、特許文献２を参照のこと）。
【０００５】
ところが、機器が人体に接近して使用される際に、回路の送信電力を下げる、あるいは、人体との接触距離をとるために、アンテナと筐体との間に大きなクリアランス領域を設けるなどの対策をとると、通信特性の劣化や、機器の大型化を招来することが懸念される。
【０００６】
また、機器が人体に接触して使用される状態を検知するために、例えば、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ：受信信号強度）をモニターして、急に感度が低下した際には人体が接触したと判断するといった方法が挙げられる。しかしながら、ＲＳＳＩの変化は、人体が近接した場合に限定される訳ではなく、例えば金属のような比人体物体が機器に近接した場合でも、感度の低下が起こり得る。人体と誤認識して送信電力を低減すると、受信先での受信エラーを招来し、非効率的である。
【０００７】
あるいは、機器に搭載した加速度センサーを用いて、機器が重力加速度に対してどの方向を向いているかを計測し、その状態に応じて電波を放射させるアンテナを選択し、人体に近いと推定されるアンテナからの放射を禁止するようにした携帯端末装置について提案がなされている（例えば、特許文献３を参照のこと）。しかしながら、重力加速度を計測して機器の使用状態を予測しても、必ず人体が近接しているとは言えず、状態のよいアンテナからの放射を禁止してしまう可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００９−５１４２９２号公報
【特許文献２】特開２００５−２０８７５４号公報
【特許文献３】特開２００９−２８４５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、タブレットＰＣや電子ブック、モバイル・コミュニケーター、スマートフォンなど、携帯して使用される小型の通信機器に好適に適用することができる、優れたアンテナ装置並びに通信装置を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、ＳＡＲを低減することができる、優れたアンテナ装置並びに通信装置を提供することにある。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、人体の近接をより正確に判定して、ＳＡＲを低減することができる、優れたアンテナ装置並びに通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の発明は、
第１のアンテナ素子と、
第２のアンテナ素子と、
第１の伝送線路を介して前記第１のアンテナ素子が接続されるとともに、第２の伝送線路を介して前記第２のアンテナ素子が接続される分岐回路と、
前記第２の伝送線路上に接続され、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子の入力インピーダンス又は位相を調整する遅延線路と、
第１の接続切換部を介して前記第１の伝送線路上に前記第１のアンテナ素子と並列接続された、前記第１のアンテナ素子への給電電力を低減する第１の電力低減部と、
第２の接続切換部を介して前記第２の伝送線路上に前記第２のアンテナ素子と並列接続された、前記第２のアンテナ素子への給電電力を低減する第２の電力低減部と、
人体の近接状態を判定する判定部と、
前記判定部が人体の近接状態でないと判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路から遮断するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路から遮断し、前記判定部が人体の近接状態と判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路に並列接続するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路に並列接続する、制御部と、
を具備するアンテナ装置である。
【００１３】
本願の請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載のアンテナ装置の第１の電力低減部は、一端が接地された第１のインピーダンス回路であり、第１の接続切換部は、前記第１のインピーダンス回路の他端を前記第１の伝送線路に並列接続する線路上に挿入されたＳＰＳＴスイッチである。また、第２の電力低減部は、一端が接地された第２のインピーダンス回路であり、第２の接続切換部は、前記第２のインピーダンス回路の他端を前記第２の伝送線路に並列接続する線路上に挿入されたＳＰＳＴスイッチである。
【００１４】
本願の請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載のアンテナ装置において、第１のインピーダンス回路の前記一端は、第１の整流回路と、前記第１の整流回路で整流された電力を吸収する第１の電力吸収部を介して接地される。また、第２のインピーダンス回路の前記一端は、第２の整流回路と、前記第２の整流回路で整流された電力を吸収する第２の電力吸収部を介して接地される。
【００１５】
本願の請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載のアンテナ装置の第１の接続遮断部は、前記第１の伝送線路上に挿入された１対のＳＰＤＴスイッチであり、第１の電力低減部は、前記１対のＳＰＤＴスイッチにそれぞれ接続されたポートと接地されたポートを含む第１の分配合成回路である。また、第２の接続遮断部は、前記第２の伝送線路上で前記遅延回路の両端に接続された１対のＳＰＤＴスイッチであり、第２の電力低減部は、前記１対のＳＰＤＴスイッチにそれぞれ接続されたポートと接地されたポートを含む第２の分配合成回路である。
【００１６】
本願の請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載のアンテナ装置の分岐回路は、通信回路に接続される複数のポートを備えたハイブリッド回路である。
【００１７】
本願の請求項６に記載の発明によれば、請求項１、３、又は５のいずれに記載のアンテナ装置の第１のインピーダンス回路は、前記第１のアンテナ素子と等価となるＲＣ回路、ＬＣＲ直列回路、又は、ＬＣＲ並列回路である。また、第２のインピーダンス回路は、前記第２のアンテナ素子と等価となるＲＣ回路、ＬＣＲ直列回路、又は、ＬＣＲ並列回路である。
【００１８】
本願の請求項７に記載の発明によれば、請求項１に記載のアンテナ装置の判定部は、前記第１又は第２のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のＲＳＳＩの計測結果に基づいて、人体の近接状態を判定するように構成されている。
【００１９】
本願の請求項８に記載の発明によれば、請求項１に記載のアンテナ装置は、装置本体に作用する重力加速度を計測する加速度センサーをさらに備えている。そして、判定部は、前記第１又は第２のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のＲＳＳＩの計測結果と前記加速度センサーが計測する重力加速度を連携させて、人体の近接状態を判定するように構成されている。
【００２０】
本願の請求項９に記載の発明によれば、請求項８に記載のアンテナ装置の判定部は、前記ＲＳＳＩの計測値が規定値以下になったときに、物体の近接状態と判定し、前記加速度センサーが計測する重力加速度に基づいて前記装置本体の動きの有無を検出し、動きが検出されたときには人体の近接状態と判定し、動きが検出されなければ人物以外の物体の近接状態と判定するように構成されている。
【００２１】
本願の請求項１０に記載の発明によれば、請求項９に記載のアンテナ装置の制御部は、前記判定部が前記ＲＳＳＩの計測結果に基づいて物体の近接状態を判定したときに、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路に並列接続するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路に並列接続するが、前記判定部が前記加速度センサーにより計測した重力加速度に基づいて人体の近接状態を判定したときには、前記第１の電力低減部の前記第１の伝送線路への並列接続及び前記第２の電力低減部の前記第２の伝送線路への並列接続を継続するが、人体以外の物体の近接状態を判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路から遮断するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路から遮断するように構成されている。
【００２２】
