JP2006310927A - Antenna assembly - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、指向性を電気的に切換え可能なアンテナ装置に関するものである。また、この発明は、最適周波数を切換え可能なアンテナ装置に関するものである。 The present invention relates to an antenna device capable of electrically switching directivity. The present invention also relates to an antenna device capable of switching the optimum frequency.
従来、平面基板上に構成されるアンテナとして、ループ状のスロットからなるスロットループアンテナが知られている(非特許文献1)。このスロットループアンテナは、誘電体基板と、誘電体基板の表面に形成された第1のスロットと、誘電体基板の裏面に形成された第2のスロットとを備える。 Conventionally, a slot loop antenna including a loop-shaped slot is known as an antenna configured on a planar substrate (Non-Patent Document 1). The slot loop antenna includes a dielectric substrate, a first slot formed on the surface of the dielectric substrate, and a second slot formed on the back surface of the dielectric substrate.
誘電体基板は、10.2の比誘電率と、0.635mmの厚さとを有する。第1のスロットは、0.5mmの幅を有し、略正方形のループ形状からなる。また、第2のスロットは、0.5mmの幅を有し、略長方形のループ形状からなる。 The dielectric substrate has a relative dielectric constant of 10.2 and a thickness of 0.635 mm. The first slot has a width of 0.5 mm and has a substantially square loop shape. The second slot has a width of 0.5 mm and has a substantially rectangular loop shape.
そして、第2のスロットにおいて、略長方形の長辺方向に形成されたスロット間の距離を所定の距離に設定することにより、スロットループアンテナは、アンテナの前方に強い放射特性を示す。
しかし、従来のスロットループアンテナは、無指向性に近い放射パターン特性を有するので、指向性を切換えることができないという問題がある。 However, since the conventional slot loop antenna has a radiation pattern characteristic close to omnidirectionality, there is a problem that directivity cannot be switched.
また、周波数を切換えることができないという問題がある。 There is also a problem that the frequency cannot be switched.
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ループ状のスロットからなり、指向性を切換え可能なアンテナ装置を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an antenna device that is composed of loop-shaped slots and whose directivity can be switched.
また、この発明の別の目的は、周波数を切換えることが可能なアンテナ装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide an antenna device capable of switching frequencies.
この発明によれば、アンテナ装置は、m(mは正の整数)個のループ状スロットと、n(nは2以上の整数)個の可変容量素子と、ケーブルと、アンテナ制御部とを備える。m個のループ状スロットは、誘電体基板の一主面に形成され、各々がループ形状からなる。n個の可変容量素子は、m個のループ状スロットに装荷される。ケーブルは、略平行な第1および第2の導線からなる。アンテナ制御部は、ケーブルを介してm個のループ状スロットに給電するとともにn個の可変容量素子の容量を制御して指向性または周波数を制御する。 According to the present invention, an antenna device includes m (m is a positive integer) loop-shaped slots, n (n is an integer of 2 or more) variable capacitance elements, a cable, and an antenna control unit. . The m loop-shaped slots are formed on one main surface of the dielectric substrate, and each has a loop shape. The n variable capacitance elements are loaded in m loop-shaped slots. The cable is composed of first and second conductive wires that are substantially parallel. The antenna control unit feeds power to the m loop-shaped slots via the cable and controls the directivity or frequency by controlling the capacity of the n variable capacitive elements.
好ましくは、アンテナ装置は、給電部を更に備える。給電部は、誘電体基板の一主面に設けられ、ケーブルが接続される。そして、n個の可変容量素子は、誘電体基板の一主面において給電部を通過する基軸を中心とした両側にそれぞれ少なくとも1個以上配置される。 Preferably, the antenna device further includes a power feeding unit. The power feeding unit is provided on one main surface of the dielectric substrate and is connected to a cable. Then, at least one variable capacitance element is arranged on each side of the principal surface of the dielectric substrate around the base axis passing through the power feeding portion.
好ましくは、アンテナ装置は、第1および第2の導体を更に備える。第1の導体は、m個のループ状スロットの内側領域に形成される。第2の導体は、m個のループ状スロットの外側領域に形成される。そして、給電部は、第1の導体に形成された第1の給電部と、第2の導体に形成された第2の給電部とを含む。 Preferably, the antenna device further includes first and second conductors. The first conductor is formed in the inner region of the m loop-shaped slots. The second conductor is formed in the outer region of the m loop-shaped slots. The power feeding unit includes a first power feeding unit formed on the first conductor and a second power feeding unit formed on the second conductor.
好ましくは、アンテナ制御部は、第1の導線と第2の導線との間に直流電圧を印加する直流電源と、第1の導線と第2の導線との間に交流電圧を印加する交流電源とを含む。第1の導線は、第1の給電部に接続され、第2の導線は、第2の給電部に接続される。 Preferably, the antenna control unit is configured to apply a DC voltage between the first conductor and the second conductor, and an AC power supply that applies an AC voltage between the first conductor and the second conductor. Including. The first conducting wire is connected to the first power feeding unit, and the second conducting wire is connected to the second feeding unit.
好ましくは、n個の可変容量素子の各々は、バラクタダイオードを含む。n個の可変容量素子のうち、基軸に対して一方側に配置された可変容量素子は、装荷されるべきループ状スロットの外側領域から内側領域への第1の方向および内側領域から外側領域への第2の方向のいずれか一方の方向へ電流を流すように、装荷されるべきループ状スロットの両側に形成された2つの導体間に接続される。また、n個の可変容量素子のうち、基軸に対して他方側に配置された可変容量素子は、装荷されるべきループ状スロットの第1および第2の方向のいずれか他方の方向へ電流を流すように、装荷されるべきループ状スロットの両側に形成された2つの導体間に接続される。 Preferably, each of the n variable capacitance elements includes a varactor diode. Among the n variable capacitive elements, the variable capacitive element arranged on one side with respect to the base axis is a first direction from the outer region to the inner region of the loop-shaped slot to be loaded and from the inner region to the outer region. It is connected between two conductors formed on both sides of the loop-like slot to be loaded so that a current flows in either one of the second directions. Of the n variable capacitive elements, the variable capacitive element arranged on the other side with respect to the base axis conducts current in the other direction of the first and second directions of the loop-shaped slot to be loaded. In order to flow, it is connected between two conductors formed on both sides of a looped slot to be loaded.
好ましくは、n個の可変容量素子は、各々がバラクタダイオードを含む2(i+j)(i,jは正の整数)個の可変容量素子からなる。m個のループ状スロットは、2個以上のループ状スロットからなる。2(i+j)個の可変容量素子のうち、最外周側に形成されたループ状スロットに装荷された2i個の可変容量素子は、装荷されるべきループ状スロットの外側領域から内側領域への第1の方向および内側領域から外側領域への第2の方向のいずれか一方の方向へ電流を流すように、装荷されるべきループ状スロットの両側に形成された2つの導体間に接続される。2(i+j)個の可変容量素子のうち、最内周側に形成されたループ状スロットに装荷された2j個の可変容量素子は、装荷されるべきループ状スロットの第1および第2の方向のいずれか他方の方向へ電流を流すように、装荷されるべきループ状スロットの両側に形成された2つの導体間に接続される。 Preferably, the n variable capacitance elements include 2 (i + j) (i and j are positive integers) variable capacitance elements each including a varactor diode. The m loop-shaped slots are composed of two or more loop-shaped slots. Of the 2 (i + j) variable capacitive elements, 2i variable capacitive elements loaded in the loop-shaped slot formed on the outermost peripheral side are the first to the inner area from the outer region of the loop-shaped slot to be loaded. It is connected between two conductors formed on both sides of the looped slot to be loaded so that current flows in one direction, either in one direction or in the second direction from the inner region to the outer region. Of the 2 (i + j) variable capacitance elements, 2j variable capacitance elements loaded in the loop-shaped slot formed on the innermost circumferential side are the first and second directions of the loop-shaped slot to be loaded. Are connected between two conductors formed on both sides of the loop-like slot to be loaded so that current flows in the other direction.
