JP2003101337A - 放射多様性を伴う電磁気信号の受信及び/若しくは送信のための装置 - Google Patents
放射多様性を伴う電磁気信号の受信及び/若しくは送信のための装置Info
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Abstract
し、放射多様性を得ることを可能にする、従来の解決策
に対する代替解決策を提案することである。 【解決手段】 本発明は、スロット供給アンテナ(11
a、11b、11c、11d)型の電磁気信号の受信及
び/若しくは送信の少なくとも二つの手段、及び少なく
とも一つの受信及び/若しくは送信手段を多重ビーム活
用手段に接続するための接続手段からなる電磁気信号の
受信及び/若しくは送信のための装置に関し、上記装置
において接続手段は接続要素によって活用手段(P)に
接続される二つの供給ライン(12、13)から構成さ
れ、二つの供給ラインはスロット供給アンテナのスロッ
トで電磁気的に接続され、各供給ラインは、異なる放射
パターンを得るために、モニタリング信号の機能とし
て、供給ラインの一つの末端で開路若しくは短絡の機能
として、及びもう一つの供給ラインの末端で短絡若しく
は開路の機能としてシミュレートするような方法で整列
された切り換え要素(14、15)で終了している。
Description
使用され得る、電磁気信号の受信及び/若しくは送信用
の装置に関し、特に、家庭環境、体育館、テレビスタジ
オか、若しくは観客席などのような囲まれているか、若
しくは半分が囲まれた環境において送信する場合に関す
る。
者によって送信された信号は、多くの異なるルートに沿
って受信者に到達する。信号が受信者レベルに組み合わ
せられる場合、異なる長さのルートを飛んだ様々な放射
線間の位相差は、フェード・アウト若しくは信号の重要
な低下を引き起こしがちな干渉像を生じさせる。さら
に、フェード・アウトの位置は、新しい対象の存在若し
くは人々の通路のような環境の修正の関数として時間と
ともに変わる。多重経路によるこれらのフェード・アウ
トは、受け取られた信号の品質について、及びシステム
の性能について重要な低下を発生させるかもしれない。
問題を改善するために、受信者によって拾い上げられた
放射線の数を縮小することを可能にし、それらの放射パ
ターンの空間選択性によって、指向性アンテナは現在活
用され、それにより、多重経路の影響を減ずる。この事
例において、信号処理回路に関連した幾つかの指向性ア
ンテナは360度の空間範囲を保証するために要求され
る。出願人の名義で出願されたフランス共和国特許出願
番号9813855はまた、配列のスペクトル効率を増
加させることを可能にする小型の多重ビームアンテナを
提案している。しかしながら、家庭か若しくはポータブ
ル設備の多くのアイテムについては、これらの解決策は
厄介であり経費がかかる。フェード・アウトと格闘する
ために、最も頻繁に使用される技術は空間多様性を使用
する技術である。図1に表されるように、この技術はス
イッチ3に関係しているパッチ型(1,2)の2つのア
ンテナのような広い空間範囲を備えた1ペアのアンテナ
の使用にとりわけ存在する。二つのアンテナは、λ0が
アンテナの操作周波数に対応する波長である場合、λ0
/2以上であるに違いない長さによって空間的に離れて
いる。この型の装置で、フェード・アウトに同時にある
二つのアンテナの可能性は非常に小さいことを示すこと
ができる。証明は、モバイル無線ラジオシステムにおけ
る多様性技術の第7章のDr.Kamilo Fehe
r著の“無線デジタル通信”の、特に344頁の図7、
8の記載に起因する。さらに、各パッチによって受け取
られたレベルが完全に独立しているという仮定を備えた
純粋な見込み計算によって証明することができる。この
事例において、p(例えば1%)が、信号が検出可能な
閾値よりも低いレベルを有するアンテナによって受信さ
れる可能性を有する場合、このレベルが二つのアンテナ
において閾値よりも低い可能性はp2(したがって、