本願の請求項１１に記載の発明によれば、請求項１に記載のアンテナ装置は、装置本体の温度を計測する温度センサーをさらに備えている。そして、判定部は、前記第１又は第２のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のＲＳＳＩの計測結果と前記温度センサーが計測する温度を連携させて、人体の近接状態を判定するように構成されている。
【００２３】
本願の請求項１２に記載の発明によれば、請求項１に記載のアンテナ装置は、静電容量センサーをさらに備えている。そして、判定部は、前記第１又は第２のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のＲＳＳＩの計測結果と前記静電容量センサーが計測する静電容量の変化を連携させて、人体の近接状態を判定するように構成されている。
【００２４】
また、本願の請求項１３に記載の発明は、
第１のアンテナ素子と、
第２のアンテナ素子と、
第１の伝送線路を介して前記第１のアンテナ素子が接続されるとともに、第２の伝送線路を介して前記第２のアンテナ素子が接続される分岐回路と、
前記分岐回路を介して前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子と接続する通信回路と、
前記第２の伝送線路上に接続され、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子の入力インピーダンス又は位相を調整する遅延線路と、
第１の接続切換部を介して前記第１の伝送線路上に前記第１のアンテナ素子と並列接続された、前記第１のアンテナ素子への給電電力を低減する第１の電力低減部と、
第２の接続切換部を介して前記第２の伝送線路上に前記第２のアンテナ素子と並列接続された、前記第２のアンテナ素子への給電電力を低減する第２の電力低減部と、
人体の近接状態を判定する判定部と、
前記判定部が人体の近接状態でないと判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路から遮断するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路から遮断し、前記判定部が人体の近接状態と判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路に並列接続するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路に並列接続する、制御部と、
を具備する通信装置である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、タブレットＰＣや電子ブック、モバイル・コミュニケーター、スマートフォンなど携帯して使用される小型の通信機器に適用され、ＳＡＲを低減することができる、優れたアンテナ装置並びに通信装置を提供することができる。
【００２６】
本発明に係るアンテナ装置は、通常の通信時には、２本の結合アンテナを形成して、放射帯域を拡大させることができる一方、人体の近接を判定したときには、各アンテナへの供給電力を減らして、ＳＡＲを低減させることができる。但し、各アンテナの結合は維持されるので、放射電力は半減しない。
【００２７】
また、本発明に係るアンテナ装置によれば、ＲＳＳＩ計測と加速度センサーによる動き計測を連携することにより、人体が機器に近接した状態を的確に判定して、各アンテナへの供給電力を減らして、ＳＡＲを低減させることができる。
【００２８】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】図１Ａは、アンテナ装置を備えた通信装置１０の構成例を示した図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、通信装置１０の状態遷移図である。
【図２】図２は、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２からなるアンテナ装置の設計モデルを例示した図である。
【図３】図３は、図１Ａに示したアンテナ装置の通常の通信時における放射特性のシミュレーション結果を示した図である。
【図４】図４は、図１Ａ並びに図２に示したアンテナ装置の人体近接時における特性を解析するためのシミュレーション・モデルを示した図である。
【図５】図５は、図１Ａに示したアンテナ装置が、人体の近接に伴ってＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂがオンになったときのシミュレーション・ブロックを示した図である。
【図６Ａ】図６Ａは、人体近接時のアンテナの入力インピーダンス（Ｓ１１）を示したスミス・チャートである。
【図６Ｂ】図６Ｂは、各アンテナ素子１１、１２の等価回路を簡易的に表した図である。
【図７】図７は、アンテナ装置の第１のアンテナ素子１１を単独で励振した際のＳＡＲ分布のシミュレーション結果を示した図である。
【図８】図８は、アンテナ装置の第２のアンテナ素子１２を単独で励振した際のＳＡＲ分布のシミュレーション結果を示した図である。
【図９】図９は、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２をともに励振した際のＳＡＲ分布のシミュレーション結果を示した図である。
【図１０】図１０は、図１Ａに示した通信装置の変形例を示した図である。
【図１１】図１１は、図１Ａに示した通信装置の他の変形例を示した図である。
【図１２】図１２は、図１Ａに示した通信装置のさらに他の変形例を示した図である。
【図１３】図１３は、ＲＳＳＩ計測と加速度センサーによる動き計測を連携して人体が機器に近接した状態を判定するための処理手順を示したフローチャートである。
【図１４】図１４は、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２の配置例を示した図である。
【図１５】図１５は、分配合成回路１３の一例を示した図である。
【図１６】図１６は、図１Ａに示したアンテナ装置の周波数特性例を示した図である。
【図１７】図１７は、９０度移相器として構成されるハイブリッド回路２３の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３１】
図１Ａには、アンテナ装置を備えた通信装置１０の構成例を示している。通信装置１０に取り付けられたアンテナ装置は、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２を備えた結合アンテナである。第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２はともに、いわゆる逆Ｆ型モノポール・アンテナとして構成され、各アンテナ素子１１、１２は同じ長さの素子である。逆Ｆ型アンテナは、λ0／４モノポール・アンテナの先端を折り曲げて低背化したアンテナであり、給電点位置付近に短絡部を設けて給電点とのインピーダンス整合が取られている（但し、λ0は使用波長とする）。
【００３２】
第の１アンテナ素子１１は、伝送線路１５を介して分配合成回路１３に接続されている。また、第の２アンテナ素子１２は、伝送線路１６を介して分配合成回路１３に接続されている。
【００３３】
ここで、伝送線路１５は、インピーダンス回路１５ａ及びＳＰＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｓｉｎｇｌｅ Ｔｈｒｏｗ：単極単投）スイッチ１５ｂを介してグラウンドに接続され、伝送線路１６は、インピーダンス回路１６ａ及びＳＰＳＴスイッチ１６ｂを介してグラウンドに接続されている。
【００３４】
また、２つの伝送線路１５、１６のうち、一方の伝送線路１６には遅延線路１６ｃが挿入されている。遅延線路１６ｃは、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子の入力インピーダンス、又は、位相を調整する作用がある。例えば、８００ＭＨｚ帯の送受信用アンテナとして構成させた場合に、伝送線路１５の長さＬ１と、遅延線路１６ｃを含んだ伝送線路１６の長さＬ２との差を１８７ミリメートルとする。但し、各伝送線路１５、１６の長さＬ１、Ｌ２の値は一例である。
【００３５】
図１４には、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２の配置例を示している。同図に示すように、アンテナ素子１１、１２はそれぞれが逆Ｆ型モノポール・アンテナとして構成され、グラウンド面１７上に、その表面からわずかに離間して、直線状に並ぶように配置されている。第１のアンテナ素子１１の給電点１１ａは、伝送線路１５に接続されるとともに、接続導体１１ｂを介してグラウンド面１７に短絡されている。また、第２のアンテナ素子１２の給電点１２ａは、伝送線路１６に接続されるとともに、接続導体１２ｂを介してグラウンド面１７に短絡されている。第１のアンテナ素子１１の給電点１１ａと第２のアンテナ素子１２の給電点１２ａとを逆向きにし、第１のアンテナ素子１１の先端と第２アンテナ素子１２の先端とを近接させている。
