JP2002500852A - 無線装置のループアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ページャのような小さい無線装置は、第１及び第２の導電性端部（１８，２０）によって相互接続された第１及び第２の電気導体（２２、２４）から作られた概ね細長いループを有するプリント回路ループアンテナ（１２）を有する。高いＱの固定値容量部（２６）は、第１端部（１８）に組込まれており、可変容量部（３０）は、第２の端部（２０）に隣接し、しかし第２の端部から離間して、第１及び第２の導体（２２、２４）を相互接続するタップ（２８）に組込まれている。ループアンテナは、低損失物質から組立てられてもよく、または誘導性基板上で路或いは背中合わせの路により構成してもよい。ループアンテナ（１２）は無線周波回路に直接接続されてもよく、または無線周波回路に誘導的に結合されてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 無線装置のループアンテナ 技術分野 本発明は無線装置に係わり、特にしかし限定ではなく、例えばページャのよう に、ループアンテナを有する物理的に小さい装置に関する。また、本発明はルー プアンテナに関する。 従来技術 ページャにおいてループアンテナが使用されることは公知であり、望ましい形 に曲げられた金属の細状であるアンテナが代表的であり、アンテナを整合させる ために単一の可変コンデンサはループの両端の間に接続されている。ページャは 低価格製品であるため、構成部品の費用は適当な部分では最小限に抑えられ、低 価格の可変コンデンサは関心のある周波数において、一般的に損失が大きいとい う欠点があり、温度性能が不十分である。更に、広周波数域に亘ってアンテナを 整合させるための単一の可変コンデンサの使用は、整合が不安定であるという不 利な点がある。 発明の概要 本発明の目的は、低価格構成部品を使用しつつ、比較的簡単に整合できる、比 較的効率的な小さいアンテナを提供することである。 本発明の第一面によると、第１及び第２の導電性端部によって相互接続された 第１及び第２の電気的導体にから作られた概ね細長いループと、第１の端部に組 込まれた固定値容量部と、第２の端部に隣接し、しかし第２の端部から離間して 、第１及び第２の導体を相互接続するタップと、上記タップの中の可変容量部と を有するループアンテナを備えた無線装置が設けられている。 本発明の第二面によると、第１及び第２の導電性端部によって相互接続された 第１及び第２の電気的導体から作られた概ね細長いループと、第１の端部に組込 まれた固定値容量部と、第２の端部に隣接し、しかし第２の端部から離間して、 第１及び第２の導体を相互接続するタップと、上記タップの可変容量部とを有す るループアンテナが設けられている。 固定値コンデンサ及び離れて位置する可変容量部を使用することで、アンテナ の整合は、可変容量部よりも高いＱを有する固定値容量部によって支配され、低 価格構成部品であってもよい可変容量部によるそれ程不安定でない方法でのアン テナの整合を可能にする制限された整合域が得られる。タップの位置は、タップ を固定値容量部の方向に移動すると整合域は増大するが損失もまた増大し、タッ プを第２の端部に移動すると整合域は減少するが効率が増大するという基準を考 慮して選択される。 可変容量部は、機械的に調節可能なコンデンサまたは電気的に調節可能な容量 部、例えばバラクタ、を有してもよい。電気的に調節可能な容量部がアンテナを 様々な周波数に整合されることを可能にするが、バラクタのような構成部品は損 失の大きい装置である。損失の影響は、ループアンテナの電気的整合域を最小限 にし、製造公差による共振周波数の変動を補正するに十分な整合域を備えた機械 的に調節可能なコンデンサを有する他のタップを最初に述べられたタップと隣接 させ、しかし最初に述べられたタップと離間させて、設けることで打ち消される 。 高値な直流阻止コンデンサは、アンテナの第２の端部分に組込まれていてもよ く、電圧源をバイアスするバラクタへの接続は、阻止コンデンサのどちらか一方 の側でアンテナに装着される。 ループアンテナを作る便利な方法は、絶縁基板上に導電性路として作ることで ある。