0.01%)であると述べることができる。二つの信号
が完全に相関しない場合、次いで、pdivが受信され
たレベルが多様性の場合において検出可能な閾値よりも
低い可能性を有する場合、pdivは0.01%<p
div<1%のようである。さらに、スイッチ3によ
り、モニター回路(示されていない)の方法によって受
信された信号を試験することにより最も高いレベルを表
すアンテナに接続しているブランチを選択することが可
能である。アンテナスイッチ3は、TX5回路に接続さ
れている場合の送信モードにおいて若しくはRX6回路
に接続されている場合の受信モードにおいて、二つのパ
ッチアンテナ1若しくは2の操作を可能にするスイッチ
4に接続されている。
ット供給型のアンテナに適用し、放射多様性を得ること
を可能にする、上記に記載の型の従来の解決策に対する
代替解決策を提案することである。
方位角範囲を保存することを可能にする解決策を提案す
ることである。
題は、スロット供給アンテナ型の電磁気信号の受信及び
/若しくは送信の少なくとも二つの手段、及び少なくと
も一つの受信及び/若しくは送信手段を多重ビーム活用
手段に接続するための接続手段からなる電磁気信号の受
信及び/若しくは送信のための装置であり、前述の装置
において接続手段は接続要素によって活用手段に接続さ
れる二つの供給ラインから構成され、二つの供給ライン
はスロット供給アンテナのスロットで電磁気的に接続さ
れ、各供給ラインは、異なる放射パターンを得るため
に、モニタリング信号の機能として、供給ラインの一つ
の末端で開路若しくは短絡の機能として、及びもう一つ
の供給ラインの末端で短絡若しくは開路の機能としてシ
ミュレートするような方法で整列された切り換え要素で
終了していることを特徴とする。
アンテナは中心点の周囲で規則的に間隔が置かれたヴィ
ヴァルディ型のアンテナである。さらに、供給ラインは
マイクロストリップライン若しくは共面ラインから構成
される。
トに関する開路領域でスロット供給アンテナを交差す
る。
ットの二つの個別の開路平面でスロット供給アンテナの
スロットで交差する。さらに、スロット供給アンテナの
二つのスロット間の第一供給ラインの長さはkλ1に等
しく、スロット供給アンテナの二つのスロット間の第二
供給ラインの長さは、λ1がラインに導かれる波長で、
kが正の整数である場合、(k+0.5)λ1に等し
い。
はダイオードから構成される。接続要素は、一つ若しく
はもう一つの供給ラインに選択的にエネルギーを送るた
めに測定されたT要素から構成される。したがって、ス
ロット供給アンテナのスロットとTとの間の供給ライン
の長さは、nが整数で、λ1がラインに導入される波長
である場合のl=nλ1/2に等しい。
関し様々な実施態様を精読して明らかになるであろう。
要素は同じ参照番号を提示する。
テナからなり、放射多様性を示している電磁気信号の受
信及び/若しくは送信のための装置の第一実施態様であ
る。
テナは、共通の基板10に製造された11a、11b、
11c、11dのヴィヴァルディ型で、中心点の周囲で
お互いに垂直に位置しているアンテナである。既知の手
法において、ヴィヴァルディ型アンテナの構造は、基板
を非金属化(demetallizing)することに
よって得られるスロットから構成され、スロットは外部
に向かってフレアーになっている。このアンテナ構造は
当業者に周知であり、本発明の枠内においてより詳細に
再度の記載はされないであろう。
ィ型アンテナは、マイクロストリップ技術の実施例で製
造された二つの供給ライン12、13の方法によって励
磁された。かかる二つのライン12、13は四つのヴィ
ヴァルディ型アンテナのスロットを交差して、切り換え
要素14、15の各終点は各ラインの末端とアースとの
間に整列されて、結果として、ラインに適用される制御
電圧の機能として、開路若しくは短絡は一つのラインの
末端でシミュレートされ、及び短絡若しくは開路はもう
一つのラインの末端でシミュレートされる。
イン13の末端とアースとの間で整列された前方に設置
されたダイオード14及び供給ライン12とアースとの
