专利名称：天线装置和天线系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用微小环形天线元件的天线装置和使用上述天线装 置的天线系统。
背景技术：
近年来，为了确保信息安全，不断进行对通过无线通信系统进行 个人认证的技术的开发。具体来说，使用者持有无线通信装置，个人 计算机、携带式电话和车辆等对象物也配备有无线通信装置，始终通 过该无线通信系统进行认证。在对象物进入使用者周围的一定范围内 时，可以对对象物进行控制。另一方面，在对象物离开使用者周围的 一定范围时，则不能对对象物进行控制。为了判断使用者周围的一定 范围内是否存在对象物，需要在进行无线认证通信时通过无线通信装 置测定对象物与使用者的距离。
此外，最为简单的距离测定方法为通过接收电场强度进行测定。 无需用于测定距离的特殊电路，利用用于无线认证的无线通信装置就 能够测定距离。然而，由于使用者持有无线通信装置或认证密匙装置， 因此所搭载的天线增益受到人体等导体的强烈影响。此外，在多路环 境下使用时会受到衰减的影响。
根据上述的理由，会产生因周围环境引起接收电场强度急剧下降 的现象。由此，接收电场强度随着距离增大而降低的、距离与接收电 场强度的关系被破坏，距离测定的精度大幅度下降。而且，认证通信 时所需的天线增益降低，引起通信质量下降。以往，提出有如下的避 免导体对天线的影响的方法为了在即使有导体靠近时也能够防止天 线增益急剧下降，使用形成环形面与导体垂直的结构的微小环形天线
7元件(例如，参考专利文献1的图1和专利文献2的图2)。此外，提 出有如下的防止衰减影响的方法放射不同的偏振波成分(例如，参 照专利文献1的图4)。
专利文献h日本特开2000-244219号公报 专利文献2:日本特开2005-109609号公报 专利文献3:日本国际公开WO2004/070879号公报
非专利文献1:電子情報通信学会編，"7 >f f工学八 > 卜'7"
'乂夕"，pp.59-63，才一厶社，第l版，1980年10月30日発行。
发明内容
然而，在专利文献1和2的方法中，由于天线的增益在导体靠近 天线的情况下和远离天线的情况下发生变化，因此存在不能得到与天 线到导体的距离无关的恒定天线增益的问题。特别是在专利文献1中， 存在下述问题即使可以避免衰减的影响，也不能够避免因天线与导 体的距离产生的天线增益的变动。
本发明的第一目的在于解决上述问题，提供一种使用了如下的微 小环形天线元件的天线装置，该微小环形天线元件能够与天线装置到 导体的距离无关地得到大致恒定的增益，并且能够防止通信质量的下 降。
本发明的第二目的在于解决上述问题，提供一种天线系统，其包 括认证密匙用天线装置和对象设备用天线装置，在天线装置与导体之 间的距离变化时认证密匙用天线装置的天线增益变动较小，且能够避 免衰减的影响。
第一发明的天线装置，其包括微小环形天线元件，其具有预定 的微小长度和两个供电点；以及平衡信号供电单元，其分别对上述微 小环形天线元件的两个供电点提供具有预定的振幅差和预定的相位差
8的两个平衡无线信号，其特征在于，上述微小环形天线元件包括多 个环形天线部，其具有预定的环形面，并放射与上述环形面平行的第 一偏振波成分；以及至少一根连接导体，其设于与上述环形面正交的 方向上，连接上述多个环形天线部，并放射与上述第一偏振波成分正 交的第二偏振波成分，该天线装置包括设定单元，该设定单元在上述 天线装置靠近导体板的情况下，通过使上述天线装置与上述导体板的 距离变化时的、上述第一偏振波成分的天线增益的最大值与上述第二 偏振波成分的天线增益的最大值大致相同，与上述距离无关地、使上 述第一偏振波成分和上述第二偏振波成分的合成成分大致恒定。
在上述天线装置的基础上，具有如下特征上述设定单元对上述 振幅差和上述相位差中的至少一方进行设定，以使上述距离变化时的、 上述第一偏振波成分的天线增益的最大值与上述第二偏振波成分的天 线增益的最大值大致相同。
在上述天线装置的基础上，具有如下特征上述设定单元具有控 制单元，该控制单元对上述振幅差和上述相位差中的至少一方进行控 制，以使上述距离变化时的、上述第一偏振波成分的天线增益的最大 值与上述第二偏振波成分的天线增益的最大值大致相同。
在上述天线装置的基础上，具有如下特征上述设定单元对上述 微小环形天线元件的尺寸、上述微小环形天线元件的圈数和上述各环 形天线部的间隔中的至少一方进行设定，以使上述距离变化时的、上 述第一偏振波成分的天线增益的最大值与上述第二偏振波成分的天线 增益的最大值大致相同。
在上述天线装置的基础上，具有如下特征上述微小环形天线元 件包括与上述环形面平行地设置的第一环形天线部、第二环形天线部 和第三环形天线部，上述第一环形天线部包括分别巻绕半圈的第一半 环形天线部和第二半环形天线部，上述第二环形天线部包括分别巻绕半圈的第三半环形天线部和第四半环形天线部，上述第三环形天线部 巻绕一圈，并且该天线装置包括第一连接导体部，其设于与上述环 形面正交的方向上，连接上述第一半环形天线部和上述第四半环形天 线部；第二连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上 述第二半环形天线部和上述第三半环形天线部；第三连接导体部，其 设于与上述环形面正交的方向上，连接上述第三环形天线部和上述第 四半环形天线部；以及第四连接导体部，其设于与上述环形面正交的 方向上，连接上述第三环形天线部和上述第三半环形天线部，将上述 第一半环形天线部的一端和上述第二半环形天线部的一端作为两个供 电点。
在上述天线装置的基础上，具有如下特征上述微小环形天线元 件包括与上述环形面平行地设置的第一环形天线部、第二环形天线部 和第三环形天线部，上述第一环形天线部包括分别巻绕半圈的第一半 环形天线部和第二半环形天线部，上述第二环形天线部包括分别巻绕 半圈的第三半环形天线部和第四半环形天线部，上述第三环形天线部 巻绕一圈，并且该天线装置包括第一连接导体部，其设于与上述环 形面正交的方向上，连接上述第一半环形天线部和上述第三半环形天 线部；第二连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上 述第三半环形天线部和上述第三环形天线部；第三连接导体部，其设 于与上述环形面正交的方向上，连接上述第二半环形天线部和上述第 四半环形天线部；以及第四连接导体部，其设于与上述环形面正交的
方向上，连接上述第四半环形天线部和上述第三环形天线部，将上述 第一半环形天线部的一端和上述第二半环形天线部的一端作为两个供电点。
在上述天线装置的基础上，具有如下特征上述微小环形天线元 件包括与上述环形面平行地设置的第一环形天线部、第二环形天线部 和第三环形天线部，上述第一环形天线部包括分别巻绕半圈的第一半 环形天线部和第二半环形天线部，上述第二环形天线部包括分别巻绕半圈的第三半环形天线部和第四半环形天线部，上述第三环形天线部 包括分别巻绕半圈的第五半环形天线部和第六半环形天线部，并且该 天线装置包括第一连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上， 连接上述第一半环形天线部和上述第三半环形天线部；第二连接导体 部，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上述第三半环形天线部
和上述第五半环形天线部；第三连接导体部，其设于与上述环形面正 交的方向上，连接上述第二半环形天线部和上述第四半环形天线部； 第四连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上述第四 半环形天线部和上述第六半环形天线部；第五连接导体部，其设于与 上述环形面正交的方向上，与上述第五半环形天线部连接；以及第六 连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，与上述第六半环形 天线部连接，由上述第一半环形天线部、第三半环形天线部、第五半 环形天线部和上述第五连接导体部构成第一环形天线，由上述第二半 环形天线部、第四半环形天线部、第六半环形天线部和上述第六连接 导体部构成第二环形天线，将上述第一半环形天线部的一端和上述第 五连接导体部的一端作为上述第一环形天线的两个供电点，将上述第 二半环形天线部的一端和上述第六连接导体部的一端作为上述第二环 形天线的两个供电点，并且该天线装置包括取代上述平衡信号供电单 元的不平衡信号供电单元，上述不平衡信号供电单元分别对上述第一 环形天线和第二环形天线提供具有预定的振幅差和预定的相位差的两 个不平衡无线信号。
第二发明的天线装置，其特征在于，该天线装置设置成使上述 微小环形天线元件的环形面与和上述微小环形天线元件具有相同结构 的其他微小环形天线元件的环形面相互正交。
在上述天线装置的基础上，具有如下特征该天线装置还包括开 关单元，该开关单元将上述两个平衡无线信号选择性地提供给上述微 小环形天线元件和上述其他微小环形天线元件中的任意一方。在上述天线装置的基础上，具有如下特征上述平衡信号供电单 元在将不平衡无线信号以90度的相位差分配成两个不平衡无线信号 后，将分配后的其中一个不平衡无线信号转换成两个平衡无线信号并 提供给上述微小环形天线元件，并且将分配后的另一个不平衡无线信 号提供给上述其他微小环形天线元件，从而放射圆偏振波的无线信号。
在上述天线装置的基础上，具有如下特征上述平衡信号供电单 元将不平衡无线信号转换成同相或者反相的两个不平衡无线信号，将 转换后的其中一个不平衡无线信号转换成两个平衡无线信号并提供给 上述微小环形天线元件，并且将转换后的另一个不平衡无线信号转换 成其他两个平衡无线信号并提供给上述其他微小环形天线元件。
在上述天线装置的基础上，具有如下特征上述平衡信号供电单 元将不平衡无线信号转换成具有+90度相位差或者-90度相位差的两个 不平衡无线信号，将转换后的其中一个不平衡无线信号转换成两个平 衡无线信号并提供给上述微小环形天线元件，并且将转换后的另一个 不平衡无线信号转换成其他两个平衡无线信号并提供给上述其他微小 环形天线元件。
第三发明的天线系统，其包括具有上述天线装置的认证密匙用 天线装置；以及与上述认证密匙用天线装置之间进行无线通信的对象 设备用天线装置，该天线系统的特征在于，上述对象设备用天线装置 包括具有相互正交的偏振波的两个天线元件；以及开关单元，其选 择上述两个天线元件中的一个天线元件并与无线信号收发电路连接。
因此，根据本发明，能够实现如下的天线装置能够与天线装置 和导体板之间的距离无关地、得到大致恒定的增益，且能够防止通信 质量的下降。而且，能够实现如下的天线装置例如，在进行认证通 信时，在抑制由上述微小环形天线元件放射的偏振波成分的天线增益 降低的同时，提高由上述连接导体放射的偏振波成分的天线增益，从而得到比现有技术更高的通信质量。进而，即使在垂直偏振波、水平 偏振波两者中的一个偏振波大幅度衰减时，也能够得到偏振分集
(diversity)的效果。
此外，根据本发明，能够实现如下的天线系统其包括认证密匙 用天线装置和对象设备用天线装置，并且因天线系统与导体之间的距 离引起的认证密匙的天线增益的变动较小，且能够避免衰减的影响。
图1是示出本发明的第一实施方式的、具有微小环形天线元件105 的天线装置的结构的立体图。
图2 (a)是示出第一实施方式的第一变形例的微小环形天线元件 105A的结构的立体图，图2 (b)是示出第一实施方式的第二变形例的 微小环形天线元件105B的结构的立体图。
图3是示出图1的供电电路103的结构的方框图。
图4 (a)是示出作为图3的供电电路103的第一变形例的供电电 路103A的结构的方框图，图4 (b)是示出作为图3的供电电路103 的第二变形例的供电电路103B的结构的方框图，图4 (c)是示出作为 图3的供电电路103的第三变形例的供电电路103C的结构的方框图。
图5 (a)是示出图1的微小环形天线元件105靠近导体板106时 的距离D的主视图，图5 (b)是示出与距离D对应的、在与朝向导体 板106的方向相反的方向上的微小环形天线元件105的天线增益的图 表。
图6 (a)是示出图1的线状天线元件160靠近导体板106时的距 离D的主视图，图6(b)是示出与距离D对应的、在与朝向导体板106 的方向相反的方向上的线状天线元件160的天线增益的图表。
图7是示出图1的天线装置靠近导体板106时的两者的位置关系 和距离D的立体图。
图8 (a)是示出图1的微小环形天线元件105的垂直偏振波成分 的天线增益的最大值比水平偏振波成分的天线增益的最大值更大时的、与距离D对应的、与从天线装置朝向导体板106的方向相反的方 向上的合成天线增益的图表，图8 (b)是示出图1的微小环形天线元
件105的垂直偏振波成分的天线增益的最大值比水平偏振波成分的天 线增益的最大值更小时的、与距离D对应的、与从天线装置朝向导体 板106的方向相反的方向上的合成天线增益的图表，图8 (c)是示出 图1的微小环形天线元件105的垂直偏振波成分的天线增益的最大值 与水平偏振波成分的天线增益的最大值大致相等时的、与距离D对应 的、与从天线装置朝向导体板106的方向相反的方向上的合成天线增 益的图表。
图9是示出与提供给图1的微小环形天线元件105的两个无线信 号的相位差对应的XY平面的平均天线增益的图表。
图10是示出本发明的第二实施方式的、具有微小环形天线元件 105、 205的天线装置的结构的立体图。
图11是示出图10的天线装置靠近导体板106时的两者的位置关 系和距离D的立体图。
图12 (a)是示出向图10的微小环形天线元件105提供无线信号 时，垂直偏振波成分的天线增益的最大值与水平偏振波成分的天线增 益的最大值大致相等时的、与距离D对应的、与从天线装置朝向导体 板106的方向相反的方向上的合成天线增益的图表，图12 (b)是示出 向图10的微小环形天线元件205提供无线信号时，垂直偏振波成分的 天线增益的最大值与水平偏振波成分的天线增益的最大值大致相等时 的、与距离D对应的、与从天线装置朝向导体板106的方向相反的方 向上的合成天线增益的图表。
图13是示出本发明的第三实施方式的、具有微小环形天线元件 105、 205的天线装置的结构的立体图。
图14是示出本发明的第四实施方式的、具有微小环形天线元件 105的天线装置的结构的立体图。
图15是示出图14的供电电路103D的结构的方框图。
图16 (a)是示出作为图15的供电电路103D的第一变形例的供 电电路103E的结构的方框图，图16 (b)是示出作为图15的供电电路
14103D的第二变形例的供电电路103F的结构的方框图，图16 (c)是示 出作为图15的供电电路103D的第三变形例的供电电路103G的结构的
方框图。
图17是示出作为图15、图16 (a)、图16 (b)和图16 (c)的 可变移相器1033、 1033A、 1033B的第一实施例的可变移相器1033-1 的详细结构的电路图。
图18是示出作为图15、图16 (a)、图16 (b)和图16 (c)的 可变移相器1033、 1033A、 1033B的第二实施例的可变移相器1033-2 的详细结构的电路图。
图19是示出本发明的第五实施方式的、具有微小环形天线元件 105、 205的天线装置的结构的立体图。
图20是示出本发明的第六实施方式的、具有微小环形天线元件 105、 205的天线装置的结构的立体图。
图21是示出用于本发明的第七实施方式的具有微小环形天线元 件105的天线装置(除了图1的供电电路103以外，与图1的天线装 置具有相同的结构)中的、供电电路103H的结构的方框图。
图22 (a)是示出作为图21的供电电路103H的第一变形例的供 电电路1031的结构的方框图，图22 (b)是示出作为图21的供电电路 103H的第二变形例的供电电路103J的结构的方框图，图22 (c)是示 出作为图21的供电电路103H的第三变形例的供电电路103K的结构的 方框图。
图23是示出在第七实施方式的天线装置中，与供电电路103H的 衰减器1071的衰减量对应的、XY平面的平均天线增益的图表。
图24是示出本发明的第八实施方式的、作为图21的变形例的供 电电路103L的结构的方框图。
图25 (a)是示出作为图24的供电电路103L的第一变形例的供 电电路103M的结构的方框图，图25 (b)是示出作为图24的供电电 路103L的第二变形例的供电电路103N的结构的方框图，图25 (c) 是示出作为图24的供电电路103L的第三变形例的供电电路103O的结 构的方框图。
15图26是示出作为图24、图25 (a)、图25 (b)和图25 (c)的 可变衰减器1074的第一实施例的可变衰减器1074-1的详细结构的电路 图。
图27是示出作为图24、图25 (a)、图25 (b)和图25 (c)的 可变衰减器1074的第二实施例的可变衰减器1074-2的详细结构的电路 图。
图28是示出本发明的第九实施方式的、具有微小环形天线元件 105的天线装置的结构的立体图。
图29是示出图28的平衡不平衡转换电路103P的结构的电路图。
图30 (a)是示出在图29的平衡不平衡转换电路103P中，流过 平衡端子T2的无线信号与流过平衡端子T3的无线信号之间的振幅差 Ad的频率特性的图表，图30 (b)是示出在图29的平衡不平衡转换电 路103P中，流过平衡端子T2的无线信号与流过平衡端子T3的无线信 号之间的相位差Pd的频率特性的图表。
图31是示出与向图28的微小环形天线元件105提供的两个无线 信号的振幅差Ad对应的XY平面的平均天线增益的图表。
图32 (a)至(j)是示出提供给图28的微小环形天线元件105的 两个无线信号的振幅差Ad从-10dB变化到-ldB时的、XY平面的水平 偏振波成分的放射图案的图。
图33 (a)至(k)是示出提供给图28的微小环形天线元件105 的两个无线信号的振幅差Ad从OdB变化到10dB时的、XY平面的水 平偏振波成分的放射图案的图。
