WO2023140221A1 - アンテナモジュール、無線通信装置 - Google Patents

Abstract

アンテナとしての導体パターンは、逆Ｆ型に形成された放射素子（７ａ）と、当該放射素子に対して間接的に給電するための給電素子（８ａ）とを備える。放射素子（７ａ）は、本体部（７１ａ）と短絡部（７２ａ）と被給電部（７３ａ）とを備える。本体部（７１ａ）は短絡部（７２ａ）及び被給電部（７３ａ）よりも長い部材であり、短絡部（７２ａ）は本体部（７１ａ）の一端において、本体部（７１ａ）と直角に接続されている。被給電部（７３ａ）は、例えば短絡部（７２ａ）と所定の間隔を有するように本体部（７１ａ）の途中から、本体部（７１ａ）に直交する方向に延出されている。給電素子（８ａ）は、被給電部（７３）の下側において、被給電部（７３）と対向するように形成されている。

Description

アンテナモジュール、無線通信装置 関連出願の相互参照

　この出願は、２０２２年１月１８日に日本に出願された特許出願第２０２２－００５９５３号を基礎としており、基礎の出願の内容を、全体的に、参照により援用している。

　本開示は、小型化可能なアンテナモジュール、無線通信装置に関する。

　特許文献１には、２つの周波数の信号を装置間で送受信することによって得られる周波数ごとの受信位相の差である２周波位相差をもとに、装置間の距離を推定する通信システムが開示されている。

特開平１１－１８３６０２号公報

　装置間で送受信される無線信号は、車体や地面等の反射物で反射され、多様な伝播経路を取りうる。当然、反射物で反射された信号の伝播経路は、実際の装置間の距離よりも長くなる。そのような事情から、２周波位相差など、無線信号の飛行時間（ＴｏＦ：Time of Flight）を利用した測距方式では、反射波の影響を受けた測距誤りが生じうる。測距誤り（誤測）の発生確率を抑制するためには複数のアンテナを使用することが好適であるが、通信装置に設けるアンテナ数を増やそうとすると、通信装置のサイズが増大しうる。故に、個々のアンテナを小型化可能な構成が求められている。なお、測距通信用のアンテナに限らず、データ通信用のアンテナにおいても小型化は求められうる。

　本開示は、上記の検討又は着眼点に基づいて成されたものであり、その目的の１つは、小型化が可能なアンテナモジュール、無線通信装置を提供することにある。

　ここに開示されるアンテナモジュールは、基板と、所定の周波数帯の電波を送信又は受信するためのアンテナと、アンテナにとってのグランド電位を提供する導体であるグランド部と、を備えるアンテナモジュールであって、アンテナは、
　逆Ｆ型に形成された導体である放射素子と、放射素子に電磁界結合で非接触に給電するための導体である給電素子と、を有し、放射素子は、線状導体である本体部と、本体部の一端をグランド部に接続する短絡部と、一端が本体部の途中に接続され、他端が開放端となっている被給電部と、を備え、給電素子は、被給電部の少なくとも一部と平行に形成されている。

　上記の構成によれば、被給電部と給電素子の電磁結合によって生じるインダクタンス成分が動作周波数の低周波化に寄与するため、アンテナ自体を小型可能となる。

　ここに開示される無線通信装置は、基板と、所定の周波数帯の電波を送受信するための第１アンテナと、周波数帯の電波を送受信するための第２アンテナと、第１、第２アンテナにとってのグランド電位を提供する導体であるグランド部と、第１、第２アンテナのそれぞれを用いて対象装置と測距用信号を送受信する信号処理部と、を備える無線通信装置であって、第１、第２アンテナは何れも、逆Ｆ型に形成された導体である放射素子と、放射素子に電磁界結合で非接触に給電するための導体である給電素子と、を有し、放射素子は、線状導体である本体部と、本体部の一端をグランド部に接続する短絡部と、一端が本体部の途中に接続され、他端が開放端となっている、被給電部と、を備え、給電素子は、被給電部の一部と対向するように形成されており、信号処理部は、第１アンテナを用いて対象装置と測距用信号を送受信することにより、対象装置までの距離を示すパラメータである測距値としての第１測距値を生成することと、第２アンテナを用いて対象装置と測距用信号を送受信することで、測距値としての第２測距値を生成することと、第１測距値と第２測距値のうちの小さい方を対象装置との距離情報として、対象装置の位置を判定する装置に向けて出力することと、を実施可能に構成されている。

　上記無線通信装置は、上記アンテナモジュールを用いてなる通信装置であって、上記アンテアモジュールと同様の作用により、小型化が可能となる。

　なお、請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

無線機の分解斜視図である。 回路基板に設けられている構成を説明するための図である。 アンテナの構成を説明するための図である。 アンテナの構成を説明するための図である。 図３に示すＶ－Ｖ線での断面図である。 図３に示すＶＩ－ＶＩ線での断面図である。 給電素子を回路基板の内部層に設けた構成を説明するための概念図である。 本開示にて提案されるアンテナの構成を簡略的に示す図である。 第１比較構成を示す図である。 第２比較構成を示す図である。 信号処理部の作動を説明するための図である。 信号処理部の作動を説明するための図である。 回路基板に対するアンテナの配置態様の変形例を示す図である。 回路基板に対するアンテナの配置態様の変形例を示す図である。 アンテナ構造の変形例を示す図である。 給電素子の変形例を示す図である。 アンテナを立体的に形成した構成の一例を示す図である。 アンテナを立体的に形成した構成の他の例を示す図である。 アンテナを立体的に形成した構成の他の例を示す図である。 立体的に形成された第２アンテナの車両に対する指向性を概念的に示す図である。 第２アンテナがモノポールアンテナとして回路基板に対して立設されている場合を示す図である。 第２アンテナが立体的な逆Ｌアンテナとして形成されている場合を示す図である。 測距値の選択アルゴリズムの変形例を示すフローチャートである。

　以下、本開示の実施形態について図を用いて説明する。なお、以降において同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、構成の一部のみに言及している場合、他の部分については先に説明した実施形態の構成を適用することができる。

　なお、本開示での「平行」とは完全な平行状態に限らない。数度から１５度程度傾いていても良い。つまり概ね平行である状態（いわゆる略平行な状態）を含みうる。本開示における「垂直」という表現についても、完全に垂直な状態に限らず、数度～１５度程度傾いている態様も含まれる。本開示において対向とは、所定の間隔を有して向き合っている状態を示す。対向状態には、部材同士が１５°程度傾いて向き合っている態様など、部材同士が概ね向き合っている状態も含まれる。

　＜用途の一例＞
　図１等に示す無線機１００は、車両のユーザによって携帯される通信装置（以降、携帯端末）と所定の通信方式で無線通信を実施可能に構成されている。携帯端末としては、スマートフォンやウェアラブルデバイス等の汎用的な情報処理端末の他、車両の電子キーであるスマートキーなどが挙げられる。無線機１００は、車両に搭載されているスマートＥＣＵと接続されて使用される。ＥＣＵは、Electronic Control Unitの略であって電子制御装置を意味する。携帯端末が対象装置に相当する。

　無線機１００は、携帯端末の所在を示す情報として、携帯端末からの無線信号の受信強度、及び、携帯端末との距離を示すデータをスマートＥＣＵに報告する。距離を示すデータは、距離そのものを直接的に示すデータの他に、携帯端末までの距離を間接的に示すデータであってもよい。携帯端末との距離を間接的に示すデータとは、後述するラウンドトリップ時間（ＲＴＴ：Round-Trip Time）や２周波位相差などである。無線機１００が無線通信装置に相当する。

　無線機１００は、車両の複数箇所に配置されうる。無線機１００は、ドア側ＢピラーやＣピラーの室内側面などに取り付けられてよい。ここでのピラーとは、ルーフを支える柱を指し、Ｂピラーとは前から２番目のピラーを、Ｃピラーとは前から３番目のピラーを指す。ドア側Ｂピラーとは、ドアの窓枠部のうち、車体のＢピラーに当接する部分を指す。

　なお、他の態様として無線機１００は、運転席又は助手席用の外側ドアハンドルや、ルーフ、バックミラー、サイドミラー、リアバンパ、トランクドアハンドル付近などに配置されることを前提として構成されていても良い。無線機１００は、後述する回路基板３が、取り付け先に相当する車体部分である取付対象部と対向するように取り付けられる。

　スマートＥＣＵは、無線機１００を介して携帯端末と無線通信を実施することで、パッシブエントリ＆パッシブスタートシステムを実現するＥＣＵである。スマートＥＣＵは車両に搭載されている複数の無線機１００から入力される携帯端末からの信号の受信強度及び距離情報に基づいて、車両に対する携帯端末の位置を判定する。そして、スマートＥＣＵは、携帯端末との無線通信によって、携帯端末が車両のドア付近に存在することを確認できている場合、ドアボタンの押下をトリガとしてドアを開錠／施錠する。また、スマートＥＣＵは、携帯端末との無線通信によって携帯端末が車室内に存在することを確認できている場合には、図示しないスタートボタンに対するユーザ操作に基づいて、走行用電源のオン／オフを切り替える。走行用電源は、車両が走行するための電源であって、車両がエンジン車である場合にはイグニッション電源を指す。車両が電気自動車やハイブリッド車といった電動車である場合、走行用電源とはシステムメインリレーを指す。

