JP2003258533A - 指向性切り替えアンテナ - Google Patents
指向性切り替えアンテナInfo
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- JP2003258533A JP2003258533A JP2002053334A JP2002053334A JP2003258533A JP 2003258533 A JP2003258533 A JP 2003258533A JP 2002053334 A JP2002053334 A JP 2002053334A JP 2002053334 A JP2002053334 A JP 2002053334A JP 2003258533 A JP2003258533 A JP 2003258533A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部回路からの電気的な切り替えで指向性を
切り替え制御できる、小型、低背化が可能なアンテナを
提供する。 【解決手段】 中央に貫通孔が形成された誘電体基板の
表面に容量電極を、裏面にアース電極を備え、孔壁面部
に形成された複数の放射電極でこれらが接続され、貫通
孔に整合端子ピンが挿入されて放射電極の整合点を引き
出し外部と接続される素子を、中心の放射素子、周囲の
無給電素子として配置する。無給電素子の端子ピンを直
接またはリアクタンス素子を介してスイッチ素子でアー
ス間を接続し、スイッチをオン時には導波器として、オ
フ時には反射器として使用する。
切り替え制御できる、小型、低背化が可能なアンテナを
提供する。 【解決手段】 中央に貫通孔が形成された誘電体基板の
表面に容量電極を、裏面にアース電極を備え、孔壁面部
に形成された複数の放射電極でこれらが接続され、貫通
孔に整合端子ピンが挿入されて放射電極の整合点を引き
出し外部と接続される素子を、中心の放射素子、周囲の
無給電素子として配置する。無給電素子の端子ピンを直
接またはリアクタンス素子を介してスイッチ素子でアー
ス間を接続し、スイッチをオン時には導波器として、オ
フ時には反射器として使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、1点と複数ポイン
トとの無線通信を行う無線LAN等の利用に適したアンテ
ナ装置に関するもので、アクセスポイントから通信する
子機方向等にビームを向け、その方向を最適な方向に切
り替え可能なアンテナに関するものである。
トとの無線通信を行う無線LAN等の利用に適したアンテ
ナ装置に関するもので、アクセスポイントから通信する
子機方向等にビームを向け、その方向を最適な方向に切
り替え可能なアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】小電力でアクセスポイントと特定方向に
ある端末との通信を行う場合、あるいは端末が最適のア
クセスポイントを選択して接続を行う場合には、特定の
方向にビームを向けたり、さらにその方向を適宜切り替
えられることが電波干渉を低減できるため望ましい。す
なわち、指向性切り替えアンテナを利用することが検討
されている。
ある端末との通信を行う場合、あるいは端末が最適のア
クセスポイントを選択して接続を行う場合には、特定の
方向にビームを向けたり、さらにその方向を適宜切り替
えられることが電波干渉を低減できるため望ましい。す
なわち、指向性切り替えアンテナを利用することが検討
されている。
【０００３】これまで考えられている指向性制御アンテ
ナには、中央に棒状のモノポール放射器を配置し、その
周囲に複数の棒状の無給電素子に直列に固定リアクタン
ス素子と並列になったスイッチ素子を配置してアース間
を接続し、スイッチをオン／オフすることでその共振周
波数を放射器周波数より低目の反射器周波数と放射器よ
り高めの導波器周波数に切り替えて指向性を切り替える
方法、または特開2001−24431号公報のように固定リア
クタンス素子と並列になったスイッチ素子対に代えて電
気的に連続制御可能な可変リアクタンス素子を用いて指