【００３６】
また、図１５には、分配合成回路１３の一例を示している。図示の分配合成回路１３は、配線基板上のＴ字形状に形成された導電体パターン１４で構成され、Ｔ字の頭部の両端にそれぞれ第１のポート１３ａと第２のポート１３ｂが配設され、Ｔ字の脚部の下端に第３のポート１３ｃが配設されている。第１のポート１３ａは伝送線路１５を介して第１のアンテナ素子１１に接続され、第２のポート１３ｂは伝送線路１６を介して第２のアンテナ素子１２と接続されている。また、第３のポート１３ｃを入力ポートとし、通信回路と接続させている。
【００３７】
第１のポート１３ａと第３のポート１３ｃ間と、第２のポート１３ｂと第３のポート１３ｃ間の、導電体パターン１４で形成される伝送線路の遅延線路長はほぼ等しく、２つのアンテナ素子１１、１２からの受信信号を、位相差なく合成することになる。また、入力ポートとしての第３のポート１３ｃから供給される放射電力を各アンテナ素子１１、１２に等しく分配することになる。
【００３８】
ここで、各伝送線路１５、１６でＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオフにしたまま動作させない、すなわちグラウンドに接続させない通常の状態で通信動作を行なう場合の、図１Ａに示したアンテナ装置のアンテナ特性について説明しておく。
【００３９】
図１６には、図１Ａに示したアンテナ装置の周波数特性例を示している。但し、横軸が周波数［ＧＨｚ］であり、縦軸がリターンロス［ｄＢ］を示している。図１６において、破線で示す特性Ｓ１は、第の１アンテナ素子１１を単独で使用したアンテナ装置の場合の周波数特性である。これに対し、実線で示す特性Ｓ２は、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２を組み合わせて使用したアンテナ装置の場合の周波数特性である。例えば、６ｄＢ以上のリターンロスが得られる周波数範囲がアンテナ装置として使用できる範囲であるとした場合、第１のアンテナ素子１１を単独で使用したアンテナ装置の特性Ｓ１の場合には、使用できる帯域幅が約３３ＭＨｚである。これに対して、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２を組み合わせて使用したアンテナ装置の特性Ｓ２の場合には、使用できる帯域幅が約１２０ＭＨｚである。したがって、図１Ａに示したアンテナ装置によると、アンテナ特性を非常に広帯域化することができる。
【００４０】
この広帯域化は、伝送線路１５、１６のうちの一方の伝送線路１６を長くした遅延線路として構成したことに依るものである。すなわち、遅延線路を有することで、それぞれのアンテナ素子１１、１２の入力インピーダンス又は位相が調整され、総合的な特性Ｓ２を、第１のアンテナ素子１１だけの特性Ｓ１よりも広帯域化することができる。例えば、上述したように、一方の伝送線路１５と他方の伝送線路１６とが、１８７ミリメートルの線路長の差により、８００ＭＨｚの周波数に対して約１８０°の位相差を設けたことになり、その位相差の信号の合成で広帯域化が図られている。
【００４１】
通信装置１０は、通常の通信時には、各伝送線路１５、１６のＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオフにしたまま動作させない、すなわち各アンテナ１１、１２をグラウンドに接続させないで、２本の結合アンテナ１１、１２を形成し、放射帯域を拡大させることができる。
【００４２】
一方、人体接触時には、通信装置１０は、各伝送線路１５、１６のＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオンにして、各アンテナ１１、１２への供給電力を減らして、ＳＡＲを低減させることができる。但し、アンテナ１１、１２の結合は維持されるので、放射電力は半減しない。
【００４３】
図１Ｂには、通信装置１０の状態遷移図を示している。通信装置１０は、例えば、ＲＳＳＩをモニターして、急激な変化が起きたときに人体に接触したと判断する。人体接触時と非接触時では、一般にアンテナの感度が５ｄＢ程度変わるので、急に感度が低下したときには人体が接触したと判断し、その逆の場合は人体が離れたと判断する。そして、通信装置１０は、人体に接触したと判断したときには、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオンにするようにすればよい。
【００４４】
また、この他に、静電容量センサーをアンテナ１１、１２の近傍に配置して、その容量の変化を測定することによって、人体が近接しているか近接していないかを判定することもできる。あるいは、温度センサーをおいて、人体近接による温度上昇をモニターして判定することもできる。
【００４５】
図２には、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２からなるアンテナ装置の設計モデルを例示している。例えば使用周波数帯域の中心が８００ＭＨｚになるように、基板の高さＨ、幅Ｗ、厚さＴ、逆Ｆ字の第１及び第２のアンテナ素子１１、１２の長さＬ、基板とアンテナ素子間の間隙Ｇ、アンテナ素子の径Ｄ、第１及び第２のアンテナ素子１１、１２の先端間の距離Ｌ１、アンテナ素子先端から給電点までの距離Ｌ２、給電点から短絡点までの距離Ｌ３の各パラメーターを決定するようにすればよい。
【００４６】
図３には、図１Ａに示したアンテナ装置の通常の通信時（ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオフにしたとき）における放射特性のシミュレーション結果を示している。但し、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２間のアンテナ結合距離Ｄ1をλ0／２とし、また、一方の伝送線路１６に挿入する遅延線路１６ｃの遅延線路長Ｄ2をλ0／２として、各アンテナ素子１１、１２を給電して結合させている。また、参考として、一方のＳＰＳＴスイッチ１６ｂのみをオンにして、第の１アンテナ素子１１を単独で使用した場合のアンテナ装置の放射特性のシミュレーション結果を、破線で示している。図３から、単独のアンテナに比較して、放射効率が向上し、帯域が拡大することが分かる。
【００４７】
図４には、図１Ａ並びに図２に示したアンテナ装置の人体近接時における特性を解析するためのシミュレーション・モデルを示している。同図では、人体の代用に、頭部のスタンダード・モデルを２つ連結したものを使用している。頭部のスタンダード・モデルとして、例えばＳＡＲ測定用に開発されたＳＡＭ（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｎｔｈｒｏｐｏｍｏｒｐｈｉｃ Ｍａｎｎｅｑｕｉｎ）ファントム（擬人化マネキン）を使用することができる。図示のように、頭部のスタンダード・モデルの近傍に、図１Ａ並びに図２に示したアンテナ装置を配置する。
【００４８】
図５には、図１Ａに示したアンテナ装置が、人体の近接に伴ってＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂがオンになったときのシミュレーション・ブロックを示している。
【００４９】
図５では、図１Ａ中のインピーダンス回路１５ａ、１６ａとして、３６Ωの抵抗素子と、６．２ｐＦのコンデンサーを直列接続したＲＣ回路を入れている。ここで、インピーダンス回路１５ａ、１６ａの決定方法について、図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら説明しておく。
【００５０】
図６Ａには、人体近接時のアンテナの入力インピーダンス（Ｓ１１）を示している。第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２がともに逆Ｆ型モノポール・アンテナとして構成されることは既に述べた。ここで、逆Ｆ型アンテナの放射抵抗を３６Ω（モノポールの放射抵抗）と仮定すると、Ｓ１１のプロットから、各アンテナ素子１１、１２の等価回路を図６Ｂのように簡易的に表すことができる（図６Ａに示したチャート上の各点は、Ｒ＋ｊＸ、Ｘ＝１／ｊωＣである。中心周波数８００ＭＨｚ（０．８ＧＨｚ）に相当する点において、Ｒ＝３６［Ω］、ω＝２π×８００［ＭＨｚ］を代入すると、コンデンサーの容量Ｃを求めることができる）。
【００５１】