　＜全体構成の概要＞
　図１は、無線機１００の概略的な構成の一例を示す図である。無線機１００は、図１に示すように、ロアケース１、アッパーケース２、回路基板３、第１アンテナ４ａ、及び、第２アンテナ４ｂを備える。第１アンテナ４ａと第２アンテナ４ｂは、略同一の構成を備える。本開示では、第１アンテナ４ａと第２アンテナ４ｂとを区別しない場合には、それらをアンテナ４とも称する。各アンテナ４は、後述するように逆Ｆ型の放射素子７を備える。

　本開示では回路基板３に直交する方向のことを上下方向と記載する。回路基板３からロアケース１に向かう方向が、無線機１００にとっての下方向に相当し、回路基板３からアッパーケース２に向かう方向が上方向に相当する。上方向は、回路基板３が備える２つの面のうち、取付対象部に向けられる面である下側面から、反対側の面である上側面に向かう方向に相当する。上側面は、放射素子７が形成されている方の面に相当する。

　また、本開示では無線機１００の構成について、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を有する右手系の３次元座標系の概念を導入して説明する。図１等の種々の図に示すＸ軸は回路基板３の短手方向を、Ｙ軸は回路基板３の長手方向を、Ｚ軸は上下方向をそれぞれ表している。なお、他の態様として回路基板３が正方形状である場合には、任意の１辺に沿う方向をＸ軸とすることができる。

　これらＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を備える３次元座標系は、無線機１００の構成を説明するための概念である。無線機１００がＣピラーなどの車室内の側面部に取り付けられている状態においては、例えばＸ軸は車両の前後方向に、Ｙ軸は車両の上下方向に、Ｚ軸は車幅方向にそれぞれ対応する。

　ロアケース１は、アッパーケース２と組み合わされることで全体として、扁平な直方体状のケース（換言すればハウジング）を形成する。ロアケース１は、回路基板３を下方から覆い、回路基板３を収容及び支持する部材である。ロアケース１は、無線機１００のハウジングの底部を提供する部材に相当する。ロアケース１は、回路基板３の下側面を保護する役割を担う。ロアケース１は、ポリカーボネート（ＰＣ：polycarbonate）などの合成樹脂を用いて形成されている。

　ロアケース１は、上側の面が開口している扁平な（換言すれば底が浅い）箱型に形成されている。すなわち、ロアケース１は、回路基板３と所定の間隔をおいて対向する底面部１１と、底面部１１の縁部から上方に向けて延設された下壁部１２と、を備える。なお、下壁部１２は任意の要素であって省略されても良い。底面部１１には、回路基板３に設けられたネジ穴３２と対応する位置に、ネジを通すための貫通孔１３が形成されている。複数のネジ止め用の貫通孔１３は底面部１１の四隅に設けられていてよい。

　なお、ロアケース１は、金属製であってもよい。金属製のロアケース１によれば、装置としての強度向上といった効果や、車体との電気的接続、換言すれば回路グランドの安定性向上といった効果が期待できる。さらに、ロアケース１は、金属部材と樹脂とを組み合わせて実現されていても良い。ロアケース１は金属製のフレームを樹脂で覆った部材であってもよい。ロアケース１は外観形状を提供する樹脂部材の内部に金属フレームが埋め込まれた構成を有していても良い。

　アッパーケース２は、回路基板３を上方から覆い、回路基板３を収容及び保護する部材である。アッパーケース２は、電波を透過させるべく、ポリカーボネートなどの樹脂材料で構成されている。アッパーケース２は、回路基板３を収容しつつロアケース１と嵌合可能に構成されている。

　アッパーケース２は、下側の面が開口している略箱型に形成されている。具体的には、回路基板３の上側面と所定の間隔をおいて対向する天井部２１と、天井部２１の縁部から下方に向けて延設された側壁部２２と、を備える。天井部２１は、無線機１００のハウジングの上面部を提供する構成に相当する。側壁部２２は、その下端部が下壁部１２の上端部と組み合わさる寸法及び形状に形成されている。側壁部２２の外側面が側面部に相当する。

　アッパーケース２の側壁部２２において、コネクタ５に対応する部分には、コネクタ５の先端付近を露出させるための切り欠き部２３が形成されている。その他、アッパーケース２の内側には、ネジ穴３２と対応する位置に、ネジを収容するための穴が設けられた段差部等が形成されている。側壁部２２又は底面部１１には、無線機１００を車体に取り付けるための金具などが付与されていても良い。無線機１００を車体に固定するための機構である取り付け機構としては多様なものを採用可能である。

　回路基板３は、プリント基板に種々の電子部品が実装されてなる板状部材である。プリント基板としてはガラスエポキシ基板（ＦＲ４：Flame Retardant Type 4）などの絶縁層をベースにして、複数の導体層をビルドアップした多層基板を利用可能である。ここでは一例として回路基板３は、比誘電率４．３～４．９程度のガラスエポキシ樹脂を用いて実現されている。回路基板３は、内部導体層を備えない、片面基板又は両面基板である。なお、回路基板３は、内部導体層を備える多層基板を用いて実現されていてもよい。

　回路基板３は、ロアケース１の形状に適合するよう、略矩形状に形成されている。図中の３ｘｐは、回路基板３が備える４つの縁部（辺）のうち、相対的にＸ軸正方向側に位置する、Ｙ軸平行な縁部を示している。図中の３ｘｎは、回路基板３において、Ｘ軸負方向側に位置する、Ｙ軸に平行な縁部を示している。図中のｙｐは、回路基板３が備えるＸ軸平行な２つの縁部のうち、相対的にＹ軸正方向側に位置する縁部を指し、ｙｎは相対的にＹ軸負方向側に位置する縁部を示している。

　回路基板３は、電源ケーブルの接地側線とコネクタ等を介して電気接続される導体層であるグランド層を備える。グランド層は各種回路のグランド電位を提供する。ここでは一例としてグランド層は回路基板３の下側面に形成されている。グランド層に形成されている、グランド電位を提供する導体パターンをグランド部３１と称する。グランド部３１は、板状の導体部材である。ここでの板状には、銅箔などの薄膜状も含まれる。

　回路基板３の四隅には、回路基板３をロアケース１及びアッパーケース２にネジ止めするためのネジ穴３２が形成されている。ネジ穴３２の位置は適宜変更可能であって、ロアケース１、アッパーケース２、及び回路基板３のそれぞれにおいて互いに対応する位置に形成されていればよい。互いに対応する位置とは上面視において重なる位置に相当する。ネジ穴３２、換言すれば回路基板３をロアケース１やアッパーケース２に固定するための固定部は、４箇所以上設けられていても良い。また、ロアケース１、アッパーケース２、及び回路基板３が組み合わさった状態を維持するための方法としては、ネジ止めの他、スナップフィットなど多様な係止構造を採用可能である。ネジ穴３２は任意の要素である。

　回路基板３の上側面には、図２に示すように、第１アンテナ４ａ、第２アンテナ４ｂ、コネクタ５、及び制御回路６が形成されている。第１アンテナ４ａ及び第２アンテナ４ｂは何れも、所定の対象周波数帯の電波を送受信するためのアンテナ４である。各アンテナ４は、送受信兼用アンテナであってもよいし、受信専用アンテナであっても良い。本開示において、或る周波数帯の無線信号を送受信するためのアンテナとの表現には、送信と受信の両方に使用されるアンテナだけでなく、受信のみに供されるアンテナを含めることができる。つまり、送受信との表現は、送受信と受信の少なくとも何れか一方と解する事ができる。通信ＩＣ６３などの記載についても同様である。アンテナの動作として電波の送信と受信には可逆性があるため、或る電波を受信可能なアンテナとは、当該電波を送信可能なアンテナと解することができる。

　アンテナ４は、Bluetooth（登録商標）や、Wi-Fi（登録商標）等といった、近距離無線通信で使用される周波数帯の電波を送受信可能に構成されている。無線機１００は、携帯端末とＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）通信を実施するように構成されている。それに伴い、アンテナ４は、２４００ＭＨｚから２５００ＭＨｚまでの帯域（以降、２．４ＧＨｚ帯）に属する周波数の電波を送受信可能に構成されている。

　もちろん、アンテナ４の動作周波数である対象周波数は、７００ＭＨｚ帯や５ＧＨｚ帯など、その他の周波数帯であってもよい。また、アンテナ４は、セルラー通信で使用される周波数帯の電波（換言すれば無線信号）を送受信するためのアンテナであってもよい。すなわち４Ｇや５Ｇの移動体通信システムを構成する無線基地局とデータ通信を行うためのアンテナであってもよい。アンテナ４が形成された回路基板３がアンテナモジュールに相当する。アンテナ４の構成の詳細は別途後述する。