向性方向連続可変としたものがあるが、いずれも棒状の
モノポールアンテナ素子で構成されてアンテナ高さが１
／４波長程度の高さ、例えば5.2GHz帯では15mm程度の高
さになっている。
ナには、中央に棒状のモノポール放射器を配置し、その
周囲に複数の棒状の無給電素子に直列に固定リアクタン
ス素子と並列になったスイッチ素子を配置してアース間
を接続し、スイッチをオン／オフすることでその共振周
波数を放射器周波数より低目の反射器周波数と放射器よ
り高めの導波器周波数に切り替えて指向性を切り替える
方法、または特開2001−24431号公報のように固定リア
クタンス素子と並列になったスイッチ素子対に代えて電
気的に連続制御可能な可変リアクタンス素子を用いて指
向性方向連続可変としたものがあるが、いずれも棒状の
モノポールアンテナ素子で構成されてアンテナ高さが１
／４波長程度の高さ、例えば5.2GHz帯では15mm程度の高
さになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】棒状のモノポールアン
テナでは周波数に応じた一定の長さが必要となるため、
例えば5.2GHz帯では１／４波長の15mm程度の高さにな
り、PCVカード等通信装置の筐体内に設置すると装置を
大型化してしまうとともに、棒状のモノポールアンテナ
素子とアース間に直列にリアクタンス素子とスイッチ素
子の並列回路または可変リアクタンス素子を挿入するこ
とは構造的に不自然になり、高さの低減が難しい。指向
性連続制御型は制御信号を得るアルゴリズムが複雑で制
御の高速化が困難である。本発明は、電気的に指向性の
切り替えが可能で、低背、小型化が可能な4〜８方向程
度の指向性切り替え型のアンテナ装置を提供するもので
ある。
テナでは周波数に応じた一定の長さが必要となるため、
例えば5.2GHz帯では１／４波長の15mm程度の高さにな
り、PCVカード等通信装置の筐体内に設置すると装置を
大型化してしまうとともに、棒状のモノポールアンテナ
素子とアース間に直列にリアクタンス素子とスイッチ素
子の並列回路または可変リアクタンス素子を挿入するこ
とは構造的に不自然になり、高さの低減が難しい。指向
性連続制御型は制御信号を得るアルゴリズムが複雑で制
御の高速化が困難である。本発明は、電気的に指向性の
切り替えが可能で、低背、小型化が可能な4〜８方向程
度の指向性切り替え型のアンテナ装置を提供するもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、整合端子ピン
を持つ誘電体モノポールアンテナを用いて、その整合端
子ピンを直接または直列リアクタンス素子およびスイッ
チ素子をアース間に直列に接続した無給電素子を反射
器、導波器のいずれとしても利用可能とすることによっ
て、上記の課題を解決するものである。
を持つ誘電体モノポールアンテナを用いて、その整合端
子ピンを直接または直列リアクタンス素子およびスイッ
チ素子をアース間に直列に接続した無給電素子を反射
器、導波器のいずれとしても利用可能とすることによっ
て、上記の課題を解決するものである。
【０００６】すなわち、グラウンド板上に放射素子、切
り替えられて反射器または導波器として動作する複数の
無給電素子を平面状に配置した指向性切り替えアンテナ
において、放射素子は、誘電体基板の中央に貫通孔を有
し、表面の容量電極と裏面のアース電極を接続する複数
の放射電極導体が貫通孔壁面部に形成され、貫通孔に挿
入された整合端子ピンを介して放射電極導体の中間部の
整合点を引き出し外部回路と接続されて給電される誘電
体素子であり、その他の複数の無給電素子は放射素子と
同じ構造の誘電体素子であり、整合端子ピンを整合せず
に直接または直列に接続されたリアクタンス素子とスイ
ッチ素子を介してグラウンド板のアースパターンと接続
され、スイッチ素子の動作によって指定された無給電素
子の共振周波数が上がった場合は導波器とされ、他の無
給電素子は共振周波数が下がって反射器とされることに
特徴を有するものである。
り替えられて反射器または導波器として動作する複数の
無給電素子を平面状に配置した指向性切り替えアンテナ