この発明によるアンテナ装置においては、ループ状スロットに装荷されたn個の可変容量素子の容量が制御され、ループ状スロットのうち、ほぼ短絡される一部分が変えられる。そして、ループ状スロットの励振状態が制御される。 In the antenna device according to the present invention, the capacities of the n variable capacitance elements loaded in the loop-shaped slot are controlled, and a part of the loop-shaped slot that is substantially short-circuited is changed. Then, the excitation state of the loop slot is controlled.
従って、この発明によれば、ループ状スロットを用いたアンテナ装置の指向性を変えることができる。また、周波数を切換えることができる。 Therefore, according to the present invention, the directivity of the antenna device using the loop-shaped slot can be changed. Also, the frequency can be switched.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1によるアンテナ装置の平面図である。また、図2は、図1に示す線II−II間におけるアンテナ装置の断面図である。この発明の実施の形態1によるアンテナ装置10は、誘電体基板1と、導体2と、ループ状スロット3と、可変容量素子4,5と、導線6,7と、同軸ケーブル8と、直流電源9と、交流電源11とを備える。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a plan view of an antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 2 is a cross-sectional view of the antenna device taken along line II-II shown in FIG. An
誘電体基板1は、略四角形の平板形状を有し、例えば、プリント基板からなる。この誘電体基板1の一主面1Aの全面に導体2が貼着されており、この導体2の所定の箇所を削除してループ状スロット3が形成される。
The dielectric substrate 1 has a substantially rectangular flat plate shape, and is made of, for example, a printed circuit board. A
その結果、導体2は、導体21,22に分割される。そして、導体21は、ループ状スロット3の内側領域に形成され、導体22は、ループ状スロット3の外側領域に形成される。導体21は、給電部21Aを有し、導体22は、給電部22Aを有する。
As a result, the
ループ状スロット3は、概略、正方形のループ形状からなる。そして、ループ状スロット3は、より具体的には、直線スロット31〜37を有する。直線スロット31〜37の各々は、誘電体基板1のいずれかの1辺に略平行に配置される。そして、直線スロット33,35は、相互に略平行に配置され、直線スロット34は、直線スロット32,36に略平行に配置され、直線スロット31,37は、相互に略平行に配置される。
The loop-
アンテナ装置10が送受信する電波の波長をλとすると、直線スロット31,32,36,37の各々は、λ/32の長さを有し、直線スロット33〜35の各々は、λ/8の長さを有する。その結果、ループ状スロット3は、λ/2の全長を有する。また、直線スロット31〜37の各々は、λ/10以下の幅Wを有する。
When the wavelength of the radio wave transmitted and received by the
可変容量素子4は、ループ状スロット3の直線スロット33の略中点に装荷され、直線スロット33の両側の導体21,22間に接続される。また、可変容量素子5は、ループ状スロット3の直線スロット35の略中点に装荷され、直線スロット35の両側の導体21,22間に接続される。その結果、可変容量素子4,5は、給電部21Aを通過する基軸AX1に対して対称にループ状スロット3に装荷される。
The
同軸ケーブル8は、芯導体81と、絶縁体82と、被覆導体83とを含む。絶縁体82は、芯導体81と被覆導体83との間に設けられ、芯導体81を覆う。被覆導体83は、絶縁体82を覆う。その結果、芯導体81および被覆導体83は、略平行に配置される。
The coaxial cable 8 includes a
導線6は、一方端が同軸ケーブル8の芯導体81に接続され、他方端が導体21の給電部21Aに接続される。導線7は、一方端が同軸ケーブ部8の被覆導体83に接続され、他方端が導体22の給電部22Aに接続される。
The conducting wire 6 has one end connected to the
直流電源9は、同軸ケーブル8の芯導体81と被覆導体83との間に接続される。そして、直流電源9は、芯導体81と被覆導体83との間に極性が異なる2つの直流電圧DCV1,DCV2を選択的に印加する。
The DC power source 9 is connected between the
交流電源11は、同軸ケーブル8の芯導体81と被覆導体83との間に接続される。そして、交流電源11は、芯導体81と被覆導体83との間に交流電圧RFVを印加する。
The
同軸ケーブル8は、直流電圧DCV1,DCV2を芯導体81および被覆導体83から導線6,7に供給するとともに、交流電圧RFVを芯導体81および被覆導体83から導線6,7に供給する。つまり、同軸ケーブル8は、直流電圧DCV1またはDCV2に交流電圧RFVを重畳して芯導体81および被覆導体83から導線6,7に供給する。この場合、直流電圧DCV1は、直流電圧DCV2と極性が異なる直流電圧である。
The coaxial cable 8 supplies the DC voltages DCV1 and DCV2 from the
図3は、図1および図2に示す可変容量素子4の構成図である。可変容量素子4は、抵抗41と、キャパシタ42と、バラクタダイオード43とを含む。抵抗41およびキャパシタ42は、ノードN3,N4間に並列に接続される。バラクタダイオード43は、カソードがノードN4側に配置され、アノードがノードN2側に配置されるようにノードN2,N4間に接続される。その結果、並列接続された抵抗41およびキャパシタ42と、バラクタダイオード43とは、ノードN1,N2間に直列に接続される。
FIG. 3 is a configuration diagram of the
抵抗41は、例えば、100kΩの抵抗値を有し、キャパシタ42は、例えば、1000pFの容量を有する。抵抗41が100kΩの抵抗値を有するのは、ノードN1に印加される直流電圧を遮断するためである。
The resistor 41 has a resistance value of 100 kΩ, for example, and the
図1および図2に示す可変容量素子5も、図3に示す可変容量素子4と同じ構成からなる。
The
可変容量素子4がループ状スロット3の直線スロット33に装荷される場合、可変容量素子4のノードN1が導体22に接続され、ノードN2が導体21に接続される。即ち、可変容量素子4は、ループ状スロット3の外側領域から内側領域へ電流を流すように導体21,22間に接続される。
When the
また、可変容量素子5がループ状スロット3の直線スロット35に装荷される場合、可変容量素子5のノードN1が導体21に接続され、ノードN2が導体22に接続される。即ち、可変容量素子5は、ループ状スロット3の内側領域から外側領域へ電流を流すように導体21,22間に接続される。
When the
このように、基軸AX1に対して対称にループ状スロット3に装荷される可変容量素子4,5のうち、基軸AX1に対して一方側に装荷される可変容量素子4は、装荷されるべきループ状スロット3の外側領域から内側領域へ電流を流すように導体21,22間に接続され、基軸AX1に対して対称にループ状スロット3に装荷される可変容量素子4,5のうち、基軸AX1に対して他方側に装荷される可変容量素子5は、装荷されるべきループ状スロット3の内側領域から外側領域へ電流を流すように導体21,22間に接続される。
Thus, among the
