JP4191865B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば、無線通信機能を有する携帯可能情報記憶媒体との間で無線による通信を行なうアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、無線電波を使用して通信を行なう無線通信システムにあっては、ノイズなどの環境の影響を受けずに安定的に通信を行なうために、強い電界強度の電波を使用する必要がある。このため、無線通信システムにおけるアンテナ装置では、アンテナ本体から強い電界強度の電波を放射するように駆動回路で駆動することが要望されている。
【０００３】
しかしながら、電波法の規定により自由に情報処理装置から強い電界強度の電波を放射することが不可能である。このような電波法においては、特定の周波数について強い電波を放射することが許されている。この電波法での特定の周波数は規定が厳しく、使用に関しては充分な注意が必要である。
【０００４】
上記特定の周波数は、波長をλとすると、λ／２πが電波法で規定している測定距離３ｍ付近の周波数である。このような条件を満足するアンテナを設計するために放射電界強度を計算する場合、距離がλ／２π付近では理論計算と実測値とを一致させることが困難である。また、測定する環境においても大きく影響を受ける。したがって、机上でアンテナを設計し、実際に３ｍ付近で測定を行なうと、設計値と大きく異なり、電波法を満足することができないことが多い。
【０００５】
例えば、図１０に示すように、微小ループコイル１５１からの放射電界強度モデルは、設計値として考える微小ループコイルを原点とした電磁気学などで使用する極座標表示１５２で示される。
【０００６】
このような微小ループアンテナからの放射を解くと、図１１に示すように、アンテナ間距離をｒとした場合、磁界Ｈｒ成分が特性１６１、磁界Ｈθ成分が特性１６２、１／ｒ３のラインが特性１６３となる。
【０００７】
ここで、３ｍ付近に注目すると、Ｈｒ成分、Ｈθ成分中の１／ｒ項と、１／ｒ２項と、１／ｒ３項が等しい領域であり、計算値と実測値とはなかなか一致しない。このため、性能が悪い送信アンテナを使用して、このポイントでの電界強度を測定すると、設計値と大幅に異なる電界強度が測定される。
【０００８】
たとえば、性能の悪いアンテナを使用した場合、図１２に示すような距離対放射電界（磁界）強度特性が得られる。図１２では、本来、アンテナはＨｒ成分が重要であるので、図１２のグラフにはＨｒ成分のみを記載した。また、図１２において、測定値は特性１７１、１／ｒ３のラインは特性１７２である。この図１２から明らかなように、特性１７１は設計値を大きく外れ、３ｍ付近でディップしているから、それ以降は大きく成分が乱れている。つまり、上記のようなアンテナを用いた場合、３ｍ付近で電波法が規定する値を満足できないものとなってしまう。
【０００９】
そこで、従来、電波法が規定する値を満足するために、図１３（ａ）、（ｂ）に示すようなループアンテナがある。このループアンテナは、板状の導体としてのグランドパターン（電波輻射制限パターン）１８２をループアンテナ本体（アンテナパターン）１８１に沿う形で設置したものである。
【００１０】
図１３（ａ）、（ｂ）において、１８１は所定の開口面積を持つループアンテナ本体であり、本例では、たとえば、巻数が１ターンの矩形状のループコイルとする。１８２は板状の導体としてのグランドパターンで、ループアンテナ本体１８１とでプリント配線基板１８３を挟み、ループアンテナ本体１８１と反対側に、ループアンテナ本体１８１に沿う形で形成されている。グランドパターン１８２は、ループアンテナ本体１８１のグランド端子（接地点）に接続される。
【００１１】
しかしながら、図１３に示すようなアンテナでは、電波法の規定を満足することができるが、電波輻射制限パターンをアンテナパターンより大きくする必要があるため、アンテナ全体の形状が電波輻射制限パターンの制約を受けて大きくなる。
【００１２】
また、図１３に示すようなアンテナでは、例えば、このアンテナを無線カードとのデータの読取および書込みを行うリーダライタとして利用する場合、無線カード内部のアンテナとほぼ同サイズのアンテナをリーダライタ側に設けると、電波輻射制限パターンにより、アンテナに近い領域での通信が困難となる。このため、リーダライタ側のアンテナを無線カードのアンテナとほぼ同サイズで実現することができない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、電波輻射制限パターンにより、アンテナ全体の形状が大きくなってしまったり、アンテナに近い領域での通信が困難になるというという欠点を除去したもので、アンテナ全体の形状を大きくすることなく、電波法の規制内での強い電波輻射が可能で、通信距離の確保が可能となるアンテナ装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明のアンテナ装置は、２つの駆動端を有する複数巻きループが、上記内側と外側とを交差部にて交差させてなるループアンテナ本体、およびこのループアンテナ本体の２つの駆動端に対して平衡駆動する駆動手段から構成され、上記ループアンテナの１巻き目のループは上記駆動端の一方から上記交差部を通って上記駆動端が内側になるよう配置され、上記ループアンテナの２巻き目のループは上記交差部にて上記１巻き目のループの内側になるように配置されるとともに上記駆動端の他方に接続される。
【００１５】
この発明のアンテナ装置は、２つの駆動端を有する複数巻きループが、上記２つの駆動端から等距離の位置で内側と外側とを交差させてなるループアンテナ本体、およびこのループアンテナ本体の２つの駆動端に対して、一方の駆動端を正相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動し、他方の駆動端を逆相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動する駆動手段から構成されている。
【００１６】
この発明のアンテナ装置は、印刷基板上に印刷される印刷配線が上記印刷基板の外周に沿って２つの駆動端を有する複数巻きのループを形成し、内側の印刷配線と外側の印刷配線とが交差部にて交差してなるループアンテナ本体、およびこのループアンテナ本体の２つの駆動端に対して平衡駆動する駆動手段から構成され、上記ループアンテナの１巻き目のループは上記駆動端の一方から上記交差部を通って上記駆動端が内側になるよう配置され、上記ループアンテナの２巻き目のループは上記交差部にて上記１巻き目のループの内側になるように配置されるとともに上記駆動端の他方に接続される。
【００１７】
この発明のアンテナ装置は、印刷基板上に印刷される印刷配線が上記印刷基板の外周に沿って２つの駆動端を有する複数巻きループを形成し、上記２つの駆動端から等距離の位置で内側の印刷配線と外側の印刷配線とが交差してなるループアンテナ本体、およびこのループアンテナ本体の２つの駆動端に対して、一方の駆動端を正相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動し、他方の駆動端を逆相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動する駆動手段から構成されている。
【００１８】
この発明のアンテナ装置は、印刷基板上に印刷される印刷配線が上記印刷基板の外周に沿って２つの駆動端を有する複数巻きループを形成し、上記印刷基板の表面から裏面へ至る少なくとも２つのスルーホールを介して印刷配線が印刷基板の裏面を通って表面に印刷されている印刷配線と交差してなるループアンテナ本体、およびこのループアンテナ本体の２つの駆動端に対して平衡駆動する駆動手段から構成され、上記ループアンテナの１巻き目のループは上記駆動端の一方から上記交差部を通って上記駆動端が内側になるよう配置され、上記ループアンテナの２巻き目のループは上記交差部にて上記１巻き目のループの内側になるように配置されるとともに上記駆動端の他方に接続される。
【００１９】
