JP2003523121A - トランスポンダ用アンテナ - Google Patents
トランスポンダ用アンテナInfo
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Abstract
Description
システムに関する。Q-Free ASA社は、そのようなシステムを何年間も製造して
いる。これらのシステムは、いくつか国で「Qフリーボックス」の名称で使用さ
れている。「ボックス」とは、個々の車に搭載されているこのシステムのトラン
スポンダ素子をいう。トランスポンダは、道路脇に設置された装置からデータを
受信し、返答として、個人データを道路脇の装置に返送する。
トル区域の波長のマイクロ波放射で作動し、バッテリ及び能動通信制御装置を有
する能動トランスポンダに移行した。トランスポンダは、振幅変調された放射と
してデータを受信し、位相変調された放射としてデータを送信する。
とによって振幅復調に至る、アンテナに結合されたダイオードである。送信によ
り、電流がダイオード中に交互に送られ、ひいてはその反射係数が変化し、した
がってそれが位相変調を与える。この原理は、トランスポンダに局部発振器を使
用せずに送信することを可能にし、「後方散乱」として知られている。
、できるだけ簡単かつ低廉に製造することができるトランスポンダアンテナを製
造することは難題である。
回路の残り部分とともに基層上で容易に実現することができるアンテナである。
マイクロストリップアンテナに関する問題は、このアンテナが、アンテナ素子の
エッジに沿った大きな電界集中が地面に向かって生じる共振に基づくということ
である。アンテナの実効性及び共振周波数は、基層中の誘電率及び基層の厚さに
大きく依存する。したがって、通常のプリント基板積層板、たとえば「FR-4」ガ
ラス繊維積層板は、このようなアンテナの製造には適さない。PTFE(テフロ
ン(登録商標))に基づく良好なマイクロ波積層板がもっとも一般に使用されて
いるが、この積層板は高価であり、製造が困難であり、加えて、製造の間に環境
に優しい工程をほとんど使用しない。
板、たとえば「ROGERS 4300」が利用可能になったが、これは、標準積層板と競
合することができる代替品ではない。
超える周波数に適する標準積層板(FR-4)を使用して製造することができる上述
した種類のアンテナを、しかも量産によって製造することである。
明のさらなる有利な特徴が請求項2〜18で述べられている。
状のキャリヤ(基層)に対して少なくとも実質的に横方向に延びる公知のアンテ
ナに比較して相当な利点を有する。これにより、より高い効率因子及びアンテナ
利得を有する本発明によるアンテナが得られる。そのうえ、アンテナの共振周波
数が、アンテナキャリヤの誘電体に依存しなくなる。公知のアンテナで現れるア
ンテナキャリヤの誘電体における電界の高い集中は、本発明のアンテナでは現れ
ない。高い誘電特性を有するキャリヤ、たとえばPTFE(テフロン)といっし
ょにすると、本発明のアンテナをミリメートル波の区域(30〜300GHz)で
使用することも可能である。
影響しない。これは、量産によるばらつきをほとんど生まず、したがって、高い
生産速度の製品に適している。
常は中心周波数の10〜20%であるということである。したがって、広帯域用
途に関して非常に好ましい。
繊維積層板「FR-4」のプリントカード又は基層11の一部を示す。プリントカー
ド11は、導入部で述べた種類のトランスポンダの中に存在し得、アンテナ素子
13をその支持面12で支持するアンテナ支持体の機能を有する。アンテナ素子
13は、アンテナケーブル(図示せず)を介して通信制御装置に接続されるもの
であり、この場合には、本発明によるアンテナ中の励起素子である。
、簡単な正方形状のフレームのみからなるのではなく、同一面内で一方が他方の
中に位置する2個のフレーム14及び15(図3)からなる。フレーム14及び
15は、一定の幅及び高さを有する銅路(さらには説明しない)でできており、
プリントカード11の支持面12の平面内に配置されている。2個のフレーム1
4及び15のうちのフレーム部品の各々は、平行に延び、所定の相互距離を有し
ている。2個のフレーム14及び15の周囲は、有意な指向効果を達成するため
に、この効果を増幅するさらなるアンテナ素子群を要することなく用いられるこ
とができ、波長λに近いサイズである。また、2個のフレーム14及び15の周
囲のサイズの比較的小さな差は、これらの2個のフレーム素子の共振周波数がそ
の分だけ異なるため、2個のカッドアンテナ素子のこの特殊な組み合わせによっ
て一定の広帯域効果がすでに達成されることも意味する。この広帯域効果は、2
個のフレーム14及び15を非同調に形成することによって増大させることがで
きる。
ナ素子に対してプリントカード11の反対側に配設され、このアンテナ素子から
所定の距離を有している。さらに、図2は、寄生素子又は導波器17、18及び
19の例を示し、その目的はアンテナの指向効果を増幅することであり、八木・
宇田原理にしたがって支持面12に延びる。
表し、本発明によるアンテナによって加えられる指向効果を例示するものであり
、結果的にプリントカード11に及ぶ。矢印21の方向の放射エネルギーの受信
及び放射は抑制されることになり、代わりに、反射器16の使用が矢印20の方
向の放射を増幅させる。
材料がアンテナの周波数に対してもはや影響されず、アンテナの影響下で誘電体
中に生じる損失が低く維持されるという結果を有する。