そこで、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオンにしたときに、各伝送線路１５、１６に接続されるインピーダンス回路１５ａ、１６ａを、図６Ｂに示した等価回路と同じにすれば、アンテナ素子１１、１２と同じものがそれぞれ並列されたことになって、電力が２つに分配される。
【００５２】
なお、アンテナの特性や、周辺のグラウンドや寄生部品などの実装状態によって、インピーダンス特性は変化する。したがって、インピーダンス回路１５ａ、１６ａの構成や定数を、必要に応じて調整することが望ましい、また、インピーダンス回路１５ａ、１６ａを、ＲＣだけでなく、ＬＣＲ直列回路や、ＬＣＲ並列回路としたり、あるいは、マッチング回路と複合したりして設計してもよい。
【００５３】
図４に示したシミュレーション・モデルを用い、８００ＭＨｚ帯でシミュレーションを行なった結果を、図７〜図１Ａ０に示す。但し、図７は、アンテナ装置の第１のアンテナ素子１１を単独で励振した際（すなわち、分配合成回路１３無しで信号源から第１のアンテナ素子１１に直接給電した場合）の、ＳＡＲ分布のシミュレーション結果である。また、図８は、アンテナ装置の第２のアンテナ素子１２を単独で励振した際（すなわち、分配合成回路１３ならびに遅延線路１６ｃ無しで信号源から第２のアンテナ素子１２に直接給電した場合）の、ＳＡＲ分布のシミュレーション結果である。これに対し、図９は、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２をともに励振した際（ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ及びＳＰＳＴスイッチ１６ｂをともにオンにして、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２への電力を分配して信号源から給電した場合）の、ＳＡＲ分布のシミュレーション結果である。図９を図７並びに図８と比較すると、人体が近接したときに、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２へ供給される電力を、それぞれインピーダンス回路１５ａ、１６ａに分配するという分岐構造によって、ＳＡＲの値が大きく低減できていることが明らかである。
【００５４】
以下の表１には、第１のアンテナ素子１１を単独で励振したとき（図７を参照）、第２のアンテナ素子１２を単独で励振したとき（図８を参照）、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２を分岐構造で組み合わせたとき（図９を参照）、の各場合における、周波数帯毎の人体近接時のＳＡＲの値［Ｗ／ｋｇ］をまとめている。
【００５５】
【表１】
【００５６】
表１から、８００ＭＨｚを中心に、７００〜９００ＭＨｚのいずれにおいても、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２を分岐構造で組み合わせることにより、ＳＡＲの値が低減できていることが分かる。
【００５７】
また、以下の表２には、第１のアンテナ素子１１を単独で励振したとき（図７を参照）、第２のアンテナ素子１２を単独で励振したとき（図８を参照）、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２を分岐構造で組み合わせたとき（図９を参照）、の各場合における、周波数帯毎の人体近接時の放射効率値［ｄＢ］をまとめている。
【００５８】
【表２】
【００５９】
表２を見ると、例えば８００ＭＨｚ帯では、第１のアンテナ素子１１、第２のアンテナ素子１２を単独で励振したときには、放射効率はいずれも−９．４ｄＢであるのに対し、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２を分岐構造で組み合わせると、放射効率は−１２．７ｄＢに劣化している。しかしながら、表１を参照すると、同じ８００ＭＨｚ帯では、第１のアンテナ素子１１、第２のアンテナ素子１２を単独で励振したときのＳＡＲの値は、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２を分岐構造で組み合わせる場合の４．５倍も高くなっている。
【００６０】
言い換えれば、第１のアンテナ素子１１、第２のアンテナ素子１２を単独で励振した場合に、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２を分岐構造で組み合わせる場合と同じＳＡＲの値にするには、給電電力を約６．５ｄＢ低下させなければならない。これを考慮すると、第１のアンテナ素子１１、第２のアンテナ素子１２を単独で励振したときの放射効率は、−９．４−６．５＝−１５．９ｄＢとなる。すなわち、第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２を分岐構造で組み合わせることで、人体近接時に同じＳＡＲレベルに抑えた場合でも、遠方解の放射効率は劣化が少なくなり、メリットがあると言うことができる。
【００６１】
図１０には、図１Ａに示した通信装置の変形例を示している。通信装置１０−２に取り付けられたアンテナ装置は、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２を備えた結合アンテナである。各アンテナ素子１１、１２の配置例については、図１４で説明した構成をそのまま適用することができる。第の１アンテナ素子１１は、伝送線路１５を介して分配合成回路１３に接続されている。また、第の２アンテナ素子１２は、伝送線路１６を介して分配合成回路１３に接続されている。一方の伝送線路１６には遅延線路１６ｃが挿入され、２つの伝送線路１５、１６に給電される位相が調整されている。
【００６２】
伝送線路１５は、インピーダンス回路１５ａ及びＳＰＳＴスイッチ１５ｂを介してグラウンドに接続され、伝送線路１６は、インピーダンス回路１６ａ及びＳＰＳＴスイッチ１６ｂを介してグラウンドに接続されている。図１Ａとの主な相違は、インピーダンス回路１６ａ及びＳＰＳＴスイッチ１６ｂが、それぞれ整流回路１５ｄ、１６ｄを介してグラウンドに接続されている点である。
【００６３】
図１０に示した通信装置１０−２も、基本的には、図１Ｂに示した状態遷移図に従って動作する。
【００６４】
通信装置１０−２は、通常の通信時には、各伝送線路１５、１６のＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオフにしたまま動作させない、すなわち各アンテナ１１、１２をグラウンドに接続させないで、２本の結合アンテナ１１、１２を形成し、放射帯域を拡大させることができる。
【００６５】
一方、人体接触時には、通信装置１０−２は、各伝送線路１５、１６のＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオンにして、各アンテナ１１、１２への供給電力を減らして、ＳＡＲを低減させることができる。但し、アンテナ１１、１２の結合は維持されるので、放射電力は半減しない。また、グラウンドに流れる電力に一部は、整流回路１５ｄ、１６ｄを通して整流された後、電力吸収部１５ｅ、１６ｅで電力として回収される。回収された電力は、通信装置１０−２の駆動電力として再利用することができる。
【００６６】
図１１には、図１Ａに示した通信装置の他の変形例を示している。通信装置１０−３に取り付けられたアンテナ装置は、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２を備えた結合アンテナである。各アンテナ素子１１、１２の配置例については、図１４で説明した構成をそのまま適用することができる。第の１アンテナ素子１１は、伝送線路１５を介して分配合成回路１３に接続されている。また、第の２アンテナ素子１２は、伝送線路１６を介して分配合成回路１３に接続されている。一方の伝送線路１６には遅延線路１６ｃが挿入され、２つの伝送線路１５、１６に給電される位相が調整されている。
【００６７】
ここで、伝送線路１５には、２つのＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ：単極双投）スイッチ１５ｆ、１５ｇが挿入されている。また、各ＳＰＤＴスイッチ１５ｅ、１５ｆの「２」側の端子は、分配合成回路１５ｈを通してグラウンドに接続されている。各ＳＰＤＴスイッチ１５ｆ、１５ｇを、図中「１」をイネーブルとすると、分配合成回路１３によって分配された電力が第１のアンテナ素子１１に直接給電される。他方、各ＳＰＤＴスイッチ１５ｆ、１５ｇを、図中「２」をイネーブルとすると、分配合成回路１３によって分配された電力が、さらに分配合成回路１５ｈによって、第１のアンテナ素子１１とグラウンドに２分して給電される。
