Антенное устройство

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к антенному устройству и системе беспроводной связи. Техническим результатом является способное уменьшение изменения коэффициента усиления. Устройство имеет антенну (401) магнитного тока, которая использует магнитный ток в качестве источника излучения; антенну (402) электрического тока, которая использует электрический ток в качестве источника излучения; и схему (403) управления пропорцией распределения электрического тока/магнитного тока, которая подает сигналы на антенну (401) магнитного тока и антенну (402) электрического тока, причем антенна (401) магнитного тока и антенна (402) электрического тока располагаются таким образом, чтобы поляризованная волна, излучаемая антенной (401) магнитного тока, и поляризованная волна, излучаемая антенной (402) электрического тока, пересекали друг друга под прямыми углами. Схема (403) управления пропорцией распределения электрического тока/магнитного тока управляет распределением радиоволны, излучаемой антенной (401) магнитного тока, и радиоволны, излучаемой антенной (402) электрического тока. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 27 ил.

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к антенному устройству, использующему рамочный антенный элемент.

Уровень техники

Для обеспечения защиты информации в последнее время было достигнуто развитие техники беспроводной персональной идентификации, примером которой является SPC (Secure Private Cosm). Двусторонняя аутентификация и определение расстояния на основе RSSI (индикации уровня принимаемого сигнала) осуществляются между ключом аутентификации, который носит пользователь и который имеет функцию беспроводной связи, и управляемым устройством, снабженным функцией беспроводной связи, например персональным компьютером, портативным телефоном и автомобилем. На основании интенсивности RSSI можно определить, находится ли управляемое устройство в области аутентификации (в радиусе нескольких метров от ключа аутентификации), и управлять блокировкой функций управляемого устройства и работой предупреждающего сигнализатора. Таким образом, выполняется функция предотвращения несанкционированного пользования устройством или потери устройства. Когда область аутентификации слишком узка, блокировка функций или предупреждающий сигнализатор активируется во время использования устройства. Напротив, когда область аутентификации слишком широка, снижается степень защиты. Соответственно, желательно, чтобы область аутентификации имела постоянный размер.

Однако существует проблема изменения коэффициента усиления антенны в зависимости от расстояния между ключом аутентификации и человеческим телом, что, в свою очередь, приводит к изменению размера области аутентификации.

Известный способ предотвращения влияния проводника, например человеческого тела, на антенну состоит в использовании рамочной антенны, имеющей конструкцию, согласно которой плоскость рамки перпендикулярна проводнику во избежание возникновения резкого падения коэффициента усиления, даже когда проводник приближается к антенне (см. патентный документ 1 (фиг.1), патентный документ 2 (фиг.2) и патентный документ 3).

Патентный документ 1: JP-A-2000-244219

Патентный документ 2: JP-A-2005-109609

Патентный документ 3: JP-B-3735635

Сущность изобретения

Задачи изобретения

Однако согласно способам, раскрытым в связи с патентными документами 1, 2 и 3, отвечающими уровню техники, коэффициент усиления антенны изменяется в зависимости от расстояния между антенной и человеческим телом или проводником.

Настоящее изобретение было сделано в связи проблемами, присущими уровню техники, и имеет своей задачей обеспечение антенны, способной уменьшать изменения коэффициента усиления, обусловленные человеческим телом.

Средство решения задачи

Для решения задачи антенное устройство, отвечающее настоящему изобретению, включает в себя антенну магнитного тока, которая использует магнитный ток в качестве источника излучения; антенну электрического тока, которая использует электрический ток в качестве источника излучения; и блок подачи сигнала, который подает сигналы на антенну магнитного тока и антенну электрического тока, причем антенна магнитного тока и антенна электрического тока располагаются так, чтобы поляризованная волна, излучаемая антенной магнитного тока, была перпендикулярна поляризованной волне, излучаемой антенной электрического тока; и блок подачи сигнала управляет распределением радиоволны, излучаемой антенной магнитного тока, и радиоволны, излучаемой антенной электрического тока.

