JP2004328717A - ダイバーシティアンテナ装置 - Google Patents

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広則 岡戸
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Abstract

【課題】
ある決められた大きさの基板内に複数のアンテナ素子とグランドの両方を効率的に配置する。
【解決手段】
アンテナ素子としてチップアンテナ10a乃至10fを使用し、且つ各チップアンテナとグランド14とを一定の間隔を隔てて併置する構造とする。加えて、基板上に形成したグランド14の周囲を取り囲む形でチップアンテナ10a乃至10fを配置し、当該各チップアンテナ10a乃至10fでグランド14を共用した構成とする。さらに、ハイブリッドパターン12a及び12bを上記基板内に組み込み、チップアンテナ10a乃至10fのグランドとハイブリッドパターン12a及び12bのグランドをも共用することで小型化を実現する。なお送信用チップアンテナ及びグランドパターンとで垂直偏波アンテナを構成し、受信用チップアンテナ及びグランドパターンと分離するようにしてもよい。
【選択図】 図1

Description

本発明は、無線通信装置等に使用されるダイバーシティアンテナ装置に関する。

近年、無線通信の通信品質を向上させるべく、ダイバーシティ方式を採用したアンテナ装置が検討されている。この種のアンテナ装置としては、例えば下記のようなものが知られている。

すなわち、特開平10−112677号公報(特許文献1)に記載されたアンテナ装置は、同文献の図1に示されているように、90°ハイブリッド基板上に2つのモノポールアンテナを3λ/4(λ:共振周波数の波長)の間隔で配置したもので、ハイブリッドに供給する電圧の位相を変化させることで、指向性を制御しようとするものである。

また、特表2002−505835号公報(特許文献2)に記載されたアンテナ装置は、同文献の図4に示されているように、一の基板上に複数のプリントパターンアンテナを形成し、この基板を図2に示されているようなシステムで使用したものである。尚、同文献においても、ハイブリッドを使用した指向性制御が行われている。

さらに、特開昭62−114304号公報(特許文献3)及び特開平4−133502号公報(特許文献4)には、基板上に複数のアンテナを配置させ、アンテナ間隔と電圧位相差で指向性を変化させる手法が開示されている。

また、特開平11−205032号公報(特許文献5)及び特開2001−345745号公報(特許文献6)には、複数のアンテナでグランドを共用する構造が開示されている。

また、特開2003−8337号公報(特許文献7)には、略正方形で平面形状の接地導体を4辺が水平或いは垂直方向に配置されるように立設し、該接地導体の一側面に重ね合わせるように平面形状の放射素子を誘電体を介して配置してなり、垂直偏波と水平偏波のうち少なくとも一方の直線偏波を放射可能とするマイクロストリップアンテナが開示されている。そして、このようなマイクロストリップアンテナにより、水平偏波での送受信エリアと垂直偏波での送受信エリアを均一にするものである。

また、特開平11−215040号公報(特許文献8)には、垂直偏波用アンテナと水平偏波用アンテナを一の基板上に設けるとともに、これらのグランドを分離した構造が開示されている。
特開平10−112677号公報 特表2002−505835号公報 特開昭62−114304号公報 特開平4−133502号公報 特開平11−205032号公報 特開2001−345745号公報 特開2003−8337号公報 特開平11−215040号公報

しかしながら、上記各特許文献で開示された構造では、放射エレメントとして機能するアンテナ素子と当該アンテナ素子と対となって機能するアンテナグランドとを対向させて構成した対向型アンテナか、又はアンテナグランドに対して放射エレメントを直立設置したポール型アンテナであるため、薄型化・小型化には限界があった。

即ち、対向型アンテナは、アンテナ素子とグランドパターンとの対向面積で電気的特性が決まるため、所望の特性を得るためには、どうしてもある程度の対向面積を確保する必要がある。また、ポール型アンテナは、直立部分に空間的なスペースが必要となるため、アンテナの占有空間がどうしても大きくなる。