また、可変容量素子4,5を基軸AX1に対して対称にループ状スロット3に装荷することにより、アンテナ装置10は、可変容量素子4,5に印加する直流電圧の向きを変えても、交流的な整合変化がないという特徴を有する。
In addition, by loading the
図4および図5は、それぞれ、図1および図2に示すアンテナ装置10の動作を説明するための第1および第2の概念図である。同軸ケーブル8の芯導体81が負になり、被覆導体83が正になるように、直流電圧DCV1が芯導体81および被覆導体83間に印加されると、導体21が負になり、導体22が正になるように直流電圧DCV1が導体21,22間に印加される。
4 and 5 are first and second conceptual diagrams for explaining the operation of the
そうすると、可変容量素子4のバラクタダイオード43には、逆方向の直流電圧が印加され、可変容量素子4の容量は、小さくなり、直線スロット33は、ほぼ開放された状態になり、よく励振する。また、可変容量素子5のバラクタダイオード43には、順方向の直流電圧が印加され、可変容量素子5の容量は、大きくなり、直線スロット35は、ほぼ短絡された状態になり、あまり励振しない。
Then, a reverse DC voltage is applied to the
その結果、ループ状スロット3は、直線スロット31〜34,351と、直線スロット352,36,37とに分離される(図4参照)。
As a result, the loop-shaped
一方、同軸ケーブル8の芯導体81が正になり、被覆導体83が負になるように、直流電圧DCV2が芯導体81および被覆導体83間に印加されると、導体21が正になり、導体22が負になるように直流電圧DCV2が導体21,22間に印加される。
On the other hand, when the DC voltage DCV2 is applied between the
そうすると、可変容量素子4のバラクタダイオード43には、順方向の直流電圧が印加され、可変容量素子4の容量は、大きくなり、直線スロット33は、ほぼ短絡された状態になり、あまり励振しない。また、可変容量素子5のバラクタダイオード43には、逆方向の直流電圧が印加され、可変容量素子5の容量は、小さくなり、直線スロット35は、ほぼ開放された状態になり、よく励振する。
Then, a forward DC voltage is applied to the
その結果、ループ状スロット3は、直線スロット31,32,331と、直線スロット332,34〜37とに分離される(図5参照)。
As a result, the loop-shaped
このように、芯導体81と被覆導体83との間に印加する直流電圧の極性を切換えることによって、可変容量素子4,5のうち、一方の可変容量素子4(または可変容量素子5)が装荷された直線スロット33(または直線スロット35)をほぼ開放(またはほぼ短絡)し、他方の可変容量素子5(または可変容量素子4)が装荷された直線スロット35(または直線スロット33)をほぼ短絡(またはほぼ開放)できる。
In this way, by switching the polarity of the DC voltage applied between the
これは、次の理由による。上述したように、基軸AX1に対して対称にループ状スロット3に装荷される可変容量素子4,5のうち、基軸AX1に対して一方側に装荷される可変容量素子4は、装荷されるべきループ状スロット3の外側領域から内側領域へ電流を流すように導体21,22間に接続され、基軸AX1に対して対称にループ状スロット3に装荷される可変容量素子4,5のうち、基軸AX1に対して他方側に装荷される可変容量素子5は、装荷されるべきループ状スロット3の内側領域から外側領域へ電流を流すように導体21,22間に接続されるので、導体21,22間に印加する直流電圧の極性を切換えることによって、2つの可変容量素子4,5のうち、一方の可変容量素子のバラクタダイオードには、順方向の直流電圧が印加され、他方の可変容量素子のバラクタダイオードには、逆方向の直流電圧が印加されるからである。
This is due to the following reason. As described above, among the
図6は、図1および図2に示すアンテナ装置10における方位角の定義を示す図である。ループ状スロット3の直線スロット31,37がx軸に略平行になるようにアンテナ装置10を配置すると、方位角φは、x軸の正の方向が0度の方向であり、y軸の正の方向が90度の方向であり、y軸の負の方向が−90度の方向である。
FIG. 6 is a diagram showing the definition of the azimuth angle in the
図7は、図1および図2に示すアンテナ装置10の放射パターンを示す図である。図7において、縦軸は、利得を表し、横軸は、方位角φを表す。また、曲線k1は、可変容量素子4のバラクタダイオード43に逆方向の直流電圧が印加されたときのアンテナ装置10の放射パターンを示し、曲線k2は、可変容量素子5のバラクタダイオード43に逆方向の直流電圧が印加されたときのアンテナ装置10の放射パターンを示し、曲線k3は、可変容量素子を装荷しないときの放射パターンを示す。
FIG. 7 is a diagram illustrating a radiation pattern of the
上述したように、同軸ケーブル8の芯導体81が負になり、被覆導体83が正になるように直流電源9が芯導体81および被覆導体83間に直流電圧DCV1を印加するとともに、交流電源11が芯導体81および被覆導体83間に交流電圧RFVを印加すると、可変容量素子4が装荷された直線スロット33は、ほぼ開放され、可変容量素子5が装荷された直線スロット35は、ほぼ短絡され(図4参照)、更に、ループ状スロット3が給電される。その結果、アンテナ装置10は、約−90度および約90度にピークを有する放射パターンからなるビームを放射する(曲線k1参照)。この場合、約90度のピークは、約−90度のピークよりも大きい。
As described above, the DC power supply 9 applies the DC voltage DCV1 between the
また、同軸ケーブル8の芯導体81が正になり、被覆導体83が負になるように直流電源9が芯導体81および被覆導体83間に直流電圧DCV2を印加するとともに、交流電源11が芯導体81および被覆導体83間に交流電圧RFVを印加すると、可変容量素子4が装荷された直線スロット33は、ほぼ短絡され、可変容量素子5が装荷された直線スロット35は、ほぼ開放され(図5参照)、更に、ループ状スロット3が給電される。その結果、アンテナ装置10は、約−90度および約90度にピークを有する放射パターンからなるビームを放射する(曲線k2参照)。この場合、約−90度のピークは、約90度のピークよりも大きい。
Further, the DC power source 9 applies a DC voltage DCV2 between the
可変容量素子が装荷されない場合、−180度〜180度の方位角φの範囲においては、放射パターンは、可変容量素子4,5が装荷された場合よりも平坦になる(曲線k3参照)。
When the variable capacitance element is not loaded, the radiation pattern is flatter than that when the
従って、可変容量素子4,5をループ状スロット3に装荷し、可変容量素子4,5に印加する直流電圧の極性を制御することにより、アンテナ装置10は、異なる指向性を有するビームを放射する。
Therefore, by loading the
上述したように、芯導体81が負になり、被覆導体83が正になるように直流電源9が直流電圧DCV1を導体21,22間に印加すると、可変容量素子4のバラクタダイオード43には、逆方向の直流電圧が印加され、可変容量素子5のバラクタダイオード43には、順方向の直流電圧が印加される。その結果、可変容量素子4の容量は小さくなり、可変容量素子5の容量は大きくなる。
As described above, when the DC power supply 9 applies the DC voltage DCV1 between the
また、芯導体81が正になり、被覆導体83が負になるように直流電源9が直流電圧DCV2を導体21,22間に印加すると、可変容量素子4のバラクタダイオード43には、順方向の直流電圧が印加され、可変容量素子5のバラクタダイオード43には、逆方向の直流電圧が印加される。その結果、可変容量素子4の容量は大きくなり、可変容量素子5の容量は、小さくなる。