【００６８】
また、伝送線路１６には、２つのＳＰＤＴスイッチ１６ｅ、１６ｆが挿入されている。また、各ＳＰＤＴスイッチ１６ｇｆ、１６ｇの「２」側の端子は、分配合成回路１６ｈを通してグラウンドに接続されている。各ＳＰＤＴスイッチ１６ｆ、１６ｇを、図中「１」をイネーブルとすると、分配合成回路１３によって分配された電力が第２のアンテナ素子１２に直接給電される。他方、各ＳＰＤＴスイッチ１６ｆ、１６ｇを、図中「２」をイネーブルとすると、分配合成回路１３によって分配された電力が、さらに分配合成回路１６ｈによって、第２のアンテナ素子１２とグラウンドに２分して給電される。
【００６９】
図１１に示した通信装置１０−３も、基本的には、図１Ｂに示した状態遷移図に従って動作する。
【００７０】
通信装置１０−３は、通常の通信時には、各ＳＰＤＴスイッチ１５ｆ、１５ｇ及び１６ｆ、１６ｇを、図中「１」をイネーブルとする。すなわち、各アンテナ１１、１２をグラウンドに接続させないで、２本の結合アンテナ１１、１２を形成し、放射帯域を拡大させることができる。
【００７１】
一方、人体接触時には、通信装置１０−３は、各ＳＰＤＴスイッチ１５ｆ、１５ｇ及び１６ｆ、１６ｇを、図中「２」をイネーブルとする。各アンテナ１１、１２への供給電力が減るので、ＳＡＲを低減させることができる。但し、アンテナ１１、１２の結合は維持されるので、放射電力は半減しない。
【００７２】
図１１に示した通信装置１０−３は、図１Ａに示した通信装置１０と比較して、接続されるデバイスが多くなるため、挿入損失を考慮すると不利な設計となる。但し、インピーダンス回路１５ａ、１６ａのような回路部品は使われないので、アンテナの入力インピーダンスの周波数特性が維持される。
【００７３】
図１２には、図１Ａに示した通信装置のさらに他の変形例を示している。通信装置１０−４に取り付けられたアンテナ装置は、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２を備えた結合アンテナである。各アンテナ素子１１、１２の配置例については、図１４で説明した構成をそのまま適用することができる。図１Ａに示した通信装置との主な相違点は、分配合成回路１３の代わりに、ハイブリッド回路２３を各アンテナ素子１１、１２に接続している点である。
【００７４】
第の１アンテナ素子１１は、伝送線路１５を介してハイブリッド回路２３に接続されている。また、第の２アンテナ素子１２は、伝送線路１６を介してハイブリッド回路２３に接続されている。一方の伝送線路１６には遅延線路１６ｃが挿入され、２つの伝送線路１５、１６に給電される位相が調整されている。伝送線路１５は、インピーダンス回路１５ａ及びＳＰＳＴスイッチ１５ｂを介してグラウンドに接続され、伝送線路１６は、インピーダンス回路１６ａ及びＳＰＳＴスイッチ１６ｂを介してグラウンドに接続されている。
【００７５】
図１７には、９０度移相器として構成されるハイブリッド回路２３の一例を示している。図示のハイブリッド回路２３は、配線基板上の導電体パターン１４で構成され、第１のポート２３ａと第２のポート２３ｂと第３のポート２３ｃと第４のポート２３ｄを備えている。第１〜第４のポート２３ａ〜２３ｄは、四角形状に形成された導電体パターン１４で隣接するポートに接続されている。第１のポート２３ａは伝送線路１５を介して第１のアンテナ素子１１に接続され、第２のポート２３ｂは伝送線路１６を介して第２のアンテナ素子１２と接続されている。また、第３のポート２３ｃと第４のポート２３ｄをそれぞれ入力ポートとし、別々の通信回路と接続させている。すなわち、図１２に示したアンテナ装置は、入力ポートを増やして、通信時にダイバーシティ動作させることができる。
【００７６】
このような導電体パターン１４で４つのポート２３ａ〜２３ｄが接続されたハイブリッド回路２３を用意することで、２つのアンテナ素子１１、１２からの受信信号に対して、ある周波数で９０°位相差を与えて合成することになる。さらに、その合成信号を、９０°位相差で第３のポート２３ｃと第４のポート２３ｄとに得ることになる。さらに、アンテナ素子１１、１２、並びにハイブリッド回路２３として、ある２つの周波数（例えば、８００ＭＨｚと２ＧＨｚ）で動作するものを用いることにより、当該２つの周波数にて９０°位相差を与えて合成するとともに、９０°位相差で取り出すことになる。
【００７７】
第３ポート２３ｃに得られる信号の放射パターンと、第４ポート２３ｄに得られる信号の放射パターンは、所定角度シフトした状態であり、第３のポート２３ｃに得られる信号と、第４のポート２３ｄに得られる信号とでは、空間ダイバーシティ効果を有する。また、各伝送線路１５、１６でＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオフにしたまま動作させない、すなわちグラウンドに接続させない状態では、図１２に示した通信装置１０−４は、図１Ａに示した通信装置１０と同様に放射帯域を拡大させる効果がある他、入力ポートを増やしてダイバーシティ効果が得られる。
【００７８】
図１２に示した通信装置１０−４も、基本的には、図１Ｂに示した状態遷移図に従って動作する。
【００７９】
通信装置１０−４は、通常の通信時には、各伝送線路１５、１６のＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオフにしたまま動作させない、すなわち各アンテナ１１、１２をグラウンドに接続させないで、２本の結合アンテナ１１、１２を形成し、放射帯域を拡大させることができる。
【００８０】
一方、人体接触時には、通信装置１０−４は、各伝送線路１５、１６のＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂをオンにして、各アンテナ１１、１２への供給電力を減らして、ＳＡＲを低減させることができる。但し、アンテナ１１、１２の結合は維持されるので、放射電力は半減しない。
【００８１】
以上説明してきたように、図１Ａ、並びに図１０〜図１２に示したアンテナ装置は、人体が近接していない通常の通信時においては、２つのアンテナ素子１１、１２を備えたアンテナ装置として、１つのアンテナ素子単独でのアンテナ特性よりも広帯域な特性となり、比較的簡単な構成により広帯域特性を得ることができる。また、そのアンテナ装置を備えた通信装置の無線通信特性を良好にすることができる。一方、人体が近接した場合に、従来の１つのアンテナ素子単独での場合に比べて、ＳＡＲを低減させることができ、なお且つ、そのときの放射特性は、従来の１つのアンテナ素子単独の構造で供給電力を減らしてＳＡＲを低減させた場合に比べて、劣化を少なくすることができる。
【００８２】
続いて、通信装置が人体の近接を検出する方法について説明する。
【００８３】
機器が人体に接触して使用される状態を検知するために、ＲＳＳＩをモニターして、急に感度が低下した際には人体が接触したと判定する方法が既に知られている。しかしながら、ＲＳＳＩの変化は、人体が近接した場合に限定される訳ではなく、例えば金属のような比人体物体が機器に近接した場合でも、感度の低下が起こり得る。また、加速度センサーを用いて機器に印加される重力加速度を計測して、機器の使用状態を予測する方法も知られているが、必ず人体が近接しているとは言えず、状態のよいアンテナからの放射を禁止してしまう可能性がある。
【００８４】
そこで、本発明者らは、ＲＳＳＩ計測と加速度センサーによる動き計測を連携することにより、人体が機器に近接した状態をより的確に判定する方法について提案する。
【００８５】
無線通信時にＲＳＳＩの計測、モニタリングを行なうことは、通常の無線装置（携帯電話や無線ＬＡＮ装置など）でも採り入れられている。ここでは、人体が近接していないと判定できるＲＳＳＩレベルを規定しておく。これは、実際に人体が近接したときにＲＳＳＩがどの程度を示すかを、実験などであらかじめ確認して決めるのが現実的である。
【００８６】
ＲＳＳＩ計測の結果、規定値より高いレベルならば、通信装置は、通常の通信状態（すなわち、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６ｂのオフ）を維持して、ＲＳＳＩ計測を継続する。
【００８７】
ＲＳＳＩ計測の結果、規定値以下のレベルとなったときには、通信装置は、人物乃至非人物物体がアンテナ装置に近接したと判定して、ＳＡＲを低減した通信状態（すなわち、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオンにして、各アンテナ素子１１、１２への供給電力を低減した状態）に切り換える。
【００８８】