また、垂直偏波と水平偏波を併用するという考え方は、偏波ダイバーシティの方式としては非常に有用であるが、上で示された従来技術におけるアンテナ装置は小型化という点及びマルチパス環境への対応という点において十分なものとは言えない。

そこで、本発明の目的は、小型化に有効なダイバーシティアンテナ装置を提供することである。

また、本発明の別の目的は、マルチパス環境に適した新規なダイバーシティアンテナ装置を提供することである。

本発明では、上記第1の目的を達成するために、アンテナ素子とグランドパターンとを併置させた併置型アンテナを採用する。この併置型アンテナでは、アンテナ素子とグランドパターンとが同一平面上又はほぼ同一平面上において併置されるため、高さ方向の占有スペースがほぼ不要となる。一方で、アンテナ素子とグランドパターンとが併置される面の占有面積がある程度必要となる。但し、アンテナ・エレメント及びグランドパターンを含む領域が全体として電気的特性に寄与するため、対向型アンテナに比べてアンテナ素子を小さく形成でき、面内における省スペースが図られる。またさらなる省スペース化を図るため、ダイバーシティアンテナ装置として有する複数のアンテナ素子によりグランドパターンを共用する構造を採用する。但し、併置型アンテナでは、グランドパターンとアンテナ素子との間に所定の間隔が必要になるため、対向型又はポール型アンテナと同じような技術的思想を適用してもグランドパターンを共用することができない。そこで、本発明は以下のような構成を採用するものである。

すなわち、本発明の第一の態様に係るダイバーシティアンテナ装置は、複数のアンテナ素子と当該複数のアンテナ素子の各々のグランドとして機能するグランドパターンが設けられた一の基板とを有し、アンテナ素子を切り替え可能に構成されている。また、上記グランドパターンは、各アンテナ素子と間隔を設けた形で基板の中央部に形成され、各アンテナ素子は、上記グランドパターンを囲む形で基板の外周に沿って基板上に配置される。

ここで、アンテナ素子のタイプとしては、モノポール型、逆L型、逆F型、ミアンダ型等の各種形態を採用することが可能であり、アンテナ素子とグランドパターンとが併置されていれば良い。アンテナ素子として逆F型を採用する場合には、周知のように、逆F型アンテナのショートエレメントがグランドパターンに接地されるため、グランドパターンとの間隔とは、逆Fアンテナの放射エレメントとグランドパターンとの間隔を意味する。このような併置型の逆Fアンテナの構造は既に周知であるため、本出願では詳細な説明を省略する。

また、各アンテナ素子を、互いに共振周波数の1/4波長以上の間隔を隔てて配置するようにしてもよい。

さらに、各アンテナ素子は、長方形状のチップアンテナであり、各チップアンテナを、その長手方向が基板の近接する辺に沿った形で配置するようにしてもよい。さらに、各チップアンテナを、その長手方向が基板の一の辺に沿った形(すなわち横方向)となるように配置する第1の配置と、その長手方向が上記基板の一の辺と直交する他の辺に沿った形(すなわち縦方向)となるように配置する第2の配置とを少なくとも含むように配置してもよい。

また、各アンテナ素子は、同一方向にエレメント先端が配置されたチップアンテナであり、上記グランドパターンを、各チップアンテナのエレメント先端方向に空間が設けられるように形成してもよい。

さらに、上で述べた基板が、複数のアンテナ素子のうちの少なくとも2つに接続されたハイブリッドパターンをさらに備えるようにしてもよい。

さらに、上で述べた基板が、上で述べたハイブリッドパターンが形成されたハイブリッド層と、ハイブリッドパターンを外部ポートに接続する接続パターンが形成された接続層と、グランドパターンが形成されたグランド層との積層体であり、ハイブリッド層及び接続層は、グランド層を間に挟持した形でマイクロストリップライン構造を構成し、グランド層を各アンテナ素子と共有するようにしてもよい。

本発明の第2の態様に係るダイバーシティアンテナ装置は、複数のアンテナ素子と当該複数のアンテナ素子の各々のグランドとして機能するグランドパターンとが一の基板上に設けられ、上記アンテナ素子を切り替え可能に構成される。そして、グランドパターンは、各アンテナ素子と間隔を設けた形で基板の中央部に形成され、各アンテナ素子は、グランドパターンを囲む形で配置され、グランドパターンと各アンテナ素子とが、基板の実装面と平行に併置される。