において、放射素子は、誘電体基板の中央に貫通孔を有
し、表面の容量電極と裏面のアース電極を接続する複数
の放射電極導体が貫通孔壁面部に形成され、貫通孔に挿
入された整合端子ピンを介して放射電極導体の中間部の
整合点を引き出し外部回路と接続されて給電される誘電
体素子であり、その他の複数の無給電素子は放射素子と
同じ構造の誘電体素子であり、整合端子ピンを整合せず
に直接または直列に接続されたリアクタンス素子とスイ
ッチ素子を介してグラウンド板のアースパターンと接続
され、スイッチ素子の動作によって指定された無給電素
子の共振周波数が上がった場合は導波器とされ、他の無
給電素子は共振周波数が下がって反射器とされることに
特徴を有するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】例えば5.2GHz帯であれば、誘電体
モノポールアンテナは比誘電率が8程度の誘電体材料で
形成された直径10mm程度、厚さ3mm程度の素子を用いる
ことができる。これを中心の放射素子として整合端子ピ
ンを外部回路と接続し、周囲に同心円状に位置するよう
に同様の構造の無給電誘電体素子を配置する。2方向切
り替えであれば1直線上に3素子が配置され、4方向の切
り替えであれば同心円上に90°ずつずらして配置する。
モノポールアンテナは比誘電率が8程度の誘電体材料で
形成された直径10mm程度、厚さ3mm程度の素子を用いる
ことができる。これを中心の放射素子として整合端子ピ
ンを外部回路と接続し、周囲に同心円状に位置するよう
に同様の構造の無給電誘電体素子を配置する。2方向切
り替えであれば1直線上に3素子が配置され、4方向の切
り替えであれば同心円上に90°ずつずらして配置する。
【０００８】無給電素子に接続するスイッチ素子として
はPINダイオードなどを使用することができる。PINダイ
オードをオンさせて接地することによって素子に接続さ
れた負荷が短絡する。PINダイオードがオフであれば、
素子に接続された負荷は開放状態となる。前者の場合が
導波器、後者の場合が反射器として動作することにな
る。オンさせる素子を選択し、切り替えることによって
指向性を制御することができる。
はPINダイオードなどを使用することができる。PINダイ
オードをオンさせて接地することによって素子に接続さ
れた負荷が短絡する。PINダイオードがオフであれば、
素子に接続された負荷は開放状態となる。前者の場合が
導波器、後者の場合が反射器として動作することにな
る。オンさせる素子を選択し、切り替えることによって
指向性を制御することができる。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて、説明する。最初に、本発明に使用する誘電体モノ
ポールアンテナの例を図９に示す。図９（Ａ）は平面
図、（Ｂ）は正面断面図である。円板状の誘電体基板90
は比誘電率が7.9のセラミック誘電体材料の成形、焼成
体で外径は10mm、厚さは3mmで、中央に直径4mmの貫通孔
が形成されている。
いて、説明する。最初に、本発明に使用する誘電体モノ
ポールアンテナの例を図９に示す。図９（Ａ）は平面
図、（Ｂ）は正面断面図である。円板状の誘電体基板90
は比誘電率が7.9のセラミック誘電体材料の成形、焼成
体で外径は10mm、厚さは3mmで、中央に直径4mmの貫通孔
が形成されている。
【００１０】表面の貫通孔の開口周囲には導体膜が印
刷、焼付されて容量電極91が形成されており、裏面のほ
ぼ全面にはアース電極が形成される。容量電極91とアー
ス電極とは、貫通孔壁面部に複数形成される放射電極92
によって接続される。この放射電極92は貫通孔の壁面に
当接するように導体板から切り起こされた２本の導体片
で構成しても良いし、孔内面に印刷された複数の導体パ
ターンで形成しても良い。２本の放射電極を用いること
で重心位置にある孔中心の１本の放射電極と等価にな
る。
刷、焼付されて容量電極91が形成されており、裏面のほ
ぼ全面にはアース電極が形成される。容量電極91とアー
ス電極とは、貫通孔壁面部に複数形成される放射電極92