图34 (a)至(j)是示出提供给图28的微小环形天线元件105的 两个无线信号的振幅差Ad从-10dB变化到-ldB时的、XY平面的垂直 偏振波成分的放射图案的图。
图35 (a)至(k)是示出提供给图28的微小环形天线元件105 的两个无线信号的振幅差Ad从OdB变化到10dB时的、XY平面的垂 直偏振波成分的放射图案的图。
图36是示出本发明的第十实施方式的、具有微小环形天线元件 105、 205的天线装置的结构的立体图。图37 (a)是示出图36的变形例的偏振波切换电路208A的结构 的电路图，图37 (b)是示出作为上述偏振波切换电路208A的变形例 的偏振波切换电路Aa的电路图。
图38是示出图36的天线装置靠近导体板106时两者的位置关系 和距离D的立体图。
图39 (a)是示出向图36的微小环形天线元件105提供了无线信 号时，垂直偏振波成分的天线增益的最大值与水平偏振波成分的天线 增益的最大值大致相等时的、与距离D对应的、与从天线装置朝向导 体板106的方向相反的方向上的合成天线增益的图表，图39 (b)是示 出向图36的微小环形天线元件205提供了无线信号时，垂直偏振波成 分的天线增益的最大值与水平偏振波成分的天线增益的最大值大致相 等时的、与距离D对应的、与从天线装置朝向导体板106的方向相反 的方向上的合成天线增益的图表。
图40是示出本发明的第十一实施方式的、具有微小环形天线元件 105的天线装置的结构的立体图。
图41是示出图40的微小环形天线元件105A的电流方向的立体图。
图42是示出图40的天线装置靠近导体板106时两者的位置关系 和距离D的立体图。
图43(a)是示出与图40的连接导体105da、 105db的长度对应的、 微小环形天线元件105A的XY平面的水平偏振波成分的平均天线增益 的图表，图43(b)是示出与图40的连接导体105da、 105db的长度对 应的、微小环形天线元件105A的XY平面的垂直偏振波成分的平均天 线增益的图表。
图44 (a)是示出与图40的连接导体105da、 105db间的距离对应 的、微小环形天线元件105A的XY平面的水平偏振波成分的平均天线 增益的图表，图44 (b)是示出与图40的连接导体105da、 105db间的 距离对应的、微小环形天线元件105A的XY平面的垂直偏振波成分的 平均天线增益的图表。
图45是示出本发明的第十二实施方式的、具有微小环形天线元件
17105A、 205A的天线装置的结构的立体图。
图46是示出图45的天线装置靠近导体板106时两者的位置关系 和距离D的立体图。
图47是示出本发明的第十三实施方式的、具有微小环形天线元件 105A、 205A的天线装置的结构的立体图。
图48是示出本发明的第十四实施方式的、具有微小环形天线元件 105B的天线装置的结构的立体图。
图49是示出图48的微小环形天线元件105B的电流方向的立体图。
图50是示出图48的天线装置靠近导体板106时两者的位置关系 和距离D的立体图。
图51是示出本发明的第十五实施方式的、具有微小环形天线元件 105B、 205B的天线装置的结构的立体图。
图52是示出图51的天线装置靠近导体板106时两者的位置关系 和距离D的立体图。
图53是示出本发明的第十六实施方式的、具有微小环形天线元件 105B、 205B的天线装置的结构的立体屈。
图54是示出本发明的第十七实施方式的、包括认证密匙用天线装 置100和对象设备用天线装置300的天线系统的结构的立体图和方框 图。
图55 (a)是示出在图54的天线系统中，微小环形天线元件105 的垂直偏振波成分的天线增益的最大值与水平偏振波成分的天线增益 的最大值大致相等时的、与认证密匙用天线装置100和导体板106之 间的距离D对应的、在与从认证密匙用天线装置100朝向导体板106 的方向相反的方向上的合成天线增益的图表，图55 (b)是示出在图 54的天线系统中，微小环形天线元件105的垂直偏振波成分的天线增 益的最大值比水平偏振波成分的天线增益的最大值更大时的、与认证 密匙用天线装置100和导体板106之间的距离D对应的、在与从认证 密匙用天线装置100朝向导体板106的方向相反的方向上的合成天线 增益的图表。
18图56是示出本发明的第十八实施方式的、具有微小环形天线元件 105C的天线装置的结构的立体图。
图57是示出图56的天线装置靠近导体板106时两者的位置关系 和距离D的立体图。
图58是示出对图56的右巻绕微小环形天线元件105Ca和左巻绕 微小环形天线元件105Cb以同相进行无线信号的不平衡供电时的微小 环形天线元件105C的电流方向的立体图。
图59是示出对图56的右巻绕微小环形天线元件105Ca和左巻绕 微小环形天线元件105Cb以反相进行无线信号的不平衡供电时的微小 环形天线元件105C的电流方向的立体图。
图60是示出与向图56的右巻绕微小环形天线元件105Ca和左巻 绕微小环形天线元件105Cb施加的两个无线信号的相位差对应的水平 偏振波成分和垂直偏振波成分的XY平面的平均天线增益的图表。
图61是示出本发明的第十九实施方式的、具有微小环形天线元件 105C、 205C的天线装置的结构的立体图。
图62 (a)是示出在图61的天线系统中，在向微小环形天线元件 105C的右巻绕微小环形天线元件105Ca和左巻绕微小环形天线元件 105Cb提供了无线信号时，微小环形天线元件105C的垂直偏振波成分 的天线增益的最大值与水平偏振波成分的天线增益的最大值大致相等 时的、与天线装置和导体板106之间的距离D对应的、在与从天线装 置朝向导体板106的方向相反的方向上的合成天线增益的图表，图66 (b)是示出在图61的天线系统中，在向微小环形天线元件205C的右 巻绕微小环形天线元件205Ca和左巻绕微小环形天线元件205Cb提供 了无线信号时，微小环形天线元件205C的垂直偏振波成分的天线增益 的最大值与水平偏振波成分的天线增益的最大值大致相等时的、与天 线装置和导体板106之间的距离D对应的、在与从天线装置朝向导体 板106的方向相反的方向上的合成天线增益的图表。
图63是示出在本实施方式的实施例1中，对与环形间隔对应的放 射变化的模拟以及用于得到此模拟结果的微小环形天线元件105的结 构的立体图。图64 (a)是示出在实施例1的微小环形天线元件中，元件宽度 We和偏振波发生变化时的、与环形间隔对应的平均天线增益的图表， 图64 (b)是示出在实施例1的微小环形天线元件中，偏振波变化时的 与环形折返部的长度对应的平均天线增益的图表，图64 (c)是示出在 实施例1的微小环形天线元件中，偏振波变化时的与环形折返部的长 度对应的平均天线增益的图表。
图65 (a)是示出在实施例1的微小环形天线元件中，偏振波变化 时的和环形面积与环形间隔之比对应的平均天线增益的图表，图65(b) 是示出在实施例1的微小环形天线元件中，偏振波变化时的和环形面 积与环形间隔之比对应的平均天线增益的图表。
图66 (a)是示出在实施例1的微小环形天线元件中，偏振波变化 时的和环形面积与环形折返部的长度之比对应的平均天线增益的图 表，图66 (b)是示出在实施例1的微小环形天线元件中，偏振波变化 时的和环形面积与环形折返部的长度之比对应的平均天线增益的图 表。
图67 (a)是示出与本实施方式的实施例2的微小环形天线元件 105 (螺旋线圈形状的微小环形天线元件)的圈数对应的、与水平偏振 波相关的XY平面的平均天线增益的图表，图67(b)是示出与本实施 方式的实施例2的微小环形天线元件105(螺旋线圈形状的微小环形天 线元件)的圈数对应的、与垂直偏振波相关的XY平面的平均天线增益 的图表。
图68是示出在第一至第三实施方式的实施例3的微小环形天线元 件中，与振幅差Ad对应的平均天线增益的图表。
图69是示出在第一至第三实施方式的实施例3的微小环形天线元 件中，与相位差Pd对应的平均天线增益的图表。
图70是示出在第一至第三实施方式的实施例3的微小环形天线元 件中，与振幅差Ad和偏振波变化时的相位差Pd对应的平均天线增益 的图表。
图71 (a)是示出本实施方式的实施例4的、釆用第一阻抗匹配方 法的阻抗匹配电路104-1的构成的电路图，图71 (b)是示出图71 (a)
20的第一阻抗匹配方法的史密斯圆图(Smith chart)。
图72 (a)是示出本实施方式的实施例4的、采用第二阻抗匹配方 法的阻抗匹配电路104-2的构成的电路图，图72 (b)是示出图72 (a) 的第二阻抗匹配方法的史密斯圆图(Sm池chart)。
图73 (a)是示出本实施方式的实施例4的、采用第三阻抗匹配方 法的阻抗匹配电路104-3的构成的电路图，图73 (b)是示出图73 (a) 的第三阻抗匹配方法的史密斯圆图(Smith chart)。
图74 (a)是示出本实施方式的实施例4的、采用第四阻抗匹配方 法的阻抗匹配电路104-4的构成的电路图，图74 (b)是示出图74 (a) 的第四阻抗匹配方法的史密斯圆图(Smith chart)。
图75是示出本实施方式的实施例4的、图71至图74的平衡-不 平衡变压器1031 (balun)的结构的电路图。
图76 (a)是示出在第十七实施方式的实施例5的、包括认证密匙 装置100和具有微小环形天线元件105的对象设备用天线装置300的 天线系统中，将两装置IOO、 300的各天线高度设置为大致相同时的、 与两装置100、 300之间的距离D对应的接收电力的电波传播特性图， 图76 (b)是示出在第十七实施方式的实施例5的、包括认证密匙装置 lOO和具有半波长偶极天线(diploe ante皿a)的对象设备用天线装置300 的天线系统中，将两装置100、 300的各天线高度设置为大致相同时的、 与两装置100、 300之间的距离D对应的接收电力的电波传播特性图。
附图标记说明
100:认证密匙用天线装置
101:接地导体板
102:无线信号收发电路
103、 103A、 103B、 103C、 103D、 103E、 103F、 103G、 103H、 1031、 103J、 103K、 103L、 103M、 103N、 1030、 203、 203D:供电电
路
103P、 203P:平衡不平衡转换电路 103Q、 203Q:分配器103R、 203R:振幅相位转换器 103a:十90度移相器 103b: -90度移相器
104、 104A、 104B、 204、 204A、 204B、 104-1、 104-2、 104-3、 104-4:阻抗匹配电路
105、 105A、 105B、 105C、 205:微小环形天线元件 105a、 105b、 105c、 205a、 205b、 205c:环形天线部
105aa、 105ab、 105ba、 105bb、 105ca、 105cb、 205aa、 205ab、 205ba、 205bb、 205ca、 205cb:半环形天线部
105d、 105e、 105f、 105da、 105db、 105ea、 105eb、 161、 162、 163、 164、 165、 166、 205d、 205e、 205f、 205da、 205db、 205ea、 205eb、 261、 262、 263、 264、 265、 266:连接导体
105Ba、 105Ca、 205Ba、 205Ca:右巻绕微小环形天线元件
105Bb、 105Cb、 205Bb、 205Cb:左巻绕微小环形天线元件
106:导体板
160:线状天线元件
161a、 161b、 161c、 162a、 162b、 162c、 163a、 163b、 163c、 164a、 164b、 164c、 261a、 261b、 261c、 262a、 262b、 262c、 263a、 263b、 263c、 264a、 264b、 264c:连接导体部
151、 152、 153、 154、 251、 252、 253、 254:供电导体
208:开关
208A、 208Aa:偏振波切换电路
260:平衡-不平衡变压器
271:可变移相器
272: 90度相位差分配器
273a:十90度移相器
273b: -90度移相器
300:对象设备用天线装置 301:无线信号收发电路 302:天线开关303:水平偏振波天线元件
304:垂直偏振波天线元件
1031:平衡-不平衡变压器
1031A:不均等分配器
1031B:分配器可变型不均等分配器
1032、 1032A、 1032B:移相器
1033、 1033A、 1033B、 1033-1、 1033-2:可变移相器
1071:衰减器
1072:放大器
1073: 180度移相器
1074、 1074-1、 1074-2:可变衰减器
1075:可变放大器
1076: 180度移相器
ATI至AT (N+l) ， ATal至ATa (N+l):衰减器
PSl至PS (N+l) ， PSal至PSa (N+l):移相器
Ql、 Q2、 Q3、 Q4:供电点
SW1、 SW2、 SWll、 SW21、 SW22:开关
Tl、 T2、 T3、 T21、 T22、 T31、 T32:端子
T4:控制信号端子
Til:不平衡端子
T12、 T13:平衡端子
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，对相同的 构成元件标以相同的附图标记。
第一实施方式
图1是示出本发明的第一实施方式的、具有微小环形天线元件105 的天线装置的结构的立体图。在图1和图1以后的各个图中，将各方 向以XYZ的三维坐标系表示。其中，接地导体板101的长边方向与Z轴方向平行，其宽度方向与X轴方向平行，与接地导体板101的表面 垂直的方向为Y轴方向。此外，在图1和图1以后的各个图中，水平 偏振波成分的方向或者天线增益以H表示，垂直偏振波成分的方向或
者天线增益以v表示。另外，st表示包括发送无线信号和接收无线信
号的不平衡收发信号。
在图1中，无线信号收发电路102设置于接地导体板101上，在 产生不平衡发送无线信号后，经由供电电路103和阻抗匹配电路104 提供给微小环形天线元件105，由此发送该发送无线信号，另一方面， 将由微小环形天线元件105接收到的接收无线信号经由阻抗匹配电路 104和供电电路103作为不平衡接收无线信号输入后，进行频率转换处 理和解调处理等预定的接收处理。另外，无线信号收发电路102也可 以具有发送电路和接收电路中的至少一方。此外，接地导体板101可 以是形成于介电体电路板或者半导体电路板的背面的接地导体。
供电电路103设于接地导体板101上，将从无线信号收发电路102 输入的不平衡无线信号转换成具有相位差的两个平衡无线信号并输出 到阻抗匹配电路104，并进行与其相反的信号处理。此外，阻抗匹配电 路104位于接地导体板101上，且插入设置在微小环形天线元件105 和供电电路103之间，为了将无线信号以高功率利用系数提供给微小 环形天线元件105，进行微小环形天线元件105和供电电路103之间的 阻抗的匹配。
微小环形天线元件105被设置成其所形成的环形面与接地导体板 101的表面大致垂直(即与X轴方向平行)、且环形轴与Z轴大致平 行，其两端为供电点Q1、 Q2，这些供电点Q1、 Q2分别通过供电导体 151、 152与阻抗匹配电路104连接。其中，相互平行的一对供电导体 151、 152构成平衡供电线缆。此外，为了防止从微小环形天线元件105 放射的无线信号被接地导体板101屏蔽，从接地导体板101突出设置 微小环形天线元件105。其中，微小环形天线元件105由如下部分构成(a) 分别为矩形形状的各一圈环形天线部105a、 105b、 105c;
(b) 连接导体105d，其与Z轴大致平行地设置，连接环形天线 部105a和环形天线部105b;
(c) 连接导体105e，其与Z轴大致平行地设置，连接环形天线 部105b和环形天线部105c;以及
(d) 连接导体105f，其与Z轴大致平行地设置，连接环形天线 部105c和供电点Q2。
微小环形天线元件105例如其圈数为3圈，例如具有大致矩形形 状，并且，相对于无线信号收发电路102中使用的无线信号频率的波 长入，其全长被设定为0.01 A以上、0.5入以下，优选在0.2 A以下，更 为优选在0.1入以下，由此，构成所谓微小环形天线元件。即，若减小 环形天线元件，使其全长在0.1波长以下，则流过环形导线的电流分布 大致为恒定值。该状态下的环形天线元件一般被称作微小环形天线元 件。由于与微小偶极天线相比，微小环形天线对于噪声电场具有较强 的抵抗力，并且能够简单地计算出其有效高度，因此该微小环形天线 元件被作为磁场测定用天线使用(例如，参照非专利文献l)。
此外，微小环形天线元件105的外径尺寸(矩形一边的长度或者 圆形的直径)被设定为0.01A以上、0.2入以下，优选在0.1A以下，更 为优选在0.03A以下。进而，虽然微小环形天线元件105为矩形形状， 但是也可以是圆形、椭圆形或者多边形等其他形状。此外，其环形的 圈数也不限定在3圈，可以是任意圈数，其环形可以是螺旋线圈形状， 也可以是涡旋线圈形状。阻抗匹配电路104和供电点Ql、 Q2之间的供 电导体151、 152越短越好，不设置也可以。此外，如果没有匹配阻抗 的必要，也可以不设置阻抗匹配电路104。
图1的微小环形天线元件105也可以由图2 (a)或者图2 (b)的 微小环形天线元件105A、 105B构成。图2 (a)是示出第一实施方式 的第一变形例的微小环形天线元件105A的结构的立体图，图2 (b)是示出第一实施方式的第二变形例的微小环形天线元件105B的结构的 立体图。
图2 (a)的微小环形天线元件105A由以下部分构成
(a) 各巻绕半圈的半环形天线部105aa、 105ab，它们分别由大致 呈矩形形状的三条边构成，形成于与X轴大致平行的大致同一面上；
(b) 各巻绕半圈的半环形天线部105ba、 105bb，它们分别由大 致呈矩形形状的三条边构成，形成于与X轴大致平行的大致同一面上；