なお、上で述べた複数のアンテナ素子が、送信専用のアンテナ素子と受信専用のアンテナ素子とを含むようにしてもよい。

さらに、上記送信専用のアンテナ素子が、垂直偏波型のアンテナを構成するようにしてもよい。このような構成を採用することにより、従来では得られなかった特性の向上が実現する。この送信専用のアンテナを垂直偏波にするという着想は、今まで存在しなかった新たな知見であり、マルチパス環境への対応に有用な手法である。

また、上記グランドパターンは、送信専用のアンテナ素子のグランドとして機能する第1の領域と、受信専用のアンテナ素子のグランドとして機能する第2の領域とを具備するようにしてもよい。

さらに、当該第1の領域が、鉛直方向に延伸した形状を有するように構成される場合もある。すなわち、送信専用のアンテナ素子に対するグランドパターンを一の方向に延伸した長尺形状とし、この長手方向が大地に対して垂直となるように配置するものである。

また、上記第2の目的を達成するため、本発明では送信専用のアンテナ素子と受信専用のアンテナ素子を設けることにする。このようにすれば、受信に好適なアンテナ素子構成と、さらに送信に好適なアンテナ素子構成とを分けて用意することができ、マルチパス環境に対応しやすくなる。より具体的には、本発明は以下のような構成を採用するものである。

すなわち、本発明の第3の態様に係るダイバーシティアンテナ装置は、複数のアンテナ素子と当該複数のアンテナ素子の各々のグランドとして機能するグランドパターンとが一の基板上に設けられ、アンテナ素子を切り替え可能に構成されており、上記複数のアンテナ素子は、送信専用のアンテナ素子と受信専用のアンテナ素子とを具備するものである。

本発明によれば、小型化に有効なダイバーシティアンテナ装置を提供することができる。

また、本発明の別の側面として、マルチパス環境に適した新規なダイバーシティアンテナ装置を提供することができる。

本実施の形態では、ある決められた大きさの基板内に複数のアンテナ素子とグランドの両方を効率的に配置するための手法を提案する。まず、小さな基板に可能な限り多くのアンテナ素子を搭載可能とするために、アンテナ素子としてチップアンテナを使用し、かつ、当該各チップアンテナの効率を高めるために、各チップアンテナとグランドとを一定の間隔を隔てて併置する構造とする。すなわち、チップアンテナの面とグランドの面とが、平行又は実質的に平行であり、上から見たとき(又は上から透視した場合)にチップアンテナとグランドとが互いに重ならずに並べて配置されている。加えて、上記の構造を限られた面積内で実現するために、基板上に形成したグランドの周囲を取り囲む形で複数のアンテナ素子を配置し、当該各アンテナ素子でグランドを共用する構成とする。さらに、ハイブリッドパターンを上記基板内に組み込み、アンテナ素子のグランドとハイブリッドパターンのグランドをも共用することで、小型化に実現する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図1は、本実施の形態に係るダイバーシティアンテナ装置で使用されるアンテナ基板の構造を示す平面図である。同図に示すように、本実施の形態に係るアンテナ基板には、例えば3層構造を有するプリント基板16の少なくともいずれかの層上で、ハイブリッドパターン12a及び12bと、グランドパターン14と、接続パターン18a乃至18fとが形成されており、アンテナ基板の最表面には複数のチップアンテナ10a乃至10fが載置されている。すなわち、アンテナ素子とグランドパターンとがほぼ同一面上において併置されるため、高さ方向の占有スペースがほぼ不要となる。

ここで、アンテナ素子であるチップアンテナ10a乃至10fは、例えばセラミック材料からなる誘電体基板にエレメント10−1が形成された構造を有し、グランドパターン14から一定の間隔を隔てて配置される。ここで、チップアンテナ10a乃至10fのタイプとしては、モノポール型、逆L型、逆F型、ミアンダ型等の各種形態を採用することが可能である。