によって接続される。この放射電極92は貫通孔の壁面に
当接するように導体板から切り起こされた２本の導体片
で構成しても良いし、孔内面に印刷された複数の導体パ
ターンで形成しても良い。２本の放射電極を用いること
で重心位置にある孔中心の１本の放射電極と等価にな
る。
【００１１】貫通孔には表面側に鍔を有する整合端子ピ
ン93が挿入される。この端子ピン93は表面側が貫通孔の
内径よりも僅かに小さい太さとなっており、その太さの
部分が貫通孔内のインピーダンス整合点すなわち給電点
まで続いている。そこから裏面側は直径が小さくなって
おり、放射電極92とは接触しない。整合端子ピン93の細
い先端は誘電体素子の中心軸部にありこれを放射素子と
して用いる場合には整合端子ピン93を外部回路（送受信
回路）と接続した給電素子とすることになる。誘電体モ
ノポールアンテナ素子の等価回路を図10に示す。整合端
子ピンは、誘電体貫通孔壁面に複数形成された誘導性導
体の放射電極中間点よりタップを取って引き出されたも
ので、容量電極から中間の整合点までのＬ１，整合点か
らアース電極までのＬ２の接続点より整合端子ピンのイ
ンダクタンス分Ｌ３で引き出され、整合抵抗がアース間
に接続されたときに設計周波数となるが、中間点をアー
スに接続すると放射電極のＬ２分が下がって共振周波数
が上がり、中間点を開放とすれば、抵抗整合時に比べて
インダクタンスが増加して共振周波数が下がる。無給電
素子の整合端子ピンを直接または適切なリアクタンス素
子を直列にして電気制御可能なPINダイオード等のスイ
ッチ素子を介してアース間を接続することで、スイッチ
のオンオフにより共振周波数が高めの導波器周波数と反
射器周波数に切り替えることにより指向性を切り替え制
御することができる。リアクタンス素子としてはL、C素
子の他に１／４波長マイクロストリップパターンによる
分布定数スタブなどを使用することができる。直列リア
クタンス素子なしで直接または誘導性素子を選んで、ス
イッチをオンさせるとインダクタンスが下がるため共振
周波数は上昇して導波器周波数、オフさせると共振周波
数が下がった反射器周波数にすることができる。リアク
タンス素子が約１／４波長マイクロストリップ線路の場
合は、スイッチオン時にショートスタブとなり整合端子
ピン位置で無限大インピーダンスとなってスイッチ開放
と等価になり、スイッチオフの場合はオープンスタブと
なりスイッチ短絡と等価になる。１／４マイクロストリ
ップ線路を直列リアクタンスとして用いることにより、
ＰＩＮダイオード等スイッチ素子の持つ並列容量による
アイソレーション低下への影響を無視できる。
ン93が挿入される。この端子ピン93は表面側が貫通孔の
内径よりも僅かに小さい太さとなっており、その太さの
部分が貫通孔内のインピーダンス整合点すなわち給電点
まで続いている。そこから裏面側は直径が小さくなって
おり、放射電極92とは接触しない。整合端子ピン93の細
い先端は誘電体素子の中心軸部にありこれを放射素子と
して用いる場合には整合端子ピン93を外部回路（送受信
回路）と接続した給電素子とすることになる。誘電体モ
ノポールアンテナ素子の等価回路を図10に示す。整合端
子ピンは、誘電体貫通孔壁面に複数形成された誘導性導
体の放射電極中間点よりタップを取って引き出されたも
ので、容量電極から中間の整合点までのＬ１，整合点か
らアース電極までのＬ２の接続点より整合端子ピンのイ
ンダクタンス分Ｌ３で引き出され、整合抵抗がアース間
に接続されたときに設計周波数となるが、中間点をアー
スに接続すると放射電極のＬ２分が下がって共振周波数
が上がり、中間点を開放とすれば、抵抗整合時に比べて
インダクタンスが増加して共振周波数が下がる。無給電
素子の整合端子ピンを直接または適切なリアクタンス素
子を直列にして電気制御可能なPINダイオード等のスイ
ッチ素子を介してアース間を接続することで、スイッチ
のオンオフにより共振周波数が高めの導波器周波数と反
射器周波数に切り替えることにより指向性を切り替え制
御することができる。リアクタンス素子としてはL、C素
子の他に１／４波長マイクロストリップパターンによる
分布定数スタブなどを使用することができる。直列リア