この発明のアンテナ装置は、印刷基板上に印刷される印刷配線が上記印刷基板の外周に沿って２つの駆動端を有する複数巻きループを形成し、上記２つの駆動端から等距離の位置に設けられた印刷基板の裏面へ至る少なくとも２つのスルーホールを介して印刷配線が印刷基板の裏面を通って表面に印刷されている印刷配線と交差してなるループアンテナ本体、およびこのループアンテナ本体の２つの駆動端に対して、一方の駆動端を正相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動し、他方の駆動端を逆相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動する駆動手段から構成されている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本実施の形態に係る無線通信システムの構成を概略的に示している。図１において、１は無線通信機能を有する情報処理装置１、２は情報処理装置１のループアンテナ、３は情報処理装置１の上位装置、４は無線通信機能を有する携帯可能情報記憶媒体（無線カード）、５は携帯可能情報記憶媒体４のループアンテナである。上記情報処理装置１は、携帯可能情報記憶媒体４との間で無線による送受信を行なうことにより、携帯可能情報記憶媒体４に対してデータの送信および受信など、所定の情報処理を行なうようになっている。
【００２２】
図２は、情報処理装置１の基本的構成の一例を概略的に示している。図２において、１１は変調回路・送信ドライバ、１２は復調回路・受信アンプで、これらにはループアンテナ２が接続されている。１３は各種処理を実行する制御回路で、これには変調回路・送信ドライバ１１および復調回路・受信アンプ１２が接続されている。
【００２３】
以下に、動作の概略を簡単に説明する。上位装置３で生成されるデータを制御回路１３に送り、制御回路１３においてデータ化された信号を変調回路・送信ドライバ１１において変調、増幅し、ループアンテナ２に供給する。ループアンテナ２は、変調回路・送信ドライバ１１からの信号を電波として空間に放射する。
【００２４】
一方、携帯可能情報記憶媒体４から送信される電波は、情報処理装置１のループアンテナ２で受信され、復調回路・受信アンプ１２に送られる。復調回路・受信アンプ１２では、受信した信号に対して増幅、復調などの処理を行なうことにより、受信データを得る。得られた受信データは制御回路１３に送られ、制御回路１３において受信データに基づく所定の処理が行なわれる。
【００２５】
図３は、携帯可能情報記憶媒体４の基本的構成の一例を概略的に示している。図３において、１５は復調回路・受信アンプ、１６は変調回路・送信ドライバで、これらにはループアンテナ５が接続されている。１７は各種処理を実行する制御回路で、これには復調回路・受信アンプ１５および変調回路・送信ドライバ１６が接続されている。１８は電源部で、情報処理装置１から受けた電波により電源を生成し、各回路に動作電源を供給する。なお、電源部１８は、電池などの電源を内蔵することにより各回路に動作電源を供給するようにしても良い。
【００２６】
以下に、動作の概略を簡単に説明する。情報処理装置１から空間に放射された電波は、ループアンテナ５により受信され、受信信号は復調回路・受信アンプ１５に送られる。復調回路・受信アンプ１５では、受信した信号に対して増幅、復調などの処理を行なうことにより、受信データを得る。得られた受信データは制御回路１７に送られ、制御回路１７において受信データに基づく所定の処理が行なわれる。
【００２７】
図４は、ループアンテナ２の概略構成を示すものである。
【００２８】
図４に示すように、ループアンテナ２は、印刷配線基板２１上に印刷されたループ状の印刷配線２２、この印刷配線２２の両端部に接続されているアンテナマッチング回路２３、およびループアンテナ２を駆動する変調回路・送信ドライバ１１としての駆動回路（後述する）と接続するためのコネクタ２４を有している。
【００２９】
上記印刷配線２２は、印刷基板２１上に印刷され、２回巻きのループアンテナ２を形成している。上記コネクタ２４は、後述する駆動回路と接続する２つの端子２４ａ、端子２４ｂを有している。これらの端子２４ａ、２４ｂは、上記アンテナマッチング回路２３と接続されている。
【００３０】
上記印刷基板２２上の上記コネクタ２４に対向する位置には、スルーホール２５、２６が設けられいる。これらのスルーホール２５、２６は、印刷基板２１の表面と裏面とを貫通している。また、印刷基板２１の表面においてスルーホール２５とスルーホール２６との間には、少なくとも１つの印刷配線２２が配置できるように間隔が設けられている。
【００３１】
次に、ループアンテナ本体としての印刷基板２１上の印刷配線２２の配置について説明する。ここでは、印刷配線２２の配置をアンテナマッチング回路２３の端部２４ａ側から端部２４ｂ側までの順に説明する。
【００３２】
上記アンテナマッチング回路２３の２４ａ側からの印刷配線２２は、上記印刷基板２１の外周に沿って１巻き目のループが配置される。この１巻き目の印刷配線２２は、上記スルーホール２５と２６との間を通るように配置され、上記アンテナマッチング回路２３、およびコネクタ２４がループの内側になるように配置される。
【００３３】
印刷基板２１上の２巻き目のループとなる印刷配線２２は、１巻き目のループが内側となるように印刷基板２１の外周の沿ってスルーホール２５まで配置される。上記スルーホール２５において、印刷配線２２は印刷基板２１の表面から裏面に移行する。上記スルーホール２５で印刷基板２１の裏面に至った印刷配線２２は、印刷基板２１の裏面でスルーホール２６に達する。スルーホール２６において、印刷配線２２は印刷基板２１の裏面から表面に移行する。
【００３４】
ここで、上記スルーホール２５は１巻き目のループの外側となっており、スルーホール２６は１巻き目のループの内側になっている。このため、２巻き目の印刷配線２２は、スルーホール２５まで１巻き目のループの外側を通って、印刷基板２１の裏面で交差（クロス）し、スルーホール２６から１巻き目のループの内側を通る。
【００３５】
従って、スルーホール２６で表面に至った印刷配線２２は、１巻き目のループの内側を印刷基板２１の外周に沿って２巻き目のループを形成し、アンテナマッチング回路２３の端部２４ｂ側に接続される。
【００３６】
これにより、ループの半周ごとに、内側（１巻き目）、外側（１巻き目）、外側（２巻き目）、内側（２巻き目）となる２巻きのループアンテナ２が印刷基板２１上に印刷され、印刷配線２２によるループアンテナは、一方の駆動端から印刷配線の中点までのループと、他方の駆動端から印刷配線の中点までのループとが対称となるように形成される。従って、２巻きループアンテナで駆動両端から等距離にあたる１点で、２巻きの内と外とを交差させたループアンテナが形成される。
【００３７】
次に、上記のように構成されるループアンテナ２を駆動する駆動回路１１について説明する。
【００３８】
図５は、情報処理装置の変調回路・送信ドライバ１１としての駆動回路１１の概略構成を示す図である。図５に示すように、この駆動回路１１は、正相逆相キャリア出力部３１、データ入力部３２、変調回路３３ａ、３３ｂ、駆動アンプ３４ａ、３４ｂ、マッチング回路３５ａ、３５ｂ、ＶＤ駆動電源部３６、コネクタ部３７などから構成されている。
【００３９】
上記キャリア出力部３１は、入力される搬送波としてのキャリアから正相のキャリアと、逆相のキャリアを生成し、それぞれ出力するものである。このキャリア出力回路３１から出力された正相キャリアは、上記変調回路３３ａへ送られる。また、上記キャリア出力回路３１から出力された逆相キャリアは、上記変調回路３３ｂへ送られる。
【００４０】
上記データ入力部３２には、送信するデータが入力される。このデータ入力部３２に入力されたデータは、上記変調回路３３ａおよび変調回路３３ｂへ送られる。
【００４１】
上記変調回路３３ａ、３３ｂは、キャリアを送信するデータに基づいて変調するものである。これらの変調回路３３ａ、３３ｂは、振幅変調、周波数変調、位相変調などの種々の変調方式が利用可能であるが、例えば、「１」、「０」のデータ信号でキャリアの振幅を変調する振幅変調方式（ＡＳＫ）が用いられる。
【００４２】