基板の中の損失は許容できないことが分かった場合、第２のループが基板 の反対側に設けられ得、第２のループは 固定値容量部を含むがタップは含まない。損失を生じるエッジ効果は、構造内に 電界を与えないようなファラデー箱タイプの構造を作るために、基板を通してル ープを相互接続することで打ち消されうる。 ループアンテナは一般的に平坦であり、ブリント回路基板（ｐ．ｃ．ｂ）材料 による損失を回避する一方で、アンテナをプリント回路基板上の無線周波成分に 結合する便利な方法は、ループアンテナに隣接する、しかし離間したプリント回 路基板に取り付けられたループによる磁気ループ結合を使用することである。 プリント回路基板上の無線周波成分に直接結合を可能にするループアンテナの 一実施例では、固定値容量部を備えた第１の端部と、第１及び第２の導体とは、 無線周波成分を伝搬するプリント回路基板上に印刷された導電性路を含む第２の 端部に実質的に直交して延在する構造を構成する。 本発明は更に、対応した第１及び第２の端と夫々に有し実質的に同じ広がりを 持つ第１及び第２の導体を装備し、第１の導体の第１の端と、第２の導体の第２ の端は、装置の無線周波回路に出力を供給する、ループアンテナを備えた無線装 置を提供する。 図面の簡単な説明 本発明を以下、例として添付の図面を参照して説明し、図中、 図１は、本発明に従って作られた無線装置の概略図である。 図２は、図１で示されている無線装置に使用されるループアンテナの第１実施 例を示した概略図である。 図３は、図１で示されている無線装置に使用されるループアンテナの第２実施 例を示した概略図である。 図４は、磁気ルーブ結合を使用してループアンテナをプリント回路基板に結合 することを示した概略図である。 図５は、図２において円で囲まれた部分の拡大図である。 図６及び７は、図２及び３に示されているループアンテナを夫々使用したダブ ルループ配置の概略図である。 図８は、ループアンテナの第３実施例を示した概略図である。 図９は、伝送線路から組立てられたループアンテナの概略図である。 図面上では、対応する部分を表すために同様の参照番号が使用される。 発明の実施態様 図１は、プリント回路基板１６上に取り付けられた無線周波回路に第２のルー プ１４によって誘導的に結合されたループアンテナ１２を備えたページャ１０を 有する無線装置を示している。無線周波回路及びデコーダの詳細は、本発明の理 解には関連しないため説明されない。 図２は、絶縁基板の上にある導電性路または自己支持金属ループでもよい、ル ープアンテナ１２の第１実施例を示している。 ループアンテナ１２は、一般的に細長いが、その正確な形は無線装置の形に依 存する。アンテナ１２は、第１及び第２の導体２２、２４に相互接続された第１ 及び第２の端部１８、２０を有している。チップコンデンサ２６は、第１の端部 １８に組込まれており、アンテナ１２の整合域を決定する。導電性タップ２８は 、第２の端部２０に隣接して、しかし第２の端部２０から離間して、第１及び第 ２の導体２２，２４を相互接続する。機械的可変コンデンサ３０は、アンテナ１ ２を精細に整合させるためにタップ２８の中に含まれている。コンデンサ２６は 、可変コンデンサ３０よりも、少なくとも１０のオーダーで大きい、高いＱを有 している。チップコンデンサ２６は、例えばガラスまたは磁器コンデンサでもよ い。 タップ２８の位置は、幾つかの要素を考慮して実験的に決定される。タップ２ ８がチップコンデンサ２６に近い程、整合域は大きく なるが、損失もまた大きくなり、タップ２８が第２の端部２０に近い程、整合域 は小さいが効率は大きい。案内のために、略平らな端、長さ３５ミリ、幅９ミリ 、そして周波数４７０メガヘルツを有する高品質基板の上の細長いプリント回路 ループアンテナに対し、タップ位置は第２の端部から１２ミリのオーダーが許容 範囲とされる。チップコンデンサ２６は、２．２ピコファラッドの値を有し、可 変容量部３０は１．３乃至３．７ピコファラッドを有していた。 図３は、幾つかの周波数で作動する無線装置に適している電気的に整合可能な ループアンテナを示している。簡略化のため図２及び図３の違いのみを詳述する 。本実施例の可変容量部は、タップ２８に取り付けられたバラクタダイオード３ ２を有する。バラクタダイオード３２の容量を変更するには、直流阻止コンデン サ３８が第２の端部２０に組込まれ、ねじりコンデンサ４０によってバイアス電 圧がコンデンサ３８の両側に与えられる。 