(c) 一圈环形天线部105c，其为具有与X轴大致平行的环形面 的矩形形状；以及
(d) 连接导体105da，其与Z轴大致平行地设置，分别大致以直 角连接半环形天线部105aa和半环形天线部105bb;
(e) 连接导体105db，其与Z轴大致平行地设置，分别大致以直 角连接半环形天线部105ab和半环形天线部105ba;
(f) 连接导体105ea，其与Z轴大致平行地设置，分别大致以直 角连接半环形天线部105bb和环形天线部105c;以及
(g) 连接导体105eb，其与Z轴大致平行地设置，分别大致以直 角连接半环形天线部105ba和环形天线部105c。
艮P，微小环形天线元件105A以如下方式连接相邻的环形在距离 两个供电点Ql、 Q2大致相等距离的位置处，流过相邻的环形的电流方 向与环形的中心轴在同一方向上。
此外，图2 (b)的微小环形天线元件105B由以下部分构成
(a) 各巻绕半圈的半环形天线部105aa、 105ab，它们分别由大致 呈矩形形状的三条边构成，形成于与X轴大致平行的大致同一面上；
(b) 各巻绕半圈的半环形天线部105ba、 105bb，它们分别由大 致呈矩形形状的三条边构成，形成于与X轴大致平行的大致同一面上;
(c) 一圈环形天线部105c，其为具有与X轴大致平行的环形面 的矩形形状；以及
(d) 连接导体161，其包括依次分别大致以直角折弯连接起来的与Z轴大致平行地设置的连接导体部161a、与Y轴大致平行地设置 的连接导体部161b以及与Z轴大致平行地设置的连接导体部161c，并 且该连接导体161将半环形天线部105aa和半环形天线部105bb连接起 来；
(e) 连接导体162，其包括依次分别大致以直角折弯连接起来 的与Z轴大致平行地设置的连接导体部162a、与Y轴大致平行地设置 的连接导体部162b以及与Z轴大致平行地设置的连接导体部162c，并 且该连接导体162将半环形天线部105ba和环形天线部105c连接起来；
(f) 连接导体163，其包括依次分别大致以直角折弯连接起来 的与Z轴大致平行地设置的连接导体部163a、与Y轴大致平行地设置 的连接导体部163b以及与Z轴大致平行地设置的连接导体部163c，并 且该连接导体163将半环形天线部105ab和半环形天线部105bb连接起 来；以及
(g) 连接导体164，其包括依次分别大致以直角折弯连接起来 的与Z轴大致平行地设置的连接导体部164a、与Y轴大致平行地设置 的连接导体部164b以及与Z轴大致平行地设置的连接导体部164c，并 且该连接导体164将半环形天线部105bb和环形天线部105c连接起来。
艮P，微小环形天线元件105B如下构成各环形的中心轴相互平行， 且将环形的巻绕方向彼此相反的右巻绕微小环形天线105Ba和左巻绕 微小环形天线105Bb的前端之间连接起来。
另外，微小环形天线元件105A、 105B的全长可以与微小环形天 线元件105的长度一样地微小。
图3是示出图1的供电电路103的结构的方框图。在图3中，供 电电路103包括平衡-不平衡变压器1031和移相器1032。输入到端子 Tl的不平衡无线信号经由不平衡端子Til输入到平衡-不平衡变压器 1031，平衡-不平衡变压器1031将输入的不平衡无线信号转换成平衡无 线信号，并经由平衡端子T12、 T13输出。从平衡端子T12输出的无线 信号经由移相器1032移动预定的移相量后被输出到端子T2，从平衡端子T13输出的无线信号被直接输出到端子T3。因此，供电电路103通 过平衡-不平衡变压器103将输入的不平衡无线信号转换成平衡无线信 号，即转换成相位差大致为180度的两个无线信号，并通过移相器1032 使所得到的两个无线信号的相位差偏移180度，将相位相互不同的两 个无线信号经由端子T2、 T3输出。
供电电路103并不限于图3的结构，也可以是图4 (a)、图4 (b) 或者图4 (c)中的供电电路103A、 103B、 103C。图4 (a)是示出作 为图3的供电电路103的第一变形例的供电电路103A的结构的方框 图，图4 (b)是示出作为图3的供电电路103的第二变形例的供电电 路103B的结构的方框图，图4 (c)是示出作为图3的供电电路103 的第三变形例的供电电路103C的结构的方框图。
图4 (a)的供电电路103A包括平衡-不平衡变压器1031和在上 述平衡-不平衡变压器1031的两个平衡端子T12、 T13处分别具有相互 不同的移相量的两个移相器1032A、 1032B。此外，图4 (b)的供电电 路103B包括将经由端子Tl输入的不平衡无线信号分配成两个并输入 的、移相量相互不同的两个移相器1032A、 1032B。图4 (c)的供电电 路103C仅包括插入到端子Tl和T2之间的移相器1032A，其中端子 Tl、 T3直接连接。
下面对如上所述地构成的图1的天线装置的动作进行说明。在图 1中，从无线信号收发电路102输出的发送无线信号通过供电电路103 (或者103A、 103B、 103C)转换成相位相互不同的两个无线信号后， 由阻抗匹配电路104进行阻抗转换，并输出到环形天线元件105。另一 方面，由微小环形天线元件105接收到的电波的接收无线信号由阻抗 匹配电路104进行阻抗转换后，通过供电电路103转换成不平衡无线 信号，并作为接收无线信号输入到无线信号收发电路102。
接着，下面对如上所述地构成的天线装置的电波的放射进行说明。图5 (a)是示出图1的微小环形天线元件105靠近导体板106时的距离D的主视图，图5 (b)是示出与距离D对应的、在与朝向导体板106的方向相反的方向上的微小环形天线元件105的天线增益的图表。由图5 (b)可以明显看出， 一般地，当微小环形天线元件105的环形面与导体板106的导体面垂直时，在微小环形天线元件105与导体板106的距离D相对于波长足够短时天线增益达到最大。此外，在微小环形天线元件105与导体板106的距离D为1/4波长的奇数倍时，天线增益大幅度降低，达到最小。进而，微小环形天线元件105与导体板106的距离D为1/4波长的偶数倍时，增益达到最大。
图6 (a)是示出图1的线状天线元件160靠近导体板106时的距离D的主视图，图6 (b)是示出与距离D对应的、在与朝向导体板106的方向相反的方向上的线状天线元件160的天线增益的图表。由图6(a)和图6 (b)可以明显看出， 一般地，例如当1/4波长的鞭状天线(whip antenna)等线状天线元件160与导体板106的导体面平行时，在线状天线元件160与导体板106的距离D相对于波长足够短时，随着波长縮短，天线增益大幅度降低，达到最小。此外，在线状天线元件160与导体板106的距离D为1/4波长的奇数倍时，天线增益达到最大。进而，线状天线元件160与导体板106的距离D为1/4波长的偶数倍时，天线增益达到最小。
图7是示出图1的天线装置靠近导体板106时两者的位置关系和距离D的立体图。来自天线装置的电波放射包括
(a) 来自与X轴平行地设置的微小环形天线元件105的环形天线部105a、 105b、 105c的水平偏振波成分的放射；以及
(b) 来自与Z轴平行地设置的微小环形天线元件105的环形天线部105d、 105e、 105f的垂直偏振波成分的放射。
在图7的系统中，例如，如专利文献3的图32和图33所图示的那样，在天线装置靠近导体板106时，随着距离D的增大，水平偏振波成分的天线增益降低，另一方面，垂直偏振波成分的天线增益增大。 此外，随着距离D的减小，垂直偏振波成分的天线增益降低，另一方 面，水平偏振波成分的天线增益增大。
图8 (a)是示出图1的微小环形天线元件105的垂直偏振波成分
的天线增益的最大值比水平偏振波成分的天线增益的最大值更大时
的、与距离D对应的、在与从天线装置朝向导体板106的方向相反的 方向上的合成天线增益的图表，图8 (b)是示出图1的微小环形天线 元件105的垂直偏振波成分的天线增益的最大值比水平偏振波成分的 天线增益的最大值更小时的、与距离D对应的、在与从天线装置朝向 导体板106的方向相反的方向上的合成天线增益的图表，图8 (c)是 示出图1的微小环形天线元件105的垂直偏振波成分的天线增益的最 大值与水平偏振波成分的天线增益的最大值大致相等时的、与距离D 对应的、在与从天线装置朝向导体板106的方向相反的方向上的合成 天线增益的图表。另外，在图8 (a)、图8 (b)、图8 (c)以及以后 的附图中，Com表示水平偏振波成分的天线增益和垂直偏振波成分的 天线增益的合成天线增益。
天线装置放射的电波的合成成分为垂直偏振波成分和水平偏振波 成分的矢量和。如图8 (a)所示，当垂直偏振波成分的天线增益的最 大值比水平偏振波成分的天线增益的最大值更高时，在天线装置与导 体板106的距离D为1/4波长的奇数倍时，合成成分的天线增益达到 最大。此外，如图8 (b)所示，当垂直偏振波成分的天线增益的最大 值比水平偏振波成分的天线增益的最大值更低时，在天线装置与导体 板106的距离D为1/4波长的奇数倍时，合成成分的天线增益达到最 小。进而，如图8 (c)所示，当垂直偏振波成分的天线增益的最大值 与水平偏振波成分的天线增益大致相同时，与天线装置和导体板106 的距离D无关，合成成分的天线增益大致恒定。因而，通过将垂直偏 振波成分和水平偏振波成分的各天线增益设定成大致相同，使合成成 分的天线增益与天线装置和导体板106的距离D无关地大致恒定。对于本实施方式，如参照图9在后面所述的那样，通过将向微小环形天
线元件105的各供电点Q1、Q2提供的两个无线信号的相位差设定成预 定值，能够将由天线装置放射的垂直偏振波成分和水平偏振波成分的 各天线增益设定成大致相同。
图9是示出与向图1的微小环形天线元件105提供的两个无线信 号的相位差对应的XY平面的平均天线增益的图表。图9的天线增益为 频率426Mhz处的计算值。由图9可以明显看出，通过使两个无线信号 的相位差为145度，能够将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天 线增益设定为大致相同。例如通过将图3的移相器1032的移相量设定 为预定值，来设定由供电电路103输出的两个无线信号的相位差，使 得垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线增益大致相同，由此能 够与天线装置和导体板106的距离D无关地、使合成成分的天线增益 大致恒定。
如上面所说明的，根据本实施方式，按照使垂直偏振波成分和水 平偏振波成分的各天线增益大致相同的方式，改变移相器1032的移相 量并设定向微小环形天线元件105提供的两个无线信号的相位差，从 而可以实现能够与天线装置和导体板106的距离D无关地得到大致恒 定的合成成分的天线增益的天线装置。此外，如上所述，由微小环形 天线元件105放射的电波具有垂直水平两偏振波成分，能够得到偏振 分集的效果。
第二实施方式
图10是示出本发明的第二实施方式的、具有微小环形天线元件 105、 205的天线装置的结构的立体图。第二实施方式的天线装置与图 1的第一实施方式的天线装置相比具有以下的不同点。
(1) 微小环形天线元件105具有相同的结构，并且还包括与微小 环形天线元件105正交设置的微小环形天线元件205。
(2) 还包括开关208、供电电路203和阻抗匹配电路204。
31(3)优选接地导体板101具有大致正方形形状。 以下对这些不同点进行详细描述。
在图10中，微小环形天线元件205被设置成其环形面与接地导体
板101的表面大致垂直(即与z轴方向平行)、且环形轴与x轴大致
平行，其两端为供电点Q3、 Q4，这些供电点Q3、 Q4分别通过供电导 体251、 252与阻抗匹配电路204连接。其中，相互平行的一对供电导 体251、 252构成平衡供电线缆。此外，为了防止从微小环形天线元件 205放射的无线信号被接地导体板101屏蔽，从接地导体板101突出设 置微小环形天线元件205。其中，微小环形天线元件205由如下部分构
成
(a) 分别为矩形形状的各一圈环形天线部205a、 205b、 205c;
(b) 连接导体205d，其与X轴大致平行地设置，连接环形天线 部205a和环形天线部205b;
(c) 连接导体205e，其与X轴大致平行地设置，连接环形天线 部205b和环形天线部205c;以及
(d) 连接导体205f，其与X轴大致平行地设置，连接环形天线 部205c和供电点Q4。
另外，微小环形天线元件205也可以是微小环形天线元件105的 上述变形例。
在图10中，供电电路203具有与供电电路103相同的结构，阻抗 匹配电路204具有与阻抗匹配电路104相同的结构。开关208设于接 地导体板101上，连接在无线信号收发电路102和供电电路103、 203 之间，基于由无线信号收发电路102输出的切换控制信号Ss，将无线 信号收发电路102连接到供电电路102、 103中的任意一方。
下面对如上所述地构成的天线装置的动作进行说明。当开关208选择供电电路103时，通过无线信号收发电路102使用微小环形天线
元件105收发无线信号；另一方面，当选择供电电路203时，通过无 线信号收发电路102使用微小环形天线元件205收发无线信号。因而， 通过利用开关208切换对微小环形天线元件105和微小环形天线元件 205的供电，能够切换电波的偏振波，从而能够进行天线分集。
图11是示出图10的天线装置靠近导体板106时两者的位置关系 和距离D的立体图。向微小环形天线元件105供电时的电波的放射与 第一实施方式相同，向微小环形天线元件205供电时的电波的放射除 了偏振波成分不同以外、与第一实施方式是相同的。
图12 (a)是示出向图IO的微小环形天线元件105提供了无线信 号时，垂直偏振波成分的天线增益的最大值与水平偏振波成分的天线 增益的最大值大致相等时的、与距离D对应的、在与从天线装置朝向 导体板106的方向相反的方向上的合成天线增益的图表，图12 (b)是 示出向图10的微小环形天线元件205提供了无线信号时，垂直偏振波 成分的天线增益的最大值与水平偏振波成分的天线增益的最大值大致 相等时的、与距离D对应的、在与从天线装置朝向导体板106的方向 相反的方向上的合成天线增益的图表。
如第一实施方式所说明过的，在通过供电电路103使向微小环形 天线元件105提供的两个无线信号的相位差变化而将垂直偏振波成分 和水平偏振波成分的各天线增益设定为大致相同的情况下，如图12(a) 所示，在向微小环形天线元件105供电时，可以与天线装置和导体板 106的距离D无关地得到大致恒定的合成成分的天线增益。同样地， 在通过供电电路203使向微小环形天线元件205提供的两个无线信号 的相位差变化而将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线增益设 定为大致相同的情况下，如图12 (b)所示，在向微小环形天线元件 205供电时，可以与天线装置和导体板106的距离D无关地得到大致 恒定的合成成分的天线增益。此外，由图12 (a)和图12 (b)可以明显看出，与天线装置和导体板106的距离D无关地，向微小环形天线 元件105供电时由天线装置放射的主偏振波成分(指两个偏振波成分
中较大的偏振波成分，以下相同)与向微小环形天线元件205供电时
由天线装置放射的主偏振波成分具有正交关系。
如上面所说明的，根据本实施方式，由于设有微小环形天线元件
105、 205，因而具有与第一实施方式相同的作用效果，并且，通过将 两个微小环形天线元件105、 205设置成它们的环形轴在XZ平面中相 互正交，在天线装置和导体板106之间的距离D与波长相比足够短时、 或者为1/4波长的倍数时等情况下，当垂直水平两偏振波成分中的一个 偏振波成分大幅衰减时，由于向微小环形天线元件105供电时和向微 小环形天线元件205供电时由天线装置放射的各主偏振波成分具有正 交关系，因此通过利用开关208切换各主偏振波成分，能够使用较大 的主偏振波成分进行无线通信，从而能够得到偏振分集的效果。
第三实施方式
图13是示出本发明的第三实施方式的、具有微小环形天线元件 105、 205的天线装置的结构的立体图。第三实施方式的天线装置与图 10的第二实施方式相比具有以下不同点。
(1)取代开关208，设有90度相位差分配器272。
下面，对该不同点进行说明。90度相位差分配器272把来自无线 信号收发电路102的发送无线信号分配成具有90度相位差的两个发送 无线信号后，向供电电路103、 203输出，并且对接收无线信号进行与 此反向的处理。
接着，下面对如上所述地构成的天线装置的电波的放射进行说明。 通过90度相位差分配器272向微小环形天线元件105、 205提供具有 90度相位差的无线信号。此外，向微小环形天线元件105供电时所放射的主偏振波成分的偏振波面和向微小环形天线元件205供电时所放 射的主偏振波成分的偏振波面相互具有正交关系，即使与实施方式2
相同地天线装置与导体板106的距离D改变，也会产生垂直、水平两 种偏振波。因此，天线装置与天线装置和导体板106的距离D无关地 放射大致恒定的圆偏振波的电波。
如上面所说明的，根据本实施方式，通过利用90度相位差分配器 272对微小环形天线元件105、 205进行90度相位差供电，从天线装置 放射圆偏振波的电波，能够与天线装置和导体板106的距离D无关地 得到偏振分集效果，进而，无需根据来自无线信号收发电路102的切 换控制信号Ss进行开关208的切换动作。
第四实施方式
图14是示出本发明的第四实施方式的、具有微小环形天线元件 105的天线装置的结构的立体图，图15是示出图14的供电电路103D 的结构的方框图。第四实施方式的天线装置与图1的第一实施方式相 比有以下的不同点。
(1)取代供电电路103，设有供电电路103D。其中，如图15所 示，供电电路103D的特征在于，将移相器1032更换成可变移相器1033， 基于来自无线信号收发电路102的移相量控制信号Sp控制可变移相器 1033的移相量。
