JP2001358518A - アンテナ装置及び無線装置 - Google Patents
アンテナ装置及び無線装置Info
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Abstract
報を確実に受信可能とすることによって限られた周波数
帯域の有効利用を図る。 【解決手段】 グランド導体5と、このグランド導体5
に対して略平行状態に保持されるとともに給電線7を介
して接続された放射導体6と、これらグランド導体5と
放射導体6との間に介挿された誘電体基板4とを備え
る。誘電体基板4が、比誘電率εを周波数分散特性を有
する誘電体材料によって形成され、複数の周波数に対し
て等価利得を得るように構成される。
Description
して等価利得を得るアンテナ装置及びこのアンテナ装置
を搭載することにより周波数帯域を異にする複数の無線
通信システムにも適用される無線装置に関する。
テムにおいては、近年驚異的な普及とともに通話サービ
スばかりでなく電子メール等の文字情報の伝送サービス
が行われるようになっている。携帯電話システムにおい
ては、例えば着信メロディのダウンロードサービス或い
はキャラクタ配信サービス等が好評を博しており、さら
に電子商取引、楽音配給等の種々の新たなサービスの展
開が図られている。携帯電話システムにおいては、様々
な形態の情報をより多く高速かつ高品質で伝送する種々
の対応が図られており、将来的には高品質の動画情報も
リアルタイムに送受信可能とされるようになる。
えば高速化等の対応に伴う新たなシステムとして、IM
T−2000(International Mobile Telecommunicati
on-2000)に準拠したサービスの開始が予定されてい
る。同システムにおいては、新たな周波数帯域(2Gh
z帯)が割り当てられ、伝送スピードが既存方式の64
kビット/秒に対して、当面384kビット/秒のサー
ビス提供が可能となる。携帯電話システムにおいては、
新たな周波数帯域においても、各種の情報信号を受信可
能とする機器を必要とする。
ついて使用周波数帯域が定められており、限られた周波
数帯域を有効に利用することが必要である。無線通信シ
ステムにおいては、使用機器が所望の電波のみを受信し
て妨害となる他の電波を受信しないように構成されるこ
とによって、多くの機器が有効に使用することを可能と
することが必要である。無線通信システムにおいては、
例えば使用機器に、図6乃至図8に示すアダプティブア
レィアンテナ装置100を搭載することによってその対
応が図られる。
は、図6に示すように、空間的に配置される複数のアン
テナ素子101と、各アンテナ素子101で受信した高
周波信号をそれぞれ復調する複数の受信回路部102
と、各受信回路部102において復調した信号を最適化
する並列信号処理回路部103とを備えて構成される。
アダプティブアレィアンテナ装置100は、異なる方向
から到来する高周波信号を各アンテナ素子101によっ
て同時に受信したり、妨害となる高周波信号を遮断す
る。
01によって受信した高周波信号をそれぞれダウンコン
バートしてビット信号に復調する。並列信号処理回路部
103は、受信回路部102から供給されたビット信号
を最適に合成する。アダプティブアレィアンテナ装置1
00は、並列信号処理回路部103において必要となる
情報以外の情報や雑音を打ち消すようにビット信号の合
成を行うことで、あたかもアンテナの指向性が必要とな
る電波の方向を向き、妨害電波の来る方向に対してヌル
となるように動作する。
00は、並列信号処理回路部103からの出力を複数用
意することによって、必要とする情報が2種類以上ある
場合においてもそれぞれの情報が別々に出力されるよう
に構成される。したがって、アダプティブアレィアンテ
ナ装置100は、必要とする情報の数に合わせて複数の
指向性性を有して動作する特性を有している。アダプテ
ィブアレィアンテナ装置100は、同じ周波数帯域を用
いた情報が同一空間に複数存在する場合においても、互
いに混信を生じることなくそれぞれの情報の受信を可能
として周波数帯域の有効利用を図るようにするといった
特徴を有している。