Преимущество изобретения

Как упомянуто выше, настоящее изобретение позволяет реализовать антенное устройство, способное уменьшать изменения коэффициента усиления, обусловленные человеческим телом.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид, демонстрирующий конфигурацию антенного устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - вид, демонстрирующий иллюстративную конфигурацию распределителя 103, выполненного в виде распределителя Уилкинсона, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 - вид, демонстрирующий иллюстративную конфигурацию фазовращателей 104a и 104b, в которых диапазон изменений фазы проходит от 0° до 90° в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 - вид, демонстрирующий иллюстративную конфигурацию фазовращателей 104а и 104b, в которых диапазон изменений фазы проходит от 0° до -90° в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5(а) - вид, демонстрирующий иллюстративные конфигурации согласующих схем 105 и 106 в первом варианте осуществления настоящего изобретения, и фиг.5(b) - вид, демонстрирующий иллюстративные конфигурации согласующих схем 105 и 106 в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6(а) - вид, демонстрирующий иллюстративную конфигурацию рамочных антенн 107 и 108 и проводов заземления 109, достигаемую, когда каждая из рамочных антенн 107 и 108 снабжена проводом заземления, в первом варианте осуществления настоящего изобретения; фиг.6(b) - вид, демонстрирующий иллюстративную конфигурацию рамочных антенн 107 и 108 и проводов заземления 109, достигаемую, когда плоскости рамок соответствующих рамочных антенн 107 и 108 лежат в плоскости X-Y и когда каждая из рамочных антенн 107 и 108 снабжена проводом заземления, в первом варианте осуществления настоящего изобретения; и фиг.6(с) - вид, демонстрирующий иллюстративную конфигурацию рамочных антенн 107 и 108 и провода заземления 109, достигаемую, когда плоскости рамок соответствующих рамочных антенн 107 и 108 лежат в плоскости X-Y и когда провод заземления совместно используется рамочными антеннами, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.7 - вид, демонстрирующий иллюстративную конфигурацию измерителя 111 отношения мощностей между ортогональными поляризациями в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.8(a) - вид, демонстрирующий взаимное расположение проводящей пластины и микрорамочной антенны в первом варианте осуществления настоящего изобретения, и фиг.8(b) - вид, демонстрирующий соотношение между расстоянием от микрорамочной антенны до проводящей пластины и коэффициентом усиления другой микрорамочной антенны, расположенной в направлении, противоположном проводящей пластине, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.9(a) - вид, демонстрирующий взаимное расположение проводящей пластины и линейной антенны в первом варианте осуществления настоящего изобретения, и фиг.9(b) - вид, демонстрирующий соотношение между расстоянием от линейной антенны до проводящей пластины и коэффициентом усиления другой линейной антенны, расположенной в направлении, противоположном проводящей пластине, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.10(a) - вид, демонстрирующий работу антенного устройства, осуществляемую, когда разность фаз питания, подаваемого на рамочные антенны 107 и 108, равна 0°, в первом варианте осуществления настоящего изобретения, и фиг.10(b) - вид, демонстрирующий работу антенного устройства, осуществляемую, когда разность фаз питания, подаваемого на рамочные антенны 107 и 108, равна 180°, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.11(a) - вид, демонстрирующий работу антенного устройства, осуществляемую, когда разность фаз питания, подаваемого на рамочные антенны 107 и 108, равна 60°, в первом варианте осуществления настоящего изобретения, и фиг.11(b) - вид, демонстрирующий работу антенного устройства, осуществляемую, когда разность фаз питания, подаваемого на рамочные антенны 107 и 108, равна 120°, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.12 - вид, демонстрирующий размеры антенного устройства, полученные вычислением, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.13 - вид, демонстрирующий соотношение между разностью фаз питания в рамочных антеннах 107 и 108 и средним коэффициентом усиления плоскости X-Y антенного устройства, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.14 - вид, демонстрирующий аналитическую модель влияния на человеческое тело и размеры аналитической модели в случае, когда плоскости рамок рамочных антенн 107 и 108 параллельны плоскости X-Y, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