在如上所述地构成的天线装置中，供电电路103D通过平衡-不平 衡变压器1031将所输入的不平衡无线信号转换成大致具有180度相位 差的两个平衡无线信号，并通过可变移相器1033使所得到的两个平衡 无线信号的相位差偏移180度，并输出相位相互不同的两个平衡无线信号。
图16 (a)是示出作为图15的供电电路103D的第一变形例的供
35电电路103E的结构的方框图，图16 (b)是示出作为图15的供电电路
103D的第二变形例的供电电路103F的结构的方框图，图16 (c)是示 出作为图15的供电电路103D的第三变形例的供电电路103G的结构的 方框图。图16 (a)的供电电路103E包括平衡-不平衡变压器1031、分 别根据移相量控制信号Sp控制移相量的两个可变移相器1033A、 1033B。此外，图16 (b)的供电电路103F包括使所输入的不平衡无 线信号分别移相的可变移相器1033A、 1033B。进而，图16 (c)的供 电电路103G仅包括使经由端子T1输入的不平衡无线信号移相并经由 端子T2输出的可变移相器1033A，直接将经由端子Tl输入的不平衡 无线信号经由端子T2输出。
图17是示出作为图15、图16 (a)、图16 (b)和图16 (c)的 可变移相器1033、 1033A、 1033B的第一实施例的可变移相器1033-1 的详细结构的电路图。可变移相器1033-1例如具有从0度到90度的移 相量，并且如下构成，在端子T21、 T22之间，以选择多个(N+l个) 移相器PS1至PS (N+l)中的任一个移相器的方式夹设有两个开关 SW1、 SW2。各移相器PS1至PS(N+l)为分别由两个电容器(capacitor) 和一个电感器(inductor)构成的T型移相器。另外，移相器PS1由具 有O度移相量的直接连接电路构成。
图18是示出作为图15、图16 (a)、图16 (b)和图16 (c)的 可变移相器1033、 1033A、 1033B的第二实施例的可变移相器1033-2 的详细结构的电路图。可变移相器1033-2例如具有从O度到90度的移 相量，并且如下构成，在端子T21、 T22之间，以选择多个(N+l个) 移相器PSal至PSa (N+l)中的任一个移相器的方式夹设有两个开关 SW1、 SW2。各移相器PSal至PSa (N+l)为分别由两个电容器和一 个电感器构成的Ti型移相器。另外，移相器PSal由具有O度移相量的 直接连接电路构成。
图17和图18的可变移相器1033-1、 1033-2中，内置的移相器的电路能够由芯片部件可以使用的电感器和电容器构成，因此与一般的 使用切换延迟线路的方式的移相器的情况相比，能够使电路小型化。
下面对如上所述地构成的天线装置的动作进行说明。电波的放射 与第一实施方式相同。由图9可以明显看出，通过使向微小环形天线
元件105提供的两个供电无线信号的相位差为145度，能够将垂直偏
振波成分和水平偏振波成分的各天线增益设定为大致相同。由此，能
够与天线装置和导体板106之间的距离D无关地使合成增益恒定，从 而能够提高距离测定精度。此外，为了在进行认证通信时得到较高的 通信质量，优选防止在导体板106靠近天线装置时的增益降低，并且 在导体板106远离天线装置时使增益尽量增大。g卩，优选防止导体板 靠近时的增益降低，在从微小环形天线元件105放射的水平偏振波成 分的增益降低较小的范围内，尽量增加从上述连接导体放射的垂直偏 振波成分的增益。
由图9可以明显看出，通过使向微小环形天线元件105提供的两 个供电无线信号的相位差为60度左右，能够抑制水平偏振波成分的天 线增益降低，同时使垂直偏振波成分的天线增益增加。此外，在天线 装置的周围环境变动小的状况下使用时，向微小环形天线元件105提 供的两个无线信号的相位差依次变化，并以可以得到最大增益的相位 差进行认证通信，从能够得到比现有技术更高的通信质量。
因此，在进行距离测定时和认证通信时，根据移相量控制信号Sp 使可变移相器1033的移相量变化，由此使向微小环形天线元件105提 供的两个无线信号的相位差变化，控制垂直水平两偏振波成分的天线 增益，从而与现有技术相比，可以同时获得较高的距离精度和较高的 通信质量。
如以上所说明过的，根据本实施方式，在测定距离时，通过根据 移相量控制信号Sp使向微小环形天线元件105提供的两个无线信号的相位差变化，将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线增益设定 为大致相同，从而可以实现能够与天线装置和导体板106之间的距离D 无关地得到大致恒定的合成成分的天线增益的天线装置。此外，在进 行认证通信时，根据移相量控制信号Sp使向微小环形天线元件105提 供的两个无线信号的相位差变化，从而抑制水平偏振波成分的天线增 益降低并增大垂直偏振波成分的天线增益，由此能够实现通信质量比 现有技术更高的天线装置。对应不同的使用目的，根据移相量控制信
号Sp使向微小环形天线元件105提供的两个无线信号的相位差变化，
从而与现有技术相比能够同时实现较高的距离精度和较高的通信质
量。此外，由于微小环形天线元件105如上所述具有垂直水平两偏振
波成分，因此能够得到偏振分集效果。 第五实施方式
图19是示出本发明的第五实施方式的、具有微小环形天线元件 105、 205的天线装置的结构的立体图。第五实施方式的天线装置与图 10的第二实施方式相比具有如下的不同点。
(1)取代供电电路103、 203，分别具有图15的供电电路103D、
203D。
下面对如上所述地构成的天线装置的动作进行说明。电波的放射 与第二实施方式相同。在进行距离测定时和认证通信时，通过根据移 相量控制信号Sp、 Spp使向微小环形天线元件105、 205提供的两个无 线信号的相位差变化，控制垂直水平两偏振波成分的天线增益，由此 与现有技术相比能够同时实现较高的距离精度和较高的通信质量。
如上述所说明的，根据本实施方式，通过在XZ平面中以与微小 环形天线元件105正交的方向设置两个微小环形天线元件105、 205， 在天线装置与导体板106的距离D相对于波长足够短时、或者是1/4 波长的倍数时等情况下，当垂直水平两偏振波中的一个偏振波成分大幅衰减时，由于向微小环形天线元件105供电时和向微小环形天线元 件205供电时由天线装置放射的偏振波面具有正交关系，因此通过利
用开关208切换偏振波面，能够得到偏振分集的效果。进而，在进行 距离测定时和认证通信时，通过根据移相量控制信号Sp、 Spp使向微 小环形天线元件105、 205提供的两个无线信号的相位差变化，从而控 制垂直水平两偏振波成分的天线增益，由此与现有技术相比能够同时 实现较高的距离精度和较高的通信质量。
第六实施方式
图20是示出本发明的第六实施方式的、具有微小环形天线元件 105、 205的天线装置的结构的立体图。第六实施方式的天线装置与图 13的第三实施方式相比有如下的不同点。
(1)取代供电电路103、 203，分别更换成根据移相量控制信号 Sp、 S卯控制移相量的供电电路103D、 203D。
下面对如上所述地构成的天线装置的动作进行说明。电波的放射 与第三实施方式相同。在进行距离测定和认证通信时，通过根据移相 量控制信号Sp、 Spp使向微小环形天线元件105、 205提供的两个无线 信号的相位差变化，从而控制垂直水平两偏振波成分的天线增益，由 此与现有技术相比能够同时实现较高的距离精度和较高的通信质量。
此外，通过利用90度相位差分配器272对微小环形天线元件105、 205进行90度相位差供电，从天线装置放射圆偏振波的电波，从而能 够得到偏振分集效果，并且无需根据来自无线信号收发电路102的切 换控制信号Ss进行开关208的切换动作。进而，在进行距离测定和认 证通信时，通过根据移相量控制信号Sp、 Spp使向微小环形天线元件 105、 205提供的两个无线信号的相位差变化，从而控制垂直水平两偏 振波成分的天线增益，由此与现有技术相比能够同时实现较高的距离 精度和较高的通信质量。第七实施方式
图21是示出用于本发明的第七实施方式的具有微小环形天线元 件105的天线装置(除了图1的供电电路103以外，与图1的天线装
置具有相同的结构)中的、供电电路103H的结构的方框图。第七实施 方式的天线装置的特征在于，在图1的天线装置中，取代供电电路103 而具有图21的供电电路103H。供电电路103H包括平衡-不平衡变压 器1031以及取代图3的移相器1032的衰减器1071。另外，图21的供 电电路103H也可以为图22 (a)、图22 (b)和图22 (c)的供电电路 1031、 103J、 103K。
图22 (a)是示出作为图21的供电电路103H的第一变形例的供 电电路1031的结构的方框图，图22 (b)是示出作为图21的供电电路 103H的第二变形例的供电电路103J的结构的方框图，图22 (c)是示 出作为图21的供电电路103H的第三变形例的供电电路103K的结构的 方框图。图22 (a)的供电电路1031包括平衡-不平衡变压器1031、衰 减器1071和放大器1072。此外，图22(b)的供电电路103J包括平衡 -不平衡变压器1031和放大器1072。进而，图22 (c)的供电电路103K 包括对经由端子T1输入的无线信号不均等地进行分配的不均等分配器 1031A和180度移相器1073。
下面对如上所述地构成的天线装置的动作进行说明。通过供电电 路103H将从无线信号收发电路102输出的发送无线信号转换成振幅相 互不同的两个无线信号后，由阻抗匹配电路104进行阻抗转换，输出 到环形天线元件105。此外，由微小环形天线元件105接收到的电波由 阻抗匹配电路104进行阻抗转换后，通过供电电路103H转换成不平衡 无线信号，并作为接收无线信号输入到无线信号收发电路102。
在本实施方式的天线装置中，与第一实施方式的天线装置相同地， 通过将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线增益设置为大致相同，使合成成分与天线装置和导体板106的距离D无关地大致恒定。 通过将向微小环形天线元件105提供的两个无线信号的振幅差设定成 预定值，能够将由天线装置放射的垂直偏振波成分和水平偏振波成分 的各天线增益设定为大致相同。
图23是示出在第七实施方式的天线装置中，与供电电路103H的 衰减器1071的衰减量对应的、XY平面的平均天线增益的图表。图23 为示出频率426Mhz处的计算值的图表。衰减器1071的衰减量的绝对 值为向微小环形天线元件105提供的两个无线信号的振幅差。由图23 可以明显看出，通过使衰减器1071的衰减量为-8dB，能够将垂直偏振 波成分和水平偏振波成分的各天线增益设定为大致相同。例如通过将 衰减器1071的衰减量设定为预定值，来设定由供电电路103输出的两 个无线信号的振幅差，使得垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天 线增益大致相同，由此能够与天线装置和导体板106的距离D无关地、 使合成成分的天线增益大致恒定。
如上面所说明的，根据本实施方式，通过将衰减器1071的衰减量 设定为预定值来设定向微小环形天线元件105提供的两个无线信号的 振幅差，以将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线增益设定为 大致相同，由此可以实现能够与天线装置和导体板106的距离D无关 地得到大致恒定的合成成分的天线增益的天线装置。此外，如上所述， 由微小环形天线元件105放射的电波具有垂直水平两偏振波成分，从 而能够得到偏振分集的效果。
进而，也可以将供电电路103H (或者1031、 103J、 103K)应用于
图10至图13所示的第二和第三实施方式的天线装置的结构中。
第八实施方式
图24是示出本发明的第八实施方式的、作为图21的变形例的供 电电路103L的结构的方框图。第八实施方式的天线装置与图21的第
41七实施方式的天线装置相比具有如下的不同点。
(1)取代具有衰减器1071的供电电路103H，包括衰减量随着衰
减量控制信号Sa而变化的可变衰减器1074的供电电路103L。
此外，取代供电电路103L，也可以具有图25 (a)、图25 (b) 和图25 (c)的供电电路103M、 103N和1030。
图24的供电电路103L将输入的不平衡无线信号通过平衡-不平衡 变压器1031转换成具有大约180度相位差和大致0振幅差的两个无线 信号，将得到的两个无线信号的振幅差通过可变衰减器1074转换成振 幅相互不同的两个无线信号并输出。另外，供电电路103L的结构只要 是输出相位差大致相差180度且振幅不同的两个无线信号的电路即可， 也可以不是图24的结构。
图25 (a)是示出作为图24的供电电路103L的第一变形例的供 电电路103M的结构的方框图，图25 (b)是示出作为图24的供电电 路103L的第二变形例的供电电路103N的结构的方框图，图25 (c) 是示出作为图24的供电电路103L的第三变形例的供电电路103O的结 构的方框图。图25(a)的供电电路103M包括平衡-不平衡变压器1031、 衰减量随着控制信号Sa而变化的可变衰减器1074和放大率随着控制 信号Sa而变化的可变放大器1075。此外，图25 (b)的供电电路103N 包括平衡-不平衡变压器1031和放大率随着控制信号Sa而变化的可变 放大器1075。进而，图25 (c)的供电电路1030包括将经由端子Tl 输入的无线信号不均等地分配成分配比随着控制信号Sa而变化的两个 无线信号的分配比可变型不均等分配器1031B、和180度移相器1076。
图26是示出作为图24、图25 (a)、图25 (b)和图25 (c)的 可变衰减器1074的第一实施例的可变衰减器1074-1的详细结构的电路 图。可变衰减器1074-1例如具有从O到预定值的衰减量，并且如下构
42成，在端子T31、 T32之间，以选择多个(N+l个)衰减器AT1至AT (N+l)中的任一个衰减器的方式夹设有两个开关SW1、 SW2。各衰 减器AT1至AT (N+l)为分别由三个电阻构成的T型衰减器。另外， 衰减器AT1由具有O度衰减量的直接连接电路构成。
图27是示出作为图24、图25 (a)、图25 (b)和图25 (c)的 可变衰减器1074的第二实施例的可变衰减器1074-2的详细结构的电路 图。可变衰减器1074-2例如具有从O到预定值的衰减量，并且如下构 成，在端子T31、 T32之间，以选择多个(N+l个)衰减器ATal至 ATa(N+l)中的任一个衰减器的方式夹设有两个开关SW1、 SW2。各 衰减器ATal至ATa (N+l)为分别由三个电阻构成的^型衰减器。另 外，衰减器ATal由具有O度衰减量的直接连接电路构成。
在具有图24的供电电路103L的天线装置中，电波的放射与第一 实施方式相同。由图23可以明显看出，通过使向微小环形天线元件105 提供的两个供电无线信号的振幅差为8dB，能够将垂直偏振波成分和水 平偏振波成分的各天线增益设定为大致相同。由此，能够与天线装置 和导体板106之间的距离D无关地使合成增益恒定，从而能够提高距 离测定精度。此外，为了在认证通信时得到较高的通信质量，优选防 止在导体板106靠近天线装置时的增益降低，并且在导体板106远离 天线装置时使增益尽量增大。S卩，优选防止导体板靠近时的增益降低， 在从微小环形天线元件105放射的水平偏振波成分的增益降低较小的 范围内，尽量增大从上述连接导体放射的垂直偏振波成分的增益。
此外，由图23可以明显看出，通过使向微小环形天线元件105提 供的两个无线信号的振幅差为10dB，能够抑制水平偏振波成分的天线 增益降低，同时使垂直偏振波成分的天线增益增大。此外，在天线装 置的周围环境变动较小的状况下使用时，向微小环形天线元件105提 供的两个无线信号的振幅差依次变化，并以可以得到最大增益的相位 差进行认证通信，从能够得到比现有技术更高的通信质量。在距离测定时和认证通信时，通过根据衰减量控制信号切换可变衰减器1074的 衰减量，使向微小环形天线元件105提供的两个无线信号的振幅差变 化，从而控制垂直水平两偏振波成分的天线增益，由此与现有技术相 比能够同时实现较高的距离精度和较高的通信质量。
如上述所说明的，根据本实施方式，在测定距离时，根据衰减量
控制信号使向微小环形天线元件105提供的两个无线信号的振幅差变
化，将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线增益设定为大致相
同，从而可以实现能够与天线装置和导体板106之间的距离D无关地、 得到大致恒定的合成成分的天线增益的天线装置。
此外，在进行认证通信时，根据衰减量控制信号使向微小环形天 线元件105提供的两个无线信号的振幅差变化，从而抑制水平偏振波 成分的天线增益降低，并使垂直偏振波成分的天线增益增大，因此能 够实现通信质量比现有技术更高的天线装置。对应利用目的不同，根 据衰减量控制信号使向微小环形天线元件105提供的两个无线信号的 振幅差变化，由此与现有技术相比能够同时实现较高的距离精度和较 高的通信质量。此外，由于微小环形天线元件105如上所述具有垂直 水平两偏振波成分，因此能够得到偏振分集效果。
另外，在图19和图20的天线装置中，取代供电电路103D、 203D， 也可以包括第七实施方式的供电电路103H或者第八实施方式的供电 电路103L。
第九实施方式
图28是示出本发明的第九实施方式的、具有微小环形天线元件 105的天线装置的结构的立体图。第九实施方式的天线装置与图1的第 一实施方式相比具有如下的不同点。
(1)取代供电电路103，具有平衡不平衡转换电路103P。下面，对该不同点进行说明。
在图28中，平衡不平衡转换电路103P设置于接地导体板101上，
不平衡端子T1与无线信号收发电路102连接，平衡端子T2、 T3与阻 抗匹配电路104连接，把来自无线信号收发电路102的不平衡无线信 号转换成两个平衡无线信号并输出到阻抗匹配电路104。另外，在第九 实施方式中，也可以应用上述实施方式和变形例的结构。