When the DC power supply 9 applies the DC voltage DCV2 between the
そして、可変容量素子4,5の容量が大きくまたは小さくなると、アンテナ装置10は、図7に示すように指向性が異なるビームを放射する。
When the capacitances of the
従って、直流電源9は、同軸ケーブル8を介して可変容量素子4,5の容量を制御し、アンテナ装置10の指向性を制御する。
Accordingly, the DC power source 9 controls the capacitance of the
また、交流電源11が同軸ケーブル8を介して導体21,22間に交流電圧RFVを印加すると、ループ状スロット3は、励振する。
When the
従って、交流電源11は、ループ状スロット3に給電する。
Accordingly, the
上記においては、可変容量素子4は、ループ状スロット3の外側領域から内側領域へ電流を流すように導体21,22間に接続され、可変容量素子5は、ループ状スロット3の内側領域から外側領域へ電流を流すように導体21,22間に接続されると説明したが、この発明においては、これに限らず、可変容量素子4は、ループ状スロット3の内側領域から外側領域へ電流を流すように導体21,22間に接続され、可変容量素子5は、ループ状スロット3の外側領域から内側領域へ電流を流すように導体21,22間に接続されるようにしてもよい。
In the above, the
即ち、この発明においては、ループ状スロット3に装荷される2個の可変容量素子のうち、基軸AX1に対して一方側に装荷された可変容量素子は、装荷されるべきループ状スロット3の外側領域から内側領域への方向および内側領域から外側領域への方向のいずれか一方の方向へ電流を流すようにループ状スロット3の両側の導体21,22間に接続され、基軸AX1に対して他方側に装荷された可変容量素子は、装荷されるべきループ状スロット3の外側領域から内側領域への方向および内側領域から外側領域への方向のいずれか他方の方向へ電流を流すようにループ状スロット3の両側の導体21,22間に接続される。
That is, in the present invention, of the two variable capacitance elements loaded in the loop-shaped
実施の形態1によれば、アンテナ装置10は、ループ状スロット3と、ループ状スロット3に装荷された2個の可変容量素子4,5と、ループ状スロット3の内側領域に形成された導体21とループ状スロット3の外側領域に形成された導体22とに接続された同軸ケーブル8と、同軸ケーブル8を介して2個の可変容量素子4,5の容量を制御する直流電源9と、同軸ケーブル8を介してループ状スロット3に給電する交流電源11とを備えるので、ループ状スロット3を用いたアンテナ装置10の指向性を制御できる。
According to the first embodiment, the
なお、直流電源9および交流電源11は、同軸ケーブル8を介してループ状スロット3に給電するとともに、2個の可変容量素子4,5の容量を制御して指向性を制御する「アンテナ制御部」を構成する。
The DC power supply 9 and the
[実施の形態2]
図8は、実施の形態2によるアンテナ装置の平面図である。実施の形態2によるアンテナ装置10Aは、図1に示すアンテナ装置10のループ状スロット3をループ状スロット12,13に代え、可変容量素子4,5を可変容量素子14〜17に代えたものであり、その他は、アンテナ装置10と同じである。
[Embodiment 2]
FIG. 8 is a plan view of the antenna device according to the second embodiment. The
誘電体基板1の一主面1Aの全面に貼着された導体2の所定の箇所を削除してループ状スロット12,13が形成される。そして、ループ状スロット12,13は、同心状に形成され、ループ状スロット13は、ループ状スロット12の内周側に形成される。
Loop-shaped
その結果、導体2は、導体23〜25に分割される。そして、導体23は、ループ状スロット13の内側領域に形成され、導体24は、ループ状スロット12とループ状スロット13との間の領域に形成され、導体25は、ループ状スロット13の外側領域に形成される。導体23は、給電部23Aを有し、導体25は、給電部25Aを有する。
As a result, the
ループ状スロット12は、概略、正方形のループ形状からなる。より具体的には、ループ状スロット12は、直線スロット121〜126を有する。直線スロット122〜125の各々は、誘電体基板1のいずれかの1辺に略平行に配置される。そして、直線スロット121,126は、相互に略平行に配置され、直線スロット122〜125によって形成された正方形の1つの頂点から正方形の外部へ延伸する。この場合、直線スロット121,126は、正方形の対角線に略平行に配置される。
The loop-shaped
また、ループスロット13は、概略、正方形のループ形状からなる。より具体的には、ループ状スロット13は、直線スロット131〜136を有する。直線スロット132〜135の各々は、誘電体基板1のいずれかの1辺に略平行に配置される。そして、直線スロット131,136は、相互に略平行に配置され、直線スロット132〜135によって形成された正方形の1つの頂点から正方形の外部へ延伸する。その結果、直線スロット131,136は、それぞれ、ループ状スロット12の直線スロット121,126に接続される。また、ループ状スロット12,13は、給電部23A,25Aを共有する。
Further, the
ループ状スロット12の全長は、λ/2であり、その幅Wは、λ/10以下である。また、ループ状スロット13の全長は、λ/3であり、その幅Wは、λ/10以下である。
The overall length of the loop-shaped
可変容量素子14は、ループ状スロット12の直線スロット122の略中点に装荷され、直線スロット122の両側の導体24,25間に接続される。また、可変容量素子15は、ループ状スロット12の直線スロット125の略中点に装荷され、直線スロット125の両側の導体24,25間に接続される。その結果、可変容量素子14,15は、給電部23Aを通過する基軸AX2に対して対称にループ状スロット12に装荷される。
The
可変容量素子16は、ループ状スロット13の直線スロット133の略中点に装荷され、直線スロット133の両側の導体23,24間に接続される。また、可変容量素子17は、ループ状スロット13の直線スロット134の略中点に装荷され、直線スロット134の両側の導体23,24間に接続される。その結果、可変容量素子16,17は、給電部23Aを通過する基軸AX2に対して対称にループ状スロット13に装荷される。
The
可変容量素子14〜17の各々は、図3に示す可変容量素子4の構成と同じ構成からなる。可変容量素子14がループ状スロット12の直線スロット122に装荷される場合、ノードN1が導体25に接続され、ノードN2が導体24に接続される。可変容量素子15がループ状スロット12の直線スロット125に装荷される場合、ノードN1が導体24に接続され、ノードN2が導体25に接続される。
Each of variable capacitance elements 14-17 has the same configuration as that of
その結果、基軸AX2に対して対称にループ状スロット12に装荷された可変容量素子14,15のうち、基軸AX2の一方側に装荷された可変容量素子14は、ループ状スロット12の外側領域から内側領域へ電流を流すように導体24,25間に接続され、基軸AX2の他方側に装荷された可変容量素子15は、ループ状スロット12の内側領域から外側領域へ電流を流すように導体24,25間に接続される。
As a result, among the
可変容量素子16がループ状スロット13に装荷される場合、ノードN1が導体24に接続され、ノードN2が導体23に接続される。可変容量素子17がループ状スロット13に装荷される場合、ノードN1が導体23に接続され、ノードN2が導体24に接続される。
When the
その結果、基軸AX2に対して対称にループ状スロット13に装荷された可変容量素子16,17のうち、基軸AX2の一方側に装荷された可変容量素子16は、ループ状スロット13の外側領域から内側領域へ電流を流すように導体23,24間に接続され、基軸AX2の他方側に装荷された可変容量素子17は、ループ状スロット13の内側領域から外側領域へ電流を流すように導体23,24間に接続される。
As a result, among the
なお、アンテナ装置10Aにおいては、導線6の他方端は、給電部23Aに接続され、導線7の他方端は、給電部25Aに接続される。