фиг.15(a) - вид, демонстрирующий изменение среднего коэффициента усиления плоскости X-Y в зависимости от расстояния между антенным устройством и моделью человеческого тела 301, происходящее, когда плоскости рамок рамочных антенн 107 и 108 параллельны плоскости X-Y при разности фаз питания, равной 0°, в первом варианте осуществления настоящего изобретения; фиг.15(b) - вид, демонстрирующий изменение среднего коэффициента усиления плоскости X-Y в зависимости от расстояния между антенным устройством и моделью человеческого тела 301, происходящее, когда плоскости рамок рамочных антенн 107 и 108 параллельны плоскости X-Y при разности фаз питания, равной 90°, в первом варианте осуществления настоящего изобретения; и фиг.15(c) - вид, демонстрирующий изменение среднего коэффициента усиления плоскости X-Y в зависимости от расстояния между антенным устройством и моделью человеческого тела 301, происходящее, когда плоскости рамок рамочных антенн 107 и 108 параллельны плоскости X-Y при разности фаз питания, равной 180°, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.16(a) - вид, демонстрирующий изменение MEG в зависимости от расстояния между антенным устройством и человеческим телом, происходящее, когда плоскости рамок рамочных антенн 107 и 108 параллельны плоскости X-Y при XPR=6 дБ, в первом варианте осуществления настоящего изобретения; фиг.16(b) - вид, демонстрирующий изменение MEG в зависимости от расстояния между антенным устройством и человеческим телом, происходящее, когда плоскости рамок рамочных антенн 107 и 108 параллельны плоскости X-Y при XPR=0 дБ, в первом варианте осуществления настоящего изобретения; и фиг.16(c) - вид, демонстрирующий изменение MEG в зависимости от расстояния между антенным устройством и человеческим телом, происходящее, когда плоскости рамок рамочных антенн 107 и 108 параллельны плоскости X-Y при XPR=-6 дБ, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.17 - вид, демонстрирующий изменения ΔMEG, обусловленные разностями фаз питания, когда плоскости рамок рамочных антенн 107 и 108 параллельны плоскости X-Y, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.18 - вид, демонстрирующий аналитическую модель влияния на человеческое тело и размеры аналитической модели в случае, когда плоскости рамок рамочных антенн 107 и 108 перпендикулярны плоскости X-Y, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.19(a) - вид, демонстрирующий изменение среднего коэффициента усиления плоскости X-Y в зависимости от расстояния между антенным устройством и моделью человеческого тела 301, происходящее, когда плоскости рамок рамочных антенн 107 и 108 перпендикулярны плоскости X-Y при разности фаз питания, равной 0°, в первом варианте осуществления настоящего изобретения; фиг.19(b) - вид, демонстрирующий изменение среднего коэффициента усиления плоскости X-Y в зависимости от расстояния между антенным устройством и моделью человеческого тела 301, происходящее, когда плоскости рамок рамочных антенн 107 и 108 перпендикулярны плоскости X-Y при разности фаз питания, равной 90°, в первом варианте осуществления настоящего изобретения; и фиг.19(c) - вид, демонстрирующий изменение среднего коэффициента усиления плоскости X-Y в зависимости от расстояния между антенным устройством и моделью человеческого тела 301, происходящее, когда плоскости рамок рамочных антенн 107 и 108 перпендикулярны плоскости X-Y при разности фаз питания, равной 180°, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.20(a) - вид, демонстрирующий изменение MEG в зависимости от расстояния между антенным устройством и человеческим телом, происходящее, когда плоскости рамок рамочных антенн 107 и 108 перпендикулярны плоскости X-Y при XPR=6 дБ, в первом варианте осуществления настоящего изобретения; фиг.20(b) - вид, демонстрирующий изменение MEG в зависимости от расстояния между антенным устройством и человеческим телом, происходящее, когда плоскости рамок рамочных антенн 107 и 108 перпендикулярны плоскости X-Y при XPR=0 дБ, в первом варианте осуществления настоящего изобретения; и фиг.20(c) - вид, демонстрирующий изменение MEG в зависимости от расстояния между антенным устройством и человеческим телом, происходящее, когда плоскости рамок рамочных антенн 107 и 108 перпендикулярны плоскости X-Y при XPR=-6 дБ, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.21 - вид, демонстрирующий изменения ΔMEG, обусловленные разностями фаз питания, когда плоскости рамок соответствующих рамочных антенн 107 и 108 перпендикулярны плоскости X-Y, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.22(a) - вид, демонстрирующий модель эквивалентной схемы антенного устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения; фиг.22(b) - вид, демонстрирующий эквивалентную схему антенного устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, и фиг.22(c) - вид, демонстрирующий эквивалентную схему антенного устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, полученную после преобразования.