バラクタダイオードは、一般的に損失の大きい装置であり、損失の効果は、高 いＱチップコンデンサを使用してループアンテナ１２を整合することで最小限に される。更に、第２のタップ３４は、タップ２８と隣接して、しかしタップ２８ から離れた点で第１及び第２のコンデンサ２２，２４の間に設けられている。機 械的に調節可能なコンデンサ３６は、第２のタップ３４の中に組込まれており、 コンデンサ３６は製造で様々な共振周波数を補正するに十分な整合域を備えてい る。 図示されるとおり、無線周波回路への結合は、ループ１４による。しかしなが ら、導電接続が必要であれば、必要なインピーダンスを達成する場所において、 第１及び第２の導体２２，２４夫々に接続されている電線４２，４４によって達 成されうる。便利であれば、電線４２，４４は直流バイアス電圧を与えてもよい 。 図１の説明に記され、図４で更に明らかにされたとおり、ループアンテナ１２ は電線から作られた磁気結合ループ１４によってプリ ント回路基板１６に結合され得る。このような結合形態の有利な点は、ループア ンテナ１２がプリント回路基板１６及びその損失の大きい性質から隔離している こと及び、ループアンテナ１２が低価格で別に作られうるということである。 図５は、図２の囲まれた部分の詳細を示している。ループアンテナ１２は、例 えば、プリント回路基板積層板の中に直接エッチングするか、または誘電性基板 ４６上に導電性路を印刷することによって基板４６の片側に導電性路として組立 てられうる。しかしながら、アンテナの感度は、ループアンテナ１２、１２１を 基板４６の両側に背中合わせに設けることで高められる。基板４６の両側は同じ 電位にあるため、基板物質の中の電界は除去され、最小損失になる。 ダブルループアンテナ１２，１２１の組立によっては、エッジ効果は上記の有 利な点と逆の効果となりうるが、基板４６の穴４８を介してめっき等によってル ープアンテナを相互接続することで、基板内で電界を抑制するファラデー箱タイ プ構造が作られる。穴４８は、導電性路の中心に示されているが、路の端域等、 他の場所でよい。 図６及び図７は、図２及び図３に示されている第１及び第２の実施例に基づく ダブルループアンテナの実施例を示している。明確化のため、基板４６は参照さ れているが図示されない。図６及び図７のループアンテナ１２１は、ループアン テナ１２と夫々同じ形、寸法であり、第１の端部１８１にチップコンデンサ２６ １を備えるが、アンテナの整合を簡略化するために第１及び第２の導体２２１， ２４１を亘るタップ上に可変容量部は備えていない。 図８は、第２の端部２０及び機械的可変コンデンサ３０を含むタップ２８がプ リント回路基板１６に備えられ、残りのループアンテナがプリント回路基板１６ に対して実質的に直交しているループアンテナ１２の実施例を示している。更に 具体的には、第１の端部１８と併せて、第１及び第２の導体２２、２４は、例え ば銀めっき された銅のような低損失物質である。第２の端部２０が残りのループアンテナと 同じ物質で作られることは可能である。高いＱ導体２６は、第１の端部の開路に 挿入され、必要なチャネル周波数よりも高い周波数でループを整合するために使 用される。コンデンサ２６は、適切なめっき及び低損失基板、例えばポリテトラ フルオロエチレンが加えられた基板、を含む小さいプリント回路基板として組立 てられるか、または小さいプリント回路基板に取り付けられた高いＱ固定コンデ ンサでもよい。第２の端部２０は、プリント回路基板上に銅路を有しており、機 械的に調節可能なコンデンサ３０は、全体のループアンテナの共振を必要な周波 数まで引き上げる値を有している。ループアンテナ１２の第２の端部２０は、低 ノイズ増幅器５０の中に合せる必要なインピーダンス変換を得るよう、残りのル ープの中に誘導的にタップするために使用される。 機械的に調節可能なコンデンサ３０は、ループアンテナ１２の低インピーダン ス部分の両端間にあり、このコンデンサ３０と等価な寄生抵抗は、アンテナの両 端間に関して、高Ｑコンデンサ２６の両端間でのインピーダンスと、第２の端部 ２０及びループアンテナ１２の残りの部分の接点でのインピーダンスとの比で値 が情報に変換されるため、合成回線網のＱは、高くなる。