チップアンテナ10a乃至10fは、同図に示すように長方形状を有しており、可能な限り多く配置できるように、その長手方向はグランドパターン14を画する辺とプリント基板16を画する辺の双方に沿った形で配置する。

チップアンテナ10a乃至10fとグランドパターン14との間隔は、インピーダンス整合を満足する範囲で限りなく近づけることが望ましいが、この距離は、アンテナのタイプによって異なり、例えば、逆F型のアンテナであれば1mm程度まで近づけることが可能である。

このような配置により、チップアンテナ10a乃至10fがグランドパターン14を囲む形でプリント基板16の外周に沿って配置されることになり、その結果、一のグランドパターンを複数のアンテナで共用した状態で、可能な限り多くのアンテナを配置することができる。即ち、グランドの全周を有効に活用した形で複数のアンテナを機能させることが可能になる。

ここで、チップアンテナ10a乃至10f同士の間隔D(少なくとも、チップアンテナ10a乃至10fのうち長手方向に隣接するチップアンテナ同士の距離)は、相互干渉防止の観点からすると、互いにλ/2(λ:チップアンテナの共振周波数の波長)以上の間隔を隔てて配置することが望ましい。しかし、互いにλ/4以上の間隔を隔てて配置すれば十分使用に耐え得るため、相互干渉を抑えつつ小型化を実現するためには、λ/4の間隔が望ましい。但し、λ/4に限定するものではない。

また、より多彩な指向性パターンを実現可能なダイバーシティとするために、チップアンテナ10a乃至10fのエレメント10−1の先端が同一方向に向く形でプリント基板16の辺に沿って配置するとともに、チップアンテナ10a乃至10fの配置として、プリント基板16の一の辺に沿って横方向に配置された第1の配置と、当該プリント基板の一の辺と直交する他の辺に沿って縦方向に配置された第2の配置の少なくとも2形態を含む形で配置することが望ましい。

また、チップアンテナ10a乃至10fの相互干渉を抑制する配置として、各チップアンテナ10のエレメント10−1の先端がグランドパターン14を下に置く方向から見た場合に同一方向に向く形でプリント基板16の辺上に沿って配置するとともに、グランドパターン14を、チップアンテナ10のエレメント先端方向に空間SPを設けるように形成することが望ましい。なお、チップアンテナ10d及び10fについては、そのエレメント先端方向に基板が無いので、空間についての特別な問題は無い。また、チップアンテナ10eの右側にはグランドパターン14が設けられていない領域が存在するが、この部分にもグランドパターン14を設けるようにしても良い。

ハイブリッドパターン12a及び12bは、前述の特許文献1のハイブリッドパターンと同じく、印加電圧の位相差をつけるものであり、本実施の形態では180°ハイブリッドパターンを使用している。尚、ハイブリッドパターン自体の設計手法は周知であり、当業者であれば周知の技術情報を参考に設計可能である。

接続パターン18a乃至18fは、ハイブリッドパターンと外部ポート20a乃至20dのいずれか1つとを接続する導電パターンであり、本実施の形態では最下層に形成される。また、接続パターン18eは、チップアンテナ10eと外部ポート20eを接続する導電パターンであり、接続パターン18fは、チップアンテナ10fと外部ポート20fを接続する導電パターンである。

図2は、図1に示すアンテナ基板の層構造を示す分解斜視図(模式図)である。同図に示すように、プリント基板16は、上から順番に、接続パターン18e及び18fとハイブリッドパターン12a及び12bとが形成されたハイブリッド層16−1と、グランドパターン14が形成されたグランド層16―2と、接続パターン18a乃至18dが形成された接続層16−3の3層で構成され、チップアンテナ10a乃至10fは、ハイブリッドパターン12が形成された層上に搭載される。

このような構造を取ることで、ハイブリッド層16−1と接続層16−3とがグランド層16−2を間に挟持した形でマイクロストリップライン構造が構成される。その結果、グランドパターン14がチップアンテナ10a乃至10fと、ハイブリッドパターン12a及び12bと、接続パターン18a乃至18fで共用され、最小の層構成で、アンテナ機能とハイブリッド機能を一枚の基板上で実現することが可能になる。