Фиг.23(a) - вид, демонстрирующий изменения S21 в зависимости от расстояния "l" между рамочной антенной 108 и пластиной заземления 101, происходящие, когда длина "h" рамки в направлении ее оси x принимается равной 5 мм, в первом варианте осуществления настоящего изобретения, и фиг.23(b) - вид, демонстрирующий изменения S21 в зависимости от расстояния "l" между рамочной антенной 108 и пластиной заземления 101, происходящие, когда расстояние "p" между рамками принимается равным 7,5 мм, в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг.24 - вид, демонстрирующий иллюстративную конфигурацию системы согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.25 - вид, демонстрирующий процедуры задания разности фаз питания в антенном устройстве согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.26 - вид, демонстрирующий иллюстративные установки разности фаз питания антенного устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.27 - вид, демонстрирующий принцип антенного устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Перечень условных обозначений

101 - пластина заземления

102 - схема приемопередатчика

103 - распределитель

104a, 104b - фазовращатель

105, 106 - согласующая схема

107, 108 - рамочная антенна

109 - провод заземления

110 - датчик положения

111 - измеритель отношения мощностей между ортогональными поляризациями

201, 202, 203 - микрорамочная антенна

204 - блок обработки сигнала

301 - модель человеческого тела

401 - антенна магнитного тока

402 - антенна электрического тока

403 - схема управления распределением электрического тока/магнитного тока

501 - управляемое устройство

502 - антенна вертикальной поляризации

503 - антенна горизонтальной поляризации

504 - датчик положения

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Первый аспект изобретения предусматривает антенное устройство, содержащее: антенну магнитного тока, которая использует магнитный ток в качестве источника излучения; антенну электрического тока, которая использует электрический ток в качестве источника излучения; и блок подачи сигнала, который подает сигналы на антенну магнитного тока и антенну электрического тока, причем антенна магнитного тока и антенна электрического тока располагаются так, чтобы поляризованная волна, излучаемая антенной магнитного тока, была перпендикулярна поляризованной волне, излучаемой антенной электрического тока; и блок подачи сигнала управляет распределением радиоволны, излучаемой антенной магнитного тока, и радиоволны, излучаемой антенной электрического тока.

Конфигурация позволяет реализовать антенное устройство с малыми изменениями коэффициента усиления, обусловленными человеческим телом.

Второй аспект изобретения предусматривает антенное устройство согласно первому аспекту изобретения, дополнительно содержащее блок измерения положения, который регистрирует наклон пластины заземления, на которой предусмотрен блок подачи сигнала, относительно опорной плоскости. Блок подачи сигнала управляет распределением радиоволны, излучаемой антенной магнитного тока, и радиоволны, излучаемой антенной электрического тока, в соответствии с наклоном, зарегистрированным блоком измерения положения.

Конфигурация позволяет реализовать антенное устройство с малыми изменениями коэффициента усиления, обусловленными человеческим телом, даже когда наклон антенного устройства изменяется.

Третий аспект изобретения предусматривает антенное устройство согласно первому или второму аспекту изобретения, в котором блок подачи сигнала управляет распределением радиоволны, излучаемой антенной магнитного тока, и радиоволны, излучаемой антенной электрического тока, в соответствии с информацией о наклоне беспроводного устройства относительно опорной плоскости, причем информация включена во входящую радиоволну от беспроводного устройства.

Конфигурация позволяет реализовать антенное устройство с малыми изменениями коэффициента усиления, обусловленными человеческим телом, даже когда наклон беспроводного устройства изменяется.

Четвертый аспект изобретения предусматривает антенное устройство согласно второму или третьему аспекту изобретения, дополнительно содержащее блок измерения отношения мощностей между ортогональными поляризациями, который регистрирует отношение мощностей между ортогональными поляризациями входящей радиоволны от беспроводного устройства. Блок подачи сигнала управляет распределением радиоволны, излучаемой антенной магнитного тока, и радиоволны, излучаемой антенной электрического тока в соответствии с отношением мощностей между ортогональными поляризациями, зарегистрированным блоком измерения отношения мощностей между ортогональными поляризациями.