器16は背面に配置されている。偏波器は、アンテナ素子13から放射された直
線偏波マイクロ波放射を円偏波に変換し、受信された円偏波を直線偏波に変換す
るように働く。
17〜19及び偏波変換器22は、好ましくは、誘電体としての空気を介して互
いに放射接続されている。しかし、低い誘電率及び低い誘電損失を有する発泡材
料を使用してもよく、その場合、この発泡材料は、種々のアンテナ素子群のホル
ダとして働く。
高い集中が起こらないことが重要である。したがって、アンテナ素子は、比較的
低いQ値、好ましくは5〜10のQ値を有する共振器になる。
に接続されている。2個のフレーム14、15の間で接続点に向けて接続された
ダイオード25が、搬送波を整流する受信機として働く。直流電圧部品が結合コ
ンデンサ23の上に敷設され、給電線24の上に引き出される。
するプリントカードを示す。
子、すなわち、アンテナ素子から送受信される放射における偏波を変換するため
の偏波変換器とともに示す斜視図を示す。
Claims (18)
- 【請求項1】 たとえば料金などの無線支払いのためのトランスポンダシス
テムのトランスポンダに使用するためのもので、主に表面として、特に平面とし
て延びる励起アンテナ素子(13)を有し、誘電性アンテナ支持体又は基層(1
1)に配置される、たとえば、いわゆるプリント回路を製造するのに適し、銅被
覆プラスチックベースで積層したプリント基板に配置される、マイクロ波放射を
送受信するためのアンテナであって、 アンテナ素子が、基層(11)の支持面(12)に対して主に垂直方向の指向
効果を得るような方法で配置されていることを特徴とするアンテナ。 - 【請求項2】 アンテナが、励起アンテナ素子(13)に加えて、八木・宇
田原理の後に一以上の寄生素子群(16〜19、22)を含むことを特徴とする
請求項1記載のアンテナ。 - 【請求項3】 励起アンテナ素子(13)が、励起アンテナ素子から所定の
距離に位置する反射器(16)に割り当てられていることを特徴とする請求項1
又は2記載のアンテナ。 - 【請求項4】 励起アンテナ素子(13)が、励起アンテナ素子から所定の
距離に配置された一以上の導波器(17〜19)に割り当てられていることを特
徴とする請求項2記載のアンテナ。 - 【請求項5】 少なくとも主に直線偏波された励起アンテナ素子(13)が
、偏波変換器として作動して直線偏波放射を円又は楕円偏波放射へと変換する、
又はその逆に変換するアンテナ素子(22)に対して所定の距離に割り当てられ
ていることを特徴とする請求項1記載のアンテナ。 - 【請求項6】 偏波変換器(22)が導波器として作動させられることを特
徴とする請求項5記載のアンテナ。 - 【請求項7】 励起アンテナ素子(13)に割り当てられたさらなるアンテ
ナ素子群(反射器16、導波器17〜19、偏波変換器22)が、できるだけ空
気に近い誘電率の媒体を介して、好ましくは主に空気又は低い誘電率及び低い電
気損失の発泡プラスチックを使用することにより、励起アンテナ素子に放射接続
されて、可能な最小の相対誘電率を与えることを特徴とする請求項2又は5記載
のアンテナ。 - 【請求項8】 励起アンテナ素子(13)及び/又はさらなるアンテナ素子
群(16〜19、22)が、ストリップライン技術によって薄いプラスチック膜
上に配設され、前記膜がトランスポンダ中のアンテナキャリヤ又は基層(11)
の支持面(12)から所定の距離に保持されていることを特徴とする請求項3〜
5記載のアンテナ。 - 【請求項9】 前記アンテナが、たとえばアンテナ容量を増すか、アンテナ
抵抗を高めるかして一定の帯域幅を達成することにより、たとえば約5〜10の
サイズの比較的低いQ値を有するように形成されていることを特徴とする請求項
1記載のアンテナ。 - 【請求項10】 励起アンテナ素子(13)が、特に言う価値のある大地に
対する電界強度の発生なしに、主にバランスのとれた励起素子として形成されて
いることを特徴とする請求項1記載のアンテナ。 - 【請求項11】 励起アンテナ素子(13)がフレーム又はループアンテナ
として形成されていることを特徴とする請求項1記載のアンテナ。 - 【請求項12】 復調のためのフレーム又はループ(14、15)を好まし
くはダイオード(25)に接続するため、フレーム又はループアンテナが、所定
の距離をおいて配置された実質的に等しい形の2個のフレーム又はループを含む
ことを特徴とする請求項10又は11記載のアンテナ。 - 【請求項13】 フレーム又はループ(14、15)がコンデンサ(23)
に接続されていることを特徴とする請求項12記載のアンテナ。 - 【請求項14】 反射器(16)が金属板などであることを特徴とする請求
項3記載のアンテナ。 - 【請求項15】 八角形の金属板などが偏波変換器(22)として使用され
ていることを特徴とする請求項5記載のアンテナ。 - 【請求項16】 フレーム又はループアンテナが、一以上の正方形状のフレ
ーム又はループ(14、15)を有するカッドアンテナとして形成されているこ
とを特徴とする請求項11又は12記載のアンテナ。 - 【請求項17】 フレーム又はループアンテナが、一以上の環形、楕円形又
は多角形のフレーム又はループで形成されていることを特徴とする請求項11又
は12記載のアンテナ。 - 【請求項18】 フレーム又はループの周囲が、送受信されるマイクロ波放
射の波長(λ)のサイズであることを特徴とする請求項3記載のアンテナ。
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