　コネクタ５は、電源ケーブルやスマートＥＣＵとの通信ケーブルなど、種々のケーブルが接続されるための部品である。コネクタ５は、一例として回路基板３のＹ軸負方向側の縁部に取り付けられている。

　制御回路６は、無線機１００の作動を制御する回路モジュールであって、多様な電子部品を含む。制御回路６は、スイッチ６１、電源回路６２、通信ＩＣ６３、メモリ６４、ストレージ６５、及びプロセッサ６６を備える。

　スイッチ６１は、通信ＩＣ６３の入出力端子が接続するアンテナ４を切り替えるためのスイッチ回路である。スイッチ６１は、接続状態として、第１アンテナ４ａが通信ＩＣ６３と接続している第１接続状態と、第２アンテナ４ｂが通信ＩＣ６３と接続している第２接続状態とを取りうる。スイッチ６１の接続状態は通信ＩＣ６３によって切り替えられる。なお、スイッチ６１は、通信ＩＣ６３が何れのアンテナ４とも接続していない中立状態を採用可能な、３状態スイッチとして構成されていても良い。

　電源回路６２は、電源ケーブルから入力された電圧を、通信ＩＣ６３等の動作に適した所定の電圧に変換して出力する回路モジュールである。通信ＩＣ６３は、信号の送信、及び、信号の受信の少なくとも何れか一方に係る信号処理を実施する回路モジュールである。通信ＩＣ６３は、変調、復調、周波数変換、増幅、デジタルアナログ変換、及び検波の少なくとも何れか１つを実施する。通信ＩＣ６３は、受信強度や受信信号の位相を検出する機能を備える。また、通信ＩＣ６３は、後述する送受信位相差を検出する機能を備えうる。

　メモリ６４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶媒体である。ストレージ６５は不揮発性の記憶装置であって、プロセッサ６６によって実行されるプログラムや、通信ＩＣ６３の動作設定値などのデータが保存されている。プロセッサ６６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算コアである。プロセッサ６６は、通信ＩＣ６３が取得したデータをもとに、携帯端末からの信号の受信強度や測距値などの情報を生成し、スマートＥＣＵに送信する。プロセッサ６６と通信ＩＣ６３は統合されていてもよく、何れか一方が省略されていても良い。

　本開示では、通信ＩＣ６３やメモリ６４、ストレージ６５、プロセッサ６６など、信号処理を行うモジュール群をまとめて信号処理部６ｘとも称する。信号処理部６ｘは、システムオンチップ（ＳｏＣ：System-on-Chip）として１つのチップとして構成されていても良い。信号処理部６ｘは、携帯端末の位置判定機能など、スマートＥＣＵとしての機能を備えていても良い。

　＜アンテナの構成について＞
　ここでは第１アンテナ４ａ及び第２アンテナ４ｂの構成について説明する。以降における「λ」は、対象周波数の電波の波長（以降、対象波長とも記載）を表す。例えば「λ／２」及び「０．５λ」は対象波長の半分の長さを指し、「λ／４」及び「０．２５λ」は対象波長の４分の１の長さを指す。なお、真空中及び空気中における２．４ＧＨｚの電波の波長（つまりλ）は１２５ｍｍである。無線機１００を構成する部材の寸法の例示において、λを用いた表現は、電気的な長さと解する事ができる。ここでの電気的な長さとは、フリンジング電界や、誘電体による波長短縮効果などを考慮した、実効的な長さである。電気的な長さは実効長と呼ばれることもある。もちろん、波長の短縮効果等を受けない部分については、λは真空中あるいは空気中の長さと解することができる。

　回路基板３には、前述の通り、第１アンテナ４ａと第２アンテナ４ｂとグランド部３１とが形成されている。第１アンテナ４ａは、図３に示すように基板表面上に逆Ｆ型にパターン形成された放射素子７ａと、当該放射素子７ａに電磁結合で非接触に給電する給電素子８ｂを含む。放射素子７ａは、本体部７１ａと、短絡部７２ａと、被給電部７３ａとを備える。第２アンテナ４ｂもまた、基板表面上に逆Ｆ型にパターン形成された放射素子７ｂと、放射素子７ｂに間接給電する給電素子８ｂを含む。放射素子７ｂもまた、本体部７１ｂと、短絡部７２ｂと、被給電部７３ｂとを備える。基板表面に放射素子７ａ、７ｂ等をパターン形成する方法としては、電気めっきや、金属蒸着、導電塗料の塗布などがある。

　第２アンテナ４ｂは、第１アンテナ４ａと略同一の構成を備える。本開示では、第１アンテナ４ａの給電素子７ａと、第２アンテナ４ｂの給電素子７ｂを区別しない場合には、それらを給電素子７とも称する。同様に、本体部７１ａと本体部７１ｂ、短絡部７２ａと短絡部７２ｂ、被給電部７３ａと被給電部７３ｂ、給電素子８ａと給電素子８ｂの組み合わせに関しても、両者を区別しない場合には本体部７１、短絡部７２、被給電部７３、給電素子８と総称する。

　第１アンテナ４ａは、スイッチ６１のＹ軸正方向側に配置されている。第２アンテナ４ｂは、スイッチ６１のＸ軸正方向側に配置されている。第１アンテナ４ａと第２アンテナ４ｂは互いの長手方向が直交する姿勢で配置されている。

　放射素子７ａ、７ｂは、基板表面に形成されている。一方、給電素子８ａ、８ｂは、回路基板３の下側面、すなわち、グランド部３１と同じ層に形成されている。グランド部３１は、図４に示すように、回路基板３の下側面の大部分に渡って形成されている。グランド部３１は、給電素子８ａから２ｍｍ以上の離隔を有するように形成されている。グランド部３１は、給電素子８ａが形成される部分に切り欠き部が形成されている。なお、給電素子８ａ用の切り欠き部は任意の要素であって、省略可能である。グランド部３１はアンテナ４にとっての地板に相当する。

　第１アンテナ４ａの本体部７１ａは、線状の導体素子である。本開示における「線状」との表現には、一定の幅／厚みを有する形状も含まれる。「線状」との表現には、長手方向の長さに比べて幅や厚みが十分に小さい帯状や棒状も含まれる。本実施形態では一例として本体部７１ａは直線状に形成されている。他の態様として本体部７１ａはＬ字型やミアンダ状など、１つ以上の屈曲部を備えていても良い。

　本体部７１ａはスイッチ６１のＹ軸正方向側となる位置に、Ｘ軸に平行な姿勢で形成されている。より具体的には本体部７１ａは、回路基板３のＹ軸正方向側の縁部３ｙｐから２ｃｍ以内となる範囲において、Ｘ軸と平行となる姿勢で配置されている。本体部７１ａの長さは例えば１３．５ｍｍに設定されている。もちろん、本体部７１ａの長さは、１２．５ｍｍや１５．０ｍｍなど、他の値であっても良い。本体部７１ａの長さは、回路基板３の材料の影響を受けうる。

　短絡部７２ａは、本体部７１ａの一端をグランド部３１に接続する導体である。短絡部７２ａは、本体部７１ａのＸ軸負方向側の端部から、Ｙ軸負方向側に向かってＹ軸に平行に配置されている。短絡部７２ａの他端は、図５に示すようにビア３３などを介して回路基板３の下側面に形成されているグランド部３１と電気的に接続されている。短絡部７２ａの長さは例えば５ｍｍに設定されている。もちろん、短絡部７２ａの長さは、４ｍｍや６ｍｍなど、他の値であっても良い。短絡部７２ａ及び本体部７１ａの長さは、それぞれの長さの和が、対象周波数帯で共振するように設計されている。対象周波数帯で共振する短絡部７２ａ及び本体部７１ａの合計長は、λ／４を基準としてシミュレーションにより求めることができる。例えば短絡部７２ａ及び本体部７１ａの合計長は、λ／４よりも１０ｍｍ程度小さく設定されている。

　被給電部７３ａは、一端が本体部７１ａの途中に接続され、他端が開放端となっている線状導体である。ここでの開放端とは、他の導体と電気的に接続されていない端部を指す。被給電部７３ａは、短絡部７２ａと平行に形成されている。被給電部７３ａと短絡部７２との間隔（Ｄ１１）は、３ｍｍや５ｍｍなどに設定されていて良い。回路基板３上における各部材の位置関係、換言すればレイアウトは適宜変更可能である。被給電部７３ａの長さは、短絡部７２ａと同じである。なお、被給電部７３ａは、短絡部７２ａよりも所定量（１～２ｍｍ）短く形成されていても良い。また、被給電部７３ａは、短絡部７２ａよりも所定量長く形成されていても良い。