Конфигурация позволяет реализовать антенное устройство с малыми изменениями коэффициента усиления, обусловленными человеческим телом, даже когда отношение мощностей между ортогональными поляризациями входящей радиоволны изменяется.

Пятый аспект изобретения предусматривает антенное устройство согласно второму или третьему аспекту изобретения, в котором, когда вертикально поляризованный компонент и горизонтально поляризованный компонент входящей радиоволны от беспроводного устройства, по существу, идентичны друг другу, блок подачи сигнала управляет распределением радиоволны, излучаемой антенной магнитного тока, и радиоволны, излучаемой антенной электрического тока, в соответствии с заранее заданным распределением.

Конфигурация позволяет реализовать антенное устройство с малыми изменениями коэффициента усиления, обусловленными человеческим телом, без обработки для регистрации отношения мощностей между ортогональными поляризациями и информации о наклоне беспроводного устройства.

Шестой аспект изобретения предусматривает антенное устройство согласно любому из аспектов изобретения со второго по пятый, в котором блок подачи сигнала управляет распределением радиоволны, излучаемой антенной магнитного тока, и радиоволны, излучаемой антенной электрического тока, таким образом, что диапазон изменения коэффициента усиления ограничивается заранее определенными пределами.

Конфигурация позволяет реализовать антенное устройство, в котором диапазон изменений коэффициента усиления, обусловленных человеческим телом, всегда ограничивается заранее определенными пределами.

Седьмой аспект изобретения предусматривает антенное устройство, содержащее плоскую пластину заземления, имеющую проводник заземления; первую рамочную антенну и вторую рамочную антенну, предусмотренные в положениях, отделенных от пластины заземления в горизонтальном направлении; и блок подачи сигнала, который подает сигналы на точки питания, предусмотренные на одних концах первой рамочной антенны и второй рамочной антенны соответственно, причем плоскости рамок, образованные соответственно в первой рамочной антенне и второй рамочной антенне, перпендикулярны пластине заземления; причем другие концы первой рамочной антенны и второй рамочной антенны соединены с пластиной заземления соответственно; причем направление намотки первой рамочной антенны от ее точки питания к пластине заземления противоположно направлению намотки второй рамочной антенны от ее точки питания к пластине заземления; и поляризованные волны, параллельные плоскостям рамок, излучаемые первой рамочной антенной и второй рамочной антенной, перпендикулярны поляризованной волне, излучаемой электрическими токами, текущими из первой рамочной антенны и второй рамочной антенны в пластину заземления.

Конфигурация позволяет реализовать антенну, включающую в себя компонент антенны магнитного тока и компонент антенны электрического тока, поляризованные волны которых пересекают друг друга под прямыми углами.

Восьмой аспект изобретения предусматривает антенное устройство согласно седьмому аспекту изобретения, в котором плоскость рамки, образованная первой рамочной антенной, обращена к плоскости рамки, образованной второй рамочной антенной.

Конфигурация позволяет сделать плоскость поляризации первой рамочной антенны, действующей как антенна магнитного тока, идентичной плоскости поляризации второй рамочной антенны.

Девятый аспект изобретения предусматривает антенное устройство согласно восьмому аспекту изобретения, в котором первая рамочная антенна и вторая рамочная антенна располагаются в положении, где степень взаимного влияния между первой рамочной антенной и второй рамочной антенной составляет -10 дБ или менее.

Конфигурация позволяет изменять фазу сигнала, подаваемого на первую рамочную антенну, и фазу сигнала, подаваемого на вторую рамочную антенну, без срыва согласования импедансов между антеннами.

Десятый аспект изобретения предусматривает антенное устройство согласно девятому аспекту изобретения, в котором блок подачи сигнала управляет фазой сигнала, подаваемого на первую рамочную антенну, и фазой сигнала, подаваемого на вторую рамочную антенну.

Конфигурация позволяет реализовать антенное устройство, использующее рамочные антенны, с малыми изменениями коэффициента усиления, обусловленными человеческим телом.

Одиннадцатый аспект изобретения предусматривает антенное устройство согласно десятому аспекту изобретения, дополнительно содержащее блок измерения положения, который определяет наклон пластины заземления относительно опорной плоскости. Блок подачи сигнала управляет фазой сигнала, подаваемого на первую рамочную антенну, и фазой сигнала, подаваемого на вторую рамочную антенну, в соответствии с наклоном, определенным блоком измерения положения.