コンデンサ３０の容量 は、同様の値で変換されるため、ループアンテナ１２の両端間では、低容量、高 Ｑの装置に見える。 低価格構成部品を使用した比較的小さいアンテナを組立てる別の手段は、伝送 線路からアンテナを組立てることである。検出器システムのＱが電気的寸法の減 少を補うため増加する場合に、アンテナは小さく組立てられうる。伝送線路共振 の代表的なＱ値は、通常の集中インピーダンス回路から得られる値よりもはるか に高い。 図９は、増幅器５０の該当入力部に夫々の端の対向部分が結合されるループを 作るように曲げられた、平行に配置された伝送線路６０、６２を有するループア ンテナの例を示している。伝送線路６０、 ６２は、放射場に磁気的に結合する伝送線路変換器としての役割を果たし、結果 としてアンテナの役割を担う。アンテナの整合は、関心のある周波数に予め整合 されたアンテナを製造することが可能になるように、伝送線路の長さのよく制御 されたパラメーターに依存する。 任意的に、機械的に調節可能なコンデンサ３０は、アンテナの整合を取り除く ために設けられてもよい。 伝送線路アンテナの実施構造は、 （１）一端の内部導体が他端の外部導体または導電性鎧装に接続され、一端か らの外部導体及び他端では内部導体から出力が取り出される同軸ケーブルの多数 回巻と、 （２）誘導体によってインターリーブされた二枚の導電性箔を有する箔スパイ ラル巻構成部品であり、一枚の箔の内部端は、もう一枚の箔の外部端に接続され 、出力はもう一枚の箔の内部端及び一枚の箔の外部端から得られるコンデンサと 、 （３）プリント回路基板または半導体組立のためのストリップ線構造とを有し てもよい。 本開示を読めば、当業者には他の変更が明らかとなるだろう。そのような変更 は、無線装置そしてそれのループアンテナの設計、製造、及び使用において公知 であり、又ここに既に記された特徴のかわりに、或いは、これらの特徴に加えて 使用されうる他の特徴を含む。 産業上の利用分野 本発明は、ページャのような小さい装置のためのループアンテナの分野に利用 される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 第１及び第２の導電性端部によって相互接続された第１及び第２の電気的 導体から作られた概ね細長いループと、第１の端部に組込まれた固定値容量部と 、第２の端部に隣接し、しかし第２の端部から離間して、第１及び第２の導体を 相互接続するタップと、上記タップの中の可変容量部とを有するループアンテナ を備えた無線装置。 ２． 上記固定値容量部は、上記可変容量部よりも高いＱを備えることを特徴と する請求項１記載の装置。 ３． 上記可変容量部は、電気的に調節可能な容量を有することを特徴とする請 求項１記載の装置。 ４． 上記述べられたタップと隣接し、しかしタップと離間して、第１及び第２ の導体を相互接続する他のタップ、及び上記他のタップの中の機械的に調節可能 なコンデンサが設けられていることを特徴とする請求項３記載の装置。 ５． 上記ループアンテナは、基板を有し、第１及び第２の導体、と、第１及び 第２の端部とは基板上に印刷された導電性路を基板上に構成することを特徴とす る請求項１記載の装置。 ６． 上記基板の反対側にある第１及び第２の導電性端部によって上記ループに 相互接続された第１及び第２の印刷された導電性路によって作られた概ね細長い 他のループと、上記他のループの第１の端部の中に組込まれた固定値容量部とが 設けられていることを特徴とする請求項５記載の装置。 ７． 上記基板の両側にある導電性路は、上記基板を通る接続によって電気的に 相互接続されていることを特徴とする請求項６記載の装置。 ８． 上記第１及び第２の導体と上記第１端部は、上記第２の端部に対して実質 的に直角方向に延在していることを特徴とする請求項１記載の装置。 ９． 上記ループアンテナは、無線周波成分を伝達する回路基板に取り付けられ た他のループに誘導的に結合することを特徴とする請求項１記載の装置。 １０． 第１及び第２の導電性端部によって相互接続された第１及び第２の電気 的導体から作られた概ね細長いループと、第１の端部に組込まれた固定値容量部 と、第２の端部に隣接し、しかし第２の端部から離間して、第１及び第２の導体 を相互接続するタップと、上記タップの可変容量部とを有するループアンテナ。