JP2004513548A - 送信アンテナまたは受信アンテナとしての無線アンテナおよび移動無線システム - Google Patents

Abstract

本発明は送信アンテナまたは受信アンテナの形態の無線アンテナおよび移動無線システムに関する。無線アンテナＭＳ／Ａ，ＢＳＴ−Ａは平板アンテナであり、電気絶縁材からなる担体１と、担体１に塗布された被覆物２と、被覆物２を間に挟んで電気接続された離間する２つの被覆物給電線３，４とから構成される。前記被覆物２は接着剤、絶縁剤、分散剤および蒸留水などの所定量の材料からなる被覆物材料で作られる。電磁波は被覆物２によって送信または受信され、全方位特性に関連して高レベルの周波数選択性を有利に提供する。
【選択図】図４

Description

【０００１】
本発明は請求項１の前提部に記載された送信アンテナまたは受信アンテナとしての無線アンテナおよび請求項１３の前提部に記載された移動無線システムに関する。
【０００２】
無線通信の無線周波数は数ｋＨｚの周波数領域から始まる。ラジオ放送の送信用には、例えば中波領域では５２０ｋＨｚと１６０５．５ｋＨの間の周波数が，短波領域では５．９ＭＨｚと２６．１ｋＨｚの間の周波数が，また超短波領域では８７．５ＭＨｚと１０８ＭＨｚの間の周波数が使用される。テレビ放送の送信用には１２４ＭＨｚと７９０ＭＨｚの間の周波数が使用される。
【０００３】
極超短波領域では移動電話用に４５０ＭＨｚから４６５ＭＨｚのアナログ技術が、デジタルＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）用に８９０ＭＨｚから９６０ＭＨｚおよび１７１０ＭＨｚから１８８０ＭＨｚのアナログ技術がもっぱら使用される。コードレス電話は１１８０ＭＨｚから１９００ＭＨｚの周波数領域より上の周波数で機能する。この極超短波によって、比較的小型のアンテナを使用することができ、比較的信頼できる移動通信への接続が保証される。
【０００４】
指向性マイクロ波の接続には２ＧＨｚから４０ＧＨｚの周波数が今のところ使用される。
無線周波数の資源は十分でなく、現在有効に使用できる無線周波数はすべて実際的にすでに占められている。したがって不変の課題は、送信特性が良好で、可能な限り速い情報送信速度にする送信技術の改善および変調技術の改善によって、自由な使用が制限されたこの無線周波数を自由に使用することにある。
【０００５】
さらに無線システムの場合、簡単で低コストの構造と、環境に適合し可能なかぎりエネルギーを節約する操作とを目指す一般的なニーズがある。このニーズは移動電話（セル電話）を有する移動無線システムの場合に特に考慮しなければならない。
【０００６】
移動無線システムには一般的に知られた方法で加入者のセル電話として移動局（ＭＳ，可動局）が含まれる。さらに移動無線システムには、各ローカル領域に無線セルとして基地局（ＢＴＳ，基地トランシーバ局）が含まれ、より大きなローカル領域は隣接する無線セルに分割される。基地局は移動局と無線通信を行う。いくつかの基地局（ＢＴＳ）は、データ移送を介して接続され、割り当てられた基地局（ＢＴＳ）を制御・調整する１つの基地局制御センター（ＢＳＣ，基地局コントローラ）にそれぞれ割り当てられる。このときデータ移送は銅線を介して、または無線、特に指向性無線によって行うことができる。
【０００７】
さらにいくつかの基地局制御センター（ＢＳＣ）は再び１つの移動無線切換えセンター（ＭＳＣ，移動スイッチングセンター）に割り当てられる。データ移送はここでも導線を介して行うか、または指向性無線によって行うことができる。
【０００８】
高レベルの情報伝送のため、例えば周波数分割多重方式および／または時分割多重方式による狭帯域の多くの小チャンネルでの伝送のように、複数の異なる変調・復調方法が使用される。しかしこの際、特に情報内容を保護する伝送精度の不良のため、保護間隔、特に周波数保護間隔を保持する必要がある。
【０００９】
送信および／または受信のときの信号特性は従来のアンテナでは周波数選択性の方法でしか操作できず、またある程度の側波帯ノイズを伴ってしか操作できないので、とりわけアンテナノイズによって悪い影響を受ける。なかんずく、それによって従来必要であった保護間隔を自由には減少できない。