Двенадцатый аспект изобретения предусматривает антенное устройство согласно десятому или одиннадцатому аспекту изобретения, в котором блок подачи сигнала управляет распределением радиоволны, излучаемой первой рамочной антенной, и радиоволны, излучаемой второй рамочной антенной, в соответствии с информацией о наклоне беспроводного устройства относительно опорной плоскости, причем информация включена во входящую радиоволну от беспроводного устройства.

Конфигурация позволяет реализовать антенное устройство с малыми изменениями коэффициента усиления, обусловленными человеческим телом, даже когда наклон беспроводного устройства изменяется.

Конфигурация позволяет реализовать антенное устройство, использующее рамочные антенны, которые обеспечивают малые изменения коэффициента усиления, обусловленные человеческим телом, даже когда возникает изменение в наклоне антенного устройства.

Тринадцатый аспект изобретения предусматривает антенное устройство согласно одиннадцатому или двенадцатому аспекту изобретения, дополнительно содержащее блок измерения отношения мощностей между ортогональными поляризациями, который определяет отношение мощностей между ортогональными поляризациями входящей радиоволны. Блок подачи сигнала управляет фазой сигнала, подаваемого на первую рамочную антенну, и фазой сигнала, подаваемого на вторую рамочную антенну, в соответствии с отношением мощностей между ортогональными поляризациями, определенным блоком измерения отношения мощностей между ортогональными поляризациями.

Конфигурация позволяет реализовать антенное устройство, использующее рамочную антенну, с малыми изменениями коэффициента усиления, обусловленными человеческим телом, даже когда отношение мощностей между ортогональными поляризациями входящей радиоволны изменяется.

Четырнадцатый аспект изобретения предусматривает антенное устройство согласно одиннадцатому или двенадцатому аспекту изобретения, в котором, когда вертикально поляризованный компонент и горизонтально поляризованный компонент входящей радиоволны от беспроводного устройства, по существу, идентичны друг другу, блок подачи сигнала управляет распределением радиоволны, излучаемой первой рамочной антенной, и радиоволны, излучаемой второй рамочной антенной, согласно заранее заданному распределению.

Конфигурация позволяет реализовать антенное устройство с малыми изменениями коэффициента усиления, обусловленными человеческим телом, без обработки для регистрации отношения мощностей между ортогональными поляризациями и информации о наклоне беспроводного устройства.

Пятнадцатый аспект изобретения предусматривает антенное устройство согласно любому из аспектов изобретения с одиннадцатого по четырнадцатый, в котором блок подачи сигнала управляет фазой сигнала, подаваемого на первую рамочную антенну, и фазой сигнала, подаваемого на вторую рамочную антенну, таким образом, что диапазон изменения коэффициента усиления ограничивается заранее определенными пределами.

Конфигурация позволяет реализовать антенное устройство, которое использует рамочные антенны, которые позволяют диапазону изменений коэффициента усиления, обусловленных человеческим телом, всегда ограничиваться заранее определенными пределами.

Шестнадцатый аспект изобретения предусматривает систему беспроводной связи, содержащую антенну согласно любому из аспектов изобретения с первого по пятнадцатый; и беспроводное устройство, которое осуществляет беспроводную связь с антенным устройством.

Конфигурация системы позволяет антенному устройству обеспечивать малые изменения коэффициента усиления, обусловленные человеческим телом.

Предпочтительный вариант осуществления антенного устройства, отвечающего настоящему изобретению, описан ниже со ссылкой на чертежи, а именно фиг.1-27. Настоящее изобретение не ограничивается вариантом осуществления.

(Первый вариант осуществления)

Ниже подробно описано антенное устройство согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг.1 показан вид, демонстрирующий конфигурацию антенного устройства, отвечающего настоящему изобретению. Условные обозначения X, Y и Z обозначают координатные оси соответственно. Согласно фиг.1 пластина заземления 101 имеет проводник заземления. Продольное направление пластины заземления 101 соответствует направлению оси z. В частности, длина L пластины заземления 101, достигаемая в направлении оси z, больше ее длины T, достигаемой в направлении оси x. Длина L пластины заземления 101 может быть, по существу, равна ее длине T.