間で後方に設置されたダイオード15とから構成され
る。さらに、二つの供給ライン12、13は、pによっ
て記号化される共通の送信/受信回路に、T回路16の
方法によって接続される。望ましい放射多様性を示す構
造の操作を獲得するために、供給ラインは所謂下記の方
法にて測定される:供給ライン12において、11a、
11b若しくは11b、11c若しくは11c、11d
のような二つのヴィヴァルディ型アンテナの二つのスロ
ット間のラインの長さはλ1がマイクロストリップライ
ン12に導入される波長である場合にkλ1に等しく、
ヴィヴァルディ型アンテナ11dの最後のスロットとダ
イオード15への接続との間の長さはλ1/4に等し
く、λ1はマイクロストリップラインに導入される波長
である。
若しくは11b、11c若しくは11c、11dのよう
なヴィヴァルディ型アンテナの二つのスロット間のライ
ンの長さは、λ1がマイクロストリップラインに導入さ
れる波長である場合の(k+0.5)λ1に等しく、最
後のアンテナ11dのスロットとダイオード14との間
のラインの長さはλ1/4に等しい。
ライン12、13は、λfがスロットに導入される波長
である場合のλf/4に近似の距離においてスロットと
交差する。すなわち、供給ラインは、ダイオードの状態
の機能として、及びスロットに関して開路領域で、ライ
ンに関して短絡平面若しくは開路平面のヴィヴァルディ
型アンテナのスロットで交差する。
2の装置の操作原理は説明されるであろう: 制御電圧が+VCCに等しい場合:次いで、ダイオード
15はオフ状態である。したがって、これは供給ライン
12の末端での開路となり、それによってアンテナ11
dを供給しているスロットの平面に短絡を戻す。それゆ
え、ライン12とアンテナ11dのスロットとの間に電
磁気接続が存在する。各スロット間の供給ライン12の
伸張の特定の長さにより、位相内短絡はアンテナ11
c、11b、11aの別の三つのスロットの平面で確立
される。結果として、四つのアンテナ11a、11b、
11c、11dは供給ライン12に位相内で接続され
る。
4はオンである。したがって、短絡がライン13の末端
に存在し、これはアンテナ11dを供給するスロットの
平面に開路を戻す。結果として、ライン13とアンテナ
11dを供給するスロットとの間には接続は存在しな
い。各スロット間の供給ライン13の伸張の特定の長さ
により、したがって、開路はアンテナ11c、11b、
及び11aの別の三つのスロットの平面で確立される。
それゆえ、かかるアンテナの何れも供給ライン13と接
続されない。
い場合:次いで、ダイオード15はオンである。したが
って、供給ライン12の末端に短絡が存在し、それによ
ってアンテナ11dを供給するスロットの平面に開路を
戻す。結果として、ライン12とアンテナ11dのスロ
ットとの間に電磁気接続は存在しない。アンテナ11
c、11b、及び11aの各スロット間のライン12の
伸張の長さは、他の三つのスロットの平面開路を確立す
ることを可能にする。この事例において、アンテナはラ
イン12に接続されていない。
って、アンテナ11dを供給するスロットの平面に短絡
を戻す、ライン13の末端に開路が存在する。結果とし
て、ライン13とアンテナ11dのスロットとの間に電
磁気接続が存在する。アンテナ11dのスロットとアン
テナ11cを供給するスロットとの間のライン13の伸
張の長さにより、位相の反対での短絡はアンテナ11c
を供給するスロットの平面に確立される。同様にして、
アンテナ11dを供給するスロットとアンテナ11bを
供給するスロットとの間のライン13の伸張の長さは、
アンテナ11bを供給するスロットの平面で位相内短絡
を確立することを可能にする。同一の手法にて、位相の
反対での短絡はアンテナ11aを供給するスロットの平
面に確立される。この事例において、アンテナ11d、
11bは位相内で接続し、アンテナ11c、11aは1
80°の位相シフトで接続される。
図3で示されるような簡素な構造を用いてシミュレート
される。この事例において、ヴィヴァルディ型アンテナ