図3は、アンテナ基板を通信装置に接続した構成を示す概念図である。同図に示すように、アンテナ基板は外部ポート20(20a乃至20f)から同軸ケーブル30を介して通信装置21と接続される。

通信装置21は、前述の特許文献2と同様に、内部にスイッチ22とRF回路24とを備え、アンテナ基板に搭載された複数のチップアンテナ10を選択的に切り替えることが可能な構成を有する。このような構成により、ダイバーシティ方式による指向性制御が可能になる。

ここで、アンテナ基板に搭載されるチップアンテナ10a乃至10fは、通信装置21側で決められた仕様に基づき、例えば、受信用のアンテナRXが5基と、送信用のアンテナTXが1基の計6基で構成され、ハイブリッドパターン12a及び12bは、それぞれ1対の受信用アンテナで使用される。すなわち、チップアンテナ10a及び10bはハイブリッドパターン12aに接続され、チップアンテナ10c及び10dはハイブリッドパターン12bに接続される。図3において、ハイブリッドパターン12a及び12bは簡略化して示されている。チップアンテナ10e及び10fは単独で用いられる。尚、チップアンテナの数および送受信仕様は、通信装置21側の要求仕様に合わせて適宜構成可能である。なお、図3ではグランドパターン14の形状及びチップアンテナ10a乃至10fの配置が図1とは若干異なっている。すなわち、グランドパターン14は長方形となっており、チップアンテナ10a乃至10fは単純にプリント基板16の上辺及び下辺に平行に配置されている。

図4(a)乃至(e)は、本実施の形態に係るアンテナ基板上におけるチップアンテナ10a乃至10fの配置バリエーションを示す模式図である。同図に示すように、本実施の形態では、チップアンテナ10a乃至10f、ハイブリッドパターン12a及び12bの接続形態として様々な形態を取ることが可能である。図4(a)乃至(d)において、ハイブリッドパターン12a及び12bは簡略化して示されている。

図4(a)は、グランドパターン14を帯状に形成し、チップアンテナ10a乃至10fをグランドパターン14の長手方向に沿って配置した例である。本例では、グランドパターン14の上部および下部にそれぞれ配置された3つのチップアンテナのうちの2つ(図ではチップアンテナ10a及び10b、並びにチップアンテナ10e及び10f)がハイブリッドパターン12a又は12bで接続される。

その他、本実施の形態では、図4(b)乃至(e)に示すように様々な形態を取ることも可能である。図4(b)は、図4(a)の構造に加えて、残りのチップアンテナ10c及び10dもハイブリッドパターン12cで接続して、3つのハイブリッド構成を取る例である。図4(c)は、グランドパターン14を隔てて配置されたチップアンテナ同士(図ではチップアンテナ10b及び10e、並びにチップアンテナ10c及び10d)をハイブリッドパターン12a及び12bで接続した例である。さらに、図4(d)は、互いに斜めに配置されたチップアンテナ同士(図ではチップアンテナ10c及び10e)をハイブリッドパターン12bで接続した例である。図4(d)では、1対のチップアンテナ10a及び10fは斜めに配置されていないが、例えばチップアンテナ10b及び10fといったようにさらに斜めに配置されている対をハイブリッドパターン12aで接続するようにしても良い。図4(e)は、チップアンテナの向きを縦と横の2通り混在させて配置した例である。すなわち、チップアンテナ10a及び10fは、その長軸がプリント基板16の左側辺と平行となるように配置され、チップアンテナ10b及び10eはその長軸がプリント基板16の上辺又は下辺と平行になるように配置され、チップアンテナ10c及び10dはその長軸がプリント基板16の左側辺と平行になるように配置される。また、グランドパターン14もH型の形状を有するようになっている。