すなわち、上記変調回路３３ａは、キャリア出力部３１からの正相キャリアをデータ入力部３２から送られたデータに基づいて変調して変調信号を生成する。一方、上記変調回路３３ｂは、キャリア出力部３１からの逆相キャリアをデータ入力部３２から送られたデータに基づいて変調して変調信号を生成する。
【００４３】
これらの変調回路３３ａ、３３ｂで生成された変調信号は、それぞれ駆動アンプ３４ａ、３４ｂにより増幅され、マッチング回路３５ａ、３５ｂへ送られる。これらのマッチング回路３５ａ、３５ｂは、それぞれ共振回路およびインピーダンス変換回路であり、ＶＤ駆動電源３６により駆動される。
【００４４】
このマッチング回路３５ａを介した正相の変調信号は、コネクタ部３７の端子３７ａに出力される。また、このマッチング回路３５ａを介した逆相の変調信号は、コネクタ部３７の端子３７ｂに出力される。
【００４５】
このように構成される駆動回路１１を上記ループアンテナ２に接続させて駆動させると、ループアンテナ２が平衡駆動されるようになっている。すなわち、上記駆動回路１１の端子３７ａをループアンテナ２の端子２４ａに接続し、上記駆動回路１１の端子３７ｂをループアンテナ２の端子２４ｂに接続すると、ループアンテナ２の一端（２４ａ）には、正相の変調信号が入力され、他端（２４ｂ）には、逆相の変調信号が入力される。
【００４６】
また、上記例では、２回巻きのループアンテナについて説明したが、これに限らず、駆動両端から等距離にあたる１点で内側のループと外側のループを交差させることにより、４回巻き、６回巻きなどの偶数巻きであっても上記と同様な効果が得られるループアンテナを実現できる。
【００４７】
上記のように、複数巻きループアンテナで駆動両端から等距離にあたる１点で、内側のループと外側のループとを交差させるようにしたループアンテナと、キャリアの正相と逆相それぞれを基に変調をかけたアンプ出力をアンテナ駆動信号として上記ループアンテナ両端を駆動するようにした駆動回路とによりアンテナを平衡駆動するようにしたものである。
【００４８】
これにより、ループアンテナを平衡駆動でき、電波の擾乱を輻射制限パターンもなく防止でき、例えば、３ｍ先のデータによる電界強度を理論値に抑制できる。そのため、法規制内の強い電波輻射が可能となり、結果として通信距離の確保が可能となる。
【００４９】
次に、ループアンテナ２と駆動回路１１との他の構成例について説明する。図６はループアンテナ２の概略構成を示し、図７は駆動回路１１の概略構成を示すものである。なお、図４、および図５に示す構成と同一箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００５０】
この場合、ループアンテナ２には、図６に示すように、コネクタ部２４に端子２４ｃが設けられている。この端子２４ｃは、印刷配線２２の全長の中点となる位置で印刷配線２２と接続されている。一方、駆動回路１１には、図７に示すように、コネクタ部３７にアース端子３７ｃが設けられている。
【００５１】
この駆動回路１１のアース端子３７ｃは、上記ループアンテナ２の端子２４ｃに接続されるようになっている。これにより、ループアンテナ２の印刷配線２２の中点が接地され、ループアンテナ２における平衡駆動を安定動作させることができる。
【００５２】
次に、上記上位装置３としての自動改札装置について説明する。
図８は、上記携帯可能情報記憶媒体４としての無線カードＡを処理できる入場用（出場用）の自動改札装置４１の外観構成を概略的に示すものである。自動改札装置４１は、通常、２台１組として駅の改札口などに設置され、両者の間に通行者が通行する通路が形成される。
【００５３】
自動改札装置本体４２の上面の一端部には、上記情報処理装置１としての無線カードリーダライタ４３が設けられている。この無線カードリーダライタ４３には、通行者が携帯し、無線通信によって送受信する機能を備えた無線カードＡとの間で改札情報などを送受信するために、上記ループアンテナ２が内蔵されている。このループアンテナ２は、例えば、無線カードＡに内蔵されるアンテナと同サイズで形成される。また、このループアンテナ２では、上記したように、無線カードＡとの距離が極近距離にある場合においても通信可能となっており、例えば、無線カードＡがループアンテナ２の設置位置４３で自動改札装置の筐体に接触しているような場合であっても十分な通信が可能となっている。
【００５４】
また、上記無線カードＡは、例えば、定期券、ＳＦカードとして利用される。このような無線カードＡには、定期券情報、ＳＦ残額情報、前回の使用履歴などの改札情報が記憶される。また、使用履歴としては、入場用の自動改札装置の場合、乗車駅名、乗車日時などを受信して記憶し、出場用の自動改札装置の場合、降車駅名、降車日時、利用金額などを受信して記憶するようになっている。
【００５５】
上記本体４２上には、通行者や駅員などに対して案内を行うためのプラズマディスプレイにより構成されている案内表示部４４が設けられている。
【００５６】
また、本体４２の通路側の側面の両端部には、それぞれ通行者の通行を制御する開閉動作可能なドア４５、４５が設けられており、通行可否の判定結果に基づき、このドア４５、４５が開閉制御されるようになっている。
【００５７】
本体４２の各通路側の側面には、通行者検知手段としての複数の光学的な検知器（図示しない）が設けられている。
【００５８】
図９は、上記のように構成された自動改札装置４１の制御系統の構成を示すものである。すなわち、この制御系統は、自動改札装置４１全体の制御を司るＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）５１、ＣＰＵ５１の制御プログラムなどを記憶しているＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）５２、無線カードから読取った情報の記憶、および、制御プログラムのバッファとして情報を記憶する記憶手段としてのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）５３、無線カードの使用が開始された乗車駅（あるいは、乗車駅に対応した乗車駅コード）に対応した運賃情報を記憶している運賃メモリ５４、上記案内表示部４４を制御する表示制御回路５５、上記ドア４５を駆動するドア開閉機構５６を制御するドア制御回路５７、上記検知器の各検知出力に基づき通行者の通過状況などを検知する人間検知器制御回路５８、上記無線カードリーダライタ４３、および、本装置を制御する図示しないホスト装置としてのホストコンピュータ（本社コンピュータ）５９との間で情報の伝送を行う伝送制御回路６０などから構成されている。
【００５９】
次に、上記のような構成において、入場用の自動改札装置４１における乗車時の動作を説明する。
【００６０】
まず、無線カードリーダライタ４３は、駆動回路１１によりループアンテナ２を平衡駆動し、通信エリア内の無線カードＡに対する通信開始の電波を放射している。この状態において、利用者が通信エリア内に無線カードＡを提示すると、無線カードＡは無線カードリーダライタ４３からの電波をアンテナ５により受信し、この受信した電波により電源部３４で無線カードＡの動作に必要な電力を生成し、復調回路・受信アンプ１５、変調回路・送信ドライバ１６、および制御回路１７などに供給する。
【００６１】
この電力の供給により、制御回路１７は図示しないメモリ部に記録されている定期券情報としての発駅情報、着駅情報、有効期限と前回の使用履歴（乗車区間駅名、通用期限、前回乗車履歴等）をアンテナ５より放射する。
【００６２】
この放射した電波は、無線カードリーダライタ４３内のループアンテナ２が受信し復調回路・受信アンプ１２により復調して、ＣＰＵ５１に供給される。これにより、ＣＰＵ５１は、受信した乗車区間駅名、通用期限とこの自動改札装置４１の設置駅、稼働日時等とを比較判定し、乗車可能か否かを判断する。
【００６３】