11a、11b、11c、11dのような“スロットア
ンテナ”型のアンテナは、ポート1に接続されるスロッ
トの末端からライン21までの距離λf/4で接続され
るスロット20によって示され、このライン21はポー
トに整合するための70ohmsでのラインスタブ及び
5070ohmsでのラインスタブで終了している。さ
らに、もう一方のラインで、ライン21からの距離λf
において、λfがスロットに導入される波長を示す場合
は、図2の供給ライン12、13を示す二つの他のライ
ン22、23が位置されている。ライン22は、ライン
22の末端とアースとの間で配列される前方に設置され
たダイオード24で終了し、一方でライン23は、ライ
ン23の末端とアースとの間で配列される後方に設置さ
れたダイオード25で終了する。二つのライン22、2
3との間の中間平面は、スロット20のもう一方の末端
からの距離λf/4である。二つの供給ライン22、2
3は、ライン21にのみ関しては、70ohms及び5
0ohmsでラインスタブを整合することにより、供給
ポート2、3に接続されている。二つのライン22、2
3は、それらの間に接続が存在しないために充分に離れ
ており、所謂距離はラインの幅Wの5倍に実質的に等し
い距離eである。さらに詳細には、シミュレーションの
枠内において、下記の値は図3の様々な要素において使
用された。
はもう一つのラインへの接続は、表1により与えられ
る。
インにおける開路/短絡形態若しくは短絡/開路形態で
選択的な接続を示す図4a及び4bの曲線により与えら
れる。
C形態において、パラメーターS21は高く(−1乃至
−2dB)のオーダーの値を表し、一方でパラメーター
S31は低く−20dBのオーダーの値を表すことが認
識される。したがって、ポート1からポート2への送信
が存在し、ポート1とポート3との間のすなわち分離で
ある送信は存在しない。図4bで示されるSC−OC形
態においては反転が起こる。S31が−1のオーダーの
値を表すためポート1からポート3への送信が存在し、
S21が−20dBのオーダーの値を表すためポート1
からポート2への送信が存在する。
つの供給ライン12、13へ接続する回路の実施態様
は、図5乃至7に関して記載されるだろう。
される回路は、エネルギーを二つの供給ライン12、1
3の一つ若しくはもう一方に供給可能である。したがっ
て、図5に示されるT回路は、Tの二つのブランチ31
及び32により延在された送信/受信回路Pに接続され
るブランチ30からなり、図2の実施態様においてブラ
ンチ31は供給ライン12にリンクして、一方でブラン
チ32は供給ライン13にリンクしている。エネルギー
を二つの供給ラインの一つ若しくはもう一方に正確に送
るために、T回路は下記のように測定される:ダイオー
ド15がオンで、一方でダイオード14がオフの場合、
ヴィヴァルディ型アンテナは供給ライン13により供給
される。
トの交点において、ライン12は開路を表し、一方でラ
イン13は短絡を表す。エネルギーがT回路のレベルに
おいてライン13に導かれるためには、したがって:開
路になるためにTの平面に戻されるライン12の開路
と、及び短絡になるためにTの平面に戻されるライン1
3の短絡、が必要である。
11aを供給するスロットとT回路との間の、下記の定
式を満たすライン1の長さが必要であり、式は:L=n
λ1/2で、λ1は供給ラインに導入される波長で、n
は整数である。
に、回路は、IE3Dソフトウェアを用い、並びに図6
に示される手法によりT回路及びヴィヴァルディ型アン
テナ11aを製造することによりシミュレートされた。
この事例において、ヴィヴァルディ型アンテナ11a
は、λfがスロットに導入される波長である場合のスロ
ットの末端からの距離λf/4及びλ1がマイクロスト
リップラインに導入される波長である場合のライン21
の末端からの距離λ1/4でスロットを交差するマイク
ロストリップライン21と関連するスロット20により
表現される。ライン21は、エネルギー出力が計測され
る出力ポート1に整合することを許容するラインの二つ
の長さL70ohms及びL50ohmsによって延在