また、通信装置は、加速度センサーで機器本体の動き検出を行なう。機器本体が人物に保持されているときは、完全な静止状態はあり得ない。そこで、ＲＳＳＩ計測の結果、規定値以下のレベルになったときであっても、動きが検出されなければ、ＲＳＳＩ計測値が低下したのは人体が近接したのではない別の原因であると判定し、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオフにして、通常の通信状態に切り換える。ここで言う別の原因として、金属やその他の非人体物体が通信装置に近接したことや、電波受信状態の悪化などを挙げることができる。
【００８９】
一方、動きが検出されたときには、ＲＳＳＩ計測値が低下したのは人体が近接したのが原因であると判定し、ＳＡＲを低減した通信状態（すなわち、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオン）を保持し、ＲＳＳＩ計測を継続する。
【００９０】
その後、ＲＳＳＩ計測の結果、規定値より高いレベルとなったら、人体と近接した状態から解放されたと判定し、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオフにして、通常の通信状態に切り換える。
【００９１】
図１３には、通信装置１０が、ＲＳＳＩ計測と加速度センサーによる動き計測を連携して人体が機器に近接した状態を判定するための処理手順をフローチャートの形式で示している。このフローチャートは、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオフにした、通常の通信状態で開始する。
【００９２】
通信装置は、ＲＳＳＩを計測して（ステップＳ１３０１）、その計測値を規定値と比較する（ステップＳ１３０２）。
【００９３】
ここで、ＲＳＳＩの計測値が規定値以下のレベルとなったときには（ステップＳ１３０２のＹｅｓ）、通信装置は、何らかの物体がアンテナ装置に近接したと判定して（ステップＳ１３０３）、ＳＡＲを低減した通信状態（すなわち、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオンにして、各アンテナ素子１１、１２への給電電力を低減した状態）に切り換える（ステップＳ１３０４）。ここで言う何らかの物体とは、人物並びに非人物の物体の双方を含む。
【００９４】
また、通信装置は、加速度センサーで機器本体に印加される重力加速度を計測し（ステップＳ１３０５）、この計測結果に基づいて機器本体の動きの有無を判定する（ステップＳ１３０６）。
【００９５】
ＲＳＳＩ計測の結果、計測値が規定値以下のレベルになったときであっても（ステップＳ１３０２のＹｅｓ）、加速度センサーの計測結果を基に、機器本体に動きがないと判定されたときには（ステップＳ１３０６のＮｏ）、通信装置は、ＲＳＳＩ計測値が低下したのは人体が近接したのではない別の原因であると判定し（ステップＳ１３１１）、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオフにして、通常の通信状態に切り換える（ステップＳ１３１２）。その後、ステップＳ１３０１に戻り、ＲＳＳＩの計測を継続して行なう。
【００９６】
一方、加速度センサーの計測結果を基に、機器本体に動きがあると判定されたときには（ステップＳ１３０６のＹｅｓ）、通信装置は、ＲＳＳＩ計測値が低下したのは人体が近接したのは人体が近接したのが原因であると判定し（ステップＳ１３０７）、ＳＡＲを低減した通信状態（すなわち、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオンにして、各アンテナ素子１１、１２への給電電力を低減した状態）を保持し、その後もＲＳＳＩ計測を継続し（ステップＳ１３０８）、その計測値を規定値と比較する（ステップＳ１３０９）。
【００９７】
ここで、ＲＳＳＩ計測の結果、規定値より高いレベルとなったら（ステップＳ１３０９のＹｅｓ）、通信装置は、人体と近接した状態から解放されたと判定し、ＳＰＳＴスイッチ１５ｂ、１６をオフにして、通常の通信状態に切り換える（ステップＳ１３１２）。その後、ステップＳ１３０１に戻り、ＲＳＳＩの計測を継続して行なう。
【００９８】
このように、通信装置は、ＲＳＳＩ計測と加速度センサーによる動き計測を連携することにより、人体が機器に近接した状態と、人体が近接していない通常の通信状態や非人体物体が近接している状態とを的確に判定することができる。そして、通信装置は、前者の人体が機器に近接した状態では、各アンテナ素子１１、１２への供給電力を減らすことにより、１つのアンテナ素子単独での場合に比べて、ＳＡＲを低減させることができる。一方、後者の人体が近接していない通常の通信状態や非人体物体が近接している状態を判定したときには、通信装置は、２本の結合アンテナを形成することにより、１つのアンテナ素子単独でのアンテナ特性よりも広帯域な特性となり、比較的簡単な構成で広帯域特性を持った良好なアンテナ装置が得られる。
【００９９】
なお、ＲＳＳＩ計測と加速度センサーによる動き計測を連携する以外にも、静電センサーや温度センサーなどの各種のセンサー情報をＲＳＳＩ計測と連携させることによっても、同様に人体近接状態を的確に判定することができる。例えば、ＲＳＳＩ計測と静電センサーによる静電容量計測を連携する場合、図１３に示したフローチャート中のステップＳ１３０６では、ＲＳＳＩの計測値が規定値以下のレベルになったときであっても、静電容量の変化が検出されないときには、ＲＳＳＩ計測値が低下したのは人体が近接したのではない別の原因であると判定することができる。また、ＲＳＳＩ計測と温度センサーによる温度計測を連携する場合、図１３に示したフローチャート中のステップＳ１３０６では、ＲＳＳＩの計測値が規定値以下のレベルになったときであっても、温度上昇が検出されないときには、ＲＳＳＩ計測値が低下したのは人体が近接したのではない別の原因であると判定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳細に説明してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０１０１】
本発明に係るアンテナ装置は、タブレットＰＣや電子ブック、モバイル・コミュニケーター、スマートフォンなど、携帯して使用される小型の通信機器に適用され、ＳＡＲを低減することができるが、その他のさまざまな通信機器にも使用することも勿論可能である。
【０１０２】
本発明に係るアンテナ装置は、２ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯などを使用する無線ＬＡＮシステム、ＬＴＥや３Ｇ通信システム、その他、比較的高い周波数帯域で広帯域を使用するさまざまな無線通信システムで使用される通信装置に適用することができる。
【０１０３】
本明細書では、ＲＳＳＩ計測と加速度センサーによる動き計測を連携して人体と機器本体との近接状態を判定する方法を用いた実施形態について説明したが、静電センサーや温度センサーなど加速度センサー以外の各種のセンサー情報をＲＳＳＩ計測と連携させることによっても、同様に人体近接状態を的確に判定することができる。
【０１０４】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…通信装置
１１…第１のアンテナ素子、１１ａ…給電点、１１ｂ…接続導体
１２…第２のアンテナ素子、１２ａ…給電点、１２ｂ…接続導体
１３…分配合成回路
１５…伝送線路
１５ａ…インピーダンス回路、１５ｂ…ＳＰＳＴスイッチ
１５ｄ…整流回路、１５ｅ…電力吸収部、
１５ｆ、１５ｇ…ＳＰＤＴスイッチ、１５ｈ…分配合成回路
１６…伝送線路
１６ａ…インピーダンス回路、１６ｂ…ＳＰＳＴスイッチ、１６ｃ…遅延線路
１６ｄ…整流回路、１６ｅ…電力吸収部、
１６ｆ、１６ｇ…ＳＰＤＴスイッチ、１６ｈ…分配合成回路
１７…グラウンド面
２３…ハイブリッド回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアンテナ素子と、
第２のアンテナ素子と、
第１の伝送線路を介して前記第１のアンテナ素子が接続されるとともに、第２の伝送線路を介して前記第２のアンテナ素子が接続される分岐回路と、
前記第２の伝送線路上に接続され、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子の入力インピーダンス又は位相を調整する遅延線路と、
第１の接続切換部を介して前記第１の伝送線路上に前記第１のアンテナ素子と並列接続された、前記第１のアンテナ素子への給電電力を低減する第１の電力低減部と、
第２の接続切換部を介して前記第２の伝送線路上に前記第２のアンテナ素子と並列接続された、前記第２のアンテナ素子への給電電力を低減する第２の電力低減部と、
人体の近接状態を判定する判定部と、