すようにテフロン(商品名:デュポン社)等からなる矩
形状の誘電体基板104と、この誘電体基板104の第
1の主面104aに設けられたグランド導体105と、
誘電体基板104の第2の主面104bにそれぞれ接合
された複数の放射導体106と、グランド導体105と
各放射導体106とを接続する給電線107とから構成
される。誘電体基板104は、比誘電率がε0であり、
図8に示すように第1の主面104aと第2の主面10
4bとを貫通して複数の給電ガイド孔108が形成され
ている。
の金属板からなり、上述したように誘電体基板104の
第1の主面104a上に接合されるとともに底面部に各
受信回路部102が配置されている。放射導体106
は、グランド導体105と平行な状態を保持されて誘電
体基板104の第2の主面104bに接合されている。
放射導体106は、例えば銅や黄銅等の金属チップ片か
らなり、1辺の長さをLとしたほぼ正方形を呈してい
る。放射導体106は、送受信波の波長をλとしたと
き、1辺の長さLがλ/2に設定される。また、放射導
体106は、1辺の長さLが、通信周波数をf0、光速
をcとすると、 2L=c/(f0×√ε0) により設定される。
れ、給電ガイド孔108を貫通されることによって各放
射導体106と対応する受信回路部102とをそれぞれ
接続する。給電線107は、詳細を省略するが外殻導体
がグランド導体105と接続されるとともに、芯線が放
射導体106と接続されている。
ィアンテナ装置100は、図8に示すように異なる方向
から送信された同一周波数帯域の高周波信号109(1
09a、109b、109c)を、各アンテナ素子10
1によって受信する。アダプティブアレィアンテナ装置
100は、各アンテナ素子101に対応した各受信回路
部102において、高周波信号109をそれぞれダウン
コンバートしてビット信号に復調する。アダプティブア
レィアンテナ装置100は、図6に示すように各受信回
路部102から供給されたビット信号について、並列信
号処理回路部103において必要となる情報以外の情報
や雑音を打ち消すように合成を行ってそれぞれ出力す
る。
いては、上述したように異なる周波数帯域を使用する複
数システムが提供されるようになり、使用機器もそれぞ
れのシステムに対応したものが必要となる。使用機器
は、例えば各無線通信システムに共用可能とする場合
に、各システムに適合した複数のアンテナ装置が必要と
なり大型化するとともに高価となってしまう。
な携帯電話機の提供等も大きな要因として驚異的な普及
が図られた経緯もあることから、上述した新たな携帯電
話システムの導入に伴って携帯電話機が大型化、高価と
なる対応を図ることはできない。したがって、新たな携
帯電話システムには、従来と互換性の無い携帯電話機が
提供されるといった問題がある。
は、上述したように同一周波数帯域において指向性の制
御によって限られた周波数の有効利用を可能とする。か
かるアダプティブアレィアンテナ装置においても、周波
数帯域を異にする複数システムに適用する場合には、そ
の他のアンテナ装置と同様に各システムの仕様にそれぞ
れ適合した複数が用いられなければならない。
ィブアレィアンテナ装置の特性に着目し、複数の周波数
帯域においても必要な情報を確実に受信可能とすること
によって限られた周波数帯域の有効利用が図られるよう
にしたアンテナ装置及び無線装置を提供することを目的
に提案されたものである。
本発明にかかるアンテナ装置は、グランド導体と、この
グランド導体に対して略平行状態に保持されるとともに
給電線を介して接続された放射導体と、これらグランド
導体と放射導体との間に介挿された誘電体基板とを備え
て構成される。アンテナ装置は、誘電体基板が、比誘電
率を周波数分散特性を有する誘電体材料によって形成さ
れ、複数の周波数に対して等価利得を得るように構成さ
れる。
ンテナ装置によれば、異なる方向から到来する高周波信
号を同時に受信したり、妨害となる高周波信号を遮断す
る。また、アンテナ装置によれば、周波数を異にする高
周波信号を受信すると、誘電体基板の周波数分散特性に
より同一波長の出力を得て各周波数毎の分配を行う。し