される。
回路は、λfがスロットに導入される波長を示す場合の
ライン21からの長さλfでスロット20を交差するマ
イクロストリップライン25、26の二つの伸張から構
成される。二つのライン25及び26は、送信回路のエ
ネルギーを受取る入力ポートに対する二つの整合ライン
L70ohms及びL50ohmsからなるライン27
により共に接続される。
5、26は、それらラインの中間平面がスロット20の
もう一方の末端のλf/4末端で位置するような手法
で、及びT回路の入力とスロットとの間の距離がλ1/
2に等しく、ライン25及び26の末端が開路及び短絡
を上記で説明したライン/スロットのクロスオーバーの
レベルに戻すような手法でスロットからの距離λ1/4
で位置するように配置される。
ションに使用された。
る短絡/開路及び図7bにおける開路/短絡の事例にお
ける、周波数の関数としてのdBでの送信及び反射係数
を示す図7a及び7bに与えられる。図で表されている
結果は、パスバンドが少なくとも1.5GHzを越えて
−10dBよりも小さいS11及びS22で非常に広く
て、ロスが小さく、すなわち5.6GHzで−1.5d
Bより小さいことを示している。
性の獲得は、図8a、8b及び図9に関してより詳細に
説明されるであろう。上記に記載のように図2のシステ
ムで、適用される制御電圧に依存し、ヴィヴァルディ型
アンテナ11a、11b、11c、11dは、位相に関
して異なる二つの形態である。ヴィヴァルディ型アンテ
ナ11a、11b、11c、11dが、図8aで表現さ
れるように、つまり制御電圧+Vccにおいて、供給ラ
イン12の手段によって供給される場合、四つのアンテ
ナ11a、11b、11c、11dは0°の位相であ
る。適用される制御電圧が−Vccである場合、ヴィヴ
ァルディ型アンテナを交差する供給ラインは、図8bに
示されるようにライン13である。この事例において、
アンテナ11a及び11cは両者とも位相内であるが、
しかしアンテナ11b及び11cに関しては位相は反対
である。したがって、図9で示される放射パターンは、
図8a及び8bの形態に一致する。適用される電圧が+
Vccである場合の放射の最大が、適用される電圧が−
Vccである場合の22.5°によりシフトされること
が認識される。このように、適用される制御電圧に依存
して、放射パターンのローブ(lobes)は、方向
(−180°、−135°、−90°、−45°、0
°、45°、90°、135°)若しくは方向(−15
7.5°、−112.5°、−67.5°、−22.5
°、22.5°、67.5°、112.5°、157.
5°)に導かれ、これは放射多様性を維持することを可
能にする。
るための装置の構成における新規のトポロジーは、図1
0に関して記載されるであろう。この事例において、ヴ
ィヴァルディ型アンテナ11a、11b、11c、11
dは、図2の実施態様におけるように、適用された制御
電圧の機能として二つの供給ライン12、13aの一つ
若しくはもう一方により供給される。図1に示される構
造と比較する主要な違いは、二つのライン12a、13
aとヴィヴァルディ型アンテナのスロットとの間の接続
は、図10で明らかに示されているように、スロットの
二つの明らかな開路で達成されることである。詳細に
は、供給ライン12aはスロットの末端からの距離λf
/4でのアンテナ11a、11b、11c、11dのス
ロットを切断し、一方で供給ライン13aは前述のスロ
ットの末端からの距離λf/4+λf/2での前述のヴ
ィヴァルディ型アンテナ11a、11b、11c、11
dのスロットを切断する。したがって、供給ラインは二
つの個別開路の平面に実際に存在し、二つのスロット間
のラインの長さは未だに同一の式を満たしている、つま
り:ライン12aにおいて、ヴィヴァルディ型アンテナ
11a、11b若しくは11b、11c若しくは11
c、11dの二つのスロットとの間の長さは、kλ1に
等しく、ここでkは正の整数で、λ1は供給ラインに導
入される波長である。
1b若しくは11b、11c若しくは11c、11dの