图29是示出图28的平衡不平衡转换电路103P的结构的电路图。 在图29中，平衡不平衡转换电路103P包括+90度移相器103a和-90 度移相器103b。其中，+90度移相器103a为插入到不平衡端子Tl和 平衡端子T2之间的L型LC电路，经由不平衡端子Tl输入的无线信 号进行+90度移相后，输出到平衡端子T2。此外，-90度移相器103a 为插入到不平衡端子Tl和平衡端子T3之间的L型LC电路，经由不 平衡端子Tl输入的无线信号进行-90度移相后，输出到平衡端子T3。 另外，各移相器103a、 103b的电感器L11、 L12的电感L相等，电容 器Cll、 C12的电容C相等。平衡不平衡转换电路103P的设定频率fs 如下式所示。
数学式1 ■A =-p=
即，平衡不平衡转换电路103P的设定频率fs与由电感L和电容C 构成的LC电路的共振频率相等。另外， 一般来说，以平衡不平衡转换 电路103P的设定频率fs与通过天线装置收发的电波的频率相等的方式 设定电感L和电容C，然而在本实施方式中，优选的是，如下所述地 进行设定，以使平衡不平衡转换电路103P的设定频率fs (或者共振频 率)与所收发的电波的频率不同。图30 (a)是示出在图29的平衡不平衡转换电路103P中，流过 平衡端子T2的无线信号与流过平衡端子T3的无线信号之间的振幅差 Ad的频率特性的图表，图30 (b)是示出在图29的平衡不平衡转换电 路103P中，流过平衡端子T2的无线信号与流过平衡端子T3的无线信 号之间的相位差P d的频率特性的图表。
由图30 (a)可以明显看出，在设定频率fs与所收发的电波的频 率相等时(在图30 (a)中以虚线示出)，振幅差为OdB，然而离所收 发的电波的频率越远，振幅差Ad越大。此外，若通过调整电感L和电 容C使设定频率fs比所收发的电波的频率更低，则在所收发的电波的 频率下，平衡端子T2、 T3之间的振幅差Ad[db]为正(与连接导体105d、 105e的电流振幅相比，作为环形折返部的连接导体105f的电流振幅更 大)，若使设定频率fs比所收发的电波的频率高，则在所收发的电波 的频率下，平衡端子T2、 T3之间的振幅差Ad[db]为负(与连接导体 105d、 105e的电流振幅相比，作为环形折返部的连接导体105f的电流 振幅更小)。
此外，由图30 (b)可以明显看出，相位差Pd与设定频率fs的高 低无关，大致恒定为180度。由于平衡不平衡转换电路103P能够由可 以使用芯片部件的电感器和电容器构成电路，因此与一般的使用变压 器(transformer)的平衡不平衡转换电路相比，能够使电路小型化。
如上所述地构成的天线装置的动作除了平衡不平衡转换电路103P 的动作以外、与第一实施方式相同。此外，其电波的放射也与第一实 施方式相同。
图31是示出与向图28的微小环形天线元件105提供的两个无线 信号的振幅差Ad对应的XY平面的平均天线增益的图表。图31的图 表为频率426Mhz处的计算值。在图31中，在横轴的振幅差Ad[dB]为 正时，如参照图30所说明的，与两个供电点Ql、 Q2中的供电点Q2
46连接的、作为环形折返部的连接导体105f的电流振幅比与供电点Ql
连接的连接导体105d、 105e的电流振幅更大。此外，在振幅差Ad[dB] 为负时，与供电点Q2连接的、作为环形折返部的连接导体105f的电 流振幅比与供电点Ql连接的连接导体105d、 105e的电流振幅更小。
图32 (a)至(j)是示出向图28的微小环形天线元件105提供的 两个无线信号的振幅差Ad从-10dB变化到-ldB时的、XY平面的水平 偏振波成分的放射图案的图。图33 (a)至(k)是示出向图28的微小 环形天线元件105提供的两个无线信号的振幅差Ad从0dB变化到10dB 时的、XY平面的水平偏振波成分的放射图案的图。图34 (a)至(j) 是示出向图28的微小环形天线元件105提供的两个无线信号的振幅差 Ad从-10dB变化至l」-ldB时的、XY平面的垂直偏振波成分的放射图案 的图。图35 (a)至(k)是示出向图28的微小环形天线元件105提供 的两个无线信号的振幅差Ad从OdB变化到10dB时的、XY平面的垂 直偏振波成分的放射图案的图。
由图31的501、 502可以明显看出，振幅差Ad为-8dB或者2dB 时，垂直偏振波成分与水平偏振波成分的平均增益大致相同。此外， 由图32 (a)至图32 (j)和图33 (a)至图33 (k)可以明显看出，水 平偏振波成分与振幅差Ad无关、是无指向性的，天线增益也几乎不变。 此外，由图34 (a)至34 (j)可以明显看出，在振幅差Ad从-10dB到 -ldB时，垂直偏振波成分的指向性随着振幅差变化较大，不再是无指 向性的。进而，由图35 (a)至35 (k)可以明显看出，在振幅差Ad 从0dB到10dB时，保持无指向性，仅增益变化。
考虑到上述的图32至图35，在振幅差为2dB时，可以实现能够 与天线装置和导体板106之间的距离D无关地得到大致恒定的合成成 分的天线增益的天线装置。换言之，调整电感L和电容C并设定设定 频率fs，以使与两个供电点Q1、 Q2中的供电点Q2连接的、作为环形 折返部的连接导体105f的电流振幅增大、且使向微小环形天线元件105的两个供电点Q1、 Q2提供的信号的振幅差Ad为预定值，由此能够具
有无指向性，且能够将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线增 益设定为大致相同。
如上面所说明的，通过将平衡不平衡转换电路103P的设定频率设 定为远离天线装置所收发的电波的频率的值，能够以垂直偏振波成分 和水平偏振波成分的各天线增益大致相同的方式对平衡不平衡转换电 路103P输出的两个无线信号的振幅差Ad进行设定，从而能够与天线 装置和导体板106之间的距离D无关地、使合成成分的天线增益大致 恒定。特别是通过将平衡不平衡转换电路103P的设定频率设定为预定 值，来设定向环形天线元件105提供的两个无线信号的振幅差Ad，并 且通过以垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线增益大致相同的 方式进行设定，可以实现能够与天线装置和导体板106之间的距离D 无关地、得到大致恒定的合成成分的天线增益的天线装置。
第十实施方式
图36是示出本发明的第十实施方式的、具有微小环形天线元件 105、 205的天线装置的结构的立体图。第十实施方式的天线装置与图 10的第二实施方式的天线装置相比具有如下的不同点。
(l)取代供电电路103、203，分别具有平衡不平衡转换电路103P、 203P (平衡不平衡转换电路203P具有与平衡不平衡转换电路103P相 同的结构)。
另外，取代开关208，也可以具有图37 (a)和图37 (b)所示的 偏振波切换电路208A。
图37 (a)是示出图36的变形例的偏振波切换电路208A的结构 的电路图。图37 (a)中，偏振波切换电路208A包括基于经由控制信 号端子T44输入的切换控制信号Ss选择性地切换至触点a侧或者触点b侧的开关SWll、具有一次侧线圈261和二次侧线圈262的平衡-不平 衡变压器260。端子T41经由开关SWll的触点b侧与平衡-不平衡变 压器260的一次侧线圈261的一端连接，其另一端接地，并且经由开 关SWll的触点a侧与平衡-不平衡变压器260的二次侧线圈262的中 点连接，其两端分别与端子T42、 T43连接。在如上所述构成的偏振波 切换电路208A中，将开关SW11切换到触点a侧时，将经由端子T41 输入的无线信号以同相输出到端子T42、T43，另一方面，在将开关SW11 切换到触点b侧时，将经由T41输入的无线信号以反相输出到端子T42、 T43。 g卩，通过切换开关SWll，选择性地切换同相供电和反相供电。
图37 (b)是示出作为上述偏振波切换电路208A的变形例的偏振 波切换电路208Aa的电路图。在图37 (b)中，经由端子T41输入的 无线信号通过分配器270分配成两个无线信号后，其中一个无线信号 被输出到端子T42,并且输出到开关SW21。开关SW21、 SW22基于 经由端子T41输入的切换控制信号Ss，分别切换到触点a侧或者触点 b侦U。在切换到触点a侧时，来自分配器270的无线信号经由开关SW21 的触点a侧、+90度移相器273a和开关SW22的触点a侧输出到端子 T43。在切换到触点b侧时，来自分配器270的无线信号经由开关SW21 的触点b侧、-90度移相器273b和开关SW22的触点b侧输出到端子 T43。通过切换开关SW21、 SW22，能够选择性地切换+90度相位差供 电和-90度相位差供电。
图38是示出图36的天线装置靠近导体板106时两者的位置关系 和距离D的立体图。本实施方式的天线装置除了偏振波切换电路208A 的动作以外与第二实施方式的动作相同。
图39 (a)是示出向图36的微小环形天线元件105提供了无线信 号时，垂直偏振波成分的天线增益的最大值与水平偏振波成分的天线增 益的最大值大致相等时的、与距离D对应的、在与从天线装置朝向导 体板106的方向相反的方向上的合成天线增益的图表，图39 (b)是示说明书第44/72页
出向图36的微小环形天线元件205提供了无线信号时,垂直偏振波成分 的天线增益的最大值与水平偏振波成分的天线增益的最大值大致相等 时的、与距离D对应的、在与从天线装置朝向导体板106的方向相反 的方向上的合成天线增益的图表。
与第九实施方式相同地，在通过将平衡不平衡转换电路103P的设 定频率设定为预定值来设定向环形天线元件105提供的两个无线信号 的振幅差Ad，以将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线增益设 定为大致相同的情况下，如图39 (a)所示，在向环形天线元件105供 电时，与天线装置和导体板106之间的距离D无关地、可以得到大致 恒定的合成成分的天线增益。同样地，在通过将平衡不平衡转换电路 203P的设定频率设定为预定值来设定向环形天线元件205提供的两个 无线信号的振幅差Ad，以将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天 线增益设定为大致相同的情况下，如图39(b)所示，能够在向环形天 线元件205供电时，与天线装置和导体板106之间的距离D无关地、 可以得到大致恒定的合成成分的天线增益。
此外，与天线装置和导体板106的距离D无关，向微小环形天线 元件105供电时由天线装置放射的偏振波成分与向微小环形天线元件 205供电时由天线装置放射的偏振波成分具有正交关系。接地导体板 101的形状大致为正方形，并且微小环形天线元件105、 205的尺寸大 致相同，因此在向微小环形天线元件105供电时和向微小环形天线元 件205供电时，天线增益没有变化，仅偏振波变化90度，因此不会因 供电切换引起增益变动。
如上述所说明的，根据本实施方式，通过在XZ平面中以与微小 环形天线元件105正交的方向设置结构与微小环形天线元件105相同 的微小环形天线元件205，在天线装置和导体板106之间的距离D与 波长相比足够短时、或者为1/4波长的倍数时等情况下，当垂直水平两 偏振波成分中的一个偏振波成分大幅衰减时，通过利用偏振波切换电
50路208切换向微小环形天线元件105、 205的供电，使偏振波面变化90 度，从而能够抑制因通信姿势变动产生的偏振波面不一致所引起的增 益变动。
第十一实施方式
图40是示出本发明的第十一实施方式的、具有微小环形天线元件 105的天线装置的结构的立体图。第十一实施方式的天线装置与图28 的第九实施方式相比具有如下不同点。
(1)取代微小环形天线元件105，具有微小环形天线元件105A。 下面，对该不同点进行说明。
在图40中，微小环形天线元件105A具有
(a) 半环形天线部105aa，其为具有X轴方向的环形面和矩形形 状的一圈的环形天线部105a的左半部；
(b) 半环形天线部105ab，其为上述一圈的环形天线部105a的右
半部；
(c) 半环形天线部105ba，其为具有X轴方向的环形面和矩形形 状的一圈的环形天线部105b的左半部；
(d) 半环形天线部105bb，其为上述一圈的环形天线部105b的 右半部；
(e) —圈环形天线部105c，其具有X轴方向的环形面和矩形形
状；
(f) 连接导体105da，其与Z轴大致平行地设置，连接半环形天 线部105aa和半环形天线部105bb;
(g) 连接导体105db，其与Z轴大致平行地设置，连接半环形天 线部105ab和半环形天线部105ba;
(h) 连接导体105ea，其与Z轴大致平行地设置，连接半环形天 线部105bb和环形天线部105c;以及(i)连接导体105eb，其与Z轴大致平行地设置，连接半环形天 线部105ba和环形天线部105c。
另外，半环形天线部105aa的一端为供电点Ql，供电点Ql经由 供电导体151与阻抗匹配电路104连接。此外，半环形天线部105ab 的一端为供电点Q2，供电点Q2经由供电导体152与阻抗匹配电路104 连接。
接着，下面对微小环形天线元件105A的电流的流向进行说明。图 41是示出图40的微小环形天线元件105A的电流方向的立体图。由图 41可以明显看出，在半环形天线部105aa、 105ba和环形天线部105c 的左半部中流过相互相同的电流，在半环形天线部105ab、 105bb和环 形天线部105c的右半部中流过相互相同的电流。此外，在一对连接导 体105da、 105db上，通过该一对连接导体105da、 105db在距两个供电 点Ql、 Q2大致相等距离的位置处交叉地连接各两个半环形天线部，因 此该一对连接导体105da、 105db中流过相互反相的电流。进而，在一 对连接导体105ea、 105eb上，通过该一对连接导体105ea、 105eb在距 两个供电点Q1、Q2大致相等距离的位置处交叉地连接各两个半环形天 线部，因此该一对连接导体105ea、 105eb中流过相互反相的电流。
因此，本实施方式的天线装置的放射包括
(a) 与X轴平行设置的、来自半环形天线部105aa、 105ab、 105ba、 105bb、 105c的水平偏振波成分的放射；以及
(b) 与Z轴平行设置的、来自连接导体105da、 105db、 105ea、 105eb的垂直偏振波成分的放射。
图42是示出图40的天线装置靠近导体板106时两者的位置关系 和距离D的立体图。在图42中，如上所述，来自天线装置的电波的放 射包括来自微小环形天线元件105的与X轴平行的水平偏振波成分和 与Z轴平行的垂直偏振波成分的放射。在本实施方式中，在垂直偏振波成分的放射中，与图6 (b)相同地，在天线装置与导体板106的距 离D相对于波长足够短时，垂直偏振波成分的天线增益大幅度降低，
达到最小。在天线装置与导体板106的距离D为1/4波长的奇数倍时， 垂直偏振波成分的天线增益达到最大。在天线装置与导体板106的距 离D为1/4波长的偶数倍时，垂直偏振波成分的天线增益大幅度降低， 达到最小。此外，在水平偏振波成分的放射中，与图5 (b)相同地， 在天线装置与导体板106的距离D相对于波长足够短时，垂直偏振波 成分的天线增益达到最大。在天线装置与导体板106的距离D为1/4 波长的奇数倍时，垂直偏振波成分的天线增益大幅度降低，达到最小。 在天线装置与导体板106的距离D为1/4波长的偶数倍时，垂直偏振 波成分的天线增益达到最大。因此，在天线装置靠近导体板106时如 下动作在水平偏振波成分的天线增益降低时，垂直偏振波成分的天 线增益增大；在垂直偏振波成分的天线增益降低时，水平偏振波成分 的天线增益增大。
图43 (a)是示出与图40的连接导体105da、 105db (或者105ea、 105eb)的长度对应的、微小环形天线元件105A的XY平面的水平偏 振波成分的平均天线增益的图表，图43 (b)是示出与图40的连接导 体105da、 105db (或者105ea、 105eb)的长度对应的、微小环形天线 元件105A的XY平面的垂直偏振波成分的平均天线增益的图表。图44 (a)是示出与图40的连接导体105da、 105db间(或者连接导体105ea、 105eb之间)的距离对应的、微小环形天线元件105A的XY平面的水 平偏振波成分的平均天线增益的图表，图44 (b)是示出与图40的连 接导体105da、 105db间(或者连接导体105ea、 105eb之间)的距离对 应的、微小环形天线元件105A的XY平面的垂直偏振波成分的平均天 线增益的图表。这些图表是在频率426MHz下计算的。
由图43 (a)、图43 (b)、图44 (a)和图44 (b)可以明显看 出，若各连接导体(105da、 105db、 105ea、 105eb)的长度、 一对连接 导体(105da、 105db或者105ea、 105eb)之间的距离增加，则一对连
53接导体(105da、 105db或者105ea、 105eb)的相互反相的电流使各连 接导体产生的电波放射的抵消效果减弱，各连接导体的电波放射增大， 因此水平偏振波成分大致恒定，但是垂直偏振波成分增加。即，通过 将各连接导体(105da、 105db、 105ea、 105eb)的长度、 一对连接导体 (105da、 105db或者105ea、 105eb)之间的距离分别设定为预定值， 能够将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线增益设定为大致相 同。