　被給電部７３ａの幅（Ｄ１２）は、給電素子８ａの幅よりも所定量大きく設定されている。例えば被給電部７３ａは、給電素子８ａよりも１．０ｍｍ程度太く形成されている。なお、本体部７１ａや、短絡部７２ａ、給電素子８ａの幅は１．０ｍｍに設定されていても良い。各パターンの幅は適宜変更可能であり、また、部材ごとの幅は異なっていても良い。被給電部７３は、本体部７１や短絡部７２と同じ幅（例えば１．０ｍｍ）に形成されていてもよい。

　給電素子８ａは、回路基板３の下側面において、被給電部７３ａと重なる位置に配置されている線状素子である。給電素子８ａは、回路基板３の下側面にパターン形成された導体パターンである。図６に示すように給電素子８ａは、被給電部７３ａと平行に形成されている。本実施形態の給電素子８ａは、被給電部７３ａの全区間と対向するように形成されている。給電素子８ａは、上面視において被給電部７３ａの少なくとも一部と重なるように形成されていればよい。

　給電素子８の幅は、０．５ｍｍなど、被給電部７３のパターン幅の半分程度に設定されている。給電素子８は被給電部７３と同じ幅で形成されていても良い。ただし、給電素子８を被給電部７３よりも細く形成した構成によれば、給電素子８が被給電部７３よりも太い構成に比べて給電効率を高める効果が期待できる。

　給電素子８ａと被給電部７３ａとの離隔（Ｄ１３）、換言すれば回路基板３の厚みは、１．０ｍｍなどに設定されている。給電素子８ａと被給電部７３ａとの離隔（Ｄ１３）は、給電素子８ａが被給電部７３ａと電磁結合可能な値に設定されていればよい。給電素子８ａが被給電部７３ａと電磁結合しうる離隔の限界値の一例としてはλ／２０が想定される。Ｄ１３は、０．５ｍｍや１．５ｍｍ、２．０ｍｍなどであっても良い。給電素子８ａと被給電部７３ａとの離隔は小さいほど電磁結合度は大きくなるため好ましい。

　給電素子８ａの一端は開放端であり、他端はスイッチ６１が備える１つの接点と電気的に接続されている。スイッチ６１と電気的に接続されている方の端部は、給電点９ａとして作用する。給電点は、マイクロストリップ線路などの配線やスイッチ６１を介してアンテナ４と通信ＩＣ６３の信号用端子とが電気的に接続する部分である。給電点は、通信ＩＣ６３又は給電線との接続箇所と解することができる。給電点９ａから給電素子８ａに流入した電気的エネルギーは、被給電部７３ａとの電磁結合により放射素子７ａに伝搬し、共振を生じさせる。

　第２アンテナ４ｂの構成は、第１アンテナ４ａと搭載姿勢が異なる点を除き同一とする事ができる。第２アンテナ４ｂの本体部７１ｂは、線状の導体素子である。本体部７１ｂはスイッチ６１のＸ軸正方向側となる位置に、Ｙ軸に平行な姿勢で形成されている。より具体的には本体部７１ｂは、回路基板３のＸ軸正方向側の縁部３ｘｐから２ｃｍ以内となる範囲において、Ｙ軸と平行となる姿勢で配置されている。本体部７１ｂの長さは１３．５ｍｍに設定されている。もちろん、本体部７１ｂの長さは、その他の値であっても良い。本体部７１ａ、７１ｂの延設方向は互いに直交している。当該構成は、本体部７１ａを９０度回転させた方向に沿って本体部７１ｂを形成した構成に相当する。

　短絡部７２ｂは、本体部７１ｂの一端をグランド部３１に接続する導体である。短絡部７２ｂは、本体部７１ｂのＹ軸正方向側の端部から、Ｘ軸負方向側に向かってＹ軸に平行に配置されている。短絡部７２ｂの他端は、ビア３３を介して回路基板３の下側面に形成されているグランド部３１と電気的に接続されている。短絡部７２ｂの長さは５ｍｍに設定されている。短絡部７２ｂの長さは、その他の値であっても良い。短絡部７２ｂ及び本体部７１ｂの長さは、放射素子７ａと同様に、それぞれの長さの和が対象周波数帯で共振するように設計されている。

　被給電部７３ｂは、線状導体であって、一端が本体部７１ｂの途中に接続され、他端が開放端となっている。被給電部７３ｂは、短絡部７２ｂよりもＹ軸負方向側において短絡部７２ｂと平行に形成されている。被給電部７３ｂと短絡部７２との間隔（Ｄ２１）は、３ｍｍや５ｍｍなどであってよい。Ｄ２１は適宜変更可能である。被給電部７３ｂの長さは、短絡部７２ｂと同じである。被給電部７３ｂは、短絡部７２ｂよりも所定量（例えば１～２ｍｍ）短く／長く形成されていても良い。

　被給電部７３ｂの幅（Ｄ２２）は、給電素子８ｂの幅よりも所定量大きく設定されている。被給電部７３ｂは、給電素子８ｂよりも１．０ｍｍ程度太く形成されていてよい。なお、本体部７１ｂや、短絡部７２ｂ、給電素子８ｂの幅は１．０ｍｍ程度である。

　給電素子８ｂは、回路基板３の下側面において、被給電部７３ｂと重なる位置に配置されている線状素子である。給電素子８ｂは、回路基板３の下側面にパターン形成された導体パターンであってよい。給電素子８ｂは、被給電部７３ｂと平行に形成されている。給電素子８ｂと被給電部７３ｂとの離隔は、１．０ｍｍなどに設定されている。給電素子８ｂと被給電部７３ｂとの離隔は、給電素子８ｂが被給電部７３ｂと電磁結合可能な値に設定されていればよい。給電素子８の長さは、被給電部７３と同じであっても良いし、被給電部７３よりも短くとも良い。

　給電素子８ｂの一端は開放端であり、他端はスイッチ６１が備える１つの接点と電気的に接続されている。スイッチ６１と電気的に接続されている方の端部は、給電点９ｂとして作用する。給電点９ｂから給電素子８ｂに流入した電気的エネルギーは、電磁結合により被給電部７３ｂを介して放射素子７ｂに伝搬し、共振を生じさせる。

　上記の回路基板３は、１つの局面において、所定の厚み及び比誘電率を有する誘電体板の一方の面に２つの無給電逆Ｆアンテナを配置するとともに、反対側の面に給電素子８ａ、８ｂを付与した構成に相当する。

　以上では、給電素子８ａをグランド部３１と同一面に形成した態様を述べたが、回路基板３の構成はこれに限定されない。図７に示すように、給電素子８はグランド部３１とは異なる層に形成されていても良い。給電素子８は内部層に形成されていてもよい。その場合、グランド部３１は給電素子８ａとの電気的接続を避けるための切り欠き部を備える必要はない。また、地板としてのグランド部３１は、基板内部に形成されていても良い。

　ところで逆Ｆ型の放射素子は反対側から見るとＦ型に見える。逆Ｆアンテナとの表現は、アンテナの技術分野における慣習的な呼称に倣ったものである。逆Ｆアンテナとの表現は、逆向きではないＦ字型のアンテナも含まれる。つまり逆ＦアンテナはＦ型アンテナと呼ぶこともできる。後述する逆Ｌアンテナについても同様にＬ型アンテナと呼ぶことができる。

　＜上記アンテナ構造の効果＞
　ここでは、上記実施形態のアンテナ構造（以降、提案構成）の効果について、第１、第２比較構成を用いて説明する。図８は提案構成を模式的に示したものである。図９は、第１比較構成を示した図である。第１比較構成は逆Ｆアンテナにおいて、被給電部に直接給電する構成である。第２比較構成は、図１０に示すように第１比較構成の本体部の一部をミアンダ状に形成した構成を指す。

　まずは、第１比較構成に対する提案構成の利点について述べる。本開示の開発者らは、第１比較構成及び提案構成のそれぞれにおいて２．４ＧＨｚで共振が生じる本体部の長さをシミュレーションしたところ、第１比較構成では２３．５５ｍｍが必要となる一方、提案構成では１３．５ｍｍでよいことがわかった。なお、シミュレーションにおいて、短絡部及び被給電部の長さ及び幅など、本体部の長さ、及び、給電方法以外の部分は、第１比較構成と提案構成とで同じに設定されている。

　上記の結果が得られた理由は次のように推測される。すなわち、提案構成のように被給電部７３と給電素子８との電磁結合で給電する構成では、被給電部７３と給電素子８とが相互インダクタンスを形成し、当該相互インダクタンス成分が動作周波数の決定に寄与する。具体的には、相互インダクタンス成分をＭとすると、動作周波数（ｆ）は、ｆ∝１／√｛（Ｍ＋Ｌ）Ｃ｝で定まる。提案構成によれば、アンテナが備えるインダクタンスを増加させることができるため、小型化を実現可能となる。