クタンス素子なしで直接または誘導性素子を選んで、ス
イッチをオンさせるとインダクタンスが下がるため共振
周波数は上昇して導波器周波数、オフさせると共振周波
数が下がった反射器周波数にすることができる。リアク
タンス素子が約１／４波長マイクロストリップ線路の場
合は、スイッチオン時にショートスタブとなり整合端子
ピン位置で無限大インピーダンスとなってスイッチ開放
と等価になり、スイッチオフの場合はオープンスタブと
なりスイッチ短絡と等価になる。１／４マイクロストリ
ップ線路を直列リアクタンスとして用いることにより、
ＰＩＮダイオード等スイッチ素子の持つ並列容量による
アイソレーション低下への影響を無視できる。
【００１２】図９に示した素子を放射素子および無給電
素子として用いるのが本発明である。グラウンド板上に
それぞれを配置して構成するが、中央に放射素子となる
誘電体素子を、その両側あるいは周囲に反射器または導
波器となる誘電体素子を配置する。前者は外部（送受
信）回路と接続されるが、後者は直列にリアクタンス素
子とスイッチ素子を介してグラウンド板のアース導体と
オン接続またはオフ接続制御される。
素子として用いるのが本発明である。グラウンド板上に
それぞれを配置して構成するが、中央に放射素子となる
誘電体素子を、その両側あるいは周囲に反射器または導
波器となる誘電体素子を配置する。前者は外部（送受
信）回路と接続されるが、後者は直列にリアクタンス素
子とスイッチ素子を介してグラウンド板のアース導体と
オン接続またはオフ接続制御される。
【００１３】図１は、本発明の実施例を示す斜視図で、
50×50mmのグラウンド板14の中心に前記の誘電体素子を
放射素子15として配置し、１直線上の両側に12mmの中心
間隔で2つの無給電素子16を配置したものである。図２
（Ｂ）はその一方を導波器27、他方を反射器28としたも
ので、導波器Ｄ27は整合端子ピンがスイッチ素子オンで
グラウンド板のアースパターンとショート（短絡）され
た状態となっており共振周波数が放射器周波数よりも高
めに移動し、反射器Ｒ28はスイッチ素子オフでグラウン
ド板のアースパターンとは導通されずオープン（開放）
された状態で共振周波数が放射器周波数よりも低めとな
っている。
50×50mmのグラウンド板14の中心に前記の誘電体素子を
放射素子15として配置し、１直線上の両側に12mmの中心
間隔で2つの無給電素子16を配置したものである。図２
（Ｂ）はその一方を導波器27、他方を反射器28としたも
ので、導波器Ｄ27は整合端子ピンがスイッチ素子オンで
グラウンド板のアースパターンとショート（短絡）され
た状態となっており共振周波数が放射器周波数よりも高
めに移動し、反射器Ｒ28はスイッチ素子オフでグラウン
ド板のアースパターンとは導通されずオープン（開放）
された状態で共振周波数が放射器周波数よりも低めとな
っている。
【００１４】上記の配置を採用したときの指向性のう
ち、垂直面の指向性を示したのが図２（Ａ）であり、水
平面の指向性を示したのが図３（Ａ）である。破線で示
したのは給電される放射素子を単独で用いた場合で、実
線は導波器Ｄ、反射器Ｒを併用したものである。垂直面
でも水平面でも、導波器Ｄ27、37方向に指向性を有する
ことを示している。導波器と反射器を入れ替えれば指向
性が逆になることはもちろんである。
ち、垂直面の指向性を示したのが図２（Ａ）であり、水
平面の指向性を示したのが図３（Ａ）である。破線で示
したのは給電される放射素子を単独で用いた場合で、実
線は導波器Ｄ、反射器Ｒを併用したものである。垂直面
でも水平面でも、導波器Ｄ27、37方向に指向性を有する
ことを示している。導波器と反射器を入れ替えれば指向
性が逆になることはもちろんである。
【００１５】図４は、本発明の実施例を示す斜視図で、
50×50mmのグラウンド板44の中心に前記の誘電体素子を
放射素子45として配置し、周囲の90°ずつ異なる４方向
に17mmの中心間隔で４つの無給電素子46を配置したもの
である。図５（Ｂ）はその一方の2つを導波器D、他方の
2つを反射器Rとしたもので、導波器Dは整合端子ピンが