この判断の結果、乗車可能な場合、ＣＰＵ５１は、「乗車駅名、乗車日時等」を示すデータを無線カードリーダライタ４３により無線カードＡへ送信する。この際、無線カードリーダライタ４３は、制御回路１３により送信するデータを駆動回路（変調回路・送信ドライバ）１１へ供給する。これにより、駆動回路１１は、正相キャリアおよび逆相キャリアを基に送信するデータで変調した変調信号を駆動アンプ３４ａ、３４ｂおよびマッチング回路３５ａ、３５ｂを介してループアンテナ２を平衡駆動して放射する。
【００６４】
一方、無線カードＡでは、無線カードリーダライタ４３から放射された電波をアンテナ５を介して受信する。これにより、無線カードＡ内の制御回路１７は、受信した乗車駅名、乗車日時等を使用履歴情報としてメモリ部（図示しない）へ記録する。すなわち、乗車駅名を入出場駅情報として記録し、乗車日時を入出場日時として記録する。
【００６５】
この結果、無線カードＡは、全ての処理を終了すると、処理完了を示すデータをアンテナ５より放射する。このデータを無線カードリーダライタ４３が受信した際、ＣＰＵ５１は、ドア開閉機構５６によりドアを開放して利用者の通行を許可する。
【００６６】
次に、上記のような構成において、出場用の自動改札装置１における出場時の動作を説明する。
【００６７】
まず、無線カードリーダライタ４３は、駆動回路１１によりループアンテナ２を平衡駆動し、通信エリア内の無線カードＡに対する通信開始の電波を放射している。この状態において、利用者が通信エリア内に無線カードＡを提示すると、無線カードＡは無線カードリーダライタ４３からの電波をアンテナ５により受信し、この受信した電波により電源部３４で無線カードＡの動作に必要な電力を生成し、復調回路・受信アンプ１５、変調回路・送信ドライバ１６、および制御回路１７などに供給する。
【００６８】
この電力の供給により、制御回路１７は図示しないメモリ部に記録されている改札情報としての発駅情報、着駅情報、有効期限と前回の使用履歴（乗車区間駅名、通用期限、前回乗車履歴等）をアンテナ５より放射する。
【００６９】
この放射した電波は、無線カードリーダライタ４３内のループアンテナ２が受信し復調回路・受信アンプ１２により復調して、ＣＰＵ５１に供給される。これにより、ＣＰＵ５１は、受信した乗車区間駅名、通用期限とこの自動改札装置４１の設置駅、稼働日時等とを比較判定し、出場可能か否かを判断する。
【００７０】
この判断の結果、出場可能な場合、ＣＰＵ５１は、「出場駅名、出場日時等」を示すデータを無線カードリーダライタ４３を介して無線カードＡへ返信する。この際、無線カードリーダライタ４３は、制御回路１３により送信するデータを駆動回路（変調回路・送信ドライバ）１１へ供給する。これにより、駆動回路１１は、正相キャリアおよび逆相キャリアを基に送信するデータで変調した変調信号を駆動アンプ３４ａ、３４ｂおよびマッチング回路３５ａ、３５ｂを介してループアンテナ２を平衡駆動して放射する。
【００７１】
一方、無線カードＡでは、無線カードリーダライタ４３から放射された電波をアンテナ５を介して受信する。これにより、無線カードＡ内の制御回路１７は、受信した出場駅名、出場日時等を使用履歴情報としてメモリ部（図示しない）へ記録する。すなわち、出場駅名を入出場駅情報として記録し、出場日時を入出場日時として記録する。
【００７２】
この結果、無線カードＡは、全ての処理を終了すると、処理完了を示すデータをアンテナ５より放射する。このデータを無線カードリーダライタ４３が受信した際、ＣＰＵ５１は、ドア開閉機構５６によりドアを開放して利用者の通行を許可する。
【００７３】
上記のように、無線カードを処理する自動改札装置に上記ループアンテナと上位駆動回路とを有する無線カードリーダライタを設置するようにしたものである。
【００７４】
これにより、通信エリア内で法規制内の強い電波を放射することができ、かつ、自動改札装置本体に設置するループアンテナの大きさを無線カードとほぼ同サイズで実現でき、自動改札機本体におけるループアンテナの設置部分の面積を小さくすることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、アンテナ全体の形状を大きくすることなく、電波法の規制内での強い電波輻射が可能で、通信距離の確保が可能となるアンテナ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線通信システムの構成を概略的に示すブロック図。
【図２】情報処理装置の基本的構成の一例を概略的に示すブロック図。
【図３】携帯可能情報記憶媒体の基本的構成の一例を概略的に示すブロック図。
【図４】ループアンテナ本体の概略構成を示す図。
【図５】図４のループアンテナ本体を駆動する駆動回路の概略構成を示す図。
【図６】図４の他の例としてのループアンテナ本体の概略構成を示す図。
【図７】図６のループアンテナ本体を駆動する駆動回路の概略構成を示す図。
【図８】無線カードを処理できる自動改札装置の外観構成を概略的に示す図。
【図９】図８の自動改札装置の概略構成を示す図。
【図１０】従来の微小ループコイルからの放射電界強度モデルを示す図。
【図１１】図１０の微小ループアンテナからの放射を解いた図。
【図１２】従来の性能の悪いアンテナを使用した場合の距離対放射電界（磁界）強度特性の一例を示す図。
【図１３】従来のループアンテナの構成を模式的に示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【符号の説明】
１……情報処理装置
２……ループアンテナ本体
３……上位装置
４……携帯可能情報記憶媒体（無線カード）
１１……変調回路・送信ドライバ（駆動回路、駆動手段）
１２……復調回路・受信アンプ
１３……制御回路
４１…自動改札装置
４３…無線カードリーダライタ
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば、無線通信機能を有する携帯可能情報記憶媒体との間で無線による通信を行なうアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、無線電波を使用して通信を行なう無線通信システムにあっては、ノイズなどの環境の影響を受けずに安定的に通信を行なうために、強い電界強度の電波を使用する必要がある。このため、無線通信システムにおけるアンテナ装置では、アンテナ本体から強い電界強度の電波を放射するように駆動回路で駆動することが要望されている。
【０００３】
しかしながら、電波法の規定により自由に情報処理装置から強い電界強度の電波を放射することが不可能である。このような電波法においては、特定の周波数について強い電波を放射することが許されている。この電波法での特定の周波数は規定が厳しく、使用に関しては充分な注意が必要である。
【０００４】
上記特定の周波数は、波長をλとすると、λ／２πが電波法で規定している測定距離３ｍ付近の周波数である。このような条件を満足するアンテナを設計するために放射電界強度を計算する場合、距離がλ／２π付近では理論計算と実測値とを一致させることが困難である。また、測定する環境においても大きく影響を受ける。したがって、机上でアンテナを設計し、実際に３ｍ付近で測定を行なうと、設計値と大きく異なり、電波法を満足することができないことが多い。
【０００５】
例えば、図１０に示すように、微小ループコイル１５１からの放射電界強度モデルは、設計値として考える微小ループコイルを原点とした電磁気学などで使用する極座標表示１５２で示される。
【０００６】
このような微小ループアンテナからの放射を解くと、図１１に示すように、アンテナ間距離をｒとした場合、磁界Ｈｒ成分が特性１６１、磁界Ｈθ成分が特性１６２、１／ｒ３のラインが特性１６３となる。
【０００７】
ここで、３ｍ付近に注目すると、Ｈｒ成分、Ｈθ成分中の１／ｒ項と、１／ｒ２項と、１／ｒ３項が等しい領域であり、計算値と実測値とはなかなか一致しない。このため、性能が悪い送信アンテナを使用して、このポイントでの電界強度を測定すると、設計値と大幅に異なる電界強度が測定される。
【０００８】
たとえば、性能の悪いアンテナを使用した場合、図１２に示すような距離対放射電界（磁界）強度特性が得られる。図１２では、本来、アンテナはＨｒ成分が重要であるので、図１２のグラフにはＨｒ成分のみを記載した。また、図１２において、測定値は特性１７１、１／ｒ３のラインは特性１７２である。この図１２から明らかなように、特性１７１は設計値を大きく外れ、３ｍ付近でディップしているから、それ以降は大きく成分が乱れている。つまり、上記のようなアンテナを用いた場合、３ｍ付近で電波法が規定する値を満足できないものとなってしまう。