　ところで、アンテナの小型化にかかる構成としては第２比較構成も考えられる。第１比較構成に対し、第２比較構成によれば、本体部をミアンダ状とすることでアンテナのサイズを抑制する効果が期待できる。しかしながら、第２比較構成では、ミアンダ部分が互いに容量結合したり、ミアンダ部の一部がグランド部と容量結合したりすることにより、アンテナ全体が形成するキャパシタ（Ｃ）が増大する。アンテナのインダクタンスをＬとすると、アンテナとしての利得（Ｇ）はＬ／Ｃに比例する。すなわちＧ∝Ｌ／Ｃの関係を有するため、キャパシタの増大は利得の低下に繋がりうる。そのような課題に対し、本実施形態の構成によれば、第２比較構成に比べてキャパシタンス成分の増大を抑制できるため、利得の低下を抑制できる。つまり、アンテナの小型化と利得の維持／向上を両立可能となる。

　＜信号処理部６ｘの作動について＞
　信号処理部６ｘは、携帯端末と測距用信号を送受信することで、通信相手（携帯端末）との距離を間接的に示す距離対応値を取得する機能を備える。ここでの距離対応値とは、携帯端末から送信された信号が無線機１００で受信されるまでの信号の飛行時間を示すパラメータである。距離対応値は、受信強度とは異なるパラメータである。

　距離対応値とは、具体的には、ＲＴＴまたは２周波位相差である。本開示ではＲＴＴ又は２周波位相差を測定するための通信を測距通信とも称する。測距用信号とは、ＲＴＴ又は２周波位相差を測定するための無線信号である。距離対応値は、片道分又は往復分の信号飛行時間（ＴｏＦ：Time of Flight）を示すため、ＴｏＦ関連値と呼ぶことができる。

　なお、ＲＴＴは、通信相手に向けて応答要求信号を送信してから、通信相手からの応答信号を受信するまでの時間として計測される。信号処理部６ｘは、実際に信号を送信してから受信するまでの経過時間に対して、携帯端末で生じる応答処理時間の想定値や無線機１００で生じうる遅延時間の想定値を減算するなどの所定の補正処理を施した値をＲＴＴとして用いてもよい。

　２周波位相差は、無線機１００と携帯端末とが連続波（ＣＷ：Continuous Wave）信号を送受信することで特定されるパラメータであって、２つの周波数のそれぞれで観測された送受信位相差の差である。或る周波数での送受信位相差は、ターゲットに向けて送信した対象周波数のＣＷ信号と、ターゲットから返ってくる対象周波数のＣＷ信号の位相差に相当する。

　送受信位相差は、単純に位相角とも呼ばれうる。送受信位相差は、無線機１００と携帯端末とがＣＷ信号を互いに送受信し合うことで各々が送信信号と受信信号との位相差を検出し、両者で観測された位相差の平均値を求めることで特定可能である。信号処理部６ｘは、デバイス間での初期位相／ローカル発振器が同期していることを前提として、携帯端末から送信されたＣＷ信号の受信位相をそのまま送受信位相差として採用してもよい。デバイス間での初期位相／ローカル発振器の同期は、所定の同期用信号を送信することで実現されうる。２周波位相差は、周波数の変化による送受信位相差の変位量に対応する。

　信号処理部６ｘは、スマートＥＣＵからの要求に基づき／自発的に、携帯端末と測距通信を実施し、距離対応値を生成してスマートＥＣＵに報告する。本実施形態の信号処理部６ｘは、距離対応値として、ＢＬＥ通信に供される周波数の組み合わせごとに２周波位相差を算出する。なお、受信強度は測距用信号からも観測可能である。信号処理部６ｘは一例として、測距用信号を用いて、送受信位相差の特定と受信強度の特定を並列的に実施する。

　ところで、信号処理部６ｘ内における役割分担は適宜変更可能である。通信ＩＣ６３が周波数ごとの送受信位相差を特定し、プロセッサ６６が周波数ごとの送受信位相差に基づいて、周波数の組み合わせごとの２周波位相差を算出してもよい。信号処理部６ｘは２周波位相差に加えて／代わりに、ＲＴＴを算出するように構成されていても良い。

　信号処理部６ｘは、図１１に示すようにスイッチ６１の接続状態を交互に切り替えることにより、第１アンテナ４ａと第２アンテナ４ｂとを時分割で使用する。信号処理部６ｘは、第１アンテナ４ａを介して取得した携帯端末からの信号の受信強度を第１受信強度としてメモリ６４に保存する。また、信号処理部６ｘは、第２アンテナ４ｂを介して取得した携帯端末からの信号の受信強度を第２受信強度としてメモリ６４に保存する。

　また、信号処理部６ｘは、通信に使用するアンテナを切り替える度／使用周波数を変更するたびに、測距通信を実施し、距離対応値及び測距値の算出処理を実施する。信号処理部６ｘは、第１アンテナ４ａを用いた測距通信により得られた距離対応値を第１距離対応値として、メモリ６４に保存する。また、信号処理部６ｘは、第２アンテナ４ｂを用いた測距通信により得られた距離対応値を第２距離対応値として、メモリ６４に保存する。

　ＢＬＥ通信では、コネクション確立後、周波数ホッピングが行われる。周波数の変更が行われうる間隔を定めるホッピング周期（Ｔｈｐ）はネットワークにより異なる値／任意の値に設定可能である。ホッピング周期は固定値であってもよいし、所定の通信シーケンスに従い、通信接続ごと／データ通信ごとに動的に決定されても良い。

　アンテナ４の切替間隔（Ｔｓｗ）は、ホッピング周期よりも短く設定されていても良いし、ホッピング周期よりも長く設定されていても良い。図１１では切替間隔がホッピング周期の半分に設定されている場合を例示している。なお、図１１に示すｆ１は２．４ＧＨｚ帯に属する任意の周波数である第１周波数を示している。また、ｆ２は２．４ＧＨｚ帯に属する周波数のうち第１周波数とは異なる周波数である第２周波数を示している。

　仮にホッピング周期が１００ミリ秒程度に設定されている場合、切替間隔は、２０ミリ秒や５０ミリ秒などに設定されていても良い。切替間隔がホッピング周期の半分に設定されている構成においては、１つのチャネルが維持されている間に各アンテナ４を用いた測距通信が順に実行される。

　ここでは、一例としてアンテナ４の切替間隔（Ｔｓｗ）は、ホッピング周期の半分以下に設定されており、信号処理部６ｘは１つのチャネルが維持されている間に、アンテナごとの測距通信が実施する。なお、信号処理部６ｘは、周波数が切り替わったタイミングと、周波数変更からホッピング周期の半分が経過したタイミングでスイッチ６１の接続状態を切り変え、切替後の接続状態に応じたアンテナ４を用いて測距通信を実施するように構成されていても良い。

　また、仮にホッピング周期が１０ミリ秒程度に設定されている場合、切替間隔は、５０ミリ秒や１００ミリ秒などに設定されていても良い。切替間隔がホッピング周期の２倍以上に設定されている構成においては、信号処理部６ｘは周波数が２回切り替わるごとに測距用信号の送受信を実施してもよい。なお、周波数ホッピングが採用されていない通信方式においては、信号処理部６ｘは、携帯端末と所定の制御信号をやり取りすることで、通信周波数を意図的に変更してもよい。使用周波数の変更は、アンテナ４ごとの測距通信を実施するたびに実施されても良い。

　図１２は信号処理部６ｘが実施する距離報告処理を説明するためのフローチャートであって、ステップＳ１１～Ｓ１７を含みうる。距離報告処理は、自装置（自分自身）としての無線機１００から携帯端末までの距離に関連するデータをスマートＥＣＵに報告するための一連の処理である。信号処理部６ｘは、自装置としての無線機１００、又は、車両に搭載されている他の無線機１００である他装置が携帯端末と通信接続している場合に、所定の間隔で距離報告処理を実施する。なお、本開示に示すフローチャートは何れも一例であって、フローチャートを構成するステップの数や、処理の実行順、実行条件は適宜変更可能である。信号処理部６ｘは車両のドアハンドルやスタートボタンがユーザによって操作されたことを示すセンサ信号が外部から入力されたことに基づいて距離報告処理を実施しても良い。

　ステップＳ１１は、第１アンテナ４ａを用いて測距通信を実施するステップである。ステップＳ１１は、スイッチ６１の接続状態を第１接続状態に設定することと、携帯端末に向けて測距用信号を送信することと、携帯端末からの応答を受信することと、を含む。携帯端末とやり取りする測距用信号は、応答の返送を要求する所定のコマンド信号であってもよいし、ＣＷ信号であっても良い。