【００１０】
特に移動電話（セル電話）の場合、軽量でコンパクトな構造およびエネルギーを節約する操作の要求が存在する。現在の移動電話の比較的大きな重量とサイズは実質的にバッテリーによって、またなかんずく信号特性を改善するフィルターによって引き起こされる。
【００１１】
発明の課題は、利用可能な広範囲の無線周波数帯をカバーし、送信・受信モードで正確に周波数を選択して操作可能な広帯域アンテナとしての簡単な構造の無線アンテナを提供することにある。発明の別の課題はこのような無線アンテナを使用する移動無線システムを提供することにある。
【００１２】
第１の課題は請求項１に記載された特徴によって、また第２の課題は請求項１３に記載された特徴によって解決される。
請求項１によれば無線アンテナは、担体と、そこに塗布された被覆物と、２つの被覆物給電線とからなる平面アンテナである。
【００１３】
担体はこの場合は絶縁材料で構成される。
被覆物は次の成分の被覆材料で作られる。
ａ．３６から４６％量の結合剤と、
１２から２２％量の絶縁剤と、
１２から２４％量の分散剤と、
８から４０％量の蒸留水と
から成る４８から６５％量の基本物質および
ｂ．３５から５２％量の黒鉛と
から成る成分であって、
前記結合剤の成分は
６４から７９％量の蒸留水と、
４から６％量のスルホン化油と、
０．１６から０．２４％量のフェノールまたは０．０５から０．５％量の
ベンゾイソチアゾリノンと、
１７から２２％量のカゼインと、
０．８から１．２％量の尿素と、
２から６％量のアルカリ希釈剤と、
２．３から２．８％量のカプロラクタムと
から成る。
【００１４】
類似の電気活性の被覆物材料は放射加熱に関連して知られており、ＴＨｚ領域の周波数放射により分子の共振現象を介して材料の加熱が行われる。これに対し本発明の被覆物材料はそれよりも低い周波数の無線アンテナ領域での使用に特に調整される。
【００１５】
被覆物給電線は離間して取り付けられた少なくとも２つの電気良導材料から成る電気導体であって、その間にある被覆物に電気接続されるものである。
被覆物給電線は電磁振動回路の別の要素に接続され、被覆物の平面部分を介して電磁波が送信または受信可能である。
【００１６】
均一な被覆物とするために、結合剤は個々の成分が互いに良好に混合する蒸留水が含まれる。スルホン化油および場合によってはレベリング剤が溶剤媒介剤として使用され、結合剤の個々の成分が均一に分散され、また担体上に被覆物材料の良好な膜が形成される。
【００１７】
結合剤に含まれるフェノールまたはベンゾイソチアゾリノンには粒子を少量添加しておくのが好ましい。カゼインは結合剤の結合剤として考えられ、結合剤内の個々の成分を添加させる。尿素は結合剤内で同様に溶融媒介剤として使用され、個々の成分の均一な分散に役立つ。さらに、均質化に役立つ希釈剤および構造物質としてのカプロラクタムが結合剤に含まれる。
【００１８】
基本物質は絶縁剤の粒子が粘着する結合剤を主要構成要素として含む。その際、分散剤で分散が促進され、基本物質の絶縁剤の粒子とともに結合剤の均一な分布が促進される。添加される黒鉛も個々の粒子とともに、すでに絶縁剤を結合する結合剤に添加される。絶縁剤と共に、被覆物材料で均一に分布し、取り付けられた完成の被覆物に分布する最微小の複数の電気双極子が形成される。この配置によって、双極子の形をした一対で複数の最微小の調和および非調和振動子が主として提供される。このように高度の送信および受信電磁放射の結果数ＫＨｚからＧＨｚ領域までの使用可能な全無線周波数領域で非常に高い周波数選択性を有するものとなる。
【００１９】
高い周波数選択性によって実用的には側波帯ノイズが放射されない。これによって周波数の安全間隔を減少させることが有利に可能となるので、利用できる周波数領域はより良く使用可能となり、したがってより高い情報速度が送信可能となる。装置の技術面の用語におけるフィルタ装置、特にアクティブフィルタは節約または少なくとも減少させることができる。さらにノイズのないクリーンな周波数信号が放射されるので、ノイズの放射に必要なエネルギーはこのようなノイズを濾過除去するためフィルタを操作するエネルギーと同様に節約される。このように特に移動電話の場合は、少ないパワー入力、場合によってはより小さいバッテリーとバッテリーチャージ当たりより長い操作時間で操作することが可能となる。