たがって、アンテナ装置によれば、周波数帯域を異にす
る無線通信システムへの適用が可能とされるとともに、
周波数の有効利用が図られるようにする。
かる無線装置は、比誘電率が周波数分散特性を有し複数
の周波数に対して等価利得を得る誘電体材料によって形
成された誘電体基板と、この誘電体基板の第1の主面に
形成されたグランド導体と、上記誘電体基板の第2の主
面に上記グランド導体に対して略平行状態に保持される
とともに給電線を介してそれぞれ接続された複数の放射
導体とからなりアレィ配置される平面アンテナが搭載さ
れる。無線装置は、平面アンテナによりそれぞれ受信し
た複数の周波数帯域信号及び/又は送信する複数の周波
数帯域信号を周波数帯域毎にそれぞれ分配して処理する
複数の周波数信号処理部と、各周波数信号処理部からの
出力を処理する複数の出力部及び/又は各周波数信号処
理部への入力を処理する複数の入力部と、各部の動作を
制御する制御部とを備えて構成される。
線装置によれば、平面アンテナにより、異なる方向から
到来する高周波信号を同時に受信するとともに、周波数
を異にする高周波信号についてもこれを受信して誘電体
基板の周波数分散特性によって同一波長の出力を得て各
周波数毎に分配する。無線装置によれば、分配した高周
波信号をそれぞれ対応する受信回路部においてダウンコ
ンバートしてビット信号に復調する。無線装置によれ
ば、各受信回路部から供給されたビット信号を並列信号
処理回路部において最適に合成して出力する。無線装置
によれば、単一のアンテナ装置によって周波数帯域の異
なる複数のシステムから送信される複数の情報を混信を
生じることなく送受信することが可能とされ、大型化す
ることなく周波数の有効活用が図られるようになる。
て、図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として
図1に示した平面アンテナ1は、複数個が図3及び図4
に示したアダプティブアレィアンテナ装置2に空間的に
配置されて備えられてアンテナ素子を構成する。アダプ
ティブアンテナアレィ装置2は、図5に示した無線装置
3に備えられ、異なる方向から送信される異なる周波数
帯域の高周波信号を受信するとともに異なる周波数帯域
の高周波信号を送信する送受信部を構成する。
平面アンテナとほぼ同様とし、図1に示すように、矩形
状の誘電体基板4と、この誘電体基板4の第1の主面4
aに設けられたグランド導体5と、誘電体基板4の第2
の主面4bにそれぞれ接合された複数の放射導体6とを
備えている。平面アンテナ1は、誘電体基板4に形成し
た給電ガイド孔8に同軸ケーブルからなる給電線7が貫
通され、この給電線7によりグランド導体5と各放射導
体6とが接続される。給電線7は、外殻導体がグランド
導体5に接続されるとともに、芯線が放射導体6と接続
される。
によって形成され、上述したように誘電体基板4の第1
の主面4a上に接合されている。放射導体6は、グラン
ド導体105と平行な状態を保持されて誘電体基板4の
第2の主面4b上に接合されている。放射導体6は、例
えば黄銅等の金属チップ片からなり、1辺の長さをLと
したほぼ正方形を呈している。放射導体6は、送受信波
の波長をλとしたときに、1辺の長さLがλ/2に設定
される。
性を有する誘電体材料によって成形されており、放射導
体6の1辺の長さLと各周波数f1乃至fnとに対する
比誘電率ε1乃至εnが、図2に示すように周波数が大
きくなるにしたがって次第に小さくなるような周波数特
性を有してなる。誘電体基板4は、比誘電率ε1乃至ε
nが、 2L=c/(f1×√ε1)=c/(f2×√ε2)=
c/(f3×√ε3)・・・=c/(fn×√εn) となる特性を有することにより、複数の受信周波数f1
乃至fnに対して同一波長の出力を得るようにする。
お、Me1は、例えばTi、Zr、Sn等の4価の金属
イオンである。また、Me2は、Co、Mn、Zn、C
u、Mg、Ni等の2価の金属イオンである。
述した平面アンテナ1をアンテナ素子として備えること
によって、例えば第1の周波数帯域f1と、第2の周波
数帯域f2と、第3の周波数帯域f3とを同時に受信可
能とする。アダプティブアレィアンテナ装置2は、図3