図5(a)は、図1の例についてのハイブリッド層16−1(図2)の詳細な構成例(上面図)である。但し、最も外側の線で表されるグランドパターン14についてはグランド層16―2の形状を表している。また、下線の付された参照番号以外の数値はmm単位の寸法を示している。さらに、図5(b)は、図1の例についての接続層16−3(図2)の詳細な構成例(上面図)である。なお、ハイブリッド層16−1と接続層16−3とは、スルーホール15a乃至15dにて接続されている。プリント基板16の外形(図5(b))は約30×50mmであり、グランドパターン14の横幅は46mmであり、チップアンテナ10a乃至10fの外形は8×4mm程度である。

次に、図6乃至図8を用いて、本発明の第2の実施の形態について説明する。第1の実施の形態と第2の実施の形態との差は、(1)送信用チップアンテナ10aのためのグランドパターン14bが、受信用チップアンテナ10b乃至10fのためのグランドパターン14aと分離されたこと、及び(2)送信用チップアンテナ10aとグランドパターン14bとで構成される送信用アンテナが垂直偏波型のアンテナであることである。

図6に示すように、受信用チップアンテナ10b乃至10fは、プリント基板16のほぼ中央部に設けられた受信用のグランドパターン14aを囲むように、またプリント基板16の外周に沿うように、グランドパターン14aと一定の間隔をおいて併置されている。なお、受信用チップアンテナ10bについては、送信用チップアンテナ10a及びグランドパターン14bと一定距離離す必要があるため、その長辺がプリント基板16の外周に沿っていないが、短辺は基板16の外周に沿うように配置される。受信用チップアンテナ10c及び10dの間隔、並びに受信用チップアンテナ10e及び10fの間隔は、図1と同じようにλ/4以上となっている。なお、図示していないが、受信用チップアンテナ10c及び10dにおいては、その内部で紙面上方にアンテナエレメント先端が向いており、受信用チップアンテナ10bにおいては、その内部で紙面右方向にアンテナエレメント先端が向いており、受信用チップアンテナ10f及び10eにおいては、その内部で紙面下方にアンテナエレメント先端が向いている。すなわち、グランドパターン14aを下に置いた方向から見ると、アンテナエレメント先端は右方向に向いている。

受信用チップアンテナ10b乃至10fについてのハイブリッドパターンの接続関係については図示を省略するが、これらのチップアンテナを任意に組み合わせて、各セットにつき1つのハイブリッドパターンを接続するものとする。また、ハイブリッドパターンはプリント基板16の内部の層に実装されているものとする。

グランドパターン14aは、受信用チップアンテナ10b乃至10fで共有されており、受信用チップアンテナ10c及び10dの間、並びに受信用チップアンテナ10e及び10fの間には設けないようになっている。各受信用チップアンテナ10b乃至10fにおいて各アンテナエレメント先端が向いている方向が上で述べたとおりであるとすると、受信用チップアンテナ10cの上方には、λ/4以上空間を空けてグランドパターン14aが配置されるべきである。しかし、プリント基板16の小型化及び受信用チップアンテナ10c下のグランドパターン14を確保する必要があるため、図6では最小限度のスペースを空けてグランドパターン14aが配置されるようになっている。グランドパターン14aの形状は、図6に示すような形状に限定されるものではなく、受信用チップアンテナ10b乃至10fにおいて受信特性が最高になるように任意に形成することができる。

送信用チップアンテナ10aは、プリント基板16の上辺に沿って配置されており、その長辺より長い幅を有する送信用のグランドパターン14bと一定の間隔をおいて併置されている。送信用チップアンテナ10aとグランドパターン14bが垂直偏波型のアンテナとして作用するように、グランドパターン14bは鉛直方向(紙面下方向が大地であるものとする)に延伸しており、好ましくは鉛直方向の長さLをλ/4以上とする。上でも述べたが、グランドパターン14bは、グランドパターン14aとは分離されており、受信用チップアンテナ10bと送信用チップアンテナ10aとの距離、グランドパターン14bと受信用チップアンテナ10bとの距離又はグランドパターン14bとグランドパターン14aとの距離を一定距離以上離すようにしている。