グラウンド板のアースパターンとショート（短絡）され
た状態となっており、反射器Rはグラウンド板のアース
パターンとは導通されずオープン（開放）された状態と
なっている。
50×50mmのグラウンド板44の中心に前記の誘電体素子を
放射素子45として配置し、周囲の90°ずつ異なる４方向
に17mmの中心間隔で４つの無給電素子46を配置したもの
である。図５（Ｂ）はその一方の2つを導波器D、他方の
2つを反射器Rとしたもので、導波器Dは整合端子ピンが
グラウンド板のアースパターンとショート（短絡）され
た状態となっており、反射器Rはグラウンド板のアース
パターンとは導通されずオープン（開放）された状態と
なっている。
【００１６】上記の配置を採用したときの指向性のう
ち、水平面の指向性を示したのが図５（Ａ）である。破
線で示したのは給電された放射器を単独で用いた場合
で、実線は導波器Ｄ、反射器Ｒを併用したものである。
垂直面でも水平面でも、導波器D方向に指向性を有する
ことを示している。
ち、水平面の指向性を示したのが図５（Ａ）である。破
線で示したのは給電された放射器を単独で用いた場合
で、実線は導波器Ｄ、反射器Ｒを併用したものである。
垂直面でも水平面でも、導波器D方向に指向性を有する
ことを示している。
【００１７】誘電体素子を搭載するグラウンド板は両面
または片面の配線基板を用いることができるが、図6は
１／４波長マイクロストリップパターンとＰＩＮダイオ
ードを直列にアース間に接続したパターン例である。グ
ラウンド板64の裏面には１／４波長マイクロストリップ
配線パターンとアースパターンが形成されている。無給
電素子となる誘電体素子の端子ピンはいずれもこの配線
パターンに接続されている。
または片面の配線基板を用いることができるが、図6は
１／４波長マイクロストリップパターンとＰＩＮダイオ
ードを直列にアース間に接続したパターン例である。グ
ラウンド板64の裏面には１／４波長マイクロストリップ
配線パターンとアースパターンが形成されている。無給
電素子となる誘電体素子の端子ピンはいずれもこの配線
パターンに接続されている。
【００１８】配線パターンは図６（Ｂ）に示すように、
無給電素子の整合端子を約１／４波長のマイクロストリ
ップパターンを直列にしてPINダイオード69を介してア
ースパターンに接続されている。またこの配線パターン
が外部から電圧を印加するための端子（Vc in）を有
し、チップ抵抗を介して接続されている。外部から電圧
が印加されてPINダイオードがオフされると整合端子ピ
ンには低インピーダンスのオープンスタブが接続されて
アース間が短絡されたことになり共振周波数が高目に移
動して、その素子が導波器として動作することになる。
同じくPINダイオードがオンされると整合端子には高イ
ンピーダンスのショートスタブが接続されて共振周波数
が低目に移動して、その素子が反射器として動作するこ
とになる。
無給電素子の整合端子を約１／４波長のマイクロストリ
ップパターンを直列にしてPINダイオード69を介してア
ースパターンに接続されている。またこの配線パターン
が外部から電圧を印加するための端子（Vc in）を有
し、チップ抵抗を介して接続されている。外部から電圧
が印加されてPINダイオードがオフされると整合端子ピ
ンには低インピーダンスのオープンスタブが接続されて
アース間が短絡されたことになり共振周波数が高目に移
動して、その素子が導波器として動作することになる。
同じくPINダイオードがオンされると整合端子には高イ
ンピーダンスのショートスタブが接続されて共振周波数
が低目に移動して、その素子が反射器として動作するこ
とになる。
【００１９】無給電素子を4方向に配置した場合、無給
電素子のうちの導波器Ｄ、反射器Ｒとするものの配置に
よって指向性を切り替えることができる。隣接する2個
を導波器とし、他の隣接する2個を反射器とした例の特
性を図７に示す。導波器の存在する側の水平方向の指向
性が強く現れていることを示している。
電素子のうちの導波器Ｄ、反射器Ｒとするものの配置に
よって指向性を切り替えることができる。隣接する2個