に示すように誘電体基板4の第1の主面4a上に複数個
の放射導体6(6a乃至6n)をアレィ配置してなる平
面アンテナ10(10a乃至10n)を備える。
4に示すように、各平面アンテナ10にそれぞれ対応し
て複数の周波数分配回路部11(11a乃至11n)を
備える。各周波数分配回路部11は、図3に示すように
給電線7(7a乃至7n)を介して対応する各平面アン
テナ10と接続されている。各周波数分配回路部11
は、平面アンテナ10によって受信した高周波信号を第
1の周波数帯域f1乃至第3の周波数帯域f3毎に分配
する。
3及び図4に示すように、各周波数分配回路部11にそ
れぞれ対応して複数の受信回路部12(12a乃至12
n)を備える。各受信回路部12は、図4に示すよう
に、それぞれ第1の周波数帯域f1乃至第3の周波数帯
域f3の高周波信号毎に対応する3組の要素受信回路部
13(第1の要素受信回路部13a1乃至第3の要素受
信回路部13a3)・・・(第1の要素受信回路部13
n1乃至第3の要素受信回路部13n3)とからなる。
各受信回路部12は、各周波数分配回路部11によって
分配された第1の周波数帯域f1乃至第3の周波数帯域
f3毎の高周波信号をベースバウンド信号にダウンコン
バートしてビット信号に復調する。
4に示すように、受信回路部12の各要素受信回路部1
3から第1の周波数帯域f1乃至第3の周波数帯域f3
毎のビット信号が供給される3個の並列信号処理部14
(第1の並列信号処理部14a乃至第3の並列信号処理
部14c)を備える。各並列信号処理部14は、第1の
周波数帯域f1乃至第3の周波数帯域f3毎にビット信
号を最適に合成する。各並列信号処理部14は、必要と
なる情報以外の情報や雑音を打ち消すように各周波数帯
域毎のビット信号の合成を行うことで、あたかもアンテ
ナの指向性が必要となる電波の方向を向き、妨害電波の
来る方向に対してヌルとなるように動作する。各並列信
号処理部14は、最適化したビット信号を第1の周波数
帯域f1乃至第3の周波数帯域f3にそれぞれ対応した
システム部15(第1のシステム部15a乃至第3のシ
ステム部c)へと出力する。
3に示すように、第1の周波数帯域f1を使用した無線
通信システムによって異なる方向から送信された複数の
第1の高周波信号16(16a乃至16c:同図実線)
を、アレィ配置された平面アンテナ10によって受信す
る。アダプティブアレィアンテナ装置2は、第2の周波
数帯域f2を使用した無線通信システムによって異なる
方向から送信された複数の第2の高周波信号17(17
a乃至17c:同図破線)を、アレィ配置された平面ア
ンテナ10によって受信する。アダプティブアレィアン
テナ装置2は、第3の周波数帯域f3を使用した無線通
信システムによって異なる方向から送信された複数の第
3の高周波信号18(18a乃至18c:同図鎖線)
を、アレィ配置された平面アンテナ10によって受信す
る。
述したように各平面アンテナ10が比誘電率εに周波数
分散性を有する誘電体基板4を備えることから、第1の
高周波信号16乃至第3の高周波信号18について同一
波長の高周波信号として受信する。アダプティブアレィ
アンテナ装置2は、各平面アンテナ10によって受信し
た第1の高周波信号16乃至第3の高周波信号18を、
各周波数分解回路部11によって第1の周波数帯域f1
乃至第3の周波数帯域f3毎に受信回路部12の各要素
受信回路部13にそれぞれ分配する。アダプティブアレ
ィアンテナ装置2は、各要素受信回路部13において高
周波信号をビット信号に復調して並列信号処理部14へ
と出力する。
ては、例えば平面アンテナ10aによって受信され第1
の周波数分配回路部11aにより分配された第1の周波
数帯域f1に基づく第1の高周波信号16aを、受信回
路部12の第1の要素受信回路部13a1においてビッ
ト信号に復調して、第1の並列信号処理部14aへと出
力する。アダプティブアレィアンテナ装置2において
は、例えば平面アンテナ10aによって受信され第1の
周波数分配回路部11aにより分配された第2の周波数
帯域f2に基づく第2の高周波信号17aを、受信回路
部12の第2の要素受信回路部13a2においてビット