【００２０】
発明による無線アンテナは驚くべきことに明白な直接の効率のない球状放射特性をもっている。またこれは操作エネルギーを減らすために使用される。移動電話の場合、一定の所定の放射パワーがすべての空間方向に分布されることで使用者の頭部領域に対する放射パワーの集中が回避されるので、これによって電磁適合性の改善にさらに有利となる。
【００２１】
発明による無線アンテナは、広帯域および高い周波数選択性によって全体の帯域広さを介して実際に使用できるすべての無線周波数がカバーされるので、例えばラジオまたはテレビ操作のような上記の利点を有する無線設備および無線システムの場合に有利に使用される。異なる性能への調整は簡単に寸法調整によって実施できる。
【００２２】
請求項２により担体は電気絶縁性のある頑丈なプラスチックで簡単にかつ低コストで作られる。
アンテナ効果が被覆物に含まれる複数の双極子を介して引き起こされるので、基本的に無線アンテナあるいは担体は異なる形状とすることができる。請求項３によると、担体を平板状に形成して平板アンテナを形成するのが望ましい。アクティブな被覆物は条件に応じて平面の一方側および／または両側に取り付けることができる。またこのような平板アンテナは球状の放射特性をもっている。この場合の可能な送信・受信出力は配設された被覆物給電線の間に存在する被覆物の面によって与えられ、この場合、被覆物の厚さの影響は比較的少ないが、より高い出力とするためには厚さを増す必要がある。
【００２３】
担体はハウジング、特にプラスチックで作られた移動局ハウジングの外壁の一部と一体になった構成要素とすることができ、これによって好ましいコンパクトな構造と簡単な製造が可能となる。このように、これまで普通であったような、棒アンテナを例えばセル電話ハウジングから突出させることは最早必要ではなくなった。
【００２４】
被覆物にはスルホン化油として例えば硫酸化オリーブ油、硫酸化ごま油または硫酸化パーム油が使用される。しかし請求項５によればスルホリシネートまたはロート油として知られる硫酸化リシン油が使用されるのが好ましい。これは境界面活性化の特性のために特に適している。
【００２５】
請求項６によれば、フェノールは分解で作られ、粒子添加に特別に適合した炭化フェノールであるのが好ましい。フェノールの代りにベンゾイソチアゾリノンを使用するのが好ましい。
【００２６】
請求項７によれば、希釈剤は芳香族基剤および／またはアルコール基剤および／またはエステル基剤および／またはケトン基剤、例えばテンペル基剤を基剤とする溶剤である。
【００２７】
絶縁剤としてよく知られた絶縁剤が使用される。しかし請求項８によれば、絶縁剤は絶縁ススが好ましい。このススは粒子径を非常に小さくした粉砕状態で添加しておくのが有利である。これによって基本物質のススが均一に分布し、そのために被覆物材料の複数の電気双極子が全体で形成される。
【００２８】
請求項９によれば、分散したがって結合剤の均一分布を絶縁剤の粒子とともに基本物質内で促進する分散剤は有機、モノマーおよび／またはポリマー物質である。
【００２９】
請求項１０によれば、好ましい実施形態では被覆物材料にチキソトロピー剤が含まれる。このチキソトロピー剤は被覆物材料に粘性を与える効果があり、すなわち担体に塗布するとき容易に塗布でき、静止条件で、表面に落下または垂れが形成されないように堅くなる。これによって担体への被覆部材料の正確な輪郭の塗布が可能となる。
【００３０】
請求項１１による好ましい実施形態によれば、被覆物給電線は平行の銅箔帯であり、被覆物は銅箔帯の上または下に電気結合するよう塗布されるかまたは、被覆物に埋め込まれる。このように誘導性および／または容量性連結が特に達成される。
【００３１】
被覆物および／または被覆物給電線の環境影響に対する保護のために、上部に保護層を塗布することが請求項１２に規定される。この保護層は被覆物の最後の表層として施行され、または公知の保護膜で構成される。このようなカバーによってもアンテナ効果は影響を受けない。
【００３２】