【０００９】
そこで、従来、電波法が規定する値を満足するために、図１３（ａ）、（ｂ）に示すようなループアンテナがある。このループアンテナは、板状の導体としてのグランドパターン（電波輻射制限パターン）１８２をループアンテナ本体（アンテナパターン）１８１に沿う形で設置したものである。
【００１０】
図１３（ａ）、（ｂ）において、１８１は所定の開口面積を持つループアンテナ本体であり、本例では、たとえば、巻数が１ターンの矩形状のループコイルとする。１８２は板状の導体としてのグランドパターンで、ループアンテナ本体１８１とでプリント配線基板１８３を挟み、ループアンテナ本体１８１と反対側に、ループアンテナ本体１８１に沿う形で形成されている。グランドパターン１８２は、ループアンテナ本体１８１のグランド端子（接地点）に接続される。
【００１１】
しかしながら、図１３に示すようなアンテナでは、電波法の規定を満足することができるが、電波輻射制限パターンをアンテナパターンより大きくする必要があるため、アンテナ全体の形状が電波輻射制限パターンの制約を受けて大きくなる。
【００１２】
また、図１３に示すようなアンテナでは、例えば、このアンテナを無線カードとのデータの読取および書込みを行うリーダライタとして利用する場合、無線カード内部のアンテナとほぼ同サイズのアンテナをリーダライタ側に設けると、電波輻射制限パターンにより、アンテナに近い領域での通信が困難となる。このため、リーダライタ側のアンテナを無線カードのアンテナとほぼ同サイズで実現することができない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、電波輻射制限パターンにより、アンテナ全体の形状が大きくなってしまったり、アンテナに近い領域での通信が困難になるというという欠点を除去したもので、アンテナ全体の形状を大きくすることなく、電波法の規制内での強い電波輻射が可能で、通信距離の確保が可能となるアンテナ装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明のアンテナ装置は、２つの駆動端を有する複数巻きループが、上記内側と外側とを交差部にて交差させてなるループアンテナ本体、およびこのループアンテナ本体の２つの駆動端に対して平衡駆動する駆動手段から構成され、上記ループアンテナの１巻き目のループは上記駆動端の一方から上記交差部を通って上記駆動端が内側になるよう配置され、上記ループアンテナの２巻き目のループは上記交差部にて上記１巻き目のループの内側になるように配置されるとともに上記駆動端の他方に接続される。
【００１５】
この発明のアンテナ装置は、２つの駆動端を有する複数巻きループが、上記２つの駆動端から等距離の位置で内側と外側とを交差させてなるループアンテナ本体、およびこのループアンテナ本体の２つの駆動端に対して、一方の駆動端を正相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動し、他方の駆動端を逆相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動する駆動手段から構成されている。
【００１６】
この発明のアンテナ装置は、印刷基板上に印刷される印刷配線が上記印刷基板の外周に沿って２つの駆動端を有する複数巻きのループを形成し、内側の印刷配線と外側の印刷配線とが交差部にて交差してなるループアンテナ本体、およびこのループアンテナ本体の２つの駆動端に対して平衡駆動する駆動手段から構成され、上記ループアンテナの１巻き目のループは上記駆動端の一方から上記交差部を通って上記駆動端が内側になるよう配置され、上記ループアンテナの２巻き目のループは上記交差部にて上記１巻き目のループの内側になるように配置されるとともに上記駆動端の他方に接続される。
【００１７】
この発明のアンテナ装置は、印刷基板上に印刷される印刷配線が上記印刷基板の外周に沿って２つの駆動端を有する複数巻きループを形成し、上記２つの駆動端から等距離の位置で内側の印刷配線と外側の印刷配線とが交差してなるループアンテナ本体、およびこのループアンテナ本体の２つの駆動端に対して、一方の駆動端を正相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動し、他方の駆動端を逆相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動する駆動手段から構成されている。
【００１８】
この発明のアンテナ装置は、印刷基板上に印刷される印刷配線が上記印刷基板の外周に沿って２つの駆動端を有する複数巻きループを形成し、上記印刷基板の表面から裏面へ至る少なくとも２つのスルーホールを介して印刷配線が印刷基板の裏面を通って表面に印刷されている印刷配線と交差してなるループアンテナ本体、およびこのループアンテナ本体の２つの駆動端に対して平衡駆動する駆動手段から構成され、上記ループアンテナの１巻き目のループは上記駆動端の一方から上記交差部を通って上記駆動端が内側になるよう配置され、上記ループアンテナの２巻き目のループは上記交差部にて上記１巻き目のループの内側になるように配置されるとともに上記駆動端の他方に接続される。
【００１９】
この発明のアンテナ装置は、印刷基板上に印刷される印刷配線が上記印刷基板の外周に沿って２つの駆動端を有する複数巻きループを形成し、上記２つの駆動端から等距離の位置に設けられた印刷基板の裏面へ至る少なくとも２つのスルーホールを介して印刷配線が印刷基板の裏面を通って表面に印刷されている印刷配線と交差してなるループアンテナ本体、およびこのループアンテナ本体の２つの駆動端に対して、一方の駆動端を正相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動し、他方の駆動端を逆相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動する駆動手段から構成されている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本実施の形態に係る無線通信システムの構成を概略的に示している。図１において、１は無線通信機能を有する情報処理装置１、２は情報処理装置１のループアンテナ、３は情報処理装置１の上位装置、４は無線通信機能を有する携帯可能情報記憶媒体（無線カード）、５は携帯可能情報記憶媒体４のループアンテナである。上記情報処理装置１は、携帯可能情報記憶媒体４との間で無線による送受信を行なうことにより、携帯可能情報記憶媒体４に対してデータの送信および受信など、所定の情報処理を行なうようになっている。
【００２２】
図２は、情報処理装置１の基本的構成の一例を概略的に示している。図２において、１１は変調回路・送信ドライバ、１２は復調回路・受信アンプで、これらにはループアンテナ２が接続されている。１３は各種処理を実行する制御回路で、これには変調回路・送信ドライバ１１および復調回路・受信アンプ１２が接続されている。
【００２３】
以下に、動作の概略を簡単に説明する。上位装置３で生成されるデータを制御回路１３に送り、制御回路１３においてデータ化された信号を変調回路・送信ドライバ１１において変調、増幅し、ループアンテナ２に供給する。ループアンテナ２は、変調回路・送信ドライバ１１からの信号を電波として空間に放射する。
【００２４】
一方、携帯可能情報記憶媒体４から送信される電波は、情報処理装置１のループアンテナ２で受信され、復調回路・受信アンプ１２に送られる。復調回路・受信アンプ１２では、受信した信号に対して増幅、復調などの処理を行なうことにより、受信データを得る。得られた受信データは制御回路１３に送られ、制御回路１３において受信データに基づく所定の処理が行なわれる。
【００２５】