信号に復調して、第2の並列信号処理部14bへと出力
する。アダプティブアレィアンテナ装置2においては、
例えば平面アンテナ10aによって受信され第1の周波
数分配回路部11aにより分配された第3の周波数帯域
f3に基づく第3の高周波信号18aを、受信回路部1
2の第3の要素受信回路部13a3においてビット信号
に復調し、第3の並列信号処理部14cへと出力する。
えば平面アンテナ10bによって受信され第2の周波数
分配回路部11bにより分配された第1の周波数帯域f
1に基づく第1の高周波信号16nを、受信回路部12
bの第2の要素受信回路部13b1においてビット信号
に復調して、第1の並列信号処理部14aへと出力す
る。アダプティブアレィアンテナ装置2は、例えば平面
アンテナ10nによって受信され第nの周波数分配回路
部11nにおいて分配された第1の周波数帯域f1に基
づく第1の高周波信号16nを、受信回路部12の第n
の要素受信回路部13n1においてビット信号に復調し
て、第1の並列信号処理部14aへと出力する。
なる方向から送信され各平面アンテナ10によって同時
に受信した第1の周波数帯域f1に基づく第1の高周波
信号16を上述した経路を経て第1の並列信号処理部1
4aにおいて最適化処理した後に、受信情報19a乃至
19nとして第1の周波数帯域システム部22aに出力
する。アダプティブアレィアンテナ装置2は、異なる方
向から送信され各平面アンテナ10によって同時に受信
した第2の周波数帯域f2に基づく第2の高周波信号1
7を上述した経路を経て第2の並列信号処理部14bに
おいて最適化処理した後に、受信情報20a乃至20n
として第2の周波数帯域システム部22bに出力する。
アダプティブアレィアンテナ装置2は、異なる方向から
送信され各平面アンテナ10によって同時に受信した第
3の周波数帯域f3に基づく第3の高周波信号18を上
述した経路を経て第3の並列信号処理部14cにおいて
最適化処理した後に、受信情報21a乃至21nとして
第2の周波数帯域システム部22cに出力する。
述したように異なる周波数帯域f1乃至f3に基づく複
数の高周波信号16乃至18が異なる方向から送信され
た場合においても、これらを混信を生じることなく受信
する。したがって、アダプティブアレィアンテナ装置2
は、同一周波数帯域ばかりでなく異なる周波数帯域にお
いても互換性を有して情報受信を可能とすることで、ア
ンテナ部を大型化することなく周波数の有効利用が図ら
れるようにする。
アダプティブアレィアンテナ装置2を搭載することによ
って、異なる周波数帯域を使用する無線通信システムに
用いることが可能とされる。無線装置3は、複数の平面
アンテナ10によって異なる方向から送信された異なる
周波数帯域f1乃至f3に基づく複数の高周波信号16
乃至18を混信することなく受信して、受信処理部25
において最適な処理を施す。受信処理部25は、上述し
た周波数分配回路部11や受信回路部12或いは並列信
号処理部14等から構成される。
たように各周波数帯域f1乃至f3毎に最適化処理が施
された受信情報19乃至21が周波数帯域システム部2
6にそれぞれ出力される。無線装置3は、周波数帯域シ
ステム部26において、付設された表示部やメモリ等の
アプリケーション部27を適宜制御する制御信号処理を
施して、各周波数帯域f1乃至f3に対応した制御信号
24a乃至24cを出力する。無線装置3は、制御信号
24a乃至24cに基づいてアプリケーション部27の
各部において所定の動作が行われる。
ナ装置2や周波数帯域システム部26或いはアプリケー
ション部27が、システム制御部28から出力される制
御信号29によって制御される。システム制御部28
は、各周波数帯域f1乃至f3の対応、通信方式の対
応、信号処理或いはアプリケーション制御をソフトウェ
アプログラムによって制御して制御信号29を出力す
る。換言すれば、無線装置3は、全体の動作がソフトウ
ェアプログラムによって制御される。
1の周波数帯域f1乃至第3の周波数帯域f3に基づく
第1の高周波信号16乃至第3の高周波信号18の受信
動作について説明したが、本発明は送信部に接続して用
いることも可能であることは勿論である。実施の形態に