　ステップＳ１２は、携帯端末からの応答の受信結果に基づいて、受信強度、距離対応値、及び、測距値を取得するステップである。本実施形態における距離対応値は２周波位相差であるが、ＲＴＴであってもよい。測距値は、時間又は角度の次元で表現される距離対応値を、距離の次元に換算したパラメータに相当する。測距値は、片道分の距離として算出される。他の態様として測距値は、往復分の距離であってもよい。なお、２周波位相差をΔφ、電波の伝搬速度をＣ（３×１０＾８ｍ／ｓｅｃ）、２つの周波数の差をΔｆ、携帯デバイス２までの片道分の距離をＬとすると、Ｌ＝Ｃ・Δφ／（４πΔｆ）の関係を有する。測距値は、当該関係式を用いて算出可能である。また距離対応値としてＲＴＴを用いる場合も、Ｌ＝ＲＴＴ・Ｃ／２の関係式を用いて、測距値は算出されうる。

　距離対応値を測距値への換算は、通信ＩＣ６３が実施しても良いし、プロセッサ６６が実施していても良い。本開示における「取得」には、他の装置／センサから入力されたデータなどを元に内部演算によって生成／検出／判定することも含まれる。システム内の機能配置は適宜変更であるためである。

　ここでは一例としてプロセッサ６６が測距値の算出機能を備えている。なお、信号処理部６ｘは、時間又は角度の次元で表現された２周波位相差やＲＴＴといった距離対応値を、そのまま測距値として使用しても良い。測距値の概念には、２周波位相差やＲＴＴといった距離対応値を含めることができる。

　また、２周波位相差の算出に際しては、複数の周波数での送受信位相差が必要となる。切替時間がホッピング周期よりも短い構成においては、信号処理部６ｘは過去に観測された他の周波数での送受信位相差をもとに、２周波位相差を算出しうる。２周波位相差の算出に使用する周波数である測距用周波数の組み合わせは、予め設定されていても良いし、動的に決定されても良い。信号処理部６ｘは、通信に使用される周波数が切り替わることに現行周波数での送受信位相差を取得してもよい。現行周波数とは、その時点で使用されている（つまり使用中の）周波数を指す。第１アンテナ４ａを用いた測距通信にて観測された距離対応値に由来する測距値を、本開示では第１測距値とも称する。

　信号処理部６ｘは、測距用周波数として、周波数の差である差分周波数Δｆが１０ＭＨｚ以上、７０ＭＨｚ未満となる組み合わせを動的に選択して２周波位相差及び測距値を算出する。信号処理部６ｘは、複数の周波数の組み合わせにおいて２周波位相差及び測距値を算出しても良い。４以上の周波数を母集団とする周波数の組み合わせごとに測距値を算出し、それらを組み合わせることにより、最終的な測距値を決定しても良い。

　ステップＳ１３は第２アンテナ４ｂを用いて測距通信を実施するステップである。ステップＳ１３は、スイッチ６１の接続状態を第２接続状態に設定することと、携帯端末に向けて測距用信号を送信することと、携帯端末からの応答を受信することと、を含む。

　ステップＳ１４は、信号処理部６ｘが携帯端末からの応答の受信結果に基づいて、受信強度、距離対応値（２周波位相差）、及び、測距値を取得するステップである。ステップＳ１４は、距離対応値をもとに測距値に算出する工程を含む。第２アンテナ４ｂを用いた測距通信により観測された距離対応値に由来する測距値を、本開示では第２測距値とも称する。

　ステップＳ１５は、第１測距値と第２測距値のうち、スマートＥＣＵ等の外部装置に出力する測距値である出力用測距値を選択するステップである。出力用測距値は、携帯端末が車両近傍にいるか否か、車室内に存在するか否かといったデバイス位置の判定に使用されうる。そのため、出力用測距値は、位置判定用測距値と呼ぶこともできる。逆説的に、第１測距値や第２測距値は、位置判定に使用する測距値の候補と解することもできる。ステップＳ１５は、第１アンテナ４ａを用いて観測された測距値と、第２アンテナ４ｂを用いて観測された測距値のうち、デバイス位置の判定に使用する測距値を選択するステップと解することもできる。なお、ここでのデバイス位置とは、車両に対する携帯端末の相対位置を指す。デバイス位置は、車室内、運転席ドア付近、助手席付近、トランク付近その他といったエリアで表現されうる。もちろん、デバイス位置は、車両の所定位置を原点とする相対座標で表現されてもよい。

　信号処理部６ｘは、第１測距値と第２測距値のうち、小さい方を出力用測距値として採用する。携帯端末がマルチパス環境下にあって、携帯端末からの信号が他の物体で反射されて無線機１００に到達している場合、測距値は実際の距離よりも長く算出されることがある。２つの測距値のうち、より小さい方の値は、マルチパスの影響を受けている可能性が相対的に小さい。上記制御は、このような事情に着眼して創出されたものであって、第１測距値と第２測距値のうち、小さい方を出力用測距値として採用することにより、誤った測距値に基づいて携帯端末の位置が判定される恐れを低減可能となる。なお、他の態様として信号処理部６ｘは、今回の距離報告処理で取得した２つの測距値のうち、前回の処理で採用した測距値からの変化量が小さい方を、今回の出力用測距値として選択してもよい。

　ステップＳ１６は、第１受信強度と、第２受信強度のうち、スマートＥＣＵ等の外部装置に出力する受信強度である出力用受信強度を選択するステップである。出力用受信強度もまた、デバイス位置の判定に使用されうる。そのため、出力用受信強度は、位置判定用受信強度と呼ぶこともできる。また、ステップＳ１６は第１受信強度と、第２受信強度のうち、デバイス位置の判定に使用する受信強度を選択するステップと解することもできる。

　信号処理部６ｘは、第１受信強度と第２受信強度のうち、大きい方を出力用受信強度として採用する。他の態様として、信号処理部６ｘは、複数のアンテナ４のうち、算出された測距値が最も小さいアンテナ４で観測された受信強度を、スマートＥＣＵに出力するように構成されていても良い。測距値が最も小さいアンテナ４は、携帯端末からの直接波を受信できている可能性が高く、マルチパスフェージングの影響を受けている可能性が相対的に小さい。測距値がより小さいアンテナ４で観測された受信強度を出力用受信強度として採用する構成によれば、受信強度に基づく携帯端末の位置判定精度を高める効果が期待できる。

　ステップＳ１７は、観測結果として、ステップＳ１５で決定された出力用測距値と、ステップＳ１６で決定された出力用受信強度とを含むデータセットを観測結果データとしてスマートＥＣＵに出力するステップである。ステップＳ１７が完了すると本フローが終了する。観測結果データには、受信強度と測距値の他、送信元を示す情報として無線機１００の識別番号である無線機ＩＤや、観測時刻を示すタイムスタンプなどを含みうる。

　＜信号処理部の作動のまとめと効果＞
　上記信号処理部６ｘは、２つのアンテナのそれぞれを用いて観測された、２つの測距値のうち、相対的に小さい方の値を測距値として採用する。換言すれば、アンテナごとの測距値のうち、相対的に大きい方は破棄する。当該構成によれば、マルチパスの影響を受けた距離情報をデバイス位置の判定に使用する恐れを低減できる。ひいては、デバイス位置の判定精度を高めることができる。

　また、信号処理部６ｘは、２つのアンテナのそれぞれを用いて観測された、２つの受信強度のうち、相対的に大きい方の値を出力用受信強度として採用する。デバイス位置の判定に複数のアンテナで観測された受信強度を使用可能な構成においては、一般的には、各アンテナで観測された受信強度の平均値を使用する構成が考えられる。しかしながら、アンテナごとに偏波面が異なる場合には、携帯端末の姿勢に応じて、アンテナごとの感度が異なりうる。各アンテナの偏波面が異なる構成においては、複数アンテナでの受信強度を平均化してしまうと、デバイス位置の誤判定を誘引しうる。当該事情に対し、筐体内に設けられた複数のアンテナで観測された受信強度のうち最も大きいものを出力用受信強度として採用する構成によれば、アンテナと携帯端末の偏波面のミスマッチに由来してデバイス位置が誤判定される恐れを低減する効果が期待できる。

　以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、以降で述べる種々の変形例も本開示の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。下記の種々の補足や変形例などは、技術的な矛盾が生じない範囲において適宜組み合わせて実施することができる。

　＜アンテナ構造に係る補足：変形例（１）＞
　図２等に示した第１アンテナ４ａ、第２アンテナ４ｂの構造や位置関係は一例であり、適宜変更可能である。第１アンテナ４ａは、図１３に示すように図２に例示する姿勢を、Ｘ軸を対称軸として反転した姿勢で形成されていても良い。また、図１４に示すように第１アンテナ４ａと第２アンテナ４ｂは、互いの本体部７１が略同一直線状に並ぶように配置されていても良い。アイソレーション確保のため、第１アンテナ４ａと第２アンテナ４ｂとの離隔（Ｄ３）は、λ／８以上に設定されていることが好ましい。