を導波器とし、他の隣接する2個を反射器とした例の特
性を図７に示す。導波器の存在する側の水平方向の指向
性が強く現れていることを示している。
【００２０】図8は１個を導波器とし、他の３個を反射
器としたときの水平方向の指向性を示したものである。
図７に示した方向から45°ずれた方向の指向性が強くな
っている。このことから、４個の無給電素子を用いれば
８方向に指向性を切り替えることができる。
器としたときの水平方向の指向性を示したものである。
図７に示した方向から45°ずれた方向の指向性が強くな
っている。このことから、４個の無給電素子を用いれば
８方向に指向性を切り替えることができる。
【００２１】本発明による指向性切り替えアンテナは上
記の例に限られるものではなく、無給電素子の個数は２
個以上であれば任意の数を選択することができ、それに
よって指向性切り替え方向を任意に設定することができ
る。ただし、配置する誘電体素子の個数には限界がある
ので無制限に増やすことはできない。ただ、４素子で８
方向切り替えが可能であるので、実用上問題のない特性
を実現することができる。また、スイッチ素子もPINダ
イオードに限るものではなく、外部から電気的に切り替
え可能なものであれば他の素子を用いてもよい。
記の例に限られるものではなく、無給電素子の個数は２
個以上であれば任意の数を選択することができ、それに
よって指向性切り替え方向を任意に設定することができ
る。ただし、配置する誘電体素子の個数には限界がある
ので無制限に増やすことはできない。ただ、４素子で８
方向切り替えが可能であるので、実用上問題のない特性
を実現することができる。また、スイッチ素子もPINダ
イオードに限るものではなく、外部から電気的に切り替
え可能なものであれば他の素子を用いてもよい。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、誘電体モノポールアン
テナを用いることにより、通常の棒状モノポールアンテ
ナに比較して１／５程度まで低背化が可能である。ま
た、無給電素子の端子ピンをアース電位に接続するか否
かのみで切り替えが可能となるので、動作させる回路構
成も簡単にすることができる。さらに、必要に応じて切
り替え方向を増減することも容易となる。
テナを用いることにより、通常の棒状モノポールアンテ
ナに比較して１／５程度まで低背化が可能である。ま
た、無給電素子の端子ピンをアース電位に接続するか否
かのみで切り替えが可能となるので、動作させる回路構
成も簡単にすることができる。さらに、必要に応じて切
り替え方向を増減することも容易となる。
【図１】 本発明の実施例を示す斜視図
【図２】 その垂直面指向性を示す特性説明図
【図３】 その水平面指向性を示す特性説明図
【図４】 本発明の他の実施例を示す斜視図
【図５】 その水平面指向性を示す特性説明図
【図６】 本発明で使用するプリント配線板の例を示す
（Ａ）底面図と（Ｂ）その部分拡大図
（Ａ）底面図と（Ｂ）その部分拡大図
【図７】 指向性切り替え時の特性説明図
【図８】 指向性切り替え時の特性説明図
【図９】 本発明で使用する放射素子の例を示す（Ａ）
平面図と（Ｂ）正面断面図
平面図と（Ｂ）正面断面図
【図１０】誘電体モノポールアンテナの等価回路
【図１１】従来の指向性制御アンテナの説明図
14、44、64：グラウンド板
15、45：給電素子
16、46：無給電素子
27、37、D：導波器
28、38、R：反射器
69：ＰＩＮダイオード
90：誘電体
91：容量電極
92：放射電極
93：整合端子ピン
94：アース電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｑ 13/08 Ｈ０１Ｑ 13/08
19/32 19/32
(72)発明者 中村 克朗
埼玉県比企郡玉川村大字玉川字日野原828
番地 東光株式会社玉川工場内
(72)発明者 城田 健一
埼玉県比企郡玉川村大字玉川字日野原828
番地 東光株式会社玉川工場内
Ｆターム(参考） 5J020 AA03 BA01 BC13 DA03 DA04
5J021 AA01 AA09 AA12 AB02 AB06