ようなスロットアンテナの二つのスロットとの間ライン
の長さは(k+0.5)λ1に等しく、ここでkは正の
整数で、λ1は供給ラインに導入される波長である。ま
た、この事例において、二つのライン12a及び13a
は、図5に記載されているような同型のT回路の手法に
よって送信/受信回路Pに接続されている。この新規の
トポロジーはまた、図2に関して示されるトポロジーの
事例のような放射パターンの多様性を獲得することが可
能である。
記載された実施態様は多くの手法で修正されるかもしれ
ないことは当業者において明白である。
受信装置の図解的な平面の概観である。
解的に表す。
有効にするために使用されるライン/スロット装置の操
作原理を説明する図解的な概観である。
を表現する曲線である。
を表現する曲線である。
とを可能にするT回路の図解的な平面の概観である。
的な表現である。
事例において、周波数の機能として整合することを与え
る曲線である。
事例において、周波数の機能として整合することを与え
る曲線である。
観である。
観である。
に依存する方位角の機能としての図2の装置の放射パタ
ーンを表現する。
概観である。
Claims (9)
- 【請求項1】 スロット供給アンテナ(11a、11
b、11c、11d)型の電磁気信号の受信及び/若し
くは送信の少なくとも二つの手段、及び少なくとも一つ
の受信及び/若しくは送信手段を多重ビーム活用手段に
接続するための接続手段からなる電磁気信号の受信及び
/若しくは送信のための装置であって、前記装置におい
て前記接続手段は接続要素によって前記活用手段(P)
に接続される二つの供給ライン(12、13;12a、
13a)から構成され、前記二つの供給ラインは前記ス
ロット供給アンテナのスロットのセットで電磁気的に接
続され、各供給ラインは、異なる放射パターンを得るた
めに、モニタリング信号の機能として、前記供給ライン
の一つの末端で開路若しくは短絡の機能として、及び前
記もう一つの供給ラインの末端で短絡若しくは開路の機
能としてシミュレートするような方法で整列された切り
換え要素(14、15)で終了していることを特徴とす
る装置。 - 【請求項2】 前記スロット供給アンテナは中心点の周
囲で規則的に間隔が置かれたヴィヴァルディ型のアンテ
ナであることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記供給ラインはマイクロストリップラ
イン若しくは共面ラインから構成されることを特徴とす
る請求項1及び2に記載の装置。 - 【請求項4】 前記供給ラインは、前記スロットに関す
る開路領域で前記スロット供給アンテナの前記スロット
を交差することを特徴とする請求項1乃至3に記載の装
置。 - 【請求項5】 前記供給ラインは前記スロットの二つの
個別開路平面で前記スロット供給アンテナの前記スロッ
トで交差することを特徴とする請求項1乃至3に記載の
装置。 - 【請求項6】 前記スロット供給アンテナの二つのスロ
ット間の第一供給ラインの長さはkλtに等しく、前記
スロット供給アンテナの二つのスロット間の第二供給ラ
インの長さは、λtがラインに導かれる波長で、kが正
の整数である場合に(k+0.5)λtに等しいことを
特徴とする請求項1乃至5に記載の装置。 - 【請求項7】 前記切り換え要素はダイオードから構成
されることを特徴とする請求項1乃至6に記載の装置。 - 【請求項8】 前記接続要素は、一つ若しくはもう一つ
の供給ラインに選択的にエネルギーを送るために測定さ
れたT要素から構成されることを特徴とする請求項1乃
至7に記載の装置。 - 【請求項9】 前記供給アンテナの前記スロットと前記
Tとの間の前記供給ラインの長さは、 【数1】 に等しく、ここでnが整数で、λ1が前記ラインに導入
される波長である、ことを特徴とする請求項1乃至8に
記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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