　＜アンテナ構造に係る補足：変形例（２）＞
　アンテナ４の本体部７１は図１５に示すように屈曲部７１１を有していても良い。本開示の１つの特徴的な構成である電磁結合を利用した逆Ｆアンテナへの間接給電は、本体部７１の一部がミアンダ状に形成されている構成にも適用可能である。間接給電とミアンダ形状を組み合わせることにより、アンテナ４をより一層小型化する効果が期待できる。また、給電素子８は必ずしも直線状である必要はなく、屈曲形状を有していても良いし、ループ状に形成されていても良い。図１６に示すように給電素子８ａ、８ｂはグランド部３１につながるループ状に形成されていても良い。

　＜アンテナ構造にかかる補足：変形例（３）＞
　第２アンテナ４ｂは立体形状を有していてもよい。第２アンテナ４ｂは、図１７に示すように、本体部７１ｂが基板に対して垂直となるように立設された、立体的な逆Ｆアンテナとして構成されていてもよい。

　図１７に示す例では、第２アンテナ４ｂの短絡部７２ｂは、グランド部３１と同一面に形成されており、本体部７１ｂは、当該短絡部７２ｂの端部から上方向に向かって立設されている。被給電部７３ｂは、回路基板３の上側面に形成されている給電素子８ｂと所定の間隔をおいて対向するように、本体部７１ｂから延設されている。

　このような立体形状を有する第２アンテナ４ｂは、所定値以上の比誘電率を有する誘電体を材料とする、直方体状あるいは板状の支持部３４によって固定されうる。第２アンテナ４ｂの本体部７１ｂは、支持部３４の表面にパターン形成されていても良い。被給電部７３ｂは、支持部３４の内部に設けられていても良いし、支持部３４の側面部に設けられていても良い。

　なお、支持部３４は、回路基板３と一体的に成形されていてもよい。そのような支持部３４は段差部と称することもできる。また、支持部３４は、回路基板３とは別に製造された誘電体ブロック／板であってもよい。支持部３４は、回路基板３の表面に組み付けられた部材であってもよい。支持部３４は、回路基板３の表面に固定されていれば良い。

　また、本体部７１ｂの開放端側には、高さ抑制のための屈曲部７１１が形成されていても良い。本体部７１ｂの開放端側は電流強度が相対的に小さいため、屈曲部７１１を設けることによるアンテナ特性への影響は許容範囲に収まることが期待できる。ここでのアンテナ特性とは、指向性や偏波面の偏り／劣化を指す。屈曲部７１１は、本体部７１ｂ全体の２５％～５０％程度の長さを有していても良い。

　放射素子７ｂに対して電磁結合を利用して間接給電する構成によれば、先の説明の通り、第１比較構成等に比べて本体部７１ｂの長さを抑制できる。ひいては、図１７に示すように、本体部７１ｂを回路基板３に対して立設する構成において、第２アンテナ４ｂの高さを抑制する効果を得ることができる。

　図１７では、短絡部７２ｂをグランド部３１と同一面に形成する態様を示したが、図１８に示すように、短絡部７２ｂは回路基板３の上側面に形成されていても良い。立体的な間接給電型逆Ｆアンテナとしての第２アンテナ４ｂは、支持部３４としての樹脂ブロックと一体化されたモジュールとして形成されていても良い。図１８に示す構成例では、短絡部７２ｂは支持部３４の底面に、本体部７１ｂは支持部３４の側面に、それぞれパターン形成された導体とすることができる。また、被給電部７３ｂは支持部３４の内部又は側面部に付加された導体である。当該被給電部３７ｂは、支持部３４において短絡部７２ｂと所定の間隔を有する位置に、板金／導体ピンを挿入したり、パターン形成したりすることにより実現されうる。給電素子８ｂもまた、支持部３４において被給電部７３ｂと対向する位置に板金／導体ピンを挿入したり、内部にパターン形成したりすることにより、実現されうる。なお、給電素子８ｂは、支持部３４内部に形成されている部分とスイッチ６１の端子とを接続するための引き出し部８１ｂを備えうる。引き出し部８１ｂは支持部３４の側面部にパターン形成されている。引き出し部８１ｂは、ジャンパ線などであってもよい。

　＜アンテナ構造にかかる補足：変形例（４）＞
　立体的な第２アンテナ４ｂの構成例としては、図１９に示す構成も採用可能である。図１９に示す第２アンテナ４ｂは、短絡部７２ｂと被給電部７３ｂが回路基板３に対して垂直となり、且つ、本体部７１ｂが回路基板３に対して平行となる姿勢で配置された構成に相当する。給電素子８ｂは、被給電部７３ｂと所定の間隔をおいて対向する姿勢で、回路基板３に対して立設されている。当該第２アンテナ４ｂは、支持部３４によって支持されうる。なお、第２アンテナ４ｂ単体で十分な強度を確保可能である場合には、支持部３４は省略されても良い。支持部３４は任意の要素である。なお、短絡部７２ｂは回路基板３に設けられたビア３３を用いてグランド部３１と電気的に接続されている。

　無線機１００は回路基板３が取付対象部に対向する姿勢で取り付けられるため、第２アンテナ４ｂを立体アンテナとする構成によれば、第２アンテナ４ｂが車体に対して垂直な姿勢となる。故に、第２アンテナ４ｂからの電波を取付対象部から車体に沿うように伝搬させることが可能となる。無線機１００をＢピラーの外側面に取り付けた構成によれば、図２０において破線で示すように、車体の側面部に沿う方向、すなわち、車両前後方向及び車両上下方向に向けて良好な通信エリアを形成可能となる。なお、図２０の破線は回路基板３に対して立設された第２アンテナ４ｂが形成するビームを概念的に示しており、点線は、回路基板３の表面に平面状に形成された第１アンテナ４ａが形成するビームを概念的に示している。各ビームの大きさや形状は、図の視認性を確保するために誇張して示している。

　また、逆Ｆアンテナではその形状設定によっては、短絡部７２に強い電流が流れることがある。短絡部７２と被給電部７３とを近づけるほど、短絡部７２に電流が集中しやすくなる。また、モノポールアンテナ等においては相対的に電流分布が密となる部分が、メインビームを形成しうる。当該事情を踏まえると、短絡部７２に強電流が流れる設定においては短絡部７２に直交する方向にメインビームが形成されうる。図１９に示す構成においては、短絡部７２ｂが回路基板３に対して垂直であるため、車両の側面部に沿う方向に強電界エリアを形成可能となる効果が期待できる。

　＜アンテナ構造にかかる補足：変形例（５）＞
　以上では第２アンテナ４ｂを間接給電型の逆Ｆアンテナとする構成について述べたが、第２アンテナ４ｂは、図２１、図２２に示すようにモノポールアンテナとして構成されていても良いし、逆Ｌアンテナとして構成されていてもよい。

　また、変形例（３）～（４）では第２アンテナ４ｂを立体アンテナとする構成について述べたが、第１アンテナ４ａが立体的に構成されていても良い。第２アンテナ４ｂの立体構造にかかる上記説明は、回路基板３に対して立設するように形成された第１アンテナ４ａの構造の説明として援用可能である。また、第１アンテナ４ａ、第２アンテナ４ｂの両方が立体アンテナとして構成されていても良い。ここでの立体アンテナとは、回路基板３の上側面に対して立設された部分を有するアンテナを指す。その他、第１アンテナ４ａと第２アンテナ４ｂの形状／寸法は異なっていても良い。無線機１００には３つ以上のアンテナ４が設けられていても良い。

　＜アンテナ切り替えのための構成にかかる補足：変形例（６）＞
　スイッチ６１に相当する機能は通信ＩＣ６３に内蔵されていても良い。信号処理部６ｘは、通信ＩＣ６３において高周波信号を出力させるポート（端子）を切り替えることにより、測距等に使用するアンテナ４を切り替えるように構成されていても良い。

　＜信号処理部の作動の補足：変形例（７）＞
　取付対象部がドア側Ｂピラーなどの車両側面部であって、かつ、第２アンテナ４ｂを立体アンテナとする構成においては、信号処理部６ｘは、第２アンテナ４ｂで観測された受信強度を出力用受信強度として採用するように構成されていても良い。第２アンテナ４ｂは回路基板３に対して立設されていることから、第２アンテナ４ｂは、第１アンテナ４ａよりも、車両近傍、ドアから１ｍ以内に存在する携帯端末からの信号を受信しやすい。故に、第２アンテナ４ｂにおける受信強度は、第１アンテナ４ａでの受信強度よりも、携帯端末が車室外のドア付近に存在するか否かの判断材料として好適でありうる。そのような事情から、信号処理部６ｘは、ステップＳ１６として、第１アンテナ４ａでの受信強度によらずに、第２アンテナ４ｂでの受信強度を出力用受信強度として選択するように構成されていてもよい。

　＜信号処理部の作動の補足：変形例（８）＞
　信号処理部６ｘは、図２３に示すように受信強度がより強いアンテナ４と、測距値がより小さいアンテナ４とが一致しなかった場合には、測距値の出力を停止するか、または、エラー値を出力するように構成されていても良い。受信強度が大きいアンテナ４と測距値が小さいアンテナ４が一致しなかった場合とは、例えば、第１受信強度が第２受信強度よりも所定値以上大きく、かつ、第２測距値のほうが第１測距値よりも所定値以上小さい場合である。エラー値は、妥当性のある測距結果が得られていないことを示す所定値である。エラー値は、測距エラーコードと呼ぶこともできる。