На пластине заземления 101 предусмотрена схема приемопередатчика 102, которая генерирует и выводит сигнал передачи и обрабатывает входной принятый сигнал. Схема приемопередатчика 102 может представлять собой только схему передачи или схему приема. Датчик положения 110, описанный ниже, вводит информацию о наклоне антенного устройства, отвечающего настоящему изобретению, в схему приемопередатчика 102. Дополнительно измеритель 111 отношения мощностей между ортогональными поляризациями, описанный ниже, вводит информацию об отношении мощностей между ортогональными поляризациями входящей радиоволны в схему приемопередатчика 102. Схема приемопередатчика 102 выводит сигнал управления уровнем фазового сдвига для управления фазовращателями 104a и 104b.

Распределитель 103 предусмотрен на пластине заземления 101 и имеет входной контакт, подключенный к схеме приемопередатчика 102. Распределитель 103 также делит входной сигнал из схемы приемопередатчика 102 на два сигнала путем распределения мощности, таким образом выводя разделенные таким образом сигналы. Распределитель 103 выполнен, в частности, в виде распределителя Уилкинсона и т.п.

На фиг.2 показан вид, демонстрирующий иллюстративную конфигурацию распределителя 103, выполненного в виде распределителя Уилкинсона. Распределитель состоит из двух последовательно соединенных дросселей L, трех параллельно соединенных конденсаторов C и резистора R. Поскольку схема распределителя 103 может состоять из дросселей и конденсаторов, для которых имеются компоненты микросхемы, схему можно миниатюризировать по сравнению со случаем техники, использующей обычную линию связи.

Фазовращатели 104a и 104b соединены соответственно с двумя выходными контактами схемы приемопередатчика 102 и двумя выходными контактами распределителя 103 и преобразуют фазу входного сигнала к заранее определенному значению в соответствии с сигналом управления уровнем фазового сдвига, выводимым из схемы приемопередатчика 102 для вывода преобразованного таким образом заранее определенного значения. Таким образом, разность фаз питания между двумя сигналами, подаваемыми на рамочные антенны 107 и 108, описанные ниже, изменяется. Поскольку существенное требование состоит в том, чтобы разность фаз между двумя сигналами могла изменяться, только один из двух выходных контактов распределителя 103 также может быть подключен к фазовращателю. Когда уровень фазового сдвига имеет фиксированное значение и когда управление уровнем фазового сдвига не требуется, необходимость в сигнале управления уровнем фазового сдвига также отпадает.

На фиг.3 показан вид, демонстрирующий иллюстративную конфигурацию фазовращателей 104a и 104b, в которых диапазон изменений фазы проходит от 0° до 90°. Конфигурация реализована путем изменения совокупности фазовращателей, имеющих разные уровни фазового сдвига, с использованием переключателей. Каждый из фазовращателей выполнен в виде двух последовательно соединенных конденсаторов C и одного дросселя L, параллельно подключенного между ними. Когда уровень фазового сдвига равен 0°, входные и выходные контакты конденсаторов напрямую соединены друг с другом.

На фиг.4 показан вид, демонстрирующий иллюстративную конфигурацию фазовращателей 104a и 104b, в которых диапазон изменений фазы проходит от 0° до -90°. Конфигурация реализована путем изменения совокупности фазовращателей, имеющих разные уровни фазового сдвига, с использованием переключателей. Каждый из фазовращателей выполнен в виде двух параллельно соединенных конденсаторов C и одного дросселя L, последовательно подключенного между ними. Когда уровень фазового сдвига равен 0°, входные и выходные контакты конденсаторов напрямую соединены друг с другом.

Поскольку схема каждого из фазовращателей 104a и 104b может состоять из дросселей и конденсаторов, для которых имеются компоненты микросхемы, схему можно миниатюризировать по сравнению со случаем использования обычных фазовращателей, в которых переключаются линии задержки.

Согласующая схема 105 предусмотрена на пластине заземления 101 и подключена к рамочной антенне 108, описанной ниже, и фазовращателю 104a. Согласующая схема 105 согласует импеданс рамочной антенны 108, описанной ниже, с импедансом фазовращателя 104a для эффективной подачи мощности на рамочную антенну 108, описанную ниже.