如上面所说明的，微小环形天线元件105A的电波放射较强、调整 困难且受到接地导体板101的大小和形状较大影响，通过平衡不平衡 转换电路103P抑制从上述微小环形天线元件105A直接流到接地导体 板101的磁电流引起的放射，并且将微小环形天线元件105A的各部位 的尺寸设定为预定值，从而能够实现可以与天线装置和导体板106之 间的距离D无关地、得到大致恒定的合成成分的天线增益的天线装置。 此外，从连接导体105da、 105db、 105ea、 105eb放射的偏振波成分与 从半环形天线部105aa、 105ab、 105ba、 105bb和环形天线部105c放射 的偏振波成分具有相互正交的关系，因此具有垂直水平两偏振波成分， 能够得到偏振分集的效果。
第十二实施方式
图45是示出本发明的第十二实施方式的、具有微小环形天线元件 105A、 205A的天线装置的结构的立体图。第十二实施方式的天线装置 与图IO的第二实施方式的天线装置相比具有下面的不同点。
(1) 取代微小环形天线元件105，具有微小环形天线元件105A。
(2) 取代微小环形天线元件205，具有微小环形天线元件205A。
(3) 取代供电电路103，具有平衡不平衡转换电路103P。
(4) 取代供电电路203，具有平衡不平衡转换电路203P。
在图45中，微小环形天线元件205A具有(a) 半环形天线部205aa，其为具有Z轴方向的环形面和矩形形 状的一圈的环形天线部205a的左半部；
(b) 半环形天线部205ab，其为上述一圈的环形天线部205a的右
半部；
(c) 半环形天线部205ba，其为具有Z轴方向的环形面和矩形形 状的一圈的环形天线部205b的左半部；
(d) 半环形天线部205bb，其为上述一圈的环形天线部205b的 右半部；
(e) —圈环形天线部205c，其具有Z轴方向的环形面和矩形形
状；
(f) 连接导体205da，其与X轴大致平行地设置，连接半环形天 线部205aa和半环形天线部205bb;
(g) 连接导体205db，其与X轴大致平行地设置，连接半环形天 线部205ab和半环形天线部205ba;
(h) 连接导体205ea，其与X轴大致平行地设置，连接半环形天 线部205bb和环形天线部205c;以及
(i) 连接导体205eb，其与X轴大致平行地设置，连接半环形天 线部205ba和环形天线部205c。
另外，半环形天线部205aa的一端为供电点Q3，供电点Q3经由 供电导体251与阻抗匹配电路204连接。此外，半环形天线部205ab 的一端为供电点Q4，供电点Q4经由供电导体252与阻抗匹配电路204 连接。在本实施方式中，通过开关208切换向相互正交地设置的微小 环形天线元件105A和微小环形天线元件205A的供电，从而进行天线 分集。
图46是示出图45的天线装置靠近导体板106时两者的位置关系 和距离D的立体图。在图46中，向微小环形天线元件105A供电时的 电波放射与第十一实施方式相同。关于向微小环形天线元件205A供电 时的电波放射，由于在XZ平面中以与微小环形天线元件105A正交的方向设置微小环形天线元件205A，因此来自连接导体205da、 205db、 205ea、 205eb的电波放射以水平偏振波进行，来自半环形天线部205aa、 205ab、 205ba、 205bb和205c的电波放射以垂直偏振波进行。
与第十一实施方式相同地，在将微小环形天线元件105A的各部位 的尺寸设定为预定值而将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线 增益设定为大致相同的情况下，当向环形天线元件105A供电时，能够 与天线装置和导体板106之间的距离D无关地、得到的恒定的合成偏 振波成分的天线增益。同样地，在将微小环形天线元件205A的各部位 的尺寸设定为预定值而将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线 增益设定为大致相同的情况下，当向环形天线元件205A供电时，能够 与天线装置和导体板106之间的距离D无关地、得到恒定的合成偏振 波成分的天线增益。此外，与天线装置和导体板106之间的距离D无 关，向微小环形天线元件105A供电时由天线装置放射的偏振波成分与 向微小环形天线元件205A供电时由天线装置放射的偏振波成分具有 正交关系。
如上面所说明的，根据本实施方式，能够与天线装置和导体板106 之间的距离D无关地、得到恒定的合成偏振波成分的天线增益，进而， 通过在XZ平面中以与微小环形天线元件105A正交的方向设置结构与 微小环形天线元件105A相同的微小环形天线元件205A，在天线装置 与导体板106的距离D相对于波长足够短时或者是1/4波长的倍数时 等情况下，当垂直水平两偏振波中一方大幅衰减时，由于微小环形天 线元件105A和微小环形天线元件205A的偏振波面具有正交关系，因 此能够得到偏振分集的效果。
第十三实施方式
图47是示出本发明的第十三实施方式的、具有微小环形天线元件 105A、 205A的天线装置的结构的立体图。第十三实施方式的天线装置 与图45的第十二实施方式相比具有如下的不同点。(1)取代开关208，具有90度相位差分配器272。
在如上所述地构成的天线装置中，分别通过90度相位差分配器 272以卯度相位差对微小环形天线元件105A、 205A供电。此外，由 于微小环形天线元件105A和微小环形天线元件205A的偏振波面具有 正交关系，所以即使微小环形天线元件105A、 205A与导体板106的距 离D改变，也会产生垂直偏振波成分和水平偏振波成分。因此，天线 装置与导体板106的距离D无关地放射恒定的圆偏振波的电波。
如上面所说明的，根据本实施方式，能够与天线装置和导体板106 之间的距离D无关地、得到偏振分集效果，进而，无需根据来自无线 信号收发电路102的控制信号进行开关208的切换动作。
第十四实施方式
图48是示出本发明的第十四实施方式的、具有微小环形天线元件 105B的天线装置的结构的立体图。第十四实施方式的天线装置与图40 的第十一实施方式相比具有如下的不同点。
(1)取代微小环形天线元件105A，具有图2 (b)的微小环形天 线元件105B。
下面，对该不同点进行说明。
在图48中，半环形天线部105aa的一端为供电点Ql，供电点Ql 经由供电导体151与阻抗匹配电路104连接。此外，半环形天线部105ab 的一端为供电点Q2，供电点Q2经由供电导体152与阻抗匹配电路104 连接。天线元件105B由环形的中心轴相互平行、且环形的巻绕方向相 互反向的右巻绕微小环形天线105Ba和左巻绕微小环形天线105Bb构 成，微小环形天线元件105Ba、 105Bb的前端之间连接起来。图49是示出图48的微小环形天线元件105B的电流方向的立体图。由图49可以明显看出，在半环形天线部105aa、 105ab、 105ba、105bb和环形天线部105c中均流过顺时针方向的电流。此外，在一对连接导体161、 163和一对连接导体162、 164中分别流过相互反相的电流。
图50是示出图48的天线装置靠近导体板106时两者的位置关系和距离D的立体图。具有微小环形天线元件105B的天线装置的电波放射包括
(a) 与X轴平行设置的、来自微小环形天线元件105B的半环形天线部105aa、 105ab、 105ba、 105bb以及环形天线部105c的水平偏振
波成分的放射；以及
(b) 与Z轴平行设置的、来自微小环形天线元件105B的连接导体161-164的垂直偏振波成分的放射。
在本实施方式的垂直偏振波成分的放射中，与上述实施方式相同地，在天线装置与导体板106之间的距离D相对于波长足够短时，垂直偏振波成分的天线增益大幅度降低，达到最小。在天线装置与导体板106的距离D为1/4波长的奇数倍时，垂直偏振波成分的天线增益达到最大。在天线装置与导体板106的距离D为1/4波长的偶数倍时，垂直偏振波成分的天线增益大幅度降低，达到最小。
此外，在水平偏振波成分的放射中，与上述实施方式相同地，在天线装置与导体板106的距离D相对于波长足够短时，垂直偏振波成分的天线增益达到最大。在天线装置与导体板106的距离D为1/4波长的奇数倍时，垂直偏振波成分的天线增益大幅度降低，达到最小。在天线装置与导体板106的距离D为1/4波长的偶数倍时，垂直偏振波成分的天线增益达到最大。因此，天线装置在靠近导体板106时如下动作在水平偏振波成分的天线增益降低时，垂直偏振波成分的天线增益增大；在垂直偏振波成分的天线增益降低时，水平偏振波成分的天线增益增大。
在本实施方式中，通过将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线增益设定为大致相同，使合成成分与天线装置和导体板106之间的距离D无关地大致恒定。由于天线元件105B由平衡不平衡转换电路103P进行平衡供电，因此因直接从天线元件105b流到接地导体板101的电流引起的电波放射非常小。由于来自接地导体板101的电波放射主要是由来自天线元件105的电波放射在接地导体板101中产生的感应电流所引起的放射，因此来自接地导体板101的电波放射比来自天线装置105的电波放射小。来自天线装置整体的电波放射以天线元件105的电波放射为主。
因此，通过将天线元件105B的各部位的尺寸设定为预定值，能够将由天线装置放射的垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线增益设定为大致相同。对于来自连接导体161、 162的电波放射，若连接导体161、 162的长度、或者连接导体161、 162之间的距离增加，则由于流过相互反相的电流而产生的放射相互抵消的效果减弱，因此该电波放射增大。g卩，在从天线装置放射的水平偏振波成分保持大致恒定的同时，垂直偏振波成分增大。这种情况对于连接导体163、 164也是相同的。通过将连接导体161-164的长度、连接导体161、 163之间的距离、连接导体162、 164之间的距离的值设定为预定值，从而能够将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线增益设定为大致相同。
如上面所说明的，根据本实施方式，天线元件105B的电波放射较强、调整困难且受到接地导体板101的大小和形状较大影响，通过平衡不平衡转换电路103P抑制从上述天线元件105B直接流到接地导体板101的电流所引起的放射，并且将天线元件105B的各部位的尺寸设定为预定值，从而能够实现可以与天线装置和导体板106之间的距离D无关地、得到大致恒定的合成成分的天线增益的天线装置。此外，由
59于连接导体161-164的偏振波成分与半环形天线部105aa、 105ab、105ba、 105bb和环形天线部105c的偏振波成分具有正交关系，因此该天线装置具有垂直水平两偏振波成分，能够得到偏振分集的效果。
第十五实施方式
图51是示出本发明的第十五实施方式的、具有微小环形天线元件105B、 205B的天线装置的结构的立体图。第十五实施方式的天线装置与图45的第十二实施方式的天线装置相比具有下面的不同点。
(1) 取代微小环形天线元件105A，具有微小环形天线元件105B。
(2) 取代微小环形天线元件205A，具有微小环形天线元件205B。
下面，对该不同点进行说明。
在图51中，微小环形天线元件205B与图2 (b)的微小环形天线元件105B相同地包括
(a) 各巻绕半圈的半环形天线部205aa、 205ab，它们分别由大致呈矩形形状的三条边构成，形成于与Z轴大致平行的大致同一面上；
(b) 各巻绕半圈的半环形天线部205ba、 205bb，它们分别由大致呈矩形形状的三条边构成，形成于与Z轴大致平行的大致同一面上；
(c) 一圈环形天线部205c，其，为具有与Z轴大致平行的环形面的矩形形状；以及
(d) 连接导体261，其包括分别依次大致以直角折弯连接起来的与X轴大致平行地设置的连接导体部261a、与Y轴大致平行地设置的连接导体部261b以及与X轴大致平行地设置的连接导体部261c，并且该连接导体261将半环形天线部205aa和半环形天线部205ba连接起来；
(e) 连接导体262，其包括分别依次大致以直角折弯连接起来的与X轴大致平行地设置的连接导体部262a、与Y轴大致平行地设置的连接导体部262b以及与X轴大致平行地设置的连接导体部262c，并且该连接导体262将半环形天线部205ba和环形天线部205c连接起来；
(f) 连接导体263，其包括分别依次大致以直角折弯连接起来的与X轴大致平行地设置的连接导体部263a、与Y轴大致平行地设置的连接导体部263b以及与X轴大致平行地设置的连接导体部263c，并且该连接导体263将半环形天线部205ab和半环形天线部205bb连接起来；以及
(g) 连接导体264，其包括分别依次大致以直角折弯连接起来的与X轴大致平行地设置的连接导体部264a、与Y轴大致平行地设置的连接导体部264b以及与X轴大致平行地设置的连接导体部264c，并且该连接导体264将半环形天线部205bb和环形天线部205c连接起来。
艮P，微小环形天线元件205B如下构成将各环形的中心轴相互平行、且环形巻绕方向相反的右巻绕微小环形天线205Ba和左巻绕微小环形天线205Bb的前端之间连接起来。
在如上所述地构成的天线装置中，通过开关208切换对微小环形天线元件105B和微小环形天线元件205B的供电，从而进行天线分集。
图52是示出图51的天线装置靠近导体板106时两者的位置关系和距离D的立体图。在图52中，向微小环形天线元件105B供电时的电波放射与第十四实施方式相同。关于向微小环形天线元件205B供电时的电波放射，由于在XZ平面中以与微小环形天线元件105B正交的方向设置微小环形天线元件205B，因此来自连接导体261-264的电波放射以水平偏振波进行，来自半环形天线部205aa、 205ab、 205ba、 205bb和环形天线部205c的电波放射以垂直偏振波进行。
与第十四实施方式相同地，在将微小环形天线元件105B的各部位的尺寸设定为预定值，以将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线增益设定为大致相同的情况下，当向环形天线元件105B供电时，能够与天线装置和导体板106之间的距离D无关地、得到大致恒定的合成成分的天线增益。同样地，在将微小环形天线元件205B的各部位的
61尺寸设定为预定值，以将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的各天线增益设定为大致相同的情况下，当向环形天线元件205B供电时，能够
与天线装置和导体板106之间的距离D无关地、得到大致恒定的合成成分的天线增益。此外，与天线装置和导体板106之间的距离D无关，向微小环形天线元件105B供电时由天线装置放射的偏振波成分与向微小环形天线元件205B供电时由天线装置放射的偏振波成分具有正交关系。
如上面所说明的，根据本实施方式，能够与天线装置和导体板106之间的距离D无关地、得到大致恒定的合成成分的天线增益，进而，通过在XZ平面中以与微小环形天线元件105B正交的方向设置结构与微小环形天线元件105B相同的微小环形天线元件205B，在天线装置与导体板106之间的距离D相对于波长足够短时或者是1/4波长的倍数时等情况下，即使垂直水平两偏振波中的一方大幅衰减时，由于微小环形天线元件105B、 205B的各偏振波面相互具有正交关系，因此能够得到偏振分集的效果。
第十六实施方式
图53是示出本发明的第十六实施方式的、具有微小环形天线元件105B、 205B的天线装置的结构的立体图。第十六实施方式的天线装置与图51的第十五实施方式相比具有下面的不同点。
(1)取代开关208，具有90度相位差分配器272。
如上所述地构成的天线装置除了微小环形天线元件105B、 205B的动作以外，与图47的第十三实施方式的天线装置具有相同的作用效果。因此，根据本实施方式，能够与天线装置和导体板106之间的距离D无关地、得到偏振分集效果，进而，能够无需根据来自无线信号收发电路102的控制信号进行开关208的切换动作。第十七实施方式
图54是示出本发明的第十七实施方式的、包括认证密匙用天线装
置100和对象设备用天线装置300的天线系统的结构的立体图和方框图。在图54中，天线系统包括认证密匙用天线装置100和对象设备用天线装置300。认证密匙用天线装置100具有使用者手持进行无线通信的功能，例如是第一实施方式的天线装置，也可以是其他实施方式的天线装置。对象设备用天线装置300具有无线通信功能，与认证密匙用天线装置100进行无线通信。对象设备用天线装置300包括无线信号收发电路301、水平偏振波天线303、垂直偏振波天线304以及根据切换控制信号Ss选择性地切换天线303、 304的开关302。另外，导体板106靠近认证密匙用天线装置IOO时的动作与第一实施方式相同。
图55 (a)是示出在图54的天线系统中，微小环形天线元件105的垂直偏振波成分的天线增益的最大值与水平偏振波成分的天线增益的最大值大致相等时的、与认证密匙用天线装置100和导体板106之间的距离D对应的、在与从认证密匙用天线装置100朝向导体板106的方向相反的方向上的合成天线增益的图表，图55 (b)是示出在图54的天线系统中，微小环形天线元件105的垂直偏振波成分的天线增益的最大值比水平偏振波成分的天线增益的最大值更大时的、与认证密匙用天线装置100和导体板106之间的距离D对应的、在与从认证密匙用天线装置100朝向导体板106的方向相反的方向上的合成天线增益的图表。另外，认证密匙用天线装置lOO放射的合成成分Com是垂直偏振波成分和水平偏振波成分的矢量和。
由图55 (a)可以明显看出，当垂直偏振波成分的天线增益比水平偏振波成分的天线增益高时，在认证密匙用天线装置100与导体板106的距离为1/4波长的奇数倍时，合成成分的天线增益达到最大。此外，如图55 (b)所示，在垂直偏振波成分的天线增益的最大值与水平偏振波成分的天线增益的最大值大致相同时，与认证密匙用天线装置100和导体板106之间的距离无关地、合成成分的天线增益大致恒定。由于微小环形天线元件105的全长在所收发的电波的一个波长以 下，并作为微小环形天线元件进行动作，因此增益非常小。在向微小