前記判定部が人体の近接状態でないと判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路から遮断するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路から遮断し、前記判定部が人体の近接状態と判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路に並列接続するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路に並列接続する、制御部と、
を具備するアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１の電力低減部は、一端が接地された第１のインピーダンス回路であり、
前記第１の接続切換部は、前記第１のインピーダンス回路の他端を前記第１の伝送線路に並列接続する線路上に挿入されたＳＰＳＴスイッチであり、
前記第２の電力低減部は、一端が接地された第２のインピーダンス回路であり、
前記第２の接続切換部は、前記第２のインピーダンス回路の他端を前記第２の伝送線路に並列接続する線路上に挿入されたＳＰＳＴスイッチである、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１のインピーダンス回路の前記一端は、第１の整流回路と、前記第１の整流回路で整流された電力を吸収する第１の電力吸収部を介して接地され、
前記第２のインピーダンス回路の前記一端は、第２の整流回路と、前記第２の整流回路で整流された電力を吸収する第２の電力吸収部を介して接地される、
請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１の接続遮断部は、前記第１の伝送線路上に挿入された１対のＳＰＤＴスイッチであり、
前記第１の電力低減部は、前記１対のＳＰＤＴスイッチにそれぞれ接続されたポートと接地されたポートを含む第１の分配合成回路であり、
前記第２の接続遮断部は、前記第２の伝送線路上で前記遅延回路の両端に接続された１対のＳＰＤＴスイッチであり、
前記第２の電力低減部は、前記１対のＳＰＤＴスイッチにそれぞれ接続されたポートと接地されたポートを含む第２の分配合成回路である、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記分岐回路は、通信回路に接続される複数のポートを備えたハイブリッド回路である、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１のインピーダンス回路は、前記第１のアンテナ素子と等価となるＲＣ回路、ＬＣＲ直列回路、又は、ＬＣＲ並列回路であり、
前記第２のインピーダンス回路は、前記第２のアンテナ素子と等価となるＲＣ回路、ＬＣＲ直列回路、又は、ＬＣＲ並列回路である、
請求項２、３、又は５のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記判定部は、前記第１又は第２のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）の計測結果に基づいて、人体の近接状態を判定する、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記装置本体に作用する重力加速度を計測する加速度センサーをさらに備え、
前記判定部は、前記第１又は第２のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のＲＳＳＩの計測結果と前記加速度センサーが計測する重力加速度を連携させて、人体の近接状態を判定する、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記判定部は、
前記ＲＳＳＩの計測値が規定値以下になったときに、物体の近接状態と判定し、
前記加速度センサーが計測する重力加速度に基づいて前記装置本体の動きの有無を検出し、動きが検出されたときには人体の近接状態と判定し、動きが検出されなければ人物以外の物体の近接状態と判定する、
請求項８に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記判定部が前記ＲＳＳＩの計測結果に基づいて物体の近接状態を判定したときに、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路に並列接続するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路に並列接続し、
前記判定部が前記加速度センサーにより計測した重力加速度に基づいて人体の近接状態を判定したときには、前記第１の電力低減部の前記第１の伝送線路への並列接続及び前記第２の電力低減部の前記第２の伝送線路への並列接続を継続するが、人体以外の物体の近接状態を判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路から遮断するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路から遮断する、
請求項９に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記装置本体の温度を計測する温度センサーをさらに備え、
前記判定部は、前記第１又は第２のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のＲＳＳＩの計測結果と前記温度センサーが計測する温度を連携させて、人体の近接状態を判定する、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
静電容量センサーをさらに備え、
前記判定部は、前記第１又は第２のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のＲＳＳＩの計測結果と前記静電容量センサーが計測する静電容量の変化を連携させて、人体の近接状態を判定する、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
第１のアンテナ素子と、
第２のアンテナ素子と、
第１の伝送線路を介して前記第１のアンテナ素子が接続されるとともに、第２の伝送線路を介して前記第２のアンテナ素子が接続される分岐回路と、
前記分岐回路を介して前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子と接続する通信回路と、
前記第２の伝送線路上に接続され、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子の入力インピーダンス又は位相を調整する遅延線路と、
第１の接続切換部を介して前記第１の伝送線路上に前記第１のアンテナ素子と並列接続された、前記第１のアンテナ素子への給電電力を低減する第１の電力低減部と、
第２の接続切換部を介して前記第２の伝送線路上に前記第２のアンテナ素子と並列接続された、前記第２のアンテナ素子への給電電力を低減する第２の電力低減部と、
人体の近接状態を判定する判定部と、
前記判定部が人体の近接状態でないと判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路から遮断するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路から遮断し、前記判定部が人体の近接状態と判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路に並列接続するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路に並列接続する、制御部と、
を具備する通信装置。
【請求項１】
第１のアンテナ素子と、
第２のアンテナ素子と、
第１の伝送線路を介して前記第１のアンテナ素子が接続されるとともに、第２の伝送線路を介して前記第２のアンテナ素子が接続される分岐回路と、
前記第２の伝送線路上に接続され、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子の入力インピーダンス又は位相を調整する遅延線路と、
第１の接続切換部を介して前記第１の伝送線路上に前記第１のアンテナ素子と並列接続された、前記第１のアンテナ素子への給電電力を低減する第１の電力低減部と、
第２の接続切換部を介して前記第２の伝送線路上に前記第２のアンテナ素子と並列接続された、前記第２のアンテナ素子への給電電力を低減する第２の電力低減部と、
人体の近接状態を判定する判定部と、