BA01 CA01 DB05 FA04 FA23
FA31 GA02 GA08 HA06 HA10
JA07
5J045 AA21 AB05 BA01 DA10 FA02
FA08 FA09 GA06 GA07 HA06
JA03 JA11 NA03
5J046 AA04 AA07 AB06 AB13 PA07
Claims (4)
- 【請求項１】 グラウンド板上に放射素子、切り替えら
れて反射器または導波器として動作する複数の無給電素
子を平面状に配置した指向性切り替えアンテナにおい
て、 中央に配置される放射素子は、誘電体基板の中央に貫通
孔を有し、表面の容量電極と裏面のアース電極とを接続
する放射電極となる複数の導体が貫通孔壁面部に形成さ
れ、貫通孔に挿入された整合端子ピンを介して放射電極
中間の整合点を引き出し外部の送受信回路と接続されて
給電される誘電体素子であり、 周囲に配置される複数の無給電素子は放射素子と同じ構
造の誘電体素子であり、整合端子ピンと直列のリアクタ
ンス素子および電気的に制御されるスイッチ素子を介し
てグラウンド板のアースパターンと接続され、 スイッチ素子がオンとなる誘電体素子は整合端子ピンが
アースパターンと電気的に接続されて共振周波数が上が
って導波器とされ、スイッチ素子がオフとなる他の誘電
体素子は電気的に接続されず共振周波数が下がって反射
器とされることを特徴とする指向性切り替えアンテナ。 - 【請求項２】 直列に挿入されるリアクタンス素子が容
量性素子であり、 スイッチ素子がオンとなる誘電体素子は直列のリアクタ
ンス素子がアースパターンと電気的に接続されて共振周
波数が下がって反射器とされ、スイッチ素子がオフとな
る他の無給電素子は電気的に接続されず共振周波数が上
がって導波器とされることを特徴とする請求項１記載の
指向性切り替えアンテナ。 - 【請求項３】 放射素子の誘電体素子を中心とする同心
円上に、無給電素子が配置され、所定の方向にある１素
子または２素子が導波器を構成し、残りの無給電素子は
反射器を構成する請求項1または２記載の指向性切り替
えアンテナ。 - 【請求項４】 リアクタンス素子が１／４波長の分布定
数回路であり、スイッチ素子のオンまたはオフで無給電
素子の整合端子ピンとアースパターンとが電気的に接続
制御される請求項１および請求項２記載の指向性切り替
えアンテナ。
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|---|---|---|---|
| JP2002053334A JP2003258533A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | 指向性切り替えアンテナ |
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|---|---|---|---|
| JP2002053334A JP2003258533A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | 指向性切り替えアンテナ |
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|---|---|
| JP2003258533A true JP2003258533A (ja) | 2003-09-12 |
Family
ID=28664788
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|---|---|---|---|
| JP2002053334A Pending JP2003258533A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | 指向性切り替えアンテナ |
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| A521 | Written amendment |
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