図３は、携帯可能情報記憶媒体４の基本的構成の一例を概略的に示している。図３において、１５は復調回路・受信アンプ、１６は変調回路・送信ドライバで、これらにはループアンテナ５が接続されている。１７は各種処理を実行する制御回路で、これには復調回路・受信アンプ１５および変調回路・送信ドライバ１６が接続されている。１８は電源部で、情報処理装置１から受けた電波により電源を生成し、各回路に動作電源を供給する。なお、電源部１８は、電池などの電源を内蔵することにより各回路に動作電源を供給するようにしても良い。
【００２６】
以下に、動作の概略を簡単に説明する。情報処理装置１から空間に放射された電波は、ループアンテナ５により受信され、受信信号は復調回路・受信アンプ１５に送られる。復調回路・受信アンプ１５では、受信した信号に対して増幅、復調などの処理を行なうことにより、受信データを得る。得られた受信データは制御回路１７に送られ、制御回路１７において受信データに基づく所定の処理が行なわれる。
【００２７】
図４は、ループアンテナ２の概略構成を示すものである。
【００２８】
図４に示すように、ループアンテナ２は、印刷配線基板２１上に印刷されたループ状の印刷配線２２、この印刷配線２２の両端部に接続されているアンテナマッチング回路２３、およびループアンテナ２を駆動する変調回路・送信ドライバ１１としての駆動回路（後述する）と接続するためのコネクタ２４を有している。
【００２９】
上記印刷配線２２は、印刷基板２１上に印刷され、２回巻きのループアンテナ２を形成している。上記コネクタ２４は、後述する駆動回路と接続する２つの端子２４ａ、端子２４ｂを有している。これらの端子２４ａ、２４ｂは、上記アンテナマッチング回路２３と接続されている。
【００３０】
上記印刷基板２２上の上記コネクタ２４に対向する位置には、スルーホール２５、２６が設けられいる。これらのスルーホール２５、２６は、印刷基板２１の表面と裏面とを貫通している。また、印刷基板２１の表面においてスルーホール２５とスルーホール２６との間には、少なくとも１つの印刷配線２２が配置できるように間隔が設けられている。
【００３１】
次に、ループアンテナ本体としての印刷基板２１上の印刷配線２２の配置について説明する。ここでは、印刷配線２２の配置をアンテナマッチング回路２３の端部２４ａ側から端部２４ｂ側までの順に説明する。
【００３２】
上記アンテナマッチング回路２３の２４ａ側からの印刷配線２２は、上記印刷基板２１の外周に沿って１巻き目のループが配置される。この１巻き目の印刷配線２２は、上記スルーホール２５と２６との間を通るように配置され、上記アンテナマッチング回路２３、およびコネクタ２４がループの内側になるように配置される。
【００３３】
印刷基板２１上の２巻き目のループとなる印刷配線２２は、１巻き目のループが内側となるように印刷基板２１の外周の沿ってスルーホール２５まで配置される。上記スルーホール２５において、印刷配線２２は印刷基板２１の表面から裏面に移行する。上記スルーホール２５で印刷基板２１の裏面に至った印刷配線２２は、印刷基板２１の裏面でスルーホール２６に達する。スルーホール２６において、印刷配線２２は印刷基板２１の裏面から表面に移行する。
【００３４】
ここで、上記スルーホール２５は１巻き目のループの外側となっており、スルーホール２６は１巻き目のループの内側になっている。このため、２巻き目の印刷配線２２は、スルーホール２５まで１巻き目のループの外側を通って、印刷基板２１の裏面で交差（クロス）し、スルーホール２６から１巻き目のループの内側を通る。
【００３５】
従って、スルーホール２６で表面に至った印刷配線２２は、１巻き目のループの内側を印刷基板２１の外周に沿って２巻き目のループを形成し、アンテナマッチング回路２３の端部２４ｂ側に接続される。
【００３６】
これにより、ループの半周ごとに、内側（１巻き目）、外側（１巻き目）、外側（２巻き目）、内側（２巻き目）となる２巻きのループアンテナ２が印刷基板２１上に印刷され、印刷配線２２によるループアンテナは、一方の駆動端から印刷配線の中点までのループと、他方の駆動端から印刷配線の中点までのループとが対称となるように形成される。従って、２巻きループアンテナで駆動両端から等距離にあたる１点で、２巻きの内と外とを交差させたループアンテナが形成される。
【００３７】
次に、上記のように構成されるループアンテナ２を駆動する駆動回路１１について説明する。
【００３８】
図５は、情報処理装置の変調回路・送信ドライバ１１としての駆動回路１１の概略構成を示す図である。図５に示すように、この駆動回路１１は、正相逆相キャリア出力部３１、データ入力部３２、変調回路３３ａ、３３ｂ、駆動アンプ３４ａ、３４ｂ、マッチング回路３５ａ、３５ｂ、ＶＤ駆動電源部３６、コネクタ部３７などから構成されている。
【００３９】
上記キャリア出力部３１は、入力される搬送波としてのキャリアから正相のキャリアと、逆相のキャリアを生成し、それぞれ出力するものである。このキャリア出力回路３１から出力された正相キャリアは、上記変調回路３３ａへ送られる。また、上記キャリア出力回路３１から出力された逆相キャリアは、上記変調回路３３ｂへ送られる。
【００４０】
上記データ入力部３２には、送信するデータが入力される。このデータ入力部３２に入力されたデータは、上記変調回路３３ａおよび変調回路３３ｂへ送られる。
【００４１】
上記変調回路３３ａ、３３ｂは、キャリアを送信するデータに基づいて変調するものである。これらの変調回路３３ａ、３３ｂは、振幅変調、周波数変調、位相変調などの種々の変調方式が利用可能であるが、例えば、「１」、「０」のデータ信号でキャリアの振幅を変調する振幅変調方式（ＡＳＫ）が用いられる。
【００４２】
すなわち、上記変調回路３３ａは、キャリア出力部３１からの正相キャリアをデータ入力部３２から送られたデータに基づいて変調して変調信号を生成する。一方、上記変調回路３３ｂは、キャリア出力部３１からの逆相キャリアをデータ入力部３２から送られたデータに基づいて変調して変調信号を生成する。
【００４３】
これらの変調回路３３ａ、３３ｂで生成された変調信号は、それぞれ駆動アンプ３４ａ、３４ｂにより増幅され、マッチング回路３５ａ、３５ｂへ送られる。これらのマッチング回路３５ａ、３５ｂは、それぞれ共振回路およびインピーダンス変換回路であり、ＶＤ駆動電源３６により駆動される。
【００４４】
このマッチング回路３５ａを介した正相の変調信号は、コネクタ部３７の端子３７ａに出力される。また、このマッチング回路３５ａを介した逆相の変調信号は、コネクタ部３７の端子３７ｂに出力される。
【００４５】
このように構成される駆動回路１１を上記ループアンテナ２に接続させて駆動させると、ループアンテナ２が平衡駆動されるようになっている。すなわち、上記駆動回路１１の端子３７ａをループアンテナ２の端子２４ａに接続し、上記駆動回路１１の端子３７ｂをループアンテナ２の端子２４ｂに接続すると、ループアンテナ２の一端（２４ａ）には、正相の変調信号が入力され、他端（２４ｂ）には、逆相の変調信号が入力される。
【００４６】
また、上記例では、２回巻きのループアンテナについて説明したが、これに限らず、駆動両端から等距離にあたる１点で内側のループと外側のループを交差させることにより、４回巻き、６回巻きなどの偶数巻きであっても上記と同様な効果が得られるループアンテナを実現できる。
【００４７】
上記のように、複数巻きループアンテナで駆動両端から等距離にあたる１点で、内側のループと外側のループとを交差させるようにしたループアンテナと、キャリアの正相と逆相それぞれを基に変調をかけたアンプ出力をアンテナ駆動信号として上記ループアンテナ両端を駆動するようにした駆動回路とによりアンテナを平衡駆動するようにしたものである。
【００４８】
これにより、ループアンテナを平衡駆動でき、電波の擾乱を輻射制限パターンもなく防止でき、例えば、３ｍ先のデータによる電界強度を理論値に抑制できる。そのため、法規制内の強い電波輻射が可能となり、結果として通信距離の確保が可能となる。
【００４９】
次に、ループアンテナ２と駆動回路１１との他の構成例について説明する。図６はループアンテナ２の概略構成を示し、図７は駆動回路１１の概略構成を示すものである。なお、図４、および図５に示す構成と同一箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００５０】