おいては、誘電体基板4が六方晶フェライトによって成
形されて周波数分散特性を付与するようにしたが、かか
る材料に限定されるものではないことは勿論である。
チップ片のいわゆる方形パッチ素子を用いたが、かかる
素子に限定されるものではないことは勿論である。放射
導体6は、例えば線状素子からなりこれを格子状に組み
合わせたり、誘電体基板4の表面に貼着した金属箔をエ
ッチング処理等を施して形成するようにしてもよい。
かるアンテナ装置によれば、比誘電率を周波数分散特性
を有する誘電体材料によって形成された誘電体基板を備
えて、複数の周波数に対して等価利得を得るように構成
したこから、異なる方向から到来する高周波信号を同時
に受信したり妨害となる高周波信号を遮断するとともに
周波数を異にする高周波信号も混信を生じることなく送
受信を可能とする。したがって、アンテナ装置によれ
ば、周波数帯域を異にする無線通信システムへの適用が
可能とされるとともに、周波数の有効利用を図るように
する。
誘電体基板が比誘電率に周波数分散特性を有し複数の周
波数に対して等価利得を得る誘電体材料によって形成さ
れてなる平面アンテナを搭載することで、この平面アン
テナによって異なる方向から到来する高周波信号を同時
に受信するとともに、周波数を異にする高周波信号につ
いてもこれを受信する。無線装置によれば、単一のアン
テナ装置によって周波数帯域の異なる複数の無線通信シ
ステムから送信される複数の情報を混信を生じることな
く送受信することから、複数の無線通信システムに対し
て互換性を有して接続が可能とされるとともに小型化が
図られかつ限られた周波数帯域の有効活用を図るように
する。
斜視図である。
電率の特性図である。
ダプティブアレィアンテナ装置の受信部の構成説明図で
ある。
図である。
線装置の概略構成図である。
構成図である。
素子として用いられる平面アンテナの斜視図である。
構成説明図である。
置、3 無線装置、4誘電体基板、5 グランド導体、
6 放射導体、7 給電線、10平面アンテナ、11
周波数分配回路部、12 受信回路部、13 要素受信
回路部、14並列信号処理部、15 システム部、16
〜18 高周波信号、19〜21 受信信号、22 周
波数帯域システム部、24 制御信号、25 受信処理
部、26 周波数帯域システム部、27 アプリケーシ
ョン部、28 システム制御部、29 制御信号
Claims (3)
- 【請求項1】 グランド導体と、このグランド導体に対
して略平行状態に保持されるとともに給電線を介して接
続された放射導体と、これらグランド導体と放射導体と
の間に介挿された誘電体基板とを備え、 上記誘電体基板を、比誘電率が周波数分散特性を有する
誘電体材料によって形成することにより、複数の周波数
に対して等価利得を得るようにしたことを特徴とするア
ンテナ装置。 - 【請求項2】 上記誘電体基板に対して複数個の上記放
射導体をアレィ配置して設けることによって、異なる方
向から送信された複数の周波数帯域信号を同時に受信す
るアダプティブアレィアンテナを構成することを特徴と
する請求項1に記載のアンテナ装置。 - 【請求項3】 比誘電率が周波数分散特性を有して複数
の周波数に対して等価利得を得る誘電体材料によって形
成された誘電体基板と、この誘電体基板の第1の主面に
形成されたグランド導体と、上記誘電体基板の第2の主
面に上記グランド導体に対して略平行状態に保持される
とともに給電線を介してそれぞれ接続された複数の放射
導体とからなり、アレィ配置された複数の平面アンテナ
と、 上記各平面アンテナによりそれぞれ受信した複数の周波
数帯域信号及び/又は送信する複数の周波数帯域信号を
周波数帯域毎にそれぞれ分配して処理する複数の周波数
信号処理部と、 上記各周波数信号処理部からの出力を処理する複数の出
力部及び/又は上記各周波数信号処理部への入力を処理
する複数の入力部と、 上記各部の動作を制御するシステム制御部とを備え、 周波数帯域を異にする複数の無線通信システムに共用さ
れることを特徴とする無線装置。
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