In
図9および図10は、それぞれ、図8に示すアンテナ装置10Aの動作を説明するための第1および第2の概念図である。
9 and 10 are first and second conceptual diagrams for explaining the operation of the
同軸ケーブル8の芯導体81が負になり、被覆導体83が正になるように、直流電圧DCV1が芯導体81および被覆導体83間に印加されると、導体23が負になり、導体25が正になるように直流電圧DCV1が導体23,25間に印加される。
When the DC voltage DCV1 is applied between the
そうすると、可変容量素子14,16のバラクタダイオード43には、逆方向の直流電圧が印加され、可変容量素子14,16の容量は、小さくなり、ループ状スロット12の直線スロット122およびループ状スロット13の直線スロット132は、ほぼ開放された状態になり、よく励振する。また、可変容量素子15,17のバラクタダイオード43には、順方向の直流電圧が印加され、可変容量素子15,17の容量は、大きくなり、ループ状スロット12の直線スロット124およびループ状スロット13の直線スロット134は、ほぼ短絡された状態になり、あまり励振しない。
Then, a reverse DC voltage is applied to the
その結果、ループ状スロット12は、直線スロット121〜124,1251と、直線スロット1252,126とに分離され、ループ状スロット13は、直線スロット131〜133,1341と、直線スロット1342,135,136とに分離される(図9参照)。
As a result, the loop-shaped
そして、アンテナ装置10Aは、約45度の方向および約−135度の方向にピークを有するビームを放射する。この場合、約45度の方向のピークは、約−135度の方向のピークよりも大きい。
Then, the
一方、同軸ケーブル8の芯導体81が正になり、被覆導体83が負になるように、直流電圧DCV2が芯導体81および被覆導体83間に印加されると、導体23が正になり、導体25が負になるように直流電圧DCV2が導体23,25間に印加される。
On the other hand, when the DC voltage DCV2 is applied between the
そうすると、可変容量素子14,16のバラクタダイオード43には、順方向の直流電圧が印加され、可変容量素子14,16の容量は、大きくなり、ループ状スロット12の直線スロット122およびループ状スロット13の直線スロット133は、ほぼ短絡された状態になり、あまり励振しない。また、可変容量素子15,17のバラクタダイオード43には、逆方向の直流電圧が印加され、可変容量素子15,17の容量は、小さくなり、ループ状スロット12の直線スロット125およびループ状スロット13の直線スロット134は、ほぼ開放された状態になり、よく励振する。
Then, a forward DC voltage is applied to the
その結果、ループ状スロット12は、直線スロット121,1221と、直線スロット1222,123〜126とに分離され、ループ状スロット13は、直線スロット131,132,1331と、直線スロット1332,134〜136とに分離される(図10参照)。
As a result, the loop-shaped
そして、アンテナ装置10Aは、約45度の方向および約−135度の方向にピークを有するビームを放射する。この場合、約−135度の方向のピークは、約45度の方向のピークよりも大きい。
Then, the
このように、芯導体81と被覆導体83との間に印加する直流電圧の極性を切換えることによって、可変容量素子14〜17のうち、一方の可変容量素子14,16(または可変容量素子15,17)が装荷された直線スロット122,133(または直線スロット125,134)をほぼ開放(またはほぼ短絡)し、他方の可変容量素子15,17(または可変容量素子14,16)が装荷された直線スロット125,134(または直線スロット122,134)をほぼ短絡(またはほぼ開放)できる。
In this way, by switching the polarity of the DC voltage applied between the
これは、次の理由による。上述したように、基軸AX2に対して対称にループ状スロット12,13に装荷される可変容量素子14〜17のうち、基軸AX2に対して一方側に装荷される可変容量素子14,16は、それぞれ、装荷されるべきループ状スロット12,13の外側領域から内側領域へ電流を流すように導体24,25間および導体23,24間に接続され、基軸AX2に対して対称にループ状スロット12,13に装荷される可変容量素子14〜17のうち、基軸AX2に対して他方側に装荷される可変容量素子15,17は、それぞれ、装荷されるべきループ状スロット12,13の内側領域から外側領域へ電流を流すように導体24,25間および導体23,24間に接続されるので、導体23,25間に印加する直流電圧の極性を切換えることによって、4個の可変容量素子14〜17のうち、一方の可変容量素子14,16(または可変容量素子15,17)のバラクタダイオード43には、順方向の直流電圧が印加され、他方の可変容量素子15,17(または可変容量素子14,16)のバラクタダイオード43には、逆方向の直流電圧が印加されるからである。
This is due to the following reason. As described above, among the
従って、可変容量素子14〜17を同心状に形成されたループ状スロット12,13に装荷し、可変容量素子14〜17に印加する直流電圧の極性を制御することにより、アンテナ装置10Aは、指向性を有するビームを放射する。
Therefore, by loading the
上記においては、可変容量素子14は、ループ状スロット12の外側領域から内側領域へ電流を流すように導体24,25間に接続され、可変容量素子16は、ループ状スロット13の外側領域から内側領域へ電流を流すように導体23,24間に接続され、可変容量素子15は、ループ状スロット12の内側領域から外側領域へ電流を流すように導体24,25間に接続され、可変容量素子17は、ループ状スロット13の内側領域から外側領域へ電流を流すように導体23,24間に接続されると説明したが、この発明においては、これに限らず、可変容量素子14は、ループ状スロット12の内側領域から外側領域へ電流を流すように導体24,25間に接続され、可変容量素子16は、ループ状スロット13の内側領域から外側領域へ電流を流すように導体23,24間に接続され、可変容量素子15は、ループ状スロット12の外側領域から内側領域へ電流を流すように導体24,25間に接続され、可変容量素子17は、ループ状スロット13の外側領域から内側領域へ電流を流すように導体23,24間に接続されるようにしてもよい。
In the above, the
即ち、この発明においては、同心状に形成された2個のループ状スロット12,13に装荷される4個の可変容量素子14〜17のうち、基軸AX2に対して一方側に装荷された可変容量素子14,16は、装荷されるべきループ状スロット12,13の外側領域から内側領域への方向および内側領域から外側領域への方向のいずれか一方の方向へ電流を流すようにループ状スロット12,13の両側の導体間に接続され、基軸AX2に対して他方側に装荷された可変容量素子15,17は、装荷されるべきループ状スロット12,13の外側領域から内側領域への方向および内側領域から外側領域への方向のいずれか他方の方向へ電流を流すようにループ状スロット12,13の両側の導体間に接続される。
That is, in the present invention, of the four
実施の形態2によれば、アンテナ装置10Aは、2個のループ状スロット12,13と、ループ状スロット12に装荷された2個の可変容量素子14,15と、ループ状スロット13に装荷された2個の可変容量素子16,17と、ループ状スロット13の内側領域に形成された導体23とループ状スロット12の外側領域に形成された導体25とに接続された同軸ケーブル8と、同軸ケーブル8を介して4個の可変容量素子14〜17の容量を制御する直流電源9と、同軸ケーブル8を介してループ状スロット12,13に給電する交流電源11とを備えるので、ループ状スロット12,13を用いたアンテナ装置10Aの指向性を制御できる。
According to the second embodiment, the
その他は、実施の形態1と同じである。 Others are the same as in the first embodiment.