このようなダイバーシティアンテナ装置を構成することにより、送信用チップアンテナ10aから垂直偏波の電波が強く放出されるようになり、空間に放出された電波の偏波成分の状態が、他のダイバーシティアンテナ装置における受信用チップアンテナ10b乃至10fにて効率よく受信できる構成になる。結果としてダイバーシティ利得の低下を抑えることができるようになる。すなわち、マルチパス環境に適合した有効なダイバーシティアンテナ装置が構成されたことになる。

例えば、図6に示すダイバーシティアンテナ装置を10m又は35m離し、一方のダイバーシティアンテナ装置の送信用チップアンテナから5.25GHzで13dBmの電波を出力した場合において、他方のダイバーシティアンテナ装置の受信用チップアンテナによる受信結果の一例を図7に示す。なお、これは一般的なオフィス環境において実験した結果である。この実験では、図6に示すダイバーシティアンテナ装置を対向させた状態を0°として、受信側のダイバーシティアンテナ装置を0°、90°、180°、270°回転させた場合のそれぞれにつき、受信用チップアンテナを1コ、2コ、3コ、4コ、5コ用いた場合における受信電圧の平均値(dB)を示している。いずれの場合においても受信用チップアンテナを変化させても受信電力の平均値の変動幅は2dB程度に抑えられている。また、角度を変化させても受信電圧の平均値の変動幅は3.5dB程度に抑えられている。このように、受信特性のばらつきは抑えられており、マルチパス環境においても良好な通信が可能になるものと考えられる。

図8に第2の実施の形態の変形例を示す。図8の例では、受信用チップアンテナ10b乃至10fは、ほぼ中央部に配置されている受信用のグランドパターン14cを囲うように、またプリント基板16の外周に沿って、グランドパターン14cと一定の間隔をおいて併置されている。受信用チップアンテナ10bと受信用チップアンテナ10cの間隔、受信用チップアンテナ10fと受信用チップアンテナ10eとの間隔、受信用チップアンテナ10eと受信用チップアンテナ10dの間隔は、上で述べたようにλ/4以上となっている。また、グランドパターン14cの形状は、長方形となっているが、それ以外の形状であっても良い。但し、受信用チップアンテナ10b及び10c、10f及び10e、並びに10e及び10dの間には設けないようにする。

図8の例でも、グランドパターン14dはグランドパターン14cから分離されている。また、グランドパターン14dは、鉛直方向(紙面下方が大地)に延伸しており、長手方向の長さLは上でも述べたようにλ/4以上が好ましい。幅は送信用チップアンテナ10aの長辺より長くなっている。また、送信用チップアンテナ10aも、グランドパターン14dと併置されており、プリント基板16の外周に沿って配置されている。なお、受信用チップアンテナ10bと送信用チップアンテナ10aについては、λ/4以上間隔をおいて配置されている。

受信用チップアンテナ10b乃至乃至10fについてのハイブリッドパターンの接続関係については図示を省略するが、これらのチップアンテナを任意に組み合わせて、各セットにつき1つのハイブリッドパターンを接続するものとする。

本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、上で述べた特徴を備えた他の配置、接続方法を採用することができる。また、図7に示した測定結果は、マルチパス環境によって変化するものであり、このような数値を達成できない環境も存在し得る。

本発明の実施の形態におけるダイバーシティアンテナ装置の上面図である。 本発明の実施の形態におけるアンテナ基板の層構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態におけるアンテナ基板を通信装置に接続した構成を示す概念図である。 (a)乃至(e)は、本発明の実施の形態におけるチップアンテナの配置例を示す図である。 (a)及び(b)は、アンテナ基板の各層の具体的な構成例を示す図である。 本発明の第2の実施の形態におけるダイバーシティアンテナ装置の上面図である。 図6に示したダイバーシティアンテナ装置の受信特性の一例を示すテーブルである。 本発明の第2の実施の形態における他のダイバーシティアンテナ装置の上面図である。