この場合、ループアンテナ２には、図６に示すように、コネクタ部２４に端子２４ｃが設けられている。この端子２４ｃは、印刷配線２２の全長の中点となる位置で印刷配線２２と接続されている。一方、駆動回路１１には、図７に示すように、コネクタ部３７にアース端子３７ｃが設けられている。
【００５１】
この駆動回路１１のアース端子３７ｃは、上記ループアンテナ２の端子２４ｃに接続されるようになっている。これにより、ループアンテナ２の印刷配線２２の中点が接地され、ループアンテナ２における平衡駆動を安定動作させることができる。
【００５２】
次に、上記上位装置３としての自動改札装置について説明する。
図８は、上記携帯可能情報記憶媒体４としての無線カードＡを処理できる入場用（出場用）の自動改札装置４１の外観構成を概略的に示すものである。自動改札装置４１は、通常、２台１組として駅の改札口などに設置され、両者の間に通行者が通行する通路が形成される。
【００５３】
自動改札装置本体４２の上面の一端部には、上記情報処理装置１としての無線カードリーダライタ４３が設けられている。この無線カードリーダライタ４３には、通行者が携帯し、無線通信によって送受信する機能を備えた無線カードＡとの間で改札情報などを送受信するために、上記ループアンテナ２が内蔵されている。このループアンテナ２は、例えば、無線カードＡに内蔵されるアンテナと同サイズで形成される。また、このループアンテナ２では、上記したように、無線カードＡとの距離が極近距離にある場合においても通信可能となっており、例えば、無線カードＡがループアンテナ２の設置位置４３で自動改札装置の筐体に接触しているような場合であっても十分な通信が可能となっている。
【００５４】
また、上記無線カードＡは、例えば、定期券、ＳＦカードとして利用される。このような無線カードＡには、定期券情報、ＳＦ残額情報、前回の使用履歴などの改札情報が記憶される。また、使用履歴としては、入場用の自動改札装置の場合、乗車駅名、乗車日時などを受信して記憶し、出場用の自動改札装置の場合、降車駅名、降車日時、利用金額などを受信して記憶するようになっている。
【００５５】
上記本体４２上には、通行者や駅員などに対して案内を行うためのプラズマディスプレイにより構成されている案内表示部４４が設けられている。
【００５６】
また、本体４２の通路側の側面の両端部には、それぞれ通行者の通行を制御する開閉動作可能なドア４５、４５が設けられており、通行可否の判定結果に基づき、このドア４５、４５が開閉制御されるようになっている。
【００５７】
本体４２の各通路側の側面には、通行者検知手段としての複数の光学的な検知器（図示しない）が設けられている。
【００５８】
図９は、上記のように構成された自動改札装置４１の制御系統の構成を示すものである。すなわち、この制御系統は、自動改札装置４１全体の制御を司るＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）５１、ＣＰＵ５１の制御プログラムなどを記憶しているＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）５２、無線カードから読取った情報の記憶、および、制御プログラムのバッファとして情報を記憶する記憶手段としてのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）５３、無線カードの使用が開始された乗車駅（あるいは、乗車駅に対応した乗車駅コード）に対応した運賃情報を記憶している運賃メモリ５４、上記案内表示部４４を制御する表示制御回路５５、上記ドア４５を駆動するドア開閉機構５６を制御するドア制御回路５７、上記検知器の各検知出力に基づき通行者の通過状況などを検知する人間検知器制御回路５８、上記無線カードリーダライタ４３、および、本装置を制御する図示しないホスト装置としてのホストコンピュータ（本社コンピュータ）５９との間で情報の伝送を行う伝送制御回路６０などから構成されている。
【００５９】
次に、上記のような構成において、入場用の自動改札装置４１における乗車時の動作を説明する。
【００６０】
まず、無線カードリーダライタ４３は、駆動回路１１によりループアンテナ２を平衡駆動し、通信エリア内の無線カードＡに対する通信開始の電波を放射している。この状態において、利用者が通信エリア内に無線カードＡを提示すると、無線カードＡは無線カードリーダライタ４３からの電波をアンテナ５により受信し、この受信した電波により電源部３４で無線カードＡの動作に必要な電力を生成し、復調回路・受信アンプ１５、変調回路・送信ドライバ１６、および制御回路１７などに供給する。
【００６１】
この電力の供給により、制御回路１７は図示しないメモリ部に記録されている定期券情報としての発駅情報、着駅情報、有効期限と前回の使用履歴（乗車区間駅名、通用期限、前回乗車履歴等）をアンテナ５より放射する。
【００６２】
この放射した電波は、無線カードリーダライタ４３内のループアンテナ２が受信し復調回路・受信アンプ１２により復調して、ＣＰＵ５１に供給される。これにより、ＣＰＵ５１は、受信した乗車区間駅名、通用期限とこの自動改札装置４１の設置駅、稼働日時等とを比較判定し、乗車可能か否かを判断する。
【００６３】
この判断の結果、乗車可能な場合、ＣＰＵ５１は、「乗車駅名、乗車日時等」を示すデータを無線カードリーダライタ４３により無線カードＡへ送信する。この際、無線カードリーダライタ４３は、制御回路１３により送信するデータを駆動回路（変調回路・送信ドライバ）１１へ供給する。これにより、駆動回路１１は、正相キャリアおよび逆相キャリアを基に送信するデータで変調した変調信号を駆動アンプ３４ａ、３４ｂおよびマッチング回路３５ａ、３５ｂを介してループアンテナ２を平衡駆動して放射する。
【００６４】
一方、無線カードＡでは、無線カードリーダライタ４３から放射された電波をアンテナ５を介して受信する。これにより、無線カードＡ内の制御回路１７は、受信した乗車駅名、乗車日時等を使用履歴情報としてメモリ部（図示しない）へ記録する。すなわち、乗車駅名を入出場駅情報として記録し、乗車日時を入出場日時として記録する。
【００６５】
この結果、無線カードＡは、全ての処理を終了すると、処理完了を示すデータをアンテナ５より放射する。このデータを無線カードリーダライタ４３が受信した際、ＣＰＵ５１は、ドア開閉機構５６によりドアを開放して利用者の通行を許可する。
【００６６】
次に、上記のような構成において、出場用の自動改札装置１における出場時の動作を説明する。
【００６７】
まず、無線カードリーダライタ４３は、駆動回路１１によりループアンテナ２を平衡駆動し、通信エリア内の無線カードＡに対する通信開始の電波を放射している。この状態において、利用者が通信エリア内に無線カードＡを提示すると、無線カードＡは無線カードリーダライタ４３からの電波をアンテナ５により受信し、この受信した電波により電源部３４で無線カードＡの動作に必要な電力を生成し、復調回路・受信アンプ１５、変調回路・送信ドライバ１６、および制御回路１７などに供給する。
【００６８】
この電力の供給により、制御回路１７は図示しないメモリ部に記録されている改札情報としての発駅情報、着駅情報、有効期限と前回の使用履歴（乗車区間駅名、通用期限、前回乗車履歴等）をアンテナ５より放射する。
【００６９】
この放射した電波は、無線カードリーダライタ４３内のループアンテナ２が受信し復調回路・受信アンプ１２により復調して、ＣＰＵ５１に供給される。これにより、ＣＰＵ５１は、受信した乗車区間駅名、通用期限とこの自動改札装置４１の設置駅、稼働日時等とを比較判定し、出場可能か否かを判断する。
【００７０】
この判断の結果、出場可能な場合、ＣＰＵ５１は、「出場駅名、出場日時等」を示すデータを無線カードリーダライタ４３を介して無線カードＡへ返信する。この際、無線カードリーダライタ４３は、制御回路１３により送信するデータを駆動回路（変調回路・送信ドライバ）１１へ供給する。これにより、駆動回路１１は、正相キャリアおよび逆相キャリアを基に送信するデータで変調した変調信号を駆動アンプ３４ａ、３４ｂおよびマッチング回路３５ａ、３５ｂを介してループアンテナ２を平衡駆動して放射する。