なお、導体23は、最内周側に配置されたループ状スロット13の内側領域に形成された「第1の導体」を構成し、導体25は、最外周側に配置されたループ状スロット12の外側領域に形成された「第2の導体」を構成する。
The
[実施の形態3]
図11は、実施の形態3によるアンテナ装置の平面図である。実施の形態3によるアンテナ装置10Bは、図1に示すアンテナ装置10の可変容量素子4,5を可変容量素子51〜58に代え、ループ状スロット18および可変容量素子61〜68を追加したものであり、その他は、アンテナ装置10と同じである。
[Embodiment 3]
FIG. 11 is a plan view of the antenna device according to the third embodiment. The
誘電体基板1の一主面1Aの全面に貼着された導体2の所定の箇所を削除してループ状スロット3,18が形成される。そして、ループ状スロット3,18は、同心状に形成され、ループ状スロット18は、ループ状スロット3に4点で内接して形成される。
Loop-shaped
その結果、導体2は、導体201〜206に分割される。そして、導体201は、ループ状スロット18の内側領域に形成され、導体202〜205は、ループ状スロット3とループ状スロット18との間の領域に形成され、導体206は、ループ状スロット18の外側領域に形成される。導体201は、給電部201Aを有し、導体206は、給電部206Aを有する。
As a result, the
ループ状スロット18は、概略、菱形のループ形状からなる。より具体的には、ループ状スロット18は、直線スロット181〜184を有する。直線スロット181と直線スロット182との交差部、直線スロット182と直線スロット183との交差部および直線スロット183と直線スロット184との交差部は、それぞれ、ループ状スロット3の直線スロット33,34,35の略中点に接する。そして、直線スロット181の一方端は、ループ状スロット3の直線スロット31と直線スロット32との交差部に接続され、直線スロット184の一方端は、ループ状スロット3の直線スロット36と直線スロット37との交差部に接続される。
その結果、ループ状スロット3,18は、給電部201A,206Aを共有する。
The loop-shaped
As a result, the loop-shaped
ループ状スロット18の全長は、(2)1/2λ/4であり、その幅Wは、λ/10以下である。
The overall length of the loop-shaped
可変容量素子51は、ループ状スロット3の直線スロット32の略中点に装荷され、直線スロット32の両側の導体202,206間に接続される。また、可変容量素子52,53は、ループ状スロット3の直線スロット33の両端側に装荷される。そして、可変容量素子52は、直線スロット33の両側の導体202,206間に接続され、可変容量素子53は、直線スロット33の両側の導体203,206間に接続される。
The
更に、可変容量素子54,55は、ループ状スロット3の直線スロット34の両端側に装荷される。そして、可変容量素子54は、直線スロット34の両側の導体203,206間に接続され、可変容量素子55は、直線スロット34の両側の導体204,206間に接続される。
Furthermore, the
更に、可変容量素子56,57は、ループ状スロット3の直線スロット35の両端側に装荷される。そして、可変容量素子56は、直線スロット35の両側の導体204,206間に接続され、可変容量素子57は、直線スロット35の両側の導体205,206間に接続される。
Furthermore, the
更に、可変容量素子58は、ループ状スロット3の直線スロット36の略中点に装荷され、直線スロット36の両側の導体205,206間に接続される。
Further, the
その結果、可変容量素子51〜58は、給電部201Aを通過する基軸AX3に対して対称にループ状スロット3に装荷される。
As a result, the
可変容量素子61,62は、ループ状スロット18の直線スロット181の両端側に装荷され、直線スロット181の両側の導体201,202間に接続される。
The
また、可変容量素子63,64は、ループ状スロット18の直線スロット182の両端側に装荷され、直線スロット182の両側の導体201,203間に接続される。
The
更に、可変容量素子65,66は、ループ状スロット18の直線スロット183の両端側に装荷され、直線スロット183の両側の導体201,204間に接続される。
Further, the
更に、可変容量素子67,68は、ループ状スロット18の直線スロット184の両端側に装荷され、直線スロット184の両側の導体201,205間に接続される。
Furthermore, the
その結果、可変容量素子61〜68は、給電部201Aを通過する基軸AX3に対して対称にループ状スロット18に装荷される。
As a result, the variable capacitance elements 61 to 68 are loaded in the loop-shaped
可変容量素子51〜58,61〜68の各々は、図3に示す可変容量素子4の構成と同じ構成からなる。可変容量素子51がループ状スロット3の直線スロット32に装荷される場合、ノードN1が導体206に接続され、ノードN2が導体202に接続される。可変容量素子52がループ状スロット3の直線スロット33に装荷される場合、ノードN1が導体206に接続され、ノードN2が導体202に接続される。
Each of variable capacitance elements 51-58 and 61-68 has the same configuration as that of
可変容量素子53がループ状スロット3の直線スロット33に装荷される場合、ノードN1が導体206に接続され、ノードN2が導体203に接続される。可変容量素子54がループ状スロット3の直線スロット34に装荷される場合、ノードN1が導体206に接続され、ノードN2が導体203に接続される。
When the
可変容量素子55がループ状スロット3の直線スロット34に装荷される場合、ノードN1が導体206に接続され、ノードN2が導体204に接続される。可変容量素子56がループ状スロット3の直線スロット35に装荷される場合、ノードN1が導体206に接続され、ノードN2が導体204に接続される。
When the variable capacitance element 55 is loaded in the
可変容量素子57がループ状スロット3の直線スロット35に装荷される場合、ノードN1が導体206に接続され、ノードN2が導体205に接続される。可変容量素子58がループ状スロット3の直線スロット36に装荷される場合、ノードN1が導体206に接続され、ノードN2が導体205に接続される。
When the
その結果、外周側に設けられたループ状スロット3に装荷された可変容量素子51〜58は、ループ状スロット3の外側領域から内側領域へ電流を流すように導体202,206間、導体203,206間、導体204,206間、および導体205,206間に接続される。
As a result, the
可変容量素子61,62がループ状スロット18の直線スロット181に装荷される場合、ノードN1が導体201に接続され、ノードN2が導体202に接続される。可変容量素子63,64がループ状スロット18の直線スロット182に装荷される場合、ノードN1が導体201に接続され、ノードN2が導体203に接続される。可変容量素子65,66がループ状スロット18の直線スロット183に装荷される場合、ノードN1が導体201に接続され、ノードN2が導体204に接続される。
When the
可変容量素子67,68がループ状スロット18の直線スロット184に装荷される場合、ノードN1が導体201に接続され、ノードN2が導体205に接続される。
When the
その結果、内周側に設けられたループ状スロット18に装荷された可変容量素子61〜68は、ループ状スロット18の内側領域から外側領域へ電流を流すように導体201,202間、導体201,203間、導体201,204間、および導体201,205間に接続される。
As a result, the variable capacitance elements 61 to 68 loaded in the loop-shaped
なお、アンテナ装置10Bにおいては、導線6の他方端は、給電部201Aに接続され、導線7の他方端は、給電部206Aに接続される。
In
図12および図13は、それぞれ、図11に示すアンテナ装置10Bの動作を説明するための第1および第2の概念図である。
12 and 13 are first and second conceptual diagrams for explaining the operation of the
同軸ケーブル8の芯導体81が負になり、被覆導体83が正になるように、直流電圧DCV1が芯導体81および被覆導体83間に印加されると、導体201が負になり、導体206が正になるように直流電圧DCV1が導体201,206間に印加される。
When the DC voltage DCV1 is applied between the
そうすると、ループ状スロット3の可変容量素子51〜58のバラクタダイオード43には、逆方向の直流電圧が印加され、可変容量素子51〜58の容量は、小さくなり、ループ状スロット3の直線スロット32〜36は、ほぼ開放された状態になり、よく励振する。また、ループ状スロット18の可変容量素子61〜68のバラクタダイオード43には、順方向の直流電圧が印加され、可変容量素子61〜68の容量は、大きくなり、ループ状スロット18の直線スロット181〜184は、ほぼ短絡された状態になり、あまり励振しない。
Then, a DC voltage in the reverse direction is applied to the
その結果、ループ状スロット3は、直線スロット31〜37が一体的に励振し、ループ状スロット18は、直線スロット1811、直線スロット1812、直線スロット1813,1821、直線スロット1822、直線スロット1823,1831、直線スロット1832、直線スロット1833,1841、直線スロット1842および直線スロット1843に分離される(図12参照)。
As a result, in the loop-shaped
そして、アンテナ装置10Bは、波長λに対応する周波数でよく整合がとれる。
The
一方、同軸ケーブル8の芯導体81が正になり、被覆導体83が負になるように、直流電圧DCV2が芯導体81および被覆導体83間に印加されると、導体201が正になり、導体206が負になるように直流電圧DCV2が導体201,206間に印加される。