Согласующая схема 106 предусмотрена на пластине заземления 101 и подключена к рамочной антенне 107, описанной ниже, и фазовращателю 104b. Согласующая схема 106 согласует импеданс рамочной антенны 107, описанной ниже, с импедансом фазовращателя 104b для эффективной подачи мощности на рамочную антенну 107, описанную ниже.

На фиг.5(a) и 5(b) показаны виды, демонстрирующие иллюстративные конфигурации соответствующих согласующих схем 105 и 106. Каждая из согласующих схем выполнена в виде последовательно соединенных и параллельно соединенных конденсаторов. Поскольку рамочные антенны 107 и 108, описанные ниже, обладают низким излучательным сопротивлением, необходима согласующая схема, обеспечивающая чрезвычайно низкие потери. Поскольку потери на дросселе больше, чем на конденсаторе, излучательное сопротивление ухудшается, когда в согласующей схеме используется дроссель, из-за чего коэффициент усиления значительно снижается. Таким образом, желательно формировать согласующую схему из конденсаторов.

Рамочная антенна 107 обеспечена так, что плоскость рамки, образованная антенной, по существу, перпендикулярна поверхности пластины заземления 101 и выполнена из проводника в форме рамки, два контакта питания которой электрически соединены с пластиной заземления 101 посредством согласующей схемы 106 и провода заземления 109, описанного ниже.

Рамочная антенна 108 обеспечена так, что плоскость рамки, образованная антенной, по существу, перпендикулярна поверхности пластины заземления 101 и выполнена из проводника в форме рамки, два контакта питания которой электрически соединены с пластиной заземления 101 посредством согласующей схемы 105 и провода заземления 109, описанного ниже.

Рамочные антенны 107 и 108 равны друг другу в осевом направлении их рамок, и осевое направление рамок совпадает с продольным направлением пластины заземления 101.

Полная длина каждой из рамочных антенн 107 и 108 меньше или равна одной длине волны передаваемого и принимаемого радиоизлучения. Число витков рамки каждой из рамочных антенн 107 и 108 принимается равным одному. Однако число витков рамки может быть любым. Кроме того, геометрия рамок рамочных антенн 107 и 108 также может отличаться от прямоугольной формы, например, показанной на фиг.1. Рамочные антенны 107 и 108 обеспечены так, чтобы возвышаться над пластиной заземления 101.

Направление намотки рамки от стороны питающего конца (стороны питающего конца, подключенной к согласующей схеме 106) к стороне заземления (другой стороне питающего конца, подключенной к пластине заземления 101 посредством провода заземления 109, описанного ниже) рамочной антенны 107 должно отличаться от направления намотки рамки от стороны питающего конца (стороны питающего конца, подключенной к согласующей схеме 105) к стороне заземления (другой стороне питающего конца, подключенной к пластине заземления 101 посредством провода заземления 109, описанного ниже) рамочной антенны 108. Желательно, чтобы рамочные антенны 107 и 108 имели одинаковый размер рамки; однако они также могут отличаться друг от друга.

Провод заземления 109 электрически соединяет соответствующие питающие концы рамочных антенн 107 и 108 с пластиной заземления 101.

Согласно фиг.1 соответствующие контакты рамочных антенн 107 и 108, подключенные к пластине заземления 101, соединены друг с другом, образуя, таким образом, единый контакт. Единый контакт подключен к пластине заземления 101 посредством общего провода заземления 109. Альтернативно, каждая из рамочных антенн 107 и 108 также может быть снабжена проводом заземления, и рамочные антенны также могут быть по отдельности подключены к пластине заземления 101.

На фиг.6(a) показан вид, демонстрирующий иллюстративную конфигурацию рамочных антенн 107 и 108 и проводов заземления 109, достигаемую, когда каждая из рамочных антенн 107 и 108 снабжена проводом заземления. На фиг.6(b) показан вид, демонстрирующий иллюстративную конфигурацию рамочных антенн 107 и 108 и проводов заземления 109, достигаемую, когда плоскости рамок соответствующих рамочных антенн 107 и 108 лежат в плоскости X-Y и когда каждая из рамочных антенн 107 и 108 снабжена проводом заземления. На фиг.6(c) показан вид, демонст