　一般的には、受信強度が大きいほど、携帯端末からの信号を良好に受信できていることを意味する。携帯端末からの信号を良好に受信できている場合には、測距値も実際の携帯端末との距離に対する誤差が小さいことが期待できる。よって、複数のアンテナ４のうち受信強度が最も大きいアンテナと、測距値が最も小さいアンテナ４は一致することが期待できる。一方、マルチパス環境下においては反射波同士の干渉により、受信強度が本来の観測されるべき直接波の受信強度よりも高く評価される事が起こりうる。つまり、受信強度がより強いアンテナ４と、測距値がより小さいアンテナ４とが一致しないということは、通信環境が良好ではなく、相対的に距離の誤測定が生じやすい状況であることを示唆する。

　上記の構成は当該着想に基づいて創出されたものである。受信強度が最も大きいアンテナ４と、測距値が最も小さいアンテナ４とが一致しなかった場合には、測距値データの出力を停止するか、エラー値を出力する構成によれば、誤った測距値をもとに、システムを誤作動させる恐れを低減可能となる。なお、本開示における直接波とは、車体や地面などで反射されずに到達した信号を指す。直接波には、回り込み（回折）によって到達した信号である回折波を含めることができる。図２３に示すフローチャートは、例えばステップＳ１５のサブフローとして実行されうる。

　＜付言＞
　本開示に記載の信号処理部６ｘとしての装置、及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、本開示に記載の装置及びその手法は、専用ハードウェア論理回路を用いて実現されてもよい。さらに、本開示に記載の装置及びその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウェア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。信号処理部６ｘが備える機能の一部又は全部はハードウェアとして実現されても良い。或る機能をハードウェアとして実現する態様には、１つ又は複数のＩＣなどを用いて実現する態様が含まれる。プロセッサ（演算コア）としては、ＣＰＵや、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＦＰ（Data Flow Processor）などを採用可能である。また、信号処理部６ｘが備える機能の一部又は全部は、複数種類の演算処理装置を組み合わせて実現されていてもよい。信号処理部６ｘが備える機能の一部又は全部は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどを用いて実現されていても良い。ＦＰＧＡはField-Programmable Gate Arrayの略である。ＡＳＩＣはApplication Specific Integrated Circuitの略である。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な被遷移有形記録媒体（non- transitory tangible storage medium）に記憶されていてもよい。プログラムの保存媒体としては、ＨＤＤ（Hard-disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等を採用可能である。上述した無線機１００の他、複数の無線機１００とスマートＥＣＵを構成要素とする携帯端末の位置判定システムなど、種々の形態も本開示の範囲に含まれる。また、コンピュータを信号処理部６ｘとして機能させるための制御プログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の被遷移的実態的記録媒体等の形態も本開示の範囲に含まれる。

Claims (14)

1. 　基板（３）と、
   　所定の周波数帯の電波を送信又は受信するためのアンテナ（４）と、
   　前記アンテナにとってのグランド電位を提供する導体であるグランド部（３１）と、を備えるアンテナモジュールであって、
   　前記アンテナは、
   　逆Ｆ型に形成された導体である放射素子（７）と、
   　前記放射素子に電磁界結合で非接触に給電するための導体である給電素子（８）と、を有し、
   　前記放射素子は、
   　線状導体である本体部（７１）と、
   　前記本体部の一端を前記グランド部に接続する短絡部（７２）と、
   　一端が前記本体部の途中に接続され、他端が開放端となっている被給電部（７３）と、を備え、
   　前記給電素子は、前記被給電部の少なくとも一部と平行に形成されているアンテナモジュール。
2. 　請求項１に記載のアンテナモジュールであって、
   　前記給電素子の幅は、前記被給電部の幅よりも所定量小さく設定されているアンテナモジュール。
3. 　請求項１又は２に記載のアンテナモジュールであって、
   　前記本体部は屈曲形状を有するアンテナモジュール。
4. 　請求項１から３の何れか１項に記載のアンテナモジュールであって、
   　前記給電素子はループ状であるアンテナモジュール。
5. 　請求項１から４の何れか１項に記載のアンテナモジュールであって、
   　前記アンテナとして、第１アンテナ（４ａ）と第２アンテナ（４ｂ）を備え、
   　前記第１アンテナの本体部は、前記第２アンテナの本体部に対して直角となる方向に沿って形成されているアンテナモジュール。
6. 　請求項５に記載のアンテナモジュールであって、
   　前記第１アンテナの前記本体部は、前記基板の表面にパターン形成されており、
   　前記第２アンテナの前記本体部は、前記基板の表面に対して立設されているアンテナモジュール。
7. 　請求項５に記載のアンテナモジュールであって、
   　前記第１アンテナの前記被給電部は、前記基板の表面にパターン形成されており、
   　前記第２アンテナの前記被給電部は、前記基板の表面に対して立設されているアンテナモジュール。
8. 　基板（３）と、
   　所定の周波数帯の電波を送受信するための第１アンテナ（４ａ）と、
   　前記周波数帯の電波を送受信するための第２アンテナ（４ｂ）と、
   　前記第１、第２アンテナにとってのグランド電位を提供する導体であるグランド部（３１）と、
   　前記第１、第２アンテナのそれぞれを用いて対象装置と測距用信号を送受信する信号処理部（６ｘ）と、を備える無線通信装置であって、
   　前記第１、第２アンテナは何れも、
   　逆Ｆ型に形成された導体である放射素子（７ａ、７ｂ）と、
   　前記放射素子に電磁界結合で非接触に給電するための導体である給電素子（８ａ、８ｂ）と、を有し、
   　前記放射素子は、
   　線状導体である本体部（７１ａ、７１ｂ）と、
   　前記本体部の一端を前記グランド部に接続する短絡部（７２ａ、７２ｂ）と、
   　一端が前記本体部の途中に接続され、他端が開放端となっている、被給電部（７３ａ、７３ｂ）と、を備え、
   　前記給電素子は、前記被給電部の一部と対向するように形成されており、
   　前記信号処理部は、
   　前記第１アンテナを用いて前記対象装置と測距用信号を送受信することにより、前記対象装置までの距離を示すパラメータである測距値としての第１測距値を生成することと、
   　前記第２アンテナを用いて前記対象装置と測距用信号を送受信することで、前記測距値としての第２測距値を生成することと、
   　前記第１測距値と前記第２測距値のうちの小さい方を前記対象装置との距離情報として、前記対象装置の位置を判定する装置に向けて出力することと、を実施可能に構成されている無線通信装置。
9. 　請求項８に記載の無線通信装置であって、
   　前記第２アンテナは、前記第２アンテナの前記本体部が、前記第１アンテナの前記本体部に対して垂直となる姿勢で設けられている無線通信装置。
10. 　請求項８又は９に記載の無線通信装置であって、
    　前記第２アンテナは、その本体部または被給電部が前記基板の表面に対して立設されている無線通信装置。
11. 　請求項８から１０の何れか１項に記載の無線通信装置であって、
    　前記信号処理部は、
    　前記第１アンテナで受信した前記対象装置からの信号の受信強度である第１受信強度を取得することと、
    　前記第２アンテナで受信した前記対象装置からの信号の受信強度である第２受信強度を取得することと、
    　前記第１受信強度と前記第２受信強度のうちの大きい方を、前記装置に向けて出力することと、を実施可能に構成されている無線通信装置。
12. 　請求項８から１０の何れか１項に記載の無線通信装置であって、
    　前記第２アンテナの前記本体部又は前記被給電部は、前記基板の表面に対して立設されており、
    　前記信号処理部は、
    　前記第２アンテナで受信した前記対象装置からの信号の受信強度である第２受信強度を取得することと、
    　前記第２受信強度を、前記装置に向けて出力することと、を実施可能に構成されている無線通信装置。
13. 　請求項８から１０の何れか１項に記載の無線通信装置であって、
    　前記信号処理部は、
    　前記第１アンテナで受信した前記対象装置からの信号の受信強度を取得することと、
    　前記第２アンテナで受信した前記対象装置からの信号の受信強度を取得することと、
    　前記第１アンテナと前記第２アンテナのうち、より小さい前記測距値が得られている方のアンテナで観測された前記受信強度を前記装置に向けて出力することと、を実施可能に構成されている無線通信装置。
14. 　請求項８から１０の何れか１項に記載の無線通信装置であって、
    　前記第１アンテナと前記第２アンテナのうち、より小さい前記測距値が得られているアンテナと、より大きい受信強度が得られているアンテナとが一致しなかった場合には、前記装置に向けて前記距離情報を出力することを停止するか、所定のエラー値を出力するように構成されている無線通信装置。

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