环形天线元件105进行不平衡供电时，与微小环形天线元件105的电 波放射相比，来自接地导体板101的磁电流所产生的电波放射较大， 认证密匙用天线装置100与导体板106之间的距离D和与导体板106 相反的方向上的认证密匙用天线装置100的增益的关系同图55 (b)相 同。另一方面，在向微小环形天线元件105进行平衡供电时，来自接 地导体板101的电波放射降低，来自微小环形天线元件105的电波放 射与来自接地导体板101的电波放射大致相同，认证密匙用天线装置 100与导体板106之间的距离D和与导体板106相反的方向上的认证 密匙用天线装置100的增益的关系同图55 (a)相同。
在认证密匙用天线装置100中，利用具有平衡-不平衡变压器1031 的供电电路103对微小环形天线元件105进行平衡供电，从而微小环 形天线元件105的垂直偏振波成分与水平偏振波成分的增益大致相同， 能够与认证密匙用天线装置100和导体板106之间的距离D无关地使 合成成分的天线增益大致恒定。
在图54的对象设备用天线装置300中，无线信号收发电路301生 成发送无线信号并输出，将所输入的接收无线信号解调。无线信号收 发电路301也可以仅为发送电路或者接收电路。此外，无线信号收发 电路301输出用于控制开关302的切换控制信号Ss。开关302基于切 换控制信号Ss使无线信号收发电路301与水平偏振波天线303和垂直 偏振波天线304中的一方连接。另外，也可以取代开关302而采用信 号分配器或者信号合成器。水平偏振波天线303例如为套筒天线或者 偶极天线等线状天线，与X轴平行地设置。垂直偏振波天线304例如 为套筒天线或者偶极天线等线状天线，与Z轴平行地设置。
在如上所述地构成的对象设备用天线装置300中，例如利用开关302选择性地切换到接收下述无线信号中、具有较大接收电力的无线信 号通过水平偏振波天线203接收的来自认证密匙用天线装置100的 电波的无线信号；以及通过垂直偏振波天线204接收的来自认证密匙 用天线装置100的电波的无线信号。
认证密匙用天线装置100随着其与导体板106的距离D不同，所 放射的偏振波成分也变化。当认证密匙用天线装置100与导体板106 的距离D相对于波长足够短时或者为1/4波长的倍数时，较强烈地放 射垂直偏振波和水平偏振波中的任一方。即，在对象设备用天线装置 300可接收的电波的偏振波成分与认证密匙用天线装置100放射的偏振 波成分不一致时，认证密匙用天线装置100的天线增益劣化。通过使 对象设备用天线装置300具有水平偏振波天线203和垂直偏振波天线 204，能够接收垂直水平两偏振波的电波，从而能够与认证密匙用天线 装置100和导体板106之间的距离D无关地、接收强度大致恒定的电 波。
如上面所说明的，根据本实施方式，利用具有平衡-不平衡变压器 1031的供电电路103向微小环形天线元件105进行平衡供电，使来自 微小环形天线元件105的水平偏振波成分的放射和垂直偏振波成分的 放射大致相同，由此能够使认证密匙用天线装置IOO随其与导体板106 的距离D引起的增益变动减小。此外，通过使对象设备用天线装置300 具有水平偏振波天线203和垂直偏振波天线204，即使由于与导体板 106之间的距离D发生变化而使认证密匙用天线装置100放射的偏振 波成分变化，也能够使对象设备用天线装置300以恒定的强度接收电 波。能够防止对象设备用天线装置300与认证密匙用天线装置100的 偏振波成分不一致引起的认证密匙用天线装置100的天线增益劣化。 此外，通过使对象设备用天线装置300具有水平偏振波天线203和垂 直偏振波天线204，能够得到偏振分集的效果，可以避免衰减的影响。
如上面所说明的，根据本实施方式，能够提供一种包括认证密匙用天线装置100和对象设备用天线装置300的天线系统，因与导体板
106之间的距离D引起的认证密匙天线增益的变动小，且能够避免衰
减的影响。因而，例如，本发明的天线系统能够应用于由需要确保取 决于距离的安全性的设备构成的天线系统。
第十八实施方式
图56是示出本发明的第十八实施方式的、具有微小环形天线元件 105C的天线装置的结构的立体图。第十八实施方式的天线装置与图48 的第十四实施方式相比具有下面的不同点。
(1) 取代微小环形天线元件105B，具有微小环形天线元件105C。
(2) 取代平衡不平衡转换电路103P和阻抗匹配电路104，具有 分配器103Q、振幅相位转换器103R以及阻抗匹配电路104A、 104B。
下面，对这些不同点进行说明。
在图56中，微小环形天线元件105C与微小环形天线元件105B 相比具有以下不同点。
(a) 环形天线部105c分成左半部的半环形天线部105ca和右半 部的半环形天线部105cb两部分。
(b) 半环形天线部105ca在巻绕一圈后经由与Z轴大致平行的连 接导体165与供电点Qll连接，供电点Qll经由供电导体153与阻抗 匹配电路104A连接。另外，半环形天线部105aa的一端的供电点Ql 经由供电导体151与阻抗匹配电路104A连接。
(c) 半环形天线部105cb在巻绕一圈后经由与Z轴大致平行的连 接导体166,与供电点Q12连接，供电点Q12经由供电导体154与阻抗 匹配电路104B连接。另外，半环形天线部105ab的一端的供电点Q2 经由供电导体152与阻抗匹配电路104B连接。阻抗匹配电路104A、 104B具有图1的阻抗匹配电路104的阻抗匹配功能，对微小环形天线 元件105C的供电点Ql、 Q2、 Qll、 Q12施加不平衡无线信号。(d)由半环形天线部105aa、 105ba、 105ca构成左半部的右巻绕 微小环形天线105Ca，由半环形天线部105ab、 105bb、 105cb构成右半 部的左巻绕微小环形天线105Cb。 g卩，微小环形天线元件105C由右巻 绕微小环形天线105Ca和左巻绕微小环形天线105Cb构成。
在图56中，分配器103Q把来自无线信号收发电路102的发送无 线信号分配成两个信号并输出到振幅相位转换器103R和阻抗匹配电路 104B。振幅相位转换器103R具有振幅可变功能和移相器功能，将输入 的无线信号的振幅和相位中的至少一方转换成预定值，并输出到阻抗 匹配电路104A。
在本实施方式中，当分别向右巻绕微小环形天线105Ca和左巻绕 微小环形天线105Cb进行平衡供电时(变形例)，阻抗匹配电路104A、 104B除了进行阻抗匹配处理以外还进行不平衡-平衡变换处理。右巻绕 微小环形天线105Ca沿顺时针方向以螺旋状巻绕，其环形面与接地导 体板101的表面大致垂直地设置，其两个供电点Q1、 Qll与阻抗匹配 电路104A连接。此外，左巻绕微小环形天线105Cb沿左旋方向以螺旋 状巻绕，其环形面与接地导体板101的表面大致垂直地设置，其两个 供电点Q2、 Q12与阻抗匹配电路104B连接。另外，右巻绕微小环形 天线105Ca和左巻绕微小环形天线105Cb各自的长度分别为与图1的 微小环形天线元件105相同的微小长度。
图57是示出图56的天线装置靠近导体板106时两者的位置关系 和距离D的立体图。天线装置的电波放射由右巻绕微小环形天线105Ca 和左巻绕微小环形天线105Cb进行，并且包括
(1) 由在连接导体161-166中沿Z轴方向流动的电流产生的垂直 偏振波成分；以及
(2) 由各半环形天线部105aa、 105ab、 105ba、 105bb、 105ca、 105cb的在X轴方向和Y轴方向上以环形形状流动的电流产生的水平 偏振波成分。
67如图57所示，在导体板106从Y轴方向靠近天线装置时，放射垂 直偏振波成分的Z轴方向的部位与导体板106平行，因此天线装置与 导体板106之间的距离D和与导体板106相反的方向上的天线装置的 垂直偏振波成分的天线增益的关系，与第一实施方式的图6 (b)相同 地，当天线装置与导体板106的距离D相对于波长足够短时，垂直偏 振波成分的天线增益大幅度降低，达到最小。在天线装置与导体板106 的距离D为1/4波长的奇数倍时，垂直偏振波成分的天线增益达到最 大。此外，在天线装置与导体板106之间的距离D为1/4波长的偶数 倍时，垂直偏振波成分的天线增益大幅度降低，达到最小。
此外，由于放射水平偏振波成分的X轴方向和Y轴方向的部位所 形成的环形面与导体板106垂直，因此天线装置与导体板106之间的 距离D和与导体板106相反的方向上的天线装置的水平偏振波成分的 天线增益的关系，与第一实施方式的图5 (b)相同地，在天线装置与 导体板106之间的距离D相对于波长足够短时，水平偏振波成分的天 线增益达到最大。此外，在天线装置与导体板106的距离D为1/4波 长的奇数倍时，水平偏振波成分的天线增益大幅度降低，达到最小。 进而，在天线装置与导体板106的距离D为1/4波长的偶数倍时，水 平偏振波成分的天线增益达到最大。
因此，天线装置在靠近导体板106时如下动作在水平偏振波成 分的天线增益降低时，垂直偏振波成分的天线增益增大；在垂直偏振 波成分的天线增益降低时，水平偏振波成分的天线增益增大。
图58是示出对图56的右巻绕微小环形天线元件105Ca和左巻绕 微小环形天线元件105Cb以同相进行无线信号的不平衡供电时的微小 环形天线元件105C的电流方向的立体图。由图58可以明显看出，在 同相供电时，由于放射水平偏振波的部位、即右巻绕微小环形天线 105Ca和左巻绕微小环形天线105Cb所形成的环形中流过的电流，其
68旋转方向彼此相反，因此水平偏振波成分降低。此外，由于放射垂直 偏振波的部位、即右巻绕微小环形天线105Ca和左巻绕微小环形天线 105Cb的Z轴方向部位中流过的电流，它们的方向相互相同，因此垂
直偏振波成分增大。
图59是示出对图56的右巻绕微小环形天线元件105Ca和左巻绕 微小环形天线元件105Cb以反相进行无线信号的不平衡供电时的微小 环形天线元件105C的电流方向的立体图。由图59可以明显看出，在 反相供电时，连接导体165、 166在接地导体板106短路并进行供电。
图60是示出与向图56的右巻绕微小环形天线元件105Ca和左巻 绕微小环形天线元件105Cb施加的两个无线信号的相位差对应的、水 平偏振波成分和垂直偏振波成分的XY平面的平均天线增益的图表。该 图表为频率426MHz下的计算值。由图60可以明显看出，通过改变分 别向右巻绕微小环形天线105Ca和左巻绕微小环形天线105Cb提供的 两个无线信号的相位差Pd和振幅差Ad中的至少一方，能够使垂直偏 振波成分和水平偏振波成分的天线增益变化，此外，通过将相位差Pd 设定为110度左右，能够将偏振波成分调整为大致相同。
如上面所说明的，根据本实施方式，通过将分别向右巻绕微小环 形天线105Ca和左巻绕微小环形天线105Cb提供的两个无线信号的相 位差Pd和振幅差Ad设定为预定值，能够将垂直偏振波成分和水平偏 振波成分的天线增益设定为大致相同，由此，能够实现与天线装置和 导体板106之间的距离D无关地、得到大致恒定的合成成分的天线增 益的天线装置。
第十九实施方式
图61是示出本发明的第十九实施方式的、具有微小环形天线元件 105C、 205C的天线装置的结构的立体图。第十九实施方式的天线装置 与图51的第十五实施方式的天线装置相比具有下述的不同点。(1) 取代微小环形天线元件105B，具有微小环形天线元件105C。
(2) 取代微小环形天线元件205B，具有与微小环形天线元件105C 结构相同、且设置成微小环形天线元件105C与其环形轴正交的微小环 形天线元件205C。
(3) 取代平衡不平衡转换电路103P和阻抗匹配电路104，具有 分配器103Q、振幅相位转换器103R和阻抗匹配电路104A、 104B。
(4) 取代平衡不平衡转换电路203P和阻抗匹配电路204,具有 分别与分配器103Q、振幅相位转换器103R和阻抗匹配电路104A、104B 结构相同的分配器203Q、振幅相位转换器203R和阻抗匹配电路204A、 204B。
(5) 取代开关208，具有图36的偏振波切换电路208A。 下面，对这些不同点进行说明。
在图61中，微小环形天线元件205C包括半环形天线部205aa、 205ab、 205ba、 205bb、 205ca、 205cb和连接导体161-166，具有供电 点Q3、 Q13、 Q4、 Q14。供电点Q3、 Q13分别经由供电导体251 、 253 与阻抗匹配电路204A连接，供电点Q4、 Q14分别经由供电导体252、 254与阻抗匹配电路204B连接。进而，分配器203Q将从无线信号收 发电路102经由偏振波切换电路208A输入的发送无线信号分配成两个 信号后，输出到振幅相位转换器203R和阻抗匹配电路204B。振幅相 位转换器203R将输入的无线信号的振幅和相位中的至少一方转换成预 定值，并输出到阻抗匹配电路204A。
图62 (a)是示出在图61的天线系统中，在向微小环形天线元件 105C的右巻绕微小环形天线元件105Ca和左巻绕微小环形天线元件 105Cb提供了无线信号时，微小环形天线元件105C的垂直偏振波成分 的天线增益的最大值与水平偏振波成分的天线增益的最大值大致相等 时的、与天线装置和导体板106之间的距离D对应的、在与从天线装 置朝向导体板106的方向相反的方向上的合成天线增益的图表，图62(b)是示出在图61的天线系统中，在向微小环形天线元件205C的右
巻绕微小环形天线元件205Ca和左巻绕微小环形天线元件205Cb提供 了无线信号时，微小环形天线元件205C的垂直偏振波成分的天线增益 的最大值与水平偏振波成分的天线增益的最大值大致相等时的、与天 线装置和导体板106之间的距离D对应的、在与从天线装置朝向导体 板106的方向相反的方向上的合成天线增益的图表。
与第十八实施方式相同地，在通过将分别向右巻绕微小环形天线 105Ca和左巻绕微小环形天线105Cb提供的两个无线信号的相位差Pd 和振幅差Ad设定为预定值，将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的天 线增益设定为大致相同的情况下，如图62(a)所示，当向右巻绕微小 环形天线105Ca和左巻绕微小环形天线105Cb供电时，能够与天线装 置和导体板106之间的距离D无关地、得到大致恒定的合成成分的天 线增益。同样地，在通过将分别向右巻绕微小环形天线205Ca和左巻 绕微小环形天线205Cb提供的两个无线信号的相位差Pd和振幅差Ad 设定为预定值，将垂直偏振波成分和水平偏振波成分的天线增益设定 为大致相同的情况下，如图62 (b)所示，当向右巻绕微小环形天线 205Ca和左巻绕微小环形天线205Cb供电时，能够与天线装置和导体 板106之间的距离D无关地、得到大致恒定的合成成分的天线增益。 此外，与天线装置和导体板106之间的距离D无关，向右巻绕微小环 形天线105Ca和左巻绕微小环形天线105Cb供电时由天线装置放射的 偏振波成分与向右巻绕微小环形天线205Ca和左巻绕微小环形天线 205Cb供电时由天线装置放射的偏振波成分具有正交关系。
接地导体板101的形状大致为正方形，并且右巻绕微小环形天线 105Ca和左巻绕微小环形天线105Cb、以及右巻绕微小环形天线205Ca 和左巻绕微小环形天线205Cb的尺寸大致相同，因此在向右巻绕微小 环形天线105Ca和左巻绕微小环形天线105Cb供电时和向右巻绕微小 环形天线205Ca和左巻绕微小环形天线205Cb供电时，天线增益不变， 仅偏振波变化90度，因此不会因偏振波切换电路208A切换偏振波而产生增益变动。
如上面所说明的，根据本实施方式，通过在XZ平面中以与右巻
绕微小环形天线105Ca和左巻绕微小环形天线105Cb正交的方向设置 与右巻绕微小环形天线105Ca和左巻绕微小环形天线105Cb具有相同 结构的右巻绕微小环形天线205Ca和左巻绕微小环形天线205Cb，即 使在天线装置与导体板106的距离D相对于波长足够短时或者为1/4 波长的倍数时等情况下，垂直水平两偏振波成分中的一方大幅度衰减 时，也可以利用偏振波切换电路208A切换对右巻绕微小环形天线 105Ca和左巻绕微小环形天线105Cb以及对右巻绕微小环形天线205Ca 和左巻绕微小环形天线205Cb的供电，使偏振波面变化90度，由此能 够抑制因通信姿势变动产生的偏振波面不一致而引起的增益变动。
实施例1
在实施例1中，下面对与环形间隔对应的放射变化进行的模拟及 其结果进行说明。
图63是示出在本实施方式的实施例1中，对与环形间隔对应的放 射变化的模拟以及用于得到其模拟结果的微小环形天线元件105的结 构的立体图。在图63中，105f为微小环形天线元件105的所谓环形折 返部即连接导体，We为微小环形天线元件105的元件宽度，Gl为环形 间隔。
图64 (a)是示出在实施例1的微小环形天线元件中，元件宽度 We和偏振波变化时的与环形间隔对应的平均天线增益的图表，图64 (b)是示出在实施例1的微小环形天线元件中，偏振波变化时的与环 形折返部的长度对应的平均天线增益的图表，图64 (c)是示出在实施 例1的微小环形天线元件中，偏振波变化时的与环形折返部的长度对 应的平均天线增益的图表。此外，图65 (a)是示出在实施例1的微小 环形天线元件中，偏振波变化时的与环形面积和环形间隔之比对应的平均天线增益的图表，图65 (b)是示出在实施例1的微小环形天线元 件中，偏振波变化时的与环形面积和环形间隔之比对应的平均天线增
益的图表。进而，图66 (a)是示出在实施例1的微小环形天线元件中，
偏振波变化时的与环形面积和环形折返部的长度之比对应的平均天线
增益的图表，图66 (b)是示出在实施例1的微小环形天线元件中，偏 振波变化时的与环形面积和环形折返部的长度之比对应的平均天线增 益的图表。