請求項１３で請求される移動無線システムは加入者用のセル電話としての移動局（ＭＳ）と、無線セルとしての各領域に移動局（ＭＳ）と無線通信を行うそれぞれ１つの基地局（ＢＴＳ、基本トランシーバー局）とから構成される。いくつかの基地局（ＢＴＳ）がそれぞれ１つの基地局制御センター（ＢＳＣ）に割り当てられる。データ交換はデータラインを介してまたは無線によって行われる。いくつかの基地局制御センター（ＢＳＣ）は再び移動無線切換えセンター（ＭＳＣ、移動スイッチングセンタ）に割り当てられ、データ交換が静止のラインを介して、あるいは無線、特に指向無線（２点間の無線）を介して行われる。
【００３３】
上述の無線アンテナの形態は移動電話およびセル電話において移動局（ＭＳ）と組み合せて使用すると特に有利である。同様に、大寸法で略同じ利点のある無線アンテナは基地局（ＢＴＳ），基地局制御センター（ＢＳＣ）および必要に応じて移動無線切換えセンター（ＭＳＣ）とともに使用できる。
【００３４】
詳述したように、上述の無線アンテナは、例えばラジオまたはテレビ操作および衛星無線通信のような他の無線システムの場合にも使用でき卓越した結果となる。
【００３５】
図面に基づいて発明を詳細に説明する。
図１に移動無線装システムの図を示す。移動無線領域は個々の領域の無線セルに分割され、互いに接する３つの無線セルＦＺ１，ＦＺ２およびＦＺ３に図式的に表わされる。各無線セルＦＺ１，ＦＺ２およびＦＺ３にはそれぞれ１つの基地局ＢＴＳ１，ＢＴＳ２およびＢＴＳ３（基本トランシーバ局）が配置される。この基地局ＢＴＳ１，ＢＴＳ２およびＢＴＳ３は割り当てられた無線セルＦＺ１，ＦＺ２およびＦＺ３にある移動局（可動局）と無線通信を行う。無線セルＦＺ１には１つの移動局ＭＳ１が、また無線セルＦＺ２には２つの移動局ＭＳ２およびＭＳ３が図式的に示される。基地局ＢＴＳ１，ＢＴＳ２およびＢＴＳ３は基地局制御センターＢＳＣに接続され、この基地局制御センターＢＳＣは移動無線切換えセンター（移動スイッチングセンタ）ＭＳＣに直列に接続される。移動局ＭＳ１、ＭＳ２およびＭＳ３にも基地局ＢＴＳ１，ＢＴＳ２およびＢＴＳ３にもそれぞれ本発明による特に周波数選択性のあるアンテナＭＳ−ＡおよびＢＴＳ−Ａが使用される。
【００３６】
このようなアンテナの１つから送信されるクリ−ンで周波数選択性のる送信周波数信号は図２の実線で概略が示される。これに対して従来のアンテナで送信されるような側波帯ノイズのある信号は点線で示される。受信の場合にも同様の状態となる。
【００３７】
図３には通常の構造の移動電話が、前述の構造の平板アンテナＭＳ−Ａを有する移動局ＭＳとして示される。さらに球状の送信・受信特性ＫＣが表示される。
図４に無線アンテナＭＳ−Ａの構造を概略的に図示する。プラスチック製の平板状担体１の片面上に特定の被覆物材料で被覆物２を塗布する。被覆物給電線として、ここでは被覆物２と電気的に接触する平行の銅箔帯３，４が使用される。銅箔帯３，４は電子システムに直列接続される別の導線５，６に接続される。
【図面の簡単な説明】
【図１】移動無線システムの概略図を示す。
【図２】送信信号の図を示す。
【図３】球状特性を有する平板アンテナ付き移動電話（セル電話）の移動局を示す。
【図４】図３のアンテナの概略図を示す。

Claims (13)

1. 無線アンテナ（ＭＳ−Ａ，ＢＴＳ−Ａ）が送信ユニットまたは受信ユニットに接続されて、その際に広帯域アンテナとして現在の無線周波数で作動する周波数選択性のある電磁振動回路の構成要素となる、特に移動無線システム（ＭＦＳ）の送信アンテナアまたは受信アンテナとしての無線アンテナにおいて、
   無線アンテナ（ＭＳ−Ａ，ＢＴＳ−Ａ）は平面アンテナであり、担体（１）と、そこに塗布された被覆物（２）と、２つの被覆物給電線（３，４）とから構成され、
   担体（１）は電気絶縁材料で構成され、
   被覆物（２）が作られる被覆物材料の成分は
   ａ．３６から４６％量の結合剤と、
   １２から２２％量の絶縁剤と、
   １２から２４％量の分散剤と、
   ８から４０％量の蒸留水と
   から成る４８から６５％量の基本物質および
   ｂ．３５から５２％量の黒鉛と
   から成り、
   前記結合剤の成分は
   ６４から７９％量の蒸留水と、
   ４から６％量のスルホン化油と、
   ０．１６から０．２４％量のフェノールまたは０．０５から０．５％量の