【００７１】
一方、無線カードＡでは、無線カードリーダライタ４３から放射された電波をアンテナ５を介して受信する。これにより、無線カードＡ内の制御回路１７は、受信した出場駅名、出場日時等を使用履歴情報としてメモリ部（図示しない）へ記録する。すなわち、出場駅名を入出場駅情報として記録し、出場日時を入出場日時として記録する。
【００７２】
この結果、無線カードＡは、全ての処理を終了すると、処理完了を示すデータをアンテナ５より放射する。このデータを無線カードリーダライタ４３が受信した際、ＣＰＵ５１は、ドア開閉機構５６によりドアを開放して利用者の通行を許可する。
【００７３】
上記のように、無線カードを処理する自動改札装置に上記ループアンテナと上位駆動回路とを有する無線カードリーダライタを設置するようにしたものである。
【００７４】
これにより、通信エリア内で法規制内の強い電波を放射することができ、かつ、自動改札装置本体に設置するループアンテナの大きさを無線カードとほぼ同サイズで実現でき、自動改札機本体におけるループアンテナの設置部分の面積を小さくすることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、アンテナ全体の形状を大きくすることなく、電波法の規制内での強い電波輻射が可能で、通信距離の確保が可能となるアンテナ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線通信システムの構成を概略的に示すブロック図。
【図２】情報処理装置の基本的構成の一例を概略的に示すブロック図。
【図３】携帯可能情報記憶媒体の基本的構成の一例を概略的に示すブロック図。
【図４】ループアンテナ本体の概略構成を示す図。
【図５】図４のループアンテナ本体を駆動する駆動回路の概略構成を示す図。
【図６】図４の他の例としてのループアンテナ本体の概略構成を示す図。
【図７】図６のループアンテナ本体を駆動する駆動回路の概略構成を示す図。
【図８】無線カードを処理できる自動改札装置の外観構成を概略的に示す図。
【図９】図８の自動改札装置の概略構成を示す図。
【図１０】従来の微小ループコイルからの放射電界強度モデルを示す図。
【図１１】図１０の微小ループアンテナからの放射を解いた図。
【図１２】従来の性能の悪いアンテナを使用した場合の距離対放射電界（磁界）強度特性の一例を示す図。
【図１３】従来のループアンテナの構成を模式的に示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【符号の説明】
１……情報処理装置
２……ループアンテナ本体
３……上位装置
４……携帯可能情報記憶媒体（無線カード）
１１……変調回路・送信ドライバ（駆動回路、駆動手段）
１２……復調回路・受信アンプ
１３……制御回路
４１…自動改札装置
４３…無線カードリーダライタ
Claims (10)
- ２つの駆動端を有する複数巻きループが、内側と外側とを交差部にて交差させてなるループアンテナ本体と、
このループアンテナ本体の２つの駆動端に対して平衡駆動する駆動手段と、を備え、
上記ループアンテナの１巻き目のループは上記駆動端の一方から上記交差部を通って上記駆動端が内側になるよう配置され、上記ループアンテナの２巻き目のループは上記交差部にて上記１巻き目のループの内側になるように配置されるとともに上記駆動端の他方に接続されることを特徴とするアンテナ装置。 - ２つの駆動端を有する複数巻きループが、上記２つの駆動端から等距離の位置で内側と外側とを交差させてなるループアンテナ本体と、
このループアンテナ本体の２つの駆動端に対して、一方の駆動端を正相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動し、他方の駆動端を逆相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動する駆動手段と、
を具備したことを特徴とするアンテナ装置。 - ２つの駆動端を有する複数巻きループが、上記２つの駆動端から等距離の位置で内側と外側とを交差させ、上記ループの全長に対する中点を接地したループアンテナ本体と、
このループアンテナ本体の２つの駆動端に対して平衡駆動する駆動手段と、
を具備したことを特徴とするアンテナ装置。 - 印刷基板上に印刷される印刷配線が上記印刷基板の外周に沿って２つの駆動端を有する複数巻きのループを形成し、内側の印刷配線と外側の印刷配線とが交差部にて交差してなるループアンテナ本体と、
このループアンテナ本体の２つの駆動端に対して平衡駆動する駆動手段と、を備え、
上記ループアンテナの１巻き目のループは上記駆動端の一方から上記交差部を通って上記駆動端が内側になるよう配置され、上記ループアンテナの２巻き目のループは上記交差部にて上記１巻き目のループの内側になるように配置されるとともに上記駆動端の他方に接続されることを特徴とするアンテナ装置。 - 印刷基板上に印刷される印刷配線が上記印刷基板の外周に沿って２つの駆動端を有する複数巻きループを形成し、上記２つの駆動端から等距離の位置で内側の印刷配線と外側の印刷配線とが交差してなるループアンテナ本体と、
このループアンテナ本体の２つの駆動端に対して、一方の駆動端を正相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動し、他方の駆動端を逆相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動する駆動手段と、
を具備したことを特徴とするアンテナ装置。 - 印刷基板上に印刷される印刷配線が上記印刷基板の外周に沿って２つの駆動端を有する複数巻きループを形成し、上記印刷基板の表面から裏面へ至る少なくとも２つのスルーホールを介して印刷配線が印刷基板の裏面を通って表面に印刷されている印刷配線と交差してなるループアンテナ本体と、
このループアンテナ本体の２つの駆動端に対して平衡駆動する駆動手段と、を備え、
上記ループアンテナの１巻き目のループは上記駆動端の一方から上記交差部を通って上記駆動端が内側になるよう配置され、上記ループアンテナの２巻き目のループは上記交差部にて上記１巻き目のループの内側になるように配置されるとともに上記駆動端の他方に接続されることを特徴とするアンテナ装置。 - 印刷基板上に印刷される印刷配線が上記印刷基板の外周に沿って２つの駆動端を有する複数巻きループを形成し、上記２つの駆動端から等距離の位置に設けられた印刷基板の裏面へ至る少なくとも２つのスルーホールを介して印刷配線が印刷基板の裏面を通って表面に印刷されている印刷配線と交差してなるループアンテナ本体と、
このループアンテナ本体の２つの駆動端に対して、一方の駆動端を正相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動し、他方の駆動端を逆相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動する駆動手段と、
を具備したことを特徴とするアンテナ装置。 - 印刷基板上に印刷される印刷配線が上記印刷基板の外周に沿って２つの駆動端を有する複数巻きのループを形成し、上記２つの駆動端から等距離の位置で内側の印刷配線と外側の印刷配線とが交差し、上記印刷配線の全長に対する中点を接地したループアンテナ本体と、
このループアンテナ本体の２つの駆動端に対して平衡駆動する駆動手段と、
を具備したことを特徴とするアンテナ装置。 - 上記ループアンテナは、偶数巻きであることを特徴とする上記請求項１に記載のアンテナ装置。
- ２つの駆動端を有する複数巻きループが、内側と外側とを交差してなるループアンテナ本体と、
このループアンテナ本体の２つの駆動端に対して、一方の駆動端を正相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動し、他方の駆動端を逆相のキャリアを基に送信するデータで変調した変調信号により駆動する駆動手段と、
を具備したことを特徴とするアンテナ装置。
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