On the other hand, when the DC voltage DCV2 is applied between the
そうすると、ループ状スロット3の可変容量素子51〜58のバラクタダイオード43には、順方向の直流電圧が印加され、可変容量素子51〜58の容量は、大きくなり、ループ状スロット3の直線スロット32〜36は、ほぼ短絡された状態になり、あまり励振しない。また、ループ状スロット18の可変容量素子61〜68のバラクタダイオード43には、逆方向の直流電圧が印加され、可変容量素子61〜68の容量は、小さくなり、ループ状スロット18の直線スロット181〜184は、ほぼ開放された状態になり、よく励振する。
Then, a forward DC voltage is applied to the
その結果、ループ状スロット3は、直線スロット31,3201、直線スロット3202,3301、直線スロット3302、直線スロット3303,3401、直線スロット3402、直線スロット3403,3501、直線スロット3502、直線スロット3503,3601および直線スロット3602,37に分離され、ループ状スロット18は、直線スロット181〜184が一体的に励振する(図13参照)。
As a result, the loop-shaped
そして、アンテナ装置10Bは、波長(2)1/2λ/2に対応する周波数でよく整合がとれる。
The
このように、芯導体81と被覆導体83との間に印加する直流電圧の極性を切換えることによって、同心状に形成された2つのループ状スロット3,18に装荷された可変容量素子51〜58,61〜68のうち、可変容量素子51〜58(または可変容量素子61〜68)が装荷された一方のループ状スロット3(またはループ状スロット18)をほぼ開放(またはほぼ短絡)し、可変容量素子61〜68(または可変容量素子51〜58)が装荷された他方のループスロット18(またはループ状スロット3)をほぼ短絡(またはほぼ開放)できる。
Thus, by switching the polarity of the DC voltage applied between the
これは、次の理由による。上述したように、ループ状スロット3に装荷された可変容量素子51〜58は、ループ状スロット3の外側領域から内側領域へ電流を流すようにループ状スロット3の両側の導体202,206間、導体203,206間、導体204,206間および導体205,206間に接続され、ループ状スロット18に装荷された可変容量素子61〜68は、ループ状スロット18の内側領域から外側領域へ電流を流すようにループ状スロット18の両側の導体201,202間、導体201,203間、導体201,204間および導体201,205間に接続されるので、導体201,206間に印加する直流電圧の極性を切換えることによって、16個の可変容量素子51〜58,61〜68のうち、一方の可変容量素子51〜58(または可変容量素子61〜68)のバラクタダイオード43には、順方向の直流電圧が印加され、他方の可変容量素子61〜68(または可変容量素子51〜58)のバラクタダイオード43には、逆方向の直流電圧が印加されるからである。
This is due to the following reason. As described above, the
従って、可変容量素子51〜58,61〜68を同心状に形成されたループ状スロット3,18に装荷し、可変容量素子51〜58,61〜68に印加する直流電圧の極性を制御することにより、アンテナ装置10Bは、異なる周波数を有するビームを放射する。つまり、可変容量素子51〜58,61〜68に印加する直流電圧の極性を制御することにより、アンテナ措置10Bは、周波数を切換え可能である。
Therefore, the
上記においては、可変容量素子51〜58は、ループ状スロット3の外側領域から内側領域へ電流を流すように導体202,206間、導体203,206間、導体204,206間および導体205,206間に接続され、可変容量素子61〜68は、ループ状スロット18の内側領域から外側領域へ電流を流すように導体201,202間、導体201,203間、導体201,204間および導体201,205間に接続されると説明したが、この発明においては、これに限らず、可変容量素子51〜58は、ループ状スロット3の内側領域から外側領域へ電流を流すように導体202,206間、導体203,206間、導体204,206間および導体205,206間に接続され、可変容量素子61〜68は、ループ状スロット18の外側領域から内側領域へ電流を流すように導体201,202間、導体201,203間、導体201,204間および導体201,205間に接続されるようにしてもよい。
In the above, the
即ち、この発明においては、同心状に形成された2個のループ状スロット3,18に装荷される16個の可変容量素子51〜58,61〜68のうち、外側のループ状スロット3に装荷された可変容量素子51〜58は、装荷されるべきループ状スロットの外側領域から内側領域への方向および内側領域から外側領域への方向のいずれか一方の方向へ電流を流すようにループ状スロット3の両側の導体間に接続され、内側のループ状スロット18に装荷された可変容量素子61〜68は、装荷されるべきループ状スロット18の外側領域から内側領域への方向および内側領域から外側領域への方向のいずれか他方の方向へ電流を流すようにループ状スロットの両側の導体間に接続される。
That is, in the present invention, of the 16
また、上記においては、ループ状スロット18は、ループ状スロット3に内接して形成されると説明したが、この発明においては、これに限らず、ループ状スロット18は、ループ状スロット3に内接していなくてもよい。
In the above description, it has been described that the loop-shaped
さらに、上記においては、2つのループ状スロット3,18に同じ個数の可変容量素子が装荷されると説明したが、この発明においては、これに限らず、2つのループ状スロット3,18には、異なる個数の可変容量素子が装荷されてもよい。即ち、アンテナ装置10Bにおいては、全体で2(i+j)(i,jは、正の整数)個の可変容量素子が装荷され、2(i+j)個の可変容量素子のうち、2i個の可変容量素子は、外側のループ状スロット3に装荷され、2j個の可変容量素子は、内側のループ状スロット18に装荷される。
Furthermore, in the above description, it has been described that the same number of variable capacitance elements are loaded in the two loop-shaped
実施の形態3によれば、アンテナ装置10Bは、2個のループ状スロット3,18と、ループ状スロット3に装荷された8個の可変容量素子51〜58と、ループ状スロット18に装荷された8個の可変容量素子61〜68と、ループ状スロット18の内側領域に形成された導体201とループ状スロット3の外側領域に形成された導体206とに接続された同軸ケーブル8と、同軸ケーブル8を介して16個の可変容量素子51〜58,61〜68の容量を制御する直流電源9と、同軸ケーブル8を介してループ状スロット3,18に給電する交流電源11とを備えるので、ループ状スロット3,18を用いたアンテナ装置10Bの周波数を制御できる。
According to the third embodiment, the
その他は、実施の形態1と同じである。 Others are the same as in the first embodiment.
なお、導体201は、最内周側に配置されたループ状スロット18の内側領域に形成された「第1の導体」を構成し、導体206は、最外周側に配置されたループ状スロット3の外側領域に形成された「第2の導体」を構成する。
The
上述した実施の形態1〜実施の形態3によるアンテナ装置10,10A,10Bにおいては、ループ状スロット3;12,13;3,18に偶数個の可変容量素子が装荷されると説明したが、この発明においては、これに限らず、ループ状スロット3;12,13;3,18には、奇数個の可変容量素子が装荷されてもよい。奇数個の可変容量素子が各ループ状スロットに装荷される場合、各可変容量素子に印加される直流電圧の向きを変えると、交流的な整合が変化する。従って、交流的な整合が変化することを許容する場合、奇数個の可変容量素子が各ループ状スロット3;12,13;3,18に装荷されてもよい。この場合、各ループ状スロット3:12,13;3,18に装荷される奇数個の可変容量素子は、基軸AX1,AX2,AX3に対して非対称に配置される。そして、奇数個の可変容量素子は、基軸AX1,AX2,AX3を中心とした両側にそれぞれ少なくとも1個以上配置される。
In the
また、上述した実施の形態1〜実施の形態3によるアンテナ装置10,10A,10Bの各々は、例えば、モノリシックマイクロ波集積回路(MMIC:Monolithic Microwave Integrated Circuit)に応用される。即ち、アンテナ装置10,10A,10Bを一体化したMMICが作製される。この場合、アンテナ装置10,10A,10Bの各々は、銅箔面にループ状のスロットを形成して作製される。
In addition, each of the
また、アンテナ装置10,10A,10Bの各々は、裏面に金属体が存在していてもよいので、携帯電話機およびテレビジョン等の金属筐体に取り付けられて使用される。
In addition, each of the
なお、アンテナ装置10,10A,10Bは、それぞれ、2つの導体21,22、2つの導体23,25および2つの導体201,206が相互に非対称であるので、平行−非平行変換器であるバラントランスが不要である。
The
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
この発明は、ループ状のスロットからなり、指向性を切換え可能なアンテナ装置に適用される。また、この発明は、周波数を切換えることが可能なアンテナ装置に適用される。 The present invention is applied to an antenna device that includes a loop-shaped slot and can switch directivity. The present invention is also applied to an antenna device capable of switching frequencies.