   ベンゾイソチアゾリノンと、
   １７から２２％量のカゼインと、
   ０．８から１．２％量の尿素と、
   ２から６％量のアルカリ希釈剤と、
   ２．３から２．８％量のカプロラクタムと
   から成り、
   被覆物給電線（３，４）は離間して取り付けられた少なくとも２つの電気良導材料から成る電気導体であって、その間にある被覆物（２）に電気接続されるものであり、
   被覆物給電線（３，４）は電磁振動回路の別の要素に接続可能であり、その際、被覆物（２）の平面部分を介して電磁波が送信または受信可能である
   ことを特徴とする。
2. 担体（１）は頑丈なプラスチックで作られることを特徴とする請求項１に記載の無線アンテナ。
3. 担体（１）は平板状に形成され、それによって無線アンテナ（ＭＳ−Ａ，ＢＴＳ−Ａ）は平板アンテナとして形成され、かつ平面の片側および／または両側で、付設された被覆物給電線（３，４）に被覆物（２）が取り付けられることを特徴とする請求項１または２に記載の無線アンテナ。
4. 担体（１）はハウジング、特にプラスチックで作られた移動局ハウジング（携帯ハウジング）の外壁の部分と一体になった構成要素であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の無線アンテナ。
5. スルホン化油は好ましくは硫酸化リシン油であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の無線アンテナ。
6. フェノールは分解で作られた炭化フェノールまたは好ましくはベンゾイソチアゾリノンが使用されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の無線アンテナ。
7. 希釈剤は芳香族基剤および／またはアルコール基剤および／またはエステル基剤および／またはケトン基剤を基剤とする溶剤であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の無線アンテナ。
8. 絶縁剤は絶縁ススであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の無線アンテナ。
9. 分散剤は無機および／または有機の、モノマーおよび／またはポリマーの物質であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の無線アンテナ。
10. 被覆物材料にはチキソトロピー剤が含まれることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の無線アンテナ。
11. 被覆物給電線は平行の銅箔帯（３，４）であり、被覆物（２）は銅箔帯（３，４）の上または下に接触するか、または被覆物内に埋め込まれることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の無線アンテナ。
12. 被覆物（２）および／または被覆物給電線（３，４）上に保護層が塗布されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の無線アンテナ。
13. 加入者用のセル電話としての移動局（ＭＳ）と、
    移動局（ＭＳ）と無線通信を行う無線セル（ＦＺ）として各領域にそれぞれ１つの基地局（ＢＴＳ）と、
    いくつかの基地局（ＢＴＳ）が割り当てられ、データ移動を介して基地局（ＢＴＳ）と結合され、割り当てられた基地局（ＢＴＳ）を制御し調整する基地局制御センター（ＢＳＣ）と、
    データ移動を介して複数の基地局制御センター（ＢＳＣ）と結合されて
    基地局制御センター（ＢＳＣ）を管理する移動無線切換えセンター（ＭＳＣ）とから構成される移動無線システムであって、
    請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の無線アンテナ（ＭＳ−Ａ，ＢＴＳ−Ａ）が少なくとも１つの移動局（ＭＳ）、および／または少なくとも１つの基地局（ＢＴＳ）、および／または少なくとも１つの基地局制御センター（ＢＳＣ），および／または少なくとも１つの移動無線切換えセンター（ＭＳＣ）に使用されることを特徴とする。