由图64 (a)可以明显看出，若环形面积固定，则随着环形间隔的 增加，水平偏振波成分H恒定，仅垂直偏振波成分V单调增加。此外， 由图65 (a)和图65 (b)可以明显看出，在环形面积与环形间隔之比 为6至7左右时，水平偏振波成分H与垂直偏振波成分V大致相同， 是最为优选的。例如，在受结构制约不能设置环形间隔，而是垂直偏 振波成分V比水平偏振波成分H小时，能够通过改变平衡供电的相位 差和振幅差，使垂直偏振波成分V增大。进而，由图64 (a)可以明显 看出，若环形间隔增大，则水平偏振波成分H恒定，即使元件宽度改 变，垂直偏振波成分V单调增加的形式也不会变化。此外，由元件宽 度引起的放射效率的增加对于微小环形天线和线状天线是不同的，因 此不能够单纯地以环形面积和环形折返部之比表示水平偏振波成分H 与垂直偏振波成分V之比。
实施例2
在实施例2中，下面说明通过螺旋巻绕微小环形天线元件105的 圈数对水平偏振波成分和垂直偏振波成分进行调整的方法。
图67 (a)是示出与本实施方式的实施例2的微小环形天线元件 105 (螺旋线圈形状的微小环形天线元件)的圈数对应的、与水平偏振 波相关的XY平面的平均天线增益的图表，图67 (b)是示出与本实施 方式的实施例2的微小环形天线元件105(螺旋线圈形状的微小环形天 线元件)的圈数对应的、与垂直偏振波相关的XY平面的平均天线增益
73的图表。由图67 (a)和图67 (b)可以明显看出，通过改变微小环形 天线元件105的圈数，能够对水平偏振波成分和垂直偏振波成分的平 衡进行调整。
实施例3
在实施例3中，下面对第一至第三实施方式的微小环形天线元件 105中，使振幅差Ad和相位差Pd双方变化的情况进行说明。
图68是示出在第一至第三实施方式的实施例3的微小环形天线元 件中，与振幅差Ad对应的平均天线增益的图表。此外，图69是示出 在第一至第三实施方式的实施例3的微小环形天线元件中，与相位差 Pd对应的平均天线增益的图表。进而，图70是示出在第一至第三实施 方式的实施例3的微小环形天线元件中，与振幅差Ad和偏振波变化时 的相位差Pd对应的平均天线增益的图表。由图68至图70可以明显看 出，通过使振幅差Ad和相位差Pd中的至少一方变化，能够使各偏振 波成分的平均天线增益变化。
实施例4
在实施例4中，下面对阻抗匹配电路104的各种阻抗匹配方法进 行说明。由于微小环形天线元件105的放射电阻小，因此需要损失非 常小的阻抗匹配电路104。由于电感比电容器的损失大，因此用在阻抗 匹配电路104中时，放射效率劣化，天线增益大幅度降低。因此，优 选采用下面所示的阻抗匹配方法。
图71 (a)是示出本实施方式的实施例4的、采用第一阻抗匹配方 法的阻抗匹配电路104-1的构成的电路图，图71 (b)是示出图71 (a) 的第一阻抗匹配方法的史密斯圆图(Smith chart)。在图71 (a)中， 阻抗匹配电路104-1具有并联电容器Cp。如图71 (b)所示，将微小 环形天线元件105的输入阻抗Za通过并联电容器Cp使阻抗的虚部为 O而进行并联共振，形成阻抗Zbl后(601)，通过平衡-不平衡变压器1031的阻抗转换，能够将其阻抗匹配为输入阻抗Zc (602)。
图72 (a)是示出本实施方式的实施例4的、釆用第二阻抗匹配方 法的阻抗匹配电路104-2的结构的电路图，图72 (b)是示出图72 (a) 的第二阻抗匹配方法的史密斯圆图(Sm池chart)。在图72 (a)中， 阻抗匹配电路104-2具有两个串联电容器Csl、 Cs2。如图72 (b)所示， 将微小环形天线元件105的输入阻抗Za通过两个串联电容器Csl、Cs2 使阻抗的虚部为O而进行串联共振，形成阻抗Zb2后(611)，通过平 衡-不平衡变压器1031的阻抗转换，能够将其阻抗匹配为输入阻抗Zc (612)。
图73 (a)是示出本实施方式的实施例4的、采用第三阻抗匹配方 法的阻抗匹配电路104-3的构成的电路图，图73 (b)是示出图73 (a) 的第三阻抗匹配方法的史密斯圆图(Sm池chart)。在图73 (a)中， 阻抗匹配电路104-3具有并联电容器Cpll和两个串联电容器Csll、 Csl2。如图73 (b)所示，将微小环形天线元件105的输入阻抗Za通 过串联电容器Csll、 Csl2转换成阻抗Zb3后(621)，能够通过并联 电容器Cpll阻抗转换为阻抗Zc (622)。另外，也可以省略平衡-不平 衡变压器1031。
图74 (a)是示出本实施方式的实施例4的、采用第四阻抗匹配方 法的阻抗匹配电路104-4的构成的电路图，图74 (b)是示出图74 (a) 的第四阻抗匹配方法的史密斯圆图(Smith chart)。在图74 (a)中， 阻抗匹配电路104-4具有并联电容器Cp21和两个串联电容器Cs21、 Cs22。如图74 (b)所示，将微小环形天线元件105的输入阻抗Za通 过并联电容器Cp21转换成阻抗Zb4后(631)，能够通过串联电容器 Cs21、 Cs22阻抗转换成阻抗Zc (632)。另外，也可以省略平衡-不平 衡变压器1031。
图75是示出本实施方式的实施例4的、图71至图74的平衡-不平衡变压器(balun)的结构的电路图。在图75中，Zout为平衡侧阻抗， Zin为不平衡侧阻抗。其中，平衡-不平衡变压器的设定频率如下式所 示。
数学式2 丄=V《".7。 ,
数学式3
Wz'". z咖
数学式4 1
数学式5
厂^_
数学式6
在上面的实施例4中，能够应用下述的变形例。即，能够使用下 面的方法作为在图3和图4所示的供电点Ql、 Q2产生相位差的方法。
(A)通过使图72的串联电容器Csl、Cs2的电容值不是Csl=Cs2， 而是Csl,Cs2 (例如Csl〉Cs2)，能够具有相位差。
(B.)通过使图73的串联电容器Csll、 Csl2的电容值不是 Csll=Csl2，而是CslHCsl2 (例如Csll>Csl2)，能够具有相位差。
实施例5
在实施例5中，下面对第十七实施方式的天线系统中的天线最佳 高度进行说明。
76图76 (a)是示出在第十七实施方式的实施例5的、包括认证密匙 装置100和具有微小环形天线元件105的对象设备用天线装置300的 天线系统中，将两装置100、 300的各天线高度设置为大致相同时，与 两装置100、 300之间的距离D对应的接收电力的电波传播特性图；图 76 (b)是示出在第十七实施方式的实施例5的、包括认证密匙装置100 和具有半波长偶极天线的对象设备用天线装置300的天线系统中，将 两装置100、 300的各天线高度设置为大致相同时，与两装置100、 300 之间的距离D对应的接收电力的电波传播特性图。这些特性是通过在 个人计算机取出管理系统、学生看护系统、无密钥进入系统等中使用 的400MHz的活动标签系统(active tag system)得到的。
由图76 (a)和图76 (b)可以明显看出，天线的高度在收发高度 相同时最不容易受到指向性的影响，是优选的。此外，若在地面方向 上存在空点，则更不容易受到反射波的影响。进而，垂直偏振波更不 容易受到反射波的影响。此外，在使用线状天线时，适于在以垂直偏 振波天线收发的天线的高度大致相同时进行距离检测。这是因为，相 互不会受到指向性的影响，由于天线的空点效果和垂直偏振波的反射 系数小，反射波的影响最小。此外，在使用微小环形天线元件时，适 于在收发的天线的高度大致相同时进行距离检测，几乎不存在由偏振 波面引起的差。
实施方式总结
上面的实施方式能够分成以下三组。
<组1>一个微小环形天线元件实施方式的编号为1， 7-9， 11，
14， 18;
<组2>相互正交的两个微小环形天线元件实施方式的编号为2-6， 10， 12-13, 15-17， 19;以及
<组3>天线系统实施方式的编号为17。
77在上述组1的各实施方式中，也可以组合同一组的其他实施方式 中的构成要素而构成。而且，在上述组2中，可以使用组1中的各微 小环形天线元件，也可以组合同一组的其他实施方式中的构成要素而 构成。另外，在上述组3中，可以使用组1中的各微小环形天线元件。
工业实用性
如上面所详细描述的，根据本发明，可以实现能够与天线装置和 导体板的距离无关地得到大致恒定的增益、且能够防止通信质量降低 的天线装置。而且，能够实现如下的天线装置例如在认证通信时， 通过在抑制由上述微小环形天线元件放射的偏振波成分的天线增益降 低的同时，提高由上述连接导体放射的偏振波成分的天线增益，可以 实现通信质量比现有技术更高的天线装置。进而，即使在垂直偏振波、 水平偏振波中的一方大幅度衰减时，也能够得到偏振分集的效果。因 而，本发明的天线装置能够应用于例如搭载有需要确保取决于距离的 安全性的设备中的天线装置。
此外，根据本发明，可以实现如下的天线系统其包括认证密匙 用天线装置和对象设备用天线装置，并且因天线装置与导体之间的距 离引起的认证密匙的天线增益变动小，且能够避免衰减的影响。
权利要求
1. 一种天线装置，其包括微小环形天线元件，其具有预定的微小长度和两个供电点；以及平衡信号供电单元，其分别对上述微小环形天线元件的两个供电点提供具有预定的振幅差和预定的相位差的两个平衡无线信号，其特征在于，上述微小环形天线元件包括多个环形天线部，其具有预定的环形面，并放射与上述环形面平行的第一偏振波成分；以及至少一根连接导体，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上述多个环形天线部，并放射与上述第一偏振波成分正交的第二偏振波成分，该天线装置包括设定单元，该设定单元在上述天线装置靠近导体板的情况下，通过使上述天线装置与上述导体板的距离变化时的、上述第一偏振波成分的天线增益的最大值与上述第二偏振波成分的天线增益的最大值大致相同，与上述距离无关地、使上述第一偏振波成分和上述第二偏振波成分的合成成分大致恒定。
2. 根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，上述设定单元对上述振幅差和上述相位差中的至少一方进行设定，以使上述距离变化时的、上述第一偏振波成分的天线增益的最大值与上述第二偏振波成分的天线增益的最大值大致相同。
3. 根据权利要求l所述的天线装置，其特征在于，上述设定单元具有控制单元，该控制单元对上述振幅差和上述相位差中的至少一方进行控制，以使上述距离变化时的、上述第一偏振波成分的天线增益的最大值与上述第二偏振波成分的天线增益的最大值大致相同。
4. 根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于， 上述设定单元对上述微小环形天线元件的尺寸、上述微小环形天线元件的圈数和上述各环形天线部的间隔中的至少一方进行设定，以 使上述距离变化时的、上述第一偏振波成分的天线增益的最大值与上 述第二偏振波成分的天线增益的最大值大致相同。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的天线装置，其特征在于，上述微小环形天线元件包括与上述环形面平行地设置的第一环形 天线部、第二环形天线部和第三环形天线部，上述第一环形天线部包括分别巻绕半圈的第一半环形天线部和第 二半环形天线部，上述第二环形天线部包括分别巻绕半圈的第三半环形天线部和第 四半环形天线部，上述第三环形天线部巻绕一圈，并且该天线装置包括第一连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上述 第一半环形天线部和上述第四半环形天线部；第二连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上述 第二半环形天线部和上述第三半环形天线部；第三连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上述 第三环形天线部和上述第四半环形天线部；以及第四连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上述 第三环形天线部和上述第三半环形天线部，将上述第一半环形天线部的一端和上述第二半环形天线部的一端 作为两个供电点。
6. 根据权利要求1至4中任一项所述的天线装置，其特征在于， 上述微小环形天线元件包括与上述环形面平行地设置的第一环形天线部、第二环形天线部和第三环形天线部，上述第一环形天线部包括分别巻绕半圈的第一半环形天线部和第二半环形天线部，上述第二环形天线部包括分别巻绕半圈的第三半环形天线部和第四半环形天线部，上述第三环形天线部巻绕一圈， 并且该天线装置包括第一连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上述 第一半环形天线部和上述第三半环形天线部；第二连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上述 第三半环形天线部和上述第三环形天线部；第三连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上述 第二半环形天线部和上述第四半环形天线部；以及第四连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上述 第四半环形天线部和上述第三环形天线部，将上述第一半环形天线部的一端和上述第二半环形天线部的一端 作为两个供电点。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的天线装置，其特征在于，上述微小环形天线元件包括与上述环形面平行地设置的第一环形 天线部、第二环形天线部和第三环形天线部，上述第一环形天线部包括分别巻绕半圈的第一半环形天线部和第 二半环形天线部，上述第二环形天线部包括分别巻绕半圈的第三半环形天线部和第四半环形天线部，上述第三环形天线部包括分别巻绕半圈的第五半环形天线部和第 六半环形天线部，并且该天线装置包括第一连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上述 第一半环形天线部和上述第三半环形天线部；第二连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上述 第三半环形天线部和上述第五半环形天线部；第三连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上述 第二半环形天线部和上述第四半环形天线部；第四连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，连接上述 第四半环形天线部和上述第六半环形天线部；第五连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，与上述第 五半环形天线部连接；以及第六连接导体部，其设于与上述环形面正交的方向上，与上述第 六半环形天线部连接，由上述第一半环形天线部、第三半环形天线部、第五半环形天线 部和上述第五连接导体部构成第一环形天线，由上述第二半环形天线部、第四半环形天线部、第六半环形天线 部和上述第六连接导体部构成第二环形天线，将上述第一半环形天线部的一端和上述第五连接导体部的一端作 为上述第一环形天线的两个供电点，将上述第二半环形天线部的一端和上述第六连接导体部的一端作 为上述第二环形天线的两个供电点，并且该天线装置包括取代上述平衡信号供电单元的不平衡信号供 电单元，上述不平衡信号供电单元分别对上述第一环形天线和第二环形天 线提供具有预定的振幅差和预定的相位差的两个不平衡无线信号。
8. —种天线装置，其特征在于，该天线装置设置成使权利要求1至7中任一项所述的微小环形 天线元件的环形面与和上述微小环形天线元件具有相同结构的其他微 小环形天线元件的环形面相互正交。
9. 根据权利要求8所述的天线装置，其特征在于， 该天线装置还包括开关单元，该开关单元将上述两个平衡无线信号选择性地提供给上述微小环形天线元件和上述其他微小环形天线元 件中的任意一方。
10. 根据权利要求8所述的天线装置，其特征在于， 上述平衡信号供电单元在将不平衡无线信号以卯度的相位差分配成两个不平衡无线信号后，将分配后的其中一个不平衡无线信号转 换成两个平衡无线信号并提供给上述微小环形天线元件，并且将分配 后的另一个不平衡无线信号提供给上述其他微小环形天线元件，从而 放射圆偏振波的无线信号。
11. 根据权利要求8所述的天线装置，其特征在于， 上述平衡信号供电单元将不平衡无线信号转换成同相或者反相的两个不平衡无线信号，将转换后的其中一个不平衡无线信号转换成两 个平衡无线信号并提供给上述微小环形天线元件，并且将转换后的另 一个不平衡无线信号转换成其他两个平衡无线信号并提供给上述其他 微小环形天线元件。
12. 根据权利要求8所述的天线装置，其特征在于， 上述平衡信号供电单元将不平衡无线信号转换成具有+卯度相位差或者-90度相位差的两个不平衡无线信号，将转换后的其中一个不平 衡无线信号转换成两个平衡无线信号并提供给上述微小环形天线元 件，并且将转换后的另一个不平衡无线信号转换成其他两个平衡无线 信号并提供给上述其他微小环形天线元件。
13. —种天线系统，其包括认证密匙用天线装置，其具有权利要求1至7中任一项所述的天 线装置；以及与上述认证密匙用天线装置之间进行无线通信的对象设备用天线 装置，该天线系统的特征在于，上述对象设备用天线装置包括 具有相互正交的偏振波的两个天线元件；以及开关单元，其选择上述两个天线元件中的一个天线元件并与无线 信号收发电路连接。
全文摘要
本发明提供一种天线装置和天线系统，该天线装置的微小环形天线元件包括多个环形天线部，其具有预定的环形面，并放射与上述环形面平行的第一偏振波成分；以及至少一根连接导体，其沿与上述环形面正交的方向设置，连接上述多个环形天线部，并放射与上述第一偏振波成分正交的第二偏振波成分。在上述天线装置靠近导体板的情况下，通过使上述天线装置与上述导体板的距离变化时的、上述第一偏振波成分的天线增益的最大值与上述第二偏振波成分的天线增益的最大值大致相同，与上述距离无关地、使上述第一偏振波成分和上述第二偏振波成分的合成成分大致恒定。
文档编号H01Q21/00GK101501928SQ20078002896
公开日2009年8月5日 申请日期2007年8月3日 优先权日2006年8月3日
发明者吉川嘉茂, 宫下功宽 申请人:松下电器产业株式会社