1 誘電体基板、2,21〜25,201〜206 導体、3,12,13 ループ状スロット、4,5,14〜17,51〜58,61〜68 可変容量素子、6,7 導線、8 同軸ケーブル、9 直流電源、10,10A,10B アンテナ装置、11 交流電源、21A,22A,23A,25A,201A,206A 給電部、31〜37,121〜126,131〜136,181〜184,331,332,351,352,1221,1222,1251,1252,1331,1332,1341,1342,1811〜1813,1821〜1823,1831〜1833,1841〜1843,3301〜3303,3401〜3403,3501〜3503,3601,3602 直線スロット、41 抵抗、42 キャパシタ、43 バラクタダイオード、81 芯導体、82 絶縁体、83 被覆導体、AX1〜AX3 基軸、N1〜N4 ノード。
1 Dielectric substrate, 2, 21 to 25, 201 to 206 conductor, 3, 12, 13 loop-shaped slot, 4, 5, 14 to 17, 51 to 58, 61 to 68 variable capacitance element, 6, 7 conductor, 8 Coaxial cable, 9 DC power supply, 10, 10A, 10B Antenna device, 11 AC power supply, 21A, 22A, 23A, 25A, 201A,
Claims (6)
前記m個のループ状スロットに装荷されたn(nは2以上の整数)個の可変容量素子と、
略平行な第1および第2の導線からなるケーブルと、
前記ケーブルを介して前記m個のループ状スロットに給電するとともに前記n個の可変容量素子の容量を制御して指向性または周波数を制御するアンテナ制御部とを備える、アンテナ装置。 M (m is a positive integer) loop-shaped slots formed on one main surface of the dielectric substrate, each having a loop shape;
N variable capacitors loaded in the m loop-shaped slots (n is an integer of 2 or more);
A cable comprising first and second conductors that are substantially parallel;
An antenna apparatus comprising: an antenna control unit that feeds power to the m loop-shaped slots through the cable and controls directivity or frequency by controlling capacitances of the n variable capacitive elements.
前記n個の可変容量素子は、前記一主面において前記給電部を通過する基軸を中心とした両側にそれぞれ少なくとも1個以上配置される、請求項1に記載のアンテナ装置。 A power feeding portion provided on the one main surface and connected to the cable;
2. The antenna device according to claim 1, wherein at least one of the n variable capacitance elements is disposed on each side of the one main surface around a base axis that passes through the power feeding unit.
前記m個のループ状スロットの外側領域に形成された第2の導体とを更に備え、
前記給電部は、
前記第1の導体に形成された第1の給電部と、
前記第2の導体に形成された第2の給電部とを含む、請求項2に記載のアンテナ装置。 A first conductor formed in an inner region of the m loop-shaped slots;
A second conductor formed in an outer region of the m loop-shaped slots,
The power feeding unit is
A first power feeding unit formed on the first conductor;
The antenna device according to claim 2, further comprising: a second power feeding unit formed on the second conductor.
前記第1の導線と前記第2の導線との間に直流電圧を印加する直流電源と、
前記第1の導線と前記第2の導線との間に交流電圧を印加する交流電源とを含み、
前記第1の導線は、前記第1の給電部に接続され、
前記第2の導線は、前記第2の給電部に接続される、請求項3に記載のアンテナ装置。 The antenna controller is
A DC power supply for applying a DC voltage between the first conductor and the second conductor;
An AC power source that applies an AC voltage between the first conductor and the second conductor;
The first conductive wire is connected to the first power feeding unit,
The antenna device according to claim 3, wherein the second conducting wire is connected to the second power feeding unit.
前記n個の可変容量素子のうち、前記基軸に対して一方側に配置された可変容量素子は、装荷されるべきループ状スロットの外側領域から内側領域への第1の方向および前記内側領域から前記外側領域への第2の方向のいずれか一方の方向へ電流を流すように、前記装荷されるべきループ状スロットの両側に形成された2つの導体間に接続され、
前記n個の可変容量素子のうち、前記基軸に対して他方側に配置された可変容量素子は、装荷されるべきループ状スロットの前記第1および第2の方向のいずれか他方の方向へ電流を流すように、前記装荷されるべきループ状スロットの両側に形成された2つの導体間に接続される、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 Each of the n variable capacitance elements includes a varactor diode,
Among the n variable capacitance elements, the variable capacitance element arranged on one side with respect to the base axis is a first direction from the outer region to the inner region of the loop-shaped slot to be loaded and from the inner region. Connected between two conductors formed on both sides of the looped slot to be loaded so that current flows in either direction of the second direction to the outer region;
Among the n variable capacitive elements, the variable capacitive element arranged on the other side with respect to the base axis has a current flowing in one of the first and second directions of the loop-shaped slot to be loaded. 5. The antenna device according to claim 1, wherein the antenna device is connected between two conductors formed on both sides of the loop-shaped slot to be loaded.
前記m個のループ状スロットは、2個以上のループ状スロットからなり、
前記2(i+j)個の可変容量素子のうち、最外周側に形成されたループ状スロットに装荷された2i個の可変容量素子は、装荷されるべきループ状スロットの外側領域から内側領域への第1の方向および前記内側領域から前記外側領域への第2の方向のいずれか一方の方向へ電流を流すように、前記装荷されるべきループ状スロットの両側に形成された2つの導体間に接続され、
前記2(i+j)個の可変容量素子のうち、最内周側に形成されたループ状スロットに装荷された2j個の可変容量素子は、装荷されるべきループ状スロットの前記第1および第2の方向のいずれか他方の方向へ電流を流すように、前記装荷されるべきループ状スロットの両側に形成された2つの導体間に接続される、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 The n variable capacitance elements are composed of 2 (i + j) (i and j are positive integers) variable capacitance elements each including a varactor diode,
The m loop-shaped slots are composed of two or more loop-shaped slots,
Of the 2 (i + j) variable capacitance elements, 2i variable capacitance elements loaded in the loop-shaped slot formed on the outermost peripheral side are connected from the outer region to the inner region of the loop-shaped slot to be loaded. Between two conductors formed on both sides of the looped slot to be loaded so that current flows in either the first direction or the second direction from the inner region to the outer region. Connected,
Of the 2 (i + j) variable capacitance elements, 2j variable capacitance elements loaded in a loop-shaped slot formed on the innermost circumferential side are the first and second loop-shaped slots to be loaded. 5. The device according to claim 1, wherein the current is passed in one direction of the other direction and is connected between two conductors formed on both sides of the looped slot to be loaded. 6. The antenna device according to 1.
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