前記判定部が人体の近接状態でないと判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路から遮断するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路から遮断し、前記判定部が人体の近接状態と判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路に並列接続するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路に並列接続する、制御部と、
を具備するアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１の電力低減部は、一端が接地された第１のインピーダンス回路であり、
前記第１の接続切換部は、前記第１のインピーダンス回路の他端を前記第１の伝送線路に並列接続する線路上に挿入されたＳＰＳＴスイッチであり、
前記第２の電力低減部は、一端が接地された第２のインピーダンス回路であり、
前記第２の接続切換部は、前記第２のインピーダンス回路の他端を前記第２の伝送線路に並列接続する線路上に挿入されたＳＰＳＴスイッチである、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１のインピーダンス回路の前記一端は、第１の整流回路と、前記第１の整流回路で整流された電力を吸収する第１の電力吸収部を介して接地され、
前記第２のインピーダンス回路の前記一端は、第２の整流回路と、前記第２の整流回路で整流された電力を吸収する第２の電力吸収部を介して接地される、
請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１の接続遮断部は、前記第１の伝送線路上に挿入された１対のＳＰＤＴスイッチであり、
前記第１の電力低減部は、前記１対のＳＰＤＴスイッチにそれぞれ接続されたポートと接地されたポートを含む第１の分配合成回路であり、
前記第２の接続遮断部は、前記第２の伝送線路上で前記遅延回路の両端に接続された１対のＳＰＤＴスイッチであり、
前記第２の電力低減部は、前記１対のＳＰＤＴスイッチにそれぞれ接続されたポートと接地されたポートを含む第２の分配合成回路である、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記分岐回路は、通信回路に接続される複数のポートを備えたハイブリッド回路である、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１のインピーダンス回路は、前記第１のアンテナ素子と等価となるＲＣ回路、ＬＣＲ直列回路、又は、ＬＣＲ並列回路であり、
前記第２のインピーダンス回路は、前記第２のアンテナ素子と等価となるＲＣ回路、ＬＣＲ直列回路、又は、ＬＣＲ並列回路である、
請求項２、３、又は５のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記判定部は、前記第１又は第２のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）の計測結果に基づいて、人体の近接状態を判定する、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記装置本体に作用する重力加速度を計測する加速度センサーをさらに備え、
前記判定部は、前記第１又は第２のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のＲＳＳＩの計測結果と前記加速度センサーが計測する重力加速度を連携させて、人体の近接状態を判定する、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記判定部は、
前記ＲＳＳＩの計測値が規定値以下になったときに、物体の近接状態と判定し、
前記加速度センサーが計測する重力加速度に基づいて前記装置本体の動きの有無を検出し、動きが検出されたときには人体の近接状態と判定し、動きが検出されなければ人物以外の物体の近接状態と判定する、
請求項８に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記判定部が前記ＲＳＳＩの計測結果に基づいて物体の近接状態を判定したときに、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路に並列接続するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路に並列接続し、
前記判定部が前記加速度センサーにより計測した重力加速度に基づいて人体の近接状態を判定したときには、前記第１の電力低減部の前記第１の伝送線路への並列接続及び前記第２の電力低減部の前記第２の伝送線路への並列接続を継続するが、人体以外の物体の近接状態を判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路から遮断するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路から遮断する、
請求項９に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記装置本体の温度を計測する温度センサーをさらに備え、
前記判定部は、前記第１又は第２のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のＲＳＳＩの計測結果と前記温度センサーが計測する温度を連携させて、人体の近接状態を判定する、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
静電容量センサーをさらに備え、
前記判定部は、前記第１又は第２のアンテナ素子の少なくとも一方で受信した信号のＲＳＳＩの計測結果と前記静電容量センサーが計測する静電容量の変化を連携させて、人体の近接状態を判定する、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
第１のアンテナ素子と、
第２のアンテナ素子と、
第１の伝送線路を介して前記第１のアンテナ素子が接続されるとともに、第２の伝送線路を介して前記第２のアンテナ素子が接続される分岐回路と、
前記分岐回路を介して前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子と接続する通信回路と、
前記第２の伝送線路上に接続され、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子の入力インピーダンス又は位相を調整する遅延線路と、
第１の接続切換部を介して前記第１の伝送線路上に前記第１のアンテナ素子と並列接続された、前記第１のアンテナ素子への給電電力を低減する第１の電力低減部と、
第２の接続切換部を介して前記第２の伝送線路上に前記第２のアンテナ素子と並列接続された、前記第２のアンテナ素子への給電電力を低減する第２の電力低減部と、
人体の近接状態を判定する判定部と、
前記判定部が人体の近接状態でないと判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路から遮断するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路から遮断し、前記判定部が人体の近接状態と判定したときには、前記第１の接続切換部によって前記第１の電力低減部を前記第１の伝送線路に並列接続するとともに、前記第２の接続切換部によって前記第２の電力低減部を前記第２の伝送線路に並列接続する、制御部と、
を具備する通信装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図４】
【図６Ａ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１５】
【図１７】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図４】
【図６Ａ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１５】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１６９８１４（Ｐ２０１２−１６９８１４Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８４３１（Ｐ２０１１−２８４３１）
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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