符号の説明

10(10a乃至10f) チップアンテナ
10−1 エレメント
12(12a及び12b) ハイブリッドパターン
14,14a,14b,14c,14d グランドパターン
16 プリント基板
16−1 ハイブリッド層
16−2 グランド層
16−3 接続層
18(18a乃至18f) 接続パターン
20(20a乃至20f) 外部ポート
21 通信装置
22 スイッチ
24 RF回路
30 同軸ケーブル

Claims (12)

  1. 複数のアンテナ素子と当該複数のアンテナ素子の各々のグランドとして機能するグランドパターンとが一の基板に設けられ、前記アンテナ素子を切り替え可能に構成されたダイバーシティアンテナ装置において、
    前記グランドパターンは、各前記アンテナ素子と間隔を設けた形で前記基板の中央部に形成され、
    各前記アンテナ素子は、前記グランドパターンを囲む形で前記基板の外周に沿って配置されることを特徴とするダイバーシティアンテナ装置。
  2. 各前記アンテナ素子が、互いに共振周波数の1/4波長以上の間隔を隔てて配置されることを特徴とする請求項1記載のダイバーシティアンテナ装置。
  3. 各前記アンテナ素子は、長方形状のチップアンテナであり、当該各チップアンテナは、前記基板の一の辺に沿って横方向に配置される第1の配置と、前記基板の一の辺と直交する他の辺に沿って縦方向に配置される第2の配置との少なくとも2形態を含む形で配置されることを特徴とする請求項1記載のダイバーシティアンテナ装置。
  4. 各前記アンテナ素子は、同一方向にエレメント先端が配置されたチップアンテナであり、前記グランドパターンは、各前記チップアンテナのエレメント先端方向に空間が設けられるように形成されることを特徴とする請求項1記載のダイバーシティアンテナ装置。
  5. 前記基板は、前記複数のアンテナ素子のうちの少なくとも2つに接続されたハイブリッドパターンをさらに備えることを特徴とする請求項1記載のダイバーシティアンテナ装置。
  6. 前記基板は、前記ハイブリッドパターンが形成されたハイブリッド層と、前記ハイブリッドパターンを外部ポートに接続する接続パターンが形成された接続層と、前記グランドパターンが形成されたグランド層との積層体で構成され、
    前記ハイブリッド層及び前記接続層は、前記グランド層を間に挟持した形でマイクロストリップライン構造を構成し、前記グランド層を各前記アンテナ素子と共有することを特徴とする請求項5記載のダイバーシティアンテナ装置。
  7. 複数のアンテナ素子と当該複数のアンテナ素子の各々のグランドとして機能するグランドパターンとが一の基板に設けられ、前記アンテナ素子を切り替え可能に構成されたダイバーシティアンテナ装置において、
    前記グランドパターンは、各前記アンテナ素子と間隔を設けた形で前記基板の中央部に形成され、
    各前記アンテナ素子は、前記グランドパターンを囲む形で配置され、
    前記グランドパターンと各前記アンテナ素子とが、前記基板の実装面と平行に併置されることを特徴とするダイバーシティアンテナ装置。
  8. 前記複数のアンテナ素子が、送信専用のアンテナ素子と受信専用のアンテナ素子とを含むことを特徴とする請求項1又は7記載のダイバーシティアンテナ装置。
  9. 前記送信専用のアンテナ素子が、垂直偏波型のアンテナを構成することを特徴とする請求項8記載のダイバーシティアンテナ装置。
  10. 前記グランドパターンは、前記送信専用のアンテナ素子のグランドとして機能する第1の領域と、前記受信専用のアンテナ素子のグランドとして機能する第2の領域とを具備することを特徴とする請求項8記載のダイバーシティアンテナ装置。
  11. 前記第1の領域が、鉛直方向に延伸した形状を有するように構成されることを特徴とする請求項10記載のダイバーシティアンテナ装置
  12. 複数のアンテナ素子と当該複数のアンテナ素子の各々のグランドとして機能するグランドパターンとが一の基板に設けられ、前記アンテナ素子を切り替え可能に構成されたダイバーシティアンテナ装置において、
    前記複数のアンテナ素子は、送信専用のアンテナ素子と受信専用のアンテナ素子とを具備することを特徴とするダイバーシティアンテナ装置。
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